[发明专利]具有高吞吐量的离子迁移率谱仪

权利要求书

1.一种离子迁移率谱仪，依次包括：

离子源，所述离子源充满气压为1mBar～1Bar的气体；

离子门，由前端盖电极、之后的前网格和再之后的后网格形成，所述前网格和后网格都限定多个网格单元，每个网格单元的网格单元大小在0.1-1mm之间，所述前网格与所述后网格平行并且隔开与网格单元大小相当的距离以便累积离子；

连接在所述前网格与所述后网格之间的射频RF发生器；

连接到所述前端盖电极、所述前网格以及所述后网格的切换的或可调整的DC信号，用于利用通过间隔不均匀并且平均频率等于或高于1kHz的重复脉冲串进行脉动或质量相关离子喷射，来喷射离子；

充满气压为1～30mBar的气体的离子漂移空间，用于离子流的离子迁移率分离和空间聚焦；

正交加速器，具有用间隔不均匀并且平均频率等于或高于100kHz的重复脉冲串编码的脉动正交离子加速；以及

离子检测器，用于在考虑到编码的不均匀脉冲时间间隔的情况下解码与离子迁移时间、离子质量以及离子强度有关的信息以及解码与对应于相同m/z核素的信号系列内的强度分布有关的信息之前，检测飞行时间信号。

2.按照权利要求1所述的离子迁移率谱仪，其中所述离子源的轴平行于所述网格地定向。

3.按照权利要求1和2中的一项所述的离子迁移率谱仪，还包括在所述离子源和所述离子门之间的至少一个RF离子导向器，并且其中所述RF离子导向器包括下述组中的一个：(i)离子漏斗；(ii)RF通道；和(iii)具有轴向场的多极离子导向器。

4.按照权利要求1和2中的一项所述的离子迁移率谱仪，其中所述离子源具有裂解装置，和以色谱分离的时间尺度切换所述裂解的装置。

5.按照权利要求1所述的离子迁移率谱仪，还包括：

两组同轴电极，外电极和内电极，其中在每组电极内，借助电阻链连接所述电极，以便提供轴向DC梯度；

在至少一组电极内，所述电极被连接到交替的射频供给源，以便实现径向离子排斥；以及

偏置所述两组同轴电极之间的DC电位分布，以致形成径向DC场，从而将离子推向RF屏障。

6.按照权利要求5所述的离子迁移率谱仪，还包括至少以下装置中的至少一个离子输送装置：(i)同轴射频离子导向器；(ii)在所述迁移率谱仪最前面的同轴射频离子阱；(iii)具有轴向DC场的锥形离子导向器或离子漏斗；以及(iv)具有轴向DC场并且具有用于提供径向DC排斥的一组内部锥形电极的锥形同轴离子导向器；所述装置位于所述迁移率谱仪的上游或下游。

7.按照权利要求1所述的离子迁移率谱仪，还包括具有分布式轴向DC场的射频离子导向器的阵列，所述阵列被空间排列成二维平面阵列、或者同轴卷绕的二维阵列、或者包含多个平面层的三维阵列。

8.按照权利要求7所述的离子迁移率谱仪，其中所述阵列包含具有导电片段的印刷电路板，所述片段或者由深槽隔离，或者由抗静电材料隔离。

9.一种离子迁移率谱分析方法，依次包括以下步骤：

在1mBar～1Bar的气压下工作的离子源内，产生离子；

将离子引入由前端盖电极、之后的与后网格平行隔开的前网格形成的离子门中，每个单独的网格都限定多个网格单元，每个网格单元的网格单元大小在0.1-1mm之间；

在所述前网格与后网格之间形成局部RF场，同时利用DC场向着RF场区域吸引离子，所述DC场足够小，从而避免离子穿透所述RF场的势垒，这种方式导致离子局限在网格单元周围的局部RF阱中；

借助所述RF场的区域中的DC场的脉动开关，推动离子穿过所述RF场，从而形成短离子包；

在1～30mBar的气压下，依据离子在静电场内的迁移率分离离子；

在分离离子的步骤之后对离子流进行空间聚焦；

用间隔不均匀并且平均频率等于或高于100kHz的编码的重复脉冲串对所述离子进行正交加速；

分析所述离子在多反射静电场内的飞行时间；以及

在考虑到编码的不均匀脉冲时间间隔的情况下解码与离子迁移时间、离子质量以及离子强度有关的信息以及解码与对应于相同m/z核素的信号系列内的强度分布有关的信息之前，在检测器上检测飞行时间信号，

其中所述前网格与所述后网格隔开等于网格单元大小的距离。