CN101038852A - 多用途大容量线性离子阱及其一体化电极加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可用于多种分析目的的大容量线性离子阱和一种易于实现高准确度高精密度加工与装配的一体化电极加工方法。该线性离子阱包括离子捕获室、RF射频信号和DC直流信号，其中，RF电极可包括多个部分，由此可将离子捕获室分成多个子区域，可实现多种质谱分析程序。该离子阱的RF电极可以采用先加工非金属基体，然后表面覆上金属膜，最后根据子电极的需要去除绝缘区域的金属膜这样的一体化加工方法。多用途大容量线性离子阱为离子阱质量分析器和质谱仪器的发展提供了一种适用性强、功能多样、易于加工装配、成本相对低廉的实施方案。

Description

多用途大容量线性离子阱及其一体化电极加工方法

技术领域

本发明涉及质谱分析技术领域，具体来说涉及一种大容量线性离子阱及其一体化电极加工方法，特别是涉及一种可用于多种分析目的的大容量线性离子阱和一种易于实现高准确度高精密度加工与装配的一体化电极加工方法。

背景技术

四极离子阱是一种特别的装置，它既可作为离子储存装置，在一定的时间周期内将气态离子限制在离子阱内的四极场区域中，又可作为质谱仪器的质量分析器开展质谱分析，并具有相当大的质量范围和可变的质量分辨率。离子阱中的四极静电场通过在离子阱装置各极杆上接入RF射频电压、DC直流电压或二者的组合信号而产生。传统的离子阱由两部分电极组成，即环电极和端盖电极，为了产生显著的四极场，典型的电极形状为双曲型。

早期的离子阱为三维离子阱，其四极场在r和z(极坐标系中)方向产生，离子在该四极场中受到线性力的作用，从而可将一定质荷比m/z范围内的离子捕获并储存在该离子阱中。最典型的三维离子阱由三个双曲电极组成，即一个环电极和两个端盖电极，此类装置通常称为Paul型离子阱或四极离子阱。圆柱形离子阱是一种更简单的三维离子阱，由一个内表面为圆柱面的环电极和两个平板结构的端盖电极组成。Paul型离子阱和圆柱形离子阱最大的缺陷是阱中捕获的离子数少，对于在阱外电离的入射离子其捕获效率较低。

近年来出现了另一类离子阱——线性离子阱。线性离子阱由延长的且平行放置的多个极杆组成，该极杆系将确定离子阱的容积，通过在极杆上接入RF射频电压和DC直流电压，即可在垂直于离子阱中心轴的平面上产生二维的四极场，由于仅在二维实现离子的强聚焦，所捕获的离子可在中心轴附近分布，大大提高了离子捕获数。美国专利5420425描述了一种由三组四极杆组成的二维线性离子阱，中间的一组四极杆作为主四极杆，其中一对主极杆上设计了狭缝，离子可通过该狭缝实现注入与出射；两端的两组四极杆既可实现在轴向限制阱中捕获离子的运动，又可改善主四极杆内的四极场，当各极杆均采用双曲极杆，可获得近乎理想的四极场。

上述各离子阱中，除圆柱形离子阱外，均需要准确的机械加工过程，如加工、装配等，而这样高精度机械加工是相当复杂的。尤其是采用双曲面电极的离子阱，在保证加工精度的前提下，装配技术就成为最终影响仪器分析性能的一大瓶颈，也因此成为限制小型离子阱质量分析器发展的主要因素之一。

离子阱兼具选择性储存、分离和分析的功能，使得离子阱质量分析器在开展质谱-质谱实验(MSⁿ)方面具有得天独厚的优势。尽管利用单个离子阱就可开展MSⁿ实验，但随着电喷雾电离(ESI)和基质辅助激光解吸电离(MALDI)等电离方式的发展，质谱分析已广泛深入到大分子复杂样品的分析中，这就对离子阱质量分析器提出了新的需求，利用多个离子阱实现组合离子阱的技术也应运而生。美国专利6483109 B2提出了一种多级质谱仪器，在该仪器中，将多个离子阱按照空间串联，即首尾相连的方式组成多级离子阱空间，各级之间采用端电极进行分隔，离子在各级之间顺序流通，分别实现存储、分离、解离或分析的功能。美国专利6838666 B2提出了一种利用四片矩形平板电极围成的矩形线性离子阱(RIT)，并提出了利用三个以上RIT组成的RIT组合离子阱，每个RIT单元都包含四片平板电极和一对端盖，离子在该组合离子阱中顺序流通开展MSⁿ实验。组合式的离子阱为研究复杂样品，尤其是离子化学、生物大分子和制药等领域中利用MSⁿ实现分子结构的定性研究提供了一种新的功能强大的质谱分析工具。但是，已有的组合式离子阱结构相对复杂，在设计加工时涉及到多级电极、端盖之间的高精密装配问题，离子通过平板端盖的小孔向下一级传输时会产生离子损失，从而影响离子阱质量分析器的分辨率和灵敏度。

综上所述，已有的线性离子阱质量分析器，无论是单离子阱或组合式离子阱，均需要高精度的机械加工与装配。单离子阱的MSⁿ功能相对单一，在开展复杂样品、多样品的离子/离子反应等应用时操作复杂甚至无法完成分析任务。组合式离子阱利用不同的组合方式可用于开展复杂样品、多样品的多级串联分析，但其结构复杂，离子流通率亦受影响，加工装配相对复杂。随着生物、制药、离子化学等学科的发展，已有离子阱质量分析器都或多或少都暴露出其局限性。因此，探索一种结构相对简化、同时兼具多种分析功能的线性离子阱及一种易于电极装配的电极加工方法，将会有力推动小型离子阱质量分析器的发展，从而推动生物、制药、离子化学等学科的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是提供一种结构相对简化，可用于多种分析目的的大容量线性离子阱。

本方明要解决的技术问题之二是提供一种易于实现高准确度高精密度加工与装配的一体化电极加工方法。

为解决上述的第一个技术问题，本发明提出了一种多用途大容量线性离子阱。

该多用途大容量线性离子阱包括：由至少四个平行于离子阱中心轴z轴的RF电极和一对端电极所确定的离子捕获室；RF射频信号和DC直流信号。

本发明与已有线性离子阱的最大区别在于离子阱的RF电极组沿z方向至少可分成两个部分，单个部分的电极单元称为子RF电极组，每个子RF电极组中至少有一个子RF电极上开设狭缝，狭缝可用于沿径向将样品或离导入阱内，也可用于样品或离子沿径向离开离子阱。

本申请中，平行于中心轴z轴的RF电极可分为x电极对和y电极对，各电极按照x-y-x-y方式交替间隔90度放置，从而定义一个离子捕获区域；RF射频电源连接到x和/或y电极对，从而在xy平面内产生RF离子捕获电场；端电极位于x和y电极对所定义的离子捕获区域两端的；DC直流电源连接到端电极对，提供两个端电极间沿z轴方向的DC捕获电势阱。RF电极组至少分成两部分，离子捕获区域也就相应分成多个子区域，RF电极组的每个部分都连接有RF射频信号和/或DC直流信号。AC电压可连接到子RF电极组的x电极对或y电极对，用于沿x方向或y方向激发或逐出离子；也可连接到端电极上实现沿z方向激发或逐出离子。可根据分析需要通过设置各子RF电极的电参数(如RF/DC/AC参数)提供相应的分析功能，如作为选择性储存、分离、离子反应或分析区域，同时还可兼具其中的多项功能。

多用途大容量线性离子阱的端电极可以是沿xy平面放置的平板电极，也可以是平行于z轴的多极杆，还可以是极板与多极杆的组合。在端电极为平板电极的情况中，可以在其中一个平板端电极上开设小孔或狭缝，也可以在两个平板端电极上都开设小孔或狭缝，所开的小孔或狭缝可用于样品或离子的导入，也可以用于样品或离子离开离子阱。

RF电极上的狭缝有多种开设方案，可以在每个子RF电极组的x电极对上均开设狭缝，也可以在每个子RF电极组的y电极对上均开设狭缝，还可以在保证每个子RF电极组至少开一条狭缝的前提下，各子电极组之间采用组合式狭缝，或者开在x电极，或者开在y电极，实现根据需要任意组合。RF电极上的狭缝和端电极上的小孔或狭缝都可作为样品或离子的入口或出口，通过组合可以实现沿x、y或z方向的多入口或多出口分析模式。

多用途大容量线性离子阱可以使用外离子源电离方式，也可以使用内离子源电离方式，还可以使用内外离子源相结合的电离方式。离子阱的多入口模式使得可以与两个或两个以上的离子源相连。在多个外离子源的情况下，离子源的离子传输系统可通过端盖上的小孔/狭缝将离子导入阱内，也可以通过RF电极上的狭缝将离子导入阱内。离子阱进行质量分析时，可以采用多个检测器实现离子检测。

为解决前述的第二个技术问题，本发明提出了一种一体化电极加工方法。

一体化电极加工方法的基本步骤包括：首先采用非金属材料为基体，加工成所需的RF电极形状，然后在非金属电极基体的表面覆上一层金属导体膜，最后在需要绝缘的部位磨掉或车掉金属膜。在这一加工方法中，非金属材料可以是陶瓷材料，金属膜可以采用以金为主要成分的导体材料。

一体化电极加工方法尤其适用于需要将电极分为多个部分的情况，本申请所提出的多用途大容量线性离子阱的RF电极就可采用该方法加工而成。已有的加工方法中，通常采用金属材料直接加工出各个部分的电极，然后采用绝缘材料将各部分组合装配起来，这就要求必须具备精密的装配技术，而这一技术已成为目前离子阱加工制造的一大瓶颈。采用一体化的加工方式，可以保证同一电极上各个部分的均匀性，从而降低装配技术的难度。

本申请所提出的多用途大容量线性离子阱通过将RF电极组沿z方向分成多个部分，就可实现离子阱分析功能的扩展，根据分析目的的需要，设置分析方法就可开展所需的分析实验。该离子阱具有广泛的适应性，当只利用其中一个子区域作为分析区域时，就等效于已有的单离子阱质量分析器；当利用多个子区域协同工作时，通过定义各个子区域的功能，如选择性储存、分离、离子反应或分析区域，或其组合，就可提供多种工作模式，包括已有的空间顺序流通MSⁿ分析实验，空间串联与时间串联相组合MSⁿ阵列式分析实验。组合式的工作模式不仅实现已有的MSⁿ分析技术，更为探索中的MSⁿ分析方法提供一个强有力的工具，帮助科学家们开展物质结构研究。

与已有的多个离子阱直接串联组成的组合式离子阱相比，本申请提出的多用途大容量线性离子阱的结构更为简化，只从结构方面来比较，似乎只是省略了端电极而直接将多个RF电极组串联起来，然而这样的省略却能为离子阱的控制、调试与制造带来卓越的变革。在控制电路方面，可以省去相邻阱之间的端电极上的DC或AC信号，在RF电极只分为两部分时，可省去一个端盖电极的信号，其优越性似乎不够明显，但随着RF电极分成的部分数增多，这一优势就尤为显著。仪器调试方面，少一个端电极，离子的阱内损失就会相应减少，从而减少一个对仪器性能的影响因素。在制造方面，没有端盖的分隔，就可采用一体化电极的加工方式，降低装配方面的难度。

总之，本申请所提出的多用途大容量线性离子阱能够将已有的单离子阱和组合式离子阱的功能集于一身，具有广泛的适用性，为生物、制药、离子化学等领域的发展提供了一种强有力的研究工具，同时，由于其结构相对简单，减轻了质谱仪器控制和调试的工作复杂性，并可采用一体化加工方法，从而降低离子阱的装配难度。该线性离子阱为离子阱质量分析器和质谱仪器的发展提供了一种适应性强、功能多样、易于加工装配、成本相对低廉的切实可行的实施方案，也将会大力推动生物、制药、离子化学等领域的分析技术的发展。

附图说明

图1：RF电极包含两个部分的多用途大容量线性离子阱的示意图。

图2：RF电极包含三个部分的多用途大容量线性离子阱的示意图。

图3：典型的RF电极横截面示意图。

图4：以四极杆为端电极的多用途大容量线性离子阱的示意图。

图5：以平板电极和四极杆为端电极的多用途大容量线性离子阱的示意图。

图6：双离子源双检测器离子阱质量分析系统示意图。

图7：多离子源多检测器离子阱质量分析系统示意图。

图8：采用一体化加工方式的多用途大用量线性离子阱的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请提出了一种多用途大容量线性离子阱。

图1所示的是一个其RF电极组包含两个部分的多用途大容量线性离子阱，DC、AC和RF电压分别连接到极杆和端电极上，用于捕获和分析离子。x电极1、2和y电极3、4平行于z轴放置，RF电极组沿z方向分成两个部分，在xy平面内按照1-3-2-4顺时针方向各间隔90度放置，x电极对和y电极对定义了该线性离子阱的离子捕获区域，子RF电极组I和子RF电极组II分别对应于离子捕获子区域I和子区域II。两个子RF电极组的x电极对上都开设了狭缝7和8，狭缝可用于沿径向将样品或离子导入阱内，也可用于样品或离子沿径向离开离子阱。RF射频电压分别连接到y电极对，也可以同时连接到x和y电极对，在子RF电极组所对应的离子捕获子区域内生成xy平面内的RF离子捕获电场。两个子RF电极组上都接有DC直流信号。端电极5和6分别位于x和y电极对所定义的离子捕获区域的两端；端电极上接入DC直流电压。调整端电极和子RF电极组上的DC直流电压值，可获得两个端电极之间的区域沿z轴方向的DC捕获电场，两个子RF电极组的DC电位可以相同，也可以不相同，由此产生差级捕获子区域，可实现在两个子区域同时分别捕获不同极性的离子或来自两个样品的离子。AC电压连接到x电极对或y电极对上，作为x电极对或y电极对之间的AC共振激发信号，从而沿x方向或y方向实现阱内激发离子。可根据分析需要通过设置各子RF电极的电参数(如RF/DC/AC参数)提供相应的分析功能，如作为选择性储存、分离、离子反应或分析区域，或者一个子区域同时兼具其中的多项功能。

利用多用途大容量线性离子阱的单个捕获子区域进行质量分析的基本工作过程是待分析样品气体在阱内电离生成待分析离子，或待分析样品在阱外电离后将待分析离子注入阱内，离子与缓冲气体发生碰撞动能衰减，并被RF捕获电场和DC捕获电场限制在阱内的离子捕获区域中，当离子被捕获后，AC或其他波形的信号接入到极杆或端电极上，即可实现离子的质量选择性分离或激发。利用AC激发可选择性激发目标离子，使其动能增加，目标离子获得动能后于缓冲气发生碰撞可实现离子的碰撞诱导解离(CID)，利用CID可开展MSⁿ实验。当AC电压接到端盖极板上时，扫描RF幅度可实现离子沿z轴方向通过端盖极板上的小孔或狭缝逐出离子阱。当AC电压接到子x或y电极对时，扫描RF幅度可实现离子沿x或y方向通过子x电极或子y电极上的狭缝逐出离子阱。阱外的离子检测器检测被逐出的离子就可得到相应的质谱图。

多用途大容量线性离子阱的单个捕获子区域的基本工作原理与已有的线性离子阱理论相同。当子RF电极组所接入的DC直流分量为零时，工作状态对应于稳定性图中的q轴。初始RF幅度将决定稳定离子质荷比的下限，所有质荷比大于或等于该下限的离子均可被离子阱捕获，储存在离子阱中。通过设置子RF电极组上的初始RF幅度即可调整该子区域所储存离子的质量下限。

实现离子分离有两种工作方式：RF/DC分离与AC波形分离。RF/DC分离以离子运动稳定性图为基础，通过使离子在稳定性图边界处运动状态由稳定变为不稳定，从而将不稳定离子发射出离子阱。RF/DC分离的工作过程是根据分离的需要选择要保留在离子阱中的离子，计算所保留离子的状态参数(a_i，q_i)，使其状态点(a_i，q_i)落在稳定三角形顶点附近，然后根据计算结果调整y极杆上的RF分量并同时接入DC分量，使目标离子状态点变为(a_i，q_i)，此时，其他的离子就落入非稳定区域，从而将目标离子与其他离子分离开来。

AC波形分离是以离子运动基频与离子状态之间的关系为基础，激发后z方向振幅响应正比于该激发波形本身的Fourier变换，离子响应与离子轴向振荡频率无关，也与离子的质荷比无关。质荷比为m/z的离子所受的激发仅由在质荷比所对应频率下的激发幅度大小所决定。以离子运动基频作为纽带，并不需要对离子轨迹进行精确的计算就可以确定受激后离子的轴向振幅，只要在相应的电极对上接入与分离目的相对应的AC波形，即可同时实现对多个目标离子的选择性激发与逐出。

在多用途大容量线性离子阱中常常需要对单个目标离子进行选择性共振激发与逐出，即AC共振激发与逐出，其本质上是AC波形分离的一个特例，即目标离子运动基频为某一频率值，而非某一频带。在如图6所示的线性离子阱中，AC信号加在两个x极上，可实现离子沿x方向的共振激发与逐出。

多用途大容量线性离子阱的质量分析是通过对离子进行选择，使目标离子由稳定变为不稳定，从而将其逐出离子阱，实现离子检测。选择性不稳定检测可分为边界发射与AC共振逐出两种方式。边界发射，是以稳定性图q轴上的稳定边界点作为工作点，DC电压幅度为零，通过扫描RF电压幅度(上升扫描)，使离子按照质荷比从小到大的顺序进入不稳定状态，不稳定离子将被逐出离子阱，到达阱外的离子检测系统，接收并放大相应的电信号，就可得到相应的质谱图。AC共振逐出利用了离子运动基频与离子所处状态之间的关系，通过扫描RF，改变离子的运动基频，当离子的基频与AC信号的频率相等时，离子在x方向的振幅将迅速显著增大，从x极板中央的狭缝处离开离子阱，进入外部检测电路。

在进行质谱分析时常需要对物质的结构进行鉴定，MSⁿ实验就是该项分析的基础。在MSn实验中，需要使目标离子裂解为碎片离子，通过对碎片离子进行质谱扫描确定碎片离子的种类，从而确定目标离子的组成结构。目标离子的裂解有多种实现方式，常用的有：利用离子与缓冲气发生碰撞产生的CID，利用离子离子反应发生的电子俘获裂解(ECD)和电子转移裂解(ETD)等。在多用途大容量线性离子阱中，每个捕获子区域都可作为一个独立的反应室，多个子区域的设计就为MSⁿ提供了充分的基础条件，通过分配各个区域的功能，可开展多种过程的MSⁿ实验。

多用途大容量线性离子阱的每一个捕获子区域都具备独立实现选择性离子存储、分离、反应/裂解、分析的功能，当多个捕获子区域协同工作时，就可组合出多种分析过程/方法，这也使得该线性离子阱具有广泛的适应性，并具备多样化的功能。

图2所示的是RF电极分成三个部分的多用途大容量线性离子阱，其结构和电压信号连接方式与图1的类似，只是比图1增加了一个子RF电极组III，相应增加了一个离子捕获子区域III和一组连接到子RF电极组III的电压信号。由于增加了一个离子捕获区域子区域III，该多用途大容量线性离子阱的工作方式就更具多样化。

多用途大容量线性离子阱的RF电极可以采用各种可产生四极场的电极形状，如图3的a-d所示的双曲型电极，圆柱电极，可解析为多个薄层单元的优化场型电极，矩形平板电极等。

在多用途大容量线性离子阱中，端电极可以是沿xy平面放置的平板电极5和6，如图1和图2所示；也可以是平行于z轴的四个电极组成的多极杆，如图4的端电极I和端电极II采用四极杆，各电极在xy平面内按照各间隔90度放置；还可以是平板电极与多极杆的组合，如图5所示。平板端电极上可接入DC电压，多极杆端电极上可接入RF电压或DC电压或二者的组合。端电极的主要作用是产生沿z轴方向的电势阱，在z方向上将离子限制在离子阱的捕获区中。

如图1、2、4和5所示，线性离子阱中可在子RF电极上开设平行于z轴的狭缝(7和8)，并在子x或y电极对上接入AC信号，实现沿x或y方向激发离子或将离子逐出离子阱；也可在平板端电极上开设小孔或狭缝，实现沿z方向激发离子或将离子逐出离子阱；还可将上述各方式任意组合，实现多方向激发离子或将离子逐出离子阱。

RF电极上的狭缝有多种开设方案，可以在每个子RF电极组的x电极对上均开设狭缝，也可以在每个子RF电极组的y电极对上均开设狭缝，还可以在保证每个子RF电极组至少开一条狭缝的前提下，各子电极组之间采用组合式狭缝，或者开在x电极，或者开在y电极，实现根据需要任意组合。电极上的狭缝和端电极上的小孔或狭缝都可作为样品或离子的入口或出口，通过组合可以实现沿x、y或z方向的多入口或多出口分析模式。

多用途大容量线性离子阱可以使用外离子源电离方式，也可以使用内离子源电离方式，还可以使用内外离子源相结合的电离方式。离子阱的多入口模式使得可以与两个或两个以上的离子源相连。在多个外离子源的情况下，离子源的离子传输系统可通过端盖上的小孔/狭缝将离子导入阱内，也可以通过RF电极上得狭缝将离子导入阱内。图6所示的是一个双离子源双检测器多用途大容量线性离子阱，两个离子源产生的离子分别从两个平板端电极上的小孔进入阱内，对离子开展质量分析时采用径向离子逐出，在两个狭缝外设置了检测器，分别检测从两个子区域中逐出的离子。图7所示的是一个多离子源多检测器多用途大容量线性离子阱的组合示意图，可根据具体需要在各离子源或检测器位置连接相应的装置，在空间三维实现组合式的多离子源多检测质谱分析方案。

在上述结构的多用途大容量线性离子阱，通过将RF电极组沿z方向分成多个部分，就可实现离子阱分析功能的扩展，根据分析目的的需要，设置分析方法就可开展所需的分析实验。该离子阱具有广泛的适应性，当只利用其中一个子区域作为分析区域时，就等效于已有的单离子阱质量分析器；当利用多个子区域协同工作时，通过定义各个子区域的功能，如选择性储存、分离、离子反应或分析区域，或其组合，就可提供多种工作模式，包括已有的空间顺序流通MSⁿ分析实验，空间串联与时间串联相组合MSⁿ阵列式分析实验。组合式的工作模式不仅实现已有的MSⁿ分析技术，更为探索中的MSⁿ分析方法提供一个强有力的工具，帮助科学家们验证或实现更多的物质结构研究的可能技术路线。

本发明还提出了一种一体化电极加工方法。

一体化电极加工方法的基本步骤包括：首先采用非金属材料为基体，加工成所需的RF电极形状，如双曲电极、圆柱电极、矩形平板电极、可解析为多个薄层单元的优化场型电极，然后在该非金属电极基体的表面覆上一层金属导体膜，最后在需要绝缘的部位磨掉或车掉金属膜。在这一加工方法中，非金属材料可以选用陶瓷材料，金属膜可以选用以金为主要成分的导体材料，如高纯度的金。

图8所示的是RF电极采用一体化方法加工而成的多用途大容量线性离子阱，电极的形状为双曲形，RF电极分为三个部分，深色的表面表示覆有金膜，白色表面表示去掉金膜的陶瓷基体表面，各个部分的x电极上都开设了狭缝，同一个x电极上的三条狭缝是连成一体的，即在陶瓷基体电极的加工过程中开设了一条长狭缝，在后续步骤中把电极分成三个部分的同时也把狭缝分成了三个部分。这样的一次开缝加工方法大大简化了加工程序，并保证了各部分狭缝均匀且在同一直线上。

一体化电极加工方法尤其适用于需要将电极分为多个部分的情况，本申请所提出的多用途大容量线性离子阱的RF电极就可采用该方法加工而成。已有的加工方法中，通常采用金属材料直接加工出各个部分的电极，然后采用绝缘材料将各部分组合装配起来，这就要求必须具备精密的装配技术，而这一技术已成为目前离子阱加工制造的一大瓶颈。采用一体化的加工方式，可以保证同一电极上各个部分的均匀性，从而降低装配技术的难度。

本发明不局限于上述实施例的具体结构，其中，可根据需要调整RF电极所分的端部分数及各部分尺寸、比例，离子源和检测器的连接位置等，凡是基于本发明的同一思路，均属本发明的范围。

与已有的多个离子阱直接串联组成的组合式离子阱相比，本申请提出的多用途大容量线性离子阱的结构更为简化，只从结构方面来比较，似乎只是省略了端电极而直接将多个RF电极组串联起来，然而这样的省略却能为离子阱的控制、调试与制造带来卓越的变革。在控制电路方面，可以省去相邻阱之间的端电极上的DC或AC信号，在RF电极之分为两部分时，可省去一个端盖电极的信号，其优越性似乎不够明显，但随着RF电极分成的部分数量增多，这一优势就尤为显著。仪器调试方面，少一个端电极，离子的阱内损失就会相应减少，从而减少一个对仪器性能的影响因素。在制造方面，没有端盖的分隔，就可采用一体化电极的加工方式，降低装配方面的难度。

总之，本申请所提出的多用途大容量线性离子阱能够将已有的单离子阱和组合式离子阱的功能集于一身，具有广泛的适用性，为生物、制药、离子化学等领域的发展提供了一种强有力的研究工具，同时，由于其结构相对简单，减轻了控制和调试的工作复杂性，并可采用一体化加工方法，从而降低离子阱的装配难度。该线性离子阱为离子阱质量分析器和质谱仪器的发展提供了一种适应性强、功能多样、易于加工装配、成本相对低廉的切实可行的实施方案，也将会大力推动生物、制药、离子化学等领域的分析技术的发展。

Claims (10)

1.一种多用途大容量线性离子阱，包括：由至少四个平行于离子阱中心轴z轴的RF电极和一对端电极所确定的离子捕获室；RF射频信号和DC直流信号；

其特征在于：所述RF电极组沿z方向至少包括两个部分，每个部分至少有一个子RF电极包含一条狭缝，狭缝用于样品或离子沿径向注入或出射。

2.根据权利要求1所述的多用途大容量线性离子阱，其特征在于：所述端电极为沿xy平面放置的平板电极，或为平行于z轴的多极杆，或为平板电极与多极杆的组合。

3.根据权利要求2所述的多用途大容量线性离子阱，其特征在于：至少一个所述平板端电极包含小孔或狭缝，用于样品或离子的注入或出射。

4.根据权利要求1所述的多用途大容量线性离子阱，其特征在于：每个子RF电极组的x电极对或y电极对上开设狭缝。

5.根据权利要求1所述的多用途大容量线性离子阱，其特征在于：所述RF电极组的每个部分都连接有RF射频信号或DC直流信号，或二者的组合信号。

6.根据权利要求1所述的多用途大容量线性离子阱，其特征在于：AC电压连接到子RF电极组的x电极对或y电极对，实现沿x方向或y方向激发或逐出离子；或连接到端电极实现沿z方向激发或逐出离子。

7.根据权利要求1所述的多用途大容量线性离子阱，其特征在于：所使用的离子源为外离子源或内离子源，或二者的组合。

8.根据权利要求1所述的多用途大容量线性离子阱，其特征在于：至少使用两个离子源。

9.一种一体化电极加工方法，步骤包括：

以非金属材料为基体加工成所需的电极形状；

电极基体表面覆金属膜；

在需要绝缘的部位去掉金属膜。

10.根据权利要求9所述的一体化电极加工方法，其特征在于：所述非金属材料为陶瓷，所述金属膜采用以金为主要成分的导体材料。

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