KR100824693B1 - 혼성 이온 전송 장치 - Google Patents

Abstract

정전 렌즈를 이용하여 게이트 밸브를 장착한 RF 이온 전송관의 전송 효율을 높이는 혼성 이온 전송 장치가 개시된다. 정전 렌즈 및 RF 이온 전송관의 두 형태의 조합으로, 전반부에 정전 렌즈 이온 전송관을 사용하여 중간 부분에 게이트 밸브를 사용가능하게 하고, 후반부에는 고 자기장에서 전송 효율이 좋은 RF 이온 전송관을 사용하여 검출 감도 및 분해능을 향상시키는 혼성 이온 전송 장치를 제작할 수 있다. 즉, 혼성 이온 전송 장치는 주입되는 이온들을 전송하고 이온들이 이온 전송 방향 축의 중심으로 집중될 수 있도록 전압을 가하는 정전 렌즈와, 정전 렌즈에 연결되며 이온 전송 방향 축의 중심으로 집중된 상기 이온들을 통과시키는 RF 이온 전송관이 게이트 밸브를 통해 연결되는 구성을 갖는다. 이와 같은 구성에 의해, 이온 전송률을 향상시킴과 동시에 안정적인 진공 상태를 제공하여 주변 중성 기체와의 충돌에 의한 신호 감쇄를 최소화함으로써 혼성 이온 전송 장치는 검출 감도 및 분해능을 향상시킬 수 있다.

FT-ICR MS, 정전 렌즈, RF 이온 전송관, 게이트 밸브

Description

혼성 이온 전송 장치 {A mixed ion transferring device}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼성 이온 전송 장치의 구조를 나타낸 개략도.

도 2는 자기장의 영향이 없는 경우의 RF 이온 전송관에서의 이온 궤적을 나타낸 도.

도 3은 RF 이온 전송관을 통한 이온 전송 효율을 RF 주파수에 대한 함수로 나타낸 도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼성 이온 전송 장치의 작동원리를 나타낸 흐름도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 정전 렌즈 11: 제 1 전극

12: 제 2 전극 13; 제 3 전극

14: 게이트 밸브 15: RF 이온 전송관

기존의 질량분석기는 분석할 시료를 외부에서 전자분무이온원(ESI : Electrospray Ionization)이나 메트릭스보조레이저탈착이온화원(MALDI : Matrix Assisted Laser Desorption Ionization) 등과 같은 이온화 장치를 이용하여 대기압 중에서 이온을 생성시켜 진공 내부로 주입하는 구조로 되어있다. 이렇게 주입된 이온을 실제의 분석이 이루어지는 고진공 내에 있는 검출부까지 전송을 해야 검출하여 분석기 가능하다.

특히, 퓨리에변환 이온싸이클로트론공명 질량분석기(FT-ICR MS: Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer)와 같은 장치는 외부의 이온 주입장치에서 측정이 이루어지는 고 자기장영역까지 긴 이온 전송관으로 되어있으며, 이런 장치들의 전송 효율이 전체 장치의 검출 성능에 큰 영향을 미치게 된다.

일반적으로 사용되고 있는 이온 전송관으로는 정전 렌즈형태와 RF 이온 전송관으로 된 형태가 있다.

본 발명은 정전 렌즈와 RF 이온 전송관 그리고 사이에 게이트벨브(gate valve)를 위치하여 고진공 부분의 진공도를 안정화시키면서 동시에 정전 렌즈를 이용하여 RF 이온 전송관의 전송 효율을 향상시키는 방법이다.

정전 렌즈형태는 전송 중인 이온을 중앙으로 집중시키는 방식으로 이온이 경로를 벗어나지 않도록 조절해줘야 할 전극의 수가 상대적으로 많이 있어 최적화 변 수가 많으며, 초전도 자석 교체 등 주변 장치의 구조 변화에 따라서 다시 설계해야 하는 단점이 있다. 특히, 15 테슬라(tesla)이상의 FT-ICR MS에서는 고 자기장 구배에서 이온의 자기거울(magnetic mirror)현상으로 이온이 중심에 집중되지 못할 경우 증가하는 입사 방향으로 되 튀어나오게 된다.

이러한 고 자기장 내의 이온 전송을 향상시키기 위하여 이온 전달 렌즈의 전압을 조정하는데 더욱 많은 시간을 들여 최적화를 해야 한다.

RF 이온 전송관 형태는 선형 이온 트랩(trap)의 형태로 이온 전송방향에 수직인 방향의 움직임을 RF 전압을 가하여 가두고 자기장과 평형 방향의 움직임만을 허용하여 전송하는 방식으로 조절해줘야 할 변수가 정전 렌즈보다 상대적으로 적어 최적화가 간단하고, 초전도 자석 교체 등 주변 장치의 구조 변화에 따라 별도의 설계를 할 필요가 없다는 장점을 들 수 있다.

그러나 자기장의 변화가 있는 영역을 통과해야하는 FT-ICR MS에서 일부 이온들의 손실이 일어날 수 있다.

이온 전송 장치가 갖는 이러한 문제점들에 대한 개선의 필요성이 꾸준히 요구되어 왔다.

그리고, FT-ICR MS장치는 초고진공부분과 저진공 부분을 분리하기 위하여 게이트 밸브를 이온 전송관 중간에 장착하는 것이 일반적이다. 이 게이트 밸브의 장착은 필연적으로 이온 전송관을 물리적으로 분리하게 되며, 이로 인하여 게이트 밸브를 지나는 이온들의 경로에 영향을 주어 이온 전송률이 감소된다.

이러한 손실을 최소화하기 위하여 기존에 시도된 여러 가지 방법들 중 첫 번 째 방법은 이온 전송관을 모두 정전 렌즈형태로 만들어서 게이트 밸브를 통과하게 하는 방법이 있다. 이 경우는 이온 전송을 이온화원에서 검출부까지 정전 렌즈 시스템에 전적으로 의존한 경우가 된다.

두 번째 방법은 이온 전송관으로 모두 RF 이온 전송관을 사용하고, 게이트 밸브를 지나는 이온 전송률의 감소는 게이트 밸브의 두께를 최소화하는 방식으로 해결하였다.

그와 비슷한 방법으로는 RF 이온 전송관을 사용하고, 게이트 밸브를 닫을 때는 RF 이온 전송관의 가운데 부분을 분리하여 움직여서 게이트 밸브가 닫힐 수 있게 하고, 개방 할 때는 다시 움직여서 분리된 두 RF 이온 전송관을 연결하는 방법이다.

그러나 이러한 방법들은 장치가 복잡하고, 제작이 어려우며, 사용하기 불편한 면이 많았다.

본 발명의 목적은 정전 렌즈와 RF 이온 전송관을 조합하여 게이트 밸브를 포함한 고효율 혼성 이온 전송 장치를 구현함으로써 이온 전송률을 개선시키는 것이다.

특히, FT-ICR MS장치 내에서 게이트 밸브로 인해 생기는 여러 가지 이온 전송 상의 문제점과 고자기장을 사용하는 FT-ICR MS장치에서 자기장의 증가에 따른 이온 전송 상의 문제점을 개선하여 보다 높은 감도를 가지는 질량분석기 특히 FT-ICR MS를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제안되는 방식은 기존의 정전 렌즈와 RF 이온 전송관의 장점을 조합하여 혼성 이온 전송 장치를 구성하는 것으로서, 본 발명에 따른 혼성 이온 전송 장치는 주입되는 이온들을 전송하고 이온들이 이온 전송 방향 축의 중심으로 집중될 수 있도록 전압을 가하는 정전 렌즈와, 정전 렌즈에 연결되며 이온 전송 방향 축의 중심으로 집중된 상기 이온들을 통과시키는 RF 이온 전송관을 포함하는 구성을 갖는다. 이러한 혼성 이온 전송 장치의 구성에 의해 이온의 전송률을 증가시킬 수 있게 된다.

한편, FT-ICR MS와 같이 이온의 발생과 측정이 구간의 압력차가 크고, 검출부에서 고 진공도가 요구되는 장비에서는 안정적으로 고진공을 유지하여야 하고, 동시에 시료이온의 전송률을 개선하여야 고감도 장치를 실현할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 혼성 이온 전송 장치의 구조와 그 작동원리에 대해 첨부되는 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1에서 본 발명의 일 실시예에 따른 혼성 이온 전송 장치의 구조를 개략적으로 나타내고 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼성 이온 전송 장치는 정전 렌즈(10) 및 RF 이온 전송관(15)의 조합으로 이루어지며, 이러한 조합이 게이트 밸브(14)를 통해 연결되는 구조로 되어있다.

정전 렌즈(10)는 본 발명의 혼성 이온 전송 장치의 한 부분을 구성하는 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 렌즈(10)는 주입되는 이온을 이온 전송 방 향 축의 중심으로 집중시키기 위해 3개의 전극으로 구성된다. 이와 같이 정전 렌즈(10)는 적절하게 전압이 인가된 제 1 전극(11), 제 2 전극(12), 및 제 3 전극(13)의 3개의 전극으로 구성되며 제 1 전극(11)의 전압과 제 3 전극(13)의 전압이 동일하게 인가된다.

일반적으로 정전 렌즈(10)는 제 1 전극(11)과 제 3 전극(13), 즉 양끝 부분의 전극을 접지 전위로 하고, 가운데 부분의 제 2 전극(12)에 적절한 전압을 인가하며, 전극 간 절연 및 전극의 고정을 위하여 전극 사이에 절연체를 설치하여 구현한다. 이러한 정전 렌즈(10)는 이중관형태, 콘형상, 원판형태, 원통형 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이 때 정전 렌즈에서 사용되는 전극으로는, 예를 들어, 탈가스 처리된 스테인레스 스틸 등이 있으며, 절연체로는 진공 중에서 입자 또는 가스의 방출이 작은 재질(예를 들어, 세라믹)을 사용할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 혼성 이온 전송 장치 내에서 이온들이 진행하는 동안에 장치 내에 잔류하는 가스입자와의 충돌에 의한 산란을 최소화하기 위해 고진공에서 작동하기 때문이다.

이와 같이 정전 렌즈를 구성하는 재질에 대한 고려도 해야 하지만, 절연파괴에 의한 방전 방지와 같은 전기적 측면의 고려가 매우 중요하다.

정전 렌즈는 적절히 인가된 전압에 의해 형성되는 전기장이 주입되는 이온들에 미치는 전기력에 의해 이온들을 이온진행 방향의 중심 축으로 집중시키게 되는 것이므로, 전극에 인가된 전압에 의한 절연파괴를 방지하는 것이 중요한 문제가 된다.

절연파괴를 방지하기 위해서는 다음과 같은 두 가지 사항을 고려해야 한다.

첫째, 진공의 절연파괴에 의한 전극 사이의 방전에 대한 고려이다. 진공의 절연파괴는 전극에 인가된 과도한 전압에 의해 진공의 절연이 파괴되어 방전현상이 일어나는 것이다.

이와 같은 진공의 절연파괴는 일반적으로 6 내지 10kV/mm 범위의 전위차에서 발생한다. 이러한 진공의 절연파괴를 방지하기 위해서는 렌즈 내의 최대 전위차가 위의 값보다 작도록 전극 간 간격을 유지해야 한다. 진공절연파괴의 임계전압(6kV/mm 내지 10kV/mm)은 전극 간 간격이 매우 균일하게 간격이 유지된 상태에서 이상적 진공 중에서의 값이므로, 실제의 정전 렌즈에서는 위의 임계값 이하에서 절연파괴가 발생한다.

따라서 실제의 정전 렌즈의 구현에서 진공절연파괴의 임계전압을 높이기 위해서는 정전 렌즈의 주변환경, 즉, 진공도를 높이고 각 전극 간 간격을 매우 균일하게 유지하여 전극 사이에 형성되는 전기장 분포의 균일성을 유지해야 한다. 즉, 특정 부위에 전장의 세기가 커져 예상되는 진공의 절연파괴 임계전압의 예상 값보다 낮은 전위차에서 절연파괴가 일어나는 것을 방지하여야 한다.

둘째, 전극 간 절연과 고정을 위해 사용되는 절연체의 절연파괴에 의한 방전을 막아야 하는 것이다.

절연체의 절연파괴 현상은 크게 두 가지의 경우로 나눌 수 있는데, 그 중 하나는 절연체의 체적절연파괴이다. 이는, 절연체 양단의 전극에 인가된 전압에 의한 절연파괴로서 순수한 절연체의 내부 절연파괴, 즉 표면효과는 고려하지 않는 경 우이다.

이 때의 절연파괴 임계전압은 절연체 내부가 균일하게 구성되었을 경우에는 상당히 감소한다. 절연체 내부의 결함이나 균열이 없는 경우의 체적 절연파괴의 임계전압은 물질에 따라 차이가 있으나 통상 수십 kV에 이른다.

다른 하나의 절연체 절연파괴는 절연체의 표면효과에 의한 절연파괴이다. 이것은 일반적으로, 외부에서 발생되거나 또는 전극의 표면에서 생성된 전자(2차 전자)가 전극에 인가된 전압에 의해 형성되는 전기장에 의해 표면을 이동하는 전자이동 현상에 의해 발생하게 된다.

즉, 절연체 표면을 따라 이동하는 전자가 또 다른 2차 전자를 발생시키고, 이러한 현상이 계속 증폭되어 결국 절연체 표면을 따라 큰 전류가 흐르는 경로가 형성되어 절연파괴에 이르게 된다. 이러한 절연체 표면효과에 의한 절연파괴의 임계전압은 전술한 체적절연파괴의 경우에 비해 낮은 값을 가지며 세라믹의 경우 약 2kV/mm 정도의 값을 가진다.

전술한 바와 같은 절연체의 절연파괴 현상을 고려하면, 실제로 안정된 정전 렌즈 구현을 위해서는 체적절연파괴의 임계전압이 아닌 표면효과에 의한 절연파괴의 임계전압에 의해 절연체를 설계해야 한다.

이러한 절연체 표면에서의 전자이동에 의한 절연파괴를 방지하기 위해서는 전극에서 발생하는 2차 전자의 발생원인을 최소화해야 한다. 즉, 주입되는 이온들이 전극에 충돌하는 것을 방지하거나 또는 이미 발생한 2차 전자들이 절연체 표면으로 이동하는 것을 방지해야 한다. 이를 위해 전극에서 주입되는 이온들의 절 연체에 대한 시선(line of sight)을 가능한 한 없애야 하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 정전 렌즈에 있어서, 전술한 바와 같이 양끝 부분의 전극에 동일한 전압이 인가되고 가운데 부분의 전극에 일정한 전압을 인가되는 구성을 갖는다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 각 전극의 간격을 균일하게 유지하여 진공 절연파괴에 의한 방전현상이 발생하는 것을 억제하며, 또한 주입되는 이온들에서의 어떠한 시선에 대해서도 절연체가 보이지 않도록 한다.

이와 같이 함으로써 절연체의 절연파괴 임계전압을 높여 보다 안정화된 정전 렌즈를 설계 제작할 수 있게 되며, 이러한 정전 렌즈로 주입되는 이온들의 운동 경로를 이온진행방향 축의 중심으로 집중시킬 수 있게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 압력이 높은 이온화부의 세척이나 고장 수리 등의 유지, 보수를 편리하게 하도록 필요한 경우 차단을 시킬 수 있는 게이트 밸브(14)를 정전 렌즈(10)와 RF 이온 전송관(15) 사이에 장착하였다.

주입되는 이온들이 정전 렌즈(10)를 통과하면서 이온진행방향 축의 중심으로 집중됨에 따라 이온들은 정전 렌즈(10)와 RF 이온 전송관(15)의 조합 사이에 장착된 게이트 밸브(14)를 통과할 수 있게 된다. 즉, 게이트 밸브(14) 앞쪽으로 정전 렌즈(10)를 장착하여 이온의 운동 경로를 중앙으로 집중시키면서 이온들이 게이트 밸브(11)를 통과시키도록 동작하는 것이다.

이 때, 게이트 밸브(14)를 통과하기 위해 이온진행 방향 축의 중심으로 집중된 이온들은 게이트 밸브(14) 뒤쪽에 장착된 RF 이온 전송관(15)의 중심으로 집중하여 입사하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혼성 이온 전송 장치에 있어서, RF 이온 전송관(15)은 전술한 정전 렌즈(10)와 함께 본 발명의 혼성 이온 전송 장치를 이루고 있는 주요 구성부분으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 이온 전송관(15)은 도 1에 도시된 바와 같이, 각 막대의 중심이 하나의 원 둘레에 균일한 간격으로 배치되고 무한한 길이를 가지며 서로 평행한 8 개의 막대들로 구성된다.

이와 같이 구성된 전극 구조에 의해 2차원 8극 전기장이 형성되는데, 전기장 E의 및 유도된 자기장 B의 존재 하에서의 이온동작은 로렌츠 식에 의해 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

여기서, m은 이온의 질량, q는 이온의 전하량, r은 이온의 위치를 나타낸다.

삭제

이하에서는, 위와 같은 전기장 E 및 자기장 B의 영향 하에서의 이온 전송 효율에 대해 기술한다.

도 2는 자기장의 영향이 없는 경우의 RF 이온 전송관에서의 이온 궤적을 나타낸다. 이온은 초기 위치 (x, y)=(1.0mm, 0.0mm) 및 초기 속도 (v_x, v_y)=(100m/s, 100m/s)에서 시작하며, 이온의 각 운동량을 유지하면서 일정한 최대 반경을 갖는 안정된 궤적을 그린다.

그러나, 자기장의 영향은 복잡한 이온 동작을 유발하게 된다. 자기장이 상대적으로 약한 RF 이온 전송관의 입구 부분을 들어갈 때의 초기 이온 동작은 자기장의 영향이 없는 경우와 유사하다. 그러나 이온이 고 자기장 영역을 통과하게 되면서, 이온은 싸이클로트론 동작 및 마그네트론 동작을 나타내게 된다.

RF 전압을 충분히 크게 하기 위해, RF 이온 전송관 내의 전압은 유사전압 (pseudopotential; V_p)이라 불리는 유효 dc 전압에 근접하게 될 것이다. 이러한 유사전압 V_p는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

여기서, 2n은 RF 이온 전송관의 막대 수, q는 이온의 전하량, m은 이온의 질량, V₀는 RF 전압의 크기, w=2πυ(υ는 RF 필드의 주파수), r은 RF 이온 전송관 중심으로부터의 방사상 반경을 나타낸다.

이에 따라, 8극 전기장은 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

삭제

한편, 수학식 1로부터 방사상 힘은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

위 식을 Ω에 대하여 계산하면 수학식 5a 및 5b와 같이 된다.

여기서, 하첨자로 사용된 +, - 는 자기장 및 RF 전기장의 복합적인 영향하에서의 싸이클로트론 주파수 및 마그네트론 주파수를 각각 나타낸다.

RF 이온 전송관을 통해 전송되는 이온의 이온 전송 효율은 임의로 구성된 많은 초기 조건들 각각을 비교함으로써 판단될 수 있다. 주파수를 높이기 위해, 이온들은 시평균 정적 전기장을 통과한다. 이에 따른 유사전압은 전기장 크기의 제 곱에 비례하고 주파수의 제곱에 반비례한다. 따라서 이는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

RF 이온 전송관 중심 근처의 유사전압은 이온 전송관 축에 대해 대략 원통형으로 대칭이 된다. RF 이온 전송관을 구성하는 8극 막대들의 분리된 형태의 구조로 인해, 유사전압은 반경의 증가에 따라 원통형 대칭으로부터 증가되는 방식으로 변화한다.

유사전압은 이온들이 이온 전송관 축의 중심 근처에서 전송되도록 제한한다. 즉, 상대적으로 큰 위치 에너지를 갖는 이온들은 더 높은 전압을 향해 방사상으로 나아갈 수 있으나, 그러한 이온의 방사상 위치 에너지가 막대 근처에서의 유효 유사전압 보다 낮다면, 이온들은 RF 이온 전송관 축의 중심에 머무르게 된다.

그러나, 막대 근처에서의 유사 전압보다 높거나 그와 동등한 위치 에너지를 갖는 이온들은 막대와 충돌하거나 또는 막대들 사이의 공백을 통해 RF 이온 전송관으로부터 이탈하게 될 것이다.

도 3은 RF 전압크기 대 주파수 비가 일정한 상태에서, RF 이온 전송관을 통한 이온 전송 효율을 RF 주파수에 대한 함수로 나타낸 그래프이다. 도 3의 그래프를 통해 알 수 있듯이, RF 주파수가 2MHz이상이면 이온 전송 효율을 95%이상이 된다. 따라서, RF 전압크기 및 주파수를 조정함으로써 원하는 이온 전송 효율을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

결론적으로 본 발명에 따른 혼성 이온 전송 장치의 구성에 있어서, 게이트 밸브 앞쪽으로는 정전 렌즈를 장착하여 이온의 운동 경로를 중앙으로 집중시키면서 게이트 밸브를 통과시키도록 동작하게 하고, 그 다음 경로는 RF 이온 전송관을 이용하여 검출부까지 이온을 전송하게 되도록 한다.

이때, 전단에서 게이트 밸브 통과를 목적으로 중앙에 집중시킨 이온들은 RF 이온 전송관 중심에 집중되어 고 자기장 하에서 RF 이온 전송률을 향상시키는데, 이는 전술한 바와 같이 RF 전압크기 및 주파수를 조정함으로써 가능한 것이다.

따라서, 본 발명은 정전 렌즈와 RF 이온 전송관의 조합한 구성에 의해, 정전 렌즈의 게이트 밸브 통과 용이성과 고 자기장 구배 영역에서 RF 이온 전송관의 높은 이온 전송률의 두 가지 장점을 모두 활용할 수 있게 되는 것이다.

도 4에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼성 이온 전송 장치의 작동 메커니즘의 흐름을 도시하고 있다.

이러한 메커니즘에 따르면, 본 발명의 혼성 이온 전송 장치의 일반적인 작동에 있어서, 주입된 다양한 질량을 갖는 이온이 정전 렌즈를 통해 입사하게 되면, 정전 렌즈는 시료가 게이트 밸브를 지날 수 있도록 유도하고 동시에 이온을 이온 전송 방향 축의 중심으로 시료가 모일 수 있도록 전압을 가하게 된다. 시료는 기체나 그와 유사한 상태로 시료주입 장치를 통하여 주입되고, 이렇게 주입된 시료는 이온화원에서 이온으로 전환된 후 원하는 거리와 방향으로 이동시키게 된다.

이와 같이 게이트 밸브를 통과한 시료는 정전 렌즈에 의하여 다음에 위치한 RF 이온 전송관의 중앙으로 집중하여 입사하게 되고, 이렇게 RF 이온 전송관 중심에 모여진 이온들은 RF 이온 전송관의 시작부분에서 만들어지는 불완전한 가장자리 전기장 (fringe electric field)의 영향을 최소로 받을 수 있어 보다 높은 전송률을 기대할 수 있게 된다.

따라서 높은 이온 전송률로 인하여 검출 감도가 증가하고, 동시에 보다 높은 진공도를 안정적으로 유지할 수 있게 되어 주변 중성 기체와의 충돌에 의한 신호 감쇄를 최소화하여 검출 감도 및 분해능을 향상시킬 수 있으며 전체 시스템의 안정성을 높일 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 게이트 밸브를 포함하는 정전 렌즈와 RF 이온 전송관의 조합으로 구성된 혼성 이온 전송 장치는 안정된 고진공상태 유지와 이온 전송률의 증가를 통해 이온 측정기의 감도를 향상시킬 수 있다.

FT-ICR 질량분석기와 같은 초고진공이 요구되면서 시료주입과 검출부의 위치가 상대적으로 멀리 떨어진 장치에서 향상된 이온 전송률과 동시에 안정적인 진공 상태를 제공하여 주변 중성 기체와의 충돌에 의한 신호 감쇄를 최소화함으로써 혼성 이온 전송 장치는 검출 감도 및 분해능을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식 을 가진 자에게 있어서 명백하다 할 것이다.

Claims (12)

1. 퓨리에변환 이온싸이클로트론공명 질량분석기(FT-ICR MS)에 적용되고 진공 상태에서 작동되는 혼성 이온 전송 장치에 있어서,

   주입되는 이온들을 전송하고 상기 이온들이 이온 전송 방향 축의 중심으로 집중되도록 하는 정전 렌즈 및

   상기 정전 렌즈에 의하여 이온 전송 방향 축의 중심으로 집중된 상기 이온들을 통과시키는 RF 이온 전송관을 구비하되,

   상기 정전 렌즈 및 상기 RF 이온 전송관 사이에 위치하고, 진공도를 안정화시키는 게이트 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼성 이온 전송 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 정전 렌즈는 제 1 전극, 제 2 전극, 및 제 3 전극의 3개의 전극으로 구성되며, 상기 제 1 전극의 전압 및 상기 제 3 전극의 전압이 동일하게 인가되는 것을 특징으로 하는 혼성 이온 전송 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1 전극의 전압 및 상기 제 3 전극의 전압은 접지 전위로 동일하게 인가되는 것을 특징으로 하는 혼성 이온 전송 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 전극 간의 절연 및 전극의 고정을 위하여 상기 전극 사이에 설치되는 절연체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 혼성 이온 전송 장치.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 전극은 탈가스 처리된 스테인레스 스틸인 것을 특징으로 하는 혼성 이온 전송 장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 절연체는 진공 중에서 입자 또는 가스의 방출이 작은 재질인 것을 특징으로 하는 혼성 이온 전송 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 정전 렌즈는 이중관 형태, 콘 형태, 원판 형태, 원통 형태 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 혼성 이온 전송 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상지 정전 렌즈는 진공도를 높이고 각 전극 간 간격을 균일하게 유지하며 상기 전극 사이에 형성되는 전기장 분포의 균일성을 유지하여, 진공절연파괴의 임계 전압을 높임으로써, 상기 진공절연파괴에 의한 전극 사이의 방전을 방지하는 것을 특징으로 하는 혼성 이온 전송 장치.
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 RF 이온 전송관은 각 막대의 중심이 하나의 원 둘레에 균일한 간격으로 배치되고 서로 평행한 8 개의 막대들로 구성되는 것을 특징으로 하는 혼성 이온 전송 장치.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 RF 이온 전송관은 RF 전압크기 및 RF 주파수를 조정함으로써 원하는 이온 전송 효율을 얻는 것을 특징으로 하는 혼성 이온 전송 장치.

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