高碰撞能量交变电压离子解离装置及质谱分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高碰撞能量交变电压离子解离装置及质谱分析方法，其特征在于，包括一对相互平行的X电极、一对相互平行的Y电极和一对端盖电极；所述X电极对和Y电极对互相平行且到装置几何中心的距离相等。所述至少一对电极沿轴向(z方向垂直于xy平面)分割成两块电极。第一交变电压电源对所述一侧的两块电极上施加的交变电压相位相反；第二交变电压电源对所述另一侧的两块电极上施加与第一交变电压电源输出信号相位相同或相反的交变电压。本发明专利技术的高碰撞能量交变离子解离装置和方法，结构简单，加工制造成本低，电压施加方式易实现。

【技术实现步骤摘要】
高碰撞能量交变电压离子解离装置及质谱分析方法
本专利技术涉及质谱
，具体地，涉及高碰撞能量交变电压离子解离装置及质谱分析方法。
技术介绍
质谱分析法是通过对被测样品离子质荷比的测定来进行物质成分分析的一种分析方法。被测样品首先进行离子化，然后利用不同离子在电场或磁场的运动行为不同，把离子按质荷比(m/z)分开得到质谱图。通过分析质谱图，可以得到样品的定性定量结果。离子阱质谱仪具有分析速度快、灵敏度高和分析性能优异的特点，尤其适合串联质谱分析，在分子离子反应领域得到了广泛的应用。最早提出的离子阱是Finnigan公司于1988年提出的三维离子阱(Paultrap)，包含一对环电极和一对端盖电极。在环电极上施加射频束缚电压以囚禁离子，在端盖电极之间施加一个偶极交变电压以激发离子，并有选择地排除离子，实现质量扫描分析。三维离子阱具有很高的质量分辨率，但是也存在储存容量小的缺点。出于对该问题的改进，2002年，Schwartz等人专利技术了二维离子阱(Lineariontrap,LIT)，具有较高的离子捕获效率和离子存储率。传统的线性离子阱通常由两对位于X和Y轴的柱状电极围成中心质量分析区域。在两对电极上施加幅度相同，相位相反的射频电压束缚离子，在X轴电极上施加偶极激发电压实现离子共振激发。偶极共振激发模式的引入对离子阱质量分析器的质量分辨性能的提升起到了决定性的作用。该方法提高了离子出射时的取向性，大大提升了离子的逐出效率与质量分辨能力。关于激发交变电场的优化研究一直是人们关注的焦点。例如专利CN103367094的专利技术人提出了多个约束电极的离子阱结构并在离子出射方向的电极上施加激发交流电压，提高离子阱的共振逐出效率并减少离子运动中在逐出方向和非逐出方向上的耦合性，从而提高质量分辨率。该专利技术中指出采用反相的交变电压可以限制或提升离子共振激发的取向性，但其构建偶极激发电场仍具有逐出轴线上下的对称性，在激发离子的过程中，一部分得到较高能量的离子将从对称中缝中逐出损失。在质量分析阶段，偶极激发电压通常还被用于实现离子碰撞碎裂，这一过程更需要在离子阱的射频场内能形成快速有效的离子能量提升，同时避免离子的撞壁和狭缝逐出损失双曲线性离子阱具有时间上的串联质量分析能力，可实现蛋白质等复杂结构高分子量的物质成分分析。线性离子阱在离子碰撞阶段起到的作用类似于碰撞室或反应池，离子冷却阶段后，样品离子在离子阱内部作稳定地丽萨如曲线运动。在适当的q点，施加一个小幅度的偶极交变电压AC，被分析的母体离子首先被激发至高能状态，然后与中性分子发生碰撞并解离，这一过程被称为碰撞诱导解离。对产生的碎片离子进行质量分析，即可获得大分子化合物的结构组成信息。离子碰撞能量的获取以及碰撞的效果直接影响了分析结果的准确性。专利文献CN203406266专利技术人提出了一种新型结构的离子导引及碰撞反应池装置，由一段弧形电极杆和两端的绝缘座组成，具有质量区分效果好、离子碰撞效率高等优点。然而该专利技术采用的弧形电极杆存在加工难度高，精度难以保证的问题。而且当其作为碰撞反应池使用时，碰撞交变电压的施加方式仍为传统的偶极激发方式，其激发电场在逐出方向轴上下仍有对称性，因此仍无法回避离子在较大交变电压下的逐出损失，具有一定的局限性。在偶极激发模式下，离子的碰撞能量对激发电压AC幅值的变化非常敏感，极易造成能量过高而使离子飞出阱外。因此，激发交变电压AC的幅值通常都设置为较小值，这就限制了很多其他方面的运用，比如通过调整交变电压AC的大小优化内部交变激发电场等。此外，由于AC幅值的限制，离子获取能量的速度较慢，这就造成了离子碰撞效率不高的问题。因此，有必要研究一种可适应高碰撞能量和激发交变电压，同时避免离子撞壁和逐出损失的离子解离装置。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种高碰撞能量交变电压离子解离装置及质谱分析方法，主要通过反相部分离子解离装置的柱电极结构上的交变电压，形成在所述离子解离装置的至少一部分工作时间中的，沿逐出轴线方向上下不对称的交变电场，避免较高碰撞能量的离子撞壁和逐出损失问题根据本专利技术提供的一种高碰撞能量交变电压离子解离装置，包括：一对柱状X电极、一对柱状Y电极和一对端盖电极。所述X电极对和Y电极对互相平行且到所述装置几何中心的距离相等；所述端盖电极分别列于X电极和Y电极的两侧。至少一对柱状电极沿轴向(z方向)被分割成两块电极，同一电极分割成的两块电极称为同侧电极；还包括：第一交变电压电源、第二交变电压电源；所述第一交变电压电源对所述柱状电极一侧的两块电极上施加的交变电压相位相反；第二交变电压电源对所述柱状电极另一侧的两块电极上施加与第一交变电压电源输出信号相位相同或相反的交变电压。优选地，所述多个柱状电极各自沿轴向被分割成两块电极。优选地，所述X电极对、Y电极对皆各自沿轴向被分割成两块电极。优选地，所述每个柱状电极被分割的方向相同，分割处位置的选择和缝隙宽度的设置为任意定值。优选地，所述柱状电极被分割留下的缝隙可以采用绝缘材料填充，实现同侧两块电极的定位组装。所述离子解离装置可以是但不仅限于多电极射频离子储存装置、分析装置、离子分子反应装置或者离子传输装置。根据本专利技术提供的一种质谱分析方法，采用高碰撞能量交变电压离子解离装置，其特征在于：在第一离子操作时间内，第一交变电压电源在一侧电极上施加的交变电压相位相反，第二交变电压电源在另一侧电极上施加的交变电压相位与第一交变电压电源输出信号相位相同或相反，对所述离子解离装置内的离子进行离子解离操作；所述交变电压电源包括：第一交变电压电源、第二交变电压电源。优选地，设置交变电压电源的数量与被分割的电极的数量一致。进一步地，在第一离子操作时间之外的第二离子操作时间内，第一交变电压电源在一侧电极上施加的交变电压相位相同，第二交变电压电源在另一侧电极上施加的交变电压相位与第一交变电压电源输出信号相位相反，对所述离子解离装置内的离子进行质荷比选择性的离子逐出，探测逐出离子信号得到质谱图；进一步地，所述的离子解离装置的两组电极对均被分割，形成八个柱状电极时，第一交变电压电源在X方向的一侧电极上施加的交变电压相位相反；第二交变电压电源在X方向另一侧的电极上施加的交变电压相位与第一交变电压电源输出信号相位相同或相反；第三交变电压电源在Y方向的一侧电极上施加交变电压相位相同；第四交变电压电源在Y方向的另一侧电极上施加交变电压与第三交变电压电源输出信号相位相反。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术的高碰撞能量交变离子解离装置和方法，结构简单，加工制造成本低，电压施加方式易实现。2、本专利技术的高碰撞能量交变离子解离装置和方法，由于同侧电极对之间的距离更近，产生的交变电场强度更强，可快速提高离子的碰撞能量，对复杂结构的大分子化合物的分析具有非常重要的意义。3、本专利技术的高碰撞能量交变离子解离装置和方法，可大幅度提高离子激发电压的临界值，方便后续的共振激发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高碰撞能量交变电压离子解离装置，其特征在于，包括一对柱状X电极、一对柱状Y电极和一对端盖电极；/n所述X电极对和Y电极对互相平行且到所述装置几何中心的距离相等；所述端盖电极分别列于X电极和Y电极的两侧；/n至少一对柱状电极沿z轴向分割成两块电极，同一电极分割成的两块电极称为同侧电极；/n第一交变电压电源，对所述一侧的两块电极上施加的交变电压相位相反；第二交变电压电源，对所述另一侧的两块电极上施加与第一交变电压电源输出信号相位相同或相反的交变电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种高碰撞能量交变电压离子解离装置，其特征在于，包括一对柱状X电极、一对柱状Y电极和一对端盖电极；
所述X电极对和Y电极对互相平行且到所述装置几何中心的距离相等；所述端盖电极分别列于X电极和Y电极的两侧；
至少一对柱状电极沿z轴向分割成两块电极，同一电极分割成的两块电极称为同侧电极；
第一交变电压电源，对所述一侧的两块电极上施加的交变电压相位相反；第二交变电压电源，对所述另一侧的两块电极上施加与第一交变电压电源输出信号相位相同或相反的交变电压。


2.根据权利要求1所述的高碰撞能量交变电压离子解离装置，其特征在于，所述一对柱状电极各自沿轴向被分割成两块电极。


3.根据权利要求1所述的高碰撞能量交变电压离子解离装置，其特征在于，所述X电极对、Y电极对皆各自沿轴向被分割成两块电极。


4.根据权利要求1所述的高碰撞能量交变电压离子解离装置，其特征在于，所述每个柱状电极被分割的方向相同，分割处位置的选择和缝隙宽度的设置为定值。


5.根据权利要求1所述的高碰撞能量交变电压离子解离装置，其特征在于，所述柱状电极被分割留下的缝隙能够采用绝缘材料填充。


6.一种质谱分析方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的高碰撞能量交变电压离子解离装置，包括：在第一离子操作时间内，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚如娇，蒋公羽，朱勇勇，何洋，庞骏德，郭锡岩，沈辉，陈元，景加荣，
申请(专利权)人：上海裕达实业有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31