[发明专利]处理镜像电荷/电流信号的方法

说明书

技术领域

本发明涉及处理代表进行振荡运动的被囚禁的离子的多个镜像电荷/电流信号的方法，例如离子阱质谱仪中所使用的方法。本发明同样涉及相关的方法和装置。

背景技术

通常，离子阱质谱仪通过囚禁离子来工作，以至于被囚禁的离子进行振荡运动，例如沿着线形路径前后振荡或者在环形轨道中振荡。

离子阱质谱仪可以产生磁场、电动力场或者静电场、或者是这些场的组合以便囚禁离子。如果离子是使用静电场被囚禁，则离子阱质谱仪通常被称为“静电”离子阱质谱仪。

通常，离子阱质谱仪中的被囚禁的离子的振荡频率取决于离子的质荷比，这是因为与具有较小的荷质质荷比的离子相比，具有较大质荷比的离子通常需要更长的时间来进行振荡运动。利用镜像电荷/电流检测器，可以在时域中无损地获得代表正进行振荡运动的被囚禁离子的镜像电荷/电流信号。这个镜像电荷/电流信号可以被变换成频域，例如使用傅里叶变换(“FT”)。因为被囚禁离子的振荡频率取决于质荷比，因此在频域中的镜像电荷/电流信号可以被看做是提供关于已经被囚禁的离子的质荷比分布的信息的质谱数据。

傅里叶变换离子回旋共振法(“FTICR”)是一种已知的将超导体磁场应用于囚禁离子并实现这些原理的质谱技术。

静电离子阱质谱仪的已知的实例是Alexander Makarov开发的“Orbitrap”。在Orbitrap中，由静电场囚禁的离子围绕着中心电极在螺旋形轨道中循环。

离子阱质谱仪的另一个已知的实例是Zajfman等人提出，WO02/103747(A1)所揭示的静电离子束阱(“EIBT”)。在EIBT中，离子通常沿着线形轨道前后地振荡，因此这样的离子阱同样被称为“线性静电离子阱”。

由Verenchikov提出的，WO2011/086430公开了一种用于静电阱质谱仪的设备与操作方法，包括测量多个同步的离子振荡的频率。为了提高吞吐量以及空间电荷容量，阱基本上在一个Z方向上被延伸，形成再现的(reproduced)二维场。为阱的Z延伸(Z-extension)提供了多种几何结构。通过对静电阱的复用，分析的吞吐量得到提高。这个文档还建议频率分析可以通过镜像电流信号的小波拟合分析(wavelet-fit analysis)或是通过使用对每次振荡的离子的小部分采样的飞行时间检测器中任一个来完成。

当前未公开的GB1103361.0描述了另一个静电阱质谱仪。

由Li Ding(本发明的发明人之一)提出的，US2011/0240845(同样参见CN101752179)公开了一种基于离子镜像电流的检测的质谱分析仪和分析方法。在一个实施例中，该方法包括使用静电反射器或者静电偏转器来使得脉冲离子能够在分析仪中进行多次周期性运动，在其离子飞行区域的部分形成时间会聚，并且在空间中形成封闭的离子束；使得离子束周期性地穿过多个沿着离子束轴线方向被串联地布置的管状镜像电流检测器，使用低噪声的电子放大器装置来有差异地检测由多个管状检测器拾取的镜像电流，并且使用例如最小二乘回归的数据转换方法以获得质谱。

发明人已经发现使用离子阱质谱仪获得的镜像电荷/电流信号通常没有完美的谐波。换句话说，使用离子阱质谱仪获得的镜像电荷/电流信号常常在时域中具有尖脉冲的波形，这会导致镜像电荷/电流信号在频域中具有多个谐波分量。

当代表具有不同的质荷比且进行振荡运动的被囚禁的离子的镜像电荷/电流信号被变换为频域时，例如使用傅里叶变换，发明人已经发现，如果出现多个谐波分量，那么每个谐波分量被表示为一组峰，其中该组峰中具有的每一个峰是由不同的质荷比的被囚禁的离子(即不同的离子类型)引起的。如果被囚禁的离子具有较窄范围的质荷比，那么每个谐波分量将被表示为一组密集的峰，该组峰很容易被识别。然而，如果被囚禁的离子具有较宽范围的质荷比，那么每个谐波分量将被表示为一组稀疏的峰，该组峰可能会互相重叠。重叠谐波峰可以使得难以获得关于被囚禁的离子的质荷比分布的有用信息而不限制为了获得镜像电荷/电流信号而使用的离子的质荷比的范围。这些难点将在下面通过参考附图1a-c来更详细地描述。

为了应对能够由被包含在通过使用离子阱质谱仪而获得的镜像电荷/电流信号中多个谐波分量造成的这些难点，已经做出过尝试。但是，这种尝试倾向于包括集约计算方法(computationally intensive methods)。