[发明专利]一种飞行时间质谱仪信号聚焦的方法

说明书

本发明提供一种飞行时间质谱仪信号聚焦的方法。所述方法包括：离子源产生待测离子传输到推斥模块；所述推斥模块在一次预设的分析周期内以不同的推斥能量多次发射离子，使待测离子在飞行腔内飞行后通过离子阀于同一时刻到达检测系统；所述检测系统获取所述待测离子，形成质谱图；所述检测系统通过分析不带离子聚焦的常规模式下各所述待测离子的位置及分布情况，验证所述推斥模块的发射能量参数，以确认聚焦效果。本发明在一个周期内多次而非一次反射离子，信号聚焦的方法简单；使用离子阀降低了无关离子对检测系统寿命的影响；具有较低的空间电荷互斥效应，仪器容易获得更高的质量分辨率。

技术领域

本发明涉及飞行时间质谱仪的应用领域，具体涉及一种飞行时间质谱仪信号聚焦的方法。

背景技术

质谱仪，又称质谱计，是分离和检测不同同位素的仪器。根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的仪器。

飞行时间质谱仪：飞行时间质谱仪Time of Flight Mass Spectrometer(TOF)是一种常见的质谱仪。这种质谱仪的检测系统是一个离子漂移管，由离子源产生的离子加速后进入无场漂移管，并以恒定速度飞向离子接收器，离子质量越大，到达接收器所用时间越长，离子质量越小，到达接收器所用时间越短，根据这一原理，可以把不同质量的离子按质荷数m/z值大小进行分离。

为了实现离子到达时间的检测，离子必须尽量同时加速并同时开始飞行。在离子飞行的过程中，仪器会处于等待状态，不提取新的离子，一直等到离子全部飞行完成后，再开始新一轮的提取和飞行。

为了提高仪器性能，通常会让待测离子形成束流，再从中进行垂直提取。正交提取技术是在离子束传输的正交方向施加脉冲电压，将离子推送至加速区，从而减少离子束沿轴向传播所具有的动能分散造成的质谱分辨率降低影响，其技术特点是离子束流中的大部分都没有被提取，因此飞行时间质谱仪的离子利用效率较低。

离子提取：用脉冲电场加速待测离子，使之开始向飞行腔体运动的动作。飞行时间质谱仪对待检测离子的提取采用的是垂直提取方式，从一束稳定的离子束中提取一段离子，并令该段离子沿着离子束轴线垂直的方向飞出，进入飞行管内。由于提取的离子只占总离子数量的3％～20％，所以大部分的离子都没有被检测，导致飞行时间质谱仪的灵敏度有限。

检测限是分析仪器的核心性能指标，分析仪器的检测限与其信噪比密切相关，信噪比是分析仪器测定到的有用信号和噪声的比值。仪器的灵敏度越高，信噪比就越大，此时仪器的检测限就越低，提高仪器的信噪比可以通过提高仪器的灵敏度和降低噪声来实现，在飞行时间质谱中，噪声不随着灵敏度的增加而增加，因此可以通过提高灵敏度的方式来优化检测限。

飞行时间质谱的灵敏度从原理上取决于到达检测系统的离子的数量，离子数量越多，仪器就越灵敏。因此提高灵敏度主要通过设法增加到达检测系统的离子的数量来实现。

在实践中，有使用离子阀技术提高实际参与检测的离子数量的方法。离子阀技术将原本连续进入推斥区的离子流调制为与推斥脉冲同步的离子团，提高推斥占空比，进而提高离子利用率。离子阀技术使大量离子聚焦在较小的空间内，因为离子密度大、电荷之间互斥作用强，所以更难聚焦和得到高质量分辨率的谱峰；离子阀产生的电场会对离子飞行控制产生额外的影响，使得仪器调试难度增加；最后离子阀技术系统结构复杂，离子阀控制部分增加了仪器的制造成本、降低了可靠性。

发明内容

为了加大每个提取周期内被提取的离子的数量，提高飞行时间质谱仪的灵敏度，本发明拟提供一种飞行时间质谱仪信号聚焦的方法。