專利名稱：使用四極或飛行時間質譜儀的化學電離反應或質子轉移反應質譜測定的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及質譜儀，尤其涉及使用微波或高頻射頻等離子體形成試劑離子的 質譜測定及其應用。
背景技術：
質譜測定一般是指通過使用光譜數據測量其它物理量而對粒子質量值的直接測 量或粒子質量值的明確確定。質譜儀經常包括確定電離分子或成分的質荷比。當已知電離 粒子的電荷時，可以從質量值譜來確定粒子的質量值。已知用于執行質譜法的系統為質譜儀。質譜儀系統一般包括離子源、質量過濾器 或分離器以及檢測器。例如，可以通過在離子源中影響電子來產生離子而使分子或成分的 樣品電離。例如，通過對離子施加電場或磁場，通過質量分析器把具有不同質量值的離子分 離成質量分布或質譜。檢測器收集離子，并且可以觀看和/或記錄質量分布。使用譜中的 質量值的相對豐度來確定樣品的組成成分以及樣品的分子或成分的質量值即身份。存在許多不同類型的質譜儀，包括稱之為離子-分子反應質譜儀(IMR-MS)的一個 類別。在該類別中，存在數種技術，包括質子轉移反應質譜法(PTR-MS)以及選擇離子流動 管質譜法(SIFT-MS)。這些類別一般是指通過其產生離子的方法。例如，質子轉移反應質譜 儀包括產生一般是水合氫離子(H30+)的試劑離子的離子源，以把電荷轉移到樣品成分中， 例如，通過質子轉移。在選擇離子流動管質譜儀中，載氣沿流動管輸送經過濾的離子。在由 澳大利亞Innsbruck的Ionicln Analytik GmbH銷售的質子轉移反應質譜儀中，通過對水 蒸汽流施加DC等離子體放電而使用空心陰極管作為離子源來產生試劑離子。某些質譜測量系統根據所使用的質量分析器來分類。例如，某些質譜測量系統是 基于“串聯技術”的，其中使用另外的分析技術與質譜測量設備相結合。一個例子是氣相色 譜質譜法(GC-MS)，其中在使用質譜儀進行分析之前使用氣相色譜柱來分離樣品的成分。可以使用質譜法來確定樣品中揮發性有機化合物(V0C)的量。V0C的測量已經變 得很重要，因為即使在痕量濃度中的V0C的存在也可以作為許多不同應用中的重要的診斷 指示器，并且會影響人類的健康。例如，當V0C的濃度升高到某個水平以上時，可能對人類 發生有害健康的影響，諸如呼吸狀況的影響。此外，在特定樣品中的V0C的類型和量可以 表示存在爆炸、有害化學劑、燃燒產物、疾病的病原體、腐爛或污染、縱火促進劑或藥物的濫 用。此外，在諸如生化和藥品制造過程之類的工業過程中，監視V0C的存在和量也是有用 的。在一般情況和檢測V0C的應用兩個方面，現有的質譜系統具有數個固有的缺點。 例如，使用氣相色譜的質譜系統由于對樣品的分析相當慢，所以不適用于對流體樣品的連 續的、實時的監視。此外，以前的質譜系統經常需要在分析樣品之前在基于實驗室的環境中 從現場收集樣品，而不是原位分析。以前的質譜系統對于樣品中較低濃度成分相當不靈敏， 例如，因為離子源沒有產生足夠的離子量以產生用于較低濃度成分的可識別的質譜。在這些系統中的較低濃度成分的質譜由于動態范圍限制或淹沒在來自更高濃度成分的峰值干 擾或由電子或機械設備產生的噪聲中，經常不能與噪聲區分。具有合適的靈敏度水平的質 譜系統可以促進V0C的存在的檢測，但是可能受到來自其它化合物存在的干擾，因此不能 夠正面地識別特定的化合物或物質。
發明內容
存在對于結實的質譜測量系統的需求，該系統能夠提供連續的、實時的以及原位 的分析。此外，存在對于一種系統的需求，該系統能夠可靠地確定特定樣品中V0C的存在和 鑒定，包括V0C的痕量濃度。實施本發明的一些系統和方法給出了質譜法的特征，所述質譜法使用微波能量或 高頻射頻(RF)能量來產生與流體樣品交互作用的試劑離子，例如，水合氫離子。已經發現 使用微波能量產生試劑離子(諸如水合氫離子)比其它已報告的電離方法(例如，使用放 射源)能產生更多的試劑離子量，同時還能避免與DC放電源相關聯的電極腐蝕和不穩定。 更多的試劑離子量導致系統靈敏度的增加，促進了個別V0C的定量測量和/或鑒定，甚至在 處于痕量濃度的情況下。高頻RF能量也展示了與使用微波能量產生試劑離子得到的質譜 法的優點中相似的優點。此外，本發明涉及一些系統和方法，這些系統和方法用于在相當高 的壓力(例如，大于約100毫巴(約10，000帕斯卡))下實時測量V0C。在一些實施例中，可以使用實施本發明的一些系統和方法來檢測其濃度的數量級 按體積計算是萬億分之幾(pptv)的V0C。在一些實施例中，模塊根據所捕獲的質譜對檢測 到的特定V0C進行分析和分類。在本發明的實施例中使用的系統部件適合于便攜式質譜法 和/或原位應用。可以在使用化學電離反應質譜法(CIRMS)技術或質子轉移反應質譜法 (PTR-MS)技術的質譜系統中使用這里描述的概念。在一些實施例中，本發明包括用于處理在系統工作期間捕獲的、檢測的或收集的 數據的分析或控制模塊。例如，一些系統包括多變量分析模塊，用于根據質譜來促進V0C的 檢測和鑒定。還可以使用多變量分析模塊來監視質譜系統或檢測系統中的故障。此外，可 以使用控制模塊或反饋環路來控制試劑離子和樣品離子的產生以及它們在質譜系統中的 吞吐量，例如，通過控制系統的各種過程參數。這些參數包括各種電場、壓力值、離子和蒸汽 流速以及離子能量。本發明還涉及用于影響試劑離子、樣品成分以及產品離子通過質譜系 統的移動的各種系統部件之間的耦合、連接或接口。可以根據多種系統參數來改變這里描述的化學電離反應質譜儀和質子轉移反應 質譜儀的靈敏度。可以根據漂移區域中的試劑離子濃度(例如，水合氫離子濃度)來改變 靈敏度。漂移區域中電場對中性粒子濃度的比值E/N(以Townsends (Td)表示)會影響質 譜儀的靈敏度。比值E/N是漂移區域中壓力(例如，氣體密度)和電場強度的函數。比值 E/N影響離子通過漂移區域所需要的時間。退出漂移區域之后到達質譜儀的離子束強度會影響靈敏度(包括試劑離子和產 品離子)。這是轉移區域中轉移光學器件(例如，電極/透鏡孔徑幾何形狀)、電場和壓力 制度(泵浦)的函數，影響離子束聚焦和離子束傳輸特性。可以根據漂移區域中大塊樣品氣體的部分壓力和中性試劑物質之間的比值來改變靈敏度。所監視的氣體樣品物質的質子轉移率常數(k)影響靈敏度。漂移區域的長度影 響靈敏度，因為較長的漂移區域要求物質以更多的時間來越過漂移區域，因此試劑離子和 樣品物質反應的機會更多。與靈敏度因子有關的各種質譜儀也會影響靈敏度(例如，離子 傳輸/質量鑒別、檢測器/前置放大器增益以及信噪比)。在一個方面，本發明涉及一個系統。該系統包括微波或高頻RF能量源，以用微波 或高頻RF能量使試劑蒸汽粒子電離而形成一個或多個試劑離子。該系統還包括一個腔室， 該腔室包括允許樣品進入腔室以與來自微波或高頻RF能量源的一個或多個試劑離子交互 作用而形成一個或多個產品離子的入口端。在該腔室中產生有電磁場。系統還包括相對于 腔室的退出孔設置的四極質譜儀模塊，用于收集一個或多個產品離子和一個或多個試劑離 子，來促進產品離子和試劑離子的每一個的峰值強度值和/或質量的確定。在一些實施例中，微波能量源包括微波等離子體發生器。高頻RF能量源可以包括 電容性耦合的RF等離子體發生器。在一些實施例中，試劑離子包括水合氫離子、氧離子或 氧化亞氮離子。樣品可以包括一個或多個揮發性有機化合物(V0C)。系統的一些實施例的特征為相對于腔室設置的、用于產生腔室中的電磁場的一 組電極。電磁場促進試劑離子和樣品之間的交互作用，并且通過腔室的退出孔引導產品離 子和試劑離子。可以圍繞腔室的軸徑向地設置電極組，并且電磁場實質上以軸向引導產品 離子和試劑離子。在一些實施例中，控制模塊與電極組進行通信。可操作控制模塊，以根據 系統操作參數來確定腔室中電磁場(或電磁場梯度)的值。系統可以包括質量流量控制器、毛細管或用于確定進入腔室的樣品量的泄漏閥。 系統可以包括設置在微波或高頻RF能量源和腔室之間的、選擇性地允許試劑離子進入腔 室中的質量過濾器。合適的質量過濾器的例子包括四極質量過濾器。在一些實施例中，系 統包括與系統通信的多變量分析模塊，可操作而分析來自四極質量過濾器模塊的數據。微波能量源可以包括微波發生器、諧振部分、設置在諧振部分中并且與腔室通信 的管部分以及一個或多個截流口，管通過這些截流口傳送而減小試劑蒸汽供給、腔室(或 兩者)中的微波能量的量。在一些實施例中，系統包括與系統通信的控制模塊，可操作而部 分地根據系統的操作參數來改變系統的輸入參數。這些參數包括樣品的成分、腔室的壓力、 通過腔室的產品離子或試劑離子的速度、樣品或試劑離子進入腔室的流速、產品離子或試 劑離子的能量、試劑離子、產品離子或樣品的化學成分、或它們的任何組合。在一些實施例 中，可操作控制模塊，部分地根據操作參數來改變產生腔室中電磁場的一組電極的輸入參 數。在一些實施例中，系統包括與系統通信的控制模塊，用于檢測或識別系統操作參 數的故障。控制模塊還可以部分地根據故障的檢測或識別來改變操作參數值。系統可以包 括與系統通信的控制模塊，用于監視系統。響應于監視，控制模塊設置或調節系統的操作參 數值，并且控制模塊是基于多變量統計分析算法的。在一些實施例中，控制模塊包括多變量 統計分析模塊。可以使用多變量統計分析模塊來處理監視和/或檢測質譜系統中的故障。 可以使用多變量統計分析模塊來檢測和/或識別故障。在一些實施例中，使用多變量統計 分析模塊來解譯質譜數據(例如，質譜中的數據)，并且用于根據質譜中成分峰值來識別成 分。多變量統計分析模塊可以與四極質譜儀或飛行時間質譜儀一起使用。在一些實施例中， 使用控制模塊或多變量統計分析模塊兩者來檢測和/或識別系統中的故障，并且解譯和/
12或分析數據，例如，從質譜儀中的成分峰值來識別成分。系統還可以包括相對于腔室設置的獲取電極。獲取電極定義一個孔，試劑離子或 產品離子通過該孔傳送到四極質譜儀模塊。還可操作獲取電極來指定通過四極質譜儀模塊 收集的試劑離子或產品離子的能量值。系統的一些實施例的特征為相對于腔室設置的透 鏡組件，用于使試劑離子和產品離子聚焦在獲取孔上，該孔向試劑離子和產品離子提供到 質譜儀模塊的便利通路。在另一個方面，本發明涉及一種方法，該方法用于產生供質子轉移反應質譜儀或 化學電離反應質譜儀的一個或多個試劑離子。該方法包括提供試劑蒸汽，以及向試劑蒸汽 提供微波能量以產生一個或多個試劑離子。該方法還可以包括把一個或多個試劑離子引導到用于與樣品的成分交互作用以 形成產品離子的一個區域。通過微波等離子體可以產生試劑離子。試劑蒸汽可以包括水蒸 汽、氧氣或氧化亞氮，并且試劑離子可以是水合氫離子、氧離子或氧化亞氮離子。在一些實 施例中，通過頻率大于約800MHz的電磁波或輻射提供微波能量。在另一個方面，本發明涉及一種方法，該方法用于產生供質子轉移反應質譜儀或 化學電離反應質譜儀的一個或多個試劑離子。該方法包括提供試劑蒸汽，以及向試劑蒸汽 提供微波能量以產生一個或多個試劑離子。在一些實施例中，通過頻率在約400kHz和約800MHz之間的電磁波來提供RF能 量。可以通過電容性耦合的RF等離子體來產生試劑離子。在另一個方面，本發明涉及一種方法。該方法包括向等離子體區域提供試劑蒸汽， 并且向等離子體區域中的的試劑蒸汽提供微波或高頻RF能量以形成一個或多個試劑離 子。該方法包括使試劑離子與氣體樣品交互作用以產生一個或多個產品離子。該方法還包 括把產品離子和試劑離子引導到四極質譜儀模塊的收集區域，并且通過質譜儀模塊確定產 品離子和試劑離子的峰值強度和/或質量的值。本發明的另一個方面涉及一種質譜系統。該質譜系統包括一個裝置，該裝置用于 通過用微波或高頻RF能量提供試劑蒸汽而從試劑蒸汽供給產生一個或多個試劑離子。系 統還包括一個裝置，該裝置包括電磁場，用于把產品離子和試劑離子引導到收集區域。該系 統還包括與收集區域通信的一個裝置，用于確定產品離子和試劑離子中的每一個的峰值強 度和/或質量的值。在一個方面，本發明涉及一種系統。該系統包括微波或高頻RF能量源，用微波或 高頻RF能量使試劑蒸汽的粒子電離以形成一個或多個試劑離子。系統還包括一個腔室，該 腔室包括允許樣品進入腔室以與來自微波或高頻RF能量源的試劑離子交互作用而形成一 個或多個產品離子的入口端。系統還包括相對于腔室的退出孔設置的質譜儀模塊。質譜儀 模塊包括飛行區域，產品離子或試劑離子通過飛行區域行進，并且該飛行區域定義了路徑 長度。質譜儀模塊還包括收集區域，用于接收來自飛行區域的產品離子或試劑離子。根據產 品離子和試劑離子的每一個越過路徑長度的時間量來確定產品離子或試劑離子的質量值。在一些實施例中，質譜儀模塊還包括相對于腔室的退出孔設置的離子束調節器， 用于把產品離子和試劑離子的流以脈動方式輸送到飛行區域中。質譜儀模塊還包括設置在 飛行區域中用于增加產品離子和試劑離子行進的路徑長度值的光學系統。離子束調節器通 過從控制器提供的偽隨機二進制序列調制產品離子和試劑離子的流。在一些實施例中，分析模塊對從質譜儀模塊接收到的數據執行最大似然信號處理算法，以確定產品離子和試劑 離子的峰值強度和/或質量的值。分析模塊可以對從質譜儀模塊接收到的數據進行去卷 積，以確定產品離子或試劑離子的峰值強度和/或質量的值。收集區域可以包括以脈沖計 數模式工作的、堆疊的微通道板檢測器或雙極型檢測器。在一些實施例中，光學系統包括反 射器。系統的特征為一個透鏡，用于使試劑離子和產品離子聚焦到離子束調節器上，而離 子束調節器包括離子束斬波器、離子束門、離子束調制器、Bradbury-Nielsen門或這些的任 何組合。在一些實施例中，系統還具有特征相對于腔室和質譜儀模塊設置的光學系統。光 學系統包括至少一個四極透鏡，以把試劑離子和產品離子流引向離子束調節器。在一些實 施例中，質譜儀模塊定義通過飛行區域的、實質上線性的軸。實質上線性的軸實質上與通過 飛行區域的第二軸平行(例如，Uthoff軌跡)。在一些實施例中，系統包括相對于微波能量源和腔室設置的、選擇性地允許試劑 離子的子集進入腔室的質量過濾器。過濾器可以是四極質量過濾器。系統具有特征分析 模塊，用于接收來自質譜儀模塊的數據以解譯包括產品離子和試劑離子的峰值強度和/或 質量的值的質譜中的數據。可以使用分析模塊來檢測和/或識別質譜系統中的故障。分析 模塊可以基于多變量統計分析。在一些實施例中，系統具有特征多變量統計分析模塊，用于根據通過質譜儀模塊 產生的質譜來識別樣品的成分。系統可以包括與系統通信的控制模塊，可操作而根據系統 的操作參數檢測或識別系統中的故障。控制模塊可以部分地根據故障的檢測或識別來改變 操作參數值。系統可以包括與系統通信的控制模塊，以根據系統的操作參數來改變系統的輸入 參數值。在一些實施例中，系統包括相對于腔室設置的電極組，用于產生促進試劑離子和樣 品之間的交互作用的場，以及引導產品離子和試劑離子通過腔室的退出孔。如此的系統具 有特征與電極組通信的控制模塊，用于根據系統的操作參數確定腔室中的場值。系統的操 作參數可以包括樣品的成分、腔室的壓力、產品離子或試劑離子通過腔室的速度、樣品或試 劑離子到腔室中的流速、產品離子或試劑離子的能量、產品離子、試劑離子或樣品的化學成 分、或這些的組合。在另一個方面，本發明涉及一種系統。系統包括微波或高頻RF能量源，以用微波 或RF能量使試劑蒸汽的粒子電離而形成一個或多個試劑離子。該系統包括一個腔室，該腔 室包括允許樣品進入腔室以與來自微波或RF能量源的試劑離子交互作用而形成一個或多 個產品離子的入口端。系統還包括相對于腔室的退出孔設置的飛行時間質譜儀模塊，用于 根據產品離子和試劑離子的每一個越過質譜儀的時間量來產生質譜，該質譜包括產品離子 和試劑離子的質量值。在一些實施例中，飛行時間質譜儀模塊包括飛行區域，產品離子和試劑離子通過 飛行區域而行進。飛行區域定義路徑長度。飛行時間質譜儀模塊還包括用于調制進入飛行 區域的試劑離子或產品離子流的離子束調節器，以及設置在飛行區域中以增加產品離子和 試劑離子行進的路徑長度的光學系統。質譜儀模塊還包括收集器，用于接收來自飛行區域 的產品離子和試劑離子。在另一個方面，本發明涉及一種方法，該方法用于處理飛行時間質譜儀中的信號。信號是基于通過把微波或高頻RF能量提供給試劑蒸汽而產生的一個或多個試劑離子的， 并且還是基于通過使試劑離子與流體樣品在電磁場中交互作用而產生的一個或多個產品 離子的。該方法包括建立包含試劑離子和產品離子的第一離子流，以及根據特定的流圖案 改變第一離子流以產生第二離子流。該方法還包括在檢測器處接收第二離子流以及根據最 大似然型統計算法從通過檢測器傳送的數據來確定質譜。質譜包括表示試劑離子和產品離 子的質量和/或峰值強度的數據。在一些實施例中，第二流是脈動式的流。脈動式的流可以基于根據偽隨機二進制 序列產生的特定的流圖案。在另一個方面，本發明涉及一種方法。該方法包括把試劑蒸汽提供給等離子體區 域，并且把微波或高頻RF能量提供給等離子體區域中的試劑蒸汽以形成一個或多個試劑 離子。該方法還包括使試劑離子與氣體樣品交互作用以產生一個或多個產品離子。該方法 包括沿飛行時間質譜儀模塊的飛行區域中的軌跡引導產品離子和試劑離子。該方法還包括 通過質譜儀模塊確定產品離子和試劑離子的峰值強度和/或質量的值。本發明的一個方面涉及一種系統，該系統用于測量一個或多個試劑離子和一個或 多個產品離子的質量。通過把微波或高頻RF能量提供給試劑蒸汽而產生試劑離子。通過 使一個或多個試劑離子與流體樣品在電磁場中交互作用而產生產品離子。系統包括相對于 漂移管組件的離子退出孔設置的四極透鏡組，漂移管組件用于接收包括試劑離子和產品離 子的第一離子流。透鏡組接收通過退出孔的產品離子和試劑離子，并且產生引導到離子束 調節器的第二離子流。系統還包括離子束調節器，可操作離子束調節器以選擇性地允許第 二離子流通過飛行時間質譜儀的飛行區域。在另一個方面，本發明涉及一種系統，該系統包括一個裝置，該裝置用于用微波或 高頻RF能量使試劑蒸汽的粒子電離以形成一個或多個試劑離子。系統還包括一個裝置，該 裝置包括電磁場，用于使樣品與試劑離子交互作用以形成一個或多個產品離子。系統還包 括一個裝置，用于根據產品離子和試劑離子越過特定距離的時間量來確定產品離子和試劑 離子的每一個的峰值強度和/或質量的值。在另一個方面，本發明涉及一種系統，該系統用于測量一個或多個試劑離子和一 個或多個產品離子的質量。通過把微波或高頻RF能量提供給試劑蒸汽而產生試劑離子。通 過使試劑離子與流體樣品在電磁場中交互作用而產生產品離子。系統包括一個裝置，用于 建立包括試劑離子和產品離子的第一離子流。系統還包括一個裝置，用于根據特定的中斷 圖案來調制第一離子流以產生第二離子流。系統還包括一個裝置，用于從檢測裝置傳送的 數據產生質譜。數據對應于第二離子流。在另一個方面，本發明涉及一種系統，該系統用于測量一個或多個試劑離子和一 個或多個產品離子的質量。通過把微波或高頻RF能量提供給試劑蒸汽而產生試劑離子。通 過使試劑離子與流體樣品在電磁場中交互作用而產生產品離子。系統包括一個光學裝置， 用于接收包括試劑離子和產品離子的第一離子流。光學裝置還產生引導到調節裝置的第二 離子流。系統還包括調節裝置，用于選擇性地控制到質譜儀的第二離子流。在另一個方面，本發明涉及一種方法。該方法包括引入樣品氣體。該方法還包括 把試劑蒸汽提供給等離子體區域以及把微波或高頻RF能量提供給等離子體區域中的試劑 蒸汽以形成一個或多個試劑離子。該方法還包括使一個或多個試劑離子與樣品氣體交互作
15用以產生一個或多個產品離子，并且把產品離子和試劑離子引導到四極或飛行時間質譜儀 模塊。該方法包括通過質譜儀模塊確定產品離子和試劑離子的峰值強度或質量的值。在另一個方面，本發明涉及一種系統。該系統包括微波或高頻RF能量源，用微波 或高頻RF能量使試劑蒸汽電離而形成一個或多個試劑離子。該系統包括促進樣品氣體的 分析的一種供給，樣品氣體包括至少是痕量濃度的的一個或多個揮發性有機化合物。系統 還包括一個腔室，該腔室具有入口端以允許樣品氣體進入腔室中與來自微波或高頻RF能 量源的試劑離子交互作用而形成一個或多個產品離子。腔室具有在腔室中產生的電磁場。 系統還包括相對于腔室的退出孔設置的四極或飛行時間質譜儀模塊，用于收集產品離子和 試劑離子以便促進產品離子和試劑離子的峰值強度或質量的值的確定。在再一個方面，本發明涉及一種質譜系統，該質譜系統包括一個裝置，用于引入包 括至少是痕量濃度的一個或多個揮發性有機化合物的樣品氣體。系統包括一個裝置，用于 從通過提供試劑蒸汽供給與微波或高頻RF能量的試劑蒸汽供給產生一個或多個試劑離 子。系統包括一個裝置，用于使樣品氣體與試劑離子交互作用以形成一個或多個產品離子。 系統還包括一個裝置，用于把產品離子和試劑離子引導到質譜儀模塊來確定產品離子和試 劑離子的峰值強度或質量中的至少一個，或用于識別樣品氣體中的揮發性有機化合物。附加的特征涉及上述各個方面。例如，樣品氣體包括至少是痕量濃度的一個或多 個揮發性有機化合物。該痕量濃度按體積計算可以是約萬億分之一到約萬萬分之一之間。 該痕量濃度按體積計算可以是約萬萬分之一到約百萬分之一之間。該方法還可以包括使氣體樣品入口端與封閉空間耦合。該方法還可以包括在非封 閉空間中使氣體樣品入口端定位。氣體樣品入口端可以與容器耦合。在一些實施例中，氣 體樣品入口端與汽車或飛機的排氣系統耦合。例如，氣體樣品入口端可以與食品或飲料產 品上方的頂部空間耦合，以確定食品或飲料產品的內容。在一些實施例中，該方法包括使氣體樣品入口端定位于人嘴附近以向端口引入呼 出的氣息。該方法可以包括使氣體樣品入口端定位于發射出氣體或蒸汽的固體樣品材料附 近。在一些實施例中，氣體樣品入口端與氣體供給耦合。四極或飛行時間質譜儀模塊可以促進氣體樣品中揮發性有機化合物的峰值強度 或質量中至少一個的確定，或識別揮發性有機化合物。包括在痕量濃度中的、可以測量、 檢測和/或識別的揮發性有機化合物包括二噁英基化合物、呋喃基化合物、氯酚、萘、苯、甲 苯、乙苯、二甲苯、非甲烷有機化合物、二次有機氣溶膠、同量異位化合物、化學戰劑、戰場氣 體、助燃劑、通過體液或通過真菌物種的動作排出的V0C物質(例如，真菌毒素)、或這些的 任何組合。在一些實施例中，揮發性有機化合物包括人為或生物揮發性有機化合物。在一 些實施例中，樣品氣體包括無機氣體或蒸汽物質(例如，硫化氫)。在下面的附圖和說明書中闡明了一個或多個例子的詳細說明。從說明書、附圖和 權利要求書，本發明的進一步的特征、方面和優點會變得顯而易見。
圖1是平面圖，示出實施本發明的系統的部件。圖2是一個質譜系統的試劑蒸汽供給組件的橫截面圖。圖3是用于產生試劑離子的方法的流程圖。
圖4是描繪實施本發明的質譜方法的流程圖。圖5是實施本發明的四極質譜系統的橫截面圖。圖6是圖5中描繪的漂移腔室組件的放大圖。圖7是實施本發明的飛行時間質譜儀模塊的平面圖。
具體實施例方式圖1是平面圖，示出實施本發明的系統100的部件。系統100包括試劑蒸汽供給 104以及等離子體發生器108。微波/RF等離子體發生器108可以使用微波能量(微波等 離子體)或高頻RF能量(RF等離子體)來產生等離子體。可以通過電容性耦合的高頻RF 能量源(未示出)提供RF能量。來自試劑蒸汽供給104的試劑蒸汽(未示出)與等離子 體區域112中的等離子體交互作用以形成所要求的或特定的試劑離子，這可以是多個物質 中的一個或多個，取決于系統100的特定應用。在一些實施例中，在玻璃管中設置等離子體 區域112。等離子體區域112與安裝在法蘭116中的電絕緣孔板電極120進行流體傳送。在 法蘭116和孔板電極120之間設置了絕緣器(未示出)，以提供其間的電絕緣。把電位施加 于孔板電極120以增加等離子體的電位，從而引導一個或多個試劑離子通過由法蘭116和 孔板電極120定義的孔徑122而進入漂移外腔室124中的化學電離/漂移區域136。使化 學電離/漂移區域136保持在比孔板電極120低的電位處。樣品供給128與化學電離/漂 移區域136進行流體傳送，向系統100提供樣品流體(例如，樣品氣體)。樣品氣體流入入 口端(未示出)，以通過漂移外腔室124的表面(未示出)而進入化學電離/漂移區域136。 入口端位于孔板電極120的下游，位于法蘭116中的中心處，允許試劑離子與化學電離/漂 移區域136中的樣品氣體的成分混合。存在把試劑離子和樣品氣體引入到化學電離/漂移 區域136中的其它配置，并且這些都在本發明的范圍內。例如，入口端可以直接與法蘭116 耦合，在樣品氣體流過在徑向上位于孔徑122周圍的流體通路(未示出)時，產生“淋浴頭” 效應。漂移組件126包括化學電離/漂移區域136和泵浦的漂移外腔室124。泵浦的漂 移外腔室124有效地容納了化學電離/漂移區域136。可以通過每個都具有通過其設置在 中心處的通路的一系列的電極和絕緣板來定義化學電離/漂移區域136 (具有緊密的0形 環密封(未示出))。相對于圖5和6對化學電離/漂移區域136進行更詳細的討論。化學 電離/漂移區域136促進樣品和試劑離子之間的交互作用(例如，化學反應)。樣品和試劑 離子之間的交互作用形成一個或多個產品離子。一般，試劑離子大大地多于樣品氣體成分， 在產生產品離子之后，可以在產品離子流中監視試劑離子。化學電離/漂移區域136 —般 包括電磁場(未示出)，用于當樣品和試劑離子在化學電離/漂移區域136中混合時促進樣 品和試劑離子之間的交互作用。在化學電離/漂移區域136中的電磁場也把試劑離子和產 品離子引向退出孔138。使通過退出孔138經過化學電離/漂移區域136的離子聚焦到由法蘭140限定的 退出孔144中。退出孔144允許離子退出漂移外腔室124。通過透鏡組件142使離子聚焦 到退出孔144中。在一些實施例中，透鏡組件142包括焦點孔徑。一些實施例使用三元件 單透鏡作為透鏡組件142。例如，根據特定的流參數(諸如，離子的流量，速度，動能)，透鏡
17組件142把離子引向質譜儀模塊148。可以使用透鏡組件142使通過退出孔144的離子數 量最優化。在一些實施例中，系統100不包括透鏡組件。例如，質譜儀模塊148通過收集離子而確定試劑離子和產品離子的質量和數量。 質譜儀模塊148產生和/或分析所產生的質譜，該質譜表示通過退出孔144的試劑離子和 產品離子。可以使用與產品離子相關聯的質譜來確定由樣品供給128提供的樣品成分的存 在、數量、體積、濃度或標識。使用試劑離子的測量對系統100進行校正和/或誤差檢查。質 譜儀模塊148可以是四極質譜儀或飛行時間質譜儀。系統100還包括控制模塊152。控制模塊152接收關于系統100的操作條件或參 數的數據。根據數據，控制模塊152可以確定或設置系統部件的輸入值或輸入操作參數。例 如，控制模塊152可以接收來自試劑蒸汽供給104、等離子體發生器108、等離子體區域112、 孔板電極120、化學電離/漂移區域136、透鏡組件142、退出孔電極144或質譜儀模塊148 的數據。例如，當啟動系統100或響應于接收到的關于操作參數的數據時，控制模塊152可 以響應于所收集的數據來設置這些部件的每一個的輸入值。在一些實施例中，控制模塊152響應于接收到的關于操作參數的數據而自動地更 新操作參數的輸入值。例如，如果與化學電離/漂移區域136中的壓力或電磁場有關的操 作參數偏離這些參數的規定的或要求的值，則控制模塊152可以調節樣品供給128 (設置化 學電離/漂移區域136中壓力)或產生電磁場的電極(未示出)，直到參數與這些參數的輸 入值或正確值對應。其它操作參數包括系統100中試劑離子或產品離子的速度或能量、流 體樣品到化學電離/漂移區域136中的流速、試劑離子到化學電離/漂移區域136中的流 速、樣品的成分、樣品和試劑離子的相對濃度或試劑離子和產品離子的相對濃度。在一些實 施例中，控制模塊152監視系統100的多個操作參數。在一些實施例中，控制模塊152為了接收和/或更新系統100的參數而使用等離 子體計量過程。等離子體計量過程可以監視，例如，來自等離子體區域112的光發射譜。根 據光發射譜，控制模塊152確定等離子體區域112中的操作參數值(例如，“等離子體參 數”)，例如，特定發射波長的強度，如果參數偏離規定的或要求的值，則控制模塊152可以調 節等離子體參數直到這些參數與這些參數的最優值對應。如果控制模塊152不能夠得到最 優情況或參數，則可以檢測和/或記錄故障情況。在一些實施例中，可以使質量過濾器(未示出)位于微波/RF等離子體區域112 和化學電離/漂移區域136之間。可以使用質量過濾器來選擇性地允許試劑離子進入化學 電離/漂移區域136。在一些實施例中，質量過濾器是四極質量過濾器。系統100包括與一個或多個用于建立整個系統100中的壓力值的泵(未示出)耦 合的一個或多個端口(未示出)。例如，通過一個或多個泵來保持微波/RF等離子體區域 112、化學電離/漂移區域136、泵浦的漂移外腔室124以及質譜儀模塊148中的壓力值。圖2是一個質譜系統(例如，圖1的系統100)的試劑蒸汽供給組件200的橫截面 圖。配置組件200，以把蒸汽的始終如一的和穩定的通量或流提供給能量源，例如，圖1的等 離子體發生器108。組件200提供的蒸汽包括通過微波或RF等離子體電離的一個或多個試 劑分子，并且有時稱其為試劑蒸汽。組件200包括貯存器202，用于容納流體供給。可以用 不銹鋼或其它合適的金屬來構造貯存器202。在一些實施例中，貯存器202容納水或純水以產生水蒸氣。如所示，貯存器202包括5個端口。端口 204可連接到用于把流體引入貯存器的管或通道(例如，用于水或流體 供給的頂部關閉)。端口 206可連接到用于把試劑蒸汽傳送或傳遞到質譜系統的管或通道。 端口 208可連接到用于得到關于貯存器202中的流體的測量值的管或通道。例如，端口 208 可以耦合到用于確定貯存器208中頂部空間壓力的電容壓力計量具。在一些實施例中，不 使用端口 208。端口 216可連接到用于測量貯存器202中流體量的管或通道(例如，用于連 接到水水平指示器)。端口 218可連接到用于泄漏或出空流體的貯存器202的管或通道。 端口 208和216中的每一個是任選的，在一些實施例中，并不包括在組件200中，或是質譜 操作不使用的。在一些實施例中，端口 204、206、208、216、218中的每一個可連接0. 25英寸 (約0. 635厘米)直徑的管。可以把其它尺寸的管或通道連接到這些端口，并且管或通道的 尺寸不需要相同。在一些實施例中，使用包封貯存器202的加熱器盒，使貯存器202加熱到規定上升 溫度。在一些實施例中，使圖1的控制模塊152耦合到熱電偶212上。貯存器202(以及其 中的流體)的溫度可以響應于質譜系統的操作而通過控制模塊152維持、調整和調節的操 作參數。控制使用戶能夠把液體表面210上的頂部空間213中的壓力維持在規定的或要求 的值。組件200還包括管道222，耦合該管道而與質量流控制器224進行流體傳送。質量 流控制器224可以確定流過管道226并且流入等離子體區域230的試劑蒸汽的量，其中通 過把微波或RF能量施加到試劑蒸汽而發生了試劑離子的產生。在一些實施例中，質量流控 制器224可以是具有獨立的電子線路的加熱的質量流控制器，這些電子線路位于遠離組件 200的地方(未示出)。可以與質量流控制器224 —起或代替質量流控制器224而使用其它類型的流控制 器。如所示，組件200包括量具或監視器228，用于表示等離子體區域230中的壓力值。量 具可以是電容壓力計量具。在一些實施例中，圖1的控制模塊152與量具或監視器228耦 合，等離子體區域230中的壓力是通過控制模塊152維持、調整和調節的操作參數。在一些 實施例中，組件200中不包括量具或監視器228。在一些實施例中，由不銹鋼制造管道222和管226，并且定義約0. 25英寸(約 0. 635厘米)的外徑。管229使組件200的主體與等離子體區域230電絕緣。在一些實施 例中，由聚四氟乙烯(“PTFE”)制造管229，并且定義約0.25英寸(約0. 635厘米)的外 徑。在質譜法操作期間，等離子體區域230中的壓力約為1-5托爾(約100-700帕斯卡)。 通過組件200外部的泵(未示出)維持組件200內的壓力。例如，可以使用耦合到圖1的 漂移外腔室124(并且依次耦合到化學電離/漂移區域136)的泵，用組件200經由與組件 200的流體傳送來建立壓力。可以耦合圖1的化學電離區域136來進行經由孔徑122和等 離子體區域112與組件200的流體傳送。在一些實施例中，在施加微波或RF能量期間，使用端口 220使試劑蒸汽與其它氣 體混合，以提高試劑離子產量。例如，混合氣體可以是氬、氮或氬/氮混合物。在一些實施 例中，經由端口 220引入要在試劑離子產生中使用的氣體或氣體混合物(例如，NO或02)， 并且通過閥(未示出)使貯存器202與管道222中的流體隔離。圖3是用于產生試劑離子的方法的流程圖300。在步驟305中，提供試劑蒸汽。例 如，可以根據圖2所示的系統200來提供試劑蒸汽，以致提供相當始終如一的和穩定的試劑蒸汽流。試劑蒸汽可以是純水蒸汽或與等離子體混合氣體(諸如氬或氮或其混合物)混合 的水蒸汽。在一些實施例中，試劑蒸汽包括試劑物質(諸如氧化氮(NO)或雙原子氧(02))。在步驟310中，把能量提供給試劑蒸汽，在一些實施例中，能量是微波輻射，用它 來形成電離的微波等離子體。在一些實施例中，能量是高頻RF功率，例如，用它來形成通過 電容性耦合RF能量源所產生類型的RF等離子體。微波能量一般是指通過頻率值大于約 800MHz和小于約300GHz的電磁波產生的能量(例如，輻射能量)。高頻RF能量一般是指 通過頻率值大于約400kHz和小于約800MHz的電磁波產生的能量(例如，輻射能量)。尤 其，可以在工業、科學和醫藥(“ISM”)無線電中心頻率波段規定的頻率值內提供RF能量。在步驟310中施加的能量使試劑蒸汽流中的的分子帶電或激勵以產生試劑離子。 通過等離子體使試劑蒸汽流中的分子電離。例如，當使用水蒸氣作為試劑蒸汽時，通過多步 驟反應產生水合氫離子e>H20 — H20++2J 反應 1H20++H20 — H30++0H 反應 2反應1包括來自電離的等離子體的自由電子(e_)與水分子(H20)之間的交互作用 以形成帶正電荷的電離的水分子以及第二自由電子。在反應2中，帶正電荷的水分子與中 性水分子交互作用以形成水合氫離子(H30+)和羥自由基。水合氫離子可以是試劑離子，用 于以后與流體樣品成分進行交互作用。需要微波和高頻RF等離子體兩者，因為它們提供產生豐富的離子和電子源的有 效的裝置，這是產生試劑離子物質(例如，水合氫離子)所需要的。此外，微波和高頻RF等 離子體是相當干凈的，只有一點點或沒有通常與電極直接接觸的空心陰極/輝光放電等離 子體源相關聯的內部濺射。微波和高頻RF等離子體源的“無電極”特性意味著減少了與電 極腐蝕相關聯的不穩定性和漂移的影響。此外，微波和高頻RF等離子體源能夠提供相當恒 定的、高級的試劑離子。在一些實施例中，圖3的方法包括附加的步驟(未示出)，包括測量微波或高頻RF 等離子體的壓力。等離子體壓力的值可以是用于質譜系統的一個控制參數(例如，通過圖 1的控制模塊152可控制)。也可以使用等離子體壓力來確定適當的試劑蒸汽的供給(例 如，來自組件200)。圖4是描繪實施本發明的質譜方法400的流程圖。步驟405包括提供試劑蒸汽， 步驟410包括向試劑蒸汽提供微波或高頻RF能量以產生試劑離子，例如，如上相對于圖3 所討論。然后，通過一個組合把試劑離子引導到化學電離/漂移區域，該組合是從等離子體 反應區域和化學電離/漂移區域之間產生的電壓降導致的流體流現象以及來自化學電離/ 漂移區域中的離子獲取孔或電極的電磁場梯度的影響的組合。在步驟415中，流體樣品(例如，含一個或多個揮發性有機化合物的分子的氣體) 與試劑離子交互作用。混合流體樣品和試劑離子導致流體樣品和試劑離子之間的交互作 用。例如，可以經由入口線(它通過漂移外腔室和進入化學電離/漂移區域)向試劑離子 流提供流體樣品。樣品供給和化學電離/漂移區域之間的壓力降可以促進流體流把流體樣 品帶到化學電離/漂移區域。化學電離/漂移區域包括促進試劑離子在區域中運動以及促 進試劑離子和流體樣品成分之間碰撞的電磁場。試劑離子和流體樣品成分之間的碰撞導致 化學反應，該化學反應使流體樣品的粒子電離。包括水合氫離子和具有質子親和力大于水的質子親和力的成分分子的樣品物質R的化學反應的例子如下所示H30++R — RH++H20 反應 3包含水合氫離子和物質R的化學反應是低能量和/或軟電離交互作用。沒有大大 地改變樣品分子的整體性，并且使樣品的分子碎片減少或最小化，例如，當與較高能量電離 過程(諸如電子影響電離)相比較時。此外，與水合氫原子的碰撞沒有使質子親和力比水 的質子親和力小的樣品中的物質電離，因此，在質譜法期間沒有檢測到。如此的物質的例子 包括空氣的共同成分，所述空氣包括雙原子氮、雙原子氧、氬、二氧化碳和甲烷。一般，根據 相對于痕量濃度的樣品中存在的成分，樣品中的空氣成分為大比例的情況下，這些空氣成 分在捕獲的質譜中產生高密度譜峰值。高密度譜峰值可以使附近的低密度峰值不可見，或 會增加區分低密度峰值和高密度峰值的難度。因此，這個化學電離技術的選擇性特性由于 樣品中的低密度/痕量濃度水平物質而可以增強區分譜峰值的能力。在步驟420中，通過透鏡或退出孔組件把試劑離子和產品離子引導出化學電離/ 漂移區域，并且引向質譜儀的收集區域。在一些實施例中，通過建立在化學電離/漂移區域 中的電磁場把試劑離子和產品離子引導出化學電離/漂移區域。試劑離子和產品離子可以 通過化學電離/漂移區域末端處的孔傳送出來，通過透鏡組件，通過離子獲取孔，并且進入 質譜儀模塊。透鏡組件可以給出焦點孔徑的特征，或給出3元單透鏡的特征。在一些實施 例中，把離子獲取孔設置在法蘭中。可以把電位施加于透鏡組件和離子獲取孔，以致產生引 導試劑離子和產品離子通過孔的電場。一般，質譜儀模塊工作在相當高的真空下，以保證分 子流情況戰勝質譜儀及其部件的有效操作。質譜儀模塊可以包括四極質譜儀或飛行時間質譜儀。對于各個質譜儀類型，把試 劑離子和產品離子引導到質譜儀的收集區域。離子與收集區域中的檢測器碰撞，并且在質 譜儀中放大所產生的電流(例如，使用電子乘法器與前置放大器的組合)。根據來自收集器 的輸入，質譜儀積累關于試劑離子和產品離子的數據，并且產生信號譜，該信號譜表示所收 集的離子的質量值(或質荷比)以及數量。步驟425包括確定試劑離子和產品離子的質量和數量，例如，根據所產生的質譜。 可以使用質譜中很好地解得的峰值來確定試劑離子和產品離子兩者的確切的質量或質荷 比。通過比較從具有已知質量的分子或離子的譜或信號峰值確定的質量值，這些峰值的特 定位置還促進流體樣品成分的識別。在一些實施例中，可以使用分析模塊來顯示信號譜和 /或確定譜中峰值的存在和位置。圖5是實施本發明的四極質譜系統500的橫截面圖。系統500包括耦合到化學 電離/漂移區域508的試劑離子源504。系統500中的試劑離子源504是基于微波能量源 的，該微波能量源包括磁控管512，該磁控管具有通過諧振腔520的孔徑516設置的短天線 514。在一些實施例中，試劑離子源能量源504可以基于高頻能量源，諸如RF能量源。試劑 離子源504還包括經由孔徑528通過諧振腔520的管524。管524還通過設置在諧振腔520 的外表面536上的兩個微波截流口 532。微波截流口 532減少從諧振腔520或管524逃逸 的微波能量，并且減少擴展到系統500其它部件的微波能量。管524可以由二氧化硅或諸 如石英之類的二氧化硅材料制造。在一些實施例中，管524可以由藍寶石制造。管524的 末端540可以耦合到試劑蒸汽供給(未示出)的相應的末端(未示出)，用于把試劑蒸汽提 供給試劑離子源504。例如，末端532可以耦合到圖2所示的試劑蒸汽供給系統200的管229。在一些實施例中，管524具有約6毫米的外徑。諧振腔520定義沿y軸的長度1。 長度1對應于或約等于諧振腔520的最低階諧振模式的一個全波長X。管524位于沿y軸 離諧振腔520的頂部544約1/4 A的距離處。更具體地，管524位于諧振腔520的反節點 處，以使從諧振腔520傳送到管524的諧振能量最大化。在一些實施例中，磁控管512是具有短天線514的900瓦磁控管，該短天線把微波 功率提供給諧振腔520。通過在諧振腔520中的微波譜中具有頻率值的電磁波輻射地分配 功率，并且傳送到管524。作為腔520中諧振能量與管524中試劑蒸汽交互作用的結果，在 管524中產生等離子體。試劑蒸汽經由耦合到試劑蒸汽供給的末端540進入管524。由于 管524和化學電離/漂移區域508之間的壓力降，試劑蒸汽供給提供或引導試劑蒸汽流進 入管524，例如，沿著x軸。不斷的試劑蒸汽流保證管524中的微波等離子體是持續的，以產 生一個或多個試劑離子，例如，如上所述。在一些實施例中，從具有封閉端(例如，腔520的頂部544和底部548)的鍍銀的 鋁擠壓件來構造諧振腔520。在一些實施例中，微波截流口 532是圓柱形的，具有與x軸平 行的、同軸的或共線的中心線(未示出)。微波截流口 532可以由不銹鋼或鋁來制造。在一 些實施例中，通道533設置在一個或兩個微波截流口 532之中。沿y軸的通道533的長度 約為1/41。管524的第二末端552在保持在法蘭560中并且附加到化學電離/漂移區域508 的孔板556的面557處終止(見圖6)。來自管524的試劑離子通過孔板556進入化學電 離/漂移區域508。設置環形電極564使之沿通過漂移外腔室562中心的x軸有間隔關系， 而該環形電極564部分地限定化學電離/漂移區域508。把電位施加于環形電極564的每 一個以產生電磁場。在一些實施例中，電磁場沿x軸方向具有線性場梯度。施加到每個電 極的正電位的值沿x軸的正方向減小，以產生軸向線性場梯度。也可以使用非線性場梯度。 環形絕緣部件568設置在各個電極564之間使它們相互電絕緣。電場促進來自試劑離子源 504(例如，管524)的試劑離子與在化學電離/漂移區域端口 566處引入的樣品之間的交互 作用。漂移外腔室562還包括耦合到泵浦系統580的泵浦部分576。漂移外腔室562還 包括電饋通端口(未示出)以及端口 571，端口 571具有用于樣品引入線(未示出)以及用 于與總壓力量具572和第二量具(未示出)進行流體傳送的管連接器(未示出)。在一些 實施例中，泵浦系統580包括帶有隔膜支持泵的渦輪分子泵(未示出)。泵浦系統5801建 立漂移外腔室562和化學電離/漂移區域508中需要的壓力。通過總壓力量具572來監視 漂移腔室508中的壓力，通過第二量具(未示出)來監視漂移外腔室508中的壓力。可以 把這些量具提供的數據作為輸入提供給控制模塊(未示出)，例如，用于系統診斷過程。化學電離/漂移區域508和漂移外腔室562包括法蘭584，法蘭584通過雙面法 蘭586耦合到質譜儀592的相應的法蘭588。系統500中描繪的質譜儀592是四極質譜儀。 質譜儀592包括質譜儀探頭594，并且與泵浦系統596耦合而進行流體傳送。泵浦系統596 建立質譜儀592內的壓力，例如，用于促進試劑離子和產品離子的質量測量以及減少由于 與質譜儀中空氣成分交互作用而引起的離子質量測量時的負面效應。通過離子獲取電極582把從化學電離/漂移區域508到質譜儀592傳送的離子引
22向質譜儀探頭594。在一些實施例中，可以與離子獲取電極582 —起使用離子光學組件(未 示出)來增加傳送到質譜儀592的試劑離子和產品離子數量。例如，可以使用焦點孔徑或 3元單透鏡。質譜儀探頭594可以是加電偏置的四極質量分析器或質量過濾器。四極質量 分析器包括4個平行的金屬桿，例如，設置而作為正方形的頂點，并且與x軸平行。使相對 的桿對進行電氣耦合，以產生兩個電耦合的偶極。可以把具有正DC電壓分量的第一 RF能 量或電壓施加于第一偶極桿，把具有負DC電壓分量的第二 RF能量或電壓施加于第二偶極 桿。在一般與桿平行的方向上(例如，與正方形的中心軸平行)，通過質量過濾器在桿之間 的穩定軌跡上傳送離子。施加于質譜儀探頭594的RF和/或DC能量產生質量-選擇振蕩場。質量_選擇 場產生規定幾何形狀的離子軌跡，諸如一般沿x軸方向的振蕩幾何形狀。規定軌跡，以致質 荷比值在規定范圍內的離子實質上可以遵循軌跡而到達檢測器598，同時，規定范圍之外的 離子不遵循軌跡而到達檢測器598。非選擇離子與桿碰撞，并且檢測器598不收集這些離 子。在一些實施例中，根據施加于四極的能量值(例如，電位、DC能量或RF能量)來改變 質量-選擇場。可以通過特定場強或通量來選擇質量值的帶寬。此外，通過改變質量-選 擇場，質譜儀探頭594可以掃描質量范圍。在一些實施例中，質譜儀探頭594包括稱之為三重過濾器四極質量分析器的線 性、同軸系列的三個四極。在如此的實施例中，三重過濾器的第一和第三單元是相當短的 (例如，約1英寸或2. 54厘米)。“僅RF”過濾器載有通過第二和主過濾器發送給它們的RF 電壓單元。這些“僅RF”前置和后置過濾器的功能如同離子透鏡，并且把進和出的離子聚 焦到質量過濾器組件。這樣使用前置和后置過濾器的目的是通過增加所傳輸的離子數量來 提高通過過濾器組件的離子傳輸，特別是那些較高質量的離子(例如，大于約80原子質量 單位)。前置和后置過濾器還提高過濾器的質量分辨率和豐度靈敏度性能。檢測器598收 集成功地通過三重過濾器組件的離子。在一些實施例中，檢測器598是電子乘法器檢測器。 電子乘法器檢測器放大通過離子與檢測器的入口或前面(未示出)碰撞而產生的電信號。圖6是圖5中描繪的化學電離/漂移區域508的放大圖。化學電離/漂移區域 508包括可安裝在定義獲取孔616的離子獲取電極612上的化學電離/漂移腔室620。當試 劑離子從等離子體區域608移動到化學電離/漂移區域508時，試劑離子通過獲取孔616。 離子獲取電極612可以與能量源(未示出)耦合而進行流體傳送。在施加于獲取電極612 的電位產生的電磁場的影響下，離子通過獲取孔616。獲取電極612通過具有陶瓷插入物或 由另外的絕緣材料制造的插入物的一個或多個螺釘(未示出)與法蘭604連接。這些螺釘 和插入物通過絕緣(例如，陶瓷或PEEK)套圈614，使獲取電極612與法蘭604進一步絕緣。 在一些實施例中，施加于獲取電極612上的電位值影響試劑離子在沿中心線A行進到化學 電離/漂移區域508的化學電離/漂移腔室620時的平均能量，中心線A實質上與x軸平 行。此外，獲取孔616的大小或幾何形狀確定進入化學電離/漂移腔室620的試劑離子的 流量。通過獲取電極612中的獲取孔616和進入化學電離/漂移腔室620的離子實質上 是沿著中心線A的(例如，對于x軸為軸向或平行的)。通過施加于一個或多個板電極624 和漂移末端_板電極625 (也稱為電極堆)中的每一個的電位，在漂移區域620中產生電磁 場。可以由金屬或其它導電材料來制造電極。在一些實施例中，板電極624和漂移末端-板
23電極625的每一個都具有與中心線A對準的中心孔630和633的環形形狀。每個板電極的 中心孔630的直徑約為10毫米。漂移末端-板電極的中心孔633的直徑約為1-2毫米。其 它直徑和幾何形狀(例如，非圓形)都在本發明的范圍內。板電極624和漂移末端-板電 極625在物理上是隔開的，并且通過一個或多個絕緣套圈628電絕緣。在一些實施例中，絕 緣套圈628具有中心孔631與中心線A對準的環形形狀。絕緣套圈628中的中心孔631的 直徑約為20毫米。其它直徑和幾何形狀都在本發明的范圍內。用于絕緣套圈628的合適 的材料包括高分子材料，諸如從PEEKTM制造的套圈(由英國Lancashire州的Victrex pic 銷售)，或諸如SEMITRON 的防靜電塑料(由Pennsylvania州Reading市的Quadrant Engineering Plastic Products銷售)。0形環(未示出)位于每個絕緣套圈628的每側 的環形凹槽中。0形環促進絕緣套圈和板電極624或漂移末端-板電極625之間緊密氣密。 在一些實施例中，可以由 Delaware 州 Wilmington 市的 Du Pont Performance Elastomers 銷售的VITON 氟橡膠來制造這些0形環。獲取電極612、板電極624、和漂移末端-板電極625協作而產生化學電離/漂移 腔室620中的電磁場。在一些實施例中，電磁場沿x軸具有線性場梯度。電磁場梯度也可 以是非線性的，例如，基于施加于獲取電極612、板電極624的每一個以及漂移末端-板電 極625的電位的差異。電磁場引導試劑離子，并且促進試劑離子和樣品流體成分之間的交
互作用。在一些實施例中，在沿x軸的增加方向上，把減小的電位沿中心線A的方向施加于 板電極624和漂移末端-板電極625中的每一個上，以促進化學電離/漂移腔室620中試 劑離子和產品離子的流動。從樣品供給(未示出)把樣品氣體提供給化學電離/漂移腔室 620，例如，如圖1中討論，經由漂移外腔室中的端口(例如，圖5的端口 571)，然后經由絕 緣套圈628側的端口 632。在另一個絕緣套圈628側的相似的端口可以與圖5的端口 571 上的量具572進行流體傳送，以促進化學電離/漂移腔室620中的壓力測量。在一些實施 例中，樣品供給包括用于控制進入化學電離/漂移腔室620的樣品流體的流動的質量流控 制器。在沿x軸增加的方向上，沿中心線A放出樣品氣體，并且與試劑離子交互作用。使板 電極624和漂移末端-板電極625都緊固在獲取電極612上，獲取電極612支撐化學電離 /漂移腔室620中的板電極624和漂移末端-板電極625。在一些實施例中，使控制模塊(未示出)與獲取電極612、板電極624的每一個以 及漂移末端-板電極625耦合，以把電位提供給電極612、624和625的每一個。控制模塊 還監視化學電離/漂移腔室620內的其它參數，諸如場梯度、壓力或檢測到的離子強度。當 特定的監視參數值偏離預定閥值時，控制模塊可以對用于把電位施加于離子獲取電極612、 板電極624的每一個以及漂移末端-板電極625的值進行復位或調節。在一些實施例中，控制模塊經由反饋環路響應化學電離/漂移腔室620中的參數 變化而自動地改變離子獲取電極612、板電極624的每一個以及漂移末端-板電極625的電 位。例如，控制模塊可以建立作為初始條件或模式的電場梯度和壓力(它定義給定樣品監 視要求的最優e/n(例如，電荷密度)設置)。在一些實施例中，控制模塊可以監視化學電離 /漂移腔室620的參數以及通過電場梯度和壓力的實時調節來維持最優e/n水平。在一些 實施例中，控制模塊可以改變化學電離/漂移腔室620場 度和/或壓力水平，根據用戶引 入的e/n水平的調節-例如，當使用不同e/n水平在兩個同量異位化合物之間進行鑒別時。在一些實施例中，通過離子獲取電極612、板電極624的每一個以及漂移末端-板電極625 建立的電場梯度沿x軸(或中心線A)是線性的。在一些實施例中，電場梯度是非線性的。 控制模塊可以監視的和與化學電離/漂移腔室620中的電場、壓力和e/n水平相關聯的另 一個參數是產品離子對試劑離子的比。漂移外腔室562結合固定法蘭636，把固定法蘭636緊固到質譜儀644的對應法蘭 640上，并在兩者之間設置了雙面法蘭648。把定義獲取孔656的離子獲取電極652緊固到 法蘭648上，例如，通過一個或多個絕緣螺釘660。絕緣套圈658 (例如，由陶瓷制造)使離 子獲取電極652與雙面法蘭648電絕緣。金屬板659屏蔽絕緣套圈658，并且減少表面電荷 建立，表面電荷建立會干擾化學電離/漂移腔室620和質譜儀644之間的區域657中的離子 光學器件。把電位施加于離子獲取電極652以產生把試劑離子和產品離子從化學電離/漂 移腔室620引導到質譜儀644的場。質譜儀644包括質譜儀探頭664，質譜儀探頭664具有 一個或多個孔668以促進真空泵浦和/或排空質譜儀644和質譜儀探頭664。質譜儀探頭 664實質上與中心線A對準，離子可以沿中心線A通過焦點電極676進入質譜儀探頭664。 質譜儀探頭664耦合到分析模塊，該分析模塊根據耦合到質譜儀探頭664的檢測器(未示 出)收集到的試劑離子和產品離子產生和/或顯示質譜。在一些實施例中，在化學電離/ 漂移腔室620和質譜儀644之間的區域657中使用另外的離子光學器件(未示出)，例如， 使到達質譜儀644的試劑離子和產品離子水平最優化。離子光學器件可以采取焦點孔徑或 3元單透鏡的形式。圖7是實施本發明的飛行時間質譜儀系統700的平面圖。系統700包括用于把離 子提供給系統700的離子源704。例如，離子源704可以從化學電離/漂移區域508的化學 電離/漂移腔室620提供產品離子和試劑離子。離子通過離子流從離子源704傳送到飛行 時間質譜儀708。離子可以通過離子獲取電極(未示出)中的離子獲取孔(未示出)進入 飛行時間質譜儀708，離子獲取電極是與飛行時間質譜儀708電絕緣的。可以把電位施加于 離子獲取電極以產生用于在飛行時間質譜儀708中引導離子的電磁場。耦合飛行時間質譜儀708使之與建立飛行腔室708中的壓力的泵浦系統712進行 流體傳送。向包括一組離子透鏡720的離子光學組件716引導離子。把一個或多個電位施 加于離子透鏡720以提供引導和定義離子束幾何形狀的電磁場。例如，離子透鏡720可以 限制離子流可能的軌跡，從而使離子流聚焦或增加通過較小體積的離子通量。離子透鏡720 還可以減少速度譜或離子分布中的變化。在一些實施例中，離子透鏡720是靜電透鏡，諸如 具有所施加的一個或多個DC電位的四極透鏡。離子透鏡720產生與離子流交互作用以使 離子流方向上(例如，沿軌跡728)的空間變化最小的聚焦場。光學組件716可以使離子束 或流的特性優化，例如，增加離子通量、動能或離子流的速度。離子束特性的這種提高允許 提高質譜的分辨率以及提高質譜中峰值的檢測。質譜中的峰值表示具有特定質量值的特定 離子的標識或量。提高的質譜分辨率和譜峰值允許提高峰值和譜或信號噪聲之間的差異。離子在向離子束調節器724引導的集中流中退出光學組件716。離子束調節器 724可以是斬波器組件，該斬波器組件中斷或調制沿通過飛行區域732的軌跡728的離子 流。在一些實施例中，使離子束調節器724耦合到驅動系統(未示出)，例如，控制離子束調 節器724的參數的數字電子控制模塊。可以根據特定的中斷或流圖案來控制參數。這種參 數可以包括施加于離子束調節器中另外的導線的正和負電壓，這在施加電壓時導致離子散射，并且在沒有施加電位時導致沿軌跡728的離子流不中斷(或脈動)。在一些實施例中， 可以調節所施加的正和負電壓的量值以獲得最佳性能。在一些實施例中，驅動系統根據特 定的圖案(例如，以特定的時間周期重復地打開和關閉離子束調節器門)控制離子束調節 器724的參數。驅動系統還可以根據隨機的或不規定的圖案來控制離子束調節器724的參 數。在一些實施例中，驅動系統是基于可以沿軌跡728產生脈動離子流的偽隨機二進制序 列的。在一些實施例中，離子束調節器724是可以快速開關以產生脈動離子流的離子門，例 如，根據特定的流圖案。已知合適的離子門的例子為Bradbury-Nielsen門。離子沿x軸的減小方向上的軌跡728移動，并且向著第二光學系統736。光學系統 736可以是反射器(這里也稱之為736)，它通過反射離子來影響和/或改變軌跡728的方 向，其中軌跡728a的路徑與軌跡728的路徑是對稱的，對稱軸通過反射器736的中心。在一 些實施例中，反射器736包括一組靜電透鏡(未示出)，用于反射和/或沿反射的軌跡728a 再引導離子流。在一些實施例中，反射器736包括結合在一起的電阻性玻璃管(resistive glass tube)的兩個部分。在反射器736的前面730處設置了柵格(未示出)，并且在兩個 結合的管部分之間設置了第二柵格738。可以把固定電位施加于前面730處的、兩部分管之 間的柵格處的、以及反射器736的后面734處的柵格。如此的配置允許在離子反射管中建 立電場梯度。在退出光學系統之后，離子遵循反射軌跡728a到達檢測器740。可以使用光學系統736來增加離子在飛行區域732中行進的路徑長度1，例如，以 增加所捕獲的質譜中信號峰值的分辨率。例如，根據軌跡728和反射的軌跡728a中每一個 的長度的總和，路徑長度1可以是已知的或確定的值。可以使用離子越過路徑長度1所需 要的時間量來確定試劑離子或產品離子的質量或質荷比。例如，在通過光學系統715產生 的電磁場的影響下加速之后，越過路徑長度1所需要的時間量表示為離子在飛行腔室708 中的速度或動能。可以與Lorentz力定律和牛頓第二定律一起使用離子越過路徑長度1所 花費的時間來確定質量或質荷比。還可以使用光學系統736來校正試劑離子和產品離子的 動能中的變化。具有相對較高的動能的離子比具有相對較低動能的離子更能行進而進入光 學系統(沿減小的x軸)。有時把這個現象稱為滲透或反射滲透。使檢測器740定位于軌 跡728或反射軌跡728a的焦點處或附近減少了質譜上能量分布的影響。從離子束調節器724的不同的脈沖通過飛行區域732移動的離子可以在飛行區域 732中混合，在通過檢測器740接收到的信號中或在檢測器740產生的質譜中，導致信號卷 積。一般在能量焦點處或附近設置檢測器740，以致檢測器幾乎同時收集退出光學系統736 的相同質量但是不同能量的離子。在一些實施例中，檢測器740是堆疊式微通道板型檢測 器。檢測器740以脈沖計數模式工作。脈沖計數模式允許當各個離子在通過飛行區域732 之后到達檢測器時收集它們。在一些實施例中，檢測器740與信號鑒別器、放大器和/或時 間到數字轉換器(TDC) —起使用。當離子束調節器724使用偽隨機二進制序列型脈沖時，可以使用信號處理技術 (諸如統計信號處理技術)對從通過檢測器740收集到的離子捕獲的信號進行去卷積。統 計信號處理技術根據卷積信號或譜的統計分析提供關于信號或譜的信息。用于對捕獲的信 號去卷積的合適的信號處理技術的例子是最大似然信號處理。最大似然信號處理一般根據所測量的事件執行統計計算。例如，對于測量獨立變 量Xi和因變量yi (i從1到N)的N個事件的收集，可以從測量到的數據Xi和yi來確定擬合函數。擬合函數包括m個參數 其中i從1到m。可以對每個事件寫出形式為y(Xi) ^y(xi; ai，a2, . . . , affl)的擬合函數。對于每個事件，可以把y (Xi)擬合函數轉換成歸一化的概率密 度函數？1^ (\;&1，&2，...，。。可以在\的觀察值處計算概率密度函數Pp似然函數 L(ai，a2， ，affl)是各個概率密度的積，使得
NL(a}, “2,…，“m ) = ]~[ f，
/=i并且可以通過相對于參數使似然函數L(ai，a2, . . . , affl)最小化而得到各個參數 的最大似然值。在一些實施例中，使用離子束調節器724的偽隨機二進制序列脈沖來操作飛行時 間質譜儀700以產生卷積的信號或譜。然后使用最大似然信號處理使卷積的信號或譜去卷 積。當在這個模式中使用時，離子束調節器724允許離子在約50%的總可用時間中通過， 允許總的可用離子中的約50%通過飛行區域732。飛行時間質譜儀的這種“高占空比”操 作在增強信噪比、提高靈敏度和較寬的動態范圍方面提供了性能優點。在一些實施例中，在 單脈沖模式中操作飛行時間質譜儀700，其中在觸發離子束調節器的后續脈沖之前，檢測器 740收集來自離子束調節器724的單個脈沖的所有離子。除了飛行時間質譜儀700的“高占空比”操作提供的優點之外，最大似然信號處理 也提供優于其它信號去卷積方法的額外的性能提高。最大似然信號處理處理信號噪聲作為 泊松噪聲而非高斯噪聲。最大似然信號處理還可以參考實際的儀器響應函數(例如，實際 的離子束調節器脈沖形狀)而非理想的儀器響應函數。這些性能提高促進信號分辨率的提 高，以及還增強信噪比和動態范圍。在一些實施例中，通過數據分析模塊(未示出)執行最大似然信號處理。還可以 使用數據分析模塊來識別質譜中的物質，例如，基于查找表或單變量或多變量概率法。在一 些實施例中，數據分析模塊可以基于多變量統計分析。合適的多變量統計分析的例子包括， 但是不局限于，偏最小二乘判別分析(PLS-DA)或使用Hotelling型分析或DmodX型分析的 主成分分析。在一些實施例中，使用數據分析模塊來解譯樣品數據以確定樣品是否與特定 數目相關聯。在一些實施例中，數據分析模塊監視系統的診斷輸出以確定系統(例如，圖1 的系統100)中是否已發生故障。這里描述的質譜系統和技術存在許多應用。尤其，可以檢測痕量濃度或濃度中的 揮發性有機化合物。以實時檢測和識別痕量濃度揮發性有機化合物而增加靈敏度和能力提 供了這里的系統和和方法的多種應用。特定應用包括氣體(例如，環境空氣、來自封閉空間 的氣體、來自氣體供給的氣體、從固體樣品或從容器或在食品或飲料產品上的上部空間發 出的氣體)的采樣。然后把經采樣的氣體引入氣體樣品入口端，并與試劑離子交互作用以 形成產品離子。揮發性有機化合物的特定應用和檢測與如何以及何處放置氣體樣品入口端 有關。在一些實施例中，氣體樣品入口端包括按應用需要定制氣體樣品入口端的應用特 定特征。例如，在醫療診斷應用中，可以使氣體樣品入口端與罩住人的鼻子和嘴的面罩耦 合。氣體樣品入口端或面罩也可以與細菌過濾器結合。在包括來自環境包含粒子的應用中， 例如，粒子過濾器可以與樣品線或氣體樣品入口端結合。在樣品蒸汽包含會冷凝的物質的 應用中，可以把加熱器結合到系統(例如，樣品線)中，以對樣品線加熱到特定溫度。
27
樣品氣體收集器的例子包括容器、罐、或基于真空的產品(該產品含出口端，用于 供氣體通過而到氣體樣品入口端)。氣體收集器可以收集發現氣體的環境中的氣體，并且存 儲氣體供以后分析用，在該情況中，收集器是相當能滲透氣體的。在一些實施例中，氣體收 集器包括饋送到氣體樣品入口端和到漂移腔室以便實時檢測和/或監視的出口端。此后描述的質譜系統和方法的各種應用都在本發明的范圍和精神內。所描述的質 譜技術的一類應用包括在包含環境空氣的空氣中的揮發性有機化合物的痕量濃度級濃度 的測量。可以從封閉的空間或非封閉的空間對環境空氣進行采樣(例如，通過使氣體樣品 入口端在環境空氣附近定位)。可以監視市區的揮發性有機化合物，用于檢測城市和城鎮中和/或工業用地附近 的汽車排放和污染物。有時把這些稱為人為V0C。例如，工業用地可以包括化工廠、垃圾焚化 廠、鋼鐵和水泥生產設施。工業設施會發出V0C，諸如二噁英替代(以及基于二噁英的化合 物)、呋喃(以及基于呋喃的化合物)、氯酚、萘、苯、甲苯、乙烯、氧化乙烯(xyethylene)(統 稱BTEX)物質。此外，由管理機構(諸如美國的環境保護署、或其它國家的環境部(MfE))， 根據特定程序(諸如V0C倡議或非甲烷有機化合物倡議)標識的V0C或市區有害空氣污染 物。在一些實施例中，在垃圾焚化廠或煙囪附近設置氣體樣品入口端是有用的，可以 進行實時監視和調節(例如，實時反饋)以減少輻射。這種實時監視對于確認所陳述的洗 滌器效率和優化燃燒過程也是有用的。在一些實施例中，氣體樣品入口端設置在封閉空間中，用于監視封閉空間的空氣 中的V0C含量。封閉空間的例子包括建筑物內、汽車內以及飛機客艙內。可以從工作區位置 (例如，半導體制造設施或鑄造廠的凈化室)對氣體采樣，以確認堅持環保規定(例如，職業 安全及健康規則)。還可以使用氣體樣品入口端以實時監視和檢測建筑物中用于環境空氣 控制的空氣處理和過濾系統，用于研究“病態樓宇”綜合癥，檢測建筑物材料的降質(包括 建筑物泄漏)，以及測試建筑物內消費產品(例如，涂層和材料輻射的煙霧)。例如，可以使用這里描述的質譜法監視和檢測由在非城市的、鄉村或遠處位置的 森林和/或工廠輻射的V0C。一般，已知這個類型的V0C為“生物” V0C。在一些實施例中， 在含泥土樣品的容器的頂部空間對氣體采樣(例如，測試從或圍繞污染場址取得的泥土樣 品中的V0C)。可以使用質譜技術來監視、檢測和分析通過垃圾填埋場、禽畜養殖區(包括集 中的動物喂養操作)和/或水系統輻射的氣體。在非封閉的空間中，可以把氣體樣品入口端設置在汽車或飛機引擎排放的下游， 以對這些輻射或其它感興趣的氣體(包括二氧化硫(H2S))的V0C含量進行監視和/或定 量。通過設置氣體樣品入口端以捕獲大氣氣體，這里描述的技術還可應用于大氣化學和/ 或大氣成分的研究。分析這些氣體以研究和評估光氧化過程和/或導致可包括同量異位化 合物的二次有機氣溶膠的形成的其它機構。這里描述的技術還可應用于食品和飲料業。例如，食品或飲料產品上方的頂部空 間包含可以使用質譜法分析的氣體。頂部空間可以在于封閉空間中(例如，在密封的容器 中)或在非封閉的空間中。食品和飲料應用的例子包括對多種食品(諸如，例如，咖啡、橄欖油、乳類產品、肉 類產品(包括家禽和豬肉)、魚類產品、藥草和香料、啤酒、酒和其它酒精飲料)中的口味和香氣進行監視、識別和分組。可以根據對不同香氣有貢獻的V0C成分來確定和/或識別氣 體中的香氣。可以使用化學電離反應和/或質子轉移反應質譜法來監視食品腐敗和/或腐 爛，例如，通過作為細菌在食品中活動的結果而產生的V0C的分析。可以使用這里的質譜 法來確定食品(例如，面包)的新鮮度，并且提供質量保證和質量控制，以及幫助確定產品 穩定性和貨架壽命。可以使用質譜技術進行食品生產過程監控(包括混和、混合、烘焙、烹 飪)，以及確定特定批的食品是否不適合于分發或消費。在食品和飲料業內，可以使用質譜法從食品包裝來檢測食品中的污染(例如，溶 劑殘留或來自塑料食品包裝的污染)。這里的質譜技術可應用于測試在各種食品中使用的 水溶性和脂溶性抗氧化劑和/或其它食品添加劑。化學電離反應和/或質子轉移反應質譜儀還可應用于醫療保健領域作為用于診 斷或預后的儀器。例如，可以把氣體樣品入口端設置在人嘴附近，以收集人的氣息而提供給 質譜系統。氣息中的V0C可以表示特定疾病的存在或病人的特殊物理條件。存在包含V0C 的氣息分析應用的數個例子。例如，通過檢測特定烷烴和苯衍生物，可以分析氣息來篩選各 種類型的癌癥(例如，肺癌)。還可以根據病人氣息中的V0C物質和量分析其它情況的氣 息，諸如肺結核、糖尿病、真菌感染(例如，骨髓病人中)、精神分裂癥和/或雙極紊亂。還可以使用這里描述的質譜法來監視腎或其它腎功能。當存在細菌感染時，囊性 纖維化患者的人類氣息可以包括特定的V0C，并且可以診斷感染。在一些實施例中，人類氣 息包括表示器官移植排斥反應的特定的V0C。人類氣息還可以包括可以通過所描述的質譜 儀檢測的(痕量濃度的)性能增強藥物。還可以使用V0C的氣息分析和檢測來定制運動員 和病人的飲食和訓練方案。使用這里描述的質譜儀的人類氣息的V0C分析，使評估和監視 代謝功能和診斷甲狀腺問題成為可能。化學電離反應和/或質子轉移反應質譜法可應用于保安、生物安全、以及法醫學 刑事調查領域。例如，可以使用這里描述的系統和方法來監視和檢測爆炸材料、化學戰劑 (CWA)和/或戰場氣體、助燃劑(縱火調查時)以及尸體埋葬位置。此外，可以設置氣體樣 品入口端來收集人類氣息以篩選對于CWA或戰場氣體暴露。可以使用質譜法來檢測和分析 給出不同體液特征的特定的V0C(例如，在犯罪現場收集的證據)。這里描述的概念還可應 用于篩選和檢測毒品和/或毒品的濫用，或是經由氣息分析，或通過把氣體樣品入口端耦 合到懷疑含毒品的容器上。更一般地，可以把氣體樣品入口端耦合到集裝箱或包裝上，以檢 測構成生物安全威脅的、作為材料或物質的特征的V0C(例如，炭疽或孢子)。還可以使用所描述的技術來監視通過V0C的存在而證明的農作物害蟲和病菌污 染。例如，可以把氣體樣品入口端設置在糧食附近以檢測糧食中存在真菌毒素(真菌毒 素)。還可以使用化學電離反應和/或質子轉移反應質譜法來檢測作物收獲后的真菌或昆 蟲(例如，在分發給食品和飲料生產公司之前)。在化妝品、衛生用品和消費制藥業方面也存在化學電離反應和/或質子轉移反應 質譜法應用，諸如，例如，在產品開發階段分析和測試產品。也可以在生產過程期間使用質 譜法，以在分發之前檢測任何故障或缺陷。化妝品、衛生用品和消費制藥業的應用例子包括根據對特定香味有貢獻的V0C成 分的識別進行香味研究和開發(例如，香水、止汗劑、和除臭劑)。這里描述的概念還可以應 用于衛生用品和消費產品的開發和測試(例如，在測試或實驗室環境中的使用期間，監視V0C含量和檢測V0C水平)。這些產品包括漱口水、牙膏、肥皂、抗菌藥膏、和面霜，除臭劑和 止汗劑。還可以使用氣息分析來分析和監視口腔衛生產品。像食品和飲料業那樣，可以使 用化學電離反應和/或質子轉移反應質譜法進行用于化妝品、衛生用品、和藥品消費產品 的一般質量控制和/或質量保證程序，包括估計產品穩定性和/或貨架壽命。存在化學電離反應和/或質子轉移反應質譜法的另外的應用。例如，可以在生物 制藥工業的過程監視和控制中使用所描述的概念，例如，在發酵過程期間監視和識別所產 生的V0C。某些監管機構(例如，ASTM國際)已經公布目標以提高生物產品制造的質量、安 全和效率。設置氣體樣品入口端以收集樣品在制造過程期間進行在線分析可以進一步達到 這些監管目標。在一些實施例中，可以使用質譜法進行生物研究以檢測與植物葉片傷人及防御機 制相關聯的痕量濃度的V0C。在一些實施例中，設置氣體樣品入口端以從氣體供給(例如， 烴羽)收集樣品。根據上述方法確定氣體供給的V0C含量。烴羽可以表示油和/或氣體沉 積，并且可以在石油勘探中使用這里的質譜技術。還可以使用化學電離反應和/或質子轉 移反應質譜進行分析和使汽車工業中的催化劑性能最優化。在這些應用中，設置氣體樣品 入口端以收集前和后氣體物質，例如，為了比較的目的。其他應用對于熟悉本領域的技術人 員是顯而易見的，并且在本發明的范圍和精神內。在一些實施例中，使用結合本發明原理的光譜儀作為電子鼻系統的部件。在一些 實施例中，電子鼻系統還包括分析模塊，用于分析通過光譜儀輸出的信號。可以使用電子鼻 系統來分析蒸汽和氣體，包括在固體或液體物質上方頂部空間中的那些蒸汽和氣體，這包 括多個成分。分析模塊分析通過光譜儀輸出的信號，并且能夠識別樣品中的特定成分。此 外，分析模塊執行物質存在的全局指印分析(即，捕獲化學簽名)，這與以前存儲信息中來 自其它物質的指印進行比較。在一些實施例中，分析模塊包括計算機處理器，例如，該計算機處理器執行多變量 分析算法，圖案識別算法或神經網絡算法，這些對于處理大量樣品參數來定樣品的特征和 進行比較是特別有用的(例如，許多V0C成分峰值是某些氣味和香味的特征)。例如，多變 量分析技術對于觀察和分析一個以上的統計變量是有用的，并可以減少來自復雜指印的數 據，以進行簡單的比較。使用這個方法，可以把相似的香味和氣味組合成組，并且可以識別 和突出離群者。在分析通過食品和飲料發射的V0C的全局指印時，使用電子鼻系統，食品和飲料 通常包括大量成分(例如，多個不同的V0C物質)。例如，氣味包括分子，每個分子具有特定 的大小和形狀。在人類鼻子中，每個分子具有相應大小和形狀的接收器。可以使用光譜儀 來唯一地作出氣味樣品中許多不同分子的指印。電子鼻系統的另外的應用包括檢測對于醫 療診斷的疾病為特定的氣味，在環保方面檢測污染物和氣體泄漏。在一些實施例中，電子鼻 系統包括另外的傳感器(例如，一個或多個氣體傳感器，包括金屬氧化物半導體(M0S)、導 電聚合物(CP)、石英晶體微量天平以及場效應晶體管(M0SFET)傳感器)，這些傳感器輸出 由分析模塊分析的信號。在已經參考具體實施例特定地示出和描述本發明的同時，熟悉本領域的技術人員 可以理解，可以作出形式上和細節上的各種改變而不偏離由所附的權利要求書定義的本發 明的精神和范圍。
權利要求
一種方法，包括引入樣品氣體；向等離子體區域提供試劑蒸汽；向等離子體區域中的試劑蒸汽提供微波或高頻RF能量以形成一個或多個試劑離子；使一個或多個試劑離子與樣品氣體交互作用以產生一個或多個產品離子；把一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子引導到四極或飛行時間質譜儀模塊；以及通過質譜儀模塊確定一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子中的每一個的峰值強度或質量中的至少一個的值。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述樣品氣體包括至少是痕量濃度的一個 或多個揮發性有機化合物。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，引入包括把氣體樣品入口端耦合到封閉空間。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，引入包括在非封閉空間中設置氣體樣品入□端。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，引入包括把氣體樣品入口端耦合到一容器。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，引入包括把氣體樣品入口端耦合到汽車或 飛機排放的下游。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，引入包括把氣體樣品入口端耦合到食品或 飲料產品上方的頂部空間。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，引入包括把氣體樣品入口端設置在人嘴附 近以收集呼出的氣息。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，引入包括把氣體樣品入口端設置在用于發 出氣體或蒸汽的固體樣品材料的附近。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，引入包括把氣體樣品入口端耦合到氣體供 給源。
11.一種系統，包括微波或高頻RF能量源，用微波或RF能量使試劑蒸汽的粒子電離以形成一個或多個試 劑離子；供給源，用于幫助分析樣品氣體，所述樣品氣體包括至少是痕量濃度的一個或多個揮 發性有機化合物；腔室，所述腔室包括允許樣品進入腔室以與來自微波或高頻RF能量源的一個或多個 試劑離子交互作用而形成一個或多個產品離子的入口端，所述腔室中產生電磁場；以及相對于腔室的退出孔而設置的四極或飛行時間質譜儀模塊，用于收集一個或多個產品 離子和一個或多個試劑離子，來幫助確定一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子中的 每一個的峰值強度和/或質量中的至少一個的值。
12.如權利要求11所述的系統，其特征在于，所述四極或飛行時間質譜儀模塊幫助確 定氣體樣品中的一個或多個揮發性有機化合物的峰值強度或質量中的至少一個。
13.如權利要求11所述的系統，其特征在于，所述四極或飛行時間質譜儀模塊幫助確定氣體樣品中的一個或多個揮發性有機化合物的身份。
14.如權利要求11所述的系統，其特征在于，所述一個或多個揮發性有機化合物包括 二噁英基化合物、呋喃基化合物、氯酚、萘、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、非甲烷有機化合物、二次 有機氣溶膠、同量異位化合物、化學戰劑、戰場氣體、助燃劑、表征體液和真菌物種和真菌毒 素的存在的揮發性有機化合物、或這些的任何組合。
15.如權利要求11所述的系統，其特征在于，所述一個或多個揮發性有機化合物包括 人為的或生物的揮發性有機化合物。
16.一種質譜系統，包括用于引入樣品氣體的裝置，所述樣品氣體包括至少是痕量濃度的一個或多個揮發性有 機化合物；用于通過為試劑蒸汽提供微波或高頻RF能量從而從試劑蒸汽供給源中產生一個或多 個試劑離子的裝置；用于使樣品氣體與一個或多個試劑離子交互作用以形成一個或多個產品離子的裝置；用于把一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子引導到質譜儀的裝置，用于確定一 個或多個產品離子和一個或多個試劑離子中的每一個的峰值強度或質量中的至少一個的 值，或用于識別一個或多個揮發性有機化合物。
17.一種系統，包括微波或高頻RF能量源，用微波或高頻RF能量使試劑蒸汽的粒子電離以形成一個或多 個試劑離子；腔室，所述腔室包括允許樣品進入腔室以與來自微波或高頻RF能量源的一個或多個 試劑離子交互作用從而形成一個或多個產品離子的入口端，所述腔室中產生電磁場；以及相對于腔室的退出孔設置的四極質譜儀模塊，用于收集一個或多個產品離子和一個或 多個試劑離子，以幫助確定一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子中的每一個的峰值 強度或質量的值。
18.如權利要求17所述的系統，其特征在于，所述微波能量源包括微波等離子體發生ο
19.如權利要求17所述的系統，其特征在于，所述高頻RF能量源包括電容性耦合的RF 等離子體發生器。
20.如權利要求17所述的系統，其特征在于，所述一個或多個試劑離子包括水合氫離 子、氧離子或氧化亞氮離子。
21.如權利要求17所述的系統，其特征在于，所述樣品包括一個或多個揮發性有機化 合物。
22.如權利要求17所述的系統，其特征在于，還包括相對于腔室設置的電極組，用于產 生電磁場以便促進一個或多個試劑離子和樣品之間的交互作用并且引導一個或多個產品 離子和一個或多個試劑離子穿過腔室的退出孔。
23.如權利要求22所述的系統，其特征在于，圍繞所述腔室的軸來徑向地設置所述電 極組，并且所述場基本上軸向地引導一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子。
24.如權利要求22所述的系統，其特征在于，還包括與所述電極組進行通信的控制模塊，可操作地根據系統操作參數來確定腔室中的電磁場的值。
25.如權利要求17所述的系統，其特征在于，還包括質量流量控制器、毛細管、或泄漏 閥以便確定進入腔室的樣品的量。
26.如權利要求17所述的系統，其特征在于，還包括設置在微波或高頻RF能量源以及 腔室之間的質量過濾器，用于選擇性地允許試劑離子進入所述腔室中。
27.如權利要求26所述的系統，其特征在于，所述質量過濾器是四極質量過濾器。
28.如權利要求17所述的系統，其特征在于，還包括與所述系統進行通信的多變量分 析模塊，可操作用于分析來自四極質譜儀模塊的數據。
29.如權利要求17所述的系統，其特征在于，所述微波能量源包括微波發生器；諧振部分；設置在諧振部分中并且與腔室相連通的管部分；以及一個或多個截流口，所述管部分穿過所述截流口以減小試劑蒸汽供給源、腔室、或這兩 者中的微波能量的量。
30.如權利要求17所述的系統，其特征在于，還包括與所述系統進行通信的控制模塊， 可操作用于部分地根據系統的操作參數來改變系統的輸入參數。
31.如權利要求30所述的系統，其特征在于，所述系統的操作參數包括樣品的成分、 腔室的壓力、一個或多個產品離子或一個或多個試劑離子穿過腔室的速度、樣品或試劑離 子進入腔室的流速、一個或多個產品離子或一個或多個試劑離子的能量、試劑離子、產品離 子、或它們的任何組合的化學成分中的至少一個。
32.如權利要求30所述的系統，其特征在于，可操作所述控制模塊，從而部分地根據操 作參數來改變用于在腔室中產生電磁場的電極組的輸入參數。
33.如權利要求17所述的系統，其特征在于，還包括與所述系統進行通信的控制模塊， 可操作用于檢測或識別系統操作參數的故障。
34.如權利要求33所述的系統，其特征在于，可操作所述控制模塊，從而部分地根據故 障的檢測或識別來改變操作參數的值。
35.如權利要求17所述的系統，其特征在于，還包括與所述系統進行通信的控制模塊， 用于監視所述系統并且響應于所述監視而可操作地設置或調節所述系統的操作參數的值， 其中所述控制模塊是基于多變量統計分析算法的。
36.如權利要求17所述的系統，其特征在于，還包括相對于所述腔室而設置的獲取電 極，用于定義一個孔，試劑離子或產品離子穿過所述孔到達四極質譜儀模塊，可操作用于指 定試劑離子或產品離子的能量值以便由四極質譜儀模塊進行收集。
37.如權利要求17所述的系統，其特征在于，還包括相對于所述腔室而設置的透鏡組 件，用于使試劑離子和產品離子聚焦在獲取孔上，所述獲取孔幫助試劑離子和產品離子到 達質譜儀模塊。
38.一種為質子轉移反應質譜儀或化學離子反應質譜儀產生一個或多個試劑離子的方 法，所述方法包括提供試劑蒸汽；以及向試劑蒸汽提供微波能量以產生一個或多個試劑離子。
39.如權利要求38所述的方法，其特征在于，還包括把一個或多個試劑離子引導到用 于與樣品成分交互作用以形成產品離子的區域。
40.如權利要求38所述的方法，其特征在于，通過微波等離子體產生所述一個或多個 試劑離子。
41.如權利要求38所述的方法，其特征在于，所述試劑蒸汽包括水蒸汽、氧氣或氧化亞 氮，并且一個或多個試劑離子包括水合氫離子、氧離子或氧化亞氮離子。
42.如權利要求38所述的方法，其特征在于，通過頻率大于約800MHz的電磁波來提供 微波能量。
43.一種為質子轉移反應質譜儀或化學離子反應質譜儀產生一個或多個試劑離子的方 法，所述方法包括提供試劑蒸汽；以及向試劑蒸汽提供高頻RF能量以產生一個或多個試劑離子。
44.如權利要求43所述的方法，其特征在于，通過頻率在約400kHz和約800MHz之間的 電磁波來提供RF能量。
45.如權利要求43所述的方法，其特征在于，通過電容性耦合的RF等離子體來產生一 個或多個試劑離子。
46.一種方法，包括向等離子體區域提供試劑蒸汽；向等離子體區域中的試劑蒸汽提供微波或高頻RF能量以形成一個或多個試劑離子；使一個或多個試劑離子與氣體樣品交互作用以產生一個或多個產品離子；把一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子引導到四極質譜儀模塊的收集區域；以及通過質譜儀模塊確定一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子中的每一個的峰值 強度或質量的值。
47.一種質譜系統，包括用于通過為試劑蒸汽提供微波或高頻RF能量從而從試劑蒸汽供給源中產生一個或多 個試劑離子的裝置；用于使樣品與一個或多個試劑離子交互作用以形成一個或多個產品離子的裝置；用于包括電磁場以便把一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子引導到收集區域 的裝置；以及與收集區域相連通以便確定一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子中的每一個 的峰值強度或質量的值的裝置。
48.一種系統，包括微波或高頻RF能量源，用微波或高頻RF能量使試劑蒸汽的粒子電離以形成一個或多 個試劑離子；腔室，所述腔室包括允許樣品進入腔室以與來自微波或高頻RF能量源的一個或多個 試劑離子交互作用以形成一個或多個產品離子的入口端；以及相對于所述腔室的退出孔而設置的質譜儀模塊，所述質譜儀模塊包括飛行區域，一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子通過所述飛行區域行進，所述飛行區域定義了路徑長度；以及收集區域，用于接收來自飛行區域的一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子，其 中根據一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子中的每一個越過所述路徑長度所用的 時間量來確定質量的值。
49.如權利要求48所述的系統，其特征在于，所述質譜儀模塊還包括相對于所述腔室的退出孔而設置的離子束調節器，用于把一個或多個產品離子和一個 或多個試劑離子的流以脈動方式輸送到飛行區域中；以及設置在飛行區域中用于增加一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子行進的路徑 長度的值的光學系統。
50.如權利要求49所述的系統，其特征在于，所述離子束調節器通過從控制器提供的 偽隨機二進制序列來調制一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子的流。
51.如權利要求50所述的系統，其特征在于，所述分析模塊對從質譜儀模塊接收到的 數據執行最大似然信號處理算法，以確定一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子中的 每一個的峰值強度或質量的值。
52.如權利要求49所述的系統，其特征在于，所述分析模塊對從質譜儀模塊接收到的 數據進行去卷積，以確定一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子中的每一個的峰值強 度或質量的值。
53.如權利要求49所述的系統，其特征在于，所述收集區域包括以脈沖計數模式工作 的堆疊式微通道板檢測器或雙極型檢測器。
54.如權利要求49所述的系統，其特征在于，所述光學系統包括反射器。
55.如權利要求49所述的系統，其特征在于，還包括用于使試劑離子和產品離子聚焦 到離子束調節器上的透鏡，其中離子束調節器包括離子束斬波器、離子束門、離子束調制 器、或這些的任何組合。
56.如權利要求48所述的系統，其特征在于，還包括相對于腔室和質譜儀模塊而設置 的光學系統，所述光學系統包括至少一個四極透鏡，以把一個或多個產品離子和一個或多 個試劑離子的流引向離子束調節器。
57.如權利要求48所述的系統，其特征在于，所述質譜儀模塊定義穿過飛行區域的基 本上線性的軸。
58.如權利要求57所述的系統，其特征在于，所述基本上線性的軸基本上與穿過飛行 區域的第二軸相平行。
59.如權利要求48所述的系統，其特征在于，還包括相對于微波能量源和腔室而設置 的質量過濾器，用于選擇性地允許一個或多個試劑離子的子集進入所述腔室。
60.如權利要求59所述的系統，其特征在于，所述質量過濾器包括四極質量過濾器。
61.如權利要求48所述的系統，其特征在于，還包括分析模塊，用于接收來自質譜儀模 塊的數據，以產生包括一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子中的每一個的峰值強度 或質量的值的質譜。
62.如權利要求48所述的系統，其特征在于，還包括多變量統計分析模塊，用于根據質 譜儀模塊所產生的質譜來識別樣品的成分。
63.如權利要求48所述的系統，其特征在于，還包括與所述系統進行通信的控制模塊，可操作用于根據系統的操作參數來檢測或識別系統中的故障。
64.如權利要求63所述的系統，其特征在于，可操作所述控制模塊從而部分地根據故 障的檢測或識別來改變操作參數的值。
65.如權利要求48所述的系統，其特征在于，還包括與所述系統進行通信的控制模塊， 可操作用于根據系統的操作參數來改變所述系統的輸入參數的值。
66.如權利要求48所述的系統，其特征在于，還包括相對于腔室而設置以產生一個場 的電極組，所述場用于促進一個或多個試劑離子和樣品之間的交互作用，還用于引導一個 或多個產品離子和一個或多個試劑離子通過腔室的退出孔。
67.如權利要求66所述的系統，其特征在于，還包括與所述電極組進行通信的控制模 塊，可操作用于根據系統的操作參數來確定腔室中的場的值。
68.如權利要求67所述的系統，其特征在于，所述系統的操作參數包括樣品的成分、腔 室的壓力、一個或多個產品離子或一個或多個試劑離子穿過腔室的速度、樣品或試劑離子 進入腔室的流速、一個或多個產品離子或一個或多個試劑離子的能量、試劑離子或產品離 子或這些的任何組合的化學成分中的至少一個。
69.如權利要求67所述的系統，其特征在于，可操作所述控制模塊從而部分地根據操 作參數來改變電極組的輸入參數。
70.一種系統，包括微波或高頻RF能量源，用微波或RF能量使試劑蒸汽的粒子電離從而形成一個或多個 試劑離子；腔室，所述腔室包括允許樣品進入腔室以與來自微波或RF能量源的一個或多個試劑 離子交互作用從而形成一個或多個產品離子的入口端；以及相對于腔室的退出孔而設置的飛行時間質譜儀模塊，用于根據一個或多個產品離子和 一個或多個試劑離子中的每一個越過質譜儀所用的時間量來產生一質譜，所述質譜包括一 個或多個產品離子和一個或多個試劑離子中的每一個的質量的值。
71.如權利要求70所述的系統，其特征在于，所述飛行時間質譜儀模塊包括飛行區域，一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子通過所述飛行區域而行進，所 述飛行區域定義一路徑長度；離子束調節器，用于調制進入飛行區域的一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子 的流；設置在飛行區域中的光學系統，用于增加一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子 所行進的路徑長度的值；以及收集區域，用于接收來自飛行區域的一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子。
72.一種用于處理飛行時間質譜儀中的信號的方法，所述信號基于通過向試劑蒸汽提 供微波或RF能量而產生的一個或多個試劑離子且還基于通過使一個或多個試劑離子與流 體樣品在電磁場中交互作用而產生的一個或多個產品離子，所述方法包括建立包含一個或多個試劑離子和一個或多個產品離子的第一離子流；根據指定的流圖案改變第一離子流以產生第二離子流；在檢測器處接收第二離子流；以及根據最大似然型統計算法從通過檢測器傳送的數據中確定一質譜，所述質譜包括用于表示一個或多個試劑離子和一個或多個產品離子的質量或峰值強度的數據。
73.如權利要求72所述的方法，其特征在于，所述第二離子流是脈動的流。
74.如權利要求73所述的方法，其特征在于，所述脈動的流是基于根據偽隨機二進制 序列產生的指定的流圖案。
75.一種方法，包括把試劑蒸汽提供給等離子體區域；把微波或高頻RF能量提供給等離子體區域中的試劑蒸汽以形成一個或多個試劑離子；使一個或多個試劑離子與氣體樣品交互作用以產生一個或多個產品離子； 沿著飛行時間質譜儀模塊的飛行區域中的軌跡，引導一個或多個產品離子和一個或多 個試劑離子；以及通過質譜儀模塊確定一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子中的每一個的峰值 強度或質量的值。
76.一種用于測量一個或多個試劑離子和一個或多個產品離子的質量的系統，通過把 微波或RF能量提供給試劑蒸汽而產生一個或多個試劑離子，通過使一個或多個試劑離子 與流體樣品在電磁場中交互作用而產生一個或多個產品離子，所述系統包括相對于漂移管組件的離子退出孔而設置的四極透鏡組，用于接收通過退出孔的包括一 個或多個試劑離子和一個或多個產品離子的第一離子流，并且產生被引導到離子束調節器 的第二離子流；以及離子束調節器，可操作用于選擇性地允許第二離子流通過并到達飛行時間質譜儀的飛 行區域。
77.一種系統，包括用于用微波或高頻RF能量使試劑蒸汽的粒子電離以形成一個或多個試劑離子的裝置；用于包括一電磁場以便使樣品與一個或多個試劑離子交互作用以形成一個或多個產 品離子的裝置；以及用于根據一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子中的每一個越過指定距離所用 的時間量來確定一個或多個產品離子和一個或多個試劑離子中的每一個的峰值強度或質 量的值的裝置。
78.一種用于測量一個或多個試劑離子和一個或多個產品離子的質量的系統，通過把 微波或RF能量提供給試劑蒸汽而產生一個或多個試劑離子，通過使一個或多個試劑離子 與流體樣品在電磁場中交互作用而產生一個或多個產品離子，所述系統包括用于建立包含一個或多個試劑離子和一個或多個產品離子的第一離子流的裝置； 用于根據指定的中斷圖案來調制第一離子流以產生第二離子流的裝置；以及 用于從檢測器裝置傳送的數據中產生一質譜的裝置，所述數據對應于第二離子流。
79.一種用于測量一個或多個試劑離子和一個或多個產品離子的質量的系統，通過把 微波或RF能量提供給試劑蒸汽而產生一個或多個試劑離子，通過使一個或多個試劑離子 與流體樣品在電磁場中交互作用而產生一個或多個產品離子，所述系統包括光學裝置，用于接收包括一個或多個試劑離子和一個或多個產品離子的第一離子流，且還用于產生被引導到調節裝置的第二離子流；以及 調節裝置，用于選擇性地控制到質譜儀的第二離子流。
全文摘要
描述用于產生質譜系統中使用的試劑離子和產品離子的系統和方法。還揭示了用于檢測痕量濃度的揮發性有機化合物的系統和方法的應用。微波或高頻RF能量源使試劑蒸汽的粒子電離以形成試劑離子。試劑離子進入一個腔室，諸如漂移腔室，以與流體樣品交互作用。電場引導試劑離子和促進與流體樣品的交互作用而形成產品離子。然后試劑離子和產品離子在電場的影響下退出腔室，以供質譜儀模塊檢測。系統包括各種控制模塊，用于設置系統參數值；以及分析模塊，用于在質譜法和系統故障期間檢測離子物質的質量和峰值強度值。
文檔編號H01J49/10GK101855700SQ200880115934
公開日2010年10月6日 申請日期2008年9月23日 優先權日2007年10月10日
發明者A·沙基, J·A·史密斯, J·H·波爾克, M·P·朗遜, M·愛特伍德, T·R·羅賓遜, W·M·霍爾伯, X·陳 申請人:Mks儀器股份有限公司