[发明专利]控制质量分析器中的离子数目

说明书

本申请是基于申请号为200480007125.1、申请日为2004年1月23 日、发明名称为“控制质量分析器中的离子数目”的专利申请的分案申 请。

相关专利申请参考

本申请要求获得美国临时专利申请No.60/442,368和美国临时专 利申请No.60/476,473的利益，其分别于2003年1月24日和2003年 6月5日提出申请，本文引用其内容作为参考。

技术领域

本发明涉及控制质量分析器中的离子数目。

背景技术

离子存储型质量分析器，例如RF四极离子阱、ICR(离子回旋共 振)、轨道陷阱(orbitrap)和FTICR(傅立叶变换离子回旋共振)质量 分析器，行使功能是通过一个离子光学装置将所产生的离子转移到质 量分析器上的存储/俘获室内，然后在那里对离子进行分析。限制这种 设备的质量分辨率、质量精度和重复性的主要因素是空间电荷，在不 同的实验中它会改变存储、俘获条件或者ICR或离子阱的质量分析器 的能力，从而改变所得的结果。

类似地，在操作飞行时间(TOF)系统或者混合TOF质谱仪，例如 陷阱-TOF时，操作者通常会试图以尽可能高的绝对离子速度向TOF 进行输送以便使灵敏度最大，但不要高到使检测系统饱和。当在处理 内部质量标准进行高质量精度测量时，这个问题还会进一步附加另一 个问题，即需要紧密匹配内部标准与目标分析物的相对强度。

空间电荷效应源自于被俘获离子的电场的相互影响。最终离子数 目的复合或总体电荷会导致频率漂移，从而导致m/z漂移。在非常高 的空间电荷水平下，可获得的分辨率将退化，频率(m/z)相近的峰会至 少部分地融合。空间电荷效应大小在不同扫描之间有显著的不同是源 自于被俘获离子密度的不同，这是由于在不同离子化/离子注射事件之 间室内的离子数目不同造成的。除非空间电荷被考虑到或者被调节， 否则不可能可靠地获得高质量的精度、精确的质量和强度测量结果。

在均匀磁场中且离子不受任何其它力时，离子运动的角频率是离 子电荷、离子质量和磁场强度的简单函数：

ω＝qB/m

其中ω＝角频率，q＝离子电荷，B磁场强度和m＝离子质量。 该简化的等式忽略了电场对离子频率的影响。如Francl等描述的， (”Experimental Determination of the Effects of Space Charge on Ion Cyclotron Resonance Frequencies”，Int.J.Mass Spectron.Ion Processes，54，1983，p.189-199，本文引用其内容)，ICR室中离子的 回旋频率能够近似地描述为：

ω＝qB/m-2αV/a²B-qρG_i/ε₀B

其中α是室几何常数，V是俘获电压，a是室直径，ρ是离子密 度，G_i是离子云几何常数，ε₀是自由空间介电常数(permittivity)。

因此，如果允许FTICR中的离子数目变化，那么测得到的峰位 置将由于离子与其它离子的静电场的相互作用以及室电场和磁场的相 互作用而发生移动。这曾经是一个相对较小的问题，只使质量漂移几 十个ppm。但是，随着分析要求的发展，现在人们期望获得几个ppm 的质量精度。

提高离子存储型设备的结果重复性、质量分辨率和精度的一个方 法是，控制质量分析器中被存储/捕获并随后被分析的离子数目。

发明内容

本发明提供了用于控制质量分析器中离子数目的方法和装置，其 实现是通过积累预定总数的离子并将所积累的离子数目前馈给质量分 析器的分析室或分析部分。

大体上，在一个方面中，本发明提供了用于控制待在质量分析器 中进行分析的离子数目的方法和实现该技术的装置。该技术包括：确 定表示积累特定的预定离子数目所需时间的积累周期；在相应于积累 周期的注射时间间隔内积累离子；并将所积累的离子引入到质量分析 器中。