电气工程师尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）曾声称自己发明了一种带电粒子束投影仪——或者用科幻术语来说——离子炮（ion cannon）。这是一种防御性武器，可以在一个国家周围形成一堵力场墙。

尽管，特斯拉从未成功建造起这样一堵墙，但该结构会激发起一股使人敬畏的力量。想象一下，高高的柱子支撑着近球形圆顶。特斯拉的方案表明，柱子将围绕一股电离气流，而球形圆顶在塔的周围始终保持电荷。如果一架敌机出现在200英里以外，一台像大炮一样的光束枪就会从顶部探出，以排斥力击落敌机。

这听起来很酷，但是却逊色于PCB的漏斗设计。

质谱仪电路系统

20世纪90年代，首次开发电焊金属电极堆时，漏斗就形成了。带有集成平面电极的标准六层PCB也被用作信号分配网络。平面电极由嵌入绝缘平面的非屏蔽电极组成。设计平面电极时，保持电极表面与周围平面齐平。

新的PCB技术使现代六层PCB漏斗设计由标准PCB设计过渡到可卷曲漏斗柔性电路板。使用柔性PCB节省部分制造成本。

平面漏斗与推动多层电路设计

对于平面漏斗应用，可卷曲柔性PCB被用作信号分配电路以及具备漏斗形状的3D印刷支架。因此，融蚀至柔性PCB上的铜平面电极充当漏斗的环形电极。支架的漏斗设计将电极置于内径逐渐减小且聚焦离子云的序列中，以进行传输。此外，漏斗装置发挥了1nF电容器的作用，用作谐振LC电路的电容性负载。

在容性负载的情况下，漏斗可以承受叠加射频（RF）电压的高电场。早期电路中，谐振LC电路的频率随着储能线圈电感的变化而变化。而m/z传输窗口的大小也随频率的变化而变化。通过使用从现场可编程逻辑门阵列（FPGA）获取的逻辑输入信号引起频率变化，数字技术的运用提高了技术准确性。

六层PCB漏斗设计和柔性PCB应用

借助通过更薄的厚度、更细的线条和独特的形状，柔性PCB技术支持应用多层漏斗的高密度电子电路。虽然制造商们还在继续生产着三层柔性电路（包含粘胶层），但对高级应用的需求促进了两层柔性电路的发展。两层柔性电路将铜置入聚酰亚胺上，并非粘合剂中，以实现具备极小线间距的极薄PCB。

为了生产更薄的柔性PCB，需要设计制造工具，以实现自动接头弯曲、表面抛光、自动覆面和阻焊层优化。借助可支持灵活设计的电子设计自动化（EDA）软件，工程师能够在加工前、期间和加工后审查设计，并检查约束条件。

极薄多层柔性电路板的制造过程采用了激光驱动技术。紫外激光钻孔技术可以精确地穿过铜和聚酰亚胺层，钻出小直径通孔。精确的激光制造工艺也可实现精确的布线。激光直接成像（LDI）可大大提高生产均匀细线所需的准确度和精确度，以及生产过程中矫正聚酰亚胺柔性材料变形的能力。

典型漏斗设计应用

对科学家来说，质谱分析法是一种不可或缺的手段，但是质谱分析法的功能依赖于先进的PCB技术。我们先来谈一谈这个技术和PCB漏斗设计的作用。

失去或获得一个或多个电子的原子或分子带有净电荷，而且是一种离子。磁场可以使离子的路径偏转。偏转量取决于离子质量和离子正电荷数量。因此，携带更多正电荷的离子偏转量更大。

研究人员可以使用质谱分析法分析蛋白质复合物和病毒（共存于同一体系或空间）相关离子。通过质谱分析法测量正离子的质荷比（m/z）。通过这种测量方式，科学家们能够识别未知复合物，测量单个复合物或成分的兆道尔顿质量（MDa），并了解分子的结构和化学性质。

分析第一步：电离源在质谱仪中将分子转化为气相离子。离子加速，使每个离子获得相同的动能。离子偏转，根据质量对离子进行有效分类。

质谱仪的“质量”部分是指质量分析仪的使用（根据质荷比对离子进行分类）。离子检测，检测穿过光谱仪的离子束。将离子检测与数据系统相结合，通过质荷比分析完成测量。将样品中发现的离子与其强度进行对比，产生质谱图和图形（显示通过m/z比比较所获得的不同分子量）。质谱图中的每个峰都表明m/z比中存在一种独特的成分。

射频离子漏斗可以提高离子传输效率，将离子转移至质谱仪。射频漏斗会将空气中的离子提取至真空中。光谱仪电离室中产生的离子需要一条穿过机器的自由路径。真空操作可以排除任何阻碍离子自由运动的空气分子。通过常压离子化转移离子，或者离子从环境压力转移到高真空环境。随着离子的转移，科学家们通过常压离子化可以从溶液中取样离子。

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