在离子阱装置中实现平衡射频场的系统与方法制造方法及图纸

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
根据本专利技术，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。根据本专利技术一个实施例，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 专利技术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。附图说明为了更好地理解本专利技术的实质与目的，结合附图参考下面的详细描 述，其中图1是根据本专利技术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艮据本专利技术图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是根据本专利技术图1中离子阱的一个实施例的截面图10是根据本专利技术图示说明用来限定双曲线曲率半径的技术的线以及图11是根据本专利技术 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。具体实施例方式本专利技术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专利技术，并且是在专利技术申请中及其 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， 意图不在于将本专利技术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,根据本专利技术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,但是本专利技术并不局限于此 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专利技术的某些原理，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 Opera本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-5-19 11/437,0871. 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...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰C施瓦兹，
申请(专利权)人：塞莫费尼根股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]