CN112438075A - 放电室以及使用放电室的电离装置、方法和系统 - Google Patents

Abstract

描述了等离子体放电室和包括等离子体放电室的等离子体电离源的某些配置。在一些示例中，所述放电室包括导电区域并且被配置来在所述放电室内维持等离子体放电。在其他示例中，所述放电室包括被配置来接收等离子体气体的至少一个入口和被配置来从所述放电室提供已电离的分析物的至少一个出口。还描述了使用所述放电室的系统和方法。

Description

放电室以及使用放电室的电离装置、方法和系统

优先权申请

本申请与2018年5月18日提交的美国临时申请号62/673,513相关并要求其优先权和权益，所述美国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

本文描述的技术涉及电离装置、方法和系统。更特别地，讨论了等离子体放电电离源以及使用等离子体放电电离源的系统和方法的一些配置。

背景技术

电离技术通常用于各种分析物的分析中。分析物的电离通常会导致广泛碎裂。

发明内容

本文描述了电离装置、方法和系统的某些方面、实施方案、配置和特征。

在一个方面中，提供了一种等离子体放电电离源。在某些配置中，所述电离源包括放电室，所述放电室被配置来电耦合到电源并且被配置来在所述放电室内维持等离子体放电，其中所述放电室包括被配置来接收等离子体气体的至少一个入口和被配置来从所述放电室提供已电离的分析物的至少一个出口。

在某些示例中，所述等离子体放电电离源还包括位于所述至少一个入口与所述至少一个出口之间的至少一个弯曲部，并且其中所述至少一个弯曲部被配置来减少通过所述至少一个出口离开所述放电室的亚稳原子以及自由电子和光子的数量。在一些实施方案中，所述至少一个弯曲部被配置为约90度的弯曲部。在其他实施方案中，所述等离子体放电电离源还包括第二弯曲部，所述第二弯曲部位于所述至少一个弯曲部的上游或位于所述至少一个弯曲部的下游。

在一些实例中，所述等离子体放电电离源还包括电耦合到所述放电室的第一电极，其中所述第一电极被配置来电耦合到所述电源。在其他示例中，所述第一电极位于所述放电室的所述至少一个入口内。在一些实施方案中，所述等离子体放电电离源还包括电耦合到所述放电室的第二电极。

在一些示例中，所述放电室包括一种或多种导电材料，例如，不锈钢、钨、镍铬合金、镍铬钼合金、钛、钛合金及其组合。

在某些实施方案中，所述入口被配置来同时接收所述等离子体气体和包括分析物的样品。在其他实施方案中，所述等离子体放电电离源还包括与所述入口分离的第二入口，其中所述第二入口被配置来将包括分析物的样品提供到所述放电室中。在一些示例中，所述放电室包括与所述至少一个入口相邻的第一部段、与所述至少一个出口相邻的第三部段以及位于所述第一部段与所述第三部段之间的第二部段。

在其他示例中，所述第三部段的平均内径大于所述第二部段的平均内径。在一些实施方案中，所述第二部段的平均内径大于所述第一部段的平均内径。

在其他实施方案中，所述放电室还包括被配置来接收第二等离子体气体的第二入口。在某些示例中，所述放电室被配置来在没有任何电感耦合的情况下维持所述等离子体放电。

在一些配置中，所述等离子体放电电离源还包括流体耦合到所述放电室的第二放电室，其中所述第二放电室包括位于所述第二放电室的入口部段与出口部段之间的至少一个弯曲部。在某些示例中，所述第二放电室的所述至少一个弯曲部包括与所述放电室的所述至少一个弯曲部不同的几何形状。

在某些示例中，所述等离子体放电电离源还包括电耦合到所述第二放电室的电极。在一些实施方案中，所述第二放电室被配置来利用不同于所述等离子体气体的第二等离子体气体来维持等离子体放电。在某些示例中，所述放电室可被配置来接收两种或更多种不同的等离子体气体，以使用所述不同的等离子体气体来选择性地使不同的分析物物质电离。

在另一个方面中，一种质谱仪系统包括等离子体放电电离源。所述等离子体放电电离源可包括被配置来电耦合到电源的放电室，其中所述放电室被配置来在所述放电室内维持等离子体放电，并且其中所述放电室包括被配置来接收等离子体气体的至少一个入口和被配置来从所述放电室提供已电离的分析物的至少一个出口。所述质谱仪系统可还包括质量分析器，所述质量分析器流体耦合到所述放电室的所述至少一个出口并且被配置来从所述放电室接收已电离的分析物。

在某些示例中，所述放电室还包括电耦合到所述放电室的第一电极，其中所述第一电极被配置来电耦合到所述电源。在一些示例中，所述放电室直接耦合到所述质量分析器的入口孔。

在其他示例中，所述质量分析器包括流体耦合到所述放电室的所述出口的至少一个四极组件。在一些实例中，所述质量分析器包括三重四极组件。在其他实例中，所述质谱仪系统包括位于所述放电室的所述出口与所述三重四极组件的入口之间的至少一个泵级。在一些示例中，所述三重四极组件的第一四极组件流体耦合到所述至少一个泵级，并且其中所述第一四极组件被配置为质量过滤器。在其他实例中，所述三重四极组件的第二四极组件流体耦合到所述第一四极组件，并且其中所述第二四极组件被配置为碰撞四极组件。在一些实施方案中，所述三重四极组件的第三四极组件流体耦合到所述第二四极组件，并且其中所述第三四极组件被配置为质量过滤器。

在一些示例中，所述质谱仪系统还包括流体耦合到所述第三四极组件的检测器。在某些实施方案中，所述质谱仪系统还包括电耦合到所述放电室的处理器，其中所述处理器被配置来向所述放电室提供第一电压以在所述放电室内维持所述等离子体放电。在一些示例中，所述处理器被配置来提供不同于所述第一电压的第二电压，以在所述放电室内维持所述等离子体放电。在一些配置中，所述处理器进一步被配置来向所述放电室提供所述等离子体气体。在某些实施方案中，所述处理器进一步被配置来向所述放电室提供不同于所述等离子体气体的第二等离子体气体。

在某些实施方案中，所述质谱仪的所述放电室可包括与所述至少一个入口相邻的第一部段、与所述至少一个出口相邻的第三部段以及位于所述第一部段与所述第三部段之间的第二部段。在其他实施方案中，所述第三部段的平均内径大于所述第二部段的平均内径，并且其中所述第二部段的平均内径大于所述第一部段的平均内径。

在一些示例中，所述质谱仪的所述放电室还包括位于所述至少一个入口与所述至少一个出口之间的至少一个弯曲部，并且其中所述至少一个弯曲部被配置来减少通过所述至少一个出口离开所述放电室的亚稳原子以及自由电子的数量。

在某些示例中，所述质谱仪系统还包括流体耦合到所述放电室的第二放电室，其中所述第二放电室包括位于所述第二放电室的入口部段与出口部段之间的至少一个弯曲部。

在一些实施方案中，所述质谱仪系统还包括流体耦合到所述放电室的所述至少一个入口的色谱系统。在某些示例中，所述色谱系统被配置为气相色谱系统或液相色谱系统。

在另一个方面中，一种方法包括：通过将分析物引入至在包括第一电极的放电室内维持的等离子体放电中来使所述分析物电离，其中所述放电室包括至少一个入口和至少一个出口，并且其中所述等离子体放电是通过在通过所述放电室的所述至少一个入口引入至所述放电室中的等离子体气体的存在下向所述第一电极提供电压而在所述放电室内维持。

在某些实施方案中，所述方法包括：将所述第一电极配置成位于所述放电室的所述至少一个入口内。在一些示例中，所述方法包括：向所述第一电极提供约+/-10伏至约+/-5000伏的直流电压。在其他示例中，所述方法包括：向所述第一电极提供约+/-20伏至约+/-3000伏的交流电压。在一些实例中，所述方法包括：向所述第一电极提供射频电流，其中所述射频的频率为约100Hz至约10MHz。本文提供的电压和频率仅仅是说明性的，鉴于本公开的益处，本领域普通技术人员将选择其他电压和频率。

在其他示例中，所述方法包括：在适于维持所述等离子体放电的压力下在所述放电室内维持所述等离子体放电，例如，一个示例可使用约10-3托至100托的压力。在一些实施方案中，所述方法包括：使用500sccm或更小的等离子体气体流速来提供所述等离子体放电，尽管也可使用除此示例性流速以外的流速。

在一些示例中，所述方法包括：将所述放电室配置成具有与所述至少一个入口相邻的第一部段、与所述至少一个出口相邻的第三部段以及位于所述第一部段与所述第三部段之间的第二部段，其中所述第三部段的平均内径大于所述第二部段的平均内径。

在某些示例中，所述方法包括：选择所述所提供的电压以促进产生所述已电离的分析物的母分析物离子，以允许使用母分析物离子质荷峰强度来对所述分析物进行定量。

在一些实施方案中，所述方法包括：监测提供给所述第一电极的电流，以确定所述等离子体放电是否在所述放电室内得以维持。在某些示例中，所述方法包括：使用光学传感器来确定所述等离子体放电是否在所述放电室内得以维持。

在一些配置中，所述等离子体气体可以是氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气、一氧化氮、氨气、氧气、空气、压缩空气、氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮和二氧化氮中的一者或多者。这些示例性等离子体气体仅仅作为示例提供，并且不意图排除也可使用的其他等离子体气体，例如稀土气体、稀土气体混合物等。

在某些示例中，所述方法包括：将所述分析物引入至所述放电室中，以使用第一等离子体气体来使所述所引入的分析物电离；在将第二分析物引入至所述放电室中之前，允许所述已电离的分析物通过所述至少一个出口离开所述放电室；以及将所述第二分析物引入至所述放电室中，以使用不同于所述第一等离子体气体的第二等离子体气体来使所述所引入的第二分析物电离。在一些实例中，所述方法包括：在将第三分析物引入至所述放电室中之前，允许所述已电离的第二分析物通过所述至少一个出口离开所述放电室；以及将所述第三分析物引入至所述放电室中，以使用不同于所述第一等离子体气体和所述第二等离子体气体的第三等离子体气体来使所述所引入的第三分析物电离。所述第一和第二等离子体气体中的每一者可以独立地是氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气、一氧化氮、氨气、氧气、空气、压缩空气、氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮和二氧化氮中的一者或多者。

在某些示例中，所述方法包括：将所述分析物引入至所述放电室中，以使用提供给至少一个电极的第一电压来使所述所引入的分析物电离；在将第二分析物引入至所述放电室中之前，允许所述已电离的分析物通过所述至少一个出口离开所述放电室；以及将所述第二分析物引入至所述放电室中，以使用不同于所述第一电压的第二电压来使所述所引入的第二分析物电离。在一些实施方案中，所述方法包括：在将第三分析物引入至所述放电室中之前，允许所述已电离的第二分析物通过所述至少一个出口离开所述放电室；以及将所述第三分析物引入至所述放电室中，以使用不同于所述第一电压和所述第二电压的第三电压来使所述所引入的第三分析物电离。在一些示例中，所述方法包括：在将所述第二分析物引入至所述放电室中之前，改变所述等离子体气体的组成。

在其他实施方案中，所述方法包括：将所述放电室配置成包括位于所述至少一个入口与所述至少一个出口之间的至少一个弯曲部。

在一些示例中，所述方法包括：将所述放电室耦合到第二放电室，其中所述第二放电室电耦合到第二电极，其中所述第二放电室包括至少一个入口和至少一个出口，并且其中等离子体放电是通过在等离子体气体的存在下向所述第二电极提供电压而在所述第二放电室内维持。在一些配置中，所述第二放电室可配置有位于所述第二放电室的所述至少一个入口与所述第二放电室的所述至少一个出口之间的至少一个弯曲部。本文描述的方法可用于在没有任何电感耦合的情况下在所述放电室中维持所述等离子体放电。

在附加方面中，提供了一种套件，所述套件包括：本文描述的等离子体放电电离源中的一个或多个；以及用于使用所述等离子体放电电离源来在所述放电室内提供等离子体放电的说明。

在另一个方面中，描述了一种促进分析物的电离的方法。在一些示例中，所述方法包括提供放电室，所述放电室被配置来在所述放电室内维持等离子体放电，所述放电室被配置来电耦合到至少一个电极，所述至少一个电极被配置来耦合到电源，所述放电室还包括至少一个入口和至少一个出口，并且其中所述放电室被配置来使用提供给所述至少一个电极的电压来在所述放电室内维持所述等离子体放电。

在附加方面中，一种促进分析物的电离的方法包括提供放电室，所述放电室被配置来在所述放电室内维持等离子体放电，其中所述放电室被配置来电耦合到至少一个电极，所述至少一个电极被配置来耦合到电源。所述放电室可还包括至少一个入口、至少一个出口、以及任选地位于所述至少一个入口与所述至少一个出口之间的至少一个弯曲部。所述放电室可被配置来使用提供给所述至少一个电极的电压来在所述放电室内维持所述等离子体放电。

在另一个方面中，一种对样品中的分析物进行定量的方法包括：测量在将所述分析物引入至通过使用500sccm或更小的等离子体气体流速在放电室内产生的等离子体放电中之后通过所述分析物的电离产生的母分析物离子的峰值强度。在一些示例中，所述等离子体气体可被选择以使用所述所产生的等离子体放电来增强所述母分析物离子的产生。

在附加方面中，一种使分析物电离以增强母分析物离子的产生的方法包括：将所述分析物引入至使用提供给放电室的等离子体气体和提供给所述放电室的电压而在所述放电室中维持的等离子体放电中。在一些配置中，所述等离子体放电可使用500sccm或更小的等离子体气体流量在所述放电室内维持。在一些实例中，所述等离子体放电包括约2000开尔文或更小的平均温度。

在另一个方面中，描述了一种等离子体放电，所述等离子体放电包括约2000开尔文或更小的平均温度。在一些实施方案中，所述等离子体放电可使用在等离子体气体流速为500sccm或更小的所提供等离子体气体的存在下提供给放电室的电压在所述放电室内维持。

在另一个方面中，提供了一种等离子体放电，其被配置来在不改变提供以维持所述等离子体放电的电压的情况下提供正和负分析物离子两者。

下文更详细地描述附加方面、配置、实施方案和示例。

附图说明

下文参考附图描述装置、系统和方法的某些特定配置，在附图中：

图1是根据某些示例的被配置来维持放电电离源的放电室或管的一个图示；

图2A是示出根据某些实施方案的位于放电室的入口内的电极的图示；

图2B是示出根据某些实施方案的位于放电室的入口内的电极和存在于放电室中的第二电极的图示；

图3A是示出根据一些实施方案的包括硬弯曲部的放电室的图示；

图3B是示出根据一些实施方案的包括软弯曲部的放电室的图示；

图4A是根据某些示例的包括两个弯曲部的放电室的图示；

图4B是根据一些示例的包括三个弯曲部的放电室的图示；

图4C是根据一些示例的包括不同配置的两个弯曲部的放电室的图示；

图5A是根据一些配置的包括两个入口的放电室的图示；

图5B是根据某些示例的包括两个入口的放电室的另一个图示；

图5C是根据一些示例的包括两个出口的放电室的图示；

图6A是根据一些示例的包括可变直径的直室的图示；

图6B是根据一些配置的包括可变直径的直室的另一个图示；

图6C是根据一些示例的具有可变直径的直室的图示；

图6D是根据某些实例的具有可变直径的弯曲室的图示；

图7A是根据一些示例的彼此耦合的两个放电室的图示；

图7B是根据一些示例的彼此耦合的两个放电室的另一个图示；

图7C是根据一些示例的并联的两个放电室的图示；

图8是根据一些示例的包括光学窗口的放电室的图示；

图9A是根据一些示例的流体耦合到放电室的气相色谱系统的图示；

图9B是根据一些示例的流体耦合到放电室的液相色谱系统的图示；

图10是根据某些示例的包括放电室的质谱系统的图示；

图11是根据一些示例的放电室的图示；

图12是根据一些示例的放电室的另一个图示；

图13是根据一些实施方案的流体耦合到三重四极组件的放电室的图示；

图14是根据一些示例的可使用电子电离获得并显示出极少前体离子的质谱；

图15A、图15B和图15C示出了根据某些实施方案的不同分子的质谱；并且

图16A和图16B示出了使用本文描述的放电室获得的质谱，并且图16C出于比较目的示出了与图14相同的质谱。

鉴于本公开的益处，本领域普通技术人员将认识到，放电室的长度、宽度和其他尺寸不必成比例。任一个区域的长度或宽度可变化或与任何其他区域的长度或宽度不同。此外，任一个区域的三维形状可与其他区域不同，并且不一定在所示出的二维图中进行描绘。

具体实施方式

本文描述了某些方法、装置和系统，所述方法、装置和系统涉及可更平缓地使一种或多种分析物电离的电离装置和系统。例如，常规电子电离(EI)源可使用非常高的能量，从而使分子经历广泛碎裂。分子广泛碎裂成子离子可导致不同分析物片段重叠，从而使得难以确定样品中的原始分子的身份和/或量。通过使用本文描述的方法和装置来选择电离装置和电离条件，可实现更软的电离以产生更多前体离子或母离子，例如没有广泛碎裂的完整分子离子。增强等级的前体离子的存在可提供某些属性，包括但不限于未知样品中的分子的更准确识别以及对未知样品中存在的每种分子的量进行定量时的提高的精度。

描述了各种放电“管”或室，以示出可用于提供更软的分子电离的许多不同配置中的一些。管的确切尺寸、材料和形状可变化。在一些示例中，管可以是“直”管，例如大体上同轴的而没有任何实质性弯曲部，而在其他实例中，管可以是弯曲的，例如包括一个或多个弯曲部。室或管的内径可根据需要从入口端到出口端增大或减小。此外，在室或管的一部分中的直径增大之后，管的另一个部分中的直径可减小。室或管可以是光学透明的、光学不透明的或包括一个或多个光学窗口以允许管内的等离子体放电的可视化。正和负离子都可使用室或管来产生，而无需更改提供以维持等离子体放电的电压。室或管可包括一个、两个或更多个入口和一个、两个或更多个出口。如下文更详细地指出，室或管的一个或多个部分可以是导电的，但整个室或管不必是导电的，并且室或管的不同导电部分可根据需要由非导电区域分离。放电室可被配置来例如通过向放电室的某一部分或与放电室一起使用的电极提供电压来使用电压和等离子体气体维持等离子体放电。例如，可在没有任何电感耦合的情况下维持等离子体放电。

在某些示例中并且参考图1，示出了包括主体105、入口110和出口115的直室或直管100。室100包括与入口110相邻的导电区域112和与出口115相邻的导电区域117。可向导电区域112提供电压，并且导电区域117可电耦合到接地。当通过入口110将等离子体气体引入至室100中时，可在室100内维持等离子体放电125。根据所使用的等离子体气体，放电125可产生亚稳原子和离子。当将分析物引入至室100中时，分析物分子可与电子、亚稳原子和离子碰撞，并例如通过电子撞击、潘宁电离(penning ionization)和/或电荷转移形成分析物离子。从入口110到出口115的等离子体气流可在室100中向下输送分析物离子，并避免由于与室100的侧面碰撞而造成的分析物离子损失。亚稳原子和自由电子可能会撞击壁、被重定向或使用其他方式去除，因此它们不会在任何实质程度上进入系统的下游部件。等离子体气体和分析物的电离电势之间的差异通常限定了电离的敏感性以及碎裂的程度。通过选择所使用的特定等离子体气体，可针对不同的分析物实现选择性电离。

在一些实施方案中并且参考图2A，可通过将电极电耦合到室的入口端来使放电室或管导电。放电室200包括导电的某一部分区域。电极210被示出为通过探针耦合到放电室200的入口202，所述探针可用于将电极210与放电室200电隔离。放电室200可电耦合到机壳接地或接地225。当在等离子体气体的存在下向电极210提供电压时，可在室200的某一部分内维持等离子体放电230。根据所提供的电压和/或所提供的等离子体气体，可调整或改变等离子体放电230的电离电势。这种调整提供了更受控的方式来使引入至室200中的分子电离，并且不同的分析物分子可被引入至由不同等离子体气体维持的等离子体放电中以改变从分析物分子产生的离子的总体类型和性质。电极的确切尺寸可根据入口的尺寸而变化。例如，可使用直径为约1mm至3mm的电极，尽管尺寸可根据放电室的尺寸而变小或变大。

在某些示例中并且参考图2B，放电管或室可包括两个或更多个单独的电极。放电室250包括第一电极260和与第一电极260在空间上分离的第二电极265。第二电极265可电耦合到接地，或可被提供来自电源的电压。在向第一电极260和第二电极265中的每一者提供电压的示例中，放电室本身可电耦合到接地。在一些示例中，室250可能不导电，并且第一电极260和第二电极265可用于维持等离子体放电275。提供给电极260、265的电压可相同或可不同，并且对于不同分析物可不同。相似地，当通过入口252将不同的等离子体气体引入至室250中时，可向电极260、265提供不同的电压。

在一些示例中，放电室或管可包括一个或多个弯曲部，所述弯曲部可增强对亚稳原子或自由电子或两者的去除。参考图3A，示出了包括第一区域312和第二区域314的放电室310。第一区域312中存在入口311，并且第二区域314中存在出口315。第二区域314的纵向轴线大体上正交于第一区域312的纵向轴线。图3A的室包括“硬弯曲部”，因为从第一区域312到第二区域314的过渡是突然的。根据分析物样品中存在的特定干扰物质，可能需要在放电管中包括硬弯曲部以增强对干扰物质的去除，因为一些干扰物质通常可采用从入口311开始的线性路径并撞击第二区域314的正交表面。对比之下，分析物离子可被夹带在流动的等离子体气体中并通过出口315离开室。在一些实施方案中，第一区域312的内径与第二区域314的内径可相同。在其他实施方案中，第一区域312的平均内径小于第二区域314的平均内径。在另外其他实例中，第一区域312的平均内径大于第二区域314的平均内径。所述区域312、314中的每一者的内径不必沿每个区域的长度恒定，而是必要时可变化。第一区域312和第二区域314中存在的材料也可相同或不同。区域312、314的整体形状也可相同或不同。此外，硬弯曲部区域的确切长度或其他尺寸可变化。尽管未示出，但一个或多个电极可与室310一起使用，例如，电压可被提供给电极并与室310一起使用，以在室310的某一部分中维持等离子体放电。根据与室310一起使用的其他部件，室310可以是导电的或不导电的。在电极与室310一起使用的情况下，电极通常定位成与第一区域312的入口相邻或相近，尽管不需要这种定位。

在某些实施方案中，放电室或管可包括软弯曲部而不是硬弯曲部。参考图3B，示出了包括第一区域352和第二区域354的放电室或管350。第一区域352中存在入口351，并且第二区域354中存在出口355。第二区域354的纵向轴线也大体上正交于第一区域352的纵向轴线。图3B的室包括“软弯曲部”，因为从第一区域352到第二区域354的过渡是逐步的，并且相似地成形为90度弯头，这种90度弯头通常在管道或管路连接中用作流体耦合器。根据分析物样品中存在的特定干扰物质，可能需要在放电室中包括软弯曲部以增强对干扰物质的去除，因为在软弯曲部的存在下可去除一些干扰物质。分析物离子可被夹带在流动的等离子体气体中并通过出口355离开室。在一些实施方案中，第一区域352的内径与第二区域354的内径可相同。在其他实施方案中，第一区域352的平均内径小于第二区域354的平均内径。在另外其他实例中，第一区域352的平均内径大于第二区域354的平均内径。所述区域352、354中的每一者的内径不必沿每个区域的长度恒定，而是必要时可变化。第一区域352和第二区域354中存在的材料也可相同或不同。区域352、354的整体形状也可相同或不同。此外，软弯曲部区域的确切长度或其他尺寸可变化。尽管未示出，但一个或多个电极可与室350一起使用，例如，电压可被提供给电极并与室350一起使用，以在室350的某一部分中维持等离子体放电。根据与室350一起使用的其他部件，室350可以是导电的或不导电的。在电极与室350一起使用的情况下，电极通常定位成与第一区域352的入口相邻或相近，尽管不需要这种定位。软弯曲部可弯曲的确切角度可变化，例如，从约60度至约90度。

在一些实施方案中，放电室或管可包括多个弯曲部。通过包括多于一个弯曲部，可改善对诸如亚稳原子、自由电子和光子的干扰物质的去除，因此离开放电室或管的分析物分子基本上不含这些干扰物质。参考图4A，示出了放电室或管410，所述放电室或管410包括入口411、第一区域412、第一弯曲部413、通过第一弯曲部413耦合到第一区域412的第二区域414、第二弯曲部415和通过第二弯曲部415耦合到第二区域414的第三区域416。第三区域416包括出口417。尽管图4A所示的弯曲部413、415都被示出为软弯曲部，但根据可能存在的特定干扰物质，可能需要包括一个硬弯曲部和一个软弯曲部或两个硬弯曲部。此外，弯曲部413、415的总长度不必相同，并且可能需要延长下游弯曲部415以进一步增强对干扰物质的去除。相似地，可能需要增大第二弯曲部415的整体内径以改变放电室410的这一端处的压力流。例如，通过增大第二弯曲部415和第三区域416的直径，可改变室410中的气体流量和压力以促进层流或某种其他类型的期望流。尽管未示出，但一个或多个电极可与室410一起使用，例如，电压可被提供给电极并与室410一起使用，以在室410的某一部分中维持等离子体放电。根据与室410一起使用的其他部件，室410可以是导电的或不导电的。在电极与室410一起使用的情况下，电极通常定位成与第一区域412的入口411相邻或相近，尽管不需要这种定位。

在某些示例中，放电管或室可包括三个或更多个弯曲部。参考图4B，示出了放电室或管450，所述放电室或管450包括入口451、第一区域452、第一弯曲部453、通过第一弯曲部453耦合到第一区域452的第二区域454、第二弯曲部455、通过第二弯曲部455耦合到第二区域454的第三区域456、第三弯曲部457和通过第三弯曲部457耦合到第三区域456的第四区域458。第四区域458包括出口459。尽管图4B所示的弯曲部455和457被示出为软弯曲部，但根据可能存在的特定干扰物质，可能需要包括多于一个硬弯曲部。此外，弯曲部453、455、457的总长度不必相同，并且可能需要延长下游弯曲部457以进一步增强对干扰物质的去除。相似地，可能需要增大第三弯曲部457的整体内径以改变放电室450的这一端处的压力流。例如，通过增大第三弯曲部457和第四区域458的直径，可改变室450中的气体流量和压力以促进层流或某种其他类型的期望流。尽管未示出，但一个或多个电极可与室450一起使用，例如，电压可被提供给电极并与室450一起使用，以在室450的某一部分中维持等离子体放电。根据与室450一起使用的其他部件，室450可以是导电的或不导电的。在电极与室450一起使用的情况下，电极通常定位成与第一区域452的入口451相邻或相近，尽管不需要这种定位。

在某些实施方案中，放电室或管可包括取向有所不同的两个或更多个弯曲部。通过包括具有不同取向的多于一个弯曲部，可实现对诸如亚稳原子、自由电子和光子的干扰物质的增强的去除，因此离开放电室或管的分析物分子基本上不含这些干扰物质。参考图4C，示出了放电室或管470，所述放电室或管470包括入口471、第一区域472、第一弯曲部473、通过第一弯曲部473耦合到第一区域472的第二区域474、第二弯曲部475、通过第二弯曲部475耦合到第二区域474的第三区域476和通过弯曲部477耦合到第三区域476的第四区域478。第四区域478包括出口479。尽管图4C所示的弯曲部473、475和477全部被示出为软弯曲部，但根据可能存在的特定干扰物质，可能需要包括一个硬弯曲部和两个软弯曲部或两个硬弯曲部。此外，弯曲部473、475、477的总长度不必相同，并且可能需要延长下游弯曲部477以进一步增强对干扰物质的去除。相似地，可能需要增大弯曲部477的整体内径以改变放电室470的这一端处的压力流。例如，通过增大第三弯曲部477和第三区域476以及第四区域478的直径，可改变室470中的气体流量和压力以促进层流或某种其他类型的期望流。在此图示中，弯曲部473可被认为是+90度弯曲部，并且弯曲部475可被认为是-90度弯曲部。通过以弯曲部473、475的不同取向改变气流方向，可实现干扰物质与室470的壁的增强的碰撞，这可用于去除这些干扰物质。分析物离子可被夹带在中心气流中，所述中心气流在室470中向下移动并通过出口479离开。尽管未示出，但一个或多个电极可与室470一起使用，例如，电压可被提供给电极并与室470一起使用，以在室470的某一部分中维持等离子体放电。根据与室470一起使用的其他部件，室470可以是导电的或不导电的。在电极与室470一起使用的情况下，电极通常定位成与第一区域472的入口471相邻或相近，尽管不需要这种定位。

在一些示例中，本文描述的放电室可包括多个入口。参考图5A，放电室510包括第一入口511和第二入口513以及出口515。在一些示例中，入口511、513可流体耦合到不同的等离子体气体，因此在任何时间仅一种等离子体气体可进入室510。在其他实例中，入口511、513可用于将两种不同的等离子体气体同时引入至室510中。不同等离子体气体的压力和流速可相同或不同，并且可在室510内完成两种气体的管线内混合。

在其他配置中，可通过入口511、513中的一者引入样品，并且可将等离子体气体引入至入口511、513中的另一者中。图5A的配置将通过入口511、513将样品与等离子体气体同轴地引入至室中。然而，必要时，可以非同轴方式将等离子体气体和样品中的一者引入至室中。例如并且参考图5B，示出了包括第一入口551和第二入口553以及出口555的室550。第二入口553大体上正交于第一入口551。必要时，可通过入口551、553引入两种不同的等离子体气体，并且可存在另一个入口以将样品引入至室550中。用于样品的附加入口可与入口551或入口553同轴，或可相对于入口551、553以不同的角度定位。

在一些示例中，放电室可包括多于一个出口。参考图5C，示出了包括入口572、第一出口574和第二出口576的放电室570。第一出口574和第二出口576可定位在许多不同的位置中，并且必要时可堵住出口574、576中的一者或多者，因此离子仅通过出口574、576中的一者离开。

在某些示例中，本文描述的放电室可包括在放电室的不同部分处的可变内径。参考图6A，放电室605包括入口606和出口607。放电室605的内径从入口606到出口607增大。然而，必要时，平均内径可从入口606到出口607减小。从室605的一端到室605的另一端的内径的大小变化不必是线性的或圆锥形的，而是可呈钟形或根据需要采取其他形式和形状。

在一些示例中，放电室的内径可以是在放电室的不同部分处可变的。参考图6B，放电室610包括入口611和出口612。室610的内径从入口611朝向室610的中心部分增大，然后朝向室610的出口612减小。内径的变化不必是线性的或圆锥形的，并且在室610的每一侧上可能不相同。例如并且参考图6C，距室620的中心纵向轴线625的距离d1可沿室620的纵向方向基本上恒定，并且从中心纵向轴线625到室620的另一侧的距离d2可沿室620的纵向方向变化。

在某些实施方案中，包括一个或多个弯曲部的放电室也可包括沿室的长度的可变内径。参考图6D，放电室630包括第一区域631(所述第一区域631可包括入口)、弯曲部632和通过弯曲部632耦合到第一区域631的第二区域633(所述第二区域633可包括出口)。第二区域633的内径(平均)大于第一区域631的内径。通过增大从第一区域631到第二区域633的内径，可以改变穿过室630的流动特性，使得某些干扰物质被去除并且不会在任何实质程度上离开室630。在其他实例中，从放电室的入口端到出口端的内径可减小。室630还包括通过弯曲部634耦合到第二区域633的第三区域635。第三区域635的内径可大于第二区域633的内径，以改变穿过放电室630的流动特性。

在某些配置中，两个或更多个放电室可彼此流体耦合以允许分析物离子从一个室行进到另一个室。例如并且参考图7A，第一放电室710被示出为通过接口715耦合到第二放电室720。样品和/或等离子体气体可通过室710的一个或多个入口进入组件。必要时，可省略接口715，并且放电室710的终端的大小和布置可被设定来通过摩擦配合(例如通过将第一室710插入至第二室720中)耦合到室720的上游端。摩擦配合可适当地紧密以将两个室彼此保持，或可使用紧固件、粘合剂、接头或配件来至少在分析期间将两个室710、720彼此保持。在一些实例中，放电室可被构造和布置为模块，所述模块可耦合到另一个模块化放电室以允许用户选择耦合的组件的总体长度和性质。尽管两个室710、720在图7A中被示出为基本上相同，但不需要此特征。参考图7B，直的放电室730被示出为耦合到弯曲的放电室740。样品和/或等离子体气体可通过室730的一个或多个入口进入组件。必要时，可颠倒取向，使得样品和/或等离子体气体将会进入室740。耦合的组件的取向也不必相同。

在一些实施方案中，可将以并联方式布置的两个或更多个放电室耦合到质量分析器的入口。参考图7C，示出了第一放电室770和第二放电室772。室770、772中的每一者流体耦合到上游样品引入装置765。样品引入装置765可被配置来将分析物引导至室770、772中的一者或两者。例如，样品引入装置可包括电磁阀，所述电磁阀可将样品流与室770、772中的一者流体耦合和去耦，或样品流可被分离并提供给两个室。可不同地配置室770、772，因此可将不同的分析物物质提供给不同的室中的一者。例如，如果认为使用由直室维持的等离子体放电进行的电离可产生极少的干扰物质，则可能需要将第一分析物提供给直室。对于第二分析物，如果认为将产生更多的干扰物质并需要在任何离子从室离开之前去除所述干扰物质，则可能需要将第二分析物提供给弯曲室。室770、772可单独地流体耦合到下游部件(例如，质量分析器)，或可通过公共接口(未示出)流体耦合到下游部件。虽然未示出，但可并联布置三个、四个或更多个室。此外，任一个并联室可包括单个放电室或彼此耦合的两个或更多个放电室。

在两个或更多个放电室彼此流体耦合的一些配置中，所述放电室中的每一者可被配置来维持相应的等离子体放电，或所述放电室中的仅一个可被配置来维持等离子体放电。在一些示例中，两个放电室可使用相同的等离子体气体，但可向所述室中的每一个(或每个室的一个或多个电极)提供不同的电压。在其他示例中，两个放电室可使用不同的等离子体气体，并且可向室(或室的一个或多个电极)提供相似的电压。在一些实施方案中，两个放电室可使用不同的等离子体气体，并且可向每个室(或每个室的一个或多个电极)提供不同的电压。使用两个串联布置的放电室允许根据所需的分析物样品来操作一种等离子体或两种等离子体。在一些示例中，更上游的放电室(相对于入口的位置)可用于维持等离子体放电，而下游的放电室可用于提供附加长度以去除更多的干扰物质。在其他实例中，更下游的放电室可用于维持等离子体放电，而上游的放电室可用于将样品与气体或其他物质混合。例如，在混合物达到在下游室中维持的等离子体放电之前，可将不同的气体与样品一起引入至上游室中以将气体与样品混合。

在某些实施方案中，被选择来在本文描述的放电源中使用的确切等离子体气体可变化。等离子体气体可以是例如氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气、一氧化氮、氨气、氧气、臭氧、空气、压缩空气、氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和二氧化氮。其他气体也是可能的。在一些示例中，这些气体中的两者或更多者可在气体混合物中使用，以在放电室内维持等离子体放电。必要时，气体组成可随样品中不同的分析物物质而变化。例如，当第一分析物被引入至放电室中时，第一气体可用于维持等离子体放电。一旦第一分析物被电离并离开室，则当第二分析物被引入至放电室中时，可接着引入第二气体以维持等离子体放电。通过选择特定的等离子体气体，可实现样品中的每种分析物的更具选择性的电离。

在一些示例中，可选择等离子体气体的流速以在放电室内提供所需的压力。例如，可在约10-3托至约100托的压力下维持等离子体放电。在等离子体放电的进行期间，压力不必恒定。例如，对于某些分析物，可能需要在更高或更低的压力下进行等离子体放电。在一些实施方案中，并且不希望受这些示例性流速的限制，进入放电室的气体流速可以是例如约500标准立方厘米/分钟(sccm)或小于500sccm或小于150sccm或小于100sccm。与通常在15升/分钟或更高的氩气流速下运行的常规电感耦合等离子体相比，本文描述的放电室中使用的气体流速明显更低，这可导致节省成本并更有效地运行装置。一种重要的属性是，使用此类低流速可维持等离子体放电。必要时，还可使用气体或外部加热或冷却装置来加热或冷却放电室。例如，加热或冷却装置可热耦合到放电室以控制放电室的温度。加热或冷却装置不必热耦合到整个室，而是可例如热耦合到与等离子体放电相邻的区域，以降低室在这些区域处熔化的可能性。

在一些实施方案中，本文描述的放电室可包括一种或多种导电材料或一个或多个包括导电材料的区域。如许多实例中指出，整个室不必是导电的，并且可使用电极、涂层或通过在某些区域处包括导电材料来使室导电。在一些示例中，导电涂层可存在于入口端和入口端下游的区域处。入口端可电耦合到电源，并且下游区域可电耦合到电源或接地。必要时，整个室可由导电材料构成。尽管导电材料可在室中以多种不同方式放置和布置，但导电材料可包括不锈钢、镍铬合金、镍铬钼合金、钛、钛合金、镧系元素、镧系合金、锕系元素、锕系合金及其组合。尽管不需要这些材料，但高温金属基材料可延长使用寿命并减少维护需求。

在放电室包括金属的一些实例中，金属可使室光学不透明。必要时，光学窗口可存在于放电室中，以允许查看任何等离子体放电。参考图8，光学窗口820被示出为朝向放电室810的入口端812存在。光学窗口可包括石英或其他光学透明材料，以允许用户确定等离子体放电是否在室810内得以维持。光学传感器可存在于装置中，以接收来自等离子体放电的光发射作为安全机制。例如，如果等离子体放电熄灭，则可存在光学传感器并且可将其配置来关断提供给室(或与室一起使用的电极)的电压作为安全机构。另外，传感器可切断任何等离子体气流以节省气体。在等离子体点火期间，可能存在一个时间窗口，在这个时间窗口中，在安全传感器发起电压和/或等离子体气流的终止之前，光学传感器被禁用以允许气体流动和等离子体点火。在其他实例中，可能不存在光学窗口，并且可监测提供给室(或与室一起使用的电极)的电流以确定等离子体放电得以维持还是已经熄灭。

在一些配置中，提供给本文描述的放电室中所使用的导电区域或电极的确切电压也可变化。如本文所指出，电压可随着不同的分析物和/或不同的等离子体气体而改变。所提供的电压可从直流电源、交流电源或射频电源提供。在使用直流电压的情况下，电压可从约10伏至约5000伏变化。直流电压可以是正电压，也可以是负电压，例如+/-10伏至+/-5000伏。在可使用交流电压的情况下，交流电流可例如从约20伏至约3000伏变化。交流电压可以是正电压，也可以是负电压，例如+/-20伏至+/-3000伏。在使用射频电流的情况下，射频的范围可以是约100Hz至约10MHz。本文列出的电压值仅出于说明目的被提供，并且不意图限制可能使用的确切电压值。必要时，可将不同类型的电流与不同的分析物一起使用。例如，当第一分析物被引入至放电室中时，可使用交流电流来维持等离子体放电以使第一分析物电离。当第二分析物被引入至放电室中时，可使用直流电流来维持等离子体放电以使第二分析物电离。在两个或更多个放电室彼此耦合的示例中，一个放电室可使用第一类型的电压来维持第一等离子体放电，而另一个放电室可使用不同类型的电压来维持第二等离子体放电。

在某些示例中，本文描述的放电室可在包括一个或多个其他部件的系统中使用。例如，放电室可流体上游部件，所述上游部件可向放电室的入口提供分析物；耦合到且/或可流体耦合到下游部件以向下游部件提供离子以供分析或进一步使用。参考图9A，放电室930被示出为流体耦合到气相色谱系统。气相色谱系统包括注射器905，所述注射器905流体耦合到位于烤箱915中的柱910。注射器905和/或柱910还流体耦合到移动相925(即气体)，所述移动相925可与柱910的固定相一起使用以分离所引入样品中的两种或更多种分析物。当各个分析物从柱910中洗脱时，它们可被提供给放电室930的入口以进行电离。如图9A所示，用于引入样品的入口不同于用于引入等离子体气体的入口932，尽管必要时样品入口可与所述入口932相同。尽管柱910被示出为直接耦合到放电室930的入口，但可改为使用一个或多个输送管线、接口等。例如，输送管线940可用于将柱910流体耦合到放电室930的入口。可加热输送管线940(必要时或需要时)以将分析物维持在气相中。柱910与室930之间还可存在附加部件，例如接口、分离器、光学检测单元、浓缩室、过滤器等。

在一些实施方案中，放电室可流体耦合到液相色谱(LC)系统。参考图9B，LC系统包括注射器955，所述注射器955通过一个或多个泵957流体耦合到柱960。注射器955和/或柱960还流体耦合到移动相(即，液体)，并且一个或多个泵957可用于对LC系统加压。柱960通常包括固定相，所述固定相经选择以分离所引入样品中的两种或更多种分析物。当各个分析物从柱960中洗脱时，它们可被提供给放电室970的入口以进行电离。尽管柱960被示出为直接耦合到放电室970的入口，但可改为使用一个或多个输送管线、接口等。例如，必要时可使用分流器。柱960与室970之间还可存在附加部件，例如接口、分离器、光学检测单元、浓缩室、过滤器等。如图9B所示，用于从LC系统引入样品的入口不同于用于引入等离子体气体的入口972，尽管必要时它们可以是相同的。

在一些示例中，放电室可存在于质谱仪中。例如，本文公开的放电室也可在质量分析器中使用或与质量分析器一起使用。特别地，质谱仪可包括一个或多个放电室，所述一个或多个放电室直接耦合到质量分析器的入口或与质量分析器的入口在空间上分离。图10中示出示例性MS装置。MS装置1000包括样品引入装置1010、放电室1015、质量分析器1020、检测装置1030、处理器1040和任选的显示器(未示出)。可使用一个或多个真空泵和/或真空泵级在减小的压力下操作质量分析器1020和检测装置1030，如下文更详细地指出。样品引入装置1010可以是GC系统、LC系统、喷雾器、雾化器、喷嘴或喷头或者可向放电室1015提供气体或液体样品的其他装置。在使用固体样品的情况下，样品引入装置1010可包括直接样品分析(DSA)装置或可从固体样品引入分析物物质的其他装置。放电室1015可以是本文描述的放电室中的任一者或其他合适的放电室。通常根据样品性质、期望分辨率等，质量分析器1020可采取多种形式，并且下文进一步讨论示例性质量分析器。鉴于本公开的益处，检测装置1030可以是可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、涂胶照相底片、闪烁检测器等)以及本领域普通技术人员将会选择的其他合适的装置。处理器1040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引入至MS装置1000中的样品。必要时，处理器1040可访问一个或多个数据库以用于确定引入至MS装置1000中的物质的化学身份。本领域已知的其他合适的附加装置也可与MS装置1000一起使用，包括但不限于自动进样器，诸如可商购自PerkinElmer Health Sciences，Inc.的AS-90plus和AS-93plus自动进样器。

在某些实施方案中，根据期望分辨率和所引入样品的性质，MS装置1000的质量分析器1020可采取多种形式。在某些示例中，质量分析器是扫描质量分析器、磁扇区分析器(例如，用于单聚焦和双聚焦MS装置)、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，基质辅助激光解吸电离飞行时间分析器)和可分离具有不同质荷比的物质的其他合适的质量分析器。如下文更详细地指出，质量分析器可包括串联布置的两个或更多个不同装置，例如串联的MS/MS装置或三重四极装置，以选择和/或识别从放电室1015接收的离子。

在某些其他示例中，本文公开的放电室可与质谱法中使用的现有电离方法一起使用。例如，可组装具有双源的MS仪器，其中一个源是如本文所描述的放电室，而另一个源是不同的电离源。不同的电离源可以是诸如电子撞击源、化学电离源、场电离源、解吸源(诸如被配置用于快速原子轰击、场解吸、激光解吸、等离子体解吸、热解吸、电流体动力学电离/解吸等的那些源)、热喷雾或电喷雾电离源或其他类型的电离源。通过在单个仪器中包括两个不同的电离源，用户可选择可使用哪些特定的电离方法。

根据某些其他示例，此处公开的MS系统可与一种或多种其他分析技术连接。例如，MS系统可连接用于执行液相色谱法、气相色谱法、毛细管电泳法和其他合适的分离技术的一个或多个装置。当将MS装置耦合到气相色谱仪时，可能需要包括合适的接口，例如捕集阱、射流分离器等，以将样品从气相色谱仪引入至MS装置中。当将MS装置耦合到液相色谱仪时，可能也需要包括合适的接口以解决液相色谱法和质谱法中所使用的体积的差异。例如，可使用分离接口，使得仅将离开液相色谱仪的少量样品引入至MS装置中。从液相色谱仪离开的样品也可沉积在合适的线、杯或室中，以用于输送至MS装置的放电室中。在某些示例中，液相色谱仪可包括热喷雾，所述热喷雾被配置来在样品通过加热后的毛细管时使样品汽化和雾化。鉴于本公开的益处，本领域普通技术人员将容易选择用于将液体样品从液相色谱仪引入至MS装置中的其他合适的装置或其他检测装置。

在某些示例中，包括放电室的MS装置可连接至可包括或可不包括其自己的放电室的至少一个其他MS装置，以用于串联的质谱法分析。例如，一个MS装置可包括第一类型的质量分析器，并且第二MS装置可包括与第一MS装置不同或相似的质量分析器。在其他示例中，第一MS装置可以可操作来隔离分子离子，并且第二MS装置可以可操作来打碎/检测隔离的分子离子。设计经连接的MS/MS装置将在本领域普通技术人员的能力范围内，其中至少一个MS装置包括放电室。在一些示例中，MS装置可包括可被配置成相同或不同的两个或更多个四极。例如，如所附示例中所示的三重四极组件可用于从离开放电室的离子束选择离子。

在某些示例中，本文的方法和系统可包括或使用处理器，所述处理器可以是系统或仪器的一部分，或存在于与仪器一起使用的相关联装置(例如，计算机、膝上型计算机、移动装置等)中。例如，处理器可用于控制提供给放电室和任何电极的电压，可控制质量分析器且/或可由检测器使用。此类过程可由处理器自动执行而无需用户干预，或用户可通过用户界面输入参数。例如，处理器可使用信号强度和碎片峰值以及一个或多个校准曲线来确定样品中存在的每种分子的身份和量。在某些配置中，处理器可存在于一个或多个计算机系统和/或常见硬件电路(包括例如用于操作所述系统的微处理器和/或合适软件)中，例如以控制样品引入装置、电离装置、质量分析器、检测器等。在一些示例中，检测装置本身可包括其自己的相应处理器、操作系统和其他功能，以允许检测各种分子。处理器可与所述系统成一体或者可存在于一个或多个附件板、印刷电路板或计算机上，所述一个或多个附件板、印刷电路板或计算机电耦合到所述系统的部件。处理器通常电耦合到一个或多个存储器单元以从所述系统的其他部件接收数据并允许根据需要或期望调节各种系统参数。处理器可以是通用计算机的一部分，诸如基于Unix的处理器、Intel PENTIUM型处理器、MotorolaPowerPC、Sun UltraSPARC、Hewlett-Packard PA-RISC处理器或任何其他类型的处理器。可根据所述技术的各种实施方案使用任何类型的计算机系统中的一者或多者。此外，所述系统可连接到单个计算机或者可分布在由通信网络附接的多个计算机之中。应了解，可执行其他功能，包括网络通信，并且所述技术不限于具有任何特定的功能或功能集。各种方面可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(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。存储器通常用于在放电室和包括放电室的任何仪器的运行期间存储程序、校准曲线和数据值。计算机系统的部件可由互连装置进行耦合，所述互连装置可包括一个或多个总线(例如，在集成在同一机器内的部件之间)和/或网络(例如，在驻留在单独的不同机器上的部件之间)。互连装置允许在所述系统的部件之间交换通信(例如，信号、数据、指令)。计算机系统通常可在处理时间(例如，几毫秒、几微秒或更少)内接收和/或发布命令，以允许快速控制所述系统。例如，可实现计算机控制以控制样品引入、等离子体气体流量和压力、检测器参数等。处理器通常电耦合到电源，所述电源可以是例如直流电源、交流电源、电池、燃料电池或其他电源或电源组合。电源可由所述系统的其他部件共享。所述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))和一个或多个输出装置(例如，打印装置、显示屏、扬声器)。另外，所述系统可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(除了互连装置之外或替代互连装置)。所述系统还可包括合适的电路以转换从所述系统中存在的各种电气装置接收的信号。此种电路可存在于印刷电路板上，或者可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)电耦合到印刷电路板的单独的板或装置上。

在某些实施方案中，本文所描述的系统中所使用的存储系统通常包括计算机可读且可写的非易失性记录介质，可由程序使用的软件代码可存储在所述介质中以便由处理器执行，或者信息可存储在所述介质上或中以便由程序处理。介质可例如是硬盘、固态驱动器或闪速存储器。可由处理器执行的程序或指令可位于本端或远端，并且可根据需要由处理器通过互连机制、通信网络或其他方式检索。通常，在操作中，处理器致使将数据从非易失性记录介质读取到另一个存储器中，所述另一个存储器与所述介质相比允许处理器更快地访问信息。此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)。此存储器可位于存储系统中或存储器系统中。处理器通常在集成电路存储器内操纵数据，然后在完成处理之后将数据复制到介质中。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多种机制，并且所述技术不限于此。所述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，所述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)。所述技术的各方面可在软件、硬件或固件或其任何组合中实现。此外，此类方法、行为、系统、系统元件及其部件可实现为上述系统的一部分或实现为独立部件。尽管通过举例的方式将特定系统描述为可在其上实践所述技术的各种方面的一种类型的系统，但应了解，各方面不限于在所描述的系统上实现。各种方面可在具有不同架构或部件的一个或多个系统上实践。所述系统可包括可使用高级计算机编程语言编程的通用计算机系统。所述系统也可使用专门编程的专用硬件实现。在所述系统中，处理器通常是可商购获得的处理器，诸如可从Intel公司购得的众所周知的Pentium级处理器。许多其他处理器也是可商购获得的。这种处理器通常执行操作系统，所述操作系统可以是例如：可从Microsoft公司购得的Windows 95、Windows 98、Windows NT、Windows2000(Windows ME)、Windows XP、Windows Vista、Windows 7、Windows 8或Windows10操作系统；可从Apple购得的MAC OS X，例如Snow Leopard、Lion、Mountain Lion或其他版本；可从Sun Microsystems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充当操作系统。此外，处理器可被设计为量子处理器，所述量子处理器被设计来使用一个或多个量子位执行一个或多个功能。

在某些实例中，处理器和操作系统可一起限定一个平台，针对所述平台可用高级编程语言编写应用程序。应理解，所述技术不限于特定的系统平台、处理器、操作系统或网络。而且，鉴于本公开的益处，对于本领域技术人员来说应显而易见的是，本技术不限于特定的编程语言或计算机系统。此外，还应了解，也可使用其他适当的编程语言和其他适当的系统。在某些实例中，硬件或软件可被配置来实现认知架构、神经网络或其他合适的实现方式。必要时，计算机系统的一个或多个部分可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，各种方面可分布在一个或多个计算机系统之中，所述一个或多个计算机系统被配置来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。例如，各种方面可在客户端-服务器或多层系统上执行，所述系统包括根据各种实施方案执行各种功能的分布在一个或多个服务器系统之中的部件。这些部件可以是使用通信协议(例如，TCP/IP)通过通信网络(例如，互联网)通信的可执行的中间(例如，IL)或已解译(例如，Java)代码。还应了解，所述技术不限于在任何特定的系统或系统群组上执行。而且，应了解，所述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，各种实施方案可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))来编程。也可使用其他面向对象的编程语言。替代地，可使用函数式编程语言、脚本编程语言和/或逻辑式编程语言。各种配置可在非编程环境中实现(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，呈现图形用户界面(GUI)的各方面或执行其他功能)。某些配置可实现为编程或非编程元件或其任何组合。在一些情况下，所述系统可包括远程接口，诸如移动装置、平板计算机、膝上型计算机或可通过有线或无线接口通信并允许根据期望远程操作所述系统的其他便携式装置上存在的接口。

在某些示例中，处理器还可包括或可以访问关于分子、分子碎裂模式等的信息的数据库，所述信息可包括分子量、质荷比和其他常见信息。存储在存储器中的指令可执行所述系统的软件模块或控制例程，这实际上可提供所述系统的可控制模型。处理器可使用从数据库访问的信息以及在处理器中执行的一个或多个软件模块来确定用于系统的不同部件的控制参数或值，例如不同的等离子体气体流速、不同的电极电压、不同的质量分析器参数等。使用用于接收控制指令的输入接口以及链接到系统中不同系统部件的输出接口，处理器可对系统执行主动控制。例如，处理器可控制检测装置、样品引入装置、放电室、电极和系统的其他部件。

在某些实施方案中，可在一种方法中使用放电室，所述方法包括通过将分析物引入至在包括第一电极的放电室中维持的等离子体放电中来使分析物电离。放电室可与本文描述的放电室中的任一者(例如，包括至少一个入口和至少一个出口的放电室)相似地配置。通过在通过放电室的至少一个入口引入至放电室中的等离子体气体的存在下向第一电极提供电压，可在放电室内维持等离子体放电。例如，提供给第一电极的约10伏至约5000伏的直流电压可用于在放电室内维持等离子体放电。提供给第一电极的约20伏至约3000伏的交流电压可用于在放电室内维持等离子体放电。可在约100Hz至约10MHz的射频范围向第一电极提供射频电流，以在放电室内维持等离子体放电。所使用的确切气体压力可变化，并且示例性压力包括但不限于可在适当压力下在放电室内维持等离子体放电以避免等离子体放电熄灭的压力。在一个非限制性图示中，可使用约10-3托至100托的压力。在另一个非限制性示例中，可使用500sccm或更小的等离子体气体流速来维持等离子体放电。如本文所指出，放电管可以许多不同的方式配置，并且可包括与至少一个入口相邻的第一部段、与至少一个出口相邻的第三部段以及位于第一部段与第三部段之间的第二部段。必要时，第三部段的平均内径大于第二部段的平均内径。

在一些示例中，可选择用于维持等离子体放电的参数以促进产生已电离分析物的母分析物离子，以允许使用母分析物离子质荷峰强度来对分析物进行定量。例如，与使用例如电子电离产生的前体离子的量相比，由等离子体放电提供的更软的电离可用于增大所产生的前体离子的量。可监测提供给第一电极的电流以确定等离子体放电是否在放电室内得以维持。如本文所指出，可使用两种或更多种等离子体气体、两个或更多个室或两个或更多个不同的电压来维持等离子体放电。可在不同分析物之间改变参数，以提供不同分析物的选择性电离。

在一些实施方案中，一种方法包括提供放电室，所述放电室被配置来在放电室内维持等离子体放电。所述放电室可被配置来电耦合到至少一个电极，所述至少一个电极被配置来耦合到电源。所述放电室可包括至少一个入口、至少一个出口、以及位于至少一个入口与至少一个出口之间的至少一个任选的弯曲部。所述放电室可被配置来使用提供给所述至少一个电极的电压来在所述放电室内维持等离子体放电。

在一些示例中，一种对样品中的分析物进行定量的方法包括：测量在将分析物引入至通过使用任何合适的等离子体气体流速(诸如，在一个图示中，500sccm或更小的等离子体气体流速)在放电室内产生的等离子体放电中之后通过分析物的电离产生的母分析物离子的峰值强度，其中等离子体气体被选择以使用所产生的等离子体放电来增强母分析物离子的产生。

在其他示例中，一种使分析物电离以增强母分析物离子的产生的方法包括：将分析物引入至使用提供给放电室的等离子体气体和提供给放电室的电压而在放电室中维持的等离子体放电中，其中等离子体放电使用任何合适的等离子体气体流速(诸如，500sccm或更小的等离子体气体流量)在放电室内维持，并且其中等离子体放电包括约2000开尔文或更小的平均温度。

在一些示例中，一种等离子体放电包括约2000开尔文或更小的平均温度，其中所述等离子体放电使用在等离子体气体流速为500sccm或更小的所提供等离子体气体的存在下提供给放电室的电压在放电室内维持。

在某些示例中，可将放电室包装在带有说明的套件中，所述说明用于使用等离子体放电电离源以在放电室内提供等离子体放电。例如，所述说明可允许最终用户用放电室来改装现有的仪器。

现在描述某些特定示例以进一步示出本文描述的技术的一些新颖方面和特征。

实施例1

参考图11，示出了包括不锈钢室1120的放电室的图示。气相色谱(GC)入口1112流体耦合到流体输送管线1114，以将分析物从GC系统输送到室1120。等离子体气体在箭头1116的方向上进入室。包括电极1118的探针电耦合到DC电源以向电极提供电压。使用等离子体气体和电极1118，可在室1120中维持等离子体放电1122。来自GC的分析物物质可被电离并且可通过出口1124离开室1120并且被提供给下游质量分析器。

实施例2

参考图12，示出了包括不锈钢室1220的放电室的图示。气相色谱(GC)入口1212流体耦合到流体输送管线1214，以将分析物从GC系统输送到室1220。等离子体气体在箭头1216的方向上进入室并通过流体输送管线1214进入室1220。包括电极1218的探针电耦合到DC电源以向电极提供电压。使用等离子体气体和电极1218，可在室1220中维持等离子体放电1222。来自GC的分析物物质可被电离并且可通过出口1224离开室1220并且被提供给下游质量分析器。

实施例3

可基于不同等离子体气体的电离电势来选择所述不同等离子体气体。表1示出不同等离子体气体的一些值。在表1中，E*表示亚稳态的能量，trad表示辐射寿命，并且Ei表示(原子或分子物质的)电离能。

表1

气体E*(eV) trad(秒) Ei(eV)

He 19.82 7900 24.6

Ne 16.61 430 21.6

Ar 11.55 45 15.76

Kr 9.92 85 14.0

Xe 8.32 150 12.13

N2 8.52 0.7 15.6

NO 4.7 0.2 9.26

实施例4

参考图13，示出了直接耦合到质量分析器1320的入口的放电室1310的图示。放电室1310的出口直接耦合到第一泵级1322的入口，以将所述出口与第一泵级1322(标记为M0)流体耦合。第一泵级1322流体耦合到第二泵级1324(标记为M1)，并且第二泵级1324流体耦合到第三泵级1326(标记为M2)。所述泵级中的每一者可流体耦合到一个或多个泵(如图13中的箭头所示)，以降低各个泵级内的压力，尽管必要时，级1322(标记为M0)可不流体耦合到任何泵。第三泵级1326流体耦合到包括第一四极Q1、第二四极CC和第三四极Q2的三重四极组件1330。第二四极CC可被配置为碰撞四极，并且第一四极Q1和第三四极Q2可被配置来从入射离子束中选择离子。检测器(未示出)可流体耦合到Q2，以接收所选择的离子并确定存在多少离子。质量分析器1330不必包括图13所示的所有级或部件。

实施例5

图14示出了使用电子电离的三十六烷(C36H74 MW＝506.9)的质谱。质谱中不存在前体离子，这使得使用碎片离子才可能识别此分析物。图15A至图15C示出了使用电子电离方法的三十六烷(图15A)、四十烷(图15B)和四十四烷(图15C)的谱。质谱中的所有主要碎片是碳氢化合物的碎片，这使得难以识别各种物质。

实施例6

使用图13所示的放电管和质量分析器设置获得了三十六烷(C36H74MW＝506.9)的质谱。提供以维持放电的电压为约-500伏。在图16B的扫描中，在约50sccm的流速下将氩气用作等离子体气体。在图16A和图16B的扫描中使用零点空气。将氩气用作碰撞气体以获得图16B所示的扫描。在图16A和图16B中示出结果。图16C包括用于比较的电子电离扫描。

参考图16A，Q1MS全扫描示出了前体离子(M+和/或[M-H]+)的产生有所增强，而当使用常规EI时，几乎未观察到前体离子(图16C)。产物离子扫描(图16B)也示出存在大量前体离子。通过增大前体离子的量，有可能使用前体离子来对样品中的分子的量进行识别和/或定量。

当介绍本文公开的示例的要素时，冠词“一个/一种(a,an)”和“所述(the,said)”意图表示存在所述要素中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”意图是开放式的，且表示除了所列要素以外，可能还有另外的要素。鉴于本公开的益处，本领域普通技术人员将认识到，示例的各种部件可与其他示例中的各种部件互换或被其替换。

虽然上文已描述某些方面、示例和实施方案，但鉴于本公开的益处，本领域普通技术人员将认识到，添加、替换、修改和改变所公开的示例性方面、示例和实施方案是可能的。

Claims (50)

1.一种等离子体放电电离源，其包括具有导电区域的放电室，其中所述放电室被配置来在所述放电室内维持等离子体放电，其中所述放电室包括被配置来接收等离子体气体的至少一个入口和被配置来从所述放电室提供已电离的分析物的至少一个出口。

2.如权利要求1所述的等离子体放电电离源，其还包括电耦合到所述放电室的第一电极，其中所述第一电极被配置来电耦合到电源。

3.如权利要求1所述的等离子体放电电离源，其中所述第一电极位于所述放电室的所述至少一个入口内。

4.如权利要求1所述的等离子体放电电离源，其还包括电耦合到所述放电室的第二电极。

5.如权利要求1所述的等离子体放电电离源，其还包括位于所述至少一个入口与所述至少一个出口之间的至少一个弯曲部，并且其中所述至少一个弯曲部被配置来减少通过所述至少一个出口离开所述放电室的亚稳原子以及自由电子和光子的数量。

6.如权利要求5所述的等离子体放电电离源，其中所述至少一个弯曲部被配置为约90度弯曲部。

7.如权利要求5所述的等离子体放电电离源，其还包括第二弯曲部，所述第二弯曲部位于所述至少一个弯曲部的上游或位于所述至少一个弯曲部的下游。

8.如权利要求3所述的等离子体放电电离源，其中所述放电室包括导电材料。

9.如权利要求3所述的等离子体放电电离源，其中所述入口被配置来同时接收所述等离子体气体和包括分析物的样品。

10.如权利要求3所述的等离子体放电电离源，其还包括与所述入口分离的第二入口，其中所述第二入口被配置来将包括分析物的样品提供到所述放电室中。

11.如权利要求3所述的等离子体放电电离源，其中所述放电室包括与所述至少一个入口相邻的第一部段、与所述至少一个出口相邻的第三部段以及位于所述第一部段与所述第三部段之间的第二部段。

12.如权利要求11所述的等离子体放电电离源，其中所述第三部段的平均内径大于所述第二部段的平均内径。

13.如权利要求12所述的等离子体放电电离源，其中所述第二部段的平均内径大于所述第一部段的平均内径。

14.如权利要求1所述的等离子体放电电离源，其中所述放电室还包括被配置来接收第二等离子体气体的第二入口。

15.如权利要求1所述的等离子体放电电离源，其中所述放电室被配置来在没有任何电感耦合的情况下维持所述等离子体放电。

16.如权利要求5所述的等离子体放电电离源，其还包括流体耦合到所述放电室的第二放电室，其中所述第二放电室包括位于所述第二放电室的入口部段与出口部段之间的至少一个弯曲部。

17.如权利要求16所述的等离子体放电电离源，其中所述第二放电室的所述至少一个弯曲部包括与所述放电室的所述至少一个弯曲部不同的几何形状。

18.如权利要求17所述的等离子体放电电离源，其还包括电耦合到所述第二放电室的电极。

19.如权利要求18所述的等离子体放电电离源，其中所述第二放电室被配置来利用不同于所述等离子体气体的第二等离子体气体来维持等离子体放电。

20.如权利要求1所述的等离子体放电电离源，其中所述放电室被配置来接收两种或更多种不同的等离子体气体，以使用所述不同的等离子体气体来选择性地使不同的分析物物质电离。

21.一种方法，其包括：通过将分析物引入至在包括第一电极的放电室内维持的等离子体放电中来使所述分析物电离，其中所述放电室包括至少一个入口和至少一个出口，并且其中所述等离子体放电是通过在通过所述放电室的所述至少一个入口引入至所述放电室中的等离子体气体的存在下向所述第一电极提供电压而在所述放电室内维持。

22.如权利要求21所述的方法，其还包括：将所述第一电极配置成位于所述放电室的所述至少一个入口内。

23.如权利要求22所述的方法，其还包括：向所述第一电极提供约10伏至约5000伏的直流电压。

24.如权利要求22所述的方法，其还包括：向所述第一电极提供约20伏至约3000伏的交流电压。

25.如权利要求22所述的方法，其还包括：向所述第一电极提供射频电流，其中所述射频电流的射频范围为约100Hz至约10MHz。

26.如权利要求21所述的方法，其还包括：在约10-3托至100托的压力下在所述放电室内维持所述等离子体放电。

27.如权利要求21所述的方法，其还包括：使用500sccm或更小的等离子体气体流速来提供所述等离子体放电。

28.如权利要求21所述的方法，其还包括：将所述放电室配置成具有与所述至少一个入口相邻的第一部段、与所述至少一个出口相邻的第三部段以及位于所述第一部段与所述第三部段之间的第二部段，其中所述第三部段的平均内径大于所述第二部段的平均内径。

29.如权利要求21所述的方法，其还包括：选择所提供的电压以促进产生所述已电离的分析物的母分析物离子，以允许使用母分析物离子质荷峰强度来对所述分析物进行定量。

30.如权利要求21所述的方法，其还包括：监测提供给所述第一电极的电流，以确定所述等离子体放电是否在所述放电室内得以维持。

31.如权利要求21所述的方法，其还包括：使用光学传感器来确定所述等离子体放电是否在所述放电室内得以维持。

32.如权利要求21所述的方法，其中所述等离子体气体包括氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气、一氧化氮、氨气、氧气、空气、压缩空气、氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳或二氧化氮中的一者或多者。

33.如权利要求21所述的方法，其还包括：将所述分析物引入至所述放电室中，以使用第一等离子体气体来使所引入的分析物电离；在将第二分析物引入至所述放电室中之前，允许所述已电离的分析物通过所述至少一个出口离开所述放电室；以及将所述第二分析物引入至所述放电室中，以使用不同于所述第一等离子体气体的第二等离子体气体来使所引入的第二分析物电离。

34.如权利要求33所述的方法，其还包括：在将第三分析物引入至所述放电室中之前，允许所述已电离的第二分析物通过所述至少一个出口离开所述放电室；以及将所述第三分析物引入至所述放电室中，以使用不同于所述第一等离子体气体和所述第二等离子体气体的第三等离子体气体来使所引入的第三分析物电离。

35.如权利要求34所述的方法，其中所述第一等离子体气体、所述第二等离子体气体和所述第三等离子体气体中的每一者独立地选自由氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气、一氧化氮、氨气、氧气、空气、压缩空气、氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和二氧化氮组成的组，其中所述第一等离子体气体、所述第二等离子体气体和所述第三等离子体气体中的每一者包括不同的组成。

36.如权利要求21所述的方法，其还包括：将所述分析物引入至所述放电室中，以使用提供给至少一个电极的第一电压来使所引入的分析物电离；在将第二分析物引入至所述放电室中之前，允许所述已电离的分析物通过所述至少一个出口离开所述放电室；以及将所述第二分析物引入至所述放电室中，以使用不同于所述第一电压的第二电压来使所引入的第二分析物电离。

37.如权利要求36所述的方法，其还包括：在将第三分析物引入至所述放电室中之前，允许所述已电离的第二分析物通过所述至少一个出口离开所述放电室；以及将所述第三分析物引入至所述放电室中，以使用不同于所述第一电压和所述第二电压的第三电压来使所引入的第三分析物电离。

38.如权利要求37所述的方法，其还包括：在将所述第二分析物引入至所述放电室中之前，改变所述等离子体气体的组成。

39.如权利要求21所述的方法，其还包括：将所述放电室配置成包括位于所述至少一个入口与所述至少一个出口之间的至少一个弯曲部。

40.如权利要求21所述的方法，其还包括：将所述放电室耦合到第二放电室，其中所述第二放电室电耦合到第二电极，其中所述第二放电室包括至少一个入口和至少一个出口，并且其中等离子体放电是通过在等离子体气体的存在下向所述第二电极提供电压而在所述第二放电室内维持。

41.如权利要求40所述的方法，其还包括：将所述第二放电室配置成具有位于所述第二放电室的所述至少一个入口与所述第二放电室的所述至少一个出口之间的至少一个弯曲部。

42.如权利要求21所述的方法，其还包括：在没有任何电感耦合的情况下在所述放电室中维持所述等离子体放电。

43.一种质谱仪系统，其包括：

质量分析器，所述质量分析器流体耦合到如权利要求1至20中任一项所述的等离子体放电电离源的放电室的至少一个出口并且被配置来从所述放电室接收已电离的分析物。

44.一种套件，其包括：

如权利要求1至20中任一项所述的等离子体放电电离源；以及

用于使用如权利要求1至20中任一项所述的等离子体放电电离源来在放电室内提供等离子体放电的说明。

45.一种促进分析物的电离的方法，所述方法包括：提供放电室，所述放电室被配置来在所述放电室内维持等离子体放电，所述放电室被配置来电耦合到至少一个电极，所述至少一个电极被配置来耦合到电源，所述放电室还包括至少一个入口和至少一个出口，并且其中所述放电室被配置来使用提供给所述至少一个电极的电压来在所述放电室内维持所述等离子体放电。

46.如权利要求45所述的方法，其中所述放电室还包括位于所述至少一个入口与所述至少一个出口之间的至少一个弯曲部。

47.一种对样品中的分析物进行定量的方法，其包括：测量在将所述分析物引入至通过使用500sccm或更小的等离子体气体流速在放电室内产生的等离子体放电中之后通过所述分析物的电离产生的母分析物离子的峰值强度，其中所述等离子体气体被选择以使用所产生的等离子体放电来增强所述母分析物离子的产生。

48.一种使分析物电离以增强母分析物离子的产生的方法，所述方法包括：将所述分析物引入至使用提供给放电室的等离子体气体和提供给所述放电室的电压而在所述放电室中维持的等离子体放电中，其中所述等离子体放电使用200sccm或更小的等离子体气体流量而在所述放电室内维持，并且其中所述等离子体放电包括约2000开尔文或更小的平均温度。

49.一种等离子体放电，其包括约2000开尔文或更小的平均温度，其中所述等离子体放电使用在等离子体气体流速为200sccm或更小的所提供等离子体气体的存在下提供给放电室的电压而在所述放电室内维持。

50.一种等离子体放电，其被配置来在不改变提供以维持所述等离子体放电的电压的情况下提供正和负分析物离子两者。

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