CN106663588A - 质量分析器 - Google Patents

Abstract

一种质量分析器包括一对电极阵列。每个阵列具有一组聚焦电极，在使用中，所述聚焦电极具有电压，以在电极阵列之间的空间中产生静电场，使得离子在空间中经历周期性的振荡运动，离子在所述聚焦电极组的电极之间穿过，并且在所述电极阵列中间的中心平面被重复地聚焦。每个聚焦电极组中的至少一个电极具有比同组的其它电极的电极表面更接近中心平面的电极表面。所述分析器可以是离子陷阱质量分析器或多匝ToF质量分析器。

Description

质量分析器

技术领域

本发明涉及一种质量分析器，特别是利用多匝ToF或离子陷阱的质量分析器。

背景技术

在质量分析中增加质量分辨能力和质量精度的重要方法之一是设计离子在长飞行路径期间或之后被测量的质量分析器。这种质量分析器最近以两种形式实现，多匝ToF分析器和静电或磁场离子阱分析器。在多匝ToF分析器中，通过镜电极产生反射场，使得长的但是折叠的飞行路径被实现。使用包括二次电子倍增器的检测器，其中，在折叠的长的飞行之后，离子飞溅到检测器的倍增极上并消失，同时产生电流信号以给出ToF质谱。在静电或磁场离子陷阱配置中，离子的振荡运动在拾取电极中感应出图像电流。随着离子在诱捕场中连续地振荡，被感应的图像电流被连续地记录。图像电流信号在被低噪声放大器放大之后，使用傅里叶变换被转换为频谱，然后频谱直接与被捕获的离子的质谱相关联。

高分辨能力质谱仪的早期实例是M.B.Comisarow和A.G.Marshall首先公开在Chem.Phys.Lett.25，282(1974)的所谓的FTICR，其中使用超导线圈来产生高强度的均匀的磁场以捕获离子。因为线圈较大并且需要被冷却到非常低的温度，所以该仪器建造起来非常昂贵并且难以运行和维护。

静电离子陷阱质量分析器更具吸引力，因为它避免使用高强度，高稳定性的超导磁体。由Alexander Makarov公开在Anal.Chem.，2000，72(6)，pp 1156-1162.上的轨道陷阱(Orbitrap)，是静电离子陷阱质量分析器的一个实例，其中离子在轴向方向上来回振荡，同时围绕在中心的纺锤形的电极旋转。为了保持轴向振荡谐波，轨道陷阱的中心电极和外部电极需要被非常精确地加工，以便在陷阱体积内实现所谓的超对数势。

静电离子陷阱质量分析器不必具有例如在轨道阱中的允许离子在特定轴向方向上执行谐波运动的场结构。Li Ding等人的PCT公开号WO 2012/116765描述了一种静电离子陷阱质量分析器，其包括第一电极阵列和第二电极阵列，以在阵列之间的空间中产生静电电场。当两个阵列被供应有相同的电压模式时，所生成的电场使得离子在电极阵列之间的空间中经历周期性的振荡运动，离子在飞行方向上被等时地重复反射，并且基本上在第一和第二阵列中间的中间平面被聚焦。放大器电路用于检测与在第一和第二电极阵列之间的空间中经历周期性振荡运动的离子的质荷比相关的图像电流。而具有多个电极的结构是有利的，因为在分析器被制造之后，通过施加合适的电压，该结构更容易被调谐。WO2012/116765中公开的一个实施例(图9)具有圆形配置，其中每个阵列的场限定电极包括圆形的中心电极以及多个同心的，表面平坦的位于中心电极的径向外向的环形电极。两个阵列同轴地布置在分析器的中心轴线上，并且离子在靠近中心平面处被捕获，该中心平面与第一和第二阵列中的电极等距。

在高分辨率ToF质量分析器的开发中，已经设计了多匝ToF系统的许多配置。在美国公开US 2010/0044558A1中，Sudakov公开了由使用一对矩形平面电极阵列构造的多次反射飞行时间装置。离子通过由平面阵列的平行电极条形成的两个离子镜在飞行方向(x)上反射，并且由相同平面阵列的另一组电极条形成的另一反射场在漂移方向(z)上反射。每个周期期间在(x轴)飞行方向上以及在(z轴)漂移方向上的一次反射中实现相同质荷比的离子的等时运动。

在Curt Flory等人的美国专利号7,919,748B2中，另一种多反射ToF系统还包括一对平面电极阵列，但是它们是圆形的。两组平面电极被彼此相对设置，彼此平行并且彼此轴向偏移，电极结构产生围绕圆柱形的基本上无场的中心区域的圆柱对称环形电场，该电场包括环形的轴向聚焦透镜区域和围绕透镜区域的环形镜区域。

这些已知的多匝质量分析器具有平面电极阵列，其包括以密集配置被安装在电绝缘基板的表面上的多个平坦电极(例如，在美国专利No 7,919,748中公开的多匝质量分析器中电极的间隙为2mm)。这种电极结构可以被相对容易地制造，因为电极可以通过印刷或通过诸如切割分离的替代技术以所需样式被形成在基板表面上。然而，在这种平坦的，密集的电极结构中，电极之间的间隙必须很窄，以避免由于在电极之间的基板上积累的表面电荷的影响而引起的场畸变。当经历振荡运动的离子具有几keV的能量时，束聚焦(或设计成防止束发散的类似措施)需要在相邻电极之间供给高电压差，并且有时，这样的相邻电极被供应有相反极性的电压。根据WO 2012/116765和US 7,919,748中的实例，这些电压差可以超过10kV，因此存在放电和表面跟踪的可能性。在US 7,919,748B2中，Flory等人建议在电极之间的间隙中放入电阻材料。这可以避免表面电荷问题，并且可以允许相邻电极之间的间隙增加到一定程度。然而，该方法要求电阻材料的电阻率具有极其高的均匀性；否则，质量分析空间中的电场可能会失真。此外，当通过电阻涂层桥接的两个电极之间存在高电压差时，电流将穿过电阻层产生焦耳热。这导致温度升高，这又影响高压电源的稳定性，并导致对于长飞行路径通常需要超高真空的质量分析器中的排气。

本发明的目的是提供一种质量分析器，其至少减轻了与已知质量分析器相关联的上述问题。

发明内容

根据本发明，提供一种质量分析器，包括一对电极阵列，所述一对电极阵列中的一个电极阵列是所述一对电极阵列中的另一个电极阵列相对于所述电极阵列之间的中间平面的镜像，每个阵列包括一组聚焦电极，并且所述电极阵列在使用中被供应有相同的电压模式，以在所述电极阵列之间的空间中产生静电场，用于使离子在所述空间中经历周期性的振荡运动，由此离子在所述聚焦电极组的电极之间穿过，并且在所述中心平面被重复地聚焦，其中，每个所述聚焦电极组中的至少一个电极具有比同组的其它电极的电极表面更接近所述中心平面的所述电极表面。

通过这种布置，已经发现，可以显著地减小所述一个电极和紧邻的电极之间的电压差，从而降低电极之间放电的风险，而不会对在电极阵列之间的空间中产生的静电场产生显著的不利影响。此外，电极之间的距离也可以增加，进一步降低了放电的风险。

在优选实施例中，所述一个电极被定位成面对中心平面处的电场梯度具有最大值的区域，例如，其中所述一个电极和紧邻电极在使用中被供给具有相反极性的电压，且该区域通常在当离子经历周期性振荡运动时，离子被重复地反射回空间的中心的空间的外部区域中。在一些优选实施例中，所述一个电极和紧邻的电极具有比同组的其它电极的电极表面更靠近所述中心平面的所述电极表面。

优选地，每个所述聚焦电极组的所述一个电极是从所述组的三个最外侧电极中选择。

已经发现，对在电极阵列之间的空间中产生的静电场的形式的另外的改进，可以通过适当地使所述一个电极阵列以及可选地紧邻的电极的电极表面有轮廓来实现。该有轮廓的表面可以在沿着飞行方向但是垂直于中心平面的平面中具有梯形或双曲线横截面。

在本发明的一些实施方式中，每个所述组的电极是同心环电极。

已经发现，可以调整所述一个电极以及可选地紧邻的电极的几何形状，以基本上复制由具有平坦电极阵列的分析器所产生的静电场，其中，电极是平坦的并且位于各个平面中，而且即便修改的电极被供应降低的电压，也可以实现这一点。

每个所述电极阵列可以被安装在由例如陶瓷的电绝缘材制成的基底构件上。相邻电极之间的表面跟踪可能是一个问题，特别是如果在电极之间存在大的电压差并且电极之间的沿着绝缘体表面的表面跟踪距离不够长时。因此，在本发明的一些实施例中，所述一个电极和/或所述基底构件被配置为增加所述一个电极和所述紧邻电极之间的表面跟踪距离。为此，所述基底构件可以在所述一个电极和紧邻电极之间设置有凹槽或凹部，和/或所述一个电极在靠近安装有所述电极的基底构件的所述电极的下部比在远离所述基底构件的所述电极的上部更窄，和/或所述一个电极和可选地，紧邻电极可以使用电绝缘间隔物安装在基底构件上。在又一个实施例中，每个所述电极阵列的所述电极是同心环电极，阵列的环形电极包括多个导电固定构件，并通过所述多个导电固定构件被安装在所述基底构件上，所述多个导电固定构件相对于在基底构件上安装相邻的环形电极的导电固定构件成角度地偏移，多个导电固定构件诸如是螺钉，销，螺柱或铆钉。所述基底构件可具有凹槽或狭槽，所述凹槽或狭槽被配置为以增加相邻环形电极的固定构件之间的表面跟踪距离。

应当理解，用于增加表面跟踪距离的前述措施可以应用于具有替代配置的电极阵列的质量分析器；例如，其中聚焦电极相对于中心平面具有相同的高度的平面电极阵列。因此，根据本发明的另一方面，提供有一种质量分析器，包括一对电极阵列，所述一对电极阵列中的一个电极阵列是所述一对电极阵列中的另一个电极阵列相对于所述电极阵列之间的中间平面的镜像，每个阵列包括一组聚焦电极，并且所述电极阵列在使用中被供应有相同的电压模式，以在所述电极阵列之间的空间中产生静电场，用于使离子在所述空间中经历周期性的振荡运动，由此离子在所述聚焦电极组的电极之间穿过，并且在所述中心平面被重复地聚焦，其中每个所述电极阵列安装在由电绝缘材料制成的基底构件上，所述阵列的至少一个电极和/或所述基底构件被配置为，以增加所述至少一个电极和紧邻的电极之间的表面跟踪距离。

应当理解，根据本发明的质量分析器可以具有静电离子陷阱质量分析器或多匝ToF质量分析器的形式，并且可以具有圆形或矩形配置。

附图说明

现在参照附图仅以实例的方式描述本发明的实施例：

图1a和1b分别是具有圆柱形对称配置的已知静电离子陷阱质量分析器的平面和横截面图；

图2a仅是图1b所示的分析器的诱捕部分的横截面图，其中每个电极阵列被安装各个电绝缘基底构件上；

图2b是根据本发明的静电离子陷阱质量分析器的诱捕部分的横截面图；

图3和图4是图2b中所示的电极阵列之一的外部部分的横截面图，并且进一步图示了用于增加表面跟踪距离的替代布置；

图5是使用螺钉或替代性固定构件来支撑同心环电极的电绝缘基底构件的下侧的一部分的透视图。

图6是示出了安装在基底构件上的两个紧邻的环形电极的各个固定构件的电绝缘基底构件的一部分的下侧的透视图。

具体实施方式

图1a和1b示出了在WO2012/116765(Ding等人)中公开的静电离子陷阱质量分析器。静电离子陷阱包括位于相互平行的平面中的两个阵列的同心环电极1a，1b。两个电极阵列被同轴地布置在中心轴线(z)上，并且被彼此偏移以限定诱捕空间16。阵列中的一个是另一阵列相对于中心平面12的镜像，并且在使用中，两个阵列都被供应相同的电压模式。由离子源产生的离子可以通过直离子引导件14和弯曲离子引导件15被引入到诱捕空间16中。离子沿着直离子引导件14通过，然后沿着弯曲离子引导件15通过。当离子沿着弯曲离子引导件15行进时，向离子引导件15施加电压脉冲，使得离子径向向内地被注入到诱捕空间16中，在该诱捕空间中，通过供应给两个阵列的电压而产生诱捕静电场。在诱捕空间16中被诱捕到的离子沿着具有大纵横比的椭圆轨道17(在与z轴正交的x-y平面中)振荡，并围绕中心轴z进动。离子运动可以具有在轴向(z)方向上的分量，这在图1b中的横截面视图中示出。有必要在诱捕空间16内保持轴向聚焦力，使得如果有离开该平面的初始位移或者有轴向方向的初始速度分量时，离子将返回到中心平面12；否则在z方向上的离子运动将不稳定，并且离子将快速地与一个阵列的或另一个阵列的电极碰撞。可以通过在环形电极之间提供电压差来产生z方向上的聚焦力。

在多匝型ToF系统中出现相同的情况，其中离子可以从外环电极的圆周注入，例如在上述静电离子陷阱的情况中，或者在环电极的中心区域中被产生，或者使用偏转器/弯曲器从中心区域被注入。离子在通过类似的轨道时将经历许多振荡，并到达也位于装置的中心区域的检测器。为了避免在轴向方向上的束分散，再次有必要产生用作在z方向上的聚焦力的电场。

图2a仅是图1a所示的静电离子陷阱质量分析器的诱捕部分的横向剖视图，但也示出了支撑基底构件10。每个电极阵列具有8个同心的圆形或环形电极。其中，电极1-7构成一组聚焦电极。电极1a和b，2a和b负责时间聚焦，以校正在切线方向上扩散的初始速度，电极4a和b，5a和b，6a和b以及7a和b负责空间和时间聚焦，以分别校正在轴向z方向上的初始位置和初始速度的扩散。另一方面，最外的电极8a和8b是栅极/反射电极。为了允许离子进入电极阵列之间的诱捕空间16，栅极电压被供应给电极8a和8b，然后该电压被切换到更高的电位，以反射在诱捕空间16中经历振荡运动的离子。当离子在诱捕空间中经历振荡运动时，离子不会在电极8之间穿过，因此电极8不是聚焦电极。每个电极阵列在使用螺钉11被组装之前被附接到各自的由电绝缘材料制成的基底构件10。在轴向方向上的聚焦主要通过，向环形电极5a，5b供应负电压，同时保持直接相邻的环形电极4a、4b；6a、6b处于正电压或接近地电位来实现。根据我们的计算，具有高达4.6kV的径向飞行能量的离子，将需要在平坦的环形电极5a，5b上的大约-11.4kV的聚焦电压和在紧邻电极6a，6b上的大约4.6kV的电压；即，16kV的电压差。由于这种高电压差，并且在电极之间通常只有2mm的间隙，可能会发生放电。

图2b基本上与图2a相同，但是图示了根据本发明如何修改电极结构，以便至少减轻这个问题。

图2a和2b都示出了通过向各个电极结构的电极供应电压而产生的等电位。通过仿真已经发现，可以向修改的电极(25a；25b)供应显著降低的电压，并且由此降低每个阵列中的那些电极和相邻电极之间的电压差，而不显著减小在电极阵列之间的空间中的场强度。在该特定实例中，电极(25a，26a；25b，26b)的几何形状，包括它们的表面轮廓，被定制成模仿由图2a的电极结构产生的-6.4keV等位线的形状。图2a和2b的比较示出了由两个电极结构产生的等位线的形状基本上相同。

再次参考图2b，每个电极阵列的环形电极21a-27a；21b-27b构成一组聚焦电极。每组聚焦电极和最外侧栅极电极28a；28b被安装在各个由诸如陶瓷的电绝缘材料制成的基底构件10a；10b上。两个电极阵列被同轴地组装在中心轴线z上，并且彼此轴向偏移以在电极阵列之间限定诱捕空间。一个电极阵列是另一个电极阵列相对于在两个阵列之间的中间的中心平面12的镜像，并且两个阵列在使用中都被供应相同的电压模式，由此两个阵列的对应电极，即21a，21b；22a，22b等被供应相同的电压。

与图2a所示的电极相比，图2b中所示的所选电极的高度在轴向方向上增加，使得它们的电极表面更靠近中心平面12，并且在该实施例中，它们的表面轮廓也已经改变。更具体地，电极25a，25b具有比紧邻电极24a，24b；26a，26b的电极表面更靠近中心平面12的电极表面，并且电极25a，25b不再具有平坦的表面轮廓。

对电极26a，26b也进行类似的改变，并且也增加了在各个基底构件的每对相邻电极25a，26a；25b，26b之间的间隙。作为这些变化的结果，需要供应给电极25a，26a；25b，26b以在中心平面12附近产生与由图2a的电极结构产生的相同或非常相似的场的电压，被分别减小到-6.4kV和4kV，使得电压差减小到10.4kV。

电极25a和25b越靠近中心平面，供应给那些电极的电压的降低就越大。然而，优选地，电极25a(和25b)离中心平面的距离不小于离子束的厚度(通常为2mm)，因此电极25a和25b之间的间隙不小于束厚度的两倍。在该实例中，电极25a和25b在沿着飞行方向的平面中具有梯形横截面，但该梯形横截面与中心平面正交，然而可以替代地使用具有双曲线，三角形或阶梯状横截面的其它表面轮廓。

供应有具有相反极性的电压的电极之间的最小容许间隙为3mm。在超高真空中的3mm间隙通常可以承受超过12kV的电压差，尽管需要良好的表面平滑度。如下文将更详细地描述的，电极之间的表面跟踪距离也可以增加，并且这应当大于电极之间的电弧距离。

尽管一个或多个电极可以具有更接近中心平面的电极表面，但是仍然希望其他电极的电极表面更远，从而提供更宽的诱捕空间，该诱捕空间相对没有障碍物，否则遵循更宽轨迹的离子会与该障碍碰撞。

同时，形成电极的更远的场在形成其表面轮廓时需要更简单的几何形状和更低的精度；也就是说，因为这些更远的电极进一步远离离子轨迹，所以该电极的几何形状的不精确将对离子暴露的静电场具有较小的影响。因此，电极几何形状将是可实现的场强度和场精度的优化的、折衷的结果。

被选择具有更接近中心平面的电极表面的电极优选地是位于需要相对高的径向场梯度的区域中的电极。通常，这将是例如在图2b中的电极25a，25b的情况下，被供应有与供应给其紧邻电极的电压极性相反的电压的电极。由于这些电极是相对大直径的电极，布置成具有更接近中心平面的电极表面的电极通常但不必然位于每个电极阵列的外部区域(沿径向方向)。

优选地，选择具有相对大的半径的聚焦电极以比具有较小半径的相邻环电极更靠近中心平面。这意味着在栅极/反射器环形电极附近的至少一个环形电极更靠近中心平面。被选择为更靠近中心平面的较大直径的电极用于将诱捕空间的内部区域从由栅极电极的闭合动作引起的变化的电场屏蔽开。因此，到达诱捕空间的内部区域的离子将不会由于栅极电极处的上升电位而经受质量依赖的加速度。

每个电极阵列的已经说明的电极被安装在电绝缘基底构件10a；10b上。即使在高真空环境中，如果两个相邻的电极被供应具有大电压差的电压，那么表面跟踪可发生在基底构件的电绝缘表面处。为了增加相邻电极之间的绝缘表面上的放电距离，每个电极25a；25b被设计为在靠近安装有电极的基底构件的电极下部处比远离基底构件的电极上部处更窄。为了进一步增加在基底构件的表面处的附近的电极之间的跟踪距离，提出了与上述电极设计结合的以下配置。

参考图3，环形电极25b，26b等在接合点21处使用下面的接合方法之一被附接到由诸如陶瓷，玻璃陶瓷或玻璃的电绝缘材料制成的基底构件10上。方法可以是：

1)将金属电极铜焊到先前已在接合表面上被金属化的陶瓷上。陶瓷的金属化可以通过使用任何合适的厚膜技术，例如丝网印刷和退火，或使用物理或化学的气相沉积，来实现。

2)将金属电极焊接到之前已在接合表面上被金属化的陶瓷上。

3)使用环氧树脂或其他真空兼容的粘合剂。

在发生高电压差的电极下方的位置处，陶瓷基底被切出深的凹槽或凹部，从而增加了接合点21之间的表面距离。这有效地增加了两个电极之间的表面跟踪距离。

在图4中示出了增加表面跟踪距离而不切入绝缘基底构件的替代方式。通过该方法，使用螺钉31、32、33将电极24b，25b和26b附接到绝缘基底构件10上。在基底部件10和电极24b，25b和26b之间提供了电绝缘隔离物35、36、37，以增加表面跟踪距离。

螺钉31、32、33可以由金属制成，或者优选地由陶瓷或其它高张力的塑料材料制成。螺钉仅用于紧固目的，因此它们可以用其它类型的固定构件，例如螺柱、销或铆钉替换，只要它们将基底构件和电极保持在一起。

在导电固定构件的情况下，沿着基底构件的下侧表面，在相邻电极的最接近的固定构件之间可能发生表面跟踪。可能需要多达8个或更多的这样的固定构件(例如螺钉)来牢固地保持每个电极；然而，环形电极的固定构件的角分布应当交错，以便实现固定构件之间的最大表面跟踪距离。如图5所示，例如，螺钉55用于将一个电极(例如5b)固定到基底构件，而螺钉56用于固定相邻电极(例如6b)。螺钉55的角分布相对于螺钉56的角分布被移位一定角度，使得两组螺钉相对于彼此成角度地偏移，以便增加相邻螺钉之间的表面跟踪距离。这同样地用于用来固定其他电极的其他螺钉组(例如54)。

如果使用金属的螺钉，销，螺柱或铆钉，则有另外的方式来避免这些部件之间的短路。如图5所示，在螺钉孔55和56之间切割出多个凹槽50，使得电跟踪不能从一个螺钉直接运行到另一个螺钉，因此有效表面跟踪距离比螺钉之间的直接距离长。

利用现代CNC加工，可以制造具有固定构件的环形电极，固定构件例如是从电极下侧突出的腿，指状物或垫。图6示出了具有多个切口60的陶瓷基底板10的下侧的一部分，在图6中仅示出了其中一个。每个环形电极5b；6b被安装在基底板10b的顶侧(未示出)上，并且具有从电极的下侧突出以及被插入到基底板10b的各个开口60中的多个连接垫。每个环形电极5b；6b的只有一个这样的连接垫75；76在图6中示出。垫75；76可沿着具有预先已经金属化的边缘表面61、62的开口60的两个边缘焊接到陶瓷基底板1ob上。连接垫75；76之间的间隙用于增加电极之间的表面跟踪距离，因为电跟踪不能在电极之间直接运行。

虽然在平面静电离子陷阱的实施例中描述了根据本发明的电极结构，但是将理解，根据本发明的质量分析器也可以具有多匝ToF质量分析器的形式，或者是可以在陷阱中检测到图像电荷的平面静电离子陷阱的模式和使用诸如MCP的粒子检测器的多匝ToF的模式之间切换的分析器。随后的配置能够通过使用上述外部离子注入器并且在分析器的圆周外添加一个MCP检测器来促进，并且该配置保留耦合到一些聚焦电极的图像电荷检测电路。可以通过在分析器中离子的若干振荡飞行之后切断栅极/反射电极上的电压来激活ToF测量，使得离子可以从诱捕区域释放到检测器，并且可以记录飞行信号的时间。分析器的配置可以是具有直条形电极的矩形形状，或者是具有上述实施例中所述的环形电极的圆形形状。

Claims (36)

1.一种质量分析器，其特征在于，包括一对电极阵列，所述一对电极阵列中的一个电极阵列是所述一对电极阵列中的另一个电极阵列相对于所述电极阵列之间的中间平面的镜像，每个阵列包括一组聚焦电极，并且所述电极阵列在使用中被供应有相同的电压模式，以在所述电极阵列之间的空间中产生静电场，用于使离子在所述空间中经历周期性的振荡运动，由此离子在所述聚焦电极组的电极之间穿过，并且在所述中心平面被重复地聚焦，其中，每个所述聚焦电极组中的至少一个电极具有比同组的其它电极的电极表面更接近所述中心平面的所述电极表面。

2.根据权利要求1所述的质量分析器，其特征在于，所述一个电极被定位成面对所述中心平面处的电场梯度具有最大值的区域。

3.根据权利要求1或2所述的质量分析器，其特征在于，所述一个电极和所述同组的紧邻电极在使用时被供应具有相反极性的电压。

4.根据权利要求3所述的质量分析器，其特征在于，所述一个电极和紧邻的电极具有比所述同组的其它电极的电极表面更靠近所述中心平面的所述电极表面。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的质量分析器，其特征在于，所述一个电极具有面向所述中心平面的有轮廓的电极表面。

6.根据权利要求4所述的质量分析器，其特征在于，所述一个电极和紧邻的电极都具有有轮廓的电极表面。

7.根据权利要求5或6所述的质量分析器，其特征在于，所述有轮廓的电极表面在垂直于所述中心平面并沿着离子的飞行方向的平面中具有梯形或双曲线截面。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的质量分析器，其特征在于，每个所述聚焦电极组的所述一个电极是从所述组的三个最外侧电极中选择的。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的质量分析器，其特征在于，每个所述电极阵列被安装在由电绝缘材料制成的基底构件上，所述一个电极和/或所述基底构件被配置为增加所述一个电极和所述紧邻的电极之间的表面跟踪距离。

10.根据权利要求9所述的质量分析器，其特征在于，所述基底构件在所述一个电极和所述紧邻的电极之间被设置有凹槽或凹部，以增加所述一个电极和所述紧邻的电极之间的表面跟踪距离。

11.根据权利要求9或10所述的质量分析器，其特征在于，所述一个电极在靠近安装有所述电极的基底构件的所述电极的下部比在远离所述基底构件的所述电极的上部更窄，以增加所述一个电极和所述紧邻的电极之间的表面跟踪距离。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的质量分析器，其特征在于，使用电绝缘间隔物，所述一个电极被安装在所述基底构件上，以增加所述一个电极和所述紧邻的电极之间的表面跟踪距离。

13.根据权利要求12所述的质量分析器，其特征在于，使用电绝缘间隔物，所述紧邻的电极也被安装在所述基底构件上。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的质量分析器，其特征在于，每个电极阵列的所述电极通过固定构件被安装在所述基底构件上。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的质量分析器，其特征在于，每个所述组的所述电极是同心环电极。

16.根据权利要求9所述的质量分析器，其特征在于，每个所述电极阵列的所述电极是同心环电极，阵列的环形电极包括多个导电固定构件，并通过所述多个导电固定构件被安装在所述基底构件上，所述多个导电固定构件相对于在基底构件上安装相邻的环形电极的导电固定构件成角度地偏移。

17.根据权利要求16所述的质量分析器，其特征在于，所述基底构件具有凹槽或狭槽，所述凹槽或狭槽被配置为增加相邻环形电极的固定构件之间的表面跟踪距离。

18.根据权利要求9至11中任一项所述的质量分析器，其特征在于，每个所述阵列的所述电极通过铜焊，焊接或粘合剂结合被安装在基底构件上。

19.根据权利要求9所述的质量分析器，其特征在于，每个电极阵列的电极被安装在形成有多个开口的所述基底部件上，所述阵列的至少两个电极形成有多个固定构件，一个电极的固定构件和紧邻的电极的固定构件均被安装在所述基底构件中的各个开口中，在所述固定构件之间具有间隙，以增加所述一个电极和紧邻的电极之间的表面跟踪距离。

20.根据权利要求19所述的质量分析器，其特征在于，所述固定构件安装在所述开口的金属化边缘表面上。

21.一种质量分析器，其特征在于，包括一对电极阵列，所述一对电极阵列中的一个电极阵列是所述一对电极阵列中的另一个电极阵列相对于所述电极阵列之间的中间平面的镜像，每个阵列包括一组聚焦电极，并且所述电极阵列在使用中被供应有相同的电压模式，以在所述电极阵列之间的空间中产生静电场，用于使离子在所述空间中经历周期性的振荡运动，由此离子在所述聚焦电极组的电极之间穿过，并且在所述中心平面被重复地聚焦，其中每个所述电极阵列安装在由电绝缘材料制成的基底构件上，所述阵列的至少一个电极和/或所述基底构件被配置为增加所述至少一个电极和紧邻的电极之间的表面跟踪距离。

22.根据权利要求21所述的质量分析器，其特征在于，所述基底构件在所述一个电极和所述紧邻的电极之间被设置有凹槽或凹部，以增加所述一个电极和所述紧邻的电极之间的表面跟踪距离。

23.根据权利要求21或22所述的质量分析器，其特征在于，所述一个电极在靠近安装有所述电极的基底构件的所述电极的下部比在远离所述基底构件的所述电极的上部更窄，以增加所述一个电极和所述紧邻的电极之间的表面跟踪距离。

24.根据权利要求21至23中任一项所述的质量分析器，其特征在于，使用电绝缘间隔物，所述一个电极被安装在所述基底构件上，以增加所述一个电极和所述紧邻的电极之间的表面跟踪距离。

25.根据权利要求24所述的质量分析器，其特征在于，使用电绝缘间隔物，所述紧邻的电极也安装在所述基底构件上。

26.根据权利要求21至25中任一项所述的质量分析器，其特征在于，每个电极阵列的所述电极通过固定构件被安装在所述基底构件上。

27.根据权利要求21至26中任一项所述的质量分析器，其特征在于，每个所述组的所述电极是同心环电极。

28.根据权利要求21所述的质量分析器，其特征在于，每个所述电极阵列的所述电极是同心环电极，阵列的环形电极包括多个导电固定构件，并通过所述多个导电固定构件被安装在所述基底构件上，所述多个导电固定构件相对于在基底构件上安装相邻的环形电极的导电固定构件成角度地偏移。

29.根据权利要求28所述的质量分析器，其特征在于，所述基底构件具有凹槽或狭槽，所述凹槽或狭槽被配置为增加相邻环形电极的固定构件之间的表面跟踪距离。

30.根据权利要求21所述的质量分析器，其特征在于，每个电极阵列的电极被安装在形成有多个开口的所述基底部件上，所述阵列的至少两个电极形成有多个固定构件，一个电极的固定构件和紧邻的电极的固定构件均被安装在所述基底构件中的各个开口中，在所述固定构件之间具有间隙，以增加所述一个电极和紧邻的电极之间的表面跟踪距离。

31.根据权利要求30所述的质量分析器，其特征在于，所述固定构件被安装在所述开口的金属化边缘表面上。

32.根据权利要求14、16、17、26、28和29中任一项所述的质量分析器，其特征在于，所述固定构件是螺钉，销，螺柱或铆钉。

33.根据权利要求1至32中任一项所述的质量分析器，所述质量分析器为静电离子陷阱质量分析器。

34.根据权利要求1至32中任一项所述的质量分析器，所述质量分析器为多匝ToF质量分析器。

35.根据权利要求1至32中任一项所述的质量分析器，所述质量分析器为可在静电离子陷阱分析器和多匝ToF质量分析器之间切换的分析器。

36.质量分析器为通过参考附图2b和3至6于此所基本描述的。