[发明专利]关于质谱仪的改进

说明书

本申请是已授权的题为“关于质谱仪的改进”的专利申请200680010131.1的分案申请。

技术领域

本发明涉及质谱仪，该质谱仪含反应单元并且其中既从未经反应的离子又从反应产物离子采集质谱。尽管并非排他地，然而本发明尤其适用于级联质谱仪，其中从前体和碎片离子采集质谱。

背景技术

质谱仪一般包括离子源，在那里使分析物离子化并提取以传给质量分析器。离子光学器件通过质谱仪控制离子通过。在离子源和质量分析器之间的离子路径可包括一个或多个离子阱/离子存储器，并还包括又一质量分析器。所述又一质量分析器经常用于预扫描的快速获取(即用于离子初始识别的低分辨率质谱)。另一个质量分析器往往具有更高的分辨率。

在其最宽的范畴，本发明涉及一种选择地使用反应单元以改变想要分析的离子数量的质谱仪。“反应”可以是例如滤质、引入其它离子、碎片离子、使离子反应以形成新的分子种类或改变离子的能量或离子带电状态以改变离子数量的任何动作，除了一些特殊例子外。当然，也可在反应单元中实现上述内容的结合。经常希望从未经反应的离子和产物离子采集质谱。这允许获得不同的质谱以使产物离子易于识别。

在传统的级联质谱仪中，反应单元也位于离子源和高分辨率质量分析器之间的离子路径上。结果，所有离子必须通过反应单元以到达高分辨率质谱仪。如果要求来自前体离子的质谱，则必须禁用反应单元。质谱仪经常要连续地在获得前体和产物离子的质谱之间切换，因此反应单元的操作也必须在反应和不反应之间连续地切换。在最佳情形下，这引入时间延迟和离子损失；在最坏的情形下(例如与活性气体反应)，这种切换在分析的时间尺度上是无法实现的。

为了给本发明提供一种具体的背景，下面将对级联质谱仪进行简单说明。级联质谱仪包括在反应单元中的前体离子的断片。可以多种方式来影响断片，例如电子捕获离解(ECD)、碰撞致离解(CID)、光子致离解(PID)、表面致离解(SID)、电子转移离解(ETD)等。在级联质谱仪中，就该术语的狭义而言，仅存在一级断裂以使质谱取自前体和第一代碎片离子。然而，可执行更多级断裂以使碎片离子自身断裂。这被称为MSⁿ度谱法，其中n指选择级以使级联质谱仪与MS²对应。

典型的级联质谱仪揭示于Hunt DF、Buko AM、Ballard JM、Shabanowitz J和Giordani AB的论文，Biomedical Mass Spectrometry 8(9)(1981)397-408(前体和断片均通过四极子选择)；H.R.Morris、T.Paxton、A.Dell、J.Langhorne、M.Berg、R.S.Bordoli、J.Hoyes和R.H.Bateman，Rapid Comm.in Mass Spectrum，10(1996)889-896的论文和多个专利，例如US6285027B1(其中通过四极子选择前体而使用渡越时间(TOF)分析器分析断片)。这些质谱仪的每一个具有设置在离子源和质量分析器之间的离子路径上的断裂单元。因此，当要求从前体离子获得质谱时必须禁用反应单元。在CID中，必须从断片单元中抽空碰撞气体，这是一个费时的处理。

US 2002/115,056、US 2002/119,490和US 2002/168,682中提供更高的断片吞吐量，其中平行地对所有前体执行离子断裂并为了速度牺牲种别性。

US 6,586,727提出一种折衷方案，其中为了从碎片离子中采集质谱，运作反应单元以产生最佳断片，为了从前体离子采集质谱，运作反应单元以使断片还原。为得到感兴趣的碎片离子或由预定中性丧失分离的前体/断片峰对而搜索分别取自前体和碎片离子的质谱。可为后级级联质谱仪选择所识别的对。为了可靠的识别，必须用若干份/百万的精确度确定前体和断片质量峰值m/z。因此这些并行处理方法要求使用诸如FT ICR、单反射或多反射TOF、轨道阱等精确质量分析器，它们均以基本脉冲方式工作。然而，以相当低的传输和占空周期由正交加速TOF分析器对US 6,586,727中离开反应单元的连续离子束进行采样，由此该方法的灵敏度获得折衷。另外，质谱仪的布局使其在断裂操作时无法获得前体质谱(这对于诸如ETD、ECD、IRMPD的相对慢的断裂方法而言是非常有利的)。通常，这类仪器的线性几何形状使这类新颖方法的配置变得非常困难并且倾向于降低分析性能。