TIMS‑Q‑q‑TOF质谱仪中异构体的详细分析制造技术

本发明专利技术涉及在配备一个俘获离子迁移谱仪、一个四极杆质量过滤器和一个破碎池的飞行时间质谱仪中详细分析有机物质复杂混合物中离子混合物的方法。本发明专利技术提出，分析第一个质量‑迁移率图的离子信号、碎片离子谱和相关物质的鉴定，确定是否有未按质量和迁移率解析的离子混合物存在，例如，由异构体或同量异位素组成的离子混合物，然后用允许通过高迁移率分辨率来分开测量例子种类的这类方法参数测量有意义的离子。

A detailed analysis of TIMS Q Q heterogeneous TOF mass spectrometer in the body

The invention relates to a detailed analysis of the ionic mixture in organic matter complex mixtures equipped with a captured ion mobility spectrometer, a quadrupole mass filter and a crusher pool time-of-flight mass spectrometer. The present invention, identification of ion signal, analysis of the first quality mobility map fragment ion spectrum and related substances, determine whether there is no analytical rate of ion mixtures according to the quality and the migration of ions for example, a mixture of isomers or isobaric composition, ion parameters allowed through this kind of method of high mobility the rate of resolution to separate measurement example types meaningful measurements and.

【技术实现步骤摘要】
TIMS-Q-q-TOF质谱仪中异构体的详细分析
本专利技术涉及复杂物质混合物的质谱分析方法，尤其是通过配备一个俘获离子迁移谱仪、一个质量过滤器和一个破碎池的飞行时间质谱仪鉴定异构体和同量异位素的方法。
技术介绍
专利申请US7,838,826B1(M.A.Park，2008)公开了一种俘获离子迁移谱仪(TIMS)，在下文中也称为俘获离子迁移分离器。在俘获离子迁移谱仪中，通常在多极离子导向器中通过气流对抗电场势垒来驱动离子，此电场势垒优选具有一个电场强度逐渐增加的斜坡。离子沿斜坡在对于一个离子种类来说气体摩擦力与反推电场力平衡的位置分别聚集。因此，离子在聚集时按其离子迁移率在空间上分离。当储存足够离子时，例如，在预设的采样时间后，电场势垒的反电场将在“扫描”时降低，这导致离子通过斜坡末端按从低到高的迁移率陆续被释放并被送入质谱仪，此质谱仪优选是正交离子注入飞行时间质谱仪。图1显示了典型俘获离子迁移分离器和俘获离子迁移分离器运行方式的示意图。具有携带离子(6)的气体(7)通过毛细管(8)进入质谱仪的第一真空级。离子(6)通过电极(9)被推入到高频离子漏斗(10)并被导引到俘获离子迁移分离器的管(11)，此管由分段环形电极组成。通过在环形电极的象限(1,2,3,4)上施加交替相高频电势，管(11)中会产生高频四极场，此电场将离子保持在接近管(11)的轴附近。此外，通过环形电极处的直流电压电势在管(11)处产生一个电场E(z)，该电场有一个电场强度逐渐增加的斜坡(介于位置20和23之间)和一个平坦顶部(介于位置23和24之间)。具有层流速度分布的气流(14,16)将离子推向斜坡。具有相同迁移率的离子聚集在斜坡上气体摩擦与电场反推力平衡的点。在特定采样时间后(图A)，直流电压降低(图B)，离子按迁移率顺序跨过平坦顶部通过隔膜(13)离开管(11)。反向电场的降低(扫描)通常需要20到250毫秒。俘获离子迁移分离器可以非常紧凑。作为主要部分的管(11)可以仅有诸如五厘米的长度。就迁移率分辨率取决于扫描速度而言，这种类型的迁移谱仪非常特别。图2显示了是扫描持续时间函数的迁移率分辨率。对于迁移率大约是K0＝0.5的离子而言，通过仅20毫秒的扫描持续时间，可达到Rmob＝K0/ΔK0＝60的迁移率分辨率；通过300毫秒的扫描持续时间，迁移率分辨率可增加到Rmob＝120。美国专利申请14/931,163(M.A.Park等；“AcquisitionofFragmentIonMassSpectraofIonsSeparatedbytheirMobility”(“采集按迁移率分离之离子的碎片离子质谱”))描述了在复杂物质混合物(例如蛋白质组酶解物)中鉴定有机物质的方法，本文通过引述完全纳入此专利申请。此专利中公开的方法优选通过图3中示意性描绘的质谱系统实施，此质谱系统包含下列组件：一个液相色谱仪(可选)、一个离子源、一个(积聚)俘获离子迁移分离器、一个质量过滤器、一个破碎池和一个具有正交注入和反射器的飞行时间质谱仪。将液体中溶解的物质送入离子源，优选是电喷雾离子源，并被电离，其中根据物质混合物的复杂性，物质可以已经通过色谱分析法分离或以未分离的形式源自注射泵。首先，在不使用质量过滤器和破碎池的的情况下采集图4中示意性显示的质量-迁移率图。通常，俘获离子迁移分离器中储存的离子在持续大约50毫秒的迁移率扫描期间按其迁移率分离，并转移到飞行时间谱仪，在这里，对按迁移率分离的离子种类进行质谱分析。现代飞行时间质谱仪每秒可采集10000个质谱，最好对采集的几个质谱求和，从而实现足够好的质量和较大信号动态。对于复杂物质混合物，质量-迁移率图具有大量的离子信号，这些信号通常沿迁移率轴延伸大约一到三毫秒。此处的迁移率分辨率比质量分辨率低很多。离子信号的质量沿迁移率轴降低，而单电荷和多电荷离子则形成强烈分散，形成部分重叠带(参见图4)。图4经过了极大简化；一方面，它未显示每个离子信号的同位素分布，另一方面，图中仅包含相对较少的离子信号，而对于复杂物质混合物，可能有数千个离子信号。然后，从质量-迁移率图中选择第一组离子信号，其中此组包含大量按时间顺序排列的离子信号，即它们在迁移率轴的方向上不会重叠。图4显示了质量-迁移率图质量-迁移率图中离子信号的可能选择，已用椭圆圈出。在采集质量-迁移率图质量-迁移率图和选择第一组离子信号之后，随后执行迁移率扫描，以鉴定组中离子信号的物质。为此需要质量过滤器、破碎池和飞行时间质谱仪。在填充俘获离子迁移分离器并开始迁移率扫描后，切换质量过滤器(通常是四极杆质量过滤器)以允许组中第一个离子信号的离子通过。优选在此处包含同位素分布的所有离子，以便获得碎片离子谱，其同位素分布与谱库中参考谱的同位素分布一致。因此，质量过滤器被设置至几道尔顿的传输宽度。这里，根据迁移率(扫描时间)和质量选择的第一个离子信号的离子在破碎池中被破碎；在飞行时间质谱仪中测量碎片离子作为碎片离子谱。一般来说，通常通过与谱库中的参考谱比较，可从此碎片离子谱中鉴定物质。在同一个迁移率扫描的进一步过程中，以相同方式按迁移率和质量选择更多离子信号的离子并进行破碎。组中离子之间的时间间隔如此选择，即，质量过滤器可切换至后续离子信号离子的质量。可通过采集相应碎片离子谱鉴定此组所选离子信号的更多物质。然后在俘获离子迁移分离器中填充更多离子批次，可开始从质量-迁移率图中鉴定第二组离子信号。例如，如果迁移率扫描花费20毫秒，且离子信号在离开俘获离子迁移分离器时通常持续2.5毫秒，那么在迁移率扫描期间可为每组最多选择八个信号；对于持续50毫秒的迁移率扫描，每组可包含大约20个信号。如果质量-迁移率图有大约200个大致均匀分布的离子信号，则在扫描持续50毫秒时，可将其分为大约10组。如果它们不均匀分布，则可能需要形成10组以上以涵盖质量-迁移率图中的所有信号。可采集多个质量-迁移率图并求和以提高质量。对于较大分子，优选还可以仅选择至少双电荷离子的离子信号，因为它们比单电荷离子更容易破碎并且产量更高。直到大约一秒后，测量新质量-迁移率图以便例如考虑色谱分离期间的变化之前，对于假设分别为50毫秒的扫描持续时间，可完成大约20个这样的测量循环。理论上，通过这种方式，每秒可鉴定大约400个离子种类。在现实中，即使存在如此多的可用的离子种类，也不能完全达到这一测量数量。然而，即使在非常复杂的物质混合中，通常也没有如此多的离子种类。然后，过量的测量能力可用于在后续测量循环中多次测量弱离子信号并对碎片离子谱求和以实现更好的谱质量，然后获得更加确定的鉴定。根据分析要求，可通过不同方式修改这种方法。例如，可通过更长的扫描持续时间实现更高的迁移率分辨率，其中可为每组选择更多数量的离子信号。通过可并行积聚离子的俘获离子迁移分离器(文件US14/614,456；“TrappingIonMobilitySpectrometerwithParallelAccumulation”(“可并行积聚的俘获离子迁移谱仪”)，M.A.Park和M.Schubert)，可利用离子源的所有离子，而不会在迁移率扫描期间发生离子损失。图5显示了可并行积聚的俘获离子迁移分离器的优选运行方式。此处，本文档来自技高网...

【技术保护点】
在由一个俘获离子迁移分离器和一个飞行时间分析器组成的质谱仪中分析物质混合物的方法，通过此方法采集第一个质量‑迁移率图，其特征在于(a)在第一个质量‑迁移率图中选择有意义的离子信号，并检查其是否是未按质量或迁移率充分解析的不同离子种类的信号重叠；以及(b)获取第二个质量‑迁移率图，其中将俘获离子迁移分离器至少一个参数如此更改，即，以高于第一个质量‑迁移率图的迁移率分辨率和/或迁移率精度，在第二个质量‑迁移率图中测量有意义离子信号周围的区域。

【技术特征摘要】
2016.06.02 DE 102016110165.6;2017.05.22 DE 10201711.在由一个俘获离子迁移分离器和一个飞行时间分析器组成的质谱仪中分析物质混合物的方法，通过此方法采集第一个质量-迁移率图，其特征在于(a)在第一个质量-迁移率图中选择有意义的离子信号，并检查其是否是未按质量或迁移率充分解析的不同离子种类的信号重叠；以及(b)获取第二个质量-迁移率图，其中将俘获离子迁移分离器至少一个参数如此更改，即，以高于第一个质量-迁移率图的迁移率分辨率和/或迁移率精度，在第二个质量-迁移率图中测量有意义离子信号周围的区域。2.在由一个俘获离子迁移分离器、一个质量分离器、一个破碎池和一个飞行时间分析器组成的质谱仪中分析物质混合物的方法，通过此方法采集第一个质量-迁移率图，选择第一个质量-迁移率图的离子信号，随后采集所选离子信号的离子的碎片离子谱，所述离子按迁移率和质量选择，其特征在于，(a)所选离子信号中的一个，研究其碎片离子谱和/或物质鉴定中的一个，确定此有意义的离子信号是否与未按质量或迁移率充分解析的不同离子种类的信号重叠；以及(b)获取第二个质量-迁移率图，其中将俘获离子迁移分离器至少一个参数如此更改，即，以高于第一个质量-迁移率图的迁移率分辨率和/或迁移率精度，在第二个质量-迁移率图中测量有意义离子信号周围的区域，和/或(c)采集有意义离子信号的离子的额外碎片离子谱，将俘获离子迁移分离器的至少一个参数如此更改，有意义，即，使额外采集的碎片离子谱中按迁移率和质量所选的离子具有比之前采集的碎片离子谱的离子更小的迁移率带宽△K。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，额外碎片离子谱用于有意义离子信号的物质鉴定。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，迁移率或碰撞横截面用于有意义离子信号的物质鉴定。5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，检查有意义离子信号的信号宽度或信号形式或二者，确定其是否是不同离子种类的信号重叠。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·哈德，马库斯·吕贝克，斯文·迈尔，德特勒夫·祖考，
申请(专利权)人：布鲁克道尔顿有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE