Устройства и способы разделения ионов, в частности, при помощи IMS-спектрометра с использованием ионного затвора

1. Способ управления ионным затвором ячейки спектрометра ионной подвижности (Ion Mobility Spectrometer), включающий: управление запирающим напряжением между первым электродом затвора и вторым электродом затвора для отпирания и запирания затвора для обеспечения прохождения анализируемых ионов через затвор в направлении дрейфа путем изменения
(a) напряжения на первом электроде затвора и
(b) напряжения на втором электроде затвора.
2. Способ по п. 1, в котором напряжения на первом электроде затвора и втором электроде затвора изменяют по отношению к изменяющемуся в пространстве профилю напряжения в IMS-ячейке.
3. Способ по п. 2, в котором первый электрод затвора и второй электрод затвора разнесены в пространстве по направлению дрейфа, при этом способ включает управление напряжением на том электроде затвора из первого электрода затвора и второго электрода затвора, который является ближайшим к анализируемым ионам, для обеспечения напряжения, соответствующего профилю напряжения.
4. Способ по п. 3, включающий управление напряжением на другом электроде затвора из первого электрода затвора и второго электрода затвора, который наиболее удален от анализируемых ионов, для обеспечения напряжения, отличающегося от профиля напряжения, для обеспечения запирающего напряжения.
5. Способ по любому из пп. 2-4, также включающий:
подачу на первый электрод затвора напряжения, которое соответствует профилю напряжения, и подачу на второй электрод затвора напряжения, которое отличается от профиля напряжения, для запирания затвора;
подачу на оба электрода затвора напряжения, которое соответствует профилю напряжения, для отпирания затвора; и затем
подачу на первый электрод затвора напряжения, которое отличается от профиля напряжения, и подачу на второй электрод затвора напряжения, которое соответствует профилю напряжения, для запирания затвора.
6. Способ по п. 5, также включающий сброс затвора после его запирания путем изменения напряжения на втором электроде затвора для увеличения запирающего напряжения перед возвратом первого электрода затвора к профилю напряжения.
7. Способ по п. 1 или 2, в котором управление запирающим напряжением включает обеспечение противоположно направленных изменений напряжения на первом электроде затвора и втором электроде затвора для отпирания и запирания затвора.
8. Способ по п. 7, в которой противоположно направленные изменения выбирают так, чтобы по меньшей мере частично предотвратить изменение среднего напряжения на затворе.
9. Способ по п. 8, в котором противоположно направленные изменения центрированы относительно профиля напряжения.
10. Способ по любому из пп. 1, 2 или 7-9, в котором первый электрод затвора и второй электрод затвора копланарны.
11. Способ по любому из пп. 1, 2 или 7-9, в котором первый электрод затвора разнесен в пространстве со вторым электродом затвора по направлению дрейфа в IMS-ячейке.
12. IMS-ячейка, включающая:
затвор, содержащий первый электрод затвора и второй электрод затвора;
первое устройство формирования напряжения на затворе, сконфигурированное для изменения напряжения на первом электроде затвора; и
второе устройство формирования напряжения на затворе, сконфигурированное для изменения напряжения на втором электроде затвора;
при этом первое устройство формирования напряжения на затворе и второе устройство формирования напряжения на затворе сконфигурированы для управления запирающим напряжением между первым электродом затвора и вторым электродом затвора путем изменения напряжения на первом электроде затвора и напряжения на втором электроде затвора для управления прохождением анализируемых ионов через затвор в направлении дрейфа.
13. IMS-ячейка по п. 12, в которой первый электрод затвора расположен между реакторной областью IMS-ячейки и вторым электродом затвора, при этом первое устройство формирования напряжения на затворе сконфигурировано для обеспечения соответствия напряжения на первом электроде затвора изменяющемуся в пространстве профилю напряжения в IMS-ячейке перед отпиранием затвора.
14. IMS-ячейка по п. 13, в которой второе устройство формирования напряжения на затворе сконфигурировано для отпирания затвора за счет обеспечения соответствия напряжения на втором электроде затвора профилю напряжения.
15. IMS-ячейка по п. 13 или 14, в которой первое устройство формирования напряжения на затворе сконфигурировано для запирания затвора путем обеспечения на первом электроде затвора напряжения, отличающегося от профиля напряжения, для обеспечения запирающего напряжения.
16. IMS-ячейка по п. 15, в которой второе устройство формирования напряжения на затворе сконфигурировано для обеспечения соответствия напряжения на втором электроде затвора профилю напряжения после запирания затвора.
17. IMS-ячейка по п. 16, в которой первое устройство формирования напряжения на затворе и второе устройство формирования напряжения на затворе сконфигурированы для сброса затвора путем изменения напряжения на втором электроде затвора для повышения запирающего напряжения перед возвращением напряжения на первом электроде затвора к профилю напряжения.
18. IMS-ячейка по п. 12, в которой первое устройство формирования напряжения на затворе и второе устройство формирования напряжения на затворе сконфигурированы для обеспечения противоположно направленных изменений напряжения на первом электроде затвора и напряжения на втором электроде затвора для отпирания и запирания затвора.
19. IMS-ячейка по п. 18, в которой противоположно направленные изменения выбирают так, чтобы по меньшей мере частично предотвратить изменение среднего напряжения на затворе.
20. IMS-ячейка по п. 19, в которой противоположно направленные изменения центрированы относительно профиля напряжения.
21. IMS-ячейка по любому из пп. 12 или 18-20, в которой первый электрод затвора разнесен в пространстве со вторым электродом затвора по направлению дрейфа.
22. IMS-ячейка по п. 21, в которой и первый, и второй электроды затвора содержат удлиненные проводники, при этом удлиненные проводники первого и второго электродов затвора расположены на одной оси по направлению дрейфа.
23. IMS-ячейка по любому из пп. 12 или 18-20, в которой первый электрод затвора и второй электрод затвора копланарны.
24. IMS-ячейка по п. 23, в которой и первый электрод затвора, и второй электрод затвора содержат множество удлиненных проводников, выполненных в виде встречно-штыревой структуры.
25. IMS-ячейка по любому из пп. 12-24, в которой область дрейфа ионов в IMS-ячейке выполнена с возможностью подачи анализируемых ионов в масс-спектрометр.
26. Ионный затвор для IMS-ячейки, включающий первый электрод затвора и второй электрод затвора, при этом первый и второй электроды затвора содержат удлиненные проводящие элементы, при этом первый электрод затвора разнесен в пространстве со вторым электродом затвора по направлению дрейфа в IMS-ячейке, а удлиненные проводящие элементы первого электрода затвора выровнены относительно удлиненных проводящих элементов второго электрода затвора по направлению дрейфа.
27. IMS-ячейка по любому из пп. 12-20, в которой ионный затвор обеспечен с использованием ионного затвора по п. 26.
28. Устройство управления для IMS-ячейки, включающее:
первое устройство формирования напряжения на затворе для изменения напряжения на первом электроде затвора ионного затвора IMS-ячейки; и
второе устройство формирования напряжения на затворе для изменения напряжения на втором электроде затвора ионного затвора;
при этом первое устройство формирования напряжения на затворе и второе устройство формирования напряжения на затворе сконфигурированы для обеспечения противоположно направленных изменений напряжения на первом электроде затвора и на втором электроде затвора для изменения запирающего напряжения для отпирания и запирания затвора.
29. Устройство управления по п. 28, в котором противоположно направленные изменения выбирают так, чтобы по меньшей мере частично предотвратить изменение среднего напряжения на затворе.
30. Устройство управления по п. 29, в котором противоположно направленные изменения центрированы относительно профиля напряжения.
31. Устройство управления для IMS-ячейки, включающее:
первое устройство формирования напряжения на затворе для изменения напряжения на первом электроде затвора ионного затвора; и
второе устройство формирования напряжения на затворе для изменения напряжения на втором электроде затвора ионного затвора, при этом
первое устройство формирования напряжения на затворе сконфигурировано для обеспечения соответствия напряжения на первом электроде затвора профилю напряжения IMS-ячейки перед отпиранием затвора;
второе устройство формирования напряжения на затворе сконфигурировано для отпирания затвора путем обеспечения соответствия напряжения на втором электроде затвора профилю напряжения; и
первое устройство формирования напряжения на затворе сконфигурировано для запирания затвора путем обеспечения на первом электроде затвора напряжения, отличающегося от профиля напряжения, для обеспечения запирающего напряжения.
32. Устройство управления по п. 31, в котором первое устройство формирования напряжения на затворе и второе устройство формирования напряжения на затворе сконфигурированы для сброса затвора при помощи изменения напряжения на втором электроде затвора для повышения запирающего напряжения перед возвращением напряжения на первом электроде затвора к профилю напряжения.
33. Устройство, включающее IMS-ячейку по любому из пп. 12-25, и масс-спектрометр, при этом IMS-ячейка выполнена с возможностью подачи анализируемых ионов в масс-спектрометр.