TW201721140A - 用以偵測帶電粒子之方法及裝置 - Google Patents
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Abstract
本揭示內容是關於一種用以偵測一物質之帶電粒子的裝置。該裝置至少包含一設置於第一電場下的電荷剝除元件及一設置於第二電場下的偵測電極。該電荷剝除元件可中和或剝除源自該物質之離子的電荷，藉以產生可偵測的訊號，其係對應於電荷剝除元件上的電荷剝除事件，並可為設置於第二電場下之偵測電極所偵測。本揭示內容亦有關於利用該裝置來偵測一物質之帶電粒子的方法。
Description
本揭示內容是關於偵測帶電粒子。更具體來說，本揭示內容是關於用以偵測帶電粒子的裝置及方法，其中該帶電粒子的產生及偵測可分別發生於相同或不同的物質相態 (phase)。
相關領域常藉由偵測離子來辨識樣品。一離子偵測器應具備高靈敏度、高反應速率及可廣泛應用等特性，以於不同分析方法中檢測源自中性分析物的離子。除了可用以偵測具有適當光學活性之特定離子的光學感測器外，習知技藝人士通常會依據離子所在介質的特性來選擇偵測離子的方法。舉例來說，在液體溶液中，可利用導電式(electrical-conductivity)、電流式(potentiometric)及極譜式(polarographic)偵測器來偵測離子。在真空及大氣環境中，則可利用金屬電極(亦稱為法拉第電極(Faraday electrode))來收集離子，並以安培計進行測量。然而，該些偵測方法無法提供高效分析所需的靈敏度及反應時間。雖然質譜法(mass spectrometry, MS)可提供靈敏、準確且快速的離子分析，然而該方法礙於高增益離子偵測器的作用限制，並無法直接在大氣環境中操作。因此化學及其他相關領域的應用上亟需研發一種新穎之可於嚴苛環境中正常工作的離子偵測器，藉以在大氣環境或液體溶液中檢測離子，並提供良好的訊號品質。
有鑑於此，相關領域亟需一種更簡便的偵測器設計，其可適用於多數的分析儀器，且能於液相或大氣環境中工作，而不會影響偵測靈敏度或解析度。
本揭示內容是關於用以偵測源自樣品物質之帶電粒子的方法及裝置。
據此，本揭示內容第一態樣是關於一種用以偵測一物質之帶電粒子的裝置。該裝置包含： 一電荷剝除元件，用以剝除或中和源自該物質之帶電粒子的電荷，藉以產生對應於其中剝除或中和事件的訊號；以及 一用以偵測該訊號的偵測電極； 其中，該電荷剝除元件包含至少一物件，其係由一可剝除或中和源自該物質之帶電粒子電荷的材料所製成。
依據某些實施方式，該材料是選自由一導體、一半導體、一絕緣體及其組合所組成的群組。例示性之導體包含，但不限於，金屬、導電陶瓷、導電玻璃或導電聚合物。例示式之絕緣體包含，但不限於，陶瓷、玻璃或聚合物。
在一實施例中，電荷剝除元件包含一由金屬所製成的物件。在其他實施例中，電荷剝除元件包含一由玻璃所製成的物件。在另一實施例中，電荷剝除元件包含一由玻璃及金屬所製成的物件，其中該金屬為一金屬層且位於該玻璃的一側。
依據某些可任選的實施方式，本發明裝置包含一中空電極，其係與電荷剝除元件接合，且可輔助產生一電場，藉以促使產生的離子朝向電荷剝除元件移動。在某些實施例中，中空電極是由二個墊圈形的電極所組成，而電荷剝除元件(例如一鎳網)則是如三明治般地夾設於二墊圈形電極之間。
依據另一實施方式，電荷剝除元件及偵測電極可位於相同或不同環境中，其可分別置於相同或不同的相態，例如液相、氣相或真空。在一實施例中，偵測電極是位於氣相中，而電荷剝除元件則是位於液相中，例如己烷、庚烷及甲苯等。
在某些可任選的實施方式中，本揭示內容之裝置可更包含一圍繞在偵測電極週遭的屏蔽物，藉以屏蔽偵測電極以免其受到外界雜訊干擾。
本揭示內容的第二態樣因此是關於一種用以偵測一物質之帶電粒子的方法。該方法包含： (a) 由該物質產生帶電粒子； (b) 使該帶電粒子撞擊一設置於一第一電場下之電荷剝除元件，藉以產生對應於電子剝除或中和事件的訊號；以及 (c) 以一設置於一第二電場下之偵測電極來偵測步驟(b)之訊號； 其中， 該第一及第二電場是用以使該帶電粒子朝向該電荷剝除元件移動以撞擊該電荷剝除元件，以及防止該帶電粒子到達該偵測電極；以及 電荷剝除元件包含至少一物件，其係由一能中和或剝除該物質之帶電粒子之電荷的材料所製成。
依據本揭示內容之實施方式，是以雷射使物質離子化，以產生帶電粒子。
依據本揭示內容之實施方式，第一電場是一具有每公分約0到20,000伏特之電場強度的加速電場，而該第二電場則是一具有每公分約0到10,000伏特之電場強度的減速電場。
依據某些實施方式，電荷剝除元件與物質的距離約為1毫米到150公分，且電荷剝除元件與偵測電極的距離約為 0.1毫米到10公分。
依據某些實施方式，電荷剝除元件是由一選自以下群組之材料製成：一導體、一半導體、一絕緣體及其組合。例示式之導體包含，但不限於，金屬、導電陶瓷、導電玻璃或導電聚合物。例示式之絕緣體包含，但不限於，陶瓷、玻璃或聚合物。
在一實施例中，電荷剝除元件包含一由金屬所製成的物件。在其他實施例中，電荷剝除元件包含一由玻璃所製成的物件。在另一實施例中，電荷剝除元件包含一由玻璃及金屬所製成的物件，其中該金屬為一金屬層且位於該玻璃的一側。
依據某些可任選的實施方式，本發明裝置包含一中空電極，其係與電荷剝除元件接合，且可輔助產生一電場，藉以促使產生的電子朝向電荷剝除元件移動。在某些實施例中，中空電極是由二個墊圈形的電極所組成，而電荷剝除元件(例如一鎳網)則是如三明治般地置於二墊圈形電極之間。
依據另一實施方式，電荷剝除元件及偵測電極可設置於相同或不同的環境中，其係具有相同或不同的相態，例如液相、氣相或真空。在一實施例中，偵測電極是位於氣相中，而電荷剝除元件則是位於液相中，例如己烷、庚烷及甲苯等。
在某些可任選的實施方式中，本揭示內容之裝置可更包含一圍繞在偵測電極週遭的屏蔽物，藉以屏蔽偵測電極以免其受外界雜訊干擾。
在參閱下文實施方式後，本發明所屬技術領域中具有通常知識者當可輕易瞭解本發明之基本精神及其他發明目的，以及本發明所採用之技術手段與實施態樣。
為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特徵以及用以建構與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而，亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。
參照第1A
圖，該示意圖闡述了以裝置100
來偵測由物質101
所產生的帶電粒子103
。首先將物質101
放置於樣品電極102
的表面，再以任一種適當方法(例如雷射光束)使物質101
游離，藉以產生帶電粒子(例如陽離子及陰離子)。之後利用本揭示內容之裝置100
來偵測新產生的帶電粒子(例如物質101
的陽離子103
)，其中裝置100
包含一電荷剝除元件104
及一偵測電極105
。
操作時，將樣品電極102
、電荷剝除元件104
及偵測電極105
配置成可產生一第一電場F1
及一第二電場F2
，其中第一電場F1
是位於樣品電極102
與電荷剝除元件104
之間，第二電場F2
是位於電荷剝除元件104
及偵測電極105
之間，且第一及第二電場(F1,
F2
)
可使離子103
撞擊電荷剝除元件104
。較佳地，F1
是一位於樣品電極102
與電荷剝除元件104
之間的加速電場，據此，新產生的離子103
可受到吸引，並朝向電荷剝除元件104
的方向移動，最終撞擊電荷剝除元件104
而導致離子103
上所攜帶的電荷被剝除，例如剝除離子的正電荷。此外，F2
是一位於電荷剝除元件104
及偵測電極105
之間的減速電場，可防止離子103
到達偵測電極105
。離子103
撞擊電荷剝除元件104
後可使帶電粒子的電荷被中和，其中各中和或剝除事件會產生一相對應的訊號，該訊號可由設置於第二電場F2
之偵測電極105
所偵測或測量。
一般來說，本發明裝置100
的電荷剝除元件104
包含至少一由導體、半導體、絕緣體或其組合所製成的物件。可用以製成電荷剝除元件104
的導體實例包含，但不限於，金屬(例如鐵、鎳、銅及不銹鋼等)、導電陶瓷、導電聚合物及導電玻璃(例如，將銦錫氧化物(indium tin oxide, ITO)塗佈於非導電玻璃的表面)。可用以製成電荷剝除元件104
的絕緣體的實例包含，但不限於，陶瓷、玻璃及聚合物(例如聚乙烯(polyethylene, PE)及聚氯乙烯 (polyvinylchloride, PVC)等)。此外，不論電荷剝除元件104
是由導體或絕緣體所製成，其最佳是包含一可使發生於其上之中和及/或剝除事件可由鄰近的偵測電極105
所偵測的結構。
依據某些實施方式，電荷剝除元件104
包含一由金屬所製成的物件，例如一由鎳(例如鎳網)所製成的物件。依據其他實施方式，電荷剝除元件104
包含一由金屬及玻璃所製成的物件，其中該金屬為一金屬層且位於該玻璃的一側。依據可任選的實施方式，電荷剝除元件104
包含一由導電玻璃所製成的物件，其中該導電玻璃包含一層塗佈於其表面之銦錫氧化物(indium tin oxide, ITO)，據以使該物件具有導電性。
依據另一實施方式，電荷剝除元件104
包含二物件，依序列排列為由金屬(例如鎳網)所製成的物件及由玻璃所製成的物件，其中該玻璃物件是設置於較接近偵測電極105
的一側，可具有或不具有一導電層(銦錫氧化物(indium tin oxide, ITO))塗佈於其上。
當電荷剝除元件104
包含一由任一種上述導體所製成之物件或包含一導電層塗佈於其上時，其可與一中空電極106
相接合；在此情況下，中空電極106
及樣品電極102
可分別偏壓產生位於二者之間的第一電場F1
，其可藉由吸引離子103
及使離子103
朝向電荷剝除元件104
的方向移動來控制離子103
的軌跡，最終使離子103
撞擊電荷剝除元件104
的表面以產生中和或剝除訊號。需注意的是，離子103
於F1
中的軌跡，或是離子103
朝向電荷剝除元件104
移動的方向並不受到限制，只要其(例如離子103
)可朝向且撞擊電荷剝除元件104
，並產生可偵測的訊號即可。第 1C 圖
為依據本揭示內容另一實施方式所闡述之示意圖，其係關於源自物質101
之離子103a
、103b
、103c
由不同的方向移動。舉例來說，物質101
可放置於電荷剝除元件104
的下方或上方，據此，離子103a
及103c
可由電荷剝除元件104
的下方或上方移動。在其他實施例中，物質101
是放置於鄰近電荷剝除元件104
的位置，據此，離子103b
是由側面方向進入。
參照FIG 1B
，該示意圖闡述了一非必要之中空電極106
，其係與電荷剝除元件104
相接合。在該實施方式中，一非必要之中空電極106
是由二個墊圈形的電極106a
及106b
所組成，其係分別具有一中央孔口；且電荷剝除元件104
為一金屬網(例如鎳網)，並設置於二墊圈形電極106a
及106b
之間。在一可任選的實施方式中，樣品電極102
及中空電極106
係分別偏壓產生第一電場F1
，其可吸引離子103
朝向電荷剝除元件104
的方向移動，最終使離子103
撞擊電荷剝除元件104
。
離子103
撞擊電荷剝除元件104
會造成離子103
所攜帶的電荷流失(例如剝除或中和)，且各發生於電荷剝除元件104
的中和或剝除事件會產生一訊號，其可被位於第二電場F2
之偵測電極105
所偵測。一般來說，第一及第二電場(F1
及F2
)可共同作用以控制離子103
的軌跡，藉以使離子103
撞擊電荷剝除元件104
的表面而不會到達偵測器105
。為達到此目的，最佳是將電荷剝除元件104
設置於距離物質101
(或樣品電極102
)約1毫米到約150公分的位置，更佳是約1.5毫米到約10公分的位置，最佳是約2毫米到約1分公的位置；而將電荷剝除元件104
設置於距離偵測電極105
約0.1毫米到約10公分的位置，更佳是約0.5毫米到約5公分的位置，最佳是約1毫米到約1公分的位置。
依據較佳的實施方式，第一電場F1
是一加速場電，藉以加速或維持離子103
的移動，該電場強度每公分約為0到20,000伏特，更佳是每公分約為1,000到15,000伏特，最佳是每公分約為5,000到10,000伏特；而第二電場F2
則是一減速電場，以防止離子103
到達偵測電極105
，該電場強度每公分約為0到10,000伏特，更佳是每公分約為10到5,000伏特，最佳是每公分約為100到1,000伏特。
非必要性地，可利用一屏蔽物(未繪示)來屏蔽偵測電極105
，藉以阻隔外界雜訊，據此，使偵測電極105
的操作不會受到外界雜訊的干擾。
依據本揭示內容之實施方式，電荷剝除元件104
及偵測電極105
可放置於相同或不同的相態，例如液相、氣相或真空。適用於本揭示內容的液相實例包含，但不限於己烷、庚烷及甲苯等。在某些實施方式中，電荷剝除元件104
及偵測電極105
皆是設置於氣相中。在其他實施方式中，電荷剝除元件104
及偵測電極105
皆是設置於真空環境中。在其他實施方式中，電荷剝除元件104
是設置於液相(例如己烷)中，而偵測電極105
則是設置於氣相中。
第 2 圖
闡述了本揭示內容之另一實施方式，其中是利用裝置200
在異相下偵測帶電粒子。裝置200
中的元件與上述裝置100
中的元件相似，除了樣品電極202
及電荷剝除元件204
是位於液相208
，而偵測電極205
是位於氣相；此外，一非必要之中空電極206
則是與電荷剝除元件204
接合。然而，即使當偵測電極205
與電荷剝除元件204
並非位於相同相態，偵測電極205
仍可偵測對應於中和或剝除事件(發生在電荷剝除元件204
)的訊號。事實上，該異相偵測不會受到偵測區域(即位於電荷剝除元件204
及偵測電極205
之間的區域)中任何殘留電荷或污染的直接干擾，據此可得到最高品質的數據。
第 3 圖
闡述了本揭示內容之另一實施方式，其中是利用裝置300
來偵測帶電粒子303
。裝置300
亦包含一電荷剝除元件304
及一中空偵測電極305
，唯排列與裝置100, 200
略有不同。與裝置100, 200
不同，本實施例並非將電荷剝除元件304
設置於中空偵測電極305
的前方，而是將電荷剝除元件304
設置於偵測電極305
的後方，且偏壓於一電位，其係可吸引帶電粒子303
朝向電荷剝除元件304
移動，且撞擊電荷剝除元件304
，而不會撞擊中空偵測電極305
。帶電粒子303
撞擊電荷剝除元件304
會中和或剝除帶電粒子303
之電荷，再利用偵測電極305
來偵測或測量各中和或電荷剝除事件所產生的訊號。
本揭示內容所述之偵測器及偵測方法可應用至不同類型之偵測裝置；該些偵測裝置包含，但不限於，離子收集器(ion collector)、質譜儀(mass spectrometer)及離子遷移譜儀(ion mobility spectrometer)。
為求方便，將本揭示內容所使用之某些詞彙收集並解釋如下。除非本說明書另有定義，此處所用的科學與技術詞彙之含義與本發明所屬技術領域中具有通常知識者所理解與慣用的意義相同。
在不和上下文衝突的情形下，本說明書所用的單數名詞涵蓋該名詞的複數型；而所用的複數名詞時亦涵蓋該名詞的單數型。
下文提出多個實驗例來說明本發明的某些態樣，以利本發明所屬技術領域中具有通常知識者實作本發明，且不應將這些實驗例視為對本發明範圍的限制。據信習知技藝者在閱讀了此處提出的說明後，可在不需過度解讀的情形下，完整利用並實踐本發明。實施例
以下利用一例示性之本發明裝置來進行相關實驗分析。
簡單來說，平行設置一樣品電極、一中空電極及一偵測電極，其中樣品及中空電極的距離為3毫米，而中空及偵測電極的距離則為5毫米。樣品電極為一固定於x-y電動平台的矩形板。中空電極是由二個相同且相互堆疊之0.5毫米厚的墊圈形電極(內徑5毫米´ 外徑20毫米)所組成。將一鎳網(BM0020-03N, Industrial Netting, Minneapolis, MN)固定於二者之間，以覆蓋中央孔口。鎳網是由32微米厚的鎳絲所組成，孔徑寬度為1238微米。偵測電極為一2毫米厚且外徑為16毫米之柱形電極，具有一內徑為4毫米的中央孔口。除了感測面(底部)外，以不銹鋼外殼包覆偵測電極以減少外界電子雜訊。偵測電極與一快速電流前置放大器(fast current preamplifier, DLPCA-200, FEMTO Messtechnik GmbH, Berlin, Germany)相連接，且利用一數位示波器(digital oscilloscope, RTO, Rohde & Schwarz Taiwan Ltd., Taipei, Taiwan)來監測前置放大器的輸出訊號。為偵測陽離子，分別將樣品及中空電極偏壓於+4000伏特及-500伏特，以對應於一每公分15000伏特的加速電場。中空及偵測電極則對陽離子產生一每公分1000伏特的減速電場。
以雷射脫附離子化法(ionized using laser desorption ionization, LDI)將位於樣品板上的分析物離子化。本實施例是使用三倍頻(frequency-tripled) Nd:YAG雷射光束(355奈米, LS-2134UTF, Lotis TII Ltd., Minsk, Belarus)。在通過偵測及中空電極之中央孔口後，雷射光束可垂直檢測物質。以125毫米之融合二氧化矽平凸形透鏡(fused silica plano-convex lens)將雷射光束聚焦至一位於物質表面之直徑約為139微米的位點。以半波板系統(half-wave plate system, Attenuator 355 nm, Lotis TII Ltd., Minsk, Belarus)將雷射能量調整至2到400微焦耳。各數據皆是由20個雷射光點分析所得。
在分析位於氣相中的離子時，是將整個裝置放置於大氣環境中。在分析位於液相中的離子時，則是藉由非導電液體來維持樣品及中空電極的電位。可利用單相模式(single-phase)或異相模式來進行液相檢測；其中，單相模式是將所有電極浸泡於液體中；異相模式則是將偵測電極置於大氣中，而將其他電極浸泡於液體中。為確保偵測到的訊號皆是由電荷感應所產生，在確認測試中，利用一蓋玻片(φ= 18毫米, 厚度為0.15毫米, Paul Marienfeld GmbH & Co. KG, Lauda-Königshofen, Germany)來阻擋偵測電極，以防止其與任何粒子直接接觸(結果未顯示)。除非另行說明，否則任何觀測到的數據皆無外加蓋玻片。將前置放大器的增益及頻寬分別設定為108
及 200千赫茲(kHz)，以偵測大氣中的離子。將前置放大器的增益及頻寬分別設定為109
及1千赫茲，以偵測非導電液體中的離子。
本實驗是以己烷作為非導電液體。物質包含碘化銫(cesium iodine, CsI)、2,5-二羥苯甲酸 (2,5-dihydroxybenzoic acid, DHB)及鈦奈米粒子(Ti nanoparticle, 30-50奈米, UniRegion Bio-Tech, Hsinchu, Taiwan)。配製碘化銫及2,5-二羥苯甲酸時，先將碘化銫及2,5-二羥苯甲酸溶於蒸餾之去離子水中備用；配製鈦奈米粒子時，將鈦奈米粒子懸浮於蒸餾之去離子水中，並以振盪器讓奈米粒子平均分布於液體中，並在粒子沉澱前配製於樣品電極表面。置於樣品電極上的碘化銫約為5毫克，2,5-二羥苯甲酸及鈦則分別約為2.5毫克。所有的化學材料皆購自商業來源，且未經進一步純化處理。結果總結於第 4 圖
及第 5 圖。
第 4 圖
為在偵測電極前設置或未設置蓋玻片時，碘化銫、2,5-二羥苯甲酸及鈦奈米粒子於大氣中的感應訊號記錄曲線。如第 4 圖
記錄曲線所述，本實施例是以底部訊號表示離子到達時間(time-of-arrival, TOA)。碘化銫、2,5-二羥苯甲酸及鈦之離子到達時間的峰值分別為14.0、17.6及23.6微秒(第 4 圖
)。
將物質及中空電極浸泡於己烷中，並將偵測電極設置於大氣中，接著進行異相實驗。將己烷的水平高度維持於中空電極上方2-4毫米，以確保離子軌跡不會通過液相-氣相界面。在進行實驗時，應緩慢移動電動平台，據以防止液體劇烈振動而干擾離子軌跡及改變離子到達時間。在偵測感應訊號時，應使電動平台處於靜止狀態，以避免偵測到電子雜訊。第 5 圖
闡述該些結果。
第 5 圖
為碘化銫、2,5-二羥苯甲酸及鈦於己烷中的訊號記錄曲線。由於己烷之阻力較大，訊號會於雷射激發數毫秒後出現。三種物質的主要特徵訊號分佈於30毫秒內。碘化銫、2,5-二羥苯甲酸及鈦於己烷中的主要離子到達時間分別約為6.7±1.1、7.5±0.7及11.5±0.6毫秒。該些離子到達時間數值約為大氣偵測數值的420-490倍。
整體來說，本實驗結果指出，即使於液相中，本發明裝置及/或方法仍可高度有效地偵測電荷剝除或中和。
雖然上文實施方式中揭露了本發明的具體實施例，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不悖離本發明之原理與精神的情形下，當可對其進行各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當以附隨申請專利範圍所界定者為準。
主要元件符號如下：
100、200、300‧‧‧裝置
101、201‧‧‧物質
102、202‧‧‧樣品電極
103、203、313‧‧‧離子
104、204、304‧‧‧電荷剝除元件
105、205‧‧‧偵測電極
106、206、306‧‧‧中空電極
208‧‧‧液相
100、200、300‧‧‧裝置
101、201‧‧‧物質
102、202‧‧‧樣品電極
103、203、313‧‧‧離子
104、204、304‧‧‧電荷剝除元件
105、205‧‧‧偵測電極
106、206、306‧‧‧中空電極
208‧‧‧液相
為讓本發明的上述與其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1A圖是依據本揭示內容一實施方式所闡述之示意圖，其係關於偵測操作時的裝置100
； 第1B圖是依據本揭示內容一實施方式所闡述之示意圖，其係關於與電荷剝除元件104
接合之中空電極106
； 第1C圖是依據本揭示內容一實施方式所闡述之示意圖，其係關於離子103a
、103b
及103c
的軌跡，其中該離子103a
、103b
及103c
是分別由放置在不同位置(相對於電荷剝除元件104
)之物質所產生； 第2圖是依據本揭示內容一實施方式來闡述裝置200
進行異相(hetero-phase)偵測時的示意圖； 第3圖是依據本揭示內容一實施方式來闡述裝置300
進行偵測時的式意圖； 第4圖是依據本揭示內容一實施方式所闡述之訊號記錄曲線，其中該訊號是藉由中和或剝除源自不同物質之帶電粒子所產生，並以本發明裝置來偵測；以及 第5圖是依據本揭示內容另一實施方式所闡述之訊號記錄曲線，其中該訊號是藉由中和或剝除源自不同物質之帶電粒子所產生，並以本發明裝置來偵測。
100‧‧‧裝置
101‧‧‧物質
102‧‧‧樣品電極
103‧‧‧離子
104‧‧‧電荷剝除元件
105‧‧‧偵測電極
106‧‧‧中空電極
Claims (18)
- 一種用以偵測一物質之帶電粒子的裝置，包含： 一電荷剝除元件，用以剝除源自該物質之帶電粒子的電荷，藉以產生對應於其中電荷剝除事件的訊號；以及 一用以偵測該訊號的偵測電極； 其中， 該電荷剝除元件包含至少一物件，其係由一可剝除源自該物質之帶電粒子電荷的材料所製成。
- 如請求項1所述之裝置，其中該材料是選自由一導體、一半導體、一絕緣體及其組合所組成的群組。
- 如請求項2所述之裝置，其中該導體是一金屬、一導電陶瓷、一導電玻璃或一導電聚合物；且該絕緣體是一陶瓷、一玻璃或一聚合物。
- 如請求項3所述之裝置，其中該電荷剝除元件包含一由玻璃及金屬所製成的物件，其中該金屬為一金屬層且設置於該玻璃的一側。
- 如請求項2所述之裝置，其中該電荷剝除元件及該偵測電極是分別位於不同相態下。
- 如請求項5所述之裝置，其中該相態是液相、氣相或真空。
- 如請求項6所述之裝置，其中該液相是己烷、庚烷或甲苯。
- 如請求項6所述之裝置，其中該電荷剝除元件是位於液相中，且該偵測電極是位於氣相中。
- 一種用以偵測一物質之帶電粒子的方法，包含： (a) 由該物質產生帶電粒子； (b) 使該帶電粒子撞擊一設置於一第一電場下之電荷剝除元件，藉以產生對應於其中電荷剝除事件的訊號；以及 (c) 以一設置於一第二電場下之偵測電極來偵測步驟(b)之訊號； 其中， 該第一及第二電場是用以使該帶電粒子朝向該電荷剝除元件移動以撞擊該電荷剝除元件，以及防止該帶電粒子到達該偵測電極。
- 如請求項9所述之方法，其中該第一電場是一具有每公分約0到20,000伏特之電場強度的加速電場，且該第二電場是一具有每公分約500到1,000伏特之電場強度的減速電場。
- 如請求項10所述之方法，其中該電荷剝除元件與該物質的距離約為1毫米到150公分，且該電荷剝除元件與該偵測電極的距離約為 0.1毫米到10公分。
- 如請求項9所述之方法，其中該電荷剝除元件是由一材料所製備，且該材料是選自由一導體、一半導體、一絕緣體及其組合所組成的群組。
- 如請求項12所述之方法，其中該導體是一金屬、一導電陶瓷、一導電玻璃或一導電聚合物；且該絕緣體是一陶瓷、一玻璃或一聚合物。
- 如請求項13所述之方法，其中該電荷剝除元件包含一由玻璃及金屬所製備的物件，其中該金屬為一金屬層且設置於該玻璃的一側。
- 如請求項9所述之方法，其中該電荷剝除元件及該偵測電極是分別位於不同相態。
- 如請求項15所述之方法，其中該相態是液相、氣相或真空。
- 如請求項16所述之方法，其中該液相是己烷、庚烷或甲苯。
- 如請求項16所述之方法，其中該電荷剝除元件是位於液相中，且該偵測電極是位於氣相中。
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