CN116830240A - 设备和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于静态气体质谱仪的离子源(30)。离子源(30)包括：源块(310)，其限定用以接收样品气体G的体积V；电子源(320)，其与源块(310)流体连通，并且其配置为在其中提供电子E通量以用于使样品气体G电离；电极组(330)，其包括设置在电子源(320)和源块(310)之间的第一电极(330A)；以及控制器(未示出)，其配置为控制施加到第一电极(330A)的电压，以在源块(310)中接收到样品气体G之后的第一时间段期间衰减进入源块(310)的电子E通量，并在第一时间段之后的第二时间段期间准许电子E通量进入源块(310)。

Description

设备和方法
技术领域
本发明涉及用于静态气体质谱测定的离子源。
背景技术
图1示意性地描绘了用于静态气体质谱仪的传统离子源。静态气体质谱仪通常用于同位素比率质谱测定。
通常，在静态气体质谱测定(也称为静态真空质谱测定)中，通过打开进气阀来准许离散气体样品进入质谱仪，允许气体样品膨胀到质谱仪的源块中，然后关闭进气阀。准许气体样品进入的时刻可以被称为“计时起点(time zero)”或t0。从该时刻起，气体样品的分压迅速发生变化，直到在质谱仪的真空外壳内达到压力平衡。该平衡过程取决于质量，并且可能需要几分钟的时间。质谱分析在静态气体条件下进行，优选地在平衡完成后进行。相比之下，气相色谱(Gas Chromatography，GC)质谱分析是在采用连续地准许进入气体样品的动态气体条件下进行的。例如，在静态气体质谱测定期间，离子源条件优选地随时间保持稳定，以避免测得的同位素比率失真。例如，样品测量期间灯丝温度的变化会导致不受控制的同位素分馏，并影响测量的准确度和精度。测量期间灯丝电流的变化可能会影响电离体积内的空间电荷条件，从而影响离子源的质量歧视。此外，存在初始平衡时间或时段，从计时起点开始直到不同的同位素在空间上均匀地分散在质谱仪的整个体积中。由于粘度增加，该平衡时间对于较重的惰性气体(比如氙气)来说持续时间最长，这在惰性气体样品的所有同位素种类从样品制备管线完全平衡到质谱仪的体积中之前可能需要几分钟的时间(例如，长达10分钟)。例如，对于氩气来说，平衡可能需要大约3分钟，或者对于氙气，平衡可能需要6至7分钟。平衡时间将取决于特定质谱仪的特性以及气体样品的特性。
气源质谱仪包括离子源10，该离子源10包括源块110，在源块110的壁部112内形成有邻近加热阴极120(其在气源块的外部)的电子输入孔111。由加热阴极120在A处发射的电子被用于将热离子电子加速到所需能量的电势差(相对于源为负)引向源块110。电子电压电势是阴极120和源块110之间的电势差(单位为伏特)。其作用是双重的：势场的方向导致电子加速射向源块110；而电势的大小提供了足够的能量来引起电离事件。
电子穿过电子输入孔111进入源块110的腔室或体积V，作为用于使注入其中的样品气体G(气体注入装置未示出)电离的电子束E。在穿过形成在源块110的壁部114中且与电子输入孔111相对的电子输出孔113之后，来自电子束E的电子被收集在相对侧上。电子E由相对于源块110保持在正电压的电子陷阱单元140收集。该电子束E沿着正好位于离子出射狭缝115后面的射束轴穿过源块110的腔室，从而可以通过由Y聚焦板(也称为引出半板)160产生的穿透“引出”电场高效地将由电子E撞击区域C中的中性源气体分子G而形成的离子I从腔室中抽出。引出的离子束I被引导至形成在板中的输出狭缝170，以准直离子束IB，用于随后在质谱仪内的操作/使用。
通过在源块110内部存在的离子排斥板150来修改离子引出场。离子排斥板150通常在负电势下操作，以确保通过电子束E的热离子电子的轰击而在电场梯度相对较低的区域C中形成气体离子I。通过产生平行于所需电子束轴的超过200高斯的场的两个准直磁体(未示出)的存在，电离电子束E可以被可选地限制在灯丝线圈120和电子陷阱140之间的通道中。该磁场还用于增加电子的路径长度，这增加了与气体原子/分子碰撞及其电离的可能性。从电离区域B引出的离子在Y聚焦板160之间通过，并在限定狭缝170(也称为源狭缝)的区域中聚焦。形成的图像通常小于狭缝170的宽度。这减少了由于存在来自源磁体的磁场而导致的源中的质量歧视。
在US2,490,278(A.O.C.Nier)和以下论文中结合其中的图2描述了采用这种源的静态气体质谱仪的一个详细示例：“A Mass Spectrometer for Isotope and GasAnalysis”：Alfred O.Nier.The Review of Scientific Instruments，第16卷，第6号，第398页，1947年6月。
因此，总之，在正常操作条件下，这种Nier型源采用了相对于源块保持在负电压(A)的电子源(阴极)。该电压的大小需要足够高，以引起样品气体的原子或分子的电离。也就是说，由于电子被电压加速，电子能量需要足够高，以引起样品气体的原子或分子的电离。这使得电子流(蓝色区域)穿过源块，并在陷阱板上被测量。可以在沿着电子束的蓝色区域内的任何一点处发生电离。如果在引出区域C中发生电离，则会使这些离子加速离开源块，例如经由质量分离器射向探测器。
当分压平衡时，探测到的离子束信号因气体样品的电离而稳定下来，此时可以收集数据。电离气体样品、随后从源块中引出离子以及将离子加速到质量分析器中的过程也有不期望的效果，即这些离子的一部分被注入并被“消耗掉”，使得探测到的离子束信号的强度随时间而降低。该过程还会对气体样品进行质量分馏，因此通常需要对数据进行校正，以提供关于在“计时起点”或t0处感兴趣的同位素的分压的信息，在“计时起点”处气体样品首次暴露于这些不良的质量分馏效应。
图2A示出了在“计时起点”或t0(即，在本示例中时间＝0秒)处探测到的感兴趣的同位素的离子束信号的强度。当样品气体进入源块时，强度最初增加到峰值，接着在平衡期间在源块中接收到样品气体之后的第一时间段(约60秒)期间降低，然后更加缓慢地降低，直到达到与气体样品在源块中达到平衡相对应的稳定性。当样品气体的分压达到静态稳定时(即当所有感兴趣的种类均匀分布在整个真空腔室中且尤其在源块中达到恒定密度时)，达到平衡。离子源本身会引起同位素的质量分馏，因此会引起同位素比率随时间的变化。空间电荷效应和较轻同位素与较重同位素之间的不同动力学会导致略微不同的传输和电离概率。由于不同同位素的优先电离，气体样品的同位素成分会随时间变化，因此测量到的同位素比率也会随时间变化。为了计算气体样品的真实同位素成分，在引入样品时计算同位素比率是很重要的。
图2B示出了在丢弃来自第一时间段的数据之后探测到的感兴趣的同位素的离子束信号的强度。尤其是，为了利用这些数据，丢弃数据的初始部分，并将剩余数据的回归(从达到平衡的点开始)外推回“计时起点”或t0，其量化了未分馏的样品。然而，这种外推增加了回归的不确定性，从而对感兴趣的同位素的量化误差产生了不利的影响，例如降低了同位素比率计算的精度。在本示例中，外推截取精度为0.92％。
因此，需要改进静态气体质谱测定。
发明内容
本发明的其中一个目的是提供一种用于静态气体质谱仪的离子源，该离子源至少部分地消除或减轻了在本文中或是在其他地方确定的现有技术的至少一些缺点。例如，本发明的实施例的一个目的是提供用于静态气体质谱仪的离子源，该离子源实现了同位素测量的更高准确度和/或精度。
第一方面提供了一种用于静态气体质谱仪的离子源，该离子源包括：
源块，其限定用以接收样品气体的体积；
电子源，其与源块流体连通，并且配置为在其中提供电子通量以用于使样品气体电离；
电极组，其包括设置在电子源和源块之间的第一电极；以及
控制器，其配置为控制施加到第一电极的电压，以在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间衰减进入源块的电子通量，并在第一时间段之后的第二时间段期间准许电子通量进入源块。
第二方面提供了一种静态气体质谱仪，其包括根据第一方面的离子源。
第三方面提供了一种控制静态气体质谱仪的离子源的方法，该方法包括：
由源块限定的体积接收样品气体；
由与源块流体连通的电子源在其中提供电子通量，并使样品气体电离；
由控制器控制施加到电极组(包括设置在电子源和源块之间的第一电极)的电压，包括：
在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间衰减进入源块的电子通量；以及
在第一时间段之后的第二时间段期间准许电子通量进入源块。
第四方面提供了一种控制静态气体质谱仪的方法，该方法包括：
根据第三方面控制离子源；以及
在第一时间段之后的第二时间段期间探测来自样品气体的离子。
第五方面提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，该非暂时性计算机可读存储介质包括指令，当由包括处理器和存储器的计算机执行时，这些指令使得该计算机执行根据第三方面和/或第四方面的方法。
本发明的具体描述
根据本发明，提供了一种用于静态气体质谱仪的离子源，如所附权利要求书所述。还提供了一种静态气体质谱仪、控制用于静态气体质谱仪的离子源的方法、控制静态气体质谱仪的方法以及非暂时性计算机可读存储介质。根据从属权利要求和随后的描述，本发明的其他特征将变得显而易见。
离子源
第一方面提供了一种用于静态气体质谱仪的离子源，该离子源包括：
源块，其限定用以接收样品气体的体积；
电子源，其与源块流体连通，并且其配置为在其中提供电子通量以用于使样品气体电离；
电极组，其包括设置在电子源和源块之间的第一电极；以及
控制器，其配置为控制施加到第一电极的电压，以在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间衰减进入源块的电子通量，并在第一时间段之后的第二时间段期间准许电子通量进入源块。
这样，通过在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间衰减进入源块的电子通量(即，电子流)，在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间样品气体的电离速率与未衰减相比相应地减小了。通过在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间降低样品气体的电离速率，在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间样品气体的消耗速率和/或质量分馏相应地降低。这样，减小了由于在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间样品气体在其平衡期间的消耗和/或质量分馏而导致的有害影响，从而减少感兴趣的同位素的量化误差，例如提高了同位素比率计算的精度。
换句话说，本发明涉及在质谱仪中样品气体的初始平衡时间期间降低进入源块的电子流，例如降低到零。电子流的降低减少了在初始样品平衡阶段样品气体发生电离，或确保了在初始样品平衡阶段没有样品气体发生电离。一旦初始平衡阶段完成，就增加电子流，以便使样品气体发生电离。也就是说，在样品气体平衡期间中止电子通量进入源块，并随后恢复进入源块的电子通量，用于分析平衡气体。
应当理解的是，是衰减了电子通量，而不是降低了电子的能量。也就是说，为了使样品气体的原子或分子发生电离，电子能量要保持足够高，但是为了降低样品气体的电离速率，电子流要足够低。为了不使样品气体的原子或分子发生电离而对电子能量进行的调节需要降低电子的加速电压，这进而会导致电子源的灯丝温度发生变化。更具体地来说，电子能量的变化可能会对灯丝产生温度变化的影响。如果要例如在第一时间段期间降低电子能量，则要降低电子远离灯丝的加速度，并且灯丝温度会升高。灯丝温度的提高会增加电子发射，从而增加电子通量。如果随后例如在第二时间段期间增加电子能量，由第一时间段期间的加热引起的灯丝温度升高将会增加具有足够高能量的电子的电子流，并因此提高样品气体的电离速率。然而，随着灯丝温度随后冷却，由于在第二时间段期间电子远离灯丝的加速度增加，电子流减少，因此样品气体的电离速率也下降了。也就是说，样品气体的电离速率易受电子能量调节引起的灯丝温度变化的影响。为了补偿该灯丝温度变化，可以调节灯丝加热电流以保持基本恒定的灯丝温度，从而保持基本恒定的离子源温度。因此，电子能量的调节需要调节灯丝加热电流，以便在第一时间段和第二时间段期间保持灯丝温度基本不变，因此增加了复杂性，同时灯丝的加热或冷却将对量化的准确度和/或精度产生不利的影响。
离子源
第一方面提供离子源。在一个示例中，该离子源包括和/或为Nier、Bernas、Nielsen、Freeman或Cusp型源或其组合，例如Nier-Bernas型源。在一个优选示例中，该离子源包括和/或为Nier型源。通常，Nier型源通过产生垂直于离子束路径的电子通量来使样品气体的原子或分子电离。源块保持在高电压(通常为3000V至5000V)下。
静态气体质谱仪
应该理解的是，离子源适用于静态气体质谱仪。更一般地来说，离子源可以适用于质谱仪、直读光谱仪、粒子加速器、离子注入机和/或离子引擎。
源块
离子源包括源块(也称为气源室、电离室或离子箱)，该源块限定用以接收样品气体的体积。源块是已知的。
在一个示例中，源块包括设置在其壁部中用于电子通量的电子入口孔或通道，并且可选地包括设置在其相对壁部中的电子出口孔或通道。
在一个示例中，源块包括离子出口孔或狭缝，该离子出口孔或狭缝例如设置在横向于电子入口孔和/或电子出口孔的壁部中。
在一个示例中，源块包括离子排斥板，该离子排斥板通常在负电势下操作，以确保在电场梯度相对较低的区域中通过电子通量的轰击形成离子。
陷阱
在一个示例中，离子源包括陷阱(也称为电子陷阱)，用于例如经由设置在源块的壁部中的电子出口孔或通道收集离开源块的电子通量。
在一个示例中，控制器配置为例如通过电子源的反馈或闭环控制根据由陷阱接收的电子通量或陷阱电流来控制电子源，以使电子通量稳定。应当理解的是，电子通量的稳定涉及在稳定的电子发射区域中操作电子源，从而根据电子源的温度来提供基本电子通量。
引出半板
在一个示例中，离子源包括Y聚焦板(也称为引出半板)，该Y聚焦板用于例如经由源块的离子出口孔从源块的体积中引出离子。
准直磁体
在一个示例中，离子源包括准直磁体，该准直磁体用于约束电子通量的路径。
源狭缝
在一个示例中，离子源包括限定狭缝(也称为源狭缝)。
样品气体
在一个示例中，样品气体包括和/或为惰性气体，例如He、Ne、Ar、Kr、Xe或Rn(优选为Ar、Kr或Xe)，它们具有显著的平衡时间。
电子源
离子源包括电子源，该电子源与源块流体连通，并且该电子源配置为在其中(即，在源块中，尤其是在源块的体积中)提供电子通量以用于使样品气体电离。
也就是说，样品气体的原子或分子的电离是通过电子束轰击来实现的。电子通量可以称为陷阱流。
在一个示例中，电子源包括和/或为热离子电子发射体。通常，电子由来自阴极(即，热离子电子发射体)的热离子发射产生，通过包含气体分子的体积而被加速，并且被加速的电子和样品气体的原子或分子之间的碰撞使其一部分发生电离。
在一个示例中，热离子电子发射体包括提供阴极的钨丝(例如，带子或线圈)，其中，通过使电热电流流过其中来从电子发射表面发射电子。
在一个示例中，电子源包括电子发射体阴极和加热元件，该电子发射体阴极呈现热离子电子发射表面，该加热元件与电子发射体阴极电性隔离，并设置为由其中的电流加热且向电子发射体阴极辐射足以从所述电子发射表面热离子释放电子的热量。这样，无需使电热电流通过电子发射表面。相反，使电热电流通过单独的加热元件，该加热元件被加热到足够的温度(例如，白炽热)，以将热量电磁辐射到位于加热元件附近的电子发射体阴极，以便其可以吸收辐射热能并被远程加热。通过消除在直接电热的电子发射体线圈上施加电压的需要，避免了与施加到其上的电势梯度和所产生的发射电子能量变化相关的问题。这提供了更均匀的电子能量，与例如钨丝相比，这将对影响该离子源内电离概率的条件提供更好的控制。
电子源的电热方面和电子发射方面的分离使得更优的材料能够用于不适合电热的热离子电子发射。事实上，已经发现，与在相当的工作寿命内工作的现有电热电子源的电子发射速率相比，电子发射增加了高达5至10倍。因此，尽管可以提高现有电热电子源的电子发射速率，但是巨大的成本是电热源将会非常快地“烧尽”。然后需要在质谱仪内部进行更换，这将需要打开质谱仪(失去真空)，从而可能导致数月的停机时间。已经发现，根据本发明，与现有系统相比，在明显更低的工作温度下可以实现较高的电子发射速率。这具有显著的实际意义，因为更低的温度减少了在使用中的质谱仪的真空内存在的碳氢化合物挥发物。例如，在第二时间段期间，进入或穿过气室的电子流速可以超过500μA(或者优选地可以超过750μA，或者更优选地可以超过1mA，或者更优选地可以超过2mA)。例如，在第二时间段期间，电子流速可以在500μA和1mA之间(或者可以在1mA和20mA之间，或者如下所述)。当电子发射体阴极的温度优选地低于2000℃(或者更优选低于1500℃，或者还更优选低于1250℃，或者甚至更优选低于1000℃，比如在750℃和1000℃之间)时，可以实现这些电子流速。例如，气源质谱仪可以包括电子陷阱，该电子陷阱可以操作来接收来自电子发射体阴极的电子，这些电子响应于电子发射体阴极被加热元件加热到不超过2000℃的温度而作为至少50μA的电流穿过气源室。
在一个示例中，电子发射体阴极选自：氧化物阴极；I-阴极或Ba-扩散阴极。在一个示例中，电子发射体阴极包括承载有热离子发射材料涂层的基部，该涂层呈现电子发射表面。当电子发射体阴极包括承载有涂层的基部时，该涂层可以包括选自以下的材料：碱土金属氧化物；锇(Os)；钌(Ru)。在给定温度下，电子发射表面的功函数可能会由于涂层的存在而降低。例如，涂层材料可以在不超过1000℃的温度下提供小于1.9eV的功函数。当未使用涂层时，电子发射表面的功函数可以在不超过1000℃的温度下大于1.9eV。许多其他类型的合适发射体材料(例如，钨(W)；氧化钇(例如，Y2O3)；钽(Ta)；镧/硼化合物(例如，LaB6))是可用的。
在一个示例中，基部包括钨或镍。在一个示例中，基部包括将涂层与加热元件分开的金属材料。
氧化物阴极的生产通常较便宜。例如，它们可以包括在镍阴极基部上的包含(Ba，Sr，Ca)-碳酸盐颗粒或(Ba，Sr)-碳酸盐颗粒的喷涂层。这产生了具有约75％孔隙率的相对多孔的结构。喷涂层可以包括掺杂物，比如稀土氧化物(例如，氧化铕或氧化钇)。这些氧化物阴极表现出良好的性能。然而，可以采用在暴露于大气时(例如，当质谱仪打开时)可以更强健的其他类型的阴极。
所谓的“I-阴极”或“Ba-扩散阴极”可以包括由浸渍有钡化合物的多孔钨(例如，具有大约20％的孔隙率)组成的阴极基底。基部可以包括浸渍有包含氧化钡(BaO)的化合物的钨。例如，钨可以浸渍有4BaO·CaO·Al2O3或其他合适的材料。
在一个示例中，电子源包括围绕加热元件的套筒，其中，电子发射表面位于套筒的近端或端部。
在一个示例中，加热元件包括涂覆有包含金属氧化物材料的涂层的金属丝。
由于提高了来自电子发射体阴极的电子发射速率，对于加热元件的给定温度来说，已经发现，与采用电热电子发射体装置/材料的现有电子发射体系统相比，在较低的电输入功率水平下可以实现足够的电子发射速率。例如，当加热元件的电功率输入不超过5W时，电子发射体阴极可以被加热元件加热到不超过2000℃的温度。优选地，电输入功率不超过4W(或者更优选地不超过3W，还更优选地不超过2W，或者甚至更优选地不超过1W)。加热元件的电功率输入可以在大约0.5W和大约1W之间。由于阴极退化速率较低，这些较低的功率输入额定值使得电子源能够持续更长时间，并且准许在较低的温度下操作，由此带来所有附带的优点。较低的阴极退化速率提高了电子输出的均匀性，从而提高了电子源的一致性。例如，现有的电热电子发射体阴极中相对较高的退化速率导致不一致的阴极性能和机械不稳定性，因为阴极在使用中在物理上损失了材料(“烧尽”)，这常常导致其尤其响应于被加热而逐渐改变形状，从而产生改变电子输出性能的效果。根据本发明，这些问题显著减少。
在一个示例中，电子源包括和/或为比如冷阴极型(通常由尖端半径约为100nm的单晶钨制成)或肖特基型的场发射枪(Field Emission Gun，FEG)。FEG也被称为冷场电子发射体，其采用较大的场梯度来产生自由电子，而无需加热器。FEG无需稳定热离子电子发射体的温度。
气源室可以布置成在电子输入开口处接收来自电子发射体阴极的电子，该电子输入开口成形为在气源室内形成电子束，该电子束在不使用准直器磁体的情况下被导向电子陷阱。这是因为根据本发明可获得显著更高的电子流速。已经发现不再需要使用准直器磁体来提高电子束强度(即，横向于射束的每单位面积的流速)的准直操作，但是如果需要的话，本发明的实施例可以包括准直器磁体。根据本发明，由于提高了电子流速，因此可以实现充足的电子束强度。
在一个示例中，电子源经由设置在源块的壁部中的孔或通道与源块流体连通。
电极
该离子源包括设置在电子源和源块之间的第一电极。
在一个示例中，第一电极包括和/或为阴极，该阴极配置为例如在第一时间段期间使朝向其逼近的电子减速和/或从其排斥电子。也就是说，阴极降低电子的能量和/或排斥电子，以便在第一时间段期间衰减进入源块的电子通量。在一个示例中，阴极相对于进入源块的电子通量轴向设置，并设置成中止电子通量进入源块(即，在电子通量的路径中，并因此被穿透以允许在第二时间段期间通过其传输电子)。例如，如下所述，阴极可以包括格栅。在一个示例中，阴极相对于进入源块的电子通量偏离轴线设置，并且布置成使电子通量偏离源块(即，不在电子的路径中，并且充当横向排斥极)。
在一个示例中，如下所述，第一电极包括和/或为格栅，该格栅配置为中止电子通量进入源块。尤其是，通过采用格栅，电子通量不依赖于电子源的热离子电子发射体的温度。因此，例如在第一时间段或第二时间段期间，其温度的变化不会影响电子通量。
在一个示例中，第一电极包括和/或为一个或多个电子引出格栅，并且控制器配置为控制施加到第一电极的电压，以通过向第一电极施加负电压来在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间衰减进入源块的电子通量，并通过向第一电极施加正电压来在第一时间段之后的第二时间段期间准许电子通量进入源块。也就是说，在第一时间段期间，第一电极充当排斥来自其的电子的阴极，而在第二时间段期间，第一电极充当使朝向其逼近和/或穿过其的电子加速的阳极。应当理解的是，一个或多个格栅对于来自电子源的电子是可渗透的，例如优选为网状或多孔的或者设有与电子源连通的通孔，从而准许被吸引到一个或多个格栅的电子从其面向电子源的一侧穿过并到达其面向源块的一侧。
在一个示例中，第一电极包括和/或为阳极，该阳极配置为例如在第一时间段或第二时间段期间使朝向其逼近的电子加速和/或朝向其吸引电子。也就是说，阳极吸引电子远离源块。在一个示例中，阳极相对于进入源块的电子通量偏离轴线设置，并布置成吸引电子流远离源块。
在一个示例中，第一电极包括和/或为偏转器，该偏转器配置为使电子通量偏离源块。这样，由该离子源发射的电子通量在第一时间段和第二时间段期间可以是恒定的，同时在第一时间段期间被偏转，从而保持电子源的恒定(即，稳定)条件。这样，与改变电子能量相比，灯丝温度保持恒定或者相对更加恒定，例如，如前所述。尤其是，离子源条件优选地随时间保持稳定，以避免测得的同位素比率失真。例如，样品测量期间灯丝温度的变化会导致不受控制的同位素分馏，并影响测量的准确度和精度。测量期间灯丝电流的变化可能会影响电离体积内的空间电荷条件，从而影响离子源的质量歧视。
控制器
离子源包括控制器，该控制器配置为控制施加到第一电极的电压，以在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间衰减进入源块的电子通量，并在第一时间段之后的第二时间段期间准许电子通量进入源块。
在一个示例中，在第一时间段期间，源块中经衰减的电子通量(也称为陷阱电流)在1nA至50μA的范围内(优选地在10nA至10μA的范围内，更优选地在50nA至5μA的范围内，最优选地在0.1μA至1μA的范围内)。
在一个示例中，在第二时间段期间，源块中的电子通量(也称为陷阱电流)在50μA至20mA的范围内(优选地在500μA至15mA的范围内，更优选地在1mA至10mA的范围内，最优选地在2mA至7.5mA的范围内)。在一个示例中，在第二时间段期间，源块中的电子通量在1mA至20mA的范围内(优选地在2mA至17.5mA的范围内，更优选地在2.5mA至15mA的范围内，最优选地在5mA至10mA的范围内)。
在一个示例中，控制器配置为控制施加到第一电极的电压，以在第一时间段期间完全衰减(即，防止)进入源块的电子流量。
在一个示例中，控制器配置为控制由电子源提供的电子通量。也就是说，控制器可以配置为控制电子流。
在一个示例中，控制器配置为确定第一时间段，例如如下所述。
在一个示例中，第一时间段是预定的。例如，可以采用测试样品来建立平衡时间，从而建立“空白时段”，控制器将该空白时段用作后续样品的第一时间段。
在一个示例中，例如由控制器计算第一时间段。静态气体质谱仪中的条件是已知的，并且可以由控制器基于静态气体质谱仪的样品气体和真空外壳的特性来计算第一时间段。
在一个示例中，通过间歇采样(例如，通过在第一时间段期间选择性地衰减进入源块的电子通量，以便在第一时间段期间准许电子通量间歇地(例如，周期性地)进入源块)来测量第一时间段。例如，可以每10秒接通第一电极调节电子束的快速操作100ms，从而提供间歇采样，同时与常规操作相比仅消耗区区1％的样品气体。这样，可以例如动态地为特定气体样品确定第一时间段，而不是采用计算的或预定的第一时间段。
在一个示例中，控制器配置为控制施加到第一电极的电压，以在第一时间段期间选择性地衰减进入源块的电子通量。这样，可以控制衰减的程度和/或衰减的占空比。
在一个示例中，控制器配置为控制施加到第一电极的电压，以准许电子通量在第一时间段期间例如间歇地进入源块。这样，可以间歇地探测离子，例如以便测量第一时间段。
在一个示例中，在第一时间段期间进入源块的电子通量与在第二时间段期间进入源块的电子通量之比至多为1:10，优选为至多1:25，更优选为至多1:50，甚至更优选为至多1:100，最优选为至多1:1000。例如，电子通量可以每秒接通100ms(即：1:10)，每分钟接通15秒(即：1:25)，每100ms接通2ms(即：1:50)，每10秒接通100ms(即：1:100)，或者每10秒接通10ms(即：1:1000)。这样，可以间歇地探测离子，同时减少样品气体的消耗。
电子源温度
在一个示例中，电子源包括和/或为热离子电子发射体，并且控制器配置为控制热离子电子发射体的温度。
在一个示例中，温度监测器((比如高温计))配置为测量热离子电子发射体(例如，其热离子电子发射源)的温度，并向控制器提供反馈信号来控制加热电流(例如，经由控制器)，以便在整个第一时间段和第二时间段(即，在第一时间段和第二时间段期间)保持基本恒定的温度。
在一个示例中，热离子电子发射体的温度变化(例如，温度上升)是预定的，并且控制器配置为通过在第一时间段期间按相应的(例如，标定的)量控制(例如，降低)加热电流并在第二时间段期间恢复加热电流来补偿温度变化。例如，如果衰减电子通量会导致热离子电子发射体的温度显著增加，则可以在平衡期间使加热电流减少一小部分，从而在需要电子之前几秒钟将其恢复到正常水平。在极端情况下，这可能意味着要完全关闭灯丝，阴极的质量相对较小，因此其可以在计时起点之前(比如说)五秒钟再次打开，并且即使其仍然在稳定过程中，格栅也会迅速建立并稳定电子流。
在一个示例中，在第一时间段期间，电子发射体至少在最初的时候被关闭。在一个示例中，在第二时间段开始之前的预定时刻，在第一时间段期间开启电子发射体。例如，如果已知加热灯丝所需的时长，则可以在分析开始之前的设定时刻再次打开灯丝。
电子能量
在一个示例中，控制器配置为控制由电子源提供的电子的能量。这样，可以根据气体样品的原子或分子的电离电势来控制电子的能量。例如，可以将电子的能量控制为至少是气体样品的原子或分子的电离电势，从而使其发生电离。相反，可以将电子的能量控制在低于气体样品的原子或分子的电离电势，使得电离不会发生。作为参考，惰性气体的电离电势为：He(24.6eV)、Ne(21.6eV)、Ar(15.8eV)、Kr(14eV)以及Xe(12.1eV)。在一个示例中，电子的能量比样品气体的电离电势大至少10eV(优选地至少20eV，更优选地至少30eV，最优选地至少40eV)。
在一个示例中，第一电极包括和/或为一个或多个电子引出格栅，并且控制器配置为控制施加到第一电极的电压，以通过向第一电极施加负电压来在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间衰减进入源块的电子通量，并通过向第一电极施加正电压来在第一时间段之后的第二时间段期间准许电子通量进入源块。也就是说，在第一时间段期间，第一电极充当排斥来自其的电子的阴极，而在第二时间段期间，第一电极充当使朝向其逼近和/或穿过其的电子加速的阳极。应当理解的是，一个或多个格栅对于来自电子源的电子是可渗透的，例如优选为网状或多孔的或者设有与电子源连通的通孔，从而准许被吸引到一个或多个格栅的电子从其面向电子源的一侧穿过并到达其面向源块的一侧。
在一个示例中，电极组包括第二电极(例如，阳极)，该第二电极设置在电子源和源块之间(例如，在第一电极和源块之间)，与第一电极串列(tandem)(即，离子光学对准)。在一个示例中，控制器配置为向第二电极施加可变电势，用于在朝向源块的方向上加速从电子源发射的电子。这样，可以控制电子能量和/或穿过第一电极的电子可以朝向其加速，其中第一电极包括和/或为一个或多个电子引出格栅。
在一个示例中，控制器配置为通过控制施加到电极组(例如，第一电极和/或第二电极)的一个或多个加速电压来控制在第二时间段期间输入到源块的热离子电子的能量。
电子聚焦
在一个示例中，电极组包括第三电极(例如，一个或多个电子聚焦电极)，其与第一电极和/或第二电极串列设置在电子源和源块之间。在一个示例中，例如，第三电极包括和/或是单透镜或其他离子光学透镜装置，其布置成将来自电子源的电子经由孔聚焦到源块中。
第一时间段
应当理解的是，如前所述，第一时间段对应于平衡时间。第一时间段始于在源块中接收样品气体，终于使源块中样品气体平衡。
优选地，第一时间段是允许样品气体的同位素在质谱仪中平衡(即，达到平衡)的时间段。应当理解的是，平衡指的是质谱仪的真空空间内样品气体同位素的空间(几何)平衡。平衡时间取决于气体的类型，尤其是由于其粘度：较重的气体往往比较轻的气体具有更高的粘度，因此平衡时间更长。
第二时间段
应当理解的是，如技术人员所理解的，第二时间段对应于分析时间。第二时间段从第一时间段结束时开始。
静态气体质谱仪
第二方面提供了一种静态气体质谱仪，该静态气体质谱仪包括根据第一方面的离子源。
静态气体质谱仪可以如关于第一方面所述。
控制离子源的方法
第三方面提供了一种控制静态气体质谱仪的离子源的方法，该方法包括：
由源块限定的体积接收样品气体；
由与源块流体连通的电子源在其中提供电子通量，并使样品气体发生电离；
由控制器控制施加到电极组(包括设置在电子源和源块之间的第一电极)的电压，包括：
在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间衰减进入源块的电子通量；以及
在第一时间段之后的第二时间段期间准许电子通量进入源块。
离子源、静态气体质谱仪、接收、体积、源块、样品气体、电子源、电子通量、控制、控制器、电压、电极组、第一电极、衰减、第一时间段、准许和/或第二时间段，可以如关于第一方面所述。
在一个示例中，该方法包括：
在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间，平衡源块中的样品气体。
该平衡可以如关于第一方面所述。
在一个示例中，该方法包括：
由控制器确定第一时间段。
该确定可以如关于第一方面所述。
该方法可以包括如关于第一方面所述的任何步骤，加以必要的修改。
控制静态气体质谱仪的方法
第四方面提供了一种控制静态气体质谱仪的方法，该方法包括：
根据第三方面控制离子源；以及
在第一时间段之后的第二时间段期间探测来自样品气体的离子。
在一个示例中，该方法包括：在第二时间段期间(例如，仅在第二时间段期间)，对离子进行量化(例如，计算同位素比率)。
该方法可以包括如关于第一方面、第二方面和/或第三方面所述的任何步骤，加以必要的修改。
CRM
第五方面提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，该非暂时性计算机可读存储介质包括指令，当由包括处理器和存储器的计算机执行时，这些指令使得该计算机执行根据第三方面和/或第四方面的方法。
定义
在整个说明书中，术语“包括”指的是包括指定的一个或多个成分，但不排除其他成分的存在。术语“基本上由……组成”指的是包括指定的成分，但不包括其他成分，除了作为杂质存在的材料、作为用于提供成分的工艺的结果而存在的不可避免的材料以及为了实现本发明的技术效果之外的目的而添加的成分，例如着色剂等。
术语“由……组成”指的是包括指定的成分，但不包括其他成分。
在适当的时候，根据上下文，术语“包括”的使用也可以理解为包括“基本上由……组成”的意思，并且还可以理解为包括“由……组成”的意思。
在适当的时候，本文所述的可选特征可以单独使用或者相互结合使用，尤其是以如所附权利要求书中所述的组合的形式使用。在适当的情况下，如本文所述的本发明的每个方面或示例性实施例的可选特征也适用于本发明的所有其他方面或示例性实施例。换句话说，阅读本说明书的技术人员应当认为本发明的每个方面或示例性实施例的可选特征在不同方面和示例性实施例之间是可互换且可组合的。
附图说明
为了更好地理解本发明以及呈现如何实现本发明的示例性实施例，将通过仅示例的方式来参考附图，其中：
图1示意性地描绘了使用中的传统离子源；
图2A示出了在“计时起点”或t0处探测到的感兴趣的同位素的离子束信号的强度；以及
图2B示出了在丢弃来自第一时间段的数据之后的探测到的感兴趣的同位素的离子束信号的强度；
图3A示意性地描绘了根据一个示例性实施例的使用中的离子源；以及图3B示意性地描绘了使用中的离子源；
图4示出了在“计时起点”或t0处探测到的感兴趣的同位素的离子束信号的强度；
图5A示意性地描绘了根据一个示例性实施例的用于离子源的电子源；以及图5B示意性地描绘了根据一个示例性实施例的用于离子源的电子源；
图6示意性地描绘了根据一个示例性实施例的离子源；
图7示意性地描绘了根据一个示例性实施例的方法；以及
图8示意性地描绘了根据一个示例性实施例的方法。
具体实施方式
图3A示意性地描绘了根据一个示例性实施例的在使用中，尤其在第一时间段期间的离子源30；以及图3B示意性地描绘了在使用中，尤其在第二时间段期间的离子源30。
离子源30用于静态气体质谱仪。离子源30包括：
源块310，该源块310限定用以接收样品气体G的体积V；
电子源320，该电子源320与源块310流体连通，并且该电子源320配置为在其中提供电子E通量以用于使样品气体G电离；
电极组330，该电极组330包括设置在电子源320和源块310之间的第一电极330A；以及
控制器(未示出)，该控制器配置为控制施加到第一电极330A的电压，以在源块310中接收到样品气体G之后的第一时间段期间衰减进入源块310的电子E通量，并在第一时间段之后的第二时间段期间准许电子E通量进入源块310。
也就是说，与关于如图1所述的传统离子源10相比，根据一个示例性实施例的离子源30还包括：电极组330，该电极组330包括设置在电子源320和源块310之间的第一电极330a；以及控制器，该控制器配置为控制施加到第一电极330A的电压，以在源块310中接收到样品气体G之后的第一时间段期间衰减进入源块310的电子E通量，并在第一时间段之后的第二时间段期间准许电子E通量进入源块310。
通常，静态真空质谱仪具有恒定的源条件，因此一旦允许样品进入质谱仪，则会发生离子引出及随后的离子分馏。
本发明在平衡时段期间暂时停止电离，然后同时重新开始电离(定义了新的“计时起点”)和数据采集。
因此，在入口平衡时段期间不会发生样品分馏或消耗。此外，数据集的回归只需要外推回离子引出重新开始的点(即，平衡之后)。
本发明结合了例如在阴极和源块之间采用格栅电极，其电压由独立的电源控制。在正常操作中，调节该格栅电压，以提供所需的陷阱电流和电离。
然而，为了在平衡时段期间防止引出离子和样品分馏，可以利用格栅来“关闭”电子束，从而不会在引出区域C内产生离子。
一旦样品达到平衡，格栅电压可以恢复到正常工作条件(“计时起点”)，并且可以立即开始数据分析。
总之，格栅电极充当了“水龙头”，用于通过防止在源的引出区域内形成离子来在平衡过程中停止样品的分馏和消耗。一旦达到平衡，那么格栅电压就会恢复到如之前那样允许电离，并且同时可以开始数据采集。
在该示例中，离子源30是Nier型源。
在该示例中，源块310通常如关于源块110所描述的那样。相同的附图标记表示相同的特征。
在该示例中，源块310包括设置在其壁部312中用于电子通量的电子入口孔311以及设置在其相对壁部314中的电子出口孔313。在该示例中，源块310包括离子出口孔315，该离子出口孔315设置在横向于电子入口孔311和电子出口孔313的壁部316中。在该示例中，源块310包括离子排斥板350。在该示例中，离子源310包括陷阱340，该陷阱340用于收集经由设置在源块310的壁部314中的电子出口孔313离开源块310的电子通量。在该示例中，离子源30包括Y聚焦板360(也称为引出半板)，该Y聚焦板360用于例如经由源块310的离子出口孔315从源块310的体积V中引出离子。在该示例中，离子源30包括限定狭缝370(也称为源狭缝)。
在该示例中，电子源320包括热离子电子发射体。在该示例中，电子源320包括电子发射体阴极和加热元件，该电子发射体阴极呈现热离子电子发射表面，该加热元件与电子发射体阴极电性隔离，并设置为被其中的电流加热且向电子发射体阴极辐射足以从所述电子发射表面热离子释放电子的热量。
在该示例中，电子源320经由设置在源块310的壁部312中的孔或通道311与源块310流体连通。
在该示例中，第一电极330A包括和/或为阴极，该阴极配置为例如在第一时间段期间使电子朝向其减速和/或从其排斥电子。在该示例中，阴极330A相对于进入源块的电子通量轴向设置，并布置成中止电子通量进入源块。
在该示例中，如下所述，第一电极330A包括和/或为格栅，该格栅配置为中止电子通量进入源块。
在该示例中，第一电极330A包括和/或为一个或多个电子引出格栅，并且控制器配置为控制施加到第一电极的电压，以通过向第一电极施加负电压来在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间衰减进入源块的电子通量，并通过向第一电极施加正电压来在第一时间段之后的第二时间段期间准许电子通量进入源块。
在该示例中，控制器配置为控制施加到第一电极330A的电压，以在第一时间段期间完全衰减(即，防止)进入源块310的电子E流量。
在该示例中，例如如下所述地，控制器配置为确定第一时间段。
在该示例中，通过间歇采样(例如，通过在第一时间段期间选择性地衰减进入源块的电子流，以便准许电子通量在第一时间段期间间歇地(例如，周期性地)进入源块)来测量第一时间段。
图4示出了在“计时起点”或t0(即，在本示例中时间＝0秒，对应于第二时间段的开始)处探测到的感兴趣的同位素的离子束信号的强度。在该示例中，对于图2B的传统离子源来说，外推截取精度为0.65％c.f.0.92％。
图5A示意性地描绘了根据一个示例性实施例的用于离子源的电子源520A。电子源包括钨丝灯丝线圈11，该钨丝灯丝线圈11具有相对的相应线端，这些线端电性连接到具有第一电势的电流输入端子12和具有与第一电势不同的第二电势的电流输出端子13，从而使得电流流过灯丝线圈11。有足够的电流流动，以使钨丝线圈发热(例如，炽热)到足以使灯丝线圈的表面从其表面热离子发射电子的温度。也就是说，通过流过灯丝线圈的电流的电热效应获得的热能足以将电子注入到灯丝线圈中，以获得超过灯丝线圈的表面功函数的能量。虽然电子通常从灯丝线圈11向各个方向发射，但是会选择那些在优选方向(D)发射的电子输入到气源质谱仪的气源室中，灯丝线圈11经由形成在灯丝线圈11附近的源块510A的侧壁中的电子输入狭缝511A来与该气源室连通。包括第一电极(未示出)的电极组(未示出)设置在电子源520A和源块510A之间。
图5B示意性地描绘了根据一个示例性实施例的用于离子源的电子源。
阴极灯丝电子源520B包括分离的加热元件24和阴极表面26。电子源包括电子发射阴极(25、26)，该电子发射阴极(25、26)呈现了与气源质谱仪的源块连通以用于朝向其提供电子的热离子电子发射表面25。加热元件24与电子发射阴极(25、26)电性隔离，并布置成由其中的电流加热且向电子发射阴极辐射足以从电子发射表面热离子释放电子的热量。这提供了用于使气源室中的气体发生电离的电子源。这种布置的好处是，发射表面会暴露于更均匀的加速电势，从而产生更窄的电子能散。因此，大部分或全部热离子电子驻留在加速电势内的相同位置或区间，从而提高了用于使目标气体发生电离的热离子电子的均匀性。电热电流不通过电子发射表面26。相反，使电热电流通过单独的加热元件24，该加热元件24被加热到足够的温度，以向电子发射阴极(25、26)电磁辐射热量(例如，IR辐射)。阴极吸收辐射的热能，并相应地热离子发射电子。电子束中流过气室的电子的流速可以超过500μA或更高。电子束中流过气室的电子的流速可以在0.5mA和10mA之间，例如1mA或几mA。当电子发射阴极的温度低于2000℃(例如，约为1000℃)时，可以实现这些电子流速。当加热元件的电功率输入小于5W时，电子发射阴极(26、25)能够被加热元件24加热到高达2000℃的温度。事实上，加热元件24的电功率输入通常可以在大约0.5W和大约1W之间。电子发射阴极(26、25)是氧化物阴极。在其他实施例中，可以采用I-阴极(也称为Ba-扩散阴极)。其包括镍基部25，该镍基部25承载有热离子发射材料26的涂层，从而呈现了电子发射表面。涂层包括在镍阴极基部上的(Ba，Sr，Ca)-碳酸盐颗粒或(Ba，Sr)-碳酸盐颗粒。电子源20包括镍铬合金套筒23，该套筒23围绕加热元件24。电子发射表面26和基部25共同位于套筒的一端。基部25形成封闭套筒端部的封盖。套筒用于将来自加热元件的热量集中在基部25上，而基部25将热量传导至发射涂层26。加热元件包括涂覆有氧化铝涂层的钨丝21。这实现了加热元件内的加热电流和电子发射阴极(25、26)之间的电性隔离。与钨丝相比，该电子源在较低的温度下提供了更强的电子发射。典型的操作在105mA下需要6.3V，这大约是0.6W的功率。于是，阴极上的局部温度约为1000℃。因此，产生了约1mA的电子陷阱电流，并且经由电子束6对源气体进行电子轰击电离而产生的离子束的灵敏度相应地提高了5倍。阴极灯丝20的寿命估计超过10年，在产生相当的发射电流的情况下，这远远超过钨线圈灯丝1的正常工作寿命。采用阴极来代替钨丝1的好处包括：
更高的电子发射量：大约5至10倍，而寿命与现有钨丝1相当。钨丝线圈1可以产生类似的发射量，但是在需要更换之前，其寿命会大大缩短。更换灯丝可能会导致数月的停机时间。
较低的工作温度：这减少了真空中存在的碳氢化合物挥发物，碳氢化合物挥发物会被电离并干扰感兴趣的同位素种类。
较高的发射水平：这意味着可以去除外部磁场(磁体14)。这避免了该磁场对质量分析器的不利影响。同位素之间的离子质量歧视是可能的，因为这在样品/目标材料的给定分压范围内趋于非线性。
阴极上没有电压降：当采用钨丝线圈1时，这是无法避免的。这提供了更均匀的电子能量，从而能更好地控制灵敏度。
机械稳定性：这提高了电子源和使用它的离子源的一致性，并且避免了阴极寿命期间操作的阶跃变化。
更长的寿命：阴极20的较低工作温度和保守设计使得阴极的使用寿命延长，同时降低了灯丝退化速率。
图6示意性地描绘了根据一个示例性实施例的离子源60。离子源60通常如关于离子源30所描述的那样。为了简洁起见，不再重复描述离子源30，并且相同的附图标记表示相同的整体。
在该示例中，第一电极630A包括和/或为一个或多个电子引出格栅，并且控制器配置为控制施加到第一电极的电压，以通过向第一电极施加负电压来在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间衰减进入源块的电子通量，并通过向第一电极施加正电压来在第一时间段之后的第二时间段期间准许电子通量进入源块。
在该示例中，电极组630包括第二电极630B(即，阳极)，该第二电极630B与第一电极630A串列设置在第一电极630A和源块610之间。在该示例中，控制器配置为向第二电极630B施加可变电势，用于在朝向源块610的方向上加速从电子源620发射的电子。
在该示例中，电极组630包括第三电极630C，该第三电极630C与第一电极630A和第二电极630B串列设置在电子源620和源块610之间。在该示例中，第三电极630C包括单透镜，该单透镜布置成将来自电子源620的电子经由孔611聚焦到源块610中。
在该示例中，控制器配置为通过控制施加到阳极630B或施加到引出格栅630A或两者的一个或多个加速电压来控制用于输入到源块610的热离子电子的能量。由于从电子源610发射的热离子电子当中的动能分布的散度相对较窄(与从传统加热钨丝发射的热离子电子当中宽得多的相应动能分布相比)，这种可控性尤其有效和有益。
图7示意性地描绘了根据一个示例性实施例的方法。
该方法是控制静态气体质谱仪的离子源的方法。
在S701中，该方法包括：由源块限定的体积接收样品气体。
在S702中，该方法包括：由与源块流体连通的电子源在其中提供电子通量，并使样品气体发生电离。
在S703中，该方法包括：由控制器控制施加到电极组(包括设置在电子源和源块之间的第一电极)的电压，包括：
在S704中，在源块中接收到样品气体之后的第一时间段期间衰减进入源块的电子通量；以及
在S705中，在第一时间段之后的第二时间段期间准许电子通量进入源块。
该方法可以包括如关于第三方面所述的任何步骤。
图8示意性地描绘了根据一个示例性实施例的方法。
该方法是控制静态气体质谱仪的方法。
在S801中，该方法包括如关于图7所述的离子源。
在S802中，该方法包括：在第一时间段之后的第二时间段期间探测来自样品气体的离子。
该方法可以包括如关于第四方面所述的任何步骤。
虽然已经示出和描述了优选实施例，但是本领域技术人员将会认识到的是，在不脱离如所附权利要求书中限定的和如上所述的本发明的范围的情况下，可以进行各种改变和修改。
将注意力导向在与本申请相关联的本说明书同时或之前提交的所有论文和文件上，这些论文和文件与本说明书一起公开供公众查阅，并且所有这些论文和文件的内容都通过引用并入本文。
本说明书(包括任何所附权利要求和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以组合成任何组合，除了这些特征和/或步骤中的至多一部分相互排斥的组合外。
除非另有明确说明，否则本说明书中公开的每个特征(包括任何所附权利要求和附图)可以由用于相同、等效或类似目的的备选特征替代。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每个特征仅仅是一系列等效或相似特征的一个示例。
本发明不限于上述一个或多个实施例的细节。本发明延伸到本说明书(包括任何所附权利要求和附图)中公开的特征的任何一个新特征或任何新组合，或者延伸到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新步骤或任何新组合。

Claims (17)

1.一种静态气体质谱仪，包括离子源，所述离子源包括：
源块，其限定用以接收样品气体的体积；
电子源，其与所述源块流体连通，并且其配置为在其中提供电子通量以用于使所述样品气体电离；
电极组，其包括设置在所述电子源和所述源块之间的第一电极；以及
控制器，其配置为控制施加到所述第一电极的电压，以在所述源块中接收到所述样品气体之后的第一时间段期间衰减进入所述源块的所述电子通量，并在所述第一时间段之后的第二时间段期间准许所述电子通量进入所述源块；
其中，所述第一电极包括和/或为偏转器，所述偏转器配置为在所述第一时间段期间使所述电子通量偏离所述源块。
2.根据权利要求1所述的静态气体质谱仪，其中，所述第一电极包括和/或为阴极，所述阴极配置为使朝向其逼近的电子减速和/或从其排斥电子。
3.根据权利要求1所述的静态气体质谱仪，其中，所述第一电极包括和/或为阳极，所述阳极配置为使朝向其逼近的电子加速和/或朝向其吸引电子。
4.根据前述权利要求中任一项所述的静态气体质谱仪，其中，所述第一电极包括和/或为格栅，所述格栅配置为中止所述电子通量进入所述源块。
5.根据前述权利要求中任一项所述的静态气体质谱仪，其中，所述第一电极相对于进入所述源块的电子通量偏离轴线设置，并且布置成使所述电子通量偏离所述源块。
6.根据前述权利要求中任一项所述的静态气体质谱仪，其中，所述控制器配置为控制由所述电子源提供的电子通量。
7.根据前述权利要求中任一项所述的静态气体质谱仪，其中，所述电子源包括和/或为场发射枪，或者其中，所述电子源包括和/或为热离子电子发射体，并且其中，所述控制器配置为控制所述热离子电子发射体的温度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的静态气体质谱仪，其中，所述控制器配置为控制由所述电子源提供的电子的能量。
9.根据前述权利要求中任一项所述的静态气体质谱仪，其中，所述控制器配置为控制施加到所述第一电极的电压，以在所述第一时间段期间选择性地衰减进入所述源块的所述电子通量。
10.根据权利要求9所述的静态气体质谱仪，其中，所述控制器配置为控制施加到所述第一电极的电压，以在所述第一时间段期间准许所述电子通量进入所述源块。
11.根据前述权利要求中任一项所述的静态气体质谱仪，其中，在所述第一时间段期间进入所述源块的所述电子通量与在所述第二时间段期间进入所述源块的所述电子通量之比率至多为1:100。
12.根据前述权利要求中任一项所述的静态气体质谱仪，其中，所述控制器配置为确定所述第一时间段。
13.一种静态气体质谱仪，其中，由所述离子源发射的所述电子通量在所述第一时间段和所述第二时间段期间是恒定的。
14.一种控制静态气体质谱仪的离子源的方法，所述方法包括：
由源块限定的体积接收样品气体；
由与所述源块流体连通的电子源在其中提供电子通量，并使所述样品气体电离；
由控制器控制施加到包括设置在所述电子源和所述源块之间的第一电极的电极组的电压，包括：
在所述源块中接收到所述样品气体之后的第一时间段期间，通过在所述第一时间段期间使所述电子通量偏离所述源块来衰减进入所述源块的所述电子通量；以及
在所述第一时间段之后的第二时间段期间准许所述电子通量进入所述源块。
15.根据权利要求14所述的方法，包括：
在所述源块中接收到所述样品气体之后的第一时间段期间，平衡所述源块中的所述样品气体。
16.根据权利要求14和15中任一项所述的方法，包括：
由所述控制器确定所述第一时间段。
17.一种控制静态气体质谱仪的方法，所述方法包括：
根据权利要求14至16中任一项控制所述离子源；以及
在所述第一时间段之后的所述第二时间段期间探测来自所述样品气体的离子。
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