[发明专利]一种多段式四极杆电极系统及其串联方法

说明书

本发明公开了一种用于二组或二组以上的四极杆电极系统的串联方法与装置，包括至少两组相邻放置的四极电极杆组：第一电极杆组和第二电极杆组，特点是：第一电极杆组由4根完全相同的电极所构成，第二电极杆组由4根完全相同的电极所构成。第一电极与相邻对应的第二电极之间同轴设置；第一电极与相对应的第二电极之间形成部分重叠的第一延伸部和第二延伸部，第一延伸部与第二延伸部之间设置有间隙。本发明的优点是：能够避免两组四极杆电极系统之间由于设置有平面电极而产生的边缘场效应，防止两个四极杆电极系统在传输过程中的离子流失，提高离子传输效率。

技术领域

本发明涉及质谱分析仪器技术领域，尤其涉及一种用于提高四极质谱中离子传输效率的多段式四极杆电极系统及其串联方法。

背景技术

质谱仪在物质分析及成分鉴定中具有广泛的应用，它具有快速，准确的优点，可以进行化学成分的高灵敏度分析。其基本工作原理是：首先把被检测的物质电离成离子，通过电场或磁场将不同离子按质荷比（m/z）的大小进行分离，然后通过离子检测器检测这些被分离的离子，从而得到质谱图。通过对质谱图的分析，即可获得被检测物质的化学成分、结构以及含量等信息。在质谱仪中，将物质电离的部件被称为离子源，对离子进行质量分析的部件被称为质量分析器。离子源和离子质量分析器是组成质谱仪的两个关键部件。

质谱仪由于具有快速，高灵敏度和高质量分辨等特点，已经成为当今世界上应用最广泛的分析仪器之一，在环境检测、食品安全、运动员违禁药物检测、制药、疾病诊治、蛋白质组学、基因组学，材料等热点领域发挥着越来越重要的作用。不仅如此，质谱仪的发展对一些基础科学研究以及涉及国家安全的领域（如国防、航天、生物以及化学武器的检测与维护等）具有重要的意义。

目前，质谱技术的发展已相当成熟，各种新型的质谱仪器不断涌现。所有的质谱仪要实现的共同目标是实现中性物质的电离，然后把离子按其质荷比大小进行分离。然而，不同种类的质谱仪使用不同的质量分析器，这些质量分析器实现离子质荷比分离的方式也不相同。按照质量分析器的不同可以把质谱仪主要分为以下几种：磁质谱仪(使用磁质量分析器，magnetic sector)、飞行时间质谱仪(使用飞行时间质量分析器，TOF)、四极杆质谱仪(使用四极杆质量分析器，QMF)、离子阱质谱仪(使用离子阱质量分析器，Ion trap)、傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(使用傅里叶变换质量分析器，FT-ICR)、轨道离子阱质谱仪(使用轨道离子阱质量分析器，Orbitrap)等。不同种类的质谱仪具有不同的特点和应用领域。

质谱分析不仅可以获得样品中分子种类和含量的信息，它的另外一个功能就是获得分子结构的信息，如蛋白质分子中的氨基酸序列，有机大分子中各个原子或基团之间的连接位置和连接方式等。这种分析分子结构的质谱分析方法被称为串级质谱分析。三重四极质谱仪是进行串级质谱分析的常用仪器之一。三重四极质谱是由三组四极杆电极系统所组成，三组四极杆系统先后串联在一起，如图1 所示。在实验过程中，第一组四极质量分析器从离子源的大量离子中选择母体(前体)离子。母体离子从第一个四极质量分析器进入第二个四极电极系统，即所谓的四极离子碰撞池，被加速的母体离子在离子碰撞池中通过与缓冲气体分子如氩气，氦气分子等发生碰撞而解离。解离得到的碎片离子从碰撞池中进入第三个四极杆质量系统，第三个四极杆质量系统是四极质量分析器，所有的碎片离子被第三个四极杆质量器进行质量分析获得碎片离子的信息，随后人们可以根据碎片离子的信息推断出母体离子的组成和分子结构。这种方法被称为串级质量分析。串级质量分析方法去识别母离子比单质量分析仪更加可靠。