电子倍增器的改进的制作方法

本发明大体上涉及科学分析设备的部件。更具体地，本发明涉及用于从电子倍增器获得高线性输出电流的设备和方法。

背景技术：

在许多科学应用中，有必要放大电子信号。例如，在质谱仪中，分析物被电离以形成一定范围的带电粒子(离子)。然后，通常通过加速和暴露于电场或磁场，根据它们的质荷比分离得到的离子。分离的信号离子撞击在离子检测器表面上以产生一个或多个二次电子。结果显示为作为质荷比的函数的检测到的离子的相对丰度的光谱。

在其他应用中，待检测的粒子可能不是离子，可能是中性原子、中性分子或电子。在任何情况下，仍然提供了粒子撞击在其上的检测器表面。

由输入粒子撞击检测器的撞击表面产生的二次电子通常被电子倍增器放大。电子倍增器通常通过二次电子发射来操作，由此单个或多个粒子在倍增器撞击表面上的撞击导致与撞击表面的原子相关联的单个或(优选)多个电子被释放。

一种类型的电子倍增器被称为分立打拿极电子倍增器(discrete-dynodeelectronmultiplier)。这种倍增器包括一系列称为打拿极的表面，其中该系列中的每个打拿极被设置为越来越正的电压。每个打拿极能够在受到从先前打拿极发射的二次电子的撞击时发射一个或多个电子。图1a示出了典型的现有技术分立打拿极电子倍增器的配置。当粒子撞击第一打拿极d1时，它可以发射二次电子，该二次电子然后以更正的电压被引导到下一打拿极d2上，在那里它以足够的能量撞击表面以引起一个或多个二次电子(信号电子或信号电流)的发射。如果发射的电子比入射的多，则称该打拿极放大了电子电流。该过程在倍增器中的每个连续打拿极处重复，以产生整体非常大的放大或增益。

在分立打拿极电子倍增器中，打拿极表面可以采取一系列分立金属电极的形式，其中每个打拿极处的电压由分压器链设置，该分压器链用于将电压从高压电源分配到打拿极。(这似乎是多余的)该分压器链通常由在图1a中示出为r1至rn的一系列电阻器构成。

另一种类型的电子倍增器与使用许多分立打拿极不同，而使用单个连续打拿极操作。在这些版本中，连续打拿极本身的电阻材料被用作分压器，以沿着发射表面的长度分布电压，如图1b所示。

如图2a所示，向分压器链提供电压的高压电源可以被配置成在电路的阳极端连接到接地或参考电压，或者替代地如图2b所示，在电路的输入端连接到接地或参考电压。

本领域的一个问题是，当打拿极受到高输出电流时，施加到打拿极的电压可能会从其最佳操作值扰动。为了允许电子倍增器在非常高的输出信号电流下线性操作，分压器链中使用的电阻器的电阻通常被减小到低值，以使得施加到每个打拿极的电压不太容易受到由从处于高输出电流的打拿极汲取的电流引起的扰动的影响。另一种常用于在较高输出电流时稳定打拿极电压和增益的方法是在打拿极之间使用齐纳二极管。

这两种方法对于从电子倍增器获得高线性输出电流都有很大的局限性。在使用齐纳二极管的情况下，齐纳电压的温度依赖性可能对检测器的性能有害，并且由齐纳二极管产生的电噪声可能干扰低电平信号测量，并且可能需要被抑制。此外，流过(多个)齐纳二极管和相关打拿极的电流受到与齐纳二极管串联的电阻器的限制，从而对检测器输出信号电流设置上限。在使用低电阻分压器来增加泄放电流(分压器链中的电流)的情况下，由跨电阻分压器的电阻器耗散的功率在电子倍增器中产生的热量可能很大，并导致背景噪声升高。此外，该方法需要使用昂贵且相对高功率的高压电源。

在本领域中，对于用于实现来自电子倍增器的高线性输出电流的改进的或者至少替代的手段有明确的需求。本发明的一个方面是提供改进的设备和方法，或者涉及至少提供现有技术手段的替代方案。

在本说明书中包括的对文献、动作、材料、装置、制品等的讨论仅仅出于为本发明提供上下文的目的。并不建议或表示这些对象中的任何或全部构成现有技术基础的一部分，或者是本发明的相关领域的公知常识，因为其在本申请的每个权利要求的优先权日之前已存在。

技术实现要素：

在第一方面中，但不一定是最广泛的方面，本发明提供了一种用于放大由粒子与电子发射表面的撞击引起的电子信号的设备，该设备包括：第一电子发射表面，其被配置成接收输入粒子并由此发射一个或多个二次电子；一系列第二和后续电子发射表面，其被配置成从由第一电子发射表面发射的一个或多个二次电子形成放大的电子信号，以及一个或多个电源，其被配置成向一个或多个发射表面施加(多个)偏置电压，该(多个)偏置电压足以形成放大的电子信号，其中该设备被配置成使得一系列第二和后续电子发射表面的(多个)末端电子发射表面汲取比(多个)剩余电子发射表面的电流更高的电流。

在一个实施例中，该设备包括第一电源和至少第二电源，其每个被配置成独立地向(i)不同的电子发射表面和/或(ii)不同的电子发射表面组施加偏置电压。

在该设备的一个实施例中，至少两个发射表面是分立发射表面。

在该设备的一个实施例中，每个发射表面是分立发射表面。

在该设备的一个实施例中，分立发射表面是分立打拿极。

在该设备的一个实施例中，至少一个发射表面是连续发射表面。

在该设备的一个实施例中，连续发射表面是连续打拿极。

在该设备的一个实施例中，第二电源被配置成仅向末端的12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1个分立发射表面施加偏置电压，并且第一电源被配置成仅向剩余分立发射表面施加偏置电压。

在该设备的一个实施例中，第二电源被配置成将偏置电压施加到发射表面的末端的约50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％或5％，并且第一电源被配置成将偏置电压施加到发射表面的剩余部分。

在一个实施例中，该设备还包括第三、第四或第五电源，其中第一、第二、第三、第四或第五电源中的每一个被配置成向不同的电子发射表面或不同发射表面的组施加偏置电压。

在该设备的一个实施例中，根据以下方式施加偏置电压：第一最正(或最不负)偏置电压施加到最末端的发射表面或发射表面组，第二最正(或最不负)偏置电压施加到第二最末端的发射表面或发射表面组，第三最正(或最不负)偏置电压(如果存在)施加到第三最末端的发射表面或发射表面组(如果存在)，第四最正(或最不负)偏置电压(如果存在)施加到第四最末端的发射表面或发射表面组(如果存在)，并且第五最正(或最不负)偏置电压(如果存在)施加到第五最末端的发射表面或发射表面组(如果存在)。

在该设备的一个实施例中，由电源中的每一个供电的每组打拿极具有泄放电流(其为分压器链中的电流)，并且由第二电源供电的电路的泄放电流高于由第一电源供电的电路的泄放电流。

在该设备的一个实施例中，泄放电流根据如下：第一最高泄放电流在包括最末端的发射表面或发射表面组的电路中，第二最高泄放电流在包括第二最末端的发射表面或发射表面组的电路中，第三最高泄放电流(如果存在)在包括第三最末端的发射表面或发射表面组(如果存在)的电路中，第四最高泄放电流(如果存在)在包括第四最末端的发射表面或发射表面组(如果存在)的电路中，并且第五最高泄放电流(如果存在)在包括第五最末端的发射表面或发射表面组(如果存在)的电路中。

在该设备的一个实施例中，第二电源，或第三、第四或第五电源(如果存在)中的任何一个或多个，电连接在一系列电子发射表面中，使得与具有至少少一个电源的相同设备相比，该设备的增益是更线性的或在更大的操作范围内是线性的。

在第二方面中，本发明提供了一种用于放大由粒子与电子发射表面的撞击引起的电子信号的方法，该方法包括以下步骤：提供如本文所述的设备；引起或允许粒子撞击第一电子发射表面；以及向一个或多个发射表面施加(多个)偏置电压，该(多个)偏置电压足以形成放大的电子信号。

在第三方面中，本发明包括一种用于放大由粒子与电子发射表面的撞击引起的电子信号的方法，该方法包括以下步骤：提供如本文所述的设备；引起或允许粒子撞击第一电子发射表面；以及独立地将每个电源的偏置电压施加到：(i)不同的电子发射表面，和/或(ii)不同组的电子发射表面，偏置电压的差异足以使得一系列第二和后续电子发射表面的(多个)末端的电子发射表面汲取比(a)一系列第二和后续电子发射表面的(多个)剩余电子发射表面的电流和/或(b)第一发射表面的电流更高的电流。

附图说明

图1a是现有技术的分立打拿极电子倍增器的示意图。d1，d2…是指各个打拿极，r是指电阻器，ps是指电源，曲线箭头显示前几个打拿极的二次电子路径。

图1b是现有技术的连续打拿极电子倍增器的示意图。r是指电阻器，ps是指电源。

图2a是现有技术的分立打拿极电子倍增器的示意图。d1，d2…是指各个打拿极，r是指电阻器，ps是指电源，曲线箭头显示前几个打拿极的二次电子路径。该现有技术设备提供了使用负载电阻器和隔离电容器的信号提取的替代方法。

图2b是现有技术的分立打拿极电子倍增器的示意图。d1，d2…是指各个打拿极，r是指电阻器，ps是指电源，曲线箭头显示前几个打拿极的二次电子路径。该现有技术设备提供了一种用于参考高电压的替代方法，其中输入端处于接地或参考电压。

图3a是本发明的分立打拿极电子倍增器的示意图。d1，d2…是指各个打拿极，r1、r2等是指各个电阻器，ps是指电源，曲线箭头显示前几个打拿极的二次电子路径。该实施例包括两个电源(ps1和ps2)，ps2仅向三个末端的打拿极施加电压。ps1向所有其他打拿极施加电压。ps1施加比由ps2施加的偏置电压更负的偏置电压。由ps1和ps2供电的电路具有泄放电流(分别为lps1和lps2)，如相应的电路中带箭头的环路所示，其中lps2大于lps1。

图3b是本发明的分立打拿极电子倍增器的示意图，其类似于图3a的电子倍增器，但是具有用于将第二电源ps2参考到第一高压电源(其也可以被认为是主高压电源)ps1的替代方法。

图4a是本发明的分立打拿极电子倍增器的示意图，其类似于图3a的电子倍增器，不同的是提供了三个电源：ps1、ps2和ps3。由ps1、ps2和ps3施加到发射表面的每个负偏置电压的幅度排列如下：ps1＞ps2＞ps3。第二电源的电路中的泄放电流ips2大于流过第一高压电源的泄放电流ips1，第三电源的电路中的泄放电流ips3大于ips2.。

图4b是本发明的分立打拿极电子倍增器的示意图，其类似于图4a的电子倍增器，但是具有用于将电源ps2和ps3参考到主高压电源ps1的替代方法。

图5a是本发明的连续打拿极电子倍增器的示意图。连续打拿极被分成末端部分和剩余部分，相应的部分分别由单独的电源ps2和ps1供电。由ps2施加到末端部分的负偏置电压比由ps1施加到剩余部分的负偏置电压更正(或更不负)。

图5b是本发明的连续打拿极电子倍增器的示意图，类似于图5a的电子倍增器，但是具有用于将第二电源ps2参考到第一高压电源ps1的替代方法。

图6a是被分成末端部分和剩余部分的连续打拿极的示意图，这两部分是电不连续的。相应的部分分别由单独的电源ps2和ps1供电。由ps2施加到末端部分的负偏置电压比由ps1施加到剩余部分的负偏置电压更正(或更不负)。

图6b是本发明的连续打拿极电子倍增器的示意图，类似于图6a的电子倍增器，但是具有用于将第二电源ps2参考到第一高压电源ps1的替代方法。

图7是具有21个打拿极的本发明的高度优选的分立打拿极电子倍增器的示意图。测试该实施例(及其两个变型)的线性度，结果以图形方式在图8中示出。

图8是示出图7的电子倍增器及其两种变型的线性度测试结果的曲线图。

具体实施方式

在考虑此描述之后，如何在各个备选实施例和备选应用中实施本发明对于本领域技术人员将显而易见。然而，虽然本文将描述本发明的各种实施例，但应当理解，这些实施例仅以举例方式提出，而不进行限制。因此，各种备选实施例的该描述不应理解为限制本发明的范围或广度。此外，优点或其它方面的陈述适用于具体的示例性实施例，而不一定适用于权利要求书涵盖的所有实施例。

贯穿本说明书的描述和权利要求，词语“包括”及其变体，例如“包含”并非意图排除其它的添加物、部件、整数或步骤。

在该说明书全文中，对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在该说明书全文中，在不同地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定全部指的是同一实施例，但可以指同一实施例。

本发明至少部分地基于申请人发现通过以下提供了电子信号放大的改进：在一系列打拿极中的末端打拿极之间提供相对高的电流，并且相对低的电流流过剩余打拿极。通过这种布置，为打拿极供电的高压电源的功率需求保持相对较低，并且设备消耗的总功率降低。至少在该设备的一些实施例中，这可以导致较少的电压扰动、以及该设备对输入信号的响应的线性度的改善。因此，在第一方面中，本发明提供了一种用于放大由粒子与电子发射表面的撞击引起的电子信号的设备，所述设备包括：第一电子发射表面，其被配置成接收输入粒子并由此发射一个或多个二次电子；一系列第二和后续电子发射表面，其被配置成从由第一电子发射表面发射的一个或多个二次电子形成放大的电子信号；以及一个或多个电源，其被配置成向发射表面中的一个或多个施加(多个)偏置电压，所述(多个)偏置电压足以形成放大的电子信号，其中所述设备被配置成使得一系列第二和后续电子发射表面中的(多个)末端电子发射表面汲取比(多个)剩余电子发射表面的电流更高的电流。

如本文所用，术语“发射表面”旨在包括能够在粒子(带电或不带电的原子、带电或不带电的分子、带电或不带电的亚原子粒子，例如中子或质子或电子)撞击时发射二次电子的任何材料的表面。在此上下文中，技术人员完全熟悉发射表面的材料、物理和功能配置，示例性类型是由打拿极提供的。

如电子倍增器中常规的，提供了第一电子发射表面，该第一电子发射表面被配置成接收输入粒子，并且响应于输入粒子的冲击发射一个或多个电子。当发射多个电子时，会导致输入信号的放大。

同样常规的是，提供了一系列第二和后续电子发射表面。这些发射表面的功能是放大从第一发射表面发射的(多个)电子。可以理解，放大通常发生在一系列发射表面的每个后续发射表面处。通常，由最末发射表面发射的二次电子被引导到阳极表面上，阳极中形成的电流馈送到信号放大器中，随后馈送到输出装置中。

通过参考下面描述的优选实施例，将变得显而易见的是，本发明可操作于分立打拿极电子倍增器以及连续打拿极电子倍增器。在这方面，术语“发射表面”可以解释为指物理限定的表面，但也指非物理限定的表面的区域。关于后者，连续打拿极可以被认为包括许多发射表面，并且可以被认为包括几乎无限数量的发射表面。

无论如何定义，本设备的发射表面至少被分成末端电子发射表面和剩余电子发射表面。在分立打拿极电子倍增器中，末端电子发射表面可以是一系列打拿极中的最末打拿极(即最靠近阳极的打拿极)，或者是包括最末打拿极的一组打拿极。作为后一种情况的一个例子，在设备总共具有12个发射表面(第一发射表面和另外11个第二和后续的发射表面)的情况下，末端发射表面可以由系列中最后3个打拿极(即打拿极10、11和12)的表面组成。

(多个)剩余的电子发射表面为不是末端电子发射表面(包括第一发射表面)的(多个)表面。考虑上一示例，打拿极1至9的表面是剩余发射表面，打拿极10至12是末端发射表面。

在连续打拿极电子倍增器中，末端电子表面可以被认为是打拿极的末端长度的表面。例如，连续打拿极具有一定长度，并且末端电子发射表面可以是长度的最接近阳极的最后10％的部分。在这种情况下，连续打拿极的相邻90％是剩余发射表面。连续打拿极可以是平行板或通道类型。

通常，设备的所有电子发射表面在功能上被认为是末端的或剩余的，没有表面被定义为两者都不是。此外，通常给定表面在功能上不被视为末端和剩余电子发射表面两者。

虽然本设备不限于任何数量的发射表面，但是典型的实施例将具有约12和约26个之间的发射表面。

本设备被配置成使得一系列第二和后续电子发射表面的(多个)末端电子发射表面比(i)一系列第二和后续电子发射表面的(多个)剩余电子发射表面的电流和/或(ii)第一发射表面汲取更高的电流。更高的电流可能会高为至少约10¹、10²、10³、10⁴、10⁵、10⁶、10⁷、10⁸或10⁹的倍数。在许多情况下，实现了约10⁵至10⁷的范围内的倍数。用于配置所述设备使得一系列第二和后续电子发射表面的(多个)末端电子发射表面汲取比一系列第二和后续电子发射表面的(多个)剩余电子发射表面的电流更高的电流的装置可以是具有本说明书的优点的技术人员认为合适的任何装置。

申请人提出，在现有技术的电子倍增器中，在高输出电流的条件下，通常使用的单个高压电源是不够的。在这些条件下，由几个末端二极管汲取的电流可以足够大，从而引起施加到打拿极的电压变化。这又导致设备响应偏离线性。因此，在某些条件下，输入信号与输出信号的比例偏离线性，导致输出不准确。申请人已经发现，通过用分立的电源单独给末端打拿极供电，改善或甚至克服了高电流汲取时电压的这些变化，导致更线性的输出，或者线性输出，或者更大操作范围内的更线性输出，或者更大操作范围内的线性输出。

至少对于一些实施例来说，另一个优点是，在去除了对所有发射表面供电的需要的情况下，主高压电源(即，向(多个)非末端电子发射表面施加电压的电源)在能力方面可以具有较低的规格，或者具有较低的制造品质。现有技术电子倍增器中使用的单个高压电源通常是能够具有高功率输出的昂贵部件，并且在本设备中避免这种部件提供了明显的经济优势。

使用除了主高压电源之外的一个或多个电源在一些电子发射表面或表面组上提供适当的偏置电压。优选地，一个或多个附加电源电气地定位为在电子倍增器的阳极端附件，因为这是具有较高信号电流的区域。因为随着电子从一个发射表面到下一个发射表面级联并倍增(由于二次电子产率大于1.0)，增加的增益累积，阳极附近的区域是高信号电流区域。或者，本发明可用于跨连续打拿极电子倍增器的段或串联使用的两个(或更多个)连续打拿极电子倍增器提供适当的偏置电压。

本发明的该设备允许高电流在几个末端打拿极(或连续打拿极的末端长度)之间流动，而不需要类似的高电流通过分压器元件，进一步向上流至分压器链。因此，主高压电源的功率需求保持较低，并且装置消耗的总功率显著降低。

在一个实施例中，单独的电源用于将偏置电压不同地施加到(多个)末端电子发射表面和剩余发射表面。在这样的实施例中，将向(多个)末端电子发射表面施加偏置电压的电源设置成与向(多个)剩余电子发射表面施加负偏置电压的电源相比，施加较低幅度的负偏置电压。较低幅度的负偏置电压可以降低至少约2、3、4、5、6、7、8、9或10倍。

在一个实施例中并参考图3a，该设备包括标准高压电源(hvps)作为第一电源(ps1)，该第一电源被配置成向除了三个末端打拿极之外的所有打拿极施加约-1800v的偏置电压。较低电压电源(ps2)被配置成向三个末端电极施加约-400v的偏置电压。因此，由ps1施加到剩余打拿极的偏置电压比由ps2施加到末端打拿极的电压更负。

电源(在本实施例或任何其他实施例中)可以是固定电压或可调电压类型的。第二电源连接到打拿极链的位置可以根据设备的线性要求来选择。

在具有分立打拿极的实施例中，电源可以被配置成仅向单个打拿极或一组打拿极施加电压。例如，末端电子发射表面可以由一组1、2、3、4、5或6个打拿极限定。

应当注意，流过打拿极的差分电流(如通过使用多于一个电源所实现的)是实现本发明的优点的重要因素。使用配置成向(多个)选定的打拿极施加不同幅度的负偏置电压的独立电源是实现差分电流的一种手段。有利地，在一些实施例中，使用多个电源消除了对现有技术的电子倍增器中通常使用的严格规格的电源的需要。

在具有连续打拿极的实施例中，电源可以被配置成向打拿极的长度施加电压。在这样的实施例中，电源的正侧连接到打拿极长度的一个边界，电源的负侧连接到相对的边界。

在使用两个电源的情况下，所有部件(电源和所有电子发射表面)通常是电连接的，没有用于电隔离正在使用的部件或部件组的装置。然而，为了避免疑问，本发明可以体现在具有不电连接的部件一套部件中。

电源可以被配置成直接向电子发射表面施加电压，然而更典型地，电压跨几个电子发射表面施加。例如，在三个打拿极由电源供电的情况下，电源的正端子连接到第一打拿极，负端子连接到第三打拿极，第二打拿极连接在第一和第三打拿极之间。通过这种布置，三个打拿极串联连接。

分压器链通常用于将电压从电源分配到打拿极。分压器链可以包括设置在打拿极之间的一系列电阻器。分压器链可以是纯无源的，仅由电阻元件组成，或者它可以包含在电压调节中有源的部件，例如齐纳二极管或晶体管。例如，代替图4a和4b中的最后一个电阻器rn，或者代替图5a和5b中的电阻器r，或者代替图6a和6b中的r1。

在涉及末端打拿极的情况下，电阻器通常设置在末端打拿极和接地或参考电压之间。或者，可以使用齐纳二极管代替电阻器。

在一些实施例中，使用多于两个的电源。例如，第一电源可以将电压施加到除六个末端打拿极之外的所有打拿极。第二电源可以向末端六个打拿极中的前三个打拿极施加电压，第三电源向末端六个打拿极中的后三个打拿极施加电压。图4a和4b示出了本发明的这些形式的实施例。如图所示，电源3比电源2施加较不负的电压，电源1比电源2施加较负的电压。

在具有三个电源的倍增器的一个实施例中，可以向电源1施加-1800v的偏置电压，可以向电源2施加-1100v的偏置电压，并且可以向电源3施加-400v的偏置电压。虽然在该实施例中，电源2的电压设置在电源1和电源3之间的中间，但是受益于本说明书的技术人员能够例行地调查将电源2的电压设置为远离中间点的效果。

作为广泛的指南，大约100v/打拿极级的偏置可以用作设置偏置电压的起点。

现在转向连续打拿极形式的本发明的优选实施例，参考图5a和5b，其示出了具有两个电源(ps1和ps2)的版本。ps2跨打拿极的末端电子发射部分100施加较不负的偏置电压，而ps1跨剩余电子发射部分110施加较负的偏置电压。整个打拿极沿其长度导电，在部分100和110之间没有电绝缘。

在图6a和6b中示出了替代的连续打拿极实施例的实施，其中连续打拿极的两个部分各自连接到单独的电源(ps1和ps2)。由于电阻器r1的存在，两个部分之间存在电压差。部分100被认为是末端电子发射表面，部分110被认为是剩余部分。

本发明还提供了通过使用本文所述的设备进行电子放大的方法。鉴于本说明书的益处，技术人员能够将所需的(多个)偏置电压施加到各种电子发射表面，以便引起输入信号的放大。此外，通过常规实验，可以调整(多个)偏置电压，以便提高设备响应于输入粒子的线性度。在提供多个电源的情况下，可以例行地进行多个参数研究，以便提供输出信号的所需特性。

现在参考图7，其示出了本发明的高度优选的实施例。图7的实施例是21-打拿极倍增器，它具有施加-1700v偏压的主(第一)电源和跨五个末端打拿极(d17至d21)施加-450v偏压的第二电源。每个电阻器r1至r16的值为600千欧姆，r17至r20的值均为280千欧姆，r21为140千欧姆。

测试了图7的电子倍增器的响应的线性度(即，d17连接到第二电源)。也测试了第二电源连接到d19(第二电源设置成施加-250v的偏压)和d21(第二电源设置成施加-50v的偏压)的情况下的线性度。在所有三种情况下，倍增器都以约1e6的增益操作。

下面的表1显示了三种倍增器配置中的每一种的测试结果。

表1

参考图8，图8以图形方式示出了第二电源交替连接到d17、d19或d21的21打拿极电子倍增器的线性度。

电源连接到最后一个打拿极中的检测器是“基线”检测器。测试显示的线性度趋势证实，连接第二电源的打拿极链越高，线性度越高。

应当理解，在本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各种特征有时在单个实施例、图或其描述中组合在一起，目的是简化本公开并且帮助理解各种有创新性的方面中的一个或多个。然而，这种公开方法不应解释为体现如下意图：要求保护的发明需要比在每项权利要求中明确叙述的更多的特征。相反，如所附权利要求体现的，创造性方面在于少于单个以上公开的实施例的全部特征。

此外，虽然本文所述一些实施例包括一些特征，而不包括在其它实施例中包括的其它特征，但不同实施例的特征的组合意图在本发明的范围内，并且形成不同的实施例，如本领域的技术人员所理解的那样。例如，在所附权利要求中，要求保护的实施例中的任一个都可以任何组合使用。

在本文提供的描述中，阐述了多个具体细节。然而，应当理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其它情况中，未详细示出熟知的方法、结构和技术，以免模糊对本描述的理解。

因此，虽然已经描述了被认为本发明的优选实施例的内容，但本领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神的情况下，可以对优选实施例做出其它的和进一步的修改，并且旨在要求保护落入本发明的范围内的所有这样的变化和修改。可以将功能添加到图或从图删除，并且可以在功能框之间互换操作。在本发明的范围内，可以将步骤添加到所描述的方法或从该方法删除。

虽然已参照具体示例描述了本发明，但本领域的技术人员应认识到本发明可以许多其它形式具体化。