[发明专利]用于高通量电荷检测质谱分析的离子阱阵列

说明书

一种静电线性离子阱（ELIT）阵列包括：多个细长电荷检测筒，其端对端布置并且各自限定居中通过其延伸的轴向通路；多个离子镜结构，每一个离子镜结构限定一对轴向对准的腔和居中延伸通过其的轴向通路，其中，不同离子镜结构被设置在每一个筒的相对端之间；以及，前离子镜和后离子镜，其各自限定至少一个腔和居中通过其延伸的轴向通路，前离子镜定位在电荷检测筒的布置的一端处，并且后离子镜定位在电荷检测筒的布置的相对端处，其中，电荷检测筒、离子镜结构、前离子镜以及后离子镜的轴向通路同轴以限定居中穿过ELIT阵列的纵向轴线。在第二方面中，ELIT阵列包括多个不同轴ELIT区域，其中离子选择性地导引到所述ELIT区域中的每一个中。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年6月4日提交的美国临时专利申请序列号62/680,315的权益和优先权，该申请的公开内容通过引入全文并入本文中。

政府权利

本发明根据国家科学基金会授予的CHE1531823利用政府支持完成。美国政府享有本发明的一些权利。

技术领域

本公开总体上涉及电荷检测质谱分析仪器，并且更具体地涉及利用这类仪器执行质量和电荷测量。

背景技术

质谱分析通过根据离子质量和电荷分离物质的气态离子而提供物质的化学成分的鉴定。已经开发了用于确定这类分离的离子的质量的各种仪器和技术，并且一种这样的技术被称为电荷检测质谱分析（CDMS）。在CDMS中，根据测得的离子质荷比（通常称为“m/z”）和测得的离子电荷确定离子质量。

早期的CDMS检测器在m/z和电荷测量中存在高度不确定性，这导致了静电线性离子阱（ELIT）检测器的开发，在ELIT中，迫使离子前后振荡通过电荷检测筒。离子多次通过这类电荷检测筒为每一个离子提供多次测量。并且已经示出，电荷测量的不确定性随n^1/2降低。其中，n是电荷测量的次数。然而，这类多次电荷测量必然限制使用当前的ELIT设计时能够获得离子m/z和电荷测量的速度。因此，期望寻求ELIT设计和/或操作方面的改进，相对于使用当前ELIT设计可以获得的速率，该改进增加了离子m/z和电荷测量的速率。

发明内容

本公开可以包括所附权利要求中提及的一个或多个特征，和/或以下特征中的一个或多个及其组合。在第一方面，一种静电线性离子阱（ELIT）阵列可以包括：多个细长电荷检测筒，其端对端布置并且各自限定居中通过其延伸的轴向通路；多个离子镜结构，每一个都限定一对轴向对准的腔，并且每一个都限定居中延伸通过两个腔的通过离子镜结构的轴向通路，其中，多个离子镜结构中的不同离子镜结构设置在成对布置的每对细长检测筒的相对端之间；以及前离子镜和后离子镜，其各自限定至少一个腔和居中通过其延伸的轴向通路，前离子镜定位在多个电荷检测筒的一端处，并且后离子镜定位在多个电荷检测筒的相对端处，其中，多个电荷检测筒、多个离子镜结构、前离子镜和后离子镜的轴向通路彼此轴向对准，以限定居中穿过ELIT阵列的纵向轴线。

在第二方面，一种用于分离离子的系统可以包括：离子源，配置成从样品生成离子；至少一个离子分离仪器，配置成根据至少一种分子特性分离所生成的离子；以及上文中在第一方面中描述的ELIT，其中，离开至少一个离子分离仪器的离子经由前离子镜进入ELIT阵列。

在第三方面，一种用于分离离子的系统可以包括：离子源，配置成从样品生成离子；第一质谱仪，配置成根据质荷比分离所生成的离子；离子解离级，定位成接收离开第一质谱仪的离子，并且配置成解离离开第一质谱仪的离子；第二质谱仪，配置成根据质荷比分离离开离子解离级的解离离子；以及电荷检测质谱仪（CDMS），包括上文在第一方面中描述的ELIT阵列，与离子解离级并行耦合并且耦合到离子解离级，使得CDMS能够接收离开第一质谱仪和离子解离级中的任一个的离子，其中，使用CDMS测量离开第一质谱仪的前体离子的质量，使用第二质谱仪测量具有低于阈值质量的质量值的前体离子的解离离子的质荷比，并且使用CDMS测量具有处于或高于阈值质量的质量值的前体离子的解离离子的质荷比和电荷值。