KR102220784B1 - 하전 물질 운반 챔버를 구비한 이온 이동도 분광 분석(ims) 디바이스 - Google Patents

하전 물질 운반 챔버를 구비한 이온 이동도 분광 분석(ims) 디바이스 Download PDF

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이고르 쿠벨릭
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시몬 펠드버그
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Abstract

드리프트 챔버, 입구 조립체, 및 수집기 조립체를 포함하는 이온 검출 조립체가 개시된다. 드리프트 챔버는 실질적으로 부도전성 물질 및/또는 반도전성 물질로 형성된다. 패턴화된 저항성 트레이스는 드리프트 챔버의 내부면 또는 외부면 중 하나 이상에 피착된다. 패턴화된 저항성 트레이스는 전기 에너지원에 연결되도록 구성된다. 입구 조립체와 수집기 조립체는 드리프트 챔버와 유체 소통한다. 입구 조립체는 샘플을 수용하기 위한 입구, 샘플을 이온화하기 위한 반응 영역, 및 드리프트 챔버로의 이온화된 샘플의 진입을 제어하기 위한 게이트를 포함한다. 수집기 조립체는 이온화된 샘플이 드리프트 챔버를 통과 후에 이온화된 샘플을 수집하기 위한 수집기 플레이트를 포함한다.

Description

하전 물질 운반 챔버를 구비한 이온 이동도 분광 분석(IMS) 디바이스{ION MOBILITY SPECTROMETRY (IMS) DEVICE WITH CHARGED MATERIAL TRANSPORTATION CHAMBER}
본 출원은 그 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 통합되는, "하전 입자 운반 챔버를 구비한 이온 이동도 분광 분석(IMS) 디바이스"라는 명칭으로 2013년 3월 18일자 출원된 미국 특허 가출원 제61/802,928호; 및 하전 입자 운반 챔버를 구비한 이온 이동도 분광 분석(IMS) 디바이스"라는 명칭으로 2013년 7월 31일자 출원된 미국 특허 가출원 제61/860,773호에 대해 우선권의 이점을 주장한다.
이온 이동도 분광 분석은 분자 및 원자와 같은 이온화된 재료 물질을 분리하고 식별하도록 사용될 수 있는 분석적인 기술을 지칭한다. 이온화된 물질은 전기장에 노출된 캐리어 버퍼 가스에서 이동도에 기초하여 가스 위상에서 식별될 수 있다. 그러므로, 이온 이동도 분광기(IMS)는 물질을 이온하고 결과적인 이온이 검출기에 도달하는데 걸리는 시간을 측정하는 것에 의해 관심 샘플로부터 물질을 식별할 수 있다. 예를 들어, IMS 검출기는 이온화된 물질이 챔버의 진입으로부터 챔버의 방출까지 전기장에 의해 추진되는 이온 운반 챔버를 사용한다. 이온의 비산 시간은 그 이온 이동도와 관련되고, 이는 이온화된 물질의 질량과 기하학적 형태와 관계한다. IMS 검출기의 출력은 피크 높이(peak height) 대 드리프트 시간의 스펙트럼으로서 시각적으로 표현될 수 있다. 일부 예에서, IMS 검출은 상승된 온도(예를 들어, 섭씨 백도 이상(+100℃))에서 수행된다. 다른 예에서, IMS 검출은 가열없이 수행될 수 있다. IMS 검출은 예를 들어 약물, 폭발물 등을 검출하도록 군사 및 보안 응용을 위하여 사용될 수 있다. IMS 검출은 질량 분광 분석, 액체 크로마토그래피 등과 같은 상호 보완적인 검출 기술과 함께 실험실 분석적 응용에서 또한 사용될 수 있다. 멀티 섹션 하전 물질 운반 챔버는 때때로 고비용, 복잡한 조립, 빈번하고 부담스러운 보수 유지, 및 신뢰성 문제를 포함하는 제한을 받게 된다. 연속성 전도성 보디 또는 내부 연속성 전도성 코팅을 구비한 유리 또는 세라믹 튜브에 기초한 다른 기존의 단일편 챔버는 검출의 품질을 손상시킬 수 있는 불균일 및/또는 불안정한 저항을 가진다.
하전 물질 운반 챔버(예를 들어, 이온화/반응 및/또는 드리프트 영역을 위해 사용되는), 입구 조립체, 및 수집기 조립체를 포함하는 이온 검출 조립체가 개시된다.
하전 물질 운반 챔버는 실질적으로 부도전성 물질 및/또는 반도전성 물질로 형성된다. 패턴화된 저항성 트레이스(resistive trace)는 하전 물질 운반 챔버의 내부면 또는 외부면 중 하나 이상에 피착된다. 패턴화된 저항성 트레이스는 전기 에너지원에 연결되도록 구성된다. 입구 조립체와 수집기 조립체는 하전 물질 운반 챔버와 유체 소통한다. 입구 조립체는 샘플을 수용하기 위한 입구, 샘플을 이온화하기 위한 반응 영역, 및 하전 물질 운반 챔버로의 이온화된 샘플의 진입을 제어하기 위한 게이트를 포함한다. 수집기 조립체는 이온화된 샘플이 하전 물질 운반 챔버를 통과한 후에 이온화된 샘플을 수집하기 위한 수집기 플레이트를 포함한다.
이러한 요약은 아래의 상세한 설명에 추가로 설명되는 간단한 형태에서 개념의 선택을 도입하도록 제공된다. 이러한 요약은 청구된 요지의 핵심 특징 또는 필수적인 특징을 식별하도록 의도되지 않고, 청구된 요지의 범위를 결정하는데 있어서 보조로서 사용되도록 의도되지 않는다.
상세한 설명은 첨부 도면을 참조하여 설명된다. 상세한 설명 및 도면에 있는 다른 예에서 동일한 도면 부호의 사용은 유사 또는 동일한 품목을 지시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예의 실시예에 따라서 드리프트 챔버의 내부면에 피착된 패턴화된 저항성 트레이스를 구비한 드리프트 챔버를 포함하는 IMS 시스템의 개략도.
도 2는 본 발명의 예의 실시예에 따라서 드리프트 챔버의 내부면에 피착된 패턴화된 저항성 트레이스를 구비한 드리프트 챔버를 도시하는 부분 단면 사시도.
도 3은 드리프트 챔버의 부분들이 저항성 트레이스의 나선형 패턴을 예시하도록 점선으로 도시된, 본 발명의 예의 실시예에 따라서 드리프트 챔버의 내부면에 피착된 나선형 저항성 트레이스를 구비한 드리프트 챔버를 도시하는 부분 단면 사시도.
도 4는, 저항성 트레이스가 하전 물질 운반 챔버의 종방향 축에 적어도 실질적으로 직각으로 270°이상으로 배향된 다수의 턴(turn)을 포함하고, 저항성 트레이스의 인접한 턴들이 본 발명의 예의 실시예에 따라서 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 점퍼(jumper)들을 사용하여 서로 직렬로 연결되는, 도 2에 도시된 드리프트 챔버와 같은 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 저항성 트레이스를 위한 패턴의 개략도.
도 5는, 저항성 트레이스가 하전 물질 운반 챔버의 종방향 축에 적어도 실질적으로 직각으로 270°미만으로 배향된 다수의 턴을 포함하고, 저항성 트레이스의 인접한 턴들이 본 발명의 예의 실시예에 따라서 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 점퍼들을 사용하여 서로 직렬로 연결되는, 도 2에 도시된 드리프트 챔버와 같은 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 저항성 트레이스를 위한 패턴의 개략도.
도 6은 본 발명의 예의 실시예에 따라서 하전 물질 운반 챔버의 외부면에 피착된 패턴화된 저항성 트레이스 및/또는 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 패턴화된 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버를 도시하는 부분 단면 사시도.
도 7은 본 발명의 예의 실시예에 따라서 하전 물질 운반 챔버의 내부면 및/또는 외부면에 피착된 패턴화된 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버를 제조하는 방법을 도시하는 흐름도.
도 8은 기재가 본 발명의 예의 실시예에 따라서 제1 속도로 종방향으로 전진되고, 기재의 일부가 저항성 트레이스의 나선형 패턴을 도시하도록 제거된, 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 나선형 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버를 도시하는 부분 단면 사시도.
도 9는 기재가 본 발명의 예의 실시예에 따라서 제2 속도로 종방향으로 전진되고, 기재의 일부분이 저항성 트레이스의 나선형 패턴을 도시하도록 제거된, 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 나선형 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버를 도시하는 부분 단면 사시도.
도 10은 기재의 일부가 저항성 트레이스의 나선형 패턴을 도시하도록 제거된, 본 발명의 예의 실시예에 따라서 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 다수의 나선형 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버를 도시하는 부분 단면 사시도.
도 11a는 기재의 일부가 저항성 트레이스의 패턴을 도시하도록 제거된, 본 발명의 예의 실시예에 따라서 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 다수의 패턴화된 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버를 도시하는 부분 단면 사시도.
도 11b는 기재의 일부가 저항성 트레이스의 패턴을 도시하도록 제거된, 본 발명의 예의 실시예에 따라서 하전 물질 운반 챔버의 내부면 상에서 종방향으로 피착된 다수의 패턴화된 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버를 도시하는 부분 단면 사시도.
도 12는 기재가 본 발명의 예의 실시예에 따라서 2개의 다른 속도로 종방향으로 전진되고, 기재의 일부가 저항성 트레이스의 패턴을 도시하도록 제거된, 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 패턴화된 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버를 도시하는 부분 단면 사시도.
도 13a는 기재가 본 발명의 예의 실시예에 따라서 2개의 다른 속도로 종방향으로 전진되고, 기재의 일부가 저항성 트레이스의 패턴을 도시하도록 제거된, 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 패턴화된 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버을 도시하는 부분 단면 사시도.
도 13b는 기재가 본 발명의 예의 실시예에 따라서 2개의 다른 속도로 종방향으로 전진되고, 기재의 일부가 저항성 트레이스의 패턴을 도시하도록 제거된, 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 패턴화된 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버을 도시하는 부분 단면 사시도.
도 14a는 기재가 본 발명의 예의 실시예에 따라서 2개의 다른 속도로 종방향으로 전진되고, 기재의 일부가 저항성 트레이스의 패턴을 도시하도록 제거된, 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 패턴화된 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버을 도시하는 부분 단면 사시도.
도 14b는 기재가 본 발명의 예의 실시예에 따라서 2개의 다른 속도로 종방향으로 전진되고, 기재의 일부가 저항성 트레이스의 패턴을 도시하도록 제거된, 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 패턴화된 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버을 도시하는 부분 단면 사시도.
도 15a는 2차 나선형 저항성 트레이스가 본 발명의 예의 실시예에 따라서 주 저항성 코팅 위에 피착되고, 기재의 일부가 저항성 트레이스의 패턴을 도시하도록 제거된, 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 2차 나선형 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버를 도시하는 부분 단면 사시도.
도 15b는 도 15a에 도시된 하전 물질 운반 챔버의 단부 단면도.
도 16은 기재의 일부가 저항성 트레이스의 패턴을 도시하도록 제거된, 본 발명의 예의 실시예에 따라서 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 피착된 패턴화된 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버을 도시하는 부분 사시도.
도 17은 종방향 저항성 트레이스가 본 발명의 예의 실시예에 따라서 하전 물질 운반 챔버의 마주한 단부들과 전기 접촉하고, 기재의 일부가 저항성 트레이스의 패턴을 도시하도록 제거된, 하전 물질 운반 챔버의 내부면에 도포되고 종방향 저항성 트레이스에 의해 링크된 일련의 동심 저항성 트레이스를 구비한 하전 물질 운반 챔버를 도시한 부분 단면 사시도.
도 18은 도 17에 도시된 하전 물질 운반 챔버의 사시도.
도 19는 도 17에 도시된 하전 물질 운반 챔버의 측단면도.
도 20은 다수의 저항성 트레이스 및 종방향 저항성 트레이스의 저항들을 추가로 도시하는, 본 발명의 예의 실시예에 따라서 종방향 저항성 트레이스에 의해 링크되는 다수의 저항성 트레이스의 개략도.
도 1은 이온 이동도 분광기(IMS) 시스템(100)과 같은 분광기 시스템의 도면이다. 비록 IMS 검출 기술이 본 명세서에서 설명되지만, 다양한 다른 분광기가 본 발명의 구조, 기술, 및 접근으로부터 유익할 수 있다는 것을 유념하여야 한다. 본 발명의 의도는 이러한 변화를 포용하고 포함하는 것이다. IMS 시스템(100)은 미가열(예를 들어, 주위(주변 또는 실내) 온도) 검출 기술을 이용하는 분광 분석 설비를 포함할 수 있다. 예를 들어, IMS 시스템(100)은 경량의 폭발물 검출기로서 구성될 수 있다. 그러나, 폭발물 검출기가 단지 예의 방식으로 제공되며 본 발명을 한정하도록 의미하지 않는다는 것을 유념하여야 한다. 그러므로, 본 발명의 기술은 다른 분광 분석 구성과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, IMS 시스템(100)은 화학제 검출기로서 구성될 수 있다. 또한, 다른 실시에서, IMS 시스템(100)은 가열 검출 기술을 이용할 수 있다. 예를 들어, IMS 시스템(100)은 약하게 가열된 검출기, 완전히 가열된 검출기 등으로서 구성될 수 있다. IMS 시스템(100)은 관심 샘플로부터 반응 영역/챔버로 물질(예를 들어, 입자)을 도입하기 위한 샘플 수용 포트를 가지는 샘플 검출기(102)와 같은 검출기 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 샘플 검출기(102)는 샘플링되는 공기가 샘플 검출기(102)에 들어가는 입구(104)를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 샘플 검출기(102)는 입구(104)와 직렬로 연결된 가스 크로마토그래피(도시되지 않음)와 같은 다른 디바이스를 가질 수 있다. 예를 들어, IMS 시스템(100)은 가스 크로마토그래피-이온 이동도 분광기(GC-IMS)를 위하여 구성될 수 있으며, 샘플 검출기(102)는 공통의 샘플 도입을 위하여 가스 크로마토그래피(GC)와 결합된다(예를 들어, GC 모세관 기둥은 이온화된 분자가 GC로부터 용리함으로써(elute) 이온화된 분자를 구비한 샘플 검출기(102)에 연결된다). 그러나, 가스 크로마토그래피는 단지 예의 방식으로 제공되며, 본 발명을 한정하도록 의미하지 않는다. 그러므로, 샘플 검출기(102)는 고압 액체 크로마토그래피(HPLC), 이온 이동도 분광기-질량 분광기(TMS-MS)(예를 들어, 쿠드로폴(quadropole), 비산 시간 및/또는 퓨리에 변환 공명 기술을 구비함), 액체 크로마토그래피-이온 이동도 분광기-질량 분광기(LC-IMS-MS) 등을 포함하지만 반드시 이에 한정되지 않는 다른 검출 기술과 함께 사용될 수 있다.
*도 2를 참조하여, 입구(104)는 이온 검출 조립체(106)에 의해 한정된다. 이온 검출 조립체(106)는 입구 조립체(108), 반응/이온화 챔버(예를 들어, 반응 챔버(132)), 게이트(134), 드리프트 챔버(예를 들어, 드리프트 튜브(110)), 및 수집기 조립체(112)를 포함한다. 드리프트 튜브(110) 및/또는 반응 챔버(132)는 세라믹 물질(예를 들어, 카올리나이트, 산화알루미늄, 산화 결정체(crystalline oxide), a 질화물, 탄화물, 탄화규소, 탄화 텅스텐 등), 유리, 도자기, 중합체, 및/또는 복합재를 포함하지만 반드시 이에 한정되지 않는 실질적으로 부도전성(예를 들어, 절연) 물질로 형성된 하나 이상의 벽을 가지는 챔버(예를 들어, 튜브(114))를 포함한다. 그러나, 이러한 물질은 단지 예의 방식으로 제공되며, 본 발명을 한정하도록 의미하지 않는다. 그러므로, 다른 실시에서, 튜브(114)는 다른 물질을 사용하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 튜브(114)는 반도전성 물질로 구성되고, 이는 튜브(114)의 내부에 피착된 패턴화된 저항성 트레이스와 함께 사용될 때 튜브(114) 내에 보다 균일한 전기장을 제공할 수 있다(예를 들어, 절연 물질로 구성된 튜브에 대하여). 본 발명의 실시예에서, 드리프트 챔버 및 반응/이온화 챔버 중 하나 또는 양자는 상기된 바와 같은 튜브(114)를 포함하는 하전 물질 운반 챔버로서 구성된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 드리프트 튜브(110)는 튜브(114)를 포함한다. 다른 실시예에서, 반응 챔버(132)는 튜브(114)를 포함한다. 여전히 추가의 실시예에서, 드리프트 튜브(110)와 반응 챔버(132) 모두는 튜브(114)를 포함한다(예를 들어, 각각 별개의 튜브(114)를 포함하고, 양자는 동일한 튜브(114)를 사용하고, 각각 동일한 튜브(114)의 부분 등을 사용한다). 그러나, 드리프트 챔버와 반응/이온화 챔버는 단지 예의 방식으로 제공되며, 본 발명을 한정하도록 의도하지 않는다. 다른 실시예에서, 튜브(114)를 포함하는 하전 물질 운반 챔버는 다르게 구성된다.
튜브(114)는 내부면(116)과 외부면(118)을 가진다. 튜브(114)의 어느 한쪽 또는 양쪽 단부 및/또는 튜브(114)의 하나 이상의 드리프트 세그먼트는 개방되고, 물질(예를 들어, 증기, 입자 등)이 튜브(114)를 통과하는 것을 허용한다. 패턴화된 저항성 트레이스(120)는 튜브(114)의 내부면(116) 및/또는 외부면(118)에 피착된다. 예를 들어, 저항성 트레이스(120)는 전도성 잉크, 전도성 페이스트, 진공 증착, 전착, 화학 처리 등을 이용하여 튜브(114)의 내부면(116) 및/또는 튜브(114)의 외부면(118) 상에 인쇄된다. 일부 예에서, 드리프트 튜브(110)는 튜브(114)의 내부면(116) 상에 인쇄된 제1 저항성 트레이스(120) 및 튜브(114)의 외부면(118) 상에 인쇄된 제2 저항성 트레이스(120)와 같은 하나 이상의 패턴화된 저항성 트레이스를 포함한다. 패턴화된 저항성 트레이스는 튜브(114)의 표면에서(예를 들어, 튜브(114)의 내부면(116) 및/또는 외부면(118)을 따라서 피착된 패턴화된 저항성 트레이스에서) 전기 전도성을 포함하는, 튜브(114)를 따라서 전기 전도성을 제공한다. 패턴화된 저항성 트레이스는 입구 영역, 반응 영역 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 이온 검출 조립체(106)의 다양한 영역에 인쇄될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 바와 같이, 저항성 트레이스(120)는 작은 활성화 내부 표면적을 제공한다(예를 들어, 전형적인 적층 가능한 드리프트 튜브). 또한, 하나 이상의 저항성 트레이스(120)가 배치되는 튜브(114)의 표면은 오염물이 축적되는 갭 및/또는 캐비티가 적어도 실질적으로 없으며, 오염물은 세척 사이클 등과 같은 튜브의 보수 유지 절차를 연장 및/또는 복잡하게 할 수 있다. 저항성 트레이스(120)는 튜브(114)의 길이를 따라서 연속, 일관 및/또는 실질적으로 균일한 온도 및/또는 전기장을 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 저항성 트레이스(120)의 기하학적 형태는, 비교적 낮은 저항성을 가지며 시간 경과에 따라서 표면 저항성의 보다 양호한 안정성을 제공할 수 있는 전도성 트레이스 물질로 보다 높은 저항성(예를 들어, 높은 전압(HV) 전력 공급 실시에서 사용되는 바와 같은)을 허용한다. 또한, 본 발명에 따라서, 본 명세서에서 설명된 구성은 튜브(114)의 종방향 축에 대체로 직각인 방향으로 전기장을 감소 및/또는 최소화할 수 있는 한편, 튜브(114)의 내부 내로 외부 전기장의 침투를 감소 및/또는 최소화할 수 있다.
도시된 바와 같이, 드리프트 튜브(110)는 단일 구성일 수 있으며, 이는 예를 들어, 전형적인 적층 가능한 드리프트 튜브 구성보다 큰 신뢰성을 제공할 수 있다. 또한, 드리프트 튜브(110)는 반드시 외부 하우징을 요구하지 않으며, 그러므로 잠재적으로 예를 들어, 시스템(100)의 제조 및/또는 유지 보수와 관련된 비용을 감소시킨다. 예의 실시예에서, 드리프트 튜브(110)는 외부 가열 요소를 반드시 요구하지 않는다. 예를 들어, 가열 요소(예를 들어, 하나 이상의 저항성 트레이스(120))는 튜브(114) 상에 피착(예를 들어, 튜브(114)의 외부면(118) 상에 피착)될 수 있으며, 튜브를 위한 제어된(예를 들어, 가열된) 온도를 확립하도록 기능한다. 이러한 구성은 상기된 바와 같은 시스템(100)의 제조 비용 및/또는 복잡성을 더욱 감소시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 튜브(114)의 외부면(118)에 피착된 저항성 트레이스(120)는 튜브(114)의 내부면(116)에 피착된 저항성 트레이스(120)와 유사한 전기 전위를 제공하도록(예를 들어, 튜브(114) 내부에 전기장의 개선된 균일성을 제공하도록) 구성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 저항성 트레이스(120)는 튜브(114)의 내부면(116) 상에서 서로 인접하여 피착된 다수의 턴을 구비한 나선형 저항성 트레이스로서 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "턴"은 튜브(114)의 내부면(116) 및/또는 튜브(114)의 외부면(118)에 대하여 패턴화된 저항성 트레이스의 세그먼트의 부분적인 또는 완전한 원주 진행과 관련된다. 일부 실시예에서, 턴은 튜브(114)의 종방향 축(126)에 대하여 한정된 직각 방향으로부터 일정 각도로 배향될 수 있다(예를 들어, 도 3 및 도 6에 도시된 나선형 저항성 트레이스(120)의 경우에). 또한, 턴은 튜브(114)의 종방향 축(126)에 대체로(예를 들어, 적어도 실질적으로) 직각으로 배향될 수 있다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 저항성 트레이스(120)는 튜브(114)의 내부면(116) 상에서 서로 인접하여 피착된 다수의 턴으로 구성될 수 있으며, 하나 이상의 턴이 튜브(114)의 종방향 축(126)에 적어도 실질적으로 직각으로 배향된다. 턴은 튜브(114)의 내부면(116)(예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이) 및/또는 튜브(114)의 외부면(118)(예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이)에 대하여 패턴화된 저항성 트레이스의 세그먼트의 완전한 원주 방향 진행과 관련될 수 있다. 턴은 또한 튜브(114)의 내부면(116)에 대하여 패턴화된 저항성 트레이스의 세그먼트의 부분적인 원주 방향 진행과 관련될 수 있다(예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 270°이상, 그러나 360°미만의 턴, 및 도 5에 도시된 바와 같이 270°미만의 턴으로).
본 발명의 실시예에서, 턴의 수는 변할 수 있다(예를 들어, 특정 챔버의 기하학적 형태, 작동 전압 요구조건, 발생된 전기장을 위한 필요한 균일성 등에 의존하여). 예를 들어, 저항성 트레이스(120)의 인접한 턴들 사이의 갭은 파괴 전압(breakdown voltage)에 의해 제한될 수 있다. 또한, 저항성 트레이스(120)의 폭은 저항성 트레이스(120)와 튜브(114)의 종방향 축(126) 사이의 각도에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 보다 큰 폭을 갖는 저항성 트레이스(120)는 저항성 트레이스(120)와 종방향 축(126) 사이의 보다 큰 각도로 사용될 수 있으며, 보다 큰 편향의 물질 궤적을 만든다. 이러한 방식으로, 턴들/링들 사이의 갭들 또는 그 중첩 그룹은 작동 전압에 확실하게 견디도록 최소 거리에 기초하여 선택될 수 있으며, 턴들/링들의 폭들 또는 그 중첩 그룹은 챔버의 축에 대하여 턴들/링들 또는 그 중첩 그룹을 실질적으로 직각으로 유지하도록 최대 폭에 기초하여 선택될 수 있다. 하나의 구성에서, 저항성 트레이스(120)는 18개의 턴을 포함할 수 있다. 다른 구성에서, 저항성 트레이스(120)는 36개의 턴을 포함할 수 있다. 추가의 구성에서, 저항성 트레이스(120)는 72개의 턴을 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 구성들은 단지 예의 방식으로 제공되며, 본 발명을 한정하도록 의도하지 않는다. 그러므로, 다른 구성에서, 저항성 트레이스(120)는 18개 미만의 턴, 18 내지 36개의 턴, 72개의 턴, 72개 이상의 턴 등을 포함할 수 있다.
일부 실시에서, 패턴화된 저항성 트레이스의 각 턴은 인접한 턴에 직렬로 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 나선형 저항성 트레이스(120)의 인접한 턴들은 튜브(114)의 내부면(116) 상에서 서로 연결된다. 도 4 및 도 5를 참조하여, 저항성 트레이스(120)의 인접한 턴들은 하나 이상의 점퍼(128)를 사용하여 서로 연결될 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 저항성 트레이스(120)의 인접한 턴들은 튜브(114)의 내부면(116)에 피착된 점퍼(128)를 사용하여 서로 연결될 수 있다.
대체로 도 8 내지 도 15b를 참조하여, 부도전성 또는 반도전성 튜브의 내부 및/또는 외부면에 다양한 저항성 트레이스를 도포하도록 도포 도구가 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 튜브와 도포 도구 사이의 상대 운동은 상이한 저항성 패턴을 생성하도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 튜브(114)가 잉크 도포 스타일러스(122)와 같은 정지, 또는 적어도 실질적으로 정지된 도포 도구에 대하여 종방향으로(예를 들어, 수평으로) 전진되는 동안, 전도성 잉크 또는 필름 저항성 트레이스(120)는 제어된(예를 들어, 적어도 실질적으로 일정한) 속도로 튜브(114)를 회전시키는 것에 의해 튜브(114)의 내부면(116) 및/또는 외부면(118)에 도포된다. 잉크 도포 스타일러스(122)에 대하여 튜브(114)의 운동은 튜브(114)의 내부면(116) 및/또는 외부면(118) 상에 일정 패턴을 생성한다.
상기된 바와 같이, "회전하는", "전진하는" 등과 같은 튜브(114) 및/또는 잉크 도포 스타일러스(122)의 운동을 지칭하는 용어는 잉크 도포 스타일러스(122)에 대한 튜브(114)의 상대 운동을 설명하도록 사용된다. 그러므로, 일부 실시예에서, 잉크 도포 스타일러스(122)가 전진되는 동안, 튜브(114)는 회전된다. 다른 실시예에서, 튜브(114)가 전진되는 동안, 잉크 도포 스타일러스(122)는 회전된다. 추가의 실시예에서, 튜브(114)와 잉크 도포 스타일러스(122)는 모두 회전되는 한편 한쪽 또는 양쪽은 전진된다. 여전히 추가의 실시예에서, 튜브(114)와 잉크 도포 스타일러스(122)는 모두 전진되는 한편, 한쪽 또는 양쪽은 회전된다. 추가의 실시예에서, 잉크 도포 스타일러스(122)는 회전 및 전진되는 한편, 튜브(114)는 정지, 또는 적어도 실질적으로 정지하고 있다.
튜브(114) 및/또는 잉크 도포 스타일러스(122)를 위한 다른 속도 및/또는 운동 순서는 튜브(114) 상에 상이한 패턴을 생성하도록 사용된다. 도 9를 참조하여, 연속 전도성 코팅(124)을 포함하는 패턴화된 전도성 트레이스는 제어된 속도로 튜브(114)를 회전시키는 것에 의해 튜브(114)의 양쪽 단부 사이에서 확립되는 한편, 튜브(114)의 종방향 운동은 튜브(114)의 회전 속도에 대하여 매우 느리다. 이러한 회전 및 종방향 운동의 상대 속도에서의 차이는 단단히 권취된 전도성 나선을 생성한다. 일부 실시예에서, 저항성 트레이스(120)의 인접한 세그먼트들은 중첩하고, 튜브(114)의 내부면(116) 및/또는 외부면(118) 상에 연속 전도성 코팅(124)을 초래한다. 충분히 높은 저항을 구비한 전도성 잉크 및/또는 필름은 특정의 전체 드리프트 튜브 저항을 달성하도록 이러한 구성으로 피착될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 다수의 나선형 저항성 트레이스(120)는 이전의 저항성 트레이스(120)의 배향에 대해 90°로, 또는 360°의 또 다른 분할로 튜브(114)의 단부에서 도포 도구를 재위시치시키는 것에 의해 튜브(114) 상에서 확립될 수 있다. 이러한 기술은 서로 실질적으로 평행한 다수의 저항성 트레이스(120)를 생성하도록 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 실질적으로 평행한 저항성 트레이스(120)는 튜브(114)의 단부들에서 보다 큰 대칭을 제공하도록 사용된다(예를 들어, 단일 저항성 트레이스(120)에 대하여).
도 11a 및 도 11b를 참조하여, 다수의 저항성 트레이스(120)는 튜브(114)의 단부들 사이에서 발생될 수 있다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 제1 방향으로 비교적 높은 속도의 종방향 운동과 함께, 제어된(예를 들어, 적어도 실질적으로 일정한) 속도의 튜브(114)의 회전은 튜브(114)의 양쪽 단부 사이에서 약간 곡선의 저항성 트레이스(120)를 생성한다. 그런 다음, 제2, 반대 방향으로 튜브(114)의 종방향 운동은 튜브(114)의 단부들 사이에 또 다른 연이은 다소 평행한 저항성 트레이스(120)를 확립하도록 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 일련의 대체로 평행한 저항성 트레이스(120)는 튜브(114)의 단부들 사이에 피착된다. 다른 실시예에서, 평행한 저항성 트레이스(120)는 튜브(114)의 양쪽 단부들 사이에 확립된다(예를 들어, 도 11b에 도시된 바와 같이). 본 발명의 실시예에서, 이러한 기술들은 튜브(114)의 단부들 사이의 보다 일정한 전기 연결을 제공하도록 사용될 수 있다(예를 들어, 단일 저항성 트레이스(120)에 대하여).
도 12에 도시된 바와 같이, 도 8 내지 도 11에 도시된 트레이스 패턴과 같은 다양한 패턴의 트레이스 구성은 함께 실시될 수 있다. 이러한 구성에서, 제1 시간 기간 동안 비교적 느린 종방향 운동과 함께, 제어된(예를 들어, 적어도 실질적으로 일정한) 속도의 튜브(114)의 회전은 저항성 트레이스(120)의 턴을 유발한다. 튜브(114)의 종방향 운동은 또한 제1 시간 기간 동안 정지될 수 있다. 이러한 운동은 제2(예를 들어, 보다 짧은) 시간 기간 동안 비교적 빠른 종방향 운동과 함께 제어된 속도의 튜브(114)의 제어된 회전이 따르고, 단일의 약간 곡선의 점퍼(128)를 유발한다. 튜브(114)의 회전은 제2 시간 기간 동안 또한 정지될 수 있고, 실질적으로 선형인 점퍼(128)를 유발한다. 그런 다음, 비교적 느린 속도의 종방향 운동과 함께, 제어된 속도의 튜브(114)의 회전은 저항성 트레이스(120)의 또 다른 턴을 유발한다. 다시, 이러한 운동은 또 다른 점퍼(128)의 발생, 저항성 트레이스(120)의 또 다른 턴 등이 따른다. 이러한 방식으로, 느리고 및/또는 정지되는 교호하는 순서, 및 튜브(114)의 비교적 빠른 종방향 운동은 튜브(114)의 종방향 축(126)을 따라서 점퍼(128)들에 의해 서로 연결되는 저항성 트레이스(120)의 일련의 턴들을 초래한다. 일부 실시예에서, 저항성 트레이스(120)의 동축 저항 턴 부분은, 동축 턴 부분들을 연결하고 튜브(114)에 걸친 전체 저항의 균일성을 증가시키도록 튜브(114)의 길이를 따라서 하나 이상의 점퍼(128)를 피착하도록 잉크 도포 스타일러스(122)를 사용하기 전에, 진공 증착을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 방법을 사용하여 피착된다.
도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 상기 접근의 추가의 조합은 비교적 높은 종방향 속도로 피착된 연결 점퍼(128)들과 교호하는 비교적 느린 종방향 속도의 피착된 연속 전도성 코팅(124)을 포함하는 단단히 권취된 패턴화된 저항성 트레이스의 형태로 실시될 수 있다. 도 13a는 단일 전도성 점퍼(128)와 연결된 2개의 연속으로 코팅된 부분을 도시한다. 도 13b는 다수의 점퍼(128)들과 연결된 몇개의 간단히 연속으로 코팅된 부분들을 도시한다. 일부 실시예에서, 적어도 상당한 전기장 균일성을 달성하도록, 연속으로 코팅된 부분의 폭 및/또는 연속으로 코팅된 부분 사이이 갭의 폭은 도 12를 참조하여 설명된 패턴과 같은 특정 패턴에 근사하도록 구성된다. 본 발명의 실시예에서, 도 13a 및 도 13b에 도시된 패턴화된 저항성 트레이스는 이온을 움직이기 위하여 단계적인 전기장을 생성하도록 사용될 수 있으며, 각 점퍼(128)가 연속 전도성 코팅(124)의 인접한 부분들 사이에 저항 강하를 생성한다. 예를 들어, 전압 강하는 연속 전도성 코팅(124)에 대하여 점퍼(128)의 보다 높은 저항에 의해 인접한 연속 코팅된 부분들 사이에 생성될 수 있다(예를 들어, 연속 전도성 코팅(124)에 대하여 점퍼(128)의 감소된 단면적으로 인하여). 또한, 패턴화된 저항성 트레이스는 스테인리스강 니들과 같은 도포 도구를 통한 고압 전달을 통하여 저항성 잉크를 사용하여 도포될 수 있다. 튜브(114) 및/또는 도포 도구의 운동은 예를 들어 하나 이상의 스테퍼 모터를 사용하여 제어될 수 있다.
지금 도 14a 및 도 14b를 참조하여, 이전에 설명된 접근의 추가의 조합은, 점퍼(128)들과 교호하는 적절한 종방향 속도로 피착될 수 있는 느슨하게 권취된 나선형 저항성 트레이스(120)를 포함하는 패턴화된 저항성 트레이스의 형태로 실시될 수 있다. 도 14a는 점퍼(128)들과 연결된 2개의 큰 나선형 저항성 트레이스 부분을 도시한다. 도 14b는 점퍼(128)들과 연결된 몇개의 간단한 나선형 저항성 트레이스 부분을 도시한다.
도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 튜브(114)는. 그 위에 2차 저항성 트레이스(120)가 도포되는 그 내부면(116) 및/또는 외부면(118) 상에 도포된 1차 연속 전도성 코팅(140)을 또한 가질 수 있다. 2차 저항성 트레이스(120)는 예를 들어 선행의 도면에서 도시된 나선형 또는 패턴의 임의의 조합일 수 있다. 이러한 구성에서, 하나 이상의 저항성 트레이스(120)는 1차 연속 전도성 코팅(140)의 균일성에서 저항 및/또는 물리적 결함에 의해 유발되는 전기장 왜곡을 감소 및/또는 최소화할 수 있다. 또한, 1차 연속 전도성 코팅(140)은 드리프트 영역(136)으로서 작용하는 튜브(114)의 내부 상에 외부 전기장의 영향을 감소 및/또는 최소화할 수 있다. 일부 실시예에서, 튜브(114)에 걸친 1차 연속 전도성 코팅(140)의 전체 저항은 2차 저항성 트레이스(120)의 저항보다 크다. 예를 들어, 1차 연속 전도성 코팅(140)의 저항은 약 500 ㏁일 수 있으며, 저항성 트레이스(120)의 저항은 약 20 ㏁ 내지 약 200 ㏁의 범위일 수 있다.
도 16을 참조하여, 일부 실시예에서, 튜브(114)는 튜브(114)의 종방향 축(126)에 대체로(예를 들어, 적어도 실질적으로) 직각인 방향으로 배향된 하나 이상의 구멍(예를 들어, 슬롯(144))을 포함하는 패턴화된 저항층(142)을 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 구멍들은 예를 들어 연속층의 전위 전기 비대칭에 의해 유발되는 방사상 전기장을 감소시키거나 또는 최소화하도록 구성된다. 도 16에 도시된 구성에서, 슬롯(144)들은 축방향으로 끼워진다. 그러나, 이러한 구성은 단지 예의 방식에 의해 제공되고 본 발명을 제한하도록 의미하지 않는다. 다른 실시예에서, 슬롯(144)들은 다르게 형상화 및/또는 정렬될 수 있다.
일부 실시예에서, 튜브(114)는 그 내부면(116) 및/또는 외부면(118)에 도포된 다수의 저항성 트레이스(120)(예를 들어, 전도성 링)를 가지며, 저항성 트레이스(120)들은 하나 이상의 종방향 저항성 트레이스(146)를 사용하여 링크된다(예를 들어, 연결된다). 예를 들어, 도 17 내지 도 20에 도시된 바와 같이, 일련의 동심의 저항성 잉크로 구성된 저항성 트레이스(120)는 튜브(114)의 내부면(116)에 도포된다. 저항성 트레이스(120)는 그런 다음 예를 들어, 튜브(114) 상에 배치된 2개의 커넥터(130) 사이에 연결된 대체로 직선의 종방향 저항성 잉크 트레이스로서 구성된 종방향 저항성 트레이스(146)에 의해 링크된다. 예를 들어, 종방향 저항성 트레이스(146)는 튜브(114)의 금속화된 단부들과 전기 접촉된다. 그러나, 동심의 저항성 잉크 링들과 대체로 직선의 종방향 저항성 잉크 트레이스가 단지 예의 방식에 의해 제공되고 본 발명을 제한하도록 의미하지 않는다는 것을 유념하여야 한다. 다른 실시예에서, 상이하게 구성된 저항성 트레이스(120) 및/또는 종방향 저항성 트레이스(146)가 사용된다. 예를 들어, 종방향 저항성 트레이스(146)는 약간 곡선적, 사인곡선적 등일 수 있다. 또한, 하나 이상의 저항성 트레이스(120)는 나선형, 또는 예를 들어 선행의 도면에서 도시된 패턴의 임의의 조합일 수 있다.
일부 실시예에서, 동심 링들을 포함하는 잉크의 저항율은 직선의 연속적인 트레이스를 포함하는 잉크의 저항율보다 크다(예를 들어, 상당히 크다). 예를 들어, 그 자체에서 대체로 직선인 종방향 저항성 잉크 트레이스의 저항은 약 100 ㏁이다. 이러한 구성은 대체로 직선인 종방향 저항성 잉크 트레이스(예를 들어, 도 20에 도시된 바와 같은)에 걸쳐 도포된 추가의 평향한 저항의 효과를 감소시키도록(예를 들어, 최소화하도록) 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 저항값은 단지 예의 방식에 의해 제공되고 본 발명을 제한하도록 의미하지 않는다. 다른 실시예에서, 대체로 직선의 종방향 저항성 잉크 트레이스의 전체 저항은 약 100 ㏁보다 크거나 또는 작을 수 있다.
일부 실시예에서, 튜브(114)의 외부면(118)에 피착된 하나 이상의 패턴화된 저항성 트레이스는 튜브(114)의 내부면(116)에 피착된 하나 이상의 패턴화된 저항성 트레이스에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 점퍼(128)들은 튜브(114)의 외부면(118)에 피착된(예를 들어, 직렬로 연결된) 하나 이상의 저항성 트레이스(120)에 튜브(114)의 내부면(116)에 피착된 저항성 트레이스(120)를 연결하도록 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 구성은 단지 예의 방식에 의해 제공되고 본 발명을 제한하도록 의미하지 않는다. 다른 실시에서, 튜브(114)의 외부면(118)에 피착된 하나 이상의 저항성 트레이스(120)와 튜브(114)의 내부면(116)에 피착된 하나 이상의 저항성 트레이스(120)는 개별적으로 연결된다(예를 들어, 병렬로 연결된다).
일부 구성에서, 튜브(114)의 길이는 적어도 대략 2 ㎝ 내지 15 ㎝이다. 튜브(114)의 내부면(116)의 지름은 적어도 대략 2.5 ㎜ 내지 25 ㎜일 수 있다. 또한, 튜브(114)의 외부면(118)의 지름은 적어도 대략 3 ㎜ 내지 30 ㎜일 수 있다. 그러나, 이러한 치수들은 단지 예의 방식에 의해 제공되고 본 발명을 제한하도록 의도하지 않는다. 그러므로, 다른 구성에서, 튜브(114)의 길이는 적어도 대략 2 ㎝ 미만이거나 또는 적어도 대략 15 ㎝보다 클 수 있다. 튜브(114)의 내부면(116)의 지름은 적어도 대략 2.5 ㎜ 미만이거나 또는 적어도 대략 25 ㎜보다 클 수 있다. 또한, 튜브(114)의 외부면(118)의 지름은 적어도 대략 3 ㎜ 미만이거나 또는 적어도 대략 30 ㎜보다 클 수 있다.
패턴화된 저항성 트레이스의 폭(예를 들어, 튜브(114))의 종방향 축(126)에 평행한 대체로 종방향으로 측정된 바와 같은)은 적어도 대략 0.1 ㎜ 내지 1 ㎜일 수 있다. 예를 들어, 저항성 트레이스(120)의 폭은 적어도 대략 0.020"일 수 있다. 일부 실시예에서, 저항성 트레이스(120)는 센티미터당 적어도 대략 2개의 턴을 가진다. 예를 들어, 패턴화된 저항성 트레이스의 인접한 턴들을 형성하는 피착된 물질의 중심선들 사이의 공간으로서 정의될 수 있는 패턴화된 저항성 트레이스의 피치는 적어도 대략 0.1 ㎜ 내지 1 ㎜일 수 있다. 예를 들어, 저항성 트레이스(120)의 피치는 적어도 대략 0.028"일 수 있다. 그러나, 이러한 치수는 단지 예의 방식에 의해 제공되고 본 발명을 제한하도록 의도하지 않는다. 그러므로, 다른 구성에서, 패턴화된 저항성 트레이스는 적어도 대략 0.1 ㎜ 미만이거나 또는 1 ㎜보다 클 수 있다. 저항성 트레이스(120)는 센티미터당 적어도 대략 2개보다 많거나 적은 턴을 가질 수 있다. 또한, 패턴화된 저항성 트레이스의 피치는 적어도 대략 0.1 ㎜ 미만이거나 또는 적어도 대략 1 ㎜보다 클 수 있다.
일부 예에서, 저항성 트레이스(120)의 하나 이상의 특징은 튜브(114))의 길이 내내 대체로 일정할 수 있다. 예를 들어, 저항성 트레이스(120)의 피치는 튜브(114))의 길이 내내 대체로 일정할 수 있다. 다른 예에서, 저항성 트레이스(120)의 하나 이상의 특징은 튜브(114))의 길이 내내 변할 수 있다. 예를 들어, 패턴화된 저항성 트레이스의 인접한 턴들 사이의 피치는 튜브(114)를 통해 변할 수 있다(예를 들어, 증가 및/또는 감소한다). 패턴화된 저항성 트레이스의 폭 및/또는 두께는 튜브(114))의 길이 내내 또한 변할 수 있다.
하나 이상의 저항성 트레이스(120)는, 저항성 트레이스에 전압을 가하고 전기장을 확립하도록 전기 에너지원에 연결되도록 구성된다. 예를 들어, 하나 이상의 저항성 트레이스(120)는 전기적으로 저항성인 도체를 형성하도록 후막 피착을 사용하여 형성된다. 일부 실시예에서, 전압이 가해질 때, 실질적으로 균일한 전기장이 튜브(114)) 내에서 확립된다. 실시에서, 전기장은 튜브(114)를 통하여 이온화된 물질의 움직임을 제어하도록 사용될 수 있는(예를 들어, 드리프트 영역/챔버의 방식으로) 고전압(HV) 전기장이다. 그러나, 실질적으로 균일한 전기장은 단지 예의 방식에 의해 제공되고 본 발명을 제한하도록 의도하지 않는다. 예를 들어, 형상화된 전기장은 튜브(114)) 내에서 확립된다. 예에서, 형상화된 전기장은 튜브(114))의 길이를 따라서 세기에서 변한다(예를 들어, 낮은 세기로부터 높은 세기로 변한다). 일부 실시에서, 하나 이상의 저항성 트레이스(120)는, 그 외에 유사한 이온 이동도를 가지게 되는 이온을 분리하도록 사용될 수 있는 이온 개질기(ion modifier)일 수 있다. 예를 들어, 이온 개질기로서 구성되는 하나 이상의 저항성 트레이스(120)는 이온을 세분화하고 이온 이동도, 이온의 하전비에 대한 질량 등을 변경하도록 사용될 수 있다.
드리프트 튜브(110)의 한쪽 또는 양쪽 단부는 커넥터(130)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 드리프트 튜브(110)의 단부는 전도성 물질이 코팅된 플랜지(예를 들어, 금속화된 전도성 플랜지)로 덮여질 수 있다. 하나 이상의 저항성 트레이스(120)는, 저항성 트레이스에 전압을 가하고 전기장을 확립하도록 전기 에너지원(예를 들어, 전력 공급원)에 연결될 수 있는 커넥터(130)에 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나, 전도성 플랜지는 단지 예의 방식에 의해 제공되고 본 발명을 한정하도록 의도하지 않는다. 다른 실시에서, 하나 이상의 저항성 트레이스(120)는 전도성 캡, 전도성 코팅 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 커넥터를 사용하여 전기 에너지원에 연결될 수 있다. 전압이 가해질 때, 드리프트 튜브(110)는 드리프트 튜브(110)의 한쪽 단부로부터 드리프트 튜브(110)의 다른쪽 단부로 하전 물질(예를 들어, 이온)의 제어 가능한 운반을 제공하도록 사용될 수 있다.
입구(104)는 다양한 샘플 도입 접근을 이용할 수 있다. 일부 예에서, 공기의 유동이 사용될 수 있다. 다른 예에서, IMS 시스템(100)은 입구(104) 내로 물질을 흡인하도록 다양한 유체 및/또는 가스를 사용할 수 있다. 입구(104)를 통하여 물질을 흡인하기 위한 접근은 팬, 압축된 가스, 드리프트 영역/챔버를 통하여 유동하는 드리프트 가스 등에 의해 생성된 진공의 사용을 포함한다. 예를 들어, 샘플 검출기(102)는 샘플 라인에 연결될 수 있으며, 주위로부터의 공기(예를 들어, 실내 공기)는 팬을 사용하여 샘플 라인 내로 흡인된다. 공기 또는 다른 유체의 스트림이 반응 영역 내로 샘플 물질을 도입하도록 사용될 수 있을지라도, IMS 시스템(100)은 실질적으로 대기압으로 작동할 수 있다. 다른 예에서, IMS 시스템(100)은 보다 낮은 압력(즉, 대기압보다 낮은 압력)에서 작동할 수 있다. 또한, IMS 시스템(100)은 샘플 소스로부터 물질의 도입을 제공하도록 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터와 같은 탈착기는 샘플의 적어도 일부를 기화시키도록(예를 들어, 그 가스 위상으로 들어가는) IMS 시스템(100)이 포함될 수 있어서, 샘플 부분은 입구(104) 내로 흡인될 수 있다. 예를 들어, 샘플 프로브, 스왑, 와이퍼 등은 표면으로부터 관심 샘플을 얻도록 사용될 수 있다. 샘플 프로브는 IMS 시스템(100)의 입구(104)에 샘플을 전달하도록 사용될 수 있다. IMS 시스템(100)은 일회분의 물질을 농축시키거나 또는 반응 영역에 들어가게 하도록 예비 농축기를 포함할 수 있다.
샘플의 일부는 예를 들어 샘플 검출기(102)의 내부 용적과 유체 소통하는 다이아프램을 사용하여 샘플 검출기(102) 내로, 작은 구멍 입구(예를 들어, 핀홀)로서 구성된 입구(104)를 통하여 흡인될 수 있다. 예를 들어, 내부 용적에서 내부 압력이 다이아프램의 움직임에 의해 감소될 때, 샘플의 일부는 입구(104)로부터 핀홀을 통해 샘플 검출기(102) 내로 운반된다. 핀홀을 통과한 후에, 샘플 부분은 입구 조립체(108) 내로 들어간다. 입구 조립체(108)는, 코로나 방전 이온화기(예를 들어, 코로나 방전 지점을 가지는)와 같은 이온화 소스를 사용하여 이온화되고, 가능하게 개질되는(예를 들어, 하나 이상의 반응제를 사용하여) 반응 챔버(132)를 포함한다. 그러나, 코로나 방전 이온화기는 단지 예의 방식에 의해 제공되고 본 발명을 한정하도록 의도하지 않는다. 다른 예의 이온화 소스는 광이온화(photoionization) 소스, 전기분무(electrospray) 소스, 매트릭스 지원 레이저 탈착 이온화(MALDI) 소스, 니켈-63 소스(63Ni), 아메리슘-241 소스(241Am) 등과 같은 방사성 및 전기 이온화 소스를 포함하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 예에서, 이온화 소스는 다수의 단계로 관심 샘플로부터의 물질을 이온화할 수 있다. 예를 들어, 이온화 소스는 관심 물질을 이온화하도록 추후에 사용되는 반응 챔버(132)에서 가스를 이온화하는 코로나를 발생시킬 수 있다. 예의 가스는 질소, 수증기, 공기에 포함된 가스 등을 포함하지만 반드시 이에 한정되지 않는다.
실시에서, 입구 조립체(108)는 포지티브 모드, 네가티브 모드, 포지티브 및 네가티브 모드 사이의 스위치 모드 등으로 작동할 수 있다. 예를 들어, 포지티브 모드에서, 이온화 소스는 관심 샘플로부터 양이온을 발생시킬 수 있는 한편, 네가티브 모드에서, 이온화 소스는 음이온을 발생시킬 수 있다. 포지티브 모드, 네가티브 모드, 포지티브 및 네가티브 모드 사이의 스위치 모드에서 입구 조립체(108)의 작동은 실시 선호도, 예측된 샘플 형태(예를 들어, 폭발성, 마약, 독성 산업 화학제) 등에 의존할 수 있다. 또한, 이온화 소스는 주기적으로 펄싱될 수 있다(예를 들어, 샘플 도입, 게이트 개방, 이벤트의 발생 등에 기초하여).
샘플 이온은 그런 다음 전기장(예를 들어, 이전에 설명된 드리프트 챔버에서 동일한 방식으로 또는 유사한 방식으로 발생된)을 사용하여 게이팅 조립체를 향해 안내될 수 있다. 게이팅 조립체는 하나 이상(예를 들어, 2개)의 게이팅 그리드를 포함하고, 샘플 이온의 작은 무리들이 드리프트 영역으로 들어가는 것을 허용하도록 순간적으로 개방될 수 있다. 예를 들어, 입구 조립체(108)는 드리프트 영역(136)의 입구 단부에 있는 전자 셔터 또는 게이트(134)를 포함할 수 있다. 실시에서, 게이트(134)는 드리프트 영역(136)으로의 이온의 진입을 제어한다. 예를 들어, 게이트(134)는 전기 전위차가 인가되거나 또는 제거되는 와이어의 메쉬를 포함할 수 있다. 드리프트 영역(136)은 드리프트 영역(136)을 따라서 이온을 흡인하도록 및/또는 드리프트 영역(136)에 있는 게이트(134)를 대체로 마주하여 배치된 검출기를 향해 이온을 안내하도록 전기장을 만들기 위해 그 길이를 따라서 이격된 전극(예를 들어, 하나 이상의 저항성 트레이스(120)에 의해 형성된 초점화 링)을 가진다. 예를 들어, 전극을 포함하는 드리프트 영역(136)은 드리프트 영역(136)에서 실질적으로 균일한 전기장을 생성할 수 있다. 샘플 이온은 수집기 전극에서 수집될 수 있으며, 수집기 전극은 다양한 샘플의 비산 시간을 분석하기 위한 분석 설비에 연결될 수 있다. 예를 들어, 드리프트 영역(136)의 먼 단부에 있는 수집기 플레이트(138)는 드리프트 영역(136)을 따라서 통과하는 이온을 수집할 수 있다.
드리프트 튜브(110)는 이온의 이온 이동도에 기초하여 드리프트 영역(136)에 들어간 이온을 분리하도록 사용될 수 있다. 이온 이동도는 이온에서의 하전, 이온의 질량, 기하학적 형태 등에 의해 결정된다. 이러한 방식으로, IMS 시스템(100)은 비산 시간에 기초하여 이온을 분리할 수 있다. 드리프트 영역(136)은 게이트(134)로부터 수집기로 연장하는 실질적으로 균일한 전기장을 가질 수 있다. 수집기는 이온이 수집기 플레이트(138)를 접촉함으로써 그 하전에 기초하여 이온을 검출하는 수집기 플레이트(138)(예를 들어, 패러데이 플레이트)일 수 있다. 실시에서, 드리프트 가스는 수집기 플레이트(138)로 진행하는 이온의 경로에 대체로 반대 방향으로 드리프트 영역(136)을 통해 공급될 수 있다. 예를 들어, 드리프트 가스는 인접한 수집기 플레이트(138)로부터 게이트(134)를 향해 유동할 수 있다. 예의 드리프트 가스는 질소, 헬륨, 공기, 재순환된 공기(예를 들어, 세정 및/또는 건조된 공기) 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 펌프는 이온의 유동 방향에 반대로 드리프트 영역(136)을 따라서 공기를 순환시키도록 사용될 수 있다. 공기는 예를 들어, 분자체 팩(molecular sieve pack)을 사용하여 건조되고 세정될 수 있다.
실시에서, 샘플 검출기(102)는 관심 물질의 식별을 촉진하도록 다양한 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 샘플 검출기(102)는 교정 및/또는 도판트 성분을 함유하는 하나 이상의 셀을 포함할 수 있다. 교정은 이온 이동도의 측정을 교정하도록 사용될 수 있다. 도판트는 분자를 선택적으로 이온화하도록 사용될 수 있다. 도판트는 또한 샘플 물질과 결합되어, 단독으로 샘플 물질에 대응하는 이온보다 효과적으로 검출될 수 있는 이온을 형성하도록 이온화될 수 있다. 도판트는 하나 이상의 입구(104), 반응 챔버(132), 및/또는 드리프트 영역(136)에 제공될 수 있다. 샘플 검출기(102)는 샘플 검출기(102)의 작동 동안 다른 위치에, 가능하게 다른 회수로 도판트를 제공하도록 구성될 수 있다. 샘플 검출기(102)는 IMS 시스템(100)의 다른 구성요소들의 작동과 도판트 전달을 조화시키도록 구성될 수 있다.
컨트롤러는 이온이 수집기 플레이트에 도달함으로써 수집기 플레이트(138) 상에 하전의 변화를 검출할 수 있다. 그러므로, 컨트롤러는 그 대응하는 이온으로부터 물질을 식별할 수 있다. 실시에서, 컨트롤러는 드리프트 영역(136)을 따라서 다른 이온의 비산 시간의 스펙트럼을 만들기 위해 게이트(134)의 개방을 제어하도록 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 게이트(134)에 인가된 전압을 제어하도록 사용될 수 있다. 게이트(134)의 작동은 이벤트의 발생시에 주기적으로 일어나도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 게이트(134)가 이벤트(예를 들어, 코로나 방전)의 발생에 기초하여 얼마나 길게 주기적으로 개방 및/또는 폐쇄하는지를 조정할 수 있다. 또한, 컨트롤러는 이온화 소스의 모들에 기초하여 게이트(134)에 인가되는 전기 전위를 스위칭할 수 있다(예를 들어, 입구 조립체(108)가 포지티브 또는 네가티브로 있는지). 일부 예에서, 컨트롤러는 폭발물 및/또는 화학제를 검출하도록 구성될 수 있으며, 표시자 상에 이러한 시약의 경고 또는 표시를 제공할 수 있다.
실시에서, 그 구성요소의 일부 또는 전부를 포함하는 IMS 시스템(100)은 컴퓨터 제어 하에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어(예를 들어, 고정 논리 회로), 수동 처리, 또는 그 조합을 사용하여 본 명세서에서 설명된 IMS 시스템(200)의 구성요소 및 기능을 제어하도록 함께 또는 IMS 시스템(200)에 포함될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "컨트롤러", "기능성", "서비스" 및 "논리"는 대체로 IMS 시스템(100)을 제어하는 것과 관련하여 소프트웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어의 그 조합을 나타낸다. 소프트웨어 실시예의 경우에, 모듈, 기능성, 또는 논리는 프로세서(예를 들어, CPU 또는 CPU들) 상에서 실시될 때 특정 업무를 수행하는 프로그램 코드를 나타낸다. 프로그램 코드는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 메모리(예를 들어, 내부 메모리 및/또는 하나 이상의 실재 가능한 매체) 등에 저장될 수 있다. 본 명세서에 설명된 구조, 기능, 접근 및 기술은 다양한 프로세서를 가지는 다양한 상업적인 컴퓨팅 플랫폼에서 실시될 수 있다.
예를 들어, 샘플 검출기(102)는 저항성 트레이스(120)에 공급되는 에너지를 제어하기 위하여 컨트롤러와 결합될 수 있다. 컨트롤러는 처리 모듈, 통신 모듈, 및 메모리 모듈을 포함할 수 있다. 처리 모듈은 컨트롤러를 위한 처리 기능성을 제공하고, 임의의 수의 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 또는 다른 처리 시스템, 및 컨트롤러에 의해 접근되거나 발생된 데이터와 다른 정보를 저장하기 위한 상주 또는 외부 메모리를 포함할 수 있다. 처리 모듈은 본 명세서에 설명된 기술을 실시하는 하나 이상의 소프트웨어 프로그램을 실시할 수 있다. 처리 모듈은 형성하는 물질 또는 본 발명에서 이용된 처리 메커니즘에 의해 한정되지 않고, 그리하여, 반도전성(들) 및/또는 트랜지스터(예를 들어, 전자 통합 회로(IC) 구성요소를 사용하는) 등을 통해 실시될 수 있다. 통신 모듈은 샘플 검출기(102)의 구성요소와 통신하도록 작동적으로 구성된다. 통신 모듈은 또한 처리 모듈과 통신적으로 결합된다(예를 들어, 샘플 검출기(102)로부터 처리 모듈로 입력을 통신하기 위하여). 통신 모듈 및/또는 처리 모듈은 인터넷, 셀룰러폰 네트워크, 근거리 통신망(LAN), 광대역 통신망(WAN), 무선 네트워크, 공중전화 네트워크, 인트라넷 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 다른 네트워크와 통신하도록 또한 구성될 수 있다.
메모리 모듈은 본 명세서에 설명된 단계들을 수행하도록 처리 모듈 및 가능하게 컨트롤러의 다른 구성요소들에 지시하기 위하여 소프트웨어 프로그램 및/또는 코드 세그먼트와 같은 컨트롤러의 작동과 관련된 다양한 데이터, 또는 다른 데이터를 저장하도록 저장 기능성을 제공하는 실재 가능한 컴퓨터 판독성 매체의 예이다. 그러므로, 메모리는 IMS 시스템(100)(그 구성요소들을 포함하는)을 작동시키기 위한 명령의 프로그램과 같은 데이터, 스펙트럼 데이터 등을 저장할 수 있다. 비록 단일 메모리 모듈이 도시되었을지라도, 광범위한 형태의 메모리 및 메모리(예를 들어, 실재 가능한 메모리, 비일시적)의 조합이 이용된다. 메모리 모듈은 처리 모듈과 통합할 수 있으며, 독립형 메모리를 포함할 수 있거나, 또는 양자의 조합일 수 있다.
메모리 모듈은 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플래쉬 메모리(예를 들어, 보안 디지털(SD) 메모리 카드, 미니-SD 메모리 카드, 및/또는 마이크로-SD 메모리 카드), 자기 메모리, 광학 메모리, 유니버셜 직렬 버스(USB) 디바이스, 하드디스크 메모리, 외부 메모리, 및 다른 형태의 컴퓨터 판독성 저장 매체를 포함하지만 이에 반드시 한정되는 것을 아니다. 실시예에서, 샘플 검출기(102) 및/또는 메모리 모듈은 가입자 확인 모듈(SFM) 카드, 유니버셜 가입자 확인 모듈(USIM) 카드, 유니버셜 집적회로 카드(UICC) 등에 의해 제공되는 메모리와 같은 제거 가능한 집적회로 카드(ICC) 메모리를 포함할 수 있다.
실시예에서, 다양한 분석 디바이스는 본 명세서에서 설명된 바와 같은 구조, 기술, 접근 등을 사용할 수 있다. 그러므로, 비록 IMS 시스템(100)이 본 명세서에서 설명되었을지라도, 다양한 분석 장비들은 설명된 기술, 접근, 구조 등을 사용할 수 있다. 이러한 디바이스는 제한된 기능성(예를 들어, 얇은 디바이스) 또는 다른 강건한 기능성(예를 들어, 두꺼운 디바이스)으로 구성될 수 있다. 그러므로, 디바이스의 기능성은 디바이스의 소프트웨어 또는 하드웨어 리소스, 예를 들어 처리 전력, 메모리(예를 들어, 데이터 저장 용량), 분석 능력 등과 관련될 수 있다.
예의 공정
다음의 설명은 부도전성 또는 반도전성 튜브의 내부면 또는 외부면 중 하나 이상 상에 하나 이상의 패턴화된 저항성 트레이스를 피착하는 것에 의해 하전 물질 운반 챔버를 제작하기 위한 예의 기술을 설명한다. 도 7은 예의 실시에서 도 1 내지 도 6에 도시되고 상기된 바와 같은 예의 드리프트 튜브(110)와 같은 하전 물질 운반 챔버를 제작하기 위한 공정(700)을 도시한다.
도시된 공정(700)에서, 패턴화된 저항성 트레이스는 실질적으로 부도전성 물질 및/또는 반도전성 물질로 형성된 튜브의 내부면 또는 외부면 중 하나 이상에 피착된다(블록 710). 예를 들어, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 저항성 트레이스(120)는 튜브(114)의 내부면(116) 및/또는 튜브(114)의 외부면(118)에 피착된다. 저항성 트레이스(120)는, 그 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 통합되는, "포토리소그래피에 의한 미세 라인 후막 레지스터"라는 명칭으로 2008년 7월 21일자로 미국에 출원된 미국 특허 공개 제2008/0278278호; 포토리소그래피에 의한 미세 라인 후막 레지스터"라는 명칭으로 2007년 5월 29일 허여된 미국 특허 제7,224,258호; "포토리소그래피에 의한 미세 라인 후막 레지스터"라는 명칭으로 2007년 5월 4일 출원된 미국 특허 공개 제2007/0262846호; "직접 후막 라이팅에 의해 제조된 마이크로 유체 디바이스 및 그 방법"이라는 명칭으로 2007년 5월 4일 출원된 미국 특허 공개 제2010/0209318호; 직접 후막 라이팅에 의해 제조된 마이크로 유체 디바이스 및 그 방법"이라는 명칭으로 2010년 6월 15일 허여된 미국 특허 제7,736,592호; "서모커플 디바이스"라는 명칭으로 2011년 3월 18일 출원된 미국 특허 공개 제2011/0277803호; 및/또는 "회로 패턴을 제조하기 위한 잉크 시스템"이라는 명칭으로 1984년 11월 27일 허여된 미국 특허 제4,485,387호에 기술된 바와 같이 튜브(114)의 내부면(116) 및/또는 튜브(114)의 외부면(118) 상에 피착될 수 있다(예를 들어, 인쇄될 수 있다).
일부 실시에서, 점퍼는 패턴화된 저항성 트레이스의 인접한 턴을 서로 연결하도록 튜브의 내부면 또는 외부면 중 하나 이상에 피착된다(블록 712). 예를 들어, 도 1 내지 도 6을 계속 참조하여, 점퍼(128)들은 저항성 트레이스(120)의 인접한 턴을 서로 연결하도록 사용될 수 있다. 일부 실시에서, 다른 패턴화된 저항성 트레이스는 튜브의 내부면 또는 외부면 중 하나 이상에 피착된다(블록 720). 예를 들어, 도 1 내지 도 6을 계속 참조하여, 제2 저항성 트레이스(120)는 튜브(114)의 외부면(118)에 피착된다. 상기된 바와 같이, 저항성 트레이스(120)는 전압이 가해질 때 튜브(114) 내에 전기장(예를 들어, 실질적으로 균일한 전기장, 형상화된 전기장 등)을 확립하도록 전기 에너지원에 연결되도록 구성된다. 일부 실시에서, 패턴화된 저항성 트레이스는 전기 에너지원에 패턴화된 저항성 트레이스를 연결하도록 구성된 튜브의 커넥터에 연결된다(블록 730). 예를 들어, 도 1 내지 도 6을 계속 참조하여, 커넥터(130)는 저항성 트레이스(120)에 연결되도록 형성된다. 상기된 바와 같이, 커넥터(130)는 전도성 플랜지, 전도성 캡, 전도성 코팅 등으로서 형성될 수 있다. 커넥터(130)는 그런 다음 패턴화된 저항성 트레이스에 전압을 가하고 전기장을 확립하도록 전기 에너지원(예를 들어, 전력 공급부)에 연결될 수 있다.
비록 본 발명의 요지가 구조적 특징 및/또는 공정 작업에 대해 특정한 언어로 설명되었을지라도, 첨부된 청구항에 한정된 요지가 상기된 특정 특징 또는 작용으로 반드시 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 상기된 특정 특징 및 작용은 청구항을 실시하는 예의 형태로서 기술된다. 비록 다양한 구성이 설명되었을지라도, 장치, 시스템, 서브시스템, 구성요소들 등은 본 발명으로부터 벗어남이 없이 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 오히려, 특정 특징부 및 작용은 청구항을 실시하는 예의 형태로서 개시된다.

Claims (28)

  1. 하전 물질 운반 챔버로서,
    부도전성 물질 또는 반도전성 물질 중 적어도 하나로 형성되며, 내부면 및 외부면을 가지는 단일 구성의 튜브; 및
    상기 튜브의 내부면에 피착되는 저항성 잉크를 포함하고, 전기 에너지원에 연결되도록 구성되는 패턴화된 저항성 트레이스를 포함하고,
    상기 하전 물질 운반 챔버는 상기 튜브의 내부면에 의해 제공되며,
    상기 패턴화된 저항성 트레이스는 상기 튜브의 내부면 위에 각각 인접하여 피착된 상기 챔버의 종방향 축에 대한 다수의 턴을 포함하며, 상기 다수의 턴은 상기 튜브의 내부면 위의 각각에 전기적으로 연결되는 하전 물질 운반 챔버.
  2. 제1항에 있어서, 상기 패턴화된 저항성 트레이스는 전압이 가해질 때 상기 챔버 내에서 전기장을 확립하기 위해 상기 전기 에너지원에 연결되도록 구성되는 하전 물질 운반 챔버.
  3. 제1항에 있어서, 상기 패턴화된 저항성 트레이스는 전압이 가해질 때 상기 챔버를 가열하기 위해 상기 전기 에너지원에 연결되도록 구성되는 하전 물질 운반 챔버.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패턴화된 저항성 트레이스는 상기 튜브의 내부면에 피착된 상기 챔버의 종방향 축에 대한 턴을 포함하며, 상기 턴은 적어도 270°의 턴을 포함하는 하전 물질 운반 챔버.
  5. 제4항에 있어서, 상기 턴은 상기 챔버의 종방향 축에 대해 직각으로 배향되거나 상기 챔버의 종방향 축에 대해 직각 방향에 대해 소정의 각도로 배향되는 하전 물질 운반 챔버.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 턴은 센티미터당 적어도 2개의 턴의 피치를 갖는 하전 물질 운반 챔버.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 턴은 1mm 미만의 피치를 갖는 하전 물질 운반 챔버.
  8. 제1항에 있어서, 상기 패턴화된 저항성 트레이스는 이온 개질기로서 구성되는 하전 물질 운반 챔버.
  9. 제1항에 있어서, 상기 패턴화된 저항성 트레이스에 연결되고, 상기 전기 에너지원에 상기 패턴화된 저항성 트레이스를 연결하도록 구성되는 커넥터를 추가로 포함하는 하전 물질 운반 챔버.
  10. 하전 물질 운반 챔버를 제조하는 방법으로서,
    부도전성 물질 또는 반도전성 물질 중 적어도 하나로 형성되는 단일 구성의 튜브의 내부면 상에 패턴화된 저항성 트레이스를 형성하기 위해 저항성 잉크를 피착하는 단계로서, 상기 패턴화된 저항성 트레이스가 전기 에너지원에 연결되도록 구성되고, 상기 하전 물질 운반 챔버는 상기 튜브의 내부에 의해 제공되는 단계; 및
    상기 챔버의 커넥터에 상기 패턴화된 저항성 트레이스를 연결하는 단계로서, 상기 커넥터가 상기 전기 에너지원에 상기 패턴화된 저항성 트레이스를 연결하도록 구성되는 단계를 포함하는 하전 물질 운반 챔버 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 패턴화된 저항성 트레이스는 전압이 가해질 때 상기 챔버 내에서 전기장을 확립하기 위해 상기 전기 에너지원에 연결되도록 구성되는 하전 물질 운반 챔버 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 패턴화된 저항성 트레이스는 전압이 가해질 때 상기 챔버를 가열하기 위해 상기 전기 에너지원에 연결되도록 구성되는 하전 물질 운반 챔버 제조 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패턴화된 저항성 트레이스는 상기 챔버의 내부면 또는 외부면 중 적어도 하나에 피착된 턴을 포함하며, 상기 턴은 상기 챔버의 종방향 축에 직각으로 배향되는 하전 물질 운반 챔버 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 턴은 적어도 270°의 턴을 포함하는 하전 물질 운반 챔버 제조 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 패턴화된 저항성 트레이스는 이온 개질기로서 구성되는 하전 물질 운반 챔버 제조 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 챔버의 커넥터에 상기 패턴화된 저항성 트레이스를 연결하는 단계는 종방향 저항성 트레이스를 사용하여 상기 패턴화된 저항성 트레이스를 적어도 제2 패턴화된 저항성 트레이스 및 상기 커넥터에 연결하는 단계를 포함하는 하전 물질 운반 챔버 제조 방법.
  17. 제10항에 있어서, 상기 저항성 잉크를 피착하는 단계는
    상기 튜브가 잉크 도포 스타일러스에 대해 전진하는 동안 제어된 속도로 상기 튜브를 회전시키는 단계를 포함하는 하전 물질 운반 챔버 제조 방법.
  18. 이온 검출 조립체로서,
    부도전성 물질 또는 반도전성 물질 중 적어도 하나로 형성되는 단일 구성의 튜브를 포함하며, 상기 튜브가 내부면 및 외부면을 가지며, 저항성 잉크를 포함하는 패턴화된 저항성 트레이스가 상기 튜브의 내부면에 피착되고, 상기 패턴화된 저항성 트레이스는 상기 튜브의 내부면 위에 각각 인접하여 피착된 하전 물질 운반 챔버의 종방향 축에 대한 다수의 턴을 포함하며, 상기 다수의 턴은 상기 튜브의 내부면 위에서 각각에 전기적으로 연결되며, 상기 패턴화된 저항성 트레이스가 전기 에너지원에 연결되도록 구성되고, 상기 하전 물질 운반 챔버는 상기 튜브의 내부에 의해 제공되는 하전 물질 운반 챔버;
    상기 하전 물질 운반 챔버와 유체 소통하고, 샘플을 수용하기 위한 입구, 상기 샘플을 이온화하기 위한 반응 영역, 및 상기 하전 물질 운반 챔버로의 이온화된 샘플의 진입을 제어하기 위한 게이트를 포함하는 입구 조립체; 및
    상기 하전 물질 운반 챔버와 유체 소통하고, 상기 이온화된 샘플이 상기 하전 물질 운반 챔버를 통과한 후에 상기 이온화된 샘플을 수집하기 위한 수집기 플레이트를 포함하는 수집기 조립체를 포함하는 이온 검출 조립체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 패턴화된 저항성 트레이스는 전압이 가해질 때 상기 챔버 내에서 전기장을 확립하도록 전기 에너지원에 연결되도록 구성되는 이온 검출 조립체.
  20. 제18항에 있어서, 상기 패턴화된 저항성 트레이스는 전압이 가해질 때 상기 챔버를 가열하기 위해 상기 전기 에너지원에 연결되도록 구성되는 이온 검출 조립체.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 턴은 적어도 270°의 턴을 포함하는 이온 검출 조립체.
  22. 제21항에 있어서, 상기 턴은 상기 챔버의 종방향 축에 대해 직각으로 배향되거나 상기 챔버의 종방향 축에 대해 직각 방향에 대해 소정의 각도로 배향되는 이온 검출 조립체.
  23. 제18항 내지 제20항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 패턴화된 저항성 트레이스는 상기 튜브의 내부면 위에 각각 인접하여 피착된 상기 챔버의 종방향 측에 대한 다수의 턴을 포함하며, 상기 다수의 턴은 센티미터당 적어도 2개의 턴의 피치를 갖는 이온 검출 조립체.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 다수의 턴은 1mm 미만의 피치를 갖는 이온 검출 조립체.
  25. 제18항에 있어서, 상기 패턴화된 저항성 트레이스는 이온 개질기로서 구성되는 이온 검출 조립체.
  26. 제18항에 있어서, 상기 챔버는 상기 패턴화된 저항성 트레이스에 연결되고, 상기 전기 에너지원에 상기 패턴화된 저항성 트레이스를 연결하도록 구성되는 커넥터를 추가로 포함하는 이온 검출 조립체.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 하전물질 운반 챔버는 상기 패턴화된 저항성 트레이스를 적어도 제2 패턴화된 저항성 트레이스 및 커넥터에 연결하도록 구성되는 종방향 저항성 트레이스를 추가로 포함하는 이온 검출 조립체.
  28. 제18항에 있어서,
    상기 하전 물질 운반 챔버는 드리프트 챔버를 포함하는 이온 검출 조립체.
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