[发明专利]质量分析仪、质谱仪和相关方法

说明书

技术领域

本发明涉及在质谱仪中使用的质量分析仪、包括这种质量分析仪的质谱仪和相关方法。

背景技术

由于高灵敏度、质量分辨率和质量精度，飞行时间质谱仪(TOF MS)广泛用于现代质谱仪。在离子电荷生产率＞每秒10⁹个离子和无限质量范围的情况下实现100,000或更高的质量分辨率是现代TOF MS仪器的典型要求。由于离子的初始空间和速度跨距引起的短飞行时间和大时间跨距，早期TOF MS仪器的质量分辨率通常只是几百的量级。TOF质谱仪在过去50多年来令人印象深刻的进步至少部分地由于能够利用小的横向发射产生非常短的离子束的脉冲离子源的研发、采用伸长的离子轨道(在离子反射镜之间折叠或者在扇区场中的多匝)从而允许更高的飞行时间并因此允许可接受的仪器尺寸下的质量分辨率，并且创造了改进的电极几何结构从而提供具有将由光学象差引起的时间跨距最小化的改进等时性质的静电场。同时，电极机械设计的精度方面(特别是在稳定的高电压电源的研发)的进展已经用于实现百万分之一级别或以下的TOFMS的质量精度。

静电TOF MS仪器通常可以分为两组。第一组(最常使用的)通常采用离子反射镜来提供由多次反射(MR)或单次反射引起的折叠离子轨迹。这些通常分别称作MR-TOF MS或者反射(reflectron)。第二组(通常明显小于第一组)通常使用静电扇区场来提供离子的单匝或多匝(MT)等时运动。在后一种情况下，这些质谱仪可以称作MT-TOF MS。可以通过与扇区场相比更加简单的机械设计和由光学象差引起的小时间跨距来解释离子反射镜的普及。除了纯反射镜或者纯扇区场TOF MS之外，一些作者还提出了包括反射镜和扇区场的混合仪器。与纯扇区场TOF MS相比，通常可以更有效地最小化光学象差。

Alikhanov[Alikhanov，S.G.Sov.Phys.JETP，1956，4，452-453]首次提出了使用同轴离子反射镜来补偿飞行时间的能量依赖性。他还提出了使用多次反射来延长离子的总飞行路径。所提出的反射镜随后被Mamyrin在反射OTF MS中实现[Mamyrin，B.A.等人，Sov.Phys.JETP，1973，37，45]。近来已经使用具有同轴离子反射镜和闭合参考轨迹[Wollnik，H.和Casares，A.Int.J.Mass Spectrom，227(2)]实现了多次反射方案的实际实现[Casares，A等人Int.J.Mass Spectrum.206(3)，267-273]。随后将形成在反射镜子之间折叠的竖线锯轨迹的思想[Wollnik，H.英国专利GB2080021，1981]应用于具有采用网格的平面反射镜的TOF MS系统[Shing-Shen，Su.Int，J.Mass Spectrom，Ion Porcesses88，21-28，1989]或者应用于没有采用网格的平面反射镜的TOF MS系统[Nazarenko，L.M.等人的USSR专利SU1725289，1992]。所提出的平面系统不在沿漂移方向上提供聚焦。通过在反射镜之间的漂移空间中添加一组聚焦透镜[Verentchikov，A.N.等人的专利WO2005001878]，或者替代地通过在平面反射镜内部沿漂移方向提供周期性的场变化[Verentchikov，A.N.和Yaovor，M.I.的专利WO2010/008386]，来解决漂移聚焦问题。