CN105185685A - 傅里叶变换质谱仪中采集和评估质谱图的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了傅里叶变换质谱仪中采集和评估质谱图的方法。一种使用傅里叶变换质谱仪采集质谱图的方法，其中分析物离子和附加报告离子在频率质谱仪的测量池中以质量特定频率振荡，并通过库仑力相互作用；测量由报告离子引起的像电流信号；并且根据频域中报告离子的边带信号或时域中报告离子的瞬时频率来确定分析物离子的质量信号。

Description

傅里叶变换质谱仪中采集和评估质谱图的方法

技术领域

本发明涉及在傅里叶变换(FT)质谱仪中对质谱图的采集和评估，其中离子在轨道上以质量特定频率振荡且离子运动被检测为时域信号。

背景技术

目前，傅里叶变换质谱仪主要分为两大类，即离子回旋共振(ICR)质谱仪和沿纵向具有谐振势的静电Kingdon离子阱。通常，FT质谱仪包括一个测量池，在测量池中分析物离子沿一维或二维振荡，振荡频率取决于质荷比。通过例如对测量池的检测电极上产生的像电流进行测量，以时域信号记录振荡离子的运动。通过对时域信号进行谱分解，例如进行傅里叶变换，或参数估算方法，例如滤波对角化方法(FDM)，来获得质谱，或者更一般地说，获得分离的质量信号。质量信号的振幅和频率与分析物离子的质荷比和丰度相关。需要校准以便为质荷比分配质量信号的频率。

ICR质谱仪基于磁场中离子的回旋频率。分析物离子通常被引入ICR池中，然后被激活以绕纵轴运动。沿轨道运行的离子在ICR池的检测电极引起像电流。像电流被记录为时域信号(“瞬态”)，并通常通过傅里叶变换被转化为质谱。由于回旋频率与质荷比成反比，因此质谱的频率轴可被转化为质量轴。分析物离子在径向上被磁场捕集，在纵向上被沿测量池纵轴的电势捕集。

图1A示出根据现有技术的圆柱形ICR池。ICR测量池包括2个具有平面打孔膜捕集端盖电极(11)和(12)。分析物离子通过孔进入ICR池。在捕集电极(11)和(12)之间放置了4个具有圆柱体表面平行截面形式的纵向鞘层电极(13)。在4个纵向电极(13)中，2个相对电极用于激发离子至回旋轨道，另外2个电极作为检测电极，以测量像电流。

图1B示出Nikolaev等人的美国专利No.8,704,173(标题：“loncyclotronresonancemeasuringcellswithharmonictrappingpotential”(“具有谐振捕集势的离子回旋共振测量池”))所公开的一种圆柱体ICR池。该圆柱体测量池的24个鞘层电极(21)至(44)被抛物线形状的分离间隙分隔为8个二角形((21)至(28))以及16个曲面三角形鞘层电极(29)至(44)。在图中仅电极(21)至(23)以及(29)至(36)可见。通过具有旋转双曲线形的端盖电极(20a，20b)，ICR池两端封闭。端盖电极(20a)上的孔允许沿磁场线在中心轴上引入分析物离子。在三角形鞘层电极(29)至(44)以及端盖(20a，20b)上施加一个单捕集电压，在该池内部产生一个轴向捕集势分布。该电势在沿轨道运行的离子轴向上具有抛物线剖面。二角形电极(21)至(28)用作激发电极或检测电极。

沿纵向具有谐振势的静电Kingdon离子阱包括2个不同类型的离子阱：轨道Kingdon阱和振荡Kingdon阱。

轨道Kingdon阱在美国专利No.5,886,346(Makarov：“Massspectrometer”(“质谱仪”))描述，包括一个外部圆筒形电极以及一个共轴的内部纺锤形电极。分析物离子在抛物线电势作用下沿内部电极轴向(纵方)振荡的同时，绕内部电极(施加一个吸引电极之处)沿轨道运行。

振荡Kingdon阱在美国专利No.7,994,473(“Massspectrometerwithanelectrostaticiontrap”(“具有静电离子阱的质谱仪”))中描述。振荡Kingdon阱可包括，例如，外部电极和2个施加了离子吸引电势的纺锤形内部电极。外部电极和内部电极的形状和安放使得一个抛物线电势沿内部电极形成。分析物离子在抛物线电势中振荡的同时，在2个内部电极之间的一个平面横向振荡。

第三类傅里叶变换质谱仪使用带有检测电极的RF四极离子阱，检测电极用于测量引入和激发后在RF离子阱中振荡的分析物离子引起的像电流。一种三维FT-RF四极离子阱在美国专利No.5,625,186(Frankevich等人：“Nondestructiveiontrapmassspectrometerandmethod”(“非破坏性离子阱质谱仪及方法”))中公布。美国专利No.6,403,955(Senko：“Linearquadrupolemassspectrometer”(“线性四极杆质谱仪”))中公布了一种其中分析物离子在2个极杆之间振荡的线性FT-RF四极离子阱。

美国专利No.5,679,950(Baba：“lontrappingmassspectrometrymethodandapparatustherefor”(“离子阱质谱方法及其装置”))公开了三维和线性RF四极离子阱，包括用于生成一个冷却激光束的激光器和一个光电检测器。在离子阱中生成的分析物离子可被一种在RF离子阱中同时被捕集的特定离子所补充。添加的离子生成高强度荧光，并被称为探针离子。将光束引入RF离子阱中以光学激发探针离子，从而观察探针离子的运动。在按照其频率被扫描的同时，一个增补交流电场施加在RF离子阱上。当分析物离子的特征频率与交流电场频率相同时，分析物离子在共振下振荡。由于与探针离子发生库仑碰撞，振荡的分析物离子干扰探针离子的运动。荧光探针离子运动的改变被光学检测，提供了一种确定分析物离子在共振下振荡方式的方法。Baba称这种分析方法为荧光质谱法。

美国专利No.7,964,842(“Evaluationoffrequencymassspectra”(“频率质量谱图的评估”))描述了评估FT质谱仪采集的质谱图的方法。该方法适用于检测和校正时域信号记录期间发生的参数偏移。该偏移检测可包括频率成分的分析，即单种离子生成的时域信号，以确定频率成分的瞬时频率在时域信号记录期间是否恒定。作为时间函数，瞬时频率可通过对时域信号进行短时傅里叶变换，或通过其他时域信号的时频表现来确定。

发明内容

提高FT质谱仪的质量分辨率以及提高质谱分析灵敏度是持续的目标。

在第一方面，本发明提供了一种使用傅里叶变换(FT)质谱仪采集分析物离子质谱图的方法，包括以下步骤：在测量池中提供分析物离子以及至少一种报告离子，其中在测量池中分析物离子以及该至少一种报告离子以质量特定频率振荡，并通过库仑力相互作用；记录报告离子运动的时域信号；以及根据频域中该至少一种报告离子的边带信号或时域中该至少一种报告离子的瞬时频率来确定分析物离子的质量信号。边带信号和瞬时频率的任何调制通过分析物离子和该至少一种报告离子的相互作用产生。频域中的质量信号(例如报告离子的边带信号)可通过对时域信号进行谱分解获得，例如通过傅里叶变换，或通过参数估算方法获得，例如滤波对角化方法(FDM)。

在测量池中同时捕集的分析物离子和该至少一种报告离子具有相同极性。当报告离子通过具有相同极性的分析物离子云时，报告离子首先减速直至抵达云中心，然后在通过离子云中心后再次加速。FT质谱仪测量池中的离子运动是周期性的。因此，分析物离子和报告离子按时间周期性地调制报告离子的运动，并生成频域中除报告离子的基本信号之外的边带信号，该基本信号在无任何分析物离子存在时测量，因此不需要调制。

在FT-ICR质谱仪中，离子基本信号的角频率为降低了的回旋频率其中ω_c＝q·B/m是角回旋频率(q为电荷，B为磁场强度，m为质量)，是ICR池中纵向振荡的角频率(k为纵向捕集势常数)。在具有谐振势的静电Kingdon离子阱中，离子基本信号的角频率是Kingdon阱中纵向振荡的角频率：角回旋频率ω与频率f相关，定义如下：ω＝2·π·f。

报告离子的运动按时间调制的调制频率f_M由f_M＝|f_R-f_A|给出，其中f_R是报告离子的基本频率，f_A是待确定分析物离子的频率。通常报告离子的质荷比与基本频率是已知的。报告离子的运动可按相位、频率或振幅调制，或由于分析物离子的相互作用，按这些因素的组合调制。对于频率调制，边带信号在频率f_SB下生成：f_SB＝f_R±n·f_M＝f_R±n·|f_R-f_A|(n＝1，2，...)。因此，分析物离子的频率可由频率f_R和f_SB确定。对于振幅调制，边带信号在频率f_SB下生成：f_SB＝f_R±f_M＝f_R±|f_R-f_A|。

频域中的质量信号可由其沿频率轴或校准后质量轴的位置以及振幅(峰高)来描述。但是，时域信号的傅里叶变换为频域中每一采样点提供一个复杂的编号。因此，还可为频率轴的每一采样点分配一个相位。由于时域信号的持续时间有限，频域中质量信号的振幅为峰形，因此可沿一个频率范围延伸。因此可通过振幅谱在频域内并且通过相位谱在频率范围内，更为精确地指定质量信号。

在一个实施例中，因为f_SB1＝f_R+f_M，因此分析物质量信号的频率f_A，即分析物离子的质量信号，可通过从报告离子的基本频率f_R的2倍中减去报告离子的第一边带信号频率f_SB1来确定：f_A＝2·f_R-f_SB1。该调制可以是频率或振幅调制。边带信号的振幅与频率f_A下分析物质量信号的振幅对应，因此可用作测量池中分析物离子的丰度的度量。

在另一实施例中，通过频率调制来调制报告离子的时域信号，由于f_SB2＝f_R+2·f_M，因此分析物质量信号的频率f_A由第二边带信号频率f_SB2和基本频率f_R，根据f_A＝(3·f_R-f_SB2)/2来确定。与源于第一边带信号的质量信号相比，该质量信号的分辨率提高一倍。边带信号的振幅与频率f_A下分析物质量信号的振幅对应，因此可用作测量池中分析物离子的丰度的度量。

可通过使用更高阶边带信号来确定分析物离子的质量信号，进一步提高分辨率。报告离子运动的调制通常是周期性的，而非谐振的。周期调制函数包括频率f_M下的频率成分，但还可具有2·f_M，3·f_M，4·f_M等频率下的更高频率成分，其中较高频率成分的振幅由傅里叶分析给出。调制函数的较高频率成分生成边带信号的附加序列，与基本频率f_A下的质量信号相比，附加序列分析能够以较高的分辨率确定分析物离子的质量信号。

在另一实施例中，报告离子的运动按频率调制。瞬时频率是一个时间函数，其被定义为时域中振荡函数相位的时间导数，即一个显示该函数的载体频率如何随时间变化的时间函数。报告离子的瞬时频率可由记录的时域信号的时频表示来确定，例如由短时傅里叶变换确定，频率f_A由瞬时频率的谱分解来确定。运动暂时按频率调制的报告离子的时域信号可由如下一级近似描述：s_R(t)＝sin(2·π·f_R·t+η·sin(2·π·f_M·t))。然后根据f(t)＝f_R+η·2·π·f_M·cos(2·π·f_M·t)给出瞬时频率，f_R，f_M可由此式确定(例如通过傅里叶变换)，因此f_A也可由此式确定。因为频率偏差η取决于分析物离子总电荷，这样一来也取决于分析物离子丰度，所以质量信号的振幅与频率偏差η相关。如果调制函数不是纯正弦波，则瞬时频率f(t)包括可以再次在较高分辨率下确定质量信号的较高频率成分。对于振幅调制，质量信号可由报告离子信号的瞬时振幅A(t)的频率成分确定，也可由时频表示确定。

时域信号可以测量池检测电极上报告离子引起的像电流的时间暂态的形式检测。在这种情况下，记录的时域信号最通常是分析物离子和报告离子运动的时域信号的叠加。如果报告离子频率足够高于分析物离子频率，则记录的像电流信号可通过电子手段过滤，使得过滤后的时域信号基本不包括分析物离子基本频率下的信号。如果报告离子总电荷足够高，可以通过测量像电流检测，那么即使分析物离子的总电荷不足以通过测量像电流来检测，边带信号或瞬时频率的频率成分也可被测量。但是，报告离子可包含一个光学可检测部分，使得报告离子的运动可通过光学装置来记录。在后一种情况下，由于分析物离子不包含光学可检测部分，记录的时域信号可独立于分析物离子运动。在光学检测方式中，不再需要检测电极，从而为测量池设计提供较高的自由度。光学可检测部分可以是一种荧光标签。但是，报告离子本身可以是一种染料离子。

根据本发明的方法可用于不同类型的频率质谱仪，类似离子回旋共振质谱仪(ICR)，沿纵向具有谐振势的静电Kingdon离子阱以及RF离子阱(线性或Paul型)。如果FT质谱仪是一种离子回旋共振质谱仪，则分析物离子和报告离子被引入ICR池，然后被激发至半径实质上相同的回旋轨道，以提高它们之间的库仑相互作用。如果FT质谱仪是一种轨道Kingdon离子阱，则优选地将分析物离子和报告离子引入轨道Kingdon离子阱，使得分析物离子和报告离子可以在谐振势的纵向振荡的同时，以实质上相同的半径绕一个中心电极沿轨道运行。

所述至少一种报告离子可以是一个单离子或包含具有相同质荷比的多个离子的离子种类。但是，也可在FT质谱仪测量池中提供多个报告离子种类，其中的报告离子种类具有不同的质荷比。优选地，测量池中的报告离子带正电或负电。单报告离子可以是一种，例如通过电喷雾电离来质子化或去质子化的有机分子的高带电离子。优选地，单报告离子的电荷状态大于10，更优选地，大于30或甚至大于50。报告离子可以是单价或多价电离原子，类似Cs⁺，Cs²⁺，Fe⁺，Fe²⁺，或者是带负电的原子种类或分子种类，类似Cl-，SF₆-或SO₂-。

分析物离子可包括具有不同质荷比的多个离子种类。报告离子的质量特定频率可高于或低于任意分析物离子种类的质量特定频率。在一个实施例中，报告离子的频率比任意分析物离子种类的频率高2倍、5倍或甚至10倍。

在第二方面，本发明提供了一种确定使用FT质谱仪采集的时域信号中分析物离子种类的频率和振幅的参数估算方法。在此参数估算方法中使用的基函数包括合并分析物离子种类的时域信号的调制的至少一个相互作用项。该调制是时域信号被采集时不同分析物离子种类之间的库仑相互作用的结果。此参数估算方法可以是，例如，线性预测、Prony方法或滤波对角化方法。

在一个实施例中，至少一个分析物离子种类的时域信号的瞬时频率由时域信号的时频表示来确定，并被测试以确定是否存在相位、频率和/或振幅调制。已知调制被用来调整相互作用项。

在另一实施例中，采集的时域信号包括至少一个报告离子种类的时域信号。测试报告离子种类的频域信号以验证边带信号是否存在。如果边带信号存在，其可用于调整相互作用项。

在另一实施例中，相互作用项被迭代调整。因此，参数估算方法优选地首先用于具有不包括任何相互作用项的基函数的时域信号。然后，参数估算确定的分析物离子种类的频率和振幅被用于调整相互作用项，以进行后续参数估算。

如附图所示，通过以下对优选实施例的详细描述，本发明的这些和其他目标、特征和优势将更为明显。

附图说明

图1A和图1B示出根据现有技术的圆柱形ICR池。

图2示出源于图1B中所示的ICR测量池中为双质子化物质P(C₆₃H₉₈N₁₈O₁₃S₁+2H)采集的时域信号短时傅里叶变换的瞬时频率(50)，以及与采集的时域信号(55)的傅里叶变换相比较的瞬时频率的傅里叶变换(54)。

图3是在报告离子种类(2)和分析物离子种类(3)被激发至相同的回旋轨道(1)后，ICR池中报告离子(2)和分析物离子(3)之间相互作用的示意图。该相互作用产生报告离子运动的频率调制。

图4A和图4B示出一种运动受分析物离子种类A1和A2频率调制的报告离子种类R的质谱示意图。图4A示出一个质谱图，其中包括分析物离子种类和报告离子种类在频率f_A1、f_A2和f_R下的质量信号，以及在频率f_SB1，1和f_SB1，2下的第一边带信号SB1。图4B示出一个质谱图，其中包括分析物离子种类和报告离子种类在频率f_A1、f_A2和f_R下的质量信号以及在频率f_SB2，1和f_SB2，2下的第二边带信号SB2。

图5A是包括一个内部电极(60)和一个分离的外部电极(61a，61b)的轨道Kingdon阱测量池中报告离子种类(2)和分析物离子种类(3)之间相互作用的示意图。

图5B示出运动受单分析物离子种类A振幅调制的报告离子种类R质谱示意图。该质谱包括频率f_A和f_R下的分析物离子种类和报告离子种类的质量信号，以及频率f_SB和f_H下的边带信号。频率f_H下的信号由于调制函数中较高频率成分的存在而产生。

图6示出根据本发明第一方面方法的流程图。

图7示出根据本发明第二方面方法的流程图。

具体实施方式

在附图中，除非另有说明，相同的附图标记指类似的步骤或具有类似意义的要素。

本文使用“道尔顿”单位，而非法定的“统一的原子质量单位”(u)，“道尔顿”单位在国际计量局最新一版(第八版，2006年)“国际单位制(SI)”文件中添加，与原子质量单位处于同等地位；这样做主要是为使用千道尔顿单位、毫道尔顿单位和类似单位。

在质谱仪中，确定的并不是所分析离子的质量，而是质荷比m/z，其中m是物理质量，z是离子的非补偿元电荷的数量。

图2示出源于使用FT-ICR质谱仪为双质子化物质P(C₆₃H₉₈N₁₈O₁₃S₁+2H)采集的时域信号短时傅里叶变换的瞬时频率(50)。物质P在电喷雾离子源中质子化。双质子化带电状态的同位素模式离子在四极过滤器中呈分离态，并被引入ICR测量池中，如图1B所示。被激发后，以时域信号的形式记录同位素模式离子引起的像电流超过2秒的时间。理论上，在160350Hz至160650Hz的频率范围内，预期有3个质量信号(51，52，53)。美国专利No.7,964,842中描述的短时傅里叶变换信号或滤波对角化方法可用于所记录的时域以确定瞬时频率(50)。瞬时频率(50)与时域信号记录期间峰位置的时间特性相对应。但是，所记录时域信号的短时傅里叶变换显示，瞬时频率(50)被强烈调制。频率的时间调制是ICR池中存在的离子之间库仑相互作用的结果。谱分解，例如傅里叶变换，被用于可给出质量信号(54)的瞬时频率(50)。与傅里叶变换质量信号相对应的质量信号直接施加于所记录的时域信号上。

图3是报告离子(2)和分析物离子(3)被激发至相同的回旋轨道(1)后，ICR池中报告离子(2)(在3个位置2a，2b和2c处示出)和分析物离子(3)之间相互作用的示意图。这里，报告离子种类(2)的角频率比分析物离子种类(3)的角频率高很多。因此，在与报告离子种类(2)发生相互作用期间，分析物离子种类(3)的位置基本不变。

报告离子种类(2)和分析物离子种类(3)具有相同极性。当报告离子种类(2a)接近分析物离子云(3)时，库仑排斥力F_c作用于报告离子种类(2a)，使报告离子种类(2a)减速。分析物离子种类(3)的空间分布与均匀带电球体接近，均匀带电球体的电势V由下式给出：V(r)＝Q/(8·π·ε_o·R_A)·(3-r²/R²)，其中r是到分析物离子云(3)中心的距离，R_A是分析物离子云(3)的半径，Q是分析物离子云(3)的总电荷，ε_o是真空电容率。在相互作用之前，报告离子种类(2a)具有初始速度v_a＝2·π·R·f_R，其中R是轨道(1)的半径，f_R是报告离子种类(2)的基本频率。由于分析物离子云(3)的排斥电势作用，初始速度v_a一直降低，直至报告离子种类(2b)到达分析物离子云(3)的中心。均匀带电球体电势为V(r)时，分析物离子云(3)中心的报告离子种类(2b)降低后的速度v_b可由下式计算：其中q是单报告离子的电荷，m_R是报告离子的质量，而V(r＝0)是分析物离子种类(3)的中心处的电势。通过中心后，报告离子种类(2c)会在库仑排斥力F_c作用下加速至与初始速度v_a相等的速度v_c。

由于报告离子种类(2)和分析物离子种类(3)被激发至同一回旋轨道(1)，因此两种离子种类之间的相互作用影响报告离子种类(2)的速度，但基本不影响报告离子种类(2)的半径。鉴于该半径与ICR池中检测电极处报告离子种类引起的像电流信号高度相关(未在图3示出)，报告离子种类(2)的速度与角频率成正比。因此，图3中所示相互作用可导致报告离子的运动的频率调制。相互作用产生的频率偏差Δf可通过初始速度v_a和降低后的速度v_b确定如下：Δf/f_R＝Δv/v_a＝(v_a-v_b)/v_a。对于携带单电荷的报告离子，其被激发至1cm的回旋半径且具有1MHz的基本频率f_R，在分析物离子云(3)中200个元电荷的总电荷下，频率偏差Δf约为0.1Hz。

如果调制函数是频率为f_M的单正弦波，频率调制的报告离子的运动的时域信号由下式描述：s(t)＝sin(2·π·f_R·t+Δf/f_M·sin(2·π·f_M·t))。然后，在频率f_SB＝f_R±n·f_M下，报告离子的运动的频率调制生成频域中边带信号，其中n是边带级数。边带信号振幅A_SB可由第一种Bessel函数J以边带数量n和调制指数Δf/f_M的函数的形式计算：A_SB(f_R±n·f_M)＝J_n(2·π·Δf/f_M)。

图4A和4B示出一种运动受分析物离子种类A1和A2频率调制的报告离子种类R的质谱示意图。图4A示出一个质谱图，其中包括分析物离子种类和报告离子种类在频率f_A1、f_A2和f_R下的质量信号，以及在频率f_SB1，1和f_SB1，2下的第一边带信号(SB1)。报告离子种类的基本频率f_R比两种分析物种类的频率f_A1和f_A2高。频率f_SB1，1下的质量信号与报告离子的运动受到的分析物离子种类A1的调制相关，并通过f_R-f_A1与报告离子种类的基本频率隔开。频率f_SB1，2下的质量信号与报告离子的运动受到的分析物离子种类A2的调制相关，并通过f_R-f_A2与报告离子种类的基本频率隔开。需要注意的是，分析物离子种类的基本频率的顺序在边带信号处反转，即f_A1比f_A2小，但f_SB1，1比f_SB1，2大。分析物离子种类的基本频率之间的间距与边带信号间距相等。因此，当由第一边带信号确定质量信号时，质量分辨度并未提高。图4B示出一个质谱图，其中包括分析物离子种类和报告离子种类在频率f_A1、f_A2和f_R下的质量信号以及在频率f_SB2，1和f_SB2，2下的第二边带信号SB2。这里，边带信号之间的间距是分析物离子种类的基本频率的间距的2倍，这使得质量分辨率提高一倍。

图5A是包括一个内部电极(60)和一个分离的外部电极(61a，61b)的轨道Kingdon阱测量池中报告离子(2)和分析物离子(3)之间相互作用的示意图。报告离子(2)和分析物离子(3)被注入池中，并扩散成环，该环在距内部电极(60)相同径向距离处沿着内部电极(40)振荡。电极(61a)和(61b)之间引起的像电流被记录为时域信号。由于与ICR池中离子相比，报告离子运动方式不同，所以报告离子运动至少部分按振幅调制。

图5B示出运动受单分析物离子种类A振幅调制的报告离子种类R质谱示意图。该质谱包括频率f_A和f_R下的分析物离子种类和报告离子种类的质量信号，以及频率f_SB和f_H下的边带信号。如果调制函数是频率为f_M的单正弦波，则在频率f_SB＝f_R±f_M下生成边带信号。

由于调制函数是周期性的，但通常为非纯正弦波，调制函数还包括频率2·f_M，3·f_M，4·f_M…下的频率成分，其中较高频率成分的振幅由傅里叶分析给出。这些频率成分产生附加边带信号：f_SB＝f_R±n·f_M，n＝2，3，4...。边带信号f_H与n＝2相关。对于n＞2的边带信号，与基本频率下的质量信号相比，可以以较高分辨率确定分析物离子的质量信号，这是因为2个边带信号的间距是2个对应的基本频率的间距的n倍。

图6示出根据本发明第一方面方法的流程图。在步骤(A)中，分析物离子种类和报告离子种类被引入一个FT质谱仪测量池中，并在其中被光学激发。在步骤(B)中，记录报告离子的运动的时域信号。在步骤(C)中，根据频域中报告离子的边带信号，或根据时域中报告离子的瞬时频率，来确定分析物离子种类的质量信号的频率和/或振幅。

图7示出根据本发明第二方面方法的流程图。在步骤(A)中，多种分析物离子种类被引入至一个FT质谱仪的测量池中，并在其中被光学激发。在步骤(B)中，记录由分析物离子种类引起的像电流作为时域信号。在步骤(C)中，对时域信号使用滤波对角化方法(FDM)，并确定分析物离子种类的振幅和频率。在步骤(D)中，使用所确定的振幅和频率，通过一种或多种分析物离子种类的相互作用项，对FDM基函数进行调整。在步骤(E)中，对时域信号使用带有调整后的相互作用项的滤波对角化方法(FDM)，重复步骤(D)和(E)。

虽然已针对本发明的多个优选实施例对本发明进行图示和描述。但在不背离本发明的精神和范围的前提下，可对其中的形式和细节进行各种修改、删除和添加。

Claims (20)

1.一种使用傅里叶变换质谱仪采集分析物离子质谱图的方法，包括以下步骤：

在测量池中提供分析物离子以及至少一种报告离子，其中在所述测量池中所述分析物离子以及所述至少一种报告离子以质量特定频率振荡，并通过库仑力相互作用；

记录所述报告离子的运动的时域信号；

根据频域中所述至少一种报告离子的边带信号或时域中所述至少一种报告离子的瞬时频率，来确定所述分析物离子的质量信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述分析物离子和所述报告离子之间的相互作用周期性地按时间调制所述报告离子的运动，并生成频域中除所述报告离子的基本信号之外的所述边带信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述报告离子的运动按相位、频率和/或振幅调制。

4.根据权利要求2所述的方法，其中分析物质量信号的频率f_A通过从所述报告离子的基本频率f_R的2倍中减去所述报告离子的第一边带信号的频率f_SB1来确定。

5.根据权利要求2所述的方法，其中所述报告离子的运动按频率调制，根据记录的时域信号的时频表示来确定所述报告离子的瞬时频率，根据所述瞬时频率的谱分解来确定频率f_A。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述时域信号以所述测量池的检测电极上所述报告离子引起的像电流的瞬态形式记录。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述报告离子包括光学可检测部分，所述报告离子的运动通过光学装置来记录。

8.根据权利要求1所述的方法，其中FT质谱仪是离子回旋共振质谱仪、沿纵向具有谐振势的静电Kingdon离子阱和RF离子阱三者中的一种。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述FT质谱仪是离子回旋共振质谱仪，所述分析物离子和所述报告离子首先被引入质谱仪的ICR池，然后被激发至半径实质上相同的回旋轨道。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述FT质谱仪是轨道Kingdon离子阱，并且其中所述分析物离子和所述报告离子被引入轨道Kingdon离子阱，使得所述分析物离子和所述报告离子在所述谐振势的纵向振荡的同时，以实质上相同的半径绕中心电极沿轨道运行。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述分析物离子包括具有不同质荷比的多个离子种类。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述报告离子的质量特定频率低于所述分析物离子的质量特定频率。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述报告离子的质量特定频率高于所述分析物离子的质量特定频率。

14.根据权利要求1所述的方法，其中记录的时域信号是所述分析物离子的时域信号和所述报告离子的时域信号的叠加。

15.一种确定使用傅里叶变换质谱仪采集的时域信号中分析物离子种类的频率和振幅的参数估算方法，其中在参数估算方法中使用的基函数包括合并所述分析物离子种类的时域信号的调制的至少一个相互作用项，其中所述调制是在所述时域信号被采集时所述分析物离子种类之间的库仑相互作用的结果。

16.根据权利要求15所述的方法，其中至少一个分析物离子种类的时域信号的瞬时频率根据时域信号的时频表示来确定，并被测试以确定是否存在调制，并且其中已知调制被用来调整所述至少一个相互作用项。

17.根据权利要求15所述的方法，其中采集的时域信号包括至少一种报告离子的时域信号，并且测试所述至少一种报告离子的频域信号以验证边带信号是否存在，其中所述边带信号用于调整所述至少一个相互作用项。

18.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一个相互作用项被迭代调整。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述参数估算方法首先用于具有不包括任何相互作用项的基函数的时域信号，并且其中确定的分析物离子种类的频率和振幅用于调整所述至少一个相互作用项，以进行后续参数估算。

20.根据权利要求15所述的方法，其中所述参数估算方法是线性预测、Prony方法和滤波对角化方法三者中的一种。