[发明专利]一种非对称扫描多次反射质谱仪

说明书

本发明涉及质谱分析仪器，具体说是一种非对称扫描多次反射质谱仪，其具体结构包括离子源、一组对称的反射器、离子关门电极对、离子开门电极对以及检测器。本发明通过在离子开门电极对上施加一种具有非对称扫描时序的脉冲电压，以控制多次反射质谱仪中不同段离子的引出时间，从而同时实现多次反射质谱仪高圈数条件下的高分辨及全质量范围检测。

技术领域

本发明涉及质谱分析仪器，具体说是一种非对称扫描多次反射质谱仪，可同时实现多次反射质谱仪高圈数条件下的高分辨及全质量范围检测。

背景技术

飞行时间质谱(TOFMS)是根据不同质荷比离子飞行时间的差异来进行质量数区分的，由Stephan在1946年首先提出，并于1948年由Cameron和Eggers首先研制而成。TOFMS最大的优势在于质量范围宽(理论无上限)，分析速度快(μs～ms级全谱响应)，高通量。TOFMS的分辨率发展至今经过了空间聚焦技术、反射器技术、延时提取技术、垂直加速技术等，已由最初的几十、几百发展到几千、几万，特别是近十几年来发展的多次反射质谱技术，将TOFMS的分辨率提升至数十万，使得多次反射飞行时间质谱(MR-TOFMS)跨入超高分辨质谱行列。

MR-TOFMS通常有两种类型的质量分析器，分别为Poschenrieder提出的扇形式和Wollnik、Przewloka提出的反射镜式，其原理类似，均是通过扇形区或者反射镜使得进入其中的离子回旋或者往返飞行，从而通过增加离子的飞行路径提高分辨率。然而，MR-TOFMS面临的最大问题为高分辨与宽质量范围不可兼得，即随着飞行圈数的增加，MR-TOFMS的分辨率逐渐提升，但由于封闭离子路径中轻重离子的追赶效应，质量范围也逐渐减小。为改善MR-TOFMS的质量范围问题，Satoh等人将扇形MR-TOFMS改为开放的螺旋结构，Verentchikov等人提出了平面式MR-TOFMS，两者都是通过增加离子单圈的飞行路径，从而增加反射次数且不影响质量范围。然而受限于仪器尺寸和加工精度，MR-TOFMS单圈飞行路径不能无限增加，想要获得更高分辨，仍需进行多圈飞行，无法获得全质量范围质谱图，这也是MR-TOFMS发展至今，却无法像Orbitrap轨道阱质谱以及FT-ICR傅里叶变换离子回旋共振质谱一样广泛应用的重要原因。因此，发展MR-TOFMS高圈数条件下高分辨及全质量范围同时检测的技术具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于利用非对称的方式引出离子，使得MR-TOFMS同时实现多圈高分辨以及全质量范围的检测，解决MR-TOFMS高分辨与全质量范围不可兼得的难题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种非对称扫描多次反射质谱仪，包括离子源、一组对称的反射器、离子关门电极对、离子开门电极对、检测器；其特征在于：

离子源置于多次反射质谱仪内部，离子出射方向与横向(X轴方向)成一锐角，确保离子能够通过离子开门电极对的中心，并在反射器的作用下到达离子关门电极对的中心；

离子关门电极对由平行间隔设置的两片相同的平板电极构成，分别为第一平板电极和第二平板电极，于靠近离子开门电极对一侧的第二平板电极上施加0电位或低电平电位，第一平板电极上施加高电平电位，确保入射离子以同样角度偏折并重新回到离子开门电极对(11)的中心。

离子开门电极对由平行间隔设置的两片相同的平板电极构成，分别为第三平板电极和第四平板电极，于靠近离子关门电极对一侧的第三平板电极上施加0电位或低电平电位，第四平板电极上施加非对称时序脉冲高压，以控制不同段离子的引出时间，实现多次反射质谱仪高分辨及全质量范围检测；

非对称脉冲时序每个运行周期均由N个小周期构成，N为大于等于3的整数，每个小周期的时间为所需分析最大质量数离子单圈飞行时间T(离子由离子开门电极对起经离子关门电极对后再次回到离子由离子开门电极对的时间)，每个小周期的电位分为起始段低电平和结尾段高电平两部分，前N-1个小周期内的低电平脉宽(持续时间)依次为T/2、……、T/N，第N个小周期全部为低电平。