[发明专利]高负载循环离子存储/离子迁移率分离质谱仪

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及质谱学领域。更具体地，本发明涉及针对一种新颖的系统和方法的质谱学领域，该系统和方法使得能够将离子存储与离子迁移率分离结合在同一个时间标度上以便提供所收集的离子的高负载循环分析。

相关技术讨论

高通量是指一种可以在一个相当短的时间段内进行大量测定的技术。“组(ome)”和“组学(omics)”是源自基因组(genome)(人们的DNA的全部采集)和基因组学(genomics)(基因组的研究)的后缀。当考虑“组学”水平上的数据时，也就是说，要同时考虑所有的DNA序列、基因表达水平或蛋白质，高通量分析是必要的。没有能力在很短的时间段内快速并准确地测量几万几十万的数据点的话，就没有办法在这个水平上进行分析。具体地，在各种组学上的高通量分析要求通常是使用一个配置的质谱仪的一个高操作负载循环。这就要求质量分析比离子积累更快完成，或必须以一种使能光谱质量质谱分析的方式来储存想要询问的离子。由于不断增加的离子源的亮度，该第二种方法是有益的。

为了用质量分析来提供此类离子存储，有必要为这些离子创建更高的存储能力。在质谱学的领域中相对高的离子存储容量目前需要直线型射频多极杆组件的配置，更多的时候需要四极的安排，其中一个所施加的射频电压的相位被可替代地施加到相对的多个杆对上。由于此类安排，创建了一个伪势，该伪势使能该装置内部的离子朝向轴线加速以便使能沿着内部轴线的长度在最低电位周围的振荡。位于这些杆极的末端或施加到这些杆的预定部分的所施加的直流电场使能了所期望的离子的捕获。此外，此类装置还可以设有一种缓冲惰性气体(例如氦、氖、氩)以便帮助这些离子经由低能量碰撞损失掉它们的初始动能。在正确的配置下，此类气体的引入也会使不同的离子种类能够被其离子迁移率(即离子迁移率光谱(IMS))分开。

用于离子分离的本实用离子迁移率光谱(IMS)已经被广泛地证明，但是结合了质谱分析法(MS)的IMS仍然存在一种小生境技术，主要由于在多种技术的组合内离子损失导致的敏感度的丧失。由于分离技术的速度原因，IMS尤其继续保持为一种与MS耦合的所希望的技术。具体地，根据它们具有引进的气体分子的碰撞横截面，IMS利用了不同的粒子以不同速度扩散通过一种气体的这一有益的方面。当中性子任意地扩散时(经由布朗运动)，在一个施加电场中的离子以其迁移率(K)所控制的速率在一个限定的方向上漂流。这样一个数量一般随着电场强度E的变化而变化，但是IMS经常在一个K(E)基本上恒定的低场区域内运行。在这种限度下，K依赖于离子/缓冲气体碰撞横截面Ω，该横截面允许不同离子的空间分离。

因此，存在一种需要去提供主要利用离子迁移率分离来提供所收集离子的高负载循环分析的更高的离子存储配置。此处披露的本实施例通过在离子迁移率分离后提供新颖安排来解决这种需要，这些安排被设计成用于将所希望的高离子负载限制在多个群组中的，并且能够被导向用于为所耦合的分析器扫描出所希望的离子群组，同时不断填充一个或多个存储区域。

在于2010年5月18日发布的在法兰森等人的题为“离子存储库(STORAGE BANK FOR IONS)”的美国专利号7,718,959B2中描述和要求了关于一种离子存储库系统的背景信息，该背景信息包括以下内容，“本发明涉及用于将离子存储于一个以上离子存储装置中的仪器并且涉及如此创建的存储库的使用。该离子存储库包括配置为射频多极杆系统的若干存储单元格，其中这些单元格包含阻尼气体并且被平行地安排。两个直接相邻的存储单元格共同使用一对极杆，以便使得可以通过暂时地将直流或交流电压施加于单独的极杆对来将所收集的离子从一个存储单元格运输到下一个。这些离子因此可以被运输到在其中它们被分片或被反应性地修改，或可以被馈送到其他光谱仪的存储单元格。具体地，在一个虚拟圆柱表面上的存储单元格的一种环状安排使得可以用来自暂时排序的分离运行的特定部分的离子来累积地填充这些存储单元格。”