使用高效離子導(dǎo)向器的真空dms的制作方法
【專利摘要】在真空下執(zhí)行差分式離子遷移譜。使用定位在真空腔中的第一離子導(dǎo)向器從所述真空腔的進(jìn)口孔接收在高壓力區(qū)域中產(chǎn)生的離子。所述第一離子導(dǎo)向器使用多個(gè)錐形電極使所述產(chǎn)生的離子聚焦在DMS裝置進(jìn)口端上。所述DMS裝置同軸于且鄰近于所述第一離子導(dǎo)向器。所述DMS裝置使用多個(gè)電極分離所述聚焦離子。所述DMS裝置進(jìn)口端處的內(nèi)接直徑大于所述第一離子導(dǎo)向器出口端處的內(nèi)接直徑以使得離子轉(zhuǎn)移最大化。使用同軸于且鄰近于所述DMS裝置的第二離子導(dǎo)向器從所述DMS裝置接收所述分離的離子。所述第二離子導(dǎo)向器使用多個(gè)錐形電極使所述分離的離子聚焦在所述真空腔的出口孔上。
【專利說明】使用高效離子導(dǎo)向器的真空DMS
[0001 ] 相關(guān)申請案的交叉參考
[0002]本申請案要求2013年12月31日申請的美國臨時(shí)專利申請案第61/922,547號和2014年I月27日申請的美國臨時(shí)專利申請案第61/931，793號的權(quán)利，其完整內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]差分式離子迀移譜(DMS)裝置通常在大氣壓力下操作。將DMS裝置放入質(zhì)譜儀的真空系統(tǒng)中可提供好處，諸如永久地使裝置安裝有電致動(dòng)的開/關(guān)控制的可能性。但是，重要的是確保DMS裝置不使穿透質(zhì)譜儀的入射光學(xué)件的離子透射降級。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]公開一種用于在真空下執(zhí)行差分式離子迀移譜(DMS)的系統(tǒng)。系統(tǒng)包含真空腔、第一離子導(dǎo)向器、DMS裝置和第二離子導(dǎo)向器。真空腔包含用于將離子從高壓力區(qū)域接收至真空腔中的進(jìn)口孔。真空腔進(jìn)一步包含用于從真空腔發(fā)送離子的出口孔。第一離子導(dǎo)向器定位在真空腔中。第一離子導(dǎo)向器從真空腔的進(jìn)口孔接收離子。第一離子導(dǎo)向器具有第一進(jìn)口端和第一出口端。第一離子導(dǎo)向器具有繞界定第一離子通道的中心軸布置的多個(gè)第一電極。多個(gè)第一電極的每個(gè)呈錐形以在第一進(jìn)口端處提供比在第一出口端處大的內(nèi)接直徑以使離子聚焦在第一離子通道中。
[0005]DMS裝置同軸于且鄰近于第一離子導(dǎo)向器定位在真空腔中。DMS裝置從第一離子導(dǎo)向器的第一出口端接收離子。DMS裝置具有DMS進(jìn)口端和DMS出口端。DMS進(jìn)口端處的內(nèi)接直徑比第一離子導(dǎo)向器的第一出口端處的內(nèi)接直徑大以使從第一離子導(dǎo)向器至DMS裝置的離子損失最小化。DMS裝置具有繞界定DMS離子通道的中心軸布置的多個(gè)DMS電極，其具有恒定間隙以分離DMS離子通道內(nèi)的離子。
[0006]第二離子導(dǎo)向器同軸于且鄰近于DMS裝置定位在真空腔中。第二離子導(dǎo)向器從DMS出口端接收離子并且使離子聚焦在真空腔的出口孔上。第二離子導(dǎo)向器具有第二進(jìn)口端和第二出口端。第二進(jìn)口端處的內(nèi)接直徑比DMS出口端處的內(nèi)接直徑大以使從DMS裝置至第二離子導(dǎo)向器的離子損失最小化。第二離子導(dǎo)向器具有繞界定第二離子通道的中心軸布置的多個(gè)第二電極。多個(gè)第二電極的每個(gè)呈錐形以在第二進(jìn)口端處提供比在第二出口端處大的內(nèi)接直徑以使離子聚焦在第二離子通道中。
[0007]在優(yōu)選的實(shí)施例中，系統(tǒng)進(jìn)一步包含圍封DMS裝置的外殼。外殼用于優(yōu)化DMS裝置中的壓力。例如，外殼允許DMS裝置在比第一離子導(dǎo)向器和第二離子導(dǎo)向器大的壓力下操作。外殼包含用于將離子從第一離子導(dǎo)向器傳遞至DMS裝置的進(jìn)口孔隙。外殼包含用于將離子從DMS裝置傳遞至第二離子導(dǎo)向器的出口孔隙。外殼還包含氣體進(jìn)口。例如，氣體進(jìn)口接收氣體以使外殼內(nèi)的壓力增大至高于真空腔的壓力。
[0008]公開一種用于在真空下執(zhí)行DMS的方法。使用真空腔從高壓力區(qū)域接收產(chǎn)生的離子。真空腔包含用于將產(chǎn)生的離子從高壓力區(qū)域接收至真空腔中的進(jìn)口孔。真空腔進(jìn)一步包含用于從真空腔發(fā)送離子的出口孔。使用定位在真空腔中的聚焦產(chǎn)生的離子的第一離子導(dǎo)向器從真空腔的進(jìn)口孔接收產(chǎn)生的離子。第一離子導(dǎo)向器具有第一進(jìn)口端和第一出口端。第一離子導(dǎo)向器具有繞界定第一離子通道的中心軸布置的多個(gè)第一電極。多個(gè)第一電極的每個(gè)呈錐形以在第一進(jìn)口端處提供比在第一出口端處大的內(nèi)接直徑以使離子聚焦在第一離子通道中。
[0009]使用DMS裝置從第一離子導(dǎo)向器接收聚焦離子。DMS裝置同軸于且鄰近于第一離子導(dǎo)向器定位在真空腔中分離聚焦離子。DMS裝置具有DMS進(jìn)口端和DMS出口端。DMS進(jìn)口端處的內(nèi)接直徑比第一離子導(dǎo)向器的第一出口端處的內(nèi)接直徑大，以使從第一離子導(dǎo)向器至DMS裝置的離子損失最小化。DMS裝置具有繞界定DMS離子通道的中心軸布置的多個(gè)DMS電極，其具有恒定間隙以分離DMS離子通道內(nèi)的離子。
[0010]使用第二離子導(dǎo)向器從DMS裝置接收分離的離子。第二離子導(dǎo)向器同軸于且鄰近于DMS裝置定位在真空腔中。第二離子導(dǎo)向器使分離的離子聚焦在真空腔的出口孔上。第二離子導(dǎo)向器具有第二進(jìn)口端和第二出口端。第二進(jìn)口端處的內(nèi)接直徑比DMS出口端處的內(nèi)接直徑大，以使從DMS裝置至第二離子導(dǎo)向器的離子損失最小化。第二離子導(dǎo)向器具有繞界定第二離子通道的中心軸布置的多個(gè)第二電極。多個(gè)第二電極的每個(gè)呈錐形以在第二進(jìn)口端處提供比在第二出口端處大的內(nèi)接直徑以使離子聚焦在第二離子通道中。
[0011 ]本文中闡述
【申請人】教示的這些和其它特征。
【附圖說明】
[0012]熟練技術(shù)人員將了解下文描述的圖僅用于說明目的。圖不旨在以任一方式限制本教示的范圍。
[0013]圖1是根據(jù)各種實(shí)施例的在真空下執(zhí)行差分式離子迀移譜(DMS)的系統(tǒng)的示意圖。
[0014]圖2是根據(jù)各種實(shí)施例的用于在真空下執(zhí)行DMS的系統(tǒng)的正視圖，其包含四電極DMS裝置。
[0015]圖3是根據(jù)各種實(shí)施例的用于在真空下執(zhí)行DMS的系統(tǒng)的正視圖，其包含十二電極DMS裝置。
[0016]圖4是示出根據(jù)各種實(shí)施例的用于在真空下執(zhí)行DMS的方法的流程圖。
[0017]在詳細(xì)描述本教示的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例之前，本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解本教示在它們的應(yīng)用方面不限于下文詳細(xì)描述中闡述或在圖中圖示的構(gòu)造、組件布置和步驟布置的細(xì)節(jié)。此外，將了解本文中使用的短語和術(shù)語用于描述目的且不應(yīng)被視為限制。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如上所述，將差分式離子迀移譜(DMS)裝置放入質(zhì)譜儀的真空系統(tǒng)中可允許裝置保持永久安裝至質(zhì)譜儀。但是，尚未開發(fā)出提供用于捕獲來自自由射流膨脹的離子的高效構(gòu)件的系統(tǒng)。
[0019]在各種實(shí)施例中，質(zhì)譜儀的真空系統(tǒng)內(nèi)的分段射頻(RF)多極配置提供用于捕獲來自DMS的自由射流膨脹的離子的高效途徑。具體地，離子導(dǎo)向器(與透鏡相對)用于提供高效離子透射。段包含第一RF多極離子導(dǎo)向器、第一RF離子導(dǎo)向器的出口處的多極DMS裝置和DMS裝置的出口處的第二RF多極離子導(dǎo)向器。例如，第一RF離子導(dǎo)向器包含進(jìn)口處的內(nèi)接直徑，其足以將繞自由射流氣體膨脹的桶形激波的直徑的至少50%接納至真空腔中。第一RF離子導(dǎo)向器呈錐形，使得捕獲的離子被聚焦在出口前方。第一RF離子導(dǎo)向器的出口尺寸比DMS裝置的進(jìn)口尺寸小，以使離子在轉(zhuǎn)移至DMS裝置時(shí)的離子損失最小化。離子可接著在DMS裝置內(nèi)分離。
[0020]第二 RF離子導(dǎo)向器也呈錐形。第二 RF離子導(dǎo)向器在進(jìn)口處具有大于DMS裝置的出口尺寸的內(nèi)接直徑。第二 RF離子導(dǎo)向器的錐形將經(jīng)迀移過濾的離子聚焦在孔隙前方，所述孔隙分離經(jīng)差動(dòng)栗抽的真空區(qū)域。DMS裝置可圍封在外殼中，使得來自差動(dòng)栗抽的真空腔的出口的氣流牽引層流流線穿過DMS裝置。此外，第一RF離子導(dǎo)向器和第二RF離子導(dǎo)向器的長度可被優(yōu)化來確保足夠的聚焦性質(zhì)和不利的聚束/激波的消除。聚焦電勢也可被施加至DMS裝置以改進(jìn)透射。
_1] 在真空下進(jìn)行DMS的系統(tǒng)
[0022]圖1是根據(jù)各種實(shí)施例的在真空下執(zhí)行DMS的系統(tǒng)100的示意圖。系統(tǒng)100包含真空腔110、第一離子導(dǎo)向器120、DMS裝置130和第二離子導(dǎo)向器140。第一離子導(dǎo)向器120和第二離子導(dǎo)向器140是例如RF離子導(dǎo)向器，且各由提供RF電壓的電源供電。
[0023]真空腔110包含用于將離子從高壓力區(qū)域接收至真空腔110中的進(jìn)口孔111和用于從真空腔110發(fā)送離子的出口孔112。例如，離子源(未示出)從高壓力區(qū)域(未示出)中的樣本產(chǎn)生離子。真空腔110還包含栗口 115。例如，粗抽栗可附接至栗口 115以在真空腔110中提供壓力控制。
[0024]第一離子導(dǎo)向器120定位在真空腔110中。第一離子導(dǎo)向器120從進(jìn)口孔111接收離子。第一離子導(dǎo)向器120具有第一進(jìn)口端121和第一出口端122。第一離子導(dǎo)向器120具有繞界定第一離子通道124的中心軸113布置的多個(gè)第一電極123。多個(gè)第一電極123的每個(gè)呈錐形以在第一進(jìn)口端121處提供比在第一出口端122處大的內(nèi)接直徑，以使離子聚焦在第一離子通道124中。
[0025]DMS裝置130同軸于且鄰近于第一離子導(dǎo)向器120定位在真空腔110中。DMS裝置130從第一離子導(dǎo)向器120的第一出口端122接收離子。DMS裝置130具有DMS進(jìn)口端131和DMS出口端132。DMS進(jìn)口端131處的內(nèi)接直徑比第一離子導(dǎo)向器120的第一出口端122處的內(nèi)接直徑大，以使從第一離子導(dǎo)向器120至DMS裝置130的離子損失最小化。DMS裝置130具有繞中心軸113布置的多個(gè)DMS電極133。多個(gè)DMS電極133界定DMS離子通道134，所述DMS離子通道134具有恒定間隙以在DMS離子通道134內(nèi)分離離子。
[0026]第二離子導(dǎo)向器140同軸于且鄰近于第一 DMS裝置130定位在真空腔110中。第二離子導(dǎo)向器140從DMS裝置130的DMS出口端132接收離子。第二離子導(dǎo)向器140使離子聚焦在真空腔110的出口孔112上。第二離子導(dǎo)向器140具有第二進(jìn)口端141和第二出口端142。第二進(jìn)口端141處的內(nèi)接直徑比DMS出口端132處的內(nèi)接直徑大，以使從DMS裝置130至第二離子導(dǎo)向器140的離子損失最小化。第二離子導(dǎo)向器140具有繞界定第二離子通道144的中心軸113布置的多個(gè)第二電極143。多個(gè)第二電極143的每個(gè)呈錐形以在第二進(jìn)口端141處提供比在第二出口端142處大的內(nèi)接直徑，以使離子聚焦在第二離子通道144中。
[0027]在各種實(shí)施例中，系統(tǒng)100進(jìn)一步包含圍封DMS裝置130的外殼150。外殼150用于允許DMS裝置130在比第一離子導(dǎo)向器120和第二離子導(dǎo)向器140大的壓力下操作。RF離子導(dǎo)向器在中間壓力狀態(tài)中表現(xiàn)較好，且DMS裝置在更高壓力力下表現(xiàn)更好。例如，第一離子導(dǎo)向器120和第二離子導(dǎo)向器140在小于20托的壓力下操作，且DMS裝置130在高于20托的壓力下操作。在各種實(shí)施例中，DMS裝置130在比第一離子導(dǎo)向器120和第二離子導(dǎo)向器140高10倍的壓力下操作。在其它實(shí)施例中，DMS壓力可在與真空腔110相同的壓力下優(yōu)化，或在從與腔110相同擴(kuò)展至大氣壓力或更大壓力的范圍內(nèi)的任一壓力下優(yōu)化。應(yīng)注意，由于氣體從孔隙151和152的外流，DMS單元中的更高壓力力將需要更大真空栗來在腔110中維持給定壓力。
[0028]外殼150包含用于將離子從第一離子導(dǎo)向器120傳遞至DMS裝置130的進(jìn)口孔隙151。外殼150包含用于將離子從DMS裝置130傳遞至第二離子導(dǎo)向器140的出口孔隙152。外殼150也包含氣體進(jìn)口 155。例如，氣體進(jìn)口 155接收氣體以使外殼150中的壓力增大至高于真空腔110的壓力。
[0029]重要的是注意DMS裝置130并非通過將真空腔110和外殼150排空至不同壓力水平而在大于第一離子導(dǎo)向器120和第二離子導(dǎo)向器140的壓力下操作。取而代之，DMS裝置130通過將氣體穿過氣體進(jìn)口 155引入至外殼150中以使外殼150中的壓力增大至高于真空腔110的壓力而在比第一離子導(dǎo)向器120和第二離子導(dǎo)向器140大的壓力下操作。
[0030]在各種實(shí)施例中，多個(gè)錐形第一電極123的每個(gè)的平坦表面面向第一離子導(dǎo)向器120的內(nèi)部，且逐漸向內(nèi)變窄并且傾斜以在第一出口端122處提供比在第一離子導(dǎo)向器120的第一進(jìn)口端121處小的內(nèi)接直徑。相同地，多個(gè)錐形第二電極143的每個(gè)的平坦表面面向第二離子導(dǎo)向器140的內(nèi)部，且逐漸向內(nèi)變窄并且傾斜以在第二出口端142處提供比在第二離子導(dǎo)向器140的第二進(jìn)口端141處小的內(nèi)接直徑。
[0031]在各種實(shí)施例中，第一離子導(dǎo)向器120、DMS裝置130或第二離子導(dǎo)向器140可為多極裝置。第一離子導(dǎo)向器120、DMS裝置130和第二離子導(dǎo)向器140可包含兩個(gè)電極的任一倍數(shù)。例如，第一離子導(dǎo)向器120、DMS裝置130或第二離子導(dǎo)向器140可包含四個(gè)電極、六個(gè)電極、八個(gè)電極、十個(gè)電極、十二個(gè)電極、十四個(gè)電極、十六個(gè)電極等。
[0032]在各種實(shí)施例中，在期望過濾時(shí)將不對稱分離場和DC補(bǔ)償場施加至DMS裝置，且在DMS未過濾時(shí)施加聚焦RF電勢。不對稱分離場、DC補(bǔ)償場和聚焦RF電勢是使用能夠在程序控制下切換電壓或電場的任一構(gòu)件來施加。這種構(gòu)件可包含但不限于處理器、控制器、專用數(shù)字電路或?qū)Ｓ媚M電路。
[0033]圖2是根據(jù)各種實(shí)施例的用于在真空下執(zhí)行DMS的系統(tǒng)200的正視圖，其包含四電極DMS裝置240。真空腔210包含進(jìn)口孔211、出口孔212和栗口 215。栗口 215的位置可被移動(dòng)至真空腔210的背面以提供朝向真空腔210的背面的氣流。例如，真空腔210可為任一類型的套管或圍封件。
[0034]第一離子導(dǎo)向器220、DMS裝置230和第二離子導(dǎo)向器240是定位在真空腔210中的分段離子導(dǎo)向器的部分。第一離子導(dǎo)向器220和第二離子導(dǎo)向器240是錐形十二極裝置。DMS裝置230包含四個(gè)平板作為電極?？蓪MS分離波形施加于對向電極的兩個(gè)之間。進(jìn)一步DC或RF電勢可施加于其它電極對。當(dāng)不期望DMS分離時(shí)，可將對稱RF聚焦電勢施加于4個(gè)電極以確保高透射率。
[0035]圖3是根據(jù)各種實(shí)施例的用于在真空下執(zhí)行DMS的系統(tǒng)300的正視圖，其包含十二電極DMS裝置340。真空腔310包含進(jìn)口孔311、出口孔312和栗口315。第一離子導(dǎo)向器320、DMS裝置330和第二離子導(dǎo)向器340是定位在真空腔310中的分段離子導(dǎo)向器的部分。第一離子導(dǎo)向器320和第二離子導(dǎo)向器340是錐形十二極裝置。DMS裝置330是非錐形十二極裝置。當(dāng)期望過濾時(shí)，可將DMS波形施加至十二極裝置，且當(dāng)不期望過濾時(shí)，可施加聚焦RF電勢。_6] 在真空下進(jìn)行DMS的方法
[0037]圖4是示出根據(jù)各種實(shí)施例的用于在真空下執(zhí)行DMS的方法400的流程圖。
[0038]在方法400的步驟410中，使用真空腔從高壓力區(qū)域接收產(chǎn)生的離子。真空腔包含用于將產(chǎn)生的離子從高壓力區(qū)域接收至真空腔中的進(jìn)口孔和用于從真空腔發(fā)送離子的出口孔。
[0039]在步驟420中，使用定位在真空腔中的第一離子導(dǎo)向器從進(jìn)口孔接收產(chǎn)生的離子。第一離子導(dǎo)向器使產(chǎn)生的離子聚焦。第一離子導(dǎo)向器具有第一進(jìn)口端和第一出口端。第一離子導(dǎo)向器具有繞界定第一離子通道的中心軸布置的多個(gè)第一電極。多個(gè)第一電極的每個(gè)呈錐形以在第一進(jìn)口端處提供比在第一出口端處大的內(nèi)接直徑以使離子聚焦在第一離子通道中。
[0040]在步驟430中，使用同軸于且鄰近于第一離子導(dǎo)向器定位在真空腔中的DMS裝置從第一離子導(dǎo)向器接收聚焦離子。DMS裝置分離聚焦離子。DMS裝置具有DMS進(jìn)口端和DMS出口端。DMS進(jìn)口端處的內(nèi)接直徑比第一離子導(dǎo)向器的第一出口端處的內(nèi)接直徑大，以使從第一離子導(dǎo)向器至DMS裝置的離子損失最小化。DMS裝置具有繞界定DMS離子通道的中心軸布置的多個(gè)DMS電極，其具有恒定間隙以分離DMS離子通道內(nèi)的離子。
[0041]在步驟440中，使用同軸于且鄰近于DMS裝置定位在真空腔中的第二離子導(dǎo)向器從DMS裝置接收分離的離子。第二離子導(dǎo)向器使分離的離子聚焦在出口孔上。第二離子導(dǎo)向器具有第二進(jìn)口端和第二出口端。第二進(jìn)口端處的內(nèi)接直徑比DMS出口端處的內(nèi)接直徑大，以使從DMS裝置至第二離子導(dǎo)向器的離子損失最小化。第二離子導(dǎo)向器具有繞界定第二離子通道的中心軸布置的多個(gè)第二電極。多個(gè)第二電極的每個(gè)呈錐形以在第二進(jìn)口端處提供比在第二出口端處大的內(nèi)接直徑，以使離子聚焦在第二離子通道中。
[0042]雖然結(jié)合各種實(shí)施例描述本教示，但是本教示不旨在受限于這些實(shí)施例。相反，本教示涵蓋如將由本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的各種替代、修改和等效物。
[0043]此外，在描述各種實(shí)施例時(shí)，說明書可能已經(jīng)以特定次序的步驟的形式提出方法和/或過程。但是，在方法或過程不依賴本文中闡述的特定順序的步驟的范圍內(nèi)，方法或過程不應(yīng)受限于所描述的特定次序的步驟。如本領(lǐng)域一般技術(shù)人員將了解，其它次序的步驟可能是可行的。因此，本說明書中闡述的特定順序的步驟不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求。此夕卜，涉及方法和/或過程的權(quán)利要求不應(yīng)受限于它們的步驟以所寫的順序的執(zhí)行，且本領(lǐng)域技術(shù)人員可易于了解次序可變化且仍保持在各種實(shí)施例的精神和范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于在真空下執(zhí)行差分式離子迀移譜DMS的系統(tǒng)，其包括: 真空腔，其包含用于將離子從高壓力區(qū)域接收至所述真空腔中的進(jìn)口孔和用于從所述真空腔發(fā)送離子的出口孔； 第一離子導(dǎo)向器，其定位在所述真空腔中，所述第一離子導(dǎo)向器從所述進(jìn)口孔接收離子，所述第一離子導(dǎo)向器具有第一進(jìn)口端和第一出口端，所述第一離子導(dǎo)向器具有繞界定第一離子通道的中心軸布置的多個(gè)第一電極，且所述多個(gè)第一電極的每個(gè)呈錐形以在所述第一進(jìn)口端處提供比在所述第一出口端處大的內(nèi)接直徑以使離子聚焦在所述第一離子通道中； DMS裝置，其同軸于且鄰近于所述第一離子導(dǎo)向器定位在所述真空腔中，從所述第一出口端接收離子，所述DMS裝置具有DMS進(jìn)口端和DMS出口端，所述DMS進(jìn)口端處的內(nèi)接直徑大于所述第一出口端處的內(nèi)接直徑以使從所述第一離子導(dǎo)向器至所述DMS裝置的離子損失最小化，所述DMS裝置具有繞界定DMS離子通道的中心軸布置的多個(gè)DMS電極，其具有恒定間隙以分離所述DMS離子通道內(nèi)的離子;以及 第二離子導(dǎo)向器，其同軸于且鄰近于所述DMS裝置定位在所述真空腔中，從所述DMS出口端接收離子且使所述離子聚焦在所述出口孔上，所述第二離子導(dǎo)向器具有第二進(jìn)口端和第二出口端，所述第二進(jìn)口端處的內(nèi)接直徑大于所述DMS出口端處的內(nèi)接直徑以使從所述DMS裝置至所述第二離子導(dǎo)向器的離子損失最小化，所述第二離子導(dǎo)向器具有繞界定第二離子通道的中心軸布置的多個(gè)第二電極，且所述多個(gè)第二電極的每個(gè)呈錐形以在所述第二進(jìn)口端處提供比在所述第二出口端處大的內(nèi)接直徑以使離子聚焦在所述第二離子通道中。2.根據(jù)系統(tǒng)的前述權(quán)利要求的任一組合所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 圍封所述DMS裝置的外殼，所述外殼包含用于將離子從所述第一離子導(dǎo)向器傳遞至所述DMS裝置的進(jìn)口孔隙、用于將離子從所述DMS裝置傳遞至所述第二離子導(dǎo)向器的出口孔隙和氣體進(jìn)口。3.根據(jù)系統(tǒng)的前述權(quán)利要求的任一組合所述的系統(tǒng)，其中所述氣體進(jìn)口接收氣體以使所述外殼中的壓力增大至高于所述真空腔系統(tǒng)的壓力。4.根據(jù)系統(tǒng)的前述權(quán)利要求的任一組合所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)錐形第一電極的每個(gè)的平坦表面面向所述第一離子導(dǎo)向器的內(nèi)部且逐漸向內(nèi)變窄并且傾斜以在所述第一出口端處提供比在所述第一進(jìn)口端處小的內(nèi)接直徑，且其中所述多個(gè)錐形第二電極的每個(gè)的平坦表面面向所述第二離子導(dǎo)向器的內(nèi)部且逐漸向內(nèi)變窄并且傾斜以在所述第二出口端處提供比在所述第二進(jìn)口端處小的內(nèi)接直徑。5.根據(jù)系統(tǒng)的前述權(quán)利要求的任一組合所述的系統(tǒng)，其中所述第一離子導(dǎo)向器包括第一多極。6.根據(jù)系統(tǒng)的前述權(quán)利要求的任一組合所述的系統(tǒng)，其中所述第一多極選自兩個(gè)電極的任一倍數(shù)之一。7.根據(jù)系統(tǒng)的前述權(quán)利要求的任一組合所述的系統(tǒng)，其中所述第二離子導(dǎo)向器包括第二多極。8.根據(jù)系統(tǒng)的前述權(quán)利要求的任一組合所述的系統(tǒng)，其中所述第二多極選自兩個(gè)電極的任一倍數(shù)之一。9.根據(jù)系統(tǒng)的前述權(quán)利要求的任一組合所述的系統(tǒng)，其中所述DMS裝置包括DMS多極。10.根據(jù)系統(tǒng)的前述權(quán)利要求的任一組合所述的系統(tǒng)，其中所述DMS多極選自兩個(gè)電極的任一倍數(shù)之一。11.根據(jù)系統(tǒng)的前述權(quán)利要求的任一組合所述的系統(tǒng)，其包含用于在期望過濾時(shí)向DMS裝置提供不對稱分離場和DC補(bǔ)償場和在不期望過濾時(shí)提供聚焦RF電勢的構(gòu)件。12.—種用于在真空下執(zhí)行差分式離子迀移譜DMS的方法，其包括: 使用真空腔從高壓力區(qū)域接收產(chǎn)生的離子，所述真空腔包含用于將所述產(chǎn)生的離子從所述高壓力區(qū)域接收至所述真空腔中的進(jìn)口孔和用于從所述真空腔發(fā)送離子的出口孔；使用定位在所述真空腔中的聚焦所述產(chǎn)生的離子的第一離子導(dǎo)向器從所述進(jìn)口孔接收所述產(chǎn)生的離子，所述第一離子導(dǎo)向器具有第一進(jìn)口端和第一出口端，所述第一離子導(dǎo)向器具有繞界定第一離子通道的中心軸布置的多個(gè)第一電極，且所述多個(gè)第一電極的每個(gè)呈錐形以在所述第一進(jìn)口端處提供比在所述第一出口端處大的內(nèi)接直徑以使離子聚焦在所述第一離子通道中； 使用同軸于且鄰近于所述第一離子導(dǎo)向器定位在所述真空腔中的分離所述聚焦離子的DMS裝置從所述第一離子導(dǎo)向器接收所述聚焦離子，所述DMS裝置具有DMS進(jìn)口端和DMS出口端，所述DMS進(jìn)口端處的內(nèi)接直徑大于所述第一出口端處的內(nèi)接直徑以使從所述第一離子導(dǎo)向器至所述DMS裝置的離子損失最小化，所述DMS裝置具有繞界定DMS離子通道的中心軸布置的多個(gè)DMS電極，其具有恒定間隙以分離所述DMS離子通道內(nèi)的離子;以及 使用同軸于且鄰近于所述DMS裝置定位在所述真空腔中的使所述分離的離子聚焦在所述出口孔上的第二離子導(dǎo)向器從所述DMS裝置接收所述分離的離子，所述第二離子導(dǎo)向器具有第二進(jìn)口端和第二出口端，所述第二進(jìn)口端處的內(nèi)接直徑大于所述DMS出口端處的內(nèi)接直徑以使從所述DMS裝置至所述第二離子導(dǎo)向器的離子損失最小化，所述第二離子導(dǎo)向器具有繞界定第二離子通道的中心軸布置的多個(gè)第二電極，且所述多個(gè)第二電極的每個(gè)呈錐形以在所述第二進(jìn)口端處提供比在所述第二出口端處大的內(nèi)接直徑以使離子聚焦在所述第二離子通道中。13.根據(jù)方法的前述權(quán)利要求的任一組合所述的方法，其中從所述第一離子導(dǎo)向器接收所述聚焦離子包括: 穿過圍封所述DMS裝置的外殼的進(jìn)口孔隙接收所述聚焦離子，所述外殼包含用于將離子從所述第一離子導(dǎo)向器傳遞至所述DMS裝置的進(jìn)口孔隙、用于將離子從所述DMS裝置傳遞至所述第二離子導(dǎo)向器的出口孔隙和氣體進(jìn)口。14.根據(jù)方法的前述權(quán)利要求的任一組合所述的方法，其進(jìn)一步包括: 穿過所述氣體進(jìn)口接收氣體以使所述外殼內(nèi)的壓力增大至高于所述真空腔系統(tǒng)的壓力。15.根據(jù)方法的前述權(quán)利要求的任一組合所述的方法，其進(jìn)一步包括: 在期望過濾時(shí)將不對稱分離場和DC補(bǔ)償場施加至所述DMS裝置，且在不期望過濾時(shí)施加聚焦RF電勢。
【文檔編號】H01J49/26GK105874331SQ201480071478
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年12月6日
【發(fā)明人】布拉德利·施耐德, 哈桑·賈瓦希里, 托馬斯·柯維
【申請人】Dh科技發(fā)展私人貿(mào)易有限公司