[發明專利]用于質譜儀在高壓時的改進性能的射頻(RF)離子引導器

有效

• 申請號: 201280071121.4
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN104205287B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: G·佩雷爾曼;T·里斯特羅菲
• 申請（專利權）人: 安捷倫科技有限公司
• 主分類號: H01J49/26
• 分類號: H01J49/26;H01J49/06;H01J49/10
• 代理公司: 北京坤瑞律師事務所 11494
• 代理人: 封新琴

描述在質譜儀(MS)系統中使用的離子引導器(200)。所述離子引導器(200)被配置為：提供反射電動場和直流(I或靜態)電場，以提供對于相當大的質量范圍在空間上更禁閉的離子射束。在MS系統(100)的離子源(101)與第一級真空腔室(805)之間提供一些離子引導器(200)。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年1月6日提交的題為“Radio Frequency(RF)Ion Guide forImproved Performance in Mass Spectrometers at High Pressure”的美國專利申請13/345,392的優先權。本申請還要求于2012年9月25日提交的題為“Radio Frequency(RF)IonGuide for Improved Performance in Mass Spectrometers at High Pressure”的美國專利申請13/626,698的優先權。

背景技術

質譜法(MS)是一種用于樣本的定量元素分析的分析方法。樣本中的分子由光譜儀基于它們的各個質量而得以離子化并且分離。分離后的分析物離子然后受檢測，樣本的質譜得以產生。質譜提供關于質量的信息，并且在一些情況下提供關于構成樣本的各種分析物顆粒的數量的信息。具體地，質譜法可以用于確定分析物內的分子的分子量和分子碎片(fragment)。此外，質譜法可以基于裂解方式(fragmentation pattern)來標識分析物內的成分。

任何各種電離系統都可以產生供質譜法進行分析的分析物離子。例如，大氣壓力矩陣輔助激光器解吸電離(AP-MALDI)、大氣壓力光電離(APPI)、電噴霧電離(ESI)、大氣壓力化學電離(APCI)和感應耦合等離子體(ICP)系統可以用于在質譜系統中產生離子。這些系統中的很多在大氣壓力(760Torr)或其附近生成離子。一旦生成，就必須將分析物離子引入或采樣到質譜儀中。典型地，質譜儀的分析器部分保持在從10^-4Torr到10^-8Torr的高真空級別。實踐中，對離子進行采樣包括：通過一個或多個中間真空腔室的方式以窄禁閉離子射束(confined ion beam)的形式將分析物離子從離子源傳送到高真空質譜儀腔室。中間真空腔室中的每一個保持在前面腔室與后面腔室的真空級別之間的真空級別。因此，離子射束傳送分析物離子，并且以逐步方式從與離子形成關聯的壓力級別過渡到質譜儀的壓力級別。在多數應用中，期望通過質譜儀系統的各個腔室中的每一個傳送離子，而沒有顯著的離子損耗。一般，離子引導器用于使得離子在MS系統中在所限定的方向上運動。

在允許或促進離子軸向地傳送的同時，離子引導器典型地使用電磁場來徑向地禁閉離子。一類離子引導器通過施加依賴于時間的電壓來生成多極場，其一般處于射頻(RF)譜中。這些所謂的RF多極離子引導器已經在MS系統的各部分之間傳送離子以及離子成分捕獲方面發現各種應用。一般，離子引導器也在存在緩沖氣體的情況下操作，以在軸向方向和徑向方向上都減小離子的速度。這種離子速度在軸向方向和徑向方向上的減小被稱為歸因于離子與緩沖氣體的中性分子的多次碰撞以及所得的動能傳遞而引起的“熱化”或“冷卻”離子種群。在徑向方向上受壓縮的熱化射束在改進通過MS系統的小孔的離子傳輸以及減少飛行時間(TOF，time-of-flight)儀器中的徑向速度擴散方面是有用的。RF多極離子引導器創建偽勢阱，其將離子禁閉在離子引導器內部。

射束限制孔徑用于限制離子射束的橫向空間寬度和角度擴散(射束發散度)。因為在橫向位置或角度航向(angular heading)中距射束軸偏離太多的離子軌道可能導致質量分析器中的離散，所以限制離子射束的空間寬度和角度擴散是有用的。質量分析器中的這種離散基于離子初始條件而非僅基于離子質量。例如，在“理想”TOF MS系統中，離子飛行時間僅取決于離子質量，這是因為這是待測量的量。實際上，飛行時間弱勢地取決于每個離子的準確空間位置和角度前進。位置的擴散和角度偏離導致飛行時間的擴散，并且減少TOFMS系統的質量分辨率。因此，在很多質量分析器中，通過有時被稱為限制器(slicer)的無場區域中的兩個連貫孔徑的集合來限制射束大小和角度擴散，其防止可接受范圍之外的離子進入分析器。