WO2014075204A1 - 选择性离子弹射、传输和富集的装置和方法以及质量分析器 - Google Patents

选择性离子弹射、传输和富集的装置和方法以及质量分析器 Download PDF

Info

Publication number
WO2014075204A1
WO2014075204A1 PCT/CN2012/001534 CN2012001534W WO2014075204A1 WO 2014075204 A1 WO2014075204 A1 WO 2014075204A1 CN 2012001534 W CN2012001534 W CN 2012001534W WO 2014075204 A1 WO2014075204 A1 WO 2014075204A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ion trap
line electrode
voltage
electrode
linear ion
Prior art date
Application number
PCT/CN2012/001534
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
徐伟
熊行创
江游
黄泽建
方向
Original Assignee
北京理工大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 北京理工大学 filed Critical 北京理工大学
Priority to PCT/CN2012/001534 priority Critical patent/WO2014075204A1/zh
Priority to CN201280035778.5A priority patent/CN105247654B/zh
Publication of WO2014075204A1 publication Critical patent/WO2014075204A1/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34—Dynamic spectrometers
    • H01J49/42—Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons
    • H01J49/4205—Device types
    • H01J49/422—Two-dimensional RF ion traps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/22—Electrostatic deflection

Definitions

  • the present invention relates to a mass spectrometer, and more particularly to a device and method for selective ion ejection, transmission, enrichment, and a mass analyzer.
  • Mass spectrometry has been widely used in the fields of chemistry and biology, environmental science, pharmaceutical industry, space exploration, etc. as a qualitative and quantitative method.
  • the mass spectrometer not only measures the mass-to-charge ratio (m/z) of ions, but also detects the ion structure by tandem MS. So far, several mass spectrometers have been invented, such as magnetic mass, time-of-flight (TOF), quadrupole ion trap, Fourier transform ion cyclotron resonance (FT-ICR) cells, and orbital ions.
  • Well Orbitrap
  • the quadrupole ion trap is also used as an ion storage, ion guide, and ion reaction device, and is combined with other mass analyzers to form a powerful hybrid MS instrument.
  • the space charge effect is unavoidable and this effect has limited the performance of the MS instrument in various ways.
  • the ion trap capacity is a direct result of the space charge effect.
  • Coulomb force can also broaden and drift ion motion frequencies within the ion trap, which can result in mass drift and reduced MS resolution.
  • due to ion trap saturation there are excess ions, so the linear dynamic range will be lost, and low abundance ions may not be detected.
  • the total reaction time needs to be controlled so that the desired reaction of the desired product ions can be minimized, thereby limiting the efficiency of the reaction.
  • linear ion traps and ion trap arrays are currently widely used to increase ion trapping capability.
  • Linear ion traps with hyperbolic electrodes and circular electrodes have been proposed and applied to commercial ion trap mass spectrometers, which greatly improves the capture capability and linear dynamic range of ion trap based MS systems. .
  • multiple ion traps of the same geometry have been placed in an array. Each ion trap in the array operates normally under the same conditions, for example the same buffer pressure and ejection conditions.
  • ion trap arrays have been developed in which each component in the array performs a different function.
  • Dual pressure linear ion trap technology utilizes two linear ion traps to increase ion capture efficiency and mass analysis speed.
  • Bilinear ion traps have been applied to minimize the effects of space charge on MS resolution.
  • existing linear ion traps and ion trap arrays do not yet have the function of selective ion enrichment, especially for continuous selective ion enrichment.
  • existing selective ion ejection and transmission schemes consume large amounts of power and are inefficient. Summary of the invention
  • the technical problem to be solved by the present invention is to overcome the above disadvantages of the prior art, to provide a selective ion transfer, selective ion transfer and accumulation scheme in an ion trap array, and a mass analyzer for minimizing Space charge effects and ease of ion/ion, ion/molecular reactions.
  • an apparatus for mass selective ejection of ions in a linear ion trap comprising: an ion control electrode disposed at one end of a linear ion trap, the ion control electrode including a center line electrode, a top line electrode And the bottom line electrode, the center line electrode, the top line electrode and the bottom line electrode are parallel to the X axis, the center line electrode is between the top line electrode and the bottom line electrode, the center line electrode passes through the center of the linear ion trap, the top line electrode and the center The distance between the wire electrode and the distance between the bottom wire electrode and the center wire electrode is the same, the first DC voltage is applied to the center wire electrode, and the second DC voltage is applied to the top wire electrode and the bottom wire electrode, the first DC voltage and the second DC voltage.
  • the polarity of the voltage is opposite; a DC voltage source for supplying a DC voltage to the centerline electrode, the top line electrode, and the bottom line electrode; a female voltage source for applying a bipolar AC voltage to the y electrode of the linear ion trap, An ion that is excited to excite its resonant frequency and the frequency of the alternating voltage signal is excited
  • the selected ions have a sufficiently large motion in the y direction to sense the applied voltage on the top and bottom wire electrodes, thereby ejecting the selected ions from the z-axis, causing the selected ions to deviate from the linear ions. trap.
  • the distance between the top line electrode and the center line electrode or the distance between the bottom line electrode and the center line electrode is equal to the linear ion trap center to y electrode distance (y0).
  • a positive voltage is applied to the centerline electrode, and a negative voltage is applied to the top and bottom wire electrodes; when the anion is captured, a negative voltage is applied to the centerline electrode, at the top and bottom electrode A positive voltage is applied; for cation or anion ejection along the z-axis.
  • a method of mass selective ejection of ions in a linear ion trap comprising: providing a centerline electrode, a top line electrode, and a bottom line electrode parallel to the X axis at one end of the linear ion trap
  • the center line electrode is located between the top line electrode and the bottom line electrode, the center line electrode passes through the center of the linear ion trap, and the distance between the top line electrode and the center line electrode is the same as the distance between the bottom line electrode and the center line electrode, and the center line electrode Applying a first DC voltage, applying a second DC voltage on the top line electrode and the bottom line electrode, the second DC voltage of the first DC voltage being opposite in polarity;
  • apparatus for selective ion transport and enrichment in a linear ion trap array comprising: a linear ion trap array comprising a first linear ion trap (1) and a second linear ion trap (2); a first end cap electrode and a second end cap electrode, the first end cap electrode being disposed in one of the linear ion trap arrays a second end cap electrode disposed at the other end of the linear ion trap array; an ion control electrode (3) between the first linear ion trap and the second linear ion trap, the ion control electrode including a center line electrode and a top line electrode And the bottom line electrode, the center line electrode, the top line electrode and the bottom line electrode are parallel to the X axis, the center line electrode is between the top line electrode and the bottom line electrode, the center line electrode passes through the center of the linear ion trap, the top line electrode and the center The distance between the wire electrode and the distance between the bottom wire electrode and the center wire electrode is the same, the
  • the polarity of the voltage is reversed; a DC voltage source for supplying a DC voltage to the first linear ion trap, the second linear ion trap, the center line electrode, the top line electrode, and the bottom line electrode; an AC source for the linear ion trap
  • the y electrode applies a bipolar AC voltage signal to excite its resonant frequency to match the frequency of the bipolar AC voltage signal Ions, the excited ions are selected ions, and the selected ions have a sufficiently large motion in the y direction to be subjected to a voltage applied across the top and bottom wire electrodes, thereby ejecting from the z axis, leaving the first linear ion trap.
  • the RF source provides a RF voltage to the first linear ion trap and the second linear ion trap; the RF voltage, the AC voltage, and the DC voltage signal applied to the first linear ion trap and the second linear ion trap are adjusted and applied to the center
  • the DC voltage on the line electrode, the top line electrode, and the bottom line electrode enables selected ions to be transported from the first linear ion trap to the second linear ion trap.
  • the distance between the linear ion trap and the second linear ion trap is 2 mm, and the center line electrode, the top line electrode, and the bottom line electrode have a diameter of 0.2 mm; the distance between the top line electrode and the bottom line electrode from the center line electrode is equal to linear
  • the size of the ion trap may not be equal to 3 ⁇ 4; which represents the linear ion trap center to X electrode distance, 3 ⁇ 4 represents the linear ion trap center to y electrode distance, ⁇ represents the longitudinal dimension of the linear ion trap; a constant applied to the first linear ion trap
  • the distance between the first linear ion trap and the second linear ion trap is 2 mm, and the centerline electrode, the top wire electrode and the bottom wire electrode have a diameter of 0.2 mm;
  • the top wire electrode The distance from the bottom wire electrode to the centerline electrode is equal to the size of the linear ion trap 3 ⁇ 4 or not equal to 3 ⁇ 4;
  • co represents the distance from the center of the linear ion trap to the X electrode, :
  • ⁇ represents the distance from the center of the linear ion trap to the y electrode, and
  • ⁇ ⁇ represents the linear ion
  • the longitudinal dimension of the well applying a bipolar AC voltage having a frequency of 230 kHz and a zero-to-peak value of
  • the AC voltage applied to the first linear ion trap is one of the following AC voltages: a single frequency AC voltage, a wide frequency AC voltage, a multi-band/multi-frequency AC voltage.
  • the ions are parent ions or daughter ions.
  • the centerline electrode, the topline electrode, and the bottomline electrode are any shape of wire or cylindrical wire, and the three wire electrodes are located at an intermediate position between the two ion traps or at any position between the two ion traps.
  • the apparatus for selective ion transport and enrichment in a linear ion trap array further includes a cooling ion device for cooling the first linear ion trap along the z-axis in the y-direction and/or the z-direction An ion transported to a second linear ion trap;
  • the cooled ion device includes a voltage controller and/or a buffer gas supply device, the voltage controller adjusting a pulse or scanning a direct current and/or an AC2 to remove the transmission to the linear ion trap
  • the kinetic energy of the ions prevents ions transferred to the second linear ion trap from returning to the first linear ion trap;
  • the buffer gas supply device provides a buffer gas for the linear ion trap, and the buffer gas is used to return the ion bomb to the ion control electrode before
  • the selected ions transported into the linear ion trap are cooled in the y-direction and/or the z-direction.
  • the alternating current applied to the second linear ion trap and the alternating current frequency applied to the first linear ion trap, the alternating current applied to the second linear ion trap and the alternating current applied to the first linear ion trap are shifted by 180 degrees,
  • the kinetic energy of ions transported to the second linear ion trap is removed by alternating current applied to the second linear ion trap to prevent ion transport back to the first linear ion trap.
  • a method of selective ion transport and enrichment in a linear ion trap array comprising: applying a bipolar AC signal on a y electrode of a linear ion trap for y direction Exciting selected ions having a specific mass-to-charge ratio m/z, the resonance frequency of the ions of the specific mass-to-charge ratio (m/z) and the resonance of the bipolar AC signal applied to the y-electrode of the linear ion trap!: Frequency matching; the excited ions are selected ions, and the selected ions have a sufficiently large movement in the y direction to be applied by the voltage applied to the top line electrode DC2 and the bottom line electrode of the ion control electrode disposed between the linear ion traps.
  • a mass analyzer comprising: a linear ion trap array, the linear ion trap array comprising two or more linear ion traps; an end cap electrode, two of the linear ion trap array Each end is provided with an end cap electrode; an ion control electrode, the ion control electrode is disposed between the linear ion traps, and the ion control electrode
  • the center line electrode, the top line electrode and the bottom line electrode are included, the center line electrode, the top line electrode and the bottom line electrode are parallel to the X axis, the center line electrode is located between the top line electrode and the bottom line electrode, and the center line electrode passes through the linear ion trap Center, the distance between the top line electrode and the center line electrode is the same as the distance between the bottom line electrode and the center line electrode, a first DC voltage is applied to the center line electrode, and a second DC voltage is applied to the top line electrode and the bottom line electrode, The first DC voltage is opposite to the polarity of the second DC voltage
  • An orbitrap and/or time of flight (TOF) device can be added to the back end of the linear ion trap array of the mass analyzer.
  • the present invention has the following advantages and benefits:
  • the present invention provides an ion control electrode between one end of a linear ion trap or a linear ion trap array and controls RF voltage, AC voltage, DC bias, and application applied to the linear ion trap.
  • the DC voltage at the ion-controlled electrode enables selective ion ejection, transmission, and enrichment in a linear ion trap array, minimizing space charge effects and facilitating ion/ion, ion/molecular reactions.
  • the selective ion ejection, transmission, and enrichment schemes of the present invention are less power consuming than prior art and more efficient than prior art techniques.
  • Figure la is a schematic illustration of a linear ion trap having the ability to selectively eject ions from a z-axis mass in accordance with an embodiment of the present invention
  • Figure lb is a schematic illustration of the structure of an ion control electrode in the x-y plane in accordance with an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic view showing the structure of a linear ion trap array having a control electrode according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3a is a schematic diagram of an ion trap array composed of two linear ion traps, wherein ions are present between two linear ion traps. Control electrode;
  • Figure 3b shows the potential well formed at the center of the well array;
  • Figure 3c shows the potential well formed at the axis of the trap array;
  • Figure 4 is a schematic waveform of continuous ion transport;
  • Figure 5a is an example of continuous ion transport with m/z of 180;
  • Figure 5b is an example of continuous ion transport with m/z of 181;
  • Figure 5c is an example of continuous ion transport with m/z of 184;
  • Figure 6a is an example of discrete ion transport with m/z of 180;
  • Figure 6b is an example of discrete ion transport with m/z of 181;
  • Figure 6c is an example of discrete ion transport with m/z of 184;
  • Figure 7 is a schematic waveform used for discrete ion transport
  • Figure 8 is an example of different ion transport and enrichment strategies
  • Figure 9 is an example of sparse daughter ion enrichment during gas phase ion reaction.
  • the "X-axis”, "y-axis” and “z-axis” directions are the same.
  • the definitions of "X”, “y” and “z” are the same as the definition of the space rectangular coordinate system.
  • the y-electrode is symmetrically distributed along the y-axis of the linear ion trap.
  • a pair of electrodes, the X electrodes are a pair of electrodes symmetrically distributed along the X-axis direction of the linear ion trap, and V represents the unit of voltage "volt”; however, it does not limit the structure of the present invention.
  • Ions have characteristic motion frequencies in a quadrupole electric field, where the lowest frequency component is called the secular frequency. Ions with different mass to charge ratios m/z will have different resonance frequencies.
  • a quadrupole RF electric field is applied in the x-y plane, which is used to capture ions in the z-axis direction.
  • the ions will have a resonant frequency in the x-y plane. Therefore, the x-y plane quality is typically selectively ejected at the 2D ion trap (linear ion trap with hyperbolic electrodes) and the rectangular trap (rectilinear ion trap). Selective ejection of ions from the z-axis mass of a linear ion trap with a circular electrode by using a fringing electric field.
  • FIG. 1 shows an embodiment of such a solution.
  • an end cap electrode 4 is placed at one end of the ion trap 1
  • an ion control electrode 3 is placed at the other end of the ion trap 1, ion
  • the control electrode 3 includes three line electrodes parallel to the x-axis, and the three line electrodes are a center line electrode DC1, a top line electrode DC2, and a bottom line electrode DC3, respectively.
  • the center line electrode DC1 is located between the top line electrode DC2 and the bottom line electrode DC3, the center line electrode DC1 passes through the center of the ion trap, the vertical distance between the top line electrode DC2 and the center line electrode DC1, and the bottom line electrode DC3 and the center line electrode DC1
  • the vertical distance is the same, for example, the distance of the top line electrode DC2 from the center line electrode DC1 or the distance between the bottom line electrode and the center line electrode DC1 is equal to the distance from the linear ion trap center to the y electrode 5 (yO).
  • a first DC voltage is applied to the centerline electrode, and a second DC voltage is applied to the top line electrode DC2 and the bottom line electrode DC3, the first DC voltage being opposite to the polarity of the second DC voltage.
  • a DC voltage is supplied to the center line electrode DC1, the top line electrode DC2, and the bottom line electrode DC3 by a DC voltage source.
  • a positive voltage may be applied to the center line electrode DC1
  • a negative voltage may be applied to the top line electrode DC2 and the bottom line electrode DC3.
  • the ion cloud will have a cylindrical shape along the z-axis of the ion trap, and the cation will be subjected to the trapping potential generated by the centerline electrode DC1.
  • AC mass-selective ion ejection
  • the y electrodes are a pair of electrodes of the linear ion trap symmetrically distributed along the y-axis direction.
  • a bipolar AC voltage signal is applied to the y electrode of the ion trap from an alternating voltage source.
  • the excited ions are selected ions. Using a suitable excitation voltage, the selected ions will have a sufficiently large motion in the y direction to be subjected to a negative voltage applied across the top line electrode DC2 and the bottom line electrode DC3, thereby ejecting the selected ions from the Z axis, causing the selected ions Ion the ion trap.
  • the ion detector 7 can detect ions ejected from the Z- axis and separated from the helium ion trap.
  • a negative voltage can be applied to the center line electrode DC1
  • a positive voltage is applied to the top line electrode DC2 and the bottom line electrode DC3 to perform ion ejection along the z-axis.
  • ions having different mass-to-charge ratios m/z have different resonance frequencies, and the resonance frequency of the selected ions and the AC applied to the y-electrode of the ion trap
  • the resonant frequency of the voltage signal is matched so that ions can be selectively ejected along the z-axis mass, i.e., along the z-axis, having a mass-to-charge ratio m/z corresponding to the resonant frequency of the AC signal applied to the y-electrode of the ion trap. ion.
  • the resonance frequency of ions of the same mass-to-charge ratio m/z changes.
  • FIG. 2 shows an ion trap array comprising two linear ion traps and an ion control electrode 3.
  • the ion control electrode 3 is located between the linear ion traps, and the ion control electrode 3 is used to control ion ejection and transmission.
  • the two linear ion traps include a first linear ion trap 1 and a second linear ion trap 2.
  • the structure of the ion control electrode 3 in FIG. 2 is the same as that of the ion control electrode in FIG.
  • each linear ion trap 1, 2 includes a y electrode 5 and an X electrode 6, and the y electrode is a symmetrically distributed y-axis of the linear ion trap.
  • the X electrode is a pair of electrodes of the linear ion trap symmetrically distributed along the X-axis direction.
  • Figure 3 (a) shows a cross-sectional view of the ion trap array shown in Figure 2 and an end cap electrode 4 placed at both ends of the ion trap array.
  • the distance between the two ion traps is 2 mm, where xo is the ion trap center to X electrode distance (ie, the size of the ion trap), 0 is the ion trap center to y electrode distance, and ⁇ ⁇ is the longitudinal dimension of the ion trap.
  • Ion trap center to X electrode distance refers to the “distance from the center of the ion trap to the apex of the X electrode hyperboloid"
  • the distance from the center of the ion trap to the y electrode refers to the distance from the center of the ion trap to the apex of the y electrode hyperboloid .
  • three wire electrodes can be located intermediate the spacing between the two ion traps.
  • the three wire electrodes can also be located anywhere between the two ion traps.
  • the three wire electrodes may be three parallel wires, and the wire electrodes may be of any shape, for example, the wire electrodes may be cylindrical and the wire electrodes have a diameter of 0.2 mm.
  • These three wire electrodes serve as control electrodes for ion ejection and transmission, thereby enabling selective ion transport by adjusting the appropriate voltage across these electrodes.
  • the center line electrode DC 1 is placed in the middle, and the distance between the top line electrode DC2 and the bottom line electrode DC3 from the center line electrode is, for example, the size x0 of the ion trap, and the distance between the top line electrode DC2 and the bottom line electrode DC3 from the center line electrode may also be greater than Or less than the size of the ion trap ⁇ 0.
  • a bipolar AC signal is first applied on the y electrode of the first ion trap 1 to excite a specific mass to charge ratio m in the y direction.
  • the resonant frequency of the ions of the specific mass-to-charge ratio m/z is matched with the frequency of the bipolar AC signal applied on the y-electrode of the ion trap, and the first direct current is applied to the center line electrode a voltage, a second direct current voltage is applied to the top line electrode DC2 and the bottom line electrode DC3, the polarity of the first direct current H and the second direct current voltage are opposite; then the second ion trap 2 along the z-axis of the first ion trap 1 Eject the selected ions. After the ions pass through the ion control electrode 3, excess kinetic energy of the ions in the y and z directions is removed to capture ions in the second ion trap 2.
  • ion trap 1 and ion trap 2 can be applied to ion trap 1 and ion trap 2 to facilitate ion transport.
  • Applying a suitable DC voltage to the ion trap provides a potential well as shown in Figures 3(b) and (c).
  • Figure 3 (b) shows the potential well formed at the center of the ion trap array
  • Figure 3(c) shows the potential well formed at a position away from the central axis of the ion trap array.
  • the ions When the ions have a large motion in the y-direction t, the ions will undergo a potential well as shown in Figure 3(c), under which the ions of the first ion trap 1 can be transported to the second ion trap 2. internal.
  • Ion transport can be achieved in two ways: (1) continuous ion transport; (2) discrete ion transport.
  • Continuous ion transport In continuous ion transfer mode, by setting the appropriate radio frequency (RF) voltage, alternating current (AC) voltage and direct current (DC) voltage on the ion trap, as long as the selected or focused ion appears in the first ion trap 1, This ion is transmitted to the second ion trap 2.
  • RF radio frequency
  • AC alternating current
  • DC direct current
  • RF1 radio frequency
  • the selected ions are transported to the second ion trap 2 by applying a bipolar alternating voltage AC1 on the first ion trap 1 and applying a DC bias DC on the second ion trap 2 to attract ions to the second ion trap 2.
  • FIG. 4 shows the waveforms that can be used for continuous ion transport.
  • RF1 is a constant radio frequency voltage RF1 applied to the first ion trap 1
  • RF2 is a constant radio frequency voltage applied to the second ion trap 2
  • AC1 is applied to the y electrode of the first ion trap 1.
  • the bipolar alternating voltage, AC2 is the bipolar alternating voltage AC2 applied to the y electrode of the second ion trap 2.
  • Figure 5a is an example of continuous ion transport with m/z of 180
  • Figure 5b is an example of continuous ion transport with m/z of 181
  • Figure 5c is an example of continuous ion transport with m/z of 184.
  • RF1 278 V
  • an ion with an m/z of 180 has a resonant frequency of 30 kHz that matches or is close to the frequency of AC1. Therefore, when AC1 is applied, as shown at the bottom of Figure 5a, these ions with m/z of 180 will be excited to a larger orbit in the y direction.
  • the ions are subjected to a trapping voltage provided by the centerline electrode, which in this example captures the voltage (i.e., the voltage applied to the centerline electrode) to 6V.
  • the ions are subjected to an extractive voltage provided by the top and bottom wire electrodes and are transmitted to the second ion trap 2. Therefore, in this example, the resonance frequency of the ion having the m/z of 180 in the first ion trap matches the frequency of AC1 and is excited to a larger orbit in the y direction, that is, the ion having an m/z of 180 has the y direction.
  • ions with an m/z of 180 can be subjected to a DC voltage applied across the top line electrode DC2 and the bottom line electrode DC3, thereby ejecting from the z-axis, leaving the ion trap, and transmitting to the second ion trap.
  • the resonance frequency of ions with m/z of 181 and ions of m/z of 184 does not match the frequency of AC1, and there is only a small amplitude of ion motion in the y direction, which is not applied by the top line electrode and the bottom line electrode. The role of the action, so no transmission to the second ion trap.
  • selected or focused ions can be transported to the second ion trap at different time periods 2, or choose different ions to transmit in different time periods.
  • ion transport can be achieved in a manner similar to continuous mode.
  • the bipolar AC signal and/or the ion resonance frequency can be scanned for transmission in accordance with the m/z ratio of the ions.
  • the RF signal and/or the ion resonance frequency may be scanned to be sequentially transmitted in accordance with the m/z ratio of the ions.
  • Figure 7 shows a schematic waveform used in a discrete ion transport embodiment.
  • the frequency of AC1 is 230 kHz, and the zero-to-peak value of AC1 is 0.4 V.
  • the DC signal on the cap electrode 4 and the DC signal on the ion control electrode are the same as those used in Figures 5a, 5b, 5c, and Figures 6a, 6b, 6c show the dispersion in this case.
  • Figure 6a is an example of discrete ion transport with m/z of 180;
  • Figure 6b is an example of discrete ion transport with m/z of 181;
  • Figure 6c is an example of discrete ion transport with m/z of 184.
  • ions having m/z of 180 and ions having m/z of 181 are sequentially transferred to the second ion 2 by scanning RF1 and RF2.
  • the buffer gas has played a very important role in cooling.
  • the pulse or sweep DC and / or AC2 can be adjusted to prevent ions from being transported back to the first ion trap 1 .
  • AC2 can be the same frequency or frequency as AC1, but AC2 is phase shifted by 180 degrees from AC1, see Figure 4 and Figure 7, to remove the kinetic energy of the ions transported to the second ion trap 2 using AC2. Careful control of the electrical signal is required so that the ions do not acquire kinetic energy from AC2 again.
  • ion traps there are two ion traps in the ion trap array, but the invention is not limited thereto to include more ion traps or mass analyzers.
  • three or more linear ion traps can be used, and ions can be ejected, transported, and enriched in these ion traps using the same methods set forth above.
  • a high performance mass analyzer can be added at the back end of the ion trap array (eg, to the right of the first ion trap 2 shown in Figure 3a) for high precision/resolution analysis, for example, orbitrap and time of flight (TOF) ) Equipment.
  • TOF orbitrap and time of flight
  • Ion enrichment methods in ion trap arrays are used for complex sample analysis, especially for low abundance ion analysis in complex samples.
  • Biological samples usually contain rich chemical components such as blood, urine, and cell samples. In many cases, the concentration between chemicals will vary greatly. In many cases, low abundance ions can carry important information. However, due to dynamic range limitations, resolution limitations, and space charge effects in the ion trap, low abundance ions may not be observed in the mass spectrum.
  • ion transport and enrichment strategies can facilitate chemical analysis and improve analytical accuracy, sensitivity, and resolution.
  • ion transport and enrichment can be performed for ion groups with multiple m/z.
  • Figure 8 shows an example of different ion transport and enrichment schemes for which ion transport and enrichment can be performed for an ion group having m/z within the range shown in Figure 8.
  • a mass-to-charge ratio m/z ion in the first ion trap is transmitted to the second ion trap.
  • the resonant frequency of the ion to mass-to-charge ratio m/z matches the resonant frequency of the AC signal applied to the y-electrode of the ion trap, which may be a low-abundance ion.
  • ions of three mass-to-charge ratios m/z in the first ion trap are transmitted to the second ion trap, and the broadband is wide.
  • the AC signal has frequency components that match the resonant frequencies of the ions of these mass-to-charge ratios m/z, and these ions may include low abundance ions.
  • ions of three mass-to-charge ratios m/z in the first ion trap are transmitted to the second ion trap.
  • the applied AC signal has frequency components that match the resonant frequencies of the ions of these mass-to-charge ratios m/z, and these ions may include low abundance ions.
  • Another application of the present invention resides in the enrichment of informational product ions during fragmentation and gas phase ion reaction to increase fragmentation and reaction rates.
  • Fragmentation and reaction are dynamic processes in which the daughter ions may undergo further fragmentation or reaction. In some other cases, informational ion ions may be less abundant. Transporting and enriching these daughter ions will protect these ions from further cleavage. If the daughter ions are not transported and enriched, the daughter ions will undergo a further reaction and disappear. By transporting the daughter ions away, the daughter ions can be protected from further reaction and cleavage, thereby protecting the daughter ions and reacting the precursor ions for a long time without affecting the detector ions.
  • Figure 9 depicts a schematic of daughter ion enrichment, and Figure 9 shows an example of sparse daughter ion enrichment during gas phase ion reaction.
  • the labeled sub-distribution is transmitted from the first ion trap 1 to the second ion trap 2, and the resonant frequency of the labeled sub-ion matches the frequency of the AC signal applied to the y-electrode of the first ion trap.
  • the labeled daughter ions are second generation daughter ions in the first ion trap.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

一种选择性离子弹射、传输和富集的装置和方法以及质量分析器，在线性离子阱（1）的一端设有中心线电极（DC1）、顶部线电极（DC2）和底部线电极（DC3），中心线电极（DC1）通过线性离子阱的中心，中心线电极（DC1）位于顶部线电极（DC2）和底部线电极（DC3）的中间，在中心线电极（DC1）上施加第一直流电压，在顶部线电极（DC2）和底部线电极（DC3）上施加第二直流电压，第一直流电压与第二直流电压的极性相反；给线性离子阱的y电极施加双极***流电压，以激发其共振频率与交流电压信号的频率匹配的离子，被激发的离子受到顶部线电极（DC2）和底部线电极（DC3）上施加的电压的作用；在选中的离子通过中心线电极（DC1）、顶部线电极（DC2）和底部线电极（DC3）之后，去除选中的离子在y和z方向上过量的动能。

Description

选择性离子弹射、 传输和富集的
装置和方法以及质量分析器 技术领域
本发明涉及一种质谱仪， 更具体地涉及选择性离子弹射、 传输、 富集的装置和方法 以及质量分析器。
背景技术
质谱法 （MS ) 作为一种定性与定量的方法已经广泛应用于化学、 生物、 环境科学、 制药行业、 空间探测等领域。 质谱仪不仅可以测量离子的质荷比 （m/z) ， 而且可以通过 串联 MS检测离子结构。 截止到目前为止， 己经发明了若干质量分析仪器， 例如， 磁质 谱 （sector) ， 飞行时间 （TOF) ， 四极离子阱， 傅立叶变换离子回旋共振 （FT-ICR) 单 元 （cell) 以及轨道离子阱 （Orbitrap) 。 除了用作质量分析器， 四极离子阱还用作离子 存储、 离子导引以及离子反应装置， 并与其它质量分析器组合使用从而构成功能强大的 混合 MS仪器。
MS应用的发展给 MS仪器带來了新的需求与挑战。 当处理并分析离子时， 空间电荷 效应不可避免并且该效应己经在各种方面限制了 MS仪器的性能。 首先， 离子阱容量是 空间电荷效应的直接结果。 库仑力也可以在离子阱内展宽并漂移离子运动频率， 这将导 致质量漂移以及 MS分辨率降低。 此外， 由于离子阱饱和， 有过量的离子， 所以， 线性 动态范围将受到损失， 以及可能检测不到低丰度离子。在一些离子 /离子和离子 /分子反应 过程中， 需要控制总的反应时间， 从而可以最小化所需的子离子的进一歩的反应， 由此 将限制反应效率。
为了最小化空间电荷效应， 目前线性离子阱和离子阱阵列被广泛应用以便增加离子 捕获能力。 已经提出了具有双曲线形的电极以及圆形电极的线性离子阱并将其应用在商 业离子阱质谱仪中， 这在很大程度上改进了基于离子阱的 MS***的捕获能力和线性动 态范围。 为了增加单个离子阱的离子捕获能力， 特别是小型化的离子阱的捕获能力， 已 经以阵列方式放置了多个几何形状相同的离子阱。 阵列中的每 ·个离子阱在相同条件下 正常工作， 相同条件例如是相同的缓冲气压以及弹射 （ejection) 条件。 最近， 已经开发 了离子阱阵列， 其中阵列中的每个组件发挥不同功能。 双压力 (dual pressure)线性离子阱 技术利用两个线性离子阱以便增加离子捕获效率和质量分析速度。 已经应用双线性离子 阱以便最小化对 MS分辨率产生影响的空间电荷效应。 丌发了三维离子阱阵列， 既， 离 子海绵设备， 以及描述了设备内的有趣的功能， 例如， 3D离子分布操纵以及离子色谱。 但是,现有的线性离子阱和离子阱阵列还没有选择性离子富集的功能， 尤其是连续性的选 择性离子富集。 此外， 现有选择性离子弹射和传输方案的功耗大、 效率低。 发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述缺点， 提供在离子阱阵列中选择 性离子弹射、传输（selective ion transfer)和富集（accumulation)的方案以及质量分析器，， 以便最小化空间电荷效应以及便于离子 /离子， 离子 /分子反应。
根据本发明的第一方面， 提供了一种在线性离子阱中质量选择性弹射离子的装置， 包括： 设置在线性离子阱的一端的离子控制电极， 离子控制电极包括中心线电极、 顶部 线电极和底部线电极， 中心线电极、 顶部线电极和底部线电极平行于 X轴， 中心线电极 位于顶部线电极与底部线电极之间， 中心线电极通过线性离子阱的中心， 顶部线电极与 中心线电极的距离与底部线电极与中心线电极的距离相同， 在中心线电极上施加第一直 流电压， 在顶部线电极和底部线电极上施加第二直流电压， 第一直流电压与第二直流电 压的极性相反； 直流电压源， 用于给所述中心线电极、 顶部线电极和底部线电极提供直 流电压； 女流电压源， 用于给线性离子阱的 y电极施加双极***流电压， 以激发其共振 频率与交流电压信号的频率匹配的离子，被激发的离子为选中的离子，选中的离子具有 y 方向上足够大的运动以感受到顶部线电极和底部线电极上施加的电压的作用， 从而从 z 轴弹射选中的离子， 使选中的离子离丌线性离子阱。
顶部线电极与中心线电极的距离或底部线电极与中心线电极的距离等于线性离子阱 中心至 y电极距离 (y0 ) 。
当捕获阳离子时， 在中心线电极上施加正电压， 在顶部线电极和底部线电极上施加 负电压； 当捕获阴离子时， 在中心线电极上施加负电压， 在顶部线电极和底部线电极上 施加正电压； 以便沿着 z轴进行阳离子或阴离子弹射。
根据本发明的第二方面， 提供了一种在线性离子阱中质量选择性弹射离子的方法， 包括： 在线性离子阱的一端设置平行于 X轴的中心线电极、 顶部线电极和底部线电极， 中心线电极位于顶部线电极与底部线电极之间， 中心线电极通过线性离子阱的中心， 顶 部线电极与中心线电极的距离与底部线电极与中心线电极的距离相同， 在中心线电极上 施加第一直流电压， 在顶部线电极和底部线电极上施加第二直流电压， 第一直流电压 第二直流电压的极性相反；
给线性离子阱的 y电极施加双极***流电压信号， 以激发其共振频率与交流电压信 号的频率匹配的离子， 被激发的离子为选中的离子， 选中的离子具有 y方向上足够大的 运动以感受到顶部线电极和底部线电极上施加的电压的作用， 从而从 z轴弹射选中的离 子， 使选中的离子离丌线性离子阱。
根据本发明的第三方面， 提供了一种在线性离子阱阵列中选择性离子传输和富集的 装置， 包括： 线性离子阱阵列， 该线性离子阱阵列包括第一线性离子阱 （1 ) 和第二线性 离子阱（2 ) ； 第一端盖电极和第二端盖电极， 第一端盖电极设置在线性离子阱阵列的一 端， 第二端盖电极设置在线性离子阱阵列的另一端； 位于第一线性离子阱和第二线性离 子阱之间的离子控制电极（3 ) ， 离子控制电极包括中心线电极、 顶部线电极和底部线电 极， 中心线电极、 顶部线电极和底部线电极平行于 X轴， 中心线电极位于顶部线电极与 底部线电极之间， 中心线电极通过线性离子阱的中心， 顶部线电极与中心线电极的距离 与底部线电极与中心线电极的距离相同， 在中心线电极上施加第一直流电压， 在顶部线 电极和底部线电极上施加第二直流电压， 第一直流电压与第二直流电压的极性相反； 直 流电压源， 用于给第一线性离子阱、 第二线性离子阱、 中心线电极、 顶部线电极和底部 线电极提供直流电压； 交流源， 用于给线性离子阱的 y电极施加双极***流电压信号， 以激发其共振频率与双极***流电压信号的频率匹配的离子， 被激发的离子为选中的离 子， 选中的离子具有 y方向上足够大的运动以受到顶部线电极和底部线电极上施加的电 压的作用， 从而从 z轴弹射， 离开第一线性离子阱； 射频源给第一线性离子阱和第二线 性离子阱提供射频电压； 通过调整施加在第一线性离子阱和第二线性离子阱上的射频电 压、 交流电压和直流电压信号以及调整施加在中心线电极、 顶部线电极和底部线电极上 的直流电压实现选中的离子从第一线性离子阱传输到第二线性离子阱。
可选择地， 第一线性离子阱具有尺寸： xQ =_yQ = 5 mm， z0 =40 mm;第二线性离子阱 具有尺寸： xQ = = 5 mm， z0 = 80 mm; 第一线性离子阱与第二线性离子阱之间的距离 是 2 mm, 以及中心线电极、 顶部线电极和底部线电极具有 0.2 mm的直径； 顶部线电极 和底部线电极离中心线电极的距离等于线性离子阱的尺寸 或不等于 ¾; 其中 表示线 性离子阱中心至 X电极距离， ¾表示线性离子阱中心至 y电极距离， ζθ表示线性离子阱 的纵向尺寸； 在第一线性离子阱上施加恒定的射频电压和在第二线性离子阱上施加恒定 的射频电压， 第一线性离子阱上的射频电压和第二线性离子阱上的射频电压设置为 278 V； 频率为 230 kHz、 零一峰值为 0.2 V的双极***流电压施加在第一线性离子阱上， 施加在第二线性离子阱上的双极***流电压 AC2为 =0;将 6V直流电压施加在中心线电极 上， 以及将 -2.5 V直流电压施加在顶部线电极与底部线电极上； 将 -5 V偏置电压施加在 第二线性离子阱上。
可选择地， 第一线性离子阱具有尺寸： x。= ¾ = 5 mm, z0 =40 mm;第二线性离子阱 具有尺寸： xQ =_y。 = 5 mm， z0 = 80 mm; 第一线性离子阱与第二线性离子阱之间的距离 是 2 mm, 以及中心线电极、 顶部线电极和底部线电极具有 0.2 mm的直径； 顶部线电极 和底部线电极离中心线电极的距离等于线性离子阱的尺寸 ¾或不等于 ¾; 其中 co表示线 性离子阱中心至 X电极距离， ： ^表示线性离子阱中心至 y电极距离， ζθ表示线性离子阱 的纵向尺寸； 在 y电极上施加频率为 230 kHz、 零一峰值为 0.4V的双极***流电压的同 时通过扫描施加在第一线性离子阱上的第一射频电压， 从而在不同的时间传输不同质荷 比的离子， 施加在第一线性离子阱上的第一射频电压为 200V/S , 施加在第二线性离子阱 上的第二射频电压和第一射频电压保持相同， 施加在第二线性离子阱上的双极***流电 压为 0， 将 6V的直流电压施加在中心线电极上， 以及将 -2.5 V直流电压施加在顶部线电 极与底部线电极上， 将 -5 V偏置电压施加在第二线性阱上。
施加在第一线性离子阱上的交流电压为如下交流电压之一： 单一频率的交流电压、 宽频带的交流电压、 多频带 /多频的交流电压。 所述离子为母离子或子离子。
中心线电极、 顶部线电极和底部线电极为任何形状的导线或圆柱形导线， 三个线电 极位于两个离子阱之间的间隔的中间位置或者位于两个离子阱之间的任何位置。
所述在线性离子阱阵列中选择性离子传输和富集的装置还包括冷却离子装置， 所述 冷却离子装置用于在 y方向上和 /或 z方向上冷却沿 z轴从第一线性离子阱传输到第二线 性离子阱的离子； 所述冷却离子装置包括电压控制器和 /或缓冲气体供给装置， 所述电压 控制器调整脉冲或扫描直流和 /或 AC2， 以便去除传输到线性离子阱的离子的动能能量， 防止传输到第二线性离子阱的离子返回到第一线性离子阱； 所述缓冲气体供给装置为线 性离子阱提供缓冲气体， 缓冲气体用于在离子弹回到离子控制电极之前在 y方向上和 /或 z方向上冷却传输到线性离子阱中的选中的离子。
施加在第二线性离子阱上的交流与施加在第一线性离子阱上的交流锁频， 施加在第 二线性离子阱上的交流与施加在第一线性离子阱上的交流相移 180度， 通过施加在第二 线性离子阱上的交流去除传输到第二线性离子阱的离子的动能能量， 以便防止离子传输 回到第一线性离子阱。
根据本发明的第四方面， 提供了一种在线性离子阱阵列中选择性离子传输和和富集 的方法， 包括： 通过在线性离子阱的 y电极上施加双极性 AC信号以便在 y方向上激发 具有特定质荷比 m/z的选中的离子， 所述特定质荷比 （m/z) 的离子的共振频率与在线性 离子阱的 y电极 !：.施加双极性 AC信号的共振频率匹配； 被激发的离子为选中的离子， 选中的离子具有 y方向上足够大的运动以受到设置在线性离子阱之间的离子控制电极的 顶部线电极 DC2和底部线电极上施加的电压的作用， 从 z轴弹射选中的离子并使选中的 离子离丌线性离子阱， 在选中的离子通过离子控制电极之后， 去除选中的离子在 和2 方向上的过量的动能以便在第二线性离子阱 #2中捕获离子。
根据本发明的第: £方面， 提供了一种质量分析器， 包括： 线性离子阱阵列， 线性离 子阱阵列包括二个或者二个以上的线性离子阱； 端盖电极， 线性离子阱阵列的两端各设 有一个端盖电极； 离子控制电极， 离子控制电极设置在线性离子阱之间， 离子控制电极 包括中心线电极、 顶部线电极和底部线电极， 中心线电极、 顶部线电极和底部线电极平 行于 X轴， 中心线电极位于顶部线电极与底部线电极之间， 中心线电极通过线性离子阱 的中心， 顶部线电极与中心线电极的距离与底部线电极与中心线电极的距离相同， 在中 心线电极上施加第一直流电压， 在顶部线电极和底部线电极上施加第二直流电压， 第一 直流电压与第二直流电压的极性相反； 射频电压源， 用于给所述线性离子阱提供射频； 直流电压源， 用于给所述线性离子阱、 中心线电极、 顶部线电极和底部线电极提供直流 电压； 交流电压源， 用于给线性离子阱的 Y电极施加双极***流电压电压， 以激发其共 振频率与双极***流电压的共振频率匹配的离子， 被激发的离子为选中的离子， 选中的 离子具有 y方向上足够大的运动以受到顶部线电极和底部线电极上施加的电压的作用； 通过调整施加在所述线性离子阱上的射频电压、 交流电压和直流电压以及施加在中心线 电极、 顶部线电极和底部线电极的直流电压实现选中的离子从前一级线性离子阱沿 z轴 传输到与前一级线性离子阱相邻的后一级线性离子阱。
在所述质量分析器的线性离子阱阵列的后端可以增加轨道阱和 /或飞行时间 （TOF) 设备。
本发明具有以下优点和有益效果： 本发明通过在线性离子阱的一端或在线性离子阱 阵列之间设置离子控制电极并控制施加在线性离子阱上的射频电压、 交流电压、 直流偏 置以及施加在离子控制电极的直流电压， 能实现在线性离子阱阵列中选择性离子弹射、 传输和富集， 最小化了空间电荷效应以及便于离子 /离子， 离子 /分子反应。 此外， 本发明 的选择性离子弹射、 传输和富集的方案比现有技术的功耗小并且比现有技术的效率高。
附图说明
应说明的是， 下面描述中的附图仅示意地示出了一些实施例， 并没有包括所有可能 的实施例。
图 la是根据本发明的实施例的具有从 z轴质量选择性弹射离子能力的线性离子阱的 示意图； 图 lb是根据本发明的实施例的离子控制电极在 x-y平面的结构示意图；
图 2是根据本发明实施例的具有离 控制电极的线性离子阱阵列的结构示意图； 图 3a是 ώ两个线性离子阱构成的离子阱阵列的示意图， 其中在两个线性离子阱之间 具有离子控制电极； 图 3b表示势阱形成于阱阵列的中心； 图 3c表示势阱形成于离丌阱 阵列的轴的位置； 图 4是连续离子传输的示意波形；
图 5a是 m/z为 180的连续离子传输的示例； 图 5b是 m/z为 181的连续离子传输的 示例； 图 5c是 m/z为 184的连续离子传输的示例；
图 6a是 m/z为 180的离散离子传输的示例； 图 6b是 m/z为 181的离散离子传输的 示例； 图 6c是 m/z为 184的离散离子传输的示例；
图 7是离散离子传输使用的示意波形；
图 8是不同离子传输和富集策略的示例；
图 9是在气相离子反应过程中稀疏的子离子富集的示例。
具体实施方式
为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面结合附图描述本发明的示例性 实施例的技术方案。 显然， 所描述的实施例只是本发明的一部分实施例， 而不是全部的 实施例。 所描述的实施例仅用于图示说明， 而不是对本发明范围的限制。 基于本发明的 实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
为了叙述方便， 本文中所称的 " X轴" 、 "y轴" 、 "z轴"与图 1、 图 2和图 3a中的
" X轴"、 "y轴" " z轴"方向一致， " X " 、 "y" "z"的定义与空间直角坐标系定义相同， y电极为线性离子阱的沿 y轴方向对称分布的一对电极， X电极为线性离子阱的沿 X轴方 向对称分布的一对电极， V表示电压的单位 "伏"； 但并不对本发明的结构起限定作用。 从具有双曲线电极的线性离子阱的 Z轴质量选择性弹射离子
离子在四极电场内具有特征运动频率 (characteristic motion frequencies) ， 其中最低 频率成分被称为共振频率 （secular frequency) 。 具有不同质荷比 m/z的离子将具有不同 的共振频率。 在线性离子阱中， 在 x-y平面施加四极 RF电场， DC电场用于捕获 z轴方 向上的离子。 在线性离子阱中， 离子将具有 x-y平面上的共振频率。 因此， 通常在 2D离 子阱 （具有双曲线电极的线性离子阱） 和矩形离子阱 （rectilinear ion trap) 的 x-y平面质 量选择性弹射离子。 借助使用边缘电场， 从具有圆形电极的线性离子阱的 z轴质量选择 性弹射离子。
为了便于在离子阱阵列中离子选择性传输， 提出了从具有双曲线电极的线性离子阱 的 z轴质量选择性弹射离子的一种方案。 图 1示出了这种方案的一个实施例。 如图 la所 示， 在离子阱 1的一端放置端盖电极 4， 在离子阱 1的另一端放置离子控制电极 3， 离子 控制电极 3包括三个平行于 x轴的线电极， 三个线电极分别为中心线电极 DC1、 顶部线 电极 DC2和底部线电极 DC3。 中心线电极 DC1位于顶部线电极 DC2与底部线电极 DC3 之间， 中心线电极 DC1通过离子阱的中心， 顶部线电极 DC2与中心线电极 DC1的垂直 距离与底部线电极 DC3与中心线电极 DC1的垂直距离相同， 例如， 顶部线电极 DC2与 中心线电极 DC1的距离或底部线电极与中心线电极 DC1的距离等于线性离子阱中心至 y 电极 5距离 （yO) 。 在中心线电极上施加第一直流电压， 在顶部线电极 DC2和底部线电 极 DC3上施加第二直流电压， 第一直流电压与第二直流电压的极性相反。 例如， 由直流 电压源给中心线电极 DC1、 顶部线电极 DC2和底部线电极 DC3提供直流电压。
当捕获阳离子时， 可以在中心线电极 DC1上施加正电压， 在顶部线电极 DC2和底 部线电极 DC3上施加负电压。 在没有激发的情况下， 离子云将具有沿着离子阱 z轴的圆 柱形， 阳离子将受到 中心线电极 DC1产生的捕获电势的作用。 为了沿着 ζ轴质量选择 性弹射离子， 可以在离子阱的 y电极上施加双极***流 （AC ) 电压以便激发其共振频率 与双极性 AC电压信号的频率匹配的离子。 y电极为线性离子阱的沿 y轴方向对称分布的 一对电极。 由交流电压源给离子阱的 y电极施加双极性 AC电压信号。 被激发的离子为 选中的离子。 使用合适的激发电压， 选中的离子将具有 y方向上足够大的运动以受到顶 部线电极 DC2和底部线电极 DC3上施加的负电压的作用， 从而从 Z轴弹射选中的离子， 使选中的离子离丌离子阱。 离子检测器 7可以检测从 Z轴弹射并离丌离子阱的离子。
当捕获阴离子时， 可以在中心线电极 DC1上施加负电压， 以及在顶部线电极 DC2 和底部线电极 DC3上施加正电压， 以便沿着 z轴进行离子弹射。
在给定射频电压 RF或某一射频电压 RF的情况下， 具有不同质荷比 m/z的离子具有 不同的共振频率， ，选中的离子的共振频率与施加在离子阱的 y电极上的 AC电压信号的 共振频率匹配， 所以可以沿着 z轴质量选择性弹射离子， 即沿着 z轴弹射具有与施加在 离子阱的 y电极上的 AC信号的共振频率对应的质荷比 m/z的离子。 当改变射频电压 RF 时， 同一质荷比 m/z的离子的共振频率会随之改变。
在离子阱阵列中离子选择性传输和富集
基于从线性离子阱的 z轴质量选择性弹射离子， 可以实现在离子阱阵列中离子选择 性传输和富集。 图 2示出了离子阱阵列， 该离子阱阵列包括两个线性离子阱和离子控制 电极 3。离子控制电极 3位于线性离子阱之间，离子控制电极 3用于控制离子弹射和传输。 两个线性离子阱包括第一线性离子阱 1和第二线性离子阱 2。 图 2中的离子控制电极 3 的结构与图 1中的离子控制电极的结构相同， 包括三个平行于 X轴的线电极， 三个线电 极分别为中心线电极 DC1、 顶部线电极 DC2和底部线电极 DC3。 如图 2所示， 每一线性 离子阱 1、 2包括 y电极 5和 X电极 6， y电极为线性离子阱的沿 y轴方向对称分布的一 对电极， X电极为线性离子阱的沿 X轴方向对称分布的一对电极。
图 3 ( a) 示出了图 2所示的离子阱阵列的截面视图和放置在离子阱阵列两端的端盖 电极 4。 在这种设置中， 有两个端盖电极 4和在这两个离子阱之间的离子控制电极 3。
作为示例， 第一离子阱 1具有尺寸： xG = _y() = 5 mm， z0 =40 mm; 第二离子阱 2 具 有尺寸： xG = ¾ = 5 mm， zo = 80 mn！。 这两个离子阱之间的距离是 2 mm， 其中 xo是离子 阱中心至 X电极距离 （即离子阱的尺寸） ， ：0是离子阱中心至 y电极距离， ζθ是离子阱 的纵向尺寸。 "离子阱中心至 X电极距离"指的是 "离子阱中心至 X电极双曲面顶点的 距离"， "离子阱中心至 y电极距离"指的是 "离子阱中心至 y电极双曲面顶点的距离。
例如， 三个线电极可以位于两个离子阱之间的间隔的中间位置。 可选择地， 三个线 电极也可以位于两个离子阱之间的任何位置。
作为实例， 三个线电极可以是三根平行导线， 线电极可以为任何形状， 例如线电极 可以为圆柱形， 线电极具有 0.2 mm的直径。 这三个线电极用作离子弹射和传输的控制 电极， 从而通过调整在这些电极上的适当的电压获得选择性离子传输。
中心线电极 DC 1放在中间， 顶部线电极 DC2和底部线电极 DC3离中心线电极的距 离例如为离子阱的尺寸 x0， 顶部线电极 DC2和底部线电极 DC3离中心线电极的距离也 可以大于或小于离子阱的尺寸 χ0。
为了获得來自第一离子阱 1 至第二离子阱 2的选择性离子传输， 首先通过在第一离 子阱 1 的 y电极上施加双极性 AC信号以便在 y方向上激发具有特定质荷比 m/z的选中 的离子， 所述特定质荷比 m/z的离子的共振频率与在第 离子阱的 y电极上施加的双极 性 AC信号的频率匹配， 在中心线电极上施加第一直流电压， 在顶部线电极 DC2和底部 线电极 DC3上施加第二直流电压， 第一直流电 H与第二直流电压的极性相反； 之后沿着 第一离子阱 1的 z轴向第二离子阱 2弹射选中的离子。在离子通过离子控制电极 3之后， 去除离子在 y和 z方向上的过量动能以便在第二离子阱 2中捕获离子。
可以在离子阱 1和离子阱 2上施加不同 RF、 AC和 DC信号从而便于离子传输。 将 合适的 DC电压施加在离子阱上， 可以获得如图 3 ( b ) 和 （c ) 所示的势阱。 图 3 ( b ) 表示在离子阱阵列的中心形成的势阱， 图 3 ( c ) 表示在离开离子阱阵列的中心轴的位置 形成的势阱。沿着离子阱阵列 (x = 0，y= 0)的中心轴， 形成沿着 z轴的两个离子捕获区域， 以及通过离子控制电极形成的势壁 （potential wall ) 来分离该两个捕获区域。 当离子具有 y方向 t的较大的运动时， 离子将经受如图 3 ( c ) 所示的势阱， 在该势阱条件下第一离 子阱 1的离子可以传输到第二离子阱 2的内部。
可以按照两种方式实现离子传输： （1) 连续离子传输； （2) 离散离子传输。
( 1 )连续离子传输 在连续离子传输模式中， 通过在离子阱上设置合适的射频 (RF)电压， 交流（AC ) 电 压 和 直流 （DC) 电压， 只要选中的或关注的离子在第一离子阱 1出现， 就将该离子 传输到第二离子阱 2 。为了获得连续离子传输，可以在第一离子阱 1上施加恒定 (constant) 射频 (RF)电压 RF1， 其中离子将具有固定的共振频率。 通过在第一离子阱 1上施加双极 ***流电压 AC1以及在第二离子阱 2上施加直流偏置 DC以吸引离子向第二离子阱 2传 输， 将选中的离子传输到第二离子阱 2。
图 4示出了可以用于连续离子传输的波形。 在图 4中， RF1为在第一离子阱 1上施 加的恒定射频电压 RF1， RF2为在第二离子阱 2上施加的恒定射频电压， AC1为在第一 离子阱 1的 y电极上施加的双极***流电压， AC2为在第二离子阱 2的 y电极上施加的 双极***流电压 AC2。
在连续离子传输的模拟中， 例如， 将恒定的 RF1和 RF2设置为 278 V, AC1的频率 为 230 kHz、 零一峰值为 0.2 V; AC2 = 0; 将 6V (伏） DC电压施加在中心线电极上， 以 及将 -2.5 V的 DC 施加在顶部线电极与底部线电极上； 将 -5 V偏置电压施加在第二离子 阱 2上； 将 20V的电压加到第一离子阱 1左侧的端盖电极 4和第二离子阱 2右侧的端盖 电极 4上， 端盖电极 4参见图 3a。 将氦气用作缓冲气体， 压力为 3 mTorr。 图 5a、 图 5b、 图 5c示出了模拟结果， 其中选择第一离子阱 1中的具有《1/2为 180的离子以连续方式传 输至第二离子阱 2。
图 5a是 m/z为 180的连续离子传输的示例； 图 5b是 m/z为 181的连续离子传输的示 例； 图 5c是 m/z为 184的连续离子传输的示例。 当 RF1 = 278 V时， m/z 为 180 的离子 具有 30 kHz的共振频率，该共振频率与 AC1的频率匹配或者接近于 AC1的频率。因此， 在施加 AC1时， 如图 5 a底部所示， m/z 为 180 的这些离子将被激发到 y方向上的更大 轨道上。 在 y方向上具有小的离子运动幅度时， 离子受到由中心线电极提供的捕获电压 的作用， 在本例中捕获电压 （即施加在中心线电极上的电压） 为 6V。 当离子运动幅度增 加时， 离子将受到 顶部线电极与底部线电极提供的引出电压 （extractive voltage) 的作 用并传输到第二离子阱 2。所以， 在本例中， 在第一离子阱的 m/z为 180的离子的共振频 率与 AC1的频率匹配并被激发到 y方向上较大轨道， 即 m/z为 180的离子具有 y方向上 足够大的运动， 从而， m/z为 180的离子可以受到顶部线电极 DC2和底部线电极 DC3上 施加的 DC电压作用， 从而从 z轴弹射， 离开第 离子阱， 传输到第二离子阱 2。 但是， m/z为 181的离子和 m/z为 184的离子的共振频率与 AC1的频率不匹配， 在 y方向上只 有小的离子运动幅度， 没有受到 ώ顶部线电极与底部线电极上施加的作用作用， 所以没 有传输到第二离子阱。
(2) 离散离子传输
对于离散离子传输， 可以将选屮的或关注的离子在不同的时间段传输到第二离子阱 2, 或者选择不同的离子在不同的时间段传输。 在每一个时间段， 可以按照与连续模式相 似的方式实现离子传输。 可选地， 可以扫描双极性 AC信号和 /或离子共振频率以便根据 离子的 m/z比顺序进行传输。 或者， 可选地， 可以扫描 RF信号和 /或离子共振频率， 以 便根据离子的 m/z比顺序进行传输。 图 7示出了离散离子传输实施例使用的示意波形。
例如， AC1的频率 230 kHz, AC1的零一峰值为 0.4 V， 在施加 AC1激发信号的同 时通过 200V/S的扫描 RF1在不同的时间传输不同的离子， 其中 AC2=0， RF1和 RF2保 持相同， 在端盖电极 4上的 DC信号和在离子控制电极上的 DC信号与图 5a、 图 5b、 图 5c中所使用的相同， 图 6a、 图 6b、 图 6c示出在此情况下的离散离子传输的示例。 图 6a 是 m/z为 180的离散离子传输的示例； 图 6b是 m/z为 181的离散离子传输的示例； 图 6c 是 m/z为 184的离散离子传输的示例。在这种情况下，通过扫描 RF1和 RF2将 m/z为 180 的离子和 m/z为 181的离子顺序传输到第二离子 2。
为了将传输到第二离子阱 2中的离子富集， 需要在离子弹回到图 2所示的离子控制 电极之前在 y方向上和 /或 z方向上冷却传输到第二离子阱 2的离子。 这在连续离子传输 模式中非常关键， 其中施加在第一离子阱 1上的 RF电压 RF1和施加在第二离子阱 2上 的 RF电压 RF2是恒定的。 在这些条件下， 如果不冷却离子， 离子将返回第一离子阱 1， 这将降低它们的存留机会， 诸如通过与离子控制电极的线电极的碰撞而消失。 在图 5a、 5b、 5c和图 6a、 6b、 6c所示的模拟结果中， 缓冲气体已经在冷却方面起到了非常重要的 作用。 除了缓冲气体， 可以调整脉冲或扫描 DC和 /或 AC2， 以便防止离子传输回第一离 子阱 1。 例如， AC2可以与 AC1锁频或频率相同， 但是 AC2与 AC1相移 180度， 参见 图 4和图 7， 从而利用 AC2去除传输到第二离子阱 2的离子的动能能量。 需要仔细控制 电信号， 从而离子不会再次从 AC2获取动能能量。
在上述示例中， 在离子阱阵列中存在两个离子阱， 但本发明并不局限于此, 以包括 更多的离子阱或质量分析器。 例如， 可以使用三个或者更多个线性离子阱， 以及可以使 用上述提出的相同方法在这些离子阱中弹射、 传输、 富集离子。 此外， 可以在离子阱阵 列的后端 （例如图 3 a所示第一.离子阱 2的右边） 增加高性能的质量分析器用于高精度 / 分辨率分析， 例如， 轨道阱和飞行时间 （TOF) 设备。
基于不同应用的不同方案
在离子阱阵列中的离子富集方法 用于复杂样本分析， 特别是用于复杂样本中的低 丰度离子分析。 生物样本通常含有 富的化学成分， 例如血液、 尿样以及细胞样本， 很 多情况下化学物质之间的浓度会有很大的不同。 在很多的例子中， 低丰度离子可以携带 重要信息。 然而， ώ于动态范围局限， 分辨率局限以及离子阱中的空间电荷效应， 在质 谱中可能观测不到低丰度离子。
对于不同的应用， 不同的离子传输和富集策略可以便于化学分析并提高分析精确度， 灵敏度以及分辨率。 例如， 对于具有特定 m/z的离子， 对于具有多个 m/z的离子组可以 进行离子传输与富集。
图 8示出了不同离子传输和富集方案的示例，对于具有图 8所示的范围内的 m/z的离 子组可以进行离子传输与富集。
如图 8所示，当在第一离子阱的 y电极上施加单一频率的 AC信号时，在第一离子阱中 的一种质荷比 m/z的离子传输到第二离子阱,这种质荷比 m/z的离子的共振频率与施加在 离子阱的 y电极上的 AC信号的共振频率匹配， 这种离子可以为低丰度离子。
如图 8所示,当在第一离子阱的 y电极上施加宽频带的 AC信号时，在第一离子阱中的 三种质荷比 m/z的离子传输到第二离子阱，宽频带的 AC信号中具有与这些质荷比 m/z的 离子的共振频率匹配的频率分量， 这些离子可以包括低丰度离子。
如图 8所示,当在第一离子阱的 y电极上施加多频带 /多频的 AC信号时,在第一离子阱 中的三种质荷比 m/z的离子传输到第二离子阱,所施加的 AC信号中具有与这些质荷比 m/z 的离子的共振频率匹配的频率分量， 这些离子可以包括低丰度离子。
本发明的另一应用在于： 在碎裂与气相离子反应过程中富集信息性子离子， 以便提 高碎裂和反应速率。 碎裂和反应是动态过程， 在该动态过程中， 子离子可能经历进一歩 的碎裂或者反应。 在一些其它的情况下， 信息性子离子可能丰度较低。 传输并富集这些 子离子将保护这些离子免受进一歩裂解。 如果不将子离子传输并富集， 子离子会经历进 一歩的反应， 而消失。 将子离子传输走， 可使子离子可免受进一歩反应、 裂解， 从而对 子离子进行了保护， 可以长时间的对母离子进行反应， 而不影响检测子离子。 因此， 可 以完全执行母离子 （前驱离子） 的反应， 这将增加反应速率并改进分析灵敏度。 图 9描 述了子离子富集的示意图， 图 9示出的是在气相离子反应过程中稀疏的子离子富集的示 例。如图 9所示， 标记的子离从第一离子阱 1传输到了第二离子阱 2， 所述标记的子离子 的共振频率与施加在第一离子阱的 y电极上的 AC信号的频率匹配。 例如， 所述标记的 子离子是第-一离子阱中的第二代子离子。
以上对本发明的实施例的描述仅用于说明本发明的技术方案， 而不是对本发明范围 的限制， 本发明并不限于所公开的这些实施例， 本领域的技术人员可以对前述各实施例 所 id载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换， 而这些修改或替 换都应落入本发明的保护范围。

Claims

权 利 要 求
1. 一种在线性离子阱中质量选择性弹射离子的装置， 包括：
设置在线性离子阱的一端的离子控制电极， 离子控制电极包括中心线电极 （DC1) 、 顶部线电极 （DC2) 和底部线电极 （DC3) ， 中心线电极 （DC1) 、 顶部线电极 （DC2) 和底部线电极（DC3)平行于 X轴， 中心线电极（DC1)位于顶部线电极 （DC2) 与底部 线电极 （DC3) 之间， 中心线电极 DC1通过线性离子阱的中心， 顶部线电极 （DC2) 与 中心线电极 （DC1) 的距离与底部线电极 （DC3) 与中心线电极 （DC1) 的距离相同， 在 中心线电极 （DC1) 上施加第一直流电压， 在顶部线电极 （DC2) 和底部线电极 （DC3) 上施加第二直流电压， 第一直流电压与第二直流电压的极性相反；
直流电压源， 用于给所述中心线电极 （DC1) 、 顶部线电极 （DC2) 和底部线电极 (DC3) 提供直流电压；
交流电压源， 用于给线性离子阱的 y电极施加双极***流电压， 以激发其共振频率 与交流电压信号的频率匹配的离子， 被激发的离子为选中的离子， 选中的离子具有 y方 向上足够大的运动以感受到顶部线电极 （DC2) 和底部线电极 （DC3) 上施加的电压的 作用， 从而从 z轴弹射选中的离子， 使选中的离子离开线性离子阱。
2. 如权利要求 1所述的在线性离子阱中质量选择性弹射离子的装置， 其特征在于- 顶部线电极（DC2)与中心线电极（DC1)的距离或底部线电极（DC3)与中心线电极（DC1) 的距离等于线性离子阱中心至 y电极距离 （y0) 。
3. 如权利要求 1或 2所述的在线性离子阱中质量选择性弹射离子的装置， 其特征在 于： 当捕获阳离子时， 在中心线电极 （DC1) 上施加正电压， 在顶部线电极 （DC2) 和 底部线电极 （DC3) 上施加负电压； 当捕获阴离子时， 在中心线电极 （DC1) 上施加负 电压， 在顶部线电极（DC2)和底部线电极 （DC3)上施加 ιΗ电压； 以便沿着 z轴进行阳 离子或阴离子弹射。
4. 一种在线性离子阱中质量选择性弹射离子的方法， 包括：
在线性离子阱的 -端设置平行于 X轴的中心线电极 DC1、顶部线电极 DC2和底部线 电极 DC3， 中心线电极 DCl位于顶部线电极 DC2与底部线电极 DC3之间， 中心线电极 DC1通过线性离子阱的中心， 顶部线电极 DC2与中心线电极 DC1的距离与底部线电极 与中心线电极 DC1的距离相同， 在中心线电极上施加第一直流电压， 在顶部线电极和底 部线电极上施加第二直流电压， 第 ·ίΐ流电压与第二直流电压的极性相反，
给线性离子阱的 y电极施加双极***流电压信号， 以激发其共振频率与交流电压信 号的频率匹配的离子， 被激发的离子为选中的离子， 选中的离子具有 y方向上足够大的 运动以感受到顶部线电极 DC2和底部线¾极上施加的电压的作用， 从而从 z轴弹射选中 的离子， 使选中的离子离开线性离子阱。
5. 一种在线性离子阱阵列中选择性离子传输和富集的装置， 包括：
线性离子阱阵列，该线性离子阱阵列包括第一线性离子阱（1 )和第二线性离子阱 (2) , 第一端盖电极和第二端盖电极， 第一端盖电极设置在线性离子阱阵列的一端， 第二 端盖电极设置在线性离子阱阵列的另一端，
位于第一线性离子阱和第二线性离子阱之间的离子控制电极（3 ) ， 离子控制电极包 括中心线电极（DC1 )、顶部线电极（DC2)和底部线电极（DC3 )， 中心线电极（DC1 )、 顶部线电极（DC2)和底部线电极（DC3 )平行于 X轴， 中心线电极（DC1 )位于顶部线 电极 （DC2) 与底部线电极 （DC3 ) 之间， 中心线电极 （DC1 ) 通过线性离子阱的中心， 顶部线电极（DC2)与中心线电极（DC1 )的距离与底部线电极（DC3 )与中心线电极（DC1 ) 的距离相同， 在中心线电极上施加第一直流电压， 在顶部线电极和底部线电极上施加第 二直流电压， 第一直流电压与第二直流电压的极性相反；
直流电压源， 用于给第一线性离子阱、 第二线性离子阱、 中心线电极、 顶部线电极 和底部线电极提供直流电压； 交流源， 用于给线性离子阱的 y电极施加双极***流电压 信号， 以激发其共振频率与双极***流电压信号的频率匹配的离子， 被激发的离子为选 中的离子， 选中的离子具有 y方向上足够大的运动以受到顶部线电极和底部线电极上施 加的电压的作用， 从而从 z轴弹射， 离开第一线性离子阱； 射频源给第一线性离子阱和 第二线性离子阱提供射频电压； 通过调整施加在第一线性离子阱和第二线性离子阱上的 射频电压、 交流电压和直流电压信号以及调整施加在中心线电极 （DC1 ) 、 顶部线电极 (DC2) 和底部线电极 （DC3 ) 上的直流电压实现选中的离子从第一线性离子阱传输到 第二线性离子阱。
6. 如权利要求 5所述的在线性离子阱阵列中选择性离子传输和富集的装置， 其特征 在于： 第一线性离子阱具有尺寸： xO = yO = 5 mm， ζθ =40 mm;第二线性离子阱具有尺 f-: xO = yO = 5 mm, ζθ = 80 mm;第一线性离子阱与第二线性离子阱之间的距离是 2 mm, 以及中心线电极 （DC1 ) 、 顶部线电极（DC2)和底部线电极（DC3 )具有 0.2 mm的直 径； 顶部线电极 （DC2) 和底部线电极 （DC3 ) 离中心线电极的距离等于线性离子阱的 尺寸 y0或不等于 yO; 其中 χθ表示线性离子阱中心至 X电极距离， y0表示线性离子阱中 心至 y电极距离， ζθ表示线性离子阱的纵向尺寸；
在第一线性离子阱上施加恒定的射频电压（RF1 )和在第二线性离子阱上施加恒定的 射频电压（RF2) ， 第一线性离子阱上的射频电压（RF1 )和第二线性离子阱上的射频电 压 （RF2) 设置为 278V; 频率为 230 kHz、 零一峰值为 0.2 V的双极***流电压 （AC1 ) 施加在第一线性离子阱上， 施加在第二线性离子阱上的双极***流电压 （AC2) 为 =0;将 6V直流电压施加在中心线电极上， 以及将 -2.5 V直流电压施加在顶部线电极与底部线电 极上； 将 -5 V偏置电压施加在第二线性离子阱上。
7. 如权利要求 5所述的在线性离子阱阵列中选择性离子传输和富集的装置， 其特征 在于： 第一线性离子阱具有尺寸： x0 = y0 = 5 mm， z0 =40 mm;第二线性离子阱具有尺
Figure imgf000016_0001
5 mm, ζθ = 80 mm;第一线性离子阱与第二线性离子阱之间的距离是 2 mm, 以及中心线电极 （DC1 ) 、 顶部线电极（DC2)和底部线电极（DC3 )具有 0.2 mm的直 径； 顶部线电极 （DC2) 和底部线电极 （DC3 ) 离中心线电极的距离等于线性离子阱的 尺寸 y0或不等于 yO; 其中 χθ表示线性离子阱中心至 X电极距离， y0表示线性离子阱中 心至 y电极距离， ζθ表示线性离子阱的纵向尺寸；
在 y电极上施加频率为 230 kHz、 零一峰值为 0.4V的双极***流电压的同时通过扫 描施加在第一线性离子阱上的第一射频电压（RF1 )， 从而在不同的时间传输不同质荷比 的离子， 施加在第一线性离子阱上的第一射频电压 （RF1 ) 为 200V/S , 施加在第二线性 离子阱上的第二射频电压 （RF2)和第一射频电压（RF1 )保持相同， 施加在第二线性离 子阱上的双极***流电压 （AC2) 为 0， 将 6V的直流电压施加在中心线电极上， 以及将 -2.5 V直流电压施加在顶部线电极与底部线电极上， 将 -5 V偏置电压施加在第二线性阱 上。
8.如权利要求 5— 7中的任一权利要求所述的在线性离子阱阵列中选择性离子传输和 富集的装置， 其特征在于： 施加在第一线性离子阱上的交流电压 （AC1 ) 为如下交流电 压之一： 单一频率的交流电压、 宽频带的交流电压、 多频带 /多频的交流电压。
9.如权利要求 5— 7中的任一权利要求所述的在线性离子阱阵列中选择性离子传输和 富集的装置， 其特征在于： 所述离子为母离子或子离子。
10. 如权利要求 5— 7所述的在线性离子阱阵列中选择性离子传输和富集的装置， 其 特征在于： 中心线电极（DC1 ) 、 顶部线电极（DC2)和底部线电极（DC3 ) 为任何形状 的导线或圆柱形导线， 三个线电极位于两个离子阱之间的间隔的中间位置或者位于两个 离子阱之间的任何位置。
11 .如权利要求 5— 7中的任一权利要求所述的在线性离子阱阵列中选择性离子传输 和富集的装置， 其特征在于还包括冷却离子装置， 所述冷却离子装置用于在 y方向上和 / 或 z方向上冷却沿 Z轴从第一线性离子阱传输到第二线性离子阱的离子； 所述冷却离子 装置包括电压控制器和 /或缓冲气体供给装置， 所述电压控制器调整脉冲或扫描直流和 / 或 AC2， 以便去除传输到线性离子阱的离子的动能能量， 防止传输到第二线性离子阱的 离子返回到第一线性离子阱； 所述缓冲气体供给装置为线性离子阱提供缓冲气体， 缓冲 气体用于在离子弹回到离子控制电极之前在 y方向上和 /或 z方向上冷却传输到线性离子 阱中的选中的离子。
12. 如权利要求 11所述的在线性离子阱阵列中选择性离子传输和富集的装置， 其特 征在于施加在第二线性离子阱上的交流（AC2 )与施加在第一线性离子阱上的交流（AC1 ) 锁频，施加在第二线性离子阱上的交流（AC2 )与施加在第一线性离子阱上的交流（AC 1 ) 相移 180度， 通过施加在第二线性离子阱上的交流 （AC2 ) 去除传输到第二线性离子阱 的离子的动能能量， 以便防止离子传输回到第一线性离子阱。
13. 一种在线性离子阱阵列中选择性离子传输和富集的方法， 包括：
通过在线性离子阱的 y电极上施加双极性 AC信号以便在 y方向上激发具有特定质 荷比 m/z的选中的离子， 所述特定质荷比 （m/z ) 的离子的共振频率与在线性离子阱的 y 电极上施加双极性 AC信号的共振频率匹配； 被激发的离子为选中的离子， 选中的离子 具有 y方向上足够大的运动以受到设置在线性离子阱之间的离子控制电极的顶部线电极 DC2和底部线电极上施加的电压的作用， 从 Z轴弹射选中的离子并使选中的离子离开线 性离子阱， 在选中的离子通过离子控制电极之后， 去除选中的离子在 y和 Z方向上的过 量的动能以便在第二线性离子阱 #2中捕获离子。
14. 一种质量分析器， 包括：
线性离子阱阵列， 线性离子阱阵列包括二个或者二个以上的线性离子阱；
端盖电极， 线性离子阱阵列的两端各设有一个端盖电极；
离子控制电极， 离子控制电极设置在线性离子阱之间， 离子控制电极包括中心线电 极 DC1、 顶部线电极 DC2和底部线电极 DC3， 中心线电极 DC 1、 顶部线电极 DC2和底 部线电极 DC3平行于 X轴， 中心线电极 DC 1位于顶部线电极 DC2与底部线电极 DC3 之间， 中心线电极 DC 1通过线性离子阱的中心， 顶部线电极 DC2与中心线电极 DC 1的 距离与底部线电极与中心线电极 DC 1的距离相同， 在中心线电极上施加第一直流电压， 在顶部线电极和底部线电极上施加第— 直流电压， 第一直流电压与第二直流电压的极性 相反；
射频电压源， 用于给所述线性离子阱提供射频； 直流电压源， 用于给所述线性离子 阱、 中心线电极 DC 1、 顶部线电极 DC2和底部线电极 DC3提供直流电压； 交流电压源， 用于给线性离子阱的 Y电极施加双极***流电压电压， 以激发其共振频率与双极***流 电压的共振频率匹配的离子， 被激发的离子为选中的离子， 选中的离子具有 y方向上足 够大的运动以受到顶部线电极 DC2和底部线电极上施加的电压的作用； 通过调整施加在 所述线性离子阱上的射频电压、 交流电 11和直流电压以及施加在中心线电极 DC 1、 顶部 线电极 DC2和底部线电极 DC3的直流电 ίΚ实现选中的离子从^ 级线性离子阱沿 Ζ轴 传输到与^一级线性离子阱相邻的后一级线性离 f阱。
15、 如权利要求 14所述的质量分析器， 其特征在于： 在线性离子阱阵列的后端增加 轨道阱和 /或飞行时间 （TOF ) 设备。
PCT/CN2012/001534 2012-11-13 2012-11-13 选择性离子弹射、传输和富集的装置和方法以及质量分析器 WO2014075204A1 (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2012/001534 WO2014075204A1 (zh) 2012-11-13 2012-11-13 选择性离子弹射、传输和富集的装置和方法以及质量分析器
CN201280035778.5A CN105247654B (zh) 2012-11-13 2012-11-13 选择性离子弹射、传输和富集的装置和方法以及质量分析器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2012/001534 WO2014075204A1 (zh) 2012-11-13 2012-11-13 选择性离子弹射、传输和富集的装置和方法以及质量分析器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014075204A1 true WO2014075204A1 (zh) 2014-05-22

Family

ID=50730446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2012/001534 WO2014075204A1 (zh) 2012-11-13 2012-11-13 选择性离子弹射、传输和富集的装置和方法以及质量分析器

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN105247654B (zh)
WO (1) WO2014075204A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108198741B (zh) * 2017-11-27 2021-05-07 上海裕达实业有限公司 一种辅助调节电压ac的施加方式
WO2021056395A1 (zh) * 2019-09-27 2021-04-01 瑞湾科技（珠海）有限公司 一种导线电极离子控制装置拉伸器及导线张力控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1788327A (zh) * 2003-01-10 2006-06-14 珀杜研究基金会 直线式离子阱及质量分析器***和方法
CN101063672A (zh) * 2006-04-29 2007-10-31 复旦大学 离子阱阵列

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6082956A (ja) * 1983-10-14 1985-05-11 Seiko Instr & Electronics Ltd 交流変調型四重極分析装置
JP3495512B2 (ja) * 1996-07-02 2004-02-09 株式会社日立製作所 イオントラップ質量分析装置
AU7022298A (en) * 1997-05-12 1998-12-08 Mds Inc. Rf-only mass spectrometer with auxiliary excitation
CA2234754A1 (en) * 1997-05-16 1998-11-16 Mds Inc. Multiple reaction monitoring mass spectrometer and method
GB2418775B (en) * 2003-03-19 2008-10-15 Thermo Finnigan Llc Obtaining tandem mass spectrometry data for multiple parent ions in an ion population
JP5449701B2 (ja) * 2008-05-28 2014-03-19 株式会社日立ハイテクノロジーズ 質量分析計

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1788327A (zh) * 2003-01-10 2006-06-14 珀杜研究基金会 直线式离子阱及质量分析器***和方法
CN101063672A (zh) * 2006-04-29 2007-10-31 复旦大学 离子阱阵列

Also Published As

Publication number Publication date
CN105247654B (zh) 2016-12-07
CN105247654A (zh) 2016-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6446158B1 (ja) イオン操作方法及びイオン操作装置
US10290483B2 (en) Systems and methods for transfer of ions for analysis
US7547878B2 (en) Neutral/Ion reactor in adiabatic supersonic gas flow for ion mobility time-of-flight mass spectrometry
US7170051B2 (en) Method and apparatus for ion fragmentation in mass spectrometry
JP5424085B2 (ja) パルス軸方向場を使用した質量選択的軸方向輸送のための方法および装置
US7872228B1 (en) Stacked well ion trap
EP1760764B1 (en) Lens device for introducing a second ion beam into a primary ion path
GB2477007A (en) Electrostatic trap mass spectrometer
JP2009517815A5 (zh)
US10062556B2 (en) Electron induced dissociation devices and methods
US20070114384A1 (en) Method and apparatus for ion fragmentation in mass spectrometry
US9837256B2 (en) Simultaneous positive and negative ion accumulation in an ion trap for mass spectroscopy
US11355334B2 (en) Methods and systems for analyzing proteins via electron capture dissociation
WO2014075204A1 (zh) 选择性离子弹射、传输和富集的装置和方法以及质量分析器
CN113496866B (zh) 逆流均匀场离子迁移率谱仪
JP2022532022A (ja) トップダウン抗体解析における背景低減

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12888368

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC , EPO FORM 1205A DATED 20.10.15

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12888368

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1