EP1220291B1 - Méthode et dispositif de spectrométrie de masse - Google Patents

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EP1220291B1 EP01310017A EP01310017A EP1220291B1 EP 1220291 B1 EP1220291 B1 EP 1220291B1 EP 01310017 A EP01310017 A EP 01310017A EP 01310017 A EP01310017 A EP 01310017A EP 1220291 B1 EP1220291 B1 EP 1220291B1
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    • H01J49/02—Details
    • H01J49/06—Electron- or ion-optical arrangements
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    • H01J49/065—Ion guides having stacked electrodes, e.g. ring stack, plate stack

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Claims (40)

  1. Spectromètre de masse comprenant :
    deux chambres à vide (18, 19) et un guide d'ions à courant alternatif (CA) (15) comprenant une pluralité d'électrodes (15a, 15b) comportant des ouvertures, dans lequel chacune desdites chambres à vide (18, 19) comprend une pompe à vide (7, 10) pour pomper les gaz de ladite chambre à vide (18, 19) de manière à produire un vide partiel dans ladite chambre à vide (18, 19),
    caractérisé en ce que ledit guide d'ions (15) s'étend sur lesdites deux chambres à vide (18, 19).
  2. Spectromètre de masse selon la revendication 1, dans lequel une ouverture de pompage différentiel (8) entre lesdites chambres à vide (18, 19) est formée par une électrode (15a, 15b) dudit guide d'ions (15), ladite ouverture de pompage différentiel possédant une surface choisie dans le groupe constitué par : (i) = 20 mm2 ; (ii) = 15 mm2 ; et (iii) = 10 mm2.
  3. Spectromètre de masse selon la revendication 1, ledit spectromètre de masse comprenant :
    une source d'ions (1) ;
    une chambre à vide d'entrée (18) ;
    une chambre à vide d'analyse (20) comprenant un analyseur de masse ionique ; et
    une chambre à vide intermédiaire (19), ladite chambre à vide intermédiaire étant disposée entre ladite chambre à vide d'entrée et ladite chambre à vide d'analyse ; et
    dans lequel ledit guide d'ions (15) s'étend à travers ladite chambre à vide d'entrée et ladite chambre à vide intermédiaire.
  4. Spectromètre de masse selon la revendication 3, dans lequel au moins une majorité desdites électrodes (15a, 15b) possèdent des ouvertures internes de taille substantiellement similaire.
  5. Spectromètre de masse selon la revendication 3, dans lequel au moins une majorité desdites électrodes (15a, 15b) possèdent des ouvertures internes qui deviennent progressivement plus petites.
  6. Spectromètre de masse selon la revendication 3, 4 ou 5, dans lequel une électrode (15a, 15b) dudit guide d'ions (15) forme une ouverture de pompage différentiel (8) entre lesdites chambres à vide d'entrée (18) et intermédiaire (19).
  7. Spectromètre de masse selon la revendication 6, dans lequel l'électrode (15a, 15b) formant ladite ouverture de pompage différentiel (8) possède un diamètre interne choisi dans le groupe comprenant : (i) 0,5-1,5 mm ; (ii) 1,5-2,5 mm ; (iii) 2,5-3,5 mm ; (iv) 3,5-4,5 mm ; (v) 4,5-5,5 mm ; (vi) 5,5-6,5 mm ; (vii) 6,5-7,5 mm ; (viii) 7,5-8,5 mm ; (ix) 8,5-9,5 mm ; (x) 9,5-10,5 mm ; (xi) = 10, 0 mm ; (xii) = 9,0 mm ; (xiii) = 8,0 mm ; (xiv) = 7,0 mm ; (xv) = 6,0 mm ; (xvi) = 5,0 mm ; (xvii) = 4,0 mm ; (xviii) = 3,0 mm ; (xix) = 2,0 mm ; (xx) = 1,0 mm ; (xxi) 0-2 mm ; (xxii) 2-4 mm ; (xxiii) 4-6 mm ; (xxiv) 6-8 mm ; et (xxv) 8-10 mm.
  8. Spectromètre de masse selon la revendication 6 ou 7, dans lequel au moins une majorité des électrodes (15a, 15b), à l'exception de l'électrode formant ladite ouverture de pompage différentiel (8), possède des diamètres internes choisis dans le groupe comprenant: (i) 0,5-1,5 mm; (ii) 1,5-2,5 mm; (iii) 2,5-3,5 mm; (iv) 3,5-4,5 mm; (v) 4,5-5,5 mm; (vi) 5,5-6,5 mm; (vii) 6,5-7,5 mm; (viii) 7,5-8,5 mm; (ix) 8,5-9,5 mm ; (x) 9,5-10,5 mm; (xi) 10,0 mm; (xii) = 9,0 mm; (xiii) = 8,0 mm ; (xiv) = 7,0 mm ; (xv) = 6,0 mm; (xvi) = 5,0 mm; (xvii) = 4,0 mm; (xviii) = 3,0 mm; (xix) = 2,0mm; (xx) = 1,0mm; (xxi) 0-2 mm ; (xxii) 2-4 mm ; (xxiii) 4-6 mm ; (xxiv) 6-8 mm; et (xxv) 8-10 mm.
  9. Spectromètre de masse selon la revendication 6, dans lequel l'électrode (15a, 15b) formant ladite ouverture de pompage différentiel (8) possède une ouverture interne de taille différente de celle des autres électrodes (15a, 15b) formant ledit guide d'ions (15).
  10. Spectromètre de masse selon la revendication 9, dans lequel l'électrode (15a, 15b) formant ladite ouverture de pompage différentiel (8) possède une ouverture interne plus petite que celle des autres électrodes (15a, 15b) formant ledit guide d'ions (15).
  11. Spectromètre de masse selon la revendication 6, dans lequel l'électrode (15a, 15b) formant ladite ouverture de pompage différentiel (8) possède une ouverture interne de taille substantiellement identique à celle des autres électrodes (15a, 15b) formant ledit guide d'ions (15).
  12. Spectromètre de masse selon la revendication 6, dans lequel ladite ouverture de pompage différentiel (8) possède une surface choisie dans le groupe comprenant : (i) = 40 mm2; (ii) = 35 mm2; (iii) = 30 mm2; (iv) = 25 mm2; (v) = 20 mm2; (vi) = 15 mm2; (vii) = 10 mm2; et (viii) = 5 mm2.
  13. Spectromètre de masse selon l'une quelconque des revendications 3 à 12, dans lequel ledit guide d'ions (15) comprend au moins 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 ou 200 électrodes.
  14. Spectromètre de masse selon l'une quelconque des revendications 3 à 13, dans lequel la pression dans ladite chambre à vide d'entrée (18) est choisie dans le groupe comprenant : (i) = 0,5 mbar ; (ii) = 0,7 mbar ; (iii) = 1,0 mbar ; (iv) = 1,3 mbar ; (v) = 1,5 mbar ; (vi) = 2,0 mbar ; (vii) = 5,0 mbar ; (viii) = 10,0 mbar ; (ix) 1-5 mbar ; (x) 1-2 mbar ; et (xi) 0,5-1,5 mbar.
  15. Spectromètre de masse selon l'une quelconque des revendications 3 à 14, dans lequel la pression dans ladite chambre à vide intermédiaire (19) est choisie dans le groupe comprenant : (i) 10-3-10-2 mbar ; (ii) = 2.10-3 mbar ; (iii) = 5.10-3 mbar ; (iv) = 10-2 mbar ; (v) 10-7-5.10-3 mbar ; et (vi) 5.10-3-10-2 mbar.
  16. Spectromètre de masse selon l'une quelconque des revendications 3 à 15, dans lequel la longueur dudit guide d'ions (15) est choisie dans le groupe comprenant : (i) = 100 mm ; (ii) 120 mm ; (iii) = 150 mm ; (iv) 130 ± 10 mm ; (v) 100-150 mm ; (vi) = 160 mm ; (vii) = 180 mm ; (viii) = 200 mm ; (ix) 130-150 mm ; (x) 120-180 mm ; (xi) 120-140 mm ; (xii) 130 mm ± 5, 10, 15, 20, 25 ou 30 mm ; (xiii) 50-300 mm ; (xiv) 150-300 mm ; (xv) = 50 mm ; (xvi) 50-100 mm ; (xvii) 60-90 mm ; (xviii) = 75 mm ; (xix) 50-75 mm ; (xx) 75-100 mm ; (xxi) environ 26 cm ; (xxii) 24-28 cm ; (xxiii) 20-30 cm ; et (xxiv) > 30 cm.
  17. Spectromètre de masse selon l'une quelconque des revendications 3 à 16, dans lequel ladite source d'ions (1) est une source d'ions à pression atmosphérique.
  18. Spectromètre de masse selon la revendication 17, dans lequel ladite source d'ions (1) est une source d'ions à électronébulisation ou une source d'ions à ionisation chimique à pression atmosphérique.
  19. Spectromètre de masse selon l'une quelconque des revendications 3 à 16, dans lequel ladite source d'ions (1) est une source d'ions à ionisation par désorption laser assistée par matrice.
  20. Spectromètre de masse selon la revendication 17, dans lequel ladite source d'ions (1) est une source d'ions plasma à couplage inductif.
  21. Spectromètre de masse selon l'une quelconque des revendications 3 à 20, dans lequel ledit analyseur de masse est choisi dans le groupe comprenant : (i) un analyseur de masse à temps de vol, de préférence un analyseur de masse à temps de vol orthogonal ; (ii) un analyseur de masse quadripolaire ; et (iii) un piège à ions quadripolaire.
  22. Spectromètre de masse selon l'une quelconque des revendications 3 à 21, dans lequel au moins 90 % de ladite pluralité d'électrodes (15a, 15b) sont disposés de façon à être maintenus à un potentiel de référence en courant continu (c.c.) substantiellement identique sur lequel une tension CA alimentant lesdites électrodes est superposée.
  23. Spectromètre de masse selon la revendication 1, comprenant :
    une chambre à vide d'entrée (18);
    une chambre à vide d'analyse (20) comprenant un analyseur de masse; et
    une chambre à vide intermédiaire (19), ladite chambre à vide intermédiaire étant disposée entre ladite chambre à vide d'entrée et ladite chambre à vide d'analyse;
    dans lequel ledit guide d'ions CA (15) comprend au moins cinq électrodes (15a, 15b) comportant des ouvertures, ledit guide d'ions s'étendant depuis ladite chambre à vide d'entrée jusqu'à ladite chambre à vide intermédiaire.
  24. Spectromètre de masse selon la revendication 23, dans lequel une électrode (15a, 15b) dudit guide d'ions (15) forme une ouverture de pompage différentiel (8) entre ladite chambre à vide d'entrée (18) et ladite chambre à vide intermédiaire (19).
  25. Spectromètre de masse selon la revendication 1, dans lequel ledit guide d'ions CA (15) possède une longueur > 5 cm.
  26. Spectromètre de masse selon la revendication 25, dans lequel ledit guide d'ions (15) comprend au moins 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 ou 200 électrodes (15a, 15b).
  27. Spectromètre de masse selon la revendication 26, dans lequel au moins 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 ou 100 desdites électrodes (15a, 15b) sont disposées dans une chambre à vide d'entrée (18).
  28. Spectromètre de masse selon la revendication 27, dans lequel au moins 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 ou 100 desdites électrodes (15a, 15b) sont disposées dans une chambre à vide intermédiaire (19), ladite chambre à vide intermédiaire étant disposée entre ladite chambre à vide d'entrée (18) et une chambre à vide d'analyse (20) comprenant un analyseur de masse, lesdites chambres à vide d'entrée et intermédiaire étant séparées par une ouverture ou un orifice de pompage différentiel inter-chambres (8).
  29. Spectromètre de masse selon la revendication 28, dans lequel une électrode (15a, 15b) dudit guide d'ions (15) forme ladite ouverture ou ledit orifice inter-chambres (8).
  30. Spectromètre de masse selon la revendication 1, comprenant :
    une source d'ions (1) choisie dans le groupe comprenant : (i) une source d'ions à électronébulisation; (ii) une source d'ions à ionisation chimique à pression atmosphérique ; (iii) une source d'ions à ionisation par désorption laser assistée par matrice ; et (iv) une source d'ions plasma à couplage inductif ;
    une chambre à vide d'entrée (18) ;
    une chambre à vide intermédiaire (19) séparée de la chambre à vide d'entrée par une ouverture de pompage différentiel (8) ; et
    un analyseur de masse disposé dans une chambre à vide d'analyse (20) ; et
    dans lequel ledit guide d'ions CA (15) s'étend sur lesdites chambres à vide d'entrée et intermédiaire ; et
    dans lequel ledit guide d'ions comprend = 10 électrodes comportant des ouvertures avec l'une desdites électrodes formant ladite ouverture de pompage différentiel.
  31. Spectromètre de masse selon la revendication 1, comprenant :
    une chambre à vide d'entrée (18), ladite chambre à vide d'entrée comportant un orifice relié à une pompe à vide (7) ;
    une chambre à vide intermédiaire (19), ladite chambre à vide intermédiaire comportant un orifice relié à une autre pompe à vide (10) ; et
    un orifice ou une ouverture inter-chambres (8) séparant lesdites chambres à vide ;
    dans lequel ledit orifice inter-chambres est formé par une électrode (15a, 15b) du guide d'ions (15).
  32. Spectromètre de masse selon la revendication 1, comprenant :
    une source d'ions (1) ;
    une chambre à vide d'entrée (18) ; et
    une chambre à vide intermédiaire (19);
    dans lequel ledit guide d'ions CA (15) est disposé dans ladite chambre à vide d'entrée et se prolonge au-delà de ladite chambre à vide d'entrée à l'intérieur de ladite chambre à vide intermédiaire ; et
    dans lequel ledit guide d'ions comprend une pluralité d'électrodes (15a, 15b), chacune possédant une ouverture interne substantiellement similaire, et dans lequel au moins une électrode dudit guide d'ions forme une ouverture de pompage différentiel (8) entre lesdites chambres à vide.
  33. Spectromètre de masse selon la revendication 1, comprenant :
    au moins deux chambres à vide (18, 19) reliées à une pompe à vide turbomoléculaire à écoulement divisé (10), dans lequel
    ledit guide d'ions (15) est un guide d'ions substantiellement continu s'étendant à travers lesdites chambres à vide.
  34. Spectromètre de masse selon la revendication 1, dans lequel ledit guide d'ions (15) est un guide d'ions substantiellement continu s'étendant à travers trois chambres à vide (18, 19) ou plus.
  35. Spectromètre de masse selon l'une quelconque des revendications 3 à 24, comprenant une alimentation CA (16a, 1.6b) pour appliquer une tension CA auxdites électrodes (15a, 15b).
  36. Spectromètre de masse selon la revendication 35, dans lequel les électrodes (15a, 15b) dans ladite chambre à vide d'entrée (18) sont disposées de façon à être alimentées par une tension CA possédant une certaine amplitude et les électrodes (15a, 15b) dans ladite chambre à vide intermédiaire (19) sont disposées de façon à être alimentées par une tension CA possédant une autre amplitude différente.
  37. Spectromètre de masse selon la revendication 36, dans lequel l'amplitude de la tension CA appliquée aux électrodes (15a, 15b) dans ladite chambre à vide d'entrée (18) est inférieure à l'amplitude de la tension CA appliquée aux électrodes (15a, 15b) dans ladite chambre à vide intermédiaire (19), de préférence inférieure d'au moins 100 V.
  38. Spectromètre de masse selon la revendication 36 ou 37, dans lequel l'amplitude de la tension CA appliquée aux électrodes (15a, 15b) dans ladite chambre à vide d'entrée (18) se situe dans la gamme de 200-400 v et/ou l'amplitude de la tension CA appliquée aux électrodes (15a, 15b) dans ladite chambre à vide intermédiaire (19) se situe dans la gamme de 400-600 V.
  39. Procédé de spectrométrie de masse, comprenant :
    le guidage des ions depuis une chambre à vide (18) jusqu'à une autre chambre à vide (19) en faisant passer lesdits ions à travers un guide d'ions CA (15), ledit guide d'ions comprenant une pluralité d'électrodes (15a, 15b) comportant des ouvertures, caractérisé en ce que ledit guide d'ions CA (15) s'étend sur les deux chambres à vide.
  40. Procédé de spectrométrie de masse selon la revendication 39, comprenant :
    la formation d'un faisceau d'ions à partir d'une source d'ions (1) ;
    le passage desdits ions dans ledit guide d'ions (15) ;
    le guidage des ions le long du guide d'ions de telle sorte qu'ils passent d'une chambre à vide (18) dans une autre chambre à vide (19) sans quitter ledit guide d'ions ; puis
    l'analyse de la masse d'au moins certains desdits ions.
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