離子修飾的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及裝置和方法，且尤其涉及光譜儀和光譜測定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]離子迀移光譜儀(MS)能夠通過將感興趣的樣本中的材料(例如分子、原子等等)電離以及測量由此產(chǎn)生的離子在已知電場中行進(jìn)已知距離所耗費(fèi)的時(shí)間來識(shí)別該材料。離子的飛行時(shí)間能夠通過檢測器測量，并且該飛行時(shí)間與離子迀移性相關(guān)聯(lián)。離子迀移性與離子的質(zhì)量和幾何結(jié)構(gòu)相關(guān)。由此，通過在檢測器中測量離子的飛行時(shí)間，可以推斷出離子的標(biāo)識(shí)(identity)。這些飛行時(shí)間可以作為等離子譜圖以圖形或數(shù)值的方式顯示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一些情況下，一些離子能夠用射頻RF電場進(jìn)行修飾(例如通過將其分段)，以便提供附加信息，該附加信息能夠被用于推斷出這些離子的標(biāo)識(shí)。這在離子的測量中提供了附加的自由度，并且由此可以提升對(duì)難以區(qū)分的離子間的差異性進(jìn)行解決的能力。如果測量是在存在污染物或者艱難的操作條件下進(jìn)行的，或者如果樣本包含了具有相似的幾何結(jié)構(gòu)和質(zhì)量等等的樣本，頂S的離子檢測、離子識(shí)別及離子修飾的能力將是解決這些問題的一種途徑。
【附圖說明】
[0004]現(xiàn)在將參考附圖來僅以舉例的方式描述本公開的實(shí)施方式，其中:
[0005]圖1是光譜儀的例圖；
[0006]圖2A-2E是用于示出圖1所示的光譜儀的變體的光譜儀示例的示意圖；以及
[0007]圖3是示出操作光譜儀的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]本公開的實(shí)施方式涉及的是結(jié)合諸如RF之類的交變電場來有選擇地施加熱能，以便修飾來自感興趣的樣本的離子。與單獨(dú)使用電場和熱能相比，這樣做能夠使用較少的能量來修飾離子。這樣做能夠更高效地操作便攜式光譜儀裝置，例如手持和/或電池供電的裝置。
[0009]離子迀移光譜儀能夠確定樣本是否包含具有第一特性(例如與感興趣的一種或多種物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的飛行時(shí)間)的離子。然后，通過操作該離子迀移光譜儀，能夠?qū)δ鸽x子施加熱能以及射頻RF電場，由此獲取子離子。然后，所述子離子能夠具有第二特性(例如第二飛行時(shí)間)，并且這樣做能夠基于第一特性和第二特性來確定母離子的標(biāo)識(shí)或候選標(biāo)識(shí)選集。
[0010]作為本公開的另一個(gè)示例，離子迀移光譜儀能夠包括被配置成對(duì)處于光譜儀區(qū)域(例如與離子修飾器相鄰的預(yù)先定義的區(qū)域)中的離子施加RF電場的離子修飾器；被配置成加熱該區(qū)域的加熱器；以及被配置成在操作離子修飾器施加RF電場之前對(duì)加熱該區(qū)域的加熱器進(jìn)行操作的控制器。這種加熱處理可被區(qū)域化，以使所述區(qū)域的加熱超出光譜儀的其他區(qū)域。例如，離子修飾器可被布置成對(duì)處于光譜儀漂移室的區(qū)域的離子施加RF電場，并且加熱器可被配置成對(duì)該區(qū)域的加熱超出對(duì)漂移室的其他區(qū)域的加熱。
[0011]圖1是包含了與漂移室104通過閘門106分離的電離室102的離子迀移光譜儀(HS) 100的例圖。閘門106能夠控制從電離室102進(jìn)入漂移室104的離子的通道。在圖1中，電離源110被布置成將電離室102中的材料電離。如所示，IMS 100包括能將材料從感興趣的樣本引入電離室102的入口 108。
[0012]在圖1所示的示例中，漂移室104處于電離室102與檢測器118之間，以使離子能夠穿過漂移室到達(dá)檢測器118。該漂移室104可以包括一系列的電極102a-d，這些電極會(huì)在漂移室中施加電場，以便將離子從電離室沿著漂移室104移動(dòng)至檢測器118。
[0013]IMS 100可被配置成在與離子行進(jìn)至檢測器118的路徑大致相反的方向上提供漂移氣體流。舉例來說，該漂移氣體能夠從鄰近檢測器118的位置朝著閘門106流動(dòng)。如所示，漂移氣體入口 122和漂移氣體出口 124能夠用于使得漂移氣體穿過漂移室。例示的漂移氣體包括但不限制于氮、氦、空氣、再循環(huán)空氣(例如經(jīng)過清潔和/或干燥的空氣)等等。
[0014]檢測器118可被耦合成向特性確定器200提供信號(hào)。該特性確定器200能夠使用來自檢測器118的電流來推斷出離子已經(jīng)達(dá)到檢測器118，并且離子的特性能夠基于該離子從閘門106沿著漂移室104到達(dá)檢測器118的時(shí)間而被確定。檢測器118的示例被配置成提供用于指示離子已經(jīng)到達(dá)檢測器118的信號(hào)。舉例來說，該檢測器可以包括可被帶電以捕獲離子的法拉第盤(faraday plate)。
[0015]電極120a_d可被布置成將離子引導(dǎo)至檢測器118，舉例來說，電極120a_d可以包括圍繞漂移室104布置而將離子聚焦到檢測器118的環(huán)形物。雖然圖1的示例包括多個(gè)電極120a-d，但在一些示例也可以只使用兩個(gè)電極，或者可以將單個(gè)電極與檢測器118結(jié)合使用，以便通過施加電場來將離子引導(dǎo)至檢測器118。其他的電極配置也是可行的，其示例包括但不限制于具有其他幾何結(jié)構(gòu)形狀的電極以及具有連續(xù)涂層之類的電阻和/或?qū)щ?例如電阻性導(dǎo)電體)涂層的電極。
[0016]射頻RF電極126可被布置成橫跨漂移室104，以使從電離室傳遞至檢測器的離子經(jīng)過RF電極。該RF電極可以包括導(dǎo)體網(wǎng)格，所述導(dǎo)體網(wǎng)格可以包括金屬，例如鎳。在一個(gè)示例中，該導(dǎo)體的直徑可以是20微米。并且在一個(gè)示例中，這些導(dǎo)體可以間隔30微米。RF電極可以包括相互間隔的兩個(gè)電極，例如兩個(gè)網(wǎng)格。在一個(gè)示例中，這兩個(gè)網(wǎng)格之間的間隔可以是250微米。RF電極可以使處于漂移室104的區(qū)域的離子遭遇到RF電場。如果RF電極126包括兩個(gè)電極，那么該區(qū)域可以由這兩個(gè)電極之間的間隔來提供。
[0017]在圖1中，RF電極126包括加熱器127，其被布置成向漂移室的區(qū)域提供熱能，該區(qū)域中，RF電極被布置以使離子遭遇到RF電場。在圖1的示例中，加熱器127包括可作為RF電極126的一部分的電阻性電導(dǎo)體。
[0018]在圖1所示的示例中，特性確定器200與控制器202耦合，并且該控制器能被配置成有選擇地控制向RF電極126施加的RF電壓；以及控制加熱器127的加熱。相應(yīng)地，該控制器202能夠基于特性確定器200所確定的離子特性來控制熱能和/或RF電場的施加。
[0019]光譜儀100可以包括防護(hù)裝置123，該防護(hù)裝置可以包括被布置成通過提供等電位絲網(wǎng)來禁止與離子相關(guān)聯(lián)的電場在離子實(shí)際到達(dá)檢測器之前到達(dá)該檢測器的導(dǎo)體。這樣做可以禁止檢測器在離子到達(dá)檢測器118之前錯(cuò)誤地檢測到離子的到來。該防護(hù)裝置123可以用以網(wǎng)格的形式布置的導(dǎo)電材料來提供。并且該防護(hù)裝置123可以與選定的電壓相耦合，例如由控制器202耦合。
[0020]光譜儀100可以包括用于感測漂移室104中的溫度并且基于感測到的溫度來向控制器202提供信號(hào)的傳感器105。該傳感器105可被部署在漂移室104中，舉例來說，該傳感器105可以附在漂移室的壁部。該溫度傳感器105可以包括任何傳感器，例如包含了熱敏電阻或熱電偶的電學(xué)傳感器(例如電子傳感器)?？刂破?02可被配置成獲取來自溫度傳感器105的信號(hào)，并且會(huì)在溫度低于選定的閾值溫度的情況下啟用加熱器127施加熱能的操作。舉例來說，該控制器202可被配置成除非溫度低于選定的閾值溫度，否則不操作加熱器127。
[0021]在光譜儀100的工作過程中，來自樣本的材料能夠經(jīng)由入口 108而被引入電離室104，并且會(huì)在電離室中由電離源110電離。然后，控制器202能夠通過操作閘門106來將離子引入漂移室104，由此特性確定器202能夠確定離子的特性(例如基于離子在漂移室104中的飛行時(shí)間)。
[0022]在特性確定器200確定來自樣本的離子具有選定特性(例如與感興趣的物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的飛行時(shí)間)的情況下，控制器202可被配置成執(zhí)行推斷這些離子的標(biāo)識(shí)的判定處理。該判定處理可以包括獲取來自樣本的更多離子，并且通過操作閘門106來將這些離子引入漂移室104。然后，控制器202能夠通過操作RF電極126或加熱器127來修飾離