[发明专利]具有延长运行寿命的质量过滤器、质谱仪及质量过滤离子的方法

说明书

公开了质量过滤器，其具有包括孔(43)或凹陷的至少一个电极(42‑48)。电压被施加至质量过滤器的电极(42‑48)，以便具有期望范围中的质荷比的离子被电极限制并且沿着并通过质量过滤器被传输，而具有所述期望范围外的质荷比的离子(47、49)是不稳定的并且传入孔(43)或凹陷，以便它们由质量过滤器过滤掉。孔(43)或凹陷减少或消除将否则冲撞面向离子传输轴的电极表面的离子数目，并且因此降低质量过滤器的离子传输性质的降级。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年5月29日提交的英国专利申请号1509243.0的优选权和权益，其整个内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明一般地涉及质谱仪和/或离子迁移率谱仪，并且具体而言，涉及选择性地传输特定范围的质荷比内的离子的质量过滤器。

背景技术

已知使用四极质量过滤器以便选择性地传输特定范围的质荷比内的离子。四极质量过滤器传输满足四极场内稳定性条件的离子，其中稳定性条件由无量纲参数q和a定义：

其中e是离子的电荷，V是施加至四极电极的RF电压的振幅，r₀是四极的杆之间的内切半径(inscribed radius)，ω是施加至四极的RF电压的角频率(以弧度/sec为单位)，m是离子的质量，并且U是解析(resolving)DC电压。

具有a和q的值的离子——其导致不稳定的离子轨迹——一般冲撞在四极的杆上并且损失。当四极杆集合(set)被用作质量过滤器时利用此性质，以便不期望由质量过滤器传输的大多数离子冲撞在杆电极的内表面上。然而，杆的内表面随着时间变为被离子污染并且在它们的表面上构建电子电荷。最终，污染的表面的局部充电导致质量过滤器的性能降级。这可能导致传输损失、分辨率损失或差的峰形。如果这发生，则必须从真空室移除和清洁质量过滤器。

因此期望提供改进的质谱仪和/或离子迁移率谱仪，改进的质谱分析和/或离子迁移率谱分析方法、和改进的质量过滤器。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种质量过滤离子的方法，其包括：

使用第一质量过滤器质量过滤离子以便质量选择性地传输仅具有第一范围的质荷比的离子；和

使用第二质量过滤器质量过滤由第一质量过滤器传输的离子，其中第二质量过滤器仅传输具有第二范围的质荷比——其是第一范围的质荷比的子集——的离子；

其中第一质量过滤器的至少一个电极包括完全延伸通过电极的孔和/或包括仅部分延伸通过电极的凹陷，其中布置和配置孔和/或凹陷，以便在第一质量过滤器中不稳定的离子传入或穿过孔和/或传入凹陷，以便它们不由第一质量过滤器传输。

本发明在较高分辨率第二质量过滤器的上游提供了较低分辨率第一质量过滤器。第一质量过滤器可以过滤掉大多数不需要的背景离子，并且因此防止这些离子冲撞在第二质量过滤器的电极上和引起表面充电。这在延长的时段内维持第二质量过滤器的性能。表面充电对第一质量过滤器的作用没有对第二质量过滤器的作用严重，并且因此与仅使用较高分辨率质量过滤器比较，使用第一质量过滤器改进了整体仪器的传输特性。另外，配置第一质量过滤器的至少一个电极中的孔和/或凹陷，以便在第一质量过滤器中具有不稳定的轨迹的离子中的一些或全部穿过电极或冲撞在电极的表面——其远离电极最靠近第一质量过滤器的中心轴的表面——上。正因如此，第一质量过滤器上的表面充电被维持相对低，从而维持第一质量过滤器的良好的传输特性。