离子迁移率谱仪与质谱仪的耦合制造技术

一种离子转盘包括第一表面和与第一表面相邻的第二表面。第一和第二表面限定离子限制体积。第二表面包括电极的第一内部阵列，电极的第一内部阵列沿第一路径布置并且被配置成在第一路径上的第一位置处接收第一离子分组。电极的第一内部阵列被配置成产生多个势阱，多个势阱包括第一势阱和第二势阱。第一离子分组包括具有第一迁移率的离子的第一子分组和具有第二迁移率的离子的第二子分组，并且第二离子分组包括具有第一迁移率的离子的第三子分组和具有第二迁移率的离子的第四子分组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离子迁移率谱仪与质谱仪的耦合
本申请要求2018年5月14日提交的美国临时专利申请62/671126号根据35U.S.C.§119(e)的优先权权益，在此通过引用并入了其全部内容。
技术介绍
离子迁移率谱法(IMS)是一种基于它们的迁移率来分离和识别气相离子的技术。例如，IMS可以用于分离具有不同迁移率的结构异构体和大分子。IMS依赖于对离子混合物施加恒定或随时间变化的电场。与具有较小迁移率(或较大碰撞截面(CCS))的离子相比，具有较大迁移率(或较小碰撞截面[CCS])的离子在电场的作用下移动得更快。通过在IMS装置的分离距离上(例如，在漂移管中)施加电场，可以基于它们的迁移率从空间上分离来自离子混合物的离子。由于具有不同迁移率的离子在不同的时间到达漂移管端部(时间分离)，因此可以基于在漂移管端部的检测器的检测时间来识别它们。可以通过改变分离距离来改变迁移率分离的分辨率。质谱法(MS)是一种分析技术，可以基于化学物质的质荷比分离化学物质的混合物。MS涉及使化学物质的混合物电离，然后在电场和/或磁场的存在下加速离子混合物。在一些质谱仪中，具有相同质荷比的离子会经历相同的偏转。具有不同质荷比的离子可以经历不同的偏转，并且可以基于检测器(例如，电子倍增器)检测的空间位置来识别该具有不同质荷比的离子。IMS与MS结合可以产生XMS-MS谱，XMS-MS谱可以用于广泛范围的应用，包括代谢组学、糖组学和蛋白质组学。IMS-MS离子分离可以通过将离子迁移率谱仪与质谱仪耦合来进行。例如，离子迁移率谱仪可以首先基于离子的迁移率来分离离子。具有不同迁移率的离子可以在不同时间到达质谱仪，然后被基于它们的质荷比进行分离。IM谱仪的一个示例是用于无损离子操纵(SLIM)装置的结构，该结构可以产生具有最小离子损失的IMS谱。
技术实现思路
总体上，本公开的实施例提供了用于将离子迁移率谱仪与质谱仪耦合的系统和对应方法。一种离子转盘，包括：第一表面；以及第二表面，所述第二表面与所述第一表面相邻。所述第一表面和所述第二表面限定离子限制体积。所述第二表面包括：电极的第一内部阵列，所述电极的第一内部阵列沿第一路径布置并且被配置成在所述第一路径上的第一位置处接收第一离子分组。所述电极的第一内部阵列被配置成产生多个势阱，所述多个势阱被配置成在所述第一路径上沿第一方向行进。所述多个势阱包括第一势阱和第二势阱。所述第一离子分组包括具有第一迁移率的离子的第一子分组和具有第二迁移率的离子的第二子分组，并且所述第二离子分组包括具有所述第一迁移率的离子的第三子分组和具有所述第二迁移率的离子的第四子分组。所述第一势阱被配置成接收离子的所述第一子分组和离子的所述第三子分组，并且所述第二势阱被配置成接收离子的所述第二子分组和离子的所述第四子分组。所述第二表面还包括输出开关，所述输出开关被配置成选择性地将所述第一势阱和所述第二势阱中的一个或多个中的离子喷出所述离子转盘。在一个实施方式中，所述输出开关沿所述第一路径邻近第二位置。所述输出开关被配置成在第一喷射时间段期间产生第一喷射电势。所述第一喷射电势被配置成在所述第二位置驱动离子离开所述离子转盘。所述输出开关还被配置成在第一限制时间段期间产生第一限制电势。所述第一限制电势被配置成防止所述离子转盘中的离子在所述第二位置处离开所述离子转盘。在另一个实施方式中，所述输出开关被配置成通过使所述第一喷射时间段与所述第一势阱到达所述第二位置的第一时间同步来选择性地将所述第一势阱中的离子转移出所述离子转盘。在又一个实施方式中，所述输出开关被配置成在第二喷射时间段期间产生第二喷射电势。所述第二喷射电势被配置成在所述第二位置处将离子驱出所述离子转盘。在一个实施方式中，所述输出开关被配置成通过使所述第二喷射时间段与所述第二势阱到达所述第二位置的第二时间同步来选择性地将所述第二势阱中的离子转移出所述离子转盘。在另一个实施方式中，所述输出开关被配置成通过使所述第一限制时间段与所述第二势阱到达所述第二位置的第二时间同步来防止所述第二势阱中的离子离开所述离子转盘。在又一个实施方式中，所述第一离子分组包括具有第三迁移率的离子的第五子分组，并且所述第二离子分组包括具有所述第三迁移率的离子的第六子分组。所述多个势阱包括第三势阱，所述第三势阱被配置成接收所述第五子分组和所述第六子分组。在一个实施方式中，所述输出开关被配置成通过使所述第二喷射时间段与所述第三势阱到达所述第二位置的第三时间同步来选择性地将所述第三势阱中的离子转移出所述离子转盘。在另一个实施方式中，所述电极的第一内部阵列被配置成使所述第二势阱的行进的所述第一方向反向并且将所述第二势阱引导至所述第二位置。在又一个实施方式中，所述输出开关被配置成通过使所述第三喷射时间段与所述第二势阱到达所述第二位置的第四时间同步来选择性地将所述第二势阱中的离子转移出所述离子转盘。所述输出开关被配置成在所述第三喷射时间段期间产生第三喷射电势，并且所述第三喷射电势被配置成在所述第二位置处将离子驱出所述第二势阱。在一个实施方式中，所述离子转盘还包括控制器。所述控制器包括DC控制电路，所述DC控制电路被配置成分别在所述第一喷射时间段和所述第一限制时间段期间将所述第一喷射电压和所述第一限制电压施加到所述输出开关。所述控制器还被配置成在所述第二喷射时间段期间将所述第二喷射电压施加到所述输出开关。在另一个实施方式中，所述控制器包括通信地耦合到所述第一DC控制电路的主控制电路。所述主控制电路被配置成确定所述第一喷射时间段、所述第一限制时间段和所述第二喷射时间段中的一个或多个。所述主控制电路还被配置成向所述DC控制开关提供第一控制信号。所述DC控制开关被配置成进行如下中的一个或多个：在所述第一喷射时间段期间产生所述第一喷射电压、在所述第一限制时间段期间产生所述第一限制电压、以及在所述第二喷射时间段期间产生所述第二喷射电压。在一个实施方式中，所述第一势阱、所述第二势阱以及所述第三势阱中的离子在所述第二位置处被转移到的第一离子操纵装置。所述第一离子操纵装置的第一端耦合至所述离子转盘，并且所述第一离子操纵装置的第二端耦合至质谱仪(或离子检测器)。在另一个实施方式中，所述离子转盘还包括电极的第二阵列，所述电极的第二阵列包括第一电极和第二电极。所述电极的第一内部阵列位于所述第一电极和所述第二电极之间。在又一个实施方式中，所述第一电极和所述第二电极被配置成接收一个或多个RF电压并产生伪电势，所述伪电势被配置成抑制所述离子限制体积中的离子接近所述第二表面。一种离子转盘，包括：第一表面；以及第二表面，所述第二表面与所述第一表面相邻。所述第一表面和所述第二表面限定离子限制体积。所述第二表面包括电极的第一内部阵列，所述电极的第一内部阵列沿第一路径布置并且被配置成在所述第一路径上的第一位置处接收第一离子分组，所述第一离子分组包括具有第一迁移率的离子的第一子分组。所述电极的第一内部阵列被配置成：产生被配置成接收所述第一子分组的第一势阱，产生被配置成在接收所述第一子分组之后接收所述第二子分组的第二势阱，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子转盘，包括：/n第一表面；以及/n第二表面，所述第二表面与所述第一表面相邻，所述第一表面和所述第二表面限定离子限制体积，所述第二表面包括：/n电极的第一内部阵列，所述电极的第一内部阵列沿第一路径布置并且被配置成在所述第一路径上的第一位置处接收第一离子分组和第二离子分组，所述第二离子分组与所述第一离子分组在时间上分离一分离时间；/n其中，所述电极的第一内部阵列被配置成产生多个势阱，所述多个势阱被配置成在所述第一路径上沿第一方向行进，所述多个势阱包括第一势阱和第二势阱，/n其中，所述第一离子分组包括具有第一迁移率的离子的第一子分组和具有第二迁移率的离子的第二子分组，并且所述第二离子分组包括具有所述第一迁移率的离子的第三子分组和具有所述第二迁移率的离子的第四子分组，/n其中，所述第一势阱被配置成接收离子的所述第一子分组和离子的所述第三子分组，并且所述第二势阱被配置成接收离子的所述第二子分组和离子的所述第四子分组；以及/n输出开关，所述输出开关被配置成选择性地将所述第一势阱和所述第二势阱中的一个或多个中的离子喷出所述离子转盘。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180514 US 62/671,1261.一种离子转盘，包括：
第一表面；以及
第二表面，所述第二表面与所述第一表面相邻，所述第一表面和所述第二表面限定离子限制体积，所述第二表面包括：
电极的第一内部阵列，所述电极的第一内部阵列沿第一路径布置并且被配置成在所述第一路径上的第一位置处接收第一离子分组和第二离子分组，所述第二离子分组与所述第一离子分组在时间上分离一分离时间；
其中，所述电极的第一内部阵列被配置成产生多个势阱，所述多个势阱被配置成在所述第一路径上沿第一方向行进，所述多个势阱包括第一势阱和第二势阱，
其中，所述第一离子分组包括具有第一迁移率的离子的第一子分组和具有第二迁移率的离子的第二子分组，并且所述第二离子分组包括具有所述第一迁移率的离子的第三子分组和具有所述第二迁移率的离子的第四子分组，
其中，所述第一势阱被配置成接收离子的所述第一子分组和离子的所述第三子分组，并且所述第二势阱被配置成接收离子的所述第二子分组和离子的所述第四子分组；以及
输出开关，所述输出开关被配置成选择性地将所述第一势阱和所述第二势阱中的一个或多个中的离子喷出所述离子转盘。


2.根据权利要求1所述的离子转盘，其中，所述输出开关沿所述第一路径邻近第二位置，所述输出开关被配置成：
在第一喷射时间段期间产生第一喷射电势，所述第一喷射电势被配置成在所述第二位置驱动离子离开所述离子转盘，并且
在第一限制时间段期间产生第一限制电势，所述第一限制电势被配置成防止所述离子转盘中的离子在所述第二位置处离开所述离子转盘。


3.根据权利要求2所述的离子转盘，其中，所述输出开关被配置成通过使所述第一喷射时间段与所述第一势阱到达所述第二位置的第一时间同步来选择性地将所述第一势阱中的离子转移出所述离子转盘。


4.根据权利要求3所述的离子转盘，其中，所述输出开关被配置成：
在第二喷射时间段期间产生第二喷射电势，所述第二喷射电势被配置成在所述第二位置处将离子驱出所述离子转盘。


5.根据权利要求4所述的离子转盘，其中，所述输出开关被配置成通过使所述第二喷射时间段与所述第二势阱到达所述第二位置的第二时间同步来选择性地将所述第二势阱中的离子转移出所述离子转盘。


6.根据权利要求3所述的离子转盘，其中，所述输出开关被配置成通过使所述第一限制时间段与所述第二势阱到达所述第二位置的第二时间同步来防止所述第二势阱中的离子离开所述离子转盘。


7.根据权利要求6所述的离子转盘，其中，所述第一离子分组包括具有第三迁移率的离子的第五子分组，并且所述第二离子分组包括具有所述第三迁移率的离子的第六子分组，其中，所述多个势阱包括第三势阱，所述第三势阱被配置成接收所述第五子分组和所述第六子分组。


8.根据权利要求7所述的离子转盘，其中，所述输出开关被配置成通过使所述第二喷射时间段与所述第三势阱到达所述第二位置的第三时间同步来选择性地将所述第三势阱中的离子转移出所述离子转盘。


9.根据权利要求8所述的离子转盘，其中，所述电极的第一内部阵列被配置成使所述第二势阱的行进的所述第一方向反向并且将所述第二势阱引导至所述第二位置。


10.根据权利要求9所述的离子转盘，其中，所述输出开关被配置成通过使所述第三喷射时间段与所述第二势阱到达所述第二位置的第四时间同步来选择性地将所述第二势阱中的离子转移出所述离子转盘，其中，所述输出开关被配置成在所述第三喷射时间段期间产生第三喷射电势，所述第三喷射电势被配置成在所述第二位置处将离子驱出所述第二势阱。


11.根据权利要求10所述的离子转盘，还包括控制器，所述控制器包括第一DC控制电路，所述DC控制电路被配置成：
分别在所述第一喷射时间段和所述第一限制时间段期间将所述第一喷射电压和所述第一限制电压施加到所述输出开关；以及
在所述第二喷射时间段期间将所述第二喷射电压施加到所述输出开关。


12.根据权利要求11所述的离子转盘，其中，所述控制器包括通信地耦合到所述第一DC控制电路的主控制电路，其中，所述主控制电路被配置成：
确定所述第一喷射时间段、所述第一限制时间段和所述第二喷射时间段中的一个或多个；以及
向所述DC控制开关提供第一控制信号，其中，所述DC控制开关被配置成进行如下中的一个或多个：在所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·哈米德，G·A·安德森，J·D·德博尔，
申请(专利权)人：莫比莱昂系统有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US