具有帶電材料輸送腔室的離子遷移譜裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請要求于2013年3月18日提交的、名稱為“具有帶電粒子輸送腔室的離子迀移譜(MS)裝置”、申請?zhí)枮镹0.61/802，928的美國臨時申請的權(quán)益，本申請通過引用的方式包含了該美國臨時申請的全部。并且，本申請還要求于2013年7月31日提交的、名稱為“具有帶電粒子輸送腔室的離子迀移譜裝置”、申請?zhí)枮镹0.61/860，773的美國臨時申請的權(quán)益。
【背景技術(shù)】
[0002]離子迀移譜(1n mobility spectrometry)涉及分析技術(shù)，該分析技術(shù)被用于分離和識別電離材料，例如，分子和原子。電離材料可以基于暴露于電場的載體緩沖氣體(carrier buffer gas)的迀移率而在氣相下被識別。因此，離子迀移譜(IMS)可以通過使材料電離并測量離子到達(dá)探測器的時間而從待檢測的樣品中識別材料。例如，IMS探測器使用了離子輸送腔室，在離子輸送腔室中，電場將電離的材料從腔室的入口驅(qū)動至腔室的出口。離子的飛行時間與其自身的迀移率有關(guān)，離子的迀移率與電離的材料的質(zhì)量以及幾何形狀有關(guān)。MS探測器的輸出功率可以通過波峰的高度相比于迀移時間的光譜直觀地描繪出。在一些實施例中，MS探測器在高溫下(例如，大于100°C (+100C ))運行。在其他實施例中，MS探測器在無需加熱的情況下運行。頂S探測器可以應(yīng)用于軍事和安全，例如，檢測藥品、爆炸物等。MS探測器也可以應(yīng)用于實驗室分析，例如質(zhì)譜測量的互補(bǔ)探測技術(shù)、液相色譜等。多段式的帶電材料輸送腔室經(jīng)常會受到限制，包括費用高、裝配復(fù)雜、維護(hù)頻繁以及可靠性問題。目前還存在其他的基于具有連續(xù)導(dǎo)體或內(nèi)部連續(xù)導(dǎo)電涂層的玻璃管或陶瓷管的單片式腔室，它們具有非均勻性和/或不穩(wěn)定性電阻，這會降低檢測質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明描述的離子探測器組件包括帶電材料輸送腔室(例如，用于電離/反應(yīng)和/或迀移區(qū))、入口組件以及收集組件。所述帶電材料輸送腔室由大致絕緣材料和/或半導(dǎo)體材料形成。圖案化電阻軌跡設(shè)置在所述帶電材料輸送腔室的內(nèi)部面和外表面中的一者或者兩者上。所述圖案化電阻軌跡設(shè)置為連接至電能供應(yīng)源。所述入口組件和所述收集組件與所述帶電材料輸送腔室流體連通。所述入口組件包括用于接收樣品的入口、用于電離樣品的反應(yīng)室以及用于控制電離的樣品進(jìn)入所述帶電材料輸送腔室的門(a gate)。所述收集組件包括用于在電離的樣品穿過所述帶電材料輸送腔室后收集電離的樣品的收集盤。
[0004]這部分內(nèi)容用于以簡要的形式介紹本申請的觀點，這種簡要的形式在下文的說明書中將會進(jìn)行詳細(xì)的描述。這部分內(nèi)容的目的并不是等同于本申請要求的關(guān)鍵特征或者必要特征，也不是用于確定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【附圖說明】
[0005]下文將參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。在說明書和附圖中的不同實施例中，相同的附圖標(biāo)記可能會代表類似的或者相同的部件。
[0006]圖1是與本發(fā)明公開的實施例相一致的離子迀移譜(MS)系統(tǒng)的示意圖，該離子迀移譜系統(tǒng)包括具有圖案化電阻軌跡(a patterned resistive trace)的迀移腔室，該圖案化電阻軌跡設(shè)置在迀移腔室的內(nèi)表面。
[0007]圖2是與本發(fā)明公開的實施例相一致的具有圖案化電阻軌跡的迀移腔室的局部立體剖視圖，該圖案化電阻軌跡設(shè)置在迀移腔室的內(nèi)表面。
[0008]圖3是與本發(fā)明公開的實施例相一致的具有螺旋電阻軌跡(a helical resistivetrace)的迀移腔室的局部立體剖視圖，該螺旋電阻軌跡設(shè)置在迀移腔室的內(nèi)表面，圖中以幻影的形式示出了迀移腔室的一部分以說明電阻軌跡的螺旋圖案。
[0009]圖4是與本發(fā)明公開的實施例相一致的設(shè)置在帶電材料輸送室(例如，圖2中示出的迀移腔室)的內(nèi)表面的電阻軌跡的圖案的示意圖，圖中，電阻軌跡包括大于270°的多匝線圈，所述多匝線圈的方向至少大致垂直于所述帶電材料輸送腔室的縱向軸線，并且電阻軌跡的相鄰線圈通過設(shè)置在帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面的跳躍部彼此串聯(lián)。
[0010]圖5是與本發(fā)明公開的實施例相一致的設(shè)置在帶電材料輸送室(例如，圖2中示出的迀移腔室)的內(nèi)表面的電阻軌跡的示意圖，圖中，電阻軌跡包括小于270°的多匝線圈，該多匝線圈的方向至少大致垂直于所述帶電材料輸送腔室的縱向軸線，并且電阻軌跡的相鄰匝通過設(shè)置在帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面的跳躍部彼此串聯(lián)。
[0011]圖6是與本發(fā)明公開的實施例相一致的帶電材料輸送腔室的局部剖視圖，該帶電材料輸送腔室具有設(shè)置在帶電材料輸送腔室外表面的圖案化電阻軌跡和/或設(shè)置在帶電材料輸送腔室內(nèi)表面的圖案化電阻軌跡。
[0012]圖7是與本發(fā)明公開的實施例相一致的用于制造具有設(shè)置在所述帶電材料輸送腔室內(nèi)表面和/或外表面的圖案化電阻軌跡的帶電材料輸送腔室的方法的流程圖。
[0013]圖8是具有設(shè)置在所述帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面的螺旋電阻軌跡的帶電材料輸送腔室的局部剖視圖，圖中，基片以與本發(fā)明公開的實施例相一致的第一速度縱向前進(jìn)，基片的一部分移動以示出電阻軌跡的螺旋圖案。
[0014]圖9是具有設(shè)置在所述帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面的螺旋電阻軌跡的帶電材料輸送腔室的局部剖視圖，圖中，基片以與本發(fā)明公開的實施例相一致的第二速度縱向前進(jìn)，基片的一部分移動以示出電阻軌跡的螺旋圖案。
[0015]圖10是具有設(shè)置在與本發(fā)明公開的實施例相一致的所述帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面的多個螺旋電阻軌跡的帶電材料輸送腔室的局部剖視圖，圖中，基片的一部分移動以示出電阻軌跡的螺旋圖案。
[0016]圖1lA是具有設(shè)置在與本發(fā)明公開的實施例相一致的所述帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面的多個圖案化電阻軌跡的帶電材料輸送腔室的局部剖視圖，圖中，基片的一部分移動以示出電阻軌跡的圖案。
[0017]圖1lB是具有縱向設(shè)置在與本發(fā)明公開的實施例相一致的所述帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面的多個圖案化電阻軌跡的帶電材料輸送腔室的局部剖視圖，圖中，基片的一部分移動以示出電阻軌跡的圖案。
[0018]圖12是具有設(shè)置在所述帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面的圖案化電阻軌跡的帶電材料輸送腔室的局部剖視圖，圖中，基片以與本發(fā)明公開的實施例相一致的兩個不同的速度縱向前進(jìn)，基片的一部分移動以示出電阻軌跡的圖案。
[0019]圖13A是具有設(shè)置在所述帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面的圖案化電阻軌跡的帶電材料輸送腔室的局部剖視圖，圖中，基片以與本發(fā)明公開的實施例相一致的兩個不同的速度縱向前進(jìn)，基片的一部分移動以示出電阻軌跡的圖案。
[0020]圖13B是具有設(shè)置在所述帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面的圖案化電阻軌跡的帶電材料輸送腔室的局部剖視圖，圖中，基片以與本發(fā)明公開的實施例相一致的兩個不同的速度縱向前進(jìn)，基片的一部分移動以示出電阻軌跡的圖案。
[0021]圖14A是具有設(shè)置在所述帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面的圖案化電阻軌跡的帶電材料輸送腔室的局部剖視圖，圖中，基片以與本發(fā)明公開的實施例相一致的兩個不同的速度縱向前進(jìn)，基片的一部分移動以示出電阻軌跡的圖案。
[0022]圖14B是具有設(shè)置在所述帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面的圖案化電阻軌跡的帶電材料輸送腔室的局部剖視圖，圖中，基片以與本發(fā)明公開的實施例相一致的兩個不同的速度縱向前進(jìn)，基片的一部分移動以示出電阻軌跡的圖案。
[0023]圖15A是具有設(shè)置在所述帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面的第二螺旋電阻軌跡的帶電材料輸送腔室的局部剖視圖，圖中，第二螺旋電阻軌跡設(shè)置在與本發(fā)明公開的實施例相一致的一級電阻涂層的上方，并且，基片的一部分移動以示出電阻軌跡的圖案。
[0024]圖15B是圖15A所示的帶電材料輸送腔室的端面剖視圖。
[0025]圖16是具有與本發(fā)明公開的實施例相一致的設(shè)置在帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面上的圖案化電阻軌跡的帶電材料輸送腔室的局部立體圖，圖中，基片的一部分移動以示出電阻軌跡的圖案。
[0026]圖17是具有涂覆在所述帶電材料輸送腔室的內(nèi)表面的并通過縱向電阻軌跡連接的一系列同軸電阻軌跡的帶電材料輸送腔室的局部剖視圖，圖中，縱向電阻軌跡與本發(fā)明公開的實施例相一致的帶電材料輸送腔室的相對的端部電連接，基片的一部分移動以示出電阻軌跡的圖案。
[0027]圖18是圖17示出的帶電材料輸送腔室的等距視圖。
[0028]圖19是圖17所示的帶電材料輸送腔室的側(cè)視剖視圖。
[0029]圖20是與本發(fā)明公開的實施例相一致的與縱向電阻軌跡連接的多個電阻軌跡的示意圖，圖中進(jìn)一步示出了多個電阻軌跡和縱向電阻軌跡的電阻。
【具體實施方式】
[0030]圖1是分光儀系統(tǒng)的示意圖，例如離子迀移譜(MS)系統(tǒng)100。雖然這里描述的是離子迀移譜(IMS)探測技術(shù)，應(yīng)該注意的是，各種不同的光譜儀(spectrometers)能夠從本發(fā)明公開的結(jié)構(gòu)、技術(shù)以及方法中受益。這種公開的目的圍繞并包括這些改變。離子迀移譜系統(tǒng)100可以包括光譜儀設(shè)備，該設(shè)備利用了不加熱(例如，周圍(環(huán)境或者房間)的溫度)探測技術(shù)。例如，離子迀移譜系統(tǒng)100可以設(shè)置為輕型爆炸探測器。然而，應(yīng)該注意的是，爆炸探測器僅僅是一個實施例，而并不會限制本發(fā)明。因此，本發(fā)明公開的技術(shù)可以用于其他的光譜儀結(jié)構(gòu)。例如，離子迀移譜系統(tǒng)100可以設(shè)置為化學(xué)探測器。進(jìn)一步地，在其他實施方式中，離子迀移譜系統(tǒng)100可以利用加熱探測技術(shù)。例如，離子迀移譜系統(tǒng)100可以設(shè)置為溫和感溫探測器(a gently heated detector)、完全感溫探測器(a fully heateddetector)等。離子迀移譜系統(tǒng)100可以包括探測器裝置，例如，取樣探測器(a sampledeteCtOr)102，該取樣探測器102具有樣品接收口以將待檢測的樣品材料(例如，顆粒)引入反應(yīng)區(qū)/室。例如，取樣探測器102可以具有入口 104，待取樣的空氣通過入口 104進(jìn)入取樣探測器102中。
[0031]在一些實施方式中，取樣探測器102可以具有另一個裝置，例如連接至入口 104的氣相色譜儀(未示出)。例如，離子迀移譜系統(tǒng)100可以設(shè)置為氣相色譜離子迀移譜儀(GC-頂S)