專利名稱：具有破碎單元和離子存儲(chǔ)設(shè)備的質(zhì)譜儀裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種質(zhì)譜儀以及一種特別適于執(zhí)行MSn實(shí)驗(yàn)的質(zhì)譜測(cè)定法。
背景技術(shù)：
串聯(lián)質(zhì)譜測(cè)定法是公知的技術(shù)，通過(guò)這種技術(shù)，可以執(zhí)行樣品的軌跡分析 和結(jié)構(gòu)說(shuō)明。在第一個(gè)步驟中，對(duì)父離子進(jìn)行質(zhì)量分析/過(guò)濾以選擇感興趣的 質(zhì)荷比的離子，并且在第二個(gè)步驟中，通過(guò)與氬這樣的氣體碰撞而使這些離子 破碎。然后，通常通過(guò)產(chǎn)生質(zhì)譜而對(duì)所得的碎片離子進(jìn)行質(zhì)量分析。
已有人提出了用于實(shí)現(xiàn)多級(jí)質(zhì)量分析或MSn的各種裝置，并且已商用化， 比如三元組四極質(zhì)譜儀以及混合型四極/飛行時(shí)間質(zhì)譜儀。在這種三元組四極 質(zhì)譜儀中，第一四極Ql通過(guò)濾除在選定質(zhì)荷比范圍之外的離子，而充當(dāng)質(zhì)量 分析的第一級(jí)。第二四極Q2通常被安排成一個(gè)位于氣體碰撞單元中的四極離 子引導(dǎo)件。然后，通過(guò)在Q2下游的第三四極Q3，對(duì)Q2中碰撞所產(chǎn)生的碎片離 子進(jìn)行質(zhì)量分析。在混合型裝置中，可以用飛行時(shí)間(TOF)質(zhì)譜儀來(lái)替代第 二分析四極Q3。
在每一種情況下，在碰撞單元之前和之后，使用了單獨(dú)的分析儀。在 GB-A-2,400,724中，描述了各種裝置，其中使用了單個(gè)質(zhì)量過(guò)濾器/分析器以在 兩個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)過(guò)濾和分析。特別是，離子檢測(cè)器被定位在質(zhì)量過(guò)濾器/分析 器的上游，并且離子穿過(guò)質(zhì)量過(guò)濾器/分析器以待被存儲(chǔ)到下游的離子阱中。 然后，在被上游的離子檢測(cè)器檢測(cè)到之前，通過(guò)質(zhì)量過(guò)濾器/分析器從下游的 阱往回噴射這些離子。也描述了各種破碎過(guò)程，仍然使用了單個(gè)質(zhì)量過(guò)濾器/ 分析器，這允許實(shí)現(xiàn)MS/MS實(shí)驗(yàn)。
WO-A-2004/001878 (Verentchikov等人)中也顯示出相似的裝置。使離子從 源穿行到TOF分析器，TOF分析器充當(dāng)離子選擇器，從這里將離子噴射到破碎 單元。從這里，它們往回穿過(guò)T0F分析器并且被檢測(cè)。對(duì)于MSn，碎片離子可以循環(huán)穿過(guò)質(zhì)譜儀。US-A-2004/0245455 (Reinhold)實(shí)現(xiàn)了 一種用于MSn的相似 的過(guò)程，但是使用了高靈敏度線性阱來(lái)實(shí)現(xiàn)上述離子選擇，而沒有使用TOF分 析器。JP-A- 2001-143654涉及一種離子阱，它將離子噴射到圓形軌道上以便于 質(zhì)量分離，其后是檢測(cè)。
本發(fā)明對(duì)照這樣的背景，提供了一種用于MS"的改進(jìn)的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種質(zhì)譜測(cè)定方法，該方法在第一循環(huán)中 包括
將樣品離子存儲(chǔ)到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中；
將所存儲(chǔ)的離子噴射到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備之外并進(jìn)入單獨(dú)的離子選擇設(shè)
備；
在離子選擇設(shè)備內(nèi)選擇離子的子集；
將在離子選擇設(shè)備內(nèi)選擇的離子的子集噴射到破碎設(shè)備； 引導(dǎo)離子從破碎設(shè)備回到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備，而不使它們穿過(guò)所述離子選 擇設(shè)備；
將從第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中噴射出的至少一些離子或其衍生物回收到第一 離子存儲(chǔ)設(shè)備中；以及
將接收到的離子存儲(chǔ)在第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中。 任選地，重復(fù)該循環(huán)多次，以便允許MS"。
本發(fā)明由此使用循環(huán)裝置，其中離子被俘獲、冷卻并且從出射孔徑中將它 們噴射出。這些離子的子集被選擇，并且在破碎等處理之后，再返回到離子存 儲(chǔ)設(shè)備，其中它們重新進(jìn)入該離子存儲(chǔ)設(shè)備而不穿過(guò)離子選擇設(shè)備。
與上文引言部分所指出的技術(shù)相比(該技術(shù)使用了通過(guò)離子阱中的同一孔 徑的"往返"過(guò)程)，這種循環(huán)裝置提供了許多優(yōu)點(diǎn)。首先，存儲(chǔ)離子以及將 離子注入到離子選擇器中所必需的設(shè)備的個(gè)數(shù)達(dá)到最小(并且在較佳的實(shí)施方 式中僅僅是一個(gè)設(shè)備)?，F(xiàn)代存儲(chǔ)和注入設(shè)備允許非常高的質(zhì)量分辨率和動(dòng)態(tài) 范圍，但制造成本昂貴且需要控制，使得本發(fā)明的裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比代表了 顯著的成本和控制方面的節(jié)省。其次，通過(guò)使用同一個(gè)(第一)離子存儲(chǔ)設(shè)備將離子注入到外部離子選擇設(shè)備并接收來(lái)自外部離子選擇設(shè)備的離子，MS級(jí)的 個(gè)數(shù)就減小了 。這轉(zhuǎn)而提高了與MS級(jí)的個(gè)數(shù)有關(guān)的離子輸運(yùn)效率。
任選地，離子存儲(chǔ)設(shè)備包括離子出射孔徑以及在空間上分開的離子輸運(yùn)孔 徑。然后，將離子噴射到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備之外的步驟包括將離子噴射到離子 出射孔徑之外，并且將離子回收到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中的步驟包括通過(guò)離子輸
運(yùn)孔徑來(lái)回收離子。
通常，與離子存儲(chǔ)設(shè)備所噴射出的離子相比，從外部離子選擇器噴射出的 離子具有非常不同的特征。通過(guò)專用的離子輸入端口 (第一離子輸運(yùn)孔徑)將
離子載入離子存儲(chǔ)設(shè)備中，特別是當(dāng)從外部破碎設(shè)備回到離子存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，可 以按良好控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)該過(guò)程。這使離子損失達(dá)到最少，這轉(zhuǎn)而提高了該裝 置的離子輸運(yùn)效率。
可以提供離子源，從而向離子存儲(chǔ)設(shè)備提供連續(xù)的或脈沖的樣品離子流。 在一個(gè)較佳裝置中，任選的破碎設(shè)備可以位于這樣的離子源和離子存儲(chǔ)設(shè)備之 間。無(wú)論哪一種情況，通過(guò)允許劃分離子的子集(并且對(duì)這些子集進(jìn)行單獨(dú)分
析)，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的MS"實(shí)驗(yàn)，其中這些離子可以直接來(lái)源于離子源或者 從先前的MS循環(huán)中獲得。這轉(zhuǎn)而導(dǎo)致該儀器的占空比增大，并且也可以提高 它的檢測(cè)極限。
盡管本發(fā)明的較佳實(shí)施方式可以使用任何離子選擇設(shè)備，但是它特別適合 與靜電阱(EST)相結(jié)合。近年來(lái)，包括靜電阱(EST)的質(zhì)譜儀已變得越來(lái)越 商業(yè)化。相比于四極質(zhì)量分析器/過(guò)濾器，EST具有高很多的質(zhì)量精確度(可達(dá) 卯m級(jí)，即百萬(wàn)分之一)，并且相比于四極正交加速TOF儀器，它們具有優(yōu)越 很多的占空比和動(dòng)態(tài)范圍。在這種應(yīng)用的框架之內(nèi)，EST被視為一般等級(jí)的離 子光學(xué)設(shè)備，其中在靜電場(chǎng)中移動(dòng)的離子至少沿著一個(gè)方向多次改變其移動(dòng)方 向。如果這些多次反射都被限制在有限的體積之內(nèi)，使得離子軌跡在它們自身 上方纏繞，則所得的EST被稱為"封閉"型。在US-A-3，226，543、 DE-A-04408489 以及US-A- 5,886,346中，可以找到這種"封閉"型質(zhì)譜儀的示例。或者，離子 可以將一個(gè)方向上的多種變化組合起來(lái)，同時(shí)沿另一個(gè)方向移動(dòng)，使得離子軌 跡并不在它們自身上方纏繞。這種EST通常被稱為"開放"型，并且在 GB-A-2,080,021、 SU隱A隱l,716，922、 SU-A-1,725,289、 WO-A-2005/001878以及US-A-20050103992圖2中可以發(fā)現(xiàn)多個(gè)示例。
在靜電阱中，比如US-A-6，300,625 、 US-A-2005/0,103，992 以及 WO-A-2005/001878中所描述的那些靜電阱是從外部離子源進(jìn)行填充的，并且 將離子噴射到EST下游的外部檢測(cè)器。US-A-5，886,346所描述的Orbitrap等其 它靜電阱使用了像圖像電流檢測(cè)這樣的技術(shù)，以檢測(cè)該阱內(nèi)的離子從而無(wú)需噴 射。
靜電阱可以被用于對(duì)外部注入的離子進(jìn)行精確的質(zhì)量選擇(如US-A-6, 872,938和US-A-6,013,913所述)。此處，通過(guò)施加與EST中的離子振蕩相諧 振的AC電壓，來(lái)選擇先驅(qū)離子。此處，通過(guò)引入碰撞氣體、激光脈沖或其它 方式，實(shí)現(xiàn)了EST內(nèi)的破碎，并且接下來(lái)的激發(fā)步驟是實(shí)現(xiàn)所得碎片的檢測(cè)所 必需的(在US-A-6,872,938和US-A-6,013,913的裝置中，這是通過(guò)圖像電流檢 測(cè)而實(shí)現(xiàn)的)。
然而，靜電阱并非沒有困難。例如，EST通常要求離子注入。例如，我們 早期的專利申請(qǐng)WO-A-02/078046和WO05124821A2描述了線性阱(LT)的使 用，實(shí)現(xiàn)了確保高度相干的束被注入到EST設(shè)備中所必需的各種標(biāo)準(zhǔn)的組合。 針對(duì)這種高性能、高質(zhì)量分辨率的設(shè)備，需要產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間非常短的束(每一 個(gè)束都包含大量的離子)，這意味著，在這種離子注入設(shè)備中，最佳離子提取 方向通常不同于有效的離子俘獲的方向。
其次，高級(jí)EST往往具有嚴(yán)格的真空要求以避免離子損耗，而它們可能與 之相接的離子阱和破碎機(jī)通常都填充了氣體，使得在這些設(shè)備和EST之間一般 有至少5個(gè)數(shù)量級(jí)的壓力差異。為了避免離子提取期間的破碎，有必要使壓力 與氣體厚度的乘積達(dá)到最小(通常，使其保持低于10—3...10'2 mm*torr)，而為 了有效的離子俘獲，需要使該乘積達(dá)到最大(通常要超過(guò)0.2…0.5mmnorr)。
在離子選擇設(shè)備是EST的情況下，因此，在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中，使 用了具有不同的離子入口和出口的離子存儲(chǔ)設(shè)備，從而允許同一個(gè)離子存儲(chǔ)設(shè)
備以合適的方式提供離子以便將離子注入到EST,但是還允許離子流或長(zhǎng)脈沖 通過(guò)破碎設(shè)備從EST再回來(lái)，以便按良好控制的方式通過(guò)第二或其它實(shí)施方式 的第三離子輸運(yùn)孔徑將它們往回載入到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中。
可以使用任何形式的靜電阱，如果這是構(gòu)成離子選擇設(shè)備的設(shè)備。 一種尤佳的裝置包括這樣一種EST,其中離子束橫截面因EST的電極的聚焦效應(yīng)而仍 然受限，這提高了接下來(lái)從EST中噴射出離子的效率?？梢允褂瞄_放或封閉型 的EST。多次反射允許增大不同質(zhì)荷比的離子之間的分離，使得可以選擇感興 趣的特定質(zhì)荷比，或者簡(jiǎn)單地，范圍更窄的質(zhì)荷比的離子被注入到離子選擇設(shè) 備中。通過(guò)用施加到專用電極的電脈沖使不想要的離子偏轉(zhuǎn)，就可以完成選擇 過(guò)程，所述專用電極最好位于離子鏡的飛行時(shí)間焦點(diǎn)平面之中。在封閉型EST 中，可能要求偏轉(zhuǎn)脈沖的大小能夠提供逐漸變窄的m/z選擇范圍。
有可能以兩種模式來(lái)使用破碎設(shè)備在第一種模式中，在破碎設(shè)備中按通 常的方式可以使先驅(qū)離子破碎，在第二種模式中，通過(guò)控制離子能量，先驅(qū)離 子可以穿過(guò)破碎設(shè)備而不發(fā)生破碎。這允許實(shí)現(xiàn)MSn和離子豐度提高，兩者一 起或單獨(dú)實(shí)現(xiàn) 一旦將來(lái)自第一離子存儲(chǔ)設(shè)備的離子注入到離子選擇設(shè)備中， 則可控地從離子選擇設(shè)備中噴射出特定低豐度先驅(qū)離子，并且將它們重新往回 存儲(chǔ)到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中，而沒有在破碎設(shè)備中發(fā)生破碎。通過(guò)使這些低豐 度先驅(qū)離子以不足以引起破碎的能量穿過(guò)破碎設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)上述這一點(diǎn)。 對(duì)于給定的m/z，通過(guò)使用脈沖減速場(chǎng)(比如形成于兩個(gè)帶有孔徑的平電極之 間的間隙之中)，就可以減小能量擴(kuò)展。當(dāng)離子在從質(zhì)量選擇器到第一離子存 儲(chǔ)設(shè)備的回歸途中進(jìn)入減速電場(chǎng)時(shí)，較高能量的離子超過(guò)較低能量的離子，由 此移動(dòng)到減速場(chǎng)中更深之處。在所有這種特定m/z的離子進(jìn)入減速場(chǎng)之后，關(guān) 閉該場(chǎng)。因此，與較低能量的離子相比，最初能量較高的離子相對(duì)于接地電勢(shì) 經(jīng)歷了更高的電勢(shì)降，由此使它們的能量相等。通過(guò)在從質(zhì)量選擇器中出射之 時(shí)使電勢(shì)降匹配于能量擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)能量擴(kuò)展的顯著減小。由此可以避免離 子的破碎，或者，可以改善對(duì)破碎的控制。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種質(zhì)譜儀，它包括離子存儲(chǔ)設(shè)備，用 于存儲(chǔ)離子；離子選擇設(shè)備；以及破碎/存儲(chǔ)設(shè)備。離子選擇設(shè)備用于接收第 一離子存儲(chǔ)設(shè)備中所存儲(chǔ)的且從中噴射出的離子，并且還用于選擇所接收到的 離子的子集。第二破碎/存儲(chǔ)設(shè)備用于接收由離子選擇設(shè)備所選擇的離子中的 至少一些。然后，第二破碎/存儲(chǔ)設(shè)備在使用過(guò)程中被配置成引導(dǎo)從離子選擇 設(shè)備中接收到的離子或其產(chǎn)物并使它們回到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備，而不使它們往 回穿過(guò)離子選擇設(shè)備。離子存儲(chǔ)設(shè)備任選地具有離子出射孔徑，用于在第一循環(huán)中噴射出所述 離子存儲(chǔ)設(shè)備中所存儲(chǔ)的離子；以及在空間上分開的離子輸運(yùn)孔徑，用于在第 一循環(huán)中俘獲那些返回到離子存儲(chǔ)設(shè)備的離子。離子選擇設(shè)備可以是分立的， 并且在空間上與離子存儲(chǔ)設(shè)備分開，但是兩者是相通的。離子選擇設(shè)備也可以 被配置成接收從離子存儲(chǔ)設(shè)備中噴射出的離子；選擇那些離子的子集；以及 噴射所選的子集，以便通過(guò)所述空間上分開的離子輸運(yùn)孔徑重新俘獲那些離子 或其衍生物中的至少一些并且將它們存儲(chǔ)到離子存儲(chǔ)設(shè)備之內(nèi)。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種用于提高質(zhì)譜儀的檢測(cè)極限的方 法，包括
從離子源中產(chǎn)生樣品離子；
將樣品離子存儲(chǔ)到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中；
將所存儲(chǔ)的離子噴射到離子選擇設(shè)備中；
選擇具有所選質(zhì)荷比的離子并且將這些離子噴射到離子選擇設(shè)備之外； 將從離子選擇設(shè)備中噴射出的離子存儲(chǔ)到第二離子存儲(chǔ)設(shè)備中，而不使它
們往回穿過(guò)離子選擇設(shè)備；
重復(fù)上述步驟，以便增多第二離子存儲(chǔ)設(shè)備中所存儲(chǔ)的、具所選質(zhì)荷比的
離子；以及
將增多的具有所選質(zhì)荷比的離子往回轉(zhuǎn)移到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備以便于接 下來(lái)的分析。
該技術(shù)允許提高儀器的檢測(cè)極限，此處，所選質(zhì)荷比的離子在樣品中的豐 度很低。 一旦這些低豐度先驅(qū)離子在第二離子存儲(chǔ)設(shè)備中累積了足夠多的量， 就可以將它們往回注入到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備以便俘獲在那里(再次繞過(guò)離子選 擇設(shè)備)并接下來(lái)進(jìn)行MSn分析。盡管離子最好通過(guò)第一離子輸運(yùn)孔徑離開第 一離子存儲(chǔ)設(shè)備并且通過(guò)單獨(dú)的第二離子輸運(yùn)孔徑回到這里，但是這在本發(fā)明 的這方面中不是至關(guān)重要的，并且通過(guò)相同的孔徑進(jìn)行噴射和俘獲是可行的。
任選地，在低豐度先驅(qū)離子正向第二離子存儲(chǔ)設(shè)備移動(dòng)以提高這些特定先 驅(qū)離子的總數(shù)的同時(shí)，離子選擇設(shè)備可以繼續(xù)保留且進(jìn)一步精細(xì)化其它期望的 先驅(qū)離子的選擇過(guò)程。當(dāng)足夠精細(xì)地選擇時(shí)，可以從離子選擇設(shè)備噴射出這些 先驅(qū)離子，并且在破碎設(shè)備中使它們破碎從而產(chǎn)生碎片離子。然后，這些碎片離子可以被轉(zhuǎn)移到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備，并且接下來(lái)執(zhí)行這些碎片離子的MSn， 或者它們可以被存儲(chǔ)到第二離子存儲(chǔ)設(shè)備中，使得接下來(lái)的循環(huán)可以按這種方 式進(jìn)一步增多所存儲(chǔ)的離子的個(gè)數(shù)，以增大用于該特定碎片離子的儀器的檢測(cè) 極限。
由此，在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種用于提高質(zhì)譜儀的檢測(cè)極限 的方法，包括
(a) 從離子源中產(chǎn)生樣品離子；
(b) 將樣品離子存儲(chǔ)到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中；
(c) 將所存儲(chǔ)的離子噴射到離子選擇設(shè)備中；
(d) 選擇有分析興趣的離子并且將這些離子噴射到離子選擇設(shè)備之外；
(e) 在破碎設(shè)備中使從離子選擇設(shè)備中噴射出的離子破碎；
(f) 將具有所選質(zhì)荷比的碎片離子存儲(chǔ)到第二離子存儲(chǔ)設(shè)備中，而不使
它們往回穿過(guò)離子選擇設(shè)備；
(g) 重復(fù)上述步驟(a) - (f)，以便增多第二離子存儲(chǔ)設(shè)備中所存儲(chǔ)的、 具所選質(zhì)荷比的碎片離子；以及
(h) 將增多的具有所選質(zhì)荷比的碎片離子往回轉(zhuǎn)移到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備 以便于接下來(lái)的分析。
如上所述，從第一離子存儲(chǔ)設(shè)備噴射出離子以及將離子往回俘獲到第一離 子存儲(chǔ)設(shè)備可以是通過(guò)單獨(dú)的離子輸運(yùn)孔徑實(shí)現(xiàn)的，或者可以是通過(guò)同一個(gè)孔 徑實(shí)現(xiàn)的。
可以在單獨(dú)的質(zhì)量分析器(比如上述US-A-5，886，346所描述的Orbitrap)
中對(duì)第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中的離子進(jìn)行質(zhì)量分析，或者可以將這些離子往回注入 到離子選擇設(shè)備中以便在那兒進(jìn)行質(zhì)量分析。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種質(zhì)譜測(cè)定方法，包括
在離子阱中累積離子；
將累積的離子注入到離子選擇設(shè)備中；
在離子選擇設(shè)備中選擇和噴射離子的子集；以及
將所噴射的離子的子集直接往回存儲(chǔ)到離子阱中，而沒有中間的離子存儲(chǔ)。根據(jù)較佳實(shí)施方式的描述，本發(fā)明的其它較佳實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)將變得很明顯。


本發(fā)明可以按照許多方式付諸實(shí)踐，并且現(xiàn)在將通過(guò)一個(gè)示例且參照附圖 來(lái)描述一個(gè)較佳實(shí)施方式，其中
圖1以框圖形式顯示出本發(fā)明的質(zhì)譜儀的概況；
圖2顯示出圖1的質(zhì)譜儀的較佳實(shí)現(xiàn)方式，其中包括靜電阱和單獨(dú)的破碎 單元；
圖3顯示出與圖2的質(zhì)譜儀一起使用的靜電阱的一種特別適合的裝置的示 意圖4顯示出本發(fā)明的質(zhì)譜儀的第一備選裝置； 圖5顯示出本發(fā)明的質(zhì)譜儀的第二備選裝置； 圖6顯示出本發(fā)明的質(zhì)譜儀的第三備選裝置； 圖7顯示出本發(fā)明的質(zhì)譜儀的第四備選裝置； 圖8顯示出本發(fā)明的質(zhì)譜儀的第五備選裝置；
圖9顯示出一種離子鏡裝置，用于在將離子注入到圖1、 2和4-8的破碎 單元之前增大離子的能量分散；
圖IO顯示出離子減速裝置的第一實(shí)施方式，用于在將離子注入到圖1、 2 和4-8的破碎單元之前減小能量分散；
圖11顯示出離子減速裝置的第二實(shí)施方式，用于在將離子注入到圖1、 2 和4-8的破碎單元之前減小能量分散；
圖12顯示出離子的能量分散與加到圖10和11的離子減速裝置的電壓的 切換時(shí)間的函數(shù)關(guān)系圖；以及
圖13顯示出離子的空間分散與加到圖10和11的離子減速裝置的電壓的 切換時(shí)間的函數(shù)關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)D1，以框圖形式顯示出質(zhì)譜儀10。質(zhì)譜儀IO包括離子源20，用于產(chǎn)生將要對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量分析的離子。來(lái)自離子源20的離子被準(zhǔn)入到離子
阱30中，離子阱30可以是填充有氣體的RF多極或彎曲四極，WO-A-05124821 中對(duì)此進(jìn)行了描述。這些離子被存儲(chǔ)到離子阱30中，并且可能發(fā)生離子的碰 撞冷卻，我們的共同待批的申請(qǐng)GB0506287.2中對(duì)此進(jìn)行了描述，其內(nèi)容引用 在此作為參考。
然后，可以朝著離子選擇設(shè)備脈沖噴射離子阱30中所存儲(chǔ)的離子，該離 子選擇設(shè)備最好是靜電阱40。脈沖噴射產(chǎn)生了較窄的離子束。這些在靜電阱 40中被俘獲，并且在其中經(jīng)歷多次反射，下文特別結(jié)合圖3對(duì)此進(jìn)行描述。在 每一次反射時(shí)，或者在許多次反射之后，不想要的離子被脈沖偏轉(zhuǎn)到靜電阱40 之外，例如，被偏轉(zhuǎn)到檢測(cè)器75或破碎單元50。較佳地，離子檢測(cè)器75位于 離子鏡的飛行時(shí)間焦點(diǎn)平面附近，其中離子束的持續(xù)時(shí)間處于最小值。由此， 僅僅是那些有分析興趣的離子被留在靜電阱40中。此外，多次反射將繼續(xù)以 增大相鄰質(zhì)量之間的分離，使得可以實(shí)現(xiàn)選擇窗口的進(jìn)一步窄化。最終，其質(zhì) 荷比接近感興趣的質(zhì)荷比m/z的所有離子都被消除了 。
在完成選擇過(guò)程之后，離子被轉(zhuǎn)移到靜電阱40之外，并進(jìn)入破碎單元50， 該破碎單元50在靜電阱40之外。在選擇過(guò)程結(jié)束時(shí)，仍然在靜電阱40中的 有分析興趣的離子都以足夠大的能量被噴射出去，以允許它們?cè)谄扑閱卧?0 之內(nèi)發(fā)生破碎。
在破碎單元中發(fā)生破碎之后，離子碎片被往回轉(zhuǎn)移到離子阱30。此處，它 們被存儲(chǔ)，使得在又一個(gè)循環(huán)中，可以實(shí)現(xiàn)下一級(jí)的MS。這樣，可以實(shí)現(xiàn)MS/MS 或MSn。
圖1的裝置的備選或附加的特征是，從靜電阱中噴射出的離子(因?yàn)樗鼈?處于選擇窗口之外)可以穿過(guò)破碎單元50而并不發(fā)生破碎。通常，這可以通 過(guò)使這些離子以相對(duì)較低的能量減速而實(shí)現(xiàn)，使得它們不具有足夠大的能量以 至于無(wú)法在破碎單元中發(fā)生破碎。在給定的循環(huán)中，處于感興趣的選擇窗口之 外的未發(fā)生破碎的離子可以被向前轉(zhuǎn)移，從碰撞單元50轉(zhuǎn)移到輔助的離子存 儲(chǔ)設(shè)備60。在接下來(lái)的循環(huán)中(比如當(dāng)已經(jīng)完成了碎片離子的進(jìn)一步質(zhì)譜測(cè)定 分析時(shí))，在第一實(shí)例中，從靜電阱40中噴射出的離子(因?yàn)樗鼈兲幱谙惹?感興趣的選擇窗口之外)可以從輔助的離子存儲(chǔ)設(shè)備60轉(zhuǎn)移到離子阱30以便進(jìn)行單獨(dú)分析。
此外，輔助的離子存儲(chǔ)設(shè)備60可以被用于增大那些具有特定質(zhì)荷比的離 子的個(gè)數(shù)，特別是當(dāng)這些離子在待分析的樣品中的豐度相對(duì)較低的時(shí)候。這可 以通過(guò)下列操作實(shí)現(xiàn)以非破碎模式使用破碎設(shè)備；以及設(shè)置靜電阱以僅僅使 感興趣的具有特定質(zhì)荷比的離子穿過(guò)，但這種離子豐度有限。這些離子被存儲(chǔ) 在輔助的離子存儲(chǔ)設(shè)備60中，但是在接下來(lái)的循環(huán)中，使用相似的標(biāo)準(zhǔn)從靜 電阱40中選擇并噴射出同一質(zhì)荷比的附加離子從而增多這種離子。通過(guò)從阱
40中噴射出若干種不同的m/z，多種m/z比例的離子可以被一起存儲(chǔ)。
當(dāng)然，先前不想要的先驅(qū)離子或者感興趣但在樣品中的豐度較低且由此需 要首先增多其個(gè)數(shù)的先驅(qū)離子都可以是MS"的后續(xù)破碎過(guò)程的主體。在這種情 況下，輔助的離子存儲(chǔ)設(shè)備60可以首先將其內(nèi)含物噴射到破碎單元50中，而 非將其內(nèi)容直接往回轉(zhuǎn)移到離子阱30。
離子的質(zhì)量分析可以在各種位置處以各種方式進(jìn)行。例如，在靜電阱40 中，可以對(duì)離子鏡中所存儲(chǔ)的離子進(jìn)行質(zhì)量分析(下文結(jié)合圖2闡述了更多的 細(xì)節(jié))。或者，可以提供單獨(dú)的質(zhì)量分析器70，且它與離子阱30相通。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2,更詳細(xì)地顯示質(zhì)譜儀10的較佳實(shí)施方式。圖2所示離子源 20是脈沖激光源(較佳地是矩陣-輔助激光脫附離子化(MALDI)源，其中通 過(guò)脈沖激光源22的照射，產(chǎn)生了離子)。但是，也可以使用連續(xù)的離子源， 比如大氣壓電噴涂源。
在離子阱30和離子源20之間，是預(yù)阱24，它可以是分段式僅-RF氣體填 充多極。 一旦預(yù)阱被填充，則其中的離子就通過(guò)透鏡裝置26被轉(zhuǎn)移到離子阱 30，在較佳實(shí)施方式中，它是氣體填充僅-RF線性四極。這些離子被存儲(chǔ)到離 子阱30中，直到RF被關(guān)閉且橫跨這些棒施加DC電壓。在我們共同待批的申 請(qǐng)GB-A-2，415,541和WO- A-2005/124821中詳細(xì)闡述了這種技術(shù)，其細(xì)節(jié)全部 引用在此。
所加的電壓梯度使離子加速穿過(guò)離子光學(xué)系統(tǒng)32，該離子光學(xué)系統(tǒng)32可 以包括用于檢測(cè)電荷的柵格或電極34。電荷-檢測(cè)柵格34允許對(duì)離子數(shù)目進(jìn)行 估計(jì)。對(duì)離子數(shù)目進(jìn)行估計(jì)是令人期望的，因?yàn)槿粲刑嗟碾x子，則所得的質(zhì) 量移動(dòng)變得很難補(bǔ)償。由此，如果離子數(shù)目超過(guò)了預(yù)定的界限(如使用柵格34所估計(jì)的那樣)，則所有的離子都可以被丟掉并且預(yù)阱24中的離子累積過(guò)程
可以重復(fù)進(jìn)行，同時(shí)脈沖激光22的脈沖個(gè)數(shù)成比例地下降，和/或累積的持續(xù) 時(shí)間成比例地縮短。用于控制所俘獲的離子的個(gè)數(shù)的其它技術(shù)也是可以使用 的，比如US-A-5，572, 022中所描述的那些技術(shù)。
在經(jīng)離子光學(xué)系統(tǒng)32加速之后，每一種m/z的離子被聚焦成10-100 ns 長(zhǎng)的短束，并且進(jìn)入了質(zhì)量選擇器40。各種形式的離子選擇設(shè)備都是可以使用 的，如下文所明顯看到的那樣。如果離子選擇設(shè)備是靜電阱，則其具體細(xì)節(jié)對(duì) 于本發(fā)明而言并不是關(guān)鍵的。例如，若使用靜電阱，則靜電阱可以是開放的或 封閉的，具有兩個(gè)或多個(gè)離子鏡或電扇區(qū)，并且具有或不具有軌道運(yùn)動(dòng)。目前， 圖3顯示出具體實(shí)施離子選擇設(shè)備40的靜電阱的簡(jiǎn)單且較佳的裝置。這種簡(jiǎn) 單的裝置包括兩個(gè)靜電鏡42、 44以及兩個(gè)調(diào)節(jié)器46、 48，它們使離子保持在 循環(huán)路徑上或使它們偏移到該路徑之外。這些鏡子可以由圓形板或平行板構(gòu) 成。當(dāng)這些鏡子上的電壓是靜電的時(shí)候，可以使它們維持非常高的準(zhǔn)確度，這 有利于靜電阱40之內(nèi)的穩(wěn)定性和質(zhì)量準(zhǔn)確度。
調(diào)節(jié)器46、 48通常是一對(duì)緊湊的開口，其上施加了脈沖的或靜電的電壓， 通常兩側(cè)具有防護(hù)板以控制彌散場(chǎng)。對(duì)于先驅(qū)離子的高分辨率選擇而言，最好 使用上升和下降時(shí)間小于10-100 ns (在峰值的10%-90%之間測(cè)得的)且幅值 高達(dá)幾百伏特的電壓脈沖。較佳地，調(diào)制器46和48位于相應(yīng)的鏡子42、 44 的飛行時(shí)間聚焦的平面之中，這些鏡子最好可以與靜電阱40的中心相一致， 但并非必然如此。通常，通過(guò)圖像電流檢測(cè)(它自身是公知的技術(shù)，因此不再 進(jìn)一步描述)，來(lái)檢測(cè)這些離子。
再次回到圖2，在靜電阱40之內(nèi)有足夠多次反射和電壓脈沖之后，僅僅是 那些感興趣的質(zhì)量范圍很窄的離子留在靜電阱40之中，由此完成了先驅(qū)離子 的選擇。然后，EST40中所選的離子被偏轉(zhuǎn)到一個(gè)與其輸入路徑不同的路徑， 并且該路徑導(dǎo)向破碎單元50，或者這些離子可以到達(dá)檢測(cè)器75。較佳地，通 過(guò)減速透鏡80，執(zhí)行到破碎單元的轉(zhuǎn)向，下文結(jié)合圖9-13進(jìn)一步對(duì)此進(jìn)行詳 述。通過(guò)適當(dāng)?shù)仄闷扑閱卧?0上的DC偏壓，可以調(diào)節(jié)破碎單元50之內(nèi)的 最終碰撞能量。
較佳地，破碎單元50是一種分段的僅-RF多極，同時(shí)沿著它的多個(gè)段產(chǎn)生軸向DC場(chǎng)。在破碎單元中的氣體密度合適(下文詳述)且能量也合適(通常
介于30-50 V/kDa之間)的情況下，通過(guò)該單元朝著離子阱30再次輸運(yùn)離子 碎片。或者，離子可能被陷在破碎單元50之內(nèi)，然后，使用其它類型的破碎 過(guò)程使其發(fā)生破碎，比如電子轉(zhuǎn)移離解(ETD)、電子俘獲離解(ECD)、表面 誘發(fā)離解(SID)、光誘發(fā)離解(PID)等等。
一旦將離子再次存儲(chǔ)到離子阱30之中，則它們已準(zhǔn)備好朝著靜電阱40向 前傳輸以便進(jìn)行MS"的下一級(jí)，或者朝著靜電阱40以便在那兒進(jìn)行質(zhì)量分析， 或者朝著質(zhì)量分析器70，它可以是一種飛行時(shí)間(TOF)質(zhì)譜儀或RF離子阱或 FT ICR或0rbitmp質(zhì)譜儀，如圖2所示那樣。較佳地，質(zhì)量分析器70具有其 自己的自動(dòng)增益控制(AGC)設(shè)施，以限制或調(diào)節(jié)空間電荷。在圖2的實(shí)施方 式中，這是通過(guò)Orbitrap 70的入口處的靜電計(jì)柵格90來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
任選的檢測(cè)器75可以被放置在靜電阱40的多條路徑之一上。這可以用于 多種目的。例如，檢測(cè)器可以被用于準(zhǔn)確控制預(yù)掃描期間的離子個(gè)數(shù)(即自動(dòng) 增益控制)，同時(shí)離子直接來(lái)源于離子阱30。另外，利用檢測(cè)器，可以檢測(cè)感 興趣的質(zhì)量窗口之外的那些離子(換句話說(shuō)，即至少在該質(zhì)量分析循環(huán)中來(lái)自 離子源的不想要的離子)。作為另一個(gè)備選方案，在上述EST中的多次反射之 后，以高分辨率來(lái)檢測(cè)靜電阱40中所選的質(zhì)量范圍。另一種修改可以包括 用合適的后加速級(jí)，來(lái)檢測(cè)單獨(dú)帶電的大分子，比如蛋白質(zhì)、聚合物和DNA。 僅作為示例，該檢測(cè)器可以是具有單一離子靈敏度的電子倍增器或微通道/微 球體板，并且可以被用于檢測(cè)弱信號(hào)?；蛘撸摍z測(cè)器可以是一種收集器，并 且可以測(cè)量非常強(qiáng)的信號(hào)(有可能在幅值中多于104個(gè)離子)?？梢允褂貌恢?一個(gè)檢測(cè)器，同時(shí)多個(gè)調(diào)制器根據(jù)先前的獲取循環(huán)中所獲得的譜信息將離子束 引導(dǎo)至一個(gè)或另一個(gè)檢測(cè)器。
圖4示出了一種大致與圖2的裝置相似的裝置，盡管具有一些細(xì)節(jié)差異。 這樣，相同的標(biāo)號(hào)表示圖2和4的裝置所共有的部分。
圖4的裝置包括離子源20，它將離子提供給預(yù)阱，在圖4的實(shí)施方式中， 預(yù)阱是輔助的離子存儲(chǔ)設(shè)備60。預(yù)阱/輔助的離子存儲(chǔ)設(shè)備60的下游是離子阱 30 (在較佳的實(shí)施方式中它是彎曲的阱)以及破碎單元50。然而，與圖2的裝 置相比，圖4的裝置將破碎單元置于離子阱30和輔助的離子存儲(chǔ)設(shè)備60之間，即位于離子阱的"源"這一側(cè)，而非位于離子阱和靜電阱之間(圖2是那樣定 位的)。
在使用過(guò)程中，離子在離子阱30中得到累積，然后，通過(guò)離子光學(xué)系統(tǒng)
32從離子阱向靜電阱40正交地噴射出離子。在離子光學(xué)系統(tǒng)32的下游的第一 調(diào)節(jié)器/偏轉(zhuǎn)器100將來(lái)自離子阱30的離子引導(dǎo)至EST 40。沿著EST 40的軸 反射這些離子，并且在離子選擇過(guò)程之后，將它們往回噴射到離子阱30。為了 輔助該過(guò)程中的離子引導(dǎo)，可以使用任選的電扇區(qū)(比如環(huán)形或圓柱形電容器) 110。減速透鏡位于電扇區(qū)110和進(jìn)入離子阱30的返回路徑之間。減速過(guò)程可 能涉及到上述脈沖的電場(chǎng)。
因?yàn)殡x子阱30中的壓力很低，所以回到離子阱30中的離子飛過(guò)它并且在 破碎單元50中發(fā)生破碎，破碎單元50位于該離子阱30和輔助的離子存儲(chǔ)設(shè) 備60之間(即在離子阱30的離子源那一側(cè))。然后，在離子阱30中俘獲這 些碎片。
關(guān)于圖2，在MSn的任一選中的級(jí)，使用Orbitrap質(zhì)量分析器70，以允許 對(duì)離子阱30中所噴射出的離子進(jìn)行準(zhǔn)確的質(zhì)量分析。質(zhì)量分析器70位于離子 阱的下游(即像EST 40那樣在離子阱的同一側(cè))，并且第二偏轉(zhuǎn)器120對(duì)這 些離子進(jìn)行"選通"，使它們通過(guò)第一偏轉(zhuǎn)器100到達(dá)EST 40或到達(dá)質(zhì)量分 析器70。
圖4所示的其它組件是僅-RF輸運(yùn)多極，它充當(dāng)該裝置的各個(gè)級(jí)之間的界 面，就如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的那樣。在離子阱30和破碎單元50之間， 也可以放置一個(gè)離子減速裝置(參照?qǐng)D9-13)。
圖5顯示出圖2和4所示裝置的備選裝置，相同的組件再次被標(biāo)上相同的 標(biāo)號(hào)。圖5的裝置與圖2的裝置的相似之處在于，離子是由離子源20產(chǎn)生的， 然后，穿過(guò)(或繞過(guò))預(yù)阱和輔助的離子存儲(chǔ)設(shè)備60，再被存儲(chǔ)到離子阱30 中。通過(guò)離子光學(xué)系統(tǒng)32，從離子阱30中正交地噴射出離子，并且第一調(diào)制 器/偏轉(zhuǎn)器100使離子偏轉(zhuǎn)到EST 40的軸上，就像圖4那樣。
然而，與圖4相比，作為EST40中的離子選擇過(guò)程的備選，調(diào)制器/偏轉(zhuǎn) 器IOO可以使離子偏轉(zhuǎn)到電扇區(qū)110，并且通過(guò)離子減速裝置80從那兒進(jìn)入破 碎單元50。由此，(與圖4相比)，破碎單元50不在離子阱30的源一側(cè)。從破碎單元50噴射之后，離子穿過(guò)彎曲的輸運(yùn)多極130，然后，穿過(guò)線性僅-RF 輸運(yùn)多極140，回到離子阱30。在MS"的任一級(jí)，提供了 Orbitrap或其它質(zhì)量 分析器70，以允許進(jìn)行準(zhǔn)確的質(zhì)量分析。
圖6顯示出另一個(gè)備選裝置，它在概念上與圖2的裝置基本上完全一樣， 不同之處在于，EST40不是圖3所示的"封閉"型的阱，而是像上文引言部分 所提到的文獻(xiàn)中所描述的開放型的阱。
更具體地講，圖6的質(zhì)譜儀包括離子源20，它將離子提供給預(yù)阱/輔助離 子存儲(chǔ)設(shè)備60 (也顯示出另一個(gè)離子光學(xué)系統(tǒng)，但圖6中未予標(biāo)記)。預(yù)阱/ 輔助離子存儲(chǔ)設(shè)備60的下游是另一個(gè)離子存儲(chǔ)設(shè)備，在圖6的裝置中，它是 彎曲的離子阱30。通過(guò)離子光學(xué)系統(tǒng)32，在正交方向上朝著EST40'，從彎曲 的阱30中噴射出離子，其中離子經(jīng)歷了多次反射。調(diào)制器/偏轉(zhuǎn)器100'被定位 成朝著EST40'的"出口"，并且這允許通過(guò)電扇區(qū)110和離子減速裝置80使 離子偏轉(zhuǎn)到檢測(cè)器150或破碎單元50。從這兒，再次通過(guò)入射孔徑，可以再次 將離子往回注入到離子阱30中，該入射孔徑不同于出射孔徑，離子通過(guò)該出 射孔徑穿行到EST40'。圖6的裝置也包括相關(guān)的離子光學(xué)系統(tǒng)，但是在該圖中 為了清晰沒有顯示出來(lái)。
在一種備選方案中，圖6的EST 40'可以使用平行的鏡子(參照 WO-A-2005/001878)或細(xì)長(zhǎng)的電扇區(qū)(參照US-A- 2005/0103992)?？梢允褂?形狀更復(fù)雜的軌跡或EST離子光學(xué)系統(tǒng)。
圖7顯示出根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面的質(zhì)譜儀的又一個(gè)實(shí)施方式。就像圖4 那樣，該質(zhì)譜儀包括離子源20，它將離子提供給預(yù)阱，就像在圖4的實(shí)施方式 中，預(yù)阱是輔助的離子存儲(chǔ)設(shè)備60。預(yù)阱/輔助的離子存儲(chǔ)設(shè)備60的下游是離 子阱30 (在較佳的實(shí)施方式中它是彎曲的阱)以及破碎單元50。破碎單元50 可以位于離子阱30的任一側(cè)，盡管在圖7的實(shí)施方式中，破碎單元50被顯示 在離子源20和離子阱30之間。就如先前的實(shí)施方式那樣，離子減速裝置80 最好被定位于離子阱30和破碎單元50之間。
在使用過(guò)程中，離子通過(guò)離子入射孔徑28迸入離子阱30，并且在離子阱 30中得到累積。然后，通過(guò)出射孔徑29，向靜電阱40正交地噴射出離子，該 出射孔徑29與入射孔徑28分開。在圖7所示的裝置中，在與離子噴射方向大致垂直的方向上，出射孔徑是細(xì)長(zhǎng)的(即出射孔徑29是槽狀的)。阱30內(nèi)的 離子位置受到控制，使得離子從出射孔徑29的一側(cè)(即圖7所示左手一側(cè)) 出射。通過(guò)各種方式，可以實(shí)現(xiàn)離子在離子阱內(nèi)的位置的控制，比如通過(guò)將不 同的電壓加到離子阱30的末端上的電極(未示出)。在一個(gè)特定的實(shí)施方式 中，離子可以按緊湊的圓柱形分布從離子阱30的中間被噴射出來(lái)，同時(shí)作為 大角度尺寸的長(zhǎng)圓柱形分布被重新俘獲(這是系統(tǒng)內(nèi)的擴(kuò)展和像差所導(dǎo)致的)。
經(jīng)修改的離子光學(xué)系統(tǒng)32，位于離子阱30的出口的下游，并且再往下，第 一調(diào)節(jié)器/偏轉(zhuǎn)器100"將離子引導(dǎo)至EST 40。沿著EST 40的軸，反射這些離子。 作為將離子阱30中的離子引導(dǎo)至EST 40的備選方案，離子光學(xué)系統(tǒng)32'下游的 偏轉(zhuǎn)器IOO"使這些離子偏轉(zhuǎn)到Orbitrap質(zhì)量分析器70等。
在圖7的實(shí)施方式中，離子阱30充當(dāng)減速器和離子選擇器。在感興趣的 離子從EST 40返回之后停留在離子阱30之內(nèi)那一時(shí)刻，橫跨離子阱30的提 取(dc)電勢(shì)被關(guān)閉，俘獲(rf)電勢(shì)被打開。為了注入到EST40中并且從EST40 中噴射出，以脈沖方式關(guān)閉EST40 (圖3中有示出，且該EST40最接近于透 鏡)之內(nèi)的鏡子上的電壓。在離子阱30中俘獲感興趣的離子之后，使這些離 子朝著離子阱30任一側(cè)的破碎單元50加速，其中碎片離子被產(chǎn)生且接下來(lái)被 俘獲。之后，碎片離子可以被再一次轉(zhuǎn)移到離子阱30。
通過(guò)從細(xì)長(zhǎng)槽的第一側(cè)噴射離子并且朝著該槽的第二側(cè)往回俘獲這些離 子，從離子阱30噴射出來(lái)的路徑不平行于重新俘獲到該阱30中的路徑。這轉(zhuǎn) 而允許以相對(duì)于EST 40的縱軸的一角度將離子注入到EST 40，就像圖4和5 的實(shí)施方式中那樣。
當(dāng)然，盡管圖7顯示出單個(gè)槽狀出射孔徑29，同時(shí)離子朝著槽的第一側(cè)面 從中出射但通過(guò)該槽的另一側(cè)從EST 40往回接收，但是可以使用兩個(gè)(或更 多個(gè))單獨(dú)的但一般相鄰的輸運(yùn)孔徑(在與離子穿過(guò)它們的方向相正交的方向 上，這些孔徑可以是細(xì)長(zhǎng)的或者不是細(xì)長(zhǎng)的)，同時(shí)離子通過(guò)這些輸運(yùn)孔徑中 的第一個(gè)孔徑出射但通過(guò)相鄰的輸運(yùn)孔徑返回到離子阱30中。
事實(shí)上，不僅圖7的槽狀出射孔徑29可以被細(xì)分成多個(gè)單獨(dú)的輸運(yùn)孔徑 (這些孔徑在離子噴射和注入期間穿行方向的大致正交方向上是間隔開的)， 而且圖7的彎曲的離子阱30自身也可以被細(xì)分成多個(gè)單獨(dú)的段。圖8顯示出這樣的裝置。
圖8的裝置非常相似于圖7，該質(zhì)譜儀包括離子源20，離子源20將離子 提供給預(yù)阱，該預(yù)阱是輔助的離子存儲(chǔ)設(shè)備60。預(yù)阱/輔助的離子存儲(chǔ)設(shè)備60 的下游是離子阱30'(下文進(jìn)行描述)以及破碎單元50。就像圖7的裝置那樣， 圖8的破碎單元50可以位于離子阱30'的任一側(cè)，盡管在圖8的實(shí)施方式中破 碎單元50被顯示成位于離子源20和離子阱30'之間，任選的離子減速裝置80 使離子阱30'和破碎單元50分開。
離子阱30的下游是第一調(diào)制器/偏轉(zhuǎn)器100 '"，它引導(dǎo)離子從偏軸方向進(jìn) 入EST 40。沿著EST40的軸，反射這些離子。為了將來(lái)自EST40的離子往回 噴射到離子阱30中，在EST40中使用了第二調(diào)制器/偏轉(zhuǎn)器100"。作為將離子 阱30中的離子引導(dǎo)至EST 40的備選方案，偏轉(zhuǎn)器100 '"使這些離子偏轉(zhuǎn)到 Orbitrap質(zhì)量分析器70等。
在圖8的實(shí)施方式中，彎曲的離子阱30'包括三個(gè)相接的段36、 37、 38。 第一和第三段36、 38都具有離子輸運(yùn)孔徑，使得通過(guò)第一段36中的第一輸運(yùn) 孔徑從離子阱30'中噴射出離子且使它們進(jìn)入EST40，但通過(guò)第三段38中的第 二(空間上分開的)輸運(yùn)孔徑將這些離子收回到離子阱30'中。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)， 相同的RF電壓可以被加到離子阱30'的每一段(使得離子阱30'充當(dāng)單個(gè)阱， 而不管若干個(gè)阱段36、 37、 38)，但同時(shí)不同的DC偏壓被加到每一段，使得 這些離子沒有中心地分布在彎曲的離子阱30'的軸向方向上。在使用過(guò)程中，離 子被存儲(chǔ)在離子阱30'中。通過(guò)恰當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)加到離子阱段36、 37、 38上的DC 電壓，可使離子通過(guò)第一段36離開離子阱30'，以便偏軸注入到EST40。這些 離子返回到離子阱30'并且通過(guò)第三段38中的孔徑進(jìn)入。
當(dāng)離子被重新俘獲到EST 40中時(shí)，通過(guò)使施加到第一和第二段36和37 上的DC電壓的幅值低于施加到第三段38的DC電壓的幅值，可以使這些離子 沿著離子阱30'的彎曲軸加速(比如按30-50ev/kDa加速)，使得它們經(jīng)歷破碎 過(guò)程。這樣，離子阱30'可以充當(dāng)一個(gè)阱以及一個(gè)破碎設(shè)備。
可以使所得的碎片離子冷卻，然后，通過(guò)相對(duì)于第一段36上的電壓增大 第二和第三段37、 38上的DC偏置電壓，將這些離子擠入第一段36中。
對(duì)于最佳操作，破碎設(shè)備特別要求，被注入到破碎設(shè)備中的離子的能量擴(kuò)展是受到良好控制的，并且被保持在大約10-20 eV的范圍中，因?yàn)楦叩哪芰?只會(huì)產(chǎn)生小質(zhì)量的碎片，而更低的能量提供極少的破碎。另一方面，許多現(xiàn)存 的質(zhì)譜儀裝置以及此處圖1-7的實(shí)施方式所描述的新穎裝置都使到達(dá)破碎單元 的離子的能量擴(kuò)展遠(yuǎn)超過(guò)期望的較窄的范圍。例如，在圖1-7的裝置中，在離 子阱30、 30'中，這些離子可以在能量方面展寬，原因如下該阱的空間擴(kuò)展； EST40中的空間電荷效應(yīng)(比如多次反射期間的庫(kù)侖擴(kuò)展)；以及系統(tǒng)中偏離 的累積效應(yīng)。
結(jié)果，某種能量補(bǔ)償形式是令人期望的。圖9-11顯示出用于實(shí)現(xiàn)該目的 的離子減速裝置80的各部件的具體但示意性的示例，并且圖12和13顯示出 施加到這種離子減速裝置的各種不同參數(shù)的能量擴(kuò)展減小和空間擴(kuò)散。
為了實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)哪芰垦a(bǔ)償水平，通過(guò)使用上述各實(shí)施方式中的一些，期望 增大離子能量分散程度。換句話說(shuō)，假定的單能離子束的束厚度最好比兩個(gè)這 樣的假定的單能離子束的分離要小一個(gè)期望的10-20 eV的能量差，上文對(duì)此進(jìn) 行了解釋。盡管通過(guò)使破碎單元50與離子阱30或EST 40物理上分開一顯著 的距離就可以實(shí)現(xiàn)一定程度的能量分散(使得離子可以在時(shí)間上分散)，但是 這種裝置不是最佳的，因?yàn)樗龃罅速|(zhì)譜儀的整體尺寸，需要附加的泵浦等。
最好能包括一種特定的裝置，它允許緩緩的能量分散，而沒有過(guò)分地增大 破碎單元50和其上游的質(zhì)譜儀的組件(離子阱30或EST40)之間的距離。圖 9顯示出一種合適的設(shè)備。在圖9中，顯示出離子鏡裝置200，用于形成圖2-7 的高度示意性表示的離子減速裝置80的任選部分。離子鏡裝置200包括電極 陣列210，它們終止于平鏡電極220。將離子從EST40注入到離子鏡裝置中， 并且平鏡電極220反射這些離子，從而導(dǎo)致當(dāng)它們從離子鏡裝置中出射并到達(dá) 破碎單元50的時(shí)候離子的分散程度增大了。圖ll顯示出引入能量分散的備選 方法，下文進(jìn)一步描述。
一旦使用圖9的離子鏡裝置200來(lái)增大能量分散程度，則接下來(lái)使離子減 速。通常，這是通過(guò)將脈沖DC電壓加到減速電極裝置(比如圖10所示且標(biāo)記 為250)而實(shí)現(xiàn)的。圖10的減速電極裝置250包括電極陣列，其中具有入射電 極260和出射電極270，這兩者之間夾著接地電極280。較佳地，入射和出射 電極與差動(dòng)泵浦部分組合起來(lái)，以便在其壓力相對(duì)較低的(上游)離子鏡裝置200、壓力中等的減速電極裝置250、以及需要相對(duì)較高的壓力的(下游)破碎 單元50之間逐漸地減小壓力。離子鏡裝置200可以處于大約10—SmBar的壓力 之下，減速電極裝置250通過(guò)差動(dòng)泵浦可以具有大約l(T5 mBar l(T4 mBar的 較低壓力限值，而破碎單元50中的壓力大約是103 l(T2mBar的范圍中。為了 在減速電極裝置250的出口和破碎單元50之間提供泵浦，可以使用附加的僅 -RF多極，比如八極RF設(shè)備最佳。這在下文將要描述的圖11中被示出。
為了實(shí)現(xiàn)減速，透鏡260、 270之一或兩者之上的DC電壓被切換。發(fā)生這 種情況的時(shí)間取決于具有感興趣的離子的特定的質(zhì)荷比。特別是，當(dāng)離子進(jìn)入 減速電場(chǎng)時(shí)，較高能量的離子超過(guò)較低能量的離子，由此移動(dòng)到減速場(chǎng)中更深 之處。在所有這種特定m/z的離子進(jìn)入減速場(chǎng)之后，關(guān)閉該場(chǎng)。因此，與較低 能量的離子相比，最初能量較高的離子相對(duì)于接地電勢(shì)經(jīng)歷了更高的電勢(shì)降， 由此使它們的能量相等。通過(guò)在從質(zhì)量選擇器中出射之時(shí)使電勢(shì)降匹配于能量 擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)能量擴(kuò)展的顯著減小。
應(yīng)該理解，這允許對(duì)具有范圍確定的質(zhì)荷比的離子進(jìn)行能量補(bǔ)償，而不對(duì) 具有不確定寬范圍的不同質(zhì)荷比的離子進(jìn)行能量補(bǔ)償。這是因?yàn)?，在有限的減 速透鏡裝置中，只有其質(zhì)荷比在某一范圍中的那些離子才經(jīng)歷一定量的減速， 這種減速與它們的能量擴(kuò)展相匹配。當(dāng)切換減速透鏡時(shí)，其質(zhì)荷比與所選離子 很不同的任何離子當(dāng)然都在減速透鏡之外，或者經(jīng)歷一定程度的減速，但因?yàn)?質(zhì)荷比很不同，所以初始能量擴(kuò)展無(wú)法平衡減速的量，即更高能量離子的減速 和穿透距離將不會(huì)匹配于更低能量離子的減速和穿透距離。然而，剛才所講的 使本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，這并不禁止將質(zhì)荷比大不相同的多種離子引入 離子減速裝置80中，而僅僅是說(shuō)，只有質(zhì)荷比處于一特定范圍中的感興趣的 那些離子才經(jīng)歷適度的能量補(bǔ)償以使它們恰當(dāng)?shù)販?zhǔn)備好進(jìn)入破碎單元50。由 此，可以在離子減速裝置80的上游對(duì)這些離子進(jìn)行過(guò)濾(使得在質(zhì)譜儀的給 定循環(huán)中只有感興趣的單一質(zhì)荷比的離子才進(jìn)入)，或者，在離子減速裝置80 的下游可以使用質(zhì)量過(guò)濾器。事實(shí)上，有可能使用破碎單元50自身來(lái)丟棄那 些不具有感興趣的質(zhì)荷比且已歷經(jīng)恰當(dāng)?shù)哪芰垦a(bǔ)償?shù)碾x子。
圖11顯示出一種用于使離子減速且還使它們散焦的備選裝置。此處，當(dāng) 具有感興趣的質(zhì)荷比的離子位于靜電鏡42、 44附近時(shí)，通過(guò)將DC電壓脈沖地施加到靜電鏡42、 44 (圖3)上，在EST 40 (圖ll僅顯示出其一部分)內(nèi)實(shí) 現(xiàn)了散焦(這是因EST 40操作的方式而導(dǎo)致的，特定m/z的離子到達(dá)靜電鏡 42、 44的時(shí)間是已知的)。將合適的脈沖加到靜電鏡42或44可導(dǎo)致靜電鏡 42、 44使那些離子散焦，而非對(duì)那些離子產(chǎn)生聚焦效應(yīng)。
一旦散焦，通過(guò)將合適的偏轉(zhuǎn)場(chǎng)加到偏轉(zhuǎn)器100/100 '/100"上，就可以從 EST中噴射出那些離子。通過(guò)使初始能量擴(kuò)展匹配于橫穿減速電極裝置300所 限定的電場(chǎng)而產(chǎn)生的電勢(shì)降，散焦的離子接下來(lái)朝著減速電極裝置300前進(jìn)， 該裝置300使具有所選m/z的離子減速，就像上文結(jié)合圖10所描述的那樣。
最終，離子穿過(guò)終端電極310從減速電極裝置300出射，并且穿過(guò)出射孔 徑320進(jìn)入八極僅-RF設(shè)備330，以提供期望的泵浦。
圖12和13分別顯示出特定質(zhì)荷比的離子的能量擴(kuò)展和空間擴(kuò)展與加到離 子減速電極上的DC電壓的切換時(shí)間之間的函數(shù)關(guān)系圖。
從圖12中可以看到，本發(fā)明的實(shí)施例所實(shí)現(xiàn)的能量擴(kuò)展減小可以達(dá)到因 子20，從而將具有+/-50 6￥擴(kuò)展的束減小到具有+/-2.46丫擴(kuò)展的束。在使用本 文所描述的特定的減速器系統(tǒng)的情況下，較長(zhǎng)的切換時(shí)間產(chǎn)生了較小的空間斑 點(diǎn)尺寸，但是也產(chǎn)生了較大的最終能量擴(kuò)展。此處給出的示例顯示出，必須考 慮除能量擴(kuò)展以外的束特征，這并非意味著用于最佳最終能量擴(kuò)展的減速總是 使最終束的空間擴(kuò)展增大。
與其它能量散焦束一起使用的減速透鏡的其它設(shè)計(jì)可以使能量擴(kuò)展的大 為減小。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到，本發(fā)明有許多潛在的應(yīng)用。本發(fā)明特別 適用于提高破碎過(guò)程中所產(chǎn)生的碎片離子的產(chǎn)量和類型。如上所述，為了使父 離子有效地破碎，需要10-20eV的離子能量，并且很清楚，具有+A50eV能量 擴(kuò)展的束中的大量離子遠(yuǎn)遠(yuǎn)處于該范圍之外。占主導(dǎo)的是，高能離子破碎成低 質(zhì)量碎片，這使父離子的標(biāo)識(shí)變得很難，而更高比例的低能離子根本不發(fā)生破 碎。若沒有能量補(bǔ)償，則被引導(dǎo)至破碎單元的具有+/- 50eV能量擴(kuò)展的父離子 束將產(chǎn)生高豐度的低質(zhì)量碎片(若允許所有的束都進(jìn)入破碎單元)，或者，若 只允許具有最高20eV能量的離子進(jìn)入(通過(guò)在進(jìn)入之前使用勢(shì)壘)，則大量 的離子將丟失，并且該過(guò)程將非常無(wú)效。這種無(wú)效將取決于該束中的離子的能 量分布，其中因?yàn)闊o(wú)效的離子能量，或許該束的90%都丟失了或無(wú)法破碎。通過(guò)使用上述技術(shù)，如果期望在質(zhì)譜儀的給定循環(huán)中使離子穿過(guò)破碎單元 50 (或?qū)⑺鼈兇鎯?chǔ)在那兒)而完好無(wú)損，則可以避免離子在破碎單元中發(fā)生破
碎。或者，當(dāng)期望執(zhí)行MS/MS或MS"實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以改進(jìn)對(duì)破碎過(guò)程的控制。
在其它離子處理技術(shù)中，可以找到所描述的離子減速技術(shù)的其它應(yīng)用。許 多離子光學(xué)設(shè)備只有針對(duì)那些處于有限的能量范圍中的離子才能很好地起作 用。各種示例包括靜電透鏡，其中色差引起散焦；RF多極或四極質(zhì)量過(guò)濾器， 其中當(dāng)離子穿過(guò)該設(shè)備的有限長(zhǎng)度時(shí)離子所經(jīng)歷的RF循環(huán)的個(gè)數(shù)與離子能量 有關(guān)；以及磁光學(xué)系統(tǒng)，它使質(zhì)量和能量分散。反射器通常被設(shè)計(jì)成提供能量 聚焦，以便補(bǔ)償離子束能量的范圍，但是更高階的能量異常通常是存在的，并 且經(jīng)能量補(bǔ)償?shù)氖?比如本發(fā)明所提供的)將減小這些異常散焦效應(yīng)。同樣， 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，這些僅僅是上述技術(shù)的諸多可能的應(yīng)用中選出 的一部分。
現(xiàn)在返回到圖2和4-8的裝置，通常，這些圖中所示的填有氣體的單元的 有效操作取決于碰撞條件的最佳選擇，并且其特征是碰撞厚度P。，其中P是 氣體壓力，D是離子橫穿的氣體厚度(通常D是該單元的長(zhǎng)度)。氮、氦或氬 是碰撞氣體的示例。在目前較佳的實(shí)施例中，期望大致地實(shí)現(xiàn)下列條件-
在預(yù)阱24中，期望P'D > 0.05mm'torr，但最好< 0.2mm'torr。多次穿行可 以被用于俘獲離子，就像我們共同待批的專利申請(qǐng)GB0506287.2中所描述的那 樣。
離子阱30最好具有介于0. 02 0. 1 mnvtorr的P'D，并且該設(shè)備可以廣泛 地使用多次穿行。
破碎單元50(它使用碰撞-誘發(fā)的離解即CID)具有大于0. 5 mnvtorr的P-D， 并且最好大于1 mm'torr。
對(duì)于任何輔助的離子存儲(chǔ)設(shè)備60，碰撞厚度P'D最好介于0.02 0.2 mm'torr之間。相反，期望使靜電阱40維持高度真空，較佳地為10—8 torr或 優(yōu)于該值。
圖2的裝置中的典型分析時(shí)間如下
預(yù)阱24中的存儲(chǔ)通常是l-100ms;轉(zhuǎn)移到彎曲的阱30中通常是3-10ms; EST40中的分析通常是l-10ms，以便提供超過(guò)10,000的選擇質(zhì)量分辨率；
破碎單元50中的破碎過(guò)程，之后離子往回轉(zhuǎn)移到彎曲的阱30:通常是
5-20ms;
通過(guò)破碎單元50，轉(zhuǎn)移到第二離子存儲(chǔ)設(shè)備60 (若使用該設(shè)備的話)， 其間沒有發(fā)生破碎通常是5-10ms;以及
Orbitrap型質(zhì)量分析器70中的分析通常是50-2, 000ms。 通常，具有相同m/z的離子的脈沖的持續(xù)時(shí)間應(yīng)該遠(yuǎn)低于lms，最好低于 10微秒，而最佳的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于比0.5微秒還要短的離子脈沖(其m/z介于大約 400-2000之間)。另外對(duì)于其它m/z，所發(fā)射的脈沖的空間長(zhǎng)度應(yīng)該遠(yuǎn)低于10 m，較佳地低于50mm，而最佳的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于比5-10 mm還要短的離子脈沖。 當(dāng)使用Orbitrap和多反射TOF分析器時(shí)，特別期望使用比5-10 mm還要短的脈 沖。
盡管已經(jīng)描述了一個(gè)特定的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該很容易理 解，各種修改都是想得到的。
權(quán)利要求
1. 一種質(zhì)譜測(cè)定方法，所述方法在第一循環(huán)中包括如下步驟(a)將樣品離子存儲(chǔ)到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中；(b)將所存儲(chǔ)的離子噴射到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備之外并進(jìn)入單獨(dú)的離子選擇設(shè)備；(c)在離子選擇設(shè)備內(nèi)選擇離子的子集；(d)將在離子選擇設(shè)備內(nèi)選擇的離子的子集噴射到破碎設(shè)備；(e)引導(dǎo)離子從破碎設(shè)備回到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備，而不使它們穿過(guò)所述離子選擇設(shè)備；(f)將從第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中噴射出的至少一些離子或其衍生物回收到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中；以及(g)將所接收到的離子存儲(chǔ)到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括 在至少一個(gè)接下來(lái)的循環(huán)中重復(fù)步驟(a)-(g)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，第一離子存儲(chǔ)設(shè)備包括離子出射孔徑以及在空間上分開的離子輸運(yùn)孔徑， 將離子噴射到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備之外的步驟(b)包括將離子噴射到離子出射 孔徑之外，以及將離子回收到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中的步驟(f)包括通過(guò)離子輸運(yùn)孔徑來(lái)回收 離子。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的方法，還包括 在第一和/或接下來(lái)的循環(huán)中使離子在破碎設(shè)備中發(fā)生破碎。
5. 如權(quán)利要求2、 3或4所述的方法，還包括在多次循環(huán)的一個(gè)或多個(gè)循環(huán)期間按第一模式使離子穿過(guò)破碎單元而基本上不發(fā)生破碎；以及 按第二模式使離子在破碎單元中發(fā)生破碎。
6. 如權(quán)利要求2、 3或4所述的方法，還包括在第一或接下來(lái)的循環(huán)中將離子存儲(chǔ)到第二離子存儲(chǔ)設(shè)備中。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，當(dāng)取決于權(quán)利要求5時(shí)，還包括在第一循環(huán)中，在破碎單元處接收來(lái)自離子選擇設(shè)備的離子的第一子集，并 且按第一模式將第一子集中的至少一部分離子轉(zhuǎn)移到第二離子存儲(chǔ)設(shè)備以便存儲(chǔ)在那里，使得第二存儲(chǔ)設(shè)備中所存儲(chǔ)的離子基本上都是未發(fā)生破碎的；以及在接下來(lái)的循環(huán)中，在破碎單元處接收來(lái)自離子選擇設(shè)備的離子的第二子集， 按第二模式使第二子集中的至少一部分離子發(fā)生破碎，并且將碎片離子往回轉(zhuǎn)移到 第一離子存儲(chǔ)設(shè)備。
8. 如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在至少一個(gè)接下來(lái)的循環(huán)中，將來(lái)自第一離子存儲(chǔ)設(shè)備的離子噴射到第二離子存儲(chǔ)設(shè)備；以及使第二離子存儲(chǔ)設(shè)備中所存儲(chǔ)的至少一些離子返回到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備。
9. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述第一離子存儲(chǔ)設(shè)備還包括離子輸入孔徑，所述離子輸入孔徑在空間上與 離子出射孔徑和離子輸運(yùn)孔徑是分開的。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將來(lái)自第一離子存儲(chǔ)設(shè)備的離子噴射到破碎設(shè)備的步驟包括將離子噴射到離 子輸入孔徑之外。
11. 如權(quán)利要求io所述的方法，使至少一些離子返回到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備的步驟還包括使離子通過(guò)離子輸入孔徑而返回。
12. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，還包括在第一循環(huán)之前的預(yù)備循環(huán)中，從離子源中產(chǎn)生樣品離子并且將樣品離子注 入到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，從離子源中產(chǎn)生樣品離子的步驟還包括從電噴涂離子源中產(chǎn)生連續(xù)的離子供應(yīng)。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，從離子源中產(chǎn)生樣品離子的步驟還包括從矩陣-輔助激光脫附離子化(MALDI) 源中產(chǎn)生脈沖的離子供應(yīng)。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，當(dāng)取決于權(quán)利要求9時(shí)，其特征在于， 將樣品離子注入到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中的步驟包括通過(guò)離子輸入孔徑來(lái)注入樣品離子。
16. 如權(quán)利要求12、 13、 14或15所述的方法，還包括 預(yù)先俘獲從離子源中產(chǎn)生的樣品離子，以及 將預(yù)先俘獲的離子注入到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中。
17. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于， 離子選擇設(shè)備是飛行時(shí)間、四極、磁扇區(qū)或任何離子阱類型的。
18. 如權(quán)利要求1到16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 在靜電場(chǎng)中沿著靜電阱(EST)內(nèi)封閉或開放的路徑，離子選擇設(shè)備使用了多次離子方向變化，選擇被注入到離子選擇設(shè)備中的離子的步驟包括使離子在EST 內(nèi)的多個(gè)俘獲電極之間進(jìn)行反射，以便根據(jù)離子的質(zhì)荷比m/z而將離子分開，之后， 沿著與所選離子不同的路徑引導(dǎo)不想要的離子。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，通過(guò)離子在EST內(nèi)的反射而進(jìn)行選擇的步驟包括在EST內(nèi)實(shí)現(xiàn)多次反射， 以便利用多次選擇步驟使所選離子的質(zhì)量范圍連續(xù)地變窄。
20. 如權(quán)利要求2所述的方法，還包括 在所述接下來(lái)的循環(huán)中，利用離子選擇設(shè)備來(lái)選擇不同的第二組離子，以及 將第二組離子存儲(chǔ)到與第一離子存儲(chǔ)設(shè)備分開的第二離子存儲(chǔ)設(shè)備中。
21. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，還包括對(duì)離子進(jìn)行質(zhì)量分析。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，當(dāng)取決于權(quán)利要求20時(shí)，還包括 對(duì)來(lái)自第二離子存儲(chǔ)設(shè)備的離子進(jìn)行質(zhì)量分析，這與對(duì)來(lái)自第一離子存儲(chǔ)設(shè)備的離子進(jìn)行質(zhì)量分析的步驟是分開執(zhí)行的。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，還包括 在接下來(lái)的循環(huán)中，將第二離子存儲(chǔ)設(shè)備中所存儲(chǔ)的離子的第一子集中的至少一些轉(zhuǎn)移到第一離 子存儲(chǔ)設(shè)備；以及接下來(lái)執(zhí)行步驟(a) - (f)。
24. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，還包括在第一或接下來(lái)的循環(huán)之后，對(duì)第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中所存儲(chǔ)的離子進(jìn)行質(zhì)量 分析。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，對(duì)第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中的離子進(jìn)行質(zhì)量分析的步驟包括:將離子轉(zhuǎn)移到與離子選擇設(shè)備分開的質(zhì)量分析器以便在那里進(jìn)行質(zhì)量分析。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，質(zhì)量分析器是orbitrap或飛行 時(shí)間或FT ICR或EST類型的。
27. 如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，對(duì)第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中的離子 進(jìn)行質(zhì)量分析的步驟包括將離子轉(zhuǎn)移到離子選擇設(shè)備以便在那里進(jìn)行質(zhì)量分析。
28. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，還包括 使第一檢測(cè)器定位于第一離子存儲(chǔ)設(shè)備的上游或下游；以及 從所述檢測(cè)器的輸出，估計(jì)出從第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中噴射出的離子的個(gè)數(shù)。
29. 如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，質(zhì)量分析的步驟還包括對(duì)質(zhì) 量分析器中的離子布居，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制。
30. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，使離子在破碎單元中發(fā)生破碎的步驟包括通過(guò)下列技術(shù)中的一種或多種來(lái)使 離子發(fā)生破碎碰撞-誘發(fā)的離解(CID);電子俘獲離解(ECD);電子轉(zhuǎn)移離 解(ETD);光誘發(fā)離解(PID);以及表面誘發(fā)離解(SID)。
31. 如權(quán)利要求7所述的方法，還包括設(shè)置破碎設(shè)備的參數(shù)以便決定發(fā)生破碎的能量閾值， 其中在該能量閾值之下的離子按第一模式仍然基本上未發(fā)生破碎，以及 其中在該能量閾值之上的離子按第二模式發(fā)生破碎。
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于， 設(shè)置破碎單元的參數(shù)的步驟包括控制破碎單元的DC偏壓。
33. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，還包括通過(guò)與氣體碰撞，使離子在第一離子存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)冷卻。
34. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，將離子噴射到第一離子 存儲(chǔ)設(shè)備之外的步驟(b)包括沿著用于定義離子噴射方向的第一前進(jìn)方向噴射離 子，其中將離子回收到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中的步驟(f)包括接收來(lái)自用于定義離 子俘獲方向的第二普通前進(jìn)方向的離子，并且其中離子噴射方向與離子俘獲方向基 本上不平行。
35. 如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，離子噴射方向與離子俘獲方向 大致正交。
36. 如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，離子噴射方向與離子俘獲方向 成銳角。
37. —種質(zhì)譜儀，包括(a) 第一離子存儲(chǔ)設(shè)備，被安排成存儲(chǔ)離子；(b) 離子選擇設(shè)備，被安排成接收第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中所存儲(chǔ)的且從中噴射 出的離子并且還選擇所接收到的離子的子集；以及(c) 破碎/存儲(chǔ)設(shè)備，被安排成接收由離子選擇設(shè)備所選擇的離子中的至少一些；其中破碎/存儲(chǔ)設(shè)備在使用過(guò)程中被配置成引導(dǎo)從離子選擇設(shè)備中接收到的 離子或其產(chǎn)物并使它們回到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備，而不使它們往回穿過(guò)離子選擇設(shè)備。
38. 如權(quán)利要求37所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，第一離子存儲(chǔ)設(shè)備包括離子出射孔徑以及在空間上分開的離子輸運(yùn)孔徑，離 子出射孔徑用于噴射第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中所存儲(chǔ)的離子，離子輸運(yùn)孔徑用于將離子 回收到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中。
39. 如權(quán)利要求37或38所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，離子選擇設(shè)備是一種靜電阱(EST)，它包括用于形成至少兩個(gè)離子鏡或扇區(qū)設(shè)備的多個(gè)電極。
40. 如權(quán)利要求37所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，靜電阱被配置成通過(guò)在俘 獲電極之間的多次反射對(duì)質(zhì)荷比不同的離子進(jìn)行分離，從第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中選擇 被注入到其中的離子；然后，沿著與所選離子不同的路徑，使不想要的離子發(fā)生偏 移。
41. 如權(quán)利要求37所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，破碎/存儲(chǔ)設(shè)備位于離子選擇 設(shè)備和第一離子存儲(chǔ)設(shè)備之間。
42. 如權(quán)利要求37到41中任一項(xiàng)所述的質(zhì)譜儀，還包括離子源，用于產(chǎn)生 樣品離子，第一離子存儲(chǔ)設(shè)備被配置成通過(guò)所述離子存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)的孔徑來(lái)接收樣品 離子。
43. 如權(quán)利要求42所述的質(zhì)譜儀，當(dāng)取決于權(quán)利要求38時(shí)，其特征在于，第 一離子存儲(chǔ)設(shè)備包括離子輸入孔徑，所述離子輸入孔徑在空間上與離子出射孔徑和 離子輸運(yùn)孔徑是分開的，通過(guò)所述離子輸入孔徑將來(lái)自離子源的離子接收到離子存 儲(chǔ)設(shè)備中以供使用。
44. 如權(quán)利要求42或43所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，破碎/存儲(chǔ)設(shè)備位于離 子源和第一離子存儲(chǔ)設(shè)備之間。
45. 如權(quán)利要求44所述的質(zhì)譜儀，當(dāng)取決于權(quán)利要求43時(shí)，其特征在于， 在所述第一循環(huán)接下來(lái)的循環(huán)中，第一離子存儲(chǔ)設(shè)備被配置成通過(guò)所述離子輸入孔徑向破碎/存儲(chǔ)設(shè)備噴射離子。
46. 如權(quán)利要求45所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，第一離子存儲(chǔ)設(shè)備被進(jìn)一步配置成通過(guò)所述離子輸入孔徑，回收從破碎/存 儲(chǔ)設(shè)備噴射出的離子。
47. 如權(quán)利要求42到46中任一項(xiàng)所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，離子源是連續(xù) 的離子源，比如電噴涂離子源。
48. 如權(quán)利要求42到46中任一項(xiàng)所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，離子源是脈沖 的離子源，比如矩陣-輔助激光脫附離子化(MALDI)源。
49. 如權(quán)利要求42到48中任一項(xiàng)所述的質(zhì)譜儀，還包括位于離子源和第一離 子存儲(chǔ)設(shè)備之間的預(yù)阱，用于存儲(chǔ)離子源所產(chǎn)生的離子并且將所存儲(chǔ)的離子注入到 第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中。
50. 如權(quán)利要求49所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，預(yù)阱是一組分段式僅-RF的 細(xì)長(zhǎng)棒或孔徑。
51. 如權(quán)利要求37到50中任一項(xiàng)所述的質(zhì)譜儀，其特征在于， 破碎/存儲(chǔ)設(shè)備可按第一模式操作，在第一模式中接收到的離子穿過(guò)破碎/存儲(chǔ)設(shè)備而基本上不發(fā)生破碎，并且破碎/存儲(chǔ)設(shè)備可按第二模式操作，在第二模式 中接收到的離子在其中發(fā)生破碎。
52. 如權(quán)利要求37到51中任一項(xiàng)所述的質(zhì)譜儀，還包括 輔助離子存儲(chǔ)設(shè)備，破 碎/存儲(chǔ)設(shè)備被配置成相對(duì)于接收到的離子的第一子集而在第一模式中操 作并將第一子集中的至少一些離子轉(zhuǎn)移到輔助離子存儲(chǔ)設(shè)備而基本上不發(fā)生破碎， 破碎/存儲(chǔ)設(shè)備還被配置成相對(duì)于接收到的離子的第二子集而在第二模式中操作以 使第二子集中的至少一些離子發(fā)生破碎。
53. 如權(quán)利要求52所述的質(zhì)譜儀，其特征在于， 輔助離子存儲(chǔ)設(shè)備與第一離子存儲(chǔ)設(shè)備相通，以及其中輔助離子存儲(chǔ)設(shè)備被配置成在破碎/存儲(chǔ)設(shè)備的第一操作模式中將從破碎/存儲(chǔ)設(shè)備中接收到的第一子集中的基本上未發(fā)生破碎的那些離子中的至少一些 轉(zhuǎn)移到所述第一離子存儲(chǔ)設(shè)備以便用在接下來(lái)的循環(huán)中。
54. 如權(quán)利要求37到53中任一項(xiàng)所述的質(zhì)譜儀，還包括質(zhì)量分析器，所述質(zhì) 量分析器與第一離子存儲(chǔ)設(shè)備相通，并且被安排成允許在第一循環(huán)或接下來(lái)的循環(huán) 之后對(duì)第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中所存儲(chǔ)的離子進(jìn)行質(zhì)量分析。
55. 如權(quán)利要求54所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，質(zhì)量分析器是Orbitrap質(zhì)量 分析器。
56. 如權(quán)利要求37到55中任一項(xiàng)所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，第一離子存儲(chǔ) 設(shè)備是僅-RF的線性或彎曲四極。
57. 如權(quán)利要求37到56中任一項(xiàng)所述的質(zhì)譜儀，還包括第一檢測(cè)器，所述第 一檢測(cè)器被安排在第一離子存儲(chǔ)設(shè)備之前，用于估計(jì)從第一離子存儲(chǔ)設(shè)備噴射到離 子選擇設(shè)備中的離子的個(gè)數(shù)。
58. 如權(quán)利要求37到57中任一項(xiàng)所述的質(zhì)譜儀，還包括位于離子選擇設(shè)備的 下游的第二檢測(cè)器裝置。
59. 如權(quán)利要求58所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，第二檢測(cè)器裝置包括電子倍 增器、微通道板、微球體板和離子收集器中的一個(gè)或多個(gè)。
60. 如權(quán)利要求54或55所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，質(zhì)量分析器還包括用于 自動(dòng)增益控制(AGC)的檢測(cè)器。
61. 如權(quán)利要求51所述的質(zhì)譜儀，當(dāng)取決于權(quán)利要求39時(shí)，其特征在于， EST被配置成從中噴射出在阱內(nèi)發(fā)生預(yù)定次數(shù)的反射之后的、處于感興趣的質(zhì)量范圍之外的離子，處于感興趣的質(zhì)量范圍之外的離子構(gòu)成了離子的第一子集以便通過(guò)破碎/存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)移而基本上不發(fā)生破碎。
62. 如權(quán)利要求61所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，EST被配置成向破碎設(shè)備噴射經(jīng)歷多次反射之后的、處于感興趣的質(zhì)量范圍中 的離子的第二子集以便在那里發(fā)生破碎。
63. 如權(quán)利要求37所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，破碎/存儲(chǔ)設(shè)備被安排成沿著離子選擇設(shè)備和第一離子存儲(chǔ)設(shè)備之間的返回 路徑，由此離子選擇設(shè)備所選擇的離子進(jìn)入破碎/存儲(chǔ)設(shè)備中且之后回到第一離子 存儲(chǔ)設(shè)備而沒有再次通過(guò)離子選擇設(shè)備而返回。
64. 如權(quán)利要求37所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，破碎/存儲(chǔ)設(shè)備被安排在從離子選擇設(shè)備到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備的返回路徑之 外，使得在使用過(guò)程中所選的離子從離子選擇設(shè)備返回到離子存儲(chǔ)設(shè)備，并且從那 兒被噴射到破碎/存儲(chǔ)設(shè)備以便發(fā)生破碎/存儲(chǔ)且接下來(lái)返回到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備 而并不穿過(guò)離子選擇設(shè)備。
全文摘要
一種質(zhì)譜測(cè)定方法，所述方法在第一循環(huán)中包括如下步驟將樣品離子存儲(chǔ)到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中；將所存儲(chǔ)的離子噴射到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備之外并進(jìn)入單獨(dú)的離子選擇設(shè)備；在離子選擇設(shè)備內(nèi)選擇離子的子集；將在離子選擇設(shè)備內(nèi)選擇的離子的子集噴射到破碎設(shè)備；引導(dǎo)離子從破碎設(shè)備回到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備，而不使它們穿過(guò)所述離子選擇設(shè)備；將從第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中噴射出的至少一些離子或其衍生物回收到第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中；以及將接收到的離子存儲(chǔ)在第一離子存儲(chǔ)設(shè)備中。
文檔編號(hào)H01J49/42GK101421818SQ200780013248
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月13日
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