專(zhuān)利名稱(chēng)：控制質(zhì)量分析器中的離子數(shù)目的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制質(zhì)量分析器中的離子數(shù)目。
背景技術(shù)：
離子存儲(chǔ)型質(zhì)量分析器，例如RF四極離子阱、ICR(離子回旋共振)、軌道陷阱(orbitrap)和FTICR(傅立葉變換離子回旋共振)質(zhì)量分析器，行使功能是通過(guò)一個(gè)離子光學(xué)裝置將所產(chǎn)生的離子轉(zhuǎn)移到質(zhì)量分析器上的存儲(chǔ)/俘獲室內(nèi)，然后在那里對(duì)離子進(jìn)行分析。限制這種設(shè)備的質(zhì)量分辨率、質(zhì)量精度和重復(fù)性的主要因素是空間電荷，在不同的實(shí)驗(yàn)中它會(huì)改變存儲(chǔ)、俘獲條件或者ICR或離子阱的質(zhì)量分析器的能力，從而改變所得的結(jié)果。
類(lèi)似地，在操作飛行時(shí)間(TOF)系統(tǒng)或者混合TOF質(zhì)譜儀，例如陷阱-TOF時(shí)，操作者通常會(huì)試圖以盡可能高的絕對(duì)離子速度向TOF進(jìn)行輸送以便使靈敏度最大，但不要高到使檢測(cè)系統(tǒng)飽和。當(dāng)在處理內(nèi)部質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行高質(zhì)量精度測(cè)量時(shí)，這個(gè)問(wèn)題還會(huì)進(jìn)一步附加另一個(gè)問(wèn)題，即需要緊密匹配內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)與目標(biāo)分析物的相對(duì)強(qiáng)度。
空間電荷效應(yīng)源自于被俘獲離子的電場(chǎng)的相互影響。最終離子數(shù)目的復(fù)合或總體電荷會(huì)導(dǎo)致頻率漂移，從而導(dǎo)致m/z漂移。在非常高的空間電荷水平下，可獲得的分辨率將退化，頻率(m/z)相近的峰會(huì)至少部分地融合?？臻g電荷效應(yīng)大小在不同掃描之間有顯著的不同是源自于被俘獲離子密度的不同，這是由于在不同離子化/離子注射事件之間室內(nèi)的離子數(shù)目不同造成的。除非空間電荷被考慮到或者被調(diào)節(jié)，否則不可能可靠地獲得高質(zhì)量的精度、精確的質(zhì)量和強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果。
在均勻磁場(chǎng)中且離子不受任何其它力時(shí)，離子運(yùn)動(dòng)的角頻率是離子電荷、離子質(zhì)量和磁場(chǎng)強(qiáng)度的簡(jiǎn)單函數(shù)ω＝qB/m其中ω＝角頻率，q＝離子電荷，B磁場(chǎng)強(qiáng)度和m＝離子質(zhì)量。該簡(jiǎn)化的等式忽略了電場(chǎng)對(duì)離子頻率的影響。如Francl等描述的，(”Experimental Determination of the Effects of Space Charge on IonCyclotron Resonance Frequencies”，Int.J.Mass Spectron.IonProcesses，54，1983，p.189-199，本文引用其內(nèi)容)，ICR室中離子的回旋頻率能夠近似地描述為ω＝qB/m-2αV/a2B-qρGi/ε0B其中α是室?guī)缀纬?shù)，V是俘獲電壓，a是室直徑，ρ是離子密度，Gi是離子云幾何常數(shù)，ε0是自由空間介電常數(shù)(permittivity)。
因此，如果允許FTICR中的離子數(shù)目變化，那么測(cè)得到的峰位置將由于離子與其它離子的靜電場(chǎng)的相互作用以及室電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互作用而發(fā)生移動(dòng)。這曾經(jīng)是一個(gè)相對(duì)較小的問(wèn)題，只使質(zhì)量漂移幾十個(gè)ppm。但是，隨著分析要求的發(fā)展，現(xiàn)在人們期望獲得幾個(gè)ppm的質(zhì)量精度。
提高離子存儲(chǔ)型設(shè)備的結(jié)果重復(fù)性、質(zhì)量分辨率和精度的一個(gè)方法是，控制質(zhì)量分析器中被存儲(chǔ)/捕獲并隨后被分析的離子數(shù)目。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于控制質(zhì)量分析器中離子數(shù)目的方法和裝置，其實(shí)現(xiàn)是通過(guò)積累預(yù)定總數(shù)的離子并將所積累的離子數(shù)目前饋給質(zhì)量分析器的分析室或分析部分。
大體上，在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了用于控制待在質(zhì)量分析器中進(jìn)行分析的離子數(shù)目的方法和實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的裝置。該技術(shù)包括確定表示積累特定的預(yù)定離子數(shù)目所需時(shí)間的積累周期；在相應(yīng)于積累周期的注射時(shí)間間隔內(nèi)積累離子；并將所積累的離子引入到質(zhì)量分析器中。
大體上，在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了用于操作質(zhì)量分析器的方法和實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的裝置。該技術(shù)包括控制待引入到質(zhì)量分析器中的離子數(shù)目，其實(shí)現(xiàn)是通過(guò)積累離子并將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中。離子被積累一段時(shí)間周期，該時(shí)間周期作為離子積累速度和預(yù)定最佳離子數(shù)目的函數(shù)加以確定。積累速度表示離子從離子源進(jìn)入離子收集器的流速。
大體上，在第三個(gè)方面中，本發(fā)明提供了用于操作質(zhì)量分析器的方法和實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)的裝置。該技術(shù)包括將第一離子樣品從離子源引入到多個(gè)多極設(shè)備內(nèi)；在采樣時(shí)間間隔內(nèi)在離子收集器中積累得自于第一離子樣品的離子；檢測(cè)得自于第一離子樣品的離子；根據(jù)檢測(cè)和采樣時(shí)間間隔確定注射時(shí)間間隔；將第二離子樣品從離子源引入到多個(gè)多極設(shè)備內(nèi)；在相應(yīng)于注射時(shí)間間隔的時(shí)間內(nèi)在離子收集器中積累得自于第二離子樣品的離子；并將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中。注射時(shí)間間隔表示用于獲得預(yù)定最佳離子數(shù)目的時(shí)間間隔。
大體上，在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了用于操作質(zhì)量分析器的方法和裝置。該技術(shù)包括執(zhí)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，其中沿著從離子源延伸到質(zhì)量分析器的離子路徑引入離子樣品，并且在采樣時(shí)間間隔期間積累得自于離子樣品的離子。檢測(cè)得自于離子樣品的離子，并根據(jù)檢測(cè)和采樣時(shí)間間隔確定注射時(shí)間間隔。在相應(yīng)于注射時(shí)間間隔的時(shí)間內(nèi)積累離子，并將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中。注射時(shí)間間隔表示用于獲得預(yù)定最佳離子數(shù)目所需的時(shí)間間隔。
具體的實(shí)施方法能夠包括一個(gè)或多個(gè)下述特征。離子能夠積累在離子收集器內(nèi)。該技術(shù)能夠包括，在將離子引入到質(zhì)量分析器之前，將所積累的離子從離子收集器轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)。在相應(yīng)于注射時(shí)間間隔的時(shí)間內(nèi)積累離子能夠包括，在兩個(gè)或多個(gè)時(shí)間周期內(nèi)積累離子。將所積累的離子從離子收集器轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)設(shè)備能夠包括，在兩個(gè)或多個(gè)時(shí)間周期的每一個(gè)之后，在將離子引入到質(zhì)量分析器之前，將所積累的離子從離子收集器轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)。該技術(shù)能夠包括第二預(yù)實(shí)驗(yàn)，其中確定多個(gè)時(shí)間周期，在這些周期內(nèi)逐步積累離子。在將全部的累積離子數(shù)目引入到質(zhì)量分析器之前，能夠根據(jù)預(yù)定數(shù)目的時(shí)間間隔積累并將離子轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)。
離子收集器能夠包括一個(gè)RF離子存儲(chǔ)設(shè)備，例如環(huán)形離子導(dǎo)向器(ring ion guide)、3D阱、多極離子導(dǎo)向器或者其它合適的設(shè)備。多極離子導(dǎo)向器能夠是RF多極線(xiàn)性離子阱。檢測(cè)得自于離子樣品的離子能夠包括，沿著與從離子收集器到質(zhì)量分析器的離子路徑相反的方向，將得自于離子樣品的離子的至少一部分從離子收集器噴射到檢測(cè)器中。多極離子導(dǎo)向器能夠是RF四極離子阱。
在被積累之前，能夠用質(zhì)量過(guò)濾器對(duì)離子進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾離子能夠包括，將離子樣品和離子傳送通過(guò)一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)質(zhì)量過(guò)濾器的多極設(shè)備。質(zhì)量過(guò)濾器能夠包括一個(gè)四極設(shè)備。在離子收集器中進(jìn)行積累之后，能夠在檢測(cè)器中對(duì)離子進(jìn)行檢測(cè)。隨后能夠在任何后續(xù)的離子積累之前，從離子收集器中除去基本上全部的得自于離子樣品的離子。
積累離子能夠包括，離子收集器在單個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)基本上連續(xù)地接收離子。離子收集器也能夠是質(zhì)譜儀。
檢測(cè)得自于離子樣品的離子能夠包括，檢測(cè)得自于離子樣品的離子的電荷密度或離子密度。檢測(cè)得自于離子樣品的離子能夠包括，檢測(cè)離子樣品中的離子。將得自于離子樣品的離子引入到質(zhì)量分析器內(nèi)能夠包括，將所積累離子的至少一部分引入到質(zhì)量分析器中。
產(chǎn)物離子能夠從所積累的離子中產(chǎn)生，并且引入得自于所積累離子的離子能夠包括，將產(chǎn)物離子的至少一部分引入到質(zhì)量分析器中。產(chǎn)物離子能夠從離子樣品中的離子中和即將進(jìn)行質(zhì)量分析的離子中產(chǎn)生。檢測(cè)得自于離子樣品的離子能夠包括，檢測(cè)從離子樣品中的離子產(chǎn)生的產(chǎn)物離子的至少一部分。將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中能夠包括，將從所積累離子中產(chǎn)生的產(chǎn)物離子的至少一部分引入到質(zhì)量分析器中。
質(zhì)量分析器能夠是RF四極離子阱質(zhì)譜儀、離子回旋共振質(zhì)譜儀、軌道陷阱(orbitrap)質(zhì)譜儀或者TOF設(shè)備。離子源能夠產(chǎn)生基本上連續(xù)的離子流。離子源能夠是大氣壓化學(xué)電離(APCI)源、大氣壓光電離(APPI)源、大氣壓光化學(xué)電離(APPCI)源、基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)源、大氣壓MALDI(AP-MALDI)源、電子轟擊電離(EI)源、電噴霧電離(ESI)源、電子俘獲電離源、快原子轟擊源或二次離子(SIMS)源。
能夠確定得自于所積累離子的離子的質(zhì)譜。該質(zhì)譜的確定是通過(guò)根據(jù)注射時(shí)間間隔標(biāo)定(scaling)質(zhì)譜中峰的強(qiáng)度。
在一些實(shí)施例中，在積累離子的同時(shí)能夠測(cè)量積累速度。例如，積累速度能夠通過(guò)在積累離子的同時(shí)轉(zhuǎn)移一部分離子束到檢測(cè)器中加以測(cè)量。將離子束的一部分輸送到離子收集器中，并在積累離子的同時(shí)檢測(cè)表示該離子束剩余部分的信號(hào)。
一般地，在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種質(zhì)量分析裝置。該裝置包括一個(gè)離子源；一個(gè)沿著離子路徑位于離子源下游的質(zhì)量分析器；一個(gè)沿著離子路徑位于離子源和質(zhì)量分析器之間的離子收集器；一個(gè)檢測(cè)器，其接收來(lái)自于離子源的離子并被配置成產(chǎn)生所接收離子的檢測(cè)信號(hào)；和一個(gè)可編程處理器，其與檢測(cè)器和離子收集器聯(lián)系。該可編程處理器可以操作利用檢測(cè)器信號(hào)確定表示在離子收集器中積累特定離子數(shù)目所需時(shí)間的積累周期；使離子收集器在相應(yīng)于積累周期的注射時(shí)間間隔內(nèi)積累離子；并將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中。
具體的實(shí)施例可以包括一個(gè)或多個(gè)如下特征。離子收集器可以包含在第二質(zhì)量分析器中。該裝置能夠包括一個(gè)沿著離子路徑位于離子源和離子收集器之間的質(zhì)量過(guò)濾器。該質(zhì)量過(guò)濾器能夠包含在一個(gè)沿著離子路徑位于離子源下游的多重多極設(shè)備(multiple multipoledevice)內(nèi)。該多重多極設(shè)備能夠包括一個(gè)質(zhì)量過(guò)濾器和一個(gè)碰撞室(collision cell)。
檢測(cè)器能夠位于離子路徑的外部。離子收集器可以配置成沿著離子路徑在與離子路徑相反的方向上向分析質(zhì)量分析器或者向檢測(cè)器線(xiàn)性地(linearly)噴射離子。沿著離子路徑在多重多極設(shè)備的下游能夠設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)向單元(diversion unit)。該轉(zhuǎn)向單元可以配置成將離子從離子路徑向檢測(cè)器轉(zhuǎn)向。檢測(cè)器能夠沿著離子路徑設(shè)置。檢測(cè)器能夠包括一個(gè)沿著離子路徑位于多重多極設(shè)備下游的轉(zhuǎn)換打拿極(conversiondynode)。
該裝置能夠包括一個(gè)沿著離子路徑位于離子收集器下游的存儲(chǔ)設(shè)備。該存儲(chǔ)設(shè)備可以配置成從離子收集器反復(fù)接收和積累離子樣品并向質(zhì)量分析器噴射所積累的離子樣品。
質(zhì)量分析器能夠是RF四極離子阱質(zhì)譜儀、離子回旋共振質(zhì)譜儀或者軌道陷阱(orbitrap)質(zhì)譜儀。離子源能夠是大氣壓化學(xué)電離(APCI)源、大氣壓光電離(APPI)源、大氣壓光化學(xué)電離(APPCI)源、基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)源、大氣壓MALDI(AP-MALDI)源、電子轟擊電離(EI)源、電噴霧電離(ESI)源、電子俘獲電離源、快原子轟擊源或二次離子(SIMS)源。
一般地，在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種質(zhì)量分析裝置，其包括離子源；沿著離子路徑位于離子源下游的離子回旋共振(ICR)質(zhì)譜儀；位于離子路徑外部的檢測(cè)器；沿著離子路徑位于離子源和ICR質(zhì)譜儀之間的RF線(xiàn)性四極離子阱；和與檢測(cè)器和線(xiàn)性離子阱聯(lián)系的可編程處理器。RF線(xiàn)性四極離子阱被配置成沿著離子路徑從離子源接收離子，并被配置成沿著離子路徑在與離子路徑相反的方向上向ICR質(zhì)譜儀或向檢測(cè)器線(xiàn)性地噴射離子。該可編程處理器可以操作確定表示在RF線(xiàn)性四極離子阱中積累特定離子數(shù)目所需時(shí)間的積累周期；使RF線(xiàn)性四極離子阱在相應(yīng)于積累周期的注射時(shí)間間隔內(nèi)積累離子；并將所積累離子的至少一部分引入到ICR質(zhì)量分析器中。
具體的實(shí)施例可以包括一個(gè)或多個(gè)如下特征。多極質(zhì)量過(guò)濾器和碰撞室能夠沿著離子路徑位于離子源和線(xiàn)性離子阱之間。存儲(chǔ)設(shè)備能夠沿著離子路徑位于線(xiàn)性離子阱的下游。該存儲(chǔ)設(shè)備可以配置成反復(fù)地從線(xiàn)性離子阱接收和積累離子樣品并向ICR質(zhì)譜儀噴射所積累的離子樣品。
本發(fā)明能夠提供一個(gè)或多個(gè)如下的優(yōu)點(diǎn)。能夠控制在離子收集器中積累的離子數(shù)目和引入到質(zhì)量分析器中的離子數(shù)目，從而減少或消除在選擇和分析離子時(shí)的空間電荷效應(yīng)。在MSn實(shí)驗(yàn)中，能夠同時(shí)控制前體離子的總數(shù)和/或產(chǎn)物離子的總數(shù)。在將離子引入到質(zhì)量分析器之前能夠從離子流中除去不需要的離子，從而提高質(zhì)量分析器能夠獲得的靈敏度、精度、分辨率和測(cè)量速度。
除非特別指出，否則本文所用的全部技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)都具有本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員普遍理解的意義。在有沖突的實(shí)例中，本說(shuō)明書(shū)，包括定義，將控制。除非特別指出，否則術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”、“含有”、“具有”、“由……構(gòu)成”、“由……組成”都用其廣義的意思，也就是說(shuō)，“所包括”或“所具有”的目標(biāo)物是或者能夠是更大集合或組群的一部分，并不排除存在該集合或組群的其他部分。下面的附圖和說(shuō)明中給出了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施細(xì)節(jié)。本發(fā)明進(jìn)一步的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)從該說(shuō)明、附圖和權(quán)利要求中將變的顯而易見(jiàn)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面實(shí)現(xiàn)用于控制質(zhì)量分析器中離子數(shù)目的方法的裝置的示意圖。
圖2是圖解根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面控制質(zhì)量分析器中離子數(shù)目的方法的流程圖。
圖3是根據(jù)圖1的裝置可選擇實(shí)施例的示意圖。
圖4是實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的裝置的示意圖，其包括三個(gè)多極系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用于控制質(zhì)量分析器中離子數(shù)目的方法。
圖5A是根據(jù)圖4的裝置可選擇實(shí)施例的示意圖，其具有一個(gè)離子分割器(ion splitter)。
圖5B是圖解操作圖5A所示裝置的圖表。
圖6A和6B是根據(jù)圖4的裝置可選擇實(shí)施例的示意圖，其具有一個(gè)波束開(kāi)關(guān)設(shè)備。
圖7是根據(jù)圖1的裝置可選擇實(shí)施例的示意圖，其具有一個(gè)中間離子阱。
圖8是圖解采用具有多個(gè)四極和一個(gè)TFICR的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)根據(jù)圖2的方法的流程圖。
圖9是圖解采用被配置成以MSn模式進(jìn)行操作的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)根據(jù)圖2的方法的流程圖。
各個(gè)附圖中，類(lèi)似的指代數(shù)字和名稱(chēng)表示類(lèi)似的元件。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，能夠根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面用于控制質(zhì)量分析器130中離子數(shù)目的裝置/系統(tǒng)100包括，一個(gè)與離子收集器120(具有相關(guān)的離子收集器電子裝置150)聯(lián)系的離子源115，一個(gè)檢測(cè)器125(具有相關(guān)的檢測(cè)器電子裝置155)和一個(gè)質(zhì)量分析器130。系統(tǒng)100的一些或全部部件耦連于一個(gè)系統(tǒng)控制單元，例如一個(gè)被適當(dāng)編程的數(shù)字計(jì)算機(jī)145，其接收和處理來(lái)自各個(gè)部件的數(shù)據(jù)并能配置成對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
離子源115能夠是任何傳統(tǒng)的離子源，例如離子噴霧或電噴霧離子源，并由從例如自動(dòng)采樣器105和液相色譜110接收的材料產(chǎn)生離子。由離子源115產(chǎn)生的離子前進(jìn)(直接或間接地)到離子收集器120。離子收集器120起到積累得自于由離子源115產(chǎn)生的離子的離子的作用。如本說(shuō)明中使用的，“得自于”由離子源提供的離子的離子包括由離子源產(chǎn)生的離子，以及通過(guò)處理那些離子產(chǎn)生的離子，這在下文中將進(jìn)行更詳細(xì)的討論。離子收集器120能夠是例如多極離子導(dǎo)向器的形式，例如RF四極離子阱或RF線(xiàn)性多極離子阱，或者RF“離子隧道”，其由多個(gè)被配置成存儲(chǔ)離子的電極構(gòu)成并具有使離子通過(guò)的孔徑。當(dāng)離子收集器120是RF四極離子阱時(shí)，RF四極離子阱中俘獲的離子質(zhì)荷比(m/z)的范圍和效率可以通過(guò)例如選擇用于產(chǎn)生四極場(chǎng)或者施加輔助場(chǎng)，例如寬帶波形，的RF和DC電壓加以控制。優(yōu)選地能夠向離子收集器中引入碰撞或阻尼氣體，從而能夠使被注射進(jìn)離子收集器120內(nèi)的離子得到高效的碰撞穩(wěn)定性。
在實(shí)現(xiàn)圖1時(shí)，離子收集器120能夠被配置成向檢測(cè)器125噴射離子，該檢測(cè)器檢測(cè)所噴射的離子。檢測(cè)器125能夠是任何傳統(tǒng)的檢測(cè)器，能夠用于檢測(cè)從離子收集器120噴射的離子。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器125能夠是外部檢測(cè)器，例如電子倍增檢測(cè)器或者模擬靜電計(jì)，并且能夠沿著與離子束路徑相反的方向從離子收集器120向質(zhì)量分析器噴射離子。
離子收集器120還能夠被配置成向質(zhì)量分析器130噴射離子(可選擇通過(guò)離子轉(zhuǎn)換光學(xué)元件140)，在質(zhì)量分析器130的例如分析部分(例如室)135內(nèi)對(duì)離子進(jìn)行分析。質(zhì)量分析器130可以是任何傳統(tǒng)的俘獲型離子質(zhì)譜儀，例如三維四極離子阱、RF線(xiàn)性四極離子阱質(zhì)譜儀、軌道陷阱(orbitrap)和離子回旋共振質(zhì)譜儀，當(dāng)然也能夠采用其他的傳統(tǒng)質(zhì)量分析器，例如飛行時(shí)間質(zhì)譜儀。
圖2圖解了用于控制系統(tǒng)100的質(zhì)量分析器130中離子數(shù)目的方法200。該方法開(kāi)始于一個(gè)預(yù)實(shí)驗(yàn)，在預(yù)實(shí)驗(yàn)期間離子被積累在離子收集器120(步驟210)中，并在檢測(cè)器125中加以檢測(cè)(步驟220)。離子如上所述地在離子源115中產(chǎn)生。得自于所產(chǎn)生離子的離子在預(yù)定的采樣間隔內(nèi)在離子收集器120中加以積累(例如通過(guò)使離子收集器120對(duì)由離子源115產(chǎn)生的離子流開(kāi)放一個(gè)相應(yīng)于預(yù)定采樣間隔的時(shí)間周期)。采樣間隔的持續(xù)時(shí)間取決于所用的具體離子收集器，一般是任意一個(gè)足以向離子收集器提供足夠的離子用于隨后的檢測(cè)和預(yù)實(shí)驗(yàn)確定步驟的相對(duì)短的時(shí)間間隔。例如，用電噴霧電離源產(chǎn)生的離子充滿(mǎn)典型的RF多極線(xiàn)性離子阱要0.2-200ms的時(shí)間或者更多。因此，這種存儲(chǔ)器的合適采樣時(shí)間間隔可以是大約0.2ms。隨后，從離子收集器120噴射出全部的所積累離子，并且所噴射離子的至少一部分到達(dá)檢測(cè)器125。在離子收集器120中積累下一批離子之前，任何剩余的離子都應(yīng)當(dāng)被噴射出離子收集器120。
由檢測(cè)器125產(chǎn)生的被檢測(cè)噴射離子的信號(hào)用于確定注射時(shí)間間隔(步驟230)。注射時(shí)間間隔表示獲得預(yù)定離子數(shù)目所需的積累時(shí)間大小，該離子數(shù)目預(yù)期是對(duì)隨后的實(shí)驗(yàn)而言最優(yōu)的，這將在下文進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。注射時(shí)間間隔能夠由被檢測(cè)噴射離子的信號(hào)和預(yù)定采樣間隔加以確定，其實(shí)現(xiàn)是通過(guò)估計(jì)離子收集器120中的離子積累速度——也就是，通過(guò)估計(jì)離子收集器120在采樣時(shí)間間隔內(nèi)俘獲的離子數(shù)目。由該估計(jì)積累速度(假定是一個(gè)基本上連續(xù)的離子流)，人們能夠確定注射離子到離子收集器120所需的時(shí)間，以便最終產(chǎn)生隨后由質(zhì)量分析器130加以分析的最終離子數(shù)目。
然后在相應(yīng)于所確定的注射時(shí)間間隔的時(shí)間周期內(nèi)在離子收集器120中積累離子(步驟240)。這些積累的離子被轉(zhuǎn)移到質(zhì)量分析器130進(jìn)行分析(步驟250)。
如上所述，注射時(shí)間間隔表示離子必須被供應(yīng)到離子收集器120中的時(shí)間周期，從而收集器積累期望的離子數(shù)目(在初始處理或操作之后)，使得離子收集器或系統(tǒng)100的性能最優(yōu)化。
最佳性能與不同的標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，例如避免過(guò)多的空間電荷，與質(zhì)量分析器的具體特征相適應(yīng)等等。因此，例如，當(dāng)質(zhì)量分析器中的離子數(shù)目較低時(shí)，難以從噪音水平中區(qū)分出所檢測(cè)到的離子數(shù)目。增加質(zhì)量分析器分析室內(nèi)的離子數(shù)目能夠避免這個(gè)問(wèn)題。
另一方面，大量增加傅立葉變換質(zhì)譜儀中的離子數(shù)目會(huì)導(dǎo)致空間電荷問(wèn)題，使得單個(gè)離子的頻率發(fā)生漂移，導(dǎo)致m/z分配精度降低。該頻率漂移能夠是局部的頻率漂移或者總體水平頻率漂移，其能夠?qū)е耺/z分配誤差。在更高的電荷水平下，頻率(m/z)附近的峰會(huì)全部或部分融合。在處理同位素質(zhì)量的離子數(shù)目時(shí)以及在處理相近離子的質(zhì)量密度時(shí)，這是被特別關(guān)注的。
為了在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)積累離子，離子收集器120可以只需要被部分填充或者填充超過(guò)一次。也就是說(shuō)，離子收集器120對(duì)來(lái)自離子源115的離子流的開(kāi)發(fā)時(shí)間可以小于完全充滿(mǎn)該離子收集器120所需的時(shí)間。選擇地，可以多次填充離子收集器以便在預(yù)定的注射時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行積累(例如，如果存儲(chǔ)器在整個(gè)注射時(shí)間間隔內(nèi)不能容納從離子源115引入的離子)。在這種情況下，所積累的離子能夠存儲(chǔ)在別的地方(這在下文有更詳細(xì)的說(shuō)明)直到到達(dá)期望的二次積累總數(shù)。
因此，注射時(shí)間間隔由離子積累速度和與系統(tǒng)100有關(guān)的最佳填充條件加以確定。最佳總數(shù)可以與電荷密度有關(guān)，其涉及電荷數(shù)目和每個(gè)離子的實(shí)際電荷，或者與離子密度有關(guān)，其涉及離子數(shù)目并假定與每個(gè)所選離子有關(guān)的電荷都相同(通常是1)。
注射時(shí)間間隔可以簡(jiǎn)單地根據(jù)所檢測(cè)到的離子電荷(所檢測(cè)離子電流的積分)加以確定 其中T表示時(shí)間，Q表示檢測(cè)到的離子電荷(所檢測(cè)離子電流的積分)。離子收集器120和質(zhì)量分析器130施加的約束或限制可以要求最佳離子數(shù)目(也就是，注射時(shí)間間隔設(shè)備積累的離子數(shù)目)或者與離子收集器120內(nèi)的最佳離子數(shù)目一致，或者與質(zhì)量分析器130的分析室135內(nèi)的最佳離子數(shù)目一致。通過(guò)調(diào)節(jié)離子收集器120內(nèi)的離子數(shù)目和/或質(zhì)量分析器130的分析室135內(nèi)的離子數(shù)目，系統(tǒng)100能夠被調(diào)諧成在最佳的性能下工作。也就是說(shuō)，只在預(yù)定的注射時(shí)間間隔內(nèi)積累離子而產(chǎn)生的離子數(shù)目可使離子收集器120或者質(zhì)量分析器130的分析室135充滿(mǎn)到其最大的容量，但不使該設(shè)備飽和(也就是說(shuō)，不會(huì)產(chǎn)生不希望的空間電荷效應(yīng))。
分析室135中所俘獲離子的最終總數(shù)可以用多種已知的方法進(jìn)行m/z分析。例如，在FT-ICR方法中，俘獲離子被激發(fā)從而其回旋運(yùn)動(dòng)被放大且高度地一致(從而相同m/z的離子具有相接近的回旋運(yùn)動(dòng))。該輻射激發(fā)一般伴隨著施加AC電壓到分析室135的電極上，從而產(chǎn)生一個(gè)近似的AC靜電偶極場(chǎng)(平行平板電容器場(chǎng))。一旦離子被激發(fā)具有大而且基本上一致的回旋運(yùn)動(dòng)，激發(fā)便停止，并允許離子自由地按照其固有頻率旋轉(zhuǎn)(振蕩)(主要是回旋運(yùn)動(dòng))。如果磁場(chǎng)是理想均勻的，且DC靜電俘獲電勢(shì)是理想的四極(均勻的情況，不考慮其他的場(chǎng))，那么離子的固有頻率完全由場(chǎng)參數(shù)和離子m/z決定。這種條件下的一個(gè)好的一級(jí)近似是，f＝B/(m/ze)。
振蕩離子在室的電極內(nèi)誘發(fā)鏡像電流(和相應(yīng)的小電壓信號(hào))。這些信號(hào)是室中離子運(yùn)動(dòng)的模擬(具有不同程度的失真)。這些信號(hào)被放大、數(shù)字化采樣和記錄。該時(shí)間域數(shù)據(jù)(time domain data)通過(guò)眾所周知的信號(hào)處理方法(例如DTF，F(xiàn)FT)轉(zhuǎn)換成頻率域數(shù)據(jù)(頻譜)。該振幅-頻率頻譜(amplitude-frequency spectrum)根據(jù)先前確定的f-m/z校準(zhǔn)被轉(zhuǎn)換成振幅-m/z頻率(質(zhì)量頻譜)。最終頻譜中峰的強(qiáng)度通過(guò)離子注射的總時(shí)間(離子收集器的全部“填充”時(shí)間)標(biāo)定(scaled)，用于提供可產(chǎn)生頻譜的樣品。因此，分析室135中被俘獲離子的最終m/z分析總數(shù)的最終m/z頻譜具有的強(qiáng)度，與離子源中產(chǎn)生這些離子的速度和離子被傳遞到離子收集器的速度成比例。
系統(tǒng)100能夠適用于按照MSn模式加以操作，其中離子被割碎(典型地在最初質(zhì)量選擇步驟之后)，然后對(duì)割碎的離子進(jìn)行質(zhì)量分析。如本說(shuō)明書(shū)中使用的，“產(chǎn)物離子”包括在單一割碎步驟之后的單個(gè)質(zhì)量選擇步驟中(也就是“MS/MS”模式中)產(chǎn)生的離子，也包括在二級(jí)、三級(jí)或者更高級(jí)質(zhì)量選擇和割碎步驟中產(chǎn)生的離子。用于產(chǎn)生產(chǎn)物離子的一種技術(shù)是通過(guò)離子與中性背景氣體的碰撞誘導(dǎo)解離(CID)導(dǎo)致的離子破碎。其他產(chǎn)生產(chǎn)物離子的方法包括但不僅限于，導(dǎo)致發(fā)生解離的離子-分子或離子-離子反應(yīng)、光解離和熱解離。
再參考圖1，適合于在此模式下工作的系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例包括兩個(gè)質(zhì)量分析器165、130和相關(guān)的電子設(shè)備170、160。第一質(zhì)量分析器165(虛線(xiàn)所示)包括一個(gè)離子收集器120，例如RF線(xiàn)性四極離子阱，并能夠用于選擇特殊的離子，并且如果期望，能夠在多個(gè)級(jí)次上產(chǎn)生產(chǎn)物離子。分析器165還能夠用于鑒定質(zhì)量和所選離子的數(shù)量(也就是，產(chǎn)生設(shè)備中所俘獲離子的質(zhì)譜)。
在一個(gè)操作模式中，離子被如上所述地注射到基本上空的RF線(xiàn)性四極離子阱(離子收集器120)中。然后操作施加到RF線(xiàn)性四極離子阱的電壓選擇具有特定質(zhì)荷比(m/z)或者處于特定質(zhì)荷比(m/z)范圍內(nèi)的離子。這一步驟的效率和精度依賴(lài)于空間電荷。在使用CID的實(shí)施例中，母體或前體離子被分離俘獲，這些被俘獲的離子在氣體介質(zhì)中被激發(fā)從而導(dǎo)致所分離的離子碎裂，進(jìn)而產(chǎn)生產(chǎn)物離子。產(chǎn)物離子的產(chǎn)量隨著分離和破碎的成功程度而變化。
然后從線(xiàn)性離子阱中將基本上全部的產(chǎn)物離子噴射出去，且其中至少有一部分到達(dá)檢測(cè)器125，在那里它們被如上所述地檢測(cè)。優(yōu)選地，它的實(shí)現(xiàn)是掃描離子按照m/z的次序噴射的地方。這允許修正m/z依賴(lài)的效應(yīng)。所檢測(cè)的噴射離子信號(hào)用于調(diào)節(jié)線(xiàn)性離子阱中俘獲的離子數(shù)目，接著，離子數(shù)目被輸送，然后被俘獲并隨后在質(zhì)量分析器130中加以分析。
確定注射時(shí)間間隔。在該操作模式中，收集器中的期望最佳離子數(shù)目能夠與進(jìn)入質(zhì)量分析器130的期望產(chǎn)物離子數(shù)目一致(其不需要與最初進(jìn)入離子收集器的(母體)離子數(shù)目相同)。這種情況下，注射時(shí)間間隔表示在任何選擇和割碎步驟之后，用足以產(chǎn)生期望產(chǎn)物離子數(shù)目的母體離子數(shù)目填充離子收集器120所需的時(shí)間。
一旦確定出合適的注射時(shí)間間隔，便在相應(yīng)于該時(shí)間間隔的時(shí)間內(nèi)將離子引入到第一質(zhì)量分析器165的多極離子導(dǎo)向器中并在其中進(jìn)行積累。然后將所積累的離子轉(zhuǎn)移通過(guò)離子變換光學(xué)設(shè)備140進(jìn)入第二質(zhì)量分析器130的分析室135中，在那里它們被如上所述地加以分析。
優(yōu)選地，不但要調(diào)節(jié)在MS/MS模式中使用的離子的“產(chǎn)物離子”形式，而且要調(diào)節(jié)初始(也就是，母體)離子的形式。將離子注射進(jìn)入基本上空的RF線(xiàn)性四極離子阱中。然后從RF四極線(xiàn)性離子阱120中噴射被分離的(前體)部分，并且其中至少一部分到達(dá)檢測(cè)器125。
所噴射離子的檢測(cè)信號(hào)用于確定表示將離子注射進(jìn)入RF線(xiàn)性四極離子阱120所需時(shí)間的注射時(shí)間間隔，以便最終控制RF線(xiàn)性四極離子阱中產(chǎn)生的產(chǎn)物離子的總數(shù)或者隨后在質(zhì)量分析器130中加以分析的產(chǎn)物離子的最終總數(shù)。
該確定是根據(jù)多個(gè)假定，包括假定從前體離子中產(chǎn)生的產(chǎn)物離子的產(chǎn)率在相對(duì)恒定的操作條件下是基本上恒定的。在這種情況下，控制RF線(xiàn)性四極離子阱120中離子的總數(shù)可以有效地控制(或者至少限制)ICR分析室135內(nèi)的離子數(shù)目。
在MS/MS操作的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括作為質(zhì)量分析器130的傅立葉變換質(zhì)譜儀，且質(zhì)荷比(m/z)選擇(前體離子選擇)的第一階段在將離子引入到RF線(xiàn)性四極離子阱(離子收集器120)之前進(jìn)行。在這種情況下，將引入到RF線(xiàn)性四極離子阱(一次或者多次反復(fù))的最終離子數(shù)目通過(guò)FTMS離子數(shù)目極限加以確定。能夠用合適的預(yù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)地確定RF線(xiàn)性四極離子阱需要合適地填充質(zhì)量分析器130的分析室135的充滿(mǎn)程度，以便獲得期望的FTMS結(jié)果的關(guān)系(也就是，待引入到RF線(xiàn)性四極離子阱的所選離子的最佳總數(shù)以便保證在分析室中有期望的離子數(shù)目)。
選擇地，MS/MS模式中質(zhì)荷比(m/z)選擇的第一階段能夠在RF線(xiàn)性四極離子阱120中加以執(zhí)行。在這種情況下，轉(zhuǎn)移到FTMS質(zhì)量分析器的最終離子數(shù)目能夠根據(jù)所選離子的總數(shù)，并考慮到預(yù)期在選擇步驟中將損失的初始離子比例、割碎步驟的效率和使所產(chǎn)生的FTMS m/z頻譜位于期望的最大誤差內(nèi)所需的離子量加以確定。再一次，這是根據(jù)合適的預(yù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)地確定的標(biāo)度。
應(yīng)當(dāng)注意，在大多數(shù)情況下，ICR室135的相對(duì)容量與線(xiàn)性離子阱120的大約相同或者大得多。在任何情況下，在離子激發(fā)之前，ICR室135中被轉(zhuǎn)變回線(xiàn)性離子阱120中的空間電荷水平的最大可允許空間電荷水平，強(qiáng)烈地依賴(lài)于裝置(磁場(chǎng)強(qiáng)度、ICR室尺寸)和FTICR數(shù)據(jù)所提供的期望m/z精度和動(dòng)態(tài)范圍(這些隨著俘獲離子數(shù)目、ICR半徑等的變化而改變)。對(duì)于超高質(zhì)量精度實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)TICR的空間電荷極限可以確定填充線(xiàn)性離子阱的離子。對(duì)于期望FT數(shù)據(jù)具有高動(dòng)態(tài)范圍和小m/z精度的實(shí)驗(yàn)，線(xiàn)性離子阱的分離空間電荷極限很可能確定填充線(xiàn)性離子阱的離子。
期望的裝置，其包括一個(gè)離子收集器120和/或第一質(zhì)量分析器165以及第二質(zhì)量分析器130，與前述的預(yù)實(shí)驗(yàn)一起使人們能夠以最佳的方式饋給質(zhì)量分析器130，優(yōu)選地控制離子收集器120中俘獲的離子數(shù)目，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)移到，然后被俘獲和在質(zhì)量分析器130的分析室135中進(jìn)行分析的離子數(shù)目。
圖3圖解了一個(gè)可選擇的實(shí)施例，其中系統(tǒng)300包括一個(gè)位于離子收集器120之前的檢測(cè)器125。在該實(shí)施例中，離子源115產(chǎn)生的離子在到達(dá)離子收集器120之前先經(jīng)過(guò)質(zhì)量過(guò)濾器310。質(zhì)量過(guò)濾器310能夠是任何能夠過(guò)濾掉非期望離子的設(shè)備，從而只有特殊的期望離子到達(dá)離子收集器120。因此，例如，質(zhì)量過(guò)濾器310能夠安裝多個(gè)被配置成只允許特定m/z比的離子(例如特定的產(chǎn)物離子)通過(guò)的多極，例如四極。
在該實(shí)施例中，離子收集器120暫時(shí)積累離子，其可以是或者可以不是已經(jīng)預(yù)先選擇的，并且不需要具有任何獨(dú)立的選擇離子的能力。這種離子收集器的一個(gè)實(shí)例是RF多極設(shè)備。檢測(cè)器125提供對(duì)離子通量的最初測(cè)量。
測(cè)量得到的離子通量用于確定表示需要注射離子到離子收集器120達(dá)多長(zhǎng)時(shí)間的注射時(shí)間間隔，以便最終控制最后在質(zhì)量分析器130中進(jìn)行分析的最終離子數(shù)目。
然后允許待分析的離子(或者它們的前體)通過(guò)質(zhì)量過(guò)濾器310，并積累在離子收集器120中。離子收集器120的全部?jī)?nèi)容物都被輸送到質(zhì)量分析器130進(jìn)行分析。
盡管圖3顯示檢測(cè)器125在波束路徑上位于質(zhì)量過(guò)濾器310之后，離子收集器120之前，但是其他的可選擇檢測(cè)位置也是可能的。檢測(cè)器能夠被布置用于測(cè)量離子收集器自身所積累離子的離子通量。
圖4圖解了另一個(gè)變型，其中系統(tǒng)400包括一個(gè)具有多個(gè)多極的系統(tǒng)410，例如位于質(zhì)量分析器130上游的雙或三四極系統(tǒng)。具有多個(gè)多極的系統(tǒng)410的傳統(tǒng)配置包括一個(gè)四極質(zhì)量過(guò)濾器420、一個(gè)四極碰撞室430、一個(gè)第二四極質(zhì)量過(guò)濾器440、之后是檢測(cè)器125。離子從離子源115進(jìn)入具有多個(gè)多極的系統(tǒng)410，然后被檢測(cè)器125檢測(cè)。
在傳統(tǒng)的操作模式中，圖4所示的三四極質(zhì)譜儀執(zhí)行的功能與圖3所示質(zhì)量過(guò)濾器310基本上相似。因此，第一四極質(zhì)量過(guò)濾器420工作使得基本上全部質(zhì)荷比(m/z)的離子通過(guò)。四極碰撞室430的參數(shù)(離子能量、壓力、電場(chǎng))被設(shè)定成使得通過(guò)檢測(cè)器125的離子產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)譜。隨后通過(guò)第二四極質(zhì)量過(guò)濾器但不通過(guò)檢測(cè)器的離子積累在離子收集器120中。
圖4的配置還允許MS/MS操作(MS2)。在該模式下，在第一四極質(zhì)量過(guò)濾器420中選擇目標(biāo)物的質(zhì)量(母離子)。在四極碰撞室430內(nèi)產(chǎn)生碎片(產(chǎn)物離子)，并在第二四極質(zhì)量過(guò)濾器440中加以?huà)呙?，然后由檢測(cè)器125加以檢測(cè)或者通過(guò)它達(dá)到離子收集器120。
如果使用前體掃描則還可以獲得另一種操作模式。在該操作模式中，第二四極質(zhì)量過(guò)濾器440被設(shè)定為特定的質(zhì)量，并且在第一四極質(zhì)量過(guò)濾器420中執(zhí)行掃描。
在圖4所示系統(tǒng)的另一個(gè)變型中，傳統(tǒng)多極四極質(zhì)譜儀(410)的質(zhì)量過(guò)濾器440能夠用離子收集器120加以替換。在該配置中，三四極配置的外部需要額外的離子收集器120。在該配置的第一種操作模式中，在采樣時(shí)間間隔內(nèi)，初始樣品總數(shù)中基本上全部質(zhì)荷比(m/z)的離子都通過(guò)第一四極質(zhì)量過(guò)濾器420。四極碰撞室430的參數(shù)被設(shè)定為不發(fā)生任何碎裂，離子進(jìn)入離子收集器120中并隨后加以檢測(cè)。該檢測(cè)信號(hào)能夠用于估計(jì)離子收集器120在采樣時(shí)間間隔期間積累的初始離子數(shù)目。然后能夠如上所述地確定注射時(shí)間間隔。
在第二種操作模式中，第一四極質(zhì)量過(guò)濾器420用于選擇前體離子，選擇特定m/z或m/z范圍的離子輸送到四極碰撞室430。四極碰撞室430的參數(shù)被設(shè)定成發(fā)生碎裂，并在離子收集器120中積累產(chǎn)生的離子。然后離子收集器120將它們轉(zhuǎn)移到質(zhì)量分析器130中。
在圖4所示系統(tǒng)的另一個(gè)變型中，離子收集器120和質(zhì)量分析器130包含在一個(gè)設(shè)備中，且不需要離子變換光學(xué)設(shè)備140。選擇地，第二質(zhì)量過(guò)濾器440能夠采取離子收集設(shè)備的形式，其中不需要分離的設(shè)備120、140和130。
圖5A顯示了另一個(gè)變型，其中在填充離子收集器時(shí)，實(shí)時(shí)地監(jiān)控系統(tǒng)500的離子收集器的填充程度。在該變型中，激發(fā)離子源115/離子束門(mén)(gate)510的一束離子束在離子分割器520中被分割，從而離子束的一部分被導(dǎo)向到離子收集器(例如，線(xiàn)性阱)120，一部分被偏轉(zhuǎn)到檢測(cè)器125。從離子束被開(kāi)放(gate on)開(kāi)始(也就是從離子開(kāi)始注射進(jìn)入離子收集器開(kāi)始)，連續(xù)地監(jiān)視積分的檢測(cè)器信號(hào)。當(dāng)積分的檢測(cè)離子電流信號(hào)到達(dá)一個(gè)相應(yīng)于離子收集器填充目標(biāo)水平的目標(biāo)量時(shí)，離子束被關(guān)閉(gate off)，如圖5B所示。因?yàn)樵谔畛湓O(shè)備期間，離子在離子收集器中的積累受到監(jiān)視，所以該變型中不需要預(yù)實(shí)驗(yàn)。
該實(shí)施例的另一個(gè)變型將離子束門(mén)510、離子束分割器520和離子檢測(cè)器125組合到一個(gè)波束分割設(shè)備中，例如孔徑透鏡板(aperturelens plate)。來(lái)自離子源的離子束被朝著波束分割設(shè)備導(dǎo)向。施加到孔徑透鏡的電壓被控制調(diào)節(jié)離子束中通過(guò)透鏡板的孔徑到達(dá)離子收集器120的部分。離子束的剩余部分不通過(guò)孔徑，而是與透鏡板自身碰撞。檢測(cè)由該部分離子束獲得的離子電流信號(hào)提供了一種對(duì)離子電流的連續(xù)測(cè)量方法。如前所述，當(dāng)積分檢測(cè)離子電流信號(hào)到達(dá)相應(yīng)于離子收集器目標(biāo)填充水平的目標(biāo)量時(shí)，離子束被關(guān)閉，如圖5B所示。
在圖5A裝置的一個(gè)具體實(shí)施例中，如圖6A-6B所示，系統(tǒng)600具有一個(gè)波束開(kāi)關(guān)設(shè)備610，其在預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)將離子束導(dǎo)向到離子收集器120，如圖6A所示，然后另一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)將該離子束導(dǎo)向到檢測(cè)器125，如圖6B所示。因此，例如，開(kāi)關(guān)設(shè)備610能夠用于(例如在計(jì)算機(jī)145的控制下)在50-90％的預(yù)定周期內(nèi)將波束導(dǎo)向到離子收集器120，并在剩余的10-50％時(shí)間周期內(nèi)導(dǎo)向到檢測(cè)器125。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)600工作使得離子束通量足夠的低，從而離子收集器120的填充時(shí)間比開(kāi)關(guān)周期長(zhǎng)(例如，超過(guò)2-3個(gè)開(kāi)關(guān)周期)。在圖6A和6B所示的實(shí)施例中，波束開(kāi)關(guān)設(shè)備顯示是一個(gè)DC四極波束開(kāi)關(guān)，盡管也能夠使用其他的開(kāi)光設(shè)備，例如偏轉(zhuǎn)板。
圖7圖解了另一個(gè)變型，其中系統(tǒng)700包括一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備710，其具有比離子收集器120更大存儲(chǔ)離子容量，并且沿著離子束位于離子收集器120的后面。在該配置中，執(zhí)行預(yù)實(shí)驗(yàn)如上所述地確定注射時(shí)間間隔。如果出于最佳填充質(zhì)量分析器130的目的確定的注射時(shí)間間隔給出的離子數(shù)目超過(guò)了離子收集器120的容量，那么只有一部分期望的離子數(shù)目被收集在離子收集器120中并被轉(zhuǎn)移到更大容積的中間存儲(chǔ)設(shè)備710中。重復(fù)該處理直到與所確定的注射時(shí)間間隔相應(yīng)的總積累時(shí)間，在該時(shí)間周期內(nèi)，存儲(chǔ)設(shè)備710含有的最終離子數(shù)目相應(yīng)于在轉(zhuǎn)移到質(zhì)量分析器之后在那里產(chǎn)生最佳總數(shù)的離子數(shù)目。然后將該離子數(shù)目轉(zhuǎn)移到質(zhì)量分析器130中進(jìn)行分析。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)設(shè)備710是基于更高級(jí)多極RF場(chǎng)的RF多極，例如六級(jí)或八級(jí)阱。
存儲(chǔ)設(shè)備710還能夠作為碰撞室，從而離子通過(guò)與合適的背景氣體分子/原子(氬、氮、氙等)碰撞以足夠的動(dòng)能進(jìn)入該設(shè)備，發(fā)生碰撞激發(fā)分解。系統(tǒng)700除了離子轉(zhuǎn)換光學(xué)設(shè)備140(以及任意的其他離子光學(xué)設(shè)備)之外，還能夠包括離子轉(zhuǎn)換光學(xué)設(shè)備720，其能夠是多極的。
因此，在操作系統(tǒng)700時(shí)，相應(yīng)于所確定注射時(shí)間間隔的離子數(shù)目被收集在中間離子阱710中，然后在單一步驟中轉(zhuǎn)移到質(zhì)量分析器130。沉積在存儲(chǔ)設(shè)備710上的離子的總電荷不應(yīng)當(dāng)超過(guò)，當(dāng)最終被輸送到分析室135時(shí)(在經(jīng)歷了所有輸送和俘獲損失之后)，允許按照期望(也就是，m/z精度、m/z分辨率、隔離寬度、動(dòng)態(tài)范圍等)在分析室135中對(duì)離子進(jìn)行操作和m/z分析的電荷量。
這允許在質(zhì)量分析器130外部的合適存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)收集合適數(shù)量的離子。當(dāng)執(zhí)行分析掃描的時(shí)間超過(guò)執(zhí)行單次或多次填充離子收集器120的時(shí)間時(shí)，這是有利的。在這種情況下，在質(zhì)量分析器130執(zhí)行其分析掃描的同時(shí)，在質(zhì)量分析器130外部的存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)積累下一批待分析的離子數(shù)目，并且當(dāng)前一個(gè)掃描結(jié)束時(shí)能夠立即準(zhǔn)備好進(jìn)行分析。這為這種實(shí)驗(yàn)增加了工作循環(huán)。
系統(tǒng)700能夠包括一個(gè)位于離子收集器120和存儲(chǔ)設(shè)備710之間的碰撞室/離子導(dǎo)向器，其中所提取的離子被碰撞解離。然后在存儲(chǔ)設(shè)備710中俘獲并積累這些解離產(chǎn)物。如上所述，能夠?qū)⑴鲎不蜃枘釟怏w引入到存儲(chǔ)設(shè)備710中，以便能夠使注射進(jìn)該設(shè)備的離子獲得有效的碰撞穩(wěn)定性。
存儲(chǔ)設(shè)備710能夠?yàn)殡x子提取進(jìn)行優(yōu)化，從而優(yōu)化它們向質(zhì)量分析器130的分析室135的轉(zhuǎn)運(yùn)和俘獲。這種存儲(chǔ)設(shè)備710能夠被設(shè)計(jì)用于在提取期間沿著設(shè)備軸線(xiàn)提供DC梯度，其如果在離子收集器120中實(shí)現(xiàn)，則可能需要使存儲(chǔ)器能夠執(zhí)行m/z分離和m/z掃描的機(jī)械裝置。
存儲(chǔ)設(shè)備710的電荷容量應(yīng)當(dāng)足夠大從而(當(dāng)執(zhí)行離子俘獲、捕集和提取功能時(shí))不會(huì)成為一個(gè)限制因素。
圖8圖解了利用圖1所示的系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)根據(jù)圖2的方法的一個(gè)實(shí)施例，其中離子收集器120是RF線(xiàn)性四極離子阱，且質(zhì)量分析器130是傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜議。
在該方法中，離子從離子源中連續(xù)地產(chǎn)生，例如上面所述的電噴霧離子源。然后在從原始源發(fā)射離子開(kāi)始到它們進(jìn)入RF線(xiàn)性四極離子阱積累設(shè)備120結(jié)束的時(shí)間內(nèi)對(duì)這些離子進(jìn)行操作、修飾、過(guò)濾或者干涉(interfere)。在初始校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)(預(yù)實(shí)驗(yàn))期間，RF線(xiàn)性四極離子阱120開(kāi)放，并在預(yù)定的采樣時(shí)間間隔(tref)——例如大約0.2ms內(nèi)積累離子(步驟800)。預(yù)定采樣時(shí)間在不同的預(yù)實(shí)驗(yàn)中均不同，取決于期望的結(jié)果。
離子阱120中俘獲離子的總數(shù)(特殊離子的數(shù)目或特定電荷密度)用檢測(cè)器125加以檢測(cè)(步驟810)。
該信息用于計(jì)算表示將能夠產(chǎn)生最佳可能測(cè)量結(jié)果的離子數(shù)目轉(zhuǎn)移到質(zhì)量分析器中所需的積累時(shí)間的注射時(shí)間間隔(也稱(chēng)作tAGC)(步驟820)。
在預(yù)實(shí)驗(yàn)之后(也就是，在確定了注射時(shí)間間隔之后)，可以淬滅離子阱120中的離子，從而保證在隨后的實(shí)驗(yàn)中引入待分析離子之前將全部的初始離子樣品清除出離子收集器。如果不希望淬滅，或者如果作為初始測(cè)量技術(shù)的一部分(或結(jié)果)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了淬滅，則淬滅步驟能夠省略。
接著，離子阱120開(kāi)放一段等于注射時(shí)間間隔的時(shí)間，并收集目標(biāo)離子的第二總數(shù)(步驟830)。將該注射時(shí)間間隔內(nèi)收集的離子轉(zhuǎn)移到FTICR質(zhì)譜議130的分析室135內(nèi)(步驟840)。任何得自于所收集離子的產(chǎn)物離子也能夠與已經(jīng)引入到離子收集器中的離子一起(或替換它們)轉(zhuǎn)移到離子收集器中。
所轉(zhuǎn)移的離子在FTICR分析質(zhì)譜議130中進(jìn)行m/z分析(步驟850)。再一次，隨后可能需要對(duì)先前分析的離子進(jìn)行淬滅(未顯示)，以便保證在下一次分析之前所有“舊”的離子都被從ICR室中清除。
質(zhì)譜根據(jù)最終分析結(jié)果加以確定(步驟860)。選擇地，在將下一離子樣品引入到離子阱120之前進(jìn)行反饋(步驟870)。該反饋能夠提供有用的信息，從而保證最終分析步驟(或掃描)最佳或者使隨后的預(yù)實(shí)驗(yàn)步驟最佳。
圖9圖解了根據(jù)圖2的方法的一個(gè)實(shí)施例，其中系統(tǒng)100能夠被配置成以MSn模式工作，如上所述。離子收集在RF四極線(xiàn)性離子阱120中，其是第一質(zhì)量分析器165的一部分(步驟900)。如果該操作需要執(zhí)行MSn操作(步驟905的“YES”分支)，則操作線(xiàn)性阱選擇或隔離特異質(zhì)量的目標(biāo)物(母離子)(步驟910)。任選地，割碎被分離的離子產(chǎn)生產(chǎn)物離子(步驟915)。該分離和割碎步驟能夠用各種傳統(tǒng)技術(shù)執(zhí)行。
然后通過(guò)將前體離子提取到檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)所分離的前體離子數(shù)目(步驟920)。從預(yù)實(shí)驗(yàn)采樣時(shí)間間隔和所探測(cè)的產(chǎn)物離子信號(hào)確定注射時(shí)間間隔tAGC(步驟925)。然后在相應(yīng)于注射時(shí)間間隔的時(shí)間內(nèi)在第一質(zhì)量分析器165的RF線(xiàn)性四極離子阱120中收集離子，從而獲得最佳的產(chǎn)物離子數(shù)目(步驟930)。
所積累的離子數(shù)目進(jìn)行n-1次分離(步驟940)和割碎(步驟945)的步驟對(duì)。當(dāng)不再期望進(jìn)一步割碎時(shí)(也就是，已經(jīng)產(chǎn)生了期望代的產(chǎn)物離子時(shí))，所積累的產(chǎn)物離子從第一質(zhì)量分析器165的線(xiàn)性離子阱120轉(zhuǎn)移到FTICR分析質(zhì)譜議130的分析室135中(步驟950)，在那里進(jìn)行頻譜分析(步驟955)，并對(duì)最終的數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)和保存，準(zhǔn)備下一個(gè)分析循環(huán)。
一旦從母離子形成產(chǎn)物離子，則能夠重復(fù)分離和割碎步驟，從而獲得下一代產(chǎn)物離子。取決于需要哪種產(chǎn)物離子，可能需要重復(fù)步驟940和945，直到獲得期望的產(chǎn)物離子數(shù)目。
圖9方法控制所分離前體離子第一階段的總數(shù)。然而，如前面所討論的，如果能夠高效地將前體離子轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物離子，那么在預(yù)實(shí)驗(yàn)期間，在分離之后進(jìn)行母離子測(cè)量能夠提供產(chǎn)物離子數(shù)目的良好近似。這允許在預(yù)實(shí)驗(yàn)期間跳過(guò)激發(fā)步驟，從而減少分析時(shí)間。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)控制的是離子收集器中母體或前體離子的總數(shù)，而不是質(zhì)量分析器中產(chǎn)物離子的總數(shù)(盡管最終是相同的)。根據(jù)如下的假定，即這些離子中有基本上恒定的比例是期望產(chǎn)物的母體離子，還可能控制引入到離子收集器的離子數(shù)目。因此，這里說(shuō)明的控制技術(shù)能夠應(yīng)用于本文說(shuō)明的處理的各個(gè)階段以及其他的處理。
任意地，能夠在處理的兩個(gè)或多個(gè)階段控制離子數(shù)目。例如在MSn實(shí)驗(yàn)中，其中n＞2，每個(gè)連續(xù)的分離-割碎重復(fù)都典型地顯著降低離子阱中存在的電荷水平。如果分析室的空間電荷容量基本上超過(guò)了在第一個(gè)n-1次分離、割碎和激發(fā)循環(huán)完成之后離子收集器中剩余的離子的空間電荷(這典型地發(fā)生在離子收集器是線(xiàn)性離子阱，質(zhì)量分析器是ICR質(zhì)譜議的實(shí)例中)，那么在多次反復(fù)地在離子收集器中積累離子，并在如上所述地將所積累的離子轉(zhuǎn)移到ICR質(zhì)譜議之前將全部積累的離子數(shù)目存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備中是令人期待的。
然而，為了最佳地控制最終轉(zhuǎn)移到質(zhì)量分析器中的離子數(shù)目，第二次預(yù)實(shí)驗(yàn)有利于確定在n-1階分離和割碎之后在離子收集器中剩余的被俘獲離子電荷(其可能強(qiáng)烈地依賴(lài)于所涉及離子的具體結(jié)構(gòu))。在第二預(yù)實(shí)驗(yàn)中，離子收集器被填充達(dá)到其MS1級(jí)實(shí)驗(yàn)的分離空間電荷極限，并需要進(jìn)一步對(duì)俘獲的離子進(jìn)行操作以完成剩余的MSn-1級(jí)實(shí)驗(yàn)。將最終的離子噴射到檢測(cè)器。
根據(jù)檢測(cè)器信號(hào)和ICR室中需要的最佳總數(shù)(例如經(jīng)驗(yàn)性確立的填充存儲(chǔ)設(shè)備所需水平的校準(zhǔn))，能夠確定給予存儲(chǔ)設(shè)備期望的總數(shù)所需的離子收集器填充次數(shù)。
本發(fā)明的方法也能夠在數(shù)字電路中實(shí)現(xiàn)，或者在計(jì)算機(jī)硬件、固件、軟件或者以它們的組合實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的方法還能夠?qū)崿F(xiàn)作為一個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，也就是有形地地體現(xiàn)在信息載體中——例如在機(jī)械可閱讀存儲(chǔ)設(shè)備中——的計(jì)算機(jī)程序，或者由數(shù)據(jù)處理裝置——例如可編程處理器，計(jì)算機(jī)或多個(gè)計(jì)算——執(zhí)行的或者控制數(shù)據(jù)處理裝置的工作的傳播信號(hào)。計(jì)算機(jī)程序能夠用任何形式的編程語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)，包括匯編語(yǔ)言或翻譯語(yǔ)言，其能夠采用任何形式，包括作為一個(gè)單機(jī)程序或者作為一個(gè)模塊、部件、子程序，或者其他適合于用在計(jì)算環(huán)境下的單元。計(jì)算機(jī)程序能夠用于在一個(gè)計(jì)算機(jī)上或者在多個(gè)位于同一位置或分布在多個(gè)位置并通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)互相連接的計(jì)算機(jī)執(zhí)行。
本發(fā)明的方法步驟能夠用一個(gè)或多個(gè)可編程處理器加以執(zhí)行，其執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序或通過(guò)操作輸入數(shù)據(jù)和產(chǎn)生輸出來(lái)執(zhí)行本發(fā)明功能。方法步驟還能夠通過(guò)特殊目的的邏輯電路加以執(zhí)行，例如FPGA(場(chǎng)可編程門(mén)陣列)或ASIC(專(zhuān)用集成電路)，并且本發(fā)明的裝置也能實(shí)現(xiàn)作為該特殊目的的邏輯電路。
適合于執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的處理器包括，例如，一般和特殊目的的微處理器，以及任何一個(gè)或多個(gè)任意類(lèi)型數(shù)字計(jì)算機(jī)的處理器。一般地，處理器從只讀存儲(chǔ)器或隨機(jī)存儲(chǔ)器或者兩者接收指令和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)的主要元件是一個(gè)用于執(zhí)行指令的處理器和一個(gè)或多個(gè)用于保存指令和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)設(shè)備。一般地，計(jì)算機(jī)還包括或者在操作上偶連一個(gè)或多個(gè)用于保存數(shù)據(jù)的質(zhì)量存儲(chǔ)設(shè)備，以便接受數(shù)據(jù)或發(fā)送數(shù)據(jù)或者兩者都執(zhí)行，例如磁盤(pán)、磁光盤(pán)或者光盤(pán)。適合于實(shí)施計(jì)算機(jī)程序指令和數(shù)據(jù)的信息載體包括，例如，半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，例如EPROM、EEPROM和閃存設(shè)備；磁盤(pán)，例如內(nèi)置硬盤(pán)或可移動(dòng)磁盤(pán)；磁光盤(pán)；和CD-ROM和DVD-ROM設(shè)備。處理器和存儲(chǔ)器能夠附加或者具有特殊目的的邏輯電路。
為了提供與戶(hù)用的互動(dòng)，本發(fā)明可以在具有顯示設(shè)備和鍵盤(pán)和點(diǎn)擊設(shè)備的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，顯示設(shè)備例如CRT(陰極射線(xiàn)管)或LCD(液晶顯示)監(jiān)視器，用于向用戶(hù)顯示信息，點(diǎn)擊設(shè)備例如鼠標(biāo)或跟蹤球，通過(guò)它用戶(hù)能夠向計(jì)算機(jī)進(jìn)行輸入。也能夠用其他類(lèi)型的設(shè)備提供與用戶(hù)的互動(dòng)；例如，提供給用戶(hù)的反饋能夠是任何形式的傳感器反饋，例如可視反饋、可聽(tīng)反饋或者可觸反饋；用戶(hù)的輸入能夠以任何的形式加以接收，包括聲音、語(yǔ)音或觸摸輸入。
本發(fā)明根據(jù)其具體的實(shí)施例加以說(shuō)明。其他的實(shí)施例也在下文權(quán)利要求的范圍內(nèi)。例如，盡管所說(shuō)明的離子源115包括電噴霧電離源(ESI)，可選擇的離子源包括APCI(大氣壓化學(xué)電離)、APPI(大氣壓光電離)、APPCI(大氣壓光化學(xué)電離)、MALDI(基質(zhì)輔助激光解吸電離)、AP-MALDI(大氣壓MALDI)、EI(電子轟擊電離)、CI(化學(xué)電離)、FAB(快原子轟擊)和SIMS(二次離子質(zhì)譜)。
一旦離子離開(kāi)離子源115，它們?cè)谶M(jìn)入離子收集器120之前可以通過(guò)各種離子導(dǎo)向器、離子光學(xué)元件或者其他的驢子帛書(shū)輸送裝置(未顯示)。這些離子束限定裝置可以具有m/z過(guò)濾性能，并可以用于對(duì)進(jìn)入離子收集器120的波束進(jìn)行預(yù)先準(zhǔn)備。
離子轉(zhuǎn)換光學(xué)元件能夠包括RF多級(jí)導(dǎo)向器，管透鏡(tube lens)，“離子隧道”，其包括多個(gè)RF電極并具有可透過(guò)離子的孔徑，和/或孔徑平板透鏡/微分泵唧孔(differential pumping orifice)。
在檢測(cè)之前，能夠?qū)ψ畛醴@在離子收集器內(nèi)的離子進(jìn)行操作，從而能夠噴射出例如不希望的離子，以便限制離子的m/z范圍或者分離出待俘獲的特定窄m/z范圍。
如上所述，可以有多種方法操作或者干涉這些離子。除了操作m/z范圍之外，離子電荷狀態(tài)也能夠通過(guò)例如離子-分子或離子-離子反應(yīng)加以操作。其他的操作方法包括但不僅限于，電磁輻射該離子來(lái)改變電荷狀態(tài)分布。
盡管圖1中顯示檢測(cè)器125在位于質(zhì)量分析器130的上游，且偏離離子向質(zhì)量分析器130傳播的軸線(xiàn)，但是檢測(cè)器125也能夠位于其他的位置，例如與進(jìn)入質(zhì)量分析器130的離子束同軸，如圖3所示。除了從離子阱徑向噴射離子之外，檢測(cè)器125還能夠位于適合于軸向噴射離子的位置；選擇地，所噴射的離子能夠偏離其波束路徑并被檢測(cè)。
盡管在預(yù)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)步驟中期望將基本上全部的離子收集器120內(nèi)容物噴射除去，但是全部的離子不需要同時(shí)噴射。離子的噴射可以取決于例如m/z，從而為檢測(cè)器中m/z依賴(lài)的增益和檢測(cè)效率改變修正離子電流測(cè)量結(jié)果。選擇地，能夠?qū)⑦B續(xù)的m/z范圍脈沖到檢測(cè)器125中，基本上提供簡(jiǎn)單的質(zhì)譜。
對(duì)例如施加到離子收集器120(或者存儲(chǔ)設(shè)備710)和離子轉(zhuǎn)換光學(xué)設(shè)備130的電壓進(jìn)行各種操作，能夠用于有效提高向質(zhì)量分析器130的分析室135的離子輸送和離子俘獲。
在預(yù)實(shí)驗(yàn)階段，從離子收集器120(或者存儲(chǔ)設(shè)備710)中提取離子的時(shí)間可以在0.1-2毫秒或者更高的范圍內(nèi)。該時(shí)間間隔取決于所用的設(shè)備——例如，如果使用RF線(xiàn)性四極離子阱，則其取決于長(zhǎng)度，是否存在軸向DC，伴隨提取場(chǎng)的空間電荷場(chǎng)，阻尼/碰撞氣體的壓力和類(lèi)型等。還取決于離子m/z(和化學(xué)結(jié)構(gòu))。
離子從離子收集器120(或者存儲(chǔ)設(shè)備710)向質(zhì)量分析器130的分析室135的輸送時(shí)間取決于多種因素，包括但不僅限于，它們通過(guò)離子導(dǎo)向器的動(dòng)能，導(dǎo)向器的長(zhǎng)度，和離子的m/z比。輸送時(shí)間典型地處于20-2000毫秒或者更長(zhǎng)的范圍內(nèi)。離子通過(guò)分析室135成為一個(gè)拉長(zhǎng)的離子包(ion packet)(典型地，低m/z的離子集中在包的前部，高m/z離子更集中在后部)。
當(dāng)改變俘獲電壓(典型地增加前俘獲電勢(shì))以便有效俘獲這些離子時(shí)，分析室135中俘獲的離子數(shù)目是基于包位于分析室135內(nèi)部的部分。通常分析室135的俘獲電勢(shì)被設(shè)定成使離子以低動(dòng)能(ca.1eV)進(jìn)入分析室，并在室的“后”端被俘獲電勢(shì)反射。使離子包(典型地)反射回到其自身，使得離子包在分析室135內(nèi)的密度加倍。離子通過(guò)分析室135的瞬時(shí)典型地在20-200毫秒的量級(jí)(取決于離子動(dòng)能、室尺寸和m/z)。
在進(jìn)行m/z分析或一些進(jìn)一步的操作之前，使分析室135內(nèi)的離子穩(wěn)定化是理想的。這可以通過(guò)例如利用絕熱線(xiàn)圈操作分析室135上的電壓將俘獲電勢(shì)降低到允許更高能量的離子泄漏掉或者通過(guò)碰撞冷卻加以實(shí)現(xiàn)。
上面例證和說(shuō)明的方法的步驟能夠按照不同的次序執(zhí)行，仍然能夠獲得期望的結(jié)果。所公開(kāi)的材料、方法和實(shí)例只是用于舉例，并趨向于具有限制。所例證和說(shuō)明的裝置除了所說(shuō)明的之外，還能夠包括其他的部件，其需要用于特定的應(yīng)用。根據(jù)各種示例性實(shí)施例解釋的各種特征能夠加以組合，從而形成本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于操作質(zhì)量分析器的方法，該方法包括a)沿著從離子源延伸到質(zhì)量分析器的離子路徑引入離子樣品；b)在采樣時(shí)間間隔期間積累得自于離子樣品的離子；c)檢測(cè)得自于離子樣品的離子；d)根據(jù)檢測(cè)和采樣時(shí)間間隔確定注射時(shí)間間隔，該注射時(shí)間間隔表示用于獲得預(yù)定離子數(shù)目的時(shí)間間隔；e)在相應(yīng)于注射時(shí)間間隔的時(shí)間內(nèi)積累離子；和f)將得自于所積累離子的離子的引入到質(zhì)量分析器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)-(f)按照列舉的順序執(zhí)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(b)和(e)內(nèi)在離子收集器中積累離子樣品和離子
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，進(jìn)一步包括g)在執(zhí)行步驟(f)之前，將所積累的離子從離子收集器轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)設(shè)備中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中在相應(yīng)于注射時(shí)間間隔的時(shí)間內(nèi)積累離子包括，在兩個(gè)或多個(gè)時(shí)間周期內(nèi)積累離子；并且將所積累的離子從離子收集器轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)設(shè)備包括，在兩個(gè)或多個(gè)時(shí)間周期的每一個(gè)之后，在執(zhí)行步驟(f)之前，將所積累的離子從離子收集器轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，進(jìn)一步包括確定在步驟(e)中積累離子的多個(gè)時(shí)間周期；且其中在執(zhí)行步驟(f)之前，步驟(e)和(g)被執(zhí)行確定的次數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中步驟(d)中確定的注射時(shí)間間隔表示用于在離子收集器中獲得預(yù)定最佳總數(shù)的前體離子的時(shí)間間隔。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中離子收集器包括一個(gè)多級(jí)離子導(dǎo)向器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中該多級(jí)離子導(dǎo)向器是RF多極線(xiàn)性離子阱。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中檢測(cè)得自于離子樣品的離子包括，沿著與從離子收集器到質(zhì)量分析器的離子路徑相反的方向?qū)⒌米杂陔x子樣品的離子的至少一部分從離子收集器噴射到檢測(cè)器中。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中多級(jí)離子導(dǎo)向器是RF四極離子阱。
12.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，進(jìn)一步包括在步驟(b)和(e)積累離子之前，用質(zhì)量過(guò)濾器過(guò)濾離子樣品和離子。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中過(guò)濾離子樣品和離子包括，使離子樣品和離子通過(guò)具有一個(gè)或多個(gè)質(zhì)量過(guò)濾器的多極設(shè)備。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中質(zhì)量過(guò)濾器包括一個(gè)四極設(shè)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中步驟(c)在步驟(b)之后執(zhí)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，進(jìn)一步包括在步驟(e)中積累離子之前將基本上全部的離子清除出離子收集器。
17.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中積累離子包括，在單個(gè)時(shí)間間隔期間基本上連續(xù)地在離子收集器中接收離子。
18.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中離子收集器包括一個(gè)質(zhì)譜儀。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中檢測(cè)得自于離子樣品的離子包括，檢測(cè)得自于離子樣品的離子的電荷密度。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中檢測(cè)得自于離子樣品的離子包括，檢測(cè)得自于離子樣品的離子的離子密度。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中檢測(cè)得自于離子樣品的離子包括，檢測(cè)離子樣品中的離子。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中包括，將所積累離子的至少一部分引入到質(zhì)量分析器中。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，進(jìn)一步包括從在步驟(d)中積累的離子產(chǎn)生產(chǎn)物離子；其中引入得自于所積累離子的離子包括，將產(chǎn)物離子的至少一部分引入到質(zhì)量分析器中。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括從離子樣品中的離子產(chǎn)生產(chǎn)物離子；和從步驟(d)中積累的離子產(chǎn)生產(chǎn)物離子；其中檢測(cè)得自于離子樣品的離子包括，檢測(cè)從離子樣品中的離子產(chǎn)生的產(chǎn)物離子的至少一部分；并且將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中包括，將從步驟(e)中積累的離子產(chǎn)生的產(chǎn)物離子的至少一部分引入到質(zhì)量分析器中。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中質(zhì)量分析器是RF四極離子阱質(zhì)譜議，離子回旋共振質(zhì)譜議或者軌道陷阱質(zhì)譜議。
26.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中離子源產(chǎn)生基本上連續(xù)的離子流。
27.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中離子源是大氣壓化學(xué)電離(APCI)源、大氣壓光電離(APPI)源、大氣壓光化學(xué)電離(APPCI)源、基質(zhì)輔助激光解析電離(MALDI)源、大氣壓MALDI(AP-MALDI)源、電子轟擊電離(EI)源、電噴霧電離(ESI)源、電子俘獲電離源、快原子轟擊源或二次離子(SIMS)源。
28.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步確定得自于所積累離子的離子的質(zhì)譜。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中確定質(zhì)譜包括，根據(jù)注射時(shí)間間隔標(biāo)定質(zhì)譜中峰的強(qiáng)度。
30.一種用于控制待在質(zhì)量分析器中分析的離子數(shù)目的方法，該方法包括確定表示積累預(yù)定離子數(shù)目所需的時(shí)間的積累周期；在相應(yīng)于積累周期的注射時(shí)間間隔內(nèi)積累離子；和將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中。
31.一種操作質(zhì)譜議的方法，該方法包括通過(guò)積累離子和將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中控制待引入到質(zhì)量分析器中的離子數(shù)目，在作為離子積累速度和預(yù)定離子數(shù)目的函數(shù)確定的時(shí)間周期內(nèi)積累離子，積累速度表示離子從離子源進(jìn)入離子收集器的流速。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中在積累離子的同時(shí)測(cè)量積累速度。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中積累速度通過(guò)在積累離子的同時(shí)將一部分離子束轉(zhuǎn)向到檢測(cè)器加以測(cè)量。
34.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中轉(zhuǎn)移一部分離子束包括，將一部分離子束輸送到離子收集器中并在積累離子的同時(shí)檢測(cè)表示離子束剩余部分的信號(hào)。
35.一種操作質(zhì)量分析器的方法，該方法包括a)將第一離子樣品從離子源引入到多重多極設(shè)備內(nèi)；b)在采樣時(shí)間間隔期間在離子收集器中積累得自于第一離子樣品的離子；c)檢測(cè)得自于第一離子樣品的離子；d)根據(jù)檢測(cè)和采樣時(shí)間間隔確定注射時(shí)間間隔，該注射時(shí)間間隔表示用于獲得預(yù)定離子數(shù)目作許的時(shí)間間隔；e)將第二離子樣品從離子源引入到多重多極設(shè)備內(nèi)；f)在相應(yīng)于注射時(shí)間間隔的時(shí)間內(nèi)在離子收集器中積累得自于第二離子樣品的離子；和g)將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)在多重多極設(shè)備中割碎第二離子樣品的離子產(chǎn)生產(chǎn)物離子；其中積累得自于第二離子樣品的離子包括，在離子收集器中積累產(chǎn)物離子的至少一部分。
37.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中離子收集器包含在多重多極設(shè)備內(nèi)。
38.一種質(zhì)量分析裝置，包括離子源；質(zhì)量分析器，其沿著離子路徑位于離子源的下游；檢測(cè)器，其定位用于從離子源接收離子并被配置成產(chǎn)生表示所接收離子的檢測(cè)信號(hào)；和可編程處理器，其與檢測(cè)和離子收集器聯(lián)系，該處理器被操作用于利用檢測(cè)器信號(hào)確定表示在離子收集器中積累特定總數(shù)的離子所需時(shí)間的積累周期；導(dǎo)致離子收集器在相應(yīng)于積累周期的注射時(shí)間間隔內(nèi)積累離子；和將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的裝置，其中離子收集器包含在第二質(zhì)量分析器中。
40.根據(jù)權(quán)利要求38的裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)質(zhì)量過(guò)濾器，其沿著離子路徑位于離子源和離子收集器之間。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的裝置，其中質(zhì)量過(guò)濾器包含在一個(gè)沿著離子路徑位于離子源下游的多重多極設(shè)備內(nèi)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的裝置，其中多重多極設(shè)備包括一個(gè)質(zhì)量過(guò)濾器和一個(gè)碰撞室。
43.根據(jù)權(quán)利要求38的裝置，其中檢測(cè)器位于離子路徑的外部；且離子收集器被配置成線(xiàn)性地沿著離子路徑在與離子路徑相反的方向上向分析質(zhì)量分析器或向檢測(cè)器噴射離子。
44.根據(jù)權(quán)利要求41的裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)轉(zhuǎn)向單元，其沿著離子路徑位于多重多極設(shè)備的下游，該轉(zhuǎn)向單元被配置成將離子從離子路徑轉(zhuǎn)向到檢測(cè)器。
45.根據(jù)權(quán)利要求38的裝置，其中檢測(cè)器沿著離子路徑布置。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的裝置，其中檢測(cè)器包括一個(gè)沿著離子路徑位于多重多極設(shè)備下游的轉(zhuǎn)換打拿極。
47.根據(jù)權(quán)利要求38的裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，其沿著離子路徑位于離子收集器的下游，該存儲(chǔ)設(shè)備被配置成反復(fù)地從離子收集器接收和積累離子樣品，并向質(zhì)量分析器噴射所積累的離子樣品。
48.根據(jù)權(quán)利要求38的裝置，其中質(zhì)量分析器是一個(gè)RF四極離子阱質(zhì)譜議、離子回旋共振質(zhì)譜議或者軌道陷阱質(zhì)譜議。
49.根據(jù)權(quán)利要求38的裝置，其中離子源是大氣壓化學(xué)電離(APCI)源、大氣壓光電離(APPI)源、大氣壓光化學(xué)電離(APPCI)源、基質(zhì)輔助激光解析電離(MALDI)源、大氣壓MALDI(AP-MALDI)源、電子轟擊電離(EI)源、電噴霧電離(ESI)源、電子俘獲電離源、快原子轟擊源或二次離子(SIMS)源。
50.一種質(zhì)量分析裝置，包括離子源；離子回旋共振(ICR)質(zhì)譜議，其沿著離子路徑位于離子源的下游；檢測(cè)器，其位于離子路徑的外部；RF線(xiàn)性四極離子阱，其沿著離子路徑位于離子源和ICR質(zhì)譜議之間，RF線(xiàn)性四極離子阱被配置成沿著離子路徑從離子源接收離子，并被配置成線(xiàn)性地沿著離子路徑在與離子路徑相反的方向上向ICR質(zhì)譜議或向檢測(cè)器噴射離子；可編程處理器，其與檢測(cè)器和線(xiàn)性離子阱聯(lián)系，該處理器被操作用于確定表示在RF線(xiàn)性四極離子阱中積累特定總數(shù)的離子所需時(shí)間的積累周期；導(dǎo)致RF線(xiàn)性四極離子阱在相應(yīng)于積累周期的注射時(shí)間間隔內(nèi)積累離子；和將得自于所積累離子的至少一部分引入到質(zhì)量分析器中。
51.根據(jù)權(quán)利要求50的裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)多極質(zhì)量過(guò)濾器和一個(gè)多極碰撞室，其沿著離子路徑位于離子源和線(xiàn)性離子阱之間。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，其沿著離子路徑位于線(xiàn)性離子阱的下游，該存儲(chǔ)設(shè)備被配置成反復(fù)地從線(xiàn)性離子阱接收和積累離子樣品，并將所積累的離子樣品向ICR質(zhì)譜儀噴射。
53.一種有形地體現(xiàn)在信息載體上用于操作質(zhì)量分析器的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括可操作的指令，使得裝置偶連于一個(gè)可編程處理器，從而a)沿著從離子源延伸到質(zhì)譜儀的離子路徑引入離子樣品；b)在采樣時(shí)間間隔期間積累得自于離子樣品的離子；c)檢測(cè)得自于離子樣品的離子；d)根據(jù)檢測(cè)和采樣時(shí)間間隔確定注射時(shí)間間隔，該注射時(shí)間間隔表示用于獲得預(yù)定離子數(shù)目的時(shí)間間隔；e)在相應(yīng)于注射時(shí)間間隔的時(shí)間內(nèi)積累離子；f)將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中。
54.根據(jù)權(quán)利要求53的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中可操作使得裝置積累離子的指令包括，可操作使得裝置在離子收集器中積累離子的指令。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，進(jìn)一步包括如下指令，其可操作使得包括質(zhì)量分析器的裝置在操作上偶連于可編程處理器，從而g)在執(zhí)行步驟(f)之前，將所積累的離子從離子收集器轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)設(shè)備。
56.根據(jù)權(quán)利要求54的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中可操作使得裝置在相應(yīng)于注射時(shí)間間隔的時(shí)間內(nèi)積累離子的指令包括，可操作使得裝置在兩個(gè)或多個(gè)時(shí)間周期內(nèi)積累離子的指令；且可操作使得裝置將至少一部分所積累的離子從離子收集器轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)設(shè)備的指令包括，可操作使得裝置在兩個(gè)或多個(gè)時(shí)間周期的每一個(gè)之后，在執(zhí)行步驟(f)之前將至少一部分所積累的離子從離子收集器轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)設(shè)備中。
57.根據(jù)權(quán)利要求56的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，進(jìn)一步包括，可操作使得包括質(zhì)量分析器的裝置在操作上偶連于可編程處理器的指令，從而確定在步驟(e)中進(jìn)行離子積累的時(shí)間周期數(shù)；并且其中在執(zhí)行步驟(f)之前，步驟(e)和(g)被執(zhí)行確定的次數(shù)。
58.根據(jù)權(quán)利要求57的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中步驟(d)中確定的注射時(shí)間間隔表示用于在離子收集器內(nèi)獲得預(yù)定最佳前體離子數(shù)目的時(shí)間間隔。
59.權(quán)利要求54的方法，其中離子收集器是一個(gè)多極離子導(dǎo)向器。
60.根據(jù)權(quán)利要求59的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中可操作使得裝置檢測(cè)得自于離子樣品的離子的指令包括，可操作使得裝置將得自于離子樣品的離子沿著與離子路徑相反的方向從離子收集器向檢測(cè)器噴射的指令。
61.根據(jù)權(quán)利要求53的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，進(jìn)一步包括如下可操作指令，從而在步驟(b)和(e)積累離子之前用質(zhì)量過(guò)濾器過(guò)濾離子樣品和離子。
62.根據(jù)權(quán)利要求53的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中步驟(c)在步驟(b)之后執(zhí)行。
63.根據(jù)權(quán)利要求54的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，進(jìn)一步包括如下可操作指令，從而在步驟(e)積累離子之前從離子收集器中清除基本上全部的離子。
64.根據(jù)權(quán)利要求53的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中可操作使得裝置檢測(cè)得自于離子樣品的離子的指令包括，可操作使得裝置檢測(cè)離子樣品中的離子的指令。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中可操作使得裝置將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中的指令包括，可操作使得裝置將至少一部分所積累的離子引入到質(zhì)量分析器的指令。
66.根據(jù)權(quán)利要求64的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，進(jìn)一步包括如下可操作指令，從而從在步驟(e)中積累的離子中產(chǎn)生產(chǎn)物離子；其中可操作使得裝置引入得自于所積累離子的離子的指令包括，可操作使得裝置將至少一部分產(chǎn)物離子引入到質(zhì)量分析器中的指令。
67.根據(jù)權(quán)利要求54的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，進(jìn)一步包括如下可操作指令，從而從離子樣品中的離子產(chǎn)生產(chǎn)物離子；和從步驟(e)中積累的離子中產(chǎn)生產(chǎn)物離子；其中可操作使得裝置檢測(cè)得自于離子樣品的離子的指令包括，可操作使得裝置檢測(cè)至少一部分從離子樣品中的離子產(chǎn)生的產(chǎn)物離子的指令；且可操作使得裝置將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器的指令包括，可操作使得裝置將至少一部分從步驟(e)中積累的離子中產(chǎn)生的產(chǎn)物離子引入到質(zhì)量分析器中。
68.根據(jù)權(quán)利要求53的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，進(jìn)一步包括如下可操作指令，從而確定得自于所積累離子的離子的質(zhì)譜。
69.根據(jù)權(quán)利要求68的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中可操作使得裝置確定質(zhì)譜的指令包括，可操作使得裝置根據(jù)注射時(shí)間間隔標(biāo)定質(zhì)譜中峰的強(qiáng)度。
70.一種有形地體現(xiàn)在信息載體上用于控制質(zhì)量分析器中待分析離子數(shù)目的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括可操作的指令，使得包括質(zhì)量分析器的裝置在操作上偶連于一個(gè)可編程處理器，從而確定積累周期，其表示積累預(yù)定離子數(shù)目所需的時(shí)間；在相應(yīng)于積累周期的注射時(shí)間間隔內(nèi)積累離子；和將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中。
71.一種有形地體現(xiàn)在信息載體上用于操作質(zhì)量分析器的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括可操作指令，使得包括質(zhì)量分析器的裝置在操作上偶連于一個(gè)可編程處理器，從而通過(guò)積累離子和將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中控制待引入到質(zhì)量分析器的離子數(shù)目，在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)積累離子，該時(shí)間周期作為離子積累速度和預(yù)定離子數(shù)目的函數(shù)加以確定，積累速度表示離子從離子源進(jìn)入到離子收集器的流速。
72.根據(jù)權(quán)利要求71的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中積累速度在積累離子的同時(shí)加以測(cè)量。
73.根據(jù)權(quán)利要求72的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中積累速度的測(cè)量是通過(guò)在積累離子的同時(shí)將一部分離子束轉(zhuǎn)移到檢測(cè)器。
74.根據(jù)權(quán)利要求73的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中轉(zhuǎn)移一部分離子束包括，在積累離子的同時(shí)，將一部分離子束輸送到離子收集器并檢測(cè)表示離子束剩余部分的信號(hào)。
75.一種有形地體現(xiàn)在信息載體上用于操作質(zhì)量分析器的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括可操作的指令，使得包括質(zhì)量分析器和可編程處理器的裝置a)將第一離子樣品從離子源引入到多重多極設(shè)備中；b)在采樣時(shí)間間隔期間在離子收集器內(nèi)積累得自于第一離子樣品的離子；c)檢測(cè)得自于第一離子樣品的離子；d)根據(jù)檢測(cè)和采樣時(shí)間間隔確定注射時(shí)間間隔，該注射時(shí)間間隔表示用于獲得預(yù)定離子數(shù)目的時(shí)間間隔；e)將第二離子樣品從離子源引入到多重多極設(shè)備中f)在相應(yīng)于注射時(shí)間間隔的時(shí)間內(nèi)在離子收集器中積累得自于第二離子樣品的離子；和g)將得自于所積累離子的離子引入到分析質(zhì)量分析器中。
76.一種質(zhì)量分析裝置，包括離子源；質(zhì)量分析器，其沿著離子路徑位于離子源的下游；離子收集器，其沿著離子路徑位于離子源和質(zhì)量分析器之間；檢測(cè)器，其被布置用于從離子源接收離子，并被配置成產(chǎn)生表示所接收離子的檢測(cè)信號(hào)；和可編程處理器，其與檢測(cè)器和離子收集器聯(lián)系，該處理器可操作用于通過(guò)積累離子和將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中控制待引入到質(zhì)量分析器中的離子數(shù)目，在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)積累離子，該時(shí)間周期作為離子積累速度和預(yù)定最佳離子數(shù)目的函數(shù)加以確定，該積累速度表示離子從離子源進(jìn)入到離子收集器的流速。
77.根據(jù)權(quán)利要求76的裝置，其中處理器可操作用于在積累離子的同時(shí)測(cè)量積累速度。
78.根據(jù)權(quán)利要求77的裝置，其中該處理器可操作用于通過(guò)在積累離子的同時(shí)將一部分離子束轉(zhuǎn)移到檢測(cè)器中測(cè)量積累速。
79.根據(jù)權(quán)利要求77的裝置，其中轉(zhuǎn)移一部分離子束包括，在積累離子的同時(shí)將一部分離子束輸送到離子收集器中并檢測(cè)表示離子束剩余部分的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了用于控制待在質(zhì)量分析器中分析的離子數(shù)目的方法和裝置。在注射時(shí)間間隔內(nèi)積累離子，該時(shí)間間隔作為離子積累速度和預(yù)定期望離子數(shù)目的函數(shù)加以確定。積累速度表示離子從離子源進(jìn)入離子收集器的流速。將得自于所積累離子的離子引入到質(zhì)量分析器中進(jìn)行分析。
文檔編號(hào)H01J49/16GK1777975SQ200480007125
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2004年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月24日
發(fā)明者史蒂文·霍寧, 羅伯特·馬力克, 約翰·E·賽卡, 安德烈亞斯·維奧斯 申請(qǐng)人:薩莫芬尼根有限責(zé)任公司