[发明专利]干扰离子迁移质谱法和测量选定离子的离子迁移率的方法

说明书

本发明提供了分析离子群的方法。某些方面包括：将连续气相离子束引导到配置在离子迁移谱仪内的漂移管的入口中；在干扰时间范围内干扰所述连续气相离子束的流动，以引起一个或多个配置的干扰；配置所述漂移管以使所述一个或多个干扰可由于迁移率的差异而分离；在质谱仪的入口处接收多个离子和所述一个或多个干扰；记录表示所述多个离子的原始数据；以及重建所述原始数据以获得所述多个离子的一个或多个质荷，以及一个或多个离子迁移谱。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求于2016年3月2日提交的第62/302,250号的美国临时申请的优先权。上述申请的全部公开内容通过引用结合于此作为参考。

技术领域

本申请涉及离子迁移质谱(IMMS)领域。具体来讲，本发明涉及一种干扰离子迁移质谱(PIMMS)方法和系统，用于增强例如离子效率，从而使用这种仪器提高灵敏度。

背景技术

已经广泛证明了离子迁移谱(IMS)用于离子分离的实用性，但IMS与质谱(MS)结合仍然是一种利基技术，主要是因为在技术组合内由于离子损耗导致的灵敏度损耗。特别地，由于分离技术的速度，IMS仍然是与MS耦合的所需和期望的技术。具体地，IMS利用了不同颗粒以不同速度通过气体扩散的有益方面，这取决于它们与引入的气体分子的碰撞截面。当中性粒子随机扩散(通过布朗运动)时，施加电场中的离子在限定的方向上漂移，其速度受其迁移率(K)控制。这样的量通常随场强E而变化，但IMS通常在低场区域中运行，其中K(E)基本恒定。在该限制下，K取决于离子/缓冲气体碰撞截面Ω，这使不同离子的空间分离。

测量尺寸-电荷比的IMS概念也有利地与测量质荷比(m/z)的质谱(MS)原理互补。当与MS结合时，离子迁移率-质谱(IMMS)代表了能够基于尺寸和质荷比区分离子的强大的分析组合。特别有益的IMS分析工具是基于能够快速筛查乘客、货物和周围环境的麻醉剂、爆炸物和化学战剂的漂移管离子迁移谱仪(DT-IMS)。DT-IMS还可用作探测气相离子化学、动力学和选择条件下气相离子构象的信息工具。DT-IMS是指所有离子迁移率分离设备，其中，它们根据离子迁移率使离子在不同时间到达探测器；有时通过不同的名称或缩写来称呼这些设备，例如，行波离子迁移率分离设备。然而，与许多时间分散技术一样，当使用DT-IMS仪器时，与占空比相关的挑战非常普遍。大多数DT-IMS实验中的操作循环通常大约1％，且离子通过量的这种限制自然会影响灵敏度。尽管存在这种限制，但一系列供应商已经开始为研究界生产一系列基于移动的仪器，包括DT-IMS系统，这种接入进一步推动了该技术的应用。虽然这些离子迁移率-质谱(IMMS)仪器能够为广泛的研究人员提供支持，但它们仍然受到占空比和灵敏度的限制，这限制了它们的最终潜力。这些典型的折衷决不是新问题，但公众完全采用的解决方案很少。

应用于解决占空比问题的特定解决方案包括多路复用方法，比如，傅里叶和哈达玛脉冲方案，其独立地增强离子迁移率光谱(IMS)实验的吞吐量。然而，历史上，例如，FT-IMS实验从未实现理论所建议的完整信噪比(SNR)潜力。因此，当与离子迁移质谱(IMMS)仪器一起使用时，使用这些技术的大规模实施仍然存在挑战。

因此，需要一种混合干扰离子迁移质谱(PIMMS)系统和方法，能够在保持等效分辨率的同时增加系统的占空比和灵敏度。在本发明的实施例中，将离子连续引入配置的离子迁移谱仪的漂移管单元中，然后周期性地干扰连续离子束，且干扰继续穿过管，其中迁移率与离子束中的离子匹配。通过监测质谱仪中离子的消失，重建离子迁移谱，并测量离子的大小(其迁移率)作为其质量的函数。除了操作循环上的改进之外，干扰IMMS还可与MSMS技术一起使用，并特别适用于耦合到色谱分离仪器和方法。

发明内容