用于分析离子的设备制造技术

一种用于分析离子的设备包括：第一质量分析器，以预定顺序喷射离子组，使每个离子组在不同时间窗口期间喷射且最初由具有相应m/z值窗口中的m/z值的前体离子形成，喷射每个离子组时，在喷射之前保留至少一些其它离子；离子传输装置，有围绕传输通道的多个电极，接收喷射而来的至少一些离子组；控制工具，控制施加到离子传输装置的电极的电压以生成传输电势，传输电势具有沿传输通道移动的多个势阱，控制单元生成传输电势，使由离子传输装置接收的每个离子组分别由一个或多个选定的势阱沿传输通道传输；片段化工具，片段化每个离子组中的前体离子以生成产物离子；第二质量分析器，在离子组已片段化且沿传输通道传输后使用每个离子组产生相应质谱。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析离子的设备
本专利技术涉及一种用于分析离子的设备。
技术介绍
电喷射离子源等带电粒子源所产生的是连续带电粒子流(在时间上具有连续性)，而不是离散的带电粒子束。然而，对于许多用于分析带电粒子的分析装置而言，待分析的带电粒子最好为粒子束而非连续粒子流。飞行时间(“ToF”)分析器即是此类分析装置中的一个示例。针对上述情况，现已开发出了传输装置，这些装置可将带电粒子以一个或多个粒子束的形式沿传送通道传输。WO2012/150351(也可参见US9536721、US9812308)中举例说明了这类传输装置。这种运输装置(下文简称为“A装置”)使用非均匀高频电场，该非均匀高频电场的伪势具有多个势阱，每个势阱均可用于传输各自的带电粒子束。US2009/278043中也公开了一种传输装置，该传输装置尽管采用了模拟方式而非数字方式，但其产生的电势性质与A装置类似。GB2391697介绍了此类传输装置的另一示例。该传输装置(下文简称为“T波”装置、离子导向器或碰撞单元)产生一个包括多个势阱的直流电场，其中，每个势阱均用于传输各自的带电粒子束。在“T波”装置中，在层叠环形系统的环形电极中间隔施加反相射频波形从而产生径向约束场。将行进的直流电势依次施加于电极上，生成直流势垒，该直流势垒沿装置径向捕获离子。可以形成多个直流势垒，以便将捕获离子分离若干束。因此，A装置和T波装置均是通过控制多个电极在传输通道中产生传输电势，具有多个势阱的传输电势将带电粒子以一组/束或多组/束的形式在传输通道中传输。WO2018/114442介绍了一种实现A装置(参见WO2012/150351)原理的传输装置，其中“成束电势”是“成束区域”中产生的，以提供具有带电粒子束的势阱，相较于直接将带电粒子束注入连续产生传输电势的通道中的方法，这种方式有助于减少带电粒子的溢出和/或散射。MS/MS是我们熟知的质谱测定法。这些技术通常包括：选择母离子、使这些母离子片段化产生子离子，然后生成基于子离子的光谱。在常规MS/MS分析中，母离子的选择往往包括：在每次选择母离子时需处理未选择的母离子。目前已提出一些MS/MS方法来避免母离子损失。US6770871介绍了一种可避免母离子损失的MS/MS质谱仪。US6770871中的MS/MS质谱仪设有质量分析器I(优选地为离子阱)、用于产生子离子的碰撞单元(即：碰撞诱导解离(CID)断裂或与CID断裂等效的IRMPD断裂)及质量分析器II(优选为TOF)，质量分析器II的分析速度远高于质量分析器I的扫描速率。如第6列第39-52行所述，离子检测器II(优选为ToF)的速度远快于离子检测器I，因而MS/MS质谱数据具有较好的分辨率。图1和2为US6770871所述装置的示意图，图4示出了二维MS/MS谱(或母离子x子离子图谱)作为说明。US6770871所述装置具有以下局限性：●离子在碰撞单元中会有短暂停留，并且通过ToF直接进行质量分析。因此，在US6770871中，由于CID速度极快，因而将其限制为断裂方法。CID不保存翻译后修饰(“PTM”)信息，因此在蛋白质组学研究中价值有限。●由于离子阱喷射出的母离子并不是束在一起的，而是具有时空分散性，当它们穿过碰撞单元时，以及当所得子离子在进入ToF分析器的推送区域时会进一步在时间上分散，另外这种时间上的分散性是与质量相关的，因此分析器II必须快于分析器I。因此，当时间分散的离子束进入TOF的“推送区域”时，TOF分析器必须快速地对其进行“采样”，这样才能分析广泛质量范围内CID衍生子离子——尽管占空比很低，通常小于20％。●母离子和子离子“扩散”的另一个结果是，附近离子阱喷射出的母离子混合在一起，从而限制了对母离子轴的分辨力。这样，用户在使用现有系统时必须在色谱分辨率、子离子轴质量分辨力、子离子的质量范围、母离子分析物的传输性或复杂性之间进行取舍。如第7列第13-27行所述，MS/MS质谱分辨率的主要局限性来自于ToF推送频率的限制。●由于没有足够的时间使子离子充分冷却，从而导致分辨率和传输性进一步降低。●最后和重要的限制是，在离子之间的空间电荷力导致分辨率的损失和喷射时间的改变之前，US6770871中公开的3D离子阱具有有限的电荷容量，即，4000个电荷。因此，为了提供统计学上显著的MS/MS光谱，人们需要平均和显著数量的MS/MS光谱，使得该现有技术系统与LC不兼容。尽管制造了原型，但是本专利技术人并不知道实施US6770871(其在2002年提交)的公开内容的市售装置[7]。本专利技术人相信这可以通过限制上述确定的限制来解释。US7507953(例如，见图1)描述了通过从一个或多个线性离子阱(LIT-MS)替换离子的3D阱来改进MS/MS仪器性能的方法，并且公开了用于接受由LIT产生的细长“带”所喷射的离子的各种碰撞单元几何结构。这些方法教导了如何克服US6770871的空间电荷问题。MS/MS系统的基本布置基本上与US6770871等效，因此共享了US6770871列出的所有限制。它是用于扫描前体的阱、片段化单元和快速扫描质量分析器(TOF)。US7507953讨论了MS/MS实验的主要限制，其来自LIT和TOF的扫描速率以及离子从LIT行进到最终质量分析器(TOF)所花费的时间，参见第12-32行第16列。本专利技术已经根据上述考虑而设计。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供：一种用于分析离子的设备，所述设备包括：第一质量分析器，其被配置成以预定顺序从所述第一质量分析器喷射离子组，使得每个离子组在不同时间窗口期间喷射且最初由具有相应m/z值窗口中的m/z值的前体离子形成，其中所述第一质量分析器被配置成在喷射每个离子组时，在该离子组被喷射之前保留所述第一质量分析器中所含有的任何其它离子中的至少一些；离子传输装置，其具有围绕传输通道布置的多个电极，其中所述离子传输装置被配置成接收从所述第一质量分析器喷射的至少一些离子组；控制工具，其被配置为控制施加到所述离子传输装置的所述电极的电压以在所述传输通道中生成传输电势，所述传输电势具有被配置为沿着所述传输通道移动的多个势阱，所述控制单元被配置为生成所述传输电势，使得由所述离子传输装置接收的每个离子组分别由所述传输电势中的一个或多个选定的势阱沿着所述传输通道传输；片段化工具，其被配置为片段化每个离子组中的前体离子以便产生产物离子；第二质量分析器，其被配置成在该离子组已由所述片段化工具片段化且沿着所述输送通道输送之后使用每个离子组产生相应质谱。这样，可以为由多组前体离子的片段化产生的产物离子产生质谱，每组前体离子具有在不同m/z值窗口中的m/z值，例如，用于产生二维质谱数据或更复杂形式的质谱数据(见下文)，与现有技术相比，具有更高的产量，更少的离子损失，并且具有最初由具有不同m/z值的前体离子形成的离子组的改进的分离。为了实现这些优点，优选地，当通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分析离子的设备，所述设备包括：/n第一质量分析器，其被配置成以预定顺序从所述第一质量分析器喷射离子组，使得每个离子组在不同时间窗口期间喷射且最初由具有相应m/z值窗口中的m/z值的前体离子形成，其中所述第一质量分析器被配置成在喷射每个离子组时，在该离子组被喷射之前保留所述第一质量分析器中所含有的任何其它离子中的至少一些；/n离子传输装置，其具有围绕传输通道布置的多个电极，其中所述离子传输装置被配置成接收从所述第一质量分析器喷射的至少一些离子组；/n控制工具，其被配置为控制施加到所述离子传输装置的所述电极的电压以在所述传输通道中生成传输电势，所述传输电势具有被配置为沿着所述传输通道移动的多个势阱，所述控制单元被配置为生成所述传输电势，使得由所述离子传输装置接收的每个离子组分别由所述传输电势中的一个或多个选定的势阱沿着所述传输通道传输；/n片段化工具，其被配置为片段化每个离子组中的前体离子以便产生产物离子；/n第二质量分析器，其被配置成在该离子组已由所述片段化工具片段化且沿着所述输送通道输送之后使用每个离子组产生相应质谱。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181128 GB 1819372.21.一种用于分析离子的设备，所述设备包括：
第一质量分析器，其被配置成以预定顺序从所述第一质量分析器喷射离子组，使得每个离子组在不同时间窗口期间喷射且最初由具有相应m/z值窗口中的m/z值的前体离子形成，其中所述第一质量分析器被配置成在喷射每个离子组时，在该离子组被喷射之前保留所述第一质量分析器中所含有的任何其它离子中的至少一些；
离子传输装置，其具有围绕传输通道布置的多个电极，其中所述离子传输装置被配置成接收从所述第一质量分析器喷射的至少一些离子组；
控制工具，其被配置为控制施加到所述离子传输装置的所述电极的电压以在所述传输通道中生成传输电势，所述传输电势具有被配置为沿着所述传输通道移动的多个势阱，所述控制单元被配置为生成所述传输电势，使得由所述离子传输装置接收的每个离子组分别由所述传输电势中的一个或多个选定的势阱沿着所述传输通道传输；
片段化工具，其被配置为片段化每个离子组中的前体离子以便产生产物离子；
第二质量分析器，其被配置成在该离子组已由所述片段化工具片段化且沿着所述输送通道输送之后使用每个离子组产生相应质谱。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制工具被配置为针对每个离子组存储对应数据，所述对应数据针对每个离子组指示一个或多个选定的势阱以及前体离子的m/z值，其中，在所述一个或多个选定的势阱中所述离子组通过所述传输电势沿所述传输通道被传输，所述离子组最初是从所述前体离子形成的。


3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述设备包括导出工具，所述导出工具用于基于使用每个离子组产生的所述质谱来导出二维质谱数据。


4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述设备包括组聚集工具，所述组聚集工具被配置为接收将由所述离子传输装置在不同的相应时间段中接收的每个离子组，其中，多个组聚集电极围绕所述组聚集工具的组聚集区域定位，其中，所述控制工具被配置为对于由所述组聚集工具接收的每个离子组，控制施加到所述组聚集电极的电压，以便：
在所述组聚集区域中临时生成聚集电势，使得由所述组聚集区域接收的所述离子组聚集在所述组聚集区域中；以及在所述组聚集区域中产生电势，以将所述离子引入到所述传输通道中的所述传输电势的一个或多个选定的势阱。


5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述组聚集工具是所述离子传输装置的一部分，其中，所述组聚集电极是所述离子传输装置的电极，并且所述组聚集区域是所述离子传输装置内的区域。


6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述片段化工具包括所述离子传输装置的一部分，所述离子传输装置的一部分被配置为在离子被传输通过所述离子传输装置的片段化区域时片段化所述离子。


7.根据权利要求6所述的设备，其中，被配置为在离子传输通过所述离子传输装置的片段化区域时片段化离子的所述离子传输装置的部分被配置为通过UVPD、HAD、NAD、OAD、ECD或ETD中的一个或多个片段化离子。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·吉尔斯，R·吉尔斯，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP