[发明专利]用于把离子引入离子阱的方法以及离子存储设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种把离子引入到离子阱中的方法以及一种离子存储设备。

背景技术

最先由W.Paul和H.Steinwedel于1953年描述了使用四极离子阱(QIT)作为捕捉及存储带电粒子的措施(Zeitschrift furNaturforschung，8A；1953，p448以及US 2,939,952)。这种技术持续发展，并且QIT在1959年第一次被用作质谱仪，如E.Fischer在Zeitschrift f. Physik 156(1959 p1-26)中所描述的那样。从那时开始，针对离子存储和质量分析的QIT就一直在稳定发展。在Raymond E.March和John F.Todd的“Quadrupole Ion Trap Mass Spectrometry(四极离子阱质谱学)”中回顾了这种进展。

然而，近来更多的注意力都集中在2D离子阱上，2D离子阱也被称作线性离子阱(LIT)和数字离子阱(DIT)，正如L. Ding等人在“IonMotion in the Rectangular Wave Quadrupole Field and DigitalOperation Mode of a Quadrupole Ion Trap Mass Spectrometer(矩形波四极场中的离子运动以及四极离子阱质谱仪的数字操作模式)”(Vacuum Science and Technology，V.21，No.3，2001，p176-181)中所描述的那样。这些替换的离子阱大大增强了离子阱在质谱学领域内的能力。

认识到使用离子阱来存储带电粒子而不管其极性以及随后将对所存储的粒子进行操纵的可能性已经有很长时间。然而，直到近期为止，对离子阱的这一方面的使用尚没有离子阱质谱仪(ITMS)的应用那么成功。

充当离子存储设施的离子阱的一个优点来自共振喷射(resonantejection)工艺的发现和发展。通过利用所述共振喷射工艺，就可能把特定的离子/离子组(根据其质量/电荷比)保留在离子阱中，而同时从离子阱中喷射出其他离子。所保留的离子被称作前驱物离子或分析物离子。一旦所述前驱物离子被隔离在离子阱中之后，它们就受到共振激发，并且碰撞气体被引入到离子阱中。这导致前驱物离子经历碎裂过程。所述碎裂允许识别出所述前驱物离子的各组成部分。通过识别出各单独碎片的质量及其对质谱的相关贡献，就可能阐明所述前驱物的结构。

众所周知，所述离子阱可以同时保留不同极性的离子(阴离子和阳离子)。然而，在典型的离子阱配置中很难实现对同时存储在离子阱中的阴离子和阳离子的引入、喷射和检测，这是由于与离子引入、喷射和检测相关的离子光学装置的单极性而造成的。

J.L.Stephenson，Jr.和S.A.McLuckey的“Anion Effects on Storageand Resonance Ejection of High Mass-to-charge Cations in QuadrupoleIon Trap Mass Spectrometry(在四极离子阱质谱学中阴离子对高质荷比阳离子的存储和共振喷射的影响)”(Anal.Chem.，69(1997)p3760-66)描述了对于离子阱内的不同极性的离子之间的相互作用所进行的研究。

已经设想了许多不同的实验方法来解决在离子阱中引入并存储不同离子的问题。

所使用的一种方法是在离子阱的环电极中提供附加的入口孔径，以便允许把替换的离子引入到离子阱中。然而，这种方法由于需要使用两组引入电极(一组用于分析物离子，另一组用于反应物离子)而在耐久性方面受到限制。此外，所述附加的入口孔径导致离子阱内的不合期望的场畸变。Dearth等人在其标题为“Nitric Oxide ChemicalIonization/Ion Trap Mass Spectrometry for the Determination ofHydrocarbons in Engine Exhaust(用于确定引擎废气中的碳氢化合物的氧化氮化学电离/离子阱质谱学)”(Anal.Chem 69 1997 p5121-5129)的文章中描述了基本仪器设置。这是一种非常昂贵的选择，并且当前没有这样的商业可用的仪器。