本发明专利技术涉及一种用于进行微分离子迁移率分析和质量分析的离子分析仪器。在实施方式中，仪器包括在质谱仪的真空罩中的、位于质量分析仪之前的微分离子迁移率装置，其中仪器的抽吸系统被配置成向微分离子迁移率装置提供0.005kPa到40kPa的操作压力，并且其中该仪器包括提供50kHz到25MHz频率的波形的数字不对称波形发生器。例子论证了出色的分解能力和离子传输。离子迁移率装置可以是多极，例如12极，并且可以除偶极子场外，通过将四极场施加到装置以实现径向离子聚焦。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及微分离子迁移率分析以及质谱仪，尤其涉及微分迁移率光谱测定法与质谱测定法的一起使用。
技术介绍
微分离子迁移率光谱测定法(DMS)是一种基于离子迁移率光谱测定法(IMS)原理的技术。在IMS中，轴向均勻电场引导离子穿过恒压下的气体介质。使带电核素(charged species)加速的电场驱动力与由离子和气体分子之间的碰撞引起的阻尼力的结合作用导致在施加的电场方向上离子的平均漂移速度。离子迁移率被定义为注入IMS单元(cell)的离子组的平均漂移速度与施加的电场的比率，K = uav/E。因此，离子穿过给定长度的漂移时间由施加的电场和迁移率确定；后者反映了离子的碰撞截面以及离子与包含气体介质的分子之间的相互作用的性质。具有不同碰撞截面并且依赖于与气体介质相互作用的性质的离子，将分解为以不同的平均速度漂移穿过单元的组。IMS中的分离主要依赖于离子的体积/电荷比的变化。近来IMS的发展主要由涉及结合使用质谱测定法(MS)确定分子质量的高分子结构说明的应用所驱动。在确立IMS作为复杂样品分析中不可缺少的工具的附加特征是化合物(即，具有相同m/z比率的化合物)同质异位形式的分离，以及在质谱中观察到的信噪比的增强。在所谓IMS-MS联用仪器中，将离子迁移率漂移单元附连到质谱仪的前端，位于质谱仪的真空罩的外部，并且在环境压力下操作。因此，将迁移率分离限制到大气压电离源中产生的离子。大气压IMS因扩散造成离子束扩张而经受离子传输到质谱仪的真空罩中的低效率，当离子必须穿过小孔(通常直径为0. 2-0. 5mm)时，这会不利地影响在MS界面处的采样效率。尽管事实是在较低压力下扩散变得更有优势，并且离子损失会变得显著，但是，可以在IMS器件之后插入离子光学器件以再聚集离子。这允许低压和真空IMS的发展，从而大大延伸了可用于复杂混合物分析的IMS仪器和技术的范围。除了可用的大气压电离源， 中压IMS单元实际上可与任何真空离子源兼容。基于离子迁移率的离子分离在低至0. 1毫托(mtorr)的压力下进行。由于利用环境压力IMS，可将离开IMS漂移单元和离子光学器件的离子提供到质谱仪的前端。离子迁移率K，随着施加的电场和压力的变化而非线性变化。通常，该相关性近似于迁移率K在参数E/N的偶数次幂下的级数展开，其中E是电场，N是每Eq. (I)的气体密 itfi K(E/N) = K(O) (I)零电场极限下的离子迁移率K(O)，用于定义阈值，低于该阈值，平均漂移速度的值随电场线性换算，即，离子迁移率K(O)是常数，速度直接与电场成比例，uAV = Κ(0)Ε。通常， 在零电场极限下操作在大气压下操作的漂移单元，且与在E/N的值会延伸到K的非线性范围中的减小的压力下操作的漂移单元相比，引导离子穿过气体所需的电场梯度要大。使用 Eq. (I)以及对应的迁移率系数或阿尔法(alpha)系数对离子进行分类，这确定了 K关于E/ N的关系式。对于A型离子，α2>0，α4 > 0，且迁移率随Ε/Ν增加。对于C型离子，影响相反，迁移率随Ε/Ν降低且Ci2 <0，α4<0。对于B型离子，获得更复杂的行为，其中α2 > 0，α 4 < 0。引入汤森CTownsend)单位Td，来阐述K对参数比E/N的相关性揭示离子迁移率中离子-分子相互作用的基本特征，ITd = 10_21Vm2。自从关于漂移单元IMS进行早期研究以来，已经发展了几种基于离子种类的迁移率性质分离离子的技术。尤其，微分迁移率光谱测定法(DMS) ，也已知作为场不对称离子迁移率光谱测定法 (FAIMS) ，取决于离子迁移率 K,关于施加的电场和气体密度量E/N的相关性。与IMS相对，DMS中的离子被输送到气体流中，并在周期不对称波形下振荡，该周期不对称波形在高场和相反的低场之间交替。垂直于气体流动的方向施加电场。依靠高和低迁移率之间的差，离子经历每个波形周期的平均净位移。这导致离子漂移日益增多的偏轴(off-axis)以及对限定气体流动的电极放电。可以通过DC 电压补偿位移，并且可以成功的将给定迁移率相关性的离子传输穿过器件。通过以固定幅值和波形频率扫描补偿电压以及收集传输的离子形成光谱，通过使用静电计或者将离子引入质谱仪的前端来收集传输的离子。已经发展了两种主要的DMS系统，依据它们在横向气体流动的方向上聚焦离子的能力。在第一种类型中，由在同轴设置的不同半径的两个同心圆柱体之间限定的气体流承载离子。通常将不对称波形和补偿电压施加到内电极。在两个圆柱形电极之间建立的对数场具有横向聚焦离子并在增加的波形幅值下保持高传输的能力。在第二种构造中，聚焦离子以在两个平行的板之间振荡，其中一个承载不对称的周期波形和补偿电压，而相对的电极保持接地电势下。板之间形成的偶极子场不具有聚焦性质，并且在电极上损失的离子量大约与不对称波形的幅值成比例。与传输变得有选择性，即，某种类型的离子只能用指定波形传输的圆柱形设计相对，穿过这种偶极子场的传输有可能用于所有类型的离子，该类型是依靠K关于E/N 的非线性相关类型分类的类型。本专利技术人已经发现，到目前为止，由于与该相对新的技术相关的许多缺点而限制了 DMS的性能和应用。尤其，不像IMS，文献中描述的DMS器件专门在环境或亚环境压力下操作，并且从外部连接到质谱仪的真空罩。通常，由MS的入口 (例如，毛细孔或临界孔)提供的抽吸比率在IL HiirT1的范围内，已经发现这对于慢慢穿过DMS或者FAIMS器件的板之间的间隙抽吸空气是适宜的比率。 这为发生分离提供必需的层流条件。不过，在固定的流动率下操作的缺点是预先确定的离子穿过DMS的滞留时间不能容易的调节以增强仪器性能。在DMS电极之间的分离间隙也是固定的情况中，这尤其是真的。在环境压力下或者在环境压力附近操作DMS并建立足够用于诱导分离的高场条件( IOOTd)要求在电极之间的最小的可能分离距离，这限制了系统的采样效率并危及灵敏度。尤其，通过穿过DMS的狭窄间隙的静电喷雾的离子的MS的采样变得有问题。而且，实验论证了，传输的离子电流不会超过 ΙΟρΑ，这显著低于在静电喷雾电离源中产生的离子电流 。总之，由于 DMS 造成的离子损失以及离子流动的限制，在MS中可用于分析的离子量少得多。到目前为止，将DMS器件耦合到大气压力“软”电离源，尤其耦合到在相对低的流动率 IyL HiirT1下操作的静电喷雾电离源。除非允许充足的挥发发生，否则当以较高的流动率喷涂使DMS的性能显著退化时，该限制主要由较大的液滴(droplet)的形成物造成。 由于这种器件在环境条件下的操作不能达到预期的性能，要将DMS用作为MS平台中的前端的高处理能力LCMS分析所需的的这种高流动率的适应仍然是目标。而且，将DMS器件在环境压力下的操作限制到干净的样品和不包含不挥发盐的液相色谱(LC)缓冲器。直接分析“脏”样本例如生物流体会很快危及DMS性能。已经发展了耐用(robust)电离源，与用于帮助LC分离的不挥发缓冲器一起，容许这些类型的样品，但是，它们仍然与连接到MS的DMS界面不兼容。目前DMS技术的另一限制是不良的分解，根据补偿电压由峰值宽度测量，其被限制到 20而且显得明显本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：R·贾尔斯，D·帕帕纳斯塔休，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：
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