CN1816383B - 质谱仪和相关的离子发生器及方法 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，用作质谱仪或分析器的微型化结构和关联的方法，和借助改进用作离子发生器。该微型化的结构具有一对基本平面的平行隔开的电极，它们具有突出的壁体，该比特彼此配合以限定离子发生腔室和出口。通过控制取向垂直于所施加磁场的电场，基于质量对电荷比率，该离子束可分离成多个从设备出口离开的束，且当设备用作质谱仪或分析器时，离子束碰撞在离子收集器上，其相应地发出信息至共同作用的处理器。在希望用作离子发生器时，邻近离子出口安置的离子收集器可去掉。

Description

质谱仪和相关的离子发生器及方法

技术领域

本发明涉及所谓的交叉场质谱分析器和离子发生器，其按照离子化的气体粒子的质量对电荷的比率，通过在彼此垂直的电场和磁场中的移动而分离离子化的气体粒子。

背景技术

质谱仪用来确定气体，液体或固体样品中组成材料的身份和数量是早已公知的。已经知道，结合这样的系统在真空中通过将分子或原子转换为离子的形式分析样品，将离子按质量对电荷的比率分开，并允许离子轰击检测器。一般参看美国专利No.2882410；3070951；3590243；和4298795。也可参看美国专利No.4882485和4952802。

一般地，质谱仪包含离子发生器入口组件，其中接收待分析的样品，高真空腔室，其与离子发生器入口配合，分析器组件，其安置在高真空腔室内并适于从离子发生器接收离子。检测器装置被用来确定样品组成成分，其采用质量对电荷比作为区别特征。通过许多公知的装置中的一种，包含在离子发生器中气体样品的分子或原子被转换为设备分析的离子。

公知现有技术的摆线质谱仪使用固定的收集器和斜坡电场一次仅只能针对一种质量对电荷比率。在很多现有技术的质谱仪系统中，无论离子发生器是否是摆线的，它们都相当大，且作为结果，决定了要在其中使用的系统的设计和规格。

美国专利5304799揭示一种摆线质谱仪，其具有限定离子轨道体积的外壳，用于在离子轨道体积内建立电场的电场发生器，和用于接收要分析的气体样品并将它们转换为离子的离子发生器，离子穿过正交电场和磁场并随后与收集器碰撞。该质谱仪设计具有多个不同离子质量对电荷比率，这些离子根据场强度碰撞在收集器上。摆线质谱仪和离子发生器可小型化以提供体积小，易于携带的仪器。

在两种类型的分析问题中采用交叉场质谱仪是公知的。在分子重量和高分子重量的识别中采用交叉场质谱仪。在同位素相对丰度的精确测量中也采用交叉场质谱仪。

在涉及低质量对电荷比率的情形中，如氦泄漏检测器和氢分析器，采用质谱仪是公知的。质谱仪已经在这样的情形中采用，因为由于其灵敏性而在质量范围内几乎没有干扰。该分析器通常用在氦泄漏分析器，如扇形场质谱仪，其易于制造但提供较差性能并常常相对昂贵。

四极分析器小且比磁分离器便宜，但当接近质量范围的较低端时，它们的滤波器质量降低。所谓的“零击射(blast)”表示由于弱滤波器特征使得四极没有开通时的粒子的贡献。对于氦泄漏检测器，例如，氢的零击射部分影响氦信号的程度为4amu。

本发明聚焦于摆线质谱仪的场结构，其中圆周运动是由直线运动强加的。

发明内容

在本发明的一个实施例中，其可以用作质谱仪或分析器，在相互之间生成电场的第一和第二平面的，且一般平行的电极具有突出的壁体，该壁体与一般平面的电极的基座一起限定离子发生腔室。由电极生成的电场相对磁场垂直取向，该磁场由永磁体或电磁体以本领域技术人员公知的方式发生。某些离子束基于质量对电荷比率通过离子出口离开，而其它粒子束基于质量对电荷比率而被分开，并保持在离子发生腔室中。操作性地与离子出口关联的离子收集器位于附近，并可与本领域公知的处理装置配合以确定分子或原子的身份。采用没有离子收集器的相同设备可使得装置用作质量选择性离子发生器。相关的方法也被揭示。

该实施例的设备和方法经特别构造以采用20amu或更小的低质量材料。

本发明的一个目的是提供质谱仪，其特别适于低质量范围的特殊要求。

本发明进一步的目的是提供这样的质谱仪，其中电场用来在质量范围的低端分离不同质量数的离子的轨道，而不是在质量范围的高端提供高分辨率功率。

本发明进一步的目的是提供这样的质谱仪，其中实际聚焦特性可通过在三个空间维中设计特殊场轮廓实现的近似取代。

然而，本发明的另一个目的是提供这样的质谱仪，其中电极尺寸小，结构简单并且制造不贵。

本发明的另一个目的是提供分析器或离子发生器，其对磁场的不完美性是鲁棒性的，对所需的结果没有实质性干扰，并因此允许使用体积小，不昂贵的磁体。

本发明的这些和其它目的将通过参考附图，从下面本发明更详细的说明书中得到完全理解。

附图说明

图1是荷正电的粒子在垂直于磁场的电场中轨道的不是。

图2示出四个具有不同质量对电荷比率的离子的轨道的表示。

图3示出不同质量对电荷比率的离子的轨道，和位置在完整的摆线之前的关联收集器被离子撞击。

图4示出相对邻近电极对的不同起始速度的离子和它们的轨道。

图5是一对间隔的电极产生的电场的等势线的表示。

图6是本发明间隔的电极对的透视图。

图7是相对邻近位置的图27中的电极的透视图。

图8是本发明分析器的部分示意表示。

图9到图11分别示出分析器，其中离子起始点在x轴位置(图9)，y轴位置(图10)，和z轴位置(图11)上不同。

图12示出z方向上吸持能力。

图13示出分析器的横截面，其中有四种不同低质量对电荷比率的离子束。

图14类似于图13，但示出了和图13相比电压加倍的轨道。

图15示出对于具有不同质量对电荷比率的20种离子的轨道曲线。

图16示出一组离子轨道，它们从同一点开始并具有不同的质量对电荷比率。

图17示出测试气体混合物的强度对质量对电荷的比率的曲线，如由本发明的分析器测量的那样。

图18(a)和(b)分别示出分析器获得的虚拟平面中的等势线。

图18(c)(d)和18(e)(f)分别在不同水平处的虚拟平面示出这样的等势线。

图19(a)(b)示出从第一虚拟平面处获取的等势线，图19(c)(d)和图19(e)(f)分别示出在所示的虚拟平面位置处获取的等势线。

图20(a)，(b)，(c)，(d)，(e)，(f)分别示出分析器，该分析器在三个位置具有虚拟切割平面，和相应的电场等势线。

具体实施方式

在传统质谱仪中，通常强调这样的特征，如“完美”电场和磁场的使用，和质量对电荷比率的线性关系，以及分离范围，如长度和角度。额外实施例的有利特征是能够获得有用和可靠的信息，而无需要求上文所述最好特征，特别是关于通常在20amu数量级的低质量的分子，如氢和氦或二价氮。

交叉场质谱仪的开发主要是由两类分析问题驱动的，即，具有高分子重量的分子身份和同位素相对丰度的测量。虽然这两个问题来自根据物理的不同应用，但它们可被认为是等价的。为了解决这些问题要求的具有高分辨率的仪器，如果可建立运动等式且离子轨道可预测，则其可适当地设计。由于数学困难可用任意场预测，因此开发从明确限定的边界条件，如一致的电场和磁场开始，优选从完美的直场线开始。产生磁场的磁体和装置是许多质谱仪中最昂贵的元件。随着增加的精度的要求，成本，重量和尺寸也增加。

在其它质谱仪有用的领域仅涉及低质量对电荷比率。这样用途的例子是氦泄漏检测器和氢检测器。本说明书中质谱仪的优点是其几乎在该质量范围内无干扰以及灵敏度。用在氦泄漏检测器中的分析器，例如较大分析器的小版本形式的分析器，如扇区场质谱仪，其易于制造，但性能较差。然而，这些分析器相对较贵。

四极分析器是比磁体分离器体积小且廉价，但它们的滤波器质量随着接近质量范围的较低端而减小。所谓的零击射表示由于弱滤波器特征导致四极没有开通的粒子贡献。对于氦泄漏检测器，这并不意味着一个，两个和三个原子质量单位的氢的零击射部分与四个原子质量单位的氦信号干扰。

质谱仪的分析技术生成与样品引入技术，离子形成方法，或离子分离方法无关的质谱。分子被离子化时形成特征离子，不是完整分子和/或一组表示离子化分子片段的不同质量的离子。当这些离子被分离时，每个离子相对丰度对质量对电荷比率(m/z)的曲线构成质谱。学习从质谱识别分子比使用任何其它类型的谱信息要容易的多。质谱示出分子的质量和分子片段的质量。相比其它技术，质谱仪通过较少的样品给出更多关于被分析物的信息。质谱仪也是最精确的确定质量的技术。相比较其它技术，质谱仪唯一的不足是样品被消耗；然而，其需要这样少的样品，因此这无关紧要。

图1示出荷正电的粒子102在一致电场E中的轨道100，该电场一般由平行电极104，106产生，而一致的磁场B在进入页面的方向上垂直于电场。磁场可由永磁体或电磁体产生。在图1和所有下面的图中，本领域人员公知的磁体部件没有示出。除了这些，磁场的方向由一个符号表示。按照该符号，北磁极总是在绘图平面的上方，而南磁极在该平面的下方。如果从起始点110开始的粒子没有初始能量，则轨道是摆线的。电极104，106形成完美的电容器以产生均匀的电场。这与电极面积104，106和它们之间的间隔相关。

该原理用在双重聚焦设备的摆线质谱仪中。参看美国专利2882410；3070951；3590243；和4298795。分析器就是所述的双重聚焦，如果位置如112和114不取决于起始能量，也不取决于粒子的起始角，这里起始点的条件被周期性复制。在图1和所有下面的讨论中，起始能量如果没有不同的表达将会是零。

图2示出四个轨道120，122，124，126，由质量对电荷比率分别为1，2，3，和4的离子轰击，假定从电极114，116之间的起始点开始。一个摆线的间距，即周期性复制的两个点间的距离，与质量对电荷的比率m/z成比例。因此，m/z＝4的离子间距等于m/z＝1的离子的离子间距的4倍。这是摆线质谱分析器中物理分离效果。在图2中，离子碰撞分别在收集器130，132，134，136上一个摆线后，在这里它们放电。最终进入收集器的电流是每单位时间撞击收集器的离子的数量的测量。

不同m/z比率的离子的分离不要求飞行完整的摆线，完整摆线是实现双重聚焦特性所必须的。在图2中，分离在刚开始运动时就开始。在图3中，收集器136，137，138和139被定位在电极140，144之间，以便轨道150，152，154和156处于这样的状态，即对于m/z＝2，m/z＝3，m/z＝4的离子不允许完整的摆线。粒子在电场一致的完美电容器内飞行。图3中布局明显的优势是分析器尺寸缩小。不利的是由于轨道短，因此精度损失，以及由于收集器137，138和139在焦点外部，因此离子束被加宽。如果相同m/z比率的离子以不同的能量和不同角度开始，它们将在不同的位置撞击收集器。图4中展示了该效果，其中10个离子m/z＝4，但在起始点170起始能量不同，它们在不同的轨道上飞行，并导致加宽的离子束，该离子束仅部分撞击收集器188。结果导致额外的分辨率损失和减小的灵敏度。

图4中，在基本平行的电极172，174之间点170处，在运动方向上具有较高起始速率的离子更多地被偏向摆线180的外侧，相应的具有较低或负起始速率的离子在更靠近内侧182的轨道上飞行。直觉上可以看到以适当方式改变的电场根据离子的起始能量补偿离子的偏转。定性地，显然更高起始能量飞行的区域中场强变得更强。然后，该场将离子聚焦到收集器188上，或如下所述的聚焦在收集器缝隙上，而无论它们起始能量。

图1到图4是通过国家工程实验室和Lockheed Idaho技术公司的离子飞行模拟程序SIMION 3D V6.0产生的。当限定电极的边缘延伸到三维工作空间的边界时，电极一致的电场可容易地模拟。那么程序假定电极无限延伸。然后SIMION被用发现生成电场的电极结构，这可逼近为一段摆线轨道的理想聚焦场。

所发现的最简单的结构是“非完美”电容器，其由两个平行片组成。“非完美”意味着电极间的间隙相比它们的面积大。这些电容器产生边缘场，其导致在电极边缘附近场强增加。

图5中，现在尺寸有限的电极190，192被连接到电压源，分别标记为+和-。所生成的场被表示为等势线。在环状区域300，曲率半径增加，这相应于场强的增加。对于一组具有相同m/z比率，但在起始点302起始能量不同的离子，可以这样的方式选择电压，即离子飞过半摆线304直到它们到达电极区域的物理末端。

简单的建模实验已经显示了显著的聚焦趋势。在z方向(垂直于离子轨道位于其中的平面)上，错误的场曲率方向是不可接收的。这加速离子远离指定路径，且在检测过程中丢失。

从平面电容器开始，电极的形状在模拟过程中通过连续的近似精确化。用z方向上曲率校正的U形电极取代平板电极，添加两个面板至每个聚焦特性改进的电极。最终所有尺寸在多个步骤中改变以找到最优的集合。由这些电极产生的场的特性在下面讨论。

优选形式的电极的最终形状可从图6中看到。它们可由片状金属，由陶瓷或加工的块状金属制成。总结构由一般为U形的第一部件30组成，其具有基座312和两个平行侧壁314，316，例如面板320，其连接到U形部件310上。一般为U形的第二电极326具有基座328和两个平行侧壁330，332。面板336也连接到一般为U形的电极326上。一个电极326具有两个孔340和344，它们将成为电子束的入口和出口以便离子化气体分子或气体原子。其它电极310在面板320中具有缝隙350，其将成为离子到达收集器之前的出口。图7中示出在将电极310和326组装到合适支架(holder)后，该支架具有插入的电绝缘体(图中未示出)或在电极310，326彼此最终位置之间有空气间隙。图7中，电极被绝缘，电极部件310与电极326的邻近部件由小间距370，372，374，376和378隔开。

在该配置中，电极形成长方体。第一样板的典型尺寸在x方向上是14毫米，在y方向上是8毫米，在z方向上是7毫米。尺寸匹配的范围没有限制。另一个示例的样板尺寸是7毫米×4毫米×3.5毫米。因为每个维的尺寸对另一个维上的尺寸的比率没有改变，主要功能不受影响。应用到电极的电压必须减小降低因素的平方倍以获得品质上相同的分析器操作。然而，在实际应用中，热运动的影响，制造上的不完美，和电磁畸变随着场强降低而变得更严重。

图8中示出完成分析器的配置。本领域技术人员公知的磁体和真空腔室在该图中没有示出。离子化气体分子的方式对分离器没有影响。然而，该分析器特别适于电子碰撞离子化。连接到灯丝端点500，502的电流源(未示出)通过热辐射发射电子。所提供的灯丝相对电极的电势504是负的，电子被加速到达入口340。所产生的电子束510保持狭窄，同时横跨长方体的内部体积，因为电子平行于磁场线发行。电子束510经开口334离开并碰撞在电极520上，其通过端子526连接到相对电极326(未示出)为正的电势。

如果灯丝504和电极326之间的电势差大于原子或分子离子化能量，则发生离子化。通常发生的离子化能量是70eV，其中大多数气体显示出最大离子化效率。

由电子束产生的离子在轨道530上飞行，这些轨道是相似的半摆线。如果电场和磁场是一致的并且彼此垂直，离子沿数学校正的摆线飞行。如果离子的m/z比率与由所施加的场提供的条件匹配，离子被聚焦到离开缝隙350并碰撞在收集器534，这相应于发送信号至关联的微处理器(未示出)。具有较低或较高m/z比率的离子错过缝隙。

如所述的那样，离子发生器没有释放离子的物理开口。取而代之的是，产生离子的整个区域产生离开离子源的离子束，该区域是电极内部电子束的体积。电场的成像特性减小束直径对分辨率的影响。这在图9到图13中示出，这些图示出图8所示的分析器的模拟，其尺寸为14毫米(x)，7毫米(y)和4毫米(z)。对于m/z＝4的10个离子，起始点在x轴位置(图9)，y轴位置(图10)，和z轴位置(图11)是变化的。在图9中，离子轨道540覆盖到点544，在带有离子轨道的图10中，在y方向上的延伸减小约30％，图11示出轨道分布在z方向上的影响最小。

图12展示z方向上的吸持能力。图中示出图11中离子束560投影到y-z平面上。从不同位置556开始的30个离子在它们到达收集器缝隙位置568之前被偏转到分析器中央的x-y平面上。

图13中模拟了低m/z比率的分离特征。m/z比率从1到4的四个离子束570，572，574，576从区域584开始。对于应用到电极310，326(图8)的某个电压，仅具有适当m/z比率的离子(图13中为具有m/z＝4的离子)能够穿过收集器缝隙586并碰撞在收集器590上。

分析器可使用这样的事实调谐到其它m/z比率，即m/z的倒数z/m与所需的碰撞收集器缝隙的电压成正比。加倍电压将图13中分析器m/z＝4调谐到m/z＝2，这示出在图14中，其从592开始并具有轨道594，596，598，700。

m/z从1到20的20个离子的轨道在图15中，从704 到 706。分析器被调谐到m/z＝4。可以看到，平面702中的分离不再是m/z比率的线性函数。场剖面在较低m/z比例处加宽延伸。

对于该具有上面列出的尺寸和5毫米收集器缝隙宽度的分析器，可用的质量范围终止于m/z＝18，这在图16中示出。m/z比率为17，18和19的离子720，722和724在相同的点728开始。如果离子发生器被调谐到m/z＝17，如该模拟的曲线中所示的那样，m/z＝17的离子穿过收集器缝隙586的中间离开，m/z＝16和m/z＝18的离子不能到达收集器50。

图17示出对于包含氢气，氦气，氧气，氮气和氩气的检测气体化合物的质谱4m/z＝1amu到m/z＝40amu。在低m/z比率时，分析器提供足够的分辨率，例如对于氢分析器或氦泄漏检测器。

图18(a)-(f)，19(a)-(f)和20(a)-(f)示出分析器内不同平面中的等势线。电势图中右边的数字指示虚拟平面所处的位置。

从图18中，我们得出绕中心的场730趋近近似一致场，这解释了在摆线前面示出的轨道的相似性。收集器732附近曲率的增加被引入以补偿能量聚焦的损失。

图19示出从z轴尽头位置734，736开始的离子将经历强烈破坏的电场。当离子起始位置集中位于中央区域740时，获得上面出现的轨道，该中央区域740处场强接近一致的结构。

图20(c)中区域742证实中心附近的电场接近一致性。对于图20(a)中将看到的限制特性，电势是弯曲的，如图20(a)中环744看到的那样。

由于结构简单且物理尺寸小，这里所述的分析器可用作低成本，但高性能的离子源，从而引入离子到质谱仪中。没有收集器的相同布置为离子源提供所有能力。如果质谱仪被适当地调谐到m/z位置，其质量选择性阻止来自质谱仪分析器的大多数不想要的离子。这改进任何质谱仪的分辨率。结合四极滤波器，零击射可被有效地抑止。

长方体设计的另一个有效优势是将其用作关闭的离子源。关闭的离子源被连接到低分子流点导系数的分析器的真空。作为结果，离子源中的压力可高于分析器，其增加灵敏度。为了该目的，图8中所示的间隙应非常窄或甚至用绝缘体密封。然后气体样品可通过几乎任何电极位置的细管引入。

应该理解，图1到20的实施例中，微型化的质谱仪或分析器或离子发生器提供有效的装置，其采用通过在有磁场时调整电场控制的质量对电荷比率来确定什么样的质量对电荷比率的离子束可发射或被允许经出口离开，哪些质量对电荷比率的离子束不可以。在该分离设备和方法的无数用途中，泄漏检测，乳氦或氢的泄漏检测使用该设备和方法。进一步，本系统被设计成具有部分摆线离子束的有效工作的系统。特别适于确定具有低质量的材料，如数量级为20amu或更小。所有这些都可实现同时采用非常小的外壳。

然而，上面已经为了解释的目的说明了特殊实施例，显然，本领域的技术人员可以不偏离所附权利要求限定的本发明的范畴做出多种细节上的修改。

Claims (34)

1.一种质谱仪，其包括：

第一电极，具有基本上矩形的基座和两个相对的侧壁以及一个面板，所述侧壁沿着与基座垂直的一个方向从基座延伸，所述面板在与所述基座和所述相对的侧壁基本上垂直的平面中沿着所述一个方向从基座延伸出面板的高度的部分，所述面板仅通过所述基座而与所述相对的侧壁电连接，

第二电极，具有与所述第一电极互补的形状，在所述第一电极与所述第二电极相互隔开的情况下，所述第二电极相对于所述第一电极放置使得第一电极和第二电极的基座基本上对准并平行，并且侧壁的与基座相对的末端基本上相邻，而面板则相对，从而在第一电极与第二电极之间实质上限定矩形腔室，

所述第一和第二电极构造成以便在其间产生电场，

磁场发生器，其被构造成以便产生基本垂直所述电场取向的磁场，

所述第一和第二电极的壁体配合限定离子生成腔室，

离子发生器，其用于将离子束引入所述质谱仪中，

离子出口，其允许某些离子离开所述腔室，和

离子收集器，其安置在所述离子出口的外部并邻近所述离子出口以便接收所述通过离子出口的离子。

2.如权利要求1所述的质谱仪，其中

所述第一电极与所述第二电极电绝缘。

3.如权利要求2所述的质谱仪，其中

所述第一电极和第二电极其间具有绝缘空气间隙。

4.如权利要求2所述的质谱仪，还包括：

插置在所述第一电极和第二电极之间的电绝缘材料。

5.如权利要求1所述的质谱仪，其中

所述质谱仪被构造成以便处理低分子量的离子。

6.如权利要求5所述的质谱仪，其中

所述低分子量离子具有小于20amu的分子量。

7.如权利要求1所述的质谱仪，其中

所述质谱仪被构造成以便处理其为部分摆线的离子束。

8.如权利要求1所述的质谱仪，其中

所述第一电极和第二电极配合以限定所述离子生成腔室，其具有约7-14毫米的长度，约4-8毫米的宽度和约3.5-7毫米的高度。

9.如权利要求1所述的质谱仪，其中

所述质谱仪被构造成以便用作泄漏检测器。

10.如权利要求1所述的质谱仪，其中

所述质谱仪被构造成以便检测从由氦气和氢气组成的组中选择的气体。

11.如权利要求1所述的质谱仪，其中

所述离子束由电子碰撞离子化生成。

12.一种离子发生器，其包括：

第一电极，具有基本上矩形的基座和两个相对的侧壁以及一个面板，所述侧壁沿着与基座垂直的一个方向从基座延伸，所述面板在与所述基座和所述相对的侧壁基本上垂直的平面中沿着所述一个方向从基座延伸出面板的高度的部分，所述面板仅通过所述基座而与所述相对的侧壁电连接，

第二电极，具有与所述第一电极互补的形状，在所述第一电极与所述第二电极相互隔开的情况下，所述第二电极相对于所述第一电极放置使得第一电极和第二电极的基座基本上对准并平行，并且侧壁的与基座相对的末端基本上相邻，而面板则相对，从而在第一电极与第二电极之间实质上限定矩形腔室，

所述第一和第二电极被构造成以便在其间产生电场，

磁场发生器，其被构造成以便产生基本垂直所述电场取向的磁场，

所述第一和第二电极的壁体配合限定离子生成腔室，

离子源，其用于将离子束引入所述离子发生器中，以及离子出口，其允许某些离子离开所述腔室。

13.如权利要求12所述的离子发生器，其中

所述第一电极与所述第二电极电绝缘。

14.如权利要求13所述的离子发生器，其中

所述电绝缘的第一电极和第二电极其间具有空气间隙。

15.如权利要求13所述的离子发生器，还包括：

插置在所述第一电极和第二电极之间的电绝缘材料。

16.如权利要求12所述的离子发生器，其中

所述离子发生器被构造成以便处理低分子量的离子。

17.如权利要求16所述的离子发生器，其中

所述低分子量离子具有小于20amu的分子量。

18.如权利要求12所述的离子发生器，其中

所述离子发生器被构造成以便处理其为部分摆线的离子束。

19.如权利要求12所述的离子发生器，其中

所述第一电极和第二电极配合以限定所述离子发生腔室，其具有约7-14毫米的长度，约4-8毫米的宽度和约3.5-7毫米的高度。

20.如权利要求12所述的离子发生器，其中

所述离子发生器被构造成以便用作泄漏检测器。

21.如权利要求12所述的离子发生器，其中

所述离子发生器被构造以便检测从由氦气和氢气组成的组中选择的气体。

22.如权利要求12所述的离子发生器，其中

所述离子束由电子碰撞离子化生成。

23.一种分析气体的方法，其包括：

提供相互隔开的第一和第二电极，所述第一和第二电极的每一个具有基座，基座基本平行地取向并且彼此对准且隔开，并且第一和第二电极的每一个具有一个从基座向另一个电极突出的面板和一对从基座向另一个电极突出的相对的侧壁，从而限定离子发生腔室，

向所述腔室施加电场，

向所述腔室施加基本垂直于所述电场取向的磁场，按照质量对电荷比率建立所述离子的分离，和基于质量对电荷比率使某些离子离开所述腔室。

24.如权利要求23所述的方法，其中

对低质量离子采用所述方法。

25.如权利要求24所述的方法，其中

对质量小于20amu的离子采用该方法。

26.如权利要求23所述的方法，其中

基于所述离子的质量对电荷比率，通过调整所述电场影响所述离子束的所述路径。

27.如权利要求23所述的方法，其中

基于部分摆线离子束路径，影响所述预定质量对电荷比率的离子的离开。

28.如权利要求23所述的方法，其中

采用所述离子发生腔室，其具有约7-14毫米的长度，约4-8毫米的宽度和约3.5-7毫米的高度。

29.一种发生离子的方法，其包括：

提供相互隔开的第一和第二电极，所述第一和第二电极的每一个具有基座，基座基本平行地取向并且彼此对准且隔开，并且第一和第二电极的每一个具有一个从基座向另一个电极突出的面板和一对从基座向另一个电极突出的相对的侧壁，从而限定离子发生腔室，

向所述腔室施加电场，

向所述腔室施加基本垂直于所述电场取向的磁场，

按照质量对电荷比率建立所述离子的分离，和

基于质量对电荷比率使某些离子离开所述腔室。

30.如权利要求29所述的方法，其中

对低质量离子采用所述方法。

31.如权利要求30所述的方法，其中

对质量小于20amu的离子采用该方法。

32.如权利要求29所述的方法，其中

基于所述离子的质量对电荷比率，通过调整所述电场影响所述离子束的所述路径。

33.如权利要求29所述的方法，其中

基于部分摆线离子束路径，影响所述预定质量对电荷比率的离子的离开。

34.如权利要求29所述的方法，其中

采用所述离子发生腔室，其具有约7-14毫米的长度，约4-8毫米的宽度和约3.5-7毫米的高度。

Images