تله یون چهارقطبی
بررسی اجمالی

نیرویی به یک ذره باردار، مانند یک یون اتمی یا مولکولی، از جانب میدان الکتریکی وارد می‌شود. به دام انداختن یک ذرهٔ باردار از سه جهت ممکن نیست (این محدودیت به عنوان قضیه ارنشاو شناخته می‌شود). با این حال، می‌توان با استفاده از میدان‌های الکتریکی متغیر بر حسب زمان، یک نیروی محدود کننده متوسط در هر سه جهت ایجاد کرد. برای انجام این کار، ذره را قبل از آن‌که بتواند فرار کند محصور می‌کنند. تله‌ها را تله‌های فرکانس رادیویی نیز می‌نامند زیرا نرخ سوئیچینگ اغلب در فرکانس رادیویی است.
چهار قطبی ساده‌ترین هندسه میدان الکتریکی است که در چنین تله‌هایی استفاده می‌شود، اگرچه هندسه‌های پیچیده‌تری برای دستگاه‌های تخصصی تر وجود دارند. میدان‌های الکتریکی از پتانسیل‌های الکتریکی بالای الکترودهای فلزی تولید می‌شوند. یک چهارقطبی خالص از الکترودهایی به شکل هذلولی ایجاد می‌شود، اگرچه الکترودهای استوانه ای اغلب استفاده می‌شوند چون راحت ساخته می‌شوند. تله‌های یونی ریز ساخت در جایی وجود دارند که الکت
رودها در صفحه‌ای قرار دارند که ناحیهٔ دام انداختن بالای صفحه قرار دارد. تله‌ها به دو گروه تقسیم می‌شوند، و تفاوت آنها در ایجاد محدودیت دو بعدی یا سه بعدی است. در حالت محدودیت دو بعدی (به اصطلاح «تله RF خطی»)، محصور شدن در جهت سوم توسط میدان‌های الکتریکی ساکن فراهم می‌شود.
خود تله سه بعدی عموماً از دو الکترود فلزی که شکل هذلولی دارند تشکیل شده است که تمرکز آنها رو به روی هم قرار دارد و یک الکترود حلقه به شکل هذلولی در نیمه راه بین دو الکترود دیگر قرار دارد. یون‌ها در فضای بین این سه الکترود توسط میدان‌های الکتریکی AC (نوسانی) و DC (استاتیک) در تله می‌افتند. اگر تحریک یونی مورد نظر باشد، ولتاژ فرکانس رادیویی AC بین دو الکترود کلاهک انتهایی فلزی هیپربولیک در نوسان است. ولتاژ AC محرک به الکترود حلقه اعمال می‌شود. یون‌ها ابتدا به صورت محوری به سمت بالا و پایین کشیده می‌شوند در حالی که به صورت شعاعی نیرویی به سمت داخل به آنها وارد می‌شوند. سپس یون‌ها به صورت شعاعی بیرون کشیده شده و به صورت محوری (از بالا و پایین) به داخل هل داده می‌شوند. به این ترتیب یون‌ها در یک حرکت پیچیده حرکت می‌کنند که عموماً شامل ابر یون‌ها طولانی و باریک و سپس کوتاه و عریض، عقب و جلو، در نوسان بین دو حالت است. از اواسط دهه ۱۹۸۰، بیشتر تله‌های سه بعدی (تله‌های پل) از ۱ میلی‌تور هلیوم استفاده کرده‌اند. استفاده از گاز میرایی و حالت ناپایداری انتخابی جرم که توس
ط استافورد و همکاران توسعه داده شده است. منجر به اولین تله یون سه بعدی تجاری شد.
تله یون خطی در دانشگاه کلگری
تله یون چهارقطبی دارای دو پیکربندی اصلی است: شکل سه بعدی که در بالا توضیح داده شد و شکل خطی ساخته شده از ۴ الکترود موازی. یک پیکربندی مستطیلی ساده شده نیز استفاده می‌شود. مزیت طراحی خطی ظرفیت ذخیره‌سازی بیشتر آن (به ویژه یون‌های خنک شده با داپلر) و سادگی آن است، اما این محدودیت خاصی را در مدل‌سازی آن ایجاد می‌کند. تله پل برای ایجاد میدان زینی شکل برای به دام انداختن یون باردار طراحی شده است، اما با یک چهارقطبی، این میدان الکتریکی زین شکل را نمی‌توان حول یک یون در مرکز چرخاند. فقط می‌تواند زمین را بالا و پایین کند. به همین دلیل، حرکات یک یون منفرد در تله با معادلات ماتیو توصیف می‌شوند که تنها با روش‌های عددی و با استفاده از از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری می‌توان آنها را حل کرد و به جواب رسید.
به عنوان توضیح شهودی و نزدیک‌ترین تقریب می‌توان تمرکز قوی در فیزیک شتاب‌دهنده را مثال زد. از آنجایی که میدان نیرو وارد می‌کند و
نیرو بر شتاب تأثیر می‌گذارد، موقعیت عقب می‌ماند (به کمترین مرتبه از نیم دوره تناوب). بنابراین زمانی که میدان در حال تمرکز است، ذرات در موقعیت‌های غیر متمرکز هستند و بالعکس. از آنجایی که از مرکز دورتر هستند، زمانی که میدان در حال تمرکز است، میدان قوی تری را نسبت به زمانی که متمرکز نیست، تجربه می‌کنند.