虚拟离子阱的制作方法

专利名称：虚拟离子阱的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及根据带电粒子的质荷比进行离子的储存、分离和分析，并且带电粒子来自原子、分子、粒子、亚原子粒子和离子。更特别地，本发明是一种使用虚拟离子阱执行质谱测量的设备，其中虚拟的方面关于电极的消除从而去除物理障碍，这导致通往俘获体积的更开放的通路。
背景技术：
质谱测量(MS)是分析化学家用于鉴定和定量环境和生物样品中的痕量级化学元素和化合物的最重要的技术之一。因此，可以当作独立过程执行MS。但是，当结合分离技术例如气相色谱法、液相色谱法、毛细管电泳法，以及离子迁移光谱法时，MS变得更强大。
在MS中，在包括磁、电和四极场的各种场中根据离子的质荷比将它们分开。一种类型的四极质谱仪是离子阱。已发展出几个变种的离子阱质谱仪用于分析离子。这些设备包括双曲线配置，以及Paul、动态Penning，以及动态kingdon阱。在所有这些设备中，通过振荡电场将离子收集并保留于阱中。振荡电场的性质如振幅、频率的改变、AC或DC场的迭加，以及其他方法可以用来根据离子的质荷比使离子选择性地从阱中射出到探测器上。
主要参考所使用的质量分析器将质谱仪分类。这些质量分析器包括扇形磁场和扇形电场、离子回旋共振(ICR)、四极、飞行时间(TOF)，以及射频离子阱。
这些质量分析器的每种具有其自身的优点和缺点。例如，扇形和ICR仪器以它们的高质量分辨率著称，TOF以其速度著称，而四极和离子阱以它们的简单和体积小著称。ICR和扇形仪器典型地庞大且操作复杂，并且如同TOF的情况一样要求高真空，而四极和离子阱在较高压力下工作但提供较低的质量分辨率。大多数分析问题可以使用低性能仪器来解决。因此，价格便宜很多的四极和离子阱质谱仪在行业中普遍地使用。
质谱仪包括为分析准备离子的离子源、根据离子的质荷比将离子分离的分析器，以及将离子信号放大以供数据系统记录和存储的探测器。
在上面注意到，离子阱质谱仪的一个特别优点在于这些设备典型地不需要像其他类型质谱仪那样的在其中工作的高真空。事实上，由于存在的背景气体引起的碰撞削弱性效应，可以改进离子阱质谱仪的性能。离子阱质谱仪典型地在mTorr范围的压力下最好地工作。
还观察到，离子阱越小可能的工作压力越高。这对于便携式和手持仪器是重要的优点，这不仅因为离子阱、电子和功率配备的体积减小，而且因为必须使用的真空泵的体积减小。
还注意到对减小便携和手持用途的离子阱质谱仪的体积已有相当大的关注，这一点很重要。不利的是，减小离子阱体积的主要问题在于当设法保持良好的离子阱分辨率时，在小体积下加工容差变得更苛刻。Oak Ridge的研究小组报告了小型离子阱的一个例子。该设备基本上是结构上没有实质改变而仅仅是尺寸改变的小型化版本的圆柱形离子阱。
还注意到，因为阱中粒子的空间电荷排斥问题，当涉及小型离子阱时俘获离子的能力是另一个问题。
因此，所需要的是这样一种离子阱，它能够容易地小型化而不妥协MS的分辨率，提供通往俘获体积的更容易的通路，使俘获体积内的空间达到最大，并且与现有加工技术相比更容易满足制造容差。

发明内容
本发明的一个目的在于提供一种虚拟离子阱，它提供通往俘获体积的更容易的通路。
另一个目的在于提供一种与现有加工技术相比能够更容易地制造的虚拟离子阱。
另一个目的在于提供一种能够小型化而不牺牲MS的分辨率的虚拟离子阱。
在优选实施方案中，本发明是一种使用电聚焦场代替通常包围俘获体积的加工金属电极的虚拟离子阱，其中两个相对板包括多个独特设计涂覆电极，并且其中可以使用与现有加工技术相比允许更高容差的平版印刷技术将电极布置在两个相对板上。
在本发明的第一方面，产生电场的多个电极布置在两个相对板上，从而形成俘获体积。
在本发明的第二方面，可以通过改变对多个电极的施加电势，改变电极的数目，改变电极的取向，以及改变电极的形状来修改俘获场。
在本发明的第三方面，可以使用上述多个电极在单个离子阱中形成多个俘获体积。
在本发明的第四方面，可以形成大规模并联或串联的虚拟离子阱阵列。
在本发明的第五方面，虚拟离子阱可以在电学上纠正被产生以形成俘获体积的电势场线中的不完美。
当思考下面与附图结合的详细描述时，本发明的这些和其他目的、特征、优点和替代方面对于本领域技术人员将变得明白。


图1是本领域技术人员所知的现有技术离子阱的透视图。
图2是根据本发明的原理实施的第一实施方案的边视图。
图3是第一实施方案的两个平行相对面之一的内侧面的侧视图。
图4是第一实施方案的两个平行相对面之一的外侧面的侧视图。
图5是本发明另一种实施方案的透视图，其中图2的虚拟离子阱的圆形相对面现在制作成矩形。
图6是图5的虚拟离子阱的边缘侧视图。
图7是第一实施方案中存在的电势场线的更完整说明的例子。
图8是可以在最新技术离子阱中产生的电势场线的相同说明。
图9是平面开放储存环离子阱的透视图。
图10是图9的平面开放储存环离子阱的透视截面图。
图11是至少部分说明电势场线的图9和10的平面开放储存环离子阱的截面图的说明。
图12是圆柱形离子阱的透视截面图。
图13是至少部分说明电势场线的图12的圆柱形离子阱的截面图和前视图。
图14是平板82和圆柱84虚拟离子阱的透视图。
图15是图14中所示的平板和圆柱虚拟离子阱的透视截面图。
图16用来说明图15的平板和圆柱虚拟离子阱中存在的电势场线。
图17是圆柱形虚拟离子阱的透视图和看透图。
具体实施例方式
现在将参考附图，其中将为本发明的各种元素给出数字指示，并且其中将讨论本发明以便使本领域技术人员能够实施和使用本发明。应当明白下面的描述只是本发明原理的示例，而不应当视为限制随后的权利要求。
在本发明描述的开始理解几个重要问题是重要的。首先，应当明白没有单个优选实施方案，而是不同实施方案具有不同的优点。不应当从被描述的顺序做出关于最佳实施方案的假设。
第二，本发明是一种典型地与质谱仪一起使用的虚拟离子阱，其中质谱仪典型地用来执行包括带电粒子的各种粒子的俘获、分离和分析，并且带电粒子来自原子、分子、粒子、亚原子粒子和离子。为了简明，所有这些粒子贯穿全文称作离子。
首先可以根据其功能描述本发明。特别地，本发明是一种供质谱仪中使用的离子阱，但代替使用包围被俘获离子的加工金属电极，从布置在一般地平面平行相对面上的电极中产生电聚焦场。因此术语“虚拟”应用于这样一个事实，即电极的限制壁用电聚焦场所建立的“虚拟”壁来代替。
因此通过描述本领域技术人员已知的一些较知名的离子阱来简要地开始详细描述。考虑图1，它是典型的现有技术离子阱的透视图。现有技术离子阱10包括金属环电极12和两个金属端盖14。金属环电极12近赤道居中。可以在现有技术中找到更简化的离子阱几何学，例如具有固体平面或网格端盖从而形成圆柱形离子阱的简单圆柱环电极。另一种形式的阱是线性离子阱。使用布置在中心轴周围的四个或更多固体金属杆并且静电端盖布置在杆的每端而形成俘获场。环形离子阱和循环线性阱类似于线性四极，但电极杆弯曲成圆形。该配置取消对端盖的需要。离子被俘获到四个圆形杆之间的环形空间中。本领域技术人员已知的另外的离子阱中包括RF和DC Kingdon、DCorbitron和DC线性。注意到仅基于DC场的阱要求离子具有相当大的动能和明确的轨道。在缓冲气体存在(即低真空)的情况下，因为缓冲气体阻尼离子的轨道仅基于DC的阱不能工作。
重要的是从现有技术中理解到，用来建立俘获体积的电极通过它们自己形成对离子、光子、电子、粒子，以及原子或分子气体进入和射出离子阱的实质壁垒。
图2提供为根据本发明原理制造的典型的但决不是最简单形式的虚拟离子阱20。但是，该第一实施方案的边视图说明了将在下文中描述的本发明的所有实施方案所共有的本发明的几个重要原理。
首先，线性RF四极及其他现有技术离子阱的某些固体物理电极面被去除，以便有利于虚拟电极。通过将一系列的一个或多个电极布置到产生与电极所替代的固体物理面类似的恒定电势面的这些相对面22上形成虚拟电极。
第二，对齐相对面22，以便彼此形成镜像。
第三，相对面22基本上彼此平行。
第四，相对面22基本上平整。但是，要提到相对面22可以修改成包括某些弓形特性。但是，通过使相对面22关于它们可能具有的任何弓形特性一般地对称从而使得更容易形成期望的俘获体积将保持最佳的结果。
图1的第一实施方案的具体特征现在将描述如下。内侧相对面22上施加有振荡电场。振荡电场的施加是上述所有离子阱所共有的。外侧面24上施加有公共电势，在该情况下它是公共地电势。但是，图3和4说明某些其他的重要特征。
图3显示两个内侧面22按独特的图案涂覆有导电材料，使得圆形图案26的格子保持无涂覆。每个圆形图案26的中心布置有穿过外侧面24的孔径28。外侧面24和布置成穿过未涂覆的圆形图案26的中心的孔径也涂覆有与内侧面22的导电材料电隔离的导电材料。
还注意到每个相对面22上的圆形图案26的格子不仅布置成彼此面对，而且圆形图案还中心对齐。
需要作关于涂料的另一个观察。本发明中所使用的术语“涂料”指的是能够布置在基体上为电极或基体的选定部分提供非常特定的电性质的导电材料、不导电或绝缘材料，以及半导体材料。例如，涂料实际上可以用作布置在基体上以形成产生俘获体积的电势场线的电极。
还注意到虽然在该实施方案中使用圆形图案26的格子，但可选地图案可以是期望的其他形状，例如方形。
当交变或振荡电场施加到虚拟离子阱20的两个内侧面22上，并且恒定电势施加到外侧面24和孔径28上时，每个圆形图案26及其相对圆形图案26形成能够将离子保持于其中的俘获电场。
在图2、3和4所示的实施方案中，被俘获离子向相对面22之间的每个圆形图案26的中心聚焦。可以在相对面22之间施加缓慢增加的电势差以形成动态改变的电场，该电场根据离子的质荷比选择性地将离子从一侧或另一侧发射出阱。
本发明的虚拟离子阱具有优于最新技术离子阱的几个独特的重要的优点。本发明最重要的方面之一在于可用来构造布置于相对面上的电极的高精度。最新技术依赖于加工金属电极。使用加工金属部件可实现的容差基本上小于使用平版印刷可实现的容差。
光刻(photolithography)或任何其他涂镀技术(platingtechnology)可用来将导电迹线或电极布置到虚拟离子阱的相对面上。显然地，与加工金属部件相比，涂镀技术例如光刻能够具有非常高的精度。例如，可以在芯片制造业中所使用的那些硅晶片上构造图2、3和4的相对面22。显然地，因为轨迹的精度提升和尺寸减小是芯片制造领域技术人员所知的，非常高的精度是可能的。
本发明的其他独特优点包括但不局限于简单制造、低成本、小型化以及质量再现能力。
图5是本发明另一种实施方案的透视图。图5显示虚拟离子阱20的圆形相对面22现在制作成虚拟离子阱30的矩形32。电极34现在布置成与矩形相对面32的相对边36和38相邻。矩形相对面32上的电极34之间的空间40是阻抗材料。因此振荡电场施加到电极34上，而恒定或公共模式电势施加到外侧矩形面42。
可选地，振荡电场可以施加到外侧矩形面42，而公共模式电势施加到电极34。
图6是虚拟离子阱30的边缘侧视图。注意电极34的位置。在虚拟离子阱30的中心处显示电势场线44。这些电势场线44仅被部分显示，并且说明电势场线关于彼此和矩形相对面32的取向。
本发明的另一个重要优点在于进一步塑造本发明所产生的电势场线的能力。垫补(shimming)是额外电极在战略上布置到构成本发明虚拟离子阱的表面、平板、圆柱以及其他结构的端部的过程。添加额外电极，以便修改电势场线。通过将电势施加到这些额外电极上，基本上使它们变直或者使它们基本上彼此平行是可能的。因为电势场线对离子的影响，该动作导致本发明的性能改进。
但是，垫补的效果不局限于使场线变直。“理想化的”场外形具有不是平直或平行的线也是可以的。因此，可以执行垫补以形成对于特定应用“理想化的”的场外形，即使该应用要求弓形的场线。
在图5和6的实施方案中，观察到可以在多个位置添加垫补电极。例如，可以添加垫补电极作为在相对边36和38之间延伸的垂直电极。可选地，垫补电极可以布置成与产生构成俘获体积的期望电势场线的电极34相邻。在另一种可选实施方案中，电极34甚至可以被切割以便与靠近矩形相对面32的端部的电极部分相电隔离。
图7仅提供为电势场线44的更完整说明的例子。注意到豁口(gap)46完全开放。该豁口46允许虚拟离子阱30对于射出的离子完全透明，从而导致更高的探测效率。另外，虚拟离子阱30允许光束穿透离子阱到达俘获体积，从而允许激发、电离、分裂，或其他光化学或分光过程。
与图7形成对比，图8说明能够在最新技术离子阱50中产生的电势场线52的类似说明。但是，通往俘获体积的通路被电极或壁结构54完全堵塞。因此，唯一可能的通路将经由穿过壁结构54的某些小孔径，或经由端盖中(没有显示)的穿孔。
图9是平面开放储存环离子阱60的透视图。在可选实施方案中，储存环配置可以用不具有穿过中心轴的孔径的固体圆盘代替。电极布置在相同位置。
图10是图9的平面开放储存环离子阱60的透视截面图。注意电极62布置成与中央孔径64相邻，并且与外边缘66相邻，其中中央孔径64布置成同轴地包围中心轴线68。
图11是至少部分说明电势场线69的图9和10的平面开放储存环离子阱60的截面图的说明。
图12是圆柱形离子阱70的透视截面图。注意电极72布置成与边缘76相邻，并且布置成同轴地包围中心轴线74。
图13是至少部分说明电势场线78的圆柱形离子阱70的截面前视图。
图14是平板82和圆柱84虚拟离子阱80的透视图。
图15是图14中所示的平板和圆柱虚拟离子阱80的透视截面图。注意到电极86布置在圆柱84的内侧，并与平板82的连接点相邻。还注意到电极88布置在平板82的内侧上，并与圆柱84的连接点相邻。
图16提供来说明平板和圆柱虚拟离子阱80中存在的电势场线90。应当注意本发明的可选实施方案，图16的视图可以从纸面向外延伸。换句话说，离子阱可以是所显示的壁82和84的线性延伸。
图17是圆柱形虚拟离子阱100的透视和看穿视图，其中外圆柱102和内圆柱104具有分隔开的并布置成围绕其圆周的多个电极106。
可以用于虚拟离子阱的构造的一些其他材料包括铅化玻璃半导体。可以研磨或处理铅化玻璃半导体从而形成导电区域，以及不研磨和处理以留下阻抗区域。
还考虑到一般地在电子领域中通常使用的电路板。在表面侧，多个电极可以在其上布置成电迹线。可以使用孔径经由电阻器将电极电连接到电路板的背面上。
应当理解上述方案只是本发明原理的应用的说明。许多修改和可选方案可以由本领域技术人员设计，而不背离本发明的本质和范围。附加权利要求打算覆盖这些修改和布方案。
权利要求
1.一种提供通往虚拟离子阱中至少一个俘获体积的更多通路的方法，所述方法包括步骤(1)提供具有大约相同尺寸的至少两个基本平行面，它们被取向为具有相对面；(2)将多个电极布置到该两个基本平行面的相对面上；以及(3)使用该多个电极产生多个电聚焦场从而将离子俘获到相对面之间的至少一个俘获体积中，其中由于该两个基本平行面之间的电极或其他结构的不存在，通往该至少一个俘获体积的更多通路变得可能。
2.根据权利要求1的方法，其中该方法还包括使用涂镀技术将多个电极布置到两个基本平行平板上的步骤，从而在形成多个电极时获得高的精确度。
3.根据权利要求2的方法，其中涂镀技术选自光刻构成的涂镀技术、用于导电材料的涂镀技术、用于绝缘材料的涂镀技术，以及用于半导体材料的涂镀技术。
4.根据权利要求1的方法，其中通过从包括施加选定电压到多个电极上、修改多个电极的数目、修改多个电极的取向、修改多个电极的形状、修改多个电极的性质的一组方法以及上述方法的任意组合中选择一种方法来执行产生多个电聚焦场的步骤。
5.根据权利要求1的方法，其中该方法还包括在两个基本平行平板之间形成多个俘获体积的步骤。
6.根据权利要求5的方法，其中通过从包括施加选定电压到多个电极上、修改多个电极的数目、修改多个电极的取向、修改多个电极的形状、修改多个电极的性质的一组方法以及上述方法的任意组合中选择一种方法来执行形成多个俘获体积的步骤。
7.根据权利要求1的方法，其中该方法还包括通过用导电材料、绝缘材料或半导体材料涂覆该至少两个平行面将多个电极布置到该至少两个基本平行面上的步骤。
8.根据权利要求1的方法，其中提供布置有多个电极的两个基本平行面的步骤还包括产生虚拟电势面从而代替物理面的步骤。
9.根据权利要求1的方法，其中提供两个基本平行面的步骤还包括提供关于公共点、线或面至少部分弓形的两个基本平行平板的步骤。
10.根据权利要求1的方法，其中提供两个基本平行面的步骤还包括步骤(1)提供两个相对圆盘作为该至少两个基本平行面，其中两个相对圆盘的每个具有从中穿过的孔径，孔径关于圆盘的中心轴居中，并且其中一个圆柱连接每个圆盘并且关于中心轴同轴居中，并且其中每个孔径的边缘与每个圆柱的边缘在连接缝处相接；(2)将第一圆形电极布置到两个相对圆盘的每个上并与连接缝相邻；以及(3)将第二圆形电极布置到两个圆柱的每个上并与连接缝相邻，其中第一电极和第二电极彼此电隔离。
11.根据权利要求1的方法，其中该方法还包括步骤(1)提供两个基本平行面为两个相同四边形，其中第一平直电极布置成彼此相对并与两个相同四边形的第一边缘相邻；以及(2)其中第二平直电极布置成彼此相对并与两个相同四边形的第二边缘相邻。
12.根据权利要求11的方法，其中该方法还包括使用平行四边形作为四边形的步骤。
13.根据权利要求12的方法，其中该方法还包括从包括正方形和矩形的一组平行四边形中选择两个相同平行四边形的步骤。
14.根据权利要求1的方法，其中该方法还包括将多个垫补电极布置到两个基本平行平板上的步骤，其中垫补电极布置到上面以修改虚拟离子阱的电势场线。
15.根据权利要求14的方法，其中该方法还包括将多个垫补电极布置成与两个基本平行平板的边缘相邻的步骤。
16.根据权利要求14的方法，其中该方法还包括将多个垫补电极布置成与用作第一平直电极的电极平行。
17.根据权利要求14的方法，其中该方法还包括用导电或半导体材料形成垫补电极的步骤。
18.根据权利要求1的方法，其中该方法还包括步骤(1)提供两个基本平行面为两个相同且同轴排列的圆盘，(2)其中第一电极布置成彼此相对，与中心轴相邻并关于中心轴居中；以及(3)其中第二电极彼此相对，与两个基本平行圆盘的外圆周相邻并关于外圆周居中。
19.根据权利要求18的方法，其中该方法还包括布置穿过两个基本平行面的中心轴的孔径的步骤。
20.根据权利要求1的方法，其中该方法还包括步骤(1)提供两个相对半圆盘作为基本平行平板，其中两个相对盘的的每一个从中切割有关于半圆盘的旋转轴居中的半圆槽，并且其中半圆柱连接每个盘并关于旋转轴同轴居中，并且其中每个半圆槽的边缘与每个半圆柱的边缘在连接点处相接；(2)将第一半圆电极布置到两个相对半圆盘的每个上并与连接点相邻；以及(3)将第二半圆电极布置到两个半圆柱的每个上并与连接点相邻，其中第一电极和第二电极彼此电隔离。
21.根据权利要求1的方法，其中该方法还包括步骤(1)将多个图案布置到相对面上，其中多个圆形图案具有电阻性涂料；(2)布置穿过多个图案中每个的中心轴的孔径；以及(3)在不存在多个图案的地方用导电材料涂覆相对面，但使相对面与孔径电隔离。
22.根据权利要求21的方法，其中该方法还包括从包括圆形和正方形的一组图案中选择图案的步骤。
23.根据权利要求21的方法，其中该方法还包括将孔径电连接到两个基本平行面中每个的导电背面的步骤。
24.根据权利要求1的方法，其中该方法还包括提供四组基本平行相对面的步骤，其中该四组基本平行相对面接合以便形成正方形的四个角落，其中相邻相对面在与其垂直的接缝处接合。
25.一种减小质谱仪中离子阱的尺寸的方法，所述方法包括步骤(1)提供至少两个基本平行面；以及(2)使用涂镀技术将多个电极布置到该至少两个基本平行面上，从而在多个电极的物理特性上获得比加工技术可获得的更精确的控制。
26.根据权利要求25的方法，其中该方法还包括使用该多个电极产生多个电聚焦场从而将离子俘获到至少一个俘获体积中的步骤，其中由于该两个基本平行面之间的电极或其他结构的不存在，通往至少一个俘获体积的更多通路变得可能。
27.一种虚拟离子阱，提供通往它的至少一个俘获体积的更多通路，所述系统包括具有大约相同尺寸的至少两个基本平行面，它们被取向为具有相对面；布置到该至少两个基本平行面上的多个电极，其中该多个电极产生多个电聚焦场从而将离子俘获到至少一个俘获体积中，并且其中由于该至少两个基本平行面之间的电极或其他结构的不存在，通往该至少一个俘获体积的更多通路变得可能。
28.根据权利要求27的虚拟离子阱，其中虚拟离子阱还包括用于产生多个电聚焦场的工具，其中电聚焦场产生工具能够施加选定电压到多个电极上从而建立至少一个俘获体积。
29.根据权利要求27的虚拟离子阱，其中虚拟离子阱还包括布置在至少两个基本平行面之间的多个俘获体积。
30.根据权利要求29的虚拟离子阱，其中通过修改虚拟离子阱的物理特性形成多个俘获体积，其中物理特性选自包括多个电极的总数、多个电极的取向、多个电极的性质、多个电极的形状的可修改特性以及上述可修改特性的任意组合。
31.根据权利要求27的虚拟离子阱，其中虚拟离子阱还包括布置到该至少两个基本平行面上的涂料，其中涂料是导电材料、绝缘材料或半导体材料。
32.根据权利要求27的虚拟离子阱，其中虚拟离子阱还包括虚拟电势面，其中虚拟电势面代替物理面。
33.根据权利要求27的虚拟离子阱，其中虚拟离子阱还包括关于公共点、线或面至少部分弓形的两个基本平行平板。
34.根据权利要求27的虚拟离子阱，其中虚拟离子阱还包括作为该至少两个基本平行面的两个相对圆盘，其中两个相对圆盘的每个布置有从中穿过的孔径，孔径关于圆盘的中心轴居中，并且其中圆柱连接到每个圆盘并关于中心轴同轴居中，并且其中每个孔径的边缘与每个圆柱的边缘在连接缝处相接；布置到两个相对圆盘的每个上并与连接缝相邻的第一圆形电极；以及布置到两个圆柱的每个上并与连接缝相邻的第二圆形电极，其中第一和第二电极彼此电隔离。
35.根据权利要求27的虚拟离子阱，其中虚拟离子阱还包括作为该至少两个基本平行面的两个相同平行四边形，其中第一平直电极布置成彼此相对并与两个相同平行四边形的第一边缘相邻；以及布置成彼此相对并与两个相同平行四边形的第二边缘相邻的第二平直电极，其中每个平行四边形的第一边缘和第二边缘彼此相对并平行。
36.根据权利要求35的虚拟离子阱，其中两个相同平行四边形选自包括正方形和矩形的平行四边形。
37.根据权利要求27的虚拟离子阱，其中虚拟离子阱还包括布置到该至少两个基本平行面上的多个垫补电极，其中垫补电极布置到上面以修改虚拟离子阱的电势场线。
38.根据权利要求37的虚拟离子阱，其中多个垫补电极布置成与该至少两个基本平行面的边缘相邻。
39.根据权利要求27的虚拟离子阱，其中虚拟离子阱还包括两个相同且同轴排列的圆盘，每个布置有穿过其中心轴的孔径；布置成彼此相对、与孔径相邻并关于孔径居中的两个第一电极；布置成彼此相对、与两个基本平行圆盘的外圆周相邻并关于外圆周居中的两个第二电极。
40.根据权利要求27的虚拟离子阱，其中虚拟离子阱还包括作为两个基本平行平板的两个相对半圆盘，其中两个相对盘的每个从中切割有关于半圆盘的旋转轴居中的半圆槽，并且其中半圆柱连接每个盘并关于旋转轴同轴居中，并且其中每个半圆槽的边缘与每个半圆柱的边缘在连接点处相接；布置到两个相对半圆盘的每个上并与连接点相邻的第一半圆电极；布置到两个半圆柱的每个上并与连接点相邻的第二半圆电极，其中第一电极和第二电极彼此电隔离；以及至少两个端盖，从而控制电聚焦场。
41.一种供质谱仪使用的虚拟离子阱，所述虚拟离子阱包括具有相对面的至少两个基本平行面；以及布置到该两个相对面上的多个电极，其中使用涂镀技术从而在多个电极的物理特性上获得比加工技术可获得的更精确的控制。
42.根据权利要求41的虚拟离子阱，其中虚拟离子阱还包括多个电极，多个电极产生多个电聚焦场从而将离子俘获到相对面之间的至少一个俘获体积中，其中由于该两个基本平行面之间的电极或其他结构的不存在，通往该至少一个俘获体积的更多通路变得可能。
43.一种制造虚拟离子阱的方法，该虚拟离子阱提供通往布置于其中的至少一个俘获体积的更多通路，所述方法包括步骤(1)提供具有大约相同尺寸的至少两个基本平行面，它们被取向为以便具有相对面；以及(2)使用允许在多个电极的定位和厚度上利用高精度的光刻技术，将多个电极布置到该两个基本平行面的相对面上。
44.根据权利要求43的方法，其中该方法还包括使用该多个电极产生多个电聚焦场从而将离子俘获到相对面之间的至少一个俘获体积中的步骤，其中由于该两个基本平行面之间的电极或其他结构的不存在，通往该至少一个俘获体积的更多通路变得可能。
45.根据权利要求44的方法，其中通过从包括施加选定电压到多个电极上、修改多个电极的数目、修改多个电极的取向、修改多个电极的性质、修改多个电极的形状的一组方法以及上述方法的任意组合中选择一种方法来执行产生多个电聚焦场的步骤。
46.根据权利要求43的方法，其中该方法还包括在两个基本平行面之间形成多个俘获体积的步骤。
47.根据权利要求46的方法，其中通过从包括施加选定电压到多个电极上、修改多个电极的数目、修改多个电极的取向、修改多个电极的性质、修改多个电极的形状的一组方法以及上述方法的任意组合中选择一种方法来执行形成多个俘获体积的步骤。
48.根据权利要求43的方法，其中提供其上布置有多个电极的两个基本平行面的步骤还包括产生虚拟电势面从而代替物理面的步骤。
全文摘要
一种使用电聚焦场代替通常包围俘获体积的加工金属电极的虚拟离子阱，其中两个相对面包括多个独特设计涂覆电极，并且其中可以使用与现有加工技术相比允许更高容差的平版技术将电极布置在两个相对面上。
文档编号B01D59/44GK1973351SQ200480018163
公开日2007年5月30日 申请日期2004年6月28日 优先权日2003年6月27日
发明者埃德加·D·莉, 艾伦·L·罗克伍德, 兰德尔·魏特, 斯蒂芬·A·拉默特, 米尔顿·L·利 申请人:杨百翰大学