具有編碼頻繁脈沖的靜電質(zhì)譜儀制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種用于操作具有延長(zhǎng)的飛行路徑的開(kāi)放式靜電阱（E－阱）或多通TOF質(zhì)譜儀的方法、裝置和算法。應(yīng)用具有非同等時(shí)間間隔的起始脈沖串以觸發(fā)離子包注入分析器，獲取長(zhǎng)譜以接收來(lái)自整個(gè)串的離子，通過(guò)在數(shù)據(jù)分析階段去除或考慮重疊信號(hào)重建真實(shí)譜，同時(shí)使用對(duì)峰組的邏輯分析。所述方法特別適用于級(jí)聯(lián)質(zhì)譜法，其中譜是稀疏的。所述方法改善分析器和探測(cè)器的占空比、動(dòng)態(tài)范圍和空間電荷產(chǎn)出量，以及E－阱分析器的響應(yīng)時(shí)間。在不降低E－阱靈敏度的條件下，所述方法容許飛行延伸。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)總體上涉及質(zhì)譜分析領(lǐng)域，更具體地涉及提高包括具有延長(zhǎng)的飛行路徑的開(kāi)放式靜電阱或飛行時(shí)間質(zhì)譜儀在內(nèi)的靜電質(zhì)譜儀裝置的靈敏度、速度和動(dòng)態(tài)范圍。
技術(shù)介紹
飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(TOF MS)廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)，用來(lái)識(shí)別和定量分析各種混合物。在實(shí)際應(yīng)用中，這類分析的靈敏度和分辨率是一個(gè)重要的考慮。為了提高TOF MS的分辨率，通過(guò)引用結(jié)合到本文中的US4，070，862公開(kāi)了一種用于有關(guān)離子能量的改善飛行時(shí)間聚焦的離子鏡。為了把TOF MS用于連續(xù)離子束，通過(guò)引用結(jié)合到本文中的W09103071公開(kāi)了一種正交脈沖加速(OA)的方案。由于TOF MS的分辨率與飛行路徑成比例，已經(jīng)建議采用包括多反射(MR-TOF)和多匝(MT-TOF)質(zhì)譜儀在內(nèi)的多通飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(M-TOF MS)。通過(guò)引用結(jié)合到本文中的SU1725289介紹了一種使用二維無(wú)網(wǎng)格的和平面的離子鏡的折疊路徑MR-TOF MS。通過(guò)引用結(jié)合到本文中的GB2403063和US5017780公開(kāi)了一組用于二維MR-TOF內(nèi)離子包的空間限制的周期性透鏡。通過(guò)引用結(jié)合到本文中的W02007044696建議采用一種雙正交注射方案來(lái)改善OA效率。然而，OA-MR-TOF的占空比仍然低于I %。為了改善OA占空比，OA中離子束的瞬間壓縮能夠通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行離子累加并從線性離子導(dǎo)向器中脈沖釋放(通過(guò)引用結(jié)合到本文中的US5689111，US6020586和US730986)，使用從離子阱釋放與質(zhì)量相關(guān)的離子(通過(guò)引用結(jié)合到本文中的US6504148，US6794640, W02005106921和US7582864)，或在RF離子導(dǎo)向器(通過(guò)引用結(jié)合到本文中的W02007044696)內(nèi)對(duì)離子進(jìn)行速度調(diào)制。然而，該壓縮導(dǎo)致以下問(wèn)題(a)質(zhì)量范圍的限制；(b)探測(cè)系統(tǒng)的飽和；(C)由于自身空間電荷導(dǎo)致的分析器內(nèi)的離子包的膨脹。已知，空間電荷效應(yīng)將M-TOF內(nèi)的離子包限制在每峰每注料量小于1000個(gè)離子，并且每秒每質(zhì)量峰低于1E+6個(gè)離子。該數(shù)據(jù)遠(yuǎn)低于現(xiàn)代離子源能夠產(chǎn)生的數(shù)據(jù)如果是電噴霧(ESI)、APPI和APCI離子源，能夠產(chǎn)生1E+9離子/秒，如果是EI和輝光放電(⑶)離子源，能夠產(chǎn)生1E+10離子/秒，如果是ICP離子源，能夠產(chǎn)生1E+11離子/秒。為了改善OA的占空比，通過(guò)引用結(jié)合到本文中的US6861645公開(kāi)了一種方法，該方法使用短脈沖周期，記錄短譜，通過(guò)峰寬度和峰圖形(比如同位素分布或多帶電峰圖形)的形式解碼譜。通過(guò)引用結(jié)合到本文中的W02008087389公開(kāi)了快速OA脈沖，記錄和比較至少兩組具有不同OA脈沖周期的數(shù)據(jù)。兩種方法僅對(duì)具有強(qiáng)峰的低密度譜生效。通過(guò)引用結(jié)合到本文中的US6900431公開(kāi)了一種阿達(dá)瑪變換(HT)結(jié)合正交加速式TOF MS (o-TOF MS)的方法。將正交加速器(OA)的頻繁脈沖排列成“偽隨機(jī)”序列(如同具有預(yù)定二進(jìn)制編碼遺漏的周期序列)，并且通過(guò)反向HT恢復(fù)譜。反向HT過(guò)程包括對(duì)相同長(zhǎng)譜累加和相減，同時(shí)根據(jù)編碼序列移動(dòng)譜。然而，這種方法會(huì)引入來(lái)自反向HT的附加噪聲。由于離子源通量和探測(cè)器響應(yīng)的變化，實(shí)際上同等信號(hào)的預(yù)定相減會(huì)在恢復(fù)的譜中留下假峰。通過(guò)引用結(jié)合到本文中、同時(shí)待審的申請(qǐng)PCT/IB2010/056136公開(kāi)了一種具有延長(zhǎng)的但非固定離子路徑的開(kāi)放式E-阱。離子通過(guò)用于多重振蕩周期(在靜電扇區(qū)內(nèi)的離子鏡或匝之間反射)的延長(zhǎng)脈沖轉(zhuǎn)換器脈沖注入，并且經(jīng)過(guò)在整數(shù)M (在某一跨度AM內(nèi))次的振蕩后到達(dá)探測(cè)器上。在合成譜中，每個(gè)m/z成分由與整數(shù)振蕩的跨度相對(duì)應(yīng)的多重峰表示。這種譜恢復(fù)考慮了多重峰內(nèi)的可重復(fù)的強(qiáng)度分布。該申請(qǐng)也提出了快速脈沖和多重峰記錄相結(jié)合。然而，提出的起始脈沖串在脈沖間采用恒定的時(shí)間間隔，這限制了原始譜解碼的能力。此處，我們提出了術(shù)語(yǔ)“靜電質(zhì)譜計(jì)” EMS，用來(lái)表示具有延長(zhǎng)的和非固定離子路徑的開(kāi)放式靜電阱(E-traps)和多通飛行時(shí)間靜電(E-TOF)質(zhì)譜儀。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)EMS提高了分辨率，但是限制了脈沖轉(zhuǎn)換器的占空比，并且不能在不降低分析器的參數(shù)的情況下，接受來(lái)自現(xiàn)代離子源的超過(guò)每秒1E+7個(gè)離子的大離子流。改善OA占空比的現(xiàn)有技術(shù)方法不適用于EMS。因此，需要改善EMS的靈敏度、速度、動(dòng)態(tài)范圍和離子產(chǎn)出量
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)人認(rèn)識(shí)到高分辨率靜電質(zhì)譜儀(EMS )的靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍和響應(yīng)時(shí)間能夠通過(guò)以下方式得到實(shí)質(zhì)上的改善(a)離子源或脈沖轉(zhuǎn)換器的快速脈沖；(b)在任意一對(duì)脈沖之間設(shè)置具有唯一時(shí)間間隔的預(yù)定脈沖序列，這在本專利技術(shù)中稱為脈沖編碼；(C)為一串快速脈沖采集長(zhǎng)譜；和((1)在數(shù)據(jù)分析階段，使用對(duì)峰重疊的邏輯分析對(duì)所述譜進(jìn)行解碼，同時(shí)在脈沖間隔上和多重峰內(nèi)的實(shí)驗(yàn)確定的強(qiáng)度分布上使用該信息。與現(xiàn)有技術(shù)相比，脈沖以非均勻脈沖間隔編碼。因此，在長(zhǎng)編碼譜中，與不同起始脈沖相對(duì)應(yīng)的各個(gè)質(zhì)量(m/z)成分之間可以出現(xiàn)單重疊，但是該方法避免了用于任意一對(duì)m/z成分和特定多重峰的系統(tǒng)重疊。在中等譜密度(占有時(shí)間比例的百分比)中，用于單質(zhì)量(m/z)成分的多數(shù)峰將免于重疊，并且將用于信號(hào)累加。非周期脈沖也為正確的質(zhì)量(m/z)假設(shè)提供尖銳的共振，而錯(cuò)誤假設(shè)將有更少的出現(xiàn)(類似于拼圖片)。在峰累加前，邏輯地找到的重疊或者已經(jīng)被去除了，或者已經(jīng)被考慮到了。所述方法主要應(yīng)用于級(jí)聯(lián)質(zhì)譜法，其中譜是稀疏的，并且具有低化學(xué)背景。廣義上，我們定義級(jí)聯(lián)質(zhì)譜儀是EMS和任意氣相離子分離設(shè)備的結(jié)合，例如差分離子遷移率譜儀、遷移率譜儀或具有裂解單元的質(zhì)譜儀。本申請(qǐng)公開(kāi)了一種具有編碼快速脈沖和譜解碼器的新型EMS裝置。一些特定實(shí)施例說(shuō)明了所述新型裝置和新型編碼-解碼方法的優(yōu)點(diǎn)。本申請(qǐng)公開(kāi)了用于譜恢復(fù)的多種新型算法，并且呈現(xiàn)了基于具有至少100種質(zhì)量成分的模型MS-MS譜的譜恢復(fù)的模擬結(jié)果。根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，提供了一種靜電質(zhì)譜儀(EMS)，其包括:(a)脈沖離子源，用于離子包形成；(b)離子探測(cè)器；( c )多通EMS分析器，提供離子包在z方向上通過(guò)所述分析器的通道和在正交方向X上的同步尚子振蕩；(d)脈沖串發(fā)生器，用于以任意對(duì)起始脈沖之間的時(shí)間間隔觸發(fā)所述脈沖離子源或脈沖轉(zhuǎn)換器，所述時(shí)間間隔在探測(cè)器上的峰時(shí)間寬度AT內(nèi)是唯一的；(e)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于記錄所述脈沖串持續(xù)時(shí)間內(nèi)的探測(cè)器信號(hào)，和累加用于與多個(gè)脈沖串相對(duì)應(yīng)的譜；(f)主脈沖發(fā)生器，用于觸發(fā)所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和所述脈沖串發(fā)生器；和(g)譜解碼器，用于基于探測(cè)器信號(hào)和所述起始脈沖的預(yù)設(shè)時(shí)間的信息，重建質(zhì)-i'TfeP曰。優(yōu)選地，在脈沖串內(nèi)，對(duì)于任意非相等數(shù)量的起始脈沖i和j，起始時(shí)間Ti和Ir滿足以下組中的一個(gè)條件(i) I (TV1-Ti)-(IV1-Tj) I > ΔΤ ；(ii)Tj = j* (T^T2 * (j-1))，其中Iusa^lOOus且5ns〈T2〈 1000ns。脈沖串中的起始脈沖的數(shù)量S可以低至3，或高于300。所述脈沖串的持續(xù)時(shí)間和最重m/z離子的平均飛行時(shí)間之間的比率可以低至O. 1，或高于10。在一個(gè)實(shí)施例中，所述多通道EMS分析器的電極是平行的，并且在Z方向上線性 延伸以形成平面對(duì)稱的二維靜電場(chǎng)。在另一實(shí)施例中本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：A·韋列奇科夫，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：萊克公司，
類型：
國(guó)別省市：