[发明专利]产生质谱的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从质谱仪中检测的时变瞬态信号产生质谱的方法。

背景技术

傅里叶变换质谱法(FTMS)的主要目标之一为识别呈质谱仪内的捕获场所含有的相干振荡离子包的形式的离子种类，以及其存在的相对丰度。相干离子包的振荡频率为离子种类的质荷(m/z)比的函数，且在本文中被称作离子种类的“特征频率”。可由例如傅里叶变换离子回旋共振(FTICR)质量分析仪中的静电场和静磁场的组合或仅由例如轨道阱(TM)质量分析仪中的静电场提供捕获场。使用RF场的FTMS也是已知的。

通常，由图像电流S(t)(也被称为连续瞬态图像电流，且在本文中被称作“瞬态”)检测离子，在振荡离子在附近经过时，在质量分析仪的检测电极上诱发所述图像电流。因此，瞬态包括一个或多个周期性信号的叠加。每一周期性信号对应于具有相应特征频率的在质量分析仪内的相应相干离子包的振荡。仅在有限时间T内测量(或捕捉或记录)瞬态。所述有限时间被称为瞬态的“持续时间”。

瞬态处理通常涉及离散傅里叶变换(DFT)，其将瞬态分解成数个周期性函数(也被称为傅里叶基底函数)。每一傅里叶基底函数局限于于相应频率(也被称为傅里叶变换频段)。对应于傅里叶基底函数的频率形成频率集合(被称作傅里叶网格)。傅里叶基底函数在频域中等间隔，即邻近频率之间的间隔是恒定的。确切地说，频率集合中的邻近频率之间的间隔(在本文中被称作频率集合的“间隔”)由瞬态持续时间的倒数确定。分解包括基于瞬态计算对应于每一傅里叶基底函数的个别复振幅。由此形成复振幅的集合。因此，离散傅里叶变换(DFT)表示频域中的瞬态。确切地说，将瞬态表示为复振幅的集合。复振幅的集合中的每一复振幅对应于频率集合中的相应频率，即对应傅里叶基底函数所局限于的频率。

存在于瞬态(如先前所描述)中的周期性信号与复振幅有关。确切地说，周期性信号将促成对应于频率集合中的多个频率的复振幅。在给定实验条件下，多个频率将大体上集中在特定离子种类的特征频率。因此，复振幅的集合对频率集合(被称作质谱)的曲线图将展示一个或多个峰值，每一峰值大体上集中在存在于瞬态中的相应特征频率，即每一峰值的质心将大体上等于特征频率。

如上文所描述，存在于瞬态中的周期性信号的频率为离子种类的m/z比的函数。因此，可将每一峰值的质心转换(或变换或解释)成相应m/z比，从而识别相应离子种类。此外，可将每一峰值的高度转换(或变换或解释)成相应离子种类的相应相对丰度。

归因于傅里叶网格中的频率的间距，确定峰值的质心和/或峰值的高度可遭受误差。这些误差导致对正确m/z比的估计中的误差(且因此不正确地识别离子种类)，以及对相对丰度的估计中的误差。在存在于瞬态中的特征频率与频率集合中的最近频率之间的差很大时，这些误差可特别显著。

旨在当前使用的频谱的明显“平滑化”(因此可能减小估计误差)的数种方法包含将复振幅内插到频率之间的间隔减小的另一频率集合上，即内插质谱。最常见内插方法为补零(参见Marshall A.G.、Verdun,F.R.的“NMR、光学和质谱法中的傅里叶变换”，Elsevier，1990年，其整个内容以引用的方式并入本文中)。补零在显式进行的情况下由以下操作组成：对瞬态附加预定持续时间的零信号，从而导致人为地增加瞬态持续时间，且对应地减小频率集合的间隔。因此，如果瞬态持续时间通过附加零信号而增加了P倍，那么频率集合的间隔对应地减小了P倍。归因于快速傅里叶变换(FFT)的实施机制(用于计算DFT的最常见算法)，P为二的幂且内插质谱被称作log₂P次补零是常见的。

尽管此情形可减小上文关于对应于相应特征频率的隔离峰值所描述的误差，但在瞬态包括两个或两个以上靠近特征频率时，仍然存在问题。此情形导致频谱包括两个或两个以上重叠峰值。如果瞬态的两个特征频率之间的间隔(或差)小于阈值，那么将不解析两个峰值。此误差导致经转换m/z比中的误差(且因此不正确地识别离子种类)，以及经转换相对丰度中的误差。尽管其取决于局部频谱密度，但可靠分辨率的实际阈值为对应于原始瞬态(即在未补零情况下的瞬态)的傅里叶网格的间隔的两倍。