專利名稱：多針狀體多平行的納米噴射電離源的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于質(zhì)譜法的電離源，并且更具體地涉及納米電噴射電離源，該電離源包括一個表面，該表面具有多個伸出的顯微至亞顯微的短柱、錐體、針狀體、或線，其各自用于從一種施加在其外表面上的、攜帶分析物的液體來發(fā)射離子。
背景技術(shù)：
熟知的電噴射電離技術(shù)被用于質(zhì)譜分析法中以產(chǎn)生離子。在常規(guī)的電噴射電離作用中，液體被推動穿過一個非常小的帶電的毛細管。這種液體包含被溶解在大量的溶劑中的、有待研究的分析物，該溶劑通常比該分析物更具揮發(fā)性。慣用的電噴射方法包括使用一個電場將在毛細管的末端形成的帶電液體的彎月形打斷。在電極與導電液體之間感應的電場起初使得一個泰勒錐形體形成在管尖端，在此該電場變得集中。波動使該錐形體尖端碎 裂成多個精細的小液滴，這些小液滴(在電場的影響下)在大氣壓力下、任選地在干燥氣體的存在下被噴射進入到一個腔室中。該任選地加熱的干燥氣體致使小液滴中的溶劑蒸發(fā)。根據(jù)一個總體上為人接受的理論，當這些小液滴收縮時，這些小液滴中的電荷濃度就會增力口。最終，在離子與同類電荷之間的斥力超過了這些內(nèi)聚力，并且這些離子被噴出(解吸)到氣相中。這些離子被吸引到、并且穿過一個毛細管或采樣孔口進入質(zhì)譜分析器中。未完成的小液滴蒸發(fā)和離子去溶劑化作用會在質(zhì)譜中引起高水平的背景計數(shù)，因此造成了對以低濃度存在的分析物的探測以及定量化的干擾。已經(jīng)觀察到，更小的初始電噴射小液滴趨向于更容易被蒸發(fā)，并且另外，小液滴尺寸隨著流量的降低而減小。因此，為了獲得具有極小的背景干擾的質(zhì)譜，希望的是盡可能大幅度地減少流量，并且因此減少液滴尺寸。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，每個發(fā)射極的流量在小于幾百納升每分鐘到I納升每分鐘范圍內(nèi)的納米電噴射在此方面得到了非常好的結(jié)果。進一步地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與其他噴射模式相比，電離效率在納米噴射模式下是高得多的并且響應是更加線性的。例如，F(xiàn)iccaro等人在標題為“改進的電噴射電離效率補償減小的彩色分辨率并實現(xiàn)胚胎干細胞中酪氨酸信令的蛋白組學分析[Improved Electrospray Ionization Efficiency Compensates for DiminishedChromatic Resolution and Enables Proteomics Analysis of Tyrosine Signaling inEmbryonic Stem Cells]”(分析化學[Analytical Chemistry] 81，2009，pp. 3440-3447)的科技論文中證明，在LCMS性能的評估中，即使在低于范丁特極小值的低流量色譜流量下，低流量下改進的電噴射電離效率比色譜分離的退化更重要。然而，常規(guī)的電噴射裝置和常規(guī)的液體色譜設備(將洗脫液遞送給此類電噴射裝置)典型地是與每分鐘幾微升一直到每分鐘Iml的流量相關聯(lián)的。已經(jīng)做出了多種努力來制造產(chǎn)生納米電噴射的電噴射裝置。例如，Wilm和Mann，分析化學(Anal. Chem. ) 1996, 68, 1-8描述了從被拉拔至內(nèi)徑為2_4 μ m的熔融石英毛細管以20nl/min的流速進行電噴射的方法。確切地，從2 μ m內(nèi)徑和5 μ m外徑的、拔出的熔融石英毛細管以600-700V在距一臺常壓電離質(zhì)譜儀的離子采樣孔口 l-2mm的距離處實現(xiàn)了在20nL/min下的納米電噴射。已經(jīng)使用微制造技術(shù)(從電子工業(yè)和微機電系統(tǒng)(MEMS)中借用)從基本上平面式的基底制造了其他納米電噴射裝置，這些微制造技術(shù)諸如化學氣相沉積、分子束外延、光刻術(shù)、化學蝕亥IJ、干蝕刻(反應性離子蝕刻以及深度反應性離子蝕刻)、模制、激光燒蝕，等等。為了在更高的整體流量下實現(xiàn)上述納米電噴射的益處，已經(jīng)使用毛細管拉拔或者微制造以及MEMS技術(shù)開發(fā)了緊密堆積的管或噴嘴的電噴射陣列，以便增加整體流量而不影響噴出小液滴的尺寸。例如，圖I展示了以一個圓形的幾何形狀安排的熔融石英毛細管納米電噴射電離發(fā)射極的一個陣列，如在Kelly等人名下的美國專利申請公開2009/0230296A1中傳授的。每個納米電噴射電離發(fā)射極2包括一個熔融石英毛細管，該毛細管具有一個錐形的尖端3。如在美國專利申請公開2009/0230296A1中傳授的，這些錐形的尖端可以通過傳統(tǒng)的拉拔技術(shù)或者通過化學蝕刻來形成，并且這些徑向陣列可以按如下方式制造使約6cm長的熔融石英毛細管穿過一個或多個盤I中的多個孔。在這個或這些盤中的孔可以被放在所希望的徑向距離以及發(fā)射極間距處，并且兩個這樣的盤可以被分開，以使這些毛細管在這些納米電噴射電離發(fā)射極的尖端以及引導到其上的部分上彼此平 行地延伸。圖2A-2B分別顯示了一個電噴射系統(tǒng)的示意圖以及該系統(tǒng)的電噴射裝置的截面圖，如在Moon等人名下的美國專利申請公開2002/0158027A1中傳授的。電噴射裝置4總體上包括一個硅基底或微芯片或晶片5，其在注入表面8上的進入孔口 7與噴出表面10上的噴嘴9之間限定了一個穿過基底5的通道6。噴嘴9具有一個內(nèi)徑和一個外徑并且由一個凹陷區(qū)域11限定。區(qū)域11從該噴出表面10凹陷、從噴嘴9向外延伸并且可以是環(huán)形的。噴嘴9的尖端不延伸超出該噴出表面10以便由此保護噴嘴9免于意外破裂。該噴出表面10的網(wǎng)格平面區(qū)域12在噴嘴9和凹陷區(qū)域11的外部并且可以提供一個表面，在該表面上可以形成一層包括導電電極15在內(nèi)的導電材料14以便對基底5施加電勢從而改變該噴出表面10 (包括噴嘴尖端9在內(nèi))與提取電極54之間的電場樣式。替代地，該導電電極可以設置在該注入表面8 (未示出)上。該電噴射裝置4進一步包括在基底5的表面上的一個二氧化硅層13，通過該二氧化硅層，電極15與基底5在該噴出表面10上或該注入表面8上相接觸。形成在通道6的壁上的二氧化硅13將其中的一種流體與硅基底5電絕緣并且因此允許對通道6中的流體和該硅基底5獨立地施加并維持不同的電勢。替代地，基底5可以被控制在與該流體相同的電勢。如圖2A中所示，為了產(chǎn)生電噴射，可以將流體輸送至電噴射裝置4的進入孔口 7，例如通過毛細管16或微量吸管。通過定位在毛細管16中或通道6中的電線(未示出)或通過設置在注入表面8上的電極(未示出)使流體經(jīng)受一個電勢電壓V并且與周圍的表面區(qū)域和基底5隔離。也可以將電勢電壓施加在網(wǎng)格平面12上的電極4上，其幅值優(yōu)選是可調(diào)節(jié)的，以便優(yōu)化電噴射的特征。該流體流經(jīng)該通道6并以非常細的、高度帶電的流體液滴18的形式離開或從噴嘴9中噴出?？梢詫⒃撎崛‰姌O17保持在一個電勢電壓Vism處，使得在電場的影響下該電噴射被引向該提取電極17。所有目前已知的納米電噴射陣列裝置都采用了常規(guī)的輸送方法，其中通過微毛細管或微導管將攜帶分析物的液體輸送至空心噴嘴，以便從該噴嘴的內(nèi)孔中發(fā)射出。對于此類小孔毛細管和噴嘴的使用存在許多限制條件，例如堵塞、難以產(chǎn)生噴霧以及在硅石毛細管的情況下難以處理。此外，利用此類常規(guī)的電噴射輸送技術(shù)，鹽濃度的增加導致了噴射的困難并且在離子進入氣相中的解吸效率方面存在陡降。因此，這樣的輸送方法不能應用于在150mM等級上的NaCl水溶液，例如生理鹽水溶液。近來，Oleinikov等人在標題為“蝕刻離子軌道復制品的解吸/電離的研究[Thestudy of the desorption/ionization from the replicas of etched ion tracks]，，(_■射測量[Radiation Measurements]2008, 43, S635-S638)的技術(shù)論文中證明，作為聚合物軌道膜復制品獲得的某些微結(jié)構(gòu)或微電線可以用于在激光照射下噴出生物分子(多肽)的離子以用于隨后通過質(zhì)譜法進行質(zhì)量分析。當在質(zhì)譜儀的離子源中采用這樣的微線作為激光照射電離(類似于MALDI)的基底時，Oleinikov等人觀察到了具有最小直徑的微線的短桿菌肽的質(zhì)譜的信號增強。Oleinikov等人將這種在小微絲線直徑下的增強歸因于一種他們稱之為“避雷針效應”的效應，是在靠近每個微線頂部的局部區(qū)域內(nèi)電場增強的效應。Oleinikov等人將其研究局限于激光解吸電離并且沒有考慮電噴射電離。發(fā)明披露
為了著手解決以上確定的現(xiàn)有技術(shù)中的局限性，提供了不同的方法和裝置來用于質(zhì)譜法的多針狀體平行納米噴射電離源。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認識到，可以有利地將類似于Oleinikov等人所描述的微結(jié)構(gòu)的組合用作納米電噴射發(fā)射極陣列。因此在此披露了此類電離源的結(jié)構(gòu)、制造以及用途。在本發(fā)明的第一方面，在此披露了一種用于質(zhì)譜儀的電噴射離子源，該離子源包括一個電極，該電極包括至少第一多個從底座伸出的突出部，該至少第一多個突出部中的每個突出部具有一個對應的尖端；一個導管，該導管用于將一種攜帶有分析物的液體輸送至該電極；以及一個電壓源，其中在該電噴射離子源的運行過程中，在氣體或空氣的存在下使該攜帶有分析物的液體從該底座沿對應的突出部外部移動至每個突出部尖端以便形成對應的帶電離子流，該帶電離子流在由該電壓源對該電極施加電壓的情況下朝該質(zhì)譜儀的離子入口發(fā)射。該第一多個突出部可以占據(jù)該電極的一個形狀與該離子入口的形狀對應的區(qū)域。不同的實施方案可以包括粘合至每個突出部的至少一部分上的涂覆層，該涂覆層使得該攜帶有分析物的液體朝這些突出部尖端被排出的趨勢增加。不同的實施方案可以包括一個提取電極，該提取電極與該電極間隔一個距離以便在其間形成一個空隙，該提取電極在其中具有一個開孔，使得在該電噴射離子源的運行過程中，該電極與提取電極之間的電場使得所發(fā)射的帶電粒子的一部分被推進穿過該提取電極中的開孔。不同的實施方案可以包括粘合至該電極的、與突出部相反一側(cè)上的一個底部基底，以便對該電極提供結(jié)構(gòu)支撐。不同的實施方案可以包括在其中具有至少一個開孔的蓋板；以及布置在該蓋板與該電極底座之間的一個隔離件，以便在該蓋板的至少一部分與該電極的至少一部分之間形成空隙，使得從該導管輸送來的攜帶有分析物的液體流入該空隙中，其中該第一多個突出部突出而穿過了該至少一個開孔。在本發(fā)明的其他方面，披露了用于制造多發(fā)射極電噴射電極的方法，該方法包括以下步驟提供一個基底；將該基底的第一側(cè)暴露于一束加速重離子中以便在該基底內(nèi)產(chǎn)生一組隱藏的離子軌道，這些離子軌道沒有穿透至該基底的相反一側(cè)；將該基底的第一側(cè)暴露于一種化學蝕刻劑中以便在該基底內(nèi)形成多個蝕刻通道，這些蝕刻通道從該第一側(cè)延伸進入該基底內(nèi)部并且沒有穿透至該基底的相反一側(cè)；并且在這些蝕刻通道內(nèi)并且在該基底的第一側(cè)上沉積一個導電材料層。替代性的后續(xù)步驟可以包括從該導電材料中去除該基底，其中該導電材料包括該多發(fā)射極電噴射電極，或者去除該基底的相反側(cè)的一部分以及這些錐形短柱的尖端的至少一部分，以便截出該多個錐形短柱的一個子集，其中這些截短的錐形短柱包括這些多發(fā)射極電噴射電極的空心電噴射噴嘴。在本發(fā)明的另外的其他方面，披露了通過電噴射電離而將從攜帶有分析物的液體獲得的離子提供至質(zhì)譜儀的方法，該攜帶有分析物的液體是以大于或等于50微升(μ I)每分鐘的總流量供應的，該方法包括(a)將該總流量分為多個攜帶有分析物的液體的子流量，每個子流量以小于或等于500納升(nl)每分鐘的流量提供了該總流量的一部分；(b)提供多個電噴射發(fā)射極；(c)將每個攜帶有分析物的液體的子流量提供至這些電噴射發(fā)射極中的對應一個；(d)在氣體或空氣的存在下由每個電噴射發(fā)射極產(chǎn)生電噴射發(fā)射；并且(e)將每個電噴射發(fā)射引導至該質(zhì)譜儀的一個離子入口。該氣體或空氣在不同的實施方案中可以處于大氣壓下、可以提供溶劑的可控蒸發(fā)或者輔助分析物離子與其他粒子之間的脫簇。在其他實施方案中，該氣體或空氣可以保持在O. 03 X大氣壓至2 X大氣壓的范圍內(nèi)的壓力下。根據(jù)本傳授內(nèi)容的裝置可以包括一種每單位面積具有大量短柱的材料，典型地為1000-500, 000個每平方厘米，對應于在約6-320 μ m范圍內(nèi)的平均短柱間距。這些短柱的尖端(當電極用作電噴射發(fā)射極時從這些尖端發(fā)射離子)可以具有小于Iym的直徑。短柱的密度可以通過控制基底暴露于加速重離子中的持續(xù)時間來進行控制。雖然本實例中突出部被描述為“短柱”，當應該清楚的是取決于形式因素、語義選擇和其他情況，本文件中描述的電極的突出部在任何具體情況下都可以更適宜地描述為“柱”、“錐體”、“針狀體”、“桿”或“線”。這些是離開底座或離開基表面的所有不同類型的突出部或突出表面。在此描述的離子發(fā)射極可以不同地描述為“突出部”、“短柱”、“柱”、“錐體”、“針狀體”、“桿”、“線”或甚至“毛細管”，這取決于形式因素、形狀、采用的材料、制造方法、或其他情況或因素。本傳授內(nèi)容相對于常規(guī)技術(shù)提供了益處，即提供了簡單的可制造性以及穩(wěn)健的多噴射裝置。代替例如常規(guī)技術(shù)中的單一的納米噴射尖端，本傳授內(nèi)容提供了上千(或更多)的并聯(lián)運行的納米噴射發(fā)射極。因此，納米噴射的益處(即，歸因于小的初始液滴尺寸的高電離效率)可以與更大流量(I μ l/min-10ml/min)的標準液相色譜測定法相結(jié)合。另一個優(yōu)點是，單一的或甚至若干個發(fā)射極的失效或故障對總的質(zhì)譜法結(jié)果具有可忽略的影響。而且，對于樣品在針狀體外部流動的那些實施方案而言，消除了納米噴射毛細管可能出現(xiàn)的堵塞問題。為了在使用根據(jù)本傳授內(nèi)容的設備或方法時有效捕獲所有產(chǎn)生的離子，可以將質(zhì)譜儀的大氣壓離子入口從傳統(tǒng)的圓形截面改造成更長形的或信箱形狀的、或可以采用離子傳遞管陣列的形狀。該陣列可以是直線的或圓形的以便更有效地匹配霧滴的尺寸。這樣的離子入口改造當與在此披露的離子源相結(jié)合時預計會提供相對于現(xiàn)有離子源/質(zhì)譜儀組件而言更大的敏感性。附圖簡要說明圖I展示了已知的以圓形幾何形狀安排的熔融石英毛細管納米電噴射電離發(fā)射極的陣列的實例。圖2A-2B分別示出了常規(guī)電噴射系統(tǒng)的示意圖以及該系統(tǒng)的電噴射裝置的截面、視圖。圖3示意性展示了旨在用于宇宙飛船推進器應用的已知電噴射發(fā)射極陣列設備。圖4示意性地展示了一種已知的電噴射發(fā)射極，包括一個實心探針，該探針能夠在探針尖端同樣品接觸的一個底部端點與遠離樣品的一個頂部端點之間往復，在頂部端點處對探針施加了電壓，使得粘合至該探針尖端上的一部分樣品被電離從而發(fā)射離子至質(zhì)譜儀。
圖5示意性地展示了制造根據(jù)本發(fā)明的微短柱陣列電噴射裝置的步驟。圖6A-6B示意性地展示了制造根據(jù)本發(fā)明的微短柱陣列電噴射裝置的對應的替代性附加步驟。圖7以示意性的平面和立面圖展示了根據(jù)發(fā)明的電噴射設備的一個實施方案。圖8展示了圖7的設備的運行。圖9展示了制造根據(jù)本發(fā)明的納米電噴射設備的替代實施方案。

圖10展示了制造根據(jù)本發(fā)明的納米電噴射設備的替代實施方案。圖11展示了根據(jù)本發(fā)明的替代性納米電噴射設備。圖12示意性地展示了根據(jù)本發(fā)明的納米電噴射設備以及光譜儀入口系統(tǒng)。執(zhí)行本發(fā)明的模式本發(fā)明提供了用于質(zhì)譜儀的改進型電離源的方法和設備。以下說明被呈現(xiàn)為使得本領域的普通技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明、并且在一個具體應用的背景和其要求中提供該說明。從本說明書中將清楚的是，本發(fā)明不限于所展示的實例，而是本發(fā)明還包括多種變更以及針對這些變更的實施方案。因此，本說明書應該被視為展示性的且非限制性的。盡管本發(fā)明可以具有不同的變更以及替代構(gòu)造，但是應該理解并不旨在將本發(fā)明限制于所披露的具體形式。與其相對的是，本發(fā)明將覆蓋落在如在權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)的所有的變更、替代構(gòu)造、以及等效物。為了更具體地描述本發(fā)明的特征，請結(jié)合以下討論來參考附圖。質(zhì)譜儀中使用的大多數(shù)電噴射電離裝置都采用空心發(fā)射極結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部通道，攜帶有分析物的流體流經(jīng)這些內(nèi)部通道直到在空心發(fā)射極尖端出現(xiàn)。然而，已知流體是在電噴射發(fā)射極的外部供應的。例如，Velasquez-Garcia等人在標題為“用于推進器應用的微制造電噴射發(fā)射極的平面陣列[A planar array of micro-fabricatedelectrospray emitters for thruster applications]，，(微機電系統(tǒng)雜志[Journal ofMicroelectromechanical Systems], 15 (5), 2006,第 1272-1280 頁)的技術(shù)論文中描述了制造用于空間推進應用的微制造電噴射發(fā)射極的平面陣列。如圖3中所示，一個這樣的電噴射發(fā)射極陣列設備25包括多個鉛筆狀微柱發(fā)射極21，這些發(fā)射極是通過標準的微機加工技術(shù)而形成在一個基底20上并且與之集成，例如摻雜的硅晶片。一種推進劑流體22(其受控電離提供了推力)被引入該基底上。表面張力與靜電拉動效應的組合使得流體22粘合到發(fā)射極柱21上并且圍繞在其外部。在發(fā)射極柱21以及提取電極23上施加的電壓使得通過推進劑流體22的電離產(chǎn)生的帶電粒子進行電噴射發(fā)射。還包括一個加速電極(在圖3中未示出)作為該推進設備的一部分。如Veldsquez-Garcia等人描述的,該推進劑是離子液體乙基-甲基-咪唑四氟硼酸鹽(EMI-BF4),該基底和微柱是表面處理過的硅并且運行條件是使得離子從液體中被直接提取而不形成小液滴。
Hiraoka等人名下的美國專利申請公開2009/0140137A1傳授了一種電離設備，該電離設備包括保持裝置，該保持裝置用于保持探針以使其能夠在探針尖端同樣品接觸的底部端點與探針尖端遠離樣品的頂部端點之間進行往復；一個離子引導件，被安排成使得該離子引導件的尖端位于探針的、在頂部端點附近的尖端附近，用于將樣品離子從其尖端引入質(zhì)譜設備中；以及一個高壓產(chǎn)生設備，施加了高電壓以便至少是在探針與樣品分離的時刻在探針與離子引導件之間產(chǎn)生電噴射。Hiraoka等人的設備的一部分展示在了圖4中。如由豎直雙頭箭頭示意性展示的，該金屬探針或針狀體30在原始位置(頂部端點)與探針尖端接觸到樣品32并且樣品的一部分32c被捕獲到探針尖端上的位置(底部端點或樣品捕獲位置，如虛線所示)之間振蕩。當探針在頂部端點時，對探針施加一個電壓以便產(chǎn)生電噴射并由此將樣品的被捕獲部分電離。在大氣壓下產(chǎn)生的樣品離子通過離子采用毛細管34、孔口或直接地被弓I入質(zhì)譜儀中。如Hiraoka等人所傳授的，可以提供一個用于在探針尖端附近以激光(紫外、紅外或可見光)照射的激光裝置(未示出)，使得在該原始位置或一個多少遠離尖端的位置(在尖 端下方的隔開的位置)處探針尖端附近可以被激光束36照射。在可見激光的情況下(例如，頻率加倍的(532nm) YAG激光)，在用該激光束照射的金屬(探針)表面上誘導了表面等離子體(surface plasmon)。該表面等離子體沿該探針表面朝尖端擴展并將探針尖端附近的電場強度加強。因此，樣品分子通過電噴射的解吸電離被加強。在使用紅外激光的情況下，通過加熱被捕獲的樣品部分32c而促進了樣品干燥以及離子從小液滴中解吸的效率。圖5示意性地展示了制造根據(jù)本發(fā)明的微短柱陣列電噴射裝置的起始步驟。首先，提供一個適當?shù)幕?02，如聚碳酸酯材料。將基底102的至少一部分暴露于加速重離子束104中以便在基底內(nèi)產(chǎn)生一組隱藏的離子軌道106。每個這樣的隱藏的離子軌道對應于一個圓柱形永久改性區(qū)或基底材料分解區(qū)，這樣的區(qū)優(yōu)先發(fā)生隨后的化學蝕刻?？梢詫⒁粋€掩模108定位在該重離子源與基底102之間以便防止基底的一些部分暴露于這些加速重離子中。以這種方式使用掩?？梢钥刂扑玫碾[藏的離子軌道區(qū)域的尺寸或形狀。將這些隱藏的離子軌道暴露于適當?shù)奈g刻劑112中以便在基底102內(nèi)產(chǎn)生蝕刻通道陣列110。雖然將這些蝕刻通道顯示為錐形的，但通過對蝕刻劑選擇性的適當選取(隱藏通道區(qū)的蝕刻速率與本體基底的蝕刻速率之比)可以使得這些蝕刻通道接近圓柱形形狀?？梢砸来蔚鼗蛲瑫r地采用一個或多個有圖案的掩模，例如109a和109b，以便產(chǎn)生不同的蝕刻深度。例如，可以首先使用掩模109a來將該組隱藏的離子軌道的中心部分暴露于蝕刻劑中持續(xù)第一時間長度，以便產(chǎn)生較深的通道。隨后可以使用掩模10%來將該組隱藏的離子軌道的周邊部分暴露于蝕刻劑中持續(xù)更短的時間長度，以便在這些較深通道周圍的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生較淺的通道。在形成了所希望的深度的蝕刻通道之后，可以通過在這些蝕刻通道110中并且在基底的一個鄰接面上沉積一種導電材料而形成多短柱的電極114，其中這些蝕刻通道和鄰接面充當了形成該多短柱的電極114的模具。例如，可以首先將金屬濺射到被蝕刻的基底上以便在這些蝕刻通道內(nèi)并且在該基底的面上產(chǎn)生連續(xù)的薄金屬涂層。隨后，該薄金屬涂層可以用作電鍍過程中的電極以便在相同區(qū)域內(nèi)沉積大量本體材料，由此形成包含多個短柱116的多短柱電極114。上述方法可以生產(chǎn)出一種每單位面積具有大量短柱的材料，典型地為10-100百萬個每平方厘米，對應于在1-3 μ m范圍內(nèi)的平均短柱間距。這些短柱的頂端(當電極用作電噴射發(fā)射極時從這些頂端發(fā)射離子)可以具有小于I μ m的直徑。短柱的密度可以通過控制基底暴露于加速重離子中的持續(xù)時間來進行控制。雖然本實例中突出部被描述為“短柱”，當應該清楚的是取決于形式因素、語義選擇和其他情況，本文件中描述的電極的突出部在任何具體情況下都可以更適宜地描述為“柱”、“錐體”、“針狀體”、“桿”或“線”。這些是離開底座或離開基表面的所有不同類型的突出部或突出表面。圖6A-6B示意性地展示了制造根據(jù)本發(fā)明的微短柱陣列電噴射裝置的對應的替代性后續(xù)步驟。在第一替代工序(圖6A)中，優(yōu)選將一個底部基底102b粘結(jié)到或形成該多短柱電極114的底側(cè)(即，與短柱尖端相反的一側(cè))上以便對該多短柱電極提供結(jié)構(gòu)支撐。任選地，在匹配至基底102b上之前，可以在這些空心短柱內(nèi)部施加一種填充材料以便提供額外的結(jié)構(gòu)支撐。然后通過化學溶解或物理分離來去除剩余的本體基底材料102以便暴露出該多短柱電極114的上部短柱側(cè)。任選地，該多短柱電極的暴露側(cè)的全部或部分可以具有沉積在它(它們)上的一個涂層115，該涂層對該多短柱電極給予了額外的結(jié)構(gòu)整體性或所希望的表面特性。例 如，涂層115可以包括一種親水材料，該親水材料可以具有以下作用增大一種攜帶有分析物的水性液體沿著涂覆的多短柱電極的表面鋪展的趨勢。替代地，該多短柱電極114的表面可以接受一種表面處理，例如在納米規(guī)模上的表面粗化，以便增大被施加到表面上的攜帶有分析物的液體的“潤濕”趨勢。P. Forbes在標題為“自清潔材料”(ScientificAmerican, 2008年8月，第88-95頁)的文章中討論了新型的涂層。例如,一個已經(jīng)暴露于紫外光中的薄膜二氧化鈦(TiO2)涂層可以對電極提供“超級親水”特性，從而使得攜帶有分析物的液體能夠作為沿著該電極的被涂覆部分的膜沿著表面鋪開。這樣的涂層甚至可以圖案化以便在電極表面上導通液體，即，沿著預定路徑引導液體。此外，已知涂層的可潤濕性特性是“可切換的”:在施加某些波長的光時能夠可控地并且可逆地在(超級)親水狀態(tài)與(超級)疏水狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。施加到多短柱電極114的全部或部分上的此類涂層可以用作閥(例如，“關閉”閥)，以便啟動、停止或甚至控制液體流向電極短柱的速率。在第二替代工序(圖6B)中，將本體基底材料102與所包括的多短柱電極114切割、研磨或拋光以便暴露出所布置的噴射表面103，從而去除短柱尖端，由此將短柱末端截短而暴露出多個具有約Ium或更小孔徑的發(fā)射孔105。替代地，孔徑可以高達15μπι。以這種方式去除短柱尖端后，該多短柱電極114的截短的空心短柱可以用作毛細管或?qū)Ч?，其中攜帶有分析物的液體從注入孔107流向發(fā)射孔105從而由此在電噴射發(fā)射條件下被發(fā)射。圖5Β中展示的制造技術(shù)由此提供了用于制造納米電噴射發(fā)射極陣列的新穎方法。在這樣的發(fā)射極陣列中基底102仍附連在多短柱電極114上，從而對這些短柱提供結(jié)構(gòu)支撐。任選地，可以在單獨短柱的截短的末端周圍(或者在短柱組或短柱團簇周圍)提供微機加工技術(shù)形成凹陷區(qū)域118，以便防止攜帶有分析物的液體從發(fā)射孔105鋪展至表面103上。替代地，表面103可以涂覆有一個涂層(未示出)，例如疏水涂層，該涂層具有不被該攜帶有分析物的液體“潤濕”的趨勢。例如，如P. Forbes (同上)所描述的，該涂層可以包括一個含排斥液體的結(jié)構(gòu)的超級疏水涂層、或者甚至可以包括例如可以用作轉(zhuǎn)向閥來將過量液體排出短柱尖端的可切換涂層。由圖6Α中展示的操作集合所產(chǎn)生的該裝置的單獨短柱可以用作電噴射發(fā)射極。因此，該裝置可以作為多發(fā)射極的納米電噴射裝置工作。此類裝置的短柱116的尖端不含開孔并且因此在運行中，不將攜帶有分析物的液體施加到短柱內(nèi)部并且不使其流經(jīng)短柱的內(nèi)部。因此，與質(zhì)譜法中使用的常規(guī)電噴射裝置不同，在此使得攜帶有分析物的液體通過沿短柱外表面遷移而移動至發(fā)射短柱的尖端。將該攜帶有分析物的液體施加至該多短柱電極的短柱底座處。假定該液體具有足夠的“潤濕”該多短柱電極114的表面的趨勢，則它可以通過表面張力(即“芯吸”)和靜電或流動動力學(或二者)效應的組合而朝短柱尖端移動，后者是在多短柱電極114與外部電極之間施加了電壓差時獲得的。該設備不要求外部泵送作用來在將攜帶有分析物的液體初始引入設備中之后供應該液體；芯吸作為泵起作用而替換了從尖端噴射的液體體積。以上討論的制造步驟的最終產(chǎn)物是整體式的或連續(xù)表面的多短柱電極114。在一些實施方案中，該多短柱電極可以每cm2包括約1000-10，000個發(fā)射短柱或針狀體(發(fā)射短柱的短柱間距是約100-320 μ m)，其中每個發(fā)射短柱具有在電極的短柱間底座部分上方約10 μ m至幾十微米的高度。這樣的電極可以將納米噴射電離的益處提供給具有典型的液相色譜試驗特征的流動方案。例如，為了與質(zhì)譜儀離子入口兼容，這樣的電極可以具有約Icm2或更小的“足跡”面積。如果具有Icm2s足跡面積的電極包括1000個發(fā)射短柱，每個短柱都 能夠每分鐘電離100納升(nl)溶液，則所有短柱的組合作用可以電離O. lml/min的樣品，這位于常規(guī)實驗室樣品流速的范圍內(nèi)?？傮w上，每個短柱的電離速率將是流量限制步驟。每個短柱平均將“排出”等于約I μ m深度每分鐘的液體量，這將很好地位于液體輸送導管或通道的補充容量之內(nèi)。一些實施方案可以采用具有約Imm2的正方形面積的較小發(fā)射電極，這可能適合于與常規(guī)的單毛細管電噴射裝置互換。假設發(fā)射短柱的短柱間距是約31-32 μ m，則可以將1000個發(fā)射短柱結(jié)合到這樣的電極內(nèi)，對應于100，000個每cm2的短柱密度。在這種情況下，將液體均勻分布在短柱間的能力是必須考慮的。再次，如果液體輸送速率是O. Iml/min并且每個短柱每分鐘電離100納升(nl)液體，則要求每個短柱平均每分鐘排出等于約100 μ m深度的液體量。即便這個深度總體上大于短柱高度，仍有可能以約I. 5-2. O μ m的穩(wěn)態(tài)深度實現(xiàn)這樣的流速，這不會淹沒電極尖端，只要防止流體振蕩并且甚至可以在電極的短柱間區(qū)域內(nèi)維持流體流動。在這種情況下可以有利地采用一個超級疏水涂層或甚至在該電極的短柱間底座部分中的穿孔(用于使得流體能夠從基底或相反側(cè)上的容器輸送穿過電極)。圖7以示意性的平面和立面圖展示了根據(jù)發(fā)明的設備的一個實施方案。圖7中所示的設備101包括一個多短柱發(fā)射電極114以及一個提取電極130，該提取電極130僅在圖7的立面圖中不出。該多短柱發(fā)射電極114包括多個短柱116,這些短柱與多個底座部分或短柱間部分113是一體的。多短柱發(fā)射電極114包括一個導電表面,其上施加了一個電勢(低千伏范圍)。這些短柱的外部以及該底座的面向短柱的一側(cè)可以包括單一的連續(xù)表面。尖端處的電場最大，并且那里的電動勢足夠大而能克服表面張力，使得小的帶電液滴將被發(fā)射。這些小液滴中的大多數(shù)容易蒸發(fā)而產(chǎn)生離子(并且有可能產(chǎn)生一些殘余液滴)，這些離子被引導至質(zhì)譜儀的第一真空階段以供分析。提取電極130 (也稱為反電極)包括一個開孔131，從樣品發(fā)射的帶電離子在施加于該多短柱發(fā)射電極114與提取電極130之間的電勢的影響下穿過該開孔。該提取電極可以包括質(zhì)譜儀的一部分，并且這樣，開孔131可以包括質(zhì)譜儀的離子入口。開孔131可以細分為多個通過隔離件或其他結(jié)構(gòu)元件分開的子開孔132。該設備101任選地可以進一步包括一個蓋板120，該蓋板被布置為實質(zhì)性地垂直于短柱116的縱向軸線并且通過一個或多個隔離物122被維持在距該多短柱發(fā)射電極的底座部分或短柱間部分113 —個距離處。底座或短柱間部分113與蓋板120之間的所得空隙的尺寸可以進行控制以便調(diào)節(jié)流體流量并防止其溢出。這個空隙還可以作為緩沖容器來保護設備免于被以一個與沿著短柱表面的液體芯吸速率不匹配的速率泵入設備中的外部供應液體過度填充。一個或多個流體進入導管124 (如毛細管)可以穿過一個或多個隔離物122以便將攜帶有分析物的樣品液體引入該多短柱發(fā)射電極114的底座或短柱間部分113與蓋板120之間的一個或多個空隙中。該一個或多個流體入口導管124例如可以用于將該設備連接至液體色譜儀或注射泵上，使得洗脫液將流入該空隙內(nèi)以及短柱116之間，從而隨后朝短柱尖端被芯吸。該發(fā)射電極114可以形成在蓋板120與底座或短柱間部分113之間的空間內(nèi)的一個較短的短柱111區(qū)域內(nèi)(例如，參見圖5的右上圖)，該攜帶有分析物的液體被引入該區(qū)域中。蓋板120包括一個或多個開孔123，較高的短柱(用作離子發(fā)射極)穿過該開孔。有利地，區(qū)域111的這些較短短柱提供了增加的表面積，這可以幫助攜帶有分析物的液 體從該一個或多個流體入口導管124流向蓋板120的一個或多個開孔123。圖8展示了運行中的設備101的細部圖。如圖8中的箭頭所示，流入蓋板120的開孔123附近的、攜帶有分析物的液體126進一步沿著短柱116的外表面被引導或者以其他方式使之沿該方向移動，在表面張力或動力學效應或靜電效應(或這些的某種組合)的影響下穿過該開孔。優(yōu)選地，蓋板120的上表面包括或者涂覆有一種材料，該材料的表面特性是使得它不容易被該攜帶有分析物的液體“潤濕”。例如，如果該攜帶有分析物的液體包括一種水溶液，則希望的是蓋板的上表面是疏水的以便防止液體在蓋板上鋪開。如P. Forbes(同上)所描述的，該涂層可以包括一個含有排斥液體的納米結(jié)構(gòu)的超級疏水涂層或者甚至可以包括一個可切換的涂層。當攜帶有分析物的液體的總量足夠小(在此情況下該液體可以保留在該多短柱電極上并且將在其上僅通過表面張力或靜電力或二者流動)時，該蓋板可以完全不需要。在該發(fā)射電極114的附近通過在多短柱發(fā)射電極與提取電極130之間施加電壓差而產(chǎn)生電場，在每個短柱尖端處產(chǎn)生了電場線的集中。具有足夠的電場強度時，該攜帶有分析物的液體126在每個對應的短柱尖端處變形成為泰勒錐117并且發(fā)射帶電流128，該帶電流包括一個射流、帶電液滴的噴霧、并且最終包括自由離子云。如果要發(fā)射正電離子則將發(fā)射極板設置為陽極，并且如果要發(fā)射負電離子則設置為陰極。然后所釋放的離子被靜電地引導到質(zhì)譜儀的離子進入孔中以供分析。該提取電極事實上可以包括該質(zhì)譜儀的一個離子入口孔板。為了將空間電荷效應最小化，可以使這些短柱位于距質(zhì)譜儀離子進入端口一個距離處，使得離子流已經(jīng)朝該離子進入端口被加速至大于某個閾值速度的速度，例如大于約 10_50m/s。圖9展示了制造根據(jù)本發(fā)明的設備的替代實施方案的運行。在圖9所示的系統(tǒng)300中，攜帶有分析物的液體126通過吸收和芯吸被引導穿過一個面向該發(fā)射電極的“背”側(cè)的多孔可滲透基底或容器121，即，在該發(fā)射電極114的與短柱116尖端相反的一側(cè)。基底121例如可以由纖維材料、濾紙或核孔材料制成、有可能疊層或粘附到另一個提供結(jié)構(gòu)整體性的層或基底上。一個或多個流體入口導管124可以將攜帶有分析物的液體引至該可滲透基底的與電極114相反的一側(cè)之中或之上。毛細作用使得液體鋪開在該整個多孔基底上并且滲透到基底的相反一側(cè)上，在這里它可以流到該發(fā)射電極114的被暴露的邊緣上。該多短柱電極114的表面可以包括一個表面涂層或處理，便增大該攜帶有分析物的液體對該表面的“潤濕”趨勢，由此將液體排出到基底121的表面上。替代地或者另外地，該發(fā)射電極114的底座部分可以是穿孔的(通過在制造過程中對該電極的激光燒蝕、微鉆孔、圖案化蝕刻或圖案化沉積)以便允許液體從背側(cè)到正側(cè)流經(jīng)該電極。另外，如圖8中所示的蓋板120在系統(tǒng)300中可以不需要(圖9)。圖10展示了制造根據(jù)本發(fā)明的設備的替代實施方案的運行。圖10中所示的系統(tǒng)350是系統(tǒng)300 (圖9)的一個變體，該系統(tǒng)采用了輔助側(cè)面電噴射設備140，該設備類似于Hiraoka等人所描述的、被布置成產(chǎn)生被導向發(fā)射短柱116的溶劑流體的電噴射以便在短柱附近維持溶劑的蒸汽壓，該蒸汽壓足夠大而能防止粘附在短柱上的攜帶有分析物的液體129蒸發(fā)。該輔助側(cè)面電噴射設備140所發(fā)射的溶劑電噴射優(yōu)選應該是與攜帶有分析物的液體126中使用的相同的溶劑。該輔助側(cè)面電噴射設備可以包括一個以溶劑進料的毛細管 142以及包圍該毛細管142的外部管144，使得霧化的保護氣體(sheathgas)可以在毛細管142與外部管144之間流動。該輔助側(cè)面電噴射設備140可以在根據(jù)常規(guī)方法的保護或霧化氣體的輔助下運行。圖11展示了根據(jù)本發(fā)明的替代性納米電噴射設備。圖11中示意性展示的設備400包括多個由碳納米管(CNT)材料構(gòu)成的柱203。每個柱包括一捆通過化學氣相沉積到對應的催化劑材料(如鐵)點上的CNT納米管。采用這樣的CNT柱陣列的優(yōu)點是，通過使用電子束光刻技術(shù)與光刻膠層一起將催化劑點沉積在基底上，可以在小于IOOnm的規(guī)模上控制催化劑點的圖案和間距(這些CNT柱在這些催化劑點上依次生長)。用于電子發(fā)射極的CNT柱陣列的制造最近已有描述(Manohara等人，“作為場發(fā)射極的碳納米管束陣列[Arraysof Bundles of Carbon Nanotubes as Field Emitters]”，美國國家航空航天局技術(shù)雜志[NASA Tech Briefs], 31 (2), 2007,第58頁；Toda等人，“柵極一體的碳納米管束場發(fā)身寸極的制造[Fabrication of Gate-Electrode Integrated Carbon-Nanotube BundleField Emitters]”，美國國家航空航天局技術(shù)雜志[NASA Tech Briefs], 32 (4), 2008,第50頁；Toda等人，“制造CNT場發(fā)射極的改進型光刻膠涂層[Improved PhotoresistCoating for Making CNT Field Emitters]”，美國國家航空航天局技術(shù)雜志[NASA TechBriefs], 33(2), 2009,第38-40頁)。在這些公開物中，將這些CNT柱陣列描述為沉積在一個被制造在市售的絕緣襯底上硅的雙晶片中的凹陷之中。該凹陷，包括部分突出的柵極在內(nèi)，是通過濕法蝕刻、深度反應性離子蝕刻和各向同性硅蝕刻的組合以二氟化氙形成的。目前，似乎對使用CNT柱陣列作為電噴射離子發(fā)射之中還沒有認識。仍參照圖11，這些CNT柱203是在沉積于適當基底201 (如硅晶片)上的催化劑點202上形成的，該基底的、沉積有此類點的這個面209包括用于這些CNT柱203的一個“地板”?？梢詫⒁粋€任選的涂層206 (如通過化學氣相沉積法沉積的薄膜涂層)沉積在或施加到基底的地板209和這些CNT柱203的表面上以便提供可被潛在的攜帶有分析物的液體“潤濕”的表面。一個突出的提取電極205在基底的與CNT柱203相同的一側(cè)上通過一個或多個側(cè)壁或隔離物204與基底201間隔開，使得該提取電極的平面的假想延伸部分不與CNT柱相交。在基底201或側(cè)壁204中的至少一個流體入口 207流體性連接到一個攜帶有分析物的液體源上并且用于將該攜帶有分析物的液體引入這些柱的底座以及這些柱周圍的地板209 (有可能被涂覆)的區(qū)域中。在運行中，該納米電噴射設備400被用來將電噴射的離子引入一個質(zhì)譜儀的離子入口孔中，類似于圖8中展示的情況并且之前關于多短柱電極裝置101已討論過。如果該納米電噴射設備400足夠靠近該質(zhì)譜儀離子入口孔而使得該孔板本身可以用作電極，則突出的提取電極205可以省略。在此情況下，這些側(cè)壁或隔離物也可以省略。圖12示意性地展示了根據(jù)本傳授內(nèi)容的納米電噴射設備以及光譜儀入口系統(tǒng)500。該納米電噴射多發(fā)射極陣列302包括多個突出部，例如針狀體、錐體、桿、短柱、柱或線，它們各自在具有離子入口開孔304的質(zhì)譜儀殼體306的總體方向上發(fā)射帶電離子，如分析物離子。該離子入口開孔304可以包括一個具有撇沫器結(jié)構(gòu)或撇沫器結(jié)構(gòu)一部分的開孔，或者替代地可以包括一個加熱的離子入口管的內(nèi)孔(截面不必是環(huán)形的)。該納米電噴 射多發(fā)射極陣列302可以根據(jù)本文件中之前討論的方法來制造，但總體上可以包括任何適當?shù)摹⑼ㄟ^任何手段制造的多個針狀體、錐體、桿、短柱或柱。圖12中所示的納米電噴射多發(fā)射極陣列302可以形成為特定形狀，該形狀被選擇成最有效地匹配從不同發(fā)射極發(fā)射的霧滴或離子羽流(plumes)的尺寸或形狀。例如，該陣列的總體形狀可以包括圖12所示的長形或信箱形狀或者可以包括圓形形狀或任何其他形狀。之前在本文件中討論的制造技術(shù)使得該陣列能夠以任何希望的形狀來形成。例如，在之前描述的過程的重離子暴露階段或隱藏離子軌道蝕刻階段可以使用掩模技術(shù)以便創(chuàng)建具有所希望的尺寸或形狀的短柱區(qū)域。替代地，可以在本體或本體材料的一部分中創(chuàng)建該短柱材料，隨后切割或切片成所希望的尺寸或形狀(例如線性條帶、或橢圓或圓)以便形成該納米噴射多發(fā)射極陣列302。為了有效捕獲該納米噴射多發(fā)射極陣列302所產(chǎn)生的離子，可以將該質(zhì)譜儀離子入口開孔304構(gòu)造為與該陣列的形狀相匹配或相對應的形狀，如圖12中所示。包含在本申請書中的討論旨在用作一個基本的說明。雖然已經(jīng)根據(jù)所示出以及描述的不同實施方案來描述了本發(fā)明，但本領域普通技術(shù)人員將容易認識到可以對這些實施方案進行改變并且這些改變將位于本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。讀者將會注意到，具體的討論可能并不明確地描述所有可能的實施方案；許多替代方案都是隱含的。因此，本領域普通技術(shù)人員可以做出許多變更而不背離本發(fā)明的精神、范圍和本質(zhì)。這些說明或術(shù)語都不旨在限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于質(zhì)譜儀的電噴射離子源，其特征為 一個電極，該電極包括至少第一多個從一個底座突出的突出部，該至少第一多個突出部中的每個突出部具有一個對應的尖端； 用于將該攜帶有分析物的液體輸送至該電極的一個導管；以及一個電壓源； 其中，在該電噴射離子源的運行中，在處于O. 03X至2X大氣壓范圍內(nèi)的壓力下的氣體或空氣的存在下，使該攜帶有分析物的液體從該底座沿一個對應的突出部外部移動至每個突出部尖端以便形成對應的帶電離子流，該帶電離子流在由該電壓源對該電極施加電壓的情況下朝該質(zhì)譜儀的離子入口開孔發(fā)射。
2.如權(quán)利要求I所述的電噴射離子源，其中相鄰的突出部之間的平均間距是小于 350 μ m0
3.如權(quán)利要求I所述的電噴射離子源，其中相鄰的突出部之間的平均間距是小于或等于 100 μ m。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的電噴射離子源，其中平均尖端寬度是小于5μ m。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的電噴射離子源，其中這些突出部包括一種金屬。
6.如權(quán)利要求5所述的電噴射離子源，其中該多個突出部外部包括一個連續(xù)表面。
7.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的電噴射離子源，其中這些突出部包括多束碳納米管。
8.如權(quán)利要求I所述的電噴射離子源，進一步地特征為粘合至每個突出部的至少一部分上的涂覆層，該涂覆層提供了在該攜帶有分析物的液體被引向這些突出部頂端的趨勢方面的增加。
9.如權(quán)利要求8所述的電噴射離子源，其中該涂覆層包括一種超級親水材料。
10.如權(quán)利要求8所述的電噴射離子源，其中該涂覆層包括二氧化鈦(Ti02)。
11.如權(quán)利要求8所述的電噴射離子源，其中該涂覆層包括一種可以進行切換從而具有疏水特性或親水特性的材料。
12.如權(quán)利要求1-11中任一項所述的電噴射離子源，進一步地特征為一個提取電極，該提取電極與該電極間隔一個距離以便在其間形成一個空隙，該提取電極在其中具有一個開孔，使得在該電噴射離子源的運行中，該電極與該提取電極之間的電場使得所發(fā)射的帶電粒子的一部分被推進穿過該提取電極中的開孔。
13.如權(quán)利要求12所述的電噴射離子源，其中該提取電極中的開孔以及該離子入口開孔是同一個開孔。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項所述的電噴射離子源，進一步地特征為一個其中具有至少一個開孔的蓋板；以及 布置在該蓋板與該電極的底座之間的一個隔離件，以便在該蓋板的至少一部分與該電極的至少一部分之間形成一個空隙，使得從該導管輸送來的攜帶有分析物的液體流入該空隙中， 其中該第一多個突出部突出而穿過該至少一個開孔。
15.如權(quán)利要求14所述的電噴射離子源，進一步地特征為粘合至該蓋板的至少一部分上的涂覆層，該涂覆層提供了在該攜帶有分析物的液體在該蓋板上鋪開的趨勢方面的增加。
16.如權(quán)利要求15所述的電噴射離子源，其中該涂覆層包括一種超級疏水材料。
17.如權(quán)利要求15所述的電噴射離子源，其中該涂覆層包括一種可以進行切換從而具有疏水特性或親水特性的材料。
18.如權(quán)利要求1-17中任一項所述的電噴射離子源，進一步包括粘合到該電極的與這些突出部相反的一側(cè)上或者與之接觸的一個底部基底。
19.如權(quán)利要求18所述的電噴射離子源，其中該基底包括一個可滲透容器，該可滲透容器被配置用于接收來自該導管的攜帶有分析物的液體并且將該攜帶有分析物的液體輸送至該電極底座。
20.如權(quán)利要求1-18中任一項所述的電噴射離子源，其中該第一多個突出部占據(jù)了該電極的具有一個形狀的面積并且其中該離子入口開孔包括與該第一多個突出部所占據(jù)的電極面積的形狀相對應的形狀。
21.如權(quán)利要求20所述的電噴射離子源，其中該第一多個突出部所占據(jù)的面積的形狀以及該離子入口開孔的形狀均是圓。
22.如權(quán)利要求20所述的電噴射離子源，其中該第一多個突出部所占據(jù)的面積的形狀以及該離子入口開孔的形狀均是長方形。
23.如權(quán)利要求1-22中任一項所述的電噴射離子源，其中這些突出部尖端位于距該離子入口開孔一個距離處，使得該帶電離子流獲得了大于或等于某個閾值速度的速度。
24.如權(quán)利要求23所述的電噴射離子源，其中該閾值速度為lOm/s。
25.如權(quán)利要求23所述的電噴射離子源，其中該閾值速度為50m/s。
26.一種用于制造多發(fā)射極電噴射電極的方法，包括以下步驟(a)提供一個基底；(b)將該基底的第一側(cè)暴露于一束加速重離子中以便在該基底內(nèi)產(chǎn)生一組隱藏的離子軌道，這些離子軌道沒有穿透至該基底的相反一側(cè)；(C)將該基底的第一側(cè)暴露于一種化學蝕刻劑中以便在該基底內(nèi)形成多個蝕刻通道，這些蝕刻通道從該基底的第一側(cè)延伸進入該基底內(nèi)部；以及(d)在這些蝕刻通道內(nèi)并且在該基底的第一側(cè)上沉積一個導電材料層，沉積在這些蝕刻通道內(nèi)的該導電材料包括多個具有尖端的錐形短柱，該方法的特征為 (e)去除該基底的相反一側(cè)的一部分以及這些錐形短柱的尖端的至少一部分以便將該多個錐形短柱的一個子集截短，這些截短的錐形短柱包括該多發(fā)射極電噴射電極的多個空心電噴射噴嘴。
27.一種將從攜帶有分析物的液體獲得的離子提供至質(zhì)譜儀的方法，該攜帶有分析物的液體是以大于或等于50微升(μ I)每分鐘的總流量供應的，該方法的特征為 (a)將該總流量分為攜帶有分析物的液體的多個子流量，每個子流量以小于或等于500納升(nl)每分鐘的流量提供了該總流量的一部分； (b)提供多個電噴射發(fā)射極； (C)將攜帶有分析物的液體的每個子流量提供至這些電噴射發(fā)射極中的對應一個； (d)由每個電噴射發(fā)射極產(chǎn)生電噴射發(fā)射；并且 (e)將每個電噴射發(fā)射引導至該質(zhì)譜儀的一個離子入口。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中該總流量是大于或等于100μ I每分鐘。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其中該總流量是大于或等于500μ I每分鐘。
30.如權(quán)利要求27所述的方法，其中每個子流量是小于或等于200nl每分鐘。
31.如權(quán)利要求27所述的方法，其中每個子流量是小于或等于IOOnl每分鐘。
32.如權(quán)利要求27所述的方法，其中該提供多個電噴射發(fā)射極的步驟(b)包括 提供一個電極，該電極具有多個從底座突出的突出部，第一多個突出部中的每個突出部包括這些電噴射發(fā)射極中的對應一個。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中將總流量分為攜帶有分析物的液體的多個子流量的步驟(a)包括 將該攜帶有分析物的液體的總流量輸送至該電極底座；并且 使該攜帶有分析物的液體從該底座沿每個對應突出部的外部延伸至每個對應突出部 的尖端。
全文摘要
一種用于質(zhì)譜儀的電噴射離子源包括一個電極，該電極包括至少第一多個從底座伸出的突出部，該至少第一多個突出部中的每個突出部具有一個對應的尖端；一個導管，該導管用于將一種攜帶有分析物的液體輸送至該電極；以及一個電壓源，其中在該電噴射離子源的運行過程中，在氣體或空氣的存在下使該攜帶有分析物的液體從該底座沿一個對應的突出部外部移動至每個突出部尖端以便形成對應的帶電離子流，該帶電離子流在由該電壓源對該電極施加電壓的情況下朝該質(zhì)譜儀的離子入口發(fā)射。
文檔編號H01J49/10GK102741969SQ201180008431
公開日2012年10月17日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者A.A.馬卡羅夫, E.R.沃特斯 申請人:賽默菲尼根有限責任公司