CN111971778B - 离轴电离装置和系统 - Google Patents

Abstract

描述了一种包括腔室和电子收集极的离子源。在一种配置中，所述腔室包括样品入口和离子出口。所述腔室还可以包括电子入口，所述电子入口被配置为从电子源接收电子。所述电子收集极可以与所述电子入口相对地布置。所述腔室可以被配置为沿着其中所述腔室横向于在所述气体入口和所述离子出口之间的路径的路径引导来自所述电子源的电子束。所述腔室可以包括离子导向器，所述离子导向器包括偏离所述离子出口的轴线的导向轴线。

Description

离轴电离装置和系统

优先权申请

本申请要求2017年9月29日提交的美国临时申请号62/565,658的优先权和权益，该临时申请的全部公开内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本申请涉及可以电离一个或多个样品的系统和装置。更具体地，描述了可以使用电子碰撞电离和/或化学电离提供离子的离子源的某些配置。

背景技术

常规质谱技术依赖于分析物离子的形成以进行分析。众多电离技术-诸如电喷雾电离、化学电离以及电子碰撞电离技术是已知的。然而，现有的技术往往缺乏灵活性。

发明内容

本文描述了离子源和使用其的系统的某些方面、配置、特征和实施方案。

在一个方面中，一种离子源包括腔室和电子源。在一些示例中，所述腔室包括样品入口，所述样品入口被配置为接收包括分析物的样品，所述腔室还包括离子出口，所述离子出口被配置为从所述腔室提供离子。在某些配置中，所述电子源可以包括导电螺旋线圈，所述导电螺旋线圈被配置为提供使电子加速进入所述腔室中的磁场。在某些实施方案中，所述腔室还包括电子入口和与所述电子入口相对的电子收集极。在一些实例中，所述电子收集极和所述电子入口被布置成通过所述电子入口并沿着横向于在所述腔室的所述样品入口和所述离子出口之间的路径的路径引导来自所述电子源的电子束。

在某些实施方案中，所述样品入口可以大致与所述离子出口相对地进行定位。在其他实施方案中，所述样品入口可以被配置为接收来自气相色谱仪的样品。在一些示例中，所述电子源包括在所述离子出口处的透镜，例如，透镜被配置为使来自所述离子源的离子聚焦。在一些实施方案中，所述腔室还包括电荷板，所述电荷板被配置为使所述腔室中的离子加速。在其他示例中，所述腔室包括沿着所述腔室的一侧间隔开的至少两个分离的电子入口。在一些示例中，所述腔室包括第二样品入口，所述第二样品入口被配置为接收第二分析物源。

在某些实施方案中，所述腔室还包括气体入口，所述气体入口被配置为与被导入所述腔室中的所述第二样品同轴地提供气体。在一些示例中，所述气体入口被配置为提供反应气体以与所述腔室中的分析物反应。在其他示例中，所述气体入口被配置为提供轰击气体。

在另一个方面中，一种离子源包括第一和第二相对的腔室。在一个配置中，所述第一和第二相对的腔室中的每一个包括样品入口，所述样品入口各自被配置为接收包括分析物的样品。所述第一和第二相对的腔室中的每一个还可以包括离子出口。在一些示例中，所述第一和第二相对的腔室中的每一个还包括电子入口，所述电子入口被配置为从第一和第二电子源中的相应的一个接收电子。所述离子源还可以包括所述第一和第二相对的腔室所共有的以及与所述第一和第二腔室中的每一个的所述电子入口相对布置的电子收集极。在一些实例中，所述电子收集极被布置成沿着横向于在每个腔室的所述样品入口和每个腔室的所述离子出口之间的路径的路径引导来自所述第一和第二电子源中的每一个的电子束。

在一些实施方案中，所述第一和第二相对的腔室中的每一个的所述离子出口将离子提供给流体联接到所述离子源的质量分析器。在其他实施方案中，所述第一和第二相对的腔室中的每一个的所述离子出口将离子提供给定位在所述质量分析器和所述离子源之间的第一多极离子导向器。在某些示例中，所述第一多极离子导向器包括多个倾斜杆。在其他示例中，所述多个倾斜杆中的每一个具有沿着其长度变化的横截面。

在一些示例中，所述第一和第二腔室中的每一个包括在其离子出口处的聚焦透镜。在其他实施方案中，所述样品是从气相色谱仪接收的。在一些示例中，所述电子源包括导电螺旋线圈，所述导电螺旋线圈包括纵向轴线，电子沿着所述纵向轴线由磁场加速。在某些实施方案中，所述腔室还包括电荷板，所述电荷板被配置为使所述腔室中的离子加速。

在其他示例中，所述第二相对的腔室被配置为接收气体以与所述样品中的所述分析物相互作用。在某些示例中，所述气体被选择为反应气体。在其他示例中，所述气体被选择为轰击所述分析物。在一些实施方案中，所述离子源包括电压源，所述电压源被配置为向所述电子收集极提供在0和250V之间的电位。

在另一个方面中，一种离子源包括腔室、电子收集极和离子导向器。在某些配置中，所述腔室包括样品入口，所述样品入口被配置为接收包括分析物的样品。所述腔室可以包括离子出口，其被配置为沿着出口轴线提供离子。所述腔室可以包括电子入口，其被配置为从电子源接收电子。在一些示例中，所述电子收集极可以与所述电子入口相对布置并且被布置成沿着其中所述腔室横向于在所述样品入口和所述离子出口之间的路径的路径引导来自所述电子源的电子束。在某些示例中，所述离子导向器包括偏离所述出口轴线的导向轴线。在一些实施方案中，所述离子导向器可以被配置为将沿着所述出口轴线提供的离子导向至所述离子导向轴线。

在某些实施方案中，所述离子源可以包括第二腔室，其包括被配置为接收包括分析物的样品的第二样品入口并且包括与所述第二样品入口相对的第二离子出口。在一些示例中，所述第二腔室被配置为沿着偏离所述出口轴线且偏离所述离子导向轴线的第二出口轴线提供离子。在其他示例中，所述第二腔室还包括被配置为从电子源接收电子的第二电子入口并且包括与所述第二电子入口相对布置的第二电子收集极。在一些示例中，所述第二腔室被布置成沿着在所述第二腔室内的横向于在所述第二样品入口和所述第二出口轴线之间的路径的路径引导来自所述第二电子源的电子束。在其他示例中，所述离子导向器还被配置为将沿着所述第二出口轴线提供的离子导向至所述离子导向轴线。

在一些示例中，所述离子导向器包括围绕所述离子导向轴线以多极布置的多个杆。在其他示例中，所述杆中的每一个相对于所述离子导向轴线倾斜。在某些实施方案中，所述电子源包括导电螺旋线圈，所述导电螺旋线圈包括纵向轴线，电子沿着所述纵向轴线由磁场加速。在一些实施方案中，所述腔室还包括电荷板，所述电荷板被配置为使所述腔室中的离子加速。

在另外的示例中，所述离子源可以包括额外的离子腔室，所述额外的离子腔室被配置为沿着偏离所述第一出口轴线、所述第二出口轴线和所述离子导向轴线的轴线提供第三电离分析物源。在一些实施方案中，所述额外的离子腔室被配置为使用电子电离或化学电离或两者来提供所述第三电离分析物源。在其他示例中，所述额外的离子腔室包括电喷雾电离器、大气压化学电离器和大气压光电离器中的一个。

在另一个方面中，一种质谱仪包括样品导入装置、离子源、质量分析器和检测器。在一些实施方案中，如本文所述的离子源可以流体联接到所述样品导入装置。在其他实施方案中，所述质量分析器可以流体联接到所述离子源。在另外的示例中，检测器可以流体联接到所述质量分析器。在一些实例中，所述质谱仪可以包括电联接到所述部件中的一个或多个(例如所述离子源)的处理器。

下面更详细地描述了额外的方面、实施方案、示例和特征。

附图说明

参考附图描述了某些配置以说明本文所述技术的具有新颖性和创造性的特征中的一些，其中：

图1是根据一些示例的组合电子电离/化学电离源的示意性框图；

图2是图1的电离源的电子加速器的示意性框图；

图3是根据某些实施方案的电子电离(或化学电离)源的另一个框图；

图4是根据某些实施方案的电子电离(或化学电离)源的另外的图示；以及

图5是根据一些实施方案的质谱仪系统的框图。

具体实施方式

图1示出了示例离子源10，其可以用于经由电子碰撞电离、化学电离或两者产生电离分析物。如图所示，离子源10包括外壳体18，其限定了双电离腔室12。双电离腔室12包括第一腔室14和第二腔室16，其彼此竖直偏离并且相对于电离器的出口轴线20偏离。

壳体18的形状可以是大致矩形(具有正方形或矩形的面)或圆柱形，其由诸如金属或合金等的一般导电材料形成。壳体18的示例尺寸可以在约10mm和200mm之间。在一个实施方案中，壳体18的尺寸可以是24.5mm x 12mm x 25.4mm在替代实施方案中，壳体18可以具有其他的形状-例如，关于平面对称-并且可以是正圆柱形(带有圆形、椭圆形、矩形或其他形状的底座)、球形等。

如将变得清楚的，第一腔室14非常适合于电子碰撞电离，而腔室16则非常适合于化学电离，

第一腔室14包括分析物入口30以及一个或多个样品出口32(单独地且共同地称为出口32)，以传输位于第一腔室14和壳体18的大致相对侧上的分析物离子。

分析物入口30，例如流体联接到气相色谱装置或系统的入口可以由合适的分析物源进行供给-例如，以气态形式。分析物可以例如从气相色谱仪进行供给。色谱仪或其他分离装置并不是严格必需的，然而其通常可用于消除不期望的背景以及用于在时间上分离感兴趣的分析物。分析物可以替代地在流量和/或压力调节的进入的环境空气中进行导入，或样品可以直接使用注射器或其他手动样品导入装置进行导入。

分析物从第一腔室14的一侧上的入口30行进到相对侧并且沿着其路径进行电离。

具有施加到其的电压的带电元件36，例如，离子排斥极，可以在第一腔室14内的电离分析物朝向样品出口32行进时使其加速。带电元件36可以具有任何合适的几何形状。在一个实施方案中，带电元件36可以是空心圆柱体-具有例如为2.2mm的外径和4至8mm的长度-其中圆柱体的轴线是朝向样品出口32取向的，其定位成使得分析物在进入第一腔室14时行进通过带电元件36。可以向带电元件36施加合适的电压。例如，可以施加约-400至+400V的电压。

一个或多个电子入口34在腔室14的另一个第三侧上，并且允许沿着大致横向于在分析物入口30和样品出口32之间的路径的路径导入电子。当分析物从入口30传到样品出口32时，经由入口34导入的电子可以轰击分析物。用于使电子束进给到电子入口34的示例电子源和加速器在图2中进行了描绘并且在下面进行了描述。电子入口34可以充当聚焦透镜以用于导入电子。为此，电子入口34可以在可以与腔室14的其余部分电隔离的导电板或其一部分中形成。电子入口34可以被定位成允许由每一个生成的电子通过。合适的电压-例如在0至+400V的范围内的可以施加到板，或板可以接地。

电子收集极50位于相对的电子入口34处并且可以有助于使电子加速和转向。电子收集极50可以采取在腔室14内的导电板的形式，其具有施加到其的电压。合适的电压可以施加到收集极50。可以施加在描绘的实施方案的在0至250伏之间的电压。

如将理解的，对分析物的电子轰击有助于(或导致)其电离。

分析物出口32形成于限定第一聚焦透镜60的第一腔室14的壁中。聚焦透镜60可以形成为在与腔室14的其余部分隔离的壁的电隔离部分中的开口。再次地，适当的电压可以施加到聚焦透镜60以有助于通过透镜60提取分析物。再次地，示例电压可能在-400至+400V的范围内。

聚焦透镜60使离开的电离分析物分子沿着正交于聚焦透镜60的壁的出口轴线以大体一致的速度并且在聚焦透镜的中心60处离开第一腔室14。

合适的压力和流态也可以有助于分析物的流动。例如，源于合适的气相色谱源的流速可以是1至3atm cc/min。第一腔室14内的压力可以在10^-6至10^-3托的范围内。

第二腔室16包括分析物入口40和电离样品出口42，其位于第二腔室16的大致相对侧上。样品出口42可以是众多的，并且可以布置在已被机加工成充当出口透镜19的壳体18的壁内。

分析物入口40可以由合适的分析物源进行供给-例如，以气态形式。分析物可以例如再次从气相色谱仪进行供给。再次地，色谱仪或其他分离装置并不是严格必需的，然而其通常可用于消除不期望的背景以及用于在时间上分离感兴趣的分析物。分析物可以替代地在流量和/或压力调节的进入的环境空气中导入第二腔室16中，或样品可以直接使用注射器或其他手动样品导入装置进行导入。

分析物入口40还可以允许导入第二气体，第二气体可以与导入的分析物相互作用和反应以在第二腔室16内导致化学电离。第二气体可以是轰击气体或反应气体。例如，可以与导入的分析物同轴地导入第二气体。如将理解的，合适的第二气体可以以其他方式导入第二腔室16中，例如，经由紧邻分析物入口40或腔室16壁上的其他地方的另外的气体入口(未示出)进行。

第二气体可以与分析物气体产生化学反应(从而充当反应气体)，或简单地物理轰击分析物气体(从而充当轰击气体)。

在腔室16内的化学电离中，可以经由(中性)分析物分子与从导入的反应气体生成的离子的碰撞而产生离子。示例化学反应气体是CH₄、NH₃和异丁烷。反应气体通常是远过量于目标分析物而导入的，使得入射电子优先电离反应气体。一旦反应气体被电离，则可能出现多种与目标分析物的化学反应，诸如质子化[M+XH⁺→M-H⁺+X]、夺氢化物作用[MH+X⁺→M⁺+XH]、加合物形成[M+X⁺→M-X⁺]、电荷交换[M+X⁺→M⁺+X]。M、MH代表分析物，而XH⁺、X⁺则是从反应气体获得的种类。

轰击气体可以是稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙)，惰性气体诸如N₂，或简单的双原子气体诸如NO、CO。如果使用轰击气体，则电离轰击气体，并且随后将其选择性地用于依赖于相对电离能：X+e^-→X⁺(轰击气体的电离)电离分析物。X⁺+M→M⁺+X(如果分析物M的电离能<轰击气体X的电离能)来电离分析物。否则，则没有反应。不同轰击气体具有不同的固有的电离能。

分析物和反应/轰击气体从第一腔室16的一侧上的入口40行进到相对侧并且沿着其路径进行电离。再次地，具有施加到其的电压的带电元件46可以在第二腔室16内的电离分析物和第二气体朝向样品出口42行进时使其加速。

如现在将要理解的是，第二腔室16内的压力可以大于第一腔室14内的，这是因为第二腔室16用于化学电离，而第一腔室14则用于电子碰撞电离。腔室14内的典型压力可以保持在10^-6至10^-4托。

例如，源于合适的气相色谱源至腔室16的流速可以是1至3atmcc/min。第二腔室16内的压力可以在0.1至1.0托的范围内。

在腔室14和16内的压力可以通过针对有效的泵送速度平衡源于GC入口以及任何辅助气体入口(未示出)的入口流量来进行保持。在离子导向区域中的最大可实现的泵送速度将通过与分析器的下游压力区域相关联的真空泵或真空泵级的容量来确定，但也可以通过为每个腔室选择出射透镜中更小和/或更少的孔来进行节流。

第二腔室16的出口42的几何形状至少部分地确定第二腔室16内的典型压力。出口42的不同的总出口孔大小因此可以维持腔室16内的较高压力。对于圆形孔而言，出口42的示例直径可以在0.5mm和5mm之间，或是对于不同形状的或多个孔而言是相等的。

在一些示例中，带电元件46，如带电元件36，还可以形成为空心圆柱体，其具有2.2mm的外径和4至8mm的长度，其中圆柱体的轴线是朝向样品出口42取向的，其定位成使得分析物在进入第二腔室16时行进通过带电元件46。所施加的电压可以在-400至+400V的范围内。

一个或多个电子入口44在第二腔室16的另一个第三侧上，并且允许沿着大致横向于在分析物入口40和样品出口42之间的路径的路径导入电子。导入的电子可以在导入腔室16之前并且在腔室16内加速，以及因此在其从入口40传到出口42时轰击分析物(以及导入的反应/轰击气体)。电子轰击可以有助于电离分析物和反应/轰击气体，并且因此有助于通过电子轰击来电离分析物以及化学电离经由入口16导入的分析物。

电子收集极50也位于相对的电子入口44处并且可以有助于使电子转向。电子收集极50可以形成为导电板，其具有施加到其的电压。在所描绘的实施方案中，电子收集极50是两个腔室14和16所共有的并且可以例如与每个腔室14/16的内部端壁共同延伸。如上面所讨论的，适当的电压可以施加到电子收集极50以吸引和加速在其从电子入口至收集极50的路径上的电子。例如，可以施加0至250V DC的电压。如果需要的话，腔室14、16中的每一个可以包括其自己的相应电子收集极。

电子可以经由包括电子加速器100的电子源分别导入第一腔室14和第二腔室16的电子入口34、44。在所描绘的实施方案中，每个腔室14和16从四个电子源/加速器100接收电子。

示例电子加速器100在图2中进行了描绘，并且采用围绕大致平行于电子在腔室14、16内的行进轴线的轴线缠绕的导电螺旋线圈102的形式。线圈102可以缠绕以形成约毫米大小(例如，0.5至3mm，在一个实施方案中，为约1mm)的孔隙104，并且其缠绕密度为每cm约10匝。如将理解的，任何施加到线圈102的电流转而生成大致沿着轴线104的磁场。线圈102的串联电阻或固有电阻可以限制流入线圈102的电流。磁场的大小可以以普通技术人员所理解的方式通过提供给线圈102的电流来控制。来自电子源(未示出)的电子沿着轴线104导入并且聚焦为电子束，其在将电子导入腔室14的电子入口34、腔室16的电子入口44之前由磁场加速。加速电子因此可以以初始良好限定的速度进入腔室14/16，以与从入口30/40穿越到出口32/42的分析物(和反应气体)碰撞。

如将理解的，加速器100可以经由洛伦兹力-F＝qvXB来加速电子，其中F、v和B表示由线圈102生成的磁场的电子速度矢量和磁场矢量。它们的矢量叉积(由电子电荷缩放)确定在电子上的力。合力F垂直于带有电荷q的颗粒的速度v和磁场矢量B两者。因此，电子的速度被约束于沿着轴线104的方向或以充当向心力的F围绕线圈102的轴线104的圆形运动。线圈102将围绕直的轴线缠绕。然而，其他的几何形状(其中线圈102是围绕非线性的轴线缠绕的)也许是可能的-线圈102可以，例如，围绕圆弧、曲线等缠绕。

再次参考图1，出口42，如出口32，形成在限定第二聚焦透镜62的壁中，以用于使离开第二腔室16的分析物聚焦。合适的电压可以施加到壁，以有助于离子提取。出口42和出口32彼此离轴的且偏离轴线20。

在腔室18的外壁的下游处形成了共有的提取透镜52。提取透镜52可以具有椭圆形开口，其可以具有约7mm x 17mm的尺寸。提取透镜52再次地与腔室18电隔离-例如，经由陶瓷绝缘体进行，并且可以施加合适的电压。如现在应该清楚的，带电元件36、46、出口透镜60和/或提取透镜52用来导向分析物/离子越过腔室18。即，分析物是由电子束电离的且然后通过向这些元件施加合适的电压来朝向出口进行引导。值得注意的是，腔室14位于下游分析器轴线20的上方，而腔室16则低于轴线20。离开腔室14、16的离子因此离轴离开(即，不在轴线20上)。

在某些配置中，合适的离子导向器可以将离子从其出口轴线带到轴线20上。在所描绘的实施方案中，两个出口(即，腔室14和16的)是离轴的(即，偏离轴线20)或偏离轴线20。在其他实施方案中，单个电离源可以离轴地释放离子，如在图3和图4中的每一个中示出的。在其他实施方案中，三个或更多个电离源可以离轴地释放离子，其都要由合适的离子导向器沿着轴线20带来。例如，第三电子碰撞、化学电离器、电喷雾电离器；大气压化学电离器(APCI)和大气压光电离器(APPI)可以使用如本领域已知的适当的泵送和离子传输来离轴提供。

在某些示例中，若干导向杆80a、80b(其单独地且共同地称为导向杆80)定位在轴线20周围，以沿着导向轴线提供离子容纳和传输。射频电压可以施加到相对的杆对以有助于离子容纳，如本领域已知的。所使用的导向杆的确切形状和配置可以变化，并且说明性形状包括但不限于直杆、倾斜杆、分段杆以及具有减小的半径的分段杆。导向杆可以成二、三、四以及更高阶的对。导向杆可以是锥形的、倾斜的以及锥形和倾斜的，以集中在轴线上的离子。导向杆可以是带有施加到板，而不是杆的RF电压的离子漏斗。导向杆可以以减小的ro进行分段。导向杆可以成二、三、四以及更高阶的对。例如，集中的离子导向器在美国专利号7,569,811('811专利)中进行了详述，该专利的内容通过引用并入本文。在图1中仅可见两个杆80a、80b以用于说明目的。然而，杆80a、80b通常是围绕轴线20以多极(例如，四极)布置的。杆80a、80b是以多极布置进行布置的并且将容纳场施加到杆80a、80b中的每一个以在紧邻轴线20的容纳区域内包含离子，如在'811专利中详述的。

可以替代地使用其他的杆的几何形状。例如，可以采用带有沿着其中心轴线的圆形横截面的杆。同样地，可以采用以倾斜角度布置的带有正方形或矩形横截面的杆。用于从腔室14、16释放的离子的其他的杆的几何形状大致沿着其出口轴线至离子导向轴线20。

在一些实例中，杆80a、80b可以完全省略，其中离开腔室14、16的离子被提供到下游部件，如下面更详细说明的。

在使用中，腔室14和16可以同时或顺序地使用，从而允许腔室14内的电子碰撞电离，以及紧随其后的或甚至是同时的在腔室16内的化学电离。分析物可以经由入口30、40提供给腔室14、16中的每一个。离开腔室14的离子在轴线20上方离开，而离开腔室16的离子则在轴线20的相对侧上(即，在轴线20的下方)。聚焦透镜60、62和共有的聚焦透镜52通常使离开腔室14、16的离子聚焦并且主要用于在大致平行于轴线20的方向上“在下游”加速离子。这帮助将离子带入由杆80a、80b限定的离子导向器中。

在某些配置中，由杆80a、80b创建的容纳场转而朝向分析器轴线20引导离子并且围绕轴线20包含离子。此外，如在'811专利中描述的，杆80s、80b还可以大致沿着轴线20创建轴向场，以沿着轴线20传输电离分析物。

在某些示例中，腔室14和16可以容纳在由涡轮泵(未示出)泵送的真空腔室中，以产生期望的背景压力。杆80a、80b可以通过容纳在单独的加压壳体(未示出)中而加压，以进一步有助于沿着导向轴线20使离子集中或聚焦。轴向场可以用于驱动离子离开出口，如本领域中已知的。

将由本领域中的技术人员在考虑到本公开的益处的情况下选择用作聚焦结构以在轴线20上带来离子的其他离子导向器。例如，离子漏斗、透镜堆叠或截取锥全部可以用作离子导向器来在轴线20上带来离子。例如，离子漏斗、截取锥和多极离子导向器全部都在在陈等的《分析化学》，2015年，87，716-722(http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ ac503564cACS公开的源出版物)中进行讨论，其内容通过引用并入本文。一个或多个合适的电压源(未示出)可以用于向加速器100、电子收集极50和杆80s、80b施加需要的电流/电压。

在某些示例中，本文所描述的离子源可以在质谱仪中使用或与其一起使用。在图5中示出了质谱仪的框图。系统500包括样品导入装置510，其流体联接到离子源520，例如，如本文所述的离子源。离子源520流体联接到质量分析器530。尽管未示出，但是透镜元件、离子导向器、碰撞单元等可以存在于离子源520和质量分析器530之间。质量分析器530联接到检测器540。系统500可以使用处理器550进行控制，该处理器可以电联接到系统500的一个或多个部件。

在某些示例中，样品导入装置510可以被配置为感应喷雾器、非感应喷雾器或两者的混合体，同心、横流、夹带的V形凹槽并行路径、增强的并行路径、分散流或压电喷雾器、喷雾腔室、诸如气相色谱装置的色谱装置，或可以向离子源520提供样品的其他装置。

在一些示例中，质量分析器530可以采用一般取决于样品性质、期望的分辨率等的众多形式，并且示例性的质量分析器可以包括一个或多个杆组件，诸如，例如，四极或其他杆组件。在一些示例中，该质量分析器530可以是或可以包括飞行时间装置。在一些实例中，质量分析器530可以包括其自身的射频发生器。在某些示例中，质量分析器530可以是扫描质量分析器、磁扇形分析器(例如，用于单或双聚焦的MS装置中)、四极质量分析器、离子阱分析器(例如，回旋加速器、四极离子阱)、飞行时间分析器(例如，矩阵协助的激光解析电离飞行时间分析器)以及可以以不同的质荷比分离各种类的其他合适的质量分析器。如果需要的话，质量分析器530可以包括串联布置的两个或更多个不同的装置，例如，串联MS/MS装置或三重四极装置，以选择和/或识别从离子源520接收的离子。

在一些示例中，检测器540可以是可以与现有的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、涂覆的感光板、闪烁检测器、多通道板等，以及将由本领域的普通技术人员在考虑本公开的益处的情况下选择的其他合适的装置。

在某些实例中，处理器550通常包括微处理器和/或计算机以及合适的软件，以用于分析导入MS装置500的样品。一个或多个数据库可以由处理器550访问以确定导入MS装置500的种类的化学身份。本领域已知的其他合适的附加装置也可以与MS装置500一起使用，该附加装置包括但不限于自动进样器，诸如可从PerkinElmer Health Sciences,Inc商购的AS-90plus和AS-93plus自动进样器。考虑到本公开的益处，用本文所述的离子源改造现有的MS装置以及使用本文所述的离子源设计新的MS装置也在本领域的普通技术人员的能力范围内。

在一些实施方案中，处理器550存在于，例如，控制器中或作为独立的处理器，以针对使用离子源的各种模式的操作来控制和协调系统500的操作。为了这个目的，处理器可以电联接到离子源520，质量分析器530的部件，例如，一个或多个泵、一个或多个电压源、杆等以及包括在系统500中的任何其他电压源中的每一个。在某些配置中，处理器可以存在于一个或多个计算机系统和/或通用硬件电路(包括，例如，用于操作系统的微处理器和/或合适的软件)中，例如，以控制离子源、泵、质量分析器、检测器的电压。在一些示例中，系统500的任何一个或多个部件可以包括其自身相应的处理器、操作系统和其他特征以允许操作该部件。处理器可以与系统为一体或可以存在于电联接到系统的部件的一个或多个附属板、印刷电路板或计算机上。处理器通常电联接到一个或多个存储器单元以根据需要或期望从系统的其他部件接收数据以及允许调整各种系统参数。处理器可以是通用计算机的一部分，诸如基于Unix的那些、英特尔的PENTIUM型处理器、摩托罗拉的PowerPC、太阳的UltraSPARC、惠普的PA-RISC处理器或任何其他类型的处理器。任何类型的计算机系统中的一个或多个可以根据该技术的各个实施方案进行使用。此外，系统可以连接到单个计算机或可以分布在由通信网络附接的多个计算机中。应当理解，可以执行其他功能，包括网络通信，并且该技术不限于具有任何特定功能或功能组。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。计算机系统可以包括连接到一个或多个存储器装置，诸如磁盘驱动器、存储器或用于存储数据的其他装置的处理器。存储器通常用于在使用气体混合物以各种模式操作系统期间存储程序、校准和数据。计算机系统的部件可以由互连装置(其可以包括一个或多个总线(例如，集成在同一机器内的部件)和/或网络(例如，在驻留在单独的分立机器上的部件之间))联接。互连装置提供通信(例如，信号、数据、指令)以在系统的部件之间进行交换。计算机系统通常可以在处理时间，例如，几毫秒、几微秒或更小的时间内接收和/或发布命令，以允许快速控制系统500。例如，可以实现计算机控制，以控制在离子源520内的压力，提供给离子源520和/或透镜元件的压力等。处理器通常电联接到电源，其可以，例如是直流源、交流源、电池、燃料电池或其他电源或电源的组合。电源可以由系统的其他部件共享。系统还可以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)和一个或多个输出装置，例如，打印装置、显示屏、扬声器。此外，系统可以包含将计算机系统连接到通信网络的一个或多个通信接口(作为互连装置的补充或替代)。系统还可以包括合适的电路以转换从存在于系统中的各种电气装置接收的信号。这样的电路可以存在于印刷电路板上或可以存在于通过合适的接口，例如，串行ATA接口、ISA接口、PCI接口等或通过一个或多个无线接口，例如，蓝牙、Wi-Fi、近场通信或其他无线协议和/或接口电联接到印刷电路板的单独的板或装置上。

在某些实施方案中，在本文所述的系统中使用的存储系统包括计算机可读且可写的非易失性记录介质，在其中可以存储可以由程序使用以由处理器执行的代码或存储在介质上或中以由程序处理的信息。介质可以是，例如，可以是硬盘、固态驱动器或闪速存储器。通常，在操作中，处理器致使数据从非易失性记录介质读取到另一个存储器中，该存储器允许比介质更快地由处理器访问信息。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)。其可以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随后在完成处理之后将数据复制到介质中。多种机制是公知的用于管理在介质和集成电路存储器元件之间的数据移动，并且该技术不限于此。该技术也并不限于特定的存储器系统或存储系统。在某些实施方案中，系统还可以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)。可以在软件、硬件或固件或其任何组合中实施技术的各个方面。此外，这样的方法、行为、系统、系统元件及其部件可以实现为上述系统的部分或独立部件。虽然经由示例将特定的系统描述为可以实践该技术的各个方面的一种类型的系统，但应当理解，各个方面不限于在所述的系统上实现。各个方面可以在具有不同的架构或部件的一个或多个系统上实践。系统可以包括通用计算机系统，其可使用高级计算机编程语言编程。系统也可以使用专门编程的专用硬件实现。在系统中，处理器通常是可商购的处理器，诸如可从英特尔公司购得的公知的奔腾级处理器。许多其他的处理器也是可商购的。这样的处理器通常执行操作系统，其可以是，例如，可从微软公司购得的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，可从苹果购得的MAC OS X，例如，Snow Leopard、Lion、Mountain Lion或其他版本，可从太阳微系统购得的Solaris操作系统，或可从各种来源购得的UNIX或Linux操作系统。可以使用许多其他的操作系统，并且在某些实施方案中，一组简单的命令或指令可以充当操作系统。

在某些示例中，处理器和操作系统可以一起限定平台，可以为该平台编写高级编程语言的应用程序。应当理解，该技术不限于特定的系统平台、处理器、操作系统或网络。此外，对于本领域的技术人员来说应当显而易见的是，考虑到本公开的益处，本技术不限于特定的编程语言或计算机系统。此外，还应该理解，也可以使用其他适当的编程语言和其他适当的系统。在某些示例中，硬件或软件可以被配置为实现认知架构、神经网络或其他合适的实施方式。如果需要的话，计算机系统的一个或多个部分可以分布在联接到通信网络的一个或多个计算机系统上。这些计算机系统也可以是通用计算机系统。例如，各个方面可以分布在一个或多个计算机系统之间，该一个或多个计算机系统被配置为向一个或多个客户端计算机提供服务(例如，服务器)或执行总体任务作为分布系统的一部分。例如，各个方面可以在包括分布在根据各个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的客户端服务器和多层系统上执行。这些组件可以是可执行的、中间(例如，IL)或解释(例如，Java)代码，其使用通信协议(例如，TCP/IP)通过通信网络(例如，互联网)通信。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。

在一些实例中，各个实施方案可以使用面向对象的编程语言，诸如，例如，SQL、SmallTalk、Basic、Java、Javascript、PHP、C++、Ada、Python、iOS/Swift、Ruby on Rails或C#(C-Sharp)。也可以使用其他面向对象的编程语言。可替代地，可以使用功能、脚本和/或逻辑编程语言。各种配置可以在非编程环境(例如，以HTML、XML或其他格式创建的文件，当在浏览器程序的窗口中查看时，该文件呈现了图形用户界面(GUI)的各个方面或执行其他功能)中实现。某些配置可以实现为编程或非编程的元件或其任何组合。在一些实例中，系统可以包括远程接口，诸如存在于移动装置、平板计算机、膝上型计算机或能够通过有线或无线接口通信并且允许根据需要远程操作系统的其他便携式装置上的那些。

在介绍本文所公开的示例的要素时，冠词“一/一个”和“该/所述”意图表示有一个或多个所述要素。术语“包括”和“具有”意图是开放式的，且表示除了所列要素以外，可能还有额外要素。这可通过本领域的普通技术人员认识到，考虑到本公开的益处，示例的各种部件可以与其他示例中的各种部件互换或被其替代。

虽然上面已描述了某些方面、示例和实施方案，但本领域的普通技术人员将认识到，考虑到本公开的益处，添加、替换、修改和改变所公开的说明性方面、示例和实施方案是可能的。

Claims (20)

1.一种离子源，其包括：

腔室，所述腔室包括样品入口，所述样品入口被配置为接收包括分析物的样品，所述腔室还包括离子出口，所述离子出口被配置为从所述腔室提供离子，其中所述腔室的所述离子出口相对于电离器出口轴线偏离；以及

电子源，所述电子源包括导电螺旋线圈，所述导电螺旋线圈被配置为提供磁场，该磁场使电子作为加速的电子束沿着导电螺旋线圈的纵向轴线加速进入所述腔室，其中所述腔室还包括电子入口和与所述电子入口相对的电子收集极，其中所述电子收集极和所述电子入口被布置成通过所述电子入口并沿着横向于在所述腔室的所述样品入口和所述离子出口之间的路径的路径引导来自所述电子源的加速的电子束从而电离分析物沿着偏离所述电离器出口轴线的方向通过所述离子出口离开所述腔室。

2.如权利要求1所述的离子源，其中所述样品入口与所述离子出口位于所述腔室的相对侧。

3.如权利要求1所述的离子源，其中所述样品入口被配置为从气相色谱仪接收样品。

4.如权利要求1所述的离子源，其中所述电子源包括在所述离子出口处的透镜，其中所述透镜被配置为使来自所述离子源的离子聚焦。

5.如权利要求1所述的离子源，其中所述腔室还包括电荷板，所述电荷板被配置为使所述腔室中的离子加速。

6.如权利要求1所述的离子源，其中所述腔室包括沿着所述腔室的一侧间隔开的至少两个分离的电子入口。

7.如权利要求1所述的离子源，其中所述腔室包括第二样品入口，所述第二样品入口被配置为接收第二分析物源。

8.如权利要求7所述的离子源，其中所述腔室还包括气体入口，所述气体入口被配置为与被导入所述腔室中的所述第二样品同轴地提供气体。

9.如权利要求8所述的离子源，其中所述气体入口被配置为提供反应气体以与所述腔室中的分析物反应。

10.如权利要求8所述的离子源，其中所述气体入口被配置为提供轰击气体。

11.一种离子源，其包括：

第一和第二相对的腔室，所述第一和第二相对的腔室中的每一个包括样品入口，所述样品入口各自被配置为接收包括分析物的样品，其中所述第一和第二相对的腔室中的每一个还包括离子出口，其中所述第一和第二相对的腔室中的每一个还包括电子入口，所述电子入口被配置为从第一和第二电子源中的相应一个接收电子；以及

电子收集极，所述电子收集极是所述第一和第二相对的腔室所共有的并且与所述第一和第二腔室中的每一个的所述电子入口相对地布置，其中所述电子收集极被布置成沿着横向于在所述样品入口和所述离子出口之间的路径的路径引导来自所述第一和第二电子源中的每一个的电子束。

12.如权利要求11所述的离子源，其中所述第一和第二相对的腔室中的每一个的所述离子出口将离子提供给流体联接到所述离子源的质量分析器。

13.如权利要求12所述的离子源，其中所述第一和第二相对的腔室中的每一个的所述离子出口将离子提供给定位在所述质量分析器和所述离子源之间的第一多极离子导向器。

14.如权利要求13所述的离子源，其中所述第一多极离子导向器包括多个倾斜杆。

15.如权利要求14所述的离子源，其中所述多个倾斜杆中的每一个具有沿着其长度变化的横截面。

16.如权利要求11所述的离子源，其中所述第一和第二腔室中的每一个包括在其离子出口处的聚焦透镜。

17.如权利要求11所述的离子源，其中所述样品是从气相色谱仪接收的。

18.如权利要求11所述的离子源，其中所述电子源包括导电螺旋线圈，所述导电螺旋线圈包括纵向轴线，电子沿着所述纵向轴线由磁场加速。

19.如权利要求11所述的离子源，其中所述腔室还包括电荷板，所述电荷板被配置为使所述腔室中的离子加速。

20.如权利要求11所述的离子源，其中所述第二相对的腔室被配置为接收气体以与所述样品中的所述分析物相互作用。

Images