[发明专利]差压双离子阱质量分析仪及其使用方法

说明书

本申请是申请日为2007年12月12日、发明名称为“差压双离子阱质量分析仪及其使用方法”、申请号为200780046398.0的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明通常涉及质谱仪，尤其是涉及用在质谱仪系统中的差压，二维双离子阱质量分析仪。

背景技术

二维四极离子阱质量分析仪(也称为线性离子阱)在质谱学领域是公知的，并且已经成为用于分析各种化合物的重要且广泛使用的工具。如通常所述，二维离子阱由一组四个伸长的电极组成，其中在该电极上施加预定相位关系的射频(RF)俘获电压，以将离子径向约束在阱内部。离子的轴向约束受棒电极和/或纵向位于棒电极外部的电极的端部施加恰当直流(DC)偏差的影响。该俘获离子的质谱可以通过从阱内部按照质量顺序地向相关联的检测器发射离子来获得，其中可以沿如Bier等在美国专利No.5420425中描述的与离子阱的中心纵轴垂直的径向或，如Hager在美国专利No.6177668中描述的与中心纵轴平行的轴向。该二维离子阱的加大的离子体积、较强的俘获能力、以及较高的俘获效率都提供了显著的性能优势(与传统的三维离子阱相比)，这包括增强了的灵敏性、以及执行增加了数量的多阶段的离子选择和碎裂的能力。

离子阱质量分析仪的成功运行需要向阱内增加缓冲气体(典型的是氦气)。缓冲气体(在现有技术中名称不一，也可以称为阻尼或碰撞气体)用作两个主要目的。首先，该缓冲气体通过碰撞减少离子的动能。该动能的减少是主要的，其不仅用于俘获射入阱内的离子，而且也在质量分析前动态地冷却(阻尼)和在空间上(轴向和径向)集中离子云，这样产生了有利的质谱分辨率和灵敏性。第二，缓冲气体的存在可以通过碰撞激活解离(CAD)来有效的碎裂离子，用于级联的质谱(MS/MS或MSⁿ)分析。

但是，公知的是在离子分离期间将离子和缓冲气体碰撞，以及按质量顺序地发射过程对于质谱性能是有害的，即减小分辨率以及有助于限制质量精度的化学质量偏移。仪器设计者试图通过选择缓冲气体的压力(典型的在1-5毫托之间)来减少这些有害的影响，其中该缓冲气体的压力提供了足够的俘获/冷却和碎裂作用，并且降低了对分辨率和质量精度的负面影响。虽然该“折衷压力”的方法产生了大体上令人满意的仪器性能，但是最近人们对倾向低压的运行模式产生了兴趣。公知的是，可以通过在Mathieu参数q值稍低于稳定限制值.908处共振地发射离子会实现较高的分辨率。也可以用该分辨率的增益换取更快的扫描速度，即可以更快速的获得质谱，该质谱具有的分辨率和利用标准技术获得的分辨率相等，由此增加采样的产量和/或增加完成的MSⁿ周期的数量。并且，在降低的q值处发射会提供其他优势，包括扩展的质量范围的扫描和使用高阶共振的可能性，以增加发射率和/或提供较高的荷质比(m/z)的分辨率。注意，化学依赖型质量偏移的间题会对使用减小的q共振发射产生潜在的障碍，其中该间题在某些离子阱和某些条件下，会在降低q发射值时显著增加。

Kawato等的美国专利No.6960762虽然没有专门提及降低的q共振发射，但是其描述了一种与传统的三维离子阱的配合，其中设计该三维离子阱用于避免在存在的缓冲气体中产生的缺陷。在Kawato等的装置中，缓冲气体被可控地加入(通过脉冲阀)离子阱内，以将压力升高至使离子俘获最优的值。在离子已经射入阱中之后，减小或终止惰性气体的流动，离子阱的内部压力随后降低至一个值，用于优化按质量顺序的扫描。通过在两个压力之间切换，Kawato等的装置意在实现很好的捕获效率和扫描分辨率。但是，重复改变和稳定离子阱的压力所需的时间显著延长了整个质量分析的周期时间并降低了采样输出量，尤其是在使用高容量的离子阱时。