專利名稱：用于數(shù)字差示離子遷移率分離的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
符合本發(fā)明的裝置和方法涉及用于進行離子分離的方法和裝置， 更具體而言，涉及電子驅(qū)動電路用于差示遷移率譜儀的用途，以及用于其 的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
氣相離子分離技術(shù)，其作為單機系統(tǒng)或與質(zhì)譜聯(lián)合，用于通過色 譜或質(zhì)量分離來分析分子構(gòu)造，變得日益重要。分析氣相離子混合物的一 種方式是采用電場使它們移動通過氣體。這些離子的移動速度與電場成比 例，并且比例因子是"離子遷移率"，離子遷移率本身取決于電場的大小。 如果電場作用于離子被載氣移動的方向上，則離子將快一些地移動通過電 場的給定長度，從而總的飛行時間是離子大小和它們與支撐氣體氣氛的相 互作用的表征。
如果電場垂直作用于離子被載氣移動的方向，則離子被偏轉(zhuǎn)；偏 轉(zhuǎn)距離是離子大小和它們與支撐氣體氣氛的相互作用的表征。因此，將具 有特定遷移率的離子與在初始混合物中存在的所有其它遷移率的離子相 分離。
在一種離子具有特定遷移率的情況下，有兩條途徑來進行利用分 子混合物的遷移率分析。A.在遷移率譜中找到表征所考慮的分子的峰，則 證實該分子是初始分子混合物的一部分。B.選擇具有所述特征遷移率的 離子，可以引導(dǎo)這些離子至所添加的分析設(shè)備，例如質(zhì)譜儀。
具有不同遷移率的分子可以通過以下方法彼此分離[1]記錄離子 在給定長度的加速場中的飛行時間，或者[2]確定該離子在電場中的偏 轉(zhuǎn)，所述電場垂直作用于漂浮在流動氣體中的離子的運動。
離子的分離基于這些離子的遷移率差K(E/N)，所述遷移率差K(E/N) 隨電場的大小E和離子在其中移動的氣體的密度N而變化。這些變量對于不同種類的分子是不同的，事實上，其被用于"差示遷移率譜儀"[3]， [4]， 其中高頻周期的不對稱電位波形造成短時間的高場，和較長時間的低場， 從而強迫離子垂直于載氣流動方向振蕩。
在高場條件和低場條件之間的遷移率差導(dǎo)致離子的凈位移，其逐漸 地離軸漂移并且最終在一組電極上放電，這還可以用于限制氣體流動。這 種位移可以通過施加dc-場得到補償，或者備選地，如果需要譜圖，則通 過掃描鋸齒狀補償電壓，使得只有在一定遷移率范圍內(nèi)的離子被連續(xù)傳輸 并記錄在法拉第板上，而得到補償。美國專利5,047,723 USA 6,774,360; USA 6,621,077; USA 6,774,360美國專利6，495,823 Bl， CCCP專利966583專利申請PCT/US2006/019747， 2006年5月22日提交(H.Wollnik)
"差示遷移率譜儀"中的高頻場是通過將高壓脈沖施加到這種設(shè)備的 電極上而形成的。在相關(guān)技術(shù)中，這些脈沖是由基于變壓器的電子電路產(chǎn) 生的，在該情形中，正脈沖的時間積分等于負脈沖的時間積分，即使電壓 在正、負脈沖的持續(xù)時間內(nèi)不是恒定的。
在相關(guān)技術(shù)中，采用具有在短脈沖內(nèi)的強正弦半波和在長脈沖內(nèi)的正 弦雙波或三波的電壓脈沖。結(jié)果，這些脈沖中的任何一個都沒有使離子在 恒定場中移動。因此，離子的遷移率基于每次脈沖的時間變化，進而連累 了最終實現(xiàn)的不同分子的離子的分離，這進而包括所需的分辨能力，艮卩， 遷移率譜中峰寬度的比例和在考慮下的峰與其它峰的分離。
因此，希望上述分辨能力高，并且因此需要提高該分辨能力的手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明示例性實施方案的方面包括一種差示遷移率譜儀，其具有至 少兩個電極，向所述電極施加用電子學(xué)方法控制的快速變化的電位，產(chǎn) 生最大分量是偶極場的高頻多極場，向所述高頻多極場添加低頻鋸齒狀 基本上偶極場以及恒定DC-偏置基本上偶極場。高頻波形是通過切換用電子學(xué)方法控制的高電壓使得在每個高頻周期形成至少一個正的和/或 至少一個負的基本上矩形脈沖的重復(fù)圖樣而形成的。這些脈沖的高度和 寬度是用比脈沖寬度短的升降時間獨立地控制的。


從以下的示例性實施方案的描述，結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述和/或 其它方面將變得明顯并且更容易理解，在附圖中
圖l是用于差示遷移率譜儀的數(shù)字驅(qū)動電子電路的一個示例性實施方 案的示意圖2是圖1的示例性實施方案的一個變體，其中只使用一個電源；
圖3是顯示根據(jù)示例性實施方案的高壓正脈沖和低壓負脈沖的矩形波 形的示波圖4顯示了根據(jù)示例性實施方案，如何通過計算機控制脈沖發(fā)生器以及 鋸齒波形和dc-偏置的圖5A-5C顯示了根據(jù)示例性實施方案的差示遷移率譜儀的三電極配
置；
圖6顯示了根據(jù)示例性實施方案的布置，其中串聯(lián)的兩個共面差示遷移 率譜儀之后是一組共面檢測器-電極和可能的至質(zhì)譜儀的連接部；和
圖7顯示了根據(jù)示例性實施方案，水合質(zhì)子以及所考慮的分子的單體和 二聚體(dimmer)離子的兩個差示遷移率譜。
具體實施例方式
現(xiàn)在詳細參考本發(fā)明的示例性實施方案，它們的實例說明于附圖中， 其中在全文中同樣的附圖標記指代同樣的元件。下面描述示例性實施方案 以參考附圖解釋本發(fā)明。
在示例性實施方案中，脈沖電壓不是從基于變壓器的系統(tǒng)提供的，而 是代之以從切換的電壓提供。因此，電壓并且因此電場，以及遷移率，在 每個所產(chǎn)生的高頻脈沖的持續(xù)時間內(nèi)是基本上恒定的。
在根據(jù)示例性實施方案的電路中，可以獨立地控制每個脈沖的幅度和 持續(xù)時間。對于這些電壓-脈沖和場-脈沖的給定的幅度和持續(xù)時間，僅有的能夠直接到達離子檢測器的離子是在高場脈沖期間和在低場期間的遷 移率具有特定值的那些離子。具有不同的在這些脈沖期間的遷移率的離子 將被偏轉(zhuǎn)。如果將緩慢變化的鋸齒狀電壓施加在差示遷移率譜儀的電極 上，和/或任選地，施加DC偏置電壓以及因此還有DC偏置場，則這些偏 轉(zhuǎn)的離子還可以被依次記錄。
圖1和2中顯示了示例性的電子電路實施方案。
圖1說明了采用一個正電源和一個負電源的示例性電路，所述正電源 和負電源在高頻正和負脈沖的持續(xù)時間內(nèi)向差示遷移率譜儀的電極中的 一個提供相應(yīng)的電壓。更具體地，圖1說明了差示遷移率譜儀的示例性數(shù) 字驅(qū)動電子電路的示意圖。
根據(jù)圖1中的示例性實施方案，提供兩個電源l, 2。將電源1或2之 一的電壓經(jīng)由電容器5提供到差示遷移率譜儀的電極7， 8之一，通過由 數(shù)字信號4控制的快速開關(guān)3將電壓輸送到到電容器5。電容器5與電阻 器6相連以形成RC電路，該RC電路確立相對于地電位的波形基準，并 且除去任何dc-偏置分量。
向差示遷移率譜儀的第二電極8施加低頻鋸齒電壓9。將傳輸?shù)恼x 子和負離子分別收集在檢測器板10和11上。將放大信號12和13饋送給 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性電路。與圖1相同的標記字符具 有相同的結(jié)構(gòu)，并且為了簡潔目的不再重復(fù)它們的描述。
與圖1相反，圖2的示例性實施方案只采用一個電源1，電源1輸送 與圖2的兩個電源的電壓絕對值之和一樣大的電壓。開關(guān)3將電源1或地 2a連接到電容器5并且因此連接到差示遷移率譜儀的電極7,8中的一個。
在圖1和圖2所示的示例性實施方案中，將低頻鋸齒狀電壓發(fā)生器和 任選的DC偏置電壓施加到差示遷移率譜儀的另一個電極。將高頻和低頻 信號求和，§卩，將所有高頻信號施加到差示遷移率譜儀的一個電極并且將 所有低頻信號施加到另一個電極的示例性方法，可以在不偏離本發(fā)明范圍 的情況下進行修改。
例如但不作為限制地，可以將電路中的所有不同信號求和?？梢詫⑦@ 種電壓和施加到差示遷移率譜儀的一個電極上，同時將另一個電極保持在地電位。
圖3說明了用實驗方法獲得的高頻波形，其演示了〈100ns的脈沖上升 時間，以及，正和負脈沖的任選變化的幅度。更具體而言，圖3是矩形波
形的示波圖，其顯示了高壓正脈沖和低壓負脈沖，高壓正脈沖和低壓負脈
沖的升降時間顯著小于脈沖的持續(xù)時間。例如，頻率為約lMHz，而正脈 沖的占空比為波形周期的約30%。
圖4說明了總的系統(tǒng)，即，脈沖寬度和高度的控制以及數(shù)據(jù)分析，其 是計算機控制的。更具體而言，脈沖發(fā)生器42，以及，鋸齒波形和dc-偏 置43是由計算機41控制的。將放大器44所產(chǎn)生的放大信號反饋給計算 機41。因此，差示遷移率譜儀(DMS)45是計算機控制的。
圖5A-5C說明了成形為不同的示例性、非限制的幾何形狀的差示遷移 率譜儀的電極布置。圖5A中的配置1包括兩塊平行板51， 52和兩個分 開的共面檢測器61， 62，圖5B中的配置2包括板狀多極53， 54和兩個 分開的共面檢測器63， 64。圖5C中的配置3包括多極55a…55h，其中電 極被設(shè)置在圓柱體上。配置3中還示出了一組檢測器電極65， 66，其具 有可能的但非限制性的形狀。
如圖5A的示例性實施方案中所示，共面電極51， 52包括差示遷移率
譜儀的為基本上偶極場特征的電極。
在圖5B所示的另一個示例性實施方案中，采用兩個共面但分段的電 極53a….53e， 54a.…54e，其使差示遷移率譜儀的場成形為如在兩個基本 上同心圓柱體電極之間形成的場。
在相關(guān)技術(shù)中，兩個明顯同心的圓柱形電極形成徑向不均勻的場，其 中中等電位(mid-equipotential)表面的半徑包括其半徑固定的圓柱體表面。 然而，如果采用一系列基本上平行的電極53a….e和54a.…e，并且可以向 所述電極施加不同高頻脈沖電壓，使得最終的場等于在兩個同心圓柱體電 極之間形成的場，所述同心圓柱體電極具有曲率半徑可變的基本上圓柱形 的中等電位表面。
根據(jù)圖5C中所示的波形的第三示例性形狀，將外在電極55a…55h沿 所示的圓形布置，但是基本上沿橢圓、正方形或長方形的布置也是可以的。 在該示例性實施方案中，必須將不同高頻脈沖電壓施加到不同電極，以形成偶極場或能夠在兩個同心圓柱體電極65， 66之間獲得的場，所述同心 圓柱體電極65， 66具有曲率半徑可變的基本上圓柱形的中等電位表面。
圖6顯示了其中將兩個以上的差示遷移率譜儀串聯(lián)的示例性實施方 案。不同差示遷移率譜儀可以在不同氣體壓力以及不同溫度下操作，并且 采用不同的脈沖幅度和脈沖寬度。該示例性實施方案允許相對于單個差示 遷移率譜儀的額外的純化(purification)。
更具體而言，圖6顯示了串聯(lián)的兩個共面差示遷移率譜儀101， 102的 布置，在其后是一組共面檢測器-電極103和任選至質(zhì)譜儀的連接部104。 差示遷移率譜儀的這種布置被分成4個部分111-114，這4個部分任選限 定具有不同氣體壓力和/或溫度的區(qū)域。
另外，每個差示遷移率譜儀101， 102可以在不同的頻率、幅度和/或 占空比操作。在第一部分111中，離子在離子源中形成并且被氣流131運 載通過相繼的部分。在部分之間布置另外的電極121， 122， 123以控制rf -邊緣場并且顯著提高離子傳輸。
當(dāng)離子借助氣流移動通過差示遷移率譜儀時，離子應(yīng)當(dāng)經(jīng)歷數(shù)千次繞 系統(tǒng)軸的振蕩。因此，脈沖串的頻率與氣流速度基本上成比例，并且與差 示遷移率譜儀電極的長度LDMS基本上成反比。例如但是不作為限制， 當(dāng)LDMS為約20mm至約40mm時，脈沖頻率是約為數(shù)100kHz的量級。
相對于包括基于變壓器的電子電路的相關(guān)技術(shù)系統(tǒng)，上述示例性實施 方案可以提高遷移率分辨能力。開關(guān)控制的電壓提供了高壓和低壓周期的 完整持續(xù)時間的最高電場。因此，高壓峰中的最大電壓也可以顯著小于基 于變壓器的系統(tǒng)中的最大電壓，基于變壓器的系統(tǒng)僅近似方波，如圖7中 所示。做為選擇，在基于變壓器的系統(tǒng)采用的量級的高壓和低壓周期中的 最大電壓可以提供顯著提高的分辨能力。
圖7顯示了水合質(zhì)子，H+(H20)n ，質(zhì)子化的戊酮單體， H+(C5H10O)(H2O)n ，和質(zhì)子-結(jié)合的戊酮二聚體離子， H+(C5H10O)2(H2O)n的兩個差示遷移率譜，其都是在環(huán)境壓力下在空氣 中獲得的。更具體而言，圖7中，顯示的戊酮的數(shù)字-差示遷移率譜是由 在lMHz， dp,=0.3， SV=600V的數(shù)字波形獲得的和由在1 MHz， dp,=0.3， SV=1200V的變壓器-基的波形獲得的。
ii在圖7上半部顯示的第一幅譜圖71是在用由高壓開關(guān)的設(shè)備產(chǎn)生的數(shù) 字波形驅(qū)動差示遷移率譜儀時獲得的。在圖7下半部顯示的第二幅譜圖
72是在用相關(guān)技術(shù)的基于變壓器的電子電路驅(qū)動差示遷移率譜儀時獲得的。
在上述譜圖71， 72兩者中，將頻率設(shè)置在1 MHz并且正占空比為dp =30%。數(shù)字驅(qū)動的高壓脈沖的幅度為600V，表示為分離電壓(SV)，而基 于變壓器的電子設(shè)備的峰為1200 V。該譜圖說明了當(dāng)采用相關(guān)技術(shù)的基 于變壓器的波形72時，數(shù)字波形71在所需電壓的約一半處分離離子的能 力。
在上述實施方案中，DMS單元串聯(lián)并且可以在相等或不同的壓力和/ 或溫度下操作。通過差示遷移率分離的離子還可以進入質(zhì)譜儀進行另外的 分析。離子是在大氣壓離子源中形成的，所述大氣壓離子源包括電霧化離 子源，激光解吸輔助的電霧化離子源，DESI (解吸電霧化電離)離子源， MALDI (基質(zhì)輔助的激光解吸電離)離子源或耦合的等離子體離子源。備 選地，離子可以在減壓下形成，其包括光致電離源，電子-碰撞-離子源， 化學(xué)電離源，表面電離源，或MALDI離子源。
根據(jù)示例性實施方案，還可以以不同的子周期劃分脈沖串，并且在每 一個周期改變脈沖高度和/或脈沖持續(xù)時間。而且，可以在每個子周期提 供多于一個的正脈沖和/或多于一個的負脈沖。
示例性實施方案可以導(dǎo)致通過"開關(guān)脈沖電源"供電的差示遷移率譜儀 的分辨能力相對于通過"基于變壓器的電源"供電的差示遷移率譜儀有顯 著提高。這種增加至少部分是由于記錄的遷移率峰的寬度略微變小的事 實。
此外，通過改變正和負脈沖的時間積分的比率，可以使不同分子的遷 移率峰位移，從而增加它們的分離距離，或者在峰彼此靠近的情況下減少 它們的重疊。由于電壓脈沖的最大幅度顯著小于基于變壓器的電路中的最 大幅度，因此可以降低基爾帕特里克(Kilpatrick)限制，從而可以減小高壓 擊穿事件的危險。
在上面關(guān)于控制計算機描述了示例性實施方案。應(yīng)理解，通過計算機 的控制可以由計算機程序指令實施?？梢詫⑦@些計算機程序指令提供給通用計算機、專用計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器以生產(chǎn)機器，使得經(jīng)由計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實施差示遷移率譜儀的上述功能的手段。還可以將這些計算機程序指令存儲在計算機可用或計算機可讀存儲器 中，所述存儲器可以弓I導(dǎo)計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置以特定方式運 行，使得存儲在計算機可用或計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括實施所 述功能的指令手段的制造物品。還可以將計算機程序指令裝載到計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置 中，以引起在計算機或其它可編程裝置中執(zhí)行的操作步驟，從而產(chǎn)生計算 機實施的處理，使得在計算機或其它可編程裝置上執(zhí)行的指令提供用于實 施所述功能的步驟。盡管己經(jīng)公開了示例性實施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可以 在不偏離本發(fā)明原理和精神的情況下對這些示例性實施方案進行修改，本 發(fā)明的范圍是由后附權(quán)利要求書及其等價物限定的。
權(quán)利要求
1.一種差示遷移率譜儀(DMS)，所述差示遷移率譜儀包括至少兩個電極，向所述電極提供用電子學(xué)方法控制的快速變化的電位，產(chǎn)生最大分量是偶極場的高頻多極場，其中將低頻鋸齒狀基本上偶極場耦合到所述高頻多極場，并且將恒定DC-偏置基本上偶極場耦合到所述高頻多極場，并且其中所述高頻和疊加的低頻波形是通過切換用電子學(xué)方法控制的高電壓使得在每個高頻周期中形成至少一個正的和至少一個負的基本上矩形脈沖的重復(fù)圖樣而形成的，所述至少一個正的和至少一個負的基本上矩形脈沖具有獨立控制的脈沖高度和脈沖寬度，其中升降時間顯著短于所述脈沖的寬度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的差示遷移率譜儀，其中高壓開關(guān)(a)將 高壓脈沖直接施加到所述至少兩個電極或(b)將高壓脈沖在高壓放大器 中另外放大后施加，以進行所述切換。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的差示遷移率譜儀，其中所述高壓脈沖的 頻率為從幾十KHz至幾十MHz。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的差示遷移率譜儀，其中正高壓脈沖的時 間積分顯著不同于負高壓脈沖的時間積分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的差示遷移率譜儀，其中通過至少一個正 脈沖和至少一個負脈沖之間的時間積分差引入的DC-偏置是由加到該 鋸齒狀波形的恒定DC-偏 置補償?shù)摹?br> 6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的差示遷移率譜儀，其中所述時間積分之間 的差異是通過(a)或(b)中的一種除去的(a)將切換裝置經(jīng)由電容器和變 壓器中的至少一個連接到至少一個電極；(b)操作切換裝置使得所述切換 裝置直接輸送具有基本上相等的時間積分的波形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的差示遷移率譜儀，其中至少一個正脈沖 的幅度和至少一個負脈沖的幅度中的至少一個是變化的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的差示遷移率譜儀，其中所述至少一個正脈沖中至少一個的持續(xù)時間和所述至少一個負脈沖中至少一個的持續(xù) 時間是變化的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的差示遷移率譜儀，其中以下三個參數(shù)中 的至少兩個是基本上同時變化的所述至少一個正脈沖幅度，所述至少一個負脈沖幅度，以及，正和/或負脈沖中至少一個的所述寬度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的差示遷移率譜儀，其中脈沖串含有至少 兩個子周期，每個子周期含有至少一個正脈沖和至少一個負脈沖。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的差示遷移率譜儀，其中在至少一個子周期中的DC-偏置與在另一個子周期中的DC-偏置不同。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的差示遷移率譜儀，其中dms-電極被形成 為放置在兩個平行平面上的兩個基本上矩形的導(dǎo)電電極。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的差示遷移率譜儀，其中dms-電極被形成 為兩個基本上矩形的導(dǎo)電電極，所述兩個導(dǎo)電電極中的至少一個被分成 基本上平行于離子束的軸的數(shù)個電極。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的差示遷移率譜儀，其中dms-電極通過 終端電極被限制在離子的入口或出口，所述終端電極處于DC-電位或適 合控制邊緣場的疊加的脈沖串電位。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的差示遷移率譜儀，其中所述dms-電極通 過終端電極被限制在離子的入口或出口，所述終端電極基本上垂直于離 子束的軸而分開，使得可以通過施加合適的DC-電位或適合控制邊緣場 的疊加的脈沖串電位而控制邊緣場。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的差示遷移率譜儀，其中所述電極是基本 上平行于離子束的軸排列的，并且是基本上沿著圍繞離子束的軸的圓的 圓周布置的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的差示遷移率譜儀，其中所述電極是基本 上平行于離子束的軸排列的，并且是基本上沿著橢圓、正方形或長方形 的外周布置的，所述橢圓、正方形或長方形的中心與離子束的軸基本上 重合。
18. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的差示遷移率譜儀，所述差示遷移率譜儀 被建造成至少兩個差示遷移率譜儀串聯(lián)連接的串聯(lián)系統(tǒng)，其中電極被放置在差示遷移率譜儀之間。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的差示遷移率譜儀，其中串聯(lián)的差示遷移率譜 儀單元在相等或不同的壓力下操作。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的差示遷移率譜儀，其中差示遷移率譜儀中的一個被離子遷移率譜儀代替。
21. 權(quán)利要求l所述的差示遷移率譜儀，其還包括被配置成控制脈 沖和DC-偏置以及低頻鋸齒狀基本上偶極場的計算機，其中將由放大器 產(chǎn)生的放大信號反饋給所述計算機。
22. 根據(jù)權(quán)利要求l的差示遷移率譜儀，其中氣體壓力基本上在一 個大氣壓的0.001%至200%之間。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18的差示遷移率譜儀，其中串聯(lián)的差示遷移率譜 儀單元在相等或不同的溫度下操作。
24. 根據(jù)權(quán)利要求l的差示遷移率譜儀，其中被至少一個差示遷移 率譜儀分離的離子進入質(zhì)譜儀中。
25. 根據(jù)權(quán)利要求l的差示遷移率譜儀，其中離子是在大氣壓離子源 中形成的，所述大氣壓離子源包括電霧化離子源，激光解吸輔助的電霧化 離子源，DESI(解吸電霧化電離)離子源，MALDI(基質(zhì)輔助的激光解吸 電離)離子源或耦合的等離子體離子源。
26. 根據(jù)權(quán)利要求l的差示遷移率譜儀，其中離子是在減壓下形成 的，其包括光致電離源，電子-碰撞-離子源，化學(xué)電離源，表面電離源， 或MALDI (基質(zhì)輔助的激光解吸電離)離子源。
27. —種用于差示遷移率譜儀(DMS)的數(shù)字-驅(qū)動電子電路，其包括至少一個電源，所述電源提供電壓至DMS的第一電極和第二電極；電阻器，所述電阻器連接至電容器以形成RC(電阻-電容)電路，所 述RC電路連接所述至少一個電源和所述DMS的第一和第二電極；快速開關(guān)，所述快速開關(guān)連接所述至少一個電源和所述電容器，所 述快速開關(guān)是由數(shù)字信號控制的；第一和第二檢測器板，所述第一和第二檢測器板收集從DMS傳輸?shù)?正和負離子，并且將相應(yīng)的信號提供給相應(yīng)的第一和第二放大器，以產(chǎn)生被輸送至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的第一和第二放大信號，其中將低頻鋸齒電壓和/或DC偏置電壓施加到第二電極。
全文摘要
一種使用基于數(shù)字驅(qū)動的高壓快速切換電子學(xué)進行離子的差示遷移率分離的方法。輸送至譜儀的數(shù)字波形的特征在于，具有不同幅度和極性的至少兩個基本上矩形的脈沖。控制電路允許波形頻率、占空比和脈沖幅度獨立地變化。可以設(shè)計平衡的以及不平衡的不對稱波形用于離子的最佳差示遷移率分離。設(shè)計數(shù)字驅(qū)動用于差示遷移率譜儀，所述差示遷移率譜儀包括具有平面對稱性的平行板和分段板多極，以及具有圓柱對稱性的多極，其可以任選串聯(lián)排列。數(shù)字驅(qū)動的使用確立了交變電場，其過程中通過遷移率系數(shù)去確定作為離子振蕩結(jié)果的位移。
文檔編號B01D59/44GK101678277SQ200880017795
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月22日
發(fā)明者加里·艾斯曼, 赫爾曼·沃爾尼克, 迪米特里奧斯·帕帕納他西奧 申請人:株式會社島津制作所