[发明专利]离子阱质谱仪的离子隔离方法、系统及介质

说明书

本发明提供一种离子阱质谱仪的离子隔离方法、系统及介质，涉及质量分析技术领域，包括：离子引入步骤：打开离子阱的离子门，将质谱仪的后端盖置于预设电位，捕捉离子；离子囚禁步骤：关闭离子门，捕捉的离子稳定在离子阱中心区域；离子隔离步骤：根据正电压所占DDS数量和/或隔离时间，获取母离子质荷比m/z、隔离质量数范围以及母离子隔离效率值中的任一种或任多种；隔离冷却步骤：将离子置于预设值处，根据预设隔离冷却时间对离子进行冷却；离子清空步骤：在离子阱电极上施加预设占空比，完成离子清空。本发明硬件要求低，通过调节数字矩形波主射频的占空比，就可在离子阱中产生等效的“四极直流”，无需额外高精度高稳定性的硬件直流电路。

技术领域

本发明涉及质量分析技术领域，具体地，涉及一种数字方波模式下离子隔离的质谱分析方法，涉及一种离子阱质谱仪的离子隔离方法、系统及介质。

背景技术

质谱技术介绍

质谱分析法是一种通过测量样品离子的质荷比，以及各个质荷比之间对应的相对和绝对强度，从而进行定性和定量分析的方法。质谱分析的过程是：首先是待测样品离子化，样品离子化装置称为离子源；接下来是离子传输导引装置，将离子从离子源引出，并聚焦引导进入质量分析器；质量分析器是在电场或磁场的作用下将离子按照质荷比依次逐出，顺序到达检测系统，形成质谱图。通过分析质谱图，可以获得被测样品的成分、相对比例及结构等化学信息。质谱技术因其高灵敏度和高特异性，在环境污染、生命科学、食品安全、航空航天以及国家安全等领域应用广泛。

数字离子阱技术介绍

质谱仪是实现质谱分析方法的装置，质量分析器是质谱仪的“心脏”，是质谱仪中最核心的器件。在多种质量分析器中，离子阱因其体积小、气压要求低、单个质谱实现串级功能等优势成为大家主要的研究对象。最早的离子阱质谱仪是基于三维离子阱技术，工作原理基于马修方程的解。三维离子阱工作时，主射频电压施加在电极上，通过形成捕获四极场将离子囚禁并进行质量分析。传统三维离子阱主射频驱动波形是正弦波，离子的质量分析是通过正弦波幅值电压按照固定步长进行扫描来实现的。由于在正弦波驱动的离子阱中，扫描的离子质荷比与正弦波的幅度成正比，对于质荷比5000以上的离子进行扫描时，正弦波幅度需要上万伏，极易造成离子阱电极的放电，从而导致质量分析器和驱动电源的损坏。

串级分析中的离子隔离方法介绍

串级分析是离子阱质量分析器中最重要的重要功能之一，其原理是将全谱扫描中“感兴趣”的特征离子(母离子)通过离子隔离技术保留在离子阱中，其他质荷比的离子被逐出离子阱。接下来是将隔离后的离子通过碰撞诱导解离功能，实现对其碎片离子的质量分析。因此串级质谱中最关键的部分是特征离子的隔离，即母离子隔离功能。传统的离子隔离方法是Marshall等人提出的存储波形反傅里叶变换(stored waveform inverse fouriertransform，swift)技术，其原理是：当进行离子扫描时，每一种质荷比的离子对应一种共振频率，当施加在离子阱中的特定离子共振频率缺失时，与之对应的离子在进行扫描时将被保留在离子阱中，其他质荷比的离子将被依次逐出离子阱。对于swift信号，选择合适的相位函数至关重要，如果选择的相位函数不合适，将导致时域信号集中在相对狭窄的时间段内，进而形成尖峰脉冲。SWIFT较适用于传统的正弦波驱动方式，但是对于新型的矩形波驱动来讲，大的尖峰脉冲的需要大数据量的存储、傅里叶变换和高速数模转换器输出。因此SWIFT方法应用于矩形波时，具有以下缺陷：

1、存储量大，需要高速大容量存储设备，一般的存储设备无法满足其需求，因此对仪器硬件要求高，大大增加了整个仪器的研制成本；

2、速度慢，隔离一般都在毫秒级，而通过存储、傅里叶变换、高速数模数模转换后，耗时可能超过ms级别，隔离功能无法实现；

3、隔离效率低，如果选择相位不合适，母离子隔离的数目在阱中相应减少，隔离效率变小，影响整个串级实现效果。