混合质谱系统技术方案

本发明专利技术涉及混合IMS/MS系统，并提供了混合IMS/MS系统，其包括RF漏斗、离子迁移率分析仪和质量分析仪，其中，RF漏斗与离子迁移率分析仪(优选地，TIMS分析仪(TIMS＝俘获离子迁移谱))非共线布置。

【技术实现步骤摘要】
混合质谱系统
本专利技术涉及其中离子迁移谱(IMS)与质谱(MS)(特别是与串联质谱(串联MS))偶联的混合质谱系统，以及操作该混合质谱系统的方法。
技术介绍
离子迁移谱(IMS)是一种分析技术，该技术用于研究缓冲气体中的离子的迁移率，并根据它们的迁移率将它们分离。离子迁移谱的固有特征是缓冲气体中的离子的迁移率取决于离子的分子几何形状，使得通常能够分解并由此分离不能由质谱分解的同分异构体或构象异构体。许多应用还利用了通过分析物离子的测量的迁移率来确定分析物离子的横截面的能力。横截面的知识已经被证明在包括识别化合物类别和详细结构的许多领域(特别在结构生物学领域)中是重要的。IMS分析仪基于各种原理而存在。漂移型IMS分析仪测量当均匀稳定的DC电场作用在离子上时该离子用多长时间穿过充气的漂移管。在指定的时间间隔内，将离子脉冲注入到漂移管中。为了注入离子脉冲，使用诸如Bradbury-Nielsen门或Tyndall门的离子门。一旦进入漂移管中，离子就会受到范围在每厘米几伏特至每厘米数百伏特内的均匀电场。电场驱动离子朝向离子检测仪通过漂移管，在漂移管处，离子与缓冲气体的中性原子或分子碰撞，并基于其离子迁移率而分离。在离子检测仪处按从最快(最高离子迁移率)到最慢(最低离子迁移率)的次序记录离子。行波IMS分析仪(TWIMS)使用非均匀瞬态DC电场。不均匀的DC电场随时间变化，从而产生行波且行波移动通过漂移区。通过漂移管连续传播的一系列波朝向离子检测仪驱动作为离子脉冲注入到漂移管中的离子。离子种类的速度取决于迁移率，使得不同的离子种类在不同的漂移时间内通过漂移管。TWIMS分析仪通常在大约20Pa的低压下操作，并使用RF电场以用于径向约束离子。关于TWIMS的理论基础，参见Svartsburg等人的文章“行波离子迁移谱的基本原理(FundamentalsofTravelingWaveIonMobilitySpectrometry)”(Anal.Chem.,2008,80(24),9689-9699)。在俘获离子迁移谱(TIMS)中，首先通过反作用气流沿非均匀的DC电场(电场梯度，EFG)或者通过具有不均匀的轴向速度分布(气体速度梯度)的反作用气流沿均匀的DC电场俘获离子。首先根据迁移率在TIMS分析仪中在空间上分离所俘获的离子，并且随后通过调节气体速度和轴向DC电场的高度中的一者根据其迁移率随时间从TIMS分析仪中洗脱所俘获的离子(Loboda的美国专利No.6,630,662B1；Park的美国专利No.7,838,826B1)。TIMS分析仪通常在2Pa至500Pa的低压范围内操作，并使用RF电场以用于径向约束离子。关于TIMS的理论基础，参见Michelmann等人的文章“俘获离子迁移谱的基本原理(FundamentalsofTrappedIonMobilitySpectrometry)”(J.Am.Soc.MassSpectrom.,2015,26,14-24)。几个课题组已将漂移型IMS分析仪与质量分析仪(MS和串联MS)和液相色谱(LC)仪结合以表征复杂的生物混合物(Young等人,J.Chem.Phys.,1970,53,4295-4302；Hoaglund等人,Anal.Chem.,1998,70,2236)。后来，Clemmer课题组开发了一种用于串联IMS的漂移型IMS装置(Koeninger等人,Anal.Chem.2006,78,4161)。在该文章中，作者描述了能够在第一漂移型IMS分析仪中基于不同的漂移时间分散前体(precursor)离子的混合物，并选择具有特定迁移率的离子进行碰撞活化。然后，由碰撞活化形成的碎片或新构象在通过MS进行进一步分析之前在第二个漂移型IMS分析仪中分离。这种串联IMS方法类似于公知的串联MS(也称为MS/MS和MS2)策略，但是初始前体离子和碎片离子的分离是基于迁移率而不是质荷(m/z)比。仍然需要用于将离子迁移谱与(串联)质谱结合的混合质谱系统，其能够实现多种操作模式，特别是利用多个离子源以及分析少量样品。
技术实现思路
本专利技术提供了一种质谱系统，其包括离子源、第一RF漏斗、离子迁移率分离器和质量分析仪，其中，RF漏斗与离子迁移率分析仪(分离器)非共线布置。非共线布置意味着第一RF漏斗的轴与离子迁移率分析仪的轴之间的角度基本上不为零。第一RF漏斗的轴与离子迁移率分析仪的轴之间的角度大于10°，优选地，大于45°，更优选地，大于75°，特别是基本上为90°(正交布置)。第一RF漏斗的轴与离子迁移率分析仪的轴之间的角度可以大于90°，例如，大于90°且小于120°。质量分析仪是飞行时间分析仪(特别是具有正交离子注入)、静电离子阱、RF离子阱、离子回旋频率离子阱和四极质量过滤器中的一种。质谱系统还可以包括在离子迁移率分析仪与质量分析仪之间的质量过滤器和/或破碎池。可以通过碰撞诱导解离(CID)、表面诱导解离(SID)、光解离(PD)、电子俘获解离(ECD)、电子转移解离(ETD)、电子转移解离后的碰撞活化(ETcD)、与电子转移解离同时活化(AI-ETD)以及通过与高激发或自由基中性粒子反应的破碎中的一种来分割离子。光解离优选地包括红外多光子解离(IRMPD)或紫外光解离(UVPD)。所选择的离子可以例如通过多光子吸收或通过在双极或旋转作用的AC电场中的碰撞诱导激活来活化。质谱系统优选地包括第二RF漏斗，其位于离子迁移率分析仪的入口处，并且与离子迁移率分析仪共线布置。共线布置意味着第二RF漏斗的轴与离子迁移率分析仪的轴之间的角度基本上为零。更优选地，离子迁移率分析仪是TIMS分析仪(分离器)。该TIMS分析仪可以包括DC电场梯度(斜坡)和反作用气流，该反作用气流驱动离子对抗该DC电场梯度，使得离子在该RF离子导向器中被轴向地俘获。气流的方向可以被引导向上游朝向离子源或向下游远离离子源。最优选地，DC电场梯度是具有顶点或平稳段的DC电场势垒的上升沿，而反作用气流驱动离子远离离子源来对抗势垒。该TIMS分析仪还可以包括具有速度梯度的气流和反作用(恒定)DC电场。通过RF电场径向约束离子。通过调节DC电场和/或气流，根据其迁移率，从离子导向器轴向释放所俘获的离子。第一RF漏斗和第二RF漏斗可以是具有有孔电极的双极RF漏斗，其内径沿RF漏斗的轴向下游减小。相邻的电极被供应有不同相位(优选地，相反的相位)的RF电势。从Smith等人的美国专利No.6,107,628已知双极RF漏斗。从公开的美国专利申请2004/0195503(Park等人)已知，一个或两个RF漏斗优选地为多极RF漏斗，更优选地为四极RF漏斗。多极RF漏斗的每个有孔电极包括电隔离段。单个电极的相邻段以及相邻电极的相邻段供应有不同相位(优选地，相反的相位)的RF电势。在第一实施例中，第一RF漏斗和离子迁移率分析仪位于两个不同的真空室中。优选地，第一RF漏斗的真空室中的压力高于离子迁移率分析仪的真空室中的压力。例如，压力高于2倍、5倍、10倍、20倍本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种质谱系统，包括离子源、第一RF漏斗、离子迁移率分析仪和质量分析仪，其中，所述RF漏斗与所述离子迁移率分析仪非共线布置。/n

【技术特征摘要】
20190531 US 62/855,0931.一种质谱系统，包括离子源、第一RF漏斗、离子迁移率分析仪和质量分析仪，其中，所述RF漏斗与所述离子迁移率分析仪非共线布置。


2.根据权利要求1所述的质谱系统，其中，所述第一RF漏斗的轴与所述离子迁移率分析仪的轴之间的角度大于10°，优选地，大于45°，最优选地，大约90°。


3.根据权利要求1所述的质谱系统，其中，所述第一RF漏斗和所述离子迁移率分析仪位于两个不同的真空室中。


4.根据权利要求3所述的质谱系统，其中，所述第一RF漏斗的真空室中的压力高于所述离子迁移率分析仪的真空室中的压力。


5.根据权利要求4所述的质谱系统，其中，所述第一RF漏斗的真空室中的压力高于100Pa，优选地，高于500Pa，更优选地，高于1000Pa，特别是在500Pa与5000Pa之间。


6.根据权利要求1所述的质谱系统，还包括第二RF漏斗，其位于所述离子迁移率分析仪的入口处，并且与所述离子迁移率分析仪共线布置。


7.根据权利要求6所述的质谱系统，其中，所述离子迁移率分析仪为TIMS分析仪。


8.根据权利要求7所述的质谱系统，还包括RF多极，其位于所述第一RF漏斗与所述第二RF漏斗之间。


9.根据权利要求8所述的质谱系统，其中，所述RF多极为RF四极、RF六极、RF八极和RF离子隧道中的一种。


10.根据权利要求8所述的质谱系统，其中，所述RF多极被操作为四极质量过滤器、质量迁移率四极过滤器、离子引导器、破碎池、活化池和离子阱中的一种。


11.根据权利要求8所述的质谱系统，还包括光源和光学器件，所述光源用于产生光，所述光学器件用于将所述光引入所述RF多极中，优选地，引入所述RF多极的出口侧。


12.根据权利要求11所述的质谱系统，其中，所述光源为激光、准分子灯、发光二极管和手电筒中的一种。


13.根据权利要求11所述的质谱系统，其中，所述光包括真空紫外光子、紫外光子和红外光子中的一种。


14.根据权利要求8所述的质谱系统，还包括额外的TIMS分析仪，其位于所述第一RF漏斗与所述RF多极之间，并且与所述第一RF漏斗共线布置。


15.根据权利要求14所述的质谱系统，还包括位于两个TIMS分析仪之间的离子门。


16.根据权利要求14所述的质谱系统，其中，所述TIMS分析仪和/或所述额外的TIMS分析仪包括用于俘获的积累区域和迁移率分离区域。


17.根据权利要求14所述的质谱系统，其中，所述第一RF漏斗和所述额外...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅尔文·帕克，马克·里奇韦，克雷格·怀特豪斯，安德列亚斯·布雷肯费尔德，
申请(专利权)人：布鲁克道尔顿有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE