[发明专利]具有高吞吐量的多反射质谱仪

说明书

本公开涉及具有高吞吐量的多反射质谱仪。在一种工作模式下，在阱阵列中，时间分离具有宽m/z范围的初始离子流。阵列喷射具有较窄的瞬间m/z范围的离子。时间扩展有限地在大口径离子通道中，收集和约束离子流。随后在正交加速器的频繁并且时间编码的操作下，在多反射TOF中分析m/z范围较窄的离子流，从而形成多个不交叠的质谱片段。在另一种模式下，时间分离的离子被裂解，以便进行综合性的全质量MS‑MS分析。在MR‑TOF入口的瞬间离子流的特征在于质谱密度较低，从而允许交叠质谱的有效解码。结合这些模式和常规的质谱仪操作，以改善动态范围。为了提供实用的解决方案，提出了多个新组件，包括阱阵列，大口径约束通道，电阻式多级杆，和长寿命TOF检测器。

本申请是2017年9月28日提交的发明名称为“具有高吞吐量的多反射质谱仪”的中国专利申请201710893926.1的分案申请，该中国专利申请201710893926.1的原始母案是2014年4月23日提交的发明名称为“具有高吞吐量的多反射质谱仪”的中国专利申请201480022807.3。

技术领域

本公开涉及用于综合性的全质量MS-MS分析的质谱分析、多反射质谱仪、离子阱和串联质谱仪的领域。

背景技术

利用频繁脉动的MR-TOF

通过引用包含在此的US5017780公开一种具有折叠离子路径的多反射飞行时间质谱仪(MR-TOF)。利用一组周期透镜改善离子约束。MR-TOR达到在100000范围内的分辨能力。当与正交加速器(OA)组合时，MR-TOF具有通常低于1％的低占用比。当与阱转换器组合时，离子包的空间电荷按每次冲击，每个离子包的离子数高于1E+3个离子地影响MR-TOF分辨率。考虑到MR-TOF中的1ms的飞行时间，这对应于通常每秒每个波峰低于1E+6的最大信号。

为了改善占用比和空间电荷吞吐量，通过引用包含在此的WO2011107836公开一种开放阱静电分析器，其中离子包不再被约束在漂移方向上，以致任何质量种类由在离子反射的数目上对应于跨距的多个信号表示。该方法解决了MR-TOF分析器中的OA占用比的问题，和空间电荷限制的问题。不过，在高于每秒1E+8个离子的离子通量下，谱解码失败。

通过引用包含在此的WO2011135477公开一种编码频繁脉动(EFP)的方法，以用更加受控的方式解决相同的问题，和允许任意前期分离的极快分布图记录，时间分辨率下至10μs。谱解码步骤非常适合于在串联MS中记录碎片谱，因为谱密度低于0.1％。不过，当EFPMR-TOF被用作单个质谱仪时，归因于密集填充的化学背景，谱解码限制动态范围低于1E+4。

现代离子源能够把高达1E+10离子/秒(1.6nA)输送到质谱仪中。如果考虑1E+5动态范围中的信号，那么在任何解码之前的谱密度接近30-50％。现有的EFP方法变得不适于在整个动态范围内，获得巨大的离子通量。

本公开通过(a)利用前期的时间方面的无损并且粗略的质量分离；质量分离离子流的气体衰减；喷射脉冲之间，周期远远小于MR-TOF中的最重离子的飞行时间的正交加速度器的频繁脉动；和利用具有扩展的动态范围和生命期的检测器处理高达1E+10离子/秒的离子通量，改进EFP-MR-TOF。无损的第一级联分离器可以是后面是大口径离子传送通道的阱阵列，或者后面是在低于10-20ev的低碰撞能量下工作的软衰减池，主要是表面诱解解离(SID)池的具有大开口粗TOF分离器的阱阵列脉动转换器。

综合性MS-MS(C-MS-MS)