[发明专利]质谱仪

说明书

本申请是申请日为2004年3月9日申请号为第200480006376.8号发明名称 为“质谱仪”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种质谱仪，更准确地说，涉及一种傅里叶变换离子回旋共振质 谱仪。

背景技术

在分子结构的探测和鉴定与化学和物理过程的研究中，广泛使用高分辨率 的质谱仪。已知各种不同的技术，采用各种捕集和探测方法来产生质谱。

一种这样的技术就是傅里叶变换离子回旋共振(FT-ICR)。FT-ICR利用回 旋共振的原理，其中，高频电压激发离子在ICR小室内作螺旋运动。在室中的 离子，沿着相同的径向路径，但以不同的频率，象相干束那样沿轨道旋转。圆 周运动的频率(回旋频率)正比于离子的质量，装置了一组探测器电极，并由 相干的沿轨道旋转的离子在它们中感应出镜象电流。探测到的信号幅度和频率 指示出离子的数量和质量。通过进行该“瞬态”(即在探测器电极处产生的信 号)的一次傅里叶变换，就可获得质谱。

FT-ICR之所以引起注意是它超高的分辨率(在某种情况下，最高可达 1,000,000，而一般来说，超过100,000已不错了)。但是，为了获得如此高 的分辨率，重要的是，应把各种系统参数选择到最佳的状态。例如，众所周知， 如果在FT-IVR小室中的压力升至约2×10^-9mbar之上时，会严重地降低FT-ICR 室的性能，这时该小室的设计和对提供造成离子回旋运动的磁场的磁体设置了 限制。在室内的空间电荷问题(它影响分辨率)也影响小室的设计参数。此外， 当该室采用静电注入到该室，或是采用多极注射装置(参阅US-a-4,535,235) 由外部源提供离子时，已经知道，希望行程效果时间为最小。

发明内容

本发明设法提供一种改良的FT-ICR质谱分析仪装置。尤其是，本发明设 法提供一种改良的FT-ICR质谱分析仪的几何结构，以及，另外或用另一种方 法，对从外部源把离子注入到FT-ICR室中的系统改进。

在第一方面中，本发明提供一种用于离子回旋共振(ICR)质谱仪的测量 小室和磁体装置，包括：包括具有带着纵轴的磁体腔的电磁体的磁体组件，该 电磁体准备用来产生磁场，其场线一般在与所述纵轴平行的方向上延伸，以及 在所述电磁体的腔内配置FT-ICR测量小室，该室具有室壁，在室壁的范围之 内，限定用于容纳来自外离子源的离子的室容积，该室在电磁体的纵轴方向上 延伸，且一般来说，与其共轴；其中磁体腔的截面积对该室容积的截面积的比 率R小于4.25，每个截面积都被定义于与所述纵轴垂直的平面上。

测量小室和磁体的电流配置往往会有磁体腔部分对测量小室部分的显著 较高的比率。例如，在以产品名称为Finnigan FT/MS下，由申请人出售的早 先FT-ICR产品，具有7左右的R值。

在包含测量小室的真空室中的压力必须尽可能的低-正如在引言中提及 的，一般来说，在约2×10^-9mbar以上的压力对分辨率会有有害的效果，这对 本领域中的技术人员来说是熟知的。所以，至今已懂得，对于小室，真空室必 需具有相对大的内直径，以对真空泵抽的限制减到最小。这又使磁体腔直径要 相对地大，来适合这种真空室。

另一方面，大直径的测量小室是理想的，因为它减少空间电荷效应。

申请人已意外地发现，可省去较大直径的真空室。离子流是每秒10^-14克的 数量级，所以，一旦抽空到低压时，真空室基本上无超高真空的污染源可容纳。 因此，已意识到，仅当系统(真空室)一开始被抽空时的时刻。泵抽速度是恰 当的。

通过把磁体腔的截面积减到最小，可获得一些好处。首先，磁体腔面积越 小，这种磁体的制造成本(通常)就越低，特别是在较佳的实施例中，在此实 施例中的磁体是在氦浴中工作的超导体磁体。对一给定的磁体，相对较大的测 量小室的面积，也使空间电荷效应减到最小。

在该较佳实施例中，磁体腔和测量小室，一般各是直圆柱形的。如果是那 样，其磁体的内直径小于100mm，R值应小于4.25，而其磁体内直径在100mm 和150mm之间时，R值可以低到2.85或甚至更小。在该最佳实施例中，R是2.983。