CN113994454A - 包括电离装置的质谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种质谱仪（1），包括：离子阱（2），其具有用于存储离子（4a，4b）的内部（2a）；信号生成器（5，6a，6b），其连接到离子阱（2）的限定内部（2a）的电极（3，7a，7b），用于耦合进电压信号（U_RF，U_Stim1，U_Stim2）、特别是射频电压信号；以及电离装置（15），用于电离待电离并供应到内部（2a）的气体（4）。电离装置（15）连接到信号生成器（5，6a，6b），以便使用耦合到电极（3，7a，7b）中的信号生成器（5；6a，6b）的电压信号（U_RF，U_Stim1，U_Stim2）以用于生成离子（4a，4b）。

Description

包括电离装置的质谱仪

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年4月2日提交的德国专利申请10 2019 204 694.0的优先权，其全部公开内容被认为是本申请公开内容的一部分，并通过引用并入本申请公开内容中。

背景技术

本发明涉及一种质谱仪，包括：离子阱、特别是电离子共振阱，其具有用于存储离子的内部；信号生成器，其连接到离子阱的限定内部的电极，用于耦合进电压信号、特别是射频电压信号；以及电离装置、特别是等离子体电离装置，用于电离待电离并供应到内部的气体。

可以应用各种电离方法以用于电离气体或气体混合物，以便在质谱仪中进行检测。作为举例，电离可以通过借助于热灯丝的电子碰撞电离、通过场电离、通过借助于脉冲激光的电离的方式、通过光子电离、通过借助于等离子体的电离的方式等来实现。所有这些电离过程的实现都需要向相应的电离装置供电以实行电离。

其中待分析气体被检测器外部的等离子体电离的质谱仪具有各种附加装置，诸如存在于离子源或等离子体电离装置和检测器之间的差动泵送离子转移台、撇除器等，以便首先将离子传输到检测器中，并且其次确保等离子体电离装置中较高的气体压力和检测器中较低的气体压力。通过这些附加装置，等离子体电离装置在空间上与检测器分离。替代地，检测器也可以在更高的压力范围内工作；然而，这降低了其能力，特别是灵敏度。

对于等离子体电离，等离子体电离装置通常被供应有来自外部电压源的电压。作为惯例，等离子体电离装置具有至少两个电极和等离子体室，以便点火等离子体。因此，等离子体电离装置需要相对大的安装空间，并且表示质谱仪的附加组件。

WO 2014/118122 A2公开了一种质谱仪，其包括用于电离气体混合物的电离单元和用于检测所电离气体混合物的检测器。电离单元可以具有等离子体电离装置，其被体现为通过在所述气体混合物被供应到检测器（例如离子阱）之前生成等离子体来电离待检测的气体混合物。替代地，也可以将气体混合物直接引入检测器中（例如，以离子阱的形式），即，无需预先电离。在这种情况下，电离气体的离子和/或亚稳态粒子可以被供应给检测器，以便通过碰撞或电荷交换电离的方式来电离检测器中的气体混合物。电离气体的离子和/或亚稳态粒子同样可以在等离子体电离装置的帮助下被电离。

WO 2016/096457 A1描述了一种电离装置和具有这种电离装置的质谱仪。该电离装置包括用于在初级等离子体区域中生成电离气体的亚稳态粒子和/或离子的等离子体生成装置、用于在次级等离子体区域中生成辉光放电的场生成装置、用于将待电离气体供应到次级等离子体区域中的入口、以及用于将电离气体的亚稳态粒子和/或离子供应到次级等离子体区域中的另外的入口。

WO 2017/194333 A1描述了一种用于检测离子的质谱仪，包括：离子阱，其具有至少一个第一电极，例如环形电极，并且还具有至少一个第二电极，例如帽电极；存储信号生成器，用于生成RF存储信号，该RF存储信号可耦合到第一电极中，以便在离子阱中生成电存储场；激励装置，用于生成用于激励存储在离子阱中的离子的激励信号；以及还有检测器，用于检测由受激励离子生成的离子信号。存储信号生成器被体现为设置RF存储信号的幅度和/或频率。

本发明的目的

本发明的一个目的是开发一种开头所阐述的类型的质谱仪，以这样的方式使得所述质谱仪能够以紧凑的设计实现，并且在检测离子时能够避免电离装置引起的干扰。

发明内容

该目的是通过开头所阐述的类型的质谱仪来实现的，其中电离装置——特别是以等离子体电离装置的形式——连接到信号生成器（经由至少一个导电连接），以便使用耦合到电极中的信号生成器的电压信号以用于生成离子或等离子体。

本发明提出了附加地还使用信号生成器的电压信号，该信号生成器在任何情况下都需要以用于存储和/或激励离子阱内部的离子，以用于待电离的气体的电离并供应给离子阱内部，或者用于等离子体的生成。这允许电离装置的附加电源（例如以附加电压源的形式）一般被彻底免除。已经发现，常规电离装置中使用的电压源可能导致干扰，更精确地是导致干扰在质谱仪的帮助下记录的光谱中的频率。使用电压信号以用于生成离子或等离子体也促进质谱仪的紧凑设计，如将在下面更详细地描述的。

倘若电压信号是AC电压，电压信号可以施加到电离装置的两个不同组件（一般是两个电极），以便在两个电极之间生成离子或等离子体。

替代地，电压信号可以被施加到第一电极，同时电离装置的第二电极保持在恒定电势，例如地电势。特别地，在任何情况下连接到信号生成器的离子阱的电极可以形成（等离子体）电离装置的部件或电极，并且因此节省原本附加地需要的电极是可能的。

在一个实施例中，连接到信号生成器的电极具有用于将气体供应到内部的通道开口。应理解，供应到离子阱内部的气体为了其电离必须被引导通过电离装置，并且可选地通过等离子体或者至少经过等离子体。在电极中提供通道开口允许等离子体在电极的帮助下或者在耦合到电极中的电压信号的帮助下在离子阱的正前方被点火，并且所电离气体可以直接经由通道开口被引导到内部，并且因此免除了将离子转移到离子阱中的必要性。

在另外的实施例中，所述质谱仪包括气体供应部，该气体供应部被体现为向电离装置供应以待分析气体或电离气体形式的气体。如上面在WO 2014/118122 A2的上下文中所述，待分析气体混合物或气体可以在电离装置中的离子阱外部被电离，并且可以作为所电离气体或以所电离核素的形式被供应到离子阱内部。在这种情况下，气体供应部通常连接到待分析气体被引入其中的（处理）室等。

替代地，如通过引用以其整体并入本申请中的WO 2014/118122 A2中所述，待电离的气体可以是被引入离子阱内部用于电离待分析气体的电离气体。在这种情况下，电离气体和待分析气体通常通过两个独立的入口引入离子阱内部。这里，气体供应部通常具有气体储存器，电离气体从该气体储存器中取出。作为惯例，电离气体是惰性气体，例如氦。

在一种发展中，气体供应部具有至少一个阀，该至少一个阀可借助于控制装置控制，以用于向电离装置脉冲供应气体。气体的脉冲供应导致供应到电离装置的气体的气体压力变化，并且因此也导致应该生成离子或等离子体的区域中的气体压力变化。如果在可控阀的帮助下适当地选择或设置电离装置中的脉冲频率或压力变化，则由于电离装置内气体压力的增加或下降，等离子体可以被再次点火和熄灭，而不为此目的使开环或闭环控制器成为强制性的。因此，通过这种自动化可以简化质谱仪的典型的相当复杂且因此具有挑战性的控制。作为其结果，可以避免如在常规电离过程中出现的附加开环或闭环控制开销，例如，在电子束电离期间用于发射电流的闭环控制。

在另外的实施例中，连接到信号生成器的离子阱的电极形成电离装置的至少两个电极中的第一电极，在所述至少两个电极之间生成离子或等离子体。如上面进一步描述的，离子阱的限定内部的电极同时用作用于生成离子或者在这种情况下可能是用于等离子体生成的电极，并且因此相对于常规的电离装置可以节省电极。

在一种发展中，电极在其背离内部的一侧上、特别是在通道开口的区域中具有突出电极部分、特别是向尖端逐渐变细的突出电极部分。使用向尖端逐渐变细的电极部分可以促进离子的生成，因为尖端处的电场线密度高，并且因此电场强度高。特别地，突出电极部分可以体现为通道开口的管状延续。替代地，突出电极部分可以具有在电极背离内部的一侧上从通道开口偏移的布置，并且可以可选地在其端部向尖端逐渐变细的情况下延伸到通道开口的区域中。

代替向尖端逐渐变细的管状电极部分，延伸通道开口的圆柱形电极部分也可以形成在电极背离内部的一侧上。作为举例，这对于将管状供应线路连接到电极可能是有利的。为了连接到管状供应线路，电极也可以在通道开口附近具有一个或多个切口，和/或通道开口可以为此具有梯级（step）。

存在用于配置电离装置的至少一个另外的电极的许多选项：

在一种发展中，电离装置具有导电供应线路、特别是导电管状供应线路，其意图用于向离子阱供应气体，并形成电离装置的第二电极。导电供应线路（例如金属供应线路）可以连接到恒定电势（例如地电势），或者连接到信号生成器，以便同样在那里施加电压信号。

在这种情况下，导电供应线路与离子阱的电极间隔开，在电极中形成通道开口，以便在两个电极之间生成等离子体。在这种情况下，特别是，如果电极具有向尖端逐渐变细的上述电极部分以便简化或促进等离子体的点火，则是有利的。为了桥接离子阱的电极与供应线路之间的空隙或间距，可以使用由绝缘材料（例如陶瓷）制成的供应线路的一部分，其在空隙区域中包围金属供应线路作为包层类型，使得供应的气体不能逃逸到周围环境中。

在替代实施例中，电离装置具有由电绝缘材料制成的供应线路、特别是管状供应线路以用于供应气体，并且电离装置的第二电极布置在供应线路的外侧上。在这种情况下，第二电极可以体现为金属环或金属管，例如，其固定到供应线路的外侧。这里，等离子体由介质阻挡放电点火；即，第二电极被供应线路的（介质）材料与供应线路内待电离气体流动的空间屏蔽。由于在介质放电中基本上只有电子被加速，因此介质放电有助于冷等离子体的生成，这对于本申请可能是有利的。

在另外的替代实施例中，电离装置具有由电绝缘材料制成的供应线路、特别是管状供应线路，并且电离装置的第二电极布置在供应线路内。在这种情况下，待电离的气体至少部分地围绕第二电极流动。将第二电极布置在供应线路内使得选择有利于生成离子或等离子体的第二电极的几何形状成为可能。然而，应该确保气体通过供应线路的流动不受第二电极的强烈影响。第二电极可以在延伸穿过管状供应线路壁的电极部分的帮助下固定到供应线路。替代地，电极可以固定到供应线路壁的内侧，并且电压信号或者可选地恒定电势可以在供应线路中引导的电线的帮助下施加到其上。

在一种发展中，设置在供应线路中的第二电极具有面向电离装置（和离子阱）的第一电极的尖端。作为举例，尖端可以突出到使通道开口延伸的管状电极部分中，这在上面进一步描述。除了向尖端逐渐变细的第二电极之外，第一电极也可以具有尖端，以便在两个尖端之间生成离子和/或点火等离子体。在这种情况下，如果向尖端逐渐变细的电极部分在从通道开口偏移的情况下附接到电极，并且在通道开口的方向上延伸，则是有利的。

在一个实施例中，信号生成器被体现为将电压信号耦合到离子阱的环形电极中，用于将离子存储在内部。在这种情况下，离子阱可以是离子共振带，例如，其具有至少一个环形电极和一般至少两个帽电极，它们一起限定离子阱的内部。在以双曲保罗阱形式的常规四极阱的情况下，环形电极和帽电极各自具有基本上双曲的几何形状。作为惯例，两个帽电极处于地电势（当没有激励时），而以射频AC电压形式的射频存储电压信号被施加到环形电极。借助于射频存储电压信号，在离子阱中生成电场（四极场），所述电场也被称为电存储场，因为这种场中的离子或带电粒子可以稳定地存储在离子阱中。如上所述，由信号生成器生成的射频存储电压信号可以用于在电离装置中生成RF等离子体。存储电压信号通常具有位于MHz范围内的频率，例如1 MHz的量级。

在另外的实施例中，质谱仪的信号生成器或（另外的）信号生成器被体现为将电压信号耦合到离子阱的至少一个帽电极中，用于激励内部中的离子。作为通常耦合到该环形电极或一环形电极中的存储电压信号的替代，耦合到帽电极中的激励电压信号也可以用于生成等离子体。典型地，例如用于生成所谓的SWIFT（“存储波形逆傅里叶变换”）激励的这种激励电压信号同样是射频AC电压信号。激励电压信号通常由专用激励信号生成器生成，并由此耦合到帽电极中。激励信号可以有利地用于在（等离子体）电离装置中生成RF等离子体。可选地，该电压信号或用于激励目的的电压信号也可以耦合到环形电极中。

在另外的实施例中，质谱仪包括检测器，用于检测从离子阱移除的离子，或者用于检测由离子阱中存储（和激励）的离子生成的离子信号。在电离子共振池的基础上的质谱仪通常在所谓的“不稳定模式”下操作，在“不稳定模式”下，存储的离子以目标方式（通过过激励的方式）从离子阱移除，并由（粒子）检测器检测。

替代地，存储在离子阱中的离子可以借助于在被检测离子的激励期间生成的离子信号以非破坏性方式被检测。在这种情况下，通过测量或检测离子阱的一个帽电极或多个帽电极上的感应电荷来检测离子。为了生成感应电荷，通过激励信号激励离子振荡，该振荡的频率依赖于离子质量或依赖于受激励离子的质荷比，并且因此后者可以在帽电极处生成的离子电流或离子信号的基础上来检测。感应电荷或离子电流信号通常借助于离子电流或与其成比例的电压离子信号来测量，其被记录并借助于傅里叶变换在光谱仪中转换成频谱或质谱。由于该转换，这种质谱仪也被称为（电）傅里叶变换离子回旋共振（FT-ICR）质谱仪。

应理解，用于在电离装置中生成离子或等离子体的电压信号的创造性使用不一定需要应用于上面进一步描述的离子阱类型，但是原则上，这也可以在具有至少一个电极的其他类型的离子阱中实行，电压信号耦合到该至少一个电极中。

本发明的另外特征和优点根据以下参考附图中的各图对本发明的示例性实施例的描述以及根据权利要求而是清楚的，附图示出了本发明的基本细节。单独的特征可以在每种情况下单独地自己实现，或者在本发明的变体中作为任何期望组合中的多个实现。

附图说明

示例性实施例在示意性附图中图示，并在以下描述中解释。在各图中：

图1示出了质谱仪的示意性图示，该质谱仪具有离子阱和电离装置，该电离装置用于电离经由电极中的通道开口供应到离子阱的气体；

图2a、2b示出了图1的质谱仪的细节的示意性图示，其中电极在通道开口处具有急剧突出电极部分，

图3a、3b示出了类似于图2a、2b的示意性图示，其中电离装置被体现为生成介质阻挡放电或尖端放电，以及

图4示出了作为气体压力和电极间距的乘积的函数的等离子体点火电压的帕邢曲线的图示。

在附图的以下描述中，相同的附图标记分别用于相同或功能上相同的组件。

图1示意性地示出了质谱仪1，用于通过质谱分析法来检查存储在质谱仪1的离子阱2中的离子4a、4b。在所示的示例中，离子阱2被体现为电离子阱（保罗阱），并且具有以环形电极3形式的第一电极。以AC电压U_RF形式的射频存储电压信号被施加到环形电极3，该信号在离子阱2中生成以射频交变场形式的电存储场E，其中待分析气体4的离子4a、4b被动态存储。质谱仪1具有用于生成射频存储电压信号U_RF的存储信号生成器5。在所示的示例中，存储信号生成器5被体现为以kHz到MHz量级（例如1MHz）的恒定频率，以及几百伏的恒定（最大）幅度生成存储电压信号U_RF。替代地，存储信号生成器5可以被体现为设置或改变存储电压信号U_RF的频率和/或幅度。为此，存储信号生成器5可以例如如开头引用的WO 2017/194333 A1中所说明的那样被体现。

离子4a、4b离离子阱2的中间或中心越远，从电存储场E所得的平均回复力越大程度地作用在离子4a、4b上。为了测量离子4a、4b的质荷比（m/z），后者被激励信号U_Stim1、U_Stim2（刺激）激励而振荡，其中振荡的频率依赖于离子质量和离子电荷，并且通常在kHz到MHz数量级的频率范围内，例如从近似1kHz到200kHz。相应的激励信号U_Stim1、U_Stim2由第一和第二激励信号生成器6a、6b生成，在每种情况下，放大器连接在其下游。

对于无反应、非破坏性的检测（即，在检测之后离子4a、4b仍然存在于离子阱2中），受激励离子4a、4b的振荡信号以感应镜像电荷的形式在两个测量电极处被分接，这两个测量电极形成离子阱2的帽电极7a、7b。两个帽电极7a、7b经由相应的滤波器连接到相应的低噪声电荷放大器8a、8b。

电荷放大器8a、8b首先在每种情况下捕获并放大由于激励而在帽电极7a、7b处生成的两个离子电流I_Ion1、I_Ion2中的一个，并且其次将它们保持在虚拟地电势。从被电荷放大器8a、8b转换成电压信号的离子电流I_Ion1、I_Ion2，通过减法生成离子信号u_ion(t)，所述离子信号的时间轮廓线在图1中的右下方被图示。

离子信号u_ion(t)被供应到检测器9，在所示的示例中，检测器9具有模数转换器9a和用于快速傅里叶分析（FFT）的光谱仪9b，以便产生质谱，这在图1中的右上方被图示。在这种情况下，检测器9或光谱仪9b首先生成存储在离子阱2中的离子4a、4b的特征离子共振频率f_ion的频谱，该频谱在离子共振频率f_ion对相应离子4a、4b的质量和电荷的依赖性的基础上被转换成质谱。在质谱中，示出了依赖于质荷比m/z的检测到的粒子或电荷的数量。

在图1中所示的示例中，待分析气体4借助于气体供应部11从室10中取出，所述室是形成工业设备的部分的处理室，在该处理室中实行工业过程，例如涂覆过程。替代地，室10可以是例如光刻设备的（真空）外壳或任何其他类型的室。气体供应部11具有气体出口12以允许气体4从室10中排出，以及可借助于控制装置14控制的阀13以便将待分析气体4馈送到电离装置15，该电离装置15以脉冲方式电离待分析气体4。在图1中所示的示例中，电离装置15邻近环形电极3设置。在环形电极3中形成通道开口16，待分析的所电离气体4（即离子4a、4b）通过该通道开口16被引入离子阱2的内部2a。在所示的示例中，通道孔16在离子阱2的中心平面中延伸，相对于该中心平面，帽电极7a、7b和环形电极3以镜像对称的方式设置。

在图1中所示的质谱仪1中，电离装置15直接邻近离子阱2——更精确地说直接邻近环形电极3的区域——设置，在该区域中形成用于供应待分析气体4的通道开口16。由存储信号生成器5生成并经由第一电连接线20a供应到环形电极3的存储电压信号U_RF因此也在电离装置15中可获得，并且可以用于生成离子4a、4b、17或等离子体，如下面在图2a、2b的基础上所解释的。

在图2a中所图示的电离装置15中，离子阱2的限定内部2a的环形电极3同时形成电离装置15的第一电极3，其与第二电极18一起用于在两个电极3、18之间的空间中生成离子4a、4b。利用了施加到电极3的RF存储电压信号U_RF可以用于在流动通过电离装置15的气体4中生成RF等离子体的事实。这里，恒定电势（例如，地电势）被施加到第二电极18。

应理解，为了在所述电极处生成恒定电势，第二电极18不一定需要连接到存储信号生成器5。

在图2a中所示的电离装置15中，第二电极被体现为金属供应线路18，待分析气体4通过该金属供应线路18在离子阱2的方向上流动。在其背离内部2a的外侧上，环形电极3具有管状电极部分3a，该管状电极部分3a向尖端逐渐变细，并环绕通道开口16或在第二电极18的方向上使通道开口16延伸。第二电极18设置在离电极部分3a的端部预定距离d处，该端部向尖端逐渐变细。为了桥接环形电极3或向尖端逐渐变细的电极部分3a和用作第二电极18的供应线路的端部之间的空隙，电离装置15具有管状供应线路部分19，其由电绝缘材料（在所示的示例中为陶瓷）组成。电绝缘供应线路部分19沿着供应线路18的外侧延伸，该供应线路18形成第二电极并桥接其面向环形电极3的端部和环形电极3之间的空隙。供应线路部分19防止待分析气体4能够逃逸到周围环境。

点火路径可用于在两个电极3、18之间的空间中点火等离子体或生成离子4a、4b，所述点火路径对应于两个电极3、18之间在待分析气体4的流动方向上的距离d，并且能够具有例如近似100

与50 mm之间的长度。

由于控制装置14在任何情况下都必须驱动可控阀13，以便以脉冲方式将待分析气体4供应到离子阱2的内部2a，所以在适当选择待分析气体4的脉冲供应参数的情况下，等离子体被自动点火，并且当气体压力下降时，所述等离子体再次被熄灭，而这不需要闭环控制。在离子阱2中存储和分析以脉冲方式供应的离子4a、4b的同时熄灭等离子体有利于避免等离子体对离子阱2中的电存储场E中的干扰，例如用于最小化空间充电效应。

图2b中所示的电离装置15与图2a中所示的电离装置15的显著不同之处在于前者具有由电绝缘材料制成的供应线路19，在供应线路19中设置第二电极18。在图2b中所示的示例中，第二电极18具有端部18a，该端部18a向尖端逐渐变细，并且在突出电极部分3a处突出到环形电极3的通道开口16中。以此方式，在直接邻近离子阱2的内部2a的通道开口16中生成离子17是可能的。

在图2b中所示的示例中，待电离并供应到离子阱2的内部2a的气体是电离气体22，通常是稀有气体，例如氦。电离气体22保存在气体供应部11的气体储存器21中，并经由气体出口12和可控阀13供应到电离装置15的供应线路19。电离气体22用于电离离子阱2内部2a中待分析气体4。在这种情况下，待分析气体4通过第一帽电极7a中的通道开口26被引入离子阱2的内部2a，并近似对准离子阱2的中心。离子阱2具有对称轴23，相对于该对称轴23，离子阱2的电极3、7a、7b——更精确地说，其限定内部2a的内侧——具有旋转对称性。借助于电离装置15中生成的电离气体22的离子17，待分析气体4在离子阱2的内部2a中通过碰撞和/或电荷交换电离的方式被电离。如果电离气体22的离子17被存储在离子阱2的存储场E中或者至少被迫使进入相对长的轨迹中，则待分析气体4或待分析气体4的离子4a、4b与电离气体22的离子17之间的碰撞次数可以以目标方式增加。为此，使用氖或氩作为电离气体22是有利的。

与图2b中所图示的不同，倘若待分析气体4在离子阱2外部被电离，即，倘若免除电离气体22的使用，则通过第一帽电极7a进入离子阱2内部2a的待分析气体4同样可以在（等离子体）电离装置15的帮助下被电离，该（等离子体）电离装置15例如可以如图2a中所图示那样构造。在这种情况下，第一帽电极7a而不是环形电极3形成电离装置15的一部分。在这种情况下，由第一激励信号生成器6a生成的激励电压信号U_Stim1用于在等离子体生成装置15中生成等离子体17。应理解，可以相应地使用第二帽电极7b或第二激励信号生成器6b，以便电离待分析气体4或电离气体22。

图3a、3b示出了用于在（等离子体）电离装置15中生成离子4a、4b或等离子体的另外两种选项，其与图2a、2b中所示的示例的不同之处在于第二电极18的配置。

在图3a中所示的示例中，如图2b中的供应线路19由电绝缘材料形成。环状金属箍带18（或管道部分）连接到供应线路19的外侧，并形成电离装置15的第二电极。由于第二电极或箍带18被供应线路19屏蔽，因此等离子体17通过介质阻挡放电的方式在供应线路19内直接邻近环形电极3的区域中生成。

在图3b中所示的示例中，第二电极18设置在电绝缘供应线路19内，如图2b中所示的示例中那样。第二电极18具有杆状实施例，并且还具有面向环形电极3或通道开口16的尖端18a。除了如图3a中那样用于接收或固定圆柱形供应线路19的第一突出圆柱形电极部分3a之外，向尖端逐渐变细的第二突出电极部分3b也形成在环形电极3上。第二电极部分3b附接到环形电极3的外侧，其中从通道开口16具有横向偏移，并且其中其向尖端逐渐变细的端部在第二电极18的尖端18a的方向上延伸，以便在至第二电极18的尖端18a的空隙中生成离子4a、4b或等离子体。

总之，施加到离子阱2的电极3、7a、7b的（一个或多个）电压信号或（一个或多个）电势可以用于以上述方式——即通过电极3的特定几何形状或电离装置15的合适实施例，在待分析气体4或电离气体22进入离子阱2的内部2a的入口区域中生成离子4a、4b、17或等离子体。由于电极3、7a、7b由信号生成器5、6a、6b供应有相应的电压信号U_RF、U_Stim1、U_Stim2，因此对于电离装置15不需要附加的电压供应。此外，在适当的情况下，相应的电极3、7a、7b可以用作电离装置15的（第一）电极。

应理解，上面所述的过程不仅可以有利地应用于具有以电共振阱形式的离子阱2的质谱仪1（如图1中所示）中，而且还可以应用于不同类型的离子阱2。在适用的情况下，用于生成离子4a、4、17或等离子体的电压信号可以在这种情况下不是（射频）AC电压而是DC电压。

对存储在离子阱2中的离子4a、4b实行非破坏性分析（如图1中所图示的质谱仪1的情况）也不是强制性的。而是，为了检测目的，离子4a、4b或者以目标方式的单独的离子核素可以从离子阱2移除。在这种情况下，从离子阱2移除的离子4a、4b在设置在离子阱2外部的检测器9中被检测。

Claims (13)

1.质谱仪（1），包括：

离子阱（2），其具有用于存储离子（4a，4b）的内部（2a），

信号生成器（5；6a，b），其连接到离子阱（2）的限定内部（2a）的电极（3；7a，7b），用于耦合进电压信号（U_RF，U_Stim1，U_Stim2）、特别是射频电压信号；电离装置（15）、特别是等离子体电离装置，用于电离待电离并供应到内部（2a）的气体（4，22），其特征在于

电离装置（15）连接到信号生成器（5；6a，6b），以便使用耦合到电极（3，7a，7b）中的信号生成器（5；6a，6b）的电压信号（U_RF，U_Stim1，U_Stim2）以用于生成离子（4a，4b，17）。

2.根据权利要求1所述的质谱仪，其中连接到信号生成器（5）的电极（3）具有用于将气体（4）供应到内部（2a）中的通道开口（16）。

3.根据前述任一权利要求所述的质谱仪，进一步包括：气体供应部（11），其被体现为向电离装置（15）供应以待分析气体（4）或电离气体（22）形式的气体（4，22）。

4.根据权利要求3所述的质谱仪，其中气体供应部（11）具有至少一个阀（13），所述至少一个阀（13）可借助于控制装置（14）控制，以用于向电离装置（15）脉冲供应气体（4，22）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的质谱仪，其中，连接到信号生成器（5）的离子阱（2）的电极（3）形成电离装置（15）的至少两个电极（3，18）中的第一电极，在所述至少两个电极（3，18）之间生成离子（4a，4b，17）。

6.根据权利要求5所述的质谱仪，其中电极（3）在其背离内部（2a）的一侧上、特别是在通道开口（16）的区域中具有管状电极部分（3a，3b）、特别是向尖端逐渐变细的管状电极部分。

7.根据权利要求5或6所述的质谱仪，其中电离装置（15）具有导电供应线路（18）、特别是导电管状供应线路，其意图用于向离子阱（2）供应气体（4），并形成电离装置（15）的第二电极。

8.根据权利要求5或6所述的质谱仪，其中电离装置（15）具有由电绝缘材料制成的供应线路（19）、特别是管状供应线路（19）以用于将气体（4）供应到离子阱（2），并且其中电离装置（15）的第二电极（18）布置在供应线路（19）的外侧上。

9.根据权利要求5或6所述的质谱仪，其中电离装置（15）具有由电绝缘材料制成的供应线路（19）、特别是管状供应线路（19），并且其中电离装置（15）的第二电极（18）布置在供应线路（19）内。

10.根据权利要求9所述的质谱仪，其中，设置在供应线路（19）中的第二电极（18）具有面向电离装置（15）的第一电极（3）的尖端（18a）。

11.根据前述权利要求中任一项所述的质谱仪，其中信号生成器（5）被体现为将电压信号（U_RF）耦合到离子阱（2）的环形电极（3）中，用于将离子（4a，4b）存储在内部（2a）中。

12.根据前述权利要求中任一项所述的质谱仪，其中信号生成器（6a，6b）被体现为将电压信号（U_Stim1，U_Stim2）耦合到离子阱（2）的至少一个帽电极（7a，7b）中，用于激励内部（2a）中的离子（4a，4b）。

13.根据前述权利要求中任一项所述的质谱仪，进一步包括：检测器（9），用于检测从离子阱（2）移除的离子（4a，4b）或由存储在离子阱（2）中的离子（4a，4b）生成的离子信号（u_ion(t)）。

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