透镜脉冲设备及方法技术

一种用于将质谱仪系统中的离子从高压力区域转移到低压力区域的透镜脉冲设备及方法，所述设备包含含有多个静电透镜的选通设备。所述透镜中的每一者操作于不同电压下。第一透镜操作于预定固定电压下，且第二透镜操作于两种不同电压之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案本申请案主张2013年12月31申请的第61/922,301号美国专利申请案的权益，所述美国专利申请案以全文引用的方式并入本文中。
本文中所描述的教示涉及质谱分析中的透镜脉冲。
技术介绍
通常使用若干对接设备执行通过质谱仪中的级输送离子。在一些情况下，可利用选通机构控制离子在各级之间的流动。使用由在中心处含有小孔或孔隙的大锥形盘组成的撇取锥选择可被径向分离的离子。通常，从离子束的中心部分选择离子以用于传输，而移除剩余离子。可利用撇取电压的脉冲引入人工工作循环来引起离子束的调制，此可减少异常明亮光束中的总离子电流。此类脉冲由在以下两种电压之间切换撇取电压组成：其中离子可穿过所述撇取器的一种电压及其中离子不能穿过所述撇取器的另一种电压。撇取器脉冲的现象取决于质量且也已展现一些情况中的令人惊讶的非线性行为。特定来说，越过广泛工作循环范围使单一选通透镜脉冲时所见的离子信号的线性度在较低工作循环下并不十分良好。此影响四极捕捉仪器上的填充时间线性度及飞行时间质谱仪仪器上的ITC(总离子电流)线性度。据发现，与线性度的此偏差是由离子迁移率效应引起的。由装置(例如撇取透镜)的呈现所引起的选通效应产生轴向电场，其渗透上游且在高压力区域存在时引起取决于迁移率的离子耗竭。在轴向气体速度为低且离子迁移率效应在其最大时(例如当选通透镜的孔口直径为小时)更容易见到此现象。在图1中概念性地表示正常情况。当遏止电势被施加到选通透镜时(标记为IQ0)，区(微扰区)产生于透镜的两个侧上，在所述两个侧上，其内的离子使其轨迹损坏使得离子远离稳定的轨迹而偏离且被喷出或接触杆中的一者，且因此将不能传递到分析器的下一区段。特定来说，高压力侧(左侧)上所产生的场引起具有高迁移率的离子相对于低迁
移率离子优先地从可接受的轨迹偏离到不可接受的轨迹。此导致在调制频率变化时非线性行为的呈现。此将本身表现为强度计数与其中遏止电势被施加的时间周期之间的非线性关系。在全部其它事物相等的情况下，可期望强度与调制频率之间的线性关系。在IQ0透镜ID较小时观察此非线性行为。在此情况中，归因于气流的离子的轴向速度将较低，且电场的效应将对离子运动上的组合力(气流+电动力学)具有成比例的较大效应。
技术实现思路
据发现，可通过借助于两个或两个以上元件选通透镜(而非单一平面透镜或锥(即，撇取器)透镜)产生更尖锐地界定的电选通场来减轻由选通透镜所产生的离子迁移率效应。在各种实施例中，仅透镜的低压力侧上的选通透镜下游的离子将经历双透镜被通电时所产生的场。因为离子迁移率性质随压力而按比例调整，所以较低的迁移率效应将存在于这些低压力环境中。本文中所描述的教示提供具有两种功能的透镜。所述透镜将其中迁移率效应占优势的高压力区与其中静电效应占优势的低压力区分离，且所述透镜还可有效地调制离子。在各种实施例中，双透镜IQ0离子光学即使对于低工作循环也产生良好的线性度。在各种实施例中，期望作为改进的ITC线性度的结果的离子阱的改进的填充线性度及三TOF仪器中化合物的识别中的潜在更高分数。在各种实施例中，提供一种用于将质谱仪中的离子从高压力区域传输到低压力区域的方法，其包括：使所述离子穿过所述高压力区域与所述低压力区域之间所安置的选通设备，所述选通设备包括第一及第二静电透镜，所述透镜中的每一者由能够在所述透镜的每一者上维持不同电压的一或多个控制器可操作地控制，其中所述第一透镜邻近所述高压力区域而安置且具有被固定在允许离子横穿通过所述第一透镜的预定值下的电压，且所述第二透镜邻近所述低压力区域而安置且位于所述第一透镜下游，所述第二透镜具有在至少两种不同电压之间变化的电压，其中在第一电压中，所述离子可横穿通过所述第二透镜，且在第二电压中，所述离子被防止横穿通过所述第二透镜。在各种实施例中，提供一种质谱仪，所述质谱仪包含离子引导件，其操作于第一压力下；离子阱，其操作于小于所述第一压力的第二压力下；选通设备，其安置于所述离子引导件与所述离子阱之间以用于将离子从所述离子引导件传输到所述离子阱，所述选通设备包括第一静电透镜及第二静电透镜，所述第一透镜邻近所述离子引导件而定位，
且所述第二透镜邻近所述离子阱；至少一个控制器，其用于可操作地单独控制所述第一及第二透镜中的每一者上的所述电压，其中所述控制器经配置以将所述第一透镜维持在允许离子横穿通过所述第一静电透镜的预定电压下，且将所述第二透镜维持在至少两个不同电压中，其中在第一电压下，离子可横穿通过所述第二透镜，且在第二电压下，所述离子被防止横穿通过所述第二透镜。在各种实施例中，提供一种质谱仪装置，所述质谱仪装置包含：离子引导件，其操作于第一压力下；飞行时间(TOF)质谱仪，其操作于小于所述第一压力的第二压力下；选通设备，其安置于所述离子引导件与所述TOF质谱仪之间以用于将离子从所述离子引导件传输到所述TOF质谱仪，所述选通设备包括第一静电透镜及第二静电透镜，所述第一透镜邻近所述离子引导件而定位，且所述第二透镜邻近所述TOF质谱仪；至少一个控制器，其用于可操作地单独控制所述第一及第二透镜中的每一者上的所述电压，其中所述控制器经配置以将所述第一透镜维持在允许离子横穿通过所述第一静电透镜的预定电压下，且将所述第二透镜维持在至少两种不同电压中，其中在第一电压下，离子可横穿通过所述第二透镜，且在所述第二电压下，所述离子被防止横穿通过所述第二透镜。在各种实施例中，第三静电透镜被安置在所述第二透镜下游且操作于允许离子横穿通过所述第三透镜的预定值下。在各种实施例中，所述高压力区域位于大气压离子引导件中。在各种实施例中，所述低压力区域位于串联质谱仪的Q0级中。在各种实施例中，所述低压力区域位于四极离子阱中。在各种实施例中，所述低压力区域位于TOF质谱仪中。在各种实施例中，所述选通设备包括安置在所述第二透镜下游的第三透镜。在各种实施例中，所述第三及第一透镜上的所述电压相同。附图说明图1描绘具有现有技术选通透镜的典型布局。图2描绘双选通透镜的实施例的布局。图3描绘三选通透镜的实施例的布局。图4描绘对于门的各种质量的强度随调制时间而变化的曲线。具体实施方式虽然下文特定描述各种实施例，但应了解，此类实施例是出于说明及描述目的而呈
现。这些实施例不希望是详尽的或将所主张的本专利技术限制于所揭示的精确实施例。如应了解，鉴于所揭示的实施例，修改及变体是可能的，或可通过实践本专利技术获得所述修改及变体。举例来说，虽然已特定揭示描述双透镜配置的实施例，但应了解，其中两个以上透镜的透镜配置也将从本文中所描述的本专利技术获益，且可由所属领域的一般技术人员类似地利用及建立所述透镜配置。另外，尽管关于TOF装置有区别地描述下文将描述的益处，但应了解，此类益处也可源自在四极捕捉装置中的类似用途。虽然在TOF装置中，使用关于本专利技术所使用的选通效应主要来避免使用明亮离子束使检测器过度饱和，但可通过将填充时间减少到正常填充时间的一分数(例如，将填充时间从2ms减少到0.05ms)来使用离子阱中的用途模仿更快速度。此类益处减少空间电荷效应。图1展示操作于离子引导件与串联质谱仪的第一级(在所属领域中通常称为Q0)之间的常规选通机构的布局。在操作中，来自离子源的离子在图式中从左行进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将质谱仪中的离子从高压力区域传输到低压力区域的方法，其包括：使所述离子穿过所述高压力区域与所述低压力区域之间所安置的选通设备，所述选通设备包括：第一及第二静电透镜，所述透镜中的每一者由能够在所述透镜中的每一者上维持不同电压的一或多个控制器可操作地控制；其中所述第一透镜邻近所述高压力区域而安置且具有被固定在允许离子横穿通过所述第一透镜的预定值下的电压，且所述第二透镜邻近所述低压力区域而安置且位于所述第一透镜下游，所述第二透镜具有在至少两种不同电压之间变化的电压，其中在第一电压中，所述离子可横穿通过所述第二透镜，且在所述第二电压中，所述离子防止横穿通过所述第二透镜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.31 US 61/922,3011.一种用于将质谱仪中的离子从高压力区域传输到低压力区域的方法，其包括：使所述离子穿过所述高压力区域与所述低压力区域之间所安置的选通设备，所述选通设备包括：第一及第二静电透镜，所述透镜中的每一者由能够在所述透镜中的每一者上维持不同电压的一或多个控制器可操作地控制；其中所述第一透镜邻近所述高压力区域而安置且具有被固定在允许离子横穿通过所述第一透镜的预定值下的电压，且所述第二透镜邻近所述低压力区域而安置且位于所述第一透镜下游，所述第二透镜具有在至少两种不同电压之间变化的电压，其中在第一电压中，所述离子可横穿通过所述第二透镜，且在所述第二电压中，所述离子防止横穿通过所述第二透镜。2.根据权利要求1所述的方法，其中第三静电透镜被安置在所述第二透镜下游，且操作于允许离子横穿通过所述第三透镜的预定值下。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一及第三透镜上的所述电压相同。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述高压力区域位于大气压离子引导件中。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述低压力区域位于串联质谱仪的Q0级中。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述低压力区域位于四极离子阱中。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述低压力区域位于TOF质谱仪中。8.一种质谱仪装置，其包括：离子引导件，其操作于第一压力下；离子阱，其操作于低于所述第一压力的第二压力下；选通设备，其安置于所述离子引导件与所述离子阱之间以用于将离子从所述离子引导件传输到所述离子阱，所述选通设备包括第一静电透镜及第二静电透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·霍伊夫勒，安德烈·索诺克，
申请(专利权)人：DH科技发展私人贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG