专利汇可以提供离子阱阵列专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 离子阱 阵列与离子存储与分析技术相关,具体地说与离子存储和按离子的质荷比等特性来分检或探测的分析仪器有关。一种离子存储与分析装置,包含至少两排相互平行放置的 电极 阵列,其电极阵列中有相互平行的两条以上的条状电极,各条电极上施加不同 相位 的交流 电压 ,使在两排平行电极阵列之间的空间里产生交变 电场 ,进而在此空间构成多个并列的直线形离子束缚区,其中,这些直线形离子束缚区之间相通,无物体隔障。一种离子存储与分析方法,使用上述装置,在两平行电极阵列之间的空间里产生交变电场,进而在此空间中产生多个相通的沿直 线轴 束缚离子的区域;离子在这些区域被捕获、冷却,并因其质荷比不同而受到 鉴别 。,下面是离子阱阵列专利的具体信息内容。
1.一种离子存储与分析装置,包含至少两排相互平行放置的电 极阵列,所述的电极阵列中有相互平行的两条以上的条状电极,各 条电极上施加不同相位的交流电压,使在两排平行电极阵列之间的 空间里产生交变电场,进而在此空间构成多个并列的直线形离子束 缚区,其中,这些直线形离子束缚区之间相通,无物体隔障。
2.根据权利要求1所述的离子存储与分析装置,其特征在于: 进一步包含低气压碰撞气体,以降低被捕集离子的动能,使其能围 绕与所述条状电极平行的多条轴线聚集。
3.根据权利要求1或2所述的离子存储与分析装置,其特征在 于:上排电极阵列与下排电极阵列所在平面相互平行,上下对齐, 在两排平行电极阵列之间的空间的四周设置边界电极。
4.根据权利要求3所述的离子存储与分析装置,其特征在于: 电极阵列中的各条状电极大小相同,在电极阵列侧面平行于条状电 极的边界电极的电位为所述电极阵列中相邻条状电极上所加电压的 中间值。
5.根据权利要求4所述的离子存储与分析装置,其特征在于: 所述平行电极阵列中条状电极的电压依次为+V,-V,+V,-V……, 其中V中包含一个高频电压;而所述平行于条状电极的边界电极的 电压为零。
6.根据权利要求5所述的离子存储与分析装置,其特征在于: 电压V是一个纯高频电压。
7.根据权利要求5所述的离子存储与分析装置,其特征在于: 电压V包含一个高频电压和一个1000赫以下的低频电压。
8.根据权利要求1至7之一所述的离子存储与分析装置,其特 征在于:进一步包括电子开关组,通过快速地开关产生其中所述的 高频电压或低频电压。
9.根据权利要求1至8之一所述的离子存储与分析装置,特征 在于:至少部分边界电极上设有利于离子引出的开孔、狭缝、或制 成网状中的一种。
10.根据权利要求1至9之一所述的离子存储与分析装置,特 征在于:在平行电极阵列中,至少部分条状电极上开有利于离子引 出的狭缝、或制成网状。
11.根据权利要求1至10之一所述的离子存储与分析装置,特 征在于:包括用于产生在上下电极阵列之间的偶极电场的信号源及 偶合装置,以导致离子引出。
12.根据权利要求1至10之一所述的离子存储与分析装置,特 征在于:所述电极阵列中的条状电极表面是平面状,各条状电极表 面相互平行。
13.根据权利要求1至12之一所述的离子存储与分析装置,特 征在于:一排或一排以上电极阵列是用印刷电路板制作平行电极阵 列。
14.根据权利要求13所述的离子存储与分析装置,其特征在于 制作平面电极阵列的印刷电路板包括多导电层的印刷电路板,至少 一面做成的图案包括条状电极的阵列。
15.根据权利要求13或14所述的离子存储与分析装置,其中 制作平面电极阵列的印刷电路板包括多导电层的印刷电路板,至少 在一部分导电层上做成的图案包括安装电子元件和引线的焊盘以及 电路走线。
16.根据权利要求13至15之一所述的离子存储与分析装置, 其特征在于:两排电极阵列是用两块印刷电路板制作平面电极阵 列,并以边界电极将两块印刷电路板连接和固定起来。
17.根据权利要求1至16之一所述的离子存储与分析装置,其 特征在于:进一步包括一个离子探测器,以探测从离子存储区射出 的离子。而离子探测器安装在束缚离子轴向的末端的边界电极之 外。
18.根据权利要求1至16之一所述的离子存储与分析装置,其 特征在于:进一步包括一个离子探测器,以探测从离子存储区射出 的离子。而离子探测器安装在与束缚离子轴向平行的边界电极之外 的旁侧。
19.根据权利要求1至16之一所述的离子存储与分析装置,其 特征在于:进一步包括安装在其中一排电极阵列外侧的离子探测 器,离子探测器通过这一排电极阵列上的狭缝或网接收到从离子束 缚区射出的离子。
20.一种离子存储与分析方法,使用相互面对的平行放置的电 极阵列,其中有相互平行的条状电极,各条电极上施加不同相位的 交流电压,使在两平行电极阵列之间的空间里产生交变电场,进而 在此空间中产生多个相通的沿直线轴束缚离子的区域;离子在这些 区域中被捕获、冷却,并因它们的质荷比不同而受到鉴别。
21.根据权利要求20的所述离子存储与分析方法,其特征在 于:所述的离子受到鉴别的手段包括加电操纵平行电极阵列,先使 某质荷比以外的各种离子被排斥掉,再对该留存的离子进行一次性 地检测。
22.根据权利要求21的所述离子存储与分析方法,其特征在 于:所述的排斥其他质荷比的离子的方法包括使在各相邻电极之间 施加的交流电压除高频成分外另加一个1000赫以下的低频电压,导 致被束缚的离子存在一个质荷比的下限和上限。
23.根据权利要求21或22所述的离子存储与分析方法,其特 征在于:所述的排斥其他质荷比的离子的方法包括在上下平行电极 阵列之间加一个偶极激发电场,让不想要的一定质荷比的离子与之 发生共震激发,进而打上电极阵列损失掉。
24.根据权利要求20至23之一所述的离子存储与分析方法, 其特征在于:所述的对留存的离子进行一次性地检测的方法包括, 降低条状电极末端的边界电极的直流电位以便从该边界电极上的开 孔或网格中引出正离子,或是升高末端的边界电极的直流电位以从 该边界电极上的开孔或网格中引出负离子,并用离子探测器测量离 子流。
25.根据权利要求20至23之一所述的离子存储与分析方法, 其特征在于:所述的对留存的离子进行一次性地检测的方法包括, 沿平行于平行电极阵列平面的方向、X方向加电场加速离子,使离 子从其平行电极阵列的一侧射出,并用离子探测器测量离子流。
26.根据权利要求20至23之一所述的离子存储与分析方法, 其特征在于:所述的对留存的离子进行一次性地检测的方法包括, 在两块平行电极阵列之间附加一个电压,产生垂直于电极阵列平面 的加速电场,使离子穿过平行电极阵列的条状电极中的狭缝射出, 并用离子探测器测量离子流。
27.根据权利要求20所述的离子存储与分析方法,其特征在 于:所述的离子受到鉴别的手段包括对产生束缚离子电场的高频电 压幅度或频率进行扫描,将束缚的离子按照其质荷比的顺序,射到 电极阵列以外的探测器,其信号形成一张按质荷比顺序排列的质谱 图。
28.根据权利要求27所述的离子存储与分析方法,其特征在 于:所述的探测器在平行电极阵列以外,轴状离子云的轴延伸方向 上,而离子要通过末端边界电极上面的孔或网射到所说的探测器 里。
29.根据权利要求27的所述离子存储与分析方法,其特征在 于:进一步在两块平行电极阵列之间附加一个交流电压,产生垂直 于电极阵列平面的共振激发电场,离子按照其质荷比的顺序达到共 振激发而穿过平行电极阵列的条状电极中的狭缝射出,并被离子探 测器测出。
30.根据权利要求27所述的离子存储与分析方法,其特征在 于:进一步在电极阵列中每条电极左右相邻的两条电极之间附加一 个交流电压,产生平行于平行电极阵列,但垂直于条状电极的X方 向,共振激发电场,离子按照其质荷比的顺序达到共振激发而横穿 两平行电极阵列之间的空间射出,并被离子探测器测出。
31.根据权利要求20所述的离子存储与分析方法,其特征在 于:在各相邻条状电极之间施加的交流电压由电子开关组产生,其 波形为方波。
32.根据权利要求31所述的离子存储与分析方法,其特征在 于:产生方波电压的电子开关组数目为2,相邻两组开关产生的方 波电压相位差为180度。
33.根据权利要求31所述的离子存储与分析方法,其特征在 于:产生方波电压的电子开关组数目不小于2,相邻两组开关产生 的方波电压相位差等于180度与一固定的增量之和,从而在两平行 电极阵列之间的离子捕获区产生周期性束缚电场和行波场。
34.根据权利要求31所述的离子存储与分析方法,其特征在 于:产生方波电压的电子开关组数目不小于2,相邻两组开关产生 的方波电压相位差等于180,但每隔N个周期波宽或相位出现一次 调制,该调制在X方向产生行波。
35.根据权利要求33或34所述的离子存储与分析方法,其特 征在于:产生的行波场推动离子排出。
36.根据权利要求20所述的离子存储与分析方法,其特征在 于:对电极阵列中电极条施加不同相位的交流电压造成每N条电极 对应于一个离子捕获单元,其中,N大于或等于1;通过调节加在每 个电极上的电压占+V或-V的比例关系来优化所产生的电场分布。
37.根据权利要求20所述的离子存储与分析方法,其特征在 于:对电极阵列中电极条施加不同相位的交流电压造成每N条电极 对应于一个离子捕获单元,其中,N大于或等于1;进一步通过改 变加在每个电极上的电压使每个离子捕获单元对应的电极条数N发 生变化,导致被束缚在不同离子束缚轴上的离子合并。
38.一种离子存储与分析方法,使用两排以上平行放置的电极 阵列,每排阵列中有相互平行的条状电极,各条电极上施加不同相 位的交流电压,使在每相邻两电极阵列之间的一层空间里产生交变 电场,进而在此层空间中产生多个相通的沿直线轴束缚离子的区 域。离子在任何一层的多条区域中被捕获、冷却,并因它们的质荷 比不同而有选择性地从一层空间输运到另一层空间。
本发明离子阱阵列与离子存储与分析技术相关,具体地说与离 子存储和按离子的质荷比等特性来分检或探测的分析仪器有关。
技术背景
用于离子存储和离子分析用的交变电场离子阱通常有三维旋转 场离子阱和直线形离子阱。在三维旋转场离子阱中,离子被聚集在 一个中心点处。但由于离子的空间电荷效应,使得它能够存储的离 子数量有限。即使离子能在三维旋转场离子阱中存储,在作离子分 析时,多个离子间的电荷相互作用将破坏它的质量分辨能力。在直 线形离子阱中,离子被聚集在一个中心轴附近,因此,在同样空间 电荷密度下,它能够容纳的离子数量大大增加。研究发现,二维直 线形离子阱可以存储比三维离子阱多至少一个量级的离子,并可以 避免明显的空间电荷效应影响。近年来的文献报道指出,直线离子 阱一次可存储上百万个离子,用于进一步的质谱分析。但是,直线 形离子阱在有些情况下仍然不能满足要求,如,离子流信号仍然需 要用增益很高的电子倍增器放大后才能检测到。当在被分析物成分 含量很低,淹没于几百万倍的背景噪声中时,有效信号就无法检测 了。所以有必要发展更大存储量的离子阱。
将多个直线形离子阱并列起来当然可以增加离子的存储量。这 在美国专利US2004/0135080A1中作为实施方案之一已有公开。但 是并列多个直线形离子阱的办法造价较高。再者,多个直线形离子 阱中的离子要从各自的排出口排出,只有用大接受面积的离子探测 器才能将它们同时接收。
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