CN113366608A - 傅立叶变换质谱仪及使用其分析的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了用于基于FTMS的分析的方法和系统，其相对于常规FTMS技术具有改进的占空比。在各个方面，本文描述的方法和系统对连续离子束进行操作，从而消除了与常规FTMS系统的彭宁阱或轨道阱相关联的持续时间相对长的捕获和冷却步骤，以及通过循序地测定不同径向约束场条件下的连续离子束而提供了增加的分辨能力。

Description

傅立叶变换质谱仪及使用其分析的方法

相关申请

本申请要求于2019年2月1日提交的标题为“Fourier Transform MassSpectrometers and Methods of Analysis Using the Same”的美国临时申请no.62/800,379的优先权，其整体通过引用并入本文。

技术领域

本教导一般地涉及用于在质谱法(MS)中使用的质量分析器，并且更具体地涉及傅立叶变换质量分析器及操作其的方法。

背景技术

质谱法(MS)是既有定量应用也有定性应用的用来确定测试物质的元素成分的分析技术。例如，MS可以用于识别未知化合物以确定分子中的元素的同位素成分，以及用于通过观察具体化合物的碎裂来确定该具体化合物的结构，以及用于量化样本中具体化合物的量。

傅立叶变换是一种数学算法，用于将时域信号变换到频域或反之。在傅立叶变换质谱法(FTMS)的已知技术中，离子被激励并且在时域中测量它们的振荡。然后傅立叶变换用于将测得的离子的时域振荡变换到频域。由于离子的振荡的频率与离子的质荷比(m/z)成反比，因此根据傅立叶变换找到的频率被转换为m/z值并产生质谱。

尽管FTMS有时可以提供比其他类型的质谱法更好的分辨能力和质量准确度，但仍然存在对提供改进的分辨率、灵敏度和/或速度的改进的FTMS系统和方法的需要。

发明内容

根据本教导的各种方面，公开了用于执行FTMS的改进的方法和系统。鉴于FTMS的已知技术在引起离子的激励之前通常需要相对长的步骤用于捕获和冷却离子，而本文所公开的方法和系统的各种实施例向被传输通过表现出固定的RF幅度的径向约束场的连续离子束提供一个或多个激励脉冲，从而通过消除与利用这样的捕获/冷却步骤的传统FTMS技术相关联的时间来显著地改善分析占空比。此外，在各种方面中，可以通过在不同的径向约束场条件下循序地使离子束经受激励脉冲来使连续离子束被测定和经受FTMS，以向流通FTMS方法和系统提供附加的分辨率。

例如，在某些方面中，提供了一种执行质量分析的方法，该方法包括使包括多个离子的离子束穿过四极组件，该四极组件具有从用于接收离子的输入端延伸到离子通过其离开四极杆组的输出端的四极杆组。施加第一径向约束信号至四极杆组以便生成第一场，用于在离子穿过四极杆组时径向约束离子中的至少第一部分，并且跨四极组件施加电压脉冲以便激励离子的第一部分在其久期频率处的径向振荡，其中在被激励的所述离子离开四极杆组时，接近所述输出端的边缘场将所述径向振荡转换为轴向振荡。针对第一径向约束信号，离开四极杆组的轴向振荡的离子生成第一时变信号，并获得傅立叶变换以便生成第一频域信号，该第一频域信号用于生成被检测的离子的第一质谱。同样的处理但在不同的径向约束场条件下可以基本上应用到连续离子束，以便生成第二质谱，然后将该第二质谱加到第一质谱。例如，在施加第一径向约束信号之前或之后，施加第二径向约束信号至四极杆组以便生成第二场，该第二场用于在离子穿过四极杆组时径向地约束离子中的至少第二部分，其中第二径向约束信号包括相对于第一径向约束信号的RF电压和DC电压不同的到四极杆组的杆的RF电压和DC电压中的至少一者。在第二径向约束信号的施加期间，跨四极组件施加第二电压脉冲以便激励离子的第二部分在其久期频率处的径向振荡，其中在被激励的所述离子离开四极杆组时，接近所述输出端的边缘场将所述径向振荡转换为轴向振荡。针对第二径向约束信号，检测离开四极杆组的轴向振荡离子以生成第二时变信号，并从该第二时变信号获得傅立叶变换以便生成第二频域信号。第二频域信号用于生成所检测的离子的第二质谱，并且将第一质谱和第二质谱相加。

如上面所提到的，在一些方面中，第一径向约束信号和第二径向约束信号在施加到四极杆组的杆的RF电压和DC电压中的至少一者上可以不同。以示例的方式，在一些实施例中，第一径向约束信号和第二径向约束信号在施加到四极杆组的RF电压的幅度上不同。附加地，在一些相关的方面中，第一径向约束信号和第二径向约束信号均不包括施加到四极杆组的分辨DC电压。可替代地，在一些方面中，第一径向约束信号和第二径向约束信号中的分辨DC电压可以是相同的但不为零。附加地或可替代地，在各种方面中，第一径向约束信号和第二径向约束信号在施加到四极杆组的分辨DC电压上不同。例如，在一些实施方式中，第一径向约束信号和第二径向约束信号中的仅一者不包括施加到四极杆组的分辨DC电压。在一些方面中，第一径向约束信号和第二径向约束信号在施加到四极杆组的分辨DC电压上不同，且第一径向约束信号和第二径向约束信号中的RF电压的幅度是相同的。

在第一径向约束信号和第二径向约束信号期间施加的电压脉冲可以具有各种特性(例如，脉冲形状、持续时间、幅度)并且可以具有彼此相同或不同的特性。(一个或多个)电压脉冲例如可以是方波电压脉冲，可以具有在约10纳秒(ns)至约1毫秒的范围中(例如，在约1微秒至约100微秒的范围中，或在约1微秒至约5微秒的范围中)的持续时间和/或可以具有在约5伏特至约40伏特的范围中(例如，在约20伏特至30伏特的范围中)的幅度。

此外，可以根据本教导以各种方式将电压脉冲施加到四极组件。以示例的方式，在一些实施方式中，该电压脉冲是跨四极杆组的杆中的两个杆施加的偶极电压脉冲。然而，在一些方面中，四极组件还包括插置在四极杆杆组的杆之间的一对辅助电极，并且可以跨辅助电极施加偶极电压脉冲。

在各种方面中，执行使离子束穿过四极组件的步骤而不将离子捕获在四极组件中。此外，在一些实施方式中，在施加第一径向约束信号(及其相应的电压脉冲)期间、在第二径向约束信号(及其相应的电压脉冲)期间以及在第一径向约束信号和第二径向约束信号之间的时间期间，离子束连续地传输通过四极组件。

根据本教导的各个方面，提供了一种质谱仪系统，包括用于生成包括多个离子的离子束的离子源，以及具有从用于接收离子的输入端延伸到离子通过其离开四极杆组的输出端的四极杆组的四极组件。提供了一个或多个电源，该一个或多个电源被配置为i)提供径向约束信号至四极杆组，用于生成用于在离子穿过所述四极杆组时径向约束离子束的离子中的至少一些离子的场，以及ii)跨四极组件提供电压脉冲，以便激励离子中的至少一部分离子在其久期频率处的径向振荡，其中当被激励的所述离子离开四极杆组时，接近所述输出端的边缘场将被激励的所述离子中的至少一部分离子的所述径向振荡转换为轴向振荡。提供了检测器，用于检测离开四极杆组的所述轴向振荡离子中的至少一部分离子以便生成时变信号。系统还包括控制器，该控制器被配置为：控制电源以便循序地提供第一径向约束信号和第二径向约束信号至四极杆组，其中第一径向约束信号和第二径向约束信号在施加至四极杆组的杆的RF电压和分辨DC电压中的至少一者上不同；在循序地施加第一径向约束信号和第二径向约束信号中的每个的同时，获得根据所施加的一个或多个电压脉冲生成的所述时变信号的傅立叶变换，以便生成第一频域信号和第二频域信号；利用所述第一频域信号和所述第二频域信号以便生成从电压脉冲和第一径向约束信号与第二径向约束信号中的每个的施加所激励的离子的第一质谱和第二质谱；以及结合第一质谱的至少一部分和第二质谱的至少一部分。

在某些实施方式中，四极杆组包括沿中心纵轴从输入端延伸到输出端的第一对杆和第二对杆，其中四极杆组的杆与中心纵轴间隔开使得每对中的杆设置在中心纵轴的相对侧上。在各种相关实施方式中，跨四极杆组的第一对和第二对中的一者的杆施加电压脉冲。进一步地，在一些方面中，还附加地提供了在中心纵轴的相对侧上沿中心纵轴延伸的一对辅助电极，其中辅助电极中的每个辅助电极插置在第一对杆的单个杆和第二对杆的单个杆之间，并且其中跨辅助电极施加电压脉冲。

可以通过参考以下详细描述并结合在下面简要描述的相关附图来获得对本教导的各种方面的进一步理解。

附图说明

图1示意性地描绘了根据申请人的教导的各种方面的示例性质谱仪系统。

图2A示意性地描绘了根据申请人的教导的各种方面的适合于在图1的系统中使用的示例性四极组件。

图2B示意性地描绘了图2A的四极组件的截面。

图2C示意性地描绘了根据本教导的适合于在四极组件的一些实施例中使用的方波电压脉冲。

图3A示意性地描绘了根据申请人的教导的各种方面的用于生成第一径向约束场和第二径向约束场和激励脉冲的示例性信号。

图3B示意性地描绘了根据申请人的教导的各种方面的用于生成第一径向约束场和第二径向约束场和激励脉冲的另一组示例性信号。

图3C示意性地描绘了根据申请人的教导的各种方面的用于生成第一径向约束场和第二径向约束场和激励脉冲的另一组示例性信号。

图4示意性地描绘了根据申请人的教导的各种方面的适合与四极组件一起使用的控制器的示例性实施方式。

图5A示意性地描绘了根据申请人的教导的各种方面的适合于在图1的系统中使用的另一示例性四极组件。

图5B示意性地描绘了图5A的四极组件的截面。

图6A描绘了根据申请人的教导的各种方面的使用原型四极组件获得的时变离子信号的傅立叶变换。

图6B描绘了图6A的频域信号的质谱。

图6C描绘了根据申请人的教导的各种方面的使用图6A的原型所获得的并且通过结合图6B的质谱与在不同径向约束条件下获得的质谱所形成的质谱。

图7是描绘根据本教导的各种方面的在不同径向约束场条件下获得的具有609的m/z的离子的频率强度的绘图。

具体实施方式

将理解的是，为了清楚起见，下面的讨论将说明申请人的教导的实施例的各种方面，同时在任何方便或适合省略某些具体细节的地方省略某些具体细节。例如，在可替代实施例中对相似或类似特征的讨论可以有所简化。为了简洁起见，也可能不会详细地讨论众所周知的想法或概念。技术人员将认识到的是，申请人的教导的一些实施例可能不需要在每个实施方式中具体描述的细节中的某些细节，在本文中阐述这些细节只是为了提供对实施例的透彻理解。类似地，在不脱离本公开的范围的情况下，所描述的实施例可以易受根据公知常识的改变或变化的影响，这将是明显的。以下对实施例的详细描述不应被视为以任何方式限制申请人的教导的范围。如本文所使用的，术语“约”和“基本上相等”是指例如通过现实世界中的测量或处理程序，通过这些程序中的疏忽错误，通过成分或试剂的制造、来源或纯度上的差异等而可能发生的数值数量变化。通常，如本文所使用的术语“约”和“基本上”意味着大于或小于该值或由所陈述值的1/10陈述的值的范围，例如±10％。例如，约30％或基本上等于30％的浓度值可以意味着在27％和33％之间的浓度。术语还指将由本领域技术人员认识到是等效的变化，只要这样的变化不涵盖由现有技术实践的已知值。

本文提供了用于基于FTMS的分析的方法和系统，其相对于常规FTMS技术具有改进的占空比。根据本教导的某些方面，本文中所描述的方法和系统对连续离子束进行操作，从而消除了与常规FTMS系统的彭宁阱或轨道阱相关联的相对长持续时间的捕获和冷却步骤。此外，本教导可以被利用来通过循序地测定在不同的径向约束场条件下的连续离子束来增加流通FTMS方法的分辨能力。在根据本教导的某些方法和系统中，包括多个离子的离子束穿过具有四极杆组的四极组件，同时将具有固定的RF幅度的第一径向约束信号施加到四极杆组以便生成第一场，该第一场用于在离子穿过四极杆组时径向地约束离子中的至少第一部分。跨四极组件施加电压脉冲激励离子中的第一部分在其久期频率处的径向振荡，使得接近四极杆组的出口的边缘场将该径向振荡转换为轴向振荡，该轴向振荡在所激励离子离开四极杆组时被检测以生成第一时变信号。从中获得傅立叶变换以生成第一频域信号，该第一频域信号用于生成所检测离子的第一质谱。此后，可以在四极杆组内生成不同的径向约束场，且相同的过程可以再次被施加到连续离子束以生成第二质谱，无论是当然地或是例如基于对附加的分辨率(例如，如果谱峰是宽的)、分析的复杂性和/或根据第一质谱明显的另一取决于数据的触发的要求。例如，在电压脉冲激励的离子的第一“少部分(slug)”已离开四极杆组并被检测到后，可以改变径向约束场条件，以使离子束经受固定RF的第二场(在RF和/或DC分量上不同于第一场)并施加另一个电压脉冲。从这个电压脉冲产生的轴向振荡然后可以被用来生成第二时变信号、第二频域信号、以及最终的第二质谱，该第二质谱可以被加到第一质谱。

图1中示意性地图示了根据本教导使用的示例性质谱系统100，虽然本文描述的系统、设备和方法也可以与许多不同的质谱系统结合使用。应该理解的是，质谱系统100仅代表一种可能的配置并且也还可以使用根据本教导修改的其他质谱系统。如图1中所描绘的示例性实施例中示意性示出的，质谱系统100通常包括用于在电离室110内生成离子的离子源104，被容纳在第一真空室112内的碰撞聚焦离子导向器Q0，以及包含一个或多个质量分析器的下游真空室114，一个或多个质量分析器中的一个质量分析器是如下面所讨论的根据本教导的四极组件120。尽管示例性的第二真空室114被描绘为容纳三个四极体(即，伸长杆组滤质器115(也被称为Q1)、碰撞单元116(也被称为q2)和四极组件120)，但将理解的是，在根据本教导的系统中可以包括更多或更少的质量分析器或离子处理元件。尽管为了方便起见，滤质器115和碰撞单元116在本文中通常被称为四极体(也就是说，它们具有四个杆)，但是伸长杆组115、116也可以是其他合适的多极配置。例如，碰撞单元116可以包括六极体、八极体等。还将理解的是，质谱系统可以包括三重四极体、线性离子阱、四极飞行时间、轨道阱或其他傅立叶变换质谱系统中的任一种，所有这些以非限制性示例的方式。

将参考图1另外详细地讨论示例性质谱仪系统100的各种级中的每个级。起初，离子源102通常被配置为从待分析的样品中生成离子并且可以包括根据本教导修改的任何已知的或以后开发的离子源。适合于与本教导一起使用的离子源的非限制性示例包括大气压化学电离(APCI)源、电喷射电离(ESI)源、连续离子源、脉冲离子源、电感耦合等离子体(ICP)离子源、基质辅助激光解吸/电离(MALDI)离子源、辉光放电离子源、电子撞击离子源、化学电离源或光电离离子源等。

由离子源102生成的离子起初通过采样孔板104中的孔被吸入。如所示，离子穿过位于孔板104和分离器(skimmer)106之间的中间压强室110(例如，通过机械泵(未示出)抽空到大概在约1托至约4托的范围内的压强)，并且然后传输通过入口孔口112a以进入碰撞聚焦离子导向器Q0，以便生成窄且高度聚焦的离子束。在各种实施例中，离子可以穿过一个或多个额外的利用气体动力学和射频场的组合的四极体(例如，

四极体或其它RF离子导向器)和/或真空室，以使得利用更大直径采样孔口的离子的高效传输成为可能。碰撞聚焦离子导向器Q0通常包括四极杆组，该四极杆组包括围绕并平行于传输离子所沿的纵轴的四个杆。如本领域中已知的，将各种RF和/或DC电势施加到离子导向器Q0的部件引起离子的碰撞冷却(例如，结合真空室112的压强)，并且离子束然后通过IQ1(例如，孔板)中的出口孔传输到下游质量分析器中用于进一步处理。其中容纳有离子导向器Q0的真空室112可以与泵(未示出，例如涡轮分子泵)相关联，该泵可操作为将该室抽空至适合提供这样的碰撞冷却的压强。例如，真空室112可以被抽空至大概在约1毫托至约30毫托的范围内的压强，尽管其他压强也可以用于此或用于其他目的。例如，在一些方面中，真空室112可以保持在以下压强处，使得该压强×四极杆的长度大于2.25×10^-2托-cm。设置在Q0的真空室112和相邻的室114之间的透镜IQ1将两个室隔离并且透镜IQ1包括孔112b，离子束通过该孔112b从Q0传输到下游室114中用于进一步处理。

真空室114可以被抽空至以下压强，该压强可以被维持在低于离子导向室112的压强，例如，在从约1×10^-6托至约1.5×10^-3托的范围内。例如，由于由涡轮分子泵提供的抽吸和/或通过使用外部气体供应用于控制气体入口和出口(未示出)，可以将真空室114维持在约8×10^-5托至约1×10^-4托的范围的压强处(例如，5×10^-5托至约5×10^-4托)，尽管其他压强也可以用于此或用于其他目的。离子经由短杆(stubby rod)ST1进入四极滤质器115。如本领域技术人员将理解的，四极滤质器115可以被操作为常规的传输RF/DC四极滤质器，其可以被操作为选择感兴趣的离子或感兴趣的离子范围。以示例的方式，可以向四极滤质器115提供适合在质量分辨模式下操作的RF/DC电压。如应当被理解的，考虑到滤质器115的杆的物理和电特性，用于施加的RF和DC电压的参数可以被选择为使得滤质器115建立所选择的m/z比的传输窗口，使得这些离子可以在很大程度上不受干扰地穿过滤质器115。但是，具有落在窗口外的m/z比的离子不能获得在四极体内的稳定的轨迹，并且可以被阻止穿过滤质器115。应当理解的是，这种操作模式只是用于滤质器115的一种可能的操作模式。以示例的方式，在一些方面中，滤质器115可以在仅RF的传输模式下操作，在仅RF的传输模式中不使用分辨DC电压，使得离子束的基本上所有离子在很大程度上不受干扰地穿过滤质器115(例如，在马修参数q＝0.908处及在马修参数q＝0.908以下稳定的离子)。可替代地，滤质器115和碰撞单元116之间的透镜IQ2可以保持在比滤质器115的杆高得多的偏移电势处，使得四极滤质器115被操作为离子阱。此外，如本领域中已知的，可以选择性地降低施加到入口透镜IQ2的电势(例如，质量选择性扫描)，使得在滤质器115中捕获的离子可以被加速至碰撞单元116内，该碰撞单元116例如也可以被操作为离子阱。

由滤质器115传输的离子可以穿过过滤器后短杆ST2(例如，一组仅RF的短杆，但其改善了离开四极体的离子的传输)和透镜IQ2进入四极体116，该四极体116如所示可以被设置在加压舱中并且可以被配置为在大概从约1毫托至约30毫托的范围内的压强处操作为碰撞单元，尽管其他压强也可以用于此或用于其他目的。合适的碰撞气体(例如，氮气、氩气、氦气等)可以通过气体入口(未示出)提供，以热化和/或碎裂离子束中的离子。在一些实施例中，向四极体116以及入口透镜IQ2和出口透镜IQ3施加合适的RF/DC电压可以提供可选的质量过滤和/或捕获。类似地，四极体116也可以在仅RF的传输模式下操作，使得离子束的基本上所有离子在很大程度上不受干扰地穿过碰撞单元116。

由碰撞单元116传输的离子传递到相邻的四极组件120中，如图1中所示的四极组件120在上游由IQ3和短杆ST3界定，且在下游由出口透镜117界定。四极组件120可以在相对于碰撞单元116的操作压强减小的操作压强处操作，例如，在从约1×10^-6托至约1.5×10^-3托的范围内的压强(例如，约5×10^-5托)处操作，尽管其他压强也可以用于此或用于其他目的。如下面参考图2A-图2B所详细讨论的，四极组件120包括四极杆组，使得对四极杆施加固定的RF电压(具有或不具有分辨DC电压)可以在离子穿过四极杆组时提供对离子的径向约束。此外，在离子束传输通过四极组件120时，跨四极组件120的DC电压脉冲的施加可以引起对离子中的至少一部分离子(优选地基本上全部离子)的径向激励，使得被径向激励的离子与在四极杆组的出口处的边缘场的相互作用可以将径向激励转换为轴向激励，并通过出口透镜117从四极杆组喷射出用于被检测器118检测，从而生成时变离子信号。如下面进一步详细讨论的，与检测器118通信的系统控制器120可以对时变离子信号进行操作(例如，经由一个或多个处理器)以推出由离子脉冲激励的被检测离子的质谱。如下面将要讨论的，穿过四极体的离子可以仅被暴露于单个激励脉冲。然而，一旦所激励离子的“少部分”穿过四极杆组且检测到被激励离子，就可以触发在相同的径向约束条件下的且具有相同的特性的附加的激励脉冲，以便改善灵敏度。这可以每1至2ms发生一次，使得每秒收集约500至1000个数据采集周期。

随着经受第一电压脉冲(或在相同的径向约束场下的多个电压脉冲)的离子束被连续地传输通过四极组件120，可以在控制器109的影响下通过调节施加到四极杆组的杆的RF信号和分辨DC信号中的至少一者来改变其中的径向约束场条件。如本领域技术人员将理解的并且如本文中另外讨论的，径向约束场通常通过以下方式在四极杆组中产生：将RF信号施加到四极杆，使得施加到中心轴的相对侧上的杆的电信号彼此相同且幅度相同，但与施加到四极杆组的另一对杆上的RF信号180°异相。在不对四极杆施加分辨DC电压(±U＝0V)的情况下，四极杆杆组被称为是操作于仅RF的传输模式，充当高通滤波器，使得只有具有小于0.908的q值的离子传输经过而不撞击杆122a-122b。在根据本教导的各种实施方式中，控制器109可以在循序激励脉冲的施加期间通过仅调节施加到四极杆的固定RF信号的幅度(同时维持分辨DC电压等于零)来调节径向约束场。将理解的是，RF信号的幅度的这种变化将调节四极杆组的低质量截止和连续离子束的离子的q值。不受任何具体理论的限制，相信一些激励DC脉冲可以除去在低径向抑制场中激励的高m/z离子(低q值离子)，并使它们不可用于检测。因此，根据本教导，如果第一质谱指示在施加第一激励电压脉冲之后高m/z离子的强度上的意外的降低(或这种离子的增加的谱峰宽度)，则控制器109可以被操作为在更强的径向约束条件下(例如，RF幅度相对于第一场增加)从另一激励电压脉冲产生后续质谱，以改进对更高m/z离子的检测，从而得到相对于第一质谱改进的第二质谱。在一些方面中，也可以将第二质谱加到第一质谱，根据本教导这可以单独地增加第一质谱的分辨率和/或动态范围。

在各种实施方式中，控制器109可以在施加随后的激励脉冲期间通过调节提供给四极杆的分辨DC电压的幅度来附加地或者可替代地调节所施加的径向约束场。以示例的方式，在施加用于生成第一质谱的激励电压脉冲期间，第一径向约束场条件可以使四极杆操作于仅RF的传输模式中。然而，在施加不同的激励脉冲期间，四极杆组可以被操作为传输RF/DC四极体(像四极滤质器)，如本领域已知的那样，该传输RF/DC四极体选择性地传输所选择的m/z范围内的离子，而连续离子束的在该窗口外的离子通常将被阻止穿过四极杆组。同样将理解的是，不同的非零分辨DC电压(±U)可以用于在施加激励电压脉冲期间生成所提供的第一径向约束场和第二径向约束场中的每个。最后，根据本教导，将理解的是，可以通过施加不同的RF幅度和不同的非零分辨DC电压来提供第一径向约束场和第二径向约束场。

如图1中所示，示例性质谱系统100附加地包括可以被控制器109控制的一个或多个电源108a、108b，以便将具有RF分量和/或DC分量的电势施加到四极杆、各种透镜和辅助电极，以便取决于具体的MS应用并根据本教导来配置质谱系统100的元件用于各种不同的操作模式。将理解的是，控制器109也可以链接到各种元件以便提供对所执行的时间序列的联合控制。因此，控制器109可以被配置为以协同的方式向对各种部件供电的(一个或多个)电源提供控制信号，以便如本文中另外讨论的那样控制质谱系统100。以示例的方式，控制器109可以包括用于处理信息的处理器、用于存储质谱数据和要执行的指令的数据存储器。将理解的是，尽管控制器109被描绘为单个部件，但是一个或多个控制器(无论是本地的或是远程的)可以被配置为使质谱仪系统100根据本文所述的任何方法进行操作。此外，在一些实施方式中，控制器109可以与诸如显示器(例如，用于向计算机用户显示信息的阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD))的输出设备和/或包括字母数字和其他键和/或光标控制的用于向处理器传送信息和命令选择的输入设备关联地操作。与本教导的某些实施方式一致，控制器109执行例如包含在数据存储器中的一个或多个指令的一个或多个序列，或从诸如存储设备(例如，盘)的另一计算机可读介质读入内存中。一个或多个控制器可以采用硬件或软件形式，例如，控制器109可以采用适当编程的计算机的形式，其具有存储在其中的计算机程序，该计算机程序被执行以使质谱仪系统100如本文中另外描述的那样操作，尽管本教导的实施方式不限于硬件电路系统和软件的任何具体组合。例如，与控制器109相关联的各种软件模块可以执行可编程指令以执行本文描述的示例性方法。

现在参考图2A-图2B，进一步详细地描绘了根据本教导的各种方面的包括四极杆组122的四极组件120。如所示，四极杆组122包括四个平行的杆电极122a-122d，这些杆电极122a-122d围绕并平行于从入口端(例如，朝向离子源102)延伸到出口端(例如，朝向检测器118)的中心纵轴(Z)设置。如图2B中的截面最佳示出的，杆122a-122d具有圆柱形状(即，圆形截面)，其中每个杆122a-122d的最内表面与中心轴(Z)等距布置并且其中杆122a-122d中的每个杆在尺寸和形状上彼此相同。尤其是，杆122a-122d通常包括两对杆(例如，第一对包括布置在X轴上的杆122a、122c，以及第二对包括布置在Y轴上的杆122b、122d)，其中每对中的杆被设置在中心轴(Z)的相对侧上，并且可以对每对中的杆施加相同的电信号。杆122a-122d中的每个杆和中心轴(Z)之间的最小距离由距离r₀定义，使得每个杆122a-122d的最内表面与其杆对中的另一个杆的最内表面跨中心纵轴(Z)间隔开最小距离2r₀。将理解的是，如本领域中已知的，尽管杆122a-122d被描绘为圆柱形，但杆122a-122d的截面形状、尺寸、和/或相对间距可以变化。例如，在一些方面中，杆122a-122d可以呈现根据方程

的径向内部双曲表面，其中r₀(场半径)是电极之间的内切圆的半径，以便生成四极场。

杆122a-122d是导电的(即，它们可以由诸如金属或合金的任何导电材料制成)并且可以耦合到一个或多个电源，使得可以将一个或多个电信号单独地或组合地施加到每个杆122a-122d。如本领域中已知的，在有或没有将可选择量的分辨DC电压同时施加至四极杆中的一个或多个杆的情况下，施加射频(RF)电压至四极杆组122的杆122a-122d对生成四极场可以是有效的，该四极场在离子穿过四极杆组122时径向地约束离子。通常如本领域中已知的，为了产生用于传输通过四极杆组122的离子中的至少一部分离子的径向约束四极场，电力系统可以将杆偏移电压(RO)+[U-VcosΩt]的电势施加到第一对杆122a、122c，其中U是由DC电压源108b提供的分辨DC电信号的幅度，V是由RF电压源108a提供的RF信号的零至峰幅度，Ω是RF信号的角频率，以及t是时间。电力系统还可以对第二对杆122b、122d施加RO-[U-VcosΩt]的电势，使得施加到第一对杆122a、122c的电信号与施加到第二对杆122b、122d的电信号在分辨DC信号的极性(即U的符号)上不同，同时这些电信号的RF部分将彼此异相180°。本领域技术人员将理解的是，四极杆组122可以因此被配置为四极滤质器，该四极滤质器通过适当地选择DC/RF比来选择性地传输具有所选择的m/z范围的离子。可替代地，将理解的是，四极杆组122可以在仅RF的传输模式下操作，其中不施加DC分辨电压(U)，使得进入四极杆组122的在马修参数q＝0.908处和在马修参数q＝0.908以下稳定的离子将传输通过四极杆组122而不撞击杆122a-122d。

以非限制性示例的方式，在一些实施例中，施加到四极杆122a-122d的RF电压可以具有在约0.8MHz至约3MHz的范围中的频率和在约100伏特至约1500伏特的范围中的幅度，尽管也可以采用其他频率和幅度。进一步地，在一些实施例中，DC电压源108b可以将分辨DC电压施加到四极杆122a-122d中的一个或多个杆，以便选择在期望的m/z窗口内的离子。在一些实施例中，这样的分辨DC电压可以具有例如在约10V至约150V的范围中的幅度。

如上面所提到的，将(一个或多个)RF电压施加到各种杆122a-122d可以导致在四极组件120内生成径向约束四极场，但也以在四极杆组122的输入端和输出端附近的边缘场为特征。以示例的方式，四极杆组122的输出端附近的区域中的四极电势的减小可以导致边缘场的生成，该边缘场可以表现出沿四极体的纵向方向(沿z方向)的分量。在一些实施例中，这个电场的幅度可以随着距四极杆组122的中心的径向距离的增加而增加。如在下面更详细地讨论的，这样的边缘场可以根据本教导被用来耦合四极组件120内的离子的径向运动和轴向运动。

以示例而非限于任何具体理论的方式，将(一个或多个)RF电压施加到四极杆122a-122d可以导致生成二维四极电势，如以下关系式中所定义的：

其中，

表示关于地测量的电势，并且x和y表示限定垂直于离子的传播方向(即，垂直于z方向)的平面的笛卡尔坐标。由上面的电势生成的电磁场可以通过获得电势的空间梯度来计算。

同样不限于任何具体理论，至于一级近似，与四极杆组122的输入端和输出端附近的边缘场相关联的电势可以通过函数f(Z)以在输入端和输出端附近的二维四极电势的减小为特征，如下面所指示的：

其中，

表示与边缘场相关联的电势，以及

表示上面讨论的二维四极电势。由于二维四极场的减小而引起的边缘电场的轴向分量(E_z，quad)可以被描述如下：

如下面更详细讨论的，这样的边缘场允许经由施加电压脉冲至四极杆122a-122d中的一个或多个杆(和/或如下面参考图5A-图5B讨论的一个或多个辅助电极)而激励的离子的径向振荡到轴向振荡的转换，使得轴向振荡离子可以被检测器118检测到。

具体参考图1和图2A，在这个示例性实施例中，系统100包括布置在四极杆组122的输入端附近的输入透镜IQ3(为了清楚起见，图2A中省略了ST)和设置在四极杆组122的输出端附近的输出透镜117。在控制器109的控制下操作的DC电压源108b可以将两个DC电压施加到输入透镜IQ3和输出透镜117(例如，在相对于施加到四极杆122a-122d的DC偏移有吸引力的约1V至50V的范围内)。在一些实施例中，施加到输入透镜IQ3的DC电压引起电场的生成，该电场帮助离子进入四极杆组122。进一步地，向输出透镜117施加DC电压可以帮助离子从四极杆组122离开。

将理解的是，透镜IQ3和117可以以各种不同的方式被实现。例如，在一些实施例中，透镜可以是具有离子穿过的开口的板的形式。在其他实施例中，透镜中的至少一个透镜(或两个透镜)可以被实现为网。如上面所提到的，在四极杆组122的入口端和出口端处还可以有仅RF的布鲁巴克透镜ST。

继续参考图2A，四极组件120可以被耦合到脉冲电压源108c，用于施加电压脉冲至四极杆122a-122d中的至少一个杆。例如，脉冲电压源108c可以施加偶极脉冲电压至第一对杆122a、122c，尽管在其他实施例中，偶极脉冲电压也可以代替地被施加到第二对杆122b、122d。通常，可以采用各种脉冲幅度和持续时间。在许多实施例中，脉冲宽度越长，根据本教导用于生成径向振荡的脉冲幅度越小。在各种实施例中，所施加的电压脉冲的幅度可以在例如约5伏特至约40伏特的范围中，或在约20伏特至约30伏特的范围中，尽管也可以使用其他幅度。进一步地，电压脉冲的持续时间(脉冲宽度)可以在例如约10纳秒(ns)至约1毫秒的范围中，例如在约1微秒至约100微秒的范围中，或在约1微秒至约5微秒的范围中，尽管也可以使用其他脉冲持续时间。穿过四极体的离子一般仅暴露于单个激励脉冲。如下面所讨论的，一旦所激励的离子的“少部分(slug)”穿过四极杆组122，就可以触发附加的激励脉冲。这可以每1至2ms发生一次，使得每秒收集约500至1000个数据采集周期。

与电压脉冲相关联的波形可以具有各种不同的形状，其中目的是根据本教导提供快速宽带激励信号。以示例的方式，图2C示意性地示出了具有方形时间形状的示例性电压脉冲。在一些实施例中，电压脉冲的上升时间(即电压脉冲从零电压增加至达到其最大值所花费的持续时间)例如可以在约1至100纳秒的范围中。在其他实施例中，电压脉冲可以具有不同的时间形状。

不限于任何具体理论，电压脉冲的施加(例如，跨两个相对的四极杆122a、122c)在四极组件122内生成瞬时电场。四极杆组122内的离子暴露于这个瞬时电场可以以离子的久期频率径向地激励那些离子中的至少一些离子。这样的激励可以涵盖具有不同质荷比(m/z)的离子。换句话说，使用具有短持续时间的激励电压脉冲可以在四极杆组122内提供对离子的宽带径向激励。当所径向激励的离子到达四极杆组122的输出端附近的端部时，这些离子将与出口边缘场相互作用，使得所激励的离子中的至少一部分离子的径向振荡可以转换为轴向振荡，这也不限于任何具体的理论。

再次参考图1和图2A，轴向振荡离子因此可以经由出口透镜117离开四极杆组122以到达检测器118，使得检测器118响应于检测到轴向振荡离子而生成时变离子信号。将理解的是，可以采用本领域已知的和根据本教导修改的各种检测器。合适的检测器的一些示例包括但不限于Photonis Channeltron Model 4822C和ETP electron multiplier ModelAF610。

如图2A中所示，与控制器109相关联的分析模块或分析器109a可以从检测器118接收检测到的时变信号并且对该信号进行操作以生成与检测到的离子相关联的质谱。更具体地，在这个实施例中，分析器109a可以获得检测到的时变信号的傅立叶变换以生成频域信号。然后分析器可以使用马修参数a和q与离子的m/z之间的关系将该频域信号转换为质谱。

其中z是离子上的电荷，U是杆上的分辨DC电压，V是RF电压幅度，Ω是RF的角频率，以及r₀是四极体的特征尺寸。径向坐标r由以下方程给出：

r²＝x²+y² 方程(6)

另外，当参数

时，参数β由以下方程给出：

并且基本的久期频率被确定如下：

在参数a＝0且参数

的条件下，久期频率通过以下近似关系与特定离子的m/z相关：

β的准确值是关于马修参数a和q的连续分数表达式。这个连续分数表达式可以在参考文献J.Mass Spectrom.第32卷，351-369(1997)中找到，其整体通过引用并入本文。

m/z和久期频率之间的关系可以可替代地通过将一组频率拟合到以下方程来确定：

其中，A和B是待确定的常数。

随着由检测器118生成的时变信号变换，生成的频域信号因此包含关于离子束内的作为如上面所讨论的电压脉冲的施加的结果而以其久期频率被激励的离子的m/z分布的信息。这样的信息可以被呈现在绘图中，例如被称为“质谱”，其描绘在每个m/z处的信号强度(指示被充分地激励的特定m/z的离子的数量以便使得检测成为可能)，其积分指示了离子束强度或总离子电流(指示被充分激励的各种m/z的离子的总数以便使得检测成为可能)。

在第一径向约束条件下生成这个第一质谱之后或之前(例如，但是在用于生成第一质谱的施加到四极组件120的一个或多个激励脉冲已被施加之后)，控制器109可以被操作为调节由电源108a、108b施加的信号，以便在四极杆组122内生成不同的径向约束条件。控制器109可以例如自动地或在用户的指导下调节径向约束场。以示例的方式，控制器109可以操作为改变径向约束条件以自动地生成第二质谱。可替代地，如果确定第一质谱未提供足够的分辨率(例如，如果更高m/z的离子的谱峰是宽的)、样本是复杂的(例如，第一径向约束条件提供m/z的第一范围的RF/DC质量过滤，并且第二径向约束条件提供m/z的第二范围的RF/DC质量过滤)、和/或根据第一质谱明显的另一取决于数据的触发，则控制器109可以操作为改变径向约束调节。可替代地，例如，可以向用户显示第一质谱，并且用户可以选择(例如，基于谱的质量)是否应该施加附加的或可替代的径向约束条件。

如上面所讨论的，相对于第一径向约束信号，第二径向约束信号可以包括到四极杆组122的杆的不同的RF电压(即，V_0-P)、不同的分辨DC电压(即，U)或不同的RF电压和不同的分辨DC电压两者，使得在连续离子束传输通过四极杆组122时，不同部分的离子可以被施加到四极组件的偶极激励电压激励。如同第一径向约束信号，四极组件120可以被操作为生成连续离子束的由(一个或多个)激励脉冲激励的离子的第二时变信号，从其中可以获得频变信号(例如，经由傅立叶变换)，并且可以生成第二质谱。在进一步的方面中，控制器109还可以被操作为在不同的场条件下生成多于两个的质谱，例如，在第三径向约束场条件下的第三质谱、在第四径向约束场条件下的第四质谱、第五径向约束场条件下的第五质谱等。

现在参考图3A-图3C，将讨论生成第一径向约束场和第二径向约束场的示例性序列。如图3A中所示，例如，第一径向约束场和第二径向约束场在施加到四极杆组的四极杆122a-122d的RF信号的幅度上(V_0-P)不同。但是，分辨DC电压(U)在第一径向约束场和第二径向约束场的生成期间被维持在固定值。如上面所讨论的，这个分辨DC电压可以是零，使得四极杆组充当高通滤波器(即，具有小于0.908的q值的离子被传输通过其中)，或者可以被保持在非零的固定值使四极杆组使得所选择的m/z范围内的离子传输通过其中(带通窗口外的离子趋于变得不稳定并撞击杆122a-122d)。如图3A中所示，在生成第一径向约束场期间，可以施加四个偶极激励方波脉冲，其中检测器检测连续离子的在每个偶极电压脉冲之后所激励的离子。根据由前四个偶极脉冲生成的这些检测到的时变信号，可以生成第一质谱。可以由连续离子束的在第二径向约束场期间施加的四个偶极激励的那些离子生成第二质谱，该第二径向约束场如图3A中所示展示了相对于在第一径向约束场期间施加的RF幅度更高的RF幅度。另外，应当注意的是，在第一径向约束场和第二径向约束场期间施加的电压脉冲不必须是相同的。例如，如图3A中所示，在第二径向约束场期间施加的偶极电压具有比在第一径向约束场期间施加的偶极电压更高的幅度和更短的持续时间。如本文中另外讨论的，第一质谱或第二质谱可以被单独地利用或可以被相加以提供例如增加的分辨率和/或动态范围。

现在参考图3B，示例性的第一径向约束场和第二径向约束场被示出为在施加到四极杆122a-122d的分辨DC电压的幅度上不同。例如，分辨DC电压起初可以为零(四极杆组操作在仅RF的传输模式中)，并且然后可以增加到第二非零电压(四极杆组操作在RF/DC滤质器模式中)。可替代地，在第一径向约束场条件和第二径向约束场条件下，分辨DC电压可以都是非零但不同的。根据本教导的某些方面，第二径向约束场可以被调节为使得所激励离子的久期频率增加，其可以增加频域信号的频率分辨率(f/Δf)，并且因此增加质谱分辨率。

将注意到的是，在第一径向约束条件和第二径向约束条件期间施加的每个电压脉冲基本上相同，尽管如上面所提到的偶极激励脉冲可以不同。在任何情况下，在第一径向约束场和第二径向约束场期间以及在一些方面中，在第一径向约束场和第二径向约束场之间的持续时间中，各种所描绘的场条件和激励脉冲被施加到可以连续传输通过四极杆组122的离子束。

现在参考图3C，描绘了与另一实施方式相关联的示例性信号，其中第一径向约束场和第二径向约束场之间RF(V_0-P)和DC(U)幅度两者均不同。此外，如所示，例如，偶极激励脉冲的特性(例如，幅度、持续时间)在变化的场条件下也可以不同。在任何情况下，在第一径向约束场和第二径向约束场期间以及在一些方面中，在第一径向约束场和第二径向约束场之间的持续时间中，各种所描绘的径向约束场条件和激励脉冲被施加到可以连续传输通过四极杆组122的离子束。

在一些实施例中，根据本教导的四极组件可以用于生成具有取决于时变激励离子信号的长度的分辨率的质谱，但分辨率通常可以在约100至约1000的范围内。在一些方面中，第二径向约束场可以对增加离子的久期频率是有效的，其可以增加频域信号的频率分辨率(f/Δf)，并且因此增加质谱分辨率。

控制器109可以以硬件和/或软件以各种不同的方式来实现。以示例的方式，图4示意性地描绘了控制器409的实施例，其包括处理器420，用于控制其各种模块的操作，这些模块用于根据本教导执行分析。如所示，控制器409包括随机存取存储器(RAM)440和永久性存储器460，用于存储指令和数据。控制器409还包括傅立叶变换(FT)模块480，用于将从检测器118接收到的时变离子信号(例如，经由傅立叶变换)变换为频域信号，以及质谱模块430，用于基于频域信号计算检测到的离子的质谱，以及在一些实施方式中，将在各种径向约束场条件下生成的质谱中的至少一部分质谱结合到一起以生成具有改进的分辨率和/或动态范围的质谱。以示例的方式，在第一径向约束条件下生成的低m/z离子的第一质谱的部分可以与在第二径向约束条件下的对相对高m/z离子表现出较高分辨率的第二质谱的部分一起使用。通信模块450允许控制器409与检测器118通信以例如接收检测到的离子信号，以及与电源通信以便调节径向约束场条件和/或电压脉冲。通信总线470允许控制器409的各种部件彼此通信。

在一些实施例中，根据本教导的四极组件可以附加地包括一个或多个辅助电极，电压脉冲可以被施加到辅助电极用于四极体内的离子的径向激励。以示例的方式，图5A和图5B示意性地描绘了另一示例性四极组件520，其包括四极杆组522，该四极杆组522包括四个杆522a-522d(仅其中两个在图5A中可见)。杆522a-522d的功能与上面参考图2讨论的四极杆组122类似(例如，它们经由施加到其上的RF信号生成径向约束场(未示出电源))，但不同之处在于，多个辅助电极540a、540b替代地电耦合到脉冲电压源508c用于对在四极杆组522内的离子产生宽带径向激励。如所示，辅助电极540a、540b也沿中心轴(Z)延伸并插置在四极杆之间，使得辅助电极540a、540b在中心轴(Z)的相对侧上彼此相对设置。在这个实施例中，辅助电极540a、540b具有与四极杆522a-522d相似的长度，尽管在其他实施例中它们也可以具有不同的长度(例如，更短)。将理解的是，尽管辅助电极540a、540b被描绘为具有小于杆522a-522d的圆形截面的杆，但是电极540a、540b可以具有各种形状和尺寸。以示例的方式，在这个实施例中，脉冲电压源508c可以施加偶极电压脉冲到电极540a、540b(例如，将正电压施加到电极540a，并且将负电压施加到电极540b)。类似于上面参考图2A-图2B讨论的四极组件120，电压脉冲可以引起对穿过四极体的离子中的至少一些离子的径向激励，使得所径向激励的离子与四极体的输出端附近的边缘场之间的相互作用可以将径向振荡转换为轴向振荡，该轴向振荡可以被检测器(未显示)检测到。同样地，如上面讨论的那些，控制器和各种分析模块可以对作为对轴向振荡离子的检测结果而生成的时变离子信号进行操作以生成频域信号和质谱。

提供了下列示例用于进一步阐明本教导的各种方面，并且不旨在必定地提供实践本教导的优化方式或可以获得的优化结果。

示例1

通过将Q3的相对的四极杆(在图1的四极组件120的位置)耦合到能够向该相对的四极杆提供偶极激励信号的脉冲电压源，将

(Sciex)质谱仪修改为结合根据本教导的四极组件。通过雾化器辅助电喷射离子源(未示出)从用于SCIEX X500系统(SCIEX部件号：5042912)的ESI阳性校准液生成离子并将离子传输通过碰撞聚焦离子导向器(例如，Q0操作在约8x10^-3托的压强处)、滤质器Q1(操作在RF/DC滤质器模式中以从m/z为77-1081的窗口内选择离子)、碰撞单元q2(操作在仅RF的传输模式中)和修改后的Q3(操作在1x10^-3托处)。用于修改的Q3的四极杆组的驱动RF频率为1.8284MHz，且修改的Q3的RF电压被固定在315V_0-peak。通过方波脉冲的放大来在离子穿过四极组件时提供对离子的激励，该方波脉冲由安捷伦33220A函数发生器生成，方波脉冲以偶极方式施加到四极体的两个相对的杆。偶极脉冲在放大后以30V电压被施加并达750ns的持续时间。由于这个修改的Q3四极组件对连续离子束进行操作，一旦来自每个脉冲的振荡信号消失，就可以触发另一个激励脉冲并获取另一个振荡信号。来自每个激励脉冲的振荡信号持续约1ms，并且获得1024条这样的轨迹。以约500谱/秒的速率获取数据。当这个数据文件通过FFT程序(DPlot 2.2.1.1版，HydeSoftComputing，美国)时，生成图6A中所示的频谱。图6A的频谱的傅立叶变换导致图6B的质谱，其描绘了质量相关的分辨率变化。尤其是，在不受任何具体理论的限制的情况下，相对更高m/z的离子表现出更宽的峰宽和减小的强度。如上面所提到的，相信一些激励DC脉冲去除了这些在低径向抑制场中被激励的相对高m/z的离子(低q值离子)，并使它们无法用于检测。

根据本教导的某些方面，获得另一质谱，其中通过将修改的Q3的RF电压增加至1260V_0-peak来加强径向约束场。激励脉冲被再次施加到连续离子束，并从1024个时变迹线获得第二质谱(数据以约250谱/秒的速率被获取)，然后将第二质谱加到图6B的质谱以导致图6C。将理解的是，图6C的谱表现出具有比图6B的m/z为736更大的m/z的离子的附加的峰，从而表明了增加的动态范围。此外，当谱如图6C中被组合时，在比约m/z为300大的m/z处的峰表现出增加的强度和分辨率。例如，在m/z为736处，半高全宽(FWHM)在图6B中是27amu，但在图6C中仅为5.5amu。

示例2

上面参考示例1所描述的修改的

也用于以下示例中，其中通过雾化器辅助电喷射离子源(未示出)从含有0.17pmol/μL的利血平溶液的样本中生成离子，并将离子传输通过碰撞聚焦离子导向器(例如，Q0操作于约8x10^-3托的压强处)、滤质器Q1(操作于RF/DC滤质器模式以选择m/z为609的利血平离子)、碰撞单元q2(操作于仅RF的传输模式中)和修改后的Q3(操作于3.5x10^-4托下)。用于修改的Q3的四极杆组的驱动RF频率为1.8394MHz，且修改的Q3的RF电压被固定在637V_0-peak。通过方波脉冲的放大来在离子穿过四极组件时提供对离子的激励，该方波脉冲由安捷伦33220A函数发生器生成，方波脉冲以偶极方式施加到四极体的两个相对的杆。偶极脉冲在放大后以30V电压被施加并达750ns的持续时间。

如图7中所示，在改变施加到修改的Q3的分辨DC信号的同时，从连续离子束产生频谱(例如，通过变换检测到的时变信号)。因此，每个峰代表检测到的m/z为609的离子在从-50V到50V(在每隔一个峰的上方显示10V增量)的范围的指定的分辨DC电压处的久期频率。例如，位于113.2kHz的频率处的峰(在0V DC下获得)非常接近在所陈述的四极体条件下(例如，参数a＝0)对609.28的m/z处的离子计算的113.7kHz的理论久期频率。根据这个示例性数据以及本文所描述的方法和系统，将理解的是，可以结合在变化的径向约束条件下获得的质谱，其中约束条件例如基于要测量的总质量范围、样本的复杂性和/或一些其他取决于数据的条件等被选择。进一步地，将理解的是，尽管图7中描绘的峰宽都是约1kHz(FWHM)，但频率分辨率(f/Δf)随着离子的久期频率的减小而减小。因此，根据本教导的某些方面，移动到更高的久期频率也可以导致增强的质谱分辨率。

本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述实施例进行各种改变。此外，本领域普通技术人员将理解的是，一个实施例的特征可以与另一个实施例的特征组合。

Claims (21)

1.一种执行质量分析的方法，所述方法包括：

使包括多个离子的离子束穿过四极组件，所述四极组件具有从输入端延伸到输出端的四极杆组，所述输入端用于接收所述离子，离子通过所述输出端离开所述四极杆组，

施加第一径向约束信号至所述四极杆组以便生成第一场，用于在离子穿过所述四极杆组时径向地约束离子中的至少第一部分，

在施加所述第一径向约束信号之前或之后，施加第二径向约束信号至所述四极杆组以便生成第二场，用于在离子穿过所述四极杆组时径向地约束离子中的至少第二部分，其中所述第二径向约束信号包括相对于所述第一径向约束信号的RF电压和DC电压不同的到所述四极杆组的杆的RF电压和DC电压中的至少一者，

在所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号中的每个的相应的施加期间，跨所述四极组件施加电压脉冲以便分别激励所述第一部分和所述第二部分的离子在其久期频率处的径向振荡，其中当被激励的所述离子离开所述四极杆组时，接近所述输出端的边缘场将所述径向振荡转换为轴向振荡，

针对所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号中的每个检测离开所述四极杆组的轴向振荡的所述离子，以便分别生成第一时变信号和第二时变信号，

获得所述第一时变信号和所述第二时变信号的傅立叶变换以便分别生成第一频域信号和第二频域信号，

利用所述第一频域信号和所述第二频域信号以便生成所检测离子的第一质谱和所检测离子的第二质谱，以及

结合在所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号下获得的所述第一质谱的至少一部分和所述第二质谱的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号在施加到所述四极杆组的RF电压的幅度上不同。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号不包括施加到所述四极杆组的分辨DC电压。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号中的分辨DC电压相同且不为零。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号在施加到所述四极杆组的分辨DC电压上不同。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号中的一者不包括施加到所述四极杆组的分辨DC电压。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号中的RF电压的幅度相同。

8.根据权利要求1所述的方法，其中跨所述四极组件施加所述电压脉冲包括跨所述四极杆组的杆中的两个杆施加偶极电压脉冲。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述四极组件还包括插置在所述四极杆组的杆之间的一对辅助电极，并且其中跨所述四极组件施加所述电压脉冲包括跨辅助电极施加偶极电压脉冲。

10.根据权利要求1所述的方法，其中执行使离子束穿过所述四极组件的步骤而不将离子捕获在所述四极组件中。

11.一种质谱仪系统，包括：

离子源，用于生成包括多个离子的离子束；

四极组件，具有从输入端延伸到输出端的四极杆组，所述输入端用于接收离子，离子通过所述输出端离开所述四极杆组，

一个或多个电源，被配置为i)提供径向约束信号至所述四极杆组，用于生成用于在所述离子穿过所述四极杆组时径向约束所述离子的场，以及ii)跨所述四极组件提供电压脉冲，以便激励离子中的至少一部分离子在其久期频率处的径向振荡，其中当被激励的所述离子离开所述四极杆组时，接近所述输出端的边缘场将被激励的所述离子中的至少一部分离子的所述径向振荡转换为轴向振荡；

检测器，用于检测离开所述四极杆组的轴向振荡的所述离子中的至少一部分离子，以便生成时变信号；以及

控制器，被配置为：

控制所述电源以便循序地提供第一径向约束信号和第二径向约束信号至所述四极杆组，其中所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号在施加至所述四极杆组的杆的RF电压和分辨DC电压中的至少一者上不同；

在循序地施加所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号中的每个的同时，获得根据所施加的一个或多个电压脉冲生成的所述时变信号的傅立叶变换，以便分别生成第一频域信号和第二频域信号，

利用所述第一频域信号和所述第二频域信号以便分别生成从所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号中的每个以及所述电压脉冲的施加所激励的离子的第一质谱和第二质谱，以及

结合所述第一质谱的至少一部分和所述第二质谱的至少一部分。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述四极杆组包括沿中心纵轴从所述输入端延伸到所述输出端的第一对杆和第二对杆，其中所述四极杆组的杆与所述中心纵轴间隔开，使得每对中的杆设置在所述中心纵轴的相对侧上。

13.根据权利要求11所述的系统，其中跨所述四极杆组的所述第一对和所述第二对中的一对中的杆施加所述电压脉冲。

14.根据权利要求11所述的系统，还包括在所述中心纵轴的相对侧上沿所述中心纵轴延伸的一对辅助电极，其中辅助电极中的每个辅助电极插置在所述第一对杆的单个杆和所述第二对杆的单个杆之间，并且其中跨辅助电极施加所述电压脉冲。

15.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号在RF电压的幅度上不同。

16.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号不包括分辨DC电压。

17.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号中的分辨DC电压相同且不为零。

18.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号在分辨DC电压上不同。

19.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号中的一者不包括施加到所述四极杆组的分辨DC电压。

20.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一径向约束信号和所述第二径向约束信号中的RF电压的幅度相同。

21.根据权利要求11所述的系统，其中离子束穿过所述四极组件而不将离子捕获在四极组件中。

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