CN104637775A - 基于等离子体的电子捕获解离装置以及相关系统和方法 - Google Patents

Abstract

在此公开基于等离子体的电子捕获解离装置以及相关系统和方法。所述电子捕获解离(ECD)装置(100；200；400；500；600；806；906；1006；1106，1206；1306)包括：等离子体源(102；202；402；502)，其用于生成等离子体。在等离子体源内部或外部，分析物离子在ECD互作用区域(110；210；410；510)中暴露于等离子体。所述装置可以包括用于在准备与所述分析物离子的互作用中提纯所述等离子体的一个或多个设备。提纯可以必需从等离子体(例如光子、亚稳颗粒、中性颗粒和/或不适合于ECD的高能量电子)移除不想要的核素和/或控制所述等离子体中的低能量电子的密度。

Description

基于等离子体的电子捕获解离装置以及相关系统和方法

相关申请

本申请要求2013年11月6日提交的题为“PLASMA-BASEDELECTRON CAPTURE DISSOCIATION(ECD)APPARATUS ANDRELATED SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.61/900,563的权益，其全部内容通过引用而合并到此。

技术领域

本发明总体上涉及基于等离子体的电子捕获解离(ECD)，具体地，涉及对于ECD优化等离子体。

背景技术

质谱(MS)一般用于表征包括长链生物聚合物(例如肽、蛋白质等)的大(高分子量)分子。在最简单的典型工作流中，完好的大分子被分离、电离并且引入到质谱仪，在质谱仪中，离子质荷(m/z)比得以测量并且用于推导分子式。在串接式光谱法(MS/MS)中，通过将工作流扩展为包括断片步骤来获得附加信息，在所述断片步骤中，感兴趣的一个或多个离子(“前体”或“母体”离子)以m/z比被隔离并且然后解离(分裂)到更小的“产物”或“断片(fragment)”离子。在单独质量测量不足的情况下，断片质量提供互补分子信息并且因此在表征大分子方面起到重要作用。

存在许多断片方法，各有其自身的优点和缺点。通常在Paul捕集器或其它类型的基于射频(RF)的离子处理设备中执行的用于解离的机制是碰撞诱导解离(CID)，也称为碰撞活化解离(CAD)。在存在诸如氦气、氮气或氩气之类的背景中性气体(或碰撞气体)的情况下，CID必需将母体离子加速到高动能。当受激励的母体离子与气体分子碰撞时，一些母体离子的动能转换为内(振动)能。如果内能增加得足够高，则母体离子将侵入一个或多个断片离子，其可以然后受质量分析。相似的机制用于彭宁(Penning)捕集器中，其公知为持续非共振辐射(SORI)CID，其在存在碰撞气体的情况下必需加速离子使得增加它们的回旋运动的半径。CID和SORI-CID的替代方案是红外线多光子解离(IRMPD)，其必需使用IR激光器来辐射母体离子，由此它们吸收IR光子，直到它们解离为断片离子为止。IRMPD也是基于振动激励(VE)的。

CID和IRMPD并未视为是于解离诸如肽和蛋白质之类的大分子的离子的最佳技术。对于很多类型的大分子，这些基于VE的技术不能够产生对于得到完整结构分析所需的各类型的键断裂或足够数量的这些断裂。目前，电子捕获解离(ECD)正被研究作为一种有前途的用于解离大分子离子的新方法。在ECD中，通常选择电喷雾电离(ESI)的公知技术以通过质子附着来产生大分子的正多电荷离子。“软”或“柔”的ESI技术让多电荷离子完好，即不断片。离子然后由低能量自由电子流所辐射。如果它们的能量足够低(典型地小于3eV)，则通过离子上的正向充电部位捕获电子。放热捕获处理中所释放的能量释放为离子中的内能，其然后可以非常快地产生键断裂(例如在肽主干处)和解离。ECD被认为是一种用于断片完好蛋白质和大肽的尤其强大的方法。ECD的优点在于断片模式简单且可预测，这有助于蛋白质标识，并且氨基酸的转译后修饰贯穿断片处理保持完好。

现有技术ECD系统使用受热阴极细丝作为电子的源，其通过热离子发射而从细丝表面脱离。一般结合“硬”电子冲击(EI)电离和需要产生密集电子射束的其它处理来使用这种类型的设备。为了达到高电子热离子发射电流，细丝受加热到至少几百度开耳文，其对传送细丝电流的引线以及周围系统进行加热。在设计中必须还考虑细丝电流所生成的磁场以及来自穿过细丝的电压降的电场。此外，对于从受热细丝表面形成电子射束所需的高提取电压产生高能量电子，其不适合于上述ECD。此外，当细丝正工作在对于低电子能量(小于2eV)的空间电荷极限时，电子密度很低，使得导致低效率或需要非常长的互作用距离和时间。在现有技术中，ECD质谱仪基于磁捕集(即，傅立叶变换离子回旋加速器谐振MS)，低电子密度偏移达很长的互作用距离和时间。所得到的系统没有高吞吐量，而且并不在与现代色谱分离兼容的时间量程上运行。

作为对于热离子发射所产生的电子射束的替代方案，等离子体可以充当优异的高密度电子群体的源。然而，存在大量出现在等离子体中的颗粒的其它核素。在所采用的气体是稀有气体的等离子体中，这些核素中的最重要的是：(1)等离子体电子—通过电离碰撞所产生的自由电子，其展现某范围的能量；(2)等离子体离子—在相同电离碰撞中产生的带正电荷的离子；(3)亚稳原子—作为非电离碰撞的结果已经在长寿的亚稳态下存储能量的中性原子；(4)紫外(UV)光子—碰撞激励和原子衰变所生成的UV光；(5)中性原子—典型地处于远高于所有其它核素的密度的未激励的中性原子。在所有这些核素中，仅低能量(小于3eV)等离子体电子满足通过ECD的机制的分析物母体离子的成功断片的要求。高能量等离子体电子和所有其它核素是不期望的，因为它们可能产生不想要的电离或解离事件，其在所得到的质量谱中仅充当背景噪声。

因此，需要基于等离子体的ECD装置和方法。还需要能够从等离子体移除不想要的等离子体核素的基于等离子体的ECD装置和方法。还需要能够产生低能量等离子体电子的优化密度的基于等离子体的ECD装置和方法。

发明内容

为了全部或部分解决前述问题和/或本领域技术人员已经观察到的其它问题，本公开提供通过示例的方式在以下所阐述的实现方式中所描述的方法、处理、系统、装置、仪器和/或设备。

根据一个实施例，电子捕获解离(ECD)装置包括：等离子体源，其配置用于生成等离子体；等离子体提纯设备，其配置用于将所生成的等离子体转换为包括适合于ECD的占优低能量电子以及等离子体离子的所提纯的等离子体；腔室，其配置用于接收含有所提纯的等离子体的互作用区域中的离子射束。

根据另一实施例，质谱仪(MS)系统包括：所述ECD装置；离子源，其用于从样本产生分析物离子，并且与所述ECD装置连通；质量分析器，其与所述ECD装置连通。

根据另一实施例，一种用于执行电子捕获解离(ECD)的方法包括：生成等离子体；根据所生成的等离子体来形成所提纯的等离子体，其中，所提纯的等离子体包括适合于ECD的占优低能量电子以及等离子体离子；将离子射束导向到所提纯的等离子体中。

根据另一实施例，一种用于分析样本的方法包括：使得分析物离子经受电子捕获解离(ECD)以产生断片离子；将所述断片离子中的至少一些传送到质量分析器。

在审阅以下附图和具体实施方式时，本发明的其它设备、装置、系统、方法、特征以及优点对于本领域技术人员将是或将变得明显。意图所有这些另外的系统、方法、特征和优点包括于该描述内、在本发明的范围内，并且受所附权利要求所保护。

附图说明

通过参照以下附图，可以更好地理解本发明。附图中的组件并不一定成比例，而是着重示出本发明的原理。在附图中，相同标号贯穿不同附图指定对应部分。

图1是根据一些实施例的电子捕获解离(ECD)装置的示例的示意图。

图2是根据另一实施例的ECD装置的示例的示意图。

图3A是作为位置(mm)的函数的电子温度T_e(eV)的图线。

图3B是作为位置(mm)的函数的电子密度n_e(cm^-3)的图线。

图4是根据另一实施例的ECD装置的示例的示意图。

图5是根据另一实施例的ECD装置的示例的透视图。

图6是根据另一实施例的ECD装置的示例的透视图。

图7是在等离子体的余辉中比较等离子体电子温度和等离子体电子/离子密度以及亚稳密度的时间演变的图线集合。

图8是根据一些实施例的质谱(MS)系统的示例的示意图。

图9是根据一些实施例的MS系统的示例的示意图，其中，MS系统包括连续波(CW)等离子体ECD装置并且基于三元四重(QQQ)配置。

图10是根据一些实施例的MS系统的示例的示意图，其中，MS系统包括CW等离子体ECD装置并且基于四极飞行时间(QTOF)配置。

图11是根据一些实施例的MS系统的示例的示意图，其中，MS系统包括脉冲化的等离子体ECD装置并且基于三元四重(QQQ)配置。

图12是根据一些实施例的MS系统的示例的示意图，其中，MS系统包括脉冲化的等离子体ECD装置并且基于QTOF配置。

图13是根据一些实施例的MS系统的另一示例的示意图，其中，MS系统包括脉冲化的等离子体ECD装置并且基于QTOF配置。

具体实施方式

如上面讨论的，ECD断片模式在很多应用中是令人期望的，但用于ECD的传统电子源遭遇低效率以及周围系统上的潜在大热量负载。为了在短时间和很小互作用距离中达到高ECD效率，期望使用尽可能密集的低能量电子源。在此公开的实施例生成具有比传统上用作电子源的细丝的表面附近的密度大很多量值等级的电子密度的等离子体。此外，尤其是当在短时间量程上执行ECD时，在此公开的实施例允许正离子中和电子的静电排斥，由此明显减少可能损害对于高效ECD断片所需的高密度低能量电子场的产生的净空间电荷排斥力。此外，在此公开的一些实施例提供这样的设备和方法：其用于提纯所生成的等离子体，使得滤除等离子体的不期望的核素。此外，在此公开的一些实施例提供这样的设备和方法：其用于控制等离子体中的低能量电子的密度，使得调谐ECD出现的条件。此外，与传统电子源相比，在此公开的一个或多个实施例可以消耗更少的功率并且减少系统的邻近部分的加热量。

在本公开的上下文中，“等离子体”离子是通过从等离子体形成背景或加工气体(氩气、氦气等)生成并其后保持等离子体所形成的离子。等离子体离子与作为通过样本分子的电离所形成的离子的“分析物”或“样本”离子是不同的。相应地，与等离子体离子相反，分析物离子是在样本材料的谱分析中的感兴趣离子。在光谱法的上下文中，等离子体离子通常并未以有用的方式贡献于离子信号。然而，可以利用等离子体离子来改善空间电荷效应，如下所述。

图1是根据一些实施例的电子捕获解离(ECD)装置100的示例的示意图。ECD装置100通常包括：等离子体源102，其配置用于生成等离子体；ECD腔室(或单元)104，其配置用于接收含有等离子体的ECD互作用区域或区带110中的分析物离子的射束108。等离子体源102通常包括：外壳112，其包围等离子体源内部(或等离子体形成腔室)114；气体入口116，其用于将等离子体形成气体引入到源内部114中；以及能量源118，其配置用于根据源内部114中的等离子体形成气体生成等离子体。可以通过各种已知技术来生成等离子体。等离子体典型地受DC电力或AC电磁力驱动。作为示例，能量源118可以包括耦合到直流(DC)、交流(AC)或射频(RF)电压源的电极，并且可以还包括一个或多个介电阻挡物、谐振腔、微带和/或磁体。相应地，等离子体可以例如是DC或AC辉光放电、电晕放电、RF电容性或电感性放电、介电阻挡物放电(DBD)或微波放电。用于生成等离子体的机制可以基于能量的谐振耦合或受激准分子(excimer)的形成。气体供应系统120配置用于以期望的气体流动速率(或压力)将任何所选择的气体或气体组合传送到等离子体源102。等离子体形成气体可以例如是惰性气体(氦气、氖气、氩气、氪气或氙气)、两种或更多种惰性气体的组合、或非惰性气体(例如氢气或卤素(例如氟、氯或溴))与一种或多种惰性气体的组合。各种类型的等离子体以及用于生成等离子体的各种类型的能量源的设计和工作原理通常为本领域技术人员所知，因此为了本公开的目的而无需进一步描述。

对等离子体源120的大小没有具体限制。大小通常取决于应用。仅通过示例，图1示意性描绘处于被配置用于产生微波激励微等离子体(小量程等离子体)的微等离子体芯片的形式的等离子体源120，其可以使用合适的材料通过已知的微制造技术而加以制造。作为非限制性示例，等离子体源120可以包括与美国专利申请公开No.2010/0032559和2011/0175531中所描述的那些特征和功能相似的特征和功能，其内容通过引用合并到此。基于芯片的微波激励的微等离子体在很多应用中可能是有利的。这种类型的等离子体源是高密度的所有等离子体核素(具体地，对于高效率ECD重要的非常高密度的低能量电子)的紧凑的热高效源。在基于芯片的微等离子体源中，电子密度可以例如是1x10¹³cm^-3以及接近2eV的平均电子能量(温度)，这是对于ECD要求的良好匹配。在工作中，等离子体气体和芯片接近环境温度。基于芯片的微等离子体源可以通过简单的热设计仅消耗数瓦的功率并且工作在真空中。

在本实施例中，等离子体形成气体的流量是连续的，以保持源内部114中的期望压力。外壳112包括等离子体出口122，等离子体羽流124通过等离子体出口122从源内部114发射到ECD腔室104中。利用各种手段，例如通过源内部114的气体流量和/或源内部114与腔室104之间的压力差值，可以驱动通过等离子体出口122的等离子体的流量。等离子体羽流124通过腔室104通常沿着标称等离子体通量轴126流动到ECD互作用区域110(即分析物离子射束108横穿等离子体羽流124的区域)。等离子体通量轴126可以是笔直或弯曲的，如以下进一步描述的那样。等离子体羽流124终止于越过互作用区域110的ECD腔室104的终止壁128(等离子体损耗表面)处。等离子体核素在终止壁128处被中和并且泵激离开。等离子体鞘层将形成在终止壁128附近的区域中，在此处，等离子体离子通过正等离子体电势朝向终止壁128加速，并且在此处，电子耗尽。因为电子密度在该区域中极大地下降并且电子能量分布也受影响，所以对于分析物离子射束108而言不期望与该鞘层交迭。分析物离子射束108因此应足够远离终止壁128地穿过等离子体通量，以避免鞘层效应。

如示意性所示的那样，等离子体羽流124往往随着距等离子体出口122的距离而发散。ECD装置100可以包括被配置用于将等离子体羽流124封闭为沿着等离子体通量轴126汇聚的管形状或更均匀射束的设备，如以下通过示例所描述的那样。

母体离子产生自ECD装置100的上游的离子源中的样本，并且经由离子入口130作为分析物离子射束108传送到ECD腔室104中。分析物离子射束108沿着分析物离子光轴在ECD互作用区域110处穿过等离子体羽流124，使得导致母体离子中的至少一些通过ECD的机制而解离为断片离子。断片离子(或断片离子和非解离母体离子的混合物)经由离子出口132退出ECD腔室104。分析物离子射束108可以通过任何合适的设备(例如静电透镜的系统，其可以例如包括离子入口130、离子出口132以及ECD腔室104中的一个或多个附加透镜134)在ECD腔室104中汇聚。离子出口132通过示例示出为与离子入口130对准，但没有必要。

作为对于使用静电透镜的替代或附加，分析物离子可以封闭在射频(RF)封闭设备(例如位于ECD腔室104中的多极离子引导器或离子漏斗)内。在此情况下，RF封闭设备的电极集合(加长杆、环等)可以环绕ECD互作用区域110。等离子体羽流124可以被导向在RF封闭设备的进入口处或进入口内或者通过RF封闭设备的各相邻电极之间的缝隙。RF封闭设备对于延长ECD互作用时间可能是有用的。此外，惰性缓冲气体可以导向到RF封闭设备的内部空间中。缓冲气体对于对过度的电子动能进行衰减可能是有用的。因为电子将受RF封闭场加热，所以可期望利用轴上电场非常低的高阶多极(例如六极、八极等)或大的离子漏斗。

图2是根据另一实施例的ECD装置200的示例的示意图。ECD装置200通常包括：等离子体源202，其配置用于生成等离子体；ECD腔室(未具体示出)，其配置用于接收含有等离子体的ECD互作用区域210中的分析物离子射束208。在该实施例中，等离子体源202包括多个等离子体出口222，其布置为将多个各自等离子体羽流导向到ECD互作用区域210中以与分析物离子射束208交叉。为了简化，示出两个等离子体出口222，应理解，可以提供多于两个的等离子体出口222。等离子体出口222可以根据任何合适的配置而彼此间隔，与分析物离子光轴间隔，以及相对于分析物离子光轴而定向。在所示实施例中，等离子体出口222围绕光轴布置在环中，使得它们的等离子体羽流在径向(正交)方向上导向朝向光轴。在其它实施例中，等离子体出口222可以相对于光轴以其它角度定向。在一些实施例中，等离子体源202可以是具有通向多个等离子体出口的气室的单个设备。在其它实施例中，如图2所示，等离子体源202可以包括多个单独等离子体源设备或单元，每一个均包括等离子体出口222。每个等离子体源设备可以例如被配置为与以上结合图1描述的等离子体源102相同或相似。

如图2进一步所示，ECD装置200可以包括磁设备，其配置用于形成将等离子体电子带入到沿着并靠近分析物离子光轴的区域中的磁场图案。例如，该磁设备可以包括图2中的截面所示的相对环磁体240和242。磁场可以增加用于电子与分析物离子的互作用的路径长度，和/或增加通过ECD互作用区域210沿着光轴的每单位长度的电子的数量。正等离子体离子将不受磁场影响，而将被吸引到来自电子的空间电荷。

返回参照图1，在一些实施例中，在ECD互作用区域110处的等离子体可以包括不可忽略数目的所有不同类型的等离子体核素(等离子体电子、等离子体离子、亚稳原子、UV光子和中性原子)。这可能导致整个范围的断片机制同时产生。除了与低能量电子的互作用进行的ECD之外，这些断片机制可以还包括与高能量电子的冲击进行的断片、入射光子进行的光解离以及与亚稳原子的碰撞进行的彭宁电离。不同断片机制的同步产生可导致对于目前所采用的方法唯一的断片图案，因此作为分析方法可能是感兴趣的。然而，所得到的断片谱可能难以解释，因为可能难以确定哪些机制在产生谱方面和以何种方式起到最大作用。对于很多应用，可能更期望为特定断片机制选择特定等离子体核素，并且滤除其它核素。例如，当分析的焦点是基于ECD的断片离子谱时，源自其它断片机制的离子测量信号可以被看作必须考虑的信号噪声。

具体地，在执行ECD的情况下，期望提供高密度的低能量电子并且防止其它类型的颗粒(等离子体核素)与分析物离子互作用。为了使其实现，在此公开的实施例提供用于提纯(或过滤)等离子体源102所生成的等离子体的设备和方法。在本公开中，等离子体提纯设备是被配置用于将所生成的等离子体转换为由相对于其它颗粒适合于ECD的足量低能量电子组成的提纯的等离子体的设备。为了使其实现，等离子体提纯设备可以被配置用于从等离子体移除(或滤除)以下颗粒中的一种或多种：光子、亚稳颗粒、中性颗粒和不适合于ECD的高能量电子。作为示例，适合于ECD的低能量电子可以是具有大约3eV或更小的能量的电子，而不适合于ECD的高能量电子可以是具有大于3eV的能量的电子。作为另一示例，取决于实施的方法或分析，可能更期望低能量电子具有2eV或更小、或者1eV或更小、或者0.5eV或更小的能量。已经发现，ECD截面随着降低电子能量而单调增加。见Al-Khalili等人，“Dissociative recombination cross section and branching ratiosof protonated dimethyl disulfide and N-methylacetamide,”J.Chem.Phys.,Vol.121,No.12,2004,p.5700-5708。因此，对于很多应用，期望用于ECD的电子尽可能地冷。移除不想要的颗粒可必需从等离子体消除这些颗粒，或将它们的群体向下减少到可忽略的数目，使得所述颗粒不会不利地影响ECD处理或后续谱测量处理。期望传送到ECD互作用区域110的所提纯的等离子体完全或几乎完全由冷等离子体离子和冷等离子体电子组成，仅有微量群体的光子和中性颗粒。相应地，所提纯的等离子体可以表征为由适合于ECD的占优势低能量电子和等离子体离子构成，其中，所有其它等离子体核素是不存在的或以可忽略的量存在。等离子体提纯设备和方法的示例描述于下。

参照图1，作为等离子体提纯设备的一个示例，ECD装置100可以包括真空端口150，其从ECD腔室104导出到真空系统(例如泵以及关联管件，未示出)。真空端口150对于移除亚稳颗粒和中性颗粒是有用的。真空端口150在结合ECD腔室104中的等离子体封闭设备加以使用时尤其有效，其示例描述于下。

通过基于Thomson散射诊断的实验观测，已经发现在基于微等离子体芯片的等离子体源的等离子体出口前面的羽流区域中的电子温度(能量)和电子密度中都存在空间梯度。图3A和图3B是Thomson散射数据的图线。具体地，图3A是作为位置(mm)(距等离子体出口的轴向距离)的函数的电子温度T_e(eV)的图线，图3B是作为位置(mm)的函数的电子密度n_e(cm^-3)的图线。这些观测提供用于针对ECD优化等离子体的方式的进一步见解。

例如，ECD腔室104可以大小足以包括用作等离子体出口122与ECD互作用区域110之间的电子冷却区段的区域。在等离子体源102中，电子温度典型地是主要由气体压力、气体组分以及等离子体源内部114的几何形状所确定的2或更大eV。一旦等离子体通量离开等离子体源102并且由此不再承受主动激励，电子就立即开始通过与中性颗粒和等离子体离子的碰撞而冷却(例如见图3A)。恰越过等离子体出口122的区域由此用作冷却区段，以热化具有冷等离子体离子的电子。ECD互作用区域110可以按足以使得电子温度降至对于ECD有利的等级的距等离子体出口122的距离而定位(如分析物离子射束108与等离子体羽流124的交叉点所限定的那样)。例如，在等离子体羽流到达ECD互作用区域110的点，电子和等离子体离子可能已经平衡到近似0.5eV或更小的普通温度。

作为另一示例，ECD装置可以包括用于控制(调整)等离子体出口相对于ECD互作用区域(或等效地，ECD互作用区域相对于等离子体出口)的地点(即用于控制(调整)离子射束穿过等离子体羽流的相对于等离子体出口的位置)的设备。图4是ECD装置400的示意图，其中，从等离子体源402的等离子体出口422排出的等离子体羽流424在ECD互作用区域410处穿过分析物离子射束408。分析物离子射束408(并且由此ECD互作用区域410)相对于等离子体出口422的位置可以受调整到其它地点，如虚线所描绘。ECD装置400包括被配置用于此目的的位置调整设备。位置调整设备可以被配置用于相对于分析物离子射束408移动等离子体出口422。作为示例，位置调整设备可以包括线形级460，其以机械方式参照等离子体源402以朝向或远离分析物离子射束408平移等离子体源402，如箭头所指示的那样。可替代地，位置调整设备可以被配置用于相对于等离子体出口422移动分析物离子射束408。作为示例，位置调整设备可以包括被配置用于沿着等离子体羽流424的长度将分析物离子射束408转向到所选择的地点的离子光仪器的系统，例如偏转电极、可移动离子反射器等，如本领域技术人员理解的那样。可替代地，位置调整设备可以被配置用于移动等离子体出口422和分析物离子射束408二者。这些配置使得能够进行针对分析物离子在ECD互作用区域410中碰到的电子温度/密度(例如见图3A和图3B)的控制。

图5是根据另一实施例的ECD装置500的示例的透视图，其示出等离子体提纯设备的进一些示例。ECD装置500通常包括：等离子体源502，其配置用于生成等离子体；ECD腔室(未具体示出)，其配置用于接收含有等离子体的ECD互作用区域510中的分析物离子射束(未具体示出)。等离子体源502包括发射出等离子体羽流524的等离子体出口522。在一些实施例中，ECD装置500包括等离子体提纯设备，其配置用于沿着其它颗粒不跟随的轨迹引导等离子体羽流524的等离子体离子和电子。例如，该类型的设备可以被配置用于施加具有如下空间方位的静态磁场：该空间方位沿着导向到ECD互作用区域510的标称等离子体通量轴而封闭等离子体离子和电子，使得等离子体通量占据管或射束形状。在所示实施例中，磁设备包括围绕等离子体出口522与ECD互作用区域510之间的等离子体通量轴所布置的一个或多个磁体570，例如电磁体或轴向磁化永磁体。磁体570可以是连续的环或圆柱、或与等离子体通量轴同轴的周向间隔的分段。

在施加足够强的静态磁场的情况下，等离子体电子被迫跟随被置中于磁场线上的螺旋轨迹。归因于由于等离子体电子与离子之间感受到的吸引静电力而存在的双极性电场，较重的等离子体离子被迫沿着相同的磁化轨迹跟随，沿着通过电子被拉动。如果磁场甚至是更强的，则等离子体离子将会被磁场太重地引导，尽管这对于等离子体引导并非必要。虽然等离子体离子对于ECD不是期望的核素，但它们的存在对于消除空间电荷效应是有益的，由此促进将非常高密度的电子传送到ECD互作用区域510。有益地，等离子体离子在低压力(1eV的十分之一)工作时具有非常低的温度，这对于使得与分析物离子的碰撞互作用最小化而言是期望的。因为其它不期望的等离子体羽流的颗粒未被改变(UV光子、亚稳和未激励的中性物)，所以它们忽略磁场。因此，在允许不期望的颗粒扩散远离等离子体通量轴的同时，磁场对于沿着等离子体通量轴将等离子体离子和电子引导到ECD互作用区域510是有用的。光子可以在ECD腔室中的内表面上被吸收，亚稳和未激励的中性物可以被泵激离开，如箭头572所指示的那样。

在一些实施例中，ECD装置包括一个或多个壁574(板、隔板等)，其位于等离子体出口522与ECD互作用区域510之间的ECD腔室中，以吸收光子并且阻挡中性物，由此防止这些颗粒进入ECD互作用区域510。壁574结合磁场尤其有用。磁场可以被布置为使得在未引导的光子和中性物在壁574上撞击的同时，等离子体离子和电子跟随绕过壁574的轨迹。可替代地，如图5所示，壁574可以包括孔口576。磁场可以被布置为使得等离子体通量轴穿过孔口576，由此多数等离子体离子和电子洞穿通过孔口576并且进入ECD互作用区域510。孔口576充当对于中性颗粒的气体传导阻挡物，而环绕壁574充当等离子体损耗表面。在如图5所示的这些实施例中，ECD腔室可以被看作包括等离子体源502与壁574之间的等离子体提纯区域以及在壁574的另一侧的ECD互作用区域510。

在一些实施例中，磁设备还包括磁体578，其位于与孔口576同轴的壁574的一侧或两侧。磁体578可以是以可变(可调整)磁通量密度施加磁场的电磁体。为了在孔口576处聚集等离子体离子和电子，该磁体578可以按比用于捕获从等离子体出口522伸展出来的等离子体羽流524的磁体570更高的磁通量密度而工作。因此，在该实施例中，由于等离子体羽流524(其包括热等离子体电子、冷等离子体离子、未激励的中性物、亚稳物和光子)从等离子体出口522排出，因此其开始向外径向地扩展，并且也开始经历上述碰撞冷却。同时，磁体570以磁方式捕获等离子体羽流524。在扩展区域中，中性物密度快速下降并且因此碰撞速率下降。因为与中性物的碰撞产生交叉场扩散，所以磁场能够引导等离子体通量的程度与局部中性物密度成反比。在磁通量密度在位于孔口576处的磁体578处比上游磁体570更高的情况下，磁通量密度随着等离子体羽流524向前行进而增加，使得等离子体羽流524朝向孔口576收缩或收敛，如示意性所示的那样。等离子体羽流524然后洞穿通过孔口576，在其另一侧是分析物离子穿过等离子体羽流524的ECD互作用区域510。未受磁场影响的等离子体羽流524的颗粒随着它们朝向孔口576行进而继续发散。环绕孔口576的壁574上入射的等离子体羽流524的部分中的颗粒被摧毁或阻挡并且泵激离开。因此，十分少的UV光子、未激励的中性或亚稳通量穿过孔口576并且进入互作用区域510。

如果期望ECD互作用区域510中的特定电子密度，则孔口576附近的磁场可以增加或减少，这将改变洞穿通过孔口576并且进入互作用区域510的一小部分等离子体。磁场越强，就越多等离子体通量洞穿通过孔口576。因此，该实施例提供一种用于通过控制(调整)电子密度来调谐互作用区域510中的电子密度的设备。磁场可以受与位于孔口576处的磁体578连通的电源调整，其可以进而受控于可以与ECD装置500关联的任何合适的控制器(例如基于电子处理器的控制器)，如本领域技术人员理解的那样。

可期望调谐ECD互作用区域510中的电子密度以抑制可能归因于互作用区域510中的过度密集的电子群体而产生的次要ECD。也就是说，主要ECD所产生的“主要”ECD断片离子(即，从提供给互作用区域510的分析物离子、或前体、母体的解离直接产生的产物离子的首先生成)可以在从互作用区域510穿出之前进一步断片，由此产生“次要”ECD断片离子。经历次要ECD的主要ECD断片离子因此损耗。在一些应用中，可以期望产生并且分析次要ECD断片离子。然而，在其它应用中，主要ECD断片离子的损耗并不是期望的，这是因为仅主要ECD断片离子是感兴趣的，并且对于离子信号产生尽可能多的主要ECD断片离子是有益的。可以通过如上所述那样调谐电子密度来解决该问题。

此外，可以通过改变对等离子体源的输入功率(例如调整与等离子体源关联的能量源)，改变进入等离子体源的等离子体形成气体的流动速率(例如调整气体源或气体供应系统)或二者的组合来调制ECD互作用区域中的电子密度。通常，等离子体通量(并且因此ECD互作用区域中的电子密度)随着输入功率而直接并且单调变化，并且取决于等离子体正工作的压力区，可以随着增加等离子体气体流动速率(或等效地，压力)而增加或减少。取决于等离子体源的配置，使用这些方法来调制等离子体通量在一些范围中可以基本上是线性的，虽然并非一般而言。

可替代地或另外地，也可以通过脉宽调制(PWM)来调谐等离子体通量。也就是说，可以根据期望的PWM脉冲波来操作与等离子体源关联的能量源以作用于等离子体脉冲化，即交替活化和去活化等离子体。等离子体脉冲化导致等离子体的包封从等离子体源排出。为了防止ECD互作用区域中的电子密度的大的时间波动，脉冲化频率应足够高，使得沿着干预距离退出等离子体源区域的等离子体的包封的热弥散足以使得包封交迭，呈现作为脉冲宽度的函数的ECD互作用区域中的时间平均电子密度。故此，等离子体包封沿着距离行进，等离子体颗粒的速度的扩展使得不同的颗粒行进得比等离子体通量的平均漂移速度稍微更快或稍微更慢。有效地，这表示ECD互作用区域中的所得到的电子密度的低通过滤。倘若脉冲宽度保持得比在每个脉冲的开始时用于等离子体初始化的上升时间充分地更长，那么等离子体通量随着占空比而线性变化。对于典型低压力等离子体源的等离子体核素温度(0.1eV)和漂移速度(1x10³m/s)以及典型仪表的干预距离(若干cm)，最小脉冲化频率处于1MHz的量级上。这些调制频率对于微波(GHz)等离子体源是实际的。

图6是根据另一实施例的ECD装置600的示例的透视图，其示出等离子体提纯设备的另一示例。在该实施例中，ECD装置600包括被配置用于沿着包括等离子体出口522与ECD互作用区域510之间的一个或多个弯转或弯曲的等离子体通量轴或路径而封闭等离子体离子和电子的设备。也就是说，等离子体通量轴或路径一次或多次改变方向。作为示例，出自等离子体出口522的等离子体通量的方向可以与进入互作用区域510的等离子体通量的方向不同。等离子体通量路径中的曲率可以如所示那样将方向改变九十度，但可以实现其它角度。等离子体提纯设备可以被配置用于施加弯曲的静态磁场。在所示实施例中，该设备包括围绕不同的轴而同轴地布置的第一磁体670和第二磁体684。在操作中，在等离子体羽流524从等离子体出口522发射后，等离子体羽流524的所有颗粒在向外扩散的同时向前行进。等离子体离子和电子被弯曲的磁场所封闭，并且因此朝向互作用区域510跟随弯曲的路径。然而，不受磁场影响的颗粒并不跟随弯曲的路径，代之继续越过路径中的弯转向前行进，由此不到达互作用区域510。光子可以在ECD腔室中的内表面上被吸收，并且亚稳和未激励的中性物可以被泵激离开。

如图6所示，在一些实施例中，可以如上所述在互作用区域510前面提供壁574，其中孔口576置中于等离子体通量轴上。此外，在一些实施例中，可以在壁574的一侧或两侧上提供与孔口576同轴的可变强度的磁体578，以使得能够如上所述调谐电子密度。

在图6所示的实施例中，ECD互作用区域510位于具有孔口576的壁574与终止壁628之间。期望通过射束608中的所有分析物离子沿着通过等离子体的射束路径碰到近似相同的整数的电子(电子密度)和电子温度的互作用区域510中的等离子体的区域来发送整个分析物离子射束608。换句话说，期望将分析物离子射束608导向通过尽可能同质的电子场。如果一些离子穿过远比其它离子所穿过的区域更密集的区域，则离子中的一些可能欠断片或过断片。为此，ECD装置600可以包括被配置用于使得互作用区域510中的电子场均质(即，使得电子密度呈现均匀)的设备。在一些实施例中，该设备可以被配置用于将基本上均匀的磁通量密度的静态磁场施加到互作用区域510中的等离子体羽流524。例如，该设备可以包括两个或更多个磁体686和688(永磁体或电磁体)的磁体组件，其可以被布置为所示的亥姆霍兹线圈或麦克斯韦尔线圈。磁场限制等离子体离子和电子的轨迹，使得它们占据管或射束形状。该磁场可以比位于孔口576处的磁体578所施加的更弱，由此允许从孔口576出现的等离子体羽流524在互作用区域510中扩展。因此，如图6示意性所示，互作用区域510中所封闭的等离子体羽流524的直径比分析物离子射束608的直径更大，使得所有分析物离子碰到基本上相同整数的电子。相对弱的磁场不应影响离子射束608的轨迹达任何明显程度。

在另一实施例中，可以提供可变机械孔径或开闭器(未示出)用于调谐电子密度。机械孔径可以位于等离子体源502与ECD互作用区域510之间的壁处。孔径的大小是可通过机械运动而调整的，如本领域技术人员理解的那样。通过该配置，将等离子体通量引导通过孔径，通过调整孔径来调谐电子密度。

可见，在此所描述的一些实施例提供等离子体提纯(或调谐)设备，其配置用于在等离子体已经作为等离子体羽流从等离子体源发射之后提纯或调谐等离子体。也就是说，这些设备被配置用于提纯或调谐等离子体源外部的等离子体羽流。这些设备可以被称为异地设备。其它实施例提供被配置用于在等离子体从等离子体源发射之前将等离子体源中所生成的等离子体转换为提纯的或调谐的等离子体的等离子体提纯(或调谐)设备。在这些其它实施例中，作为等离子体羽流从等离子体源出现的等离子体已经得以提纯或调谐。这些设备可以被称为原地设备。在此所描述的ECD装置可以包括仅一种或多种不同类型的原地设备、仅一种或多种不同类型的异地设备或一种或多种不同类型的原地设备和异地设备的组合。

作为原地等离子体调谐的一个示例，ECD装置可以包括被配置用于对等离子体源中的等离子体进行脉冲化(即在活化(激励)与去活化(去激励)源内部中的等离子体之间对等离子体源进行周期化)的设备。返回参照图1，能量源118可以在能量源118操作以通过正常方式保持等离子体的能量化(ON)状态与能量源118不主动保持等离子体的去能量化(OFF)状态之间周期化。本领域技术人员应理解，这种脉冲化或周期化可以受控于可以与ECD装置100关联的任何合适的控制器，例如基于电子处理器的控制器。因此，能量源118或能量源118和与能量源118连通的控制器可以被看作原地等离子体提纯或调谐设备。

对等离子体进行脉冲化可以用于调适电子温度和密度。当用于等离子体的功率关闭(导致所谓的“余辉”)时，高度移动电子尝试快速退出容积。在低压力等离子体中，对抗这种扩散的主要力是作为高密度的较少移动正等离子体离子的结果出现的吸引双极电场。在分布的尾部中的高能量电子首先逃逸，这产生电子群体的异常快速的冷却。这种电子冷却处理远比受限于双极扩散的全部电子密度下降的速率更快。这示出在图7中，图7是比较等离子体电子温度(曲线702)和等离子体电子/离子密度(曲线704)以及等离子体的余辉中的亚稳物密度(曲线706)的近似时间演变的仿真图线集合。时间t＝0对应于等离子体关断的时间。注意，在余辉中，高能量电子首先扩散开，随后是低能量电子和等离子体离子。亚稳物以远更慢的速率扩散，并且处于受激励的核素的最后以保持在余辉中，随后是未激励的中性物。除了高能量电子之外，UV光子也随着它们以光速传播而异常快速地扩散。此外，因为用于产生光子的主要机制是快速逃逸高能量电子与中性原子之间的碰撞，所以UV光子的产生掉落得十分快。

对等离子体进行脉冲化因此产生ECD互作用区域110中的等离子体主要是通过含有有助于ECD的低能量电子群体以及高能量电子的缺少或可忽略的量所表征的余辉的时间段。ON/OFF等离子体脉冲化可以与关联于ECD装置100的MS系统的一个或多个其它操作的时序同步，使得MS仅测量在高能量电子已经扩散远离等离子体通量之后所产生的那些分析物离子断片，即仅作为来自低能量电子的ECD的结果的那些分析物离子断片。作为一个示例，在在ECD装置100的上游对分析物离子射束108进行选通(脉冲化)，选通操作的时序可以与等离子体脉冲化的时序同步。以此方式，仅当可忽略的量的高能量电子出现在互作用区域中时，分析物离子射束可以放行到ECD装置100中。作为另一示例，可以在ECD装置100的下游对分析物(断片)离子射束进行选通(脉冲化)，其中选通的时序与等离子体脉冲化的时序再次同步。以此方式，仅作为来自低能量电子的ECD的结果而产生的断片离子可以传送到质量分析器中，其中所有其它离子被拒绝并且因此不贡献于质量谱。以下通过示例描述实现等离子体脉冲化的MS系统的实施例。

此外，互作用区域中的过量的甚至恰低能量电子可能导致次要ECD，这可能是不期望的，如上所述。可以通过将等离子体脉冲化与其它仪器/系统操作同步来类似地解决该问题。观测到在等离子体余辉中，在高能量电子的密度变得可忽略之后，(在等离子体源102重新活化等离子体之前)低能量电子的密度随着时间的进一步流逝而继续衰变。因此，上述等离子体脉冲化可以用于通过在ECD装置100的上游选通分析物离子射束以避免产生次要ECD断片离子或通过在下游选通分析物离子射束以避免将次要ECD断片离子传送到质量分析器来避免次要ECD断片离子的测量。当余辉包括较低密度的低能量电子以及可忽略密度的高能量电子或不存在高能量电子时，可以通过基于母体分析物离子与余辉之间的互作用的时间将等离子体脉冲化与其它仪器/系统操作进行协调来实现该目的。

作为另一示例，图1所示的气体供应系统120、或气体供应系统120和与气体供应系统120连通的控制器可以被配置为原地等离子体提纯或调谐设备。气体供应系统120可以包括不同等离子体形成气体的两个或更多个源192。等离子体形成气体具有关于电子温度的强效应。氦气等离子体的稳态电子温度例如远高于其它惰性气体(例如氩气、氪气或氙气)。该情况的原因在于，电子温度表示通过对自由电子的耦合，(具体地，通过电离或激励中性颗粒的碰撞)而输入到等离子体中的电磁能量与能量损耗处理之间的平衡。氦气能量等级基本上高于其它气体。最低激励等级是19.8eV亚稳等级，其电离电势是24.6eV。这些等级远高于例如氩气，其最低激励等级是11.6eV并且其电离电势是15.8eV。因为氦气等离子体中的电子可以在它们激励或电离等离子体中的原子并且损耗它们的能量之前上升到更高的能量，所以它们与氩气等离子体(典型地2或更大eV)相比展现更高的温度(典型地7或更大eV)。通过操作气体供应系统120以选择特定气体或气体混合物以及它们的相对比例以用于在等离子体源102中形成等离子体，这种现象因此可以用作用于调适电子温度的手段。

气体供应系统120可以还包括淬火(quenching)气体的一个或多个源194。当使用多于一种气体的混合物时，展现最低能量的气体核素与较高能量核素相比占优地受激励并且电离。这对于电子碰撞以及对于较高能量核素的亚稳原子与较低能量核素的原子或分子之间的碰撞是成立的。低能量核素(例如氮气)的少量添加可以提供可以通过解离或电离较低能量核素的碰撞来淬火高能量亚稳物的机制。因此可以通过淬火气体的少量混合来使得不期望的亚稳原子最小化。这种淬火气体的附加效果是增强电子的冷却，这与弹性散射碰撞相比典型地在与淬火气体分子的非弹性碰撞中损耗它们的更大部分的能量。

在至此描述的实施例中，ECD互作用区域位于等离子体源外部。在其它实施例中，ECD互作用区域可以位于等离子体源内部，即等离子体生成以及所生成的等离子体与分析物离子射束之间的ECD互作用可以都出现在源内部中。在这些实施例中，所有或部分的源内部充当ECD腔室。为了说明的目的参照图1，可以修改等离子体源102和ECD装置100的其它组件，使得分析物离子射束108导向通过等离子体源102的离子入口(未示出)并且进入源内部114。断片离子可以通过等离子体出口122退出等离子体源102，并且由适当的离子光仪器引导到关联MS系统的下游模块。可替代地，等离子体源102可以修改为提供与等离子体出口122分离的离子出口。在任一情况下，图1所示的腔室104可以充当与下游模块的减压接口。分析物离子可以导向通过有源等离子体。可替代地或另外地，可以实现等离子体脉冲化，并且分析物离子可以导向通过等离子体的余辉。如上所述，分析物离子射束可以通过与在余辉的合成物的演变期间所选择的时间点协调的方式在ECD装置的上游被选通或脉冲化，或可以通过隔离ECD产生的用于分析的离子的方式在ECD装置100的下游被选通或脉冲化。可以根据需要修改源内部114的配置(例如大小、结构、几何)，以方便等离子体生成和ECD互作用以及在此公开的等离子体提纯和调谐方法中的一个或多个的实现。

图8是根据一些实施例的质谱(MS)系统800的示例的示意图。MS系统800通常包括样本源802、分析物离子源(或电离装置)804、ECD装置806、质谱仪(MS)808以及真空系统，所述真空系统用于将ECD装置806和MS 808的内部(并且在一些实施例，离子源804的内部)保持在受控的亚大气压力等级并且用于从MS系统800移除非分析中性颗粒。通过分别从离子源804、ECD装置806和MS 808引出的真空线810、812和814来示意性地描绘真空系统。本领域技术人员应理解，真空线810、812和814是一个或多个真空生成泵和关联管件以及其它组件的示意性表示。各种类型的样本源、MS以及关联组件的结构和操作通常由本领域技术人员所理解，因此将仅对于理解本公开的主题所必须的而简要描述。实际上，离子源804和ECD装置806可以集成有MS 808或否则被看作MS 808的入口的前端，因此在一些实施例中可以被看作MS 808的组件。

样本源802可以是用于将待分析的样本供应给离子源804的任何设备或系统。可以通过从样本源802流入离子源804中的液相或气相(或蒸气)形式来提供样本。在联用系统(例如液相色谱-质谱(LC-MS)或气相色谱-质谱(GC-MS)系统)中，样本源802可以是LC或GC系统，在此情况下，LC或GC系统的分析柱体可以通过合适的硬件与离子源804进行接口。样本源802中的压力典型地处于大气压力左右(760Torr左右)或处于某种程度上的亚大气压力。可替代地，当例如离子源804被配置用于实现基于激光解吸附/电离的技术时，样本源802可以是加载到离子源804中的固体目标。

通常，离子源804被配置用于从样本源802所提供的样本产生分析物离子，并且将这样产生的离子导向到ECD装置806中。在电离后随ECD的典型实施例中，离子源804是电喷雾电离(ESI)装置。在其它实施例中，离子源804可以被配置用于基质辅助激光解吸附电离(MALDI)或基质辅助激光解吸附电喷雾电离(MALDESI)。然而，更一般地，离子源804可以被配置用于执行与在此公开的ECD装置806和方法兼容的任何大气压力或真空电离技术。因此，离子源804的内部压力通常不受限，而是可以范围从大气压力下至亚大气或真空等级压力。离子源804的内部压力可以高于或大约相同于ECD装置806的内部压力。

离子源804所产生的分析物离子可以由合适的离子光仪器(未示出)汇聚为分析物离子射束并且传送到ECD装置806。可以根据在此公开的任何实施例来配置ECD装置806。ECD装置806的操作压力典型地高于MS 808内部的非常低的真空压力。在一些实施例中，ECD腔室的操作压力的范围从0.001Torr到0.1Torr。ECD装置806的等离子体源的操作压力的可以范围从0.1Torr到10Torr。ECD装置806所产生的断片离子(以及非解离的母体离子)可以由合适的离子光仪器(未示出)汇聚并且传送到MS 808。

MS 808通常可以包括外壳820中所包围的质量分析器816和离子检测器818。真空线814将质量分析器816的内部保持在非常低(真空)压力。在一些实施例中，质量分析器816压力范围从10^-4到10^-9Torr。质量分析器816可以是被配置用于基于分析物离子的各自m/z比率来分离、分类或过滤它们的任何设备。质量分析器的示例包括但不限于多极电极结构(例如四极质量过滤器、线形离子捕集器、三维Paul捕集器等)、飞行时间(TOF)分析器、静电捕集器(例如Kingdon、Knight和捕集器)和离子回旋加速谐振(ICR)捕集器(FT-ICR或FTMS，又称为彭宁捕集器)。离子检测器818可以是被配置用于收集并且测量从质量分析器816输出的质量差别离子的通量(或流)的任何设备。离子检测器818的示例包括但不限于图像电流检测器、电子乘法器、光子乘法器、法拉第杯和微通道板(MCP)检测器。

MS系统800可以还包括：系统控制器822，其在图8中示意性描绘为表示被配置用于控制、监控和/或定时MS系统800的各个功能方面(诸如例如控制样本源802、电离装置804、包括所提供的任何等离子体提纯和/或调谐设备的ECD装置806以及MS 808的操作)并且控制各个气体流动速率、温度和压力状况的一个或多个模块，以及在所示各设备之间所提供的任何其它离子处理组件。系统控制器822也可以被配置用于实现等离子体脉冲化并且将等离子体脉冲化与分析物离子射束的选通进行同步，如在此所描述的那样。系统控制器822也可以被配置用于从离子检测器818接收离子检测信号该并且根据需要而执行与数据获取和信号分析有关的其它任务以生成表征处于分析的样本的质量谱。系统控制器822可以包括计算机可读介质，其包括用于执行在此公开的任何方法的指令。为了所有这些目的，系统控制器822示意性示出为经由虚线所表示的有线或无线通信链路与MS系统800的各个组件进行信号通信。

应理解，图8是在此公开的MS系统800的高级示意性描述。本领域技术人员应理解，取决于MS系统将如何被配置用于给定应用，可以包括实际实现所需的其它组件(例如附加结构、离子光仪器、离子引导器、质量过滤器、碰撞单元、离子捕集器和电子电路)。

图9是根据一些实施例的MS系统900的示例的示意图，其中，MS系统900包括连续波(CW)等离子体ECD装置(PECD装置)906并且基于三元四重(QQQ)配置。MS系统900按离子处理流程的顺序包括分析物离子源904、第一质量过滤器924、PECD装置906、可选地碰撞单元926以及包括第二质量过滤器916和检测器918的MS。第一质量过滤器924和第二质量过滤器916可以被配置为线形多极(例如四极)仪器，其施加具有对于质量过滤离子有效的参数的复合RF/DC电场。在一些实施例中，在PECD装置906与第二四极质量过滤器916之间包括碰撞单元926。碰撞单元926可以具有适合于执行碰撞诱导解离(CID)的任何配置作为与ECD互补的断片机制。在一些实施例中，碰撞单元926被配置为在对于CID有效的条件下引入惰性碰撞气体的腔室中包围的仅RF多极离子引导器。

在操作中，第一质量过滤器924接收离子源904中所产生的(母体)分析物离子，并且仅允许具有所选择的质量电荷(m/z)比的那些分析物离子传送到PECD装置906。PECD装置906产生如上所述的断片离子，断片离子(或断片离子和完好母体离子的混合物)传送到第二四极质量过滤器916。可替代地，断片离子传送到碰撞单元926，在此，又一断片通过CID而产生。第二质量过滤器916从PECD装置906(或在提供时从碰撞单元926)接收断片离子，并且仅允许具有所有选择的质量电荷(m/z)比的那些断片离子穿过并且作用于检测器918。

在安装碰撞单元926的同时，MS系统900可以在无引诱CID的情况下操作。在此情况下，碰撞单元926可以在较低压力操作为线形离子引导器，或进一步操作为具有用作阻尼气体的(较低压力)碰撞气体的离子射束冷却器。

在其它实施例中，线形多极离子捕集器、三维Paul捕集器、静电捕集器或基于彭宁捕集器的仪器(例如傅立叶变换离子回旋加速谐振(FT-ICR)MS)可以代替第二质量过滤器916。

图10是根据一些实施例的MS系统1000的示例的示意图，其中，MS系统1000包括CW等离子体ECD装置(PECD装置)1006并且基于四极飞行时间(QTOF)配置。MS系统1000按离子处理流程的顺序包括分析物离子源1004、质量过滤器1024、PECD装置1006、可选地碰撞单元1026以及包括高电压离子加速器1028、飞行管1016和检测器1018的飞行时间(TOF)MS。质量过滤器1024和碰撞单元1026可以结合图9如上所述而被配置。在该实施例中，离子加速器1028(例如离子推送器或拉取器)根据期望的脉冲速率将断片离子加速到飞行管1016中作为离子包封。TOF MS可以是正交的或同轴的。MS系统1000的操作可以否则与以上结合图9所描述的相似。

图11至图13示出实现脉冲化的等离子体ECD(PPECD)的MS系统的非限制性示例。如上所述，使用脉冲化的等离子体源来执行ECD的优点在于，可能产生不想要的电离和断片、高能量电子和UV光子的两种颗粒核素在远比低能量电子密度衰减的速率更快的时间量程上在激励停止之后在等离子体的余辉中快速衰减。在非脉冲化ECD单元中，必须使用如上所述的其它方法从等离子体移除这些颗粒。

图11是根据一些实施例的MS系统1100的示例的示意图，其中，MS系统1100包括脉冲化的等离子体ECD装置(PPECD装置)1106并且基于三元四重(QQQ)配置。MS系统1100按离子处理流程的顺序包括分析物离子源1104、第一质量过滤器1124、离子门1130、PPECD装置1106以及包括第二质量管理器1116和检测器1118的MS。第一质量过滤器1116和第二质量过滤器1118可以结合图9如上所述而被配置。离子门1130可以具有任何适合于依据期望的占空比在通过离子与拒绝离子之间切换的配置。例如，离子门1130可以是静电透镜或透镜系统。在该实施例中，离子门1130和PPECD装置1106代替传统QQQ系统中的碰撞单元。离子门的非限制性示例描述于2013年3月15日提交的题为“CONTROLLING ION FLUX INTOTIME-OF-FLIGHT MASS SPECTROMETERS”的美国专利申请序列No.13/840,898中，其内容通过引用合并到此。

在操作中，分析物分子被电离并且然后通过质量过滤器1124过滤，以选择单个母体离子m/z比。这些母体离子然后通过离子门1130发送。离子门1130操作为周期性地拒绝离子，基本上形成具有特定频率和占空比的离子的脉冲序列。跟随离子门1130，离子穿过PPECD装置1106，在PPECD装置1106中，如上所述，它们穿过等离子体源区域(在此，电或电磁能量施加到等离子体)或等离子体通量已经穿出等离子体源区域的“羽流”区域。在脉冲化的等离子体的余辉中，电子群体在以远更慢的速率在密度方面下降的同时快速冷却。UV光子也快速损耗。离子门1130的时序与等离子体脉冲化同步，使得离子门1130允许母体离子仅在电子已经冷却之后但在下一激励脉冲之前进入PPECD装置1106。如果不采用离子门1130，则一些母体离子将穿过有源等离子体并且从对于高能量电子、UV光子和亚稳中性物的暴露而经历其它电离和断片事件。在穿过PPECD装置1106之后，断片离子然后穿过第二质量过滤器1116，并且然后最终在检测器1118上入射。

图12是根据一些实施例的MS系统1200的示例的示意图，其中，MS系统1200包括脉冲化的等离子体ECD装置(PPECD装置)1206并且基于QTOF配置。MS系统1200按离子处理流程的顺序包括分析物离子源1204、质量过滤器1224、离子门1230、PPECD装置1206、离子射束冷却器1226以及包括高电压离子加速器1228、飞行管1216和检测器1218的飞行时间(TOF)MS。质量过滤器1224可以结合图9如上所述而被配置。离子门1230可以结合图11如上所述而被配置。在典型实施例中，离子射束冷却器1226被配置为引入惰性阻尼气体的腔室中所包围的仅RF多极离子引导器。因此，离子射束冷却器1226可以是不对于断片分析物离子而仅对于冷却离子射束而操作的碰撞单元，如以上结合图9所描述的那样。TOF MS可以如上面结合图10所述的那样操作。

在操作中，分析物分子被电离并且然后通过质量过滤器1224过滤以选择单个母体离子m/z比，并且这些母体离子然后通过离子门1230发送，如以上结合图11所描述的那样。同样如上所述，离子门1230的时序与等离子体脉冲化同步，使得离子门1230允许母体离子仅在电子已经冷却之后但在下一激励脉冲之前进入PPECD装置1206。在穿过PPECD装置1206之后，断片离子然后穿过离子射束冷却器1226，其充当低通过滤器以移除作为PPECD互作用的结果的离子射束中的高频变化。离子射束然后发送到加速器1228，加速器1228如上所述那样将来自脉冲化的包封中的离子射束的离子朝向检测器1218加速到飞行管1216中。

图13是根据一些实施例的MS系统1300的另一示例的示意图，其中，MS系统1300包括脉冲化的等离子体ECD装置(PPECD装置)1306并且基于QTOF配置。MS系统1300按离子处理流程的顺序包括分析物离子源1304、质量过滤器1324、PPECD装置1306以及包括高电压离子加速器1328、飞行管1316和检测器1318的飞行时间(TOF)MS。在该实施例中，不采用同步的离子门。代之，所有母体离子甚至在能量正施加到等离子体并且因此高能量电子、UV光子和亚稳物以大数目而出现的时间期间穿过PPECD装置1306。与图12的实施例对照，加速器1328的时序与等离子体脉冲化同步。通过该配置，加速器1328充当过滤器，拒绝作为有源等离子体暴露的结果的断片离子，并且仅将源自ECD互作用的断片离子加速到飞行管1316用于质量分析。TOF MS可以另外如上面结合图10描述的那样操作。

除在此公开的ECD装置和它们与MS系统的其它设备进行接口并协作的方式之外，图9至13所示的其它设备的结构和操作原理通常是本领域技术人员理解的，因此已经仅在必要时加以简要描述以理解当前公开的主题。

应理解，图8中示意性描绘的系统控制器822可以包括一种或多种类型的硬件、固件和/或软件以及一个或多个存储器和数据库。系统控制器822典型地包括提供整体控制的主电子处理器，并且可以包括被配置用于专用控制操作或特定信号处理任务的一个或多个电子处理器。系统控制器822也可以示意性地表示未具体示出的所有电压源、以及对于操作MS系统800的各个组件所需的时序控制器、时钟、频率/波形发生器等。系统控制器822也可以表示一种或多种类型的用户接口设备，例如用户输入设备(例如键区、触摸屏、鼠标等)、用户输出设备(例如显示屏、打印机、视觉指示器或告警器、听觉指示器或告警器等)、受控于软件的图形用户接口(GUI)以及用于加载可由电子处理器读取的介质(例如软件中所实施的逻辑指令、数据等)的设备。系统控制器822可以包括用于控制并且管理系统控制器822的各种功能的操作系统(例如Microsoft软件)。

应理解，在此所描述的处理、部分处理和处理步骤中的一个或多个可以由一个或多个电子或数控设备上的硬件、固件、软件或以上中的两个或更多个的组合执行。软件可以驻留于合适的电子处理组件或系统(诸如例如图8中示意性描绘的系统控制器822)中的软件存储器(未示出)。软件存储器可以包括用于实现逻辑功能(即可以通过数字形式(例如，数字电路或源代码)或通过模拟形式(例如，诸如模拟电、声音或视频信号之类的模拟源)实现的“逻辑”)的可执行指令的有序列表。指令可以在处理模块内运行，处理模块例如包括一个或多个微处理器、通用处理器、处理器的组合、数字信号处理器(DSP)或专用集成电路(ASIC)。此外，示意图描述具有不受限于功能的架构或物理布局的物理(硬件和/或软件)实现的功能的逻辑划分。在此描述的系统的示例可以通过各种配置而实现并且操作为单个硬件/软件单元或分离硬件/软件单元中的硬件/软件组件。

可执行指令可以实现为具有其中存储的指令的计算机程序产品，其在由电子系统的处理模块(例如图8中的系统控制器822)执行时引导电子系统执行指令。计算机程序产品可以有选择地实施在任何非瞬时计算机可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备(例如基于电子计算机的系统、包含处理器的系统或可以有选择地从指令执行系统、装置或设备取得指令并且执行指令的其它系统)使用或者与之结合使用。在本公开的上下文中，计算机可读存储介质是可以存储供指令执行系统、装置或设备使用或与之结合使用的程序的任何非瞬时部件。非瞬时计算机可读存储介质可以有选择地例如是电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备。非瞬时计算机可读介质的更多具体示例的非无穷性列表包括：具有一个或多个引线的电连接(电子)；便携式计算机盘(磁)；随机存取存储器(电子)；只读存储器(电子)；可擦除可编程只读存储器，诸如例如闪存(电子)；压缩盘存储器，诸如例如CD-ROM、CD-R、CD-RW(光)；数字多功能盘存储器，即DVD(光)。注意，非瞬时计算机可读存储介质可以甚至是打印程序的纸张或另一合适的介质，这是因为程序可以经由例如纸张或其它介质的光学扫描而以电子方式得以捕获，然后编译、解释或另外根据需要以合适的方式受处理，然后存储在计算机存储器或机器存储器中。

示例性实施例

根据当前公开的主题所提供的示例性实施例包括但不限于以下：

1.一种电子捕获解离(ECD)装置，包括：等离子体源，其配置用于生成等离子体；等离子体提纯设备，其配置用于将所生成的等离子体转换为包括适合于ECD的占优低能量电子以及等离子体离子的所提纯的等离子体；腔室，其配置用于接收含有所提纯的等离子体的互作用区域中的离子射束。

2.如实施例1所述的ECD装置，其中，所述等离子体提纯设备被配置用于从所述等离子体移除等离子体核素，并且所述等离子体核素选自包括以下项的组：光子、亚稳颗粒、中性颗粒、不适合于ECD的高能量电子；以上中的两个或更多个的组合。

3.如实施例1或2所述的ECD装置，其中，所述等离子体提纯设备被配置用于控制所述等离子体中的所述低能量电子的密度。

4.如实施例3所述的ECD装置，其中，所述等离子体源包括能量源，其配置用于将能量施加到所述等离子体源中的等离子体，所述等离子体提纯设备具有选自包括以下的组的配置：所述等离子体提纯设备被配置用于调整所述能量施加到所述等离子体的功率；所述等离子体提纯设备被配置用于调整进入所述等离子体源的等离子体形成气体的流动速率；所述等离子体提纯设备被配置用于根据脉宽调制脉冲波而将能量施加到所述等离子体；以上中的两个或更多个的组合。

5.如实施例1至4中的任一项所述的ECD装置，其中，所述等离子体源包括：外壳，其包围所述腔室；入口，其用于将所述离子射束放行到所述腔室中；出口，其用于从所述腔室输出断片离子，并且其中，所述等离子体提纯设备被配置用于在所述腔室中将所生成的等离子体转换为所提纯的等离子体。

6.如实施例1至4中的任一项所述的ECD装置，其中，所述腔室在所述等离子体源外部，所述等离子体源包括等离子体出口，用于朝向所述腔室发射等离子体羽流。

7.如实施例6所述的ECD装置，其中，所述等离子体提纯设备具有选自包括以下的组的配置：所述等离子体提纯设备被配置用于在所述等离子体源中将所生成的等离子体转换为所提纯的等离子体，其中所述等离子体羽流包括所提纯的等离子体；所述等离子体提纯设备被配置用于提纯所发射的等离子体羽流的所述等离子体；所述等离子体提纯设备被配置用于在所述等离子体源中将所生成的等离子体转换为所提纯的等离子体，其中所述等离子体羽流包括所提纯的等离子体，所述等离子体提纯设备被配置用于进一步提纯所发射的等离子体羽流的等离子体。

8.如实施例6或7所述的ECD装置，其中，所述腔室包括离子引导器，其配置用于将所述离子射束封闭到导向所述互作用区域的轴。

9.如实施例8所述的ECD装置，其中，所述离子引导器选自包括以下项的组：静电透镜；射频封闭设备；磁封闭设备；以上中两个或更多个的组合。

10.如实施例8或9所述的ECD装置，包括：气体导管，其定位为将阻尼气体引入到所述离子引导器中。

11.如实施例6至10中的任一项所述的ECD装置，其中，所述等离子体源包括多个等离子体出口，其布置为将多个各自等离子体羽流导向到互作用区域。

12.如实施例6至11中的任一项所述的ECD装置，其中，所述等离子体提纯设备包括从所述腔室引出的真空端口。

13.如实施例6至12中的任一项所述的ECD装置，其中，所述等离子体提纯设备包括被配置用于沿着笔直或弯曲轴封闭所述等离子体羽流的等离子体离子和电子的设备。

14.如实施例6至13中的任一项所述的ECD装置，其中，所述等离子体提纯设备包括壁，其处于在所述等离子体源与所述互作用区域之间，所述壁包括孔口，所述等离子体羽流中的至少一部分穿过所述孔口。

15.如实施例14所述的ECD装置，其中，所述等离子体提纯设备包括封闭设备，其配置用于沿着朝着所述孔口导向的轴封闭所述等离子体羽流的等离子体离子和电子。

16.如实施例15所述的ECD装置，其中，所述封闭设备包括所述等离子体源与所述壁之间的磁体。

17.如实施例15所述的ECD装置，其中，所述封闭设备包括：第一磁体，其位于所述等离子体源与所述壁之间；第二磁体，其位于所述壁处并且围绕所述孔口而同轴地布置。

18.如实施例17所述的ECD装置，包括被配置用于调整所述第二磁体施加的磁场的通量密度的设备。

19.如实施例14至18中的任一项所述的ECD装置，其中，所述等离子体出口和所述孔口定向在不同的方向上，所述等离子体提纯设备包括封闭设备，其配置用于沿着从所述等离子体出口到所述孔口的弯曲的路径封闭所述等离子体羽流。

20.如实施例19所述的ECD装置，其中，所述封闭设备包括沿着所述弯曲的路径在不同方向上定向的第一磁体和第二磁体。

21.如实施例6至20中的任一项所述的ECD装置，其中，所述等离子体提纯设备包括被配置用于沿着从所述等离子体出口到所述互作用区域的路径引导所述等离子体羽流的设备，所述路径包括方向上的至少一个改变。

22.如实施例6至21中的任一项所述的ECD装置，包括用于控制所述离子射束穿过所述等离子体羽流的相对于所述等离子体出口的位置的设备，其中，所述用于控制的设备包括用于移动所述等离子体出口的设备、用于导引所述离子射束的设备、或用于移动所述等离子体出口并且导引所述离子射束的设备。

23.如实施例1至22中的任一项所述的ECD装置，其中，所述等离子体提纯设备包括等离子体脉冲化设备，其配置用于在所述等离子体源中交替活化和去活化所述等离子体。

24.如实施例23所述的ECD装置，其中，所述等离子体脉冲化设备包括能量源，其配置用于将能量施加到所述等离子体。

25.如实施例1至24中的任一项所述的ECD装置，其中，所述等离子体提纯设备包括被配置用于将对于去激励所生成的等离子体的一种或多种类型的亚稳原子有效的淬火气体引入到所述等离子体源的设备。

26.如实施例1至25中的任一项所述的ECD装置，包括磁体组件，其位于所述互作用区域处，并且被配置用于将基本上均匀的磁场施加到所述等离子体羽流。

27.如实施例26所述的ECD装置，其中，所述磁体组件包括亥姆霍兹线圈或麦克斯韦尔线圈。

28.一种质谱仪(MS)系统，包括：如实施例1所述的ECD装置；离子源，其用于从样本产生分析物离子，并且与所述ECD装置连通；质量分析器，其与所述ECD装置连通。

29.如实施例28所述的MS系统，包括离子引导器或质量过滤器，用于将所述分析物离子传送到所述ECD装置。

30.如实施例28或29所述的MS系统，包括碰撞单元，其处于所述ECD装置与所述质量分析器之间。

31.如实施例28至30中的任一项所述的MS系统，其中，所述质量分析器包括质量过滤器、离子捕集器或飞行时间分析器。

32.如实施例28至31中的任一项所述的MS系统，其中，所述质量分析器包括飞行管以及用于将断片离子的包封注入到所述飞行管中的离子加速器。

33.如实施例32所述的MS系统，其中，所述等离子体提纯设备包括等离子体脉冲化设备，用于在活化状态与去活化状态之间对所述等离子体源中的等离子体进行周期化，并且还包括如下设备：所述设备用于同步所述等离子体脉冲化设备和所述离子加速器的各自操作，使得所述离子加速器仅注入在所述分析物离子与去活化的等离子体互作用的时间段期间所产生的断片离子的包封。

34.如实施例28至33中的任一项所述的MS系统，包括离子门，其在所述离子源与所述ECD装置之间，被配置用于交替将分析物离子传递到ECD装置并且防止分析物离子传递到所述ECD装置。

35.如实施例34所述的MS系统，其中，所述等离子体提纯设备包括等离子体脉冲化设备，用于在活化状态与去活化状态之间对所述等离子体源中的等离子体进行周期化，并且还包括如下设备：所述设备用于同步所述等离子体脉冲化设备和所述离子门的各自操作，使得分析物离子仅在所述互作用区域含有去活化的等离子体时进入所述互作用区域。

36.如实施例28或35中的任一项所述的MS系统，包括离子射束冷却器，其在所述ECD装置与所述质量分析器之间。

37.一种用于执行电子捕获解离(ECD)的方法，所述方法包括：生成等离子体；根据所生成的等离子体来形成所提纯的等离子体，其中，所提纯的等离子体包括适合于ECD的占优低能量电子以及等离子体离子；将离子射束导向到所提纯的等离子体中。

38.如实施例37所述的方法，其中，形成所提纯的等离子体包括：从所述等离子体移除选自包括以下项的组的颗粒：光子、亚稳颗粒、中性颗粒、不适合于ECD的高能量电子；以上中的两个或更多个的组合。

39.如实施例37或38所述的方法，其中，形成所提纯的等离子体包括：控制所述等离子体中的所述低能量电子的密度。

40.如实施例39所述的方法，其中，生成等离子体包括：在等离子体源中施加能量，控制所述低能量电子的密度包括选自包括以下的组的步骤：调整在等离子体源中施加能量的功率；调整进入所述等离子体源的等离子体形成气体的流动速率；根据脉宽调制脉冲波在所述等离子体源中施加能量；以上中的两个或更多个的组合。

41.如实施例37至40中的任一项所述的方法，包括：生成等离子体并且在等离子体源中形成所提纯的等离子体，并且将所述离子射束导向到所述等离子体源中。

42.如实施例37至40中的任一项所述的方法，包括：从等离子体源发射所生成的等离子体作为等离子体羽流，并且将所述离子射束导向到所述等离子体羽流中。

43.如实施例42所述的方法，包含选自包括以下的组的步骤：在所述等离子体源中提纯所述等离子体，其中所发射的等离子体羽流包括所提纯的等离子体；在所述等离子体源外部提纯所述等离子体羽流的等离子体；在所述等离子体源中提纯所述等离子体，其中所发射的等离子体羽流包括所提纯的等离子体，并且进一步在所述等离子体源外部提纯所述等离子体羽流的等离子体。

44.如实施例42或43所述的方法，包括：将所述等离子体羽流发射到腔室中，其中形成所提纯的等离子体包括：从所述腔室移除所述等离子体羽流的亚稳颗粒和中性颗粒。

45.如实施例42至44中的任一项所述的方法，其中，形成所提纯的等离子体包括：在允许所述等离子体羽流的其它颗粒远离轴发散的同时，沿着所述轴封闭等离子体离子和电子。

46.如实施例45所述的方法，其中，封闭包括：将磁场施加到所述等离子体羽流。

47.如实施例42至46中的任一项所述的方法，其中，形成所提纯的等离子体包括：将所述等离子体羽流导向通过位于所述等离子体源与所述互作用区域之间的壁中的孔口，使得所述壁防止所述等离子体羽流的发散部分中的颗粒进入所述互作用区域，并且导向所述离子射束包括：将所述离子射束导向到所述互作用区域中。

48.如实施例47所述的方法，其中，形成所述所提纯的等离子体包括：施加磁场，使得所述等离子体羽流的等离子体离子和电子受所述孔口约束。

49.如实施例47或48所述的方法，其中，形成所提纯的等离子体包括：将磁场施加到所述等离子体羽流以沿着轴封闭等离子体离子和电子，并且通过调整在所述孔口处的所述磁场的通量密度来调整穿过所述孔口的所述等离子体羽流的电子的通量。

50.如实施例47至49中的任一项所述的方法，其中，所述等离子体羽流在进入互作用区域之后伸展，并且还包括：将基本上均匀的通量密度的磁场施加到所述互作用区域，以将所述等离子体羽流封闭为具有比所述离子射束的直径更大的直径的射束。

51.如实施例42至50中的任一项所述的方法，其中，形成所提纯的等离子体包括：在所述等离子体羽流的其它颗粒远离弯曲的路径发散的同时，沿着所述弯曲的路径封闭等离子体离子和电子，使得所述等离子体离子和电子跟随所述弯曲的路径。

52.如实施例42至51中的任一项所述的方法，包括：调整所述离子射束穿过所述等离子体羽流的相对于所述等离子体源的位置。

53.如实施例42至52中的任一项所述的方法，其中，形成所提纯的等离子体包括：将所述等离子体羽流经过一段距离通过腔室导向到互作用区域，所述距离足以将所述等离子体羽流的电子冷却到大约1eV或更小的平均能量，并且其中，导向所述离子射束包括：将所述离子射束导向到所述互作用区域中。

54.如实施例42至53中的任一项所述的方法，其中，形成所提纯的等离子体包括：在所述等离子体源中在活化与去活化所述等离子体之间进行周期化。

55.如实施例37至54中的任一项所述的方法，其中，形成所提纯的等离子体包括：将淬火气体引入到所述等离子体源中，以去激励所述等离子体中所生成的一种或多种所选择的类型的亚稳颗粒。

56.一种用于分析样本的方法，所述方法包括：根据如实施例37所述的方法使得分析物离子经受电子捕获解离(ECD)以产生断片离子；将所述断片离子中的至少一些传送到质量分析器。

57.如实施例56所述的方法，包括：从样本产生母体离子，并且将所选择的质量或质量范围的母体离子传送到ECD装置，其中，仅所选择的母体离子经受ECD。

58.如实施例56或57所述的方法，包括，在产生所述断片离子之后，将所述断片离子传送到碰撞单元，以产生另外的断片离子，其中，所述另外的断片离子中的至少一些传送到所述质量分析器。

59.如实施例56至58中的任一项所述的方法，其中，传送所述断片离子中的至少一些包括：将所选择的质量或质量范围的断片离子传送到所述质量分析器。

60.如实施例56至59中的任一项所述的方法，其中，形成所提纯的等离子体包括：在ECD装置中在活化状态与去活化状态之间对所述等离子体进行脉冲化，并且还包括：将所述分析物离子从离子源传送到所述离子源与所述ECD装置之间的离子门；在分析物离子传送到所述ECD装置的开放状态与防止分析物离子穿过所述离子门的闭合状态之间对所述离子门进行周期化；将所述等离子体的所述脉冲化与所述离子门的周期化同步，使得仅在所述等离子体具有在去活化状态期间演变的合成物的同时所述分析物离子与所述等离子体互作用。

61.如实施例56至59中的任一项所述的方法，其中，所述质量分析器是包括离子加速器和飞行管的飞行时间分析器，并且形成所提纯的等离子体包括：在ECD装置中在活化状态与去活化状态之间对所述等离子体进行脉冲化，并且还包括：将断片离子传送到所述离子加速器；将所述等离子体的脉冲化与所述离子加速器的周期化同步，使得在所述等离子体具有在去活化状态期间演变的合成物的同时，所述离子加速器仅将从与所述等离子体互作用的分析物离子产生的断片离子注入到所述飞行管中。

62.如实施例56至61中的任一项所述的方法，包括：在将所述断片离子传送到所述质量分析器之前，冷却所述断片离子。

应理解，在此使用的术语“通过信号通信”表示两个或更多个系统、设备、组件、方法或子模块能够经由在某种类型的信号路径上行进的信号而彼此进行通信。信号可以是通信、功率、数据或能量信号，其可以沿着第一与第二系统、设备、组件、模块或子模块之间的信号路径将信息、功率或能量从第一系统、设备、组件、模块或子模块传送到第二系统、设备、组件、模块或子模块。信号路径可以包括物理、电、磁、电磁、电化学、光、有线或无线连接。信号路径可以在第一与第二系统、设备、组件、模块或子模块之间还包括另外的系统、设备、组件、模块或子模块。

更一般地，诸如“连通”和“与……连通”之类的术语(例如第一组件与第二组件“连通”或“处于连通”)在此用于指示两个或更多个组件或要素之间的结构、功能、机械、电、信号、光、磁、电磁、离子或流控关系。故此，一个组件被称为与第二组件连通的事实并非意图排除另外的组件可以在第一和第二组件之间出现和/或与第一和第二组件可操作地关联或结合的可能性。

应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以改变本发明的各个方面或细节。此外，前面的描述目的仅是为了说明的目的，而并非限制的目的—本发明由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种电子捕获解离(ECD)装置(100；200；400；500；600；806；906；1006；1106，1206；1306)，包括：

等离子体源(102；202；402；502)，其配置用于生成等离子体；

等离子体提纯设备，其配置用于将所生成的等离子体转换为包括适合于ECD的占优低能量电子和等离子体离子的所提纯的等离子体；以及

腔室(104)，其配置用于接收含有所提纯的等离子体的互作用区域(110；210；410；510)中的离子射束(108；208；408；608)。

2.如权利要求1所述的ECD装置，其中，所述等离子体提纯设备被配置用于从所述等离子体移除等离子体核素，并且所述等离子体核素选自包括以下项的组：光子、亚稳颗粒、中性颗粒、不适合于ECD的高能量电子以及以上中的两个或更多个的组合。

3.如前述权利要求中的任一项所述的ECD装置，其中，所述等离子体源包括能量源(118)，其配置用于在所述等离子体源中将能量施加到等离子体，所述等离子体提纯设备具有选自包括以下的组的配置：

所述等离子体提纯设备被配置用于控制所述等离子体中的低能量电子的密度；

所述等离子体提纯设备被配置用于调整所述能量施加到所述等离子体的功率；

所述等离子体提纯设备被配置用于调整进入所述等离子体源的等离子体形成气体的流动速率；

所述等离子体提纯设备被配置用于根据脉宽调制脉冲波而将能量施加到所述等离子体；以及

以上中的两个或更多个的组合。

4.如权利要求1所述的ECD装置，其中，所述腔室在所述等离子体源外部，所述等离子体源包括等离子体出口(122；222；422；522)，用于朝向所述腔室发射等离子体羽流(124；424；524)。

5.如权利要求4所述的ECD装置，其中，所述等离子体提纯设备具有选自包括以下的组的配置：

所述等离子体提纯设备被配置用于在所述等离子体源中将所生成的等离子体转换为所提纯的等离子体，其中，所述等离子体羽流包括所提纯的等离子体；

所述等离子体提纯设备被配置用于提纯所发射的等离子体羽流的所述等离子体；

所述等离子体提纯设备被配置用于在所述等离子体源中将所生成的等离子体转换为所提纯的等离子体，其中，所述等离子体羽流包括所提纯的等离子体，所述等离子体提纯设备被配置用于进一步提纯所发射的等离子体羽流的等离子体；

所述等离子体提纯设备包括被配置用于沿着直线或弯曲轴封闭所述等离子体羽流的等离子体离子和电子的封闭设备；

所述等离子体提纯设备包括被配置用于沿着直线或弯曲轴封闭所述等离子体羽流的等离子体离子和电子的封闭设备，其中，所述封闭设备被配置用于沿着从所述等离子体出口到所述互作用区域的路径来引导所述等离子体羽流，所述路径包括方向上的至少一个改变；

所述等离子体提纯设备包括等离子体脉冲化设备，其配置用于交替活化和去活化所述等离子体源中的等离子体；

所述等离子体提纯设备包括被配置用于将对于退激所生成的等离子体的一种或多种类型的亚稳原子有效的淬火气体引入到所述等离子体源的设备(194)；以及

以上中的两个或更多个的组合。

6.如权利要求5所述的ECD装置，其中，所述等离子体提纯设备包括壁(574)，其在所述等离子体源与所述互作用区域之间，所述壁包括孔口(576)，所述等离子体羽流中的至少一部分穿过所述孔口(576)。

7.如权利要求1所述的ECD装置，其中，所述等离子体提纯设备包括被配置用于沿着朝向所述孔口导向的轴封闭所述等离子体羽流的等离子体离子和电子的封闭设备。

8.如权利要求7所述的ECD装置，其中，所述封闭设备选自包括以下的组：

包括所述等离子体源与所述壁之间的磁体(570；576；670，684)的封闭设备；

包括位于所述等离子体源与所述壁之间的第一磁体(570；670，684)和位于所述壁处并且围绕所述孔口同轴布置的第二磁体(576)的封闭设备；

包括位于所述等离子体源与所述壁之间的第一磁体(570；670，684)和位于所述壁处并且围绕所述孔口同轴布置的第二磁体(576)的封闭设备，其中，所述第二磁体被配置用于施加能够调整的通量密度的磁场。

9.如权利要求1所述的ECD装置，包括用于控制所述离子射束穿过所述等离子体羽流的相对于所述等离子体出口的位置的设备，其中，所述用于控制的设备包括用于移动所述等离子体出口的设备(460)、用于导引所述离子射束的设备、或用于移动所述等离子体出口并且导引所述离子射束的设备。

10.如权利要求1所述的ECD装置，包括磁体组件(686，688)，其位于所述互作用区域，并且被配置用于将实质上均匀的磁场施加到所述等离子体羽流。