[发明专利]离子空间分布的检测方法和系统

说明书

一种离子检测系统包括：微通道板堆叠，其包括正面和后面，该堆叠设置成在正面接收来自四极杆的出口孔的离子通量并在后面响应于所接收的离子通量发射电子通量；闪烁体，其具有前表面和后表面，并设置成在前表面接收电子通量，并在后表面响应于所接收的电子通量发射光子通量；配置成接收光子通量的光成像器；电源；第一、第二和第三电极，其连接到电源并分别设置在正面、后面和第一表面上，其中闪烁体包括磷光材料的单晶板。

技术领域

本发明涉及质谱分析的领域。更具体地，本发明涉及质谱仪检测器系统和方法，其中离开四极杆质量分析器的离子被转换成一定量的电子，并且所述电子被转换成一定量的光子，这些光子被聚焦到图像平面上并由光成像仪成像。

背景技术

四极杆质量过滤器通常用作三级质谱系统的组件。作为非限制性示例，图1A示意性地示出了三重四极杆系统，如附图标记1所示。可以控制质谱仪1的操作，并且可以通过一种或多种已知类型的各种电路的控制和数据系统(未示出)来获取数据68，其可以被实现为通用或特殊目的处理器的任何一种或组合例如现场可编程门阵列(FPGA)、固件、软件，以便为质谱仪和/或相关仪器提供仪器控制和数据分析。含有一种或多种目标分析物的样品可以通过在大气压或低于大气压或接近大气压或接近低于大气压的压力下操作的离子源52离子化。将得到的离子引导通过预定的离子光学仪器，其常常可以包括管透镜、分离器(skimmer)、离子漏斗51和多极(例如，参考字符53和54)，以迫使通过一系列的逐渐减小压力的腔室，例如腔室2、3在图4，这可操作地引导和聚焦这些离子以提供良好的传输效率。各个腔室与相应的端口80(在图1A中用箭头表示)连通，端口80连接到一组真空泵(差动泵送，未示出)以将压力保持在期望值。

图1A的示例质谱仪系统1图解示出包括高真空室5内的三级配置64，该三级配置具有标记为Q1、Q2和Q3的部分，它们电连接到相应的电源(未示出)。Q1、Q2和Q3级可分别作为第一四极杆质量过滤器、碎裂单元和第二四极杆质量过滤器操作。离子在第一级进行分析或过滤，在第二级碎裂，和/或在最后级内分析或过滤，然后被传递到检测器66。这种检测器被有利地放置在四极的(例如，图1A的Q3)的通道出口，以提供离子丰度信息，其可被处理为富质谱(数据)68，其示出离子丰度相对于m/z比率的变化。随着近来用于检测从四极杆质量过滤器出现的离子的成像离子检测器的发展(参见下面的详细讨论)，可以获得三维信息(例如，两个空间维度和一个时间维度)，其保持高质量分辨能力而没有显著的信号强度下降。

在多极质量过滤器(例如图1A中所示的四极杆质量过滤器Q3)的常规操作期间，为了产生质谱，使用检测器(例如，图1A的检测器66)来测量在施加叠加振荡射频(RF)和非振荡(DC)电场期间完全通过质量过滤器作为时间的函数的离子量。因此，在任何时间点，检测器仅接收那个时间在质量过滤器通带内具有m/z比的那些离子-也就是说，在那个时间施加于四极杆的特定RF和DC电压下仅具有在多极内具有稳定轨迹的那些离子。这种传统操作在仪器分辨率和灵敏度之间产生折衷。可以实现高质量分辨，但是仅当DC/RF比率使得过滤器通带非常窄时，使得大多数离子在质量过滤器内产生不稳定的轨迹并且很少通过检测器。在这种情况下，扫描必须相对缓慢地进行，以便在每个m/z数据点检测足够数量的离子。相反，在传统操作期间也可以实现高灵敏度或高速度，但仅通过加宽通带来实现，从而导致m/z分辨率的降低。

转让给本发明的受让人并且其全部内容通过引用并入本文的美国专利8,389,929教导了一种四极杆质量过滤方法和系统，其通过记录作为施加的RF和DC场的函数的离子撞击位置敏感的探测器的位置来区分离子种类，即使两者同时稳定的时候。当记录到达时间和位置时，可以将得到的数据视为一系列离子图像。每个观察到的离子图像基本上是分量图像的叠加，对应于在给定时刻离开四极的每个不同的m/z值。该专利还教导了用于预测作为m/z和应用场的函数的任意离子图像的方法。因此，可以通过数学去卷积或分解过程从一系列观察到的离子图像中提取每个单独的分量图像，如前述专利中进一步讨论的。每个种类的质荷比和丰度必然直接来自去卷积或分解。因此，可以在各种操作条件下实现高质量分辨能力，这是通常不与四极质谱仪相关的性质。