RU2782512C1

RU2782512C1 - Chamber for charged material transfer, method for manufacture of such a chamber and ion detection node containing such a chamber

Info

Publication number: RU2782512C1
Application number: RU2019110729A
Authority: RU
Inventors: Богдан АТАМАНЧУК; Володимир БОНДАРЕНКО; Влад СЕРГЕЕВ; Хенрик ЗАЛЕСКИ; Даниель ЛЕВИН; Марк ПИНИАРСКИ; Игорь КУБЕЛИК; Цюньчжоу БЯНЬ; Саймон ФЕЛДБЕРГ; Дуглас Джейсон ГРИН; Брайан БОСО; Этин Дж. ПАТЕЛ
Original assignee: Смитс Детекшн Монреаль Инк.
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2022-10-28

Abstract

FIELD: spectrometry.

SUBSTANCE: method for the manufacture of a chamber for charged material transfer includes application of resistive ink for the formation of a structured resistive track to an inner or outer surface of a tube, which is a solid structure, or to both specified surfaces, wherein the tube is made of essentially non-conductive material or of semiconductive material, or of both specified materials, while the structured resistive track is made with the possibility of connection to an electrical energy source, wherein, when applying resistive ink, the tube is rotated at a controlled speed, simultaneously moving the tube relatively to a pen for ink application, and connection of the structured resistive track to a chamber connector, which is made with the possibility of connection of the structured resistive track to the electrical energy source.

EFFECT: provision of a possibility of uniform and stable resistance increasing the quality of detection.

11 cl, 20 dwg

Description

[0001] Приоритет настоящей заявки испрашивается по дате подачи предварительной заявки на патент США № 61/802928, поданной 18 марта 2013 года, озаглавленной "Спектрометр на Основе Анализа Подвижности Ионов (IMS) с Камерой Переноса Заряженных Материалов", которая включена в настоящий документ в качестве ссылки в полном объеме; и по дате подачи предварительной заявки на патент США № 61/860773, поданной 31 июля 2013 года, озаглавленной "Спектрометр на Основе Анализа Подвижности Ионов (IMS) с Камерой Переноса Заряженных Материалов".[0001] Priority of this application is claimed by the filing date of U.S. Provisional Application No. 61/802,928, filed March 18, 2013, entitled "Ion Mobility Analysis Spectrometer (IMS) with Charged Material Transfer Chamber", which is incorporated herein in as reference in its entirety; and on the filing date of U.S. Provisional Application No. 61/860773, filed July 31, 2013, entitled "Ion Mobility Based Spectrometer (IMS) with Charged Material Transfer Chamber".

ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИDESCRIPTION OF THE PRIOR ART

[0002] Спектрометрия на основе анализа подвижности ионов относится к аналитической методике, которая может быть использована для разделения и идентификации материалов ионизированного материала, таких как молекул и атомов. Ионизированный материал может быть идентифицирован в газовой фазе на основе подвижности в буферном газе-носителе, подверженном воздействию электрического поля. Таким образом, спектрометр на основе анализа подвижности ионов (IMS) может определить материал из представляющего интерес образца путем ионизации материала и измерения времени, которое понадобится образовавшимся ионам, чтобы достичь детектора. Например, IMS-детектор использует камеру для переноса ионов, в которой ионизированные материалы переносятся электрическим полем от входа в камеру до выхода из камеры. Время пролета иона связано с его подвижностью, которая связана с массой и геометрией материала, который был ионизирован. Выход IMS-детектора может быть визуально представлен в виде спектра высоты пика в зависимости от времени дрейфа. В некоторых случаях IMS-детектирование осуществляют при повышенной температуре (например, выше ста градусов по Цельсию (+ 100°С)). В других случаях IMS-детектирование может быть выполнено без нагрева. IMS-детектирование может быть использовано в военных и охранных целях, например, для детектирования наркотиков, взрывчатых веществ, и тому подобное. IMS-детектирование может быть также использовано в лабораторных аналитических приложениях, и вместе с дополняющими способами детектирования, такими как масс-спектрометрия, жидкостная хроматография, и тому подобное. Многосекторные камеры для переноса материала часто страдают от ограничений, в том числе высокой стоимости, сложной сборки, частого и обременительного технического обслуживания и проблем, связанных с надежностью. Другие существующие цельные камеры, основанные на стеклянной или керамической трубке либо с непрерывным проводящим корпусом, либо с внутренним непрерывным проводящим покрытием, имеют неоднородное и/или нестабильное сопротивление, которое может негативно влиять на качество детектирования.[0002] Ion mobility spectrometry refers to an analytical technique that can be used to separate and identify materials of ionized material, such as molecules and atoms. Ionized material can be identified in the gas phase based on mobility in a buffer carrier gas subjected to an electric field. Thus, an ion mobility spectrometer (IMS) can detect material from a sample of interest by ionizing the material and measuring the time it takes for the generated ions to reach the detector. For example, an IMS detector uses an ion transport chamber in which ionized materials are carried by an electric field from entering the chamber to exiting the chamber. The time of flight of an ion is related to its mobility, which is related to the mass and geometry of the material that has been ionized. The output of an IMS detector can be visualized as a spectrum of peak height versus drift time. In some cases, IMS detection is carried out at an elevated temperature (for example, above one hundred degrees Celsius (+ 100°C)). In other cases, IMS detection can be performed without heating. IMS detection can be used for military and security purposes, such as detecting drugs, explosives, and the like. IMS detection can also be used in laboratory analytical applications, and in conjunction with complementary detection methods such as mass spectrometry, liquid chromatography, and the like. Multi-sector material transfer chambers often suffer from limitations, including high cost, complex assembly, frequent and cumbersome maintenance, and reliability issues. Other existing one-piece chambers based on glass or ceramic tubes, either with a continuous conductive body or with an internal continuous conductive coating, have non-uniform and/or unstable resistance, which can adversely affect the quality of detection.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[0003] Описан узел детектирования ионов, который содержит камеру переноса заряженного материала (например, используемую для областей ионизации/реакции и/или дрейфа), приемный узел и коллекторный узел. Камера переноса заряженного материала выполнена по существу из непроводящего материала и/или полупроводящего материала. Структурированная резистивная дорожка нанесена на одну или несколько внутренних поверхностей или внешних поверхностей камеры переноса заряженного материала. Структурированная резистивная дорожка выполнена соединенной с источником электрической энергии. Приемный узел и коллекторный узел находятся в проточном сообщении с камерой переноса заряженного материала. Приемный узел содержит впускное отверстие для приема образца, область реакции для ионизации образца, и затвор для управления ведением ионизированного образца в камеру переноса заряженного материала. Коллекторный узел содержит коллекторную пластину для сбора ионизированного образца после того, как ионизированный образец прошел через камеру переноса заряженного материала.[0003] An ion detection assembly is described that includes a charged material transfer chamber (eg, used for ionization/reaction and/or drift regions), a receiving assembly, and a collector assembly. The charged material transfer chamber is made of a substantially non-conductive material and/or a semi-conductive material. The structured resistive track is applied to one or more inner surfaces or outer surfaces of the charged material transfer chamber. The structured resistive track is connected to a source of electrical energy. The receiving unit and the collector unit are in fluid communication with the charged material transfer chamber. The receiving unit includes an inlet for receiving a sample, a reaction area for ionizing the sample, and a shutter for controlling the introduction of the ionized sample into the charged material transfer chamber. The collector assembly includes a collector plate for collecting the ionized sample after the ionized sample has passed through the charged material transfer chamber.

[0004] Раздел «Сущность изобретения» представлен для введения выбора концепций в упрощенной форме, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании. Сущность изобретения не предназначена для определения ключевых или существенных признаков заявленного объекта изобретения, и также не предназначена для использования в качестве помощи в определении объема заявленного объекта изобретения.[0004] The Summary section is provided to introduce a selection of concepts in a simplified form, which are further described below in the Detailed Description. The Summary is not intended to define key or essential features of the claimed subject matter, nor is it intended to be used as an aid in determining the scope of the claimed subject matter.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0005] Подробное описание дано со ссылкой на прилагаемые чертежи. Использование одного и того же номера позиций в различных случаях в описании и на чертежах может указывать на подобные или идентичные элементы.[0005] A detailed description is given with reference to the accompanying drawings. The use of the same reference number on different occasions in the description and drawings may indicate similar or identical elements.

[0006] Фиг.1 изображает схематическую иллюстрацию IMS-системы, которая содержит дрейфовую камеру со структурированной резистивной дорожкой, нанесенной на внутреннюю поверхность дрейфовой камеры, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения.[0006] FIG. 1 is a schematic illustration of an IMS system that includes a drift chamber with a structured resistive track applied to the inner surface of the drift chamber, in accordance with an exemplary embodiment of the invention.

[0007] Фиг.2 изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий дрейфовую камеру со структурированной резистивной дорожкой, нанесенной на внутреннюю поверхность дрейфовой камеры, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения.[0007] FIG. 2 is a perspective partial sectional view illustrating a drift chamber with a structured resistive track applied to the inner surface of the drift chamber, in accordance with an exemplary embodiment of the invention.

[0008] Фиг.3 изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий дрейфовую камеру со спиральной резистивной дорожкой, нанесенной на внутреннюю поверхность дрейфовой камеры, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, причем части дрейфовой камеры показаны пунктиром, чтобы проиллюстрировать спиральный характер резистивной дорожки.[0008] FIG. 3 is a perspective partial sectional view illustrating a drift chamber with a helical resistive track applied to the interior surface of the drift chamber, in accordance with an exemplary embodiment of the invention, with portions of the drift chamber shown in dotted lines to illustrate the helical nature of the resistive track. .

[0009] Фиг. изображает схематическое изображение структуры для резистивной дорожки, нанесенной на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, такой как дрейфовая камера, показанная на Фиг.2, причем резистивная дорожка содержит несколько витков на более чем двести семьдесят градусов (270°), ориентированных по меньшей мере по существу перпендикулярно продольной оси камеры переноса заряженного материала, и причем смежные витки резистивной дорожки соединены друг с другом последовательно посредством перемычек, осажденных на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения.[0009] FIG. depicts a schematic representation of the structure for a resistive track deposited on the inner surface of a charged material transfer chamber, such as the drift chamber shown in FIG. substantially perpendicular to the longitudinal axis of the charged material transfer chamber, and wherein adjacent turns of the resistive track are connected to each other in series by bridges deposited on the inner surface of the charged material transfer chamber, in accordance with an exemplary embodiment of the invention.

[0010] Фиг.5 изображает схематическое изображение структуры для резистивной дорожки, нанесенной на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, такой как дрейфовая камера, показанная на Фиг.2, причем резистивная дорожка содержит несколько витков меньше чем на двести семьдесят градусов (270°), ориентированных по меньшей мере по существу перпендикулярно продольной оси камеры переноса заряженного материала, и причем смежные витки резистивной дорожки соединены друг с другом последовательно посредством перемычек, осажденных на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения.[0010] Figure 5 is a schematic diagram of a structure for a resistive a track deposited on the inner surface of a charged material transfer chamber, such as the drift chamber shown in FIG. of the charged material, and moreover, adjacent turns of the resistive track are connected to each other in series by jumpers deposited on the inner surface of the charged material transfer chamber, in accordance with an exemplary embodiment of the invention.

[0011] Фиг.6 изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий камеру переноса заряженного материала со структурированной резистивной дорожкой, нанесенной на внешнюю поверхность камеры переноса заряженного материала и/или со структурированной резистивной дорожкой, нанесенной на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения.[0011] FIG. 6 is a perspective partial sectional view illustrating a charged material transfer chamber with a structured resistive track applied to the outer surface of the charged material transfer chamber and/or with a structured resistive track applied to the inside surface of the charged material transfer chamber, in in accordance with an exemplary embodiment of the invention.

[0012] Фиг.7 изображает блок-схему, иллюстрирующую способ изготовления камеры переноса заряженного материала со структурированной резистивной дорожкой, нанесенной на внутреннюю поверхность и/или на внешнюю поверхность камеры переноса заряженного материала, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения.[0012] FIG. 7 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a charged material transfer chamber with a patterned resistive track applied to the inner surface and/or the outer surface of the charged material transfer chamber, in accordance with an exemplary embodiment of the invention.

[0013] Фиг.8 изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий камеру переноса заряженного материала со спиральной резистивной дорожкой, которую наносят на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, при этом подложку продвигают в продольном направлении с первой скоростью, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, и причем часть подложки удалена для иллюстрации спиральной конфигурации резистивной дорожки.[0013] FIG. 8 is a perspective partial sectional view illustrating a charged material transfer chamber with a helical resistive track that is applied to the inside surface of the charged material transfer chamber while the substrate is advanced in the longitudinal direction at a first speed, in accordance with an illustrative embodiment. implementation of the invention, and wherein part of the substrate is removed to illustrate the helical configuration of the resistive track.

[0014] Фиг.9 изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий камеру переноса заряженного материала со спиральной резистивной дорожкой, которую наносят на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, при этом подложку продвигают в продольном направлении со второй скоростью, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, причем часть подложки удалена для иллюстрации спиральной конфигурации резистивной дорожки.[0014] FIG. 9 is a partial sectional perspective view illustrating a charged material transfer chamber with a helical resistive track being applied to the inside surface of the charged material transfer chamber while the substrate is advanced in the longitudinal direction at a second speed, in accordance with the exemplary embodiment. embodiment of the invention, with part of the substrate removed to illustrate the helical configuration of the resistive track.

[0015] Фиг.10 изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий камеру переноса заряженного материала с несколькими спиральными резистивными дорожками, осажденными на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, и причем часть подложки удалена для иллюстрации спиральной конфигурации резистивных дорожек.[0015] FIG. 10 is a perspective partial sectional view illustrating a charged material transfer chamber with multiple helical resistive tracks deposited on the inside surface of the charged material transfer chamber, in accordance with an exemplary embodiment of the invention, with a portion of the substrate removed to illustrate the helical resistive track configurations.

[0016] Фиг.11А изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий камеру переноса заряженного материала с несколькими структурированными резистивными дорожками, осажденными на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, и причем часть подложки удалена для иллюстрации структур резистивных дорожек.[0016] FIG. 11A is a partial sectional perspective view illustrating a charged material transfer chamber with multiple patterned resistive tracks deposited on the inside surface of the charged material transfer chamber, in accordance with an exemplary embodiment of the invention, with a portion of the substrate removed to illustrate the structures. resistive tracks.

[0017] Фиг.11В изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий камеру переноса заряженного материала с несколькими структурированными резистивными дорожками, осажденными в продольном направлении на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, и причем часть подложки удалена для иллюстрации структур резистивных дорожек.[0017] FIG. 11B is a perspective partial sectional view illustrating a charged material transfer chamber with multiple patterned resistive tracks longitudinally deposited on the inside surface of the charged material transfer chamber, in accordance with an exemplary embodiment of the invention, with a portion of the substrate removed. to illustrate the structures of resistive tracks.

[0018] Фиг.12 изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий камеру переноса заряженного материала со структурированной резистивной дорожкой, которую наносят на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, при этом подложку продвигают в продольном направлении с двумя разными скоростями, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, и причем часть подложки удалена для иллюстрации структуры резистивной дорожки.[0018] FIG. 12 is a partial sectional perspective view illustrating a charged material transfer chamber with a patterned resistive track being applied to the inside surface of the charged material transfer chamber while the substrate is advanced in the longitudinal direction at two different speeds, in accordance with the illustrative embodiment of the invention, and moreover, part of the substrate is removed to illustrate the structure of the resistive track.

[0019] Фиг.13А изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий камеру переноса заряженного материала со структурированной резистивной дорожкой, которую наносят на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, при этом подложку продвигают в продольном направлении с двумя разными скоростями, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, и причем часть подложки удалена для иллюстрации структуры резистивной дорожки.[0019] FIG. 13A is a partial sectional perspective view illustrating a charged material transfer chamber with a patterned resistive track being applied to the inside surface of the charged material transfer chamber while the substrate is advanced in the longitudinal direction at two different speeds, in accordance with the illustrative embodiment of the invention, and moreover, part of the substrate is removed to illustrate the structure of the resistive track.

[0020] Фиг.13B изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий камеру переноса заряженного материала со структурированной резистивной дорожкой, которую наносят на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, при этом подложку продвигают в продольном направлении с двумя разными скоростями, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, и причем часть подложки удалена для иллюстрации структуры резистивной дорожки.[0020] FIG. 13B is a partial sectional perspective view illustrating a charged material transfer chamber with a patterned resistive track being applied to the inside surface of the charged material transfer chamber while the substrate is advanced in the longitudinal direction at two different speeds, in accordance with the illustrative embodiment of the invention, and moreover, part of the substrate is removed to illustrate the structure of the resistive track.

[0021] Фиг.14A изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий камеру переноса заряженного материала со структурированной резистивной дорожкой, которую наносят на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, при этом подложку продвигают в продольном направлении с двумя разными скоростями, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, и причем часть подложки удалена для иллюстрации структуры резистивной дорожки.[0021] FIG. 14A is a partial sectional perspective view illustrating a charge material transfer chamber with a patterned resistive track being applied to the inside surface of the charge material transfer chamber while the substrate is advanced in the longitudinal direction at two different speeds, in accordance with the illustrative embodiment of the invention, and moreover, part of the substrate is removed to illustrate the structure of the resistive track.

[0022] Фиг.14В изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий камеру переноса заряженного материала со структурированной резистивной дорожкой, которую наносят на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала при этом подложку продвигают в продольном направлении с двумя разными скоростями, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, и причем часть подложки удалена для иллюстрации структуры резистивной дорожки.[0022] FIG. 14B is a partially sectional perspective view illustrating a charge material transfer chamber with a structured resistive track being applied to the inside surface of the charge material transfer chamber while the substrate is advanced in the longitudinal direction at two different speeds, in accordance with the exemplary embodiment. implementation of the invention, and moreover, part of the substrate is removed to illustrate the structure of the resistive track.

[0023] Фиг.15A изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий камеру переноса заряженного материала со вторичной спиральной резистивной дорожкой, нанесенной на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, причем вторичная спиральная резистивная дорожка нанесена на первичное резистивное покрытие, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, при этом часть подложки удалена для иллюстрации структуры резистивной дорожки.[0023] FIG. 15A is a partial sectional perspective view illustrating a charged material transfer chamber with a secondary helical resistive track deposited on the inside surface of the charged material transfer chamber, wherein the secondary helical resistive track is deposited on the primary resistive coating, in accordance with the exemplary embodiment. implementation of the invention, with part of the substrate removed to illustrate the structure of the resistive track.

[0024] Фиг.15В изображает вид с торца в разрезе камеры переноса заряженного материала, изображенной на Фиг.15А.[0024] FIG. 15B is a sectional end view of the charged material transfer chamber of FIG. 15A.

[0025] Фиг.16 изображает частичный вид в аксонометрии, иллюстрирующий камеру переноса заряженного материала с структурированной резистивной дорожкой, нанесенной на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, причем часть подложки удалена для иллюстрации структуры резистивной дорожки.[0025] FIG. 16 is a partial perspective view illustrating a charged material transfer chamber with a patterned resistive track applied to the inside surface of the charged material transfer chamber, in accordance with an exemplary embodiment of the invention, with a portion of the substrate removed to illustrate the structure of the resistive track.

[0026] Фиг.17 изображает вид в частичном разрезе в аксонометрии, иллюстрирующий камеру переноса заряженного материала с рядом концентрических резистивных дорожек, нанесенных на внутреннюю поверхность камеры переноса заряженного материала и соединенных продольной резистивной дорожкой, причем продольная резистивная дорожка находится в электрическом контакте с противоположными концами камеры переноса заряженного материала, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, и причем часть подложки удалена для иллюстрации структур резистивных дорожек.[0026] Fig. 17 is a partial sectional perspective view illustrating a charged material transfer chamber with a number of concentric resistive tracks deposited on the inner surface of the charged material transfer chamber and connected by a longitudinal resistive track, the longitudinal resistive track being in electrical contact with opposite ends. a charged material transfer chamber, in accordance with an exemplary embodiment of the invention, and wherein a portion of the substrate has been removed to illustrate resistive track structures.

[0027] Фиг.18 изображает вид в аксонометрии камеры переноса заряженного материала, изображенной на Фиг.17.[0027] Fig. 18 is a perspective view of the charged material transfer chamber shown in Fig. 17.

[0028] Фиг.19 изображает вид сбоку в разрезе камеры переноса заряженного материала, изображенной на Фиг.17.[0028] FIG. 19 is a sectional side view of the charged material transfer chamber of FIG. 17. FIG.

[0029] Фиг.20 изображает схематический вид нескольких резистивных дорожек, соединенных продольной резистивной дорожкой, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения изобретения, дополнительно иллюстрирующий сопротивления нескольких резистивных дорожек и продольной резистивной дорожки.[0029] FIG. 20 is a schematic view of multiple resistive tracks connected by a longitudinal resistive track, in accordance with an illustrative embodiment of the invention, further illustrating the resistances of the multiple resistive tracks and the longitudinal resistive track.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

[0030] Фиг.1 изображает спектрометрическую систему, такую как Спектрометр на Основе Анализа Подвижности Ионов (IMS) 100. Несмотря на то, что в настоящем документе описаны методики IMS-детектирования, следует отметить, что большое количество различных спектрометров могут использовать преимущества конструкций, методик и подходов настоящего изобретения. Настоящее изобретения предназначено охватывать и включать все такие модификации. IMS-системы 100 могут содержать спектрометрическое оборудование, которое использует способы детектирования без нагрева (например, при температуре окружающей среды (или комнатной температуре)). Например, IMS-система 100 может быть выполнена в виде легкого детектора наличия взрывчатых веществ. Тем не менее, следует отметить, что детектор наличия взрывчатых веществ приведен исключительно в виде примера и не предназначен ограничивать настоящее изобретение. Таким образом, методики, приведенные в настоящем изобретении, могут быть использованы с другими спектрометрическими конфигурациями. Например, IMS-система 100 может быть выполнена в виде химического детектора. Кроме того, в других вариантах выполнения IMS-система 100 может использовать методы детектирования с нагревом. Например, IMS-система 100 может быть выполнена в виде слегка нагреваемого детектора, полностью нагреваемого детектора, и так далее. IMS-система 100 может содержать детекторное устройство, например, детектор 102 проб, имеющий порт для приема проб для введения материала (например, частиц) представляющей интерес пробы в реакционную область/камеру. Например, детектор 102 проб может иметь впускное отверстие 104, где предназначенный для отбора воздух поступает в детектор 102 проб.[0030] FIG. 1 depicts a spectrometric system such as the Ion Mobility Analysis Spectrometer (IMS) 100. Although IMS detection techniques are described herein, it should be noted that a large number of different spectrometers can take advantage of designs that techniques and approaches of the present invention. The present invention is intended to cover and include all such modifications. IMS systems 100 may include spectrometric equipment that uses non-heated (eg, ambient (or room) temperature) detection techniques. For example, the IMS system 100 may be implemented as a lightweight explosives detector. However, it should be noted that the explosives detector is by way of example only and is not intended to limit the present invention. Thus, the techniques described in the present invention can be used with other spectrometric configurations. For example, the IMS system 100 may be implemented as a chemical detector. In addition, in other embodiments, the IMS system 100 may use heat detection techniques. For example, the IMS system 100 may be a slightly heated detector, a fully heated detector, and so on. The IMS system 100 may include a detector device, such as a sample detector 102, having a sample receiving port for introducing material (eg, particles) of the sample of interest into the reaction area/chamber. For example, the sample detector 102 may have an inlet 104 where air to be sampled enters the sample detector 102.

[0031] В некоторых реализациях детектор 102 проб может иметь другое устройство, например газовый хроматограф (не показан), подсоединенный последовательно к впускному отверстию 104. Например, IMS-система 100 может быть выполнена для газовой хроматографии-спектрометрии подвижности ионов (GC-IMS), причем детектор 102 проб соединен с газовым хроматографом (GC) для общего введения пробы (например, когда капиллярная колонна GC соединена с детектором 102 проб, причем молекулы ионизируются, когда они поступают из GC). Тем не менее, газовый хроматограф приведен здесь исключительно в виде примера и не предназначен ограничивать настоящее изобретение. Таким образом, детектор 102 проб может быть использован с другими устройствами детектирования, включая, но не обязательно ограничиваясь следующими: жидкостная хроматография высокого давления (ЖХВД), спектрометрия на основе анализа подвижности ионов - масс-спектрометрия (IMS-MS) (например, с квадрупольными, времяпролетными и/или на основе преобразования Фурье методиками циклотронного резонанса), жидкостная хроматография - спектрометрия на основе анализа подвижности ионов - масс-спектрометрия (LC-MS-IMS), и так далее.[0031] In some implementations, sample detector 102 may have another device such as a gas chromatograph (not shown) connected in series to inlet 104. For example, IMS system 100 may be configured for gas chromatography-ion mobility spectrometry (GC-IMS) , wherein the sample detector 102 is connected to a gas chromatograph (GC) for general sample injection (eg, when a GC capillary column is connected to the sample detector 102, the molecules being ionized as they come from the GC). However, the gas chromatograph is provided here by way of example only and is not intended to limit the present invention. Thus, the sample detector 102 can be used with other detection devices, including but not necessarily limited to the following: high pressure liquid chromatography (HPLC), ion mobility spectrometry-mass spectrometry (IMS-MS) (for example, with quadrupole , time-of-flight and/or Fourier transform based cyclotron resonance techniques), liquid chromatography - ion mobility analysis spectrometry - mass spectrometry (LC-MS-IMS), and so on.

[0032 Как показано на Фиг.2, впускное отверстие 104 ограничено узлом 106 детектирования ионов. Узел 106 детектирования ионов содержит приемный узел 108, реакционную/ионизационную камеру (например, реакционную камеру 132), затвор 134, дрейфовую камеру (например, дрейфовую трубку 110), и коллекторный узел 112. Дрейфовая трубка 110 и/или реакционная камера 132 содержит камеру (например, трубку 114), имеющую одну или несколько стенок, выполненных по существу из непроводящего (например, изолирующего) материала, включающего, но не обязательно ограниченного этим: керамический материал (например, каолинит, оксид алюминия, кристаллический оксид, нитрид, карбид, карбид кремния, карбид вольфрама и так далее), стекло, фарфор, полимерный и/или композитный материал. Тем не менее, эти материалы приведены исключительно в виде примера и не предназначены ограничивать настоящее изобретение. Таким образом, в других вариантах выполнения трубка 114 может быть выполнена из других материалов. Например, трубка 114 изготовлена из полупроводникового материала, который может обеспечивать более однородное электрическое поле внутри трубки 114 при использовании вместе со структурированной резистивной дорожкой, нанесенной на внутреннюю сторону трубки 114 (например, по отношению к трубке, изготовленной из изолирующего материала). В вариантах выполнения изобретения как дрейфовая камера, так и реакционная/ионизационная камера выполнены в виде камеры переноса заряженного материала, содержащей трубку 114, как описано в настоящем документе. Например, в некоторых вариантах выполнения дрейфовая трубка 110 содержит трубку 114. В других вариантах выполнения реакционная камера 132 содержит трубку 114. В других вариантах выполнения как дрейфовая трубка 110, так и реакционная камера 132 содержат трубку 114 (например, каждая из них содержит отдельную трубку 114, обе используют одну и ту же трубку 114, каждая из них использует часть одной и той же трубки 114, и так далее). Тем не менее, следует отметить, что дрейфовые камеры и реакционные/ионизационные камеры приведены исключительно в виде примера и не предназначены ограничивать настоящее изобретение. В других вариантах выполнения камера переноса заряженного материала, содержащая трубку 114, выполнена по-другому.[0032 As shown in Fig.2, the inlet 104 is limited by the node 106 detection of ions. The ion detection assembly 106 includes a receiving assembly 108, a reaction/ionization chamber (e.g., reaction chamber 132), a shutter 134, a drift chamber (e.g., drift tube 110), and a collector assembly 112. The drift tube 110 and/or reaction chamber 132 includes a chamber (e.g., tube 114) having one or more walls made of a substantially non-conductive (e.g., insulating) material, including, but not necessarily limited to: ceramic material (e.g., kaolinite, alumina, crystalline oxide, nitride, carbide, silicon carbide, tungsten carbide, etc.), glass, porcelain, resin and/or composite material. However, these materials are provided by way of example only and are not intended to limit the present invention. Thus, in other embodiments, tube 114 may be made from other materials. For example, tube 114 is made from a semiconductor material that can provide a more uniform electric field within tube 114 when used in conjunction with a patterned resistive track applied to the inside of tube 114 (eg, with respect to a tube made from an insulating material). In embodiments of the invention, both the drift chamber and the reaction/ionization chamber are configured as a charged material transfer chamber containing tube 114 as described herein. For example, in some embodiments, drift tube 110 includes tube 114. In other embodiments, reaction chamber 132 includes tube 114. In other embodiments, both drift tube 110 and reaction chamber 132 include tube 114 (for example, each contains a separate tube 114 both use the same tube 114, each use part of the same tube 114, and so on). Nonetheless, it should be noted that drift chambers and reaction/ionization chambers are provided by way of example only and are not intended to limit the present invention. In other embodiments, the charged material transfer chamber including tube 114 is configured differently.

[0033] Трубка 114 имеет внутреннюю поверхность 161 и внешнюю поверхность 181. Любой или оба конца трубки 114 и/или один или несколько дрейфовых сегментов трубки 114 открыты и обеспечивают возможность прохождения материала (например, пара, частиц и т.п.) через трубку 114. Структурированная резистивная дорожка 120 нанесена на внутреннюю поверхность 116 и/или внешнюю поверхность 118 трубки 114. Например, резистивная дорожка 120 отпечатана на внутреннюю поверхность 116 трубки 114 и/или внешнюю поверхность 118 трубки 114 с помощью проводящих чернил, проводящей пасты, вакуумным осаждением, электролитическим осаждением, химической обработкой, и тому подобным. В некоторых случаях дрейфовая трубка 110 содержит более одной структурированной резистивной дорожки, например, первую резистивную дорожку 120, отпечатанную на внутренней поверхности 116 трубки 114, и вторую резистивную дорожку 120, отпечатанную на внешней поверхности 118 трубки 114. Структурированная резистивная дорожка обеспечивает электропроводность вдоль трубки 114, в том числе электропроводность на поверхности трубки 114 (например, структурированная резистивная дорожка, нанесенная вдоль внутренней поверхности 161 и/или внешней поверхности 118 трубки 114). Структурированная резистивная дорожка может быть отпечатана в различных областях узла 106 детектирования ионов, включая, но не обязательно ограничиваясь этим: в области впускного отверстия, в реакционной области и тому подобное.[0033] Tube 114 has an inner surface 161 and an outer surface 181. Either or both ends of tube 114 and/or one or more drift segments of tube 114 are open to allow material (eg, vapor, particles, etc.) to pass through the tube 114. Patterned resistive track 120 is applied to inner surface 116 and/or outer surface 118 of tube 114. For example, resistive track 120 is printed onto inner surface 116 of tube 114 and/or outer surface 118 of tube 114 using conductive ink, conductive paste, vacuum deposition , electrolytic deposition, chemical processing, and the like. In some cases, drift tube 110 includes more than one patterned resistive track, such as a first resistive track 120 printed on the inner surface 116 of tube 114 and a second resistive track 120 printed on the outer surface 118 of tube 114. The patterned resistive track provides electrical conductivity along the tube 114 , including electrical conductivity on the surface of the tube 114 (for example, a patterned resistive track deposited along the inner surface 161 and/or the outer surface 118 of the tube 114). The patterned resistive track may be printed in various areas of the ion detection unit 106, including, but not necessarily limited to, the inlet region, the reaction region, and the like.

[0034] Как описано в настоящем документе, резистивные дорожки 120 обеспечивают небольшие активные внутренние площади поверхности (например, по отношению к типичной составной дрейфовой трубке). Кроме того, поверхность трубки 114, на которой расположена одна или несколько резистивных дорожек 120, по меньшей мере по существу свободна от зазоров и/или полостей, в которых могут накапливаться загрязнения, которые, в противном случае, могут выступать и/или усложнять техническое обслуживание трубки 114, такое как циклы очистки и тому подобное. Резистивные дорожки 120 могут обеспечивать непрерывную, последовательную и/или по существу однородную температуру и/или электрическое поле вдоль длины трубки 114. В вариантах выполнения изобретения геометрия резистивной дорожки 120 обеспечивает более высокое полное сопротивление (например, как применяется с высоковольтными источниками питания) с проводящим материалом дорожки, который имеет сравнительно меньшее удельное сопротивление и может обеспечить лучшую стабильность поверхностного сопротивления в течение долгого времени. Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, конфигурации, описанные в настоящем документе, могут уменьшить и/или свести к минимуму электрические поля в направлении, обычно перпендикулярном продольной оси трубки 114, одновременно уменьшая и/или сводя к минимуму проникновение внешних электрических полей внутрь трубки 114.[0034] As described herein, resistive tracks 120 provide small active internal surface areas (eg, relative to a typical stacked drift tube). In addition, the surface of the tube 114, on which one or more resistive lanes 120 is at least substantially free of gaps and/or cavities in which contaminants may accumulate, which may otherwise protrude and/or complicate maintenance of tube 114, such as cleaning cycles and the like. Resistive tracks 120 may provide a continuous, consistent, and/or substantially uniform temperature and/or electric field along the length of tube 114. a track material that has a comparatively lower resistivity and can provide better surface resistance stability over time. In addition, in accordance with the present invention, the configurations described herein can reduce and/or minimize electric fields in a direction generally perpendicular to the longitudinal axis of the tube 114, while reducing and/or minimizing the penetration of external electric fields into the interior of the tube. 114.

[0035] Как показано, дрейфовая трубка 110 может представлять собой цельную конструкцию, которая может обеспечивать более высокую надежность, чем, например, типичная конфигурация составной дрейфовой трубки. Кроме того, дрейфовая трубка 110 не обязательно нуждается во внешнем корпусе, потенциально снижая, тем самым, затраты, связанные с производством и/или техническим обслуживанием, например, системы 100. В иллюстративной реализации дрейфовая трубка 110 не обязательно нуждается во внешнем нагревательном элементе. Например, нагревательный элемент (например, одна или несколько резистивных дорожек 120) может быть нанесен на трубку 114 (например, осажден на внешней поверхности 118 трубки 114) и устанавливать управляемую (например, с подогревом) температуру трубки. Такие конфигурации могут дополнительно снизить стоимость и/или сложность изготовления системы 100, как описано в настоящем документе. В некоторых вариантах выполнения резистивная дорожка 120, нанесенная на наружную поверхность 118 трубки 114, выполнена с возможностью создания аналогичного электрического потенциала, что и резистивная дорожка 120, осажденная на внутреннюю поверхность 116 трубки 114 (например, чтобы обеспечивать улучшенную однородность электрического поля внутри трубки 114).[0035] As shown, drift tube 110 may be of a one-piece design, which may provide higher reliability than, for example, a typical stacked drift tube configuration. In addition, drift tube 110 does not necessarily need an external housing, thereby potentially reducing costs associated with manufacturing and/or maintenance of, for example, system 100. In an exemplary implementation, drift tube 110 does not necessarily need an external heating element. For example, a heating element (eg, one or more resistive tracks 120) may be applied to tube 114 (eg, deposited on outer surface 118 of tube 114) and set a controlled (eg, heated) tube temperature. Such configurations can further reduce the cost and/or complexity of manufacturing system 100 as described herein. In some embodiments, the resistive track 120 deposited on the outer surface 118 of the tube 114 is configured to create a similar electrical potential as the resistive track 120 deposited on the inner surface 116 of the tube 114 (for example, to provide improved electric field uniformity within the tube 114) .

[0036] Как показано на Фиг.3, резистивная дорожка 120 может быть выполнена в виде спиральной резистивной дорожки с несколькими витками, нанесенными рядом друг с другом на внутренней поверхности 116 трубки 114. Как используется в настоящем документе, термин «виток» связан с частичным или полным движением по окружности сегмента структурированной резистивной дорожки, относительно внутренней поверхности 116 трубки 114 и/или внешней поверхности 118 трубки 114. В некоторых реализациях виток может быть ориентирован под углом от перпендикулярного направления, определенного относительно продольной оси 126 трубки 114 (например, в случае спиральных резистивных дорожек 120, показанных на Фиг.3 и 6). Кроме того, виток может быть ориентирован в целом (например, по меньшей мере по существу) перпендикулярно продольной оси 126 трубки 114. Например, как показано на Фиг.4 и 5, резистивные дорожки 120 могут быть выполнены с несколькими витками, нанесенными рядом друг с другом на внутренней поверхности 116 трубки 114, причем один или несколько витков ориентированы по меньшей мере по существу перпендикулярно продольной оси 126 трубки 114. Виток может быть связан с полным движением по окружности сегмента структурированной резистивной дорожки относительно внутренней поверхности 116 трубки 114 (например, как показано на Фиг.3) и/или наружной поверхности 118 трубки 114 (например, как показано на Фиг.6). Виток также может быть связан с частичным движением по окружности сегмента структурированной резистивной дорожки относительно внутренней поверхности 116 трубки 114 (например, как показано на Фиг.4 с витками, проходящими более чем на двести семьдесят градусов (270°), но меньше чем на триста шестьдесят градусов (360°), а на Фиг.5 с витками, проходящими менее чем на двести семьдесят градусов (270°)).[0036] As shown in Fig. 3, the resistive track 120 may be in the form of a helical resistive track with multiple turns deposited side by side on the inner surface 116 of tube 114. inner surface 116 of tube 114 and/or outer surface 118 of tube 114. In some implementations, the coil may be oriented at an angle from a perpendicular direction defined with respect to the longitudinal axis 126 of tube 114 (for example, in the case of the helical resistive tracks 120 shown in FIG. 3 and 6). In addition, the coil may be oriented as a whole (for example, at least essentially) perpendicular to the longitudinal axis 126 of the tube 114. the other on the inner surface 116 of the tube 114, with one or more turns oriented at least essentially perpendicular to the longitudinal axis 126 of the tube 114. The coil may be associated with a complete circumferential movement of the segment of the structured resistive track relative to the inner surface 116 of the tube 114 (for example, as shown in Fig.3) and/or the outer surface 118 of the tube 114 (for example, as shown in Fig.6). The coil can also be associated with a partial circumferential motion of a segment of the patterned resistive track relative to the inner surface 116 of the tube 114 (for example, as shown in FIG. 4 with coils extending more than two hundred and seventy degrees (270 degrees (360°), and in Fig.5 with turns passing less than two hundred and seventy degrees (270°)).

[0037] В вариантах выполнения изобретения число витков может меняться (например, в зависимости от геометрии конкретной камеры, требований рабочего напряжения, требуемой равномерности генерируемого электрического поля, и т.п.). Например, зазор между смежными витками резистивной дорожки 120 может быть ограничен напряжением пробоя. Кроме того, ширина резистивной дорожки 120 может быть определена на основании угла между резистивной дорожкой 120 и продольной осью 126 трубки 114. Например, резистивная дорожка 120 с большей шириной может иметь больший угол между резистивной дорожкой 120 и продольной осью 126, и может создавать большее отклонение траекторий материала. Таким образом, зазоры между витками / кольцами или их перекрывающимися группами могут быть выбраны на основе минимального расстояния, чтобы уверенно выдерживать рабочее напряжение, а ширины витков / колец или их перекрывающихся групп могут быть выбраны на основании максимальной ширины, способной поддерживать по существу перпендикулярность витков / колец или их перекрывающихся групп относительно оси камеры. В одной конфигурации резистивная дорожка 120 может содержать восемнадцать (18) витков. В другой конфигурации резистивная дорожка 120 может содержать тридцать шесть (36) витков. В еще одной конфигурации резистивная дорожка 120 может содержать семьдесят два (72) витка. Тем не менее, эти конфигурации проиллюстрированы исключительно в виде примера и не предназначены ограничивать настоящее изобретение. Таким образом, в других конфигурациях резистивная дорожка 120 может содержать меньше, чем восемнадцать (18) витков, от восемнадцати (18) до тридцати шести (36) витков, от тридцати шести (36) витков до семидесяти двух (72) витков, больше семидесяти двух (72) витков, и так далее.[0037] In embodiments of the invention, the number of turns may vary (eg, depending on the geometry of the particular chamber, operating voltage requirements, desired uniformity of the generated electric field, etc.). For example, the gap between adjacent turns of resistive track 120 may be limited by the breakdown voltage. In addition, the width of the resistive track 120 may be determined based on the angle between the resistive track 120 and the longitudinal axis 126 of the tube 114. For example, a larger width resistive track 120 may have a larger angle between the resistive track 120 and the longitudinal axis 126, and may create a larger deflection. material paths. Thus, the gaps between the turns/rings or their overlapping groups can be selected based on the minimum distance to safely withstand the operating stress, and the widths of the turns/rings or their overlapping groups can be selected based on the maximum width capable of maintaining substantially perpendicularity of the turns/ rings or their overlapping groups relative to the camera axis. In one configuration, the resistive track 120 may comprise eighteen (18) turns. In another configuration, the resistive track 120 may contain thirty-six (36) turns. In yet another configuration, the resistive track 120 may comprise seventy-two (72) turns. However, these configurations are illustrated by way of example only and are not intended to limit the present invention. Thus, in other configurations, the resistive track 120 may comprise fewer than eighteen (18) turns, eighteen (18) to thirty-six (36) turns, thirty-six (36) turns to seventy-two (72) turns, more than seventy two (72) turns, and so on.

[0038] В некоторых реализациях каждый виток структурированной резистивной дорожки электрически последовательно соединен с соседним витком. Например, как показано на Фиг.3, смежные витки спиральной резистивной дорожки 120 соединены друг с другом на внутренней поверхности 116 трубки 114. Со ссылкой на Фиг.4 и 5, соседние витки резистивной дорожки 120 также могут быть соединены вместе с помощью одной или нескольких перемычек 128. Как показано на Фиг.4 и 5, соседние витки резистивной дорожки 120 могут быть соединены вместе с помощью перемычек 128, осажденных на внутреннюю поверхность 116 трубки 114.[0038] In some implementations, each turn of the structured resistive track is electrically connected in series with an adjacent turn. For example, as shown in FIG. 3, adjacent turns of helical resistive track 120 are connected to each other at inner surface 116 of tube 114. With reference to FIGS. 4 and 5, adjacent turns of resistive track 120 may also be connected together by one or more jumpers 128. As shown in Figures 4 and 5, adjacent turns of resistive track 120 may be connected together by jumpers 128 deposited on inner surface 116 of tube 114.

[0039] Со ссылкой в целом на Фиг.8 - 15В, чтобы нанести различные структуры резистивной дорожки на внутренние и/или внешние поверхности непроводящей или полупроводящей трубки, может быть использован инструмент для нанесения. В вариантах выполнения изобретения относительное перемещение трубки и инструмента для нанесения может изменяться для создания различных резистивных структур. Например, как показано на Фиг.8, резистивная дорожка 120 из проводящих чернил или пленки нанесена на внутреннюю поверхность 116 и/или внешнюю поверхность 118 трубки 114 путем вращения трубки 114 с контролируемой (например, по меньшей мере по существу постоянной) скоростью, одновременно продвигая трубку 114 в продольном направлении (например, по горизонтали) относительно неподвижного, или по меньшей мере по существу неподвижного инструмента для нанесения, такого как перо 122 для нанесения чернил. Перемещение трубки 114 относительно пера 122 для нанесения чернил создает структуру на внутренней поверхности 116 и/или на внешней поверхности 118 трубки 114.[0039] Referring generally to FIGS. 8-15B, a deposition tool can be used to deposit various resistive track patterns on the inner and/or outer surfaces of a non-conductive or semi-conductive tube. In embodiments of the invention, the relative movement of the tube and application tool can be varied to create different resistive structures. For example, as shown in FIG. 8, a resistive track 120 of conductive ink or film is applied to inner surface 116 and/or outer surface 118 of tube 114 by rotating tube 114 at a controlled (e.g., at least substantially constant) rate while advancing tube 114 in a longitudinal direction (eg, horizontally) relative to a stationary, or at least substantially stationary application tool, such as an ink application pen 122. The movement of the tube 114 relative to the ink pen 122 creates a structure on the inner surface 116 and/or on the outer surface 118 of the tube 114.

[0040] Как описано в настоящем документе, термины, которые относятся к перемещению трубки 114 и/или пера 122 для нанесения чернил, такие как «вращающаяся», «продвигающаяся» и тому подобные, используются для описания относительного перемещения трубки 114 относительно пера 122 для нанесения чернил. Таким образом, в некоторых вариантах выполнения трубка 114 вращается с одновременным продвижением пера 122 для нанесения чернил. В других вариантах выполнения перо 122 для нанесения чернил вращается с одновременным продвижением трубки 114. В других вариантах выполнения как трубка 114, так и перо 122 для нанесения чернил вращается при одновременном продвижении одного или обоих из них. В других вариантах выполнения как трубка 114, так и перо 122 для нанесения чернил продвигаются при одновременном вращении одного или обоих из них. В других вариантах выполнения перо 122 для нанесения чернил вращается и продвигается, тогда как трубка 114 остается неподвижной, или по меньшей мере по существу неподвижной, и так далее.[0040] As described herein, terms that refer to the movement of tube 114 and/or pen 122 for applying ink, such as "rotating", "advancing" and the like, are used to describe the relative movement of tube 114 relative to pen 122 to apply ink. applying ink. Thus, in some embodiments, tube 114 rotates while advancing ink pen 122. In other embodiments, ink pen 122 is rotated while tube 114 is advanced. In other embodiments, both tube 114 and ink pen 122 are rotated while one or both of them are advanced. In other embodiments, both tube 114 and ink pen 122 are advanced while one or both of them are rotated simultaneously. In other embodiments, the ink pen 122 rotates and advances while the tube 114 remains stationary, or at least substantially stationary, and so on.

[0041] Различные скорости и/или последовательности перемещений трубки 114 и/или пера 122 для нанесения чернил используются для создания различных структур на трубке 114. Со ссылкой на Фиг.9, структурированная резистивная дорожка, содержащая непрерывное проводящее покрытие 124, формируется между противоположными концами трубки 114 при вращении трубки 114 с контролируемой скоростью, а продольное перемещение трубки 114 происходит очень медленно, по сравнению с вращательным движением трубки 114. Эта разница в относительных скоростях вращения и продольного перемещения создает плотно намотанную проводящую спираль. В некоторых вариантах выполнения смежные сегменты резистивной дорожки 120 перекрываются, в результате чего на внутренней поверхности 116 и/или на внешней поверхности 118 трубки 114 образуется непрерывное проводящее покрытие 124. Проводящие чернила и/или пленки с достаточно высоким сопротивлением могут быть нанесены в этой конфигурации для достижения заданного полного сопротивления дрейфовой трубки.[0041] Different speeds and/or sequences of movements of the tube 114 and/or pen 122 for applying ink are used to create different patterns on the tube 114. With reference to Fig.9, a patterned resistive track containing a continuous conductive coating 124 is formed between opposite ends tube 114 as tube 114 rotates at a controlled rate, and the longitudinal movement of tube 114 is very slow compared to the rotational movement of tube 114. This difference in the relative speeds of rotation and longitudinal movement creates a tightly wound conductive helix. In some embodiments, adjacent segments of resistive track 120 overlap, resulting in a continuous conductive coating 124 on inner surface 116 and/or outer surface 118 of tube 114. Conductive inks and/or films with sufficiently high resistance can be deposited in this configuration to achieve a given impedance of the drift tube.

[0042] Как показано на Фиг.10, несколько спиральных резистивных дорожек 120 могут быть сформированы на трубке 114 путем переустановки инструмента для нанесения на конце трубки 114 на девяносто градусов (90°), или на другой кратный триста шестидесяти градусам (360°) угол относительно начала координат предшествующей резистивной дорожки 120 на конце трубки 114. Это методика может быть использована, чтобы создавать несколько резистивных дорожек 120 по существу параллельных друг другу. В вариантах выполнения изобретения по существу параллельные резистивные дорожки 120 используются для обеспечения большей симметрии на концах трубки 114 (например, относительно одной единственной резистивной дорожки 120).[0042] As shown in FIG. 10, multiple helical resistive tracks 120 can be formed on tube 114 by repositioning the application tool at the end of tube 114 at ninety degrees (90°), or another multiple of three hundred and sixty degrees (360°) relative to the origin of the preceding resistive track 120 at the end of the tube 114. This technique can be used to create multiple resistive tracks 120 substantially parallel to each other. In embodiments of the invention, substantially parallel resistive tracks 120 are used to provide greater symmetry at the ends of tube 114 (eg, with respect to one single resistive track 120).

[0043] Со ссылкой на Фиг.11А и 11B, между концами трубки 114 может быть выполнено несколько резистивных дорожек 120. Как показано на Фиг.11A, вращение трубки 114 с контролируемой (например, по меньшей мере по существу постоянной) скоростью, с продольным перемещением с относительно более высокой скоростью в первом направлении, создает между противоположными концами трубки 114 слегка изогнутую резистивную дорожку 120. Затем продольное перемещение трубки 114 во втором, противоположном, направлении используется для формирования другой последовательной и слегка параллельной резистивной дорожки 120 между противоположными концами трубки 114. Таким образом между концами трубки 114 наносят ряд в целом параллельных резистивных дорожек 120. В других вариантах выполнения параллельные резистивные дорожки 120 формируются между противоположными концами трубки 114 (например, как показано на Фиг.11В). В вариантах выполнения изобретения эти методики могут быть использованы для получения более надежного электрического соединения между концами трубки 114 (например, по сравнению с одной единственной резистивной дорожкой 120).[0043] Referring to FIGS. 11A and 11B, multiple resistive tracks 120 may be provided between the ends of tube 114. As shown in FIG. moving at a relatively higher speed in the first direction creates a slightly curved resistive track 120 between the opposite ends of the tube 114. Then the longitudinal movement of the tube 114 in the second opposite direction is used to form another sequential and slightly parallel resistive track 120 between the opposite ends of the tube 114. Thus, a series of generally parallel resistive tracks 120 is applied between the ends of tube 114. In other embodiments, parallel resistive tracks 120 are formed between opposite ends of tube 114 (eg, as shown in FIG. 11B). In embodiments of the invention, these techniques can be used to obtain a more reliable electrical connection between the ends of the tube 114 (for example, compared with a single resistive track 120).

[0044] Как показано на Фиг.12, вместе могут быть реализованы различные структуры конфигураций дорожек, такие как структуры дорожек, показанные на Фиг.8 - 11. В этих конфигурациях вращение трубки 114 с контролируемой (например, по меньшей мере по существу постоянной) скоростью с относительно более медленным продольным перемещением в течение первого периода времени дает в результате один виток резистивной дорожки 120. Продольное перемещение трубки 114 также может быть остановлено в течение первого периода времени. За этим перемещением следует продолженное вращение трубки 114 с контролируемой скоростью с относительно более быстрым продольным перемещением для второго (например, меньшего) периода времени, в результате чего формируется одна слегка изогнутая перемычка 128. Вращение трубки 114 также может быть остановлено в течение второго периода времени, в результате чего формируется по существу линейная перемычка 128. Затем вращение трубки 114 с контролируемой скоростью, с продольным перемещением с относительно более медленной скоростью приводит к формированию другого витка резистивной дорожки 120. Опять же, это перемещение сопровождается созданием другой перемычки 128, другим витком резистивной дорожки 120, и так далее. Таким образом, чередование последовательности медленного и/или остановленного и относительно быстрого продольного перемещения трубки 114 приводит к формированию ряда витков резистивной дорожки 120, соединенных друг с другом вдоль продольной оси 126 трубки 114 с помощью перемычек 128. В некоторых вариантах выполнения коаксиальные части резистивных витков резистивной дорожки 120 наносят с помощью других способов, включая, но не обязательно ограничиваясь вакуумным осаждением, перед использованием пера 122 для нанесения чернил для нанесения одного или нескольких перемычек 128 вдоль длины трубки 114 для соединения коаксиальных частей витков и увеличения однородности полного сопротивления поперек трубки 114.[0044] As shown in FIG. 12, various track configuration structures can be implemented together, such as the track structures shown in FIGS. 8-11. In these configurations, the rotation of tube 114 is controlled (e.g., at least substantially constant) speed with a relatively slower longitudinal movement during the first period of time results in one turn of the resistive track 120. The longitudinal movement of the tube 114 can also be stopped during the first period of time. This movement is followed by continued rotation of tube 114 at a controlled rate with relatively faster longitudinal movement for a second (eg, shorter) period of time, resulting in the formation of one slightly curved bridge 128. The rotation of tube 114 can also be stopped during a second period of time, thereby forming a substantially linear bridge 128. Then rotating the tube 114 at a controlled rate, moving longitudinally at a relatively slower speed, results in the formation of another coil of resistive track 120. Again, this movement is accompanied by the creation of another bridge 128, another coil of resistive track. 120, and so on. Thus, alternating between a sequence of slow and/or stopped and relatively fast longitudinal movement of tube 114 results in a series of turns of resistive track 120 connected to each other along the longitudinal axis 126 of tube 114 by jumpers 128. In some embodiments, the coaxial portions of the resistive turns of the resistive the tracks 120 are applied by other methods, including but not necessarily limited to vacuum deposition, before using the ink pen 122 to apply one or more bridges 128 along the length of the tube 114 to connect the coaxial portions of the turns and to increase impedance uniformity across the tube 114.

[0045] Как показано на Фиг.13А и 13В, дополнительные комбинации вышеуказанных подходов могут быть реализованы в виде плотно намотанной структурированной резистивной дорожки, содержащей непрерывное проводящее покрытие 124, нанесенной при сравнительно более медленной продольной скорости, чередующейся с соединительными перемычками 128, нанесенными при сравнительно более высокой продольной скорости. На Фиг.13А изображены две непрерывно покрытые части, соединенные одной проводящей перемычкой 128. На Фиг.13В изображено несколько коротких непрерывно покрытых частей, соединенных несколькими перемычками 128. В некоторых вариантах выполнения, например, для достижения по меньшей мере по существу однородного поля, ширина непрерывно покрытой части и/или ширины зазора между непрерывно покрытой частью выполнены такими, чтобы приблизительно соответствовать конкретной структуре, например структуре, описанной со ссылкой на Фиг.12. В вариантах выполнения изобретения структурированные резистивные дорожки, изображенные на Фиг.13А и 13В, могут быть использованы для создания ступенчатого электрического поля для перемещения ионов, причем каждая перемычка 128 создает перепад в сопротивлении между соседними участками непрерывного проводящего покрытия 124. Например, за счет более высокого сопротивления перемычки 128 между соседними участками непрерывного покрытия относительно непрерывного проводящего покрытия 124 может быть создан перепад напряжения (например, из-за уменьшенной площади поперечного сечения перемычки 128 относительно непрерывного проводящего покрытия 124). Кроме того, структурированные резистивные дорожки могут быть нанесены с помощью резистивных чернил путем доставки под высоким давлением инструментом для нанесения, таким как игла из нержавеющей стали. Перемещением трубки 114 и/или инструмента для нанесения можно управлять с помощью, например, одного или несколько шаговых двигателей.[0045] As shown in FIGS. 13A and 13B, additional combinations of the above approaches can be implemented as a tightly wound patterned resistive track comprising a continuous conductive coating 124 deposited at a relatively slower longitudinal velocity, alternating with connecting bridges 128 deposited at a relatively higher longitudinal speed. FIG. 13A shows two continuously coated portions connected by a single conductive bridge 128. FIG. 13B depicts several short continuously coated portions connected by multiple bridges 128. In some embodiments, for example, to achieve at least a substantially uniform field, the width of the continuously coated portion and/or the gap width between the continuously coated portion are made to approximately correspond to a particular structure, such as the structure described with reference to FIG. In embodiments of the invention, the structured resistive tracks depicted in FIGS. 13A and 13B can be used to create a stepped electric field to move ions, with each bridge 128 creating a difference in resistance between adjacent sections of continuous conductive coating 124. For example, due to the higher The resistance of jumper 128 between adjacent sections of the continuous coating relative to the continuous conductive coating 124 can create a voltage drop (for example, due to the reduced cross-sectional area of the jumper 128 relative to the continuous conductive coating 124). In addition, patterned resistive tracks can be applied with resistive inks by high pressure delivery with an application tool such as a stainless steel needle. The movement of the tube 114 and/or application tool can be controlled using, for example, one or more stepper motors.

[0046] Со ссылкой теперь на Фиг.14А и 14B, дополнительные комбинации описанных выше подходов могут быть реализованы в виде структурированной резистивной дорожки, содержащей широко намотанные спиральные резистивные дорожки 120, которые могут быть нанесены с умеренной продольной скоростью, чередующиеся с перемычками 128. На Фиг.14А изображены две большие спиральные резистивные дорожки, соединенные с помощью перемычек 128. На Фиг.14В изображены несколько коротких спиральных резистивных дорожек, соединенных с помощью перемычек 128.[0046] With reference now to FIGS. 14A and 14B, additional combinations of the approaches described above may be implemented as a patterned resistive track comprising widely wound helical resistive tracks 120 that can be deposited at a moderate longitudinal velocity, interleaved with webs 128. On Fig. 14A shows two large helical resistive tracks connected by jumpers 128. Fig. 14B shows several short helical resistive tracks connected by jumpers 128.

[0047] Как показано на Фиг.15А и 15В, трубка 114 может также иметь первичное непрерывное проводящее покрытие 140, нанесенное на ее внутреннюю поверхность 116 и/или внешнюю поверхность 118, на которое может быть нанесена вторичная резистивная дорожка 120. Вторичная резистивная дорожка 120 может представлять собой спираль или любую комбинацию структур, показанных, например, на предыдущих чертежах. В этой конфигурации одна или несколько резистивных дорожек 120 могут уменьшить и/или свести к минимуму искажения электрического поля, вызванные резистивными и/или физическими дефектами однородности первичного непрерывного проводящего покрытия 140. Кроме того, первичное непрерывное проводящее покрытие 140 может уменьшить и/или минимизировать влияние внешних электрических полей на внутреннюю часть трубки 114, которая действует в качестве дрейфовой области 136. В некоторых вариантах выполнения общее сопротивление первичного непрерывного проводящего покрытия 140 по всей трубке 114 больше, чем сопротивление вторичной резистивной дорожки 120. Например, сопротивление первичного непрерывного проводящего покрытия 140 может иметь значение приблизительно пятьсот Мегом (500 МОм), а сопротивление резистивной дорожки 120 может составлять приблизительно от двадцати Мегом (20 МОм) до двухсот Мегом (200 МОм).[0047] As shown in FIGS. 15A and 15B, tube 114 may also have a primary continuous conductive coating 140 applied to its inner surface 116 and/or outer surface 118, on which a secondary resistive coating may be applied. track 120. Secondary resistive track 120 may be a helix or any combination of the structures shown, for example, in the previous drawings. In this configuration, one or more resistive tracks 120 can reduce and/or minimize electric field distortion caused by resistive and/or physical defects in the uniformity of the primary continuous conductive coating 140. In addition, the primary continuous conductive coating 140 can reduce and/or minimize the effect external electrical fields on the interior of tube 114, which acts as drift region 136. In some embodiments, the total resistance of primary continuous conductive coating 140 throughout tube 114 is greater than that of secondary resistive track 120. For example, the resistance of primary continuous conductive coating 140 may have a value of approximately five hundred Meg (500 MΩ), and the resistance of the resistive track 120 may be from approximately twenty Meg (20 MΩ) to two hundred Meg (200 MΩ).

[0048] Со ссылкой теперь на Фиг.16, в некоторых вариантах выполнения трубка 114 содержит структурированный резистивный слой 142, содержащий одно или несколько отверстий (например, пазов 144), ориентированных в направлении, как правило (например, по меньшей мере по существу) перпендикулярно продольной оси 126 трубки 114. В вариантах выполнения изобретения отверстия выполнены так, чтобы уменьшить или свести к минимуму радиальное электрическое поле, вызванное потенциальной электрической асимметрией, например, непрерывного слоя. В конфигурации, показанной на Фиг.16, пазы 144 чередуются в осевом направлении. Тем не менее, эта конфигурация представлена исключительно в виде примера и не предназначена ограничивать настоящее изобретение. В других вариантах выполнения пазы 144 могут иметь другую форму и/или быть направлены по-другому.[0048] Referring now to FIG. 16, in some embodiments, tube 114 includes a structured resistive layer 142 containing one or more apertures (e.g., slots 144) oriented in a generally (e.g., at least substantially) direction. perpendicular to the longitudinal axis 126 of the tube 114. In embodiments of the invention, the holes are designed to reduce or minimize the radial electric field caused by potential electrical asymmetry, for example, a continuous layer. In the configuration shown in Fig.16, the slots 144 alternate in the axial direction. However, this configuration is provided by way of example only and is not intended to limit the present invention. In other embodiments, slots 144 may have a different shape and/or be directed differently.

[0049] В некоторых вариантах выполнения трубка 114 имеет несколько резистивных дорожек 120 (например, проводящих колец), нанесенных на ее внутреннюю поверхность 116 и/или внешнюю поверхность 118, причем резистивные дорожки 120 связаны (например, соединены) с помощью одной или нескольких продольных резистивных дорожек 146. Например, как показано на Фиг.17 - 20, резистивные дорожки 120 выполнены в виде ряда концентрических колец из резистивных чернил, нанесенных на внутреннюю поверхность 116 трубки 114. Резистивные дорожки 120 затем соединяют продольной резистивной дорожкой 146, выполненной в виде, как правило, прямой продольной дорожки из резистивных чернил, соединяющей, например, два соединителя 130, расположенных на трубке 114. Например, продольная резистивная дорожка 146 находится в электрическом контакте с металлизированными концами трубки 114. Однако, следует отметить, что концентрические кольца из резистивных чернил и в целом прямая продольная дорожка из резистивных чернил приведены исключительно в виде примера и не предназначены ограничивать настоящее изобретение. В других вариантах выполнения используются иначе выполненные резистивные дорожки 120 и/или продольные резистивные дорожки 146. Например, продольная резистивная дорожка 146 может быть слегка искривлена, быть синусоидальной, и тому подобное. Кроме того, одна или несколько резистивных дорожек 120 могут быть спиральными, или представлять собой любую комбинацию изображенных структур, как показано, например, на предшествующих чертежах.[0049] In some embodiments, the tube 114 has a plurality of resistive tracks 120 (e.g., conductive rings) applied to its inner surface 116 and/or outer surface 118, the resistive tracks 120 being connected (e.g., connected) by one or more longitudinal resistive tracks 146. For example, as shown in FIGS. 17-20, resistive tracks 120 are formed as a series of concentric rings of resistive ink deposited on the inner surface 116 of tube 114. Resistive tracks 120 are then connected by a longitudinal resistive track 146, designed as typically a straight longitudinal track of resistive ink connecting, for example, two connectors 130 located on tube 114. For example, longitudinal resistive track 146 is in electrical contact with the metalized ends of tube 114. and in general a straight longitudinal track of resistive ink leads are by way of example only and are not intended to limit the present invention. In other embodiments, differently configured resistive tracks 120 and/or longitudinal resistive tracks 146 are used. For example, longitudinal resistive track 146 may be slightly curved, sinusoidal, and the like. In addition, one or more of the resistive tracks 120 may be helical, or any combination of the depicted structures, as shown, for example, in the preceding drawings.

[0050] В некоторых вариантах выполнения, удельное сопротивление чернил, составляющих концентрические кольца, больше чем (например, значительно больше чем) удельное сопротивление чернил, составляющих прямую непрерывную дорожку. Например, само по себе полное сопротивление в целом прямой продольной дорожки из резистивных чернил составляет около ста Мегом (100 МОм). Эта конфигурация может быть использована для уменьшения (например, сведения к минимуму) воздействия дополнительного параллельного сопротивления, нанесенного поперек в целом прямой продольной дорожки из резистивных чернил (например, как показано на Фиг.20). Тем не менее, это значение сопротивления приведено исключительно в виде примера и не предназначено ограничивать настоящее изобретение. В других вариантах выполнения полное сопротивление как правило прямой продольной дорожки из резистивных чернил может быть больше или меньше, чем приблизительно сто Мегом.[0050] In some embodiments, the resistivity of the ink constituting the concentric rings is greater than (eg, significantly greater than) the resistivity of the ink constituting a straight continuous track. For example, the impedance itself of a generally straight longitudinal track of resistive ink is about one hundred Megohms (100 MΩ). This configuration can be used to reduce (eg, minimize) the impact of additional parallel resistance applied across a generally straight longitudinal resistive ink track (eg, as shown in FIG. 20). However, this resistance value is provided by way of example only and is not intended to limit the present invention. In other embodiments, the impedance of the typically straight longitudinal track of resistive ink may be greater or less than about one hundred Meg.

[0051] В некоторых конфигурациях одна или несколько структурированных резистивных дорожек, нанесенных на внешнюю поверхность 118 трубки 114, электрически соединены с одной или несколькими структурированными резистивными дорожками, нанесенными на внутреннюю поверхность 116 трубки 114. Например, перемычки 128 могут быть использованы для соединения резистивной дорожки 120, нанесенной на внутреннюю поверхность 116 трубки 114, с одной или несколькими резистивными дорожками 120, нанесенными на наружную поверхность 118 трубки 114 (например, соединены последовательно). Тем не менее, эта конфигурация приведена исключительно в виде примера и не предназначена ограничивать настоящее изобретение. В других реализациях одна или несколько резистивных дорожек 120, нанесенных на наружную поверхность 118 трубки 114, и одна или несколько резистивных дорожек 120, нанесенных на внутреннюю поверхность 116 трубки 114, соединены по-отдельности (например, соединены параллельно).[0051] In some configurations, one or more patterned resistive tracks deposited on the outer surface 118 of tube 114 are electrically coupled to one or more patterned resistive tracks deposited on the inner surface 116 of tube 114. For example, jumpers 128 may be used to connect the resistive track. 120 applied to the inner surface 116 of the tube 114, with one or more resistive tracks 120 applied to the outer surface 118 of the tube 114 (eg, connected in series). However, this configuration is provided by way of example only and is not intended to limit the present invention. In other implementations, one or more resistive tracks 120 applied to the outer surface 118 of tube 114 and one or more resistive tracks 120 applied to the inner surface 116 of tube 114 are connected separately (eg, connected in parallel).

[0052] В некоторых конфигурациях длина трубки 114 имеет значение между по меньшей мере приблизительно двумя сантиметрами (2 см) и пятнадцатью сантиметрами (15 см). Диаметр внутренней поверхности 116 трубки 114 может иметь значение по меньшей мере приблизительно между двумя с половиной миллиметрами (2,5 мм) и двадцатью пяти миллиметрами (25 мм). Кроме того, диаметр внешней поверхности 118 трубки 114 может иметь значение по меньшей мере приблизительно между тремя миллиметрами (3 мм) и тридцатью миллиметрами (30 мм). Тем не менее, эти размеры приведены исключительно в виде примера и не предназначены ограничивать настоящее изобретение. Таким образом, в других конфигурациях длина трубки 114 может быть меньше чем по меньшей мере приблизительно два сантиметра (2 см) или больше чем по меньшей мере приблизительно пятнадцать сантиметров (15 см). Диаметр внутренней поверхности 161 трубки 114 может быть меньше чем по меньшей мере приблизительно два с половиной миллиметра (2,5 мм) или больше чем по меньшей мере приблизительно двадцать пять миллиметров (25 мм). Кроме того, диаметр внешней поверхности 118 трубки 114 может быть меньше чем по меньшей мере приблизительно три миллиметра (3 мм) или больше чем по меньшей мере приблизительно тридцать миллиметров (30 мм).[0052] In some configurations, the length of tube 114 is between at least about two centimeters (2 cm) and fifteen centimeters (15 cm). The diameter of the inner surface 116 of the tube 114 may be at least approximately between two and a half millimeters (2.5 mm) and twenty-five millimeters (25 mm). In addition, the diameter of the outer surface 118 of the tube 114 may be at least approximately between three millimeters (3 mm) and thirty millimeters (30 mm). However, these dimensions are given by way of example only and are not intended to limit the present invention. Thus, in other configurations, the length of tube 114 may be less than at least about two centimeters (2 cm) or greater than at least about fifteen centimeters (15 cm). The diameter of the inner surface 161 of the tube 114 may be less than at least about two and a half millimeters (2.5 mm) or greater than at least about twenty five millimeters (25 mm). In addition, the diameter of the outer surface 118 of the tube 114 may be less than at least about three millimeters (3 mm) or greater than at least about thirty millimeters (30 mm).

[0053] Ширина структурированной резистивной дорожки (например, как измерено в целом в продольном направлении, параллельном продольной оси 126 трубки 114) может иметь значение по меньшей мере приблизительно между одной десятой миллиметра (0,1 мм) и одним миллиметром (1 мм). Например, ширина резистивной дорожки 120 может иметь значение по меньшей мере приблизительно двадцать одна тысячная дюйма (0,020''(0,508 мм)). В некоторых конфигурациях резистивная дорожка 120 имеет по меньшей мере приблизительно два витка на сантиметр. Например, шаг структурированной резистивной дорожки, который может быть определен как расстояние между осями осажденного материала, образующего соседние витки структурированной резистивной дорожки, может иметь значение по меньшей мере между приблизительно одной десятой миллиметра (0,1 мм) и одним миллиметром (1 мм). Например, шаг резистивной дорожки 120 может иметь значение по меньшей мере приблизительно двадцать восемь тысячных дюйма (0,028" (0,71 мм)). Тем не менее, эти размеры приведены исключительно в виде примера и не предназначены ограничивать настоящее изобретение. Таким образом, в других конфигурациях ширина структурированной резистивной дорожки может быть меньше, чем по меньшей мере приблизительно одна десятая миллиметра (0,1 мм), или больше, чем один миллиметр (1 мм). Резистивная дорожка 120 может иметь больше или меньше, чем по меньшей мере приблизительно два витка на сантиметр. Кроме того, шаг структурированной резистивной дорожки может быть меньше, чем по меньшей мере приблизительно одна десятая миллиметра (0,1 мм), или больше, чем по меньшей мере приблизительно один миллиметр (1 мм).[0053] The width of the patterned resistive track (e.g., as measured generally in a longitudinal direction parallel to the longitudinal axis 126 of tube 114) may be between at least about one tenth of a millimeter (0.1 mm) and one millimeter (1 mm). For example, the width of the resistive track 120 may be at least about twenty-one thousandths of an inch (0.020''(0.508 mm)). Resistive in some configurations track 120 has at least about two turns per centimeter. For example, the pitch of the patterned resistive track, which may be defined as the distance between the axes of the deposited material forming adjacent turns of the patterned resistive track, may be between at least about one tenth of a millimeter (0.1 mm) and one millimeter (1 mm). For example, the pitch of the resistive track 120 may be at least about twenty-eight thousandths of an inch (0.028" (0.71 mm)). However, these dimensions are by way of example only and are not intended to limit the present invention. Thus, in in other configurations, the patterned track width may be less than at least about one tenth of a millimeter (0.1 mm) or greater than one millimeter (1 mm). two turns per centimeter In addition, the pitch of the structured resistive track may be less than at least about one tenth of a millimeter (0.1 mm), or greater than at least about one millimeter (1 mm).

[0054] В некоторых случаях одна или несколько характеристик резистивной дорожки 120 могут в целом быть постоянными по всей длине трубки 114. Например, шаг резистивной дорожки 120 может в целом быть постоянным по всей длине трубки 114. В других случаях одна или несколько характеристик резистивной дорожки 120 могут изменяться по всей длине трубки 114. Например, шаг между соседними витками структурированной резистивной дорожки может изменяться вдоль трубки 114 (например, увеличиваться и/или уменьшаться). Ширина и/или толщина структурированной резистивной дорожки также может изменяться по всей длине трубки 114.[0054] In some cases, one or more characteristics of the resistive track 120 may be generally constant throughout the length of the tube 114. For example, the pitch of the resistive track 120 may be generally constant along the entire length of the tube 114. In other cases, one or more characteristics of the resistive track 120 may vary along the entire length of the tube 114. For example, the pitch between adjacent turns of the patterned resistive track may vary along the tube 114 (eg, increase and/or decrease). The width and/or thickness of the patterned resistive track can also vary along the entire length of tube 114.

[0055] Одна или несколько резистивных дорожек 120 выполнены с возможностью соединения с источником электрической энергии для подачи питания к резистивной дорожке и создания электрического поля. Например, одну или несколько резистивных дорожек 120 формируют с нанесением толстой пленки, образующей электрически резистивный проводник. В некоторых реализациях, при подаче напряжения внутри трубки 114 устанавливается по существу однородное электрическое поле. В реализациях электрическое поле представляет собой электрическое поле высокого напряжения (ВН), которое может быть использовано для управления перемещением ионизированных материалов через трубку 114 (например, как в дрейфовой области / камере). Тем не менее, по существу однородное электрическое поле приведено исключительно в виде примера и не предназначено ограничивать настоящее изобретение. Например, внутри трубки 114 может быть установлено профилированное электрическое поле. В иллюстративной реализации изменяется интенсивность (например, изменяется от низкой интенсивности до высокой интенсивности) профилированного электрического поля по длине трубки 114. В некоторых реализациях одна или несколько резистивных дорожек 120 могут представлять собой модификатор ионов, который может быть использован для разделения ионов, которые в ином случае имеют аналогичную подвижность. Например, одна или несколько резистивных дорожек 120, выполненных в виде модификатора ионов, могут быть использованы для фрагментации ионов и изменения подвижности ионов, соотношения массы и заряда ионов, и тому подобное.[0055] One or more resistive tracks 120 are configured to be connected to an electrical power source to supply power to the resistive track and create an electric field. For example, one or more resistive tracks 120 are formed with a thick film forming an electrically resistive conductor. In some implementations, when voltage is applied, a substantially uniform electric field is established within tube 114. In implementations, the electric field is a high voltage (HV) electric field that can be used to control the movement of ionized materials through tube 114 (eg, as in a drift region/chamber). However, the substantially uniform electric field is provided by way of example only and is not intended to limit the present invention. For example, a shaped electric field can be installed inside the tube 114. In an illustrative implementation, the intensity varies (e.g., varies from low intensity to high intensity) of the shaped electric field along the length of tube 114. In some implementations, one or more resistive tracks 120 may be an ion modifier that can be used to separate ions that are otherwise case have similar mobility. For example, one or more ion modifier resistive tracks 120 can be used to fragment ions and change ion mobility, ion mass-to-charge ratio, and the like.

[0056] Один или оба конца дрейфовой трубки 110 могут содержать соединитель 130. Например, конец дрейфовой трубки 110 может быть закрыт фланцем, имеющим покрытие из проводящего материала (например, металлизированным проводящим фланцем). Одна или несколько резистивных дорожек 120 могут быть электрически соединены с соединителем 130, который может быть подсоединен к источнику электрической энергии (например, источнику питания), чтобы подводить энергию к резистивной дорожке и создавать электрическое поле. Тем не менее, проводящий фланец приведен исключительно в виде примера и не предназначен ограничивать настоящее изобретение. В других реализациях одна или несколько резистивных дорожек 120 могут быть соединены с источником электрической энергии с использованием других соединителей, включая, но не обязательно ограничиваясь, проводящей крышкой, проводящим покрытием, и тому подобное. При подаче питания на дрейфовую трубку 110 последняя может быть использована для обеспечения управляемого переноса заряженных материалов (например, ионов) с одного конца дрейфовой трубки 110 к другому концу дрейфовой трубки 110.[0056] One or both ends of the drift tube 110 may include a connector 130. For example, the end of the drift tube 110 may be closed with a flange coated with a conductive material (eg, a plated conductive flange). One or more resistive tracks 120 may be electrically connected to a connector 130, which may be connected to an electrical power source (eg, a power source) to supply power to the resistive track and create an electric field. However, the conductive flange is provided by way of example only and is not intended to limit the present invention. In other implementations, one or more resistive tracks 120 may be connected to an electrical power source using other connectors, including, but not necessarily limited to, a conductive cover, a conductive cover, and the like. When energized, drift tube 110 can be used to provide a controlled transfer of charged materials (eg, ions) from one end of drift tube 110 to the other end of drift tube 110.

[0057] Впускное отверстие 104 может использовать различные подходы по введению проб. В некоторых может быть использован случаях поток воздуха. В других случаях IMS-системы 100 для доставки материала во впускное отверстие 104 могут использовать различные жидкости и/или газы. Различные подходы по доставке материала во впускное отверстие 104 включают использование вентиляторов, сжатых газов, вакуума, создаваемого дрейфовым газом, протекающим через дрейфовую область / камеру, и тому подобное. Например, детектор 102 проб может быть подсоединен к пробоотборной линии, где воздух из окружающей среды (например, воздух в помещении) доставляется в пробоотборную линию с использованием вентилятора. IMS-системы 100 могут работать по существу при давлении окружающей среды, хотя для введения материала пробы в реакционную область может быть использован поток воздуха или другой текучей среды. В других случаях IMS-системы 100 могут работать при более низких давлениях (т.е. давления, которые меньше, чем давление окружающей среды). Кроме того, IMS-системы 100 могут содержать другие элементы, способствующие введению материала из источника проб. Например, чтобы вызвать испарение по меньшей мере части пробы (например, перевода ее в газовую фазу), так чтобы часть пробы могла войти во впускное отверстие 104, в IMS-системы 100 может быть включен десорбер, такой как нагреватель. Например, для получения представляющей интерес пробы с поверхности могут быть использованы пробоотборник, тампон, протирка, или тому подобное. Пробоотборник может затем быть использован для доставки пробы к впускному отверстию 104 IMS-системы 100. IMS-система 100 может также содержать предварительный концентратор для концентрации или обеспечения ввода болюса материала в реакционную область.[0057] The inlet 104 may use a variety of sample injection approaches. In some cases air flow may be used. In other instances, IMS systems 100 may use various liquids and/or gases to deliver material to inlet 104. Various approaches for delivering material to inlet 104 include the use of fans, pressurized gases, vacuum created by drift gas flowing through the drift region/chamber, and the like. For example, sample detector 102 may be connected to a sampling line where ambient air (eg, indoor air) is brought into the sampling line using a fan. IMS systems 100 can be operated at substantially ambient pressure, although a stream of air or other fluid may be used to introduce sample material into the reaction region. In other cases, IMS systems 100 may operate at lower pressures (ie, pressures that are less than ambient pressure). In addition, IMS systems 100 may include other features to facilitate the introduction of material from a sample source. For example, to cause at least a portion of the sample to evaporate (eg, to gas phase) so that a portion of the sample can enter the inlet 104, a desorber, such as a heater, may be included in the IMS systems 100. For example, a sampler, swab, wipe, or the like can be used to obtain a sample of interest from a surface. The sampler may then be used to deliver the sample to the inlet 104 of the IMS system 100. The IMS system 100 may also include a preconcentrator to concentrate or provide a bolus of material to the reaction area.

[0058] Часть образца может быть доставлена через впускное отверстие 104, выполненное как впускное отверстие с малой апертурой (например, точечное отверстие) в детекторе 102 проб с использованием, например, диафрагмы, находящейся в проточном сообщении с внутренним объемом детектора 102 проб. Например, когда внутреннее давление во внутреннем объеме уменьшается за счет перемещения диафрагмы, часть образца переносится из впускного отверстия 104 в детектор 102 проб через точечное отверстие. После прохождения через точечное отверстие, часть пробы поступает в приемный узел 108. Приемный узел 108 может содержать реакционную камеру 132, где образец ионизируют с использованием источника ионизации, например, ионизатора коронного разряда (например, имеющего острие коронного разряда) и, возможно, модифицированного (например, с использованием одного или нескольких реагентов). Тем не менее, ионизатор коронного разряда приведен исключительно в виде примера и не предназначен ограничивать настоящее изобретение. Другие иллюстративные источники ионизации включают, но не обязательно ограничиваются этим: радиоактивные и электрические источники ионизации, такие как источник фотоионизации, электрораспылительный источник, источник матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации (MALDI), источник никель-63 (⁶³Ni), источник америций-241 (²⁴¹Am), и тому подобное. В некоторых случаях источник ионизации может ионизировать материал из представляющей интерес пробы в несколько стадий. Например, источник ионизации может генерировать коронный разряд, который ионизирует газы в реакционной камере 132, которые впоследствии используют для ионизации представляющего интерес материала. Иллюстративные газы включают, но не обязательно ограничиваются этим: азот, водяной пар, газы, содержащиеся в воздухе, и тому подобное.[0058] A portion of the sample may be delivered through an inlet 104 configured as a small aperture (e.g., pinhole) inlet in the sample detector 102 using, for example, a diaphragm in fluid communication with the interior of the sample detector 102. For example, when the internal pressure in the internal volume is reduced by moving the diaphragm, a portion of the sample is transferred from the inlet 104 to the sample detector 102 through the pinhole. After passing through the pinhole, a portion of the sample enters the receiving node 108. The receiving node 108 may include a reaction chamber 132 where the sample is ionized using an ionization source, such as a corona discharge ionizer (for example, having a corona discharge tip) and possibly modified ( for example, using one or more reagents). However, the corona discharge ionizer is provided by way of example only and is not intended to limit the present invention. Other illustrative ionization sources include, but are not necessarily limited to: radioactive and electrical ionization sources such as a photoionization source, an electrospray source, a matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) source, a nickel-63 ( ⁶³ Ni) source, an americium- 241 ( ²⁴¹ Am), and the like. In some cases, the ionization source may ionize the material from the sample of interest in several steps. For example, an ionization source can generate a corona discharge that ionizes the gases in reaction chamber 132, which are subsequently used to ionize the material of interest. Illustrative gases include, but are not necessarily limited to, nitrogen, water vapor, airborne gases, and the like.

[0059] При реализации приемный узел 108 может работать в положительном режиме, отрицательном режиме, переключаться между положительным и отрицательным режимами, и так далее. Например, в положительном режиме источник ионизации может генерировать положительные ионы из представляющей интерес пробы, тогда как в отрицательном режиме источник ионизации может генерировать отрицательные ионы. Работа впускного узла 108 в положительном режиме, отрицательном режиме или переключаясь между положительным и отрицательным режимами может зависеть от предпочтений реализации, предсказанного типа пробы (например, взрывчатое вещество, наркотическое вещество, токсический промышленный химикат), и тому подобное. Кроме того, источник ионизации может работать в периодическом импульсном режиме (в зависимости от, например, введения пробы, открытия затвора, наступления события, и так далее).[0059] When implemented, the receiving node 108 may operate in positive mode, negative mode, switch between positive and negative modes, and so on. For example, in positive mode, the ionization source can generate positive ions from the sample of interest, while in negative mode, the ionization source can generate negative ions. Operation of inlet 108 in positive mode, negative mode, or switching between positive and negative modes may depend on implementation preferences, the predicted sample type (eg, explosive, narcotic, toxic industrial chemical), and the like. In addition, the ionization source can operate in a periodic pulsed mode (depending on, for example, the introduction of the sample, the opening of the gate, the occurrence of an event, and so on).

[0060] Ионы пробы могут быть направлены в узел затвора с помощью электрического поля (например, генерируемого точно таким же или подобным образом, как и в дрейфовой камере, см. как описано выше). Узел затвора содержит одну или несколько (например, две) сетки и может быть на мгновение открыт, чтобы ввести в дрейфовую область небольшие кластеры ионов пробы. Например, на впускном конце в дрейфовую область 136 приемный узел 108 может содержать электронный вентиль или затвор 134. При реализации затвор 134 управляет поступлением ионов в дрейфовую область 136. Например, затвор 134 может содержать сетку из проволок, к которым прикладывают или снимают электрическую разность потенциалов. Дрейфовая область 136 имеет электроды (например, фокусирующие кольца, образованные одной или несколькими резистивными дорожками 120), расположенные вдоль ее длины для получения электрического поля, необходимого для протягивания ионов вдоль дрейфовой области 136 и/или для направления ионов к детектору, расположенному, как правило, напротив затвора 134 в дрейфовой области 136. Например, дрейфовая область 136, включая электроды, может создавать в дрейфовой области 136 по существу однородное поле. Ионы пробы могут быть собраны на коллекторе электрода, который может быть подсоединен к анализатору для анализа времен пролета различных ионов пробы. Например, коллекторная пластина 138 в дальнем конце дрейфовой области 136 может собирать ионы, которые проходят вдоль дрейфовой области 136.[0060] Sample ions can be directed to the gate assembly using an electric field (eg, generated in exactly the same or similar manner as in a drift chamber, see as described above). The gate assembly contains one or more (eg, two) grids and can be momentarily opened to introduce small clusters of sample ions into the drift region. For example, at the inlet end to drift region 136, receiver assembly 108 may include an electronic valve or gate 134. When implemented, gate 134 controls the entry of ions into drift region 136. For example, gate 134 may comprise a grid of wires to which an electrical potential difference is applied or removed. . The drift region 136 has electrodes (e.g., focusing rings formed by one or more resistive tracks 120) disposed along its length to provide the electric field necessary to draw ions along the drift region 136 and/or to direct the ions toward a detector, which is typically located , opposite gate 134 in drift region 136. For example, drift region 136, including electrodes, can produce a substantially uniform field in drift region 136. Sample ions can be collected on a collector electrode, which can be connected to an analyzer to analyze the times of flight of various sample ions. For example, collector plate 138 at the far end of drift region 136 may collect ions that travel along drift region 136.

[0061] Дрейфовая трубка 110 может быть использована для разделения ионов, достигших дрейфовую область 136, на основании подвижности отдельных ионов. Подвижность ионов определяется зарядом иона, массой иона, геометрией иона, и так далее. Таким образом, IMS-системы 100 могут разделять ионы, основываясь на их времени пролета. Дрейфовая область 136 может иметь по существу однородное электрическое поле, которое проходит от затвора 134 до коллектора. Коллектор может представлять собой коллекторную пластину 138 (например, пластину Фарадея), которая обнаруживает ионы в зависимости от их заряда, когда они контактируют с коллекторной пластиной 138. В реализациях дрейфовый газ можно подавать через дрейфовую область 136 в направлении, в целом противоположном траектории движения ионов к коллекторной пластине 138. Например, дрейфовый газ может течь из места, смежного с коллекторной пластиной 138, к затвору 134. Иллюстративные дрейфовые газы включают, но не обязательно ограничены ими: азот, гелий, воздух, рециркулированный воздух (например, воздух, который очищен и/или осушен) и тому подобное. Например, для циркуляции воздуха вдоль дрейфовой области 136 против направления потока ионов, может быть использован насос. Воздух может быть высушен и очищен с использованием, например, стопки молекулярных сит.[0061] Drift tube 110 can be used to separate ions that have reached drift region 136 based on the mobility of individual ions. The mobility of ions is determined by the charge of the ion, the mass of the ion, the geometry of the ion, and so on. Thus, IMS systems 100 can separate ions based on their time of flight. The drift region 136 may have a substantially uniform electric field that extends from the gate 134 to the collector. The collector may be a collector plate 138 (e.g., a Faraday plate) that detects ions based on their charge when they contact the collector plate 138. In implementations, drift gas may be introduced through the drift region 136 in a direction generally opposite to the ion trajectory to manifold plate 138. For example, drift gas may flow from a location adjacent manifold plate 138 to gate 134. Exemplary drift gases include, but are not necessarily limited to: nitrogen, helium, air, recirculated air and/or drained) and the like. For example, a pump may be used to circulate air along the drift region 136 against the direction of the ion flow. The air can be dried and purified using, for example, a stack of molecular sieves.

[0062] В реализациях детектор 102 проб может содержать различные элементы, чтобы способствовать идентификации представляющего интерес материала. Например, детектор 102 проб может иметь одну или несколько ячеек, содержащих калибрующее вещество и/или компонент легирующей примеси. Калибрующее вещество может быть использовано для калибровки измерения подвижности ионов. Легирующая примесь может быть использована для селективной ионизации молекул. Легирующая примесь также может быть объединена с материалом пробы и ионизирована с образованием иона, который может быть более эффективно детектирован, чем ион, который соответствует одному только материалу пробы. Легирующая примесь может быть направлена в одно или несколько из: впускного отверстия 104, реакционной камеры 132 и/или дрейфовой области 136. Детектор 102 проб может быть выполнен с возможностью направления легирующей примеси в различные места, возможно, в разное время во время работы детектора 102 проб. Детектор 102 проб может быть выполнен с возможностью координации доставки легирующей примеси с работой других элементов IMS-системы 100.[0062] In implementations, the probe detector 102 may include various elements to help identify material of interest. For example, sample detector 102 may have one or more cells containing a calibrator and/or a dopant component. Calibrator can be used to calibrate the ion mobility measurement. The dopant can be used for selective ionization of molecules. The dopant can also be combined with the sample material and ionized to form an ion that can be more efficiently detected than an ion that matches the sample material alone. The dopant may be directed to one or more of: inlet 104, reaction chamber 132, and/or drift region 136. Sample detector 102 may be configured to direct the dopant to different locations, possibly at different times during operation. detector 102 samples. Sample detector 102 may be configured to coordinate dopant delivery with the operation of other elements of IMS system 100.

[0063] Контроллер может детектировать изменение заряда на коллекторной пластине 138, когда ионы достигают ее. Таким образом, контроллер может идентифицировать материалы из их соответствующих ионов. В реализациях контроллер также может быть использован для управления открытием затвора 134 для получения спектра времени пролета различных ионов вдоль дрейфовой области 136. Например, контроллер может быть использован для управления напряжениями, приложенными к затвору 134. Работой затвора 134 можно управлять периодически, при наступлении события, и так далее. Например, контроллер может периодически регулировать, как долго затвор 134 открыт и/или закрыт, основываясь на наступлении события (например, коронного разряда), и так далее. Кроме того, контроллер может переключать электрический потенциал, приложенный к затвору 134, основываясь на режиме источника ионизации (например, находится ли приемный узел 108 в положительном или отрицательном режиме). В некоторых случаях контроллер может быть выполнен с возможностью детектирования наличия взрывчатых веществ и/или химических агентов и обеспечения предупреждения или указания таких агентов на индикаторе.[0063] The controller can detect a charge change on the collector plate 138 when the ions reach it. Thus, the controller can identify the materials from their respective ions. In implementations, a controller may also be used to control the opening of gate 134 to obtain a time-of-flight spectrum of various ions along drift region 136. For example, a controller may be used to control voltages applied to gate 134. Operation of gate 134 may be controlled periodically, upon the occurrence of an event, and so on. For example, the controller may periodically adjust how long the shutter 134 is open and/or closed based on the occurrence of an event (eg, corona), and so on. In addition, the controller may switch the electrical potential applied to the gate 134 based on the mode of the ionization source (eg, whether the receiving node 108 is in positive or negative mode). In some cases, the controller may be configured to detect the presence of explosives and/or chemical agents and provide a warning or indication of such agents on the display.

[0064] В реализациях IMS-система 100, содержащая все или некоторые из своих элементов, может работать под управлением компьютера. Например, процессор может быть включен в IMS-системе 100 или содержаться в этой системе для управления элементами и функциями IMS-системы 100, описанными в настоящем документе, с использованием программного обеспечения, программно-аппаратных средств, аппаратных средств (например, схемы с фиксированными логическими функциями), ручного управления или их комбинации. Термины «контроллер», «функциональность», «сервис» и «логический», используемые в настоящем документе, как правило, представляют собой программное обеспечение, программно-аппаратные средства, аппаратные средства, или комбинации программного обеспечения, программно-аппаратных средств и аппаратных средств, в сочетании с управлением IMS-системой 100. В случае программной реализации, модуль, функциональность или логика представляют собой программный код, который выполняет поставленные задачи при выполнении процессором (например, ЦПУ или несколькими ЦПУ). Программный код может храниться в одном или нескольких машиночитаемых устройствах памяти (например, встроенной памяти и/или в одном или нескольких материальных носителях), и так далее. Конструкции, функции, подходы и способы, описанные в настоящем документе, могут быть реализованы на разнообразных коммерческих вычислительных платформах, имеющих разнообразные процессоры.[0064] In implementations, the IMS system 100, including all or some of its elements, may be computer-controlled. For example, a processor may be included in or contained within the IMS system 100 to control the elements and functions of the IMS system 100 described herein using software, firmware, hardware (e.g., fixed logic functions), manual control, or a combination of both. The terms "controller", "functionality", "service", and "logic" as used in this document generally refer to software, firmware, hardware, or combinations of software, firmware, and hardware. , in conjunction with control of the IMS system 100. In the case of a software implementation, a module, functionality, or logic is program code that performs tasks when executed by a processor (eg, a CPU or multiple CPUs). The program code may be stored in one or more computer-readable storage devices (eg, embedded memory and/or one or more tangible media), and so on. The structures, functions, approaches, and methods described herein may be implemented on a variety of commercial computing platforms having a variety of processors.

[0065] Например, детектор 102 проб может быть соединен с контроллером для управления энергией, подаваемой к резистивным дорожкам 120. Контроллер может содержать модуль обработки данных, модуль обмена данными и модуль памяти. Модуль обработки данных обеспечивает функции обработки для контроллера и может содержать любое количество процессоров, микроконтроллеров или других систем обработки данных, а также резидентную или внешнюю память для хранения данных и другой информации, к которой имеется доступ контроллером или которые генерируются контроллером. Модуль обработки данных может выполнять одну или несколько компьютерных программ, которые реализуют способы, описанные в настоящем документе. Модуль обработки данных не ограничивается материалами, из которых он выполнен, или используемыми в нем механизмами обработки, и, таким образом, может быть реализован с помощью полупроводников и/или транзисторов (например, с помощью элементов электронных интегральных схем (ИС), и тому подобного. Модуль обмена данными функционально выполнен с возможностью обмена данными с элементами детектора 102 проб. Модуль обмена данными также с возможностью обмена данными соединен с модулем обработки данных (например, для обмена входными сигналами детектора 102 проб с модулем обработки данных). Модуль обмена данными и/или модуль обработки данных также может быть выполнен с возможностью обмена данными с большим количеством различных сетей, в том числе, но не обязательно ограничиваясь следующими: интернетом, сотовой телефонной сетью, локальной сетью (LAN), глобальной сетью (WAN), беспроводной сетью, телефонной сетью общего пользования, интранетом, и тому подобное.[0065] For example, the sample detector 102 may be connected to a controller to control the power supplied to the resistive tracks 120. The controller may include a data processing module, a communication module, and a memory module. The data processing module provides processing functions for the controller and may contain any number of processors, microcontrollers or other data processing systems, as well as resident or external memory for storing data and other information that is accessed by the controller or generated by the controller. The data processing module may execute one or more computer programs that implement the methods described herein. The data processing module is not limited to the materials of which it is made or the processing mechanisms used therein, and thus can be implemented using semiconductors and/or transistors (for example, using elements of electronic integrated circuits (ICs), and the like. The data exchange module is functionally configured to exchange data with elements of the sample detector 102. The data exchange module is also communicatively connected to the data processing module (for example, to exchange input signals of the sample detector 102 with the data processing module). or the data processing module may also be configured to communicate with a large number of different networks, including but not necessarily limited to the following: the Internet, cellular telephone network, local area network (LAN), wide area network (WAN), wireless network, telephone public network, intranet, etc.

[0066] Модуль памяти является примером материальных машиночитаемых носителей, которые обеспечивает функциональность хранения для хранения различных данных, связанных с работой контроллера, такие как компьютерные программы и/или сегменты кода или другие данных для указания модулю обработки данных и, возможно, другим элементам контроллера, выполнять операции, описанные в настоящем документе. Таким образом, память может хранить данные, такие как программы или инструкции по работе IMS-системы 100 (включая его элементы), спектральные данные, и тому подобное. Несмотря на то, что показан один модуль памяти, может быть использовано широкое разнообразие типов и комбинаций памяти (например, материальная энергонезависимая память). Модуль памяти может быть объединен с процессорным модулем, может содержать автономную память, или может быть комбинацией того и другого.[0066] A memory module is an example of a tangible computer-readable media that provides storage functionality for storing various data associated with the operation of the controller, such as computer programs and/or code segments or other data to indicate to the data processing module and possibly other elements of the controller, perform the operations described in this document. Thus, the memory can store data such as programs or instructions for operating the IMS system 100 (including its elements), spectral data, and the like. While a single memory module is shown, a wide variety of types and combinations of memory (eg, tangible non-volatile memory) may be used. The memory module may be integrated with the processor module, may contain self-contained memory, or may be a combination of both.

[0067] Модуль памяти может содержать, но не обязательно ограничивается этим: съемные и несъемные компоненты памяти, такие как оперативная память (RAM), постоянная память (ROM), флэш-память (например, карты памяти с защищенным доступом (SD-карты), мини-SD карты памяти и/или микро-SD карты памяти), магнитная память, оптическая память, устройства памяти USB-устройств, память жесткого диска, внешняя память и другие типы читаемых компьютерами носителей информации. В реализациях детектор 102 проб и/или модуль памяти может содержать съемную смарт-карту памяти (ICC), например, память, предоставляемую модулем идентификации абонента (SIM-картой), универсальным модулем идентификации абонента (USIM-картой), универсальной картой на интегральной схеме (UICC), и тому подобное.[0067] A memory module may include, but is not necessarily limited to: removable and non-removable memory components such as random access memory (RAM), read only memory (ROM), flash memory (e.g., secure access memory cards (SD cards) , mini SD memory cards and/or micro SD memory cards), magnetic memory, optical memory, USB memory devices, hard disk memory, external memory, and other types of computer-readable storage media. In implementations, the probe detector 102 and/or the memory module may comprise a removable smart memory card (ICC), such as memory provided by a subscriber identity module (SIM card), a universal subscriber identity module (USIM card), a universal integrated circuit card (UICC), and the like.

[0068] В реализациях различные аналитические устройства могут использовать конструкции, способы, подходы и т.д., описанные в настоящем документе. Таким образом, несмотря на то, что в настоящем документе описаны IMS-системы 100, различные аналитические устройства могут использовать описанные способы, подходы, конструкции и тому подобное. Эти устройства могут быть выполнены с ограниченной функциональностью (например, тонкие устройства) или с полноценной функциональностью {например, толстые устройства). Таким образом, функциональность устройства может относиться к программным или аппаратным ресурсам устройства, например, производительности, памяти (например, возможности хранения данных), аналитической способности, и так далее.[0068] In implementations, various analytical devices may use the designs, methods, approaches, etc. described herein. Thus, while IMS systems 100 are described herein, various analytical devices may use the methods, approaches, designs, and the like described. These devices may be designed with limited functionality (eg thin devices) or full functionality (eg thick devices). Thus, device functionality may refer to the software or hardware resources of the device, such as performance, memory (eg, data storage capability), analytic capability, and so on.

ИЛЛЮСТРАТИВНЫЙ ПРОЦЕССILLUSTRATIVE PROCESS

[0069] Ниже описаны иллюстративные методики для изготовления камеры переноса заряженного материала путем нанесения одной или нескольких структурированных резистивных дорожек на одну или несколько из внутренней поверхности или внешней поверхности непроводящей или полупроводящей трубки. На Фиг.7 изображен способ 700, в иллюстративной реализации, изготовления камеры переноса заряженного материала, такой как иллюстративная дрейфовая трубка 10, изображенная на Фиг.1 - 6 и описанная выше.[0069] Described below are exemplary techniques for fabricating a charged material transfer chamber by depositing one or more patterned resistive tracks on one or more of the inner surface or outer surface of a non-conductive or semi-conductive tube. FIG. 7 depicts a method 700, in an exemplary implementation, of fabricating a charged material transfer chamber, such as the exemplary drift tube 10 shown in FIGS. 1-6 and described above.

[0070] В способе, обозначенным номером позиции 700, структурированную резистивную дорожку наносят на одну или несколько из внутренней поверхности или внешней поверхности трубки, выполненной по существу из непроводящего материала и/или полупроводящего материала (блок 710). Например, со ссылкой на Фиг.1 - 6, резистивную дорожку 120 наносят на внутреннюю поверхность 116 трубки 114 и/или наружную поверхность 118 трубки 114. Резистивная дорожка 120 может быть нанесена (например, напечатана) на внутренней поверхности 116 трубки 114 и/или внешней поверхности 118 трубки 114, как описано в публикации заявки на патент США №2008/0278278, поданной 21 июля 2008 года, озаглавленной «Контурные Толстопленочные Резисторы посредством Фотолитографии»; в патенте США №7224258, выданном 29 мая 2007 года, озаглавленном «Контурные Толстопленочные Резисторы посредством Фотолитографии»; в публикации заявки на патент США №2007/0262846, поданной 4 мая 2007, озаглавленной «Контурные Толстопленочные Резисторы посредством Фотолитографии»; в публикации заявки на патент США №2010/0209318, поданной 28 апреля 2010 года, озаглавленной «Микрожидкостные Устройства, Изготовленные Прямой Записью Толстой Пленки и Способы их Изготовления»; в патенте США №7736592, выданном 15 июня 2010, озаглавленном «Микрожидкостные Устройства, Изготовленные Прямой Записью Толстой Пленки и Способы их Изготовления»; в публикации заявки на патент США №2011/0277803, поданной 18 марта 2011 года, озаглавленной «Термопары» и/или в патенте США №4485387, выданном 27 ноября 1984 года, озаглавленном «Система Прокладки для Получения Рисунков Схем», которые включены в настоящее описание во всей полноте посредством ссылки.[0070] In the method 700, a patterned resistive track is applied to one or more of the inner surface or outer surface of a substantially non-conductive and/or semi-conductive tube (block 710). For example, with reference to Fig.1-6, the resistive track 120 is applied to the inner surface 116 of the tube 114 and/or the outer surface 118 of the tube 114. The resistive track 120 can be applied (for example, printed) on the inner surface 116 of the tube 114 and/or outer surface 118 of tube 114 as described in U.S. Patent Application Publication No. 2008/0278278, filed July 21, 2008, entitled "Loop Thick Film Resistors by Photolithography"; US Pat. No. 7,224,258, issued May 29, 2007, entitled "Loop Thick Film Resistors by Photolithography"; in U.S. Patent Application Publication No. 2007/0262846, filed May 4, 2007, entitled "Loop Thick Film Resistors by Photolithography"; in U.S. Patent Application Publication No. 2010/0209318, filed April 28, 2010, entitled "Microfluidic Devices Made by Direct Recording of Thick Film and Methods for Making Them"; US Pat. No. 7,736,592, issued June 15, 2010, entitled "Microfluidic Devices Made by Direct Recording of Thick Film and Methods for Making Them"; in U.S. Patent Application Publication No. 2011/0277803, filed March 18, 2011, entitled "Thermocouples" and/or in U.S. Patent No. 4,485,387, issued November 27, 1984, entitled "Shim System for Obtaining Circuit Drawings", which are incorporated herein description in its entirety by reference.

[0071] В некоторых реализациях перемычку наносят на одну или несколько из внутренней поверхности или внешней поверхности трубки для соединения вместе смежных витков структурированных резистивных дорожек (блок 712). Например, все также со ссылкой на Фиг.1 - 6, перемычки 128 могут быть использованы для соединения вместе смежных витков резистивной дорожки 120. В некоторых реализациях другую структурированную резистивную дорожку наносят на одну или несколько из внутренней поверхности или внешней поверхности трубки (этап 720). Например, все также со ссылкой на Фиг.1 - 6, вторую резистивную дорожку 120 наносят на наружную поверхность 118 трубки 114. Как описано выше, резистивные дорожки 120 выполнены с возможностью соединения с источником электрической энергии, чтобы установить электрическое поле (например, по существу однородное электрическое поле, электрическое поле определенной формы, и так далее) в трубке 114 при подаче напряжения. В некоторых реализациях структурированная резистивная дорожка соединена с соединителем трубки, который выполнен с возможностью соединения структурированной резистивной дорожки с источником электрической энергии (блок 730). Например, все также со ссылкой на Фиг.1 - 6, соединитель 130 может быть выполнен с возможностью соединения с резистивной дорожкой 120. Как описано выше, соединитель 130 может быть выполнен в виде проводящего фланца, проводящей крышки, проводящего покрытия, и так далее. Соединитель 130 может быть соединен с источником электрической энергии (например, источником питания), чтобы активизировать структурированную резистивную дорожку и создать электрическое поле.[0071] In some implementations, a jumper is applied to one or more of the inner surface or outer surface of the tube to connect adjacent turns of structured resistive tracks together (block 712). For example, still with reference to FIGS. 1-6, jumpers 128 may be used to connect adjacent turns of resistive track 120 together. In some implementations, another patterned resistive track is applied to one or more of the inner surface or outer surface of the tube (step 720) . For example, still with reference to FIGS. 1-6, the second resistive track 120 is applied to the outer surface 118 of the tube 114. As described above, the resistive tracks 120 are configured to be connected to an electrical power source to establish an electric field a uniform electric field, an electric field of a certain shape, and so on) in the tube 114 when voltage is applied. In some implementations, the patterned resistive track is connected to a tubing connector that is configured to connect the patterned resistive track to an electrical power source (block 730). For example, still with reference to FIGS. 1-6, connector 130 may be configured to connect to resistive track 120. As described above, connector 130 may be configured as a conductive flange, a conductive cover, a conductive cover, and so on. Connector 130 may be connected to a source of electrical energy (eg, a power source) to activate the patterned resistive track and create an electric field.

[0072] Несмотря на то, что изобретение было описано с использованием языка, характерного для конструктивных признаков и/или действий способа, должно быть понятно, что предмет изобретения, определенный в прилагаемой формуле изобретения, не обязательно ограничен конкретными описанными признаками или действиями. Несмотря на то, что были раскрыты различные конфигурации, устройства, системы, подсистемы, компоненты и т.д. могут быть выполнены различными способами без отступления от этого раскрытия. Напротив, конкретные признаки и действия раскрыты в виде примеров реализации формулы изобретения.[0072] While the invention has been described using language specific to the design features and/or acts of the method, it should be understood that the subject matter defined in the appended claims is not necessarily limited to the specific features or acts described. While various configurations, devices, systems, subsystems, components, etc. have been disclosed. may be performed in various ways without departing from this disclosure. Rather, specific features and actions are disclosed as exemplary embodiments of the claims.

[0073] Раскрытая в настоящем описании камера переноса заряженного материала содержит камеру, выполненную из по существу непроводящего материала, или из полупроводящего материала, или из обоих указанных материалов и имеющую внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, и структурированную резистивную дорожку, нанесенную на внутреннюю или внешнюю поверхность камеры или на обе указанные поверхности и выполненную с возможностью соединения с источником электрической энергии.[0073] A charged material transfer chamber disclosed herein comprises a chamber made of a substantially non-conductive material, or a semi-conductive material, or both, having an inner surface and an outer surface, and a patterned resistive track deposited on the inner or outer surface. chamber or both of these surfaces and made with the possibility of connection with a source of electrical energy.

Структурированная резистивная дорожка может быть выполнена с возможностью соединения с источником электрической энергии для установления, при включении питания, электрического поля внутри камеры.The structured resistive track may be configured to be connected to an electrical power source to establish, upon power up, an electrical field within the chamber.

Структурированная резистивная дорожка может быть выполнена с возможностью соединения с источником электрической энергии для нагревания камеры при включении питания.The structured resistive track may be configured to be connected to an electrical power source to heat the chamber when the power is turned on.

Структурированная резистивная дорожка может содержать виток, нанесенный на внутреннюю или внешнюю поверхность камеры или на обе указанные поверхности, причем виток ориентирован по меньшей мере по существу перпендикулярно продольной оси камеры.The structured resistive track may comprise a coil applied to the inner or outer surface of the chamber, or both of these surfaces, the coil being oriented at least substantially perpendicular to the longitudinal axis of the chamber.

Виток может проходить по меньшей мере на двести семьдесят градусов (270°).The coil can extend at least two hundred and seventy degrees (270°).

Структурированная резистивная дорожка может быть выполнена в виде модификатора ионов.The structured resistive track can be made in the form of an ion modifier.

Камера может дополнительно содержать соединитель, соединенный со структурированной резистивной дорожкой и выполненный с возможностью ее соединения с источником электрической энергии.The chamber may further comprise a connector connected to the structured resistive track and configured to connect it to an electric power source.

Камера может дополнительно содержать продольную резистивную дорожку, выполненную с возможностью соединения структурированной резистивной дорожки с по меньшей мере второй структурированной резистивной дорожкой и соединителем.The chamber may further comprise a longitudinal resistive track configured to connect the structured resistive track to at least the second structured resistive track and a connector.

[0074] Раскрытый в настоящем описании способ изготовления камеры переноса заряженного материала включает нанесение структурированной резистивной дорожки на внутреннюю или внешнюю поверхность камеры или на обе указанные поверхности, причем камера выполнена из по существу непроводящего материала, или из полупроводящего материала, или из обоих указанных материалов, при этом структурированную резистивную дорожку выполняют с возможностью соединения с источником электрической энергии, и соединение структурированной резистивной дорожки с соединителем камеры, который выполнен с возможностью соединения структурированной резистивной дорожки с источником электрической энергии.[0074] Disclosed in the present description, the method of manufacturing a charged material transfer chamber includes applying a structured resistive track on the inner or outer surface of the chamber, or on both of these surfaces, and the chamber is made of a substantially non-conductive material, or of a semi-conductive material, or of both of these materials, wherein the structured resistive track is configured to be connected to an electric power source, and the structured resistive track is connected to a chamber connector, which is configured to connect the structured resistive track to an electric power source.

При выполнении способа структурированную резистивную дорожку могут выполнять с возможностью соединения с источником электрической энергии для установления, при включении питания, электрического поля внутри камеры.In carrying out the method, the structured resistive track may be configured to be connected to an electrical power source to establish, upon power up, an electrical field within the chamber.

При выполнении способа структурированную резистивную дорожку могут выполнять с возможностью соединения с источником электрической энергии для нагревания камеры при включении питания.In carrying out the method, the structured resistive track may be configured to be connected to an electrical power source to heat the chamber when the power is turned on.

При выполнении способа структурированная резистивная дорожка может содержать виток, нанесенный на внутреннюю или внешнюю поверхность камеры или на обе указанные поверхности, причем виток ориентируют по меньшей мере по существу перпендикулярно продольной оси камеры.In carrying out the method, the structured resistive track may comprise a coil applied to the inner or outer surface of the chamber, or both of these surfaces, the coil being oriented at least substantially perpendicular to the longitudinal axis of the chamber.

При выполнении способа виток может проходить по меньшей мере на двести семьдесят градусов (270°).When performing the method, the coil can be at least two hundred and seventy degrees (270°).

При выполнении способа структурированную резистивную дорожку могут выполнять в виде модификатора ионов.When performing the method, the structured resistive track can be made in the form of an ion modifier.

При выполнении способа при соединении структурированной резистивной дорожки с соединителем камеры также могут соединять структурированную резистивную дорожку с по меньшей мере второй структурированной резистивной дорожкой и соединителем с использованием продольной резистивной дорожки.When performing the method, when connecting the structured resistive track to the camera connector, it is also possible to connect the structured resistive track to at least the second structured resistive track and the connector using a longitudinal resistive track.

[0075] Раскрытый в настоящем описании узел детектирования ионов содержит камеру переноса заряженного материала, содержащую камеру, выполненную из по существу непроводящего материала, или из полупроводящего материала, или из обоих указанных материалов, причем камера имеет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, при этом на внутреннюю или внешнюю поверхность камеры, или на обе указанные поверхности нанесена структурированная резистивная дорожка, выполненная с возможностью соединения с источником электрической энергии, приемный узел, проточно сообщающийся с камерой переноса заряженного материала и содержащий порт для приема пробы, реакционную область для ионизации пробы и затвор для управления введением ионизированной пробы в камеру переноса заряженного материала, и коллекторный узел, проточно сообщающийся с камерой переноса заряженного материала и содержащий коллекторную пластину для сбора ионизированной пробы после ее прохождения через камеру переноса заряженного материала.[0075] The ion detection assembly disclosed herein comprises a charged material transfer chamber comprising a chamber made of a substantially non-conductive material, or a semi-conductive material, or both, wherein the chamber has an inner surface and an outer surface, with the inner or the outer surface of the chamber, or both of these surfaces, there is a structured resistive track made with the possibility of connecting to a source of electrical energy, a receiving unit that is in fluid communication with the charged material transfer chamber and contains a sample receiving port, a reaction area for sample ionization, and a shutter for controlling introducing the ionized sample into the charged material transfer chamber, and a collector assembly in fluid communication with the charged material transfer chamber and containing a collector plate for collecting the ionized sample after it has passed through the charged material transfer chamber.

В узле структурированная резистивная дорожка может быть выполнена с возможностью соединения с источником электрической энергии для установления, при включении питания, электрического поля внутри камеры.At the node, the structured resistive track may be configured to be connected to an electrical power source to establish, upon power up, an electrical field within the chamber.

В узле структурированная резистивная дорожка может быть выполнена с возможностью соединения с источником электрической энергии для нагревания камеры при включении питания.At the node, the structured resistive track may be configured to be connected to an electrical power source to heat the chamber when the power is turned on.

В узле структурированная резистивная дорожка может содержать виток, нанесенный на внутреннюю или внешнюю поверхность камеры или на обе указанные поверхности, причем виток ориентирован по меньшей мере по существу перпендикулярно продольной оси камеры.At the assembly, the structured resistive track may comprise a coil applied to the inner or outer surface of the chamber, or both, the coil being oriented at least substantially perpendicular to the longitudinal axis of the chamber.

В узле виток может проходить по меньшей мере на двести семьдесят градусов (270°).At the knot, the coil can extend at least two hundred and seventy degrees (270°).

В узле структурированная резистивная дорожка может быть выполнена в виде модификатора ионов.In the node, the structured resistive track can be made in the form of an ion modifier.

В узле камера может дополнительно содержать соединитель, соединенный со структурированной резистивной дорожкой и выполненный с возможностью соединения структурированной резистивной дорожки с источником электрической энергии.In the node, the camera may further comprise a connector connected to the structured resistive track and configured to connect the structured resistive track to an electric power source.

В узле камера переноса заряженного материала может дополнительно содержать продольную резистивную дорожку, выполненную с возможностью соединения структурированной резистивной дорожки с по меньшей мере второй структурированной резистивной дорожкой и соединителем.In the assembly, the charged material transfer chamber may further comprise a longitudinal resistive a track configured to connect the structured resistive track to at least the second structured resistive track and a connector.

Claims

1. A method for manufacturing a charged material transfer chamber, including:

applying resistive ink to form a patterned resistive track on the inner or outer surface of a one-piece tube or both, the tube being made of a substantially non-conductive material or a semi-conductive material or both, the patterned resistive track operable to be connected to an electrical power source, wherein the tube is rotated at a controlled speed while applying the resistive ink while advancing the tube relative to the ink application pen, and

connecting the structured resistive track to a chamber connector that is configured to connect the structured resistive track to an electrical power source.

2. The method of claim 1, wherein the patterned resistive track is configured to be connected to an electrical power source to establish, upon power-up, an electrical field within the chamber.

3. The method of claim 1, wherein the patterned resistive track is configured to be connected to an electrical power source to heat the chamber when the power is turned on.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, in which the structured resistive track is made of several turns passing around the longitudinal axis of the chamber, applied next to each other on the inner surface of the tube, and these several turns have a pitch of at least two turns per centimeter.

5. The method of claim 4, wherein said plurality of turns have a pitch of less than 1 mm.

6. Charged material transfer chamber, comprising:

a tube, which is a one-piece construction, made of a substantially non-conductive material or semi-conductive material, or both of these materials, and having an inner surface and an outer surface, and

a structured resistive track containing resistive ink applied to the inner surface of the tube by rotating the tube at a controlled speed while advancing the tube relative to the ink pen,

wherein the structured resistive track is configured to be connected to a source of electrical energy.

7. The chamber of claim 6, wherein the structured resistive track is operable to be connected to an electrical power source to establish, upon power-up, an electric field within the chamber.

8. The chamber of claim 6, wherein the structured resistive track is operable to be connected to an electrical power source to heat the chamber when the power is turned on.

9. The chamber according to any one of claims 6 to 8, in which the structured resistive track contains several turns, passing around the longitudinal axis of the chamber, applied next to each other on the inner surface of the tube, and these several turns have a pitch of at least two turns per centimeter .

10. A chamber as claimed in claim 9, wherein said plurality of turns have a pitch of less than 1 mm.

11. An ion detection unit, comprising:

a charged material transfer chamber according to any one of claims 6 to 10,

a receiving unit in fluid communication with the charged material transfer chamber and comprising a sample receiving port, a reaction area for sample ionization, and a shutter for controlling the introduction of the ionized sample into the charged material transfer chamber, and

a collector assembly in fluid communication with the charged material transfer chamber and comprising a collector plate for collecting the ionized sample after it has passed through the charged material transfer chamber.