具有同步弯曲离子界面的多反射飞行时间质谱仪制造技术

本发明专利技术一般涉及多反射飞行时间质谱仪（ＭＲ　　ＴＯＦ　　ＭＳ）。为了改进平面ＭＲ　　ＴＯＦ　　ＭＳ分析仪（１１）的质量分辨率，空间同步和弯曲界面（２１）可以用于进出ＭＲ　　ＴＯＦ　　ＭＳ分析仪（１１）的离子传送。一个实施例包括在无场空间中具有周期透镜（１４）的平面ＭＲ　　ＴＯＦ　　ＭＳ（１１）、用来把离子流动转换成脉冲的线性离子阱（１７）及由静电扇区制成的Ｃ形同步界面。界面（２１）允许绕离子反射镜（１２）的边沿和边缘场（１３）传送离子而不引入显著时间散布。界面（２１）也可以提供离子包的能量滤波。通过使用来自离子阱的延迟离子抽取可以减小离子阱转换器（１７）的非相关折返时间，并且过大离子能量在弯曲界面（２１）中过滤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及质谱分析的领域，并且更具体地说，涉及质谱仪 设备，包括多反射飞行时间质谱仪(MR TOF MS)和一种使用方法。
技术介绍
飞行时间质镨仪(MR TOF MS )日益普及-作为独立仪器和作为 与另一个TOF (TOF-TOF)、与四重滤波器(Q-TOF)、或与离子 阱(ITMS-TOF)的质镨仪测定法级联的一部分。它们提供高速、灵 敏性、质量分辨率(下文叫做分辨率)及质量精度的独特组合。对于 复杂混合物的分析，典型地对于在生物技术和药品中的用途，希望甚至更高的分辨率和质量精度。多反射(multi-reflecting)和多轮次(multi-turn)方案的引入最近已经导致飞行时间质谱仪的分辨率的实质改进。在继续之前，有用的是定义贯穿本文使用的某些术语。如这里使 用的那样，平面多反射飞行时间质量分析仪(planar multi-reflecting time-of-flight mass analyzer)是一种包括两个细长离子反射镜的装 置，该离子反射镜优选地是无栅格的。离子在离子反射镜之间反射， 同时在离子反射镜的细长方向(漂移方向)上緩慢地漂移。象差(aberration)，，是指对于由初始离子参数的散布引起的空 间或飞行时间偏差的膨胀系数。一阶聚焦与输出参数(所述装置的输出处)对输入参数的线性 变化的一阶导数的补偿相对应。 一阶膨胀系数常常称作线性系数或 一阶导数。 一阶聚焦可以包括下面讨论的关于离子能量的一阶飞 行时间聚焦、关于空间坐标的一阶飞行时间聚焦、一阶空间聚 焦、及一阶空间按能量聚焦。关于离子能量的一阶飞行时间聚焦与飞行时间T对离子能量k 的导数，即dT/dk=T|k=0，的补偿相对应。进行这样的补偿的装置称 作能量同步(energy isochronous )，，。关于空间坐标的一阶飞行时间聚焦出现在空间同步装置中， 并且与如下相对应dT/dx=T|x=0、 dT/dy=T|y=0、 dT/da=T|a=0及 dT/dp=T|P=0。装置可以在一个垂直方向上是空间同步的，例如只有 T|x=0和T|a=0。空间坐标，，通常是指参考对于离子路径的两个角度a和p及垂直 坐标x和y，该垂直坐标x和y在与离子路径相垂直的方向上测量， 并且在某些情况下在同步平面内。也仅仅称作聚焦，，的一阶空间聚焦与输出空间坐标和角度关 于通常注释为x|x=0、 x|a=0、 a|a=0、 a|x=0、等等，的一阶导数的 补偿相对应。也指示为彩色聚焦的一阶空间按能量聚焦与所谓的消色 装置相对应，是指输出空间坐标(和角度)关于离子能量变化的一阶 导数-xlk-O、 y|k=0、 a|k=0、及Plk-0的补偿。二阶象差，，是二阶导数，它们定义为模拟的，而且也指交叉项象 差。二阶象差的几个例子包括下面讨论的关于离子能量的二和三 阶飞行时间象差、关于空间坐标的二阶飞行时间象差、二阶空间 象差、及二阶彩色象差。关于离子能量的二和三阶飞行时间象差分别是指 d2T/dk2=T|kk和d3T/dk3=T|kkk。 二阶能量同步是指T|k=0和T|kk=0。关于空间坐标的二阶飞行时间象差，即二阶空间同步，可以 与一个平面相对应，这是指所有T|x=T|a=T|xx=T|aa=T|xa=0。二阶空间象差与x|xx、 x|xa、 x|aa、等等相对应。二阶彩色象差与X|ak、 a|ak、 x|xk、 a|xk、等等相对应。空间同步装置是指在装置的出口处，存在有所谓的同步平 面，即其中由位于装置前面的某一基准平面测得的离子飞行时间 对于离子轨迹的坐标和角度都线性独立的平面。在描述中，术语同 步是指空间同步。消色装置(achromatic device)是在离子光学中使用的标准术 语。它是指装置对于离子能量没有线性坐标和角度分散。换句话说， 在装置出口处的离子坐标和角度在线性近似中不依赖于离子能量。由 一般离子光学[H.Wollnik， Optics of Charged Particles (充电粒子的光 学)，Acad， Press, Orlando, 1987，知道消色装置是具有都与中央离子 路径相垂直的基准平面和同步平面的自动空间同步装置。空间聚焦，，是指初始宽(平行、会聚或发散)离子束或簇进入小 尺寸交叉的几何聚焦。脉动转换器(pulsed converter)是指把连续或准连续离子流 转换成离子包的装置。例子包括正交加速器或具有轴向或径向脉动离 子射出的离子阱。能量滤波性能，，是传送在有限能量范围内的离子、同时拒绝所有 其它离子的能力。如下面在本专利技术的详细描述中进一步详细描述的那 样，由于弯曲装置在内部某处创建能量分散，所以它们允许通过在通 常与几何聚焦的平面相重合的适当平面，即交叉平面，中设置挡块 (缝隙或孔径)而滤除能量范围。Matsuda板是终止静电扇区场的电极，并且与弯曲离子路径的 平面平行地对准。板用来调节在与离子路径平面相正交的方向上的静 电等位线的曲率，即所谓的环形因数。多轮次仪器的最近例子-MULTUM[Toyoda等，J.Mass Spectrom.V.38，弁ll(2003)，pp.ll25-11421由四个静电扇区建造，以8字形布置离 子轨迹。该方案提供关于离子能量k、离子空间坐标x、 y及对应角度 a和(3的一阶飞行时间聚焦(T|k=T|x=T|a=T|y=T|P=0 )。对于亚毫米 尺寸的离子包和在1。/。以下的能量散布下表现出高分辨率-超过 300,000。为了达到高分辨率，离子通过500个封闭循环，其按比例减 小质量范围。多反射仪器布置在两个同轴和无栅格离子反射镜之间 [H.Wollnik， Nucl.Instr.Meth.， A258(1987)289。关于离子能量和空间 坐标实现一阶飞行时间聚焦(T|k=T|x=T|a=T|y=T||3=0)。然而，方 案的最终参数由脉动离子注入限制。至少一个反射镜电压被切换，以 使离子进出分析仪。典型分辨率停留在50,000左右[A.Casares等，Int. J. of Mass Spectrom.206(2001)267。如在以前情况下那样，多反射自动 地限制可接受质量范围。现有技术的大多数多反射和多轮次仪器不提供全质量范围，因为 离子轨迹封闭成环路。为了解决质量范围的问题，Nazarenko等[苏联 专利No.l725289]在1989年建议一种具有线锯形离子路径的平面多反 射飞行时间(MRTOF)分析仪。离子在两个平行且无栅格静电反射 镜之间反射，同时緩慢地在离子反射镜的细长方向x-漂移方向上漂 移。该方案避免离子轨迹的重复，并且这种方式保证TOFMS的全质 量范围。然而，离子包的逐渐膨胀引起离子轨迹在相邻反射处的空间 重叠。为了避免离子包空间发散，本专利技术人通过在平面MR TOF MS 的离子反射镜之间引入周期透镜，进一步改进了由Anatoli Verentchikov等在2004年6月18日提交的共同授予PCT国际公报 WO 2005/001878 A3中所公开的MR TOF方案。透镜通过在穿过这 些连续透镜之后的周期性重新聚焦而保证沿中心线锯形离子轨迹的 离子限制(x|a=a|x=0)。为了改进分析仪的象差，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多反射飞行时间质谱仪设备，包括：脉动离子源，用来产生离子包；平面多反射飞行时间分析仪，用来按质荷比分离所述离子包的离子；离子接收器，用来接收分离的离子；及至少一个空间同步离子传送界面，位于所述离子源与所述离子接收器之间，其中所述至少一个空间同步离子传送界面具有弯曲轴。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-3-22 60/664,062;US 2006-3-22 11/277,1811.一种多反射飞行时间质谱仪设备，包括脉动离子源，用来产生离子包；平面多反射飞行时间分析仪，用来按质荷比分离所述离子包的离子；离子接收器，用来接收分离的离子；及至少一个空间同步离子传送界面，位于所述离子源与所述离子接收器之间，其中所述至少一个空间同步离子传送界面具有弯曲轴。2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述多反射飞行时间分析仪 包括无栅格离子反射镜。3. 根据权利要求1所述的设备，其中所述多反射飞行时间分析仪 包括无场区和在所述无场区中的至少两个聚焦透镜，用于离子束在漂 移方向上的周期性再聚焦。4. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个界面是消色的。5. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个界面具有同 步平面，与如下至少一个对准所述多反射飞行时间分析仪的对称平面和所述离子接收器的平面。6. 根据权利要求5所述的设备，其中，所述同步平面具有在所述 至少一个界面内可调节的取向。7. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个界面是能量 同步的。8. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述多反射飞行时间分析 仪补偿源自所述界面中的至少一种二阶飞行时间象差。9. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述多反射飞行时间分析 仪补偿源自所述界面中的至少 一种空间象差。10. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个界面嵌在 所述多反射飞行时间分析仪中，以使离子绕过所述分析仪的至少 一 个离子反射镜的边沿和边缘场。11. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个界面包括如下至少一个静电圆柱形扇区、静电环形扇区及静电球形扇区。12. 根据权利要求11所述的设备，其中，所述至少一个界面包括 静电透镜。13. 根据权利要求11所述的设备，其中，所述至少一个界面包括 Matsuda板。14. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个界面包括 至少一个静电平面偏转器。15. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个界面布置 成基本保留离子轨迹的初始方向。16. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个界面布置 成把离子轨迹旋转成基本正交的。17. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个界面布置 成基本反转离子轨迹的方向。18. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个界面的至 少一个电压是J3^动的。19. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个界面包括 用于可控离子能量滤波的装置。20. 根据权利要求19所述的设备，其中，所述用于可控离子能量 滤波的装置包括缝隙。21. 根据权利要求20所述的设备，其中，所述缝隙是可调节的。22. 根据权利要求20所述的设备，其中，所述用于可控离子能量 滤波的装置还包括空间聚焦透镜，用来调节在所述缝隙处的离子轨迹 的横交平面。23. 根据权利要求19所述的设备，其中，所述脉动离子源采用抽 取电场，该抽取电场具有的强度被调节以形成具有超过所述至少一个 界面的准许能量散布的能量散布的离子包。24. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述平面多反射飞行时间分析仪包括无场区和在无场区中的至少一个偏转器以反转离子漂 移运动。25. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述离子接收器包括如 下之一飞行时间离子探测器；用于离子沉积的表面；级联质镨仪的 碎裂单元；用来碎裂离子和把它们释放回所述多反射飞行时间分析仪 中的离子阱；及用于在时间嵌套数据获得体系...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿纳托利N维雷恩特奇科夫，米克海尔雅沃尔，
申请(专利权)人：莱克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]