CN103270573A - 使用改进的离子注入的静电阱质谱仪 - Google Patents

Abstract

公开了一种分析静电阱（14）中的质谱分析的方法。静电阱（14）限定静电场体积，并且包括具有静止的非倾斜电势的阱电极。该方法包括将连续的离子束注入到静电场体积中。

Description

使用改进的离子注入的静电阱质谱仪

技术领域

本公开总的来说涉及质谱分析的领域、静电阱、以及使用连续离子注入的静电阱。

背景技术

已知的静电阱（E-trap）采用静电场来用于移动离子的不确定的空间限制（俘获），并用于布置高度同步的离子振荡。离子包被注入到E-trap场中，并且离子振荡频率被图像电流检测器检测到。然后，由于振荡频率F与（m/z）^1/2成比例，因此离子质荷比（m/z）可以在校准实验中被确定。通过傅里叶变换（FT）可以从信号波形重新构建光谱。

通过引用并入本文的US6013913A、US5880466和US6744042显现出描述了I-path E-trap（I路径E-trap），其采用同轴离子镜用于同步离子俘获。离子包经由脉冲离子镜被脉冲地注入。所述的技术显现出遭受低空间电荷容量。多于1E+4个离子的注入会导致离子包的自聚束和聚结。

通过引用并入本文的GB2418528显现出描述了I-path离子阱，其使用无线频率场用于径向离子限制。由于I-path阱的有限的空间电荷能力以及较差的图像电流检测的组合，该系统会不实用。

通过引用并入本文的US5886346显现出描述了轨道阱，其结合超对数静电场使用柱形阱。如上所述，将来自外部离子源的离子注入到静电轨道阱体积中必定伴随有分析静电场的倾斜，要不然离子将撞击到阱电极。由于倾斜的电势与电势稳定性冲突，因此结合电势倾斜的延长的注入导致离子参数相对于离子质量的改变，结果，导致光谱中出现多个伪影（artifact）。出于这一原因，使用脉冲离子注射实现了最佳的参数，其中，注入离子包的持续时间的量级为100ns（Makarovet al,JASMS.,v.20(2009)#8,pp1391-1396，通过引入并入本文）。该脉冲注入会使得具有扩展的体积和良好控制的大小的离子包的形成变得复杂，而其对于提高空间电荷容量并最小化更高的谐波信号是理想的。

通过引用并入本文的US7994473显现出描述了在三维静电场内布置往复的离子运动。但是，为了避免在系统内的壁上发生离子损耗，离子注入还显现出需要静电电势的倾斜。虽然图3B显现出防止沿着Z轴的侧面离子漂移，但是电势倾斜仍然产生更有限的注入时间。另外，由于时间可变的电源的更低的稳定性而导致该电势倾斜往往会影响质量精确度（百万分率）。

在通过引用并入本文的共同待审申请WO2011086430中，公开了一种扩展的E-trap，，希望其相比于之前提到的轨道E-trap和三维E-trap将静电阱的E-trap空间电荷容量改进多个数量级。在不牺牲分析仪的大小的情况下，提出的中空柱形几何结构可以提供对俘获体积的显著的延长。但是所述的阱的效率可能会受到离子注入的脉冲方案的限制。

当使用在通过引用并入本文的Aizikov et al,JASMS17(2006)836-843中描述的滤波对角化方法（FDM）分析信号时，光谱获取的速度显著地提高。所描述的方法显现出需要正弦信号，该正弦信号可以导致引入当注入短离子包时对应于更高的振荡谐波的峰值和伪影。

这样，现有技术中的E-trap采用离子包的脉冲注入，其伴随有影响静电阱的参数的电势倾斜或切换。描述的系统可以避免或减轻前面提到的问题中的至少一个或多个，并且可以改进静电阱质谱仪的占空比和离子流量吞吐量（ion flux throughput）。

发明内容

公开了质谱分析的方法。在一个实施例中，一种方法可以包括这样的步骤：在预定的时段内使用阱电极上的静止的非倾斜的电势将连续的离子束注入到分析静电阱的静电场体积中。在其它的可能性中，该方法可以被用于如WO2011086430中所述的“扩展的”E-trap，其注入时段可以是离子振荡周期的100到1000倍长。

在一个实现方式中，注入时段比下面各组的其中之一要长：（i）在静电阱内的至少100个离子振荡；（ii）在静电阱内的至少300个离子振荡；(iii)足够用最轻的（m/z）离子将静电阱的整个漂移长度填充的时段；以及(iv)足够用最重的（m/z）离子将静电阱的整个漂移长度填充的时段。在一个实现方式中，该方法还包括实行俘获的离子的移动（锐化）的步骤。

在一个实现方式中，一种质谱分析的方法可以包括：

（a）形成具有反射场区域的静电俘获场，这些反射场区域由无场区域隔开；其中，该场提供在第一X方向上的同步离子振荡和在第二横向Y方向上的通过空间聚焦的移动离子的不确定俘获；其中，该场基本上在第三Z方向上延伸；

（b）在比所述阱内的至少100次离子振荡长的时段内，以相对于第一X方向的小的倾斜角将连续离子束注入到所述俘获场中；

（c）实行俘获的离子的移动；

（d）检测由振荡离子诱导的图像电流信号；以及

（e）将信号转换为振荡频率的光谱，随后将其转换为到m/z光谱。

在一个实现方式中，实行俘获的离子的移动的步骤可以包括下面的组中的一个步骤：（i）脉冲离子激励；（ii）对离子部分的脉冲去除；（iii）在有限的振荡频率的跨度内的离子的谐振激励；（iv）对所述俘获场的脉冲扩展或收缩；以及（v）在所述无场区域内的离子包的脉冲排斥。在一个实现方式中，在所述连续离子注入的步骤之间，该方法还可以包括在无线频率（RF）场中的中间离子累积。在一个实现方式中，反射静电场区域包括下面的组中的至少一个场区域：（i）离子镜的场；（ii）静电区的场；以及（iii）具有离子镜和静电区两者的特征的混合场。在Z方向上延伸的静电场可以包括下面的组中的二维场：（i）中空的柱形场；以及（ii）配备有同步边缘限制（edge-bounding）场的平面场。为了促进质谱分析，在一个实现方式中，该方法还可以包括：复用静电场体积，以及，将来自单个或多个离子源的连续束分布到用于并行的独立的质谱分析的静电场体积中。在一个实施例中，将图像电流信号转换为频率光谱的步骤包括傅里叶分析或滤波对角化方法（FDM）。

还描述了静电阱质谱仪。在一个实现方式中，这样的质谱仪可以包括：形成连续的离子束的离子源、具有由无场区域隔开的离子反射区域的静电阱。在一个实现方式中，静电阱电极的形状和电势可以被选择，以提供在第一X方向上的同步离子振荡以及在第二Y方向上的空间离子限制；所述阱基本上在第三Z方向上延伸；

在一个实施例中，该质谱仪可以包括注入光学器件，以在不倾斜静电阱电势的情况下，将连续的离子束引入到该静电阱中。另外，离子转向部件可以被并入，以在离子束注入到所述阱的时段内，以相对于X方向的小的倾斜角在X-Y平面内引导离子束。接下来，可以将用于实行俘获的离子的至少一部分的移动的部件（锐化器(sharpener)）并入到该质谱仪中。在一个实现方式中，该质谱仪还可以包括检测器，以测量由移动离子云诱导的图像电流信号。该质谱仪还可以包括用于从检测器信号波形来重新构建质谱的部件。

在一个实现方式中，静电阱还包括无线频率（RF）离子导向器，其用于离子累积和连续离子束的周期性释放。在一个实现方式中，静电阱包括下面的组中的一个电极集合：（i）至少两个静电离子镜；（ii）至少两个静电偏转区；以及（iii）至少一个离子镜和至少一个静电区。该电极可以提供基本上二维的静电场，该静电场具有下面组中的一个场对称：（i）平面对称，其中，E-trap电极是平行的，并且线性地延伸；以及（ii）柱形对称，其中，E-trap电极是圆形的，以形成中空的柱形场体积。该注入光学器件可以包括下面的组中的一个：（i）在一个E-trap电极中的孔；（ii）在E-trap电极的临时偏置的区中的孔；（iii）无场空间和偏转器；（iv）形成平面的二维场的延长的电极的边缘；以及（v）所述静电阱的区。该离子化部件可以包括后跟分离单元（fragmentation cell）的离子迁移装置或者质谱仪。电极集合可以包括形成多个俘获静电场的一组对准狭缝（slit），并且，其中，所述注入光学器件包括用于复用所述俘获体积之间的离子流的部件。

附图说明

仅通过举例的方式并参考附图，现在将描述本发明的各个实施例以及仅仅以图示的目的给出的布置，在附图中：

图1示出将连续的离子束注入到由两个圆形离子镜形成的环形E-trap中；以及

图2示出将连续的离子束注入到复用的E-trap中。

在各个附图中的相似的附图标记指示相似的元件。

具体实施方式

现有技术中的静电阱（E-trap）通常采用压缩离子包的脉冲注入。脉冲方案可以限制离子包的参数，这是由于：（a）离子包在微小的体积内的累积，从而诱导离子的空间电荷排斥；（b）使用强场来提取离子包，从而诱导数百电子伏特的相对较大的能量扩展；（c）在累积阱与分析E-trap之间发生的飞行时间分离，这可以约束被注入的质量的范围；以及（d）离子进入到分析E-trap的脉冲进入，这会导致脉冲电势和分析E-trap电压的相关的不稳定性。

在一个方面中，提供一种系统，其使用连续离子束到具有恒定不变的静电电势的E-trap中的延长的注入。在一个实现方式中，针对至少100个离子振荡周期提供离子束，以帮助确保使用离子将E-trap体积完全均匀地填充。在一个实现方式中，由于使用具有无场区域的E-trap以及沿着漂移方向的E-trap的实质延伸，使得延长的注入成为可能。在一个实现方式中，为了通过图像电流检测器来检测振荡频率，被俘获的移动离子的组件可以被“锐化”。各种所述的锐化技术允许该系统获得具有明确的（m/z）无关的长度的延长离子包（可以与E-trap振荡路径相比），这又可以改进信号处理并去除更高阶的信号谐波。

参考图1，静电阱（E-trap）质谱仪的一个实施例11包括：连续离子源12、累积无线频率（RF）离子导向器13，其后跟差分泵传输离子光学器件（未示出）；由通过漂移空间16分开的两个无网格离子镜15形成的静电中空柱形阱14；转向部件17；用于实行在阱14内的离子移动的部件18；以及，连接到漂移空间16的屏蔽电极的图像电流电路19。该图还即刻地示出被标注为14（T1）和14（T2）的在时间T1和T2处的阱14的片段。

在操作中，两个平面无网格离子镜15被平行对准，并且由布置在屏蔽电极内的无场区域16（由虚线示出）隔开。在一个实现方式中，反射镜相对于X-Z平面对称地设置。每个反射镜都可以示例性地由至少四对圆形电极（未示出）构成，以形成具有基本上二维的静电场的中空柱形体积。在一个实施例中，每个反射镜都可以包括吸引透镜电极。在离子镜中的场可以被调整，以提供在Y方向上的空间离子聚焦和对应于X方向上的离子能量、Y方向上的空间和角度束发散的同步性质，以及对至少第二阶的泰勒展开的交叉项像差的补偿，从而使时间能量聚焦为至少第三阶。在一个实现方式中，至少一对相对的环形电极具有可调整的电压偏置，以将离子包转向到径向方向，并且，这种方法使离子被保持在圆形Z轴附近。

源12可以提供连续的离子束。该离子束可以在俘获RF导向器13中累积，该俘获RF导向器在出口端处由DC或RF排斥辅助，并且在0.01-10mbar的中间气压处操作以用于在离子喷出循环之间的碰撞离子衰减。优选地，在不形成锐利的离子尖峰的情况下，俘获离子导向器13的出口周期性地打开（由出口电极上象征性地倾斜的电压轮廓示出），以获得延长的离子流。在一个实现方式中，离子流可以为整个E-trap填充循环提供，通常在若干毫秒的时间尺度中。因此，连续的离子束（由粗箭头示出）经由无场区域16并经由转向部件17以相对于X轴的较小的角度α（例如，以相对于X轴的1到3度的倾斜角）进入E-trap14。转向部件17可以在Y方向上提供离子束位移，以绕开反射镜电极。接下来，离子束可以由离子镜15反射，从而在圆形Z方向上传播。作为具有长周长的E-trap14的结果，在离子可以在环形E-trap内完成完整的一圈并在大约100到300次由反射镜的离子反射后进入注入区域之前，需要花费较长时间（毫秒）并且在X方向上至少100或大约至少100个离子振荡循环。在一个方法中，RF阱13被关闭，并且转向部件17被断开，以避免受到被俘获离子的干扰。然后，轻离子可以填充整个体积，而重离子可以填充E-trap体积的一部分。在另一个方法中，注入循环一直持续，直到最重的m/z离子填充整个阱体积。然后，较轻的m/z离子将被部分地丢失，并且注入占空比可以与离子（m/z）的平方根成比例。在另一个方法中，倾斜角可以被选择，从而使得每个振荡循环的离子位移比Z方向上的转向部件17的厚度长。然后，离子束的相当一部分会绕过转向部件，并将开始下一圈。前述的方法可以允许更均匀的每（m/z）的占空比。在填充循环完成时，俘获导向器13闭合，并且，进入的离子被存储在导向器13内，直到下一个注入循环。

在下一个均衡化阶段，俘获的离子可以继续在反射镜之间振荡。俘获的离子在Z方向上扩散并混合，并在X方向上均匀地填充该阱。转向部件17（例如，一对偏转板）被提供，从而使得在离子路径中没有电极，并且转向部件不在断开期间（regime）干扰离子移动。在该阶段，在图像电流电路19上不存在相干信号。

在下一个“锐化”阶段中，在时间T1处，部件18被开启（如在T1阶段处的阱14（T1）所示），以实行俘获的离子的移动。在一个实施例中，短电压脉冲被施加到屏蔽电极之间，以偏转在无场区域16内的所有离子。碰巧飞到离子镜内的离子形成如图标14（T2）所示的在相对方向上振荡的一对离子包。这样形成的离子包的长度与离子（m/z）无关。

在接下来的“检测阶段”中，剩余离子的振荡诱导电路19上的信号波形。在一个实现方式中，该波形可以使用傅里叶变换或滤波对角化方法（FDM）来分析，以提取离子振荡的频率F、对应的（m/z）值（m/z）～F2，并用于提取对应的信号强度，即，质谱。在一个实现方式中，根据E-trap大小、要求的分辨率并根据信号分析方法，典型的检测阶段持续0.01-1秒。

在一个数值例子中，阱的X大小（反射镜盖之间的距离）是200mm，E-trap直径是300到500mm，加速电压是8keV，并且，目标分辨率是100000。那么，针对m/z=1000amu离子的振荡时段是5μs。如果使用FDM分析方法，那么信号获取应当持续大约20000个循环，即，持续0.1秒。对于相同的数值例子，离子填充阶段花费100到1000个反射循环，即，0.5到5ms。由于分析花费100ms，那么中间存储的离子导向器可以被保持在相对较低的气压（低至0.05mBar）处，仍足够用于离子释放循环之间的碰撞离子衰减。

由于RF四极离子导向器可以保持1E+8到1E+9个离子，因此所述的中间离子储存方法提供出众的离子容量，其远远超出类似于C-trap的脉冲提取离子阱的容量（3E+6个离子）。由于横向束发射度产生大约1-10mm2meV并且轴向能量扩散在1eV下，因此提取的连续离子束的相空间比脉冲提取离子包的相空间小得多。脉冲阱生成显著地更大的横向发射度（由于在RF阱中局部化的离子云的空间电荷排斥造成）和几百电子伏特的轴向能量扩散。结果，公开的系统产生了更好的离子移动的同步性，因此，产生了具有更高分辨能力的E-trap。

新型的注入方法避开了也产生精度和分辨能力的在离子镜上的精确电势的脉冲化。在E-trap内的延长的离子包的形成扩展了E-trap电荷容量。在一个实现方式中，E-trap具有200mm盖到盖距离和300mm的环形直径，由离子云占据的空间可以被估计为50000mm³。假定1E+4个离子/mm³的空间电荷阈值，示例性E-trap的空间电荷容量被估计为1E+9个离子/注入。另外，具有与（m/z）无关的长度的延长的离子包的形成很适合于FDM信号分析—这是由于其提供正弦波形并避免更高的谐波。公开的方法还并入了对信号分析有利的离子振荡的精确的初始阶段。

存在所述设备和方法的多种可行的变化。在一个实现方式中，E-trap可以是中空的柱形E-trap（如图1所示）或者具有Z边缘静电插头（plug）的平面E-trap。此外，E-trap可以由离子镜、静电区、其任意组合（即，具有离子镜和静电区两者的特征的混合场）形成。在一个例子中，E-trap可以在使用径向偏转场的同时允许强轨道移动。

在一个实现方式中，中间离子存储阱可以包括三维RF离子阱或任何形式的离子导向器。例如，其可以是四极、更高的多极离子导向器、环、通道RF离子导向器等。在一个实现方式中，离子俘获和连续的释放可以由RF或DC屏障来辅助。“软”离子释放可以使用以较小振幅对该屏障进行脉冲或者通过将该屏障缓慢倾斜来形成。与穿过ICP源的高强度离子束（例如，1E+11离子/秒）结合，可以省略离子导向阶段，并且，尽管占空比为1到5%（离子束仅使用大约1到5ms的填充时间，而该离子束在信号获取时间期间被丢失），但是该离子束可以直接来自离子源12。在匹配E-trap的空间电荷容量的同时，注入离子的数量对在高动态范围（估计为1E+6到1E+7）处的信号分析仍然是足够的。

到E-trap中的离子注入可以被布置为在脉冲转向部件的辅助下经由无场空间（如图1所示），或经由临时具有更低电势的离子镜的片段，或经由平面E-trap的Z边缘。

多个可替换方法可以被用于在E-trap中的存储的离子云的“锐化”。一种可选的方案是以脉冲或（m/z）谐振的方式的在X方向上激励离子，以在有限的（m/z）跨度内提供激励（例如，简化光谱解码）。另一种可选的方案是调整离子存储空间，例如，通过另外的阻滞硬反射镜（retarding hard mirror）在X方向上将离子俘获到更短的区域内，然后，断开这样的另外的阻滞和释放离子到更长的分析俘获体积中，来调整离子存储空间。这样的反射镜可以被布置为在E-trap的中间平面中的一组电极，这样，形成无网格反射镜。前述的方法由于其节省离子而会是有利的，但是由于机械和电子的限制的结果，其需要使用更长的阱。

电压浮动布置可以改变。在一个可选的方案中，中间离子阱可以在几乎接地的电势处提供，并且，无场空间可以浮动。然后，图像电流检测器必须浮动，其会将另外的电子噪声引入到检测器上。在另一个可选的方案中，为了将该检测器保持在接地偏置处，在离子注入之前，中间离子阱被临时地浮动。

参考图2，为了增强分析吞吐量，新型的注入方法可以与复用的E-trap结合。在一个实现方式中，通过在相同的电极夹心结构26内切割一组对准的狭缝来布置静电俘获场的多个体积25。线性E-trap的组可以装备有用于在Z方向上俘获离子的Z静电插头27。单个源22向多个RF俘获体积23供应准连续的离子束。在一个实现方式中，转向组24被用于多个E-trap之间的离子流的连续的或脉冲的交替分布。或者，多个源可以被用于将离子并行地注入到多个E-trap中。复用的布置改进了分析的速度和动态范围。

虽然参考优选实施例描述了本发明，但是，对于本领域的技术人员来说，显而易见的是，在不脱离所附权利要求所阐述的本发明的范围的情况下，可以进行各种形式和细节的修改。

Claims (20)

1.一种分析静电阱（14）中的质谱分析的方法，其中，静电阱（14）限定静电场体积，并且，包括具有静止的非倾斜电势的阱电极，该方法包括：

将连续的离子束注入到静电场体积中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，注入步骤进行了比静电阱（14）内的至少100次离子振荡长的时段。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，静电阱（14）包括漂移长度，并且，该时段是从由以下构成的组中选择的：（i）比静电阱（14）内的至少300次离子振荡长的时段；(ii)足够使用最轻的（m/z）离子将静电阱（14）的整个漂移长度填充的时段；以及(iii)足够使用最重的（m/z）离子将静电阱（14）的整个漂移长度填充的时段。

4.根据权利要求1到3所述的方法，还包括：

实行俘获的离子的移动。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

形成具有由无场区域隔开的反射场区域的静电俘获场，

其中，该场提供在第一X方向上的同步离子振荡和在第二横向Y方向上的通过空间聚焦的移动离子的不确定俘获，并且，该场基本上在第三Z方向上延伸，其中，实行俘获的离子的移动的步骤是进一步从由以下构成的组中选择的：（i）脉冲离子激励；（ii）离子部分的脉冲去除；（iii）在有限的振荡频率的跨度内的离子的谐振激励；（iv）对该俘获场的脉冲扩展或收缩；以及（v）在该无场区域内的离子包的脉冲排斥。

6.一种分析静电阱（14）中的质谱分析的方法，包括：

形成具有由无场区域隔开的反射场区域的静电俘获场，其中，该场提供在第一X方向上的同步离子振荡和在第二横向Y方向上的通过空间聚焦的移动离子的不确定俘获，并且，该场基本上在第三Z方向上延伸；

在比所述阱内的至少100次离子振荡长的时段内，以相对于第一X方向的小的倾斜角，将连续离子束注入到俘获场中；

实行俘获的离子的移动；

检测由振荡离子诱导的图像电流信号；以及

将所述信号转换为振荡频率的光谱，随后转换为（m/z）光谱。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，实行俘获的离子的移动的步骤是进一步从由以下构成的组中选择的：（i）脉冲离子激励；（ii）离子部分的脉冲去除；（iii）在有限的振荡频率的跨度内的离子的谐振激励；（iv）对俘获场的脉冲扩展或收缩；以及（v）在该无场区域内的离子包的脉冲排斥。

8.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，还包括：

在连续离子注入的时段之间，在中间将离子累积在无线频率（RF）场中。

9.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中，所述反射静电场区域包括从由以下构成的组中选择的至少一个场区域：（i）离子镜的场；（ii）静电区的场；以及（iii）具有离子镜和静电区两者的特征的混合场。

10.根据权利要求5到9中的任意一项所述的方法，其中，在Z方向上延伸的静电场包括从由以下构成的组中选择的二维场：（i）中空的柱形场；以及（ii）配备有同步边缘限制场的平面场。

11.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中，所述离子束注入的步骤包括从由以下构成的组中选择的一个步骤：（i）通过在Y方向上的切换离子位移辅助的经由无场区域的注入；（ii）经由所述无场区域的Z边缘的注入；（iii）经由静电离子镜的切换区的注入；以及（iv）经由静电区的切换区的注入。

12.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，还包括：

复用静电场体积；

将所述连续离子束从单个或多个离子源分布到用于并行的独立的质谱分析的所述静电场体积中。

13.根据权利要求6到12中的任意一项所述的方法，其中，所述的将图像电流信号转换为频率光谱的步骤包括傅立叶分析或滤波对角化方法（FDM）。

14.一种静电阱质谱仪，包括：

形成连续离子束的离子源（12）；

具有由无场区域隔开的离子反射区域的静电阱（14），其中，所述静电阱电极的形状和电势提供在第一X方向上的同步离子振荡以及在第二Y方向上的空间离子限制，并且，该阱基本上在第三Z方向上延伸；

用于在不倾斜静电阱电势的情况下将连续离子束引入到静电阱中的注入光学器件；

用于在离子束注入到所述阱的时段内以相对于X方向的小的倾斜角在X-Y平面内引导所述离子束的离子转向部件（17）；

用于实行俘获的离子的至少一部分的移动的部件（18）；

用于测量通过移动离子云诱导的图像电流信号的检测器；以及

用于从检测器信号波形重新构建质谱的部件。

15.根据权利要求14所述的阱，还包括无线频率离子导向器（13），用于离子累积并提供对连续离子束的周期性释放。

16.根据权利要求14和15所述的阱，其中，静电阱（14）包括从由以下构成的组中选择的电极：（i）至少两个静电离子镜；（ii）至少两个静电偏转区；以及（iii）至少一个离子镜和至少一个静电区。

17.根据权利要求14到16所述的阱，其中，电极提供基本上二维的具有从由以下构成的组中选择的一个场对称性的静电场：（i）平面对称性，其中，静电阱电极是平行的并且线性地延伸；以及（ii）柱形对称性，其中，静电阱电极是圆形的，以形成中空的柱形场体积。

18.根据权利要求14到17所述的阱，其中，注入光学器件是从由以下构成的组中选择的：（i）在所述静电阱电极之一中的孔；（ii）在静电阱电极的临时偏置的区间中的孔；（iii）无场空间和偏转器；（iv）形成平面二维场的延长的电极的边缘；以及（v）所述静电阱的区间。

19.根据权利要求14到18所述的阱，其中，所述离子化部件是从由后跟分离单元的离子迁移装置和质谱仪构成的组中选择的。

20.根据权利要求14到18所述的阱，其中，所述电极组包括形成多个俘获静电场的一组对准狭缝，并且，所述注入光学器件包括用于复用所述俘获体积之间的离子流的部件。

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