CN113169031B - 初始静电线性离子阱 - Google Patents
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Abstract
一种ELIT包括电压源(1101)、开关(1102)、沿中心轴对齐的第一套电极板(1110)以及沿中心轴与第一套对齐的第二套电极板(1120)。第一套和第二套中的第一组板(310，320；810，820)被定位以在第一路径长度(340，940)内捕获离子。第一套和第二套中的第二组板(410，420)被定位以在较短的第二路径长度(440，1040)内捕获离子。开关通过将来自电压源的使第一组板在第一路径长度内捕获离子的电压施加至第一套和第二套来选择第一路径长度。可替代地，开关可以通过施加使第二组板在第二路径长度内捕获离子的电压来选择第二路径长度。
Description
相关申请
本申请要求提交于2018年12月13日的美国临时专利申请序列号62/779,363的权益，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本文中的教导涉及用于质谱仪的单个静电线性离子阱(ELIT)，其可以选择性地以低分辨率对宽质荷比(m/z)范围进行质量分析或者以较高分辨率对较窄的m/z范围进行质量分析。更具体地，ELIT包括附加的轴向电极板，从而选择性地向轴向对齐的电极板的两个或更多个不同组之一施加电压使离子沿两个或更多个不同的离子路径长度之一被捕获。
本文公开的设备和方法可以结合处理器、控制器、微控制器或计算机系统(诸如图1的计算机系统)来执行。
背景技术
ELIT-MS
静电线性离子阱质谱仪(ELIT-MS)是一种类型的质谱仪。ELIT-MS包括用于执行离子的质量分析的ELIT。在ELIT中，检测通过使阱内的离子振荡而感应的电流。测得的离子振荡频率用于计算离子的m/z。例如，对测得的感应电流执行傅里叶变换。
Dziekonski等人、Int.J.Mass Spectrom.410(2016)第12-21页(“Dziekonski论文”)描述了示例性的ELIT。Dziekonski论文通过引用并入本文。
图2是示例性常规ELIT 200的三维剖切透视图。ELIT 200类似于Dziekonski论文的ELIT。ELIT 200包括第一套电极板210、拾取电极215和第二套电极板220。第一套电极板210和第二套电极板220也可以被称为反射器板，因为它们用于反射离子。第一套电极板120和第二套电极板220包括在中心的孔。注意，第一套电极板210和第二套电极板220的端部电极不包括在中心的孔。但是，这仅是出于模拟目的。在实际的设备中，这些端部电极可以包括在中心的孔以用于从ELIT 200引入和去除离子。此外，自第一套电极板210和第二套电极板220的内侧(朝向拾取电极215)起的一个或多个电极将被偏置以充当单透镜(einzellens)，从而径向地聚焦离子束。
在ELIT 200中，离子被轴向地引入并在第一套电极板210和第二套电极板220之间轴向振荡。拾取电极215用于测量由振荡的离子所产生的感应像电流或像电荷。对从拾取电极215测量的数字信号执行傅立叶变换(FT)以获得振荡频率。根据一个或多个振荡频率计算一个或多个离子的m/z。也可以使用多个电极或成形电极在电极板上执行检测。
ELIT
m/z范围与分辨率问题
ELIT的轴向长度与ELIT的被接受的飞行时间距离正相关。对于合理比例的阱(即小于10米)并且对于固定的低质量截止点，可以使用较长的ELIT来分析较宽m/z范围内的离子。然而，对于固定的采集时间和离子动能，ELIT的轴向长度与分辨率是反相关的。换言之，对于给定的采集时间和离子动能，较长的ELIT具有较低的质量分析分辨率。因此，最好使用较长的ELIT来分析较宽的m/z质量范围，但最好使用较短的ELIT以获得较高的分辨率。
m/z范围和分辨率之间的这种分裂源于如下事实：即离子注入(外部)和离子检测二者都发生在轴向维度上。一般而言，注入到ELIT中的离子的平均动能(平均速度)是通过注入方法、电极几何形状和捕获电位固定的。因此，在ELIT中的离子沿从端部到端部的轴以特定于m/z的平均速度来回振荡。如果类似的离子能量和板电位与较长的ELIT一起使用，那么离子将需要较长的时间来穿越较长的路径长度。因此，振荡频率较低。FT频率分辨率与振荡频率成正比。因此，对于固定的采集时间，较低的振荡频率产生较低的分辨率。注意，板电位在不同尺寸的ELIT中稍有不同，因为时间和径向焦点将不在相同的位置。还要注意，有可能偏移某些电极以补偿较长的路径长度。
因此，较长的阱有利于生成宽m/z范围的质谱，而较小的阱有利于解析同量异位素化合物、解析同位素包络以进行电荷状态确定等。通常，这个问题的唯一解决方案是物理地去除一个阱并用尺寸被合适地设计为最好地回答所关注的分析问题的阱来替换它。但是，这要求破坏真空、数日的停机时间以及技术人员。
另一可能的解决方案是平行地放置不同尺寸的ELIT。然而，这种解决方案也有许多缺点。例如，需要更多元件(诸如多个偏转器)来偏移离子束，每个ELIT都需要前置放大器，并且可能有更多离子损失。
因此，需要另外的系统和方法来提供能够选择性地以低分辨率分析宽m/z范围或以较高分辨率分析较窄m/z范围的单个ELIT。
发明内容
公开了一种具有可选择的离子路径长度的ELIT。另外，公开了用于选择ELIT中的不同离子路径长度的方法和计算机程序产品。
ELIT包括一个或多个电压源、第一套电极板、第二套电极板以及一个或多个开关。第一套电极板沿中心轴对齐。第二套电极板还包括在中心的孔并沿中心轴与第一套对齐。
第一套板和第二套板中的第一组板沿中心轴定位以在中心轴的第一路径长度内捕获离子。第一套板和第二套板中的第二组板沿中心轴定位以在中心轴的第二路径长度内捕获离子，第二路径长度比第一路径长度短。
该一个或多个开关通过将来自该一个或多个电压源的使第一组板在第一路径长度内捕获离子的电压施加至第一套板和第二套板来选择第一路径长度。可替代地，该一个或多个开关可以通过将来自该一个或多个电压源的使第二组板在第二路径长度内捕获离子的电压施加至第一套板和第二套板来选择第二路径长度。
申请人的教导的这些和其它特征在本文中阐述。
附图说明
本领域技术人员将理解，以下描述的附图仅用于说明目的。附图不旨在以任何方式限制本教导的范围。
图1是图示了计算机系统的框图，本教导的实施例可以在该计算机系统上实施。
图2是示例性常规静电线性离子阱(ELIT)的三维剖切透视图。
图3是被配置为以低分辨率分析宽m/z范围的示例性常规ELIT的剖切侧视图。
图4是被配置为以较高分辨率分析比图3的ELIT窄的m/z范围的示例性常规ELIT的剖切侧视图。
图5是根据各种实施例的示例性ELIT的剖切侧视图，该ELIT被同轴地放置在一ELIT内以提供能够选择性地以低分辨率分析宽m/z范围或以较高分辨率分析较窄m/z范围的单个ELIT。
图6是根据各种实施例的图5的示例性ELIT的剖切侧视图，其示出了如何操作ELIT来以低分辨率分析宽m/z范围。
图7是根据各种实施例的图5的示例性ELIT的剖切侧视图，其示出了如何操作ELIT来以较高分辨率分析较窄m/z范围。
图8是根据各种实施例的示例性ELIT的剖切侧视图，其中向图4的ELIT添加了附加的板以提供能够选择性地以低分辨率分析宽m/z范围或以较高分辨率分析较窄m/z范围的单个ELIT。
图9是根据各种实施例的图8的示例性ELIT的剖切侧视图，其示出了如何操作ELIT来以低分辨率分析宽m/z范围。
图10是根据各种实施例的图8的示例性ELIT的剖切侧视图，其示出了如何操作ELIT来以较高分辨率分析较窄m/z范围。
图11是根据各种实施例的具有可选择的离子路径长度的ELIT的示意图。
图12是示出根据各种实施例的用于选择ELIT中的不同离子路径长度的方法的流程图。
图13是根据各种实施例的包括一个或多个不同的软件模块的系统的示意图，该一个或多个不同的软件模块执行用于选择ELIT中的不同离子路径长度的方法。
在详细描述本教导的一个或多个实施例之前，本领域技术人员将理解，本教导不限于其应用于在以下详细描述中阐述或在附图中图示的构造细节、部件布置和步骤布置。而且，要理解的是，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的而不应被视为限制性的。
具体实施方式
计算机实施的系统
图1是图示了计算机系统100的框图，本教导的实施例可以在计算机系统100上实施。计算机系统100包括用于传送信息的总线102或其它通信机构，以及与总线102耦接的用于处理信息的处理器104。计算机系统100还包括存储器106，存储器106可以是随机存取存储器(RAM)或其它动态存储设备，存储器106耦接到总线102用于存储要由处理器104执行的指令。存储器106还可以用于在执行要由处理器104执行的指令期间存储临时变量或其它中间信息。计算机系统100还包括耦接到总线102的用于为处理器104存储静态信息和指令的只读存储器(ROM)108或其它静态存储设备。诸如磁盘或光盘之类的存储设备110被提供并耦接到总线102用于存储信息和指令。
计算机系统100可以经由总线102耦接到显示器112，诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)，以用于向计算机用户显示信息。包括字母数字键和其它键的输入设备114耦接到总线102以用于将信息和命令选择传送到处理器104。另一种类型的用户输入设备是光标控制件116，诸如鼠标、轨迹球或光标方向键，用于将方向信息和命令选择传送到处理器104并用于控制显示器112上的光标移动。这种输入设备通常具有允许设备指定平面中的位置的两个轴(第一轴(即，x)和第二轴(即，y))上的两个自由度。
计算机系统100可以执行本教导。与本教导的某些实施方式一致，由计算机系统100响应于处理器104执行包含在存储器106中的一个或多个指令的一个或多个序列而提供结果。这样的指令可以从另一计算机可读介质(诸如存储设备110)读入到存储器106中。包含在存储器106中的指令序列的执行使处理器104执行本文描述的处理。可替代地，可以使用硬接线电路系统代替软件指令或与软件指令结合使用以实施本教导。因此，本教导的实施方式不限于硬件电路系统和软件的任何特定组合。
在各种实施例中，计算机系统100可以跨网络连接到一个或多个如计算机系统100这样的其它计算机系统，以形成联网系统。网络可以包括专用网络或诸如因特网之类的公共网络。在联网系统中，一个或多个计算机系统可以存储数据并将数据供应给其它计算机系统。在云计算场景中，存储和供应数据的一个或多个计算机系统可以被称为服务器或云。一个或多个计算机系统可以包括例如一个或多个web服务器。例如，向服务器或云发送数据和从服务器或云接收数据的其它计算机系统可以被称为客户端或云设备。
如本文所使用的术语“计算机可读介质”是指参与向处理器104提供指令以供执行的任何介质。这种介质可以采用多种形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如存储设备110。易失性介质包括动态存储器，诸如存储器106。传输介质包括同轴线缆、铜线和光纤，包括包含总线102的线。
计算机可读介质或计算机程序产品的常见形式包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带或任何其它磁介质、CD-ROM、数字视频盘(DVD)、蓝光盘、任何其它光学介质、拇指驱动器、存储器卡、RAM、PROM以及EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或盒或计算机可以从其读取的任何其它有形介质。
在将一个或多个指令的一个或多个序列携带到处理器104以供执行时，可以涉及各种形式的计算机可读介质。例如，指令最初可以被携带在远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载到其动态存储器中，并使用调制解调器通过电话线发送指令。计算机系统100本地的调制解调器可以在电话线上接收数据并使用红外发射器将数据转换成红外信号。耦接到总线102的红外检测器可以接收红外信号中携带的数据并将数据置于总线102上。总线102将数据携带到存储器106，处理器104从存储器106检索并执行指令。由存储器106接收的指令可以可选地在由处理器104执行之前或之后存储在存储设备110上。
根据各种实施例，被配置为由处理器执行以执行方法的指令被存储在计算机可读介质上。计算机可读介质可以是存储数字信息的设备。例如，计算机可读介质包括本领域已知的用于存储软件的致密盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质由适合于执行被配置为被执行的指令的处理器访问。
为了说明和描述的目的，已经给出本教导的各种实施方式的以下描述。该描述不是穷尽的并且不将本教导限制于所公开的精确形式。鉴于上述教导，修改和变型是可能的，或者可以从本教导的实践中获取修改和变型。另外，所描述的实施方式包括软件，但是本教导可以被实现为硬件和软件的组合或单独地以硬件来实施。本教导可以用面向对象的编程系统和非面向对象的编程系统二者来实施。
ELIT内的ELIT
如上所述，ELIT的轴向长度或尺寸与被接受的m/z范围正相关。然而，ELIT的轴向长度与分辨率反相关。因此，较长的ELIT更适合用于以低分辨率分析宽质量范围，而较短的ELIT更适合用于以较高分辨率分析较窄质量范围。
该问题的一种解决方案是物理地去除一个阱并用尺寸被合适地设计为最好地回答所关注的分析问题的阱来替换它。但是，这要求破坏真空、数日的停机时间以及技术人员。另一可能的解决方案是平行地放置不同尺寸的ELIT。然而，这种解决方案也有许多缺点。例如，需要更多元件(诸如多个偏转器)来偏移离子束，每个ELIT都需要前置放大器，并且可能有更多离子损失。
因此，需要另外的系统和方法来提供能够选择性地以低分辨率分析宽m/z范围或以较高分辨率分析较窄m/z范围的单个ELIT。
在各种实施例中，ELIT被同轴地放置在ELIT内以提供能够选择性地以低分辨率分析宽m/z范围或以较高分辨率分析较窄m/z范围的单个ELIT。两个ELIT共享相同的拾取电极，尽管可以使用分开的检测系统来将前置放大器的频率响应与不同阱的频率响应匹配。
图3是示例性常规ELIT的剖切侧视图300，该ELIT被配置为以低分辨率分析宽m/z范围。在图3的ELIT中，离子305通过离子入口301被轴向地注入，并且沿路径330在第一套电极板310和第二套电极板320之间轴向振荡。例如，路径330具有离子路径长度340。拾取电极303用于测量由沿路径330振荡的离子所产生的感应像电荷或电流。
图4是示例性常规ELIT的剖切侧视图400，该ELIT被配置为以较高分辨率分析比图3的ELIT窄的m/z范围。在图4的ELIT中，离子405通过离子入口401被轴向注入并且沿路径430在第一套电极板410和第二套电极板420之间轴向振荡。例如，路径430具有离子路径长度440。拾取电极403用于测量由沿路径430振荡的离子所产生的感应像电荷或电流。图4的ELIT与图3的ELIT的比较表明，图3的ELIT具有比图4的ELIT的离子路径长度440长得多的离子路径长度340。
图5是根据各种实施例的示例性ELIT的剖切侧视图500，该ELIT被同轴地放置在一ELIT内以提供能够选择性地以低分辨率分析宽m/z范围或以较高分辨率分析较窄m/z范围的单个ELIT。图5的单个ELIT包括来自图3的ELIT的第一套电极板310和第二套电极板320以及来自图4的ELIT的第一套电极板410和第二套电极板420。拾取电极503被用于测量感应像电荷或电流。
图6是根据各种实施例的图5的示例性ELIT的剖切侧视图600，其示出了如何操作该ELIT来以低分辨率分析宽m/z范围。电压被施加到第一组板以在第一离子路径长度340内捕获离子。第一组板包括第一套电极板310和第二套电极板320。离子605通过离子入口301被轴向注入，并且沿路径330在第一套电极板310和第二套电极板320之间轴向振荡。
第二组板包括第一套电极板410和第二套电极板420。电压被施加到第二组板，使得离子605沿稳定的轨迹穿过板。施加到第二组板的电压可以用于更改离子605的时间平均动能，从而增加或减少振荡频率。
图7是根据各种实施例的图5的示例性ELIT的剖切侧视图700，其示出了如何操作该ELIT来以较高分辨率分析较窄m/z范围。电压被施加到第二组板以在第二离子路径长度440内捕获离子。第二组板包括第一套电极板410和第二套电极板420。离子705通过离子入口301被轴向注入，并且沿路径430在第一套电极板410和第二套电极板420之间轴向振荡。
第一组板包括第一套电极板310和第二套电极板320。电压被施加到第一组板以使得它们不参与离子705的分析。然而，第一组板的外部板可以用于聚焦离子705。
图6和图7的第一组板和第二组板不共享任何板。然而，在各种实施例中，第一组板和第二组板可以共享板。
图8是根据各种实施例的示例性ELIT的剖切侧视图800，其中向图4的ELIT添加了附加的板以提供能够选择性地以低分辨率分析宽m/z范围或以较高分辨率分析较窄m/z范围的单个ELIT。图8的单个ELIT包括来自图4的ELIT的第一套电极板410和第二套电极板420。三个附加板被添加到第一套电极板410，从而产生第一套电极板810。类似地，三个附加板被添加到第二套电极板420，从而产生第一套电极板820。图8的ELIT可以通过将其电极板分成共享板的两个组来选择性地以低分辨率分析宽m/z范围或以较高分辨率分析较窄m/z范围。
图9是根据各种实施例的图8的示例性ELIT的剖切侧视图900，其示出了如何操作该ELIT来以低分辨率分析宽m/z范围。电压被施加到第一套电极板810和第二套电极板820中的第一组板(用粗线示出)以在第一离子路径长度940内捕获离子。离子905通过离子入口801被轴向注入并沿路径930轴向振荡。拾取电极803用于测量来自路径930的离子905的感应像电荷或电流。电压还被施加到第一套电极板810和第二套电极板820中的其它板，使得离子905以稳定的方式传输通过它们。
图10是根据各种实施例的图8的示例性ELIT的剖切侧视图1000，其示出了如何操作该ELIT来以较高分辨率分析较窄m/z范围。电压被施加到第一套电极板810和第二套电极板820中的第二组板(用粗线示出)以在第二离子路径长度1040内捕获离子。离子1005通过离子入口801被轴向注入并沿路径1030轴向振荡。拾取电极803用于测量来自路径1030的离子1005的感应像电荷或电流。电压还被施加到第一套电极板810和第二套电极板820中的其它板，使得它们不参与离子1005的分析，但是，它们可以用于在离子1005进入或退出分析器时聚焦离子1005。
图9和图10的比较示出了图8的ELIT可以用于沿图9的长的第一离子路径长度940捕获离子或沿图10的较短的第二离子路径长度1040捕获离子。图9和图10还示出向不同的两组板(图9中的第一组板和图10中的第二组板)施加电压可以产生这些不同的路径长度。最后，图9和图10示出了图9中的第一组板和图10中的第二组板可以共享板812、815、822和825。在某种意义上，板811、812、813、814、815、821、822、823、824和825在这两个结构之间共享。较大的ELIT仍需要对所有这些板施加电压以进行操作。
如图9中所示的图8的ELIT的操作例如可以被称为常规操作。如上所述，电压被施加到图9中的包括最外侧板的第一组板。这将离子905的路径长度增加到第一离子路径长度940。相对于较小的ELIT，这使得被接受的m/z范围能够更宽(宽带检测)。但是，所测得的离子905的频率和分辨率/时间较低。由于较低的频率间隔，因此该实施方式更容易受到空间电荷的影响并具有较低的峰聚结(peak coalescence)阈值。当两个离子由于空间电荷而合并时发生聚结，从而仅检测到单个峰而不是两个单独的峰。
如图10中所示的图8的ELIT的操作例如可以被称为高分辨扫描(zoom-scan)模式(窄带检测)。如上所述，电压被施加到图10中的包括最内侧板的第二组板。这将离子1005的路径长度减小到第二离子路径长度1040。该几何形状具有较短的路径长度，从而损害了被接受的m/z范围。然而，离子1005具有相对于其“正常”频率更高的频率。这增加了观察到的分辨率/时间和离子聚结的阈值。
重要的是，注意，虽然在图8的ELIT中仅添加了六个板以产生两个独特的ELIT结构，但可以添加任何数量的板以产生大量的结构。因此，可以制作具有许多不同有效路径长度的ELIT，从而允许一个设备满足许多客户的需求。
此外，为了便于调整，在各种实施例中，每个ELIT结构的轴向间距彼此成比例。此外，虽然如图10中所指示的，当使用高分辨扫描模式时，施加到最外侧电极的电压被施加为使得它们不参与离子1005的分析，但如果外部电极用于更好地聚焦传入的离子束，则可能更加有用。
具有可选择的离子路径长度的ELIT
图11是根据各种实施例的具有可选择的离子路径长度的ELIT的示意图1100。ELIT包括一个或多个电压源1101、拾取电极1103、第一套电极板1110、第二套电极板1120以及一个或多个开关1102。尽管图11的ELIT包括拾取电极1103，但检测也可以用多个电极(未示出)或成形电极(未示出)使用第一套电极板和第二套电极板1120来执行。
第一套电极板1110沿中心轴1105对齐。第二套电极板1120还包括在中心的孔并沿中心轴1105与第一套电极板1110对齐。
第一套板1110与第二套板1120中的第一组板沿中心轴1105定位以在中心轴1105的第一路径长度内捕获离子。被定位为在第一路径长度内捕获离子的第一组板例如在图9中以粗线被示出。
回到图11，第一套板1110与第二套板1120中的第二组板沿中心轴1105定位以在中心轴1105的比第一路径长度短的第二路径长度内捕获离子。被定位为在比第一路径长度短的第二路径长度内捕获离子的第二组板例如在图10中以粗线被示出。
回到图11，一个或多个开关1102通过将来自一个或多个电压源1101的使第一组板在第一路径长度内捕获离子的电压施加至第一套板1110和第二套板1120来选择第一路径长度。可替代地，一个或多个开关1102可以通过将来自一个或多个电压源1102的使第二组板在第二路径长度内捕获离子的电压施加至第一套板1110和第二套板1120来选择第二路径长度。一个或多个开关1102可以包括任何类型的开关，包括但不限于电子开关或机电开关。
在各种实施例中，第一组板和第二组板不共享任何板。例如，在图6中以粗线示出的第一组板不与在图7中以粗线示出的第二组板共享任何板。
回到图11，在各种实施例中，第一组板和第二组板可以共享两个或更多个的板。例如，图9中以粗线示出的第一组板与图10中以粗线示出的第二组板共享四个板(812、815、822和825)。同样，在某种意义上，板811、812、813、814、815、821、822、823、824和825在两个结构之间被共享。较大的ELIT仍然需要对所有这些板施加电压以进行操作。
回到图11，在各种实施例中，第一组板和第二组板各自包括捕获板、用于改变转折点附近的电场的曲率的板、以及用于径向约束离子的板。例如，在图10中以粗线示出的第二组板包括捕获板815和825、用于改变转折点附近的电场的曲率的板814、813、812、824、823和822、以及用于径向约束离子的板811和821。
返回图11，在各种实施例中，第二组板中的每个板的沿中心轴1105的位置与第一组板中的对应的板的位置成正比。例如，图9中从第一组板中的捕获板818到拾取电极803的距离是图10中从第二组板的对应的捕获板815到拾取电极803的距离的两倍。
如上所述，如果第二组板中的板的位置与第一组板中的板成比例，则可以简化调整。具体地，这意味着相同的电压可以被施加到这两组中的大多数板。捕获板和用于改变转折点附近的电场的曲率的板仅聚焦动能分布，当使用较长的ELIT时或当使用较短的ELIT时动能分布是恒定的。因此，如果第二组板中的板的位置与第一组板中的板成比例，则当在第一组板和第二组板之间切换时，只有用于径向约束离子的板的电压应当需要大幅改变。
因此，在各种实施例中，如果第二组板中的板的位置与第一组板中的板成比例，则对用于在第一路径长度内捕获离子的第一组板中的捕获板施加的电压与对用于在第二路径长度内捕获离子的第二组板中的对应的捕获板施加的电压相同(或非常相似)。类似地，如果第二组板中的板的位置与第一组板的板成比例，则对用于在第一路径长度内捕获离子的第一组板中的用于改变转折点附近的电场的曲率的板施加的电压与对用于在第二路径长度内捕获离子的第二组板中的对应的用于改变转折点附近的电场的曲率的板施加的电压相同(或非常相似)。
如果第二组板中的板的位置与第一组板中的板成比例，则只有用于径向约束离子的板的电压需要大幅改变。具体而言，如果第二组板中的板的位置与第一组板中的板成比例，则对用于在第一路径长度内捕获离子的第一组板中的用于径向约束离子的板施加的电压与对用于在第二路径长度内捕获离子的第二组板中的对应的用于径向约束离子的板施加的电压不同。
如上所述，当选择第二组板以在较短的第二路径长度内捕获离子时，施加到第一组板的最外侧电极的电压被施加为使得它们不参与离子的分析。然而，在各种实施例中，这些板可以用于聚焦离子。具体而言，回到图11，当一个或多个开关1102选择第二路径长度时，施加到第一组板中的一个或多个板的电压使得该一个或多个板聚焦径向地位于第二路径长度外部的离子。
在各种实施例中，ELIT之间的切换是在多个样本实验之间进行的。具体地，一个或多个开关1102在多次样本分析之间在第一路径长度和第二路径长度之间切换。
在各种实施例中，ELIT之间的切换是在单个样本实验内动态地或实时地进行的。具体地，一个或多个开关1102在一次样本分析之内在第一路径长度和第二路径长度之间切换。例如，在目标扫描中，可以知道的是，所关注的峰位于窄m/z范围中。如果使用较长的第一路径长度未解析出所关注的峰，则一个或多个开关1102可以从第一路径长度切换到第二路径长度，以提高分辨率来定位所关注的峰。
在各种实施例中，在每个捕获点附近，需要一个捕获板，并需要最少三块板来改变电场的曲率和径向约束离子。因此，第一组板包括来自第一套的至少四个板和来自第二套的至少四个板，并且第二组板包括来自第一套的至少四个板和来自第二套的至少四个板。在各种实施方案中，如果电极被成形(即它们不被表示为例如由Hogan,J.A.；Jarrold,M.F.J.Am.Soc.Mass Spectrom.2018,1-10所描述的简单的圆柱形结构)则有可能使用较少的电极。
如上所述，在各种实施例中，可以向ELIT添加任何数量的板来在该ELIT中创建一个或多个附加的ELIT。例如，第一套板1110和第二套板1120中的第三组板(未示出)可以沿中心轴1105定位以在中心轴1105的比第二路径长度短的第三路径长度内捕获离子。一个或多个开关1102可以通过将来自一个或多个电压源1101的使第三组板在第三路径长度内捕获离子的不同的单独的电压施加至第一套板1110和第二套板1120来选择第三路径长度。
在各种实施例中，处理器1104用于控制或提供指令给一个或多个开关1102和一个或多个电压源1101以及用于分析所收集的数据。处理器1104通过例如控制一个或多个电压、电流或压力源(未示出)或通过施加电流或电压来控制或提供指令。处理器1104可以是如图11所示的单独的设备，或者可以是质谱仪(未示出)的一个或多个设备的处理器或控制器。处理器1104可以是但不限于控制器、计算机、微处理器、图1的计算机系统或能够发送和接收控制信号和数据的任何设备。
用于选择不同的ELIT离子路径长度的方法
图12是示出根据各种实施例的用于选择ELIT中的不同离子路径长度的方法1200的流程图。
在方法1200的步骤1210中，使用处理器指示一个或多个开关通过将来自一个或多个电压源的使第一套电极板和第二套电极板中的第一组板在第一路径长度内捕获离子的电压施加至第一套板和第二套板来选择第一路径长度。第一套中的板包括在中心的孔并且沿中心轴对齐。第二套中的板包括在中心的孔并且沿中心轴与第一套对齐。第一组板沿中心轴定位以在中心轴的第一路径长度内捕获离子。第一套板和第二套板中的第二组板沿中心轴定位以在中心轴的比第一路径长度短的第二路径长度内捕获离子。
在步骤1210中，使用处理器指示一个或多个开关通过将来自一个或多个电压源的使第二组板在第二路径长度内捕获离子的电压施加至第一套板和第二套板来选择第二路径长度。
用于选择不同的ELIT离子路径长度的计算机程序产品
在各种实施例中，计算机程序产品包括有形计算机可读存储介质，该有形计算机可读存储介质的内容包括具有指令的程序，指令在处理器上被执行以执行用于选择ELIT中的不同离子路径长度的方法。该方法通过包括一个或多个不同的软件模块的系统来执行。
图13是根据各种实施例的系统1300的示意图，系统1300包括一个或多个不同的软件模块，该一个或多个不同的软件模块执行用于选择ELIT中的不同离子路径长度的方法。系统1300包括控制模块1310。
控制模块1310指示一个或多个开关通过将来自一个或多个电压源的使第一套电极板和第二套电极板中的第一组板在第一路径长度内捕获离子的电压施加至第一套和第二套来选择第一路径长度。第一套中的板包括在中心的孔并且沿中心轴对齐。第二套中的板包括在中心的孔并且沿中心轴与第一套对齐。第一组板沿中心轴定位以在中心轴的第一路径长度内捕获离子。第一套和第二套中的第二组板沿中心轴定位以在中心轴的比第一路径长度短的第二路径长度内捕获离子。
控制模块1310指示一个或多个开关通过将来自一个或多个电压源的使第二组板在第二路径长度内捕获离子的电压施加至第一套和第二套来选择第二路径长度。
虽然本教导结合了各种实施例进行描述，但其并不旨在将本教导限制于这样的实施例。相反，如本领域技术人员将理解的，本教导涵盖各种替代方案、修改和等同物。
此外，在描述各种实施例时，说明书可能已经将方法和/或处理呈现为特定步骤序列。然而，就该方法或处理不依赖于本文阐述的特定步骤顺序而言，该方法或处理不应被限于所描述的特定步骤序列。如本领域普通技术人员将理解的，其它步骤序列也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对方法和/或处理的权利要求不应限于按照所写的顺序执行其步骤，并且本领域技术人员可以容易地理解序列可以变化并且仍然保持在各种实施例的精神和范围之内。
Claims (15)
1.一种具有可选择的离子路径长度的静电线性离子阱ELIT，包括：
一个或多个电压源；
第一套电极板，所述第一套电极板具有在中心的孔，所述第一套电极板沿中心轴对齐；
第二套电极板，所述第二套电极板具有在中心的孔，所述第二套电极板沿所述中心轴与所述第一套对齐，其中所述第一套和所述第二套中的第一组板沿所述中心轴定位以在所述中心轴的第一路径长度内捕获离子，并且所述第一套和所述第二套中的第二组板沿所述中心轴定位以在所述中心轴的比所述第一路径长度短的第二路径长度内捕获离子；以及
一个或多个开关，所述一个或多个开关通过将来自所述一个或多个电压源的使所述第一组板在所述第一路径长度内捕获离子的电压施加至所述第一套和所述第二套来选择所述第一路径长度，并且所述一个或多个开关通过将来自所述一个或多个电压源的使所述第二组板在所述第二路径长度内捕获离子的电压施加至所述第一套和所述第二套来选择所述第二路径长度。
2.根据权利要求1所述的ELIT，其中所述第一组板和所述第二组板不共享任何板。
3.根据权利要求1所述的ELIT，其中所述第一组板和所述第二组板共享两个或更多个板。
4.根据权利要求1所述的ELIT，其中所述第一组板和所述第二组板各自包括捕获板、用于改变转折点附近的电场的曲率的板、以及用于径向约束离子的板。
5.根据权利要求4所述的ELIT，其中所述第二组板中的每个板的沿所述中心轴的位置与所述第一组板中的对应板的位置成正比。
6.根据权利要求5所述的ELIT，其中对用于在所述第一路径长度内捕获离子的所述第一组板中的捕获板施加的电压与对用于在所述第二路径长度内捕获离子的所述第二组板中的对应的捕获板施加的电压相同。
7.根据权利要求5所述的ELIT，其中对用于在所述第一路径长度内捕获离子的所述第一组板中的用于改变转折点附近的电场的曲率的板施加的电压与对用于在所述第二路径长度内捕获离子的所述第二组板中的对应的用于改变转折点附近的电场的曲率的板施加的电压相同。
8.根据权利要求5所述的ELIT，其中对用于在所述第一路径长度内捕获离子的所述第一组板中的用于径向约束离子的板施加的电压与对用于在所述第二路径长度内捕获离子的所述第二组板中的对应的用于径向约束离子的板施加的电压不同。
9.根据权利要求1所述的ELIT，其中，当所述一个或多个开关选择所述第二路径长度时，施加到所述第一组板中的一个或多个板的电压使所述一个或多个板聚焦径向地位于所述第二路径长度外部的离子。
10.根据权利要求1所述的ELIT，其中所述一个或多个开关在多次样本分析之间在所述第一路径长度和所述第二路径长度之间切换。
11.根据权利要求1所述的ELIT，其中所述开关在一次样本分析之内在所述第一路径长度和所述第二路径长度之间切换。
12.根据权利要求1所述的ELIT，其中所述第一组板包括来自所述第一套的至少四个板和来自第二套的至少四个板，并且其中所述第二组板包括来自所述第一套的至少四个板和来自第二套的至少四个板。
13.根据权利要求1所述的ELIT，其中所述第一套和所述第二套中的第三组板沿所述中心轴定位以在所述中心轴的比所述第二路径长度短的第三路径长度内捕获离子，并且其中所述一个或多个开关通过将来自所述一个或多个电压源的使所述第三组板在所述第三路径长度内捕获离子的不同的单独的电压施加至所述第一套和所述第二套来选择所述第三路径长度。
14.一种用于选择静电线性离子阱ELIT中的不同离子路径长度的方法，包括：
使用处理器指示一个或多个开关通过将来自一个或多个电压源的使第一套电极板和第二套电极板中的第一组板在第一路径长度内捕获离子的电压施加至所述第一套和所述第二套来选择所述第一路径长度，其中所述第一套中的板包括在中心的孔并且沿中心轴对齐，其中所述第二套中的板包括在中心的孔并且沿所述中心轴与所述第一套对齐，并且其中所述第一组板沿所述中心轴定位以在所述中心轴的所述第一路径长度内捕获离子，并且所述第一套和所述第二套中的第二组板沿所述中心轴定位以在所述中心轴的比所述第一路径长度短的第二路径长度内捕获离子；以及
使用所述处理器指示所述一个或多个开关通过将来自所述一个或多个电压源的使所述第二组板在所述第二路径长度内捕获离子的电压施加至所述第一套和所述第二套来选择所述第二路径长度。
15.一种包括非暂时性且有形的计算机可读存储介质的计算机程序产品，所述计算机可读存储介质的内容包括具有指令的程序，所述指令在处理器上被执行以执行用于选择静电线性离子阱ELIT中的不同离子路径长度的方法，所述方法包括：
提供系统，其中所述系统包括一个或多个不同的软件模块，并且其中所述一个或多个不同的软件模块包括控制模块；
使用所述控制模块指示一个或多个开关通过将来自一个或多个电压源的使第一套电极板和第二套电极板中的第一组板在第一路径长度内捕获离子的电压施加至所述第一套和所述第二套来选择所述第一路径长度，其中所述第一套中的板包括在中心的孔并且沿中心轴对齐，其中所述第二套中的板包括在中心的孔并且沿所述中心轴与所述第一套对齐，并且其中所述第一组板沿所述中心轴定位以在所述中心轴的所述第一路径长度内捕获离子，并且所述第一套和所述第二套中的第二组板沿所述中心轴定位以在所述中心轴的比所述第一路径长度短的第二路径长度内捕获离子；以及
使用所述控制模块指示所述一个或多个开关通过将来自所述一个或多个电压源的使所述第二组板在所述第二路径长度内捕获离子的电压施加至所述第一套和所述第二套来选择所述第二路径长度。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103493173A (zh) * | 2011-02-28 | 2014-01-01 | 株式会社岛津制作所 | 质量分析器和质量分析方法 |
| CN105229170A (zh) * | 2013-03-15 | 2016-01-06 | 豪夫迈·罗氏有限公司 | 通过基于结构的探针切割的核酸靶鉴定 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5880466A (en) * | 1997-06-02 | 1999-03-09 | The Regents Of The University Of California | Gated charged-particle trap |
| US20040003828A1 (en) * | 2002-03-21 | 2004-01-08 | Jackson David P. | Precision surface treatments using dense fluids and a plasma |
| US6794641B2 (en) * | 2002-05-30 | 2004-09-21 | Micromass Uk Limited | Mass spectrometer |
| US6888130B1 (en) * | 2002-05-30 | 2005-05-03 | Marc Gonin | Electrostatic ion trap mass spectrometers |
| WO2006075189A2 (en) * | 2005-01-17 | 2006-07-20 | Micromass Uk Limited | Mass spectrometer |
| US8157952B2 (en) * | 2005-06-03 | 2012-04-17 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing chamber, potential controlling apparatus, potential controlling method, program for implementing the method, and storage medium storing the program |
| JP4485437B2 (ja) * | 2005-09-08 | 2010-06-23 | 三菱電機株式会社 | 高周波加速空胴および円形加速器 |
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| KR101896491B1 (ko) * | 2011-03-29 | 2018-09-07 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 에칭 장치 및 플라즈마 에칭 방법 |
| JP2014056987A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
| US8766174B1 (en) * | 2013-02-14 | 2014-07-01 | Bruker Daltonik Gmbh | Correction of asymmetric electric fields in ion cyclotron resonance cells |
| WO2015104573A1 (en) * | 2014-01-07 | 2015-07-16 | Dh Technologies Development Pte. Ltd. | Multiplexed electrostatic linear ion trap |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103493173A (zh) * | 2011-02-28 | 2014-01-01 | 株式会社岛津制作所 | 质量分析器和质量分析方法 |
| CN105229170A (zh) * | 2013-03-15 | 2016-01-06 | 豪夫迈·罗氏有限公司 | 通过基于结构的探针切割的核酸靶鉴定 |
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