CN101498685A

CN101498685A - 降低质谱分析中的噪声的方法和装置

Info

Publication number: CN101498685A
Application number: CNA2009100085494A
Authority: CN
Inventors: 托马斯·P·多尔蒂; 杰弗里·T·凯尔南; 詹姆斯·D·福特
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2029-01-23
Also published as: US20090194679A1; CN101498685B; EP2086000A3; EP2086000A2; JP2009180731A

Abstract

本发明涉及降低质谱分析中的噪声的方法和装置。在某些实施方式中，为了降低噪声，额外量的载气被引入质谱仪。

Description

降低质谱分析中的噪声的方法和装置

技术领域

本发明涉及质谱分析技术。更具体地，本发明涉及降低质谱分析中的噪声的方法和装置。

背景技术

质谱分析(MS)是对检测样品成分进行识别和定量的公知技术。质谱仪能够将样品分析物的成分依其质荷比(下称m/z或m/z比)分离。尽管对于基于利用m/z比的不同分离原理进行操作的质谱仪存在许多不同的设计，但大多数质谱仪由四个基本部件构成。具体地，几乎所有质谱仪都包括用于由样品产生离子的离子源、用于分离具有不同m/z比的离子的质量分析器、用于检测产生的每一m/z比的离子的数量的检测器以及用于收集数据并生成质谱的数据分析器。对于质谱仪的这些区段(stage)，各自存在不同的已知技术。

质谱仪的源区段通常包括离子化空间(ionization volume)，样品成分在离子化空间中被离子化。例如，在气相质谱中，输送样品气体的载气被引入离子化空间。常用的载气包括氦气、氢气和氮气。存在数种公知的对样品进行离子化的技术，这些技术包括但不限于电子碰撞电离技术和化学电离技术。

例如，在离子碰撞电离中，用来自离子源的电子束轰击样品，电子束具有已知的能量，通常约为70eV，该能量大于使大多数分析物离子化所需的能量。该能量还足以生成载气离子和未电离的激发态亚稳粒子(metastables)。

还存在数种已知类型的通过m/z比来分离离子的质量分析器。其中一种类型是四极质谱仪，其中通过施加射频(RF)和直流(DC)信号在四个细长的极杆之间产生电磁场，并且通过调节RF来选择性地使特定m/z比的离子稳定化而使其它m/z比的离子失稳。稳定化的离子沿平行于极杆并处于极杆之间的路径运动，而失稳的离子沿径向导出该路径。

接着，设置检测器用于接收和检测具有选定m/z比的离子。最后，数据分析器对检测器的输出进行分析，从而确定离子的m/z比和/或其浓度以确定样品的成分及其含量。

由于不同物质的离子可能具有相同的m/z比，因此单级质谱仪无法确保区分样品中的两种具有相同和十分接近的m/z比的物质。因此，级联式质谱仪是已知的，其中两级或更多级质量分析器区段顺序排列，各级之间可以具有碰撞室(collision cell)。例如，第一级MS可利用一种已知的MS技术通过m/z比将分析物分离。然后，经过第一级的离子可被引入碰撞室，这些离子在碰撞室中与具有足够能量的其它分子碰撞，以使这些离子破碎成更小的离子化成分。然后，这些碎片被引入第二级MS，在其中，通过相同或不同的MS技术利用m/z比使这些碎片分离。这增强了对样品中的两种原子不同但m/z比相同或很接近的分析物的区分能力，因为m/z比相似的两种不同分子同时还能得到m/z比相同的碰撞碎片的可能性很小。

如上所述，在离子化空间中生成激发态的载气分子，这被认为是MS测量系统中的噪声的一个来源，它降低了信噪比并使仪器的灵敏度下降。尽管还没有完全理解这种噪声的确切原因的全部细节，但至少一部分噪声被认为是那些载气亚稳粒子冲击检测器表面而被检测到所导致的结果。

许多质谱仪设计引入了曲线离子引导器来防止亚稳原子到达检测器。具体而言，由于亚稳原子不带电荷，因此不能利用沿曲线离子路径引导带电离子的电磁导场来引导亚稳原子。而亚稳原子大致沿直线路径运动，因而不会到达检测器。这两种方式会影响和限制系统的性能。而且，即使结合这两种方式，依然存在明显的噪声。

附图说明

图1为根据本发明的原理的气相色谱/质谱仪的第一组实施方式的框图；

图2A为根据本发明的原理的质谱仪的另一种实施方式的框图；

图2B为根据本发明的原理的质谱仪的另一种实施方式的框图；

图3为表明采用本发明原理的测量系统与未利用本发明的等价系统相比背景噪声减小的实验结果图。

图4是示出了于本发明的具体实施方式相关的步骤的流程图。

发明内容

本发明人推测，在样品中载气的亚稳粒子的存在所导致的噪声中，至少相当大的一部分是载气亚稳粒子与存在于离子化空间与检测器表面之间的背景气体碰撞进而生成背景气体离子所造成的。特别地，虽然尝试在检测器区段中尽可能形成理想真空(除了分析物离子以外)，但本质上不可能消除质谱仪中的所有背景气体。某些背景气体(通常是环境气体，例如氧气、氮气、二氧化碳、氩气等)和液体(最常见的是水)实际上总是设法渗入质谱仪。事实上，氮气或氩气经常被有意地引入质谱仪，作为用于破碎离子的碰撞室中的碰撞气体。虽然碰撞气体在这些情况下是有用的，但如果它从碰撞室流出渗入质谱仪的其它区段，则不利于真空。

载气亚稳粒子可以与质谱仪内部的背景气体分子或碰撞气体分子随时随地碰撞，产生背景气体离子。因此，背景气体离子可以随时冲击检测器表面而形成噪声。

通过这些在检测器附近发生的碰撞所产生的背景气体离子特别难以解决，因为产生的背景气体离子越靠近检测器，离子冲击检测器表面的可能性越大，从而形成信号噪声。特别地，尽管存在许多检测离子的方法，但通常检测器记录离子经过预定的孔或冲击预定的检测表面(该孔或表面即为“检测器表面”)时产生的电流或感应电荷。如果离子是通过与载气亚稳粒子在质谱仪的最后一级质量分析器之后碰撞所产生的，则它们无法像样品中的分析物离子那样通过质量来分离。因此，不论这些离子的m/z比如何，它们都会随时冲击检测器表面，并且被看作是与在特定时间撞击检测器表面的离子相应的具有特定m/z比的离子。因此，这种现象在系统中产生了降低系统灵敏度的噪声。

此外，本发明相信以下广为接受的理由：载气亚稳粒子本身会冲击检测器表面，这产生了额外的噪声。特别地，载气亚稳粒子是激发态分子而非离子，所以它们不带电荷。因此，通过m/z比来分离分析物离子的引导电场和/或磁场对亚稳粒子不起作用。因而，各种m/z比的亚稳粒子都可能在某一时间达到检测器。

因此，本发明的目的是通过减少质谱仪中的载气亚稳粒子的数量来降低质谱分析中的噪声。

根据本发明，使样品和载气(或任何其它伴随气体或其它运输机制)穿过位于离子化之后但检测之前某处的空间，有意地使该空间包含还原亚稳态的气体(下称亚稳还原气体，metastable reducing gas)。亚稳还原气体应为相对于载气(或其它伴随气体)物质选择的物质，从而使得亚稳还原气体的稳定分子与载气的亚稳分子之间的碰撞使得载气的亚稳粒子回到稳定能态。因此，亚稳还原气体减少了载气亚稳粒子的数量。在一种实施方式中，亚稳还原气体是与输送分析物的载气相同的气体物质。然而，理论上，亚稳还原气体可以是亚稳还原气体的原子或分子可以与载气的原子或分子碰撞以使载气的亚稳粒子消耗能量而回到稳定态的任何气体。这通常将包括其原子或分子具有与载气相同或相似的激发能态的任何气体(下文中，除非另有说明或内容需要，使用术语“分子”来包括单原子以及多原子分子)。亚稳还原气体在离子化空间后且检测器表面前的任何位点被引入质谱仪。

噪声的降低被认为是亚稳还原气体的稳定分子与载气的亚稳分子碰撞从而使亚稳粒子失去能量并重新稳定的结果。质谱仪中的载气亚稳粒子的数量的这种减少降低了噪声，原因在于它减少了与这种亚稳粒子碰撞而被离子化的背景气体的量，而这种被离子化的背景气体会冲击检测器表面而变成噪声。减少样品流动路径中的载气亚稳粒子的量，也可以降低噪声，因为这些亚稳粒子也会冲击检测器表面而变成噪声。

质谱仪中的载气分子(或者，载气和亚稳还原气体，如果它们是不同物质的话)的总体增量不会引起问题，因为这种总体增量由稳定分子构成；而且稳定分子不会通过碰撞将背景气体分子离子化。另外，稳定的亚稳还原气体分子本身不会增大噪声，因为它们即使确实冲击到检测器表面也不会被检测器检测到(由于不带电荷)。事实上，即使亚稳氦分子与稳定的基态氦分子以共振传递能量的方式碰撞从而生成另一种亚稳氦原子，该原子也会具有基本上随机的轨迹。因此，在任何情况下都不大可能冲击检测器表面。因此，这种技术不仅减少了质谱仪中的亚稳氦原子的数量，而且还导致束中的亚稳氦原子空间扩散(space diffusion)。

此外，提高质谱仪中的载气压力(例如，引入更多载气)固然可以提高质谱仪中的载气离子产量，但束中稳定载气分子与亚稳载气分子间的碰撞次数的增加量甚至更大。因此，总体上，质谱仪内部的激发态氦原子的数量实际上减少。因此，与直觉恰恰相反，将更多的载气(或其它亚稳还原气体)引入质谱仪，这实际上减少了质谱仪中的载气亚稳原子的数量。结果，这减少了质谱仪中生成的背景气体离子的数量。

因此，例如，如果GC/MS测量系统的气相色谱中的移动相(即载气)是氦气，则可以通过以下方法提高GC/MS测量系统的质谱仪段的灵敏度：将氦气作为亚稳还原气体在离子化空间后且检测器表面前的任何位点引入质谱仪。亚稳还原气体应当以稳态形式引入。如上所述，亚稳还原气体不必是与载气相同的物质，而可以是具有与载气亚稳粒子相同或接近的量子化共振能态的不同气体。而且，这种气体与亚稳载气分子碰撞而回到稳态的可能性也应当较高。量子化共振能态与载气亚稳粒子的差距在约1eV之内的其它气体物质的分子对于减少载气亚稳粒子应当具有明显效果。量子化共振能态差距在0.1eV内的分子应具有更明显的效果。

如上所述，在离子化空间后且检测器表面前的任何位置将亚稳还原气体引入质谱仪，降低了背景噪声。然而，存在一些因素，这些因素被认为决定了引入亚稳还原气体的最有效位置。例如，由于引入亚稳还原气体的主要目的是引起亚稳还原气体与载气亚稳粒子间的碰撞，因此亚稳还原气体应当以设计成使亚稳还原气体与载气亚稳粒子间的碰撞最大化的位置和方式被引入。因此，理想的是，提供一个更高压力的亚稳还原气体的区域，该区域具有(1)使这种碰撞发生的合理长的距离和(2)合理高的气压。

例如，虽然实际上可使质谱仪中的压力低至10^-7torr，但可能理想的是在高达1torr的压力下将亚稳还原气体引入质谱仪的腔室。然而，因为较高的气压往往对质谱仪的灵敏度或某些部件的操作具有不利影响，所以理想的是，压力的增量较小。例如，如果亚稳还原气体在将提高检测器或质量分析器处的气压的位置引入，则可能理想的是将气压增至低于约10^-4torr。另一方面，如果引入亚稳还原气体的位置在质量分析器和检测器的传导限制件(conductance limit)的相反侧，例如碰撞室内部，则将压力增至10^-1torr(100mTorr)甚至1torr是合理的。

较高压力的亚稳还原气体存在的距离应当在满足其它设计约束的条件下尽可能地长。仅作为示例，为了造成足够的碰撞以明显降低噪声，10mm或更短的长度可能就足够了，特别是当压力在该长度上很高时。另一方面，某些质谱仪的设计可容许亚稳还原气体存在于质谱仪在离子化与离子检测之间的整个长度，可能长达1米或更长。作为另一个示例，如果亚稳还原气体被引入碰撞室内部，则碰撞室的路径长度通常为约50-200mm。以上长度仅为示例性，最适当的距离将随多种实际考虑因素而变化，这些考虑因素包括可用空间、压力、是否存在传导限制件、载气和亚稳还原气体的种类，等等。

此外，期望的是，在与存在的载气亚稳原子的碰撞相对于新离子的生成的比率尽可能大的位点引入亚稳还原气体。此因素决定了引入亚稳还原气体的方式或位置是使亚稳还原气体进入离子化空间(在这里，它们可能变成亚稳粒子)的几率最小化的方式或位置。这可以通过以下方式实现：差动泵吸质谱仪的源室以防止下游气体被吸到上游进入离子化空间或离子化空间的传导限制件的相反侧。

图1为结合了本发明的特征的双级质谱仪100的框图。它包括源室103以及分析器室105，源室103和分析器室105之间有传导限制件110。源室103包括离子化空间107，离子在其中生成，这例如通过前面描述的电子碰撞电离来实现。离子化空间107通常保持在不同于源室103其余部分的较高压力下，因为样品和载气从这里进入质谱仪。源室103通常还包括透镜和其它离子光学元件(一般由图1中的标记109表示)，用于将离子化的分析物束流导入分析器室105。离子引导光学元件109通常位于加压离子化空间107的外部，并且与源室103的其余部分压力相同。除了离子化空间107以外，源室103通常保持尽可能低的压力。

在此实施例中，从前一区段(例如气相色谱111)向离子化空间107提供将被离子化和分析的分析物。特别地，即使利用级联质谱仪，仍然难以利用m/z比适当地分离含有多种分析物的复合样品中的每种分析物。因此，通常提供前置区段，该前置区段基于其它特性在分析物成分被引入质谱仪之前将其分离。气相色谱(GC)采用流通式窄柱，样品的分析物成分以气流形式(载气或移动相)通过该柱。该柱含有吸附和解吸样品中的分析物的特定固体和液体(固定相)。当载气将分析物分子吹扫通过该柱时，这一运动由于分析物分子被吸附到固定相中而被抑制。分子沿该柱前进的速率依赖于吸附强度，而吸附强度反过来依赖于分子类型、固定相材料和温度。由于每种分子通过该柱的前进速率不同，因此样品中的各种分析物达到柱末端的时间(停留时间)不同。因此，样品达到质谱仪的进口时，其分析物的至少一部分已经因停留时间不同而被分离。

在任何情况下，样品和载气都从GC 111被引入质谱仪的离子化空间107，样品在这里被离子化。通过离子引导光学元件109将离子导入分析器室105，在本实施例中，分析器室105包括被碰撞室115隔开的两个质量分析器113和117。例如，第一质量分析器113可以是将离子依m/z比分离的四极质量过滤器。四极质量过滤器的操作是本领域公知的，因此本文不再赘述。而且，应当理解，四极质量过滤器仅为示例性，本发明的原理可应用于使用基本上任意类型的质量分析器的质谱仪。

第一质量分析器113的输出被供给到碰撞室115，碰撞室115使离子与力量足够的碰撞气体的分子碰撞，从而将这些离子破碎。将碰撞气体从碰撞气体储器114通过端口引入碰撞室。然后将破碎离子供给到第二质量分析器117中，第二质量分析器117例如可以包括另一个四极质量过滤器。然后，操作此第二四极质量过滤器117，从而将破碎离子以m/z比相关方式输送到检测器119。

检测器119检测以依赖于m/z比的时间相关方式冲击检测器表面的破碎离子，从而确定样品中的破碎离子的定性(m/z比)和定量(数量)特性。将检测器的输出提供给数据分析器121，数据分析器121根据检测器的输出数据确定样品的分析物成分。

应当理解，尽管附图中为了方便采用方框来表示各个部件，但这些部件不是必须通过可维持相互之间的压力差异的物理隔离件(例如，传导限制件)彼此分隔。在图1中，虚线限定的方框对应于质谱仪的部件，这些部件在它们与系统的其它部件之间通常不具有传导限制件。另一方面，由实线限定的那些方框对应于那些在它们与系统的其它部件之间通常具有传导限制件的部件。因此，例如前文所述，离子化空间107通常在它与质谱仪的其它部件之间具有传导限制件。而且，如图1所示，质谱仪往往(虽然并非总是)在源室103与质量分析器室105之间具有传导限制件。

图1示出了六个不同的示例性位置(图中标以A-F)，可以在这些位置上将亚稳还原气体从源112引入质谱仪。

例如，根据示例性实施方式E，气体被引入碰撞室。

可以通过任何合适的方式将气体引入质谱仪，这些方式包括但不限于，质量流量控制器或耦合到端口的电子压力传感器。

在图1的示例性实施方式中，当在位点E(即碰撞室)引入亚稳还原气体时，噪声下降特别显著。在此实施方式中，噪声下降特别显著的原因是，亚稳还原气体被引入路径长度相当长的区域，并且可以在不明显提高质谱仪的敏感质量分析器和检测器区段的气压的条件下将该区域的气压设定得相对较高。此实施方式为亚稳还原气体分子与亚稳氦离子之间的碰撞提供了充分的机会。

而且，碰撞室115(因而位点E)与离子化空间被两个传导限制件(即源室103与分析器室105之间的传导限制件110以及碰撞室本身的传导限制件分隔)，从而减小了亚稳还原气体流入离子化空间并产生更多亚稳粒子的几率。碰撞室本身的传导限制件特别有用，因为众所周知，质谱仪的很多零件的操作和灵敏度在较高压力下会受到不利影响，尤其是质量分析器和检测器。这也是质谱仪中的压力水平往往被保持得尽可能低(除了离子化空间以外)的原因。因此，将亚稳还原气体引入碰撞室115是特别有利的，因为在分析器区段内部，碰撞室115已经属于高压区，亚稳还原气体可被引入该区而不必明显提高质量分析器113、117和检测器119的压力，而分析器113、117和检测器119会由于提高压力受到不利影响。

在图1的示例性实施方式中，亚稳还原气体和碰撞气体通过两个独立的端口被引入碰撞室115并在其中混合。然而，在图2A所示的另一种实施方式中，可以在样品的流动路径外部的混合室236中混合碰撞气体和亚稳还原气体(从独立的储器231、234供应两种气体)，然后通过单个端口引入碰撞室115。

图1中的F(紧挨检测器表面之前)示出了另一个可以采用的引入亚稳还原气体的位置。应当注意到，检测器方框119对应于检测器设备方框。因此，如实施方式F所示，只要是在实际的检测器表面之前，甚至可以在检测器方框119中引入亚稳还原气体。这也被认为是一个特别好的引入亚稳还原气体的位置，因为可将对质量分析器和破碎功能的影响减到最小。例如，这可以通过在检测器119中只增加短小的高压前室118来实现。

尽管位置E和F是引入亚稳还原气体的特别合适的位置，但其它位置也是适合的。实际上，在分析器室105中的任何位置(例如位置D)引入亚稳还原气体，会对降低噪声产生一定效果。甚至可以在源室103中引入亚稳还原气体，前提是在可能生成大多数氦亚稳原子的离子化空间106之外引入。因此，例如，亚稳还原气体可以在位点B被引入源室103的透镜部分109。在一种实施方式中(未示出)，离子引导光学部件109可以保持在独立的高压下，并且亚稳还原气体引入其中。这种实施方式的优点是，在不明显提高系统别处的压力(较高的压力是不期望的)的条件下，为亚稳还原气体与载气亚稳粒子的碰撞提供比不这样做的话实际上能达到的压力更高的压力区。

或者，亚稳还原气体可以在图1所示的位点C被引入，位点C在离子引导光学元件109之后但仍在源室103内。

与一端的离子化空间107(或另一端的检测器表面)的接近程度完全取决于质谱仪测量系统的具体设计。因此，亚稳还原气体引入位点A说明了以下事实：根据质谱仪的源室103的具体设计，甚至可以在离子化空间107之后紧接着引入亚稳还原气体。

应当注意，在图1中，由于在位点A、B和C之间不存在传导限制件，实际上这些位点之间不存在明显差别。即，在这三个位置中任意一处引入的亚稳还原气体会分散到整个源室103中，从而提高整个源室(实际离子化空间107外部，离子化空间107具有传导限制件，因此其压力不同于源室103的其余部分)的压力。实际上，在某些系统中，甚至可以不存在传导限制件，例如图1所示的限定分隔的离子化室和分析器室的传导限制件110。在这种情况下，位置A、B、C和D之间不存在实际意义的差别。

应当理解，与图1和图2A相关的上述示例性系统仅为示例性，本发明可应用于具有任意级数和使用任意种类的质量分析技术、离子化技术、碰撞技术、检测技术或数据分析技术的任何质谱仪。还应当理解，结合图1描述的示例性实施方式中示出的引入亚稳还原气体的具体位置也仅为示例性，该亚稳还原气体可以在离子化空间与检测器表面之间的基本上任何位置被引入。

例如，图2B示出了结合本发明原理的质谱仪200的一种十分简单的实施方式。质谱仪200的压力受控部分示于方框202内部。在这个简单实施方式中，含样品气体的载气通过端口201被引入离子化空间207。在离子化空间207中产生的离子通过透镜和其它光学元件209被导入亚稳还原室210。来自源212的亚稳还原气体被引入亚稳还原室210，以使亚稳还原气体分子与载气的任何亚稳粒子发生碰撞。亚稳还原室210包括位于室210与质谱仪其余部分之间的传导限制件，以使室210保持在不同的较高压力下。亚稳还原室210的结构可以与常规的碰撞室大致相同，即使它并不用于破碎样品离子。亚稳还原室210应具有足够的路径长度和压力，以确保大量的载气亚稳粒子会在该室中与亚稳还原气体分子发生碰撞。亚稳还原室210之后是质量分析器215和检测器219。检测器的数据被送至数据分析器221。

图3为图示出采用根据由图1基本图示的设计的质谱仪利用本发明与未利用本发明的相对背景噪声水平的实验结果的图线。

具体地，图3中的谱线301示出了含有一种分析物(具体为六氯苯)的实验样品的测量结果图。质谱的峰值出现在谱线301中的303处。谱线301的其余部分是背景噪声。

用同样的系统测量相同的样品，不同之处在于：以2.5ml/min的速率将额外的载气(氦气)从图1所示的位点E引入碰撞室。此实验由图3中的谱线305表示。可以看出，峰307基本上与峰303相同(如果忽略由于样品注入和开始数据采集的时间不同步导致的轻微时间位移的话)。注意到，谱线305的背景噪声水平与谱线301相比显著降低。实际上降低了大约一个数量级。还可以看出，峰307比谱线301的峰303低，下降的量与背景噪声的降低量大致相同，这显然是因为谱图中的峰与其它各处一样都存在噪声。

因此，本发明可将信噪比提高一个数量级，从而能够对浓度比现有技术低大约一个数量级的分析物进行检测。

质谱仪中引入亚稳还原气体基本上不影响样品中的分析物的离子。

因为在碰撞室中引入亚稳还原气体看起来对于降低噪声特别有效，所以甚至期望在某些应用中增加独特的较高压力室(这里称“亚稳还原室”)专门用于引入亚稳还原气体并使亚稳还原气体分子与样品分子碰撞，如图2B所示。亚稳还原室例如可以与碰撞室十分相似或相同。有利的是，将亚稳还原室定位在与离子化空间或检测器表面尽可能接近的位置。在结合碰撞室引起碰撞以产生破碎分析物的其它实施方式中，包含亚稳还原气体与碰撞气体的组合的气体混合物可以在质谱仪外部生成并作为混合气体被引入碰撞室，如图2A所示。

图4为根据本发明原理的质谱分析基本过程的流程图。在方框401中，例如在图1和2所示的离子化空间中将载气输送的样品离子化。在方框403中，将亚稳还原气体引入样品和载气，以使亚稳还原气体分子与载气和样品气体中包含的载气的任何亚稳粒子发生碰撞。如上所述，碰撞过程可以发生在样品离子化之后且离子检测之前的任意处。接着，在方框405中，采用任何合适的技术和/或质量分析器装置将离子依其质荷比分离。最后，在方框407中，检测经分离的离子以使其可以被定性和/或定量测量，从而确定样品气体的成分和/或这些成分的浓度。

具体实施方式

本发明的实施方式包括但不限于：

1.一种在质谱仪中对包含分析物的样品进行质谱分析的方法，包括：

将所述样品离子化以生成所述样品中的分析物的离子；

利用质荷比将所得离子分离；

用检测器检测被分离的离子；和

将亚稳还原气体在离子化之后且在检测之前的位置引入所述质谱仪。

2.如实施方式1的方法，其中所述样品伴随有载气，并且其中所述亚稳还原气体是激发能态与所述载气的亚稳粒子的能态近似的物质。

3.如实施方式2的方法，其中所述亚稳还原气体和所述载气是相同的物质。

4.如实施方式3的方法，其中所述载气和所述亚稳还原气体均为氦气。

5.如实施方式1-4中任一项的方法，其中所述引入发生在所述分离之后。

6.如实施方式1-4中任一项的方法，其中所述离子通过位于所述离子化与所述检测之间的腔室，所述腔室包含所述亚稳还原气体。

7.如实施方式6的方法，其中所述腔室是碰撞室，并且所述方法还包括在所述碰撞室与所述检测之间利用质荷比对所述离子进行第二次分离。

8.如实施方式1-6中任一项的方法，还包括：

使所述离子通过所述分离与所述检测之间的碰撞室；和

在所述碰撞室与所述检测之间利用质荷比对所述离子进行第二次分离；

其中所述引入发生在所述第二分离与所述检测之间。

9.一种质谱仪，包括：

样品的流动路径，所述流动路径包括：

接收输入端口，用于接收样品；

包括离子化空间的离子源，在所述离子化空间中由所述样品中存在的分析物生成离子；

质量分析器，用于接收所述离子并将离子依其质荷比分离；和

具有检测器表面的检测器，用于检测被所述质量分析器分离的离子；和

混合室，所述混合室具有第一输入端口、第二输入端口和输出端口，其中所述第一输入端口用于将第一气体引入所述混合室，所述第二输入端口用于将第二气体引入所述混合室，所述输出端口设置在所述离子化空间与所述检测器表面之间，通过所述输出端口将所述第一气体与所述第二气体的混合物引入所述样品的所述流动路径。

10.如实施方式9的质谱仪，还包括：

位于所述质量分析器与所述检测器之间的碰撞室；并且其中

所述输出端口被设置来将所述混合物引入所述碰撞室。

11.一种质谱仪，包括：

输入端口，用于接收样品；

质量分析器，用于接收所述离子并将离子依其质荷比分离；

具有检测器表面的检测器，用于检测被所述质量分析器分离的离子；

设置在所述离子化空间与所述检测器表面之间的第一端口，通过所述第一端口将亚稳还原气体引入所述质谱仪；和

设置在所述离子化空间与所述检测器表面之间的第二端口，通过所述第二端口将碰撞气体引入所述质谱仪用于破碎所述样品的离子。

12.如实施方式11的质谱仪，还包括：

位于所述质量分析器与所述检测器之间的碰撞室；并且其中

所述第一端口和所述第二端口被设置来将所述第一气体和所述第二气体分别引入所述碰撞室。

13.如实施方式11的质谱仪，还包括：

位于所述离子化空间与所述检测器表面之间的腔室，并且所述第一端口与所述腔室连接以将所述亚稳还原气体引入所述腔室；和

位于所述离子化空间与所述检测器表面之间的碰撞室，并且所述第二端口与所述碰撞室连接以将所述碰撞气体引入所述碰撞室。

14.一种质谱仪，包括：

输入端口，用于接收样品；

一个且仅有一个质量分析器，用于接收所述离子并将离子依其质荷比分离，其中所述质量分析器不是离子阱；

设置在所述离子化空间与所述检测器表面之间的端口，通过所述端口将亚稳还原气体引入所述质谱仪。

15.如实施方式14的质谱仪，其中所述端口位于所述质量分析器与所述检测器表面之间。

16.如实施方式14的质谱仪，还包括：

位于所述离子化空间与所述检测器表面之间的腔室，并且所述端口将所述亚稳还原气体供给至所述腔室。

17.如实施方式14-16中任一项的质谱仪，还包括：

具有向所述输入端口提供所述样品的输出端口的气相色谱或液相色谱。

18.如实施方式14的质谱仪，其中所述质量分析器是四极质量分析器。

19.如实施方式9-13中任一项的质谱仪，包括四极质量分析器。

20.一种质谱仪，包括：

接收输入端口，用于接收样品；

质量分析器，用于接收所述离子并将离子依其质荷比分离；

位于所述离子化空间与所述检测器表面之间的包含亚稳还原气体的空间，所述亚稳还原气体是被选择来使得所述亚稳还原气体的分子与伴随所述样品的亚稳粒子之间的碰撞使得所述亚稳粒子回到稳定能态的物质。

21.如实施方式20的质谱仪，其中所述样品伴随有载气，并且其中所述亚稳还原气体是激发能态与所述载气的亚稳粒子的能态近似的物质。

22.如实施方式21的质谱仪，其中所述载气和所述亚稳还原气体是相同的物质。

23.如实施方式20-22中任一项的质谱仪，还包括：

具有向所述接收输入端口提供所述样品的输出端口的气相色谱。

24.如实施方式20-23中任一项的质谱仪，其中所述空间位于所述质量分析器与所述检测器表面之间。

25.如实施方式20-24中任一项的质谱仪，还包括：

位于所述质量分析器与所述检测器之间的碰撞室。

26.如实施方式25的质谱仪，其中所述空间在所述碰撞室中。

27.一种降低用质谱仪进行的质谱分析中的噪声的方法，包括：

将样品离子化以生成所述样品中的分析物的离子；

利用质荷比分析所得离子；

用检测器检测被分离的离子；和

28.如实施方式27的方法，其中所述样品伴随有载气，并且其中所述亚稳还原气体是激发能态与所述载气的亚稳粒子的能态近似的物质。

29.如实施方式28的方法，其中所述载气和所述亚稳还原气体是相同的物质。

30.如实施方式29的方法，其中所述载气和所述亚稳还原气体均为氦气。

31.如实施方式27-30中任一项的方法，其中所述引入发生在所述分离之后。

32.如实施方式27-30中任一项的方法，其中所述离子通过位于所述离子化与所述检测之间的腔室，所述腔室包含所述亚稳还原气体。

33.如实施方式32的方法，其中所述腔室是碰撞室，并且所述方法还包括在所述碰撞室与所述检测之间利用质荷比对所述离子进行第二次分离。

34.如实施方式27-32中任一项的方法，还包括：

使所述离子通过所述分离与所述检测之间的碰撞室；和

其中所述引入发生在所述第二分离与所述检测之间。

尽管上面通过一系列示例性实施方式以气相质谱仪的形式描述了本发明，但应当理解本文介绍的发明构思能够应用于降低质谱仪中的噪声，该质谱仪可以采用伴随有另一种可能产生噪声的气体和液体物质的任何样品，而不论该物质是样品本身的一部分还是样品输送机制的一部分。

根据上面描述的本发明的几种具体实施方式，本领域技术人员将容易想到各种变化，修改和改进。这些变化，修改和改进由于本文的公开内容而变得显而易见，因此尽管没有明确描述，但它们也构成本说明书的一部分，并属于本发明的精神和范围。因此，前面的描述仅为示例性而非限制性。本发明仅受限于权利要求及其等同物。

Claims

将所述样品离子化以生成所述样品中的分析物的离子；

利用质荷比将所得离子分离；

用检测器检测被分离的离子；和

2.如权利要求1的方法，其中所述样品伴随有载气，并且其中所述亚稳还原气体是激发能态与所述载气的亚稳粒子的能态近似的物质。

3.如权利要求2的方法，其中所述亚稳还原气体和所述载气是相同的物质。

4.如权利要求3的方法，其中所述载气和所述亚稳还原气体均为氦气。

5.如权利要求1的方法，其中所述引入发生在所述分离之后。

6.如权利要求1的方法，其中所述离子通过位于所述离子化与所述检测之间的腔室，所述腔室包含所述亚稳还原气体。

7.如权利要求6的方法，其中所述腔室是碰撞室，并且所述方法还包括在所述碰撞室与所述检测之间利用质荷比对所述离子进行第二次分离。

8.如权利要求1的方法，还包括：

使所述离子通过所述分离与所述检测之间的碰撞室；和

其中所述引入发生在所述第二分离与所述检测之间。

9.一种质谱仪，包括：

样品的流动路径，所述流动路径包括：

接收输入端口，用于接收样品；

10.如权利要求9的质谱仪，还包括：

位于所述质量分析器与所述检测器之间的碰撞室；并且其中

所述输出端口被设置来将所述混合物引入所述碰撞室。

11.一种质谱仪，包括：

输入端口，用于接收样品；

质量分析器，用于接收所述离子并将离子依其质荷比分离；

12.如权利要求11的质谱仪，还包括：

位于所述质量分析器与所述检测器之间的碰撞室；并且其中

13.如权利要求11的质谱仪，还包括：

14.一种质谱仪，包括：

输入端口，用于接收样品；

15.如权利要求14的质谱仪，其中所述端口位于所述质量分析器与所述检测器表面之间。

16.如权利要求14的质谱仪，还包括：

17.如权利要求14的质谱仪，还包括：

具有向所述输入端口提供所述样品的输出端口的气相色谱。

18.如权利要求14的质谱仪，其中所述质量分析器是四极质量分析器。