[发明专利]用于提高质谱仪中的灵敏度的方法及设备

说明书

相关申请案

本申请案主张2012年2月1日申请的第61/593，580号美国临时申请案的优先权，所述临时申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本申请人的教示涉及用于提高质谱仪中的灵敏度的方法及设备，且更具体来说涉及用于运送离子的离子引导件。

背景技术

在质谱分析中，在离子化步骤中使用离子源将样本分子转换成离子，且接着在质量分离及检测步骤中通过质量分析器检测所述离子。对于大多数大气压离子源来说，离子在进入真空室中的离子引导件之前穿过入口孔隙。离子引导件运送来自离子源的离子且将所述离子聚集到后续真空室中，且可向离子引导件施加射频信号以提供离子在离子引导件内的径向聚集。然而，在通过离子引导件运送离子期间，可能发生离子损失。因此，希望提高沿着离子引导件的离子运送效率并在运送期间防止离子损失以获得高灵敏度。

发明内容

鉴于上文，本申请人的教示提供一种用于执行质量分析的质谱仪设备。所述设备包括：离子源，其用于在高压区域中(例如，在大气压下)从样本产生离子；及真空室，其用于接收所述离子。所述真空室具有入口孔隙，其用于将来自高压区域的离子传递到真空室中。所述真空室还具有出口孔隙，其用于传递来自真空室的离子，其中入口孔隙的配置及高压区域与真空室之间的压力差提供入口孔隙下游的超音速自由射流扩张。所述超音速自由射流扩张包括预定直径的桶形冲击波和马赫盘(Mach disc)，所述自由射流扩张夹带离子且将所述离子运送到真空室中。在各种方面中，所述设备还包括具有界定内体积的预定横截面的至少一个离子引导件，其中所述至少一个离子引导件的横截面经定大小为超音速自由射流扩张的桶形冲击波的预定直径的至少50％。所述至少一个离子引导件可在真空室中定位在入口孔隙与出口孔隙之间，使得当向所述至少一个离子引导件施加RF电压(由RF电力供应器供应)时，超音速自由射流中的离子可被径向约束在所述至少一个离子引导件的内体积内且被聚集并被引导到出口孔隙。在各种方面中，可在至少一个离子引导件的第一区段中降低径向气体传导性以阻尼由超音速自由射流扩张引起的冲击波。在各种实施例中，可围绕所述至少一个离子引导件的长度的至少第一部分提供用于降低径向气体传导性的绝缘套管以阻尼由超音速自由射流扩张引起的冲击波。

在各种方面中，提供一种质谱仪，其包括：离子源，其用于在高压区域中(例如，在大气压下)从样本产生离子；及真空室，其用于接收所述离子。所述真空室具有入口孔隙，其用于将来自高压区域的离子传递到真空室中。所述真空室还具有出口孔隙，其用于传递来自真空室的离子，其中入口孔隙的配置及高压区域与真空室之间的压力差提供入口孔隙下游的超音速自由射流扩张。所述超音速自由射流扩张包括预定直径的桶形冲击波及马赫盘，所述自由射流扩张夹带离子且将所述离子运送到真空室中。在各种方面中，所述设备还包括所述入口孔隙与所述出口孔隙之间的至少一个离子引导件，所述至少一个离子引导件具有界定内体积的预定横截面，其中所述至少一个离子引导件的横截面经定大小为超音速自由射流扩张的桶形冲击波的预定直径的至少50％。所述至少一个离子引导件包括具有多个细长电极的至少一个多极离子引导件，其中所述细长电极之间的间隔减小到小于0.2R₀的距离，其中R₀为所述电极之间的内切圆的半径。可提供电力供应器以向所述至少一个离子引导件提供RF电压以用于将所述离子径向约束在至少一个离子引导件的内体积内。

在各种实施例中，提供一种用于执行质量分析的系统，所述系统包括离子源，其用于在高压区域中从样本产生离子。在各种实施例中，所述离子可传递到真空室中，所述真空室包括：入口孔隙，其用于将来自高压区域的离子传递到真空室中；及出口孔隙，其用于传递来自所述真空室的离子，其中入口孔隙的配置及高压区域与真空室之间的压力差提供入口孔隙下游的超音速自由射流扩张，所述超音速自由射流扩张包括预定直径的桶形冲击波。在各种方面中，至少一个较高阶多极离子引导件可位于入口孔隙与出口孔隙之间，所述至少一个离子引导件包括导线及电力供应器以向所述至少一个离子引导件施加RF电压以将离子径向约束在至少一个离子引导件的内体积内，其中在邻近导线之间施加相反RF相位。