[发明专利]包括具有连续电极的射频离子导向器的质谱仪

说明书

本发明涉及一种质谱仪，所述质谱仪包括具有多个电极的离子导向器，这些电极被供有射频电压以便在由电极的朝向内的表面限定的内部体积中径向限定离子，内部体积包括：第一部分和相邻的第二部分，所述第一部分沿离子导向器的纵向轴线具有可变的径向直径，在所述第一部分中，电极绕成螺旋状；所述第二部分沿纵向轴线具有实质上恒定的径向直径，其中，电极从第一部分连续延伸至第二部分。离子导向器电极的连续性尤其便于离子不受阻碍的轴向传播穿过组件，并且在离子传输穿过质谱仪的不同腔室期间防止离子损失。

技术领域

本发明涉及一种在质谱仪(比如，三重四极杆质谱仪)中使用的具有连续电极的射频(RF)离子导向器。

背景技术

参照图1，最简单形式的质谱仪可被描述为包括电离部分A，在电离部分A中，如果任意性质的样本还不是气态的(比如，来自气相色谱仪的洗脱液)，则将该样本转化为气相，并且电离该样本。这里仅列举电离机制的几个示例：电喷雾、基质辅助激光解吸/电离、电子电离和光化电离。

在电离部分A的下游，可以设置离子操纵、选择或破碎部分B。操纵可受到诸如碰撞冷却和径向聚焦/准直的机制影响；选择可通过例如质量过滤器或离子阱来做出；并且破碎可通过本领域技术人员认为合适的碰撞诱导解离、电荷转移诱导破碎或光诱导破碎来实现。

在操纵、选择或破碎部分B之后，设置有可根据诸如飞行时间、回旋共振、RF驱动稳定-不稳定之类的原理操作的分析部分C。在某些实施方案中，离子操纵、选择或破碎部分B的功能与分析部分C的功能可在质谱仪中的一个装置中得以组合，相对于如三重四极杆质量分析器的空间串联方法而言，这种方法有时也称为时间串联方法。

分析部分C之后的检测部分D获取表示被研究的离子电流的数据，并且允许导出该数据的组成。例如，检测部分D可包括诸如倍增器电极和微通道板(破坏性或消耗型检测)或用于图像电流的拾取电极(非破坏性或非消耗型检测)的元件。由于质谱仪中的所有这些前述部分均可处于不同压强状态下，因此，可认为这些部分之间的离子传输对质谱仪的功能极其重要。

从图2可明显的看出，由Peter H.Dawson编写的“QuadrupoleMass Spectrometryand Its Applications(四极杆质谱分析法及其应用)”(美国物理学会,1995年)中提出了这样一种实施例：“扭曲四极杆束流传输系统”具有绕成螺旋状且互相缠绕的四个电极，每个电极沿着其长度方向具有恒定内径。然而，该实施例被称为是“静态的”，这种“静态的”意味着：向各个电极仅提供DC电压，导致的结果就是必须通过离子的持续前进运动穿过这种传输系统来实现动态径向限制。

与此相反，在Elings的专利US2,769,910中找到了绕成螺旋状的一对电极的首次记录使用，该对电极沿着整个长度具有恒定内径并且由交流电压(即“非静态的”)驱动，但这一装置仅表示质量过滤器的早期实施例。

Jochen Franzen在US 5,572,035A中介绍了使用恒定(以及可变)内径的RF驱动“双螺旋”作为RF离子导向器的构思(参照图3)，该专利的公开内容将以全文引用的方式并入本文中。Richard D.Smith和Scott A.Shaffer在US 6,107,628A中采用了这一想法，并将该想法应用于锥形内径的离子导向器(所谓的“离子漏斗”)，如图4所示，该离子导向器的径向离子聚焦力从宽端到窄端方向逐渐增加，并且离子沿同一方向穿过离子漏斗，导致在出口处形成精确准直的离子束。诸如JP 3758382B2和JP 5297773B的相似公开涉及此类双螺旋结构的安装。

同样地，Jochen Franzen在专利US 6,559,444B2中进一步扩展了将绕成螺旋状的电极用于RF离子漏斗的想法，该专利的公开内容将也以全文引用的方式并入本文中。