專(zhuān)利名稱(chēng)：具有同步彎曲離子界面的多反射飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及質(zhì)譜分析的領(lǐng)域，并且更具體地說(shuō)，涉及質(zhì)譜儀 設(shè)備，包括多反射飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(MR TOF MS)和一種使用方法。
背景技術(shù)：
飛行時(shí)間質(zhì)鐠儀(MR TOF MS )日益普及-作為獨(dú)立儀器和作為 與另一個(gè)TOF (TOF-TOF)、與四重濾波器(Q-TOF)、或與離子 阱(ITMS-TOF)的質(zhì)鐠儀測(cè)定法級(jí)聯(lián)的一部分。它們提供高速、靈 敏性、質(zhì)量分辨率(下文叫做分辨率)及質(zhì)量精度的獨(dú)特組合。對(duì)于 復(fù)雜混合物的分析，典型地對(duì)于在生物技術(shù)和藥品中的用途，希望甚
至更高的分辨率和質(zhì)量精度。
多反射(multi-reflecting)和多輪次(multi-turn)方案的引入
最近已經(jīng)導(dǎo)致飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的分辨率的實(shí)質(zhì)改進(jìn)。
在繼續(xù)之前，有用的是定義貫穿本文使用的某些術(shù)語(yǔ)。如這里使 用的那樣，"平面多反射飛行時(shí)間質(zhì)量分析儀(planar multi-reflecting time-of-flight mass analyzer)"是一種包括兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)離子反射鏡的裝 置，該離子反射鏡優(yōu)選地是無(wú)柵格的。離子在離子反射鏡之間反射， 同時(shí)在離子反射鏡的細(xì)長(zhǎng)方向("漂移方向")上緩慢地漂移。
"象差(aberration)，，是指對(duì)于由初始離子參數(shù)的散布引起的空 間或飛行時(shí)間偏差的膨脹系數(shù)。
"一階聚焦"與輸出參數(shù)(所述裝置的輸出處)對(duì)輸入?yún)?shù)的線性 變化的一階導(dǎo)數(shù)的補(bǔ)償相對(duì)應(yīng)。 一階膨脹系數(shù)常常稱(chēng)作"線性系數(shù)"或 "一階導(dǎo)數(shù)"。 一階聚焦可以包括下面討論的"關(guān)于離子能量的一階飛 行時(shí)間聚焦"、"關(guān)于空間坐標(biāo)的一階飛行時(shí)間聚焦"、"一階空間聚 焦"、及"一階空間按能量聚焦"。
"關(guān)于離子能量的一階飛行時(shí)間聚焦"與飛行時(shí)間T對(duì)離子能量k 的導(dǎo)數(shù)，即dT/dk=T|k=0，的補(bǔ)償相對(duì)應(yīng)。進(jìn)行這樣的補(bǔ)償?shù)难b置稱(chēng) 作"能量同步(energy isochronous )，，。
"關(guān)于空間坐標(biāo)的一階飛行時(shí)間聚焦"出現(xiàn)在"空間同步"裝置中， 并且與如下相對(duì)應(yīng)dT/dx=T|x=0、 dT/dy=T|y=0、 dT/da=T|a=0及 dT/dp=T|P=0。裝置可以在一個(gè)垂直方向上是空間同步的，例如只有 T|x=0和T|a=0。
"空間坐標(biāo)，，通常是指參考對(duì)于離子路徑的兩個(gè)角度a和p及垂直 坐標(biāo)x和y，該垂直坐標(biāo)x和y在與離子路徑相垂直的方向上測(cè)量， 并且在某些情況下在同步平面內(nèi)。
也僅僅稱(chēng)作"聚焦，，的"一階空間聚焦"與輸出空間坐標(biāo)和角度關(guān) 于通常注釋為x|x=0、 x|a=0、 a|a=0、 a|x=0、等等，的一階導(dǎo)數(shù)的 補(bǔ)償相對(duì)應(yīng)。
也指示為"彩色"聚焦的"一階空間按能量聚焦"與所謂的"消色" 裝置相對(duì)應(yīng)，是指輸出空間坐標(biāo)(和角度)關(guān)于離子能量變化的一階 導(dǎo)數(shù)-xlk-O、 y|k=0、 a|k=0、及Plk-0的補(bǔ)償。
"二階象差，，是二階導(dǎo)數(shù)，它們定義為模擬的，而且也指交叉項(xiàng)象 差。"二階象差"的幾個(gè)例子包括下面討論的"關(guān)于離子能量的二和三 階飛行時(shí)間象差"、"關(guān)于空間坐標(biāo)的二階飛行時(shí)間象差"、"二階空間 象差"、及"二階彩色象差"。
"關(guān)于離子能量的二和三階飛行時(shí)間象差"分別是指 d2T/dk2=T|kk和d3T/dk3=T|kkk。 "二階能量同步"是指T|k=0和
T|kk=0。
"關(guān)于空間坐標(biāo)的二階飛行時(shí)間象差"，即"二階空間同步"，可以 與一個(gè)平面相對(duì)應(yīng)，這是指所有T|x=T|a=T|xx=T|aa=T|xa=0。
"二階空間象差"與x|xx、 x|xa、 x|aa、等等相對(duì)應(yīng)。
"二階彩色象差"與X|ak、 a|ak、 x|xk、 a|xk、等等相對(duì)應(yīng)。
"空間同步裝置"是指在裝置的出口處，存在有所謂的"同步平 面"，即其中由位于裝置前面的某一"基準(zhǔn)平面"測(cè)得的離子飛行時(shí)間 對(duì)于離子軌跡的坐標(biāo)和角度都線性獨(dú)立的平面。在描述中，術(shù)語(yǔ)"同 步"是指空間同步。
"消色裝置(achromatic device)"是在離子光學(xué)中使用的標(biāo)準(zhǔn)術(shù) 語(yǔ)。它是指裝置對(duì)于離子能量沒(méi)有線性坐標(biāo)和角度分散。換句話說(shuō)， 在裝置出口處的離子坐標(biāo)和角度在線性近似中不依賴(lài)于離子能量。由 一般離子光學(xué)[H.Wollnik， Optics of Charged Particles (充電粒子的光 學(xué))，Acad， Press, Orlando, 1987，知道消色裝置是具有都與中央離子 路徑相垂直的基準(zhǔn)平面和同步平面的自動(dòng)空間同步裝置。
"空間聚焦，，是指初始寬(平行、會(huì)聚或發(fā)散)離子束或簇進(jìn)入小 尺寸"交叉"的幾何聚焦。
"脈動(dòng)轉(zhuǎn)換器(pulsed converter)"是指把連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)離子流 轉(zhuǎn)換成離子包的裝置。例子包括正交加速器或具有軸向或徑向脈動(dòng)離 子射出的離子阱。
"能量濾波性能，，是傳送在有限能量范圍內(nèi)的離子、同時(shí)拒絕所有 其它離子的能力。如下面在本發(fā)明的詳細(xì)描述中進(jìn)一步詳細(xì)描述的那 樣，由于彎曲裝置在內(nèi)部某處創(chuàng)建能量分散，所以它們?cè)试S通過(guò)在通 常與幾何聚焦的平面相重合的適當(dāng)平面，即"交叉"平面，中設(shè)置擋塊 (縫隙或孔徑)而濾除能量范圍。
"Matsuda板"是終止靜電扇區(qū)場(chǎng)的電極，并且與彎曲離子路徑的 平面平行地對(duì)準(zhǔn)。板用來(lái)調(diào)節(jié)在與離子路徑平面相正交的方向上的靜 電等位線的曲率，即所謂的"環(huán)形因數(shù)"。
多輪次儀器的最近例子-MULTUM[Toyoda等，J.Mass Spectrom.
V.38，弁ll(2003)，pp.ll25-11421由四個(gè)靜電扇區(qū)建造，以8字形布置離 子軌跡。該方案提供關(guān)于離子能量k、離子空間坐標(biāo)x、 y及對(duì)應(yīng)角度 a和(3的一階飛行時(shí)間聚焦(T|k=T|x=T|a=T|y=T|P=0 )。對(duì)于亞毫米 尺寸的離子包和在1。/。以下的能量散布下表現(xiàn)出高分辨率-超過(guò) 300,000。為了達(dá)到高分辨率，離子通過(guò)500個(gè)封閉循環(huán)，其按比例減 小質(zhì)量范圍。
多反射儀器布置在兩個(gè)同軸和無(wú)柵格離子反射鏡之間 [H.Wollnik， Nucl.Instr.Meth.， A258(1987)289。關(guān)于離子能量和空間 坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)一階飛行時(shí)間聚焦(T|k=T|x=T|a=T|y=T||3=0)。然而，方 案的最終參數(shù)由脈動(dòng)離子注入限制。至少一個(gè)反射鏡電壓被切換，以 使離子進(jìn)出分析儀。典型分辨率停留在50,000左右[A.Casares等，Int. J. of Mass Spectrom.206(2001)267。如在以前情況下那樣，多反射自動(dòng) 地限制可接受質(zhì)量范圍。
現(xiàn)有技術(shù)的大多數(shù)多反射和多輪次儀器不提供全質(zhì)量范圍，因?yàn)?離子軌跡封閉成環(huán)路。為了解決質(zhì)量范圍的問(wèn)題，Nazarenko等[蘇聯(lián) 專(zhuān)利No.l725289]在1989年建議一種具有線鋸形離子路徑的平面多反 射飛行時(shí)間(MRTOF)分析儀。離子在兩個(gè)平行且無(wú)柵格靜電反射 鏡之間反射，同時(shí)緩慢地在離子反射鏡的細(xì)長(zhǎng)方向x-"漂移方向"上漂 移。該方案避免離子軌跡的重復(fù)，并且這種方式保證TOFMS的全質(zhì) 量范圍。然而，離子包的逐漸膨脹引起離子軌跡在相鄰反射處的空間 重疊。
為了避免離子包空間發(fā)散，本發(fā)明人通過(guò)在平面MR TOF MS 的離子反射鏡之間引入周期透鏡，進(jìn)一步改進(jìn)了由Anatoli Verentchikov等在2004年6月18日提交的共同授予PCT國(guó)際公報(bào) WO 2005/001878 A3中所公開(kāi)的MR TOF方案。透鏡通過(guò)在穿過(guò)這 些連續(xù)透鏡之后的周期性重新聚焦而保證沿中心線鋸形離子軌跡的 離子限制(x|a=a|x=0)。
為了改進(jìn)分析儀的象差，本發(fā)明人也建議使用優(yōu)化幾何形狀的平 面離子反射鏡。發(fā)現(xiàn)4是反射鏡電極的最小足夠數(shù)量以同時(shí)提供參在兩次反射之后離子包的周期空間聚焦(y|P=p|y=0);
*關(guān)于離子空間坐標(biāo)和能量的二階飛行時(shí)間聚焦
(T|k=T|y=T|P=0; T|kk=T|yy=T||3p=T|ky=T|kp=T|yP=0 );及 關(guān)于離子能量的三階飛行時(shí)間聚焦(T|kkk=0)。 模擬建議分析儀象差在7%的能量散布下和對(duì)于幾亳米的離子 包尺寸允許超過(guò)100,000的分辨率。根據(jù)模擬，分辨率由兩個(gè)主要剩 余因素-在進(jìn)入MR TOF MS中的離子注入級(jí)出現(xiàn)的象差和在脈動(dòng)離 子源中或在連續(xù)離子源下游定位的脈動(dòng)轉(zhuǎn)換器中出現(xiàn)的象差-而限制。 如這里使用的那樣，"脈動(dòng)轉(zhuǎn)換器，，是指正交加速器或脈沖射出離子 阱。
讓我們考慮限制MR TOF MS的第一個(gè)因素-在進(jìn)入MR TOF MS中的離子注入處發(fā)生的象差。早先，在PCT國(guó)際^>才艮WO 2005/001878 A3中，發(fā)明人建議使用外部離子源和穿過(guò)反射鏡邊沿的 區(qū)注入離子。這樣的注入不可避免地按如下引入多個(gè)時(shí)間象差和離子 包的空間分散
靜首先，離子以角度引入，并且必須在MRTOFMS內(nèi)定向以跟 隨中央離子軌跡。該定向引起時(shí)間波前的傾斜。
,第二，注入離子包出現(xiàn)得靠近其中靜電場(chǎng)失真的反射鏡邊沿， 這因而可以引起時(shí)間象差。然而，如下面關(guān)于圖IA-IC描述的那樣， 這借助于現(xiàn)有源和探測(cè)器是不實(shí)際的。
*第三，離子源的遠(yuǎn)程布置把中間時(shí)間聚焦平面移離它們?cè)贛R TOF軸線處的最佳位置，并因而包括離子包的初始參數(shù)并且降級(jí)MR TOF MS的整體分辨率。
當(dāng)使用內(nèi)部離子源或脈沖轉(zhuǎn)換器時(shí)，出現(xiàn)類(lèi)似的、盡管較不顯著 的問(wèn)題。加速器的和探測(cè)器的真實(shí)尺寸導(dǎo)致具有以后離子定向的離子 的傾斜引入。離子包定向保持時(shí)間象差的主要源。
讓我們考慮限制MR TOF MS分辨率的第二個(gè)因素-在脈動(dòng)離子 源中出現(xiàn)的時(shí)間和能量散布。如果只假定源項(xiàng)，則分辨率R極限可按 如下表達(dá)為T(mén)OF MS的能量容差(Ak/k )、TOF MS的相位空間(L*V )、
及在脈動(dòng)離子源中的離子束的相位空間(Ax*AV)的函數(shù) RS(Ak/k)*(L*V)/(Ax*AV) (1)
其中L是有效離子路徑，V是平均離子速度及k是在TOF MS 中的平均離子能量；Ax和AV是在離子加速以前的源中的離子的空間 和速度散布，并且Ak是在加速之后的離子能量散布。
多反射質(zhì)鐠儀提供延伸的飛行路徑L，這改進(jìn)分辨率和軟化對(duì)于 離子束初始參數(shù)的影響。還有，在源中的離子包的初始參數(shù)定義離子 包的時(shí)間和能量散布，這是對(duì)于MR TOF分辨率的第二個(gè)主要限制 因素。
當(dāng)使用離子阱轉(zhuǎn)換器時(shí)，初始離子參數(shù)的影響變得特別顯著。這 樣的阱是有吸引力的，因?yàn)橹浪鼈兲峁┻B續(xù)束到清晰離子包的完全
(100% )轉(zhuǎn)換[B. Kozlov等，ASMS 2005， www.asms.orgl 。當(dāng)使用其 中注入脈沖是稀疏的并因而可選擇離子源的工作循環(huán)(像正交加速
(OA))變得非常低的MR TOF MS時(shí)，阱轉(zhuǎn)換器特別有吸引力。 然而，阱中的離子與OA相比并且比特征在于顯著較大時(shí)間散布的離 子包熱得多。
在TOFMS的過(guò)去歷史中，在改進(jìn)以上公式(1)的各個(gè)因素的 同時(shí)，分辨率已經(jīng)逐步改進(jìn)。借助于離子反射鏡的引入[美國(guó)專(zhuān)利No. 4,072,862、蘇聯(lián)專(zhuān)利No.198034和Sov丄Tech.Phys. 41(1971)1498, Mamyrin等，Mamyrin和合作者改進(jìn)了 TOF質(zhì)鐠儀的能量容差 Ak/k，并且達(dá)到關(guān)于離子能量的二階飛行時(shí)間聚焦(T|k=0和T|kk=0 )。 類(lèi)似地，為了補(bǔ)償在一階中的離子能量散布(T|k=0) ， Poschenrieder 建i義由靜電扇區(qū)建造的TOF MS[W.P.Poschenrieder， Int，J.Mass Spectrom and Ion Physics, v.9(1972)p357國(guó)373。在氣體填充離子波導(dǎo) 管中離子的碰撞緩沖的引入允許離子束的初始參數(shù)的改進(jìn)，即減小初 始空間和速度散布Ax和AV[美國(guó)專(zhuān)利No.4，963，736。離子波導(dǎo)管已經(jīng) 用來(lái)改進(jìn)在正交加速器前面的離子束特性[A.V. Tolmachev， I.V.Chernushevich, A.F.Dodonov， K.G.Standing, Nucl.Instrum.Meth.， B124(1997)H2。
在掠過(guò)束的同時(shí)，束的相位空間也已經(jīng)減小，如在正交加速器
(OA)的情況下那樣。連續(xù)離子束膨脹，并且然后聚焦成幾乎平行 的束。束的一部分通過(guò)縫隙選擇。作為結(jié)果，通過(guò)縫隙的連續(xù)離子束 的典型參數(shù)是l mmxl deg，這比直接通過(guò)緩沖四重離子波導(dǎo)管的離 子束的參數(shù)好約3倍。沿TOF軸線的離子能量散布與在室溫下的離 子能量散布相比變得低3倍。
減小離子包的相位空間的另 一 種策略在早先引用的 Poschenrieder的論文中描述。所謂離子包的轉(zhuǎn)圏時(shí)間通過(guò)升高抽取靜 電場(chǎng)的強(qiáng)度而減小。這不可避免地升高離子包的能量散布。過(guò)大能量 散布在具有彎曲軸線的靜電能量濾波器中濾除。能量濾波器本身建議 作為飛行時(shí)間分析儀。扇區(qū)場(chǎng)與漂移區(qū)的組合允許關(guān)于離子能量和關(guān) 于離子空間散布和發(fā)散的一階飛行時(shí)間聚焦。然而，如以前強(qiáng)調(diào)的那 樣，為了達(dá)到高分辨率，扇區(qū)TOF分析儀的接受應(yīng)該實(shí)質(zhì)地減小-能 量和空間散布應(yīng)該比在平面MR TOF中4氐一個(gè)數(shù)量級(jí)。
總結(jié)以上，多反射平面飛行時(shí)間分析儀適于高分辨率和全質(zhì)量范 圍測(cè)量。離子源對(duì)于MR TOF特別有吸引力，因?yàn)樗鼈兲峁╇x子束 的有效脈動(dòng)轉(zhuǎn)換而與在MR TOF中的稀疏脈動(dòng)無(wú)關(guān)。分辨率主要由 在離子反射鏡邊沿周?chē)碾x子注入限制。第二限制因素是在離子源中 的離子包的相位空間，特別是當(dāng)使用離子阱轉(zhuǎn)換器時(shí)。有對(duì)于同時(shí)改 進(jìn)多反射TOF質(zhì)語(yǔ)儀的分辨率和靈敏度的需要。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的 一種實(shí)施，提供一種多反射飛行時(shí)間質(zhì)譜儀設(shè)備， 它包括脈動(dòng)離子源，用來(lái)產(chǎn)生離子包；平面多反射飛行時(shí)間分析儀， 用來(lái)按質(zhì)荷比分離所述離子包的離子；離子接收器，用來(lái)接收分離的 離子；及至少一個(gè)空間同步離子傳送界面，位于離子源與離子接收器 之間，其中所述空間同步離子傳送界面具有彎曲軸線。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施， 一種飛行時(shí)間質(zhì)譜儀設(shè)備包括氣體 填充離子阱，用來(lái)產(chǎn)生離子包，離子阱包括射頻信號(hào)所施加到其上的
至少一個(gè)電極，其中離子包在所述射頻信號(hào)的切換之后的預(yù)定延遲之
后從所述離子阱抽??；能量濾波器，用來(lái)傳送在有限能量范圍內(nèi)的離 子；飛行時(shí)間質(zhì)量分析儀，用來(lái)根據(jù)離子的質(zhì)荷比分離離子；離子接 收器，用來(lái)接收分離的離子；及空間同步能量濾波器，定位在所述離 子阱與所述離子接收器之間，用來(lái)傳送在有限能量范圍內(nèi)的離子。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施，一種混合飛行時(shí)間質(zhì)量分析儀設(shè)備包 括靜電扇區(qū)的至少一個(gè)空間同步集；至少一個(gè)離子反射鏡；及離子 接收器，其中離子反射鏡補(bǔ)償所述靜電扇區(qū)集的至少一個(gè)二階飛行時(shí) 間象差。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施， 一種設(shè)備包括離子源，用來(lái)產(chǎn)生離 子；線性離子阱，具有延遲離子抽取用于離子累積和離子包的形成； 平面多反射飛行時(shí)間分析儀，具有帶有周期透鏡的漂移空間；離子接 收器；及至少一個(gè)空間同步C形圓柱界面，位于線性離子阱與離子接 收器之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施， 一種多反射飛行時(shí)間質(zhì)譜儀設(shè)備包 括脈動(dòng)離子源，用來(lái)產(chǎn)生離子包；多反射飛行時(shí)間分析儀，用來(lái)按 質(zhì)荷比分離所述離子包的離子，多反射飛行時(shí)間分析儀包括至少一個(gè) 反射鏡；離子接收器，用來(lái)接收分離的離子；及至少一個(gè)空間同步離 子傳送界面，位于所述離子源與所述離子接收器之間，其中所述至少 一個(gè)空間同步離子傳送界面包括具有彎曲軸線的至少一個(gè)靜電扇區(qū)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過(guò)參考如下說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、及附圖， 將進(jìn)一步理解本發(fā)明的這些和其它特征、優(yōu)點(diǎn)及目的。


在附圖中
圖1A-1C表明進(jìn)入現(xiàn)有技術(shù)的平面MR TOF MS的離子注入的 示意圖2表示借助于彎曲離子界面進(jìn)入平面MR TOF分析儀的離子 注入的示意圖。該圖呈現(xiàn)本發(fā)明第一方面的一般視圖3A表示對(duì)于進(jìn)入和離開(kāi)平面MR TOF分析儀的離子注入建
議的本發(fā)明的同步C形界面的一個(gè)具體實(shí)施例；
圖3B表示對(duì)于進(jìn)入平面MR TOF分析儀的離子注入建議的本發(fā)
明的同步Q形界面的另 一個(gè)具體實(shí)施例；
圖4A表示用于C形扇區(qū)界面的離子光學(xué)方案和離子軌跡，并且
也用來(lái)解釋彎曲界面的能量過(guò)濾性能-本發(fā)明的第二方面； 圖4B表示用于C形扇區(qū)界面的幾何細(xì)節(jié)； 圖4C表示使兩個(gè)C形界面以交叉構(gòu)造布置的具體實(shí)施例； 圖5A表示由兩個(gè)不同圓柱形扇區(qū)建造的并且提供180度全離子
偏轉(zhuǎn)的同步彎曲離子界面的具體實(shí)施例；
圖5B表示使兩個(gè)對(duì)稱(chēng)部分空間分離的n形同步界面的具體實(shí)施
例；
圖5C表示由兩個(gè)相同圓柱形扇區(qū)和兩個(gè)透鏡建造的同步彎曲離 子界面的具體實(shí)施例；該界面提供90度全離子偏轉(zhuǎn)；
圖6A表示對(duì)于由布置成對(duì)稱(chēng)的4個(gè)板式偏轉(zhuǎn)器建造的同步界面 的示意圖6B表示在平面離子反射鏡的短邊周?chē)碾x子通路的示意圖； 圖6C表示在具有偏轉(zhuǎn)器的選擇性脈動(dòng)操作的平面離子反射鏡的
長(zhǎng)邊周?chē)碾x子通路的示意圖7A表示布置在平面MR TOF分析儀外的Q形同步能量濾波器
的實(shí)施例；
圖7B表示布置在平面MR TOF分析儀外的a形同步能量濾波器 的實(shí)施例；
圖8A呈現(xiàn)具有正交加速器的脈沖轉(zhuǎn)換器的示意側(cè)視圖8B呈現(xiàn)從另一側(cè)表示的OA轉(zhuǎn)換器的示意圖。該圖也表示電
極內(nèi)間隙的膨脹和離子束參數(shù)的細(xì)節(jié)；
圖9呈現(xiàn)由具有軸向離子射出的線性離子阱制成的離子脈沖轉(zhuǎn)
換器的示意圖IOA呈現(xiàn)具有徑向離子注入的直線離子阱的示意側(cè)視圖IOB表示在離子累積和冷卻的階段處圖IOA的直線阱；
圖10C表示在RF電壓的切換或斜坡下降的階段處圖10A的直
線阱；
圖IOD表示在離子注入的階段處圖10A的直線阱。它也呈現(xiàn)用 來(lái)表明本發(fā)明第三方面的方塊圖11呈現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，包括具有延遲抽取的 離子阱、同步C形能量濾波器及具有周期透鏡的MR TOF分析儀。 該圖也表明本發(fā)明的第三方面；
圖12A和12B表明本發(fā)明的第四方面。它也呈現(xiàn)由彎曲圓柱形 扇區(qū)界面互連的兩個(gè)平面離子反射鏡的具體實(shí)施例；
圖13呈現(xiàn)由彎曲同步界面互連的兩個(gè)平面MRTOF分析儀的示
意圖14呈現(xiàn)具有對(duì)于在母離子的平面MRTOF分離器的進(jìn)入和出 去離子注入采用的彎曲界面的級(jí)聯(lián)TOF-TOF儀器的示意圖；及
圖15呈現(xiàn)級(jí)聯(lián)TOF-TOF儀器的示意圖，其中脈動(dòng)阱轉(zhuǎn)換器也 用作碎裂單元，并且對(duì)于在離子阱/碎裂單元與平面MR TOF分析儀 之間的離子同步傳送釆用彎曲界面。
具體實(shí)施例方式
如以上強(qiáng)調(diào)的那樣，多反射平面飛行時(shí)間分析儀為高分辨率和全 質(zhì)量范圍測(cè)量而設(shè)計(jì)。它們?cè)谂c離子阱脈動(dòng)轉(zhuǎn)換器的組合中特別有吸 引力。然而，平面MRTOFMS的分辨率主要由在離子反射鏡邊沿周 圍的離子注入限制。第二限制因素是在源中的離子包的相位空間，特 別是在使用離子阱轉(zhuǎn)換器的情況下。
現(xiàn)有技術(shù)平面MR TOF MS表示在圖1A中。平面MR TOF MS 分析儀11包括兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)平面無(wú)柵格離子反射鏡12和周期透鏡14塊。 離子在反射鏡之間沿由反射鏡12周期反射的線鋸(jig-saw)路徑運(yùn) 動(dòng)。離子對(duì)于反射鏡的入射角("漂移角")典型地是約l度。透鏡14 重新聚焦離子，并因而保持它們沿傾斜l度的中央路徑約束。較小漂
移角允許飛行路徑相對(duì)于分析儀的物理長(zhǎng)度的實(shí)質(zhì)延長(zhǎng)-在1度的漂
移角下它們的比值達(dá)到50。離子反射鏡和透鏡設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)在PCT國(guó) 際7>才艮WO 2005/001878 A3中描述。在通過(guò)分析儀一次之后，離子由 偏轉(zhuǎn)器15再送回分析儀。通過(guò)小角度(比如2度)的偏轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)離子 漂移的方向，因而進(jìn)一步加倍離子飛行路徑同時(shí)保持全質(zhì)量范圍。如 有必要，透鏡16可切換到偏轉(zhuǎn)模式，以把離子再次送回分析儀中。 這允許升高飛行路徑，并因而以收縮接受質(zhì)量范圍為代價(jià)顯著升高分 析儀的分辨率("變焦模式")。
參照?qǐng)D1A，典型的現(xiàn)有技術(shù)平面MRTOFMS包括外部布置的 脈動(dòng)離子源17和外部離子探測(cè)器18。從外部離子源進(jìn)入MRTOF分 析儀的離子注入和到外部探測(cè)器上的離子注入都引入顯著缺陷-離子 穿過(guò)離子反射鏡12的邊沿區(qū)13或'邊緣，靜電場(chǎng)。這些邊緣場(chǎng)出現(xiàn)在 離子反射鏡的邊沿附近，并且它們具有與在反射鏡內(nèi)的2D平面場(chǎng)不 同的3D結(jié)構(gòu)。3D場(chǎng)的聚焦和飛行時(shí)間性能與在2D場(chǎng)中的那些不同。 邊緣場(chǎng)千擾離子運(yùn)動(dòng)，并且不可避免地散布離子束并因而顯著降低分 析儀的質(zhì)量分辨率。
離子源的外部位置也意味著另一個(gè)缺點(diǎn)-離子必須通過(guò)從源到分 析儀的長(zhǎng)漂移空間。在這種情況下，在離子源17之后的初級(jí)時(shí)間焦 點(diǎn)的位置19出現(xiàn)遠(yuǎn)離其最佳位置20 (在離子反射鏡12之間的中部 中)。為了補(bǔ)償長(zhǎng)漂移空間，MRTOF分析儀的調(diào)諧變化，這降低分 析儀性能并且使在質(zhì)量變焦模式中的調(diào)諧復(fù)雜。
參照?qǐng)D1B，邊緣場(chǎng)的問(wèn)題可通過(guò)把離子進(jìn)入角增大到約10度而 部分解決。離子遠(yuǎn)離反射鏡邊沿注入。然而，在這種情況下，離子必 須定向回到分析儀內(nèi)的漂移角，例如通過(guò)偏轉(zhuǎn)器16。離子偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致跨 過(guò)離子束的時(shí)間波前的傾斜，并因而導(dǎo)致分析儀分辨率的顯著降低。 對(duì)于1 mm寬束和10度定向，波前的傾斜達(dá)到0.15 mm。對(duì)于在MR TOF MS中的30 m飛行路徑，僅定向就把分辨率限制到10,000。而 且，在這樣一種大角度下的注入沒(méi)有解決初級(jí)時(shí)間焦點(diǎn)19的遠(yuǎn)程位 置遠(yuǎn)離所希望的點(diǎn)20的問(wèn)題。
參照?qǐng)D1C，在一種可選擇注入方案中，脈動(dòng)離子源17和探測(cè)器 18可插入在離子反射鏡12之間的無(wú)場(chǎng)空間中。這解決邊緣場(chǎng)的問(wèn)題， 并且初級(jí)時(shí)間焦點(diǎn)位置可布置成靠近其希望位置。然而，離子探測(cè)器
的(特別是離子源的)任何合理物理尺寸同樣要求跟隨有離子定向的 傾斜離子注入。典型的定向角依據(jù)分析儀和離子源尺寸可減小到約 2-3度。還有，這樣的離子定向把分辨率限制在50,000的水平。
如果使用實(shí)質(zhì)更大的漂移角，則可避免定向。然而，它意味著飛 行路徑相對(duì)于分析儀的物理長(zhǎng)度小得多的節(jié)省。而且，如果釆用邊沿 偏轉(zhuǎn)(在偏轉(zhuǎn)器15中)，則在偏轉(zhuǎn)階段處會(huì)拾取相同的象差。在飛 行路徑中的增益通常超過(guò)注入象差的影響，所以在大角度下的注入不 認(rèn)為是最佳解決方案。
總之，進(jìn)入現(xiàn)有技術(shù)平面MR TOF MS中的離子注入引起多個(gè) 飛行時(shí)間象差，或者與通過(guò)兩維離子反射鏡的邊緣(邊沿)場(chǎng)有關(guān)、 或者與必須沿中央軌跡定向離子的離子偏轉(zhuǎn)有關(guān)。
本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，如果使用具有彎曲離子軸線的同步離子界 面，還叫做'彎曲界面，，則可改進(jìn)平面MR TOF MS的分辨率。本發(fā) 明建議是同步的并且良好適于進(jìn)出MR TOF MS的離子傳送的多個(gè)偏 轉(zhuǎn)系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)通過(guò)減小兩個(gè)主要限制因素-注入象差和離子源項(xiàng) 的影響，可改進(jìn)MRTOFMS的分辨率。注入象差4皮減小，因?yàn)殡x子 繞過(guò)邊沿和繞過(guò)離子反射鏡的邊緣場(chǎng)。離子源項(xiàng)通過(guò)在界面內(nèi)的能量 濾波可減小。優(yōu)選地，本發(fā)明的設(shè)備構(gòu)造成，離子包注入在離子反射 鏡之間在離反射鏡邊沿的足夠距離處，以避免邊緣場(chǎng)的影響。最小距 離取決于注入角、束寬度及所要求的分辨率。距離對(duì)于反射鏡窗口尺 寸的比值是至少約0.5至1，優(yōu)選地從1至1.5，并且甚至更優(yōu)選地從 1.5至2。優(yōu)選地，注入角小于5度，小于3度，或更優(yōu)選地小于l度。 如下面描述的那樣，界面可以提供成在希望的位置和角度下注入離子 包。
彎曲界面和平面MR TOF MS的組合系統(tǒng)與單獨(dú)任一種個(gè)別系 統(tǒng)相比顯得協(xié)同便利。如果彎曲界面單獨(dú)用作TOFMS分析儀，則它
會(huì)限制分析儀的分辨率或接收。組合系統(tǒng)提供更高階飛行時(shí)間聚焦。 即使使用彎曲界面的大空間接收，其效果也表現(xiàn)適中(比傳統(tǒng)離子引
入到平面MRTOFMS分析儀中的象差低)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，具有彎曲離子軸線的同步界面與平面 MR TOF分析儀組合地釆用，以便在進(jìn)出分析儀的路途上繞離子反射 鏡的邊沿傳送離子。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所述界面并入到MR TOF分析儀結(jié)構(gòu)中，以 便使離子繞過(guò)離子反射鏡的邊沿和邊緣場(chǎng)。注意，所述界面可在各種 平面中取向，以便或者繞過(guò)離子反射鏡的長(zhǎng)邊或者繞過(guò)其短邊。
可選擇地，所述界面被脈動(dòng)操作。例如，離子在界面的一種穩(wěn)定 電壓i殳置下注入，并且然后界面的至少一個(gè)電壓為了在MR-TOF分 析儀中的離子分離被切斷。
本發(fā)明人已經(jīng)找到與MR TOF MS分析儀良好兼容的多個(gè)彎曲 界面，因?yàn)樗鼈兪菚r(shí)間和空間聚焦裝置。為了不降低平面MR TOF 分析儀的分辨率，彎曲界面應(yīng)該是至少空間同步的。換句話說(shuō)，離子 包的空間和角散布至少在線性近似中不應(yīng)該引入時(shí)間散布。
另一種能量同步特征(關(guān)于離子能量的飛行時(shí)間聚焦)是所希望 的，但不必在彎曲界面中，因?yàn)榫€性和二階時(shí)間按能量象差可在MR
TOF分析儀本身中補(bǔ)償。而且，如這里使用的那樣，術(shù)語(yǔ)'同步界面，
主要是指4空間同步界面，。
彎曲離子界面可以由偏轉(zhuǎn)器和靜電扇區(qū)建造。扇區(qū)場(chǎng)可具有各種 對(duì)稱(chēng)性(圓柱形的、球形的、環(huán)形的)，并且可由Matsuda板(調(diào)節(jié) 環(huán)形因數(shù))以及由自由空間、縫隙及透鏡而贈(zèng)送。圓柱形扇區(qū)的立體 圖表示在圖12B中。
在空間同步靜電扇區(qū)系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)中有多個(gè)例子，像254度圓 柱形扇區(qū)(計(jì)入邊緣場(chǎng)效果的270度)或在早先引用的MULTUM裝 置中的扇區(qū)場(chǎng)的組合。然而，就本發(fā)明人所知，這些系統(tǒng)還沒(méi)有與用 于飛行時(shí)間質(zhì)量頻譜測(cè)量的離子反射鏡，并且特別是與平面MRTOF 分析儀， 一道使用。除此之外，現(xiàn)有技術(shù)扇區(qū)系統(tǒng)的大部分顯得對(duì)于
繞離子反射鏡邊沿的離子注入不便，并且它們的大多數(shù)不具有用來(lái)安 裝能量濾波縫隙的便利進(jìn)口 。本申請(qǐng)包含具有彎曲軸線的選擇和新設(shè)
計(jì)的同步界面的多個(gè)例子。包括三個(gè)圓柱形扇區(qū)的c形系統(tǒng)設(shè)計(jì)和挑 選為彎曲界面的優(yōu)選實(shí)施例。本申請(qǐng)也呈現(xiàn)兩和四偏轉(zhuǎn)器注入系統(tǒng)的
例子、以及a和Q形扇區(qū)系統(tǒng)的例子。建議各種扇區(qū)系統(tǒng)在不同的偏轉(zhuǎn) 角下實(shí)現(xiàn)同步偏轉(zhuǎn)a和Q形系統(tǒng)保持初始離子方向；具有中間透鏡的 兩扇區(qū)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)與初始方向大體正交的束；C形界面反轉(zhuǎn)初始離子方 向。
彎曲界面主要建議用于來(lái)自離子源和進(jìn)入MR TOF分析儀的離 子注入。 一般地說(shuō)，另一個(gè)質(zhì)i普儀的任何碎裂單元或輸出可以認(rèn)為是 用于MR TOF MS的脈動(dòng)離子源。類(lèi)似地，對(duì)于來(lái)自MRTOF分析 儀和到外部離子探測(cè)器或諸如質(zhì)語(yǔ)測(cè)量的碎裂單元或另一階段之類(lèi) 的任何其它外部裝置上離子注入，可采用彎曲界面。可采用輸入和輸 出界面的組合。
本發(fā)明與多種內(nèi)在脈動(dòng)離子源(像MALDI、具有延遲抽取的 MALDI、脈動(dòng)電子碰撞電離、SIMS、等等)相兼容。本發(fā)明也適于 多種脈沖轉(zhuǎn)換器，像正交加速器(OA)或各種離子阱-具有徑向和軸 向離子注入。在像OA和線性離子阱(LIT)之類(lèi)的延長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的情 況下，圓柱形扇區(qū)適于通過(guò)細(xì)長(zhǎng)離子包。
本發(fā)明特別良好地適于具有離子阱轉(zhuǎn)換器的MRTOFMS。離子 阱在稀疏TOF脈沖之間保持累積離子，因而改進(jìn)靈敏度。然而，不 良的初始離子參數(shù)-在離子阱中的空間和速度散布，可能限制MR TOF MS的分辨率。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，具有彎曲離子軸線的同步界面建議用于 在平面多反射TOF質(zhì)譜儀之前或者之后的能量濾波。在界面內(nèi)故意 引入的能量濾波是改進(jìn)離子包的特性，特別是對(duì)于具有包括時(shí)間和能 量散布的離子源。在描述單個(gè)彎曲界面的細(xì)節(jié)的同時(shí)，考慮能量濾波 能力。
優(yōu)選地界面分裂成多個(gè)偏轉(zhuǎn)元素，主要安排用于能量濾波縫隙的 便利位置或在緊湊包裝中實(shí)現(xiàn)便利偏轉(zhuǎn)角?？p隙的優(yōu)選位置是在平面 中，其特征在于離子空間交叉和足夠的能量分散?？p隙可以是固定的 或可調(diào)節(jié)的。外部或并入空間聚焦透鏡可用來(lái)調(diào)節(jié)空間交叉的平面， 以便改進(jìn)能量濾波。
在一個(gè)實(shí)施例中，彎曲界面可以外部布置，僅僅添加能量濾波特
征。優(yōu)選地，界面嵌入在MR TOF分析儀結(jié)構(gòu)中，以便繞過(guò)反射鏡 邊沿。
在一組離子源中，自然發(fā)生的能量散布在不希望的條件下可能變 得過(guò)大，并且應(yīng)該濾波以允許高分辨率測(cè)量。能量濾波應(yīng)該改進(jìn)脈動(dòng) 離子源，像脈動(dòng)電子碰撞、MALDI和延遲抽取MALDI、 SIMS 、 LIMS 、 等等。
在另一組離子源中，所述自然能量散布是中等的。然而，加速場(chǎng) 的較高強(qiáng)度優(yōu)選地用來(lái)減小所謂的折返時(shí)間。能量散布的相關(guān)增大因 為在界面中的能量濾波不再是擔(dān)心。這樣的改進(jìn)對(duì)于像具有軸向和徑 向脈動(dòng)離子抽取的離子阱和正交加速器(OA)之類(lèi)的離子脈動(dòng)轉(zhuǎn)換
器是所希望的。
當(dāng)使用離子阱源時(shí)，能量濾波的優(yōu)點(diǎn)變得特別明顯。離子阱源主 要因?yàn)殡x子包的巨大相位空間，目前不當(dāng)作用于TOFMS的脈動(dòng)轉(zhuǎn)換 器。來(lái)自離子阱的離子比來(lái)自正交加速器的那些要熱得多。在本發(fā)明 的同步界面中的能量濾波允許對(duì)于從離子阱射出的離子包的參數(shù)的 改進(jìn)，這使得阱轉(zhuǎn)換器對(duì)于MR TOF甚至更有吸引力。直截了當(dāng)?shù)?方法是升高抽取場(chǎng)的強(qiáng)度，以便減小折返時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在離子阱外的延遲抽取與在具有彎曲離 子路徑的空間同步界面中的能量濾波和與在任何TOF分析儀中的以 后質(zhì)量分析相結(jié)合，以改進(jìn)在離子阱之后的離子包參數(shù)。優(yōu)選地，TOF 分析儀被優(yōu)化，以便補(bǔ)償在能量濾波器中的飛行時(shí)間象差。
優(yōu)選實(shí)施例包括直線離子阱、圓柱形靜電扇區(qū)及在漂移空間中具 有周期透鏡集的平面MR TOF分析儀。優(yōu)選地，阱跨過(guò)在MR TOF 中的線鋸形離子軌跡的平面。抽取脈沖在切斷在阱上的RF信號(hào)之后
的某一預(yù)定延遲(處于微秒時(shí)間級(jí))之后施加。在延遲期間的離子膨
脹使得初始離子參數(shù)-在TOF方向上的離子位置和速度-相關(guān)。非相關(guān) 速度散布被減小，但抽取離子包的能量散布變大。在能量濾波之后除 去過(guò)大的能量散布，并且高分辨質(zhì)量測(cè)量在MR TOF MS中成為可能。 在一個(gè)具體實(shí)施例中，RF信號(hào)和脈沖施加到所述阱的不同電極上。
能量濾波也允許更短的累積時(shí)間(當(dāng)離子緩沖不完全時(shí))和在離 子阱轉(zhuǎn)換器中使用較大氣體壓力(這引起在脈動(dòng)抽取處的離子散開(kāi)和 較低能量離子的'暈圏，)。兩種措施都允許改進(jìn)儀器的重復(fù)率和動(dòng)態(tài) 范圍。能量濾波也使儀器較小依賴(lài)于離子源變化，即提供在離子源與 分析儀性能之間的去耦合。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，飛行時(shí)間質(zhì)量分析儀包括至少 一個(gè)空間 同步靜電扇區(qū)和至少一個(gè)離子反射鏡，從而離子反射鏡補(bǔ)償關(guān)于離子 能量的至少高達(dá)二階的飛行時(shí)間象差。優(yōu)選地，至少一個(gè)反射鏡是無(wú) 柵格的，并且是可調(diào)節(jié)的以補(bǔ)償與離子包的空間散布相關(guān)的至少一個(gè) 二階扇區(qū)的象差。這樣一種組合形成一種新穎類(lèi)別的飛行時(shí)間分析 儀，該飛行時(shí)間分析儀的特征在于高性能和設(shè)計(jì)的靈活性。
有意義的是，靜電扇區(qū)裝置本身通常只在線性近似方面是能量和 空間同步裝置。當(dāng)要求高分辨率時(shí)，二階象差設(shè)置對(duì)于扇區(qū)裝置的接 收的極限。然而， 一旦扇區(qū)與無(wú)柵格離子反射鏡組合，就可以設(shè)計(jì)沒(méi) 有關(guān)于空間散布和離子能量的二階飛行時(shí)間象差的混合系統(tǒng)。反射鏡 在扇區(qū)中可補(bǔ)償二階和甚至至少部分地補(bǔ)償三階飛行時(shí)間象差。換句 話說(shuō)，整體性能，包括混合TOF的飛行時(shí)間分辨率、能量接收及空 間接收可與在平面MRTOFMS中的那些相比較。同時(shí)，彎曲扇區(qū)提 供系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性、以及早先強(qiáng)調(diào)的更容易離子引入的優(yōu)點(diǎn)和能量 濾波的能力。
也有意義的是，靜電扇區(qū)與無(wú)柵格離子反射鏡的組合能夠?qū)崿F(xiàn)高 階空間聚焦，并且也能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)散光成像(stigmatic imaging)。這 樣的特征對(duì)于成像飛行時(shí)間質(zhì)譜測(cè)量是重要的，并且對(duì)于其中離子通 過(guò)小孔徑傳送的級(jí)聯(lián)質(zhì)諳儀的設(shè)計(jì)也是有用的。
在優(yōu)選實(shí)施例中，至少一個(gè)c形和圓柱形界面被采用，以在平
面和無(wú)柵格離子反射鏡之間傳送離子。然而，新穎類(lèi)別的混合分析儀 不限于具體類(lèi)型的靜電扇區(qū)或平面類(lèi)型的離子反射鏡。
這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例在幾個(gè)具體實(shí)施例的例子上表明。在一個(gè)具體實(shí) 施例中，空間同步扇區(qū)界面被用來(lái)在對(duì)準(zhǔn)成多級(jí)組件的至少兩個(gè)平行
MR TOF分析儀之間傳送離子。同步扇區(qū)用來(lái)在地板之間通過(guò)離子。 在另一個(gè)具體實(shí)施例中，提議一種具有總共180度偏轉(zhuǎn)的同步圓柱形 扇區(qū)以在兩個(gè)平行離子反射鏡之間通過(guò)離子-一個(gè)反射鏡置于另一個(gè) 的頂部上。該設(shè)置打開(kāi)進(jìn)出平面離子反射鏡的離子進(jìn)口。
兩個(gè)具體實(shí)施例都使離子路徑每真空腔室尺寸最大。多個(gè)平行反
射鏡可通過(guò)在相同電極內(nèi)加工多個(gè)窗口便利和便宜地制造。扇區(qū)優(yōu)選 地制成圓柱形的，而在漂移方向上的離子限制在周期透鏡中實(shí)現(xiàn)。
多個(gè)系統(tǒng)可使用同步扇區(qū)和離子反射鏡而被合成。扇區(qū)可以用來(lái) 反轉(zhuǎn)在平面MRTOF MS中的離子漂移運(yùn)動(dòng)的方向。扇區(qū)可用來(lái)在不 同分析儀(脈動(dòng)和表態(tài)靜態(tài)操作的)之間傳送離子。對(duì)于級(jí)聯(lián)質(zhì)譜分 析，可采用空間聚焦和同步混合系統(tǒng)。對(duì)于在離子源的小尺寸孔徑之 間的離子傳送、碎裂單元、及第二級(jí)質(zhì)量分析儀，密集的離子聚焦顯 得有用。離子反射鏡的圓柱形和平面對(duì)稱(chēng)性都是可用的。
此外，本發(fā)明公開(kāi)了在采用至少一個(gè)平面MR TOF分析儀中的 級(jí)聯(lián)儀器內(nèi)使用彎曲和同步界面的多種途徑。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，彎曲界面布置在平面MR TOF分析儀與 以后的CID單元之間。為了在MR TOF分析儀外的便利離子取樣和 為了調(diào)節(jié)在用來(lái)調(diào)整碎裂程度的單元進(jìn)口處的離子能量，使用彎曲界 面。本發(fā)明可應(yīng)用于具有所有父離子的所謂平行分析的級(jí)聯(lián) TOF-TOF，如在由Anatoli Verentchikov在2005年1月11日提交的 共同授予美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)7>才艮No. 2005/0242279中描述的級(jí)聯(lián) TOF-TOF，該專(zhuān)利申請(qǐng)公報(bào)的整個(gè)公開(kāi)通過(guò)參考包括在這里。
在另一個(gè)具體實(shí)施例中，離子阱源也作為碎裂單元工作。對(duì)于母 離子選擇和部分離子的質(zhì)量分析都采用相同的MR TOF分析儀，如
在由Anatoli Verentchikov等在2004年6月18日提交的共同授予PCT 國(guó)際 >報(bào)WO 2005/001878 A3中描述的那樣，該國(guó)際公報(bào)的整個(gè)公開(kāi) 通過(guò)參考包括在這里。在所述阱與MR TOF分析儀之間的彎曲界面 攜帶多個(gè)功能。它改進(jìn)離子包的特性，允許進(jìn)出MR TOF分析儀的 離子的便利通過(guò)，及也調(diào)節(jié)在碎裂步驟處的離子能量。
本發(fā)明的所有方面適用于其它級(jí)聯(lián)質(zhì)語(yǔ)儀，像TOF-TOF、 IT MS-TOF、及Q-TOF。本發(fā)明在與在前端處的各種分離方法的組合中 也是可用的，像色^普法和電泳-LC-TOF、 CE-TOF、及多級(jí)分離、離 線和在線。
參照?qǐng)D2，為了改進(jìn)MRTOFMS的性能，本發(fā)明人提出使用具 有用來(lái)使離子繞過(guò)離子反射鏡12的邊沿的彎曲離子路徑的同步離子 傳送界面。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，優(yōu)選實(shí)施例包括如下互連元件 脈動(dòng)離子源17、具有彎曲離子路徑的同步離子傳送界面21、及具有 周期透鏡14的平面MRTOF分析儀11。界面21傳送沿路徑22離開(kāi) 源17的離子，并且在漂移角下沿路徑23把它們注入到在MR TOF 分析儀ll的離子反射鏡12之間的空間中。界面有助于離子繞過(guò)離子 反射鏡12的邊沿靜電場(chǎng)的邊沿區(qū)13。為了不降低分析儀的分辨率， 界面設(shè)計(jì)成是至少空間同步的。
對(duì)于圖2現(xiàn)在將描述術(shù)語(yǔ)'空間同步，。讓我們考慮以相同能量從 脈動(dòng)離子源17開(kāi)始并且跨過(guò)某一'基準(zhǔn)平面，24同時(shí)具有某一橫向空 間和角度散布的離子。對(duì)于離子阱轉(zhuǎn)換器，這樣的基準(zhǔn)平面與中央離 子路徑相垂直。對(duì)于OA轉(zhuǎn)換器，基準(zhǔn)平面與連續(xù)離子束的方向相平 行，并因而相對(duì)于中央離子路徑傾斜。如果從基準(zhǔn)平面24到某一'同 步平面，25的飛行時(shí)間(對(duì)于一定離子能量)至少在線性近似中不依 賴(lài)于在基準(zhǔn)平面處的初始橫向坐標(biāo)和角度，則界面叫做空間同步的。
為了適合MR TOF的要求，同步平面25應(yīng)該位于離子反射鏡 12之間，并且優(yōu)選地與這些反射鏡相平行。這意味著，這樣的同步平 面在MR TOF分析儀的漂移角下關(guān)于中央離子路徑23的方向應(yīng)該傾 斜。換句話說(shuō)，界面不必是"消色的"。
優(yōu)選地，盡管不必，所述界面是能量同步的。這意味著，在界面
21前面的主要時(shí)間焦點(diǎn)26重新聚焦成在界面后面的點(diǎn)27。優(yōu)選地， 出口時(shí)間焦點(diǎn)布置得靠近其在離子反射鏡12中部中的最佳位置。焦 點(diǎn)的精確對(duì)準(zhǔn)是不必要的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)調(diào)諧MR TOF分析儀的離子反 射鏡可進(jìn)行調(diào)節(jié)。類(lèi)似地，離子反射鏡調(diào)節(jié)可補(bǔ)償在界面的二階時(shí)間 對(duì)能量象差，并且補(bǔ)償在與圖面垂直的平面中的二階空間象差。
注意，界面可在各種平面中取向，以便繞過(guò)離子反射鏡的長(zhǎng)邊或 繞過(guò)其短邊。在后一種情況下，軌跡位移最小，但界面本身的物理寬 度可能成為擔(dān)心。選擇性地，界面被脈動(dòng)操作。例如，在界面的一種 穩(wěn)定電壓設(shè)置下注入離子，并且然后為了在MR TOF分析儀中的離 子分離，切斷界面的至少一個(gè)電壓。
參照?qǐng)D3A，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，具有同步界面的MRTOF MS的優(yōu)選實(shí)施例包括具有周期離子透鏡14的MR TOF分析儀11、 外部布置的脈動(dòng)離子源17、離子探測(cè)器18及兩個(gè)相同彎曲同步離子 界面31和32。每個(gè)界面包括三個(gè)圓柱靜電扇區(qū)分析儀-兩個(gè)45度分 析儀(33)和一個(gè)90度分析儀(34)，由漂移空間分離。界面和其 設(shè)計(jì)的離子光學(xué)的詳細(xì)描述在下面給出。界面允許關(guān)于離子空間散 布、發(fā)散及能量散布的一階飛行時(shí)間聚焦。界面的幾何離子聚焦由2D 靜電透鏡35調(diào)諧。界面31允許在小漂移角(約l度)下沿中央(平 均)路徑37進(jìn)入分析儀的離子注入，從而界面的空間同步平面與離 子反射鏡相平行。能量同步界面31形成在所述界面外、且緊挨著其 的時(shí)間焦點(diǎn)36。
在操作中，脈動(dòng)離子源17產(chǎn)生時(shí)間焦點(diǎn)在點(diǎn)19處的離子包。包 定向成與在平面MR TOF 11中的離子反射鏡的對(duì)稱(chēng)平面相正交。界 面31傳送空間同步的離子。同步平面借助于下面描述的手段調(diào)節(jié)成 與MR TOF的對(duì)稱(chēng)平面相平行。優(yōu)選地，關(guān)于離子能量的出口時(shí)間 焦點(diǎn)36位于靠近用于MR TOF的最佳調(diào)諧的對(duì)稱(chēng)平面附近的某處。 離子繞離子反射鏡12的邊沿和邊緣場(chǎng)13傳送，并且注入到分析儀ll 中。因?yàn)椴捎玫钠D(zhuǎn)平面，圓柱形界面具有小橫向尺寸。例如，在界
面31與第一透鏡軸線之間的1 cm距離是合理的，這允許離子通過(guò)而 沒(méi)有在進(jìn)口透鏡處的離子偏轉(zhuǎn)。如在現(xiàn)有技術(shù)中那樣，離子沿通過(guò)周 期透鏡14的中心對(duì)準(zhǔn)的線鋸形離子軌跡通過(guò)。漂移方向被反轉(zhuǎn)(這 里從上向下)最后(上部)透鏡15中定向的小角度，并且離子定向 穿過(guò)分析儀和指向出口同步界面32，且然后定向到探測(cè)器18上。結(jié) 果，彎曲界面31和32允許離子繞過(guò)反射鏡邊沿而不引入顯著的時(shí)間 象差。如早先描述的那樣，在扇區(qū)場(chǎng)中發(fā)生的二階象差的大部分可由 離子反射鏡調(diào)節(jié)而補(bǔ)償。
圖3B表示包括以Q形方式布置的四個(gè)相同靜電扇區(qū)場(chǎng)38的同步 界面的另一個(gè)實(shí)施例。靜電扇區(qū)38 (也叫做偏轉(zhuǎn)器)能是圓柱形的或 環(huán)形的。在對(duì)稱(chēng)布置的扇區(qū)對(duì)之間的漂移距離39可在寬范圍內(nèi)變化， 為了進(jìn)入MR TOF分析儀中的離子注入的方便。Q形構(gòu)造的更詳細(xì)描 述在下面給出。圖3B表明其中脈動(dòng)離子源布置在分析儀空間外并且 離子探測(cè)器放置在離子反射鏡之間的情形。類(lèi)似于以前實(shí)施例，圖3B 的設(shè)計(jì)避免離子通過(guò)離子反射鏡12的邊緣場(chǎng)13，并且減小MRTOF MS的整體時(shí)間散布。
具有彎曲離子路徑的所述界面能夠能量濾波。同步彎曲界面的能 量濾波能力當(dāng)作分離-本發(fā)明的第二方面。在界面內(nèi)故意引入的能量濾 波改進(jìn)離子包的特征，特別是對(duì)于包括時(shí)間和能量散布的離子源。讓 我們考慮各個(gè)彎曲界面的能量濾波能力，同時(shí)檢查它們的離子光學(xué)性 能。
參照?qǐng)D4A，讓我們更詳細(xì)地考慮180度偏轉(zhuǎn)界面(所謂的C形 界面)的離子光學(xué)性能。界面包括兩個(gè)45度圓柱形扇區(qū)33，對(duì)稱(chēng)地 布置在90度圓柱形扇區(qū)34的兩側(cè)。第一45度扇區(qū)創(chuàng)建空間(即， 坐標(biāo)和角度)能量散布，這由具有不同能量的三個(gè)離子束的軌跡表明 在圖4A中。在扇區(qū)之間的漂移空間的長(zhǎng)度被優(yōu)化，從而不同能量的 離子束在90度偏轉(zhuǎn)器的中部變得平行，即角度能量分散在此消失。 例如，在所有扇區(qū)中的離子偏轉(zhuǎn)的50mm半徑處，考慮的漂移距離是 約36 mm。由于裝置的對(duì)稱(chēng)性并且在界面的中部中的平行束的情況下
(零角度分散)，離子軌跡成為對(duì)稱(chēng)的，即退出離子軌跡變得獨(dú)立于 離子能量。這也意味著，系統(tǒng)是空間消色的，即它不引入任何坐標(biāo)或
角度線性能量分散。由一般離子光學(xué)，知道[H.Wollnik， Optics of Charged Particles, Acad, Press, Orlando，1987在空間消色系統(tǒng)中，在 與離子中央路徑相垂直的一對(duì)平面(在裝置前面的一個(gè)'基準(zhǔn)，和在來(lái) 自系統(tǒng)的出口處的另一個(gè)'同步，)在線性近似中獨(dú)立于初始離子坐標(biāo) 和角度。這是具有與中央(平均)離子路徑相垂直的同步平面的空間 同步裝置的定義。
由于扇區(qū)場(chǎng)提供幾何聚焦，對(duì)于一定能量離子的離子束交叉42 創(chuàng)建在扇區(qū)之間的漂移空間中。對(duì)于MR TOF分析儀的典型接收(即 由分析儀接受的相位空間散布)-在偏轉(zhuǎn)平面中的約2 mm寬度和約 0.4度角散布-束交叉位置實(shí)際上與初始平行離子束41的聚焦點(diǎn)相重 合。在任何交叉位置42處，通過(guò)放置窄縫隙孔徑43可進(jìn)行離子的能 量濾波。對(duì)于離子束的剛剛給出的相位空間，具有50mm偏轉(zhuǎn)半徑的 C形界面提供能量分辨率約2%。
兩維靜電透鏡35放置在界面前面，用來(lái)調(diào)諧交叉的位置。這個(gè) 透鏡也有助于使退出離子束37基本上平行。這個(gè)透鏡的變化激勵(lì)不 破壞第一階的所述界面的同步特性。
描述的C形界面是圓柱形的，即具有兩維幾何形狀。裝置的深 度(與圖面相垂直)不限于離子光學(xué)要求并且不限于平面MR TOF 分析儀的幾何形狀。界面可接受在正交方向上延長(zhǎng)的離子束。它不扭 曲界面的離子光學(xué)性能，因?yàn)檠娱L(zhǎng)與束偏轉(zhuǎn)的平面相垂直。這使得界 面與在下面文本中描述的各種延長(zhǎng)離子源，像正交加速器或線性離子 阱脈動(dòng)轉(zhuǎn)換器，相兼容。
圖4B表示關(guān)于C形界面的幾何構(gòu)造的更多細(xì)節(jié)。每個(gè)扇區(qū)的離 子進(jìn)口和出口由'邊緣場(chǎng)屏蔽孔徑，44終止?？蛇x擇地，扇區(qū)的頂部和 底部側(cè)由所謂的'Matsuda板，(未示出)屏蔽。漂移電位施加到屏蔽 孔徑上，施加到Matsuda板上，及施加到圍繞漂移空間的屏蔽上。
圖4B也表示用于初始平行離子束的時(shí)間波前(跨過(guò)離子軌跡的
白線)的變換。這些波前與在到裝置的進(jìn)口處的離子路徑41相垂直， 并且它們與在界面后面的離子路徑37幾乎正交。更重要地，波前與 平面MR TOF分析儀的對(duì)稱(chēng)軸線相平行，而且也與探測(cè)器的平面相 重合，這使得整個(gè)系統(tǒng)空間同步。
可以預(yù)料，幾何形狀與理想的小偏差會(huì)引起離子波前傾斜。離子 軌跡的和時(shí)間波前傾斜的微小調(diào)節(jié)可按如下方式進(jìn)行。通過(guò)把輔助弱 電壓施加到最后45-偏轉(zhuǎn)器的電極之一上或通過(guò)改變其彎曲角度，可 稍微改變偏轉(zhuǎn)的總角度，例如到179度，如圖3A中所示。例如通過(guò) 稍微改變Matsuda板的電位或可選擇地通過(guò)應(yīng)用環(huán)形扇區(qū)偏轉(zhuǎn)器而 不是圓柱形扇區(qū)偏轉(zhuǎn)器，可補(bǔ)償在這種情況下發(fā)生的時(shí)間波前的傾 斜。
參照?qǐng)D4C，可釆用多于一個(gè)界面，例如， 一個(gè)用于進(jìn)入平面 MR TOF分析儀的離子注入并且另一個(gè)用于從分析儀出去的離子注 入。在一個(gè)具體實(shí)施例中，兩個(gè)C形界面如圖3A中所示"背對(duì)背"地 布置，或者可選擇地，如圖4C中所示具有交叉離子軌跡。
圖5A-5C呈現(xiàn)由靜電扇區(qū)建造的幾種其它類(lèi)型的彎曲同步界面。
圖5A表示基于兩個(gè)圓柱形扇區(qū)場(chǎng)的180度偏轉(zhuǎn)界面的具體實(shí)施 例。為了實(shí)現(xiàn)空間消色性(這自動(dòng)地導(dǎo)致空間同步性能)， 一個(gè)圓柱 形扇區(qū)(51)具有偏轉(zhuǎn)角24度，并且第二個(gè)(52)具有偏轉(zhuǎn)角156 度。類(lèi)似于在圖4A-4C中表示的界面，單色離子束的空間交叉42位 于扇區(qū)之間。透鏡35可以用來(lái)調(diào)節(jié)在可選的能量濾波縫隙43的位置 的交叉位置。因?yàn)樯葏^(qū)51的較小偏轉(zhuǎn)角度，圖5A的界面的能量分辨 率比圖4A-4C的界面的分辨率小約兩倍。
圖5B表示由以O(shè)mega (Q)形布置的四個(gè)扇區(qū)建造的同步界面 的具體實(shí)施例。在一種具體情況下，界面包括是圓柱形的四個(gè)相同135 度扇區(qū)38，但稍微環(huán)形場(chǎng)通過(guò)采用Matsuda板而布置。在其它情況 下，角度可以稍微變化，從而環(huán)形因素具有幾乎圓柱形扇區(qū)。最重要 地，系統(tǒng)應(yīng)該保持對(duì)稱(chēng)性，并且在中部具有零角度分散。輸出離子軸 線與輸入軸線相重合。采用在第一扇區(qū)前面的透鏡53，以調(diào)節(jié)初始平
行離子束的交叉平面42。為了最好的離子傳送和最好的能量濾波，交 叉平面應(yīng)該與在界面中部中的能量縫隙43的位置相匹配。借助于透 鏡54使出去離子束基本平行。
圖5C表示具有90度偏轉(zhuǎn)的又一個(gè)同步界面的設(shè)計(jì)。界面也具 有對(duì)稱(chēng)幾何形狀，并且包括兩個(gè)45度圓柱形或環(huán)形扇區(qū)55和位于這 些扇區(qū)之間的兩個(gè)透鏡56。透鏡被調(diào)諧，從而角度能量分散在兩個(gè)扇 區(qū)之間的中部中消失。扇區(qū)之間的距離被挑選，從而單色離子束交叉 位置42是在扇區(qū)之間的中部處，并且與能量濾波縫隙43的位置相重 合。
以上描述的界面顯示了調(diào)節(jié)整體偏轉(zhuǎn)角的能力。圖5B的Q形界 面保留初始離子方向。圖4A-4C的C形界面和圖5A的界面移動(dòng)束軸 線，并且也把束偏轉(zhuǎn)180度。圖5C的界面提供90度整體回轉(zhuǎn)。界面 的其它偏轉(zhuǎn)角是可能的，同時(shí)保留同步性能。準(zhǔn)確偏轉(zhuǎn)角度可被精調(diào)， 如對(duì)于C形界面的例子已經(jīng)描述的那樣?？偟膩?lái)說(shuō)，各種解決方案允 許整體MR TOF MS的和其它混合系統(tǒng)的靈活幾何設(shè)計(jì)。
考慮界面的例子表明在MR TOF MS中應(yīng)用的同步彎曲界面的 多個(gè)一般性?xún)?yōu)點(diǎn)
界面能夠以最小空間失真?zhèn)魉碗x子包。它們把平行束轉(zhuǎn)換成大 約具有相同尺寸的基本平行束。束在界面內(nèi)可重新聚焦幾次，這有助 于離子束限制。
，所述界面的接受不低于MRTOF分析儀的接受，即界面不限制 整個(gè)儀器的接受。
，所述界面如下面將描述的那樣可以用于離子束聚焦、離子束定 向及對(duì)于傾斜時(shí)間波前的微小調(diào)節(jié)。
,所述界面用作差動(dòng)泵吸的理想節(jié)流閥。長(zhǎng)通道與口徑數(shù)目成比 例地限制氣體流動(dòng)。例如，具有1 cm寬間隙和20 cm離子路徑的扇 區(qū)與50 nm縫隙相類(lèi)似地限制氣體流動(dòng)。
,所述界面通常能夠能量濾波。
參照?qǐng)D6A，使用平面偏轉(zhuǎn)器而不是扇區(qū)偏轉(zhuǎn)器，優(yōu)選地使用四
個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的平面偏轉(zhuǎn)器61，可設(shè)計(jì)用于進(jìn)入MR TOF分析儀中的 離子束注入的具有彎曲軸線的同步界面。每個(gè)偏轉(zhuǎn)器包括創(chuàng)建偏轉(zhuǎn)場(chǎng) 的一對(duì)平行平面電極、和在偏轉(zhuǎn)電極兩側(cè)處的兩對(duì)屏蔽電極。圖6A 也表示偏轉(zhuǎn)場(chǎng)的等位線。偏轉(zhuǎn)方案有些類(lèi)似于在圖5B中的Q形界面 中的偏轉(zhuǎn)方案。另一方面，板系統(tǒng)看起來(lái)機(jī)械地較簡(jiǎn)單。另一方面， 其離子光學(xué)性能較次。平面偏轉(zhuǎn)器的幾何尺寸防止偏轉(zhuǎn)到比約20度 大的角度。為此原因，在偏轉(zhuǎn)器布置內(nèi)創(chuàng)建的空間分散可能太低，而 不能提供足夠的能量濾波。而且，限制束位移，二階象差較高，及該 方案與扇區(qū)分析儀相比較不優(yōu)選。
參照?qǐng)D6B和圖6C，經(jīng)板界面的離子束注入能以?xún)煞N方式進(jìn)行。 在一種方式中，界面的偏轉(zhuǎn)平面與在MR TOF分析儀內(nèi)的線鋸形離 子運(yùn)動(dòng)的XZ平面相重合(圖6B)。另一種方式，界面的偏轉(zhuǎn)XY的 平面與XZ平面相垂直(圖6C)。后者要求離子束的較小位移，但引 入與偏轉(zhuǎn)器本身的寬度有關(guān)的另外擔(dān)心。這是良好的例子，其中界面
的脈動(dòng)操作有幫助。離子在一穩(wěn)壓下注入，并且然后切斷在分析儀內(nèi) 的最后偏轉(zhuǎn)器，以為了 MR-TOF分析儀中的離子分離。
參照?qǐng)D7A和圖7B，對(duì)于繞過(guò)離子反射鏡的邊沿的離子不必使 用具有彎曲離子束軸線的同步界面。它可用來(lái)僅濾波由脈動(dòng)離子源創(chuàng) 建的離子能量散布。如以后將討論的那樣，這樣的濾波允許減小在離 子源中的折返時(shí)間而沒(méi)有MR TOF分辨率的降低。像在圖4A-4C和 5A-5C中表示的那些之類(lèi)的多個(gè)界面幾何形狀適于能量濾波。圖7A 和7B呈現(xiàn)也設(shè)計(jì)成保留離子初始方向的兩種類(lèi)型的同步和濾波界 面。Q形濾波器表示在圖7A中，或者a形濾波器表示在圖7B中。
再參照?qǐng)D7A和7B，界面的故意引入的能量濾波性能用來(lái)改進(jìn) 離子包的特性，特別是對(duì)于包括有時(shí)間和能量散布的離子源。
在一組離子源中(未表示)，自然出現(xiàn)的能量散布在不利條件下 可能變得過(guò)大。例如，出自電子電離(EI)源的脈動(dòng)離子抽取當(dāng)使用 較寬電子束時(shí)，可能引入過(guò)大能量散布。在矩陣輔助激光解吸 (MALDI)離子源中，離子能量虧損取決于離子對(duì)矩陣碰撞，這又強(qiáng)烈地取決于激光能量的較小變化以及取決于矩陣晶體化。激光電離 源的特征在于等離子體形成，并且在于過(guò)大能量散布。過(guò)大能量散布
應(yīng)該濾除，以允i午在MRTOFMS中的高分辨率測(cè)量。
在另一組離子源中，自然能量散布是中等的。然而，可應(yīng)用較高 強(qiáng)度的加速場(chǎng)以改進(jìn)所謂的折返時(shí)間，同時(shí)能量散布的相關(guān)增大在界 面中被過(guò)濾。這樣的改進(jìn)對(duì)于像正交加速器(OA)之類(lèi)的離子脈動(dòng) 轉(zhuǎn)換器和特別是具有軸向和徑向脈動(dòng)離子抽取的離子阱是希望的。對(duì) 于寬范圍的連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)離子源，包括電噴(ESI)、大氣壓力化學(xué) 電離(APCI)、大氣壓力光致電離(APPI)、電子碰撞(EI)、化 學(xué)電離(CI)、感應(yīng)耦合等離子體、具有碰撞緩沖的矩陣輔助激光解 吸-電離(MALDI)，可以采用轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器也允許在任何碎裂單 元之后形成離子脈沖，特別是級(jí)聯(lián)質(zhì)i普儀的氣體填充碎裂單元。
參照?qǐng)D8A和8B，對(duì)于正交加速器81表示兩個(gè)示意側(cè)視圖。連 續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)的離子束來(lái)自源82。優(yōu)選地，正交加速器借助于冷離子束 操作。在源82的離子波導(dǎo)管中的碰撞冷卻之后制備這樣的離子束。 束83然后在離子光學(xué)系統(tǒng)84內(nèi)膨脹以減小離子束發(fā)散。在縫隙85 處切除束的顯著部分(通常2/3)之后，離子束的相位空間減小到在 10-30 eV離子能量下的約l度xl mm。幾乎平行的離子束86以中等 能量引入到場(chǎng)自由間隙87中，該場(chǎng)自由間隙87形成在Push板86與 具有用于離子抽取的窗口的電極89之間。定期地，緩慢通過(guò)離子86 通過(guò)施加到Push板86上的至少一個(gè)脈沖88a在正交方向上射出。離 子包90被射出加速的DC級(jí)，同時(shí)保持與初始離子束86的方向相平 行。
參照?qǐng)D8B，盡管離子束冷卻(這通過(guò)離子束膨脹和通過(guò)在縫隙 上掠過(guò)束而布置)，但TOF分辨率仍由離子束的初始參數(shù)-跨過(guò)加速 器間隙87的速度AV和空間AX散布-限制。在加速之后離子包90的 折返時(shí)間AT和能量散布Ak定義為zH^AVm/Ee和Al^AxE，其中E 是加速場(chǎng)的強(qiáng)度。通常離子能量散布在TOF MS的能量容差下面被調(diào) 節(jié)，這把極限置于加速場(chǎng)的強(qiáng)度上。當(dāng)使用本發(fā)明的能量濾波器時(shí)，
過(guò)大能量散布不再是擔(dān)心，并且人們通過(guò)施加較強(qiáng)的加速場(chǎng)E可以改 進(jìn)折返時(shí)間。
圖9呈現(xiàn)另一種脈動(dòng)轉(zhuǎn)換器的例子-具有軸向離子射出的線性離 子阱91，它在[Kozlov等ASMS 2005 (輕w.asms.org) j中描迷。阱 布置在氣體填充離子波導(dǎo)管93內(nèi)。徑向離子限制通過(guò)在波導(dǎo)管93的 主要部分內(nèi)和在小出口部分95內(nèi)形成射頻(RF)場(chǎng)而布置。軸向DC 井布置成捕獲在離子波導(dǎo)管的出口處的離子。在曲線97中表示的DC 輪廓通過(guò)把停滯電勢(shì)施加到出口孔徑96上以及把吸引DC電勢(shì)施加 到離子波導(dǎo)管的小段95上而形成。
離子沿離子波導(dǎo)管軸線注入。波導(dǎo)管在1至3 mTorr的氣體壓 力下操作，這保證離子在DC井中在1至3 ms時(shí)間內(nèi)的離子緩沖和捕 獲。注入和捕獲以接近100。/。效率下發(fā)生。在完全離子緩沖之后，束 尺寸成為在lmm以下。脈動(dòng)場(chǎng)施加到抽取離子上。為了形成均勻的 抽取場(chǎng)，Push脈沖施加到推環(huán)94上，并且較小Pull脈沖施加到出口 孔徑96上?？蛇x擇地，使用在桿之間具有電場(chǎng)透過(guò)的輔助電極形成 捕獲和抽取場(chǎng)。
如在任何類(lèi)型的離子阱中那樣，離子云至少是室溫或更熱。結(jié)果， 速度散布與OA相比約3倍大。離子阱源用作用于TOF MS的脈沖轉(zhuǎn) 換器不廣泛，主要因?yàn)殡x子包的巨大相位空間。同樣，該情形可通過(guò) 使用本發(fā)明的同步能量濾波而改進(jìn)。較強(qiáng)的場(chǎng)可減小折返時(shí)間，而過(guò) 多的能量由彎曲界面濾除。
能量濾除也允許較短累積時(shí)間(當(dāng)離子緩沖不完全時(shí))和在離子 阱轉(zhuǎn)換器中使用較大氣體壓力(這引起在脈動(dòng)抽取處的離子散開(kāi)和較 低能量離子的'暈圏，)。兩種措施都允許改進(jìn)儀器的重復(fù)率和動(dòng)態(tài)范 圍。能量濾波也使儀器較小依賴(lài)于離子源變化，即提供在離子源與分 析儀性能之間的去耦合。
圖10A-10D呈現(xiàn)離子脈沖轉(zhuǎn)換器的又一個(gè)例子-具有徑向離子注 入的直線離子阱101。通過(guò)在形成靠近軸線的四極場(chǎng)的平行板103、 104及105之間施加RF信號(hào)形成限制射頻場(chǎng)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，
可施加非對(duì)稱(chēng)RF場(chǎng)，例如僅施加到側(cè)板104上。長(zhǎng)DC井通過(guò)把停 滯DC電位(除RF信號(hào)之外)施加到離子阱的終止段102上而形成， 具有相同的RF信號(hào)但具有不同的DC偏移。阱在近似1至3 mTorr 氣體壓力下填充。離子沿軸線被注入，并且最終(在1-3 ms中)限制 在長(zhǎng)DC井中。類(lèi)似地脈沖電壓施加到頂部板105和底部板103上， 以穿過(guò)在頂部板中的縫隙射出離子。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在阱外的延遲抽取與在空間同步界面中 的能量濾波和與在任何TOF分析儀中的以后質(zhì)量分析相結(jié)合。任何 類(lèi)型的離子阱轉(zhuǎn)換器是可用的，包括具有徑向和軸向離子射出的線性 離子阱的上述例子。離子包在射出之前膨脹。非相關(guān)折返時(shí)間變得較 低，同時(shí)過(guò)多能量散布在能量濾波器中被除去。
再參照?qǐng)D10A-10D,所述直線阱特別良好地適于本發(fā)明的第三方 面的實(shí)施，即適于跟隨有能量濾波的來(lái)自阱的延遲離子抽取。電壓動(dòng) 力學(xué)的圖表示在圖10B-D中。RF信號(hào)施加到在離子注入和緩沖處的 側(cè)板104上(圖10B )。然后RF信號(hào)被切斷或迅速跳下(圖10C )， 例如通過(guò)移動(dòng)RF電路遠(yuǎn)離諧振。在預(yù)定延遲脈沖之后，脈沖電壓施 加到頂部板105和底部板103上，以形成幾乎同源的抽取場(chǎng)(圖IOD)。 離子射出到優(yōu)選地由兩維透鏡106終止的無(wú)柵格DC加速級(jí)中。然后 過(guò)大能量在任何同步能量濾波器107中被濾除，并且傳送的離子包在 TOF分析儀108中被質(zhì)量分離。在一個(gè)具體實(shí)施例中，扇區(qū)分析儀本 身可用作飛行時(shí)間分析儀。然而，優(yōu)選地，這樣一種TOF分析儀應(yīng) 該采用無(wú)柵格離子反射鏡109，以補(bǔ)償能量濾波器的二階空間和能量 象差。
參照?qǐng)D11，本發(fā)明第三方面的優(yōu)選實(shí)施例111包括具有延遲抽 取的直線離子阱112、 C形圓柱形界面113及平面MR TOF分析儀 116。它也可以包括可選擇的第二同步界面114和外部離子探測(cè)器(接 收器)115。線性阱112的長(zhǎng)邊跨過(guò)在MR TOF MS中的線鋸形離子 軌跡的平面取向(這里垂直于圖面)。抽取脈沖在切斷在阱上的RF 信號(hào)之后的某一預(yù)定延遲(處于微秒時(shí)間級(jí))之后施加。非相關(guān)速度
散布被減小。過(guò)大的能量散布在能量分析儀中被濾除。離子包沿稍微
傾斜的軌跡117被射出，以與具有周期透鏡的平面MR TOF分析儀 的漂移角對(duì)準(zhǔn)。在具體實(shí)施例中，離子在最后透鏡中被反射。這反轉(zhuǎn) 了漂移運(yùn)動(dòng)，并且加倍分析儀的飛行路徑。在MR TOF分析儀中的 時(shí)間分離之后，離子沿軌跡118來(lái)到，經(jīng)界面114同步地傳送，及撞 擊TOF探測(cè)器115。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，具有彎曲離子路徑的至少一個(gè)空間同步 界面被用來(lái)在平面多反射飛行時(shí)間分析儀的部分之間傳送離子。多個(gè) 這樣的混合分析儀可包括靜電扇區(qū)和無(wú)柵格離子反射鏡，而不包括高 階飛行時(shí)間聚焦。
注意，離子反射鏡不必是平面的，并且不必包括離子透鏡。
參照?qǐng)D12A,在一個(gè)具體實(shí)施例121中，建議具有180度偏轉(zhuǎn)的 同步圓柱形界面122在兩個(gè)平行離子反射鏡( 一個(gè)反射鏡123位于另 一個(gè)124的頂部上)之間傳送離子。該設(shè)置打開(kāi)遠(yuǎn)離在反射鏡中的邊 緣場(chǎng)進(jìn)出平面離子反射鏡的離子進(jìn)口。示范的離子源l"表示成與下 部反射鏡124相對(duì)。
圖12B表示相同實(shí)施例121的三維^L圖，也表示在MR TOF分 析儀的后側(cè)處的離子探測(cè)器127。
參照?qǐng)D13，在另一個(gè)具體實(shí)施例131中，采用彎曲和空間同步 界面132以在對(duì)準(zhǔn)成多級(jí)組件的至少兩個(gè)平行MR TOF分析儀l33 和134之間傳送離子。同步彎曲界面用來(lái)使離子在地板之間通過(guò)。
兩個(gè)以上實(shí)施例都使離子路徑每真空腔室尺寸最大。多個(gè)平行反 射鏡可通過(guò)在相同電極內(nèi)加工多個(gè)窗口 ^更利和^f更宜地制造。
同步界面也可用來(lái)反轉(zhuǎn)離子漂移運(yùn)動(dòng)(未表示)的方向。它可用 來(lái)在被脈動(dòng)和靜態(tài)操作(未表示)的同時(shí)在不同分析儀之間、或在級(jí) 聯(lián)質(zhì)譜分析(下面描述)的多級(jí)之間傳送離子。彎曲扇區(qū)優(yōu)選地為了 較簡(jiǎn)單制造和對(duì)準(zhǔn)制成圓柱形的。
有意義的是，基于靜電扇區(qū)的系統(tǒng)通常僅在第一近似中是能量同 步的。它們的大多數(shù)也僅在線性近似中是空間同步的。本發(fā)明強(qiáng)調(diào)這
樣的事實(shí)對(duì)于任何空間同步扇區(qū)，在平面和無(wú)柵格離子反射鏡內(nèi)可 補(bǔ)償二階時(shí)間象差。當(dāng)考慮到補(bǔ)償關(guān)于能量的一階時(shí)間偏差的離子反 射鏡的能力時(shí)，混合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)甚至可更靈活，這放松對(duì)扇區(qū)場(chǎng)設(shè)計(jì) 的限制。換句話說(shuō)，不期望扇區(qū)場(chǎng)包括混合系統(tǒng)的參數(shù)。包括混合 TOF的飛行時(shí)間分辨率、能量接受及空間接受的整體性能可與平面 MRTOFMS相比較。同時(shí)，彎曲扇區(qū)提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性、以及 早先強(qiáng)調(diào)的較容易離子引入和能量濾波能力的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)使用圓柱形扇 區(qū)時(shí)，混合系統(tǒng)顯得具有與MRTOF分析儀可比較的機(jī)械復(fù)雜性。 類(lèi)似地，無(wú)柵格離子反射鏡可以補(bǔ)償扇區(qū)裝置的二階彩色空間象差。
另外，彎曲和同步界面可以以多種方式用在基于平面MR TOF 分析儀的級(jí)聯(lián)儀器內(nèi)。
參照?qǐng)D14，在一個(gè)具體實(shí)施例中，級(jí)聯(lián)MS-MS 141包括順序互 連的線性離子阱脈動(dòng)轉(zhuǎn)換器146、同步彎曲界面147、 MR TOF MS 分析儀143、出口同步離子界面142、 CID碎裂單元144及第二質(zhì)量 分析儀145。兩個(gè)彎曲界面都是同步的，并且不干擾飛行時(shí)間分離。 MR TOF和界面的組合提供空間聚焦，并且有助于通過(guò)CID單元的 進(jìn)口孔徑的離子傳送。兩個(gè)界面也都用作用來(lái)限制在分析儀143與離 子源146和CID單元144的中間真空級(jí)之間的氣體流動(dòng)的節(jié)流通道。 出口界面142也用來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入CID單元的離子的能量，并且這樣調(diào)節(jié) 碎裂程度。優(yōu)選地，第二分析儀145是飛行時(shí)間分析儀。
優(yōu)選地，CID單元144制得較短(幾cm長(zhǎng))，填充到較高氣體 壓力(約50mTorr)，及也具有用來(lái)加速離子軸向傳送的裝置。這樣 的單元證明提供在幾十微秒內(nèi)的快速離子傳送。第一平面MR TOF 143提供在毫秒時(shí)間級(jí)中的母離子的延長(zhǎng)時(shí)間分離、第二(快速TOF2 分析儀145)是在孩i秒時(shí)間級(jí)中的。這樣的布置在由Anatoli Verentchikov在2005年1月11日提交的共同授予美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公報(bào) No. 2005/0242279 Al中公開(kāi)，這設(shè)置使用所謂嵌套時(shí)間級(jí)體系的所謂 平行TOF-TOF分析。這個(gè)公開(kāi)申請(qǐng)的整個(gè)公開(kāi)通過(guò)參考包括在這里。
參照?qǐng)D15，在本發(fā)明的級(jí)聯(lián)MS-MS 151的另 一個(gè)具體實(shí)施例中， 離子阱源154也作為碎裂單元工作。對(duì)于母離子選擇和碎片離子的質(zhì) 量分析都采用相同的MR TOF分析儀153。在阱與MR TOF分析儀 之間的彎曲界面152完成多個(gè)功能。它改進(jìn)離子包的特性，改進(jìn)離子 傳送，改進(jìn)飛行時(shí)間分離，限制氣體流動(dòng)，也調(diào)節(jié)在碎裂步驟處的離 子能量。
在操作中，來(lái)自離子源的離子束在離子阱轉(zhuǎn)換器154中被累積和 緩沖。優(yōu)選地，阱轉(zhuǎn)換器是如在圖9中描述的具有軸向離子注入的氣 體填充線性離子阱。施加到輔助電極上的脈沖把離子射出到阱外。離 子傳送過(guò)彎曲界面152，并且然后在平面多反射TOF MS 153中被質(zhì) 量分離。對(duì)于第一循環(huán)，離子運(yùn)動(dòng)如由離子軌跡156表示的那樣在最 后透鏡155中完全反向。離子包穿過(guò)分析儀返回，進(jìn)入界面152，然 后由反向箭頭157表示的那樣進(jìn)入單元154。離子選擇器(未表示) 用在離子路徑中的某處，以選擇單一質(zhì)荷比離子種類(lèi)。只有那些種類(lèi) 準(zhǔn)許返回到單元中。所希望的能量范圍在彎曲界面中選擇。被選擇離 子被減速，并且準(zhǔn)許進(jìn)入離子阱154中，該離子阱154現(xiàn)在用作具有 碰撞誘導(dǎo)分解(CID)的氣體填充碎裂單元。如果注入能量足夠，則 注入離子形成包含碎片的信息集。碎片離子在以后的氣體碰撞中被緩 沖，并且準(zhǔn)備用于進(jìn)入同一分析儀中的二次注入。這時(shí)，質(zhì)量分離離 子通過(guò)使用在最后偏轉(zhuǎn)器155中的完全角度偏轉(zhuǎn)引導(dǎo)到離子探測(cè)器 上。碎片離子包經(jīng)出口界面158行進(jìn)，并且撞擊探測(cè)器159。
所述儀器提供在相同分析儀和相同阱/CID單元內(nèi)的級(jí)聯(lián)MS分 析。彎曲界面用作用于同步離子和高效引入和引出MRTOF分析儀 的便利裝置。它也用來(lái)改進(jìn)離子阱源的特性，用來(lái)限制各級(jí)之間的氣 體通量，甚至它也用于離子注入能量的校正，由此控制離子碎裂的程 度。
本發(fā)明的所有方面適用于多種級(jí)聯(lián)儀器在前端處具有各種分離 方法的級(jí)聯(lián)，像色i普法和電泳-LC-TOF、 CE-TOF。其它類(lèi)型的級(jí)聯(lián) 是雙重質(zhì)i普系統(tǒng)，像Q-TOF和TOF-TOF。
以上描述僅認(rèn)為是優(yōu)選實(shí)施例的描述。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員和 制造或使用本發(fā)明的那些人將想到本發(fā)明的修改。因此，要理解，在 圖中表示的和以上描述的實(shí)施例僅用于說(shuō)明目的，并且不打算限制本 發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由包括等效物條義的如下權(quán)利要求書(shū)限 定，如根據(jù)專(zhuān)利法的原理解釋的那樣。
權(quán)利要求
1.一種多反射飛行時(shí)間質(zhì)譜儀設(shè)備，包括脈動(dòng)離子源，用來(lái)產(chǎn)生離子包；平面多反射飛行時(shí)間分析儀，用來(lái)按質(zhì)荷比分離所述離子包的離子；離子接收器，用來(lái)接收分離的離子；及至少一個(gè)空間同步離子傳送界面，位于所述離子源與所述離子接收器之間，其中所述至少一個(gè)空間同步離子傳送界面具有彎曲軸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多反射飛行時(shí)間分析儀 包括無(wú)柵格離子反射鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多反射飛行時(shí)間分析儀 包括無(wú)場(chǎng)區(qū)和在所述無(wú)場(chǎng)區(qū)中的至少兩個(gè)聚焦透鏡，用于離子束在漂 移方向上的周期性再聚焦。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面是消色的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面具有同 步平面，與如下至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)所述多反射飛行時(shí)間分析儀的對(duì)稱(chēng)平面和所述離子接收器的平面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述同步平面具有在所述 至少一個(gè)界面內(nèi)可調(diào)節(jié)的取向。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面是能量 同步的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述多反射飛行時(shí)間分析 儀補(bǔ)償源自所述界面中的至少一種二階飛行時(shí)間象差。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述多反射飛行時(shí)間分析 儀補(bǔ)償源自所述界面中的至少 一種空間象差。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面嵌在 所述多反射飛行時(shí)間分析儀中，以使離子繞過(guò)所述分析儀的至少 一 個(gè)離子反射鏡的邊沿和邊緣場(chǎng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面包括如下至少一個(gè)靜電圓柱形扇區(qū)、靜電環(huán)形扇區(qū)及靜電球形扇區(qū)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面包括 靜電透鏡。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面包括 Matsuda板。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面包括 至少一個(gè)靜電平面偏轉(zhuǎn)器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面布置 成基本保留離子軌跡的初始方向。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面布置 成把離子軌跡旋轉(zhuǎn)成基本正交的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面布置 成基本反轉(zhuǎn)離子軌跡的方向。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面的至 少一個(gè)電壓是J3^動(dòng)的。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面包括 用于可控離子能量濾波的裝置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述用于可控離子能量 濾波的裝置包括縫隙。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述縫隙是可調(diào)節(jié)的。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述用于可控離子能量 濾波的裝置還包括空間聚焦透鏡，用來(lái)調(diào)節(jié)在所述縫隙處的離子軌跡 的橫交平面。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述脈動(dòng)離子源采用抽 取電場(chǎng)，該抽取電場(chǎng)具有的強(qiáng)度被調(diào)節(jié)以形成具有超過(guò)所述至少一個(gè) 界面的準(zhǔn)許能量散布的能量散布的離子包。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述平面多反射飛行時(shí)間分析儀包括無(wú)場(chǎng)區(qū)和在無(wú)場(chǎng)區(qū)中的至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)器以反轉(zhuǎn)離子漂 移運(yùn)動(dòng)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述離子接收器包括如 下之一飛行時(shí)間離子探測(cè)器；用于離子沉積的表面；級(jí)聯(lián)質(zhì)鐠儀的 碎裂單元；用來(lái)碎裂離子和把它們釋放回所述多反射飛行時(shí)間分析儀 中的離子阱；及用于在時(shí)間嵌套數(shù)據(jù)獲得體系中的平行MS-MS分析 的快速傳送碎裂單元。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面布置 成在所述多反射飛行時(shí)間分析儀的各部分之間傳送離子包。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)界面布置 成在至少兩個(gè)多反射飛行時(shí)間分析儀之間傳送離子包。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述脈動(dòng)離子源包括從 如下組中選擇的內(nèi)在脈動(dòng)離子源MALDI離子源、具有延遲離子抽 取的MALDI、脈動(dòng)電子碰撞離子源、SIMS脈動(dòng)離子源、及激光解吸 離子源。
29. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述脈動(dòng)離子源包括脈 沖轉(zhuǎn)換器和從如下組中選擇的一個(gè)連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)離子源ESI、 APCI、 APPI、 CI、 EI、 ICP、及級(jí)聯(lián)質(zhì)鐠儀的碎裂單元。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，所述脈沖轉(zhuǎn)換器從如下 組中選擇Paul三維離子阱、具有軸向射出的氣體填充線性離子阱、 具有徑向射出的氣體填充線性離子阱、正交加速器及跟隨有正交加速 器的離子阱。
31. —種飛行時(shí)間質(zhì)譜儀設(shè)備，包括氣體填充離子阱，用來(lái)產(chǎn)生離子包，所述離子阱包括射頻信號(hào)所 施加到其上的至少一個(gè)電極，其中所述離子包在所述射頻信號(hào)的切換 后的預(yù)定延遲之后從所述離子阱抽取；飛行時(shí)間質(zhì)量分析儀，用來(lái)根據(jù)離子的質(zhì)荷比分離離子；離子接收器，用來(lái)接收分離的離子；及空間同步能量濾波器，定位在所述離子阱與所述離子接收器之間，用來(lái)傳送有限能量范圍之內(nèi)的離子。
32，根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，還包括用來(lái)產(chǎn)生離子并把離子 饋送到所述離子阱中的離子化器。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中，所述飛行時(shí)間質(zhì)量分析 儀包括離子反射鏡，其補(bǔ)償關(guān)于離子能量的至少二階飛行時(shí)間象差。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中，所述飛行時(shí)間質(zhì)量分析 儀包括離子反射鏡，其是無(wú)柵格的且是可調(diào)節(jié)的以補(bǔ)償在所述能量濾 波器中發(fā)生的、且與離子坐標(biāo)有關(guān)的至少一種象差；所述象差包括在 如下組中那些的至少之一關(guān)于空間坐標(biāo)的飛行時(shí)間象差、空間象差、 及彩色象差。
35. —種混合飛行時(shí)間質(zhì)量分析儀設(shè)備，包括 靜電扇區(qū)的至少一個(gè)空間同步集； 至少一個(gè)離子反射鏡；及離子接收器，其中，所述離子反射鏡補(bǔ)償所述靜電扇區(qū)集的至少一個(gè)二階飛行 時(shí)間象差。
36. 根椐權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)離子反射 鏡是無(wú)柵格離子反射鏡。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)離子反射 鏡補(bǔ)償所述靜電扇區(qū)集的、且與離子的空間坐標(biāo)有關(guān)的至少一個(gè)二階 象差；所述象差的組包括關(guān)于空間坐標(biāo)的飛行時(shí)間象差、空間象差、 及彩色象差。
38. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其中，所述離子接收器相對(duì)于 成像飛行時(shí)間質(zhì)鐠測(cè)量是位置敏感的。
39. —種設(shè)備，包括 離子源，用來(lái)產(chǎn)生離子；線性離子阱，具有延遲的離子抽取用于離子累積和離子包的形成；平面多反射飛行時(shí)間分析儀，具有帶有周期透鏡的漂移空間； 離子接收器；及至少一個(gè)空間同步c形圓柱界面，位于所述線性離子阱與所述 離子接收器之間。
40. —種多反射飛行時(shí)間質(zhì)鐠儀設(shè)備，包括 脈動(dòng)離子源，用來(lái)產(chǎn)生離子包；多反射飛行時(shí)間分析儀，用來(lái)按質(zhì)荷比分離所述離子包的離子；離子接收器，用來(lái)接收分離的離子；及至少一個(gè)空間同步離子傳送界面，位于所述離子源與所述離子接收器之間，其中所述至少一個(gè)空間同步離子傳送界面包括具有彎曲軸 的至少一個(gè)靜電扇區(qū)。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)靜電扇區(qū) 包括如下至少之一靜電圓柱形扇區(qū)、靜電環(huán)形扇區(qū)、及靜電球形扇 區(qū)。
42. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中，所述多反射飛行時(shí)間分 析儀是平面多反射飛行時(shí)間分析儀。
全文摘要
本發(fā)明一般涉及多反射飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(MR TOF MS)。為了改進(jìn)平面MR TOF MS分析儀(11)的質(zhì)量分辨率，空間同步和彎曲界面(21)可以用于進(jìn)出MR TOF MS分析儀(11)的離子傳送。一個(gè)實(shí)施例包括在無(wú)場(chǎng)空間中具有周期透鏡(14)的平面MR TOF MS(11)、用來(lái)把離子流動(dòng)轉(zhuǎn)換成脈沖的線性離子阱(17)及由靜電扇區(qū)制成的C形同步界面。界面(21)允許繞離子反射鏡(12)的邊沿和邊緣場(chǎng)(13)傳送離子而不引入顯著時(shí)間散布。界面(21)也可以提供離子包的能量濾波。通過(guò)使用來(lái)自離子阱的延遲離子抽取可以減小離子阱轉(zhuǎn)換器(17)的非相關(guān)折返時(shí)間，并且過(guò)大離子能量在彎曲界面(21)中過(guò)濾。
文檔編號(hào)H01J49/40GK101171660SQ200680015367
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月22日
發(fā)明者米克海爾·雅沃爾, 阿納托利·N·維雷恩特奇科夫 申請(qǐng)人:萊克公司