CN107591311B - 一种用于离子阱质谱仪的离子隔离装置及隔离方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于离子阱质谱仪的离子隔离装置及方法，其中装置包括至少3个信号发生器和若干变压器，其中一个信号发生器为SWIFT信号发生器，用于质谱分析过程中的共振激发；另外的信号发生器为正弦波发生器,输出频率与SWIFT信号的Notch截止频率相对应；所述变压器用于将SWIFT信号发生器发出的信号与正弦波信号发生器发生的信号耦合后施加到离子阱的响应电极上。本发明同时实现高的质量隔离分辨率和效率，降低目标母离子的损失，从而整体提高离子阱多级质谱分析的性能。

Description

一种用于离子阱质谱仪的离子隔离装置及隔离方法

技术领域

本发明属于分析仪器技术领域，具体涉及一种用于离子阱质谱仪的离子隔离装置及隔离方法。

背景技术

质谱仪是一种化学分析仪器，在如今的食品安全、生命科学、医学制药、环境监测和公共安全等领域被广泛的应用。质谱仪可以分为离子阱质谱仪、四极杆质谱仪、磁质谱仪、傅里叶变换-离子回旋共振质谱仪以及飞行时间质谱仪。

在众多种类的质谱仪中，离子阱质谱仪具有独特优势，即可在单一离子阱中实现多级质谱分析，进一步提高物质定性和结构分析的能力。离子阱实现多级质谱分析的过程如下：首先将感兴趣的母离子通过质量隔离方法选择性地存储在离子阱中，而除母离子外的其他离子被排出离子阱外；然后通过碰撞诱导解离方法使母离子碎裂，得到碎片子离子；最后通过质量扫描得到碎片子离子的质谱图。

影响多级质谱分析性能的关键因素是质量隔离的分辨率和质量隔离效率。目前在离子阱质谱分析领域常用的质量隔离方法是：首先通过在离子阱上施加一个固定幅度固定频率的射频信号，然后在离子阱的相应电极上施加SWIFT(Stored Waveform InverseFourier Transform)信号，使除感兴趣离子之外的所有离子排出离子阱外。SWIFT信号是一种宽频带信号，是从某一起始频率到另一终止频率值中再去除某一段频率范围(抑起始频率到抑终止频率)的信号，图1a所示即为SWIFT信号频域波形示意图，f1为起始频率，f4为终止频率，f2为抑起始频率，f3为抑终止频率，当将此SWIFT信号加在离子阱相应电极上时，在离子阱中离子的共振频率与SWIFT信号的频率重合时则可共振激发，并被选择性的激发到离子阱外，而离子阱中的一些离子会保留下来，这些离子的共振频率处于抑起始频率到抑终止频率之间的频率范围。

由于SWIFT信号是由反傅里叶变换而来，其算法在时间上不能无限长，且受数模转换频率的限制，容易造成频带内的频率成分损失。当SWIFT的抑制频率带宽设置较小的时候，那么虽可增加装置的隔离分辨率，但是该情况下目标离子的损失就很大；当SWIFT的抑制频率带宽设置较大的时候，此时目标离子相邻频率的离子也会出现，从而降低装置的隔离分辨率，这说明常规的SWIFT隔离方法在隔离离子时精度不高。

特别地，在分析过程中，离子阱中存在有某一强干扰离子时，将严重影响质量隔离的性能，这时只施加这样的SWIFT信号是不能滤除这种强干扰离子的。为解决上述问题，本发明专利提出了一种可提高离子阱质量隔离分辨率和效率的装置和方法。

发明内容

本发明的目的是设计一种用于离子阱质谱仪的高分辨离子隔离装置，以改善传统的仅使用SWIFT信号隔离方法的分辨率和效率。本发明的基本思路是：在离子阱工作期间，具体指离子质量隔离阶段，通过本发明的装置和方法，将SWIFT信号和特定频率的正弦波信号同时施加到离子阱的响应电极上(具体信号波形见图1b所示)，其中SWIFT信号用于实现较低隔离分辨率的质量隔离过程，而同时施加的正弦波信号用于剔除SWIFT信号无法剔除的干扰离子，最终同时实现高的质量隔离分辨率和效率，降低目标母离子的损失，从而整体提高离子阱多级质谱分析的性能。

为实现上述发明目的，本发明提出了如下离子隔离方法和装置。

本发明一方面公开一种用于离子阱质谱仪的离子隔离装置，包括至少3个信号发生器和若干变压器，其中一个信号发生器为SWIFT信号发生器，用于质谱分析过程中的共振激发；另外的信号发生器为正弦波发生器,输出频率与SWIFT信号的Notch截止频率相对应；所述变压器用于将SWIFT信号发生器发出的信号与正弦波发生器发生的信号耦合后施加到离子阱的响应电极上。

优选的，离子隔离装置具有第1至第N个信号发生器和第1至第N个变压器；每个变压器具有初级线圈和次级线圈；其中一个信号发生器为SWIFT信号发生器，用于质谱分析过程中的共振激发；另外的信号发生器为正弦波发生器,输出频率与SWIFT信号的Notch截止频率相对应；N≥3；对于第1至第N-1个变压器，每个变压器的初级线圈与对应的信号发生器连接，第一个变压器的次级线圈的输入端与第N个信号发生器连接，第2至第N-1个变压器的次级线圈的输入端与前一个变压器的次级线圈的输出端连接；

第N个变压器的初级线圈与射频驱动电路连接，其次级线圈具有两个输入端和两个输出端，其中一个输入端与前一个变压器的次级线圈的输出端相连，另一个输入端接地，两个输出端分别连接离子阱的两个出射电极；离子阱的另两个出射电极与RF信号连接。

优选的，离子隔离装置具有第1至第N个信号发生器和第1至第2N-1个变压器；每个变压器具有初级线圈和次级线圈；其中一个信号发生器为SWIFT信号发生器，用于质谱分析过程中的共振激发；另外的信号发生器为正弦波发生器,输出频率与SWIFT信号的Notch截止频率相对应；N≥3；对于第1至第N-1个变压器，每个变压器的初级线圈与对应的信号发生器连接，第一个变压器的次级线圈的输入端与第N个信号发生器连接，第2至第N-1个变压器的次级线圈的输入端与前一个变压器的次级线圈的输出端连接；第N至第2N个变压器的初级线圈均接地，第N个变压器的次级线圈的输入端接地，第N+1至第2N-2个变压器的次级线圈的输入端与前一个变压器的次级线圈的输出端连接；

第2N-1个变压器的初级线圈与射频驱动电路连接，其次级线圈具有两个输入端和两个输出端，其中两个输入端与第N-1个变压器的次级线圈的输出端以及第2N-2个变压器的次级线圈的输出端分别相连，两个输出端分别连接离子阱的两个出射电极；

离子阱的另两个出射电极与RF信号连接。

优选的，离子隔离装置具有第1至第N个信号发生器和第1至第N个变压器；每个变压器具有初级线圈和次级线圈；其中第1个信号发生器为SWIFT信号发生器，用于质谱分析过程中的共振激发；其余信号发生器为正弦波发生器,输出频率与SWIFT信号的Notch截止频率相对应；N≥3；

第1个变压器的初级线圈与射频驱动电路连接，其次级线圈具有两个输入端和两个输出端，其中一个输入端与SWIFT信号发生器相连，另一个输入端接地，其中一个输出端连接离子阱的一个出射电极，另一个输出端连接第2变压器的次级线圈的输入端；

对于第2至第N个变压器，每个变压器的初级线圈与对应的信号发生器连接，第3至第N个变压器的次级线圈的输入端与前一个变压器的次级线圈的输出端连接；第N个变压器的次级线圈的输出端与离子阱的一个出射电极连接；

离子阱的另两个出射电极与RF信号连接。

优选的，离子隔离装置具有第1至第N个信号发生器和第1至第2N-1个变压器；每个变压器具有初级线圈和次级线圈；其中第1个信号发生器为SWIFT信号发生器，用于质谱分析过程中的共振激发；其余信号发生器为正弦波发生器,输出频率与SWIFT信号的Notch截止频率相对应；N≥3；

第1个变压器的初级线圈与射频驱动电路连接，其次级线圈具有两个输入端和两个输出端，其中一个输入端与SWIFT信号发生器相连，另一个输入端接地，其中一个输出端连接第2变压器的次级线圈的输入端，另一个输出端连接第N+1个变压器的次级线圈的输入端；

对于第2至第N个变压器，每个变压器的初级线圈与对应的信号发生器连接，第3至第N个变压器的次级线圈的输入端与前一个变压器的次级线圈的输出端连接；第N个变压器的次级线圈的输出端与离子阱的一个出射电极连接；

第N+1至第2N-1个变压器的初级线圈接地，次级线圈的输出端与前一变压器的次级线圈的输出端连接；

离子阱的另两个出射电极与RF信号连接。

本发明另一方面还公开了一种基于所述的隔离装置的离子隔离方法，所述方法包括：

离子阱工作的质量分析阶段开启用于共振激发的SWIFT信号发生器；

在离子阱工作的质量隔离阶段开启正弦波发生器。

由于上述技术方案的采用，本发明相较于原有技术有如下优点：

由于在原有的SWIFT信号上耦合了多个不同频率值的正弦波，因此当可以扩大SWIFT的抑制频率带宽时，即使出现目标离子相邻频率的离子，可通过耦合不同频率值的正弦波去除这些干扰离子，这样即可不需要通过缩减频率带宽来提高隔离分辨率，不会出现目标离子损失的问题。

当然此装置也可以任意滤除影响分析结果的离子，特别是某些强干扰离子，最后会留下想要分析的离子，方便更好的分析被测物质，从而提高整个四极离子阱质谱仪的质量分辨率和灵敏度，改善其性能。

附图说明

图1a为原有的SWIFT信号在频域上波形。

图1b为原有的SWIFT信号及四种不同频率值的正弦波在时域上波形。

图2a为实施例1中第一个案例的一种质谱峰图。

图2b为实施例1中第一个案例的另一种质谱峰图。

图2c为实施例1中第一个案例的一种新型SWIFT信号在频域上的波形。

图2d为实施例1中第二个案例的一种质谱峰图。

图2e为实施例1中第二个案例的另一种质谱峰图。

图2f为实施例1中第二个案例的一种原有SWIFT信号在频域上的波形。

图2g为实施例1中第二个案例的一种新型SWIFT信号在频域上的波形。

图2h为实施例4中案例的一种质谱峰图。

图2i为实施例4中案例的另一种质谱峰图。

图2j为实施例4中案例的的一种新型SWIFT信号在频域上的波形。

图3为本发明所提出的用于离子阱质谱仪的高分辨离子隔离装置的一种结构，同时，该图为实施实例中的示意图。

图4为本发明所提出的用于离子阱质谱仪的高分辨离子隔离装置的另一种结构，同时，该图为实施实例中的示意图。

图5为本发明所提出的用于离子阱质谱仪的高分辨离子隔离装置的另一种结构，同时，该图为实施实例中的示意图。

图6为本发明所提出的用于离子阱质谱仪的高分辨离子隔离装置的另一种结构，同时，该图为实施实例中的示意图。

图7为本发明所提出的用于离子阱质谱仪的高分辨离子隔离装置的另一种结构，同时，该图为实施实例中的示意图。

图8为本发明所提出的用于离子阱质谱仪的高分辨离子隔离装置的另一种结构，同时，该图为实施实例中的示意图。

图9为本发明所提出的用于离子阱质谱仪的高分辨离子隔离装置的另一种结构，同时，该图为实施实例中的示意图。

图10为本发明所提出的用于离子阱质谱仪的高分辨离子隔离装置的另一种结构，同时，该图为实施实例中的示意图。

图11为本发明所提出的用于离子阱质谱仪的高分辨离子隔离装置的另一种结构，同时，该图为实施实例中的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例，对本发明做进一步详细说明。

一.本发明提出第一种高分辨率离子隔离装置，由离子阱、射频驱动电路、至少三组信号发生器和至少三组变压器线圈构成，其特征如下：

(1)第一变压器包含初级线圈和次级线圈，所述初级线圈与第一信号发生器连接，所述次级线圈包含有一个输入端和一个输出端，所述次级线圈的输入端与第二信号发生器连接；

(2)第二变压器包含初级线圈和次级线圈，所述次级线圈包含一个输入端和一个输出端，所述次级线圈的输入端与所述第一变压器的次级线圈的输出端连接；所述第二变压器的初级线圈与第二信号发生器连接；

(3)第三变压器包含初级线圈和次级线圈，所述初级线圈与射频驱动电路连接；所述次级线圈为双线并饶，且包含有两个输入端和两个输出端；所述第三变压器的次级线圈的一个输入端与所述第二变压器的次级线圈的输出端连接，所述第三变压器的次级线圈的另一个输入端直接与地连接，

(4)第三变压器的次级线圈的两个输出端与离子阱的离子出射电极相连接。

(5)所述第二信号发生器产生SWIFT信号，所述第一信号发生器和所述第三信号发生器产生两种不同特定频率的正弦波信号。

上述第三变压器的次级线圈的其中一个输出端即为最终驱动离子阱进行高分辨质量隔离的信号，该信号同时耦合了SWIFT信号和两个特定频率值的正弦波信号，直接接入离子阱的其中一个出射电极上，上述第三变压器的次级线圈的另一个输出端接入离子阱的另一个出射电极。

本发明所提出的高分辨离子隔离装置中，三个不同信号发生器的位置可以互换。

本发明所提出的高分辨离子隔离装置中，当需要耦合第三个特定频率的正弦波时，可再添加一组变压器，即加入第四变压器和第四信号发生器，所述第四变压器包含有初级线圈和次级线圈，此第四变压器的初级线圈与第四信号发生器连接(第四信号发生器产生第三频率值的正弦波)，第四变压器的次级线圈的输入端接入第二变压器的次级线圈的输出端，第四变压器的次级线圈的输出端接入第三变压器的次级线圈的其中一个输入端，此时第三变压器的次级线圈的其中一个输出端信号同时耦合了SWIFT信号和三个特定频率值的正弦波。以此类推，本发明所提出的高分辨离子隔离装置中，可耦合更多数量的具有特定频率值的正弦波。

本发明所提出的高分辨离子隔离装置中，可在原有的基础上添加两组变压器，新添第一组变压器包含有初级线圈和次级线圈，所述初级线圈与地连接，所述次级线圈的包含一个输入端和一个输出端，所述次级线圈的输入端接入地；所述新添第二组变压器包含有初级线圈和次级线圈，所述初级线圈与地连接，所述次级线圈的包含一个输入端和一个输出端，所述次级线圈的输入端接入到所述新添第一组变压器的输出端，所述次级线圈的输出端接入到上述第三组变压器的次级线圈的其中一个输入端(此输入端上述中为直接接入地)。这种添加两组变压器的装置与先前的比较具有对称结构，信号输出稳定。

二.本发明提出第二种高分辨率离子隔离装置，也是由离子阱、射频驱动电路、至少三组信号发生器和至少三组变压器线圈构成，其特征如下：

(1)第一变压器包含初级线圈和次级线圈，所述初级线圈与射频驱动电路连接；所述次级线圈为双线并饶，且包含有两个输入端和两个输出端；所述第一变压器的次级线圈的一个输入端与第二信号发生器连接，所述第一变压器的次级线圈的另一个输入端直接与地连接，

(1)第二变压器包含初级线圈和次级线圈，所述初级线圈与第二信号发生器连接，所述次级线圈包含有一个输入端和一个输出端，所述次级线圈的输入端与所述第一变压器的次级线圈的其中一个输出端连接；

(2)第三变压器包含初级线圈和次级线圈，所述次级线圈包含一个输入端和一个输出端，所述次级线圈的输入端与所述第二变压器的次级线圈的输出端连接；所述第三变压器的初级线圈与第三信号发生器连接；

(4)第三变压器的次级线圈的输出端与离子阱的其中一个离子出射电极相连接。

(5)第一变压器的次级线圈的另一个输出端(未和第二变压器连接的一端)与离子阱的另一个离子出射电极相连接。

(6)所述第一信号发生器产生SWIFT信号，所述第二信号发生器和所述第三信号发生器产生两种不同特定频率的正弦波信号。

上述第三变压器的次级线圈的输出端即为最终驱动离子阱进行高分辨质量隔离的信号，该信号同时耦合了SWIFT信号和两个特定频率值的正弦波信号，直接接入离子阱的其中一个出射电极上，上述第一变压器的次级线圈的另一个输出端接入离子阱的另一个出射电极。

本发明所提出的高分辨离子隔离装置中，三个不同信号发生器的位置可以互换。

本发明所提出的高分辨离子隔离装置中，当需要耦合第三个特定频率的正弦波时，可再添加一组变压器，即加入第四变压器和第四信号发生器，所述第四变压器包含有初级线圈和次级线圈，此第四变压器的初级线圈与第四信号发生器(第四信号发生器产生第三频率值的正弦波)连接，第四变压器的次级线圈的低压端接入上述第三变压器的次级线圈的输出端，第四变压器的次级线圈的输出端信号同时耦合了SWIFT信号和三个特定频率值的正弦波。以此类推，本发明所提出的高分辨离子隔离装置中，可耦合更多数量的具有特定频率值的正弦波。

本发明所提出的高分辨离子隔离装置中，可在原有的基础上添加两组变压器，新添第一组变压器包含有初级线圈和次级线圈，所述初级线圈与地连接，所述次级线圈的包含一个输入端和一个输出端，所述次级线圈的输入端接入上述第一变压器的次级线圈的其中一个输出端；所述新添第二组变压器包含有初级线圈和次级线圈，所述初级线圈与地连接，所述次级线圈的包含一个输入端和一个输出端，所述次级线圈的输入端接入到所述新添第一组变压器的输出端，所述次级线圈的输出端接入到离子阱其中一个出射电极上(此出射电极上述中接入第一变压器的次级线圈的一个输出端)。这种添加两组变压器的装置与先前的比较具有对称结构，信号输出稳定。

实施例1

一种高分辨率离子隔离装置的结构如图3所示。整个装置含有三组变压器线圈，其中303为第一组变压器的初级线圈，304为第一组变压器的次级线圈，该次级线圈的输入端接入原有的SWIFT信号(即第一信号发生器输出的信号)，输出端接入第二组变压器的次级线圈的输入端，302为需要耦合进原有SWIFT信号的一个频率值的正弦波信号(即第二信号发生器输出的信号)，305为需要耦合进原有SWIFT信号的另一个频率值的正弦波信号(即第三信号发生器输出的信号)，306为第二组变压器的初级线圈，307为第二组变压器的次级线圈，309为第三组变压器的次级线圈，该次级线圈是通过双线并饶而成，包含有两个输入端和两个输出端，其中一个输入端接入第二组变压器的次级线圈的输出端，另一个输入端连接至地，308为地，310为第三组变压器的初级线圈，311为驱动该初级线圈的射频控制电路，第三组变压器的次级线圈的两个输出端即为需要的两个信号，其中一个信号即为耦合了SWIFT信号和两个特定频率值的正弦波的信号，这两路信号分别接入到离子阱的两个出射电极上，313为离子阱结构示意图，312为接入离子阱另外两个电极的RF信号。

此装置可用于如下一个案例：当在离子阱上下端盖上施加原有SWIFT信号时，此时所调质谱峰出现如图2a所示时，此时出现三种不同质荷比的离子m1、m2、m3，当只需筛选处其中一种离子(其质荷比为m2)进行分析时，此时用此装置耦合进两种不同频率值的正弦波信号，得到新型SWIFT信号，这两种正弦波的频率值分别对应质荷比m1和m3，该新型SWIFT信号在频域上波形如图2c所示，此时在离子阱上下端盖上施加此种SWIFT信号时，质荷比为m1和m3的离子会共振激发而弹出，最终留在离子阱中的离子只剩下质荷比为m2的离子，这时的质谱峰如图2b所示，此时分析该离子就不会存在其他离子的干扰，该装置提高了灵敏度，整体改善系统的性能。

此装置还可用于另一案例：当原有的SWIFT信号在在频域上波形如图2f所示时，此时出现的质谱峰如图2d所示，此时只需分析质荷比为m1和m4的离子，那么质荷比为m2和m3的离子是干扰离子，那么可用此装置耦合耦合进两种不同频率值的正弦波信号，得到新型SWIFT信号，这两种正弦波的频率值分别对应质荷比m2和m3，该新型SWIFT信号在频域上波形如图2g所示，那么此时在离子阱上下端盖上施加此种新型SWIFT信号时，质荷比为m2和m3的离子会共振激发而弹出，最终留在离子阱中的离子只剩下质荷比为m1和m4的离子，这时的质谱峰如图2e所示，此时分析这两种离子时就不会存在其他离子的干扰，因此该装置提高了灵敏度，整体改善了系统的性能。

此装置不局限于以上两个案例。

实施例2

参照图4所示是另一种高分辨率离子隔离装置的结构，此装置与实施例1的不同之处是交换了两个信号发生器的位置。相比较实施例1，交互了SIN1和SWIFT信号的位置。403为第一组变压器的初级线圈，404为第一组变压器的次级线圈，该次级线圈的输入端接入一特定频率值的正弦波信号(即第一信号发生器输出的信号)，输出端接入第二组信号发生器的次级线圈的输入端，402为需要耦合进的原有SWIFT信号，401为第一信号发生器输出的信号(即一个特定频率值的正弦波信号)，后面的连接方式都与实施例1类似，这里不再赘述。此装置可同样用于实施例1中的两个案例，也不局限于以上两个案例。

实施例3

参照图5所示是另一种高分辨率离子隔离装置的结构，此装置与实施例1的不同之处是增加了两组变压器，与实施例1相比具有对称结构。509为新增第一组变压器的初级线圈，该初级线圈两端都接地，510为新增第一组变压器的次级线圈，该次级线圈的输入端接地，512为新增第二组变压器的次级线圈，该次级线圈的输入端接入新增第一组变压器的次级线圈的输出端，该次级线圈的输出端接入实施例1中描述第三变压器的次级线圈的一个输入端(实施例1中所述此输入端接地)，511为新增第二组变压器的初级线圈，该初级线圈两端都接地，除了新增两组变压器，后面的连接方式都与实施例1类似。此装置可同样用于实施例1中的两个案例，也不局限于以上两个案例。

实施例4

参照图6所示是另一种高分辨率离子隔离装置的结构，此装置与实施例1的不同之处是增加了一组变压器，此时会耦合进三种不同频率值的正弦波信号。整个装置含有四组变压器，其中603为第一组变压器的初级线圈，604为第一组变压器的次级线圈，该次级线圈的输入端接入原有的SWIFT信号(即第一信号发生器输出的信号)，输出端接入第二组变压器的次级线圈的输入端，602为需要耦合进原有SWIFT信号的一个频率值的正弦波信号(即第二信号发生器输出的信号)，605为需要耦合进原有SWIFT信号的另一个频率值的正弦波信号(即第三信号发生器输出的信号)，606为第二组变压器的初级线圈，607为第二组变压器的次级线圈，609为第三组变压器的初级线圈，608为需要耦合进原有SWIFT信号的第三个频率值的正弦波信号(即第四信号发生器输出的信号)，610为第三组变压器的次级线圈，该次级线圈的输入端接至第二变压器的次级线圈的输出端，该次级线圈的输入端接至第四变压器的次级线圈的其中一个输入端，612为第四组变压器的次级线圈，该次级线圈是通过双线并饶而成，包含有两个输入端和两个输出端，其中一个输入端接入第三组变压器的次级线圈的输出端，另一个输入端连接至地，611为地，613为第三组变压器的初级线圈，614为驱动该初级线圈的控制电路，第四组变压器的次级线圈的两个输出端即为最终需要的两个信号，其中一个信号即为耦合了SWIFT信号和三个特定频率值的正弦波的信号，这两路信号分别接入到离子阱的两个出射电极上，616为离子阱结构示意图，615为接入离子阱另外两个电极的RF信号。

此装置可用于如下案例：当原有的SWIFT信号在在频域上波形如图2f所示时，此时出现的质谱峰如图2h所示，此时只需分析质荷比为m2和m5的离子，那么质荷比为m1、m3和m4的离子是干扰离子，那么可用此装置耦合耦合进三种不同频率值的正弦波信号，得到新型SWIFT信号，这三种正弦波的频率值分别对应质荷比m1、m3和m4，该新型SWIFT信号在频域上波形如图2j所示，那么此时在离子阱上下端盖上施加此种新型SWIFT信号时，质荷比为m1、m3和m4的离子会共振激发而弹出，最终留在离子阱中的离子只剩下质荷比为m2和m5的离子，这时的质谱峰如图2i所示，此时分析这两种离子时就不会存在其他离子的干扰，因此该装置提高了灵敏度，整体改善了系统的性能。

此装置不局限于以上案例。

实施例5

参照图7所示是另一种高分辨率离子隔离装置的结构，此装置与实施例4的不同之处是增加了三组变压器，与实施例4相比具有对称结构。717为新增第一组变压器的初级线圈，该初级线圈两端都接地，718为新增第一组变压器的次级线圈，该次级线圈的输入端接地，720为新增第二组变压器的次级线圈，该次级线圈的输入端接入新增第一组变压器的次级线圈的输出端，719为新增第二组变压器的初级线圈，该初级线圈两端都接地，722为新增第三组变压器的次级线圈，该次级线圈的输入端接入新增第二组变压器的次级线圈的输出端，第三组变压器的次级线圈的输出端接入实施例4中描述第四变压器的次级线圈的其中一个输入端(实施例4中所述此输入端接地)，721为新增第二组变压器的初级线圈，该初级线圈两端都接地，除了新增三组变压器，后面的连接方式都与实施例4类似。此装置可同样用于实施例4中的案例，也不局限于实施例4中的案例。

实施例6

参照图8所示是另一种高分辨率离子隔离装置的结构，此装置与实施例1的不同之处是交换了三组变压器的位置。整个装置含有三组变压器线圈，804为第一组变压器的初级线圈，805为驱动该初级线圈的控制电路，803为第一组变压器的次级线圈，该次级线圈是通过双线并饶而成，包含有两个输入端和两个输出端，其中一个输入端接入地，802为地，另一个输入端接入第一信号发生器输出的信号(即原有的SWIFT信号)，第一组变压器的次级线圈的一个输出端接入离子阱的一个出射电极上，第一组变压器的次级线圈的另一个输出端接入第二变压器的次级线圈输入端，808为第二变压器的次级线圈，807为第二变压器的初级线圈，806为第二信号发生器输出的信号(某一特定频率值的正弦波信号)，810为第三变压器的初级线圈，809为第三信号发生器输出的信号(另一特定频率值的正弦波信号)，811为第三变压器的次级线圈，该次级线圈的输入端接至第二变压器的次级线圈的输出端，该次级线圈的输出端即为耦合了SWIFT信号和两个特定频率值正弦波的信号，将此信号接至离子阱另一个出射电极上，813为离子阱结构示意图，812为接入离子阱另外两个电极的RF信号。

此装置可同样用于实施例1中的两个案例，也不局限于这两个案例。

实施例7

参照图9所示是另一种高分辨率离子隔离装置的结构，此装置与实施例6的不同之处是增加了两组变压器，与实施例6相比具有对称结构。913为新增第一变压器的初级线圈，该初级线圈两端都接地，912为新增第一变压器的次级线圈，该次级线圈的输入端接至实施例6中所述第一组变压器的次级线圈的其中一个输出端(实施例6中所述第一组变压器的次级线圈的其中一个输出端接至离子阱的一个出射电极上)，915为新增第二变压器的初级线圈，该初级线圈两端都接地，914为新增第二变压器的次级线圈，该次级线圈输入端接至新增第一变压器的次级线圈的输出端，该次级线圈输出端接至离子阱的一个出射电极上。离子阱的另一个出射电极所接入的信号与实施例6中类似。此装置可同样用于实施例1中的两个案例，也不局限于这两个案例。

实施例8

参照图10所示是另一种高分辨率离子隔离装置的结构，此装置与实施例6的不同之处是增加了一组变压器和一组信号发生器，此时会耦合进三种不同频率值的正弦波信号。整个装置含有四组变压器，1004为第一组变压器的初级线圈，1005为驱动该初级线圈的控制电路，1003为第一组变压器的次级线圈，该次级线圈是通过双线并饶而成，包含有两个输入端和两个输出端，其中一个输入端接入地，1002为地，另一个输入端接入第一信号发生器输出的信号(即原有的SWIFT信号)，第一组变压器的次级线圈的一个输出端接入离子阱的一个出射电极上，另一个输出端接入第二变压器的次级线圈输入端，1008为第二变压器的次级线圈，1007为第二变压器的初级线圈，1006为第二信号发生器输出的信号(某一特定频率值的正弦波信号)，1010为第三变压器的初级线圈，1009为第三信号发生器输出的信号(另一特定频率值的正弦波信号)，1011为第三变压器的次级线圈，该次级线圈的输入端接至第二变压器的次级线圈的输出端，1013为第四变压器的初级线圈，1012为第四信号发生器输出的信号(第三种特定频率值的正弦波信号)，1014为第四变压器的次级线圈，该次级线圈的输入端接至第三变压器的次级线圈的输出端，该次级线圈的输出端即为耦合了SWIFT信号和三种特定频率值正弦波的信号，将此信号接至离子阱另一个出射电极上，1016为离子阱结构示意图，1015为接入离子阱另外两个电极的RF信号。

此装置可同样用于实施例4中的案例，也不局限于实施例4中的案例。

实施例9

参照图11所示是另一种高分辨率离子隔离装置的结构，此装置与实施例8的不同之处是增加了三组变压器，与实施例8相比具有对称结构。1116为新增第一变压器的初级线圈，该初级线圈两端都接地，1115为新增第一变压器的次级线圈，该次级线圈的输入端接至实施例8中所述第一组变压器的次级线圈的其中一个输出端(实施例8中所述第一组变压器的次级线圈的其中一个输出端接至离子阱的一个出射电极上)，1118为新增第二变压器的初级线圈，该初级线圈两端都接地，1117为新增第二变压器的次级线圈，该次级线圈输入端接至新增第一变压器的次级线圈的输出端，1120为新增第三变压器的初级线圈，该初级线圈两端都接地，1119为新增第三变压器的次级线圈，该次级线圈输入端接至新增第二变压器的次级线圈的输出端，该次级线圈输出端接至离子阱的一个出射电极上。离子阱的另一个出射电极所接入的信号与实施例8中类似。此装置可同样用于实施例4中的案例，也不局限于实施例4中的案例。

基于本发明的上述装置，其具体离子隔离方法为：离子阱工作的质量分析阶段开启用于共振激发的SWIFT信号发生器；在离子阱工作的质量隔离阶段开启正弦波发生器。

Claims (4)

1.一种用于离子阱质谱仪的离子隔离装置，其特征在于，包括至少3个信号发生器和若干变压器，其中一个信号发生器为SWIFT信号发生器，用于质谱分析过程中的共振激发；另外的信号发生器为正弦波发生器,输出频率与SWIFT信号的Notch截止频率相对应；所述变压器用于将SWIFT信号发生器发出的信号与正弦波发生器发生的信号耦合后施加到离子阱的响应电极上；

具有第1至第N个信号发生器和第1至第N个变压器；每个变压器具有初级线圈和次级线圈；其中一个信号发生器为SWIFT信号发生器，用于质谱分析过程中的共振激发；另外的信号发生器为正弦波发生器,输出频率与SWIFT信号的Notch截止频率相对应；N≥3；

对于第1至第N-1个变压器，每个变压器的初级线圈与对应的信号发生器连接，第一个变压器的次级线圈的输入端与第N个信号发生器连接，第2至第N-1个变压器的次级线圈的输入端与前一个变压器的次级线圈的输出端连接；

第N个变压器的初级线圈与射频驱动电路连接，其次级线圈具有两个输入端和两个输出端，其中一个输入端与前一个变压器的次级线圈的输出端相连，另一个输入端接地，两个输出端分别连接离子阱的两个出射电极；

离子阱的另两个出射电极与RF信号连接。

2.一种用于离子阱质谱仪的离子隔离装置，其特征在于，包括至少3个信号发生器和若干变压器，其中一个信号发生器为SWIFT信号发生器，用于质谱分析过程中的共振激发；另外的信号发生器为正弦波发生器,输出频率与SWIFT信号的Notch截止频率相对应；所述变压器用于将SWIFT信号发生器发出的信号与正弦波发生器发生的信号耦合后施加到离子阱的响应电极上；

具有第1至第N个信号发生器和第1至第2N-1个变压器；每个变压器具有初级线圈和次级线圈；其中一个信号发生器为SWIFT信号发生器，用于质谱分析过程中的共振激发；另外的信号发生器为正弦波发生器,输出频率与SWIFT信号的Notch截止频率相对应；N≥3；

对于第1至第N-1个变压器，每个变压器的初级线圈与对应的信号发生器连接，第一个变压器的次级线圈的输入端与第N个信号发生器连接，第2至第N-1个变压器的次级线圈的输入端与前一个变压器的次级线圈的输出端连接；第N至第2N个变压器的初级线圈均接地，第N个变压器的次级线圈的输入端接地，第N+1至第2N-2个变压器的次级线圈的输入端与前一个变压器的次级线圈的输出端连接；

第2N-1个变压器的初级线圈与射频驱动电路连接，其次级线圈具有两个输入端和两个输出端，其中两个输入端与第N-1个变压器的次级线圈的输出端以及第2N-2个变压器的次级线圈的输出端分别相连，两个输出端分别连接离子阱的两个出射电极；

离子阱的另两个出射电极与RF信号连接。

3.一种用于离子阱质谱仪的离子隔离装置，其特征在于，包括至少3个信号发生器和若干变压器，其中一个信号发生器为SWIFT信号发生器，用于质谱分析过程中的共振激发；另外的信号发生器为正弦波发生器,输出频率与SWIFT信号的Notch截止频率相对应；所述变压器用于将SWIFT信号发生器发出的信号与正弦波发生器发生的信号耦合后施加到离子阱的响应电极上；

具有第1至第N个信号发生器和第1至第N个变压器；每个变压器具有初级线圈和次级线圈；其中第1个信号发生器为SWIFT信号发生器，用于质谱分析过程中的共振激发；其余信号发生器为正弦波发生器,输出频率与SWIFT信号的Notch截止频率相对应；N≥3；

第1个变压器的初级线圈与射频驱动电路连接，其次级线圈具有两个输入端和两个输出端，其中一个输入端与SWIFT信号发生器相连，另一个输入端接地，其中一个输出端连接离子阱的一个出射电极，另一个输出端连接第2变压器的次级线圈的输入端；

对于第2至第N个变压器，每个变压器的初级线圈与对应的信号发生器连接，第3至第N个变压器的次级线圈的输入端与前一个变压器的次级线圈的输出端连接；第N个变压器的次级线圈的输出端与离子阱的一个出射电极连接；

离子阱的另两个出射电极与RF信号连接。

4.一种用于离子阱质谱仪的离子隔离装置，其特征在于，包括至少3个信号发生器和若干变压器，其中一个信号发生器为SWIFT信号发生器，用于质谱分析过程中的共振激发；另外的信号发生器为正弦波发生器,输出频率与SWIFT信号的Notch截止频率相对应；所述变压器用于将SWIFT信号发生器发出的信号与正弦波发生器发生的信号耦合后施加到离子阱的响应电极上；

具有第1至第N个信号发生器和第1至第2N-1个变压器；每个变压器具有初级线圈和次级线圈；其中第1个信号发生器为SWIFT信号发生器，用于质谱分析过程中的共振激发；其余信号发生器为正弦波发生器,输出频率与SWIFT信号的Notch截止频率相对应；N≥3；

第1个变压器的初级线圈与射频驱动电路连接，其次级线圈具有两个输入端和两个输出端，其中一个输入端与SWIFT信号发生器相连，另一个输入端接地，其中一个输出端连接第2变压器的次级线圈的输入端，另一个输出端连接第N+1个变压器的次级线圈的输入端；

对于第2至第N个变压器，每个变压器的初级线圈与对应的信号发生器连接，第3至第N个变压器的次级线圈的输入端与前一个变压器的次级线圈的输出端连接；第N个变压器的次级线圈的输出端与离子阱的一个出射电极连接；

第N+1至第2N-1个变压器的初级线圈接地，次级线圈的输出端与前一变压器的次级线圈的输出端连接；

离子阱的另两个出射电极与RF信号连接。