操作多次反射离子阱的方法技术

本发明专利技术涉及一种操作带电粒子阱的方法，离子在该带电粒子阱中经历多次往复反射和／或沿通常在一组电极周围的封闭轨道行进。本发明专利技术通过根据参考离子阱内的离子振荡周期计算出的时序方案将离子偏转到离子阱之外来允许对多离子种类的高性能分离以供后续检测或碎裂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及离子在其中经历多次往复反射和/或在一组电极的影响下 沿封闭轨道行进的带电粒子阱。本专利技术具体还涉及操作这样的阱的方法， 而且允许多离子种类的高性能分离以便后续的检测或碎裂。专利技术背景当前存在用于俘获或存储带电粒子以便质谱测量的许多已知装置和技术。在某些这样的装置中，例如三维RF阱、线性多极RF阱、以及更近开 发的"轨道阱"中，注入到阱中或在阱内形成的离子以简谐运动的方式在阱 内振荡。在该情况下，通过向阱施加振荡场可选择离子以便向上发送至其 它阱、进行质量分析/检测等等。这是因为阱内给定质荷比的所有离子具有 久期振荡频率，从而通过向整个阱施加时变场特定质荷比的离子被共振地 激发到阱之外。然而，在其它多次反射系统中，离子不会经受简谐运动。这样的阱的 一个示例是具有两个相对的反射镜的静电阱。在这样的阱中，离子在一个 或多个场的作用下反复横穿一空间而且被至少两个离子反射镜反射。在此 类阱中，施加振荡场将不会仅选择一种质荷比的离子。这是因为一种质荷 比的离子以一定范围的频率分量在阱内振荡，而不是像它们以简谐运动的 方式振荡时的仅一种频率分量。虽然各个质荷比的离子具有唯一的振荡周 期，但它们不会以正弦运动的方式振荡，而且它们可被具有一定范围频率 的正弦时变场激发。由于这个原因，向阱施加单频正弦激发场将会激发具 有一定范围质荷比的离子，因此不能用来高质量分辨率地选择离子。虽然不同质荷比的离子会具有类似的频率分量，但是如上所述它们在 阱中仍将具有唯一的阱内振荡周期。换言之，质荷比为(m/z),的离子将在时间h、 t2、 t3、 tt…时通过阱中的想象点，其中(12-") = (1342) = (14-13)...;而具有质荷比(m/z)2的不同种类的离子将在时间ta、 tb、 te、 td…时通过同一点， 其中(Vta)KVtb) = (td-tc)...，但其中(Vta)不等于(t2-t!)。因此，通过在特定时间向阱的特定局部部分施加激发场，给定质荷比 的离子可被激发。虽然有可能仅激发感兴趣的离子(即仅具有期望质荷比 m/z的离子)，但实际上一般采用相反做法，即向除具有感兴趣质荷比的离子之外的所有离子施加激发场，以使不合需要的离子被激发到阱外或使它 们与阱内的结构碰撞和被丢弃。每当感兴趣的离子处于激发区时反复关闭激发场使阱内离子的质荷比范围减小。单一狭窄范围的质荷比的离子按照 此方式进行选择。激发场通常通过向靠近阱内离子路径定位的偏转电极施 加电压脉冲产生。采用这样的原理的典型现有技术反射阱在US-A-3,226,543中描述。这 里，正离子在构成反射阱的两个正偏置的反射电极之间行进。反射电极中 的一个仅当期望质荷比的离子抵达它时才施加正反射偏置，而所有其它离 子则通过断电的(de-energized)反射镜以使它们被丢弃。类似的反射阱在 US-A-6,013,913中描述；提供了相对的反射电极，而且这些电极中的一个 在特定的时间间隔期间不偏置以允许期望的离子通过反射镜到达检测器。 在US-A-6,013,913中，为了改善传输，在相对的反射镜之间采用了静电粒 子引导件(guide)。此引导件还允许离子从离子飞行路径的选择性喷射。越来越高的质荷比分辨率可利用如上所述的反复激发技术实现，只要 离子同步地振荡且可被保持在阱中充分长的时间周期。两个这些需求通常 都受阱的离子光学缺陷限制，该离子光学缺陷限制了有用的时间周期—— 一旦已到达阱的分辨率极限，继续使离子振荡就不能获得什么了。额外的 振荡仅仅使离子暴露于与阱中背景气的进一步散射事件。通常，时间限制 是数毫秒到数百毫秒量级。在某些现有技术系统中，比如在以上引用的US-A-6，888,130中所描述 的，阱可选地有时工作于相对较低质荷比分辨率，从而连续但相对较大质 荷比范围的离子在一个级被选择和喷射以便进一步处理或检测。现有技术的离子喷射方法具有严重的缺点，因为一次仅选择一种质荷 比的离子(在高分辨率时)、或连续范围邻近质荷比的离子(在低分辨率时)。在高分辨率时，在阱的每一次填充期间仅可选择一个离子种类，即 在每个有用的时间周期中仅可分析一个离子种类。对于其中父离子将被选择的单个MS/MS实验，这也许能满足要求。然而，为了在高分辨率或多次 MS/MS实验时获得扩展质谱，将会需要许多次阱填充和长的实耗时间。如 果要分析的样本材料有限，则利用此方法仅可分析小质量范围。在邻近质 荷比范围的低分辨率质量检测的情况下，存在另外的问题。在下一级的处 理或检测中，典型的高动态范围检测器(由诸如具有倍增电极阵列的通道 倍增器或电子倍增器之类的带电粒子倍增检测系统构成)的响应时间是 1-10毫秒量级。飞行时间质谱仪的专用检测器能够有较短的响应时间，虽 然它们的动态范围通常较小。其原因是这样的检测器中的峰值电流与较慢 的常规检测器中的峰值电流相当，而质量峰的持续时间(从而检测到的总 电荷)却小得多。离开多次反射阱的离子包的典型脉宽是20-100 ns量级。 这比典型检测器的响应时间短几个数量级，从而限制了显著不同丰度的邻 近质荷比的离子的分辨率。
技术实现思路
针对此背景，且根据本专利技术的第一方面，提供了一种操作多次反射或 封闭轨道离子阱组件的方法，该方法包括以下步骤(a)标识来自注入离 子阱或在其中形成的离子种类的超集的感兴趣的多个(n3)离子种类，已 标识种类的每一个经历沿离子阱内的路径的基本同步的振荡或沿轨道运 行，振荡或沿轨道运行具有该种类的相应质荷比m/zn的特征周期而且所述 n个已标识种类的每一个的周期都不同；(b)将在离子阱中定位的或毗邻 离子阱定位的离子门在第一门控状态和第二门控状态之间切换，在第一门 控状态中沿第一离子路径引导沿离子阱内路径通过的已标识种类的离子， 而在第二门控状态中沿不同的第二离子路径引导沿离子阱内路径通过的未 被标识种类的离子，其中离子门在多个时刻T被切换成所述第一门控状态， 这些时刻的第一子集Ta (d)根据感兴趣的n个已标识种类的第一种类的 离子的特征周期确定，这些时刻的第二子集Tb (bSl)不同于第一子集且根 据感兴趣的n个已标识种类的第二种类的离子的不同特征周期确定，而且对感兴趣的n个已标识种类的任意其它(n-2)个也是如此；藉此已标识为 感兴趣的那些种类的离子与未被这样标识的那些离子分离。通过离子阱，可构想约束离子以使其沿限定的振荡或轨道路径而行的 任意装置。因此，阱应当可用于迫使离子在阱内产生重复的振荡回路或轨 道路径。离子阱的一方便选择是静电阱，不过对本领域普通技术人员而言 替代物是明显的。离子门可以是可选择性驱动的离子偏转器，而且可使用静电或电磁偏 转。离子门可定位在离子阱本身内或毗邻离子阱。其位置应当使其能引导 离子沿离子阱内的路径行进以沿第一或第二路径而行。这些路径之一可以 仅仅是沿离子阱内的路径的延续，即在一个状态中离子门可使离子偏转离 开离子阱内的路径，而在另一状态中离子门可听任离子不偏转以继续沿离 子阱内的路径行进。通过标识阱内具有不同特征周期的离子种类并知悉那些周期，离子阱 组件可用于通过在适当的时间操作离子门将感兴趣种类的离子与不感兴趣 的那些离子分离。例如，离子门可以是被供电以偏转不感兴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作多次反射或封闭轨道离子阱组件的方法，包括以下步骤：　（ａ）从注入离子阱中或在其中形成的离子种类的超集中标识感兴趣的ｎ（≥２）个离子种类，已标识种类的每一个经历沿所述离子阱内的路径的基本同步的振荡或沿轨道运行，所述振荡或沿轨道运 行具有所述种类的相应质荷比ｍ／ｚ↓［ｎ］的周期特性而且所述ｎ个已标识种类的每一个的周期不同；　（ｂ）将在所述离子阱中或毗邻所述离子阱定位的离子门在第一门控状态和第二门控状态之间切换，在所述第一门控状态中沿第一离子路径引导沿所述离子阱内 路径通过的所述已标识种类的离子，而在所述第二门控状态中沿不同的第二路径引导沿所述离子阱内的路径通过的未标识种类的离子；　其中所述离子门在多个时刻Ｔ↓［ｘ］（ｘ＝１，２，…）时被切换成所述第一门控状态，这些时刻的第一子集Ｔ↓［ａ］（ａ≥ １）根据感兴趣的所述ｎ个已标识种类的第一种类的离子的特征周期确定，这些时刻的第二子集Ｔ↓［ｂ］（ｂ≥１）不同于所述第一子集且根据感兴趣的所述ｎ个已标识种类的第二种类的离子的不同特征周期确定，而且对感兴趣的所述ｎ个已标识种类的任意其它（ｎ－２）个也是如此；　藉此所述已标识为感兴趣的那些种类的离子与未被这样标识的那些离子分离。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A马卡洛夫，A詹纳考普洛斯，
申请(专利权)人：塞莫费雪科学不来梅有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]