采用并行積聚的俘獲離子遷移譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及俘獲離子遷移譜儀的操作，該俘獲離子遷移譜儀通過氣流對抗反作用直流電場勢壘來推動離子，優(yōu)選的是與作為離子檢測器的質(zhì)量分析器相結(jié)合。本發(fā)明提供了一種位于俘獲離子遷移譜儀上游的附加射頻離子阱，其中，該射頻離子阱作為積聚單元而與俘獲離子遷移譜儀并行工作，從而能夠在離子遷移譜儀中分析第一組離子，同時在積聚單元中收集來自離子源的第二組離子。
【專利說明】
采用并行積聚的俘獲離子遷移譜儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及采集按迀移率分離的離子質(zhì)譜的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]文獻(xiàn)US 7,838,826 Bl(M.A.Park，2008年)中介紹了一種相對較小的離子迀移譜儀，其被稱為“俘獲離子迀移譜儀”(HMS)。若不計附加的入口漏斗和出口漏斗，基本迀移率分離單元(分離器通道)的長度僅為約五厘米。根據(jù)迀移率分離離子借助圓柱形分離器通道中的氣流進(jìn)行，在積聚階段，氣流對抗反作用直流電場勢皇推動來自離子源中的離子，同時四極射頻場徑向地限定離子。停止進(jìn)一步輸送離子之后，開始掃描階段，在此階段直流電場勢皇逐漸減小。在掃描階段，氣流推動離子穿過逐漸減小的直流電場勢皇，從而相繼釋放從低迀移率到較高迀移率的被勢皇俘獲的離子?？稍陔x子檢測器中檢測到這些離子，從而獲得迀移譜。
[0003]圖1示意性示出了US7,838,826 BI所述的俘獲離子迀移譜儀的優(yōu)選設(shè)計和工作。入口漏斗(10)和出口漏斗(12)間的管狀分離器管道(11)的長度僅為約48毫米；內(nèi)徑為8毫米。離子迀移分離器通道(11)包含一系列扇形體電極(1)、(2)、(3)和(4)的分段隔膜，用于生成四極射頻場。來自離子源(未顯示)的離子(6)與氣流(7)—道通過毛細(xì)管(8)引入到第一真空室內(nèi)。推斥板(9)引導(dǎo)離子進(jìn)入漏斗(10);氣流(14)推動離子進(jìn)入分離器通道(U)。圖1底部顯示了三個工作階段中電場E(Z)沿z軸的分布:在積聚階段(A)，離子被氣流(16)吹向介于z軸位置(20)和(23)之間的電場分布上升沿。在只有一至二毫秒的俘獲階段(B)，停止離子流入，離子將根據(jù)其迀移率在上升沿上達(dá)到其平衡位置。在掃描階段(C)，不斷減小的分布電壓按離子迀移率遞增的順序在位置(23)和(24)之間的電場平臺上釋放離子，使離子通過出口漏斗并進(jìn)入離子檢測器。具體地，可通過飛行時間質(zhì)譜儀之類的質(zhì)譜儀來測量這些離子，從而獲得質(zhì)量與迀移率的二維譜。與其他建立小型離子迀移譜儀的試驗(yàn)不同，M.A.Park的裝置已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)RMb = 250的離子迀移分辨率，而傳統(tǒng)迀移譜儀則從未達(dá)到非常高的迀移分辨率。
[0004]仍需要使質(zhì)譜儀離子源中產(chǎn)生的離子的利用率(占空比)達(dá)到最高的裝置和操作方法，從而減少對迀移分辨率的限制，尤其是要與耦合到液相色譜的電噴霧離子源結(jié)合使用，以用于在自下而上蛋白質(zhì)組學(xué)鑒定領(lǐng)域中分析復(fù)雜樣本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在第一方面中，本發(fā)明提供了一種操作俘獲離子迀移譜儀的方法，包含以下步驟:(a)在射頻離子阱中積聚來自離子源的離子；(b)將至少一部分積聚的離子轉(zhuǎn)移到俘獲離子迀移分離器，轉(zhuǎn)移的離子將在其中由射頻場徑向地限定，并被氣流推向第一軸向直流電場勢皇的上升沿，從而使轉(zhuǎn)移的離子按離子迀移率在空間上沿上升沿分離；(C)在來自離子源的離子在射頻離子阱中繼續(xù)積聚的同時，通過降低直流電場勢皇的高度來獲得轉(zhuǎn)移離子的離子迀移譜。
[0006]使用現(xiàn)有技術(shù)在離子源中產(chǎn)生、積聚并隨后在俘獲離子迀移譜儀中分離的離子的利用率被限制在q=ta/(ta+ts)，其中ta是俘獲離子迀移分離器中的離子積聚時間，ts是直流電場勢皇的掃描時間，在此期間離子將無法在俘獲離子迀移分離器中積聚。此處的利用率也稱“占空比”。根據(jù)本發(fā)明，在射頻離子阱(積聚單元)和俘獲離子迀移分離器(掃描單元)中不丟失任何離子時，占空比能夠接近100%。
[0007]在一個實(shí)施例中，在俘獲離子迀移分離器中由四極射頻場徑向地限定離子?？稍谖挥陔x子源和俘獲離子迀移分離器之間的射頻漏斗中積聚離子，其中射頻漏斗的出口處的場優(yōu)選地調(diào)節(jié)為俘獲離子迀移分離器的入口處的四極射頻場。離子優(yōu)選地在具有徑向地限定離子的四極射頻場的線性射頻阱中積聚。雖然具有六極或八極等更多極的射頻場能夠進(jìn)一步提升線性射頻離子阱的離子存儲容量，但此處主要詳細(xì)介紹射頻離子阱與俘獲離子迀移分離器的優(yōu)選的四極射頻場結(jié)合使用的情況。
[0008]在其他實(shí)施例中，重復(fù)步驟(b)和步驟(C)來獲得一系列離子迀移譜，尤其是離子迀移譜的時間序列。根據(jù)之前的一個或多個離子迀移譜確定作為離子迀移率的函數(shù)的離子密度，并隨后用于調(diào)整第一直流電場勢皇上升沿的電場分布，以將步驟(b)和步驟(C)期間在俘獲離子迀移分離器中的離子損失降至最低。優(yōu)選的是，對電場分布進(jìn)行調(diào)節(jié)以使確定具有高離子密度之處或確定待分析離子之處的離子被解壓。
[0009]在步驟(a)和步驟(C)期間，通過對射頻離子阱的出口電極施加排斥直流電勢，可在射頻離子阱的出口處軸向地俘獲離子。優(yōu)選地，積聚的離子由氣流推向位于射頻離子阱中的第二軸向直流電場勢皇的上升沿。在步驟(a)和步驟(c)期間，第二直流電場勢皇的高度調(diào)整為沿第二直流電場勢皇的上升沿俘獲離子，并按照離子迀移率對離子進(jìn)行空間分離。在步驟(b)中，通過將第二電場勢皇反轉(zhuǎn)、關(guān)閉或降低其高度來將至少一部分積聚的離子轉(zhuǎn)移到俘獲離子迀移分離器。也可調(diào)整第二直流電場勢皇上升沿的電場分布，以使步驟(a)和步驟(C)期間射頻離子阱中的離子損失最小，尤其是在根據(jù)之前一個或多個離子迀移譜確定了作為離子迀移率的函數(shù)的離子密度之后。
[0010]在其他實(shí)施例中，在位于俘獲離子迀移分離器下游的質(zhì)量分析器中進(jìn)一步分析轉(zhuǎn)移的離子。優(yōu)選的是，在位于離子俘獲迀移率分離器下游的破碎池中破碎轉(zhuǎn)移的離子，其中，將在位于破碎池下游的質(zhì)量分析器中分析碎片離子。可在位于俘獲離子迀移分離器和破碎池之間的附加質(zhì)量分析器中選擇母離子，然后在破碎池中將其破碎。
[0011]在第二方面中，本發(fā)明提供了包含離子源、射頻離子阱和俘獲離子迀移分離器的系統(tǒng)。俘獲離子迀移分離器包含用于徑向地限定離子的射頻場、軸向作用的直流電場勢皇(具有逐漸增大的直流電場的上升沿)和對抗上升沿處的直流電場的氣流。射頻離子阱(積聚單元)位于離子源和俘獲離子迀移分離器之間，并且具有用于積聚來自離子源的離子的第一工作模式以及用于將離子向俘獲離子迀移分離器轉(zhuǎn)移的第二工作模式。
[0012]在一個實(shí)施例中，射頻離子阱(積聚單元)是射頻漏斗或線性射頻離子阱。線性射頻離子阱最好沿公共軸與離子俘獲迀移分離器對齊，其中線性射頻離子阱和俘獲離子迀移分離器二者均包含用于沿公共軸徑向地限定氣流的管道。線性離子阱可設(shè)計為俘獲離子迀移分離器的上游延伸部分，其長度大于3厘米，優(yōu)選大于5厘米，不超過10厘米。線性射頻離子阱可由圖1所示的扇形體電極的分段隔膜組成。優(yōu)選的是，線性離子阱的內(nèi)徑被調(diào)整為俘獲離子迀移分離器的內(nèi)徑。優(yōu)選的是，線性射頻離子阱和俘獲離子迀移分離器的徑向限定射頻場實(shí)質(zhì)上是四極的。
[0013]線性射頻離子阱可以包含直流電場勢皇，該直流電場勢皇具有逐漸升高的軸向直流電場的上升沿。優(yōu)選的是，沿至少一個直流電場勢皇的上升沿的電場強(qiáng)度的斜率(即軸向梯度)在上升沿的主要部分上不恒定。
[0014]在其他實(shí)施例中，系統(tǒng)還可包含至少一個位于俘獲離子迀移分離器下游的質(zhì)量分析器。質(zhì)量分析器可以是正交飛行時間質(zhì)量分析器、四極過濾器、射頻離子阱、靜電離子阱和離子回旋共振質(zhì)譜儀之一，其位于離子迀移率分析器下游。所述系統(tǒng)還可包含位于俘獲離子迀移率分析器和質(zhì)量分析器之間的破碎池。破碎池可被配置為通過碰撞誘導(dǎo)解離(CID)、光子誘導(dǎo)解離(PID)、電子捕獲解離(ECD)和電子轉(zhuǎn)移解離(ETD)之一來破碎離子。可在俘獲離子迀移分離器和破碎池之間布置附加的質(zhì)量分析器，用于選擇母離子。所述系統(tǒng)的離子源例如可以是電噴霧離子源(ESI)、化學(xué)電離離子源(Cl)、基質(zhì)輔助激光解吸/電離離子源(MALDI)和電子轟擊離子源(EI)之一。
【附圖說明】
[0015]圖1示意性示出了如US 7，838，826 BI(M.A.Park,2008年)所述的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的離子迀移譜儀的設(shè)計和工作。
[0016]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的迀移譜儀的實(shí)施例，其中具有分為積聚單元(Ila)和掃描單元(Ilb)的細(xì)長通道(11)，以及為兩個通道單元(lla、llb)供電的兩個電壓源單元(未顯示)，并在位置(31和位置(34)與隔膜相接觸。兩個通道單元中的隔膜之間的各電阻鏈產(chǎn)生兩個軸向直流電場分布，如該圖底部所示。工作過程包含兩個階段:在積聚和掃描階段(D)，來自離子源(未顯示)的離子在積聚單元(Ila)的電場分布的上升沿上積聚，而在同時通過降低供應(yīng)到掃描單元(Ilb)位置(34)的電壓來對掃描單元(Ilb)中的離子進(jìn)行掃描，從而通過出口漏斗(13)向離子檢測器釋放迀移率越來越高的離子。在轉(zhuǎn)移階段(E)，首先恢復(fù)掃描單元(I Ib)的電壓，然后關(guān)閉積聚單元(I Ia)的電壓，讓氣流將離子推動到掃描(I Ib)的電場分布的上升沿。僅需一毫秒即可完成轉(zhuǎn)移，然后可以通過開啟位置(31)的電壓來再次開始積聚和掃描階段。
[0017]圖3示出了圖1所示裝置中低迀移率(Ko? 0.5cm2/VS)離子的迀移分辨率R與掃描時間ts的相關(guān)性。掃描時間^包含從低迀移率(Ko ? 0.5cm2/VS)到高迀移率(Ko ?1.0cm2/Vs)的完整掃描。通常，人們普遍關(guān)注低迀移率的離子，因?yàn)槠浔憩F(xiàn)出最為多樣的折疊狀態(tài)。在整個迀移率范圍內(nèi)，60毫秒的掃描時間可達(dá)到的迀移分辨率為R ? 80；R? 125的迀移分辨率則需要360毫秒的掃描時間。
[0018]圖4示出了兩種不同的電場分布情況，它們在電場分布的頂部附近產(chǎn)生不同的離子密度。與圖2相同，在上面的(D)部分中，電場強(qiáng)度沿裝置的z軸線性升高，這表明在提供了迀移率分布均勻的離子混合物的情況下沿斜坡的離子密度相同。在底部分布(F)中，電場按z2/3的比例升高。如圓點(diǎn)所示，斜坡頂部附近的高質(zhì)量離子將被與z2/3成比例的電場解壓，而低質(zhì)量離子則在斜坡底部被壓縮。在斜坡頂部附近，空間電荷減少，高質(zhì)量離子的損失也大幅降低。
[0019]圖5同樣示出兩種不同的電場分布。上面的(D)部分可供與圖2進(jìn)行比較，電場強(qiáng)度沿裝置的z軸線性增加。下面(F)部分的電場斜坡顯示了在積聚單元和掃描單元中的三種線性場梯度。在積聚分布曲線中，線性場梯度分別位于Z軸位置(50)與(51)之間、(51)與(52)之間、以及(52)與(53)之間，頂部附近的梯度最低。在掃描分布曲線中，線性場梯度分別位于z軸位置(55)與(56)之間、(56)與(57)之間、以及(57)與(58)之間。與上面的(D)部分相比，二者頂部的離子密度和空間電荷均有所減少。在第二個電場分布中，通過縮短平臺長度Lp，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步解壓離子。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明提供了文獻(xiàn)US 7,838,826 Bl(M.A.Park，2008年)中所述類型的離子迀移譜儀，并在其前面額外配備了充當(dāng)積聚單元的射頻離子阱。該積聚單元與俘獲離子迀移分離器并行工作，優(yōu)選實(shí)施為分離器通道。即，在俘獲離子迀移分離器被用于根據(jù)離子迀移率分析第一組離子時，積聚單元同時從離子源收集第二組離子。一旦第一組分析完成，就在約一毫秒內(nèi)將第二組迅速轉(zhuǎn)移到俘獲離子迀移分離器。這使積聚單元能夠幾乎連續(xù)地收集離子，同時使俘獲離子迀移分離器能夠幾乎連續(xù)地分析離子。在第一優(yōu)選實(shí)施例中，積聚單元位于入口漏斗和分離通道之間。在第二實(shí)施例中，入口漏斗本身可設(shè)計為積聚單元。在第三實(shí)施例中，積聚單元位于入口漏斗上游。
[0021]具體來說，在積聚單元位于入口漏斗和俘獲離子迀移分離器之間的第一實(shí)施例的情況中，積聚單元優(yōu)選設(shè)計為與俘獲離子迀移分離器(掃描單元)相同，僅僅是通過分段隔膜電極將掃描單元加倍以產(chǎn)生四極射頻場，并(通過分壓器)將電壓源單元加倍，用于產(chǎn)生兩個獨(dú)立的軸向直流電場勢皇。電場勢皇的上升沿可能無法作為單一線性斜坡升高，而是在勢皇頂部附近表現(xiàn)為更加平緩的梯度，從而減小低迀移率離子的密度。這種解壓(密度減小)可用于積聚勢皇和掃描勢皇兩者中的軸向直流電場勢皇，以減少離子的損失。經(jīng)驗(yàn)表明，通過氣流將離子從裝置的積聚單元轉(zhuǎn)移到掃描單元僅需一毫秒。需要不停地從離子源輸送更多離子。如果能將積聚時間增加到大約300毫秒，則可使用300毫秒的掃描時間，從而獲得高迀移分辨率Rmcib - 120。如果積聚單元和掃描單元中無離子損失，則離子的利用率可達(dá) 100% ο
[0022]積聚單元不必與裝置中的掃描單元相同。例如，除了四極射頻場，離子也可在八極射頻場或六極射頻場中積聚。六極射頻場和八極射頻場能夠積聚更多離子。它們可以比掃描單元更短，因?yàn)槭占碾x子數(shù)若超出裝置的掃描單元中能夠容下的離子數(shù)則將毫無用處。
[0023]如果將圖1的入口漏斗(10)用作積聚單元，則只需略微更改設(shè)計即可調(diào)整其大小和功能以積聚充足離子用于后續(xù)迀移率分析。位于入口漏斗上游的積聚單元可設(shè)計為包含四極、六極或八極射頻桿系統(tǒng)的通用射頻線性離子阱。
[0024]圖2所示實(shí)施例中，積聚單元(Ila)位于入口漏斗(10)和分離器通道(Ilb)之間。積聚單元(Ila)與迀移分離器通道(Ilb)(掃描單元)的設(shè)計相同，只是通過其分段隔膜電極將分離器通道(Ilb)加倍，以產(chǎn)生四極射頻場，并(通過分壓器)將電壓源單元加倍，以產(chǎn)生兩個獨(dú)立的軸向串聯(lián)直流電場勢皇。圖2下部顯示了兩個工作階段中的電場分布曲線:積聚與掃描階段(D)以及離子轉(zhuǎn)移階段(E)。
[0025]圖2中，電場分布曲線的兩個上升沿(斜坡)均為線性，這會導(dǎo)致在分布曲線的頂部附近出現(xiàn)不利的高密度低迀移率離子，從而由于庫倫排斥(“空間電荷效應(yīng)”)而導(dǎo)致這些離子大量損失。積聚時間較長時，高質(zhì)量離子由于截面大而通常具有較低迀移率，而低質(zhì)量離子由于截面小而具有較高迀移率，因此在四極射頻場的贗勢作用下，高質(zhì)量離子比低質(zhì)量離子的聚集強(qiáng)度更低，因此會先丟失。對應(yīng)于贗勢的有效力與z2/m成比例，其中z是離子的元電荷數(shù)量，m為其質(zhì)量。高質(zhì)量離子聚集力較弱，因而對于空間電荷排斥更加敏感，這種排斥會使離子沿徑向脫離裝置。使用標(biāo)準(zhǔn)高性能電噴霧離子源時，積聚時間超過40毫秒后，就將開始大量損失高質(zhì)量離子。如果將積聚和掃描時間限制為僅40毫秒，則迀移分辨率將被限制為僅Rmcib - 65，因?yàn)榉@離子迀移譜儀的迀移分辨率取決于掃描時間ts。此處掃描時間ts定義為掃描從低迀移率(Ko ? 0.5cm2/VS)到高迀移率(Ko ? 1.0cm2/VS)的一般迀移率范圍所需的時間。迀移分辨率與掃描時間的相關(guān)性如圖3所示。由于迀移分辨率Rmcib還取決于迀移率K本身，因此所示相關(guān)性針對Ko ? 0.5cm2/VS的離子。
[0026]為消除高質(zhì)量離子的損失，本發(fā)明進(jìn)一步提出的是:降低頂點(diǎn)附近的低迀移率離子的密度，并在軸向直流電場勢皇的底部附近接受更高密度的高迀移率離子?？衫幂S向直流電場勢皇上升沿處的電場E(Z)的非常數(shù)梯度(斜率)實(shí)現(xiàn)這一目的。優(yōu)選實(shí)施例如圖4的部分(F)的分布曲線所示。其中，電場按照函數(shù)E(z)?zp非線性升高，指數(shù)p = 2/3。這種形式的電場斜坡在頂點(diǎn)附近降低電場梯度，從而降低高質(zhì)量離子的密度，并增加底部附近的電場梯度，增大低質(zhì)量離子的密度。數(shù)值P = 2/3僅是一個示例;實(shí)際上，P可以假設(shè)為任何小于1.0的值。指數(shù)P的最理想范圍是0.3 SpS 0.9。如果離子混合物包含很多高質(zhì)量離子，則P=1/2可能更加理想;在極端情況下，即使P = 1/3也能達(dá)到最佳效果。
[0027]本發(fā)明的另一個實(shí)施例如圖5的部分(G)所示，其示出以三種不同梯度分段線性增加的電場。z軸位置(52)與(53)以及(57)與(58)之間頂部附近的電場梯度最為平緩，從而解壓低迀移率離子并減少空間電荷排斥。當(dāng)然，也可施加三個以上的梯度。
[0028]在其他實(shí)施例中，相對于之前一次或多次測量確定的迀移譜中的離子密度來調(diào)整電場分布。對于可變電場分布，例如，上升沿分段線性部分的梯度可被兩個電壓發(fā)生器改變，這兩個電壓發(fā)生器分別供應(yīng)三個可調(diào)節(jié)電壓V51、V52和V54以及V56、V57和V59，它們在Z軸上的相應(yīng)位置施加于隔膜，如圖5的部分(G)所示。例如，通過相對于電壓V54調(diào)節(jié)電壓V51與V52，可為積聚單元產(chǎn)生多種電場分布。如果之前的測量顯示低迀移率離子的密度較高，則可將位置(52)和(53)之間的電場梯度盡可能調(diào)節(jié)得平緩，以避免損失。之前的測量也可用來調(diào)整掃描單元的電場分布。當(dāng)然，可在z軸上的更多位置施加更多可調(diào)節(jié)電壓。
[0029]使用更為復(fù)雜的裝置時，沿z軸的所有或大部分隔膜上的電壓可通過一系列數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)產(chǎn)生。然后，能夠產(chǎn)生任何電場分布，從而實(shí)現(xiàn)在工作中對任何迀移率范圍的任何密度分布的離子做出準(zhǔn)確反應(yīng)。
[0030]為進(jìn)行比較，圖4和圖5中的上部(D)顯示了線性增加的電場斜坡，其中可以看出迀移率分布均勻的混合離子沿上升沿均勻分布。但在實(shí)際中，離子迀移率很難均勻分布。
[0031]經(jīng)驗(yàn)顯示，當(dāng)氣體速率為100m/S、壓力為幾毫巴時，離子被氣流從裝置的積聚單元轉(zhuǎn)移至掃描單元僅需數(shù)毫秒甚至更少。需要不停地通過離子源提供更多離子。如果在沒有大量損失離子的情況下能將積聚時間增加到300毫秒，則可使用300毫秒的掃描時間，從而獲得較高的迀移分辨率Rmcib - 120。如果積聚單元和掃描單元中完全沒有離子損失，則占空比可達(dá)100%。
[0032]裝置的積聚單元并非必須與掃描單元的設(shè)計相同。例如，除了四極射頻場，離子也可在八極射頻場或六極射頻場中積聚。六極場和八極場能夠積聚更多離子。用于生成六極射頻場或八極射頻場的分段隔膜可設(shè)計為類似于掃描單元(Ilb)所用的分段隔膜(1、2、3、4)，只需使用更多徑向電極段。因?yàn)槭占碾x子超過掃描單元(Ilb)中可容納的數(shù)量將毫無用處，所以可布置更短的多極積聚單元。
[0033]如果將入口漏斗用作積聚單元，則只需略微更改圖1中所示的布置設(shè)計即可從離子源積聚數(shù)量充足的離子?？刹贾酶L的漏斗(10)來增加其容積，額外電壓源單元可向漏斗(10)的最后一個隔膜提供可切換的排斥直流電勢(遏止電壓)。
[0034]位于入口漏斗上游的積聚單元可實(shí)現(xiàn)為包含四極、六極或八極射頻桿系統(tǒng)的通用線性射頻離子阱。業(yè)內(nèi)專業(yè)人員熟知這種類型的存儲裝置，在此無需贅述。
[0035]應(yīng)當(dāng)注意，不必一定通過線性降低電場分布電壓來執(zhí)行掃描。在專利US 8,766,176 B2(M.A.Park等，2011年)中，介紹了不同的掃描模式。尤其是使用局部慢速掃描的掃描模式，可以在更小的迀移率范圍內(nèi)提高離子迀移分辨率?！翱s放掃描”包括三個階段:第一階段，用最高掃描速度進(jìn)行局部掃描;第二階段，用降低的掃描速度進(jìn)行“縮放”掃描以獲得最高分辨率;第三階段，用快速掃描速度清空離子阱。
[0036]當(dāng)然，還可通過增大裝置的內(nèi)徑來提高積聚單元和掃描單元的容量。質(zhì)譜儀仍可以接受具有更高射頻電壓的更大離子迀移譜儀，但隨內(nèi)徑四階增大的氣流需要更大且更加昂貴的真空栗。
【主權(quán)項】
1.一種操作俘獲離子迀移譜儀的方法，包括步驟: (a)在射頻離子阱中對來自離子源的離子進(jìn)行積聚； (b)將至少一部分積聚的離子轉(zhuǎn)移到俘獲離子迀移分離器中，轉(zhuǎn)移的離子將在其中被射頻場徑向地限定，并被氣流推向第一軸向直流電場勢皇的上升沿，從而使轉(zhuǎn)移的離子按離子迀移率在空間上沿上升沿分離；以及 (C)在來自離子源的離子進(jìn)一步在射頻離子阱中積聚的同時，通過降低直流電場勢皇的高度來獲得轉(zhuǎn)移的離子的離子迀移譜。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，在所述俘獲離子迀移分離器中由四極射頻場徑向地限定離子。3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，離子在線性射頻阱中積聚。4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中，通過四極射頻場、六極射頻場和八極射頻場之一徑向地限定所述線性射頻離子阱中積聚的離子。5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，離子在射頻漏斗中積聚，其中，將射頻漏斗的出口處的電場調(diào)節(jié)為俘獲離子迀移分離器的入口處的四極射頻場。6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，在步驟(a)和步驟(C)期間，通過對所述射頻離子阱的出口電極施加排斥直流電勢，在所述射頻離子阱的出口處軸向地俘獲離子。7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，重復(fù)步驟(b)和步驟(C)以獲得一系列離子迀移譜。8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，根據(jù)之前的一個或多個離子迀移譜確定作為離子迀移率的函數(shù)的離子密度，并調(diào)節(jié)第一直流電場勢皇的上升沿的電場分布以將步驟(b)和步驟(c)期間在所述俘獲離子迀移分離器中的離子損失降至最低。9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，在步驟(a)和步驟(C)期間，離子在軸向上被氣流推向第二直流電場勢皇的上升沿，其中，第二直流電場勢皇的高度被調(diào)整為沿第二直流電場勢皇的上升沿俘獲離子，并按照離子迀移率對離子進(jìn)行空間分離。10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，在步驟(b)中，通過將第二電場勢皇反轉(zhuǎn)、關(guān)閉或降低其高度，來將離子轉(zhuǎn)移到所述俘獲離子迀移分離器中。11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，根據(jù)之前的一個或多個離子迀移譜確定作為離子迀移率的函數(shù)的離子密度，并調(diào)節(jié)第二直流電場勢皇的上升沿的電場分布以將步驟(a)和步驟(C)期間在所述射頻離子阱中的離子損失降至最低。12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，在位于所述俘獲離子迀移分離器下游的質(zhì)量分析器中進(jìn)一步分析轉(zhuǎn)移的離子。13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，在位于離子俘獲迀移率分離器下游的破碎池中破碎轉(zhuǎn)移的離子，然后在質(zhì)量分析器中分析碎片離子。14.一種系統(tǒng)，包含: -離子源； -射頻離子阱;和 -俘獲離子迀移分離器，包含用于徑向地限定離子的射頻場、軸向作用的直流電場勢皇和氣流，所述直流電場勢皇具有逐漸增大的直流電場的上升沿，所述氣流對抗所述上升沿處的直流電場； 其中，所述射頻離子阱位于所述離子源和所述俘獲離子迀移分離器之間，并且其中，所述射頻離子阱具有用于對來自離子源的離子進(jìn)行積聚的第一工作模式，和用于將離子向俘獲離子迀移分離器轉(zhuǎn)移的第二工作模式。15.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，射頻離子阱是射頻漏斗。16.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，所述射頻離子阱是線性射頻離子阱，其沿公共軸與所述俘獲離子迀移分離器對齊，并且其中線性射頻離子阱和俘獲離子迀移分離器二者均包含用于沿公共軸徑向地限定氣流的管道。17.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中，所述線性射頻離子阱包含直流電場勢皇，所述直流電場勢皇具有逐漸增大的軸向直流電場的上升沿。18.根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中，沿至少一個直流電場勢皇的上升沿的電場強(qiáng)度的斜率，即軸向梯度，在上升沿的主要部分處不恒定。19.根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中，所述線性射頻離子阱和所述俘獲離子迀移分離器的徑向限定射頻場二者均實(shí)質(zhì)上是四極的。20.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，還包含破碎池和位于離子迀移分離器下游的質(zhì)量分析器中的至少一個。
【文檔編號】H01J49/04GK105869983SQ201610082658
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月5日
【發(fā)明人】梅爾文·安德魯·帕克, 邁克爾·舒伯特
【申請人】布魯克道爾頓有限公司