[发明专利]静电线性离子阱质谱仪

说明书

沿中心轴线通过ELIT的第一组反射器板接收一或多个离子。向所述第一组板和第二组反射器板施加电压，以便捕获和振荡所述一或多个离子。从所述第一组反射器板和所述第二组反射器板之间的圆柱形拾波电极测量第一感应电流。从所述第一组反射器板中的一或多个板测量第二感应电流。从所述第二组反射器板中的一或多个板中测量第三感应电流。将所述第一测量感应电流、第二测量感应电流和第三测量感应电流组合以减少所述感应电流的高次频率谐波。

相关申请

本申请要求2017年9月25日提交的美国专利申请第62/562,597号的权益，其全部内容通过引用并入本文。

简介

本文的教导涉及一种静电线性离子阱质谱仪(ELIT-MS)。更特别地，本文的教导涉及用于减少静电线性离子阱(ELIT)中的高次谐波的系统和方法。本文公开的系统和方法包含从ELIT测量感应电流的新方法和ELIT的新配置。

ELIT-MS

ELIT-MS是一种实现高质量分辨率的质谱仪。ELIT-MS包含用于执行离子质量分析的ELIT。在ELIT中，检测到由阱中的振荡离子感生的电流。使用测量离子振荡频率来计算离子的质荷比(m/z)。例如，将傅立叶变换应用于测量感应电流。

吉科恩斯基(Dziekonski)等人，国际质谱学杂志(Int.J.Mass Spectrom.)，410(2016)p12-21，(“吉科恩斯基论文”)描述了示范性ELIT。吉科恩斯基论文通过引用并入本文。

图1是示范性常规ELIT 100的三维剖面侧视图。ELIT 100类似于吉科恩斯基论文的ELIT。ELIT 100包含第一组反射器(reflectron)板110、拾波电极115和第二组反射器板120。第一组反射器板110和第二组反射器板120包含中心具有孔的板电极。注意，第一组反射器板110和第二组反射器板120的端电极的中心不包含孔。然而，这仅用于模拟目的。在实际装置中，这些端电极可以在中心包含孔，用于从ELIT 100引入和/或去除离子。

在ELIT 100中，离子在第一组反射器板110和第二组反射器板120之间轴向引入并轴向振荡。拾波电极115用于测量由振荡离子产生的感应电流。将傅立叶变换应用于从拾波电极115测量的感应电流信号以获得振荡频率。根据一或多个振荡频率，可以计算一或多个离子的m/z。

图2是示出了如何在ELIT中使离子能量和振荡频率相关的示范性曲线图200。离子由施加到反射器板的电压及其产生的电场捕获在ELIT中。离子的相对捕获动能由注入装置和ELIT的无场区之间的电压差设置。

图3是在常规ELIT中由施加到反射器板的电压产生的电场的示范性曲线图300。反射器板311、312、313、314、315、316、317、318和319分别以0、200、400、600、800、1000、1200、1400和1600V的电压偏置。类似地，反射器板321、322、323、324、325、326、327、328和329分别以0、200、400、600、800、1000、1200、1400和1600V的电压偏置。注意，取决于离子的电荷，反射器板可能会负向或正向偏置。

施加到ELIT任一端的反射器板的电压产生电场330。电场330可以表示为E＝4K/eL，其中K是离子的动能(ZeV)，L是长度340，并且e是1.602×10^-19的单个质子电荷。应当指出，它假设了反射器中完美线性电场，如图4中所示。电场330以V/m为单位测量。例如，长度340通常为大约44mm。电场330使离子沿ELIT任一端的反射器板之间的路径350轴向振荡。本质上，施加到ELIT任一端的反射器板的电压产生了离子的势阱。