本公開涉及裝置和方法，并且尤其涉及譜儀和譜分析方法。

背景技術(shù)：

離子遷移譜儀(ims)可以通過使材料(例如，分子、原子)離子化并測量所得到的離子在已知電場下穿過漂移氣體行進(jìn)已知距離所花費的時間來從感興趣樣本中識別材料。每個離子的飛行時間可以通過檢測器來測量，并且飛行時間與離子的遷移率相關(guān)聯(lián)。離子的遷移率與其質(zhì)量和幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此，通過測量檢測器中離子的飛行時間，推斷離子的身份是可行的。這些飛行時間可以圖形地或數(shù)字地被顯示為等離子圖。其它類型的譜儀(諸如質(zhì)譜儀)根據(jù)離子的質(zhì)荷比來分析離子。

為了改善譜儀識別感興趣樣本中的離子的能力，建議使用射頻(rf)電場來對些離子進(jìn)行改性(modify)(例如通過分裂它們)以提供附加信息，該附加信息可以被用于推斷離子的身份。這可以改善解決離子之間差異的能力。在存在污染物時執(zhí)行測量的情況下，或在困難的操作條件下，或者在樣本包括具有類似幾何結(jié)構(gòu)和質(zhì)量的情況下等，離子改性是有助于離子遷移譜儀的檢測和識別離子的能力的一種方式。通過離子改性的過程產(chǎn)生的離子可以被稱為“子離子”，并且產(chǎn)生子離子所用的離子可以被稱為“母離子”。

期望增加被改性以提供子離子的母離子的比例，并且還期望增加離子改性過程的能量效率。

附圖說明

現(xiàn)在將僅通過參考附圖的示例的方式來描述本公開的實施方式，其中：

圖1是穿過譜儀的部分截面的圖示；

圖2示出譜儀的示意圖；

圖3a示出譜儀的第二示意圖；以及

圖3b示出譜儀的另一示意圖

在附圖中，相同的附圖標(biāo)記被用于指示相同的元件。

具體實施方式

本公開的方面涉及應(yīng)用能量來對從感興趣的樣本獲得的離子進(jìn)行改性，其中能量諸如交變電場和/或熱量。該能量通常升高離子的有效溫度并且可以促使它們與其自身或與在其中運載它們的氣體的分子發(fā)生更頻繁和高能的碰撞?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在離子改性在低壓(例如，低于大氣壓力)下被執(zhí)行的情況下，被轉(zhuǎn)換成子離子的母離子的比例可以被增加。

本公開的方面提供離子遷移譜儀，包括被布置成允許氣體樣本從環(huán)境壓力區(qū)域通過而到達(dá)離子遷移譜儀的低壓區(qū)域的樣本入口，以及被布置成控制低壓區(qū)域中的氣壓低于環(huán)境壓力的的控制器。低壓區(qū)域中的壓力可以是低于環(huán)境壓力至少200mb，例如在低于環(huán)境壓力150mb和低于環(huán)境壓力800mb之間。離子改性器(modifier)被布置成在低壓區(qū)域中對離子進(jìn)行改性。樣本入口可以包括孔，諸如針孔入口，被布置成允許氣體樣本流過入口。在一些其它實施方式中，樣本入口可以包括被布置成允許氣體樣本擴散通過入口的膜。

該低壓區(qū)域可以包括離子遷移譜儀的漂移區(qū)域或者可以在譜儀的引入階段(intakestage)中被提供。漂移氣體流可以沿著漂移區(qū)域向著樣本入口孔被提供。控制器可以控制漂移氣體流以控制低壓區(qū)域中的壓力。

樣本入口可以包括孔，該孔可以是可控制以打開來獲得攜帶樣本通過樣本入口的氣體流，并且還可控制以限制流通過樣本入口，例如阻擋，例如關(guān)閉樣本入口。操作離子改性器施加能量以對離子進(jìn)行改性所用的定時可以基于打開和/或關(guān)閉樣本入口所用定時而被選擇。例如，離子改性器可以被操作以使得能量的施加與樣本入口孔的打開一致。操作離子改性器的定時可以是基于樣本入口孔的操作，例如兩個可以是同步的。

控制器可以被配置成對低壓區(qū)域進(jìn)行抽吸以降低低壓區(qū)域中的氣壓低于環(huán)境壓力。

離子改性器可以被布置在離子發(fā)生器和檢測器之間，在離子從離子發(fā)生器向著檢測器行進(jìn)的路徑中。離子改性器可以包括兩個電極，并且該電極可以被配置以使得穿過兩個電極之間的區(qū)域行進(jìn)的離子可以經(jīng)受與離子向著檢測器的行進(jìn)方向?qū)R的交變電場。例如，每一個電極均可以包括導(dǎo)體網(wǎng)格，其被布置成橫向于離子向著檢測器的行進(jìn)方向。這些和其它可能性現(xiàn)在將參考附圖被更加詳細(xì)地討論。

圖1是穿過這種離子遷移譜儀(ims)100的部分截面剖視圖的圖示。

圖1中所示的離子遷移譜儀100包括通過門106與漂移區(qū)域104分離的離子發(fā)生器102。離子發(fā)生器可以被布置在離子化區(qū)域103中，氣體可以流過樣本入口108進(jìn)入離子化區(qū)域。門106可以控制離子從離子發(fā)生器102和離子化區(qū)域103進(jìn)入漂移區(qū)域104的通道。

圖1所示的樣本入口可以包括諸如針孔的孔108，例如毛細(xì)入口?？卓梢跃哂行∮?mm的直徑，例如具有小于0.8mm的直徑，例如至少0.2mm。例如至少0.4mm，例如至少0.6mm。流過該孔的氣體可以運載物質(zhì)的樣本以被離子發(fā)生器102離子化。

在圖1所示的示例中，漂移區(qū)域104位于離子發(fā)生器102和檢測器118之間，如此使得離子可以穿過漂移區(qū)域104而到達(dá)檢測器118。漂移區(qū)域104可以包括一系列漂移電極120a、120b，以用于沿著漂移區(qū)域104施加電壓分布來沿著漂移區(qū)域104將離子從離子發(fā)生器102向著檢測器118移動。

ims100可以被配置成在通常相反于離子至檢測器118的行進(jìn)路徑的方向提供漂移氣體流。例如，漂移氣體可以從檢測器118的鄰近向著門106流動。如所示，漂移氣體入口122和漂移氣體出口124可以用于使漂移氣體通過漂移區(qū)域104。漂移氣體循環(huán)系統(tǒng)105適用于從漂移氣體入口122向著漂移氣體出口124移動漂移氣體流通過漂移區(qū)域104，以及可以被配置成再循環(huán)該漂移氣體，并且例如在其被再循環(huán)至漂移氣體入口122以返回通過漂移區(qū)域104之前，對經(jīng)由漂移氣體出口再移動的氣體進(jìn)行過濾和凈化。

真空供應(yīng)器109可以由控制器200控制。真空供應(yīng)器109可以控制ims的低壓區(qū)域中的氣體壓力小于環(huán)境壓力，例如控制氣體壓力為低于環(huán)境壓力200mb或更低，例如，低于環(huán)境壓力300mb或更低，例如低于環(huán)境壓力400mb或更低。這些低于200mb或更低的低壓可以在入口包括膜的示例中特別有用。低壓區(qū)域可以包括離子化區(qū)域103，并且在一些示例中包括反應(yīng)區(qū)域，和/或漂移區(qū)域104。

ims的低壓區(qū)域可以包括通氣口(vent)107，其可以被布置在漂移區(qū)域104的壁中，并被耦合至真空供應(yīng)器109，真空供應(yīng)器109諸如布置成對ims的低壓區(qū)域進(jìn)行抽吸以降低該區(qū)域的氣壓的抽吸裝置(pump)。通氣口107可以被布置在漂移區(qū)域104的壁中的位置，該位置被選擇以降低沿著漂移區(qū)域104的漂移氣體流的干擾。例如，通氣口107可以被均勻地(或許對稱地)圍繞漂移區(qū)域104的周界分布，例如，通氣口可以圍繞漂移區(qū)域104的圓周被分布。

然而，實現(xiàn)這一點，控制器200可以被配置成在該區(qū)域中提供比低于環(huán)境壓力150mb更低的氣壓，例如，至少低200mb，在一些實施方式中比低于環(huán)境壓力300mb更低，在一些實施方式中，該區(qū)域中的氣壓是低于環(huán)境壓力500mb。在一些實施方式中，氣壓比低于環(huán)境壓力800mb的氣壓高，例如低于環(huán)境壓力700mb，例如，比低于環(huán)境壓力600mb的氣壓高。例如，壓力可以在低于環(huán)境壓力150mb和800mb的壓力之間。

離子改性器被布置成施加能量來對離子遷移譜儀的低壓區(qū)域中的離子進(jìn)行改性。在圖1所示的示例中，離子改性器包括電極126、127，被配置成通過使離子經(jīng)受交變電場來施加能量。

離子改性器電極126、127可以與與門電極106間隔開。如所示，離子改性器電極126、127被布置在漂移區(qū)域104中，門電極和檢測器之間。在一種實施方式中，離子改性器可以被布置在離子化區(qū)域103中，例如在入口108和門106之間。

離子改性器電極126、127中的每一者可以包括導(dǎo)體陣列，諸如網(wǎng)格，被布置跨越漂移區(qū)域104。如所示，每個離子改性器電極126、127的導(dǎo)體可以在它們之間具有間隙，如此使得離子可以通過穿過間隙行進(jìn)來通過每個電極。在一種示例中，離子通過電極126的導(dǎo)體之間的間隙進(jìn)入電極126、127之間的區(qū)域129，并且離開該區(qū)域穿過電極127的導(dǎo)體之間的間隙。當(dāng)離子在電極126、127之間的區(qū)域中時，它們可以經(jīng)受交變rf電場。該場可以與離子向著檢測器的行進(jìn)方向?qū)R。根據(jù)本公開的上下文將理解的是，該對齊并不必是完美的或一致的。離子改性器可以按照第一模式操作，其中通過離子改性器的離子可以經(jīng)受交變電場以對所述離子進(jìn)行改性，以及可以按照第二模式操作，其中交變電場的幅度較低，例如在其被關(guān)閉的情況下，允許離子在不進(jìn)行改性的情況下通過離子改性器。

檢測器118可以被耦合以向控制器200提供信號。來自檢測器118的電流可以被控制器200用于推斷離子已經(jīng)到達(dá)檢測器118，并且離子的特性可以基于離子通過門106沿著漂移區(qū)域104到達(dá)檢測器118的時間而被確定。檢測器118的示例被配置成提供指示離子已經(jīng)到達(dá)檢測器118的信號。檢測器可以包括導(dǎo)電電極(諸如法拉第盤)。

漂移電極120a、120b可以被布置成向著檢測器118引導(dǎo)離子，例如，漂移電極120a、120b可以包括可以被圍繞漂移區(qū)域104布置以向著檢測器118移動離子的環(huán)。盡管圖1的示例僅包括兩個漂移電極120a、120b，但是在一些示例中多個電極可以被使用，或者單個電極可以結(jié)合檢測器118而被使用以施加電場來向著檢測器118引導(dǎo)離子。如圖1所示，電壓供應(yīng)器202被耦合以由控制器200控制。電壓供應(yīng)器202還可以被耦合來向離子發(fā)生器102提供電壓以使得來自樣本的材料能夠被離子化。在一種實施方式中，電壓供應(yīng)器202被耦合至門電極106以控制離子從離子化區(qū)域103進(jìn)入至漂移區(qū)域104的通道。

電壓供應(yīng)器202可以被耦合至漂移電極120a、120b，用于提供電壓分布以從離子發(fā)生器102向著檢測器118移動離子。如圖1所示，電壓供應(yīng)器202可以被耦合以向離子改性器電極126、127提供時變的例如交變rf電壓。通過相對于彼此控制兩個離子改性器電極126、127中的一者或二者的電壓，電壓供應(yīng)器可以提供第一電極和第二電極之間的時變電壓?？刂齐x子改性器電極的電壓可以包括控制施加至電極126、127中的一者或二者的電壓的相位。例如，兩個電極的電壓可以被改變并且施加至每個電極的電壓之間存在相位差，例如電壓可以是反相的。

如將理解的，控制器200可以控制抽吸裝置的操作以選擇ims的低壓區(qū)域中的壓力。氣體流入該區(qū)域和從該區(qū)域流出，例如氣體流通過樣本入口孔108和漂移氣體入口122，可以然后被選擇以維持該壓力，同時提供期望的氣體流。例如，入口孔108可以包括執(zhí)行器(諸如壓電驅(qū)動的隔膜)，可選擇地可操作以將氣態(tài)流體抽入至離子化區(qū)域103，以及真空供應(yīng)器的操作可以被選擇以平衡關(guān)聯(lián)于正被通過孔抽入至離子化區(qū)域中的樣本的壓力變化。沿著漂移區(qū)域104的漂移氣體流然后可以被提供，除了來自孔的任何流動之外，并且可以調(diào)節(jié)真空供應(yīng)器109的操作以解決它。這僅僅是一種可行方式，并且其它方式可以被使用，例如壓力控制可以通過控制氣體流入至ims的低壓區(qū)域和流出低壓區(qū)域中的一者或多者而被提供，例如，通過樣本入口孔108、漂移氣體入口122和漂移氣體出口124的氣體流。例如，執(zhí)行器可以包括可控制的阻擋器，例如快門，其是可控制的以禁止(例如阻止)氣態(tài)流體流過孔。

在一些實施方式中，入口108可以包括膜入口，適用于允許樣本蒸汽滲透(例如擴散通過)膜進(jìn)入低壓區(qū)域。

圖2示出離子遷移譜儀100'的示意圖。為了清楚起見，電壓供應(yīng)器及其與各種電極的連接在圖2中未示出。

圖2所示的離子遷移譜儀100'包括打開的樣本入口孔108，例如針孔入口或毛細(xì)入口。通過該孔的氣體流通過氣體可以流過的其橫截面的面積以及其長度來確定。樣本入口孔可以包括膜。

在圖2所示的示例，控制器被耦合以控制漂移氣體的循環(huán)，例如以控制氣體經(jīng)由漂移氣體入口和出口來流入至漂移區(qū)域104和/或流出漂移區(qū)域104。這可以通過以下項來實現(xiàn)：控制漂移氣體循環(huán)系統(tǒng)105，或者控制漂移氣體被通過漂移氣體入口引入至漂移區(qū)域104所用的速率，和/或漂移氣體通過漂移氣體出口離開漂移區(qū)域104所用的速率。

漂移氣體循環(huán)系統(tǒng)105可以參考環(huán)境壓力，例如，漂移氣體系統(tǒng)105的輸出可以參考環(huán)境壓力，例如通過通氣口101。漂移氣體入口可以包括限流器(restrictor)111，諸如抽頭狀可變收縮件，例如可控制的閥門，并且控制器可以被配置成控制該限流器111來調(diào)節(jié)漂移氣體的相對流入和流出漂移區(qū)域104。在該方式中，ims100'的低壓區(qū)域的壓力可以被調(diào)節(jié)成小于環(huán)境壓力，并且離子改性器126、127可以施加能量以對該低壓區(qū)域中的離子進(jìn)行改性。

圖3a和圖3b示出可能性，其中樣本入口孔108可以包括限流器113，其可操作地被關(guān)閉以禁止氣體流通過樣本入口孔108，并且可操作地被打開以允許氣流流過樣本入口孔108。圖3a和圖3b所示的控制器200可操作地控制樣本入口限流器113以控制氣體流通過樣本入口孔108?？刂破?00可以操作該限流器113以獲得攜帶將被離子化的樣本的氣體樣本，以及還控制(例如調(diào)節(jié))ims100"、100"'的低壓區(qū)域中的壓力。

圖3a所示的裝置不必包括通氣口101以使漂移系統(tǒng)105參考環(huán)境壓力，但是其他方面類似于圖2所示，以及圖3a的控制器200可以被配置成使用可控制的限流器111或通過控制漂移氣體循環(huán)系統(tǒng)105來控制漂移氣體流入和流出的相對速率，可控制的限流器111被布置成限制漂移氣體入口122和漂移氣體出口124中的一者或二者。

在圖3b所示的示例中，ims100"'包括真空供應(yīng)器109，諸如被配置為如上參考圖1所述的真空供應(yīng)器109操作的抽吸裝置。如圖3a所示的示例中，該ims100"的控制器200被配置成通過以下來控制ims的低壓區(qū)域中的壓力：控制真空供應(yīng)器109以及通過樣本入口孔108將漂移氣體引入至漂移區(qū)域104的速率。例如，控制器200可以控制限流器113的操作，以控制通過樣本入口孔108的氣體流。

在本公開的這些和其他實施方式中，可以提供壓力傳感器用于感測ims的低壓區(qū)域中的壓力，并且控制器200可以被配置成基于所感測到的壓力來控制壓力。在一些實施方式中，真空供應(yīng)器和/或漂移氣體入口/出口和/或樣本入口孔108提供的相對流入/流出速率可以基于標(biāo)定(calibration)被預(yù)先確定和/或基于環(huán)境壓力來選擇，以提供ims的低壓區(qū)域中期望的壓力。

施加到離子改性器的時變電壓可以具有至少2.5mhz的頻率。在一種實施方式中，頻率至少為3mhz，或至少5mhz，在一些實施方式中為至少6mhz。在一種實施方式中，頻率小于100mhz，在一些實施方式中，頻率小于50mhz，在一些實施方式中小于25mhz，在一些實施方式中小于15mhz或小于10mhz。例如，頻率可以在3mhz和20mhz之間，或者在6mhz和12mhz之間。在一些示例中，頻率約為8mhz。

在一種實施方式中，電壓供應(yīng)器被配置為控制第一電極的電壓變化小于第二電極的電壓。在一個示例中，離子改性器電極126、127中的一個的電壓的變化幅度可以小于另一離子改性器電極的變化幅度。例如，電壓供應(yīng)器202可以基于直流dc參考電壓來控制離子改性器電極126、127中一者的電壓，使得一個電極的電壓是恒定的，而另一個電極的電壓變化。在一個示例中，電壓供應(yīng)器可以控制離子改性電極126、127的電壓，使得每一者的變化是正弦曲線、或方波、鋸齒或脈沖串，以及一個離子改性器電極的電壓變化幅度可以小于另一個離子改性器電極的電壓變化。在一種實施方式中，向離子改性器電極126、127施加不對稱電壓可以減少rf電場與譜儀的其它組件的不必要的耦合，并且這可以減少來自譜儀的不必要的電磁干擾泄漏。

電壓供應(yīng)器202可以控制兩個離子改性器電極126、127的電壓以選擇的相位差變化，例如，電壓控制器可以控制兩個離子改性器電極126、127的電壓，使得一個電極的正電壓偏移在另一個電極的負(fù)電壓偏移期間發(fā)生。例如，電壓供應(yīng)器202可以控制兩個離子改性器電極126、127的電壓以反相變化。兩個電極的電壓偏移可以具有相同的幅度。

在一些示例中，電壓供應(yīng)器可以控制離子改性器電極126、127中的一個的電壓比另一個離子改性器電極126、127的電壓更快地變化。例如，離子改性器電極126、127中的一者可以被耦合到參考電壓，該參考電壓可以包括直流電壓，而另一離子改性器電極可以被耦合到諸如rf電壓的交變電壓。

如上所述，漂移電極120a、120b可以提供電壓分布，該電壓分布沿著漂移區(qū)域104移動離子，使得離子從離子發(fā)生器向著檢測器行進(jìn)。如圖1所示，第一離子改性器電極126和第二離子改性器電極127可以在離子的行進(jìn)方向上間隔開。在一種實施方式中，電壓供應(yīng)器被配置為基于沿著漂移區(qū)域104的離子改性器電極126、127的位置并且基于由漂移電極120a、120b提供的電壓分布來控制離子改性器電極126、127中的至少一個的電壓。在一種實施方式中，基于該電壓分布選擇離子改性器電極126、127的電壓的時間平均值。在一種實施方式中，電壓供應(yīng)器202在離子改性器電極126、127之間提供dc電壓偏移。該dc電壓偏移可以基于離子改性器電極126、127之間的間隔和電壓分布。

如圖1所示，離子改性器電極126、127的每個包括導(dǎo)體網(wǎng)格。離子改性器電極126、127可以彼此并行。在一種實施方式中，網(wǎng)格被布置跨越(例如，橫向于，例如垂直于)離子從離子發(fā)生器向著檢測器的行進(jìn)方向。

向著檢測器行進(jìn)的離子可以通過離子改性器電極126的導(dǎo)體之間的間隙，并進(jìn)入離子改性器電極126、127之間的區(qū)域129，在該區(qū)域129中，它們可以經(jīng)受射頻rf電場。

靠近檢測器118的離子改性器電極127可以被布置以使得電極127的導(dǎo)體位于離子通過另一離子改性器電極中的間隙的行進(jìn)路徑中。一個電極的導(dǎo)體127可以至少部分阻塞另一電極126中的間隙。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這可以增加通過離子改性器變換成子離子的母離子的數(shù)量。電極126的導(dǎo)體被顯示為并行于電極127的導(dǎo)體。在一種實施方式中，電極126、127可以被布置在并行平面中，但是兩個電極126、127中的導(dǎo)體可以彼此有角度的偏移(例如，不成直線的)，使得一個離子改性器電極的導(dǎo)體位于離子穿過另一離子改性器電極的間隙的行進(jìn)路徑中。在一種實施方式中，電極126、127可以布置在并行平面中，但是兩個電極126、127的導(dǎo)體可以在橫向于離子行進(jìn)方向的方向中彼此橫向地偏移，使得一個離子改性器電極126的導(dǎo)體位于離子穿過另一改性器電極127的間隙的行進(jìn)路徑中。在一些實施方式中，這些特征被結(jié)合，使得兩個離子改性器電極126、127的導(dǎo)體都橫向地及有角度地偏移。

在一些實施方式中，本公開提供用于將樣本引入至譜儀的引入階段(intakestage)裝置。該引入階段可以包括低壓區(qū)域，該低壓區(qū)域具有比低于環(huán)境壓力200mb的壓力小的壓力，例如比低于環(huán)境壓力300mb的壓力小的壓力，例如，比低于環(huán)境壓力400mb的壓力小的壓力。在一些實施方式中，該低壓區(qū)域中的氣壓低于環(huán)境壓力500mb。在一些實施方式中氣壓比低于環(huán)境壓力800mb的壓力大，例如比低于環(huán)境壓力700mb的壓力大，例如比低于環(huán)境壓力600mb的壓力大。例如，壓力可以在低于環(huán)境壓力150mb和800mb的壓力之間。低壓區(qū)域可以包括用于獲得氣態(tài)流體樣本的入口、用于獲得來自樣本的母離子的離子發(fā)生器以及被配置成對低壓區(qū)域中母離子進(jìn)行改性以提供子離子的離子改性器。離子改性器可以具有于此描述的任何離子改性器的任何特征，并且尤其是在上述段落中描述的電極的特征。該引入階段可以包括布置成向譜儀提供子離子用于分析的出口。

在一種實施方式中，ims和電壓供應(yīng)器可以被包含在公共殼體中。在一種實施方式中，離子改性器電極126、127可以放置在漂移區(qū)域104中。離子改性器電極可以沿著漂移區(qū)域104與門電極具有間隔。該間隔可以是距離門電極106至少0.5mm，例如至少2mm，在一種實施方式中，至少4mm，在一種實施方式中至少6mm，或者至少7mm。在一種實施方式中，所述間隔可以小于150mm，或者小于100mm，例如小于50mm。

離子改性器電極126、127可以包括網(wǎng)格，諸如絲網(wǎng)(mesh)。該絲網(wǎng)可以是導(dǎo)體格子，其可以以重復(fù)的正方形模式布置。導(dǎo)體可以具有至少10μm的厚度，例如小于30μm。網(wǎng)格的間距可以至少為200μm，例如小于500μm。兩個網(wǎng)格可以彼此分開至少0.1mm，例如至少0.15mm，例如小于0.4mm，例如小于0.3mm。

在一種實施方式中，最近的電極126被布置在距離門1067mm的漂移區(qū)域104中。在該實施方式中，離子改性器電極126、127之間的間隔為0.2mm，并且電極包括具有正方形模式的絲網(wǎng)。在該實施方式中，絲網(wǎng)的導(dǎo)體的厚度為21μm，并以363μm的間距被布置。導(dǎo)體可以包括導(dǎo)線。

不希望被理論束縛，相信在1.9mhz的頻率下，離子在rf波形的一半中行進(jìn)的距離相當(dāng)于兩個改性器電極126、127之間的距離。因此，離子不像在頻率增加時那樣經(jīng)歷與rf一樣多的周期(cycle)。換句話說，如果離子的速度為每秒1000米，那么在2mhz周期的一半中，如果施加的電壓為方波，則將行進(jìn)0.25mm，如果施加的電壓為正弦波，則將行進(jìn)0.176mm。如果離子改性器電極126、127之間的間隙為0.25mm或者更少，則可以看出，僅在幾個周期之后離子將從離子改性器中排出。當(dāng)頻率增加到例如6mhz或8mhz時，在周期的一半中行進(jìn)的距離減小(例如，在8mhz處變?yōu)?.044mm)。因此，離子可以在其離開改性器之前經(jīng)歷許多周期，并且可以增加其經(jīng)歷具有足夠高的能量的碰撞的可能性，以使鍵發(fā)生破裂或進(jìn)行一些其它分子轉(zhuǎn)化。

再次不希望被理論束縛，在一些實施方式中，甚至更高的頻率(例如在8mhz和10mhz之間)可以減少離子改性器中的離子損失，這可能是因為在離子達(dá)到“不返回點”之前(它們將被吸到導(dǎo)體上)，離子能夠更靠近離子改性器電極的導(dǎo)體。如此，較少的離子可能擊中導(dǎo)線，并且更多因此在通過改性器的旅途中幸存下來，從而進(jìn)一步增加靈敏度。

根據(jù)本公開的上下文應(yīng)該理解的是，rf電場包括具有適用于施加能量來對離子進(jìn)行改性的頻率特性的任何交變電場(例如，通過把能量分給它們以升高它們的有效溫度)。

根據(jù)本公開的上下文，其它示例和變形對于技術(shù)人員讀者將是顯而易見的。

本公開的實施方式包括用于樣本離子化的方法和裝置，例如氣態(tài)流體的樣本，諸如氣體、蒸汽和噴霧。示例漂移氣體包括但不限于，氮氣、氦氣、空氣、再循環(huán)的空氣(例如，被凈化和/或被干燥的空氣)。漂移氣體不必被使用，本公開的一些示例可以被用于系統(tǒng)中，在該系統(tǒng)中，離子的平均自由路徑相當(dāng)于漂移室的長度，例如大于或等于漂移室的長度。除了遷移率，本公開的這些示例可以測量離子的質(zhì)荷比，例如基于飛行時間測量或基于使離子經(jīng)受磁場以使它們的行進(jìn)方向偏轉(zhuǎn)來測量。

總之參考附圖，將理解的是示意性功能塊圖示被用于指示于此描述的系統(tǒng)和裝置的功能。然而，將理解的是，所述功能不必按照該方式來區(qū)分，并且不應(yīng)該被認(rèn)為在所描述的和以下所要求權(quán)利的以外暗示硬件的任何特定結(jié)構(gòu)。附圖所示的一個或多個元件的功能可以被進(jìn)一步細(xì)分，和/或分布在本公開的整個裝置。在實施方式中，附圖所示的一個或多個元件的功能可以被集成在單個功能單元中。

上述實施方式將被理解為說明性示例。可以設(shè)想其它實施方式。將理解的是，關(guān)于任何一種實施方式描述的特征可以被單獨使用，或者結(jié)合所描述的其它特征來使用，并且還可以結(jié)合任何其它實施方式中的一個或多個特征被使用，或者利用與任何其它實施方式的任何結(jié)合而被使用。此外，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下(所述范圍在隨附權(quán)利要求中限定)，以上未描述的等效方案和改進(jìn)也可以被采用。

在一些示例中，一個或多個存儲器元件可以存儲數(shù)據(jù)和/或程序指令，以用于實施與此描述的操作。本公開的實施方式提供計算機程序產(chǎn)品，諸如機器可讀指令和/或包括程序指令有形的、永久性存儲媒介，所述程序指令可操作以對處理器進(jìn)行編程來執(zhí)行于此描述的和/或于此要求權(quán)利的方法中的任何一者或多者和/或提供如于此描述的和/或于此要求權(quán)利的數(shù)據(jù)處理裝置。

于此描述的裝置的使用和操作也旨在作為所述方法的公開，以及裝置的特殊結(jié)構(gòu)可能不相關(guān)，因此裝置實施方式的特征可以與于此描述的和要求權(quán)利的方法實施方式相結(jié)合。同樣地，于此描述的方法可以通過于此公開的裝置的合適配置而被實施。

于此概述的行為和裝置可以使用可以通過固定邏輯提供的控制器和/或處理器來實施，諸如邏輯門或可編程邏輯的程序集，例如軟件和/或由處理器執(zhí)行的計算機程序指令。其它類型的可編程邏輯包括可編程處理器、可編程數(shù)字邏輯(例如，現(xiàn)場可編程門陣列(fpga))、可擦除可編程序只讀存儲器(eprom)、電可擦除可編程序只讀存儲器(eeprom)、專用集成電路、asic、或任何其它類型的數(shù)字邏輯、軟件、代碼、電子指令、閃存、光盤、cd-rom、dvdrom、磁卡或光卡、適用于存儲電子指令的其它類型的機器可讀媒介、或它們的任何組合。

在參考電極的情況下，應(yīng)當(dāng)理解，可以使用導(dǎo)體的任何布置，例如電極可以包括金屬或其它導(dǎo)體，并且可以至少部分地暴露和/或部分絕緣。于此描述的電壓供應(yīng)器可以包括ac電源，其可以包括一個或多個升壓或降壓變壓器，電壓供應(yīng)器還可以包括諸如電池或燃料電池或電容性功率存儲器的dc電源?？梢允褂胊c和dc電力的組合，并且電壓供應(yīng)器可以包括用于基于dc電源提供ac電壓的逆變器。在一些實施方式中，電壓供應(yīng)器可以包括用于基于ac電源提供dc電壓的整流器?？梢允褂胊c和dc電源和電壓提供組件的任何組合。在一些實施方式中，電壓供應(yīng)器也可以作為電流源來操作。