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一种用于做为储能电路的一部分供电的RF变压器(200)包括：一次侧，具有至少一个主绕组(210)和至少一个短路绕组(220)，该至少一个主绕组(210)被配置成用于接收RF输入(10)；二次侧，具有电感地耦合至该一次侧的该至少一个主绕组(210)的第一绕组(2509和电感地耦合至该一次侧的该至少一个短路绕组(220)的第二绕组(260)；以及开关安排(225)，在其中该一次侧的该至少一个短路绕组(220)被短路的第一状态和其中该一次侧的该至少一个短路绕组(2209未被短路的第二状态之间可调节，这样使得通过在该第一和第二状态之间调节来改变该储能电路的谐振频率。

1.  一种用于作为储能电路的一部分供电的RF变压器，包括：
一次侧，具有至少一个主绕组和至少一个短路绕组，该至少一个主绕组被配置成用于接收RF输入；
二次侧，具有电感地耦合至该一次侧的该至少一个主绕组的第一绕组和电感地耦合至该一次侧的该至少一个短路绕组的第二绕组；以及
开关安排，在其中该一次侧的该至少一个短路绕组被短路的第一状态和其中该一次侧的该至少一个短路绕组未被短路的第二状态之间可调节，这样使得通过在该第一和第二状态之间调节来改变该储能电路的谐振频率。

2.  如权利要求1所述的RF变压器，其中，该二次侧的该第一绕组和该二次侧的该第二绕组串联连接。

3.  如权利要求1或权利要求2所述的RF变压器，其中，该一次侧的该至少一个短路绕组与该二次侧的该至少一个主绕组电流地隔离。

4.  如以上任何一项权利要求所述的RF变压器，其中，该一次侧的该至少一个主绕组之一电感地耦合至该二次侧的该第二绕组。

5.  如以上任何一项权利要求所述的RF变压器，进一步包括：
至少一个铁芯，该一次侧的该至少一个主绕组和至少一个短路绕组通过该至少一个铁芯电感地耦合至该二次侧的该第一绕组和该第二绕组。

6.  如权利要求5所述的RF变压器，其中，该至少一个铁芯包括第一铁 芯，该一次侧的至少一个主绕组和该二次侧的该第一绕组通过该第一铁芯电感地耦合。

7.  如权利要求6所述的RF变压器，其中，该至少一个铁芯进一步包括第二铁芯，该一次侧的至少一个短路绕组和该二次侧的该第二绕组通过该第二铁芯电感地耦合。

8.  如权利要求7所述的RF变压器，其中，该一次侧的该至少一个主绕组包括第一主绕组和进一步的主绕组，该第一主绕组和该进一步的主绕组串联连接，并且其中，该二次侧的该第一绕组与该二次侧的该第二绕组串联连接。

9.  如权利要求8所述的RF变压器，进一步包括位于该二次侧上的该第一绕组和该第二绕组之间的DC偏置电压输入端。

10.  如权利要求7所述的RF变压器，其中，该一次侧的第一主绕组和该二次侧的该第一绕组通过该第一铁芯电感地耦合，并且其中，该至少一个铁芯进一步包括第三铁芯，该一次侧的第二主绕组和该二次侧的第三绕组通过该第三铁芯电感地耦合。

11.  如权利要求10所述的RF变压器，其中，该一次侧的第一短路绕组和该二次侧的该第二绕组通过该第二铁芯电感地耦合，并且其中，该至少一个铁芯进一步包括第四铁芯，该一次侧的第二短路绕组和该二次侧的第四绕组通过该第四铁芯电感地耦合。

12.  如权利要求10所述的RF变压器，其中，该二次侧的该第二和第四绕组直接串联电连接。

13.  如权利要求12所述的RF变压器，其中，该二次侧的该第一绕组在一侧与该二次侧的该第二和第四绕组串联连接，并且其中，该二次侧的该第三绕组在另一侧与该二次侧的该第二和第四绕组串联连接。

14.  如权利要求13所述的RF变压器，进一步包括位于该二次侧上的该第二和第四绕组之间的DC偏置电压输入端。

15.  如权利要求7至14中任意一项所述的RF变压器，其中，该一次侧的该至少一个主绕组包括进一步的主绕组，并且其中，该一次侧的该进一步的主绕组和该二次侧的该第二绕组通过该第二铁芯电感地耦合。

16.  如当从属于权利要求11时权利要求15所述的RF变压器，其中，该一次侧的该至少一个主绕组包括附加主绕组，并且其中，该一次侧的该附加主绕组和该二次侧的该第四绕组通过该第四铁芯电感地耦合。

17.  如权利要求5至16中任意一项所述的RF变压器，其中，该至少一个铁芯中的每个铁芯是磁芯。

18.  如权利要求17所述的RF变压器，其中，该至少一个铁芯中的每个铁芯包括磁芯组件堆叠安排。

19.  如权利要求17或权利要求18所述的RF变压器，其中，该至少一个铁芯中的每个铁芯包括安装在具有空心的金属管上的至少一个磁耦合闭合铁芯 组件。

20.  如权利要求19所述的RF变压器，其中，该一次侧的该至少一个主绕组包括穿过该至少一个铁芯的每个金属管的空心的导线。

21.  如权利要求19或权利要求20所述的RF变压器，其中，该二次侧的该第一和第二绕组包括穿过该至少一个铁芯的每个金属管的空心的导线。

22.  如权利要求21所述的RF变压器，其中，该至少一个铁芯包括第一和第二铁芯，并且其中，该二次侧的该第一和第二绕组包括穿过该第一和第二铁芯的金属管的空心的导线。

23.  如权利要求22所述的RF变压器，其中，该一次侧的第一短路绕组包括该第二铁芯的金属管。

24.  如权利要求23所述的RF变压器，其中，该第二铁芯的金属管具有两端，该开关安排耦合在该第二铁芯的金属管的这两端之间。

25.  如权利要求21或权利要求23所述的RF变压器，其中，该至少一个铁芯进一步包括第三和第四铁芯，并且其中，该二次侧的第三绕组和该二次侧的第四绕组包括缠绕穿过该第三和第四铁芯的金属管的空心的导线。

26.  如权利要求25所述的RF变压器，其中，该一次侧的第一短路绕组和该一次侧的第二短路绕组包括该第二和第四铁芯的金属管和该第二铁芯的金属管的第一端与该第四铁芯的金属管的第一端之间的串联连接。

27.  如权利要求26所述的RF变压器，其中，该开关安排耦合在该第二铁芯的金属管的第二端和该第四铁芯的金属管的第二端之间。

28.  如以上任何一项权利要求所述的RF变压器，进一步包括：
至少一个变压器铁芯，每个变压器铁芯包括至少一个安装在具有空心的对应金属管上的磁耦合闭合铁芯组件；以及
线绕组，至少一次穿过对应变压器铁芯的金属管中的每一个的空心。

29.  如权利要求28所述的RF变压器，其中，该线绕组是一次侧线绕组，该RF变压器进一步包括二次侧线绕组，该二次侧线绕组至少一次穿过对应变压器铁芯的金属管中的每一个的空心。

30.  如权利要求29所述的RF变压器，其中，至少一个变压器铁芯的金属管形成一次侧辅助绕组。

31.  如以上任意一项权利要求所述的RF变压器，其中，该开关安排包括至少一个半导体开关。

32.  如权利要求32所述的RF变压器，其中，该开关安排包括以反串联的方式连接的第一和第二半导体开关。

33.  如权利要求32所述的RF变压器，其中，这两个半导体开关之间的点耦合至接地端或提供DC参考电压的电源的输出端。

34.  一种用于向包括以上任意一项权利要求所述的RF变压器的离子光学设备提供电势的电源，并且其中，储能电路的谐振频率由该RF变压器的二次侧 的有效电感所定义。

35.  如权利要求34所述的电源，其中，该RF变压器的该二次侧向该离子光学设备提供该电势，这样使得该储能电路的谐振频率进一步由被提供该电势的该离子光学设备的输入端处的有效本身电容所定义。

36.  一种离子光学系统，包括：
离子光学设备，被安排成配备有至少一个RF电势以及至少一个DC电势以用于生成场，从而操纵所接收到的离子；
电源安排，被配置成用于向该离子光学设备提供该至少一个RF电势和该至少一个DC电势，该电源安排包括具有至少一个用于提供该至少一个RF电势的磁芯的RF变压器；以及
控制器，被配置成用于测量该离子光学设备处的该至少一个RF电势的频率和幅度之一或两者，将所测量的频率或幅度与期望值进行比较以及控制该电源安排以基于该比较来调节该至少一个DC电势。

37.  如权利要求36所述的离子光学系统，其中，该离子光学设备是多极设备。

38.  如权利要求36或权利要求37所述的离子光学系统，其中，该RF变压器根据权利要求1至33中任意一项所述。

39.  如权利要求36或权利要求37所述的离子光学系统，其中，该电源安排包括根据权利要求34或权利要求35所述的电源。

40.  一种运行RF变压器做为储能电路的一部分供电的方法，其中，该RF变压器包括：一次侧，具有至少一个主绕组和至少一个短路绕组；以及二次侧，具有电感地耦合至该一次侧的该至少一个主绕组的第一绕组和电感地耦合至该一次侧的该至少一个短路绕组的第二绕组，该方法包括：
在其中该一次侧的该至少一个短路绕组被短路的第一状态和其中该一次侧的该至少一个短路绕组未被短路的第二状态之间切换，通过在该第一和第二状态之间调节来改变该储能电路的谐振频率；
在该RF变压器的该一次侧的该至少一个主绕组处接收RF输入；以及
在该RF变压器的该二次侧处提供RF输出。

41.  一种控制离子光学系统的方法，包括：
向离子光学设备提供至少一个RF电势和至少一个DC电势，从而生成用于操纵所接收的离子的场，这些电势由包括RF变压器的电源安排所提供，该RF变压器具有至少一个用于提供该至少一个RF电势的磁芯；
测量该离子光学设备处的该至少一个RF电势的频率和幅度之一或两者；
将所测量的频率或幅度与期望值进行比较；以及
基于该比较调节由该电源安排所提供的该至少一个DC电势。

42.  如权利要求41所述的方法，其中，该RF变压器包括：一次侧，具有至少一个主绕组和至少一个短路绕组；以及二次侧，具有电感地耦合至该一次侧的该至少一个主绕组的第一绕组和电感地耦合至该一次侧的该至少一个短路绕组的第二绕组。

43.  如权利要求42所述的方法，进一步包括：
在其中该一次侧的该至少一个短路绕组被短路的第一状态和其中该一次侧的该至少一个短路绕组未被短路的第二状态之间切换，通过在该第一和第二状态之间调节来改变该储能电路的谐振频率；
在该RF变压器的该一次侧的该至少一个主绕组处接收RF输入；以及
在该RF变压器的该二次侧处提供RF输出。

44.  一种用于质谱仪的RF变压器，包括：
至少一个变压器铁芯，每个变压器铁芯包括至少一个安装在具有空心的对应金属管上的磁耦合闭合铁芯组件；以及
线绕组，至少一次穿过对应变压器铁芯的金属管中的每一个的空心。

45.  如权利要求44所述的RF变压器，其中，该线绕组是一次侧线绕组，该RF变压器进一步包括二次侧线绕组，该二次侧绕组至少一次穿过对应变压器铁芯的金属管中的每一个的空心。

46.  如权利要求45所述的RF变压器，其中，至少一个变压器铁芯的金属管形成一次侧辅助绕组。

RF变压器
发明技术领域
本发明涉及一种RF变压器，具体用于做为储能电路的一部分供电。就这一点而言，还提供了一种用于向包括这种RF变压器的离子光学设备提供电势的电源。还披露了一种运行RF变压器的方法。
发明背景
在质谱分析法中，高压RF电源广泛用于向不同的离子光学设备提供电势，如滤质器、碰撞池、转移多极等。通常，这种RF电源提供RF电压的两个互补相位，该RF电压具有在100V峰到峰至1KV峰到峰的范围内的幅度，处于在相对于接地端的一个相位上测量的0.3和3MHz之间的频率。
从实际角度来看，通常基于谐振回路原理建立这种RF电源。RF电源中的RF变压器的输出电感和离子光学设备的本身电容(如在输入端所定义的)呈谐振回路。通常，RF电源仅具有一个RF变压器，该RF变压器具有在100和200之间的品质因数(Q)、30和50之间的变压比(n)和24V DC或48V DC的电源电压。此结构有利地简单并保持电源中的RF阶段的功耗较低。用熟知的公式描述储能电路的谐振频率，
f=12πLC,]]>
其中，L是RF变压器的二次(输出)绕组的电感，并且C是离子光学设备和二次绕组的本身电容之和。
现有的RF变压器主要被建成空心线圈，该空心线圈(通过对线圈管使 用适当的材料)允许鉴于正常温度变化保持回路谐振频率稳定。将为离子光学设备供电的RF变压器缠绕在铁氧体或金属粉芯上相对不寻常。当此类铁芯提供某些优点(如紧凑性和低生产成本)时，此类铁芯中会有显著功率损耗，并且它们会造成谐振频率的相对高的温度依赖性。
RF电源通常不提供具有固定参数的输出。生命科学中所使用的现代质谱仪中的检测质量范围较宽并且可以在50Da至50kDa或甚至更高之间变化。此范围取决于质谱仪内的最具限制性的离子光学设备。一次分析循环中可测量的最高与最低质量之比通常不超过20。结果是，整个有待分析的质量范围通常被分成多个子质量范围。这是通过改变提供给用于每个子质量范围测量的离子光学设备的RF和DC电压来实现的。有时，同时改变RF电压的频率更有效。
理论上，可以将附加的频率设定容抗或感抗与空心的RF变压器的二次绕组并联连接。图1a中示出了这种实施例的示例。这包括向变压器20提供输入的RF发生器10。该变压器包括具有一次绕组21的一次侧和具有二次绕组22的二次侧。与二次绕组22并联，存在具有电感L_ext的电感器30，该电感器受第一开关35的控制。同样与二次绕组22并联的是具有电容C_ext的电容器40，该电容器受第二开关45的控制。电容50表示离子光学设备的本身电容，变压器20将其输出提供给该离子光学设备。在这种情况下，变压器20是空心的。
接下来参照图1b，示出了根据常规设计的RF电源的替代性理论实施例。与图1a中所示的实施例一样，这包括RF发生器10。当对相同的组件进行标识时，使用了用完全相同的参考标号。基于磁芯的变压器120包括具有一次绕组121的一次侧和具有二次绕组122的二次侧。一次绕组121和二次绕组122通过磁芯123电感地耦合。与图1a一样，提供了(与二次绕组122 并联的)受第一开关35控制的电感器30和受第二开关45控制的电容器40。将这些与输出端并联提供给离子光学设备，用电容器50表示。另外，提供了受第三开关135控制的第二电感器130(具有电感L_ext′)和受第四开关145控制的第二电容器140(具有电容C_ext′)，将它们与变压器120的一次绕组121并联提供。
这些用于改变储能电路在RF变压器的输出端的谐振频率的明显直接的方法在实现时有问题。对于图1a的使用空心变压器20的实施例而言，存在两个主要技术问题。第一开关35和第二开关45需要处理高压和高电流，但不给谐振回路增加显著的本征电容。对于电机械开关而言，满足这些要求所需要的成本、可靠性和尺寸不容易。相反，半导体开关具有大的输出电容，该输出电容可以在没有附加组件的情况下超过当前电容。而且，为了避免第二电感器30内的高功率损耗，期望以空心实现此电感器。这会意味着电感器30与RF变压器本身一样大。
对于图1b中所示的基于磁芯的变压器实施例而言，变压器的二次侧的电抗的换相与如上文参照图1a的实施例所描述的具有类似的问题。除了这些困难之外，变压器的一次侧的电抗的换相导致了进一步的问题。第二电感器130和第二电容器140期望地具有非常低的本征电阻，优选地20mΩ或更少，从而保持谐振回路的品质因数足够高。
以比例因子n²将输出电抗反映至一次侧。
n2=(NpNs)2,]]>
其中，N_p和N_s分别是就一次绕组121和二次绕组122而言的匝数。电感被反映并变低因子n²，并且电容被反映并变高同一因子。因此，第二电容器140在相对高的电容值(高达几百nF)和非常低的等效串联电阻(ESR)令 人期望地具有低损耗。第二电感器130的电感还令人期望地保持较低(有时小于100nH)并且可以变得比RF变压器本身的漏感更低。另外，将RF变压器的输出电流反映至一次侧乘以因子n。这可以到达几十安培的水平。
鉴于此，RF变压器的一次侧上电抗的增加增添了至少两个进一步技术问题。难以找到具有高RF品质因数的高电流的电感器或电容器以满足上文所描述的要求。而且，难以建立基于磁芯的具有非常低的漏感的RF变压器。在此基础上，对于通过简单地并联连接电抗使用这种RF变压器来改变高压谐振回路的谐振频率而言，存在显著的实际挑战。商用方法必须在最小化功率损耗和最小化成本之间设置折衷。为此类电源设计RF变压器以满足这两个要求依然是显著挑战。
发明概述
在这种背景下，本发明提供了一种做为储能电路的一部分提供功率的RF变压器，包括：一次侧，具有至少一个主绕组和至少一个短路绕组，该至少一个主绕组被配置成用于接收RF输入；二次侧，具有电感地耦合至该一次侧的该至少一个主绕组的第一绕组和电感地耦合至该一次侧的该至少一个短路绕组的第二绕组；以及开关安排，在其中该一次侧的该至少一个短路绕组被短路的第一状态和其中该一次侧的该至少一个短路绕组未被短路的第二状态之间可调节，这样使得通过在该第一和第二状态之间调节来改变该储能电路的谐振频率。
因此，可以通过改变开关安排的状态来调节使用RF变压器形成的储能电路的谐振频率。这影响了二次侧上的有效电感，并且由此储能电路的谐振频率可控。因为开关安排影响RF变压器本身而非与变压器并联电耦合的电抗，避免了所需要的任何额外组件所导致的附加功率损耗的问题。而且，RF 变压器的这种设计构建简单且廉价，而不包括储能电路的Q因子。
术语“绕组”可以指与一个或多个变压器铁芯相互作用的一匝或多匝。例如，可以存在多个铁芯，并且绕组可以包括该多个铁芯之一上的单匝。一次侧的至少一个主绕组和一次侧的至少一个短路绕组优选地不同。可以使用开关安排将变压器的一次侧的短路绕组短路，而在优选实施例中，开关安排不可被配置成用于使变压器的一次侧的主绕组短路。
优选地，二次侧的第一和第二绕组串联连接。更加优选地，在二次侧上设置至少一个附加绕组，该至少一个附加绕组与该第一和第二绕组串联连接。
在优选实施例中，该一次侧的该至少一个短路绕组与该一次侧的该至少一个主绕组电流地隔离。这有益地可以意味着，该一次侧的该至少一个短路绕组未被配置成用于接收该一次侧的该至少一个主绕组所接收的RF输入。在替代性实施例中，该一次侧的该至少一个主绕组和该一次侧的该至少一个短路绕组串联连接。在任一情况下，该一次侧的该至少一个主绕组可选地包括多个主绕组。在此，该多个主绕组中的全部可以串联连接。另外或可替代地，该一次侧的该至少一个短路绕组包括多个短路绕组。然后，该多个短路绕组中的全部可以串联连接。
当在二次绕组上设置了不只两个绕组时，期望一次侧的每个主绕组电感地耦合至二次侧的对应绕组。类似地，当在一次侧上设置多个短路绕组时，期望一次侧的每个短路绕组电感地耦合至二次侧的对应绕组。优选地，电感地耦合至一次侧的该至少一个短路绕组之一的二次侧的绕组也可以电感地耦合至一次侧的该至少一个主绕组之一。这在RF变压器设计中可以有利，该RF变压器设计本质上对称并因此允许提供DC偏置输入。
有利地，RF变压器进一步包括：至少一个铁芯。然后，该一次侧的该至 少一个主绕组和至少一个短路绕组通过该至少一个铁芯电感地耦合至该二次侧的该第一和第二绕组。该至少一个铁芯中的每一个可以是磁芯，可选地包括铁氧体或金属粉材料。多个铁芯的使用意味着RF变压器在技术上可以包括多个变压器，下文将更详细地对其进行讨论。
在优选实施例中，该至少一个铁芯包括第一铁芯。然后，一次侧的至少一个主绕组和二次侧的该第一绕组通过该第一铁芯电感地耦合。可以将该一次侧上的至少一个第一主绕组和二次侧上的该第一绕组通过第一铁芯的这种耦合视为第一变压器。另外，该至少一个铁芯可以进一步包括第二铁芯。然后，一次侧的至少一个短路绕组和二次侧的该第二绕组可以通过该第二铁芯电感地耦合。该一次侧上的至少一个第一短路绕组和二次侧上的该第二绕组通过第二铁芯的耦合可以被视为第二变压器。因此，为第一主绕组和第一短路绕组提供了单独的铁芯。在另一种意义上，可以将其理解为两个单独的变压器，一个与该至少一个主绕组相关并且一个与该至少一个短路绕组相关。这两个变压器由此换相，虽然无需互相电感地耦合。这与上文所描述的经换相的电感形成对比，并如之前所表明的有助于解决与此类配置一致的问题。
在某些实施例中，该一次侧的该至少一个主绕组包括进一步的主绕组。然后，该第一主绕组和该进一步的主绕组可以串联连接。另外或可替代地，二次侧的第一绕组可以与二次侧的第二绕组串联连接。在一个实施例中，DC偏置电压输入端位于该二次侧上的该第一绕组和该第二绕组之间。
优选实施例的该至少一个铁芯包括第三铁芯。然后，一次侧的第二主绕组和二次侧的第三绕组通过第三铁芯电感地耦合。更优选地，该至少一个铁芯进一步包括第四铁芯。然后，一次侧的第二短路绕组和二次侧的第四绕组可以通过第四铁芯电感地耦合。因此，可以为第二主绕组和第二短路绕组提供单独的铁芯，并且这些铁芯还与本实施例中为第一主绕组和第一短路绕组 所提供的那些分离。
优选地，二次侧的第二和第四绕组直接串联地电连接。更加优选地，该二次侧的该第一绕组与该二次侧的该第二和第四绕组在一侧上串联连接，并且，该二次侧的该第三绕组与该二次侧的该第二和第四绕组在另一侧上串联连接。因此，在二次侧上，第一绕组设置为与第二绕组串联，该第二绕组设置为与该第四绕组串联并设置为与该第三绕组串联。
有利地，二次侧上的第一绕组的匝数与第三绕组的匝数相同。另外或可替代地，二次侧上的第二绕组的匝数与第四绕组的匝数相同。
这可以提供对称的配置。可选地，DC偏置电压输入端位于该二次侧上的该第二和第四绕组之间。然后，DC偏置电压有利地施加于该二次侧上的该第二和第四绕组之间。可以通过DC电压源施加DC偏置电压。
在优选实施例中，该一次侧的该至少一个主绕组包括进一步的主绕组。一次侧的此进一步(在某些实施例中第二，但在该优选实施例中第三)主绕组和二次侧的该第二绕组可以通过该第二铁芯电感地耦合。这可以应用于许多不同的实施例中。另外，在某些实施例中，该一次侧的该至少一个主绕组包括附加主绕组(一次侧的第四主绕组)。一次侧的此附加(第四)主绕组和二次侧的该第四绕组可以通过第四铁芯电感地耦合。此外，这进一步改善了变压器设计的对称性，从而使得RF输出端可以施加DC偏置。
可以为系统要求而定制一个或多个铁芯的设计。优选地，该至少一个铁芯中的每个铁芯包括磁芯组件堆叠安排。在优选实施例中，该至少一个铁芯中的每个铁芯包括安装在具有空心的管(优选地，金属)的至少一个耦合闭合(环路)铁芯组件(有利地，具有环形、圈状或矩形形状)。然后，该一次侧的该至少一个主绕组可以包括穿过该至少一个铁芯的每个金属管的空心的导线。导线可以连续地穿过多个铁芯的每个金属管的空心。另外或可替代 地，二次侧的第一绕组和二次侧的第二绕组可以包括穿过该至少一个铁芯的每个金属管的空心的导线。因此，可以使用单个导线提供二次侧的所有绕组。
每个耦合圈有利地是磁性的并优选地从铁氧体、金属粉或两者而形成。
优选地，该至少一个铁芯包括第一和第二铁芯，并且，该二次侧的该第一和第二绕组包括缠绕穿过该第一和第二铁芯的金属管的空心的导线。这可以应用于多个实施例中。在优选实施例中，该至少一个铁芯进一步包括第三和第四铁芯，并且该二次侧的第三绕组和该二次侧的第四绕组包括缠绕穿过该第三和第四铁芯的金属管的空心的导线。以此方式，可以使用两根导线提供二次侧的所有绕组。
有利地，该一次侧的第一短路绕组包括该第二铁芯的金属管。第二铁芯的金属管可以具有两端。然后，对于某些实施例而言，开关安排耦合在第二铁芯的金属管的两端之间。相反地，在优选实施例中，该一次侧的第一短路绕组和该一次侧的第二短路绕组包括该第二和第四铁芯的金属管和该第二铁芯的金属管的第一端与该第四铁芯的金属管的第一端之间的串联连接。因此，金属管可以用做绕组的一部分。在此类实施例中，该开关安排可以耦合在该第二铁芯的金属管的第二端和该第四铁芯的金属管的第二端之间。
在实施例中，RF变压器可以进一步包括：至少一个变压器铁芯，每个变压器铁芯包括安装在具有空心的对应金属管上的至少一个磁耦合闭合铁芯组件；以及线绕组，至少一次穿过对应变压器铁芯的金属管中的每一个的空心。可选地，该线绕组是一次侧线绕组，该RF变压器进一步包括二次侧线绕组，该二次侧绕组至少一次穿过对应变压器铁芯的金属管中的每一个的空心。优选地，至少一个变压器铁芯的金属管形成一次侧辅助绕组。
有益地，开关安排包括至少一个半导体开关。该开关可以包括多个并 联、串联或串并联组合连接的半导体开关。优选地，该开关安排包括以反串联的方式连接的第一和第二半导体开关。可选地，这两个半导体开关之间的点耦合至接地端或提供DC参考电压的电源的输出端。优选地，每个半导体开关的导通状态电阻较低并且大多数优选地小于30mΩ、20mΩ、10mΩ或5mΩ。
在本发明的第二方面，提供了一种用于向包括如在此所描述的RF变压器的离子光学设备提供电势的电源。然后，储能电路的谐振频率可以由RF变压器的二次侧的有效电感定义。可选地，该RF变压器的该二次侧向该离子光学设备提供电势，这样使得该储能电路的谐振频率进一步由被提供该电势的该离子光学设备的输入端处的有效本身电容所定义。
就所有方面而言，本发明尤其适用于用于(顺序地)传输具有较宽的质量范围的离子的离子光学设备。在此类设备中，不可以仅通过改变离子光学设备中所使用的RF电势的幅度来实现质量范围，因为电弧作用(放电)会向质量范围的一端(可能地，低质量端)发生。当将多极置于其中压强相当高(可以接近离子源)的区域时本发明特别有利。当多极组件(例如，被提供有相反极性的电压的相邻杆)和压强条件使得设备在帕邢曲线(Paschen curve)的最小值附近(可选地，离帕邢曲线的最小值加或减10或100或1000倍)运行时，该优点会最大。当这变成显著因素时，典型的压强可以从10mbar(1kPa)至10^-4mbar，但更可能约10^-1至10^-2mbar。载压零件的相关距离通常可以在1mm(从约0.1mm或0.2mm到约2mm到4mm)的范围内，并且这些距离通常由离子导向系统的必要性指定。导向力可以随着离子离RF载压零件的距离而减小，通常与到电源的距离成大于一的比例。
第三方面提供了RF变压器，优选地用于(即，适合、被设计成用于、适用于、供用于其中或与其一起使用，或类似地)质谱仪、质量分析仪、离 子光学设备、离子阱、电子安排或这些的任意组合，包括：至少一个变压器铁芯，每个变压器铁芯包括安装在具有空心的对应管上的至少一个耦合闭合铁芯组件(可能具有环路形状)；以及线绕组，至少一次穿过对应变压器铁芯的管中的每一个的空心。优选地，每个管是金属的。可选地，该线绕组是一次侧线绕组，并且该RF变压器进一步包括二次侧线绕组，该二次侧绕组至少一次穿过变压器铁芯的金属管的空心。另外或可替代地，该线绕组是二次侧绕组并且该一次侧绕组由铁芯的金属管所提供。每个耦合闭合铁芯组件有利地是磁性的并优选地从铁氧体、金属粉或两者形成。在优选实施例中，每个耦合闭合铁芯组件是环形的，该铁芯组件可以包括圈或矩形形状。
可选地，至少一个变压器铁芯的金属管形成一次侧辅助绕组。一次侧辅助绕组可以进一步包括该多个变压器铁芯的金属管中的至少一部分之间的串联连接。这方面的特征同样还适用于第一方面。
存在本发明的第四方面，该方面提供了一种离子光学系统，包括：离子光学设备，被安排成配备有至少一个RF电势以及至少一个DC电势以用于生成场，从而操纵所接收到的离子；电源安排，被配置成用于向该离子光学设备提供该至少一个RF电势和该至少一个DC电势，该电源安排包括具有至少一个用于提供该至少一个RF电势的磁芯的RF变压器；以及控制器，被配置成用于测量该离子光学设备处的该至少一个RF电势的频率和幅度之一或两者，将所测量的频率或幅度与期望值进行比较以及控制该电源安排以基于该比较来调节该至少一个DC电势。
有利地，该控制器被配置成用于调节该至少一个DC电势，从而补偿离子光学设备的温度的变化和/或造成该至少一个RF电势的频率和/或幅度的变化的电源安排。因此，如在离子光学设备(如，多极离子阱或离子导向器)处所测量的RF场离期望的频率和/或幅度的偏差可以表示温度的变化。可以 对施加至离子光学设备的DC电势进行调节以补偿此变化。
有益地，电源安排的RF变压器如在此所描述的。最优选地，离子光学设备是多极设备。
在第五方面，提供了一种运行RF变压器以做为储能电路的一部分供电的方法。该RF变压器包括：一次侧，具有至少一个主绕组和至少一个短路绕组；以及二次侧，具有电感地耦合至该一次侧的该至少一个主绕组的第一绕组和电感地耦合至该一次侧的该至少一个短路绕组的第二绕组。该方法包括：在其中该一次侧的该至少一个短路绕组被短路的第一状态和其中该一次侧的该至少一个短路绕组未被短路的第二状态之间切换，通过在该第一和第二状态之间调节来改变该储能电路的谐振频率；在该RF变压器的该一次侧的该至少一个主绕组处接收RF输入；以及在该RF变压器的该二次侧处提供RF输出。
将理解到本方法方面可以任选地包括用来执行结合以上详细描述的RF变压器所述的动作中的任意动作的步骤或特征。还可以提供根据在此所描述的设计中的任意一种的制造RF变压器的方法、电源或两者。
在第六方面，提供了一种控制离子光学系统的方法，包括：向离子光学设备提供至少一个RF电势和至少一个DC电势，从而生成用于操纵所接收的离子的场，这些电势由包括RF变压器的电源安排所提供，该RF变压器具有至少一个用于提供该至少一个RF电势的磁芯；测量该离子光学设备处的该至少一个RF电势的频率和幅度之一或两者；将所测量的频率或幅度与期望值进行比较；以及基于该比较调节由该电源安排所提供的该至少一个DC电势。具体地，该调节步骤可以便于补偿离子光学设备和/或造成该至少一个RF电势的频率和/或幅度的变化的电源安排的温度的变化。
再次，将理解到此方法方面可以任可选地包括用来执行结合以上详细描 述的RF变压器或第五方面所述的方法所描述的动作中的任意动作的步骤或特征。现在简要描述某些特定的可选特征。
例如，RF变压器可以包括一次侧，该一次侧具有至少一个主绕组和至少一个短路绕组。该RF变压器可以包括二次侧，该二次侧具有电感地耦合至该一次侧的该至少一个主绕组的第一绕组和(可选地)电感地耦合至该一次侧的该至少一个短路绕组的第二绕组。
该方法优选地进一步包括：在其中该一次侧的该至少一个短路绕组被短路的第一状态和其中该一次侧的该至少一个短路绕组未被短路的第二状态之间切换，通过在该第一和第二状态之间调节来改变该储能电路的谐振频率。该方法可以进一步包括：在该RF变压器的该一次侧的该至少一个主绕组处接收RF输入。该方法可以进一步包括：在该RF变压器的该二次侧处提供RF输出。
最后，尽管没有明确披露，但可以实现所描述的单独装置特征或方法特征的任意组合。
附图简要说明
本发明可以通过多种不同的方式来进行实践，现在将仅通过举例的方式并参考附图对多种这些方式予以说明，其中：
图1a示出了一种已知的用于将附加的频率设定电抗组件与空心的RF变压器并联连接的电路；
图1b描绘了一种已知的用于将附加的频率设定电抗组件与磁芯的RF变压器并联连接的电路；
图2展示了包括根据本发明的第一实施例的RF变压器的电路；
图3示出了包括根据本发明的第二实施例的RF变压器的电路；
图4展示了根据图3中所示的第二实施例的RF变压器的实际实现方式；
图5a示出了根据第三实施例的RF变压器的实际实现方式；
图5b以进一步增强的方式描绘了图5a中所示的实现方式；以及
图6展示了用于包括RF变压器的原型RF发生器的电路，该RF变压器可以根据图5a和图5b中所示的实施例。
优选实施方案的详细描述
首先参照图2，展示的是包括根据本发明的第一实施例的RF变压器的电路。这示出了双频谐振电路，其是离散地改变谐振频率的简单方法。在已经展示了前述附图中所示的相同组件的情况下，采用了完全相同的参考标号。
基于两个磁芯230和240建立RF变压器200。它(在其一次侧)包括主绕组210和短路绕组220。在其二次侧，提供了第一绕组250和第二绕组260。一次侧上的主绕组210通过磁芯230电感地耦合至二次侧上的第一绕组250。类似地，一次侧上的短路绕组220通过磁芯240电感地耦合至二次侧上的第二绕组260。可以通过开关225将一次侧上的短路绕组220短路。
第一磁芯230和第二磁芯240具有非常好的电感耦合特性。可以将RF变压器200分成两个变压器，可以用对应的一次电感(L_p1、L_p2)、二次电感(L_s1、L_s2)、互感(L_m1、L_m2)和漏感(L_l1、L_l2)对其每一个进行描述。而且，可以通过(表征对应变压器中的损耗的)对应的品质因数(Q)对其进行描述。
二次侧上的第一绕组250和第二绕组260的电感与电容50(C)一起形成谐振回路。开关225可以将短路绕组220短路，该短路绕组是组成RF变压器200的第二变压器的二次绕组。这影响了储能电路的谐振频率。
当开关225打开从而使得短路绕组220未被短路时，谐振频率f_L是较低值。
fL=12π(Ls1+Ls2)C]]>
如果开关225闭合从而使得短路绕组220被短路，其电阻被转移至二次侧，从而将电感L_s2分流。这将输出电感减小至漏感值。然后，谐振频率f_H变得更高。
fH=12π(Ls1+Ll2)C]]>
为了减小RF变压器中的功率损耗，开关225的本征电阻不应该低于谐振电路的品质因数。正常地，谐振电路在谐振频率的特性阻抗(Z)在1.5kΩ和3kΩ之间。因此，谐振回路电路中增加的最大本征串联电阻应该小于特定值，R_{int_s}，
Rint_s=ZQ.]]>
对于Q＝100，此值应该在15Ω和30Ω之间。
反映至一次侧，电阻R_{int_s}将被转换成R_{int_p}，
Rint_p=Rint_sn2.]]>
因此，此值应该小于5至30mΩ之间。现代半导体器件(例如低压MOSFET)可以提供此类低导通状态电阻。结果是，可以用这种方式实现开关225。
因此，这两个频率之间的比例可以写做
fHfL=Ls1+Ls2Ls1+Ll2.]]>
对于基于磁芯的变压器而言，可以假设L_l2远小于L_s2(L_l2＜＜L_s2)。如 果频率比是2，并且L_l2远小于L_s1，则频率比的公式可以写做
fHfL≈1+Ls2Ls1.]]>
因此，为了将谐振频率改变因子2，电感L_s2应该比L_s1大三倍。
RF变压器200的实际实现方式会比如图2中所示的复杂，从而提供相对于集成输出绕组的中点的对称实现。该中点可以用于施加DC电压，该电压设定离子光学设备的正确操作所希望的电势偏置。
现在参照图3，示出了一种包括根据本发明的第二实施例的RF变压器的电路。本实施例是根据这些实际特征的。在示出与前述附图中相同的技术特征时，再次使用了相同的参考标号。
与图2中所示的RF变压器200相反，RF变压器300将图2中的这两个变压器中的每一个分离成两部分。这导致一种对称的设计，从而提供四个磁芯。因此，该一次侧包括第一主绕组310、第二主绕组311、第三主绕组312和第四主绕组313，所有这些串联连接。RF发生器10提供跨串联的所有四个主绕组施加的输出。在一次侧上提供了第一短路绕组320和第二短路绕组325。第一短路绕组320和第二短路绕组325与一次侧上的第一主绕组310、第二主绕组311、第三主绕组312和第四主绕组313电流地隔离。代替图2的单个开关225，提供了第一开关322和第二开关327。这些是半导体开关，这些半导体开关几乎一直是单极的，因此第一开关322和第二开关327以反串联的方式连接。第一开关322和第二开关327之间的公共点连接至接地端328。这允许第一开关322和第二开关327受同一信号(未示出)的控制。
在二次侧，第一绕组350通过第一磁芯330电感地耦合至一次侧上的第一主绕组310。二次侧上的第二绕组360通过第二磁芯340电感地耦合至一次侧上的第二主绕组311和一次侧上的第一短路绕组320。二次侧上的第三绕组355通过第三磁芯335电感地耦合至一次侧上的第四主绕组313。最后，二次 侧上的第四绕组365通过第四磁芯345电感地耦合至一次侧上的第二短路绕组325和一次侧上的第三主绕组312。第二绕组360和第四绕组365之间的公共点370用于提供DC偏置输入。
在设计基于高压RF磁芯的谐振变压器时存在许多期望的特征。首先，谐振频率将RF变压器的输出电感限制在给定的本身电容。此输出电感应当相对较小。为了实现这一点，磁芯的相对磁导率(μ)应当较小并且每个绕组的绕组匝数应当较低。然而，还希望防止磁芯材料中的高损耗。这需要每个绕组的匝数和铁芯的截面面积应该至少是最小值。
具有在堆叠的磁芯的基础上所做出的铁芯安排的变压器可以解决此冲突。已知，(定义了磁性材料中的损耗的)磁通密度B与1/n·A成正比；其中，n是匝数并且A是横截面积。
为了设置期望的输出RF电压的幅度，匝数应该提供维持可接受的损耗水平的B值。在一个磁芯的情况下，匝数会比较重要。同时，变压器的输出电感与n²·A成正比。假设B应该保持恒定，将可以通过具有k个铁芯(k＞1)来增加横截面积。为了保持铁芯中的B值恒定，期望使用n/k匝。因此，基于k个磁芯的变压器的输出电感将与以下内容成比例
(nk)2×k×A=n2×Ak.]]>
因此，参照单铁芯变压器的输出电感，堆叠k个磁芯允许将RF变压器的输出电感降低相同的因子。
常规高压RF变压器缠绕在较大的RF铁氧体圈上，例如(由阿米登股份有限公司(Amidon，Inc.))做为FT240出售的铁氧体磁芯。其具有(Do×Di×h)61×35×12.7mm的尺寸和1.78cm²的横截面积。此类铁芯的使用使得难以保证各自仅由两匝或更多匝组成一次绕组(尤其是第一短路绕组320和第二短路绕组325)与对应的二次侧第二绕组360和第四绕组365之间的良好 耦合。而且，变压器的此类设计导致二次绕组覆盖铁芯。这使得其导热性更差。进而，增大了铁芯的温度。
现在参照图4，示出了根据图3中所示的第二实施例的RF变压器的实际实现方式。这解决了上文所设计的设计困难。当示出了图3中所展示的相同的组件时，再次使用了完全相同的参考标号。
以同样的方式制造第一铁芯330、第二铁芯340、第三铁芯345和第四铁芯335中的每一个。将第一铁芯330看做示例，该第一铁芯包括具有空心的金属管332。此管由铜制成。位于管上的是多个铁氧体或金属粉圈333。类似地，第二铁芯340包括金属管342，圈343安装在该金属管上，第三铁芯345包括其上安装有圈348的金属管347，并且第四铁芯335包括金属管，导线337(圈338位于其上)。
第一导线315一次穿过第一铁芯330、第二铁芯340、第三铁芯345和第四铁芯335的金属管的空心中的每一个。这形成了当穿过对应铁芯时一次侧的第一主绕组310、第二主绕组311、第三主绕组312和第四主绕组313。
第二导线351形成RF变压器300的二次侧。此导线重复地穿过第一铁芯330的金属管332和第二铁芯340的金属管342的空心，从而形成第一绕组350和第二绕组360。然后，同一导线重复地穿过第三铁芯345的金属管347和第四铁芯335的金属管337，从而形成第三绕组355和第四绕组365。
金属管342和金属管347被用作具有低欧姆电阻的一匝绕组。金属管342形成了第一短路绕组320，并且金属管347形成第二短路绕组345。此“共轴”变压器结构在所有绕组之间提供非常好的电感耦合，甚至在一匝绕组的情况下。一次侧上的第一短路绕组320和第二短路绕组325通过电阻线346在后侧连接在一起。在正面，可以由第一开关322和第二开关327将这些绕组短路。
第一导线315在一端接地并在另一端连接至外部RF发生器。
第二导线351采取行动以合并不同的磁芯。因此，可以仅示意性地划分输出电感。虽然如此，整个输出电感是变压器的所有输出绕组之和，因为这些全部串联连接。在本实施例中，所有的二次绕组具有相同的匝数。结果是，仅存在一种改变短路绕组所形成的变压器的部分的电感的方式。这是通过使用具有不同的相对磁导率(μ)的磁芯。
为了将储能电路的谐振频率增加因子2(通过闭合第一开关322和第二开关327)，短路绕组所形成的变压器的输出电感应当比主绕组所形成的变压器的电感大三倍。结果是，此变压器铁芯的磁导率应该同样大三倍。
因为RF变压器使用至少一个磁芯，温度改变会造成提供给离子光学设备(尤其是多极离子导向器或离子阱)的RF电势的频率和/或幅度变化。通过对离子光学设备处的RF频率的连续测量可以使对此温度变化的补偿成为可能。当(由于温度的变化)频率从期望值变化时，可以调节提供给离子光学设备的RF电势和/或DC电势以进行补偿。
RF和DC场的组合设定了以不同m/z比例穿过或拒绝某些离子的条件。例如，在四极滤质器或离子阱中，当具有一个极性和特定幅度的DC电势被施加至一对相对的杆并且具有相同的幅度但相反的极性的DC电势被施加至另一对相对的杆时，可以喷射除了来自窄质量范围的那些之外的所有离子。DC电势的幅度可以与RF电势的幅度结合以调节剩余质量的范围。如果RF场(RF频率f或幅度)已经被温度所改变，则因此可以通过改变DC电压来进行RF场的校正。一般地，离子的行为将不会受影响，如果V_DC/f²和V_RF/f²保持不变(V_DC和V_RF分别是DC电势幅度和RF电势幅度)。此校正可以轻微地影响离子阱或滤质器的特性，但已经发现这些改变在实践中可接受。具有高准确度的频率测量允许进行这种补偿。
现在参照图5a，示出了根据第三实施例的RF变压器的实际实现方式。此设备展示了一种使用两个磁芯的简单设计(仅具有一个铁氧体“杆”)并通过公共的二次绕组而结合。
RF变压器400包括：第一磁芯430；第二磁芯440；第一导线415；和第二导线451。第一磁芯430包括第一金属管432。第二磁芯440包括第二金属管442。
与图4中所示的实施例一样，第二金属管442可以被第一开关422和第二开关427(它们通常将是半导体开关)所短路。开关之间的中点接地从而保证定义的电势。由此，第二金属管442形成一次侧短路绕组。
第一导线415连接至RF发生器(未示出)并穿过第一磁芯430的第一金属管432，从而形成一次侧主绕组。然后，第一导线415穿过第二磁芯440的第二金属管442，从而形成一次侧短路绕组。
第二导线451重复地穿过第一磁芯430的第一金属管432并穿过第二磁芯440的第二金属管442，从而分别形成二次侧第一绕组和二次侧第二绕组。第二导线451的中点耦合至DC偏置输入端470。第二导线451的两端耦合至电容50(再一次表示离子光学设备的本身电容，变压器400将其输出提供给该离子光学设备)。
接下来参照图5b，以增强的方式示出了图5a的实施例。除了图5a的所有组件之外，提供了壳体480。此壳体480由铝制成。壳体480改善了RF变压器400的温度管理。壳体480可以充当散热器。
可以由如图3中所展示的同一等效电路来示意性地表示此实现方式，具有轻微的变化。假设图3中所示的铁芯330和335事实上仅是图5a和图5b的一个铁芯430，并且图3的铁芯340、345形成图5a和图5b的铁芯440。
现在参照图6，展示了用于包括RF变压器400′的原型RF发生器500的 电路，该RF变压器可以根据图5a和图5b中所示的实施例。RF发生器500包括：振荡器电路510；频率监控器520；频率输出信号530；二极管整流器540；幅度调节器550(包括运算放大器)；和短路电路600。与图5a和图5b中所示的实施例一样，RF变压器400′使用两个铁芯(第一铁芯430和第二铁芯440)。DC偏置输入470设置在二次侧上。
原型RF发生器500是自振荡版本的RF电源，其允许使用短路电流600自动地改变其频率的简单设计。短路电路600包括：频率选择信号610；开关晶体管Q1和Q2；和短路绕组620。处于状态开(ON)或关(OFF)的晶体管Q1和Q2的切换导致短路绕组取决于频率选择信号610或者开路或者短路。
为了向振荡器510提供正反馈，将附加反馈绕组缠绕在第一铁芯430和第二铁芯440上。跨电容50的输出RF电压被二极管整流器540所整流并通过分压器连接至幅度调节器550的负输入端。
RF发生器500在两个频率运行：500kHz和1MHz，并且可以产生跨电容器50的两个RF电压1000V峰到峰(p-p)或1600V p-p，其呈现了离子光学设备或线圈的本身电容。来自24V电源的RF发生器的整体功耗不超过5W。
现在提供某些关于RF变压器400′的数据做为指导。基于7个堆叠的铁氧体圈FT82-67(阿米登股份有限公司)组装第一铁芯430，并且该第一铁芯具有154nH(22nH每圈)的AL值(相对自感)。第二铁芯440具有7个圈FT82-61(来自同一制造商)，并且每匝具有525nH的AL值(一圈75nH)。所有的一次侧绕组都仅具有一匝。每个二次侧绕组具有27匝，这样使得变压器比(n)是54。堆叠的铁氧体磁芯430和440两者都被放置在铝壳体中，该铝壳体具有长度49mm、宽度45mm和高度28mm。
第一铁芯430的整个二次绕组的电感是L_S1＝A_L×n²＝154×2916＝449μH。对于第二铁芯440的二次绕组而言，L_S2＝A_L×n²＝525×2916＝1531μH。
可以如下确定工作频率。电容50(表示离子光学器件和RF变压器的本身电容)是51pF。第二铁芯440上的二次绕组的被测漏感是L_l2＝40μH。然后，较低频率f_L由以下表达式所给出。
fL=12π(Ls1+Ls2)C=12π1.98×10-3×51×10-12=500.8kHz]]>
较高频率f_H由以下表达式所给出。
fH=12π(Ls1+Ll2)C=12π(489×10-6)51×10-12=1.001MHz]]>
开关Q1和Q2是MOSFET IRL3705NS(国际整流器公司(International Rectifier))。这些具有：V_DSS＝55V；和R_DS(开)＝0.01Ω。10mΩ的低导通电阻允许当RF变压器运行在更高的频率时维持其高品质因数(Q＞50)。
在一般意义上，本发明适用于用于各种各样的离子光学设备以及不同的质谱仪范围内。例如，在US-2010/224774(共同转让给本发明；此文件同样通过引用结合在此)的图8和图9中所展示的仪器中，本发明可以用于向多极设备(在此公开中用参考标号30和33示出)的具有可变频率的RF电势供电。具体地，用参考标号30示出的多极设备有利地受益于本发明，因为它更接近离子源。
本发明特别适用于GB2490958(申请号GB1108473.8，共同转让给本发明；此文件同样通过引用结合在此)的图1中所展示的注入多极。此仪器由赛默飞世尔科技有限公司(Thermo Fisher Scientific，Inc)在品牌名称“Exactive”下在市场上出售。然而，它还可以适用于弯曲的flatapole(标记为12)、所示的紧挨着它的堆叠环形离子导向器(SRIG，标记为8)以及碰 撞池(“HCD多极”，标记为50)或来自质量分辨型四级离子光学设备的任何设备(标记为18)。
本发明可以进一步有用于WO-2009/147391的图1中所示的仪器(共同转让给本发明；此文件同样通过引用结合在此)。具体地，在线性离子阱或“高压阱”(标记为40的C阱)的和HCD碰撞池(标记为50)上游的任何东西将可能有用于本发明。类似地，本发明可以用于US-2009/173880的图2和US-2011/049357的图2和图6中所示的仪器(这两个文件均通过引用结合)。本发明还可以应用于离子移动性分离和堆叠板离子导向器，其中这些板平行或垂直于离子移动的方向。
尽管上文已经描述了本发明的实施例，但技术人员仍可以考虑各种修改或替代。例如，已经描述了具有两个变压器铁芯和四个变压器铁芯的实施例。然而，技术人员将理解，可以使用其他数量的变压器铁芯。具体地，可以实现任意偶数个变压器铁芯从而扩展图3中所示的实施例。
另外或可替代地，不同匝数可以用于个体绕组。当表明了电路中的点接地时，此点可以等效地连接至DC参考电压，如果合适的话。
然而，上文所描述的实施例已经示出了双频谐振电路，本领域技术人员将理解，可以通过提供不只一组短路绕组来选择两个不同的谐振频率，可以通过开关安排将这组短路绕组中的每一个单独地或共同地短路。原理上，一组受N-1个开关控制的N个主绕组和N-1个短路绕组使得可以相应地提供2^N个不同频率。