評估質(zhì)譜儀中的真空條件的方法
【專利說明】評估質(zhì)譜儀中的真空條件的方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種評估質(zhì)譜儀中的真空條件的方法，并且具體地一種評估在產(chǎn)生瞬 態(tài)信號的類型的質(zhì)譜儀的阱中的真空條件的方法，如離子回旋共振（ICR)或軌道俘獲質(zhì)譜 儀。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 質(zhì)譜儀的測量品質(zhì)與質(zhì)量分析器中的真空條件相關(guān)?？傮w上，在質(zhì)量分析器內(nèi)分 析物離子與另一種顆粒的任何碰撞改變該分析物離子的軌跡，這進而對該測量品質(zhì)具有負 面影響。碰撞速率取決于在該譜儀內(nèi)的離子的碰撞截面〇、該裝置中的壓力、以及這些離子 的能量。
[0004] 在"軌道阱分析器用于測量離子中性碰撞截面的應用（Applicationofthe OrbitrapanalyzerforMeasurementofion-neutralcollisioncrosssections)"中， 第 49 屆美國質(zhì)譜年會ASMS(Proc. 49thASMSConf.onMassSpec,andAlliedTopics)，芝 加哥，伊利諾斯州，5月27-31日，2001年，Hardman等人獲得了在軌道阱（Orbitrap)?質(zhì)譜 儀內(nèi)的壓力、離子的碰撞截面與分辨能力之間的關(guān)系。
[0005] 因此，監(jiān)測質(zhì)譜儀的離子阱/分析器內(nèi)的壓力被認為是重要的，以便驗證任何分 析將是、是或已經(jīng)是在可接受的條件下進行的。做到這一點的最常見方式是使用位于該質(zhì) 量分析器附近的電離壓力計。使用的壓力計的確切類型取決于質(zhì)量分析器的類型以及其典 型地運行的壓力范圍。例如，飛行時間（T0F)質(zhì)譜儀通常比使用軸向諧波捕獲的分析器（如 軌道阱?或傅里葉變換離子回旋共振（FT-ICR)質(zhì)譜儀）在更高的壓力下運行。離子路徑 越長，壓力應該越高。
[0006] 質(zhì)量分析器中的壓力監(jiān)測的現(xiàn)有方法存在幾個缺點。首先，UHV壓力計傾向于是昂 貴的。其次，該壓力計不能被定位在分析區(qū)域內(nèi)。盡管該壓力計可以被定位為靠近它，但由 該壓力計測量的壓力不是在這些離子行進時的實際壓力，從而使得所測量的壓力僅可以允 許推斷這些離子行進的、被俘獲、或被測量時的真實條件。由于儀器幾何形狀和場的考慮， FT/MS儀器（如軌道或ICR)中的壓力計常常放置為遠離實際分析裝置。該電離壓力計的壓 力讀數(shù)還取決于氣體類型，并且該氣體的組成是未知的，由于其取決于數(shù)種因素例如所附 接的真空泵的氣體入口或泵送特征。該氣體的成分也改變碰撞截面。
[0007] 針對此背景，本發(fā)明的一個目的是提供一種評估質(zhì)譜儀、特別是產(chǎn)生瞬態(tài)檢測信 號的類型的質(zhì)譜儀的離子阱中的真空條件的替代和/或改進的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種評估產(chǎn)生瞬態(tài)信號的類型的質(zhì)譜儀中的真空條 件的方法，如由權(quán)利要求1所定義的。
[0009]由FTMS(例如，F(xiàn)T-ICR、軌道阱或其他軌道俘獲裝置）產(chǎn)生的質(zhì)譜的品質(zhì)（質(zhì)量準 確度等等）強烈地依賴于該阱中的背景壓力。概括地說，從中獲得質(zhì)譜的瞬態(tài)信號產(chǎn)生自 多個正弦信號的疊加，并且每個分量信號具有其自身的頻率和衰減率。對于給定的分量信 號，每個衰減率進而取決于多個因素如頻率、壓力、碰撞截面/平均自由程和空間電荷。因 此，從該瞬態(tài)檢測信號中提取對于該阱內(nèi)的真空條件有意義的品質(zhì)因數(shù)不是一項微不足道 的任務。
[0010] 然而，已經(jīng)認識到該瞬態(tài)衰減是由兩種可能的機制主導的：離子的移相-即，例如 作為空間電荷和場缺陷、以及這些離子的初始動能分散的結(jié)果，單一離子種類的振蕩離子 云的相干性的損失，以及作為在離子和其他顆粒之間的碰撞的結(jié)果，散射損失。本發(fā)明的一 個方面依賴于分隔散射機制（其遵循一階指數(shù)衰減）以便提供該阱內(nèi)的真空條件的評估。 這是通過調(diào)節(jié)該阱的參數(shù)和/或離子注入?yún)?shù)來實現(xiàn)的，以便使得至少一種離子種類的衰 減率由碰撞主導。實現(xiàn)這點的一種優(yōu)選方式是通過將離子以這樣的量引入該阱中，使得一 種特定離子種類的離子云自聚束-即，在該阱內(nèi)的多重振蕩中保持相干性，而不是移相（主 要由于庫侖斥力和依賴來源的動能分布）。
[0011] 自聚束的離子群可以基本上或完全地通過散射損失來描述。因此，代表自聚束離 子的瞬態(tài)的衰減率可以用作該阱中的真空條件的良好指示：一種特定離子種類的自聚束離 子的壓力誘發(fā)的瞬態(tài)衰減率可以與已知的一個或多個衰減率進行比較以確定是否該阱內(nèi) 的真空是足夠好的以獲得可接受地準確的質(zhì)譜。
[0012] 在這些自聚束離子種類具有已知身份時，有可能的是基于所確定的衰減率和這些 離子種類的已知碰撞截面（或之前獲得的校準），估算在該阱的壓力。這個壓力可以被顯示 給用戶，從而允許去除現(xiàn)有的阱壓力計。這具有若干益處：成本，明顯地，以及去除機械不可 靠性的潛在來源，但主要是評估在該阱內(nèi)的真空條件的能力，該評估是基于在該阱中的實 際壓力誘發(fā)的碰撞，而不是從使用真空計測量的壓力進行推斷，該真空計典型地定位成鄰 近該阱但不在該阱內(nèi)部（并且通常，因此，在具有與該阱內(nèi)的壓力不同的壓力的區(qū)域中）。
[0013] 在最簡單的形式中，該方法可以通過僅使用引入該阱內(nèi)的單一離子種類進行預掃 描來實施，以便產(chǎn)生那種單一離子種類的自聚束。在這種情況下，該瞬態(tài)的衰減率簡單地并 且容易地提供在該阱內(nèi)的真空條件的指示。
[0014] 可以在該阱的外部（上游），例如在用于將離子注入到該阱內(nèi)的線性或c-阱中，在 濾質(zhì)器中，例如傳輸多極桿濾質(zhì)器，在與該C-阱連通的碰撞室中，或者在該質(zhì)量分析器阱 自身中分離該單一離子種類。
[0015] 在一種替代方案中，可以將多種離子種類（各自自聚束的）引入該離子阱中，并且 可以在數(shù)學上處理該瞬態(tài)衰減信號以允許該阱內(nèi)的真空條件的評估。例如，通過進行該瞬 態(tài)的傅里葉變換，并且分離單獨的頻率，然后在每個分離的頻率上進行傅立葉逆變換，可以 對于這些不同的離子種類獲得分開的瞬態(tài)衰減率。這些可以一起或分開地使用以提供該阱 中的真空條件的可接受性的指示，尤其在這些不同的離子種類的碰撞截面是已知的時，或 簡單地從峰寬度得知時。
[0016] 在該概念的仍進一步概括中，該阱可以用多種不同離子種類的離子進行注入，這 些離子種類中的僅一些（或事實上，僅一種）是自聚束的。再次，可以進行該瞬態(tài)衰減信號 的數(shù)學處理以分離該阱內(nèi)的自聚束離子種類（單數(shù)或復數(shù)）并且以使用那種或那些的一個 或多個衰減率來評估該阱中的真空條件。例如，該"原"瞬態(tài)可以進行數(shù)字外差。可替代地， 可以采取該瞬態(tài)的傅里葉變換。然后可以過濾該傅里葉變換以分離這些自聚束的離子種類 并且然后再次變換回為時域?？梢粤硗獾鼗蚩商娲厥褂锰娲约夹g(shù)，例如已經(jīng)在我們的 共同未決公開號WO2013/171313A1中描述的"諧波求逆"方法。
[0017] 該數(shù)據(jù)可以通過以下方式獲得：進行專用預掃描（在這種情況下，所得到的瞬態(tài) 衰減率可以用于提供該阱中的真空條件是在可接受極限內(nèi)的再保證）或通過從分析掃描 獲得的瞬態(tài)的合適處理（按以上所述的方式），以分離這些自聚束離子種類以便基于該壓 力誘發(fā)的瞬態(tài)衰減率來評估該離子阱內(nèi)的真空條件。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，根據(jù)權(quán)利要求16,提供一種評估產(chǎn)生瞬態(tài)檢測信號的類 型的質(zhì)譜儀的阱內(nèi)的真空條件的方法。
[0019] 在本發(fā)明的這個方面，沒有進行這些阱參數(shù)和/或離子注入?yún)?shù)（例如離子電流， 以產(chǎn)生自聚束，例如）的先驗有意調(diào)整。相反，該方法查看所獲得的一個瞬態(tài)、或多個瞬態(tài)， 并且后驗地確定這個瞬態(tài)或這些瞬態(tài)中的任一個是否在比最小閾值更好的程度上擬合指 數(shù)衰減。如果這個或這些瞬態(tài)衰減形狀在比那個最小可接受量更好的情況下通過指數(shù)曲線 來描述，那么可以得出結(jié)論在已經(jīng)產(chǎn)生那個或那些瞬態(tài)的離子種類之間的相互作用由碰撞 效應主導。這進而允許對該阱內(nèi)的真空條件的評估進行評估，其條件僅是可以鑒別在至少 可接受程度上擬合該指數(shù)（一階）衰減率的一個瞬態(tài)。
[0020] 本發(fā)明的進一步優(yōu)選的特征在所附的權(quán)利要求中進行陳述并且從以下特別優(yōu)選 的實施例的具體描述的考慮中將進一步變得明顯。
[0021] 附圖簡要說明
[0022] 本發(fā)明可以用多種方式來實踐，并且現(xiàn)在將僅通過舉例并參考附圖來描述一些優(yōu) 選的實施例，在這些附圖中：
[0023]圖1示出了質(zhì)譜儀的示意圖，該質(zhì)譜儀包括產(chǎn)生時間衰減瞬態(tài)信號的類型的質(zhì)量 分析器，以及用于處理根據(jù)本發(fā)明的實施例的瞬態(tài)信號的計算機；
[0024]圖2a和2b示出了從圖1的質(zhì)譜儀獲得的示例性瞬態(tài)信號，其中該質(zhì)量分析器的 講中的壓力分別為1. 5X108mbar和5X10lclmbar;
[0025] 圖3示出了圖2b的瞬態(tài)的前5毫秒；
[0026] 圖4a、