[发明专利]同轴飞行时间质谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种同轴飞行时间(ToF)质谱仪。

背景技术

包括四极质量过滤器ToF质谱仪和四极离子阱ToF质谱仪的ToF质谱仪目前已经广泛应用于质谱分析领域。商业上可用的ToF仪器提供了可达约20k的分辨能力和3至5ppm的最大质量精度。通过比较，FTICR(傅里叶变换离子回旋共振(Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance))仪器能够实现更高的、至少100k的分辨能力。这种高分辨能力的主要优点是质量测量精度的改善。这对可靠地识别所分析的化合物是必要的。

然而，尽管它们具有很高的分辨能力，但是与ToF仪器相比，FTICR仪器具有许多缺点。首先，每秒能够记录的谱数量低，并且其次，需要至少100个离子来记录适当强度的谱峰。这两个缺点意味着需要对探测极限妥协。FTICR仪器的第三个缺点是需要超导磁体。这意味着该仪器的体积大，并且具有相关的高的购货成本和高的运转成本。因此，存在改善由ToF质谱仪提供的分辨能力的强烈需求。

在具有10-20k的质量分辨能力的质谱仪中，能够实现的质量测量精度强烈地依赖于将被识别的所述峰的强度，以及校准峰值的强度。

理论上，如果仪器分辨能力为15k，则峰必须由至少50个离子组成，以具有5ppm的质量精度。为了将质量精度增加至1ppm，需要至少1000个离子。如果设备分辨能力增加至100k，则5ppm和1ppm的质量精度所需要的离子数量分别减少至1和20。

然而，实际上，质谱将会包含高强度和低强度的峰。在大的动态范围内，需要高的分辨能力来实现好的质量精度。

还需要高的分辨能力来避免同质异位素的干扰。当分析物的混合物被同时分析时，会发生这种类型的干扰。在这种情况中，不同的离子种类可能具有非常接近的m/z值，并且它们在谱中的峰可能会交迭。如果不能分辨交迭的峰，这可能会导致分析物的测量质量错误(由于存在不希望的杂质)。当分析具有大于500Da的质量的离子时，这种影响特别明显，这是因为，在该阈值以上存在许多位于同一m/z值的几个ppm范围内的不同成分。

源自背景化学噪声的基体效应也能够导致同质异位素的干扰。这通常会在分析物离子浓度低和分析物离子分布在宽的质量范围上时发生。通过改善仪器的分辨能力，能够降低同质异位素的干扰。

人们希望在每个已获得的谱中实现高的动态范围，以便该谱可以提供高保真度数据(好的统计数据和高的信噪比)，从而不需要收集大量相同的谱。避免这种累积的需要等同于增加有效重复率，并再次增强生产率。

为了实现最高的可能的质量精度，需要谱包括至少一个内部校准峰。大的质量范围具有这样的优点，即它能够使未知的峰位于对应的较宽的质量范围内，而不需要对每个分析物进行通常的校准。

宽的质量范围性能的第二个优点是在肽和肽离子片段的MS/MS分析中使得仅肽链中相邻的氨基酸之间的键断开。产生了一系列峰，这些峰使得识别肽的氨基酸序列成为可能。这些峰具有宽分布的m/z值，并且由于肽的唯一标识可能性依赖于所检测的峰的数量，从而有利于具有宽的可利用的质量范围。

分辨能力，即ToF质谱仪的R_m由下述公式表示：

Rm=2·TfΔT---(1)]]>

其中T_f表示离子飞行时间，并由下述公式表示：