本发明专利技术公开了一种用于操作具有延长的飞行路径的开放式静电阱（E－阱）或多通TOF质谱仪的方法、装置和算法。应用具有非同等时间间隔的起始脉冲串以触发离子包注入分析器，获取长谱以接收来自整个串的离子，通过在数据分析阶段去除或考虑重叠信号重建真实谱，同时使用对峰组的逻辑分析。所述方法特别适用于级联质谱法，其中谱是稀疏的。所述方法改善分析器和探测器的占空比、动态范围和空间电荷产出量，以及E－阱分析器的响应时间。在不降低E－阱灵敏度的条件下，所述方法容许飞行延伸。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及质谱分析领域，更具体地涉及提高包括具有延长的飞行路径的开放式静电阱或飞行时间质谱仪在内的静电质谱仪装置的灵敏度、速度和动态范围。
技术介绍
飞行时间质谱仪(TOF MS)广泛应用于分析化学，用来识别和定量分析各种混合物。在实际应用中，这类分析的灵敏度和分辨率是一个重要的考虑。为了提高TOF MS的分辨率，通过引用结合到本文中的US4，070，862公开了一种用于有关离子能量的改善飞行时间聚焦的离子镜。为了把TOF MS用于连续离子束，通过引用结合到本文中的W09103071公开了一种正交脉冲加速(OA)的方案。由于TOF MS的分辨率与飞行路径成比例，已经建议采用包括多反射(MR-TOF)和多匝(MT-TOF)质谱仪在内的多通飞行时间质谱仪(M-TOF MS)。通过引用结合到本文中的SU1725289介绍了一种使用二维无网格的和平面的离子镜的折叠路径MR-TOF MS。通过引用结合到本文中的GB2403063和US5017780公开了一组用于二维MR-TOF内离子包的空间限制的周期性透镜。通过引用结合到本文中的W02007044696建议采用一种双正交注射方案来改善OA效率。然而，OA-MR-TOF的占空比仍然低于I %。为了改善OA占空比，OA中离子束的瞬间压缩能够通过以下方法实现进行离子累加并从线性离子导向器中脉冲释放(通过引用结合到本文中的US5689111，US6020586和US730986)，使用从离子阱释放与质量相关的离子(通过引用结合到本文中的US6504148，US6794640, W02005106921和US7582864)，或在RF离子导向器(通过引用结合到本文中的W02007044696)内对离子进行速度调制。然而，该压缩导致以下问题(a)质量范围的限制；(b)探测系统的饱和；(C)由于自身空间电荷导致的分析器内的离子包的膨胀。已知，空间电荷效应将M-TOF内的离子包限制在每峰每注料量小于1000个离子，并且每秒每质量峰低于1E+6个离子。该数据远低于现代离子源能够产生的数据如果是电喷雾(ESI)、APPI和APCI离子源，能够产生1E+9离子/秒，如果是EI和辉光放电(⑶)离子源，能够产生1E+10离子/秒，如果是ICP离子源，能够产生1E+11离子/秒。为了改善OA的占空比，通过引用结合到本文中的US6861645公开了一种方法，该方法使用短脉冲周期，记录短谱，通过峰宽度和峰图形(比如同位素分布或多带电峰图形)的形式解码谱。通过引用结合到本文中的W02008087389公开了快速OA脉冲，记录和比较至少两组具有不同OA脉冲周期的数据。两种方法仅对具有强峰的低密度谱生效。通过引用结合到本文中的US6900431公开了一种阿达玛变换(HT)结合正交加速式TOF MS (o-TOF MS)的方法。将正交加速器(OA)的频繁脉冲排列成“伪随机”序列(如同具有预定二进制编码遗漏的周期序列)，并且通过反向HT恢复谱。反向HT过程包括对相同长谱累加和相减，同时根据编码序列移动谱。然而，这种方法会引入来自反向HT的附加噪声。由于离子源通量和探测器响应的变化，实际上同等信号的预定相减会在恢复的谱中留下假峰。通过引用结合到本文中、同时待审的申请PCT/IB2010/056136公开了一种具有延长的但非固定离子路径的开放式E-阱。离子通过用于多重振荡周期(在静电扇区内的离子镜或匝之间反射)的延长脉冲转换器脉冲注入，并且经过在整数M (在某一跨度AM内)次的振荡后到达探测器上。在合成谱中，每个m/z成分由与整数振荡的跨度相对应的多重峰表示。这种谱恢复考虑了多重峰内的可重复的强度分布。该申请也提出了快速脉冲和多重峰记录相结合。然而，提出的起始脉冲串在脉冲间采用恒定的时间间隔，这限制了原始谱解码的能力。此处，我们提出了术语“静电质谱计” EMS，用来表示具有延长的和非固定离子路径的开放式静电阱(E-traps)和多通飞行时间静电(E-TOF)质谱仪。综上所述，现有技术EMS提高了分辨率，但是限制了脉冲转换器的占空比，并且不能在不降低分析器的参数的情况下，接受来自现代离子源的超过每秒1E+7个离子的大离子流。改善OA占空比的现有技术方法不适用于EMS。因此，需要改善EMS的灵敏度、速度、动态范围和离子产出量
技术实现思路
专利技术人认识到高分辨率静电质谱仪(EMS )的灵敏度、动态范围和响应时间能够通过以下方式得到实质上的改善(a)离子源或脉冲转换器的快速脉冲；(b)在任意一对脉冲之间设置具有唯一时间间隔的预定脉冲序列，这在本专利技术中称为脉冲编码；(C)为一串快速脉冲采集长谱；和((1)在数据分析阶段，使用对峰重叠的逻辑分析对所述谱进行解码，同时在脉冲间隔上和多重峰内的实验确定的强度分布上使用该信息。与现有技术相比，脉冲以非均匀脉冲间隔编码。因此，在长编码谱中，与不同起始脉冲相对应的各个质量(m/z)成分之间可以出现单重叠，但是该方法避免了用于任意一对m/z成分和特定多重峰的系统重叠。在中等谱密度(占有时间比例的百分比)中，用于单质量(m/z)成分的多数峰将免于重叠，并且将用于信号累加。非周期脉冲也为正确的质量(m/z)假设提供尖锐的共振，而错误假设将有更少的出现(类似于拼图片)。在峰累加前，逻辑地找到的重叠或者已经被去除了，或者已经被考虑到了。所述方法主要应用于级联质谱法，其中谱是稀疏的，并且具有低化学背景。广义上，我们定义级联质谱仪是EMS和任意气相离子分离设备的结合，例如差分离子迁移率谱仪、迁移率谱仪或具有裂解单元的质谱仪。本申请公开了一种具有编码快速脉冲和谱解码器的新型EMS装置。一些特定实施例说明了所述新型装置和新型编码-解码方法的优点。本申请公开了用于谱恢复的多种新型算法，并且呈现了基于具有至少100种质量成分的模型MS-MS谱的谱恢复的模拟结果。根据本专利技术的第一方面，提供了一种静电质谱仪(EMS)，其包括:(a)脉冲离子源，用于离子包形成；(b)离子探测器；( c )多通EMS分析器，提供离子包在z方向上通过所述分析器的通道和在正交方向X上的同步尚子振荡；(d)脉冲串发生器，用于以任意对起始脉冲之间的时间间隔触发所述脉冲离子源或脉冲转换器，所述时间间隔在探测器上的峰时间宽度AT内是唯一的；(e)数据采集系统，用于记录所述脉冲串持续时间内的探测器信号，和累加用于与多个脉冲串相对应的谱；(f)主脉冲发生器，用于触发所述数据采集系统和所述脉冲串发生器；和(g)谱解码器，用于基于探测器信号和所述起始脉冲的预设时间的信息，重建质-i'TfeP曰。优选地，在脉冲串内，对于任意非相等数量的起始脉冲i和j，起始时间Ti和Ir满足以下组中的一个条件(i) I (TV1-Ti)-(IV1-Tj) I > ΔΤ ；(ii)Tj = j* (T^T2 * (j-1))，其中Iusa^lOOus且5ns〈T2〈 1000ns。脉冲串中的起始脉冲的数量S可以低至3，或高于300。所述脉冲串的持续时间和最重m/z离子的平均飞行时间之间的比率可以低至O. 1，或高于10。在一个实施例中，所述多通道EMS分析器的电极是平行的，并且在Z方向上线性 延伸以形成平面对称的二维静电场。在另一实施例中本文档来自技高网...
【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·韦列奇科夫，
申请(专利权)人：莱克公司，
类型：
国别省市：
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