МНОГОЭЛЕКТРОДНАЯ ГАРМОНИЗИРОВАННАЯ ЛОВУШКА КИНГДОНА С МНОГОПОРТОВЫМ ВВОДОМ ИОНОВ ЧЕРЕЗ ЩЕЛЬ Российский патент 2024 года по МПК H01J49/42 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области масс-спектрометрии, а именно описывает масс-спектрометр на основе различных ионных источников, ионно-оптической системы транспорта ионов, накопительной линейной квадрупольной ловушки и многоэлектродной гармонизированной ловушки Кингдона, реализованной с возможностью ввода ионов, создаваемых в ионных источниках вне ловушки. Настоящее техническое решение может найти применение во многих областях техники.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Современная масс-спектрометрия - чувствительный, быстрый и информативный метод атомарного и молекулярного анализа веществ, имеющий широчайшие применения во многих областях науки и техники. Использование масс-спектрометрии для идентификации молекул требует высокой разрешающей способности для разделения и идентификации ионов близких масс и высокой точности измерения масс. Долгое время таким требованиям удовлетворяла масс-спектрометрия ионного циклотронного резонанса (ИЦР) с преобразованием Фурье, однако существенным недостатком этого метода является необходимость использования сверхпроводящих крио-магнитов с высокой (7 Тесла и выше) магнитной индукцией, что приводит к большим эксплуатационным расходам и большому размеру, а также весу самого прибора. Другим типом масс-спектрометров, приближающимся по разрешению и точности к приборам на основе ИЦР, являются приборы, использующие принцип ионной ловушки Кингдона (далее в настоящем описании - ловушка Кингдона; Kingdon, K.H.: A method for the neutralization of electron space charge by positive ionization at very low gas pressures. Phys. Rev. 21, 408-418 (1923)). Примером такого масс-спектрометра является распространенная орбитальная ионная ловушка, в которой происходит захват и удержание вводимых внутрь ионной ловушки ионов с большой кинетической энергией (несколько килоэлектрон-вольт), при помощи электрических полей, впервые предложенная в работе Knight (Knight, R.D.: Storage of ions from laser produced plasmas. Appl. Phys. Lett. 38, 221-223 (1981)) в качестве масс-спектрометра. В последствии Макаровым был создан такой масс-спектрометр, названный им Орбитрэп (Orbitrap) (Eliuk, S., Makarov, A.: Evolution of Orbitrap mass spectrometry instrumentation. Annu. Rev. Anal. Chem. 8, 61-80 (2015)). В орбитальной ионной ловушке Орбитрэп электродами специальной формы создаётся осесимметричное статическое электрическое поле. Попадающие в поле ионы с достаточным для захвата моментом количества движения, вводимые извне перпендикулярно оси ловушки на некотором расстоянии от центра ловушки, после импульсного изменения потенциала центрального электрода, вызывающего изменение их момента количества движения, начинают двигаться по стабильным циклическим траекториям вокруг центрального электрода и одновременно осциллировать вдоль оси (ось z) центрального электрода в квадратичном потенциале, создаваемым электродами ловушки вдоль оси z. Вдоль оси z ионы совершают гармонические осцилляции с частотой обратно пропорциональной квадратному корню из отношения массы к заряду иона. В связи с тем, что электрический потенциал квадратично зависит от координаты z, эта частота не зависит от амплитуды колебания ионов. Измеряемой величиной является разность потенциалов, наводимая движущимися ионами на внешних электродах. Благодаря тому, что частота аксиальной осцилляции ионов не зависит от их энергии и тому, что электрическое поле устанавливается с высокой точностью и стабильностью, может быть достигнуто высокое разрешение, и масса может быть определена с высокой точностью по измеренной частоте аксиальных колебаний. Орбитальная ловушка также характеризуется способностью одновременного захвата и измерения масс относительно большого количества ионов. В работах группы Ю.К. Голикова (Golikov, Y.K., et al., Integrable electrostatic ion traps. Appl. Phys. (Russian). 5, 50-57 (2006)), (Nikitina, D.V.: Ion trap Mass spectrometry in a dynamic mass spectrometry. Thesis for PhD degree, St. Petersburg, (2006), [https://search.rsl.ru/ru/record/01003303052]) было показано, что ловушка Кингдона-Найта может содержать более одного внутреннего электрода и при этом иметь квадратичную зависимость электростатического поля в направлении, совпадающем с направлением внутренних электродов. Близкими аналогами предлагаемой нами МНОГОЭЛЕКТРОДНОЙ ГАРМОНИЗИРОВАННОЙ ЛОВУШКИ КИНГДОНА С МНОГОПОРТОВЫМ ВВОДОМ ЭЛЕКТРОНОВ И ИОНОВ являются: масс-спектрометр, раскрытый в патенте США № US 7989758 B2 (принадлежащий BRUKER DALTONIK GMBH и опубл. 02.08.2011 МПК B01D59/44; H01J49/00), содержащий так называемую ловушку Кассини; а также масс-спектрометр на основе мультиэлектродной гармонизированной ловушки Кингдона, раскрытый в патенте RU 2693570 C1 (АВТОНОМНАЯ НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "СКОЛКОВСКИЙ ИНСТИТУТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ") и опубл. 03.07.2019, МПК H01J49/42.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение недостатков современного уровня техники и отличается от известных ранее тем, что предложенное решение выполнено с возможностью ввода ионов через щель между внешними электродами ловушки, использующимися для возбуждения аксиального движения ионов и детектирования наводимого на них сигнала ионами, участвующими в аксиальном движении.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технической проблемой, на решение которое направлено заявленное решение, является создание масс-спектрометра на основе многоэлектродной гармонизированной ловушки Кингдона, реализованной с возможностью транспортировки и захвата ионов, создаваемых в ионных источниках вне ловушки и, в частности, накапливаемых в накопительной линейной квадрупольной ловушке вбрасываемых в ловушку Кингдона для измерения их масс.

Технический результат заключается в том, что предложенное решение, а именно конструкция пары из линейной квадрупольной ловушки и ловушки Кингдона позволяет осуществлять более эффективную, чем в аналогичных устройствах (орбитреп) транспортировку и захват ионов, создаваемых в ионных источниках вне ловушки и накапливаемых в накопительной линейной квадрупольной ловушки, в ловушку Кингдона для измерения их масс.

Заявленный технический результат достигается за счет осуществления масс-спектрометра на основе многоэлектродной гармонизированной ловушки Кингдона, реализованного с возможностью многопортового ввода электронов для ионизации молекул газа внутри ловушки и ионов, создаваемых в ионных источниках вне ловушки, где каждый порт может использоваться независимо друг от друга, и состоящий из двух внешних и четырех внутренних электродов, которые расположены симметрично, выполненных с возможностью возбуждения периодического движения ионов в ловушке вдоль оси симметрии и детектирования сигнала, наводимого осциллирующими в квадратичном потенциале внутри ловушки ионами, при этом для ввода ионов из внешнего источника в ловушку используется щель, которая располагается между внешними электродами ловушки в центральной плоскости ловушки, а для получения сигнала возбуждается движение ионов в направлении, в котором потенциал имеет квадратичную зависимость от координаты, а именно вдоль внутренних электродов ловушки путем приложения переменного напряжения к внешним электродам образующим щель, содержащего частоту колебаний ионов вдоль этого направления; или

для ввода ионов из внешнего источника в ловушку используется щель, расположенная в одном из внешних электродов, которая лежит не в центральной плоскости ловушки, а ионы попадают в поле с квадратичным потенциалом не по его центру, где потенциал минимален, а в область выше потенциала в центре и начинают совершать гармонические колебания в этом квадратичном потенциале;

при этом на внутренние электроды подан потенциал, создающий вне этих электродов электрическое поле, величина потенциала которого квадратично зависит от координаты, направленной вдоль внутренних электродов ловушки, при этом квадратичность потенциала обеспечивается формой внутренних и внешних электродов, причем геометрия поверхностей внутренних электродов совпадает с геометрией эквипотенциальных поверхностей, соответствующих напряжению -0.5-4 кВ на внутренних электродах, а внешний электрод имеет геометрию эквипотенциальной поверхности, проходящей на максимальном расстоянии от приблизительно 20 мм до 90 мм от центра ловушки вдоль направления оси Х перпендикулярной оси симметрии; причем на внутренние электроды подаются импульсные потенциалы временного профиля для захвата ионов, образующихся внутри ловушки при ионизации молекул газа-аналита электронами и импульсные потенциала временного профиля другой формы для захвата ионов, образуемых во внешних по отношению к ловушке ионных источников;

при этом масс-спектрометр может быть снабжен несколькими, расположенными вне ловушки Кингдона, источниками ионов, находящимся под потенциалом U достаточным для ускорения ионов и их проникновения внутрь ловушки; причем для каждого типа источника ионов может использоваться отдельный порт если источники ионов не комбинированные.

В одном из вариантов исполнения источники ионов располагаются в непосредственной близости от ловушки в одной вакуумной камере.

В одном из вариантов исполнения, по меньшей мере, один источник ионов реализуется с использованием ионизации электронным ударом вне ионной ловушки Кингдона и ионы транспортируются в ловушку ионно-оптической системой, причем источник ионов может располагаться в непосредственной близости от ловушки в одной вакуумной камере.

В одном из вариантов исполнения, по меньшей мере, один источник ионов реализуется с использованием полевой ионизации и транспортируется в ловушку ионно-оптической системой, причем источник ионов располагается в непосредственной близости от ловушки в одной вакуумной камере.

В одном из вариантов исполнения, по меньшей мере, один источник ионов реализуется с использованием полевой десорбции и ионы транспортируются в ловушку ионно-оптической системой, причем источник ионов располагается в непосредственной близости от ловушки в одной вакуумной камере.

В одном из вариантов исполнения, по меньшей мере, один источник ионов реализуется посредством МАЛДИ (матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация) и ионы транспортируется в ловушку ионно-оптической системой, причем источник ионов располагается в непосредственной близости от ловушки в одной вакуумной камере.

В одном из вариантов исполнения, по меньшей мере, один источник ионов реализуется посредством электроспрея, и ионы транспортируются в ловушку ионно-оптической системой.

В одном из вариантов исполнения, по меньшей мере, один источник ионов реализуется посредством одного из методов атмосферной ионизации и ионы транспортируются в ловушку ионно-оптической системой.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Реализация изобретения будет описана в дальнейшем в соответствии с прилагаемыми чертежами, которые представлены для пояснения сути изобретения и никоим образом не ограничивают область изобретения. К заявке прилагаются следующие чертежи:

Фиг. 1 иллюстрирует схему мультиэлектродной ловушки Кингдона с 4 внешними источниками ионов, расположенными непосредственно на внешнем корпусе ионной ловушки.

Фиг. 2 иллюстрирует мультиэлектродную ловушку Кингдона с щелевым вводом ионов из внешних источников ионов с полевой десорбцией (в двух проекциях) и с полевой ионизацией.

Фиг. 3 иллюстрирует мультиэлектродную ловушку Кингдона с щелевым вводом ионов из внешнего квадруполя через систему промежуточных откачиваемых камер.

Фиг. 4 иллюстрирует в 3-х мерном формате изображения мультиэлектродную ловушку Кингдона с щелевым вводом ионов из внешнего квадруполя.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, будет очевидно каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не были описаны подробно, чтобы не затруднять излишне понимание особенностей настоящего изобретения.

Кроме того, из приведенного изложения будет ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, будут очевидными для квалифицированных в предметной области специалистов.

Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже приведены некоторые термины, использованные в настоящем описании изобретения. В описании данного изобретения термины «включает» и «включающий» интерпретируются как означающие «включает, помимо всего прочего». Указанные термины не предназначены для того, чтобы их истолковывали как «состоит только из». Если не определено отдельно, технические и научные термины в данной заявке имеют стандартные значения, общепринятые в научной и технической литературе.

Многоэлектродная гармонизированная ловушка Киндона, как и орбитреп является импульсным устройством для измерения масс ионов. Перед вводом ионов в многоэлектродную гармонизированную ловушку Киндона в случае ионизации при атмосферном давлении и промежуточном вакууме, (электроспрей, МАЛДИ и другие методы), для анализа необходимо накапливать ионы в отдельной накопительной ловушке, а затем импульсно выбрасывать их в измерительную ловушку. Для этой цели можно использовать радиочастотные ионные ловушки, такие как трехмерная ловушка Пауля или линейные квадрупольные ловушки. В орбитрепе для этой цели используется так называемая С-ловушка, представляющая собой изогнутый квадруполь, позволяющий фокусировать выбрасываемые из нее ионы в отверстие круглой формы, соединяющее вакуумные камеры С-ловушки и аналитической ловушки, с дальнейшей транспортировкой ионов в аналитическую ловушку с помощью транспортной ионно-оптической системы. Так как в многоэлектродную ловушку Кингдона можно вводить ионы через щель, а не только через круглое отверстие, отпадает необходимость в фокусировке ионов в точку с помощью ловушки Поля или изогнутого квадруполя (С-ловушки), а можно использовать линейный короткий квадруполь и фокусировать аксиализированный в нем ионный ансамбль в щель между внешними электродами ловушки Кингдона, что упрощает конструкцию системы фокусировки и транспорта ионов из накопительной ловушки в аналитическую (Фиг. 3 и 4).

Моделирование процесса транспортировки ионов из накопительной в аналитическую ловушку показывает, что эффективность захвата составляет от 10 до 60%. Как показывают эксперименты, время жизни ионов в ловушке после их образования и захвата составляет более 1000 миллисекунд.

Можно вводить ионы из накопительной ловушки в аналитическую и не по центру, а так, как это делается в орбитрепе. Для этого нужно делать дополнительную щель в внешних электродах аналитической ловушки. При вводе ионов через щель в центральной плоскости аналитической ловушки для получения сигнала необходимо возбудить движение ионов в направлении, в котором потенциал имеет квадратичную зависимость от координаты, а именно вдоль внутренних электродов ловушки. При вводе через щель, лежащую не в центральной плоскости аналитической ловушки ионы попадают в поле с квадратичным потенциалом не по его центру, где потенциал минимален, а в область потенциала выше потенциала в центре и начинают совершать гармонические колебания в этом квадратичном потенциале. В случае ввода ионов по центру их движение в квадратичном потенциале необходимо возбуждать либо, прикладывая переменное напряжение с частотой, совпадающей с резонансными частотами гармонических колебаний ионов в квадратичном поле, к внешним электродам ловушки либо к внутренним, для чего электроды должны быть разрезаны по вертикальной плоскости симметрии. Амплитуда напряжения настраивается экспериментально для получения максимальной амплитуды сигнала от ионов и разрешающей способности. Для избирательного возбуждения ионов определенных масс может быть использован метод SWIFT, как в FT ICR масс-спектрометрии, но с другим способом формирования возбуждающего сигнала, так как частота колебание ионов в ловушке Кингдона обратно пропорциональна квадратному корню из массы, а в FT ICR обратно пропорциональна массе. В этом методе синтезируется спектр частот, преобразование которого дает временной сигнал необходимой частоты и амплитуды для возбуждения ионов в определенном диапазоне масс или ионов определенных масс. Запрограммированный SWIFT временной сигнал подается из ЦАП через усилитель на электроды возбуждения. При внешнем вводе ионов в ловушку Кингдона можно использовать любые виды источников ионов, что позволяет ионизировать газовые, жидкие и твердые вещества.

Четырех-электродная симметричная гармонизированная ловушка Кингдона имеет четыре плоскости, проходящие между индивидуальными внутренними электродами, в которых возможен ввод ионов и электронов в ловушку (Фиг. 1 и 2). Эти плоскости эквивалентны. Благодаря этому обстоятельству можно использовать такую ловушку с несколькими типами источников ионов в одном масс-спектрометре. Среди них могут быть источники ионов с ионизацией внутри ловушки такие как: источник с электронным ударом и источник с лазерной фото-ионизацией. Могут быть также источники с ионизацией вне ловушки такие как: источники с полевой десорбцией и полевой ионизацией, МАЛДИ источник, электроспрейные источника, и любые другие источники с ионизацией при атмосферном давлении.

Настоящий масс-спектрометр реализован на основе многоэлектродной гармонизированной ловушки Кингдона, и выполнен с возможностью многопортового ввода электронов для ионизации молекул газа внутри ловушки и ионов, создаваемых в ионных источниках вне ловушки. В настоящем техническом решении каждый порт может использоваться независимо друг от друга. Изобретение содержит два внешних и четыре внутренних электрода, которые расположены симметрично. Внешние электроды выполнены с возможностью возбуждения, и с их помощью осуществляется возбуждение периодического движения ионов в ловушке вдоль оси симметрии и детектирование сигнала, наводимого осциллирующими в квадратичном потенциале внутри ловушки ионами. На внутренние электроды подан потенциал, создающий вне этих электродов электрическое поле, величина потенциала которого квадратично зависит от координаты вдоль внутренних электродов оси ловушки. Квадратичность потенциала обеспечивается формой внутренних и внешних электродов. Геометрия поверхностей внутренних электродов совпадает с геометрией эквипотенциальных поверхностей, соответствующих напряжению -4 кВ (или близкому к этой величине) на внутренних электродах (это напряжение определяет частоту колебаний ионов вдоль оси z и может варьироваться в пределах от -500 В до -10 кВ в случае положительных ионов и такого же диапазона напряжения положительной полярности в случае отрицательных ионов). Внешний электрод имеет геометрию эквипотенциальной поверхности, проходящей на расстоянии от примерно 20 мм до 90 мм от центра ловушки вдоль направления оси Х перпендикулярной оси симметрии. На внутренние электроды подаются импульсные потенциалы специального временного профиля для захвата ионов, образующихся внутри ловушки при ионизации молекул газа-аналита электронами и импульсные потенциала временного профиля другой формы для захвата ионов, образуемых во внешних по отношению к ловушке ионных источников.

Масс-спектрометр может быть снабжен несколькими, расположенными вне ловушки Кингдона, источниками ионов, находящимся под положительным потенциалом U достаточным для ускорения ионов и их проникновения внутрь ловушки, Необходимо отметить, что для каждого типа источника ионов используется отдельный порт если источники ионов не комбинированные (как например, МАЛДИ и электроспрейные источники при использовании ионной воронки).

Ионы могут создаваться методами полевой ионизации; полевой десорбции; матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации (МАЛДИ); электроспрея, а также посредством одного из методов атмосферной ионизации. Источники ионов, не требующие низкого вакуума, могут располагаться в непосредственной близости от ловушки в одной с ней вакуумной камере.

Поле ловушки и форма электродов. В предлагаемом техническом решении внутренние электроды разнесены по граням куба и расположены симметрично. Внутренние электроды образованы эквипотенциальными поверхностями, соответствующими напряжению примерно - 4кВ, а внешний электрод образован эквипотенциальной поверхностью, проходящей на расстоянии от примерно 20 мм до 90 мм от центра ловушки вдоль направления Х.

Размеры электродов ловушки определяются требованиями достижения максимально возможной точности при их изготовлении. От напряжения на внутренних электродах зависит частота аксиальных колебаний ловушки. При этом область обрабатываемой поверхности должна составлять не более 200 мм × 200 мм × 100 мм, т.е. не более объема рабочей зоны наиболее прецизионных фрезерных станков. Чем больше размер рабочей зоны у станка, тем большее влияние оказывают термические расширения и тем хуже точность изготовления при прочих равных условиях. Предлагаемое техническое решение позволяет вводить в ловушку ионы в нескольких направлениях.

На фиг. 1 проиллюстрирована схема мультиэлектродой ловушки Кингдона с 4 внешними источниками ионов, расположенными непосредственно на внешнем корпусе ионной ловушки, где предусмотрен щелевой ввод ионов в ловушку. Левая половина фигуры иллюстрирует ловушку Кингдона в проекции X, Y (сечение Z=0), а правая половина фигуры иллюстрирует ловушку Кингдона в проекции Y, Z (сечение x=0). Источник ионов № 1 - полевая десорбция ионизация в комплекте с шлюзом 1. Источник ионов №2 - полевая ионизация. Источник ионов №3 - Матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация (МАЛДИ) в комплекте с шлюзом 2. Источник ионов №4 - Термоинизация в комплекте с шлюзом 3.

На фиг. 2 проиллюстрирована схема мультиэлектродой ловушки Кингдона с 2-мя внешними источниками ионов, расположенными непосредственно на внешнем корпусе ионной ловушки, где предусмотрен щелевой ввод ионов в ловушку. Первый источник с полевой десорбцией, а второй с полевой ионизацией. Левая половина фигуры иллюстрирует ловушку Кингдона в проекции X, Y (сечение Z=0), а правая половина фигуры иллюстрирует ловушку Кингдона в проекции Y, Z (сечение x=0) с источником с полевой десорбцией. Источник ионов № 1 - полевая десорбция ионизация в комплекте с шлюзом 1. Источник ионов №2 - полевая ионизация.

На фиг. 3 и 4 проиллюстрирована схема мультиэлектродой ловушки Кингдона с щелевым вводом ионов из внешнего квадруполя через систему промежуточных откачиваемых камер. Ввод ионов в ловушку осуществляется через щель между внешними электродами, система промежуточных камер соединяется между собой с помощью щелевого интерфейса. На фигурах левая половина иллюстрирует ловушку Кингдона в проекции X, Y (сечение Z=0), а правая половина иллюстрирует ловушку Кингдона в проекции Y, Z (сечение x=0).

Несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на раскрываемые варианты воплощения, для специалистов в данной области должно быть очевидно, что конкретные подробно описанные эксперименты приведены лишь в целях иллюстрирования настоящего изобретения и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения. Должно быть понятно, что возможно осуществление различных модификаций без отступления от сути настоящего изобретения.

Изобретение относится к области масс-спектрометрии. Технический результат - повышение эффективности транспортировки и захвата ионов, создаваемых в ионных источниках вне ловушки и накапливаемых в накопительной линейной квадрупольной ловушке, в ловушку Кингдона для измерения их масс. Масс-спектрометр на основе многоэлектродной гармонизированной ловушки Кингдона реализован с возможностью многопортового ввода электронов для ионизации молекул газа внутри ловушки и ионов, создаваемых в ионных источниках вне ловушки, где каждый порт может использоваться независимо друг от друга, и состоит из двух внешних и четырех внутренних электродов, которые расположены симметрично, выполненных с возможностью возбуждения периодического движения ионов в ловушке вдоль оси симметрии и детектирования сигнала, наводимого осциллирующими в квадратичном потенциале внутри ловушки ионами. Для ввода ионов из внешнего источника в ловушку используется щель, которая располагается между внешними электродами ловушки в центральной плоскости ловушки, а для получения сигнала возбуждается движение ионов в направлении, в котором потенциал имеет квадратичную зависимость от координаты. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Масс-спектрометр на основе многоэлектродной гармонизированной ловушки Кингдона, реализованный с возможностью многопортового ввода электронов для ионизации молекул газа внутри ловушки и ионов, создаваемых в ионных источниках вне ловушки, где каждый порт может использоваться независимо друг от друга, и состоящий из двух внешних и четырех внутренних электродов, которые расположены симметрично, выполненных с возможностью возбуждения периодического движения ионов в ловушке вдоль оси симметрии и детектирования сигнала, наводимого осциллирующими в квадратичном потенциале внутри ловушки ионами, при этом для ввода ионов из внешнего источника в ловушку используется щель, которая располагается между внешними электродами ловушки в центральной плоскости ловушки, а для получения сигнала возбуждается движение ионов в направлении, в котором потенциал имеет квадратичную зависимость от координаты, а именно вдоль внутренних электродов ловушки путем приложения переменного напряжения к внешним электродам образующим щель, содержащего частоту колебаний ионов вдоль этого направления; или

для ввода ионов из внешнего источника в ловушку используется щель, расположенная в одном из внешних электродов, которая лежит не в центральной плоскости ловушки, а ионы попадают в поле с квадратичным потенциалом не по его центру, где потенциал минимален, а в область выше потенциала в центре и начинают совершать гармонические колебания в этом квадратичном потенциале;

при этом на внутренние электроды подан потенциал, создающий вне этих электродов электрическое поле, величина потенциала которого квадратично зависит от координаты, направленной вдоль внутренних электродов ловушки, при этом квадратичность потенциала обеспечивается формой внутренних и внешних электродов, причем геометрия поверхностей внутренних электродов совпадает с геометрией эквипотенциальных поверхностей, соответствующих напряжению -0.5-4 кВ на внутренних электродах, а внешний электрод имеет геометрию эквипотенциальной поверхности, проходящей на максимальном расстоянии от приблизительно 20 мм до 90 мм от центра ловушки вдоль направления оси X, перпендикулярной оси симметрии;

при этом масс-спектрометр может быть снабжен несколькими, расположенными вне ловушки Кингдона, источниками ионов, находящимися под потенциалом U, достаточным для ускорения ионов и их проникновения внутрь ловушки; причем для каждого типа источника ионов может использоваться отдельный порт, если источники ионов не комбинированные.

2. Масс-спектрометр по п. 1, характеризующийся тем, что источники ионов располагаются в непосредственной близости от ловушки в одной вакуумной камере.

3. Масс-спектрометр по п. 1, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, один источник ионов реализуется с использованием ионизации электронным ударом вне ионной ловушки Кингдона и ионы транспортируются в ловушку ионно-оптической системой, причем источник ионов располагается в непосредственной близости от ловушки в одной вакуумной камере.

4. Масс-спектрометр по п. 1, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, один источник ионов реализуется с использованием полевой ионизации и транспортируется в ловушку ионно-оптической системой, причем источник ионов располагается в непосредственной близости от ловушки в одной вакуумной камере.

5. Масс-спектрометр по п. 1, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, один источник ионов реализуется с использованием полевой десорбции и ионы транспортируются в ловушку ионно-оптической системой, причем источник ионов располагается в непосредственной близости от ловушки в одной вакуумной камере.

6. Масс-спектрометр по п. 1, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, один источник ионов реализуется посредством МАЛДИ (матрично-активированная лазерная десорбция / ионизация) и ионы транспортируется в ловушку ионно-оптической системой, причем источник ионов располагается в непосредственной близости от ловушки в одной вакуумной камере.

7. Масс-спектрометр по п. 1, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, один источник ионов реализуется посредством электроспрея и ионы транспортируются в ловушку ионно-оптической системой.

8. Масс-спектрометр по п. 1, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, один источник ионов реализуется посредством метода атмосферной ионизации и ионы транспортируются в ловушку ионно-оптической системой.