质谱技术发展至今已逾百年，目前质谱已不仅是常规化学分析中的重要手段，逐渐也开始被用于生命科学、国土安全、食品安全、临床医学检测和空间技术等热门领域。但传统的实验室台式质谱仪昂贵、耗能、机体庞大。若要应用于临床、机场安检、食品安全等原位现场测量场景，仪器必须小型化。

在小型化质谱仪的设计中，最大的一个挑战在于真空系统。传统质谱仪的真空系统往往比较笨重，小型质谱仪也只能选择小型的真空泵，而泵速的下降，会直接导致系统真空度降低，这会严重影响质量分析器及探测器的正常运行。而从目前的研究结果来看，质谱的背景噪声主要来自探测器端。

常见的质谱探测器（如mcp、电子倍增器/em）都是将离子转化为电子；电子被电场加速、倍增并最终检出。而加速的电子会和残余气体分子碰撞，产生正离子。这些正离子在电场中会反向运动，再次轰击产生电子，这个过程称为离子反馈（Ion Feedback，IFB）。

由于正离子反向运动是需要时间的，所以离子反馈所产生的信号与真实信号本身并不会叠加，反而成为了噪声/杂峰的重要来源。


而低真空度下较高浓度的气体分子是客观存在的，因此相比于控制离子生成，更为明智的做法是控制生成离子的走向。但如今四级杆及离子阱质谱仪一般采用的电子倍增器（EM），却并没有办法解决这一问题。滨松最新研制的拥有三级结构的GEN3 MCP，通过实现控制离子走向的策略，成功解决了以上问题。




滨松GEN3 MCP采用了这样的结构设计：

在MCP出口和打拿极之间加入栅网电极构成三级结构，栅网电极作为阳极（负高压模式下接地），后端打拿极和MCP入口则被设置为等电位，这样残留的气体分子电离生成的正离子会从栅网电极向打拿极运动，并被打拿极俘获。这种三级的创新结构设计可以避免电离正离子返回MCP，从而在源头上解决了暗电流的问题。

下图是三级结构的滨松GEN3 MCP和传统两级MCP电流输出结构在不同真空度下的实验数据对比。


可以明显的看出，在10⁵增益下，传统的2片MCP电流输出型组件在真空度高于10^-3pa的情况下即会发生离子反馈。而对于三级结构的GEN3 MCP，即使真空度降低到1pa，仍然不会发生离子反馈。

凭借在低真空度下的优异表现，加上小巧的尺寸（有效面积直径：14mm），滨松GEN3 MCP将会大大释放束缚在质谱仪真空系统上的缰绳，方便开发者开发更为灵活便携、功耗更低、更适合现场使用的小型质谱仪。