CN113383406A - 相位锁定的傅里叶变换线性离子阱质谱分析法 - Google Patents
相位锁定的傅里叶变换线性离子阱质谱分析法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113383406A CN113383406A CN202080011773.3A CN202080011773A CN113383406A CN 113383406 A CN113383406 A CN 113383406A CN 202080011773 A CN202080011773 A CN 202080011773A CN 113383406 A CN113383406 A CN 113383406A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ions
- signal
- voltage
- quadrupole
- radio frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000534 ion trap mass spectrometry Methods 0.000 title description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 240
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 74
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 44
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 24
- 238000005040 ion trap Methods 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 claims description 16
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 14
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 7
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000000105 evaporative light scattering detection Methods 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 9
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 7
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 7
- 239000006199 nebulizer Substances 0.000 description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 6
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- DNXIKVLOVZVMQF-UHFFFAOYSA-N (3beta,16beta,17alpha,18beta,20alpha)-17-hydroxy-11-methoxy-18-[(3,4,5-trimethoxybenzoyl)oxy]-yohimban-16-carboxylic acid, methyl ester Natural products C1C2CN3CCC(C4=CC=C(OC)C=C4N4)=C4C3CC2C(C(=O)OC)C(O)C1OC(=O)C1=CC(OC)=C(OC)C(OC)=C1 DNXIKVLOVZVMQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LCQMZZCPPSWADO-UHFFFAOYSA-N Reserpilin Natural products COC(=O)C1COCC2CN3CCc4c([nH]c5cc(OC)c(OC)cc45)C3CC12 LCQMZZCPPSWADO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QEVHRUUCFGRFIF-SFWBKIHZSA-N Reserpine Natural products O=C(OC)[C@@H]1[C@H](OC)[C@H](OC(=O)c2cc(OC)c(OC)c(OC)c2)C[C@H]2[C@@H]1C[C@H]1N(C2)CCc2c3c([nH]c12)cc(OC)cc3 QEVHRUUCFGRFIF-SFWBKIHZSA-N 0.000 description 4
- BJOIZNZVOZKDIG-MDEJGZGSSA-N reserpine Chemical compound O([C@H]1[C@@H]([C@H]([C@H]2C[C@@H]3C4=C([C]5C=CC(OC)=CC5=N4)CCN3C[C@H]2C1)C(=O)OC)OC)C(=O)C1=CC(OC)=C(OC)C(OC)=C1 BJOIZNZVOZKDIG-MDEJGZGSSA-N 0.000 description 4
- 229960003147 reserpine Drugs 0.000 description 4
- MDMGHDFNKNZPAU-UHFFFAOYSA-N roserpine Natural products C1C2CN3CCC(C4=CC=C(OC)C=C4N4)=C4C3CC2C(OC(C)=O)C(OC)C1OC(=O)C1=CC(OC)=C(OC)C(OC)=C1 MDMGHDFNKNZPAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 3
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 3
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 3
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 2
- 238000005251 capillar electrophoresis Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000000451 chemical ionisation Methods 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 238000000688 desorption electrospray ionisation Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 238000000132 electrospray ionisation Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004807 desolvation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 230000037427 ion transport Effects 0.000 description 1
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/42—Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons
- H01J49/4205—Device types
- H01J49/422—Two-dimensional RF ion traps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/36—Radio frequency spectrometers, e.g. Bennett-type spectrometers, Redhead-type spectrometers
- H01J49/38—Omegatrons ; using ion cyclotron resonance
Abstract
在一个方面中，公开了一种质量分析器，其包括四极装置，四极装置具有用于接收离子的输入端和离子可通过其离开四极装置的输出端，所述四极装置具有多个杆，其中至少一些杆可被施加驱动射频信号和激发信号。驱动射频信号和激发信号之间保持固定的相位关系，从而提高质量检测信号的信噪比。
Description
相关申请
本申请要求于2019年2月1日提交的、标题为“相位锁定的傅里叶变换线性离子阱质谱分析法”的美国临时申请No.62/800,383的优先权，其全部通过引用并入本文。
技术领域
本发明总的涉及用于质谱分析法的系统和方法，具体地，涉及能在傅里叶变换质谱仪中使用的系统和方法。
背景技术
质谱分析法(MS)是一种分析技术，用于确定测试物质的元素组成，具有定量和定性应用。例如，质谱分析法可用于识别未知化合物，确定分子中元素的同位素组成，通过观察特定化合物的碎片来确定其结构，以及量化样品中特定化合物的量。
在一些质谱仪中，例如线性离子阱被用来实现离子的碰撞离解。一种从线性离子阱中喷射离子的技术被称为质量选择轴向喷射(MSAE)，在这种技术中，激发信号被用来引起离子阱输出端附近离子的径向激发，当径向激发的离子离开阱时，它们与输出端附近的边缘场相互作用，使得它们的径向振荡转化为轴向振荡。位于离子阱下游的检测器可检测离子并产生时变离子检测信号，其傅里叶变换可提供所检测到的离子的质谱。
然而，离子可以通过MSAE优选从离子阱中喷射出来的时间可以随扫描的不同而变化，从而导致较低的平均信号强度以及由于离子阱的输出端附近的边缘场将其径向运动转换为轴向运动而导致的关于离子微动的信息丢失。
因此，需要改进的傅里叶变换质谱仪。
发明内容
在一个方面中，公开了一种质量分析器，其包括一种质量分析器，包括：四极装置，包括用于接收离子的输入端以及离子经由其离开所述四极装置的输出端，所述四极装置具有多个杆，所述多个杆中的至少一些杆上能施加射频电压，用于产生在所述离子传输通过所述四极杆装置时引起所述离子的径向限制的四极场，以及还用于在所述输出端附近产生边缘场，至少一个电压源，用于向所述多个杆施加所述射频限制电压，所述至少一个电压源还被配置为向所述多个杆中的至少一个杆施加激发信号，以激发通过所述四极装置的离子的至少一部分以其长期频率径向振荡，其中径向激发的离子与所述边缘场相互作用以离开所述四极装置，使得它们的径向振荡转化为轴向振荡，检测器，用于响应于由所述至少一个电压源提供的数据采集触发而检测离开所述四极装置的离子。质量分析器还可以包括与所述至少一个电压源通信的控制器，以配置所述至少一个电压源，使得所述射频限制电压、所述激发信号和所述数据采集触发信号彼此相位锁定。
在一些实施例中，激发电压信号和数据采集触发信号基本上分别同时施加到四极装置的杆和检测器。
检测器可响应于检测到从四极杆组释放的离子而产生时变信号。可使用分析模块接收检测器响应于离子的检测而产生的时变检测信号。分析模块可对检测信号进行操作以产生离子的质谱。例如，分析模块可以获得检测信号的傅里叶变换以生成频域信号，并且可以利用频域信号来生成离子的质谱。
在一些实施例中，射频限制电压可以具有在约50kHz到约10MHz的范围内的频率，例如，在约1MHz到约5MHz的范围内。此外，在一些实施例中，射频限制电压可以具有在约50V到约10kV的范围内的振幅。
四极杆组可包括四个杆，四个杆布置成响应于对其施加射频限制电压而产生四极场。在一些实施例中，多个杆可包括至少一对辅助电极。在一些这样的实施例中，所述至少一个电压源可以在所述辅助电极对上施加激发信号，用于径向激发离子，以便促进离子从四极杆组离开。
在一些实施例中，所述至少一个电压源可以包括用于向一个或多个四极杆施加射频限制电压(这里也称为“驱动射频电压”或“驱动射频信号”)的射频电压源以及用于向至少一个四极杆施加激发信号和向检测器施加检测触发信号的脉冲激发电压源。
在一些实施例中，四极杆组是线性离子阱(LIT)。在一些这样的实施例中，线性离子阱可包括布置在其输入端口附近以便于离子进入离子阱的入口透镜和布置在输出端口附近以便于离子从线性离子阱离开的出口透镜。所述质量分析器可包括电压源，所述电压源被配置为向所述入口透镜施加直流电压以将入射离子吸引到所述线性离子阱中，并且向所述出口透镜施加直流电压以调节所述线性离子阱的所述输出端口附近的所述边缘场，例如，以促进所述离子从所述线性离子阱中离开。
在另一个实施例中，公开了一种执行质量分析的方法，该方法包括使多个离子通过包括多个杆的四极杆组(例如，线性离子阱(LIT))，所述四极杆组包括用于接收离子的输入端和离子通过其离开四极装置的输出端，将至少一个驱动射频信号施加到所述多个杆中的至少一个，以便在离子通过四极装置时产生用于径向限制离子的场，在所述多个杆的至少一对上施加激发电压脉冲，以激发通过所述四极装置的至少一部分离子以其长期频率的径向振荡，使得所述激发离子与所述输出端附近的边缘场之间的相互作用促进所述激发离子通过所述输出端离开并在所述激发离子离开四极组时将所述径向振荡转换为轴向振荡，其中所述驱动射频信号相对于所述激发电压脉冲被相位锁定。
检测器可用于检测离开四极装置的离子，其中检测器可响应于入射离子的检测而产生时变离子检测信号。数据采集触发信号可被施加到检测器以启动离子检测信号的采集。数据采集信号可以相对于驱动射频信号和离子激发信号被相位锁定。如下文更详细地讨论的，这些信号的这种相位锁定可导致质量检测信号的改进的信噪比。由检测器产生的时变离子检测信号的傅里叶变换可产生频域信号，其可用于产生与所检测离子相关联的质谱。
在另一方面，公开了一种在质谱仪中获得质量检测信号的方法，该方法包括：对用于采集多个离子的质量信号的多个扫描中的每个扫描，将驱动射频信号施加到四极杆组中的至少一个杆上；在每个扫描开始时记录所述驱动射频信号的相位；对于每个扫描，获得瞬时离子检测信号；基于针对每个扫描记录的驱动射频信号的相位，调节在该扫描中获得的每个瞬时离子检测信号的相位，使得与所述多个扫描相对应的所有瞬时离子检测信号具有基本相同的相位。然后可以对这种瞬时信号进行平均以获得平均信号。
结合下面简要描述的相关附图，可以参考以下详细描述来获得对本发明的各个方面的进一步理解。
附图说明
图1A示意性地描绘了根据本教导的实施例的质量分析器，
图1B是图1A所示质量分析器的四极杆组的示意性端视图，
图2示意性地描绘了适于在根据本教导的质量分析器的一些实施例中使用的方电压脉冲，
图3示意性地描绘了适于在本教导的实施例中使用的相位锁定电路，
图4示意性地描绘了在本教导的实施例中如何发起质量扫描，
图5示意性地描绘了关于开始扫描功能的离子注入、冷却、激发和检测的相对定时，并且进一步描绘了驱动射频电压的示例，
图6示意性地描绘了根据本教导的实施例的分析模块和/或控制器的实现的示例，
图7A是根据实施例的质量分析器的侧面示意图，其中质量分析器包括四个四极杆和四个辅助杆，
图7B是图7A中描绘的质量分析器的端视图，
图8是其中包括根据本教导的杆组(例如，四极杆组)的质谱仪的示意图，
图9是用于获取说明性数据的质谱仪的示意图，
图10描绘了具有(灰色)和不具有(黑色)相位锁定的利血平的全2ms传输模式FT-LIT瞬时，
图11是图10所示的瞬时在大约230微秒的展开图，
图12是具有(灰色)和不具有(黑色)相位锁定的利血平的传输模式FT-LIT瞬时的展开图，其中离子的动能小于与图11中呈现的数据相关联的离子的动能，
图13示出了与图12中描绘的瞬时相关的质谱，
图14是示出根据本教导的实施例的用于相位锁定应用于质谱仪中的杆组的驱动射频信号、激发信号和检测信号的方法中的各个步骤的流程，以及
图15示意性地描绘了根据实施例的用于执行离子的径向碎裂的系统。
具体实施方式
在一方面，本教导提供一种改进的傅里叶变换质量分析器，其中驱动射频信号、质量激发信号和检测触发信号相对彼此相位锁定，从而提高质量检测信号的信噪比。在一些实施例中，这种质量分析器可以包括四极杆组和可选的多个辅助电极。射频电压可施加到至少一个杆上，以产生当离子传输通过四极杆组时用于径向限制的四极场，并在输出端附近进一步产生边缘场。施加到四极杆组的至少一个杆上的激发电压可引起通过四极装置的至少一部分离子的径向激发。径向激发的离子与四极杆组输出端附近的边缘场的相互作用可以将激发的离子的至少一部分的径向振荡转换为轴向振荡。响应于数据采集触发信号，检测器可检测轴向振荡离子，以产生时变离子检测信号。基于时变离子检测信号的傅里叶变换，可以计算出检测到的离子的质谱。如下面更详细地讨论的，射频限制电压、激发电压和数据采集触发信号相对彼此相位锁定。这些信号的这种相位锁定可以增强通过平均在多个扫描周期上获得的质量检测信号而获得的组合质量检测信号，并且可以进一步保存关于离子的微动的信息。尽管下面参考四极杆组讨论各种实施例，但是本教导可应用于其它杆组，例如六极杆组和八极杆组。
这里使用的各种术语与其在本领域中的通常含义一致。术语“径向”在本文中用于指具有与四极杆组的轴向维度垂直的平面的方向(例如，沿图1A中的z方向)。术语“径向激发”和“径向振荡”分别指径向上的激发和振荡。本文中用于修饰数值的术语“大约”意欲表示关于数值最多5％的变化。
图1A和图1B示意性地描绘了根据本教导的实施例的质量分析器1000。质量分析器1000包括四极杆组1002，四极杆组1002从配置用于接收离子的输入端(A)(这里也称为“输入端口”)延伸到离子可通过其离开四极杆组的输出端(B)(这里也称为“输出端口”)。在本实施例中，四极杆组包括四个杆1004a、1004b、1004c和1004d(这里统称为四极杆1004)，它们彼此相对布置以提供通道，四极杆组接收到的离子可以通过通道从输入端(A)传输到输出端(B)。在本实施例中，四极杆1004具有圆形横截面形状，而在其他实施例中，它们可以具有不同的横截面形状，例如双曲形。
质量分析器1000可以接收离子，例如，由离子源1001产生的连续离子流。可以使用各种不同类型的离子源。一些合适的实例包括但不限于电喷雾电离装置、雾化器辅助电喷雾装置、化学电离装置、雾化器辅助雾化装置、基质辅助激光解吸/电离(MALDI)离子源、光电离装置、激光电离装置、热喷涂电离装置、电感耦合等离子体(ICP)离子源、声波喷射电离装置、辉光放电离子源和电子碰撞离子源DESI等。
在一些实施例中，四极杆组内的压力可维持在约1x10-6托至约1.5x10-3托的范围内，例如，在约8x10-6托至约5x10-4托的范围内。
在本实施例中，质量分析器1000还包括布置在四极杆组的输入端附近的输入透镜1012和布置在四极杆组的输出端附近的输出透镜1014。在控制器1010的控制下操作的直流电压源1016可以向输入透镜1012和输出透镜1014施加两个直流电压，例如，在相对于四极装置的直流偏压(如果有的话)的约1到50V的范围内。在一些实施例中，施加到输入透镜1012的直流电压导致产生电场，该电场促进离子进入质量分析器。此外，向输出透镜1014施加直流电压可以促进离子离开四极杆组。
在控制器1010的控制下操作的射频(RF)电压源1008可以向四极杆组的至少一个杆施加驱动射频电压，以在四极杆组限定的体积内产生四极电磁场，以在离子通过四极装置时对离子进行径向限制。射频电压可施加到杆上，同时施加或不施加可选择量的解析直流电压到一个或多个四极杆上。
在一些实施例中，施加到四极杆1004的射频电压可以具有在约0.8MHz到约3MHz的范围内的频率和在约100伏到约1500伏的范围内的振幅，当然也可以采用其他频率和振幅。
如上所述，施加射频电压可导致在四极装置内产生四极场，其特征在于四极杆组的输入端和输出端附近的边缘场。正如下面更详细地讨论的那样，这种边缘场可以耦合离子的径向运动和轴向运动。举例来说，四极杆组的输出端(B)附近区域中的四极电势的减小可导致产生边缘场，其可表现出一个沿四极杆的纵向(沿z方向)的分量。在一些实施例中，该电场的振幅可以随着与四极杆组的中心的径向距离的增加而增加。
作为说明，在不局限于任何特定理论的情况下，将射频电压应用于四极杆可产生二维四极电势，如下面的关系所定义的那样：
其中
表示相对于地测量的电势，x和y表示笛卡尔坐标，定义了垂直于离子传输方向(即垂直于z方向)的平面。由上述电势产生的电磁场可以通过获得电势的空间梯度来计算。
同样，不局限于任何特定的理论，对于一级近似，与四极装置的输入端和输出端附近的边缘场相关的电势可以通过如下所示的函数f(z)减小四极装置的输入端和输出端附近的二维四极电势来表征：
其中
表示与边缘场相关联的电势，
表示上面讨论的二维四极电势。由于二维四极场的减小导致的边缘电场的轴向分量(Ez，quad)，可以描述如下：
如下文更详细地讨论的，这种边缘场允许将通过向一个或多个四极杆(和/或一个或多个辅助电极)施加电压脉冲而激发的离子的径向振荡转换为轴向振荡，其中由检测器检测轴向振荡的离子。
继续参考图1A和图1B，四极杆组1000还包括在控制器1010的控制下操作的激发脉冲电压源1018，用于向四极杆1004中的至少一个施加激发电压。在本实施例中，激发脉冲电压源1018向杆1004a和1004b施加双极脉冲电压，尽管在其它实施例中，双极脉冲电压可以施加到杆1004c和1004d。在一些实施例中，所施加的脉冲电压的振幅可以例如在大约10伏到大约40伏的范围内，或者在大约20伏到大约30伏的范围内，尽管也可以使用其他振幅。此外，脉冲电压(脉冲宽度)的持续时间可以例如在约10纳秒(ns)到约1毫秒的范围内，例如在约1微秒到约100微秒的范围内，或者在约5微秒到约50微秒的范围内，或者在约10微秒到约40微秒的范围内，当然也可以使用其他脉冲持续时间。一般来说，可以采用多种脉冲振幅和持续时间。在许多实施例中，脉冲宽度越长，脉冲振幅越小。通过四极装置的离子通常只暴露于单个激发脉冲。一旦一团(slug)被激发离子通过四极装置，就会触发额外的激发脉冲。这通常每1到2毫秒发生一次，因此每秒采集大约500到1000个数据采集周期。
与电压脉冲相关的波形可以具有各种不同的形状，目的是提供快速宽带激发信号。作为示例，图2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到达到其最大值所需的持续时间，可以例如在约1到100纳秒的范围内。在其它实施例中，电压脉冲可以具有不同的时间形状。
在不受任何特定理论限制的情况下，电压脉冲的施加，例如，在两个对角相对的四极杆上，在四极杆内产生瞬时电场。四极装置内的离子暴露在这个瞬变电场中，可以这些离子中的至少一些离子的长期频率径向激发该至少一些离子。这种激发可以包含具有不同质量电荷比(m/z)的离子。换句话说，使用具有短时间持续时间的激发电压脉冲可以提供四极装置内离子的宽带径向激发。
当径向激发的离子到达位于输出端(B)附近的四极杆组的端部时，它们将与出口边缘场相互作用。同样，在不局限于任何特定理论的情况下，这种相互作用可以将激发的离子中的至少一部分的径向振荡转化为轴向振荡。
继续参考图1A，在本实施例中，控制器控制射频电压源以及脉冲激发电压源的定时，使得施加到一个或多个四极杆的射频驱动信号和激发信号被相位锁定。射频驱动信号与激发信号的这种相位锁定确保对应于射频诱导的微动的最大值的、离子优选从四极杆组喷射出来的时间，从一次扫描到另一次扫描基本保持不变。这又可以提高离子检测信号的信噪比。
轴向振荡的离子经由出射透镜1014中的开口离开四极杆组以到达检测器1020。在控制器1010的控制下操作的电压源1019向检测器1020施加数据采集触发电压以启动检测器对离子的检测。在一些实施例中，不是利用单独的电压源，而是激发电压源1018可以进一步向检测器1020提供数据采集触发电压。控制器控制电压源1019，特别是向检测器1020施加数据采集触发电压的定时，从而保证触发电压源相对于射频电压源和激发电压源是相位锁定的。换句话说，在本实施例中，用于径向限制离子的射频电压的相位、激发电压的相位和数据采集触发电压的相位彼此锁定。在一些实施例中，基本上同时触发离子激发和检测。
通过相位锁定驱动射频电压和激发/检测电压，离子优选从四极杆组中喷射出来的时间在各个扫描之间变得一致，因此信号振幅增加。此外，由于离子的微动，信号的这种相位锁定可以有利地保持检测到的信号中的高频振荡，否则这些高频振荡将在许多扫描过程中通过平均而被去除。
控制器1010采用的相位锁定电路可以以各种不同的方式实现。作为示例，图3示意性地描绘了这种相位锁定电路3000的实现示例。在该示例中，射频驱动电压连续地施加到一个或多个四极杆，并且射频检测器3002对射频驱动电压进行采样，并将采样电压提供给分压器3004。分压器3004的输出被施加到比较器3006的输入端口。参考电压源3008将参考电压施加到比较器的另一输入端口。比较器将以与射频电压相同的频率输出脉冲序列。比较器触发控制器1010的射频电压的占空比和相位由参考电压控制。当要启动离子检测时，电路3010向控制器施加离子检测触发。在比较器输出的下一次转换(例如，从低到高或从高到低)时，控制器将输出触发施加于离子激发电压源3012和数字化器3014，数字化器3014从检测器接收离子检测信号并将信号数字化。在一些实施例中，控制器可以相对于比较器的输出延迟其输出触发的定时，以便相对于射频电压的相位改变离子激发和检测的触发。
参考图4和图5，在一些实施例中，在使用中，开始扫描功能装置4000可以向控制器1010施加触发以发起新的扫描。控制器1010又可以启动射频驱动源4002以向放大器4004施加射频电压，放大器4004又向线性离子阱的四极杆组4006的一个或多个杆施加放大的射频驱动电压。控制器进一步开始使离子注入到线性离子阱中。在该实施例中，离子注入线性离子阱的实现相对于开始扫描触发具有时间延迟。离子在离子阱中发生碰撞冷却。利用由射频电压的相位指示的相对于扫描开始的延迟(期望以该延迟对四极杆组的一个或多个杆施加激发电压)，控制器启动对激发电压源4008施加激发触发，进而向一个或多个四极杆施加激发信号。此外，在将数据采集触发施加于检测器的同时，控制器将数据采集触发应用于数字化器4010以开始离子检测信号的采集。
如图5所示，在本实施例中，射频驱动信号(A)在相对于扫描结束的预定时间(例如，100微秒)内终止，并且在下一扫描开始时再次被施加。通过调节离子激发信号和数据采集信号相对于射频驱动信号的定时，控制器确保对于每个扫描，离子激发信号和数据采集信号相对于射频驱动信号是相位锁定的，例如，以上面讨论的方式。
再次参照图1A，在控制器1010的控制下操作的检测器1020响应于离子的检测而生成时变离子信号。可以使用多种检测器。适当检测器的一些示例包括但不限于光电子通道倍增器型号4822C和ETP电子倍增器型号AF610。
与检测器1020通信的分析器1022(这里也称为分析模块)可以接收检测到的时变信号并对该信号进行操作以生成与检测到的离子相关联的质谱。更具体地说，在本实施例中，分析器1022可以获得检测到的时变信号的傅里叶变换以生成频域信号。然后，分析器可以利用马绍函数(Mathieu)a-和q-参数与m/z之间的关系，将频域信号转换成质谱。
其中z是离子上的电荷，U是杆上的直流电压，V是射频电压振幅，Ω是射频的角频率，r0是四极装置的特征尺寸。径向坐标r由下式给出
r2＝x2+y2 公式(6)
另外，当q＜～0.4时，参数β是由下式给出
基本长期频率由下式给出
在a＝0和q<～0.4的条件下，长期频率与m/z的关系近似如下：
β的准确值是用a-和q-Mathieu参数表示的连续分数表达式。这个连续分数表达式可以在参考文献J.Mass Spectrum.Vol 32,351-369(1997)中找到，其全文通过引用并入本文。
m/z和长期频率之间的关系也可以通过将一组频率拟合到下面的方程中来确定
其中，A和B是待确定的常数。
在一些实施例中，根据本教导的质量分析器可用于产生具有取决于时变激发离子信号的长度的分辨率的质谱，但是分辨率通常可在约100到约1000的范围内。
控制器1010和分析器1022可以以各种不同的方式在硬件和/或软件中实现。作为示例，图6示意性地描绘了分析器1200的实施例，其包括用于控制分析器的操作的处理器1220。示例性分析器1200还包括用于存储指令和数据的随机存取存储器(RAM)1240和永久存储器1260。分析器1200还包括傅里叶变换(FT)模块1280，用于对从检测器1180接收的时变离子信号进行操作(例如，经由傅里叶变换)以生成频域信号，以及用于基于频域信号计算所检测到的离子的质谱的模块1300。通信模块1320允许分析器与检测器1180通信，例如接收检测到的离子信号。通信总线1340允许分析器的各种组件彼此通信。尽管控制器1010和分析器1022在此被示为两个单独的组件，但是在一些实施例中，控制器1010和分析器1022的功能可以集成到单个组件中。
在一些实施例中，根据本教导的质量分析器可包括四极杆组以及一个或多个辅助电极，激发电压脉冲可被施加于四极杆组以及一个或多个辅助电极以在四极装置内径向激发离子。例如，图7A和图7B示意性地描绘了根据该实施例的质量分析器2000，其包括由四个杆2020a、2020b、2020c和2020d(本文统称为四极杆2020)组成的四极杆组2020。在本实施例中，分析器2000还包括多个辅助电极2040a、2040b、2040c和2040d(这里统称为辅助电极2040)，它们散布在四极杆2020之间。与四极杆2020类似，辅助电极2040从四极装置的输入端(A)向四极装置的输出端(B)延伸。在本实施例中，辅助电极2040具有与四极杆2020基本相似的长度，尽管在其他实施例中，它们可以具有不同的长度。
与前面的实施例类似，射频电压可以例如经由射频电压源2001施加到四极杆2020，以对通过其中的离子进行径向限制。与向一个或多个四极杆施加电压脉冲不同，在本实施例中，可以向一个或多个辅助电极施加电压脉冲，以引起通过四极装置的离子中的至少一些离子的径向激发。举例来说，在本实施例中，激发脉冲电压源2060可向杆2040a及2040d施加双极电压脉冲(例如，向杆2040a施加正电压，而向杆2040d施加负电压)。
与前一实施例类似，控制器2003可以配置射频电压源2001和激发脉冲电压源2060，使得由此产生的信号相对彼此相位锁定(例如，可以相对于射频电压的周期配置激发电压的定时，使得在每次扫描中，激发电压在施加驱动射频电压的同时被施加到辅助电极)。
如上所述，激发电压脉冲可以引起通过四极装置的离子中的至少一些离子的径向激发。径向激发的离子与四极装置的输出端附近的边缘场的相互作用可以将离子的径向振荡转化为轴向振荡，并且该轴向振荡可以被检测器2005检测到。在控制器2003的控制下工作的电压源2007将数据采集触发施加到数字化器(数据采集系统)，数字化器耦合到检测器2005(例如，电子倍增器)来开始检测入射到检测器上的离子。在本实施例中，控制器配置电压源，使得施加到检测器的触发信号相对于射频信号以及激发电压信号是相位锁定的。如上所述，这些信号的这种相位锁定提供某些优点，例如，增加的信噪比。
类似于先前的实施例，诸如上面讨论的分析器1200的分析器可以对由于检测轴向振荡离子而产生的时变离子信号进行操作以产生频域信号，并且可以对频域信号进行操作以产生检测到的离子的质谱。
根据本教导的质量分析器可并入各种不同的质谱仪中。举例来说，图8示意性地描绘了这样的质谱仪100，其包括用于在电离室14内产生离子的离子源104、用于对从其接收到的离子进行初始处理的上游部分16和包含一个或多个质量分析器的下游部分18、碰撞单元和根据本教导的质量分析器116。
由离子源104产生的离子可以连续地传输通过上游部分16的元件(例如，帘板30、孔板32、Qjet 106和Q0 108)，以产生窄且高度聚焦的离子束(例如，在z方向(沿中心纵轴))，以便在高真空下游部分18内进行进一步的质量分析。在所描绘的实施例中，电离室14可以保持在大气压下，但是在一些实施例中，电离室14可以被排空到低于大气压的压力。帘室(即，帘板30和孔板32之间的空间)也可以保持在较高的压力(例如，大约大气压，大于上游部分16的压力)，而通过一个或多个真空泵端口(未显示)排气，上游部分16和下游部分18可以保持在一个或多个选定的压力(例如，相同或不同的亚大气压(低于电离室的压力))。质谱仪系统100的上游部分16通常保持在相对于下游部分18的各种压力区域的一个或多个升高的压力下，下游部分18通常在降低的压力下操作以促进紧密聚焦和对离子运动的控制。
电离室14(包含在从离子源104排出的流体样品中的分析物可在电离室14中被电离)与气帘室通过一个帘板30隔开，该帘板30限定了通过孔板32的取样孔与上游部分流体连通的帘板孔。根据本教导的各个方面，帘气体源可以在帘板30和孔板32之间提供帘式气流(例如N2)，通过解除聚集和排空大的中性粒子来帮助保持质谱仪系统下游部分的清洁。举例来说，一部分帘气体可从帘板孔流出进入电离室14，从而防止液滴通过帘板孔进入。
如下面详细讨论的，质谱仪系统100还包括电源，并且在一些实施例中还可以包括附加控制器(未示出)，其可以耦合到各种组件以便操作根据本教导的各个方面的质谱仪系统100。
如图所示，所描绘的系统100包括样品源102，所述样品源102被配置为向离子源104提供流体样品。所述样品源102可以是本领域技术人员已知的任何合适的样品入口系统，并且可以被配置为容纳和/或将样品(例如，含有或怀疑含有感兴趣的分析物的液体样品)引入到离子源104中。样品源102可与离子源流体耦合，以便将液体样品从待分析样品的储存器、从在线液相色谱(LC)柱、毛细管电泳(CE)仪器、或可通过其注入样品的输入端口(均通过非限制性示例)，传输到离子源102(例如，通过一个或多个导管、通道、管子、管道、毛细管等)。在一些方面中，样品源102可包括输液泵(例如，注射器或LC泵)，用于将液体载体连续地流动到离子源104，而样品块(plug)可间歇地注入液体载体中。
离子源104可具有多种配置，但通常配置为从包含在样品内的分析物(例如，从样品源102接收的流体样品)生成离子。在本实施例中，离子源104包括电喷雾电极，电喷雾电极可包括与样品源102流体耦合的毛细管，其终止于出口端，该出口端至少部分延伸到电离室14中以排出其中的液体样品。如本领域技术人员将根据本教导理解的，电喷雾电极的出口端可以细颗粒化、气溶胶化、雾化或以其他方式(例如，用喷嘴喷洒)将液体样品释放入电离室14以形成样品羽流，样品羽流包括通常朝向帘板孔(例如，在其附近)的多个微液滴。如本领域所知，例如，当产生样品羽流时，微液滴中包含的分析物可由离子源104电离(即使其带电)。在一些方面中，电喷雾电极的出口端可以由导电材料制成，并且电耦合到操作地耦合到控制器20的电源(例如，电压源)，使得样品羽流中包含的微液滴内的流体在电离室12中的去溶剂化期间蒸发，裸露的带电分析物离子或溶剂化离子被释放，被拉向并穿过帘板孔。在一些替代方面中，喷雾器的排放端可以是非导电的，并且喷雾充电可以通过导电接头或连接件发生，以向液流(例如，毛细管的上游)施加高电压。尽管离子源104在本文中通常被描述为电喷雾电极，但是应当理解，本领域中已知的用于电离样品内的分析物并根据本教导修改的任何数量的不同电离技术可以被用作离子源104。作为非限制性示例，离子源104可以是电喷雾电离装置、雾化器辅助电喷雾装置、化学电离装置、雾化器辅助雾化装置、基质辅助激光解吸/电离(MALDI)离子源、光离子化装置、激光离子化装置、热喷雾离子化装置，电感耦合等离子体(ICP)离子源、声波喷雾离子化装置、辉光放电离子源和电子碰撞离子源DESI等。可以理解，离子源102可以相对于帘板孔和离子路径轴正交地布置，使得从离子源104排出的羽流也通常被引导穿过帘板孔的表面，使得不会被吸入帘室的液滴和/或大的中性分子可以从电离室14中移除，以防止潜在污染物在电离室内积聚和/或再循环。在各种方面中，还可提供雾化气体(例如，在离子源102的排放端附近)以防止液滴在喷雾器尖端上积聚和/或将样品羽流引导至帘板孔的方向。
在一些实施例中，在通过孔板32时，离子可穿过一个或多个附加真空室和/或四极装置(例如，
四极装置)，以便在传输到下游高真空部分18之前，使用气体动力学和射频场的组合提供离子束的额外聚焦和更精细的控制。根据本教导的各个方面，还应理解，本文所述的示例性离子引导件可布置在质谱仪系统的各种前端位置中。作为非限制性示例，离子引导件108可作为
离子引导件的常规角色(例如在约1-10托的压力下操作)，作为
离子引导件之后的常规Q0聚焦离子引导件(例如在大约3-15mTorr的压力下操作)，作为
离子引导件和Q0聚焦离子导引件的组合(例如在大约3-15mTorr的压力下操作)，或者作为
离子引导件和Q0之间的中间装置(例如，在100mTorr的压力下操作，在典型
离子引导件和典型Q0聚焦离子引导件之间的压力下操作)。
如图所示，系统100的上游部分16通过孔板32与帘室分离，并且通常包括第一射频离子引导件106(例如，SCIEX的
)和第二射频引导件108(例如，Q0)。在一些示例性方面中，第一射频离子引导件106可用于使用气体动力学和射频场的组合来捕获和聚焦离子。举例来说，离子可以通过取样孔传输，在取样孔中，由于孔板32两侧的腔室之间的压差而产生真空膨胀。作为非限制性的例子，第一射频离子引导件区域的压力可以保持在约2.5托的压力。Qjet106通过布置在其之间的离子透镜IQ0 107将由此接收的离子传输到诸如Q0射频离子引导件108之类的后续离子光学器件。Q0射频离子引导件108通过中压区域(例如，在约1mTorr到约10mTorr的范围内)输送离子，并通过IQ1透镜109将离子输送到系统100的下游部分18。
系统100的下游部分18通常包括高真空室，高真空室包含一个或多个质量分析器，用于进一步处理从上游部分16传输的离子。如图5所示，示例性下游部分18包括质量分析器110(例如，细长杆组Q1)和第二细长杆组112(例如，q2)，其可作为碰撞单元操作。下游部分还包括根据本教导的质量分析器114。
质量分析器110和碰撞单元112由孔板IQ2隔开，碰撞单元112和质量分析器114由孔板IQ3隔开。例如，在通过透镜109IQ1的出口孔从108Q0发射之后，离子可以进入相邻的四极杆组110(Q1)，四极杆组110可以位于真空室中，真空室可以被抽真空到可以保持在低于布置射频离子引导件107的真空室的压力的值。
作为非限制性示例，包含Q1的真空室可保持在小于约1×10-4托(例如，约5×10-5托)的压力下，尽管其它压力可用于此目的或其它目的。如本领域技术人员将理解的，四极杆组Q1可作为常规传输射频/直流四极质量过滤器来操作，以便选择感兴趣的离子和/或感兴趣的离子的范围。举例来说，四极杆组Q1可具有适于在质量分辨模式下操作的射频/直流电压。如应该理解的，考虑到Q1的物理和电特性，可以选择用于施加射频和直流电压的参数，使得Q1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Q1。然而，具有落在窗口外的m/z比的离子，在四极装置内不能获得稳定的轨迹，并且可以防止它们穿过四极杆组Q1。应当理解，该操作模式只是Q1的一种可能的操作模式。
通过四极杆组Q1的离子可以通过透镜IQ2并且进入相邻的四极杆组q2，四极杆组q2可以布置在加压的腔室中，并且可以配置成在大约1mTorr到大约10mTorr的压力范围内作为碰撞单元工作，当然其他压力可用于此目的或其他目的。可通过气体入口(未示出)提供合适的碰撞气体(例如氮气、氩气、氦气等)，以使离子束中的离子热化和/或碎裂。
在本实施例中，根据本教导的质量分析器114可以接收离开碰撞单元112的离子。如上所述，质量分析器114可以实现为具有或不具有辅助电极的四极质量分析器。向四极杆施加射频电压(具有或不具有可选择的分辨直流电压)可在离子通过四极装置时提供径向限制，并且向一个或多个射频杆或辅助电极施加直流电压脉冲可导致至少一部分(最好是所有的)离子的径向激发。如上所述，当径向激发的离子离开四极装置时，它们与边缘场的相互作用可以将至少一些离子的径向激发转化为轴向激发。然后由检测器118检测离子，检测器118产生时变离子信号。与检测器118通信的分析器120可以以上面讨论的方式对时变离子信号进行操作以得到检测到的离子的质谱。
参考图14的流程图，在一些实施例中，一种用于把驱动射频信号与施加到傅里叶变换光谱仪的四极杆组的激发信号以及施加到光谱仪的检测器的数据采集信号相位锁定的方法可以包括在每次扫描开始时记录驱动射频信号的相位(步骤1)。然后可以例如以软件方式调节离子检测信号的相位(步骤2)，使得一旦共同添加，所有扫描具有基本相同的相位。
因此，射频信号、激发信号和检测信号的相位锁定可以产生具有更高信噪比的谱，从而减少所需的平均次数。在一些实施例中，结合径向碎裂技术(例如，经由沿着离子光轴指向的激光)，可使用检测到的微动信息或已知射频相位来确定离子碎裂事件的精确定时，从而使感兴趣物种的碎裂效率最大化。在其他参数中，如分辨直流、离子能量、激发电压等，离子相对于四极装置轴的径向偏移的瞬时大小是离子固有的m/z和施加的射频的函数。换句话说，离子轨迹是长期运动和射频诱导的微动的叠加。通过了解每个时间点的射频相位，当径向破碎技术(例如激光)和离子云之间存在最大重叠时，可以执行离子碎裂。
作为示例，图15示意性地描绘了用于执行这种离子碎裂的系统5000，其包括提供激光辐射束5004的激光源5002，所述激光辐射束5004沿着四极杆组5006的纵轴指向，所述四极杆组5006可被配置为线性离子阱(LIT)。离子源5003将多个离子5007传输到LIT5006中。射频驱动电压可优选把一些离子前体激发到较大半径。在较小半径(即，更接近四极装置纵轴)的剩余前体离子可以通过与激光辐射的相互作用而碎裂。
提供以下示例是为了进一步说明本教导的各个方面，并且不意图提供实践本教导的最佳方法或可以获得的最佳结果。
例1
Sciex在市场上销售的4000
质谱仪(类似于图9所示的质谱仪)根据本教导进行了修改。波形发生器(Keysight 33520B波形发生器)用于产生质量分析四极装置(例如图9中的四极装置Q3)的驱动射频的时钟信号。波形发生器在扫描功能开始时触发，并调节周期数，使信号在扫描的下降/复位部分结束，大约持续扫描功能的最后100微秒。波形发生器的第二个通道和同步输出也被设置为相对于触发地产生信号和延迟。具体而言，在波形发生器触发后约10.25ms触发离子激发和数据采集。以这种方式，在质量分析部分开始时，射频驱动、激发和检测都是相位锁定的。
图10和图11显示了在有(灰色轨迹)和没有(黑色轨迹)相位锁定的情况下利血平的谱去噪后的传输模式FT-LIT瞬时信号(1024个平均值)。所有其他条件都相同。在这两个轨迹中，离子强度的低频波动是离子长期运动的结果。然而，灰色范围(相位锁定)清楚地显示了离子轨迹的射频微动。
在这两种情况下，离子激发和检测被同时触发。由于离子包的长期运动与射频驱动器的瞬时相位无关，两条轨迹在时间上重叠。然而，当驱动射频信号和离子检测信号不相位锁定时，与射频诱导的微动的最大值相对应的离子优选喷射的时间在各个扫描之间改变。因此，在多次扫描过程中，高频信号振荡将自身平均化，从而观察到没有微动信息的正弦信号。通过相位锁定驱动射频和激发/检测，离子优选喷射的时间在各个扫描之间变得一致，并且信号振幅增加。
使用Keysight 33520B波形发生器产生用于Q3四极杆组的电压激发和放大的时钟。波形发生器在扫描功能开始时使用仪器控制器的数字到模拟输出触发。波形发生器的一个通道射频输出施加到四极杆以产生四极场，并在扫描功能的最后100微秒关闭。
例2
图12显示了在有(灰色轨迹)和没有(黑色轨迹)相位锁定的情况下利血平的传输模式FT-LIT瞬时信号，图13描绘了相应的质谱。除了质量分析四极装置中离子的动能降低，使用了与上一示例中使用的质谱仪相同的质谱仪，从而产生更高分辨率的微动信息。与前一示例类似，当驱动射频信号、激发信号和检测信号被相位锁定时，因为与离子优选喷射相关联的定时在一次扫描和下一次扫描之间基本相同，因此信号振幅增加。
这一数据表明，在通过相位锁定获得的瞬时信号中，离子微动是可见的，并且进一步表明与通过相位锁定获得的瞬时信号相对应的质量信号的振幅大于与未通过相位锁定获得的瞬时信号相对应的质量信号的振幅。
本领域技术人员将理解，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。
Claims (22)
1.一种质量分析器，包括：
四极装置，包括用于接收离子的输入端以及离子经由其离开所述四极装置的输出端，所述四极装置具有多个杆，所述多个杆中的至少一些杆上能施加射频电压，所述射频电压用于产生在所述离子传输通过所述四极装置时引起所述离子的径向限制的四极场，以及所述射频电压还用于在所述输出端附近产生边缘场，
至少一个电压源，用于向所述多个杆施加所述射频限制电压，所述至少一个电压源还被配置为向所述多个杆中的至少一个杆施加激发信号，以激发通过所述四极装置的离子中的至少一部分离子以其长期频率径向振荡，其中径向激发的离子与所述边缘场相互作用以离开所述四极装置，使得它们的径向振荡转化为轴向振荡，
检测器，用于响应于由所述至少一个电压源提供的数据采集触发而检测离开所述四极装置的所述离子，
与所述至少一个电压源通信的控制器，以配置所述至少一个电压源，使得所述射频限制电压、所述激发信号和所述数据采集触发信号是相位锁定的。
2.根据权利要求1所述的质量分析器，其中所述激发信号和所述数据采集触发信号基本上同时分别施加于所述多个杆中的所述至少一个杆和所述检测器，
3.根据权利要求1所述的质量分析器，其中所述检测器响应于检测到所述轴向振荡离子而产生时变信号。
4.根据权利要求3所述的质量分析器，还包括：分析模块，用于接收所述时变信号并对所述时变信号应用傅里叶变换，以便生成频域信号。
5.根据权利要求4所述的质量分析器，其中所述分析模块对所述频域信号进行操作，以生成所述激发离子的质谱。
6.根据权利要求5所述的质量分析器，其中所述激发信号的持续时间在约10ns到约1毫秒的范围内。
7.根据权利要求1所述的质量分析器，其中所述射频限制电压的频率在约50kHz至约10MHz的范围内。
8.根据权利要求7所述的质量分析器，其中所述射频限制电压的振幅在约50V到约10kV的范围内。
9.根据权利要求1所述的质量分析器，其中所述多个杆包含四个杆，所述四个杆被布置成响应于对其施加所述射频限制电压而产生四极场。
10.根据权利要求9所述的质量分析器，其中所述多个杆还包括至少一对辅助电极。
11.根据权利要求10所述的质量分析器，其中所述至少一个电压源在所述辅助电极对上施加所述激发信号。
12.根据权利要求1所述的质量分析器，其中所述至少一个电压源包括：用于施加所述射频限制电压的射频电压源以及用于产生所述振荡信号和所述数据采集信号的脉冲电压源。
13.根据权利要求1所述的质量分析器，其中所述四极装置是线性离子阱(LIT)。
14.根据权利要求13所述的质量分析器，还包括：位于所述线性离子阱的所述输出端附近的出射透镜。
15.根据权利要求14所述的质量分析器，其中所述至少一个电压源被配置为向所述出射透镜施加直流电压，以便调节所述线性离子阱的所述输出端附近的所述边缘场。
16.一种进行质量分析的方法，包括：
使多个离子通过包含多个杆的四极装置，所述四极杆组包括用于接收所述多个离子的输入端和离子经由其离开所述四极装置的输出端，
向所述多个杆中的至少一个杆施加至少一个射频电压，以便在所述离子通过所述四极装置时产生用于离子的径向限制的场，
在所述多个杆中的至少一对杆上施加激发电压脉冲，以激发通过所述四极装置的离子中的至少一部分离子以其长期频率径向振荡，使得当所述激发离子离开所述四极装置组时，所述激发离子与所述输出端附近的边缘场之间的相互作用促进所述激发离子通过所述输出端离开，并将所述径向振荡转换为轴向振荡，
其中，所述射频电压相对于所述电压脉冲是相位锁定的。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括检测器，用于检测离开所述四极装置的离子，所述检测器产生时变离子检测信号。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括向所述检测器施加数据采集触发信号，以启动离子检测信号的采集。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述数据采集触发信号相对于所述射频电压和所述激发电压脉冲是相位锁定的。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括获得所述时变离子检测信号的傅里叶变换以生成频域信号，并利用所述频域信号生成与所检测到的离子相关联的质谱。
21.根据权利要求16所述的方法，其中所述四极装置是线性离子阱。
22.一种在质谱仪中获得质量检测信号的方法，包括：
对用于采集多个离子的质量信号的多个扫描中的每个扫描，将驱动射频信号施加到四极杆组中的至少一个杆上，
在每个扫描开始时记录所述驱动射频信号的相位，
对于每个扫描，获得瞬时离子检测信号，
基于针对每个扫描记录的驱动射频信号的相位，调节在该扫描中获得的每个瞬时离子检测信号的相位，使得与所述多个扫描相对应的所有瞬时离子检测信号具有基本相同的相位。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201962800383P | 2019-02-01 | 2019-02-01 | |
| US62/800,383 | 2019-02-01 | ||
| PCT/IB2020/050658 WO2020157656A1 (en) | 2019-02-01 | 2020-01-28 | Phase locked fourier transform linear ion trap mass spectrometry |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113383406A true CN113383406A (zh) | 2021-09-10 |
Family
ID=69467610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202080011773.3A Pending CN113383406A (zh) | 2019-02-01 | 2020-01-28 | 相位锁定的傅里叶变换线性离子阱质谱分析法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11929246B2 (zh) |
| EP (1) | EP3918626A1 (zh) |
| CN (1) | CN113383406A (zh) |
| WO (1) | WO2020157656A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201802917D0 (en) | 2018-02-22 | 2018-04-11 | Micromass Ltd | Charge detection mass spectrometry |
| WO2021207494A1 (en) | 2020-04-09 | 2021-10-14 | Waters Technologies Corporation | Ion detector |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6177668B1 (en) * | 1996-06-06 | 2001-01-23 | Mds Inc. | Axial ejection in a multipole mass spectrometer |
| EP1378930A2 (en) * | 2002-05-30 | 2004-01-07 | Micromass Limited | Mass spectrometer |
| US20040026613A1 (en) * | 2002-05-30 | 2004-02-12 | Bateman Robert Harold | Mass spectrometer |
| US20040026612A1 (en) * | 2002-05-30 | 2004-02-12 | Bateman Robert Harold | Mass spectrometer |
| GB0411157D0 (en) * | 2002-07-03 | 2004-06-23 | Micromass Ltd | Mass spectrometer |
| DE202005000505U1 (de) * | 2005-01-13 | 2005-04-21 | Micromass Uk Ltd. | Massenspektrometer |
| CN102138196A (zh) * | 2008-09-05 | 2011-07-27 | 萨莫芬尼根有限责任公司 | 可用作四极质量过滤器的二维径向喷射阱 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0220450D0 (en) * | 2002-09-03 | 2002-10-09 | Micromass Ltd | Mass spectrometer |
| WO2012150351A1 (en) | 2011-05-05 | 2012-11-08 | Shimadzu Research Laboratory (Europe) Limited | Device for manipulating charged particles |
-
2020
- 2020-01-28 WO PCT/IB2020/050658 patent/WO2020157656A1/en unknown
- 2020-01-28 US US17/427,386 patent/US11929246B2/en active Active
- 2020-01-28 EP EP20703543.7A patent/EP3918626A1/en active Pending
- 2020-01-28 CN CN202080011773.3A patent/CN113383406A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6177668B1 (en) * | 1996-06-06 | 2001-01-23 | Mds Inc. | Axial ejection in a multipole mass spectrometer |
| EP1378930A2 (en) * | 2002-05-30 | 2004-01-07 | Micromass Limited | Mass spectrometer |
| US20040026613A1 (en) * | 2002-05-30 | 2004-02-12 | Bateman Robert Harold | Mass spectrometer |
| US20040026612A1 (en) * | 2002-05-30 | 2004-02-12 | Bateman Robert Harold | Mass spectrometer |
| GB0411157D0 (en) * | 2002-07-03 | 2004-06-23 | Micromass Ltd | Mass spectrometer |
| DE202005000505U1 (de) * | 2005-01-13 | 2005-04-21 | Micromass Uk Ltd. | Massenspektrometer |
| CN102138196A (zh) * | 2008-09-05 | 2011-07-27 | 萨莫芬尼根有限责任公司 | 可用作四极质量过滤器的二维径向喷射阱 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220102133A1 (en) | 2022-03-31 |
| US11929246B2 (en) | 2024-03-12 |
| WO2020157656A1 (en) | 2020-08-06 |
| EP3918626A1 (en) | 2021-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110291613B (zh) | 傅里叶变换质谱仪 | |
| AU2011220352B2 (en) | Plasma mass spectrometry with ion suppression | |
| US9916971B2 (en) | Systems and methods of suppressing unwanted ions | |
| US11631575B2 (en) | Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) with improved signal-to-noise and signal-to-background ratios | |
| US20090294662A1 (en) | Ion funnel ion trap and process | |
| US11929246B2 (en) | Phase locked Fourier transform linear ion trap mass spectrometry | |
| US20230027201A1 (en) | High Pressure Mass Analyzer | |
| US20220384173A1 (en) | Methods and Systems of Fourier Transform Mass Spectrometry | |
| US20220102135A1 (en) | Auto Gain Control for Optimum Ion Trap Filling | |
| US20230290630A1 (en) | Signal-to-Noise Improvement in Fourier Transform Quadrupole Mass Spectrometer | |
| US20230290628A1 (en) | Identification of Harmonics in RF Quadrupole Fourier Transform Mass Spectra | |
| WO2022195536A1 (en) | System and method for variable fft analysis windows in mass spectrometry | |
| CN114830290A (zh) | 傅里叶变换四极校准方法 | |
| CN111696846A (zh) | 质量范围改进的离子俘获方案 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |