準平面多反射飛行時間質譜儀的制作方法

專利名稱：準平面多反射飛行時間質譜儀的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及質譜儀分析，更具體地，一種包括多反射飛行時間質譜儀(MR-T0F MS)的裝置及使用方法。
背景技術：
質譜儀是分析化學的公認工具，用于各種化合物和它們的混合物的識別及定量分 析。這種分析的靈敏度和分辨率對于實際使用至關重要。已經公認飛行時間質譜儀(T0F MS)的分辨率隨飛行路徑而提高。已建議使多反射飛行時間質譜儀(MR-TOF MS)在保持適 中的物理長度的同時增加飛行路徑。在引入具有飛行時間聚焦性質的靜電離子反射鏡之 后，MR-TOF MS的使用變為可能。美國專利No. 4，072，862、蘇聯專利No. SU198034、和Sov. J. Tech. Phys. 41 (1971) 1498，Mamyrin等人公開了一種離子反射鏡的使用以提高與離子能 量相關的飛行時間聚焦。離子反射鏡的使用自動造成離子飛行路徑的單次折疊(single folding)οH. Wollnik認識到離子反射鏡用于實現多反射MR-TOF MS的潛力。英國專利 No. GB2080021提出通過在多個無柵反射鏡之間折疊離子路徑以減小儀器的總長度。每一個 反射鏡由同軸電極制成。兩行這種反射鏡在同一平面內排列，或者位于兩個相對的平行的 圓上(見圖1)。引入帶有空間離子聚焦的無柵離子反射鏡減小了離子損耗并且無論反射次 數多少都使離子束受限(詳見美國專利No. 5，017，780)。英國專利No. GB2080021中公開的 無柵反射鏡也提供了 “離子飛行時間與離子能量無關”。公開了兩種類型的MR-TOFMS (A) “折疊路徑”方案，該方案相當于使N個連續的反射TOF MS組合，并且其中飛 行路徑沿一條折線形(jig-saw)軌跡折疊(圖1A)；以及(B) “同軸反射”方案，該方案在使用脈沖離子接納和釋放的兩個軸向排列的離子 反射鏡之間采用多次離子反射。H. Wollnik 等人在 Mass Spec. Rev. , 1993,12,p. 109 中也描述了“同軸反射”方案， 并且在ht.J. Mass Spectrom. Ion Proc. 227 (2003) 217中發表的工作中實現了該方案。在 一個中等尺寸(30厘米)TOF MS中，在50回合之后，達到了 50，000的分辨率。無柵且空間 聚焦的離子反射鏡保存了感興趣的離子(損耗低于2倍)，盡管質量范圍隨循環次數成比例 地縮短。也已經使用扇形場取代離子反射鏡來設計MR-TOF質譜儀(Toyoda et al. ,J. Mass Spectrometry,38(2003),1125 ；Satoh et al. , J. Am. Soc. Mass Spectrom. ,16 (2005), 1969)。然而，這些質量分析儀不像基于離子反射鏡的質量分析儀那樣僅提供飛行時間的第
一級能量聚焦。Nazarenko等人(1989)的蘇聯專利No. SU1725289引入了一個使用二維無柵反射 鏡的折疊路徑MR-TOF MS的改進方案。該MR-TOF MS包括由條構造的平行的兩個同樣的反 射鏡，并且關于反射鏡之間的正中面對稱還關于折疊離子路徑的平面對稱(見圖2)。將反 射鏡幾何形狀和電勢安排成使得空間上穿過折疊離子路徑的平面而聚焦離子束，并且提供關于離子能量的第二級飛行時間聚焦。在所謂的位移方向上(圖2中的Z軸)向著探測器 緩慢地漂移時，離子在平面反射鏡之間經歷多次反射。通過改變離子入射角來調節循環次 數和分辨率。該方案在延伸飛行路徑的同時允許保留整個質量范圍。然而，Nazarenko的平面質譜儀在位移方向上不提供離子聚焦，因此實質上限制了 反射循環的次數。此外，該原型中使用的離子反射鏡沒有關于穿過折疊離子路徑的平面散 布的空間離子提供飛行時間聚焦，使得發散的或寬的離子束的使用實際上會破壞飛行時間 分辨率，并會使飛行路徑的延伸變得毫無意義。在2005年12月20日提出的、申請序列號為No. 10/561,775、名為 "MULTIREFLECTING TIME-OF-FLIGHT MASSSPECTROMETER AND METHOD OF USE(多反射飛行 時間質譜儀和使用方法)”的申請中，多反射質譜儀的平面方案改進之處在于a)引入離子反射鏡，該離子反射鏡在垂直方向上提供空間聚焦，在與高階的空間 和能量偏差(aberration)保持同步的同時提供高階空間和能量聚焦；b)在無場區域中引入一組周期性透鏡(periodic lense)，其中這樣一個透鏡系統 沿主要的折線離子路徑保有離子包；以及c)引入末端偏轉器，通過在漂移方向上回復離子運動來允許離子飛行路徑的進一 步延伸。平面多反射TOF MS的進一步改進在發明人的下列申請中做出W0200610M30、 W02007044696,W02003US13262 和 W02004008481。這些申請描述了包括離子積累和將連續的離子束轉換為短的離子包的各種方案 的多個脈沖離子源。W0200610M30提出了從外部脈沖離子源到分析儀的離子注入的彎曲同 步界面。該界面允許繞過分析儀的邊緣場，且該方法提高了儀器的分辨率。該彎曲界面與 陷阱離子源相容，且與基于正交離子加速的脈沖轉換器相容。W02007044696提出了所謂的雙正交離子注入MR-T0F。考慮到MR-TOF分析儀更能 容忍離子包的垂直Y向散布，因此將連續離子束定位成與MR-TOF中折線離子路徑的平面幾 乎正交。加速器稍微傾斜、且在加速后導引離子包，以互相補償傾斜和導引。W02003US13262 和 W02004008481 將 MR-TOF 分析儀應用到各個串聯的 TOF MS。一 個方案在第一 MR-TOF中采用母離子的緩慢分離，并在第二個短TOF MS中采用碎片離子的 快速分析，以在脈沖離子源的一次發射之內完成對多個母離子的所謂平行MS-MS分析。將申請W02004US19593看做本發明的原型，因為它采用了具有無柵平面鏡的“折 疊路徑” MR-TOF MS,具有空間和飛行時間聚焦特性。當實施平面多反射質譜儀時，發明人發現周期性透鏡系統常干擾離子注入界面和 脈沖離子源。并且，透鏡系統設置了分析儀接收的主要限制。本發明的目標是提高多反射 質譜儀的靈敏度和分辨率、以及提高其制造的方便性。

發明內容
發明人已經認識到具有實質上的二維平面鏡的MR-TOF MS的接收和分辨率可通 過在漂移方向上引入離子反射鏡的靜電場的周期性空間調制而進一步提高。當離子反射 鏡的場基本上保持平面時，在其中增加對反射鏡場的小的周期性調制的光譜儀稱為準平面 的。
本發明的優選實施例是包括一個或多個如下特征的多反射飛行時間質譜儀 沿漂移方向(Z)延伸且由平行電極形成的兩個準平面靜電離子反射鏡，所述反 射鏡被無場區域分離； 脈沖離子源，以與垂直于漂移方向Z的X方向成小角度地釋放離子包，使得離子 包在離子反射鏡之間被反射并沿漂移方向漂移； 接收器，用于接收離子包； 將所述反射鏡安排成在所述接收器上提供飛行時間聚焦； 將所述反射鏡安排成在既垂直于漂移方向Z又垂直于離子注入方向X的Y方向 上提供空間聚焦；其中至少一個反射鏡具有周期性特征，該特征出于在Z方向上離子包的周期性空 間聚焦的目的而沿漂移Z方向提供靜電場的調制。如申請人在W02004US19593中所描述的那樣，離子反射鏡優選包括至少四個電 極，其中至少一個電極具有引力勢以提供飛行時間聚焦和Y方向上的所述空間聚焦。設備 可選地并入在W02004US19593中早先描述的平面多反射質譜儀的特征，諸如 在無場區域中的至少兩個透鏡， 用于在漂移方向上回復離子路徑的末端偏轉器， 所述脈沖離子源和所述接收器之間的至少一個同步彎曲界面。離子反射鏡內Z方向靜電場中的周期性調制通過下列步驟實現 將具有Z方向周期性幾何結構的至少一個輔助電極并入至少一個反射鏡電極 中，其中將可調電勢應用于該電極或一組電極以調節Z方向上的調制強度； 在至少一個反射鏡電極中制成一組周期性狹縫，同時增加其電場穿透這些狹縫 的附加電極； 在反射鏡電極之間插入具有Z方向周期性幾何結構的至少一個輔助電極； 更改至少一個反射鏡電極的幾何形狀使得電極開口在高度(Y方向)上周期性 (隨Z)變化，或電極在寬度(沿X方向)上周期性變化； 將一組周期性透鏡并入至少一個離子反射鏡的內部電極中或反射鏡電極之 間； 場調制的多種其他方法是可能的。具有Z方向周期性調制的可調強度的方案優 于具有固定的幾何調制的方案。光譜儀也可優選并入在專利申請W02004US19593、W02006102430、W02007044696、 W02003US13262和W02004008481中早先描述的特征，這些申請的公開通過引用并入本文。本發明的飛行時間分析的優選方法包括如下步驟 形成分析離子包； 在沿漂移Z方向延伸的兩個平行的且準平面的離子反射鏡之間使離子通過，同 時保留離子包沿Z方向的相對小的速度分量使得離子沿折線形離子軌跡運動；眷在接收器處接收離子； 形成具有所述離子反射鏡的靜電場使得離子在時間上聚焦和在一個Y方向上 空間聚焦；該靜電場在至少一個反射鏡內在Z方向上被空間周期性調制以便提供離子包沿 Z方向的空間聚焦。
該方法進一步可選地包括在W02004US19593中描述的步驟，即 通過至少兩個透鏡在離子反射鏡之間在漂移空間內對離子包的空間聚焦；在分 析儀的邊緣回復離子漂移的方向； 經由彎曲同步界面注入離子。在至少一個離子反射鏡內周期性調制靜電場的步驟包括下述的任何一個步驟 對至少一個反射鏡電極的形狀的空間調制，或 通過并入輔助電極引入周期性場(filed)，其中周期性聚焦的強度優選是可調 的。 所述調制的周期優選等于N Δ Z/2或N Δ Z，其中N是整數，而Δ Z是在一個反射鏡 中每次反射在漂移方向上的離子軌跡前進。根據本發明的一個實施例，多反射質譜儀(MR MS)的靈敏度和分辨率得以提高。根據本發明的另一個實施例，促進了 MR MS的制造。通過參考下面的說明書、權利要求和附圖，本領域技術人員將進一步明白和理解 本發明的這些和其他的特征、優點和目的。


圖IA和IB示出現有技術的MR-TOF MS ；圖2示出現有技術的平面MR-TOF MS ；圖3是具有周期性透鏡的現有技術的平面MR-TOF MS的示意圖；圖4A是具有通過位于兩個反射鏡電極之間的掩膜電極實現的空間場調制的準平 面離子反射鏡的優選實施例的頂視圖；圖4B是圖4A中所示的輔助電極的側視圖；圖4C是具有通過位于兩反射鏡電極之間的掩膜電極實現的空間場調制的準平面 離子反射鏡的優選實施例的透視圖；圖4D是通過末端偏轉器回復Z方向離子而具有穩定限制的窄離子束的準平面TOF MS的優選實施例的頂面圖；圖5是由通過將掩膜電極分為具有不同電勢的幾個部分產生的偏轉場來回復Z方 向離子的準平面TOF MS的優選實施例的頂面圖；圖6A是說明在準平面TOF MS的另一優選實施例中的、由正交加速器產生并在Z 方向上延長的初始平行離子束的平面圖，在該實施例中具有在嵌入一個離子反射鏡中的周 期性掩膜電極的幫助下Z向聚焦的離子束；圖6B是說明由正交加速器產生、在Z方向上延長、并具有實際角度和能量散布的 離子束在一準平面TOF MS中傳輸的平面圖，該準平面TOF MS具有在嵌入一個離子反射鏡 中的周期性掩膜電極的幫助下Z向聚焦的離子束；圖7A是本發明的準平面MR-TOF MS的一個實施例的示意圖，該MR-TOF MS具有 由并入離子反射鏡電極中的附加電極形成的、且周期為離子折線形運動的周期的一半的透 鏡；圖7B是本發明的準平面MR-TOF MS的一個實施例的示意圖，該MR-TOF MS具有由 并入離子反射鏡電極中的附加電極形成的、且周期為離子折線形運動的周期的四分之一的透鏡；圖8A是一個實施例的示意圖，在該實施例中將一組周期性透鏡加入到無場區域 中以進一步增加由位于反射鏡電極之間的附加電極提供的Z方向上的離子聚焦；圖8B是一個實施例的示意圖，在該實施例中將一組周期性透鏡加入到無場區域 中以進一步增加由實施到反射鏡電極中的附加電極提供的Z方向上的離子聚焦；圖9A是一個實施例的示意圖，在該實施例中通過至少一個反射鏡電極的幾何調 制實現對離子反射鏡的靜電場的調制；圖9B和9C是示出通過周期性變化電極厚度(9B)和通過周期性變化窗高度(9C) 而調制電場的示意圖；圖10是示出具有由離子陷阱制成的外部離子源和后隨第二 TOF質量分析儀的外 部碰撞反應池的系統的示意圖。
具體實施例方式本發明一般涉及質譜分析領域，更具體地，涉及包括多反射飛行時間質譜儀(MR TOF MS)的設備。尤其是，本發明通過并入反射鏡靜電場的細微的周期性調制來提高平面和 無柵MR-TOF MS的分辨率和靈敏度。由于提高的空間和時間聚焦，本發明的MR-TOF MS具 有更寬的容忍度并且沿延伸的折疊離子路徑具有確信的對離子束的限制。因此，本發明的 MR-TOF MS可經由離子存儲裝置有效耦合至連續離子源，從而節省了離子采樣的占空比。圖IA和IB示出Wollnik等人的英國專利No 2080021 (該英國專利的圖3和圖4) 的現有技術的多反射飛行時間質譜儀(MR-T0FMS)。在飛行時間質譜儀中由源12發射不同
質量和能量的離子。通過反射鏡R1、R2......Rn安排離子的多次反射，對離子到收集器20
的飛行路徑進行折疊。這些反射鏡使得離子飛行時間與離子能量無關。圖IA和IB示出多 個軸向對稱的離子反射鏡的兩種幾何形狀安排。在這兩種安排中，離子反射鏡都位于兩個 平行的平面I和II中，且都沿離子路徑的表面排列。在一種安排中，這個表面是平面(圖 1A)，而在另一種安排中，這個表面是圓柱22 (圖1B)。注意到離子以與離子反射鏡的光軸成 一角度而傳播，其引起附加的飛行時間偏差，并因此使實現高分辨率相當復雜。圖2示出Nazarenko等人在蘇聯專利SU1725289中描述的“折疊路徑”MR-TOF MS 的原型。MR-TOF MS包括兩個無柵靜電反射鏡，每個反射鏡由三個電極組成，電極3、4和5 用于一個反射鏡，而6、7和8用于另一個反射鏡。每個電極由一對平行的片“a”和“b”制 成，關于“中心”面)(Z對稱。源1和接收器2位于所述離子反射鏡之間的漂移空間中。反 射鏡提供多次離子反射。反射的次數通過相對于探測器沿X軸移動離子源進行調整。該專 利描述了在每個離子回合上實現的一類離子聚焦，在Y方向上實現空間離子聚焦和關于離 子能量的第二階飛行時間聚焦。注意到圖2的結構不提供位移方向(即Z軸)上的離子聚焦，所以實質上限制了 反射循環的次數。它也不提供關于在Y方向上散布的空間離子的飛行時間聚焦。因此，原 型的MR-TOF MS沒能給予分析儀的寬的接收，并因此沒能給予與真實離子源合作的能力。圖3是具有本申請發明人的現有技術周期性透鏡的平面MR-TOF MS的示意圖。光 譜儀包括兩個平行的和平面的離子反射鏡。每個反射鏡由具有矩形框架形狀、大致在漂移 的Z方向上延長的4個電極11形成。遠離反射鏡Z邊緣的電場是平面的，即依賴于X和Y而不依賴于Z。反射鏡被無場區域13分離。將一組周期性透鏡15放置在無場區域中。離 子脈沖以與X軸成小角度α而從源1噴射。當在Z方向上緩慢漂移時離子包在反射鏡之 間獲得反射。選擇該角度使得每次反射在Z方向的前進與周期性透鏡的周期相一致。透鏡 迫使離子沿折線形軌跡運動。末端偏轉器17允許回復離子運動。將遠端偏轉器設置為靜 態。在通過偏轉器后，離子被引導為沿另一折線形軌跡朝向離子接收器2，離子接收器2通 常是飛行時間探測器，諸如微通道板(MCP)或二次電子倍增管(SEM)。圖4示出本發明的準平面MR-TOF MS的一個優選實施例。在該實施例中，如圖 4A-4C所示，Z方向上的周期場結構由位于兩相鄰的反射鏡電極32和34之間的、具有周期 性窗31 (此處也表示為掩膜窗)的輔助電極30形成。掩膜窗31的Y高度優選等于反射鏡 電極的Y開口。掩膜窗31在Z方向上的間距等于每一次反射鏡反射的離子前進ΔΖ，且與 離子反射鏡的Y開口相當。應用到掩膜電極的電勢與兩相鄰反射鏡電極之間的中間電勢相 比稍有不同，使得在Z方向上產生弱的周期性聚焦電場。圖4C示出具有實際角度(0.4度) 和能量散布(5% )的離子軌跡。在操作中(圖4D)，通過象線性離子陷阱源一樣的脈沖離子轉換器或者雙正交注 入設備(W02007044696，其公開的內容通過引用并入本文)形成Z方向上窄的離子束。后 者形成在Y方向上延伸但在Z方向上窄的離子包。這些離子束在一組偏轉器或彎曲的同 步界面(諸如W0200610M30中公開的，該申請通過引用并入本文)的幫助下注入到飛行 時間分析儀中。這些包在圖示平面內并且以與X軸成小角度而被噴射，使得反射鏡中每一 次反射的離子前進ΔΖ與離子反射鏡中電場的空間調制的周期相一致。在分析儀內，離子 被提供時間聚焦以及Y方向上的空間聚焦的離子反射鏡34周期性反射而沿折線形軌跡運 動。通過掩膜電極30，離子被Z方向上的周期場聚焦。X方向上的掩膜電極透鏡的優選焦 距等于折線形運動的半周期。到達分析儀的末端后，離子優選返回或者被偏轉器返回，諸如 W02004US19593中所公開的，該申請公開的內容通過引用并入本文。可選地，離子包的漂移 方向被如下所述并入離子反射鏡中的偏轉器回復。在通過分析儀后(Ζ方向上的前方和后 方)，離子在一組偏轉器或彎曲的同步界面的幫助下噴射到探測器或另一個接收器上。圖5示出在到達分析儀的遠端(在Z方向上)之后在Z方向上反射離子的替代方 法。圖5實施例的離子反射鏡結構總體上與圖4A-4C的實施例類似，并具有如下提到的差 別。通過末端掩膜窗40產生的弱偏轉場執行反射，末端掩膜窗40被應用到窗的末端部分 的不同電勢分為兩部分41、42。一般地，將掩膜切割為多個部分和將稍微不同的電勢應用到 這些部分允許逐漸改變分析儀內的漂移角度。圖6Α和6Β示出優選實施例的另一選擇，其中分析儀容忍在Z方向上長的離子包。 再一次通過具有周期性窗51的輔助電極50執行Z方向上的離子聚焦。然而，在這種情況 下，掩膜窗51的尺寸實質上大于反射鏡電極的Y窗口。通過位于反射鏡之間的正交加速器 形成在Z方向上延長的離子束。加速后，離子包沿折線形路徑運動。優選地，只在一個反射 鏡內實施掩膜，且掩膜窗的步距等于Z方向上離子運動的周期2ΔΖ，如圖6中所示。可選 地，如圖4中所示，在兩個反射鏡處實施掩膜，且對面反射鏡中的掩膜中窗的位置在Z方向 上漂移ΔΖ。通過分析儀后，離子被探測器M接收。優選調整掩膜(多個掩膜)處的電勢 以在幾次反射后提供初始平行的單能的離子束，例如在如圖6Α中所示的飛行路徑長度的 一半處。電勢的最優調整使掩膜造成的小的飛行時間偏差、用實際角度限制離子、和沿整個飛行路徑散布的能量得到折衷，如圖6B中所示。圖7A示出本發明的準平面MR-TOF MS的另一實施例的示意圖，通過并入離子反射 鏡電極(此處是并入挨著無場區域的內部電極)的附加電極形成周期性透鏡60。圖7A中 的透鏡周期等于離子折線形運動(每次反射一個透鏡)的半周期。可選地，如圖7B中所示， 透鏡62的周期可等于離子折線形運動(每次反射兩個透鏡)的周期的四分之一。圖8示出又一實施例，其中將一組周期性透鏡70加入到無場區域中以進一步增加 Z方向上的離子聚焦，該離子聚焦由如圖8A中所示位于反射鏡電極之間、或如圖8B中所示 實施在反射鏡電極72中的附加電極提供。無場中的這組周期性透鏡組可用一組束限制掩 膜(beam restricting mask)來取代，該組束限制掩膜防止離子通過準平面反射鏡的周期 性場偶爾欠聚焦或者過聚焦而擊中探測器，并由此在不同次數的反射之后達到探測器。圖9A示出再一實施例，其中通過至少一個反射鏡電極的幾何調制來實現對離子 反射鏡的靜電場的調制。圖9B示出通過周期性變化電極厚度來調制電場。圖9C示出通過 周期變化窗高度來調制電場。由于電極的電勢被固定成提供最好的飛行時間和空間聚焦， 因此幾何調制為每個選定的幾何調制造成在Z方向上固定的離子聚焦強度。調制強度應被 選擇為在分析儀的接收和分辨率之間進行折衷。圖10示出具有由離子陷阱80制成的外部離子源和具有后隨第二 TOF質量分 析儀90的外部碰撞反應池的布置。外部設備經由同步彎曲界面85耦接至MRT。在申請 W02003US13262和W02004008481中描述了串聯TOF儀器的這一布置。附圖給出本發明人在在前申請中描述的幾個不同的設置。單級TOF MS采用離子陷 阱來積累來自連續離子源的離子。離子包經由彎曲場界面85噴射到分析儀中。兩次(前 后)通過分析儀之后，離子通過同步界面的第二段(leg)并撞擊到通用TOF探測器(圖中 未示出)上。在將該儀器作為高通過量串聯質譜儀運行的情況下，探測器被后隨快速第二 TOF 光譜儀的快速碰撞反應池所代替。當母離子在MR-TOF MS中在時間上分離時，碎片被快速形 成并在一段時間內為每個離子種類進行分析。這允許所謂的用于多個母離子的平行MS-MS 分析而不引入附加的離子損耗，常涉及在其他類型的串聯儀器中掃描。在將該儀器作為高分辨率串聯而運行的情況下，離子從軸向陷阱周期性地噴射到 MRT分析儀中。單一離子種類被按時選擇且注入回到軸向陷阱中，軸向陷阱此時作為碎裂單 元(fragmentation cell)。碎片在氣體池中被碰撞衰減且噴射返回相同的MRT分析儀中用 于分析碎片質量。上述說明僅作為優選的實施例。本領域技術人員和制造或使用本發明的人將想到 對本發明的修改。因此，要理解在上面的附圖和描述中示出的實施例僅僅出于示例性的目 的，且并不旨在限制本發明的范圍，本發明的范圍由所附的權利要求根據專利法原理，包括 等同的原則進行解釋來限定。
權利要求
1.一種多反射飛行時間質譜儀，包括沿漂移方向(Z)延伸且由平行電極形成的兩個準平面靜電離子反射鏡，其中所述反射 鏡被無場區域分離；脈沖離子源，以與垂直于漂移方向Z的X方向成小角度而釋放離子包，使得離子包在離 子反射鏡之間被反射并沿漂移方向漂移；接收器，用于接收離子包；其中所述反射鏡被定位成在所述接收器上提供飛行時間聚焦，并且在既垂直于漂移方 向Z又垂直于離子注入方向X的Y方向上提供空間聚焦；并且其中至少一個反射鏡具有周期性特征，該特征出于在Z方向上離子包的周期性空間聚 焦的目的沿漂移Z方向提供靜電場的調制。
2.如權利要求1中所限定的裝置，進一步包括至少一個末端偏轉器以便在漂移方向上 回復離子路徑。
3.如權利要求1中所限定的裝置，進一步包括所述脈沖離子源和所述接收器之間的至 少一個同步彎曲界面。
4.如權利要求1中所限定的裝置，進一步包括在無場區域中的至少兩個透鏡。
5.如權利要求1中所限定的裝置，其中至少一個反射鏡包括至少四個電極，其中至少 一個電極具有應用于其的引力勢以提供所述飛行時間聚焦和所述Y方向上的空間聚焦。
6.如權利要求1中所限定的裝置，其中所述周期性特征包括開口在高度(Y方向)上變 化的至少一個反射鏡電極。
7.如權利要求1中所限定的裝置，其中所述周期性特征包括具有變化的寬度(沿X方 向)的至少一個反射鏡電極。
8.如權利要求1中所限定的裝置，其中所述周期性特征是并入至少一個離子反射鏡的 內部電極中的一組周期性透鏡。
9.如權利要求1中所限定的裝置，其中所述周期性特征包括并入至少一個反射鏡電極 中的一組輔助電極，并且其中輔助電極的電勢在Z方向上周期性變化。
10.如權利要求1中所限定的裝置，其中所述周期性特征的周期等于N*Δ Z/2，其中N 是整數，并且ΔZ是每次反射所述離子折線形軌跡在漂移方向上的前進。
11.如權利要求1中所限定的裝置，其中所述周期性特征的周期等于所述折線形軌跡 的周期的整數倍。
12.—種飛行時間分析方法，包括下列步驟形成分析的離子包；在沿漂移Z方向延伸的兩個平行的、準平面的離子反射鏡之間使離子通過，同時保留 離子包沿Z方向的相對小的速度分量使得離子沿折線形離子軌跡運動；在接收器處接收離子；在時間上和在空間聚焦的Y方向上聚焦所述離子；并且在至少一個反射鏡內空間和周期性調制靜電場以提供離子包沿Z方向的空間聚焦。
13.如權利要求12中所限定的方法，進一步包括在分析儀的邊緣回復離子漂移的方向 的步驟。
14.如權利要求12中所限定的方法，進一步包括經由彎曲同步界面注入離子。
15.如權利要求12中所限定的方法，進一步包括通過至少兩個透鏡在離子反射鏡之間 在漂移空間內對離子包的空間聚焦。
16.如權利要求12中所限定的方法，其中在至少一個離子反射鏡內周期性調制靜電場 的所述步驟包括對至少一個反射鏡電極的形狀的空間調制的步驟。
17.如權利要求12中所限定的方法，其中在至少一個離子反射鏡內周期性調制靜電場 的所述步驟包括引入輔助電極的周期性場的步驟。
18.如權利要求12中所限定的方法，其中所述調制的周期等于N*Δ Z/2，其中N是整 數，并且△Z是每次反射所述離子折線形軌跡在漂移方向上的前進。
19.如權利要求12中所限定的方法，其中形成離子包的所述步驟包括來自連續離子源 的離子的離子積累的步驟。
20.如權利要求12中所限定的方法，其中在Z方向上周期性聚焦的強度是可調的。
全文摘要
本發明涉及準平面多反射飛行時間質譜儀。多反射飛行時間(MR-TOF)質譜儀包括沿漂移方向(Z)延伸并且由平行電極形成、并被無場區域分離的兩個準平面靜電離子反射鏡。MR-TOF包括脈沖離子源以與垂直于漂移方向Z的X方向成小角度而釋放離子包。離子包在離子反射鏡之間被反射并沿漂移方向漂移。安排反射鏡以在接收器上提供飛行時間聚焦離子包。MR-TOF反射鏡在既垂直于漂移方向Z又垂直于離子注入方向X的Y方向上提供空間聚焦。在優選實施例中，至少一個反射鏡具有在漂移Z方向上提供離子包的周期性空間聚焦的特征。
文檔編號B01D59/44GK102131563SQ200880130841
公開日2011年7月20日 申請日期2008年7月16日 優先權日2008年7月16日
發明者A·N·弗倫琴科夫, M·I·亞沃爾 申請人:萊克公司