CN110214357B - 电容器和射频发生器以及使用它们的其他装置 - Google Patents

电容器和射频发生器以及使用它们的其他装置 Download PDF

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Abstract

本发明描述了稳定电容器的某些配置，其包括由包括选定热膨胀系数的材料制备的电极，以增强稳定性。所述电极可通过一个或多个介电层或其部分彼此间隔开。在一些情况下，所述电极包括整体材料并且不包括任何薄膜。所述电容器可用于例如反馈电路、射频发生器以及与滤质器和/或质谱装置一起使用的其他装置中。

Description

电容器和射频发生器以及使用它们的其他装置
优先权申请
本申请涉及2016年9月27日提交的美国临时申请No.62/400,271，并要求其优先权和权益，该临时申请的全部公开内容据此以引用方式并入本文以用于所有目的。
技术领域
本申请涉及电容器和反馈电路以及使用它们的射频发生器。更具体地讲，本文所述的某些配置涉及温度稳定的电容器，其可包括具有选定热膨胀系数的整体材料电极以增强稳定性。
背景技术
滤质器用于化学分析以确定化学物质的组成。进入滤质器的离子束被过滤，仅允许具有选定质荷(m/z)比的离子通过滤质器并到达检测器或其他下游部件。
发明内容
电容器和电路、射频发生器、滤质器、质谱仪以及其他装置和系统的各种不同方面、实施方案、实例和配置将在下文详细描述。鉴于本说明书的有益效果，本领域的普通技术人员将认识到电容器和电路、射频发生器、滤质器、质谱仪以及其他装置和系统的附加方面、实施方案、实例和配置。
在一个方面，一种电容器包括：第一介电层；第一电极，该第一电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料；第二介电层，其中第一电极位于第一介电层与第二介电层之间；第二电极，该第二电极通过第二介电层在空间上与第一电极分开并且包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料；以及第三介电层，其中第二电极位于第二介电层与第三介电层之间，并且其中第一介电层、第二介电层和第三介电层中的每一者的热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小。
在某些实施方案中，第一电极的整体固体材料不同于第二电极的整体固体材料。在其他实施方案中，第一电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第一介电层与第二介电层之间。在一些实例中，第二电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第二介电层与第三介电层之间。在其他实例中，电容器包括设置在第一介电层与第二介电层之间而不接触第一电极的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在一些实施方案中，电容器包括设置在第二介电层与第三介电层之间而不接触第二电极的第二粘合剂，其中第二粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在一些实施方案中，电容器包括设置在第一介电层与第二介电层之间并接触第一电极的端子部分的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在一些实例中，第一电极和第二电极中的每一者的整体固体材料包括金属合金。在某些实例中，金属合金包括5ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在其他实例中，第一介电层、第二介电层和第三介电层中的至少一者中的介电材料不同于其他介电层中的一者中的介电材料。在一些实施方案中，第一介电层和第二介电层包括相同的介电材料。在某些实例中，第一介电层、第二介电层和第三介电层包括相同的介电材料。在一些实例中，第一介电层、第二介电层和第三介电层的介电材料包括热膨胀系数为5ppm/摄氏度或更小的石英。
在某些情况下，第一电极和第二电极在没有任何膜的情况下进行构造和布置。
在一些实例中，第一介电层的至少一个边缘熔合到第二介电层的边缘，以将第一电极保持在第一介电层与第二介电层之间。在一些实施方案中，第二介电层的至少一个边缘熔合到第三介电层的边缘，以将第二电极保持在第二介电层与第三介电层之间。
在其他实施方案中，电容器包括在第一电极的整体材料中的孔。在一些实例中，电容器包括在第二电极的整体材料中的孔。
在某些配置中，第二介电层的热膨胀系数与第一电极的整体材料的热膨胀系数大致相同，并且与第二电极的整体材料的热膨胀系数大致相同。
在一些实例中，电容器包括第四介电层和第五介电层，第四介电层和第五介电层各自基本上垂直于第一介电层、第二介电层和第三介电层的平坦表面定位，第四介电层位于第一介电层、第二介电层和第三介电层的一侧上，并且第五介电层位于第一介电层、第二介电层和第三介电层的相对侧上。
在另一方面，一种自屏蔽电容器包括彼此联接的第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层，其中第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层中的每一者的热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小。电容器还可包括第一电极，该第一电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第一电极位于第一介电层与第二介电层之间。电容器还可包括第二电极，该第二电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第二电极位于第二介电层与第三介电层之间。电容器还可包括第三电极，该第三电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第三电极位于第三介电层与第四介电层之间。
在一些情况下，第一电极和第三电极被定位成屏蔽第二电极免受杂散电容能量的影响。在某些实例中，第二电极被配置成在电耦合到反馈电路时承载反馈信号。在其他实例中，第一电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第一介电层与第二介电层之间，第二电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第二介电层与第三介电层之间，并且第三电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第三介电层与第四介电层之间。
在一些情况下，电容器包括设置在第一介电层与第二介电层之间而不接触位于第一介电层与第二介电层之间的第一电极的区域的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在其他情况下，电容器包括设置在第二介电层与第三介电层之间而不接触第二电极的第二粘合剂，其中第二粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数，并且还包括设置在第三介电层与第四介电层之间而不接触第三电极的第三粘合剂，其中第三粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在一些实例中，电容器包括设置在第一介电层与第二介电层之间并接触第一电极的端子部分的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在一些实施方案中，第一电极、第二电极和第三电极中的每一者的整体固体材料包括金属合金。在一些实例中，金属合金包括5ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在一些实施方案中，第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层中的至少一者中的介电材料不同于其他介电层中的一者中的介电材料。在某些实例中，第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层中的两者包括相同的介电材料。在一些实例中，第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层包括相同的介电材料。
在某些实例中，相同的介电材料包括热膨胀系数为5ppm/摄氏度或更小的石英。
在其他实例中，第一电极、第二电极和第三电极各自在没有任何膜的情况下进行构造和布置。
在一些实例中，第一介电层的至少一个边缘熔合到第二介电层的边缘，以将第一电极保持在第一介电层与第二介电层之间。在某些情况下，第二介电层的至少一个边缘熔合到第三介电层的边缘，以将第二电极保持在第二介电层与第三介电层之间。
在一些实施方案中，自屏蔽电容器包括在第一电极的整体材料中的孔。在其他实施方案中，自屏蔽电容器包括在第二电极、第三电极和第四电极中的至少一者的整体材料中的孔。
在一些实例中，第二介电层和第三介电层的热膨胀系数与第二电极的整体材料的热膨胀系数大致相同。
在某些实例中，自屏蔽电容器包括第五介电层和第六介电层，第五介电层和第六介电层各自基本上垂直于第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层的平坦表面定位，第五介电层位于第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层的一侧上，并且第六介电层位于第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层的相对侧上。
在附加方面，一种自屏蔽差动电容器包括彼此联接的第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层，其中第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层中的每一者的热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小。电容器还可包括第一整体电极，该第一整体电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第一电极位于第一介电层与第二介电层之间。电容器还可包括第二整体电极，该第二整体电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第二电极位于第二介电层与第三介电层之间。电容器还可包括第三整体电极，该第三整体电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第三电极位于第三介电层与第四介电层之间。电容器还可包括第四整体电极，该第四整体电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第四电极位于第四介电层与第五介电层之间。
在某些实施方案中，第一整体电极和第四整体电极被定位成屏蔽第二整体电极和第三整体电极免受杂散电容能量的影响。在其他实施方案中，第二整体电极和第三整体电极被配置成在电耦合到反馈电路时承载差动反馈信号。
在一些实例中，第一整体电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第一介电层与第二介电层之间，第二整体电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第二介电层与第三介电层之间，第三整体电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第三介电层与第四介电层之间，并且第四整体电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第四介电层与第五第三介电层之间。
在其他实例中，自屏蔽电容器包括设置在第一介电层与第二介电层之间而不接触位于第一介电层与第二介电层之间的第一整体电极的区域的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在一些实例中，自屏蔽电容器包括设置在第二介电层与第三介电层之间而不接触位于第二介电层与第三介电层之间的第二整体电极的区域的第二粘合剂，其中第二粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数，还包括设置在第三介电层与第四介电层之间而不接触位于第三介电层与第四介电层之间的第三整体电极的区域的第三粘合剂，其中第三粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数，并且还包括设置在第四介电层与第五介电层之间而不接触位于第四介电层与第五介电层之间的第四整体电极的区域的第四粘合剂，其中第四粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在其他实例中，自屏蔽电容器包括设置在第一介电层与第二介电层之间并接触第一整体电极的端子部分的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在附加实例中，第一电极、第二电极、第三电极和第四电极中的每一者的整体材料包括金属合金。在其他实例中，电极中的每一者的金属合金包括5ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在一些实施方案中，第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层中的至少一者中的介电材料不同于其他介电层中的一者中的介电材料。在某些实例中，第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层中的两者包括相同的介电材料。在其他实例中，第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层包括相同的介电材料。在一些情况下，相同的介电材料包括热膨胀系数为5ppm/摄氏度或更小的石英。在一些实例中，第一电极、第二电极、第三电极和第四电极各自在没有任何膜的情况下进行构造和布置。
在其他实例中，第一介电层的至少一个边缘熔合到第二介电层的边缘，以将第一电极保持在第一介电层与第二介电层之间。在一些情况下，第二介电层的至少一个边缘熔合到第三介电层的边缘，以将第二电极保持在第二介电层与第三介电层之间。在某些实例中，自屏蔽电容器包括在第一整体电极的整体材料中的孔。在其他实例中，自屏蔽电容器包括在第二电极、第三电极和第四电极中的至少一者的整体材料中的孔。
在一些情况下，第二介电层、第三介电层和第四介电层的热膨胀系数与第二整体电极和第三整体电极的整体材料的热膨胀系数大致相同。
在其他情况下，自屏蔽电容器包括第六介电层和第七介电层，第六介电层和第七介电层各自基本上垂直于第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层的平坦表面定位，第六介电层位于第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层的一侧上，并且第七介电层位于第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层的相对侧上。
在另一方面，一种组装电容器的方法包括：通过将第一整体电极放置在第一介电层与第二介电层之间，将第一整体电极机械联接到第一介电层和第二介电层；并且通过将第二整体电极放置在第二介电层与第三介电层之间，将第二整体电极机械联接到第三介电层和第二介电层，其中第一电极和第二电极在没有任何粘合剂接触位于介电层内的第一电极和所述第二电极的任何部分的情况下机械联接到介电层。
在一些实例中，该方法包括将第一整体电极和第二整体电极中的每一者构造为包括金属合金。在其他实例中，该方法包括在没有任何膜的情况下构造金属合金。在某些实例中，该方法包括将第一介电层和第二介电层中的每一者构造为包括石英。在一些情况下，该方法包括使用放置在第一介电层和第二介电层的边缘处的粘合剂将第一介电层和第二介电层彼此联接。
在其他实例中，该方法包括通过将第三整体电极放置在第三介电层与第四介电层之间，将第三整体电极机械联接到第四介电层和第三介电层，其中第三整体电极在没有任何粘合剂接触位于第三介电层和第四介电层内的第三整体电极的任何部分的情况下机械联接到第三介电层和第四介电层。
在一些情况下，该方法包括通过将第四整体电极放置在第四介电层与第五介电层之间，将第四整体电极机械联接到第五介电层和第四介电层，其中第四整体电极在没有任何粘合剂接触位于第四介电层和第五介电层内的第四整体电极的任何部分的情况下机械联接到第四介电层和第五介电层。
在其他实例中，该方法包括将侧介电层联接到至少第一介电层、第二介电层和第三介电层，以将第一介电层、第二介电层和第三介电层保持在固定位置。在一些情况下，该方法包括将电极中的每一者构造为包括固体金属合金，并且将介电层中的每一者构造为包括石英。在一些实施方案中，该方法包括将金属合金构造为包括镍-铁合金。
在另一方面，一种组装电容器的方法包括：将第一整体电极与第二整体电极空间定位在模具中，将液体介电材料设置或倒入在模具中以在空间定位的第一整体电极与第二整体电极之间提供液体介电材料，并且允许液体介电材料凝固以将第一整体电极和第二整体电极机械联接到介电材料，并在第一整体电极与第二整体电极之间提供介电材料层。
在一些实例中，该方法包括将第一整体电极和第二整体电极中的每一者构造为包括金属合金。在其他实例中，该方法包括在没有任何膜的情况下构造金属合金。在一些实例中，该方法包括将介电材料构造为包括石英。在某些实例中，该方法包括将侧介电层联接到电容器。在某些实施方案中，该方法包括在将液体介电材料设置在模具中之前将第三整体电极放置在模具中，其中放置第三整体电极以在第二整体电极与第三整体电极之间提供介电材料层。在一些实例中，该方法包括在将液体介电材料设置在模具中之前将第四整体电极放置在模具中，其中放置第四整体电极以在第三整体电极与第四整体电极之间提供介电材料层。在其他实例中，该方法包括将侧介电层联接到电容器。在一些实例中，该方法包括将电极中的每一者构造为包括固体金属合金，并将介电材料构造为包括石英。在某些情况下，该方法包括将金属合金构造为包括镍-铁合金。
在另一方面，一种滤质器包括多极组件，该多极组件包括第一极、第二极、第三极和第四极。滤质器还可包括射频发生器，该射频发生器电耦合到多极组件的第一极、第二极、第三极和第四极中的每一者，该射频发生器包括具有电容器的反馈电路。电容器可包括：第一介电层；第一电极，该第一电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料；第二介电层，其中第一电极位于第一介电层与第二介电层之间；第二电极，该第二电极通过第二介电层在空间上与第一电极分开并且包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料；以及第三介电层，其中第二电极位于第二介电层与第三介电层之间，并且其中第一介电层、第二介电层和第三介电层中的每一者的热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小。
在一些实例中，第一电极的整体固体材料不同于第二电极的整体固体材料。在其他实例中，第一电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第一介电层与第二介电层之间。在某些情况下，第二电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第二介电层与第三介电层之间。
在一些实例中，滤质器包括设置在第一介电层与第二介电层之间而不接触第一电极的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在其他实例中，滤质器包括设置在第二介电层与第三介电层之间而不接触第二电极的第二粘合剂，其中第二粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在某些实施方案中，滤质器包括设置在第一介电层与第二介电层之间并接触第一电极的端子部分的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在其他实施方案中，第一电极和第二电极中的每一者的整体固体材料包括金属合金。在一些情况下，金属合金包括5ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在其他情况下，滤质器包括第一介电层、第二介电层和第三介电层中的至少一者中的介电材料不同于其他介电层中的一者中的介电材料。在一些实施方案中，第一介电层和第二介电层包括相同的介电材料。在其他实施方案中，第一介电层、第二介电层和第三介电层包括相同的介电材料。在一些实例中，第一介电层、第二介电层和第三介电层的介电材料包括热膨胀系数为5ppm/摄氏度或更小的石英。
在一些实例中，第一电极和第二电极在没有任何膜的情况下进行构造和布置。在其他实例中，第一介电层的至少一个边缘熔合到第二介电层的边缘，以将第一电极保持在第一介电层与第二介电层之间。在一些实例中，第二介电层的至少一个边缘熔合到第三介电层的边缘，以将第二电极保持在第二介电层与第三介电层之间。
在某些实施方案中，滤质器包括在第一电极的整体材料中的孔。在其他实施方案中，滤质器包括在第二电极的整体材料中的孔。
在一些配置中，第二介电层的热膨胀系数与第一电极的整体材料的热膨胀系数大致相同，并且与第二电极的整体材料的热膨胀系数大致相同。
在其他配置中，滤质器包括第四介电层和第五介电层，第四介电层和第五介电层各自基本上垂直于第一介电层、第二介电层和第三介电层的平坦表面定位，第四介电层位于第一介电层、第二介电层和第三介电层的一侧上，并且第五介电层位于第一介电层、第二介电层和第三介电层的相对侧上。
在附加方面，一种滤质器包括多极组件，该多极组件包括第一极、第二极、第三极和第四极。滤质器还可包括射频发生器，该射频发生器电耦合到多极组件的第一极、第二极、第三极和第四极中的每一者，该射频发生器包括具有自屏蔽电容器的反馈电路。自屏蔽电容器可包括：彼此联接的第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层，其中第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层中的每一者的热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小；第一电极，该第一电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第一电极位于第一介电层与第二介电层之间；第二电极，该第二电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第二电极位于第二介电层与第三介电层之间；以及第三电极，该第三电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第三电极位于第三介电层与第四介电层之间。
在某些实例中，第一电极和第三电极被定位成屏蔽第二电极免受杂散电容能量的影响。在其他实例中，第二电极被配置成在电耦合到反馈电路时承载反馈信号。在一些实施方案中，第一电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第一介电层与第二介电层之间，第二电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第二介电层与第三介电层之间，并且第三电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第三介电层与第四介电层之间。在一些实例中，滤质器包括设置在第一介电层与第二介电层之间而不接触位于第一介电层与第二介电层之间的第一电极的区域的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在一些实例中，滤质器包括设置在第二介电层与第三介电层之间而不接触第二电极的第二粘合剂，其中第二粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数，并且还包括设置在第三介电层与第四介电层之间而不接触第三电极的第三粘合剂，其中第三粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在其他实例中，滤质器包括设置在第一介电层与第二介电层之间并接触第一电极的端子部分的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在一些实施方案中，第一电极、第二电极和第三电极中的每一者的整体固体材料包括金属合金。在其他实施方案中，金属合金包括5ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在一些实例中，第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层中的至少一者中的介电材料不同于其他介电层中的一者中的介电材料。在其他实例中，第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层中的两者包括相同的介电材料。在一些情况下，第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层包括相同的介电材料。在另外的实例中，相同的介电材料包括热膨胀系数为5ppm/摄氏度或更小的石英。在一些情况下，第一电极、第二电极和第三电极各自在没有任何膜的情况下进行构造和布置。
在一些实例中，第一介电层的至少一个边缘熔合到第二介电层的边缘，以将第一电极保持在第一介电层与第二介电层之间。在其他实例中，第二介电层的至少一个边缘熔合到第三介电层的边缘，以将第二电极保持在第二介电层与第三介电层之间。
在一些实施方案中，滤质器包括在第一电极的整体材料中的孔。在其他实施方案中，滤质器包括在第二电极、第三电极和第四电极中的至少一者的整体材料中的孔。
在某些实例中，第二介电层和第三介电层的热膨胀系数与第二电极的整体材料的热膨胀系数大致相同。
在一些实例中，滤质器包括第五介电层和第六介电层，第五介电层和第六介电层各自基本上垂直于第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层的平坦表面定位，第五介电层位于第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层的一侧上，并且第六介电层位于第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层的相对侧上。
在附加方面，一种滤质器包括：多极组件，该多极组件包括第一极、第二极、第三极和第四极；射频发生器，该射频发生器电耦合到多极组件的第一极、第二极、第三极和第四极中的每一者，该射频发生器包括具有自屏蔽差动电容器的反馈电路。自屏蔽差动电容器可包括：彼此联接的第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层，其中第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层中的每一者的热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小；第一整体电极，该第一整体电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第一电极位于第一介电层与第二介电层之间；第二整体电极，该第二整体电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第二电极位于第二介电层与第三介电层之间；第三整体电极，该第三整体电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第三电极位于第三介电层与第四介电层之间；以及第四整体电极，该第四整体电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第四电极位于第四介电层与第五介电层之间。
在某些实施方案中，第一整体电极和第四整体电极被定位成屏蔽第二整体电极和第三整体电极免受杂散电容能量的影响。在其他实施方案中，第二整体电极和第三整体电极被配置成在电耦合到反馈电路时承载差动反馈信号。在一些实例中，第一整体电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第一介电层与第二介电层之间，第二整体电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第二介电层与第三介电层之间，第三整体电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第三介电层与第四介电层之间，并且第四整体电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第四介电层与第五第三介电层之间。
在其他实例中，滤质器包括设置在第一介电层与第二介电层之间而不接触位于第一介电层与第二介电层之间的第一整体电极的区域的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在一些实例中，滤质器包括设置在第二介电层与第三介电层之间而不接触位于第二介电层与第三介电层之间的第二整体电极的区域的第二粘合剂，其中第二粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数，还包括设置在第三介电层与第四介电层之间而不接触位于第三介电层与第四介电层之间的第三整体电极的区域的第三粘合剂，其中第三粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数，并且还包括设置在第四介电层与第五介电层之间而不接触位于第四介电层与第五介电层之间的第四整体电极的区域的第四粘合剂，其中第四粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在一些实例中，滤质器包括设置在第一介电层与第二介电层之间并接触第一整体电极的端子部分的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在其他实例中，第一电极、第二电极、第三电极和第四电极中的每一者的整体材料包括金属合金。在一些情况下，电极中的每一者的金属合金包括5ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在其他实例中，第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层中的至少一者中的介电材料不同于其他介电层中的一者中的介电材料。在一些实施方案中，第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层中的两者包括相同的介电材料。在一些实例中，第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层包括相同的介电材料。在其他实例中，相同的介电材料包括热膨胀系数为5ppm/摄氏度或更小的石英。
在某些实例中，第一电极、第二电极、第三电极和第四电极各自在没有任何膜的情况下进行构造和布置。在一些实施方案中，第一介电层的至少一个边缘熔合到第二介电层的边缘，以将第一电极保持在第一介电层与第二介电层之间。在其他实施方案中，第二介电层的至少一个边缘熔合到第三介电层的边缘，以将第二电极保持在第二介电层与第三介电层之间。
在某些实例中，滤质器包括在第一整体电极的整体材料中的孔。在一些实例中，滤质器包括在第二电极、第三电极和第四电极中的至少一者的整体材料中的孔。
在一些实施方案下，第二介电层、第三介电层和第四介电层的热膨胀系数与第二整体电极和第三整体电极的整体材料的热膨胀系数大致相同。
在某些实例中，滤质器包括第六介电层和第七介电层，第六介电层和第七介电层各自基本上垂直于第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层的平坦表面定位，第六介电层位于第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层的一侧上，并且第七介电层位于第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层的相对侧上。
在另一方面，一种质谱仪包括样品引入装置、流体联接到样品引入装置的电离源以及流体联接到电离源的滤质器。滤质器可包括多极组件，以及电耦合到多极组件的第一极、第二极、第三极和第四极中的每一者的射频发生器，该射频发生器包括具有电容器的反馈电路。在一些实例中，电容器包括：第一介电层；第一电极，该第一电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料；第二介电层，其中第一电极位于第一介电层与第二介电层之间；第二电极，该第二电极通过第二介电层在空间上与第一电极分开并且包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料；以及第三介电层，其中第二电极位于第二介电层与第三介电层之间，并且其中第一介电层、第二介电层和第三介电层中的每一者的热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小。
在某些实例中，第一电极的整体固体材料不同于第二电极的整体固体材料。在其他实例中，第一电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第一介电层与第二介电层之间。在一些实施方案中，第二电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第二介电层与第三介电层之间。
在一些实例中，质谱仪包括设置在第一介电层与第二介电层之间而不接触第一电极的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在其他实例中，质谱仪包括设置在第二介电层与第三介电层之间而不接触第二电极的第二粘合剂，其中第二粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在一些实施方案中，质谱仪包括设置在第一介电层与第二介电层之间并接触第一电极的端子部分的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在一些实例中，第一电极和第二电极中的每一者的整体固体材料包括金属合金。在其他实例中，金属合金包括5ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在一些实施方案中，第一介电层、第二介电层和第三介电层中的至少一者中的介电材料不同于其他介电层中的一者中的介电材料。在其他实例中，第一介电层和第二介电层包括相同的介电材料。在一些实例中，第一介电层、第二介电层和第三介电层包括相同的介电材料。在一些实施方案中，第一介电层、第二介电层和第三介电层的介电材料包括热膨胀系数为5ppm/摄氏度或更小的石英。
在一些实例中，第一电极和第二电极在没有任何膜的情况下进行构造和布置。在其他实例中，第一介电层的至少一个边缘熔合到第二介电层的边缘，以将第一电极保持在第一介电层与第二介电层之间。在一些实例中，第二介电层的至少一个边缘熔合到第三介电层的边缘，以将第二电极保持在第二介电层与第三介电层之间。
在一些实施方案中，质谱仪包括在第一电极的整体材料中的孔。在其他实施方案中，质谱仪包括在第二电极的整体材料中的孔。
在一些实例中，第二介电层的热膨胀系数与第一电极的整体材料的热膨胀系数大致相同，并且与第二电极的整体材料的热膨胀系数大致相同。在其他实例中，电容器还包括第四介电层和第五介电层，第四介电层和第五介电层各自基本上垂直于第一介电层、第二介电层和第三介电层的平坦表面定位，第四介电层位于第一介电层、第二介电层和第三介电层的一侧上，并且第五介电层位于第一介电层、第二介电层和第三介电层的相对侧上。
在附加方面，一种质谱仪包括：样品引入装置；流体联接到样品引入装置的电离源；流体联接到电离源的滤质器，该滤质器包括多极组件；以及电耦合到多极组件的第一极、第二极、第三极和第四极中的每一者的射频发生器，该射频发生器包括具有自屏蔽电容器的反馈电路。例如，自屏蔽电容器可包括：彼此联接的第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层，其中第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层中的每一者的热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小；第一电极，该第一电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第一电极位于第一介电层与第二介电层之间；第二电极，该第二电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第二电极位于第二介电层与第三介电层之间；以及第三电极，该第三电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第三电极位于第三介电层与第四介电层之间。
在一些实例中，第一电极和第三电极被定位成屏蔽第二电极免受杂散电容能量的影响。在某些实例中，第二电极被配置成在电耦合到反馈电路时承载反馈信号。在其他实例中，第一电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第一介电层与第二介电层之间，第二电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第二介电层与第三介电层之间，并且第三电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第三介电层与第四介电层之间。在一些实施方案中，质谱仪包括设置在第一介电层与第二介电层之间而不接触位于第一介电层与第二介电层之间的第一电极的区域的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在其他实例中，质谱仪包括设置在第二介电层与第三介电层之间而不接触第二电极的第二粘合剂，其中第二粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数，并且还包括设置在第三介电层与第四介电层之间而不接触第三电极的第三粘合剂，其中第三粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在一些实例中，质谱仪包括设置在第一介电层与第二介电层之间并接触第一电极的端子部分的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在其他实例中，第一电极、第二电极和第三电极中的每一者的整体固体材料包括金属合金。在一些实例中，金属合金包括5ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在其他实例中，第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层中的至少一者中的介电材料不同于其他介电层中的一者中的介电材料。
在一些实施方案中，第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层中的两者包括相同的介电材料。在其他实施方案中，第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层包括相同的介电材料。在一些配置中，相同的介电材料包括热膨胀系数为5ppm/摄氏度或更小的石英。在其他实例中，第一电极、第二电极和第三电极各自在没有任何膜的情况下进行构造和布置。
在一些实施方案中，第一介电层的至少一个边缘熔合到第二介电层的边缘，以将第一电极保持在第一介电层与第二介电层之间。在其他实施方案中，第二介电层的至少一个边缘熔合到第三介电层的边缘，以将第二电极保持在第二介电层与第三介电层之间。
在一些实例中，质谱仪包括在第一电极的整体材料中的孔。在其他实例中，质谱仪包括在第二电极、第三电极和第四电极中的至少一者的整体材料中的孔。
在某些实施方案中，第二介电层和第三介电层的热膨胀系数与第二电极的整体材料的热膨胀系数大致相同。
在一些实例中，质谱仪包括第五介电层和第六介电层，第五介电层和第六介电层各自基本上垂直于第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层的平坦表面定位，第五介电层位于第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层的一侧上，并且第六介电层位于第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层的相对侧上。
在另一方面，一种质谱仪包括：样品引入装置；流体联接到样品引入装置的电离源；流体联接到电离源的滤质器，该滤质器包括多极组件；以及电耦合到多极组件的第一极、第二极、第三极和第四极中的每一者的射频发生器，该射频发生器包括具有自屏蔽差动电容器的反馈电路。自屏蔽差动电容器可包括：彼此联接的第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层，其中第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层中的每一者的热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小；第一整体电极，该第一整体电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第一电极位于第一介电层与第二介电层之间；第二整体电极，该第二整体电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第二电极位于第二介电层与第三介电层之间；第三整体电极，该第三整体电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第三电极位于第三介电层与第四介电层之间；以及第四整体电极，该第四整体电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第四电极位于第四介电层与第五介电层之间。
在某些实施方案中，第一整体电极和第四整体电极被定位成屏蔽第二整体电极和第三整体电极免受杂散电容能量的影响。在一些实例中，第二整体电极和第三整体电极被配置成在电耦合到反馈电路时承载差动反馈信号。在其他实例中，第一整体电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第一介电层与第二介电层之间，第二整体电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第二介电层与第三介电层之间，第三整体电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第三介电层与第四介电层之间，并且第四整体电极在没有粘合剂的情况下机械地保持在第四介电层与第五第三介电层之间。在一些实例中，质谱仪包括设置在第一介电层与第二介电层之间而不接触位于第一介电层与第二介电层之间的第一整体电极的区域的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在其他实例中，质谱仪包括设置在第二介电层与第三介电层之间而不接触位于第二介电层与第三介电层之间的第二整体电极的区域的第二粘合剂，其中第二粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数，还包括设置在第三介电层与第四介电层之间而不接触位于第三介电层与第四介电层之间的第三整体电极的区域的第三粘合剂，其中第三粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数，并且还包括设置在第四介电层与第五介电层之间而不接触位于第四介电层与第五介电层之间的第四整体电极的区域的第四粘合剂，其中第四粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在附加实例中，质谱仪包括设置在第一介电层与第二介电层之间并接触第一整体电极的端子部分的第一粘合剂，其中第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
在一些实施方案中，第一电极、第二电极、第三电极和第四电极中的每一者的整体材料包括金属合金。在其他实例中，电极中的每一者的金属合金包括5ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。在一些情况下，第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层中的至少一者中的介电材料不同于其他介电层中的一者中的介电材料。在其他情况下，第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层中的两者包括相同的介电材料。在一些实例中，第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层包括相同的介电材料。在某些实例中，相同的介电材料包括热膨胀系数为5ppm/摄氏度或更小的石英。
在其他实例中，第一电极、第二电极、第三电极和第四电极各自在没有任何膜的情况下进行构造和布置。在一些实例中，第一介电层的至少一个边缘熔合到第二介电层的边缘，以将第一电极保持在第一介电层与第二介电层之间。在某些实施方案中，第二介电层的至少一个边缘熔合到第三介电层的边缘，以将第二电极保持在第二介电层与第三介电层之间。
在一些实例中，质谱仪包括在第一整体电极的整体材料中的孔。在某些实例中，质谱仪包括在第二电极、第三电极和第四电极中的至少一者的整体材料中的孔。
在一些实例中，第二介电层、第三介电层和第四介电层的热膨胀系数与第二整体电极和第三整体电极的整体材料的热膨胀系数大致相同。
在其他实例中，质谱仪包括第六介电层和第七介电层，第六介电层和第七介电层各自基本上垂直于第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层的平坦表面定位，第六介电层位于第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层的一侧上，并且第七介电层位于第一介电层、第二介电层、第三介电层、第四介电层和第五介电层的相对侧上。
在另一方面，提供了一种射频发生器，该射频发生器被配置成电耦合到质谱仪的多极组件。在一些实例中，射频发生器包括具有电容器的反馈电路。电容器可包括：第一介电层；第一电极，该第一电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料；第二介电层，其中第一电极位于第一介电层与第二介电层之间；第二电极，该第二电极通过第二介电层在空间上与第一电极分开并且包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料；以及第三介电层，其中第二电极位于第二介电层与第三介电层之间，并且其中第一介电层、第二介电层和第三介电层中的每一者的热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小。
在附加方面，描述了一种射频发生器，该射频发生器被配置成电耦合到质谱仪的多极组件，该射频发生器包括具有自屏蔽电容器的反馈电路。自屏蔽电容器可包括：彼此联接的第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层，其中第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层中的每一者的热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小；第一电极，该第一电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第一电极位于第一介电层与第二介电层之间；第二电极，该第二电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第二电极位于第二介电层与第三介电层之间；以及第三电极，该第三电极包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料，其中第三电极位于第三介电层与第四介电层之间。
在另一方面，一种被配置成电耦合到质谱仪的多极组件的射频发生器包括包括具有自屏蔽电容器的反馈电路，其中该反馈电路被配置成向多极组件提供射频以允许多极组件作为滤质器进行操作。自屏蔽电容器可包括外部屏蔽电极和内部电极，其中外部屏蔽电极和内部屏蔽电极中的每一者通过电介质彼此分开，并且其中外部屏蔽电极和内部屏蔽电极中的每一者包括热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的整体材料电极。
在附加方面，提供了一种电容器，其包括多个电极，所述多个电极各自通过电介质与其他电极分开，其中所述多个电极中的至少两个被配置为共面电极。
在某些实例中，共面电极存在于同一介电层中。
在另一方面，描述了一种如本文所述的电容器，其通过电极、电介质或这两者的三维打印而制备，以提供电容器。
在附加方面，提供了一种如本文所述的自屏蔽电容器，其通过电极、电介质或这两者的三维打印而制备，以提供自屏蔽电容器。
附加方面、配置、实施方案、实例和特征在下文进行了更详细的描述。
附图说明
电容器和系统的某些特定配置在下文结合附图进行了描述，在附图中：
图1是根据某些实例的四极的图示；
图2是根据某些实施方案的包括整体材料电极的电容器的图示；
图3是根据某些实例的电容器的图示，该电容器包括由介电层夹置的两个整体材料电极；
图4是根据某些实例的电容器的图示，该电容器包括由介电层和介电端盖夹置的两个整体材料电极；
图5是根据某些实施方案的被配置成提供输出信号的电路的图示；
图6是根据某些实施方案的被配置成提供输出信号的另一种电路的图示；
图7是根据某些实例的包括三个整体材料电极的自屏蔽电容器的图示；
图8是根据某些实例的包括四个整体材料电极的自屏蔽电容器的图示；
图9是根据某些配置的被配置成提供差动输出信号并包括图8的电容器的电路的图示；
图10是根据某些实例的质谱仪的框图；
图11是示出根据某些实施方案的RF发生器电耦合到质量分析器的框图；
图12A是根据某些实施方案的六极的图示，和图12B是根据某些实施方案的八极的图示；
图13A至图13C是根据某些实施方案的电极/介电层组件的视图；
图14是根据某些实例的包括孔的整体材料电极的图示；并且
图15是根据某些配置的自屏蔽四电极电容器的照片。
本领域的普通技术人员将认识到，附图中示出的特征未必按比例示出，并且被示出以便于更好地理解本文所述的技术。
具体实施方式
本文所述的某些配置涉及电容器和包括它们的可用于射频发生器中的电路，该射频发生器电耦合到滤质器的某个部件。例如，电容器可存在于RF发生器的反馈电路中，该RF发生器被配置成向多极滤质器的一个或多个极提供一个或多个RF信号，该多极滤质器被设计成选择或引导离子束中的离子。
虽然下文将各种电极配置描述为电极由电介质或介电层分开，但是如果需要，则可以存在共面电极，其中多于单个电极夹在两个介电层之间。例如，两个电极可存在于同一介电层中，其中某一电介质将两个共面电极分开。共面电极仍可提供如本文所述的电容器，因为共面电极之间的电场可通过周围的介电材料耦合。如果需要，则在任何单个介电层中可存在多于两个共面电极，同一层的某一电介质将该介电层中的电极分开。
在某些实例中，并且参见图1，滤质器100可包括多个极，在该配置中，这些极被示出为具有四个单独的极或杆112、114、116和118的四极。来自RF发生器的振荡RF电压通常以选定量施加到杆112、114、116和118中的每一个，以选择或滤出具有特定m/z比的离子。经过滤的离子穿过四极的中心开口125，并被提供给下游检测器(未示出)以便检测或提供给滤质器下游的另一部件。可以改变RF电压以根据需要检测具有不同m/z比的离子。可实现负反馈回路以产生受控的、稳定的电信号。当反馈的回路增益足够大时，来自RF发生器的信号的稳定性可以由无源部件(例如RF发生器的电容器)的稳定性决定。然而，在陶瓷电容器中，温度稳定性通常限制在15ppm/℃至30ppm/℃，这些热膨胀系数例如通过2000年发布的且标题为“Standard Test Method for Linear Thermal Expansion of Solid Materials byThermomechanical Analysis”的ASTM E831确定。除非另外指明，否则下文和所附权利要求中对具有一定热膨胀系数(CTE)的材料的提及基于通过2000年发布的ASTM E831测试的CTE。对于陶瓷电容器，温度变化为10℃或更大可能导致产生不稳定的RF信号。另外，陶瓷电容器往往是无屏蔽的，这会给RF信号增加额外的不期望的噪声。
在某些实施方案中，为了克服陶瓷电容器的不稳定性，已经在许多电路中实现了薄膜电容器。将薄膜粘结到基板上降低了薄膜材料的CTE。然而，薄膜电容器的生产是昂贵且复杂的。薄膜电容器通常也是无屏蔽的，并且在不支撑薄膜电容器的底部电极的情况下将薄膜电容器安装到印刷电路板上可能是困难的。另外，薄膜材料和电容器的其他部件中的CTE不匹配可能会随着温度的升高而增加不稳定性。
在一些实例中，具有低热膨胀系数的整体材料电极可用于本文所述的电容器中。术语“整体材料”是指不包括任何薄膜并且通常由固体材料制成的电极，在某些构造中，电极材料可以是层状整体材料以增加电极的总体厚度。参见图2，示出了电容器200的侧视图。电容器200包括第一电极210和第二电极220，该第二电极通过介电材料或电介质230在空间上与第一电极210分开。如下文更详细地指出，电极210、220中的每一个可包括低CTE材料，例如CTE小于15ppm/℃、或小于10ppm/℃或甚至小于5ppm/℃、3ppm/℃或1ppm/℃的材料，使得在选定的温度范围内很少发生或不发生电极210、220的膨胀。类似地，介电材料230可包括低CTE材料，其可包括与电极210、220的材料大致相同的CTE，因此如果随着温度升高发生任何膨胀，则所有材料以大致相同的速率膨胀。虽然未在图2中示出，但是电极210、220通常包括位于电容器200的一侧或表面的位点，以允许电容器200电耦合到电路，该电路可以是RF发生器电路或其他电路的一部分。在图2的配置中，电极210、220“漂浮”在介电材料230内并且通常不使用任何粘合剂或其他材料联接到介电材料230。在制备电容器200时，电极210、220可以彼此保持在夹具或模具中的固定位置，并且介电材料230可以在高温下浇注、3D打印或以其他方式设置在模具中并允许凝固。介电材料230的凝固(或固化)将电极210、220保持在适当位置，而不需要使用任何粘合剂或其他材料，以制备电容器200。然后可以从模具中移出电极210、220和介电材料230的整个块，从而得到电容器。如果需要，则可以在介电材料230中钻出或制成通道或通路，以允许电极210、220中的每一个电耦合到RF发生器电路。在其他情况下，可以在电介质230中加工狭槽，并且可将电极210、220插入狭槽中并通过在插入的电极210、220周围设置附加的电介质来固定到位，从而密封任何开放空间并将电极210、220固定到位。附加的电介质可以与电介质230相同或不同。通过使用被捕获在电介质230内的整体材料电极210、220制备电容器200，可以提供更稳定的电容器。如下文更详细地指出，电极210、220的大小和形状可以相同或不同，并且可包括空穴、孔或其他特征，以减少所需材料的总体重量和/或量。
在某些实例中，电极210、220中使用的材料通常包括小于15ppm/℃的热膨胀系数，如通过2000年发布的ASTM E831测得。虽然电极的整体材料的确切CTE可以变化，但在某些情况下，可能期望选择低CTE材料，例如CTE为5ppm/℃或更小的那些材料，以使电容器的整体稳定性随温度变化而增加。用于电极210、220中的示例性材料包括但不限于CTE为15ppm/℃或更小的镍铁合金，例如
Figure BDA0002071542260000261
合金，如Invar 36、SuperInvar、52Alloy、48Alloy、46Alloy、42Alloy、42-6Alloy等。在其他配置中，整体材料电极可包括CTE为15ppm/℃或更小的锌合金。在一些情况下，整体材料电极可包括CTE为15ppm/℃或更小的铬镍铁超级合金。在附加情况下，整体材料电极可包括CTE为15ppm/℃或更小的铁钴镍合金，例如Kovar合金。在其他配置中，整体材料电极可包括CTE为15ppm/℃或更小的铁钴镍铝钛铌合金。虽然电极的整体材料的确切可用温度范围可以变化，但电极中使用的整体材料通常在约30℃至约900℃的温度范围内包括15ppm/℃或更小的CTE。在一些情况下，整体材料电极中使用的材料在约30℃至约500℃的温度范围内包括10ppm/℃或更小的CTE。在其他情况下，整体材料电极中使用的材料在约30℃至约300℃的温度范围内包括约5ppm/℃或更小的CTE。在附加配置中，整体材料电极中使用的材料在约30℃至约200℃的温度范围内包括约2ppm/℃或更小的CTE。整体材料电极210、220中使用的材料可以相同，或可以不同。此外，电极210、220的确切厚度和间隔可以变化。
在一些实例中，用作电介质230的示例性材料包括但不限于低CTE石英，例如CTE为15ppm/℃或更小的石英，CTE为15ppm/℃或更小的金属氧化物，CTE为15ppm/℃或更小的玻璃，CTE为15ppm/℃或更小的半导体，CTE为15ppm/℃或更小的基于蓝宝石的材料，CTE为15ppm/℃或更小的基于金刚石的材料。在一些情况下，电介质可以是单组分电介质，其中存在大致均匀的介电材料。在其他情况下，掺杂剂或添加剂可以存在于电介质中以改变电介质的总体性质。在典型的配置中，电介质是非导电的，并且通常不会扭曲或以其他方式干扰(在很大程度上)整体材料电极的功能，例如电场。在将液体电介质添加到包括电极210、220的模具中的情况下，对液体电介质进行选择，使得液体电介质的熔点比整体电极210、220的熔点低至少50℃、低至少100℃或低至少150℃，以防止电极210、220在制备过程中变成液体。在最终形式中，电介质在电容器的工作温度范围内理想地为固体。在一些情况下，可通过在彼此上堆叠多个单独的介电层来制备介电层230，从而提供期望的总体厚度。
在某些配置中，本文所述的电容器还可通过将两个或更多个电极夹在各个介电层之间来制备。参见图3，示出了包括介电层310、320和330的电容器300。第一电极315位于介电层310、320之间，并且第二电极325位于介电层320、330之间。与电极牢固地粘结到电介质的大多数电容器不同，在图3的配置中，电极315、325未胶合到或未用环氧树脂胶合到层310、320和330。信号的电场主要限制在电极315、325之间的区域内。在某些情况下，该区域完全不含异物(例如，环氧树脂)，因此在该区域中仅存在低CTE材料和可能少量空气。通过省略电极315、325之间的区域中的环氧树脂或其他粘合材料，电容器随着温度的变化更加稳定。例如，由于靠近感兴趣的电场的电极315、325未粘结到层310、320和330，因此电极和介电层随着温度的变化而独立自由膨胀或收缩。在电极/介电层界面处的任何潜在的破裂问题被最小化或消除。
在某些配置中，在制备图3所示的夹置电容器时，电极315、325各自机械地保持抵靠介电层320，介电层310被添加到电极315的顶部，并且介电层330被添加到电极325的底部。整个构造被压在一起，并且可以在层310、320和330的边缘处使用例如低CTE粘合剂或环氧树脂而保持在适当位置。另选地，可以使用诸如螺钉或支架的机械紧固件将介电层310、320和330固定在适当位置，而无需使用任何环氧树脂或粘合剂。在另一种配置中，电极315、325可以在端子处(在感兴趣的电场之外)胶合到/使用环氧树脂胶合到介电层310、320和330。边缘附近的基板间隙之间的环氧树脂基本上不应影响总体稳定性，因为与基板的整个厚度相比，环氧树脂是相对薄的层，并且它在感兴趣的电场之外。如果需要，则可对环氧树脂进行选择，使其CTE与介电层大致相同。在另一种配置中，环氧树脂可以仅施加到介电基板的外边缘，其中介电基板之间的间隙不含环氧树脂，并且通常由从电极315、325被夹在层310、320和330之间存在的空气空间占据。在另选配置中，可以将环氧树脂施加到电极315、325外表面以将电极315固定到层310并将电极325固定到层330。由于感兴趣的电场存在于层320中，因此在电极315与层320或电极325与层320之间通常不存在环氧树脂。
在某些实例中，电极315、325中使用的材料通常包括小于15ppm/℃的热膨胀系数，如通过2000年发布的ASTM E831测得。虽然电极的整体材料的确切CTE可以变化，但在某些情况下，可能期望选择低CTE材料，例如CTE为5ppm/℃或更小的那些材料，以使电容器的整体稳定性随温度变化而增加。用于电极315、325中的示例性材料包括但不限于CTE为15ppm/℃或更小的镍铁合金，例如
Figure BDA0002071542260000281
合金，如Invar 36、SuperInvar、52Alloy、48Alloy、46Alloy、42Alloy、42-6Alloy等。在其他配置中，整体材料电极315、325可包括CTE为15ppm/℃或更小的锌合金。在一些情况下，整体材料电极315、325可包括CTE为15ppm/℃或更小的铬镍铁超级合金。在附加情况下，整体材料电极315、325可包括CTE为15ppm/℃或更小的铁钴镍合金，例如Kovar合金。在其他配置中，整体材料电极315、325可包括CTE为15ppm/℃或更小的铁钴镍铝钛铌合金。虽然电极的整体材料315、325的确切可用温度范围可以变化，但电极315、325中使用的整体材料通常在约30℃至约900℃的温度范围内包括15ppm/℃或更小的CTE。在一些情况下，整体材料电极315、325中使用的材料在约30℃至约500℃的温度范围内包括10ppm/℃或更小的CTE。在其他情况下，整体材料电极315、325中使用的材料在约30℃至约300℃的温度范围内包括约5ppm/℃或更小的CTE。在附加配置中，整体材料电极315、325中使用的材料在约30℃至约200℃的温度范围内包括约2ppm/℃或更小的CTE。整体材料电极315、325中使用的材料可以相同，或可以不同。此外，电极315、325的确切厚度和间隔可以变化。
在一些实例中，用作层310、320和330的电介质的示例性材料包括但不限于低CTE石英，例如CTE为15ppm/℃或更小的石英，CTE为15ppm/℃或更小的金属氧化物，CTE为15ppm/℃或更小的玻璃，CTE为15ppm/℃或更小的半导体，CTE为15ppm/℃或更小的基于蓝宝石的材料，CTE为15ppm/℃或更小的基于金刚石的材料。在一些情况下，层310、320、330中的每一个中的电介质可以是单组分电介质，其中存在大致均匀的介电材料。在其他情况下，掺杂剂或添加剂可以存在于层310、320、330中的一个或多个中以改变电介质的总体性质。在典型的配置中，电介质是非导电的，并且通常不会扭曲或以其他方式干扰(在很大程度上)整体材料电极的功能，例如电场。在将液体电介质添加到包括电极315、325的模具中的情况下，对液体电介质进行选择，使得液体电介质的熔点比整体电极315、325的熔点低至少50℃、低至少100℃或低至少150℃，以防止电极315、325在制备过程中变成液体。在最终形式中，电介质在电容器的工作温度范围内理想地为固体。介电层310、320和330不需要全部具有相同的介电材料或成分或者相同的厚度或形状。例如，介电层310、320和330中的一个或多个可通过在彼此上堆叠多个单独的介电层来制备，从而提供期望的总体厚度。
在某些实例中，并且参见图4，示出了电容器的另一种配置。电容器400包括电极415、425、介电层410、420和430以及介电端盖440和450。电极415位于介电层410、420之间，并且电极425位于介电层420、430之间。电极415、425未胶合到或未用环氧树脂胶合到层410、420和430。信号的电场主要限制在电极415、425之间的区域内。在某些情况下，该区域完全不含异物(例如，环氧树脂)，因此在该区域中仅存在低CTE材料和可能少量空气。通过省略电极415、425之间的区域中的环氧树脂或其他粘合剂，电容器更加稳定。例如，由于靠近感兴趣的电场的电极415、425未粘结到层410、420和430，因此电极和介电层随着温度的变化而独立自由膨胀或收缩。在电极/介电层界面处的任何潜在的破裂问题被最小化或消除。另外，端盖440、450可以在侧面用环氧树脂胶合到或被胶合到介电层410、420和430中的每一个，使得在电容器400的主体中不存在环氧树脂或粘合剂。端盖440、450也可包括低CTE材料，其可以进一步增强稳定性，因为环氧树脂或粘合剂的热膨胀系数将被端盖440、450的低CTE克服。层410、420和430之间的尺寸和小间隙可通过将层联接到端盖440、450来固定。
在某些实例中，在制备图4所示的夹置电容器时，电极415、425各自机械地保持抵靠介电层420，介电层410被添加到电极415的顶部，并且介电层430被添加到电极425的底部。将整个组件压在一起。然后使用环氧树脂或粘合剂将端盖440和450粘附到层410、420和430中的每一个的层边缘处。例如，低CTE粘合剂或环氧树脂例如CTE为15ppm/℃或更小的可以添加到层410、420和430的外边缘处，然后可以将端盖440、450放置在层410、420和430的侧面以固定电极415、425和层410、420和430的位置。另选地，可以使用诸如螺钉或支架的机械紧固件将端盖440、450保持到介电层410、420和430，而无需使用任何环氧树脂或粘合剂。在另一种配置中，环氧树脂可以施加到介电层410、420、430的外边缘处并且施加到层410、420、430的外表面，因此存在多个不同的环氧树脂位点以将层410、420和430保持到位。在另选配置中，还可以将环氧树脂施加到电极415、425外表面以将电极415固定到层410并将电极425固定到层430。由于感兴趣的电场存在于层420中，因此在电极415与层420或电极425与层420之间通常不存在环氧树脂。
在某些实例中，电极415、425中使用的材料通常包括小于15ppm/℃的热膨胀系数，如通过2000年发布的ASTM E831测得。虽然电极的整体材料的确切CTE可以变化，但在某些情况下，可能期望选择低CTE材料，例如CTE为5ppm/℃或更小的那些材料，以使电容器的整体稳定性随温度变化而增加。用于电极415、425中的示例性材料包括但不限于CTE为15ppm/℃或更小的镍铁合金，例如
Figure BDA0002071542260000311
合金，如Invar 36、SuperInvar、52Alloy、48Alloy、46Alloy、42Alloy、42-6Alloy等。在其他配置中，整体材料电极415、425可包括CTE为15ppm/℃或更小的锌合金。在一些情况下，整体材料电极415、425可包括CTE为15ppm/℃或更小的铬镍铁超级合金。在附加情况下，整体材料电极415、425可包括CTE为15ppm/℃或更小的铁钴镍合金，例如Kovar合金。在其他配置中，整体材料电极415、425可包括CTE为15ppm/℃或更小的铁钴镍铝钛铌合金。虽然电极的整体材料415、425的确切可用温度范围可以变化，但电极415、425中使用的整体材料通常在约30℃至约900℃的温度范围内包括15ppm/℃或更小的CTE。在一些情况下，整体材料电极415、425中使用的材料在约30℃至约500℃的温度范围内包括10ppm/℃或更小的CTE。在其他情况下，整体材料电极415、425中使用的材料在约30℃至约300℃的温度范围内包括约5ppm/℃或更小的CTE。在附加配置中，整体材料电极415、425中使用的材料在约30℃至约200℃的温度范围内包括约2ppm/℃或更小的CTE。整体材料电极415、425中使用的材料可以相同，或可以不同。此外，电极415、425的确切厚度和间隔可以变化。
在一些实例中，用作层410、420和430以及端盖440、450的电介质的示例性材料包括但不限于低CTE石英，例如CTE为15ppm/℃或更小的石英，CTE为15ppm/℃或更小的金属氧化物，CTE为15ppm/℃或更小的玻璃，CTE为15ppm/℃或更小的半导体，CTE为15ppm/℃或更小的基于蓝宝石的材料，CTE为15ppm/℃或更小的基于金刚石的材料。在一些情况下，层410、420、430和端盖440、450中的每一个中的电介质可以是单组分电介质，其中存在大致均匀的介电材料。在其他情况下，掺杂剂或添加剂可以存在于层410、420、430和/或端盖440、450中的一个或多个中以改变电介质的总体性质。在典型的配置中，电介质是非导电的，并且通常不会扭曲或以其他方式干扰(在很大程度上)整体材料电极的功能，例如电场。在将液体电介质添加到包括电极415、425的模具中的情况下，对液体电介质进行选择，使得液体电介质的熔点比整体电极415、425的熔点低至少50℃、低至少100℃或低至少150℃，以防止电极415、425在制备过程中变成液体。在最终形式中，电介质在电容器的工作温度范围内理想地为固体。介电层410、420和430不需要全部具有相同的介电材料或成分或者相同的厚度或形状。例如，介电层410、420和430中的一个或多个可通过在彼此上堆叠多个单独的介电层来制备，从而提供期望的总体厚度。类似地，端盖440、450可包括与层410、420、430不同的电介质和/或不同的厚度和/或形状。例如，如果需要，则端盖可以采用薄条材料的形式，其可以粘附到层410、420和430的侧面以将那些层固定到位。在其他情况下，端盖440、450可被构造为大致L形的构件，其可以接合电容器400的两个或更多个不同表面以将层410、420和430固定到位。如果需要，则端盖440、450中的一个或两个可包括多个单独的层，这些单独的层堆叠在一起以提供总体期望厚度。
在某些情况下，可能期望屏蔽电容器的某部分以防止RF信号受到任何外部寄生电容耦合的影响。使用图5的电路500作为一个实例示出了如何可产生寄生电容耦合的图示。预期信号505或信号的预期幅度设定点被示出为提供给包括差动放大器或者其中反馈被逆并被加到预期信号的无源信号求和器510、放大器520、反馈网络530和输出反馈电容器540的电路500。来自外部部件(例如，接地金属外壳)的不期望的外部噪声545和/或寄生电容耦合535可以将噪声通过提供给电容器540而添加到信号525，这通常不能使用电路500的反馈回路进行校正。例如，电容器通常用作反馈网络的一部分，以对由负反馈回路(例如被配置成驱动质谱仪器中的四极滤质器的高压RF发生器)稳定的RF输出信号进行采样。尽管在负反馈回路中使用稳定的电容器，但是如果与和电容器相邻的部件存在不稳定的寄生电容耦合535或者如果从其他部件辐射EMI噪声545，则输出信号555的稳定性或完整性会降低。这种信号误差不能通过反馈回路来校正，并且提供不稳定的反馈信号515和由此产生的不稳定输出信号555。
在某些配置中，本文所述的电容器可以是自屏蔽的，使得来自电容器的反馈信号基本上不受外部噪声或不稳定的寄生电容耦合的影响。参见图6所示的电路600，预期信号605或信号的预期幅度设定点被示出为提供给包括差动放大器或者其中反馈被逆并被加到预期信号的无源信号求和器610、放大器620、反馈网络630和屏蔽输出反馈电容器640的电路600。由于电容器640是自屏蔽的，因此来自外部部件的不期望的外部噪声645和/或寄生电容耦合635不会将噪声添加到输出信号655。由于反馈回路的高增益，输出655由具有低输出阻抗的反馈回路稳定。输出信号655和其他信号605、615和625不受外部寄生耦合的影响。注入到输出的噪声通常也将被抑制，例如，当噪声处于比反馈回路响应时间低的频率时。电容器的自屏蔽性质可用于屏蔽具有灵敏反馈信号的其他电极使其免受外部噪声或不稳定寄生耦合的影响。如下文所指出，自屏蔽可以与整体材料电极结合实现，或者如果需要，则可以用其他类型的电极实现自屏蔽，例如，如果需要，可以用薄膜电极或陶瓷电极实现自屏蔽。
在某些实例中，并且参见图7，示出了自屏蔽电容器700的一个图示。自屏蔽电容器700包括位于介电层710、720、730和740之内或之间的电极715、725和735。电极715位于层710、720之间。电极725位于层720、730之间。电极735位于层730、740之间。电极715、725各自机械地保持抵靠介电层720，介电层710被添加到电极715的顶部，并且介电层730被添加到电极725的底部。然后可以将电极735保持抵靠介电层730，并且介电层740可以联接到电极735。整个构造被压在一起，并且可以在层710、720、730和740的边缘处使用例如低CTE粘合剂或环氧树脂而保持在适当位置。如果需要，则类似于图4中的那些的端盖(未示出)可以联接到层710、720、730和740。另选地，可以使用诸如螺钉或支架的机械紧固件将介电层710、720、730和740固定在适当位置，而无需使用任何环氧树脂或粘合剂。在另一种配置中，电极715、725和735可以在端子处(在感兴趣的电场之外)胶合到/使用环氧树脂胶合到介电层710、720、730和740。边缘附近的基板间隙之间的环氧树脂基本上不应影响总体稳定性，因为与基板的整个厚度相比，环氧树脂是相对薄的层，并且它在感兴趣的电场之外。如果需要，则可对环氧树脂进行选择，使其CTE与介电层大致相同。在另一种配置中，环氧树脂可以仅施加到介电基板的外边缘，其中介电基板之间的间隙(不含环氧树脂，并且通常被空气空间占据)从电极715、725和735被夹在层710、720、730和740之间存在。在另选配置中，可以将环氧树脂施加到电极715、725、735外表面以将电极715固定到层710并将电极735固定到层740。在电极715、725和735之间通常不存在环氧树脂。在使用电容器700时，电极715和735可以彼此电连接并用于提供输出信号。如结合图6所指出，输出信号由负反馈回路稳定。电极715、735用于屏蔽承载灵敏反馈信号的电极725。电极715、735对电极725的屏蔽防止外部噪声或扰动被引入反馈信号并提供更稳定的输出信号。
在某些实例中，电极715、725、735中使用的材料通常包括小于15ppm/℃的热膨胀系数，如通过2000年发布的ASTM E831测得。虽然电极的整体材料的确切CTE可以变化，但在某些情况下，可能期望选择低CTE材料，例如CTE为5ppm/℃或更小的那些材料，以使电容器的整体稳定性随温度变化而增加。用于电极715、725、735中的示例性材料包括但不限于CTE为15ppm/℃或更小的镍铁合金，例如
Figure BDA0002071542260000341
合金，如Invar 36、Super Invar、52Alloy、48Alloy、46Alloy、42Alloy、42-6Alloy等。在其他配置中，整体材料电极715、725、735可包括CTE为15ppm/℃或更小的锌合金。在一些情况下，整体材料电极715、725、735可包括CTE为15ppm/℃或更小的铬镍铁超级合金。在附加情况下，整体材料电极715、725、735可包括CTE为15ppm/℃或更小的铁钴镍合金，例如Kovar合金。在其他配置中，整体材料电极715、725、735可包括CTE为15ppm/℃或更小的铁钴镍铝钛铌合金。虽然电极的整体材料715、725、735的确切可用温度范围可以变化，但电极715、725、735中使用的整体材料通常在约30℃至约900℃的温度范围内包括15ppm/℃或更小的CTE。在一些情况下，整体材料电极715、725、735中使用的材料在约30℃至约500℃的温度范围内包括10ppm/℃或更小的CTE。在其他情况下，整体材料电极715、725、735中使用的材料在约30℃至约300℃的温度范围内包括约5ppm/℃或更小的CTE。在附加配置中，整体材料电极715、725、735中使用的材料在约30℃至约200℃的温度范围内包括约2ppm/℃或更小的CTE。整体材料电极715、725、735中使用的材料可以相同，或可以不同。此外，电极715、725和735的确切厚度和间隔可以变化，并且电极715和725之间的间隔不需要与电极725和735之间的间隔相同。
在一些实例中，用作层710、720、730和740的电介质的示例性材料包括但不限于低CTE石英，例如CTE为15ppm/℃或更小的石英，CTE为15ppm/℃或更小的金属氧化物，CTE为15ppm/℃或更小的玻璃，CTE为15ppm/℃或更小的半导体，CTE为15ppm/℃或更小的基于蓝宝石的材料，CTE为15ppm/℃或更小的基于金刚石的材料。在一些情况下，层710、720、730和740中的每一个中的电介质可以是单组分电介质，其中存在大致均匀的介电材料。在其他情况下，掺杂剂或添加剂可以存在于层710、720、730和740中的一个或多个中以改变电介质的总体性质。在典型的配置中，电介质是非导电的，并且通常不会扭曲或以其他方式干扰(在很大程度上)整体材料电极的功能，例如电场。在将液体电介质添加到包括电极715、725、735的模具中的情况下，对液体电介质进行选择，使得液体电介质的熔点比整体电极715、725、735的熔点低至少50℃、低至少100℃或低至少150℃，以防止电极715、725、735在制备过程中变成液体。在最终形式中，电介质在电容器的工作温度范围内理想地为固体。介电层710、720、730和740不需要全部具有相同的介电材料或成分或者相同的厚度或形状。在一些情况下，介电层710、720、730、740中的一个或多个可通过在彼此上堆叠多个单独的介电层来制备，从而提供期望的总体厚度。
虽然上文结合图2、图3至图4和图7描述的配置包括两个或三个电极，但是可能期望本文所述的电容器中包括四个、五个或更多个单独的电极。具体地讲，在使用自屏蔽电容器的情况下，四个或更多个电极的存在可以提供某些期望的属性，包括高度稳定的输出信号。
在某些配置中，并且参见图8，示出了四电极电容器800。电容器包括电极815、825、835和845以及介电层810、820、830、840和850。电极815夹在层810、820之间，电极825夹在层820、830之间，电极835夹在层830、840之间，并且电极845夹在层840、850之间。电极815、825各自机械地保持抵靠介电层820，介电层810被添加到电极815的顶部，并且介电层830被添加到电极825的底部。然后可以将电极835保持抵靠介电层830，并且介电层840可以联接到电极835。然后可以将电极845保持抵靠介电层840，并且介电层850可以联接到电极845。整个构造被压在一起，并且可以在层810、820、830、840和850的边缘处使用例如低CTE粘合剂或环氧树脂而保持在适当位置。如果需要，则类似于图4中的那些的端盖(未示出)可以联接到层810、820、830、840和850。另选地，可以使用诸如螺钉或支架的机械紧固件将介电层810、820、830、840和850固定在适当位置，而无需使用任何环氧树脂或粘合剂。在另一种配置中，电极815、825、835和845可以在端子处(在感兴趣的电场之外)胶合到/使用环氧树脂胶合到介电层810、820、830、840和850。边缘附近的基板间隙之间的环氧树脂基本上不应影响总体稳定性，因为与基板的整个厚度相比，环氧树脂是相对薄的层，并且它在感兴趣的电场之外。如果需要，则可对环氧树脂进行选择，使其CTE与介电层大致相同。在另一种配置中，环氧树脂可以仅施加到介电基板的外边缘，其中介电基板之间的间隙不含环氧树脂，并且通常由从电极815、825、835和845被夹在层810、820、830、840和850之间存在的空气空间占据。在另选配置中，可以将环氧树脂施加到电极815、845外表面以将电极815固定到层810并将电极845固定到层850。在电极815、825、835和845之间通常不存在环氧树脂。在使用电容器800时，电极815和845可被配置成承载由负反馈回路稳定的差动输出信号，如结合图9更详细地论述。电极815、845还屏蔽承载灵敏差动反馈信号的电极825、835。电极815、845对电极825、835的屏蔽防止外部噪声或扰动被引入反馈信号并提供更稳定的输出信号。
在某些实例中，电极815、825、835和845中使用的材料通常包括小于15ppm/℃的热膨胀系数，如通过2000年发布的ASTM E831测得。虽然电极的整体材料的确切CTE可以变化，但在某些情况下，可能期望选择低CTE材料，例如CTE为5ppm/℃或更小的那些材料，以使电容器的整体稳定性随温度变化而增加。用于电极815、825、835和845中的示例性材料包括但不限于CTE为15ppm/℃或更小的镍铁合金，例如
Figure BDA0002071542260000371
合金，如Invar 36、Super Invar、52Alloy、48Alloy、46Alloy、42Alloy、42-6Alloy等。在其他配置中，整体材料电极815、825、835、845可包括CTE为15ppm/℃或更小的锌合金。在一些情况下，整体材料电极815、825、835、845可包括CTE为15ppm/℃或更小的铬镍铁超级合金。在附加情况下，整体材料电极815、825、835、845可包括CTE为15ppm/℃或更小的铁钴镍合金，例如Kovar合金。在其他配置中，整体材料电极815、825、835、845可包括CTE为15ppm/℃或更小的铁钴镍铝钛铌合金。虽然电极的整体材料815、825、835、845的确切可用温度范围可以变化，但电极815、825、835、845中使用的整体材料通常在约30℃至约900℃的温度范围内包括15ppm/℃或更小的CTE。在一些情况下，整体材料电极815、825、835、845中使用的材料在约30℃至约500℃的温度范围内包括10ppm/℃或更小的CTE。在其他情况下，整体材料电极815、825、835、845中使用的材料在约30℃至约300℃的温度范围内包括约5ppm/℃或更小的CTE。在附加配置中，整体材料电极815、825、835、845中使用的材料在约30℃至约200℃的温度范围内包括约2ppm/℃或更小的CTE。整体材料电极815、825、835、845中使用的材料可以相同，或可以不同。此外，电极815、825、835和845的确切厚度和间隔可以变化，并且电极815和825之间的间隔不需要与电极835和845之间的间隔相同。
在一些实例中，用作层810、820、830、840和850的电介质的示例性材料包括但不限于低CTE石英，例如CTE为15ppm/℃或更小的石英，CTE为15ppm/℃或更小的金属氧化物，CTE为15ppm/℃或更小的玻璃，CTE为15ppm/℃或更小的半导体，CTE为15ppm/℃或更小的基于蓝宝石的材料，CTE为15ppm/℃或更小的基于金刚石的材料。在一些情况下，层810、820、830、840和850中的每一个中的电介质可以是单组分电介质，其中存在大致均匀的介电材料。在其他情况下，掺杂剂或添加剂可以存在于层810、820、830、840和850中的一个或多个中以改变电介质的总体性质。在典型的配置中，电介质是非导电的，并且通常不会扭曲或以其他方式干扰(在很大程度上)整体材料电极的功能，例如电场。在将液体电介质添加到包括电极815、825、835、845的模具中的情况下，对液体电介质进行选择，使得液体电介质的熔点比整体电极815、825、835、845的熔点低至少50℃、低至少100℃或低至少150℃，以防止电极815、825、835、845在制备过程中变成液体。在最终形式中，电介质在电容器的工作温度范围内理想地为固体。介电层810、820、830、840和850不需要全部具有相同的介电材料或成分或者相同的厚度或形状。例如，介电层810、820、830、840和850中的一个或多个可通过在彼此上堆叠多个单独的介电层来制备，从而提供期望的总体厚度。
在某些实例中，自屏蔽四电极电容器可用于提供差动输出信号，如图9所示。电容器905电耦合到差动反馈网络930、差动放大器或其中反馈被逆并被加到预期信号的无源信号求和器910、920以及放大器940、950。预期差动信号或差动信号的预期幅度设定点902、904、906和908被提供给电路900。由于屏蔽了电容器905的内部电极925、935免受不期望的噪声934和/或寄生电容耦合932的影响，电容器905的外部电极915、945提供稳定的+/-输出信号962、964。内部屏蔽电极925、935承载+/-反馈信号922、924，即使温度变化和电极材料和/或介电材料膨胀，所得输出信号962、964也会持续稳定。
在某些实施方案中，本文所述的电容器可特别适用于包括多极滤质器的质谱仪器。例如，多极可被配置成四极、六极(图12A)或八极(图12B)。参见图10，示出了质谱仪的若干部件。质谱仪包括离子源1010、质量分析器1020、流体联接到离子源的任选样品引入装置1005以及流体联接到质量分析器的任选检测器1030。在一些配置中，样品引入装置1005可被配置成使液体样品雾化。示例性样品引入装置包括但不限于喷雾器、喷雾室、喷雾头和类似装置。离子源1010可以采用许多形式，并且通常提供一种或多种离子。示例性离子源或电离源包括但不限于等离子体(例如，感应耦合等离子体、电容耦合等离子体、微波感应等离子体等)、电弧、火花、漂移离子装置、可使用气相电离(例如，电子电离、化学电离、解吸附化学电离、负离子化学电离)使样品电离的装置、场解吸附装置、场电离装置、快速原子轰击装置、次级离子质谱装置、电喷雾电离装置、探针电喷雾电离装置、声波喷雾电离装置、大气压化学电离装置、大气压光电离装置、大气压激光电离装置、基质辅助激光解吸附电离装置、气溶胶激光解吸附电离装置、表面增强激光解吸附电离装置、辉光放电、谐振电离、热电离、热喷雾电离、放射性电离、离子附着电离、液态金属离子装置、激光消融电喷雾电离，或这些示例性电离装置中的任何两种或更多种的组合。
在某些实施方案中，质量分析器1020一般根据样品性质、所需分辨率等可采用许多形式，并且根据需要，示例性质量分析器可包括一个或多个四级、六极、八极、碰撞单元、反应单元或其他部件。在某些情况下，质量分析器1020电耦合到RF发生器1110，如图11所示。例如，RF发生器1110可包括反馈电路，该反馈电路包括本文所述电容器中的一个或多个(例如，自屏蔽三电极或四电极电容器)作为电路的一部分。例如，驱动滤质器的RF发生器可包括驱动模式电路，其中RF源是本机振荡器或来自RF合成器、直接数字合成器或其他合适的源。
就四极质量分析器而言，RF发生器1110向质量分析器的四极杆提供输出。当离子束进入质量分析器时，由于在四极杆通过来自RF发生器1110的振荡信号提供的振荡电场中采用不同的轨迹，因此束内的离子基于它们的m/z比被分离。可对提供给杆的特定信号进行选择，以允许从离子束中选择所需m/z比的离子。然后将所选离子提供给检测器1030，该检测器可包括可以与现有质谱仪一起使用的任何合适的检测装置，例如电子倍增器、法拉第杯、涂布式照相底片、闪烁检测器等，以及鉴于本公开的有益效果会被本领域的普通技术人员选择的其他合适的装置。
虽然结合图10的质谱系统描述了四极，但鉴于本公开的有益效果，本领域普通技术人员将认识到，也可使用具有六个杆1210-1215的六极杆组件(图12A)或具有八个杆1250-1257的八极杆组件(图12B)。另外，质量分析器可包括具有不同多极部分的分段多极组件，所述多极部分以适当方式(例如，通过一个或多个透镜)彼此电耦合。多极组件的任何一个或多个部分可以电耦合到包括如本文所述的电容器的RF发生器。
在某些实施方案中，包括具有如本文所述的电容器的RF发生器1110的整个质谱仪系统通常使用计算机系统来控制，该计算机系统包括微处理器和/或适用于分析引入系统的样品的软件。计算机系统通常与质谱系统分开，但是如果需要，则可将处理器或其他装置集成到系统中。处理器可用于例如控制施加到质量分析器的RF信号，检测到达检测器的离子，控制系统中的真空压力等。计算机系统通常包括电耦合到一个或多个存储器单元的至少一个处理器，以从质谱系统或装置接收数据。计算机系统可以是例如通用计算机，诸如基于Unix、Intel PENTIUM型处理器、Motorola PowerPC、Sun UltraSPARC、Hewlett-PackardPA-RISC处理器或任何其他类型的处理器的那些通用计算机。根据本技术的各种实施方案，可以使用任何类型的计算机系统中的一个或多个。另外，所述系统可以连接到单个计算机，或者可以分布在由通信网络附接的多个计算机之间。通用计算机系统可被配置成例如执行任一所述功能，包括但不限于：离子检测、电压控制等。应当理解，可以执行包括网络通信的其他功能，并且该技术不限于具有任何特定功能或功能集合。系统和方法的各个方面可以实现为在通用计算机系统中执行的专用软件。计算机系统可包括连接到一个或多个存储器装置(例如，磁盘驱动器、存储器或用于存储数据的其他装置)的处理器。存储器通常用于在计算机系统的操作期间存储程序和数据。计算机系统的部件可通过互连装置耦合，所述互连装置可包括一根或多根总线(例如，在集成在同一机器内的部件之间)和/或网络(例如，在驻留在单独的离散机器上的部件之间)。互连装置提供在系统的部件之间交换通信(例如，信号、数据、指令)。计算机系统通常可以在处理时间(例如，几毫秒、几微秒或更短)内接收和/或发出命令，以允许快速控制质谱系统。计算机系统通常电耦合到电源、检测器等，使得可以向计算机和耦合的装置提供电信号和从计算机和耦合的装置提供电信号。计算机系统还可包括一个或多个输入装置，例如键盘、鼠标、轨迹球、传声器、触摸屏、手动开关(例如，超控开关)；以及一个或多个输出装置，例如打印装置、显示屏、扬声器。此外，计算机系统可包含一个或多个接口，所述一个或多个接口将计算机系统连接到通信网络(作为互连装置的补充或替代)。计算机系统还可包括合适的电路以转换从检测器和/或系统的其他部件接收的信号。这种电路可以存在于印刷电路板上，或者可以存在于单独的板或装置上，所述单独的板或装置通过合适的接口诸如串行ATA接口、ISA接口、PCI接口等或者通过一个或多个无线接口诸如蓝牙、WiFi、近场通信或其他无线协议和/或接口电耦合到印刷电路板。在一些情况下，计算机系统可以电耦合到印刷电路板，该印刷电路板包括本文所述电容器中的一个或多个。
在某些实施方案中，计算机的存储系统通常包括：计算机可读和可写入的非易失性记录介质，其中可以存储代码，所述代码可以由待由处理器执行的程序使用或存储在介质上或介质中的待由程序处理的信息使用。介质可以是例如磁盘、固态驱动器或闪存。通常，在操作中，处理器使数据从非易失性记录介质读取到另一个存储器中，所述存储器允许处理器比在介质中更快地访问信息。该存储器通常是易失性随机存取存储器，诸如动态随机存取存储器(DRAM)或静态存储器(SRAM)。所述存储器可位于存储系统或存储器系统中。处理器通常操纵集成电路存储器内的数据，并且在处理完成之后将数据复制到介质。例如，处理器可以从检测器接收信号并以离子峰的形式显示这些信号。已知用于管理介质与集成电路存储器元件之间的数据移动的各种机制，并且该技术不限于此。该技术也不限于特定的存储器系统或存储系统。在某些实施方案中，计算机系统还可包括专门编程的专用硬件，例如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。该技术的各方面可以在软件、硬件或固件或它们的任何组合中实现。另外，这类方法、动作、系统、系统元件及其部件可以实现为上述计算机系统的部分或实现为独立部件。虽然计算机系统通过示例描述为一种可以在其上实践该技术的各个方面的计算机系统，但是应当理解，各方面不限于实现在所述计算机系统上。可以在具有不同架构或部件的一个或多个计算机上实践各个方面。计算机系统可以是可使用高级计算机编程语言编程的通用计算机系统。计算机系统也可以使用专门编程的专用硬件来实现。在计算机系统中，处理器通常是可商购获得的处理器，诸如可得自Intel Corporation的众所周知的Pentium类处理器。许多其他处理器可用。这种处理器通常执行操作系统，所述操作系统可以是例如可得自Microsoft Corporation的Windows 95、Windows 98、Windows NT、Windows 2000(Windows ME)、Windows XP、Windows Vista、Windows 7、Windows 8或Windows 10操作系统，可得自Apple的MAC OS X，例如SnowLeopard、Lion、Mountain Lion或其他版本，可得自Sun Microsystems的Solaris操作系统，或者可得自各种来源的UNIX或Linux操作系统。可使用许多其他操作系统，并且在某些实施方案中，可使用一组简单的命令或指令作为操作系统。
在某些实例中，处理器和操作系统可以一起定义计算机平台，可以用高级编程语言为所述计算机平台编写应用程序。应当理解，该技术不限于特定的计算机系统平台、处理器、操作系统或网络。另外，鉴于本公开的有益效果，对于本领域技术人员而言应当明显的是，该技术不限于特定编程语言或计算机系统。此外，应当理解，也可以使用其他适当的编程语言和其他适当的计算机系统。在某些实例中，硬件或软件可被配置成实现认知架构、神经网络或其他合适的具体实施。如果需要，则计算机系统的一个或多个部分可以跨耦合到通信网络的一个或多个计算机系统分布。这些计算机系统也可以是通用计算机系统。例如，各方面可以分布在一个或多个计算机系统之间，所述一个或多个计算机系统被配置成向一个或多个客户端计算机提供服务(例如，服务器)或作为分布式系统的一部分执行总体任务。也可以在客户端-服务器或多层系统上执行各个方面，所述客户端-服务器或多层系统包括分布在根据各种实施方案执行各种功能的一个或多个服务器系统之间的部件。这些部件可以是使用通信协议(例如，TCP/IP)经由通信网络(例如，互联网)进行通信的可执行的、中间(例如，IL)或解译的(例如，Java)代码。还应当理解，该技术不限于在任何特定系统或系统组上执行。此外，应当理解，该技术不限于任何特定的分布式架构、网络或通信协议。
在一些情况下，可以使用面向对象的编程语言诸如SQL、SmallTalk、Basic、Java、Javascript、PHP、C++、Ada、Python、iOS/Swift、Ruby on Rails或C#(C-Sharp)来对各种实施方案进行编程。也可以使用其他面向对象的编程语言。另选地，可以使用功能、脚本和/或逻辑编程语言。可以在非编程环境(例如，以HTML、XML或其他格式创建的文档，当在浏览器程序的窗口中查看时，所述文档渲染图形用户界面(GUI)的多个方面或执行其他功能)中实现各种配置。某些配置可以实现为编程或非编程元件或它们的任何组合。
在某些配置中，为了制备本文所述的电容器，可以如上所述夹置各种部件，或者如果需要，则可以从其中一个介电层移除适当数量的材料，以允许将整体材料电极放置在移除部分中。例如，和参见图13A，在介电层1320、1330之间夹置电极1310可以在层1320、1330之间提供气隙1335。如本文所述，该气隙可使用环氧树脂或其他材料在边缘处密封，或者另选地，垫圈或介电材料薄片可以放置在气隙1335中以密封电容器的内部空间。为了避免存在气隙，可以从介电层的表面移除适量的材料，并且可以将电极放置在曾被移除的材料占据的空间中。参见图13B，示出了具有移除材料的介电层1360的侧视图。在图13C中，电极1350被示出为放置在层1360的空间中，其提供跨介电层1360的基本上平坦或平面的表面。该配置允许附加的介电层(未示出)与层1360的具有设置的电极1350的顶表面耦合而不会在介电层之间产生任何开放空气空间。
在某些实施方案中，本文所述的电极可包括电极主体中的孔或开口。孔的确切形状、大小、几何形状和数量可以变化。在某些情况下，孔的存在可用于减小电容器总体重量。根据需要，开口或孔可以由空气或介电材料占据。参见图14，电极1410被示出为包括第一孔1422和第二孔1424。孔的放置方式并不重要，并且孔的数量和放置方式可以在同一电容器内的电极之间有所不同。例如，一个或多个电极可包括至少一个孔，而其他电极可以是实心的并且没有孔。孔通常在组装电容器之前存在，但是如果需要，则它们可以在组装后通过钻孔或机加工操作添加。
在某些情况下，本文所述的电容器可以存在于RF发生器的反馈电路中，该RF发生器被配置成耦合到多极组件的一个或多个杆。存在于反馈电路中的电容器的确切配置可以变化，并且电容器可包括两个、三个、四个或更多个整体材料电极，并且可以根据需要是无屏蔽或自屏蔽的。
包括如本文所述的电容器的某些具体实例在下文进行了更详细的论述。
实例1
通过将低CTE Invar 36合金电极(CTE<1ppm/℃)夹在低CTE石英介电层(CTE<1.0ppm/℃)之间来制备自屏蔽四电极电容器。所得电容器的照片示于图15中。在每个介电层的外边缘处使用低CTE环氧树脂材料将介电层彼此联接。在电极下方或下方区域之间不存在环氧树脂材料。外部电极的电极端子存在于电容器的一侧上，并且内部电极的电极端子存在于电容器的相对侧上。紧凑的设计允许插入放置，无需任何特殊的盒子或外壳来屏蔽电容器。来自内部电极的灵敏低电压信号被外部电极的高电压信号屏蔽。
实例2
测试实例1的电容器的稳定性。电容器作为存在于10kV峰间高电压RF发生器中的反馈回路(如图9所示)的一部分存在。RF发生器用于驱动质谱仪器的四极滤质器。表1示出了RF发生器输出的测量漂移，这主要归功于反馈网络中自屏蔽电容的漂移加上RF发生器中其余电路部件的微小漂移，并且表2示出了使用陶瓷电容器(陶瓷NP0电容器)时测得的漂移。
表1
Figure BDA0002071542260000451
表2
Figure BDA0002071542260000452
与使用传统陶瓷电容器(陶瓷NP0)时的漂移(表2)相比，当使用实例1的自屏蔽电容器时(表1)，RF发生器随温度变化的漂移要低得多(约低10倍)。结果与自屏蔽电容器一致，从而提供更稳定的输出作为温度变化的函数。
在介绍本文所公开的实例的元件时，冠词“一(a)”、“一(an)”、“该”和“所述”意在表示存在这种元件的一个或多个。术语“包括(comprising)”、“包括(including)”和“具有”意在是开放式的，并且表示除了所列元件以外可以存在附加元件。鉴于本公开的有益效果，本领域的普通技术人员将认识到，实例的各种部件在其他实例中可以互换或由各种部件取代。
虽然上文已经描述了某些方面、实例和实施方案，但是鉴于本公开的有益效果，本领域的普通技术人员将认识到，对所公开的示例性方面、实例和实施方案的添加、取代、修改和更改都是可能的。

Claims (18)

1.一种电容器，其包括：
第一介电层，所述第一介电层包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数；
包括整体固体材料的第一电极层，其中所述第一电极层包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数；
第二介电层，其中所述第一电极层位于所述第一介电层与所述第二介电层之间，其中所述第二介电层包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数；
第二电极层，所述第二电极层通过所述第二介电层在空间上与所述第一电极层分开，并且包括整体固体材料，其中所述第二电极层包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数；以及
第三介电层，其中所述第二电极层位于所述第二介电层与所述第三介电层之间，并且其中所述第一介电层、所述第二介电层和所述第三介电层中的每一者的所述热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小；
第三电极层，所述第三电极层通过第三介电层在空间上与第二电极层分开，并且包括整体固体材料，其中所述第三电极层包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数；
第四介电层，其中所述第三电极层位于所述第三介电层与所述第二介电层之间，并且其中所述第四介电层的所述热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小；
第四电极层，所述第四电极层通过第四介电层在空间上与第三电极层分开，并且包括整体固体材料，其中所述第四电极层包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数；和
第五介电层，其中所述第四电极层位于所述第四介电层与所述第五介电层之间，并且其中所述第五介电层的所述热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小；
其中第一、第二、第三和第四电极层在没有粘合剂的情况下机械地保持在相邻的介电层之间，其中第一电极层和第四电极层被定位成屏蔽所述第二电极层和第三电极层免受杂散电容能量的影响，其中相邻的介电层使用热膨胀系数为15ppm/摄氏度或更小的环氧树脂材料在外边缘彼此联接，以将电容器保持在一起，
其中第二电极层和第三电极层中的每一者的电极端子存在于电容器的第一侧上以通过电容器第一侧上的端子将第二电极层和第三电极层电耦合到反馈电路，并且
其中第一电极层和第四电极层中的每一者的电极端子存在于电容器的第二侧上以通过电容器第二侧上的端子将第一电极层和第四电极层电耦合到反馈电路。
2.根据权利要求1所述的电容器，其中所述第一电极层的所述整体固体材料不同于所述第二电极层的所述整体固体材料。
3.根据权利要求1所述的电容器，其中所述第一电极层在没有粘合剂的情况下机械地保持在所述第一介电层与所述第二介电层之间。
4.根据权利要求3所述的电容器，其中所述第二电极层在没有粘合剂的情况下机械地保持在所述第二介电层与所述第三介电层之间。
5.根据权利要求1所述的电容器，其还包括设置在所述第一介电层与所述第二介电层之间而不接触所述第一电极层的第一粘合剂，其中所述第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
6.根据权利要求5所述的电容器，其还包括设置在所述第二介电层与所述第三介电层之间而不接触所述第二电极层的第二粘合剂，其中所述第二粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
7.根据权利要求1所述的电容器，其还包括设置在所述第一介电层与所述第二介电层之间并接触所述第一电极层的端子部分的第一粘合剂，其中所述第一粘合剂包括15ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
8.根据权利要求1所述的电容器，其中所述第一电极层和所述第二电极层中的每一者的所述整体固体材料包括金属合金。
9.根据权利要求8所述的电容器，其中所述金属合金包括5ppm/摄氏度或更小的热膨胀系数。
10.根据权利要求9所述的电容器，其中所述第一介电层、所述第二介电层和所述第三介电层中的至少一者中的介电材料不同于其他介电层中的一者中的介电材料。
11.根据权利要求9所述的电容器，其中所述第一介电层和所述第二介电层包括相同的介电材料。
12.根据权利要求9所述的电容器，其中所述第一介电层、所述第二介电层、所述第三介电层、所述第四介电层和所述第五介电层包括相同的介电材料。
13.根据权利要求12所述的电容器，其中所述第一介电层、所述第二介电层、所述第三介电层、所述第四介电层和所述第五介电层的所述介电材料包括热膨胀系数为5ppm/摄氏度或更小的石英。
14.根据权利要求1所述的电容器，其中所述第一电极层和所述第二电极层在没有任何膜的情况下进行构造和布置。
15.根据权利要求1所述的电容器，其中所述第一介电层的至少一个边缘熔合到所述第二介电层的边缘，以将所述第一电极保持在所述第一介电层与所述第二介电层之间。
16.根据权利要求15所述的电容器，其中所述第二介电层的至少一个边缘熔合到所述第三介电层的边缘，以将所述第二电极保持在所述第二介电层与所述第三介电层之间。
17.根据权利要求1所述的电容器，其中所述第二介电层的所述热膨胀系数与所述第一电极的所述整体材料的所述热膨胀系数相同，并且与所述第二电极的所述整体材料的所述热膨胀系数相同。
18.一种滤质器，其包括：
多极组件，所述多极组件包括第一极、第二极、第三极和第四极；
射频发生器，所述射频发生器电耦合到所述多极组件的所述第一极、所述第二极、所述第三极和所述第四极中的每一者，以向所述第一极、所述第二极、所述第三极和所述第四极中的每一者提供射频电压，所述射频发生器包括具有根据权利要求1所述的电容器的反馈电路。
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