專利名稱：用于軸校準(zhǔn)的脈沖化內(nèi)部鎖定質(zhì)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于軸校準(zhǔn)的脈沖化內(nèi)部鎖定質(zhì)量。
背景技術(shù)：
鎖定質(zhì)量經(jīng)常被用于在實(shí)時(shí)操作期間校準(zhǔn)質(zhì)譜儀器。其可以被以外部或內(nèi)部方式引入到質(zhì)譜儀中。在外部引入中，鎖定質(zhì)量可以與質(zhì)譜儀的離子源處或附近的待分析物一同或與其相鄰地被引入，從而使鎖定質(zhì)量被通過與待分析物相同的機(jī)制離子化。在內(nèi)部引入中，鎖定質(zhì)量離子是獨(dú)立生成的，并且從待分析物離子源的下游經(jīng)由毛細(xì)管或直接引入到質(zhì)譜儀的真空級(jí)的離子光學(xué)元件區(qū)域中。在Russ IV等人的美國專利No.6,649,909和6,797,947以及Fischer等人的題為“Lock mass Introduction via aCapillary”的共同轉(zhuǎn)讓和未決的美國專利申請(qǐng)No._____中描述了內(nèi)部引入，內(nèi)部引入具有以下優(yōu)點(diǎn)即鎖定質(zhì)量離子是獨(dú)立形成的，從而不影響待分析物離子樣本的完整性或待分析物離子生成。另外，鎖定質(zhì)量的生成和引入可以獨(dú)立于用來離子化待分析物的源的類型。
盡管內(nèi)部鎖定質(zhì)量引入已被證明是極為有用的技術(shù)，但是有時(shí)其呈現(xiàn)出待分析物離子和鎖定質(zhì)量離子之間相互干擾的問題，這種問題在檢測(cè)前和檢測(cè)后都有發(fā)生。首先，待分析物離子可能由于電荷、化學(xué)和碰撞效應(yīng)而被鎖定質(zhì)量抑制。另外，鎖定質(zhì)量離子可能在質(zhì)譜中與感興趣的待分析物離子重疊，從而與待分析物的分析相互干擾。
相反地，存在待分析物離子與鎖定質(zhì)量的準(zhǔn)確質(zhì)量分配相互干擾的情形，如下面的示例所圖示的。我們假定待分析物主峰具有550AMU的質(zhì)量，鎖定質(zhì)量具有600AMU的質(zhì)量，其中待分析物主峰有10％的豐度，并且在譜中出現(xiàn)了污染物，其質(zhì)量為600.03AMU，主峰有1％的豐度。即使利用高分辨率儀器，例如飛行時(shí)間(TOF)質(zhì)量分析儀，也可能無法解析出鎖定質(zhì)量和污染物質(zhì)量之間的差。分析算法可能無法區(qū)分鎖定質(zhì)量峰與污染物峰，因此，鎖定質(zhì)量可能被分配以組合了這些峰的質(zhì)心值，這導(dǎo)致高達(dá)5ppm(百萬分之一)的誤差。如果污染物更加豐度的話，則誤差實(shí)際上可能更大。
由于自然發(fā)生的高質(zhì)量污染物分子的低頻率，當(dāng)使用大分子鎖定質(zhì)量時(shí)，這種來自樣本或儀器內(nèi)的污染物的干擾通常并不成為問題。然而，由于大生物分子較大的同位素變量，大生物分子趨向于覆蓋很寬的譜。一種或多種同位素變量可能與鎖定質(zhì)量峰重疊，因而以與污染類似的方式與其質(zhì)量分配相互干擾。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種校準(zhǔn)質(zhì)譜系統(tǒng)的方法，包括以脈沖方式間歇地將鎖定質(zhì)量離子引入到質(zhì)譜儀的輸運(yùn)區(qū)域中，以及在質(zhì)量分析儀處檢測(cè)待分析物離子和/或鎖定質(zhì)量離子。在一個(gè)實(shí)施例中，待分析物離子也被以脈沖方式間歇地從待分析物離子源引入到質(zhì)譜儀的輸運(yùn)區(qū)域中。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種質(zhì)譜儀，包括用于提供待分析物離子的待分析物離子源、位于待分析物離子源下游的質(zhì)量分析儀、位于待分析物離子源和質(zhì)量分析儀之間的輸運(yùn)區(qū)域、與輸運(yùn)區(qū)域相鄰的鎖定質(zhì)量離子源以及用于以脈沖方式間歇地將鎖定質(zhì)量離子從鎖定質(zhì)量離子源引入到質(zhì)譜儀的輸運(yùn)區(qū)域中的裝置。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的質(zhì)譜系統(tǒng)的示意圖。
圖1B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的質(zhì)譜儀的替換實(shí)施例的示意圖。
圖1C是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有GC/MS接口的質(zhì)譜儀的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖1D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有GC/MS接口和上游鎖定質(zhì)量源的質(zhì)譜儀的又一實(shí)施例的示意圖。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的離子幅度相對(duì)于時(shí)間的圖，其示出了待分析物和鎖定質(zhì)量離子流的示例性on脈沖。
圖2B圖示了圖2A中所示的脈沖的重復(fù)。
圖2C示出了離子幅度相對(duì)于時(shí)間的另一副圖，其圖示了沒有被脈沖化的待分析物離子流和脈沖化鎖定質(zhì)量離子流。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明的在沒有鎖定質(zhì)量譜數(shù)據(jù)的情況下生成的示例性待分析物譜。
圖3B是根據(jù)本發(fā)明的在沒有待分析物譜數(shù)據(jù)的情況下生成的示例性鎖定質(zhì)量峰。
具體實(shí)施例方式
A.定義在描述本發(fā)明時(shí)，將根據(jù)下面給出的定義使用下面的術(shù)語。
如在說明書和所附權(quán)利要求中所使用的，單數(shù)形式包括多個(gè)指示物，除非上下文另行清楚地指明。
還要注意，在本領(lǐng)域中術(shù)語“鎖定質(zhì)量”和“參考質(zhì)量”可以互換使用，以描述用于校準(zhǔn)質(zhì)譜儀器的已知質(zhì)量。在全文中使用了術(shù)語“鎖定質(zhì)量”，但是該術(shù)語在使用時(shí)也包含了術(shù)語“參考質(zhì)量”，并且為本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。
這里所用的術(shù)語“脈沖方式”指在一段持續(xù)時(shí)間內(nèi)工作在“on”(開)或“high”(高)狀態(tài)，而在緊跟著的另一段持續(xù)時(shí)間內(nèi)工作在“off”(關(guān))或“l(fā)ow”(低)狀態(tài)，后者的持續(xù)時(shí)間可能與on狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間不同，也可能相同(或者反之)。多個(gè)on和off狀態(tài)可以按系列方式彼此跟隨。
術(shù)語“on脈沖”和“off脈沖”分別指在以脈沖方式的工作期間參數(shù)的“on”或“high”狀態(tài)和“off”或“l(fā)ow”狀態(tài)。
術(shù)語“相鄰”指接近、鄰近或鄰接。相鄰的某物也可以與另一組件相接觸、包圍另一組件(即，與另一組件同心)、與另一組件相間隔或者包含另一組件的一部分。
術(shù)語“待分析物離子源”指產(chǎn)生待分析物離子的任何源。
術(shù)語“鎖定質(zhì)量離子源”指產(chǎn)生鎖定質(zhì)量離子的任何源。
術(shù)語“電噴離子化源”指用于產(chǎn)生電噴離子的噴霧器和關(guān)聯(lián)部件。噴霧器可以處于地電位，也可以不處于地電位。該術(shù)語應(yīng)當(dāng)被廣泛地解釋為包括諸如帶有電極的管之類的裝置或設(shè)備，該電極可以對(duì)帶電粒子放電，這種帶電粒子與利用本領(lǐng)域中公知的電噴離子化設(shè)備產(chǎn)生的那些離子相似或相同。
B.描述本發(fā)明能夠以脈沖方式將鎖定質(zhì)量離子和待分析物離子引入到質(zhì)譜儀的輸運(yùn)區(qū)域中。這種脈沖化操作的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于待分析物和鎖定質(zhì)量可以生成分離的質(zhì)譜，即，可以生成不包括明顯的鎖定質(zhì)量離子信號(hào)的待分析物離子譜，并且如果需要的話，可以生成不包括明顯的待分析物離子信號(hào)的鎖定質(zhì)量譜。
圖1A圖示了根據(jù)本發(fā)明的示例性質(zhì)譜系統(tǒng)1，該系統(tǒng)1可選地提供了脈沖內(nèi)鎖質(zhì)量離子引入，并且還可選地提供了脈沖待分析物離子引入。如圖所示，質(zhì)譜系統(tǒng)1包括待分析物離子源5和質(zhì)譜儀10。離子源5從待分析物化合物的樣本中生成離子，該化合物例如可以利用液相(LC)或氣相色譜(GC)接口提供給離子源。離子源5可以包括一種或多種離子化模式，包括大氣壓離子化技術(shù)，例如電噴、大氣壓光離子化(APPI)、大氣壓化學(xué)離子化(APCI)和大氣壓基質(zhì)輔助激光解吸附離子化(AP-MALDI)以及其他已知類型。
在離子源5處生成的待分析物離子通過電場(chǎng)和氣體動(dòng)力學(xué)作用被引導(dǎo)通過接口8的孔(例如毛細(xì)管或漏勺)到達(dá)質(zhì)譜儀10的第一真空級(jí)15，第一真空級(jí)15可以維持在若干托(torr)的壓強(qiáng)。在第一真空級(jí)15內(nèi)，待分析物離子經(jīng)歷自由噴射膨脹。在第一真空級(jí)15的下游端處的漏勺17攔截噴射膨脹，并且具有近似沿著質(zhì)譜儀10的中心軸的軌道的一部分待分析物離子通過漏勺17進(jìn)入到第二真空級(jí)20中，第二真空級(jí)20可以維持在大約比第一真空級(jí)15中的壓強(qiáng)低一個(gè)數(shù)量級(jí)的壓強(qiáng)。
第二真空級(jí)包括離子光學(xué)元件24，其可以包括多極連桿組和其他電極和/或靜電透鏡，這些組件在本領(lǐng)域中已知是用于產(chǎn)生精確電場(chǎng)的。來自RF/DC電壓源26的RF電壓被施加到離子光學(xué)元件24，離子光學(xué)元件24將待分析物離子向質(zhì)譜儀的中心軸聚焦。來自源26的可開關(guān)的DC電壓也可以被施加到這樣的離子光學(xué)元件，如在正常的掃描模式中發(fā)生的，當(dāng)希望將待分析物離子流切斷一段時(shí)間，從而導(dǎo)致待分析物離子“off”脈沖時(shí)，這種離子光學(xué)元件可以被用于沿遠(yuǎn)離中心軸的正交方向使待分析物離子轉(zhuǎn)向(如圖1A中的虛線的彎曲部分所示)。注意，在第二真空級(jí)中利用離子光學(xué)元件使待分析物離子流轉(zhuǎn)向僅僅代表了可以實(shí)現(xiàn)待分析物關(guān)閉脈沖的任何數(shù)目的不同方式中的一種實(shí)現(xiàn)方式。例如，擋板(repellerplate)也可以被包含在第二真空級(jí)中(未示出)，其可以被開啟以阻止待分析物離子的前進(jìn)軌道，從而也導(dǎo)致了待分析物離子“關(guān)閉”脈沖。
在待分析物on脈沖期間，當(dāng)希望待分析物離子傳輸經(jīng)過質(zhì)譜儀10時(shí)，只有RF場(chǎng)被施加到離子光學(xué)元件24，并且待分析物離子經(jīng)過又一漏勺或孔26到達(dá)第三真空級(jí)30，第三真空級(jí)30被維持在比第二真空級(jí)低一個(gè)或多個(gè)數(shù)量級(jí)的壓強(qiáng)，例如在毫托(millitorr)范圍內(nèi)。第三真空級(jí)30包括離子光學(xué)元件32，離子光學(xué)元件32應(yīng)當(dāng)被理解為包括從第三真空級(jí)到質(zhì)量分析儀50的所有離子光學(xué)元件，包括漏勺元件、電極、透鏡和多極元件。離子光學(xué)元件32內(nèi)的通過其離子被向質(zhì)量分析儀50運(yùn)輸?shù)膮^(qū)域被這里被表示為“輸運(yùn)區(qū)域”45。
鎖定質(zhì)量離子源35與離子光學(xué)元件32相鄰。鎖定質(zhì)量源35可以被維持在比第三真空級(jí)更高的壓強(qiáng)，從而使氣體狀態(tài)的鎖定質(zhì)量分子流經(jīng)入口36到達(dá)第三真空級(jí)30中，在第三真空級(jí)30處它們通過氣體動(dòng)力學(xué)作用被吸引到離子光學(xué)元件32中，并且待分析物離子(當(dāng)待分析物離子流存在時(shí))流入離子化區(qū)域37中。在圖示實(shí)施例中，源35的功能是向離子光學(xué)元件32內(nèi)的離子化區(qū)域37提供鎖定質(zhì)量分子，離子光學(xué)元件32受到來自離子化設(shè)備38的發(fā)射的作用。鎖定質(zhì)量分子可以是任何化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)在低壓和/或高溫水平下是揮發(fā)性的，而當(dāng)暴露于光子或諸如丙酮之類的離子化試劑氣體時(shí)是化學(xué)穩(wěn)定的并且可離子化的。大量的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)(例如氟化膦嗪和聚乙二醇)是常用作鎖定質(zhì)量的化合物的示例。一般來說，這些分子具有范圍從7.5到12eV的離子化電位，這使得其尤其適合于通過紫外輻射進(jìn)行離子化。離子化設(shè)備38可以包括光子源，例如真空紫外源，并且位于與離子化區(qū)域37鄰近的位置處從而使最大輻射被傳遞到該區(qū)域。離子化源38從外部能量源39接收電功率。在該環(huán)境中也可以采用其他類型的離子化源，例如激光設(shè)備或電子源。
在圖1A所示的實(shí)施例中，鎖定質(zhì)量分子被在質(zhì)譜儀10內(nèi)離子化；因此，根據(jù)該實(shí)施例，有兩種不同方式將鎖定質(zhì)量離子以脈沖方式引入到質(zhì)譜儀的輸運(yùn)區(qū)域中間歇地引入非離子化鎖定質(zhì)量分子；以及連續(xù)地引入鎖定質(zhì)量分子，然后間歇地離子化鎖定質(zhì)量分子。有大量的方式來實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)中的每一種。例如，關(guān)于第一技術(shù)，可以采用致動(dòng)器42來關(guān)閉對(duì)離子化區(qū)域的鎖定質(zhì)量離子的供應(yīng)。致動(dòng)器可以包括響應(yīng)于來自控制器44的信號(hào)而關(guān)閉入口41的機(jī)械元件和/或施加氣體逆流以使氣相鎖定質(zhì)量分子轉(zhuǎn)向從而使其不能從入口逃出或不能到達(dá)例如離子化區(qū)域37的氣動(dòng)設(shè)備。第二技術(shù)可以包括經(jīng)由電源39可開關(guān)地操作離子化源從而使鎖定質(zhì)量分子被以脈沖方式間歇地離子化。或者，如果離子化設(shè)備是光子源，則電驅(qū)動(dòng)快門可以位于光離子化源的末端上，并且被以脈沖方式間歇地致動(dòng)，以防止在鎖定質(zhì)量離子off脈沖期間源發(fā)生輻射。
圖1B圖示了根據(jù)本發(fā)明的質(zhì)譜系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例，其經(jīng)由位于質(zhì)譜儀的真空級(jí)上游的毛細(xì)管引入鎖定質(zhì)量離子。在這種情況下，鎖定質(zhì)量離子是在鎖定質(zhì)量源室35而不是在質(zhì)譜儀10自身中生成的。這允許不同的脈沖操作模式。圖1B所示的實(shí)施例的質(zhì)譜儀10包括具有兩個(gè)獨(dú)立入口18、19的毛細(xì)管12，這兩個(gè)入口在交叉點(diǎn)22處會(huì)合。該交叉點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)為T形交叉點(diǎn)，從而使入口18、19彼此約成直角。在待分析物離子源5處生成的待分析物離子被引入到毛細(xì)管12的入口18中。在待分析物on脈沖期間，待分析物離子連續(xù)地進(jìn)入毛細(xì)管12并經(jīng)過交叉點(diǎn)22向質(zhì)譜儀10的真空級(jí)前進(jìn)。為了使待分析物離子流脈沖化，待分析物流可以在交叉點(diǎn)22之前的毛細(xì)管12的通路中利用旋轉(zhuǎn)快門27或類似的機(jī)械設(shè)備阻斷，這種機(jī)械設(shè)備可以依賴于來自控制器28的電信號(hào)打開或阻斷通路，或者電場(chǎng)可以用于阻止待分析物離子流經(jīng)毛細(xì)管或者使待分析物離子轉(zhuǎn)向。注意，這些用于使待分析物流脈沖化的技術(shù)僅是示例性的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用不同的技術(shù)。無論采用何種技術(shù)，待分析物離子流被相當(dāng)快速地切斷或開啟都是很重要的，這使得增流或減流所需的時(shí)間可以盡可能地短。
鎖定質(zhì)量離子源室35包括鎖定質(zhì)量離子化設(shè)備60，該設(shè)備對(duì)源內(nèi)的鎖定質(zhì)量進(jìn)行操作從而使源可以釋放鎖定質(zhì)量離子，而不需要質(zhì)譜儀10內(nèi)的外部離子化設(shè)備。如在Fischer等人的未決專利申請(qǐng)No._____中所描述的，鎖定質(zhì)量離子化設(shè)備60可以包括與使用的鎖定質(zhì)量材料的特性相對(duì)應(yīng)的多種離子化模式。例如，放電或紫外光子源可以用于使從起泡器發(fā)出的氣相的鎖定質(zhì)量分子流離子化，電噴源可以用于使從外部貯藏設(shè)備提供的鎖定質(zhì)量溶液起霧和離子化；或者激光離子化設(shè)備可以用于使嵌入在晶狀基質(zhì)中的鎖定質(zhì)量解吸附和離子化(MALDI)。鎖定質(zhì)量離子源35經(jīng)由入口36耦合到毛細(xì)管12。鎖定質(zhì)量源35可以維持在比毛細(xì)管12中的主導(dǎo)壓強(qiáng)高的壓強(qiáng)，從而使在室35中產(chǎn)生的鎖定質(zhì)量離子可以經(jīng)由入口36被強(qiáng)制流到交叉點(diǎn)22，然后進(jìn)入到質(zhì)譜儀10的真空級(jí)中。
可以或者通過以脈沖方式間歇地生成鎖定質(zhì)量離子，或者通過連續(xù)地生成鎖定質(zhì)量離子，然后以脈沖方式間歇地將其釋放到毛細(xì)管12中，或者通過這些技術(shù)的某種組合，來將鎖定質(zhì)量離子以脈沖方式引入到質(zhì)譜儀中。同樣，有多種以脈沖方式生成鎖定質(zhì)量離子的方法。例如，如果離子化設(shè)備60包括在襯底表面上的封閉區(qū)域(confined area)中嵌入有鎖定質(zhì)量樣本的MALDI裝置，則襯底可以被旋轉(zhuǎn)從而使激光周期性地撞擊承載樣本的區(qū)域一段較短的持續(xù)時(shí)間，因而以脈沖方式使鎖定質(zhì)量離子離子化。類似地，如果離子化設(shè)備60包括電暈放電針或光子源，則這些設(shè)備可以利用可開關(guān)電源62以脈沖序列方式開啟和關(guān)閉，并且離子生成將緊密地遵循該序列，而只具有很小的延遲?；蛘撸梢酝ㄟ^利用通過控制器65進(jìn)行操作的電機(jī)械快門元件64來關(guān)閉入口36，經(jīng)由氣動(dòng)元件使氣相的鎖定質(zhì)量離子流轉(zhuǎn)向，采用可開關(guān)的阻擋電極等等，來將連續(xù)生成的鎖定質(zhì)量離子以脈沖方式從鎖定質(zhì)量源室35引入到毛細(xì)管12中。
圖1C圖示了其中鎖定質(zhì)量離子被通過氣相色譜(GC/MS)耦合引入的另一個(gè)實(shí)施例。不同的待分析物被以氣相狀態(tài)經(jīng)過毛細(xì)管8引入到位于質(zhì)譜儀10的第一真空級(jí)15內(nèi)的離子化室70中。通過以氣相狀態(tài)引入待分析物，可以使用某些類型的離子化機(jī)制，例如電子碰撞離子化，否則這些機(jī)制將是不可行的。隨著待分析物進(jìn)入離子化室70，其流過可開關(guān)的離子化設(shè)備72，離子化設(shè)備72可以是電子發(fā)射絲(電子碰撞)、電暈針(APCI)或光子源(APPI)。離子化設(shè)備72可以利用控制單元95開啟或關(guān)閉。當(dāng)離子化設(shè)備72被開啟時(shí)，待分析物被離子化，并且向下游經(jīng)過導(dǎo)管75流入下游真空級(jí)30內(nèi)的第二離子化室80中。第二離子化室還經(jīng)由出口36耦合到鎖定質(zhì)量源35。鎖定質(zhì)量以氣相狀態(tài)流到第二離子化室，在第二離子化室處它們流過可開關(guān)的第二離子化設(shè)備80，第二離子化設(shè)備80也可以包括電子絲、電暈針或光子源(也可經(jīng)由控制單元95控制)。在待分析物ON脈沖期間，第二離子化設(shè)備被關(guān)閉，在待分析物OFF脈沖/鎖定質(zhì)量ON脈沖期間情況相反。存在于第二離子化室內(nèi)的所有化學(xué)物質(zhì)被圖示為向下游經(jīng)過出口84進(jìn)入到離子引導(dǎo)機(jī)構(gòu)32和質(zhì)譜儀50中。
圖1D圖示了其中鎖定質(zhì)量離子被從待分析物離子源由上游引入的另一個(gè)GC/MS實(shí)施例。在這種情況下，包括離子化設(shè)備60的可開關(guān)鎖定質(zhì)量源35位于質(zhì)譜儀10的上游，并且鎖定質(zhì)量離子被引入到也耦合到GC柱(未示出)的輸出的毛細(xì)管8中。來自GC柱的待分析物被以與上述圖1C相同的方式在離子化室70內(nèi)離子化。
一旦待分析物離子和/或鎖定質(zhì)量離子經(jīng)過初始真空級(jí)15、20進(jìn)入到質(zhì)譜儀10的輸運(yùn)區(qū)域中，它們就被離子光學(xué)元件引導(dǎo)經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)又一真空級(jí)40(在真空級(jí)40中過量的中性氣體被從離子中剝離)進(jìn)入到質(zhì)譜儀50中，在質(zhì)譜儀50處根據(jù)離子的相應(yīng)質(zhì)荷比對(duì)離子進(jìn)行差分過濾，然后在檢測(cè)器52處經(jīng)由碰撞進(jìn)行檢測(cè)。注意，在輸運(yùn)區(qū)域45內(nèi)，鎖定質(zhì)量離子和待分析物離子受到基本相同的碰撞冷卻和聚焦，從而使它們?cè)跈z測(cè)之前的狀況相同。
圖2A是質(zhì)譜儀的輸運(yùn)區(qū)域內(nèi)的待分析物離子流和鎖定質(zhì)量離子流的幅度的示意圖，其圖示了根據(jù)本發(fā)明的離子流的脈沖示例。在該示例中，待分析物離子在一段時(shí)間內(nèi)(Δ)被引入到質(zhì)譜儀的輸運(yùn)區(qū)域中，然后例如通過上述的一種或多種技術(shù)，通過激活用于阻斷、轉(zhuǎn)向或者用于防止待分析物離子被引入到輸運(yùn)區(qū)域中的機(jī)制，而停止引入。其后，在經(jīng)過停頓時(shí)段(Q)之后(在時(shí)段Q期間，剩余的待分析物離子和/或質(zhì)譜儀內(nèi)的雜質(zhì)化學(xué)物質(zhì)的濃度下降到極低水平)，鎖定質(zhì)量離子流被開啟一段時(shí)間(π)。然后，在該時(shí)段的末尾處例如通過上述的一種或多種技術(shù)將鎖定質(zhì)量離子流關(guān)閉。以這種方式，在鎖定質(zhì)量off時(shí)待分析物離子流處于on脈沖(在這里的討論中，off時(shí)段可以被認(rèn)為是“off脈沖”)，反之亦然。這允許在時(shí)段(Δ)期間沒有可感知的鎖定質(zhì)量離子信號(hào)的情況下獲得并檢測(cè)到待分析物離子信號(hào)，并且在時(shí)段(π)期間沒有可感知的待分析物離子信號(hào)的情況下獲得并檢測(cè)到鎖定質(zhì)量離子信號(hào)。注意，on脈沖具有有限的上坡和下坡時(shí)間，這些時(shí)間通常相當(dāng)微小，在微秒的量級(jí)。
由于待分析物離子信號(hào)通常是感興趣的信號(hào)，并且高吞吐量應(yīng)用經(jīng)常要求質(zhì)譜儀在大部分時(shí)間中工作在待分析物分析模式中，因此將待分析物on脈沖的時(shí)段(Δ)設(shè)為明顯大于鎖定質(zhì)量離子on脈沖的時(shí)段(π)以及停頓時(shí)段的時(shí)段(Q)通常是有用的。后者(π)和(Q)的長度是基于儀器和物理約束而設(shè)置的，這種儀器和物理約束是關(guān)于獲得準(zhǔn)確的鎖定質(zhì)量離子信號(hào)測(cè)量結(jié)果和基本清空on脈沖之間的不想要的化學(xué)物質(zhì)(依賴于被測(cè)量的物質(zhì)，或者是待分析物，或者是鎖定質(zhì)量離子)的儀器所需的時(shí)間量的。例如，待分析物on脈沖可以代表總量的90％，另外鎖定質(zhì)量離子on脈沖時(shí)段(π)和停頓時(shí)段(Q)各自占圖2A中所示的總序列的5％。這僅僅是說明性的示例，可以預(yù)期時(shí)段的絕對(duì)長度和相對(duì)長度可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員作出修改以適應(yīng)應(yīng)用。鎖定質(zhì)量離子脈沖的長度在某種程度上也將依賴于被用于使鎖定質(zhì)量分子離子化的機(jī)制的效率；當(dāng)離子化效率較低或從規(guī)定水平下降時(shí)，稍長些的鎖定質(zhì)量on脈沖時(shí)段可以用于累積足夠數(shù)目的離子。作為示例，鎖定質(zhì)量離子on脈沖時(shí)段(π)的長度范圍可以從10到100ms，并且在典型系統(tǒng)中可以按每10秒執(zhí)行(在這種情況下，鎖定質(zhì)量離子on脈沖的相對(duì)長度將小于總周期時(shí)間的5％)，在穩(wěn)定性更差的系統(tǒng)中可以按每秒執(zhí)行，或者在穩(wěn)定性更好的系統(tǒng)中可以按每分鐘執(zhí)行。
如圖2B所示，圖2A中所示的包括待分析物離子on脈沖、停頓時(shí)段和鎖定質(zhì)量離子on脈沖序列的序列可以無限重復(fù)(在重復(fù)之間具有額外的停頓時(shí)段以清除鎖定質(zhì)量離子信號(hào))。按這種重復(fù)方式以脈沖方式操作離子流允許實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜儀的近乎實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，這是因?yàn)殒i定質(zhì)量讀取每序列進(jìn)行一次，并且讀取之間的時(shí)間長度可以被設(shè)為足夠短以有效地捕獲儀器參數(shù)的漂移，并收集大量的鎖定質(zhì)量m/z數(shù)據(jù)以建立準(zhǔn)確的校準(zhǔn)測(cè)量(例如，通過運(yùn)動(dòng)平均、去除錯(cuò)誤的或無關(guān)的測(cè)量結(jié)果)。
另外，根據(jù)該技術(shù)，隨著待分析物離子和鎖定質(zhì)量離子流被順序檢測(cè)，由檢測(cè)器輸出的數(shù)據(jù)流可以被分離，從而使待分析物質(zhì)量譜可以在沒有鎖定質(zhì)量譜數(shù)據(jù)的情況下生成，反之亦然。圖3A和3B圖示了這種譜，其中圖3A圖示了具有與不同化學(xué)物質(zhì)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同峰的示例性待分析物譜，圖3B圖示了示出與單個(gè)鎖定質(zhì)量分子的m/z值相對(duì)應(yīng)的單個(gè)峰的鎖定質(zhì)量譜。在實(shí)踐中，兩個(gè)不同的鎖定質(zhì)量經(jīng)常被用于促進(jìn)校準(zhǔn)，但是出于說明目的，在圖3B的譜中只示出了一個(gè)鎖定質(zhì)量。在圖中，鎖定質(zhì)量離子的m/z值接近于圖3A中一個(gè)峰(峰A)的m/z值。從而，如果譜被組合，則鎖定質(zhì)量峰和峰A將可能干擾，從而難以確定由峰A代表的化學(xué)物質(zhì)的身份以及鎖定質(zhì)量離子的準(zhǔn)確質(zhì)量分配。
盡管對(duì)于某些應(yīng)用使待分析物離子流和鎖定質(zhì)量離子流都脈沖化是有利的，但是使這兩種流脈沖化并不總是必要的，具體而言，有某些應(yīng)用，例如高吞吐量分析，其中并不希望使待分析物離子流脈沖化。這一情形的示例在圖2C中示出，其中待分析物離子流保持恒定，而鎖定質(zhì)量離子流被以與圖2A和2B中所示類似的方式脈沖化。在該實(shí)施例中，在鎖定質(zhì)量譜中將存在某些待分析物離子，但是這并不用擔(dān)心，因?yàn)槔绮豢赡馨l(fā)生鎖定質(zhì)量和待分析物之間的干擾。
需要強(qiáng)調(diào)的是上述待分析物離子流和鎖定質(zhì)量離子流的脈沖化操作的實(shí)施例僅是示例性的，并且脈沖化操作可以以多種其他方式發(fā)生。例如，并不是如圖2B所示的那樣按重復(fù)序列對(duì)于每個(gè)待分析物離子on脈沖生成一個(gè)鎖定質(zhì)量離子on脈沖，而是可以依賴于相關(guān)的應(yīng)用，每隔一個(gè)待分析物離子脈沖、每四個(gè)待分析物離子脈沖等等生成一個(gè)鎖定質(zhì)量脈沖。
盡管已經(jīng)結(jié)合特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述并不是限制性的，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚或推導(dǎo)出進(jìn)一步的修改和變化。本發(fā)明試圖覆蓋落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有這些修改和變化。
還要注意，上述所有的控制元件或控制器都可以以電子方式實(shí)現(xiàn)，或者可以在使用硬件和/或軟件指令配置的單個(gè)處理器元件中實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種校準(zhǔn)質(zhì)譜系統(tǒng)的方法，所述質(zhì)譜系統(tǒng)包括待分析物離子源、位于所述待分析物離子源下游的輸運(yùn)區(qū)域和位于所述輸運(yùn)區(qū)域下游的質(zhì)量分析儀，所述方法包括以脈沖方式間歇地將鎖定質(zhì)量離子引入到所述質(zhì)譜系統(tǒng)的輸運(yùn)區(qū)域中；以及在所述質(zhì)量分析儀處檢測(cè)待分析物離子和鎖定質(zhì)量離子中的至少一種。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以脈沖方式間歇地將待分析物離子從所述待分析物離子源引入到所述質(zhì)譜系統(tǒng)的輸運(yùn)區(qū)域中。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述鎖定質(zhì)量離子和所述待分析物離子是被交替引入到所述輸運(yùn)區(qū)域中的，其中所述鎖定質(zhì)量離子的on脈沖與所述待分析物離子的off脈沖同步，并且所述待分析物離子的on脈沖與所述鎖定質(zhì)量離子的off脈沖同步。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述待分析物離子的on脈沖比所述鎖定質(zhì)量離子的on脈沖長的多。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括在所述待分析物離子的on脈沖和所述鎖定質(zhì)量離子的on脈沖之間設(shè)置靜止時(shí)段，在所述靜止時(shí)段中，所述待分析物離子和鎖定質(zhì)量離子的流被切斷。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括調(diào)節(jié)所述待分析物離子和鎖定質(zhì)量離子的on脈沖的時(shí)段。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括交替激活和解除電場(chǎng)，所述被激活的電場(chǎng)使所述鎖定質(zhì)量離子偏轉(zhuǎn)，防止所述鎖定質(zhì)量離子被引入到所述輸運(yùn)區(qū)域中。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以脈沖方式間歇地生成所述鎖定質(zhì)量離子；以及隨著所述鎖定質(zhì)量離子的生成將其注入到所述輸運(yùn)區(qū)域中。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括使離子化機(jī)制在on和off狀態(tài)之間交替切換以間歇地生成鎖定質(zhì)量離子。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括以脈沖方式間歇地將鎖定質(zhì)量樣本暴露于離子化機(jī)制。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述離子化機(jī)制包括激光束，所述激光束被配置為以脈沖方式間歇地撞擊鎖定質(zhì)量樣本。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括獲得反映對(duì)在沒有鎖定質(zhì)量離子的情況下的待分析物離子的檢測(cè)。
13.一種質(zhì)譜儀，包括用于提供待分析物離子的待分析物離子源；位于所述待分析物離子源下游的質(zhì)量分析儀；位于所述待分析物離子源和所述質(zhì)量分析儀之間的輸運(yùn)區(qū)域；與所述輸運(yùn)區(qū)域相鄰的鎖定質(zhì)量離子源；以及用于以脈沖方式間歇地將鎖定質(zhì)量離子從所述鎖定質(zhì)量離子源引入到所述質(zhì)譜儀的輸運(yùn)區(qū)域中的裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的質(zhì)譜儀，其中所述輸運(yùn)區(qū)域包括用于引導(dǎo)待分析物離子的離子光學(xué)元件，并且所述鎖定質(zhì)量離子被從所述鎖定質(zhì)量離子源引入到所述離子光學(xué)元件中。
15.如權(quán)利要求13所述的質(zhì)譜儀，其中所述輸運(yùn)區(qū)域包括毛細(xì)管，所述毛細(xì)管具有耦合所述待分析物離子源的第一端和用于接收來自所述鎖定質(zhì)量離子源的鎖定質(zhì)量離子的交叉點(diǎn)。
16.如權(quán)利要求13所述的質(zhì)譜儀，還包括用于以脈沖方式間歇地將待分析物離子從所述待分析物源引入到所述輸運(yùn)區(qū)域中的裝置。
17.如權(quán)利要求13所述的質(zhì)譜儀，其中所述用于以脈沖方式間歇地將鎖定質(zhì)量離子從所述鎖定質(zhì)量離子源引入到所述質(zhì)譜儀的輸運(yùn)區(qū)域中的裝置包括電場(chǎng)。
18.如權(quán)利要求13所述的質(zhì)譜儀，其中所述用于以脈沖方式間歇地將鎖定質(zhì)量離子從所述鎖定質(zhì)量離子源引入到所述質(zhì)譜儀的輸運(yùn)區(qū)域中的裝置包括氣流。
19.如權(quán)利要求13所述的質(zhì)譜儀，其中所述用于以脈沖方式間歇地將鎖定質(zhì)量離子從所述鎖定質(zhì)量離子源引入到所述質(zhì)譜儀的輸運(yùn)區(qū)域中的裝置還包括用于以脈沖方式間歇地生成鎖定質(zhì)量離子的裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的質(zhì)譜儀，其中所述用于以脈沖方式間歇地生成鎖定質(zhì)量離子的裝置包括可開關(guān)的鎖定質(zhì)量離子化設(shè)備。
21.如權(quán)利要求20所述的質(zhì)譜儀，其中所述可開關(guān)的鎖定質(zhì)量離子化設(shè)備包括放電和光子源之一。
22.如權(quán)利要求16所述的質(zhì)譜儀，其中所述用于以脈沖方式間歇地將待分析物離子從所述待分析物源引入到所述輸運(yùn)區(qū)域中的裝置還包括用于以脈沖方式間歇地生成待分析物離子的裝置。
23.如權(quán)利要求22所述的質(zhì)譜儀，其中所述用于以脈沖方式間歇地生成待分析物離子的裝置包括可開關(guān)的待分析物離子化設(shè)備。
24.如權(quán)利要求16所述的質(zhì)譜儀，其中所述鎖定質(zhì)量離子和所述待分析物離子是被交替引入到所述輸運(yùn)區(qū)域中的，其中所述鎖定質(zhì)量離子的on脈沖與所述待分析物離子的off脈沖同步，并且所述待分析物離子的on脈沖與所述鎖定質(zhì)量離子的off脈沖同步。
25.如權(quán)利要求24所述的質(zhì)譜儀，其中所述待分析物離子的on脈沖比所述鎖定質(zhì)量離子的on脈沖長的多。
26.一種質(zhì)譜系統(tǒng)，包括用于接收氣相的待分析物的導(dǎo)管；第一真空級(jí)，所述真空級(jí)包括耦合到所述導(dǎo)管的第一離子化室，還包括第一離子化設(shè)備；鎖定質(zhì)量源；所述第一真空級(jí)下游的第二真空級(jí)，包括耦合到所述導(dǎo)管和所述鎖定質(zhì)量源的第二離子化室，并且具有第二離子化設(shè)備；用于以脈沖方式交替開關(guān)所述第一和第二離子化設(shè)備的裝置。
27.如權(quán)利要求26所述的質(zhì)譜系統(tǒng)，其中所述第一離子化設(shè)備包括電子發(fā)射體。
28.如權(quán)利要求26所述的質(zhì)譜系統(tǒng)，其中所述第一離子化設(shè)備包括電暈針。
29.如權(quán)利要求26所述的質(zhì)譜系統(tǒng)，其中所述第一離子化設(shè)備包括光子源。
30.一種質(zhì)譜系統(tǒng)，包括包括第一離子化設(shè)備的鎖定質(zhì)量離子源；用于接收氣相的待分析物并且耦合到所述鎖定質(zhì)量離子源的導(dǎo)管；第一真空級(jí)，所述真空級(jí)包括耦合到所述導(dǎo)管的離子化室，還包括第二離子化設(shè)備；用于以脈沖方式交替開關(guān)所述第一和第二離子化設(shè)備的裝置。
31.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述鎖定質(zhì)量離子on脈沖范圍從約10ms到約100ms。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述鎖定質(zhì)量離子被以每秒一次和每分鐘一次之間的速率脈沖化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種校準(zhǔn)質(zhì)譜系統(tǒng)的方法和裝置，其中，以脈沖方式間歇地將鎖定質(zhì)量離子引入到質(zhì)譜儀的輸運(yùn)區(qū)域中，然后在質(zhì)量分析儀處檢測(cè)待分析物離子和鎖定質(zhì)量離子。在一個(gè)實(shí)施例中，待分析物離子也被以脈沖方式間歇地從待分析物離子源引入到質(zhì)譜儀的輸運(yùn)區(qū)域中。
文檔編號(hào)H01J49/10GK101030519SQ200710080008
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者查爾斯·W·魯斯四世, 史蒂文·M·費(fèi)希爾, 詹姆斯·L·博特遲 申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司