CN106575598A - 质谱仪的等离子体清洁 - Google Patents

Abstract

质谱(MS)系统可以通过如下进行清洁：产生等离子体，并且使所述系统的内表面与所述等离子体接触进行清洁。所述系统可以在分析模式的操作与清洁模式的操作之间进行切换。在所述分析模式中，对样品进行分析，并且可以主动地产生等离子体，或不可以主动地产生等离子体。在所述清洁模式中，主动地产生所述等离子体，并且可以对所述样品进行分析，或不可以对所述样品进行分析。

Description

质谱仪的等离子体清洁

相关申请

本申请要求了2014年8月1日提交的标题为“质谱仪的等离子体清洁”的美国临时专利申请序列号62/032,260的权益，将其整体内容并入本申请中以作参考。

技术领域

本发明涉及通过利用等离子体或其一个或多个物种作为清洁剂进行清洁质谱仪的内表面。

背景技术

质谱(MS)系统通常包括电离关注样品的分子的离子源，然后是一个或多个提供各种功能的离子处理装置，然后是基于它们不同的质荷比(或m/z比，或更简单地“质量”)进行分离离子的质量分析器，然后是实现质量排序离子的离子检测器。质谱分析产生质谱，质谱为表示检测离子的相对丰度随着检测离子的m/z比变化而变化的一系列峰。

在流经这些装置内部室的串行过程中，离子和气体分子遇到各个内表面并且经过各个离子光学部件。随着表面继续暴露于离子和气体分子流的时间推移，所述表面包括离子光学部件的表面，剩余材料层可以沉积在这些表面上。所述层可为电绝缘的，并且可以进一步为介电的。因此，沉积层的最外表面可堆积电荷，所述电荷来自沉积在沉积层表面上的离子电荷。随着该电荷增加，此处的电势(电压)也随之增加，这可破坏受影响部件的标称电场，并且引起离子穿过部件的透射率降低。污染物可导致用于产生质谱的离子信号衰变，例如信号强度和分辨率降低。信号减弱具有时间依赖性，并且可发展到阻断整个信号的程度。在一些情况下，已经观察到由如下引起污染问题：电离有机分子例如某些类型的分析物(例如蛋白质)、本底基质材料例如来自真空泵的溶剂和油分子。因此在表面上积累这种污染物是极不可取的。

清洁受污染表面的常规方法需要从MS系统中除去受污染表面，进行外部清洁。这需要关闭所述系统操作并且使所述系统排气以破坏真空，然后打开或拆卸所述系统的一些部件以接近含有受污染表面的部件，并且从所述系统中除去所述部件。除去部件经常需要拆卸用于安装和设置部件光学准直仪的部件。一旦除去，将受污染表面根据需要使用研磨剂或溶剂进行清洁，然后经适当安装和调整而重新安装在所述系统中。然后所述系统必须进行抽吸以回到需要操作的真空度，并且根据需要重新调整以容纳新清洁的表面。此后，所述系统必须根据需要进行重新调整以容纳表面上新堆积的污染物，直到需要重新关闭所述系统并且重复清洁程序的时候。因此常规清洁方法导致显著浪费操作时间，部件机械磨损和疲劳，使用有害化合物例如清洁溶剂，以及使用户暴露于有害化合物的可能性。

因此，需要能够清洁内表面的MS系统和方法。特别地，需要能够原位清洁内表面的MS系统和方法。

发明内容

为了整体或部分地解决前述问题和/或本领域技术人员可以已经观察到的其他问题，本申请提供方法、过程、系统、设备、仪器、和/或装置，如通过下述实施中的实施例方式所述。

根据一个实施方式，操作质谱(MS)系统的方法包括：在分析模式通过如下进行操作所述MS系统：将样品引入到所述MS系统中，从所述样本产生分析物离子，并且从所述分析物离子生成分析数据；在所述分析模式与清洁模式操作所述MS系统之间进行切换；和在所述清洁模式期间：通过操作所述MS系统的等离子体源生成等离子体；和使所述MS系统的内表面与所述等离子体接触以清洁所述内表面。

根据另一实施方式，质谱(MS)系统配置为进行本申请中所述方法中的任一种。

根据另一实施方式，MS系统包括：离子源，所述离子源配置为产生分析物离子；室，内表面位于所述室中；和控制器，所述控制器配置为在分析模式与清洁模式操作MS系统之间进行切换。所述等离子体源配置为在室中生成等离子体或使等离子体在室中流动。

根据另一实施方式，质谱(MS)系统包括：离子源，所述离子源配置为产生分析物离子；室；内表面，所述内表面位于所述室中；等离子体源，所述等离子体源配置为在所述室中生成等离子体或使等离子体在所述室中流动从而有效清洁所述内表面；和控制器，所述控制器配置为在分析模式和清洁模式操作所述MS系统之间进行切换，其中：在所述分析模式期间，所述控制器配置为由离子测量信号生成分析数据；和在所述清洁模式期间，所述控制器配置为操作所述等离子体源以在所述室中生成所述等离子体或使所述等离子体在所述室中流动。

MS系统可以包括质量分析器，所述质量分析器配置为接收来自离子源的分析物离子。MS系统可以包括离子检测器，所述离子检测器配置为接收来自质量分析器的分析物离子并且输出离子测量信号。

在一些实施方式中，所述室可以为位于离子源的室，位于质量分析器的室，位于离子检测器的室，或位于离子源与质量分析器之间或离子源与离子检测器之间的室。

本领域技术人员在检查以下附图和详述后，本发明的其他装置、设备、系统、方法、特征和优点均将会是明显的或将变得明显。意在所有所述另外的系统、方法、特征和优点均包括在该说明书中，在本发明的范围内，并且受所附权利要求的保护。

附图说明

通过参考以下附图，可更好地理解本发明。附图中的部件不必按比例绘制，相反，强调说明本发明的原理。附图中，同样的附图标记表示整个不同图示中的对应部件。

图1A为根据一些实施方式的质谱(MS)系统中一个实例的示意图。

图1B为根据一些实施方式的MS系统的示意图，说明由MS系统定义或建立的等离子体清洁系统和等离子体流路的部件。

图2为根据一些实施方式的等离子体源(或等离子体发生器)的示意图。

图3A为根据一些实施方式的微波等离子体源中一个实例的示意图，说明在低功率模式的操作。

图3B为根据一些实施方式的微波等离子体源的示意图，说明在高功率模式的操作或“投射式等离子体”模式。

图4为测量离子饱和电流(按安培计)随净微波功率(按瓦特计)的变化而变化的图表，其由在低功率模式和在高功率模式操作微波等离子体源得到。

图5为根据一些实施方式的EI源中一个实例的示意图，所述EI源包括集成微波等离子体清洁系统。

图6为根据一些实施方式的微波ECR等离子体源中一个实例的示意图。

图7为根据一些实施方式的表面波微波等离子体源中一个实例的示意图。

图8为根据其他实施方式集成有MS系统的等离子体清洁系统中一个实例的示意图。

图9为根据一些实施方式MS系统的控制系统中一个实例的示意图。

具体实施方式

图1A为根据一些实施方式质谱(MS)系统100中一个实例的示意图。本领域技术人员通常已知质谱系统中各个部件的操作和设计，因而不需要在本申请中详细描述。相反，简要描述某些部件以便于理解本申请的主题。

MS系统100可以通常包括离子源104，一个或多个离子迁移装置108、112和116(或离子处理装置)，和质谱仪(MS)120。三个离子迁移装置108、112和116仅以实施例的方式进行说明，因为其他实施方式可以包括多于三个的离子迁移装置，少于三个的离子迁移装置，或没有离子迁移装置。MS系统100包括多个串联布置的室使得每个室与至少一个相邻的(上游或下游的)室连通。离子源104，离子迁移装置108、112和116以及MS120各自包括这些室中的至少一个。因此，MS系统100限定离子和气体分子的流路，所述流路通常从离子源104的室开始，经过离子迁移装置108、112和116的室，并且进入MS120的室中。从图1A的透视图来看，流路通常从左导向右。室各自与相邻室通过至少一个结构边界例如壁进行物理分离。壁包括至少一个开口以容纳流路。壁开口可以相对于室的整个尺寸十分得小，因此用作气体传导障碍物，其限制气体从前面的室传输到相继随后的室并且便于独立控制相邻室中各自的真空度。壁可以用作电极或离子光学部件。可选地或另外，电极和/或离子光学部件可以固定到壁上或位于紧邻壁的位置。室的任一个可以包括一个或多个离子导向器，例如线性多极离子导向器(例如四极、六极、八极等)，或离子漏斗。

可以认为室的至少一些为减压室，或处于在受控、低于大气压的内部气压的真空台。出于该目的，MS系统100包括真空系统，所述真空系统与所述室的真空口连通。在所述实施方式中，离子源104，离子迁移装置108、112和116以及MS120各自包括至少一个室，所述至少一个室具有各自的真空口124、126、128、130和132与真空系统连通。通常，当MS系统100进行操作以分析样品(下述“分析”模式)时，各个室依次降低气压以低于前面室的气压，最终降至MS120在分析模式操作需要的极低真空度(例如，范围为10^-4到10^-9托)。

图1A中，真空口124、126、128、130和132示意性表示为宽箭头。真空系统总体上示意性表示为这些宽箭头，条件是真空系统包括真空管道，所述真空管道从真空口124、126、128、130和132导向一个或多个真空生成泵以及相关管道和其他部件，如本领域技术人员理解的。如以下进一步所述，本申请中所述的MS系统100可以在分析模式和清洁模式进行操作。在分析模式，真空口124、126、128、130和132中的一个或多个可以通过MS系统100从离子通道除去非分析物中性分子。在清洁模式，真空口124、126、128、130和132中的一个或多个可以除去等离子体，用于形成等离子体的气体，以及通过施加等离子体从MS系统100的内表面除去的污染物。可以调整不同真空口124、126、128、130和132上的压力以确保所述等离子体气体在所需方向上的流动。在一些实施方式中，分析模式和清洁模式可以作为不同操作模式单独实施。例如，MS系统100可以自动或根据需要在分析模式和清洁模式之间进行切换。在其他实施方式中，分析模式和清洁模式可以串联(同时)实施。

离子源104可以为连续束离子源或脉冲离子源中的任一种，其适于产生质谱分析的分析物离子。离子源104的例子包括但不限于，电喷射离子化(ESI)源，光致电离(PI)源，电子电离(EI)源，化学电离(CI)源，场致电离(FI)源，等离子体或电晕放电源，激光解吸电离(LDI)源，以及基质辅助激光解吸电离(MALDI)源。刚才提及例子的一些为或可以任选地为常压电离(API)源，因为它们专门在大气压或接近大气压操作，例如ESI源，或可以配置为这样做，例如大气压光致电离(APPI)源和大气压化学电离(APCI)源。尽管API源包括真空口124(排气口)，但可以通过真空口124(排气口)从室中除去气体、污染物等。离子源104的室为电离室，在所述电离室中，样品分子通过电离装置(未示出)分解为分析物离子。可以将待电离的样品通过任何适宜方式引入到离子源104中，所述方式包括联用技术，其中样品为分离分析仪器的输出物136，所述分离分析仪器例如气相色谱(GC)或液相色谱(LC)仪器(未示出)。离子源104可以包括撇乳器140(或两个或更多个撇乳器相互轴向间隔)，也称作撇渣板、截取锥或采样锥。撇乳器140具有中心孔。撇乳器140配置为优选允许离子穿越到下一个室同时阻挡非分析物成分。离子源104也可以包括其他部件(电极、离子光学部件等，未示出)，所述部件用于将产生的离子集中为束，所述束可以有效转移到下一个室。

在一些实施方式中，第一离子迁移装置108可以配置为主要用于减压台。出于该目的，离子迁移装置108可以包括离子迁移光学装置144，所述离子迁移光学装置144配置为保持离子束沿着MS系统100的主光轴进行聚焦。离子迁移光学装置144可以具有本领域技术人员已知的各种配置，例如，沿着轴延伸的电极的多极布置(例如多极离子导向器)，环形电极、离子漏斗、分体式圆柱电极等的串联布置。在一些实施方式中，离子迁移光学装置144可以配置为离子阱。一个或多个透镜146可以位于离子迁移装置108与相邻的离子迁移装置112之间。

在一些实施方式中，第二离子迁移装置112可以配置为质量过滤器或离子阱，所述质量过滤器或离子阱配置为选择特定质荷比或质荷比范围的离子。出于该目的，离子迁移装置108可以包括离子迁移光学装置148，例如电极的多极布置(例如四极质量过滤器)。一个或多个透镜150可以位于离子迁移装置112与相邻的离子迁移装置116之间。在其他实施方式中，离子迁移装置112可以配置为主要用于减压台。

在一些实施方式中，第三离子迁移装置116可以配置为冷却单元。出于该目的，离子迁移装置116可以包括离子迁移光学装置152，例如电极的多极布置，其配置为非质谱解析的仅为射频的装置。冷却气体(或湿气体)例如氩气、氮气、氦气等可以流进离子迁移装置116的室中以在分析模式操作过程中通过离子与气体分子之间碰撞的方式冷却(或“热能化”，即降低离子动能)离子。在其他实施方式中，离子迁移装置116可以配置为离子碎片装置例如碰撞单元。在一个实例中，离子碎片通过碰撞诱导解离(CID)的方式来实现，在此情况下，加到室的气体(“碰撞气体”)得到足以能够通过CID碎片化的气压。离子束成型光学装置154可以位于离子迁移装置116与MS120之间。在其他实施方式中，离子迁移装置116可以配置为主要用于减压台。

MS120可以为MS中的任一种。MS120通常包括质量分析器158和离子检测器162。在所述实施方式中，仅通过实例的方式，将MS120描述为时间飞行质谱仪(TOFMS)。在这种情况下，质量分析器158包括真空的无电场飞行管，离子通过注射离子脉冲166(或离子推进器、离子牵引器、离子萃取器等)进入所述飞行管中。如本领域技术人员理解的，束成型光学装置154将离子束导向离子脉冲166，所述离子脉冲166使离子产生脉冲作为离子包进入飞行管中。离子通过飞行管漂移向离子检测器162。不同质量的离子以不同速度经过飞行管，因此具有不同的总飞行时间，即质量较小的离子比质量较大的离子行进得快。每个离子包根据时间飞行分布在空间扩散开(分散)。离子检测器162检测和记录每个离子达到(碰撞)离子检测器162的时间。然后数据采集装置将记录的飞行时间与质荷比相关联。离子检测器162可以配置为采集和测量从质量分析器158输出的质量歧视(mass-discriminated)离子通量(或流)的任何装置。离子检测器的例子包括但不限于，多通道板、电子倍增器、光电倍增器和法拉第杯。在一些实施方式中，如描述的，离子脉冲166加速离子包在与沿着束成型光学装置154输送离子进入离子脉冲166的方向垂直的方向进入飞行管，这称为正交加速飞行时间(oa-TOF)。在这种情况下，飞行管经常包括离子镜(或反射区)171以提供离子飞行通道上的180°反射或转向，从而扩展飞行通道和校正离子的动能分布。在其他实施方式中，MS120可以包括其他类型的质量分析器，例如质量过滤器、离子阱、离子回旋共振(ICR)单元、静电离子阱或静电和/或扇形磁场分析器。

在分析模式的操作中，将样品引入到离子源104中。离子源104产生来自样品的样品离子(分析物离子和本底离子)并且使离子转移至一个或多个离子迁移装置108、112和116。离子迁移装置108、112和116使离子转移经过一个或多个减压台并且进入MS120中。取决于包括离子迁移装置108、112和116的类型，离子迁移装置108、112和116可以进行另外的离子处理操作，例如质量过滤、离子碎片化、束成型等，如上所述。MS120如上所述进行质谱解析离子。通过MS系统100的电子仪器处理从离子检测器162输出的测量信号以生成质谱。

MS系统100包括许多位于MS系统100的离子/气体通道中的内表面。这些内表面可以由于分析模式的操作而变得污染。也就是说，污染物(例如污染物物质层或膜)可以沉积在内表面上并且随时间进行累积。污染物源可以为分析下的样品的分析物成分和/或本底成分。在例如样品包括重质烃(例如油)或高分子量有机化合物(例如蛋白质)的情况下，沉积的污染物可以为单质碳或有机化合物。可以变得污染的内表面包括例如，离子光学部件、电极、撇乳器、气体传导障碍物、离子检测器的外表面、室壁(内表面)以及离子脉冲和反射区(离子镜)上的栅格。图1A中所示的具体例子可以包括撇乳器140，离子光学部件或电极144、148和156，透镜146和150，束成型光学装置154，离子检测器162，以及各个室的壁的内表面。

在多种实施方式中，MS系统100包括集成等离子体清洁系统，所述集成等离子体清洁系统配置为通过原位等离子体处理来清洁一个或多个内表面。所述等离子体清洁系统可以包括等离子体源，所述等离子体源配置为直接在MS系统100的室中生成等离子体，或在室外生成等离子体并且使所述等离子体经由等离子体口进入室中。所述等离子体源可以包括多种单个的等离子体源和/或多种单个的等离子体口，它们位于MS系统100的不同位置，从而在MS系统100的不同位置生成或分布等离子体。在一些实施方式中，MS系统100可以沿着所述等离子体源和/或等离子体口相对于待清洁内表面和相对于真空口的位置进行配置，从而界定一个或多个等离子体流路，所述等离子体流路从一个或多个等离子体源或等离子体口开始行进，经过一个或多个室，并且进入一个或多个真空口中。一个或多个内表面位于每个等离子体流路(或等离子体扩散途径)中。也就是说，一个或多个内表面相对于等离子体流进行设置，使得等离子体接触内表面，或换句话说，使内表面暴露于所述等离子体。当使等离子体与内表面接触时，通过污染物与一种或多种活性物种的等离子体之间的反应，等离子体可以将污染物从内表面除去。然后如此除去的污染物可以夹杂在等离子体/气体流中。可以将等离子体、形成等离子体的气体和除去的污染物通过使它们流动进入一个或多个真空口中从MS系统100中除去。在本申请的上下文中，术语“污染物”包括污染物的派生物，即污染物与等离子体之间的反应产物。作为一个非限制性实例，通过将空气等离子体或氧等离子体还原为水、一氧化碳(CO)和/或二氧化碳(CO₂)，它们可以用于除去有机沉积物。

对利用的等离子体种类或其组成没有具体限制。等离子体可以通过射频(RF)能量、RF功率化的微波能量、交流(AC)能量或直流(直流)能量进行功率化(点燃和持续)。形成等离子体的气体即增能为等离子体的气体可以为环境空气。形成等离子体的气体的其他例子包括但不限于，含氧气体、双原子氧气(O₂)、含氢气体、双原子氢气(H₂)、含氦气体、氦(He)、其他惰性气体例如氩(Ar)以及前述中两种或更多种的组合。另外例子包括含卤素气体，例如含氟化合物。在本申请的上下文中，术语形成等离子体的“气体”包含单一种类的气体或两种或更多种气体的混合物，除非另外指定或另外在上下文中指明。通常，可以有助于除去污染物的活性(或反应性)物种的等离子体可以包括，例如自由基、分子碎片、单体、原子种类、臭氧、亚稳态物质、分子离子、等离子体离子(区别于上述分析模式期间离子源104中产生的样品离子)、电子和光子。作为一个例子，反应性物种的空气等离子体或氧等离子体可以包括氧原子(O)、氧离子(O^-2)、亚稳态氧分子(O₂*)和氧(O₃)。其他例子包括氦和氢的离子、分子离子以及亚稳态和自由基形式。等离子体可以作为非热(非平衡)等离子体施加到表面上，其中除去污染物的机理唯一或主要是一种或多种化学反应。

在一些实施方式中，即使在流动经过室的过程中已经全部或部分消除等离子体后，由等离子体产生的一个或多个反应性物种(例如残基、分子碎片、臭氧、离子等)也可以有效作为清洁剂。因此，为了方便起见，术语“等离子体”包含电活性(增能)等离子体，余辉等离子体以及全部或部分消除的等离子体/等离子体气体，除非另外指定或上下文另外指明。

将要注意的是，某些离子源配置为生成等离子体用于使制备的样品电离，从而通过例如电子碰撞、与等离子体离子进行电荷交换和/或经由紫外(UV)光子光致电离等机理进行质量分析。在一些实施方式中，MS系统100的离子源104可以为基于等离子体的离子源。在这种实施方式中，离子源104可以为独立的并且与由等离子体清洁系统提供的等离子体源不同，或可以为直接的等离子体源，用于清洁目的以及从样品材料中产生分析物离子。作为进一步的替换，离子源104(如果基于等离子体)和一个或多个附加或辅助等离子体源两者均可以用作等离子体源。

图1B为根据一些实施方式的MS系统100的示意图，说明由MS系统100提供的等离子体清洁系统的部件，以及由MS系统100定义或建立的等离子体流路。在一些实施方式中，在MS系统100的清洁模式期间操作等离子体清洁系统，清洁模式可以与如本申请所述的分析模式交替进行。在一些实施方式中，在分析模式期间操作等离子体清洁系统，即配置MS系统100使得分析模式为自清洁模式或与如本申请所述清洁模式串联进行。

取决于提供的等离子体源的数量以及它们的位置，等离子体流路可以延伸经过MS系统100的一个或多个室，因此可以接触一个或多个需要清洁的内表面。在所述实施方式中，MS系统100包括多个位于离子源104各自室的等离子体源170A、170B、170C、170D和170E，离子迁移装置108、112和116，以及MS120。

每个等离子体源170A、170B、170C、170D和170E包括生成等离子体的元件，即将能量转移到形成等离子体的气体以点燃和持续等离子体的部件。在一些实施方式中，生成等离子体的元件位于室中。在这种情况下，内部生成等离子体的元件可以位于紧靠待清洁内表面的位置，从而最大化暴露于等离子体并且与等离子体反应的可能性。该类配置可以特别用于待清洁内表面处于不利于气体流动进入室中的位置的情况。例如，生成等离子体的元件可为一对电极、谐振器、或位于相对于待清洁内表面的关键位置的天线。在一些实施方式中，等离子体源170A、170B、170C、170D和170E中的一个或多个可以包括等离子体源外壳(或等离子体容纳盒)，其中生成等离子体，并且生成的等离子体通过等离子体口流动进入室中。在这种情况下，生成等离子体的元件可以位于室附近的位置、位于室上或位于室中，这取决于设计和由生成等离子体的元件提供的能量如何耦合到形成等离子体的气体中。取决于实施方式，等离子体源外壳可以位于室中或室外。在设置等离子体源外壳的实施方式中，无论将等离子体源外壳设置在室的内部还是室的外部，如果需要，等离子体口可以位于紧靠待清洁内表面的位置。此外，在设置内部或外部等离子体源外壳的实施方式中，可以在不同于室压的压力在外壳中生成等离子体。例如，可以在大气压或接近大气压在外壳中生成等离子体，同时室保持在较低压力例如真空的程度。在一些实施方式中，作为位于接近特定内表面位置的生成等离子体的元件或等离子体口的替换，生成等离子体的元件或等离子体口可以位于相对远离给定真空口124、126、128、130和132的位置，从而在通过真空系统除去前，确保等离子体流动经过大量待清洁内表面。

在所述实施方式中，从图1B的透视图来看，等离子体流路通常在MS系统100的下游方向上从左到右行进。等离子体流路的主要部分由延伸经过室的虚线172表示。等离子体流路可以包括多个进入路径(例如174)和多个出口路径(例如176)，所述多个进入路径从各自等离子体源170A、170B、170C、170D和170E的生成等离子体的元件(和等离子体口，如果设置)导向各自内表面，所述多个出口路径导向各自真空口124、126、128、130和132。等离子体源170A、170B、170C、170D和170E的生成等离子体的元件(如果为内部)或等离子体口(如果设置)可以位于距室一定距离的位置，并且相对于内表面以内表面置于所述等离子体流路中以确保暴露于等离子体并且与等离子体相互作用的方式进行取向。在一些实施方式中，可以调整生成等离子体的元件或等离子体口的位置和/或取向，从而能够调整生成等离子体的元件或等离子体口与选择的内表面之间的距离和/或角度。在一些实施方式中，一个或多个室的可以包括两个或更多个等离子体口。在一些实施方式中，生成等离子体的元件或等离子体口可以不包括在某些室中，所述室例如较少关注污染物的室或不需要基于等离子体的清洁的室。

在一些实施方式中，MS系统100包括至少第一(上游)室和位于第一室下游的第二(下游)室。待清洁内表面位于第二室中，以及等离子体源(例如，生成等离子体的元件和/或等离子体口)的至少一部分位于第一室或第二室中。在一些实施方式中，等离子体流路由其作为出口的真空口位于第二室中。在其他实施方式中，MS系统100包括位于第二室下游的至少第三室，以及位于第三室中的真空口。

在一些实施方式中，MS系统100包括多个串联布置的室使得每个室与至少一个相邻的室连通，并且进一步包括多个待清洁内表面。两个或更多个的室包含至少一个内表面。MS系统100在室中建立各自真空水平的气压从而实现需要的等离子体流路，一个或多个待清洁内表面暴露于所述等离子体流路。两个或更多个的室可以包括至少一个真空口。等离子体流路可以包括多个分别引入两个或更多个真空口的出口路径。MS系统100可以包括多个生成等离子体的元件和/或等离子体口，所述生成等离子体的元件和/或等离子体口分别位于两个或更多个的室中，并且等离子体流路可以包括从各自生成等离子体的元件和/或等离子体口引出的多个进入路径。

等离子体流路可以根据需要修改以选择某些待清洁内表面。例如，等离子体流路可以通过选择等离子体源170A、170B、170C、170D和170E为主动的和/或真空口124、126、128、130和132为主动的而进行修改。另外或可选地，等离子体流路可以根据需要通过设置真空口124、126、128、130和132各自的真空度进行修改。在一些实施方式中，与在分析模式期间在相同室中真空水平的气压相比，在清洁模式期间在给定室中真空水平的气压为高的压力。例如，在清洁模式期间真空水平的气压，可以高于分析模式期间真空水平的气压一个或多个数量级。在一些实施方式中，在清洁模式期间真空水平的气压大约为毫托(mTorr)级。

在进一步替代或另外的实施方式中，等离子体流路可以通过磁铁和/或偏压电极进行修改，相对于等离子体源170A、170B、170C、170D和170E以及待清洁内表面中一个或多个，所述磁铁和/或偏压电极处于关键位置，从而通过施加的磁场和/或电场来导向带电物种的等离子体流(等离子体离子和电子)。如果在等离子体内的一个位置产生非带电高能物种(例如亚稳态原子、光子、中性自由基)成为可能(例如，等离子体接近目标表面和/或夹杂在导向目标表面的气体流路中)，则所述非带电高能物种不会通过这些场进行导向但可扩散到或照亮目标表面。

用于导向等离子体流的磁铁可以为电磁铁或永久磁铁。通常，这种磁铁位于室外。如果需要除去磁场从而不干扰特定室中的分析模式操作，则永久磁铁可以机械地重新定位。在一些实施方式中，磁场可以通过下述微波功率化的电子回旋共振(ECR)激发用于产生等离子体。

在利用电极施加一个或多个电场从而导向等离子体流的实施方式中，电极可以为伺服于MS系统100的分析操作例如控制分析物离子束的电极(例如，透镜组件、离子偏转器、多极离子导向电极等)或电离分析物化合物的电极(例如，控制EI源的电子束的电极)。这种电极自身可以具有需要待清洁的外表面，因此可以适当偏置以吸引等离子体离子和/或电子。在等离子体存在下向该类电极施加电势可加速带电粒子物种(通常为等离子体离子)到电极表面上。该动能的加入可通过带电粒子(特别是离子)轰击来加强清洁过程。在正常操作中，出于产生离子束和使离子束成型的目的，最容易污染的现有MS仪器(包括用于萃取来自电离区域的离子的离子透镜和用于束成型的薄片光学部件)内的表面上施加偏置电压。相同电子仪器可用于不同的操作模式：在分析模式进行离子导向，以及在离线清洁模式期间加速带电等离子体粒子。另外或作为操作进行离子控制的电极的替换，其他电极(即辅助或补充电极)可以加入到所述系统以专门用于修改等离子体流路。

如上面看到的，离子迁移装置108、112和116中的一个或多个可以包括一组多极杆电极(四极、六极、八极等)，所述多极杆电极配置为离子导向，所述离子导向具有特定质荷比的离子或导向和选择具有特定质荷比的离子两者用于分析。随着时间的流逝，这些多极杆电极可变得包覆有污染物，例如离子，所述离子轨线穿过四极加速离子撞击在杆电极上。这些电极通常在射频状态进行操作(约1MHz)。该频域内的电场也可用于加速等离子体中存在的离子，使得离子在高的动能状态进行碰撞表面。由如本申请所述等离子体源产生的等离子体可以引入到多极装置以及由在正常操作使用的相同射频场加速到杆电极表面上的等离子体内的离子中，从而清洁表面。可以根据需要调整射频场(或复合射频/直流场)的参数，从而优化分析模式(例如，导向稳定轨线中的分析物离子而不碰撞电极)和清洁模式(加速等离子体离子与电极接触)。其他离子光学部件可类似于射频场或射频/直流场进行偏置。

在基于等离子体的电离源中，偏置电压可以具有两个不同电压水平的脉冲波形。可以施加较高电压偏置以加速本底等离子体离子到偏置表面上，在脉冲波形周期的剩余期间，可以对离子束导向施加期望值的较低压偏置。以这种方式，电极表面可以在操作期间进行连续清洁。这种电压脉冲可以诱导碰撞电离/碎裂从而影响测量的质谱，使得可以在所有场合不需要该技术。另外的离子光学部件可以用于排斥在高压波形部分期间通过对这些光学部件施加同步脉冲电压产生的离子。如果不需要的分析物离子束到达检测器而不与束中需要的分析物离子通过分散混合，则这种离子可以从测量的质谱通过数据后处理排除。

图2为根据一些实施方式的等离子体源200(或等离子体发生器)的示意图。等离子体源200可以包括等离子体源外壳204、等离子体口270、气体入口208、生成等离子体的元件212和电源216，所述等离子体源外壳204包围其中生成等离子体的内部，所述等离子体口270与外壳204流体连通，所述气体入口208允许形成等离子体的气体进入外壳204中，所述生成等离子体的元件212位于外壳204的附近、位于外壳204上或位于外壳204中以与形成等离子体的气体电磁耦合，所述电源216向生成等离子体的元件212提供电力。在利用空气等离子体的实施方式中，气体入口208可以敞口于周围环境。在其他实施方式中，气体入口208可以与储存器(未示出)连通，从而经由导管提供所需类型的形成等离子体的气体，如箭头所示。取决于使用等离子体源200的类型及其操作原理，生成等离子体的元件212可以包括例如，一组电极和/或磁铁、谐振结构或谐振腔、微波波导等。电源216可以为射频、交流或直流电源。

等离子体口270可以为锐孔或喷嘴，所述锐孔或喷嘴具有需要的几何形状(例如，简单孔口、渐缩、渐扩、缩扩等)。等离子体口270可以位于外壳204的末端或外壳204末端的近端。可选地，等离子体源200可以包括导管220，所述导管220在外壳与等离子体口270之间。导管220可以为直线、曲线或以需要的方式弯曲。在一些实施方式中，可以调整导管220相对于外壳204的长度和/或取向。

图2也说明外壳204相对于等离子体导入MS系统100(图1A和1B)的给定室壁的两个替代位置。在一些实施方式中，室壁位于224A处，在此情况下外壳204位于室外。在其他实施方式中，室壁位于224B处，在此情况下外壳204位于(至少部分)室内。在任一情况下，在一些实施方式中外壳204内部中生成的等离子体可以为大气压等离子体。

在其他实施方式中，外壳204可以配置得较像管。例如，外壳204可以具有较类似于图2中所述导管220的长度比直径的长径比。该类管状外壳可以延伸到并且终止于等离子体口270，而不存在外壳204与导管220之间结构上的过渡。在这种实施方式中，经过管状外壳的气体流可以在将从等离子体口270生成的等离子体投射到污染表面上方面起到重要作用。生成等离子体的元件212可以配置为以圆柱形对称的方式围绕管状外壳的外表面。作为一个实例，生成等离子体的元件212可以为螺旋缠绕在管状外壳周围的微波驱动线圈，其结构上类似于电感耦合等离子体(ICP)源的线圈。作为另一个实例，管状外壳可以为介电材料，生成等离子体的元件212可以为缠绕在管状外壳周围的圆柱形电极。施加到圆柱形电极的交流电压在管状外壳中产生介质阻挡放电(DBD)。在所有这种实施方式中，管状外壳中产生的等离子体可以超越激发区域并且到达污染表面附近用于清洁。

在其他实施方式中，如上所述，所述等离子体源200可以不包括外壳208和相关的等离子体口270。在这种情况下，生成等离子体的元件212可以根据需要直接位于选择的室中而不被与室壁不同的结构封套所包围。

图3A为根据一些实施方式的微波等离子体源300一个实例的示意图。微波等离子体源300可以包括等离子体源外壳304、等离子体口370、气体入口(未示出)、生成等离子体的元件和微波电源(未示出)，所述等离子体源外壳304包围其中生成等离子体的内部，所述等离子体口370与外壳304流体连通，所述气体入口允许形成等离子体的气体进入外壳304中，所述生成等离子体的元件为位于外壳304上的微波辐射源312的形式，所述微波电源向微波辐射源312提供微波(射频(RF))电力。微波等离子体源300可以为小装置例如微等离子体芯片，或其规模可以较大。微波等离子体源300经由等离子体口370与室308流体连通。在多种实施方式中，室308可以大于(或显著大于)微波等离子体源300的外壳304。在多种实施方式中，室308可以为MS系统的室。室308的壁310可以包括开口314。取决于实施方式，开口314可以用于提供气体和/或离子通道以进入相邻的室。在一些实施方式中，直流电势可以施加到壁310，使得开口314和周围壁310用作引出透镜或其他类型的电极。

微波辐射源312可以为适用于使微波能量辐射进入外壳304中以产生等离子体的任何类型，如本领域技术人员理解的。例子包括但不限于，平面几何形状的谐振器，例如具有单一的谐振环或同心环的金属环谐振器(SRR)和耦合微带谐振器(CMR)。基于SRR和基于CMR等离子体发生器的例子描述于美国专利号8,736,174和美国专利申请公开号US 2015/0015140中，将其整体内容并入本申请中以作参考。

在一些实施方式中，微波等离子体源300配置为在低功率模式和高功率模式操作，以及在低功率模式和高功率模式之间进行切换。图3A说明在低功率模式的操作。微波等离子体源300在等离子体源外壳304中以相对低的微波功率主动生成和维持等离子体302，并且经由等离子体口370发射低密度、较冷的等离子体羽306进入室308中。在低微波功率水平，微波辐射和因此需要维持等离子体的电离局限于(或基本上局限于)等离子体源外壳304。所得低密度等离子体羽306可不足以清洁室308的内表面。但是，等离子体羽306可以有效地用于其他目的，例如产生来自样品的分析物离子，例如通过使样品材料流动进入室308中并且与等离子体羽306接触。

图3B为微波等离子体源300的示意图，说明在高功率模式或“投射式等离子体”模式的操作。高功率模式基于观察到的现象，其中在一定微波功率阈值(或微波功率和气压阈值)和大于一定微波功率阈值(或微波功率和气压阈值)，辐射远离等离子体源300并且进入室308中(例如，等离子体源外壳304的外部)的微波功率的量足以在室308中主动产生和维持高密度等离子体318。不希望受任何具体理论的束缚，目前认为，在所述阈值条件和大于所述阈值条件，微波能够至少部分通过表面波传播而传播进入室308中。该等离子体318包含高密度等离子体物种，与上述低密度、低温等离子体羽306相比，所述等离子体物种为高温。高密度等离子体318在室308中主动增能并且有效清洁室308的内表面或容纳在室308中。通过远离等离子体源300有效投射等离子体318，可清洁MS仪器远处的表面，使得微波部件可保持在包含分析物离子的区域外并且仅通过等离子体口370连通。

图4说明低功率模式和高功率模式以及骤然从一种模式转变为另一种模式的一个实例。具体地，图4为使用电流采集探针测量离子饱和电流(按安培计)随净微波功率(按瓦特计)的变化而变化的图表。通过操作通常如上所述以及图3A和3B中所述配置的仪器，采集图4中的数据。微波等离子体源300生成氩微等离子体，萃取透镜(具有开口314的壁310)测量氩离子流。数据点分成两个不同的区域，其可以称为“等离子体扩散”区域402和“主动电离”区域404。较低电流等离子体扩散区域402对应于低功率模式，较高电流主动电离区域404对应于高功率模式。低功率模式(等离子体扩散区域402)在一定阈值功率骤然转变为高功率模式(主动电离区域404)，在该实例中在约1.5W。

如上面看到的，图3A和3B中所示的室308可以为MS系统的室。例如，参考图1A和1B，室308可以为离子源104的电离室，或与质量分析器120相关联的室，或离子源104与质量分析器120之间的中间室108、112和116之一。因此，图3A和3B中所示微波等离子体源300可以用作上述及图1B中所示等离子体源170A、170B、170C、170D和170E中的一个或多个。MS系统100的上述清洁模式可以需要在高功率模式操作一个或多个选择的微波等离子体源300。

在室308为离子源104的电离室的实施方式中，微波等离子体源300可以为通过基于等离子体的电离(光致电离、电荷交换和/或电子碰撞)用于电离样品材料的装置。在这种实施方式中，微波等离子体源300可以在分析模式或清洁模式进行选择性操作(并且在这些模式之间进行切换)，如上面看到的。在所述分析模式中，微波等离子体源300在低功率模式操作，扩散进入室308中的等离子体羽306(图3A)电离引入到室308中的样品材料。在所述清洁模式中，微波等离子体源300在高功率模式操作，主动维持在室308中的高能等离子体318(图3B)清洁室308的内表面(或存留在室308中)。

在其他实施方式中，微波等离子体源300可以在单一或连续的自清洁分析模式进行操作，或在非清洁分析模式与自清洁分析模式之间进行切换。在自清洁分析模式，微波等离子体源300在高功率模式操作，高能等离子体318(图3B)同时产生来自样品材料的分析物离子和清洁室308的内表面。自清洁分析模式可以需要用于减轻洗脱样品化合物对内表面的吸附和减少分析实验之间的停机时间。但是，在一些应用中，如果产生不需要的碎片离子或没有分析值的离子，则可较少需要自清洁分析模式，这可需要设备用于抑制或除去由MS系统100产生的来自质谱的这种不需要离子。

图5为根据一些实施方式的EI源500一个实例的示意图，所述EI源500包括集成等离子体清洁系统。EI源500包括电离室508、用于产生电子的电子源522以及一个或多个光学部件，所述一个或多个光学部件使产生的电子经过电离室508引入电子束534。电子源522通常为热电子阴极(通常为细丝的形式)，所述热电子阴极由能够通过响应被加热的热电子发射产生电子的材料(例如，钨、铼、钨-铼等)构成。通常，通过电流流经热电子阴极实现加热。引导电子束534的光学部件可以包括例如，电子阱538作为对电极位于电子源522的对面位置。电子源522和电子阱538可以位于电离室508的外部并且与电子束534经过的开口相邻的位置。磁铁564和568(例如，永久磁铁或电磁铁)可以位于电离室508外部的位置进行适当布置以施加磁场，其中使场线取向以聚焦电子束534。样品入口(未示出)提供样品材料流进并且与电子束534接触的路经，以通过电子碰撞产生分析物离子。电离室508的壁510包括开口(或离子出口)514，所述开口(或离子出口)514对产生的分析物离子提供气体电导限位路径从而运行进入MS系统中的下一个台。离子光学部件(例如，萃取透镜、聚焦透镜等)可以正好位于开口514外部的位置以协助将分析物离子作为聚焦离子束从电离室508引出。在一些实施方式中，可以将直流电势施加到壁510使得开口514和周围壁510用作萃取透镜。电极称为反射极(未示出)可以位于电离室508中的开口514对面的位置并且适当电偏置以协助迫使产生的分析物离子朝向开口514。在一些实施方式中，与具有离子出口开口514的壁510相对的壁可以进行偏置以用作反射极。

EI源500进一步包括等离子体源550。等离子体源550可以包括等离子体源外壳504、等离子体口570、气体入口(未示出)、生成等离子体的元件512和电源(未示出)，所述等离子体源外壳504包围其中生成等离子体的内部，等离子体口570提供外壳504与电离室508之间的流体连通，所述气体入口(未示出)允许形成等离子体的气体进入外壳504中，生成等离子体的元件512位于外壳504上，所述电源(未示出)向生成等离子体的元件512提供电力。通常，等离子体源550可以为任何类型的本申请所述等离子体源。等离子体源550任意位于图5中的位置。可以基于许多因素选择等离子体源550的位置，所述因素例如，电离室508中的气体动力学、待清洁内表面的位置、电离室508中的磁场线和电场线的取向等。EI源500可以用作图1A和1B中所示的离子源104，其中等离子体源550对应于图1B中所示的等离子体源170A。

通常，EI源500可以与等离子体源550以类似于本申请所述其他实施方式的方式联合操作。在一些实施方式中，EI源500可以在分析模式或清洁模式进行选择性操作，并且根据需要在这些模式之间进行切换。在分析模式，EI源500可以作为常规EI源进行操作，通过生成电子束534产生分析物离子而不操作等离子体源550。在清洁模式，等离子体源550可以操作以产生等离子体，所述等离子体扩散进入电离室508中以清洁电离室508中的内表面。在一些实施方式中，在清洁模式期间停止样品材料流动进入电离室508中，从而清洁模式区分和独立于分析模式。但是，电子源522任选地可以在清洁模式期间操作，以提供在电离室508中产生和维持等离子体的种子电子。

在一些实施方式中，等离子体源550可以为微波等离子体源，在此情况下生成等离子体的元件512可以为根据本申请所述实施例的任一个配置的微波辐射源。结合图3A至图4可以在清洁模式期间实施上述高功率模式，以加速微波辐射延伸进入电离室508中并且提高等离子体作为清洁剂的有效性。

在其他实施方式中，EI源500可以为在单一或连续的自清洁分析模式。在该模式，操作等离子体源550以主动生成等离子体从而清洁内表面同时电子源522生成电子，所述电子具有需要产生来自样品材料的分析物离子的能量。可选地，EI源500可以在非清洁分析模式与自清洁分析模式之间进行切换，在所述非清洁分析模式中，等离子体源550不是主动的，在所述自清洁分析模式中，等离子体源550是主动的。如上面看到的，自清洁分析模式可以需要用于减轻洗脱样品化合物对内表面的吸附并且减少分析实验之间的停机时间。但可不需要产生不需要离子的应用。例如，当生成等离子体以清洁表面同时样品材料施用于电离室508时，除了通过样品与电子束534相互作用生成分析物离子之外，还可以通过样品与等离子体物种相互作用生成分析物离子。该混合的电离机理在一些应用中可为不需要的，并且可以需要用于抑制或除去由MS系统100产生的来自质谱的这种不需要离子的设备。

在一些实施方式中，可以通过称为电子回旋共振(ECR)的现象生成和维持用于原位清洁的等离子体。当存在静态磁场使得所述静态磁场中电子回转的频率接近微波电磁场传播经过磁场的频率时，可发生ECR。在该现象中，存在强的微波能量与本底电子的耦合作用。因此，然后在可以称为ECR谐振区的区域中可非常有效地形成等离子体，所述区域即沉浸在静态磁场中、本底电子和气体分子存在其中，并且微波能量导入其中的区域。如在上述实施方式和图5中所述的情况下，可以使用永久磁铁或电磁铁产生静态磁场。需要的场强与激发频率(例如约875G，对于常用的微波频率2.45GHz)直接成线性比。如果在待清洁表面附近存在适宜强度的磁场，则可在非常接近于该表面处，使用从远处发射的适宜激发频率的微波能量形成微波ECR等离子体。

因此，在一些实施方式中，用于生成等离子体以进行清洁的等离子体源为微波ECR等离子体源。图6为根据一些实施方式的微波ECR等离子体源600一个实例的示意图。微波ECR等离子体源600可以包括微波辐射源612(生成等离子体的元件)、磁体组件(例如磁铁664和668)、微波电源(未示出)和气体入口(未示出)，所述微波辐射源612位于室608上或室608中，所述室608包含一个或多个待清洁内表面，所述微波电源向电力微波辐射源612提供微波(RF)，所述气体入口(未示出)允许形成等离子体的气体进入室608中。在一些实施方式中，微波ECR等离子体源600也可以包括适宜电子源(未示出)以提供生成等离子体的种子电子，例如如上所述并且结合图5的细丝。各个微波ECR等离子体源600部件可以相对于彼此和待清洁内表面进行布置，从而在该内表面附近建立ECR谐振区(或等离子体相互作用区，其中产生微波ECR等离子体604)。

磁体组件可以包括任意数量的磁铁664和668，其任意位于图6中用于示意的目的。通常，磁铁664和668根据需要定位以使磁场线在室608中根据需要取向。如果磁场线进入待清洁表面，则等离子体电子和离子将沿着该磁场导向待清洁表面。如果场线平行于所述表面，则一些等离子体电子和离子仍可入射到表面上，例如通过正交场扩散。产生的其他高能物种(例如亚稳态原子、紫外光子)不受磁场限制，因此可独立于磁场而扩散到表面以参与清洁。

微波辐射源612可以为任何适于输送微波功率进入ECR谐振区中的微波天线。在一些实施方式中，微波天线可以由微带传输线的边缘提供。作为一个非限制性实例，微波天线可以为贴片天线，所述贴片天线通过金属片或板680形成并且安装到介电窗682上。当电磁场为右旋圆偏振时，微波能量最有效地耦合到ECR等离子体中。贴片天线用于在天线远场中生成右旋圆偏振电磁场。这可以通过如下来完成：通过两条支线(供电线路)向金属片680提供电力，配置所述两条支线(供电线路)使得一条支线中的电力与另一条支线中的电力90度不同相(四分之一波长漂移)。

在一些实施方式中，微波ECR等离子体源600可以利用EI源例如上述和图5中所述EI源500，通过使微波辐射源612加入到EI源500中进行集成。经常包括在EI源500中的磁铁564和568可以用于提供需要产生ECR谐振区的静态磁场。从电子源522发射的电子可以用作用于ECR等离子体引发的种子电子。微波辐射源612可以选择性激活以在分析模式与清洁模式(或自清洁分析模式)之间切换EI源500。

图7为根据一些实施方式的表面波微波等离子体源700一个实例的示意图。表面波微波等离子体源700可以包括一个或多个微波辐射源712A、712B、712C和712D(生成等离子体的元件)以及一个或多个微波波导786A、786B、786C和786D，所述一个或多个微波辐射源712A、712B、712C和712D位于室708上(通常在外部)，所述室708包含一个或多个待清洁内表面，所述一个或多个微波波导786A、786B、786C和786D将微波能量788导入(一个或多个)微波辐射源712A、712B、712C和712D中。图7说明四个微波辐射源712A、712B、712C和712D和相应的波导786A、786B、786C和786D，但可以提供多于或小于四个。在一些实施方式中，每个微波辐射源712A、712B、712C和712D均包括缝隙天线780(一个或多个缝隙通过相应的波导786A、786B、786C和786D的壁形成)，所述缝隙天线780位于相应的真空窗782上。通常，真空窗782为介电材料，所述介电材料与室708的壁以流体密封的方式整体组装从而(与室壁)形成包围室708内部的边界，所述介电材料对施加的微波能量是透明的。一个或多个微波电源(未示出)例如磁控管生成微波能量788，所述微波能量788由波导786A、786B、786C和786D接收。缝隙天线780辐射微波能量790并且通过相应真空窗782进入室708中。

在本申请实施方式中，微波辐射源712A、712B、712C和712D通过缝隙天线780激发表面波，从而在室708内部沿着相应真空窗782的边界生成并且维持等离子体704。在这种情况下，等离子体密度在离开缝隙天线780附近的方向上降低(与电磁场密度的降低成比例)，但等离子体704在整个室708中扩散。通过该配置，整个(或主要部分的)室708可为充填有等离子体704而不是局限于小区域。因此，可以期望表面波微波等离子体源700用于清洁在室708的不同位置的较大表面或表面积。取决于室708的大小和内部特征，单个波导和相应的微波辐射源可以是有效的。但是，可以期望在沿着室壁的不同位置使用多个波导馈电缝隙天线78作为表面波等离子体激发源(如在所述实施方式中)用于使等离子体在室708中分布更均匀。然后该总的等离子体中的粒子可以在整个质谱仪中使用，并且可以加速到污染表面上从而通过例如使如本申请所述这些表面电偏置来清洁污染表面。此外，在这种情况下，微波仪器在真空歧管外部并且完全通过真空窗782与真空歧管内部连通，因此当等离子体不被激发时不干扰质谱仪。

图8为根据其他实施方式与MS系统一起集成的等离子体清洁系统800一个实例的示意图。等离子体清洁系统800包括等离子体清洁室(或第二室)812，所述等离子体清洁室812与MS系统的分析室(或第一室)808相邻。“分析”室808可以为MS系统中的任一个室，其中在分析样品的正常过程中进行离子处理(离子产生、离子导向、质量过滤、离子碎片化、离子束冷却、离子束成型、离子检测等)。分析室808包括至少一个待清洁内表面846A。例如，内表面846A可以为本申请所述各种离子光学部件装置中的任一个，例如离子透镜组件。壁892提供分析室808与等离子体清洁室812之间的物理边界，从而分析室808和等离子体清洁室812两者均可以为MS系统真空歧管的部件但如果需要可以保持在不同压力。例如，图1A和1B中所示室的任一个(离子源104的电离室、与质量分析器120相关联的室、或离子源104与质量分析器120之间中间室108、112和116的任一个)可以分隔成分析室808和等离子体清洁室812。换句话说，可以认为分析室808和等离子体清洁室812是两个独立的压力可控的单个室区域。可选择地，可以认为分析室808对应于图1A和1B中所示室的任一个，其中等离子体清洁室812位于与该室相邻的位置。

等离子体清洁系统800可以包括本申请所述等离子体源(未示出)的任一种以生成等离子体用于清洁目的。在本申请实施方式中，生成这种等离子体和/或使这种等离子体仅在等离子体清洁室812中流动而不在分析室808中流动。也就是说，等离子体流路局限于等离子体清洁室812中并且不延伸进入分析室808中。因此，本申请实施方式的等离子体源可以位于等离子体清洁室812附近、位于等离子体清洁室812上或位于等离子体清洁室812中。等离子体清洁系统800进一步包括移动装置(或调整装置)894，所述移动装置894配置为移动内表面846A交替进出等离子体流路。移动装置894可以配置为通过如所述围绕轴旋转和/或沿着一个或多个轴直线平移来移动内表面846A。移动装置894可以为固定内表面846A或与内表面846A集成的台或平台。移动装置894可以通过自动化方式进行驱动(例如电机驱动)，并且可以响应于来自用户或MS系统的计算装置/系统控制器的输入进行操作。当内表面846A移动进入等离子体流路(即暴露于等离子体清洁室812中的等离子体)中时，通过污染物与如本申请所述一种或多种活性物种的等离子体之间的反应，等离子体能够除去来自内表面的污染物。然后如此除去的污染物可以夹杂在等离子体/气体流中，并且从清洁室812经由等离子体清洁室812的真空口(未示出)除去等离子体。

移动装置894可以配置为移动内表面846A交替进出等离子体清洁室812。因此，移动装置894可以在等离子体清洁室812与等离子体清洁室812外部的位置之间移动内表面846A。在所述实施方式中，移动装置894在等离子体清洁室812与分析室808之间交替地移动或转移内表面846A。在分析模式的操作期间，内表面846A位于分析室808中。在内表面846A为离子光学部件的情况下，内表面846A在分析室808中处于正常操作位置，在分析室808，内表面846A执行其正常的离子光学相关的功能(例如束聚焦、离子加速等)。MS系统(或图8中所示MS系统的部件)可以从操作的分析模式切换到操作的清洁模式。切换步骤中，移动装置894将内表面846A从分析室808移动进入等离子体清洁室812中。内表面846A可以穿过壁892的气体电导限制开口(未示出)，所述开口小得足以能够使分析室808和等离子体清洁室812保持在不同压力。在操作的清洁模式期间，内表面846A位于等离子体清洁室812中并且与等离子体清洁室812中的等离子体接触。

如图8中进一步所述，多个内表面可以固定到(或一起集成为)移动装置894。图8显示第一内表面846A和第二内表面846B，条件是可以设置多于两个内表面。内表面846A和846B可以为相同部件，因此相互替代。移动装置894可以配置为使得在任何给定时间仅一个内表面位于分析室808中(以及在可操作位置中)，同时与移动装置894一起设置的所有其他内表面位于等离子体清洁室812中。例如，图8显示分析室808中的第一内表面846A和等离子体清洁室812中的第二内表面846B。通过该配置，第一内表面846A可以正常方式进行操作以处理分析物离子，而同时等离子体清洁系统800进行操作以主动清洁第二内表面846B。因此，在该实施方式中，MS系统可以同时在分析模式和清洁模式进行操作。一旦第二内表面846B已经充分清洁，或一旦第一内表面846A已经充分保证清洗污染物，移动装置894可以操作切换第二内表面846B和第一内表面846A的位置，从而然后在分析室808中对第二内表面846B操作进行正常离子处理功能，同时在等离子体清洁室812中清洁第一内表面846A。

因此明显的是，在本申请实施方式中，可以实施清洁模式而不破坏真空或不需要从MS系统除去内表面。因此，可以实施清洁模式而停机时间最少或对MS系统的正常样品分析操作干扰最小。在该实施方式中，可以认为清洁模式为在线清洁模式。此外，使用单独的等离子体清洁室812有效保持分析室808与用于清洁表面的等离子体分离。这在应用中是有益的，例如，其中清洁等离子体存在于活性分析物离子束路径中可能引起分析物离子不需要的碎片化或电离。此外，因为等离子体清洁室812与分析室808分离，与分析室808相比，等离子体清洁室812可以在较高压力进行操作，这在一些情况下可更有利于等离子体清洁。

在前述实施方式的任一种中，为了在整个MS系统的室保持高密度等离子体，可以将周期性阵列的永久磁铁附加到室壁上以使得它们的磁化方向垂直于室壁，其中连续磁铁具有交替极性。该布置形成一系列磁会切点，所述一系列磁会切点形成所谓的“磁镜”，所述磁镜使带电等离子体粒子反射离开室壁，因此限制等离子体并且减少在室壁的粒子损失。该类布置的磁场局限于壁，从而不干扰真空歧管中心区域中的质谱仪。

图9为根据一些实施方式的MS系统的控制系统900一个实例的示意图，例如通常上述以及图1A和1B中所述的MS系统100。在其他功能中，控制系统900可以配置为根据上述实施方式中的任一种在分析模式与清洁模式之间切换MS系统100操作。控制系统900可以包括系统控制器904例如计算装置。控制器904可以控制(例如通过信号通信)MS系统100的分析系统908、真空系统912和等离子体清洁系统916。分析系统908示意性表示在分析模式期间操作的一组部件，例如离子源104、MS120，以及各种离子光学部件，例如结合图1A如上所述的。真空系统912示意性表示用于控制包括在MS系统100中各个室的真空度的部件，例如与真空口124、126、128、130和132(图1A和1B)连通的泵。等离子体清洁系统916示意性表示设置在MS系统100中的等离子体源，例如上述以及图2至8中所述等离子体源的任一个，包括涉及生成和控制等离子体的任何其他部件。

在分析模式中，控制器904根据需要来控制分析系统908的部件操作以电离样品、分析样品和生成分析数据(例如质谱、色谱图等)，如本领域技术人员理解的。在分析模式中，控制器904根据需要控制真空系统912以保持各个室中的压力在分析模式需要的真空度。在分析模式期间，等离子体源(和与等离子体清洁系统916相关的其他部件)可以是主动或或可以不是主动的，这取决于实施方式以及如本申请所述。在离线操作清洁模式的实施方式中，控制器904可以停止在清洁模式期间各个部件分析系统908的操作，开始等离子体清洁系统916的操作。但是，分析系统908的一些部件可以在离线或非分析清洁模式期间继续进行操作。例如，样品材料可以继续在MS系统100中流动但可以不进行电离和/或可以不进行分析，即在清洁模式期间，可以不生成或可以忽视分析数据(例如忽略不计、从分析数据中除去等)。在其他实施方式中，提供自清洁分析模式、在线清洁模式和/或串联(同时进行)分析模式和清洁模式，控制器904可以根据需要控制分析系统908部件和等离子体清洁系统916的操作。在清洁模式中，控制器904根据需要控制真空系统912以保持各个室中的压力在清洁模式需要的真空度，其在一些实施方式中可以为高压，如上所述。

也如图9中所示，控制器904接收离子测量信号(离子检测器信号)，所述离子测量信号来自MS系统100的离子检测器962(例如图1A和1B中的离子检测器162)。控制器904根据需要处理这些信号以生成分析数据(例如质谱、色谱图等)。在MS系统100在分析模式运行后，用户可以确定MS系统100应该切换为在清洁模式运行。该确定可以基于由分析数据(或用于生成分析数据的离子测量信号)提供的信息。例如，观测的离子测量信号衰变或光谱或色谱数据例如强度(例如总强度或一个或多个特定m/z值的强度)、分辨率等减弱，可以得到MS系统100应该切换为在清洁模式运行的确定。在一些实施方式中，控制器904可以配置为分析分析数据以协助确定或自动确定MS系统100应该切换为在清洁模式运行。例如，控制器904可以将离子测量信号(例如强度)或光谱数据(例如分辨率)的归属值与阈值进行比较。基于该比较，控制器904可以配置为停止分析模式，或进一步切换为清洁模式。可选地，控制器904可以配置为向用户输出指示，用户应该研究MS系统100是否应该在清洁模式运行。

可选地或另外，MS系统100可以操作生成来自清洁模式期间产生的电离物种的分析数据。在这种情况下，基于清洁模式期间产生的分析数据，可以确定(通过用户或控制器904)是否从清洁模式的操作切换到分析模式的操作(或简单地停止在清洁模式操作)。此外，该确定可以基于清洁模式期间生成的分析数据与分析模式期间生成的分析数据的比较。取决于实施方式，在清洁模式期间产生的电离物种，可以包括等离子体物种，由于等离子体清洁过程从内表面除去的材料得到的物种，和/或由样品(MS系统100中的剩余样品材料，或清洁模式期间持续引入MS系统100中的样品材料)产生的分析物离子。

出于前述功能或目的之一，控制器904可以包括硬件、固件和/或软件，如本领域技术人员理解的。控制器904可以配置为执行或控制本申请中所述方法中任一种的所有步骤或部分的一个或多个步骤。控制器904可以配置为进行与美国专利号8,378,293中所述那些操作类似的控制操作，将其整个内容并入本申请中以作参考。

示例性实施方式

根据本申请披露的主题提供的示例性实施方式包括但不限于以下：

1.清洁质谱(MS)系统的方法，所述方法包括：在分析模式通过如下进行操作所述MS系统：将样品引入到所述MS系统中，从所述样本产生分析物离子，并且从所述分析物离子生成分析数据；在所述分析模式与清洁模式操作所述MS系统之间进行切换；和在所述清洁模式期间：通过操作所述MS系统的等离子体源生成等离子体；和使所述MS系统的内表面与所述等离子体接触以清洁所述内表面。

2.实施方式1的方法，其中：所述内表面在所述MS系统的室中；所述等离子体源包括微波辐射源、等离子体出口和外壳，所述外壳经由所述等离子体出口与所述室连通；和生成等离子体包括在足以生成等离子体的微波功率在所述外壳中和所述室中两者均操作所述等离子体源。

3.实施方式2的方法，其中外壳和微波辐射源位于室的外部。

4.实施方式1的方法，其中：所述内表面在所述MS系统的室中；所述等离子体源包括等离子体出口和外壳，所述外壳经由所述等离子体出口与所述室连通；和在所述分析模式期间，在足以生成等离子体的低微波功率在所述外壳中操作所述等离子体源，其中所述等离子体经由所述等离子体出口流入到所述室中；和在所述清洁模式期间，在足以生成等离子体的高微波功率在所述外壳中和所述室中两者均操作所述等离子体源。

5.实施方式4的方法，其中引入样品包含所述样品与所述等离子体接触以产生来自所述样品的分析物离子。

6.实施方式1至5中任一项的方法，包括在清洁模式期间，停止将样品引入电离室中或继续将样品引进所述电离室中。

7.实施方式1至5中任一项的方法，包括在所述分析模式期间，生成等离子体并且使所述样品与所述等离子体接触以产生来自所述样品的分析物离子。

8.实施方式1至5中任一项的方法，包括：多次在分析模式和清洁模式操作MS系统之间切换，使得进行多个分析模式迭代和多个清洁模式迭代；和每个清洁模式迭代期间，使所述样品与所述等离子体接触以产生来自所述样品的分析物离子。

9.实施方式8的方法，包括选自以下的步骤：转移每个清洁模式迭代期间产生的分析物离子以避免在每个清洁模式迭代期间生成分析数据；忽视由在每个清洁模式迭代期间产生的分析物离子生成的分析数据；和比较由在每个清洁模式迭代期间产生的分析物离子生成的分析数据与由在每个分析模式迭代期间产生的分析物离子生成的分析数据。

10.实施方式8或9的方法，包括：在每个分析模式迭代期间，在低能量输入生成等离子体并且使所述样品与所述等离子体接触以产生来自所述样品的分析物离子；和在每个清洁模式迭代期间，在高能量输入生成等离子体。

11.实施方式8或9的方法，包括：在每个分析模式迭代期间，生成等离子体，使所述样品与所述等离子体接触以产生来自所述样品的分析物离子，并且向所述内表面施加低压偏置从而有效指导所述分析物离子；和在每个清洁模式迭代期间，向所述内表面施加高压偏置从而有效加速所述等离子体的带电粒子以与所述内表面接触。

12.前述实施方式中任一项的方法，包括在接触所述内表面之前，将所述内表面移动到所述等离子体的附近。

13.实施方式12的方法，其中使内表面移动进入所述等离子体的附近同时从分析模式切换到清洁模式。

14.实施方式13的方法，包括在使内表面与所述等离子体接触后，通过使内表面移动远离所述等离子体，从清洁模式切换到分析模式。

15.实施方式12至14中任一项的方法，其中内表面在MS系统的室中，并且使内表面移动进入所述等离子体的附近而基本上不改变室中的气压。

16.实施方式12至15中任一项的方法，其中内表面在MS系统的室中，并且移动内表面包含将内表面从室外部的位置移动进入室中。

17.实施方式16的方法，其中所述室外部的位置为MS系统的其他室，并且移动内表面包含使内表面移动经过所述室之间的开口。

18.实施方式12至17中任一项的方法，包括在将所述内表面移动到所述等离子体的附近之前，操作所述内表面以处理分析物离子。

19.实施方式12至18中任一项的方法，其中所述内表面为第一内表面，并且进一步包括：在使第一内表面与所述等离子体接触后，使第二内表面移动进入所述等离子体的附近；和使第二内表面与所述等离子体接触以清洁第二内表面。

20.实施方式19的方法，包括在使第一内表面与所述等离子体接触后，将第一内表面从室移动到室外部的位置。

21.实施方式1至20中任一项的方法，其中生成等离子体包括使形成等离子体的气体流动到内表面附近的等离子体生成区域，向所述等离子体生成区域施加静态磁场，并且使微波能量导向所述等离子体生成区域，其中静态磁场具有强度和微波能量具有频率，从而通过电子回旋共振(ECR)激发在所述等离子体生成区域中有效生成所述等离子体。

22.实施方式21的方法，其中导向微波能量包括在位于内表面或接近内表面的位置操作微波辐射源。

23.实施方式的方法22，其中微波辐射源配置为在所述等离子体生成区域中生成右旋圆极化电场。

24.实施方式22或23的方法，其中所述微波辐射源包含贴片天线。

25.实施方式21至24中任一项的方法，其中生成等离子体包括将电子导向所述等离子体生成区域。

26.实施方式1的方法，其中内表面在电子电离(EI)源的电离室中，并且产生来自所述样品的分析物离子包括在分析模式期间使所述样品与由EI源产生的电子接触。

27.实施方式26的方法，包括在清洁模式期间操作EI源以产生电子从而生成所述等离子体。

28.实施方式26或27的方法，包括：在所述分析模式期间，将样品引入进入电离室中；和在所述清洁模式期间，停止将样品引入电离室中或继续将样品引进所述电离室中。

29.实施方式1至20中任一项的方法，其中内表面在MS系统的室中，并且生成等离子体包括使形成等离子体的气体流入室中，以及使辐射微波能量从室外部的缝隙天线进入室中。

30.实施方式29的方法，其中通过表面波激发在室中生成等离子体。

31.实施方式29或30的方法，其中生成等离子体包括辐射微波能量从多个缝隙天线进入室中，所述多个缝隙天线在室外部不同的位置彼此间隔开。

32.前述实施方式中任一项的方法，其中内表面在MS系统的室中，并且进一步包括在所述室内表面的附近施加磁场从而使带电物种的等离子体反射远离所述内表面。

33.前述实施方式中任一项的方法，包括向所述等离子体施加磁场、电场或磁场与电场两者以导向所述等离子体。

34.实施方式33的方法，包括施加磁场、电场或磁场与电场两者，其中场强和场取向有效加速所述等离子体的带电粒子以与所述内表面接触。

35.前述实施方式中任一项的方法，包括向内表面交替施加低压偏置和高压偏置，其中所述低压偏置有效指导所述分析物离子并且高压偏置有效加速所述等离子体的带电粒子以与所述内表面接触。

36.前述实施方式中任一项的方法，其中内表面为多极离子导向器中一个或多个电极的表面，并且进一步包括：在所述分析模式期间，操作所述多极离子导向器以施加电场从而通过多极离子导向器有效指导所述分析物离子；和在所述清洁模式期间，操作所述多极离子导向器以施加电场从而有效加速所述等离子体的带电粒子以与所述内表面接触。

37.前述实施方式中任一项的方法，其中使内表面与所述等离子体接触选自：在内表面附近生成所述等离子体；在有效能够使所述等离子体扩散到内表面的位置生成所述等离子体；使所述等离子体流动进入内表面中并且与内表面接触；和前述两个或更多个的组合。

38.前述实施方式中任一项的方法，其中使内表面与所述等离子体接触从内表面除去材料，并且进一步包括使除去的材料流动进入MS系统的真空口中。

39.前述实施方式中任一项的方法，包括由形成等离子体的气体生成所述等离子体，所述等离子体的气体选自：环境空气；含氧气体；双原子氧气；含氢气体；双原子氢气；惰性气体；含氦气体；氦；含卤素气体；含氟气体；和前述两个或更多个的组合。

40.前述实施方式中任一项的方法，其中所述等离子体为非热等离子体。

41.前述实施方式中任一项的方法，包括在约大气压在与室分离的外壳生成所述等离子体。

42.前述实施方式中任一项的方法，其中所述等离子体源包括等离子体出口以及经由所述等离子体出口与所述室连通的外壳，外壳位于室内或室外，并且使内表面与所述等离子体接触包括使所述等离子体从外壳流入室中。

43.前述实施方式中任一项的方法，包括基于分析数据，确定是否从所述分析模式的操作切换到所述清洁模式的操作。

44.前述实施方式中任一项的方法，包括由在清洁模式期间产生的电离物种生成分析数据，并且基于清洁模式期间产生的分析数据，确定是否从所述清洁模式的操作切换到所述分析模式的操作。

45.实施方式44的方法，其中基于比较所述清洁模式期间生成的分析数据与所述分析模式期间生成的分析数据，确定是否从所述清洁模式的操作切换到所述分析模式的操作。

46.质谱(MS)系统，其配置为执行前述实施方式中任一项的方法。

47.实施方式46的MS系统，包含：离子源，所述离子源配置为产生分析物离子；质量分析器；室，内表面位于所述室中；和控制器，所述控制器配置为在分析模式和清洁模式操作MS系统之间切换，其中：室选自：位于离子源的室；位于质量分析器的室；和位于离子源与质量分析器之间的室；并且所述等离子体源配置为在室中生成等离子体或使等离子体在室中流动。

48.质谱(MS)系统，其包含：离子源，所述离子源配置为产生分析物离子；质量分析器，所述质量分析器配置为接收来自离子源的分析物离子；离子检测器，所述离子检测器配置为接收来自质量分析器的分析物离子和输出离子测量信号；室，所述室选自：室位于离子源；位于质量分析器的室；和位于离子源与质量分析器之间的室；内表面，所述内表面位于所述室中；等离子体源，所述等离子体源配置为在所述室中生成等离子体或使等离子体在所述室中流动从而有效清洁所述内表面；和控制器，所述控制器配置为在分析模式和清洁模式操作所述MS系统之间进行切换，其中：在所述分析模式期间，所述控制器配置为由离子测量信号生成分析数据；和在所述清洁模式期间，所述控制器配置为操作所述等离子体源以在所述室中生成所述等离子体或使所述等离子体在所述室中流动。

49.实施方式47或48的MS系统，其中所述等离子体源配置为在离子源中产生分析物离子。

50.实施方式49的MS系统，其中所述等离子体源配置为在脉冲中生成等离子体，所述脉冲包含交替打开和关闭状态的所述等离子体或交替高能和低能状态的所述等离子体。

51.实施方式49或50的MS系统，其中所述控制器配置为：在所述分析模式期间，向所述内表面施加低压偏置从而有效指导所述分析物离子；和在所述清洁模式期间，向所述内表面施加高压偏置从而有效加速所述等离子体的带电粒子以与所述内表面接触。

52.实施方式47至51中任一项的MS系统，其中所述等离子体源包括等离子体出口和经由所述等离子体出口与所述室连通的外壳，并且外壳位于室内或室外。

53.实施方式52的MS系统，其中所述等离子体源配置为在所述外壳中和所述室中两者均施加足以生成等离子体的微波功率。

54.实施方式47至53中任一项的MS系统，其包含移动装置，所述移动装置配置为朝向所述室和远离所述室而移动所述内表面。

55.实施方式54的MS系统，其中：所述室包含第一室和第二室；所述等离子体源配置为在所述第二室中生成等离子体或在所述第二室中流动等离子体；和所述移动装置配置为使所述内表面从所述第一室移动到所述第二室同时切换为所述清洁模式。

56.实施方式55的MS系统，其中所述内表面为第一内表面，并且进一步包含第二内表面，其中：所述移动装置配置为使所述第一内表面从第一室移动到所述第二室，并且使得所述第二内表面从所述第二室移动到所述第一室，使得所述第一内表面进行等离子体清洁同时将所述第二内表面进行操作以处理分析物离子；和所述移动装置配置为使所述第一内表面从第二室移动到所述第一室，并且使所述第二内表面从所述第一室移动到所述第二室，使得所述第二内表面进行等离子体清洁同时将所述第一内表面进行操作以处理分析物离子。

57.实施方式47至56中任一项的MS系统，其包含磁铁，所述磁铁配置为向邻近于所述内表面的等离子体生成区域施加静态磁场，和微波辐射源配置为使微波能量导向所述等离子体生成区域。

58.实施方式57的MS系统，其中所述磁铁和所述微波辐射源配置为在所述等离子体生成区域中操作，从而通过电子回旋共振(ECR)激发有效生成等离子体的参数。

59.实施方式57或58的MS系统，其中所述微波辐射源包含贴片天线或装置，所述贴片天线或装置配置为在所述等离子体生成区域中生成右旋圆极化电场。

60.实施方式57至59中任一项的MS系统，包含电子源，所述电子源配置为将电子导向所述等离子体生成区域。

61.实施方式47至60中任一项的MS系统，其中离子源为电子电离(EI)源，室位于EI源，和EI源配置为在室中产生或导向电子。

62.实施方式47至61中任一项的MS系统，包含等离子体导向装置，所述等离子体导向装置配置为导向所述室中所述等离子体的带电粒子，其中所述等离子体导向装置包含磁铁、电极或磁铁与电极两者。

63.实施方式62的MS系统，其中所述等离子体导向装置配置为施加磁场、电场或磁场与电场两者，其中场强和场取向有效加速所述等离子体的带电粒子以与所述内表面接触。

64.实施方式47至56或61至63中任一项的MS系统，其中所述等离子体源包括缝隙天线，所述缝隙天线配置为使微波辐射导入所述室中。

65.实施方式64的MS系统，其中所述等离子体源配置为通过表面波激发在室中生成等离子体。

66.实施方式47至65中任一项的MS系统，其包含磁铁，所述磁铁配置为在所述室内表面的附近施加静态磁场从而有效使所述等离子体的带电物种反射远离所述内表面。

67.实施方式47至66中任一项的MS系统，其中所述控制器配置为基于在所述分析模式期间、在所述清洁模式期间或在所述分析模式与所述清洁模式期间生成的分析数据，确定是否在所述分析模式和所述清洁模式的操作之间切换。

68.实施方式47至67的MS系统，其中内表面选自：室壁；离子光学部件；电极；离子导向器电极；撇乳器；气体传导障碍物；离子检测器；离子切片机；离子脉冲发生器；和离子镜；以及前述两个或更多个的组合。

将会理解的是，可以在一个或多个电子或数字控制装置上通过硬件、固件、软件或前述两个或更多个的组合执行本申请所述的一个或多个过程、子过程和过程步骤。软件可以存在于适宜电子处理部件或系统(例如，图9中示意性描述的控制器904)的软件存储器(未示出)中。软件存储器可以包括可执行指令的有序列表用于实现逻辑功能(也就是说，“逻辑”可以实施的形式为数字形式例如数字电路或源代码，或模拟形式例如模拟源，例如模拟电、音或视频信号)。可以在处理模块内执行指令，所述处理模块包括例如，一个或多个微处理器、通用处理器，处理器、数字信号处理器(DSP)或专用集成电路(ASIC)的组合。此外，示意图描述了具有物理(硬件和/或软件)实施功能的逻辑划分，所述功能不限于体系结构或物理布局的功能。本申请所述系统的实例可以在各种配置中实施，并且在单一的硬件/软件单元中或在单独的硬件/软件单元中作为硬件/软件部件进行操作。

当由电子系统(例如图9中的控制器904)的处理模块执行时，可执行指令可以作为指令存储其中的计算机程序产品进行执行，指导电子系统执行指令。计算机程序产品可以选择性体现为任何非暂时性的计算机可读存储介质，所述介质用于指令执行系统、设备或装置或与指令执行系统、设备或装置相连，所述指令执行系统、设备或装置例如基于电子计算机的系统、包含处理器的系统或其他系统，所述其他系统可以从指令执行系统、设备或装置选择性取得指令并且执行指令。在本申请的上下文中，计算机可读存储介质为可以存储程序的任何非暂时性装置，所述非暂时性装置用于指令执行系统、设备或装置或与指令执行系统、设备或装置相连。非暂时性计算机可读存储介质可以选择性地为例如，电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或装置。非暂时性计算机可读介质非详尽列举的更具体例子包括：具有一根或多根导线的电连接(电子)；便携式计算机软盘(磁性)；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，例如闪存存储器(电子)；光碟存储器，例如CD-ROM、CD-R、CD-RW(光学)；和数字多功能光盘存储器，即DVD(光学)。注意的是，非暂时性计算机可读存储介质可以甚至为程序可打印的纸或其他适宜介质，因为可以经由例如光学扫描纸或其他介质电子捕获程序，然后如果需要以适宜方式进行编译、解释或以其他方式处理，然后存储在计算机存储器或机器存储器中。

也将会理解的是，本申请使用的术语“信号通信”是指能够通过信号连通彼此的两个或更多个系统、装置、部件、模块或子模块，所述信号穿过一些类型的信号通道。信号可以为通信、功率、数据或能量信号，所述信号可以将来自第一系统、装置、部件、模块或子模块的信息、功率或能量沿着第一系统、装置、部件、模块或子模块与第二系统、装置、部件、模块或子模块之间的信号通道传送到第二系统、装置、部件、模块或子模块。信号通道可以包括物理、电、磁性、电磁性、电化学，光学，有线或无线连接。信号通道也可以包括第一系统、装置、部件、模块或子模块与第二系统、装置、部件、模块或子模块之间另外的系统、装置、部件、模块或子模块。

更常见地，术语例如“连通”和“与......连通”(例如，第一部件“与......连通”或“与......联络”第二部件)在本申请中用于指两个或更多个部件或元件之间的结构、功能、机械、电、信号、光学、磁性、电磁性、离子或流体关系。因此，提到一个部件与第二部件连通的事实并不意在排除以下可能性：可以在第一部件与第二部件之间存在另外的部件，和/或第一部件与第二部件操作上相关联或第一部件与第二部件啮合。

将会理解的是，在不脱离本发明范围的前提下，可以改变本发明的各种方面或细节。此外，前述描述仅出于说明的目的，而不是限制的目的—本发明受限于权利要求。

Claims (20)

1.操作质谱(MS)系统的方法，所述方法包括：

在分析模式通过如下进行操作所述MS系统：将样品引入到所述MS系统中，从所述样本产生分析物离子，并且从所述分析物离子生成分析数据；

在所述分析模式与清洁模式操作所述MS系统之间进行切换；和

在所述清洁模式期间：

通过操作所述MS系统的等离子体源生成等离子体；和

使所述MS系统的内表面与所述等离子体接触以清洁所述内表面。

2.权利要求1的方法，其中：

所述内表面在所述MS系统的室中；

所述等离子体源包括等离子体出口和外壳，所述外壳经由所述等离子体出口与所述室连通；和

在所述分析模式期间，在足以生成等离子体的低微波功率在所述外壳中操作所述等离子体源，其中所述等离子体经由所述等离子体出口流入到所述室中；和

在所述清洁模式期间，在足以生成等离子体的高微波功率在所述外壳中和所述室中两者均操作所述等离子体源。

3.权利要求1的方法，包括在接触所述内表面之前，将所述内表面移动到所述等离子体的附近。

4.权利要求3的方法，包括在将所述内表面移动到所述等离子体的附近之前，操作所述内表面以处理分析物离子。

5.权利要求1的方法，包括进行选自如下的确定：

基于所述分析数据，确定是否从所述分析模式的操作切换到所述清洁模式的操作；

基于由在所述清洁模式期间产生的电离物种生成的分析数据，确定是否从所述清洁模式的操作切换到所述分析模式的操作；

基于比较所述清洁模式期间生成的分析数据与所述分析模式期间生成的分析数据，确定是否从所述清洁模式的操作切换到所述分析模式的操作；和

前述中的两个或更多个确定的组合。

6.质谱(MS)系统，其包含：

离子源，所述离子源配置为产生分析物离子；

室；

内表面，所述内表面位于所述室中；

等离子体源，所述等离子体源配置为在所述室中生成等离子体或使等离子体在所述室中流动从而有效清洁所述内表面；和

控制器，所述控制器配置为在分析模式和清洁模式操作所述MS系统之间进行切换，其中：

在所述分析模式期间，所述控制器配置为由离子测量信号生成分析数据；和

在所述清洁模式期间，所述控制器配置为操作所述等离子体源以在所述室中生成所述等离子体或使所述等离子体在所述室中流动。

7.权利要求6的MS系统，其中所述等离子体源配置为在脉冲中生成等离子体，所述脉冲包含交替打开和关闭状态的等离子体或交替高能和低能状态的等离子体。

8.权利要求6的MS系统，其中所述控制器配置为：

在所述分析模式期间，向所述内表面施加低压偏置从而有效指导所述分析物离子；和

在所述清洁模式期间，向所述内表面施加高压偏置从而有效加速所述等离子体的带电粒子以与所述内表面接触。

9.权利要求6的MS系统，其中所述等离子体源包括微波源、等离子体出口和经由所述等离子体出口与所述室连通的外壳，并且所述等离子体源配置为在所述外壳中和所述室中两者均施加足以生成等离子体的微波功率。

10.权利要求6的MS系统，其包含移动装置，所述移动装置配置为朝向所述室和远离所述室而移动所述内表面。

11.权利要求10的MS系统，其中：

所述室包含第一室和第二室；

所述等离子体源配置为在所述第二室中生成等离子体或在所述第二室中流动等离子体；和

所述移动装置配置为使所述内表面从所述第一室移动到所述第二室同时切换为所述清洁模式。

12.权利要求11的MS系统，其中所述内表面为第一内表面，并且进一步包含第二内表面，其中：

所述移动装置配置为使所述第一内表面从第一室移动到所述第二室，并且使所述第二内表面从所述第二室移动到所述第一室，使得所述第一内表面进行等离子体清洁同时将所述第二内表面进行操作以处理分析物离子；和

所述移动装置配置为使所述第一内表面从第二室移动到所述第一室，并且使所述第二内表面从所述第一室移动到所述第二室，使得所述第二内表面进行等离子体清洁同时将所述第一内表面进行操作以处理分析物离子。

13.权利要求6的MS系统，其包含磁铁和微波辐射源，所述磁铁配置为向邻近于所述内表面的等离子体生成区域施加静态磁场，所述微波辐射源配置为使微波能量导向所述等离子体生成区域。

14.权利要求13的MS系统，其中所述磁铁和所述微波辐射源配置为在所述等离子体生成区域中有效生成等离子体的参数，通过电子回旋共振(ECR)激发进行操作。

15.权利要求13的MS系统，其中所述微波辐射源包含贴片天线或装置，所述贴片天线或装置配置为在所述等离子体生成区域中生成右旋圆极化电场。

16.权利要求6的MS系统，其包含等离子体导向装置，所述等离子体导向装置配置为导向所述室中等离子体的带电粒子，其中所述等离子体导向装置包含磁铁、电极或磁铁与电极两者。

17.权利要求16的MS系统，其中所述等离子体导向装置配置为施加磁场、电场或磁场与电场两者，其中场强和场取向有效加速所述等离子体的带电粒子以与所述内表面接触。

18.权利要求6的MS系统，其中所述等离子体源包括缝隙天线，所述缝隙天线配置为使微波辐射导入所述室中。

19.权利要求6的MS系统，其包含磁铁，所述磁铁配置为在所述室内表面的附近施加静态磁场从而有效使所述等离子体的带电物种反射远离所述内表面。

20.权利要求6的MS系统，其中所述控制器配置为基于在所述分析模式期间、在所述清洁模式期间或在所述分析模式与所述清洁模式期间生成的分析数据，确定是否在所述分析模式和所述清洁模式的操作之间切换。