[发明专利]高场不对称波形离子迁移谱中的气体流动控制

说明书

技术领域

本发明总体上涉及在一种气体的存在下引导离子，并且更具体地涉及控制在场不对称离子迁移谱仪和质谱仪中的气体流动和离子流动。

背景技术

在离子迁移谱装置中，气相离子的分离是通过利用在由离子迁移率中的差异产生的在外加电场下离子漂移速度的变化来完成的。一种众所周知类型的离子迁移谱装置是高场不对称波形离子迁移谱(FAIMS)单元，也被称为术语差分离子迁移谱(DMS)单元，该迁移谱单元基于在高场强度下离子的迁移率(通常表示为K_h)相对于在低场强度下该离子的迁移率(通常表示为K)的差异来分离离子。简要地描述，一个FAIMS单元包括一对间隔开的电极，这对电极在其间限定一个分离区域，一个离子流被引导通过该分离区域。施加包括具有相反极性的一个高电压分量和一个较低电压分量的一个不对称波形，与一个DC电压(被称为补偿电压、或CV)一起，到这些电极之一上。当离子流包含若干种类的离子时，对于一个给定的不对称波形峰值电压(被称为分散电压、或DV)和CV的组合仅一种离子种类被选择性传输通过该FAIMS单元。剩余的离子种类朝向这些电极表面之一漂移并且被中和。该FAIMS单元可以在单离子检测模式下进行操作，其中DV和CV维持在恒定值下，或替代地所施加的CV可以随时间进行扫描以顺序传输具有不同迁移率的离子种类。FAIMS单元可以用于多种目的，包括提供一个离子流在进入质量分析器之前的分离和过滤。

图1示意性地描绘了用于分析离子的一个第一已知系统100，该系统包括一个FAIMS装置155。类似于图1中示出的FAIMS装置155的一个FAIMS装置的一般结构和操作由Guevremont和Purves在美国专利号6,806,466中进行了描述。电极结构和功能上的变化由Guevremont等人在美国专利号6,713,758、美国专利号7,034,289和美国专利号7,223,967中并且由Belford等人在美国专利号7,468,511中进行了描述。为该FAIMS装置155提供用于去溶剂化和载气的一个去溶剂化室和多个分开的气体入口由Belford和Dunyach在美国专利号7,638,765中进行了描述。穿过该外部电极并且以各种角度和位置布置的一个或多个入口孔的使用由Belford和Dunyach在美国专利号7,638,315中进行了描述。参见图1，将有待分析的一个样品溶液作为液滴喷雾经由大气压离子源110引入一个电离室105内。电离室105相对于在离子路径下游的区域维持在高压下，典型地在大气压下或接近大气压。大气压离子源110可以配置成一个电喷雾电离(ESI)探针，其中施加一个高DC电压(正的或负的)到该样品溶液流动通过的毛细管或“针”上。可以使用代替ESI的其他合适的电离技术，包括但不限于此类众所周知的技术如大气压化学电离(APCI)、加热电喷雾电离(HESI)、和热喷雾电离。

由该离子源产生的离子通过在一个入口板120中的一个孔口117进入FAIMS单元155并且然后在穿过一个膨胀室111之后穿过一个入口孔150。该膨胀室被提供有一种气体，典型地氦气或其他惰性气体，该气体经由一个气体导管113被引入到膨胀室111内。该气体的一部分以与这些离子和液滴的反向流动通过入口板孔口117流回到电离室105内并且用于使带电液滴去溶剂化。该气体的另一部分与室111中的分析物离子组合并且充当一种通过FAIMS单元155的载气。该组合的离子/载气流动然后通过入口孔150进入FAIMS单元155。该载气流动可以仔细计量以维持流速在预定极限内，该预定极限将取决于FAIMS单元尺寸、电极几何结构、和操作考虑。在入口板120与FAIMS单元155之间维持一个电势差，并且因此，在这些部件之间维持物理分离。因此，一个非导电密封元件173(如一个垫片或O形环)维持在该装置内的FAIMS气体并且防止这种气体被外界空气污染。因为绘图空间限制，所以这个密封元件未在附图的一些中明确展示。