用于在质谱仪中施加帘幕气流的系统及方法

摘要

本发明揭示一种质谱分析系统，其具有用于产生处于实质上大气压力的离子的离子源。所述系统具有取样部件，所述取样部件在其中安置有孔口。所述取样部件形成具有质谱仪的真空室。所述系统还具有在所述离子源与所述取样部件之间的帘幕板。所述帘幕板在其中具有孔隙，所述孔隙具有一横截面，且所述帘幕板与所述取样部件间隔开以在所述帘幕板与所述取样部件之间界定流动通路，且在所述孔口与所述孔隙之间界定环形间隙。所述环形间隙的面积小于所述孔隙的横截面积。所述系统还具有用于向所述帘幕板施加电压的电力供应器及用于将帘幕气体引导到所述流动通路及所述环形间隙中的帘幕气流机构。

权利要求

1.一种质谱仪系统，其包括：

离子源，其用于产生处于实质上大气压力的离子；

取样部件，其中具有孔口，所述取样部件形成具有质谱仪的真空室；

帘幕板，其在所述离子源与所述取样部件之间，所述帘幕板在其中具有孔隙，所述帘幕板的孔隙与所述取样部件的孔口同轴地对准，所述孔隙具有一横截面，且所述帘幕板与所述取样部件间隔开以在所述帘幕板与所述取样部件之间界定流动通路，且在所述孔口与所述孔隙之间界定环形间隙，所述环形间隙的面积小于所述孔隙的横截面积；

电力供应器，其用于向所述帘幕板施加电压以将离子从所述离子源引导到所述帘幕板中的所述孔隙；及帘幕气流机构，其用于将帘幕气体引导到所述流动通路及所述环形间隙中，其中所述帘幕气体在所述孔口的前方形成高速射流。

2.根据权利要求1所述的质谱仪系统，其中所述环形间隙的所述面积小于所述孔隙的所述面积的50％。

3.根据权利要求1所述的质谱仪系统，其中所述环形间隙小于0.5mm。

4.根据权利要求1所述的质谱仪系统，其中所述环形间隙小于0.3mm。

5.一种质谱仪系统，其包括：

离子源，其用于产生处于实质上大气压力的离子；

至少两个帘幕板，所述至少两个帘幕板中的每一帘幕板具有孔隙，每一帘幕板间隔开以在其之间形成多个流动通路；

取样部件，其中具有孔口，所述帘幕板的孔隙的至少一者与所述取样部件的孔口同轴地对准，所述取样部件形成具有质谱仪的真空室，所述取样部件与所述至少两个帘幕板间隔开，从而在其之间形成流动通路；

供电电压，其用于向每一帘幕板施加独立电压以引导离子穿过每一帘幕板的所述孔隙中的每一者；

至少一个气流机构，其用于将帘幕气体引导到所述多个流动通路中的每一者中。

6.根据权利要求5所述的质谱仪系统，其中所述帘幕气体具有不同组成。

7.一种用于从离子源接收离子的离子取样接口，所述离子取样接口包括：第一帘幕板，其中具有用于从所述离子源接收所述离子的第一孔隙；

第二帘幕板，其中具有第二孔隙，所述第二帘幕板与所述第一帘幕板间隔开以在其之间形成帘幕室；

取样部件，其中具有孔口，所述帘幕板的孔隙的至少一者与所述取样部件的孔口同轴地对准，所述取样部件形成具有质谱仪的真空室，所述取样部件与所述第二帘幕板间隔开以在其之间形成帘幕流动通道，所述取样部件在所述孔口与所述第二孔隙之间界定环形间隙，所述环形间隙的面积小于所述孔隙的横截面积；

第一电力供应器，其用于向所述帘幕板施加电压以将离子从所述离子源引导到所述第一帘幕板中的所述第一孔隙；

第二电力供应器，其用于向所述第二帘幕板施加电压以将离子引导到所述孔口；及帘幕气流机构，其用于将帘幕气体引导到所述流动通路及所述环形间隙中，所述帘幕气体在所述帘幕气流通过所述环形间隙时跨越所述孔口产生高速气体射流。

说明书

用于在质谱仪中施加帘幕气流的系统及方法

[0001] 相关申请案交叉参考

[0002] 本申请案主张优先于2011年11月21日申请的第61/561,977号美国临时申请案，所述美国临时申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

[0003] 本申请人的教示涉及一种质谱分析系统及方法。更具体来说，本申请人的教示涉及质谱仪中的帘幕气流。

背景技术

[0004] 液相色谱法(LC)中使用的最常见溶剂是甲醇、乙腈及水。相同溶剂与液相层析法/质谱分析法(LC/MS)一起使用。在典型的电喷射离子源中，以小的高带电液滴形式喷射或喷洒溶剂。必须使这些液滴蒸发以将液滴中的分析物离子释放成气相。通常，液滴中的某一小部分不蒸发，或液滴中的某些液滴仅部分地蒸发，使得离子、液滴及团簇的混合物留在离子源中。团簇实质上为显微液滴。

[0005] 水尤其难以蒸发，因为水的挥发性小于甲醇或乙腈。因此，如果LC溶剂含有水与甲醇或乙腈的混合物，那么任何剩余液滴及团簇将大部分由水组成。

[0006] 如此项技术中已知，气体帘幕由通常为氮气的气体的流动帘幕组成，其覆盖将离子源与质谱仪的第一真空室分离的孔口。帘幕气流方向通常远离孔口而进入到离子源中，其中气流中的某一部分被抽吸到真空室中。气体的逆流充当帘幕或隔膜以阻止气体及污染物以及微粒、液滴及团簇进入真空室同时允许较高移动率离子聚焦及传输到真空系统中。然而，在高液体流率下，气体帘幕可在排除液滴方面效率低下。离子源区域中的湍流气流可致使液滴穿透帘幕气体且可通过抽吸而被载运到真空室中。因此，需要提供一种用于施加更有效地排除微粒、液滴及团簇的帘幕气体同时允许更多离子传输到真空室中的系统及设备。

发明内容

[0007] 根据申请人的教示的一方面，提供一种质谱仪系统，其包括：离子源，其用于产生处于实质上大气压力的离子；取样部件，其中具有孔口，所述取样部件形成具有质谱仪的真空室；帘幕板，其在所述离子源与所述取样部件之间，所述帘幕板在其中具有孔隙，所述孔隙具有一横截面，且所述帘幕板与所述取样部件间隔开以在所述帘幕板与所述取样部件之间界定流动通路，且在所述孔口与所述孔隙之间界定环形间隙，所述环形间隙的面积小于所述孔隙的横截面积；电力供应器，其用于向所述帘幕板施加电压以将离子从所述离子源引导到所述帘幕板中的所述孔隙；及帘幕气流机构，其用于将帘幕气体引导到所述流动通路及所述环形间隙中。

[0008] 根据申请人的教示的另一方面，提供一种质谱仪系统，其包括：离子源，其用于产生处于实质上大气压力的离子；至少两个帘幕板，所述至少两个帘幕板中的每一帘幕板具有孔隙，每一帘幕板间隔开以在其之间形成多个流动通路；取样部件，其中具有孔口，所述取样部件形成具有质谱仪的真空室，所述取样部件与所述至少两个帘幕板间隔开从而在其之间形成流动通路；供电电压，其用于向每一帘幕板施加独立电压以引导离子穿过每一帘幕板的所述孔隙中的每一者；及至少一个气流机构，其用于将帘幕气体引导到所述多个流动通路中的每一者中。在各种实施例中，所述帘幕气体具有不同组成。

[0009] 根据申请人的发明的另一方面，提供一种质谱仪系统，其包括：离子源，其用于产生处于实质上大气压力的离子；第一帘幕板，其具有第一孔隙；第二帘幕板，其具有第二孔隙，与所述第一帘幕板间隔开从而在其之间界定第一帘幕室；取样部件，其中具有孔口，所述取样部件形成具有质谱仪的真空室，所述取样部件与所述第二帘幕板间隔开从而在其之间界定第二帘幕室；第一帘幕气流机构，其用于将第一帘幕气体引导到所述第一帘幕室中；电力供应器，其用于向所述第一帘幕板施加第一电压以将离子从所述离子源引导到所述第一孔隙且用于向所述第二帘幕板施加第二电压以将离子从所述第一孔隙引导到所述第二孔隙；及第二帘幕气流，其用于将第二帘幕气体引导到所述第二帘幕室中。在各种实施例中，所述第一及第二帘幕气体具有不同组成。

[0010] 根据申请人的发明的另一方面，提供一种用于从离子源接收离子的离子取样接口，所述离子取样接口包括：第一帘幕板，其中具有用于从所述离子源接收所述离子的第一孔隙；第二帘幕板，其中具有第二孔隙，所述第二帘幕板与所述第一帘幕板间隔开以在其之间形成帘幕室；取样部件，其中具有孔口，所述取样部件形成具有质谱仪的真空室，所述取样部件与所述第二帘幕板间隔开以在其之间形成帘幕流动通道，所述取样部件在所述孔口与所述第二孔隙之间界定环形间隙，所述环形间隙的面积小于所述孔隙的横截面积；第一电力供应器，其用于向所述帘幕板施加电压以将离子从所述离子源引导到所述第一帘幕板中的所述第一孔隙；第二电力供应器，其用于向所述第二帘幕板施加电压以将离子引导到所述孔口；及帘幕气流机构，其用于将帘幕气体引导到所述流动通路及所述环形间隙中，所述帘幕气体在所述帘幕气流通过所述环形间隙时跨越所述孔口产生高速气体射流。

[0011] 本文中陈述申请人的教示的这些及其它特征。

附图说明

[0012] 所属领域的技术人员将理解，下文描述的图式仅用于图解说明目的。所述图式绝不意欲限制申请人的教示的范围。

[0013] 图1是用于具有气体帘幕的质谱仪的现有技术离子取样接口的示意性图解说明。

[0014] 图2是用于具有气体帘幕的质谱仪的离子取样接口的现有技术替代配置的示意性图解说明。

[0015] 图3示意性图解说明根据申请人的教示的示范性经修改离子取样接口配置。

[0016] 图4A是根据申请人的教示的替代离子取样接口配置的示范性示意图。

[0017] 图4B是图4A的扩展截面图。

[0018] 图4C是根据申请人的教示的替代离子取样接口配置的另一示范性示意图。

[0019] 图5A是来自残余气体分析仪的示范性数据，其展示使用图2的现有技术取样接口配置的真空室中的水蒸气浓度的曲线图。

[0020] 图5B是来自残余气体分析仪的示范性数据，其展示使用图4C的取样接口配置的真空室中的水蒸气浓度的曲线图。

[0021] 图6A及6B是根据申请人的教示的替代离子取样配置的示意图。

[0022] 图7示意性图解说明根据申请人的教示的具有双帘幕板配置的示范性离子取样接口。

[0023] 图8示意性图解说明图7中的示范性配置的替代布置。

[0024] 图9A及9B是图解说明图7中的示范性配置的替代布置的不同视图的示意图。

[0025] 在图式中，相似参考编号指示相似部件。

具体实施方式

[0026] 首先参考图1，其示意性图解说明如在此项技术中已知的典型离子取样接口配置且通常通过编号100来指代。离子源102产生处于实质上大气压力的离子103。可利用的离子源102的类型可为但不限于大气压力离子源，例如电喷射、纳米电喷射、加热式喷洒器、大气压力化学离子化(APCI)、光喷射或气相离子源(例如化学离子化)。

[0027] 沿方向101朝向质谱仪样本入口结构发送离子103，所述质谱仪样本入口结构包含位于帘幕板104中的帘幕板孔隙106。朝向位于取样部件108中的孔口112将这些离子抽吸穿过孔隙106穿过帘幕流动气体107，孔口112通向质谱仪(未展示)的真空级中。如此项技术中已知，取样部件108可为但不限于板或进气管。帘幕板104与取样部件108间隔开以形成通过其排放帘幕气体107的帘幕室109。帘幕室109通常处于接近于或稍微大于大气压力的压力，使得流动的帘幕气体107中的至少一些气体向外流动到离子源中，而流动的帘幕气体107中的一些气体流动到真空室中。在此实例中，孔隙106及孔口112两者沿着共同轴线101对准，使得孔隙106及孔口112两者为如在本文中所使用的术语“同轴对准”的。

[0028] 由电源(未展示)施加到帘幕板104及取样板108的典型电压分别为1000V及100V。这些电压确保从离子源102将正离子引导到取样板孔隙108，于是大气气流将其载运到质谱仪的第一级的低压力区域中。对于负离子检测，这些典型电压的极性分别为-1000V及-
100V。帘幕板孔隙106与取样板孔口112之间的间隔被选择为足够小，使得可有效地使离子以最小损耗穿过所述空间朝向取样板聚焦。然而，所述间隔也被选择为足够大，使得从所述空间排除液滴及团簇使得其不到达取样孔口，要不然其具有在帘幕气体区域中的充足停留时间以变为完全或几乎完全蒸发。由于这两种设计考虑为矛盾的，因此寻求折衷。

[0029] 现有的现有技术帘幕气体配置可具有足够小以用于充足离子聚焦及因此高灵敏度的间隔。然而，这允许一些液滴穿透且到达取样孔口且被载运到真空室中。举例来说，当来自LC的溶剂流量为高(举例来说，0.5mL/min或更大)且含有高浓度的水(举例来说，大于50％)时，那么去溶剂化可为不充足的，且可将来自离子源102的液滴取样到质谱仪中。因此，污染微粒可进入质谱仪，从而降低稳定性、坚固性及易用性。

[0030] 图2展示图1中所展示的取样接口的现有技术替代几何结构200。在此配置中，帘幕孔隙204从帘幕板202成圆锥形地突出。样本孔口208类似地从取样部件206成圆锥形地突出。如同在图1中，孔隙204及孔口208沿着轴线210同轴对准。帘幕板202与样本部件206间隔开以形成通过其排放帘幕流动气体205的帘幕室207。

[0031] 在各种实施例中，可提供一种质谱仪系统，其包括用于产生处于实质上大气压力的离子的离子源。在各种方面中，可提供其中具有孔口的取样部件，所述取样部件形成具有质谱仪的真空室。在各种方面中，可提供在所述离子源与所述取样部件之间的帘幕板，所述帘幕板在其中具有孔隙，所述孔隙具有一横截面，且所述帘幕板与所述取样部件间隔开以在所述帘幕板与所述取样部件之间界定流动通路，且在所述孔口与所述孔隙之间界定环形间隙。在各种实施例中，所述环形间隙的面积可小于所述孔隙的横截面积，电力供应器用于向所述帘幕板施加电压以将离子从所述离子源引导到所述帘幕板中的所述孔隙，且可提供帘幕气流机构，其用于将帘幕气体引导到所述流动通路及所述环形间隙中。

[0032] 在各种实施例中，所述环形间隙的所述面积可小于所述孔隙的所述面积的50％。在各种方面中，所述环形间隙可小于0.5mm。在各种方面中，所述环形间隙可小于0.3mm。在各种方面中，所述帘幕气体可在所述孔口的前方形成高速射流。

[0033] 在各种实施例中，可提供一种质谱仪系统，其包括用于产生处于实质上大气压力的离子的离子源。在各种方面中，可提供至少两个帘幕板，所述至少两个帘幕板中的每一帘幕板可具有孔隙。在各种方面中，每一帘幕板可间隔开以在其之间形成多个流动通路。在各种实施例中，可提供取样部件。在各种方面中，所述取样部件可在其中具有孔口。在各种方面中，所述取样部件可形成具有质谱仪的真空室。在各种方面中，所述取样部件可与所述至少两个帘幕板间隔开，从而在其之间形成流动通路。在各种实施例中，可提供供电电压，其用于向每一帘幕板施加独立电压以引导离子穿过每一帘幕板的所述孔隙中的每一者。在各种方面中，可提供至少一个气流机构，其用于将帘幕气体引导到所述多个流动通路中的每一者中。在各种实施例中，所述帘幕气体具有不同组成。

[0034] 在各种实施例中，可提供一种质谱仪系统，其包括用于产生处于实质上大气压力的离子的离子源。在各种方面中，可提供具有第一孔隙的第一帘幕板。在各种实施例中，可提供具有第二孔隙的第二帘幕板，所述第二帘幕板与所述第一帘幕板间隔开从而在其之间界定第一帘幕室。在各种方面中，可提供其中具有孔口的取样部件。在各种实施例中，所述取样部件可形成具有质谱仪的真空室。在各种方面中，所述取样部件可与所述第二帘幕板间隔开从而在其之间界定第二帘幕室。在各种实施例中，可提供第一帘幕气流机构，其用于将第一帘幕气体引导到所述第一帘幕室中。在各种方面中，可提供电力供应器，其用于向所述第一帘幕板施加第一电压以将离子从所述离子源引导到所述第一孔隙且用于向所述第二帘幕板施加第二电压以将离子从所述第一孔隙引导到所述第二孔隙。在各种实施例中，可提供第二帘幕气流，其用于将第二帘幕气体引导到所述第二帘幕室中。在各种实施例中，所述第一及第二帘幕气体具有不同组成。

[0035] 在各种实施例中，可提供一种用于从离子源接收离子的离子取样接口。在各种方面中，所述离子取样接口可包括第一帘幕板，其中具有用于从所述离子源接收所述离子的第一孔隙。在各种方面中，可提供其中具有第二孔隙的第二帘幕板。在各种实施例中，所述第二帘幕板可与所述第一帘幕板间隔开以在其之间形成帘幕室。在各种实施例中，取样部件可在其中具有孔口。在各种方面中，所述取样部件可形成具有质谱仪的真空室。在各种方面中，所述取样部件可与所述第二帘幕板间隔开以在其之间形成帘幕流动通道。在各种实施例中，所述取样部件可在所述孔口与所述第二孔隙之间界定环形间隙。在各种方面中，所述环形间隙的面积可小于所述孔隙的横截面积。在各种实施例中，可提供第一电力供应器，其用于向所述帘幕板施加电压以将离子从所述离子源引导到所述第一帘幕板中的所述第一孔隙。在各种方面中，可提供第二电力供应器，其用于向所述第二帘幕板施加电压以将离子引导到所述孔口。在各种方面中，可提供帘幕气流机构，其用于将帘幕气体引导到所述流动通路及所述环形间隙中。在各种方面中，所述帘幕气体可在所述帘幕气流通过所述环形间隙时跨越所述孔口产生高速气体射流。

[0036] 图3图解说明由编号300指示的经修改取样接口的实例。离子源102产生处于实质上大气压力的离子103。沿方向101将离子103发送到帘幕板302中的孔隙304。通过孔隙304将这些离子抽吸到形成于帘幕板302与取样部件308之间的帘幕流动室306中。帘幕室306通常处于接近于或稍微大于大气压力的压力，使得流动的帘幕气体中的至少一些气体向外流动到离子源中，而流动的帘幕气体中的一些气体流动到真空室中。离子103穿过帘幕室306中的帘幕流动气体305朝向位于取样部件308中的孔口310移动，孔口310通向质谱仪(未展示)的真空级中。帘幕板302与取样部件308间隔开以形成通过其排放帘幕流动气体305的帘幕流动室306。在此实例中，孔口310的中心不与孔隙304的中心对准。在图3的实例中，孔口310在正交轴线上相对于孔隙304被移位到更高。来自离子源102的气流将较重液滴及团簇远离孔口310向下载运，而较轻离子将转向且流动到孔口310中。

[0037] 图4A到4C展示经修改取样接口的替代配置。图4A展示具有圆锥形孔隙404的帘幕板402。取样部件406具有孔口408且与帘幕板402及孔隙404沿着共同轴线401实质上同轴对准。取样部件406接近于帘幕板402定位以在帘幕板与取样部件406之间产生流动通道410。取样部件406与帘幕板402的接近性还在孔隙404与孔口408之间产生环形间隙，如图4B中的扩展截面图中所展示及编号405所指示。围绕孔隙404的圆周形成的环形间隙405的面积大致等于孔隙404的圆周乘以间隙的宽度x。在直径D的圆形孔隙的实例中，圆周等于πD，且环形间隙405的面积大致等于πDx。围绕孔隙的环形间隙的此平面区可称为圆周间隙区。距离x为在孔口408附近取样部件406与帘幕板402之间的最近线性距离。孔口408的面积小于帘幕板中的孔隙404的面积。取样部件406可经定位使得孔口408与孔隙404实质上处于相同平面中。

[0038] 当将帘幕气体引入到流动通道410中时，所述帘幕气体被迫使穿过孔口408与孔隙404之间的较窄环形间隙405，从而跨越孔口408建立不均匀高速气体射流。环形间隙405越窄，跨越孔口408的气体射流的速度就越高。跨越孔口408的此气体射流驱散液滴及团簇。由于高速射流是作为帘幕板402及取样部件406的几何结构及接近性的结果而产生的，因此可使用比将在标准取样接口配置中使用的帘幕气流低的帘幕气流。

[0039] 跨越环形间隙405的宽度(或x)可从0.1mm到1mm不等且通常为0.5mm。孔隙404的直径(或D)可从2mm到10mm不等且通常为4mm。孔口408的直径可从0.3mm到2mm不等且通常为0.75mm。

[0040] 所属领域的技术人员将理解，孔口408及孔隙404的形状可为非圆形的。举例来说，孔口408及孔隙404的形状可为矩形的。可针对任何所选形状围绕孔隙404的圆周维持帘幕板402与取样部件406之间的窄环形间隙405。

[0041] 在图4A的配置中帘幕气体的布局将允许在帘幕板402与取样部件406之间使用较小电压差便能使离子朝向孔口聚焦。举例来说，可需要仅100V到300V的电压差，而非在现有的帘幕板几何结构中所通常使用的500V到1000V的电压。这是因为产生较强电场E＝V/x的紧密间隔几何结构，其中V是帘幕板402与取样部件406之间的电压差。由于x小于现有技术几何结构，因此所述电场针对V的相同值较大或可借助V的较小值形成相同电场强度。另外，所述几何结构减少在帘幕板402与取样部件406之间在间隙x极大的情况下可产生的扩散损耗(举例来说，如果帘幕板402与取样部件406之间存在极大距离，那么离子被较不有效地传输穿过此大的间隙)。因此，用以产生帘幕气体射流的小环形间隙405连同取样孔口408与离子源的接近性在被帘幕板402最小遮蔽的情况下可提供较佳离子传输及较佳灵敏度。

[0042] 图4C展示取样接口的替代配置。帘幕板412为平面的且具有平面孔隙414而非图4A及4B中的突出圆锥形孔隙404。在此配置中，孔隙414定位在取样部件406之前达由孔隙414与孔口418之间的间隙界定的环形间隙416的距离。

[0043] 图5A是具有图2的现有技术取样接口配置的质谱仪的真空室中的水蒸气浓度(如通过残余气体分析仪(RGA)所测量)的曲线图。真空室中的水蒸气部分地是来自离子源的水液滴及团簇穿透帘幕气体的结果。水蒸气信号的部分归因于连续从真空室的壁解吸的水蒸气，如此项技术中已知。图5A展示在大致10分钟的周期期间测量的水蒸气浓度的曲线图。

[0044] 针对在周期A的开始之前的时间，LC泵被关断且不在离子源中形成水液滴。在周期A之前的水蒸气信号归因于从真空室的壁解吸的水蒸气。在周期A的开始，接通LC泵，从而通过电喷射离子源流动0.5mL/min。在周期B的开始，流率增加到1mL/min，且在周期C的开始，流率增加到2mL/min。

[0045] 如图5A中所展示，在来自LC的流率增加时，水蒸气信号变得较高且噪声较多，具有较大尖峰或突发。此结果归因于液滴或团簇穿透气体帘幕区域。这些液滴或团簇在真空室中部分地蒸发且增加由RGA记录的水蒸气浓度。信号的尖峰性质是液滴穿透及在不同大小的液滴在室中蒸发时水蒸气突发的异质及随机性质的结果。

[0046] 图5B展示使用图4B中所展示的取样接口配置且使用与在图5A中相同的流率借助RGA在真空室中记录的水蒸气浓度的曲线图。在此实验中，孔隙404与取样板406之间的环形间隙405为约0.4mm，且孔隙404的直径为约3mm。因此，孔隙的面积为7.06mm2，且因此环形间隙的面积为3.76mm2。分别在周期A之前、在周期A期间、在周期B期间及在周期C期间使用具有0mL/min、0.5mL/min、1mL/min及2mL/min的LC流量的相同实验条件。图5B中的水蒸气信号的增加在每一周期时均小于图5A中的对应周期。与图5A中相比，信号也具有较少噪声及较少尖峰，从而指示跨越孔口的高速帘幕气体射流有效地防止液滴及团簇穿透到真空室中。

[0047] 图6A是取样接口的另一替代配置。聚焦环602定位于离子源102与图4A中所展示的帘幕板及孔口配置之间。通过电源(未展示)向聚焦环602施加电压以使离子朝向孔隙404及孔口408聚焦。所述聚焦环可有助于进一步使离子朝向取样孔隙404聚焦且增加灵敏度。

[0048] 图6B是图6A的取样接口的替代配置。代替如图6A中的聚焦环602，聚焦板610定位于离子源102与图4A中所展示的帘幕板及孔口配置之间。通过电源(未展示)向聚焦环610施加电压以使离子朝向孔隙404及孔口408聚焦。

[0049] 图7是通常由编号700指示的取样接口的双极配置，其中两个帘幕板702、704定位于离子源102与取样部件714之间。帘幕板702及704在其中具有与取样部件714中的孔口716同轴对准的孔隙706及708。帘幕板702及704经定位以分别界定第一帘幕室710及第二帘幕室712。第一帘幕室710分别由第一帘幕板702与第二帘幕板704之间的空间界定。第二帘幕室712由第二帘幕板704与取样部件714之间的空间界定。

[0050] 将第一帘幕气流引导到第一帘幕气体室710中且将第二帘幕气流引导到第二帘幕气体室712中。可独立地或共同地调整第一及第二帘幕气流。每一帘幕板702及704与另一者电隔离，从而准许借助单独电力供应器(未展示)向每一板施加独立电压。来自离子源102的离子被聚焦穿过第一帘幕气体室710且接着穿过第二帘幕气体室712，之后其被通过穿过孔口716的气体抽吸而载运到真空室(未展示)中。在另一替代配置中，取样接口并不限于界定两个帘幕室的两个帘幕板，而是可具有界定多个帘幕室的多个帘幕板。可调整施加到每一板的电压以提供离子的最优聚焦。两个或两个以上帘幕气体室的使用可以防止液滴及团簇进入真空室的较大效率提供对取样孔口的较佳保护。此较佳保护是帘幕气体区域的较大厚度或深度的结果，因此为液滴蒸发提供较多时间，且对液滴被朝向取样孔口载运及载运到真空室中提供较大阻力。

[0051] 两个单独帘幕气体室的使用可允许在两个室中使用不同流量及不同流动速度。举例来说，第一帘幕室710中的向外流动速度可为高的以排除较大液滴。第二帘幕气体室712中的流动可较低以便使得较易于使离子聚焦穿过，因为已通过第一帘幕气体室710中的流动从此区域排除大液滴。另外，可在两个室中使用不同气体组成。举例来说，可在第一室710中使用氮气，因为其具有比氦大的热容且可较有效地干燥液滴。可在第二室712中使用氦，从而允许离子较容易地被聚焦穿过较轻氦气(归因于离子在氦气中比在氮中高的迁移率)且允许仅氦气进入真空室。此可有利于最小化离子在第一真空室中的断裂，因为离子与较轻氦气之间的碰撞可导致比与较重的氮气的碰撞更少的不期望断裂。

[0052] 另外，可将其它气体添加到第一或第二室以便与离子反应。可使用一些试剂气体来减少化学噪声或减少多电荷离子的电荷状态或与离子反应以产生使得分析更特定的特定加合物或产物离子物质。在许多情况中，期望防止反应性气体物质进入到真空室中。因此，可给第二帘幕气体室712供应例如氮的纯气体以便防止来自第一帘幕气体区域的反应性气体进入真空室。此使真空室保持清洁且最小化在自由射流膨胀中于膨胀到真空中的气体中存在极性反应性物质的情况下可发生的离子聚簇。因此，可使用多个帘幕气体室来将反应区域与真空室分离且借此将反应性物质保持在真空室之外。在一些情况中，可将离子物质添加到第一帘幕气体室710以便与来自离子源的离子反应(举例来说，特定负离子可与正离子反应以形成特定产物离子)。在一些情况中，可将两种或两种以上不同试剂气体添加到两个或两个以上单独帘幕气体室以在离子通过两个室时造成循序反应。

[0053] 图8是通常由编号800指示的取样接口的替代双级配置，其中双帘幕室与图4A的设备组合。在此配置中，第一帘幕板802定位于离子源102与第二帘幕板804之间。第一帘幕板802为平面的且具有平面的第一孔隙808。第二帘幕板804具有突出圆锥形孔隙810。第二帘幕板紧密接近于第一帘幕板802定位以在第一与第二孔隙之间形成帘幕流动通道814及环形间隙807。第二帘幕板定位于第一帘幕板802与取样部件806之间。取样部件806具有突出圆锥形孔口812。第一孔隙808、第二孔隙810及孔口812沿着共同轴线同轴对准。第二帘幕板
804及取样部件806经定位以形成帘幕室816。

[0054] 当在流动通道814中释放第一帘幕气体时，所述帘幕气体被迫使穿过第一孔隙808与第二孔隙810之间的较窄环形间隙807，从而跨越第二孔隙810建立不均匀高速气体射流。环形间隙807越窄，跨越第二孔隙810的气体射流的速度就越高。跨越第二孔隙810的此气体射流驱散液滴及团簇。由于高速射流是作为第一帘幕板802及第二帘幕板804的几何结构及接近性的结果而产生的，因此可使用比将在标准取样接口配置中使用的帘幕气流低的第一帘幕气流。在离子进入第二帘幕板804与取样部件806之间的帘幕室816时，在帘幕室816中引导第二帘幕气体，之后其被通过穿过孔口812的气体抽吸而载运到真空室(未展示)中。

[0055] 图9A是图8的取样接口的替代双级离轴配置且通常编号为900。在此配置中，第一帘幕板902中的孔隙904的中心从共同轴线901离轴定位。共同轴线901被界定为第二帘幕板906的孔隙908(图9B中所见)的中心及取样部件910的孔口912(图9B中所见)的中心在其上排成一线的轴线。第一帘幕板孔隙904的中心经定位而相对于实质上正交于轴线901的轴线低于第二孔隙908。可通过由电源(未展示)独立地施加到第一帘幕板902、第二帘幕板906及取样部件910的电压使离子103穿过孔隙聚焦到真空室中。

[0056] 离子103移动穿过由第一帘幕板902与第二帘幕板906之间的空间形成的第一帘幕室914中的第一帘幕气体。离子103朝向第二孔隙908移动。第二帘幕板906与取样部件910间隔开以形成通过其引导第二帘幕气体的帘幕流动通道916。在此实例中，第一孔隙904的中心低于共同轴线901。来自第一帘幕气体的动量将较重液滴及团簇远离第二孔隙906及孔口912向下载运，而较轻离子将转向且流动到孔口912中。

[0057] 当在流动通道916中释放第二帘幕气体时，所述第二帘幕气体被迫使穿过第二孔隙908与孔口912之间的较窄环形间隙918，从而跨越孔口912建立不均匀高速气体射流(由箭头指示)。环形间隙918越窄，跨越孔口912的气体射流的速度就越高。跨越孔口912的此气体射流驱散液滴及团簇。由于高速射流是作为第二帘幕板906及取样部件910的几何结构及接近性的结果而产生的，因此可使用比将在标准取样接口配置中使用的帘幕气流低的第二帘幕气流。离子103接着被通过穿过孔口918的气体抽吸而载运到真空室(未展示)中。

[0058] 尽管已参考特定说明性实施例特别展示及描述了申请人的教示，但应理解，可在不背离所述教示的精神及范围的情况下做出形式及细节上的各种改变。因此，主张在所述教示的范围及精神内的所有实施例及其等效形式。申请人的教示的方法的描述及图式不应理解为限制于所描述的要素次序，除非陈述为那个意思。

[0059] 尽管已结合各种实施例及实例描述了申请人的教示，但并不意欲将申请人的教示限制于此类实施例或实例。相反，申请人的教示涵盖各种替代方案、修改形式及等效形式，如所属领域的技术人员将了解，且相信所有此类修改形式或变化形式均在本发明的范畴及范围内。