专利名称：在离子阱装置中实现平衡射频场的系统与方法
技术领域：
本发明所公开的实施例大体上涉及实现离子阱装置的技术，更具体地
涉及一种在离子阱装置中实现平衡射频(RF)场的系统与方法。
背景技术：
当代电子分析装置设计者和制造商的一个重要问题，是开发实现分析 仪器的有效方法。然而，对系统设计者来说，利用电子装置有效地进行分 析程序可能面临重大的挑战。例如，对增强的装置功能与性能愈来愈多的 需求，可能需要更多的系统功能并需要更多资源。由于生产成本的增加和 操作的无效率，功能或者其它需求的增加还可能导致相应的经济上的不利 影响。
进一步来说，能够进行各种增强操作的系统可能会使系统使用者额外 受惠，但是也可能会对各种装置构件的控制和管理有更高的要求。例如， 在某些环境下，可以用离子阱装置对离子化的测试样品进行各种分析。离 子阱内捕获的来自测试样品的离子，可以通过离子阱中的一个或多个喷射 槽口以质量选择的方式喷射或者"扫掠输出，，，并且通过检测这些喷射出的 离子，可以建起与注入的测试样品相对应的质量频镨。
此类喷射槽口的运用，有可能会使该离子阱的电磁场特性表现出 一定 程度不希望的非线性。为了对离子化的测试样品进行最佳分析，离子阱理 想的运作应当具有尽可能线性的场特性。因此，在某些实施例中，可以选 4奪离子阱的物理特征来补偿喷射槽口 ，从而在离子阱内提供更加线性的场 特性。改变离子阱的物理尺寸可以改善非线性的场特性，但是也可能会导致 离子阱中不平衡的中线电势。在离子阱运作时，该不平衡的中线电势会引 起各种性能问题。例如，将一个离子化的测试样品置入离子阱的离子注入 过程，在进入的离子易受到不平衡中线电势作用时，可能会受到负面的影 响。这种不平衡的中线电势可能会导致注入效率较差，或者导致离子阱装 置的捕获效率有显著的质量偏倚。
由于对系统资源不断增长的需求，以及分析要求不断增加的复杂性， 很明显，对于相关的电子技术来说，开发实现分析仪器的新技术是至关重 要的。因此，综上所述的理由，开发实现分析仪器的有效技术，依然是现 代分析仪器的设计者、生产商以及使用者极关注的。
发明内容
根据本发明，公开一种有效补偿二维线性四极离子阱中不平衡或非零 的中线射频电势的系统与方法，由4卜偿特征建起的不平衡的中线电势最小 化由离子阱中一个或多个喷射槽口建起的非线性场分量。在一个实施例
中，该离子阱包括，但不限于，各自位于中线周围的一对Y电极和一对X 电极，以及纵向穿过捕获空间的Z轴。X电极包括一个或多个将注入离子 扫掠出离子阱的喷射槽口。
在某些实施例中，Y电极分隔距离会沿着在Y电极之间穿过中线的Y 轴来限定。类似地，X电极分隔距离会沿着在X电极之间穿过中线的X轴 来限定。在某些实施例中，提供补偿特征是通过在X轴方向上"伸展，，离 子阱而使X分隔距离大于Y分隔距离。这个X轴上的伸展过程具有补偿 喷射槽口的有益效果以便提供更加线性的场特征或者使离子阱装置内的 非线性场分量最小。
在某些实施例中，Y射频(RF)信号施加到Y电极上，起到捕获离子 阱内的注入离子的作用。类似地，X射频(RF)信号施加到X电极上，起到捕获离子阱内的注入离子的作用。然而，不必只有这些电压及其所起的
作用。Y射频信号和X射频信号通常有相同的频率并且相互间有180度的
相位差。
根据本发明一个实施例，Y射频信号和X射频信号特别选取为具有不 匹配的电压水平。在某些实施例中，X射频信号的幅度选取得比Y射频信 号的幅度大，以便补偿X电极位于离中线更远的距离，由此在中线处提供 平衡的电势。例如，在某些实施例中，X射频信号的幅度相对Y射频信号 的幅度增加近似百分之四十四。
才艮据本实施例，在X轴方向和Y轴方向采用上述不匹配的RF信号有 利地带来离子阱装置中线处近似零伏的平衡电势。基于至少上述理由，本 发明提供一种在离子阱中有效实现平衡的RF场的改进的系统与方法。
为了更好地理解本发明的实质与目的，结合附图参考下面的详细描 述，其中
图1是根据本发明一个实施例的离子阱的正视图2是图1中离子阱的一个基本实施例的截面图3A和3B是坐标图，对离子阱中线性场强特性和非线性场强特性进 4亍图示i兌明；
图4是图1中离子阱的一个实施例的截面图5是图4中离子阱的一个实施例中不平衡中线电势的线图6是^f艮据本发明图1中离子阱的一个实施例的截面图；图7A、 7B和7C是波形图，对图4中离子阱的一个实施例中不平衡 中线电势进行图示说明；
图8A、 8B、 8C和8D是图示i兌明图6中离子阱的一个实施例中平橫f 中线电势的线图9是根据本发明图1中离子阱的一个实施例的截面图10是根据本发明图示说明用来限定双曲线曲率半径的技术的线以及
图11是根据本发明 一个实施例图示说明图9中离子阱的平衡中线电势 的线图。
在所有的附图中，相同的附图标记是指对应的部件。
具体实施例方式
本发明涉及对分析仪器技术上的改进。下面的描述和图示说明的给出 使本领域普通技术人员能够制造和使用本发明，并且是在发明申请中及其 要求的情境下提供。对本领域普通技术人员来说，对各公开实施例的各种 改动都是显而易见的，并且此处的一般性原理都适用于其它实施例。因此， 意图不在于将本发明局限于所示的实施例，而是给其符合此处所述原理和 特征的广泛范围。
现在参照图1,根据本发明一个实施例示出的离子阱112的正视图。 在其它实施例中，可以添加或者替换某些结合图l至-12所示的实施例论 述的构件和结构，用来实现图l-12中的实施例。例如，图1中的实施例示 出一个三段式(three-sectioned)的离子阱112,但是本发明并不局限于此 种特定的分段结构。另外，图1-12中的图示只是在此处用于说明和讨论本发明的某些原理，因此图l-12并不一定解释为表示上述主题的绝对标尺图形。
在图l实施例中，离子阱112包括，但不限于，沿垂直的Y轴相对排 列的一对Y电极116 (a)和116 (b)。另外，离子阱112还包括沿水平的 X轴相对排列一对X电极120 (a)和120 (b)。在图1实施例中，前述水 平的X轴是垂直的Y轴旋转近似九十度。电极116(a)、 116 (b)、 120(a) 和120 (b)中每一个都与纵向的Z轴近似平行，形成通过离子阱112内的 捕获空间的中线。前述的Z轴与X轴和Y轴近似正交。
在运作时，在X电极120 (a)和120 (b)上以及Y电极116 (a)和 116(b)上施加各种选取的捕获电势，以便将注入的离子保留在离子阱112 内。在图l的实施例中，前述的捕获电势可能包括任何有效信号源产生的 适合的射频(RF)信号。接着来自离子化测试样品的离子通过离子阱112 的一个离子注入端，注入到捕获空间。然后离子阱112里的离子通过X电 极120 (a)和120 (b)上相对的喷射槽口 124，以质量选择的方式径向喷 射或"扫掠输出"。
在某些实施例中，离子阱112可能有不同数目的喷射槽口 124 (比如 单个喷射槽口 124)。通过检测喷射出的离子，会有利地建起与注入测试样 品相对应的质量频语。对离子阱各种实施例的详细论叙述会在专利号为 6,797,950和专利号为5,420,425的美国专利中找到，专利号为6,797,950的 美国专利才示题为"Two-Dimensional Quadmpole Ion Trap Operated as a Mass Spectrometer"(用作质谱仪的两维四极离子阱)，其颁发日期为2004年9 月28日；专利号为5,420,425的美国专利标题为"Ion Trap Mass Spectrometer System and Method"(离子阱质谱仪系统及方法)，其颁发日期为1995年5 月30日。离子阱112的实现与功能下面结合图2至11进一步论述。
现在参照图2，示出图1中离子阱112的一个实施例的截面图。图2 的实施例示出离子阱112的橫截面，是从离子阱112两端中无论哪一端沿 Z轴(见图1)看过去所见的。在图2实施例中，离子阱112包括，但不限于，各自位于中线214周围的Y电极116 (a)、 Y电极116 (b)、 X电 极120 (a)和X电极120 (b),而中线214沿Z轴纵向通过离子阱112的 捕获空间。在图2实施例中，X电极120(a)包括一个喷射槽口 124 ( a)， 而X电极120 (b)类似地包含一个喷射槽口 124 (b),用来将离子扫掠出 离子阱112。
在图2实施例中，Y轴由Y分段216 (a)和Y分段216 (b)形成。 Y分段216 (a)是从中线214到Y电极116 (a)的距离，而Y分段216 (b)是从中线214到Y电极116 (b)的距离。在图2实施例中，Y分段 216 (a)与分段216 (b)长度近似相等。类似地，X轴由X分段220 (a) 和X分段220 (b )形成。X分段220 ( a)是从中线214到X电极120 ( a) 的距离，而X分段220 ( b )是从中线214到X电极120 ( b )的距离。在 图2实施例中，X分段220 (a)与分段220 (b)长度近似相等。
在图2实施例中， 一射频(RF)信号Y212 (a)施加于Y电极116 (a) 和116 (b)上，起到在离子阱112内捕获注入的离子的作用。类似地，一 射频(RF)信号X212 (b)加于X电极120 (a)和120 (b)上，起到在 离子阱112内捕获注入的离子的作用。在图2实施例中，RF信号Y212(a) 和RF信号X212 (b)通常具有同一近似频率，而且相互间有近似180度 的相位差。在图2离子阱112的理想情况下，通常中线214的电势近似零 伏。对于图1离子阱112中所生成的电磁场的一个问题下面结合图3进一 步论述。
现在参照图3A和3B,坐标示说明图1离子阱112中线性场强特 性和非线性场强特性。图3A的坐标图中，垂直轴320表示理想的离子阱 内的场强，而水平轴316表示理想的离子阱内的位置。图3A的坐标 示说明理想的离子阱理论上应在整个离子阱捕获空间内表现出线性场强 特性。然而，某些离子阱(包括图1中的离子阱112)具有喷射孔、槽口 124 (a)和124 (b)，其洞穿X电极120 (a)和120 (b)。这些喷射槽口 124 (a)和124 (b)改变了离子阱112内的电磁场特性，比如说，通过提
10供更多的非线性场分量，而且通常减少了四极电势分量而改变电磁场特性。
图3B的坐标示"i兌明图2中的离子阱112由于喷射槽口 124 (a) 和124 (b)而表现出非线性场强特性，具体来说是负向偏差。为了对离子 化的测试样品进行最佳的分析，离子阱112理想的运作应具有线性或者负 偏差尽量小的场特性。例如，此种场可能会使化学依赖性(chemical dependant)质量偏移成为可观测的，从而导致错误的质量测定。这种质量偏 移在Raymond E. March和John F丄Todd编著的CRC Series Modem Mass Spectrometry ( CRC现代质谱4义系列)中ii "Practical Aspects of Ion Trap Mass Spectrometry^离子阱质谱仪的实用问题)的第4( IV )章"Fundamentals of Ion Trap Mass Spectrometry"(离子阱质谱仪基础)中有更加详细的阐述， 通过参引在此并入。 一种最小化或补偿图2离子阱116中非线性场分量的 方法下面结合图4进一步论述。
与图2中实施例不同，图4实施例示出包含补偿特征的离子阱112， 即通过^吏X分段220 (a)和220 (b)比Y分^殳216 (a)和216 (b)长， 而使该离子阱在X轴方向"拉伸"。上述X轴方向的拉伸过程具有补偿喷射 槽口 124 (a)和124 (b)的有利效应，以便在离子阱112内提供更加线性 的场特性。
另外，在图4实施例中，正如通常情况下那样，RF信号Y212(a)和 RF信号X212 (b)的电压水平近似相同。为图示说明起见，图4示出射频 信号Y212 (a)等于100伏，而且示出RF信号X212 (b)与RF信号Y212 (a)匹配，但是有180度的相位差(负IOO伏)。也可以采用任何其它有 效和适合的匹配电压水平。由于电压数值相等但电极间隔不等，这个配置 会导致一个基本上不等于零的中线电势。对于图4离子阱112里中线214 的不平衡电势的一个问题下面结合图5进一步述。
图5的线图示出图4离子阱11 2的横截面图，是从离子阱112两端中 无论哪一端沿Z轴(见图l)看过去所见的。在图5实施例中，离子阱112包括，但不限于，各自位于中线214周围的Y电极116 (a)、 Y电极116 (b)、 X电极120 (a)和X电极120 (b),而中线214沿Z轴纵向穿过离 子阱112的捕获空间。正如以上结合图2至4所讨论的那样，如图5的线 图所示，离子阱112包括补偿特征，其在X轴方向"拉伸"以补偿某些场缺陷。
在图5的线图中，示出中线214具有近似24.4伏的不平衡及非零的电 势，对应与X电极间隔开特定量时的总电势。当然，在其它实施例中，取 决于离子阱112的具体实现方式，可能建起各种其它不平衡的中线电势值。 在图5实施例中，X电极120 (a)和120 (b)位于比Y电极116 (a)和 116 (b)离中线21 4更远的距离，因此对图5中离子阱112的中线电势的 影响较小。
如前所述，X轴方向与Y轴方向上电极位置的差异改善(通常最小化) 了非线性场特性，但是也会导致离子阱112中不平衡的中线电势。此不平 衡的中线电势可能导致离子阱112运作过程中的各种性能问题。例如，将 离子化的测试样品置入离子阱112的离子注入过程包括沿中心轴注入离 子，当与在中线214处有平衡的零伏电势相比进入的离子易受不平衡的中 线电势的作用时，该过程可能受到负面的影响。这会导致注入效率较差， 或者导致捕获效率有显著的质量偏倚。另外，在某些实施例中，由于不平 衡的中线电势，从离子阱112中喷射离子时还会发生各种类型的问题。离 子喷射在质量分析、离子隔离或轴向喷射入第二个分析装置的过程中发 生。非零中线电势会导致轴向喷射出的离子发生动能扩散，这对第二分析 装置来说可能是个问题。对图5的离子阱112中不平衡中线电势进行修正 的实施例下面结合图6至8D进一步论述。
在图6中，的实施例与图4类似，然而RF信号Y212 (a)和RF信号 X212(b)特别选取为非匹配电压水平。在图6的实施例中，RF信号X212 (b )的幅度选取得比RF信号Y212 ( a)的幅度大以便补偿X电极120 ( a) 和120 (b)位于离中线214较远的距离，并由此提供中线214处提供一个 平衡的或者说接近零的电势。为图示说明起见，图6示出RF信号212(a)为等于100伏，并且示出RF信号X212 (b)等于负145伏。再者，这与 特定的X电才及的位移相对应，然而，也可采用任何其它有效和适合的非匹 配电压水平。例如，在某些实施例中，RF信号X212 (b)的幅度会相对 RF信号Y212 ( a)的幅度增加近似44%。在某些实施例中，选取X信号 的幅度以产生中线射频电势，其小于Y信号幅度的一个指定百分比(如百 分之五、百分之二、或者百分之一)。釆用不匹配的RF信号以实现离子阱 112里中线214的平tf电势在下面结合图8A-8D进一步i仑述
现在参照图7A、 7B和7C,示出特定的时变波形对图4中离子阱112 实施例的不平衡中线电势作进一步图示说明。在图7A、 7B和7C坐标图 中，水平轴324表示时间，垂直轴316表示幅度。在图7A的坐标图中， 为图示说明起见，RF信号X212 (b)在正负100伏之间变化。类似地，在 图7B的坐标图中，RF信号Y212 ( a)在正负100伏之间变化，但是与RF 信号X212(b)成180度相位差。在图7C的坐标图中，由于中线附近在X 与Y方向之间电势的不平衡，中线214处的电势显然不为零，并图示为在 正负24.4伏之间变化。
可将其与图8A、 8B和8C的坐标图对照，它们示出波形图对图6中 离子阱112的一个实施例中平衡中线电势进行图示说明。在图8A的坐标 图中，为图示说明起见，RF信号X212 (b)在正负145伏之间变化。然而 在图8B的坐标图中，RF信号Y212 (a)在正负IOO伏之间变化，但是与 RF信号X212 (b)成180度相位差。因此RF信号X212 (b)的幅度与 RF信号Y212 (a)的幅度不匹配，然而由于X和Y电极的不同距离，中 线附近的电势更接近相等，但方向相反。这两个平衡电势的结果是图8C 的坐标图中示出的中线电势214接近零伏。本发明中一方面，不仅得到平 衡的中线电势，而且与适合的补偿特征相结合，可以最大化四极离子阱中 出现的四极电势分量，并且通常最小化非线性场分量(即八极和更高阶的 多极)。
现在参照图8D，示出与图5类似的线图，对图6离子阱112的一个实 施例的平衡中线电势进行图示说明。像图6和图7中一样，图8D实施例
13中，RF信号Y212 (a)和RF信号X212 (b)的匹配电压水平不相同。在 图8实施例中，RF信号X212 (b)的幅度比RF信号Y212 (a)的幅度选 取的要大，以便补偿X电极120 (a)和120 (b)位于离中线214较远的 距离。为图示说明起见，图8D示出RF信号Y212 (a)等于IOO伏，并且 示出RF信号X212 (b)等于负145伏。然而，也可选取并采用任何其它 有效和适合的非匹配电压水平。
如图8D的线图所示，在X轴方向和Y轴方向上采用前述的非匹配 RF信号，可以有利地在中线214处获得近似为零伏的平衡中线电势。修正 离子阱112中不平衡中线电势的另一实施在下面结合图9至11论述。
现在参照图9，示出图1中离子阱112另一实施例的截面图。图9的 实施例示出离子阱112的横截面，是从离子阱112两端中无论哪一端沿Z 轴(见图1)看过去所见的。在图9实施例中，离子阱112包括，但不限 于，各自位于中线214周围的Y电极116 (a)、 Y电极116 (b)、 X电极 120 (a)和X电极120 (b)，而中线214沿Z轴纵向穿过离子阱112的捕 获空间。在图9实施例中，X电才及120 (a)包括一个喷射槽口 124 (a), 而X电极120 (b)类似地包括一个喷射槽口 124 (b)，用于将离子扫掠出 离子阱112。
在图9实施例中，Y轴由分段216 (a)和分段216 (b)形成。分段 216 (a)是从中线214到Y电极116 (a)的距离，而分段216 (b)是从 中线214到Y电极116 (b)的距离。在图9实施例中，分段216 (a)与 分段216(b)长度近似相等。类似地，X轴由分段220 ( a)和分段220 ( b ) 形成。分段220 (a)是从中线214到X电极120 (a)的距离，而分段220
(b)是从中线214到X电极120 (b)的距离。在图9实施例中，分段220
(a)与分段220 (b)长度近似相等。
在图9实施例中， 一射频(RF )信号Y212 ( a)施加于Y电极116(a) 和116 (b)上以捕获离子阱112内的注入离子。类似地， 一射频(RF)信 号X212 (a)施加于X电极120 (a)和120 (b)上以捕获离子阱112内的注入离子。在图9实施例中，RF信号Y212 (a)和RF信号X212 (b) 通常具有同一近似频率，而且相互间有近似180度的相位差。
另夕卜，在图9实施例中，通常RF信号Y212(a)和RF信号X212(b) 的电压水平近似一样。为图示说明起见，图9示出RF信号Y212 (a)等 于100伏，而且示出RF信号X212 (b)与RF信号Y212 (a)匹配，但是 有180度的相位差(负100伏)。也可以采用任何其它有效和适合的相匹 配电压水平。另夕卜，在某些实施例中，图9的实施例会对RF信号Y212(a) 和RF信号X212 (b)采用不匹配的电压水平，正如结合图6所示及所述 的那样。
在某些实施例中，Y电极116(a)、 Y电极116(b)、 X电极120(a) 和X电极120 (b)用双曲型电极表面实现，且其中每个表面都面向中线 214。然而，可以选择使用任何其它有效的电极表面形状。例如，可能是 更复杂的曲面、分段线性或者非曲面的形状。任何含有一个或多个刻痕(V 形、横截面、部分圓弧，等等)、沟、槽口、突起、深沟或者其它此类结 构的表面几何形状也包含在本发明范围内。这些表面几何形状通常在Z轴 上沿电极的整个长度均匀延伸。在某些简单实施例中，离子阱112的电极 表面可能实现为半园形，其中前述非匹配电极形状的确定过程通过减少相 应的X电才及120 (a)和120 (b)的有效半径来完成。
在某些实施例中，Y电极116 (a)和Y电极116 (b)的半径近似为4 毫米，而X电极120 (a)和X电极120 (b)的半径则减小为近似3.35毫 米。在另外一些实施例中，可选择任何其它适合的尺寸以在中线214处产 生平衡的零伏电势。另外，在某些实施例中，不是减小X电极120 (a)和 X电极120 (b)的半径，而是增加Y电极116 (a)和Y电极116 (b)的 半径来得到类似的结果。电极不匹配的结果是，图9中的离子阱112表现 出显著改善的线性场特性。 一种对双曲电极表面进行非匹配电极形状确定 过程的技术在下面结合图IO进一步论述。现在参照图10,示出线图根据本发明对双曲面的曲率半径进行限定的 技术进行图示说明。
在图10的线图中，示出X电极120 (a)和120 (b)的双曲电极表面 面对纵向Y轴1020和横向X轴1016的交点(xc,yc ) 1032。第一对角线 轴1024与第二对角线轴1028交叉于4普开处1032。对角线轴1024和对角 线轴1028还限定了多边形1044四个顶点的位置。才艮据图IO的实施例，X 半径(rx )的值1036示出为从Y轴1020沿水平轴1016到X电极120 ( b ) 的距离。另外，Y半径的值(ry) 1040示出为水平轴到多边形1044的Y 顶点1048的距离。
可以采用类似的电极形状的确定过程来限定离子阱112的其它双曲电 极表面的形状。例如，在具有高度近似0.25毫米的喷射槽口 124 (a)和 124 (b)(图2)的某些实施例中，可以用变量xc和yc近似等于零，而且 变量rx和ry近似等于4毫米，来限定Y电极116 U)和116 (b )。在前 述的例子中，可以用变量xc近似等于0.8毫米，变量yc近似等于零，而 且变量rx和ry近似等于3.2毫米，来限定X电极120 (a)和120 ( b )。 前述的电极形状确定过程的一种效果在下面结合图11进一步论述。
现在参照图11,示出线图对图9中离子阱112—个实施例的平衡中线 电势进行图示说明。图11的线图示出图9中离子阱112的横截面，是从离 子阱112两端中无论哪一端沿Z轴(见图1 )看过去所见的。在图11实施 例中，RF信号Y212 (a)和RF信号X212 (b)通常具有同一近似频率， 而且相互间有近似180度的相位差。为图示说明起见，图11示出RF信号 Y212 (a)等于IOO伏，而且示出RF信号X212 (b)等于负100伏。然而， 也可以选耳又并釆用任何其它有效和适合的电压水平。如上述结合图9实施 例所论述的，选取X电极120 (a)和120 (b)的形状以使其曲率半径相 对Y电极116 (a)和116 (b)的曲率半径减小。因此图11中的实施例规 定了在离子阱112中更好的和更加线性的场特性。综合上述理由，本发明 因而提供一种改进的系统和方法，以在离子阱112中有效地实现平衡RF 场。以上参考某些实施例对本发明做了解释说明。根据此次公开，其它实 施例对本领域技术人员来说是显而易见的。例如，本发明可以用除了以上 实施例中所描述的结构和技术以外的结构和技术来实现。另外，本发明可 以结合除了上述系统以外的系统来有效地使用。因此，意图在于基于所讨 论实施例的这些以及其它变型由本发明所覆盖，本发明仅由所附的权利要 求书限定。
权利要求
1. 一种补偿四极离子阱中不平衡或非零的中线射频电势的系统，由补偿特征建起的不平衡的中线最小化由离子阱中一个或多个喷射槽口建起的非线性场分量，该系统包括包括多个电极的四极离子阱，排布该多个电极以限定捕获空间，该捕获空间具有与Z轴基本上平行的中线；该多个电极包括沿Y轴排成一条直线的Y电极，以及沿X轴排成一条直线的X电极，所述X轴与所述Z轴正交，所述X轴是所述Y轴旋转近似九十度；在至少一个X电极上的一个或多个喷射槽口，离子通过该喷射槽口从所述离子阱中喷射出来；补偿特征，所述补偿特征补偿由一个或多个喷射槽口建起的非线性场分量，该补偿特征建起不平衡或非零的中线射频电势；具有耦合到所述Y电极上的Y信号幅度的Y射频信号；以及具有选取得大于所述Y信号幅度的X信号幅度的X射频信号，由其建起平衡或接近零的中线射频电势。
2. 权利要求l的系统，其中所述补偿特征包括沿所述Y轴的所述内 部Y电极表面之间的Y电极分隔距离，以及沿所述X轴的所述内部X电 极表面之间的X电极分隔距离，所述X电极分隔距离大于所述Y电极分 隔距离。
3. 权利要求l的系统，其中最大化四极离子阱中出现的四极场分量。
4. 权利要求3的系统，其中最小化四极离子阱中出现的所有的非线 性场分量。
5. 权利要求l的系统，其中选取所述X信号幅度以建起小于所述Y 信号幅度百分之五的射频电势。
6. 权利要求5的系统，其中所述中线射频电势小于所述Y信号幅度的百分之二。
7. 权利要求5的系统，其中所述中线射频电势小于所述信号幅度的 百分之一。
8. 权利要求1的系统，其中所述不平衡的中线电势导致一个或多个 射频幅度上捕获注入电子时的质量区分。
9. 权利要求1的系统，其中所述不平衡的中线电势阻止离子从所述 离子阱中沿所述Z轴成功喷射出来。
10. —种补偿四极离子阱中不平衡或非零的中线射频电势的方法，由 补偿特征建起的不平衡的中线最小化由离子阱中一个或多个喷射槽口建 起的非线性场分量，该系统包括确定穿过所述离子阱里面的捕获空间的中线，所述中线与Z轴基本平行；提供多个电极，包括沿Y轴排成一条直线的Y电极，所述Y轴与所 述Z轴正交，包括沿X轴排成一条直线的X电极，所述X轴与所述Z轴 正交，所述X轴是所述Y轴旋转近似九十度；在至少一个所述X电极上建起一个或多个喷射槽口，离子通过该喷射 槽口从所述离子阱中喷射出来喷射槽口提供，所述喷射槽口在离子阱中提 供不够线性或较大负向非线性的场特性；建起补偿特征，所述补偿特征补偿由一个或多个喷射槽口建起的非线 性场分量，该补偿特征建起不平衡或非零的中线射频电势；生成耦合到所述Y电极上的Y射频信号，所述Y射频信号具有Y信 号幅度；生成耦合到所述两个X电极的X信号，所述X射频信号具有选取得 大于所述Y信号幅度的X信号幅度的X射频信号，由其建起平衡或接近 零的中线射频电势。
11. 一种补偿四极离子阱中不平衡或非零的中线射频电势的系统，由 补偿特征建起的不平衡的中线最小化由离子阱中 一个或多个喷射槽口建起的非线性场分量，该系统包括离子阱，具有穿过所述离子阱里面的捕获空间的中线； X电极； Y电极；在至少一个X电极上的一个或多个喷射槽口 ，离子通过该喷射槽口从 所述离子阱中喷射出来；建起不平衡或非零的中线射频电势的补偿特征；耦合到所述Y电极上的Y信号，所述Y信号具有Y信号幅度；以及耦合到所述X电极上的X信号，所述X射频信号具有选取得大于所 述Y信号幅度的X信号幅度，由其建起平衡的或最小化的中线射频电势。
12. 权利要求l的系统，其中最小化质量偏移。
13. —种补偿四极离子阱中不平衡或非零的中线射频电势的系统，由 补偿特征建起的不平衡的中线最小化由离子阱中一个或多个喷射槽口建 起的质量偏移，该系统包括^ 4>玄山aA tto iK亩工rat at太"7'亡玄入A "te i,、； im々4若忠々i、|ji"f女j者。'J口 7 I"O'K入H'J H '|/入pv J|/| ， <J1「''l~i f么JM | -O'K人'乂、 I k、/^1l十J4入工l"J ， 1及<1用获空间具有与Z轴基本上平行的中线；该多个电极包括沿Y轴排成一条直线的Y电极，所述Y轴与所述Z 轴正交，以及沿X轴排成一条直线的X电极，所述X轴与所述Z轴正交， 所述X轴是所述Y轴旋转近似九十度；在至少一个X电极上的一个或多个喷射槽口 ，离子通过该喷射槽口从 所述离子阱中喷射出来；补偿特征，所述补偿特征补偿由一个或多个喷射槽口建起的质量偏 移，该补偿建起不平衡或非零的中线射频电势；具有耦合到所述Y电极上的Y信号幅度的Y射频信号；以及具有选取得大于所述Y信号幅度的X信号幅度的X射频信号，由其 最小化所得到的质量偏移。
全文摘要
公开一种有效补偿四极离子阱中不平衡或非零的中线射频电势的系统与方法，由补偿特征建起的不平衡的中线电势最小化由离子阱中一个或多个喷射槽口建起的非线性场分量。该离子阱包括纵向穿过离子阱里面的捕获空间的中线，具有与中线近似平行的内部Y电极表面的一对Y电极，以及具有与中线近似平行的内部X电极表面的一对X电极。该X电极具有喷射槽口，被捕获的离子通过该喷射槽口从离子阱中射出。具有耦合到两个Y电极上的Y信号幅度的Y信号。具有耦合到两个Y电极上选取得大于Y信号幅度的X信号幅度的X射频信号，由其在离子阱装置的中线处建起平衡的中线射频电势。
文档编号H01J49/42GK101443880SQ200780017337
公开日2009年5月27日 申请日期2007年5月18日 优先权日2006年5月19日
发明者杰·C·施瓦兹 申请人:塞莫费尼根股份有限公司