CN104517798A - 用于组合的线性离子阱和四极滤质器的方法和装置 - Google Patents

用于组合的线性离子阱和四极滤质器的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104517798A
CN104517798A CN201410513768.9A CN201410513768A CN104517798A CN 104517798 A CN104517798 A CN 104517798A CN 201410513768 A CN201410513768 A CN 201410513768A CN 104517798 A CN104517798 A CN 104517798A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ion
electrode
voltage
groove
bar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410513768.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104517798B (zh
Inventor
J·C·施瓦茨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thermo Finnigan LLC
Original Assignee
Thermo Finnigan LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thermo Finnigan LLC filed Critical Thermo Finnigan LLC
Publication of CN104517798A publication Critical patent/CN104517798A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104517798B publication Critical patent/CN104517798B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34—Dynamic spectrometers
    • H01J49/42—Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons
    • H01J49/4205—Device types
    • H01J49/421—Mass filters, i.e. deviating unwanted ions without trapping
    • H01J49/4215—Quadrupole mass filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34—Dynamic spectrometers
    • H01J49/42—Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons
    • H01J49/4205—Device types
    • H01J49/422—Two-dimensional RF ion traps
    • H01J49/423—Two-dimensional RF ion traps with radial ejection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34—Dynamic spectrometers
    • H01J49/42—Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons
    • H01J49/4205—Device types
    • H01J49/424—Three-dimensional ion traps, i.e. comprising end-cap and ring electrodes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

一种用于质谱仪的装置，该装置包括：一组四个杆电极，这些杆电极限定了在其间的一个离子占用体积，具有入口端和出口端，这些杆电极中的至少一个具有一个从其中穿过的槽；第一和第二离子光学器件，分别被安置成分别与该入口端和出口端相邻；一个电压供应系统；以及至少一个辅助电极，被至少部分安置在该至少一个槽内；其中该电压供应系统被配置为以便跨过该组杆电极的构件供应一个射频(RF)电压、一个直流(DC)滤波电压和一个振荡偶极共振喷射电压并且以便供应一个次级离子捕获无线RF电压和一个次级DC滤波电压至该至少一个辅助电极上且跨过这些杆电极和该第一和第二离子光学器件中的每一个供应DC电压。

Description

用于组合的线性离子阱和四极滤质器的方法和装置
发明领域
本发明总体上涉及质谱仪，并且更具体地涉及用在此类质谱仪中的用于根据质荷比分离离子的四极杆离子光学部件。
发明背景
四极滤质器数十年来已经广泛用于多种物质的常规质谱分析，包括小分子如药物试剂和它们的代谢物，以及大生物分子如肽和蛋白质。近来，二维径向喷射离子阱(也被称为“线性离子阱”)已经实现了广泛使用(参见，例如Schwartz等人，“二维四极离子阱质谱仪”，美国质谱学会期刊(J.Am.Soc.Mass Spectrometry)，13:659-669(2002))。一般而言，此类四极质量分析装置在结构上是大体类似的并且由四个狭长电极组成，每个电极具有一个双曲线形表面，这些电极被安排为两个电极对，这两个电极对与在每个电极对之间中间的中心线对齐并且跨过其相对。
在线性离子阱和四极滤质器两者中，存在四个平行的杆，每个与一条中心轴线隔开，并且典型地形状为双曲线或圆形杆轮廓。一般而言，这些杆的长维度限定一个笛卡尔坐标系的Z轴。将一个RF电压的相反相位施加在X维度上分开的杆(相对于Y维度上分开的那些)之间。这个施加的RF电压影响X和Y维度上的离子移动，包括在该装置内离子的容纳(containment)。对于线性离子阱操作，一个轴向容纳场通过透镜元件、或杆区段来增加，可以向该轴向容纳场上施加一个另外的DC电压以包含沿Z维度的离子。
在四极滤质器(QMF)装置的操作中，将包括一定质荷比(m/z)比例范围的离子沿大致平行于中心线的轨迹引入该装置的一个入口端。通过适当选择施加到这些杆上的DC和RF电压的幅值，完全通过该装置的离子的范围可以限制于仅一个所希望的窄m/z范围。如此被传输的离子然后可以被一个检测器检测到，该检测器被对齐以便拦截从一端至另一端完全通过该装置的离子。该检测器产生代表被传输的离子数目的一个信号。这些检测器信号被传送到一个数据和控制系统以处理并且产生质谱。
在用于质量分析的线性离子阱装置的一种形式中，一个电极对的电极中的至少一个适配有延伸通过该电极或这些电极的厚度的一个孔口(槽)以便允许被喷射的离子行进穿过该孔口至一个相邻定位的检测器。离子通过将一个射频(RF)电压的相反相位施加到这些电极对上而被径向地或横向地限制在该离子阱内部中，并且可以通过施加适当的DC偏移到定位于这些电极或其中心区域的轴向向外处的端部区域或透镜而被轴向地或纵向地限制。为了进行分析扫描，在该RF电压的幅值渐变的同时，典型地跨过该开孔口的电极对(通常被称为X电极，因为它们与一个笛卡尔坐标系的X轴对齐，该笛卡尔坐标系这样取向使得X和Y是该阱的径向轴线并且Z是沿该阱中心线延伸的纵向轴线)的电极施加一个偶极共振激励电压。该操作导致被俘获离子按它们的m/z比(m/z的)顺序与所施加的激励电压共振。这些共振受激离子发展不稳定的轨迹并且通过这些X电极的一个或多个孔口从该阱中被喷射出至这些检测器。
每种类别的四极质量分析器-四极滤质器或线性离子阱-与它自己独特的优点相关联。离子阱以它们对于全扫描质量分析的高灵敏度、进行迭代碎裂和分析(MSn)实验的能力、以及它们的高扫描速度而众所周知。四极滤质器以它们对于目标化合物分析和量化的极高灵敏度和检测极限而众所周知。本披露涉及创造一种单一装置，该单一装置在节省在一个质谱仪仪器内具有两个单独装置的费用和复杂性的同时，可以充当一个线性离子阱和一个四极滤质器两者并且因此可以实现性能特征的组合。这产生了具有离子阱的理想定性能力同时额外地保持了QMF的定量性能方面的一种多用途装置。
已知对于线性离子阱操作必需的槽导致对电场的扰动并且使其偏离纯线性场畸变。已经提出了各种方式来补偿放入离子阱装置的电极中的孔口的有害性能影响，这些离子阱装置包括三维(3D)离子阱(例如，保罗(Paul)阱)以及线性离子阱。在一些当前可商购的线性离子阱系统中，补偿这些槽的影响是通过将电极间距从无槽的双曲线杆的理论最佳间距向外伸展来完成的。基本上，这种补偿方法主要引入正性八极和十二极的高阶(非线性)场，补偿了由这些槽产生的负性场畸变。然而，这种补偿方法不能产生这些非线性高阶场的完全取消。其结果是，在现有实施方式中，通常，发生某一过补偿，这仍留下用于有效性能的一些高阶场。尽管以此方式补偿的装置可以作为一个离子阱质量分析器很好地运行，但所希望的是QMF操作能够产生一个RF场，该RF场实质上尽可能纯地是一个四极电势(线性场)。此外，此类补偿机构是不容易可调节的。优选地，任何场畸变补偿机构应该是以如下方式可调节的，使得能够补偿喷射槽的影响(以便实现最佳离子阱性能)同时还能够对于QMF模式下的操作进行适当的场校正，因为这两种操作模式可能具有不同的场补偿要求。这些调节机构可以在仪器操作过程中以及还在仪器校准过程中实时使用以便校正由制造机械缺陷引入的畸变。
美国专利申请号8,415,617传授了一种实现作为离子阱和QMF两者的功能的方法，这是通过要求这些槽被配置为使得实现四倍对称，从而导致可忽略的八极场分量和占优势的十二极或二十极场畸变。尽管这种对称配置显著降低场畸变水平，但由这些槽造成的残余非线性场仍可以具有对QMF性能的有害影响。为了允许相同结构也作为一个更理想的四极滤质器(QMF)，理论上要求甚至进一步校正，从而要求一个更纯的线性(四极的)电场，其中几乎完全取消所有非线性场。
提供最高水平的场校正、连同操作上可调节的补偿的目标导致，相对一个全局调节像如上所述的杆间距的伸展，或如在一些三维离子阱装置中使用的改变双曲线的渐近线角度而言，对这些槽更局部的补偿方法。关于3D离子阱已经考虑的一种此类方法是使局部的突起、或凸起与这些槽相邻。此种方法已经披露于例如美国专利预授公开号2004/0195504A1和美国专利申请号6,087,658中，其中局部的电极凸起用于场裁剪以便最优化3D阱性能。尽管这种方法显示了一些希望，但它关于本发明的目标还受限于：当离子阱相对于QMF模式需要不同补偿时，它不容易允许调整场补偿。这种方法进一步受限于：对于任何给定的装置，它不允许总体的场畸变校正，包括由制造机械缺陷引入的畸变的校正。
美国专利申请号8,415,617传授了使用“垫片”电极来实现由于3D离子阱的端盖电极中的孔导致的场畸变的校正。这一概念由使用一个额外的电极组成，该电极被插入在孔口中，可以施加一个电压到该电极上。这个电压可以补偿由该端盖电极中的孔的存在引起的电势下降，从而使等位线变平以产生一个更纯的四极电势和相关联的线性场。本发明人已经认识到一个类似的概念可以被扩展至一个线性离子阱，从而允许相同装置也用作一个QMF。
发明概述
根据一个示意性实施例，一个二维四极装置由四个平行的狭长杆电极构成，这四个电极围绕一条中心轴线被安排并且它们的长维度平行于该中心轴线。这些杆电极中的每一个具有一个向内定向的双曲线表面。这些电极中的至少一个包括一个槽，该槽用于喷射从其中穿过的离子至一个相关联的检测器，该槽与该轴线平行并且从该向内定向的双曲线表面至一个相对的外表面穿过该电极的长度的一部分，其中至少一个辅助插入电极沿该槽的长度的一部分被至少部分安置在该槽内。在操作中，施加一个常规的四极RF电压到这四个杆电极上，其中施加到每对直径上相对的电极上的RF相位与另一对直径上相对的杆电极是确切地异相的(即，180度)。可以施加一个第二RF电压到这个插入(或补偿)电极上使得它可以对于处于离子阱模式或四极滤质器模式的装置的操作通过实验被优化为独立的对应最佳值。该第二RF电压与包括其中安置有该插入电极的槽的杆电极的RF电压是同相的但具有比其更大的幅值。优选地，该第二RF电压可以在仪器操作过程中、在单独的分析之间或在一个独立分析的过程中(如对于正进行的实验而言适当的)进行调整。施加到这个或这些插入电极上的第二RF电压还可以进行调整和/或优化以便抵消由于制造变化而可能存在于结构中的机械畸变对每个装置基础的任何有害影响。此外，整个场的可调节性可以对于该装置的其他用途进行优化，如离子分离、离子激活、离子注入、或离子喷射。
根据本传授内容的一个第一方面，提供用于质谱仪的一种组合的四极滤质器和线性离子阱装置，该装置包括：一组四个基本上平行的杆电极，这些杆电极限定了在其间的一个离子占用体积，该离子占用体积具有一个入口端和一个出口端，这些杆电极中的至少一个具有一个从其中穿过的槽；第一和第二离子光学器件，分别被安置成与该入口端和出口端相邻；一个电压供应系统；以及至少一个辅助电极，被至少部分安置在该至少一个槽内；其中该电压供应系统被配置为以便跨过该组杆电极的构件供应一个横向限制射频(RF)电压、一个直流(DC)滤波电压和一个振荡偶极共振喷射电压并且以便供应一个次级RF电压和一个次级DC滤波电压至该至少一个辅助电极上且跨过这些杆电极与该第一和第二离子光学器件中的每一个供应DC电压。
在不同的实施例中，这四个杆电极都可以具有在其中的槽，其中每个槽具有一个或多个安置在其中的辅助电极。在不同的实施例中，这些槽和辅助电极可以在这些杆电极的仅一个中或在相对于该离子占用体积在直径上彼此相对的仅两个杆电极中提供。在不同的实施例中，安置在一个槽内或每个槽内的该至少一个辅助电极或一个或多个辅助电极可以包括两个间隔开的辅助电极，其中这两个辅助电极中的每一个与该槽的内壁平行。这两个辅助电极中的每一个可以通过一个电绝缘间隔元件与这些槽内壁中的一个对应的内壁分开。在不同的其他实施例中，每个辅助电极可以包括一个对应的单一的、整体的辅助电极，该辅助电极被至少部分安置在一个槽内并且具有一个从其中穿过的孔口。在不同的实施例中，安置在一个槽或每个槽内的该至少一个辅助电极或一个或多个辅助电极可以相对于该槽的面向该离子占用体积的一端凹陷到该槽内。在此类情况下，该杆电极或每个杆电极可以包括一个屏蔽部分，该屏蔽部分阻断在该对应的一个或多个凹陷的辅助电极与该离子占用体积之间的一条直接视线。
根据一个第二方面，提供一种操作一个四极装置的方法，该四极装置包括：(a)四个基本上平行的杆电极，这些杆电极限定了在其间的一个离子占用体积，具有一个入口端和一个出口端，其中一个杆电极具有一个从其中穿过的槽；(b)至少一个被安置在该槽内的辅助电极；(c)一个第一检测器，被安置为接收从该出口端传递出该离子占用体积的离子；以及(d)一个第二检测器，被安置为接收通过该槽传递出该离子占用体积的离子，该方法包括：(i)施加一个RF电压到这些杆电极上使得施加到一个第一对杆电极上的电压波形与施加到另一对杆电极上的电压波形是180度异相的，该第一对杆电极相对于该离子占用体积在直径上彼此相对；(ii)施加一个第二RF电压到该至少一个辅助电极上使得施加到每个辅助电极上的电压波形与施加到该对应的杆电极上的电压波形是同相的并且具有比其更大的幅值，该对应的杆电极具有在其内安置所述每个辅助电极的槽；(iii)在施加该RF电压到该第一对杆电极上、施加该次级RF电压到该至少一个辅助电极上以及在该第一对与另一对电极之间施加一个在时间上变化的DC电压的同时，将离子样品供应到该离子占用体积的输入端，使得穿过该离子占用体积、通过该出口端并且至该第一检测器的离子的质荷比是可控地变化的；并且(iv)检测到达该第一检测器的离子以便产生该离子样品的质谱，其中对施加到每个辅助电极上的次级RF电压的更大幅值进行选择以便优化该质谱的峰特征。
该方法可以进一步包括：(v)在施加该RF电压到这些杆电极上并且施加该次级RF电压到该至少一个辅助电极上的同时，将一个第二离子样品供应到该离子占用体积的输入端；(vi)施加电压到被安置为与该入口端和出口端相邻的离子光学器件上并且到这四个杆电极上以便捕获在该离子占用体积内的第二离子样品；(vii)在具有该槽的杆电极与同该有槽的杆电极相对于该离子占用体积在直径上相对的杆电极之间施加一个偶极AC激励电压；(viii)在施加具有不同于步骤(ii)中施加到该至少一个辅助电极上的电压的幅值的次级RF电压的同时，在时间上改变该施加的RF电压幅值和/或该AC激励电压幅值，使得被喷射通过该槽并且至该第二检测器的离子的质荷比是可控地变化的；并且(ix)检测到达该第二检测器的离子以便产生该离子样品的质谱。
附图简要说明
从以下仅通过非限制性举例方式并且参照未按比例绘制的附图所给出的说明中，本发明的以上指出的和各种其他方面将变得清楚，在附图中：
图1是一个利用四极装置质谱仪系统的符号图，根据本传授内容的一个实施例，该四极装置可以用作一个四极滤质器或一个线性离子阱质量分析器；
图2是一个利用四极装置的第二质谱仪系统的符号图，根据本传授内容的另一个实施例，该四极装置可以用作一个四极滤质器或一个线性离子阱质量分析器；
图3A是根据本传授内容的并且如在图1和2的质谱仪系统中使用的一个离子四极装置的杆电极的透视图；
图3B是如在图1和2的质谱仪系统中使用的离子四极装置的杆电极的分解图；
图3C是穿过根据本传授内容的一个四极装置的一个实施例的四极杆和辅助电极的横向截面视图；
图3D是穿过根据本传授内容的一个四极装置的另一个实施例的四极杆和辅助电极的横向截面视图；
图3E是用于线性阱质量分析器中的一个常规四极杆的纵向视图；
图3F是图3D的四极杆和辅助电极的纵向视图；
图4是穿过一个已知线性离子阱质量分析器装置的四极杆的并且进一步示出至这些杆的电连接的横向截面视图；
图5是穿过根据本传授内容的一个四极装置的另一个实施例的四极杆和一个或多个辅助电极的横向截面视图；
图6A是穿过根据本传授内容的一个杆的有槽部分和一个或多个辅助电极的视图，示出了RF电压和它们至这些电极的电连接；
图6B是根据本传授内容的四极装置的又另一个实施例的一个独立的杆的有槽部分和一个或多个辅助电极的横截面视描绘，也示出了RF电源和它们至这些电极的电连接；
图6C是图6B的杆和一个或多个辅助电极的一对横截面描绘，也示出了等势面的计算迹线，最左边的描绘适用于其中这个或这些插入电极是在与该杆相同的RF电压下的情况并且最右边的描绘适用于其中这个或这些辅助插入电极被保持有一个20％的RF过电压的情况；
图6D是穿过根据本传授内容的四极装置的又其他各种实施例的一个独立四极杆的有槽部分和一个或多个辅助电极的展开的横向截面视图；
图7A是穿过一个已知的线性离子阱质量分析器装置的一个独立四极杆的有槽部分的展开的横向截面视图；
图7B是穿过依照根据本传授内容的四极装置的各种实施例的一个独立四极杆的有槽部分和一个或多个辅助电极的展开的横向截面视图；
图7C是穿过依照根据本传授内容的四极装置的各种其他实施例的一个独立四极杆的有槽部分和一个或多个辅助电极的展开的横向截面视图；
图8是通过根据本传授内容的一个四极装置的一组计算的离子传输曲线的图，该装置用作一个四极滤质器，其中这些不同的曲线代表施加到这些插入电极上的不同RF过电压；
图9A-9B示出了通过根据本传授内容的四极装置的各种实施例的一组计算的离子传输曲线，这些装置用作为四极滤质器，其中每个示出的峰对应于相应实施例的计算的最佳插入过电压；
图10A-10B是示出使用根据本传授内容的四极装置的各种实施例作为线性离子阱质量分析器的共振喷射离子的计算的峰宽对于插入电极过电压的变化的曲线图；
图11示出使用根据本传授内容的四极装置的各种实施例作为线性离子阱质量分析器的共振喷射离子的计算的峰强度对于插入电极过电压的变化的曲线图；
图12A是用于操作根据本传授内容的一个四极装置的第一种方法的流程图；并且
图12B是用于操作根据本传授内容的一个四极装置的第二种方法的流程图。
详细说明
以下说明的提出是为了使本领域的任何普通技术人员能够进行和使用本发明，并且是在特定的应用和其要求的背景下提供的。对于本领域技术人员来说，对所描述的实施例的各种修改将是显而易见的，并且在此的一般原则可以应用到其他实施例。因此，本发明并非旨在局限于所示出的实施例和实例，而是要根据所示出和所描述的特征和原则而给予可能的最宽范围。参照附图1-12结合以下说明，本发明的具体特征和优点将变得更加清楚。
图1描绘了根据本传授内容的一个实施例的一个质谱仪系统300的部件，包括作为一个二维径向喷射离子阱或一个四极滤质器可选择性地操作的一个四极装置。此种四极装置在下文中被称为一种“两用四极装置”。将理解的是质谱仪系统300的某些特征和配置通过说明性举例的方式呈现，并且不应被解释为将实现方式限制在或至一个特定环境中。一个离子源，其可以采取一个电喷射离子源305的形式，从一种分析物材料(例如来自一个液相色谱仪(未描绘)的洗脱液)产生离子。这些离子从离子源室310(对于一个电喷射源该离子源室将典型地保持在或接近大气压下)被传输，通过依次更低压力的几个中间室320、325和330，至两用四极装置340驻留在其中的一个真空室335。从离子源305至两用四极装置340的有效离子传输通过多个离子光学部件来促进，这些离子光学部件包括四极RF离子导向器345和350、八极RF离子导向器355、截取锥360、和静电透镜365和370。离子可以通过一个离子传递管375在离子源室310与第一中间室320之间被传输，该离子传递管被加热以蒸发残余溶剂并且分解溶剂分析物团簇。中间室320、325和330以及真空室335通过适合的泵安排来抽空以将其中的压力维持在希望的值。在一个实例中，中间室320与一个机械泵(未描绘)的一个端口连通，并且中间压力室325和330以及真空室335与一个多级、多端口的涡轮分子泵(也未描绘)的相对应的端口连通。
如将在以下进一步详细讨论的，两用四极装置340配备有定位为从该两用四极装置电极径向往外的轴向捕获电极380和385(可以采取常规的板状透镜的形式)以协助产生用于离子的轴向限制的一个势阱，并且还进行向两用四极装置340的内部体积中受控的离子选通。两用四极装置340另外配备有至少一组检测器390(可以包括仅一个单一检测器)，这些检测器产生一个代表离子丰度的信号，在一些操作中，这些离子可以从该两用四极装置被径向喷射。可以提供联接到一个惰性气体(如氦气)源的一个阻尼/碰撞气体入口(未描绘)来可控地将一种阻尼/碰撞气体添加到两用四极装置340的内部以便促进离子捕获、破裂和冷却。
另一个检测器410被安置在两用四极装置340的轴向向外。当希望在QMF模式下操作两用四极装置340时，按现有技术中已知并且以上所描述的方式，由电压供应系统250将一个滤波DC分量添加到施加到两用四极装置340的电极上的RF电压上。离子作为一个连续或准连续的束进入两用四极装置340的一个入口端。在选定的m/z值范围中的离子(选定是通过选择所施加的DC和RF电压的幅值的适当值来实现的)保持在两用四极装置340的内部的稳定迹线并且通过其一个出口端离开两用四极装置340，并且此后被递送到检测器410，该检测器产生代表被传输的离子的丰度的一个信号。具有在所选定的范围外的m/z值的离子发展在两用四极装置340内的不稳定迹线并且因此不能到达检测器410。在QMF模式下的操作过程中，对通过DC电压源250施加到该两用四极装置的中心电极上的(如以下更详细讨论的)以及施加到轴向捕获电极380和385上的DC偏移进行设置以使得这些选定离子能够通过两用四极装置340传输到检测器410。
当在离子阱模式下操作是希望时，对于宽质量范围捕获可以移除该滤波DC分量，并且将合适的DC偏移施加到该两用四极装置的端部区域和/或到轴向捕获电极380和385上，以便建立使得能够在两用四极装置340的内部体积内捕获离子的一个势阱。然后可以使这些离子经受一个或多个分离和破裂阶段，如果希望，并且这些离子或它们的产物可以根据已知技术通过将这些离子共振喷射到检测器390而进行质量分析。为了在该离子阱模式下操作过程中提供可接受的捕获效率并且使得实现任选的碰撞诱导破裂，可以在两用四极装置340在离子阱模式下的操作过程中将一种阻尼/碰撞气体添加到其内部。尽管有可能选择适合于离子阱模式或QMF模式下操作的一个单一气体压力，还有可能的是可以使用一种双阱配置。该双阱配置将会包括保持在更高压力下的适合于离子捕获、离子分离、和离子破裂的一个第一四极阱装置，并且还将包括在较低压力下操作的对于离子阱和QMF分析模式两者都是最佳的两用四极装置。另一种替代方案是当将两用四极装置340切换到QMF模式时，该阻尼/碰撞气体可以被泵出使得将该内部体积保持在有利于良好的过滤性能的低压下。
在一个特别有利的实施方式中，两用四极装置340可以按一种依赖数据的方式自动地在离子阱模式和QMF模式之间切换，由此获取满足规定标准的质谱数据触发了模式切换。例如，两用四极装置340可以初始地在QMF模式下操作以提供一种感兴趣的离子种类的单离子监测(SIM)。当检测器410产生指示该感兴趣的离子种类存在的一个信号时，两用四极装置340可以自动切换到离子阱模式下的操作，以便进行MS/MS或MSn分析来确认该感兴趣的离子种类的鉴别或以便提供结构说明。
图2描绘了另一个质谱仪系统400，其中将两用四极装置340放置在一个四极滤质器(QMF)510和一个碰撞室520的下游。QMF 510可以采取一种常规多极结构的形式，该多极结构可操作来选择性地传输在由所施加的RF和DC电压确定的一个m/z范围内的离子。碰撞室520也可以构造为施加了RF电压的一种常规多极结构以提供径向限制。碰撞室520的内部用一种合适的碰撞气体进行加压，并且进入碰撞室520的离子的动能可以通过调节施加到QMF510、碰撞室520和透镜530上的DC偏移电压来进行调整。如以上所述，两用四极装置340可选择地在离子阱模式或QMF模式下可操作并且可以通过以下方法在这些模式之间切换：通过调节或移除施加到该两用四极装置的中心电极上(如以下进一步讨论的)以及到轴向捕获电极380和385上的RF、滤波DC、和DC偏移电压，并且通过添加碰撞/阻尼气体到该内部体积中或从该内部体积中移除碰撞/阻尼气体。
当两用四极装置340在QMF模式下操作时，质谱仪400作为一个常规三重四极质谱仪起作用，其中离子选择性地由QMF 510传输，在碰撞室520中破裂，并且所得到的产物离子选择性地由两用四极装置340传输至检测器540。样品可以使用用于三重四极质谱仪中的标准技术进行分析，如前体离子扫描、产物离子扫描、单一或多重反应监测、以及中性损失监测，通过适当地将调谐的RF和DC电压施加(按一种固定的或在时间上扫描的方式)到QMF 510和两用四极装置340上。
将两用四极装置340切换到离子阱模式(可以按一种依赖数据的方式来完成)，如以上所讨论的，导致质谱仪400作为一个QMF离子阱仪器起作用。在这种操作模式下，将离子选择性地传输通过QMF 510并且在碰撞室520中经受碰撞诱导解离。将所得到的产物离子递送至用于捕获、操纵和质量分析的两用四极装置340。在一个说明性实例中，可以使递送至两用四极装置340的产物离子经受一个或多个另外的破裂阶段以便提供对感兴趣的离子种类的鉴别的确认。如以上所述，获取质谱可以根据已知技术通过将这些离子共振地喷射至检测器390来进行。
这些质谱仪系统的各种部件的操作可以通过一个控制和数据系统255来引导，该控制和数据系统将典型地由通用和专门的处理器、专用电路、以及软件和固件指令的组合组成。该控制和数据系统还提供数据采集和采集后数据处理服务。
尽管这些质谱仪系统300、400被描绘为被配置用于一个电喷射离子源，应注意两用四极装置340可以与任何数量的脉冲或连续的离子源(或其组合)结合使用，这些离子源包括但不限于一个基质辅助激光解吸/电离(MALDI)源、一个大气压化学电离(APCI)源、一个大气压光致电离(APPI)源、一个电子电离(EI)源、或一个化学电离(CI)离子源。此外，尽管图1和2描绘了用于将离子从源室305传输并且聚焦至质谱仪系统300、400的真空区域的离子传递管375、管透镜395、和静电截取锥360的安排，但出于此目的替代性实施例可以使用以发明人Senko等人的名义的美国专利申请序列号12/125,013(“离子传输装置和其操作模式(Ion Transport Device and Modesof Operation Thereof)”)中描述的类型的堆叠环离子导向器，该专利的全部内容通过引用结合在此。
图3A是根据本传授内容的一个四极装置30的透视图，该四极装置适合于用作如上所讨论的两用四极装置。图3B是该装置的分解图，并且图3C是穿过该装置的横向截面视图。四极装置30包括围绕一条中心线21以互相平行关系安排的四个狭长电极31a、32a、33a和34a。每个电极31a、32a、33a和34a具有面向四极装置30的内部体积的一个截断的双曲线形(或近似双曲线形)表面。在一个优选但任选的实现方式中，上述的四个电极包括该装置的一个中心区段5，并且该装置进一步包含包括前端电极31b、32b、33b和34b的一个前端区段4和包括后端电极31c、32c、33c和34c的一个后端区段6。
每个狭长的中心电极，与安置在其两端的其相关联的前端和后端电极以及任何电极间绝缘体22一起可以被视为构成一个延伸的杆组件。此类杆组件31、32、33和34在图3B中示出。例如，杆组件31(图3B)包括前端电极31b、中心电极31a和后端电极31c(图3A)以及绝缘体22。其他杆组件32、33和34类似地进行定义。
一个杆组件的独立电极是彼此电绝缘的–例如，通过绝缘体22–以允许这些前、中心和后区域维持在不同的DC电势下。尽管在图3B中这些绝缘体22示出为处于直接在相邻杆电极之间的间隙内的配置，其他替代性配置是可能的，其中这些绝缘体用于维持这些杆严格就位，但不被安置在这些间隙内。例如，施加到前端区段4的电极31b、32b、33b和34b以及后端区段6的电极31c、32c、33c和34c上的DC电势可以相对于施加到中心区段电极31a、32a、33a和34a上的DC电势升高，以产生将正离子轴向限制到四极装置30的内部的中心部分的一个势阱。这些DC电势在此被称为“DC偏移”电势。当在QMF模式下操作时，这些前和后端区域还可以在无任何DC滤波(或DC偏移)的情况下操作。这种操作模式通过最小化当离子进入和离开QMF模式下的装置时的边缘场效应而有助于改进QMF模式下的传输。因此，在QMF操作过程中，这些前端和后端区段可以按一种“仅RF”配置(具有最佳幅值)进行操作，与在QMF操作过程中要求滤波DC电压的中心区段不同。前端区段4和后端区段6可能不被包括在一些实现方式中，这些实现方式可能要求一样高的性能水平但要求一种更简单或更成本有效设计。在这些后者情况下，轴向捕获电极380和385可以用于建立一个势阱，该势阱对于离子阱模式而言限制离子沿着纵向轴线21的方向。
中心电极31a、32a、33a和34a中的至少一个或多至每一个适配有延伸通过该电极的全厚度的一个狭长孔口(槽)35、36、37、38，以允许离子以通常与四极装置30的中心纵向轴线21正交的一个横向方向穿过这些孔口被喷射，例如沿着通向离子检测器19的迹线11。尽管仅一个检测器–接收通过中心电极33a的槽37中喷射出的离子–在图3A中示出，一个任选的第二检测器可以存在并且进行定位以便接收从直径上相对的中心电极31a的槽35中喷射出的离子。可替代地，这个或这些检测器19可以进行定位以便接收从槽36或38之一或两者中喷射出的离子。
这些槽典型地被成形为使得它们具有在面向内的电极表面处的一个最小宽度(以减少场畸变)并且在离子喷射的方向上向外打开。优化该槽的几何结构和尺寸以最小化场畸变和离子损失由Schwartz等人在美国专利号6,797,950(“作为一个质谱仪操作的二维四极离子阱”)中进行讨论，该专利申请的披露内容通过引用结合在此。在图3B中，这些槽35-38示出为仅沿这些中心杆电极的长度的一部分延伸。然而，在替代性实施例中，每个槽或一个相关联的凹陷、凹槽或沟可以沿每个中心杆电极的整个长度延伸，并且类似的槽、凹陷或沟可以同样存在于这些前端和后端电极中。此类凹陷、凹槽或沟不需要从该内部离子占用体积至该装置外部完全延伸通过这些电极。例如，如图3B中所示出的，凹槽35e、36e、37e和38e仅部分延伸到对应的杆组件31、32、33和34的杆电极中。槽35e、36e、37e和38e沿着这些内部双曲线或近似双曲线的表面并且与对应的槽35、36、37和38成直线纵向延伸。以此方式提供的这些凹陷、凹槽或沟用作这些槽的非完全穿透延伸并且有助于最小化否则可能发生在槽边缘处的某些内部电场分量上的任何突变。
这些槽35-38中的至少一个并且优选地每一个具有被至少部分包含在该槽内的一个或多个辅助电极(插入电极)。图3A示意性地示出了安置在中心电极32a的槽36内的一个插入电极39(注意这个槽在图3A中未被标记但在图3B中被标记)；图3B示意性地示出了被安置在中心电极33a的槽37内的另一个插入电极39(注意后面的这个槽和中心电极在图3B中未被标记但在图3A中被标记)。为了清晰呈现，这些插入电极被描绘为通常相对于它们的实际尺寸进行放大。一般而言，使用共振喷射技术，离子将从一个或两个槽(即，一对直径上相对的槽)中被喷射出。尽管如此，为了维持产生纯的或几乎纯的四极场的最佳对称性，优选的是–尽管不是必需的–维持在直径上相对的中心杆电极中并且最优选地在所有的四个中心杆电极中的至少两个槽中相同的槽，并且维持在所有槽中相同的插入电极。
中心电极31a、32a、33a和34a(或其一部分)被联接(参见图1和2)至电压供应系统250用于接收一个横向限制RF电压、一个共振激励电压、一个滤波DC电压(用于在QMF模式下操作)和一个DC偏移电压(用于包含在与中心纵向轴线21平行的方向上的离子)。该电压供应系统可以与控制器255进行通信并且在其控制下运行，控制器255形成该控制和数据系统的一部分。将具有可调整的幅值的RF电压按规定的相位关系施加到电极对31a、32a、33a和34a上以产生将离子径向地或横向地限制在离子阱340的内部的一个场。还可以将该RF电压施加到前端区段4的电极31b、32b、33b和34b(如果存在的话)上，以及到后端区段6的电极31c、32c、33c和34c(如果存在的话)上。
电压供应系统250进一步将次级RF电压施加到这些辅助插入电极39上，其中施加到任何此类插入电极上的RF相位与具有其中安置了对应的插入电极的槽的中心杆电极的RF相位是相同的，并且该RF幅值比施加到该中心杆电极上的RF幅值大某一百分比。当该装置用作一个线性离子阱时，为了分离所选定的种类、碰撞诱导解离和质量顺序分析扫描的目的，电压供应系统250还可以被配置为跨过至少一对相对的杆电极施加一个具有可调整的幅值和频率的振荡偶极激励电压，以便产生将离子共振地激发的一个偶极激励场。将该偶极激励电压施加到中心区段5的电极上以及到前端区段4(如果存在的话)、和后端区段6(如果存在的话)的电极上。电压供应系统250还可以用于将该振荡偶极激励电压施加到这些插入电极39上，其中施加到任何此类插入电极上的激励电压相位与具有其中安置了对应的插入件的槽的中心电极的激励电压相位相同。不要求将该振荡偶极激励电压施加到这些插入电极39上，尽管是希望的。此外，可能在QMF模式中额外使用该偶极激励电压以协助质量过滤，如以发明人Schoen等人的名义的美国专利号5,089,703中所述的。
电压供应系统250包括多个部件，这些部件可以被配置为，在作为一个线性离子阱质量分析器的操作过程中，在中心电极区段5与入口端离子光学器件(或离子光学元件)和出口端离子光学器件(或离子光学元件)之间施加DC偏移电势差。这些入口端离子光学器件包括前端电极区段4，如果这个区段存在。这些出口端离子光学器件包括后端电极区段6，如果存在。这些入口端离子和出口端离子光学器件还可以包括轴向捕获电极380和385。可以施加这些DC电势差以便，例如，产生将离子轴向地限制在四极装置30内的一个势阱。在一个替代性配置中，轴向限制是通过将RF电压波形施加到电极端区域4、6和/或到捕获电极380和385上来实现的，这些RF电压波形与施加到这些中心电极上的RF波形是确切地异相的以便产生一个轴向伪势阱。这种替代性配置提供了同时轴向限制极性相反的离子的能力，这对于某些离子阱功能，如其中正的分析物离子与负的试剂离子反应以产生产物离子的电子转移解离(ETD)，是有用的。
电压供应系统250还提供一个DC滤波电压，该DC滤波电压在四极装置30的操作过程中用作一个四极滤质器(QMF)以便将一个DC电压按已知方式叠加于施加到这些中心杆电极上的RF电压上以便可控地改变被传输通过装置30的离子的质荷比。电压供应系统250还可以将相同的DC电压施加到这些插入电极39上，其中施加到任何插入电极上的DC滤波电压的幅值大于施加到对应的封闭中心杆电极上的DC电压的幅值。优选地，施加到任何插入电极上的DC滤波电压比施加到该封闭杆电极上的DC滤波电压大的百分比与施加到对应的插入电极上的次级RF电压幅值超过施加到该封闭杆电极上的RF电压幅值的百分比相同。一般而言，在QMF操作过程中不将DC滤波电压施加到前端和后端区域4、6的电极上。
因此，将每个辅助插入电极39电联接到电压供应系统250上。电压供应系统250是可操作的使得无论装置30用作一个四极滤质器还是一个线性离子阱，施加到每个插入电极上的正弦电压曲线与施加到具有其中安置有对应的插入电极的槽的电极上的电压曲线是确切地同相的但具有的幅值比其更大。施加到这些插入电极上的更大的RF幅值、或RF过电压用于在四极装置30内维持对一个纯四极场的充分接近。在QMF操作过程中施加到这些插入电极上的DC滤波电压的更大幅值提供了相同的益处。用于线性离子阱共振激励操作或四极滤质器激励的最佳RF过电压优选通过校准来确定并且对于这两种不同的操作模式可以是不同的。
在其中四极装置30用作一个线性离子阱质量分析器的质量顺序分析扫描中，施加到这些中心电极31a、32a、33a和34a以及辅助插入电极39上的激励和RF捕获电压幅值可以根据由已知技术通过实验确定的校准关系来在时间上改变。施加到这些插入电极39上的激励和捕获RF电压的幅值比施加到这些中心电极上的RF幅值更大(通常，大某一百分比)，其中具体的量值或百分比可以通过校准来确定。
在四极装置30作为一个四极滤质器质量分析器的操作过程中，其中使得被传输离子的m/z值逐渐变化(换句话说，进行扫描)，施加RF电压到这些中心电极31a、32a、33a和34a和插入电极39上，其中施加到这些插入电极上的RF幅值比施加到这些中心电极上的RF幅值大一个校准的量值或百分比。在扫描过程中，可以施加一个时变DC滤波电压到这些中心杆电极和插入电极两者上以便可控地改变被传输通过装置30的离子的m/z值。在此种操作过程中，可以将与施加到这些中心电极31a、32a、33a和34a上类似的RF电压(但通常不是DC滤波电压)施加到前端电极31b、32b、33b和34b以及后端电极31c、32c、33c和34c上。
可以设想许多不同的插入电极几何结构。所用的具体几何结构可能影响它的场校正方面。为了理解这些不同的插入电极几何结构可能如何影响一个两用四极装置如装置30的操作，四极装置30的等势面和通过该四极装置的离子迹线使用从美国新泽西州，灵哥斯，1027老约克路，08551-1054(1027OldYork Rd.Ringoes NJ 08551-1054USA)的科学仪器服务公司(ScientificInstrument Services)可商购的带电离子光学器件模拟软件进行模拟。若干几何结构已经被视为包括图3C和图5-7中示出的那些并且在以下更详细地进行讨论。
图3C展示了穿过装置30的中心电极的横向截面视图，示出了在电极槽35-38内的辅助或插入电极39的一种可能配置。一个离子占用体积9可以在平行的杆电极31a、32a、33a和34a之间并且围绕中心纵向轴线或中心线21来标识。该离子占用体积可以被定义为一个在这些杆电极之间的空间区域，在一个四极装置的操作过程中，至少一些离子被至少部分限制在该空间区域内一段时间。例如，如果按已知方式施加RF电压到这些杆电极上并且如果将离子从一个第一端(一个入口端)引入该离子占用体积内并且允许其在与中心轴线21平行的方向上从该第一端至一个第二端(一个出口端)穿过该装置，那么该离子占用体积可以被认为是一个简单的离子运输体积。在这种情况下，所施加的RF电压充当一个横向限制RF电压，因为防止了离子以穿过该四极杆组的前端或后端之一(一般是后端)以外的方式离开离子占用体积9。因此，在这种情况下，该四极装置作为一个离子传输装置来工作，其中离子被部分横向地限制–即，沿着x和y轴–但不是沿着z轴(参见图3A)。从该第一(或入口或前)端至该第二(或出口或后)端的传输可以由在该第一端与该第二端之间的一个DC轴向场引起或辅助。如果还施加一个滤波DC电压到这些杆电极上，那么根据这些离子的质荷比，这些离子中的仅一部分将从该第一端至该第二端传输该装置的全长。在这种情况下，离子占用体积9可以被认为是一个过滤体积。如果这些离子中的至少一些沿x和y轴被限制，在引入该装置中之后，使得也沿z轴被限制(例如，通过离子透镜或离子门的操作)，使得这些离子在该入口端或该出口端均不能传递出该装置，那么该离子占用体积可以被认为是一个捕获体积。
在图3C示出的配置中，将一对辅助插入电极39安置在每个槽35、36、37、38内。每对插入电极的电极39被彼此电联接。因此，在一个槽内的一对电极的每个电极带有相同的电压。进一步地，直径上相对的槽的电极对被彼此电联接。也就是说，安置在中心电极31a的槽35内的插入电极对39被电联接至安置在直径上相对的中心电极33a的槽37内的插入电极对上。可以关于安置在槽36和槽38内的插入电极对作出类似的陈述。
图3C中示出的电极配置(以及图3D和图3F中示出的替代性配置)可以与如图4中示出的一个线性离子阱装置的有槽电极11a、12a、13a和14a的常规配置进行比较。图3C中示出的新颖配置的槽35、36、37、38的宽度相对于图4中示出的常规槽15、16、17、18的宽度扩大，使得每个相关联的此类电极对的独立插入电极39之间的间隔大致等于该常规槽宽度。图4还展示了典型的基本电连接。施加一个RF振荡电势差在点A与点B之间，这两个点分别被电连接到电极11a和13a以及电极12a和14a上。因此，定义了两个电极对，其中每对中的电极相对于离子占用体积9是直径上相对的。施加到这些电极对之一上的RF电压的相位始终与施加到另一个电极对上的相位是确切地异相的。为了通过离子的共振喷射进行质量扫描，如果离子通过槽15和17之一或两者被喷射至在位置d1之一或两者处的检测器，那么跨过电极11a和13a施加一个另外的偶极AC电压(一个激励电压)，或者如果离子通过槽16和18之一或两者被喷射至在位置d2之一或两者的检测器，那么跨过电极12a和14a施加该偶极AC电压。
如之前所述的，根据本传授内容的装置的实施例用至少部分安置在中心杆电极的这些槽中的一个或多个内的一个或多个辅助插入电极来补充图4中示出的电极配置。如以下将详细示出的，跨过这些插入电极施加一个第二RF电压，其中幅值比施加到这些主要杆电极上的RF幅值大某一百分比δ，使得实现QMF模式下的操作。在QMF操作过程中，还可以在被电联接到这些杆电极上的点A与点B之间(图4)供应一个DC电势差(滤波DC)。一般而言，在根据本传授内容的装置的QMF操作过程中，在槽35和37内(例如，图3C)的插入电极组与槽36与38内的插入电极组之间施加的变化的滤波DC电势差将比中心杆电极组31a和33a与中心杆电极组32a和34a之间的滤波DC电势差大相同的上述百分比δ。在QMF操作模式中适当选择RF和DC电势使得实现可能进行传播通过离子占用体积9的全长的离子质荷比的受控选择。
图3C展示了一个实施例，其中安置在每个槽内的辅助插入电极39包括被电联接至彼此的一对平行板。图3D和图3F展示了一种替代性配置，其中在每个槽内的平行板包括一个单一的、整体的辅助插入电极构件139的单独的部分，其中在这两个平行板之间的间隙实际上是穿过该单一的、整体的辅助插入构件139的一个缝隙或槽。图3D展示了穿过四个插入电极构件139的截面视图–一个此类插入构件被安置在每个槽内。图3F展示了如朝向在图3A和图3B中示出的杆组件32直接向下看将观察到的一个单一的此类辅助插入电极构件139的示意性纵向视图。如图3F中示出的，插入电极构件139沿着中心杆电极32a中的槽36的大多数或全部长度延伸。其余的三个插入电极构件139类似地被安置在中心杆电极31a、33a和34a的槽内。在图3F中示出的实例中，槽36和插入电极构件139示出为占用杆电极32a的长度的仅一个中心部分。然而，在替代性实施例中，该槽或一个相关联的凹陷或沟可以沿中心杆电极32a的整个长度延伸，并且类似的槽、凹陷或沟可以同样存在于前端和后端电极32a、32c中(例如，如图3B中作为凹槽35e、36e、37e和38e示出的)。为了比较，图3E示出了一个常规杆电极的类似视图(无插入电极)。
为了装置30的最佳操作，优选地将这些杆电极和插入电极构件(或单独的插入电极板)进行制造并且组装以便维持该电极组件关于中心轴线的四重对称性。因此，优选地所有四个中心杆包括几乎相同的槽并且所有槽包括几乎相同的插入电极组件。虽然如此，可能存在一些情况，其中足够的性能可以用一种使用少于四个有槽电极的配置来实现。此种替代性配置在图5中作为组件50示出，其中在四个中心电极51a、52a、53a和54a中，仅电极51a具有一个槽(槽55)和一组辅助插入电极59(或如上所述的一个单一的整体的辅助插入电极构件)。图5中示出的这种替代性配置可以用比其中使用四个有槽电极以及它们的相关插入件的情况(例如，如图3C)要求的更少的机械加工成本来制造。在一个具有组件50的装置的操作中，施加到单一组的插入电极59上的补偿次级电压可以最小化内部场与纯四极对称性的偏离，尽管缺乏完全四重物理对称性。各种其他替代性实施例仅在两个直径上相对的中心杆电极中具有槽和辅助插入电极。
如上所述，进行计算机模拟以便确定可接受的和最佳的槽参数。图6A示出了在施加RF电压到杆电极73a和插入电极79两者上的情况下如对于根据本传授内容技术的一个装置(确切地，对于一个具有如图7C中示出的电极配置的装置)计算的选定的等势轮廓线。如图6A中所指出的，RF电压源12和33提供具有相同的频率和相位的RF电压波形至杆电极和插入电极两者，其中由RF电压源33提供的波形具有一个更大的幅值。施加RF过电压到这些插入电极上实质上减少等势轮廓线侵入到槽77内或朝向槽77，如无这些插入电极的情况下将观察到的，尤其对于不与该槽直接邻近的等势轮廓，如轮廓101。然而，非常靠近该槽的等势线，如轮廓103，可能相对于纯的四极轮廓(在不存在槽77时将与杆电极73a的内表面平滑地平行)仍展现一些局部扰动。
使用图6A中示出的配置的装置将展现与一个专用的四极滤质器装置(一组四个无槽的杆)基本上相同的QMF操作，因为感兴趣的离子的限制发生在靠近中心线21的一个受限制的区域中(图3A)。然而，该装置当用作一个共振喷射质量分析器时可能在某种程度上展现降低的性能，因为靠近该槽的等势轮廓(例如，轮廓103)中的波动可能导致一部分离子被偏转离开槽77。
轮廓103中的波动(图6A)可以通过以下方法来进一步最小化：将这些插入电极(例如，图6B中的插入电极99或图6D中的插入电极89)相对于该杆内表面(例如，图6D中示出的表面88)定位在该杆电极槽(例如，图6B中的杆电极93a中的槽97或图6D中的杆电极83a中的槽87)内的一个凹陷位置中。通过该相关联的杆电极的面向内的表面的延伸部分以便部分阻断其中安置了这些凹陷电极的槽的一部分可以部分屏蔽这些凹陷的插入电极免受在该四极装置的内部内的场影响。这种构型的一个实例在图6B示出，其中杆电极93a的延伸部分96部分延伸越过或进入其中安置了这些插入电极99的槽97，这些延伸部分96至少部分阻断在这些插入电极与离子占用体积9之间的视线。相比之下，图6D示出了具有一个凹陷的插入电极但没有该封闭杆电极的屏蔽延伸部分的一个实施例。图6C展示了对于图6B的屏蔽电极配置计算的等势轮廓。等势轮廓111和113是对于其中不施加过电压到这些插入电极99上的一种情况计算的；等势轮廓121、123、125和127是根据施加到这些插入电极上的一个百分之二十的过电压计算的并且显示了在这些等势轮廓中的非常良好的下沉补偿。
图7B和7C是穿过根据本发明的一个四极装置的替代性实施例的独立的四极杆电极的有槽部分的展开的横向截面视图。为了比较的目的，图7A是穿过一个常规杆电极(参见图4)的有槽部分的扩展的横向截面视图。优选地，由一种或多种电绝缘材料形成的一个间隔元件被安置在每个辅助插入电极与其中安置了该辅助插入电极的中心杆电极之间。这些间隔元件在图7B中作为间隔元件60示出，这些间隔元件被安置在插入电极69与杆电极63a之间。还如图7C中所示，类似的间隔元件70被安置在插入电极79与杆电极73a之间。图7B和7C中示出的辅助插入电极69和79可以包括安置在每个槽中并且邻近每个槽的电极对中，或可替代地可以包括安置在每个槽中并且邻近每个槽的一个单一的、整体的电极构件(例如，如图3D和图3F中)。
希望的是，为了防止污染物和所产生的荷电，不将这些间隔元件60、70安置在一个这样的位置中使得它们可能被共振喷射离子遇到–也就是说，在一个其中存在到该装置离子占用体积内的一条直接的视线的位置中。因此，这些插入电极(或整体的插入电极构件)69、79，如所示出的，以一个“L”的形式进行制造或具有一个凸缘部分使得该“L”的一部分或该凸缘部分延伸到该封闭杆电极中的一个凹槽或槽口内。然后可以将这些间隔元件60、70安置在如所示的凹槽或槽口内。
图7A-7C展示了在装置性能的计算机模拟过程中考虑的相关设计参数中的一些。在图7B中所示出的配置中，该槽、电绝缘间隔元件60和辅助插入电极69这样进行配置，使得在插入电极69的平行板部分之间的间隙(具有宽度w1)基本上等于在该常规电极中它所代替的槽17的宽度s1。而且，由插入电极69的平行板部分限定的有效槽深d1基本上等于在该常规装置(图7A)中的槽深。然而，在杆电极63a中的槽的宽度s2必定是大于在常规电极13a中的槽17的槽宽度s1，以便容纳这个或这些辅助插入电极69。将这个或这些辅助插入电极69安置在该槽内导致在这个或这些辅助插入电极69与封闭杆电极63a之间存在间隙61。在典型的常规实施例中，槽宽度s1是280μm。在图7B中示出的实例中，宽度w1也是280μm，这个或这些插入电极的每个平行板部分是200μm厚并且这些间隙61是100μm宽。因此，槽宽度s2是这些数量之和、或880μm，如所示出的。
在图7C中示出的配置中，在这个插入电极(或这些插入电极)79的平行板部分之间的间隙宽度是w1(＝280μm)，如图7B实例中一样。然而，这个或这些插入电极79的平行板部分显著地比图7B的装置中的更厚并且在这个或这些插入电极79与封闭杆电极73a之间的间隙71显著地比图7B的装置中的更宽。确切地，这个或这些插入电极79的平行板部分是300μm厚并且这些间隙71是各自300μm宽。因此，杆电极73a的槽的宽度s3(图7C)是1480μm。图7C中示出的装置的更大尺寸提供更容易的插入电极制造和减少电弧可能性的潜在优势。插入电极79(图7C)包括与其他两个实例(图7A和7B)相同的一个槽深度d1。除了以上讨论的各种参数之外，其他重要的参数是凹陷深度r(参见图6D)和屏蔽电极部分存在或不存在(参见图6B和6C)以及这些插入电极的倾斜或弯曲的端78的存在或不存在，这些倾斜或弯曲的端起到接近封闭杆电极的弯曲内表面的延伸部分的作用。
图8是通过具有一个或多个屏蔽的、凹陷的插入电极的图6B和6C中示出的类型的四极装置的一组计算的离子传输曲线的图。图8中示出的曲线涉及使用该装置作为一个四极滤质器，其中这些不同曲线代表施加到这些插入电极上的不同的RF过电压，作为相对于这些杆电极的RF过电压的百分比给出。这些曲线中的每个是通过对于每个离子质荷比，在如对于不同的所施加的过电压计算的场条件下通过该装置的1024个随机离子的完整迹线进行建模来计算的。曲线201是对于零百分比的过电压计算的；曲线203是对于百分之四的过电压计算的并且曲线205是对于百分之十二的过电压计算的。类似地，曲线207是对于百分之二十的过电压计算的并且曲线209是对于百分之二十八的过电压计算的。在曲线209上的平坦顶部表明一个扩展的m/z值范围，在这些m/z值下所有1024个离子被完全传输通过该装置。沿图8中的曲线图的横轴的刻度线代表1Da的增量。为了在一个四极滤质器装置的操作过程中的足够的分辨率，希望在其半最大值处的传输峰的宽度是1Da或更小。因此，曲线207代表在此种要求下的最佳QMF性能。
对于具有不同的电极配置的各种替代性实施例进行计算，例如图8中描绘的那些。通过比较对于每种配置的各种不同过电压计算的传输峰，对于每组此种计算鉴别如上所定义的一个最佳QMF传输曲线的过电压。图9描绘了这些各种最佳QMF传输曲线的比较。为了避免许多紧密重叠的曲线，三个此类峰在图9A中绘制并且另四个峰在图9B中绘制。标度对于图9A和9B两者是一样的。沿图9A和9B中的曲线图的横轴的刻度线代表1Da的增量。为了比较，图9A中的曲线213是对于一个不具有槽的理想四极装置的计算结果。
图9B中的曲线215是在四组插入电极(每个杆电极一组)上使用20％的插入电极过电压的对于图6B和6C中示出的类型的四极装置的最佳曲线，并且与图8的曲线207相同。曲线211(图9A)是一个装置(类似于图7C中所示出的那个)的最佳峰，该装置具有300μm的插入电极厚度和在每个封闭杆电极的槽的壁与这个或这些插入电极之间的300μm间隙，并且其中这个或这些插入电极与这些封闭杆电极的内表面齐平进行定位并且其中施加0.9％的过电压到这个或这些插入电极上。曲线217(图9B)是一个装置的最佳峰，该装置与图7B中示出的装置类似地进行配置并且其中所施加的过电压是1.3％。曲线212(图9A)是一个装置的最佳峰，该装置与对应于曲线211的装置类似地进行配置，除了仅一个杆电极包括一个槽，并且其中所施加的过电压是0.9％。曲线214(图9B)是一个四极装置的最佳曲线，该四极装置类似于与以上所述的曲线211相关联的那个但使用一个与其他实例中的1000μm相反的300μm的减少的深度d(参见图7)和0.9％的过电压。最后，曲线216(图9B)是对于具有如图6D中的凹陷的插入电极的并且使用12.2％插入电极过电压的一种配置的最佳曲线。
上述计算结果表明包括以一个显著量凹陷在一个杆电极槽内的插入电极的实施例–在该封闭杆电极上具有以及没有屏蔽结构情况下–均要求施加一个过电压到这些插入电极上，该过电压比施加到这些杆电极上的电压幅值大10％。典型地，这些杆电极在正常操作中接收一个具有大致10000V的幅值的RF电压。因此，在一个槽中的一个插入电极上的10％过电压可以导致仅几百微米的间隙上的1000V电势差–一种可能有电弧放电风险的情况。因此，此类凹陷电极配置，尽管有可能在一些情况中实施，但被认为比使用与杆电极内表面齐平或仅相对于其稍微凹陷的插入电极的替代性配置是较不优选的。仅要求在这些插入电极上的几个百分比的过电压的配置是优选的。
图10和11比较了各种替代性装置实施例的性能–但排除具有显著凹陷的电极的那些实施例–在共振喷射线性离子阱质量分析操作模式中。图10和11中示出的曲线涉及对于每种配置使用所施加的共振激发能量的一个最佳值。图10是示出对于对所施加的插入电极过电压作图的每种对应配置计算的峰宽变化的一组曲线–作为以道尔顿(Da)为单位的标准偏差(S.D.)给出，所有涉及使用该最佳共振激发能量。图11是示出对于对插入电极过电压作图的每种对应配置的计算的峰强度变化的一组曲线。为了避免图10中许多紧密重叠的曲线，三条曲线(曲线221-223)在图10A中绘制，并且另两条曲线(曲线224-225)在图10B中绘制。在图10A和10B两者中的水平虚线226代表一个常规线性离子阱质量分析器的峰宽并且是为了比较目的而提供的。
均由点划线绘制的图10A中的曲线221和图11中的曲线231代表一种配置的计算峰宽和强度结果，该配置利用300μm的插入电极厚度和这些插入电极与这些对应封闭槽之间的间隙宽度(参见图7C)并且其中槽深度d是300μm并且使用2.8V共振喷射能量。均由长划线绘制的图10A中的曲线222和图11中的曲线232代表一种配置的计算峰宽和强度结果，该配置类似于图7B中示出的那个并且使用2.1V共振喷射能量。均由实线绘制的图10A中的曲线223和图11中的曲线233代表一种配置的计算峰宽和强度结果，该配置类似于对应曲线221和231的那个(300μm插入电极厚度和间隙宽度)并且附加地使用一个包围该装置的接地箱。均由虚线绘制的图10B中的曲线224和图11中的曲线234代表一种配置的计算峰宽和强度结果，该配置利用300μm的插入电极厚度和这些插入电极与封闭槽之间的间隙宽度(参见图7C)、1000μm的槽深度d并且使用2.8V共振喷射能量。最后，均由短划线绘制的图10B中的曲线225和图11中的曲线235代表一种配置的计算峰宽和强度结果，该配置利用具有300μm的插入电极厚度和间隙宽度的一个单一插入电极构件(即，仅一个有槽的杆)并且使用2.8V共振喷射能量、以及附加地一个包围该装置的接地箱。为了比较目的，图10A和10B中的曲线226和图11中的曲线236代表一种常规装置的计算峰宽和强度，该常规装置包括有槽杆电极并且不包括插入电极，其中槽宽是280μm。
可以从包括辅助插入电极的一个两用四极装置的计算性能(如图8-11中绘制的)中得出一些结论。广义上讲，当与一个理想的四极滤质器配置并且与当前可商购的线性离子阱配置比较时，这些结果是相当有利的。非常清楚地，将辅助插入电极结合到一个线性离子阱质量分析器的杆电极的槽内可以使得相同的装置能够用作具有与一个纯的四极滤质器的那些几乎一样好的峰分辨率和峰强度特征(例如，图8)的一个四极滤质器。除了其中这些插入电极显著凹陷在这些槽内的配置之外，作为一个四极滤质器的这种有利的性能可以用施加到这些插入电极上的仅仅0.9％RF过电压来获得。此外，除了这些凹陷的电极配置之外，可以在线性离子阱质量分析器模式中获得的峰强度并不显著降低。然而，为了当在线性离子阱质量分析器模式下操作该装置时获得良好的峰分辨率，可能有必要将一个多达1.5％的RF过电压施加到这些插入电极上。因为最佳结果要求的过电压在于QMF和LIT模式之间可能不同，取决于所用的具体配置，可能有必要取决于该操作模式来改变这个过电压。因此，这两种操作模式可以要求过电压和其他操作参数的分开校准。
鉴于以上讨论和考虑，图12A是操作根据本传授内容的一个四极装置的一种第一方法(方法500)的流程图。方法500的第一步骤502包括提供一个四极装置，该四极装置包括：四个基本上平行的杆电极，这些杆电极限定了在其间的一个离子占用区域，这些电极中的至少一个具有一个槽；至少一个安置在一个槽内的辅助插入电极；安置在该四极装置的一个入口端的一个前离子透镜；安置在该四极轴线的出口端的一个后离子透镜；安置以便接收和检测通过该出口端和该后检测器的离子的至少一个检测器(一个“后”检测器)；安置以便接收通过该槽传递出该离子占用区域的离子的一个侧部检测器，以及电联接至这些杆电极、辅助插入电极和前和后透镜的电源。如本文件在别处所述的，这四个电极包括两对电极，每个对中的两个电极关于该离子占用区域在直径上相对并且彼此电联接使得一对中的两个电极处于相同的电势下。优选地，每个杆电极的限界该离子占用区域的面向内的表面包括一个双曲线形状。
步骤502中提供的电源包括用于提供一个RF电压至这些杆电极中的至少一对的一个RF电源，使得一个第一对杆电极的RF相位关于另一对杆的RF相位是确切异相的。该至少一个辅助插入电极也被电联接至相同的或一个不同的RF电源，使得，在操作中，每个辅助插入电极的RF相位与其中安置了该插入电极的杆电极的RF相位相同，其中施加到该辅助插入电极上的RF幅值大于施加到该封闭杆电极上的RF幅值。这些电源还包括至少一个DC电压电源，该DC电压电源用于在杆电极对之间施加一个可变的DC滤波电压并且用于在这些杆电极与这些前和后透镜之间施加轴向离子捕获电压。这些电源还包括用于施加一个离子激励电压的一个激励电压源，该离子激励电压包括跨过一对杆中的杆的一个偶极AC电压。
在方法500的步骤504中，在施加适合于四极滤质器(QMF)操作的一个RF电压到该至少一个辅助插入电极上的同时，施加一个四极RF电压到该四极装置的杆电极上。如果上述的四个杆电极是在前端电极与后端电极之间的中心电极(如图3A中)，那么可以类似地施加相同的或更低的RF电压到这些前端和后端电极上。一个适合QMF的RF电压操作是其中每个插入电极的RF相位与对应的封闭杆电极的相位确切同相的并且其中该插入电极的RF幅值大于施加到该封闭电极上的RF幅值的操作。该插入电极的RF幅值大于该杆电极的RF幅值的量(即，插入电极过电压)将通常由被传输离子的峰形和峰强度随着过电压百分比的变化的在先特征而确定。为了避免潜在的电弧放电问题，该过电压应该小于该杆电极幅值的约10％。
在方法500的随后步骤506中，在施加适当的DC电势到这些前和后透镜上(以及，如果适用的话，该前端和后端杆电极上)以便促使离子到该离子占用体积内并且使得一些离子能够从该四极装置的入口端转移到出口端的同时，维持施加到这些杆电极和插入电极上的RF电压(步骤504)。这些离子可以直接从一个离子源被提供，或替代地，可以包括已经从原始的离子源离子通过随后操作–例如通过离子-离子反应或破裂以及随后的分离产生的离子。在这些离子进入并且穿过该离子占用体积时，一个在时间上变化的滤波DC电势差被施加在该第一杆与第二杆对之间并且到这些插入电极上使得允许运输通过该装置的离子的m/z比按一种受控方式变化。这些被传输的离子由该端部检测器检测，由此进行一个质量顺序分析扫描。
在方法500的步骤508中，该四极装置被设置为作为一个线性离子阱(LIT)质量分析器操作，该线性离子阱质谱分析器通过检测被径向地共振喷射的–也就是说，通过该一个或多个槽的离子来进行分析。因此，在步骤508中，操作这些前和后离子透镜以便通过在这些杆电极与这些前和后离子透镜之间施加适当的DC电势差来在这四个杆之间的离子占用体积中轴向地捕获离子。如果这四个杆电极是在前端电极与后端电极之间的中心电极(如图3A中)，那么还在这些中心电极与这些前端和后端电极中的每一个之间施加适当的DC电压。这些离子可以直接从一个离子源被提供，或替代地，可以包括已经从原始的离子源离子通过随后操作–例如通过离子-离子反应或破裂以及随后的分离产生的离子。而且，在维持施加到这些杆电极上的RF电压的同时，调整该插入电极过电压以便适合于LIT操作。适当的插入电极过电压将通常由被喷射离子的峰形和峰强度随着过电压百分比的变化的在先特征而确定。偶然地，使用与在先前QMF操作过程中使用的相同的插入电极过电压可能是足够的。然而，一般而言，用于LIT共振喷射操作的最佳过电压将不同于对应于QMF操作的最佳过电压。为了避免潜在的电弧放电问题，该过电压应该小于该杆电极幅值的约10％。
在步骤510中，跨过一对直径上相对的电极的杆电极(即，跨过具有邻近一个侧部检测器的一个或多个槽的电极对)施加一个可变的偶极共振喷射AC电压。然后致使该RF电压或该AC激励电压的幅值(或两者)按已知方式在时间上变化使得被喷射离子的m/z按一种受控方式变化。这些被喷射的离子当它们被喷射时用这个或这些侧部检测器来检测，由此进行一个质量顺序分析扫描。
以上所述的方法500包括一个第一QMF操作阶段，接着是一个随后的LIT操作阶段。然而，这些操作的顺序可以是反向的。因此，图12B是用于操作根据本传授内容的一个四极装置的一种第二方法(方法550)的流程图。方法550包括一个第一LIT操作阶段，接着是一个随后的LIT操作阶段。因此，以上关于方法500的讨论也大部分适用于方法550，但改变了一些操作的顺序。
本申请中所包括的论述是旨在用作基本的说明。尽管已经根据所显示和描述的不同实施例对本发明进行了说明，但本领域普通技术人员将容易认识到，可能存在对这些实施例的变更或这些不同示出的实施例中的特征的组合，并且这些特征的变更或组合将是在本发明的精神和范围之内的。读者应意识到，该具体的论述可能没有明确地描述所有可能的实施例；许多替代方案是隐含的。因此，在不脱离本发明的范围和本质的情况下，本领域普通技术人员可以做出许多改变。说明书和术语都不是旨在限制本发明的范围—本发明仅由权利要求书限定。在此提到的任何专利、专利公布或其他公布通过引用以其各自的整体内容结合在此。

Claims (15)

1.一种装置，包括：
一组四个基本上平行的杆电极，这些杆电极具有在其间的一个离子占用体积，具有一个入口端和一个出口端，这些杆电极中的至少一个具有一个从其中穿过的槽；
第一和第二离子光学器件，分别被安置成与该入口端和出口端相邻；
一个电压供应系统；以及
至少一个辅助电极，该辅助电极被至少部分安置在该至少一个槽内，
其中该电压供应系统被配置为以便跨过该组杆电极的构件供应一个射频(RF)电压、一个直流(DC)滤波电压和一个振荡偶极共振喷射电压并且以便供应一个次级无线RF电压和一个次级DC滤波电压至该至少一个辅助电极上且跨过这些杆电极和该第一和第二离子光学器件中的每一个供应DC电压。
2.如权利要求1所述的装置，其中，每个辅助电极凹陷到该槽内，在该槽内该辅助电极相对于所述槽的面向该离子占用体积的一端被安置。
3.如权利要求2所述的装置，其中，在每个凹陷的辅助电极与该离子占用体积之间的一条直接视线被一个杆电极的一个屏蔽部分阻断。
4.如权利要求1所述的装置，其中，该电压供应系统被配置为使得该次级RF电压的幅值超过该射频电压的幅值一个预定的或校准的百分比。
5.如权利要求4所述的装置，其中，当施加所述DC滤波电压时，该次级DC滤波电压超过该DC滤波电压该预定的或校准的百分比。
6.如权利要求1所述的装置，其中，这些杆电极中的每一个具有一个从其中穿过的对应的槽。
7.如权利要求6所述的装置，其中，该至少一个辅助电极包括在每个槽内的两个间隔开的辅助电极，这两个辅助电极中的每一个包括安置为平行于该槽的内壁的一个对应的板。
8.如权利要求6所述的装置，其中，该至少一个辅助电极包括：被至少部分安置在每个槽内并且具有一个从其中穿过的孔口的一个对应的单一的、整体的辅助电极。
9.如权利要求1所述的装置，其中，这些杆电极中的确切地两个具有从其中穿过的对应的槽。
10.如权利要求1所述的装置，其中，这些杆电极中的仅一个单一的杆电极具有一个从其中穿过的槽。
11.如权利要求10所述的装置，其中，该至少一个辅助电极包括：在该槽内的两个间隔开的辅助电极，这两个辅助电极中的每一个包括安置为平行于该槽的内壁的一个对应的板。
12.如权利要求10所述的装置，其中，该至少一个辅助电极包括：被至少部分安置在每个槽内并且具有一个从其中穿过的孔口的一个对应的单一、整体的辅助电极。
13.如权利要求1所述的装置，其中，该电压供应系统被配置为供应跨过第一和第二辅助电极的振荡偶极共振喷射电压，该第一和第二辅助电极被安置为相对于该离子占用体积在直径上彼此相对。
14.一种操作四极杆装置的方法，该四极杆装置包括：(a)四个基本上平行的杆电极，这些杆电极具有在其间的一个离子占用体积并且具有一个入口端和一个出口端，其中一个杆电极具有一个从其中穿过的槽；(b)至少一个被安置在该槽内的辅助电极；(c)一个第一检测器，被安置为接收从该出口端传递出该离子占用体积的离子；以及(d)一个第二检测器，被安置为接收通过该槽传递出该离子占用体积的离子，该方法包括：
(i)施加一个RF电压到这些杆电极上使得施加到一个第一对杆电极上的电压波形与施加到另一对杆电极上的电压波形是180度异相的，该第一对杆电极相对于该离子占用体积在直径上彼此相对；
(ii)施加一个第二RF电压到该至少一个辅助电极上使得施加到每个辅助电极上的电压波形是与施加到该对应的杆电极上的电压波形同相的并且具有比其更大的幅值，该对应的杆电极具有在其内安置所述每个辅助电极的槽；
(iii)在施加该RF电压到该第一对杆电极上、施加该次级RF电压到该至少一个辅助电极上以及在该第一对与另一对电极之间施加一个在时间上变化的DC电压的同时，将一种离子样品供应到该离子占用体积的输入端，使得穿过该离子占用体积、通过该出口端并且至该第一检测器的离子的质荷比是可控地变化的；并且
(iv)检测到达该第一检测器的离子以便产生该离子样品的质谱，其中对施加到每个辅助电极上的次级RF电压的更大幅值进行选择以便优化该质谱的峰特征。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包括：
(v)在施加该RF电压到这些杆电极并且施加该次级RF电压到该至少一个辅助电极上的同时，将一种第二离子样品供应到该离子占用体积的输入端；
(vi)施加电压到被安置为与该入口端和出口端相邻的离子光学器件上并且到这四个杆电极上以便在该离子占用体积内捕获该第二离子样品；
(vii)在具有该槽的杆电极与同该有槽的杆电极相对于该离子占用体积在直径上相对的杆电极之间施加一个偶极AC激励电压；
(viii)在施加具有不同于步骤(ii)中施加到该至少一个辅助电极上的电压的幅值的次级RF电压的同时，在时间上改变该施加的RF电压幅值或该AC激励电压幅值，使得被喷射通过该槽并且至该第二检测器的离子的质荷比是可控地变化的；并且
(ix)检测到达该第二检测器的离子以便产生该离子样品的质谱。
CN201410513768.9A 2013-10-04 2014-09-29 用于组合的线性离子阱和四极滤质器的方法和装置 Active CN104517798B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/045,979 2013-10-04
US14/045,979 US9117646B2 (en) 2013-10-04 2013-10-04 Method and apparatus for a combined linear ion trap and quadrupole mass filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104517798A true CN104517798A (zh) 2015-04-15
CN104517798B CN104517798B (zh) 2017-04-05

Family

ID=51625959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410513768.9A Active CN104517798B (zh) 2013-10-04 2014-09-29 用于组合的线性离子阱和四极滤质器的方法和装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9117646B2 (zh)
EP (1) EP2858091A1 (zh)
CN (1) CN104517798B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109950123A (zh) * 2017-12-21 2019-06-28 塞莫费雪科学（不来梅）有限公司 离子供应系统和控制离子供应系统的方法
CN111630625A (zh) * 2018-02-16 2020-09-04 英国质谱公司 四极装置
CN112204698A (zh) * 2018-05-31 2021-01-08 英国质谱公司 质谱仪
CN113420882A (zh) * 2021-06-17 2021-09-21 南方科技大学 离子阱装置以及离子阱装置的鞍点移动方法
CN113474869A (zh) * 2019-03-04 2021-10-01 英国质谱公司 用于向电极施加ac电压的变压器
US11848187B2 (en) 2018-05-31 2023-12-19 Micromass Uk Limited Mass spectrometer
US11879470B2 (en) 2018-05-31 2024-01-23 Micromass Uk Limited Bench-top time of flight mass spectrometer

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9312113B1 (en) * 2014-12-09 2016-04-12 Bruker Daltonics, Inc. Contamination-proof ion guide for mass spectrometry
US9330894B1 (en) * 2015-02-03 2016-05-03 Thermo Finnigan Llc Ion transfer method and device
WO2017055978A1 (en) * 2015-10-01 2017-04-06 Dh Technologies Development Pte. Ltd. Mass-selective axial ejection linear ion trap
US11120984B2 (en) * 2015-10-23 2021-09-14 Purdue Research Foundation Ion traps that apply an inverse Mathieu q scan
KR102354054B1 (ko) * 2017-03-21 2022-01-24 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. 이온 주입 시스템 및 이온 주입 방법 및 정전기 필터의 전도성 빔 광학계
US10236168B1 (en) 2017-11-21 2019-03-19 Thermo Finnigan Llc Ion transfer method and device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5783824A (en) * 1995-04-03 1998-07-21 Hitachi, Ltd. Ion trapping mass spectrometry apparatus
EP1737019A2 (en) * 2005-06-22 2006-12-27 Agilent Technologies Inc Ion traps
CN102138196A (zh) * 2008-09-05 2011-07-27 萨莫芬尼根有限责任公司 可用作四极质量过滤器的二维径向喷射阱
US20120248307A1 (en) * 2011-04-04 2012-10-04 Shimadzu Corporation Linear Ion Trap Analyzer

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT528250A (zh) * 1953-12-24
EP0409362B1 (en) * 1985-05-24 1995-04-19 Finnigan Corporation Method of operating an ion trap
US4755670A (en) * 1986-10-01 1988-07-05 Finnigan Corporation Fourtier transform quadrupole mass spectrometer and method
US5089703A (en) * 1991-05-16 1992-02-18 Finnigan Corporation Method and apparatus for mass analysis in a multipole mass spectrometer
JPH0571400A (ja) * 1991-09-13 1993-03-23 Mitsubishi Motors Corp 混合燃料使用機関の運転制御方法
US5324939A (en) * 1993-05-28 1994-06-28 Finnigan Corporation Method and apparatus for ejecting unwanted ions in an ion trap mass spectrometer
DE4324224C1 (de) 1993-07-20 1994-10-06 Bruker Franzen Analytik Gmbh Quadrupol-Ionenfallen mit schaltbaren Multipol-Anteilen
US6011259A (en) * 1995-08-10 2000-01-04 Analytica Of Branford, Inc. Multipole ion guide ion trap mass spectrometry with MS/MSN analysis
US5689111A (en) * 1995-08-10 1997-11-18 Analytica Of Branford, Inc. Ion storage time-of-flight mass spectrometer
US5420425A (en) * 1994-05-27 1995-05-30 Finnigan Corporation Ion trap mass spectrometer system and method
US6177668B1 (en) * 1996-06-06 2001-01-23 Mds Inc. Axial ejection in a multipole mass spectrometer
JP3617662B2 (ja) 1997-02-28 2005-02-09 株式会社島津製作所 質量分析装置
US6157030A (en) 1997-09-01 2000-12-05 Hitachi, Ltd. Ion trap mass spectrometer
US6392225B1 (en) * 1998-09-24 2002-05-21 Thermo Finnigan Llc Method and apparatus for transferring ions from an atmospheric pressure ion source into an ion trap mass spectrometer
US6403955B1 (en) * 2000-04-26 2002-06-11 Thermo Finnigan Llc Linear quadrupole mass spectrometer
AU2002305449A1 (en) 2001-05-08 2002-11-18 Thermo Finnigan Llc Ion trap
US6608303B2 (en) 2001-06-06 2003-08-19 Thermo Finnigan Llc Quadrupole ion trap with electronic shims
GB2381653A (en) * 2001-11-05 2003-05-07 Shimadzu Res Lab Europe Ltd A quadrupole ion trap device and methods of operating a quadrupole ion trap device
US6844547B2 (en) * 2002-02-04 2005-01-18 Thermo Finnigan Llc Circuit for applying supplementary voltages to RF multipole devices
US6797950B2 (en) 2002-02-04 2004-09-28 Thermo Finnegan Llc Two-dimensional quadrupole ion trap operated as a mass spectrometer
GB0404285D0 (en) * 2004-02-26 2004-03-31 Shimadzu Res Lab Europe Ltd A tandem ion-trap time-of flight mass spectrometer
US7456396B2 (en) 2004-08-19 2008-11-25 Thermo Finnigan Llc Isolating ions in quadrupole ion traps for mass spectrometry
US7405400B2 (en) 2006-01-30 2008-07-29 Varian, Inc. Adjusting field conditions in linear ion processing apparatus for different modes of operation
US7470900B2 (en) 2006-01-30 2008-12-30 Varian, Inc. Compensating for field imperfections in linear ion processing apparatus
US7405399B2 (en) 2006-01-30 2008-07-29 Varian, Inc. Field conditions for ion excitation in linear ion processing apparatus
US7385193B2 (en) 2006-05-19 2008-06-10 Thermo Finnigan Llc System and method for implementing balanced RF fields in an ion trap device
JP2009540500A (ja) * 2006-06-05 2009-11-19 サーモ フィニガン リミテッド ライアビリティ カンパニー ランプ関数状の軸方向電位を有する二次元イオントラップ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5783824A (en) * 1995-04-03 1998-07-21 Hitachi, Ltd. Ion trapping mass spectrometry apparatus
EP1737019A2 (en) * 2005-06-22 2006-12-27 Agilent Technologies Inc Ion traps
CN102138196A (zh) * 2008-09-05 2011-07-27 萨莫芬尼根有限责任公司 可用作四极质量过滤器的二维径向喷射阱
US20120248307A1 (en) * 2011-04-04 2012-10-04 Shimadzu Corporation Linear Ion Trap Analyzer

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109950123A (zh) * 2017-12-21 2019-06-28 塞莫费雪科学（不来梅）有限公司 离子供应系统和控制离子供应系统的方法
CN109950123B (zh) * 2017-12-21 2021-07-23 塞莫费雪科学（不来梅）有限公司 离子供应系统和控制离子供应系统的方法
CN111630625B (zh) * 2018-02-16 2023-07-25 英国质谱公司 四极装置
CN111630625A (zh) * 2018-02-16 2020-09-04 英国质谱公司 四极装置
CN112204698B (zh) * 2018-05-31 2023-09-29 英国质谱公司 质谱仪
CN112204698A (zh) * 2018-05-31 2021-01-08 英国质谱公司 质谱仪
US11848187B2 (en) 2018-05-31 2023-12-19 Micromass Uk Limited Mass spectrometer
US11879470B2 (en) 2018-05-31 2024-01-23 Micromass Uk Limited Bench-top time of flight mass spectrometer
CN113474869A (zh) * 2019-03-04 2021-10-01 英国质谱公司 用于向电极施加ac电压的变压器
CN113474869B (zh) * 2019-03-04 2024-03-08 英国质谱公司 用于向电极施加ac电压的变压器
WO2022262861A1 (zh) * 2021-06-17 2022-12-22 南方科技大学 离子阱装置以及离子阱装置的鞍点移动方法
CN113420882A (zh) * 2021-06-17 2021-09-21 南方科技大学 离子阱装置以及离子阱装置的鞍点移动方法
CN113420882B (zh) * 2021-06-17 2023-08-22 南方科技大学 离子阱装置以及离子阱装置的鞍点移动方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20150097115A1 (en) 2015-04-09
CN104517798B (zh) 2017-04-05
US9117646B2 (en) 2015-08-25
EP2858091A1 (en) 2015-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104517798A (zh) 用于组合的线性离子阱和四极滤质器的方法和装置
CN102308360B (zh) 交错的y形多极
CN102138196B (zh) 可用作四极质量过滤器的二维径向喷射阱
CN103460035B (zh) 高负载循环离子存储/离子迁移率分离质谱仪
US7112784B2 (en) Method of mass spectrometry and a mass spectrometer
US8779353B2 (en) Ion guide and electrode for its assembly
US8822915B2 (en) Atmospheric pressure ionization mass spectrometer
EP2587521B1 (en) Atmospheric-pressure ionization mass-spectrometer
EP3142141B1 (en) Systems and methods for ion separation
US7166836B1 (en) Ion beam focusing device
US9218948B2 (en) Mass spectrometer
WO2021037010A1 (en) Connection between multistage quadrupole electrode system and its method
US11756780B2 (en) Multipole assembly configurations for reduced capacitive coupling
CN105405737A (zh) 质量分离器、质量选择检测器、以及优化质量分离的方法
US9536723B1 (en) Thin field terminator for linear quadrupole ion guides, and related systems and methods
CN108627566A (zh) 用于定量质量分析的方法和系统
CN113178380A (zh) 一种大气压电离质谱仪
Xiao Mass analysis with quadrupoles with added multipole fields

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant