KR20220134685A - 이온 인터페이스 및 이를 이용한 시스템 및 방법 - Google Patents

이온 인터페이스 및 이를 이용한 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220134685A
KR20220134685A KR1020227030514A KR20227030514A KR20220134685A KR 20220134685 A KR20220134685 A KR 20220134685A KR 1020227030514 A KR1020227030514 A KR 1020227030514A KR 20227030514 A KR20227030514 A KR 20227030514A KR 20220134685 A KR20220134685 A KR 20220134685A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cone
ions
ion
voltage
interface
Prior art date
Application number
KR1020227030514A
Other languages
English (en)
Inventor
하미드 바디에이
윌리엄 피셔
세르게이 사브첸코
앤드류 이카시아노
Original Assignee
퍼킨엘머 헬스 사이언스 캐나다 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 퍼킨엘머 헬스 사이언스 캐나다 인코포레이티드 filed Critical 퍼킨엘머 헬스 사이언스 캐나다 인코포레이티드
Publication of KR20220134685A publication Critical patent/KR20220134685A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/06—Electron- or ion-optical arrangements
    • H01J49/067—Ion lenses, apertures, skimmers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
    • H01J49/0495—Vacuum locks; Valves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/10—Ion sources; Ion guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34—Dynamic spectrometers
    • H01J49/42—Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons
    • H01J49/4205—Device types
    • H01J49/422—Two-dimensional RF ion traps
    • H01J49/4225—Multipole linear ion traps, e.g. quadrupoles, hexapoles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

보다 고감도의 개선된 이온 전송 및 복수의 작동 모드를 제공할 수 있는 이온 인터페이스의 특정 실시예가 기재되어 있다. 일부 구성에서, 이온 인터페이스는 각각이 비제로 전압을 수신할 수 있는 제1 요소 및 제2 요소를 포함할 수 있다. 하나의 구성에서, 제1 요소는 하이퍼스키머 콘일 수 있고, 제2 요소는 원통형 렌즈일 수 있다. 이 인터페이스를 이용하는 시스템 및 방법도 기재되어 있다.

Description

이온 인터페이스 및 이를 이용한 시스템 및 방법
우선권 출원
이 출원은 2020년 2월 4일에 출원된 미국 가출원 번호 62/969,924 및 2020년 3월 31일에 출원된 미국 출원 번호 16/836,708과 관련되고 우선권 및 이익을 주장하되, 그 중 일부는 여기에 참조로 포함된다.
기술분야
여기에 기재된 특정 태양 및 실시예는 이온 인터페이스(ion interface, 이온 계면)에 관한 것이다. 일부 구성에서, 이온 인터페이스는 분석물 이온을 포함하는 이온 빔을 샘플링하고 집속된 이온을 하류 컴포넌트로 공급하기 전에 이온을 집속할 수 있는 2개 이상의 요소를 포함하는 질량 분석계 인터페이스로 구성될 수 있다.
이온 및 이온 빔은 종종 분석 샘플의 요소 분석 중에 생성된다. 이온 및 이온 빔은 또한 재료를 제조하는 데에 사용될 수 있고, 재료 처리 및 프로세싱에 사용될 수 있다.
일 태양에서는, 이온 인터페이스가 제공된다. 일부 구성에서, 이온 인터페이스는 질량 분석계(mass spectrometer)에 존재할 수 있고 질량 분석계 인터페이스라고도 지칭될 수 있다. 특정 실시예에서, 이온 인터페이스는 이온화 소스로부터 이온을 수신하고 수신된 이온을 제1 오리피스의 하류의 제1 영역으로 공급하도록 구성된 제1 오리피스를 포함하는 제1 요소를 구비한다. 이온 인터페이스는 또한 제1 영역의 이온을 수신하고 수신된 이온을 제2 오리피스의 하류의 제2 영역으로 공급하도록 구성된 제2 오리피스를 포함하는 제2 요소를 구비할 수 있다. 이온 인터페이스는 제2 영역의 이온을 수신하고 수신된 이온을 제3 오리피스의 하류의 제3 영역으로 공급하도록 구성된 제3 오리피스를 포함하는 제3 요소를 더 구비할 수 있으며, 여기서 제3 요소는 제1 비제로 전압(non-zero voltage)을 수신하도록 구성된다. 이온 인터페이스는, 집속된 수신 이온을 하류 컴포넌트로 공급하기 전에 제3 영역의 이온을 수신하고 수신된 이온을 집속하도록 구성된 제1 개구(aperture, 구멍)를 포함하는 제4 요소를 더 구비할 수 있다. 일부 실시예에서, 제4 요소는 제2 비제로 전압을 수신하도록 구성된다.
특정 실시예에서, 제1 요소, 제2 요소 및 제3 요소의 각각은 원뿔 모양으로 형성된 몸체(body)를 포함한다. 다른 실시예에서, 제4 요소는 예를 들어 원통형 렌즈, 예를 들어 링 렌즈와 같은 렌즈로 구성된다. 일부 예에서, 링 렌즈는 제3 요소의 바로 하류에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈의 제1 개구의 내경은 제3 요소의 외경과 같거나 더 크다. 특정 예에서, 이온 인터페이스는 제4 요소, 예를 들어 링 렌즈와 같은 렌즈, 및 제3 요소를 유지하도록 구성된 비전도성 홀더를 구비할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 비제로 전압은 양의 전압(positive voltag)이고, 제2 비제로 전압은 음의 전압(negative voltage)이다. 일부 예에서, 양의 전압은 0보다 크고 약 +30볼트 미만이며, 음의 전압은 0보다 작고 약 -300볼트보다 크다. 다른 구성에서, 제1 비제로 전압은 0보다 작고, 제2 비제로 전압은 0보다 작으며, 제2 비제로 전압은 제1 비제로 전압보다 작다. 추가적인 구성에서, 제1 비제로 전압은 0보다 크고, 제2 비제로 전압은 0보다 크며, 제1 비제로 전압은 제2 비제로 전압보다 작다.
일부 실시예에서, 제3 요소 및 제4 요소는 이온 인터페이스를 포함하는 시스템의 동작 중에 제1 비제로 전압 및 제2 비제로 전압을 변화시키도록 각각 독립적으로 제어가능하다.
특정 실시예에서, 제1 요소는 제1 오리피스를 포함하는 제1 콘을 포함하고, 제2 요소는 제2 오리피스를 포함하는 제2 콘을 포함하며, 제3 요소는 제3 오리피스를 포함하는 제3 콘을 포함한다. 일부 예에서, 제3 콘의 콘 개방 각도는 제2 콘의 콘 개방 각도보다 작다. 다른 구성에서, 제4 요소는 링 렌즈를 포함하고, 링 렌즈의 내경은 제3 콘의 외경보다 크거나 같을 수 있다.
일부 구성에서, 제1 요소 및 제2 요소 중 적어도 하나는 접지에 전기적으로 결합하도록 구성된다. 필요에 따라, 제1 요소 및 제2 요소의 각각은 접지에 전기적으로 결합하도록 구성된다.
다른 구성에서, 제1 영역은 대기압보다 낮은 제1 압력을 가지도록 구성된다. 추가적인 구성에서, 제2 영역은 제1 압력보다 낮은 제2 압력을 가지도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제3 영역은 제2 압력보다 낮은 제3 압력을 가지도록 구성된다.
특정 구성에서, 제2 비제로 전압은 하류 컴포넌트의 상류의 영역에서 변곡점을 포함하는 전기장을 제공한다.
일부 실시예에서, 이온 인터페이스는 제3 요소 및 제4 요소를 수용하도록 구성된 비전도성 홀더를 구비한다.
특정 실시예에서, 제1 요소, 제2 요소 및 제3 요소의 각각은 니켈로 이루어진다.
다른 실시예에서, 제4 요소는 2.5 미만의 개구 대 길이 비율을 가진다.
추가적인 실시예에서, 제3 요소 및 제4 요소는 단일 전압 소스에 전기적으로 결합하도록 구성된다.
다른 태양에서, 이온 인터페이스는 제1 요소, 제2 요소, 제3 요소 및 제4 요소를 포함하고, 여기서 제1 요소, 제2 요소, 제3 요소 및 렌즈는 변곡점을 포함하는 전기장을 제공하도록 구성된다.
일부 구성에서, 제1 요소는 이온화 소스로부터 이온을 수신하고 수신된 이온을 제1 오리피스의 하류의 제1 영역으로 공급하도록 구성된 제1 오리피스를 포함한다.
특정 구성에서, 제2 요소는 제1 영역의 이온을 수신하고 수신된 이온을 제2 오리피스의 하류의 제2 영역으로 공급하도록 구성된 제2 오리피스를 포함한다.
다른 구성에서, 제3 요소는 제2 영역의 이온을 수신하고 수신된 이온을 제3 오리피스의 하류의 제3 영역으로 공급하도록 구성된 제3 오리피스를 포함한다.
특정 실시예에서, 제4 요소는 제3 영역의 이온을 수신하고 수신된 이온을 하류 컴포넌트로 공급하도록 구성된 제1 개구를 포함한다.
일부 구성에서, 제1 요소, 제2 요소 및 제3 요소의 각각은 원뿔 모양으로 형성된 몸체를 포함한다.
특정 구성에서, 제4 요소는 예를 들어 원통형 렌즈, 예를 들어 링 렌즈와 같은 렌즈로 구성된다. 일부 예에서, 링 렌즈는 제3 요소의 바로 하류에 위치된다. 다른 예에서, 링 렌즈의 제1 개구의 내경은 제3 요소의 외경과 같거나 더 크다.
특정 실시예에서, 이온 인터페이스는 링 렌즈 및 제3 요소를 유지하도록 구성된 비전도성 홀더를 구비한다.
일부 예에서, 제3 요소는 제1 비제로 전압을 수신하도록 구성된다. 다른 예에서, 제4 요소는 제2 비제로 전압을 수신하도록 구성된다. 일부 구성에서, 제1 비제로 전압은 0 내지 약 +30볼트 사이의 양의 전압이고, 제2 전압은 0에서 약 -300볼트 사이의 음의 전압이다. 다른 예에서, 제1 비제로 전압은 0보다 작고, 제2 비제로 전압은 0보다 작으며, 제2 비제로 전압은 제1 비제로 전압보다 작다. 일부 실시예에서, 제1 비제로 전압은 0보다 크고, 제2 비제로 전압은 0보다 크며, 제1 비제로 전압은 제2 비제로 전압보다 작다. 특정 예에서, 제3 요소 및 제4 요소는 이온 인터페이스를 포함하는 시스템의 동작 중에 제1 비제로 전압 및 제2 비제로 전압을 변화시키기 위해, 예를 들어 프로세서를 이용하여 각각 독립적으로 제어가능하다.
특정 실시예에서, 제1 요소는 제1 오리피스를 포함하는 제1 콘을 포함한다. 다른 실시예에서, 제2 요소는 제2 오리피스를 포함하는 제2 콘을 포함한다. 추가적인 실시예에서, 제3 요소는 제3 오리피스를 포함하는 제3 콘을 포함한다. 일부 예에서, 제3 콘의 콘 개방 각도는 제2 콘의 콘 개방 각도보다 작다. 3개의 콘이 존재하는 일부 예에서, 제4 요소는 링 렌즈를 포함하고, 링 렌즈의 내경은 제3 콘의 외경보다 크거나 같다.
특정 구성에서, 제1 요소 및 제2 요소 중 적어도 하나는 접지에 전기적으로 결합하도록 구성된다. 필요에 따라, 제1 요소 및 제2 요소의 각각은 접지에 전기적으로 결합하도록 구성된다.
일부 구성에서, 제1 영역은 대기압보다 낮은 제1 압력을 가지도록 구성된다. 다른 구성에서, 제2 영역은 제1 압력보다 낮은 제2 압력을 가지도록 구성된다. 추가적인 구성에서, 제3 영역은 제2 압력보다 낮은 제3 압력을 가지도록 구성된다. 다른 구성에서, 변곡점은 하류 컴포넌트의 상류의 영역에 있다.
일부 실시예에서, 이온 인터페이스는 제3 요소 및 제4 요소를 수용하도록 구성된 비전도성 홀더를 구비한다.
특정 구성에서, 제1 요소, 제2 요소 및 제3 요소의 각각은 니켈로 이루어진다. 다른 구성에서, 제4 요소는 2.5 미만의 개구 대 길이 비율을 가진다. 일부 예에서, 제3 요소 및 제4 요소는 단일 전압 소스에 전기적으로 결합하도록 구성된다.
추가적인 태양에서, 질량 분석계는 이온화 소스, 이온화 소스에 유동적으로 결합된 여기에 기재된 바와 같은 이온 인터페이스, 및 질량 분석계 인터페이스에 유동적으로 결합된 질량 분석기를 포함한다.
특정 구성에서, 질량 분석계는 질량 분석기와 인터페이스 사이에 이온 가이드를 구비한다. 일부 구성에서, 이온 가이드는 인터페이스의 제4 요소의 바로 하류에 위치된다. 다른 구성에서, 질량 분석계는 질량 분석기에 유동적으로 결합된 검출기를 구비한다. 특정 구성에서, 질량 분석계는 이온화 소스에 유동적으로 결합된 샘플 도입 장치를 구비한다.
일부 실시예에서, 이온화 소스는 유도 결합 플라즈마, 방전 플라즈마, 용량 결합 플라즈마, 마이크로파 유도 플라즈마, 글로우 방전(glow discharge) 이온화 소스, 탈리(desorption) 이온화 소스, 전자분무 이온화 소스, 대기압 이온화 소스, 대기압 화학 이온화 소스, 광이온화 소스, 전자 이온화 소스 및 화학적 이온화 소스 중 하나 이상을 포함한다.
일부 구성에서, 질량 분석기는 적어도 하나의 4중극 또는 비행 시간 장치를 구비한다.
다른 구성에서, 질량 분석계는 충돌 셀, 반응 셀 또는 이온 인터페이스와 질량 분석기 사이의 반응/충돌 셀 중 적어도 하나를 구비한다.
특정 실시예에서, 질량 분석계는 제3 요소 및 제4 요소에 전기적으로 결합된 프로세서를 포함하고, 프로세서는 제3 요소 및 제4 요소의 각각에 공급되는 전압을 독립적으로 변화시키도록 구성된다.
다른 태양에서는, 이온화 소스로부터 질량 분석계 인터페이스를 통해 질량 분석계 컴포넌트로 이온을 공급하는 방법이 개시된다. 특정 구성에서, 이 방법은 이온화 소스로부터 질량 분석계 인터페이스의 접지에 전기적으로 결합된 제1 요소의 제1 오리피스를 통해 제1 진공 영역으로 이온을 공급하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 이 방법은 질량 분석계 인터페이스의 접지에 전기적으로 결합된 제2 요소의 제2 오리피스를 통해 제1 진공 영역의 이온을 제2 진공 영역으로 공급하는 단계를 포함하며, 여기서 제2 진공 영역의 압력은 제1 진공 영역의 압력보다 낮다. 일부 구성에서, 이 방법은 질량 분석계 인터페이스의 제3 요소의 제3 오리피스를 통해 제2 진공 영역의 이온을 제3 진공 영역으로 공급하는 단계를 포함하며, 여기서 제3 진공 영역의 압력은 제2 진공 영역의 압력보다 낮고, 제3 요소는 제1 비제로 전압을 포함한다. 일부 실시예에서, 이 방법은 제4 요소를 통해 제3 진공 영역의 이온을 질량 분석계 컴포넌트로 공급하는 단계를 포함하며, 여기서 제4 요소는 제2 비제로 전압을 가지며 집속된 이온을 질량 분석계 컴포넌트로 공급하기 전에 공급된 이온을 집속하도록 구성된다.
특정 실시예에서, 제4 요소는 제3 요소의 외경보다 크거나 같은 내경으로 크기가 조정되고 배열될 수 있다.
일부 실시예에서, 이 방법은 제3 요소에 양의 전압을 인가하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 이 방법은 제4 요소에 음의 전압을 인가하는 단계를 포함한다. 일부 예에서, 이 방법은 제4 요소에 양의 전압을 인가하는 단계를 포함하되, 제4 요소에 인가되는 양의 전압은 제3 요소에 인가되는 양의 전압보다 더 양의 전압이다. 다른 예에서, 이 방법은 제4 요소로부터의 이온을 이온 가이드로 직접 공급하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 이 방법은 제1 및 제2 비제로 전압을 독립적으로 변화시키는 단계를 포함한다. 다른 예에서, 제1 요소, 제2 요소 및 제3 요소의 각각은 콘을 포함한다. 일부 실시예에서, 제4 요소는 링 렌즈를 포함하고, 제3 요소의 콘의 콘 개방 각도는 제2 요소의 콘의 콘 개방 각도보다 작다. 추가적인 실시예에서, 이 방법은 변곡점을 갖는 전기장을 제공하기 위해 렌즈에 제2 비제로 전압을 인가하는 단계를 포함한다.
다른 태양에서, 이온 인터페이스는 종단 콘 및 원통형 렌즈를 포함한다. 일부 실시예에서, 종단 콘은 이온화 소스로부터 이온을 수신하고 이온을 하류 영역으로 공급하도록 구성된 오리피스를 포함한다. 특정 구성에서, 종단 콘은 제1 비제로 전압을 수신하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 원통형 렌즈는 하류 영역의 이온을 수신하고 수신된 이온을 하류 컴포넌트로 공급하기 전에 수신된 이온을 집속하도록 구성된 제1 개구를 포함하고, 여기서 원통형 렌즈는 제2 비제로 전압을 수신하도록 구성된다.
특정 실시예에서, 이온 인터페이스는 이온화 소스로부터 직접 이온을 수신하도록 구성된 입구 콘을 포함하고, 입구 콘은 이온화 소스로부터 직접 이온을 수신하도록 구성된 오리피스를 포함한다. 다른 예에서, 이온 인터페이스는 입구 콘과 종단 콘 사이의 중간 콘을 포함하고, 중간 콘은 종단 콘에 이온을 공급할 수 있는 오리피스를 포함한다. 일부 실시예에서, 입구 콘 및 중간 콘은 각각 접지에 전기적으로 결합하도록 구성된다.
추가적인 태양, 실시예, 구성 및 예가 아래에서 더 상세히 설명된다.
이온 인터페이스의 특정 구성 및 이를 이용한 시스템 및 방법은 첨부된 도면을 참조하여 이하에 설명된다:
도 1a는 일부 예에 따른 입사 이온 빔, 이온 인터페이스 및 이온 출력을 나타내는 블록도이다.
도 1b는 일부 예에 따른 입사 이온 빔, 이온 인터페이스, 이온 출력 및 기판을 나타내는 블록도이다.
도 1c는 특정 실시예에 따른 입사 이온 빔, 이온 인터페이스, 및 질량 분석계의 하류 컴포넌트로의 이온 출력을 나타내는 블록도이다.
도 1d는 특정 실시예에 따른 입사 이온 빔, 이온 인터페이스 및 이온 가이드/디플렉터로의 이온 출력을 나타내는 블록도이다.
도 2a는 일부 예에 따른 2개의 요소를 포함하는 이온 인터페이스를 나타내는 도면이다.
도 2b는 특정 구성에 따라 도 2a의 2개의 요소에 전기적으로 결합된 전원을 도시한 도면이다.
도 3a, 3b 및 3c는 일부 구성에 따라 2개의 요소를 포함하는 인터페이스의 여러 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시예에 따른 콘의 도면이다.
도 5a 및 5b는 특정 실시예에 따른 원통형 렌즈의 단면을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 일부 예에 따른 원통형 렌즈 내의 필드 라인을 나타내는 도면이다.
도 7a, 7b 및 7c는 일부 실시예에 따른 콘 요소 및 렌즈 요소를 포함하는 이온 인터페이스의 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 특정 실시예에 따른 2개의 콘 요소를 포함하는 이온 인터페이스의 도면이다.
도 9a, 9b 및 9c는 특정 실시예에 따른 2개의 콘 요소 및 렌즈 요소를 포함하는 이온 인터페이스의 도면이다.
도 10a 및 10b는 일부 실시예에 따른 콘 요소 및 렌즈 요소를 포함하는 이온 인터페이스의 도면이다.
도 11a, 11b, 11c, 11d 및 11e는 특정 예에 따른 3개의 콘 요소를 포함하는 이온 인터페이스의 도면이다.
도 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f 및 12g는 특정 예에 따른 3개의 콘 요소 및 렌즈 요소를 포함하는 이온 인터페이스의 도면이다.
도 13a, 13b, 13c 및 13d는 특정 실시예에 따라 이온을 하류 표면 또는 컴포넌트로 공급하기 위해 이온 인터페이스에서 사용될 수 있는 2개의 요소를 포함하는 시스템의 블록도이다.
도 14a, 14b, 14c 및 14d는 특정 실시예에 따라 이온을 하류 표면 또는 컴포넌트로 공급하기 위해 이온 인터페이스에서 사용될 수 있는 3개의 요소를 포함하는 시스템의 블록도이다.
도 15a, 15b, 15c 및 15d는 특정 실시예에 따라 이온을 하류 표면 또는 컴포넌트로 공급하기 위해 이온 인터페이스에서 사용될 수 있는 4개의 요소를 포함하는 시스템의 블록도이다.
도 16a, 16b, 16c, 16d, 16e 및 16f는 특정 실시예에 따른 샘플 도입 장치, 이온 인터페이스 및 다른 컴포넌트를 포함하는 시스템의 블록도이다.
도 17은 일부 예에 따른 분무기의 도면이다.
도 18은 특정 실시예에 따른 스프레이 챔버의 도면이다.
도 19a는 일부 실시예에 따른 유도 장치 및 이온 인터페이스에 이온을 공급할 수 있는 토치를 포함하는 시스템의 도면이다.
도 19b는 일부 실시예에 따라 이온 인터페이스에 이온을 공급할 수 있는 유도 코일 및 토치의 도면이다.
도 20은 일부 실시예에 따라 이온 인터페이스에 이온을 공급할 수 있는 토치 및 방사형 핀을 포함하는 유도 코일의 도면이다.
도 21은 일부 실시예에 따라 이온 인터페이스에 이온을 공급할 수 있는 플레이트 전극 및 토치의 도면이다.
도 22는 특정 실시예에 따른 챔버를 포함하는 이온화 소스의 도면이다.
도 23은 특정 예에 따른 토치, 유도 코일, 이온 인터페이스 및 다른 컴포넌트를 포함하는 시스템의 도면이다.
도 24는 일부 실시예에 따라 렌즈가 이온 가이드에 인접하여 위치되는 이온 인터페이스를 나타내는 도면이다.
도 25a 및 25b는 일부 실시예에 따른 비전도성 홀더에 배치된 하이퍼스키머 콘 및 링 렌즈를 나타낸다.
도 26a 및 26b는 특정 예에 따른 다른 시스템에 대한 이온 시뮬레이션을 나타낸다.
도 27a 및 27b는 일부 구성에 따른 다른 시스템에 대한 등전위 곡선을 나타낸다.
도 28은 특정 실시예에 따라 다른 시스템을 사용한 신호 강도의 비교를 나타낸다.
도 29는 특정 실시예에 따른 하이퍼스키머 및 링 렌즈를 포함하는 시스템을 나타낸다. 그리고
도 30은 특정 구성에 따른 이온 인터페이스의 단면도이다.
본 개시의 이점을 감안할 때, 도면에 있는 컴포넌트의 크기, 치수 및 위치는 단지 예시를 위해 제공되고, 기술에 대한 보다 사용자 친화적인 설명을 제공하기 위해 제공된다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 특정 실시예와 관련하여 명확하게 지정되지 않는 한, 특정 길이, 너비, 높이 또는 두께가 요구되지 않는다. 아래에 제공된 치수는 예시적인 치수로 제공되며, 다른 적절한 치수, 모양 및 특징이 다양한 요소 및 이온 인터페이스에 존재할 수 있다.
들어오는 이온 빔을 샘플링하고 이온 빔의 이온을 집속하며 집속된 이온을 다른 컴포넌트로 공급하는 데에 사용될 수 있는 이온 인터페이스의 특정의 예시적인 구성이 설명된다. 이온 인터페이스의 실시예는 향상된 이온의 전송 효율, 공간 전하 효과의 저감, 더 높은 감도 및 다른 요소에 인가되는 전압을 변화시켜 실시간으로 다른 이온의 전송을 최적화하는 능력을 포함하지만 이에 한정되지 않는 바람직한 속성을 포함할 수 있다. 이온 인터페이스가 질량 분석계에 존재하는 경우, 이온 인터페이스는 질량 분석계 인터페이스로 간주될 수 있으며, 특정 경우에는 질량 분석계 인터페이스라 불린다. 이온 인터페이스의 특정 실시예가 질량 분석계에 존재하는 경우, 질량 분석계의 질량 범위에 걸친 이온에 대한 감도의 증가가 관찰될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 질량 분석계의 질량 범위에 걸친 신호 대 잡음비는 증가될 수 있다.
특정 예에서, 본 명세서의 예시 중 일부를 설명할 때 "하류(downstream)" 및 "상류(downstream)"라는 용어가 편의상 사용될 수 있다. 다른 컴포넌트에 대한 하나의 컴포넌트의 위치는 들어오는 이온 빔의 방향에 의해 참조될 수 있다. 예를 들어, 이온화 소스의 이온 빔이 먼저 샘플러 콘을 통해 이온 인터페이스에 들어간 다음에, 스키머 콘을 만나면, 스키머 콘은 샘플러 콘의 하류에 있고 샘플러 콘은 스키머 콘의 상류에 있다.
특정 구성에서는, 여기에서 설명되는 이온 인터페이스는 분석 기기, 이온 스위치, 이온 주입 장치, 이온 빔 보조 분자 빔 에피택시 장치에서 물리적 및 화학적 기상 성장에 사용되는 스퍼터링 장치 및 이온 또는 입자 빔을 사용하는 다른 장치로부터 이온 또는 입자를 선택하거나 집속시키기 위해 사용될 수 있다. 입사 이온 빔(105)이 이온 인터페이스(110)와 충돌하거나 만나는 일반화된 블록도가 도 1a에 도시되어 있다. 이온 인터페이스(110)는 예를 들어 입사 이온 빔(105)의 일부를 수신하거나 샘플링하도록 구성될 수 있는바, 예를 들어 입사 이온 빔 내의 이온 전체는 아니지만 일부를 추출하고, 이온을 집속하며, 그 후 이온 출력(115)을 하류의 컴포넌트(도시하지 않음)에 공급한다. 이온의 샘플링 및/또는 포커싱(집속)의 정확한 정도는, 예를 들어 입사 이온 빔(105)의 이온의 특성, 이온 인터페이스(110)의 정확한 유형 및 컴포넌트의 수 및 원하는 이온 출력(115)에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 도 1b를 참조하면, 이온 인터페이스(130)는 입사 이온 빔(125)으로부터 기판(140)의 표면으로 이온 출력(135)을 공급하도록 구성될 수 있다. 기판(140)에 공급되는 이온은 전자 또는 다른 물질을 기판(140)으로부터 방출하기 위해 사용될 수도 있고, 또는 기판(140)의 표면에 이온을 주입할 수도 있다. 다른 구성에 있어서는, 도 1c를 참조하면, 이온 인터페이스(160)는 입사 이온 빔(155)으로부터 하류의 질량 분석계(MS) 컴포넌트(170)로 이온 출력(165)을 공급하기 위해 질량 분석계에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 이온 인터페이스(160)는 질량 분석계에 존재하는 하류 컴포넌트로 이온 출력(165)을 공급하기 위해 입사 빔(155)에서 이온을 샘플링 및/또는 포커싱(집속)하기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다. 다른 구성에 있어서는, 도 1d를 참조하면, 이온 인터페이스(180)는 입사 이온 빔(175)으로부터 이온 가이드/디플렉터(190)로 직접 이온 출력(185)을 공급하기 위해 질량 분석계에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 인터페이스(180)와 이온 가이드/디플렉터 사이에 개재하는 컴포넌트, 예를 들어 충돌 셀을 사용하는 일없이 이온 출력(185)을 이온 가이드/디플렉터(190)로 직접 공급하는 것이 바람직하다. 일부 예에서는, 이온 인터페이스(110, 130, 160, 180)는 본 명세서에 더 상세히 언급되는 바와 같이 하나 이상의 콘(cone, 원주체) 및 하나 이상의 원통형 렌즈를 포함할 수 있다. 그렇지만, 일부 실시예의 이온 인터페이스의 컴포넌트는 이러한 특정 컴포넌트에 한정되는 것은 아니다.
특정 실시예에서, 이온 인터페이스는 도 2a에 도시된 바와 같이 2개 이상의 요소를 포함할 수 있다. 부재 또는 요소(200)는 몸체(body; 210) 및 오리피스(220)를 포함한다. 다른 부재 또는 요소(250)는 몸체(260) 및 오리피스(270)를 포함한다. 도 2a에서는 2차원으로서 나타냈지만, 요소(200) 및 요소(250)는 일반적으로 3차원이고 이하에서 언급되는 바와 같이 다양한 형상 및 기하학적 구조를 채택할 수 있다. 도 2a의 이온 인터페이스를 사용하는 경우, 입사 이온 빔(도시하지 않음)은 몸체(210)의 표면(212)에 입사될 수 있다. 입사 이온 빔의 일부는 오리피스(220)로 진입하여 몸체(210)의 측면 또는 단부(214)에서 오리피스(220)를 통해 하류 요소(250)로 공급된다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 요소(250)는 수신된 이온을 하류 컴포넌트로 공급하기 전에 수신된 이온을 포커싱(집속)하기 위해 비제로 전압을 수신할 수 있다. 특정 실시예에서, 요소(200)는 종단 요소 또는 종단 콘, 예를 들어 하이퍼스키머 콘일 수 있다. 종단 콘이라고 하는 것은 인터페이스에 존재하는 마지막 콘, 예를 들어 인터페이스에 포함될 수 있는 다른 콘에 대해 이온 인터페이스의 입구로부터 가장 하류에 있는 콘을 지칭한다(그러나 반드시 가장 먼 인터페이스의 하류 컴포넌트는 아니다). 요소(200)의 정확한 구성은 변경될 수 있고, 일부의 경우에 요소(200)는 예를 들어 디스크 형상, 길다란 디스크, 비대칭 디스크, 구형 형상, 장축 회전 타원체 형상 및 다른 형상을 포함하는 원뿔 형상 이외의 형상을 가질 수 있다. 요소(250)는 원통형 렌즈, 예를 들어 하류 컴포넌트로 이온을 공급하기 전에 요소(200)로부터 수신된 이온을 집속시키기 위해 사용될 수 있는 링 렌즈와 같은 렌즈일 수 있다. 요소(200) 및 요소(250)에 사용되는 재료는 또한 입사 이온 빔의 특성에 따라 달라질 수 있다. 고온 이온 빔, 예를 들어 유도 결합 플라즈마로부터의 이온 빔이 존재하는 경우, 요소(200) 및/또는 요소(250)는 예를 들어 니켈, 구리, 티타늄, 백금, 팔라듐, 은, 금 또는 다른 금속으로 이루어질 수 있다. 일부 경우에, 요소(200)는 바람직하게는 전기 전도성일 수 있다. 다른 예에서, 요소(200)는 열 전도성일 수 있다. 추가적인 구성에서, 요소(200)는 전기 전도성 및 열 전도성일 수 있다. 요소(200, 250)에 대한 다양한 특정 구성 및 재료는 이하에서 더 상세히 설명된다.
특정 실시예에서, 요소(250)의 오리피스(270)의 내경(275)은 오리피스(220)의 외경보다 크거나 같을 수 있다. 예를 들어, 내경(275)은 필요에 따라 외경(225)보다 크거나 외경(225)과 같을 수 있다. 정확한 치수는 변동될 수 있지만, 요소(200)의 외경은 약 0.5cm 내지 약 3cm 또는 약 1cm 내지 약 2.5cm로부터 변동될 수 있다. 요소(200)의 내경은 다른 치수도 가능하지만 약 0.75cm 내지 약 2.75cm 또는 약 1cm 내지 약 2.6cm로부터 변동될 수 있다. 일부 예에서, 요소(250)는 요소(200)에 직접 인접하여 배치되고 그에 따라 그들 사이에 개재되는 물리적 컴포넌트 또는 구조가 존재하지 않는다. 요소(200)와 요소(250) 사이의 정확한 길이방향 간격은 변동할 수 있지만, 예시적인 간격은 약 0.5mm 내지 약 10mm 또는 약 1mm 내지 약 5mm이다. 이 간격은 고정되거나 필요에 따라 조정될 수 있다.
특정 실시예에서, 요소(200)는 도 2b에 도시된 바와 같이 전압 소스로부터 비제로 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전압 소스(290)로부터 요소(200)로 인가되는 전압은 양 또는 음일 수 있지만 일반적으로 0은 아니며, 예를 들어 요소(200)는 접지에 전기적으로 결합되지 않는다. 요소(200)에 대한 전압의 인가는, 이온을 샘플링 및/또는 집속하기 위해 사용될 수 있는 요소(200)로 전하를 공급한다. 마찬가지로, 요소(250)는 전하가 요소(250)에 존재하도록 전압 소스(290)로부터 비제로 전압, 예를 들어 양 또는 음의 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 요소(250)에 인가되는 전압은 다른 전압 소스(도시하지 않음)로부터의 것일 수도 있다. 전압 소스(290)는 DC 전압 소스, AC 전압 소스, RF 전압 소스 또는 다른 소스일 수 있다. 일부 구성에서, DC 전압은 제1 요소(200) 및 제2 요소(250)의 각각에 공급된다. 필요한 경우, 요소(200) 및 요소(250)의 각각에 전압을 공급하기 위해 다른 파형을 제공하는 다른 전압 소스가 사용될 수도 있다. 다른 컴포넌트에 공급되는 정확한 전압은 변동할 수 있다. 예를 들어, 0 내지 약 -50볼트의 음의 전압이 요소(200)에 인가될 수 있다. 혹은, 0 내지 약 +30볼트 사이의 양의 전압이 요소(200)에 인가될 수도 있다. 0 내지 약 -300볼트의 음의 전압이 요소(250)에 인가될 수 있다. 혹은, 0에서 약 +50볼트 사이의 양의 전압이 요소(250)에 인가될 수도 있다. 이온 인터페이스의 사용 중에는, 요소(200, 250)에 인가되는 전압은 소망에 따라 독립적으로 변경될 수 있다.
특정 실시예에서, 요소(200) 및 요소(250)의 각각에 인가되는 전압은 달라질 수 있다. 몇 가지의 가능한 구성이 도 3a∼3c에 도시되어 있다. 요소 A(310)는 요소(200)와 유사하게 구성될 수 있다. 요소 B(320)는 요소(250)와 유사하게 구성될 수 있다. 도 3a를 참조하면, 요소(310)에는 양의 전압이 인가되고 요소(320)에는 음의 전압이 인가된다. 예를 들어, 요소(310)에 인가되는 양의 전압은 입사되는 이온을 요소(310)를 향하여 집속시킬 수 있다. 이온이 요소(310)의 오리피스를 통과함에 따라, 그것들은 요소(310)로부터 빠르게 가속될 수 있다(이는, 보다 많은 손실 이온을 초래하고, 처리량을 저하시킬 수 있는 이온의 팽창을 방지한다). 요소(320)에 인가되는 음의 전압은, 공간-전하 효과에 의한 팽창이 일어나기 전에, 요소(310)로부터 이온을 끌어당기도록 작용할 수 있다. 요소(310, 320)의 각각에 인가되는 전압의 정확한 크기는 변화될 수 있다. 예를 들어, 요소(310)에 인가되는 양의 전압은 0보다 큰 양의 전압으로부터 약 +30볼트의 양의 전압까지 달라질 수 있다. 요소(320)에 인가되는 음의 전압은 0보다 작은 음의 전압으로부터 약 -300볼트의 음의 전압까지 달라질 수 있다.
이제 도 3b를 참조하면, 요소(310) 및 요소(320)는 각각 양으로 대전된다. 특정 실시예에서, 요소(320)에 인가되는 전압은 요소(310)에 인가되는 전압보다 약간 더 양의 전압일 수 있다(예를 들어, +V2 > +V1 ). 샘플, 예를 들어 칼륨, 나트륨 등을 이온화하기 쉽도록 하기 위해, 요소(310, 320)로의 양의 전압의 인가는 전체적인 배경 잡음을 감소시키는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 관심이 있는 분석물 이온이 적은 양, 예를 들어 1조당 수개의 분량으로 존재하는 경우, 도 3b에 도시된 구성은 이러한 낮은 이온 레벨을 검출하도록 구현하는 것이 바람직할 수 있다. 도 3b의 요소(310, 320)의 각각에 인가되는 양의 전압의 정확한 크기는 다를 수 있다. 예를 들어, 요소(310)에 인가되는 양의 전압은 0보다 큰 양의 전압으로부터 약 +30볼트의 양의 전압까지 달라질 수 있다. 요소(320)에 인가되는 양의 전압은 0보다 큰 양의 전압으로부터 약 +50볼트의 양의 전압까지 달라질 수 있다. 여기에서 언급되는 바와 같이, 요소(320)는 요소(310)에 인가되는 전압보다 약간 더 양의 전압, 예를 들어 +2, +3, +4, +5, +6, +7 또는 +8볼트와 같은 양의 전압으로 유지될 수 있다.
특정 예에서, 요소(310) 및 요소(320)에 인가되는 전압은 도 3c에 도시된 바와 같이 프로세서(350)를 이용하여 실시간으로 변경될 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 바와 같이, 프로세서(350)는 독립형 프로세서 또는 다른 컴포넌트를 제어하는 데 사용되는 컨트롤러 또는 더 큰 시스템의 일부일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(350)는 요소(310, 320)를 포함하는 장치 또는 시스템의 동작 모드를 변화시키기 위해 요소(310, 320)의 각각에 인가되는 전압을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(350)는 제1 모드에서 요소(310)에 양의 전압을, 요소(320)에 음의 전압을 인가하고, 다음에 제2 모드에서 요소(320)에 인가되는 전압을 양의 전압으로 스위칭(switching, 전환)하기 위해 사용될 수 있다. 이 모드 전환은, 필요에 따라 시스템의 다른 동작 파라미터를 변화시키는 일없이 실시간으로 모드를 전환하기 위해 프로세서(350)에 의해 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 요소(200)는 스키머 콘으로서 구성될 수 있다. 도 4a를 참조하면, 몸체(410) 및 오리피스(420)를 포함하는 스키머 콘(400)의 측면도가 도시되어 있다. 스키머 콘의 콘 개방 각도(Θ)는 변동할 수 있다. 예를 들어, 스키머 콘이 양의 전압을 수신할 수 있는 하이퍼스키머 콘으로 구성되어 있는 경우, 하이퍼스키머 콘의 개방 각도 Θ는, 예를 들어 상류 샘플러 콘 또는 상류 스키머 콘의 개방 각도보다 작을 수 있다. 일부 예에서, 콘 개방 각도는 약 35도로부터 약 45도까지 변화할 수 있다. 콘(400)의 정확한 치수는 변화할 수 있고, 예시적인 치수는 약 10mm 내지 약 15mm의 콘 높이 및 약 6mm 내지 약 9mm의 콘 반경을 포함한다. 예시적인 콘의 표면적은 약 350 mm2 내지 약 750 mm2 이고, 예시적인 콘 체적은 약 350 mm3로부터 약 1200 mm3까지 변화할 수 있다. 콘(400)의 오리피스(420)의 직경은 약 0.5mm로부터 약 1.5mm까지 변화할 수 있다. 오리피스(420)의 형상은 변화할 수 있는바, 원형, 타원형 또는 다른 기하학적 형상을 가질 수 있다. 필요에 따라, 보다 많은 단일 개구 또는 오리피스가 콘(400)의 몸체(410)에 존재할 수 있다. 콘(400)은 다양한 재료로 제조될 수 있다. 일부 예에서, 콘(400)을 제조하기 위해 사용되는 재료는 전기 전도성이 있다. 다른 예에서, 콘(400)을 제조하기 위해 사용되는 재료는 열 전도성이 있다. 추가적인 예에서, 콘(400)을 제조하기 위해 사용되는 재료는 전기 전도성 및 열 전도성이 있다. 특정 구성에 있어서, 콘(400)은 니켈, 구리, 티타늄, 백금, 팔라듐, 은, 금 또는 다른 금속 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 콘(400)은 더 작은 단계로 전체의 압력을 감소시킬 수 있고 이온 빔의 분산을 더 적게 제공할 수 있는 시스템의 일부로서 사용될 수 있는 하이퍼스키머일 수 있다. 하이퍼스키머는 일반적으로 하이퍼스키머보다 이온화 소스에 더 가깝게 위치한 하나 이상의 상류 콘과 함께 사용된다. 이하에서는 2개 이상의 콘을 사용하는 다양한 구성에 대해 상세히 설명한다.
특정 예에서는 도 4b를 참조하면, 콘(400)은 전압 소스(450)에 전기적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 전압 소스(450)는 콘(400)에 비제로 전압을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 콘(400)에 인가되는 비제로 전압은 양의 전압일 수 있다. 양의 전압이 사용되는 경우, 콘(400)은 오리피스(420)를 통해 콘으로 입사하는 이온 빔을 포커싱(집속)하도록 작용할 수 있다. 그 후, 포커싱된 이온 빔은 하류 컴포넌트로 공급될 수 있다. 일부 실시예에서, 콘(400)에 인가되는 전압은 0보다 큰 양의 전압으로부터 약 +30볼트까지 변화할 수 있다. 다른 실시예에서, 콘에 인가되는 전압은 음의 전압, 예를 들어 0 내지 약 -50볼트 사이의 음의 전압일 수 있다. 이 전압은 DC 전압 소스 또는 다른 전압 소스를 사용하여 인가될 수 있다. 여러 개의 콘이 존재하는 경우, 다른 콘의 오리피스 모양은 같을 수도 있고 또는 다를 수도 있다.
특정 구성에서, 요소(250)는 예를 들어 링 렌즈와 같은 원통형 렌즈로 구성될 수 있다. 원통형 렌즈(500)의 측면도가 도 5a에 도시되어 있다. 원통형 렌즈(500)는 몸체(510) 및 개구(520)를 포함한다. 몸체(510)의 정확한 길이와 폭, 및 개구(520)의 직경은 달라질 수 있다. 일부 실시예에서, 개구(520)의 직경은 몸체(510)의 길이보다 클 수 있다. 개구(520)의 직경은 일반적으로 고정되어 있지만, 필요에 따라 조정 가능한 직경의 렌즈가 사용될 수 있다. 일부 예에서, 원통형 렌즈는 약 5mm 내지 약 7mm의 길이, 및 약 16mm 내지 약 19mm의 외경을 갖는다. 특정 구성에서, 개구(520)는 약 14mm 내지 약 16mm의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 원통형 렌즈의 개구 대 길이 비율은 2.5 이하일 수 있다. 예를 들어, 길이나 높이가 작은 평면 렌즈에 비해, 원통형 렌즈의 길이나 높이가 크다. 일부 예에서, 원통형 렌즈의 개구 대 길이 비율은 2.2 미만, 2.0 미만 또는 1.5 미만일 수 있다. 원통형 렌즈의 길이가 고정된 개구 직경에서 증가함에 따라, 직경 대 길이 비율은 감소되어야 한다.
특정 구성에서, 원통형 렌즈(500)는 도 5b에 도시된 바와 같이 전압 소스(550)에 전기적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 전압 소스(550)는 렌즈(500)에 비제로 전압을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 렌즈(500)에 인가되는 비제로 전압은 음 또는 양의 전압일 수 있다. 렌즈(500)에 음의 전압이 인가되는 경우, 렌즈(500)는 이온을 개구(520) 내로 끌어당기고 집속된 이온을 하류 컴포넌트로 공급하기 전에 그것들을 집속하도록 작용할 수 있다. 사용되는 정확한 음의 전압은 0보다 작은 음의 전압으로부터 약 -300볼트의 음의 전압까지 달라질 수 있으며, 예를 들어 약 -100볼트 내지 -250볼트 사이의 음의 전압이 사용될 수 있다. 렌즈(500)에 양의 전압이 인가되는 경우, 렌즈는 이온을 집속함과 동시에 배경 잡음을 저감하기 위해 사용될 수 있다. 렌즈(500)에 인가되는 정확한 양의 전압은 0보다 큰 양의 전압으로부터 약 +50볼트의 양의 전압까지 달라질 수 있다. 필요에 따라, 렌즈(500)에 공급되는 전압은 렌즈(500)를 포함하는 시스템의 동작 중에 변화될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(도시하지 않음)는 시스템 작동 중에 실시간으로 렌즈(500)에 공급되는 전압을 양으로부터 음으로 또는 음으로부터 양으로 변화시키기 위해 사용될 수 있다.
특정 실시예에서, 렌즈를 제조하기 위해 사용되는 정확한 재료는 다양할 수 있고, 렌즈는 전형적으로 렌즈에 대한 비제로 전압의 인가가 렌즈의 개구(520) 내에 전기장을 제공할 수 있도록 하나 이상의 전도성 재료로 이루어진다. 일부 실시예에서, 렌즈는 이온 인터페이스의 다른 요소를 제조하기 위해 사용되는 것과 동일하거나 유사한 재료로부터 제조될 수 있으며, 예를 들어 렌즈 재료는 니켈, 구리, 티타늄, 백금, 팔라듐, 은, 금 또는 다른 금속 또는 전도성 재료로 이루어질 수 있다. 필요에 따라, 렌즈는 한 면에서 렌즈를 수용하고 다른 면에서 상류 요소를 수용하도록 구성된 홀더에 배치될 수 있다. 홀더는 전형적으로 렌즈에 인가된 전압이 홀더를 통해 상류 요소로 공급되지 않도록 비전도성 재료로 구성된다. 비전도성 재료는 예를 들어 유리, 플라스틱, 비금속, 폴리머 또는 비전도성의 다른 재료일 수 있다. 홀더는 마찰 피트(friction fit), 스레드(나사산), 스프링 장착 리테이너, 하나 이상의 외부 패스너 또는 그 밖의 장치 또는 구조를 사용하여 이온 인터페이스의 요소를 유지할 수 있다.
특정 구성에서, 렌즈에 의해 수신되는 전압은 변곡점을 갖는 전기장을 제공하도록 구성될 수 있다. 하나의 예가 도 6a에 도시되어 있다. 도 6a에는 링 렌즈(610)가 도시되어 있다. 전압이 V1∼V4인 등전위선을 나타낸다. 부의 전위가 링 렌즈(610)에 인가되는 전형적인 구성에서는, 그 전위는 링 렌즈(610)의 전면(612)으로 향해, 예를 들어 V1 근처에서 더 양의 전위이고, 그 다음에 렌즈(610) 내에서 최소값, 예를 들어 V1보다 더 음의 전위인 V2를 향해 감소한다. 그 후 전압은 증가하거나 또는 렌즈(610)의 후면(614)을 향해 이동하는 더 낮은 크기의 음의 전위, 예를 들어 V3보다 더 음의 전위인 V4를 가질 수 있다. 제1 요소가 렌즈(610)와 함께 사용되는 경우, 전위는 제1 요소 상에서 양의 전위일 수 있고, 그 다음에 렌즈(610) 내부 또는 근처에서 음의 최소값으로 감소할 수 있으며, 이온이 렌즈(610)로부터 이면(614)으로 향해 방출됨에 따라 덜 양의 전위로 될 수 있다. 렌즈(610)의 전면(612)으로부터 최소 전압 또는 변곡점까지의 절대 전압 차는 예를 들어 약 50볼트로부터 약 150볼트까지 변화할 수 있다. 더욱이, 최소점 또는 변곡점은 렌즈(610)의 개구 내에 집중될 필요는 없고 대신에 전면(612), 후면(614)에 더 가깝게 또는 렌즈 표면(612)의 앞 또는 렌즈 표면(614)의 뒤에 위치될 수 있다. 예를 들어, 도 6b는 최소값이 렌즈(630)의 전면(632)에 더 가까운 V6에서 발생하는 다른 구성을 도시하는바, 예를 들어 V6는 V5보다 더 음의 전압이고 이온이 V7로부터 렌즈(630)의 후면(6324)을 향해 V8 및 V9로 이동함에 따라 전압이 증가할 수 있다(덜 음의 전압이 될 수 있다). 정확한 필드 형상 및 패턴은 필요에 따라 변경될 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 바와 같이, 전기장은 렌즈로부터 방출되기 전에 포커싱(집속) 또는 스퀴징(압착)될 수 있는 렌즈를 향해 상류 요소로부터 방출되는 이온을 가속시키기 위해 사용될 수 있다. 렌즈(610, 630)에 인가되는 전압은 DC 전압일 수 있거나, 필요에 따라 다른 전압 소스가 사용될 수 있다. 또, 렌즈(610, 630)에 인가되는 전압은 렌즈(610, 630)의 사용 중에 달라질 수 있다.
특정 실시예에서는, 콘과 같은 요소가 예를 들어 이온 전달 효율을 증가시키고, 배경 잡음을 감소시키며, 공간 전하 효과를 감소시키기 위해 렌즈와 같은 다른 요소와 함께 사용될 수 있다. 이온 인터페이스(700)가 입구 오리피스(720) 및 출구 오리피스(725)를 포함하는 콘(710)을 구비하는 예시가 도 7a에 도시되어 있다. 인터페이스(700)는 또한 개구(745)를 포함하는 원통형 렌즈(740)를 구비한다. 일부 예에서, 렌즈(740)의 개구(745)의 직경은 출구 오리피스(725)의 직경보다 크거나 같을 수 있다. 이온 빔의 이온은 먼저 콘(710)에 입사하고, 특정 이온은 입구 오리피스(720)를 통과한다. 콘(710)은 이온을 콘(710) 안으로 끌어당기는 작용을 할 수 있고, 이온을 집속하여 렌즈(740)로 공급할 수 있다. 렌즈(740)는 또한 이온을 하류 컴포넌트로 공급하기 전에 이온을 집속할 수 있다. 예를 들어 도 7b를 참조하면, 전압 소스(750)는 콘(710) 및 렌즈(740)의 각각에 비제로 전압을 인가하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 콘(710)에 대해 0보다 큰 양의 전압으로부터 약 +30볼트의 양의 전압이 전압 소스(750)로부터 공급될 수 있다. 그렇지만, 필요에 따라 콘(710)에 대해 -50볼트 내지 0볼트 사이의 음의 전압이 인가될 수도 있다. 음의 전압 또는 양의 전압이 전압 소스(750)로부터 렌즈(740)로 공급될 수 있다. 음의 전압이 렌즈(740)에 인가되는 경우, 음의 전압은 0보다 작은 음의 전압으로부터 약 -300볼트의 음의 전압까지 변화할 수 있다. 양의 전압이 렌즈(740)에 인가되는 경우, 양의 전압은 0보다 큰 양의 전압 내지 약 +50볼트의 양의 전압일 수 있다. 다른 소스가 사용될 수 있지만 전압은 일반적으로 DC 전압 소스를 이용하여 공급된다. 다른 구성에서는, 콘(710) 및 렌즈(740)에 전압을 공급하기 위해 2개의 다른 전압 소스가 사용될 수도 있다. 도 7c를 참조하면, 제1 전압 소스(760)는 콘(710)에 제1 비제로 전압을 공급할 수 있고, 제2 전압 소스(770)는 렌즈(740)에 제2 비제로 전압을 공급할 수 있다. 전압 소스(760)는 양의 전압을 콘(710)에 인가할 수 있다. 콘(710)은 예를 들어 0보다 큰 양의 전압으로부터 약 +30볼트까지의 양의 전압을 공급할 수 있거나, 콘(710)에 음의 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 약 -300볼트 내지 약 +50볼트 사이의 전압이다. 콘(710)의 재료는, 예를 들어 도 4a 및 4b를 참조하여 설명된 재료 중 임의의 것일 수 있다.
특정 예에서, 콘과 같은 요소는 이온을 샘플링 및/또는 포커싱(집속)하기 위해 추가 요소 또는 추가 콘과 함께 사용될 수 있다. 이온 인터페이스(800)가 제1 콘(810) 및 제2 콘(830)을 구비하는 하나의 예시가 도 8a에 도시되어 있다. 이 예시에서는, 제2 콘(830)은 종단 콘으로 간주된다. 제1 콘(810)은 이온을 수신할 수 있는 제1 오리피스(820)를 포함한다. 제2 콘(830)은 이온을 수신할 수 있는 제2 오리피스(840)를 포함한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 콘(810)은 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있고, 제2 콘(830)은 전압 소스(850)로부터 비제로 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 콘(830)은 전압 소스(850)로부터 양의 전압, 예를 들어 0볼트보다 큰 전압으로부터 약 +30볼트까지의 양의 전압을 수신하거나, 또는 음의 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 콘(830)의 콘 개방 각도는 일반적으로 콘(810)의 콘 개방 각도보다 작다. 제1 오리피스(820)의 직경은 약 0.9mm로부터 약 1.3mm까지 변화할 수 있고, 제2 오리피스(840)의 직경은 약 0.5mm로부터 약 1.1mm까지 변화할 수 있다. 콘(810, 830)의 오리피스 형상은 동일하거나 다를 수 있는바, 예를 들어 원형, 타원형 등일 수 있다. 일부 예에서, 콘(810)의 전면은 콘(830)의 전면으로부터 약 2mm 내지 약 5mm의 거리 이격될 수 있다.
콘(810, 830)을 사용하는 경우, 이온 소스로부터의 이온은 일반적으로 콘(810)에 먼저 입사된다. 이온의 일부는 오리피스(820)를 통해 샘플링되어 하류 콘(830)에 공급될 수 있다. 콘(830) 상의 전하는 오리피스(840)를 통해 이온을 당기는 작용을 한다. 이들 이온의 일부는 콘(830)의 오리피스(840)를 통과할 수 있고 콘(830)에 공급된 적절한 전압을 사용하여 콘(830) 밖으로 집속되거나 가속될 수 있다. 콘(810, 830)은 동일하거나 다른 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어 콘(810, 830)의 각각은 독립적으로 니켈, 구리, 티타늄, 백금, 팔라듐, 은, 금 또는 다른 금속으로 이루어질 수 있다. 일부 경우에, 콘(810, 830)의 각각은 니켈로 이루어진다. 필요에 따라, 콘(810)은 비전도성 재료로 제조될 수 있으므로, 콘(810)은 전기적으로 접지될 필요는 없다.
일부 구성에서는, 2개 이상의 요소, 예를 들어 2개 이상의 콘이 도 9a에 도시된 바와 같이 원통형 렌즈와 공동으로 사용될 수 있다. 이온 인터페이스(900)는 이온을 수신할 수 있는 제1 오리피스(920)를 갖는 제1 콘(910), 이온을 수신할 수 있는 제2 오리피스(940)를 갖는 제2 콘(930), 및 이온을 수신할 수 있는 개구(970)를 갖는 원통형 렌즈(960)를 포함한다. 이 예시에서는, 콘(930)은 종단 콘으로 간주될 수 있다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1 콘(910)은 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있고, 제2 콘(930)은 전압 소스(980)로부터 비제로 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 콘(930)은 소스(980)로부터 양의 전압, 예를 들어 0볼트보다 큰 전압으로부터 약 +30볼트까지의 전압을 수신하도록 구성될 수 있거나, 또는 음의 전압을 수신할 수 있다. 렌즈(960)는 전압 소스(980)로부터 양의 전압 또는 음의 전압, 예를 들어 약 -250볼트 내지 약 +50볼트 사이의 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 렌즈(960)가 양의 전압을 수신하는 경우, 양의 전압은 일반적으로 콘(930)에 인가되는 양의 전압보다 더 양의 전압, 예를 들어 약 +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7 또는 +8볼트의 전압이다. 필요에 따라, 2개의 다른 전압 소스가 콘(930) 및 렌즈(960)에 전압을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어 도 9c를 참조하면, 제1 전압 소스(985)는 콘(930)에 전기적으로 결합되고, 제2 전압 소스(990)는 렌즈(960)에 전기적으로 결합된다. 콘(930)의 콘 개방 각도는 일반적으로 콘(910)의 콘 개방 각도보다 작다. 제1 오리피스(920)의 직경은 약 0.6 mm 내지 약 1.2 mm로 변화할 수 있고, 제2 오리피스(940)의 직경은 약 0.8 mm 내지 약 1.2 mm로 변화할 수 있다. 개구(970)의 직경은 일반적으로 렌즈(960)에 인접한 콘(930)의 단부에서 콘 개구의 외부 직경과 같거나 더 크다. 콘(910, 930)의 오리피스 형상은 동일하거나 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 원형, 타원형 등일 수 있다. 필요에 따라, 렌즈(960)는 그들 사이에 개재하는 컴포넌트 또는 구조 없이 콘(930)에 바로 인접하여 배치될 수 있다. 또, 렌즈(960)와 콘(930)은 소망에 따라 커플러 또는 커넥터를 사용하여 함께 고정될 수 있다. 일부 예에서, 콘(910)의 전면은 콘(930)의 전면으로부터 약 2mm 내지 약 5mm의 거리 이격될 수 있다. 콘(930)의 전면은 렌즈(960)의 전면으로부터 약 15mm 내지 약 25mm 이격될 수 있다.
콘(910, 930) 및 렌즈(960)를 사용하는 경우, 이온 소스로부터의 이온은 일반적으로 콘(910)에 먼저 입사된다. 이온의 일부는 오리피스(920)를 통해 샘플링되어 하류 콘(930)으로 공급될 수 있다. 이들 이온의 일부는 콘(930)의 제2 오리피스(940)를 통과할 수 있고, 콘(930)에 공급되는 적절한 전압을 사용하여 콘(930) 밖으로 집속되거나 가속될 수 있다. 콘(930) 밖으로의 이온의 가속을 증가시키기 위해 적절한 전압이 렌즈(960)에 공급될 수 있다. 렌즈(960)는 이온이 렌즈(960)의 개구(970)를 통과할 때 이온을 집속시키거나 압착할 수 있다. 그 후, 이온은 집속된 빔으로서 렌즈(960)로부터 방출될 수 있고 하류 컴포넌트로 공급될 수 있다. 콘(910, 930)은 동일하거나 다른 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들어 콘(910, 930)의 각각은 독립적으로 니켈, 구리, 티타늄, 백금, 팔라듐, 은, 금 또는 다른 금속으로 이루어질 수 있다. 일부 경우에, 콘(910, 930)의 각각은 니켈로 이루어진다. 필요에 따라, 콘(910)은 비전도성 재료로 제조될 수 있으므로, 콘(910)은 전기적으로 접지될 필요는 없다. 여기에서 언급되는 바와 같이, 렌즈(960)는 개구(970) 내, 개구(970) 앞 또는 개구(970) 뒤에 최소 또는 변곡점을 갖는 전기장을 포함할 수 있다. 렌즈(960)는 예를 들어 도 5a 및 도 5b에 나타낸 렌즈에 관련하여 기재된 재료로부터 제조될 수 있다.
특정 실시예에서, 원통형 렌즈를 포함하는 이온 인터페이스는 하나 이상의 충전되지 않은 요소 또는 콘과 함께 사용될 수 있다. 도 10a를 참조하면, 이온 인터페이스(1000)는 몸체(1015)와 오리피스(1020)를 포함하는 콘(1010)을 구비한다. 이온 인터페이스(1000)는 또한 개구(1040)를 포함하는 원통형 렌즈(1030)를 구비한다. 개구(1040)의 직경은 콘(1010)의 외경보다 크거나 같을 수 있다. 도 10b에 나타낸 바와 같이, 콘(1010)은 접지에 전기적으로 결합될 수 있고, 렌즈(1030)는 렌즈(1030)에 비제로 전압을 공급할 수 있는 전압 소스(1050)에 전기적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(1030)는 전압 소스(1050)로부터의 양의 전압 또는 음의 전압, 예를 들어 약 -250볼트 내지 약 +50볼트 사이의 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 콘(1010)의 전면은 렌즈(1030)의 전면으로부터 약 15mm 내지 약 25mm 이격될 수 있다.
콘(1010) 및 렌즈(1030)를 사용하는 경우, 이온 소스로부터의 이온은 일반적으로 콘(1010)에 먼저 입사된다. 이온의 일부는 오리피스(1020)를 통해 샘플링될 수 있고, 하류 렌즈(1030)에 공급될 수 있다. 적절한 전압은 렌즈(1030)에 공급되어 전기적으로 접지된 콘(1010) 밖으로의 이온의 가속을 증가시키고 이온이 렌즈(1030)의 개구(1040)를 통과할 때 이온을 집속시키거나 압착할 수 있다. 그 후, 이온은 집속된 빔으로서 렌즈(1030)로부터 출사될 수 있고, 하류 컴포넌트로 공급될 수 있다. 콘(1010)은 니켈, 구리, 티타늄, 백금, 팔라듐, 은, 금 또는 다른 금속으로 이루어질 수 있다. 필요에 따라, 콘(1010)은 비전도성 재료로 제조될 수 있으므로, 콘(1010)은 전기적으로 접지될 필요는 없다. 여기에서 언급되는 바와 같이, 렌즈(1030)는 개구(1040) 내, 개구(1040) 앞 또는 개구(1040) 뒤에 최소 또는 변곡점을 갖는 전기장을 포함할 수 있다. 렌즈(1030)는 도 5a 및 5b에 나타낸 렌즈와 관련하여 기재된 재료로부터 제조될 수 있다. 콘(1010)의 오리피스 형상은 예를 들어 원형, 타원형, 또는 다른 형상일 수 있다.
특정 구성에 있어서, 이온 인터페이스는 2개 이상의 요소, 예를 들어 2개 이상의 콘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 11a를 참조하면, 제1 오리피스(1115)를 갖는 제1 요소 또는 콘(1110), 제2 오리피스(1125)를 갖는 제2 요소 또는 콘(1120) 및 제3 오리피스(1135)를 갖는 제3 요소 또는 콘(1130)을 포함하는 이온 인터페이스가 도시되어 있다. 입사 이온 빔(1105)은 참조를 위해 도시되어 있다. 입사 이온 빔(1105)은 먼저 제1 콘(1110)과 만난다. 입사 이온 빔(1105)의 일부는 제1 오리피스(1115)를 통과하여 하류의 제2 요소(1120)에 공급된다. 제2 요소 또는 콘(1120)은 제1 요소 또는 콘(1110)으로부터 수신된 이온을 샘플링하고, 제2 오리피스(1125)를 통해 하류의 제3 요소(1130)로 일정량의 이온을 공급한다. 제3 요소 또는 콘(1130)은 제3 오리피스(1135)를 통해 이온을 수신하고, 하류의 컴포넌트로 이온을 공급하기 전에 이온을 집속하기 위해 사용될 수 있다. 도 11b에 도시된 바와 같은 일부 예에서는, 제3 요소 또는 콘(1130)은 제3 요소 또는 콘(1130)에 양의 전압(또는 음의 전압)을 공급할 수 있는 전압 소스(1150)에 전기적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 전압 소스(1150)는 제3 요소 또는 콘(1130)에 양의 전압, 예를 들어 0볼트 내지 약 +30볼트 사이의 양의 전압을 공급할 수 있다. 도 11c에 도시된 바와 같은 일부 구성에서는, 제1 요소 또는 콘(1110)은 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 도 11d에 도시된 바와 같은 다른 구성에서는, 제2 요소 또는 콘(1120)은 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 도 11e에 도시된 바와 같은 추가적인 구성에서는, 제2 요소 또는 콘(1120) 및 제3 요소 또는 콘(1130)의 양쪽 모두는 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 필요에 따라, 제2 요소(1120) 및 제3 요소(1130)를 접지에 전기적으로 결합하기 위해 공통 접지가 사용될 수도 있다. 콘(1110)의 전면은 콘(1120)의 전면으로부터 약 5mm 내지 약 12mm 이격될 수 있다. 콘(1120)의 전면은 콘(1130)의 전면으로부터 약 2mm 내지 약 5mm 이격될 수 있다.
특정 실시예에서, 콘(1110, 1120, 1130)은 동일하거나 다른 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 콘(1110, 1120, 1130)의 각각은 독립적으로 니켈, 구리, 티타늄, 백금, 팔라듐, 은, 금 또는 다른 금속으로 이루어질 수 있다. 일부 경우에, 콘(1110, 1120, 1130)의 각각은 니켈로 이루어진다. 필요에 따라, 콘(1110, 1120)의 각각은 비전도성 재료로 제조할 수 있으므로, 콘(1110, 1120)은 전기적으로 접지될 필요는 없다.
다른 구성에서, 이온 인터페이스는 예를 들어 원통형 렌즈와 같은 제4 요소와 공동으로 2개 이상의 요소 또는 콘을 포함할 수 있다. 도 12a를 참조하면, 제1 오리피스(1215)를 갖는 제1 요소 또는 콘(1210), 제2 오리피스(1225)를 갖는 제2 요소 또는 콘(1220), 제3 오리피스(1235)를 갖는 제3 요소 또는 콘(1230) 및 개구(1245)를 갖는 제4 요소(1240)를 포함하는 이온 인터페이스가 도시되어 있다. 입사 이온 빔(1205)이 참조용으로 도시되어 있다. 입사 이온 빔(1205)은 먼저 제1 콘(1210)과 만난다. 입사 이온 빔(1205)의 일부는 제1 오리피스(1215)를 통과하여 하류의 제2 요소(1220)에 공급된다. 제2 요소 또는 콘(1220)은 제1 요소 또는 콘(1210)으로부터 수신된 이온을 샘플링하고, 제2 오리피스(1225)를 통해 하류의 제3 요소(1230)로 일정량의 이온을 공급한다. 제3 요소 또는 콘(1230)은 제3 오리피스(1235)를 통해 이온을 수신하고 하류의 제4 요소(1240)로 이온을 공급하기 전에 이온을 집속시키기 위해 사용될 수 있다. 제4 요소(1240)는 예를 들어 개구(1245)를 포함하는 원통형 렌즈로서 구성될 수 있다. 도 12b에 도시된 바와 같은 일부 예에서는, 제3 요소 또는 콘(1230)은 제3 요소 또는 콘(1230)에 양의 전압(또는 음의 전압)을 공급할 수 있는 전압 소스(1250)에 전기적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 전압 소스(1250)는 제3 요소 또는 콘(1230)에 양의 전압, 예를 들어 0볼트 내지 약 +30볼트 사이의 양의 전압을 공급할 수 있다. 다른 구성에서, 전압 소스(1255)는 도 12c에 도시된 바와 같이 제4 요소(1240)에 전기적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 전압 소스(1255)는 제4 요소(1240)에 비제로 전압을 공급할 수 있고, 예를 들어 약 -250볼트 내지 약 +50볼트의 범위의 음 또는 양의 전압을 공급할 수 있다. 도 12d에 도시된 바와 같은 특정 구성에서는, 전압 소스(1265)는 제3 요소(1230) 및 제4 요소(1240)의 각각에 비제로 전압을 공급할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 2개의 별개의 전압 소스가 대신 사용될 수도 있다. 일부 예에서, 전압 소스(1265)는 제3 요소(1230)에 비제로 전압, 예를 들어 0 내지 약 +30볼트 사이의 양의 전압 또는 음의 전압을 공급할 수 있고, 제4 요소(1240)에 비제로 전압, 예를 들어 약 -250볼트로부터 약 +50볼트까지의 범위의 음의 전압 또는 양의 전압을 공급할 수 있다. 전압 소스(1265)로부터 제4 요소(1240)에 양의 전압이 공급되는 일부 경우에, 제4 요소(1240)에 공급되는 양의 전압은 제3 요소(1230)에 공급되는 양의 전압보다 더 양의 전압일 수 있다.
일부 구성에서는, 제2 요소(1220)는 도 12e에 도시된 바와 같이 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 다른 구성에서는, 제1 요소는 도 12f에 도시된 바와 같이 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 요소(1210) 및 제2 요소(1220)의 각각은 도 12g에 도시된 바와 같이 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 콘(1210, 1220, 1230)은 동일하거나 다른 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들어 콘(1210, 1220, 1230)의 각각은 독립적으로 니켈, 구리, 티타늄, 백금, 팔라듐, 은, 금 또는 다른 금속으로 이루어질 수 있다. 일부 예에서, 콘(1210, 1220, 1230)의 각각은 니켈로 이루어진다. 필요에 따라, 콘(1210, 1220)의 각각은 비전도성 재료로 제조될 수 있으므로, 콘(1210, 1220)은 전기적으로 접지될 필요는 없다. 렌즈(1240)는 도 5a 및 5b에 나타낸 렌즈를 참조하여 설명된 재료 중 임의의 것으로부터 제조될 수 있다. 콘(1210)의 전면은 콘(1220)의 전면으로부터 약 5mm 내지 약 12mm 이격될 수 있다. 콘(1220)의 전면은 콘(1230)의 전면으로부터 약 2mm 내지 약 5mm 이격될 수 있다. 콘(1230)의 전면은 렌즈(1240)의 전면으로부터 약 15mm 내지 약 25mm 이격될 수 있다. 콘(1230)의 베이스는 약 12mm 내지 약 18mm의 직경을 가질 수 있고, 렌즈(1240)의 개구(1245)의 직경은 콘(1230)의 베이스의 직경과 같거나 더 클 수 있다. 렌즈(1240)는 약 4mm 내지 약 10mm의 길이를 가질 수 있다.
특정의 구성에서는, 도 13a-13d의 블록도에 나타낸 바와 같이 표면 또는 다른 컴포넌트에 이온을 공급하기 위해 2개 이상의 개별 요소를 포함하는 이온 인터페이스가 사용될 수 있다. 도 13a를 참조하면, 이온 인터페이스는 입사 이온 빔(1301)을 샘플링하고, 집속된 이온(1304)을 표면(1305)에 공급할 수 있는 제1 요소(1302) 및 제2 요소(1303)를 포함할 수 있다. 일부 예에서는, 제1 요소(1302)는 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서는, 제1 요소(1302)는 비제로 전압, 예를 들어 -50볼트 내지 약 +30볼트 사이의 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 제2 요소(1303)는 비제로 전압, 예를 들어 -300볼트로부터 최대 +50볼트까지 변화할 수 있는 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 구성에서, 제2 요소(1303)에 공급되는 양의 전압은 제1 요소(1302)에 공급되는 양의 전압보다 더 양의 전압일 수 있다. 특정 예에서는, 제1 요소(1302)는 임의의 개재하는 컴포넌트 없이 제2 요소(1303)에 직접 결합된다. 필요에 따라, 커넥터, 홀더 또는 커플러(도시하지 않음)가 제1 요소(1302) 및 제2 요소(1303)를 소정의 위치에 유지하기 위해사용될 수 있다. 일부 예에서, 제1 요소(1302)는 스키머 콘 또는 하이퍼스키머 콘으로 구성될 수 있고, 제2 요소(1303)는 원통형 렌즈, 예를 들어 링 렌즈로 구성될 수 있다. 제1 요소(1302) 및 제2 요소(1303)는 표면(1305)에 이온을 주입하고, 표면(1305)으로부터 이온을 방출하며, 표면(1305)을 에칭하거나 다른 용도를 위해 이온 빔(1304)을 표면(1305)에 공급할 수 있다.
도 13b를 참조하면, 이온 인터페이스는 입사 이온 빔(1306)을 샘플링하고 집속된 이온(1309)을 하류 컴포넌트(1310)에 공급할 수 있는 제1 요소(1307) 및 제2 요소(1308)를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 제1 요소(1307)는 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 제1 요소(1307)는 비제로 전압, 예를 들어 -50볼트 내지 약 +30볼트 사이의 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 구성에서, 제2 요소(1308)는 비제로 전압, 예를 들어 -300볼트로부터 최대 +50볼트까지 변화할 수 있는 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 구성에서, 제2 요소(1308)에 공급되는 양의 전압은 제1 요소(1307)에 공급되는 양의 전압보다 더 양의 전압일 수 있다. 특정 예에서, 제1 요소(1307)는 임의의 개재하는 컴포넌트 없이 제2 요소(1308)에 직접 결합된다. 필요에 따라, 커넥터, 홀더 또는 커플러(도시하지 않음)가 제1 요소(1307) 및 제2 요소(1308)를 소정의 위치에 유지하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 제1 요소(1307)는 스키머 콘 또는 하이퍼스키머 콘으로 구성될 수 있고, 제2 요소(1308)는 원통형 렌즈, 예를 들어 링 렌즈로 구성될 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 바와 같이, 렌즈는 필요에 따라, 등전위 변곡점을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 제1 요소(1307) 및 제2 요소(1308)는 도 13b에 도시된 바와 같이 하류 컴포넌트(1310)로 이온 빔(1309)을 공급할 수 있다. 예를 들어, 하류 컴포넌트(1310)는 이온 건, 이온 트랩 또는 다른 장치일 수 있다. 일부 구성에서, 하류 컴포넌트(1310)는 도 13c에 도시되고 이하에서 더 자세히 논의되는 바와 같은 질량 분석계 컴포넌트(1315)일 수 있다. 다른 구성에서, 하류 컴포넌트(1310)는 도 13d에 도시된 바와 같은 이온 가이드(1320)일 수도 있다. 필요에 따라, 하류 컴포넌트(1310), 예를 들어 이온 가이드(1320)는 제2 요소(1308)와 하류 컴포넌트(1310) 사이에 컴포넌트가 위치되지 않도록 제2 요소(1308)에 직접 결합될 수 있다. 혹은, 제2 요소(1308)와 이온 가이드(1320) 사이에 이온 광학계가 존재하여 빔(1309)을 더 집속시킬 수도 있다.
특정 구성에서, 3개 이상의 개별 요소를 포함하는 이온 인터페이스는 도 14a-14d의 블록도에 도시된 바와 같이 표면 또는 다른 컴포넌트에 이온을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 도 14a를 참조하면, 이온 인터페이스는 입사 이온 빔(1401)을 샘플링하고 집속된 이온(1405)을 표면(1406)에 공급할 수 있는 제1 요소(1402), 제2 요소(1403) 및 제3 요소(1404)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 제1 요소(1402)는 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 제2 요소(1403)는 비제로 전압, 예를 들어 -50볼트 내지 약 +30볼트 사이의 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 제3 요소(1404)는 비제로 전압, 예를 들어 -300볼트로부터 최대 +50볼트까지 변화할 수 있는 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 구성에서, 제3 요소(1404)에 공급되는 양의 전압은 제2 요소(1403)에 공급되는 양의 전압보다 더 양의 전압일 수 있다. 특정 예에서, 제2 요소(1403)는 임의의 개재하는 컴포넌트 없이 제3 요소(1404)에 직접 결합된다. 필요에 따라, 커넥터, 홀더 또는 커플러(도시하지 않음)가 제2 요소(1403) 및 제3 요소(1404)를 소정의 위치에 유지하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 제1 요소(1402)는 샘플러 콘 또는 스키머 콘으로 구성될 수 있고, 제2 요소(1403)는 스키머 콘 또는 하이퍼스키머 콘으로 구성될 수 있으며, 제3 요소(1404)는 원통형 렌즈, 예를 들어 링 렌즈로 구성될 수 있다. 제1 요소(1402), 제2 요소(1403) 및 제3 요소(1404)는 표면(1406)에 이온을 주입하고, 표면(1406)으로부터 이온을 방출하며, 표면(1406)을 에칭하거나 또는 다른 용도를 위해 집속된 이온 빔(1405)을 표면(1406)에 공급할 수 있다.
도 14b를 참조하면, 이온 인터페이스는 입사 이온 빔(1411)을 샘플링하고 집속된 이온(1415)을 하류 컴포넌트(1420)로 공급할 수 있는 제1 요소(1412), 제2 요소(1413), 및 제3 요소(1414)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 제1 요소(1412)는 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 제2 요소(1413)는 비제로 전압, 예를 들어 -50볼트 내지 약 +30볼트 사이의 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 제3 요소(1414)는 비제로 전압, 예를 들어 -300볼트로부터 최대 +50볼트까지 변화할 수 있는 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 구성에서, 제3 요소(1414)에 공급되는 양의 전압은 제2 요소(1413)에 공급되는 양의 전압보다 더 양의 전압일 수 있다. 특정 예에서, 제2 요소(1413)는 임의의 개재하는 컴포넌트 없이 제3 요소(1414)에 직접 결합된다. 필요에 따라, 커넥터, 홀더 또는 커플러(도시하지 않음)가 제2 요소(1413) 및 제3 요소(1414)를 소정의 위치에 유지하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 제1 요소(1412)는 샘플러 콘 또는 스키머 콘으로 구성될 수 있고, 제2 요소(1413)는 스키머 콘 또는 하이퍼스키머 콘으로 구성될 수 있으며, 제3 요소(1414)는 원통형 렌즈, 예를 들어 링 렌즈로 구성될 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 바와 같이, 렌즈는 필요에 따라 등전위 변곡점을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 구성에서, 제1 요소(1412), 제2 요소(1413) 및 제3 요소(1414)는 도 14b에 도시된 바와 같이 이온 빔(1415)을 하류 컴포넌트(1420)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 하류 컴포넌트(1420)는 이온 건, 이온 트랩 또는 다른 장치일 수 있다. 일부 구성에서, 하류 컴포넌트(1420)는 도 14c에 도시되고 이하에서 더 자세히 논의되는 바와 같은 질량 분석계 컴포넌트(1430)이다. 다른 구성에서, 하류 컴포넌트는 도 14d에 도시된 바와 같은 이온 가이드(1440)일 수 있다. 필요에 따라, 하류 컴포넌트(1420), 예를 들어 이온 가이드(1440)는 제3 요소(1414)와 하류 컴포넌트(1420) 사이에 컴포넌트가 위치되지 않도록 제3 요소(1414)에 직접 결합될 수 있다. 혹은, 제3 요소(1414)와 이온 가이드(1440) 사이에 이온 광학계를 배치하여 이온 빔(1415)을 더 집속시킬 수도 있다.
특정 구성에서, 4개 이상의 개별 요소를 포함하는 이온 인터페이스는 도 15a-15d의 블록도에 도시된 바와 같이 표면 또는 다른 컴포넌트에 이온을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 도 15a를 참조하면, 이온 인터페이스는 입사 이온 빔(1501)을 샘플링하고 집속된 이온(1509)을 표면(1510)에 공급할 수 있는 제1 요소(1502), 제2 요소(1504), 제3 요소(1506) 및 제4 요소(1508)를 포함할 수 있다. 제1 요소(1502)는 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 제2 요소(1504)는 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 제3 요소(1506)는 비제로 전압, 예를 들어 -50볼트 내지 약 +30볼트 사이의 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 특정 예에서, 제4 요소(1508)는 비제로 전압, 예를 들어 -300볼트로부터 최대 +50볼트까지 변화할 수 있는 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 구성에서, 제4 요소(1508)에 공급되는 양의 전압은 제3 요소(1506)에 공급되는 양의 전압보다 더 양의 전압일 수 있다. 특정 예에서, 제3 요소(1506)는 임의의 개재하는 컴포넌트 없이 제4 요소(1508)에 직접 결합된다. 필요에 따라, 커넥터, 홀더 또는 커플러(도시하지 않음)가 제3 요소(1506) 및 제4 요소(1508)를 소정의 위치에 유지하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 제1 요소(1502) 및 제2 요소(1504)는 각각 샘플러 콘 또는 스키머 콘으로 구성될 수 있고, 제3 요소(1506)는 스키머 콘 또는 하이퍼스키머 콘으로 구성될 수 있으며, 제4 요소(1508)는 원통형 렌즈, 예를 들어 링 렌즈로 구성될 수 있다. 제1 요소(1502), 제2 요소(1504), 제3 요소(1506) 및 제4 요소(1508)는 표면(1510)에 이온을 주입하고, 표면(1510)으로부터 이온을 방출하며, 표면(1510)을 에칭하거나 또는 다른 용도를 위해 이온 빔(1509)을 표면(1510)에 공급할 수 있다.
도 15b를 참조하면, 이온 인터페이스는 입사 이온 빔(1511)을 샘플링하고 집속된 이온(1519)을 하류 컴포넌트(1520)로 공급할 수 있는 제1 요소(1512), 제2 요소(1514), 제3 요소(1516) 및 제4 요소(1518)를 포함할 수 있다. 제1 요소(1512)는 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 제2 요소(1514)는 접지에 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 추가적인 예에서, 제3 요소(1516)는 비제로 전압, 예를 들어 -50볼트 내지 약 +30볼트 사이의 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 제4 요소(1518)는 비제로 전압, 예를 들어 -300볼트로부터 최대 +50볼트까지 변화할 수 있는 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 구성에서, 제4 요소(1518)에 공급되는 양의 전압은 제3 요소(1516)에 공급되는 양의 전압보다 더 양의 전압일 수 있다. 특정 예에서, 제3 요소(1516)는 임의의 개재하는 컴포넌트 없이 제4 요소(1518)에 직접 결합된다. 필요에 따라, 커넥터, 홀더 또는 커플러(도시하지 않음)가 제3 요소(1516) 및 제4 요소(1518)를 소정의 위치에 유지하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 제1 요소(1512) 및 제2 요소(1514)의 각각은 샘플러 콘 또는 스키머 콘으로 구성될 수 있고, 제3 요소(1516)는 스키머 콘 또는 하이퍼스키머 콘으로 구성될 수 있으며, 제4 요소(1518)는 원통형 렌즈, 예를 들어 링 렌즈로 구성될 수 있다. 여기에서 언급되는 바와 같이, 렌즈는 필요에 따라, 등전위 변곡점을 제공하도록 구성될 수 있다.
부 구성에서, 제1 요소(1512), 제2 요소(1514), 제3 요소(1516) 및 제4 요소(1518)는 도 15b에 도시된 바와 같이 이온 빔(1519)을 하류 컴포넌트(1520)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 하류 컴포넌트(1520)는 이온 건, 이온 트랩 또는 다른 장치일 수 있다. 일부 구성에서, 하류 컴포넌트(1520)는 도 15c에 도시되고 이하에서 더 자세히 논의되는 바와 같은 질량 분석계 컴포넌트(1530)이다. 다른 구성에서, 하류 컴포넌트(1520)는 도 15d에 도시된 바와 같은 이온 가이드(1540)일 수 있다. 필요에 따라, 하류 컴포넌트(1520), 예를 들어 이온 가이드(1540)는 제4 요소(1518)와 하류 컴포넌트(1520) 사이에 컴포넌트가 위치하지 않도록 제4 요소(1518)에 직접 결합될 수 있다. 혹은, 제3 요소(1414)와 이온 가이드(1440) 사이에 이온 광학계를 배치하여 빔(1519)을 더 집속시킬 수도 있다.
2개, 3개 또는 4개의 요소를 포함하는 이온 인터페이스가 도 13a 내지 도 15d에 도시되어 있지만, 본 개시내용의 이점을 감안할 때, 필요에 따라 4개 이상의 개별 요소가 또한 이온 인터페이스에 존재할 수 있다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 더욱이, 요소와 오리피스 및 개구의 정확한 콘 개방 각도, 재료, 크기 및 치수는 필요에 따라 변화할 수 있다.
특정 실시예에서는, 본 명세서에서 설명되는 이온 인터페이스는 도 16a에 도시된 바와 같은 샘플 도입 장치와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 샘플 도입 장치(1610)는 샘플 도입 장치(1610)로부터 이온 인터페이스(1620)로 재료가 제공되도록 이온 인터페이스(1620)에 유동적으로 결합될 수 있다. 일부 경우에, 샘플 도입 장치(1610)는 샘플링 및/또는 포커싱(집속)을 위해 이온을 이온 인터페이스(1620)(도 16b)에 공급할 수 있다. 다른 예에서, 샘플 도입 장치(1610)는 액체 샘플 또는 기체 샘플을 제공하도록 구성될 수 있다. 이온 인터페이스(1620)는 도 16c에 도시된 바와 같이 하류 컴포넌트(1625)로 이온을 공급할 수 있다. 일부 예에서, 하류 컴포넌트는 임의의 개재하는 컴포넌트 또는 구조 없이 이온 인터페이스(1620)에 인접하여 직접 위치될 수 있는 이온 가이드(1630)(도 16d)일 수 있다. 다른 구성에서, 이온 인터페이스(1620)는 도 16e에 도시된 바와 같이 질량 분석기(1640)로 이온을 공급할 수 있다. 이러한 컴포넌트는 또한 시스템을 제어하기 위해 사용될 수 있는 검출기(1645) 및 프로세서(1650)(도 16f)를 포함하는 시스템에 존재할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1650)는 이온 인터페이스의 요소들에 전압을 공급하거나 및/또는 실시간으로 인가되는 전압을 변화시키기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 샘플 도입 장치(1610)는 도 16b에 도시된 바와 같이 이온화 소스(1615)에 유동적으로 결합될 수 있다. 샘플 도입 장치(1610)는 유체 샘플, 예를 들어 기체, 액체 등을 이온화 소스(1615)에 공급할 수 있으며, 이는 유체 샘플을 이온화 및/또는 원자화하여 이온/원자를 하류의 이온 인터페이스(1620)에 공급할 수 있다.
일부 실시예에서, 샘플 도입 장치는 도 17에 도시된 바와 같이 분무기로 구성될 수 있다. 분무기(1700)는 유도 분무기, 비유도 분무기 또는 양자의 하이브리드로 구성될 수 있다. 예를 들어, 동심원, 교차 흐름, 동반, V-홈, 평행 경로, 향상된 평행 경로, 플로우 블러링 및 압전 분무기를 사용할 수 있다. 단순화된 형태에서는, 분무기(1700)는 샘플이 입구(1706) 또는 다른 튜브(1704)를 통해 도입되는 튜브 또는 챔버(1702)를 포함한다. 도입된 샘플이 가스 흐름 내에 혼입되도록 챔버(1702)에 가스를 도입하여 가스 및 샘플의 조합이 튜브(1702)의 출구(1703)를 통해 이온화 소스(또는 이온 인터페이스)에 제공될 수 있다. 펌프(1710)는 주입구(1706)를 통해 챔버(1702)로 샘플을 제공하기 위해 분무기(1700)에 존재하며 유체적으로 결합될 수 있다. 기체는 전형적으로 다른 포트에서 분무기(1700)로 유입되며, 액체 샘플이 챔버(1702)로 유입되기 전 또는 후(또는 양쪽)에 액체 샘플과 혼합될 수 있다.
특정 실시예에서, 샘플 도입 장치(1610)는 도 18에 도시된 바와 같이 스프레이 챔버로 구성될 수 있다. 스프레이 챔버(1800)는 일반적으로 외부 챔버 또는 튜브(1810)와 내부 튜브(1820)를 포함한다. 외부 챔버(1810)는 이중 보충 가스 입구(1812, 1814)와 드레인(1818)으로 구성된다. 보충 가스 입구(1812, 1814)는 일반적으로 공통 가스 소스에 유동적으로 결합되지만, 필요에 따라 다른 가스가 사용될 수 있다. 필수는 아니지만, 보충 가스 입구(1812, 1814)는 입구 단부(1811)에 인접하여 위치되는 것으로 도시되어 있지만, 그 대신에 중앙 또는 출구 단부(1813)를 향하여 위치될 수도 있다. 내부 튜브(1820)는 네블라이저 팁(1805)에 인접하여 위치되고, 내부 튜브(1820)에서 액적(液滴, 물방울)이 역류 및/또는 침전되는 것을 저감 또는 방지하기 위해 보충 가스 흐름을 제공하도록 구성된 2개 이상의 마이크로 채널(1822, 1824)을 포함한다. 내부 튜브(1820)의 구성 및 위치결정은 외부 챔버(1810)의 내부 표면을 임의의 액적 퇴적으로부터 차폐하는 역할을 하는 영역(1840, 1842)에 층류 흐름을 제공한다. 가스 입구(1812, 1814)를 통해 가스를 스프레이 챔버(1800)로 도입하는 것에 의해 제공되는 접선 가스 흐름은 특정의 크기 범위의 입자(또는 분석물 분자)를 선택하는 역할을 한다. 또한 내부 튜브(1820)의 마이크로 채널(1822, 1824)은 내부 튜브(1820)의 표면을 액적 퇴적으로부터 보호하기 위해 보충 가스 입구(1812, 1814)로부터의 가스 흐름을 허용하도록 설계되어 있다. 특정 예에서, 마이크로 채널(1822, 1824)은 예를 들어 동일한 크기 및/또는 직경을 가지도록 유사한 방식으로 구성될 수 있는 반면, 다른 구성에서는 마이크로 채널(1822, 1824)은 다른 크기 또는 배열로 구성될 수도 있다. 일부 경우에는, 적어도 2개, 3개, 4개, 5개 이상의 분리된 마이크로 채널이 내부 튜브(1820)에 존재할 수 있다. 마이크로 채널의 정확한 크기, 형태 및 형상은 다른 경우가 있으며, 각 마이크로 채널은 동일한 크기, 형태 또는 형상을 가질 필요는 없다. 일부 실시예에서는, 소망하는 차폐 효과를 제공하기 위해 다른 직경의 마이크로 채널이 내부 튜브의 길이 방향 축(L1)을 따라 다른 방사 평면에 존재할 수 있다. 특정 예에서, 내부 튜브(1820)는 외부 챔버(1810)의 길이 방향 축을 따라 일반적으로 내경이 증가하는 것으로 도시되어 있지만, 여기에 기재된 바와 같이 이러한 치수 변화는 필요하지 않다. 상기 내부 튜브(1820)의 일부는 층류 유동을 향상시키기 위해 "평평한" 형태이거나, 또는 일반적으로 길이 방향 축(L1)과 평행한 형태일 수 있으며, 대안적인 구성에서는, 적어도 일정 길이 동안 상기 내부 튜브(1820)의 일부는 일반적으로 외부 튜브(1810)의 표면과 평행한 형태일 수 있다. 외부 챔버의 내경은, 입구 단부(1811)로부터 출구 단부(1813)로 향하여 한 점까지 증가되고, 출구 단부(1813)를 향하여 감소하기 때문에, 입구 단부(1811)보다 출구 단부(1813)의 내경이 작아진다. 필요에 따라, 외부 챔버(110)의 내경은 입구 단부(1811)로부터 출구 단부(1813)를 향하여 일정하게 유지되거나 입구 단부(1811)로부터 출구 단부(1813)를 향하여 증가할 수 있다.
일부 예에서, 이온화 소스(1615)는 유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP), 방전 플라즈마, 용량 결합 플라즈마, 마이크로파 유도 플라즈마, 탈리 이온화 소스, 글로우 방전 이온화 소스, 전자분무 이온화 소스, 대기압 이온화 소스, 대기압 화학 이온화 소스, 광 이온화 소스, 전자 이온화 소스 및 화학 이온화 소스 중 하나 이상을 포함할 수 있다. ICP 이온 소스 컴포넌트의 다양한 도면이 이하에 도시되어 있다. ICP 이온 소스의 일반화된 개략도가 도 19a에 도시되어 있다. ICP 이온 소스(1900)는 유도 장치(1902)(및 선택적으로 용량성 소자(도시하지 않음))와, 유도 장치(1902)에 전기적으로 결합될 수 있는 발전기(1904)를 구비한다. 발전기(1904)는 유도 장치(1902)에 무선 주파수(radio frequency) 및/또는 무선 주파수 전압을 공급하여 토치(1906)에 무선 주파수 에너지를 공급하도록 할 수 있다. 플라즈마 가스는 토치(1906) 내에 공급될 수 있고, 토치(1906) 내에서 플라즈마를 유지하기 위해 유도 장치(1902)로부터 공급된 무선 주파수 에너지의 존재 하에 점화될 수 있다. 플라즈마는 분석물 샘플을 이온화할 수 있고, 이온 스트림 또는 이온 빔(1909) 내의 분석물 이온을 이온 인터페이스(1908)에 공급할 수 있다. 다양한 유형의 이온화 장치, 이온화 소스 및 관련 컴포넌트는, 예를 들어 일반적으로 할당된 미국 특허 번호 10,096,457, 9,942,974, 9,848,486, 9,810,636, 9,686,849 및 현재 퍼킨엘머 헬스 사이언스, 아이엔씨.(PerkinElmer Health Sciences, Inc.)(매사추세츠 월샘) 또는 퍼킨엘머 헬스 사이언스 캐나다 인코포레이티드(PerkinElmer Health Sciences Canada, Inc.)(캐나다 우드브릿지)에 의해 소유된 다른 특허에서 찾을 수 있다.
도 19b를 참조하면, ICP 소스(1910)의 하나의 구성에 있어서, 유도 장치(1912)는 유도 코일로서 구성될 수 있다. ICP 소스(1910)는 유도 코일(1912)과 조합된 토치(1914)를 포함한다. 유도 코일(1912)은 전형적으로 무선 주파수 에너지를 토치(1914)에 공급하고, 유도 결합 플라즈마(1920)를 유지하기 위해 무선 주파수 발생기(도시하지 않음)에 전기적으로 결합된다. 여기에 기재된 샘플 도입 장치는 샘플을 플라즈마(1920)에 분무하여 샘플 중의 종을 이온화 및/또는 원자화하기 위해 사용될 수 있다. 샘플 중의 금속 종(또는 유기 종)은 이온화되거나 원자화되고 광학 기술 또는 질량 분석 기술 또는 다른 적절한 기술을 이용하여 검출될 수 있다.
특정 실시예에서, ICP를 유지하기 위해 사용되는 유도 코일은 방사상 핀을 포함할 수 있다. 도 20을 참조하면, 복수의 방사상 핀을 포함하고, 토치(2020)에 인접하여 위치된 유도 코일(2010)이 도시되어 있다. ICP 토치(2020)로부터의 이온은, 하류 컴포넌트로 공급되기 전에 샘플링 및 포커싱을 위해 여기에 기재된 바와 같은 이온 인터페이스에 제공될 수 있다. 더욱이, 이온 인터페이스는 토치(2020)에서의 ICP의 대기압에 가까운 압력으로부터 소망에 따라 대기압보다 낮은 압력으로 시스템 전체의 압력을 낮추기 위해 사용될 수 있다.
이제 도 21을 참조하면, 플레이트 전극(2120, 2121)을 포함하는 ICP 소스(2100)의 하나의 예가 도시되어 있다. 제1 플레이트 전극(2120) 및 제2 플레이트 전극(2121)은 토치(2110)를 수용할 수 있는 개구를 포함하는 것으로서 도시되어 있다. 예를 들어, 토치(2110)는 플레이트 전극(2120, 2121)을 포함하는 유도 장치의 일부 영역 내에 배치될 수 있다. 플라즈마 또는 예를 들어 유도 결합 플라즈마(2150)와 같은 다른 이온화/원자화 소스(2150)는 토치(2110) 및 플레이트(2120, 2121)로부터의 유도 에너지를 이용하여 유지될 수 있다. 무선 주파수 발생기(2130)는 플레이트(2120, 2121)의 각각에 전기적으로 결합된 것으로 도시되어 있다. 필요에 따라, 단일 플레이트 전극만이 대신 사용될 수도 있다. 샘플 도입 장치는 샘플 내의 종을 이온화 및/또는 원자화하도록 플라즈마(2150)에 샘플을 분무하기 위해 사용될 수 있다. 이온화된 샘플 내의 이온 및 원자는, 하류 컴포넌트로 공급되기 전에 샘플링 및 포커싱을 위해 여기에 기재된 바와 같은 이온 인터페이스에 제공될 수 있다. 더욱이, 이온 인터페이스는 ICP(2150)의 대기압으로부터 소망에 따라 대기압보다 낮은 압력으로 시스템 전체의 압력을 낮추기 위해 사용될 수 있다.
일부 예에서, ICP 이외의 이온화 소스가 여기에 설명되는 이온 인터페이스와 함께 사용될 수 있다. 이온화 소스는, 전형적으로는 챔버 내에 도입된 분석물 샘플을 이온화하기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 컴포넌트로 구성되는 챔버를 포함한다. 도 22를 참조하면, 소스 블록(2205), 이온 반발기(2210), 필라멘트(2212), 전자 트랩(2214) 및 출구(2216)를 포함하는 전자 이온화(EI) 소스(2200)가 도시되어 있다. 전위는 필라멘트(2212)로부터 소스 블록(2205)으로 전자를 공급하기 위해 소스 블록(2205)과 필라멘트(2212) 사이에 인가될 수 있고, 예를 들어 전자는 전자 트랩(2214)을 향해 이동할 수 있다. 샘플이 소스 블록(2205)에 도입됨에 따라, 샘플은 전자와 충돌하여 이온화될 수 있다. 필요에 따라, 화학 가스가 소스 블록(2205)에 도입되어 화학 가스로부터 생성된 이온을 사용하여 샘플을 이온화할 수 있다.
일부 예에서는, 여기에 기재된 이온 인터페이스와 함께 사용되는 질량 분석기(1640)는 일반적으로 샘플의 성질, 소망하는 분해능 등에 따라 다수의 형태를 취할 수 있고, 예시적인 질량 분석기는 예를 들어 사중극 또는 다른 로드 어셈블리와 같은 하나 이상의 로드 어셈블리를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 이온 인터페이스는, 질량 분석기가 스키머 콘, 샘플링 콘, 하이퍼스키머 콘, 렌즈 등의 하나 이상의 콘을 포함하도록 질량 분석기(1640)에 통합될 수 있다. 질량 분석기는, 이온화 소스 및/또는 이온 인터페이스로부터 수신되는 입사 빔을 샘플링 및/또는 필터링하기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 이온 가이드, 충돌 셀, 이온 광학계 및 그 밖의 컴포넌트를 더 포함할 수 있다. 간섭하는 종을 제거하고, 광자를 제거하며, 그 밖의 방법으로 입력 이온으로부터 필요한 이온을 선택하는데 도움을 주기 위해 다양한 컴포넌트가 선택될 수 있다. 일부 예에서, 질량 분석기(1640)는 비행 시간 장치일 수 있고, 또는 이를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는, 질량 분석기(1640)는 자신의 무선 주파수 발생기를 포함할 수 있다. 특정 예에서, 질량 분석기(1640)는 주사형 질량 분석기, (예를 들어, 단일 및 이중 초점 MS 장치에 사용하기 위한) 자기 섹터 분석기, 사중극 질량 분석기, 이온 트랩 분석기(예를 들어, 사이클로트론, 사중극 이온 트랩), 비행 시간 분석기(예를 들어, 매트릭스 지원 레이저 탈리 이온 비행 시간 분석기), 및 다른 질량 대 전하 비율로 종을 분리할 수 있는 다른 적절한 질량 분석기일 수 있다. 소망하는 경우, 질량 분석기(1640)는 이온 인터페이스로부터 수신된 이온을 선택 및/또는 식별하기 위해 직렬로 배열된 2개 이상의 서로 다른 장치, 예를 들어 탠덤 MS/MS 장치 또는 삼중 사중극 장치로 구성될 수 있다. 여기에 기재된 바와 같이, 질량 분석기는 진공 펌프에 유동적으로 결합되어 질량 분석기의 다양한 단계에서 이온을 선택하기 위해 사용되는 진공을 제공할 수 있다. 진공 펌프는 전형적으로는 러핑 또는 포라인 펌프, 터보 분자 펌프 또는 양쪽 모두이다. 질량 분석기에 존재할 수 있는 다양한 컴포넌트는, 예를 들어 일반적으로 할당된 미국 특허 번호 10,032,617, 9,916,969, 9,613,788, 9,589,780, 9,368,334, 9,190,253 및 현재 퍼킨엘머 헬스 사이언스, 아이엔씨.(매사추세츠 월샘) 또는 퍼킨엘머 헬스 사이언스 캐나다 인코포레이티드(캐나다 우드브릿지)에 의해 소유된 다른 특허에 개시되어 있다.
일부 예에서, 검출기(1645)는 질량 분석기에 의해 필터링되거나 선택된 이온을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 검출기는, 기존의 질량 분석계, 예를 들어 전자 증배기, 패러데이 컵, 코팅된 사진판, 섬광 검출기, 다채널 플레이트 등과 함께 사용될 수 있는 임의의 적절한 검출 장치, 및 본 발명의 이점을 고려하여 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 선택될 수 있는 다른 적절한 장치일 수 있다. 질량 분석계에서 사용될 수 있는 예시적인 검출기는, 예를 들어 일반적으로 할당된 미국 특허 번호 9,899,202, 9,384,954, 9,355,832, 9,269,552 및 현재 퍼킨엘머 헬스 사이언스, 아이엔씨.(매사추세츠 월샘) 또는 퍼킨엘머 헬스 사이언스 캐나다 인코포레이티드(캐나다 우드브릿지)에 의해 공동으로 소유된 다른 특허에 개시되어 있다.
특정 예에서, 시스템은 또한 (도 16f에 도시된 바와 같은) 프로세서(1650)를 포함할 수 있으며, 이는 일반적으로는 마이크로프로세서 및/또는 컴퓨터 및 질량 분석계로 도입된 샘플의 분석을 위한 적절한 소프트웨어의 형태를 취한다. 프로세서(1650)는 이온 인터페이스(1620), 질량 분석기(1640) 및 검출기(1645)에 전기적으로 결합된 것으로 도시되어 있지만, 일반적으로 시스템의 다른 컴포넌트를 제어하거나 동작시키기 위해, 다른 컴포넌트, 예를 들어 샘플 도입 장치(1610) 및/또는 이온화 소스(1615)에 전기적으로 결합될 수도 있다. 일부 실시예에서, 프로세서(1650)는 시스템을 사용하는 다양한 동작 모드에 대한 시스템의 동작을 제어 및 조정하기 위해, 예를 들어 컨트롤러 내에 존재할 수 있거나 또는 독립형 프로세서로서 존재할 수 있다. 이를 위해, 프로세서는 시스템의 각 컴포넌트, 예를 들어 하나 이상의 펌프, 하나 이상의 전압 소스, 로드 등과 전기적으로 결합될 수 있으며, 예를 들어 이온 인터페이스의 다른 요소에 인가되는 전압을 제어하기 위해 이온 인터페이스(1620)에 존재하는 하나 이상의 요소에도 전기적으로 결합될 수 있다.
특정 구성에서, 프로세서(1650)는, 예를 들어 이온 소스, 펌프, 이온 인터페이스의 요소, 질량 분석기, 검출기 등의 전압을 제어하기 위해, 마이크로프로세서 및/또는 시스템을 작동시키기 위한 적절한 소프트웨어를 포함하는 하나 이상의 컴퓨터 시스템 및/또는 공통 하드웨어 회로에 존재할 수 있다. 일부 예에서, 시스템의 임의의 하나 이상의 컴포넌트는 그 컴포넌트의 동작을 허용하기 위해 그 자신의 각각의 프로세서, 운영 체제 및 다른 특징들을 포함할 수 있다. 프로세서는 시스템에 통합될 수 있거나 시스템의 컴포넌트에 전기적으로 결합된 하나 이상의 액세서리 보드, 인쇄 회로 기판 또는 컴퓨터에 존재할 수 있다. 프로세서는 일반적으로 시스템의 다른 컴포넌트로부터 데이터를 수신하고 필요에 따라 다양한 시스템 파라미터의 조정을 허용하기 위해 하나 이상의 메모리 유닛에 전기적으로 결합된다. 프로세서는 유닉스(Unix), 인텔 펜티엄(Intel PENTIUM) 유형 프로세서, 모토로라 파워PC, 선 울트라SPARC(Sun UltraSPARC), 휴렛팩커드 Pa-RISC 프로세서, 또는 다른 유형의 프로세서 기반 컴퓨터와 같은 범용 컴퓨터의 일부일 수 있다. 임의의 유형의 컴퓨터 시스템 중 하나 이상이 기술의 다양한 실시예에 따라 사용될 수 있다. 더욱이, 시스템은 단일 컴퓨터에 연결될 수도 있고, 통신 네트워크에 의해 연결된 복수의 컴퓨터 사이에 분산될 수도 있다. 네트워크 통신을 포함한 다른 기능들이 수행될 수 있으며, 기술은 임의의 특정 기능 또는 기능의 세트를 갖는 것에 제한되지 않음을 이해해야 한다. 다양한 태양은 범용 컴퓨터 시스템에서 실행되는 특화된 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 시스템은 디스크 드라이브, 메모리 또는 데이터를 저장하기 위한 다른 장치와 같은 하나 이상의 메모리 장치에 연결된 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리는 일반적으로 다양한 모드에서 시스템을 작동하는 동안 프로그램, 교정(calibration) 및 데이터를 저장하기 위해 사용된다. 컴퓨터 시스템의 컴포넌트는 (예를 들어, 동일한 기계 내에 통합된 컴포넌트들 사이의) 하나 이상의 버스 및/또는 (예를 들어, 별도의 개별 기계들에 상주하는 컴포넌트들 사이의) 네트워크를 포함할 수 있는 상호 연결 장치에 의해 결합될 수 있다. 상호 연결 장치는 시스템의 컴포넌트들 사이에 교환될 통신(예를 들어, 신호, 데이터, 명령)을 제공한다. 컴퓨터 시스템은 일반적으로 이온 인터페이스의 신속한 제어를 허용하기 위해 처리 시간, 예를 들어 수 밀리초, 수 마이크로초 또는 그 미만 내에 명령을 수신 및/또는 발행할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 제어는 진공 압력을 제어하고, 이온 인터페이스의 요소에 전압을 공급하기 위해 구현될 수 있다. 프로세서는 전형적으로 직류 소스, 교류 소스, 배터리, 연료 전지 또는 다른 전원 또는 전원의 조합일 수 있는 전원에 전기적으로 결합된다. 전원은 시스템의 다른 컴포넌트와 공유될 수 있다. 시스템은 또한 하나 이상의 입력 장치, 예를 들어 키보드, 마우스, 트랙볼, 마이크, 터치 스크린, 수동 스위치(예를 들어, 오버라이드 스위치), 및 하나 이상의 출력 장치, 예를 들어 인쇄 장치, 디스플레이 스크린, 스피커를 포함할 수 있다. 또한, 시스템은 컴퓨터 시스템을 통신 네트워크에 연결하는 하나 이상의 통신 인터페이스(상호 연결 장치에 더하여 또는 그 대안으로)를 포함할 수 있다. 시스템은 또한 시스템에 존재하는 다양한 전기 장치로부터 수신된 신호들을 변환하기 위한 적절한 회로를 포함할 수 있다. 이러한 회로는 인쇄 회로 기판에 존재할 수도 있고, 적절한 인터페이스, 예를 들어 직렬 ATA 인터페이스, ISA 인터페이스, PCI 인터페이스 등을 통해 또는 하나 이상의 무선 인터페이스, 예를 들어 블루투스, 와이파이, 근거리 무선 통신(Near Field Communication) 또는 다른 무선 프로토콜 및/또는 인터페이스를 통해 인쇄 회로 기판에 전기적으로 결합된 별도의 기판 또는 장치에 존재할 수도 있다.
특정 실시예에서, 여기에 기재된 시스템에 사용되는 저장 시스템은 전형적으로 프로세서에 의해 실행되어야 하는 프로그램에 의해 사용될 수 있는 코드 또는 프로그램에 의해 처리되어야 하는 매체에 저장되거나 또는 처리되어야 하는 매체에 저장될 수 있는 컴퓨터 판독 및 쓰기 가능한 비휘발성 기록 매체를 포함한다. 이 매체는 예를 들어 하드 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브 또는 플래시 메모리일 수 있다. 전형적으로, 동작 시에, 프로세서는 데이터가 비휘발성 기록 매체로부터 다른 메모리로 판독되도록 하여 매체보다 프로세서에 의한 정보로의 더 빠른 액세스를 허용한다. 이 메모리는 일반적으로 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 또는 정적 메모리(SRAM)와 같은 휘발성 랜덤 액세스 메모리이다. 이는 스토리지 시스템 또는 메모리 시스템에 위치될 수 있다. 프로세서는 일반적으로 집적 회로 메모리 내의 데이터를 조작한 다음 처리가 완료된 후 매체에 데이터를 복사한다. 매체와 집적회로 메모리 소자 사이의 데이터 이동을 관리하기 위한 다양한 메커니즘이 알려져 있으며, 이 기술은 이에 한정되는 것은 아니다. 이 기술은 또한 특정 메모리 시스템 또는 스토리지 시스템에 한정되지 않는다. 특정 실시예에서, 시스템은 또한 특별히 프로그래밍된 특수 목적 하드웨어, 예를 들어 주문형 집적 회로(ASIC) 또는 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA)를 포함할 수 있다. 이 기술의 태양은 소프트웨어, 하드웨어 또는 펌웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 이러한 방법, 행위, 시스템, 시스템 요소 및 그 컴포넌트는 전술한 시스템의 일부로서 또는 독립적인 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 기술의 다양한 태양이 실행될 수 있는 시스템의 한 유형으로서 특정 시스템이 예로 설명되지만, 태양은 설명된 시스템에서 구현되는 것에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 다른 아키텍처 또는 컴포넌트를 갖는 하나 이상의 시스템에서 다양한 태양이 실행될 수 있다. 시스템은 고급 컴퓨터 프로그래밍 언어를 사용하여 프로그래밍 가능한 범용 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다. 시스템은 또한 특별히 프로그래밍된 특수 목적 하드웨어를 사용하여 구현될 수 있다. 시스템에서 프로세서는 일반적으로 인텔 코퍼레이션(Intel Corporation)으로부터 입수 가능한 잘 알려진 펜티엄(Pentium)급 프로세서와 같이 상업적으로 입수 가능한 프로세서이다. 많은 다른 프로세서도 상업적으로 입수 가능하다. 이러한 프로세서는 일반적으로 마이크로소프트 코퍼레이션(Microsoft Corporation)으로부터 입수 가능한 윈도우(Windows) 95, 윈도우 98, 윈도우 NT, 윈도우 2000(윈도우 ME), 윈도우 XP, 윈도우 비스타, 윈도우 7, 윈도우 8 또는 윈도우 10 운영 체제, 애플로부터 입수 가능한 MAC OS X, 예를 들어 스노우 레오파드(Snow Leopard), 라이언, 마운틴 라이온(Mountain Lion), 다른 버전, 선 마이크로시스템즈(Sun Microsystems)로부터 입수 가능한 솔라리스(Solaris) 운영 체제, 또는 다양한 소스로부터 입수 가능한 UNIX 또는 리눅스(Linux) 운영 체제를 실행한다. 많은 다른 운영 체제가 사용될 수 있고, 특정 실시예에서는 명령 또는 명령의 간단한 세트가 운영 체제로서 기능할 수도 있다.
특정 예에서, 프로세서와 운영 체제는 고급 프로그래밍 언어로 된 응용 프로그램이 작성될 수 있는 플랫폼을 함께 정의할 수 있다. 이 기술은 특정 시스템 플랫폼, 프로세서, 운영 체제 또는 네트워크에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 개시의 이점을 고려할 때, 본 기술이 특정 프로그래밍 언어 또는 컴퓨터 시스템에 제한되지 않는다는 것은 당업자에게 명백해야 한다. 더욱이, 다른 적절한 프로그래밍 언어 및 다른 적절한 시스템도 또한 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 특정 예에서, 하드웨어 또는 소프트웨어는 인지 아키텍처, 신경망 또는 다른 적절한 구현을 실현하도록 구성될 수 있다. 필요에 따라, 컴퓨터 시스템의 하나 이상의 부분은 통신 네트워크에 결합된 하나 이상의 컴퓨터 시스템에 걸쳐 분산될 수 있다. 이러한 컴퓨터 시스템은 또한 범용 컴퓨터 시스템일 수 있다. 예를 들어, 다양한 태양이 하나 이상의 클라이언트 컴퓨터에 서비스(예를 들어, 서버)를 제공하거나, 분산 시스템의 일부로서 전체적인 작업을 수행하도록 구성된 하나 이상의 컴퓨터 시스템 사이에 분산될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예에 따라 다양한 기능을 수행하는 하나 이상의 서버 시스템 사이에 분산된 컴포넌트를 포함하는 클라이언트-서버 또는 다중 계층 시스템에서 다양한 태양이 수행될 수 있다. 이러한 컴포넌트는 통신 프로토콜(예를 들어, TCP/IP)을 사용하여 통신 네트워크(예를 들어, 인터넷)를 통해 통신하는 실행 가능한, 중간(예를 들어, IL) 또는 해석(예를 들어, Java) 코드일 수 있다. 또한 이 기술은 특정 시스템 또는 시스템 그룹에서 실행되는 것에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 또한, 이 기술은 특정 분산 아키텍처, 네트워크 또는 통신 프로토콜에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
일부 예에서, 다양한 실시예는 예를 들어 SQL, SmallTalk, Basic, Java, Javascript, PHP, C++, Ada, Python, iOS/Swift, Ruby on Rails 또는 C#(C-Sharp)과 같은 객체 지향 프로그래밍 언어를 사용하여 프로그래밍될 수 있다. 다른 객체 지향 프로그래밍 언어도 사용될 수 있다. 또는, 기능적, 스크립팅 및/또는 논리 프로그래밍 언어가 사용될 수 있다. 다양한 구성은 프로그래밍되지 않은 환경(예를 들어, 브라우저 프로그램의 창에서 볼 때 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)의 측면을 렌더링하거나 다른 기능을 수행하는 HTML, XML 또는 다른 형식으로 작성된 문서)에서 구현될 수 있다. 특정 구성은 프로그래밍된 요소 또는 프로그래밍되지 않은 요소 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 일부 예에서, 시스템은 유선 또는 무선 인터페이스를 통해 통신할 수 있고 필요에 따라 원격으로 시스템의 작동을 허용할 수 있는 모바일 장치, 태블릿, 랩톱 컴퓨터 또는 다른 휴대용 장치에 존재하는 것과 같은 원격 인터페이스를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 여기에 기재된 이온 인터페이스는 유도 결합 플라즈마 및 선택적으로 다른 컴포넌트를 포함하는 질량 분석계 시스템에서 사용될 수 있다. 도 23을 참조하면, 시스템(2300)은 유도 결합 플라즈마(2320)를 유지하기 위해 사용될 수 있는 토치(2310) 및 유도 코일(2315)을 포함한다. 플라즈마(2320)를 빠져나가는 이온 빔은 일반적으로 분석물 이온, 전자, 광자 및 아르곤 이온의 혼합물이다. 유도 결합 플라즈마의 이온은 접지에 전기적으로 결합될 수 있는 샘플러 콘(2325)에 입사한다. 샘플러 콘(2325)의 전면에서의 압력은 대기압에 가깝거나 대기압보다 크다. 샘플러 콘(2325)의 뒤에서는, 압력은 전형적으로 대기압, 예를 들어 1-3 Torr보다 낮다. 압력은 이 영역을 예를 들어 기계식 펌프와 같은 진공 펌프에 유동적으로 결합함으로써 낮아질 수 있다. 스키머 콘(2330)은 샘플러 콘(2325)의 하류에 존재하고, 샘플러 콘(2325)의 제1 오리피스를 통과하는 이온을 수취할 수 있다. 예를 들어, 샘플러 콘(2325)의 제1 오리피스를 통해 입사하는 이온은 스키머 콘(2330)을 향해 초음파적으로 확장할 수 있다. 스키머 콘(2330)은 또한 도 23에 도시된 바와 같이 전기적으로 접지될 수 있다. 스키머 콘(2330)의 후면에서의 압력은 전형적으로 스키머 콘(2330)의 전면에서의 압력보다 낮고, 예를 들어 스키머 콘의 후면에서의 압력은 약 0.01 내지 0.1 Torr일 수 있다. 스키머 콘(2330)의 제2 오리피스를 통과하는 이온은 제3 오리피스를 포함하는 하류의 하이퍼스키머 콘(2335)에 공급된다. 이온 빔이 콘(2335)의 제3 오리피스를 통해 입사하면, 이온 빔은 크게 양의 전하를 띤다. 제1 비제로 전압이 하이퍼스키머(2335)에 공급될 수 있으며, 예를 들어 전압 소스(2337)로부터 양의 전압이 하이퍼스키머(2335)에 인가될 수 있다. 그러나, 이온에 따라서는, 음의 전압이 하이퍼스키머에 대신 인가될 수도 있다. 하이퍼스키머(2335)에 공급되는 양의 전압은 하이퍼스키머(2335)를 통해 이동하는 빔을 압착할 수 있고 이온을 집속시킬 수 있다. 이온 빔의 이러한 압착은 빔이 바깥쪽으로 확산되거나 넓어지는 경향이 있는 공간 전하 효과를 감소시킬 수 있다. 집속된 이온은 자체적으로 전압 소스(2342)로부터 제2 비제로 전압을 수신할 수 있는 하류의 링 렌즈(2340)에 공급될 수 있다. 필요에 따라, 단일의 전압 소스만이 존재하고, 제1 및 제2 비제로 전압을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 모드에서는, 링 렌즈(2340)는 하이퍼스키머(2335)로부터 이온을 추출하기 위해 음의 전압을 받고, 링 렌즈(2340)를 향해 이온 빔을 가속할 수 있다. 다른 모드에서는, 양의 전압이 링 렌즈(2340)에 공급될 수 있다. 일부 예에서, 링 렌즈(2340)에 공급되는 양의 전압은 하이퍼스키머(2335)에 공급되는 양의 전압보다 약간 더 양의 전압일 수 있다. 시스템은 또한 질량 분석기와 같은 하류 컴포넌트에 이온을 공급하기 위해 사용될 수 있는 게이트 밸브(2345) 및 이온 광학계(2350)를 포함할 수 있다. 하류의 질량 분석기의 압력은, 예를 들어 터보 분자 펌프에 의해 제공되는 진공과 같이, 다양한 질량 분석기의 단계에서 사용되는 높은 진공으로 인해, 일반적으로 훨씬 더 낮다(예를 들어, 10-4 Torr 이하). 콘(2325, 2330, 2335)은 동일하거나 다른 재료, 예를 들어 니켈 또는 다른 재료로부터 제조될 수 있다. 렌즈(2340)는 도 5a 및 5b를 참조하여 설명된 재료 중 임의의 것으로 제조될 수 있다.
특정 실시예에서, 시스템은 이온 가이드/디플렉터에 유동적으로 결합된 이온 인터페이스를 포함할 수 있다. 도 24에 도시된 바와 같이, 시스템은 제1 콘(2425), 제2 콘(2430), 제3 콘(2435), 원통형 렌즈(2440) 및 이온 가이드/디플렉터(2450)를 포함한다. 필요에 따라, 이온 광학계(도시하지 않음)가 렌즈(2440)와 디플렉터(2450) 사이에 존재할 수 있다. 시스템(2400)은 렌즈(2440)를 빠져나오는 이온이 이온 가이드/디플렉터(2450)로 직접 공급되는 상태에서 도 23의 시스템과 유사하게 동작할 수 있다. 다른 컴포넌트는 이온 가이드/디플렉터(2450)의 하류에 존재할 수 있다.
본 명세서에 설명된 기술의 참신하고 창의적인 태양 중 일부를 더 설명하기 위해 특정의 구체적인 예가 설명된다.
예 1
도 25a 및 25b를 참조하면, 콘(2520) 및 원통형 렌즈(2530)를 유지하도록 구성된 홀더(2510)가 도시되어 있다. 홀더(2510)는 마찰 끼워맞춤, 나사산, 스프링 장착형 리테이너, 하나 이상의 외부 패스너 또는 다른 장치 또는 구조를 통해 콘(2520) 및 원통형 렌즈(2530)를 수용할 수 있다. 홀더(2510)는, 필요에 따라 렌즈(2530)가 홀더(2510)의 후면과 같은 높이로 되도록 크기가 조정되고 배열될 수 있다. 홀더(2510)는 개재하는 구조 또는 컴포넌트가 콘(2520)과 렌즈(2530) 사이에 존재하지 않도록 콘(2520)을 렌즈(2530)에 바로 인접하여 위치시키기 위해 사용될 수 있다.
예 2
도 26a를 참조하면, 종래의 설정을 사용하여 아르곤 이온, 전자 및 리튬 이온의 궤적을 나타내기 위한 시뮬레이션을 수행하였다. 하나의 시뮬레이션 시스템은 접지에 전기적으로 결합된 하이퍼스키머 콘(2610), 이온 광학계(2620) 및 이온 가이드/디플렉터(2630)를 포함한다. 이온이 하이퍼스키머 콘(2610) 내로 입사하면, 공간 전하 효과로 인해 즉시 바깥쪽으로 팽창되고 확산되기 시작한다. 이러한 팽창은 이온 광학계(2620) 및 가이드(2630)로 입사하는 넓은 이온 빔을 생성한다. 넓은 이온 빔은 이온 감도를 저하시킬 수 있고 이온 가이드/디플렉터(2630)를 사용하여 임의의 전자 및/또는 중성 종을 제거하는 것을 어렵게 만들 수 있다.
도 26b를 참조하면, 약간 양의 전위(+15볼트)가 인가된 하이퍼스키머 콘(2650), 음의 전위(-200볼트)가 인가된 링 렌즈(2660), 이온 광학계(2670) 및 이온 가이드/디플렉터(2680)를 포함하는 제2의 시뮬레이션 시스템이 다른 시뮬레이션을 수행하였다. 콘(2650)으로 입사하는 이온 빔은 콘(2610)으로 입사하는 이온 빔보다 더 집속된 상태로 유지된다. 또한, 하이퍼스키머 콘(2650)으로 입사하는 이온 빔은 일반적으로 양의 전하를 띤 빔으로서 작용하고, 음의 전위를 가진 링 렌즈(2660)를 향해 콘(2650)으로부터 빠져나갈 때 집속된다. 링 렌즈(2660)는 집속된 빔이 이온 광학계(2670) 및 이온 가이드/디플렉터(2680)로 공급되기 전에 빔을 집속시키기 위해 빔을 더 압착한다.
도 26a 및 도 26b의 시뮬레이션을 비교함에 있어서, 링 렌즈(2660)의 존재와 콘(2650) 및 링 렌즈(2660)에 인가되는 전압은 배경 잡음을 크게 증가시키는 일없이 이온 처리량을 향상시킬 수 있다.
예 3
도 26a 및 도 26b에 나타낸 시스템을 이용하여 등전위 곡선을 생성하기 위한 시뮬레이션을 수행하였다. 도 26a 시스템에 대한 등전위 곡선이 도 27a에 도시되어 있고, 도 26b 시스템에 대한 등전위 곡선이 도 27b에 도시되어 있다.
도 27a를 참조하면, 등전위 곡선은 콘(2610)의 0볼트로부터 시작하여 이온 광학계(2620)를 향해 감소하는 단조 감소 전위를 나타낸다. 도 27b를 참조하면, 등전위 곡선은 전위가 콘(2650)에서 양이고, 링 렌즈(2660) 내의 최소 음 전위까지 저하한 후, 이온 광학계(2670)를 향해 더 낮은 음의 전위로 상승함을 나타낸다. 렌즈(2660) 내의 이러한 최소 음 전위의 존재는, 이온 빔을 하류 컴포넌트로 공급하기 전에 빔을 압착하고 집속시키기 위해 사용될 수 있다.
예 4
베릴륨-9, 인듐-115, 세륨-140 및 우라늄-238을 포함하는 다른 이온에 대해, (도 26a에 나타낸 바와 같은) 기존의 시스템과 (도 26b에 나타낸 바와 같은) 콘과 링 렌즈로 구성된 시스템을 이용하여 비교를 행하였다. 각 그룹의 왼쪽에 표시된 기존 시스템을 사용한 감도와, 각 그룹의 오른쪽에 표시된 하이퍼스키머 콘 및 링 렌즈 시스템을 사용한 감도를 도 28에 나타내었다. 신호 강도는 하이퍼스키머와 링 렌즈 시스템을 사용하는 모든 이온에 있어서 더 높았다. 어떤 경우에는, 하이퍼스키머 콘과 링 렌즈의 조합을 사용하여 2∼3배 더 높은 감도를 얻을 수 있었다.
예 5
도 29를 참조하면, 링 렌즈(2920)는 비제로 전압을 수신하도록 구성된 하이퍼스키머 콘(2910)의 바로 뒤에 배치될 수 있다. 링 렌즈(2920)와 하이퍼스키머 콘(2910)은 약 1∼5mm 정도 분리될 수 있다. 링 렌즈(2920)의 내부 직경은 콘(2910)의 베이스(base, 바닥면)보다 크거나 같도록 선택될 수 있다. 이러한 구성은 스퍼터로부터 더 적은 오염 및 더 높은 처리량을 초래할 수 있다.
링 렌즈(2920)의 전체 크기를 선택할 때, 링 렌즈는 개구 대 렌즈 길이의 비율로 정의될 수 있다. 링 렌즈(2920)는 일반적으로 개구 대 길이 비율이 낮은 반면, 평면 렌즈는 평면 렌즈의 길이가 작기 때문에 개구 대 길이 비율이 높다. 표 1은 링 렌즈(2920)의 입구 렌즈(2930)와 예시적인 링 렌즈용의 이온 가이드/디플렉터(2940)의 개구에 대한 직경(D) 대 길이(L) 비율을 비교한 것이다.
내경(mm) 길이(mm) D/L 비율
링 렌즈 15.55 7 2.22
입구 렌즈 12 1.518 7.91
이온 가이드의 개구 14 0.2 70.00
이에 대해, 평면 렌즈의 D/L 비율은 일반적으로 6 이상 또는 2.5 이상이다.
예 6
이온 인터페이스의 특정 컴포넌트의 단면이 도 30에 도시되어 있다. 인터페이스는 샘플러 콘(3010), 스키머 콘(3020), 하이퍼스키머 콘(3030), 하이퍼스키머 콘(3030)과 링 렌즈(3050)를 함께 유지하는 홀더(3040), 이온 광학계(3055) 및 이온 가이드의 입구 렌즈(3050)를 포함한다. 샘플러 콘(3010)의 오리피스의 전방 에지로부터 스키머 콘(3020)의 오리피스의 전방 에지까지의 거리는 약 7.5mm이다. 스키머 콘(3020)의 오리피스의 전방 에지로부터 하이퍼스키머 콘(3030)의 오리피스의 전방 에지까지의 거리는 약 3.5mm이다. 하이퍼스키머 콘(3030)의 전방 에지로부터 하이퍼스키머 콘(3030)의 베이스까지의 거리는 약 20mm이다. 링 렌즈(3050)는 하이퍼스키머 콘(3030)의 베이스로부터 약 1.05mm 이격될 수 있다. 링 렌즈(3050)는 약 7.05mm의 길이를 가질 수 있다. 링 렌즈(3050)의 후방 에지는 입구 렌즈(3060)의 전방 에지로부터 약 9.1mm 떨어져서 위치된다. 입구 렌즈(3060)의 두께는 약 1.52mm로 할 수 있다. 샘플러 콘(3010)에서의 오리피스의 직경은 약 1.12mm일 수 있다. 스키머 콘(3020)에서의 오리피스의 직경은 약 0.88mm일 수 있다. 하이퍼스키머 콘(3030)(입구 측)의 오리피스의 직경은 약 1.00mm일 수 있다. 하이퍼스키머 콘(3030)의 베이스는 폭이 약 15.55mm일 수 있다. 링 렌즈(3050)는 하이퍼스키머 콘의 베이스 폭 이상의 내부 직경을 가질 수 있으며, 예를 들어 링 렌즈의 개구는 15.55mm 이상의 직경을 가질 수 있다. 입구 렌즈(3060)의 개구는 약 12.00mm일 수 있다. 오리피스와 개구는 일반적으로 원형이지만, 대신에 다른 모양을 사용할 수도 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시예의 요소들을 소개할 때, "일(a)", "일(an)", "상기(the)" 및 "상기(said)"는 요소들 중 하나 이상이 있음을 의미하기 위한 것이다. "구비하는", "포함하는" 및 "갖는"이라는 용어는 오픈 엔드를 목적으로 하고 있고, 기재되어 있는 요소 외에 추가적인 요소가 있을 수 있음을 의미한다. 본 개시의 이점을 고려하면, 예는 다른 예에서 다양한 컴포넌트로 교체되거나 대체될 수 있다는 것은 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 인식될 것이다.
특정 태양, 예 및 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 개시의 이점을 감안하면, 개시된 예시적 태양, 예 및 실시예의 추가, 대체, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 인식될 것이다.

Claims (20)

  1. 이온화 소스로부터 이온을 수신하고 수신한 이온을 제1 오리피스의 하류에 있는 제1 영역으로 공급하도록 구성된 제1 오리피스를 포함하는 제1 요소;
    제1 영역의 이온을 수신하고 수신한 이온을 제2 오리피스의 하류에 있는 제2 영역으로 공급하도록 구성된 제2 오리피스를 포함하는 제2 요소;
    제2 영역의 이온을 수신하고 수신한 이온을 제3 오리피스의 하류의 제3 영역으로 공급하도록 구성된 제3 오리피스를 포함하는 제3 요소;
    제3 영역의 이온을 수신하고 수신한 이온을 하류 컴포넌트로 공급하기 전에 수신한 이온을 집속하도록 구성된 제1 개구을 포함하는 제4 요소를 구비하되,
    제3 요소는 제1 비제로 전압을 수신하도록 구성되어 있고, 제4 요소는 제2 비제로 전압을 수신하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 인터페이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 요소, 상기 제2 요소 및 상기 제3 요소의 각각은 원뿔 모양으로 형성된 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 인터페이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제4 요소는 렌즈로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 인터페이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 렌즈는 제3 요소의 바로 하류에 위치된 링 렌즈이고, 상기 링 렌즈의 제1 개구의 내경은 상기 제3 요소의 외경보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 이온 인터페이스.
  5. 제4항에 있어서, 링 렌즈 및 제3 요소를 유지하도록 구성된 비전도성 홀더를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 인터페이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 비제로 전압은 양의 전압이고, 상기 제2 비제로 전압은 음의 전압인 것을 특징으로 하는 이온 인터페이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 양의 전압은 0보다 크고 약 +30볼트보다 작으며, 음의 전압은 0보다 작고 -300볼트보다 큰 것을 특징으로 하는 이온 인터페이스.
  8. 제1항에 있어서,
    제1 비제로 전압은 0보다 작고,
    제2 비제로 전압은 0보다 작으며,
    제2 비제로 전압은 제1 비제로 전압보다 작은 것을 특징으로 하는 이온 인터페이스.
  9. 제1항에 있어서,
    제1 비제로 전압은 0보다 크고,
    제2 비제로 전압은 0보다 크며,
    제1 비제로 전압은 제2 비제로 전압보다 작은 것을 특징으로 하는 이온 인터페이스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제3 요소 및 상기 제4 요소는 상기 이온 인터페이스를 포함하는 시스템의 동작 중에 상기 제1 비제로 전압 및 상기 제2 비제로 전압을 변화시키도록 각각 독립적으로 제어가능한 것을 특징으로 하는 이온 인터페이스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 요소는 상기 제1 오리피스를 포함하는 제1 콘을 포함하고, 상기 제2 요소는 상기 제2 오리피스를 포함하는 제2 콘을 포함하며, 상기 제3 요소는 상기 제3 오리피스를 포함하는 제3 콘을 포함하고, 상기 제3 콘의 콘 개방 각도는 제2 콘의 콘 개방 각도보다 작으며, 제4 요소는 링 렌즈를 포함하고, 링 렌즈의 내경은 제3 콘의 외경보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 이온 인터페이스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 요소 및 상기 제2 요소 중 적어도 하나는 접지에 전기적으로 결합하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 인터페이스.
  13. 이온화 소스;
    이온화 소스에 유동적으로 결합된 제1항의 이온 인터페이스; 및
    이온 인터페이스에 유동적으로 결합된 질량 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 분석계.
  14. 제13항에 있어서, 질량 분석기와 이온 인터페이스 사이에 이온 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 분석계.
  15. 제14항에 있어서, 이온 가이드는 이온 인터페이스의 제4 요소의 바로 하류에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 질량 분석계.
  16. 이온화 소스로부터 질량 분석계 인터페이스를 통해 질량 분석계 컴포넌트로 이온을 공급하는 방법으로서,
    질량 분석계 인터페이스의 접지에 전기적으로 결합된 제1 요소의 제1 오리피스를 통해 이온화 소스로부터 제1 진공 영역으로 이온을 공급하는 단계;
    질량 분석계 인터페이스의 접지에 전기적으로 결합된 제2 요소의 제2 오리피스를 통해 제1 진공 영역의 이온을 제2 진공 영역으로 공급하는 단계;
    질량 분석계 인터페이스의 제3 요소의 제3 오리피스를 통해 제2 진공 영역의 이온을 제3 진공 영역으로 공급하는 단계;
    제4 요소를 통해 제3 진공 영역의 이온을 질량 분석계 컴포넌트로 공급하는 단계를 포함하되,
    제2 진공 영역의 압력은 제1 진공 영역의 압력보다 낮고,
    제3 진공 영역의 압력은 제2 진공 영역의 압력보다 낮고, 제3 요소는 제1 비제로 전압을 가지며,
    제4 요소는 제2 비제로 전압을 가지며 집속된 이온을 질량 분석계 컴포넌트로 공급하기 전에 공급된 이온을 집속하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제4 요소는 상기 제3 요소의 외경보다 크거나 같은 내경으로 크기가 조정되고 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제3 요소에 양의 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제4 요소에 음의 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제16항에 있어서, 변곡점이 있는 전기장을 제공하기 위해 제4 요소에 제2 비제로 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020227030514A 2020-02-04 2021-02-03 이온 인터페이스 및 이를 이용한 시스템 및 방법 KR20220134685A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202062969924P 2020-02-04 2020-02-04
US62/969,924 2020-02-04
US16/836,708 US20210242006A1 (en) 2020-02-04 2020-03-31 Ion interfaces and systems and methods using them
US16/836,708 2020-03-31
PCT/IB2021/050868 WO2021156762A1 (en) 2020-02-04 2021-02-03 Ion interfaces and systems and methods using them

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220134685A true KR20220134685A (ko) 2022-10-05

Family

ID=77062714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227030514A KR20220134685A (ko) 2020-02-04 2021-02-03 이온 인터페이스 및 이를 이용한 시스템 및 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20210242006A1 (ko)
EP (1) EP4100989A4 (ko)
JP (1) JP2023512537A (ko)
KR (1) KR20220134685A (ko)
CN (1) CN115836379A (ko)
CA (1) CA3170110A1 (ko)
WO (1) WO2021156762A1 (ko)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06203791A (ja) * 1993-01-07 1994-07-22 Jeol Ltd 高周波誘導結合プラズマ質量分析装置のイオン導入装置
US5432343A (en) * 1993-06-03 1995-07-11 Gulcicek; Erol E. Ion focusing lensing system for a mass spectrometer interfaced to an atmospheric pressure ion source
JPH08287865A (ja) * 1995-04-07 1996-11-01 Yokogawa Analytical Syst Kk 高周波誘導結合プラズマ質量分析計
US5614711A (en) * 1995-05-04 1997-03-25 Indiana University Foundation Time-of-flight mass spectrometer
GB9820210D0 (en) * 1998-09-16 1998-11-11 Vg Elemental Limited Means for removing unwanted ions from an ion transport system and mass spectrometer
JP4585069B2 (ja) * 1999-12-27 2010-11-24 アジレント・テクノロジーズ・インク 誘導結合プラズマ質量分析装置及び方法
US6872940B1 (en) * 2002-05-31 2005-03-29 Thermo Finnigan Llc Focusing ions using gas dynamics
CA2476069A1 (en) * 2004-07-16 2006-01-16 David Ritchie Plasma non-transfer arc torch
US9105457B2 (en) * 2010-02-24 2015-08-11 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Cone-shaped orifice arrangement for inductively coupled plasma sample introduction system
CN203325832U (zh) * 2010-02-26 2013-12-04 珀金埃尔默健康科技有限公司 允许单元在包括碰撞模式和反应模式的至少两种模式之间切换的系统和操作质谱仪的工具套件
GB201409604D0 (en) * 2014-05-30 2014-07-16 Shimadzu Corp Improvements in or relating to mass spectrometry
US20180350581A1 (en) * 2015-11-27 2018-12-06 Shimadzu Corporation Ion transfer apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023512537A (ja) 2023-03-27
EP4100989A4 (en) 2024-03-13
CN115836379A (zh) 2023-03-21
US20210242006A1 (en) 2021-08-05
EP4100989A1 (en) 2022-12-14
WO2021156762A1 (en) 2021-08-12
CA3170110A1 (en) 2021-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5792203B2 (ja) イオンを抑制させたプラズマ質量分析器
CN106575599B (zh) 用于有效传送出口处气体流动降低的低质荷比离子的离子漏斗
US6005245A (en) Method and apparatus for ionizing a sample under atmospheric pressure and selectively introducing ions into a mass analysis region
EP1380045A1 (en) Piezoelectric charged droplet source
CN110637352B (zh) 从电子电离源的离子传输
US5464975A (en) Method and apparatus for charged particle collection, conversion, fragmentation or detection
US10930487B2 (en) Double bend ion guides and devices using them
CN113228226A (zh) 利用静电线性离子阱同时分析多个离子的设备和方法
JP2016009562A (ja) イオン輸送装置及び質量分析装置
CN110573865B (zh) 无机和有机质谱系统及其使用方法
US20200234939A1 (en) Mass spectrometer components including programmable elements and devices and systems using them
US5633496A (en) Mass spectrometry apparatus
US6621078B2 (en) Ion trapping device
WO2018231631A1 (en) Robust ion source
JP6717429B2 (ja) イオン検出装置及び質量分析装置
US10622200B2 (en) Ionization sources and systems and methods using them
JP2021524664A (ja) 放電チャンバ、ならびにそれを用いたイオン化デバイス、イオン化方法及びイオン化システム
KR20220134685A (ko) 이온 인터페이스 및 이를 이용한 시스템 및 방법
CN111971778B (zh) 离轴电离装置和系统
EP0771019A1 (en) Method and apparatus for mass analysis of solution sample
CN111386589B (zh) 使用气体混合物来选择离子的系统和方法
EP4163952A1 (en) High-speed polarity switching dual conversion dynode ion detector for mass spectrometer
CN114245931B (zh) 电离源以及使用电离源的方法和系统