本申請要求于2014年6月10日提交的英國專利申請No.1410269.3和于2014年6月10日提交的歐洲專利申請No.14171764.5的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，這些專利申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及離子引導器和引導離子的方法。

背景技術(shù)：

在質(zhì)樸分析系統(tǒng)中存在許多情況，其中來自各種類型的分布源的離子需要聚焦或集中例如以用于通過隨后的差分孔或離子光學器件。現(xiàn)有技術(shù)的離子集中裝置通常在離子沿裝置軸向傳送時，緩慢地將離子從擴散源推動到更聚焦的離子束。

期望提供一種改進的離子引導器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)一方面，提供了一種離子引導器，其包括：

第一電極陣列和第二電極陣列；

一個或多個孔或離子出口區(qū)域；

其中第一電極陣列包括彼此平行布置的第一多個弓形電極，并且使得第一多個弓形電極至少部分地環(huán)繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域，并且/或者其中第二電極陣列包括彼此平行布置的第二多個弓形電極，并且使得第二多個弓形電極至少部分地環(huán)繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域；

第一裝置，其被布置成并適于向第一電極陣列和第二電極陣列施加AC或RF電壓，以便將離子引導器內(nèi)的離子限制于在第一陣列和第二陣列之間的方向上延伸的第一(z)方向上；

第二裝置，其被布置成并適于向第一電極陣列和/或第二電極陣列施加一個或多個DC電壓，以便在第二(r)方向上朝向一個或多個孔或離子出口區(qū)域推動離子引導器內(nèi)的離子，使得離子引導器內(nèi)的離子遷移到一個或多個孔或離子出口區(qū)域。

根據(jù)各種實施例，提供了一種離子引導器，該離子引導器能夠有利地在很寬的角(θ)位移(例如，多達360°)范圍內(nèi)接收離子，朝向離子出口區(qū)域輸送離子，并且然后以相對窄的離子光束噴射離子。因此，離子引導器能夠有利地用于使來自一個或多個彎曲或環(huán)狀分布源的離子校準為單個離子束。根據(jù)實施例，在任何給定時間出現(xiàn)在離子入口區(qū)域圓周上的任何點處的離子將有利地一起被輸送并聚焦到一個或多個出口區(qū)域，從而保持其時間保真度。

WO 2008/103492公開了同軸分析離子捕獲器質(zhì)量分析器，離子從中質(zhì)量選擇地噴出。WO 2013/027054公開了環(huán)形分析離子捕獲器，通過施加補充的AC電壓使離子從中共振地或參量地噴出。

這些文獻公開了分析離子捕獲器，但未公開根據(jù)本發(fā)明的離子引導器。根據(jù)各種實施例的離子引導器不是分析離子捕獲器。而且，這些文獻未公開被布置成并適于施加一個或多個DC電壓，以便在徑向方向上推動離子引導器內(nèi)的離子，使得離子遷移到離子出口的裝置。雖然WO 2013/027054公開了迫使離子朝向離子捕獲器的中心區(qū)/外部區(qū)的DC阱，但DC阱捕獲離子卻并不使離子遷移到(或離開)離子出口。

因此，這些文獻涉及用于提供大捕獲體積的環(huán)形結(jié)構(gòu)，而并不涉及將大離子接受區(qū)連接到小離子出口區(qū)的概念。此外，這些文獻未公開在保持離子的時間保真度的同時“被動地”將離子朝向離子出口匯集的離子導向器。

為避免疑義，如本文所使用的術(shù)語“弓形電極”應(yīng)該理解為包括部分地環(huán)繞一個或多個孔或離子出口/入口區(qū)域的電極布置諸如弧形電極，以及完全圍繞一個或多個孔或離子出口/入口區(qū)域的電極布置諸如圓形或橢圓形電極兩者。

第一多個弓形電極可以扇形或圓扇形配置布置并且/或者第二多個弓形電極可以扇形或圓扇形配置布置。

一個或多個孔或離子出口區(qū)域可以布置在第一陣列內(nèi)和/或第二陣列內(nèi)；以及

第一多個弓形電極可以圍繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域同心地布置，并且/或者第二多個弓形電極可以圍繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域同心地布置。

根據(jù)一方面，提供了一種離子引導器，其包括：

第一電極陣列和第二電極陣列；

一個或多個孔或離子出口區(qū)域，其布置在第一陣列內(nèi)，使得第一電極陣列中的電極圍繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域同心地布置，并且/或者一個或多個孔或離子出口區(qū)域布置在第二陣列內(nèi)，使得第二電極陣列中的電極圍繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域同心地布置；

第一裝置，其被布置成并適于向第一電極陣列和第二電極陣列施加AC或RF電壓，以便將離子引導器內(nèi)的離子限制于在第一陣列和第二陣列之間的方向上延伸的第一(z)方向上；

第二裝置，其被布置成并適于向第一電極陣列和/或第二電極陣列施加一個或多個DC電壓，以便在第二(r)方向上朝向一個或多個孔或離子出口區(qū)域的動離子引導器內(nèi)的離子，使得離子引導器內(nèi)的離子遷移到一個或多個孔或離子出口區(qū)域。

第二裝置可以被布置成并適于向第一電極陣列和/或第二電極陣列施加一個或多個DC電壓，以便在第二(r)方向上朝向一個或多個孔或離子出口區(qū)域推動離子引導器內(nèi)的離子，使得離子引導器內(nèi)的離子以大多數(shù)或全部角(θ)位移遷移到一個或多個孔或離子出口區(qū)域。

第一裝置可以被布置成并適于向第一電極陣列施加AC或RF電壓，以便產(chǎn)生偽勢壘，并且向第二電極陣列施加AC或RF電壓，以便產(chǎn)生用于將離子引導器內(nèi)的離子限制在第一(z)方向上的偽勢壘。

第一電極陣列可以布置在第一平面中，并且/或者第二電極陣列可以布置在第二平面中；或者

第一電極陣列可以非平面配置布置，并且/或者第二電極陣列可以非平面配置布置。

第一電極陣列可以圓錐形或圓頂形配置布置，并且/或者第二電極陣列可以圓錐形或圓頂形配置布置。

第一電極陣列和第二電極陣列可以在第一(z)方向上以不同的位移布置；以及/或者

第一平面和第二平面可以平行；以及/或者

第二(r)方向可以平行與第一平面和/或第二平面；以及/或者

第二(r)方向可以是相對于第一多個弓形電極和/或第二多個弓形電極圍繞其布置的軸線的徑向方向；以及/或者

第二(r)方向可以是相對于第一電極陣列和/或第二電極陣列同心圍繞其的軸線的徑向方向；以及/或者

第一(z)方向可以基本上正交于第二(r)方向和/或第一平面和/或第二平面。

第一電極陣列可以包括第一多個連續(xù)電極，其中每個連續(xù)電極圍繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域同心地布置，并且/或者第二電極陣列包括第二多個連續(xù)電極，其中每個連續(xù)電極圍繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域同心地布置；以及/或者

第一電極陣列可以包括第一多個電極組，其中每個電極組圍繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域同心地布置，以便基本上環(huán)繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域，并且/或者第二電極陣列包括第二多個電極組，其中每個電極組圍繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域同心地布置，以便基本上環(huán)繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域。

可以布置一個或多個孔或離子出口區(qū)域中的至少一個：

在第一多個同心電極和/或第二多個同心電極的中心處；以及/或者

在第一多個同心電極組和/或第二多個同心電極組的中心處。

第一電極陣列可以包括圍繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域同心地布置的第一多個閉環(huán)、環(huán)、圓形或橢圓形電極，并且/或者第二多個電極包括圍繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域同心地布置的第二多個閉環(huán)、環(huán)、圓形或橢圓形電極；以及/或者

第一電極陣列可以包括第一個多個旋轉(zhuǎn)對稱的電極組，其中電極組中的每個圍繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域同心地布置，并且/或者第二多個電極包括第二多個旋轉(zhuǎn)對稱的電極組，其中電極組中的每個圍繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域同心地布置。

離子引導器可以進一步包括一個或多個離子入口區(qū)域，一個或多個離子入口區(qū)域被布置成并適于使得離子能夠經(jīng)由一個或多個離子入口區(qū)域在第一(z)方向和/或第二(r)方向上并且圍繞軸線以一些、大多數(shù)或全部角(θ)位移進入離子引導器，其中第一多個弓形電極和第二多個弓形電極圍繞所述軸線布置。

離子引導器可以進一步包括一個或多個離子入口區(qū)域，一個或多個離子入口區(qū)域被布置成并適于使得離子能夠經(jīng)由一個或多個離子入口區(qū)域在第一(z)方向和/或第二(r)方向上并且圍繞軸線以一些、大多數(shù)或全部角(θ)位移進入離子引導器，其中第一電極陣列和第二電極陣列同心地圍繞所述軸線。

一個或多個離子入口區(qū)域可以被布置成并適于使得離子能夠在平行于第一陣列和/或第二陣列和/或正交于離子退出離子引導器的方向(z)的方向(r)上，在第一和/或第二陣列周邊或圓周處在第一陣列和第二陣列之間進入離子引導器。

一個或多個離子入口區(qū)域可以被布置成并適于使得離子能夠在正交于第一陣列和/或第二陣列和/或平行于離子退出離子引導器的方向(z)的方向(z)上，接近第一陣列和/或第二陣列的周邊或圓周進入離子引導器。

一個或多個離子入口區(qū)域可以被布置成并適于使得離子能夠以至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％的角(θ)位移進入離子引導器。

離子引導器可以進一步包括：

毗鄰一個或多個離子入口區(qū)域布置的一個或多個入口電極布置。

第二裝置可以被布置成并適于在第二(r)方向上將離子引導器內(nèi)的離子推動到一個或多個孔或離子出口區(qū)域，使得離子引導器內(nèi)的離子圍繞軸線以任何角(θ)位移遷移到一個或多個孔或離子出口區(qū)域，其中第一多個弓形電極和第二多個弓形電極圍繞所述軸線布置。

第二裝置可以被布置成并適于在第二(r)方向上將離子引導器內(nèi)的離子推動到一個或多個孔或離子出口區(qū)域，使得離子引導器內(nèi)的離子圍繞軸線以至少50％、60％、70％、80％、90％或95％的角(θ)位移遷移到一個或多個孔或離子出口區(qū)域，其中第一電極陣列和第二電極陣列同心地圍繞所述軸線。

第二裝置可以被布置成并適于在第二(r)方向上將離子引導器內(nèi)的離子推動到一個或多個孔或離子出口區(qū)域，使得離子引導器內(nèi)的離子相對于軸線以一些、大多數(shù)或全部徑向(r)位移遷移到一個或多個孔或離子出口區(qū)域，其中第一多個弓形電極和/或第二多個弓形電極圍繞所述軸線布置。

第二裝置可以被布置成并適于在第二(r)方向上將離子引導器內(nèi)的離子推動到一個或多個孔或離子出口區(qū)域，使得離子引導器內(nèi)的離子相對于軸線以一些、大多數(shù)或全部徑向(r)位移遷移到一個或多個孔或離子出口區(qū)域，其中第一電極陣列和/或第二電極陣列圍繞所述軸線布置。

第二裝置可以被布置成并適于在第二(r)方向上朝向一個或多個孔或離子出口區(qū)域推動離子引導器內(nèi)的離子，使得離子引導器內(nèi)的離子以至少50％、60％、70％、80％、90％或95％的徑向(r)位移遷移到一個或多個孔或離子出口區(qū)域。

第二裝置可以被布置成并適于向第一電極陣列和/或第二電極陣列施加一個或多個靜態(tài)的或時變的DC電壓，以便在第二(r)方向上朝向一個或多個孔或離子出口區(qū)域推動離子引導器內(nèi)的離子。

第二裝置被布置成并適于：

向第一電極陣列和/或第二電極陣列的不同電極施加不同的DC電壓，以便形成在第二(r)方向上將離子引導器內(nèi)的離子推動到一個或多個孔或離子出口區(qū)域的DC電壓梯度；以及/或者

向第一電極陣列和/或第二電極陣列的不同電極連續(xù)地施加DC電壓，以便形成在第二(r)方向上朝向一個或多個孔或離子出口區(qū)域行進的行進DC勢壘，以便將離子引導器內(nèi)的離子推動到一個或多個孔或離子出口區(qū)域。

離子引導器可以被布置成并適于使得使離子引導器內(nèi)的離子經(jīng)由一個或多個孔或離子出口區(qū)域退出離子引導器。

離子引導器可以被布置成并適于使得在一個或多個孔或離子出口區(qū)域提供偽勢壘的最小值，從而使離子引導器內(nèi)的離子經(jīng)由一個或多個孔或離子出口區(qū)域退出離子引導器；以及/或者

離子引導器可以進一步包括毗鄰一個或多個孔或離子出口區(qū)域布置的一個或多個引出透鏡或電極布置，該一個或多個引出透鏡或電極布置被布置成并適于使離子引導器內(nèi)的離子經(jīng)由一個或多個孔或離子出口區(qū)域退出離子引導器。

離子引導器可以被布置成并適于：

使得離子引導器內(nèi)的離子以一些、大多數(shù)或全部角(θ)位移經(jīng)由一個或多個孔或離子出口區(qū)域退出離子引導器；以及/或者

使得離子引導器內(nèi)的離子以一些、大多數(shù)或全部徑向(r)位移經(jīng)由一個或多個孔或離子出口區(qū)域退出離子引導器。

離子引導器可以被布置成并適于使得離子在第一(z)方向上經(jīng)由一個或多個孔或離子出口區(qū)域退出離子引導器。

離子引導器可以被布置成并適于使得離子在第二(r)方向上經(jīng)由一個或多個孔或離子出口區(qū)域退出離子引導器。

離子引導器可以被布置成并適于使得在第二(r)方向上不提供捕獲電壓，并且/或者使得離子不被捕獲在第二(r)方向上，并且/或者使得在第二(r)方向上不發(fā)生離子捕獲，例如，使得離子例如由于一個或多個DC電壓能夠自由地移動到和/或遠離一個或多個孔或離子出口區(qū)域和/或一個或多個離子入口區(qū)域。

第二裝置可以被布置成并適于向第一電極陣列和/或第二電極陣列施加一個或多個DC電壓，以便在第二(r)方向上朝向一個或多個孔或離子出口區(qū)域推動離子引導器內(nèi)的離子，使得離子引導器內(nèi)的離子遷移到一個或多個孔或離子出口區(qū)域而沒有根據(jù)物理化學性質(zhì)分離。

離子引導器可以被布置成并適于使得離子退出離子引導器而沒有根據(jù)物理化學性質(zhì)分離。

物理化學性質(zhì)可以包括例如質(zhì)荷比和/或離子遷移率。

第二裝置可以被布置成并適于向第一電極陣列和/或第二電極陣列施加一個或多個DC電壓，以便在第二(r)方向上朝向一個或多個孔或離子出口區(qū)域推動離子引導器內(nèi)的離子，使得離子引導器內(nèi)的離子以非質(zhì)量選擇的方式遷移到一個或多個孔或離子出口區(qū)域。

離子引導器可以被布置成并適于使得離子以非質(zhì)量選擇的方式退出離子引導器，例如，使得離子不被質(zhì)量選擇性地噴出。

離子引導器可以被布置成并適于使得離子不直接噴射到檢測器上或檢測器中。

可以在離子引導器內(nèi)提供緩沖氣體。

可以使緩沖氣體在例如與離子行進方向相反的方向上諸如在第二(r)方向上或與第二(r)方向相反的方向(-r)上流過離子引導器。

根據(jù)另一方面，提供了一種在離子引導器中引導離子的方法，該離子引導器包括第一電極陣列、第二電極陣列以及一個或多個孔或離子出口區(qū)域，其中第一電極陣列包括彼此平行布置的第一多個弓形電極，并且使得第一多個弓形電極至少部分地環(huán)繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域，并且/或者其中第二電極陣列包括彼此平行布置的第二多個弓形電極，并且使得第二多個弓形電極至少部分地環(huán)繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域，該方法包括：

向第一電極陣列和第二電極陣列施加AC或RF電壓，以便將離子引導器內(nèi)的離子限制于在第一陣列和第二陣列之間的方向上延伸的第一(z)方向上；以及

向第一電極陣列和/或第二電極陣列施加一個或多個DC電壓，以便在第二(r)方向上朝向一個或多個孔或離子出口區(qū)域推動離子引導器內(nèi)的離子，使得離子引導器內(nèi)的離子遷移到一個或多個孔或離子出口區(qū)域。

根據(jù)另一方面，提供了一種離子引導器，其包括：

第一電極陣列和第二電極陣列；

一個或多個孔或離子入口區(qū)域；

其中第一電極陣列包括彼此平行布置的第一多個弓形電極，并且使得第一多個弓形電極至少部分地環(huán)繞一個或多個孔或離子入口區(qū)域，并且/或者其中第二電極陣列包括彼此平行布置的第二多個弓形電極，并且使得第二多個弓形電極至少部分地環(huán)繞一個或多個孔或離子入口區(qū)域；

第一裝置，其被布置成并適于向第一電極陣列和第二電極陣列施加AC或RF電壓，以便將離子引導器內(nèi)的離子限制于在第一陣列和第二陣列之間的方向上延伸的第一(z)方向上；

第二裝置，其被布置成并適于向第一電極陣列和/或第二電極陣列施加一個或多個DC電壓，以便在第二(r)方向上朝向一個或多個孔或離子入口區(qū)域推動離子引導器內(nèi)的離子，使得離子引導器內(nèi)的離子遠離一個或多個孔或離子入口區(qū)域遷移。

根據(jù)另一方面，提供了一種在離子引導器中引導離子的方法，該離子引導器包括第一電極陣列、第二電極陣列以及一個或多個孔或離子入口區(qū)域，其中第一電極陣列包括彼此平行布置的第一多個弓形電極，并且使得第一多個弓形電極至少部分地環(huán)繞一個或多個孔或離子入口區(qū)域，并且/或者其中第二電極陣列包括彼此平行布置的第二多個弓形電極，并且使得第二多個弓形電極至少部分地環(huán)繞一個或多個孔或離子入口區(qū)域，該方法包括：

向第一電極陣列和第二電極陣列施加AC或RF電壓，以便將離子引導器內(nèi)的離子限制于在第一陣列和第二陣列之間的方向上延伸的第一(z)方向上；以及

向第一電極陣列和/或第二電極陣列施加一個或多個DC電壓，以便在第二(r)方向上遠離一個或多個孔或離子入口區(qū)域推動離子引導器內(nèi)的離子，使得離子引導器內(nèi)的離子遠離一個或多個孔或離子入口區(qū)域遷移。

根據(jù)另一方面，提供了一種在離子引導器中引導離子的方法，該離子引導器包括第一電極陣列、第二電極陣列以及布置在第一陣列內(nèi)的一個或多個孔或離子出口區(qū)域，使得第一電極陣列中的電極圍繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域同心地布置，并且/或者一個或多個孔或離子出口區(qū)域布置在第二陣列內(nèi)，使得第二電極陣列中的電極圍繞一個或多個孔或離子出口區(qū)域同心地布置，該方法包括：

向第一電極陣列和第二電極陣列施加AC或RF電壓，以便將離子引導器內(nèi)的離子限制于在第一陣列和第二陣列之間的方向上延伸的第一(z)方向上；以及

向第一電極陣列和/或第二電極陣列施加一個或多個DC電壓，以便在第二(r)方向上朝向一個或多個孔或離子出口區(qū)域推動離子引導器內(nèi)的離子，使得離子引導器內(nèi)的離子遷移到一個或多個孔或離子出口區(qū)域。

根據(jù)另一方面，提供了一種離子引導器，其包括：

第一電極陣列和第二電極陣列；

一個或多個孔或離子入口區(qū)域，其布置在第一陣列內(nèi)，使得第一電極陣列中的電極圍繞一個或多個孔或離子入口區(qū)域同心地布置，并且/或者一個或多個孔或離子入口區(qū)域布置在第二陣列內(nèi)，使得第二電極陣列中的電極圍繞一個或多個孔或離子入口區(qū)域同心地布置；

第一裝置，其被布置成并適于向第一電極陣列和第二電極陣列施加AC或RF電壓，以便將離子引導器內(nèi)的離子限制于在第一陣列和第二陣列之間的方向上延伸的第一(z)方向上；

第二裝置，其被布置成并適于向第一電極陣列和/或第二電極陣列施加一個或多個DC電壓，以便在第二(r)方向上推動離子引導器內(nèi)的離子遠離一個或多個孔或離子入口區(qū)域，使得離子引導器內(nèi)的離子遠離一個或多個孔或離子入口區(qū)域遷移。

根據(jù)另一方面，提供了一種在離子引導器中引導離子的方法，該離子引導器包括第一電極陣列、第二電極陣列以及布置在第一陣列內(nèi)的一個或多個孔或離子入口區(qū)域，使得第一電極陣列中的電極圍繞一個或多個孔或離子入口區(qū)域同心地布置，并且/或者一個或多個孔或離子入口區(qū)域布置在第二陣列內(nèi)，使得第二電極陣列中的電極圍繞一個或多個孔或離子入口區(qū)域同心地布置，該方法包括：

向第一電極陣列和第二電極陣列施加AC或RF電壓，以便將離子引導器內(nèi)的離子限制于在第一陣列和第二陣列之間的方向上延伸的第一(z)方向上；以及

向第一電極陣列和/或第二電極陣列施加一個或多個DC電壓，以便在第二(r)方向上遠離一個或多個孔或離子入口區(qū)域推動離子引導器內(nèi)的離子，使得離子引導器內(nèi)的離子遠離一個或多個孔或離子入口區(qū)域遷移。

根據(jù)另一方面，提供了一種包括如上所述的離子引導器的離子遷移率分離器或離子遷移率譜儀。當離子穿過離子引導器時可以根據(jù)其離子遷移率使其分離?？梢栽陔x子引導器內(nèi)提供緩沖氣體。一個或多個DC電壓可以用于迫使離子通過緩沖氣體，使得當離子穿過氣體時根據(jù)其離子遷移率進行分離。

根據(jù)另一方面，提供了一種根據(jù)離子的離子遷移率分離離子的方法，該方法包括如上所述的引導離子的方法?？梢栽陔x子穿過離子引導器時根據(jù)其離子遷移率使離子分離?？梢栽陔x子引導器內(nèi)提供緩沖氣體。一個或多個DC電壓可以用于迫使離子通過緩沖氣體，使得當離子穿過氣體時根據(jù)其離子遷移率進行分離。

根據(jù)另一方面，提供了一種包括如上所述的離子引導器和/或離子遷移率分離器或離子遷移率譜儀的質(zhì)譜儀。

質(zhì)譜儀可以進一步包括離子捕獲器，諸如分析離子捕獲器。離子捕獲器可以包括彎曲的或環(huán)狀分布的離子捕獲區(qū)域。離子引導器可以用于將離子從點源傳遞到彎曲的或環(huán)狀分布的離子捕獲區(qū)域。另外地或另選地，離子引導器可以用于捕獲并壓縮從彎曲的或環(huán)狀分布的離子捕獲區(qū)域噴射到離子引導器的離子出口區(qū)域的離子。

根據(jù)另一方面，提供了一種質(zhì)譜分析方法，該方法包括如上所述的引導離子的方法和/或根據(jù)離子的離子遷移率分離離子的方法。

質(zhì)譜分析方法可以進一步包括在離子捕獲器諸如分析離子捕獲器中捕獲離子?？梢栽趶澢幕颦h(huán)狀分布的離子捕獲區(qū)域中捕獲離子。離子可以從點源傳遞到彎曲的或環(huán)狀分布的離子捕獲區(qū)域。另外地或另選地，可以捕獲從彎曲的或環(huán)狀分布的離子捕獲區(qū)域噴出的離子，并將其壓縮到離子引導器的離子出口區(qū)域。

根據(jù)一方面，提供了一種包括二維離子引導器的裝置，該裝置具有輸送來自擴散的或分布的離子源的離子并將這些離子集中到較小區(qū)域中用于隨后的輸送和處理/分析的工具。

根據(jù)實施例，質(zhì)譜儀可以進一步包括：

(a)離子源，其選自由以下各項組成的組：(i)電噴霧電離(“ESI”)離子源；(ii)大氣壓光電離(“APPI”)離子源；(iii)大氣壓化學電離(“APCI”)離子源；(iv)基質(zhì)輔助激光解吸電離(“MALDI”)離子源；(v)激光解吸電離(“LDI”)離子源；(vi)大氣壓電離(“API”)離子源；(vii)硅上解吸電離(“DIOS”)離子源；(viii)電子沖擊(“EI”)離子源；(ix)化學電離(“CI”)離子源；(x)場電離(“FI”)離子源；(xi)場解吸(“FD”)離子源；(xii)電感耦合等離子體(“ICP”)離子源；(xiii)快速原子轟擊(“FAB”)離子源；(xiv)液體二次離子質(zhì)譜(“LSIMS”)離子源；(xv)解吸電噴霧電離(“DESI”)離子源；(xvi)鎳-63放射性離子源；(xvii)大氣壓力矩陣輔助激光解吸電離離子源；(xviii)熱噴霧離子源；(xix)大氣取樣輝光放電電離(“ASGDI”)離子源；(xx)輝光放電(“GD”)離子源；(xxi)沖擊器離子源；(xxii)實時直接分析(“DARTV)離子源；(xxiii)激光噴霧電離(“LSI”)離子源；(xxiv)音波噴霧(Sonicspray)電離(“SSI”)離子源；(xxv)基質(zhì)輔助入口電離(“MAII”)離子源；(xxvi)溶劑輔助入口電離(“SAII”)離子源；(xxvii)解吸電噴霧電離(“DESI”)離子源；和(xxviii)激光消融電噴霧電離(“LAESI”)離子源；和/或

(b)一個或多個連續(xù)或脈沖離子源；和/或

(c)一個或多個離子引導器；和/或

(d)一個或多個離子遷移率分離裝置和/或一個或多個場非對稱離子遷移率譜儀裝置；和/或

(e)一個或多個離子捕獲器或者一個或多個離子捕獲區(qū)域；和/或

(f)一個或多個碰撞、裂解或反應(yīng)單元，其選自以下各項組成的組：(i)碰撞誘發(fā)解離(“CID”)裂解裝置；(ii)表面誘發(fā)解離(“SID”)裂解裝置；(iii)電子轉(zhuǎn)移解離(“ETD”)裂解裝置；(iv)電子捕獲解離(“ECD”)裂解裝置；(v)電子碰撞或沖擊解離裂解裝置；(vi)光誘發(fā)解離(“PID”)裂解裝置；(vii)激光誘發(fā)解離裂解裝置；(viii)紅外輻射誘發(fā)解離裝置；(ix)紫外輻射誘發(fā)解離裝置；(x)噴嘴-分液器接口裂解裝置；(xi)內(nèi)源裂解裝置；(xii)內(nèi)源碰撞誘發(fā)解離裂解裝置；(xiii)熱源或溫度源裂解裝置；(xiv)電場誘發(fā)裂解裝置；(xv)磁場誘發(fā)裂解裝置；(xvi)酶消化或酶降解裂解裝置；(xvii)離子-離子反應(yīng)裂解裝置；(xviii)離子-分子反應(yīng)裂解裝置；(xix)離子-原子反應(yīng)裂解裝置；(xx)離子-亞穩(wěn)離子反應(yīng)裂解裝置；(xxi)離子-亞穩(wěn)分子反應(yīng)裂解裝置；(xxii)離子-亞穩(wěn)原子反應(yīng)裂解裝置；(xxiii)用于使離子反應(yīng)以形成加合物或產(chǎn)物離子的離子-離子反應(yīng)裝置；(xxiv)用于使離子反應(yīng)以形成加合物或產(chǎn)物離子的離子-分子反應(yīng)裝置；(xxv)用于使離子反應(yīng)以形成加合物或產(chǎn)物離子的離子-原子反應(yīng)裝置；(xxvi)用于使離子反應(yīng)以形成加合物或產(chǎn)物離子的離子-亞穩(wěn)離子反應(yīng)裝置；(xxvii)用于使離子反應(yīng)以形成加合物或產(chǎn)物離子的離子-亞穩(wěn)分子反應(yīng)裝置；(xxviii)用于使離子反應(yīng)以形成加合物或產(chǎn)物離子的離子-亞穩(wěn)原子反應(yīng)裝置；以及(xxix)電子電離解離(“EID”)裂解裝置；和/或

(g)質(zhì)量分析器，其選自由以下各項組成的組：(i)四極質(zhì)量分析器；(ii)2D或線性四極質(zhì)量分析器；(iii)保羅(Paul)或3D四極質(zhì)量分析器；(iv)彭寧(Penning)捕獲器質(zhì)量分析器；(v)離子捕獲器質(zhì)量分析器；(vi)磁式扇形質(zhì)量分析器；(vii)離子回旋共振(“ICR”)質(zhì)量分析器；(viii)傅立葉變換離子回旋共振(“FTICR”)質(zhì)量分析器；(ix)被布置成產(chǎn)生具有四對數(shù)電勢分布的靜電場的靜電質(zhì)量分析器；(x)傅立葉變換靜電質(zhì)量分析器；(xi)傅立葉變換質(zhì)量分析器；(xii)飛行時間質(zhì)量分析器；(xiii)正交加速飛行時間質(zhì)量分析器；以及(xiv)線性加速度飛行時間質(zhì)量分析器；和/或

(h)一個或多個能量分析器或靜電能量分析器；和/或

(i)一個或多個離子檢測器；和/或

(j)一個或多個質(zhì)量過濾器，其選自由以下各項組成的組：(i)四極質(zhì)量過濾器；(ii)2D或線性四極離子捕獲器；(iii)保羅(Paul)或3D四極離子捕獲器；(iv)彭寧(Penning)離子捕獲器；(v)離子捕獲器；(vi)磁式扇形質(zhì)量過濾器；(vii)飛行時間質(zhì)量過濾器；以及(viii)維恩(Wien)濾波器；和/或

(k)用于給離子施加脈沖的裝置或離子門；和/或

(l)用于將基本上連續(xù)的離子束轉(zhuǎn)換成脈沖離子束的裝置。

質(zhì)譜儀可以進一步包括以下各項中的任一個：

(i)C捕獲器和質(zhì)量分析器，其包括形成具有四極-對數(shù)電勢分布的靜電場的外筒狀電極和同軸的內(nèi)紡錘狀電極，其中在第一操作模式中，離子被傳輸?shù)紺捕獲器并且然后被注入到質(zhì)量分析器中，并且其中在第二操縱模式中，離子被傳輸?shù)紺捕獲器并且然后被傳輸?shù)脚鲎矄卧螂娮虞斔徒怆x裝置，其中至少一些離子裂解成碎片離子，并且其中碎片離子然后在注入到質(zhì)量分析器中之前被傳輸?shù)紺捕獲器；和/或

(ii)堆疊的環(huán)離子引導器，其包括多個電極，每個電極均具有孔，在使用中離子通過該孔傳輸，并且其中電極的間距沿離子路徑的長度增加，并且其中在離子引導器上游部分中的電極中的孔具有第一直徑，并且其中在離子引導器下游部分中的電極中的孔具有小于第一直徑的第二直徑，并且其中在使用中，向連續(xù)的電極施加相反相位的AC或RF電壓。

根據(jù)實施例，質(zhì)譜儀進一步包括被布置成并適于向電極供給AC或RF電壓的裝置。AC或RF電壓任選地具有選自以下各項組成的組的振幅：(i)大約<50V的峰值到峰值；(ii)大約50V至100V的峰值到峰值；(iii)大約100V至150V的峰值到峰值；(iv)大約150V至200V的峰值到峰值；(v)大約200V至250V的峰值到峰值；(vi)大約250V至300V的峰值到峰值；(vii)大約300V至350V的峰值到峰值；(viii)大約350V至400V的峰值到峰值；(ix)大約400V至450V的峰值到峰值；(x)大約450V至500V的峰值到峰值；和(xi)>大約500V的峰值到峰值。

AC或RF電壓可以具有選自以下各項組成的組的頻率：(i)<大約100kHz；(ii)大約100kHz至200kHz；(iii)大約200kHz至300kHz；(iv)大約300kHz至400kHz；(v)大約400kHz至500kHz；(vi)大約0.5kHz至1.0MHz；(vii)大約1.0kHz至1.5MHz；(viii)大約1.5kHz至2.0MHz；(ix)大約2.0kHz至2.5MHz；(x)大約2.5kHz至3.0MHz；(xi)大約3.0kHz至3.5MHz；(xii)大約3.5kHz至4.0MHz；(xiii)大約4.0kHz至4.5MHz；(xiv)大約4.5kHz至5.0MHz；(xv)大約5.0kHz至5.5MHz；(xvi)大約5.5kHz至6.0MHz；(xvii)大約6.0kHz至6.5MHz；(xviii)大約6.5kHz至7.0MHz；(xix)大約7.0kHz至7.5MHz；(xx)大約7.5kHz至8.0MHz；(xxi)大約8.0kHz至8.5MHz；(xxii)大約8.5kHz至9.0MHz；(xxiii)大約9.0kHz至9.5MHz；(xxiv)大約9.5kHz至10.0MHz；和(xxv)>大約10.0MHz。

質(zhì)譜儀還可以包括在離子源上游的色譜或其他分離裝置。根據(jù)實施例，色譜分離裝置包括液相色譜或氣相色譜裝置。根據(jù)另一實施例，分離裝置可以包括：(i)毛細管電泳(“CE”)分離裝置；(ii)毛細管電色譜(“CEC”)分離裝置；(iii)基本上剛性的陶瓷基的多層微流體基底(“瓷磚”)分離裝置；(iv)超臨界流體色譜分離裝置。

離子引導器可以保持在選自以下各項組成的組的壓力下：(i)<大約0.0001mbar；(ii)大約0.0001mbar至0.001mbar；(iii)大約0.001mbar至0.01mbar；(iv)大約0.01mbar至0.1mbar；(v)大約0.1mbar至1mbar；(vi)大約1mbar至10mbar；(vii)大約10mbar至100mbar；(viii)大約100mbar至1000mbar；和(ix)>大約1000mbar。

根據(jù)實施例，分析物離子可以在電子轉(zhuǎn)移解離裂解裝置中經(jīng)歷電子轉(zhuǎn)移解離(“ETD”)裂解。可以使分析物離子與離子引導器或裂解裝置內(nèi)的ETD試劑離子相互作用。

根據(jù)實施例，為實現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移解離：(a)分析物離子被裂解或被誘發(fā)解離，并且在與試劑離子相互作用時形成產(chǎn)物或碎片離子；和/或(b)電子從一個或多個試劑陰離子或帶負電荷的離子轉(zhuǎn)移到一個或多個多電荷分析物陽離子或帶正電荷的離子，因此多電荷分析物陽離子或帶正電荷的離子中的至少一些被誘發(fā)解離并形成產(chǎn)物或碎片離子；和/或(c)分析物離子在與中性反應(yīng)氣體分子或原子或非離子反應(yīng)氣體相互作用時裂解或者被誘發(fā)解離，并且形成產(chǎn)物或碎片離子；和/或(d)電子從一種或多種中性的、非離子的或不帶電的堿性氣體或蒸氣轉(zhuǎn)移到一個或多個多電荷分析物陽離子或帶正電荷的離子，因此多電荷分析物陽離子或帶正電荷的離子中的至少一些被誘發(fā)解離并形成產(chǎn)物或碎片離子；和/或(e)電子從一種或多種中性的、非離子的或不帶電的超強堿試劑氣體或蒸氣轉(zhuǎn)移到一個或多個多電荷分析物陽離子或帶正電荷的離子，因此多電荷分析物陽離子或帶正電荷的離子中的至少一些被誘發(fā)解離并形成產(chǎn)物或碎片離子；和/或(f)電子從一種或多種中性的、非離子的或不帶電的堿金屬氣體或蒸氣轉(zhuǎn)移到一種或多種多電荷分析物陽離子或帶正電荷的離子，因此多電荷分析物陽離子或帶正電荷的離子中的至少一些被誘發(fā)解離并形成產(chǎn)物或碎片離子；和/或(g)電子從一種或多種中性的、非離子的或不帶電的氣體、蒸氣或原子轉(zhuǎn)移到一個或多個多電荷分析物陽離子或帶正電荷的離子，因此多電荷分析物陽離子或帶正電荷的離子中的至少一些被誘發(fā)解離并形成產(chǎn)物或碎片離子，其中一種或多種中性的、非離子的或不帶電的氣體、蒸氣或原子選自以下各項組成的組：(i)鈉蒸氣或原子；(ii)鋰蒸氣或原子；(iii)鉀蒸氣或原子；(iv)銣蒸氣或原子；(v)銫蒸氣或原子；(vi)鈁蒸氣或原子；(vii)C60蒸氣和原子；和(viii)鎂蒸氣或原子。

多電荷分析物陽離子或帶正電荷的離子可以包括肽、多肽、蛋白質(zhì)或生物分子。

根據(jù)實施例，為實現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移解離：(a)試劑陰離子或帶負電荷的離子衍生自多芳烴或取代多芳烴；和/或(b)試劑陰離子或帶負電荷的離子衍生自由以下各項組成的組：(i)蒽；(ii)9,10二苯基蒽；(iii)萘；(iv)氟；(v)菲；(vi)芘；(vii)熒蒽；(viii)；(ix)三亞苯；(x)苝；(xi)吖啶；(xii)2,2'二吡啶基；(xiii)2,2'聯(lián)喹啉；(xiv)9-蒽腈；(xv)二苯并噻吩；(xvi)1,10'-菲咯啉；(xvii)9'蒽腈；和(xviii)蒽醌；和/或(c)試劑離子或帶負電荷的離子包括偶氮苯陰離子或偶氮苯基陰離子。

根據(jù)實施例，電子轉(zhuǎn)移解離裂解的過程包括使分析物離子與試劑離子相互作用，其中試劑離子包括二氰基苯、4-硝基甲苯或薁。

附圖說明

現(xiàn)在將僅通過示例并參考附圖來描述各種實施例，其中：

圖1(a)示意性地示出根據(jù)第一實施例的離子引導器的透視圖；圖1(b)示意性地示出根據(jù)第二實施例的離子引導器的透視圖；圖1(c)示出在第一實施例的離子引導器內(nèi)產(chǎn)生的時變電勢；圖1(d)示出在第二實施例的離子引導器內(nèi)產(chǎn)生的靜態(tài)電勢；圖1(e)示意性地示出根據(jù)實施例的離子引導器的橫截面圖；以及圖1(f)示意性地示出根據(jù)實施例的離子引導器的橫截面圖；

圖2(a)示意性地示出根據(jù)第三實施例的離子引導器的透視圖；以及圖2(b)示出在第三實施例的離子引導器內(nèi)產(chǎn)生的時變電勢；以及

圖3(a)示意性地示出根據(jù)第四實施例的離子引導器的透視圖；以及圖3(b)示出在第四實施例的離子引導器內(nèi)產(chǎn)生的時變電勢；

圖4(a)示意性地示出根據(jù)第五實施例的離子引導器的透視圖；以及圖4(b)示出在第五實施例的離子引導器內(nèi)產(chǎn)生的時變電勢。

具體實施方式

現(xiàn)在將描述實施例。

如圖1所示，離子引導器可以包括第一平面電極陣列1和第二平面電極陣列2。如圖1(a)和圖1(b)所示，第一平面電極陣列1和第二平面電極陣列2可以分別包括第一多個電極和第二多個電極，諸如第一多個同心環(huán)電極和第二多個同心環(huán)電極。如圖1(e)和圖1(f)所示，電極可以安裝在可包括印刷電路板3的電極支撐件上。

第一多個電極和第二多個電極可以被布置成彼此平行(例如在第二、徑向(r)方向上)，可以在正交于電極平面的第一(z)方向上的位移分離，并且可以沿第一(z)方向?qū)R。(第二(r)方向可以是相對于圖1(a)至圖1(d)所描述的z軸限定的徑向方向。)

可以在離子引導器內(nèi)例如在電極陣列之間提供緩沖氣體。這能夠用于碰撞冷卻離子引導器內(nèi)的離子。

第一離子出口4可以布置在第一平面電極陣列中，并且第二離子出口5可以布置在第二平面電極陣列中。每個離子出口可以例如位于第一多個電極和/或第二多個電極的中心處，例如，在同心環(huán)電極的中心處。每個離子出口可以作為孔提供在例如第一多個電極或第二多個電極和/或在電極支撐件中。每個離子出口可以包括，例如在多個同心環(huán)電極的中心環(huán)電極中的孔。

可以提供一個或多個離子入口區(qū)域，使得離子能夠在很寬的(例如，全部)角(θ)位移范圍內(nèi)進入離子引導器。(角(θ)位移可以相對于(即，圍繞)圖1(a)至圖1(d)中所描繪的z軸來限定，并且可以正交于第一(z)方向和第二方向、徑向(r)方向。)

如圖1(e)所示，離子可以被布置成在平行于第一平面和第二平面的方向(徑向(r)方向)上進入離子引導器。在該實施例中，離子可以被布置成在離子引導器的第一平面電極陣列和第二平面電極陣列之間的開口端處，即在電極陣列的周邊或圓周處進入離子引導器。因此，離子入口區(qū)域6可以包括在第一平面電極陣列和第二平面電極陣列的外部區(qū)域處并且在第一平面電極陣列和第二平面電極陣列之間的環(huán)形區(qū)域。

如圖1(f)所示，另外地或另選地，離子可以被布置成在正交于第一平面和第二平面的方向上例如在第一(z)方向上進入離子引導器。在該實施例中，離子入口區(qū)域7可以包括布置在第一平面和/或第二平面中的一個或多個環(huán)形區(qū)域，所述環(huán)形區(qū)域可以在第一平面電極陣列和第二平面電極陣列的外部區(qū)域中。

可以在(一個或多個)離子入口區(qū)域處提供一個或多個保護或引出電極8，以選擇性地防止或允許離子進入離子引導器。

在由施加到電極的AC或RF電壓所導致的偽勢壘的影響下，離子被限制在第一(z)方向上?？梢詫⑾喾聪辔坏腁C或RF電壓施加到毗鄰的電極，例如第一多個電極和/或第二多個電極的毗鄰的同心環(huán)電極。AC或RF電壓可以產(chǎn)生可用于防止離子撞擊電極的排斥的有效電勢或偽電勢(例如，反射偽電勢表面)。這將離子限制在第一(z)方向上。

離子也可以受到在平行于第一平面和/或第二平面的方向上推動離子，并且可以將離子朝向離子出口4、5中的至少一個例如向內(nèi)朝向離子出口引導的力。推動力可以在向內(nèi)徑向(r)方向上朝向離子出口被引導。推動力可以使離子遷移到(即，被輸送到)離子出口4、5中的一個?？梢允闺x子引導器內(nèi)的離子以大多數(shù)或全部角(θ)位移和/或以大多數(shù)或全部徑向(r)位移遷移到離子出口4、5中的一個。

推動力作用的方向可以具有(近似的)圓形對稱性，例如，在離子出口上居中，但不一定是這種情況。推動力作用的方向可以具有一定程度的旋轉(zhuǎn)對稱性，例如，至少3重的旋轉(zhuǎn)對稱性，使得在離子引導器內(nèi)的任意點(即，在兩個平面電極陣列之間)處的離子向內(nèi)被推向離子出口。

推動力可以由電場提供，諸如靜態(tài)電場或時變電場。靜態(tài)電場可以通過向第一多個電極和/或第二多個電極施加DC電壓來提供，以形成朝向離子出口向內(nèi)推動離子的DC電壓梯度。例如，可以向多個同心(環(huán))電極施加DC電壓，以形成朝向離子出口徑向向內(nèi)推動離子的DC電壓梯度。圖1(d)示出在根據(jù)本實施例的離子引導器內(nèi)的電勢。

另外地或另選地，可以通過在朝向離子出口向內(nèi)的方向上向多個電極連續(xù)地施加DC電壓來提供時變電場。這創(chuàng)建了朝向離子出口向內(nèi)行進并朝向離子出口向內(nèi)驅(qū)動離子的勢壘。例如，可以在從最外面的(一個或多個)(環(huán))電極朝向最里面的(一個或多個)(環(huán))電極的方向上向多個同心(環(huán))電極連續(xù)地施加DC電壓。可以施加行進電勢，使得其從最外面的(一個或多個)電極重復地行進到最里面的(一個或多個)電極。圖1(c)示出在根據(jù)本實施例的離子引導器內(nèi)的電勢?？梢允┘有羞M電勢，使得其在由箭頭所示的方向上行進。

因此，根據(jù)實施例，離子可以在第一多個電極和第二多個電極內(nèi)被限制在第一(z)方向上(即，通過偽勢壘)，同時離子可以朝向一個或多個離子出口4、5被推動，即，使得離子遷移到一個或多個離子出口4、5。凈效果是將離子推動或聚焦到與一個或多個離子出口4、5緊鄰(例如，在其上面)的焦點或體積。

離子可以被布置成經(jīng)由一個或多個離子出口4、5退出離子引導器。離子可以被推動或聚焦到與一個或多個離子出口4、5毗鄰的焦點，并且被推動或迫使通過一個或多個離子出口。例如，因為中心環(huán)電極中的孔，所以這可以由于偽電勢來實現(xiàn)，例如，在離子出口處不提供偽勢壘或者提供偽勢壘中的最小值。另外地或可另選地，可以在一個或多個離子出口處提供一個或多個電極布置9，并且所述電極布置9用于推動離子通過離子出口。

施加到離子引導器電極的電壓可被配置成使得離子在徑向力(例如，靜態(tài)電場和/或時變電場)的影響下(自由地)遷移到(被輸送到)一個或多個離子出口4、5。為實現(xiàn)這一點，可以不在第二(r)徑向方向上提供捕獲電勢。應(yīng)該理解，在各種實施例中，徑向力(例如，靜態(tài)電場和/或時變電場)將用于將離子推動到離子出口而不使它們分離(例如，以非質(zhì)量選擇的方式)，并且推動離子通過一個或多個離子出口4、5的力將用于推動離子通過一個或多個離子出口4、5而不使它們分離(例如，以非質(zhì)量選擇的方式)，例如，使得離子引導器內(nèi)的離子經(jīng)由一個或多個出口4、5退出離子引導器而未分離(例如，以非質(zhì)量選擇的方式)。

各種實施例的整體效果是經(jīng)由一個或多個離子出口4、5將離子從第一多個電極和第二多個電極之間的區(qū)域引導到第一多個電極和第二多個電極之外的區(qū)域。到達或存在于第一多個電極和第二多個電極內(nèi)的任何點(例如，任何角(θ)位移和/或任何徑向(r)位移)，并且具有任何質(zhì)荷比值或很寬范圍內(nèi)的質(zhì)荷比的離子將被引導通過一個或多個離子出口4、5，并且將有效地集中成相對窄的離子束。

因此，應(yīng)該理解，各種實施例能夠有效地將環(huán)狀分布的離子捕獲、輸送、限制、聚焦、集中和/或校準成例如退出一個或多個離子出口4、5的一個或多個離子束?？梢詫碜愿鞣N分布源的離子聚焦、集中和/或校準成相對窄直徑的光束例如以用于通過隨后的差分孔或離子光學器件。

此外，例如，由于當離子沿裝置軸向傳送時其不依賴于將離子緩慢地推動到更聚焦的離子束，所以各種實施例的設(shè)計相對緊湊。因此，離子引導器有利地具有相對小的占用面積。此外，各種實施例的設(shè)計意味著無論到達離子引導器的離子的進入點如何，均可有利地保持它們的時間保真度。

離子引導器能夠用于將離子從環(huán)狀分布源諸如圓柱形離子引導器或環(huán)形捕獲器等輸送到第一離子出口4和/或第二離子出口5。在給定時間出現(xiàn)在離子引導器圓周上的任何點處的離子將一起被輸送并聚焦到第一離子出口4和/或第二離子出口5，從而保持原始離子的時間保真度。

圖2和圖3示出進一步的實施例。圖2和圖3所示的離子引導器基本上類似于圖1的離子引導器，并且用相同的參考標號標記對應(yīng)的特征。應(yīng)該理解，這些實施例可以適當?shù)匕ū疚拿枋龅目蛇x特征中的任何一種或全部。

圖2和圖3的離子引導器基本上類似于圖1的離子引導器，除第一電極陣列1和第二電極陣列2未布置在平面上以外。相反地，第一電極陣列1和第二電極陣列2成圓頂形或圓錐形配置布置。電極陣列的每個電極(或電極組)可以在第一(z)方向(即，在電極同心地圍繞其的軸線的方向上)上以不同的位移布置。每個電極(或電極組)的第一(z)方向上的位移可以從最里面的電極到最外面的電極增大或減小。

第一電極陣列1和第二電極陣列2可以被布置成使得第一電極陣列1和第二電極陣列2中的電極之間的第一(z)方向上的間隔對于電極陣列的最里面的電極是最小的，并且對于電極陣列的最外面的電極是最大的。

圖2(b)示出在根據(jù)實施例的離子引導器內(nèi)的電勢，其中行進電勢用于使離子遷移到離子出口4、5，該電勢對應(yīng)于圖1(c)所示的電勢。圖3(b)示出在根據(jù)實施例的離子引導器內(nèi)的電勢，其中靜態(tài)DC電勢用于使離子遷移到離子出口4、5，該電勢對應(yīng)于圖1(d)所示的電勢。

用于電極陣列1和電極陣列2的其他非平面的布置是可能的。例如，電極陣列中的一個(即，第一電極陣列1或第二電極陣列2)可以布置在平面中，然而其他陣列可以不布置在平面中，例如，可以成圓錐形配置布置。

有利地，在這些實施例中，離子入口區(qū)域能夠有效地比在圖1的實施例中更寬(在第一(z)方向上)。AC或RF電壓(其用于將離子引導器內(nèi)的離子限制在第一(z)方向上)能夠用于在離子從離子引導器的外部區(qū)域遷移到離子出口4、5時使它們聚焦在第一(z)方向上。因此，應(yīng)該理解，這些實施例能夠用于輸送來自更分布的源的離子。

在另一實施例中，離子引導器可以作為離子遷移率分離器或離子遷移率譜儀(IMS)進行操作。在該實施例中，可以在適當?shù)膲毫ο吕绱蠹s1mbar在離子引導器內(nèi)提供緩沖氣體。緩沖氣體可以被布置成在與離子行進方向相反的方向上流動。當?shù)挚烤彌_氣體朝向離子出口4、5推動離子時，可以根據(jù)它們的離子遷移率將它們分離。因此，離子引導器能夠提供大容量環(huán)形IMS，該IMS可以用于在離子根據(jù)它們的離子遷移率進行分離時引導離子朝向一個或多個離子出口4、5。

在各種實施例中，能夠提供和使用離子引導器的另選形狀，例如正方形、矩形等。

在各種實施例中，一個或多個離子出口4、5未布置在離子引導器的中心處，但在第一陣列和/或第二陣列內(nèi)的其他位置中。可以提供和使用多個離子出口，例如，在第一平面電極陣列1和/或第二平面電極陣列內(nèi)的多個離子出口。每個離子出口可以具有環(huán)繞其的電極的同心布置，使得可以上述方式將離子推動到離子出口。

圖4示出進一步的實施例。對應(yīng)于較早實施例的特征的圖4所示的離子引導器的特征用相同的參考標號進行標記。應(yīng)該理解，該實施例可以適當?shù)匕ū疚拿枋龅目蛇x特征中的任一個或全部。

圖4的離子引導器實際上是圖1的離子引導器的一部分或一扇形。圖4的離子引導器可以作為獨立裝置被提供，即，如圖4(a)所示。在該實施例中，離子引導器包括第一電極陣列1和第二電極陣列2，第一電極陣列1包括第一多個弓形或彎曲電極，第二電極陣列2包括第二多個弓形或彎曲電極。

第一多個弓形或彎曲電極和第二多個弓形或彎曲電極可以包括多個圓弧形電極。第一多個弓形或彎曲電極可以在例如平面中，例如在近似扇形或圓扇形配置中被布置成彼此平行。第二多個弓形或彎曲電極可以在例如平面中，例如在近似扇形或圓扇形配置中被布置成彼此平行。

第一多個電極布置在其中的平面和第二多個電極布置在其中的平面可彼此平行(如圖4(a)所示)，但這不是必需的。電極可以被布置成使得第一電極陣列1和第二電極陣列2中的電極之間的在第一(z)方向上的間隔對于電極陣列的最小電極(即，最靠近離子出口4的電極)最小，并且對于電極陣列的最大電極(即，最靠近離子入口6的電極)最大。換言之，陣列朝向離子出口4變得更靠近。

第一多個弓形或彎曲電極和第二多個弓形或彎曲電極可以被布置成使得電極中的每個至少部分地環(huán)繞離子出口4。離子出口4可以位于與第一電極陣列1和第二電極陣列2中的最小電極毗鄰處或它們之間，即，在圓扇形的幾何原點處。離子入口區(qū)域6可以位于與第一電極陣列1和第二電極陣列2中的最大電極毗鄰處或它們之間，即，圓扇形的圓周處。

可以使離子經(jīng)由離子入口區(qū)域6進入離子引導器。向第一電極陣列1和第二電極陣列2施加AC或RF電壓，以便將離子引導器內(nèi)的離子限制在第一(z)方向上，并且向第一電極陣列1和/或第二電極陣列2施加一個或多個DC電壓，以便在第二(r)方向上朝向離子出口區(qū)域4推動在離子引導器內(nèi)的離子，使得在離子引導器內(nèi)的離子遷移到離子出口區(qū)域4，即，以如上參考圖1至圖3所討論的對應(yīng)方式。圖4(b)示出一個實施例，其中一個或多個DC電壓包括行進電勢。

除此之外，可以提供一個或多個(例如，至少兩個)勢壘，以便將離子引導器內(nèi)的離子限制在垂直于第一(z)方向和第二(r)方向的第三方向(例如，角(θ)方向)上?？梢栽陔x子引導器的任一側(cè)上提供一個或多個勢壘，以便防止離子在第三方向上離開離子引導器。通過向沿離子引導器的外緣(圖4(a)未示出)布置的一個或多個電極施加一個或多個AC或RF電壓或者一個或多個DC電壓可以產(chǎn)生一個或多個勢壘。

該實施例的離子引導器可以有利地用于在離子從離子入口6遷移或被輸送到離子出口4時(并且可選地，當它們根據(jù)它們的離子遷移率分離時)，將來自相對擴散的源的離子聚焦到一個點或窄離子束(以如上所討論的對應(yīng)的方式)。有利地，離子引導器的曲率可以與進入的離子云的曲率匹配，使得離子在遷移到離子出口4時自動地被聚焦。

在另選實施例中，圖1至圖3的離子引導器中的任一個可以有效地模擬圖4的離子引導器的操作方式來操作。在這些實施例中，提供一個或多個(例如，至少兩個)勢壘，以便將離子引導器內(nèi)的離子限制在垂直于第一(z)方向和第二(r)方向)的第三方向(例如，角(θ)方向上。可以在離子引導區(qū)的任一側(cè)上提供一個或多個勢壘，以便防止離子在第三方向上離開離子引導區(qū)域。通過向沿離子引導區(qū)域的任一側(cè)布置的一個或多個電極施加一個或多個AC或RF電壓或者一個或多個DC電壓，可以產(chǎn)生一個或多個勢壘。

在另選實施例中，可以相反地使用離子引導器。應(yīng)該理解，在該實施例中，相對集中的離子或來自點源的離子可以被分布成形成相對分布或擴散的環(huán)形離子云。例如，集中的離子束可以分布在均勻的環(huán)形體積上方。

根據(jù)該實施例，離子引導器可以具有與如上所述相同的結(jié)構(gòu)，但是一個或多個離子出口區(qū)域4、5將有效地充當一個或多個離子入口區(qū)域，并且一個或多個離子入口區(qū)域6、7將有效地充當一個或多個離子出口區(qū)域?？梢栽诘诙?r)(徑向)方向上推動在離子引導器內(nèi)的離子遠離一個或多個孔或離子入口區(qū)域4、5，使得離子引導器內(nèi)的離子以一些、大多數(shù)或全部角(θ)位移遠離一個或多個孔或離子入口區(qū)域4、5遷移，并且可以使所述離子經(jīng)由一個或多個離子出口區(qū)域6、7離開離子引導器。

離子引導器可以結(jié)合具有彎曲或環(huán)形捕獲區(qū)域的分析離子捕獲器使用，以將離子從點源遞送到彎曲或環(huán)形捕獲區(qū)域，并且/或者用于捕捉和壓縮從彎曲或環(huán)形捕獲區(qū)域成環(huán)形噴射到離子引導器出口區(qū)域的離子。

從上文應(yīng)該理解，各種實施例能夠有利地提供相對緊湊的裝置，該裝置用于將擴展的離子云捕捉、輸送并集中到一點，例如以用于隨后的傳輸/分析。

雖然已參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不脫離如所附權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明范圍的情況下，可以對形式和細節(jié)作出各種修改。