介绍了一种新颖的方法和质谱仪设备，用于在空间和时间上分辨一个多极仪器的一个或多个离子离开图案的图像。具体而言，本发明专利技术的方法和结构通过一个阵列式检测器测量了作为时间以及在四极滤质器的射束截面中的空间位移的函数的离子电流。所检测的四极杆离子电流与其可重现的空间-时间结构的线性使得能够对来自复合混合物中的单独离子物种的信号贡献因素去卷积，其中灵敏度和质量分辨能力均是重要的。
【技术实现步骤摘要】
具有增强的灵敏度和质量分辨能力的四极质谱仪专利技术背景专利
本专利技术涉及质谱法领域。更确切地说，本专利技术涉及通过在四极仪器的出口孔口处收集的空间和时间特征的去卷积而提供改进的高质量分辨能力(MRP)和灵敏度的质谱仪系统和方法。相关技术的讨论四极杆通常被描述为低分辨率的仪器。常规四极质谱仪的理论和操作在大量文字书籍中(例如DawsonP.H.(1976),四极质谱仪及其应用，阿姆斯特丹，爱思唯尔(Elsevier))并且在大量专利(例如授予Paul等人的、在1954年12月21日申请并在1960年6月7日发布的美国专利号2,939,95，标题为“分离不同比荷的带电颗粒的设备”)中都进行了描述。作为滤质器，这样的仪器是如下工作的：通过所施加的能够随着时间变化的RF和DC电势而设定稳定性极限，使得具有特定质荷比范围的离子在整个装置中具有稳定的轨迹。特别是，通过对所配置的圆柱形、但更常见地是双曲线的电极杆对，按本领域技术人员已知的方式来施加固定的和/或变化的AC和DC电压，建立所希望的电场来将预定离子在x和y方向上的运动稳定化。其结果是，在x轴上施加的电场稳定了较重离子的轨迹，而较轻的离子具有不稳定的轨迹。相比之下，在y轴上的电场稳定了较轻离子的轨迹，而较重的离子具有不稳定的轨迹。在四极杆中具有稳定轨迹并且因此到达位于四极杆群组的离开截面处的检测器的质量范围是由这些质量稳定性极限所限定的。典型地，四极质谱仪系统采用单一检测器来记录作为时间函数而到达四极杆群组的离开截面处的离子。通过单调地在时间上改变质量稳定性极限，离子的质荷比可以(大致)由其到达检测器的时间确定。在常规的四极质谱仪中，由到达时间来估算质荷比的不确定度对应于质量稳定性极限之间的宽度。这种不确定度可以通过收窄这些质量稳定性极限而减小，即通过将四极杆作为窄带滤波器运行。在这种模式下，四极杆的质量分辨能力增强了，因为在“稳定”质量窄带之外的离子撞击到杆中而不是穿过其中达到检测器。然而，这个改进的质量分辨能力是以灵敏度为代价的。特别是当稳定性极限窄时，即使“稳定的”质量也仅仅在边际处是稳定的，并且因此这些中仅有较小的分量到达了检测器。关于使用数学去卷积方法来分析阵列式来源所提供的空间特征的系统和方法的背景信息在2008年3月04日授予Scheidemann等人的美国专利号7,339,521中进行了描述并提出了权利要求，其标题为“ANALYTICALINSTRUMENTSUSINGAPSEUDORANDOMARRAYOFSOURCES,SUCHASAMICRO-MACHINEDMASSSPECTROMETERORMONOCHROMATOR[使用伪随机源阵列如微机械质谱仪或单色仪的分析仪器]”，包括以下内容：“在此披露了采用伪随机序列以伪随机源阵列来空间排列多个源的新颖方法和结构。该伪随机源阵列可以取代依赖样品的、或由源发射的探针粒子/波的空间分离的分析仪器中的单一源。这个伪随机源阵列中较大的源数量增强了位置灵敏检测器上的信号。数学去卷积方法由该检测器信号修复了具有改进的信噪比的谱。”通过发光器件而提供离子空间检测的质谱仪系统的背景信息在1989年3月7日授予Bateman等人的美国专利号4,810,882中进行了描述并提出了权利要求，其标题为“MASSSPECTROMETERFORPOSITIVEANDNEGATIVEIONS[用于正负离子的质谱仪]”，包括以下内容：“本专利技术提供了一种能够检测正负离子二者的质谱仪。从质量分析器中出来的正离子撞击一个转换电极而释放次级电子，次级电子穿过一个环形电极而撞击磷光体从而释放光子。负离子撞击该环电极的表面而释放次级电子，这些次级电子也撞击该磷光体从而释放光子。用常规的光电倍增管来检测这些光子。这些电极被偏压并且被布置成使得可以在不改变施加在其上的电势的情况下检测正离子和负离子两者。”使用阵列式检测器进行离子收集的系统的背景信息在BonnerDenton于2009年3月8日在Pittcon上演讲的“FromtheInfraredtoX-ray:AdvancedDetectorsSettoRevolutionizeSpectroscopy[从红外到X射线：将会改革光谱学的高级检测器]”中进行了描述，包括以下内容：“正在通过适配以及修改初始开发用于可见CCD和红外多路器阵列的技术组合而实现全新一代有前景的离子和电子检测器。该新一代离子和电子检测器所实施的构型范围从适合于四极杆和飞行时间离子迁移率仪器的单一元件到用于离子摆线型和扇形基质谱仪的线性阵列。将展示使用这些新技术来读取微法拉第杯和指状电极阵列的最新结果。由于这种途径是高度灵敏的法拉第型库伦检测器，它适合于在同位素比率光谱仪和常规质谱仪中实现高密度阵列并且将超高灵敏度检测器用于离子迁移率光谱仪。”虽然在这篇演讲中描述的检测器提供了关于离子离开位置的信息，但所描述的研究没有利用这个信息。相反，是使用阵列来改进所捕获的离子总数并且其与具有增强灵敏度的单一检测器功能相同。图1A示出了来自常规三节四极(TSQ)质量分析器的实施例数据，用于展示目前在四极装置中可获得的质量分辨能力。如图1A中所示，产生自该实施例检测的m/z508.208离子的质量分辨能力是约44,170，与在“高分辨率”平台中、例如在傅里叶变换质谱法(FTMS)中典型地实现的类似。为了获得这样的质量分辨能力，缓慢扫描该仪器并在预定的质量稳定性区域的边界之内运行该仪器。虽然该数据显示的质量分辨能力(即，固有的质量分辨能力)是较高的，但该仪器的稳定性非常差，虽然没有显示出。图1B(见插图)示出了来自一个TSQ四极杆的示例性m/z182、508、和997离子的Q3强度，该四极杆是以窄的稳定性传输窗口(数据表示为A)以及较宽的稳定性透析窗口(数据表示为A’)运行的。图1B中的数据是用于显示，质量选择性四极杆的灵敏度可以通过打开该传输稳定性窗口而显著增加。然而，虽然没有在图中明确示出，但以这样的宽带模式运行的四极仪器的固有质量分辨能力是不理想的。图1A和1B的关键点是，通常，四极滤质器的运行提供了较高的质量分辨能力或者以质量分辨能力为代价提供了高的灵敏度，但是并非同时存在这二者，并且在所有情况下，扫描速率是较低的。然而，本专利技术提供了一种操作系统和方法，该操作系统和方法同时提供了高的质量分辨能力以及在较高扫描速率下增大的灵敏度，这超过了四极质量分析器的当前能力。因此，在质谱仪领域需要改进此类系统的质量分辨能力而不损失信噪比(即，灵敏度)。本专利技术解决了这个需要，如在此披露的，这是通过作为时间以及在射束截面中的空间位移的函数来测量离子电流并且接着将来自单独离子物种的信号贡献进行去卷积。专利技术概述本专利技术是针对新颖的四极滤质器方法和系统，该方法和系统在离子物种之间、甚至当二者均同时稳定时，通过记录随施加的RF和DC场变化的、离子撞击一个位置灵敏检测器的地点而产生区别。当将到达时间和位置合并(binned)时，这些数据可以被认为是一系列离子图像。观察到的每个离子图像实质上是多个分量图像的叠加，对于每个以给定时刻离开四极杆的独特m/z值有一个图像。因为本专利技术提供了随m/z和施加的场变化的、对任意离子图像的预测，可以从一系列观本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通过质谱法分析样品的方法，包括以下步骤： 产生来自该样品的离子流； 将这些离子递送到多极杆的入口端，该多极杆限定中央纵向轴线以及第一和第二横向轴线； 在该多极杆内产生电场，该电场致使具有一个质荷比值（m/z）范围的离子的子集沿着该中央纵向轴线被选择性地传输到该多极杆的远端，这些被传输的离子的m/z范围由该电场的至少一个参数决定； 逐渐改变该电场的该至少一个参数； 在改变该电场的该至少一个参数的同时，获取被选择性地传输到该多极杆的远端的离子的一系列时间分辨的离子图像，每个离子图像包含关于在至少一个横向轴线上的不同位置处感测到的离子强度的信息；并且 对该系列的离子图像中的数据进行数学去卷积以产生质谱。
【技术特征摘要】
2010.03.02 US 12/7161381.一种通过质谱法分析样品的方法，包括以下步骤：产生来自该样品的离子流；将这些离子递送到包括平行杆的多极杆的入口端，该多极杆限定一对称轴；在该多极杆内产生电场，该电场致使具有一个质荷比值（m/z）范围的离子的子集被选择性地传输到位于该多极杆的远端处的离开截面，这些被传输的离子的m/z范围由施加到所述平行杆上的射频（RF）电压幅值和直流（DC）电压决定；逐渐改变所述RF电压幅值和DC电压的至少一个；在逐渐改变所述RF电压幅值和DC电压的至少一个的同时，获取被选择性地传输到位于该多极杆的远端处的离开截面的离子的一系列时间分辨的离子图像，每个离子图像包含关于在所述离开截面上的不同位置处感测到的离子强度的信息；并且对该系列的时间分辨的离子图像中的数据进行数学去卷积以产生质谱。2.如权利要求1所述的方法，其中该多极杆是四极杆。...
【专利技术属性】
技术研发人员：AE谢恩，RA小格罗瑟，
申请(专利权)人：赛默菲尼根有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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