CN115346853A - 增益校准方法 - Google Patents

Abstract

对在检测器电压下操作的离子检测器执行增益校准。产生单离子。通过在所述离子检测器处检测单离子来确定离子检测器的检测器输出与第一检测器电压的离子数目之间的第一关系的参数。使用所述第一检测器电压在所述离子检测器处检测离子峰，以基于所述第一关系的所述参数确定所述离子峰中的离子数目。调整所述检测器电压以减小所述检测器输出与噪声电平之间的比率，并由此获得第二检测器电压，在所述第二检测器电压下，所述离子峰的所述检测器输出保持高于所述噪声电平。基于所述离子峰中的所确定的离子数目，确定所述检测器输出与所述第二检测器电压的所述离子数目之间的第二关系的参数。

Description

增益校准方法

技术领域

本公开涉及一种增益校准的方法，确切地说是用于质谱仪中。

背景技术

质谱分析是一种可用于测量离子的质荷(m/z)比的分析技术。质谱仪通常由三个主要部分组成：用于产生离子的离子源、用于根据m/z将离子分离的质量分析器和用于检测所分离的m/z离子的离子检测器。

离子检测器测量当离子经过或撞击离子检测器的表面时诱导的电荷或产生的电流。由于单个粒子一般产生的效应太小，无法在非相对论能量下直接检测到，因此离子检测器通常放大由经过/指示离子产生的信号，使得所述信号可被测量到。通常，这是通过将入射离子转化为二次电子来完成的。

离子检测器的增益(每个入射离子产生的电子数目)通常通过设置电子倍增阶段的电压以及入射离子的能量来控制。通常优选的是，检测器以足够的增益操作以可靠地检测单离子，且因此最大限度地提高灵敏度。然而，过度增益会减小检测器的动态范围(可检测到的最大值和最小值之间的比率)，这是性能的关键因素。过度增益还会加速老化，其减短检测器的使用寿命。此外，老化和短期效应(例如，水的解吸附)会引起增益的明显变化，甚至在一天内也是如此。

除了需要可靠的离子检测外，检测器的电流输出还允许测量信号中的离子数目，且因此得到分析物的定量信息。结合离子阱的质谱仪通常还需要测量离子电流，以在分析期间调节阱内存储的离子数目，以防止在被称作“自动增益控制”的过程中的有害空间电荷效应。因此，常规增益校准对于准确地确定信号中的离子数目是至关重要的。

常规质谱仪一般并有用以测量和校准检测器增益的例程，所述例程必须定期运行。这些例程通常太慢而无法在实验运行期间或之间监测和/或重新校准检测器增益，而是改为作为每日和/或每周校准例程的一部分操作。

以10Hz到30,000Hz的重复率操作的飞行时间(TOF)质量分析器通常使用例如在US2004/0206911中描述的基于微通道板(MCP)的检测器，这是因为其检测表面和亚纳秒级时间响应，这对于高分辨率是最佳的。参考图1示出了并有一对用于增强增益的人字形MCP101的标准检测器，下面将对其进行简要说明。

微通道板101由高电阻材料制成且含有在微通道板101的第一面与第二面之间延伸的通道阵列。通道彼此平行，并且通常与MCP输入表面的法线成小角度(例如，大约8°)。在图1中所示的一对人字形MCP 101中，两个板101的通道相对于彼此成角度以形成人字形(v形)形状。

离子包102撞击MCP 101。由于成角度的通道，保证进入通道之一的粒子102撞击通道壁，并发射二次电子103。二次电子103在MCP 101的电阻通道内加速，并在其撞击通道壁时发射更多二次电子103，从而在电子到电子转换的级联中放大原始信号。离开第一板101的电子在第二板101中开始另外级联。

图1中的MCP 101之间的间隙允许电荷跨越多个通道扩散，这增加了增益。MCP之间也可无间隙，以保持空间分辨率。

图1中展示的人字形双MCP 100的特征在于：在第二MCP 101输出处检测到的单离子的增益为1E+6，寿命小于一库仑(1C)。人字形双MCP 100可替代地具有3C或10C的操作寿命。这可能取决于增益且寿命可能与增益成反比地增加。

Chevron MCP往往受到有限动态范围的影响，尽管也描述了能够线性检测从单离子到每脉冲超过1000个离子的快速检测器方案，例如US 6,982,428中描述的具有磁电子聚焦的倍增电极链和US 7,180,060中的结合闪烁体/光电倍增管组合以增加额外的增益级的MCP/倍增电极。

检测器校准的标准方法(例如图1中所示的MCP检测器)是测量单离子在不同检测器增益设置下的响应。单离子脉冲强度或面积的测量给出了最直接的测量，而单离子脉冲速率的测量给出了离子电流的测量，且计数率相比检测器电压的曲线图的平稳期表示用于高效单离子检测的最优电压设置。此曲线图的实例展示于图2中，基于2015年《皇家化学学会(Royal Society of Chemistry)》中Prohaska等人的《针对元素和同位素分析的扇形场质谱法(Sector Field Mass Spectrometry for Elemental and Isotopic Analysis)》的类似图式。

如图2中可以看出，增大检测器电压最初会导致计数率急剧增大。然而，曲线中存在平稳区域，其中检测器电压的增大对计数率仅具有较小影响。在这个平稳区域针对高效单离子检测进行操作是有利的。如图2所示，随着检测器电压进一步增大超出平稳区域，计数率开始再次急剧增大。

出现了一个问题，即在检测此类离子所需的最小增益电平下难以可靠地测量单离子面积，因为其处于噪声电平附近。替代地，可从在较高增益范围内测量到的单离子面积的趋势的校准推断出此类值。US 9,564,301显示了飞行时间仪器中单离子测量的另一实例，其中通过比较单离子和噪声峰来执行检测优化。

单离子测量的主要困难在于避免同时检测多个离子。仪器可能会失谐以衰减离子束并降低多次离子撞击的可能性，但伴有产生许多空采集的问题。对于具有KHz级采集速率的仪器，例如正交飞行时间分析器(举例来说)，这不是一个大问题，但对于并有离子阱且在较低采集速率(即显著小于1kHz)下操作的仪器而言，校准过程变得漫长或不可靠。

如US 7,109,474中所述，离子阱仪器可替代地结合基于多个离子群的峰强度在多次采集中的统计变化的离子群的测量。这种方法无需单离子测量，并产生非常一致的结果。然而，其相对较慢，并且由于峰强度中的其他噪声源(例如由入射分析物离子产生的二次电子/离子数目)而具有较大的系统误差。

US 2021/0013019描述了向电极施加电压，使得同时从喷射器喷射出的具有相同m/z的离子在时间方向上分散，从而在分布谱上观察到对应于各个离子的多个低峰。确定分布谱中每个峰的峰高度，确定这些值的中值。如果中间峰高度不在预定参考范围内，则检测器电压增大预定量。重复所述过程直到确定的峰高度的中值在参考范围内，且随后选择所述点处的检测器电压作为最优电压。

US 10,593,525描述了校准飞行时间质谱仪(TOF MS)质谱以考虑温度变化的方法。将离子引入到傅里叶变换质谱仪(FTMS)中，并确定它们的质荷比。此外将包含校准离子的离子引入到TOF MS中，并还至少确定校准离子的m/z比。选择并在所述TOF MS和FTMS谱之间匹配表示校准离子的特定峰。接着，基于所述FTMS谱相对于温度的相对独立性，使用每一个谱中的匹配峰的相对位置来确定所述TOF MS数据的温度校正因子。

上述常规方法中的检测器增益变化和不稳定性呈现高效单离子检测、动态范围和在飞行时间分析器内检测到的离子数目的量化的问题。常规方法还缺乏测量和校准检测器的准确方法，其足够快速以在实验运行期间或之间实际进行，即使对于并有离子阱的相对较慢的分析器也是如此。

需要一种克服这些问题的增益校准方法。

发明内容

根据本公开，提供一种用于在检测器电压下操作的离子检测器的增益校准的方法。

方法包括以下步骤：

产生单离子；

通过在离子检测器处检测单离子来确定离子检测器的检测器输出与第一检测器电压的离子数目之间的第一关系的参数；

使用第一检测器电压在离子检测器处检测离子峰，以基于第一关系的参数确定离子峰中的离子数目；

调整检测器电压以减小检测器输出与噪声电平之间的比率，并由此获得第二检测器电压，在所述第二检测器电压下，离子峰的检测器输出保持高于噪声电平；

基于离子峰中的所确定的离子数目，确定检测器输出与第二检测器电压的离子数目之间的第二关系的参数。

使用此方法，可以准确且更快速地确定最优检测器电压。最优检测器电压提供足够的增益以可靠地检测单离子，且因此使灵敏度增至最大限度。过多增益会减小检测器的动态范围且加快老化，因此准确地确定最优输出检测器电压可改进检测器的寿命和动态范围。有利地，在某些情况下，无需绘制单离子响应的校准曲线即可确定最优检测器电压。

方法还可进一步包括监测离子检测器的增益校准。这可包含使用第三检测器电压在离子检测器处检测第二离子峰。第三检测器电压可与在初始增益校准期间使用的第一检测器电压相同。替代地/另外，第三检测器电压可为高增益电压。监测增益校准可进一步包含以下步骤：确定第二离子峰中的离子数目且基于峰中的所确定的离子数目而确定离子检测器的检测器输出与第三检测器电压的离子数目之间的第二关系的第二参数。离子数目可为单个离子或多个离子。监测可进一步包含基于第二关系将第二关系的第二参数与预期值进行比较，且基于所述比较确定是否已发生增益漂移。第二参数的预期值可基于所计算的校准曲线而确定，或者可为第二关系的所确定的第一参数。

因此，增益的校准可在各实验轮次期间或之间快速监测，而不是作为每日或每周校准例程的部分进行操作。

基于确定已发生增益漂移，可基于第二关系计算调整或校正参数以将检测器电压调整到一电平，在所述电平下，检测器输出与离子数目之间的关系对应于第二关系的第二参数的预期值。然后可基于校正参数/因子设置检测器电压。

此监测无需绘制校准曲线即可进行，因为先前所获取的关系的趋势可假定为真，因此提供快速增益校正。离子检测器的增益漂移由此可在增益监测之后的实验之间或期间快速校正。

可在第二检测器电压下操作离子检测器。第二电压有利地提供足够的增益以可靠地检测单离子并因此最大化灵敏度，同时限制加速老化和减小检测器动态范围的过度增益。

离子检测器可形成飞行时间质谱仪的部分。在此情况下，可通过将TOF MS设置成在时间散焦模式下操作来获得单离子，其中具有相同质荷比的离子在不同时间到达离子检测器。

有利地，这种产生单离子的方法意味着可在单次采集中记录许多单离子脉冲，使得即使相对较慢的分析器也可进行单离子校准，例如多反射飞行时间(MR-TOF)分析器。基于脉冲高度变化的统计方法可用于此类分析器，但速度较慢且可能含有大量系统误差。使离子散焦以产生单离子还避免了对离子束进行谨慎衰减以去除多个离子峰的需要，而是最大限度地减少了经由射束衰减方法将需要的空谱。

检测第二离子峰可包括将TOF MS设置成在时间散焦模式下操作，使得第二离子峰对应于单离子。随后可将用于确定第一关系的参数的单离子响应直接与第二峰的单离子响应进行比较，使得可更快地监测漂移增益。

可逐步调整(即，以较小阶段调整)检测器电压。那么，基于针对每一检测器电压阶跃通过在离子检测器处检测离子产生的检测器输出可易于计算校准曲线。

第一关系和第二关系可为相同关系，其中第一关系的参数与第二关系的参数不同。以此方式，可在参数之间进行直接比较，从而允许更快的增益校准/监测。

离子检测器可包括第一离子检测器装置以及第二离子检测器装置。第二离子检测器装置可形成飞行时间质量(TOF)质谱仪(MS)或离子阱的部分。可相对于第一离子检测器装置执行确定第一关系的参数和在离子检测器处检测离子峰的步骤。可相对于第二离子检测器装置执行调整检测器电压和确定第二关系的参数的步骤。因此，第一离子检测器装置可用于校准第二离子检测器装置的增益。这可提供快速且相对稳定的直接增益校准。还可有利地利用其它交叉校准方法，例如第一与第二离子检测器装置之间的质量交叉校准来执行增益校准。

第一离子检测器装置可形成傅里叶变换质谱仪的部分。FTMS可以是轨道捕获或傅里叶变换离子回旋共振(FT-ICR)质谱仪。FTMS的输出(其产生的质谱中的峰的位置和形状)随时间相对稳定(例如，相对于温度的短期和长期变化)，且因此提供了一种方便且稳定的方式来提供增益交叉校准或监测增益校准。

此外，由于FTMS的行为随时间与相同类型的其它仪器足够类似，因此可将一个特定仪器(例如，第一轨道捕获质谱仪)的校准应用于相同类型的另一仪器(例如，第二轨道捕获质谱仪)。也就是说，产生特定输出(例如，信噪比)的离子数目成为一类仪器的已知属性，而不是必须针对每一仪器校准的某物。

可相对于第一离子检测器装置执行在离子检测器处检测第二离子峰，且可相对于第二离子检测器装置执行确定第三关系的参数的步骤。因此，更稳定的第一离子检测器装置可用于随时间监测第二离子检测器装置的增益校准。

第一关系的参数或因子可为信噪比(S/N)。仪器(例如，FTMS)的S/N比可与检测到的离子峰中的离子数目成比例，因此可用以确定随后检测到的离子峰中有多少离子。

FTMS可用于在第一离子检测器装置处检测多电荷单离子并计算多电荷单离子的S/N比。接着可基于所计算的多电荷单离子的S/N比确定单电荷单离子的S/N比。单电荷单离子的S/N比接着可用作所检测离子峰中的离子数目与所检测离子峰的S/N比之间的比例常数。

可将校正因子应用于离子峰中所确定的离子数目，以使离子传输到第二离子检测器装置。校正因子可在30％与50％之间。当在两个离子检测器装置之间进行交叉校准时，应用校正因子可提高增益校准的准确度。

可通过射束衰减、裂解、用背景气体散射离子或使用电喷雾电离(ESI)源来产生单离子。因此，可在各种仪器上进行增益校准。

上述方法可实施为计算机程序，所述计算机程序包括用以操作计算机或计算机系统的指令。计算机程序可以存储在计算机可读媒体上。

计算机系统可包含处理器，例如中央处理单元(CPU)。处理器可以软件程序的形式执行逻辑。计算机系统可包含存储器，所述存储器包含易失性和非易失性存储媒体。可包含计算机可读媒体以存储逻辑或程序指令。系统的不同部分可使用网络(例如，无线网络和有线网络)连接。计算机系统可包含一个或多个接口。举例来说，计算机系统可含有合适的操作系统，例如UNIX(包含Linux)、Windows(RTM)。

上述方法可在包括质谱仪装置和被配置为操作质谱仪布置的控制器的系统中实施。

应注意，上述任何特征可与本发明的任何特定方面或实施例一起使用。此外，还提供了任何特定设备、结构或方法特征的组合，即使所述组合未明确公开。

附图说明

可以多种方式实践本发明，且现将仅通过举例方式并且参考以下附图对实施例进行描述，在附图中：

图1展示并有一对人字形MCP的检测器；

图2示出经由单离子计数平稳期进行检测器校准的计数率相对于检测器电压的曲线图；

图3A描绘了用于校准离子增益的流程图方法；

图3B展示监测离子增益校准的流程图方法；

图4示出可与本文所述的方法一起使用以校准离子增益的多反射飞行时间；

图5展示通过对本文所述的TOF检测器进行时间散焦而获得的单离子扩散的实例；

图6A展示描述基于直接单离子测量的检测器增益校准过程的流程图；

图6B示出描述适合于插入到实验运行的快速增益校正方法的流程图；

图7示出展示组合时间散焦的单离子方法与聚焦的多个离子方法的间接检测器增益校准方法的流程图；

图8展示由重复的间接单离子测量和直接单离子测量实验以及手动测量产生的校准曲线图；

图9展示确定单离子面积的统计方法与本文所述的间接单离子测量的比较；以及图10示出可与本文中所描述的方法一起使用的实例混合轨道捕获质谱仪和TOF仪器；

应注意，图是为简单起见而示出的，并且未必按比例绘制。相似的特征利用相同的附图标记提供。

具体实施方式

图3A展示用于离子检测器的增益校准的方法的流程图。在步骤301处，产生单离子，以便测量单离子响应。可通过将在特定时间到达检测器的集中离子包分解成在许多不同时间到达的单离子来产生单离子。

产生单离子的步骤301可通过多种方法实现。举例来说，可使用本文中参考图4将更详细地描述的时间散焦方法。或者，可使用裂解将一个质量的离子变成若干个(或许多)碎片。这将离子以更宽的可能飞行时间范围扩散出许多不同m/z值，这极大地增加了那些离子作为单离子到达的概率。可以使用任何裂解方法来实现这一点，例如碰撞诱导解离(CID)、表面诱导解离(SID)、电子转移解离(ETD)、光致解离、源内裂解等。

在步骤301中可以使用的另一种产生单离子的方法是用背景气体散射离子。在此方法中，离子撞击气体分子且与相同质量的其它离子相比显现有能量和时间偏差。时间和能量差可能足够大，以至于系统无法重新聚焦离子，且散射离子到达的时间大不相同，因此可检测到单离子。

此外，单离子可以通过射束衰减产生。或者，可以使用电喷雾电离(ESI)源产生单离子。通常，对于校准混合物，市售电喷雾每次喷射的离子电流稳定性约为4％(即每次扫描的离子电流变化不大)。离子电流测量值(离子数)与紧接在后的测量中的类似电流的存在情况之间的一致性是关键过程的重要先决条件，关键过程例如离子群的控制(例如，自动增益控制AGC)，其广泛用于优化传递到轨道捕获质谱仪和其它离子阱仪器中的离子数目。因此，对于使用本文公开的方法进行的精确校准而言，此容差绰绰有余。

在以第一检测器电压操作的离子检测器处检测单离子。在步骤302中，通过在离子检测器处检测单离子来确定离子检测器的输出(例如，电流或电压)与第一检测器电压的离子数目之间的第一关系的参数。举例来说，在第一检测器电压(例如，1800V)下的离子检测器可产生用于单离子的平均5mV的峰。因此，参数可为每离子5mV的因子。也就是说，检测器的输出可被视为离子数目与检测器输出之间的因子。或者，参数可能是单个电荷的S/N响应，因为S/N比可能与离子峰中的离子数目成比例。为了使用S/N响应作为参数，检测器的S/N比应该随时间推移相对稳定。单个电荷的S/N比可以是例如4.0±0.4，使得参数是每离子4.0的因子。

方法可以继续进行到步骤303，其中使用第一检测器电压在离子检测器处检测离子峰，以基于第一关系的参数确定离子峰中的离子数目。离子峰可以是多离子峰(即，在步骤303中确定的离子峰中的离子数目应大于一)。基于上文关于步骤302给出的每离子5mV的因子，所检测到的200mV强度的离子峰可对应于确定离子峰中存在40个离子。在使用每离子4.0的S/N响应因子的情况下，200mV强度峰可对应于确定离子峰中存在50个离子。

在步骤304处，调整(增大或减小)检测器电压以减小检测器输出与噪声电平之间的比率，且由此获得第二检测器电压，其下离子峰的检测器输出保持高于噪声电平。信号高于噪声电平至少10倍是足够的，并且优选地，信号是噪声电平的30倍或100倍。如果信号远大于此，则单离子脉冲可能大到足以使检测器饱和。可逐步调整检测器，且重复步骤302到304，直到检测器输出与噪声电平之间的比率充分减小和/或离子峰保持高于噪声电平为止。在这些步骤中获取的单离子响应和电压数据可用于绘制离子检测器的检测器输出与第一检测器电压的离子数目之间的关系曲线(例如，如图2或图8所示)。这可被称作校准曲线。

由于已调整检测器电压，因此对于相同数目的离子，由离子检测器检测到的离子峰的信号强度也将改变。也就是说，所确定的第一关系的参数可能不一定是检测器的输出与第二检测器电压的离子数目之间的关系的准确表示。然而，从步骤303中已知离子峰中的所确定的离子数目。因此，在步骤305中，基于离子峰中的所确定的离子数目(步骤303)，确定检测器输出与第二检测器电压的离子数目之间的第二关系的参数。

举例来说，对应于40个离子(如从步骤302和303确定)的300mV强度的离子峰(如果在步骤304中增加离子检测器电压)可产生对于所确定的第二关系的参数的每离子7.5mV的因子。如果在步骤304中离子检测器电压实际上降低，则因子将减小。

应注意，在第二检测器电压处测得的离子峰不必包括与在第一检测器电压处测得的离子峰完全相同的离子数目。只要离子数目大致相同，就可使用本文所公开的方法实现准确的校准。例如，即使检测到的离子峰中的离子数目相差10％，也足以实现精确校准。

此外，可应用校正因子来解释离子检测器装置中的离子损失和/或检测到的离子峰中离子数目的变化。

另一选项是在若干扫描中对离子数目取平均值，这在离子源特别嘈杂的情况下可适用。在这些扫描过程中不太可能发生明显的源漂移，如果确实发生，则可以进行校正。例如，校正可包括改变检测器电压扫描的步骤顺序，或多次执行单离子与多个离子的比较(例如，如参考图7所讨论的)并计算平均值。

在任何情况下，多个离子峰可包括数百个离子，使得离子统计数据并不发挥重要作用。对于多次扫描的平均测量值，尤其是在数百或数千个离子的情况下，两次测量之间的离子数目或每个离子产生的信号的统计变化变得甚至更加微不足道。因此，即使在检测到的离子峰中的离子数目不完全相同时，也可以使用本文公开的方法进行足够准确的校准。

第一关系和第二关系的参数不需要表示相同关系。优选地，当使用S/N因子作为第一关系的参数时，第二参数表示不同关系。例如，使用通过使用4.0S/N因子获得的值，对应于50个离子的300mV强度峰可与第二关系的参数相关，所述第二关系为每离子6mV的因子。

还可使用图3B中所说明的方法随时间监测离子检测器的增益校准。

在步骤311处，可使用第三检测器电压在离子检测器处检测第二离子峰。此电压可与第二检测器电压相同，或可为另一电压(例如，高增益电压)。第二离子峰可对应于单离子或多个离子。在单离子的情况下，可以使用上述任何方法产生单离子，但最优选使用将参考图4描述的时间散焦方法。

步骤312涉及确定第二峰中的离子数目。对于多离子峰，所述离子数目可基于第一关系的参数来确定，所述参数可以是单个电荷的S/N比。S/N比可与在离子峰中检测到的离子数目成正比，且可随时间相对稳定，使得计算次数无需超过一次。

在步骤313处，可基于第二离子峰中的所确定的离子数目来确定离子检测器的检测器输出与离子数目之间的第二关系的第二参数。因此，第二参数可为离子数目与检测器的输出之间的因子。

在步骤314中，基于第二关系将第二关系的第二参数与预期值进行比较。这可以是第二关系的第一参数与第二关系的第二参数之间的直接比较。举例来说，在步骤205中确定为每离子7.5mV的第一参数可被视为预期值且与在步骤313中确定的第二参数(例如，每离子6mV)相比较。或者，第二关系的预期值可基于校准曲线来确定，所述校准曲线可例如在步骤302到304期间获得。在步骤315处，可基于比较确定是否已发生增益漂移。举例来说，如果第二关系的第一参数的值与第二关系的第二参数的值不同，那么可确定已发生增益漂移。替代地，如果来自校准曲线的第二关系的预期值不同于第二关系的第二参数，那么可能已发生增益漂移。可存在用于此确定的容差水平，低于所述容差水平将不确定已发生漂移增益。这可避免对增益校准的过度校正。

在确定已发生增益漂移之后，可计算调整参数，以便调整检测器电压以校正增益漂移。可计算调整参数以将检测器电压调整到一电平，在所述电平下，检测器输出与离子数目之间的关系由第二关系的第一参数确定。可仅基于校准曲线计算调整参数。

校准曲线描述了针对特定电压变化的信号响应变化。假设曲线的形状不会随着检测器增益减小而改变，但比例可能会改变。也就是说，如果重新测量单离子面积并且结果显示检测器的增益已减小，则校准曲线可用于确定使增益返回至预期电平的比例电压(或替代地，绝对电压移位)。举例来说，如果增益已减小50％，那么可通过确定将导致校准曲线增加100％的比例电压来实现预期增益。可接着基于此调整参数将检测器电压设置为新电压。

如上文简要讨论，在步骤301中产生单离子，这可以通过各种方法来实现。一种此类方法涉及对TOF分析器进行时间散焦。

TOF分析器通常使用离子镜将相同m/z的离子的到达时间集中到检测器处的最窄的可能周期。取决于飞行路径长度和聚焦质量，这可达到10K到90K的分辨率。

多反射飞行时间(MR-TOF)仪器并有相对离子镜，在所述离子镜之间，分析物离子包可经历多个反射且因此在小分析器体积内行进极大延长的飞行路径。图4中示出了MR-TOF分析器的实例。使用充当离子源的脉冲提取离子阱401积累离子，并通过一对偏转器405将离子喷射到分析器中。偏转器405允许最优射出角度且允许将离子包的焦点平面与分析器400对准。离子在两个细长离子镜403之间来回反射，且沿镜面伸长的方向向下漂移。两个离子镜403相对于彼此倾斜，这在漂移维度中产生增加的平均电势，这减慢了离子的漂移速度且使离子在漂移维度中被反射回去并聚焦到检测器404上。由镜面倾斜引起的飞行时间误差由沿漂移空间长度延伸的“条形电极”406校正，从而允许窄时间聚焦。

在此类分析器(例如，其可能具有20m的飞行路径)中，离子镜403之间的电源的小偏移，例如<5％，足以将检测器处的甚至相对强的离子包完全时间散焦为单离子。例如，通常会聚焦到<4ns的峰的m/z为500的离子可能改为在大约1微秒内扩散。也就是说，具有相同m/z的离子在不同时间到达检测器，而非暂时汇聚。信号可由此被拆分成约1000个个别峰，每一峰具有约1ns的宽度。100个离子的信号将分成100个单离子峰，这些峰中的一些峰的重叠概率较低。因此，与将聚焦峰衰减到单离子相比，记录单离子信号将快两个数量级。这在离子阱自动增益控制的控制构件内，且无需通过离子光学件的解谐进行射束衰减。散焦单离子约700μs的平均飞行时间保持与正常操作中500m/z离子的平均飞行时间相似，且低μs能级扩展允许粗略保留m/z分配，这可以通过适当的校准得到改善。理想情况下，偏转器和/或条形电极电压也将被调整以保持离子到检测器的最优传输，但这不是必需的。

可通过具有较小(例如，2米)飞行路径的单反射ToF分析器实现类似结果，但散焦的电平(电源到离子镜的差)将必须大得多，或离子数目低得多。

以这种方式散焦离子的一个优点是可以在单次采集中记录许多单离子脉冲，从而使即使相对较慢的分析器，例如MR-TOF分析器也可进行单离子校准。基于脉冲高度变化的统计方法与此类分析器兼容，但速度较慢且可能含有大量系统误差。使离子散焦以产生单离子的另一优点是，其避免了对射束进行谨慎衰减以去除多个离子峰的需要，而是最大限度地减少了经由射束衰减方法将需要的空谱。

图5中示出了如由质量分析器记录的m/z为524的单离子的扩散的实例，所述质量分析器以参考图4所描述的方式配置且其中离子镜设置为散焦模式。峰520表示离子到达检测器。如图5中的峰520所示，由于分析器的时间散焦模式，m/z相同的单离子在不同的记录时间到达检测器。

图6A展示用于经由散焦的单离子校准检测器增益的流程图方法。此方法类似于图3A中所描述的更通用方法。

在步骤601中，离子镜电压被设置成破坏TOF分析器的焦点，使得m/z相同的离子将不会同时到达检测器。在步骤602中，检测器电压/增益可从其初始值增加。替代地，检测器电压/增益可从其初始值减小。可随后在步骤603中测量单离子响应(如果在此电平下可检测)，使得可确定离子检测器的输出(例如，电流或电压)与第一检测器电压的离子数目之间的第一关系的参数。接着将单离子响应与预设上限相比较(步骤604)。预设上限可为高于噪声电平的限制。例如，预设上限可以是噪声电平的10倍、30倍或100倍。替代地，预设上限可以是信号区域/强度。提供预设上限可确保离子保持在检测器的动态范围内。

如果未达到预设上限(步骤604进行到否)，则增大(升高)检测器电压并重新测量直到其达到预设上限(步骤602到604)。最后，在步骤605中，在获取单离子和电压数据的情况下，随后可拟合/计算表示检测器输出与第一检测器电压的离子数目之间的关系的曲线。可从此曲线外推出合适的检测器电压，且可将检测器电压设置成此值。

这种方法需要对每个电压阶跃进行一次或几次采集，因此对于以100Hz操作的分析器来说，这可能是一个相对较快的过程。相比之下，统计现有技术方法的每个步骤需要数百次采集，并且需要几分钟才能完成。

参考图6A描述的方法可以多种方式变化。例如，检测器电压扫描范围可以绝对值或相对于起始值固定，或者可以在预设范围内随机选择电压以减少离子源波动的影响。

图6A的过程虽然比常规方法快，但对于实验中的检测器监测来说操作速度太慢了。适用于此类监测的第二方法如图6B所示。在步骤611处，将离子镜设置为参考图4所描述的散焦模式。随后，在步骤612和613处，将检测器电压设置到产生高增益的电压(即，入射到检测器上的离子产生大量电子)，且测量单离子响应。将此响应与对先前测量的单离子响应进行比较。可以使用图3、6A的方法或本文描述的另一方法(例如，参考图10)来获得先前的测量值。

在步骤614处，可计算增益漂移和调整参数以校正增益漂移。可以通过基于先前测量的校准曲线(例如从图3或6A的方法获得的)调整(增大/减小)检测器电压来校正漂移，或者对于小的增益偏移，例如通过以小电压阶跃执行短扫描来调整峰强度，直到达到适当增益值。由于这些测量非常快速，因此可在实验期间进行许多测量，例如色谱分离和生成移动平均值。

用于此步骤的分析物离子的选择可来自样品本身、动态选择或者是通过一次或二次离子源输送的背景或校准样品。

可在步骤615中设置用于检测器的所计算的最优检测器电压。

由于时间散焦离子的近似m/z仍然可通过上述方法确定，因此可同时执行不同m/z比的多个单离子的测量。因此，可提高测量的统计准确度，并且可校准检测器对m/z的响应。通过计算时间散焦离子的特定时间-m/z校准可进一步提高准确度。

类似地，如果样品或校准混合物中存在分析物离子的不同电荷状态，那么也可以测量和校准其响应。可在散焦单离子测量之前进行常规质谱测量以确定样品中的离子类型。可执行用于测量的所要离子的四极隔离。

由于假设来自先前获取的曲线的趋势(例如，使用图6A的方法)成立，因此参考图6B描述的快速增益调整方法有利地避免了重新绘制校准曲线的需要。使用图6A的方法，检测单离子的最优增益低于正确测量单离子面积的最佳增益，因为小的单离子峰嵌套在噪声中，且通常只是1到2千兆取样/每秒(GS/s)数字化器上的单个取样点。因此，检测器电压的选择将通常基于校准曲线边缘的外推(例如，如图8所示)。

因此，如图7所示，在达到用于单离子测量的合适检测器电压后，离子包可以重新聚焦以产生多离子响应。这可随后用作已知的离子数目以用于在较低范围的检测器电压下的增益校准。此方法涉及图6A中所展示的过程的反转(具有多个离子峰而非单离子峰)，直到确定下限阈值增益为止。

步骤701到704对应于图6A的步骤601到604。如果在步骤704达到阈值强度或每秒计数(cps)平稳期，则在步骤705将离子镜设置为聚焦模式。也就是说，具有相同m/z比的离子将同时到达检测器(即，将暂时汇聚)。因此，由检测器检测到的离子峰将包括多个离子。

步骤701到704可用本文描述的另一方法代替(即步骤705到710可与本文描述的另一方法结合使用)。唯一的要求是在步骤705之前确定第一关系的参数。因此，例如，步骤705到710可与将参考图10描述的方法结合使用。

在步骤706处，测量检测到的峰的峰强度且基于所确定的第一关系的参数计算离子数目。也就是说，先前确定的单离子响应可用于确定所检测到的包括多个离子的峰中的离子数目。

在步骤707中，调整检测器的电压。在此步骤之前有步骤701道704(对应于步骤601到604)的情况下，检测器电压将逐步下降/减小。然而，在步骤705到710与本文中所描述的其它方法结合使用的情况下，检测器电压可改为逐步上升/增大。举例来说，如果与参考图10所描述的方法结合使用，那么可在步骤707中增大或减小检测器电压。

在步骤708处，测量由检测器检测到的离子峰的强度。如上文所提及，此离子峰将包括多个离子，因为在步骤705中离子镜被设置成聚焦模式。

在步骤709中，确定是否已达到目标增益，且离子峰是否保持高于噪声电平。平均而言，信号应该足够强，以使得较小的单离子结果不会丢失在噪声中。信号高于噪声电平至少10倍是足够的，并且优选地，信号是噪声电平的30倍或100倍。如果信号远大于此，则较大单离子脉冲可能使检测器饱和。

如果在步骤709处，确定尚未达到目标增益/离子峰并不远远高于噪声电平，那么方法返回到步骤707。否则，方法继续进行到步骤710，其中计算和设置最优检测器电压。此方法的优点为可在最优检测器电压/目标增益电平附近快速地测量增益。校准曲线可根据步骤707到709期间的聚焦的多离子峰构建，但不需要根据单离子响应(例如，在步骤702到704期间)计算校准曲线。这应该提高增益校准的准确性和稳健性。

在比较单个和多个离子峰时存在饱和风险。然而，检测饱和峰相对简单，且对于具有离子阱的仪器，经由累积时间的改变按比例控制离子群非常容易。

具有高动态范围的检测器可在不饱和的情况下处置多个离子峰中的数千个离子(尤其在空间电荷下加宽的情况下)，甚至当增益远高于最优值时也是如此。在任何情况下，检测器过电压都很容易检测到并且可能会被标记。由于多离子峰中的离子数目可从时间散焦扩散中的离子数目推断(因为两者应紧密匹配)，因此很容易鉴于时间散焦扩散中的离子数目防止过载。AGC方法还可任选地用于相对于单离子扩散调整多个离子发射中的离子群，而不会显著降低离子数目确定的准确性。

图8中示出了单离子面积相对于检测器电压的校准曲线。这些包含图7中展示的间接方法的重复测量、单离子的单一直接测量(例如，使用图6A的方法)和通过手动地设置检测器电压且分析所得谱而进行的直接测量。从图8可以看出，值通常在平均值的10％范围内合理对齐，除了在低检测器电压下，直接测量会因单离子落入噪声频带而无法检测到而中断。

在间接单离子测量方法(如参考图7所述)和基于US 7,109,474中描述的统计方法之间进行第二次实际比较。此比较结果在图9中展示。在固定的检测器电压下，针对这两种方法都进行了扫描，且针对不断增加扫描次数的多个批次进行重复的单离子面积(SIA)确定。两种方法的平均SIA和标准偏差如图9所示，这表明单离子方法在每次测量50次扫描内的重现性在5％以内，但统计方法未达到此水平，即使在300次扫描时也是如此。单离子方法比统计方法快大约一个数量级，以达到相似的重现性水平。还值得注意的是，单离子方法产生的平均单离子面积值比统计方法低得多(分别为1.1x10^-11 Vs相比于1.8x10^-11 Vs)。这被认为是由于统计方法中不受控制的噪声源引起的系统误差。

对于混合电荷检测分析器(例如轨道捕获质谱仪)与依赖电子倍增器的第二个分析器(例如TOF或离子阱分析器)的混合仪器，另一种增益校准方法是可能的。方法还可以与傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FT-ICR)和TOF分析器、轨道捕获质谱仪/离子阱或FT-ICR/离子阱混合仪器一起应用。方法涉及混合仪器的两个部分之间的交叉校准。交叉校准方法可用于随时间推移的增益的校准和/或增益的更简单监测和调整，如下文将描述。

轨道捕获质谱仪检测由在分析器两侧移动的电荷包引起的电流，且对于超过100个离子包产生与离子数目成比例的一致信噪(S/N)峰。由于轨道捕获质谱仪在传输或老化方面不会发生快速变化，因此峰信号/噪声可用作针对其校准检测器增益或监测检测器老化的离子数测量值。

轨道捕获质谱仪前置放大器不够灵敏，无法检测单电荷单离子本身，但可用于检测多电荷单离子(例如，如Makarov等人，“轨道阱质量分析器中完整蛋白质的离子动力学”，美国质谱学会杂志，第20卷，第8期，2009年8月，第1486到1495页)。简而言之，如果离子谱中的峰强度遵循量化的S/N比分布(即，S/N在量子步长中变化为1、2、3等)，则可以证明个别离子的检测。可从此类测量推断出单电荷单离子的S/N响应，且因此计算出的多离子峰中的离子数目。

轨道捕获质谱仪分析器通常与弯曲离子阱(C阱)结合使用，所述弯曲离子阱用于准备注入其中的离子。如果没有自动增益控制(AGC)方法来调节积累时间和离子群，这些离子可能很容易溢出并遭受过多的空间电荷效应。

双轨道捕获质谱仪/离子阱分析器混合仪器(例如，由赛默飞世尔科技公司制造的轨道阱结合体(RTM))的自动增益控制的标准方法是测量离子阱的经校准电子倍增器检测器上的离子数目，并使用所述数据来调节C阱的积累时间。本文提出的使用轨道捕获质谱仪信号强度或信噪比来调节检测器电压的方法在某种程度上与此标准方法相反。

图10中展示适用于执行根据本公开的实施例的方法的混合轨道捕获质谱仪飞行时间质谱仪。此图中的TOF分析器400类似于图4中所示的TOF分析器。

可使用ESI源1020产生单离子。应理解，例如参考图3A所描述的其它方法可改为用于产生单离子。

单离子接着进入质谱仪1000且穿过RF透镜1030。离子由透镜1030聚焦到第一和第二离子导向器1040中。带电离子沿着第二离子导向器1040的弯曲路径引导，而任何中性离子不也不会穿过质谱仪1000。

离子门1080控制离子从弯曲离子导向器1040传输到滤质器1090中。滤质器1090可允许所选择的质量数或质量范围的离子通过，同时不允许其它m/z比的离子通过。替代地，滤质器1090可以仅RF模式操作，其中其基本上传输所有离子，而不管m/z如何。

离子随后由第三离子导向器1100引导到C阱1060中以用于离子注入到第一质量分析器1010(例如，FTMS，例如轨道捕获质谱仪)中。C阱(第一离子阱)1060具有供应有RF电压的在纵向方向上延伸的弧形电极以及供应有DC电压的端盖。因此，形成沿着C阱1060的弧形纵向轴线延伸的势阱。在第一模式中，DC端盖电压被设置为使得来自离子导向器1100的单离子被捕获在C阱1060的势阱中，在所述势井中，所述单离子被冷却。

经冷却的离子随后经由z透镜1050从C阱1060喷射到第一质量分析器1010中，进入第一质量分析器1010的偏心注入腔。随后通过对数电场将离子捕获在轨道捕获质量分析器内，使得其围绕分析器轴的轨道运动是(大致)谐波的。因此，离子根据其m/z比分离。

使用图像检测器(未显示)检测离子，当所述离子通过图像检测器时，所述图像检测器在时域中产生“瞬态”，包含有关离子种类的信息。对瞬态应用快速傅里叶变换(FFT)以将数据转换为频域中的一系列峰。随后可生成质谱，其中离子丰度/离子强度轴相对于m/z(类似于图5中所示，不同之处在于图5中的x轴对应于以μs为单位的飞行时间)。

尽管图10展示其中通过静电场在轴向和径向上捕获离子的FTMS 1010，但应理解，涵盖了其它形式的FTMS，例如FT-ICR质量分析器。在FT-ICR质量分析器中，在通过施加磁场实现径向和方位捕获的情况下，离子被静电场轴向捕获。FTMS 110的主要要求是其输出(也就是说，其产生的质谱中的峰的位置和形状)应该随时间相对稳定(例如，相对于短期和长期温度变化)。

接着，将C阱1060切换到第二模式以允许来自FTMS 1010的离子轴向地朝向裂解腔室1070穿过。裂解腔室1070可充当离子的离子导向器(即，离子不经受碰撞气体/碰撞气体的能量不足以裂解前驱体离子)。第四离子导向器1100接着将离子从裂解腔室1070引导到提取阱401中。提取阱401累积从裂解腔室1070喷出的离子，之后将其注入到TOF质量分析器400中。

根据本公开，由FTMS 1010产生的质谱可用于确定检测器输出与第一检测器电压的离子数目之间的第一关系的参数。举例来说，可如上文所描述确定用于多电荷单离子的S/N比，且计算用于单电荷单离子的S/N响应。然后可将所述S/N比用作确定多离子峰中离子数目的参数，因为S/N比应与峰中的离子数目成比例。如上文参考图10所述，通过使用多个离子而非生成单离子来生成多离子峰。

如参考图3A和图6A所描述，可校准第二分析器400(例如，TOF分析器或离子阱)的增益。即，可将第二分析器400的检测器电压调整到第二电压，在所述第二电压下，离子峰的检测器输出保持高于噪声电平。随后，基于多离子峰中的所确定的离子数目，确定检测器输出与第二检测器电压的离子数目之间的第二关系的参数。第二分析器可随后在第二检测器电压下操作。

对离子数目的校正将必须考虑到轨道捕获质谱仪1010中离子的传入和/或离子的损失(其损失率可为约30％到50％)和传输到第二分析器400上的检测器的估计，这可限制此类校准的准确性。也就是说，使用所确定的参数计算的离子峰中的离子数目将不直接对应于第二分析器400中的离子数目，因此需要进行校正。离子传输到轨道捕获质谱仪1010中可取决于各种仪器因素，例如包含检测器电压、斜变时间、离子m/z和轨道捕获质谱仪1010的类型中的一项或多项。

替代地/另外，针对FTMS 1010所确定的参数可用于监测/校正随时间推移的增益漂移，类似于参考图3B和6B所描述的方法。例如，从FTMS 1010已知的S/N比可用于计算不太稳定的第二分析器400的增益漂移和用以校正增益漂移的调整参数。接着可通过调整(增大/减小)第二分析器400的检测器电压或针对小的增益偏移通过调整峰强度来校正漂移。

确切地说，可通过使用第三检测器电压在FTMS 1010处检测第二峰来监测离子检测器的增益校准。在初始增益校准期间，第三检测器电压可与FTMS 1010的第一检测器电压相同。由于FTMS 1010的S/N比随时间相对稳定，因此先前确定的S/N比可用以确定第二离子峰中的离子数目。如上所述，将需要对此数目进行校正以使离子传输到第二分析器400中的检测器。

随后，可基于第二离子峰中的所确定的离子数目确定离子检测器的检测器输出与第三检测器电压的离子数目之间的第二关系的第二参数。举例来说，鉴于FTMS 1010的S/N比可(基于传输速率)确定100个离子将被转移到第二分析器400。因此，200mV强度的峰可对应于每离子2mV的第二参数。

接着可基于第一关系将第二参数与预期值进行比较。这可以是第二关系的第一参数与第二关系的第二参数之间的直接比较。也就是说，第二参数的预期值可为第一参数的值。替代地，可基于校准曲线确定第二关系的预期值，所述校准曲线可例如在步骤302到304或步骤702到704和/或707到709期间获得。

接着可基于所述比较，确定是否已发生增益漂移。举例来说，如果第二关系的第一参数与第二关系的第二参数为不同值，那么可确定已发生增益漂移。替代地，如果来自校准曲线的第二关系的预期值不同于第二关系的第二参数，那么可能已发生漂移增益。可存在用于此差异的容差水平，低于所述容差水平将不确定已发生漂移增益。这可避免对增益校准的过度校正。

对于交叉校准方法，优选使用已知样品，例如标准校准混合物(例如由赛默飞世尔科技公司制造的Pierce Flexmix)。如果使用未知的分析物，那么必须谨慎确定其不是多电荷的，因为高度多电荷离子与紧密堆积的同位素会在轨道捕获质谱仪内产生干扰图案，从而降低表观信号/噪声并影响对峰中的离子数目的评估。

本文中描述的使用FTMS(例如，轨道捕获质谱仪)的交叉校准方法的优点是只需在一个FTMS上用单离子进行一次测量。所述行为随时间与其他仪器非常相似，以至于那些仪器不需要自己校准(或定期重新校准)到合理的近似值。应理解，导致仪器之间信号的差异的前置放大器的属性，例如组件容差，也会对噪声产生类似的影响，因此信噪比变得相对一致。

产生特定信噪比的离子数目因此成为一类仪器的已知属性，而不是必须针对每一仪器校准的某物。通过校准特定仪器可获得更准确的结果，但可能不需要此类准确度，并且认为结果不会随时间发生很大变化。

交叉校准方法快速且相对稳定。其还可有利地结合其它交叉校准方法(例如，质量交叉校准)进行。

以下条款仅描述说明性实施例。这些说明性实施例可利用本文中所描述的实施例中的任一者实施。例如，可使用条款A1的方法来校准增益，并且可以使用参考图6B描述的方法来执行增益校准的监测。类似地，第一关系的参数和第二关系的第一参数可使用参考图6A描述的方法来确定，以便使用条款A2或A3的方法监测增益校准。

A1.一种用于在检测器电压下操作且形成混合质谱仪的部分的离子检测器的增益校准的方法，所述方法包括以下步骤：

产生单离子；

通过在第一离子检测器装置处检测单离子来确定第一离子检测器装置的检测器输出与第一检测器电压的离子数目之间的第一关系的参数；以及

使用第一检测器电压在第一离子检测器装置处检测离子峰，以基于第一关系的参数确定离子峰中的离子数目，

调整第二离子检测器装置的检测器电压以减小第二检测器的检测器输出与噪声电平之间的比率，且因此获得第二检测器电压，在所述第二检测器电压下，在第二离子检测器装置处检测到的离子峰的检测器输出保持高于噪声电平；

基于离子峰中的所确定的离子数目，确定第二离子检测器装置的检测器输出与第二检测器电压的离子数目之间的第二关系的参数。

A2.根据条款A1所述的方法，其进一步包括：

通过以下操作监测离子检测器的增益校准：

使用第三检测器电压在第一离子检测器装置处检测第二离子峰；

确定第二离子峰中的离子数目；

基于第二离子峰中的所确定的离子数目，确定第一离子检测器装置的检测器输出与第三检测器电压的离子数目之间的第三关系的参数；

基于第二关系将第二关系的第二参数与预期值进行比较；以及

基于所述比较，确定是否已发生增益漂移。

A3.根据条款A2所述的方法，其进一步包括：

基于确定已发生增益漂移：

基于第二关系计算调整参数，以将检测器电压调整到一电平，在所述电平下，检测器输出与离子数目之间的关系对应于第二关系的第二参数的预期值；以及

基于调整参数设置检测器电压。

A4.根据任何前述条款所述的方法，其中第二离子检测器装置形成飞行时间质谱仪(TOF MS)或离子阱的部分。

A5.根据任何前述条款所述的方法，其中第一离子检测器装置形成傅里叶变换质谱仪(FTMS)的部分。

A6.根据条款A5所述的方法，其中FTMS为轨道捕获质谱仪或傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FT-ICR)。

A7.根据任一前述条款所述的方法，其进一步包括：

在第二检测器电压下操作第二离子检测器装置。

A8.根据条款A5所述的方法，其中第一关系的参数为单离子的信噪比(S/N)。

A9.根据权利要求A8所述的方法，其进一步包括：

在第一离子检测器装置处检测多电荷单离子；

计算多电荷单离子的S/N比；

基于所计算的多电荷单离子的S/N比确定单电荷单离子的S/N比。

A10.根据任一前述条款所述的方法，其中

在确定离子峰中的离子数目之后，校正应用于所确定的离子数目的校正因子，以使离子传输到第二离子检测器装置。

A11.根据条款A10所述的方法，其中校正因子在30％与50％之间。

A12.根据任一前述条款所述的方法，其进一步包括：

通过射束衰减、裂解、用背景气体散射离子或使用电喷雾电离(ESI)源来产生单离子。

本文中所描述的方法可以用计算机系统配置来实施，所述计算机系统配置包含手持式装置、微处理器系统、基于微型处理器或可编程消费型电子装置、微型计算机、大型计算机等。还可在分布式计算环境中实践实施例，其中任务由通过网络链接的远程处理装置执行。

某些实施例还可实施为非暂时性计算机可读媒体上的计算机可读代码。计算机可读媒体是可存储此后可通过计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读媒体的实例包含硬盘驱动器、网络附加存储(NAS)、只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带以及其它光学和非光学数据存储装置。计算机可读媒体还可以分布在网络耦合的计算机系统上，使得计算机可读代码以分布方式存储和执行。

尽管已经参考特定类型的装置和应用(具体地是质谱仪)描述了根据本公开的实施例并且所述实施例在此情况下具有特定优势，如本文所讨论的，但是根据本公开的方法可以应用于其它类型的装置和/或应用。离子检测器的特定校准细节不但潜在有利(特别是考虑到已知校准约束和能力)，同时可显著变化以获得具有类似或相同操作的装置。除非另外说明，否则本说明书中所公开的每个特征都可以替换为用于相同、同等或类似目的的替代特征。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示例。

本说明书中公开的所有方面和/或特征可以任何组合进行组合，此类特征和/或步骤中的至少一些互斥的组合除外。具体地，本公开的优选特征适用于本公开的所有方面和实施例并且可以以任何组合使用。同样，以非必需组合形式所述的特征可单独(不以组合形式)使用。

应了解，在本发明教示中论述的温度、浓度、时间、压力、流速、横截面面积、电压、电流等之前存在隐含的“约”，使得本发明教示的范围内存在略微和非实质偏差。

如本文所用，包含在权利要求书中，除非上下文另外指示，否则本文中的术语的单数形式应被解释为包含复数形式，并且反之亦然。举例来说，除非上下文另外指示，否则包含在权利要求书中的本文中的单数参考，例如“一(a/an)”(例如，一离子包)意味着“一个或多个”(例如，一个或多个离子包)。

在本公开的描述和权利要求书中，词语“包括(comprise)”、“包含”、“具有”和“含有”以及这些词语的变型，例如，“包括(comprising)”和“包括(comprises)”或类似词语表示“包含但不限于”，且并不意图(且并不)排除其它组件。此外，“或”的使用是包含性的，使得当“A”真实、“B真实”，或“A”和“B”都真实时，短语“A或B”真实。

本文提供的任何和所有实例或示例性语言(“例如(for instance)”、“如”、“例如(for example)”以及类似语言)的使用旨在仅更好地说明本公开，并且除非另外要求，否则并不指示对本公开范围的限制。本说明书中的任何语言都不应被解释为指示实践本公开所必需的任何未要求的要素。

术语“第一”和“第二”可以颠倒而不改变本发明的范围。即，被称为“第一”元件的元件相反可以被称为“第二”元素，并且被称为“第二”元素的元素相反可以被视为“第一”元素。

除非另有说明或上下文另外要求，否则本说明书中描述的任何步骤可以以任何顺序或同时执行。此外，在一个步骤被描述为在一个步骤之后执行的情况下，这并不排除正在执行的中间步骤。

还应理解，除非另外隐含地或明确地理解或陈述，否则对于本文所描述的任何给定组件或实施例，针对所述组件列出的任何可能的候选或替代方案通常可以单独地使用或彼此组合使用。应当理解，此类候选或备选项的任何列表仅仅是说明性的，而不是限制性的，除非另有隐含或明确的理解或说明。

在各种实施例的此详细描述中，出于解释的目的，阐述许多特定细节以提供所公开的实施例的透彻理解。然而，本领域的技术人员将理解，可以在有或没有这些具体细节的情况下实践这些各个实施例。此外本领域技术人员可以容易地了解，呈现和执行方法的特定顺序是说明性的，并且预期顺序可以改变且仍保持在本文所公开的各种实施例的范围内。

本申请中所引用的包含但不限于专利、专利申请、论文、书籍、专著和互联网网页的所有文献和类似材料出于任何目的以全文引用的方式整体明确地并入。除非另外描述，否则本文所用的所有技术和科学术语都具有本文所描述的各种实施例所属领域的一般技术人员通常所理解的含义。

Claims (21)

1.一种用于在检测器电压下操作的离子检测器的增益校准方法，所述方法包括以下步骤：

产生单离子；

通过在离子检测器处检测单离子来确定所述离子检测器的检测器输出与第一检测器电压的离子数目之间的第一关系的参数；

使用所述第一检测器电压在所述离子检测器处检测离子峰，以基于所述第一关系的所述参数确定所述离子峰中的离子数目；

调整所述检测器电压以减小所述检测器输出与噪声电平之间的比率，并由此获得第二检测器电压，在所述第二检测器电压下，所述离子峰的所述检测器输出保持高于所述噪声电平；

基于所述离子峰中的所确定的离子数目，确定所述检测器输出与所述第二检测器电压的所述离子数目之间的第二关系的参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

通过以下操作监测所述离子检测器的所述增益校准：

使用第三检测器电压在所述离子检测器处检测第二离子峰；

确定所述第二离子峰中的所述离子数目；

基于所述第二离子峰中的所述所确定的离子数目，确定所述离子检测器的所述检测器输出与所述第三检测器电压的所述离子数目之间的所述第二关系的第二参数；

基于所述第二关系将所述第二关系的所述第二参数与预期值进行比较；以及

基于所述比较，确定是否已发生增益漂移。

3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：

基于确定已发生增益漂移：

基于所述第二关系计算调整参数，以将所述检测器电压调整到一电平，在所述电平下，所述检测器输出与所述离子数目之间的所述关系对应于所述第二关系的所述第二参数的所述预期值；以及

基于所述调整参数设置所述检测器电压。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其进一步包括：

在所述第二检测器电压下操作所述离子检测器。

5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中

所述离子检测器形成飞行时间(TOF)质谱仪(MS)的部分。

6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：

通过将所述TOF MS设置成在时间散焦模式下操作来产生所述单离子，在所述模式中，具有相同质荷(m/z)比的离子在不同时间到达所述离子检测器。

7.根据附属于权利要求2或3的权利要求5或6所述的方法，其中

检测所述第二离子峰包括将所述TOF MS设置成在所述时间散焦模式下操作，使得所述第二离子峰对应于单离子。

8.根据任一前述权利要求所述的方法，其进一步包括：

在调整所述检测器电压的所述步骤期间逐步调整所述检测器电压；以及

基于针对每一检测器电压阶跃通过在所述离子检测器处检测单离子产生的所述检测器输出，计算校准曲线。

9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中

所述第一关系和所述第二关系是相同关系；以及

所述第一关系的所述参数与所述第二关系的所述参数不同。

10.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述离子检测器包括：第一离子检测器装置；以及第二离子检测器装置；且其中相对于所述第一离子检测器装置执行确定第一关系的参数和在所述离子检测器处检测离子峰的所述步骤，且相对于所述第二离子检测器装置执行调整所述检测器电压和确定第二关系的参数的所述步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二离子检测器装置形成飞行时间质量(TOF)质谱仪(MS)或离子阱的部分。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述第一离子检测器装置形成傅里叶变换质谱仪(FTMS)的部分。

13.根据权利要求10到12中任一项所述的方法，其中所述FTMS为轨道捕获或傅里叶变换离子回旋共振(FT-ICR)质谱仪。

14.根据权利要求10到13所述的方法，当取决于权利要求2时，其中相对于所述第一离子检测器装置执行在所述离子检测器处检测所述第二离子峰的所述步骤，且相对于所述第二离子检测器装置执行确定第三关系的参数的所述步骤。

15.根据权利要求10到14中任一项所述的方法，其中所述第一关系的所述参数为信噪(S/N)比。

16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括：

在所述第一离子检测器装置处检测多电荷单离子；

计算所述多电荷单离子的所述S/N比；

基于所计算的所述多电荷单离子的S/N比确定单电荷单离子的所述S/N比。

17.根据权利要求10到16中任一项所述的方法，其中

将校正因子应用于所述离子峰中的所述所确定的离子数目，以使离子传输到所述第二离子检测器装置。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述校正因子在30％与50％之间。

19.根据权利要求1到5或7到18中任一项所述的方法，其进一步包括：

通过射束衰减、裂解、用背景气体散射离子或使用电喷雾电离(ESI)源来产生单离子。

20.一种包括指令的计算机程序，所述指令在计算机执行所述程序时使所述计算机执行根据权利要求1到19所述的方法。

21.一种系统，其包括质谱仪布置和控制器，所述控制器配置成根据权利要求1到19中任一项所述的方法来操作所述质谱仪布置。

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