[发明专利]具有实时分析和信号优化的电荷检测质谱分析

说明书

电荷检测质谱仪可以包括静电线性离子阱（ELIT）或轨道阱、向其供应离子的离子源、可操作地耦合到ELIT或轨道阱的至少一个放大器、耦合到ELIT或轨道阱和放大器的处理器、以及被编程为控制ELIT或轨道阱作为俘获事件的一部分以试图在其中俘获由离子源供应的单个离子的处理器，以基于在俘获事件的持续时间内由放大器产生的输出信号来记录离子测量信息，基于测量信息确定对ELIT或轨道阱的控制是否导致俘获单个离子、无离子或多个离子，并且仅当单个离子在俘获事件期间被俘获的情况下，根据测量信息计算离子质量或质荷比。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年6月4日提交的美国临时专利申请序列号62/680,245的权益和优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

政府权利

本发明是在国家科学基金会授予的CHE1531823的资助下完成的。美国政府对这项发明拥有一定的权利。

技术领域

本公开一般涉及电荷检测质谱仪器，并且更具体地涉及利用这种仪器执行质量和电荷测量。

背景技术

质谱分析通过根据离子质量和电荷分离物质的气态离子来实现对物质的化学成分的识别。已经开发了各种仪器和技术来确定这种分离的离子的质量，并且一种这样的技术被称为电荷检测质谱分析（CDMS）。在CDMS中，根据测量的离子质荷比（通常称为“m/z”）和测量的离子电荷来单独确定每个离子的离子质量。

早期CDMS检测器的m/z和电荷测量的高度不确定性已经导致静电线性离子阱（ELIT）检测器的开发，在该检测器中，使离子通过电荷检测圆筒来回振荡。离子多次通过这种电荷检测圆筒提供了针对每个离子的多次测量，并且已经表明，电荷测量的不确定性以n^1/2减小，其中n是电荷测量的次数。

因为CDMS常规上是单粒子方法，在这种方法中，直接确定每个离子的质量，单个离子被俘获并使其在ELIT内振荡。然而，单个离子俘获事件的条件受到严格约束，因为如果进入的离子信号强度太低，则大多数离子俘获事件将是空的，并且如果进入的离子信号强度太高，则多个离子将被俘获。此外，因为在常规的CDMS系统中对每个离子收集的测量值的分析会花费比收集时间长得多的时间，所以分析过程通常离线进行；例如，过夜或在从离子测量和收集过程转移的一些其他时间。因此，通常直到已经进行离子测量之后才知道离子俘获事件是空的还是包含多个离子。因此，期望在这样的CDMS系统和技术中寻求改进。

发明内容

本公开可以包括所附权利要求中列举的一个或多个特征，和/或一个或多个以下特征及其组合。在一个方面，电荷检测质谱仪可以包括静电线性离子阱（ELIT）或轨道阱、被配置成向ELIT或轨道阱供应离子的离子源、具有可操作地耦合到ELIT或轨道阱的输入端的至少一个放大器、可操作地耦合到ELIT或轨道阱并耦合到所述至少一个放大器的输出端的至少一个处理器、以及其中存储有指令的至少一个存储器，所述指令在由所述至少一个处理器执行时，使所述至少一个处理器：（i）控制ELIT或轨道阱作为离子俘获事件的一部分，以试图在其中俘获由离子源供应的单个离子，（ii）基于在离子俘获事件的持续时间内由所述至少一个放大器产生的输出信号来记录离子测量信息，（iii）基于记录的离子测量信息，确定对ELIT或轨道阱的控制是否导致在其中俘获单个离子、无离子或多个离子，以及（iv）仅当单个离子在俘获事件期间被俘获在ELIT或轨道阱中的情况下，基于记录的离子测量信息来计算离子质量和离子质荷比中的至少一者。