[发明专利]利用宽带波形信号的高分辨率离子分离

说明书

发明领域

本发明一般涉及离子分离波形信号及其在含离子体积方面的应用，其中使 所选中的质荷比或质荷比范围的离子与出现在体积中的其它离子分离。本发明 还涉及用于可以利用离子分离信号的离子分离的方法、系统和装置。例如，可 以连同与光谱测定法有关的操作一起来使用离子分离信号。

背景技术

已经在要求控制离子运动的许多不同应用中使用了离子存储装置。尤其， 已经利用了离子存储装置作为质谱测定法(MS)系统中的质量分析器或分类器。 离子存储装置包括离子阱，其中在要求的时间周期内可以对覆盖不同质荷 (m/z)比的较宽范围的选中离子进行引入或形成、存储，并且经受分裂或其 它过程。还可以从离子阱选择性地喷射离子以消除或检测经喷射的离子，或与 要求保留在离子阱中以待额外研究或处理的其它离子分离。根据设计，可以通 过电场和/或磁场来建立离子阱。涉及到本揭示的范围，各种类型的离子存储 装置以及使用离子存储装置的各种类型的MS系统的一般设计和操作通常都是 已知的，因此不需要在本揭示中详细描述。

在提供基于电场的离子阱的离子存储装置的操作中，把射频(RF)信号施 加于离子存储装置的电极结构以增加RF捕集场。RF捕集场限制离子沿两或三 维到电极结构内部空间中的离子捕集体积或区域的运动。还可以把补充RF信 号与主RF捕集信号一起施加于电极结构以产生补充RF激励场。其中，可以利 用补充RF场从离子捕集体积喷射离子以进行消除或检测。尤其，可以利用补 充RF场从离子阱喷射不需要离子，从而从离子阱中分离出所需要的、选中质 量或质量范围的离子。为了分离出需要离子，可能通过从具有宽带波形的补充 RF信号产生激励场从离子存储装置同时喷射不同m/z比值范围的所有不需要离 子。此外，宽带波形信号在其频谱中有一个凹槽。可以设置操作参数以致所需 要的一个或多个离子的长期的频率落在凹槽的带宽(凹槽带)内。凹槽带不包 含频率与该长期的频率对应的信号分量。因此，可以利用凹槽宽带波形信号来 喷射质量大于或小于需要离子的质量的不需要离子，同时需要离子保留在阱中 不受该宽带信号的影响，因此与经喷射的、不需要离子分离。

由于两个离子的特性或特征频率(secular frequency)相互接近，可以 紧密地耦合不同m/z比值的两个离子的离子运动。当把凹槽宽带信号施加于离 子存储装置来分离离子时，两个不同离子的特征频率的接近是一个问题。例如， 考虑已经捕集在离子存储装置中的多个离子。这些离子包括m/z比值为M的需 要离子、m/z比值为M+1的不需要离子以及m/z比值为M+i的其它离子，其中 i＞1。可以把凹槽喷射波形信号施加于离子存储装置以致M离子的特征频率落 在凹槽的频带宽(凹槽带)中，M+1离子的特征频率落在凹槽带外但是处于或 接近于凹槽带的边缘，以及其它M+i离子的各自的特征频率落在比M+1离子更 远离凹槽带处。喷射M+1离子比喷射M+i离子需要更多的功率。传统上，通过 施加平均功率足够高的整个合成波形信号以有效地喷射M+1离子因此使M+1离 子与M离子分离而致力于这个要求。然而，这意味着，也使用高功率来喷射更 远的M+i离子。不幸地，这个高功率趋向于减少凹槽的有效带宽，因此减少了 质量分辨率。此外，不需要用有效地喷射M+1离子那样的较高功率来喷射质量 远离需要的M离子的其它不需要的(M+i)离子。

如上所述，提供这样的离子分离波形信号是有利的，这些离子分离波形信 号是为从不需要离子中分离出需要离子而较佳地定制的，并且不需要像以前施 加的分离波形信号那么多的功率。这些改进的分离波形信号只有当需要时才提 供高功率-在频率处于或接近于特征频率(该特征频率对应于要分离的需要离 子，用于共振地喷射m/z比值与需要离子的m/z比值接近的离子)处，但是不 在与不需要离子(这些不需要离子的m/z比值远离需要离子的m/z比值)相关 联的频率处。如此，可以从不需要离子有效地分离出需要离子，同时提高质量 分辨率，或至少不降级，并且可以施加平均功率更低于传统要求的离子分离信 号。

发明内容

为了处理上述问题的全部或一部分，和/或熟悉本领域的技术人员已经观 察到的其它问题，本揭示提供了用于分离离子的方法、系统、装置和/或设备， 如下所阐明的实施中通过例子的描述。