CN106169411B - 新型串并联质谱装置系统及其参数调节方法和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种新型串并联质谱装置系统，包括一套四极滤质器系统、特殊的四极杆/线性离子阱质量分析器系统、离子导引系统、四极偏转器、双曲四极杆质量分析器及离子计数器系统、低气压线性离子阱质谱分析器及电子倍增器系统、飞行时间质谱系统、多路气体流量控制系统、真空规及多段差动真空系统等质谱必要基本子系统。此外，本发明还提出了一种操作上述系统实现对复杂基体中超痕量物质进行三重四极杆模式的定量分析、四极滤质结合高/低气压离子阱模式的定性分析、四极滤质结合飞行时间质谱模式的快速/高质量精度分析的方法，以及三种不同质量分析器有效组合实现最佳离子光学参数调节的方法和对超痕量物质高精度定性、高精确定量分析的方法。

Description

新型串并联质谱装置系统及其参数调节方法和使用方法

技术领域

本发明涉及串并联四极质谱装置系统，特别是有关于在同一套装置上对超痕量物分别以不同模式实现定性分析和定量分析的串并联四极质谱装置系统。

背景技术

质谱分析方法是将物质粒子(原子、分子)电离成离子，并通过适当的稳定或变化的电场或磁场将它们按空间位置、时间顺序等实现质核比分离，并检测其强度来作定性、定量分析的分析方法。由于质谱分析方法直接测量物质粒子，且质谱分析方法具有高灵敏、高分辨、高通量和高适用性的特性，使得质谱仪和质谱分析技术在现代科学技术中举足轻重。随着生命科学、环境科学、医药科学等学科的发展，以及食品安全、国家安全、国际反恐的需要，质谱仪的已成为需求量增长速度最快的分析仪器之一，尤其是色谱/质谱联用技术和相关仪器的出现，因其对复杂基体的高分离功能和检测的高灵敏度，更是在上述各领域倍受青睐，甚至不可或缺。

质量分析器是质谱仪器中将离子依照质核比分离出来可以检测的部件。质量分析器可以分为磁场质量分析器、四极杆质量分析器(Quadrupole简称Q)、线性离子阱/轨道阱质量分析器(Ion Trap，简称IT)、飞行时间质量分析器(Time of Fight，简称TOF)等等。

当前的物质分析和检测，基体越来越复杂(本底检测干扰越来越严重)、要求目标检测物浓度越来越低，要求灵敏度越来越高、要求检测限越来越低、要求定量检测准确度越来越高。单一质量分析器的质谱仪越来越难以满足趋势的发展需求。发明一种满足趋势要求的新原理质量分析器非常艰难。然而，提高已有质量分析器性能、发明新结构和新组合模式是可能的解决方案。

为了实现更好的分析性能，往往将不同或相同的质量分析器串联起来，这样的质谱为串联质谱仪。当前世界上主流的新质谱仪产品主要是串联质谱。例如：用于定量分析的三重四极杆质谱仪，定性分析的双压线性离子阱质谱仪(专利号US8198580B2)、用于生物蛋白分析的四极杆轨道阱质量分析器(Thermo的QE、Fusion)、四极杆飞行时间串联质谱仪(Q-TOF)、离子阱飞行时间串联质谱仪(IT-TOF)、TOF-TOF等等。

这种串联质谱仪有明显的侧重，要么偏重于定量分析的稳定度，要么偏重于定性分析的高质量精度和高分辨率，要么偏重于定性分析的高通量、高速度。对复杂基体中超痕量物质的高精度定量分析和定性分析通常需要在不同串联质谱仪器上多次分析，而且涉及仪器校准等参数调节，费时费力，对分析人员专业要求和质谱操作技能要求高。因此，在同一套质谱仪器系统实现对复杂基体中超痕量物质的高精度定量分析和定性分析是很多分析化学工作人员梦想的完美质谱仪器系统。

不仅如此，串联质谱仪器的离子从产生到被检测的经历路程相对长，离子损失的机率多，离子光学系统参数的调谐难度增加(需要调谐的参数个数增加，而且是串联的，问题定位更困难)。

当前世界上主流的高端质谱仪产品主要是串联质谱，而极少出现并联质谱仪。主要原因是，在同一套质谱仪器系统实现高精确定量分析和定性分析的方案面临着一个基本的矛盾：在不牺牲定性定量分析性能的前体下，定性和定量分析共用的子系统越少、系统越独立、实现的技术难度越小(创新成分也越少)，造价越少，带来的分析成效也越少，例如仅共用离子源，其他子系统的独立。随着共用子系统的增加，仪器结构越复杂控制逻辑越复杂、实现的技术难度越大，带来的分析成效也越多，例如：共用离子光学系统、共用质量分析器系统等等。

发明内容

鉴于上述行业发展需求和面临的问题，本发明提出一种新型串并联质谱装置系统及操作方法。

为实现上述目的，本发明提出了一种新型串并联质谱装置，包括：

离子源，设置在标准大气压内，产生离子束；

多级梯度真空系统，包括多个依次通过通孔连通的真空区间，在正对离子源的位置也开有通孔；

离子导入管路，设置在初级真空区间内，正对各真空区间连接的通孔，用以传递离子源产生的离子束；

离子导引管路，设置在初级真空区间以后的各级真空区间内，正对各真空区间连接的通孔，与离子导入管路连通，用以传递离子源产生的离子束；

四极滤质器，位于多级梯度真空系统后方，在多级梯度真空系统的对应位置开有通孔，由离子导引管路传递的离子束进入到四极滤质器内；

四极杆/线性离子阱质量分析器，包括滤质四极杆和设置在滤质四极杆前方的前端盖和后方的后端盖，和四极滤质器设置在相同的真空区间内，位于四极滤质器的后方；

缓冲气导入系统，向四极杆/线性离子阱质量分析器内通入缓冲气，与四极杆/线性离子阱质量分析器的前端盖或后端盖通过管路连通；

碰撞气导入系统，向四极杆/线性离子阱质量分析器内通入碰撞气，与四极杆/线性离子阱质量分析器的前端盖或后端盖通过管路连通；

四极偏转器，包括入口、出口、第一偏转口和第二偏转口，所述入口和出口之间连线与第一偏转口和第二偏转口之间的连线成十字交叉，设置在四极杆/线性离子阱质量分析器的后方，四极杆/线性离子阱质量分析器的后端盖孔与四极偏转器的入口通过离子导引管路连通，位于四极杆/线性离子阱质量分析器所在真空区间的后一级真空区间内；

双曲面四极杆质量分析器系统，与四极偏转器的第一偏转口通过离子管道连通，包括用于定量分析模式的双曲面四极杆质量分析器，双曲四极杆质量分析器的前端装配用预四极杆，后端均装配有整形四极杆，在整形四极杆后方设置检测器，所述检测器为离子计数器系统与电子倍增器双模式选用系统。

低气压线性离子阱质量分析器系统，与四极偏转器的第二偏转口通过离子管道连通，包括用于定性分析模式的三段双曲面线性离子阱，在离子阱两侧设置有检测器，所述检测器为狭缝两端双电子倍增器；

垂直反射飞行时间质谱系统，与四极偏转器的出口通过离子导引管路连通，在离子导引管路出口设置脉冲高压发生器，在脉冲高压发生器的上方设置飞行时间管路，在飞行时间管路的开口处设置MCP检测器，在飞行时间管路的封闭端设置用于反射离子的反射装置。

一种上述新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法，包括如下步骤：

S1，应用浓度为0.1～1.0ppm的调谐液，利用双曲面四极杆质谱分析器系统调通离子传输光路，获得初步离子光学参数(指四极偏转之前离子光学器件的电参数和双曲面四极杆质谱分析器系统电参量)和双曲四极杆的初步质量轴系数；

S2，以初步离子光学参数为基础，分别调通低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统的离子传输光路，并获得各自的初步离子光学参数和初步质量轴系数；

S3，应用同一种调谐液，利用已经调通离子传输光路、并获得各自的初步离子光学参数和初步质量轴系数的双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统调整四极滤质器，获得四极滤质器的质量轴系数，并根据通过四极滤质器的离子的质量宽度调节四极滤质器的通过系数；

S4，应用同一种调谐液，再次调节四极偏转器后的双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统的离子光学参数以及质量轴系数；

S5，利用双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统做接受检测端，用相对步骤S4中所述的调谐液更低浓度的调谐液调节设置于四极滤质器前方、四极滤质器后方至四极偏转器前的离子光学器件的离子光学参数，对应所有接受检测端均调节至少一次后，将调节结果中获得最高离子通过率时的参数为最佳参数，其中离子在单位质量分辨时最高信号为最高离子通过率；

S6，应用步骤S5中所述浓度的调谐液，并以步骤S5中的最佳参数为基准，分别调节四极偏转器后到双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统的离子光学参数，获得最佳离子通过率；

S7，改变扫描速率和分辨率，然后再次以较步骤S6中调节时更小的步进分别调节四极偏转器后到双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统的离子光学参数，从而获得不同扫描速率下和不同分辨率要求下的最高信号的质量分析器相关参数的系数信息。

S8，应用与步骤S6中同种的的调谐液，利用双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统做接受检测端，调试四极杆/线性离子阱质量分析器作为碎裂装置时的离子光学参数，所述离子光学参数包括碰撞气压流量参数，通过碰撞气压流量参数获取离子碎裂效率和碎裂速度；

S9，应用与步骤S8中相同的调谐液，利用低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统为接受检测端，调试四极杆/线性离子阱质量分析器作为离子存储装置时的离子光学参数，所述离子光学参数包括缓冲气压流量参数，通过缓冲气压流量参数获取四极杆/线性离子阱质量分析器的存储效率。

一种基于上述新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法进行的被测样品定量分析方法，包括如下步骤：

S1，根据所述离子光学参数调节方法进行离子光学参数的调节；

S2，被测样品基体由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；

S3，离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆，其中：△m＝1～2amu；

S4，离子m进入整形四极杆经过整形后，进入四极杆/线性离子阱质量分析器，在离子通过的过程中与注入到四极杆/线性离子阱质量分析器中的碰撞气进行碰撞，离子m及其子离子飞向四极杆/线性离子阱质量分析器后方的离子导引管路；

S5，离子m及其子离子由离子导引管路进入四极偏转器，通过四极偏转器的偏转力导入到双曲面四极杆质量分析器系统；

S6，离子m及其子离子经过预四极杆整形后进入双曲面四极杆，双曲面四极杆具有全扫描或选择离子扫描两种扫描模式，通过全扫描或选择离子扫描模式对离子m进行质谱扫描，经过扫描后的离子m或离子m的一个或多个子离子进入整形四极杆再次整形，离子计数器系统探测到离子m或离子m的一个或多个子离子并进行记录，最终完成对离子m的定量分析。

一种基于上述新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法进行的被测样品定性分析方法，包括如下步骤：

S1，根据所述离子光学参数调节方法进行离子光学参数的调节；

S2，被测样品基体由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；

S3，离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆；

S4，离子m进入整形四极杆经过整形后，进入四极杆/线性离子阱质量分析器，离子m与注入至四极杆/线性离子阱质量分析器的缓冲气进行碰撞冷却初始动能，经过累积和富集，离子m的数量达到饱和后，对离子m进一步隔离，逐出m±△m范围外的离子；

S5，向四极杆/线性离子阱质量分析器的前端盖和后端盖施加电压，将四极杆/线性离子阱质量分析器中的离子m通过四极杆/线性离子阱质量分析器后方的离子导引管路导入至四极偏转器，经四极偏转器的偏转作用，将离子m导入至低气压线性离子阱质量分析器系统；

S6，离子m进入到低气压线性离子阱质量分析器系统存储，低气压线性离子阱质量分析器系统具有全扫描和选择离子扫描两种扫描模式，等离子初始动能冷却后，低气压线性离子阱质量分析器系统通过两种扫描模式共振弹射低气压线性离子阱质量分析器系统中的离子m，电子倍增器探测到离子m并进行记录，最终完成对离子m的定性分析。

一种基于上述新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法进行的质谱检测快速分析方法，包括如下步骤：

S1，根据所述离子光学参数调节方法进行离子光学参数的调节；

S2，被测样品基体由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；

S3，离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆进行整形，离子m经过整形后，进入四极杆/线性离子阱质量分析器，离子m与注入至四极杆/线性离子阱质量分析器的碰撞气进行碰撞，离子m及其子离子通过四极杆/线性离子阱质量分析器后方的离子导引管路进入到四极偏转器；

S4，离子m及其子离子经过四极偏转器后，由四极偏转器的出口进入到垂直反射飞行时间质谱系统的离子导引管路中；

S5，通过离子导引管路的离子m及其子离子被脉冲高压在100ns的时间范围内垂直弹射到飞行时间管路，给予离子m及其子离子在垂直方向的动能，离子m及其子离子飞行到飞行时间管路封闭端时，被反射装置反射至飞行时间管路的开口处，然后被MCP检测器检测到，根据各离子反射至飞行时间管路开口处的时间速率不同，MCP检测器检测获得不同离子的信号并记录，最终形成质谱图。

一种基于上述新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法实现的痕量物高精度定性分析方法，包括如下步骤：

S1，根据所述离子光学参数调节方法进行离子光学参数的调节；

S2，被测样品基体由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；

S3，离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆，其中：△m＝1～2amu；

S4，离子m经过整形后进入四极杆/线性离子阱质量分析器，进入四极杆/线性离子阱质量分析器后与缓冲气进行碰撞冷却初始动能，经过累积和富集，直至四极杆/线性离子阱质量分析器内离子m的数量饱和，然后对离子m进一步隔离，逐出m±△m范围外的离子；

S5，离子m及其子离子由离子导引管路进入四极偏转器，通过四极偏转器的出口进入到垂直反射飞行时间质谱系统的离子导引管路中；

S6，通过离子导引管路的离子m及其子离子被脉冲高压100ns的时间范围内垂直弹射到飞行时间管路，给予离子m及其子离子在垂直方向的动能，离子m及其子离子飞行到飞行时间管路封闭端时，被反射装置反射至飞行时间管路的开口处，然后被MCP检测器检测到，根据各离子反射至飞行时间管路开口处的时间速率不同，MCP检测器检测获得不同离子的信号并记录，最终形成质谱图。

一种基于上述新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法实现的定量分析辅助定性分析方法，包括第一大部分和第二大部分，其中：

第一大部分用于建立同种标样离子注入相同时间T,分别用双曲面四极杆质量分析器系统检测获得信号值Iq和低气压线性离子阱质量分析器系统检测获得信号值It，再建立Iq与It在不同T值下的对应关系；

第二大部分用于面向被测样品，利用建立的对应关系，通过双曲四极杆质量分析器系统测得定量数据，计算出离子入住时间t，让低气压线性离子阱质量分析器系统做定性分析，起到定量辅助定性，获得单一质量分析器难以达到的定性效果。

第一大部分包括如下步骤：

S1，根据所述离子光学参数调节方法进行离子光学参数的调节；

S2，被测标准品由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆；离子m进入整形四极杆经过整形后，在指定时间段T注入离子(T可能是5ms、50ms、500ms、甚至5000ms，试被测离子的浓度而定，离子浓度越低，需要注入离子时间越长)进入四极杆/线性离子阱质量分析器，在离子通过的过程中与注入到四极杆/线性离子阱质量分析器中的缓冲气进行碰撞，离子m及其子离子飞向四极杆/线性离子阱质量分析器后方的离子导引管路；

S3，离子m经过预四极杆整形后进入双曲面四极杆，双曲面四极杆具有全扫描和选择离子扫描两种扫描模式，任选一种扫描模式对离子m进行质谱扫描，经过扫描后的离子m进入后四极杆，离子计数器系统探测到离子m并进行记录，最终完成对离子m的定量分析；

S4，采用被测标准品定量分析方法对被测样品进行定量分析得到被测样品定量分析结果Iq；

S5，采用被测标准品定量分析方法对被测样品进行定量分析得到被测样品定量分析结果It；

S6，将步骤S4中得到的被测样品定量分析结果和步骤S5中得到的被测样品定量分析结果结合建立对应关系；

第二大部分包括如下步骤：

S7，面向被测样品，采用步骤S1-S4，获得被测样品在离子注入时间t1(中位值)情况下的双曲四极杆系统检测信号值Iq1，依据建立的所述对应关系计算出注入四极杆/线性离子阱质量分析器的时长t；

S8，将被测样品基体由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆；离子m进入整形四极杆经过整形后，在t时间段内向四极杆/线性离子阱质量分析器内注入离子m，经短时间离子与缓冲气进行碰撞冷却初始动能，对离子m进一步隔离，逐出m±△m范围外的离子；

S9，让离子m与缓冲气进行碰撞产生子离子；

S10，在前端盖和后端盖施加电压，使四极杆/线性离子阱质量分析器中的离子m及离子m的子离子通过离子导引管路进入四极偏转器，再经过四极偏转器的偏转作用，将离子m及离子m的子离子通过离子管道导入到低气压线性离子阱质量分析器系统内；

S11，离子m及离子m的子离子进入到低气压线性离子阱质量分析器系统内存储，低气压线性离子阱质量分析器系统具有全扫描和选择离子扫描两种扫描模式，等离子初始动能冷却后，低气压线性离子阱质量分析器系统通过两种扫描模式共振弹射低气压线性离子阱质量分析器系统中的离子m，电子倍增器探测到离子m并进行记录，最终完成对离子m及离子m子离子的定性分析。

一种基于上述新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法实现的定量和定性分析方法，包括如下步骤：

S1，根据所述离子光学参数调节方法进行离子光学参数的调节；

S2，被测样品基体由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆；

S3，离子m进入整形四极杆经过整形后，向四极杆/线性离子阱质量分析器内持续注入离子m至少2s的时间，离子与缓冲气经过8～12ms的碰撞冷却初始动能，对离子m进一步隔离，逐出m±△m范围外的离子；

S4，让离子m与缓冲气进行碰撞产生子离子；

S5，在前端盖和后端盖施加电压，使四极杆/线性离子阱质量分析器中的离子m及离子m的子离子通过离子导引管路进入四极偏转器，再经过四极偏转器的偏转作用，将离子m及离子m的子离子通过离子管道导入到低气压线性离子阱质量分析器系统内；

S6，离子m及离子m的子离子进入到低气压线性离子阱质量分析器系统内存储，低气压线性离子阱质量分析器系统具有全扫描和选择离子扫描两种扫描模式，等离子初始动能冷却后，低气压线性离子阱质量分析器系统通过两种扫描模式共振弹射低气压线性离子阱质量分析器系统中的离子m，电子倍增器探测到离子m并进行记录，完成对离子m及离子m子离子的定性分析；

S7，再次将被测样品基体离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆；

S8离子m进入整形四极杆经过整形后，进入四极杆/线性离子阱质量分析器装置，不做离子碎裂操作，离子m飞向四极杆/线性离子阱质量分析器后方的离子导引管路；

S9离子m由离子导引管路进入四极偏转器，通过四极偏转器的偏转力导入到双曲面四极杆质量分析器系统；

S10，离子m经过预四极杆整形后进入双曲面四极杆，双曲面四极杆具有全扫描或选择离子扫描两种扫描模式，通过全扫描或选择离子扫描模式对离子m进行质谱扫描，经过扫描后的离子m进入整形四极杆再次整形，离子计数器系统探测到离子m并进行记录，最终完成对离子m的定量分析；

S11，将步骤S6中得到的被测样品定性分析结果和步骤S10中得到的被测样品定量分析结果结合得出分析测试报告。

一种基于上述新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法实现的定量和定性分析方法，包括如下步骤：

S1，根据所述离子光学参数调节方法进行离子光学参数的调节；

S2，被测样品基体由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆；

S3，离子m进入整形四极杆经过整形后，在超长时间进入四极杆/线性离子阱质量分析器，经一定时间离子与缓冲气进行碰撞冷却初始动能，对离子m进一步隔离，逐出m±△m范围外的离子；

S4，让离子m与缓冲气进行碰撞产生子离子；

S5，在前端盖和后端盖施加电压，使四极杆/线性离子阱质量分析器中的离子m及离子m的子离子通过离子导引管路进入四极偏转器，离子m及其子离子经过四极偏转器后，由四极偏转器的出口进入到垂直反射飞行时间质谱系统的离子导引管路中；

S6，通过离子导引管路的离子m及其子离子被脉冲高压100ns的时间范围内垂直弹射到飞行时间管路，给予离子m及其子离子在垂直方向的动能，离子m及其子离子飞行到飞行时间管路封闭端时，被反射装置反射至飞行时间管路的开口处，然后被MCP检测器检测到，根据各离子反射至飞行时间管路开口处的时间速率不同，MCP检测器检测获得不同离子的信号并记录形成质谱图；

S7，再次将被测样品基体离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆；

S8离子m进入整形四极杆经过整形后，进入四极杆/线性离子阱质量分析器装置，不做离子碎裂操作，离子m飞向四极杆/线性离子阱质量分析器后方的离子导引管路；

S9离子m由离子导引管路进入四极偏转器，通过四极偏转器的偏转力导入到双曲面四极杆质量分析器系统；

S10，离子m经过预四极杆整形后进入双曲面四极杆，双曲面四极杆具有全扫描或选择离子扫描两种扫描模式，通过全扫描或选择离子扫描模式对离子m进行质谱扫描，经过扫描后的离子m进入整形四极杆再次整形，离子计数器系统探测到离子m并进行记录，最终完成对离子m的定量分析；

S11，将步骤S6中得到的被测样品定性分析结果和步骤S10中得到的被测样品定量分析结果结合得出分析测试报告。

此新型串并联质谱装置系统具有如下的明显优点：

一、特殊的四极杆/线性离子阱质量分析器系统，是实现串并联质谱的关键部件之一。特殊的四极杆/线性离子阱质量分析器系统，是长四极杆系统增加了前后端盖，如此该装置既可以用作四极杆滤质器也可用做线性离子阱质量分析器。除此外，将前后戴端盖长四极杆封装在一个气密性装置中，在气密性装置中有4个通气孔，其中该装置前后2个端盖各有1孔(在端盖中心有约2mm直径的圆孔，用于离子流的进出)，1个导入缓冲气或碰撞气的导气孔和1个连接真空测量系统测量真空度的气孔。

1、用作碎裂离子模式时，该装置是离子碎裂装置，指定离子从前端盖进入该装置，向后端盖口运动，在此过程中，指定离子在通过四极杆系统时收到四极电场力、八极电场力等高阶电场力的激发，与碰撞气(高纯氮气或高纯氩气)发生多次碰撞而碎裂产生碎裂子离子，其碎裂子离子受到四极电场力、八极电场力等高阶电场力的作用，束缚在四极杆中轴线附近，向后端盖口运动，实现了快速碎裂的过程。

2、用作线性离子阱质量分析器(记为IT1)时，该装置是高气压(1E-3Torr到1E-4Torr)大容量线性离子阱，主要是可以用于存储指定离子并有效冷却离子的动能，从而实现有效存储大量指定离子的目的。此时导入气体为缓冲气(高纯氦气)，通过与进入离子阱内的离子发生多次碰撞而降低了离子的动能。相对于普通用于质量分析器的线性离子阱，具有两个优点(由于离子四极场空间大，存储离子阱容留就大，高气压有利于离子的有效冷却)。

3、用作离子传输模式时，其作用是对离子进行整形，方便离子进入后端的四极偏转器。

二、四极偏转器，也是实现串并联质谱的关键部件之一。离子从四极杆/线性离子阱质量分析器系统出来后，进入离子导引系统，再出来进入四极偏转器，一边可以导入双曲面四极杆质量分析器系统做定量分析，另一边可以导入低气压线性离子阱质量分析器系统做定性分析，都是偏转90度，防止中性粒子进入后端质量分析器。另一端直通离子光学系统之后连接垂直反射飞行时间质谱。该四极偏转器除了具有偏转离子外，也具有产生真空梯度的作用，使得后续三个质量分析器系统的真空度区域真空度都很低，便于离子的分离与检测。

三、双曲面四极杆质量分析器及离子计数器系统，用于定量分析模式的后端质量分析器是双曲面四极杆质量分析器(完美四极场，非通用的圆杆四极杆)，双曲四极杆质量分析器后端装配后四极度通过的离子进行离子整形(减少通过双曲四极杆后离子达到检测器的损失)，检测器采用离子计数器系统与电子倍增器系统双模式。该检测区域内的真空系统达到1E-7Torr高真空，检测信噪比传统模式提高约100倍，而且动态线性范围可达到8个数量级。该子系统具有四个方面的明显优势：一是中性粒子干扰减少,信噪比高，90度的四极偏转器避免了从离子源端过来的中性粒子；二是双曲面四极杆，由于完美四极场，灵敏度和分辨率都有很大提高；三是后四极杆离子整形，减少有效离子的损失，增强了信号；四是超高真空下的高信噪比离子计数器系统，相对与电子倍增器具有更好的检测效果。

四、低气压线性离子阱质量分析器及电子倍增器系统，用于定性分析模式的后端质量分析器，属于三段双曲线面性离子阱(记为IT2)。检测器为狭缝两端双电子倍增器。该检测区域内的真空系统达到约1E-6Torr高真空。用于检测从IT1过来的离子(其工作模式也可以是：存储从IT1传输过来的痕量子离子，等富集到一定的量再分离检测)。由于IT1和IT2之间有四极偏转器隔开，方便获得高真空(相对于两个高/低气压的近距离串联)。该子系统具有三个方面的明显优势：一是三段双曲线性离子阱单位时间内存储离子效率高，离子在存储和检测过程中损失少，灵敏度高；二是三段双曲线性离子阱存储离子多，离子容量大；三是低气压利于离子分离与检测，而且低气压更容易获得。

五、垂直反射飞行时间质谱系统。从四极偏转器直线传输来的离子经过离子光学系统整形后，被脉冲高压垂直推向飞行时间管路，再被反射，到MCP检测。该飞行时间质谱系统适合做快速的高精度质量分辨定性分析。该系统可以用作两种分析模式：1、当前端的特殊的四极杆/线性离子阱质量分析器系统用作离子碎裂模式时，就是Q-TOF快速分析模式；2、当前端的特殊的四极杆/线性离子阱质量分析器系统用作离子时，就是Q-IT-TOF面向超痕量高精度分析模式；在该模式下具有明显的优势：相对于传统的3D离子阱飞行时间质谱仪，其离子阱为大容量线形离子阱(离子容量大1000倍)，特别适合于超痕量物的精确定性，克服了传统的3D离子阱飞行时间质谱仪灵敏度低的缺点。

六、由于该新型串并联质谱装置系统共用了离子源、离子传输、四极滤质系统，变用了离子碎裂/存储装置，通过四极偏转器分三路：双曲面四极杆质量分析器，低气压的三段线性离子阱质量分析器，垂直反射飞行时间质谱质量分析器，既有串联也又并联。对于调试离子光学参数具有明显的优势。相对于单一串联质谱，一系列串联的离子光学部件都会影响到离子的传输与操控，而最终仅仅一个检测器获得信号进行评判来说，本新型串并联质谱仪系统，可以交替调谐参数，公共离子光学部件参数调谐好后，再调各自独立离子光学，之后再细化公共离子光学部件参数，再细化各自独立离子光学，如此迭代多次，直到最佳参数。最大限度的共用了离子光学前端系统，不同质量分析器在分析同一种离子时，相互校准不同质量分析器的相关系数。

七、双曲面四极杆的定量分析辅助低气压的线性离子阱定性分析，更精确控制离子注入的数量，获得在离子空间电荷效益影响不计前提下注入最多数目的离子，获得更精确的离子阱质量轴和工作参数。从另一个角度解决离子阱的空间电荷效益，结合离子注入自动增益控制，获得更佳的定性分析性能。相对单模式能发挥更优异的效果。

八、低气压的线性离子阱定性分析辅助双曲面四极杆的定量分析模式。对于超痕量物质的定量分析，特别是超超痕量物质的子离子碎片非常少的情况，用线性离子阱精确定性，以非碎裂模式用双曲面四极杆直接精确定量。相对单质量分析器分析模式能发挥更优异的效果。

九、应用飞行时间高精度定性分析辅助双曲面四极杆的定量分析模式。对于超痕量物质的定量分析，特别是超痕量物质的子离子碎片非常少的情况，用飞行时间高精度定性，以非碎裂模式用双曲面四极杆直接精确定量。相对单模式能发挥更优异的效果。

新型串并联质谱装置系统共用了离子源、离子传输、四极滤质系统，变用了离子碎裂/存储装置，通过四极偏转器分三路：双曲面四极杆的定量分析(定量准确)，低气压的线性离子阱定性分析(超痕量物)，垂直反射飞行时间质谱快速定性分析(高质量精度)。同一来源的离子，三种不同原理的质量分析器做离子的分离检测，在同一台质谱仪器系统上实现高质量精度、准确定性和精确定量分析。

新型串并联质谱装置系统具有对复杂基体中超痕量物质的准确定性和定量分析，该系统具有实现成本低、控制简单等特点，能够作为一款广泛应用的高端复合型质谱仪器系统。

附图说明

图1为新型串并联质谱装置系统结构示意图；

图2为三重四极杆模式的定量分析操作示意图；

图3为四极滤质结合高/低气压离子阱模式的离子定性分析的方法操作示意图；

图4为四极滤质结合垂直反射飞行时间质谱模式的快速分析的方法操作示意图；

图5为四极滤质结合离子阱与垂直反射飞行时间质谱实现痕量物高精度定性分析方法操作示意图；

图6为三种不同质量分析器组合实现最佳离子光学参数调节方法示意图。

图7-1和7-2为双曲面四极杆的定量分析辅助低气压的线性离子阱定性分析方法示意图。

图8为低气压的线性离子阱定性分析结合双曲面四极杆的定量分析方法的操作示意图；

图9为高精度的定性分析结合双曲面四极杆的定量分析方法的操作示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体说明。

如图1所示，新型串并联质谱装置系统，包括标准大气压区间100、多级梯度真空系统110、真空区域(120、130)和较高真空区域(140、150、160、170)；

还包括：离子源101、离子导入管路111、离子导引管路112、离子透镜113、离子导引管路(141、143、144、145、171)。

所述标准大气压区间100、多级梯度真空系统110和真空区域120之间依次连通，所述离子源101设置在标准大气压区间100内，所述多级梯度真空系统110通过离子导入管路111和标准大气压区间100内的离子源101连通，多级梯度真空系统110的各级梯度真空区间之间通过通孔连通，离子导引管路112包括设置在多级梯度真空系统110每级梯度真空区间内的传输管路，离子源101发射的离子由离子导入管路111进入到多级梯度真空系统110后，通过各级梯度真空区间内的传输管路传输，在多级梯度真空系统110的最后一级梯度真空区间内的传输管路末端设置离子透镜113，多级梯度真空系统110与真空区域120之间通过通孔114连通，所述多级梯度真空系统110的各级真空区间内的气压在1Torr～1E-4Torr范围内依次降低，所述真空区域120内的气压为1E-5Torr～1E-6Torr，多级梯度真空系统110、真空区域(120、130)、较高真空区域(140、150、160、170)内的真空环境由不同抽速的分子泵(119、129、149、159、169、179)抽真空形成，其中，多级梯度真空系统110的每级梯度真空区间均配备有一台分子泵，且各分子泵之间的抽速均不同(图1中由于简略了多级梯度真空系统110的详细结构，仅画出一台分子泵119示意)。所述真空区域130内的气压为1E-4Torr～1E-5Torr，较高真空区域140为1E-5Torr～1E-6Tor，真空区域150内的气压为1E-6Tor-1E-7Tor，较高真空区域160、170内的气压为1E-7Tor-1E-8Tor。

图6为三种不同质量分析器组合实现最佳离子光学参数调节方法示意图。

三种质量分析器作为调谐离子通路的信号接收端，相对于单个质量分析作为接受端最明显的优势是：打破了参数的强烈相关性，突破了往往是局部最优参数的不良情况，而能够轻易获得全局最优参数。由于有这种串并联的不同原理的质量分析器佐证,可以轻易获得每一种质量分析器的整个离子光学系统参数都是全局最优，远远优于三台独立的质量分析器组成的质谱系统分析性能。

本方法中，参数的调节均有系统程序自动调节完成。

具体步骤如下：

做好必要的准备工作,如准备好标准样品、获得各区域真空度、系统上电，准备调试质谱仪器光学参数。

S601，应用浓度为0.1～1.0ppm的调谐液，利用双曲面四极杆质量分析器系统调通离子传输光路(该离子光路包括：离子源101、离子导入管路111、离子导引管路112、离子透镜113、滤质四极杆121、整形四极杆122、前端盖131、滤质四极杆132、后端盖133、离子导引管路141、四极偏转器142、离子导引管路143、预四极杆151、双曲四极杆质量分析器152、整形四极杆153、检测器154)，获得初步离子光学参数和双曲四极杆质量分析器152的初步质量轴系数；双曲四极杆质量分析器152是三个质量分析器中参数调谐最简单的，所以，作为粗调的首选。

S602，以初步离子光学参数为基础，分别调通低气压线性离子阱质量分析器系统(四极偏转器142、离子导引管路144、三段双曲面线性离子阱161、检测器162)和垂直反射飞行时间质谱系统的离子传输光路(四极偏转器142、离子导引管路145、离子导引管路171、脉冲高压发生器172、反射装置173、MCP检测器174)，并获得各自的初步离子光学参数和初步质量轴系数；

S603，应用同一种调谐液，利用已经调通离子传输光路、双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统的初步离子光学参数和质量轴系数，分别应用这三种质量分析器作为接收器，分别调整四极滤质器21的质量轴系数和通过离子质量宽度相关参数的系数，也就是选择特定离子m及其窗口宽度△m所对应的四极杆射频电压参数，高端质量补偿参数、低端质量补偿参数。

S604，在S603的基础上，应用同一种调谐液，再次调节四极偏转器后的双曲面四极杆质量分析器系统(离子导引管路143、预四极杆151、双曲四极杆质量分析器152、整形四极杆153、检测器154)、低气压线性离子阱质量分析器系统(离子导引管路144、三段双曲面线性离子阱161、检测器162)和垂直反射飞行时间质谱系统(离子导引管路145、离子导引管路171、脉冲高压发生器172、反射装置173、MCP检测器174)的离子光学参数以及质量轴系数，获得更精细的参数。

S605，利用双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统做接受检测端，用相对步骤S604中所述的调谐液更低浓度的调谐液调节设置于四极滤质器前方(离子源101、离子导入管路111、离子导引管路112、离子透镜113)、四极滤质器上浮电压(滤质四极杆121、整形四极杆122)、四极偏转器前(前端盖131、滤质四极杆132、后端盖133、四极杆/线性离子阱质量分析器134、离子导引通道141)的离子光学器件的离子光学参数，对应所有接受检测端均调节至少一次后，将调节结果中获得最高离子通过率(选定离子的信号检测相对最强)时的参数为最佳参数；

S606，应用步骤S605中所述浓度的调谐液，并以步骤S605中的最佳参数为基准，分别调节四极偏转器后到双曲面四极杆质量分析器系统(离子导引管路143、预四极杆151、双曲四极杆质量分析器152、整形四极杆153、检测器154)、低气压线性离子阱质量分析器系统(离子导引管路144、三段双曲面线性离子阱161、检测器162)和垂直反射飞行时间质谱系统(离子导引管路145、离子导引管路171、脉冲高压发生器172、反射装置173、MCP检测器174)的离子光学参数，获得最佳离子通过率(选定离子的信号检测相对最强)；

在此基础上，改变扫描速率(低速、中速、高速)和质量分辨率(低分辨、中分辨、高分辨、超高分辨)，然后再次以更小的步进分别调节四极偏转器后到双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统的离子光学参数，从而获得不同扫描速率下和不同分辨率要求下的相对最高信号的对应相关参数，最为三个质量分析器各自的系统调谐参数。

S607，应用与步骤S606中相同的调谐液，利用低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统为接受检测端，调试四极杆/线性离子阱质量分析器(前端盖131、滤质四极杆132、后端盖133、四极杆/线性离子阱质量分析器134)作为离子存储装置时的离子光学参数，所述离子光学参数包括缓冲气导入系统135的气压流量参数，通过缓冲气压流量参数获取四极杆/线性离子阱质量分析器的存储效率的相关参数。

S608，应用与步骤S606中同种的的调谐液，利用双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统做接受检测端，调试四极杆/线性离子阱质量分析器(前端盖131、滤质四极杆132、后端盖133、四极杆/线性离子阱质量分析器134)作为碎裂装置时的离子光学参数，所述离子光学参数包括碰撞气导入系统135和碰撞器导入系统136的气压流量参数，通过碰撞气压流量参数获取离子碎裂效率和碎裂速度的相关参数；

图7-1和7-2为双曲面四极杆的定量分析辅助低气压的线性离子阱定性分析方法示意图。

线性离子阱是非常好的离子存储和离子分离装置，但是离子阱的分析性能受到离子阱中离子个数的较大影响，从而导致信号强度重复性差，甚至质量轴的来回偏移。因此精确控制离子阱中离子的个数是确保离子阱分析性能的关键。自动增益控制方法是主流方法，其原理是：依据上次的测试结果推算出单位时间注入离子的数量，来调控下一次离子进入离子阱的时间，从而控制进入离子阱内的离子数量。由于双曲四极杆较离子阱具有更好的定量准确性，用双曲四极杆来判断特定离子的单位时间注入离子的数量更准确。

本方法中，参数的调节和样品分析均有系统程序自动调节完成。

方法分为两大部分，

第一大部分：应用多组相同浓度样品，单位时间注入离子阱后，用双曲面四极杆质量分析器系统检测获得信号和低气压的线性离子阱检测获得信号的数据表格，建立对应关系。

第二大部分：应用第一部分建立的对应关系，对实际待测样品进行测量，由双曲面四极杆质量分析器系统检测特定离子获得信号，获得下一次离子进入离子阱的时间，控制进入离子阱内的离子数量。再次依据计算的时间注入离子，由低气压线性离子阱质量分析器系统做定性分析。

具体步骤如下：

做好必要的准备工作，如准备好标准样品和被测样品、获得各区域真空度、系统上电，准备调试质谱仪器光学参数。

第一大部分：

应用同样的标准样品，建立双曲面四极杆检测获得信号与低气压的线性离子阱检测获得信号的对应数据关系。

S701，到S702到S703，到S704，获得同样的标准样品，相同离子注入时间，双曲面四极杆检测获得信号数值；

S701，到S702到S705，到S706，获得同样的标准样品，相同离子注入时间，低气压的线性离子阱检测获得信号数值；

S707，对于同样的标准样品，相同离子注入时间，建立双曲面四极杆质量分析器系统检测获得信号与低气压线性离子阱质量分析器系统检测获得信号的对应数据关系。数据关系包括：低质量、中等质量和高质量物质离子，较高浓度、中等浓度、低浓度、超低浓度的对应关系。

第二大部分：

面对被测样品，双曲面四极杆质量分析器系统的定量分析辅助低气压线性离子阱质量分析器系统定性分析方法，提高定性分析精度。

首先，应用双曲面四极杆，获得被测离子的浓度信息，即步骤S711、S712、S713、S714，再用S715计算最佳离子注入时间，依据此计算离子注入时间注入离子，完成步骤S711，S716、S717、S718、S719，实现低气压的线性离子阱对被测物质离子的定性分析。

图8为低气压的线性离子阱定性分析结合双曲面四极杆的定量分析方法的操作示意图；

基于双曲面四极杆质量分析器系统的三重四极定量分析模式是定量分析最佳模式。但是对于超痕量物质和的痕量物质子离子碎片非常少的情况(即进入双曲面四极杆质量分析器系统的离子低于检测限)，该分析模式就无能为力。在这种情况下，应用低气压线性离子阱质量分析器系统实现定性分析，结合双曲面四极杆实现定量分析。

分两次实验：

第一次实验：应用低气压线性离子阱质量分析器系统实现定性分析。

面对痕量被测样品，应用低气压线性离子阱质量分析器系统实现定性分析，即步骤S801，特别是S802，应用超长时间注入离子，大量选择性富集目标痕量离子，S803对目标离子碎裂产生子离子，S804将子离子导入到低气压的线性离子阱，S805获得目标子离子全谱信息，获得目标痕量离子的定性分析。

第二次实验：应用双曲面四极杆质量分析器系统实现定量分析。

面对痕量被测样品，应用双曲面四极杆质量分析器系统实现定量分析，即步骤S801，特别是S806，把“四极杆/线性离子阱质量分析器系统”用作离子传输装置(如果特定的目标痕量离子高于检测限，直接传输到后端)和离子存储装置(如果特定的目标痕量离子低于检测限，富集一定时间，高于检测限)，而非离子碎裂装置。

步骤S807，将特定目标离子导入到双曲面四极杆质量分析器系统，步骤S808，采用选择离子扫描模式对特定目标离子进行定量分析，获得定量数据信息。

图9为高精度的定性分析结合双曲面四极杆的定量分析方法的操作示意图；

类似于图8低气压的线性离子阱定性分析结合双曲面四极杆的定量分析方法的操作示意图；

相对于图8低气压的线性离子阱定性分析结合双曲面四极杆的定量分析方法，本方法具有更高质量精度的定性分析。

对于超痕量物质的子离子碎片非常少的情况,首先用四极杆/线性离子阱质量分析器长时间富集超痕量，碎裂后，应用垂直反射飞行时间质谱系统高精度定性分析其碎裂离子，获得该痕量离子的结构组成等定性信息。然后，通过四极滤质器筛选该目标离子，在四极杆/线性离子阱质量分析器中不碎裂，而是让其通过，导入到双曲面四极杆质量分析器系统进行定量分析。如此获得该超痕量物质的精确定性与定量信息。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种新型串并联质谱装置，其特征在于，包括：

离子源，设置在标准大气压内，产生离子束；

多级梯度真空系统，包括多个依次通过通孔连通的真空区间，在正对离子源的位置也开有通孔；

离子导入管路，设置在初级真空区间内，正对各真空区间连接的通孔，用以传递离子源产生的离子束；

离子导引管路，设置在初级真空区间以后的各级真空区间内，正对各真空区间连接的通孔，与离子导入管路连通，用以传递离子源产生的离子束；

四极滤质器，位于多级梯度真空系统后方，在多级梯度真空系统的对应位置开有通孔，由离子导引管路传递的离子束进入到四极滤质器内；

四极杆/线性离子阱质量分析器，包括滤质四极杆和设置在滤质四极杆前方的前端盖和后方的后端盖，和四极滤质器设置在相同的真空区间内，位于四极滤质器的后方；

缓冲气导入系统，向四极杆/线性离子阱质量分析器内通入缓冲气，与四极杆/线性离子阱质量分析器的前端盖或后端盖通过管路连通；

碰撞气导入系统，向四极杆/线性离子阱质量分析器内通入碰撞气，与四极杆/线性离子阱质量分析器的前端盖或后端盖通过管路连通；

四极偏转器，包括入口、出口、第一偏转口和第二偏转口，所述入口和出口之间连线与第一偏转口和第二偏转口之间的连线成十字交叉，设置在四极杆/线性离子阱质量分析器的后方，四极杆/线性离子阱质量分析器的后端盖孔与四极偏转器的入口通过离子导引管路连通，位于四极杆/线性离子阱质量分析器所在真空区间的后一级真空区间内；

双曲面四极杆质量分析器系统，与四极偏转器的第一偏转口通过离子管道连通，包括用于定量分析模式的双曲面四极杆质量分析器，双曲四极杆质量分析器的前端装配有 预四极杆，后端均装配有整形四极杆，在整形四极杆后方设置检测器，所述整形四极杆后方设置的检测器为离子计数器系统与电子倍增器双模式选用系统；

低气压线性离子阱质量分析器系统，与四极偏转器的第二偏转口通过离子管道连通，包括用于定性分析模式的三段双曲面线性离子阱，在离子阱两侧设置有检测器，所述离子阱两侧设置的检测器为狭缝两端双电子倍增器；

垂直反射飞行时间质谱系统，与四极偏转器的出口通过离子导引管路连通，在离子导引管路出口设置脉冲高压发生器，在脉冲高压发生器的上方设置飞行时间管路，在飞行时间管路的开口处设置MCP检测器，在飞行时间管路的封闭端设置用于反射离子的反射装置。

2.一种权利要求1所述的新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

D1，应用浓度为0.1～1.0ppm的调谐液，利用双曲面四极杆质谱分析器系统调通离子传输光路，获得初步离子光学参数和双曲四极杆的初步质量轴系数；

D2，以初步离子光学参数为基础，分别调通低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统的离子传输光路，并获得各自的初步离子光学参数和初步质量轴系数；

D3，应用同一种调谐液，利用已经调通离子传输光路、并获得各自的初步离子光学参数和初步质量轴系数的双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统调整四极滤质器，获得四极滤质器的质量轴系数，并根据通过四极滤质器的离子的质量宽度调节四极滤质器的通过系数；

D4，应用同一种调谐液，再次调节四极偏转器后的双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统的离子光学参数以及质量轴系数；

D5，利用双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统做接受检测端，用相对步骤S4中所述的调谐液更低浓度的调谐液调节设置于四极滤质器前方、四极滤质器后方至四极偏转器前的离子光学器件的离子光学参数，对应所有接受检测端均调节至少一次后，将调节结果中获得最高离子通过率时的参数为最佳参数，其中离子在单位质量分辨时最高信号为最高离子通过率；

D6，应用步骤S5中所述浓度的调谐液，并以步骤S5中的最佳参数为基准，分别调节四极偏转器后到双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统的离子光学参数，获得最佳离子通过率；

D7，改变扫描速率和分辨率，然后再次以较步骤S6中调节时更小的步进分别调节四极偏转器后到双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统的离子光学参数，从而获得不同扫描速率下和不同分辨率要求下的最高信号的质量分析器相关参数的系数信息；

D8，应用与步骤S6中同种的的调谐液，利用双曲面四极杆质量分析器系统、低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统做接受检测端，调试四极杆/线性离子阱质量分析器作为碎裂装置时的离子光学参数，所述离子光学参数包括碰撞气压流量参数，通过碰撞气压流量参数获取离子碎裂效率和碎裂速度；

D9，应用与步骤S8中相同的调谐液，利用低气压线性离子阱质量分析器系统和垂直反射飞行时间质谱系统为接受检测端，调试四极杆/线性离子阱质量分析器作为离子存储装置时的离子光学参数，所述离子光学参数包括缓冲气压流量参数，通过缓冲气压流量参数获取四极杆/线性离子阱质量分析器的存储效率。

3.一种基于权利要求2中的新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法进行的被测样品定量分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，根据所述离子光学参数调节方法进行离子光学参数的调节；

S2，被测样品基体由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；

S3，离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆，其中：△m＝1～2amu；

S4，离子m进入整形四极杆经过整形后，进入四极杆/线性离子阱质量分析器，在离子通过的过程中与注入到四极杆/线性离子阱质量分析器中的碰撞气进行碰撞，离子m及其子离子飞向四极杆/线性离子阱质量分析器后方的离子导引管路；

S5，离子m及其子离子由离子导引管路进入四极偏转器，通过四极偏转器的偏转力导入到双曲面四极杆质量分析器系统；

S6，离子m及其子离子经过预四极杆整形后进入双曲面四极杆，双曲面四极杆具有全扫描或选择离子扫描两种扫描模式，通过全扫描或选择离子扫描模式对离子m进行质谱扫描，经过扫描后的离子m或离子m的一个或多个子离子进入整形四极杆再次整形，离子计数器系统探测到离子m或离子m的一个或多个子离子并进行记录，最终完成对离子m的定量分析。

4.一种基于权利要求2中的新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法进行的被测样品定性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，根据所述离子光学参数调节方法进行离子光学参数的调节；

S2，被测样品基体由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；

S3，离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆；

S4，离子m进入整形四极杆经过整形后，进入四极杆/线性离子阱质量分析器，离子m与注入至四极杆/线性离子阱质量分析器的缓冲气进行碰撞冷却初始动能，经过累积和富集，离子m的数量达到饱和后，对离子m进一步隔离，逐出m±△m范围外的离子；

S5，向四极杆/线性离子阱质量分析器的前端盖和后端盖施加电压，将四极杆/线性离子阱质量分析器中的离子m通过四极杆/线性离子阱质量分析器后方的离子导引管路导入至四极偏转器，经四极偏转器的偏转作用，将离子m导入至低气压线性离子阱质量分析器系统；

S6，离子m进入到低气压线性离子阱质量分析器系统存储，低气压线性离子阱质量分析器系统具有全扫描和选择离子扫描两种扫描模式，等离子初始动能冷却后，低气压线性离子阱质量分析器系统通过两种扫描模式共振弹射低气压线性离子阱质量分析器系统中的离子m，电子倍增器探测到离子m并进行记录，最终完成对离子m的定性分析。

5.一种基于权利要求2中的新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法进行的质谱检测快速分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，根据所述离子光学参数调节方法进行离子光学参数的调节；

S2，被测样品基体由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；

S3，离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆进行整形，离子m经过整形后，进入四极杆/线性离子阱质量分析器，离子m与注入至四极杆/线性离子阱质量分析器的碰撞气进行碰撞，离子m及其子离子通过四极杆/线性离子阱质量分析器后方的离子导引管路进入到四极偏转器；

S4，离子m及其子离子经过四极偏转器后，由四极偏转器的出口进入到垂直反射飞行时间质谱系统的离子导引管路中；

S5，通过离子导引管路的离子m及其子离子被脉冲高压在100ns的时间范围内垂直弹射到飞行时间管路，给予离子m及其子离子在垂直方向的动能，离子m及其子离子飞行到飞行时间管路封闭端时，被反射装置反射至飞行时间管路的开口处，然后被MCP检测器检测到，根据各离子反射至飞行时间管路开口处的时间速率不同，MCP检测器检测获得不同离子的信号并记录，最终形成质谱图。

6.一种基于权利要求2中的新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法实现的痕量物高精度定性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，根据所述离子光学参数调节方法进行离子光学参数的调节；

S2，被测样品基体由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；

S3，离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆，其中：△m＝1～2amu；

S4，离子m经过整形后进入四极杆/线性离子阱质量分析器，进入四极杆/线性离子阱质量分析器后与缓冲气进行碰撞冷却初始动能，经过累积和富集，直至四极杆/线性离子阱质量分析器内离子m的数量饱和，然后对离子m进一步隔离，逐出m±△m范围外的离子；

S5，离子m及其子离子由离子导引管路进入四极偏转器，通过四极偏转器的出口进入到垂直反射飞行时间质谱系统的离子导引管路中；

S6，通过离子导引管路的离子m及其子离子被脉冲高压100ns的时间范围内垂直弹射到飞行时间管路，给予离子m及其子离子在垂直方向的动能，离子m及其子离子飞行到飞行时间管路封闭端时，被反射装置反射至飞行时间管路的开口处，然后被MCP检测器检测到，根据各离子反射至飞行时间管路开口处的时间速率不同，MCP检测器检测获得不同离子的信号并记录，最终形成质谱图。

7.一种基于权利要求2中的新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法实现的定量分析辅助定性分析方法，其特征在于，包括第一大部分和第二大部分，其中：

第一大部分用于建立同种标样离子注入相同时间T,分别用双曲面四极杆系统检测获得信号值Iq和双曲面离子阱系统检测获得信号值It，再建立Iq与It在不同T值下的对应关系；

第二大部分用于面向被测样品，利用建立的对应关系，通过双曲四极杆系统测得定量数据，计算出离子入住时间t，让双曲离子阱系统做定性分析，起到定量辅助定性，获得单一质量分析器难以达到的定性效果；

第一大部分包括如下步骤：

S1，根据所述离子光学参数调节方法进行离子光学参数的调节；

S2，被测标准品由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆；离子m进入整形四极杆经过整形后，在指定时间段T注入离子进入四极杆/线性离子阱质量分析器，在离子通过的过程中与注入到四极杆/线性离子阱质量分析器中的缓冲气进行碰撞，离子m及其子离子飞向四极杆/线性离子阱质量分析器后方的离子导引管路；

S3，离子m经过预四极杆整形后进入双曲面四极杆，双曲面四极杆具有全扫描和选择离子扫描两种扫描模式，任选一种扫描模式对离子m进行质谱扫描，经过扫描后的离子m进入后四极杆，离子计数器系统探测到离子m并进行记录，最终完成对离子m的定量分析；

S4，采用被测标准品定量分析方法对被测样品进行定量分析得到被测样品定量分析结果Iq；

S5，采用被测标准品定量分析方法对被测样品进行定量分析得到被测样品定量分析结果It；

S6，将步骤S4中得到的被测样品定量分析结果和步骤S5中得到的被测样品定量分析结果结合建立对应关系；

第二大部分包括如下步骤：

S7，面向被测样品，采用步骤S1-S4步骤，获得被测样品在离子注入时间t1情况下的双曲四极杆系统检测信号值Iq1，依据建立的所述对应关系计算出注入四极杆/线性离子阱质量分析器的时长t；

S8，将被测样品基体由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆；离子m进入整形四极杆经过整形后，在t时间段内向四极杆/线性离子阱质量分析器内注入离子m，经离子与缓冲气进行碰撞冷却初始动能，对离子m进一步隔离，逐出m±△m范围外的离子；

S9，让离子m与缓冲气进行碰撞产生子离子；

S10，在前端盖和后端盖施加电压，使四极杆/线性离子阱质量分析器中的离子m及离子m的子离子通过离子导引管路进入四极偏转器，再经过四极偏转器的偏转作用，将离子m及离子m的子离子通过离子管道导入到低气压线性离子阱质量分析器系统内；

S11，离子m及离子m的子离子进入到低气压线性离子阱质量分析器系统内存储，低气压线性离子阱质量分析器系统具有全扫描和选择离子扫描两种扫描模式，等离子初始动能冷却后，低气压线性离子阱质量分析器系统通过两种扫描模式共振弹射低气压线性离子阱质量分析器系统中的离子m，电子倍增器探测到离子m并进行记录，最终完成对离子m及离子m子离子的定性分析。

8.一种基于权利要求2中的新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法实现的定量和定性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，根据所述离子光学参数调节方法进行离子光学参数的调节；

S2，被测样品基体由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆；

S3，离子m进入整形四极杆经过整形后，向四极杆/线性离子阱质量分析器内持续注入离子m至少2s的时间，离子与缓冲气经过8～12ms的碰撞冷却初始动能，对离子m进一步隔离，逐出m±△m范围外的离子；

S4，让离子m与缓冲气进行碰撞产生子离子；

S5，在前端盖和后端盖施加电压，使四极杆/线性离子阱质量分析器中的离子m及离子m的子离子通过离子导引管路进入四极偏转器，再经过四极偏转器的偏转作用，将离子m及离子m的子离子通过离子管道导入到低气压线性离子阱质量分析器系统内；

S6，离子m及离子m的子离子进入到低气压线性离子阱质量分析器系统内存储，低气压线性离子阱质量分析器系统具有全扫描和选择离子扫描两种扫描模式，等离子初始动能冷却后，低气压线性离子阱质量分析器系统通过两种扫描模式共振弹射低气压线性离子阱质量分析器系统中的离子m，电子倍增器探测到离子m并进行记录，完成对离子m及离子m子离子的定性分析；

S7，再次将被测样品基体离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆；

S8离子m进入整形四极杆经过整形后，进入四极杆/线性离子阱质量分析器装置，不做离子碎裂操作，离子m飞向四极杆/线性离子阱质量分析器后方的离子导引管路；

S9离子m由离子导引管路进入四极偏转器，通过四极偏转器的偏转力导入到双曲面四极杆质量分析器系统；

S10，离子m经过预四极杆整形后进入双曲面四极杆，双曲面四极杆具有全扫描或选择离子扫描两种扫描模式，通过全扫描或选择离子扫描模式对离子m进行质谱扫描，经过扫描后的离子m进入整形四极杆再次整形，离子计数器系统探测到离子m并进行记录，最终完成对离子m的定量分析；

S11，将步骤S6中得到的被测样品定性分析结果和步骤S10中得到的被测样品定量分析结果结合得出分析测试报告。

9.一种基于权利要求2中的新型串并联质谱装置的离子光学参数调节方法实现的定量和定性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，根据所述离子光学参数调节方法进行离子光学参数的调节；

S2，被测样品基体由离子源离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆；

S3，离子m进入整形四极杆经过整形后，在超长时间进入四极杆/线性离子阱质量分析器，经一定时间离子与缓冲气进行碰撞冷却初始动能，对离子m进一步隔离，逐出m±△m范围外的离子；

S4，让离子m与缓冲气进行碰撞产生子离子；

S5，在前端盖和后端盖施加电压，使四极杆/线性离子阱质量分析器中的离子m及离子m的子离子通过离子导引管路进入四极偏转器，离子m及其子离子经过四极偏转器后，由四极偏转器的出口进入到垂直反射飞行时间质谱系统的离子导引管路中；

S6，通过离子导引管路的离子m及其子离子被脉冲高压100ns的时间范围内垂直弹射到飞行时间管路，给予离子m及其子离子在垂直方向的动能，离子m及其子离子飞行到飞行时间管路封闭端时，被反射装置反射至飞行时间管路的开口处，然后被MCP检测器检测到，根据各离子反射至飞行时间管路开口处的时间速率不同，MCP检测器检测获得不同离子的信号并记录形成质谱图；

S7，再次将被测样品基体离子化为离子m，经过离子导入管路、离子导引管路后进入四极滤质器；离子m先通过四极滤质器前方的滤质四级杆然后进入后方的整形四极杆，m±△m范围外的离子被滤质四级杆逐出，不进入整形四极杆；

S8离子m进入整形四极杆经过整形后，进入四极杆/线性离子阱质量分析器装置，不做离子碎裂操作，离子m飞向四极杆/线性离子阱质量分析器后方的离子导引管路；

S9离子m由离子导引管路进入四极偏转器，通过四极偏转器的偏转力导入到双曲面四极杆质量分析器系统；

S10，离子m经过预四极杆整形后进入双曲面四极杆，双曲面四极杆具有全扫描或选择离子扫描两种扫描模式，通过全扫描或选择离子扫描模式对离子m进行质谱扫描，经过扫描后的离子m进入整形四极杆再次整形，离子计数器系统探测到离子m并进行记录，最终完成对离子m的定量分析；

S11，将步骤S6中得到的被测样品定性分析结果和步骤S10中得到的被测样品定量分析结果结合得出分析测试报告。