專利名稱：用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移的線性離子阱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及質(zhì)譜儀，且更具體來說涉及用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移的線性離子阱。
背景技術(shù)：
質(zhì)量選擇性軸向噴射(MSAE)為質(zhì)譜儀的線性離子引導(dǎo)件中用于選擇離子及通過施加徑向激發(fā)而沿著軸線噴射離子的技術(shù)。離子由RF(射頻)四極場徑向地捕獲且由施加在離子引導(dǎo)件的末端處的靜態(tài)DC (直流)電勢軸向地捕獲。軸向力歸因于在離子引導(dǎo)件的邊緣區(qū)域處軸向地產(chǎn)生的偽電勢而出現(xiàn)，所述軸向力取決于徑向激發(fā)的幅值。當(dāng)所述幅值較高時，噴射徑向激發(fā)離子
發(fā)明內(nèi)容


參考以下圖式描述實施方案，其中:圖1描繪根據(jù)非限制性實施方案的質(zhì)譜儀的框圖；圖2描繪根據(jù)非限制性實施方案的用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移的線性離子阱的框圖；圖3描繪根據(jù)非限制性實施方案的可在包括圖2的線性離子阱的質(zhì)譜儀中施加的DC曲線；圖4描繪根據(jù)非限制性實施方案的退出圖2的線性離子阱的原型的離子的離子強度；圖5A描繪根據(jù)非限制性實施方案的標(biāo)繪為沿著線性離子阱的長度的坐標(biāo)(X)的函數(shù)的組合DC電勢加上偽電勢分布的基本模型的圖表；圖5B描繪根據(jù)非限制性實施方案的標(biāo)繪為沿著線性離子阱的長度的坐標(biāo)(X)的函數(shù)的組合DC電勢加上偽電勢分布的基本模型的圖表；圖6描繪根據(jù)非限制性實施方案的用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移的線性離子阱的框圖；圖7描繪根據(jù)非限制性實施方案的可在包括圖6的線性離子阱的質(zhì)譜儀中施加的DC曲線；圖8描繪根據(jù)非限制性實施方案的圖6的線性離子阱的橫截面；圖9描繪根據(jù)非限制性實施方案的用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移的線性離子阱的框圖；圖10描繪根據(jù)非限制性實施方案的可在包括圖9的線性離子阱的質(zhì)譜儀中施加的DC曲線；圖11描繪根據(jù)非限制性實施方案的用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移的線性離子阱的框圖；圖12描繪根據(jù)非限制性實施方案的可在包括圖11的線性離子阱的質(zhì)譜儀中施加的DC曲線；
圖13描繪根據(jù)非限制性實施方案的用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移的線性離子阱的框圖；圖14描繪根據(jù)非限制性實施方案的可在包括圖13的線性離子阱的質(zhì)譜儀中施加的DC曲線；圖15到17描繪根據(jù)非限制性實施方案的用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移的線性離子阱的框圖；圖18描繪根據(jù)非限制性實施方案的質(zhì)譜儀的框圖；圖19描繪根據(jù)非限制性實施方案的用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移的方法的流程圖；圖20描繪根據(jù)非限制性實施方案的用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移的線性離子阱的框圖；圖21描繪根據(jù)非限制性實施方案的用作一系列DC電極的PCB(印刷電路板)的透視圖；及圖22到24描繪根據(jù)非限制性實施方案的用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移的線性離子阱的框圖。
具體實施例方式說明書的第一方面提供一種用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移(RAAT)的質(zhì)譜儀，所述質(zhì)譜儀包含:離子源；第一軸向加速區(qū)域，其用于沿著質(zhì)譜儀的縱軸軸向地加速來自所述離子源的離子的至少一部分；至少一個線性離子阱，其經(jīng)布置以從離子源接收離子，所述至少一個線性離子阱包含:入口區(qū)域，其用于在其中接收離子；出口區(qū)域，其用于將徑向激發(fā)離子轉(zhuǎn)移出所述至少一個線性離子阱；至少一個DC (直流)電極，其用于施加DC勢壘以防止未激發(fā)離子退出所述至少一個線性離子阱；徑向激發(fā)區(qū)域，其在所述入口區(qū)域與所述出口區(qū)域之間，所述徑向激發(fā)區(qū)域用于選擇性地徑向激發(fā)在至少一個線性離子阱中捕獲的離子，從而產(chǎn)生徑向激發(fā)離子；第二軸向加速區(qū)域，其用于歸因于由RF場強度的降低產(chǎn)生的偽電勢(pseudo-potential)而沿著縱軸進(jìn)一步朝向出口區(qū)域加速徑向激發(fā)離子,使得歸因于第一軸向加速區(qū)域及第二軸向加速區(qū)域的對徑向激發(fā)離子的力的組合作用使徑向激發(fā)離子克服DC勢壘，而未激發(fā)離子(其未被徑向激發(fā))保持在至少一個線性離子阱中。質(zhì)譜儀進(jìn)一步包含檢測裝置，其用于接收及分析退出至少一個線性離子阱的徑向激發(fā)離子的至少一部分。第一軸向加速區(qū)域可定位在離子源與至少一個線性離子阱之間，通過向所述離子的所述至少一部分提供縱向DC電勢而發(fā)生所述第一軸向區(qū)域中的加速。第一軸向加速區(qū)域可定位在至少一個線性離子阱中在出口區(qū)域之前，所述第一軸向區(qū)域中的加速可通過以下各者中的至少一者而發(fā)生:在第一軸向加速區(qū)域中提供RF場的差異以在所述第一軸向加速區(qū)域處產(chǎn)生對徑向激發(fā)離子的偽電勢縱軸向力；及在第一軸向加速中提供縱向DC電勢。提供RF場的差異可包含在第一加速區(qū)域中提供RF梯度。所述至少一個離子阱可包含RF電極，所述RF電極之間的徑向距離在第一軸向加速區(qū)域中增大，使得提供RF場的差異歸因于距離變化而發(fā)生。RF電極之間的距離可歸因于RF電極的形狀的變化。RF電極為以下各者中的至少一者:在第一軸向加速區(qū)域中直徑減?。辉诘谝惠S向加速區(qū)域中為錐形；及在第一軸向加速區(qū)域中為階梯形(stepped)。
第一加速區(qū)域可在徑向激發(fā)區(qū)域與出口區(qū)域之間，且至少一個線性離子阱可包含徑向激發(fā)區(qū)域中的第一組RF電極及第一加速區(qū)域中的第二組電極，所述第二組RF電極經(jīng)由電路電連接到第一組RF電極，所述電路引起徑向激發(fā)區(qū)域與第一加速區(qū)域之間的RF場的變化，使得RF場的差異是由所述變化引起。換句話說，徑向激發(fā)離子的軸向加速是歸因于源自RF場的變化的偽電勢力。第二軸向加速區(qū)域可鄰近于出口區(qū)域，且至少一個DC電極可鄰近于出口區(qū)域而定位。第二軸向加速區(qū)域可定位在第一加速與出口區(qū)域之間，至少一個DC電極可定位在第一加速與出口區(qū)域之間。徑向激發(fā)區(qū)域可包含至少一組RF電極以用于產(chǎn)生徑向激發(fā)離子，且包含至少一組DC電極以用于提供縱向DC電勢。所述第二軸向加速區(qū)域可鄰近于出口區(qū)域，且至少一個DC電極也可鄰近于出口區(qū)域而定位。至少一組DC電極之間的距離可從DC電極的進(jìn)入端到DC電極的出口端增大，從而提供縱向DC電勢。至少一組DC電極中的每一者可包含一系列相對DC電極以用于產(chǎn)生縱向DC電勢，所述系列的相對DC電極經(jīng)獨立控制而在DC電勢在所述系列中的每一連續(xù)電極中步進(jìn)時將縱向DC電勢施加到離子。徑向激發(fā)區(qū)域可包含第一軸向加速區(qū)域，且對徑向激發(fā)離子的縱軸向力可歸因于徑向激發(fā)區(qū)域中的分段RF電極 ，所述分段RF電極各自具有相應(yīng)的所施加DC電壓，所施加DC電壓從徑向加速區(qū)域的進(jìn)入端到徑向加速區(qū)域的出口端降低。徑向激發(fā)區(qū)域可包含第一軸向加速區(qū)域，對徑向激發(fā)離子的縱軸向力是歸因于徑向加速區(qū)域中的RF電極上的電阻性涂層。第一軸向加速區(qū)域可在徑向激發(fā)區(qū)域與末端阱(end trap)之間，其中在第一軸向加速區(qū)域中提供縱向DC電勢的差異可包含:在第一軸向加速區(qū)域中施加第一 DC電勢以用于在選擇性徑向激發(fā)期間捕獲徑向加速區(qū)域中的離子，第一 DC電勢大于徑向激發(fā)區(qū)域中的DC電勢；及在第一軸向加速區(qū)域中施加小于第一 DC電勢且小于徑向激發(fā)區(qū)域中的DC電勢的第二 DC電勢，使得徑向激發(fā)區(qū)域中的離子通過第一軸向加速區(qū)域加速，且歸因于縱向DC電勢及偽電勢的對徑向激發(fā)離子的力的組合使徑向激發(fā)離子克服DC勢壘。徑向激發(fā)區(qū)域可包含至少一組RF電極以用于產(chǎn)生徑向激發(fā)離子且包含至少一組DC電極以用于提供遞減的DC電勢，且其中，在施加第二 DC電勢之前，在徑向激發(fā)區(qū)域中施加遞減的DC電勢，因此施加對徑向激發(fā)離子的額外加速力。至少一個線性離子阱可經(jīng)啟用以經(jīng)由以下各者中的至少一者產(chǎn)生徑向激發(fā)離子:AC (交流)場；使1^電壓接近所選擇離子的非穩(wěn)定閾值；且將RF電壓升高到所述非穩(wěn)定閾值或所述非穩(wěn)定閾值以上達(dá)激發(fā)持續(xù)時間且接著降低RF電壓。第二徑向加速區(qū)域可為鄰近于出口區(qū)域及在出口區(qū)域之前中的至少一者。說明書的第二方面提供一種用于質(zhì)譜儀中的徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移(RAAT)的方法，所述方法包含:在離子源中產(chǎn)生離子；在第一軸向加速區(qū)域中沿著質(zhì)譜儀的縱軸軸向地加速所述離子的至少一部分；及在第二軸向加速區(qū)域中將偽電勢施加到離子阱中的徑向激發(fā)離子，所述偽電勢由RF場強度的降低產(chǎn)生，使得歸因于第一軸向加速區(qū)域及第二軸向加速區(qū)域的對徑向激發(fā)離子的力的組合作用使徑向激發(fā)離子克服DC(直流)勢壘，同時未激發(fā)離子(其未被徑向激發(fā))保持在至少一個線性離子阱中，所述線性離子阱經(jīng)布置以從離子源接收離子，所述至少一個線性離子阱包含:入口區(qū)域，其用于在其中接收離子；出口區(qū)域，其用于將徑向激發(fā)離子轉(zhuǎn)移出至少一個線性離子阱；至少一個DC電極，其用于施加DC勢壘以防止未激發(fā)離子退出至少一個線性離子阱；徑向激發(fā)區(qū)域，其在入口區(qū)域與出口區(qū)域之間，所述徑向激發(fā)區(qū)域用于選擇性地徑向激發(fā)在至少一個線性離子阱中捕獲的離子，從而產(chǎn)生徑向激發(fā)離子。所述方法進(jìn)一步包含在檢測裝置處分析徑向激發(fā)離子的至少一部分。至少一個線性離子阱可經(jīng)啟用以經(jīng)由以下各者中的至少一者產(chǎn)生徑向激發(fā)離子；AC (加速電流)場；使1^電壓接近所選擇離子的非穩(wěn)定閾值；及升高RF電壓達(dá)激發(fā)持續(xù)時間且接著降低RF電壓。說明書的第三方面提供一種用于質(zhì)譜儀中的徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移(RAAT)的方法，所述方法包含:將來自離子源的離子注射到經(jīng)啟用以用于RAAT的線性離子阱中；徑向地激發(fā)所述離子的至少一部分以在線性離子阱中產(chǎn)生徑向激發(fā)離子；沿著質(zhì)譜儀的縱軸加速離子及徑向激發(fā)離子中的至少一者，其中加速在在徑向激發(fā)步驟之前及徑向激發(fā)步驟之后中的至少一者處發(fā)生；及歸因于由RF場強度的降低產(chǎn)生的偽電勢而沿著縱軸進(jìn)一步加速徑向激發(fā)離子，使得歸因于所述加速步驟及所述進(jìn)一步加速的對徑向激發(fā)離子的力的組合使徑向激發(fā)離子克服DC勢壘且從線性離 子阱退出，同時未被徑向激發(fā)的離子保持在線性離子阱中。加速步驟可在徑向激發(fā)步驟之前發(fā)生。所述加速步驟可在離子源與線性離子阱之間進(jìn)一步發(fā)生。加速步驟可通過以下各者中的至少一者而發(fā)生:在線性離子阱中在出口區(qū)域之前提供RF場的差異以在線性離子阱與出口區(qū)域之間產(chǎn)生對徑向激發(fā)離子的偽電勢縱軸向力；及在離子及徑向激發(fā)離子中的至少一者上提供縱向DC電勢。提供RF場的差異可包含通過以下各者中的至少一者提供RF梯度:增大線性離子阱中的RF電極之間的徑向距離；RF電極的形狀的變化；線性離子阱的至少第一部分中的RF電極的直徑的減小；RF電極在線性離子阱的至少第二部分中為錐形；RF電極在線性離子阱的至少第三部分中為階梯形；及線性離子阱包含第一組RF電極及鄰近出口區(qū)域的至少第二組電極，所述第二組RF電極經(jīng)由引起RF電場的差異的電路而電連接到第一組RF電極。提供縱向DC電勢可通過增大在線性離子阱中縱向延伸的至少一組DC電極之間的距離而發(fā)生。提供縱向DC電勢可通過提供在線性離子阱中縱向延伸的一系列相對DC電極而發(fā)生，所述系列的相對DC電極用于產(chǎn)生縱向DC電勢，所述系列的相對DC電極經(jīng)獨立地控制以在DC電勢在所述系列中的每一連續(xù)電極中步進(jìn)時將縱向DC電勢施加到離子。徑向激發(fā)區(qū)域可包含第一軸向加速區(qū)域，且對徑向激發(fā)離子的縱軸向力可歸因于徑向激發(fā)區(qū)域中的分段RF電極，所述分段RF電極各自具有相應(yīng)的所施加DC電壓，所施加DC電壓從徑向加速區(qū)域的進(jìn)入端到徑向加速區(qū)域的出口端降低。徑向激發(fā)區(qū)域可包含第一軸向加速區(qū)域，對徑向激發(fā)離子的縱軸向力是歸因于徑向加速區(qū)域中的RF電極上的電阻性涂層。所述方法可進(jìn)一步包含通過以下操作從線性離子阱提取徑向激發(fā)離子:施加鄰近出口區(qū)域的第一 DC電勢以用于在選擇性徑向激發(fā)期間捕獲線性離子阱的徑向加速區(qū)域中的離子，第一 DC電勢大于徑向激發(fā)區(qū)域中的DC電勢；及施加鄰近出口區(qū)域的第二 DC電勢，所述第二 DC電勢小于第一 DC電勢且小于徑向激發(fā)區(qū)域中的DC電勢，使得徑向激發(fā)區(qū)域中的離子被加速到出口區(qū)域且歸因于縱向DC電勢及偽電勢的對徑向激發(fā)離子的力的組合使徑向激發(fā)離子克服DC勢壘。所述方法可進(jìn)一步包含在施加第二 DC電勢之前在徑向激發(fā)區(qū)域中施加遞減的DC電勢，因此施加對徑向激發(fā)離子的額外加速力。說明書的第四方面提供一種用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移(RAAT)的質(zhì)譜儀，所述質(zhì)譜儀包含:離子源；至少一個線性離子阱，其經(jīng)布置以從所述離子源接收離子，所述至少一個線性離子阱包含:入口區(qū)域，其用于在其中接收離子；出口區(qū)域，其用于將徑向激發(fā)離子轉(zhuǎn)移出至少一個線性離子阱；至少一個DC(直流)電極，其用于施加DC勢壘以防止未激發(fā)離子退出至少一個線性離子阱；徑向激發(fā)區(qū)域，其在入口區(qū)域與出口區(qū)域之間，所述徑向激發(fā)區(qū)域用于選擇性地激發(fā)在線性離子阱中捕獲的離子，從而經(jīng)由施加AC (交流)場而產(chǎn)生徑向激發(fā)離子；軸向加速區(qū)域，其在至少一個線性離子阱的徑向激發(fā)區(qū)域與至少一個線性離子阱的出口之間，所述軸向加速區(qū)域用于通過在軸向加速區(qū)域中提供RF場的差異而沿著質(zhì)譜儀的縱軸軸向地加速來自離子源的離子的至少一部分，以在軸向加速區(qū)域處產(chǎn)生對徑向激發(fā)離子的偽電勢縱軸向力，RF場的差異通過來自以下各者中的至少一者的RF梯度而提供:至少一個線性離子阱中的RF電極之間的增大的距離；RF電極的形狀的變化；線性離子阱的至少第一部分中的RF電極的直徑的減小；RF電極在線性離子阱的至少第二部分中為錐形；RF電極在線性離子阱的至少第三部分中為階梯形；且線性離子阱包含第一組RF電極及鄰近出口區(qū)域的至少第二組電極，所述第二組RF電極經(jīng)由引起RF電場的差異的電路而電連接到第一組RF電極。至少一個線性離子阱進(jìn)一步包含徑向激發(fā)區(qū)域與出口之間的至少一個電極，其用于提供DC(直流)勢壘以防止未激發(fā)離子到達(dá)出口，對徑向激發(fā)離子的偽電勢縱軸向力用于克服DC勢壘，使得徑向激發(fā)離子克服DC勢壘且退出至少一個離子阱。所述質(zhì)譜儀進(jìn)一步包含檢測裝置，其用于接收及分析退出至少一個離子阱的徑向激發(fā)離子的至少一部分。質(zhì)量選擇性軸向噴射(MSAE)為選擇及噴射質(zhì)譜儀的線性離子引導(dǎo)件中的離子的方法。一系列所關(guān)注離子在線性離子引導(dǎo)件中被捕獲且接著以質(zhì)量選擇方式被噴射穿過離子引導(dǎo)件的輸出端。當(dāng)將電壓施加到位于離子引導(dǎo)件的輸出端附近的DC勢壘電極時，首先在徑向方向上激發(fā)所關(guān)注離子。所述電壓經(jīng)設(shè)定以防止未激發(fā)離子越過勢壘，同時允許經(jīng)激發(fā)離子經(jīng)由孔隙退出。激發(fā)離子可歸因于由存在于離子引導(dǎo)件的末端處的邊緣場施加的額外軸向力而越過勢壘且通過孔隙退出。軸向力的量值取決于徑向激發(fā)的幅值。噴射效率可受到損害，因為具有高徑向幅值(及高徑向能量)的離子可歸因于退出離子的相對大的圓錐角而在孔隙處丟失。此外，即使離子成功通過(make it through)孔隙，其仍可歸因于鄰近離子引導(dǎo)件不能包含具有高徑向幅值的離子或歸因于在暴露于遠(yuǎn)離軸線的高邊緣場時獲得高軸向能量的離子的廣延分裂而丟失。圖1描繪質(zhì)譜儀100，質(zhì)譜儀100包含離子源120、離子引導(dǎo)件130、線性離子阱140、碰撞室150 (例如，分裂模塊)及檢測器160，質(zhì)譜儀100經(jīng)啟用以將離子束從離子源120 —直傳輸?shù)綑z測器160。在一些實施方案中，質(zhì)譜儀100可進(jìn)一步包含處理器185，其用于控制質(zhì)譜儀100的操作，包括(但不限于)控制離子源120使可離子化的材料離子化及控制離子在質(zhì)譜儀100的模塊之間的轉(zhuǎn)移。在操作中，將可離子化材料引入到離子源120中。離子源120大體上使可離子化材料離子化從而以離子束的形式產(chǎn)生離子190，離子190被轉(zhuǎn)移到離子引導(dǎo)件130(也標(biāo)識為Q0，指示離子引導(dǎo)件130不參與質(zhì)量分析)中。將離子190從離子引導(dǎo)件130轉(zhuǎn)移到四極140 (也標(biāo)識為Ql)，其可作為質(zhì)量過濾器或線性離子阱操作，如以下圖式中進(jìn)一步所描繪。經(jīng)過濾或未經(jīng)過濾的離子接著進(jìn)入碰撞室150(也標(biāo)識為q2)，碰撞室150可經(jīng)控制而以所要順序噴射離子191，如下文描述。在一些實施方案中，可在碰撞室150中使離子191分裂。應(yīng)理解,碰撞室150可包含任何合適的RF離子引導(dǎo)件，包括(但不限于)多極，例如四極、六極或八極。接著，將離子191轉(zhuǎn)移到檢測器160以產(chǎn)生質(zhì)譜。在這樣做時，離子191進(jìn)入檢測器160，檢測器160經(jīng)啟用以產(chǎn)生進(jìn)入其中的離子191的質(zhì)譜。在一些實施方案中，碰撞室150包含在機械方面與四極140類似的四極。在其它實施例中，碰撞室可由分裂室替代，其中離子的分裂通過任何合適方法實現(xiàn)，包括(但不限于)，電子捕獲解離(dissociation)、電子轉(zhuǎn)移解離、光解離、表面誘導(dǎo)解離、歸因于與亞穩(wěn)定顆粒的相互作用(interaction)的解離或類似物。此外，雖然未描繪，但質(zhì)譜儀100可包含任何合適數(shù)目的真空泵以在離子源120、離子引導(dǎo)件130、四極質(zhì)量過濾器140、碰撞室150及/或檢測器160中提供合適真空。應(yīng)理解，在一些實施方案中，可在質(zhì)譜儀100的某些元件之間產(chǎn)生真空差:舉例來說，一般將真空差施加在離子源120與離子引導(dǎo)件130之間，使得離子源120處在大氣壓下且離子引導(dǎo)件130處在真空下。雖然也未描繪，但質(zhì)譜儀100可進(jìn)一步包含任何合適數(shù)目的連接器、電源、RF(射頻)電源、DC(直流)電源、氣體源(例如，用于離子源120及/或碰撞室150)及用于啟用質(zhì)譜儀100的操作的任何其它合適組件?，F(xiàn)在關(guān)注圖2，其描繪根據(jù)非限制性實施方案的用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移(RAAT)的線性離子阱200，其與碰撞室150及檢測器160對準(zhǔn)。因此，在所描繪的實施方案中，線性離子阱200包含圖1的線性離子阱140。然而，在進(jìn)一步的實施方案中，線性離子阱200可包含離子引導(dǎo)件130。在又進(jìn)一步實施方案中，線性離子阱200可包含碰撞室150。線性離子阱200包含入口區(qū)域201、徑向激發(fā)區(qū)域203、第一軸向加速區(qū)域205、第二軸向加速區(qū)域207及出口區(qū)域209。入口區(qū)域210 (在圖2中也標(biāo)記為STl)包含用于(舉例來說)從離子源120或質(zhì)譜儀100的在離子源120與線性離子阱200之間的任何其它元件接收離子190的區(qū)域。入口區(qū)域201—般包含用于將離子接收到線性離子阱200中的任何合適的線性離子引導(dǎo)件211，包括(但不限于)多極，例如四極、六極或八極。徑向激發(fā)區(qū)域203 (位于入口區(qū)域211與出口區(qū)域207之間)經(jīng)啟用以選擇性地徑向激發(fā)在線性離子阱200中捕獲的離子，從而經(jīng)由任何合適AC(交流)場產(chǎn)生徑向激發(fā)離子。或者，線性離子阱200可經(jīng)啟用以通過以下各者中的至少一者產(chǎn)生徑向激發(fā)離子:使RF電壓接近所選擇離子的非穩(wěn)定閾值；或通過將RF電壓升高到接近非穩(wěn)定閾值達(dá)激發(fā)的持續(xù)時間且接著降低RF電壓。因此，徑向激發(fā)區(qū)域203 —般包含用于在其中包含離子以及執(zhí)行選擇性徑向激發(fā)的任何合適的線性離子引導(dǎo)件213，包括(但不限于)多極，例如四極、六極或八極。對離子的選擇性徑向激發(fā)描述于F.A.隆鈞(F.A.Londry)及詹姆斯*W.海格(James ff.Hage)的“從線性四極離子講進(jìn)行質(zhì)量選擇性軸向離子噴射(J.Am.Soc.質(zhì)譜儀，2003, 14, 1130-1147)(Mass Selective Axial 1n Ejection from Linear Quadropole 1nTrap (J.Am.Soc.Mass Spectrom.2003, 14，1130-1147)) ” 中，其以引用方式并入本文中。線性離子引導(dǎo)件213的入口在圖2中標(biāo)記為IE。線性離子阱200還包含線性離子引導(dǎo)件215及至少一個出口電極217 (也稱為出口電極217)。線性離子引導(dǎo)件215位于線性離子引導(dǎo)件213與出口電極217之間且可包括(但不限于)四極、六極及八極。應(yīng)理解，可在線性離子引導(dǎo)件215處施加徑向RF場以在其中包含離子。離子引導(dǎo)件215的出口在圖2中還被標(biāo)記為0E。第一軸向加速區(qū)域205在線性離子引導(dǎo)件213與線性離子引導(dǎo)件215之間包含過渡區(qū)域，在所述過渡區(qū)域處，將由縱向DC電勢提供的第一縱向加速力Fl施加到離子，如下文將描述。然而，一般來說，應(yīng)理解，第一軸向加速區(qū)域205經(jīng)啟用以沿著質(zhì)譜儀100的縱軸軸向地加速來自離子源120的離子190的至少一部分。出口區(qū)域207經(jīng)啟用以施加DC (直流)勢壘以防止離子190退出線性離子阱200。舉例來說，可將DC勢壘施加到出口電極217。出口電極217包含孔隙，克服施加到其的DC勢壘的離子可通過所述孔隙。第二軸向加速區(qū)域207包含鄰近線性離子引導(dǎo)件215的出口端的區(qū)域及/或出口區(qū)域209。第二軸向加速區(qū)域207經(jīng)啟用以歸因于由鄰近出口區(qū)域209的RF場強度的降低產(chǎn)生的偽電勢而沿著縱軸朝向出口區(qū)域209進(jìn)一步加速徑向激發(fā)離子190，使得所述歸因于第一軸向加速區(qū)域205及第二軸向加速區(qū)域207的對徑向激發(fā)離子190的力的組合使徑向激發(fā)離子190克服DC勢壘，同時未徑向激發(fā)的離子190保持在線性離子阱200中。在第二軸向加速區(qū)域207中，施加到線性離子引導(dǎo)件215的RF場的邊緣使包含在其中的徑向激發(fā)離子經(jīng)歷邊緣偽電勢，如F.A.隆鈞(F.A.Londry)及詹姆斯*W.海格(James ff.Hage)的“從線性四極離子阱進(jìn)行質(zhì)量選擇性軸向離子噴射(J.Am.Soc.質(zhì)譜儀，2003，14，1130-1147) (F.A.Londry and James ff.Hage 的 “MassSelective Axial 1n Ejection from Linear Quadropole 1n Trap (J.Am.Soc MassSpectrom.2003, 14，1130-1147))”中描述。邊緣偽電勢使徑向激發(fā)離子經(jīng)歷朝向出口區(qū)域209的縱向力F2。應(yīng)理解，力F2進(jìn)一步取決于徑向激發(fā)離子310的激發(fā)的幅值。又應(yīng)進(jìn)一步理解，力F2在縱軸上為“0”，但隨著與縱軸的徑向距離而增大。在現(xiàn)有技術(shù)中，為克服施加到至少一個出口電極的DC勢壘，一般通過增大對離子的激發(fā)的幅值來增大F2。然而，這導(dǎo)致徑向激發(fā)離子的非常高的退出角度，所述徑向激發(fā)離子接著可在出口電極的孔隙處丟失或在其中正發(fā)生選擇性徑向激發(fā)的線性離子阱與下一個模塊(例如碰撞室)之間丟失:換句話說，退出角度是如此高使得退出離子從通過質(zhì)譜儀的路徑偏移。為在線性離子阱200中克服此問題，應(yīng)進(jìn)一步理解，可將DC電勢獨立地施加到線性離子引導(dǎo)件211、213、215、出口電極217及碰撞室150中的每一者。舉例來說，關(guān)注圖3，其描繪可施加到線性離子引導(dǎo)件211、213、215、出口電極217及碰撞室150 (各自如在圖2中由識別符STl、IE、0E、ST2、IQ2及Q2標(biāo)識，IE及OE分別指示線性離子引導(dǎo)件213的入口及出口)的DC電勢的第一曲線300。曲線300中的IQ2處的峰值表示施加到出口電極217的DC勢壘。應(yīng)進(jìn)一步理解，施加到曲線300中的線性離子引導(dǎo)件211、213、215的DC電勢產(chǎn)生勢阱，所述勢阱包含線性離子引導(dǎo)件213中的離子190，使得可在區(qū)域203中捕獲離子190，因為DC電勢STl及ST2高于IE與OE之間的DC電勢。一旦離子190被捕獲，即可通過施加與所關(guān)注離子的徑向運動的頻率協(xié)調(diào)的輔助AC場來選擇性地徑向激發(fā)離子190。舉例來說，可首先經(jīng)由線性離子引導(dǎo)件211將離子190注射到線性離子阱200中；接著，可經(jīng)由施加曲線300在線性離子引導(dǎo)213中捕獲及冷卻離子290 ;且接著，可在線性離子引導(dǎo)件213中選擇性地徑向激發(fā)在線性離子引導(dǎo)件213中捕獲的離子190以產(chǎn)生徑向激發(fā)離子310。舉例來說，注射過程可發(fā)生1ms，捕獲及冷卻過程可發(fā)生IOOms且激發(fā)過程可發(fā)生Ims (以60mV的AC電壓施加到線性離子阱213的桿而以共振方式激發(fā)離子190的徑向運動)。此外，可通過增大線性離子阱213中的壓力來減少用于捕獲及冷卻過程的時間。在一些實施方案中，可通過利用在捕獲周期期間打開緩沖氣體流的脈沖閥(未描繪)在捕獲周期期間增大捕獲區(qū)域中(例如，在IE與OE之間)的緩沖氣體的壓力。此外，應(yīng)理解，可針對激發(fā)而選擇離子190的任何合適子集以通過至少控制施加到線性離子引導(dǎo)件113的AC場的頻率來產(chǎn)生徑向激發(fā)離子310?；蛘?可通過選擇用于徑向約束(radial confinement)的RF場的適當(dāng)幅值來將所關(guān)注離子的徑向振蕩頻率調(diào)整為與預(yù)定AC頻率一致。應(yīng)進(jìn)一步理解，當(dāng)激發(fā)過程在較低壓力下發(fā)生時，選擇的專一丨I"生(specificity) 一般是較高的；因此，脈沖閥對于快速捕獲離子及對于在激發(fā)周期期間降低緩沖氣體的壓力可為有益的。然而，一旦選擇性徑向激發(fā)在線性離子引導(dǎo)件213中發(fā)生，即在質(zhì)譜儀200中施加第二曲線303以將離子190加速到線性離子引導(dǎo)件215中。應(yīng)理解，曲線303實質(zhì)上與曲線300類似，然而，線性離子引導(dǎo)件215中的DC電勢現(xiàn)在小于IE與OE之間(即，在線性離子引導(dǎo)件213中)的DC電勢。因此，現(xiàn)在歸因于電勢的降低而朝向出口區(qū)域207加速歸因于曲線300而在線性離子引導(dǎo)件213中捕獲的離子190 (包括徑向激發(fā)離子310)。應(yīng)理解，電勢的降低使縱向力Fl被施加到離子310 (包括徑向激發(fā)離子310)?？v向力Fl在下文也將可與Fl互換。然而，應(yīng)理解，歸因于Fl的對離子190 (包括徑向激發(fā)離子310)的加速不足以使離子190克服IQ2/出口區(qū)域207處的DC勢壘。然而，徑向激發(fā)離子310將在出口區(qū)域207處歸因于由出口區(qū)域207處的RF場強度的降低產(chǎn)生的邊緣偽電勢而進(jìn)一步經(jīng)歷縱向力F2 (下文稱為力F2且可與力F2互換)。應(yīng)理解，力F2進(jìn)一步取決于徑向激發(fā)離子310的激發(fā)的幅值且未激發(fā)離子不經(jīng)歷力F2。因此，歸因于力Fl的由徑向激發(fā)離子310經(jīng)歷的加速與歸因于力F2的由徑向激發(fā)離子310經(jīng)歷的進(jìn)一步加速的組合使徑向激發(fā)離子克服IQ2處的DC勢壘且退出線性離子阱200。因為未激發(fā)離子不經(jīng)歷力F2，所以未激發(fā)離子雖然暴露于力Fl但不退出線性離子阱200。在圖3中，Ua被認(rèn)為是線性離子引導(dǎo)件215中(S卩，在IE與OE之間)的DC電勢與ST2處的DC電勢之間的差異。此外，Ub被認(rèn)為是ST2處的DC電勢與IQ2處的DC勢壘之間的差異。Ua也可稱為加速電勢Ua,且Ub也可稱為勢魚高度Ub。因此關(guān)注圖4，其描繪針對從OV到約8.5V變化的勢壘高度Ub測量退出用于OV(曲線410)、-0.2V(曲線420)、-1V(曲線430)、-2V(曲線440)及_4V(曲線450)的加速電勢Ua的線性離子阱200的成功原型(prototype)的徑向激發(fā)離子的離子強度的結(jié)果。圖4還描繪測量退出用于-0.1V(曲線460)、-1V(曲線470)的加速電勢Ua的線性離子阱200的成功原型的非激發(fā)離子的離子強度的結(jié)果。離子強度已被正規(guī)化且具有任意單位。Ub的零點(即，Ub=OV)對應(yīng)于沒有激發(fā)的離子在具有高徑向幅值的離子與具有低徑向幅值的離子之間沒有分離的情況下高效地轉(zhuǎn)移到碰撞室150/Q2中的電勢。激發(fā)離子(曲線410到450)及非激發(fā)離子(曲線460、470)之間的分離在更高勢壘電壓下發(fā)生。對應(yīng)于Ua=OV的激發(fā)離子的曲線410在任何勢壘電壓下都具有最低激發(fā)離子強度(對應(yīng)于最低轉(zhuǎn)移效率)。應(yīng)理解，較高軸向能量輔助徑向激發(fā)離子310轉(zhuǎn)移越過IQ2處的DC勢壘。此外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅提取徑向激發(fā)離子310的效率得以提高，而且效率較高的勢壘高度Ub電勢的范圍也增大；因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，線性離子阱200具有寬松的電壓容限(tolerance)。RAAT的簡化理論可解釋為什么離子提取效率隨著較高軸向能量(即，隨著除力F2之外施加到徑向激發(fā)離子310的力Fl)提高。所述理論假設(shè)離子運動受到兩個力的影響一一個力從DC電勢分布獲得(即，DC勢壘力)，且另一個力從振蕩電壓的凈作用(neteffect)獲得(即，力F2)。力F2被認(rèn)為是偽電勢力。因此，應(yīng)理解，線性離子阱200中的離子運動由DC電勢及偽電勢的組合動作控制。電勢分布及偽電勢分布的重要特征為可稱為“范圍”的性質(zhì)。所述范圍為在其處電勢分布降低到極小值(insignificant value)的沿著線性離子講200的縱軸的距離；即，范圍為對電勢分布在線性離子阱200內(nèi)滲透多遠(yuǎn)的量度。一般來說，應(yīng)理解，DC電勢(例如，IQ2處的DC勢壘)的范圍可高于偽電勢(例如，歸因于出口區(qū)域207中的RF場邊緣的偽電勢)的范圍。在圖5A中描繪作用，其中組合(電勢加上偽電勢)分布U被標(biāo)繪為沿著線性離子阱200的長度的無量綱坐標(biāo)(X)的函數(shù)。x=0界定出口區(qū)域中線性離子阱200內(nèi)的位置；具體來說，X=O經(jīng)選擇以與一個位置一致，在所述位置處，IQ2處的DC勢壘開始對接近具有邊緣場的區(qū)域(即，出口區(qū)域207)的線性離子阱200中的離子190具有作用。較高的X值表示朝向線性離子阱200的邊緣場的作用增大的末端的區(qū)域。曲線501展示歸因于IQ2處的DC勢壘的DC電勢分布；應(yīng)理解，曲線501表示沒有徑向激發(fā)的離子在從邊緣場區(qū)域(即，出口區(qū)域207)被反射時經(jīng)歷的電勢。曲線503表示歸因于邊緣RF場的偽電勢分布。比較曲線501與曲線503，應(yīng)理解，偽電勢具有僅約為DC電勢的范圍的一半的范圍。曲線505描繪針對給定強度的組合偽電勢分布及DC電勢分布。應(yīng)理解，圖5的曲線501、503及505是基于RF偽電勢U與DC勢壘的經(jīng)簡化X2模型；在線性離子阱200中，X —般表示沿著線性離子阱200的軸線的無量綱坐標(biāo)，其中X=O為對應(yīng)于IQ2DC勢壘的作用變得可忽略的區(qū)域的區(qū)域；而x=l對應(yīng)于IQ2勢壘右側(cè)的位置。應(yīng)理解，x=0.5界定沿著X坐標(biāo)的半路點，在所述半路點處，對激發(fā)離子起作用的偽電勢場的量值開始增大(例如，見曲線503)。應(yīng)進(jìn)一步理解，經(jīng)簡化X2模型僅出于說明目的且實際電勢遵循更復(fù)雜的定律。在任何情形下，曲線505表示由出口區(qū)域207中的線性離子阱200中的徑向激發(fā)離子310針對給定量值的徑向激發(fā)經(jīng)歷的偽電勢與DC電勢的總和。從曲線505應(yīng)理解，根據(jù)此模型，在這些條件下，徑向激發(fā)離子310需要至少0.3V的軸向能量以轉(zhuǎn)移通過此些電勢分布。然而，應(yīng)理解，0.3V僅為近似值且不被認(rèn)為是過度限制性的。在任何情形下，可從來自第一軸向加速區(qū)域205的力Fl獲得額外的0.3V的初始離子能。在缺少所述能量的情況下，徑向激發(fā)離子310不能退出IQ2處的DC勢壘，即使徑向激發(fā)離子310已獲得充足量的徑向激發(fā)也是如此。在上文描述的說明性X2模型中，無論沒有至少0.3V的初始軸向能量的徑向激發(fā)離子310的徑向激發(fā)(及F2的量值)有多高，它們也不能越過勢壘。然而，在線性離子阱200的成功原型中，徑向激發(fā)離子310退出線性離子阱200的電勢范圍有一點模糊且在足夠高的激發(fā)下，徑向激發(fā)離子310仍可越過IQ2處的勢壘，盡管所述過程的效率受到損害，如圖4的曲線410所說明。
曲線501、503及505可適用的實施方案由下文描述的圖2及圖6、9、11及13表示。然而，用于使徑向激發(fā)離子暴露于除歸因于邊緣偽電勢的力F2之外的至少一個額外縱向力的DC電勢或RF場強度的變化的任何合適布置及實施方案在本發(fā)明的范圍內(nèi)?，F(xiàn)在關(guān)注圖5B，其中，與圖5A類似，組合(電勢加上偽電勢)分布U被標(biāo)繪為沿著線性離子阱200的長度的無量綱坐標(biāo)(X)的函數(shù)。然而，圖5B描繪其中偽電勢的范圍(曲線510)大于DC勢壘的范圍(曲線512)的實施方案的電勢分布，其中曲線514表示曲線510與512的總和。在此布置中，對于選擇性地從線性離子阱200轉(zhuǎn)移激發(fā)離子來說不需要初始能量，且非激發(fā)離子仍由DC勢壘抵擋。在這些注入中，額外力Fl是有益的，因為其使轉(zhuǎn)移過程加快，這在實際應(yīng)用中是重要的。力Fl的另一益處為克服歸因于桿上的各個點中的表面充電而引起的縱向DC電勢瑕疵。此類實施方案由下文描述的圖16、17、18、21及23表不?，F(xiàn)在關(guān)注圖6，其描繪與線性離子阱200類似的線性離子阱600，其中相同元件具有相同數(shù)字(前面是“6”而不是“2”)。舉例來說，入口區(qū)域601與出口區(qū)域201類似。此夕卜，離子束190、碰撞室150及檢測器160也如圖6中描繪。然而，在這些實施方案中，線性離子引導(dǎo)件613包括用于提供縱向DC電勢的至少一組相對DC電極620。DC電極620是錐形的，使得其之間的距離從接近線性離子引導(dǎo)件613的入口到接近線性離子引導(dǎo)件613的出口增大。因此，通過在DC電極(及線性離子阱613的主桿集合)之間施加DC電勢差，可將降低的DC曲線施加到存儲在線性離子引導(dǎo)件613中的離子190，從而產(chǎn)生縱向DC電勢且因此軸向力Fl-A被施加到存儲在線性離子引導(dǎo)件中的離子190。或者，可通過移除DC電極620且用已施加電阻性涂層的桿集合替代線性離子引導(dǎo)件613的主桿集合且隨后除任何RF及/或AC電勢之外朝向線性離子引導(dǎo)件613的入口端施加DC電勢，來將與力Fl-A類似的力施加到離子190。因此，離子190將經(jīng)歷沿著從線性離子引導(dǎo)件613的入口端到線性離子引導(dǎo)件613的出口端的縱軸的降低的DC電勢且因此經(jīng)歷縱向加速力。此外，關(guān)注圖7，其描繪可在包含線性離子阱600的質(zhì)譜儀中施加的DC曲線700、701、703。DC曲線700及703分別與圖3的DC曲線300及303類似。因此，可在線性離子引導(dǎo)件613中的IE與OE之間捕獲離子190且可施加選擇性AC激發(fā)場以產(chǎn)生與徑向激發(fā)離子310類似的徑向激發(fā)離子710。接著，可施加DC曲線701，其中將DC電勢施加到在IE與OE之間產(chǎn)生降低的DC場的DC電極620，因此將力Fl-A施加到在線性離子引導(dǎo)件613中捕獲的離子190 (包括徑向激發(fā)離子710)。接著，可施加DC曲線703 (與圖3中的DC曲線303類似)以將力Fl施加到包括徑向激發(fā)離子710的離子。歸因于斜變DC場的力Fl-Α、歸因于線性離子引導(dǎo)件613與線性離子引導(dǎo)件615之間的電勢差的力F1，及歸因于出口區(qū)域606中的邊緣偽電勢的力F2的組合使得徑向激發(fā)離子710能夠克服IQ2處的DC勢壘且退出線性離子阱600。因為未激發(fā)離子不經(jīng)歷力F2，所以未激發(fā)離子不退出線性離子阱600。此外，因為徑向激發(fā)離子710歸因于力Fl-A、Fl及F2的組合而被加速，所以激發(fā)的幅值可小于線性離子阱中僅依賴于偽電勢力以克服出口區(qū)域中的DC勢壘的離子。在線性離子引導(dǎo)件613包含多極的實施方案中，線性離子引導(dǎo)件613可進(jìn)一步包含用于線性離子引導(dǎo)件613中的每一對桿的一對相對DC電極620。舉例來說，圖8描繪與線性離子引導(dǎo)件613類似的線性離子引導(dǎo)件813的橫截面，其中線性離子引導(dǎo)件613包含四極，因此具有兩對桿815 (總共四根桿815)。線性離子引導(dǎo)件813進(jìn)一步包含兩對相對DC電極820，每一電極820與DC電極620類似，因為每一電極820在縱向上是錐形的，如圖7中描繪。因此，可通過將合適AC場或多個AC場施加到相對桿815來選擇性地徑向激發(fā)在線性離子引導(dǎo)件813中捕獲的離子，且可通過將DC電壓施加到相對DC電極820來產(chǎn)生從線性離子引導(dǎo)件813的入口到線性離子引導(dǎo)件813的出口降低的斜變DC電勢，以將力Fl-A施加到在其中捕獲的離子(包括徑向激發(fā)離子)；施加到電極820的DC電壓與施加到電極815的DC電壓不同?，F(xiàn)在關(guān)注圖9，其描繪與線性離子阱600類似的線性離子阱900，其中相同元件具有相同數(shù)字(前面是“9”而不是“6”)。舉例來說，入口區(qū)域901與出口區(qū)域601類似。此夕卜，離子束190、碰撞室150及檢測器160也如圖9中描繪。然而，在這些實施方案中，線性離子引導(dǎo)件913包括可向其施加不同DC電勢的至少兩個相對系列的DC電極920 (舉例來說，如在圖10中描繪的DC曲線1001中)。因此，DC電極920之間的DC電勢可步進(jìn)以提供線性離子引導(dǎo)件913中的IE與OE之間的DC電勢的降低，從而產(chǎn)生總體縱向DC電勢且因此軸向力Fl-B被施加到存儲在線性離子引導(dǎo)件913中的離子190。線性離子引導(dǎo)件913的橫截面可與圖8的線性離子引導(dǎo)件813的橫截面類似。在一些非限制性實施方案中，如圖21中描繪，每一 DC電極920可包含印刷電路板(PCB) 2100，其中每一 PCB2100在邊緣上具有電極2110 (為清楚起見，僅指示一個電極2101)(例如，電極2110安置在相應(yīng)PCB2100的邊緣上)且每一 PCB2110的邊緣駐留在線性離子阱913的每一桿之間。應(yīng)理解，電極2110一直延伸到PCB2100朝向線性離子阱913的縱軸的邊緣。應(yīng)進(jìn)一步理解，PCB2100上的電極2110具有三個側(cè)面:兩個側(cè)面沿著每一 PCB2100的平坦側(cè)且一個側(cè)面在PCB2100的邊緣上。此外，每一系列的相對DC電極920經(jīng)獨立地控制(例如，在相應(yīng)PCB2100上)以在DC電勢在所述系列中的每一連續(xù)電極920中步進(jìn)時將縱向DC電勢施加到離子190，如現(xiàn)在將描述?，F(xiàn)在關(guān)注圖23，其描繪與線性離子阱900類似的線性離子阱2300，其中相同元件具有相同數(shù)字(前面是“23”而不是“9”)。舉例來說，入口區(qū)域2301與入口區(qū)域901類似。然而，在圖23中，通過將線性離子引導(dǎo)件2313的主桿集合分段且將不同DC電壓施加到不同區(qū)段來實現(xiàn)對DC電極920類似的作用，以便施加與力Fl-B類似的力F1-E。在這些實施方案中，可移除DC電極920?；蛘?，線性離子引導(dǎo)件2313的經(jīng)分段RF電極各自以從徑向加速區(qū)域2303的入口端到徑向加速區(qū)域2303的出口端降低的相應(yīng)RF電壓驅(qū)動。舉例來說，每一區(qū)段可經(jīng)由與圖17的電路Cl類似的電路連接(下文描述)及/或每一區(qū)段可獨立地驅(qū)動?，F(xiàn)在關(guān)注圖10，其描繪可在包含線性離子阱900的質(zhì)譜儀中施加的DC曲線1000、1001、1003。DC曲線1000及1003分別與圖7的DC曲線700及703類似。因此，可在線性離子引導(dǎo)件913中的IE與OE之間捕獲離子190，且可施加選擇性AC激發(fā)場以產(chǎn)生與徑向激發(fā)離子610類似的徑向激發(fā)離子1010。接著，可施加DC曲線1001，其中將一系列DC電勢差施加到在IE與OE之間產(chǎn)生步降DC場的DC電極920，因此將縱向DC電勢施加到離子，從而導(dǎo)致將力Fl-B施加到在線性離子引導(dǎo)件913中捕獲的離子190(包括徑向激發(fā)離子1010)。接著，如圖3中，可施加DC曲線1003以將力Fl施加到包括徑向激發(fā)離子1010的離子。歸因于斜變DC場的力F1-B、歸因于線性離子引導(dǎo)件913與線性離子引導(dǎo)件915之間的電勢差的力Fl及歸因于出口區(qū)域907中的邊緣偽電勢的力F2的組合使得徑向激發(fā)離子1010能夠克服IQ2處的DC勢壘且退出線性離子阱900。因為未激發(fā)離子未經(jīng)歷力F2，所以未激發(fā)離子不退出線性離子阱900。此外，因為徑向激發(fā)離子1010歸因于力F1-B、F1及F2的組合而被加速，所以激發(fā)的幅值可小于線性離子阱中僅依賴于偽電勢力以克服出口區(qū)域中的DC勢壘的離子?，F(xiàn)在關(guān)注圖11，其描繪與線性離子阱600類似的線性離子阱1100，其中相同元件具有相同數(shù)字(前面是“II”而不是“6”)。舉例來說，入口區(qū)域1101與出口區(qū)域601類似。此外，離子束190、碰撞室150及檢測器160也如圖9中描繪。然而，在這些實施方案中，線性離子引導(dǎo)件1113的出口(其包括可向其施加DC電勢的至少一組相對DC電極1120)鄰近于至少一個出口電極1117。換句話說，線性離子引導(dǎo)件615的等效物未出現(xiàn)在線性離子阱1100中。而是，施加到DC電極1120的DC電勢在軸線上產(chǎn)生縱向DC電勢，且因此軸向力Fl-C被施加到存儲在線性離子引導(dǎo)件1113中的離子190，如圖12的DC曲線1201中描繪。
因此，參考圖12，可將DC曲線1200、1201施加到包含線性離子阱1100的質(zhì)譜儀。DC曲線1200及1201分別與圖7的DC曲線700及701類似，然而，ST2在DC曲線1200、1201中不存在。而是，徑向激發(fā)離子1210通過施加在STl處的DC電勢及DC勢壘IQ2而包含在線性離子引導(dǎo)件1113中。接著，通過將DC電勢施加到電極1120將軸向力Fl-C施加在IE與OE之間，這導(dǎo)致軸向力Fl-C加速在IE與OE之間捕獲的離子(包括待朝向IQ2處的DC勢壘加速的徑向激發(fā)離子1210)。歸因于斜變DC場的軸向力Fl-C及歸因于出口區(qū)域1107中的邊緣偽電勢的力F2的組合使得徑向激發(fā)離子1210能夠克服IQ2處的DC勢壘且退出線性離子阱1100。因為未激發(fā)離子不經(jīng)歷力F2，所以未激發(fā)離子不退出線性離子阱1100。此外，因為徑向激發(fā)離子1100歸因于力Fl-C及力F2的組合而被加速，所以激發(fā)的幅值可小于線性離子阱中僅依賴于偽電勢力以克服出口區(qū)域中的DC勢壘的離子。因此，雖然如圖6及7中描繪的軸向力Fl不存在于線性離子引導(dǎo)件1100中，但力Fl-C的量值經(jīng)調(diào)整以補償軸向力Fl的缺乏以克服IQ2處的DC勢壘。在一些實施方案中，首先將DC曲線1200施加到線性離子阱1100以捕獲線性離子弓丨導(dǎo)件1113中的離子190。接著，將DC曲線1201施加到線性離子阱1100以將力Fl-C施加到離子190。然而，僅施加力Fl-C達(dá)給定時間周期，使得徑向激發(fā)離子1210獲得足夠能量及/或加速度以克服IQ2處的DC勢壘(例如，如圖5A中的0.3V)。實際上，應(yīng)理解，因為離子190及/或徑向激發(fā)離子1210沿著線性離子引導(dǎo)件1113在空間分布，所以一旦施加力F1-C，較接近線性離子引導(dǎo)件1113的出口區(qū)域的未激發(fā)離子190就將被從IQ2處的DC勢壘反射，且將在鄰近于線性離子引導(dǎo)件1113的出口區(qū)域的區(qū)域中被捕獲，從而潛在地導(dǎo)致空間電荷的積累，這可影響正被施加的DC及/或RF場。此外，較接近IE (即，線性離子引導(dǎo)件1113的入口)的離子190 (包括未激發(fā)離子190)將經(jīng)歷力Fl-C達(dá)較長時間周期，且在遇到IQ2處的DC電勢之前獲得更多能量。這將導(dǎo)致所關(guān)注離子的軸向能量的廣泛分布，這又將損害激發(fā)離子與非激發(fā)離子之間的分離的質(zhì)量。注意，可通過想象沿著圖4中展示的曲線460及440的Ub軸的模糊來使軸向能量的廣泛分布的負(fù)面作用形象化。當(dāng)非激發(fā)離子的模糊曲線(460)將開始與激發(fā)離子的模糊曲線(曲線440)重疊時，激發(fā)離子與未激發(fā)離子之間的分離將受到損害。
因此，為在一些實施方案中克服此問題，施加DC曲線1201達(dá)比離子190從IE行進(jìn)到OE的時間短10到100倍的時間周期。因此，可相應(yīng)地選擇力Fl-C的量值且可施加力Fl-C足夠長時間，使得徑向激發(fā)離子1210在軸向方向上獲得足夠量的能量以克服IQ2處的DC勢壘，但施加足夠短時間使得僅一小部分的離子190將在施加Fl-C期間在IQ2處經(jīng)歷反射。應(yīng)理解，在施加Fl-C期間在IQ2處被反射的離子將不獲得與剩余離子(B卩，未從IQ2反射的離子)相同量的軸向能量。因此，在一些實例中，即使在IQ2處反射的一小部分離子將具有徑向激發(fā)，也不可使用RAAT技術(shù)來轉(zhuǎn)移所述離子。所述小部分離子將丟失而無法進(jìn)行分析。然而，丟失一小部分(舉例來說，10%的離子)對于大多數(shù)應(yīng)用來說是可接受的。因此，捕獲、激發(fā)及轉(zhuǎn)移徑向激發(fā)離子1210的循環(huán)可包含:使用DC曲線1200捕獲離子190 ；激發(fā)所選擇群組的離子190以產(chǎn)生徑向激發(fā)離子1210 ;施加DC曲線1201達(dá)較短持續(xù)時間以使用力Fl-C給予離子“跳動”；再次施加DC曲線1200及轉(zhuǎn)移徑向激發(fā)離子1210。應(yīng)理解，類似原理可應(yīng)用于施加DC曲線701、1001以避免產(chǎn)生線性離子阱600、900、1300、2300、2400以及出現(xiàn)類似問題的任何其它實施方案中相同種類離子的軸向能量的廣泛分布?，F(xiàn)在關(guān)注圖13，其描繪與線性離子阱1100類似的線性離子阱1300，其中相同元件具有相同數(shù)字(前面是“13”而不是“11 “)。舉例來說，入口區(qū)域1301與出口區(qū)域1101類似。然而，在線性離子阱1300中，DC電極1220已由與圖9的DC電極920類似的DC電極1320替代。因此，如在圖14的DC曲線1401中，可將步降電勢施加在DC電極1320之間，從而產(chǎn)生縱向DC電勢。DC曲線1400及1401與圖12的DC曲線1200與1201類似，且可以類似方式施加到包含線性離子阱1100的質(zhì)譜儀，然而，DC曲線1401在IE與OE之間包含步降DC電勢，所述步降DC電勢施加到在IE與OE之間捕獲的離子(包括徑向激發(fā)離子1410)，從而產(chǎn)生縱向DC電勢且因此產(chǎn)生對徑向激發(fā)離子1410的軸向力F1-D，其組合軸向力F2輔助克服IQ2處的DC勢壘，如上文描述。此外，適用于與DC曲線1201相關(guān)聯(lián)的那些曲線的原理可用于確定施加DC曲線1401的時間長度?；蛘?，與圖23類似，可通過將線性離子引導(dǎo)件1313的主桿集合分段且將不同DC電壓施加到不同區(qū)段來實現(xiàn)對DC電極1320的類似作用。在這些實施方案中，可移除DC電極 1320?，F(xiàn)在關(guān)注圖15，其描繪與線性離子阱200類似的線性離子阱1500，其中相同元件具有相同數(shù)字(然而，前面是“15”而不是“2”)。舉例來說，入口區(qū)域1501與入口區(qū)域201類似。然而，在線性離子阱1500中，線性離子引導(dǎo)件213、215已由單個線性離子引導(dǎo)件1513替代，單個線性離子引導(dǎo)件1513包括區(qū)域1505，區(qū)域1505還稱為第一軸向加速區(qū)域1505。在這些實施方案中，通過在第一軸向加速區(qū)域1505中提供RF場的差異以在第一軸向加速區(qū)域1505之間產(chǎn)生對徑向激發(fā)離子190的偽電勢縱軸向力來發(fā)生第一軸向加速區(qū)域1505中的徑向激發(fā)離子190的加速。舉例來說，RF梯度提供在第一軸向加速區(qū)域1505中，因為RF電極(例如，組成多極的桿)具有直徑變化，使得RF電極之間的距離歸因于RF電極的形狀變化而在第一軸向加速區(qū)域1505中增大。在圖15中的所描繪的實施方案中，RF電極是錐形的。因此，施加在線性離子引導(dǎo)件1513中的多極的桿之間的RF場的差異產(chǎn)生區(qū)域1505，其導(dǎo)致軸向偽電勢縱向力F2-A被施加到區(qū)域1505中的徑向激發(fā)離子。因此，軸向力F2-A及軸向力F2的組合使得徑向激發(fā)離子能夠克服施加在IQ2處的DC勢壘且退出線性離子阱1500。此外，因為未激發(fā)離子不經(jīng)歷力F2-A或力F2，所以未激發(fā)離子不退出線性離子講 1500?，F(xiàn)在關(guān)注圖16，其描繪與線性離子阱1500類似的線性離子阱1600，其中相同元件具有相同數(shù)字(然而，前面是“16”而不是“15”)。舉例來說，入口區(qū)域1601與入口區(qū)域1501類似。然而，在線性離子阱1600中，雖然線性離子引導(dǎo)件1613與線性離子引導(dǎo)件1513類似，但線性離子引導(dǎo)件1613中的RF電極(例如，桿)具有區(qū)域1605中的直徑的突然變化或階梯形變化，這導(dǎo)致軸向偽電勢縱向力F2-B被施加到區(qū)域1605中的徑向激發(fā)離子，與上文描述的軸向力F2-A類似。因此，軸向力F2-B與軸向力F2的組合使得徑向激發(fā)離子能夠克服施加在IQ2處的DC勢壘且退出線性離子阱1600。此外，因為未激發(fā)離子不經(jīng)歷力F2-B或力F2，所以未激發(fā)離子不退出線性離子阱1600?，F(xiàn)在關(guān)注圖20，其描繪與線性離子阱1500類似的線性離子阱2000，其中相同元件具有相同數(shù)字(然而，前面是“20”而不是“15”)。舉例來說，入口區(qū)域2001與入口區(qū)域1501類似。然而，在線性離子阱2000中，雖然線性離子引導(dǎo)件2013與線性離子引導(dǎo)件1513類似，但線性離子引導(dǎo)件2013中的RF電極(例如，桿)之間的距離經(jīng)由區(qū)域2005中的直徑減小而增大，這導(dǎo)致軸向偽電勢縱向力F2-D被施加到區(qū)域2005中的徑向激發(fā)離子，與上文描述的軸向力F2-A類似。因此，軸向力F2-D與軸向力F2的組合使得徑向激發(fā)離子能夠克服施加在IQ2處的DC勢壘且退出線性離子阱2000。此外，因為未激發(fā)離子不經(jīng)歷力F2-D或力F2，所以未激發(fā)離子不退出線性離子阱2000?，F(xiàn)在關(guān)注圖17，其描繪與線性離子阱200類似的線性離子阱1700，其中相同元件具有相同數(shù)字(然而，前面是“17”而不是“2”)。舉例來說，入口區(qū)域1701與入口區(qū)域201類似。然而，在線性離子阱1700中，線性離子引導(dǎo)件1713經(jīng)由電容器Cl電連接到線性離子引導(dǎo)件1715，使得施加到線性離子引導(dǎo)件1713的RF場也將產(chǎn)生施加到線性離子引導(dǎo)件1715的類似RF場(然而，在幅值及/或相位方面具有差異)。區(qū)域1705中的RF場的此變化導(dǎo)致軸向偽電勢縱向力F2-C被施加到區(qū)域1705中的徑向激發(fā)離子，與上文描述的軸向力F2-A類似。因此，軸向力F2-C與軸向力F2的組合使得徑向激發(fā)離子能夠克服施加在IQ2處的DC勢壘且退出線性離子阱1700。此外，因為未激發(fā)離子不經(jīng)歷力F2-C或力F2，所以未激發(fā)離子不退出線性離子阱1700?，F(xiàn)在關(guān)注圖22，其描繪與線性離子阱1700類似的線性離子阱2200，其中相同元件具有相同數(shù)字(然而，前面是“22”而不是“17”)。舉例來說，入口區(qū)域2201與入口區(qū)域1701類似。然而，在線性離子阱2200中，IQ2處的DC勢壘由輔助電極2217產(chǎn)生，輔助電極2217在線性離子引導(dǎo)件2215的桿之間從線性離子引導(dǎo)件2215的大致中間延伸到線性離子引導(dǎo)件2215的大致末端。在這些實施方案中，對激發(fā)離子起作用的F2可比當(dāng)IQ2處的DC勢壘由電極1717產(chǎn)生時小得多，因為F2在激發(fā)離子爬過由輔助電極2217產(chǎn)生的DC勢壘之后被施加到激發(fā)離子。因此，在這些實施方案中，就主要通過經(jīng)歷F2-E (與力F2-C類似)而退出線性離子阱220而言，激發(fā)離子與非激發(fā)離子不同。激發(fā)離子及非激發(fā)離子到達(dá)線性離子阱2215的大致中間，其中非激發(fā)離子由施加到輔助電極2217的DC電勢的動作抵擋。激發(fā)離子從F2-E獲得充足能量使得其爬過歸因于輔助電極2217的DC勢壘。應(yīng)理解，在這些實施方案中，出口區(qū)域2209接近輔助電極2217的出口端。又應(yīng)進(jìn)一步理解，在線性離子引導(dǎo)件1500、1600、1700中，DC電極1517、1617、1717可分別由與輔助電極2217類似的輔助電極替代，使得分別與力F2組合的力F2-A、F2B使徑向激發(fā)離子退出線性離子引導(dǎo)件1500、1600、1700?，F(xiàn)在關(guān)注圖24，其描繪與線性離子阱2200類似的線性離子阱2400，其中相同元件具有相同數(shù)字(然而，前面是“24”而不是“22”)。舉例來說，入口區(qū)域2401與入口區(qū)域2201類似。然而，施加到線性離子引導(dǎo)件2415的RF場的強度RFl是與施加到碰撞室150的RF場相同的強度RF1，使得力F2不再存在(F2是歸因于RF場的變化)。為克服此，線性離子引導(dǎo)件2413包含DC電極2420(與DC電極920 (及/或DC電極1320)類似)，使得力Fl-E(與力Fl-B類似)可被施加到離子190。或者，可以與圖6的DC電極620類似的DC電極替代DC電極2420，使得可將縱軸向力施加到離子190及/或被徑向激發(fā)的離子190。應(yīng)進(jìn)一步理解，用于在區(qū)域2403中施加縱軸向力的任何其它合適方法及/或設(shè)備在本實施方案的范圍內(nèi)，包括(但不限于)圖23的經(jīng)分段線性離子引導(dǎo)件2313及/或線性離子阱2413的行程上的電阻性涂層。在任何情形下，在這些實施方案中，軸向加速區(qū)域2403包含第一加速區(qū)域2405，且第二加速區(qū)域2407在線性離子引導(dǎo)件2413、2415之間的過渡區(qū)域中，第二加速區(qū)域2407進(jìn)一步遠(yuǎn)離出口區(qū)域2409。現(xiàn)在關(guān)注圖18，其描繪質(zhì)譜儀1800，質(zhì)譜儀1800包含離子源1820、離子引導(dǎo)件1830、線性離子阱1840、碰撞室1850(例如，分裂模塊)及檢測器1860，質(zhì)譜儀1800經(jīng)啟用以將離子束從離子源1820 —直傳輸?shù)綑z測器1860。大體上來說，質(zhì)譜儀1800與質(zhì)譜儀100類似。應(yīng)理解，線性離子阱1840包含經(jīng)啟用以用于RAAT的任何線性離子阱，且因此出口電極1870 (與出口電極217類似)位于線性離子阱184的末端區(qū)域1872處。因此，當(dāng)來自離子源1820的離子1890的一部分在線性離子阱1840中徑向激發(fā)時，將F2施加到第二軸向加速區(qū)域1877(與上文描述的軸向加速區(qū)域207類似)中的徑向加速離子1890。然而，線性離子阱1840中的離子的徑向激發(fā)保持在閾值之下，使得力F2不足以使得徑向激發(fā)離子能夠克服出口電極1870的DC電勢。相反，在被注射到線性離子阱1840中之前，離子1890歸因于施加到離子1890的至少一部分的縱向DC電勢而在第一加速區(qū)域1875中經(jīng)歷縱軸向力F18。在所描繪的實施方案中，第一加速區(qū)域1875定位在離子引導(dǎo)件1830中及/或定位在離子源1820與線性離子阱1840之間的任何其它合適位置處。力F18也保持在合適閾值之下，使得未在線性離子阱1840中被徑向激發(fā)的離子1890不能克服出口電極1870處的勢壘。而是，僅經(jīng)歷力F18及力F2兩者的徑向激發(fā)離子1890可克服歸因于出口電極1870的勢壘。第一加速區(qū)域1875可定位在離子源1820與線性離子阱1840之間的任何合適位置處。此外，可使用任何合適設(shè)備產(chǎn)生軸向力F18，舉例來說，圖6的DC電極620、圖8的DC電極820、圖9的DC電極920、圖11的DC電極1120、圖13的DC電極1320或類似物的任何
合適組合。現(xiàn)在關(guān)注圖19，其描繪用于質(zhì)譜儀中的徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移(RAAT)的方法1900。為輔助解釋方法1900，將假設(shè)，使用質(zhì)譜儀100、1800及/或線性離子阱200、600、800、900、1100、1300、1500、1600、1700或1800中的任一者來執(zhí)行方法1900，然而描述將參考如適于描述的給定部分的質(zhì)譜儀100、1800及/或線性離子阱200、600、800、900、1100、1300、1500、1600、1700或1800。此外，對方法400的以下論述將引起對質(zhì)譜儀100、1800及/或線性離子阱 200、600、800、900、1100、1300、1500、1600、1700 或 1800 及其各種組件的進(jìn)一步理解。然而，應(yīng)理解，質(zhì)譜儀 100、1800 及 / 或線性離子阱 200、600、800、900、1100、1300、1500、1600、1700或1800及/或方法1900可變化，且不需要完全如本文中結(jié)合彼此論述而起作用，且此類變型在本實施例的范圍內(nèi)。在步驟1903處，將來自離子源120的離子190注射到經(jīng)啟用以用于RAAT的線性離子阱200中，如上文描述。在一些替代實施方案中，在于步驟1903中將來自離子源120的離子190注射到線性離子阱200中之前，沿著質(zhì)譜儀100的縱軸使來自離子源120的離子190加速(例如，如上文參考質(zhì)譜儀1800及線性離子阱1820所描述)。在步驟1905處，在線性離子阱200中徑向激發(fā)離子190的至少一部分以產(chǎn)生徑向激發(fā)離子。在步驟1907處，沿著質(zhì)譜儀的縱軸使離子190及徑向激發(fā)離子中的至少一者加速。在一些實施方案中，步驟1901及步驟1907中的一者發(fā)生，而在其它實施方案中，步驟1901及步驟1907兩者都發(fā)生。在步驟1909處，歸因于由RF場強度的降低產(chǎn)生的偽電勢而沿著縱軸使徑向激發(fā)離子進(jìn)一步加速，使得歸因于加速步驟1907(及/或加速步驟1901)及進(jìn)一步加速步驟1909的對徑向激發(fā)離子的力的組合使徑向激發(fā)離子克服出口區(qū)域209處的DC勢壘，同時未被徑向激發(fā)的離子190保持在線性離子阱200中，從而在步驟1911處提取所述徑向激發(fā)離子。當(dāng)步驟1901發(fā)生時，加速在徑向激發(fā)步驟1905之前發(fā)生，且加速步驟1901在離子源120與線性離子阱200之間發(fā)生。可通過在出口區(qū)域207之前的線性離子阱200中提供RF場的差異以在線性離子阱200之間(如在線性離子阱1500、1600及1700中)產(chǎn)生對徑向激發(fā)離子的偽電勢縱軸向力而發(fā)生加速步驟1907。或者，加速步驟1907(及/或加速步驟1901))可通過在離子190及徑向激發(fā)離子中的至少一者上提供縱向DC電勢而發(fā)生。當(dāng)加速步驟1907通過提供RF場的差異而發(fā)生時，RF梯度可通過以下各者中的至少一者來提供:RF電極之間的增大距離，如在線性離子阱1500、1600中；RF電極的形狀的變化，如在線性離子阱1500、1600中；RF電極為錐形，如在線性離子阱1500的至少一部分中；RF電極為階梯形，如在線性離子阱1600的至少一部分中；及提供其中第一組RF電極1713及第二組電極1715 (鄰近出口區(qū)域1709)是經(jīng)由引起RF場的差異的電路的線性離子阱1700。當(dāng)加速步驟1907(及/或加速步驟1901)通過提供縱向DC電勢發(fā)生時，縱向DC電勢可通過增大縱向延伸的至少一組DC電極620或1120之間的距離來提供，如在線性離子阱600及1100中?；蛘?，可使用縱向延伸的一系列相對DC電極920或1320來提供縱向DC電勢，如在線性離子阱900及1300中，所述系列的相對DC電極620、1120用于產(chǎn)生縱向DC電勢，所述系列的相對DC電極620、1120經(jīng)獨立地控制以在DC電勢在所述系列中的每一連續(xù)電極中步進(jìn)時將縱向DC電勢施加到離子190。在替代實施方案中，可通過使主桿集合分段且將不同DC電壓施加到不同區(qū)段來將縱向DC電勢施加到線性離子阱200中的離子，如圖23中描繪。在又進(jìn)一步替代實施方案中，可通過利用具有電阻性涂層的電極來將縱向DC電勢施加到線性離子阱200中的離子?？v向力也可包含行進(jìn)波。實際上，應(yīng)理解，用于施加縱向力的任何合適方法及/或設(shè)備在本實施方案的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，在步驟1911處從線性離子阱提取徑向激發(fā)離子可進(jìn)一步包含施加鄰近于出口區(qū)域209的第一 DC電勢，以用于在選擇性徑向激發(fā)期間捕獲線性離子阱200的徑向加速區(qū)域203中的離子190，第一 DC電勢大于徑向激發(fā)區(qū)域203中的DC電勢，如在圖3中。接著，再次如在圖3中，施加鄰近于出口區(qū)域209的第二 DC電勢，第二 DC電勢小于第一 DC電勢且小于徑向激發(fā)區(qū)域203中的DC電勢，使得徑向激發(fā)區(qū)域203中的離子190被加速到出口區(qū)域209且歸因于縱向DC電勢及偽電勢的對徑向激發(fā)離子的力的組合使徑向激發(fā)離子克服歸因于電極217的DC勢魚。在一些實施方案中，在施加第二 DC電勢之前，在徑向激發(fā)區(qū)域203中施加降低的DC電勢，如在圖7中，因此施加對徑向激發(fā)離子的額外加速力。因此，通過使用在具備RAAT功能的線性離子阱中發(fā)生的縱軸向力(或多個力)與偽電勢的組合，可減小用于選擇性地提取具備RAAT功能的線性離子阱中的離子的徑向提取度數(shù)，從而減小具備RAAT功能的線性離子阱的提取角度且提高提取效率。技術(shù)人員將理解，還存在可能用于實施所述實施方案的更多替代實施方案和修改，且以上實施方案及實例僅為一個或一個以上實施方案的說明。因此，范圍僅由所附權(quán)利要求書限制。
權(quán)利要求
1.一種用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移RAAT的質(zhì)譜儀，所述質(zhì)譜儀包含: 離子源； 第一軸向加速區(qū)域，其用于沿著所述質(zhì)譜儀的縱軸使來自所述離子源的所述離子的至少一部分軸向加速； 至少一個線性離子阱，其經(jīng)布置以接收來自所述離子源的所述離子，所述至少一個線性離子阱包含: 入口區(qū)域，其用于在其中接收所述離子； 出口區(qū)域，其用于將徑向激發(fā)離子轉(zhuǎn)移出所述至少一個線性離子阱； 至少一個DC (直流)電極，其用于施加DC勢壘以防止未激發(fā)離子退出所述至少一個線性離子講； 徑向激發(fā)區(qū)域，其在所述入口區(qū)域與所述出口區(qū)域之間，所述徑向激發(fā)區(qū)域用于選擇性地徑向激發(fā)在所述至少一個線性離子阱中捕獲的所述離子，從而產(chǎn)生所述徑向激發(fā)離子; 第二軸向加速區(qū)域，其用于歸因于由RF場強度的降低產(chǎn)生的偽電勢而沿著所述縱軸朝向所述出口區(qū)域使所述徑向激發(fā)離子進(jìn)一步加速，使得歸因于所述第一軸向加速區(qū)域及所述第二軸向加速區(qū)域的對所述徑向激發(fā)離子的力的組合作用致使所述徑向激發(fā)離子克服所述DC勢壘，同時未被徑向激發(fā)的所述未激發(fā)離子保持在所述至少一個線性離子阱中；及 檢測裝置，其用于接收及分析退出所述至少一個線性離子阱的所述徑向加速離子的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜儀，其中所述第一軸向加速區(qū)域位于所述離子源與所述至少一個線性離子阱之間，所述第一軸向區(qū)域中的加速通過向所述離子的所述至少一部分提供縱向DC電勢而發(fā)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜儀，其中所述第一軸向加速區(qū)域位于所述至少一個線性離子阱中在所述出口區(qū)域之前，所述第一軸向區(qū)域中的加速通過以下各者中的至少一者而發(fā)生: 在所述第一軸向加速區(qū)域中提供所述RF場的差異以在所述第一軸向加速區(qū)域處產(chǎn)生對所述徑向激發(fā)離子的偽電勢縱軸向力；及 在所述第一軸向加速中提供縱向DC電勢。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的質(zhì)譜儀，其中所述提供所述RF場的所述差異包含在所述第一加速區(qū)域中提供RF梯度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的質(zhì)譜儀，其中所述至少一個離子阱包含RF電極，所述RF電極之間的徑向距離在所述第一軸向加速區(qū)域中增大，使得所述提供所述RF場的所述差異歸因于所述距離的變化而發(fā)生。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的質(zhì)譜儀，其中所述RF電極之間的所述距離是歸因于所述RF電極的形狀的變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的質(zhì)譜儀，其中所述RF電極為以下各者中的至少一者: 在所述第一軸向加速區(qū)域中直徑減小； 在所述第一軸向加速區(qū)域中為錐形；及在所述第一軸向加速區(qū)域中為階梯形。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的質(zhì)譜儀，其中所述第一加速區(qū)域在所述徑向激發(fā)區(qū)域與所述出口區(qū)域之間，所述至少一個線性離子阱包含所述徑向激發(fā)區(qū)域中的第一組RF電極及所述第一加速區(qū)域中的第二組電極，所述第二組RF電極經(jīng)由引起所述徑向激發(fā)區(qū)域與所述第一加速區(qū)域之間的所述RF場的變化的電路電連接到所述第一組RF電極，使得所述RF場的所述差異是由所述 變化引起。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的質(zhì)譜儀，其中所述第二軸向加速區(qū)域鄰近于所述出口區(qū)域，所述至少一個DC電極鄰近于所述出口區(qū)域而定位。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的質(zhì)譜儀，其中所述第二軸向加速區(qū)域定位在所述第一加速與所述出口區(qū)域之間，所述至少一個DC電極定位在所述第一加速與所述出口區(qū)域之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的質(zhì)譜儀，其中所述徑向激發(fā)區(qū)域包含用于產(chǎn)生所述徑向激發(fā)離子的至少一組RF電極及用于提供所述縱向DC電勢的至少一組DC電極，其中所述第二軸向加速區(qū)域鄰近于所述出口區(qū)域，所述至少一個DC電極鄰近于所述出口區(qū)域而定位。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的質(zhì)譜儀，其中所述至少一組DC電極之間的距離從所述DC電極的入口端到所述DC電極的出口端增大，從而提供所述縱向DC電勢。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的質(zhì)譜儀，其中所述至少一組DC電極中的每一者包含用于產(chǎn)生所述縱向DC電勢的一系列相對DC電極，所述系列的相對DC電極經(jīng)獨立地控制以在DC電勢在所述系列中的每一連續(xù)電極中步進(jìn)時將所述縱向DC電勢施加到所述離子。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜儀，其中所述徑向激發(fā)區(qū)域包含所述第一軸向加速區(qū)域，對所述徑向激發(fā)離子的縱軸向力是歸因于所述徑向激發(fā)區(qū)域中的經(jīng)分段RF電極，所述經(jīng)分段RF電極各自具有相應(yīng)的所施加DC電壓，所述相應(yīng)的所施加DC電壓從所述徑向加速區(qū)域的入口端到所述徑向加速區(qū)域的出口端降低。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜儀，其中所述徑向激發(fā)區(qū)域包含所述第一軸向加速區(qū)域，對所述徑向激發(fā)離子的縱軸向力是歸因于所述徑向激發(fā)區(qū)域中的RF電極上的電阻性涂層。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的質(zhì)譜儀，其中所述第一軸向加速區(qū)域在所述徑向激發(fā)區(qū)域與所述末端阱之間，其中所述在所述第一軸向加速區(qū)域中提供縱向DC電勢的所述差異包含: 在所述第一軸向加速區(qū)域中施加第一 DC電勢以用于在選擇性徑向激發(fā)期間捕獲所述徑向加速區(qū)域中的所述離子，所述第一 DC電勢大于所述徑向激發(fā)區(qū)域中的DC電勢；及， 在所述第一軸向加速區(qū)域中施加小于所述第一 DC電勢且小于所述徑向激發(fā)區(qū)域中的所述DC電勢的第二 DC電勢，使得所述徑向激發(fā)區(qū)域中的離子通過所述第一軸向加速區(qū)域被加速，且歸因于所述縱向DC電勢及所述偽電勢的對所述徑向激發(fā)離子的力的所述組合致使所述徑向激發(fā)離子克服所述DC勢壘。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的質(zhì)譜儀，其中所述徑向激發(fā)區(qū)域包含用于產(chǎn)生所述徑向激發(fā)離子的至少一組RF電極及用于提供降低的DC電勢的至少一組DC電極，且其中，在施加所述第二 DC電勢之前，在所述徑向激發(fā)區(qū)域中施加所述降低的DC電勢，因此施加對所述徑向激發(fā)離子的額外加速力。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜儀，其中所述至少一個線性離子阱經(jīng)啟用以經(jīng)由以下各者中的至少一者產(chǎn)生所述徑向激發(fā)離子: AC (交流)場； 使RF電壓接近所選擇離子的非穩(wěn)定閾值 '及 將所述RF電壓升高到所述非穩(wěn)定閾值或以上達(dá)激發(fā)的持續(xù)時間且接著降低所述RF電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜儀，其中所述第二軸向加速區(qū)域為鄰近于所述出口區(qū)域及在所述出口區(qū)域之前中的至少一者。
20.一種用于質(zhì)譜儀中的徑向幅值輔助 轉(zhuǎn)移RAAT的方法，所述方法包含: 在離子源中產(chǎn)生離子； 在第一軸向加速區(qū)域中沿著所述質(zhì)譜儀的縱軸使所述離子的至少一部分軸向加速；及在第二軸向加速區(qū)域中將偽電勢施加到離子阱中的徑向激發(fā)離子，所述偽電勢由RF場強度的降低產(chǎn)生，使得歸因于所述第一軸向加速區(qū)域及所述第二軸向加速區(qū)域的對所述徑向激發(fā)離子的力的組合作用致使所述徑向激發(fā)離子克服DC(直流)勢壘，同時未被徑向激發(fā)的未激發(fā)離子保持在所述至少一個線性離子阱中，所述線性離子阱經(jīng)布置以接收來自所述離子源的所述離子，所述至少一個線性離子阱包含:入口區(qū)域，其用于在其中接收所述離子；出口區(qū)域，其用于將徑向激發(fā)離子轉(zhuǎn)移出所述至少一個線性離子阱；至少一個DC電極，其用于施加所述DC勢壘以防止所述未激發(fā)離子退出所述至少一個線性離子阱；徑向激發(fā)區(qū)域，其在所述入口區(qū)域與所述出口區(qū)域之間，所述徑向激發(fā)區(qū)域用于選擇性地徑向激發(fā)在所述至少一個線性離子阱中捕獲的所述離子，從而產(chǎn)生所述徑向激發(fā)離子； 及在檢測裝置處分析所述徑向激發(fā)離子的至少一部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中啟用所述至少一個線性離子阱以經(jīng)由以下各者中的至少一者產(chǎn)生所述徑向激發(fā)離子: AC (加速電流)場； 使RF電壓接近所選擇離子的非穩(wěn)定閾值；及 升高所述RF電壓達(dá)激發(fā)的持續(xù)時間且接著降低所述RF電壓。
22.—種用于質(zhì)譜儀中的徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移RAAT的方法，所述方法包含: 將來自離子源的離子注射到經(jīng)啟用以用于RAAT的線性離子阱中； 徑向激發(fā)所述離子的至少一部分以在所述線性離子阱中產(chǎn)生徑向激發(fā)離子； 沿著所述質(zhì)譜儀的縱軸使所述離子及所述徑向激發(fā)離子中的至少一者加速，其中 所述加速在所述徑向激發(fā)步驟之前及在所述徑向激發(fā)步驟之后中的至少一者處發(fā)生；及 歸因于由RF場強度的降低產(chǎn)生的偽電勢而沿著所述縱軸使所述徑向激發(fā)離子進(jìn)一步加速，使得歸因于所述加速步驟及所述進(jìn)一步加速的對所述徑向激發(fā)離子的力的組合致使所述徑向激發(fā)離子克服DC勢壘且退出所述線性離子阱，同時未被徑向激發(fā)的所述離子保持在所述線性離子阱中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中當(dāng)所述加速步驟在所述徑向激發(fā)步驟之前發(fā)生時，且其中所述加速步驟進(jìn)一步在所述離子源與所述線性離子阱之間發(fā)生。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中通過以下各者中的至少一者而發(fā)生所述加速步驟:在所述線性離子阱中在所述出口區(qū)域之前提供RF場的差異以在所述出口區(qū)域與所述線性離子阱之間產(chǎn)生對所述徑向激發(fā)離子的偽電勢縱軸向力；及 在所述離子與所述徑向激發(fā)離子中的所述至少一者上提供縱向DC電勢。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述提供所述RF場的所述差異包含通過以下各者中的至少一者提供RF梯 度: 所述線性離子阱中的RF電極之間的增大的徑向距離； 所述RF電極的形狀的變化； 所述線性離子阱的至少第一部分中的所述RF電極的直徑的減小； 所述RF電極在所述線性離子阱的至少第二部分中為錐形； 所述RF電極在所述線性離子阱的至少第三部分中為階梯形 '及 所述線性離子阱包含第一組RF電極及鄰近所述出口區(qū)域的至少第二組電極，所述第二組RF電極經(jīng)由引起所述RF場的所述差異的電路電連接到所述第一組RF電極。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中通過增大在所述線性離子阱中縱向延伸的至少一組DC電極之間的距離而發(fā)生所述提供所述縱向DC電勢。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中通過提供在所述線性離子阱中縱向延伸的一系列相對DC電極而發(fā)生所述提供所述縱向DC電勢，所述系列的相對DC電極用于產(chǎn)生所述縱向DC電勢，所述系列的相對DC電極經(jīng)獨立地控制以在DC電勢在所述系列中的每一連續(xù)電極中步進(jìn)時將所述縱向DC電勢施加到所述離子。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述徑向激發(fā)區(qū)域包含所述第一軸向加速區(qū)域，對所述徑向激發(fā)離子的縱軸向力是歸因于所述徑向激發(fā)區(qū)域中的經(jīng)分段RF電極，所述經(jīng)分段RF電極各自具有相應(yīng)的所施加DC電壓，所述相應(yīng)的所施加DC電壓從所述徑向加速區(qū)域的入口端到所述徑向加速區(qū)域的出口端降低。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述徑向激發(fā)區(qū)域包含所述第一軸向加速區(qū)域，對所述徑向激發(fā)離子的縱軸向力是歸因于所述徑向激發(fā)區(qū)域中的RF電極上的電阻性涂層。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所 述的方法，其進(jìn)一步包含通過以下操作從所述線性離子阱提取所述徑向激發(fā)離子: 施加鄰近所述出口區(qū)域的第一 DC電勢以用于在選擇性徑向激發(fā)期間捕獲所述線性離子阱的所述徑向加速區(qū)域中的所述離子，所述第一 DC電勢大于所述徑向激發(fā)區(qū)域中的DC電勢 '及, 施加鄰近所述出口區(qū)域的第二 DC電勢，所述第二 DC電勢小于所述第一 DC電壓且小于所述徑向激發(fā)區(qū)域中的所述DC電勢，使得所述徑向激發(fā)區(qū)域中的離子被加速到所述出口區(qū)域，且歸因于所述縱向DC電勢及所述偽電勢的對所述徑向激發(fā)離子的力的所述組合致使所述徑向激發(fā)離子克服所述DC勢壘。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其進(jìn)一步包含在施加所述第二DC電勢之前，在所述徑向激發(fā)區(qū)域中施加降低的DC電勢，因此施加對所述徑向激發(fā)離子的額外加速力。
32.一種用于徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移RAAT的質(zhì)譜儀，所述質(zhì)譜儀包含: 離子源； 至少一個線性離子阱，其經(jīng)布置以接收來自所述離子源的所述離子，所述至少一個線性離子阱包含: 入口區(qū)域，其用于在其中接收所述離子； 出口區(qū)域，其用于將徑向激發(fā)離子 轉(zhuǎn)移出所述至少一個線性離子阱； 至少一個DC (直流)電極，其用于施加DC勢壘以防止未激發(fā)離子退出所述至少一個線性離子講； 徑向激發(fā)區(qū)域，其在所述入口區(qū)域與所述出口區(qū)域之間，所述徑向激發(fā)區(qū)域用于選擇性地徑向激發(fā)在所述線性離子阱中捕獲的所述離子，從而經(jīng)由施加AC(交流)場產(chǎn)生徑向激發(fā)離子； 軸向加速區(qū)域，其在所述至少一個線性離子阱的所述徑向激發(fā)區(qū)域與出口之間，所述軸向加速區(qū)域用于通過提供所述軸向加速區(qū)域中的所述RF場的差異以在所述軸向加速區(qū)域處產(chǎn)生對所述徑向激發(fā)離子的偽電勢縱軸向力而沿著所述質(zhì)譜儀的縱軸使來自所述離子源的所述離子的至少一部分軸向加速，所述RF場的所述差異由來自以下各者中的至少一者的RF梯度提供: 所述至少一個線性離子阱中的RF電極之間的增大的距離； 所述RF電極的形狀的變化； 所述線性離子阱的至少第一 部分中的所述RF電極的直徑的減??； 所述RF電極在所述線性離 子阱的至少第二部分中為錐形； 所述RF電極在所述線性離子阱的至少第三部分中為階梯形 '及所述線性離子阱包含第一組RF電極及鄰近所述出口區(qū)域的第二組電極；所述第二組RF電極經(jīng)由引起所述RF場的所述差異的電路電連接到所述第一組RF電極；及 至少一個電極，其在所述徑向激發(fā)區(qū)域與所述出口之間，所述至少一個電極用于提供DC(直流)勢壘以防止所述未激發(fā)離子到達(dá)所述出口，對所述徑向激發(fā)離子的所述偽電勢縱軸向力用于克服所述DC勢壘，使得所述徑向激發(fā)離子克服所述DC勢壘且退出所述至少一個離子阱 '及 檢測裝置，其用于接收及分析退出所述至少一個離子阱的所述徑向激發(fā)離子的至少一部分。
全文摘要
本發(fā)明提供用于質(zhì)譜儀中的徑向幅值輔助轉(zhuǎn)移RAAT的系統(tǒng)、方法及設(shè)備，其中沿著質(zhì)譜儀的縱軸使用于RAAT的離子加速，以降低離子阱中的徑向激發(fā)離子的激發(fā)能量的量值，其允許所述徑向激發(fā)離子退出所述離子阱。因此，所述徑向激發(fā)離子以降低的徑向能量退出所述離子阱，從而減小所述徑向激發(fā)離子從所述離子阱的退出角度。此外，對所述離子的組合力使得徑向激發(fā)離子退出所述離子阱，同時未激發(fā)離子保持在所述離子阱中。
文檔編號H01J49/06GK103119689SQ201180045136
公開日2013年5月22日 申請日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者亞歷山大·洛博達(dá) 申請人:Dh科技發(fā)展私人貿(mào)易有限公司