一种用于质谱仪的高分辨隔离目标离子的方法技术

一种用于质谱仪的高分辨隔离目标离子的方法，包括如下步骤：S1、根据被隔离离子的运动频率确定SWIFT波形；S2、在所述SWIFT波形上叠加正弦波形得到SWIFTSIN隔离波形，其中所述正弦波形的频率对应被隔离离子临近离子的运动频率；S3、在质谱仪上施加所述SWIFTSIN隔离波形，其中，通过所述SWIFTSIN隔离波形中的所述SWIFT波形完成粗隔离过程，将距离目标离子较远质荷比的离子激发掉而留下目标离子及邻近质荷比的离子，其中，通过所述SWIFTSIN隔离波形中的所述正弦波形完成对被隔离离子临近离子的激发。该方法能够降低现场检测小型化质谱仪的空间电荷效应，有利提升谱图分辨率及提升仪器的定量分析能力，提升现场检测效率。提升现场检测效率。提升现场检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于质谱仪的高分辨隔离目标离子的方法


[0001]本专利技术涉及，特别是涉及一种用于质谱仪的高分辨隔离目标离子的方法。

技术介绍

[0002]质谱分析法是根据不同质荷比的离子在电场或磁场中运动状态的不同对物质进行分离检测的一类方法，其具有灵敏度高和响应速度快等特点，现已成为化学检测的“黄金标准”。质谱分析法在食品药品分析、爆炸物检测、毒品检测等方面应用广泛，发挥着越来越重要的作用。离子隔离技术是质谱法的一项关键技术，通过隔离特定质荷比的离子于质量分析器中，激发掉其他离子，能够降低质量分析器中的空间电荷效应，提高谱图的分辨率和信噪比，提升仪器的定量分析能力。同时质谱法的另一项关键技术串联质谱分析技术也往往需要预先完成离子隔离过程，通过隔离特定质荷比的离子而后进行碰撞诱导解离(Collision
‑
induced dissociation，CID)，能够得到被隔离的前体离子的碎片信息，从而提高物质鉴别准确率。
[0003]离子隔离技术是辅助质谱分析的一项关键技术，离子隔离是对特定质荷比离子的不激发而对其他离子的激发，因此又可称为离子选择性激发技术。共振激发技术是一类被广泛使用的激发技术，通过施加包含一定频率成分的辅助交流激励信号，能够完成对具有相同运动频率成分的离子的选择性激发。目前所被广泛使用的一类选择性离子激发技术是存储波形逆傅里叶变换(Stored waveform inverse fourier transform，SWIFT)技术。在设计隔离波形前，首先计算出质量分析器中的离子的运动频率，然后从频域出发，设计矩形宽带幅度谱，该幅度谱包含一系列频率分量，这些频率分量对应不被隔离的离子的运动频率，用于完成对这些不被隔离离子的激发。而不包含希望被隔离的离子的运动频率，从而能够将其隔离在离子阱质量分析器中。在完成幅度谱的设计之后，配合二次相位调制技术，进行逆傅里叶变换得到隔离波形。
[0004]假设矩形幅度谱的幅度为A0，对应的SWIFT波形可以表示为：
[0005][0006]其中p(w)是二次相位函数，可以表示为：
[0007][0008]其中w0和w1分别是波形的起始频率和终止频率，t0到t1是波形能量分布的主要时间区间。
[0009]图1为一个频率范围从0到600kHz，陷波带为220kHz到240kHz，周期为21ms，信号能量主要集中在0到15ms的信号。图1中的(a)、(b)、(c)分别为时域波形、幅度谱及时频图。
[0010]在特定的射频电压下，离子在质量分析器中的运动具有周期性，不同质荷比的离子具有不同的运动频率。施加如上图示辅助交流激励信号，在某一射频电压幅度下，运动频率位于220kHz到240kHz的离子不被激发，而运动频率位于其他频率范围的离子能够被激
发，进而能够完成在该射频电压下，对运动频率位于220kHz到240kHz的离子的隔离。
[0011]SWIFT波形被广泛应用于质谱仪实现离子隔离，理论上可以通过增大射频电压使离子运动的运动频率间隔变大，以达到高分辨隔离的效果(这里的高分辨隔离指的是完成对被隔离离子质荷比附近离子的激发而不影响被隔离离子的强度)。但是对现场检测小型化质谱仪来说，仪器的体积限制了射频电压的幅值，而缩小的质量分析器带来的空间电荷效应也会给隔离带来负面影响。SWIFT波形在应用于现场检测小型化质谱仪时，实现高分辨隔离显得力不从心，通过简单缩小陷波带宽度及增大陷波带边缘频率分量的幅度都会使被隔离离子的强度受到损失。
[0012]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0013]本专利技术的主要目的在于克服上述
技术介绍
的缺陷，提供一种用于质谱仪的高分辨隔离目标离子的方法。
[0014]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0015]一种用于质谱仪的高分辨隔离目标离子的方法，包括如下步骤：
[0016]S1、根据被隔离离子的运动频率确定SWIFT波形；
[0017]S2、在所述SWIFT波形上叠加正弦波形得到SWIFTSIN隔离波形，其中所述正弦波形的频率对应被隔离离子临近离子的运动频率；
[0018]S3、在质谱仪上施加所述SWIFTSIN隔离波形，其中，通过所述SWIFTSIN隔离波形中的所述SWIFT波形完成粗隔离过程，将距离目标离子较远质荷比的离子激发掉而留下目标离子及邻近质荷比的离子，其中，通过所述SWIFTSIN隔离波形中的所述正弦波形完成对被隔离离子临近离子的激发。
[0019]进一步地：
[0020]所述SWIFT波形的陷波带的宽度大于一个质荷比。
[0021]所述SWIFT波形的陷波带的宽度为3
‑
5个质荷比。
[0022]步骤S3中，在所述SWIFT波形完成粗隔离之后，再施加所述正弦波形完成细隔离过程。
[0023]所述SWIFT波形的相位参数经调节以将波形的能量压缩在周期的前半部分，在后半部分叠加所述正弦波形。
[0024]所述正弦波形的长度及幅度根据被激发离子的强度可调，其中幅度远低于所述SWIFT波形的幅度。
[0025]当隔离某一个质荷比的离子时，叠加的所述正弦波形包含两个频率分量，所述两个频率分量分别对应被隔离的离子
±
1质荷比离子的运动频率。
[0026]当同时隔离多个不相邻质荷比离子时，叠加的所述正弦波形的频率分量根据被激发的离子的质荷比确定。
[0027]所述质谱仪为现场检测小型化质谱仪。
[0028]一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器执行时，实现所述的方法。
[0029]本专利技术具有如下有益效果：
[0030]本专利技术提出了一种适用于现场检测小型化质谱仪的高分辨隔离方法，该方法可以在不改变仪器现有结构及不增加隔离波形长度的条件下实现单个质荷比的离子隔离，简化次级质谱，便于提高样品离子现场鉴别速率。同时，高分辨隔离后碰撞诱导解离便于使碎片离子与前体离子更直接建立对应关系，便于建立前体离子的裂解途径。本专利技术的离子隔离方法对于降低离子阱质量分析器的空间电荷效应的作用是显著的，该高分辨隔离方法能够降低现场检测小型化质谱仪的空间电荷效应，在实现不相邻多质荷比离子隔离时，对提升谱图分辨率及提升仪器的定量分析能力是有利的，可提升现场检测效率。本专利技术的高分辨隔离方法特别有利于提升现场检测小型化质谱仪的分析性能。
[0031]本专利技术的高分辨的离子隔离方法使单位质量隔离分辨能够在现场检测小型质谱仪上实现，能够简化次级谱图，提升物质鉴别速率。通过隔离前体离子的单个同位素进行串联质谱分析有助于推测碎片离子的分子式，获得前体离子的裂解途径。
附图说明
[0032]图1为频率范围0～600kHz，陷波带频率为220kHz～240kHz的SWIFT信号。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于质谱仪的高分辨隔离目标离子的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据被隔离离子的运动频率确定SWIFT波形；S2、在所述SWIFT波形上叠加正弦波形得到SWIFTSIN隔离波形，其中所述正弦波形的频率对应被隔离离子临近离子的运动频率；S3、在质谱仪上施加所述SWIFTSIN隔离波形，其中，通过所述SWIFTSIN隔离波形中的所述SWIFT波形完成粗隔离过程，将距离目标离子较远质荷比的离子激发掉而留下目标离子及邻近质荷比的离子，其中，通过所述SWIFTSIN隔离波形中的所述正弦波形完成对被隔离离子临近离子的激发。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SWIFT波形的陷波带的宽度大于一个质荷比。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述SWIFT波形的陷波带的宽度为3
‑
5个质荷比。4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，步骤S3中，在所述SWIFT波形完成粗隔离之后，再施加所述正弦波形完成细...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱翔，丁欣悦，余泉，王晓浩，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：