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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ionenbeweglichkeitsspektrometer und insbesondere auf eine Ionensammelvorrichtung desselben.
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Bezugnehmend auf 1 und 2 umfasst ein Ionenbeweglichkeitsspektrometer eine Ionensammelvorrichtung 50', die ein Aperturgitter 15' umfasst zum Einschränken des Einflusses einer Ionendriftbewegung in einer Driftregion auf die Ionensammlung, eine Faraday-Platte 17' zum Sammeln von Ionen, ein Isolierbauglied 2 zum Befestigen der Faraday-Platte 17' und eine Schirmabdeckung 21', die mit dem Isolierbauglied 2 verbunden ist. Das Ionenbeweglichkeitsspektrometer umfasst ferner eine Verstärkerschaltung zum Verstärken eines analogen Signals, das aus der Faraday-Platte 17' ausgegeben wird, wobei die Verstärkerschaltung mit der Faraday-Platte 17' über einen Leiter 6 gekoppelt ist und eine analoge Signalerde aufweist. Zusätzlich dazu umfasst das Ionenbeweglichkeitsspektrometer ferner eine Driftelektrodenleistungsquelle zum Liefern der Leistung zu der Driftelektrode. Die Leistungsquelle weist einen mit Masse verbundenen Ausgangsanschluss auf, der eine Masse der Driftelektrode bildet. Die Schirmabdeckung 21' ist mit der analogen Signalerde bzw. Signalmasse der Verstärkerschaltung durch eine Schirmschicht 5 eines Koaxialkabels gekoppelt und ist mit Masse gekoppelt, die Leistung zu der Driftelektrode über einen elektrischen Draht 7 liefert. Die Ionen in der Driftregion bewegen sich durch das Aperturgitter 15' und werden durch die Faraday-Platte 17' gesammelt, die ein Signal durch ein Koaxialkabel ausgibt, das aus einer Kernleitung 6 und einer Schirmschicht 5 besteht.
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Bei der obigen Konfiguration treten die Ionen in die Sammelregion ein und bewegen sich zu der Schirmabdeckung 21' unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes, das durch das Aperturgitter 15' und die Schirmabdeckung 21' erzeugt wird, wobei eine solche Bewegung hin zu der Schirmabdeckung 21' zu einem Verlust von Ionen führt und die Sammeleffizienz verringert.
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Bei dem in 1 dargestellten Beispiel wird ein planares Aperturgitter 15' eingesetzt und die Faraday-Platte 17' ist auf einer Seite in Verarbeitungsrichtung abwärts von dem Aperturgitter 15' in einer Ionendriftrichtung angeordnet. Der Nachteil einer solchen Struktur ist, dass sich die Ionen zu der Schirmabdeckung 21' ausbreiten und somit die Sammeleffizienz nachteilig beeinflusst wird.
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Bei dem Beispiel, das in 2 dargestellt ist, ist das Aperturgitter 15' von einer sphärischen Form und entsprechend verursacht das Aperturgitter 15', dass die Ionen konvergieren, aber die Herstellungskosten für ein sphärisches Aperturgitter sind hoch.
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Ferner sind bei der oben vorliegenden Technik die Hochspannungsmasse der Driftelektrodenleistungsquelle, die Leistung zu der Driftelektrode liefert, und die analoge Signalmasse der Verstärkerschaltung gemeinsam mit Masse an der Schirmabdeckung 21' verbunden. Folglich wird Rauschen aus der Hochspannungsmasse in die Verstärkerschaltung gekoppelt, das heißt die Eingangsschaltung bzw. Vorderendenschaltung, und beeinflusst das Verhalten des Ionenbeweglichkeitsspektrometers.
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Die
US 2002/0017605 A1 offenbart ein Ionenbeweglichkeitsspektrometer, das ein Führungsgitter und eine Sammelelektrode aufweist.
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Die
US 5 200 614 A offenbart, dass ein Ionenbeweglichkeitsspektrometer eine Sammelelektrode und ein Feld definierende Elektroden aufweist.
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Die
US 2001/0032929 A1 offenbart, dass Ionen in einer Quelle erzeugt werden und sich in einer Driftröhre unter dem Einfluss eines Felds, das durch Ringelektroden erzeugt wird, bewegen, wobei dieselben an einer Apertur erfasst werden. Eine Reihe von kegelförmigen Elektroden bildet eine Driftföhre, die an der Ionenapertur endet. Die Elektroden sind voneinander isoliert.
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Die
US 5 021 654 A offenbart, dass ein Ionenbeweglichkeitsspektrometer ein Aperturgitter und einen Kollektor aufweist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ionenbeweglichkeitsspektrometer mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Ionenbeweglichkeitsspektrometer gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Um den oben erwähnten Mangel des Stands der Technik zumindest teilweise zu beseitigen, ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Ionenbeweglichkeitsspektrometer zu schaffen. Das Ionenbeweglichkeitsspektrometer kann die Ionen effektiv mit einer einfachen Konfiguration sammeln.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ionenbeweglichkeitsspektrometer bereitgestellt, das folgende Merkmale aufweist:
Driftelektroden, die Ionen in einer Driftregion des Ionenbeweglichkeitsspektrometers in einer Ionendriftrichtung driften lassen;
einen Ionensammelregionteil zum Sammeln von Ionen; und
eine Ionensammelvorrichtung, die in dem Ionensammelregionteil angeordnet ist, wobei die Ionensammelvorrichtung Folgendes aufweist:
ein Aperturgitter zum Einschränken des Einflusses der Ionendriftbewegung in der Driftregion auf die Ionensammlung;
eine erste Elektrode, die auf einer in Ionendriftrichtung stromabwärtigen Seite des Aperturgitters angeordnet ist, wobei die erste Elektrode mechanisch und elektrisch mit dem Aperturgitter gekoppelt ist;
eine zweite Elektrode, die auf einer in Ionendriftrichtung stromabwärtigen Seite der ersten Elektrode angeordnet ist, und
ein Ionensammelbauglied zum Sammeln von Ionen, wobei das Ionensammelbauglied einen Ionensammelteil umfasst und eine Faraday-Platte ist,
wobei Ionensammelteil des Ionensammelbauglieds in einem Raum angeordnet ist, der innerhalb der ersten Elektrode gebildet ist,
wobei das Ionenbeweglichkeitsspektrometer ferner folgende Merkmale aufweist:
eine Driftelektrodenleistungsquelle zum Liefern von Leistung zu den Driftelektroden, wobei die Driftelektrodenleistungsquelle einen mit Masse verbundenen Ausgangsanschluss aufweist, der mit der zweiten Elektrode gekoppelt ist; und
eine Schirmabdeckung, die auf einer in Ionendriftrichtung stromabwärtigen Seite der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei die Schirmabdeckung von der zweiten Elektrode getrennt ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Ionenbeweglichkeitsspektrometer ferner folgendes auf: ein erstes Isolierbauglied, das zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei das Ionensammelbauglied mit dem ersten Isolierbauglied verbunden ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Ionenbeweglichkeitsspektrometer ferner folgendes auf: eine Schirmabdeckung, die auf einer Seite in Verarbeitungsrichtung abwärts von der zweiten Elektrode in der Ionendriftrichtung angeordnet ist, wobei die Schirmabdeckung von der zweiten Elektrode getrennt ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Aperturgitter eine im Wesentlichen flache Form auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist die erste Elektrode eine im Wesentlichen ringförmige Form auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die zweite Elektrode eine im Wesentlichen ringförmige Form auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Ionenbeweglichkeitsspektrometer ferner folgendes Merkmal auf: ein zweites Isolierbauglied, das auf einer Seite in Verarbeitungsrichtung abwärts von der zweiten Elektrode in der Ionendriftrichtung angeordnet ist, wobei die Schirmabdeckung von der zweiten Elektrode durch das zweite Isolierbauglied getrennt ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Ionensammelbauglied ferner ein Signalausgangsteil auf, das mit dem Ionensammelteil gekoppelt ist, und die Schirmabdeckung ist angepasst, um mit einer ersten leitfähigen Schicht eines Koaxialkabels gekoppelt zu sein, das an der Außenseite einer Kernleitung des Koaxialkabels vorgesehen ist, und die Kernleitung des Koaxialkabels ist mit dem Signalausgangsteil des Ionensammelbauglieds gekoppelt, um ein Signal aus einem Signalausgangsteil auszugeben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode im Wesentlichen koaxial angeordnet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das erste Isolierbauglied im Wesentlichen eine Form einer Platte oder einer Scheibe auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das erste Isolierbauglied ein Mitteldurchgangsloch in seinem Mittelteil auf, wobei sich das Signalausgangsteil des Ionensammelbauglieds durch das Mitteldurchgangsloch erstreckt und das erste Isolierbauglied ferner eine Mehrzahl von Durchgangslöchern um das Mittelloch aufweist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Ionensammelbauglied ferner ein Signalausgangsteil auf, das mit dem Ionensammelteil gekoppelt ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Schirmabdeckung mit einer ersten leitfähigen Schicht eines Koaxialkabels verbunden, die an einer Außenseite einer Kernleitung des Koaxialkabels vorgesehen ist, und die Kernleitung des Koaxialkabels ist mit dem Signalausgangsteil des Ionensammelbauglieds gekoppelt, um ein Signal aus dem Signalausgangsteil auszugeben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Ionenbeweglichkeitsspektrometer ferner folgendes auf: eine Verstärkerschaltung, wobei ein Eingang der Verstärkerschaltung das Signal empfängt, das aus dem Signalausgangsteil durch die Kernleitung des Koaxialkabels ausgegeben wird, wobei die Schirmabdeckung mit einer analogen Masse der Verstärkerschaltung durch die erste leitfähige Schicht des Koaxialkabels gekoppelt ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die zweite Elektrode mit der analogen Masse der Verstärkerschaltung an einer Seite eines Ausgangs der Verstärkerschaltung gekoppelt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Ionenbeweglichkeitsspektrometer ferner folgendes auf: ein Verstärkerschaltungsabschirmgehäuse zum Abschirmen der Verstärkerschaltung; und ein leitfähiges Gehäuse des Ionensammelregionteils, wobei das Koaxialkabel eine zweite leitfähige Schicht aufweist, die an der Außenseite der ersten leitfähigen Schicht angeordnet ist, und die zweite leitfähige Schicht mit dem Verstärkerschaltungsabschirmgehäuse und dem leitfähigen Gehäuse dem Ionensammelregionteils gekoppelt ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Ionenbeweglichkeitsspektrometer ferner folgendes auf: eine Driftelektrodenleistungsquelle zum Liefern von Leistung zu den Driftelektroden, wobei die Driftelektrodenleistungsquelle ein Driftelektrodenleistungsquellenabschirmgehäuse aufweist und wobei die Driftelektrodenleistungsquelle einen mit Masse verbundenen Ausgangsanschluss aufweist, der mit der zweiten Elektrode gekoppelt ist und mit der analogen Masse der Verstärkerschaltung an der Seite des Ausgangs der Verstärkerschaltung gekoppelt ist.
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Einige Ausführungsbeispiele der Ionensammelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verbessern effizient das Sammeln von Ionen, ermöglichen die Ausgabe des Signals und verbessern das Signal-zu-Rausch-Verhältnis.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Ionensammelvorrichtung eines Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine schematische Ansicht einer Ionensammelvorrichtung eines anderen Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß dem Stand der Technik;
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3 eine schematische Ansicht einer Ionensammelvorrichtung eines Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4 eine schematische Querschnittsansicht eines Aperturgitters der Ionensammelvorrichtung des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5 eine schematische Frontansicht des Aperturgitters der Ionensammelvorrichtung des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Elektrode der Ionensammelvorrichtung des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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7 eine schematische Frontansicht der ersten Elektrode der Ionensammelvorrichtung des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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8 eine schematische Frontansicht eines Ionensammelbauglieds der Ionensammelvorrichtung des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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9 eine schematische Querschnittansicht des Ionensammelbauglieds der Ionensammelvorrichtung des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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10 eine schematische Querschnittansicht eines ersten Isolierbauglieds der Ionensammelvorrichtung des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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11 eine schematische Frontansicht des ersten Isolierbauglieds der Ionensammelvorrichtung des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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12 eine schematische Querschnittansicht einer zweiten Elektrode der Ionensammelvorrichtung des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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13 eine schematische Frontansicht der zweiten Elektrode der Ionensammelvorrichtung des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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14 eine schematische Querschnittsansicht eines zweiten Isolierbauglieds der Ionensammelvorrichtung des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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15 eine schematische Frontansicht des zweiten Isolierbauglieds der Ionensammelvorrichtung des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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16 eine schematische Querschnittansicht einer Schirmabdeckung der Ionensammelvorrichtung des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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17 eine schematische Frontansicht der Schirmabdeckung der Ionensammelvorrichtung des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Eine weitere Beschreibung der Erfindung wird nachfolgend bezugnehmend auf Ausführungsbeispiele der Erfindung gegeben, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.
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Wie in 3 dargestellt ist, weist bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein Ionenbeweglichkeitsspektrometer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung folgendes auf: ein Ionensammelregionteil 90 zum Sammeln von Ionen; und eine Ionensammelvorrichtung 50, die in dem Ionensammelregionteil 90 vorgesehen ist.
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Bezugnehmend auf 3 kann das Ionenbeweglichkeitsspektrometer 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ferner folgendes aufweisen: einen Verstärkerschaltungsteil 60 und eine Driftelektrodenleistungsquelle 70 zum Liefern von Leistung zu Driftelektroden.
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Wie in 3 dargestellt ist, weist die Ionensammelvorrichtung 50 des Ionenbeweglichkeitsspektrometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung folgendes auf: ein Aperturgitter 15 zum Beschränken des Einflusses einer Ionendriftbewegung in einer Driftregion auf die Ionensammlung; und eine erste Elektrode 16, die auf einer Seite in Verarbeitungsrichtung abwärts (d. h. einer rechten Seite in 3) von dem Aperturgitter (oder Begrenzungsgitter) 15 in einer Ionendriftrichtung 80 angeordnet ist. Die erste Elektrode 16 ist mechanisch und elektrisch mit dem Aperturgitter 15 gekoppelt.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 3, 6, 7, 8, 9 dargestellt ist, weist die Ionensammelvorrichtung 50 des Ionenbeweglichkeitsspektrometers ferner ein Ionensammelbauglied 17 zum Sammeln von Ionen auf, wobei das Ionensammelbauglied 17 ein Ionensammelteil 171 umfasst. Ein Raum 161 ist innerhalb der ersten Elektrode 16 gebildet und der Ionensammelteil 171 des Ionensammelbauglieds 17 ist in dem Raum 161 vorgesehen, der innerhalb der ersten Elektrode 16 gebildet ist.
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Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist der Ionensammelteil 171 des Ionensammelbauglieds 17 an einer Außenseite des Raums 161 angeordnet, der innerhalb der ersten Elektrode 16 gebildet ist, und nicht in dem Raum 161 angeordnet, der in der ersten Elektrode 16 gebildet ist. Zum Beispiel ist der Ionensammelteil 171 des Ionensammelbauglieds 17 benachbart zu der ersten Elektrode 16 oder beabstandet von der ersten Elektrode 16 angeordnet.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 3, 6, 7, 8, 9 dargestellt ist, weist die Ionensammelvorrichtung 50 des Ionenbeweglichkeitsspektrometers ferner ein erstes Isolierbauglied 18 auf, das auf einer Seite in Verarbeitungsrichtung abwärts von der ersten Elektrode 16 in der Ionendriftrichtung 80 angeordnet ist, und das erste Isolierbauglied 18 ist mit dem Ionensammelbauglied 17 verbunden.
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Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das Ionensammelbauglied 17 der Ionensammelvorrichtung 50 des Ionenbeweglichkeitsspektrometers an anderen Komponenten oder Isolierbaugliedern in einer Sammelregion des Ionenbeweglichkeitsspektrometers befestigt sein. Alternativ kann das Ionensammelbauglied 17 der Ionensammelvorrichtung 50 an bekannten, geeigneten Komponenten des Ionenbeweglichkeitsspektrometers befestigt sein. Das Ionensammelbauglied 17 kann in jeglichen geeigneten Formen geformt sein.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 3 dargestellt ist, kann die Ionensammelvorrichtung 50 des Ionenbeweglichkeitsspektrometers ferner folgendes aufweisen: eine zweite Elektrode 19, die auf einer Seite in Verarbeitungsrichtung abwärts von dem ersten Isolierbauglied 18 in der Ionendriftrichtung 80 angeordnet ist. Die zweite Elektrode 19 bildet eine mit Masse verbundene Elektrode von Driftelektroden, die die Ionen in dem Ionenbeweglichkeitsspektrometer driften lassen. Anders ausgedrückt ist die zweite Elektrode 19 als eine Hochspannungsmasse HGND (high voltage ground) mit einer Masse einer folgenden Hochspannungsschaltung gekoppelt.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 3 dargestellt ist, kann die Ionensammelvorrichtung 15 des Ionenbeweglichkeitsspektrometers ferner folgendes aufweisen: eine Schirmabdeckung 21, die auf einer Seite in Verarbeitungsrichtung abwärts von der zweiten Elektrode 19 in der Ionendriftrichtung angeordnet ist, und die Schirmabdeckung 21 ist von der zweiten Elektrode 19 getrennt. Ein Beispiel der Schirmabdeckung 21 ist in 16 bis 17 gezeigt.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 3 dargestellt ist, ist die Schirmabdeckung 21, als eine analoge Signalmasse HGND (analog signal ground) mit einer analogen Masse einer folgenden Schaltung gekoppelt und die Hochspannungsmasse ist der mit analogen Masse an einem einzelnen Punkt an der analogen Masse gekoppelt, der an einer Ausgangsseite eines Verstärkers ist.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 4, 5 dargestellt ist, kann das Aperturgitter 15 eine im Wesentlichen flache Form oder eine Form einer flachen Platte aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel, bezugnehmend auf 4, 5, kann das Aperturgitter ein leitfähiges, ringförmiges Bauglied 151 und eine leitfähige Masche 152 aufweisen, die elektrisch und mechanisch mit dem leitfähigen, ringförmigen Bauglied 151 gekoppelt ist.
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Alternativ kann das Aperturgitter 15 nur durch die leitfähige Masche gebildet sein.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 6, 7 dargestellt ist, kann die erste Elektrode 16 eine im Wesentlichen ringförmige Form aufweisen. Ferner kann die im Wesentlichen ringförmige erste Elektrode 16 jegliche geeignete Innenoberfläche aufweisen, wie z. B. eine im Wesentlichen verjüngte innere Oberfläche, eine im Wesentlichen zylindrische innere Oberfläche und eine im Wesentlichen parabolförmige Innenoberfläche. 6 und 7 stellen eine im Wesentlichen zylindrische Innenoberfläche oder einen im Wesentlichen zylindrischen Innenraum 161 dar.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 12, 13 dargestellt ist, kann die zweite Elektrode 19 eine im Wesentlichen ringförmige Form aufweisen. Zusätzlich dazu kann die im Wesentlichen ringförmige zweite Elektrode 19 jegliche geeignete Innenoberfläche aufweisen, wie z. B. eine im Wesentlichen verjüngte Innenoberfläche, eine im Wesentlichen zylindrische Innenoberfläche und eine im Wesentlichen parabolförmige Innenoberfläche. Die zweite Elektrode 19 kann in der Form einer Platte mit einem Durchgangsloch sein, und das Durchgangsloch erlaubt, dass eine Signalleitung passiert und mit dem Ionensammelbauglied 17 gekoppelt wird. 12, 13 stellen eine im Wesentlichen zylindrische Innenoberfläche dar. Ferner kann die zweite Elektrode 19 eine geeignete, bekannte Driftelektrode sein, die Ionen in einem Ionenbeweglichkeitsspektrometer driften lässt.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 3 dargestellt ist, kann die Ionensammelvorrichtung 50 des Ionenbeweglichkeitsspektrometers ferner folgendes aufweisen: ein zweites Isolierbauglied 20, das auf einer Seite in Verarbeitungsrichtung abwärts von der zweiten Elektrode 19 in der Ionendriftrichtung 80 angeordnet ist, wobei die zweite Elektrode 19 von der Schirmabdeckung 21 durch das zweite Isolierbauglied 20 getrennt ist.
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Das zweite Isolierbauglied 20 kann eine Form eines Rings aufweisen, wie in 14, 15 dargestellt ist, oder einer Lage oder eine andere geeignete Form. Die Schirmabdeckung 21 kann von der zweiten Elektrode 19 durch einen geeigneten Raum getrennt sein oder mit Hilfe einer Isolierschicht, die auf der Schirmabdeckung 21 oder der zweiten Elektrode 19 gebildet ist. Ferner kann die Schirmabdeckung 21 von der zweiten Elektrode 19 durch eine geeignete Weise getrennt sein, die in der Technik bekannt ist. Zum Beispiel kann eine Dicke des zweiten Isolierbauglieds weniger als 0,5 mm sein.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 3, 8, 9 dargestellt ist, weist das Ionensammelbauglied 17 ferner einen Signalausgangsteil 172 auf, der mit dem Ionensammelteil 171 gekoppelt ist; während die Schirmabdeckung 21 angepasst ist, um mit einer ersten leitfähigen Schicht 232 eines Koaxialkabels 23 gekoppelt zu sein, die an einer Außenseite einer Kernleitung 231 des Koaxialkabels 23 angeordnet ist, und die Kernleitung 231 des Koaxialkabels 23 ist mit dem Signalausgangsteil 172 des Ionensammelbauglieds 17 zum Ausgeben eines Signals aus dem Signalausgangsteil 172 gekoppelt.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 3 dargestellt ist, können die erste Elektrode 16 und die zweite Elektrode 19 im Wesentlichen koaxial angeordnet sein. Alternativ können die erste Elektrode 16 und die zweite Elektrode 19 in jeder anderen geeigneten Weise angeordnet sein. Zum Beispiel können die erste Elektrode 16 und die zweite Elektrode 19 nicht koaxial angeordnet sein.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 10, 11 dargestellt ist, kann das erste Isolierbauglied 18 eine Mehrzahl von Durchgangslöchern aufweisen. Alternativ, bezugnehmend auf 10 und 11, weist das erste Isolierbauglied 18 ein Mitteldurchgangsloch 181 an seinem Mitteteil auf, und der Signalausgangsteil 172 des Ionensammelbauglieds 17 erstreckt sich durch das Mitteldurchgangsloch 181. Das erste Isolierbauglied 18 weist ferner eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 182 um das Mitteldurchgangsloch 181 auf.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 3 dargestellt ist, weist ein Verstärkerschaltungsteil 60 eine Verstärkerschaltung 63 auf. Ein Eingang 62 der Verstärkerschaltung 63 empfängt das Signal, das aus dem Signalausgangsteil 172 ausgegeben wird, über eine Kernleitung 231 des Koaxialkabels 23, und die Schirmabdeckung 21 ist mit der analogen Masse 26 der Verstärkerschaltung 63 durch die erste leitfähige Schicht 232 des Koaxialkabels 23 gekoppelt.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 3 dargestellt ist, ist die zweite Elektrode 19 mit der analogen Masse 26 der Verstärkerschaltung 63 an einer Seite eines Ausgangs 61 der Verstärkerschaltung 63 gekoppelt.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 3 dargestellt ist, weist das Ionenbeweglichkeitsspektrometer ferner folgende Merkmale auf: ein Verstärkerschaltungsabschirmgehäuse 25 zum Abschirmen der Verstärkerschaltung und ein leitfähiges Gehäuse 22 des Ionensammelregionteils 90. Das Koaxialkabel 23 weist eine zweite leitfähige Schicht 233 auf, die an der Außenseite der ersten leitfähigen Schicht 231 angeordnet ist, und die zweite leitfähige Schicht 233 ist mit dem Verstärkerschaltungsabschirmgehäuse 25 und dem leitfähigen Gehäuse 22 des Ionensammelregionteils gekoppelt.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie in 3 dargestellt ist, weist die Driftelektrodenleistungsquelle 70 einen mit Masse verbundenen Ausgangsanschluss 73 und einen Hochspannungsausgangsanschluss 72 auf. Der mit Masse verbundene Ausgangsanschluss 73 ist mit der zweiten Elektrode 19 über einen Leiter 28 gekoppelt und ist mit der analogen Masse 26 der Verstärkerschaltung 63 an der Seite des Ausgangs 61 der Verstärkerschaltung 63 gekoppelt. Bezugnehmend auf 3 weist die Driftelektrodenleistungsquelle 70 ferner ein Driftelektrodenleistungsquellenabschirmgehäuse 27 auf und dieses Abschirm- bzw. Schirmgehäuse 27 ist mit dem Gehäuse 22 des Ionensammelregionteils 90 über einen Leiter 24 gekoppelt. Der Leiter 24 und der Leiter 28 bilden ein Koaxialkabel. Das Koaxialkabel 22 ist ein Trikoaxialkabel, wie in 3 dargestellt ist.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist das Isolier- und Ummantelungsmaterial des Trikoaxialkabels Polyfluorethylen.
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Bei einer solchen Konfiguration sind das Aperturgitter 15 und die erste Elektrode 16 auf demselben elektrischen Potential und bilden ein elektrisches Fokussierungsfeld mit der Faraday-Platte, die als ein Ionensammelbauglied 17 dient, wodurch die Ionen, die in die Sammelregion eintreten, nicht zu der Schirmabdeckung 21 streuen und somit die Sammeleffizienz (oder das Verhältnis) verbessert wird.
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Ferner sind bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die zweite Elektrode 19 und die Schirmabdeckung 21 elektrisch voneinander getrennt und daher sind die Hochspannungsmasse und die Analogsignalmasse voneinander an dem empfindlichsten Eingang der Verstärkerschaltung getrennt und sind miteinander an der analogen Masse gekoppelt, wo das Signal verstärkt wurde, und somit hat das Rauschen der Hochspannungsmasse weniger Einfluss auf die Signalverstärkung.
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Zusätzlich dazu, dass das Aperturgitter 15 und die erste Elektrode 16 eine Fokussierungsstruktur bilden können, kann ein Bereich der Faraday-Platte (der als das Ionensammelbauglied 17 dient, das der Drift der Ionen zugewandt ist) kleiner sein.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist das zweite Isolierbauglied 20 porös und die zweite Elektrode 19 ist vorgesehen und die Faraday-Platte, die als das Ionensammelbauglied 17 dient, ist weit weg von der Schirmabdeckung 21 angeordnet, wodurch die Kapazität zwischen der Faraday-Platte und der Schirmabdeckung 21 effektiv reduziert wird und ein Sperrschichtkapazitätsrauschen an dem Eingang der Schaltung verringert wird.
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Ferner sind bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die zweite Elektrode 19 und die Schirmabdeckung 21 auf demselben elektrischen Potential und somit wird das SNR verbessert, ohne die Abschirmungsfähigkeit der Schirmabdeckung 21 zu opfern.
