[发明专利]混合质谱系统

说明书

本发明涉及混合IMS/MS系统，并提供了混合IMS/MS系统，其包括RF漏斗、离子迁移率分析仪和质量分析仪，其中，RF漏斗与离子迁移率分析仪(优选地，TIMS分析仪(TIMS＝俘获离子迁移谱))非共线布置。

技术领域

本发明涉及其中离子迁移谱(IMS)与质谱(MS)(特别是与串联质谱(串联MS))偶联的混合质谱系统，以及操作该混合质谱系统的方法。

背景技术

离子迁移谱(IMS)是一种分析技术，该技术用于研究缓冲气体中的离子的迁移率，并根据它们的迁移率将它们分离。

离子迁移谱的固有特征是缓冲气体中的离子的迁移率取决于离子的分子几何形状，使得通常能够分解并由此分离不能由质谱分解的同分异构体或构象异构体。许多应用还利用了通过分析物离子的测量的迁移率来确定分析物离子的横截面的能力。横截面的知识已经被证明在包括识别化合物类别和详细结构的许多领域(特别在结构生物学领域)中是重要的。

IMS分析仪基于各种原理而存在。

漂移型IMS分析仪测量当均匀稳定的DC电场作用在离子上时该离子用多长时间穿过充气的漂移管。在指定的时间间隔内，将离子脉冲注入到漂移管中。为了注入离子脉冲，使用诸如Bradbury-Nielsen门或Tyndall门的离子门。一旦进入漂移管中，离子就会受到范围在每厘米几伏特至每厘米数百伏特内的均匀电场。电场驱动离子朝向离子检测仪通过漂移管，在漂移管处，离子与缓冲气体的中性原子或分子碰撞，并基于其离子迁移率而分离。在离子检测仪处按从最快(最高离子迁移率)到最慢(最低离子迁移率)的次序记录离子。

行波IMS分析仪(TWIMS)使用非均匀瞬态DC电场。不均匀的DC电场随时间变化，从而产生行波且行波移动通过漂移区。通过漂移管连续传播的一系列波朝向离子检测仪驱动作为离子脉冲注入到漂移管中的离子。离子种类的速度取决于迁移率，使得不同的离子种类在不同的漂移时间内通过漂移管。TWIMS分析仪通常在大约20Pa的低压下操作，并使用RF电场以用于径向约束离子。关于TWIMS的理论基础，参见Svartsburg等人的文章“行波离子迁移谱的基本原理(Fundamentals of Traveling Wave Ion Mobility Spectrometry)”(Anal.Chem.,2008,80(24),9689-9699)。

在俘获离子迁移谱(TIMS)中，首先通过反作用气流沿非均匀的DC电场(电场梯度，EFG)或者通过具有不均匀的轴向速度分布(气体速度梯度)的反作用气流沿均匀的DC电场俘获离子。首先根据迁移率在TIMS分析仪中在空间上分离所俘获的离子，并且随后通过调节气体速度和轴向DC电场的高度中的一者根据其迁移率随时间从TIMS分析仪中洗脱所俘获的离子(Loboda的美国专利No.6,630,662B1；Park的美国专利No.7,838,826B1)。TIMS分析仪通常在2Pa至500Pa的低压范围内操作，并使用RF电场以用于径向约束离子。关于TIMS的理论基础，参见Michelmann等人的文章“俘获离子迁移谱的基本原理(Fundamentals ofTrapped Ion Mobility Spectrometry)”(J.Am.Soc.Mass Spectrom.,2015,26,14-24)。