[发明专利]用于离子迁移隔离的多门多频滤波器

说明书

本发明公开了一种离子迁移分离设备，其包括：隔室，所述隔室具有在其中的气体；电极结构，所述电极结构包括所述隔室内的第一多个电极，所述电极结构限定纵轴；一个或多个电源，所述一个或多个电源电联接到所述电极，其中所述多个电极和所述电源被配置成维持涵盖并平行于所述纵轴安置的赝电势阱，并且维持平行于所述纵轴指向的电场；入口离子门，所述入口离子门安置在所述纵轴的第一端；出口离子门，所述出口离子门安置在所述纵轴的第二端；以及至少一个另外的离子门，所述至少一个另外的离子门安置在所述入口离子门与所述出口离子门之间。

技术领域

本发明涉及用于通过离子迁移谱以及通过离子迁移谱结合质谱分析样品的方法。

背景技术

离子迁移广泛应用于化学战剂、炸药和非法药物的检测。离子迁移还已广泛用于检测食品污染物、药物、环境污染物和内源性生理化合物。已知的离子迁移谱仪包含从分析物分子产生离子的电离源和所谓的“漂移管”，在所述漂移管内，所产生的离子在恒定施加电场的影响下漂移通过空间。在操作中，离子通过施加的电场沿离子导向器推进，并且可以根据其相对迁移进行分离。

离子迁移谱仪可以作为用于离子分离的装置而独立操作，或者其可以与其它离子分离装置在所谓的混合IMS仪器中组合使用。混合IMS仪器的实例包含基于液相色谱IMS(LC-IMS)、气相色谱IMS(GC-IMS)和IMS质谱(IMS-MS)的仪器。后一种类型的仪器是强大分析工具，其采用质谱以进一步分离和/或标识离子迁移谱中的峰。可以组合多于两种分离技术，例如LC-IMS-MS。

已经提出了漂移管的各种构造。漂移管可以例如包括沿着光谱仪的长度轴向间隔开的一系列环形电极，其中在相邻的环形电极之间维持恒定电势差，使得在轴向方向上产生恒定电场。将离子脉冲引入到含有缓冲气体的漂移管中，并且当离子在恒定电场的影响下行进通过所述管时，离子获得恒定漂移速度，并且根据其离子迁移在轴向方向上分离。缓冲气体通常被布置成在与离子行进方向相反的方向上流动。

图1A-1B是常规的独立离子迁移谱仪设备的示意图(参见Tarver III、Edward E.“外部第二门-傅立叶变换离子迁移谱(External Second Gate-Fourier Transform IonMobility Spectrometry)”编号：SAND2004-4952桑迪亚国家实验室(Sandia NationalLaboratories),2005)。设备1a和1b中的每一个的离子漂移区域5通常被封闭在所谓的“漂移管”12内，所述“漂移管”不需要特别地呈管状。漂移区域5含有维持在受控压力下的未电离气体。从离子源提供的离子通过入口孔递送到每个设备中，并且在漂移区域5内通过施加的电场在检测器7的大致方向上推动。在一些情况下，可以通过漂移气体入口端口9提供其方向与离子的移动相反的气体流(包括中性分子)。气体流通过气体排放端口10排出，所述气体排放端口相对于气体入口9安置在漂移管的相对端处。

通过离子迁移谱仪的漂移区域5的漂移速度V_d通常与所施加的电场成比例，其中比例常数K从一个离子种类到另一个离子种类是可变的。由于这种可变性，同时引入的离子在通过离子门3之后在迁移通过漂移区域5的同时开始彼此分离。对离子门3进行操作使得成批的离子作为单独的脉冲被周期性地引入漂移区域。在图1A所描绘的设备1a中，检测器6(例如，法拉第板)检测在每个门脉冲之后检测器处的离子电流相对于离子到达时间。Tarver(上文所引用的)解释，通过典型的20-30毫秒的分析周期时间和典型的0.2毫秒的脉冲宽度，超过99％的离子被丢弃并且永远不会到达检测器。因此，通常采用多次扫描的信号平均，以便实现可接受的信噪比。

图1B示意性地展示了傅立叶变换离子迁移谱仪(FT-IMS)设备1b。图1B中所描绘的设备1b包括：在设备1a中不存在的另外的门4，在此被称为出口门。离子门3、4的打开周期和闭合周期是周期性的并且彼此同步。在穿过出口门4之后，离子可以通过出口孔11从漂移区域5离开，之后，离子被检测器11检测。Tarver解释，在傅立叶变换离子迁移谱仪的操作中，会产生干涉图……