CN117859191A - 延长质谱仪的运行寿命 - Google Patents

Abstract

公开了一种用在质谱仪中的离子质量过滤器，包括：多个杆，布置成多极配置以提供离子能行进通过的通道，所述多个杆被配置用于施加有RF电压以在该通道内产生电磁场用于提供对离子的径向限制、并且还被配置用于施加有DC电压；以及散布在多个多极杆之间的至少两对辅助电极，其中一对形成辅助电极的第一极并且另一对形成辅助电极的第二极。控制器可以向DC电压源提供一个或多个控制信号，从而根据预定义标准切换两个极之间的DC电压差的极性。

Description

延长质谱仪的运行寿命

相关申请

本申请要求于2021年8月24日提交的题为延长质谱仪的运行寿命的申请号为63/236,394的临时申请的优先权，该临时申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本教导总体上涉及用于质谱法的系统和方法，并且更具体地，涉及用于延长质谱仪的运行寿命的系统和方法。

背景技术

质谱法(MS)是一种用于确定测试化学物质的结构的分析技术，兼具定性和定量应用。MS可用于识别未知化合物、确定分子中原子元素的组成、通过观察化合物的碎裂来确定化合物的结构、以及对混合样本中特定化合物的量进行定量。质谱仪检测作为离子的化学实体，使得在采样过程期间必须进行分析物到带电离子的转换。

离子质量过滤器在各种质谱仪中用于选择关注的离子。例如，一些质量过滤器采用多个杆和/或电极，可以向这些杆和/或电极施加RF和/或DC电压，从而为某些关注的离子提供稳定的离子轨迹，并为其他离子提供不稳定的离子轨迹。在这种质量过滤器中，不稳定的离子可能沉积在质量过滤器的一个或多个杆和/或电极上，从而导致其污染。

发明内容

在一方面，公开了一种用在质谱仪中的离子质量过滤器，该离子质量过滤器包括多个杆，其布置成多极配置以提供离子能行进通过的通道，所述多个杆被配置用于施加有RF电压以在该通道内产生电磁场用于提供对离子的径向限制，并且还被配置用于施加有DC电压。离子质量过滤器还可以包括散布在多个杆之间的至少两对辅助电极，其中一对形成辅助电极的第一极，且另一对形成辅助电极的第二极。至少第一DC电压源可以向辅助电极的第一极和第二极施加DC偏置电压。与DC电压源通信的控制器可以使DC电压源例如根据一个或多个预定义标准调节施加到第一极和第二极的偏置电压从而切换这两个极之间的电压差的极性，该电压差在本文中也称为ΔTbar或Tbar变化量。例如，施加到每个极(即施加到每个极的两个辅助电极)的偏置电压可以被认为具有DC偏移电压分量和DC辅助电压分量，使得两个极之间的电压差为ΔTbar。

例如，在任何给定时间，施加到一个极的偏置电压可以定义如下：

偏置DC电压＝DC偏移+ΔTbar/2式(1)

以及施加到另一极的偏置电压可以定义如下：

偏置DC电压＝DC偏移-ΔTbar/2式(2)

其中ΔTbar表示两个极之间的电压差。控制器可以例如根据预定义标准来影响对ΔTbar的极性的切换，从而改变具有不稳定轨迹的离子所沉积的极。

举例来说，但不限于此，这样的预定义标准可以包括与由其中并入有离子过滤器的质谱仪的离子检测器检测的离子的总数量相关联的阈值、预定义时间表或与质谱仪的性能相关联的参数。在一些实施例中，控制器被配置为使DC电压源在连续的样本运行中切换辅助电极的两个极之间的DC偏置电压差的极性。此外，在一些实施例中，控制器被配置为当检测到离子过滤器的性能的下降时(例如，当信号强度落到低于阈值时)使DC电压源切换两个极之间的DC偏置电压差的极性。

举例来说，由于污染而导致的调谐条件的实质性变化和/或离子过滤器的带通窗口的移位可能导致目标离子的质量信号的损失。在一些实施例中，DC电压源可以包括两个独立的DC电源，每个DC电源被配置为向一个极施加偏置电压。控制器可以控制这些DC电源来改变施加到极的偏置电压差的极性。

在一些实施例中，第二电压源可以向多极杆施加DC电压。

相对于施加到多个多极杆的DC电压来配置施加到辅助电极的DC偏置电压，以使得具有在目标范围内的m/z比的离子在通过通道时经历稳定的轨迹，并且具有在该目标范围之外的m/z比的离子经历不稳定的轨迹从而基于离子的电荷的极性和辅助电极的两个极之间的DC偏置电压差的极性而沉积在辅助电极的一个极上。

在一些实施例中，控制器可以被配置为切换两个极之间的DC偏置电压差的极性，从而确保不稳定离子在两个极上的累积基本上相等，由此抑制了两个极的性能的实质性变化。

在离子过滤器的一些实施例中，多个辅助电极包括以四极配置布置的四个杆，以使得每个辅助电极插置在多个杆中的两个杆之间。

辅助电极可以具有各种各样不同的形状。例如，辅助电极可以是T形或刀片形等。举例来说，T形电极可以包括背板(例如，具有方形截面的背板)，柄从背板延伸。这种T形电极可以被定位成使得柄朝离子过滤器的中心纵向轴线延伸。

在一些实施例中，施加到多极杆的RF电压的频率可以在约0.1MHz至约5MHz的范围内，例如在约1MHz至约3MHz的范围内，或在约3MHz至约5MHz的范围内。在一些这样的实施例中，RF电压的幅度可以在约10伏至约5千伏(V_0-p)的范围内，例如在约100至2000V_0-p的范围内，或在约2000至5000V_0-p的范围内。在一些实施例中，施加到辅助电极的DC偏置电压的幅度在约-8500伏至约+8500伏的范围内，例如在约-1000V至约+1000V的范围内、在约-3000V至+3000V的范围内，在约-7000V至+7000V的范围内。

在相关方面，公开了一种质谱仪，该质谱仪包括离子过滤器，该离子过滤器具有以多极配置布置的多个杆以提供离子能行进通过的通道，所述多个杆被配置用于施加有RF电压以在通道内产生电磁场用于提供对离子的径向限制，并且还被配置用于施加有DC电压。至少两对辅助电极散布在多个杆之间并且被配置用于施加有DC偏置电压。相对于施加到多个杆的DC电压来配置施加到辅助电极的DC偏置电压，以使得具有在目标范围内的m/z比的离子在通过通道时经历稳定的轨迹，并且具有在目标范围之外的m/z比的离子经历不稳定的轨迹从而基于离子的电荷的极性和各对辅助电极之间的DC偏置电压差的极性而沉积在所述辅助电极的对中的一对辅助电极上。

例如，不稳定的带正电的离子的至少一部分可以沉积在相对于另一对辅助电极维持在负DC偏置电压的一对辅助电极上，并且不稳定的带负电的离子的至少一部分可以沉积在相对于另一对辅助电极维持在正DC偏置电压的一对辅助电极上。通过切换两个极之间的DC电压差的极性，可以改变不稳定离子所沉积的极。

质谱仪可以包括：至少一个RF电压源，用于向多极杆施加RF电压以用于对通过离子过滤器的离子提供径向限制；以及至少一个DC电压源，用于向多极杆施加DC电压，以及用于向辅助电极施加DC偏置电压。在一些实施例中，质谱仪可以包括两个独立的DC电压源，其中一个DC电压源被配置用于向多极杆施加DC电压，并且另一个DC电压源被配置用于向辅助电极施加DC偏置电压。

控制器可以与所述至少一个DC电压源通信，其中控制器被配置为使所述DC电压源切换施加在辅助电极的极之间的DC偏置电压差的极性，从而改变不稳定离子所沉积的辅助电极的对。

此外，在一些实施例中，被配置用于向辅助电极的极施加DC电压的DC电压源可以包括两个独立的电源，其中每个电源被配置用于向辅助电极的一个极施加DC电压。

控制器可以被配置为使DC电压源根据一个或多个预定义标准切换两个极之间的DC偏置电压差的极性。举例来说，控制器可以被配置为当由其中并入有离子过滤器的质谱仪的离子检测器检测的离子的数量超过预定义阈值时使DC电压源切换两个极之间的DC偏置电压差的极性。在某些情况下，控制器可以使得在连续的样本运行中切换两个极之间的DC电压差的极性。

在相关方面，公开了一种用于操作并入在质谱仪中的离子过滤器的方法，其中离子过滤器包括：多个杆，布置成多极配置以提供离子能行进通过的通道；以及至少两对辅助电极，散布在所述多个杆之间。该方法包括：向多个多极杆施加RF电压以在通道中产生电磁场用于径向限制通过通道的离子；向辅助电极施加DC偏置电压，以使得具有在目标范围内的m/z比的离子在离子通过通道时经历稳定的轨迹，并且具有在目标范围之外的m/z比的离子经历不稳定的轨迹从而沉积在所述辅助电极的对中的一对辅助电极上；以及调节施加到所述两对辅助电极的DC偏置电压从而改变不稳定离子所沉积的辅助电极的对。在一些实施例中，DC偏置电压的调节可以通过切换辅助电极的两个极之间的DC偏置电压差的极性来实现。

在一些实施例中，对DC偏置电压差的极性的切换是根据一个或多个预定义标准来执行的。举例来说，一个或多个预定义标准可以包括但不限于例如在样本运行期间由质谱仪的离子检测器检测的离子的最大数量，以及用于切换电压极性的预定义时间表。在一些实施例中，可以在连续的样本运行中切换DC偏置电压差的极性。

通过参考以下详细说明和下面简要描述的相关联附图可以获得对本教导的各个方面的进一步理解。

附图说明

图1是描绘根据本教导的用于操作在质谱仪中使用的离子质量过滤器的方法的实施例中的各个步骤的流程图，

图2A和图2B示意性地描绘了根据本教导的实施例的离子质量过滤器，

图3A示意性地示出了当离子过滤器的B极维持在负DC电势时，带正电的离子被吸引到B极，

图3B示意性地示出了，响应于对DC电压的极性的切换从而将施加到离子过滤器的A极的电压的极性从负极性改变为正极性，带正电的离子被吸引到A极，

图4A示意性地描绘了根据本教导的实施例的质谱仪，

图4B示意性地描绘了在图4A中描绘的质谱仪中除了离子导向器之外还使用D Jet^TM离子导向器，

图5示出了适合在本教导的实践中使用的控制器的实施方式的示例，

图6A-图6D示出了与六种离子相关联的多个MRM测量，以及

图7A和图7B示出了根据实施例的离子过滤器的两个极之间的电势差与通过下游质量分析器的前体离子的质量之间的线性关系。

具体实施方式

将理解，为了清楚起见，以下讨论将阐述本公开的实施例的各个方面，同时在方便或适当的情况下省略某些具体细节。例如，可稍微简化对替代实施例中的相同或类似特征的讨论。为简洁起见，众所周知的想法或概念也可能不会被详细讨论。普通技术人员将认识到，本公开的一些实施例可以不用在每个实施方式中都需要某些具体描述的细节，本文中阐述这些细节仅是为了提供对实施例的透彻理解。类似地，将明白的是，所描述的实施例可以容易根据公知常识进行改变或变化，而不脱离本公开的范围。下面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”是指例如通过以下情形而可能发生的数值量的变化：现实世界中的测量或处理过程；这些过程中的无意错误；组合物或试剂的制造、来源或纯度的差异；等等。通常，本文所用的术语“约”和“基本上”是指比所陈述的值或值范围或完整条件或状态大或小10％。例如，约30％或基本上等于30％的浓度值可以指27％与33％之间的浓度。这些术语还指本领域技术人员将认识到是等同的变型，只要这些变型不涵盖通过现有技术实践的已知值。

如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项中的一项或多项的任何和所有组合，并且可以缩写为“/”。

各种术语在本文中根据其在本领域中的普通含义来使用。例如，术语“离子质量过滤器”和“离子过滤器”在本文中可互换地使用，以指代可用于例如质谱仪中的用来将离子的传输限制到具有目标m/z比或目标范围内的m/z比的离子的传输的结构。术语“机械未对准”和“未对准”在本文中可互换地使用，以指代离子质量过滤器的一个或多个部件相对于其标称位置(即，相对于预期位置)的偏差。这种未对准可沿着离子质量过滤器的纵向方向和/或沿着质量过滤器的径向方向(即，垂直于纵向方向的方向)发生。

参考图1的流程图，在一个方面，本教导提供了一种用于延长质谱仪中的离子过滤器的使用寿命的方法，其中离子过滤器包括一组杆，这组杆根据多极配置(例如，四极配置)布置并间隔开以提供离子可以行进通过的通道。离子质量过滤器还可以包括多个辅助电极，例如多个T形辅助电极，这些辅助电极散布在多极杆之间以使得每个辅助电极插置在两个多极杆之间。杆的特征可以在于包括多个成对的极，其中施加到每个极的杆的电压基本上相等(每个极的杆是等电势的)，而在各极之间施加不同的电压。

通过说明的方式而不失一般性地，在该实施例中，假设多极杆包括根据四极配置相对于彼此布置的两对杆。具有相同幅度的RF电压被施加到四极杆，其中施加到四极杆中的一对杆的电压相对于施加到四极杆中的另一对杆的RF电压具有180度相移。施加到四极杆的RF电压在离子通道内产生四极电磁场，其可以促进对离子的径向限制。

在一些实施例中，施加到多极杆的RF电压的频率可以在约0.1MHz至约5MHz的范围内，例如在约1MHz至约3MHz的范围内，或在约3MHz至约5MHz的范围内。在一些这样的实施例中，RF电压的幅度可以在约10伏至约5千伏(V_0-p)的范围内，例如在约100至2000V_0-p的范围内，或在约2000至5000V_0-p的范围内。在一些实施例中，施加到辅助电极的DC偏置电压的幅度在约-8500伏至约+8500伏的范围内，例如在约-1000伏至约+1000伏的范围内，在约-3000伏至+3000伏的范围内，在约为-7000伏至+7000伏的范围内。

继续参考图1的流程图，向辅助电极施加DC电压，从而使具有在目标范围内的m/z比的离子具有稳定的轨迹，而具有在目标范围之外的m/z比的离子将经历不稳定的轨迹且其至少一部分将沉积在具有与离子的电荷极性相反的电压极性的极上。

在一些实施例中，施加到辅助电极的DC电压可以提供低通过滤器，从而允许传输具有小于阈值的m/z比的离子。换句话说，辅助电极之间的DC电势差(以及辅助电极和四极杆之间的电势差)可以产生DC电磁场，该电磁场可以使一个或多个目标离子(即，关注的离子)在通过离子质量过滤器时具有稳定的离子轨迹，并使其他离子具有不稳定的离子轨迹。不稳定离子被吸引到维持在具有与离子电荷的极性相反的极性的电势的一对辅助电极上，从而导致不稳定离子在那对辅助电极上累积。

该方法还要求根据预定义标准切换辅助电极的两个极之间的电压差的极性，从而改变不稳定离子所累积的辅助电极对。在实施例中，对电压极性的这种切换可以导致不稳定离子在两对辅助电极上的基本上类似的累积，由此最小化并且优选地消除辅助电极的两个极由于不稳定离子在其上不相等累积而导致的性能差异。

图2A和图2B示意性地描绘了根据本教导的实施例的离子质量过滤器300，其包括相对于彼此布置成四极配置(本文统称为四极杆302)以在其间提供通道303的四个杆302a、302b、302c和302d，其中通道从入口315a延伸至出口315b，离子可通过入口315a进入通道，离子可通过出口315b离开通道。

在控制器308的控制下操作的RF电压源306将RF电压施加到四极杆，从而在通道内产生四极电磁场，该电磁场可以在离子通过通道时促进对离子的径向限制。当离子通过通道时，例如通过与背景气体的碰撞，离子也可以经历碰撞冷却。施加至四极杆的RF电压还可允许滤除低质量离子(例如，m/z比小于约500、或小于约300、或小于约100的离子)。

在该实施例中，施加到杆对(302a/302b)和(302c/302d)的RF电压具有基本上相同的幅度但具有相反的极性。

质量过滤器300还包括多个T形辅助电极310a、310b、310c和310d(本文统称为T形辅助电极310或T条电极310)，其中每个T条电极插置在两个四极电极302之间。

一对辅助电极310a和310b形成辅助电极的一个极(本文称为A极)，以及一对辅助电极310c和310d形成辅助电极的另一个极(本文称为B极)。

DC电压源312b向四极杆302施加DC电压。在一些实施例中，施加到四极杆302的DC电压可以在四极杆与质谱仪的上游和/或下游部件(例如，上游的离子导向器和/或下游的质量过滤器)之间产生DC电压偏移。

在该实施例中，另一个DC电压源312a向T条辅助电极310施加DC电压。施加到四极杆302和T条辅助电极310的DC电压导致在通道内产生八极DC电场分布，其允许具有在目标范围内的m/z比的离子的传输，同时抑制具有在目标范围之外的m/z比的离子的传输。换言之，在通道内产生的电场可导致某些离子经历稳定的轨迹并因此传输通过通道，而其他离子经历不稳定的轨迹并可能沉积在T条电极和/或四极杆上。

如上所述，DC电场分布可以通过抑制m/z比高于阈值的离子的传输来提供低通质量过滤器。此外，由于向四极杆施加RF电压而产生的RF场可以通过抑制低质量离子(例如，m/z比小于约500、或小于约300、或小于约100的离子)传输通过离子质量过滤器来产生高通质量过滤器。以这种方式，其上施加有RF和DC电压的四极杆和辅助电极的组合可以提供带通离子过滤器，其允许具有在传输窗口内的m/z比的离子通过其中。

施加到T形辅助电极的A极和B极的DC电压可以基于该DC电压关于离子电荷极性的相对极性来排斥或吸引通过离子质量过滤器的离子。

具体地，经历不稳定轨迹的离子被牵引至维持在具有与不稳定离子的电荷极性相反的极性的DC电势的一对辅助电极。举例来说，图3A示出当A极相对于四极杆偏移维持在正DC电势并且B极相对于四极杆偏移维持在负DC电势时，经历不稳定轨迹的带正电的离子被吸引到B极并因此沉积在该极上。

图3B示意性地示出了当切换A极和B极之间的DC电压差的极性以使得A极相对于四极杆偏移维持在负DC电势并且B极相对于四极杆偏移维持在正DC电势时，经历不稳定轨迹的带正电的离子被吸引到B极并因此沉积在该极上。如下文更详细讨论的，在实施例中，可以利用对施加到A极和B极的DC电压差的极性的这种切换来确保不稳定离子不会仅沉积在一对辅助电极上(即仅在一个极上)，而是分布在两个极上，由此增加了离子过滤器的使用寿命。

例如，再次参考图2A，控制器308可被编程为根据预定义标准切换施加在离子过滤器300的A极和B极之间的DC电压差的极性，以例如确保不稳定离子(即由于与离子过滤器内产生的电磁场相互作用而经历不稳定轨迹的离子)的基本上相等的沉积。

举例来说，控制器308可以被编程为基于预定义的时间表(例如，在约5到20毫秒的范围内)切换辅助电极的A极和B极之间的DC电压差的极性。可替代地，控制器308可以被编程为基于由其中并入有离子过滤器300的质谱仪的下游离子检测器检测的离子的数量来切换辅助电极的A极和B极之间的DC电压差的极性。例如，在一个这样的实施例中，当检测到的离子的数量超过预定义阈值时，控制器308可以向DC电压源发送控制信号以产生电压，从而切换施加在辅助电极的A极和B极之间的DC电压差的极性。

在又一个实施例中，控制器308可以被编程为响应于质谱仪的性能的下降而切换辅助电极的A极和B极之间的DC电压差的极性。举例来说，如下文更详细地讨论的，控制器308可以监测与一个或多个校准离子相关联的信号的强度并且调节电压输出从而当监测到的强度由于带通窗口移位而低于预定义阈值时切换辅助电极的A极和B极之间的DC电压差的极性。

根据本教导的离子质量过滤器可以并入各种各样的质谱仪中。作为示例，参考图4A和图4B，根据本教导的实施例的质谱仪100包括离子源104，离子源104从样本源102接收样本并产生多个离子，这些离子被引入到室14中，室14经由端口15被抽空。

至少一部分离子通过孔口板30的孔口31进入室121中，在室121中设置有离子导向器140(本文也称为离子导向器)。

室121可维持在例如约1托至约3托的范围内的压强。离子导向器包括四个杆(其中两个杆130在图中可见)，这些杆根据四极配置布置以在其间提供通道，离子可以通过该通道通过离子导向器。RF电压可以例如通过电容耦合到下面进一步讨论的下游离子导向器Q0或者通过独立的RF电压源来施加到/>离子导向器的杆，以用于径向限制和聚焦离子以传输到下游的室122，在室122中设置有根据本教导的实施例的离子过滤器108。

施加有DC电压的离子透镜107将真空室122与真空室121分开，并且有助于将离开真空室121的离子聚焦到真空室122中。

室122可以维持在比室121所维持的压强低的压强。举例来说，室122可维持在约2毫托至约15毫托的范围内的压强。在该实施例中，离子过滤器108包括具有四个杆的离子导向器Q0(其中两个杆Q0a和Q0b在图中可见)。RF电压源197将RF电压施加到Q0离子导向器的杆，以用于提供对通过其中的离子的径向限制。

离子过滤器108还包括多个T形辅助电极200，其散布在Q0离子导向器的杆之间，使得每个辅助电极例如以上文结合上面的图2讨论的方式插置在两个杆之间。

DC电压源193a向Q0离子导向器的杆施加DC电压，其中所施加的DC电压在Q0离子导向器和上游离子导向器之间产生DC电压偏移，以使离开/>离子导向器的离子加速进入Q0离子导向器中。在该实施例中，另一DC电压源193b向辅助电极施加DC电压。

控制器3000控制RF电压源197以及DC电压源193a和193b的操作。具体地，控制器可以控制将DC电压施加到辅助电极的A极和B极的DC电压源193a的操作，从而基于诸如上面讨论的那些之类的预定义标准切换这些极之间的DC电压差的极性。

质量分析器Q1 110经由离子透镜IQ1和一个粗短透镜ST1接收通过离子过滤器的离子。在该实施例中，质量分析器Q1 110包括以四极配置布置的四个杆，并且可以向这四个杆施加RF和/或DC电压以选择具有在目标范围内的m/z比的离子。传播通过质量分析器Q1110的离子(本文称为前体离子)通过粗短透镜ST2和离子透镜IQ2到达碰撞室112(q2)。

至少一部分前体离子在碰撞室112中碎裂以产生多个产物离子。产物离子通过离子透镜IQ3和粗短透镜ST3到达另一下游的质量分析器Q3。在该实施例中，质量分析器Q3包括以四极配置布置的四个杆，并且可以向这四个杆施加RF和/或DC电压以允许具有关注的m/z比的产物离子通过。通过质量分析器Q3的产物离子通过出口透镜115，以由离子检测器118检测。在一些实施例中，四极质量分析器Q3可以用飞行时间(ToF)质量分析器或任何其他合适的质量分析器代替。

在一些实施例中，控制器3000可与离子检测器118通信以接收离子检测信号并采用接收到的离子检测信号中的一个或多个来评估质谱仪的性能。例如，在一些实施例中，可以按照预定义的时间表将一个或多个校准离子引入到质谱仪中，并且可以测量其至少一个质量信号以评估质谱仪的性能。

控制器可以评估质量信号并确定质谱仪的性能是否已经下降到可接受的水平以下(例如，通过监测质量信号的强度)。在这种情况下，控制器可以使DC电压源193a切换A极和B极之间的电压差的极性。

如图4B示意性所示，在一些实施例中，真空室120位于孔口板和抽空的室121之间。离子导向器400(本文也称为DJet^TM离子导向器)设置在抽空的室120中。DJet^TM离子导向器包括12个杆，这些杆以多极配置布置，并且可以向这些杆施加RF电压，以提供对通过孔口板的孔口接收的离子的聚焦。抽空的室120可以维持在比真空室121所维持的压强高的压强。举例来说，抽空的室120可维持在约4托至约8托的范围内的压强，以及抽空的室122可维持在约1.5托至约3.3托的范围内的压强。离子透镜IQ00将真空室120与下游的真空室121分开。

诸如上述控制器3000之类的用于控制施加到离子过滤器的各种元件和/或其中并入了离子过滤器的质谱仪的其他元件的RF和/或DC电压并且特别地用于控制施加到辅助电极的DC电压的极性的切换的控制器可以使用如本教导所告知的已知技术以硬件、固件和/或软件来实现。

举例来说，图5示意性地描绘了这种控制器500的实施方式的示例，其包括处理器500a(例如，微处理器)、至少一个永久存储器模块500b(例如，ROM)、至少一个瞬态存储器模块(例如，RAM)500c和总线500d以及本领域公知的其他元件。

总线500d允许处理器和控制器的各种其他部件之间的通信。在该示例中，控制器500还可以包括被配置为允许发送和接收信号的通信模块500e。

由控制器500使用的指令，例如用于调节施加到辅助电极的DC电压的指令，可以存储在永久存储器模块500b中，并且可以在运行时间期间转移到瞬态存储器模块500c中以供执行。控制器500还可以被配置为控制质谱仪的其他部件的操作，诸如离子导向器和质量分析器等。

提供以下示例是为了进一步阐明本教导的各个方面，但并不一定指示实践本教导的最佳方式和/或可以获得的最佳结果。

示例

使用Sciex三重四极质谱系统以5ms驻留时间和5ms暂停测量多种离子的多个MRM转变。该系统包括根据本教导的实施例的离子质量过滤器，该离子质量过滤器具有：一组四极杆，向这些四极杆施加频率为1.228MHz和940kHz且幅度为约3000伏Vp-p的RF电压以提供对通过离子质量过滤器的离子的径向限制；以及以本文讨论的方式散布在四极杆之间的多个T条辅助电极。

下面的表1列出了6种离子的质量以及施加到辅助电极的A极和B极的电压及其相应的极性，针对这6种离子测量了MRM转变。参数Tbar变化量指示辅助电极A极和B极之间的DC电势差，更具体地说，Tbar变化量＝施加到A极的DC电压-(减去)施加到B极的DC电压。Tbar变化量被设置为导致高质量截止(HMCO)比Q1质量大100Da的值。

表1

图6A-图6D示出了在不同Tbar极性条件下测量的上述6种离子的MRM转变的强度。第一种离子是m/z 266，以及最后一种离子是m/z 1522，其中Tbar变化量＝0。针对第2种至第6种离子(m/z 266.1、442.2、609.3、829.5、922.0和1522.0)的Tbar条件见表1所列信息。

当向辅助电极的A极和B极施加正的Tbar变化量时，不稳定离子移动到B极并累积在该极上。相反，当向辅助电极的B极和A极施加负的Tbar变化量时，不稳定离子移动到A极并累积在该极上。在不稳定离子累积在B极上、在A极上、在MRM信号采集之间(5ms暂停)从A切换到B、或在MRM信号采集之间(5ms暂停)从B切换到A的情况下，均观察到相同的信号强度。每个极均未观察到捕获或信号损失。此外，观察到Tbar变化量和Q1质量之间的线性关系。

图7A和图7B中的每一者基于在Sciex三重四极系统上采集的MRM转变数据提供了Tbar变化量和前体质量(Q1质量)之间的关系。图7A对应于导致不稳定离子在A极上累积的Tbar变化量极性，而图7B对应于导致不稳定离子在B极上累积的Tbar变化量极性。图7A和图7B中描绘的数据示出了两种情况下Tbar变化量和Q1质量之间的线性关系。

在一些实施例中，一致的Tbar变化量对Q1质量校准曲线可用于两个极。特别是，在大多数情况中，在优化条件下，Tbar变化量对Q1质量的等同相关性可以应用于两个极。在其他实施例中，Tbar变化量对Q1质量校准相关性可能略有不同，并且每个极需要不同的校准曲线。

本领域的普通技术人员将理解，在不脱离本教导的范围的情况下，可以对上述实施例进行各种改变。

Claims (20)

1.一种用在质谱仪中的离子质量过滤器，包括：

多个杆，布置成多极配置以提供离子能行进通过的通道，所述多个杆被配置用于施加有RF电压以在所述通道内产生电磁场用于提供对离子的径向限制，并且还被配置用于施加有DC电压，

散布在所述多个杆之间的至少两对辅助电极，其中一对形成辅助电极的第一极，以及另一对形成辅助电极的第二极，

至少第一DC电压源，用于向辅助电极施加DC偏置电压，以及

控制器，与所述至少一个DC电压源通信，用于使所述DC电压源根据至少一个预定义标准切换所述极之间的偏置电压差的极性。

2.根据权利要求1所述的离子质量过滤器，还包括RF电压源，所述RF电压源被配置为向所述多个杆施加RF电压。

3.根据前述权利要求中任一项所述的离子质量过滤器，还包括至少第二DC电压源，所述第二DC电压源被配置为向所述多个杆施加DC电压。

4.根据权利要求3所述的离子质量过滤器，其中施加到所述多个杆的DC电压和施加到所述辅助电极的DC偏置电压被配置为在所述通道内产生电磁场，以使得离子与电磁场的相互作用导致具有在目标范围内的m/z比的离子经历稳定的轨迹，并且具有在所述目标范围之外的m/z比的离子经历不稳定的轨迹。

5.根据权利要求4所述的离子质量过滤器，其中所述预定义标准被配置为允许不稳定离子在辅助电极的所述第一极和所述第二极上的基本上相等的累积。

6.根据权利要求5所述的离子过滤器，其中所述至少一个预定义标准包括由其中并入有所述离子过滤器的质谱仪的离子检测器检测的离子的最大数量。

7.根据权利要求5所述的离子过滤器，其中所述至少一个预定义标准包括用于切换辅助电极的第一极和第二极之间的偏置DC电压差的极性的预定义时间表。

8.根据前述权利要求中任一项所述的离子过滤器，其中所述控制器被配置为使第一DC电压源在连续的样本运行中切换辅助电极的第一极和第二极之间的DC偏置电压差的极性。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的离子过滤器，其中所述控制器被配置为使第一DC电压源响应于检测到所述离子过滤器的性能的下降而切换第一极和第二极之间的DC偏置电压差的极性。

10.根据前述权利要求中任一项所述的离子过滤器，其中所述多个电极包括以四极配置布置的四个杆，以使得所述辅助电极中的每个辅助电极设置在所述多个杆中的两个杆之间。

11.根据前述权利要求中任一项所述的离子过滤器，其中所述辅助电极包括多个T形辅助电极。

12.根据权利要求11所述的离子过滤器，其中所述T形辅助电极中的每个T形辅助电极包括背板和从所述背板径向延伸的柄。

13.根据前述权利要求中任一项所述的离子过滤器，其中所述RF电压具有在约0.1MHz至约5MHz的范围内的频率。

14.根据权利要求13所述的高通过滤器，其中所述RF电压具有在约10伏至约5千伏的范围内的幅度。

15.根据前述权利要求中任一项所述的离子过滤器，其中施加到所述多个多极杆的所述DC电压在约-250伏至约+250伏的范围内。

16.根据权利要求15所述的离子过滤器，其中所述DC偏置电压在约-8千伏至约+8千伏的范围内。

17.一种质谱仪，包括：

离子过滤器，包括：

多个杆，布置成多极配置以提供离子能行进通过的通道，所述多个杆被配置用于施加有RF电压以在所述通道内产生电磁场用于提供对离子的径向限制，并且还被配置用于施加有DC电压，至少两对辅助电极，散布在所述多个杆之间并且被配置用于施加有DC偏置电压，

其中相对于施加到所述多个杆的所述DC电压来配置施加到辅助电极的DC偏置电压，使得具有在目标范围内的m/z比的离子在通过所述通道时经历稳定的轨迹，并且具有在所述目标范围之外的m/z比的离子经历不稳定的轨迹从而基于离子的电荷和施加到所述辅助电极的DC偏置电压相对于所述DC电压的极性而沉积在所述辅助电极的对中的一对辅助电极上。

18.根据权利要求17所述的质谱仪，其中当所述离子具有负电荷时所述不稳定离子的至少一部分沉积在维持在相对于施加到所述多极杆的所述DC电压为正的DC偏置电压的一对辅助电极上，并且当离子具有正电荷时所述不稳定离子的至少一部分沉积在维持在相对于施加到所述多极杆的DC电压为负的DC偏置电压的一对辅助电极上。

19.根据权利要求17或18所述的质谱仪，还包括至少一个DC电压源，所述至少一个DC电压源被配置为将所述DC电压施加到所述多个多极杆并且将所述DC偏置电压施加到所述辅助电极。

20.根据权利要求19所述的质谱仪，还包括与所述至少一个DC电压源通信的控制器，其中所述控制器被配置为使所述DC电压源切换所述辅助电极的对之间的DC偏置电压差的极性，从而改变所述不稳定离子所沉积的辅助电极的对。