УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФРАГМЕНТАЦИИ ИОНОВ Российский патент 2024 года по МПК H01J49/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области масс-спектрометрии спектрометрии ионной подвижности и, в частности, к фрагментации ионов в столкновительных ячейках.

Уровень техники

Изобретение относится к методу фрагментации ионов в столкновительных ячейках - Collision Induced Dissociation (СИД).

Фрагментация - это диссоциация молекулярных ионов, которые образуются при прохождении молекул через ячейку столкновений. Когда кинетическая энергия иона-предшественника достаточно высока и столкновения с нейтральным газом достаточно часты, внутренняя энергия иона-предшественника быстро возрастает выше порога фрагментации, что приводит к разрыву связи внутри молекулы и приводит к ее диссоциации. Фрагменты молекулы создают уникальный спектр, который несет информацию о исходной структуре родительского молекулярного иона.

Для определения структуры молекул или проведения анализа смесей с применением фрагментации с помощью СИД обычно используется тандемная масс-спектрометрия. Типичная схема реализации тандемной масс-спектрометрии - это два масс-анализатора, разделенные СИД ячейкой. В ячейке столкновений диссоциация родительского иона достигается за счет столкновений с молекулами нейтрального газа, что приводит к накоплению внутренней энергии и разрыву связи. Родительский ион фрагментируются с образованием ряда ионов-продуктов. Термин «ион-продукт» служит для обозначения любого из ионных продуктов столкновений между родительскими ионами и молекулами газа в ячейке столкновений, включая сами родительские ионы, не претерпевшие фрагментации. Как более частный случай, их также называют “ионы-фрагменты”. Ионы-продукты (и оставшиеся ионы-предшественники) из ячейки столкновений затем перемещаются во второй масс-анализатор, в котором происходит их сканирование для получения их масс-спектра.

Частичная или полная структура иона-предшественника может быть определена из информации о фрагментации. Кинетическая энергия родительских ионов определяет количество энергии, которое может быть преобразовано во внутреннюю энергию, а частота столкновений определяет скорость преобразования. Различные величины кинетической энергии и давления нейтрального газа в столкновительной ячейке дают разные картины фрагментации иона-предшественника.

Основные параметры СИД, определяющие качество проводимого анализа и уровень характеристик масс-спектрометра, являются: эффективность фрагментации, уровень потерь ионного сигнала при прохождении СИД, воспроизводимость условий фрагментации, скорость проведения циклов фрагментации. Под циклом фрагментации подразумевается вся цепочка производимых манипуляций, включающие в себя сам процесс фрагментации, термолизацию ионов-продуктов и освобождения СИД от ионов-продуктов предыдущего цикла фрагментации. Последний процесс определяет такой параметр, как уровень перекрестных загрязнений для последующего цикла фрагментации (cross-talk effects). Кроме того, важен такой параметр СИД, как уровень газовой нагрузки на откачную систему, которая определяется давлением газа в СИД и газовой проводимостью входной и выходной диафрагм.

Технической проблемой применения СИД является обеспечение высокого уровня характеристик по совокупности, перечисленных выше параметров СИД.

Наиболее часто в тандемных масс-спектрометрах используют аксиальные СИД на основе линейной ловушки Пауля в виде газонаполненных квадрупольных, гексапольных или октупольных транспортирующих каналов. Обычно, давление газа внутри них поддерживается на уровне нескольких мТорр, для обеспечения достаточного количества столкновений и последующей релаксации кинетической энергии ионов, длина таких СИД обычно составляет 10-25 см [Tanner, S.D. et. al. (2002). Reaction cells and collision cells for ICP-MS: a tutorial review. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 57(9), 1361-1452.; US5847386 1997 г.]. БезналичияосевогополяСИДэтоготипаобладаютдовольнодлительнымцикломфрагментации.

Как показывает анализ, самый эффективный путь для увеличения эффективности работы СИД, скорости ее работы и уменьшения потерь ионов при прохождении СИД - это увеличение давления внутри СИД. Чтобы обеспечить необходимую степень охлаждения ионов после фрагментации, при пониженном давлении в СИД необходимо увеличивать длину СИД, что увеличивает времена выхода ионов из СИД и размытие времен выхода. СИД высокого давления дают более стабильную картину фрагментации по сравнению с СИД низкого давления.

Известны СИД высокого давления, например, раскрытые в патенте US6534764B1 Веренчиков, статья 2006 Н.П. Веренчикова. В патенте описывается СИД, где ее характеристики улучшаются за счет укорачивания СИД и увеличения давления в ней. В состав СИД включен РЧ-мультиполь для пространственного ограничения пучка; кинетическая энергия ионов, вводимых в ячейку, может регулироваться путем изменения статических напряжений или путем применения электрических импульсов. Давление в СИД составляет от 0,1 до 1 Торр, что улучшает охлаждение ионов.Проблема повышенной газовой нагрузки на вакуумную систему решается за счет создания дополнительных ступеней откачки на концах СИД.

Недостатками известных решений являются низкая эффективность фрагментации, повышенная газовая нагрузка на вакуумную систему, необходимость фокусировки пучка на входе в ячейку со встречным потоком газа, необходимость в дополнительном высоковакуумном насосе, что приводит к усложнению прибора, увеличенное время цикла фрагментации за счет увеличения выхода ионов из СИД, к которому приводит отсутствие осевых полей в СИД и ионнотранспортном канале.

Раскрытие изобретения

Техническая задача заключается в создании столкновительной ячейки для диссоциации ионов с улучшенным набором характеристик, таких как скорость работы, эффективность фрагментации, уровень потерь ионного сигнала при прохождении СИД, воспроизводимость условий фрагментации, скорость проведения циклов фрагментации, при этом должен быть низкий уровень газовой нагрузки на откачную систему масс-спектрометра.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности фрагментации, обеспечении эффективной транспортировки ионов через все составные части СИД, снижении потерь ионов в СИД и увеличении чувствительности анализа, уменьшении размытия ионных пакетов во времени, снижении давления в смежных камерах масс-спектрометра, позволяющего использовать насосы с меньшей скоростью откачки.

Технический результат достигается за счет того, что устройство для фрагментации ионов содержит канал переноса ионов, имеющий входной и выходной концы, ограниченный поверхностями, на которых расположены радиочастотные и/или DC электроды, создающие поле бегущей волны, направляющее ионы к выходному концу канала, причем в средней части устройства расположены электроды, обеспечивающие функцию фрагментации и термолизации ионов, отличающиеся от других электродов, расположенных на остальной части устройства, режимом питания и/или геометрией.

Кроме того, поверхности, ограничивающие канал переноса ионов, образуют герметичный канал или каналы имеют ограниченную газопроницаемость, и входной и выходной каналы выполнены с возможностью создания сопротивления газовому потоку, проходящему через них.

Кроме того, канал переноса ионов имеет прямоугольную, круглую или овальную форму в сечении.

Кроме того, канал переноса ионов имеет сужающиеся участки с возможностью создания сопротивления газовому потоку и фокусировки ионов в узкие пучки.

Кроме того, канал переноса ионов образован двумя плоскими расположенными друг напротив друга поверхностями с радиочастотными электродами и двумя плоскими противоположными поверхностями с DC электродами.

Кроме того, канал переноса ионов образован четырьмя плоскими поверхностями с радиочастотными электродами или чередующимися вдоль канала электродами в виде диафрагм.

Кроме того, электроды выполнены в виде групп по два и/или три и/или четыре и/или пять и/или более электродов, на которые подеется соответствующее ВЧ питание со сдвигом фаз.

Кроме того, электроды, расположенные в средней части устройства, выполнены в виде отдельной группы и расположены вдоль длины канала переноса ионов.

Кроме того, геометрия электродов, расположенных в средней части устройства, преимущественно отвечающей за фрагментацию ионов, выполнена повторяющей геометрию электродов, расположенных в остальной части устройства.

Кроме того, электроды имеют повторяющийся узор по длине поверхности.

Кроме того, электроды имеют узор и масштаб, изменяющиеся по длине поверхности.

Кроме того, поверхности, ограничивающие канал для транспорта ионов, и полезадающие электроды изготовлены с помощью технологий печатных плат.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Основной вариант реализации изобретения, а) вид ZX, б) вид YX;

Фиг. 2. Вариант реализации, где объем камеры СИД формируется изогнутыми поверхностями с электродами;

Фиг. 3. Вариант реализации, где объем камеры СИД формируется поверхностями с электродами.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение предлагает устройство СИД, которое позволяет увеличить давление в СИД, уменьшить газовый поток из СИД, что приведет к снижению давления в камере масс-спектрометра и/или позволит использовать насосы с меньшей скоростью откачки. Вместе с этим, предлагаемый СИД обеспечивает высокую скорость работы.

Заявленное устройство для фрагментации ионов содержит канал переноса ионов, имеющий входной и выходной концы, ограниченный поверхностями, на которых расположены радиочастотные и/или DC электроды, создающие поле бегущей волны, направляющее ионы к выходному концу канала, причем в средней части устройства расположены электроды, обеспечивающие функцию фрагментации и термолизации ионов, отличающиеся от других электродов, расположенных на остальной части устройства, режимом питания и/или геометрией

Для пояснения одного из предпочтительных вариантов изобретения обратимся к фиг.1. Столкновительная ячейка включает в себя и ее функционирование происходит следующим образом. Родительские ионы поступают из предшествующей ступени масс-спектрометра MS1 поступают в устройство для фрагментации ионов (1) (СИД). Предшествующей ступенью масс-спектрометра могут быть, например, интерфейс дифференциальной откачки, спектрометр подвижности или масс-анализатор первой ступени масс-спектрометра. В предпочтительных вариантах реализации изобретения устройство для фрагментации ионов (УФИ) включает в себя следующие основные элементы входной канал (2), выходной канал (3) и непосредственно ячейку СИД (4). На входе УФИ родительские ионы поступают в ионный канал (7), который формируется электродной системой (8). Внутри объема электродной системы устройства формируется удерживающее ионы поле вблизи оси путем подачи на электроды комбинации ВЧ и ДС напряжений, которые формируют поле бегущей волны. Поле этого типа позволяет не только удерживать ионы внутри ионно-транспортного канала, но и перемещать их вдоль этого канала по направлению к выходу. Группы электродов (8, 9, 10) формируют псевдопотенциальное поле, направляющее ионы от поверхностей электродов к оси каналов. В одном из вариантов на группы электродов (12) подается DC напряжение, направляющее ионы к оси каналов, что предотвращает потери ионов. Ионы направляются по каналу (7) в ионнотранспортный канал (5) ячейки СИД (4), которая сформирована электродной системой (9).

Фрагментация родительских ионов в ячейке СИД (4) происходит за счет их соударения с молекулами или атомами нейтрального газа. Ионы разгоняются до энергий, превышающие энергию связи входят в молекулярный поток, претерпевают столкновения и фрагментируются. Фрагментация молекулярных ионов происходит в результате их столкновения с молекулами газа, причем возможны разные механизмы этого процесса. Наиболее простой механизм предполагает, что энергия одиночного столкновения больше энергии внутримолекулярных связей, и распад молекулы на фрагменты происходит уже в одиночном столкновении. Такой процесс происходит если молекулярные ионы поступают в ячейку фрагментации с достаточно большой энергией. Также фрагментация может происходить в результате накопления внутренней энергии ионизированной молекулы в результате множественных столкновений с нейтральным газом. Внутренняя энергия успевает распределиться по множеству связей внутри молекулы и наиболее вероятная диссоциация происходит в месте самой слабой связи. Этот механизм продолжает повторяться с осколочными ионами. Такой механизм в основном соответствует столкновительным ячейкам высокого давления. В этом случае, картина диссоциации имеет более воспроизводимый характер по сравнению с диссоциацией, возникшей в результате одиночного столкновения.

Фрагментированные ионы теряют энергию за счет соударений с газом и вместе с этим, продвигаются к выходу СИД (4) за счет поля бегущей волны, которое также фокусирует ионы на выход канала (5) и далее поступают в выходной канал (3), который сформирован электродной системой (10). Далее ионы за счет поля бегущей волны продвигаются к выходу канала (3) и поступают в следующую ступень масс спектрометра МА_2. для последующего анализа.

Необходимый уровень давления для обеспечения фрагментации в ячейке СИД (4) поддерживается путем подачи газа через капилляр (6). Давление в ячейке СИД может составлять от 10^-4 мбар до 1…10 мбар. Предпочтительное значение - 0.01…0.1 мбар.

Одним из решений, позволяющим достичь технический результат является увеличение длин каналов (2 и 3), по которому транспортируются ионы в следующую ступень, когда длина канала в пять и более раз, т.е. существенно больше его характерного размера в сечении. Во-первых, с увеличением длины канала, можно существенно увеличить входную апертуру УФИ. Во-вторых, это решение ограничивает поток газа в окружающие камеры масс-спектрометра или в следующую ступень сепарации. В предпочтительных вариантах реализации изобретения было выбрано прямоугольное сечение канала, т.к. влияние объемного заряда снижается по сравнению с круглым каналом аналогичного сечения, плоские поверхности просты в реализации и удобны для размещения электродной системы, которая создает транспортирующее и фокусирующее поле.

В предпочтительных вариантах изобретения, поверхности, ограничивающие ионнотранспортные каналы (7, 5 и 3) образуют герметичный каналы или каналы имеют ограниченную газопроницаемость, и каналы (2, 3) выполнены с возможностью создания сопротивления газовому потоку, проходящему через них.

Величина потока газа из СИД в камеру масс-спектрометра определяется давлением в СИД и апертурой ограничивающих диафрагм. Увеличение апертур ведет к увеличению ионной трансмиссии, но при этом возрастает поток газа в МС.

Проводимость диафрагмы при молекулярном режиме течения определяется площадью апертуры. Для круглого отверстия:

где d - диаметр диафрагмы.

Проводимость прямоугольного канала длиной L:

где a и b - длины сторон прямоугольного сечения.

Например, если сравнить проводимость длинного канала L=100 мм с сечением 1×2.5 мм с проводимостью диафрагмы, которая будет иметь аналогичную площадь апертуры, равной 2,5 мм², то поток через такую диафрагму будет примерно в 10 раз выше.

Длина каналов (2 и 3) выбирается такой, чтобы обеспечить необходимый уровень вакуума в камере масс-спектрометра, при выбранной скорости откачки насосов и величине апертуры каналов и в соответствии с решаемой задачей. Длина каналов может составлять 10..200 мм и более. Например, для двух каналов L=100 мм, сечением 2×4 мм, давлении Pcid=0.01 мбар для обеспечения давления в окружающих камерах на уровне P=2×10^-6 мбар, необходимы насосы с суммарной скоростью откачки ~400 л/с.

Длина ячейки СИД выбирается в соответствии с тем, что желательна термализация ионов перед на выходе ячейки СИД при выбранном уровне давления в ней. Например, как показывает моделирование, для Pcid=0.01 мбар, достаточно 3 см, чтобы ион M/z 200 потерял энергию с 20 эВ до уровня <1 эВ. С учетом того, что термализация ионов будет продолжаться в выходном канале, длину ячейки СИД можно еще уменьшить.

Одним из решений, позволяющим достичь технический результат является применение поля бегущей волны для транспорта ионов вдоль каналов (2 и 3) и в ячейке СИД (4). За счет этого осуществляется эффективный транспорт осуществляется. Это позволит избежать смешивание разделенных во времени ионных пакетов от разных компонент пробы. Их разделение может быть достигнутую на предыдущих сепарирующих ступенях масс-спектрометра МА_1, например таких, как газовая хроматография (ГХ), жидкостная хроматография (ЖХ), спектрометрия ионной подвижности (СИП). Заявленное УФИ должно обеспечить минимальные времена размытия поступающих на вход ионных пакетов на уровне 100-200 мкс и ниже. Соответственно, уменьшается временной цикл работы всего устройства фрагментации.

Как вариант, группа электродов (12) может не применяться в устройстве, в этом случае поле, предотвращающее потери ионов, формируется полностью с помощью радиочастотных электродов.

Также СИД предпочтительно содержит средства для создания переменного или ВЧ напряжений, скомпонованные и приспособленные для подачи на электроды двух или более сдвинутых по фазе переменного или ВЧ напряжений.

В предпочтительных вариантах исполнения отдельные электроды из множества радиочастотных электродов (8,9,10) имеют прямоугольную форму и разделены изолятором, имеют периодически повторяющийся рисунок, состоящий из групп по 2, 3, 4, 5 и более электродов. Наиболее предпочтительный вариант - когда массив множества радиочастотных электродов разделен на группы по 4 электрода, чтобы задавать поле бегущей волны.

Размер электродов и расстояние между ними можно варьировать на основе требований к электрическому полю для различных условий транспортировки ионов. В типичных примерах, когда ионнотранспортное устройство работает при давлениях от 0.00001 до 100 Торр, зазор между электродами составляет от 0.05 до 1 мм, в том числе более 1 мм, ширина отдельного электрода может составлять от 0.05 до до 1 мм, в том числе более 1 мм.

Длина электродов для групп (8 и 9) в направлении Y определяется необходимым сечением канала, которое выбирается в соответствии с расчетной газовой нагрузкой на насосы. В предпочтительных вариантах она может составлять 1-10 мм.

Питание электродов (8, 9, 10) можно варьировать на основе требований к электрическому полю для различных условий транспортировки ионов. В предпочтительном варианте питание на электроды подается таким образом, чтобы над поверхностью электродов создавалось поле бегущей волны, когда создается поле с чередующимися максимумами и минимумами потенциала, которые двигаются вдоль поверхности над электродами. Чтобы сформировать электрическое поле бегущей волны на чередующиеся группы электродов подают изменяющееся во времени напряжение со сдвигом фазы относительно соседней группы электродов. В каждой группе, начиная от первого до последнего электрода по ходу движения ионов, фаза напряжения на соседних электродах сдвинуто таким образом, чтобы образовывались “пики” и “впадины” потенциала, перемещающиеся вдоль поверхности. В классическом случае значение сдвига фаз выбирается как 360/n, где n - число электродов в группе. Так в одной группе первый электрод, удерживается при первом значении напряжения, второй электрод - на втором и так далее. При этом, в первый момент времени t1 первое напряжение подается на первые электроды всех групп, второе напряжение - на вторые электроды всех групп и так далее соответственно. Во второй момент времени t2 первое напряжение подается на вторые электроды в каждой группе, второе напряжение - на третьи электроды в каждой группе и так далее. Таким образом, толкающее поле над электродами “шагает”, создавая бегущую волну, которая заставляет двигаться ионы в выбранном направлении.

В зависимости от отношения скорости иона к скорости “бегущей волны” возможны два типа движения ионов. Если ионы обладают очень высокой подвижностью, они перемещаются вместе с волной. В таком варианте скорость иона оказывается равной скорости “бегущей волны”. Если ион увлекается потенциальной волной, «проскальзывая» по “гребням”, это приводит к тому, что скорость иона оказывается ниже скорости волны. В этом случае, ионы будут двигаться в поле волны с разными скоростями вдоль канала в зависимости от их подвижностей. Ионы с более высокой подвижностью будут двигаться вместе с волной значительную часть времени, в то время как ионы с более низкой подвижностью будут чаще “проскакивать” гребни волны. Чем больше ионы “проскакивают” пики, тем медленнее они перемещаются через устройство.

Для обеспечения режима работы устройства, при котором происходит минимальное размытие ионных пакетов, предпочтительно подобрать такой режим питания, при котором будет происходить их синхронное движение в поле бегущей волны.

Предпочтительные вариантырежимовпитания электродов ионнотранспортных каналов (8 и 10) следующие. Амплитуда и частота питающих электроды ВЧ напряжений зависит от характерного размера электродов, величины давления в канале, вида нейтрального газа, шага между ними, и совокупности M/z с CCS ионов, проходящих через канал. Например, для выбранного характерного размера электродов, следующих с шагом 1 мм друг за другом, для ионов cM/z=200 В, амплитуда напряжения, которое задает поле бегущей волны, может составлять 2…70 В, с характерной частотой 0.5-8 МГц, сигнал сдвинут на 90° для соседних электродов, чтобы обеспечить поле бегущей волны, но не ограничивается этим диапазоном.

В одном из вариантов, питающие напряжения на группы электродов может представлять собой сумму напряжений, меняющихся с разной частотой и с разным набором фаз и амплитуд. В одном из предпочтительных вариантов питание подается следующим образом. На соседние электроды подается противофазный сигнал с более высокой частотой, например 0.2…10 МГц и более, с амплитудой 2-100 В. Это ВЧ напряжение создает удерживающее ионы поле внутри канала. Для создания поля бегущей волны, на этот сигнал накладывается сигнал с, предпочтительно в 1.2..20 и более раз меньшей частотой относительно первой и со сдвигом фаз относительно соседних электродов в группе, которая распределяется по упомянутым группам электродов. На соседние электроды сигнал подается со сдвигом фаз, который соответствует выбранному количеству электродов в группе. Например, если в группе 4 электрода, то сдвиг фазы будет 90°. Амплитуда второго сигнала предпочтительно составляет 0.02…20 В.

Предпочтительные вариантырежимов питания электродов (9) СИД для обеспечения удержания ионов внутри транспортного канала и их продвижения вдоль оси аналогичны описанным выше режимам. Для обеспечения фрагментации ионов, питание электродов осуществляется таким образом, чтобы между средним потенциалом на оси канала (2) и потенциалом на оси ячейки СИД (4) образовывалась разница потенциалов, которая ускоряет ионы в СИД и обеспечивает фрагментацию с характерной энергией пропорциональной этому перепаду потенциала. Эта разница, предпочтительно, может составлять 5-20 В, но может быть меньше или больше указанного диапазона, в соответствии с решаемой устройством задачей.

Питающее напряжение может представлять собой синусоидальный сигнал, иметь прямоугольную, треугольную форму, форму пилы и другие формы сигнала. Термин “радиочастотные RF электроды“ не ограничивает режим питания электродов только RF напряжением.

В одном из вариантов, СИД может быть выполнена с увеличением объема в области СИД, где происходит фрагментация и термализация ионов (см. Фиг. 2). Такой вариант легко реализуем и вместе с этим, в этом объеме давление будет иметь более постоянную величину, чем в узком канале, если туда поступает газ. Но создание специальной камеры ячейки СИД с увеличенным объемом, не носит принципиальный характер для данного изобретения.

В одном из вариантов, ячейка СИД может быть выполнена без уширения зазора между электродами (см. Фиг. 3). Этот вариант является самым простым в реализации.

Канал, образованный поверхностями с ВЧ электродами (8,9,10) может сужаться к выходу с целью дополнительного снижения общей проводимости канала для и ограничения потока газа, проходящего в следующую ступень.

В одном из вариантов, масштаб повторяющегося узора может меняться по длине поверхностей, образующих канал. Например, на входе ячейки СИД (4) устройства масштаб узора может быть примерно в 1.2-5 и более раз больше масштаба узора на выходе ионнофокусирующего устройства.

В одном из вариантов, каналы (7, 5 и 3) могут быть разделены между собой диафрагмами, которые создают дополнительное фокусирующее поле, могут дополнительно ограничивать поток газа, проходящий через каналы. Также, диафрагмы могут быть расположены на входе канала (2) и на выходе канала (3). Характеризующееся тем, что канал, который образуется поверхностями с электродами, герметичный или имеет ограниченную газопроницаемость и выполнен с возможностью создания сопротивления газовому потоку, проходящему через канал.

В одном из вариантов реализации, поверхности, ограничивающие канал для транспорта ионов, и полезадающие электроды изготовлены с помощью технологий печатных плат.

Кроме того, заявленное устройство обладает дополнительными преимуществами:

• На входе ионно-транспортных каналов могут применяться ионно-фокусирующие устройства, такие как ионные воронки, ионные ковры, фокусирующие линзы.

• Электроды каналов и ячейки СИД могут быть расположены на одной поверхности, без разделения на камеры с помощью диафрагм.

• Фрагментация происходит в малом объеме, ионы-фрагменты быстро термализуются. Легко создать вытягивающее поле вдоль оси.

• Выбрасывающее поле может быть импульсным.

Изобретение относится к области масс-спектрометрии спектрометрии ионной подвижности, а именно к фрагментации ионов в столкновительных ячейках. Устройство для фрагментации ионов содержит канал переноса ионов, имеющий входной и выходной концы, ограниченный поверхностями, на которых расположены радиочастотные и/или DC электроды, создающие поле бегущей волны, направляющее ионы к выходному концу канала. Причем в средней части устройства расположены электроды, обеспечивающие функцию фрагментации и термолизации ионов, отличающиеся от других электродов, расположенных на остальной части устройства, режимом питания и/или геометрией. Техническим результатом является повышение эффективности фрагментации при обеспечении эффективной транспортировки ионов через все составные части СИД, снижение потерь ионов в СИД и увеличение чувствительности анализа, уменьшение размытия ионных пакетов во времени, снижение давления в смежных камерах масс-спектрометра, что позволяет использовать насосы с меньшей скоростью откачки. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для фрагментации ионов, характеризующееся тем, что содержит канал переноса ионов, имеющий входной и выходной концы, ограниченный поверхностями, на которых расположены радиочастотные и/или DC электроды, создающие поле бегущей волны, направляющее ионы к выходному концу канала, причем в средней части устройства расположены электроды, обеспечивающие функцию фрагментации и термолизации ионов, отличающиеся от других электродов, расположенных на остальной части устройства, режимом питания и/или геометрией.

2. Устройство для фрагментации ионов по п.1, характеризующееся тем, что поверхности, ограничивающие канал переноса ионов, образуют герметичный канал или каналы имеют ограниченную газопроницаемость, и входной и выходной каналы выполнены с возможностью создания сопротивления газовому потоку, проходящему через них.

3. Устройство для фрагментации ионов по п.1, характеризующееся тем, что канал переноса ионов имеет прямоугольную, круглую или овальную форму в сечении.

4. Устройство для фрагментации ионов по п.1, характеризующееся тем, что канал переноса ионов имеет сужающиеся участки с возможностью создания сопротивления газовому потоку и фокусировки ионов в узкие пучки.

5. Устройство для фрагментации ионов по п.1, характеризующееся тем, что канал переноса ионов образован двумя плоскими расположенными друг напротив друга поверхностями с радиочастотными электродами и двумя плоскими противоположными поверхностями с DC электродами.

6. Устройство для фрагментации ионов по п.1, характеризующееся тем, что канал переноса ионов образован четырьмя плоскими поверхностями с радиочастотными электродами или чередующимися вдоль канала электродами в виде диафрагм.

7. Устройство для фрагментации ионов по п.1, характеризующееся тем, что электроды выполнены в виде групп по два, и/или три, и/или четыре, и/или пять, и/или более электродов, на которые подеется соответствующее ВЧ питание со сдвигом фаз.

8. Устройство для фрагментации ионов по п.1, характеризующееся тем, что электроды, расположенные в средней части устройства, выполнены в виде отдельной группы и расположены вдоль длины канала переноса ионов.

9. Устройство для фрагментации ионов по п.1, характеризующееся тем, что геометрия электродов, расположенных в средней части устройства, преимущественно отвечающей за фрагментацию ионов, выполнена повторяющей геометрию электродов, расположенных в остальной части устройства.

10. Устройство для фрагментации ионов по п.1, характеризующееся тем, что электроды имеют повторяющийся узор по длине поверхности.

11. Устройство для фрагментации ионов по п.1, характеризующееся тем, что электроды имеют узор и масштаб, изменяющиеся по длине поверхности.

12. Устройство для фрагментации ионов по п.1, характеризующееся тем, что поверхности, ограничивающие канал для транспорта ионов, и полезадающие электроды изготовлены с помощью технологий печатных плат.