。電極#6處的電勢被偏置成低于漂移電勢UD= 0,使得在屏蔽電極#6 和處于電勢U= 0的漂移之間形成浸沒透鏡。此浸沒透鏡將向著離子反射鏡移動(dòng)的離子加 速。圖8中示出的樣本離子軌跡證實(shí)了，在通向離子反射鏡的路上，離子首先被浸沒透鏡幾 何聚焦，然后另外被離子反射鏡的加速場區(qū)域內(nèi)形成的透鏡聚焦。在表5中表現(xiàn)電極寬度 和電調(diào)諧的選項(xiàng)。對于特定離子反射鏡-透鏡組合ML-1，蓋-蓋距離是2XQ= 836mm并且 鏡窗口的尚度是H= 24mm。
[0073] 表5.離子反射鏡-透鏡組合ML-1的幾何形狀和電極電勢
[0074]
[0075] 離子反射鏡-透鏡組合ML-1被設(shè)計(jì)成，使得實(shí)現(xiàn)了四階能量聚焦（t|S)= (t|SS) = (t|SSS) = (t|SSSS) =〇,伴隨著可忽略的小三階混合像差，從而實(shí)現(xiàn) 本發(fā)明的目的。
[0076] 參照圖9,針對與用于繪制圖2、圖5至圖7 (高斯能量分布〇 K= 0. 011K。和全高 度下的均一Y分布2￥。= 0. 133H)具有相同的相對能量和Y坐標(biāo)初始擴(kuò)展的離子束，示出 在被圖8的鏡ML-1進(jìn)行偶數(shù)次的離子反射之后、在時(shí)間聚焦平面中的時(shí)間能量平面上的飛 行時(shí)間分布的圖線。三階混合像差幾乎被抵消并且五階像差（t|SSSSS)S5變?yōu)檎贾?導(dǎo)地位。結(jié)果，飛行時(shí)間展寬的幅度變得比具有圖6中的四階能量聚焦MPA-2-4的現(xiàn)有技 術(shù)的分析儀小3倍。
[0077] 參照圖10,針對與用于繪制圖9具有相同能量和Y坐標(biāo)初始擴(kuò)展的離子束（但在 電調(diào)諧略有差異的情況下），示出在被鏡ML-1進(jìn)行偶數(shù)次的離子反射之后、在時(shí)間聚焦平 面中的時(shí)間能量平面上的飛行時(shí)間分布的圖線。因?yàn)檫@個(gè)"變化的"調(diào)諧，一階像差系數(shù) (t|S)和三階像差系數(shù)（t|SSS)沒有被完全消除，而是被調(diào)諧成一些小值，使得對于給 定能量擴(kuò)展，將飛行時(shí)間展寬的幅度減至最小。這種調(diào)諧的一種可能選項(xiàng)是用五階切比雪 夫多項(xiàng)式表達(dá)相關(guān)性t(S)。對于圖9和圖10的圖線，在表5中表現(xiàn)對應(yīng)的電調(diào)諧并且在 表6中示出相關(guān)像差系數(shù)的值。比較圖9和圖10,在"變化的"調(diào)諧中，飛行時(shí)間展寬的幅 度小兩倍。
[0078] 表6.離子反射鏡-透鏡組合ML-1的兩個(gè)調(diào)諧的相關(guān)像差系數(shù)
[0079]
[0080] 參照圖11，示出具有平面鏡與平面透鏡的組合的又一個(gè)幾何體（ML-2)。在這個(gè)組 合中，相比于幾何體ML-1，平面鏡和透鏡的分離距離相當(dāng)大程度地增加（通過窗口寬度H歸 一化的電極#6寬度在ML-2中是8. 10,相比之下，在ML-1中是4. 96)，這樣允許在消除三階 混合像差的同時(shí)消除五階能量聚焦。在表7中提供所有電極的寬度和電調(diào)諧模式。蓋-蓋 距離和鏡窗口高度的絕對值是2乂。= 1080和H= 30mm。
[0081] 表7.離子反射鏡-透鏡組合ML-2的幾何形狀和電極電勢
[0082]
[0083] 參照圖12,針對與用于繪制圖2、圖
5至圖7、圖9和圖10(高斯能量分布〇K = 0. 011K。和全高度下的均一Y分布2Y。= 0. 133H)具有相同的相對能量和Y坐標(biāo)初始擴(kuò)展 的離子束，示出在被圖11的鏡ML-2進(jìn)行偶數(shù)次的離子反射之后、在時(shí)間聚焦平面中的時(shí)間 能量平面上的飛行時(shí)間分布的圖線。如清楚看到的，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的，即，歸一化時(shí)間 擴(kuò)展幅度減小至AT/V106。飛行時(shí)間展寬的幅度變得幾乎比（圖7中的）處于MPA-2-5 調(diào)諧模式下的五階能量聚焦鏡的現(xiàn)有技術(shù)的分析器小一個(gè)數(shù)量級。如表8中所示，在消 除了二階空間像差、二階混合像差連同五階能量像差之后，變得是更尚階像差一六階像差 (t|sSSSSS)S6和四階空間像差在時(shí)間擴(kuò)展中占主導(dǎo)地位。
[0084] 表8.具有離子反射鏡-透鏡組合ML-2的分析器的相關(guān)像差
[0085]
[0086] 參照圖13,比較it于不同離子反射纟k設(shè)計(jì)而言，飛行時(shí)1司像差對飛行時(shí)間峰形狀 的影響。在以下假設(shè)前提下模擬峰：在分析器中沒有飛行時(shí)間像差，初始時(shí)間擴(kuò)展!^通常， 是由離子源中的周轉(zhuǎn)時(shí)間限定的）具有與？1圓下的質(zhì)量分辨力^=1' (/(2 41'1)= 300000 對應(yīng)的高斯分布。離子束中的初始能量和空間擴(kuò)展與用于繪制圖2、圖5至圖7、圖9、圖10 和圖12(高斯能量分布〇K= 0.011K。和全高度下的均一Y分布2￥。= 0. 133H)相同。在 所有圖線中，水平比例是相等的。圖13中的A示出沒有飛行時(shí)間像差的"理想"分析器的 峰形狀（即，質(zhì)量峰形狀與分析器進(jìn)樣口處的相同）。圖13中的B示出擁有三階能量聚焦 和二階空間聚焦的MPA-1現(xiàn)有技術(shù)質(zhì)量分析器的峰形狀。在這種情況下，離子反射鏡像差 造成FWHK峰寬度和長峰尾。圖13中的C示出處于三階全聚焦模式MPA-2-3的MPA-2現(xiàn)有 技術(shù)質(zhì)量分析器的峰形狀。在這種情況下，因消除了三階混合像差，F(xiàn)WHM峰寬度實(shí)際上減 小至"理想"峰，但四階能量像差造成右峰側(cè)非常長的尾。圖13中的D示出處于五階全聚 焦模式MPA-2-5的MPA-2現(xiàn)有技術(shù)質(zhì)量分析器的峰形狀。相比于圖13中的C，由于能量擴(kuò) 展導(dǎo)致的長尾消失，但未消失的三階混合像差仍然使小峰高度對應(yīng)的質(zhì)量分辨力減小。最 終，圖13中的E示出本發(fā)明的具有離子反射鏡-透鏡組合的質(zhì)量分析器中的峰形狀。在這 個(gè)分析器中，對于給定能量和空間離子擴(kuò)展而言，可忽略飛行時(shí)間像差的作用并且峰形狀 實(shí)際上是"理想的"峰形狀。
[0087] 因此，新型的離子反射鏡-浸沒透鏡組合允許在FWHM和低峰高度水平下實(shí)現(xiàn)多反 射飛行時(shí)間分析器中的超高水平的質(zhì)量分辨力，使用現(xiàn)有技術(shù)的無柵離子反射鏡設(shè)計(jì)是不 可能這樣的，從而證實(shí)達(dá)到了本發(fā)明的目標(biāo)。
[0088] 替代和補(bǔ)充設(shè)計(jì)
[0089] 參照圖14,以框圖示意圖級別示出本發(fā)明的T0F分析器的許多幾何構(gòu)造1至3?；?本對稱構(gòu)造1采用圖8和圖11的離子反射鏡-透鏡組合。構(gòu)造1包括兩個(gè)離子反射鏡和 兩個(gè)浸沒透鏡13,各離子反射鏡包括反射部分11和加速透鏡部分12。各透鏡13與對應(yīng)的 加速鏡部分12通過屏蔽物14分開，從而在浸沒透鏡13之間的空間15內(nèi)形成具有與漂移 電勢UD不同的電勢Us的無場空間。另一個(gè)分析器構(gòu)造2只采用一個(gè)浸沒透鏡13,使得分 析器包括一個(gè)離子反射鏡和一個(gè)離子反射鏡-透鏡組合。又一個(gè)分析器構(gòu)造3采用一個(gè)透 鏡16,使得這個(gè)透鏡兩側(cè)的電勢UD相等。在某種意義上，構(gòu)造3可被視為具有零漂移空間 長度的構(gòu)造1。
[0090] 再參照圖14,離子反射鏡-透鏡組合還可與平面透鏡的陣列組合，如以引用方式 并入本文中的創(chuàng)造者的GB2403063和US5017780中的平面MR-TOFMS所公開地。在構(gòu)造 4中，周期性透鏡17將離子聚焦在Z方向上。透鏡17位于具有漂移電勢UD的空間15中。 注意的是，周期性透鏡將離子聚焦在與通過浸沒透鏡和離子反射鏡進(jìn)行聚焦的Y方向垂直 的方向上。在另一個(gè)構(gòu)造5中，針對平面透鏡16(將離子聚焦在Y方向上）并且針對周期 性透鏡17 (將離子聚焦在Z方向上），疊加靜電場。這種疊加可形成具有3D場的周期性透 鏡，從而將離子在橫向方向Y和Z二者上聚焦。
[0091] 在又一個(gè)實(shí)施例（未示出）中，一個(gè)或兩個(gè)鏡的靜電場可與在Z方向（鏡伸長的 方向）上成周期性的弱場疊加。Z方向上的離子反射鏡場的這種空間（非時(shí)間）調(diào)制得到 Z方向上的離子限制，如以引用方式并入本文中的創(chuàng)造者的US2011186729中公開地。在另 一個(gè)實(shí)施例中，通過周期性透鏡或空間Z調(diào)制浸沒透鏡將離子反射鏡場的這種空間周期調(diào) 制與上述聚焦結(jié)合，使得組合的Z聚焦允許Z方向上與離子包寬度相關(guān)的主要飛行時(shí)間像 差被相互抵消?；谠谀壳懊枋龅腨方向上的空間和飛行時(shí)間聚焦的情況下的模擬，預(yù)期 Z方向上的空間聚焦的同步性提高。
[0092] 新型離子反射鏡-浸沒鏡組合大幅減小了分析器像差。預(yù)期上述Z方向上的同步 幾何聚焦進(jìn)一步減小了分析器像差。然后，預(yù)期初始周轉(zhuǎn)時(shí)間限定峰寬度。這使得飛行路徑 實(shí)際上進(jìn)一步擴(kuò)展。在另一個(gè)實(shí)施例中，離子反射鏡_透鏡組合可用中空柱狀質(zhì)量分析器 實(shí)現(xiàn)，該中空柱狀質(zhì)量分析器提供了相對于分析器大小的有效軌跡加倍，如以引用方式并 入本文中的創(chuàng)造者的共同待決的申請US7196324、GB2476964、GB2477007、W02011086430和 共同待決的申請223322-313911中公開的。在這種情況下，離子反射鏡-透鏡組合的電極在 漂移方向Z上具有?。ㄏ啾扔阽R窗口高度）曲率。中空柱狀對稱和新型離子反射鏡-浸沒 透鏡的組合提供了附加效果，因?yàn)樾滦碗x子反射鏡對于徑向離子位移具有高得多的容差， 從而實(shí)現(xiàn)了柱狀飛行時(shí)間和靜電阱分析器中的高（五十萬至百萬范圍）的分辨力。
[0093]