CN116936331A - 混合式串联质谱仪、质谱分析方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种混合式串联质谱仪、质谱分析方法、电子设备及存储介质，其中，包括：进样模块，用于对样品进行离子化操作，获取多个母离子；离子阱分析器，用于存储并输出所有或满足预设质荷比要求的母离子；离子处理器，用于通过四极杆结构或离子阱结构传输母离子，或裂解所有母离子，得到碎片离子；第二质量分析器，用于对母离子或碎片离子进行质量分析，得到质量分析结果；离子检测模块，用于根据质量分析结果检测所有母离子或者多个碎片离子的电信号，并基于电信号获取目标样品的质谱信息。由此，解决了现有技术在分析微量样本时，样品离子的利用率较低，难以得到完整且精确的质谱信息，无法满足实际应用需求等问题。

Description

混合式串联质谱仪、质谱分析方法、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及质谱仪器技术领域，特别涉及一种混合式串联质谱仪、质谱分析方法、电子设备及存储介质。

背景技术

质谱仪是一种高特异性、高灵敏度的分析仪器，广泛应用于生物、制药、医疗及环境监测等领域。离子阱质量分析器是一种利用射频与直流电场实现离子捕获、囚禁与输出的分析装置，目前常见的离子阱主要包括三维离子阱、线性离子阱与矩形离子阱等。

串联质谱仪通常将多个质量分析器串联组合，以实现串级质谱分析等功能。其中，串级质谱分析，即用于筛选特定离子，对特定离子进行碎裂，得到目标物的二级或多级质谱信息，从而得到精确的物质组成与结构信息。

虽然目前主流的商业串联质谱仪已经能实现许多分析功能，但由于筛选目标母离子进行分析时，无法同时存储其他剩余离子，并将其用于后续分析，因此在一个分析周期中大量样品离子被浪费，离子利用率较低。

综上，现有技术在分析微量样本时，样品离子的利用率较低，难以得到完整且精确的质谱信息，无法满足实际应用需求，亟待解决。

发明内容

本申请提供一种混合式串联质谱仪、质谱分析方法、电子设备及存储介质，以解决现有技术在分析微量样本时，样品离子的利用率较低，难以得到完整且精确的质谱信息，无法满足实际应用需求等问题。

本申请第一方面实施例提供一种混合式串联质谱仪，包括：进样模块，用于对目标样品进行进样与离子化操作，获取多个母离子；离子阱分析器，用于存储所述多个母离子，并基于预设分析模式输出所述多个母离子，或者从所述多个母离子中选择满足预设质荷比要求的多个目标母离子进行输出；离子处理器，用于通过四极杆结构或离子阱结构传输所述离子阱分析器输出的所有母离子，和/或将所述离子阱分析器输出的所有母离子进行裂解，得到多个碎片离子；第二质量分析器，用于对所述所有母离子或者所述多个碎片离子进行质量分析，得到质量分析结果；离子检测模块，用于根据所述质量分析结果检测所述所有母离子或者所述多个碎片离子的电信号，并基于所述电信号获取所述目标样品的最终质谱信息。

可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：离子导引模块，用于将所述多个母离子沿预设轴向传输至所述离子阱分析器；离子调制模块，用于通过离子透镜组合对所述离子处理器输出的所述所有母离子或者所述多个碎片离子进行聚焦调制，并将经聚焦调制后的所述所有母离子或者所述多个碎片离子传输至所述第二质量分析器；电路控制模块，用于为所述离子导引模块、离子阱分析器、离子处理器及第二质量分析器供电，并控制所述离子导引模块、离子阱分析器、离子处理器及第二质量分析器工作。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述离子检测模块包括：数据处理组件，用于获取每个碎片离子或母离子的初始质谱信息，并结合母离子质荷比与碎片离子质谱，得到所述目标样品的所述最终质谱信息。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述进样模块包括：电离源组件，用于对所述目标样品进行离子化操作，得到所述多个母离子。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述电离源组件包括电喷雾电离源、纸喷雾电离源、解吸附电喷雾电离源、低温等离子体电离源、激光解析附电离源、基质辅助激光解吸离子源和二次离子电离源中的至少一项。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述第二质量分析器包括飞行时间质量分析器、轨道阱质量分析器中的任意一种。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述离子阱分析器为线性离子阱、三维离子阱、矩形离子阱、环形离子阱和圆柱形离子阱中的任意一种。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述离子导引模块包括电极片、离子漏斗、多极杆中的至少一项。

本申请第二方面实施例提供一种混合式串联质谱仪的质谱分析方法，应用于全二维分析模式，包括以下步骤：利用进样模块对目标样品进行进样与离子化，获得多个母离子，将所述多个母离子经离子导引模块传输至离子阱分析器中并进行存储；调节控制信号，利用共振喷射方式在全质量范围内依次将所述多个母离子中的每个母离子传输至离子处理器，并通过所述离子处理器使所述每个母离子发生裂解，得到多个碎片离子，其中，所述每个母离子的质荷比与共振扫描时间满足预设关系；利用离子调制模块对所述多个碎片离子进行聚焦调制，并将聚焦调制后的所述多个碎片离子传输至第二质量分析器；第二质量分析器对所述多个碎片离子进行质量分析，且将所述多个碎片离子输入至离子检测模块，得到每个碎片离子的初始质谱信息，并结合母离子质荷比与碎片离子质谱，得到所述目标样品的全二维质谱信息。

本申请第三方面实施例提供一种混合式串联质谱仪的质谱分析方法，应用于一般分析模式，包括以下步骤：利用进样模块对目标样品进行进样与离子化，获得多个母离子，将所述多个母离子经离子导引模块传输至离子阱分析器中并进行存储；通过调节离子阱电场参数，基于预设顺序，依次从预设多个感兴趣质荷比中选取一种目标质荷比，以在所述多个母离子中选择满足所述目标质荷比要求的所有目标母离子，并将所述所有目标母离子输出至离子处理器中；利用离子处理器使所述所有目标母离子发生裂解，得到多个碎片离子，通过离子调制模块对所述多个碎片离子进行聚焦调制，并将聚焦调制后的所述多个碎片离子传输至第二质量分析器；第二质量分析器对所述多个碎片离子进行质量分析，并将所述多个碎片离子输入至离子检测模块，得到每个碎片离子的质谱图；重复执行在所述离子阱分析器中选择满足感兴趣质荷比要求的所有目标母离子，并获取每次选择的所述多个目标母离子对应的所述多个碎片离子的质谱图的操作，直至所述离子阱分析器中所有满足感兴趣质荷比要求的母离子均被输出，以根据所述每次选择的所述多个目标母离子对应的所述多个碎片离子的质谱图，获取所述目标样品的完整质谱信息。

本申请第四方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的混合式串联质谱仪的质谱分析方法。

本申请第五方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的混合式串联质谱仪的质谱分析方法。

由此，本申请的实施例具有以下有益效果：

本申请的实施例包括进样模块，用于对目标样品进行进样与离子化操作，获取多个母离子；离子阱分析器，用于存储多个母离子，并基于预设分析模式输出多个母离子，或者从多个母离子中选择满足预设质荷比要求的多个目标母离子进行输出；离子处理器，用于通过四极杆结构或离子阱结构传输离子阱分析器输出的所有母离子，和/或将离子阱分析器输出的所有母离子进行裂解，得到多个碎片离子；第二质量分析器，用于对所有母离子或者多个碎片离子进行质量分析，得到质量分析结果；离子检测模块，用于根据质量分析结果检测所有母离子或者多个碎片离子的电信号，并基于电信号获取目标样品的最终质谱信息，从而不仅能够实现主流串联质谱仪器的基本功能，通过离子阱实现母离子存储与选择性逐次传输功能，将离子阱与高分辨质量分析器串联组合提高样品的利用率，实现样品的高效利用与准确分析。由此，解决了现有技术在分析微量样本时，样品离子的利用率较低，难以得到完整且精确的质谱信息，无法满足实际应用需求等问题。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请实施例的混合式串联质谱仪的示例图；

图2为本申请的一个实施例提供的一种包含离子阱和碰撞池的混合式串联质谱仪结构示意图；

图3为本申请的一个实施例提供的一种包含离子阱和碰撞池的混合式串联质谱仪结构对应的全二维质谱分析模式执行逻辑示意图；

图4为本申请的一个实施例提供的一种包含离子阱和碰撞池的混合式串联质谱仪结构对应的一般质谱分析模式执行逻辑示意图；

图5为本申请的一个实施例提供的一种包含双离子阱的混合式串联质谱仪结构示意图；

图6为本申请的一个实施例提供的一种包含双离子阱的混合式串联质谱仪结构对应的一般质谱分析模式执行逻辑示意图；

图7为根据本申请实施例提供的一种应用于全二维分析模式下的混合式串联质谱仪的质谱分析方法的流程示意图；

图8为根据本申请实施例提供的一种应用于一般分析模式下的混合式串联质谱仪的质谱分析方法的流程示意图；

图9为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

其中，10-混合式串联质谱仪、100-进样模块、200-离子阱分析器、201-第一直流门电极、202-第一四极杆质量分析器、203-第二直流门电极、300-离子处理器、301-第二四极杆质量分析器、302-碰撞池、303-第三直流门电极、400-第二质量分析器、401-推斥极、402-离子加速区、403-离子反射区、500-离子检测模块、901-存储器、902-处理器、903-通信接口。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的混合式串联质谱仪、质谱分析方法、电子设备及存储介质。针对上述背景技术中提到的问题，本申请提供了一种混合式串联质谱仪，包括：进样模块，用于对目标样品进行进样与离子化操作，获取多个母离子；离子阱分析器，用于存储多个母离子，并基于预设分析模式输出多个母离子，或者从多个母离子中选择满足预设质荷比要求的多个目标母离子进行输出；离子处理器，用于通过四极杆结构或离子阱结构传输离子阱分析器输出的所有母离子，和/或将离子阱分析器输出的所有母离子进行裂解，得到多个碎片离子；第二质量分析器，用于对所有母离子或者多个碎片离子进行质量分析，得到质量分析结果；离子检测模块，用于根据质量分析结果检测所有母离子或者多个碎片离子的电信号，并基于电信号获取目标样品的最终质谱信息，从而不仅能够实现主流串联质谱仪器的基本功能，通过离子阱实现母离子存储与选择性逐次传输功能，将离子阱与高分辨质量分析器串联组合提高样品的利用率，实现样品的高效利用与准确分析。由此，解决了现有技术在分析微量样本时，样品离子的利用率较低，难以得到完整且精确的质谱信息，无法满足实际应用需求等问题。

具体而言，图1为本申请实施例的混合式串联质谱仪的方框示意图。

如图1所示，该混合式串联质谱仪10包括：进样模块100、离子阱分析器200、离子处理器300、第二质量分析器400以及离子检测模块500。

其中，进样模块100，用于对目标样品进行进样与离子化操作，获取多个母离子。

本申请实施例在每次进样时，可通过进样模块采用连续进样或非连续进样方式进样，并对进样样品进行离子化操作，从而得到多个母离子。

可选地，在本申请的一个实施例中，进样模块100包括：电离源组件，用于对目标样品进行离子化操作，得到多个母离子。

需要说明的是，上述进样模块还包括电离源组件，在本申请的实施例中，可通过电离源组件实现上述进样样品的离子化操作，为后续的离子质谱分析提供样品离子。

可选地，在本申请的一个实施例中，电离源组件包括电喷雾电离源、纸喷雾电离源、解吸附电喷雾电离源、低温等离子体电离源、激光解析附电离源、基质辅助激光解吸离子源和二次离子电离源中的至少一项。

在本申请的实施例中，可采用电喷雾电离源、纸喷雾电离源、解吸附电喷雾电离源、低温等离子体电离源、激光解析附电离源、基质辅助激光解吸离子源或二次离子电离源等构建上述电离源组件，从而为样品的离子化操作提供高效稳定的硬件支撑。

离子阱分析器200，用于存储多个母离子，并基于预设分析模式输出多个母离子，或者从多个母离子中选择满足预设质荷比要求的多个目标母离子进行输出。

在本申请的实施例中，通过对离子阱分析器施加射频电压、直流电压和辅助交流电压等，从而控制离子阱分析器对母离子进行筛选、存储和输出等操作。

具体地，离子阱分析器可根据不同的工作分析模式采用不同的方式对母离子进行输出：

1、全二维分析模式：

当混合式串联质谱仪选择全二维分析模式时，本申请的实施例可通过调节辅助交流电压，利用共振喷射的方式在全质量范围内依次传输母离子，其中，母离子质荷比与共振扫描时间满足线性等具体的相关关系；

2、一般分析模式：

当混合式串联质谱仪选择一般分析模式时，本申请的实施例可通过调节离子阱电场参数，基于预设顺序，依次从多个感兴趣质荷比中选取一种目标质荷比，以在多个母离子中选择满足质荷比要求的所有母离子，并将所有目标母离子进行输出。

由此，本申请的实施例通过离子阱分析器实现母离子的存储与选择性传输功能，有效提高了样品利用率。

可选地，在本申请的一个实施例中，离子阱分析器200为线性离子阱、三维离子阱、矩形离子阱、环形离子阱和圆柱形离子阱中的任意一种。

需要说明的是，本申请实施例可选择线性离子阱、三维离子阱、矩形离子阱、环形离子阱或圆柱形离子阱等任意一种离子阱，从而组成离子阱分析器。

离子处理器300，用于通过四极杆结构或离子阱结构传输离子阱分析器输出的所有母离子，和/或将离子阱分析器输出的所有母离子进行裂解，得到多个碎片离子。

在本申请的实施例中，可通过采用四极杆或离子阱结构的离子处理器接收上述离子阱分析器输出的母离子，并对接收的母离子进行输出，或者通过离子处理器利用气态碰撞、表面碰撞、气态反应引发裂解或光裂解等方式将母离子裂解，并将碎片离子扫出，从而得到每个母离子对应的多个碎片离子。

第二质量分析器400，用于对所有母离子或者多个碎片离子进行质量分析，得到质量分析结果。

在通过离子阱实现母离子存储与选择性逐次传输功能，并通过离子处理器进行离子裂解后，进一步地，本申请的实施例还可利用第二质量分析器对接收的母离子或者碎片离子进行质量分析。

由此，本申请的实施例通过对母离子或裂解后的碎片离子进行质量分析，从而获得母离子或碎片离子的精确质量信息，并通过将离子阱与高分辨质量分析器串联组合，实现了样品的高效利用与准确分析。

可选地，在本申请的一个实施例中，第二质量分析器400包括飞行时间质量分析器、轨道阱质量分析器中的任意一种。

需要说明的是，在本申请的实施例中，上述第二质量分析器可由飞行时间质量分析器或轨道阱等高分辨质量分析器构成，从而有效保障了母离子或碎片离子进行质量分析的准确性和可靠性。

离子检测模块500，用于根据质量分析结果检测所有母离子或者多个碎片离子的电信号，并基于电信号获取目标样品的最终质谱信息。

在本申请的实施例中，第二质量分析器对母离子或碎片离子分析后，将母离子或碎片离子传输至离子检测模块，并根据混合式串联质谱仪的工作分析模式，得到高分辨质谱信息，具体如下所述：

1、全二维工作分析模式：

在全二维工作模式下，本申请的实施例可利用离子阱分析器将存储的所有母离子全部输出，并通过离子处理器对所有母离子进行裂解，进而通过第二质量分析器和离子检测模块对碎片离子进行分析检测后，得到每次进样中样品的高分辨质谱信息；

2、一般工作分析模式：

在一般工作分析模式下，本申请的实施例可通过离子阱分析器将满足感兴趣质荷比的母离子输出至离子处理器，并通过离子处理器对离子阱分析器每次输出的所有母离子进行裂解，进而通过第二质量分析器和离子检测模块对每次离子处理器输出的碎片离子进行分析检测，得到每次离子处理器输出的每个碎片离子对应的高分辨质谱图；

进一步地，本申请的实施例重复从离子阱分析器中选择满足质荷比的母离子输出至离子处理器，以得到每次输出的母离子对应的碎片离子的高分辨质谱图，直至离子阱分析器中存储的所有满足感兴趣质荷比要求的母离子全部输出，从而基于所有碎片离子的高分辨质谱图，得到该次进样中样品的完整质谱信息。

可选地，在本申请的一个实施例中，离子检测模块500包括：数据处理组件，用于获取每个碎片离子或母离子的初始质谱信息，并结合母离子质荷比与碎片离子质谱，得到目标样品的最终质谱信息。

需要说明的是，在本申请的实施例中，上述离子检测模块还包括数据处理组件，从而在母离子或碎片离子进入离子检测模块后，可通过数据处理组件匹配母离子质荷比与对应碎片离子的质谱信息，以在每次进样中获得样品的全二维质谱信息等高分辨质谱信息。

可选地，在本申请的一个实施例中，本申请实施例的混合式串联质谱仪10还包括：离子导引模块、离子调制模块及电路控制模块。

离子导引模块，用于将多个母离子沿预设轴向传输至离子阱分析器。

离子调制模块，用于通过离子透镜组合对离子处理器输出的所有母离子或者多个碎片离子进行聚焦调制，并将经聚焦调制后的所有母离子或者多个碎片离子传输至第二质量分析器。

电路控制模块，用于为离子导引模块、离子阱分析器、离子处理器及第二质量分析器供电，并控制离子导引模块、离子阱分析器、离子处理器及第二质量分析器工作。

需要说明的是，本申请实施例的混合式串联质谱仪还包括离子导引模块、离子调制模块及电路控制模块。

具体地，离子导引模块可将每次进样中的所有母离子，沿轴向传输至离子阱分析器，以进行存储和输出；离子调制模块可通过离子透镜组合对离子处理器输出的母离子或碎片离子进行聚焦调制，并将聚焦调制后的母离子或碎片离子传输至第二质量分析器；电路控制模块可以控制进样模块、离子导引模块、离子阱分析器、离子处理器、离子调制模块、第二质量分析器及离子检测模块等各个部件的操作，并协调母离子或碎片离子的传输、裂解和检测等操作，从而实现样品的高效利用与准确分析。

可选地，在本申请的一个实施例中，离子导引模块包括电极片、离子漏斗、多极杆中的至少一项。

本申请的实施例可采用电极片、离子漏斗或多极杆(如四级杆等)中的一种或任意几种组合，以构成离子导引模块，从而保障将母离子沿预定轴向传输至离子阱分析器。

下述将通过附图对本申请的混合式串联质谱仪的结构设计和功能执行逻辑进行详细说明。

图2为包含离子阱和碰撞池的混合式串联质谱仪结构示意图。

如图2所示，该混合式串联质谱仪包括进样模块100、离子导引模块600、离子阱分析器200(本申请中离子阱分析器可选用线性离子阱，其包括第一直流门电极201、第一四极杆质量分析器202和第二直流门电极203)、离子处理器300(本申请中离子处理器选用四极杆质量分析器，其包括第二四极杆质量分析器301、碰撞池302)、离子调制模块700、第二质量分析器400(本申请中的第二质量分析器可选用飞行时间质量分析器，其包括推斥极401、离子加速区402、离子反射区403)、离子检测模块500以及电路控制模块。

具体地，离子导引模块由多个电极片堆叠而成，以实现对母离子的传输与聚焦，离子导引模块后端沿轴向依次为第一直流门电极、第一四极杆质量分析器与第二直流门电极；电路控制模块可在第一四极杆质量分析器上施加射频电压、直流电压与辅助交流电压，对第一直流门电极与第二直流门电极施加直流电压，通过第一四极杆质量分析器上的射频电压、第一直流门电极与第二直流门电极上的直流电压共同作用，使线性离子阱实现母离子存储功能；通过在第一四极杆质量分析器上施加辅助交流电压并调整第二直流门电极上的直流电压，使线性离子阱实现母离子选择性传输功能；在第二四极杆质量分析器上施加射频电压与直流电压，实现母离子的筛选与传输。

离子调制模块由多个离子透镜组合而成，实现对离子的调制与聚焦；通过电路控制模块在飞行时间质量分析器的推斥极上施加推斥脉冲，使离子垂直进入离子加速区；离子加速区由多个直流电极组合而成，实现离子加速；离子反射区由多个直流电极组合而成，使离子进入反射区时发生减速，聚焦后被反射区再次加速，并传入离子检测模块。

图3为包含离子阱和碰撞池的混合式串联质谱仪结构对应的全二维质谱分析模式执行逻辑示意图。

如图3所示，在全二维质谱分析模式下，包含离子阱和碰撞池的混合式串联质谱仪结构的执行逻辑如下所述：

S301：通过进样模块对样品进行离子化并引入至离子导引模块中，通过电路控制模块调节离子导引模块实现离子的传输与聚焦；

S302：通过电路控制模块对第一直流门电极施加低电平、对第一四极杆质量分析器施加射频电压、对第二直流门电极施加高电平，将母离子引入线性离子阱中；

S303：通过电路控制模块对第一直流门电极施加高电平、对第一四极杆质量分析器施加射频电压、对第二直流门电极施加高电平，将离子存储在线性离子阱中；通过电路控制模块对第二直流门电极施加低电平、对第一四极杆质量分析器施加辅助交流电压，利用共振喷射的方式在全质量范围内依次传输母离子至第二四极杆质量分析器，通过调制共振信号，使母离子质荷比与共振扫描时间成线性等具体的相关关系；

S304：对第二四极杆质量分析器施加射频电压与直流电压，对母离子进行聚焦并传输至碰撞池中；

S305：向碰撞池通入中性碰撞气体依次对母离子进行碎裂，得到各个质荷比母离子对应的碎片离子，通过离子调制模块对碎片离子进行聚焦并传输至飞行时间质量分析器中；

S306：对推斥极施加脉冲电压，将碎片离子垂直引入离子加速区中，通过控制系统对离子加速区施加直流电场，对母离子或碎片离子进行加速，经加速后的离子飞离离子加速区后，进入无场飞行区；

S307：经离子反射区减速聚焦后，母离子或碎片离子被离子反射区再次加速，飞离离子反射区后，再次进入无场区飞行直至到达离子检测系统，从而依次得到各母离子对应碎片离子的质谱信息；

S308：由于母离子质荷比与共振扫描时间成线性等具体的相关关系，通过数据处理组件即可匹配母离子质荷比与对应碎片离子的质谱信息，生成全二维质谱图；

S309：基于每个母离子对应的碎片离子的全二维质谱图，获取单次进样中目标样品，即待分析物的全二维质谱信息。

图4为包含离子阱和碰撞池的混合式串联质谱仪结构对应的一般质谱分析模式执行逻辑示意图。

如图4所示，在一般质谱分析模式下，包含离子阱和碰撞池的混合式串联质谱仪结构的执行逻辑如下所述：

S401：通过进样模块对样品进行离子化并引入至离子导引模块中，通过电路控制模块调节离子导引模块实现离子的传输与聚焦；

S402：通过电路控制模块对第一直流门电极施加低电平、对第一四极杆质量分析器施加射频电压、对第二直流门电极施加高电平，将母离子引入线性离子阱中；

S403：通过电路控制模块对第一直流门电极施加高电平、对第一四极杆质量分析器施加射频电压、对第二直流门电极施加高电平，将母离子存储在线性离子阱中；

S404：通过电路控制模块对第二直流门电极施加低电平、对第一四极杆质量分析器施加辅助交流电压，将目标离子传输至第二四极杆质量分析器；通过电路控制模块对第一直流门电极施加高电平、对第一四极杆质量分析器施加射频电压、对第二直流门电极施加高电平，将剩余离子存储在线性离子阱中；通过电路控制模块对第二四极杆质量分析器施加射频电压与直流电压，对目标离子进行进一步的筛选并传输至碰撞池中；向碰撞池通入中性碰撞气体实现目标离子的碎裂，得到碎片离子；

S405：通过离子调制模块对碎片离子进行聚焦并传输至飞行时间质量分析器中；

S406：对推斥极施加脉冲电压，将碎片离子垂直引入离子加速区中，通过电路控制模块对离子加速区施加直流电场，对母离子或碎片离子进行加速，经加速后的离子飞离离子加速区后，进入无场飞行区；

S407：母离子或碎片离子经离子反射区减速聚焦后，被离子反射区再次加速，飞离离子反射区后再次进入无场区飞行直至到达离子检测模块，从而得到目标物碎片离子的质谱信息；

S408：判断是否遍历所有目标离子，若已遍历所有目标离子，则转到S409，否则，转到S403，对储存在线性离子阱的剩余离子中所有感兴趣的目标物，依次进行下一个目标母离子的选择性传输、碎裂与飞行时间质量分析过程；

S409：基于所有感兴趣的目标母离子对应的碎片离子的质谱信息，获取单次进样中所有目标物的高分辨质谱信息。

图5为包含双离子阱的混合式串联质谱仪结构示意图。

如图5所示，该混合式串联质谱仪包括进样模块100、离子导引模块600、离子阱分析器200(本申请中的离子阱分析器包括第一直流门电极201、第一四极杆质量分析器202、第二直流门电极203)、离子处理器300(本申请中的离子处理器包括第二四极杆质量分析器301、第三直流门电极303)、离子调制模块700、第二质量分析器400(本申请中的第二质量分析器可选用飞行时间质量分析器，其包括推斥极401、离子加速区402、离子反射区403)、离子检测模块500以及电路控制模块。

具体地，离子导引模块由多个电极片堆叠而成，实现对离子的传输与聚焦；离子导引模块后端沿轴向依次为第一直流门电极、第一四极杆质量分析器、第二直流门电极、第二四极杆质量分析器与第三直流门电极；通过电路控制模块在第一四极杆质量分析器与第二四极杆质量分析器上施加射频电压、直流电压与辅助交流电压，对第一直流门电极、第二直流门电极与第三直流门电极施加直流电压，通过第一四极杆质量分析器、第二四极杆质量分析器上的射频电压与第一直流门电极、第二直流门电极与第三直流门电极上的直流电压共同作用，使离子阱分析器，如线性离子阱等实现离子存储功能；通过电路控制模块在第一四极杆质量分析器、第二四极杆质量分析器上施加辅助交流电压并调整第二直流门电极、第三直流门电极上的直流电压，使离子阱分析器与离子处理器实现离子选择性传输功能；

离子调制模块由多个离子透镜组合而成，实现对母离子的调制与聚焦；在推斥极上施加推斥脉冲，使母离子垂直进入离子加速区，离子加速区由多个直流电极组合而成，实现离子加速，离子反射区由多个直流电极组合而成，使离子进入反射区时发生减速，聚焦后被反射区再次加速，并传入离子检测模块。

图6为包含双离子阱的混合式串联质谱仪结构对应的一般质谱分析模式执行逻辑示意图。

如图6所示，在一般质谱分析模式下，包含双离子阱的混合式串联质谱仪结构的执行逻辑如下所述：

S601：通过进样模块对样品进行离子化并引入至离子导引模块中，通过控制系统调节离子导引模块实现母离子的传输与聚焦；

S602：通过电路控制模块对第一直流门电极施加低电平、对第一四极杆质量分析器施加射频电压、对第二直流门电极施加高电平，将母离子引入离子阱分析器中；

S603：通过电路控制模块对第一直流门电极施加高电平、对第一四极杆质量分析器施加射频电压、对第二直流门电极施加高电平，将离子存储在离子阱分析器中；

S604：通过电路控制模块对第二直流门电极施加低电平、对第一四极杆质量分析器施加辅助交流电压，将目标离子传输至第二四极杆质量分析器；通过电路控制模块对第一直流门电极施加高电平、对第一四极杆质量分析器施加射频电压、对第二直流门电极施加高电平，将剩余离子存储在离子阱分析器中；向离子阱处理器通入中性碰撞气体并施加辅助交流电压，实现目标离子的碰撞诱导解离得到碎片离子；通过电路控制模块对第二直流门电极施加高电平、对第二四极杆质量分析器施加射频电压、对第三直流门电极施加低电平，将碎片离子传输至离子调制模块；

S605：通过离子调制模块对碎片离子进行聚焦并传输至飞行时间质量分析器中；

S606：对推斥极施加脉冲电压，将碎片离子垂直引入离子加速区中，通过电路控制模块对离子加速区施加直流电场，对碎片离子进行加速，经加速后的碎片离子飞离离子加速区后，进入无场飞行区；

S607：经离子反射区减速聚焦后，碎片离子被离子反射区再次加速，飞离离子反射区后再次进入无场区飞行直至到达离子检测模块，从而得到目标物碎片离子的质谱信息；

S608：判断是否遍历所有目标离子，若已遍历所有目标离子，则转到S609，否则，转到S603，对储存在线性离子阱的剩余离子中所有感兴趣的目标物，依次进行下一个目标母离子的选择性传输、碎裂与飞行时间质量分析过程；

S609：基于所有感兴趣的目标母离子对应的碎片离子的质谱信息，获取单次进样中所有目标物的高分辨质谱信息。

根据本申请实施例提出的混合式串联质谱仪，通过顺次连接进样模块、离子导引模块、离子阱分析器、离子处理器、离子调制模块、第二质量分析器、离子检测模块以及电路控制模块等，不仅能够实现主流串联质谱仪器的基本功能，还可解决样品利用率低等问题；此外，本申请通过离子阱还可实现母离子存储与选择性逐次传输功能，并通过将离子阱与高分辨质量分析器串联组合，从而实现样品的高效利用与准确分析。

其次，参照附图描述根据本申请实施例提出的混合式串联质谱仪的质谱分析方法。

图7为本申请实施例所提供的一种应用于全二维分析模式下的混合式串联质谱仪的质谱分析方法的流程图。

如图7所示，该应用于全二维分析模式下的混合式串联质谱仪的质谱分析方法包括以下步骤：

在步骤S701中，利用进样模块对目标样品进行进样与离子化，获得多个母离子，将多个母离子经离子导引模块传输至离子阱分析器中并进行存储。

在步骤S702中，调节控制信号，利用共振喷射方式在全质量范围内依次将多个母离子中的每个母离子传输至离子处理器，并通过离子处理器使每个母离子发生裂解，得到多个碎片离子，其中，每个母离子的质荷比与共振扫描时间满足预设关系。

在步骤S703中，利用离子调制模块对多个碎片离子进行聚焦调制，并将聚焦调制后的多个碎片离子传输至第二质量分析器。

在步骤S704中，第二质量分析器对多个碎片离子进行质量分析，且将多个碎片离子输入至离子检测模块，得到每个碎片离子的初始质谱信息，并结合母离子质荷比与碎片离子质谱，得到目标样品的全二维质谱信息。

图8为本申请实施例所提供的一种应用于一般分析模式下的混合式串联质谱仪的质谱分析方法的流程图。

如图8所示，该应用于一般分析模式下的混合式串联质谱仪的质谱分析方法包括以下步骤：

在步骤S801中，利用进样模块对目标样品进行进样与离子化，获得多个母离子，将多个母离子经离子导引模块传输至离子阱分析器中并进行存储。

在步骤S802中，通过调节离子阱电场参数，基于预设顺序，依次从预设多个感兴趣质荷比中选取一种目标质荷比，以在多个母离子中选择满足目标质荷比要求的所有目标母离子，并将所有目标母离子输出至离子处理器中。

在步骤S803中，利用离子处理器使所有目标母离子发生裂解，得到多个碎片离子，通过离子调制模块对多个碎片离子进行聚焦调制，并将聚焦调制后的多个碎片离子传输至第二质量分析器。

在步骤S804中，第二质量分析器对多个碎片离子进行质量分析，并将多个碎片离子输入至离子检测模块，得到每个碎片离子的质谱图。

在步骤S805中，重复执行在离子阱分析器中选择满足感兴趣质荷比要求的所有目标母离子，并获取每次选择的多个目标母离子对应的多个碎片离子的质谱图的操作，直至离子阱分析器中所有满足感兴趣质荷比要求的母离子均被输出，以根据每次选择的多个目标母离子对应的多个碎片离子的质谱图，获取目标样品的完整质谱信息。

需要说明的是，前述对混合式串联质谱仪实施例的解释说明也适用于该实施例的混合式串联质谱仪的质谱分析方法，此处不再赘述。

根据本申请实施例提出的混合式串联质谱仪的质谱分析方法，通过在一般分析方法模式和全二维分析方法模式中，利用离子阱实现母离子存储与选择性逐次传输功能，通过离子处理器实现离子裂解，并通过第二质量分析器获得母离子或裂解子离子的精确质量信息，从而实现主流串联质谱仪器的基本分析功能和全二维质谱分析功能，极大提高样品利用率，保障了样品的高效利用与准确分析。

图9为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：

存储器901、处理器902及存储在存储器901上并可在处理器902上运行的计算机程序。

处理器902执行程序时实现上述实施例中提供的混合式串联质谱仪的质谱分析方法。

进一步地，电子设备还包括：

通信接口903，用于存储器901和处理器902之间的通信。

存储器901，用于存放可在处理器902上运行的计算机程序。

存储器901可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

如果存储器901、处理器902和通信接口903独立实现，则通信接口903、存储器901和处理器902可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

可选地，在具体实现上，如果存储器901、处理器902及通信接口903，集成在一块芯片上实现，则存储器901、处理器902及通信接口903可以通过内部接口完成相互间的通信。

处理器902可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的混合式串联质谱仪的质谱分析方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行模块、装置或设备(如基于计算机的模块、包括处理器的模块或其他可以从指令执行模块、装置或设备取指令并执行指令的模块)使用，或结合这些指令执行模块、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行模块、装置或设备或结合这些指令执行模块、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行模块执行的软件或固件来实现。如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种混合式串联质谱仪，其特征在于，包括：

进样模块，用于对目标样品进行进样与离子化操作，获取多个母离子；

离子阱分析器，用于存储所述多个母离子，并基于预设分析模式输出所述多个母离子，或者从所述多个母离子中选择满足预设质荷比要求的多个目标母离子进行输出；

离子处理器，用于通过四极杆结构或离子阱结构传输所述离子阱分析器输出的所有母离子，和/或将所述离子阱分析器输出的所有母离子进行裂解，得到多个碎片离子；

第二质量分析器，用于对所述所有母离子或者所述多个碎片离子进行质量分析，得到质量分析结果；

离子检测模块，用于根据所述质量分析结果检测所述所有母离子或者所述多个碎片离子的电信号，并基于所述电信号获取所述目标样品的最终质谱信息。

2.根据权利要求1所述的混合式串联质谱仪，其特征在于，还包括：

离子导引模块，用于将所述多个母离子沿预设轴向传输至所述离子阱分析器；

离子调制模块，用于通过离子透镜组合对所述离子处理器输出的所述所有母离子或者所述多个碎片离子进行聚焦调制，并将经聚焦调制后的所述所有母离子或者所述多个碎片离子传输至所述第二质量分析器；

电路控制模块，用于为所述离子导引模块、离子阱分析器、离子处理器及第二质量分析器供电，并控制所述离子导引模块、离子阱分析器、离子处理器及第二质量分析器工作。

3.根据权利要求1所述的混合式串联质谱仪，其特征在于，所述离子检测模块包括：

数据处理组件，用于获取每个碎片离子或母离子的初始质谱信息，并结合母离子质荷比与碎片离子质谱，得到所述目标样品的所述最终质谱信息。

4.根据权利要求1所述的混合式串联质谱仪，其特征在于，所述进样模块包括：

电离源组件，用于对所述目标样品进行离子化操作，得到所述多个母离子。

5.根据权利要求4所述的混合式串联质谱仪，其特征在于，所述电离源组件包括电喷雾电离源、纸喷雾电离源、解吸附电喷雾电离源、低温等离子体电离源、激光解析附电离源、基质辅助激光解吸离子源和二次离子电离源中的至少一项。

6.根据权利要求1所述的混合式串联质谱仪，其特征在于，所述第二质量分析器包括飞行时间质量分析器、轨道阱质量分析器中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的混合式串联质谱仪，其特征在于：所述离子阱分析器为线性离子阱、三维离子阱、矩形离子阱、环形离子阱和圆柱形离子阱中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的混合式串联质谱仪，其特征在于，所述离子导引模块包括电极片、离子漏斗、多级杆中的至少一项。

9.一种混合式串联质谱仪的质谱分析方法，其特征在于，应用于全二维分析模式，包括以下步骤：

利用进样模块对目标样品进行进样与离子化，获得多个母离子，将所述多个母离子经离子导引模块传输至离子阱分析器中并进行存储；

调节控制信号，利用共振喷射方式在全质量范围内依次将所述多个母离子中的每个母离子传输至离子处理器，并通过所述离子处理器使所述每个母离子发生裂解，得到多个碎片离子，其中，所述每个母离子的质荷比与共振扫描时间满足预设关系；

利用离子调制模块对所述多个碎片离子进行聚焦调制，并将聚焦调制后的所述多个碎片离子传输至第二质量分析器；

第二质量分析器对所述多个碎片离子进行质量分析，且将所述多个碎片离子输入至离子检测模块，得到每个碎片离子的初始质谱信息，并结合母离子质荷比与碎片离子质谱，得到所述目标样品的全二维质谱信息。

10.一种混合式串联质谱仪的质谱分析方法，其特征在于，应用于一般分析模式，包括以下步骤：

利用进样模块对目标样品进行进样与离子化，获得多个母离子，将所述多个母离子经离子导引模块传输至离子阱分析器中并进行存储；

通过调节离子阱电场参数，基于预设顺序，依次从预设多个感兴趣质荷比中选取一种目标质荷比，以在所述多个母离子中选择满足所述目标质荷比要求的所有目标母离子，并将所述所有目标母离子输出至离子处理器中；

利用离子处理器使所述所有目标母离子发生裂解，得到多个碎片离子，通过离子调制模块对所述多个碎片离子进行聚焦调制，并将聚焦调制后的所述多个碎片离子传输至第二质量分析器；

第二质量分析器对所述多个碎片离子进行质量分析，并将所述多个碎片离子输入至离子检测模块，得到每个碎片离子的质谱图；

重复执行在所述离子阱分析器中选择满足感兴趣质荷比要求的所有目标母离子，并获取每次选择的所述多个目标母离子对应的所述多个碎片离子的质谱图的操作，直至所述离子阱分析器中所有满足感兴趣质荷比要求的母离子均被输出，以根据所述每次选择的所述多个目标母离子对应的所述多个碎片离子的质谱图，获取所述目标样品的完整质谱信息。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求9-10任一项所述的混合式串联质谱仪的质谱分析方法。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求9-10任一项所述的混合式串联质谱仪的质谱分析方法。