CN103890901A

CN103890901A - 质谱及其相关技术改进

Info

Publication number: CN103890901A
Application number: CN201280051953.XA
Authority: CN
Inventors: 罗瑞·卡利尼切科
Original assignee: Bruker Biosciences Pty Ltd
Current assignee: Shanghai Liangyou Group Co., Ltd.
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2012-11-05
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2032-11-05
Also published as: US20140312243A1; EP2774170A1; EP3089197A2; CN103890901B; WO2013063660A1; EP2774170A4; JP2014532965A; US9209006B2; EP2774170B1; EP3089197A3; JP5819539B2

Abstract

本发明提出一种离子导向装置，其包含由共轴布置的多根细长组件组成的离子导向器。其中每一根细长组件之间可以产生电场相互作用，用于引导离子流大体上沿着预定通路共轴传输。每一细长组件在离子导向器末端处或附近被加工成合适形状，从而形成一个能够接收大量离子的区域，每一细长组件被加工成合适形状从而使该区域基本朝沿通路离子流基本共线的方向会聚。

Description

质谱及其相关技术改进

技术领域

本发明涉及质谱及其相关技术的改进。特别地，本发明涉及用于质谱仪器的离子导向装置的改进。

背景技术

在本说明书中引述或讨论文件、操作或相关知识，此引述或讨论并不代表这些文件、操作或相关知识或其任意组合是优先于常识的，或者已知与试图解决本说明书中涉及的任何问题相关。

质谱是一种专门测量粒子质荷比的工具，可以对于样品的元素组成以及带有电荷的分子进行分析。

根据不同的测量需求，质谱采用不同的技术手段。质谱的一种方式涉及使用电感耦合等离子(ICP)火焰用于生成一个等离子体区域以将待测定或分析的样品引入。在这种模式下，等离子体使得样品蒸发并且发生离子化，样品产生的离子被引入质谱进行测定/分析。

由于质谱需要一个真空工作环境，从等离子体萃取和传输离子会涉及离子碎裂，这是由等离子体先后通过位于进样器中孔径约1mm的孔洞，以及截取器中孔径约0.4mm的孔洞而形成的(这通常分别称作取样锥和截取锥)。

现有技术中质谱仪器配置存在一些问题，目前已发现其会降低测定灵敏度。

现有技术设置的另一个问题是碰撞引起的散射和较低的离子传输率。通常质谱在残余气体氛围中工作，碰撞气体的气体颗粒经常与正在传输的离子发生碰撞，从而使得这些离子从预定的飞行方向上发生偏转与散射。这种碰撞会降低信号灵敏度。某些质谱利用特殊的碰撞/反应池(引入碰撞气体增压并结合多级杆离子控制系统)来操纵、控制和(或)过滤离子束。在这种情况中，在压力下保持的碰撞气体引起的碰撞散射仍旧是一个问题。

发明内容

根据本发明的第一个主要方面，本发明提供了一种共轴布置的多级杆的离子导向装置，这些多级杆能够通过相互之间的电场作用使得离子流基本上共轴沿预定通路运动，每根杆在毗邻共轴的区域具有一个沿其部分径向改良的横断面。

通常改良的横断面朝向共轴。

改造的横断面最好基本一致。在一个实施例中，改造为使横断面呈锥形。在另一实施例中，改造为使横断面呈凹形或凸形(向共轴凹或者凸)。当然，对极杆横断面的其它改造也包含在本发明范围内。

通常根据本发明改良极杆的内表面。

改良的横断面可能会导致极杆的内表面会聚。或者，改造会导致极杆向外发散。

根据本发明的第二个主要方面，本发明提出的离子导向装置包括：

离子导向器组成包括：

多根共轴细长组件，每一细长组件能够相互之间产生电场相互作用，从而引导离子流大体上沿着预定通路共轴传输；每一细长组件在离子导向器末端处或附近被加工成合适形状，从而(至少部分)形成一个能够接收大量离子的区域，每一细长组件被加工成合适形状从而使该区域基本朝沿通路离子流基本共线的方向会聚。

在一个实施例中，该区域加工成这种形状能够向离子传输通路引导或聚焦接收的大量离子。这种情况下，传输通路大体上共轴共中心。

在一个优选的实施例中，该区域在传输器最初接收离子的一端尺寸较大，而其相反的一端则尺寸较小。因此，该区域具有取向性，尺寸较大一端接收的离子会朝尺寸较小的一端流动。在这种设置下，尺寸较小的一端毗邻离子流过离子导向装置通道的起始部分。换句话说，其尺寸(例如该区域的有效半径)随离子流方向沿共轴距离连续变化。

离子导向装置还可包括供离子离开装置的出口。这个出口最好与离子流预定通路终点位置一致。

此配置的实施例被认为能够使离子朝通路加速，从而即使在加压情况下，离子仍然能够高效通过离子导向装置传输。这种设计被认为能够提高离子在质谱内的迁移率从而提高质谱信号强度。

在一个实施例中，细长组件末端的形状可以使该区域的外延以线性方式向共轴方向会聚。因此，细长组件朝共轴方向的内沿部分(里面部分)应该加工成可界定处该区域外延的形状。在一个实施例中，里面部分的形状使得细长组件末端呈锥形(沿各细长组件的长轴方向)。

但朝共轴方向的区域会聚可以设计为曲线型的。

细长组件的形状可以是截断或类似的形状。通常这种截断形状可在细长组件一端提供一个基本平整的加工面区域。但可以理解的是，可以将这些加工面区域加工成内凹或外凸形。

在最简实施例中，可布置细长组件呈彼此平行状态。

细长组件在沿其各自径向的大部分具有相同的横断面。该截面可以是圆形或者其他合适的形状。

在一个实施例中，离子导向装置由四根大体相互平行的金属细长组件组成。

离子导向器可能需要通过支架固定，支架由一个或者多个支撑组件组成，以确保离子导向器位于相对周围组件合适的位置上，例如质谱仪的典型组件。细长组件的一般配置和支撑结构可以参考成熟的技术文档，这里不再赘述，但本发明布置的一个优势在于无需设计或开发适合于每一细长组件彼此方向不同的内部布置的定制支架。界定接收离子区域的细长组件的特殊和不同形状使得细长组件可在现有或标准支架设置中固定。

每个细长组件采用的材料应该能够保证组件之间实现正常电场相互作用以控制离子流基本沿着预定通路。从专业角度来说，即可以按彼此合适相互作用的射频信号(RF)电场与直流信号(DC)电场来设置多级杆。在一种形式中，提供一种多相系统，其中第一组杆由两根或者多根极杆组成，与第一相通过电场相互作用，而第二组杆由另两根或者多根极杆组成，与另一相通过电场相互作用。可以理解的是，控制组件间电场相互作用是复杂的，且已非常成熟的现有技术，这里不加赘述。

基于上述内容，可以理解的是，细长组件端部可加工成不同形状，从而其可界定该区域的外延，其内可接受大量离子，并向预定的离子飞行通路聚焦。目前已发现，这在提高通过离子导向装置的离子流质量方面具有优势效应。

细长组件互相共轴可以是非直线的，这样该区域以及离子离开离子导向装置的出口在空间上可彼此分离。例如，在一个实施例中，该区域基本上与第一个轴共中心，而离子导向装置出口基本与第二个轴共中心。

所以，通常情况下，该离子导向装置的第一个轴和第二个轴可以安排在彼此共中心的一条轴线上，但第一个轴和第二个轴在空间上可能彼此分开。因此，可以理解的是，离子飞行通路可以是非直线的，而多数情况下包含基本为曲线的一端或一段。

细长组件的几何构造与排布方式将极大地影响着离子传输通路的形状。

根据本发明的第三个主要方面，本发明提出的离子导向装置包括：

离子导向器组成包括：

多根共轴细长组件，每一细长组件彼此能够产生电场相互作用，从而引导离子流大体上沿着预定通路共轴传输；每一细长组件在离子导向器末端处或附近被加工成合适形状，从而(至少部分)形成第一个能够接收大量离子的区域；细长组件在离子导向器第二端(与第一端相对的离子离开离子导向装置的位置)界定的(至少部分)第二区域以及，细长组件的布置实现界定第一和第二区域之间的通路；每根细长组件在各自末端的构型可以使第一区域基本朝轴向会聚,而第二区域基本从轴向沿离子流通路方向分散。

第一区域的构造基本与本发明第一方面所述区域类似。

在某些实施例中，第二区域的构造采用第一区域构造的镜像。在这方面，第二区域的形状为离子离开离子导向器的一端的尺寸大于接收来自第一区域离子的相反端的尺寸。因此，其尺寸(例如，第二区域的有效截面半径)随离子流方向的共轴距离而改变。不受理论限制，一般认为(计算机建模辅助下)，该实施例设计对于提高或提升离子离开离子导向装置的离子流传输效率非常有帮助。因此，这种布局方式被证明能够有效提高离子在质谱内的迁移率，从而有效提高质谱的信号强度。

第一区域与第二区域在空间上可以彼此分开。

目前已发现，由于至少第一区域的会聚作用，离子导向装置的极杆形状具有排斥任何因碰撞池(位于第一区域)内物理与化学反应生成的副产物的作用。

根据本发明的另一个主要方面，本发明提供了一种共轴布置的多级杆的离子导向装置，这些多级杆能够通过相互之间的电场作用使得离子流基本上共轴沿预定通路运动，每根极杆具有一个沿其部分径向相对于预定离子通路的改良的内表面。

根据本发明的另一主要方面，本发明还提出了包含根据本发明上述方面中的任一实施例的由离子导向器组成的碰撞池或离子导向装置。

碰撞池优选包含一个腔室，该腔室中安放有离子导向装置。这个腔室最好基本密闭，这样其可容纳一种由一种或者多种预定气体组成的气体。这些气体包括但不限于：氨气、甲烷、氧气、氮气、氩气、氖气、氪气、氙气、氦气或者氢气，以及这些气体中两种或者多种的混合气体，用以和等离子体中获取的离子进行反应。可以理解的是，这里不能列举所有示例，但还有许多其它气体或者其组合可为在此碰撞池中使用。

该腔室可能包含一个进气口，将气体引入碰撞池。该腔室还包含一个出气口，气体可从此处排出，从而可以补给内部气体。

该腔室可包含一个离子入口，可将离子引入第一区域。而且，该腔室可包含一个离子出口，供离子离开碰撞池。

在一个实施例中，该腔室的离子入口与离子出口分别为腔室中形成的两个独立孔洞。在一种形式中，离子入口与离子出口位于该腔室相对的两面上，且彼此共中心。

对于第一区域和第二区域彼此分开的实施例，所述腔室壁上的一个合适位置上将设置离子入口，这样第一区域可捕获离子，同时将设置离子出口，这样离子可从第二区域通过并飞出。因此，离子入口将通常与第一区域共中心，而离子出口基本与第二区域共中心。

根据本方面的另一主要方面，本发明提出一种质谱，其具有一种产生沿所需通路传输的定向离子束的离子源，检测方法以及至少一种根据本发明上述定义方面的任一实施例的至少一种离子导向器或离子导向装置。

根据本方面的另一主要方面，本发明提出一种质谱，其具有一种产生沿所需通路传输的定向离子束的离子源，检测方法以及至少一种根据本发明碰撞池方面的上述任一实施例的至少一种碰撞池布局。

根据本发明的另一主要方面，本发明提出一种改良现有离子导向装置的方法，这样该装置可提供一种根据本发明上述方面中的任一实施例。

附图说明

下面将仅通过示例结合任何一张或多张附图对本发明的实施例详细说明如下：

图1示根据本发明的一个实施例的离子导向装置的透视图；

图2示图1所示实施例的横断面图；

图3示根据本发明的另一实施例的离子导向装置的透视图；

图4示图3所示实施例的横断面图；

图5示根据本发明的一个实施例的具有离子导向装置的碰撞池的一个实施例的示意图；

图6示图5所示碰撞池实施例的示意图，其进一步显示沿离子导向装置入口区域所选位点的数个离子密度横断面图；

图7示图5与图6所示实施例中可能的离子流计算机模拟示例；

图8示根据本发明的另一实施例的具有离子导向装置的碰撞池的另一实施例的横断面示意图；

图9示图8所示碰撞池的另一种构型的横断面示意图；

图10A示根据本发明布局的另一实施例的端视图，查看方向为从离子流离开系统处向离子流轴向上游看；

图10B示图10A所示实施例的印模入口区的端视图，查看方向为看向离子流的下游；

图11A示一个可被改造从而获得本发明所述构造的离子导向装置的透视图；以及

图11B示图11A所示离子导向装置的进一步透视图。

具体实施方式

简而概之，本发明的布局实施例及其在反应池中的应用，将在电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)装置部分详细介绍。然而，可以理解的是，所述离子传输以及碰撞池布局可用于任何质谱仪，包括采用任何类型的碰撞气体(包括但不限于多级杆碰撞或者反应池)布局用于选择性离子碎裂、衰减、反应、碰撞散射、操控以及用于质谱图调整的离子重新分配。

以下质谱仪均可受益于本发明的原理：大气压电离源(低压与高压等离子体离子源均可使用)质谱，例如电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)，微波等离子体质谱(MP-MS)或者辉光放电质谱(GD-MS)或者光学等离子体质谱(如激光诱导等离子体质谱)，气相色谱-质谱(GC-MS)，液相色谱-质谱(LC-MS)和离子色谱-质谱(IC-MS)。而且，其它离子源可能包括但不限于,电子轰击(EI)，实时直接分析(DART)，解吸附电喷雾(DESI)，流动大气压辉光(FAPA)，低温等离子体(LTP)，介质阻挡放电(DBD)，氦等离子体(HPIS)，解吸附大气压光子(DAPPI)，大气压或者常压解吸附(ADI)。专业人员会发现我们在这里并没有列举所有的离子源，但是其它未提到以及还在研发的不同离子源的质谱均可受益于本发明所述方法。

简单来说，ICP-MS仪经常利用一个康帕尔格(Campargue)型等离子体进样口将样品离子化产生的离子引入质谱仪。这种配置的进样口通常由2个电接地部件组成：第一个部件通常是指进样器(又称进样锥)，其与等离子体毗邻作为采集等离子体产生的样品离子入口；第二个部件通常称为截取器(又称截取锥)，其位于进样器下游，离子需要通过这里最终进入质谱仪。截取器通常包括一个供离子通过的小孔。

设置进样器和截取器主要是为了将离子(通过各自小孔)引入质谱仪操作所需的真空系统。质谱的真空通常由一个多级泵装置产生并维持，其中一级泵将去除伴随等离子体进入质谱的大量气体。一个或者多个高级真空泵还可用来在离子到达质谱检测器前进一步真空化(即降低气压)。

大多数系统都提供离子光学或提取透镜装置，其紧邻截取器之后，主要用来提取等离子体中的离子。

图1示所述离子导向装置2的一个实施例,其包括一个具有共同X轴的四根极杆或组件12的离子导向器10。选择能够产生电场相互作用的极杆12，从而引导离子流(6)沿着预定的通路P传输，通路P与X轴基本共线。每根极杆12沿其部分径向具有改良的横断面。

在所示实施例中，在离子导向器10末端9处或附近加工每根极杆12的形状，以形成一个可接收大量离子的区域24。每根极杆12经构型加工使得区域24基本向离子流方向A朝共轴X会聚。可以理解的是，细长组件的布置方式也可以与图1所示不同。例如图10A，10B，11A和11B(为了保持与当前叙述一致，采用类似的参考编号)所示的其它实施例。

再次参考图1所示的实施例，四级杆的四根极杆12基本相互平行，均为圆形的横断面，且沿各自径向保持一致。极杆12采用金属材料制成，这样极杆之间实现正常电场相互作用以控制离子流基本沿所需通路P传输。

从专业角度来说，即可以按彼此合适相互作用的射频信号(RF)电场与直流信号(DC)电场来设置极杆12。在一种形式中，提供一种多相系统，其中第一组杆(由两根或者多根极杆12组成)与第一相通过电场相互作用，而第二组杆(由两根或者多根极杆12组成)与另一相通过电场相互作用。可以理解的是，控制组件间电场相互作用是复杂的，且已非常成熟的现有技术，这里不加赘述。

区域24经过构型加工能够引导并且聚焦大量的离子沿所需通路P传输。对于所示布置，通路P基本上与共轴X共中心。

图2示图1所示离子导向装置的横断面。区域24布局和朝向使得在离子在半径为R1(测量的共轴X至区域24有效外围的有效半径)的末端接收，并流向比R1略小的半径为(R2)的相反端。由于该示例中的会聚为线性，区域24的尺寸(例如有效半径)随离子流A方向沿共轴X的距离连续变化(减小)。

极杆12的一端被加工成沿极杆自身轴向横断面逐渐变小的锥形。这样极杆12的横断面积随极杆长度(线性)连续变化。因此，如图所示，极杆12内表面(极杆内部朝向共轴X的部分)被加工成为锥形(沿着每个细长组件各自的轴方向)。清晰所示，这样最终会把极杆的一端截断。这种截断可在极杆12一端提供一个基本平整的改良表面区域28。可以理解的是，改良表面区域28可以被设计成内凹或者外凸形状，或根据需要和具体情况适合的任何其他表面形状。对极杆12横断面进行的其它改良都应属于本发明的范畴。

可以理解的是，本发明所有的实施例中都是根据本发明针对极杆的内表面进行改良的。而且，改良后的横断面可使得极杆内表面呈会聚状态。同样内表面也可以呈发散趋势(后面详细讨论)。

此配置的实施例被认为能够使离子朝通路P加速，从而即使在加压情况下(为提高碰撞池的反应效率)，离子仍然能够高效通过离子导向装置2传输。这种设计能够帮助提高离子在质谱仪内部的迁移效率，从而从根本上提高质谱信号强度。

离子导向装置2还包括一个质量分选器16，其还包含四级杆18，后者也位于共轴X附近。

优选地,离子导向器与质量分选器需要通过一个支架组件(参见图3中的物件54与图5中的物件56)固定在质谱仪上,支架组件包含一个或者多个支撑元件,确保离子导向器与质量分选器固定在相对于周围组件合适的位置上,例如质谱仪的典型组件。极杆12的一般配置和支撑结构可以参考成熟的技术文档，这里不再赘述，但本发明布置的一个优势在于无需设计或开发适合于每一细长组件彼此方向不同的内部布置的定制支架。界定区域24(接收离子)的极杆12的特殊和不同形状使得细长组件可在现有或标准支架设置中固定。

可以理解的是，离子导向器10末端9经过构型加工，这样极杆12可界定,至少部分,区域24的外围,从而使离子(6)可朝通路P接收和聚焦。目前已发现，这样具有提高通过离子导向装置2的离子流质量的优势，用以提高质谱检测器对离子流的检测信号灵敏度(未显示)。

图3与图4示根据本发明的离子导向装置30的另一实施例，其具有四根细长但弯曲的组件34，四级杆模式，但是其中极杆34采用曲线构,与曲线轴Y平行。如图4所示，每根细长组件34需要经过构型加工从而使通路C基本上与组件34的轴线形状相一致。

如图5、6、8和9所示，本发明提出的离子导向装置可以用在质谱碰撞池与反应池中(以下简称碰撞池)。碰撞池通常含有一种或者多加压气体，例如氨气、甲烷、氧气、氮气、氩气、氖气、氪气、氙气、氦气或者氢气，这些气体与离子发生反应，可以帮助消除无用的干扰物质。

碰撞池可以采用一种碰撞气体，也可以采用两种或者多种碰撞气体的混合气。还可配置碰撞池从而能够增加气压以提高离子流过滤程度。可以理解的是，这里不能列举所有示例，但还有许多其它气体或者其组合可为在此碰撞池中使用。

图5与图6示碰撞池系统60，其包含一个由细长组件86(沿共轴X布置)组成的简化离子导向装置。该离子导向装置具有图1至图4中所述和所示实施例的众多特征。相应地，保留了图中相应参考编号(如适用)。

在碰撞池实例中，细长组件86界定会聚区域24的构型被认为具有具有排斥任何因第一区域内物理与化学反应生成的副产物的作用。

撞池系统60还包含一个腔室62，其基本密闭从而可以保持由一种或者多种预定碰撞气体组成的气体。而且，该腔室还有内部压力监测与控制装置。

腔室62包含一个可供气体进入碰撞池系统60的进气口61。腔室62还包含一个出气口(图中未示)，气体可通过其排出，从而可以补给或调整内部气体。

该腔室62可包含一个离子入口68，可将离子64引入区域24。该腔室62可包含供离子离开(76)区域24从而离开碰撞池系统60的离子出口71。离子入口68与离子出口71都与共轴X共中心。

腔室62的离子入口68与离子出口71分别以孔洞形式位于腔室上，在一种形式中，其分别位于腔室62相对的腔室壁上。

图6示沿区域24共轴X不同横断面(图6中标记为I、II、III和IV)对应的四张离子密度分布图(计算机建模技术模拟结果)。从该结果可以清楚看到，随着区域24向共轴X收缩，预计离子密度分布区域横断面积也在缩小。图7示计算机模拟的离子流在碰撞池内通过离子导向器时的离子流图。

图8示另一碰撞池系统100，其中离子导向器第二端72(与第一端9相对)具有第二区域110，离子从该处离开离子导向装置。细长组件105的布置界定了第一区域24至第二区域110之间的通路F。细长组件105的两端均被构型，使得第一区域24基本沿共轴X方向(离子流方向A)会聚，第二区域110基本沿共轴X轴方向(离子流方向A)发散。值得注意的是，细长组件105端部截断界定了第二区域110，其提供了一个改良的表面区域28'。此离子导向装置实施例被认为有助于提高或提升离子离开离子导向装置的离子流传输效率。因此，这种布局方式被证明能够有效提高离子在质谱内的迁移率，从而有效提高质谱的信号强度。

图9示另一碰撞池系统120,其基本具有图8所示实施例的相同特征，但可清楚看到细长组件105具有曲线形130,从而形成区域24与区域110。

可以理解的是，可以碰撞池中采用离子入口区域与离子出口区域彼此分开(使用曲线形组件布置)的离子导向装置。对于第一区域24和第二区域110彼此分开的实施例，所述腔室62壁上的一个合适位置上将设置离子入口68，这样第一区域24可捕获离子，同时将设置离子出口71，这样离子可从第二区域110通过并飞出。因此，可以理解的是，离子入口68将通常与第一区域24共中心，而离子出口71基本与第二区域110共中心。

可以理解的是，该发明的一个优势在于，提出了一种适合现有的离子导向装置的改进与加工方法，从而可以利用本发明。图11A与11B示一种现有的离子导向装置200(极杆12与支架(54)的编号均与之前叙述中采用编号一致)。

在最简单的情况下，可按需加工每一根极杆12，从而使之沿各自径向内沿的横断面被加工成合适形状。因此，可以理解的是，每一个现有的离子导向装置可通过改造极杆12进行适当配置，从而其横断面基本与本专利中所述和附图所示的任何实施例基本一致。这样，可以理解的是，在大多数情况下，仅需要改造极杆12，从而避免需要定制支架装置(或确实改造现有支架装置)。从这点上看，本发明可以应用于所有现行离子导向装置。

每一个此类细长组件的加工可能会受到现有技术已知的合适加工精度技术以及设备的影响，从而会受益于本发明的原理。

本发明的描述以及权利要求书部分提到的“组成”或“包括”一词并不限制本发明排除任何修改方案或添加方案。本领域技术人员将非常容易判断对于本发明的改良与改进。这些对于本发明的改良与改进也在包含本发明的范畴之内。

Claims

1.一种共轴布置的多级杆的离子导向装置，所述多级杆能够通过相互之间的电场作用使得离子流基本上共轴沿预定通路运动，每根杆在毗邻共轴的区域具有一个沿其部分径向改良的横断面。

2.一种根据权利要求1所述的离子导向器，其特征是横断面经过加工后指向共轴。

3.一种根据权利要求1或2所述的的离子导向器，其特征是极杆应该被加工成为从沿极杆轴线向自由端横断面逐渐减小的锥形形状。

4.一种根据权利要求1或2所述的的离子导向器，其特征是横断面可以加工成为向共同轴内凹或者外凸的形状。

5.离子导向装置包括：

离子导向器组成：

6.一种如权利要求5所述的的离子导向装置，其特征是该区域的构型能够向离子传输通路引导或聚焦接收的大量离子。

7.一种根据权利要求5或6所述的的离子导向装置，其特征是该区域在传输器最初接收离子的一端尺寸较大，而其相反的一端则尺寸较小。

8.一种根据权利要求5或6所述的的离子导向装置，其特征是该区域的尺寸(例如该区域的有效半径)随离子流方向沿共轴距离连续变化。

9.一种根据权利要求5至8中任一权利要求所述的的离子导向装置，其特征是细长组件末端的形状可以使该区域的外延以线性方式向共轴方向会聚。

10.一种根据权利要求5至9中任一权利要求所述的的离子导向装置，其特征是每一细长组件里面部分的形状使得每一细长组件末端呈锥形(沿各细长组件的长轴方向)。

11.一种根据权利要求5至10中任一权利要求所述的的离子导向装置，其特征是每一根极杆被加工成斜截构型或者类似构型。

12.一种根据权利要求11所述的的离子导向装置，其特征是截断形状为每一细长组件端部提供一个改良的表面区域，所述表面区域基本平整。

13.一种根据权利要求5至12中任一权利要求所述的的离子导向装置，其特征是具有一与离子流预定通路终点位置一致的出口。

14.一种根据权利要求5至13中任一权利要求所述的的离子导向装置，其特征是离子导向器需要通过支架固定，支架由一个或者多个支撑组件组成，以确保离子导向器位于相对周围组件合适的位置上，例如质谱仪的典型组件。

15.离子导向装置包括：

离子导向器组成包括：

-多根共轴细长组件，每一细长组件能够相互之间产生电场相互作用，从而引导离子流大体上沿着预定通路共轴传输；每一细长组件在离子导向器末端处或附近被加工成合适形状，从而(至少部分)形成一个能够接收大量离子的区域，每一细长组件被加工成合适形状从而使该区域基本朝沿通路离子流基本共线的方向会聚；

-细长组件在离子导向装置第二端(与第一端相对的离子离开离子导向装置的位置)界定的(至少部分)第二区域以及，细长组件的布置实现界定第一和第二区域之间的通路；

-每根细长组件在各自末端的构型可以使第一区域基本朝轴向会聚,而第二区域基本从轴向沿离子流通路方向分散。

16.一种根据权利要求15所述的离子导向装置，其特征是第二区域的形状为离子离开离子导向器的一端的尺寸大于接收来自第一区域离子的相反端的尺寸。

17.一种根据权利要求15或16所述的的离子导向装置，其特征是第一区域与第二区域在空间上彼此分开。

18.一种共轴布置的多级杆的离子导向装置，这些多级杆能够通过相互之间的电场作用使得离子流基本上共轴沿预定通路运动，每根极杆具有一个沿其部分径向相对于预定离子通路的改良的内表面。

19.一种碰撞池，其包含一种根据权利要求1至4或者权利要求18的离子导向器，或者一种根据权利要求5至17中任一权利要求的离子导向装置。

20.一种质谱，其具有一种产生沿所需通路传输的定向离子束的离子源，检测方法以及至少一种根据权利要求1至4或者18的离子导向器，或者根据权利要求5至17中任一权利要求的离子导向装置。

21.一种质谱，其具有一种产生沿所需通路传输的定向离子束的离子源，检测方法以及至少一种根据权利要求19的碰撞池。