一种用于质谱仪的离子传输系统，包括：离子转移管，从大气压电离离子源接收离子并且包括管轴线；设备，包括：第一电极区段，从离子转移管的出口端接收离子，其中第一电极区段包括穿过其中的第一离子传输容积；第二电极区段，包括第二离子传输容积，其从第一离子传输容积接收离子，第二电极区段包括延伸到第一离子传输容积中并且偏离管轴线的纵向轴线；离子出口孔，将离子从第二电极区段转移到质谱仪的质量分析器；以及气体排放端口或通道，偏离离子出口孔并且接收从离子转移管发射的气体分子和残余液滴；以及电源，向电极提供促使其中的离子在第一离子传输容积内朝向位于第一离子传输容积内的纵向轴线的延伸部迁移的离子传输电压。电压。电压。
【技术实现步骤摘要】
用于质谱仪的离子传输系统
[0001]本公开涉及质谱法。更具体地，本公开涉及包括以堆叠配置布置的多个环形电极的离子导向器，其通常被描述为堆叠环离子导向器。
技术介绍
[0002]质谱法(MS)分析技术通常在高真空的条件下进行。然而，用于产生用于MS分析的离子的各种类型的离子源在大气压或接近大气压下操作。因此，本领域技术人员不断面临与将在大气压或接近大气压下产生并且在许多情况下包含在大的气流中的离子和其他带电粒子传输到保持在高真空下的区域相关的挑战。
[0003]在质谱法领域已经提出了各种方法以用于改善进入低真空区域的离子传输效率。例如，图1A是质谱仪系统10的示意图，所述质谱仪系统利用常规离子漏斗20形式的离子传输设备以便将在接近大气压下产生的离子递送到在高真空条件下操作的质量分析器。如所示出的，采用容纳在电离室14中的大气压电离(API)离子源12从样品产生离子。在图1A的实例中，电喷雾电离(ESI)源被配置为通过毛细管7从诸如例如液相色谱仪或注射泵的相关设备接收液体样品。离子源12可替代地包括加热的电喷雾电离(H
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ESI)源、大气压化学电离(APCI)源、大气压基质辅助激光解吸(MALDI)源、光电离源或采用在实质上高于质量分析器28的操作压力(例如，从约1托到约2000托)的压力下操作的任何其他电离技术的源。此外，术语“API离子源”旨在包括组合多个上述源类型的“多模式”离子源。API源12形成代表样品的带电粒子9(离子或带电液滴，其随后可以被去溶剂化以便释放离子)。这些带电粒子随后通过一个或多个真空室18、26从API源12被传输到高真空室27中的质量分析器28，在所述真空室中，压力在离子传输的方向上逐渐降低。在图1A所示的系统10中，液滴或离子被夹带在背景气体中，并从API离子源12通过离子转移管16传输，所述离子转移管穿过第一分隔元件或壁11进入低真空室18，所述低真空室被保持在比电离室14的压力低但比下游的中间真空室26和高真空室27的压力高的压力下。离子转移管16可以被物理耦合到加热元件或块(block)23，所加热元件或块向所述离子转移管中的气体和夹带的粒子提供热量，以便帮助带电液滴的去溶剂化，从而释放游离离子。
[0004]由于电离室14和低真空室18(图1)之间的压力差，导致气体和夹带的离子流过离子转移管16进入低真空室18。板或第二分隔元件或壁15将低真空室18与保持在低于室18的内部压力但高于高真空室27的内部压力的中间真空室26隔开。离子漏斗20用于将离子与中性气体分子和残余液滴中分离，并通过隔板15上的压力限制孔48将离子聚焦到室18中。常规地，离子漏斗包括提供射频(RF)电场的堆叠或板状电极或环形电极，所述射频电场引导和聚焦离子的通量通过孔48。在一些实施方式中，电极还可以提供沿着离子漏斗20的长度推动离子的轴向电场。可以在中间真空室26中提供一个或多个离子光学组件或透镜24，以便将离子转移或引导到其中容纳有质量分析器28的高真空室27。质量分析器28包括一个或多个检测器30，所述一个或多个检测器的输出可以被显示为或记录为质谱。其他质量选择或离子操作组件，诸如质量过滤器32和离子碎片单元33也可以被容纳在高真空室内。差动
真空泵系统用于维持各个真空室中的真空压力。真空端口13a、13b和13c分别用于低真空室18、中间真空室26和高真空室27的排气。
[0005]图1B是已知的离子转移系统的示意图，所述系统包括如在美国专利第9,761,427号中教导的离子漏斗设备20。总体描述的，离子漏斗设备包括多个紧密地纵向间隔的板状电极或环形电极42，所述板状电极或环形电极具有限定内部中空容积的孔，离子在所述内部中空容积内受到静电力的约束。内部容积包含离子漏斗部分44以及离子隧道区段43。漏斗部分44包括离子出口孔46，其将离子排放到真空室，诸如图1A所示的中间真空室26。离子转移设备的离子隧道部分43通过入口孔41接收来自带槽孔离子转移管17(参见图1C
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1D)的气体和离子的混合物，所述带槽孔离子转移管用于代替传统的圆形孔毛细管16(参见图1A)。容纳离子转移设备20的室18被保持在1托
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10托的一般范围内的压力下。离子转移设备20通过离子出口孔46和隔板15上的孔48将离子输送到中间真空室26，同时通过环形电极42之间的间隙排放大部分气体分子和任何残余液滴。
[0006]设备20的离子隧道区段43包括第环形电极42的第一集合49a，所有这些电极都包括共同的、恒定的孔直径θ
T
。电极的第二集合49b包括可变直径θ的孔，随着越来越接近设备的离子出口孔46，所述孔沿着漏斗区段44的长度逐渐减小。电极的第二集合49b将离子聚焦成窄束，所述窄束穿过漏斗离子出口孔46并通过室间隔板15中的孔48进入到中间真空室26中。
[0007]图1C
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1D示出了带槽孔离子转移管17的细节。管17包括设置在API离子源内的入口端37和设置在真空室(例如，低真空室18)内的出口端38。与早期版本的离子转移管的圆形孔相比，离子转移管17的内孔或内腔具有长度为s和宽度为w的槽形式的横截面轮廓。优选地，槽的端部是圆形的，如图1D所示。Chen等人.(Chen,Tsung
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Chi,Thomas L.Fillmore,Spencer A.Prost,Ronald J.Moore,Yehia M.Ibrahim和Richard D.Smith."正交注射离子漏斗接口，为选定的反应监测
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三重四极杆质谱法提供增强的性能(Orthogonal injection ion funnel interface providing enhanced performance for selected reaction monitoring
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triple quadrupole mass spectrometry)".《分析化学(Analytical chemistry)》87，第14期(2015):7326
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7331)观察到，离子转移管17的带槽设计将气体流速Q增加了四倍，从而相对于标准的0.58mm圆孔毛细管在质谱仪灵敏度方面产生显著的增益(约两倍至七倍)。在较宽的色谱流速范围(300nL/min至500μL/min)中观察到灵敏度的增益，从而表明带槽设计提供了令人满意的带电液滴的去溶剂化。图1C还描绘了假设平面39，本文中被称为“槽平面”，其被定义为平行于槽8的长尺寸s并且穿过槽的中心的平面。
[0008]此外，如在美国专利第9,761,427号中所教导的，当离子转移管17的带槽孔8的纵向轴线如图1B所示与漏斗设备20的中心纵向轴线47成角度β设置时，以及当槽的长尺寸s平行于由两个纵向轴线限定的平面时，获得了改进的结果。这种改进归因于观察到从槽进入低压漏斗设备的气体射流膨胀是各向异性的，其中更大的气体膨胀和速度垂直于槽平面39出现。在射流内，垂本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于质谱仪的离子传输系统，其包括：离子转移管，所述离子转移管被配置为从大气压电离(API)离子源接收离子并且包括管轴线；设备，所述设备包括：第一电极区段，所述第一电极区段被配置为从所述离子转移管的出口端接收所述离子，其中所述第一电极区段包括穿过其中的第一离子传输容积；第二电极区段，所述第二电极区段包括第二离子传输容积，所述第二离子传输容积被配置为从所述第一离子传输容积接收所述离子，所述第二电极区段包括延伸到所述第一离子传输容积中并且偏离所述管轴线的纵向轴线；离子出口孔，所述离子出口孔被配置为将所述离子从所述第二电极区段转移到所述质谱仪的质量分析器；以及气体排放端口或通道，所述气体排放端口或通道偏离所述离子出口孔并且被配置为接收从所述离子转移管发射的气体分子和残余液滴；以及电源，所述电源被配置为向电极提供促使其中的所述离子在所述第一离子传输容积内朝向位于所述第一离子传输容积内的所述纵向轴线的延伸部迁移的离子传输电压。2.根据权利要求1所述的用于质谱仪的离子传输系统，其中所述设备的内部容积沿着垂直于所述离子转移管的所述管轴线的平面(X
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Y)中的方向Y的宽度在所述内部容积的离子从所述离子转移管迁移到所述纵向轴线的区域内单调增加或者保持恒定。3.根据权利要求1所述的用于质谱仪的离子传输系统，其中所述第一离子传输容积的横切于所述纵向轴线截取的直径或横截面积在离子移动穿过所述第一离子传输容积的方向上是恒定的或单调增加的。4.根据权利要求1所述的用于质谱仪的离子传输系统，其中所述管轴线和所述纵向轴线彼此以角度β定向，其中0≤β≤π。5.根据权利要求3所述的用于质谱仪的离子传输系统，其中所述离子转移管包括槽形式的孔，其中所述纵向轴线被包含在所述离子转移管的槽平面内。6.根据权利要求1所述的用于质谱仪的离子传输系统，其进一步包括：辅助转移管，所述辅助转移管被配置为将校准物材料的辅助气流或离子供应到所述设备的离子隧道区段中。7.根据权利要求3所述的用于质谱仪的离子传输系统，其中所述第一离子传输容积包括所述设备的离子隧道区段的内部，并且所述第二离子传输容积包括所述设备的离子漏斗区段的内部。8.根据权利要求7所述的用于质谱仪的离子传输系统，其中所述离子漏斗区段包括：第一多个堆叠的、相互平行的板状或环形电极，每个电极在其中具有相应的孔，所述孔具有在所述离子出口孔的...
【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：塞莫费雪科学不来梅有限公司，
类型：新型
国别省市：
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