地且在相反方向上掃描RF頻率而獲得的質(zhì)譜 的圖；
[0052] 圖6A是采用軸上電離的靜電離子陷阱的一部分的示意圖，以及作為距離的函數(shù) 的電子密度的圖；
[0053] 圖6B是采用離軸電離的靜電離子陷阱的一部分的示意圖，以及作為距離的函數(shù) 的電子密度的圖；
[0054] 圖7是具有兩個電子發(fā)射源的靜電離子陷阱的圖；
[0055] 圖8是采用冷電子發(fā)射源的靜電離子陷阱的示意圖；
[0056] 圖9是采用軸上離子檢測的靜電離子陷阱的示意圖；
[0057] 圖10是采用離軸離子檢測的靜電離子陷阱的示意圖；
[0058] 圖11是用于通過測量從AC激勵源吸收的RF功率量來檢測離子的靜電離子陷阱 的不意圖；
[0059] 圖12是用圖11的離子陷阱且使用-400VDC的固定中心透鏡電壓獲得的質(zhì)譜的 圖。水的噴射頻率為654kHz，且氬的噴射頻率的為437kHz。通過電子倍增器檢測器來檢測 離子；
[0060] 圖13是通過以540kHz的固定RF頻率掃描靜電電位的量值用圖11的離子陷阱獲 得的質(zhì)譜的圖。水在-270VDC下噴射，且氬在-600VDC下噴射。通過電子倍增器檢測器來 檢測離子；
[0061] 圖14是圖11的離子陷阱的示意圖，其具有耦合到出口杯7中的RF，且經(jīng)配置以通 過測量隨著靜電電位的量值變化而吸收的RF功率量來質(zhì)量選擇性地檢測離子；
[0062] 圖15是圖14的靜電離子陷阱和電路的等效電路的示意圖；
[0063] 圖16是通過測量隨著靜電電位的量值變化來自弱驅(qū)動振蕩器源的RF信號的振幅 的改變而獲得的質(zhì)譜的圖；
[0064] 圖17是在靜電電位的量值的掃描期間的兩個點處的勢能阱的圖，其指示 在-200VDC和-275VDC過渡板電壓下在445kHz下振蕩的氮離子的能量；
[0065] 圖18是靜電離子陷阱中的作為距離的函數(shù)的電子能量的圖；
[0066] 圖19是通過使用50eV、60eV和70eV電子來產(chǎn)生離子并測量隨著靜電電位的量值 變化的電極結(jié)構(gòu)的電阻抗的改變而獲得的質(zhì)譜的圖；
[0067] 圖20是用于通過測量隨著靜電電位的量值變化的經(jīng)耦合RF振幅的改變來檢測離 子的靜電離子陷阱的示意圖；
[0068] 圖21是通過測量隨著靜電電位的量值變化的經(jīng)耦合RF振幅的下降而獲得的質(zhì)譜 的圖；
[0069] 圖22是具有所計算和實驗噴射頻率的質(zhì)譜的圖；
[0070] 圖23是基本上純凈的氮的3. 5xl(T7托以及1:1的N2:Ar體積混合物的7. 5xl(T7 托下的質(zhì)譜的圖；
[0071] 圖24是圍繞電子發(fā)射源的離子收集器的示意圖；
[0072] 圖25是鄰近于電子發(fā)射源的成形為環(huán)形電極的離子收集器的示意圖；
[0073] 圖26是位于入口板外部的成形為環(huán)形電極的離子收集器的示意圖；
[0074] 圖27是位于靜電離子陷阱的電極結(jié)構(gòu)內(nèi)部的離子收集器的示意圖；
[0075] 圖28是采用靜電離子陷阱的組合式總壓力測量與局部壓力測量設(shè)備的示意圖；
[0076] 圖29是利用增加的掃描速率的自諧振噴射閾值的曲線圖的圖；
[0077] 圖30Α是具有脈沖控制的電子源的靜電離子陷阱的示意圖，其展示電子閘打開的 代表性電子束輪廓；
[0078] 圖30Β是具有脈沖控制的電子源的靜電離子陷阱的示意圖，其展示電子閘關(guān)閉的 代表性電子束輪廓；
[0079] 圖31是針對靜電離子陷阱的脈沖控制的操作的單脈沖電子發(fā)射和RF激勵源掃描 的時序圖的圖；
[0080] 圖32是針對靜電離子陷阱的脈沖控制的操作的雙脈沖電子發(fā)射和RF激勵源掃描 的時序圖的圖；
[0081] 圖33是存在于真空室中的兩種氣體的說明；
[0082] 圖34是電離計量器所報告的總壓力的偏差；
[0083] 圖35是針對每一質(zhì)量噴射的電荷量的偏差；
[0084] 圖36是氣體A的局部壓力的偏差；
[0085] 圖37是由ART MS和SRS RGA測量的氮?dú)夂拖∮袣怏w的局部壓力的曲線圖；
[0086] 圖38是ART MS系統(tǒng)的說明；
[0087] 圖39是其中前部面板組合件為主裝置的ART MS獨(dú)立配置的說明；
[0088] 圖40是具有單個（外部）主機(jī)配置的ART MS的說明；
[0089] 圖41是具有網(wǎng)絡(luò)主機(jī)配置的ART MS的說明；
[0090] 圖42是本地/遠(yuǎn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖的說明；
【具體實施方式】
[0091] 下文是本發(fā)明的實例實施例的描述。
[0092] 一種離子陷阱包括電極結(jié)構(gòu)，其包含第一和第二相反鏡面電極和其間的中心透 鏡，所述電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生使得離子在自然振蕩頻率下被限制于若干軌跡的靜電電位，所述限 制電位為非諧的。所述離子陷阱還包含具有激勵頻率f的AC激勵源，其在所述離子的所述 自然振蕩頻率的約一倍數(shù)的頻率下激勵被限制的離子，所述AC激勵頻率源優(yōu)選地連接到 所述中 ;L·、透鏡。
[0093] 現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖1，離子陷阱110包括電極結(jié)構(gòu)，其由兩個板1和2、兩個杯形電極6和7， 以及平坦中心透鏡3組成。在此實例中，每一板1和2約0. 025〃厚且直徑約1〃。板1包含 高度約0. 075〃且最大尺寸約0. 625〃的突起（所述突起可為圓形或正方形），至少一個縫隙 沿著突起的側(cè)部相對于離子陷阱110的圓柱形對稱軸離軸定位。板2為平坦的且包含直徑 約0. 125〃 (Γ(ι= 0.0625〃）的圓孔，所述圓孔上方具有由電鑄成型金屬制成的精細(xì)編織網(wǎng)。 每一杯形電極6和7約0. 75〃長（Z1= 0. 75〃）且直徑約Γ (r = 0. 5〃），每一杯形電極的底 部中具有直徑約0. 25〃(Γι= 0. 125")的圓孔。杯形電極6和7布置有在相反鏡面圖像布置 中的彼此相對的杯形的寬開口，如圖1所示。板1中的突起遠(yuǎn)離杯形電極6。板1與杯形電 極6之間的間距約0. 175"，且板2與杯形電極7之間的間距約0. 25"。平坦板1和2分別鄰 近于杯形電極6和7的底部。平坦中心透鏡3位于杯形電極6與7之間，距每一杯形電極約 0. 025〃的間距。平坦中心透鏡3直徑約1〃，其具有直徑約0. 187〃 (L= 0. 0935〃）的圓孔。 或者，中心透鏡3可為圓柱體。電極結(jié)構(gòu)呈圓柱形對稱，具有約2. 075〃的總長度和約Γ的 直徑。在下文圖1的進(jìn)一步描述中，板1稱為入口板1，杯形電極6稱為入口杯形6,中心透 鏡3稱為過渡板3,杯形電極7稱為出口杯形7,且板2稱為出口板2,因為離子從左側(cè)進(jìn)入 電極結(jié)構(gòu)，且除非另外指定，否則在其經(jīng)由右側(cè)的出口板2退出后就被檢測到。盡管入口杯 形6和出口杯形7在圖1中說明為實心杯形，但此項技術(shù)中眾所周知，此類電極結(jié)構(gòu)也可由 穿孔金屬或網(wǎng)格材料或堆疊環(huán)組合件制成。開放式電極結(jié)構(gòu)將提供較高的氣體傳導(dǎo)率、對 氣體組成的瞬變的較快響應(yīng)，以及對可使靜電場失真的杯形內(nèi)部的表面污染的累積的較低 易感性。此項技術(shù)中還眾所周知，實心金屬結(jié)構(gòu)可用由例如塑料、陶瓷或其它類似材料等襯 底制成的涂有金屬的結(jié)構(gòu)來代替。
[0094] 在電極結(jié)構(gòu)內(nèi)部通過在約-850VDC下對過渡板3施加偏壓、在約-90VDC下對杯形 電極6和7各自施加偏壓、在約OVDC下對入口板1施加偏壓，且在約0到約-30VDC (優(yōu)選約0 到約-10VDC)的可調(diào)整偏壓下對出口板2施加偏壓，來產(chǎn)生用于俘獲正離子的靜電電位。利 用SIMION(新澤西州靈格斯（Ringoes, NJ)的科學(xué)儀器服務(wù)公司（Scientific Instrument Services，Inc.))計算的且圖2A所示的沿著中心軸的靜電電位為非諧的，且依據(jù)施加到出 口板2的偏壓而可變地非對稱，如圖2A中以及圖2B所示的出口板2附近的靜電電位輪廓 的放大視圖中所示。在靜電電位輪廓中產(chǎn)生不對稱性以優(yōu)先在陷阱的出口側(cè)上噴射離子， 如下文進(jìn)一步描述?？赏ㄟ^顛倒施加到電極結(jié)構(gòu)的偏壓電位的正負(fù)號而產(chǎn)生用于俘獲負(fù)離 子的靜電電位。
[0095] 諧波振蕩器是當(dāng)從其平衡位置移位時經(jīng)歷與所述位移成比例的回復(fù)力（即，根據(jù) 胡克定律）的系統(tǒng)。如果線性回復(fù)力是作用于系統(tǒng)上的唯一的力，那么系統(tǒng)變?yōu)楹唵蔚闹C 波振蕩器，且其經(jīng)歷簡單諧波運(yùn)動：圍繞平衡點的正弦振蕩，其具有不取決于振幅（或所儲 存能量）的恒定頻率。俘獲在諧波電位阱中的離子經(jīng)歷線性場，且經(jīng)歷在僅取決于離子的 質(zhì)荷比以及二次電位阱的特定形狀（其由陷阱幾何形狀與靜電電壓的量值的組合界定）的 固定自然頻率下振蕩的簡單諧波運(yùn)動。俘獲在諧波振蕩器勢能阱中的給定離子的自然振 蕩頻率不受其能量或振蕩的振幅影響，且自然振蕩頻率與質(zhì)荷比的平方根之間存在嚴(yán)格關(guān) 系，即具有較大質(zhì)荷比的離子在比具有較小質(zhì)荷比的離子低的自然頻率下振蕩。一般需要 高容差機(jī)械組合件來建立針對電感拾取（FTMS)和TOF檢測方案兩者的謹(jǐn)慎選擇的諧波電 位阱、自聚束、等時振蕩和高分辨率波譜輸出。
[0096] 最一般地來說，非諧性就是系統(tǒng)與成為諧波振蕩器的偏差（即，不在簡單諧波運(yùn) 動中振蕩的振蕩器稱為非諧或非線性振蕩器）。與諧波陷阱形成完全對比，此陷阱利用離子 振蕩運(yùn)動中的較強(qiáng)非諧性作為（1)離子俘獲以及（2)離子的質(zhì)量選擇性自諧振激勵和噴射 的手段。圖2A中展示沿著典型靜電離子陷阱的離子陷阱軸的離子電位與位移。此電位阱 中的離子的自然振蕩頻率取決于振蕩的振幅且導(dǎo)致非諧振蕩運(yùn)動。這意味著此電位阱中俘 獲的特定離子的自然振蕩頻率由四個因素決定：（1)陷阱幾何形狀的細(xì)節(jié)，（2)離子的質(zhì)荷 比（m/q)，（3)離子的瞬時振蕩振幅（與其能量相關(guān)），以及⑷由杯形電極與中心透鏡電 極之間建立的電壓梯度界定的電位阱的深度。在如圖2A所示的非線性軸向場中，具有較大 振蕩振幅的離子具有比具有較小振蕩振幅的相同質(zhì)量離子低的自然振蕩頻率。換句話說， 在非諧振蕩中，被俘獲的離子將經(jīng)歷自然振蕩頻率的減小和振蕩振幅的增加（如果其能量 增加的話）。
[0097] 圖2A展示如大多數(shù)優(yōu)選陷阱實施例中通常遇到的具有負(fù)非線性符號的非諧電位 的實例。圖2C說明諧波電位輪廓與非諧離子陷阱之間的差異。在此類型的非諧電位陷阱 中振蕩的離子隨著其獲得能量（例如，通過自諧振）將經(jīng)歷增加的振蕩軌跡和減小的頻率。 然而，本發(fā)明不限于具有擁有與線性的負(fù)偏差的非諧電位的陷阱。還可能構(gòu)建具有與諧波 (即，二次）電位的正偏差的靜電陷阱，在所述情況下，實現(xiàn)自諧振所需的陷阱狀況的改變 將與負(fù)偏差電位所需的陷阱狀況的改變顛倒。此電位還可負(fù)責(zé)離子的非諧振蕩，但與圖2C 所示的負(fù)非諧曲線相比，具有離子能量與振蕩頻率之間的相反關(guān)系。有可能使用非諧陷阱 中的正偏差電位以便實現(xiàn)離子能量與振蕩頻率之間的特定關(guān)系，其可能導(dǎo)致自諧振下分裂 速率的改進(jìn)。
[0098] 使用非諧電位將離子限制于振蕩運(yùn)動中的優(yōu)點是，與要求嚴(yán)格線性場的諧波電位 靜電陷阱中相比，制造要求簡單得多且機(jī)械加工容差寬松得多。陷阱的性能不取決于非諧 電位的嚴(yán)格或唯一功能形式。雖然電位俘獲阱中較強(qiáng)非諧性的存在是經(jīng)由自諧振的離子激 勵的基本先決條件，但在陷阱內(nèi)部存在的俘獲電位的精確功能形式方面，不存在要滿足的 嚴(yán)格或唯一要求或條件。另外，質(zhì)譜法或離子束發(fā)源性能