[发明专利]离子束质量预分离器

说明书

本发明提供一种用于分离离子的设备，其包含具有在第一端与第二端之间延伸的长度的电极布置。所述第一端经配置以将离子束引入所述布置的离子发射空间中。电子控制器将RF电位及DC电位施加到所述电极布置的电极，以用于产生有质动力RF电场及非质量DC电场。控制所述电位的所述施加以使得所述有质动力RF电场的强度与所述非质量DC电场的强度的比率沿所述电极布置的所述长度变化。所述所产生的电场支持提取沿所述电极布置的所述长度的相应的不同位置处的具有不同m/z值的离子。以具有离所述第一端的增大的距离的m/z比的增大及减小顺序次序中的一个来提取离子。

技术领域

本发明大体上涉及质谱法的领域。更确切地说，本发明涉及供与产生连续离子流的离子源一起使用的离子束质量预分离器。

背景技术

连续通量电喷射或等离子体离子源可产生每秒10¹¹-10¹²个电荷，其中达每秒10¹⁰或更多个电荷经预期进入质量分析器。以此方式产生的离子可基于其质荷比(m/z)来分离，且接着经检测以获得每一m/z比的离子数的测量。此分析的结果通常以质谱的形式呈现。

为了将灵敏度最大化，在离子源中产生的所有离子应在检测器处检测。不幸的是，由于多种原因，此理想情况实际上并不能实现。举例来说，例如四极质量分析器或扇形磁场的常规依序质量分析器用作扫描质量过滤器，所述质量过滤器一次仅在较窄m/z比范围内发射离子，且扫描所关注的全质量范围。舍弃具有超出在任何给定时间所发射的范围的m/z比的离子，而不促进所检测的离子信号，且其结果是减小分析性吞吐量。

全景质量分析器(例如，飞行时间、轨道截获或傅里叶变换离子回旋共振)能够在较宽广质量范围上检测，且这已经促进其在生命科学质谱法中的较广泛接受性。但是，所分析混合物的高复杂度需要额外的分析选择率，所述额外分析选择率通常经由添加质量过滤器来执行以便仅在较窄质量范围上集中。质量过滤经常伴随着离子出于识别及定量的目的在那个范围的分段及片段的测量(故称为MS/MS模式)。此类仪器产生高分辨率、高质量精确性分段频谱且已经根据靶向及非靶向分析的各种方法而使用。当然，当同时分析所有片段时，一次一个地选择不同的前体化合物，且因此需要相对较多时间来获得低强度前体的高质量频谱。结果，此类系统的实际吞吐量保持为低。

也已经提出基于多信道MS/MS的其它解决方案，其中多个并列质量分析器中的每一者用于选择一个前体化合物且扫描出其片段到个别检测器。此类系统的实例包含：美国专利第5,206,506号或美国专利第7,718,959中所公开的离子阱阵列；美国专利第6,762,406号中所公开的多个阱；及美国PG公开案第2008/0067349号中公开的多个TOF。此类阵列加速分析但这通常以阵列的每一特定元素的样本流的不良利用的代价来实现，因为阵列的每一元素经连续地或从其自身的来源所满足。

在不同的方法中，通过将离子束分离成数据包或多个前体离子种类的群组而实现经改善的吞吐量，每一群组含有值窗内的m/z值或另一物理-化学性质(例如，横截面)的离子，且在不损耗其它群组的情况下分段每一群组，或同时及分别地分段多个群组。此并列选择最大程度地潜在地支持分析物的利用。已经提出若干个配置，包含：存储较宽广质量范围的离子的扫描装置(例如，如PCT公开案第WO 03/103010号中公开的3D离子阱，或如美国专利第7,157,698号中公开的具有径向喷射的线性阱)；脉冲式离子迁移谱仪(如PCT公开案第WO 00/70335号，美国2003/0213900，美国专利第6,960,761号中所公开，例如，所谓的时间一致同时分段，TAPF)；减缓线性(WO 2004/085992)或多反射TOF质谱仪(WO 2004/008481)；或甚至扇形磁场仪器。

在所有情况下，将离子的第一阶段基于m/z或横截面分离成不同离子群之后为快速分段，例如，在碰撞单元中(较佳地具有轴梯度)或经由脉冲式激光。随后，在比扫描持续时间快得多的时标上分析片段(较佳地由TOF分析器分析)，尽管性能被针对每一扫描而分配的极限制的时间(通常，50-200μs)限定。