本公开涉及离子阱质谱仪。提供用于测量多个等时离子振荡的频率的静电阱质谱仪的装置41和操作方法。为了改进吞吐量和空间电荷容量，所述阱基本上在一个Z方向上延伸，形成再现的两维场。为阱Z延伸提供了多种几何结构。分析的吞吐量通过对静电阱进行复用来改进。频率分析通过下述方式来加速，即，缩短离子包，并且对镜像电流信号进行小波拟合分析、或者使用用于对每次振荡的离子的小部分进行采样的飞行时间检测器。为了对静电阱中的离子注入进行最优化，建议多个脉冲式转换器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总地涉及用于捕获并分析带电粒子的飞行时间质谱仪和静电阱的领域，尤其涉及具有图像检测和傅里叶分析的静电阱质谱仪和使用方法。
技术介绍
静电阱(E讲)质谱仪(MS)和多次飞行时间(MP-TOF)质谱仪这二者共享一个共同的特征——分析器静电场被设计为相对于离子包的很小的初始的能量扩展度、角度扩展度和空间扩展度提供等时离子运动。这两种技术的区别在于离子运动的布置和离子m/z测量的方法。在MP-TOF MS中，离子包遵循从脉冲式源到检测器的预定折叠离子路径，并且从离子飞行时间(T)确定离子质荷比(m/z)，其中Γ(πι/Ζ)°_5。在E阱MS中，离子被无限期地捕 获，并且离子飞行路径是不固定的。离子m/z从离子振荡的频率(F)确定，其中广(m/z)_°_5。来自镜像电荷检测器的信号使用傅里叶变换(FT)进行分析。这两种技术面临的挑战是提供以下参数的组合(a)高达一秒100个谱图的谱图采集速率，以便匹配GC-MS、LC-IMS-MS和LC-MS-MS实验的速度；(b)从1E+9到1E+11个离子/秒的离子电荷吞吐量，以便匹配来自现代离子源的离子通量，所述现代离子源比如，ESI (1E+9 个离子 / 秒)、EI (1E+10 个离子 / 秒)和 ICP (1E+11 个离子 / 秒);和(c) 100，000级的质量分辨能力，以为高度密集的质谱中的明确识别提供低于百万分之一(PPm)的质量准确度。TOF MS 以前已通讨引入静电离子镜朝向高分辨率TOF MS迈出了重要一步。Mamyrin等人在US4072862 (其通过引用并入本文)中建议用双级离子镜来达到每能量聚焦的二阶时间。Frey等人在US4731532 (其通过引用并入本文)中引入无网格离子镜来提供空间离子聚焦和避免网眼上的离子损失，在镜入口处具有减速透镜。Wollnik等人在RapidComm. Mass Spectrom. , v. 2 (1998) #5, 83-85 (其通过引用并入本文)中通过并入加速透镜来改进无网格离子镜的像差。从这一点来看，变得显然，TOF MS的分辨率不再受分析器像差限制，而是受脉冲式离子源中出现的初始时间扩展度限制。为了减小初始时间扩展度的影响，应该延伸(extend)飞行路径。多次TOF MS : —种类型的MP-TOF,多重反射MR-TOF MS将折叠W形离子路径布置在静电离子镜之间，以保持仪器的合理尺寸。Shing-Shen Su, Int. J. Mass Spectrom.Ion Processes, v. 88 (1989) 21-28 (其通过引用并入本文)描述了被网格覆盖的平行离子镜。为了避免网格上的离子损失，Nazarov等人在SU1725289 (其通过引用并入本文)中建议无网格离子镜。为了控制粒子漂移，Verenchikov等人在W02005001878 (其通过引用并入本文)中建议在无场区中使用一组周期性透镜。如Satoh等人的J. Am. Soc.Mass Spectrom. , v. 16 (2005) 1969-1975 (其通过引用并入本文)中所述的，另一种类型的MP-TOF——所谓的多重周回(multi-turn) TOF (MT-TOF)利用静电扇区(sector)来形成螺旋式回旋(跑道形)离子轨迹。与MR-TOF相比，螺旋式MT-TOF具有明显更高的离子光学像差，并且可容忍离子包的小得多的能量扩展度、角度扩展度和空间扩展度。MP-TOF MS提供100，000范围内的质量分辨能力，但是它们受空间电荷吞吐量限制，所述空间电荷吞吐量被估计为每秒每质量峰1E+6个离子。具有TOF检测器的E阱MS :静电阱(E阱)中捕获的离子允许飞行路径的进一步延伸。GB2080021和US5017780(都通过引用并入本文)建议I路径MR-T0F，在该I路径MR-TOF中，离子包在同轴的无网格镜之间反射。Ishihara等人在US6300625 (其通过引用并入本文)中描述了离子轨迹在静电扇区之间的回旋。在这两个例子中，离子包被脉冲式地注入到回旋轨迹上，并且在预设延迟之后，这些包被喷射到飞行时间检测器上。为了避免谱图重叠，被分析质量范围与循环次数成反比地缩小，这是具有TOF检测器的E阱的主要缺点。具有频率检测器的E阱MS :为了克服质量范闱限制，如US6013913A、US5880466、US6744042、Zajfman 等人的 Anal. Chem, v. 72(2000)4041-4046 (其通过引用并入本文)中所建议的，I路径静电阱(I路径E阱)利用镜像电流检测器来感测离子振荡频率。这样的系统被称为I路径E阱或傅里叶变换(FT)I路径E阱，并且形成现有技术的一部分(图I)。不管大尺寸分析器(镜盖之间为O. 5-lm)如何，离子包所占据的体积都限于 lcm3。低振荡频率 (对于IOOOamu离子，低于IOOkHz)和低空间电荷容量(每次注入1E+4个离子)的组合严重限制可接受的离子通量，或者导致强烈的空间电荷效应，诸如离子包的自聚束和谱峰聚结。轨道E阱在US5886346 (其通过引用并入本文)中，Makarov建议具有镜像电荷检测器的静电轨道阱(商标“Orbitrap”)。轨道阱是具有超对数场的圆柱体静电阱(图2)。被脉冲式地注入的离子包围绕主轴电极旋转，以便将离子约束在径向方向上，并且在近乎理想的谐波轴向场中振荡。与本专利技术相关的是，场类型和稳定轨道运动的要求锁定Orbitrap的特有长度与半径之间的关系，并且不允许该阱的单个维度的大幅度延伸。在TO2009001909 (其通过引用并入本文)中，Golikov等人建议三维静电阱(3D-E阱)，该3D-E阱也并入了轨道离子运动和镜像电荷检测。然而，该阱比Orbitrap甚至更加复杂。在分析上被限定的静电场限定3D弯形电极，这些3D弯形电极的尺寸在所有三个方向上存在联系。尽管轨道阱的线性静电场(二次势)扩大(extend) 了分析器的空间电荷容量，但是受所谓的C阱的容量和通过很小的(Imm)孔径将离子包注入到Orbitrap的必要性限制，离子包仍限于3E+6个离子/每次注入(通过引用并入本文的Makarov等人的JASMS, V. 20，2009, No. 8，1391-1396)。轨道阱承受缓慢的信号采集——在m/z=1000时，它花费I秒来获得具有100，000分辨率的谱图。在大多数不利情况下，缓慢采集速度与受限的电荷容量组合使占空比限于O. 3%。因而，在尝试达到高分辨率时，现有技术的MP-TOF和E阱将质量分析器的吞吐量(即，采集速度和电荷容量的组合)限制为低于每秒1E+6至1E+7个离子，这将有效占空比限制为低于1%。在分辨率为100，000时，E阱的数据采集速度限于I秒I个谱图。本专利技术的至少一个方面的目的是消除或减轻前述问题中的至少一个或多个。本专利技术的至少一个方面的进一步目的是改进高分辨率静电阱的采集速度和占空t匕，以便匹配现代离子源的超过大约1E+9个离子/秒的强度，并且使采集速度达到串联质谱仪在保持分辨能力为大约100，000时所需的大约50-100个谱图/秒。
技术实现思路
本专利技术涉及以下意识，S卩，如果在与等时本文档来自技高网...
【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：A·沃伦奇科夫，
申请(专利权)人：莱克公司，
类型：
国别省市：
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