[发明专利]具有用于离子捕获和离子压缩的势阱的电离室

说明书

一种电离室。该电离室包括容器、电离源、离子门和中环电极。容器限定电离区域。该容器包括与第二端轴向相对设置的第一端。电离源位于第一端并产生离子。离子门位于容器的第二端。中环电极位于电离源和离子门之间。在离子压缩阶段期间，电离源被充电到第一电离源电位，离子门被充电到第一离子门电位，并且中环电极被充电到小于第一电离源电位和第一离子门电位的第一中环电位。第一中环电位被配置为在中环电极附近产生势阱。离子聚集在该势阱处。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月28日提交的名称为“IONIZATION CHAMBER A POTENTIAL-WELL FOR ION TRAPPING AND ION COMPRESSION”的美国临时专利申请第62/439,580号的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本公开的领域一般涉及离子迁移谱仪(FMS)系统，并且更具体地，涉及具有用于离子捕获和离子压缩的势阱的电离室。

背景技术

至少其他一些已知的光谱测定检测装置包括离子迁移谱仪(FMS)，诸如，例如离子阱迁移谱仪(ITMS)。许多已知的ITMS检测系统包括收集装置，其从受关注的物体收集颗粒、液体和/或气体样本。将样本引导至电离室，电离室包括电离源，电离源使样本电离以形成正离子、负离子和自由电子。ITMS检测系统中的电离室通常是无场区域。当离子在电离室中产生以增加其中的离子群时，保持网格或门保持在比电离室中的电场稍大的电位，以诱导保持场并降低离子从电离室泄漏的可能性。因此，离子被“捕获”在电离室或电离区域内。然后在电离室上感应出电场，并且根据感应电场的极性，正离子或负离子从电离室脉冲，通过高压“踢出脉冲”，通过保持网格进入漂移区域。相反极性的离子被吸引到电离室的壁上并在那里放电。

在一些ITMS检测系统中，漂移区域包括多个顺序的环形电极。集电极位于漂移区域的与电离室相对的一侧，并保持在接地电位。对于那些使用负离子的系统，环形电极被激励到电离室和集电极之间依次更小负电压的电压，从而引起恒定的正电场。在来自电离室中的初始脉冲的负离子中引起运动，并且离子通过漂移区域引导到集电极。产生代表集电极上的离子群的信号并将其传送到分析系统以确定收集的样本中的成分。

离子群通常以离子盘的形式从电离室脉冲到漂移区域中，该离子盘具有预定的轴向宽度值并且可能具有尾随离子尾部。当离子盘穿过漂移区域时，与低迁移率分析物分离的高迁移率分析物引起离子盘的膨胀和变形。高迁移率分析物形成的盘比由低迁移率分析物形成的盘转移得更快，并且盘在集电极处接收时可能重叠。因此在光谱分析设备上产生的迹线上的峰值失真，分辨率差并且难以分析。而且，在许多ITMS检测系统中，没有精确控制注入漂移区域的离子盘的宽度。基本上，这是由于在电离室中引起的电场的不均匀性，例如，电离室后部的低场区域，导致电离室不一致且有时不完全清除。

发明内容

在一个方面，提供了一种电离室。电离室包括容器、电离源、离子门和中环电极。容器限定电离区域。该容器包括与第二端轴向相对设置的第一端。电离源位于第一端并产生离子。离子门位于容器的第二端。中环电极位于电离源和离子门之间。在离子压缩阶段期间，电离源被充电到第一电离源电位，离子门被充电到第一离子门电位，并且中环电极被充电到小于第一电离源电位和第一离子门电位的第一中环电位。第一中环电位被配置为在中环电极附近产生势阱。离子聚集在势阱处。

可选地，该离子门还被配置为被充电到第一离子门电位，以防止离子穿过该离子门和该容器。

可选地，该电离源还被配置为被充电到第一电离源电位以从该容器的第一端排出离子。

可选地，第一电离源电位等于第一离子门电位。