本發(fā)明涉及一種可作為質(zhì)量分析器的離子儲存裝置，尤其涉及一種可作為線型離子阱質(zhì)量分析器的線型離子束縛裝置及其陣列結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：
質(zhì)譜分析方法是目前主流的化學(xué)及生命科學(xué)領(lǐng)域的重要分析方法中的一種。作為質(zhì)譜分析方法的主要分析裝置，質(zhì)譜儀近年來已出現(xiàn)從臺式儀器向便攜式車載儀器，甚至是手提式儀器發(fā)展的趨勢。這些新的移動設(shè)備的發(fā)展對質(zhì)譜儀的各主要部件，尤其是作為質(zhì)譜儀工作核心的質(zhì)量分析器的小型化提出了新的需求。最主要的目標就是如何在結(jié)構(gòu)小型化、簡單化的同時，保證質(zhì)量分析器的基本分析性能。同時，諸如真空腔體及獲取系統(tǒng)等外周部件也對便攜式質(zhì)譜分析方法的發(fā)展造成了諸多限制。在各種質(zhì)量分析器種類之中，離子阱質(zhì)量分析器具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧的特點。同時，這類質(zhì)量分析器對工作真空度的要求是目前各種質(zhì)量分析器中最低的。因此，在便攜式質(zhì)譜儀的應(yīng)用中，以離子阱質(zhì)量分析器為核心部件的儀器占據(jù)了主要角色。離子阱質(zhì)量分析器與作為主流質(zhì)譜儀器的四極桿質(zhì)量分析器對待測離子的分析都是基于不同離子在四極射頻束縛電場中的軌跡穩(wěn)定性來進行的。按四極束縛電場的空間結(jié)構(gòu)特點，可以分為軸旋轉(zhuǎn)對稱的三維四極束縛電場和軸平移對稱的二維四極束縛電場。對于離子阱質(zhì)量分析器，這兩種內(nèi)部電場結(jié)構(gòu)對應(yīng)于三維離子阱和線型離子阱兩種基本種類。最初出現(xiàn)的離子阱結(jié)構(gòu)是三維離子阱，由于電場結(jié)構(gòu)特性，使得該類型離子阱的結(jié)構(gòu)主要均由旋轉(zhuǎn)體構(gòu)成，這使得它的加工工藝可以采用車床加工。由于在車加工中，三維結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)僅需車刀在通過z旋轉(zhuǎn)軸的二維r-z平面上位移確定，即使理想三維離子阱的表面為旋轉(zhuǎn)雙曲面，也可以方便地通過數(shù)控車床加工來實現(xiàn)，其加工精度可容易地到達1微米左右，符合國內(nèi)目前精密加工工藝的基本水平。目前國內(nèi)已出現(xiàn)了以三維離子阱為質(zhì)量分析器的便攜式質(zhì)譜儀器。然而在三維離子阱中，離子在被分析之前以類點狀分布聚集在其結(jié)構(gòu)中心處。由于離子-離子之間庫倫排斥力造成的空間電荷效應(yīng)，使得三維離子阱能夠存儲的離子數(shù)量相對有限。同時，在作離子分析時，大量離子在空間中的聚集使得阱內(nèi)束縛電場發(fā)生變化，尤其是離子在阱中心部分中的大量聚集對該部分的電位分布將造成更大的影響。通常三維離子阱中離子儲存的上限不超過106～107個。同時當儲存離子超過5x104個，或包含的同質(zhì)荷比離子超過5x103個時，三維離子阱的質(zhì)量分辨能力就會發(fā)生嚴重下降，這很大程度上影響了離子阱作為定量分析工具時的動態(tài)范圍。并且，不同質(zhì)荷比離子在三維離子阱中的引入效率與其引入射頻相位存在明顯關(guān)系，這也導(dǎo)致了使用外離子源結(jié)構(gòu)時，其靈敏度明顯下降，同時，利用碎裂離子豐度譜作定性標準時，其分析結(jié)構(gòu)也因上述的質(zhì)量歧視過程發(fā)生而較不可靠。90年代中期，美國Finnigan公司的JohnEPSyka等人針對上述問題提出了二維直線型離子阱結(jié)構(gòu)。在直線型離子阱中，離子被準二維四極射頻電場聚集在一個中心軸附近，因此，在同樣空間電荷密度下，它能夠容納的離子數(shù)量大大增加，二維直線形離子阱可以存儲比三維離子阱多至少一個量級的離子，并可以避免明顯的空間電荷效應(yīng)影響。近年來的文獻報道指出，直線離子阱在存儲上百萬個離子時，仍能使其質(zhì)譜分辨能力不受影響。在最初專利文件US5420425中，Syka等人指出該結(jié)構(gòu)最少需要兩個在軸向延長的電極來實現(xiàn)。然而，由于構(gòu)建理想二維四極場的需要，通常的直線型離子阱具有如圖1所示的“四極桿”對稱性結(jié)構(gòu)。相互反相的一組射頻電源101、102的輸出電壓分別附加到電極對12、14和電極對11、13上，提供徑向束縛的射頻四極電場，被捕獲離子的軸向運動被一組端電極15，16所束縛。與四極桿質(zhì)量分析器類似，該離子阱需要一對相位相反的射頻電壓源101、102驅(qū)動。與四極桿不同的是，為束縛離子沿軸向的運動，需要在阱的中軸前、后端設(shè)置端電極結(jié)構(gòu)15、16，通過其上電壓限制離子的運動。在加工特點上，直線型離子阱的電極體加工時需要使用高精度的曲面磨床，加工難度較三維離子阱遠高。同時，電極體11、12、13、14間的裝配也不能采用三維離子阱的旋轉(zhuǎn)絕緣體結(jié)構(gòu)，而是要在支持絕緣體的內(nèi)柱面上加工異型配合槽、鍵結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，這使其整體工藝更為復(fù)雜，超出了目前國內(nèi)一般精密加工水平。四極束縛電場的一個重要特征是其空間電位隨距場中心的距離分布為二次函數(shù)，因此離子在電場中振動時所受的回復(fù)力滿足胡克定律，即呈現(xiàn)出簡諧振動特質(zhì)。通常直線離子阱的分析過程的最后一步是離子按其質(zhì)量電荷比依次與輔助激發(fā)電壓發(fā)生共振，從而在直線離子阱電極上加工出的槽狀狹縫離開離子阱而被離子探測裝置檢測而形成質(zhì)譜。但由于槽狀狹縫的存在，狹縫附近的空間電位勢相對完整雙曲面電極的結(jié)構(gòu)形成的空間電位勢將發(fā)生缺失，即在引出槽附近的場強發(fā)生下降。這種空間電場的變化可以用阱內(nèi)空間贗勢的諧函數(shù)級數(shù)展開∑AnRe(x+yi)n來表示，其中x為離子逐出方向，y為與離子阱軸及該逐出方向正交的另一方向，A2項為四極場成分，An項為2n極場成分。在加入引出槽結(jié)構(gòu)17后，在離子逐出方向上離子將受到由槽附近射頻電場的損失所產(chǎn)生的負射頻高階場的作用。負高階場對離子運動的直接影響是，離子在其振動幅度變大時，其共振頻率會發(fā)生紅移。由于通常質(zhì)量掃描是從低質(zhì)荷比向高質(zhì)荷比方向進行的，離子運動頻率將隨掃描過程發(fā)生藍移。上述紅移過程就會使離子運動共振失諧而使逐出過程變得緩慢，造成質(zhì)量分辨率的損失。為克服上述問題，直線型離子阱的發(fā)明者采用了所謂的拉伸結(jié)構(gòu)，即將位于離子逐出方向x上的對電極間距相對理想四極場的邊界位置向外對稱拉伸，這一操作會在離子逐出方向上產(chǎn)生正An值的高階電場。由于在正常的質(zhì)量掃描過程中，任一特定質(zhì)荷比的離子運動頻率持續(xù)發(fā)生藍移過程，即運動頻率向高頻方向移動，引入正高階場可以對離子阱的質(zhì)量分析過程產(chǎn)生如下優(yōu)勢：首先，離子在阱中心建立共振時，會由于共振建立時的振幅加大產(chǎn)生共振頻率的藍移；隨后，這一藍移效應(yīng)會在合適的掃描速度下，同質(zhì)量掃描過程中離子運動頻率了的自然藍移過程發(fā)生同步作用，使得離子在逐出運動頻移過程中始終有效共振而加速其出射，最終提高直線型離子阱作為質(zhì)量分析器時的質(zhì)量分辨力。通常，為達到這一目的，這一電極結(jié)構(gòu)拉伸比率設(shè)定在3％～10％原始雙曲四極場半徑左右，其中場半徑指準四極電場的鞍點，又稱電場中心到邊界電極的距離。值得指出的是，最終商業(yè)化的JaeSchwartz等人設(shè)計的直線離子阱方案具有x-y平面對稱性的結(jié)構(gòu)，其離子逐出過程在x方向的發(fā)生幾率是一致的，因此在他們的商用儀器中，設(shè)計了同時使用一對安置于直線型離子阱兩側(cè)的檢測器組來獲取質(zhì)譜，以達到最大的離子檢測效率。Sciex公司的J.Hager在稍后提出了另一種軸向逐出的線型離子阱技術(shù)，這種技術(shù)中，離子是從類四極桿結(jié)構(gòu)的軸端方向質(zhì)量選擇性地離開直線離子阱。由于離子不需從徑向離開，也不必在桿型電極上開槽，因此回避了負高階場等不利因素對場型和器件性能的影響。這種技術(shù)利用類四極桿結(jié)構(gòu)一端射頻邊緣場和四極桿結(jié)構(gòu)末端直流電極15造成阻抑電場對離子逐出和阻擋的過程中，其組合作用隨離子徑向坐標變大而發(fā)生的從阻擋到逐出的變化特性，完成離子在軸端的逐出的質(zhì)量選擇過程。該技術(shù)的優(yōu)點是該離子阱沒有引出槽造成的邊界電場缺陷，因此還可以做普通的四極質(zhì)量濾質(zhì)器來使用，而缺點是由于離子只有運動到阱的末端才能發(fā)生軸向邊緣場逐出的過程，因此在快掃描速度調(diào)節(jié)下，儲存在阱中的離子只有當其處于阱末端時才有機會逐出，否則將損失在桿電極上，這就導(dǎo)致其極限掃描速度與離子探測效率落后于Schwartz等人在先提出的徑向逐出過程。以上是目前已知的兩種基本的線型離子阱工作方式。而作為對阱電極結(jié)構(gòu)的簡化改進，Purdue(普度)大學(xué)的歐陽證、RG.Cooks教授等在2003年所預(yù)申請的美國專利US6838666提出了在原直線離子阱的類四極桿結(jié)構(gòu)中，用平面電極取代原先商用儀器中的雙曲面或圓桿電極結(jié)構(gòu)，形成了矩形線型離子阱質(zhì)量分析器。由于平面柱面電極結(jié)構(gòu)加工相對容易，因此該質(zhì)量分析器在同等加工精度下更易實現(xiàn)。這一結(jié)構(gòu)的缺點在于，矩形平面電極組成的離子阱截面結(jié)構(gòu)使得該阱引入了大量的高階場效應(yīng)。同時，由于該阱仍采用了x-y平面對稱的結(jié)構(gòu)，并使用了位于八極場非線性共振帶的非整數(shù)分頻偶極激發(fā)輔助射頻。從原理來說，該質(zhì)量分析器逐出方向x上的離子出射幾率仍是相同的，為得到最高的離子檢測效率，仍需使用了一對安置于直線型離子阱兩側(cè)的檢測器組來獲取質(zhì)譜。作為進一步的工作，針對矩形平面電極結(jié)構(gòu)相對于雙曲面結(jié)構(gòu)所帶來的電場缺陷，2004年復(fù)旦大學(xué)丁傳凡等人在中國專利200410024946.8提出了用普通印刷線路板加工制作離子阱，并提出了利用印刷線路板表面電極附加不同射頻電壓幅度的方法來調(diào)整阱內(nèi)場型。相比較于矩形離子阱設(shè)計，印刷線路板離子阱擁有較少的高階場成分，其四極場成分可高達98％，在同等射頻幅度下可使阱中央的電場強度相比矩形離子阱更強，使束縛的離子云獲得更好的碰撞聚焦效果。該設(shè)計中的離子阱有四塊完全合圍的PCB平板電極和兩片帶支承腳的薄片電極端蓋形成。作為該設(shè)計的更進一步簡化，丁傳凡等人在中國專利申請200610001017.4及美國專利申請2009/0294655A1中又進一步提出了一種離子存儲與分析裝置陣列，包含兩排或兩排以上相互平行放置的電極陣列，電極陣列中的條狀電極相互平行。相鄰電極條上施加不同相位的高頻電壓，使得在兩電極陣列之間的空間里產(chǎn)生高頻電場，進而在此空間構(gòu)成多個并列的直線型離子束縛區(qū)域。從發(fā)明人等在美國分析化學(xué)(AnalyticalChemistry)雜志上發(fā)表的結(jié)果來看，該直線型離子阱陣列在節(jié)省了每個儲存單元出射正交方向(y向)的圍繞電極后，仍能獲得與簡單堆砌矩形離子阱陣列結(jié)構(gòu)相同的質(zhì)量分辨效果，而結(jié)構(gòu)更為緊湊。同時，由于省去了出射正交方向的電極單元，由原先這些電極單元所帶來的可能存在的機械結(jié)構(gòu)誤差也被一并回避了。相對于之前他人提出的多層同心圓式離子阱陣列結(jié)構(gòu)，例如美國專利US6762406中普度大學(xué)RG.Cooks研究組提出的圓柱型離子阱陣列及之后Ramsy等人制作的基于微機械與微加工技術(shù)(MEMS)的圓柱型離子阱陣列質(zhì)量分析器芯片等，丁傳凡等人提出的上述器件具有直線型離子儲存裝置所特有的離子儲存容量大等特點。需要指出的是，該離子阱陣列的探測器所需面積仍與之前的離子阱陣列設(shè)計類似，需占據(jù)近似于離子阱陣列本體的所占面積。這一點對離子阱陣列的多通道同步檢測，即多個離子阱分別儲存離子，然后按同一質(zhì)量軸選擇性出射的分析過程是相當不利的。這是由于較大的檢測器面積在庫倫檢測中意味著更大的收集極電容，因此相對于檢測單個離子阱時的檢測器設(shè)計情況，相同離子電流所造成的瞬時電壓響應(yīng)就會下降。解決這一問題固然可以通過設(shè)立多個獨立的檢測器單元來解決，然而由于多個檢測器單元需要多套后級放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路配合，在實際應(yīng)用中增加了其復(fù)雜性。在中國專利申請200910054963.9中，復(fù)旦大學(xué)潘鑫淵等人從電極結(jié)構(gòu)上進一步簡化了上述丁傳凡等人所設(shè)計的PCB電極平行陣列結(jié)構(gòu)離子阱。在其結(jié)構(gòu)中運用了兩片平行放置的PCB電路板，其上各有一塊相互對應(yīng)的射頻平面電極，用于在這對射頻平面電極間的空間內(nèi)形成準四極束縛電場。為改善結(jié)構(gòu)場型，在每個射頻電極的平面兩側(cè)設(shè)計了兩塊位于同一平面上的端蓋電極。利用同側(cè)兩片端蓋電極的共同作用，起到替代原先“類四極桿”結(jié)構(gòu)出射正交方向Y電極的作用。然而這種設(shè)計結(jié)果的質(zhì)量分辨性能較不理想，從已顯示的關(guān)于全氟三丁胺的電子轟擊電離源譜圖來看，其僅能在200Thomson以下質(zhì)量范圍獲得單位質(zhì)量分辨。以上用于做質(zhì)量分析器的線型離子束縛裝置設(shè)計均建立在X-Y雙對稱的幾何結(jié)構(gòu)上，在這些結(jié)構(gòu)中，質(zhì)量分析器在逐出方向x上兩側(cè)的離子出射幾率是相同的。為改進類四極桿線型離子束縛裝置的逐出特性，F(xiàn)ranzen等人在美國專利US6831275中提出在類四極桿離子阱中，在離子逐出方向上在原有四極場上通過結(jié)構(gòu)或電壓修正獲取六極場，十極場等不對稱高階多極場成分附加，利用其非線性共振在x方向正負不對稱的特點，改善其在軸端的離子質(zhì)量選擇性及逐出效率。這些特點也在DJDouglas等人的美國專利US7141789中被再次提及，并指出1％～10％的六極場附加可以通過x方向的不對稱非線性共振使離子選擇性地損失在桿狀電極上，用于改善軸端逐出的離子選擇特性。但這些在先技術(shù)中均只涉及類四極桿結(jié)構(gòu)，且并未討論離子徑向質(zhì)量選擇逐出過程中離子出射取向特性的設(shè)置。Varian公司的GregoryJ.Wells在美國專利US7034293中提出了另一種方法，通過改變附加在類四極桿結(jié)構(gòu)上的直流電壓配置來使阱的離子束縛中心與幾何中心偏移，用于改善離子阱徑向逐出的不對稱特性。然而從基本的四極束縛裝置理論可見，附加直流偏置后，離子阱截面上會附加一定的四極直流電場，從而產(chǎn)生高質(zhì)量丟失現(xiàn)象而造成引入離子時的質(zhì)量歧視，并影響全質(zhì)量掃描的性能。丁力等人在中國專利申請200910253112.7中提出了用置于離子束縛裝置外的場調(diào)節(jié)電極來改善此類裝置的逐出方向選擇性，該方法同樣通過一個直流偏置對離子的逐出特性加以調(diào)節(jié)。由于該方案中電極位于束縛裝置外側(cè)，其電壓變化對束縛裝置中心影響較小，相對Varian專利中的方案質(zhì)量歧視等問題大為改善。不過該專利申請的實施例中仍只描述了普通的類四極桿結(jié)構(gòu)直線離子阱系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是提供一種簡化的線型離子束縛裝置，用于克服傳統(tǒng)類四極桿型直線離子阱組裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜、絕緣定位件加工困難的問題，同時提供較為良好的內(nèi)部補償射頻電場，提高該裝置作為質(zhì)量分析器時的質(zhì)量分辨能力。本發(fā)明的一個方面提出一種線型離子束縛裝置，包括沿該線型離子束縛裝置的中軸線兩側(cè)相對設(shè)置的一對沿軸向伸展的主射頻電極，在至少一個主射頻電極上設(shè)有離子引出槽。其中該對主射頻電極中的每一個主射頻電極在垂直于該中軸線的各截平面上的截面圖形，都對通過該中軸線的一主對稱平面保持對稱，其中該對主射頻電極上附加的射頻電壓相位相同。該裝置還包括分別位于該對主射頻電極兩側(cè)且對偶于該主對稱平面放置的至少一對輔助電極對，其中至少一個輔助電極具有有限個對稱平面，且各對稱平面與該對主射頻電極的對稱平面之間的各個夾角中，存在一大于0度并小于90度的最小夾角。在本發(fā)明的一實施例中，包括兩對對偶于該主對稱平面放置的輔助電極對。在本發(fā)明的一實施例中，該中軸線為位于該對主射頻電極的主對稱平面內(nèi)的曲線。在本發(fā)明的一實施例中，該離子引出槽是由關(guān)于該主對稱平面對稱的一對主射頻電極組成部分間的間隙構(gòu)成。在本發(fā)明的一實施例中，該線型離子束縛裝置相對于經(jīng)過該中軸線且垂直于該主對稱平面的平面對稱。在本發(fā)明的一實施例中，該線型離子束縛裝置在垂直于該主對稱平面的方向上不存在其他對稱面。在本發(fā)明的一實施例中，該線型離子束縛裝置在垂直于該中軸線的截面上的瞬時靜態(tài)電勢分布，在以電場鞍點為中心的諧函數(shù)級數(shù)展開項中具有以六極場為主的不對稱成分，其中六極場與四極場的成分系數(shù)比的絕對值在0.5％～10％之間。在本發(fā)明的一實施例中，該線型離子束縛裝置的電場鞍點中心相對該對主射頻電極正中位置向一側(cè)偏移，其中該偏移占該離子束縛裝置場半徑的0.5％～20％。在本發(fā)明的一實施例中，該偏移占該離子束縛裝置場半徑的0.5％～10％。在本發(fā)明的一實施例中，該線型離子束縛裝置還包括用于反射離子的兩個端電極結(jié)構(gòu)，設(shè)在該線型離子束縛裝置的沿該中軸線的兩端。在本發(fā)明的一實施例中，至少一個該主射頻電極或該輔助電極為平面電極結(jié)構(gòu)，或是附著在絕緣體平面上的薄層電極結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一實施例中，該偶數(shù)對輔助電極中，各輔助電極的結(jié)構(gòu)與其位于中軸線同側(cè)的主射頻電極相同。在本發(fā)明的一實施例中，該線型離子束縛裝置還可包括工作電源以及調(diào)整裝置。調(diào)整裝置用于調(diào)整附加在該對主射頻電極與該輔助電極間的射頻電壓或偏置直流的幅度比例，并依此改變質(zhì)量掃描過程中的優(yōu)勢出射方向。在本發(fā)明的一實施例中，該線型離子束縛裝置還可包括場調(diào)節(jié)電極和電源。該場調(diào)節(jié)電極位于該離子束縛裝置沿該中軸線的一端，并關(guān)于該主對稱平面對稱。該電源用于向該場調(diào)節(jié)電極施加純直流偏置電壓，或在鄰近該場調(diào)節(jié)電極的一主射頻電極上所施加的射頻束縛電壓的基礎(chǔ)上附加直流偏置電壓并施加到該場調(diào)節(jié)電極，用以調(diào)節(jié)質(zhì)量掃描過程中的優(yōu)勢出射方向或提高質(zhì)量分辨率。本發(fā)明還提出一種質(zhì)譜分析方法，使用至少一個如上所述的線型離子束縛裝置來束縛目標離子，并使用以下手段來調(diào)節(jié)被束縛目標離子或被束縛目標離子的產(chǎn)物在質(zhì)量選擇逐出過程中的質(zhì)量軸偏移：調(diào)整附加在主射頻電極與輔助電極間的射頻電壓或偏置直流的幅度比例。本發(fā)明還提出一種質(zhì)譜分析方法，使用至少一個如上所述的線型離子束縛裝置來束縛目標離子，并使用以下手段來調(diào)節(jié)被束縛目標離子或被束縛目標離子的產(chǎn)物在質(zhì)量選擇逐出過程中的質(zhì)量軸偏移：調(diào)整該場調(diào)節(jié)電極上所附的偏置直流電壓的幅度。本發(fā)明另提出一種線型離子束縛裝置陣列結(jié)構(gòu)，包括多個如上所述的線型離子束縛裝置，其中相鄰的線型離子束縛裝置之間，復(fù)用至少一部分輔助電極。在本發(fā)明的一實施例中，至少一部分被復(fù)用的輔助電極也是相鄰線型離子束縛裝置的主射頻電極。在本發(fā)明的一實施例中，在一線型離子束縛裝置的垂直于該主對稱平面的方向外側(cè)周期性復(fù)制該線型離子束縛裝置形成離子束縛裝置單元陣列。在本發(fā)明的一實施例中，各線型離子束縛裝置的中軸線所在的主對稱平面基本交于同一軸線。在本發(fā)明的一實施例中，各線型離子束縛裝置圍繞該同一軸線呈圓周型分布。在本發(fā)明的一實施例中，各線型離子束縛裝置的中軸線圍繞該同一軸線呈現(xiàn)一端聚集，一端發(fā)散的錐型分布。在本發(fā)明的一實施例中，在一線型離子束縛裝置的沿該中軸線的外側(cè)通過復(fù)用主射頻電極及輔助電極形成多層離子束縛裝置單元陣列。在本發(fā)明的一實施例中，所述的線型離子束縛裝置陣列結(jié)構(gòu)是能夠在時間或空間上分離不同質(zhì)荷比離子的離子質(zhì)量分析器。在本發(fā)明的一實施例中，所述的線型離子束縛裝置陣列結(jié)構(gòu)為線型離子阱質(zhì)量分析器。本發(fā)明另提出一種離子分析及檢測裝置，包括如上所述的線型離子束縛裝置陣列結(jié)構(gòu)；在該同一軸線處設(shè)置的至少一個初級離子接觸面在該同一軸線上的共同離子檢測器。本發(fā)明最后提出一種質(zhì)譜分析方法，包括以下步驟：使用至少一個如上所述的線型離子束縛裝置束縛目標離子；對該主射頻電極上附加相位相同的5KHz～20MHz的束縛射頻電壓；對各輔助電極附加用于調(diào)整主射頻電極間的四極電場與多極電場組分的輔助直流或射頻電壓；掃描附加在主射頻電極上的束縛射頻電壓的幅度或頻率，使一個或多個質(zhì)荷比范圍中的離子離開該線型離子束縛裝置的儲存空間；使殘留在該線型離子束縛裝置內(nèi)的至少一部分離子離開該線型離子束縛裝置；以及將至少一部分時間段中離開該線型離子束縛裝置的離子用檢測器檢測，獲得按逐出時間變化的代表被束縛目標離子中至少一部分質(zhì)荷比范圍內(nèi)的離子的質(zhì)譜信號的電信號。在本發(fā)明的一實施例中，使用多個所述線型離子束縛裝置形成的陣列結(jié)構(gòu)來束縛離子，并使用其中至少一個線型離子束縛裝置所得的代表質(zhì)譜信號的電信號組合來形成質(zhì)譜信號。附圖說明為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作詳細說明，其中：圖1示出四-雙曲面電極直線離子阱的基本原理圖。圖2示出雙-雙曲面電極對系統(tǒng)間的空間等勢線圖。圖3示出標準四-雙曲面電極系統(tǒng)內(nèi)的空間等勢線圖。圖4A、4B示出四-雙曲面電極系統(tǒng)(圖4A)與雙-雙曲面電極系統(tǒng)(圖4B)內(nèi)瞬時勢阱的對比圖。圖5A示出在先技術(shù)的平行放置輔助雙曲面電極對主雙曲面射頻電極間空間電場等位線的影響。圖5B示出根據(jù)本發(fā)明實施例1的對稱內(nèi)轉(zhuǎn)角(圖示內(nèi)轉(zhuǎn)角為24度)放置輔助雙曲面電極對主雙曲面射頻電極間空間電場等位線的影響。圖6示出不同輔助雙曲面電極對稱向內(nèi)轉(zhuǎn)角角度對主雙曲面射頻電極間四極束縛電場的四極場與高階場組分強度的影響。圖7A示出本發(fā)明實施例1的含被旋轉(zhuǎn)的輔助電極對的離子束縛裝置作為質(zhì)量分析器時的電路連接框圖。圖7B、7C分別示出圖7A所示離子束縛裝置在轉(zhuǎn)角0度(在先技術(shù))與內(nèi)對稱轉(zhuǎn)角16度結(jié)構(gòu)下所得的模擬質(zhì)譜圖對比，通過引入一個內(nèi)對稱轉(zhuǎn)角特征，該離子束縛裝置作質(zhì)量分析器時的質(zhì)譜分辨性能提高了1.5倍。圖8A、圖8B示出直中軸線的離子束縛裝置的離子出射特性與中軸線彎曲后該離子束縛裝置的離子出射特性的對比，中軸線在射頻電極對對稱面內(nèi)按圓弧彎曲后，逐出的離子出射聚焦至圓弧圓心處。圖9示出兩側(cè)非對稱轉(zhuǎn)角24度放置的輔助雙曲面電極對主雙曲面射頻電極間空間電場等位線的影響。圖10示出不同輔助雙曲面電極非對稱轉(zhuǎn)角角度對主雙曲面射頻電極間四極束縛電場的四極場與高階場組分強度的影響。圖11示出不同輔助雙曲面電極非對稱轉(zhuǎn)角角度對向圖9右側(cè)處逐出離子探測效率的影響。圖12A示出用于調(diào)節(jié)含被旋轉(zhuǎn)的輔助電極對的離子束縛裝置中射頻電極與輔助電極上附加射頻與直流電壓的裝置原理圖。圖12B示出通過上述電壓調(diào)節(jié)造成的裝置內(nèi)離子束縛勢阱鞍點與幾何中心的偏移對質(zhì)量掃描逐出過程中單側(cè)離子探測效率的影響。圖13A、圖13B示出用實體平面電極構(gòu)建的帶兩對輔助電極的線型離子束縛裝置與用表面薄層電極構(gòu)建該線型離子束縛裝置的過程。圖14示出驅(qū)動調(diào)節(jié)帶第二輔助電極的線型離子束縛裝置的電路原理圖，其中第一輔助電極對采用與中間電極同相射頻電壓分壓驅(qū)動，第二輔助電極對采用反相電壓驅(qū)動。圖15示出驅(qū)動帶場調(diào)節(jié)電極的線型離子束縛裝置的電路原理圖。圖16A示出陣列中各離子分析單元的質(zhì)量軸相對漂移對總質(zhì)譜信號分辨率的影響。圖16B示出通過場調(diào)節(jié)電極和射頻工作電壓調(diào)節(jié)去除分析單元間質(zhì)量軸相對漂移后，總質(zhì)譜信號峰高及分辨得到提升。圖16C示出陣列中存在一質(zhì)量分辨能力較差的分析單元時對總質(zhì)譜信號的劣化。圖17A、17B示出通過復(fù)用輔助電極作為鄰側(cè)離子束縛裝置單元的輔助電極所形成的扇形陣列結(jié)構(gòu)圖。圖17C、17D示出通過復(fù)用輔助電極作為鄰側(cè)離子束縛裝置單元的輔助電極所形成的鋸齒狀陣列結(jié)構(gòu)圖。圖17E示出在先技術(shù)的平面離子阱陣列及其檢測單元結(jié)構(gòu)圖。圖18A、18B示出通過復(fù)用輔助電極作為鄰側(cè)離子束縛裝置單元的射頻電極所形成的鋸齒狀陣列結(jié)構(gòu)圖。圖18C、18D示出通過復(fù)用輔助電極作為鄰側(cè)離子束縛裝置單元的射頻電極所形成的圓扇形陣列結(jié)構(gòu)圖。圖19A示出圓柱形離子阱陣列的三維結(jié)構(gòu)圖。圖19B示出圓柱形離子阱陣列的軸截面及內(nèi)部電場結(jié)構(gòu)圖。圖20A示出圓柱形離子阱陣列使用外周多道檢測器平行檢測各通道離子信號的示意圖。圖20B示出圓柱形離子阱陣列使用中央檢測器并行同步檢測全部通道離子信號的示意圖。圖21A示出圓臺型離子阱陣列與檢測器組件的三維結(jié)構(gòu)圖。圖21B示出圓臺型離子阱陣列與共軸含打拿極檢測器組件聯(lián)用的原理截面圖。圖22以圓柱型離子阱陣列為例，說明如何通過改變電壓配置將該陣列轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€大型的對內(nèi)部離子云筒形束縛的類圓筒型離子阱。圖23示出用隔離儲存-脈沖逐出模式對多通道連續(xù)輸入本發(fā)明實施例中的離子束縛裝置陣列的離子做選擇離子監(jiān)測分析的原理時序圖。圖24A示出軸向分三段的含轉(zhuǎn)角輔助電極的串聯(lián)線型離子束縛裝置陣列的三維圖。圖24B示出軸向分兩段的圓柱形離子阱二維陣列的三維圖。圖25A示出徑向含三層電極的非對稱串聯(lián)線型離子束縛裝置陣列的截面圖。圖25B示出徑向含三層電極的圓柱形離子阱二維陣列陣列的截面圖。具體實施方式如在背景技術(shù)中所提到的，當用軸向延長電極構(gòu)建二維直線離子阱裝置時，最少需要兩個電極來予以實現(xiàn)。圖2顯示了雙電極結(jié)構(gòu)在垂直于軸方向所形成的二維準四極電場截面。從圖2中可見，電極對21、22的結(jié)構(gòu)在該截面上所形成的束縛電場等勢線圖23，整體結(jié)構(gòu)較為接近圖3所示的理想四極場結(jié)構(gòu)等勢線31，兩者均具有準四極電場所特有的空間電場強度鞍點24與32。而在無電極封閉的垂直方向Y上，該等勢線圖結(jié)構(gòu)與理想四極場差異較大，為進一步揭示其差別，圖4顯示了場半徑相同的雙-雙曲面電極與四-雙曲面電極結(jié)構(gòu)在離子逐出方向即X方向的歸一化電勢變化關(guān)系。從圖4中可見，相對于理想四電極雙曲面結(jié)構(gòu)，雙電極結(jié)構(gòu)在X方向上的勢阱深度，即顯示的類雙曲面勢阱最深處到邊緣的電勢差，僅為理想四電極雙曲面結(jié)構(gòu)的約2.3％。這對離子在這種結(jié)構(gòu)的離子束縛裝置中的束縛強度及離子儲存限都是相當不利的。為進一步揭示這兩種電極系統(tǒng)的電場組分差別，可以對電極系統(tǒng)內(nèi)的電場組分用復(fù)數(shù)空間多瓣諧正交基函數(shù)Re(x+yi)n做線性展開，其中Re為取實部算符，i為虛數(shù)單位。這類諧函數(shù)的在x，y坐標所表示的笛卡爾坐標系復(fù)平面空間中圖案分布呈現(xiàn)為正負極性交替的繞原點分布的多瓣圖形，對特定參數(shù)n對應(yīng)的函數(shù)項，其瓣數(shù)為參數(shù)n的2倍，因此稱為多極場。作為特例之一，當n取2時，該項基函數(shù)退化至x2-y2，即雙曲四極場。當n更大時，如n＝3，4，5等即分別對應(yīng)六極場，八極場，十極場成分等。對于實際電極系統(tǒng)電場函數(shù)φ(x，y)，用該定義展開可以得到φ(x，y)＝∑AnRe(x+yi)n，其中各多極場項前的線性展開系數(shù)An即為這一特定電極系統(tǒng)的各多極場成分，其中A2為四極場成分，A3為六極場成分，A4為八極場成分，依次類推。得到實際電極系統(tǒng)的多極場系數(shù)的一種簡單方法是對該電極系統(tǒng)在X軸上，坐標在正負場半徑范圍內(nèi)電勢坐標關(guān)系用φ(x)用多項式展開。在X軸上，實際電極系統(tǒng)電場函數(shù)φ(x，y)的級數(shù)和表達式∑AnRe(x+yi)n退化為冪級數(shù)∑Anxn，運用簡單的矩陣多項式展開算法即可得到各多極場參數(shù)An。下表1顯示了運用這種方式計算出的該兩種電極系統(tǒng)間的多極場系數(shù)的差別。表1四雙曲面電極系統(tǒng)與雙雙曲面電極系統(tǒng)內(nèi)四極場與高階場組分強度的對比表從對圖4及表1的分析可以看到，由于一對射頻電極的缺失，雙電極射頻束縛系統(tǒng)內(nèi)的準四極場強度比標準四電極結(jié)構(gòu)明顯下降，同時在電極方向出現(xiàn)了較強的高階負多極場成分。根據(jù)在先技術(shù)如美國專利US6831275等中指出的的多極場系數(shù)對線型四極離子束縛裝置中離子運動特性的描述可以推知，對于通常的正向掃描質(zhì)量分析過程，這些負高階多極場成分會導(dǎo)致離子在電極方向的出射發(fā)生延遲，影響其分辨能力。因此有必要采用其他手段來改善雙電極對結(jié)構(gòu)內(nèi)的四極電場強度，并抑制不良的多極場參數(shù)效應(yīng)。改善雙電極對結(jié)構(gòu)內(nèi)的四極電場的方法之一是在雙電極對周圍設(shè)置輔助電極。與主雙電極對不同，由于這些輔助電極遠離主雙電極對間的四極電場離子束縛區(qū)，其電極表面特征，如定位、尺寸及表面粗糙度等結(jié)構(gòu)誤差對離子束縛區(qū)四極電場的影響很小，因此它們的加工精度可以遠低于主雙電極對的加工精度，從而以較少的成本增加代價提升雙電極對結(jié)構(gòu)內(nèi)的四極電場強度，并抑制不良的多極場參數(shù)效應(yīng)。例如，在在先技術(shù)文獻中國專利申請200910054963.9中，對于平面電極的特殊情況，其作者提出了采用在每一平面射頻電極的水平方向采用與平面射頻電極相同的電極結(jié)構(gòu)作為輔助電極，來改善射頻電極對間的準四極電場的強度并抑制多極場參數(shù)效應(yīng)。然而由于該方案中輔助電極位于主射頻電極的同一水平面上，輔助電極對主射頻電極間四極場的修正最多只能做到標準四電極結(jié)構(gòu)的50％電場強度，因此該在先技術(shù)方案在實際應(yīng)用中的離子束縛能力較弱，質(zhì)譜分辨能力較差。本發(fā)明的實施例提出一種簡化的線型離子束縛裝置，該裝置通過引入輔助電極的對稱平面偏轉(zhuǎn)角，對在先裝置中的過度簡化中所存在的問題進行了修正，而保留了平板式結(jié)構(gòu)線型離子阱組裝時具有的結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便等特點，同時針對采用低精度加工工藝造成的質(zhì)譜質(zhì)量軸漂移等問題提供了解決方案。通過復(fù)用該線型離子阱裝置中的部分電極結(jié)構(gòu)，可以形成一組緊湊的離子阱質(zhì)量分析器陣列，該裝置中的每個離子阱單元都可以作為單獨的質(zhì)量分析器使用，也可以共同同步進行質(zhì)量掃描，以獲取更大的分析通量。同時，由于該裝置結(jié)構(gòu)作為陣列使用時多個離子阱的出射方向近似聚焦在一個小區(qū)域，在多通道同步采樣工作模式中可以采用極小的收集極面積，這使得即使直接利用庫倫分析也可以得到較高的離子流電壓信號，從而只使用一套預(yù)放大器-模數(shù)轉(zhuǎn)換采集裝置就可以獲得高質(zhì)量的質(zhì)譜信號。由于分析離子流強在本發(fā)明實施例的陣列結(jié)構(gòu)中也可以通過并聯(lián)多個離子儲存單元來增強，該裝置可避免使用無法在較低真空度時使用的高壓離子倍增器裝置，因此其工作氣壓僅受離子阱工作氣壓限制，從而可以大幅減少輔助真空泵系統(tǒng)的設(shè)計難度，并減少質(zhì)譜儀的設(shè)計成本和重量，使得儀器的小型與便攜化易于進行。實施例1根據(jù)本發(fā)明的實施例，將輔助電極相對射頻電極做一轉(zhuǎn)角，以進一步改善射頻電極對間的準四極電場的強度并抑制多極場參數(shù)效應(yīng)。作為本發(fā)明的實施例1，參照圖5B所示，所提出的線型離子束縛裝置包括一對雙曲面桿的主射頻電極501、502及位于主射頻電極501、502兩側(cè)的兩對輔助電極對503、505與504、506組成的電極系統(tǒng)。作為對照，示出了如圖5A的在先技術(shù)的對應(yīng)結(jié)構(gòu)。圖5B中506所標示位置為離子束縛裝置的中軸線，而506為通過該中軸線的主對稱面。一對主射頻電極501、502沿該中軸線兩側(cè)相對設(shè)置，并沿軸向伸展。主射頻電極501、502中的每一個主射頻電極在垂直于中軸線的各截平面上的截面圖形，都對通過該中軸線的一主對稱平面保持對稱。兩對輔助電極對503、505與504、506對偶于主對稱平面506放置。作為舉例，每一對輔助電極對503、505或504、506都可對稱于主對稱平面506放置。與在先技術(shù)的結(jié)構(gòu)不同的是，本實施例的系統(tǒng)內(nèi)至少一個輔助電極，如輔助電極503的工作表面法向指向相對于主射頻電極501、502的工作表面法向指向存在一個大于0度并小于90度的旋轉(zhuǎn)角。為進一步定義該轉(zhuǎn)角，當輔助電極也存在對稱面時，可以用主射頻電極對的對稱面506與該輔助電極503的對稱面507間的夾角53來定義該旋轉(zhuǎn)角度。當輔助電極存在有限的多個對稱面時，主射頻電極對的對稱面如506與該輔助電極的各對稱面的所形成的多個夾角的最小值可用于定義該旋轉(zhuǎn)角度。若輔助電極存在無限對稱面，如截面為圓形的情況，則無法定義此角度，此時系統(tǒng)中需含有至少一個具有有限個對稱面的其他輔助電極，用該輔助電極的最小對稱面旋轉(zhuǎn)角度來調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的四極場強度，并優(yōu)化其參數(shù)來抑制多極場參數(shù)效應(yīng)。圖5A、5B展示的電極與空間電場等位線截面結(jié)構(gòu)還顯示了該輔助電極旋轉(zhuǎn)角53對主射頻電極對501、502間的四極束縛電場的改善。例如，圖5B顯示了將射頻電極兩側(cè)的相同結(jié)構(gòu)的輔助電極均向內(nèi)轉(zhuǎn)角24度之后對射頻電極間四極束縛電場的影響?？梢钥吹剑鄬τ趫D5A顯示的在先技術(shù)對應(yīng)的無轉(zhuǎn)角情況，圖5B所示的本發(fā)明實施例所提供的結(jié)構(gòu)對應(yīng)的0電勢面52相對在先技術(shù)對應(yīng)結(jié)構(gòu)的0電勢面51向束縛空間內(nèi)收縮，因此更符合理想四雙曲面電極所對應(yīng)的四極電場等勢線結(jié)構(gòu)。為進一步說明本發(fā)明中所涉技術(shù)特征對四極束縛電場的改善，圖6展示了在該對稱內(nèi)轉(zhuǎn)角53從0度(在先技術(shù))逐漸增大至28度時對射頻電極間束縛準四極電場的各多極場組分系數(shù)的影響。通過圖6中展示的四極場系數(shù)的變化規(guī)律曲線61，可見，采用在先技術(shù)時，即將與主射頻電極相同結(jié)構(gòu)的輔助電極安排在左右水平兩側(cè)后，主射頻電極間的四極電場系數(shù)從無輔助電極的2.3％左右上升到44.5％左右，仍不足50％。然而采用本技術(shù)方案，即將四個輔助電極均向內(nèi)旋轉(zhuǎn)一個特定偏轉(zhuǎn)角度53后，可發(fā)現(xiàn)當偏轉(zhuǎn)角53從0度上升至30度的區(qū)間內(nèi)，該裝置的四極電場系數(shù)從約44.5％進一步上升到57.6％，超過了原有方法的理論極限50％。本實施例的離子束縛裝置作為質(zhì)量分析器時的裝置原理如圖7A所示，其中一對主射頻電極71、72通過耦合變壓器73的中間端一同連接到主射頻電源74的同相端741。同時，輔助射頻電源75輸出的偶極激發(fā)信號通過耦合變壓器73以差分反相形式分別附加到主射頻電極71、72上，而一對輔助電極77、78均連接到輸出為主射頻電源74輸出電壓的反相端742。兩個輔助電極77、78相對主射頻電極對71、72均做一轉(zhuǎn)角，該轉(zhuǎn)角以主電極對對稱面710與輔助電極之一的對稱面711的夾角712來表示。由于在先技術(shù)文獻中已對線型離子阱模式的多種工作方式均有介紹，這里僅以質(zhì)量不穩(wěn)定掃描模式為例來介紹該裝置用于離子質(zhì)量分析的工作原理。在最常見的射頻電壓掃幅模式中，待分析的樣品氣相分子在該離子束縛裝置內(nèi)電離產(chǎn)生的樣品離子，或是通過在裝置外電離產(chǎn)生的、隨后被引入該裝置內(nèi)的樣品離子都可以通過主射頻電源74輸出的射頻電壓所誘導(dǎo)出的主射頻電極對71、72間的四極電場被有效束縛在阱內(nèi)。通常為有效束縛樣品離子及其可能反應(yīng)產(chǎn)物，這一射頻電壓的頻率范圍通常在5KHz～20MHz之間，幅度在幾伏至上萬伏特不等。隨后，束縛離子云的徑向尺寸可以通過離子與該束縛裝置內(nèi)引入的緩沖中性氣體如氦氣、氮氣、氬氣等碰撞而有效縮減。被空間束縛及碰撞冷卻后的樣品離子的運動頻率可以通過掃描射頻電壓的幅度或頻率被單方向的改變，當樣品離子的運動頻率通過由輔助射頻電源75所設(shè)定的激發(fā)頻帶時，目標離子的動能及振動頻率將迅速增加，最終從設(shè)立在某一中央射頻電極上的狹縫中出射，被檢測器探測到形成離子電流信號。由于在確定共振條件下，出射離子的質(zhì)荷比同主射頻電源74輸出主射頻電壓幅度或其射頻周期的平方成正比，掃描主射頻電源74的輸出幅度或射頻頻率都可以產(chǎn)生按質(zhì)荷比變化的樣品離子流，即反映不同質(zhì)荷比樣品離子豐度的質(zhì)譜信號。為驗證本實施方案中輔助電極轉(zhuǎn)角712對該裝置作為質(zhì)量分析裝置性能的改進。在此對比了不同偏轉(zhuǎn)角712下的離子出射工作條件，其中該質(zhì)量分析裝置的的場半徑為5mm，雙曲面電極截斷位置距場中心10mm，逐出狹縫寬為0.6mm，主射頻頻率為1.3MHz，激發(fā)電壓頻率為433.3KHz。當偏轉(zhuǎn)角為0度時，質(zhì)荷比為609Thomson的離子出射電壓為799V，而偏轉(zhuǎn)角為16度時，質(zhì)荷比為609Thomson的離子出射電壓則下降至為738V左右。當偏轉(zhuǎn)角增加至24度時，609質(zhì)量數(shù)離子的出射電壓可以降至700V以下?？梢钥吹?，引入輔助電極偏轉(zhuǎn)角后，獲得相同質(zhì)量范圍時所需的射頻工作電壓明顯下降。評價質(zhì)量分析器性能的重要參數(shù)之一是該器件的質(zhì)量分辨，即相鄰質(zhì)量數(shù)間離子所產(chǎn)生質(zhì)譜峰間的區(qū)分能力，通常用質(zhì)譜峰中心點對質(zhì)譜半高峰寬或峰底寬的比來表示。圖7B、7C顯示了施加偏轉(zhuǎn)角度前后時的質(zhì)量分辨性能的對比的仿真結(jié)果，其中圖7B顯示了在先技術(shù)，即偏轉(zhuǎn)角為0時該質(zhì)量分析裝置對質(zhì)荷比609、610Thomson的離子對的質(zhì)量分辨，而圖7C展示了偏轉(zhuǎn)角為16度時該質(zhì)量分析裝置對質(zhì)荷比609、610Thomson的離子對的質(zhì)量分辨?？梢钥吹剑捎谒臉O場分量的增強對離子冷卻狀態(tài)的改善，以及逐出方向上最低階高階場成分即八極場A4向正方向逐步增長對逐出狹縫附近負高階場的補償兩種效應(yīng)的結(jié)合，使得具有較大偏轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)可獲得較好的質(zhì)量分辨率，無論從半高峰寬還是底峰寬定義來看，質(zhì)量分辨率相對于在先技術(shù)都有超過50％的提高。通常線型離子束縛裝置在做徑向質(zhì)量選擇逐出時，出射的離子束往往有一個較大的軸向展寬，這是由于離子在徑向出射時，其驅(qū)動力來源是沿束縛裝置徑向的射頻電場分布。如圖8A和8B所示，這使得離子在出射時的指向一般落在其軸線垂直截面803上。由于通常質(zhì)譜掃描前離子都會經(jīng)歷一個冷卻過程，因此在質(zhì)量選擇激發(fā)過程前，待分析的離子云801會被束縛在主射頻電極中間的儲存單元的中軸線802上的一個較寬的范圍內(nèi)，這就導(dǎo)致從作為離子引出槽的狹縫84逐出的離子幾乎沿平行方式逐出，如圖8A所示。因此，當儲存單元的中軸線802為直線時，用于檢測線型離子束縛裝置徑向出射的離子的檢測器85必須有較大的尺寸，這樣才能保證接受到全部逐出離子。為解決此問題，圖8B展示了將儲存單元中軸線彎曲帶來的離子出射聚焦效果。在該實例中，儲存單元的中軸線802呈一圓弧形，根據(jù)離子徑向出射時的受力性質(zhì)，離子出射時將按中軸線的法向出射。同時，由于主射頻電極組仍關(guān)于平面803保持對稱。根據(jù)對稱性原則，主要的離子都會在對稱平面上按中軸線的法向出射。因此，對于向該線型離子束縛裝置彎曲內(nèi)側(cè)出射的離子，最終都會聚焦到位于圓弧圓心處的離子探測器86。因此，該結(jié)構(gòu)很容易得到較小的檢測器容許尺寸，有利于質(zhì)譜設(shè)備整體的小型化。此外必須要指出的是，本實施例的裝置中主射頻電極對中的每一個射頻電極并不需要一個完整的結(jié)構(gòu)。因此，離子徑向出射檢測所需要的狹縫84(即離子引出槽)也可以用主射頻電極81、82各自的兩個組成部分(81.1與81.2，或82.1與82.2)之間的間隙來形成。采用這種設(shè)計方式的優(yōu)點是使裝置中徑向束縛電場沿軸向的變化在電極的軸向邊緣處的缺陷進一步減少，從而提高離子在軸上不同位置間徑向出射延時的同一性，提高該器件作為質(zhì)量分析器時的分辨能力。此外，雖然由于本實施例的裝置射頻電極對軸端存在邊緣場效應(yīng)，可以在無端蓋的條件下束縛離子，然而為了盡可能改善離子在軸向的束縛條件，通常都應(yīng)該在線型離子束縛裝置的的軸端設(shè)置反射離子的結(jié)構(gòu)。最簡單的結(jié)構(gòu)中可采用附加阻擋直流電位的圓孔透鏡，或者將該裝置在軸端分割出一個整體附加有直流電位的小段，用于阻抑離子沿軸向的泄露逸出。如果需要做軸向質(zhì)量選擇出射操作，可以將該阻擋結(jié)構(gòu)設(shè)置為一片加有合適直流阻擋電位和軸向激發(fā)交流信號的網(wǎng)狀電極。實施例2在實施例1所展示的結(jié)果中可以看到對輔助電極相對主射頻電極對稱面做一轉(zhuǎn)角后，該器件的四極場系數(shù)和作為質(zhì)量分析器時的分辨能力都有所上升。然而，對于通常的線型離子束縛裝置，包括實施例1中展示的設(shè)計結(jié)構(gòu)，其主射頻電極部分都同時具有xy對稱性，即這些線型離子束縛裝置在任何垂直于其直線或彎曲中軸的截面上，不但對于離子逐出方向的左右兩側(cè)具有對稱性，在垂直于離子逐出的方向上同樣具有對稱性。在對稱性的結(jié)構(gòu)中，由于主射頻電壓和激發(fā)電壓都是平衡交變信號，它們在較長的時間尺度上的對大量離子群的平均坐標是沒有影響的。因此對這些對稱的離子質(zhì)量分析器結(jié)構(gòu)，為得到全部離子信號，就必須在離子出射方向的正反兩側(cè)都安放檢測器，這會增加儀器的成本與尺寸。同時由于兩個檢測器的響應(yīng)及飽和極限都不可能完全相同，對于大離子流的情況，質(zhì)譜儀的動態(tài)范圍極限會由性能較差的那個檢測器決定，這也在一定程度上限制了質(zhì)量分析器的綜合性能。同樣從對稱性原理可以獲知，如果質(zhì)量分析器結(jié)構(gòu)在離子逐出的垂直方向的兩側(cè)沒有對稱性，而僅僅是在離子逐出方向的兩側(cè)具有對稱性。那么，離子在徑向逐出過程中的狹縫透過率仍能由于對稱性而保持，同時又可以出現(xiàn)逐出方向正反兩側(cè)的不對稱現(xiàn)象。作為一種極限情況，例如對于理想雙曲面電極結(jié)構(gòu)，當逐出方向上的一對電極采用不等場半徑的同中心雙曲面結(jié)構(gòu)時，離子將始終從場半徑較小的一側(cè)逐出。因此，在非逐出方向上就可以不設(shè)立檢測器裝置，從而避免了上面說討論的雙檢測器所帶來的一系列問題，同時也減少了儀器的成本及所需尺寸。然而，在商業(yè)化儀器中一般并不會看到非對稱的主射頻電極結(jié)構(gòu)。這主要是由于非對稱結(jié)構(gòu)中，影響機械組裝精度的參量變多了。同時，處于生產(chǎn)成本的考慮，除平面，圓桿等簡單幾何結(jié)構(gòu)外，生產(chǎn)一套不同尺寸或形貌的高精度主射頻電極的代價是高昂的。同時，加工高精度器件時不可避免的一個因素是成品率，如果作為主射頻電極使用，電極結(jié)構(gòu)出現(xiàn)5微米以上的誤差時就會嚴重影響其質(zhì)量分辨性能。對于四極桿質(zhì)量分析器，如果電極結(jié)構(gòu)件的誤差較大，還可以作為導(dǎo)引桿，碰撞腔室等使用。而對于作為離子阱質(zhì)量分析器工作的線型離子束縛裝置主電極結(jié)構(gòu)件，由于器件上需要開引出狹縫等結(jié)構(gòu)，誤差較大時就只能報廢了。為解決上述這些問題，在本實施例中，提出使用誤差較大的與主射頻電極基本上相同結(jié)構(gòu)的電極結(jié)構(gòu)件作為輔助電極，通過在主射頻電極對901、902兩側(cè)的非對稱轉(zhuǎn)角來實現(xiàn)離子的取向逐出。如圖9所示，兩側(cè)的兩對輔助電極903、905和904、906圍繞其距主射頻電極901、902最近角點，均向同側(cè)的主射頻電極對稱面907偏轉(zhuǎn)一個角度92。事實上，只要輔助電極中引入在離子逐出方向的非對稱結(jié)構(gòu)，作為整體效應(yīng)，對稱的主射頻電極間的四極束縛電場也會被輔助電極結(jié)構(gòu)影響，出現(xiàn)六極場A3、十極場A5等非雙偶數(shù)階高階電場展開項Re(x+yi)nAn，從而使得該離子束縛裝置的質(zhì)量選擇徑向彈出過程出現(xiàn)選擇特性。從電場線91的外側(cè)分布也可以看出這一非對稱性質(zhì)。為揭示采用這種結(jié)構(gòu)修正對該離子束縛裝置的影響，圖10展示了在該非對稱內(nèi)轉(zhuǎn)角92從0度(在先技術(shù))逐漸增大至30度時對主射頻電極間束縛準四極電場的各多極場組分系數(shù)的影響。通過圖10中展示的四極場系數(shù)的變化規(guī)律曲線1001，可以看到，即使采取了非對稱的轉(zhuǎn)角方式，當偏轉(zhuǎn)角92從0度(在先技術(shù))逐步增長時，該束縛裝置的四極場強度也逐步上升。當偏轉(zhuǎn)角92到達30度時，該系統(tǒng)的四極場強度已經(jīng)超過了50％。另一點值得注意的是，采用這種方式可以引入最大到3％的六極場相對權(quán)重A3/A2。由于六極場的正負逐出方向上存在結(jié)構(gòu)非對稱性，對于圖9中右側(cè)而言，作為質(zhì)量分析器時，該離子束縛裝置中的離子在正向掃描時將感受正的高階場成分，從而加速逐出；與此相反，對于圖9中左側(cè)方向，離子在正向掃描時將感受負的高階場成分，從而不易從該方向逐出。在在先技術(shù)文獻中，F(xiàn)ranzen及Douglas等人都解釋過這一現(xiàn)象，并指出一般＜10％的六極場相對權(quán)重可以明顯提高線型離子束縛裝置的單向逐出特性，但這些結(jié)果都是建立在四電極系統(tǒng)上的。在此采用離子光學(xué)仿真手段來驗證在本實施例所涉的雙主射頻電極系統(tǒng)的單向逐出特性。從圖11中可見，隨著非對稱內(nèi)轉(zhuǎn)角92大小的上升及隨之帶來的六極場相對權(quán)重A3/A2的上升，當轉(zhuǎn)角大于8度，即六極場相對權(quán)重大于0.5％以后，該裝置質(zhì)量分析時的單向逐出率已超過了75％，當轉(zhuǎn)角到達16度后，該裝置質(zhì)量分析時的單向逐出率幾乎接近100％。因此，可以初步認為取得較佳單向逐出效率的六極場相對權(quán)重下限應(yīng)大于0.5％。在這里要特別指出的是，若按圖9所示的方法偏轉(zhuǎn)輔助電極的放置角度來調(diào)節(jié)阱內(nèi)電場，但進一步增加該偏轉(zhuǎn)角度92，使其接近于垂直角90度時，這一方案便類似于傳統(tǒng)的封閉四電極結(jié)構(gòu)，其中僅直接面對封閉空間的電極對903，905會對阱內(nèi)電場產(chǎn)生較大左右，而位于封閉離子束縛區(qū)域外側(cè)的偏轉(zhuǎn)輔助電極904，906對阱內(nèi)電場僅產(chǎn)生較少的影響。因此，這一對輔助電極904，906可以被省略，從而減少系統(tǒng)的復(fù)雜性，通過調(diào)節(jié)僅剩的一對輔助電極對903，905相對主射頻電極對稱平面的對稱平面偏轉(zhuǎn)角92，即可達到調(diào)節(jié)內(nèi)部電場強度與取向性，變化離子阱質(zhì)譜性能的目的。同樣，若是進一步僅只改變輔助電極903的偏轉(zhuǎn)角度92，而不改變輔助905電極的偏轉(zhuǎn)角，也可達成類似目的，但由于903與905電極偏轉(zhuǎn)角的不對稱性，離子取向逐出的效率會受到一定影響。然而若離子阱只作為篩選器保留選擇質(zhì)量的離子而并不關(guān)注逐出離子特性時，這一調(diào)節(jié)電場方法也可用于提高篩選器的質(zhì)量分辨能力。采用對稱電極結(jié)構(gòu)情況下獲取單向逐出效率的另一方法是改變電極對兩側(cè)的電壓分布，包括改變附加在主射頻電極和輔助電極上的射頻電壓幅度與直流偏置差異。圖12A展示了實現(xiàn)這一方案的電路原理圖。對于射頻電源74輸出的正弦波射頻電壓，可以通過可調(diào)分壓電容網(wǎng)絡(luò)如710將被分壓后的電信號加載到主射頻電極對71、72上，主射頻電極對71、72的射頻電壓幅度可以通過不同的分壓電容網(wǎng)絡(luò)被分別調(diào)節(jié)。與此類似，使用分壓電容網(wǎng)絡(luò)，還可以調(diào)節(jié)輔助電極對如771與772，781與782間的射頻比率。當主射頻電極對的一支例如71的射頻幅度增加時，主射頻電極間四極束縛電場的鞍點就會在2倍場半徑r0為最大范圍的直線上發(fā)生移動，并遠離該主射頻電極，導(dǎo)致向這一方向的離子逐出率下降。類似地，當某一輔助電極對稱組如771，781上的射頻幅度上升時，由于輔助電極771、781轉(zhuǎn)向離子束縛裝置的內(nèi)側(cè)，該射頻幅度的升高即類似于偏轉(zhuǎn)角92增大的情況，會造成離子向左側(cè)的逐出率增強。上述方法提供了在不改變電極結(jié)構(gòu)對稱性的情況下修改優(yōu)勢離子逐出方向的方法，然而有時可能需要在一次質(zhì)譜分析過程的時間量度下，切換離子的優(yōu)勢逐出方向。此時采用電容調(diào)節(jié)速度就不太合適了。圖12A中還展示了另一種方法，即通過修正各電極上的附加直流偏置來改變四極場鞍點平衡位置1201，進而改變離子的優(yōu)勢逐出方向。圖12A中，可以通過修改輔助電極的直流偏置電源如791、792，或主射頻電極的直流偏置電源711、712來修改鞍點1201的位置。這些直流偏置電壓通過大阻值電阻如793附加到各工作電極上。相對于射頻電壓調(diào)節(jié)，直流電壓的調(diào)節(jié)對四極場鞍點及逐出取向效率的作用更為直觀。對于正離子，當對應(yīng)側(cè)射頻或輔助電極被附加正直流偏置時，四極場鞍點會遠離該側(cè)電極，從而增加反側(cè)的離子逐出效率。作為一種改進，直流偏置耦合電阻793在射頻工作電壓為方波時也可按中國專利申請200910253112.7中所述的方法用二極管代替，從而實現(xiàn)較低的切換電阻和切換時間。修改電壓改變離子逐出取向方法的本質(zhì)事實上是對四極場鞍點的調(diào)節(jié)，圖12B展示了仿真條件下不同初始四極場鞍點位置與圖9結(jié)構(gòu)中右側(cè)(即X正方向)離子逐出效率的關(guān)系。從圖12B中可見，當采用類雙曲面結(jié)構(gòu)作為主射頻電極，當改變電壓配置使鞍點偏移為場半徑r0的0.5％到10％時，可以達到高于75％的單向逐出效率。當電壓配置使鞍點移動距離過大時，由于高階場的X-Y耦合會使離子在逐出過程中過多的損失在狹縫處，然而即使當鞍點偏移達到場半徑r0的20％時，離子的單向選擇出射率仍可達30％以上，此時，離子在相反方向的出射幾乎都可以忽略不計，因此利用采用上述方法調(diào)節(jié)鞍點偏移在場半徑r0的0.5％～20％之間造成的離子單向出射效應(yīng)，可以僅在離子阱的一側(cè)出射狹縫安排檢測器以探測離子，這樣就避免了可能存在的兩側(cè)離子出射效率漲落造成的離子流統(tǒng)計誤差，也簡化了離子探測裝置的結(jié)構(gòu)。以上實施例主要針對的是雙曲面電極等高精度主射頻電極結(jié)構(gòu)的解決方案，如果采用平面電極技術(shù)來加工主射頻電極結(jié)構(gòu)或輔助電極結(jié)構(gòu)，由于平面電極易于加工到微米級精度，因此其場不對稱性等附加要求并不一定需要采用完全對稱的主射頻電極結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。這樣就帶來了更多的靈活性。平面電極結(jié)構(gòu)的缺點主要是逐出狹縫附近負高階場成分較雙曲面及圓面結(jié)構(gòu)都更嚴重，為解決這一問題，通常需要將離子阱在逐出方向上相對雙曲面或圓面電極所在場半徑位置進行拉伸，通常這一比率在1.15～1.35之間。此外，由于平面電極，尤其是輔助電極的加工較為簡單，為進一步改善這類結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分辨能力，如圖13A所示，可以考慮在原有主射頻電極1300的輔助電極1301兩側(cè)再附加1至2對次級輔助電極如1302等。同時，由于電極附近空間電場事實上僅受電極表面形貌影響，也可以如圖13B所示，制作高精度的硬質(zhì)絕緣材料如陶瓷基底(圖未示出)，然后在基底上生長一層薄層金屬工作電極1304，并利用薄層金屬的圖案1305制作多對輔助電極。如圖14所示，這些輔助電極也可作為主射頻電極的調(diào)整電極如71.2、72.2，并附加主射頻中央電極如71.1、72.1所附加電壓的一部分，而相位相同，從而使得離子逐出狹縫附近的電勢較高，從而抵消平面電極原有逐出狹縫附近的負高階場成分，提高該器件作為質(zhì)量分析器的分辨能力。實施例3直接修改阱內(nèi)各電極的直流電壓可以方便地調(diào)整離子阱類質(zhì)量分析器的優(yōu)勢逐出方向，然而，這一修改也使得該分析器的電場中混入了較高的直流成分，從而導(dǎo)致對質(zhì)荷比高低兩端的離子的質(zhì)量歧視。為解決這一問題，可以引入場調(diào)節(jié)電極結(jié)構(gòu)。如圖15所示，本實施例中的場調(diào)節(jié)電極1501位于離子束縛裝置軸線的一側(cè)主射頻電極71的外側(cè)，并關(guān)于主射頻電極的對稱平面對稱，該對稱性保證了場調(diào)節(jié)電極上的附加電場不會對在所示線型離子束縛裝置對稱面上運動的離子明顯產(chǎn)生垂直于出射方向的運動擾動。同時進一步包括一個電源1502，用于給場調(diào)節(jié)電極1501附加純直流偏置電壓，或當耦合電阻較大時，在鄰近射頻電極所附加射頻束縛電壓的基礎(chǔ)上附加直流偏置電壓，并附加到場調(diào)節(jié)電極上1501。由于場調(diào)節(jié)電極1501的主要部分都被屏蔽在主射頻電極71之后，因此，調(diào)節(jié)場調(diào)節(jié)電極1501的直流偏置僅會對將從射頻電極71上狹縫逐出的離子產(chǎn)生強阻抑作用，而對線型離子束縛裝置軸心處的離子儲存調(diào)節(jié)影響較少。場調(diào)節(jié)電極1501的阻抑直流電壓除了可以通過選擇性阻擋所在方向離子的出射，從而調(diào)節(jié)質(zhì)量掃描過程中的優(yōu)勢出射方向外，還可以用于改善離子即將逐出離子阱時的共振頻率與相位失諧，避免離子延時出射而提高該離子束縛裝置作為質(zhì)量分析器時的質(zhì)譜分辨能力。場調(diào)節(jié)電極還具有一個特殊的作用，即通過改變場調(diào)節(jié)電極電壓，還可以對被束縛目標離子或其產(chǎn)物在離子阱質(zhì)量選擇逐出過程中的質(zhì)量軸偏移關(guān)系做一定的調(diào)節(jié)。通常，場調(diào)節(jié)電極的電壓對離子阱質(zhì)量分析器的質(zhì)量分辨力的影響是一個突躍平臺，即當場調(diào)節(jié)電極電壓超過一個限定值之后，通常在直到限定值的1.5倍的范圍內(nèi)，質(zhì)量分析器的分辨能力都保持在一個較高的水平，且質(zhì)量分辨率變化通常小于15％。在這個范圍內(nèi)，通過調(diào)節(jié)場調(diào)節(jié)電壓可以做到最大范圍千分之一的質(zhì)量范圍調(diào)節(jié)，通常調(diào)節(jié)精度可達5ppm每伏。普通商用四極質(zhì)量分析器的場半徑均在5mm左右，而各種加工誤差所導(dǎo)致的相當于場半徑的變化通常不超過5個微米，因此，該方法可從硬件上有效校正離子阱類質(zhì)量分析器的質(zhì)量軸。除了場調(diào)節(jié)電極偏置電壓這一精細調(diào)節(jié)方法，也可以通過直接修改附加在主射頻電極與輔助電極上的射頻電壓比例來對該離子束縛裝置的質(zhì)量軸做一粗調(diào)。這一手段可以通過調(diào)節(jié)圖15中各電極與射頻電源端的可變電容分壓橋來實現(xiàn)。此外，也可以通過改變對各射頻電極與輔助電極直流偏置，通過束縛裝置內(nèi)四極直流電場的影響改變質(zhì)量分析器模式下的質(zhì)量軸轉(zhuǎn)換關(guān)系。由于這些改變是直接作用于工作電極的，因此通常每伏特直流或射頻偏移量的質(zhì)量軸放縮比約為1000ppm左右。這些方法的另一個重要作用是可以使得相同設(shè)計結(jié)構(gòu)的線型離子束縛裝置間由于機械加工誤差所導(dǎo)致的質(zhì)量軸漂移得到矯正，從而相互匹配。通常對于單質(zhì)量分析器系統(tǒng)，這些質(zhì)量軸的漂移還可以通過簡單的軟件校正而得到去除，但是對于由單通道質(zhì)量分析器所組成的陣列質(zhì)量分析器，這種漂移就會影響在多個離子阱分別儲存離子，然后按同一質(zhì)量軸選擇性出射的分析過程所得到的組合質(zhì)譜信息質(zhì)量。例如，美國專利US7157699中設(shè)想在矩形離子阱簡單復(fù)用陣列中可通過上述的多通道同步采樣，將N個簡單組合排列的低成本矩形離子阱所得的質(zhì)量選擇出射的離子電流疊加后用同一微通道板離子檢測器采集，組成一個高分析通量的質(zhì)譜檢測通道，在理想情況下在組合通道上本可以得到N倍峰高的質(zhì)譜信號，然而，考慮到低成本矩形離子阱的加工誤差(0.01mm)與場半徑(約5mm)之比。對于500Thomson左右的離子，該組合通道中不同分析單元的質(zhì)量標最大可能偏差+/-1個單位質(zhì)量數(shù)。這樣，如圖16A所示，由于各離子阱典型機械加工誤差所導(dǎo)致的質(zhì)量軸漂移，不但最終組合信號高度達不到N倍于單通道的效果，還會使得最終所得的疊加質(zhì)譜峰被展寬而失去單位質(zhì)量分辨，導(dǎo)致定性分析準確度嚴重下降。此外，簡單陣列低成本質(zhì)量分析器的同步掃描工作模式中還存在著所謂“水桶效應(yīng)”，即如圖16B所示，各單元同步掃譜累加時，總譜圖的最高分辨受質(zhì)量分辨力最差的分析單元限制的現(xiàn)象。通過對各單元附加場調(diào)節(jié)電極直流偏置的調(diào)節(jié)，或是主射頻電極與輔助電極上的射頻電壓比例的調(diào)節(jié)，都可以解決上述同步分析方法中的缺陷。首先，不同質(zhì)量分析器單元可被分開調(diào)節(jié)，使各分析單元的質(zhì)量軸進行硬件上在時間軸上的同步。此外，由于特定分析單元加工差異所導(dǎo)致的極差質(zhì)譜分辨對總質(zhì)譜圖的劣化也可以通過各單元場調(diào)節(jié)電極對各成員分析單元的獨立質(zhì)量分辨優(yōu)化而被避免，最終使得這兩種不利于各阱差異導(dǎo)致的質(zhì)譜峰展寬都得到抑制，如圖16C所示得到高質(zhì)量的疊加譜圖，從而提高了該質(zhì)量分析器陣列的整體質(zhì)量分辨性能。實施例4隨著分析技術(shù)的發(fā)展，高通量，低檢測限，工作條件易于滿足已成為對各種分析方法的共同要求。離子阱質(zhì)量分析器陣列的自身特點相當適合這三個要求：當質(zhì)量分析器陣列的每個通道分開工作時，可以成倍地加快待測嫌疑物篩選的過程；質(zhì)量分析器陣列也可以并行工作并在同一探測器上輸出累計譜圖，結(jié)合離子阱質(zhì)量分析的預(yù)富集特點，可以得到極低的檢測限。此外，由于多個離子阱并行工作時可采取到較強的離子電流，因此對真空度敏感的電子倍增器等就可避免使用，從而減少了分子泵等笨重昂貴的高真空獲取設(shè)備，降低了質(zhì)譜儀器的工作條件需求。由于柱面加工通常難于旋轉(zhuǎn)體，因此在加工線型離子束縛裝置陣列時，應(yīng)盡量避免加工高精度的異型柱面電極。在之前的實施例2和3中我們已經(jīng)看到如何通過較易加工的平面電極實現(xiàn)具有較好質(zhì)量分辨性能的離子阱單元，并通過外周電路來改善各單元的同一性。然而，僅僅每一單元重復(fù)加工本發(fā)明中的離子束縛裝置，并通過機械加工水平提高陣列中各單元的同一性并不可取。這是由于雖然輔助電極的高精度結(jié)構(gòu)對于本單元的質(zhì)譜性能影響不大，但其尺寸誤差仍會影響到各單元的有效場半徑，起始激發(fā)電壓等參數(shù)。因此，在陣列系統(tǒng)中，如何減少誤差較大的輔助電極的數(shù)量及其影響是控制陣列系統(tǒng)質(zhì)譜性能，尤其是各單元并行同步采樣模式下的重要問題。在本實施例中展示了一種基于復(fù)用相鄰線型離子儲存單元的部分電極構(gòu)建緊湊的離子阱質(zhì)量分析器陣列的方法，如圖17A-17D所示。首先，可以通過在相鄰該線型離子束縛裝置如結(jié)構(gòu)171(圖17A或17C所示)之間，通過復(fù)用至少一部分輔助電極如172.1、172.2、173.1、173.2、174.1、174.2等作為鄰側(cè)離子束縛裝置單元的輔助電極，形成被輔助電極區(qū)域隔開的多個線型離子束縛裝置單元的陣列，如圖17B、17D所示，從而減少該線型離子束縛裝置陣列分析器件的制作復(fù)雜度。在這種離子阱質(zhì)量分析陣列中，由于各單元阱(即空心電極間區(qū)域)之間都被較長的輔助電極所隔開，每個單元阱都可在輔助電極接地的條件下分開進行射頻幅度或頻率的掃描，為提高單元阱的分辨能力所需附加的偶極激發(fā)電壓的施加方法與圖7中的基本方法一致，即通過一個次級有中間抽頭的隔離變壓器附加，使得相對的中央射頻電極如171.3、171.4間所附加的射頻電壓相同，而偶極激發(fā)電壓相互反相。當各單元需要同步掃描時，該離子阱陣列可以有兩種射頻電壓附加方式，在第一種方式下，每個單元阱間的輔助電極均接地，相鄰單元阱的射頻電極電壓可以同相，也可以是幅度完全相同的反相信號。在第二種方式下，相鄰單元阱的射頻電極電壓相互同相，而單元阱間的輔助電極附加與主射頻電極電壓幅度相同的反相射頻信號，這種方式的優(yōu)勢在于各單元阱內(nèi)的勢阱深度提升一倍，使得被束縛的離子能更好的冷卻，從而獲得較高的質(zhì)量分辨能力。圖17B還展示了該離子阱陣列構(gòu)建的陣列質(zhì)譜分析器的兩種基本模式，作為多道檢測器時，可以采用實施例3中的方法，通過調(diào)節(jié)附加在輔助電極上的直流偏置使得離子向外周的分立檢測器取向出射，而作為單道檢測裝置時，也可以通過類似方法使離子向中央的統(tǒng)一檢測器聚焦出射，由于每個分立離子阱單元的對稱面都近似交于一點，該檢測器的收集區(qū)要求可以和普通檢測器相同，易于選擇。這是其他離子阱陣列所不具備的。此外，由于采用了單一檢測器，由于不同檢測器瞬時響應(yīng)漲落造成的噪音也可以得到避免。這種復(fù)用離子阱單元171間輔助電極的方式也可以按圖17D進行，與圖17B展示的扇形陣列不同，圖17B中輔助電極的復(fù)用中采用了鋸齒型結(jié)構(gòu)，這樣可以使得在圖中水平方向上陣列擁有無限延伸的空間。由于主射頻電極對組成的離子阱單元間設(shè)計了與主射頻電極呈一定折轉(zhuǎn)角的輔助電極，使得各離子阱單元可以單向出射，在離子阱水平間距不變的情況下增大了各通道檢測器間的間距。該實施例方案中所設(shè)計的離子阱陣列質(zhì)量分析裝置，與17E中所示的在先技術(shù)方案比較，各分析通道間給較難微型化的檢測器所留的安裝空間更大，更易實現(xiàn)機械設(shè)計，并減少了臨近檢測器單元間高壓電場相互作用的干擾。當離子阱質(zhì)量分析器陣列的同步并行模式更受重視時，如圖18A-18B所示，作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選方案，在相鄰該線型離子束縛裝置之間，可以將復(fù)用至少一部分輔助電極如182.1、182.2、183.1、183,2、184.1、184.2等作為鄰側(cè)離子束縛裝置單元的射頻電極，形成直接相鄰的多個線型離子束縛裝置單元的陣列。從而進一步減少該線型離子束縛裝置陣列分析器件的制作復(fù)雜度。在圖18B所示的實施例中，兩對輔助電極對只是對偶而非對稱地放置在主對稱平面的兩側(cè)。這一實施例存在的一個缺點是每個離子阱單元如181在出射方向兩側(cè)的對稱性被破壞了，這會影響到離子阱的離子引出性能，同時對質(zhì)量分辨能力也造成了一些諸如運動耦合，離子難以冷卻等問題。在圖18C-18D中這一問題得到了解決，類似圖17B的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得該裝置可在多道檢測和合并同步檢測兩方案中任意切換。當各單元需要同步掃描時，該離子阱陣列的射頻電壓附加模式為：相鄰單元阱的射頻電極電壓相互反相但幅度相同，與圖17B裝置的第二種電壓施加方式相同，在于各單元阱內(nèi)的勢阱深度被相鄰反相區(qū)加強，同時保證了相鄰單元間束縛電場結(jié)構(gòu)完全相同，由于沒有了低加工精度的輔助電極，可以保證各單元在同步掃描時的同一性。該方案的一個問題是每個分析單元的射頻工作條件不能單獨調(diào)整，因此，當每個單元工作在不同的質(zhì)譜掃描條件下時，一般不能采用常用的射頻電壓幅度掃描或頻率掃描模式。為解決此問題，可以掃描各單元通過隔離變壓器所附加的偶極激發(fā)電壓的頻率，通過改變激發(fā)頻率使得擁有各自久期共振頻率的不同質(zhì)荷比離子依次共振而出射，從而獲得質(zhì)譜。該方案也可以和全部通道的共同射頻幅度掃描或頻率掃描相結(jié)合。以提升在掃描偶極激發(fā)頻率模式下的質(zhì)譜分辨性能。圖18D方案的另一個特點是，其各單元中央軸線所在對稱平面可被設(shè)計為基本交于同一軸線186。從而使得陣列中多個離子束縛裝置分析單元徑向出射方向近似聚焦在一個小區(qū)域，以減少多通道同步采樣工作模式中的第一收集極面積。這在離子電流采集系統(tǒng)采用法拉第筒結(jié)構(gòu)187時具有很大優(yōu)勢，由于收集極面積的減少，其寄生電容也隨之減少，意味著較低的離子電流也可以得到較大的電壓信號響應(yīng)。圖19A、19B展示了進一步的優(yōu)選方案，在這一方案中，與圖18D的方案相比，陣列中各離子束縛裝置單元圍繞該同一軸線呈一個完整的圓周型分布，這可以使得從陣列中多個離子束縛裝置分析單元所出射的離子進一步聚焦出射在裝置的中軸線上。進而如圖20A、20B所示，可在該同一軸線處設(shè)置一個用于檢測各分離子束縛裝置逐出總離子流的共同離子檢測器2000，該檢測器也可用一個通過該軸線上的第一打拿極取代，使得檢測器本體可以安排到其他合適位置，這樣設(shè)計的中央離子檢測系統(tǒng)可用于接收聚焦出射在裝置的中軸線上的離子流并在送至模數(shù)轉(zhuǎn)換采集裝置前進一步增強。當所述陣列離子束縛裝置較長時，從軸線引出離子會由于檢測器引出電場收到陣列離子束縛裝置體電極的屏蔽而變得困難，這種情況下可以在軸線上安排多個離子探測器本體或它們的多個第一打拿極，其中每一個離子探測器對應(yīng)檢測軸向一定范圍中由各分離子分析單元沿徑向逐出的離子。此外，也可以在圖19A、19B所示的各端蓋上的引出口1901，1902等處分別設(shè)立軸向出射離子檢測器1903，1904等，運用Hager等人提出的軸向質(zhì)量選擇出射原理分別檢測各離子分析單元逐出的離子，或用一個大接受面積的檢測器如微通道板1905同一檢測所有的離子在圖19A、19B所示的方案中，陣列中離子束縛裝置單元中一般應(yīng)包含2N個單元，這是由于此方案是基于復(fù)用至少一部分輔助電極作為鄰側(cè)離子束縛裝置單元的射頻電極的設(shè)計。因此，如圖19B所示，通常相鄰單元間所附加的射頻電壓應(yīng)為反相關(guān)系。若該裝置只包括奇數(shù)個單元，則在同步質(zhì)譜分析時，每次掃描必須有兩個相鄰的單元輪空，因為它們的射頻電極間附加了同相的射頻信號，因此不能有效束縛和冷卻離子。圖20A、20B還對比了圓柱型離子阱質(zhì)量分析器陣列的兩種基本工作模式，在圖20A中，通過激發(fā)電壓的相位調(diào)整，主要的分析離子均向外側(cè)的多個分道檢測器2001，2002，2003等出射，得到各個分析單元的監(jiān)測質(zhì)譜，在圖20B中，通過在外電極與內(nèi)電極間施加直流電壓差，可以使離子阱各單元的四極電場平衡鞍點向內(nèi)側(cè)移動，從而產(chǎn)生向心的聚集離子出射。該信號可用位于圓柱結(jié)構(gòu)體中央的檢測器2000統(tǒng)一檢測。當所分析的樣品濃度較大，需要從前級離子光學(xué)系統(tǒng)分流離子流到各個質(zhì)量分析單元檢測時，可以采用如圖21A、21B所示的圓臺型線型離子束縛裝置陣列結(jié)構(gòu)，其中各離子束縛裝置單元如2111、2115等的中軸線均圍繞同一軸線2100呈現(xiàn)一端聚集，一端發(fā)散的錐型分布，使得從同一分析離子來源分流引入時變得簡易，同時在張口處可留出更大的空間，以便于設(shè)計共用檢測器結(jié)構(gòu)，如圖21B中所示的共軸打拿極2101和共軸檢測器2102等。如上所述的圓柱，圓臺形離子束縛裝置陣列還有另一種使用工作模式。在該條件下，如圖22所示，全部內(nèi)側(cè)電極陣列均從電源2201附加同相射頻信號，而在外側(cè)電極陣列上通過電源2202附加補償直流信號，可以通過兩者間的平衡將整個環(huán)形空間改造成一個超大容量的離子儲存裝置，從截面上展現(xiàn)的離子云形狀可見，被束縛的離子在該儲存裝置內(nèi)呈現(xiàn)圓筒狀分布。當需要檢測累積離子流量時，可以快速撤去外側(cè)電極陣列上的射頻信號，而附加一個高壓脈沖一次逐出全部離子。用這種方法可以對平均強度低于電子噪音限的離子流做較精確的強度分析，可用于和離子遷移譜方法的連用。通常的離子束縛裝置類質(zhì)量分析器，即離子阱質(zhì)量分析器往往只能工作在脈沖模式下，當分析器的前級為四極桿濾質(zhì)器或連續(xù)型差分選擇離子遷移過濾器等連續(xù)型離子流選擇裝置時，兩者串聯(lián)的占空比不佳，通常需要采用一個額外的離子流時間調(diào)制裝置置于兩者之間才能獲得最佳的分析過程時間效率。但由于本方案中所述的線型離子束縛裝置具有較大的離子儲存容量，因此，采用質(zhì)量選擇性連續(xù)離子儲存方法和快速離子直流脈沖逐出的方法，可以得到較高離子利用時間占空比。以配合這類連續(xù)型的離子選擇裝置。圖23展示了如何將這兩種方式結(jié)合起來在本實施例所述的多通道線型離子束縛裝置陣列中實現(xiàn)對多通道正離子流的上述分析目的。這種工作模式的時序分為兩個階段，在儲存階段中，附加在各通道的射頻電壓2301開啟，同時離子門2304的門限電壓2302設(shè)為較低值，這樣在本階段中從該離子束縛裝置前端注入各通道的離子流就能注入到離子束縛裝置陣列中，此時，可以通過將該離子束縛裝置上的射頻電壓占空比調(diào)節(jié)至非對稱值，例如對內(nèi)部四極電場成分較純的該種離子束縛裝置結(jié)構(gòu)，當束縛射頻電壓為方波，占空比在38～39％時就可以在引入離子的同時僅將一寬度在5～10Th內(nèi)質(zhì)量范圍的離子儲存，而將其他離子丟棄在該束縛裝置通道的前端。與這種方式類似，也可以使用對稱波形來儲存離子的同時，使用包含連續(xù)頻譜和一個頻率缺口的波形進行對特定質(zhì)荷比外的離子連續(xù)激發(fā)，來除去除目標離子2305外的其他干擾離子，達到對連續(xù)注入的離子流選擇性儲存的目的，通常這種模式可以獲得更高的質(zhì)量隔離選擇性，但速度較慢，其操作周期在毫秒數(shù)量級。將上述兩種方式結(jié)合，可以利用前者的高速寬質(zhì)量隔離效果減少后一方式的所需隔離質(zhì)量范圍，并減少頻譜寬度及減少整個隔離過程的總時間。當所需離子被成功隔離后，可以繼續(xù)此階段使得該目標質(zhì)量或質(zhì)量范圍的離子在某一通道內(nèi)富集，而其余通道則可以富集其他目標質(zhì)量范圍的離子。當被束縛離子的總量接近阱總儲存極限的10％～30％之間后，就可以如圖23中第二時序階段所示，將各通道上的射頻電壓2301同時快速去除，并提升離子門2304的門限電壓2302將正離子的注入途徑關(guān)閉，在同時或稍后數(shù)微秒內(nèi)，將外組與內(nèi)組射頻與輔助電極之間的直流電位差2303從原正常引入束縛時的0伏特左右調(diào)整至超過射頻電源電壓的高電壓值，如1000V，即可將在前一階段儲存的目標離子2305向中央彈出，在檢測器上獲得一個離子脈沖，其高度或峰面積與在前一階段所儲存的該通道目標離子基本呈線性關(guān)系。反復(fù)進行這樣的雙階段過程，就可以對連續(xù)的離子流中目標質(zhì)量范圍內(nèi)的離子以1赫茲至1千赫茲的采樣率進行采樣。由于離子是被脈沖逐出的，第二時序階段通常只需消耗幾個微秒至十幾個微秒的時間，相對于第一時序階段的毫秒級持續(xù)時間，可以看到該方法的時間占空比一般都能做到99％以上。類似的，其他通道中的所選擇的相同或不同質(zhì)量范圍的目標離子2306也可以被儲存然后脈沖檢測。該方法也可以做一個變形，在這種模式下，在第二時序階段束縛射頻電壓2301并不需要降到0，這樣，當逐出電壓差2303僅附加在某一通道的一對主射頻電極間時，其他通道內(nèi)所儲存的目標離子并不會丟失，這樣可以將不同束縛離子通道的脈沖逐出分析分散到不同周期，僅使用一個檢測器也可以獲取多個通道的選擇質(zhì)量離子流譜。除了脈沖逐出離子，也可以使用微區(qū)掃描，即在一個小質(zhì)量范圍內(nèi)進行共振質(zhì)量掃描來獲取被儲存目標離子的譜圖。與脈沖模式相比，這種微區(qū)掃描模式在獲取目標離子總量的同時還可以用于獲取臨近多個質(zhì)量數(shù)的豐度譜分布，用于獲取例如同位素比例等額外的化學(xué)信息。圖24A、24B展示了一種更大的該類線型離子束縛裝置的軸向串聯(lián)一維/二維陣列結(jié)構(gòu)，圖24A給出了一個三段式軸向串聯(lián)基本束縛裝置單元陣列，圖24B則展示了一個兩段式的圓筒型離子阱的二維陣列，在這些陣列結(jié)構(gòu)的不同區(qū)段間可以分別儲存正負離子，并在合適的時候通過將軸向相鄰區(qū)段的電壓設(shè)為同一值將正負離子同時儲存并相互反應(yīng)。該裝置可用于研究電荷轉(zhuǎn)移解離過程并產(chǎn)生與普通碰撞誘導(dǎo)解離過程不同的碎片解離模式。此外，也可以在不同區(qū)段間轉(zhuǎn)移離子，使離子通過區(qū)段間的電位差獲得軸向加速動能，可用于獲得與空間串級質(zhì)譜分析裝置如三重四極桿儀器類似的串級譜圖。圖25A、25B分別展示了在徑向?qū)盈B構(gòu)建的該類線型離子束縛裝置的一維/二維陣列結(jié)構(gòu)的截面圖，這類結(jié)構(gòu)復(fù)用該側(cè)射頻及輔助電極形成多層的離子束縛裝置單元陣列，每一層的各相對射頻電極間均可以有效儲存離子，可進一步增大該裝置的離子儲存能力。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護范圍當以權(quán)利要求書所界定的為準。例如，該裝置的上游離子光學(xué)裝置可以為連續(xù)式離子光學(xué)器件，如離子導(dǎo)引、四極桿質(zhì)量分析器及其陣列、離子漏斗、行波離子傳輸裝置、磁扇質(zhì)量分析器、靜電扇區(qū)能量分析器、差分遷移譜分析器等，也可以是脈沖式光學(xué)器件，如脈沖式離子遷移譜儀、其他離子阱等。該裝置的離子檢測器除電子倍增管，或含打拿極的電子倍增器、微通道板、法拉第筒，也可以是其他可以接受脈沖式或準連續(xù)式離子流的質(zhì)量分析器，如四極桿、單周或多周飛行時間檢測器(TOF)、離子回旋共振腔(FTICR)、靜電離子阱(Orbitrap)等，再如，所述離子分析器不僅可以和液相色譜或直接分析方法偶聯(lián)，也可以和毛細管電泳或氣相色譜偶聯(lián)。所分析的離子不僅可以是來自工作在真空條件下的離子源，如電子轟擊源、基質(zhì)輔助激光解析電離源，也可以來自大氣壓下的離子源，如電噴霧離子化源、大氣壓光電離源、大氣壓化學(xué)電離源等。