的效率。
[0139]再次參見(jiàn)圖11，與實(shí)施例111相比，實(shí)施例112稍差，并且更復(fù)雜，不過(guò)避免了二次電子通路中的額外時(shí)間擴(kuò)展，并且允許抑制閃爍體的慢速熒光的影響。操作中，離子包113撞擊按100-1000增益工作的微通道板115。二次電子116被引導(dǎo)到閃爍體118，閃爍體118被網(wǎng)117覆蓋，以除去靜電帶電。最好，在把MCP表面保持在MR-TOF的加速電位(-4?_8kV)的時(shí)候，并通過(guò)向網(wǎng)117施加O?+5kV電位Use，電子被加速到5-lOkeV能量。結(jié)果，單個(gè)離子會(huì)在PMT光電陰極上產(chǎn)生1000-10000個(gè)電子。與快速熒光的強(qiáng)信號(hào)相反，慢速熒光會(huì)在光電陰極上產(chǎn)生單個(gè)電子，這樣的慢速信號(hào)可被抑制。在其它方面，檢測(cè)器112類(lèi)似于上述檢測(cè)器111地工作。為了估計(jì)檢測(cè)器112的生命期，假定MCP增益=100。那么MCP輸出總電荷小于1E-6C，輸入總電荷低于0.001庫(kù)侖。
[0140]兩種新檢測(cè)器提供達(dá)到0.001庫(kù)侖的輸入電荷的長(zhǎng)壽命。考慮到MR-TOF檢測(cè)器上達(dá)到1E+9離子/秒(1.6E-10A)的最大離子通量，新檢測(cè)器的生命期高于6E+6秒，S卩，2000個(gè)小時(shí)，即一年的運(yùn)行時(shí)間。檢測(cè)器還允許快速更換在大氣側(cè)的成本低廉的PMT。從而，新檢測(cè)器使得對(duì)于TOFMS高離子通量，能夠使用前所未有的新的串聯(lián)配置。
[0141]盡管本說(shuō)明書(shū)包含許多細(xì)節(jié)，不過(guò)這些細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋成對(duì)本公開(kāi)或要求保護(hù)的范圍的限制，而應(yīng)被解釋成為本公開(kāi)的特定實(shí)現(xiàn)特有的特征的說(shuō)明。在本說(shuō)明書(shū)中，在各個(gè)實(shí)現(xiàn)的上下文中說(shuō)明的某些特征也可在單個(gè)實(shí)現(xiàn)中被組合實(shí)施。相反，在單個(gè)實(shí)現(xiàn)的上下文中說(shuō)明的各個(gè)特征也可單獨(dú)地或者按照任何適當(dāng)?shù)淖咏M合，在多個(gè)實(shí)現(xiàn)中實(shí)施。此外，盡管上面把特征描述成按某些組合的方式起作用，甚至最初聲稱(chēng)按某些組合的方式起作用，不過(guò)，在一些情況下，聲稱(chēng)的組合中的一個(gè)或多個(gè)特征可從所述組合中被除去，聲稱(chēng)的組合可針對(duì)的是子組合，或者子組合的變形。
[0142]類(lèi)似地，盡管在附圖中，按照特定的順序說(shuō)明了各個(gè)操作，不過(guò)，這不應(yīng)被理解成為了獲得期望的結(jié)果，要求按照所示的特定順序，或者按照依次的順序進(jìn)行這樣的操作，或者進(jìn)行所有例示的操作。在一些情況下，多任務(wù)和并行處理是有利的。此外，上述實(shí)施例中的各個(gè)系統(tǒng)組件的分離不應(yīng)被理解成在所有實(shí)施例中都要求這樣的分離，應(yīng)明白說(shuō)明的程序組件和系統(tǒng)通?？杀灰黄鸺稍趩蝹€(gè)軟件產(chǎn)品中，或者被打包成多個(gè)軟件產(chǎn)品。
[0143]說(shuō)明了多種實(shí)現(xiàn)。不過(guò)要明白，可以作出各種修改，而不脫離本公開(kāi)的精神和范圍。因而，其它實(shí)現(xiàn)在以下權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。例如，記載在權(quán)利要求中的操作可按不同的順序執(zhí)行，但仍然獲得期望的結(jié)果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高電荷吞吐量質(zhì)譜分析方法，包括以下步驟: 在離子源中生成在寬m/z范圍中的離子； 在第一質(zhì)量分尚器內(nèi)，以10?100的分辨率根據(jù)尚子m/z按時(shí)間對(duì)尚子流進(jìn)行粗分離；以及 在飛行時(shí)間質(zhì)量分析器中的高分辨率(R2>50000)質(zhì)譜分析，所述質(zhì)譜分析是按與飛行時(shí)間分離器中的離子飛行時(shí)間相比短得多的時(shí)段觸發(fā)的，以致使由在注入歸因于第一分離器中的時(shí)間分離的m/ z窗口較窄的離子時(shí)的各個(gè)起動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)之間的質(zhì)譜交疊降至最小，或者避免所述質(zhì)譜交疊。2.按照權(quán)利要求1所述的方法，還包括在質(zhì)量分離級(jí)和質(zhì)量分析級(jí)之間的離子裂解步驟，其中對(duì)于飛行時(shí)間內(nèi)的任意一對(duì)觸發(fā)脈沖之間的唯一時(shí)間間隔，所述飛行時(shí)間分析器的觸發(fā)脈沖被時(shí)間編碼。3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中粗質(zhì)量分離的步驟包括多通道離子阱內(nèi)或者前面是多通道阱脈沖轉(zhuǎn)換器的大口徑空間聚焦飛行時(shí)間分離器內(nèi)的時(shí)間分離。4.按照權(quán)利要求1-3所述的方法，還包括持續(xù)一部分的時(shí)間，旁路所述第一分離器，并且接納來(lái)自所述離子源的一部分離子流進(jìn)入所述高分辨率質(zhì)量分析器的步驟，以致分析最豐富的離子種類(lèi)，而不使所述TOF分析器的空間電荷飽和，或者避免檢測(cè)器的飽和。5.一種高電荷吞吐量質(zhì)譜分析方法，包括以下步驟: a.對(duì)于色譜分離的被分析物流，在離子源中，生成在寬離子m/z范圍中的多個(gè)離子，并把所述離子流高達(dá)1E+10離子/秒地傳送到中等氣壓下的射頻離子導(dǎo)向裝置中； 在射頻約束離子緩沖器的多個(gè)通道之間，分流所述離子流； 把所述流累積在所述離子緩沖器中，并定期把累積離子整體的至少一部分噴射到多通道阱中； 在多個(gè)RF和DC俘獲通道中與氣壓在1-1OOmTor之間的氦氣碰撞，在所述多通道阱中衰減離子；選擇所述俘獲通道的數(shù)目N>10和各個(gè)通道的長(zhǎng)度L，以致乘積L*N>lm ; 漸進(jìn)地按正序或倒序的離子m/z，相繼把離子噴射到所述多通道阱之外，以致以10-100之間的分辨率R1，按時(shí)間分咼不同m/z的咼子； 把來(lái)自所述多通道阱的噴射并且時(shí)間分離的離子流接受到大開(kāi)口 RF離子通道中，并用DC梯度驅(qū)動(dòng)離子，以便時(shí)間擴(kuò)展小于0.1-1ms地快速迀移； 利用RF場(chǎng)空間約束所述離子流，同時(shí)維持先前獲得的時(shí)間擴(kuò)展小于0.1-1ms的時(shí)間分離； 在正交加速器的入口，形成離子能量在1-1OOeV之間、束直徑小于3mm并且角度散度小于3°的窄離子束； 以一致的脈沖周期，或者以被編碼從而在脈沖之間形成唯一的時(shí)間間隔的脈沖周期，在1-1OOkHz之間的頻率下，利用所述正交加速器形成離子包；歸因于步驟(e)中的粗分離，所述離子包包含與在所述離子源中產(chǎn)生的初始m/z范圍相比質(zhì)量范圍至少窄10倍的離子; 在1000個(gè)Th離子的離子飛行時(shí)間至少300 μ S，并且質(zhì)量分辨率高于50000的多反射飛行時(shí)間質(zhì)量分析器的多反射靜電場(chǎng)中，分析具有即刻窄m/z范圍的所述離子包的離子飛行時(shí)間；以及 利用具有足以在檢測(cè)器入口接受超過(guò)0.0OOl庫(kù)侖的生命期的檢測(cè)器，記錄飛行時(shí)間分離之后的信號(hào)。6.按照權(quán)利要求5所述的方法，還包括在質(zhì)量相繼噴射的步驟和高分辨率飛行時(shí)間質(zhì)量分析的步驟之間的離子裂解步驟。7.按照權(quán)利要求5和6所述的方法，為了擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍并且分析主要的被分析物種類(lèi)，還包括接納并利用高分辨率TOF MS分析寬m/z范圍的初始離子流的至少一部分的步驟。8.按照權(quán)利要求5-7所述的方法，其中阱陣列中的粗質(zhì)量分離步驟包括下列中的一個(gè)步驟:(i)利用四極DC場(chǎng)，到線性延伸的RF四極桿陣列之外的離子徑向噴射；(ii)到線性延伸的RF四極桿陣列之外的諧振離子徑向噴射；(iii)到RF四極桿陣列之外的質(zhì)量選擇性軸向離子噴射；(iv)具有都是通過(guò)在多個(gè)環(huán)形電極之間分布DC電壓、RF振幅和相位而形成的徑向RF約束、軸向RF勢(shì)皇和離子推進(jìn)用軸向DC梯度的RF通道的陣列內(nèi)的質(zhì)量選擇性軸向傳送；和(v)利用DC場(chǎng)，到被供給有通過(guò)正交RF通道的離子的多個(gè)四極阱之外的離子噴射。9.按照權(quán)利要求5-8所述的方法，其中所述質(zhì)量分離器陣列被布置在平面上或者至少部分地圓柱形或球形的表面上，所述分離器在幾何形狀上與匹配拓?fù)涞碾x子緩沖器和離子收集通道匹配。10.按照權(quán)利要求5-9所述的方法，其中粗質(zhì)量分離的步驟被布置在氣壓在1-1OOmTor之間的氦氣中，以便加速在粗質(zhì)量分離的步驟之后的離子收集和迀移。11.按照權(quán)利要求5-10所述的方法，還包括在相繼離子噴射的步驟和到多反射分析器中的離子正交加速的步驟之間的附加質(zhì)量分離的步驟，其中所述附加質(zhì)量分離的步驟包括下列中的一個(gè)步驟:(i)到離子阱或阱陣列之外的與質(zhì)量相關(guān)的相繼離子噴射；(ii)質(zhì)譜儀中的質(zhì)量過(guò)濾，所述質(zhì)量過(guò)濾與第一質(zhì)量相關(guān)噴射質(zhì)量同步。12.—種串聯(lián)質(zhì)譜儀，包括: 綜合性多通道阱陣列，按10-100之間的分辨率R1，在Tl = 1-1OOms中，按離子的m/z進(jìn)行相繼離子噴射； RF離子通道，具有足夠?qū)挼娜肟?口徑，用于在1-1OOmTor之間的氣壓下，收集、衰減和空間約束大部分的噴射離子；所述RF離子通道具有用于實(shí)現(xiàn)足夠短的時(shí)間擴(kuò)展AT〈T1/R1的軸向DC梯度，以維持第一綜合性質(zhì)量分離器的時(shí)間分辨率； 多反射飛行時(shí)間MR-TOF質(zhì)量分析器； 置于所述多通道阱和所述MR-TOF分析器之間的產(chǎn)生頻繁編碼脈動(dòng)加速的正交加速器; 用于生成所述正交加速器的啟動(dòng)脈沖的時(shí)鐘發(fā)生器，其中與所述MR-TOF分析器中的最重m/z離子的飛行時(shí)間相比，所述脈沖之間的時(shí)段至少短10倍，并且其中所述脈沖之間的時(shí)間間隔或者相等，或者對(duì)于飛行時(shí)間段內(nèi)的任意一對(duì)脈沖之間的唯一間隔被編碼；以及 生命期超過(guò)0.0001庫(kù)侖的入口離子流的飛行時(shí)間檢測(cè)器。13.按照權(quán)利要求12所述的設(shè)備，還包括在所述多通道阱陣列和所述正交加速器之間的裂解池。14.按照權(quán)利要求12和13所述的設(shè)備，其中所述多通道阱陣列包含下列一組中的多個(gè)阱:(i)具有用于徑向離子噴射的四極DC場(chǎng)的線性延伸RF四極桿；(ii)用于諧振離子徑向噴射的線性延伸RF四極桿；(iii)具有用于質(zhì)量選擇性軸向離子噴射的DC軸向栓塞的RF四極桿；(iv)環(huán)形電極，具有電極之間的分布DC電壓、RF振幅和相位，以形成具有徑向RF約束、軸向RF勢(shì)皇和離子推進(jìn)用軸向DC梯度的RF通道；和(V)被供給有通過(guò)正交RF通道的離子的四極線性阱，用于利用DC場(chǎng)穿過(guò)RF勢(shì)皇進(jìn)行離子噴射。15.按照權(quán)利要求12-14所述的設(shè)備，其中所述質(zhì)量分離器陣列被布置在平面上或者至少部分地圓柱形或球形的表面上，所述分離器在幾何形狀上與匹配拓?fù)涞碾x子緩沖器和離子收集通道匹配。16.一種相同的線性延伸四極離子阱的陣列，每個(gè)阱包括: 至少4個(gè)主電極，沿一個(gè)Z向延伸，從而至少在沿Z軸取向的中心線區(qū)域中形成四極場(chǎng)，其中所述Z軸或者筆直，或者以遠(yuǎn)大于所述電極之間的距離的半徑彎曲； 在所述主電極至少之一中的離子噴射狹縫；所述狹縫沿所述Z向排列； Z邊緣電極，位于所述四極阱的Z邊緣處，以在所述Z邊緣處形成靜電離子栓塞；所述Z邊緣電極是主電極或環(huán)形電極的一段； RF發(fā)生器，提供相反相位的RF信號(hào)，以至少在主電極的中心線區(qū)域中形成四極RF場(chǎng)；可變DC電源，向至少兩個(gè)桿提供DC信號(hào)，以至少在主電極的中心線區(qū)域中形成具有較弱的雙極DC場(chǎng)的四極DC場(chǎng)； 連接到所述Z邊緣電極以提供軸向Z俘獲的DC、RF或AC電源； 提供1-1OOmTor范圍中的氣壓的氣體供給或栗送裝置，其中所述可變DC電源具有使四極電位斜線上升從而導(dǎo)致與離子m/z成反向關(guān)系的經(jīng)所述狹縫的相繼離子噴射的裝置，其中所述阱陣列還包括在四極阱的所述狹縫之后具有用于離子收集、迀移和空間約束的DC梯度的大口徑RF通道；所述RF通道的尺寸由阱尺寸和拓?fù)湟约皻鈮合薅ā?7.按照權(quán)利要求16所述的阱陣列，其中所述各個(gè)阱被排列成以致形成離子發(fā)射面，所述離子發(fā)射面或者是平面，或者至少部分地是柱面或部分地是球面，以便在所述大口徑RF通道中進(jìn)行更高效的離子收集和迀移。18.—種離子導(dǎo)向裝置，包括: 沿一個(gè)Z向延伸的電極；所述Z軸或者筆直，或者以遠(yuǎn)大于所述電極之間的距離的半徑彎曲； 所述電極或者由填充碳的陶瓷電阻器或者由碳化硅或碳化硼形成，以形成比電阻為在l-10000hm*cm之間的體電阻； 在各個(gè)電極上的導(dǎo)電Z邊緣； 在每個(gè)桿的一側(cè)的絕緣涂層；所述涂層遠(yuǎn)離由所述電極圍繞的導(dǎo)向內(nèi)區(qū)域地取向； 附著在所述絕緣涂層的頂部之上的每個(gè)電極的至少一個(gè)導(dǎo)電跡線；所述導(dǎo)電跡線連接到一個(gè)導(dǎo)電電極邊緣； RF發(fā)生器，具有至少兩組次級(jí)線圈，DC電源連接到各組次級(jí)線圈的中央抽頭；從而提供至少 4 個(gè)不同的信號(hào) DCJsin(Wt)、DC2+sin(wt)、DC1-Sin(Wt)和 DC2-Sin (wt);所述信號(hào)連接到電極端部，以致在相鄰電極之間形成交替的RF相位，并且形成沿著電極的軸向DC梯度。19.按照權(quán)利要求18所述的離子導(dǎo)向裝置，其中按與所述RF信號(hào)的周期相當(dāng)或更長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)，脈動(dòng)或快速調(diào)整所述DC電壓。20.按照權(quán)利要求18和19所述的離子導(dǎo)向裝置，其中所述電極是圓桿或板。21.一種長(zhǎng)壽命飛行時(shí)間檢測(cè)器，包括: 表面平行于被檢離子包的時(shí)間陣面露出的、產(chǎn)生二次電子的導(dǎo)電轉(zhuǎn)換器； 具有側(cè)窗的至少一個(gè)電極，利用100-10000V之間的壓差，與周?chē)姌O相比負(fù)向浮動(dòng)所述轉(zhuǎn)換器； 用于彎曲電子軌跡的磁場(chǎng)強(qiáng)度為10-1000Gauss之間的至少兩個(gè)磁體； 閃爍體，利用lkV-20kV，與轉(zhuǎn)換器表面相比被正向浮動(dòng)，并且位于電極窗之后，與所述轉(zhuǎn)換器成45-180° ;以及 在閃爍體之后的密封的光電倍增管。22.按照權(quán)利要求20所述的檢測(cè)器，其中所述閃爍體由抗靜電材料構(gòu)成，或者所述閃爍體被網(wǎng)覆蓋，以從閃爍體表面除去電荷。
【專(zhuān)利摘要】提供為達(dá)到1E+10離子/秒的極大電荷吞吐量而設(shè)計(jì)的串聯(lián)質(zhì)譜儀的方法和實(shí)施例。在一種工作模式下，在阱陣列中，時(shí)間分離具有寬m/z范圍的初始離子流。所述陣列噴射具有較窄的即刻m/z范圍的離子。時(shí)間擴(kuò)展有限地在大口徑離子通道中，收集和約束離子流。隨后在正交加速器的頻繁并且時(shí)間編碼的操作下，在多反射TOF中分析m/z范圍較窄的離子流，從而形成多個(gè)不交疊的質(zhì)譜片段。在另一種模式下，時(shí)間分離的離子被裂解，以便進(jìn)行綜合性的全質(zhì)量MS-MS分析。在MR-TOF入口的即刻離子流的特征在于質(zhì)譜密度較低，從而允許交疊質(zhì)譜的有效解碼。結(jié)合這些模式和常規(guī)的質(zhì)譜儀操作，以改善動(dòng)態(tài)范圍。為了提供實(shí)用的解決方案，提出了多個(gè)新組件，包括阱陣列，大口徑約束通道，電阻式多級(jí)桿，和長(zhǎng)壽命TOF檢測(cè)器。
【IPC分類(lèi)】H01J49/06, H01J49/40
【公開(kāi)號(hào)】CN105144339
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480022807
【發(fā)明人】A·N·維倫切科夫, V·阿爾特艾娃
【申請(qǐng)人】萊克公司
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2014年4月23日
【公告號(hào)】DE112014002092T5, WO2014176316A2, WO2014176316A3