CN111834194A - 具有改进的四极杆鲁棒性的质谱仪 - Google Patents

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Abstract

一种操作质谱仪的方法，包括：由样品生成离子；使用具有一组选择参数的四极杆滤质器对离子进行质量过滤，以使比初始范围窄的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输，其中四极杆包括四个平行的细长电极，布置成向其施加RF和DC的相反对，其中吸引DC电压施加到一对相反电极，并且排斥DC电压施加到另一对相反电极；对四极杆滤质器传输的离子进行质量分析或检测；多次重复生成离子、质量过滤以及质量分析或检测的步骤；在重复步骤的过程中，多次切换向其施加吸引DC电压和排斥DC电压的相反电极对的配置；以及确定应在其之间保持定量准确性的质量过滤步骤，并且对于所确定的质量过滤步骤，保持向其施加吸引DC电压和排斥DC电压的相反电极对的相同配置。

Description

具有改进的四极杆鲁棒性的质谱仪
技术领域
本发明涉及质谱学领域、质谱仪、操作质谱仪的方法和质谱法。本发明明确地说涉及包含四极杆滤质器的质谱仪。
背景技术
在许多类型的质谱仪中，离子是在通常处于相对高的压力(例如，大气压)下的离子源中生成，传输穿过通常聚焦和导引离子的离子光学器件，直到位于高真空室(例如，10-5毫巴或更低的压力)中的质量分析器。四极杆滤质器通常用于过滤离子，以便选择具有选定的质荷比(m/z)范围的感兴趣离子，例如以用于在进行下游质量分析之前进行进一步操纵，例如，碎裂、捕获和/或冷却。
四极杆滤质器包括以正方形布置间隔开的四个平行的细长电极，例如，杆。相反电极电连接在一起，并且电压被施加在一对杆与另一对杆之间，所述电压包括带有DC偏移电压的射频(RF)电压。离子行进穿过电极之间的四极杆。对于给定值的RF和DC电压，一定质荷比(m/z)的离子将传输穿过四极杆，而其它离子将具有不稳定的轨迹并与电极碰撞。吸引DC电压(例如，负电压)施加到一对相反杆，并且相等大小的排斥DC电压(例如，正电压)施加到另一对相反杆。吸引DC电压和排斥DC电压将质量截止值强加到可以穿过四极杆过滤器的离子m/z比的范围。通常，m/z比高于选定的m/z比的离子与吸引杆碰撞，而m/z比较低的离子与排斥杆碰撞。通过对RF和DC电压的适当校准，四极杆滤质器可以在宽m/z比范围上并以可变质量选择窗口宽度过滤离子。
通常，由于四极杆制造技术、机械容差和/或电子器件限制，在仪器操作期间，吸引DC电压和排斥DC电压始终施加到相同的相反杆对。这意味在离子被装置过滤时，质荷比大于隔离m/z的具有不稳定轨迹的离子将优先沉积在具有吸引DC的所述一对相反杆上，而质荷比较低的离子沉积在具有排斥DC的所述一对相反杆上。随着时间的流逝，特别是在高离子负载和具有挑战性的样品条件下，材料的沉积和这种材料的随后带电将在四极场中导致干扰，并且因此滤质器的性能将受到影响，例如，以传输损耗以及因仪器的漂移所致的校准过时的形式出现。当较低质荷比的离子和较高质荷比的离子撞击在相应电极上时，它们所具有的较大能量差极大地促进了这一点；能量差导致在吸引杆和排斥杆上形成具有不同结构和电导率的薄膜。接着，四极杆滤质器需要机械清洁以重获失去的性能。
为了延长清洁之间的时间长度，可以在分析四极杆滤质器的上游使用额外的具有降低的分析性能的四极杆滤质器。这种所谓的预滤质器可以用于减小必须由分析滤质器滤除的不期望的离子的丰度。预滤质器过滤器在围绕将由分析滤质器过滤器隔离的m/z比的宽窗口中执行离子的粗隔离(US 7,211,788)。另外，可以在离子穿过滤质器时增大其能量，以便使材料的沉积展开在较大表面积上，并延迟改变性能的四极场干扰的发作。然而，这种做法因为增大的离子能量会导致所谓的离子结点(ionnoding)和四极杆中的低劣隔离轮廓以及降低的传输率而具有性能缺陷，这会降低装置的定量准确性。
在这种背景下，完成了本发明。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了根据权利要求1所述的方法。
一种操作质谱仪的方法，包括：由样品生成具有初始质荷比范围的离子；以及使用四极杆滤质器来对所述所生成的离子进行质量过滤。所述四极杆滤质器是使用一组选择参数进行操作，以使比所述初始范围窄的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输穿过所述四极杆滤质器，而所述选定的范围外的离子不被传输。例如，所述非传输离子的至少一部分与所述四极杆滤质器的细长电极碰撞。所述四极杆滤质器包括四个平行的细长电极，所述四个平行的细长电极被布置成在质量过滤期间向其施加RF和DC电压的相反对，其中吸引所述离子的吸引DC电压被施加到一对相反电极，并且排斥所述离子的排斥DC电压被施加到另一对相反电极。如本领域中已知的，RF电压施加到一对相反电极，而相等且相反相位的RF电压施加到另一对相反电极。在一些实施例中，所述方法进一步包括对所述四极杆滤质器传输的所述离子进行质量分析或检测。多次重复所述生成离子、质量过滤以及质量分析或检测的步骤。在实施例中，在重复上述生成离子、质量过滤以及质量分析或检测的步骤的过程中，多次切换向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的配置，使得在长期操作中，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压。在实施例中，在重复上述生成离子、质量过滤以及质量分析或检测的步骤的过程中，多次切换向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的配置，使得在长期操作中，每对相反电极上的污染物的堆积基本上相等。所述方法优选进一步包括确定应在其之间保持定量准确性的质量过滤步骤，并且对于所述所确定的质量过滤步骤，保持向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的相同配置。
根据本发明的另一方面，提供了一种操作质谱仪的方法，包括：
由样品生成具有初始质荷比范围的离子；
使用具有一组选择参数的四极杆滤质器对所述离子进行质量过滤，以使比所述初始范围窄的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输穿过所述四极杆滤质器，而所述选定的范围外的离子不被传输，其中所述四极杆滤质器包括四个平行的细长电极，所述四个平行的细长电极被布置成向其施加RF和DC电压的相反对，其中吸引所述离子的吸引DC电压被施加到一对相反电极，并且排斥所述离子的排斥DC电压被施加到另一对相反电极，其中未传输的所述选定的范围外的所述离子的一部分与所述电极碰撞，并且导致所述电极上的污染物的堆积；
多次重复所述生成离子以及质量过滤的步骤；以及
在重复所述步骤的过程中，多次切换向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的配置，使得在长期操作中，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压(和/或以使得在长期操作中，每对相反电极上的污染物的堆积基本上相等)；
其中对于传输穿过所述四极杆滤质器的离子的最窄选定的范围，当离子传输效率由于所述电极上的污染物的所述堆积而下降50％或更多时，隔离范围的宽度在半最大离子传输处改变不超过10％。
因为在所述质谱仪的长期操作中，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压，所以可以使四极杆滤质器上的污染物的堆积上在四个电极中的每个电极上基本上相等地(即，对称地)发生，即，污染物的量在电极中的每个电极上基本上相等。例如，电极之间的所沉积的污染物的任何差异可以在例如通过光密度法测量的电极中的任一个上的总污染物的10％或5％内。在诊断上，当所述相反电极对的每一配置用于离子的校准混合物时，可以通过质量隔离峰形状的相似性来测量所沉积的污染物的这种差异。因为所沉积的污染物是可见的，例如，高达微米级厚，所以可以在显微镜下(在移除四极杆之后)通过光密度法测量来确认所沉积的污染物的差异。测量污染物的另一做法可以是设置光谱仪，使得正离子仅沉积在一对相反电极上，并且负离子仅沉积在另一对相反电极上，对于所述相反电极对的两种配置而间歇性地(例如，用正离子)测量所述四极杆的传输率，并且随时间交替继续沉积和传输率测量的这些步骤。如果电极的两种配置之间的传输率比随时间保持恒定，例如，保持在0.75与1.25之间，则可以认为所述四极杆是可接受地清洁的。如果所述比随时间落在这范围外，则可以认为所述四极杆是不可接受地脏污的(对于非常脏的四极杆，所述比可以高达7.0)。进一步可以在诊断上测量相反电极的每一配置的传输率曲线相对于“清洁”状态彼此偏离多少，而不需要使用负离子。例如，当“清洁”时，隔离传输率(相对于仅RF操作)与四极杆分辨率在相反电极对的每一配置之间可能相差较小量，例如，5％。对于对称且相等的污染过程，预计隔离传输率差不会显著改变，而非对称过程会导致显著改变。由于在所述滤质器的所述电极上的污染物的这种对称堆积，对于传输穿过所述四极杆滤质器的离子的最窄选定的范围(最窄隔离宽度)，当离子传输效率由于所述电极上的污染物的所述堆积而下降50％或更多时，隔离范围的宽度在半最大离子传输处改变不超过10％。这例如就所述四极杆滤质器的质量校准和/或离子传输效率而言，和/或在需要所述滤质器的所述电极的清洁之前，减慢所述四极杆滤质器的性能受到显著影响的时间。这对于分析四极杆滤质器(例如，在离子到达离子检测器或质量分析器之前提供最终质量过滤的四极杆滤质器，或能够对宽度为10Th或更小或5Th或更小的较窄选定的范围进行质量过滤的四极杆滤质器)特别有利。
因此，可以提供本发明的其它实施例，包括通过以下方式来操作质谱仪的方法：
由样品生成具有初始质荷比范围的离子；
使用具有一组选择参数的四极杆滤质器对所述离子进行质量过滤，以使比所述初始范围窄的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输穿过所述四极杆滤质器，而所述选定的范围外的离子不被传输，其中所述四极杆滤质器包括四个平行的细长电极，所述四个平行的细长电极被布置成向其施加RF电压和DC电压的相反的对，其中吸引所述离子的吸引DC电压被施加到一对相反电极，并且排斥所述离子的排斥DC电压被施加到另一对相反电极，其中处于所述选定的范围外的不被传输的所述离子的一部分与所述电极碰撞并且引起所述电极上的污染物的堆积；
多次重复所述生成离子以及质量过滤的步骤；
在重复所述生成离子以及质量过滤的过程中，多次切换向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的配置，使得在长期操作中，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压；以及
通过多次重复所述生成离子以及质量过滤的步骤来操作所述质谱仪(在清洁之间)，直到所述四极杆滤质器的所述离子传输效率由于所述电极上的污染物的所述堆积而下降50％或更多，但是对于传输穿过所述四极杆滤质器的离子的最窄选定的范围，所述范围的宽度在半最大离子传输处改变不超过10％为止。所述方法可以进一步包括：当所述四极杆滤质器的所述离子传输效率由于所述电极上的污染物的所述堆积而下降50％或更多，但是对于传输穿过所述四极杆滤质器的离子的最窄选定的范围，所述范围的宽度在半最大离子传输处改变不超过10％时，清洁所述四极杆滤质器的所述电极。因此，可以执行所述质谱仪的操作，直到需要下一清洁步骤为止。在一些实施例中，所述方法可以包括直到通过多次重复所述生成离子以及质量过滤的步骤来操作所述质谱仪，直到所述四极杆滤质器的所述离子传输效率下降下降50％-90％、50％-80％、50％-70％或50％-60％，但是对于传输穿过所述四极杆滤质器的离子的最窄选定的范围，所述范围的宽度在半最大离子传输处改变不超过10％为止。离子传输率的50％或更多的下降以及选定的范围的宽度的不超过10％的改变是与所述电极清洁时，即，刚被清洁时(在先前清洁操作中清洁所述电极后不久)的所述四极杆滤质器的离子传输率和范围的宽度相比的改变。
根据本发明的仍另一方面，提供了一种操作质谱仪的方法，包括：
由样品生成具有初始质荷比范围的离子；
使用具有一组选择参数的四极杆滤质器对所述离子进行质量过滤，以使比所述初始范围窄的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输穿过所述四极杆滤质器，而所述选定的范围外的离子不被传输，其中所述四极杆滤质器包括四个平行的细长电极，所述四个平行的细长电极被布置成向其施加RF电压和DC电压的相反的对，其中吸引所述离子的吸引DC电压被施加到一对相反电极，并且排斥所述离子的排斥DC电压被施加到另一对相反电极，其中处于所述选定的范围外的不被传输的所述离子的一部分与所述电极碰撞并且引起所述电极上的污染物的堆积；
多次重复所述生成离子以及质量过滤的步骤；以及
在重复所述步骤的过程中，多次切换向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的配置，使得在长期操作中，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压，其中所述方法进一步包括当所述四极杆滤质器的离子传输率由于所述电极上的污染物的所述堆积而下降时，在所述离子进入所述四极杆滤质器时增大所述离子的能量。因此，在一些实施例中，在多次重复所述生成离子以及对所述离子进行质量过滤的步骤的过程中，例如，在长期操作中，在所述离子进入所述四极杆滤质器时，其能量增大。离子能量的增大是为了补偿电极上的污染物的堆积，这会降低四极杆滤质器的离子传输率。离子能量的增大优选会将滤质器的离子传输率保持尽可能高。在能量增大之后，可以视情况执行四极杆滤质器的质量重新校准。通过随着时间增大离子能量，可以延长清洁操作之间的时间长度，以移除电极上的污染物。
根据本发明的甚至另一方面，提供了一种操作质谱仪的方法，包括：
由样品生成具有初始质荷比范围的离子；
使用具有一组选择参数的四极杆滤质器对所述离子进行质量过滤，以使比所述初始范围窄的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输穿过所述四极杆滤质器，而所述选定的范围外的离子不被传输，其中所述四极杆滤质器包括四个平行的细长电极，所述四个平行的细长电极被布置成向其施加RF电压和DC电压的相反的对，其中吸引所述离子的吸引DC电压被施加到一对相反电极，并且排斥所述离子的排斥DC电压被施加到另一对相反电极，其中处于所述选定的范围外的不被传输的所述离子的一部分与所述电极碰撞并且引起所述电极上的污染物的堆积；
多次重复所述生成离子以及质量过滤的步骤；以及
在重复所述步骤的过程中，多次切换所述对向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的相反电极的配置，使得在长期操作中，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压，其中所述相反电极对的所述不同配置具有所述四极杆滤质器的离子传输率差，并且所述方法包括调整所述质谱仪的一个或多个参数以便在质量分析中补偿所述离子传输率差。在一些实施例中，所述补偿包括使离子源与质量分析器或检测器之间的一个或多个离子光学装置失谐，或调整用于将离子导入到质量分析器中以进行质量分析或导入到检测器或导入到质量分析器或检测器的上游的另一离子光学装置(例如，离子阱)的注入时间。例如，可以改变沿束路径施加到一个或多个离子透镜的电压，以减小具有较高离子传输率的杆结构的离子电流。在另一实施例中，对于具有较低离子传输率的杆配置，可以使质量隔离窗口略微较宽，并且因此以这种“模拟”方式提高传输率，从而有效地将略微不同的质量校准用于相反电极对的每一配置。以此方式，可以有效地减小或消除滤质器的不同配置的离子传输率差对质量分析的影响。可替代地，对于相反电极对的每一配置，隔离宽度可以保持相同，并且对于具有较高传输率的配置，隔离窗口的中心可以略微偏离将传输的目标离子，使得目标离子位于隔离窗口的倾斜侧处(而不是在峰值处)，并且因此较少地传输，以便使其传输率与具有较低传输率的配置匹配。因此，可以将不同质量校准应用到所述相反电极对的不同配置，例如，将偏移应用到一种配置的质量校准，而这是在使用另一配置时进行的。
根据本发明的另外一方面，提供了根据权利要求22所述的质谱仪。
一种质谱仪包括：离子源，用于由样品生成具有初始质荷比范围的离子；以及四极杆滤质器，使用一组选择参数进行操作以用于对所述所生成的离子进行质量过滤，以便使比所述初始范围窄的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输穿过所述四极杆滤质器，而所述选定的范围外的离子不被传输。所述四极杆滤质器包括四个平行的细长电极，所述四个平行的细长电极被布置成向其施加RF和DC电压的相反对，其中吸引所述离子的吸引DC电压被施加到一对相反电极，并且排斥所述离子的排斥DC电压被施加到另一对相反电极。质量分析器或检测器得以提供以接收传输穿过所述四极杆滤质器的离子。控制器得以提供，所述控制器被配置成控制所述四极杆滤质器，并且在重复生成离子以及对所述离子进行质量过滤的步骤的过程中，多次切换向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的配置，使得在所述质谱仪的长期操作中，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压(和/或以使得在长期操作中，每对相反电极上的污染物的堆积基本上相等)，所述控制器被进一步配置成确定应在其之间保持定量准确性的质量过滤步骤，并且对于所述所确定的质量过滤步骤，保持向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的相同配置。
根据本发明的仍另外一方面，提供了一种质谱仪，包括：
离子源，用于由样品生成具有初始质荷比范围的离子；
四极杆滤质器，具有一组选择参数以用于对所述离子进行质量过滤，以便使比所述初始范围窄的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输穿过所述四极杆滤质器，而所述选定的范围外的离子不被传输，其中所述四极杆滤质器包括四个平行的细长电极，所述四个平行的细长电极被布置成向其施加RF电压和DC电压的相反的对，其中吸引所述离子的吸引DC电压被施加到一对相反电极，并且排斥所述离子的排斥DC电压被施加到另一对相反电极，其中未传输的所述选定的范围外的所述离子的一部分与所述电极碰撞，并且导致所述电极上的污染物的堆积；
质量分析器或检测器，用于分析或检测传输穿过所述四极杆滤质器的离子；以及
控制器，被配置成控制所述四极杆滤质器，并且在重复生成离子以及对所述离子进行质量过滤的步骤的过程中，多次切换向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的配置，使得在所述质谱仪的长期操作中，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压，和/或每对相反电极上的污染物的堆积基本上相等，因此，对于传输穿过所述四极杆滤质器的离子的最窄选定的范围，当所述四极杆滤质器的离子传输效率由于所述电极上的污染物的所述堆积而下降50％或更多时，所述范围的宽度在半最大离子传输处改变不超过10％。
根据本发明的又另外一方面，提供了一种质谱仪，包括：
离子源，用于由样品生成具有初始质荷比范围的离子；
四极杆滤质器，具有一组选择参数以用于对所述离子进行质量过滤，以便使比所述初始范围窄的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输穿过所述四极杆滤质器，而所述选定的范围外的离子不被传输，其中所述四极杆滤质器包括四个平行的细长电极，所述四个平行的细长电极被布置成向其施加RF电压和DC电压的相反的对，其中吸引所述离子的吸引DC电压被施加到一对相反电极，并且排斥所述离子的排斥DC电压被施加到另一对相反电极，其中未传输的所述选定的范围外的所述离子的一部分与所述电极碰撞，并且导致所述电极上的污染物的堆积；
质量分析器或检测器，用于分析或检测传输穿过所述四极杆滤质器的离子；以及
控制器，被配置成控制所述四极杆滤质器，并且在重复生成离子以及对所述离子进行质量过滤的步骤的过程中，多次切换向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的配置，使得在所述质谱仪的长期操作中，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压。在一些优选实施例中，所述控制器被进一步配置成当所述四极杆滤质器的离子传输率由于所述电极上的污染物的堆积而下降时，在所述离子进入所述四极杆滤质器时增大所述离子的能量。
根据本发明的甚至另外一方面，提供了一种质谱仪，包括：
离子源，用于由样品生成具有初始质荷比范围的离子；
四极杆滤质器，具有一组选择参数以用于对所述离子进行质量过滤，以便使比所述初始范围窄的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输穿过所述四极杆滤质器，而所述选定的范围外的离子不被传输，其中所述四极杆滤质器包括四个平行的细长电极，所述四个平行的细长电极被布置成向其施加RF电压和DC电压的相反的对，其中吸引所述离子的吸引DC电压被施加到一对相反电极，并且排斥所述离子的排斥DC电压被施加到另一对相反电极，其中未传输的所述选定的范围外的所述离子的一部分与所述电极碰撞，并且导致所述电极上的污染物的堆积；
质量分析器或检测器，用于分析或检测传输穿过所述四极杆滤质器的离子；以及
控制器，被配置成控制所述四极杆滤质器，并且在重复生成离子以及对所述离子进行质量过滤的步骤的过程中，多次切换向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的配置，使得在所述质谱仪的长期操作中，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压，
其中所述相反电极对的所述不同配置具有所述四极杆滤质器的离子传输率差，并且所述控制器被进一步配置成调整所述质谱仪的一个或多个参数以便补偿所述离子传输率差。
在一些实施例中，优选基于所述四极杆滤质器的所述选择参数和/或基于使用的触发器，来切换所述配置。因此，所述控制器优选被配置成基于所述四极杆滤质器的所述选择参数和/或基于使用的触发器，来切换所述配置。
在一些实施例中，优选地，所述一个或多个选定的质荷比范围的宽度为10Th或更小。
在一些实施例中，优选地，使用所述四极杆滤质器的不同组选择参数来多次重复所述生成离子以及对所述离子进行质量过滤的步骤。
在一些实施例中，优选每次使用所述四极杆滤质器的基本上相同的选择参数来选择离子时和/或当用于生成所述离子的样品因其分析时间或组成的相似性而相关时，向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对的所述配置是相同的。因此，优选地，所述控制器被配置成使得在每次使用所述四极杆滤质器的基本上相同的选择参数来选择离子时和/或当用于生成所述离子的样品相关时，向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对是相同的。
在一些实施例中，所述方法优选地进一步包括计算每组选择参数的唯一代码，并且基于至少一个规则，使用所述唯一代码确定向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对。所述控制器因此可以被配置成设置所述四极杆滤质器的选择参数以传输所述至少一个选定的质荷比范围，并且计算每组选择参数的唯一代码，并且基于至少一个规则，使用所述唯一代码确定向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对。所述代码可以使用代码生成算法而生成。在一些实施例中，优选地，所述唯一代码是使用散列函数(散列算法)计算的代码。所述散列代码因此优选是散列代码。在一些实施例中，基于所述选定的质荷比范围的中心质量和/或第一质量和最后质量，来计算所述唯一代码。在一些实施例中，基于所述选定的质荷比范围的不进位舍入的中心质量和/或不进位舍入的第一质量和进位舍入的最后质量，来计算所述唯一代码。在基于所述选定的质荷比范围的中心质量来计算所述唯一代码的实施例中，具体中心质量的所述电极配置独立于在所述过滤期间使用的所述选定的范围宽度。
在一些实施例中，所述至少一个规则包括如果所述唯一代码是偶数值，则将所述吸引DC电压施加到第一对相反电极并将所述排斥DC电压施加到第二对相反电极，并且如果所述唯一代码是奇数值，则将所述吸引DC电压施加到所述第二对相反电极并将所述排斥DC电压施加到所述第一对相反电极。在一些实施例中，所述唯一代码乘以或除以一因子，以增大或减小质荷比域中切换向其施加所述吸引DC电压和排斥电压的所述相反电极对的频率。优选地，所述因子使得所述选定的质荷比范围比所述质荷比域中在切换所述相反电极对的平均间隔足够窄，使得如果质荷比范围x-0.5w到x+0.5w中的所传输的离子如果在随后的重叠质量过滤步骤中被选择，则所述离子将最有可能使用向其施加所述吸引DC电压和排斥电压的所述相同的相反电极对来选择，其中x是所述中心质量并且w是所述选定的范围的宽度。
在一些实施例中，所述相反电极对所述相反电极对基于一个或多个基于使用的触发器(即，使用相关触发器)，来切换向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对。所述一个或多个使用相关触发器可以包括一个或多个时间相关或事件相关触发器。所述一个或多个时间相关或事件相关触发器可以包括运行质量校准程序或从最后切换所述相反电极对起过去了预定时间段。
在一些实施例中，所述方法进一步包括当施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压中的每一个时测量(即，收集)并存储表示每对相反电极的使用(较高质荷比的离子的相对沉积)的使用数据，并且基于所述使用数据，切换向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对，以使得平均起来，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压。因此，所述控制器可以被配置成当施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压中的每一个时，收集并存储表示每对相反电极的使用的使用数据，并且基于所述使用数据，切换向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对，以使得平均起来，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压。例如，所述控制器可以存储关于每对相反电极的使用的实时数据。在简单情况下，这种使用数据可以包括对于每一配置的离子导入事件的所测量的总数(对于一种配置的穿过四极杆滤质器进行的离子注入的次数x，对于另一配置的离子注入的次数y)、所测量的时间(例如，对于一种配置的穿过四极杆滤质器进行的所有离子注入的总注入时间以及对于另一配置的穿过滤质器进行的所有离子注入的总注入时间)或所测量的电荷(例如，表示对于每一配置流经四极杆滤质器的电荷，其可以基于对于每一注入事件在质量分析器或离子检测器处测量的离子电流(从而对于两种配置中的每一种提供总累积电荷))。在一些实施例中，“流失”到所述四极杆滤质器的电荷(即，未传输的电荷)可以通过基本上所有离子传输穿过四极杆(例如，在先前“全质量范围”或MS1扫描中)时的离子电流和执行质量过滤时传输的离子电流的比较来测量。在又一改进中，流失到所述四极杆的电荷的m/z分布相关缩放可通过相比由具有低m/z的离子流失到所述四极杆的电荷对高m/z离子流失到所述四极杆的电荷较高地加权来进行。
在其它优选实施例中，本发明包括追踪或测量所述四极杆的所述电极的使用，以确保长期来看，所述对电极一半的时间是在一种配置中使用并且一半的时间是在另一配置中使用，并且所述污染物均匀地(对称地)堆积在所述电极上。在这种实施例中，可以将使用数据作为表示每对相反电极上的污染物的量的数据来获取，并且基于所述数据，切换向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对，以便均等地平衡每对相反电极之间的污染物的量。因此，所述控制器可以被配置成基于表示每对相反电极上的污染物的量的数据而切换向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对。在一些实施例中，所述质谱仪可以例如作为例行校准或评估的一部分而如上所述将每对相反电极上的充电速率作为每单位的所撞击的电荷的主电极DC停止曲线中的偏移来个别地测量。此充电速率与两对电极的相对污染水平相关。所述质谱仪控制器可以(对于每一电极对)比较两个速率并将此信息馈送到主动平衡机构中。所述主动平衡机构可以通过前述使用数据来检测每一配置中的所述电极对的相对使用的不平衡(例如，监视前述数据和/或污染物测量)并且主动地调整电极切换算法以使电极使用达到平衡状态(即，切换向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对，以使得平均起来，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压，和/或均等地平衡每对相反电极之间的污染物的量)。在一些实施例中，这可以通过以下方式来实现(取决于切换模式)：修改代码生成(散列)算法，或者(如果处于基于时间的切换模式中)将不同时间用于电极对的每一配置(例如，并非在一种配置中使用5秒(s)并且在另一配置中使用5秒，而是在一种配置中使用5秒并且在另一配置中使用4秒)或者(如果处于事件触发模式中)跳过一个或多个电极对切换事件。
在一些实施例中，所述方法包括在使用所述四极杆滤质器对所述离子进行质量过滤之前对所述离子进行预过滤，其中对所述离子进行预过滤包括将预选定的质荷比范围内的离子传输到所述四极杆滤质器，所述预选定的质荷比范围包含所述四极杆滤质器选择的所述选定的质荷比范围但比所述选定的质荷比范围宽。因此，所述质谱仪可以包括一个或多个预滤质器，其位于所述四极杆滤质器的上游，用于在所述四极杆滤质器之前对所述离子进行过滤，其中所述一个或多个预滤质器被控制成将预选定的质荷比范围内的离子传输到所述四极杆滤质器，所述预选定的质荷比范围包含所述四极杆滤质器选择的所述选定的质荷比范围但比所述选定的质荷比范围宽。优选地，所述预选定的范围的宽度大于10Th，或大于50Th，或大于100Th。
在一些实施例中，所述方法包括当所述四极杆滤质器的离子传输率由于所述电极上的污染物的所述堆积而下降时，在所述离子进入所述四极杆滤质器时增大所述离子的能量。因此，所述控制器可以被进一步配置成当所述四极杆滤质器的离子传输率由于所述电极上的污染物的堆积而下降时，在所述离子进入所述四极杆滤质器时增大所述离子的能量。
虽然本发明的实施例提出，在所述质谱仪的长期操作中，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压，但在一些实施例中，短期来看，一对相反电极可以花费超过一半的时间带有施加到其上所述吸引DC电压，并且花费不到一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压或反之亦然(即，花费超过一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压，并且花费不到一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压)，以便优化所述质量分析步骤的定量准确性。因此，向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的配置并非简单地在需要所传输的离子的定量分析或比较时在质量过滤的每一连续步骤之间切换。
优选特征在于，对于定量分析来有效地移除所述相反电极对的配置之间的所述四极杆滤质器的传输率差的任何影响。所述相反电极对的配置可被设置为对于所述所传输的离子被定量分析的进行质量过滤的步骤而相同。所述配置可因此对于所述所传输的离子被定量分析(特别是，相对于彼此来定量分析)的质量过滤的步骤而保持恒定。
在一些实施例中，如果即使在所使用的最窄选择宽度下，切换所述四极杆电极的极性也不显著改变所述质量选择窗口或范围的形状或传输率，则所述四极杆滤质器的定量准确性类似地不会受到所述切换的显著影响，并且因此，上文所述的措施可并非是所需的。例如，在这种情况下，可并不需要使用确定应在其之间保持定量准确性的质量过滤步骤并且对于所述所确定的质量过滤步骤而保持向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的相同配置。然而，所述相反电极对的切换(其例如可以包括对于每一质量过滤步骤或在每固定数量的质量过滤步骤之后简单地将所述相反电极对的所述配置进行交替)仍产生所述污染物堆积的对称分布并且因此产生滤质器的清洁操作之间所需的时间的延长。在这种情况下，如上所述，可以补偿任何较小差。
所述四极杆滤质器通常是使用一定横截面形状的金属电极(例如，杆)来构造，所述金属电极被布置成相互平行并且围绕中心轴线对称。所述杆的横向横截面形状可以取决于期望使用而呈各种形状。所述电极形状通常是长方形的、圆形的或双曲形的。所述四极杆滤质器优选是分析四极杆滤质器，其能够并且通常用于对例如宽度为100Th或更小、50Th或更小、20Th或更小、10Th或更小、5Th或更小、2Th或更小或1Th或更小的相对窄的选定的质量范围进行过滤。所述选定的质荷比范围的宽度优选为10Th或更小。所述宽度通常是至少0.5Th宽。所述选定的质量范围的宽度可以例如处于0.5-10Th的范围中，例如处于0.5-5Th或0.5-2Th或0.5-1.5Th的范围中或处于0.7-1.4Th的范围中。所述四极杆滤质器可以位于一个或多个预滤质器(例如，四极杆预滤质器或离子迁移过滤器)的下游。所述一个或多个预滤质器通常不能够在同样高的传输处对与所述分析四极杆滤质器一样窄的质量范围进行过滤。所述一个或多个质量预过滤器可以用于减小必须由所述分析滤质器滤除的不期望的离子的丰度，并且因此减少在质量过滤的给定时间段期间沉积到所述分析滤质器的电极上的离子的量。所述预滤质器过滤器在围绕将由所述分析滤质器隔离的m/z比的较宽窗口中执行离子的粗隔离。因此，本发明优选包括在使用所述四极杆滤质器对所述离子进行质量过滤之前对所述离子进行预过滤，其中对所述离子进行预过滤包括将预选定的质荷比范围内的离子传输到所述四极杆滤质器，所述预选定的质荷比范围包含所述四极杆滤质器选择的所述选定的质荷比范围但比所述选定的质荷比范围宽。所述预选定的范围的宽度可以大于10Th，或大于50Th，或大于100Th，或大于200Th(例如，300Th)。
在生成所述离子并对所述离子进行质量过滤之后，通常有对所述选定的质荷比范围中的由所述四极杆滤质器传输的所述离子进行质量分析的步骤。对离子进行质量分析通常包括检测离子以生成质谱数据。在一些实施例中，在质量过滤之后，有在对所述离子进行质量分析或检测之前处理所述离子的一个或多个任选步骤。所述处理可以包括以下中的一个或多个：碎裂、捕获和冷却所述离子。所述处理可以在一个或多个离子光学装置中发生。所述一个或多个离子光学装置可以包括碎裂池、离子阱和离子导向器中的一个或多个。所述离子可以使用位于所述四极杆滤质器的下游并且视情况位于所述一个或多个离子光学装置的下游的质量分析器来进行质量分析。所述质量分析器可以包括离子检测器。所述质量分析器可以能够基于所述离子的质荷比来分离所述离子，并且可以包括以下类型的质量分析器中的一个或多个：离子阱(例如，RF离子阱、静电离子阱、静电轨道阱(例如，OrbitrapTM质量分析器))、傅里叶变换(FTMS)质量分析器、傅里叶变换离子回旋共振(FT-ICR)质量分析器、飞行时间(TOF)质量分析器(例如，线性TOF质量分析器、正交加速TOF(OA-TOF)质量分析器、反射TOF、多重反射TOF(MR-TOF)质量分析器)、四极杆质量分析器或磁式扇形质量分析器。所述质量分析器优选能够相比所述四极杆滤质器具有较高质量分辨率。优选地，所述质量分析器能够具有高分辨率和/或准确质量(HR-AM)。例如，质量分析器在质量400的分辨能力可以是>25,000或>50,000或>100,000或>200,000和/或其质量准确性为＜10ppm或＜5ppm或＜3ppm或＜2ppm。这种质量分析器可以包含以下中的一种：飞行时间型；轨道捕获型；傅里叶变换离子回旋共振FT-ICR型。优选地，所述质谱仪包括能够在一次获取或扫描中测量所有感兴趣m/z的质量分析器。优选质谱仪包括静电离子阱、静电轨道阱或FT-ICR或TOF(例如，单反射或多重反射(MR)-TOF(优选是MR—TOF))。这种质量分析器的离子检测器可以用于检测由所述质量分析器分离的所述离子。图像电流检测器、电子倍增器、微通道板、闪烁器和/或光电倍增器可以用于检测离子。优选地，所述质量分析提供所述离子的定量分析。
本发明提出，在所述质谱仪的长期操作中，每对相反电极(例如，平均起来)基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压。因此，多次重复所述生成离子、对所述离子进行质量过滤和分析的步骤历经延长的时间段(即，在所述质谱仪的长期操作中)发生，所述延长的时间段在一些实施例中通常是一天或多天或更优选是一周或多周或一月或多月。优选地，所述长期时间段是用于移除污染物的所述堆积的所述四极杆滤质器的连续清洁操作之间的时间段。相对长的时间段较长或至少例如比在质谱实验期间切换所述电极的相对短的时间段长。在一些实施例中，所述相对短的时间段可以是一天或更少(即，24小时或更少)。可见，历经第一时间段，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压，而历经比所述第一时间段短的第二时间段，所述质量分析的定量准确性得以保持。多个第二较短时间段是在所述第一较长时间段的过程中发生。
所述样品可以源于生物样品，例如，血液、组织、植物萃取物、尿液、血清、细胞裂解物和其它。所述离子可从含有一种或多种不同分子、例如选自以下的一种或多种分子的一个或多个样品生成：生物聚合物、蛋白质、肽、多肽、氨基酸、碳水化合物、糖、脂肪酸、脂质、维生素、激素、多糖、磷酸化肽、磷酸化蛋白质、糖肽、糖蛋白、寡核苷酸、寡核苷、DNA、DNA片段、cDNA、cDNA片段、RNA、RNA片段、mRNA、mRNA片段、tRNA、tRNA片段、单克隆抗体、多克隆抗体、核糖核酸酶、酶、代谢产物和/或类固醇。所述样品通常包括多种不同分子(即，不同分子物种)，所述多种不同分子在离子源中引起多种不同离子，所述离子可以根据其质荷比进行质量过滤。所述样品可以包括至少2种、5种、10种、20种、50种不同分子，或者可以是包括至少100种、500种、1000种或5000种不同分子的复杂样品。
在一些优选实施例中，在每次使用所述四极杆滤质器的基本上相同的选择参数来选择离子时和/或当用于生成所述离子的样品在质谱实验中相关时，向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对是相同的。因此，定量准确性应得以保持以用于在给定实验中分析样品。
样品可以因其分析时间和/或组成的相似性而在实验中相关。例如，如果需要定量比较样品(例如，将其质量分析相互定量比较)，则样品可以相关。因此，所述质量分析优选是定量质量分析。如果在预定时间内相互分析样品，则可以出现这种情况。相关样品的实例可以包含：从同一色谱操作洗脱的样品、在质谱仪的连续质量校准之间的同一时间段中离子化的样品、作为复制品的样品、来自同一生物源的样品、含有相同或接近相同的多组分析物的样品(例如，含有至少90％或至少95％的共同分析物的样品)以及含有内标物(例如，将量化的标靶分子的添加的重同位素(因此较高m/z)的类似物，已知浓度的所述内标物用于量化所述标靶分子)的样品。
所述离子可以通过以下离子源中的任一种从所述样品生成：电喷雾离子化(ESI)、大气压化学离子化(APCI)、大气压光离子化(APPI)、带辉光放电的大气压气相色谱(APGC)、AP-MALDI、激光解吸(LD)、入口离子化、DESI、激光烧蚀电喷雾离子化(LAESI)、电感耦合等离子体(ICP)、激光烧蚀电感耦合等离子体(LA-ICP)、电子碰撞离子化(EI)、化学离子化(CI)等。这些离子源中的任一种都可以介接到离子源的上游的以下样品分离中的任一种：液相色谱(LC)、离子色谱(IC)、气相色谱(GC)、毛细管区带电泳(CZE)、二维GC(GCxGC)、二维LC(LCxLC)等。
所述RF和DC电压可以由相应电压供应器提供到所述四极杆滤质器，所述电压供应器优选由所述控制器控制。所述控制器可以包括计算机以及与其相关联的电子器件，它们用于控制所述RF和DC电压并用于切换向其施加所述吸引DC电压的所述四极杆的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对。所述电子器件可以包括所述四极杆的电力供应板，其高速生成RF和DC(例如，花费几毫秒以从零改变到全幅度)。为了切换，可以仅翻转所述DC电压，所述DC电压远小于所述RF电压。
包括计算机以及相关联的电子器件的所述控制器可以用用于导致所述控制器根据本发明来操作所述质谱仪的程序来编程。所述程序可以被提供在计算机可读介质上。
所述质谱仪可以进一步包括数据处理系统，其用于从所述质量分析器或检测器接收代表所述经质量分析或检测的离子的量的数据，并且处理所述数据以提供所述离子的定量分析。所述控制器可以包括所述数据处理装置。所述控制器的所述计算机可以包括所述数据处理装置。所述数据处理装置可以包括用于以数据集存储数据的存储单元。
所述控制器和/或数据处理装置可以包括仪器接口，其适用于将命令发送到所述质谱仪或操作所述质谱仪。如所述的，所述数据处理系统被配置成例如经由所述仪器接口而从所述质量分析器或检测器接收所测量的数据。所述数据处理装置与所述质谱仪之间的连接可由导线或玻璃纤维建立或无线地建立。
优选地，所述控制器和/或数据处理装置进一步包括视觉化装置(明确地说，显示器和/或打印机)和互动装置(明确地说，键盘和/或鼠标)，使得用户可查看并键入信息。当所述控制器和/或数据处理装置包括视觉化装置和互动装置时，所述质谱仪的操作优选经由图形用户界面(GUI)来控制。所述控制器和/或数据处理装置可以作为计算机来实现，其可以与由有线或无线网络互连的数个处理装置呈分散式形式。
附图说明
图1示意性地示出了四极杆滤质器的电气和机械布局。
图2示意性地示出了质谱仪，其包括与轨道阱质量分析器串联的四极杆滤质器。
图3示出了向其施加吸引DC电压和排斥DC电压的所述相反电极对的两种配置A和B以及当基于不进位舍入的隔离中心质量而应用散列算法时的配置A和B的使用，并且在(a)-(e)中示出通过在保持每一配置(如y轴所示)标签的平衡使用的同时应用从0.25到4.0的各种因子而进行的隔离中心质量域中的配置切换的频率改变。
图4在(a)-(d)中示出了对于各种隔离窗口宽度在基于隔离窗口的不进位舍入的第一质量以及进位舍入的最后质量而应用散列算法时的所述相反电极对的配置A和B的使用。
图5示出了从来自top15DDA实验的数据的获取后分析进行的配置A和B的使用的模拟，其考量MS和MS2扫描(上图)并且仅考量MS2扫描(下图)。散列代码是从除以因子0.5的不进位舍入的隔离中心质量计算的。
图6示出了在杆切换为去激活(图A)以及杆切换为激活(图B)的情况下经过对含有泛素的样品的超过300小时的分析而获得的因四极杆污染物所致的隔离轮廓漂移(m/z74宽度0.8)的实例。相对于理论值(或设置值)而计算隔离宽度和中心质量的误差。
具体实施方式
为了能够更详细地理解本发明，现将参照附图来描述各种实施例。应理解，本发明的范围不限于这些实施例，所述实例仅是实例。
参照图1，示意性地示出的四极杆滤质器2包括四个平行的细长电极4a-4d，其在所示出的实施例中是杆，围绕中心轴线以正方形布置间隔开。电极横截面形状是圆形的，但在其它实施例中，电极形状可以是双曲形的或长方形的(扁平的)。相反电极电连接在一起，并且电压被施加在一对杆与另一对杆之间，所述电压包括带有DC偏移电压的射频(RF)电压。离子行进穿过杆电极之间的四极杆。对于给定值的RF和DC电压，一定质荷比(m/z)的离子将如箭头A所示在杆之间沿着中心轴线传输穿过四极杆，而其它离子将具有不稳定的轨迹并与杆电极碰撞。吸引DC电压(例如，对于正离子来说是负电压)施加到一对相反杆(4a、4b)，并且相等大小的排斥DC电压(例如，对于正离子来说是正电压)施加到另一对相反杆(4c、4d)。吸引DC电压和排斥DC电压将质量截止值强加到可以穿过四极杆过滤器的离子m/z比的范围。通常，m/z比高于选定的m/z比的离子与吸引杆碰撞，而m/z比较低的离子与排斥杆碰撞。如本领域中已知的，通过对RF和DC电压的适当校准，四极杆滤质器可以在宽m/z比范围上并以可变质量选择窗口宽度过滤离子。
通常，由于四极杆制造技术、机械容差和/或电子器件限制，在仪器操作期间，吸引DC电压和排斥DC电压始终施加到相同的相反杆对。这意味在离子被装置过滤时，具有不稳定轨迹的离子(特别是质荷比大于隔离m/z的离子)将相比另一对相反杆优先沉积在一对相反杆上。随着时间的流逝，特别是在高离子负载和具有挑战性的样品条件下，材料以此方式进行的沉积和这种材料的随后带电将在四极场中导致干扰，并且因此滤质器的性能将受到影响，例如，以传输损耗以及校准过时的形式出现。接着，四极杆滤质器需要机械清洁以重获失去的性能。本发明解决此四极杆滤质器鲁棒性问题。如将描述的，本发明可以增强鲁棒性，而不存在质量过滤性能(包含定量准确性)的实质损失。
本发明基于将向其施加吸引DC电压和排斥DC电压的所述一对相反杆进行交替，因此在仪器的长期使用中(例如，在数天、数周或数月中)将所沉积的材料大致上相等地分散在所有四个杆上。将接收DC电压的杆对进行交替的过程在本文中被称为“杆切换”或“切换杆”。除了实际上将材料沉积的表面积加倍之外，所有四个杆上的材料的相等沉积还确保对四极场的干扰在每一杆上匹配，因此将其影响最小化。已发现，这会导致杆的所需清洁之间的时间的超过2x的增加，并降低污染物相关性能损失。
包括四极杆滤质器的质谱仪的实例示意性地示出在图2中。质谱仪10包括大气压离子源12，例如，ESI源。应了解，质谱仪的离子源可介接到分离装置，例如，色谱仪(未示出)。具有初始较宽质量范围的所生成的离子在使用中在约3毫巴的第一级真空中穿过转移管14和RF电动式离子漏斗16。在穿过离子漏斗透镜18之后，离子进入注入扁极20。注入扁极20是包括具有长方形横截面以及面向离子的扁平表面的四个细长电极的四极杆。RF电压施加到注入扁极20。在一些实施例中，额外DC电压可以施加到注入扁极20的电极的相反对(电压具有相等大小但相反极性)，以提供离子的粗质量过滤，即，对下游四极杆滤质器28传输的较窄选定的质量范围外的离子进行过滤。如下文更详细地描述，注入扁极20可以因此充当预滤质器。在离开注入扁极之后，离子穿过透镜22、可移除中性物种的弯曲扁极离子导向器24以及又一透镜26。
接着，可以在包括四个双曲形形状的杆电极的四极杆滤质器28中执行离子的质量过滤。四极杆滤质器28被构造为分段四极杆，其包括主四极杆分段以及每一段处的端部分段。四极杆滤质器28在使用中在约3x10-5毫巴的压力下容纳在真空室中。呈施加到杆的RF和DC电压的形式的四极杆滤质器28的操作参数是根据所需质量选择参数来设置，以便使比来自离子源的离子的初始质量范围窄或比预过滤的质量范围窄(如果由扁极20预过滤)的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输穿过四极杆滤质器。未由四极杆滤质器28传输的选定的范围外的离子的一部分与杆碰撞并且导致杆上的污染物的堆积，这由本发明解决并进一步描述在下文中。已以此方式进行质量过滤的离子随后被质量分析或检测。
在穿过入射透镜36进入RF弯曲线性离子阱38(C型阱)之前，离开四极杆滤质器28的离子穿过分裂栅30、32以及转移多极34。分裂栅30、32在C型阱38的填充期间使离子传输，并且在其它时间使它们偏转。离子阱38还具有出射透镜系统40。捕获DC电压可以施加到离子阱38的入射透镜和出射透镜，以便捕获并冷却其中的离子。来自一个或多个质量过滤步骤(例如，在一个或多个质量选择范围内)的离子可被一起捕获在离子阱38中。接着，离子通过关断其RF并施加DC喷射脉冲而从离子阱38径向喷射，以将离子作为脉冲经由Z型透镜40发送到静电轨道捕获质量分析器42(Orbitrap质量分析器)中，所述静电轨道捕获质量分析器是一种类型的傅里叶变换质量分析器(FTMS分析器)并具有小于10-9毫巴的内的压力。应了解，在其它实施例中，可以使用另一类型的质量分析器，例如，飞行时间、FT-ICR等。在一些实施例中，由四极杆滤质器28质量过滤的离子可改为由定位在下游(例如，代替离子阱38和其它下游离子光学器件)的检测器检测，即，不需要进一步质量分析。这种检测器可以是电子倍增器型或法拉第杯。在此情况下，可以通过以下方式来获得质谱：扫描四极杆滤质器28的质量选择范围并在所述范围中的每一质量下检测离子。
在一些实施例中，经质量过滤的离子可通过以下方式来处理：使它们传输穿过离子阱38而进入到气体填充碰撞池44(在这种实施例中，较高能量的碰撞离解(HCD)池)中并设置离子阱38与碰撞池44之间的DC偏移以使离子在碰撞池44中碎裂。来自碰撞池44的碎裂离子在喷射到质量分析器42之前例如通过改变碰撞池的DC偏移而返回到离子阱38。质量分析器提供所分析的离子的质谱。
离子源12、RF离子漏斗16、注入扁极20、四极杆滤质器28、离子阱38和质量分析器42以及质谱仪的其它部件各自在系统控制器50的控制下，所述系统控制器因此能够控制离子的生成、质量过滤和质量分析。系统控制器50包括计算机，所述计算机充当用于从质量分析器接收代表经质量分析或检测的离子的量的数据并且处理所述数据以提供离子的质谱和/或定量分析的数据处理器。系统控制器50进一步包括显示器和互动装置(明确地说，键盘和/或鼠标)，使得用户可查看并键入信息。
系统控制器50进一步包括在计算机的控制下的各种电压供应器以及相关联的控制电子器件，它们被配置成执行本发明的方法。系统控制器50被配置成根据所设置的选择参数而使至少一个选定的质荷比范围传输穿过四极杆滤质器28。系统控制器50另外控制四极杆滤质器28的杆切换，以便根据本发明而切换向其施加吸引DC电压和排斥DC电压的杆。
如所述的，未由四极杆滤质器28传输的选定的范围外的离子的一部分与杆碰撞并且导致杆上的污染物的堆积。本发明通过多次切换向其施加吸引DC电压和排斥DC电压的所述一对相反杆而解决这种问题，因此将所沉积的材料大致上相等地分散在所有四个杆上(“杆切换”或“切换杆”)。
一种确保所有四个杆上的材料的相等沉积的简单方式是对于穿过四极杆的每一离子负载(即，对于每一质量过滤步骤)而切换杆。对于在40Hz质量分析速率下操作的图2所示的类型的质谱仪，例如，四极杆可以同样以40Hz切换。然而，此策略虽然简单但具有主要性能缺点。因为每一杆对通常稍微在机械上彼此不同，所以在监视单个离子或一定范围的离子时，穿过向其施加吸引DC电压和排斥DC电压的所述对相反杆的每一配置之间的四极杆的离子传输率差将表现为振荡信号强度。对于选定的离子监视(SIM)或选定的(或并行)反应监视(SRM/PRM)做法，这种信号振荡可能降低使用峰面积的量化的准确性。此外，当例如在数据独立获取(DIA)方案中隔离一定范围的离子时，由于每一杆对的校准的差异，在对于接近质量选择窗口的极值的离子进行杆切换时的传输率差可大于对于接近选择窗口的中心的离子的传输率差。同样，当在单个选择窗口中比较多个离子的强度时，这会降低定量准确性。
为了将这些缺陷最小化，优选实施例将四极杆质量选择参数编码为代码，并且使用所述代码的特性以及用于确定向其施加吸引DC电压的所述一对相反杆以及向其施加排斥DC电压的所述相反电极对的一组规则。以此方式，基于四极杆滤质器的选择参数，来切换杆的配置。这会在宽实验类型范围上以及实验之间确保定量准确性。系统控制器50被配置成计算每组选择参数的唯一代码，并且基于至少一个规则，使用唯一代码确定向其施加吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加排斥DC电压的所述相反电极对。
对选定的质荷比范围进行编码的优选方法包括计算散列代码。可以经由任何适当算法(例如，CRC-32、MD5、SHA-1)来计算散列代码，或者可以使用其它已知散列函数。对选定的质荷比范围进行编码的优选方法包括计算选定的质荷比范围的不进位舍入的中心质量的散列代码。如果计算的结果(即，经散列代码)是偶数，则选择所述相反电极对的一种配置；如果是奇数，则选择所述相反电极对的另一配置。
视情况，控制器可以将经散列值乘以或除以一因子，以便增大或减小质荷比域中(例如，跨越选定的范围的中心质荷比)杆切换的频率。图3示出了向其施加吸引DC电压和排斥DC电压的所述对相反杆的两种杆对配置(被指定为A和B)如何随着500-600Th的选定的中心质量范围的中心质量改变。散列代码是从除以因子0.25、0.5、1.0、2.0和4.0的不进位舍入的中心质量(分别是图(a)、(b)、(c)、(d)和(e)计算，所述因子用中心质量来调制切换频率。y轴标签旁指示了被指派给杆对A的选择中心质量的百分比。可见，约50％的中心质量被指派给杆对A(并且因此，约50％的中心质量被指派给杆对B)。通过这种方法，具体质量选择中心质量的杆指派独立于所使用的选定的范围宽度。然而，在一些实施例中，可能优选的是，选择上述因子，使得例如参考切换间隔的平均值，通常在数据收集之前已知的预期选定的质量范围比质荷域(中心质量域)中的切换间隔足够小。这会确保在使用宽度w的窗口选择中心质量x时，如果质荷比在[x-0.5w，x+0.5w]内的共隔离离子被选择以用于随后的质量过滤步骤，则所述离子将有可能会以杆对的相同配置来选择。图3示出了上述因子对m/z中心质量范围500-600的杆切换间隔的影响：对于因子(a)0.25、(b)0.5、(c)1.0、(d)2.0和(e)4.0，杆切换间隔分别是0.5-1.0Th、1.0-2.0Th、2.0-4.0Th、4.0-8.0Th以及8.0-16.0Th。另一方面，如果实验仅含有落入较小质荷范围中的一小组已知离子，则可以需要设置将杆切换间隔最小化(即，将杆切换的次数最小化)的因子以保持杆对的相等使用。
可替代地，可以通过考量选定的质量范围的宽度来计算代码。可以例如从将选定的范围的不进位舍入的第一质量串联到所述范围的进位舍入的最后质量的结果计算散列代码。此处，如果选定的范围的宽度改变，则对特定选定的中心质荷比指派的杆对的配置未必保持相同。图4示出了当散列代码是在若干选定的范围宽度下从所述范围的不进位舍入的第一质量和所述范围的进位舍入的最后质量的串联计算时，两种杆对配置(A和B)如何随着500Th到600Th的选定的中心质量范围的中心质量改变。宽度是0.4Th、1.0Th、2.0Th和10.0Th(在图4中，分别是图(a)、(b)、(c)和(d))。y轴标签旁指示了被指派给杆对A的选择中心质量的百分比。可见，约50％的中心质量被指派给杆对A(并且因此，约50％的中心质量被指派给杆对B)。在一些优选实施例中，创建散列代码的方式受到以下要求的限制：每次在实验上相当的条件下分析相同离子物种(就质荷比而言)时，就选择四极杆的杆配对的相同配置。以此方式，测定的定量准确性在实验内和实验之间得以保持。
表1示出了基于代码的策略的实例，所述实例说明如何对于例如在蛋白质组学中常见的若干质谱实验类型来控制杆切换：TopN数据相关获取(DDA)；具有非重叠窗口的靶向SIM；靶向SRM/PRM，具有相等窗口的数据独立获取(DIA)；具有不相等窗口的DIA；以及具有重叠窗口的DIA。以除法因子0.5(即，根据图3的方案(b))基于选定的范围的中心质量来计算散列代码。在表中，将质量选择的质量范围或中心质量(CM)与CM/因子、散列代码值和四极杆配置指派(A或B)一起给出。
将表1所示的基于代码的策略在获取后应用到来自典型蛋白质组学样品的代表性top15DDA实验的数据，结果示出在图5中。如果考量所有扫描(MS和MS2)，则四极杆切换策略会对于质量选择导致杆对的两种配置的约63％/37％的使用。然而，如果在使用计算中不包含MS扫描(其由于大多数离子穿过装置而不会显著促成杆污染物)，则杆对的使用约等于50％/50％。
表1
Figure BDA0002441165400000291
Figure BDA0002441165400000301
代替基于代码的切换做法或除此之外，杆对可以基于用户互动(即，使用相关触发器)而在具体时间点切换。使用相关触发器或基于使用的触发器可以包括一个或多个时间相关或事件相关触发器。例如，每次用户运行校准程序，四极杆便可以切换。因为这通常在规则基础上和/或以规则间隔(每天、每周等)进行，所以杆切换将同样同时规则地发生。因为用户通常将在一个实验块中分析一组相关样品而无需运行中间校准，所以这些样品的分析之间的比较将保持在定量上准确，这是因为它们全部是使用同一杆对配置来获取的。
基于用户互动的方法的缺点在于，在一些情况下，与质谱仪的扫描速率相比，杆切换之间的时间段可能较长(杆切换事件之间数天或数周对例如40Hz扫描速率)，并且因为它基于用户互动，所以不能保证在四极杆对上实现污染负载的精确50/50平衡。因此，这种算法应优选额外追踪每一杆对配置的使用(例如，以所花费的时间、扫描的次数或负载来计算)，以便基于一定准则而省去切换事件(例如，如果校准接连多次开始，或在先前校准的一定数量的扫描内开始)，并因此改进杆对上的污染负载平衡。在简单情况下，这可以包括追踪总事件(在A配置中进行的x离子注入，在B配置中进行的x离子注入)，以时间单位进行(使用杆对A和B进行的所有注入的总离子注入时间)或以电荷单位进行(例如，通过额外考量每一离子注入的经Orbitrap测量的离子电流(给出在A和B配置中累积的总电荷或如上所述流失到电极的总电荷(即，通过基本上所有离子传输穿过四极杆过滤器(例如，在DDA实验中的先前MS1扫描中)时的离子电流和质量过滤事件之后剩余的离子电流的比较))。
在一些优选实施例中，质谱仪可以作为例行校准或评估的一部分而将每对相反电极上的充电速率作为每单位的所撞击的电荷的四极杆主分段电极DC停止曲线中的偏移来追踪。这可以通过扫描传输率(离子电流)对穿过四极杆的离子能量来测量，通常通过扫描四极杆主分段的偏移量来测量。可替代地，可以通过改变上游离子光学器件(例如，弯曲扁极24和所有先前光学器件)的电压来扫描离子能量。离子电流对离子能量示出当离子从四极杆的电位以下的电位开始时具有零传输率并且在能量较高时具有全传输率的特性S曲线。S曲线的中心(50％传输率)指示四极杆的实际有效偏移。可替代地，测量每对相反电极上的充电速率的另一做法可以是设置光谱仪，使得正离子仅沉积在一对相反电极上，并且负离子仅沉积在另一对相反电极上，对于所述相反电极对的两种配置而间歇性地(例如，用正离子)测量四极杆的传输率的比，并且随时间交替继续沉积和传输率测量的这些步骤。进一步可以通过测量相反电极的每一配置的传输率曲线相对于“清洁”状态彼此偏离多少而测量每对相反电极上的充电速率。此充电速率与两对电极的相对污染水平相关。质谱仪控制器可以比较两个速率(每一电极对的速率)并将此信息馈送到主动平衡系统中。在平衡系统中，当通过监视前述追踪测量中的一个或多个而检测到杆对使用的不平衡时，系统主动地改动杆切换算法以使杆使用达到平衡状态(每一杆对上的相等时间和/或污染物)。这可以通过以下方式来实现(取决于应用模式)：修改散列算法，或者(如果使用基于时间的切换算法)将不同时间用于每一杆对(例如，并非在配置A中使用5秒并且在配置B中使用5秒，而是在配置A中使用5秒并且在配置B中使用4秒)或者(如果使用事件触发模式)省去一个或多个杆对切换事件。
基于代码的杆切换做法和使用触发的杆切换做法的组合可得以使用，并且可能优选，这是因为基于代码的做法可以为MS2扫描提供高切换速率和杆对使用的良好平衡，并且使用触发的做法可以长期来看平衡固定窗口MS扫描。
为了说明根据本发明的杆切换的益处，图6中示出了污染鲁棒性实验的结果。历经数周(超过300小时)连续分析高浓度的泛素样品。历经8小时的时间段，通过图2所示的质谱仪的四极杆滤质器来循环对泛素的前十个强度电荷状态进行质量选择。在此时间段之后，质谱仪执行测试以通过测量质量隔离轮廓随时间的漂移(相对于隔离质量的归一化强度)来评估四极杆的污染。图6中示出了一个隔离窗口的实例，m/z 74宽度为0.8Th。窗口的宽度是作为半最大强度下的宽度来测量。经过300个小时的泛素分析，当去激活杆切换时(图6A)，隔离轮廓宽度误差(相对于理论宽度(所设置的宽度))偏差高达35％，并且中心质量误差(相对于理论中心质量(所设置的中心质量))偏差高达-20％。当根据本发明激活杆切换时(图6B)，隔离宽度误差与中心质量误差两者偏差不到理论值的+/-10％。一些实施例可因此提出，对于传输穿过四极杆滤质器的离子的最窄选定的范围，当四极杆滤质器的离子传输效率由于电极上的污染物的堆积而下降50％或更多时，范围的宽度在半最大离子传输处改变不超过10％。
在一些关键用户应用程序中，用户可以例如通过质谱仪的系统控制器50的软件中的设置(例如，“小分子量化”设置或“蛋白质组学”设置等)来选择期望的应用程序。接着，质谱仪的控制器基于此应用程序的预定(准确性/鲁棒性)要求，决定是否使用杆切换以及在分析过程中应用哪一类型的杆切换算法或函数。
本发明优选应用到具有分析分辨能力的四极杆滤质器，优选是分析四极杆滤质器，其能够并且通常用于对例如宽度为20Th或更小、10Th或更小、5Th或更小、2Th或更小、1Th或更小、特别是2Th或更小或1Th或更小的相对窄的选定的质量范围进行过滤。然而，本发明可以在这种四极杆滤质器上结合一个或多个额外四极杆滤质器来实施，这些额外四极杆滤质器在分析滤质器的上游具有降低的分析性能。质量隔离的保真度由离子在其穿过滤质器期间经历的RF循环数确定并且通常由过滤器的长度来定义。因此，在一些实施例中，例如，第一(最短)滤质器可以隔离超过100Th(例如，300Th)的质量窗口，任选的第二(并且比第一质量长的)滤质器可以隔离10Th到50Th(例如，20Th)的质量窗口，并且第三个高分辨率分析过滤器可以隔离不到1Th(例如，0.4Th)的窗口。简单地假设离子在1200Th的质量范围上均匀分布，则第一过滤器将在其杆上吸收所有离子的75％，第二过滤器将吸收所有离子的23.3％，并且第三分析过滤器将吸收所有离子的1.6％。如上所述，在图2所示的质谱仪中，注入扁极20可以充当分析滤质器28的上游的第一四极杆滤质器。在这种实施例中，上述用于通过一个四极杆滤质器进行杆切换的方法和装置可以同样应用到一系列四极杆滤质器中的任何数量的滤质器。切换事件可能对于每一滤质器相同。理想上，滤质器之一(例如，最终分析过滤器)将确定所述系列中的所有过滤器的杆的切换状态。换句话说，分析滤质器的杆切换将触发其它滤质器同时切换杆。为了保持定量准确性，优选将其它过滤器的杆切换状态始终与分析过滤器的具体状态关联(例如，对于3过滤器系列，在杆对配置BAB和ABA之间切换)。
由于使用本发明而导致的污染物沉积的对称性质确保所污染的杆的逐渐带电也对称地发生。由沉积材料的逐渐增加的带电形成的沿着离子行进路径的增大的电位势垒逐渐阻碍离子穿过滤质器。因此，可能优选的是，当四极杆滤质器的离子传输率由于电极上的污染物的堆积而下降时，在离子进入四极杆滤质器时增大离子的能量。可以例如通过调整离子光学装置、透镜等之间的DC偏移来调整离子能量。因此，在一些实施例中，在多次重复生成离子以及对其进行质量过滤的步骤的过程中，特别是在长期操作中，在离子进入四极杆滤质器时，离子的能量随着电极上的污染物的堆积而逐渐增大。在具有一系列的两个或更多个四极杆滤质器的实施例中，可以根据对于每一过滤器而预期的污染物的不同堆积速率而调整或选择每一过滤器中的离子能量(例如，离子能量在第一过滤器中可以是20eV，在第二过滤器中可以是6eV，并且在第三过滤器中可以0.5eV)，以确保充电的电位势垒在每一过滤器中大致上同时影响离子传输。此后，可以在同一清洁过程中清洁所有滤质器，从而减少仪器的停机时间。因此，在离子进入四极杆滤质器中的每一个时，离子的相对能量可取决于滤质器的质量选择范围的长度和/或平均宽度来调整。
从本文中的公开内容可见，本发明提供了许多优点。杆切换的提供可以延长四极杆滤质器在需要清洁之前的工作时间，而不会显着降低定量和/或定性性能。本发明对于在DDA和DIA模式两者中解决与蛋白质组学实验(即，多电荷的蛋白质和多肽的分析)相关联的污染问题特别有益。滤质器污染从相对于所述相反电极对的不对称污染过程转换为对称过程，因此在一些情况下将四极杆的鲁棒性延长至少两倍，并增加过滤器的每次保养(电极的清洁)之间的时间。本发明的实施例例如使用质量选择窗口相关算法(例如，用于对质量选择参数进行编码的散列技术)和/或用于排斥和吸引DC杆对的选择和指派的用户/模式相关触发器，对于许多实验类型而确保污染对称性与定量性能的保持两者。可以通过调整离子的能量和/或使用一个或多个预滤器并结合杆切换来进一步减少污染影响。
本文中，术语质量通常用于表示以汤姆森(Th)为单位的质荷比(m/z)。应理解，虽然一些实施例将确定离子的质量或质荷比，但这并不对本发明的成功操作至关重要。可以测量许多不同物理参数，例如(但不限于)飞行时间、频率、电压、磁场偏转等(例如，取决于所选择的离子检测方法)，所述物理参数中的每一个与离子质量(m/z)相关或允许推导离子质量(m/z)，即，代表质量(m/z)。然而，不需要在每一情况下计算质量(m/z)自身；可在计算上较有效的是不将非质量空间中的所测量的参数转换为质量。此外，存储在比较数据库中的量可自身并不作为质量来保持，而是作为与质量相关的不同量来保持。因此，术语质谱在本文中是指m/z域中的波谱或与m/z域直接相关或可从m/z域推导的域(例如，频域)中的波谱。术语质量通常也表示m/z、或频率或与m/z直接相关的任何其它量，且反之亦然(例如，术语频率也表示质量等)。术语质量和m/z在本文中可互换使用，并且因此对一个的引用包含对另一个的引用。
除非另外声明，否则本文提供的任何和所有实例或示例性语言(“例如(forinstance)”、“如(such as)”、“例如(for example)”和类似语言)的使用仅旨在更好地说明本发明，并且不对本发明的范围构成限制。本说明书中的任何语言均不应解释为指示实践本发明所必需的任何未要求要素。
如本文所使用(包含在权利要求书中)，除非上下文以其它方式指示，否则本文中的术语的单数形式应被解释为包含复数形式，且反之亦然。举例来说，除非上下文另外指示，否则本文中(包括在权利要求书中)的单数参考物，如“一(a)”或“一个(an)”意指“一或多个”。
在整个本说明书的描述和权利要求书中，词语“包括”、“包含”、“具有”和“含有”以及所述词语的变化形式(例如“包括(comprising)”和“包括(comprises)”等)意指“包括但不限于”，并且不意图(并且并不)排除其它成分。
本发明还涵盖精确术语、特征、值和范围等，以防这些术语、特征、值和范围等与例如约、周围、通常、基本上、基本上、至少等术语结合使用。(即“约3”也应涵盖刚好3或“基本上恒定”也应涵盖精确恒定)。
术语“至少一个”应理解为意指“一个或多个”，并且因此包含包括一个或多个部件的两个实施例。此外，当特征被称为“所述”和“至少一个”时，引用描述“至少一个”特征的独立权利要求的从属权利要求具有相同的意义。
除非另外规定或上下文另外要求，否则本说明书中描述的任何步骤可按任何次序执行或同时执行。
本说明书中所公开的所有特征可以任何组合来组合，但其中此类特征和/或步骤中的至少一些互斥的组合除外。确切地说，本发明的优选的特征适用于本发明的所有方面且可以任何组合形式使用。同样，可单独地使用(不以组合形式)以非必需组合形式描述的特征。
应了解，可对本发明的上述实施例作出变化，但这些变化仍落在本发明的范围内。除非另外说明，否则本说明书中所公开的每一特征都可被用于相同、等效或类似目的的替代特征替换。因此，除非另外说明，否则所公开的每个特征仅是一系列的等价或相似的属性特征的一个实例。

Claims (26)

1.一种操作质谱仪的方法，包括：
由样品生成具有初始质荷比范围的离子；
使用具有一组选择参数的四极杆滤质器对所述离子进行质量过滤，以使比所述初始范围窄的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输穿过所述四极杆滤质器，而所述选定的范围外的离子不被传输，其中所述四极杆滤质器包括四个平行的细长电极，所述四个平行的细长电极被布置成向其施加RF电压和DC电压的相反对，其中吸引所述离子的吸引DC电压被施加到一对相反电极，并且排斥所述离子的排斥DC电压被施加到另一对相反电极；
对所述四极杆滤质器传输的所述离子进行质量分析或检测；
多次重复生成离子、质量过滤以及质量分析或检测的步骤；
在重复所述步骤的过程中，多次切换向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的配置，使得在长期操作中，每对相反电极上的污染物的堆积基本上相等；以及
确定应在其之间保持定量准确性的质量过滤步骤，并且对于所确定的质量过滤步骤，保持向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的相同配置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在长期操作中，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压，并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中基于所述四极杆滤质器的所述选择参数和/或基于使用的触发器，来切换所述配置。
4.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中一个或多个选定的质荷比范围的宽度为10Th或更小。
5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中使用所述四极杆滤质器的不同组选择参数来多次重复生成离子以及对所述离子进行质量过滤的步骤。
6.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中在每次使用所述四极杆滤质器的基本上相同的选择参数来选择离子时和/或当用于生成所述离子的样品因其分析时间或组成的相似性而相关时，向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对的所述配置是相同的。
7.根据任一项前述权利要求所述的方法，进一步包括：计算每组选择参数的唯一代码，并且基于至少一个规则，使用所述唯一代码确定向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述唯一代码是使用散列函数计算的代码。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中基于所述选定的质荷比范围的中心质量和/或第一质量和最后质量，来计算所述唯一代码。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中所述至少一个规则包括：如果所述唯一代码是偶数值，则将所述吸引DC电压施加到第一相反电极对并将所述排斥DC电压施加到第二相反电极对，并且如果所述唯一代码是奇数值，则将所述吸引DC电压施加到所述第二相反电极对并将所述排斥DC电压施加到所述第一相反电极对。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中所述唯一代码乘以或除以一因子，以增大或减小质荷比域中切换向其施加所述吸引DC电压和排斥电压的所述相反电极对的频率。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述因子使得所述选定的质荷比范围比所述质荷比域中切换所述相反电极对之间的平均间隔足够更窄，使得如果质荷比范围x-0.5w至x+0.5w中的所传输的离子在随后的质量过滤步骤中被选择，则所述离子将最有可能使用向其施加所述吸引DC电压和排斥电压的相同的相反电极对来选择，其中x是所述中心质量并且w是所述选定的范围的宽度。
13.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中基于一个或多个使用相关触发器，来切换向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述一个或多个使用相关触发器包括一个或多个时间相关或事件相关触发器。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述一个或多个时间相关或事件相关触发器包括运行质量校准程序或从最后切换所述相反电极对起过去了预定时间段。
16.根据任一项前述权利要求所述的方法，进一步包括：当施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压中的每一个时，收集并存储表示每对相反电极的使用的使用数据，并且基于所述使用数据，切换向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对，使得平均起来，每对相反电极基本上花费一半的时间带有施加到其上的所述吸引DC电压并且花费一半的时间带有施加到其上的所述排斥DC电压。
17.根据任一项前述权利要求所述的方法，进一步包括：获取表示每对相反电极上的污染物的量的数据，并且基于所述数据，切换向其施加所述吸引DC电压的所述相反电极对以及向其施加所述排斥DC电压的所述相反电极对，以便均等地平衡每对相反电极间的污染物的量。
18.根据任一项前述权利要求所述的方法，进一步包括：当所述四极杆滤质器的离子传输由于所述电极上的污染物的堆积而下降时，在所述离子进入所述四极杆滤质器时增大所述离子的能量。
19.一种质谱仪，包括：
离子源，用于由样品生成具有初始质荷比范围的离子；
四极杆滤质器，具有一组选择参数，用于对所述离子进行质量过滤，以使比所述初始范围窄的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输穿过所述四极杆滤质器，而所述选定的范围外的离子不被传输，其中所述四极杆滤质器包括四个平行的细长电极，所述四个平行的细长电极被布置成向其施加RF电压和DC电压的相反的对，其中吸引所述离子的吸引DC电压被施加到一对相反电极，并且排斥所述离子的排斥DC电压被施加到另一对相反电极；
质量分析器或检测器，用于分析或检测传输穿过所述四极杆滤质器的离子；以及
控制器，被配置成控制所述四极杆滤质器，并且在重复生成离子以及对所述离子进行质量过滤的步骤的过程中，多次切换向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的配置，使得在所述质谱仪的长期操作中，每对相反电极上的污染物的堆积基本上相等，所述控制器被进一步配置成确定应在其之间保持定量准确性的质量过滤步骤，并且对于所确定的质量过滤步骤，保持向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的相同配置。
20.根据权利要求19所述的质谱仪，进一步包括一个或多个预滤质器，位于所述四极杆滤质器的上游，用于在所述四极杆滤质器之前对所述离子进行过滤，其中所述一个或多个预滤质器被控制成将预选定的质荷比范围内的离子传输到所述四极杆滤质器，所述预选定的质荷比范围包含所述四极杆滤质器选择的所述选定的质荷比范围但比所述选定的质荷比范围宽。
21.根据权利要求20所述的质谱仪，其中所述预选定的范围的宽度大于10Th，或大于50Th，或大于100Th。
22.根据权利要求20或21所述的质谱仪，其中所述一个或多个预滤质器包括一个或多个四极杆预滤质器，其中在切换所述四极杆滤质器的所述配置的同时，切换向其施加吸引DC电压的所述一个或多个四极杆预滤质器的相反电极对以及向其施加排斥DC电压的相反电极对。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的质谱仪，其中所述控制器被进一步配置成当所述四极杆滤质器的离子传输由于所述电极上的污染物的堆积而下降时，在所述离子进入所述四极杆滤质器时增大所述离子的能量。
24.一种操作质谱仪的方法，包括：
由样品生成具有初始质荷比范围的离子；
使用具有一组选择参数的四极杆滤质器对所述离子进行质量过滤，以使比所述初始范围窄的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输穿过所述四极杆滤质器，而所述选定的范围外的离子不被传输，其中所述四极杆滤质器包括四个平行的细长电极，所述四个平行的细长电极被布置成向其施加RF电压和DC电压的相反的对，其中吸引所述离子的吸引DC电压被施加到一对相反电极，并且排斥所述离子的排斥DC电压被施加到另一对相反电极，其中处于所述选定的范围外的不被传输的所述离子的一部分与所述电极碰撞并且引起所述电极上的污染物的堆积；
多次重复生成离子以及质量过滤的步骤；以及
在重复所述步骤的过程中，多次切换向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的配置，使得在长期操作中，每对相反电极上的污染物的堆积基本上相等；
借此，对于传输穿过所述四极杆滤质器的离子的最窄选定的范围，当所述四极杆滤质器的离子传输效率由于所述电极上的污染物的堆积而下降50％或更多时，所述范围的宽度在半最大离子传输处改变不超过10％。
25.根据权利要求24所述的方法，包括：通过多次重复生成离子以及质量过滤的步骤而在所述四极杆滤质器的清洁之间操作所述质谱仪，直到所述四极杆滤质器的离子传输效率由于所述电极上的污染物的堆积而下降50％或更多为止，但是对于传输穿过所述四极杆滤质器的离子的最窄选定的范围，所述范围的宽度在半最大离子传输处改变不超过10％。
26.一种质谱仪，包括：
离子源，用于由样品生成具有初始质荷比范围的离子；
四极杆滤质器，具有一组选择参数，用于对所述离子进行质量过滤，以使比所述初始范围窄的至少一个选定的质荷比范围内的离子传输穿过所述四极杆滤质器，而所述选定的范围外的离子不被传输，其中所述四极杆滤质器包括四个平行的细长电极，所述四个平行的细长电极被布置成向其施加RF电压和DC电压的相反的对，其中吸引所述离子的吸引DC电压被施加到一对相反电极，并且排斥所述离子的排斥DC电压被施加到另一对相反电极，其中处于所述选定的范围外的不被传输的所述离子的一部分与所述电极碰撞并且引起所述电极上的污染物的堆积；
质量分析器或检测器，用于分析或检测传输穿过所述四极杆滤质器的离子；以及
控制器，被配置成控制所述四极杆滤质器，并且在重复生成离子以及对所述离子进行质量过滤的步骤的过程中，多次切换向其施加所述吸引DC电压和所述排斥DC电压的所述相反电极对的配置，使得在所述质谱仪的长期操作中，每对相反电极上的污染物的堆积基本上相等，借此，对于传输穿过所述四极杆滤质器的离子的最窄选定的范围，当所述四极杆滤质器的离子传输效率由于所述电极上的污染物的堆积而下降50％或更多时，所述范围的宽度在半最大离子传输处改变不超过10％。
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