CN103515183B - 离子导引装置和离子导引方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种离子导引装置和离子导引方法。本发明的离子导引装置包括：多个环形组件，多个环形组件沿同一中心轴线并排分布，其中每个环形组件由多个分立的分段电极围成；电源装置，其将相位相异的射频电压提供至每个环形组件的相邻的分段电极上，将相位相异的射频电压提供至沿中心轴线的相邻的分段电极上，且将直流电位提供至每个环形组件的分段电极上，其中，直流电位的分布使离子在沿中心轴线方向运动时发生朝向所述离子导引装置径向的偏转。这种离子导引装置和方法可以实现一定真空度下的离子传输和聚焦，特别是可以实现离子的偏轴传输以降低中性成分噪音。

Description

离子导引装置和离子导引方法
技术领域
本发明涉及一种离子导引装置，特别是一种在较高气压(或较低真空度)下导引离子偏轴传输、聚焦并进入后级进行质谱分析的装置。
背景技术
在质谱仪中，从较高气压的离子源区(1～105Pa)到较低气压的离子分析器区域(<1Pa)之间，除了必要的真空接口外，为了实现离子的低损失传输，通常需要离子导引装置。离子导引装置一般由一系列施加射频电压的电极组成。射频电压在装置的中心轴周围形成束缚离子的有效势垒，使得离子会聚。同时在由于差分抽气造成的气流流动作用，或者沿轴附加的直流电场作用下，会聚的离子定向移动到下一级真空，然后通过质谱分析装置被分析。较早的射频导引装置比如D.J.Douglas发明的的多极导引杆系(美国专利5179278)，以及J.Franzen提出的表面反射型多极场导引装置(美国专利5572035),可以在0.1torr下聚焦离子，后来N.Inatsugu和H.Waki发明的Q-阵列导引器，以及Bateman等提出的(美国专利7095013)行波导引装置等，可以在5torr以下的气压下对离子进行较好的导引和聚焦。为了可以在更高的气压下聚焦离子，R.D.Smith提出了离子漏斗装置(美国专利6107628)，可以在接近30torr的气压下有效地传输和聚焦离子，极大地提高了装置的灵敏度。
但是，把离子漏斗应用于质谱仪时，一般它的前级是一段连通到大气压的毛细管结构或者带小孔的取样锥结构，后级是具有比离子漏斗内部更低气压的腔体，由于其漏斗状结构，在漏斗的整个轴线上会存在很强的气流，即使在漏斗的入口附近加上一个金属挡板(jet-disrupter)以减小气流，也会在出口处有不小的气流存在。这个气流不仅会加大真空泵的负担，而且这些中性的气体分子会对最后的离子检测带来噪音；特别地，当搭配电喷雾离子源时，气流会携带尚未完全脱溶剂的带电液滴进入下一级真空，从而带来更多的噪音，影响了仪器的灵敏度。换言之，离子漏斗中离子的传输方向与中性成分(气体中性分子或者带电液滴，由于带电液滴的质荷比太大，因此可以近似认为是中性的)的传输方向是同轴的，所以带来了噪音干扰，而且也需要抽速更大、更昂贵的真空泵。离子漏斗还有一个问题，就是由于它的缩径结构，当环电极的半径很小时，施加在上面的射频电压会产生一个明显的轴向场，使得离子被囚禁在这个区域而不能引出，因此降低了传输效率。所以现在离子漏斗最后一级的直径一般不会小于1.5mm，这样也对真空系统造成了较大负担。
K.Giles在美国专利US2011/0049357中设计了一种偏轴传输装置。该装置由一大一小的类似离子漏斗的桶状电极阵列耦合而成，两个阵列之间有一定的势垒，离子从大桶电极阵列的一侧进入，然后在直流电场推动下克服阵列之间的势垒，进入小桶电极阵列传输并引出，而中性的分子沿大桶电极阵列的轴线被抽出，以此实现离子偏轴传输。这个装置有两个不足，一是不能实现非常有效的聚焦。离子束最后的聚焦半径是由小桶电极阵列的半径决定的，但小桶电极的半径太小时，在与大桶电极相接的边缘处的射频阻挡势垒会变强，使得离子很难进入。二是装置结构较复杂，因此制作难度较大。
发明内容
本发明的目的是设计一种离子导引装置和方法。该装置和方法可以在较高气压下导引、偏转和会聚离子。而且可以实现离子偏轴传输。还有，该装置需要结构简单，制作难度低。
基于此目的，本发明的离子导引装置包括：多个环形组件，所述多个环形组件沿同一中心轴线并排分布，其中每个环形组件由多个分立的分段电极围成；电源装置，其将相位相异的射频电压提供至所述每个环形组件的相邻的分段电极上，将相位相异的射频电压提供至沿所述中心轴线的相邻的分段电极上，且将直流电位提供至所述每个环形组件的分段电极上，其中，所述直流电位的分布使离子在沿所述中心轴线方向运动时发生朝向所述离子导引装置径向的偏转。
本发明的离子导引方法包括：设置环形组件的步骤，设置沿同一中心轴线并排分布的多个环形组件，其中每个环形组件由多个分立的分段电极围成；提供电压的步骤，将相位相异的射频电压提供至所述每个环形组件的相邻的分段电极上，将相位相异的射频电压提供至沿所述中心轴线的相邻的分段电极上，且将直流电位提供至所述每个环形组件的分段电极上，其中，所述直流电位的分布使离子在沿所述中心轴线方向运动时发生朝向所述离子导引装置径向的偏转；离子的引入和引出步骤，将离子沿与所述中心轴线平行的轴向的一侧引入离子导引装置，将所述离子在所述离子导引装置中经导引、偏转或聚焦后从与所述中心轴线平行的轴向的另一侧引出。
根据本发明的离子导引装置和方法可以实现一定真空度下的离子传输和聚焦，特别是可以实现离子的偏轴传输以降低中性成分噪音。
相比现有的背景技术，本发明具有如下优点：
1、可以在较高气压下(30torr)实现离子传输和聚焦；
2、实现离子与中性成分的偏轴传输，甚至可以实现180度偏轴传输，减小了中性噪音从而提高了仪器的灵敏度，而且减小真空泵的负担；
3、离子可从装置的任意一侧引入，增加了装置的灵活性和与其它部件搭配的扩展性；
4、结构更简单，制作方便。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1为本发明第一实施方式中的离子导引装置的典型结构图。
图2为对图1中的离子导引装置施加电压的电路连线图。
图3为图1中本发明第一实施方式的离子导引装置与其前、后装置的关系图。
图4为本发明的第一实施方式的计算机仿真图。
图5为本发明的图1-图4所示的第一实施方式的变化例的示意图。
图6为本发明第一实施方式的上述各例的变化例的示意图。
图7为本发明第一实施方式的上述各例的又一变化例的示意图。
图8为本发明第二实施方式的离子导引装置与其前、后装置的示意图。
图9为本发明的第三实施方式的离子导引装置的结构图。
具体实施方式
本发明的第一实施方式中的离子导引装置的典型结构如图1所示。为了在径向上束缚离子，采用了类似离子漏斗的层叠式环形电极，环形电极之间有环形绝缘层，在环形电极上施加射频电压，这样在电极表面附近形成一个径向势垒，当离子运动到电极附近时，会被射频电压的“反弹”作用所限制；为了在轴向即z方向上驱动离子，可以通过在环形电极上叠加直流电压以产生一个轴向直流场；更重要的，也是本发明区别于现有技术的特征，本发明将每个环形电极组件分成两段(作为一个典型例)，如图1中，电极1和3为同一环形电极的两段，电极2和4也为同一环形电极的两段。其中，1跟2之间，以及1跟2之后的沿z轴正方向依次相邻的每两上段电极之间施加相位相异的射频电压。3跟4之间，以及3跟4之后的沿z轴正方向依次相邻的每两下段电极之间施加相位相异的射频电压。该射频电压例如是幅值相同，相位相反的射频电压，而且相邻两组环形电极之间施加一个直流偏置差(典型值如2V)，以在径向束缚离子的同时沿z轴正方向输运离子。进一步，本发明在1与3之间，2与4之间，以及2与4之后的沿z轴正方向延伸的同一环形电极组件的上、下两段电极之间，不仅施加幅度相同，相位相反的射频电压(典型值如峰峰值为200V,频率为1MHz)，而且同一环形电极的上、下两段电极间有一个直流偏置差(典型值如5～10V)，这个直流偏置差可以驱动离子在沿z轴正方向运动的同时，在径向上产生偏折，即偏向x轴的负方向，最终贴着电位较低的那一段环形组件的表面被引出(对于正离子的情况，负离子则相反)。同时，泵的抽口可典型地安排在装置的中心轴线方向上，中性成分会沿着中心轴线方向被抽走，这样就实现了离子和中性成分的偏轴传输。更进一步，为了在离子偏转的同时实现聚焦，沿着z轴方向，组成每个环形组件的两段电极的长度比例在y方向上逐渐变化，直至变化到较短的那段电极的长度与期望聚焦的尺度相仿。这样，比如对于正离子，我们可以在沿z轴逐渐变短的分段电极上施加比对应的较长分段电极更低的直流电位，则离子在沿轴传输的同时，会受到既往较低电极的表面即x轴负方向偏转，又往中心位置即y轴原点会聚的直流“挤压”作用，从而逐渐聚焦，最终聚焦成与最短的分段电极尺寸接近的离子束斑(典型如直径为0.5～1.5mm)，然后通过一个引出电极进入下一级真空。
在该结构中，引出电极可以是多种形式。典型地，可以是一个直径比聚焦后的离子束斑略大的环形电极组件，该电极只需施加相比前级较负的一个直流电位即可引出离子。该电极也可以施加一个较小的射频幅值以防止离子打到电极表面，如果该环形组件由两个分段电极组成，两个分段上的射频电压可以相反相位。引出电极也可以是质谱仪中常用的取样锥结构，以得到更好的气体动力学性能。需注意的是引出电极的孔径应尽量小(典型值小于1.5mm)，或者轴向尺寸应适当加长，以尽量降低在此离子引出口的中性气体通量，而大部分的中性气体可通过位于装置中心轴线上的真空泵抽走。
在这个装置中，每个环形电极组件的半径可以完全相等，不需要逐渐缩径的结构一样可以聚焦离子。而且只需要一组环形电极，不需要两组相互耦合的环形电极结构一样可以偏轴传输。这样，该装置完全可以实现离子漏斗类装置和美国专利US2011/0049357类装置的功能，而且克服了这两类装置不能同时满足聚焦、偏轴两方面功能的缺陷。另一方面，采用该装置可以大大降低制作难度，简化制作流程。比如，如果采用金属叠片制作，只需制作完全统一内径的一组圆环，然后用模具固定，再沿斜线切出分离环形组件的沟槽即可。而之前的离子漏斗需要制作变径的圆环，不仅制作费力，而且对精度要求更高；还有，在固定时的难度也更大，如果采用简单的固定(比如固定四轴)，由于缩径部分板间重合面积很大，会带来巨大的电容功耗，所以不可行。如果采用中国专利201110425472.8的一体化电极制作方法，该装置等径的结构同样可以降低在车加工沟槽时的难度，而且不需加工锥面。而对于前文提到的美国专利US2011/0049357这类结构，不仅需要制作两组(甚至更多组)不同孔径、带缺口的环形电极，而且需要将两组不同孔径的环形电极精确耦合，所以两组环形电极的缺口角度和组件轴线需要准确定位，制作极为复杂，而且使用过程中后来的清洗也很困难。相比于此，该专利装置制作简易的优越性就更突出了。
图2为对图1中的离子导引装置施加电压的电路连线图。两组幅值相同、相位相反的射频电压(RF+和RF-)通过一系列的耦合电容(典型值如470pF)施加到分立的电极上，相邻环型电极组件之间的直流梯度通过一系列的分压电阻(典型值如10MΩ)分配直流电压DC而形成。组成每个环形电极组件的分段电极之间的直流偏置可以通过如图2中简单的方法实现，在上面一串分压电阻的末端添加一个R1电阻，在下面一串分压电阻的前端添加一个R2电阻，典型值如R1＝R2＝50MΩ。
但是，本发明中施加电压可以不局限于这种方式。比如，可以不采用轴向直流场，而采用直流行波形式来轴向上推动离子。前述轴向相邻电极上相位相反的射偏电压也可以变成相位差值不是180度，而是90度，120度或其他满足2π/M(M为自然数)的角度，这样只利用射频电压就可以形成轴向行波，不再需要施加轴向直流电位梯度。为了径向上更好的聚焦离子，可以加大最后几组环形电极上施加的射频幅值或者频率，当然此时应考虑在装置后端增加辅助电极以抵消轴向的射频势垒以减轻轴向束缚，减轻质量歧视。甚至可以使得轴向上的直流电场不为线性变化，而是二次曲线变化或者四次曲线变化，这种变化的直流场本身也可以聚焦离子。为了在径向上偏转离子，可以不使用径向直流偏置，而在组成环形电极的两段电极上施加不同幅值或者频率的射频电压，使得产生径向上的射频势垒差，离子沿着这个势垒发生偏转；更特别的，可以在此两段电极上施加不同占空比，但相同幅值和频率的射频电压，同样可以产生势垒梯度。并且，射频电压信号可以是方波、锯齿波、脉冲序列，也可以是正弦波、方波与脉冲序列的组合。
图3为图1中本发明第一实施方式的离子导引装置与其前、后装置的关系图。这里采用图1中的导引装置，采用图2中的电压施加方式，该装置典型的工作气压为3～30torr。装置5为该导引装置的前级，比如一段通往大气的金属毛细管，从离子源产生的离子通过5进入本发明中的装置，基本按照路线6通过该装置偏转、聚焦，然后经过离子引出装置7，进入下一级分析装置8。中性气流基本按照路线9通过该装置，被真空泵10抽走。
该实施例中，此装置不仅可以作为分析器前级的离子传输装置，也可以作为串级质谱分析器中的碰撞室，但此时该装置的工作气压会更低，典型值如10～50mtorr，因此环形组件的内径和环间距必须相应发生变化。此情况下，装置5一般为一四级杆系统，装置8为一质量分析器，比如另一四级杆系统，或者飞行时间质量分析器等。在典型的子离子扫描模式下，分析物离子通过装置5、例如四级杆、筛选出母离子，母离子进入本发明装置与缓冲气碰撞解离产生子离子，子离子被偏轴传输入装置8进行质量分析。该装置作为碰撞室的好处是由于其偏轴传输特性，可以有效地降低碰撞气(包括普通中性分子或者亚稳态的高能分子)的噪音影响。该装置还可以另外引入一束逆向入射的负离子流，与待分析的正离子流在装置中发生碰撞，使正离子发生电荷转移解离(ETD)过程。
该装置还可以实现某时段的某范围内质荷比离子存储、束缚或选择性通过，通过图2中电阻和电容的不同取值，可静态或动态改变射频电压，同时设置装置中位于同一环形电极的上、下两段的直流电位梯度，可控制某选定范围质荷比离子的稳定性条件，从而实现对所选离子的存储、束缚或选择性通过。
图4给出了采用第一个实施例时，使用计算机进行仿真的结果。仿真使用的是软件是SIMION8.1，气压条件为20torr，射频电压的零峰值是150V，频率为1MHz。轴向电场梯度为1.85V/cm，径向两段电极的直流偏置差为5V。从仿真结果可以看到，该装置对离子有明显的偏转、聚焦作用，而且离子的透过率接近100％。
图5为本发明的图1-图4所示的第一实施方式的变化例的示意图。在该变化例中，离子不是从z轴方向进入，而是从径向，即x轴或者y轴方向进入该装置。如果沿x轴方向进入，需将上面的几片分段电极除去(如图5中示出的电极缺口部分)，给离子留出进入空间，如果沿y轴方向进入，可以直接从分段电极间的沟槽进入。离子沿径向进入该装置后，由于行进方向上分段电极的射频阻挡作用，大多数入射的离子(或带电液滴)不会撞到电极表面而损失电荷，而是会逐渐减速，最终被该装置的电场捕获，然后按照图中6的飞行轨迹，被装置偏转、聚焦，进入下一级。该变化例中，抽气的方向可以沿z轴方向，也可沿x轴方向。这个装置的好处是增加了一级90度偏转，这样可以使得离子与中性成分得到更有效分离，因此可以提高分析的信噪比。也可以在该装置的1,2,3或4电极上施加较高的推斥直流电压，使得沿x轴入射的离子能更快的偏转到z轴运动方向上。
图6给出了第一实施方式的另一变化例。该变化例中，离子仍从z轴方向入射，但经径向偏转后，不从z轴方向出射，而是再次偏转90度，沿x轴负方向出射。这个变化例的好处也是可以进一步去除中性成分的影响以提高信噪比。但需要仔细设计离子出射处的偏转电压以提高出射效率，因此装置上略微复杂一些。
图7给出了第一实施方式中更独特的一个变化例。该变化例类似一个离子反射透镜，相比图3，离子反向入射。对于正离子，刚入射时，该装置靠近z轴正方向的一端，其内部电场在x轴方向分量很小，很难发生径向偏转，但是会受到指向z轴正方向的直流电场的减速作用，离子逐渐减速，而且减速过程中x轴方向的偏转电场逐渐增大，离子逐渐向x轴负方向偏转，直至z方向速度为0，然后离子反向，沿z轴正方向前进，再经过类似图3的径向继续偏转并聚焦后，沿z轴出射。这样可以实现180度偏轴传输。相比图3和图5的情况，这个变化例可以更大程度上去除中性成分，特别是带电液滴的噪音影响，而且可以提高液滴脱溶剂的效率。比如对于电喷雾电离源，带电液滴即使经过一段加热的毛细管传输，仍然不能完全脱溶剂，残余液滴刚进入减速电场时，由于动量太大，电场几乎不起作用，液滴继续飞行，少部分在飞行过程中始终不能脱溶剂充分的液滴，会沿着z轴负方向出射而损失，无法进入下一级分析装置被分析，因此无法形成噪音干扰。而大部分的液滴在飞行过程中由于溶剂蒸发带来库伦爆炸，大液滴持续分裂成众多小液滴，逐渐被减速，适当增加该导引装置z方向的长度，可使得小液滴充分脱溶剂而产生气态离子，在电场的作用下，离子反向传输，并在径向上发生偏转，避免与后续的液滴或离子发生碰撞，然后被聚焦传输到下一级分析装置。这种离子入射和行进方式，在本文提到的任何一种背景技术中都无法实现。
该变化例可以有更灵活的形式，比如在11处增加另外一束入射离子，该入射离子可以作为内标源来做质量数校正(比如在飞行时间质谱仪中)；也可以作为反应物离子与从装置5反向入射的离子相互反应，进行在线反应监测。11处也可以是一束待分析的中性分子，该中性分子可以用激光解吸等多种方式产生，进入该装置后与从装置5反向入射的离子或带电液滴相互反应，发生电荷转移过程。11处还可以是一束加热的气体，帮助从装置5进入的离子减速，或帮助带电液滴脱溶剂以提高离子产生率。11处甚至可以是一束红外激光，引入该装置后与离子作用，发生红外多光子解离过程(IRMPD)。如果该装置作为串级质谱的碰撞室，11处可以是一束脉冲式的惰性气体，与离子碰撞以帮助离子在轴向上冷却、解离。这时不仅可以消除中性气体的噪音影响，而且前级四级杆和后级质量分析器分布在装置的同侧，可以有效缩短仪器总长度，有利于仪器小型化。
图8给出了该发明的第二实施方式。这种实施方式在离子出射时采用了逐渐缩径的环形电极，这样可以逐渐聚焦离子。从聚焦效果上，这种实施方式和离子漏斗类似。不同之处在于组成每个环形电极的两段施加了幅值相同，相位相反的射频电压。而且这两段之间仍然可以施加一个直流偏置，使得离子先径向偏转再聚焦，但此时离子的入射方向不应沿z轴中心，否则中性成分(主要是带电液滴)和离子较难分开。
图9给出了该发明的第三实施方式。该实施方式中相邻两组环形电极组件之间在径向上有一个角度偏差，相当于沿轴向将环形电极组件逐渐旋转，组成环形电极组件的分段电极之间的分割线形成一个螺旋线。施加电压的方式仍与图3中示出的相同。离子入射到该装置内后，在电场作用下，会逐渐偏转而靠近环形电极组件中较低直流电位(对于正离子的情况)的分段电极表面，然后贴着该表面呈螺旋形路径向z轴正方向传输。该方式可以增加离子的飞行路径，在很多情况下非常有用。比如，如果用来传输较小的带电液滴，增加飞行路径可以更充分脱溶剂而产生更多气态离子。该种实施方式中，可将此作为离子迁移谱(Ion mobility spectrometer)中的迁移管(drift tube)使用，尽管由于离子螺旋式飞行时，其飞行方向上受到的电场力分量比直线式飞行要低，因此即使增加飞行路径也不能提高迁移谱分辨率，但是由于径向直流对离子束的压缩作用，仍然会起到一定的聚焦效果，可以提高该迁移谱仪的灵敏度，而且引出到下级也相对容易。
以上实施例中，都采用了环形电极组件，但本发明并不局限于此，可以使用n边形(n≥3)电极组件来代替，每个电极组件仍然由多个分段电极来围成，此时相比环形组件情况，射频电压对装置的中心轴线附近的离子束缚作用会更强。
以上实施例中，装置的导引轴线都为直线，但也可以采用非直线结构。在传统的离子导引装置中，非直线导引轴结构一般是为了去除中性噪音，但本装置直线导引轴结构已经可以做到这点。所以本发明中，如果采用非直线导引轴，一般是为了进一步减小仪器尺寸。
以上实施例中，每个组件由2段或者3段分段电极来围成，但也可以至少部分采用更多段的分段电极，此时该装置将具有极大的灵活性。比如，如果在装置末端采用四段式分段电极，可以在该位置内部形成具有更多四级场分量的电场，采用合适的共振逐出电压，可以实现径向出射离子。又比如，整个装置采用更多段式分段电极(如20段)，在轴向方向上逐渐改变每个环形电极组件上施加相同直流电位的分段电极分布(实际上是改变直流电位分布)，用同一种装置就既可以实现类似图3中的偏轴聚焦功能，又可以实现类似图9中的螺旋传输功能，当然这种装置在制作、电极接线和电路设计上会更复杂一些。
另外，也可将以上单独的实施例进行各种组合而使用。比如，可将两个单独的第一实施例装置进行串联使用，此时这两级装置首尾相接，而且各自工作在不同的气压范围内，靠近离子源的一级工作气压典型值为5～20torr，另外一级工作气压典型值为0.5～2torr。这样离子在此组合装置中传输时会经过两次偏转，每次偏转的同时中性噪音都被降低，因此可以在仪器上得到更高的信噪比。也可以将图6所示的变化例与图5所示的变化例串联使用，此时图6装置工作在5～20torr气压范围内，图5装置工作在0.5～2torr气压范围内，离子从离子源进入图6装置后发生径向偏转，然后垂直出射进入图5装置，在电场作用下再偏转一次进入下级装置，这样的组合可进一步提高信噪比和最终的仪器灵敏度。
以上示例性的描述了本发明的实施例和各种变化例，本领域专业内人士可在以上的较佳实施例和变化例的基础上进行各种组合和替换，得到各种变化结构，但是这些变化结构都涵盖在本发明由权利要求书所定义的保护范围内。除此以外，其它基于本专利发明内容，但对专业内人士只需做细小改变、易于实现的变体，也在该专利内容保护范围之内。

Claims (18)

1.一种离子导引装置，其特征在于，包括：
多个环形组件，所述多个环形组件沿同一中心轴线并排分布，其中每个环形组件由多个分立的分段电极围成；
电源装置，其将相位相异的射频电压提供至所述每个环形组件的相邻的分段电极上，将相位相异的射频电压提供至沿所述中心轴线的相邻的分段电极上，且将直流电位提供至所述每个环形组件的分段电极上，其中，
所述直流电位的分布使离子在沿所述中心轴线方向运动时发生朝向所述离子导引装置径向的偏转，
在所述多个环形组件的至少一部分环形组件中，组成同一环形组件的多个分段电极的长度比例沿所述中心轴线变化。
2.根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述电源装置对所述多个环形组件的至少一部分环形组件的每个环形组件的相邻的分段电极，或者对所述多个环形组件的至少一部分环形组件的沿所述中心轴线的相邻的分段电极施加幅值、频率和占空比这三个参数中的至少一个为不同的射频电压，以使得离子沿所述中心轴线方向运动时发生朝向所述离子导引装置径向的偏转；且所述电源装置对所述每个环形组件的分段电极施加相同的直流电位。
3.根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，对沿所述中心轴线的相邻的环形组件上的分段电极叠加行波形式的直流电位。
4.根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述多个环形组件的至少一部分环形组件的径向尺寸沿所述中心轴线依次减小或者增大。
5.根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述多个环形组件的分段电极之间具有缺口，所述多个环形组件上的所述缺口连成的分割线为非直线。
6.根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述中心轴线为非直线。
7.根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述多个环形组件的至少一部分环形组件由2个分段电极组成。
8.根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述多个环形组件的至少一部分环形组件的形状为圆环。
9.根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述多个环形组件的至少一部分环形组件由多边形组件代替。
10.根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述离子导引装置在与沿所述中心轴线的平行的方向进一步具有离子引出装置，以将聚焦后的离子引入下一级真空。
11.根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述离子导引装置在所述多个环形组件的径向进一步具有离子引出装置，以将聚焦并偏转后的离子引入下一级真空。
12.根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述离子导引装置进一步具有抽气装置，以将中性气体成分沿与所述中心轴线平行的方向抽走。
13.根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述离子导引装置是串级质谱仪中的碰撞室。
14.根据权利要求1所述的离子导引装置，其特征在于，所述离子导引装置是离子迁移谱仪中的迁移管。
15.一种离子导引方法，其特征在于，包括：
设置环形组件的步骤，设置中心轴线重合的多个环形组件以组成离子导引装置，其中每个环形组件由多个分立的分段电极围成，在所述多个环形组件的至少一部分环形组件中，组成同一环形组件的多个分段电极的长度比例沿所述中心轴线变化；
提供电压的步骤，将相位相异的射频电压提供至所述每个环形组件的相邻的分段电极上，将相位相异的射频电压提供至沿所述中心轴线的相邻的分段电极上，且将直流电位提供至所述每个环形组件的分段电极上，其中，所述直流电位的分布使离子在沿所述中心轴线方向运动时发生朝向所述离子导引装置径向的偏转；
离子的引入和引出步骤，将离子沿与所述中心轴线平行的轴向的一侧引入离子导引装置，将所述离子在所述离子导引装置中经导引、偏转或聚焦后从与所述中心轴线平行的轴向的另一侧引出。
16.根据权利要求15所述的离子导引方法，其特征在于，将所述离子从沿与所述中心轴线平行的轴向的一侧引入所述离子导引装置，将所述离子在所述离子导引装置中经导引、偏转或聚焦后从被引入的同侧引出。
17.根据权利要求15所述的离子导引方法，其特征在于，将所述离子沿与所述中心轴线垂直的方向引入所述离子导引装置，将所述离子在所述离子导引装置中经导引、偏转或聚焦后从沿与所述中心轴线平行的方向的任意一侧引出。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，将所述离子从沿与所述中心轴线平行的方向的任意一侧引入所述离子导引装置，将所述离子在所述离子导引装置中经导引、偏转或聚焦后沿与所述中心轴线垂直的方向引出。
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