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      離子修飾的制作方法

      文檔序號:9457528閱讀:801來源:國知局
      離子修飾的制作方法
      【技術領域】
      [0001]本公開涉及裝置和方法,且尤其涉及光譜儀和光譜測定方法。
      【背景技術】
      [0002]離子迀移光譜儀(MS)能夠通過將感興趣的樣本中的材料(例如分子、原子等等)電離以及測量由此產生的離子在已知電場中行進已知距離所耗費的時間來識別該材料。離子的飛行時間能夠通過檢測器測量,并且該飛行時間與離子迀移性相關聯(lián)。離子迀移性與離子的質量和幾何結構相關。由此,通過在檢測器中測量離子的飛行時間,可以推斷出離子的標識(identity)。這些飛行時間可以作為等離子譜圖以圖形或數(shù)值的方式顯示。

      【發(fā)明內容】

      [0003]在一些情況下,一些離子能夠用射頻RF電場進行修飾(例如通過將其分段),以便提供附加信息,該附加信息能夠被用于推斷出這些離子的標識。這在離子的測量中提供了附加的自由度,并且由此可以提升對難以區(qū)分的離子間的差異性進行解決的能力。如果測量是在存在污染物或者艱難的操作條件下進行的,或者如果樣本包含了具有相似的幾何結構和質量等等的樣本,頂S的離子檢測、離子識別及離子修飾的能力將是解決這些問題的一種途徑。
      【附圖說明】
      [0004]現(xiàn)在將參考附圖來僅以舉例的方式描述本公開的實施方式,其中:
      [0005]圖1是光譜儀的例圖;
      [0006]圖2A-2E是用于示出圖1所示的光譜儀的變體的光譜儀示例的示意圖;以及
      [0007]圖3是示出操作光譜儀的方法的流程圖。
      【具體實施方式】
      [0008]本公開的實施方式涉及的是結合諸如RF之類的交變電場來有選擇地施加熱能,以便修飾來自感興趣的樣本的離子。與單獨使用電場和熱能相比,這樣做能夠使用較少的能量來修飾離子。這樣做能夠更高效地操作便攜式光譜儀裝置,例如手持和/或電池供電的裝置。
      [0009]離子迀移光譜儀能夠確定樣本是否包含具有第一特性(例如與感興趣的一種或多種物質相關聯(lián)的飛行時間)的離子。然后,通過操作該離子迀移光譜儀,能夠對母離子施加熱能以及射頻RF電場,由此獲取子離子。然后,所述子離子能夠具有第二特性(例如第二飛行時間),并且這樣做能夠基于第一特性和第二特性來確定母離子的標識或候選標識選集。
      [0010]作為本公開的另一個示例,離子迀移光譜儀能夠包括被配置成對處于光譜儀區(qū)域(例如與離子修飾器相鄰的預先定義的區(qū)域)中的離子施加RF電場的離子修飾器;被配置成加熱該區(qū)域的加熱器;以及被配置成在操作離子修飾器施加RF電場之前對加熱該區(qū)域的加熱器進行操作的控制器。這種加熱處理可被區(qū)域化,以使所述區(qū)域的加熱超出光譜儀的其他區(qū)域。例如,離子修飾器可被布置成對處于光譜儀漂移室的區(qū)域的離子施加RF電場,并且加熱器可被配置成對該區(qū)域的加熱超出對漂移室的其他區(qū)域的加熱。
      [0011]圖1是包含了與漂移室104通過閘門106分離的電離室102的離子迀移光譜儀(HS) 100的例圖。閘門106能夠控制從電離室102進入漂移室104的離子的通道。在圖1中,電離源110被布置成將電離室102中的材料電離。如所示,IMS 100包括能將材料從感興趣的樣本引入電離室102的入口 108。
      [0012]在圖1所示的示例中,漂移室104處于電離室102與檢測器118之間,以使離子能夠穿過漂移室到達檢測器118。該漂移室104可以包括一系列的電極102a-d,這些電極會在漂移室中施加電場,以便將離子從電離室沿著漂移室104移動至檢測器118。
      [0013]IMS 100可被配置成在與離子行進至檢測器118的路徑大致相反的方向上提供漂移氣體流。舉例來說,該漂移氣體能夠從鄰近檢測器118的位置朝著閘門106流動。如所示,漂移氣體入口 122和漂移氣體出口 124能夠用于使得漂移氣體穿過漂移室。例示的漂移氣體包括但不限制于氮、氦、空氣、再循環(huán)空氣(例如經(jīng)過清潔和/或干燥的空氣)等等。
      [0014]檢測器118可被耦合成向特性確定器200提供信號。該特性確定器200能夠使用來自檢測器118的電流來推斷出離子已經(jīng)達到檢測器118,并且離子的特性能夠基于該離子從閘門106沿著漂移室104到達檢測器118的時間而被確定。檢測器118的示例被配置成提供用于指示離子已經(jīng)到達檢測器118的信號。舉例來說,該檢測器可以包括可被帶電以捕獲離子的法拉第盤(faraday plate)。
      [0015]電極120a_d可被布置成將離子引導至檢測器118,舉例來說,電極120a_d可以包括圍繞漂移室104布置而將離子聚焦到檢測器118的環(huán)形物。雖然圖1的示例包括多個電極120a-d,但在一些示例也可以只使用兩個電極,或者可以將單個電極與檢測器118結合使用,以便通過施加電場來將離子引導至檢測器118。其他的電極配置也是可行的,其示例包括但不限制于具有其他幾何結構形狀的電極以及具有連續(xù)涂層之類的電阻和/或導電(例如電阻性導電體)涂層的電極。
      [0016]射頻RF電極126可被布置成橫跨漂移室104,以使從電離室傳遞至檢測器的離子經(jīng)過RF電極。該RF電極可以包括導體網(wǎng)格,所述導體網(wǎng)格可以包括金屬,例如鎳。在一個示例中,該導體的直徑可以是20微米。并且在一個示例中,這些導體可以間隔30微米。RF電極可以包括相互間隔的兩個電極,例如兩個網(wǎng)格。在一個示例中,這兩個網(wǎng)格之間的間隔可以是250微米。RF電極可以使處于漂移室104的區(qū)域的離子遭遇到RF電場。如果RF電極126包括兩個電極,那么該區(qū)域可以由這兩個電極之間的間隔來提供。
      [0017]在圖1中,RF電極126包括加熱器127,其被布置成向漂移室的區(qū)域提供熱能,該區(qū)域中,RF電極被布置以使離子遭遇到RF電場。在圖1的示例中,加熱器127包括可作為RF電極126的一部分的電阻性電導體。
      [0018]在圖1所示的示例中,特性確定器200與控制器202耦合,并且該控制器能被配置成有選擇地控制向RF電極126施加的RF電壓;以及控制加熱器127的加熱。相應地,該控制器202能夠基于特性確定器200所確定的離子特性來控制熱能和/或RF電場的施加。
      [0019]光譜儀100可以包括防護裝置123,該防護裝置可以包括被布置成通過提供等電位絲網(wǎng)來禁止與離子相關聯(lián)的電場在離子實際到達檢測器之前到達該檢測器的導體。這樣做可以禁止檢測器在離子到達檢測器118之前錯誤地檢測到離子的到來。該防護裝置123可以用以網(wǎng)格的形式布置的導電材料來提供。并且該防護裝置123可以與選定的電壓相耦合,例如由控制器202耦合。
      [0020]光譜儀100可以包括用于感測漂移室104中的溫度并且基于感測到的溫度來向控制器202提供信號的傳感器105。該傳感器105可被部署在漂移室104中,舉例來說,該傳感器105可以附在漂移室的壁部。該溫度傳感器105可以包括任何傳感器,例如包含了熱敏電阻或熱電偶的電學傳感器(例如電子傳感器)。控制器202可被配置成獲取來自溫度傳感器105的信號,并且會在溫度低于選定的閾值溫度的情況下啟用加熱器127施加熱能的操作。舉例來說,該控制器202可被配置成除非溫度低于選定的閾值溫度,否則不操作加熱器127。
      [0021]在光譜儀100的工作過程中,來自樣本的材料能夠經(jīng)由入口 108而被引入電離室104,并且會在電離室中由電離源110電離。然后,控制器202能夠通過操作閘門106來將離子引入漂移室104,由此特性確定器202能夠確定離子的特性(例如基于離子在漂移室104中的飛行時間)。
      [0022]在特性確定器200確定來自樣本的離子具有選定特性(例如與感興趣的物質相關聯(lián)的飛行時間)的情況下,控制器202可被配置成執(zhí)行推斷這些離子的標識的判定處理。該判定處理可以包括獲取來自樣本的更多離子,并且通過操作閘門106來將這些離子引入漂移室104。然后,控制器202能夠通過操作RF電極126或加熱器127來修飾離
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