将离子捕获到多极离子阱的方法及多极离子阱装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用来捕获或引导离子的方法和装置。离子引入到一个离子阱或离子导中。该离子阱或离子导包括一个第一组电极以及一个第二组电极。第一组电极和第二组电极在布置上应形成一个离子通道从而捕获或引导所引入的离子。将周期性变化的电压加到第一组电极中的电极上从而生成一个第一振荡电势，其沿径向将离子限定在离子通道中，以及将周期性变化的电压加到第二组电极中的电极上从而生成一个第二振荡电势，其沿轴向将离子限定在离子通道中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及质谱仪。
技术介绍
质谱仪对样本粒子如原子、分子等的质量进行分析，其通常包括离子源、一个或多个质量分析仪以及一个或多个检测器。在离子源中，样本粒子被离子化。样本粒子可用多种技术来进行离子化，这些技术例如可采用化学反应、静电力、激光束、电子束或者是其它的粒子束等。这些离子被传输到一个或多个质量分析器以便其基于这些粒子的质量/电荷比将这些粒子分离开来。这种分离可以是时间上的分离，如在飞行时间分析器中，也可是空间上的分离，如在磁性部分分析器中，还可是在频率空间中的分离，如在离子回旋共振(ICR)腔中。这些离子还可根据其路径或轨迹稳定性分离到一个多极离子阱或离子导中。分离后的离子可被一个或多个检测器检测出来，其提供数据从而形成样本粒子的一个质谱。在质谱仪中，用磁场或电势或者是磁场加电势来对离子进行引导、捕获或分析。例如，在ICR腔中使用磁场，在多极阱如三维(“3D”)四极离子阱或两维(“2D”)四级阱中使用多极电势。例如，线性2D多极阱可包括多极电极组件，如分别包括四个、六个、八个或更多个电极的四极、六极、八极或更多电极组件。这些杆状电极可绕着一个轴布置在组件中从而形成一个通道，其中离子沿径向被杆状电极上所加的射频(RF)电压所产生的一个2D多极电势限定在该通道中。这些离子通常在通道的轴向方向上被杆状电极或其它电极如阱中的板状透镜电极上所加的DC偏压限定在轴向上。在杆状电极所限定的一部分通道中，DC偏压可产生静电电势，该电势沿轴向限定正离子或负离子，但不能同时限定两种离子。此外，可在杆状电极上加上AC电压从而激励、发出或激活某些捕获的离子。在MS/MS试验中，所选择的前体离子(也被称为母离子)首先被隔离或选择，然后再经反应或激活从而分裂形成产品离子(也称为子离子)。产品离子的质谱可经测量从而确定出前体离子的结构组分。通常，前体离子经撞击激励分裂(collision activated dissociation-----CAD)而裂开，其中前体离子被离子阱中的电场加速，该离子阱还包括一种低压隋性气体。所激励的前体离子与惰性气体的分子撞击并因撞击分裂成产品离子。产品离子还可通过电子捕获分裂(electron capture dissociation----ECD)或者离子-离子的交互作用而产生。在ECD中，低能量电子被多次加电的正前体离子捕获，然后因电子的捕获而分裂。为了在ICR腔中诱导出ECD，前体离子和电子沿径向被强磁场所限定，其中的强磁场通常约为3-9特斯拉(Tesla)。在轴向上，正前体离子和电子相邻区域中的静电势所限定。在相邻区域的边界附近，前体离子和电子的轨迹可相互交叠，由此可形成ECD。作为选择，所捕获的前体离子可曝露于低能量电子流中。多极离子阱通常采用RF多极电势来在径向上对离子进行限定。一个电子的质量/电荷比通常是前体离子质量/电荷比的十万分之一到一百万分之一。然而，常规的多极捕获同时只能限定那些质量/电荷比差别不超过约几百倍的粒子。有人建议，如果可用附加的磁场来捕获电子或者是引导出大量的电子流，那么可在多极阱中实现ECD。现在，离子-离子的交互作用已用在3D的四极阱中产生产品离子，这里，一个振荡的3D四极电势可同时对中间空腔中的正负离子进行限定，此时不需要静电势来提供轴向的限定。
技术实现思路
在一个形成有一内腔的二维(2D)多极离子阱或离子导中，离子被径向和轴向上的振荡电势所限定。通常来讲，本专利技术在一个方面中提供了一种用来捕获或引导离子的技术。将离子引入到一个离子阱或离子导中。该离子阱或离子导包括一个第一组电极以及一个第二组电极。第一组电极和第二组电极在布置上应形成一个离子通道从而捕获或引导所引入的离子。将周期性变化的电压加到第一组电极中的电极上从而生成一个第一振荡电势，其至少在第一维方向上将离子限定在离子通道中，以及将周期性变化的电压加到第二组电极中的电极上从而生成一个第二振荡电势，其至少沿第二维方向上将离子限定在离子通道中。本专利技术特定实施例包括下面的一个或多个特征。将周期性电压加到第一和第二组电极上可形成对离子的三维限定。第一振荡电势可在径向对离子进行限定。第二电势可在轴向对离子进行限定。第一和第二组电极可包括多个部件，并至少具有一个共用的部件。离子的引入操作可包括将正离子和负离子引入到离子阱中或离子导中。离子阱或离子导可包括一个第一端和一个第二端，并且正负离子分别在第一端和第二端引入。该离子阱或离子导可包括两个或多个部分，并且可将一个或多个DC偏压加到离子阱或离子导的这一个或多个部分上从而将正离子或负离子限定在这一个或多个捕获区域中。将周期性电压加到第一组电极中的电极上的操作可包括加上具有第一频率的周期性电压，并且将周期性电压加到第二组电极中的电极上的操作可包括加上具有第二频率的周期性电压，其中的第二频率不同于第一频率。第一频率和第二频率的之比大约是一个整数，或者是一个整数比。第一和第二频率之比大约为二。第一和第二振荡电势可具有不同的空间分布。该离子通道可沿轴各对称，并且第一振荡电势可在离子通道的至少一部分轴上基本形成零电场，并且第二振荡电势能在离子通道的同一部分轴上形成非零的电场。第一振荡电势可包括一个振荡的四极、六极或者是更多极的电势。第二振荡电势可包括一个振荡的局部二极电势。第一和第二振荡电势可为所引入的每一个特定质量和电荷的离子形成一个赝势，由此所形成的每一个赝势就沿着离子通道确定一个对应的势垒。第一组电极可包括多个杆状电极。第二组电极可包括多个杆状电极，并且/或包括一个或多个板状离子透镜电极。第二组电极可在离子通道的第一端包括一个第一板状离子透镜电极，并在离子通道的第二端包括一个第二板状离子透镜电极。总的来讲，本专利技术的另一方面提供一种装置。该装置包括一个第一组电极以及一个第二组电极以及一个控制器。第一组电极和第二组电极在布置上形成一个离子通道从而捕获或引导离子。控制器在结构上将周期性变化的电压加到第一组和第二组电极中的电极上从而生成一个第一振荡电势和一个第二振荡电势，其中第一和第二振荡电势具有不同的空间分布，并分别沿径向和轴向将离子限定在离子通道中。本专利技术的特定实施例包括下面的一个或多个特征。控制器在结构上能同时沿径向和轴向在离子通道中限定正负离子。该控制器在结构上能将周期性电压加到具有第一频率的第一组电极中的电极上，并且能将周期性电压加到具有第二频率的第二组电极中的电极上，其中的第二频率不同于第一频率。第一频率和第二频率的之比大约是一个整数，或者是多个整数的比值。第一组电极可包括多个杆状电极。第二组电极可包括多个杆状电极，或者是一个或多个板状离子透镜电极。第二组电极可在离子通道的第一端包括一个第一板状离子透镜电极，并在离子通道的第二端包括一个第二板状离子透镜电极。本专利技术的实施可具有以下一个或多个优点。正负离子可同时限定在一个由电极结构和所加电压在一2D多极离子阱中形成的一个内腔或捕获区域。由于是同时限定在同一空腔中，因此可通过离子-离子之间的相互作用生成产品离子。该2D多极离子阱比一个3D四极阱能捕获更多的正负离子(通常能多百分之三十到一百)。因此，该2D多极阱可为后面的分析提供更多的产品离子，从而使后面的分析具有更高的信号噪声比以及较低的，还可对裕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来捕获或引导离子的方法，其包括将离子引入到一个离子阱或离子导中，该离子阱或离子导包括一个第一组电极以及一个第二组电极，该第一组电极和第二组电极在布置上形成一个离子通道从而捕获或引导所引入的离子；将周期性变化的电压加到第一组电极中的电极上从而生成一个第一振荡电势，其至少在第一维方向上将离子限定在离子通道中；将周期性变化的电压加到第二组电极中的电极上从而生成一个第二振荡电势，其至少在第二维方向上将离子限定在离子通道中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-1-23 10/764,4351.一种用来捕获或引导离子的方法，其包括将离子引入到一个离子阱或离子导中，该离子阱或离子导包括一个第一组电极以及一个第二组电极，该第一组电极和第二组电极在布置上形成一个离子通道从而捕获或引导所引入的离子；将周期性变化的电压加到第一组电极中的电极上从而生成一个第一振荡电势，其至少在第一维方向上将离子限定在离子通道中；将周期性变化的电压加到第二组电极中的电极上从而生成一个第二振荡电势，其至少在第二维方向上将离子限定在离子通道中。2.如权利要求1的方法，其中将周期性电压加到第一和第二组电极上能提供对离子的三维限定。3.如权利要求1或2的方法，其中第一振荡电势的形成在径向上对离子进行限定。4.如权利要求1的方法，其中第二振荡电势的形成在轴向上对离子进行限定。5.如权利要求1的方法，其中第一和第二组电极包括多个部件，并至少有一个共用的部件。6.如前述任一权利要求的方法，其中离子的引入操作包括将正离子和负离子引入到离子阱中或离子导中。7.如权利要求7的方法，其中离子阱或离子导包括一个第一端和一个第二端，并且正负离子分别在第一端和第二端引入。8.如权利要求7的方法，其中的离子阱或离子导包括两个或多个区段，本方法进一步包括将一个或多个DC偏压加到离子阱或离子导的一个或多个区段上从而将正离子或负离子限定在这一个或多个区段中。9.如前述任一权利要求的方法，其中将周期性电压加到第一组电极中的电极上的操作包括加上具有第一频率的周期性电压；并且将周期性电压加到第二组电极中的电极上的操作包括加上具有第二频率的周期性电压，其中的第二频率不同于第一频率。10.如权利要求9的方法，其中第一频率和第二频率的之比大约是一个整数，或者是一个整数比。11.如权利要求10的方法，其中第一和第二频率之比大约为二。12.如权利要求9的方法，其中加到第一和第二组电极上的电压彼此之间不同相。13.如前述任一权利要求的方法，其中第一和第二振荡电势具有不同的空间分布。14.如权利要求13的方法，其中的离子通道具有一轴，并且第一振荡电势在离子通道的至少一部分轴上形成基本为零的电场，并且第二振荡电势在离子通道的同一部分轴上形成基本非零的电场。15.如权利要求13的方法，其中第一振荡电势包括一个振荡的四极、六极或者是更多极的电势。16.如权利要求13的方法，其中第二振荡电势包括一个振荡的二极电势。17.如前述任一权利要求的方法，其中第一和第二振荡电势为所引入的每一个特定质量和电荷的离子形成一个赝势，由此所形成的每一个赝势就沿着离子通道均确定一个对应的势垒。18.如权利要求1的方法，其中第一组电极包括多个杆状电极。19.如权利要求1的方法，其中第二组电极包括多个杆状电极。20.如权利要求1的方法，其中第二组电极包括一个或多个板状离子透镜电极。21.如权利要求20的方法，其中第二组电极在离子通道的第一端包括一个第一板状离子透镜电极，并在离子通道的第二端包括一个第二板状离子透镜电极。22.一种装置，其包括一个第一组电极以及一个第二组电极，该第一组电极和第二组电极在布置上形成一个离子通道从而捕获或引导离子；以及一个控制器，该控...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰EP西卡，
申请(专利权)人：塞莫费尼根股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]