准平面多反射飞行时间质谱仪的制作方法

专利名称：准平面多反射飞行时间质谱仪的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及质谱仪分析，更具体地，一种包括多反射飞行时间质谱仪(MR-T0F MS)的装置及使用方法。
背景技术：
质谱仪是分析化学的公认工具，用于各种化合物和它们的混合物的识别及定量分 析。这种分析的灵敏度和分辨率对于实际使用至关重要。已经公认飞行时间质谱仪(T0F MS)的分辨率随飞行路径而提高。已建议使多反射飞行时间质谱仪(MR-TOF MS)在保持适 中的物理长度的同时增加飞行路径。在引入具有飞行时间聚焦性质的静电离子反射镜之 后，MR-TOF MS的使用变为可能。美国专利No. 4，072，862、苏联专利No. SU198034、和Sov. J. Tech. Phys. 41 (1971) 1498，Mamyrin等人公开了一种离子反射镜的使用以提高与离子能 量相关的飞行时间聚焦。离子反射镜的使用自动造成离子飞行路径的单次折叠(single folding)οH. Wollnik认识到离子反射镜用于实现多反射MR-TOF MS的潜力。英国专利 No. GB2080021提出通过在多个无栅反射镜之间折叠离子路径以减小仪器的总长度。每一个 反射镜由同轴电极制成。两行这种反射镜在同一平面内排列，或者位于两个相对的平行的 圆上(见图1)。引入带有空间离子聚焦的无栅离子反射镜减小了离子损耗并且无论反射次 数多少都使离子束受限(详见美国专利No. 5，017，780)。英国专利No. GB2080021中公开的 无栅反射镜也提供了 “离子飞行时间与离子能量无关”。公开了两种类型的MR-TOFMS (A) “折叠路径”方案，该方案相当于使N个连续的反射TOF MS组合，并且其中飞 行路径沿一条折线形(jig-saw)轨迹折叠(图1A)；以及(B) “同轴反射”方案，该方案在使用脉冲离子接纳和释放的两个轴向排列的离子 反射镜之间采用多次离子反射。H. Wollnik 等人在 Mass Spec. Rev. , 1993,12,p. 109 中也描述了“同轴反射”方案， 并且在ht.J. Mass Spectrom. Ion Proc. 227 (2003) 217中发表的工作中实现了该方案。在 一个中等尺寸(30厘米)TOF MS中，在50回合之后，达到了 50，000的分辨率。无栅且空间 聚焦的离子反射镜保存了感兴趣的离子(损耗低于2倍)，尽管质量范围随循环次数成比例 地缩短。也已经使用扇形场取代离子反射镜来设计MR-TOF质谱仪(Toyoda et al. ,J. Mass Spectrometry,38(2003),1125 ；Satoh et al. , J. Am. Soc. Mass Spectrom. ,16 (2005), 1969)。然而，这些质量分析仪不像基于离子反射镜的质量分析仪那样仅提供飞行时间的第
一级能量聚焦。Nazarenko等人(1989)的苏联专利No. SU1725289引入了一个使用二维无栅反射 镜的折叠路径MR-TOF MS的改进方案。该MR-TOF MS包括由条构造的平行的两个同样的反 射镜，并且关于反射镜之间的正中面对称还关于折叠离子路径的平面对称(见图2)。将反 射镜几何形状和电势安排成使得空间上穿过折叠离子路径的平面而聚焦离子束，并且提供关于离子能量的第二级飞行时间聚焦。在所谓的位移方向上(图2中的Z轴)向着探测器 缓慢地漂移时，离子在平面反射镜之间经历多次反射。通过改变离子入射角来调节循环次 数和分辨率。该方案在延伸飞行路径的同时允许保留整个质量范围。然而，Nazarenko的平面质谱仪在位移方向上不提供离子聚焦，因此实质上限制了 反射循环的次数。此外，该原型中使用的离子反射镜没有关于穿过折叠离子路径的平面散 布的空间离子提供飞行时间聚焦，使得发散的或宽的离子束的使用实际上会破坏飞行时间 分辨率，并会使飞行路径的延伸变得毫无意义。在2005年12月20日提出的、申请序列号为No. 10/561,775、名为 "MULTIREFLECTING TIME-OF-FLIGHT MASSSPECTROMETER AND METHOD OF USE(多反射飞行 时间质谱仪和使用方法)”的申请中，多反射质谱仪的平面方案改进之处在于a)引入离子反射镜，该离子反射镜在垂直方向上提供空间聚焦，在与高阶的空间 和能量偏差(aberration)保持同步的同时提供高阶空间和能量聚焦；b)在无场区域中引入一组周期性透镜(periodic lense)，其中这样一个透镜系统 沿主要的折线离子路径保有离子包；以及c)引入末端偏转器，通过在漂移方向上回复离子运动来允许离子飞行路径的进一 步延伸。平面多反射TOF MS的进一步改进在发明人的下列申请中做出W0200610M30、 W02007044696,W02003US13262 和 W02004008481。这些申请描述了包括离子积累和将连续的离子束转换为短的离子包的各种方案 的多个脉冲离子源。W0200610M30提出了从外部脉冲离子源到分析仪的离子注入的弯曲同 步界面。该界面允许绕过分析仪的边缘场，且该方法提高了仪器的分辨率。该弯曲界面与 陷阱离子源相容，且与基于正交离子加速的脉冲转换器相容。W02007044696提出了所谓的双正交离子注入MR-T0F。考虑到MR-TOF分析仪更能 容忍离子包的垂直Y向散布，因此将连续离子束定位成与MR-TOF中折线离子路径的平面几 乎正交。加速器稍微倾斜、且在加速后导引离子包，以互相补偿倾斜和导引。W02003US13262 和 W02004008481 将 MR-TOF 分析仪应用到各个串联的 TOF MS。一 个方案在第一 MR-TOF中采用母离子的缓慢分离，并在第二个短TOF MS中采用碎片离子的 快速分析，以在脉冲离子源的一次发射之内完成对多个母离子的所谓平行MS-MS分析。将申请W02004US19593看做本发明的原型，因为它采用了具有无栅平面镜的“折 叠路径” MR-TOF MS,具有空间和飞行时间聚焦特性。当实施平面多反射质谱仪时，发明人发现周期性透镜系统常干扰离子注入界面和 脉冲离子源。并且，透镜系统设置了分析仪接收的主要限制。本发明的目标是提高多反射 质谱仪的灵敏度和分辨率、以及提高其制造的方便性。

发明内容
发明人已经认识到具有实质上的二维平面镜的MR-TOF MS的接收和分辨率可通 过在漂移方向上引入离子反射镜的静电场的周期性空间调制而进一步提高。当离子反射 镜的场基本上保持平面时，在其中增加对反射镜场的小的周期性调制的光谱仪称为准平面 的。
本发明的优选实施例是包括一个或多个如下特征的多反射飞行时间质谱仪 沿漂移方向(Z)延伸且由平行电极形成的两个准平面静电离子反射镜，所述反 射镜被无场区域分离； 脉冲离子源，以与垂直于漂移方向Z的X方向成小角度地释放离子包，使得离子 包在离子反射镜之间被反射并沿漂移方向漂移； 接收器，用于接收离子包； 将所述反射镜安排成在所述接收器上提供飞行时间聚焦； 将所述反射镜安排成在既垂直于漂移方向Z又垂直于离子注入方向X的Y方向 上提供空间聚焦；其中至少一个反射镜具有周期性特征，该特征出于在Z方向上离子包的周期性空 间聚焦的目的而沿漂移Z方向提供静电场的调制。如申请人在W02004US19593中所描述的那样，离子反射镜优选包括至少四个电 极，其中至少一个电极具有引力势以提供飞行时间聚焦和Y方向上的所述空间聚焦。设备 可选地并入在W02004US19593中早先描述的平面多反射质谱仪的特征，诸如 在无场区域中的至少两个透镜， 用于在漂移方向上回复离子路径的末端偏转器， 所述脉冲离子源和所述接收器之间的至少一个同步弯曲界面。离子反射镜内Z方向静电场中的周期性调制通过下列步骤实现 将具有Z方向周期性几何结构的至少一个辅助电极并入至少一个反射镜电极 中，其中将可调电势应用于该电极或一组电极以调节Z方向上的调制强度； 在至少一个反射镜电极中制成一组周期性狭缝，同时增加其电场穿透这些狭缝 的附加电极； 在反射镜电极之间插入具有Z方向周期性几何结构的至少一个辅助电极； 更改至少一个反射镜电极的几何形状使得电极开口在高度(Y方向)上周期性 (随Z)变化，或电极在宽度(沿X方向)上周期性变化； 将一组周期性透镜并入至少一个离子反射镜的内部电极中或反射镜电极之 间； 场调制的多种其他方法是可能的。具有Z方向周期性调制的可调强度的方案优 于具有固定的几何调制的方案。光谱仪也可优选并入在专利申请W02004US19593、W02006102430、W02007044696、 W02003US13262和W02004008481中早先描述的特征，这些申请的公开通过引用并入本文。本发明的飞行时间分析的优选方法包括如下步骤 形成分析离子包； 在沿漂移Z方向延伸的两个平行的且准平面的离子反射镜之间使离子通过，同 时保留离子包沿Z方向的相对小的速度分量使得离子沿折线形离子轨迹运动；眷在接收器处接收离子； 形成具有所述离子反射镜的静电场使得离子在时间上聚焦和在一个Y方向上 空间聚焦；该静电场在至少一个反射镜内在Z方向上被空间周期性调制以便提供离子包沿 Z方向的空间聚焦。
该方法进一步可选地包括在W02004US19593中描述的步骤，即 通过至少两个透镜在离子反射镜之间在漂移空间内对离子包的空间聚焦；在分 析仪的边缘回复离子漂移的方向； 经由弯曲同步界面注入离子。在至少一个离子反射镜内周期性调制静电场的步骤包括下述的任何一个步骤 对至少一个反射镜电极的形状的空间调制，或 通过并入辅助电极引入周期性场(filed)，其中周期性聚焦的强度优选是可调 的。 所述调制的周期优选等于N Δ Z/2或N Δ Z，其中N是整数，而Δ Z是在一个反射镜 中每次反射在漂移方向上的离子轨迹前进。根据本发明的一个实施例，多反射质谱仪(MR MS)的灵敏度和分辨率得以提高。根据本发明的另一个实施例，促进了 MR MS的制造。通过参考下面的说明书、权利要求和附图，本领域技术人员将进一步明白和理解 本发明的这些和其他的特征、优点和目的。


图IA和IB示出现有技术的MR-TOF MS ；图2示出现有技术的平面MR-TOF MS ；图3是具有周期性透镜的现有技术的平面MR-TOF MS的示意图；图4A是具有通过位于两个反射镜电极之间的掩膜电极实现的空间场调制的准平 面离子反射镜的优选实施例的顶视图；图4B是图4A中所示的辅助电极的侧视图；图4C是具有通过位于两反射镜电极之间的掩膜电极实现的空间场调制的准平面 离子反射镜的优选实施例的透视图；图4D是通过末端偏转器回复Z方向离子而具有稳定限制的窄离子束的准平面TOF MS的优选实施例的顶面图；图5是由通过将掩膜电极分为具有不同电势的几个部分产生的偏转场来回复Z方 向离子的准平面TOF MS的优选实施例的顶面图；图6A是说明在准平面TOF MS的另一优选实施例中的、由正交加速器产生并在Z 方向上延长的初始平行离子束的平面图，在该实施例中具有在嵌入一个离子反射镜中的周 期性掩膜电极的帮助下Z向聚焦的离子束；图6B是说明由正交加速器产生、在Z方向上延长、并具有实际角度和能量散布的 离子束在一准平面TOF MS中传输的平面图，该准平面TOF MS具有在嵌入一个离子反射镜 中的周期性掩膜电极的帮助下Z向聚焦的离子束；图7A是本发明的准平面MR-TOF MS的一个实施例的示意图，该MR-TOF MS具有 由并入离子反射镜电极中的附加电极形成的、且周期为离子折线形运动的周期的一半的透 镜；图7B是本发明的准平面MR-TOF MS的一个实施例的示意图，该MR-TOF MS具有由 并入离子反射镜电极中的附加电极形成的、且周期为离子折线形运动的周期的四分之一的透镜；图8A是一个实施例的示意图，在该实施例中将一组周期性透镜加入到无场区域 中以进一步增加由位于反射镜电极之间的附加电极提供的Z方向上的离子聚焦；图8B是一个实施例的示意图，在该实施例中将一组周期性透镜加入到无场区域 中以进一步增加由实施到反射镜电极中的附加电极提供的Z方向上的离子聚焦；图9A是一个实施例的示意图，在该实施例中通过至少一个反射镜电极的几何调 制实现对离子反射镜的静电场的调制；图9B和9C是示出通过周期性变化电极厚度(9B)和通过周期性变化窗高度(9C) 而调制电场的示意图；图10是示出具有由离子陷阱制成的外部离子源和后随第二 TOF质量分析仪的外 部碰撞反应池的系统的示意图。
具体实施例方式本发明一般涉及质谱分析领域，更具体地，涉及包括多反射飞行时间质谱仪(MR TOF MS)的设备。尤其是，本发明通过并入反射镜静电场的细微的周期性调制来提高平面和 无栅MR-TOF MS的分辨率和灵敏度。由于提高的空间和时间聚焦，本发明的MR-TOF MS具 有更宽的容忍度并且沿延伸的折叠离子路径具有确信的对离子束的限制。因此，本发明的 MR-TOF MS可经由离子存储装置有效耦合至连续离子源，从而节省了离子采样的占空比。图IA和IB示出Wollnik等人的英国专利No 2080021 (该英国专利的图3和图4) 的现有技术的多反射飞行时间质谱仪(MR-T0FMS)。在飞行时间质谱仪中由源12发射不同
质量和能量的离子。通过反射镜R1、R2......Rn安排离子的多次反射，对离子到收集器20
的飞行路径进行折叠。这些反射镜使得离子飞行时间与离子能量无关。图IA和IB示出多 个轴向对称的离子反射镜的两种几何形状安排。在这两种安排中，离子反射镜都位于两个 平行的平面I和II中，且都沿离子路径的表面排列。在一种安排中，这个表面是平面(图 1A)，而在另一种安排中，这个表面是圆柱22 (图1B)。注意到离子以与离子反射镜的光轴成 一角度而传播，其引起附加的飞行时间偏差，并因此使实现高分辨率相当复杂。图2示出Nazarenko等人在苏联专利SU1725289中描述的“折叠路径”MR-TOF MS 的原型。MR-TOF MS包括两个无栅静电反射镜，每个反射镜由三个电极组成，电极3、4和5 用于一个反射镜，而6、7和8用于另一个反射镜。每个电极由一对平行的片“a”和“b”制 成，关于“中心”面)(Z对称。源1和接收器2位于所述离子反射镜之间的漂移空间中。反 射镜提供多次离子反射。反射的次数通过相对于探测器沿X轴移动离子源进行调整。该专 利描述了在每个离子回合上实现的一类离子聚焦，在Y方向上实现空间离子聚焦和关于离 子能量的第二阶飞行时间聚焦。注意到图2的结构不提供位移方向(即Z轴)上的离子聚焦，所以实质上限制了 反射循环的次数。它也不提供关于在Y方向上散布的空间离子的飞行时间聚焦。因此，原 型的MR-TOF MS没能给予分析仪的宽的接收，并因此没能给予与真实离子源合作的能力。图3是具有本申请发明人的现有技术周期性透镜的平面MR-TOF MS的示意图。光 谱仪包括两个平行的和平面的离子反射镜。每个反射镜由具有矩形框架形状、大致在漂移 的Z方向上延长的4个电极11形成。远离反射镜Z边缘的电场是平面的，即依赖于X和Y而不依赖于Z。反射镜被无场区域13分离。将一组周期性透镜15放置在无场区域中。离 子脉冲以与X轴成小角度α而从源1喷射。当在Z方向上缓慢漂移时离子包在反射镜之 间获得反射。选择该角度使得每次反射在Z方向的前进与周期性透镜的周期相一致。透镜 迫使离子沿折线形轨迹运动。末端偏转器17允许回复离子运动。将远端偏转器设置为静 态。在通过偏转器后，离子被引导为沿另一折线形轨迹朝向离子接收器2，离子接收器2通 常是飞行时间探测器，诸如微通道板(MCP)或二次电子倍增管(SEM)。图4示出本发明的准平面MR-TOF MS的一个优选实施例。在该实施例中，如图 4A-4C所示，Z方向上的周期场结构由位于两相邻的反射镜电极32和34之间的、具有周期 性窗31 (此处也表示为掩膜窗)的辅助电极30形成。掩膜窗31的Y高度优选等于反射镜 电极的Y开口。掩膜窗31在Z方向上的间距等于每一次反射镜反射的离子前进ΔΖ，且与 离子反射镜的Y开口相当。应用到掩膜电极的电势与两相邻反射镜电极之间的中间电势相 比稍有不同，使得在Z方向上产生弱的周期性聚焦电场。图4C示出具有实际角度(0.4度) 和能量散布(5% )的离子轨迹。在操作中(图4D)，通过象线性离子陷阱源一样的脉冲离子转换器或者双正交注 入设备(W02007044696，其公开的内容通过引用并入本文)形成Z方向上窄的离子束。后 者形成在Y方向上延伸但在Z方向上窄的离子包。这些离子束在一组偏转器或弯曲的同 步界面(诸如W0200610M30中公开的，该申请通过引用并入本文)的帮助下注入到飞行 时间分析仪中。这些包在图示平面内并且以与X轴成小角度而被喷射，使得反射镜中每一 次反射的离子前进ΔΖ与离子反射镜中电场的空间调制的周期相一致。在分析仪内，离子 被提供时间聚焦以及Y方向上的空间聚焦的离子反射镜34周期性反射而沿折线形轨迹运 动。通过掩膜电极30，离子被Z方向上的周期场聚焦。X方向上的掩膜电极透镜的优选焦 距等于折线形运动的半周期。到达分析仪的末端后，离子优选返回或者被偏转器返回，诸如 W02004US19593中所公开的，该申请公开的内容通过引用并入本文。可选地，离子包的漂移 方向被如下所述并入离子反射镜中的偏转器回复。在通过分析仪后(Ζ方向上的前方和后 方)，离子在一组偏转器或弯曲的同步界面的帮助下喷射到探测器或另一个接收器上。图5示出在到达分析仪的远端(在Z方向上)之后在Z方向上反射离子的替代方 法。图5实施例的离子反射镜结构总体上与图4A-4C的实施例类似，并具有如下提到的差 别。通过末端掩膜窗40产生的弱偏转场执行反射，末端掩膜窗40被应用到窗的末端部分 的不同电势分为两部分41、42。一般地，将掩膜切割为多个部分和将稍微不同的电势应用到 这些部分允许逐渐改变分析仪内的漂移角度。图6Α和6Β示出优选实施例的另一选择，其中分析仪容忍在Z方向上长的离子包。 再一次通过具有周期性窗51的辅助电极50执行Z方向上的离子聚焦。然而，在这种情况 下，掩膜窗51的尺寸实质上大于反射镜电极的Y窗口。通过位于反射镜之间的正交加速器 形成在Z方向上延长的离子束。加速后，离子包沿折线形路径运动。优选地，只在一个反射 镜内实施掩膜，且掩膜窗的步距等于Z方向上离子运动的周期2ΔΖ，如图6中所示。可选 地，如图4中所示，在两个反射镜处实施掩膜，且对面反射镜中的掩膜中窗的位置在Z方向 上漂移ΔΖ。通过分析仪后，离子被探测器M接收。优选调整掩膜(多个掩膜)处的电势 以在几次反射后提供初始平行的单能的离子束，例如在如图6Α中所示的飞行路径长度的 一半处。电势的最优调整使掩膜造成的小的飞行时间偏差、用实际角度限制离子、和沿整个飞行路径散布的能量得到折衷，如图6B中所示。图7A示出本发明的准平面MR-TOF MS的另一实施例的示意图，通过并入离子反射 镜电极(此处是并入挨着无场区域的内部电极)的附加电极形成周期性透镜60。图7A中 的透镜周期等于离子折线形运动(每次反射一个透镜)的半周期。可选地，如图7B中所示， 透镜62的周期可等于离子折线形运动(每次反射两个透镜)的周期的四分之一。图8示出又一实施例，其中将一组周期性透镜70加入到无场区域中以进一步增加 Z方向上的离子聚焦，该离子聚焦由如图8A中所示位于反射镜电极之间、或如图8B中所示 实施在反射镜电极72中的附加电极提供。无场中的这组周期性透镜组可用一组束限制掩 膜(beam restricting mask)来取代，该组束限制掩膜防止离子通过准平面反射镜的周期 性场偶尔欠聚焦或者过聚焦而击中探测器，并由此在不同次数的反射之后达到探测器。图9A示出再一实施例，其中通过至少一个反射镜电极的几何调制来实现对离子 反射镜的静电场的调制。图9B示出通过周期性变化电极厚度来调制电场。图9C示出通过 周期变化窗高度来调制电场。由于电极的电势被固定成提供最好的飞行时间和空间聚焦， 因此几何调制为每个选定的几何调制造成在Z方向上固定的离子聚焦强度。调制强度应被 选择为在分析仪的接收和分辨率之间进行折衷。图10示出具有由离子陷阱80制成的外部离子源和具有后随第二 TOF质量分 析仪90的外部碰撞反应池的布置。外部设备经由同步弯曲界面85耦接至MRT。在申请 W02003US13262和W02004008481中描述了串联TOF仪器的这一布置。附图给出本发明人在在前申请中描述的几个不同的设置。单级TOF MS采用离子陷 阱来积累来自连续离子源的离子。离子包经由弯曲场界面85喷射到分析仪中。两次(前 后)通过分析仪之后，离子通过同步界面的第二段(leg)并撞击到通用TOF探测器(图中 未示出)上。在将该仪器作为高通过量串联质谱仪运行的情况下，探测器被后随快速第二 TOF 光谱仪的快速碰撞反应池所代替。当母离子在MR-TOF MS中在时间上分离时，碎片被快速形 成并在一段时间内为每个离子种类进行分析。这允许所谓的用于多个母离子的平行MS-MS 分析而不引入附加的离子损耗，常涉及在其他类型的串联仪器中扫描。在将该仪器作为高分辨率串联而运行的情况下，离子从轴向陷阱周期性地喷射到 MRT分析仪中。单一离子种类被按时选择且注入回到轴向陷阱中，轴向陷阱此时作为碎裂单 元(fragmentation cell)。碎片在气体池中被碰撞衰减且喷射返回相同的MRT分析仪中用 于分析碎片质量。上述说明仅作为优选的实施例。本领域技术人员和制造或使用本发明的人将想到 对本发明的修改。因此，要理解在上面的附图和描述中示出的实施例仅仅出于示例性的目 的，且并不旨在限制本发明的范围，本发明的范围由所附的权利要求根据专利法原理，包括 等同的原则进行解释来限定。
权利要求
1.一种多反射飞行时间质谱仪，包括沿漂移方向(Z)延伸且由平行电极形成的两个准平面静电离子反射镜，其中所述反射 镜被无场区域分离；脉冲离子源，以与垂直于漂移方向Z的X方向成小角度而释放离子包，使得离子包在离 子反射镜之间被反射并沿漂移方向漂移；接收器，用于接收离子包；其中所述反射镜被定位成在所述接收器上提供飞行时间聚焦，并且在既垂直于漂移方 向Z又垂直于离子注入方向X的Y方向上提供空间聚焦；并且其中至少一个反射镜具有周期性特征，该特征出于在Z方向上离子包的周期性空间聚 焦的目的沿漂移Z方向提供静电场的调制。
2.如权利要求1中所限定的装置，进一步包括至少一个末端偏转器以便在漂移方向上 回复离子路径。
3.如权利要求1中所限定的装置，进一步包括所述脉冲离子源和所述接收器之间的至 少一个同步弯曲界面。
4.如权利要求1中所限定的装置，进一步包括在无场区域中的至少两个透镜。
5.如权利要求1中所限定的装置，其中至少一个反射镜包括至少四个电极，其中至少 一个电极具有应用于其的引力势以提供所述飞行时间聚焦和所述Y方向上的空间聚焦。
6.如权利要求1中所限定的装置，其中所述周期性特征包括开口在高度(Y方向)上变 化的至少一个反射镜电极。
7.如权利要求1中所限定的装置，其中所述周期性特征包括具有变化的宽度(沿X方 向)的至少一个反射镜电极。
8.如权利要求1中所限定的装置，其中所述周期性特征是并入至少一个离子反射镜的 内部电极中的一组周期性透镜。
9.如权利要求1中所限定的装置，其中所述周期性特征包括并入至少一个反射镜电极 中的一组辅助电极，并且其中辅助电极的电势在Z方向上周期性变化。
10.如权利要求1中所限定的装置，其中所述周期性特征的周期等于N*Δ Z/2，其中N 是整数，并且ΔZ是每次反射所述离子折线形轨迹在漂移方向上的前进。
11.如权利要求1中所限定的装置，其中所述周期性特征的周期等于所述折线形轨迹 的周期的整数倍。
12.—种飞行时间分析方法，包括下列步骤形成分析的离子包；在沿漂移Z方向延伸的两个平行的、准平面的离子反射镜之间使离子通过，同时保留 离子包沿Z方向的相对小的速度分量使得离子沿折线形离子轨迹运动；在接收器处接收离子；在时间上和在空间聚焦的Y方向上聚焦所述离子；并且在至少一个反射镜内空间和周期性调制静电场以提供离子包沿Z方向的空间聚焦。
13.如权利要求12中所限定的方法，进一步包括在分析仪的边缘回复离子漂移的方向 的步骤。
14.如权利要求12中所限定的方法，进一步包括经由弯曲同步界面注入离子。
15.如权利要求12中所限定的方法，进一步包括通过至少两个透镜在离子反射镜之间 在漂移空间内对离子包的空间聚焦。
16.如权利要求12中所限定的方法，其中在至少一个离子反射镜内周期性调制静电场 的所述步骤包括对至少一个反射镜电极的形状的空间调制的步骤。
17.如权利要求12中所限定的方法，其中在至少一个离子反射镜内周期性调制静电场 的所述步骤包括引入辅助电极的周期性场的步骤。
18.如权利要求12中所限定的方法，其中所述调制的周期等于N*Δ Z/2，其中N是整 数，并且△Z是每次反射所述离子折线形轨迹在漂移方向上的前进。
19.如权利要求12中所限定的方法，其中形成离子包的所述步骤包括来自连续离子源 的离子的离子积累的步骤。
20.如权利要求12中所限定的方法，其中在Z方向上周期性聚焦的强度是可调的。
全文摘要
本发明涉及准平面多反射飞行时间质谱仪。多反射飞行时间(MR-TOF)质谱仪包括沿漂移方向(Z)延伸并且由平行电极形成、并被无场区域分离的两个准平面静电离子反射镜。MR-TOF包括脉冲离子源以与垂直于漂移方向Z的X方向成小角度而释放离子包。离子包在离子反射镜之间被反射并沿漂移方向漂移。安排反射镜以在接收器上提供飞行时间聚焦离子包。MR-TOF反射镜在既垂直于漂移方向Z又垂直于离子注入方向X的Y方向上提供空间聚焦。在优选实施例中，至少一个反射镜具有在漂移Z方向上提供离子包的周期性空间聚焦的特征。
文档编号B01D59/44GK102131563SQ200880130841
公开日2011年7月20日 申请日期2008年7月16日 优先权日2008年7月16日
发明者A·N·弗伦琴科夫, M·I·亚沃尔 申请人:莱克公司