質(zhì)量鑒別器的制造方法
【專利摘要】質(zhì)量鑒別器。公開了一種用于質(zhì)量鑒別的分析裝置。該分析裝置包括：樣本室，其用于保持氣態(tài)樣本；分析室，其被設(shè)置成接收來自所述樣本室的樣本氣體；質(zhì)量鑒別器，其被設(shè)置成在所述分析室中在從所述樣本氣體產(chǎn)生的多個(gè)離子種類之間進(jìn)行鑒別；以及壁部，其將所述樣本室與所述分析室隔開，所述壁部包括能夠控制成裂開并由此將樣本氣體從所述樣本室釋放到所述分析室的裂開區(qū)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述裂開區(qū)在施加電流或機(jī)械力時(shí)裂開。所述壁部可以是微加工的。還公開了一種質(zhì)量鑒別方法。
【專利說明】質(zhì)量鑒別器
[0001]本申請是原案申請?zhí)枮?00980139486.4的發(fā)明專利申請(國際申請?zhí)?PCT/GB2009/002399,申請日:2009年10月7日，發(fā)明名稱:質(zhì)量鑒別器)的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及質(zhì)量鑒別器。具體來說，該質(zhì)量鑒別器可以包括微加工的部件和控制器。
【背景技術(shù)】
[0003]質(zhì)譜儀是測量離子的質(zhì)荷比以允許確定樣本成分的分析儀器。它們包括三個(gè)基本部件:離子源；質(zhì)量分離器；以及一個(gè)或更多個(gè)檢測器。離子源將氣態(tài)樣本轉(zhuǎn)換成離子。質(zhì)量分離器分離出具有不同質(zhì)荷比的離子，使得不同離子種類入射在不同檢測器上，或同一空間靈敏檢測器的不同部位上。通常來說，通過電子轟擊、大電場感應(yīng)，或熱電離作用等使得樣本離子化。已知用于執(zhí)行質(zhì)量分離的許多技術(shù)。例如，具有不同質(zhì)荷比的離子通過電場和磁場的組合作用而按不同量偏轉(zhuǎn)。因此，可以使用橫跨離子的路徑施加的電場和磁場來將它們分離成不同種類。
[0004]大多數(shù)質(zhì)譜儀是占用大量空間的笨重物品。
[0005]已經(jīng)進(jìn)行了縮減質(zhì)譜儀的尺寸以使它們便攜的努力。例如，GB2026231描述了這種裝置。然而，這種裝置依舊較大和昂貴。
[0006]GB2384908和GB2411046描述了微型質(zhì)譜儀。這些裝置需要精確制造。后一裝置還需要精細(xì)控制氣體樣本的流動(dòng)。這通過使用隔膜來實(shí)現(xiàn)。
[0007]所有現(xiàn)有技術(shù)裝置都是昂貴的。與其它相比，有些裝置提供了更長的操作周期和更大的準(zhǔn)確度。
[0008]在醫(yī)學(xué)診斷中，希望具有準(zhǔn)確的一次性裝置來檢測病人。在使用之后，這種裝置將被丟棄，由此避免將傳染病傳染給其他病人。這種裝置理想上小且緊湊，并且結(jié)果可以通過護(hù)士或病人的普通醫(yī)師或內(nèi)科醫(yī)生容易且快速地獲取。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明嘗試解決現(xiàn)有技術(shù)的問題。因此，本發(fā)明提供了一種諸如質(zhì)量鑒別部件、組件或子系統(tǒng)的分析裝置，該分析裝置包括:樣本室，其用于保持氣態(tài)樣本；分析室，其被設(shè)置成接收來自所述樣本室的樣本氣體；質(zhì)量鑒別器，其被設(shè)置成在所述分析室中在從所述樣本氣體產(chǎn)生的離子種類之間進(jìn)行鑒別；以及壁部，其將所述樣本室與所述分析室隔開，所述壁部包括能夠控制成裂開并由此將樣本氣體從所述樣本室釋放到所述分析室的裂開區(qū)，其中，所述壁部包括不導(dǎo)電基板或半導(dǎo)體基板，并且所述壁部的所述裂開區(qū)包括被設(shè)置為在由控制器施加電流時(shí)裂開的可熔器件，所述可熔器件是所述基板上的金屬鍍敷層。所述裂開區(qū)還已知為裂口區(qū)和/或易碎區(qū)。在裂開之后，產(chǎn)生連接兩個(gè)室的孔。因?yàn)榱验_區(qū)，所以分析裝置是單一用途的一次性裝置。我們用術(shù)語“質(zhì)量鑒別器”表示如下的質(zhì)譜儀:能夠在少量離子之間進(jìn)行鑒別，而不能夠向全質(zhì)譜儀那樣識別任何離子種類(或者更準(zhǔn)確地說，具有特定質(zhì)荷比的離子)。這種分析裝置在呼吸分析中獲得應(yīng)用。與單個(gè)分析裝置相比，可以一起使用多個(gè)分析裝置(例如，成堆使用)，以在更多離子種類之間進(jìn)行鑒別。
[0010]所述樣本室可以是開放或關(guān)閉室。如果所述樣本室關(guān)閉，則其可以通過進(jìn)口閥關(guān)閉，進(jìn)口閥被設(shè)置用于將所述樣本弓丨入到所述樣本室中。
[0011]所述壁部的裂開區(qū)可以在通過控制器施加電流時(shí)裂開。因此，所述裂開區(qū)至少部分地可以由在施加電流時(shí)熔解的可熔材料制成。所述裂開區(qū)可以由比所述壁部的其余部分更薄的部分組成。
[0012]所述分析裝置可以通過微加工、印刷、電鍍、LIGA或微銑削等方法來制造。印刷法和電鍍法對于淀積用于電極的導(dǎo)電或可熔材料來說特別有用。如果將印刷法用于任何電極，則金屬將采用具有粘合基體的粉末形式。所有電極都在不導(dǎo)電基板上制作，不導(dǎo)電基板可以由玻璃、硅、硅石或其組合制成。所述裂開區(qū)可以包括金屬膜。
[0013]所述分析裝置還可以包括:離子制備區(qū)，其用于從所述樣本產(chǎn)生離子。還可以具有:透鏡作用區(qū)(lensing region)，其被設(shè)置成將所述離子聚焦成離子束；磁體，其被設(shè)置用于使所述離子束偏轉(zhuǎn)；以及檢測器，其被設(shè)置成檢測入射的離子。
[0014]所述離子制備區(qū)可以包括一對火花電極，所述一對火花電極之間具有氣體樣本可以流過的間隙，所述一對火花電極被設(shè)置成使得在所述一對火花電極上或在所述火花電極和相鄰電極之間施加足夠電勢差將導(dǎo)致產(chǎn)生放電，由此在所述樣本流過所述間隙時(shí)離子化所述樣本。所述離子制備區(qū)還可以包括一對離子引出電極。所述一對離子引出電極被設(shè)置成在所述一對火花電極的區(qū)域中提供電場。所述一對離子引出電極和所述裂開區(qū)中的熔化孔被調(diào)整尺寸以控制從所述樣本室流動(dòng)到所述質(zhì)量鑒別室的氣體。
[0015]在將所述樣本引入到所述樣本室中之前，可以抽空所述樣本室和所述分析室，例如，抽空至壓力小于KT1Pa (10_3mb)或者KT2Pa (10_4mb)?？梢詫⑺龌鸹姌O隔開，并且所述火花電極上的電勢差的量值可以為:當(dāng)所述壓力上升到閾值之上時(shí)產(chǎn)生放電。所述電極可以保持在固定電壓或基座電壓(pedestal voltage)，使得壓力上升直到足以發(fā)生電擊穿和產(chǎn)生火花為止。所述壓力在已經(jīng)開始火花之后繼續(xù)上升。所述閾值壓力可以為大約IOPa (0.1mb)或IOOPa (Imb)0在所述火花之后，通過各種電極之間的間隙和裂開的尺寸來控制所述分析室中的壓力。所述透鏡作用區(qū)的電極上的電壓和所控制的壓力上升維持火花過程，并且允許測量過程進(jìn)行達(dá)足夠長，以獲取可靠的測量。
[0016]所述透鏡作用區(qū)可以包括聚焦鏡(Einzel lens)。
[0017]所述磁體可以包括釹鐵硼化物或其他材料。作為代替，所述磁體可以為電磁體。優(yōu)選的是，設(shè)置一對磁體。
[0018]可以在所述分析室中設(shè)置吸氣材料。我們用術(shù)語吸氣材料來表示用于吸收微量氣體的材料。
[0019]所述分析裝置可以通過微加工來制造。所述分析裝置可以設(shè)置為大致平坦的裝置，多個(gè)電極和孔設(shè)置在單一平面中，使得離子種類沿該平面中的路徑行進(jìn)。被設(shè)置成使所述離子偏轉(zhuǎn)的所述磁體被設(shè)置成提供與所述平面垂直的場，并且結(jié)果是很可能成為位于所述元件的所述平面以外的唯一組件。所述分析裝置可以在位于公共軸上的所述電極之間設(shè)置有孔，所述軸可以相對于所述裝置的中心有所偏移。[0020]所述裝置還可以包括電氣端子以將所述裂開區(qū)、離子制備區(qū)、透鏡作用區(qū)以及檢測器中的至少一個(gè)連接至外部控制器。
[0021]還提供了一種分析系統(tǒng)或質(zhì)量鑒別系統(tǒng)，該分析系統(tǒng)或質(zhì)量鑒別系統(tǒng)包括所述分析裝置，并且還包括控制器，該控制器被設(shè)置成向所述電極和裂開區(qū)提供電場和電流。
[0022]所述控制器可以包括電流源和開關(guān)。另外，其可以包括電壓源、進(jìn)一步的開關(guān)、以及用于監(jiān)測在所述檢測器上接收到的電流的計(jì)量器。所述控制器還可以包括定時(shí)裝置，該定時(shí)裝置用于對向所述電極施加電壓進(jìn)行定時(shí)，尤其是對向所述裂開區(qū)和所述火花間隙施加電流進(jìn)行定時(shí)。
[0023]所述分析系統(tǒng)還可以包括諸如顯示器或一組LED指示器的讀出裝置，以向用戶顯示鑒別的結(jié)果。所述讀出裝置可以設(shè)置在分離的基本單元或讀卡器中，例如，在已經(jīng)在所述樣本室中接收到所述樣本之后，在已經(jīng)將所述樣本引入到所述分析室中之后，或者在已經(jīng)出現(xiàn)了鑒別事件之后，可以將所述分析裝置插入到所述基本單元或讀卡器中。這樣，可以認(rèn)為所述分析裝置是由通過所述基本單元的插座或盒體容納的盒子。[0024]本發(fā)明還提供了一種利用分析裝置的質(zhì)量鑒別方法，所述分析裝置包括樣本室和通過壁部與所述樣本室隔開的分析室，所述壁部包括能夠控制成裂開的裂開區(qū)，所述方法包括以下步驟:將氣態(tài)樣本引入到所述樣本室中；施加電流以使所述壁部在所述裂開區(qū)裂開，從而將所述樣本穿過所述壁部釋放到所述分析室中；在所述分析室中在一對火花電極上施加電勢差，使得在所述電極上產(chǎn)生放電，所述放電使得所述樣本離子化；以及在從所述樣本氣體產(chǎn)生的離子種類之間進(jìn)行鑒別。
[0025]在制造所述分析裝置期間，抽空所述樣本室和所述分析室。保持這種真空狀態(tài)，直到將所述氣態(tài)樣本引入到所述樣本室中為止?？梢詫⑺鰳颖臼液退龇治鍪页榭罩列∮?0_2Pa的壓力。
[0026]所述火花電極上的放電可以在所述分析室中或其局部中的壓力超出閾值之后出現(xiàn)。所述分析室中或其局部中的壓力的閾值為lOOPa。
[0027]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種分析裝置，該分析裝置包括:樣本室，其用于保持氣態(tài)樣本；分析室，其被設(shè)置成接收來自所述樣本室的樣本氣體；質(zhì)量鑒別器，其被設(shè)置成在所述分析室中在從所述樣本氣體產(chǎn)生的多個(gè)離子種類之間進(jìn)行鑒別；以及壁部，其將所述樣本室與所述分析室隔開，所述壁部包括能夠控制成裂開并由此將樣本氣體從所述樣本室釋放到所述分析室的裂開區(qū)，其中，所述壁部包括不導(dǎo)電基板或半導(dǎo)體基板，并且所述壁部的所述裂開區(qū)包括被設(shè)置為在由控制器施加電流時(shí)裂開的可熔器件，所述可熔器件是所述基板上的金屬鍍敷層。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述樣本室通過進(jìn)口閥而關(guān)閉，該進(jìn)口閥被設(shè)置用于將所述樣本引入到所述樣本室中。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述裂開區(qū)由比所述壁部的其余部分薄的部分組成。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述壁部是微加工的。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述質(zhì)量鑒別器包括:離子制備區(qū)，其用于從所述樣本廣生1?子O
[0032]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述質(zhì)量鑒別器還包括:透鏡作用區(qū)，其被設(shè)置成將所述離子聚焦成離子束；磁體，其被設(shè)置用于使所述離子束偏轉(zhuǎn)；以及檢測器，其被設(shè)置成檢測入射的尚子。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述離子制備區(qū)包括一對火花電極，所述一對火花電極之間具有所述樣本氣體能夠流過的間隙，所述一對火花電極被設(shè)置成使得在所述火花電極上或在所述火花電極和相鄰電極之間施加電勢差時(shí)產(chǎn)生放電，由此在所述樣本流過所述間隙時(shí)使所述樣本離子化。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，在將樣本引入到所述樣本室中之前，所述樣本室和所述分析室是抽空的。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述樣本室和所述分析室被抽空至小于KT2Pa的壓力。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述火花電極和在所述火花電極上或在所述火花電極和相鄰電極之間施加的電勢差被設(shè)置成，使得在所述分析室或其局部中的壓力超出閾值時(shí)產(chǎn)生放電。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述分析室或其局部中的壓力的所述閾值為lOOPa。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述離子制備區(qū)還包括一對離子引出電極。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述離子引出電極被設(shè)置成在所述火花電極的區(qū)域中提供電場。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述透鏡作用區(qū)包括聚焦鏡。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述聚焦鏡包括三對電極，每一對電極之間都具有離子能夠穿過的間隙。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述磁體包括釹鐵硼化物。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，所述檢測器是法拉第杯。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，在所述分析室中設(shè)置有吸氣材料。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，該分析裝置是通過微加工而制造的。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的該一個(gè)方面，該分析裝置包括電氣端子，所述電氣端子用于外部連接到所述裂開區(qū)、所述離子制備區(qū)、所述透鏡作用區(qū)和所述檢測器中的至少一方。
[0047]本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種分析系統(tǒng)，該分析系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的所述一個(gè)方面所述的分析裝置，并且還包括控制器，該控制器被設(shè)置成向所述裂開區(qū)提供電流。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的該另一個(gè)方面，所述控制器包括電流源和開關(guān)。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的該另一個(gè)方面，所述質(zhì)量鑒別器包括:離子制備區(qū)，其用于從所述樣本產(chǎn)生離子，其中，所述離子制備區(qū)包括一對火花電極，所述一對火花電極之間具有所述樣本氣體能夠流過的間隙，所述一對火花電極被設(shè)置成使得在所述火花電極上或在所述火花電極和相鄰電極之間施加電勢差時(shí)產(chǎn)生放電，由此在所述樣本流過所述間隙時(shí)使所述樣本離子化，所述控制器還被設(shè)置成在所述火花電極上或在所述火花電極和相鄰電極之間提供電勢差。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的該另一個(gè)方面，所述控制器包括電壓源和第二開關(guān)。
[0051]根據(jù)本發(fā)明的該另一個(gè)方面，該分析系統(tǒng)還包括讀出裝置，該讀出裝置被設(shè)置成向用戶顯示離子種類分析結(jié)果。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的該另一個(gè)方面，所述分析裝置設(shè)置在第一單元中，所述讀出裝置設(shè)置在第二單元中，所述第一單元被設(shè)置成可拆卸地接合至所述第二單元，以將離子種類分析結(jié)果從所述第一單元傳送到所述第二單元。
[0053]本發(fā)明的再一個(gè)方面提供了一種利用分析裝置的質(zhì)量鑒別方法，所述分析裝置包括樣本室和通過壁部與所述樣本室隔開的分析室，所述壁部包括能夠控制成裂開的裂開區(qū)，所述質(zhì)量鑒別方法包括以下步驟:將氣態(tài)樣本引入到所述樣本室中；使所述壁部在所述裂開區(qū)裂開，從而將所述樣本穿過所述壁部釋放到所述分析室中；從釋放到所述分析室中的氣態(tài)樣本產(chǎn)生多個(gè)離子種類；以及在從樣本氣體產(chǎn)生的所述多個(gè)離子種類之間進(jìn)行鑒另IJ，其中，所述裂開區(qū)包括可熔器件，所述可熔器件是半導(dǎo)體基板或不導(dǎo)電基板上的金屬鍍敷層，并且通過施加電流而使所述可熔器件裂開。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的該再一個(gè)方面，產(chǎn)生多個(gè)離子種類的步驟包括以下步驟:在所述分析室中的一對火花電極上或在所述火花電極和相鄰電極之間施加電勢差，以在所述電極上產(chǎn)生放電，該放電使所述樣本離子化。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的該再一個(gè)方面，在將所述氣態(tài)樣本引入到所述樣本室之前，抽空所述樣本室和所述分析室。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的該再一個(gè)方面，將所述樣本室和所述分析室抽空至小于KT2Pa的壓力。
[0057]根據(jù)本發(fā)明的該再一個(gè)方面，所述分析室中的壓力在使所述壁部裂開的步驟之后上升，并且，在所述分析室或其局部中的壓力超出閾值之后，出現(xiàn)產(chǎn)生多個(gè)離子種類的步驟。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的該再一個(gè)方面，所述分析室或其局部中的壓力的所述閾值為lOOPa?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0059]下面，參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式連同現(xiàn)有技術(shù)的多個(gè)方面進(jìn)行描述，在附圖中:
[0060]圖1是根據(jù)第一實(shí)施方式的質(zhì)量鑒別部件的示意圖；
[0061]圖2是具有裂開區(qū)的壁部的顯微照片，所述壁部可以用于隔開圖1的實(shí)施方式的兩個(gè)室，圖2示出了在裂開之前的壁部；
[0062]圖3的a)、b)、c)和d)示意性地示出了質(zhì)量鑒別部件的立體圖和其截面圖；
[0063]圖4是圖2的壁部在裂開之后的顯微照片；
[0064]圖5示意性地示出了可以用于控制裂開點(diǎn)的附加特征；
[0065]圖6例示了聚焦鏡的區(qū)域中的電場線；
[0066]圖7a是根據(jù)第一實(shí)施方式的包括圖1的部件的質(zhì)量鑒別系統(tǒng)的示意圖；
[0067]圖7b是根據(jù)第二實(shí)施方式的包括圖1的部件的質(zhì)量鑒別系統(tǒng)的示意圖；
[0068]圖8是根據(jù)第二實(shí)施方式的質(zhì)量鑒別器的示意圖；以及
[0069]圖9是根據(jù)第三實(shí)施方式的質(zhì)量鑒別器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0070]圖1示出了分析裝置或質(zhì)量鑒別部件I的第一實(shí)施方式。分析裝置包括樣本室10和質(zhì)量鑒別室20。質(zhì)量鑒別室20可以被視為包含兩個(gè)區(qū)域，S卩，離子制備區(qū)50和分析區(qū)70。離子制備區(qū)50具有與常規(guī)質(zhì)譜儀中的離子源相同的功能。[0071]所述兩個(gè)室可以由純凈的、低釋氣材料制造，從而能夠產(chǎn)生真空并且能在室10、20內(nèi)保持真空。另外，可以在分析區(qū)70中包括作為用于從真空系統(tǒng)中去除微量氣體的材料的吸氣材料。
[0072]樣本室10被設(shè)置成包圍大量樣本。樣本通過進(jìn)口閥30引入到樣本室10中。進(jìn)口閥30可以是基于娃隔膜的微型閥、穿孔系統(tǒng)、或吹破(break-by-blow)系統(tǒng),并且可以位于樣本室10的周邊或邊緣上的任何位置處。
[0073]樣本室10和質(zhì)量鑒別室20由壁部15隔開。壁部15包括可以破裂以提供允許材料從樣本室10傳遞至鑒別室20的孔的區(qū)域。這可以通過在壁部15中包括預(yù)先削弱的部分來實(shí)現(xiàn)，例如與壁部15的其余部分相比厚度縮減的部分，使得受到控制的預(yù)先削弱部分的裂開導(dǎo)致提供所述孔。容易裂開的部分稱為裂開區(qū)，但還可以稱為裂口區(qū)或易碎區(qū)。
[0074]在圖1所示的特定實(shí)施方式中，壁部15中的預(yù)先削弱部分被設(shè)置為可熔器件40，可熔器件40被制造為薄金屬膜。當(dāng)在可熔器件上施加電流時(shí)，發(fā)熱造成膜熔解或熔化，并由此開孔。在圖2和4中更詳細(xì)地示出了可熔器件40的示例?？梢詫D2和4的可熔器件進(jìn)行各種修改，并且可以使用另選可熔器件。
[0075]圖2示出了熔化之前的可熔器件。在這個(gè)實(shí)施例中，該器件由二氧化硅在硅基板上制成，在頂部淀積有金屬鍍敷層。在圖2中，淡灰色示出了金屬鍍敷。在這個(gè)實(shí)施例中，未破裂結(jié)構(gòu)具有長IOOiimX寬6iimX厚0.2 y m的預(yù)先削弱結(jié)構(gòu)。厚度是由金屬鍍敷層的厚度確定的。金屬鍍敷優(yōu)選地包括如下的金屬:其具有所需要的物理特性、熔解溫度低、不透氣性良好、容易淀積到半導(dǎo)體基板并且能夠良好粘附到半導(dǎo)體基板，例如鉻、鋁等。可以利用金屬鍍敷作為掩模而將所述結(jié)構(gòu)蝕刻到半導(dǎo)體基板中，或者建造并接著在頂面上涂覆金屬鍍敷。圖3示出了分析裝置的截面。圖3的b)示出了圖3的a)的裝置的沿Y-Y*線的截面，并且附加地示出了分析裝置的蓋子4和基部3。圖3的c)示出了沿X-X*線進(jìn)行截面的可熔器件。蓋子粘合至裝置的側(cè)面5，以使可熔器件40與蓋子相接觸。金屬鍍敷層15a處于不導(dǎo)電(例如，半導(dǎo)體)基板15b的頂部，以形成可熔器件，并且與蓋子相接觸。在制造期間，當(dāng)將蓋子密封在頂部上時(shí)形成樣本與分析容積之間的密封。壁部15和可熔器件40形成兩個(gè)容積之間的隔障。
[0076]圖4示出了其中已經(jīng)打開了間隙的熔化之后的可熔器件。放電樣本中的間隙為1.2_寬。圖2和4所示的可熔器件具有從兩側(cè)變窄的收窄部分。在另一實(shí)施例中，可熔器件僅從一側(cè)變窄，如圖3的d)的立體圖所示。圖3的d)的結(jié)構(gòu)相對于圖2和4的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，減小的金屬鍍敷區(qū)域需要更少電流來熔化器件并且破裂以提供間隙。在熔化之后，形成在金屬層中的間隙靠近蓋子，并且氣體從樣本室10向鑒別室20流動(dòng)，S卩，氣體從圖1和3a中的左側(cè)向右側(cè)流動(dòng)，而在圖4中從頂部向底部流動(dòng)。在另選實(shí)施方式中，可以將可熔金屬鍍敷層設(shè)置成夾在兩個(gè)半導(dǎo)體基板之間，使得可以在壁部15的收窄部中的任何點(diǎn)產(chǎn)生間隙。
[0077]可熔器件可以附加地包括用于在施加電流時(shí)控制破裂的方位的特征。如圖5所示，這些特征可以采用整形特征的形式，如薄截面或槽口。
[0078]作為使用可熔器件40來從樣本室釋放樣本的替代，可以使用任何類型的微構(gòu)造閥或者可裂開區(qū)，該可裂開區(qū)與上述結(jié)構(gòu)類似，但它在施加機(jī)械力時(shí)裂開，如通過扭曲或破裂操作而裂開。[0079]可熔器件40具有允許樣本從樣本室10傳遞到鑒別室20的功能。其不參與隨后的離子光學(xué)(在下面描述)，并由此可以定位在樣本室10與鑒別室20之間的邊界上的任何點(diǎn)處。
[0080]在鑒別室20中，在可熔器件40之后的是一系列組件。這些組件具有在隨后的離子光學(xué)中起作用的部分。這些組件中的每一個(gè)組件的起作用部分位于公共軸上。該軸可以位于鑒別室20的中心，但優(yōu)選地稍微向鑒別室20的一側(cè)偏移。離子分離區(qū)50中的所有組件和峽谷電極區(qū)60具有公共軸。 [0081]在壁部15和可熔器件40之后設(shè)置的第一組特征部是離子制備區(qū)中的特征部。首先，存在由一對電極構(gòu)成的火花間隙電極52。這一對電極具有大約50 iim至IOOiim的寬度，并且從該室壁部向鑒別室20的公共軸延伸。隨著電極接近公共軸，寬度逐漸變細(xì)至一點(diǎn)，以在公共軸處提供間隙，并且將特征部分裂成兩個(gè)所需電極。這些電極的高度典型為100um- 200um (即，在圖1中，這是出紙面的方向)。電極尖端點(diǎn)之間的間隙為50 y m-100 u m。該間隙的大小被調(diào)整為，當(dāng)諸如樣本氣體的樣本在間隙之間通過并且在電極之間的間隙上施加電壓時(shí)，出現(xiàn)火花。因壓力/電壓/間隙尺寸需求滿足氣體的擊穿電壓需求而出現(xiàn)火花。
[0082]火花間隙電極結(jié)構(gòu)制造在不導(dǎo)電基板上。這可以是半導(dǎo)體基板、玻璃，或在硅晶片上生長的硅石。這些電極本身由淀積在不導(dǎo)電結(jié)構(gòu)上的金屬形成。金屬可以按許多方式來淀積，例如，作為具有粘合基體的粉末，或者通過薄膜濺射來淀積。典型地講，為了產(chǎn)生火花，在上述的50 ii m - 100 ii m的間隙上施加200V - 300V。這造成~2 X IO6伏特/米的電場。對于其它尺寸的間隙，需要類似的電場。
[0083]離子分離區(qū)50的最后組件是離子引出電極54。其除了靠近鑒別室20的公共軸的電極端部為矩形而不是逐漸變細(xì)至一點(diǎn)以外，其余部分具有與火花間隙電極類似的構(gòu)造。離子制備電極之間的間隙大約為500 Pm。
[0084]離子引出電極具有三個(gè)主要功能。第一，與可熔器件40提供的開口一樣，離子引出電極54之間的開口足夠小，以抵抗材料從離子制備區(qū)向分析區(qū)70流動(dòng)。第二，將這些電極設(shè)置成可以施加DC電壓，以在這些電極的端部之間提供電場。該電場幫助從離子制備區(qū)50引出正離子。第三，這些電極提供的電場向鄰近的火花間隙電極52延伸。實(shí)驗(yàn)表明，這個(gè)電場導(dǎo)致火花間隙電極52處的氣體放電超出火花間隙區(qū)向離子引出電極54延伸。這結(jié)果是提供更多離子。因此，這個(gè)電極還可以稱為放電維持電極。
[0085]離子制備電極54由于其提供低導(dǎo)通/流速孔，因而可以按與可熔器件40類似的方式制作。然而，電極54之間的間隙需要精確地定位在該室的公共軸上。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，離子制備電極可以利用與火花間隙電極52相同的技術(shù)來制造。
[0086]在離子制備區(qū)50之后，質(zhì)量鑒別室中的下一組組件是峽谷電極60。在圖1所示實(shí)施方式中，具有三對峽谷電極(用標(biāo)號62、64、66來標(biāo)識)。峽谷電極60充當(dāng)二維聚焦鏡。已知其它類型的離子束聚焦排布結(jié)構(gòu)并且可以使用它們來代替聚焦鏡。
[0087]峽谷電極60利用諸如微加工或印刷的精密顯微制作技術(shù)制成。這些峽谷電極60隔開100 i! m - 200 u m,并且每一對電極的端部之間的間隙大約為100 y m - 200 u m。三對電極中的中間一對電極64可以比外側(cè)電極寬。圖6示出了聚焦鏡產(chǎn)生的電場。示出了電場線以表示電場怎樣聚焦離子。在這種情況下，聚焦鏡僅是二維器件，因?yàn)樵诖嗣枋龅馁|(zhì)量鑒別器是平面裝置。
[0088]在峽谷電極60之后，在離子束100的路徑的區(qū)域中設(shè)置有一對磁體80(圖1中僅示出了一個(gè)磁體)。磁體80被放置成，一個(gè)磁體80在離子束平面的上方，而另一個(gè)磁體80在其下方。離子束可以穿過兩個(gè)磁體之間的空間。優(yōu)選的是，這些磁體是諸如釹鐵硼化物磁體的強(qiáng)永磁體，但可以使用其它材料。還可以使用電磁體。優(yōu)選的是，這些磁體在它們之間的中點(diǎn)處產(chǎn)生大約0.3特斯拉的磁場。由于磁體位于裝置平面的上方和下方，所以因磁場而造成的離子束的任何偏轉(zhuǎn)處于裝置的平面中。
[0089]全部電極52、54、62、64、66在每一個(gè)高度上都具有相同截面，S卩，它們是直棱柱。
[0090]在鑒別室20的分析區(qū)70的遠(yuǎn)端部處是法拉第杯90。法拉第杯是形成導(dǎo)電電極的金屬杯。所述杯保持在某個(gè)電勢，使得落在其上的任何離子將造成電流流動(dòng)。感生的電流與入射的離子的數(shù)量成比例。在圖1所示實(shí)施方式中，設(shè)置了兩個(gè)杯:各自用于所關(guān)注的相應(yīng)離子種類。將來自法拉第杯90的電流提供給低噪聲、低電流測量電路(未示出)。需要大約10_15安培的靈敏度。使用兩個(gè)法拉第杯來監(jiān)測兩個(gè)種類，如12CO2和13CO2或者C16O2和C18O2的分子尚子。法拉第杯的位置偏尚軸，以收集被磁體80偏轉(zhuǎn)之后的尚子。法拉第杯可以被制作為根據(jù)所檢查的離子種類而位于不同位置中。另外，如果存在兩種以上的種類被調(diào)查，則可以使用兩個(gè)以上的法拉第杯。
[0091]分析裝置I可以被包括作為如7a所示的質(zhì)量鑒別系統(tǒng)200的部件。系統(tǒng)200包括用于控制裝置或部件I的操作的控制器210?？刂破?10可以包括控制系統(tǒng)220和分析系統(tǒng)230?？刂葡到y(tǒng)220可以包括電流源，該電流源用于提供電流以使得將樣本室和鑒別室隔開的壁部的裂開區(qū)熔化或裂開?？刂葡到y(tǒng)220還可以包括用于在各種電極上(例如在火花間隙電極52和聚焦鏡電極60上)施加電勢差的電壓源。控制器210通過連接部212 (到熔化/裂開器件的電流源連接部)、214 (到火花間隙電極、并且可選地到離子引出電極的電壓連接部)、以及216 (到峽谷電極的電壓連接部)而連接至質(zhì)量鑒別的部件。控制器還可以控制施加電流和電壓的定時(shí)以優(yōu)化分析過程，例如基于從可熔器件40熔化起的時(shí)刻在火花間隙上的電壓的定時(shí)，或基于分析室20中的壓力上升在火花間隙上的電壓的定時(shí)?？刂破鬟€可以連接218至檢測器，以讀取到達(dá)檢測器的離子電荷/電流。分析系統(tǒng)230可以設(shè)置成針對所檢測到的離子電荷/電流執(zhí)行計(jì)算，以向用戶提供關(guān)于樣本內(nèi)容的指示?？刂破?10可以設(shè)置為與裝置I集成的單元或者設(shè)置至裝置I。
[0092]在另選實(shí)施方式中，質(zhì)量鑒別系統(tǒng)201不包括分析系統(tǒng)230。在這種情況下，如圖7b所示，分析系統(tǒng)230可以設(shè)置在諸如計(jì)算機(jī)的分離的基本單元中，系統(tǒng)210可以連接到該基本單元。與圖7a的系統(tǒng)200相比，圖7b的系統(tǒng)201更緊湊并且制造上更便宜。系統(tǒng)201可以設(shè)置為較小的便攜式單元，大小如信用卡、香煙盒，或USB存儲棒。系統(tǒng)201包括質(zhì)量鑒別部件I和進(jìn)行測量所需要的全部控制系統(tǒng)。存儲測量的原始結(jié)果直到將該單元連接或插入到基站或計(jì)算機(jī)230中。當(dāng)連接時(shí)，通過分析單元230將分析結(jié)果提供給用戶。鑒別系統(tǒng)201與分析系統(tǒng)230之間的連接可以通過USB或其它適當(dāng)?shù)倪B接來實(shí)現(xiàn)。下面描述圖1所示的分析裝置I的操作。
[0093]如上所述，裝置I具有兩個(gè)容積:樣本室10和質(zhì)量鑒別室20。在初始條件下，在使用之前，制造這兩個(gè)容積，并且將它們保持在大約10_4毫巴(10_2Pa)的高度真空狀態(tài)。如上所述，利用純凈低釋氣材料并且通過在分析區(qū)70中包括吸氣材料來維持這種狀態(tài)。諸如呼吸樣本的樣本通過樣本進(jìn)口閥30而引入。樣本通?？梢允侨魏螝怏w樣本，如混合氣體樣本甚至氣霧。隨著呼吸樣本的引入，樣本室10中的壓力上升至大約1000毫巴(105Pa)。
[0094]下一個(gè)步驟是初始化測量序列。首先，將各種電壓施加至相應(yīng)電極。例如，在火花間隙電極52、離子引出電極54以及峽谷電極60上施加電壓。在該初始化步驟之后，可以開始測量序列。將樣本氣體保持在樣本室10中，并且通過存在的可熔器件40來防止它進(jìn)入鑒別室20。通過使得可熔器件40的裂開區(qū)(其在圖1的實(shí)施方式中可以熔化)裂開，可熔器件40中的孔打開。通過在電極上施加電流而使可熔器件熔化。電流加熱可熔器件的導(dǎo)電部分，造成較窄的預(yù)先削弱部分熔解或熔化。一旦打開，孔將具有一尺寸，以限制樣本氣體從樣本室10向鑒別室20的流動(dòng)。例如，如圖2所示，孔的尺寸小于5 ym，并且優(yōu)選為lym-Zym。在圖1的實(shí)施方式中，該孔具有單一功能:允許呼吸從樣本儲存器傳遞到離子制備區(qū)，而不參與離子光學(xué)。
[0095]在一些樣本氣體已經(jīng)流過熔化的可熔器件40之后，鑒別室20中的壓力將上升。
[0096]離子引出電極54將鑒別室20劃分成多個(gè)區(qū)域。第一區(qū)域是離子制備區(qū)20，而第二區(qū)域是分析區(qū)70。還調(diào)整離子引出電極54的大小，以減慢樣本氣體的流動(dòng)。因此，在可熔器件40裂開之后，樣本氣體流動(dòng)到離子制備區(qū)50中，離子制備區(qū)50中壓力上升。在上述初始化步驟中，在火花間隙電極上施加大約200V至300V的電壓?；鸹ㄩg隙電極之間的小(?lOOym)間隙導(dǎo)致大約2X IO6伏特/米的電場。當(dāng)離子制備區(qū)50中的壓力達(dá)到大約I毫巴(IOOPa)時(shí)，在火花間隙電極52之間的間隙中自發(fā)地出現(xiàn)放電。放電因氣體擊穿和電離作用而引起。作為放電的結(jié)果，產(chǎn)生包含正和負(fù)離子、電子，以及中性氣體原子的混合物的等離子。如果鑒別器由透明材料制成，則可以看見放電。由于氣流的設(shè)計(jì)，在火花間隙上的放電與來自熔化間隙的樣本氣體的壓力波一致，并且在系統(tǒng)中壓力上升。
[0097]離子制備區(qū)50中的壓力持續(xù)上升。壓力上升的速度由可熔器件40中的孔提供的對流動(dòng)的抵抗而確定。只要離子制備區(qū)50中的壓力維持在大約0.5毫巴(50Pa)的壓力下限Pl之上并且在預(yù)定的壓力上限P2之下，放電就持續(xù)。如果壓力變得低于壓力下限PlJlJ氣體濃度太低而不能繼續(xù)放電。壓力上限P2為至少10毫巴(IO3Pa),并且，可以比10毫巴高得多，例如，100毫巴(104Pa)。在超過P2的壓力下，氣體濃度太高而不能保持自由的電子和離子。因此，氣體濃度使得放電熄滅。壓力在整個(gè)系統(tǒng)中最終等于大約300毫巴。
[0098]在通過火花間隙電極53產(chǎn)生了離子之后，離子向離子引出電極54移動(dòng)。如上所述，離子引出電極54提供向火花間隙電極52延伸的DC電場，并且?guī)椭鲭x子。離子引出電極54還抵抗樣本氣體流動(dòng)到分析區(qū)70中。離子引出電極54的位置在裝置的公共軸上，以確保離子釋放到隨后的峽谷電極60的軸上。
[0099]離子引出電極54之間的孔允許分析區(qū)70中的壓力從初始的高度真空開始上升。隨著壓力的上升，離子的平均自由路程縮減。當(dāng)壓力達(dá)到大約5X10_3毫巴(0.5Pa)時(shí)，離子的平均自由路程太短，無法讓足夠的離子在沒有與中性氣體分子碰撞的情況下到達(dá)法拉第杯檢測器90。因而，電極阻礙氣體分子在離子制備區(qū)50中的流動(dòng)，以將分析區(qū)70中的壓力維持在低于大約10_3毫巴(0.1Pa)。這種阻礙足夠以減慢壓力的上升，從而能夠進(jìn)行測量。
[0100]離子引出電極54向峽谷電極區(qū)域60提供帶熱能的離子。在圖1的實(shí)施方式中，峽谷電極60由三對電極62、64、66構(gòu)成，這三對電極一起形成單型透鏡。從離子引出電極54退出的離子的運(yùn)動(dòng)方向具有一范圍。事實(shí)上，這些方向占據(jù)大約2JI的分布。峽谷電極60采用這個(gè)分布，并且灌進(jìn)足夠數(shù)量的退出離子引出電極54的離子，作為近似線性束100。選擇施加至峽谷電極60的電壓，以在離子穿過峽谷電極60之后向離子提供具有低能量(大約或稍微小于IOeV)的離子。在一些應(yīng)用中，在聚焦鏡中，將外側(cè)電極62、66接地，而將中間電極64保持在大約100V- 500V。在圖1所示實(shí)施方式中，兩個(gè)外側(cè)電極62、66保持在固定電壓，以向離子提供所需的能量。例如，施加大約IOV的電壓，以產(chǎn)生具有大約IOeV電壓的離子。優(yōu)選的是，所述電極利用精密顯微制作技術(shù)來制造，該技術(shù)精確得足以使得從一個(gè)裝置至另一裝置根本不需要或很少需要調(diào)整電壓，從而產(chǎn)生可操作裝置。
[0101]如上所述，近似線性并且良好受限的離子束從峽谷電極60的輸出部分出射。該離子束穿過一對磁體80之間。所述離子由于磁體產(chǎn)生的磁場而偏轉(zhuǎn)，使得從磁體出射的離子束相對于離子束退出峽谷電極60的方向偏轉(zhuǎn)某角度。所述磁體被設(shè)置成使得磁場的方向垂直于裝置I的平面，并且離子束的偏轉(zhuǎn)處于裝置I的平面中。偏轉(zhuǎn)的量值取決于離子的質(zhì)荷比。因此，對于單電荷離子，重離子的偏轉(zhuǎn)角度小于輕離子的偏轉(zhuǎn)角度。例如，單電荷碳-12離子比單電荷碳-13離子偏轉(zhuǎn)得更多。因?yàn)殡x子束的偏轉(zhuǎn)是角度效應(yīng)，所以具有不同質(zhì)荷比的離子在略有不同并且發(fā)散的路徑上從磁體出射。
[0102]在裝置的端部，偏離的離子束的路徑中的是法拉第杯結(jié)構(gòu)。一個(gè)法拉第杯90用于檢測所關(guān)注的相應(yīng)離子種類。隨著離子落在法拉第杯90上，在杯上形成小電荷。該電荷與入射的到法拉第杯上的離子的數(shù)量成比例。所形成的電荷可以讀出為電流。通過低噪聲電流測量電路來檢測來自各個(gè)法拉第杯的電流。在其它實(shí)施方式中，可以將大量法拉第杯檢測器用于記錄不同離子的空間分離，并由此產(chǎn)生不同的診斷。另選的是，代替離散檢測器，可以使用貫穿連續(xù)偏轉(zhuǎn)范圍的檢測器陣列。
[0103]在另一另選實(shí)施方式中，可以將多個(gè)鑒別系統(tǒng)堆疊在一起，以分析比單獨(dú)利用一個(gè)鑒別器單元可能做到的更寬的離子種類范圍。堆中的每一個(gè)鑒別器都被設(shè)置成檢測不同離子組。這可以通過改變檢測器的位置以將不同的偏轉(zhuǎn)量匹配到更重或不同帶電離子的路徑來實(shí)現(xiàn)。
[0104]在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器210可以包括測量電路，該測量電路被設(shè)置成計(jì)算各個(gè)檢測器上的電荷或電流的比率。另選的是，如圖7b所示，可以在系統(tǒng)外部的裝置(如連接到系統(tǒng)230的計(jì)算機(jī))中執(zhí)行計(jì)算。
[0105]所計(jì)算出的質(zhì)荷比可以用于確定特定化學(xué)物種人員的生物吸收。例如，病人可以咽下?lián)诫s有諸如碳-13、氮-15或氧-18的標(biāo)記物種的化合物或?qū)⑦@種化合物注射到病人體內(nèi)。接著，可以利用裝置I來檢測標(biāo)記物種到達(dá)病人呼吸中的速度。吸收速度可以確定病人是否具有特定疾病、病患，或醫(yī)療狀況。使用比率避免了個(gè)體裝置之間的校準(zhǔn)問題，因?yàn)橛绊懸粋€(gè)離子種類的因素也影響其它離子種類。
[0106]在通過裂開可熔器件40來初始化測量過程之后，離子制備區(qū)50和分析區(qū)70內(nèi)的壓力開始上升。測量過程必須在離子制備區(qū)50和分析區(qū)70中的壓力達(dá)到不可接收的程度之前進(jìn)行并且完成，這防止了產(chǎn)生離子或者縮減它們的平均自由路程，使得僅非常少量的離子到達(dá)檢測器90。氣體分子的數(shù)量上升也可以通過碰撞而使得離子偏轉(zhuǎn)或者造成離子中和。
[0107]優(yōu)選的是，可熔器件40和離子制備電極中的孔具有范圍在Iiim至IOOiim的直徑，以確保低流速通過孔。直徑在這個(gè)范圍的孔使得壓力上升能夠在長為2秒鐘的時(shí)段內(nèi)進(jìn)行，但是也可以短至幾毫秒。因?yàn)闇y量時(shí)段的持續(xù)時(shí)間短，所以我們有時(shí)將該技術(shù)稱作“閃速質(zhì)譜儀”。
[0108]圖1的實(shí)施方式例示了怎樣可以實(shí)現(xiàn)緊湊的、低成本的質(zhì)量鑒別器。裝置I的緊湊性表示其可以實(shí)現(xiàn)為可以插入到基站(如計(jì)算機(jī)或簡單讀卡器裝置)中的卡?；?參見圖7b)可以對從檢測器產(chǎn)生的電流進(jìn)行分析，并且提供質(zhì)量鑒別器測量輸出，作為樣本中存在的選定離子的數(shù)量的比率。所述卡可以近似是信用卡大小，但可以具有更大的厚度，或者可以進(jìn)一步縮減尺寸以提供USB存儲棒大小的裝置。裝置I被希望是一次使用之后即丟棄的一次性裝置。
[0109]圖8和9示出了質(zhì)量鑒別裝置的另選實(shí)施方式。
[0110]圖8示出了離子引出電極54與峽谷電極60之間的附加過濾器300。過濾器300提供一窄間隙，該窄間隙被設(shè)置成防止中性粒子(如分子)傳遞至峽谷電極60。過濾器可以利用與其它電極中的一部分相同的微加工技術(shù)來制造。
[0111]圖9示出了其中將可熔器件40和火花間隙電極52組合成單個(gè)電極對53的基本裝置，電極對53執(zhí)行兩個(gè)電極的功能，另外，如圖9所示，可以不包括離子引出電極。例如，如果峽谷電極60設(shè)置有窄孔，并且電極53提供足夠數(shù)量的粒子，則可以不包括離子引出電極。
[0112]本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，在不脫離所附權(quán)利要求書的范圍的情況下，可以針對上述質(zhì)量鑒別部件或系統(tǒng)進(jìn)行各種修改和改變，例如，可以使用不同材料、尺度以及電極構(gòu)造。
【權(quán)利要求】
1.一種利用分析裝置的質(zhì)量鑒別方法，所述分析裝置包括樣本室和通過壁部與所述樣本室隔開的分析室，所述壁部包括能夠控制成裂開的裂開區(qū)，所述分析室初始時(shí)被抽空，所述質(zhì)量鑒別方法包括以下步驟: 將氣態(tài)樣本引入到所述樣本室中； 使所述壁部在所述裂開區(qū)裂開，從而在所述壁部中產(chǎn)生第一孔，以將所述樣本穿過所述壁部釋放到所述分析室中； 在使所述壁部裂開的步驟之后使所述分析室中的壓力上升； 通過在多個(gè)電極上施加電壓來從釋放到所述分析室中的氣態(tài)樣本產(chǎn)生多個(gè)離子種類；以及 在從樣本氣體產(chǎn)生的所述多個(gè)離子種類之間進(jìn)行鑒別， 其中，所述壁部中的第一孔和/或所述多個(gè)電極之間的第二孔的被調(diào)整尺寸以控制從所述樣本室流動(dòng)到所述分析室的所述氣態(tài)樣本，并且 產(chǎn)生多個(gè)離子種類的步驟包括產(chǎn)生與從所述第一孔和/或第二孔流動(dòng)的氣態(tài)樣本的壓力波一致的放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，產(chǎn)生放電的步驟包括:在所述分析室中的火花間隙電極上施加所述電壓，或者在所述火花間隙電極和相鄰電極之間施加所述電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述分析室包括離子制備區(qū)，其用于從所述樣本產(chǎn)生離子，所述離子制備區(qū)包括所述`火花間隙電極，并且當(dāng)所述離子制備區(qū)中的壓力達(dá)到閾值時(shí)，在所述火花間隙電極之間自發(fā)地出現(xiàn)放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，基于所述離子制備區(qū)中的足以發(fā)生電擊穿的壓力上升來主動(dòng)進(jìn)行對放電開始的定時(shí)的控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，通過所述第一孔和/或所述第二孔來主動(dòng)控制氣態(tài)樣本從樣本室到分析室的流動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在產(chǎn)生多個(gè)離子種類的所述多個(gè)電極之間的壓力達(dá)到第二閾值之前持續(xù)放電。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在所述分析室中的壓力上升到離子的平均自由路徑縮減而阻礙離子種類到達(dá)檢測器的級別之前持續(xù)所述鑒別的步驟。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述分析室初始時(shí)處于小于KT1Pa或10_2Pa的抽空壓力。
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述壁部中的所述第一孔在1-ΙΟΟμπι的范圍內(nèi)，或者更優(yōu)選地小于5 μ m。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，施加在所述多個(gè)電極上的電壓提供~2 X IO6伏特/米的電場。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述多個(gè)電極之間的間隙為50-100μ m。
12.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，在所述多個(gè)電極之間的壓力超過50Pa時(shí)開始放電。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在所述分析室的分析區(qū)中的壓力達(dá)到大約0.5Pa之前持續(xù)所述鑒別的步驟。
14.一種分析裝置，該分析裝置包括:樣本室，其用于保持氣態(tài)樣本； 分析室，其被設(shè)置成接收來自所述樣本室的樣本氣體，所述分析室被抽空； 多個(gè)電極，其位于所述分析室中，用于從所述樣本氣體產(chǎn)生多個(gè)離子種類； 質(zhì)量鑒別器，其被設(shè)置為在所述分析室中在從樣本氣體產(chǎn)生的所述多個(gè)離子種類之間進(jìn)行鑒別； 壁部，其將所述樣本室與所述分析室隔開，所述壁部包括裂開區(qū)，該裂開區(qū)能夠控制成裂開并由此產(chǎn)生第一孔，以將所述樣本氣體從所述樣本室釋放到所述分析室中， 其中，所述壁部中的第一孔和/或所述多個(gè)電極之間的第二孔的被調(diào)整尺寸以控制從所述樣本室流動(dòng)到所述分析室的所述樣本氣體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的分析裝置，其中，所述分析室還包括離子制備區(qū)，其用于從所述樣本氣體產(chǎn)生離子，所述離子制備區(qū)包括所述多個(gè)電極，所述多個(gè)電極被設(shè)施為施加有電壓以產(chǎn)生放電，所述多個(gè)電極是火花間隙電極。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的分析裝置，其中，所述第一孔和/或所述第二孔、所述多個(gè)電極以及所述電壓被設(shè)置為使得當(dāng)所述離子制備區(qū)中的壓力達(dá)到閾值時(shí)，在火花間隙之間自發(fā)地出現(xiàn)放電。
17.根據(jù)權(quán)利要求14-16中的任意一項(xiàng)所述的分析裝置，其中，所述第一孔和/或所述第二孔主動(dòng)控制氣態(tài)樣本從樣本室到分析室的流動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14-17中的任意一項(xiàng)所述的分析裝置，其中，所述第一孔小于5μ m。
19.根據(jù)權(quán)利要求14-18中的任意一項(xiàng)所述的分析裝置，其中，在所述分析室中的所述多個(gè)電極之間的壓力達(dá)到第二閾值之前持續(xù)放電。
【文檔編號】H01J49/04GK103698388SQ201310661109
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2009年10月7日 優(yōu)先權(quán)日:2008年10月7日
【發(fā)明者】奧斯丁·布拉德利, 伊加茲·哈克, 巴里·肯特 申請人:科學(xué)技術(shù)設(shè)備委員會