质谱仪制造技术

一种元素质谱仪使用滤质器从接收自离子源的离子选择离子，且发射所述选定离子。反应或碰撞池接收所述所发射的离子，且使这些离子与气体反应或碰撞以借此提供产物离子。质量分析仪接收所述产物离子，对其进行分析，且基于所述经分析离子的检测提供至少一个输出。所述元素质谱仪经操作以从所述质量分析仪提供测量包含所要质荷比M的质荷比的第一分析范围内的离子的第一输出，从所述质量分析仪提供测量包含比所述所要质荷比低至少0.95原子质量单位的质荷比(M‑i)的质荷比的第二分析范围内的离子的第二输出，i≥0.95，且基于所述第二输出校正所述第一输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种元素质谱仪，尤其是一种基于三重四极杆质量分析仪的元素质谱仪，和一种操作元素质谱仪的方法。
技术介绍
三重四极杆质谱仪是使用例如电喷射、大气-压力化学电离等分子态离子源的众所周知的且广泛使用的用于复杂混合物的定向分析的仪器。在这些仪器中，由在气体填充的碰撞池(Q2)中碎片化的一个四极杆分析仪(Q1)选择具有特定范围的质荷比(m/z)的前驱体离子，且接着由第二四极杆分析仪(Q3)选择一或多个特定碎片。此允许滤出仅所要前驱体离子和所关注的对应的碎片离子。因此，提供一种用于定向分析的稳健的定量方法，其中用于分析的目标是已知的但与其它分析物相比以极低水平存在。还已知此些仪器可成功地应用于元素分析，元素分析可使用一范围的离子源，包含：电感耦合等离子体(ICP)；辉光放电(GD)；微波诱发等离子体(MIP)；以及其它。三重四极杆ICP质谱系统与那些仅装备有一个“完全分辨率”四极杆(分辨率取决于质量，但通常处于约300的范围内，具有处于0.7-0.8amu的范围内的峰宽度)和碰撞或反应池的质谱系统(其因此可能被称为双四极杆装置)相比具有若干优点。在三重四极杆中，位于碰撞或反应池上游的四极杆允许根据其m/z比选择有限集合的离子，以在碰撞/反应池内部经历反应。在一个方法中，碰撞池(Q2)充当反应池，其填充有例如氧气(O2)或氨气(NH3)等反应性气体。或者，碰撞池(Q2)可在碰撞模式中与惰性气体(例如He)、其它反应性气体(例如H)或混合物(举例来说，H+He)一起使用。基于这些原理的一些实施方案可使干扰离子对另一质量反应(或通过碰撞实现此目的)，但所要离子被单独留下且因此可在Q3分析仪中选择和检测。此情况的实例在US-7,202,470、US-7,230,232和US-7,339,163中详述。或者，可使所要离子对另一质量反应或碰撞，但干扰离子被单独留下。Q3分析仪接着可用于与Q1分析仪相比以不同质量(在反应的情况下较高的质量)选择和检测所要离子。此些配置的实例在D.J.Douglas，Canad的《当前关于ICP-MS的一些观点(SomeCurrentPerspectivesonICP-MS)》中描述。J.Spectrosc.，1989年，第2期，第34卷，US-6,875,618、GB-2391383、WO-01/01446和US-8,610,053。当Q2池在反应模式中操作时，不同元素或加成物离子以极其不同的速率与反应池气体反应。因此，如果不同元素的同位素或加成物在由Q1选择之后呈现在相同质量窗口中，那么所要元素离子可进一步在Q2中变换为例如加成物产物([A+O]+或[A+NH3]+等)，而干扰元素的同位素或加成物将通常保持在相同m/z比。原则上，第二四极杆分析仪(Q3)可随后选择所关注产物且因此提供来自检测器的无干扰输出。然而，实现此减少的干扰与传统单一四极杆分析仪相比需要仪器布局的显著复杂化。在US-8,610,053中表明，此是由于必须添加分析-质量Q1所导致，从而需要严格真空条件来以单位质量分辨率操作。此仪器复杂且昂贵。期望的是使用具有较低真空要求的较低分辨率Q1，但不致使干扰增加或减小丰度灵敏度。
技术实现思路
对照此背景，提供一种根据权利要求1的元素质谱仪和一种符合权利要求24的操作元素质谱仪的方法(或一种元素质谱的方法)。所述方法可使用计算机程序实施，且此计算机程序也符合权利要求25而提供。然而，将认识到，所述方法可使用以下中的任何一或多者实施：硬件；固件；可编程逻辑；应用特定电路；以及软件。本专利技术的优选的且有利的特征在权利要求书中进一步界定。综上所述，操作三重四极杆质谱仪(或更通常，例如如果使用其它分析仪作为第三四极杆的替代或补充的话，MS/MS质谱仪，但第三分析级将在本文为方便起见标记为Q3，即使使用除四极杆以外的分析仪)用于元素分析。第一输出通过Q3分析设定成包含所要质荷比M的m/z频带来提供。另外，第二输出通过Q3分析设定成包含比所要质荷比低至少0.9、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99或1原子质量单位(amu)的质荷比的m/z频带来提供，即(M-i)，i≥0.95或1(或本文详述的另一值)。通常，初始进一步操作具有设定成包含(M-1)的Q3m/z频带。任选地，后续进一步操作具有设定成包含(M-2)的Q3m/z频带。所述第一输出使用第二输出校正。此方法可在反应或碰撞池气体为多同位素和/或所述离子中的至少一些为多同位素(确切地说干扰离子，但可能想要离子(作为替代或另外))的情况下尤其有用。使用此方法，可有可能针对低于M的质量使用离子检测器的输出校正M的离子检测器测量值，举例来说使用(M-1)的离子检测器测量值且任选地还使用(M-2)的离子检测器测量值。本专利技术采取的方法可允许由第一级(Q1)发射的m/z频带大于1amu且可能若干amu(在实施例中，1.5、2、3、4、5、10amu或更大)。在实施例中，引入离子光学器件和第一级(Q1)可在大体上相同压力下操作。有利的是，Q1可较短、低分辨率、在较差真空处操作和/或大小较小而不增加干扰或减小丰度灵敏度。优选地，针对第一输出和第二输出分析的m/z频带的宽度各自经设定以允许单一产物的检测，举例来说每一者不宽于1amu。优选实施例使用三重四极杆质谱仪，且接着第三级(Q3)可设定成在不宽于1amu的m/z频带内发射离子。元素质谱仪接着可操作多次以便分析单一样本，其中第一操作用于提供第一输出且第二操作提供第二输出。或者，一些质量分析仪的使用可准许由元素质谱仪的单一操作提供第一和第二输出。可基于来自第二输出(和任选地，分析低于M的其它m/z比的第三或进一步输出)的离子检测器输出确定干扰电平。此可用于校正。然而，如果干扰电平相对于第一输出的比例至少为阈值电平(例如30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％)，那么提供具有相对于原始第一输出的至少一个差异的经更新第一输出。特定来说，针对经更新第一输出分析的Q3m/z频带可设定成包含M，但不同于用于第一输出的Q3m/z频带(例如可调整Q3m/z频带)。可使用经更新第一输出代替所述第一输出，条件是干扰电平与经更新第一输出的比例现满足阈值电平(否则，可提供每次具有增加的调整的一或多个进一步经更新第一输出直至干扰电平与经更新第一输出的比例现满足阈值电平为止)。通常，对用于经更新第一输出的Q3m/z分析频带的调整较小(小于0.5amu，通常0.3amu)。在大多数情况下，所述调整将Q3m/z分析频带移动到较高范围(也就是说，较高质量现处于所述范围内)，但在反应气体具有低分子量(尤其相对于Q1m/z带通宽度)的情况下，所述调整可将Q3m/z分析频带移动到较低范围(使得较低质量现处于所述范围内)。附图说明本专利技术可以通过多种方式实践并且现将仅借助于实例且参考附图来描述优选实施例，在附图中：图1描绘可根据本专利技术操作的ICP质谱仪的示意实施例；图2说明在第一使用案例中针对图1的质谱仪的第一分析仪级和反应池的输出的强度相对于质量的示例曲线；图3说明在第二使用案例中针对图1的质谱仪的第一分析仪级和反应池的输出的强度相对于质量的示例曲线；图4说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种元素质谱仪，其包括：离子源，其用于产生离子；滤质器，其经布置以接收由所述离子源产生的离子，以从所述所接收的离子选择质荷比的滤波器范围的离子且发射所述选定离子；反应或碰撞池，其经配置以接收由所述滤质器发射的离子且使所述所接收的离子与气体反应或碰撞并借此提供产物离子；质量分析仪，其经布置以从所述反应或碰撞池接收所述产物离子，以在质荷比的一或多个分析范围内分析所述所接收的离子，并基于所述所分析离子的检测提供至少一个输出；以及控制器，其经配置以操作所述元素质谱仪，以便从所述质量分析仪提供测量包含所要质荷比M的质荷比的第一分析范围内的离子的第一输出，从所述质量分析仪提供测量包含比所述所要质荷比低至少0.95原子质量单位的质荷比(M‑i)的质荷比的第二分析范围内的离子的第二输出，i≥0.95，且基于所述第二输出校正所述第一输出。

【技术特征摘要】
2015.09.17 GB 1516508.71.一种元素质谱仪，其包括：离子源，其用于产生离子；滤质器，其经布置以接收由所述离子源产生的离子，以从所述所接收的离子选择质荷比的滤波器范围的离子且发射所述选定离子；反应或碰撞池，其经配置以接收由所述滤质器发射的离子且使所述所接收的离子与气体反应或碰撞并借此提供产物离子；质量分析仪，其经布置以从所述反应或碰撞池接收所述产物离子，以在质荷比的一或多个分析范围内分析所述所接收的离子，并基于所述所分析离子的检测提供至少一个输出；以及控制器，其经配置以操作所述元素质谱仪，以便从所述质量分析仪提供测量包含所要质荷比M的质荷比的第一分析范围内的离子的第一输出，从所述质量分析仪提供测量包含比所述所要质荷比低至少0.95原子质量单位的质荷比(M-i)的质荷比的第二分析范围内的离子的第二输出，i≥0.95，且基于所述第二输出校正所述第一输出。2.根据权利要求1所述的元素质谱仪，其中质荷比的所述滤波器范围比1个原子质量单位宽。3.根据权利要求1或权利要求2所述的元素质谱仪，其中质荷比的所述一或多个分析范围中的每一者不宽于1个原子质量单位，所述第一输出由具有经配置以在质荷比的所述第一分析范围内分析所接收的离子的所述质量分析仪的所述元素质谱仪的第一操作提供，且所述第二输出由具有经配置以在质荷比的所述第二分析范围内分析所接收的离子的所述质量分析仪的所述元素质谱仪的第二操作提供。4.根据权利要求1或权利要求2所述的元素质谱仪，其中所述质量分析仪经布置以在具有至少1个原子质量单位的宽度的质荷比的范围内执行所述所接收的离子的单一分析，所述第一输出和第二输出是基于所述单一分析而提供。5.根据任一前述权利要求所述的元素质谱仪，其中所述控制器进一步经配置以操作所述元素质谱仪，以便提供测量包含比所述所要质荷比低至少0.95原子质量单位的质荷比(M-i)的质荷比的第三分析范围内的离子的第三输出，i≥0.95，质荷比的所述第三分析范围不同于质荷比的所述第二分析范围，所述控制器进一步经配置以基于所述第二输出和所述第三输出校正所述第一输出。6.根据任一前述权利要求所述的元素质谱仪，其中所述控制器进一步经配置以：基于所述第二输出确定干扰电平；识别相对于所述第一输出的所述干扰电平是否为至少一阈值电平；以及在满足所述阈值电平的情况下，操作所述元素质谱仪，以便提供经更新第一输出，相对于所述经更新第一输出的至少一个参数不同于所述第一输出的所述对应参数；以及其中所述控制器经配置以通过基于所述第二输出校正所述经更新第一输出来校正所述第一输出。7.根据权利要求6所述的元素质谱仪，其中所述经更新第一输出测量包含所述所要质荷比M的质荷比的经更新第一分析范围内的离子，但不同于用于所述第一输出的质荷比的所述第一分析范围。8.根据权利要求7所述的元素质谱仪，其中质荷比的所述经更新第一分析范围的下限高于质荷比的所述第一分析范围的下限。9.根据权利要求7所述的元素质谱仪，其中所述反应或碰撞池中使用的气体的质量不超过由质荷比的所述滤波器范围界定的带通宽度，质荷比的所述经更新第一分析范围的上限低于质荷比的所述第一分析范围的上限。10.根据权利要求7到9中任一权利要求所述的元素质谱仪，其中质荷比的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·洛特曼恩，A·马卡罗夫，H·J·舒鲁特，C·韦厄，
申请(专利权)人：塞莫费雪科学不来梅有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE