CN103959427A - 电离装置 - Google Patents
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Abstract
描述了电离装置，其具有至少两种电离模式，并且可以在这两种操作模式之间切换。说明性地，该电离装置可以在光电离(PI)模式与电子电离(EI)和PI的组合模式(EI/PI模式)之间切换。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年11月30日提交的序列号13/307641题为“电离装置”的美国专利申请，其全部内容通过引用并入本申请。
背景技术
光电离(PI)涉及将所需波长的光引至未知的气体样品来诱导电离。通过光化学应用比如软电离和光裂解，PI可以用来方便检测未知气体样品的成分。例如，来自电磁波频谱的真空紫外线(VUV)区域的光在PI应用中是特别有用的，因为VUV光子(通常6eV-124eV)的能量对应于大多数化学物质的电子激发和电离能量。
电子轰击电离(EI)涉及在未知的气体样品中引导具有所需动能的电子来诱导样品气体的分子的电离和裂解。
通过EI的裂解通常称为“硬”电离。与此相反，PI源用作“软”电离源，因为样品分子比在使用EI源时更少裂解。由PI源所提供的分子的更少裂解可能比公知的EI源更大程度地产生分子离子信号。
虽然由PI源所提供的相对较小程度的裂解在某些应用比如未知化合物的鉴定中是有用的，但是由EI源所产生的裂解模式提供的信息往往很有用但却可能不被采用PI源的光裂解所实现。
因此，所需要的是电离装置及方法的使用允许由EI和PI有选择性的电离。
附图说明
参照附图并结合下面的详细说明书，代表性实施例得以最好地理解。需要强调的是，各个特征并非一定按比例绘制。实际上，为了讨论清楚起见，可以任意地增加或减少尺寸。考虑到适用性及实用性，类似的附图标记指代类似的元件。
图1示出了根据代表性实施例的质谱仪的简化示意图。
图2示出了根据代表性实施例的电离装置的简化示意图。
图3示出了根据代表性实施例的电离装置的剖视图。
图4示出了根据代表性实施例的将样品气体暴露至激发光的方法的流程图。
具体实施方式
应当理解的是，本文所使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，并非旨在是限制性的。除了所定义术语的技术和科学的含义之外，所定义的术语在本教导的技术领域中被通常理解和接受。
如在本说明书及所附权利要求书中所用，术语“一”、“一个”和“特指的那个”包括单数和复数的指代物，除非上下文另有明确规定。因此，例如，“一装置”包括一个装置和多个装置。
如在本说明书及所附权利要求书中所用，并且除了其普通的含义之外，术语“基本”或“基本上”是指具有可接受的限度或程度。例如，“基本上被取消”是指本领域技术人员认为在本教导的上下文中取消是可以接受的。
如在本说明书及所附权利要求书中所用，并且除了其普通的含义之外，术语“约”是指对于本领域普通技术人员来说在可接受的限度或量内。例如，“大约相同”是指本领域普通技术人员将会认为被比较的项目是相同的。
在下面的详细描述中，为了解释而不是限制的目的，对公开了具体细节的代表性实施例进行了阐述，以便提供本教导的全面理解。公知的装置、材料以及制造方法的描述可被省略，以便避免模糊本示例实施例的描述。然而，可以根据下面描述的代表性实施例，使用在本领域普通技术人员的能力范围内的这样的装置、材料及方法。此外，要理解的是，附图中所描述的电气部件和连接的各种配置是说明性的，因此可以在不脱离本教导的范围的情况下变化。
应当理解的是，可用于本文的相对术语，比如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“左边”、“右边”、“垂直”以及“水平”，用来描述相对彼此的各个元件的关系，如在附图中所示。应当理解的是，除了在附图中所描述的方位之外，这些相对术语旨在包含装置和/或元件的不同方位。例如，如果该装置相对于附图中的视图是倒置的，则被描述为在另一元件“上方”的元件例如现在将位于该元件的“下方”。同样地，如果该装置相对于附图中的视图旋转了90度，则被描述为“垂直”的元件例如现在将是“水平”的。
一般而言，并且如结合代表性实施例更充分地描述，本教导涉及电离装置，其具有至少两种电离模式，并且可以在相对短的持续时间(例如，1毫秒至9毫秒或更少)内在这两种模式之间切换。例如，本发明提供了一种电离装置，其可以在光电离(PI)模式和电子电离(EI)和PI的组合模式(EI/PI模式)之间快速切换。说明性地，除对具有本公开益处的领域中的普通技术人员来说将很明显的其他应用外，本教导的电离装置被计划用于质谱仪中。
在代表性实施例中，电离装置包括配置成产生等离子体的等离子体源。所述等离子体包括光、等离子体离子和等离子体电子。所述电离装置还包括：等离子体偏转装置，其设置在所述等离子体源与电离区域之间；以及电子加速装置，其设置在所述等离子体源与电离区域之间。所述等离子体偏转装置和电子加速装置配置成在第一时间间隔期间建立第一电场并且在第二时间间隔期间建立第二电场。所述第一电场基本上防止等离子体电子和等离子体离子进入所述电离区域，同时允许光到达电离区域。所述第二电场基本上防止等离子体离子进入电离区域，同时允许光到达电离区域。
在另一代表性实施例中，公开了一种将电离区域中的样品气体暴露至电离源的方法。所述方法允许选择性地将样品气体暴露至EI或EI/PI电离。所述方法包括：产生包括光、等离子体离子和等离子体电子的等离子体；在第一时间间隔期间建立第一电场，以基本上防止等离子体电子和等离子体离子进入电离区域；以及在第二时间间隔期间建立第二电场，以加速等离子体电子朝向电离区域并且基本上防止等离子体离子进入电离区域。
图1示出了根据代表性实施例的质谱仪100的简化示意图。框图是以更通用的格式绘制的，因为本教导可应用于各种不同类型的质谱仪。如应像本说明书继续所理解，可以结合质谱仪100使用代表性实施例的装置和方法。因此，质谱仪100用于获得代表性实施例的装置和方法的功能及应用的更全面的理解，而并非旨在限制这些功能及应用。
质谱仪100包括离子源101、质量分析器102和检测器103。离子源101包括电离装置104，其配置成电离气体样品(图1中未示出)并且将离子提供给质量分析器102。下面根据代表性实施例对电离装置104的细节进行描述。质谱仪100的其他部件包括对于本领域普通技术人员来说公知的设备且未被详细描述，以避免模糊代表性实施例的描述。例如，除其他类型的质量分析器外，质量分析器102可以是四极质量分析器、离子阱质量分析器或飞行时间(TOF)质量分析器，并且检测器103可以是用在质谱仪中的许多公知的检测器之一。
控制器105连接在检测器103与电源106之间，该电源连接至电离装置104。如下面更充分地所述，除其他功能外，控制器105配置成控制由电源106施加至电离装置104的电极(图1中未示出)的电压的幅值和持续时间，以允许将离子源101选择成PI源或EI/PI源，这取决于所期望的光谱数据。
根据代表性实施例，基于来自控制器105的控制信号，电源106配置成选择性地将直流(DC)电压或随时间变化(AC)的电压或这两者施加至电离装置104的电极(未在图1中示出)。在一代表性实施例中，基于来自控制器105的信号，电源106配置成选择性地将DC电压或具有DC偏移值的随时间变化的方波电压施加至电离装置104的电极。
如下面更充分地所述，选择性地将电压施加至电离装置104的电极导致在第一时间间隔期间建立第一电场，其基本上防止等离子体电子和等离子体离子进入电离装置104的电离区域；以及在第二时间间隔期间建立第二电场，其加速等离子体电子朝向电离区域并且基本上防止等离子体离子进入电离区域。因此，在第一时间间隔期间，只有等离子体光子到达电离装置104的电离区域，而在第二时间间隔期间，等离子体光子和等离子体电子都被允许到达电离区域，其中电子由第二电场加速。因此，在第一时间间隔中，电离装置104用作PI装置，在第二时间间隔中，电离装置104既用作PI装置也用作EI装置。
更一般地，并且有利地，用户可以对控制器105编程来将信号提供给电源106，从而使电离装置104用作PI装置(有时在本文中称为PI模式)，其仅允许对于特定时间间隔的样品的PI。在另一时间间隔中，用户可以对控制器105编程来将信号提供给电源106，从而使电离装置104用作PI装置和EI装置(有时在本文中称为EI/PI模式)，其允许对于特定时间间隔的样品的PI和EI。因此，用户可以协调在第一时间间隔期间PI数据的收集和在第二时间间隔期间PI数据与EI电离数据的收集。此外，根据本教导，用户可以对控制器105编程来将信号提供给电源106，从而使电离装置104可以在相对短的持续时间(例如，1毫秒至9毫秒或更少)内在EI模式和EI/PI模式之间切换。
通过使用软件、固件、硬连线逻辑电路或它们的组合，控制器105可以由处理装置比如处理器或中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或它们的组合被全部或部分地实现。下面结合代表性实施例，提供了控制器105的功能的某些方面的细节。在一些实施例中，控制器105被实现在用于质谱仪100中的或作为独立装置的实时操作系统(OS)上。当使用处理器或CPU时，包括存储器(未示出)，其用于存储控制信号从控制器105至电离装置104的可执行软件/固件和/或可执行代码。存储器可以是任何数量、类型和组合的非易失性只读存储器(ROM)和非易失性随机存取存储器(RAM)，并且可以存储各种类型的信息，比如可由处理器或CPU执行的计算机程序和软件算法。存储器可以包括任何数量、类型和组合的有形计算机可读存储介质，比如磁盘驱动器、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除和可编程只读存储器(EEPROM)、CD、DVD、通用串行总线(USB)驱动器等等。
图2示出了根据代表性实施例的电离装置200的简化示意图。电离装置200可以实现在离子源101中作为电离装置104。电离装置200包括等离子体源201和电离区域202。根据代表性实施例，等离子体源201是VUV源，其中VUV光通常被定义为波长范围在10nm-200nm的光。说明性地，等离子体源201可以是比如在James E.Cooley等人共同拥有的题为“MicroplasmaDevice with Cavity for Vacuum Ultraviolet Irradiation of Gases and Methods ofMaking and Using the Same”的美国专利申请12/613643中所描述的等离子体源。本专利申请(公开为美国专利申请公开20110109226)的公开内容专门通过引用并入本文。
等离子偏转装置203和电子加速装置204串联地设置在等离子体源201与电离区域202之间。在图2所示的实施例中，等离子偏转装置203设置成紧邻等离子体源201，电子加速装置204设置成紧邻电离区域202。要注意的是，等离子体偏转装置203和电子加速装置204的顺序可以被“切换”。在此替代的配置中，等离子体偏转装置203设置成紧邻电离区域202，电子加速装置204设置成紧邻等离子体源201。如果选择了此替代的配置，则对随时间变化的电压源(如下所述)和静态电压源(如下所述)的连接将不同于图2所示的配置。
如下面更充分地所述，在一种操作模式中，等离子体偏转装置203和电子加速装置204配置成整齐地操作来选择性地偏转等离子体电子205和等离子体离子206，以基本上防止等离子体电子205和等离子体离子206到达电离区域202，并且只允许等离子体光子207到达电离区域202。在另一种操作模式中，等离子体偏转装置203和电子加速装置204配置成整齐地操作来选择性地偏转等离子体离子206并且加速等离子体电子205朝向电离区域202，同时允许等离子体光子207到达电离区域202，在前者操作模式中，只有等离子体光子207到达电离区域202，且电离装置200用作PI装置。在后者操作模式中，等离子体电子205和等离子体光子207都到达电离区域202，且电离装置200用作PI装置和EI装置(EI/PI装置)。
等离子体偏转装置203包括第一偏转电极208和第二偏转电极209。同样地，电子加速装置204包括第一加速电极210和第二加速电极211。等离子体偏转装置203连接至随时间变化的电压源212，其配置成施加具有最大电压+V和最小电压0V的随时间变化的电压。电子加速装置204连接至静态(DC)电压源213，其提供电压(负)-V。基于来自控制器105的控制信号，电源106可以配置成交替地用作随时间变化的电压源212和静态电压源213。因此，上述的各种电位差以及它们产生的电场可以以随时间变化的方式和以静态的方式由控制器105选择性地施加。
从随时间变化的电压源212输出的电压的时间变化导致电离装置200以随时间变化的方式用作EI装置及用作EI/PI装置。
特别地，因为等离子体偏转装置203和电子加速装置204的相应电极的所示的电连接，所以第一和第二偏转电极208、209相对于第一和第二加速电极210、211被负向偏压，第一和第二加速电极210、211连接在一起并接地，如图2所示。
当第一和第二偏转电极208、209之间的电位差很大(即，+V)时，第一电场214建立在正交于等离子体源201与电离区域202之间的轴216的方向(在所示坐标系中的y-方向)上。由于此第一电场214，等离子体电子205被偏转至第一偏转电极208，等离子体离子206被偏转至第二偏转电极209。因此，在这种配置中，仅等离子体光子207到达电离区域202，并且仅电离装置200用作PI装置。
相反，当第一和第二偏转电极208、209处于相同的电位(即，0V)时，等离子体偏转装置203与电子加速装置204之间的相对偏压(-V)建立第二电场215，其平行于轴216(在所示坐标系中的x方向)。由于第二电场215，等离子体电子205在x方向上被加速，并且等离子体离子206在所示坐标系中的-x方向上被排斥。因此，在这种配置中，等离子体电子205和等离子体光子207都到达电离区域202，且电离装置200用作EI/PI装置。
要注意的是，由于电离装置200配置成用作EI/PI装置，等离子体电子205由第二电场215加速，并且在从电子加速装置204出射时实现|V|eV的能量。在某些应用中，将70eV电子提供给样品是有用的，所以|V|＝70V。需要强调的是，选择|V|＝70V，并且等离子体电子205的能量仅可以通过选择等离子体偏转装置203与电子加速装置204之间的相对偏压(即，-V)而被选择。
如从审视图2及其上述的相关说明中可以理解，偏压的第一和第二加速电极210、211配置成将电离区域202与第一和第二偏转电极208、209的电位、等离子体的电位以及等离子体偏转装置203中的任何空间电荷隔离。有利地，电离区域202与由第一和第二偏转电极208、209所建立的电位的这种隔离允许最优化的电位分布，以提取样品束并且将样品束引入到质量分析器102中。特别是，电离区域202的隔离允许形成相对低能量的离子束。
在某些实施例中，由随时间变化的电压源212所提供的随时间变化的电压约为具有最小电压(0V)和最大电压(+V)的方波。如应由本领域普通技术人员所理解，在最小电压(0V)与最大电压(+V)之间的随时间变化的电压的过渡过程中所收集的数据是没有什么价值的。因此，对于由随时间变化的电压源212所提供的随时间变化的电压的上升时间和下降时间来说，相比于由随时间变化的电压源212所提供的随时间变化的电压的周期要小的话，则是有益的。
由随时间变化的电压源212所施加的说明性方波电压可被选择成周期性的或非周期性的。当周期性的方波电压信号被提供给等离子体偏转装置203时，电离装置200对于相等的时间间隔交替地用作EI源和EI/PI。同样地，当非周期性的方波电压信号被提供给等离子体偏转装置203时，电离装置200对于不等的时间间隔交替地用作EI源和EI/PI。
在其期间电离装置200仅用作PI装置或用作EI/PI装置的时间间隔的选择可以通过对控制器105编程而被设定，其反过来又控制电源106的输出电压。更一般地，可以对控制器105编程，以选择施加至第一和第二偏转电极208、209与至第一和第二加速电极210、211的电压的幅值及持续时间。
选择施加至第一和第二偏转电极208、209以及至第一和第二加速电极210、211的电压的幅值和持续时间的能力允许用户采用电离装置200具有许多选择。选择由随时间变化的电压源212所提供的电压的时间相关性的能力提供了比公知电离装置更进一步的优点。例如，因为EI/PI模式是比单独EI模式更有效的电离模式，所以根据某些实施例，时间间隔可以被选择成是不相等的，以基本上平衡在这两种电离模式之间电离的效率方面的差异。
公知的是将样品直接注入包括EI源的质谱仪中。然而，因为用于公知EI源中的灯丝在引入溶剂蒸汽过程中典型的高压环境中固有地易脆，所以只有固体或干燥的样品通常是这样分析。此外，由于EI产生的高度复杂的碎裂光谱可能使识别化学混合物中的单个组分变得很困难，所以样品通常在电离之前必须首先被分离(例如，通过气相色谱法)。
电离装置200使用受限流方案，其中，等离子体源201中的气体以比其周围环境更高的压力操作。等离子体气体和其它高能等离子体产品(包括紫外光)被排放到其中发生电离反应的电离区域202的真空环境中。因此，等离子体本身与电离区域202隔离，并且基本上对于其中压力或组分的变化是不敏感的。因此，并且除电离装置200的其它优点之外，样品可被直接注入到电离区域202中，且等离子体不受压力增加的影响，由于在直接进样过程中常见的汽化溶剂。
此外，由等离子体或其它高能产品的UV光所造成的软电离反应产生分子离子峰和/或用于许多化合物的大大减少的碎片。这使得在未经分离的化学混合物中重叠光谱的分析比采用单独公知的EI源将所实现的更容易，特别是当联接有高分辨率质谱仪时。
图3示出了根据代表性实施例的电离装置300的剖视图。电离装置300可以被实现在离子源101中作为电离装置104。电离装置300围绕着对称轴301设置。设置有入口302，并且其被配置成接收包括分析物分子的样品气体(未示出)。在平行于对称轴301的方向上在入口302处导向样品气体。电离装置300的许多细节对于电离装置200来说是共同的并且不再重复，以避免模糊目前所述的实施例的教导。
有效地导电的电离装置300的各个部件由合适的导电材料比如不锈钢制成。需要电绝缘的电离装置300的各个部件由合适的电绝缘体制成，比如高温塑料(例如，)、或合适的可机加工的陶瓷材料(例如，氧化铝或氮化硼)。
电离装置300包括第一等离子体源303和任选的第二等离子体源304。第一和第二等离子体源303、304说明性地如在美国专利申请公开20110109226中所述，其通过引用并入本文。要注意的是，第二等离子体源304提供冗余函数给第一等离子体源303，并且其功能没有进一步详细描述。
电离装置300包括第一等离子体偏转装置305，其设置成相邻于来自等离子体的光通过其而被发射的孔。第一等离子体偏转装置305包括第一偏转电极306和第二偏转电极307。电离装置300还包括第一电子加速装置308，其包括第一加速电极309和第二加速电极310。在可选的第二等离子体源304被实现的情况下，第二等离子体偏转装置311和第二电子加速装置312被提供，具有所示的相应成组的偏转电极和加速电极。
第一等离子体偏转装置305的第一和第二偏转电极306、307选择性地连接至随时间变化的电压源，比如电源(例如电源106)。类似地，第一电子加速装置308的第一和第二加速电极309、310选择性地连接至静态(DC)电压源，比如电源(例如电源106)。以与上面结合图2所述的类似方式，控制器(例如，控制器105)被提供用于选择性地施加随时间变化的电压和静态的电压。因此，第一等离子体偏转装置305连接至随时间变化的电压源，其配置成施加具有最大电压(例如，+V)和最小电压(例如，0V)的随时间变化的电压源。类似地，第一电子加速装置308连接至静态(DC)电压源，其提供电压(例如，-V)。
在代表性实施例中，所提供的随时间变化的电压约为具有最小电压(例如，0V)和最大电压(例如，+V)的方波。如上面更充分地所述，电压被选择性地施加至第一和第二偏转电极306、307并且至第一和第二加速电极309、310，以选择性地建立第一电场(在图3所示的坐标系的x方向)和第二电场(在图3所示的坐标系的-y方向)。
选择性地将随时间变化的电压施加至第一和第二偏转电极306、307并且至第一和第二加速电极309、310导致选择性地偏转电子远离电离区域313或加速电子朝向电离区域313。因此，电离装置300配置成用作PI装置(电子被偏转)或EI/PI装置(电子被加速)。
虽然未在图3中示出，但是本教导设想并入磁场以有助于约束电离区域313中的电子。例如，这个可选的磁场可以由选择性定位的永久磁体建立，比如设置成相邻于电离区域313的永久稀土磁体。
电离之后，分析物离子由离子光学系统314引导朝向出口315并且至质量分析器(未在图3中示出)。
图4示出了将电离区域中的样品气体暴露至电离源的方法400的流程图。方法400可以通过使用根据结合图1～3所述的代表性实施例的电离装置来实现。在401中，该方法包括产生包含光、等离子体离子和等离子体电子的等离子体。在402中，该方法包括在偏转装置与加速装置之间建立第一电场。第一电场基本上防止等离子体电子和等离子体离子进入电离区。在403中，该方法包括在第二时间间隔期间在偏转装置与加速装置之间建立第二电场，以加速等离子体电子朝向电离区域并且基本上防止等离子体离子进入电离区域。在404中，该方法包括将样品气体输送至电离区域。
虽然本文公开了代表性实施例，但是本领域普通技术人员应当理解的是，根据本教导的许多变化是可能的，并且仍然在所附权利要求的范围之内。因此除了在所附权利要求的范围之内，本发明不被限制。
Claims (20)
1.一种电离装置，包括：
等离子体源，其配置成产生等离子体，所述等离子体包括光、等离子体离子和等离子体电子；
等离子体偏转装置，其设置在所述等离子体源与电离区域之间；以及
电子加速装置，其设置在所述等离子体源与电离区域之间，所述等离子体偏转装置和电子加速装置配置成在第一时间间隔期间建立第一电场并且在第二时间间隔期间建立第二电场，其中，所述第一电场基本上防止等离子体电子和等离子体离子进入所述电离区域，同时允许光到达电离区域，并且所述第二电场基本上防止等离子体离子进入电离区域，同时允许光到达电离区域。
2.根据权利要求1所述的电离装置，其中，所述第一电场基本上垂直于所述等离子体源与电离区域之间的轴线。
3.根据权利要求1所述的电离装置，其中，所述第二电场基本上平行于所述等离子体源与电离区域之间的轴线。
4.根据权利要求1所述的电离装置，还包括用于将随时间变化的电压施加至所述电子加速装置的设备和将直流(DC)电压施加至所述等离子体偏转装置的设备。
5.根据权利要求4所述的电离装置，其中，所述随时间变化的电压约为具有的周期基本上等于所述第一时间间隔与所述第二时间间隔之总和的方波电压。
6.根据权利要求5所述的电离装置，其中，所述第一时间间隔的持续时间与所述第二时间间隔的持续时间基本相同。
7.根据权利要求5所述的电离装置，其中，所述电离装置在所述第一时间间隔期间以PI模式操作，在所述第二时间间隔期间以EI/PI模式操作。
8.根据权利要求1所述的电离装置，其中，所述等离子体偏转装置设置在所述等离子体源与电离区域之间，所述电子加速装置设置在所述等离子体偏转装置与电离区域之间。
9.根据权利要求1所述的电离装置，其中，所述电子加速装置设置在所述等离子体源与电离区域之间，所述等离子体偏转装置设置在所述电子加速装置与电离区域之间。
10.一种质谱仪，包括质量分析器、检测器和离子源，其中，所述离子源包括根据权利要求1所述的电离装置。
11.根据权利要求10所述的质谱仪，还包括：
控制器，其配置成协调在所述第一时间间隔期间光电离数据的收集和在所述第二时间间隔期间光电离数据与电子碰撞电离数据的收集。
12.根据权利要求10所述的质谱仪，还包括：
电源，其选择性地连接在所述控制器、以及所述等离子体偏转装置和所述电子加速装置之间，其中，所述电源配置成将电压施加至所述等离子体偏转装置和电子加速装置，以创建所述第一电场和所述第二电场。
13.根据权利要求12所述的质谱仪，其中，所述电源配置成将随时间变化的电压施加至所述电子加速装置并且将直流(DC)电压施加至所述等离子体偏转装置。
14.一种将电离区域中的样品气体暴露至电离源的方法，所述方法包括：
产生包括光、等离子体离子和等离子体电子的等离子体；
在第一时间间隔期间建立第一电场，以基本上防止等离子体电子和等离子体离子进入电离区域，同时允许光到达电离区域；
在第二时间间隔期间建立第二电场，以加速等离子体电子朝向电离区域并且基本上防止等离子体离子进入电离区域，同时允许光到达电离区域；以及
将所述样品气体输送至电离区域。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一电场基本上垂直于对称轴。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第二电场基本上平行于对称轴。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，建立所述第一电场包括施加随时间变化的电压。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，建立所述第二电场包括施加直流(DC)电压。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法还包括：
协调在所述第一时间间隔期间光电离数据的收集。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述方法还包括：
协调在所述第二时间间隔期间光电离数据与电子碰撞电离数据的收集。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5223711A (en) * | 1989-08-01 | 1993-06-29 | Fisons Plc | Plasma sources mass spectrometry |
| US6423965B1 (en) * | 1998-08-24 | 2002-07-23 | Hitachi, Ltd. | Mass spectrometer |
| US6586730B1 (en) * | 1999-02-26 | 2003-07-01 | Hitachi, Ltd. | Plasma ion source mass spectrometer |
| WO2005017943A2 (en) * | 2003-07-17 | 2005-02-24 | Sionex Corporation | Method and apparatus for plasma generation |
| CN102103972A (zh) * | 2009-12-18 | 2011-06-22 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种真空紫外灯电离装置 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2822249B2 (ja) * | 1990-01-11 | 1998-11-11 | 東京エレクトロン株式会社 | イオン源 |
| JP3066783B2 (ja) * | 1992-11-16 | 2000-07-17 | 東京エレクトロン株式会社 | 電極材料及びそれを用いたプラズマ処理装置 |
| JP3188794B2 (ja) * | 1993-09-10 | 2001-07-16 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | プラズマイオン源質量分析装置 |
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| JPH09115476A (ja) * | 1995-10-19 | 1997-05-02 | Seiko Instr Inc | プラズマイオン質量分析装置 |
| JP4186889B2 (ja) * | 1999-04-15 | 2008-11-26 | 株式会社日立製作所 | 質量分析装置 |
| US7274015B2 (en) * | 2001-08-08 | 2007-09-25 | Sionex Corporation | Capacitive discharge plasma ion source |
| US6806651B1 (en) * | 2003-04-22 | 2004-10-19 | Zond, Inc. | High-density plasma source |
| US7750575B2 (en) * | 2004-04-07 | 2010-07-06 | Zond, Inc. | High density plasma source |
| KR20070070468A (ko) * | 2005-12-29 | 2007-07-04 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 이온 주입 장치 및 그를 이용한 이온 주입 방법 |
| JP4825028B2 (ja) * | 2006-03-17 | 2011-11-30 | 浜松ホトニクス株式会社 | イオン化装置 |
| JP4958258B2 (ja) * | 2006-03-17 | 2012-06-20 | 株式会社リガク | ガス分析装置 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5223711A (en) * | 1989-08-01 | 1993-06-29 | Fisons Plc | Plasma sources mass spectrometry |
| US6423965B1 (en) * | 1998-08-24 | 2002-07-23 | Hitachi, Ltd. | Mass spectrometer |
| US6586730B1 (en) * | 1999-02-26 | 2003-07-01 | Hitachi, Ltd. | Plasma ion source mass spectrometer |
| WO2005017943A2 (en) * | 2003-07-17 | 2005-02-24 | Sionex Corporation | Method and apparatus for plasma generation |
| CN102103972A (zh) * | 2009-12-18 | 2011-06-22 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种真空紫外灯电离装置 |
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