[发明专利]飞行时间质谱仪和质谱分析方法

说明书

一种飞行时间(ToF)质谱仪，包括：脉冲离子注入器，用于形成沿离子路径行进的离子束；检测器，用于检测离子束中的离子，所述离子根据其m/z值间或到达检测器；离子聚焦装置，位于所述离子注入器与所述检测器之间，用于沿与离子路径正交的至少一个方向聚焦离子束；以及可变电压源，用于向所述离子聚焦装置供应至少一个可变电压，所述可变电压取决于离子束中的离子的至少一个种类的离子的电荷状态和/或量。提供了对应的质谱分析方法。电荷状态和/或离子量可以从预扫描中获取或预测。基于离子束中的离子的至少一个种类的离子的电荷状态和/或量的光谱仪的调谐可以在飞行中进行。

技术领域

本公开涉及飞行时间质谱技术领域。本公开的方面涉及飞行时间质谱仪和飞行时间质谱分析的方法。

背景技术

飞行时间(ToF)质谱仪被广泛用于根据离子沿着飞行路径的飞行时间来确定离子的质荷比(m/z)。在ToF质谱仪中，短脉冲离子由脉冲离子注入器产生以形成离子束，该离子束沿规定的离子飞行路径被引导通过真空空间到达离子检测器。每个离子脉冲中的这些离子基于它们沿飞行路径的飞行时间而分离，这取决于离子的m/z，并且以时间分隔的不同m/z的短离子包形式到达检测器。检测器检测离子的到达时间以及到达离子的丰度，并且将此数据存储在数据获取系统中。可以从获取的ToF数据生成质谱。

改进的m/z分辨率(也称为质谱)是质谱仪广泛应用的重要属性，特别是在比如蛋白质组学和代谢组学等生物科学领域。假设离子聚焦特性保持恒定，则ToF质谱仪中的质量分辨率会随着离子飞行路径的长度成比例增加。因此，需要ToF质谱仪内的飞行路径扩展以增加离子的飞行分离时间，从而改善区分离子之间较小的m/z差异的能力。

已知各种利用离子的单次或多次反射来扩展离子在质谱仪内的飞行路径而不会大大增加质谱仪的整体尺寸的布置。示例在US9136100、SU1725289、GB2478300、GB2403063、WO2008/047891和US9136101中公开。

令人遗憾的是，离子能量的分布和空间电荷的相互作用会导致离子在飞行中扩散，这在较长的飞行系统中会导致离子从分析仪中丢失或以异常的飞行时间到达检测器。

在US8212209和US2016/0111271A1中已经提出时间依赖的透镜电压用于ToF质谱仪以解决散光聚焦和离子束扩束问题。

发明内容

在上述背景下，提供了本公开。

本公开的方面解决了带有多个带电离子的包在飞行中的分散较少，因此由于更大的电荷密度它们可能会遭受更强的空间电荷效应的问题。类似地，由于较大的电荷密度，由大量离子组成的离子包可能会遭受空间电荷效应。这样的空间电荷效应会降低质谱仪的质量分辨率和/或不利地影响离子传输。

本公开在一个方面提供了根据权利要求1的飞行时间质谱仪。本公开在另一方面提供了根据权利要求24的飞行时间质谱分析方法。本公开的其他方面在另外的权利要求中陈述并且在下面描述。

本公开提供的一种飞行时间质谱仪，包括：脉冲离子注入器，用于形成沿离子路径行进的离子束；检测器，用于检测离子束中的离子，这些离子根据其m/z值时不时地到达所述检测器；离子聚焦布置，其位于所述离子注入器与所述检测器之间，用于沿与所述离子路径正交的至少一个方向聚焦所述离子束；和可变电压源，用于向所述离子聚焦布置提供至少一个可变电压，所述至少一个可变电压取决于所述离子束中的离子的至少一个种类的离子的电荷状态和/或量。

本公开提供的一种飞行时间质谱分析方法包括：从脉冲离子注入器形成沿离子路径行进的离子束；检测所述离子束中的离子，这些离子根据其m/z值时不时地到达检测器；使用位于所述离子注入器与所述检测器之间的离子聚焦布置，在与所述离子路径正交的至少一个方向上聚焦所述离子束；以及从可变电压源向所述离子聚焦布置供应至少一个可变电压，其中所述可变电压取决于所述离子束中的离子的至少一个种类的离子的电荷状态和/或量。