[发明专利]用于利用交流波形进行离子迁移率分离的方法和设备

说明书

本发明涉及用于离子操纵的方法和设备，该设备包括：用于接收离子的第一表面，第一表面包括：沿第一方向延伸的第一多个电极，其中第一电极接收第一电压信号，第二电极接收第二电压信号；第一电极沿着第一方向之横向的第二方向与第二电极间隔开；以及第二多个电极，位于第一电极与第二电极之间并沿第一方向被间隔开，第二多个电极被配置用于接收第三电压信号，被施加到第二多个电极内的相邻电极的AC波形相移l°至359°，以生成沿第一方向的第一行波，以及沿第一方向引导所接收的离子。

本申请是申请日为2016年8月15日、申请号为201680069722.X、发明名称为“用于利用交流波形进行离子迁移率分离的方法和设备”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开的实施例涉及离子迁移率分离和相关的离子操纵。更具体而言，所公开的实施例涉及执行离子操纵，包括使用施加到一个或多个分段电极的连续交流(AC)电压波形或多个连续AC电压波形实现在移动离子俘获区域中的移动和离子迁移率分离。

背景技术

离子迁移率谱(IMS)是一种用于分离和识别离子的技术。IMS可以用于分离结构异构体和解析大分子的构象特征。在包括代谢组学、糖组学和蛋白质组学的广泛的应用中，IMS还可以用于增强质谱(MS)。

例如，在执行IMS时，含有不同离子的样品被注入到包含载气(也称为缓冲气体)的封闭单元的第一端。在该单元中，在施加的电场的影响下，离子从单元的第一端移动到单元的第二端。随后离子在单元的第二端处作为时间的函数的电流被检测到。由于施加的电场引起的加速度和由于与缓冲气体分子的碰撞而引起的减速的净影响使得样品离子实现了最大恒定速度(即最终速度)。IMS单元内的离子的最终速度与它们各自的迁移率成比例，迁移率与诸如质量、大小、形状和电荷的离子性质有关。在这些性质中的一个或多个上不同的离子使得离子在给定的电场下移动通过给定的缓冲气体时展现出不同的迁移率，因此具有不同的最终速度。结果，每个离子展现出从单元的第一端行进到单元的第二端的特性时间。通过测量样品内的离子的特性行进时间，可以识别离子。

现已有许多用于化学和生物化学分析的IMS形式，包括恒定场漂移管离子迁移率谱(DT-IMS)、高场非对称离子迁移率谱(FA-IMS)、差分迁移率分析(DMA)和行波离子迁移率谱(TW-IMS)。这些形式在施加电场以分离IMS单元内的离子的方式上不同。然而，值得注意的是，由于产生分离离子的电场的电极结构在大小和复杂性上的实际限制，常规IMS装置在分离离子的能力(分离能力)方面受到限制。

因此，存在对改进的用于离子迁移率分离的系统和方法的持续需求。

发明内容

在本公开的实施例中，提供了一种用于离子操纵的设备。该设备包括至少一个表面、第一多个连续电极、以及第二多个分段电极。第一多个连续电极耦合到至少一个表面，并且与射频(RF)电压源电连通。由RF电压源施加到第一多个电极中的相邻电极的RF电压在第一多个电极中的相邻电极上相移约180°。第二多个分段电极耦合到至少一个表面，并且被布置成位于第一多个电极之间或与第一多个电极相邻的纵向组。第二多个分段电极还与交流(AC)电压源电连通。由AC电压源施加到第二多个分段电极的纵向组内的相邻电极的AC电压波形在第二多个电极中的相邻电极上相移l°-359°。

该设备的实施例可以以任何组合方式包括以下的一个或多个。

在实施例中，该设备还包括多个保护电极，该多个保护电极位于至少一个表面上的第一和第二多个电极的外端上。该多个保护电极还与DC电压源电连通。当从DC电压源接收到恒定的DC电压时，多个保护电极产生将离子运动约束到朝向保护电极的电场。

在该设备的实施例中，AC电压波形是正弦波。

在该设备的实施例中，AC电压波形是多于一个AC电压波形的总和。

在该设备的实施例中，施加到第二多个分段电极的纵向组内的相邻电极的AC电压波形在第二多个分段电极中的相邻电极上以重复模式相移。