串聯(lián)質(zhì)譜儀和質(zhì)譜法
【專利摘要】本發(fā)明涉及串聯(lián)質(zhì)譜儀和質(zhì)譜法，旨在通過在短時(shí)間內(nèi)收集許多產(chǎn)物離子信息來(lái)提高化合物的結(jié)構(gòu)分析和識(shí)別的精度。為了這個(gè)目的，離子阱（5）被設(shè)置在碰撞室（3）和飛行時(shí)間質(zhì)量分離器（6）之間。在利用四極桿質(zhì)量濾波器（2）選擇源自于同一化合物的先驅(qū)離子的時(shí)間段期間內(nèi)，碰撞能量從一個(gè)改變?yōu)榱硪粋€(gè)。通過分別在多級(jí)碰撞能量下解離所產(chǎn)生的各種產(chǎn)物離子和沒有被解離的先驅(qū)離子被暫時(shí)捕捉在離子阱（5）中，并在這些離子被混合的狀態(tài)下以包的形式被噴射，并被引入到飛行時(shí)間質(zhì)量分離器（6）中以受到質(zhì)譜分析。由此，在數(shù)據(jù)處理單元（21）中，其中出現(xiàn)在各種CID條件下在各種解離模式中所產(chǎn)生的產(chǎn)物離子的一個(gè)MS/MS質(zhì)譜被生成。
【專利說(shuō)明】串聯(lián)質(zhì)譜儀和質(zhì)譜法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種串聯(lián)質(zhì)譜儀及其質(zhì)譜法，該串聯(lián)質(zhì)譜儀通過碰撞誘導(dǎo)解離(Collision-1nduced Dissociation, CID)或其他方法來(lái)解離具有特定的質(zhì)荷比的離子,并進(jìn)行通過解離所產(chǎn)生的產(chǎn)物離子(product ion)(碎片離子)的質(zhì)譜分析。
【背景技術(shù)】
[0002]為了識(shí)別具有較大分子量的物質(zhì)并分析該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，MS/MS分析(或者串聯(lián)分析)作為質(zhì)譜法中的一個(gè)方法被已知。在MS/MS分析中，在產(chǎn)生自樣本的多個(gè)離子當(dāng)中具有特定的質(zhì)荷比的離子被選擇作為先驅(qū)離子(precursor ion)(即,第一級(jí)質(zhì)量分離),通過一些方法，先驅(qū)離子被解離，這些方法包括一種使先驅(qū)離子接觸到CID氣體的方法，并且通過解離產(chǎn)生的各種產(chǎn)物離子在它們被檢測(cè)到之前根據(jù)質(zhì)荷比被分離(B卩，第二級(jí)質(zhì)量分離)。
[0003]其中碰撞室被設(shè)置在前級(jí)和后級(jí)的四極濾質(zhì)器(quadrupole mass filter)之間的三重四極質(zhì)譜儀(triple quadrupole mass spectrometer)是一種能夠進(jìn)行MS/MS分析的被廣泛使用的具有相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)的質(zhì)譜儀。已知質(zhì)譜儀的另一種配置，在該配置中，三重四極質(zhì)譜儀的后級(jí)四極濾質(zhì)器被替換為具有更高質(zhì)量分辨率(mass resolution)的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(參見專利文獻(xiàn)I等)。在本說(shuō)明書中，執(zhí)行如上所述的兩級(jí)質(zhì)量分離的質(zhì)譜儀被稱為串聯(lián)質(zhì)譜儀。它也被稱為MS/MS質(zhì)譜儀。
[0004]通常,通過CID等等的化合物的解離模式(dissociating pattern)不是唯一的，并且相同的化合物依據(jù)CID條件顯示出不同的解離模式，CID條件諸如是在CID的時(shí)候給予離子的碰撞能量的大小、以及碰撞室中的氣壓。這是因?yàn)榛衔镏械母鞣N鍵合部位能夠依據(jù)CID條件被切斷。通過MS/MS分析的質(zhì)譜獲得的主要信息是作為源自于目標(biāo)化合物的先驅(qū)離子的解離的結(jié)果而產(chǎn)生的各種碎片的質(zhì)量的信息。因此，為了推定目標(biāo)化合物的分子結(jié)構(gòu)，如果源自于化合物的各種碎片的質(zhì)量信息被獲得就更好了。
[0005]如之前所描述的，在串聯(lián)質(zhì)譜儀中，能夠通過改變CID條件來(lái)改變解離模式。因此，在專利文獻(xiàn)I中所描述的質(zhì)譜儀中，分別在其中容易發(fā)生解離的CID條件下和在其中相對(duì)少發(fā)生解離的CID條件下，對(duì)相同的樣本執(zhí)行MS/MS分析，因此高度分裂的質(zhì)譜和較少分裂的質(zhì)譜被獲得。在這種情況下，舉例來(lái)說(shuō)，與僅僅在一個(gè)CID條件下使用MS/MS質(zhì)譜的情況相比，分析儀通過比較兩個(gè)質(zhì)譜來(lái)獲得更多信息，并且能夠增加目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)的推定的可靠性。
[0006]然而，在專利文獻(xiàn)I中所描述的質(zhì)譜儀中，只能夠獲得高度分裂的質(zhì)譜和較少分裂的質(zhì)譜的兩種類型的信息，并且質(zhì)譜儀并不總是足以分析具有復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的化合物的結(jié)構(gòu)。雖然能夠更改文獻(xiàn)I中所描述的質(zhì)譜儀以便利用不同的CID條件來(lái)獲得三個(gè)以上MS/MS質(zhì)譜，但是這會(huì)花費(fèi)一些時(shí)間來(lái)對(duì)某一范圍的質(zhì)荷比進(jìn)行質(zhì)譜分析，并且因此，在不同的CID條件下對(duì)一個(gè)化合物獲得多個(gè)MS/MS質(zhì)譜所需的時(shí)間相應(yīng)地變長(zhǎng)。
[0007]特別地，當(dāng)氣相色譜儀(GC)和液相色譜儀(LC)被連接至質(zhì)譜儀的前級(jí)、且被色譜儀暫時(shí)分離的化合物通過質(zhì)譜儀被分析時(shí)，其中一個(gè)化合物被弓I入質(zhì)譜儀的時(shí)間寬度被顯著地限制。因此，如果用于分析一個(gè)化合物所需的時(shí)間變長(zhǎng)，則分析將不會(huì)在其中化合物被引入質(zhì)譜儀的時(shí)間段內(nèi)結(jié)束。也就是說(shuō)，源自于要被分析的化合物的目標(biāo)離子在化合物的多個(gè)質(zhì)譜被完全獲得之前將被全部消耗。
[0008]【背景技術(shù)】文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010][專利文獻(xiàn)I] Jp-A2OO2-1IOO8I
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明要解決的問題
[0012]已經(jīng)開發(fā)了本發(fā)明來(lái)解決上述問題。本發(fā)明的主要目的是提供能夠在短時(shí)間段內(nèi)收集大量產(chǎn)物離子信息、并且因此能夠提高化合物的結(jié)構(gòu)的分析精度和未知化合物的識(shí)別精度的串聯(lián)質(zhì)譜儀及其質(zhì)譜法。
[0013]解決問題的手段
[0014]旨在解決上述問題的本發(fā)明提供一種串聯(lián)質(zhì)譜儀，包括:離子源，所述離子源使樣本中的化合物離子化；第一質(zhì)量分離單元，所述第一質(zhì)量分離單元在各種產(chǎn)生的離子中選擇具有特定質(zhì)荷比的離子作為先驅(qū)離子；離子解離單元，所述離子解離單元解離所述先驅(qū)離子；以及第二質(zhì)量分離單元和檢測(cè)器，所述第二質(zhì)量分離單元和所述檢測(cè)器進(jìn)行通過解離被產(chǎn)生的各種產(chǎn)物離子的質(zhì)譜分析，所述串聯(lián)質(zhì)譜儀包括:
[0015]a)離子混合單元，所述離子混合單元被置于所述離子解離單元和所述第二質(zhì)量分離單元之間，并且對(duì)于在不同時(shí)刻從所述離子解離單元被噴射的各種離子，所述離子混合單元調(diào)整離子的行進(jìn)，以使離子至少在離子被引入到所述第二質(zhì)量分離單元中時(shí)的時(shí)間點(diǎn)被混合在一起；
[0016]b)分析控制單元，所述分析控制單元將離子在所述離子解離單元中被解離時(shí)所處的條件從一個(gè)切換到另一個(gè)，并控制所述離子混合單元的操作以使在所述切換的時(shí)間段內(nèi)從所述離子解離單元被噴射的離子至少在離子被引入到所述第二質(zhì)量分離單元中時(shí)的所述時(shí)間點(diǎn)被混合在一起；以及
[0017]c)數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元基于檢測(cè)信號(hào)獲取質(zhì)譜，所述檢測(cè)信號(hào)在通過所述分析控制單元切換所述解離條件的所述時(shí)間段期間內(nèi)，通過所述第二質(zhì)量分離單元和所述檢測(cè)器，在預(yù)定的質(zhì)荷比范圍內(nèi)被獲得。
[0018]更進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的質(zhì)譜法是一種使用串聯(lián)質(zhì)譜儀的質(zhì)譜法，所述串聯(lián)質(zhì)譜儀包括:離子源，所述離子源使樣本中的化合物離子化；第一質(zhì)量分離單元，所述第一質(zhì)量分離單元在各種產(chǎn)生的離子中選擇具有特定質(zhì)荷比的離子作為先驅(qū)離子；離子解離單元，所述離子解離單元解離所述先驅(qū)離子；以及第二質(zhì)量分離單元和檢測(cè)器，所述第二質(zhì)量分離單元和所述檢測(cè)器進(jìn)行通過解離被產(chǎn)生的各種產(chǎn)物離子的質(zhì)譜分析，所述質(zhì)譜法包括:
[0019]a)離子混合步驟，所述離子混合步驟調(diào)整離子的行進(jìn)，以使當(dāng)其中離子被解離的條件在所述離子解離單元中從一個(gè)被切換為另一個(gè)時(shí)，在所述切換的時(shí)間段期間內(nèi)在不同時(shí)刻下從所述離子解離單元被噴射的離子至少在離子被引入到所述第二質(zhì)量分離單元中時(shí)的時(shí)間點(diǎn)被混合在一起；以及[0020]b)數(shù)據(jù)處理步驟，所述數(shù)據(jù)處理步驟基于檢測(cè)信號(hào)獲取質(zhì)譜，所述檢測(cè)信號(hào)在在所述離子解離單元中切換所述解離條件的所述時(shí)間段期間內(nèi)，通過所述第二質(zhì)量分離單元和所述檢測(cè)器，對(duì)于在所述離子混合步驟中被混合的狀態(tài)下被引入到所述第二質(zhì)量分離單元中的離子，在預(yù)定的質(zhì)荷比范圍內(nèi)被獲得。
[0021]第一質(zhì)量分離單元和第二質(zhì)量分離單元中的質(zhì)量分離方法并不局限于特定的方法上。在典型實(shí)例中，第一質(zhì)量分離單元是四極濾質(zhì)器，且第二質(zhì)量分離單元是飛行時(shí)間質(zhì)量分離器。用于在離子解離單元中解離離子的方法也不受具體方法的限制。典型實(shí)例是使用碰撞誘導(dǎo)解離(CID)的方法。在通過CID解離的情況下，離子的解離通常在碰撞室中被進(jìn)行，其中，CID氣體被引入到該碰撞室中。解離條件包括被給予先驅(qū)離子的碰撞能量、被引入到碰撞室中的CID氣體的氣壓、CID氣體的種類等等。
[0022]在根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)質(zhì)譜儀中，舉例來(lái)說(shuō)，在其中目標(biāo)化合物被引入到離子源中、且具有對(duì)應(yīng)于化合物的特定的質(zhì)荷比的先驅(qū)離子選擇性地通過第一質(zhì)量分離單元的狀態(tài)下，在離子解離單元中的離子解離條件通過分析控制單元的控制從一個(gè)被切換至另一個(gè)。通常，如果解離條件不同，從相同的先驅(qū)離子產(chǎn)生的產(chǎn)物離子的種類和產(chǎn)生率改變。因此，每次當(dāng)解離條件被切換為不同的解離條件，噴射自離子解離單元的離子的種類就有改變的傾向，并且離子混合單元調(diào)節(jié)離子的行進(jìn)以使在這種不同時(shí)刻下被噴射的各種離子至少是在多個(gè)離子被引入到第二質(zhì)量分離單元中時(shí)的時(shí)間點(diǎn)下被混合在一起。
[0023]作為像這樣調(diào)節(jié)離子的行進(jìn)的離子混合單元的一個(gè)模式，舉例來(lái)說(shuō)，暫時(shí)捕捉離子的離子阱能夠被使用。離子阱的結(jié)構(gòu)可以是三維四極型或者可以是線性型。離子阱能夠通過電場(chǎng)及其他測(cè)量的動(dòng)作來(lái)暫時(shí)捕捉進(jìn)入的離子。各種離子在離子捕捉的時(shí)候被混合在一起，并且這些離子在其中各種離子被混合的狀態(tài)下從離子阱被噴射、并能夠被傳遞至第二質(zhì)量分離單元。
[0024]在離子混合單元的另一個(gè)模式中，對(duì)離子進(jìn)行加速或者減速、或者加速和減速兩者的離子加速和減速裝置能夠被使用。作為對(duì)噴射自離子解離單元的離子的時(shí)間差的響應(yīng)，舉例來(lái)說(shuō)，就時(shí)間而言在先的離子被減速，并且對(duì)于就時(shí)間而言在后發(fā)出的離子，使得離子的減速程度更小。在又一個(gè)模式中，就時(shí)間而言在先的離子沒有被加速或者減速，并且可以以就時(shí)間而言在后發(fā)出的離子的加速程度被增加得更多的方式進(jìn)行加速。總而言之，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)這種加速或者減速的程度，在當(dāng)離子到達(dá)第二質(zhì)量分離單元的入口時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，在后發(fā)出的離子趕上先于它們從離子解離單元發(fā)出的離子。因此，在其中各種離子被混合在一起的狀態(tài)下，這些離子能夠被傳遞至第二質(zhì)量分離單元。
[0025]數(shù)據(jù)處理單元基于檢測(cè)信號(hào)獲取在如之前所述的切換解離狀態(tài)的時(shí)間段期間內(nèi)通過第二質(zhì)量分離單元和檢測(cè)器被獲得的在預(yù)定的質(zhì)荷比范圍內(nèi)的質(zhì)譜。作為受在第二質(zhì)量分離單元和檢測(cè)器中的質(zhì)譜分析作用的目標(biāo)的離子是其中在如之前所描述的不同的解離條件下被產(chǎn)生的產(chǎn)物離子被混合在一起的離子，并且因此，在質(zhì)譜(MS/MS質(zhì)譜)中，在一個(gè)解離條件下沒有被產(chǎn)生的或者難以被產(chǎn)生的各種產(chǎn)物離子能夠被觀察到。更進(jìn)一步地，在特定的解離條件下難以被產(chǎn)生的產(chǎn)物離子能夠憑借足夠的靈敏性被觀察到。如果質(zhì)譜是對(duì)應(yīng)于一個(gè)化合物的質(zhì)譜，則出現(xiàn)在質(zhì)譜上的峰值對(duì)應(yīng)于通過在化合物的多個(gè)鍵合部位處切斷而產(chǎn)生的碎片。因此，對(duì)于一個(gè)化合物而言，與傳統(tǒng)的質(zhì)譜儀相比，更多碎片信息能夠被收集，并且因此，化合物的結(jié)構(gòu)分析和未知化合物的識(shí)別的精度能夠被提高。[0026]在根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)質(zhì)譜儀中，毫無(wú)疑問，當(dāng)在具有一個(gè)先驅(qū)離子作為目標(biāo)的被選擇的離子監(jiān)控(SM)測(cè)量模式中驅(qū)動(dòng)第一質(zhì)量分離單元時(shí)，上述分析控制單元可以執(zhí)行解離條件的切換。當(dāng)在具有多個(gè)先驅(qū)離子作為目標(biāo)的SIM測(cè)量模式中驅(qū)動(dòng)第一質(zhì)量分離單元時(shí)，分析控制單元也可以執(zhí)行解離條件的切換。在后一情況下，源自于不同的先驅(qū)離子的各種產(chǎn)物離子的峰值在質(zhì)譜中彼此疊加，并且通過使用其中源自于多個(gè)先驅(qū)離子的產(chǎn)物離子的峰值像這樣彼此疊加的質(zhì)譜作為被用于化合物的結(jié)構(gòu)分析和識(shí)別的參考質(zhì)譜，能夠進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)分析和識(shí)別。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)質(zhì)譜儀可以具有進(jìn)一步包括條件設(shè)定單元的配置，該條件設(shè)定單元用于預(yù)先設(shè)定作為在分析控制單元中根據(jù)要被分析的化合物從一個(gè)切換為另一個(gè)的解離條件。
[0028]根據(jù)上述配置，當(dāng)對(duì)于某一化合物沒有出現(xiàn)顯著的產(chǎn)物離子峰值時(shí)所處的解離條件是預(yù)先已知的時(shí)，其他解離條件或者條件能夠通過條件設(shè)定單元被設(shè)定。因此，在可忽略的解離條件下的離子解離操作能夠被忽略。這種可忽略的解離操作的忽略使得分析時(shí)間縮短并提高處理量，或者能夠延長(zhǎng)在另一個(gè)解離條件下對(duì)于離子解離操作的時(shí)間段以便進(jìn)行更高靈敏度的分析。
[0029]更進(jìn)一步地，在根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)質(zhì)譜儀中，上述解離條件被設(shè)定為作為被給予先驅(qū)離子的碰撞能量，并且上述分析控制單元能夠從小能量開始按順序向更大能量的方向切換碰撞能量。
[0030]在相對(duì)低的碰撞能量下通過解離產(chǎn)生的產(chǎn)物離子具有較低速度，并且在另一方面，在相對(duì)高的碰撞能量下通過解離產(chǎn)生的產(chǎn)物離子具有較高速度。因此，如果碰撞能量以能量按順序從低能量變?yōu)楦叩姆绞奖磺袚Q，則在不同的能量下產(chǎn)生的相同種類的產(chǎn)物離子的飛行方向上的距離被縮短。因此，舉例來(lái)說(shuō)，通過利用離子加速和減速裝置的離子的速度調(diào)整被促進(jìn)，并且能夠在大約當(dāng)離子被引入第二質(zhì)量分離單元而沒有在離子加速和減速裝置中進(jìn)行大的加速和減速時(shí)的時(shí)間點(diǎn)下引出其中各種離子有利地同時(shí)存在的狀態(tài)。
[0031]發(fā)明效果
[0032]利用根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)質(zhì)譜儀和質(zhì)譜法，對(duì)于一個(gè)化合物而言，與常規(guī)的MS/MS分析相比，能夠收集更多的碎片信息，并且因此，化合物的結(jié)構(gòu)分析和未知化合物的識(shí)別的精度能夠被提高。更進(jìn)一步地，關(guān)于在不同的解離條件下被產(chǎn)生的各種產(chǎn)物離子的質(zhì)譜數(shù)據(jù)通過進(jìn)行一次質(zhì)譜分析被獲得，并且因此，質(zhì)譜分析所需的時(shí)間能夠被減少。因此，即使當(dāng)其中目標(biāo)化合物被引入到離子源的時(shí)間段被限制時(shí)，例如，源自于化合物的各種產(chǎn)物離子的信息也能夠被毫無(wú)例外地收集。
[0033]通常，依賴于解離條件，先驅(qū)離子的峰值有時(shí)完全不會(huì)出現(xiàn)在質(zhì)譜上。然而，利用根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)質(zhì)譜儀，通過在多個(gè)解離條件中包括至少一些先驅(qū)離子保持完整無(wú)缺沒有被解離的這種解離條件，其中包含有先驅(qū)離子信息和產(chǎn)物離子信息兩者的質(zhì)譜能夠被獲得。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀的示意配置圖。
[0035]圖2是顯示在第一實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀中對(duì)各個(gè)單元的離子的操作和處理的示意操作時(shí)刻的示意圖。
[0036]圖3是第一實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀中的操作說(shuō)明圖。
[0037]圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀的示意配置圖。
[0038]圖5是顯示在第二實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀中對(duì)各個(gè)單元的離子的操作和處理的示意操作時(shí)刻的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下參考附圖描述作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀。
[0040]圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀的示意圖。圖2是顯示在第一實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀中對(duì)各個(gè)單元的離子的操作和處理的示意操作時(shí)刻的示意圖。圖3是第一實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀中的操作說(shuō)明圖。
[0041]第一實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀在未示出的真空腔內(nèi)包括離子源1、對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的第一質(zhì)量分離單元的四極桿質(zhì)量過濾器2、離子導(dǎo)向器4被置于其中的對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的離子解離單元的碰撞室3、對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的離子混合單元的離子阱5、對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的第二質(zhì)量分離單元的正交加速反射型的飛行時(shí)間質(zhì)量分離器6、以及離子檢測(cè)器7。值得注意的是，用于有效地將離子傳輸?shù)胶蠹?jí)的例如離子導(dǎo)向器和離子透鏡的離子光學(xué)元件通常被設(shè)置在離子源I和四極桿質(zhì)量過濾器2之間、以及其他合適的地點(diǎn)，并且這里省略對(duì)元件的說(shuō)明。
[0042]離子阱5具有三維四極型的配置，其中設(shè)置有一對(duì)端蓋電極52和53，在端蓋電極52和53之間具有環(huán)形電極51，但是可以被線性離子阱等替代，只要離子能夠在離子阱中被積聚。更進(jìn)一步地，飛行時(shí)間離子分離器6具有排出電極(expulsion electrode) 61和柵電極(grid electrode)62作為正交離子加速部,并且具有其中由許多反射電極組成的反射器64被布置在飛行空間63中的配置，但是飛行時(shí)間質(zhì)量分離器6可以不是正交加速型或者反射型。
[0043]預(yù)定電壓通過Ql驅(qū)動(dòng)單元10被分別施加給構(gòu)成四極桿質(zhì)量過濾器2的各個(gè)桿電極。預(yù)定電壓通過CC驅(qū)動(dòng)單元11被分別施加給構(gòu)成離子導(dǎo)向器4的各個(gè)桿電極。預(yù)定電壓通過IT驅(qū)動(dòng)單元12被分別施加給構(gòu)成離子阱5的環(huán)形電極51以及端蓋電極52和53。更進(jìn)一步地，預(yù)定電壓通過TOF驅(qū)動(dòng)單元13被分別施加給被包括在飛行時(shí)間質(zhì)量分離器6中的排出電極61、柵電極62、反射器64等。各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元10、11、12和13受控制單元20的控制。更進(jìn)一步地，在離子檢測(cè)器7中獲得的檢測(cè)信號(hào)在未示出的A/D轉(zhuǎn)換器中被轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并被輸入到數(shù)據(jù)處理單元21中。數(shù)據(jù)處理單元21包括質(zhì)譜生成器22等。
[0044]參考圖2和圖3描述本實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀中的特征性操作的一個(gè)實(shí)例。
[0045]離子源I使被包含在被引入的樣本中的各種化合物分別電離。所產(chǎn)生的離子被引入到四極桿質(zhì)量過濾器2中。Ql驅(qū)動(dòng)單元10例如將只通過具有預(yù)定的特定質(zhì)荷比Ml的離子的電壓(其中預(yù)定電壓值的直流電壓和具有預(yù)定幅值的射頻電壓被互相疊加的電壓)施加給四極桿質(zhì)量過濾器2。這對(duì)應(yīng)于具有一個(gè)通道的SIM測(cè)量模式。因此，只有具有上述特定質(zhì)荷比Ml的離子選擇性地通過四極桿質(zhì)量濾波器2，且使其他離子消散。
[0046]CID氣體(舉例來(lái)說(shuō)，例如氦氣和氬氣的惰性氣體)以預(yù)定的流速被引入到碰撞室3中，并且舉例來(lái)說(shuō)，通過四極桿質(zhì)量濾波器2的離子被給予由四極桿質(zhì)量濾波器2和離子導(dǎo)向器4 (或者碰撞室3的離子注射口)之間的電勢(shì)差等確定的碰撞能量、并被引入到碰撞室3中作為先驅(qū)離子。先驅(qū)離子(m/z=Ml)在碰撞室3內(nèi)接觸CID氣體，導(dǎo)致解離并被分解成多個(gè)碎片(產(chǎn)物離子和中性丟失)。如稍后描述的，在這個(gè)時(shí)候，解離的模式依賴于CID條件，例如碰撞能量和CID氣體壓力，并且當(dāng)碰撞能量小時(shí)，難以發(fā)生解離。
[0047]沒有被解離的先驅(qū)離子和通過解離行進(jìn)(dissociation travel)被產(chǎn)生的產(chǎn)物離子通過射頻電場(chǎng)的動(dòng)作被聚集，其中，該射頻電場(chǎng)通過由CC驅(qū)動(dòng)單元11施加的電壓被形成在離子導(dǎo)向器4中。隨后，離子從碰撞室3中被噴射以便到達(dá)離子阱5。離子經(jīng)由在端蓋電極52中被打孔的注射孔被引入到離子阱5中、并通過由通過IT驅(qū)動(dòng)單元12被施加給環(huán)形電極51的電壓形成的四極電場(chǎng)的動(dòng)作被捕捉。
[0048]如圖2所示，在串聯(lián)質(zhì)譜儀中，CC驅(qū)動(dòng)單元11改變被施加給離子導(dǎo)向器4 (或者碰撞室3的離子注射口)的電壓，因此碰撞能量在其中源自于一個(gè)化合物的同樣的先驅(qū)離子在四極桿質(zhì)量過濾器2中被選擇性地通過的時(shí)間段中改變?yōu)槎嗉?jí)(四級(jí)，即本實(shí)例中的CEl至CE4)。切斷化合物中的各種鍵合部位所需的能量各不相同，并且，如果當(dāng)離子與CID氣體相接觸時(shí)接收到的能量低于上述能量，則不會(huì)發(fā)生解離。隨著碰撞能量更高，更多通常難以被切斷的鍵被切斷，或者更容易地同時(shí)切斷多個(gè)鍵。因此，當(dāng)碰撞能量被切換為如之前所述的多級(jí)時(shí)，先驅(qū)離子的解離的模式在不同的碰撞能量下各不相同，并且所產(chǎn)生的產(chǎn)物離子的種類和量改變。
[0049]在如圖3中所示的實(shí)例中，當(dāng)碰撞能量是最小的CEl時(shí)，先驅(qū)離子難以被解離，并且通過碰撞室3的大部分離子是先驅(qū)離子(m/z=Ml)。在下一個(gè)最小的碰撞能量CE2下，先驅(qū)離子被解離，但是一些產(chǎn)物離子仍然為先驅(qū)離子。更進(jìn)一步地，通過解離被產(chǎn)生的一些產(chǎn)物離子僅僅是具有相對(duì)大的質(zhì)荷比的一種離子。當(dāng)碰撞能量變大至CE3或者CE4時(shí)，幾乎所有先驅(qū)離子被解離，因此多種類型的產(chǎn)物離子被產(chǎn)生。
[0050]如之前所述的，當(dāng)碰撞能量改變?yōu)镃El — CE2 — CE3 — CE4時(shí)，從碰撞室3被噴射的離子的種類很可能會(huì)改變，并且離子阱5接受并捕捉所有的這些離子。也就是說(shuō)，源自于相同的化合物和相同的先驅(qū)離子并且在不同的碰撞能量下被產(chǎn)生的各種產(chǎn)物離子、以及沒有被解離的先驅(qū)離子在離子阱5內(nèi)一起被混合。隨后，在這些離子被捕捉并受到冷卻之后，舉例來(lái)說(shuō)，離子通過由IT驅(qū)動(dòng)單元12施加給端蓋電極52和53的直流電壓從離子阱5以包的形式被注射、并被引入到飛行時(shí)間質(zhì)量分離器6的離子加速部中。
[0051]TOF驅(qū)動(dòng)單元13分別將初始能量給予被包含在上述離子包中的各個(gè)離子，并通過在離子包到達(dá)離子加速部時(shí)的時(shí)刻將預(yù)定電壓施加給排出電極61和柵電極62，在大體上與它們的行進(jìn)方向正交的方向上對(duì)它們加速。被加速的離子被引入到飛行空間63中、通過由反射器64形成的反射電場(chǎng)的動(dòng)作飛回來(lái)、并最終到達(dá)離子檢測(cè)器7。具有大體上相同的離子飛行開始時(shí)間點(diǎn)的各個(gè)離子在飛行期間內(nèi)根據(jù)質(zhì)荷比被分離，并且離子以具有較小的質(zhì)荷比的離子更早到達(dá)離子檢測(cè)器7的順序到達(dá)離子檢測(cè)器7。因此，當(dāng)在離子加速部中的離子加速時(shí)間點(diǎn)下的飛行的時(shí)間(即，離子飛行開始時(shí)間點(diǎn))被設(shè)為飛行的時(shí)間“O”時(shí)，顯示飛行的時(shí)間和信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系的飛行時(shí)間質(zhì)譜數(shù)據(jù)從離子檢測(cè)器7被輸入到數(shù)據(jù)處理單元21中。
[0052]從離子阱5被噴射的離子包是這樣的離子包，在該離子包中，在不同的碰撞能量下所產(chǎn)生的各種產(chǎn)物離子和沒有被解離的先驅(qū)離子被混合，并且因此，上述飛行時(shí)間質(zhì)譜數(shù)據(jù)也反映該多個(gè)離子的強(qiáng)度，其中，在不同的碰撞能量下所產(chǎn)生的各種產(chǎn)物離子和沒有被解離的先驅(qū)離子兩者都源自于相同的化合物和相同的先驅(qū)離子。在數(shù)據(jù)處理單元21中，質(zhì)譜生成器22對(duì)輸入的飛行時(shí)間質(zhì)譜數(shù)據(jù)執(zhí)行將飛行的時(shí)間轉(zhuǎn)換為質(zhì)荷比等的處理、并生成質(zhì)譜(MS/MS質(zhì)譜)。因此，其中反映從源自于某一目標(biāo)化合物的一種先驅(qū)離子和先驅(qū)離子本身所產(chǎn)生的各種產(chǎn)物離子的MS/MS質(zhì)譜被獲得。
[0053]也就是說(shuō)，如圖3中右端處的MS/MS質(zhì)譜中所示，只有當(dāng)碰撞能量相對(duì)小時(shí)被觀察到的先驅(qū)離子的峰值被觀察到具有足夠大的強(qiáng)度，并且只有當(dāng)碰撞能量相對(duì)大時(shí)被觀察到的具有小質(zhì)荷比的多種類型的產(chǎn)物離子的峰值也當(dāng)然被觀察到。這些峰值是源自于目標(biāo)化合物的先驅(qū)離子或者產(chǎn)物離子的所有的峰值，并且由于具有不同質(zhì)荷比的產(chǎn)物離子分別具有不同的碎片結(jié)構(gòu)，因此無(wú)法在普通MS/MS分析中被獲得的許多局部結(jié)構(gòu)信息能夠在一個(gè)MS/MS質(zhì)譜中被獲得。通過使用像這樣的各種類型的局部結(jié)構(gòu)信息，化合物的分子結(jié)構(gòu)的推定變得容易，并且推定精度被提高。更進(jìn)一步地，當(dāng)化合物是未知的、并且化合物要被識(shí)別時(shí)，識(shí)別精度被提聞。
[0054]接下來(lái)，參考圖4和圖5描述本發(fā)明的第二實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀。
[0055]圖4是根據(jù)第二實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀的示意配置圖。圖5是顯示在第二實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀中對(duì)各個(gè)單元的離子的操作和處理的示意操作時(shí)刻的示意圖。用相同的標(biāo)號(hào)表示與第一實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀的部件一致的相同部件。
[0056]在第一實(shí)施例中，離子講5被設(shè)置在碰撞室3和飛行時(shí)間質(zhì)量分離器6之間作為對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的離子混合單元的部件，然而，在第二實(shí)施例中，由加速和減速裝置驅(qū)動(dòng)單元14驅(qū)動(dòng)的離子加速和減速裝置8代替離子阱5被設(shè)置。只有不同于上述第一實(shí)施例的操作被描述。
[0057]如在第一實(shí)施例中，在被切換為多級(jí)的各個(gè)碰撞能量下通過先驅(qū)離子的解離被產(chǎn)生的產(chǎn)物離子以及沒有被解離的先驅(qū)離子從碰撞室3中被噴射。離子加速和減速裝置8具有以對(duì)應(yīng)于從加速和減速裝置驅(qū)動(dòng)單元14施加的電壓的加速的程度或者減速的程度來(lái)加速和減速通過的離子的功能。如圖5中所示，當(dāng)對(duì)應(yīng)于一個(gè)先驅(qū)離子的初始離子(先驅(qū)離子或者產(chǎn)物離子)從碰撞室3中發(fā)出時(shí)，加速和減速裝置驅(qū)動(dòng)單元14對(duì)離子的減速最明顯(被描述為圖5中的隨著時(shí)間的流逝，使得減速的程度更小至沒有加速或減速的狀態(tài)(被描述為圖5中的“±0”)，并且接著離子被加速(被描述為圖5中的“ + ”)。
[0058]就時(shí)間而言，在先從碰撞室3發(fā)出的離子被減速并且行進(jìn)的速度被降低，然而，就時(shí)間而言，相對(duì)在后從碰撞室3發(fā)出的離子被減速至較低程度或者被加速，并且因此，行進(jìn)速度與先于它們的離子的行進(jìn)速度相比變得更高。因此，雖然在離子從碰撞室3發(fā)出的時(shí)候存在時(shí)間差，但是通過由離子加速和減速裝置8來(lái)恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整離子的減速或者加速的程度，源自于相同的目標(biāo)化合物和源自于相同的先驅(qū)離子的所有離子都被引入到飛行時(shí)間質(zhì)量分離器6的離子加速部中聚集至某一程度，也就是說(shuō)，在其中所有離子都聚集到一起達(dá)到所有的離子都被認(rèn)為是以包的形式的程度的狀態(tài)下。也就是說(shuō)，在第一實(shí)施例中，在不同的碰撞能量下被產(chǎn)生的各種產(chǎn)物離子以及沒有被解離的先驅(qū)離子在離子阱5內(nèi)被混合，其中，在不同的碰撞能量下被產(chǎn)生的各種產(chǎn)物離子以及沒有被解離的先驅(qū)離子兩者都源自于相同的化合物和相同的先驅(qū)離子，然而，在第二實(shí)施例中，這些離子在這些離子被引入到飛行時(shí)間質(zhì)量分離器6的離子加速部中時(shí)的時(shí)間點(diǎn)下被混合在一起。由此，如在第一實(shí)施例中一樣，在第二實(shí)施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀中，其中反映先驅(qū)離子和各種產(chǎn)物離子的MS/MS質(zhì)譜能夠被獲得，并且結(jié)構(gòu)分析和識(shí)別的精度被提高。
[0059]值得注意的是，在上述第一和第二實(shí)施例中，不同的CID條件，也就是說(shuō)，多級(jí)的不同的碰撞能量能夠被預(yù)先設(shè)定，并且在一些情況下，發(fā)現(xiàn)依據(jù)化合物的種類，明顯的產(chǎn)物離子，即具有明顯高的信號(hào)強(qiáng)度的產(chǎn)物離子無(wú)法利用預(yù)設(shè)的級(jí)當(dāng)中的某一能量被獲得。在那個(gè)情況下，能夠認(rèn)為收集在這種碰撞能量下通過先驅(qū)離子的解離被產(chǎn)生的離子是無(wú)用的，并且因此，在碰撞能量下的離子解離操作可以被忽略。
[0060]舉例來(lái)說(shuō)，在圖2、圖3和圖5中所示的實(shí)例中，在CEl至CE4的四級(jí)碰撞能量下的離子解離操作被執(zhí)行，但是當(dāng)被發(fā)現(xiàn)無(wú)法在碰撞能量CE3下對(duì)某一化合物獲得明顯的產(chǎn)物峰值時(shí)，可以做出設(shè)定以便對(duì)該化合物執(zhí)行僅僅碰撞能量CE1、CE2和CE4的三級(jí)的離子解離操作。剩余時(shí)間可以被用于分析時(shí)間的降低，或者可以被用于利用碰撞能量CE1、CE2和CE4的離子解離操作。以這種方式響應(yīng)于要被分析的化合物的種類來(lái)限制碰撞能量的方法是有效的，尤其是在有效地或者準(zhǔn)確地執(zhí)行已知化合物的篩選等中是有效的。
[0061]更進(jìn)一步地，在第一和第二實(shí)施例中，對(duì)于一個(gè)目標(biāo)化合物，用于一個(gè)先驅(qū)離子的CID條件被切換為多級(jí)，并且在該時(shí)間下被收集的各種離子受質(zhì)譜儀的影響而生成一個(gè)MS/MS質(zhì)譜，但是代替像這樣的一個(gè)通道的SIM測(cè)量模式，四極桿質(zhì)量過濾器2可以在多個(gè)通道的SM測(cè)量模式中被驅(qū)動(dòng)，并且在這個(gè)時(shí)間下被收集的各種離子可以受質(zhì)譜儀的影響而產(chǎn)生一個(gè)MS/MS質(zhì)譜。也就是說(shuō)，在一個(gè)MS/MS質(zhì)譜中，具有不同的質(zhì)荷比的多個(gè)先驅(qū)離子和從先驅(qū)離子產(chǎn)生的產(chǎn)物離子的峰值可以同時(shí)存在。
[0062]在這個(gè)情況下，如果通過合成其中分別反映源自于多個(gè)先驅(qū)離子的產(chǎn)物離子的MS/MS質(zhì)譜而獲得的MS/MS質(zhì)譜被設(shè)為用于結(jié)構(gòu)分析和識(shí)別的參考MS/MS質(zhì)譜，則即使質(zhì)譜模式本身變得復(fù)雜，也能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)分析和識(shí)別。
[0063]更進(jìn)一步地，通過在四極桿質(zhì)量濾波器2中選擇先驅(qū)離子的時(shí)候有意地降低質(zhì)量分辨率，不僅只包含穩(wěn)定同位素的目標(biāo)化合物而且由于包括除了穩(wěn)定同位素以外的同位素而在質(zhì)量上有區(qū)別的目標(biāo)化合物的多種多樣的先驅(qū)離子可以被包括在先驅(qū)離子中，并且當(dāng)CID條件為這種先驅(qū)離子被改變時(shí)獲得的產(chǎn)物離子可以共同地受質(zhì)譜儀影響。
[0064]值得注意的是，上述實(shí)施例和變形例只是本發(fā)明的實(shí)例。明顯的是除了以上所描述的在本發(fā)明的精神以內(nèi)做出的任何適當(dāng)?shù)淖冃卫?、添加或者更正將落在本發(fā)明的權(quán)力要求書的范圍內(nèi)。
[0065]附圖標(biāo)記
[0066]I 離子源
[0067]2四極桿質(zhì)量濾波器
[0068]3碰撞室
[0069]4離子導(dǎo)向器
[0070]5離子阱
[0071]51環(huán)形電極
[0072]52，53端蓋電極
[0073]6飛行時(shí)間質(zhì)量分離器
[0074]62柵電極[0075]63飛行空間
[0076]64反射器
[0077]7離子檢測(cè)器
[0078]8離子加速和減速裝置
[0079]10 Ql驅(qū)動(dòng)單元
[0080]11 CC驅(qū)動(dòng)單元
[0081]12 IT驅(qū)動(dòng)單元
[0082]13 TOF驅(qū)動(dòng)單元
[0083]14加速和減速裝置驅(qū)動(dòng)單元
[0084]20控制單元
[0085]21數(shù)據(jù)處理單元
[0086]22質(zhì)譜生成器。
【權(quán)利要求】
1.一種串聯(lián)質(zhì)譜儀，包括:離子源，所述離子源使樣本中的化合物離子化；第一質(zhì)量分離單元，所述第一質(zhì)量分離單元在各種產(chǎn)生的離子中選擇具有特定質(zhì)荷比的離子作為先驅(qū)離子；離子解離單元，所述離子解離單元解離所述先驅(qū)離子；以及第二質(zhì)量分離單元和檢測(cè)器，所述第二質(zhì)量分離單元和所述檢測(cè)器進(jìn)行通過解離被產(chǎn)生的各種產(chǎn)物離子的質(zhì)譜分析，其特征在于，所述串聯(lián)質(zhì)譜儀包括: a)離子混合單元，所述離子混合單元被置于所述離子解離單元和所述第二質(zhì)量分離單元之間，并且對(duì)于在不同時(shí)刻從所述離子解離單元被噴射的各種離子，所述離子混合單元調(diào)整離子的行進(jìn)，以使離子至少在離子被引入到所述第二質(zhì)量分離單元中時(shí)的時(shí)間點(diǎn)被混合在一起； b)分析控制單元，所述分析控制單元將離子在所述離子解離單元中被解離時(shí)所處的條件從一個(gè)切換到另一個(gè)，并控制所述離子混合單元的操作以使在所述切換的時(shí)間段內(nèi)從所述離子解離單元被噴射的離子至少在離子被引入到所述第二質(zhì)量分離單元中時(shí)的所述時(shí)間點(diǎn)被混合在一起；以及 c)數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元基于檢測(cè)信號(hào)獲取質(zhì)譜，所述檢測(cè)信號(hào)在通過所述分析控制單元切換所述解離條件的所述時(shí)間段期間內(nèi)，由所述第二質(zhì)量分離單元和所述檢測(cè)器在預(yù)定的質(zhì)荷比范圍內(nèi)獲得。
2.如權(quán)利要求1所述的串聯(lián)質(zhì)譜儀，其特征在于，所述離子混合單元是暫時(shí)捕捉離子的尚子講。
3.如權(quán)利要求1所述的串聯(lián)質(zhì)譜儀，其特征在于，所述離子混合單元對(duì)離子進(jìn)行加速或者減速、或者加速和減速兩者。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的串聯(lián)質(zhì)譜儀，其特征在于，所述分析控制單元當(dāng)在具有一個(gè)或多個(gè)先驅(qū)離子作為目標(biāo)的被選擇的離子監(jiān)控測(cè)量模式下驅(qū)動(dòng)所述第一質(zhì)量分離單元時(shí)執(zhí)行所述解離條件的切換。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的串聯(lián)質(zhì)譜儀，其特征在于，所述串聯(lián)質(zhì)譜儀進(jìn)一步包括: 條件設(shè)定單元，所述條件設(shè)定單元用于預(yù)先設(shè)定所述解離條件，所述解離條件在所述分析控制單元中根據(jù)要被分析的化合物從一個(gè)被切換為另一個(gè)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的串聯(lián)質(zhì)譜儀，其特征在于，所述解離條件是被給予先驅(qū)離子的碰撞能量，并且所述分析控制單元從小能量開始按順序向更大能量的方向切換所述碰撞能量。
7.一種質(zhì)譜法，所述質(zhì)譜法使用串聯(lián)質(zhì)譜儀，所述串聯(lián)質(zhì)譜儀包括:離子源，所述離子源使樣本中的化合物離子化；第一質(zhì)量分離單元，所述第一質(zhì)量分離單元在各種產(chǎn)生的離子中選擇具有特定質(zhì)荷比的離子作為先驅(qū)離子；離子解離單元，所述離子解離單元解離所述先驅(qū)離子；以及第二質(zhì)量分離單元和檢測(cè)器，所述第二質(zhì)量分離單元和所述檢測(cè)器進(jìn)行通過解離被產(chǎn)生的各種產(chǎn)物離子的質(zhì)譜分析，其特征在于，所述質(zhì)譜法包括: a)離子混合步驟，所述離子混合步驟調(diào)整離子的行進(jìn)，以使當(dāng)其中離子被解離的條件在所述離子解離單元中從一個(gè)被切換為另一個(gè)時(shí)，在所述切換的時(shí)間段期間內(nèi)在不同時(shí)刻下從所述離子解離單元被噴射的離子至少在離子被引入到所述第二質(zhì)量分離單元中時(shí)的時(shí)間點(diǎn)被混合在一起；以及b)數(shù)據(jù)處理步驟，所述數(shù)據(jù)處理步驟基于檢測(cè)信號(hào)獲取質(zhì)譜，所述檢測(cè)信號(hào)在在所述離子解離單元中切換所述解離條件的所述時(shí)間段期間內(nèi)，由所述第二質(zhì)量分離單元和所述檢測(cè)器，對(duì)于在所述離子混合步驟中被混合的狀態(tài)下被引入到所述第二質(zhì)量分離單元中的離子在預(yù)定的質(zhì)荷 比范圍內(nèi)獲得。
【文檔編號(hào)】G01N27/62GK104007163SQ201410067755
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月26日
【發(fā)明者】奧村大輔 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島津制作所