用于把离子引入离子阱的方法以及离子存储设备的制作方法

专利名称：用于把离子引入离子阱的方法以及离子存储设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种把离子引入到离子阱中的方法以及一种离子存储 设备。
背景技术：
最先由W. Paul和H. Steinwedel于1953年描述了使用四极离子阱 (QIT)作为捕捉及存储带电粒子的措施(Zeitschrift fur Naturforschung， 8A; 12f2， p448以及US 2,939,952 )。这种技术持续 发展，并且QIT在1959年第一次被用作质语仪，如E. Fischer在 Zeitschrift f. Phvsik 156 ( 1959 Pl-26 )中所描述的那样。从那时开始， 针对离子存储和质量分析的QIT就一直在稳定发展。在Raymond E. March和John F. Todd的"Quadrupole Ion Trap Mass Spectrometry(四 极离子阱质谱学)"中回顾了这种进展。然而，近来更多的注意力都集中在2D离子阱上，2D离子阱也被 称作线性离子阱(LIT )和数字离子阱(DIT )，正如L. Ding等人在"Ion Motion in the Rectangular Wave Quadrupole Field and Digital Operation Mode of a Quadrupole Ion Trap Mass Spectrometer (矩形波 四极场中的离子运动以及四极离子阱质谱仪的数字操作模式)" (Vacuum Science and Technology, V.21, No. 3， 2001, pl76國181)中 所描述的那样。这些替换的离子阱大大增强了离子阱在质谱学领域内 的能力。认识到使用离子阱来存储带电粒子而不管其极性以及随后将对所 存储的粒子进行操纵的可能性已经有很长时间。然而，直到近期为止， 对离子阱的这一方面的使用尚没有离子阱质谱仪(ITMS)的应用那么 成功。充当离子存储设施的离子阱的一个优点来自共振喷射(resonant ejection)工艺的发现和发展。通过利用所述共振喷射工艺，就可能把 特定的离子/离子组(根据其质量/电荷比)保留在离子阱中，而同时从 离子阱中喷射出其他离子。所保留的离子被称作前驱物离子或分析物离子。 一旦所述前驱物离子被隔离在离子阱中之后，它们就受到共振 激发，并且碰撞气体被引入到离子阱中。这导致前驱物离子经历碎裂 过程。所述碎裂允许识别出所述前驱物离子的各组成部分。通过识别 出各单独碎片的质量及其对质谱的相关贡献，就可能阐明所述前驱物 的结构。众所周知，所述离子阱可以同时保留不同极性的离子(阴离子和 阳离子)。然而，在典型的离子阱配置中很难实现对同时存储在离子 阱中的阴离子和阳离子的引入、喷射和检测，这是由于与离子引入、 喷射和检测相关的离子光学装置的单极性而造成的。J丄.Stephenson, Jr.和S.A. McLuckey的"Anion Effects on Storage and Resonance Ejection of High Mass-to-charge Cations in Quadmpole Ion Trap Mass Spectrometry (在四极离子阱质谙学中阴离子对高质荷 比阳离子的存储和共振喷射的影响)，，(Anal. Chem.， ^￡ ( 1997 ) p3760-66 )描述了对于离子阱内的不同极性的离子之间的相互作用所进 行的研究。已经设想了许多不同的实验方法来解决在离子阱中引入并存储不 同离子的问题。所使用的一种方法是在离子阱的环电极中提供附加的入口孔径， 以便允许把替换的离子引入到离子阱中。然而，这种方法由于需要使 用两组引入电极(一组用于分析物离子，另一组用于反应物离子)而 在耐久性方面受到限制。此外，所述附加的入口孔径导致离子阱内的 不合期望的场畸变。Dearth等人在其标题为"Nitric Oxide Chemical Ionization/Ion Trap Mass Spectrometry for the Determination of Hydrocarbons in Engine Exhaust (用于确定引擎废气中的碳氢化合物 的氧化氮化学电离/离子阱质谱学)"(Anal. Chem 69 1222 p5121-5129 ) 的文章中描述了基本仪器设置。这是一种非常昂贵的选择，并且当前 没有这样的商业可用的仪器。在Wells J.M等人的"Dueling ESI: Instrumentation to study ion/ion reactions of electrospray-generated cations and anions" ( J. Am. Sol， Mass Spectrometry, 2002年6月13 ( 6 ) ， p614画622 )中描述了一种替 换的几何结构。该设备具有两个单独的离子源，其中的每一个具有相 关联的一组透射光学装置。这两组透射光学装置具有相反的极性，并且被设置成把所生成的阴离子和阳离子通过单一入口孔径引导到离子 阱中。电子捕获解离(ECD)是在傅里叶变换离子回旋加速器共振 (FTICR)中使用的一种最近开发的技术，所述傅里叶变换离子回旋加 速器共振已经提供了改进的并且高度合乎期望的碎裂能力。在这种技 术中，保持具有适当的热能的电子紧邻感兴趣的已电离分子，比如蛋 白质或缩氨酸。 一个或多个电子被所述感兴趣分子捕获，该分子随后 经历碎裂。ECD看起来对于离子阱中的碎裂是非常具吸引力的，并且 已经尝试了适配该技术，但是只有利用几种特定的离子阱设计才能实 现对于ECD的最优条件。在离子阱中可以使用一种被称作电子转移解离(ETD)的相关技 术。该技术使用具有低电子亲和力的离子(通常是阴离子)，其用来 以类似于ECD的方式转移电子。这种技术已被用于蛋白质/缩氨酸的碎 裂，并且看起来在获得蛋白质/缩氨酸主链的更为完全或优选的裂解方 面是很有效的。这种改进的碎裂可用于确定蛋白质/缩氨酸的结构和/ 或其他属性。ETD是离子-离子反应的一个例子。4艮明显，为了高效地4吏用这种ETD 4支术，必须把ETD阴离子引 入到离子阱中，以便允许ETD阴离子与将被研究的离子相互作用。最 近，在John E.P. Syka等人的"Peptide and Protein Sequence Analysis by Electron Transfer Dissociation Mass Spectrometry (通过电子转移解离 质谱学进行缩氨酸和蛋白质序列分析)"(PNAS, 2004年6月29日， Vol. 101 No. 26, pp 9528-9533)中，Syka等人已描述了这样一种设备， 其中按照正常的方式通过LIT的入口孔径引入蛋白质/缩氨酸阳离子形 式的分析物离子，而在与该入口孔径相对的LIT一端把蒽阴离子(充 当ETD阴离子)形式的反应物离子引入到LIT中。从上面的讨论可以看出，ETD技术具有明显的优势。然而，在不 对离子阱做出显著机械修改的情况下，这种技术通常仍然不适用于最 普通的离子阱配置。为了使得所述ETD技术成为具有广泛应用范围的真正通用的技 术，优选地使用只需要最小机械修改的标准离子阱质谱仪。发明内容根据本发明，提供了一种把离子引入到离子阱中的方法，其包括以下步骤利用引入装置通过到所述离子阱的入口孔径把第一离子引 入到该离子阱中；以及选择性地调节所述相同的引入装置的操作条件， 以通过所述相同的入口孔径把极性不同于第一离子的第二离子引入到 该离子阱中。在一个优选实施例中，所述第一和第二离子顺着共同路径穿过所 述引入装置，典型地是一组离子光学装置，并且通过相同的入口孔径 进入离子阱。所述第一和第二离子可以具有不同的质荷比和/或具有不同数量的 电荷。在本发明的一个优选实施例中，所述第一和第二离子适于发生离 子反应，并且第一和第二离子的其中之一是反应物离子，其用于电荷 减少，并且可能会引起所述第一和第二离子当中的另 一种的电子转移 解离。在本发明的一个实施例中，所述第一和第二离子可以由相同的或 不同的离子源生成。第一和第二离子可以通过以下各项当中的一项或 多项生成APCI(大气压化学电离)、PI(光电离)、CI(化学电离)、 ESI (电喷雾电离)或MALDI (基质辅助激光解吸附/电离)。在本发明的一个实施例中，所述引入装置包括静电透射透镜，并 且所述调节所述引入装置的所述操作条件的步骤包括颠倒沿着所述透 镜的透射轴的d.c.电势梯度。优选地，颠倒所述d.c.电势梯度的步骤包 括改变所述透射透镜的偏置电压。所述引入装置可以包括门透镜(gate lens),并且所述调节所述操 作条件的步骤包括改变该门透镜的偏置电压。在本发明的一个实施例中，所述方法还可以包括在所述调节步骤 之前禁用所述引入装置的步骤，以便终止引入所述第一离子。可以按照连续方式把第一和/或第二离子引入到所述离子阱中，或 者可以按照脉冲的方式将其引入到所述离子阱中。根据本发明，还提供了一种离子存储设备，其包括离子阱，其 具有入口孔径；引入装置，其用于把第一和第二离子引入到该离子阱 中，所述第一离子不同于所述第二离子；调节装置，其用于调节所述引入装置的操作条件，从而通过该离子阱的所述相同的入口孔径选择 性地把所述第 一和第二离子引入到该离子阱中.根据本发明，还提供了一种把离子引入到离子阱中的方法，其包括以下步骤利用引入装置通过所述离子阱的入口孔径把第一离子引 入到该离子阱中；以及选择性地调节该引入装置的操作条件，以便通 过所述入口孔径把所具有的极性与第一离子相反的第二离子引入到该 离子阱中。从而所述第二离子提供电荷补偿，以便减轻库伦排斥的效 应并且减小离子云的尺寸。


下面将仅仅通过举例的方式参照附图来描述一种把离子引入到离 子阱中的方法以及相关联的设备，其中图l是穿过根据本发明的离子阱质谱仪的横截面图；图2是在MS/MS实验的完整循环期间的DC偏置改变的图示；图3示出了传统的大气压化学电离源；图4a示出了通过使用平行毛细管发生的从离子源到质谱仪的接口区域的阴离子转移；图4b示出了通过使用T形毛细管发生的从离子源到质谱仪的接口区域的阴离子转移；图4c示出了通过使用同心毛细管发生的从离子源到质谱仪的接口区域的阴离子转移；图5a示出了利用光电离方法来生成反应物离子；图5b示出了通过大气压下的电晕电离来生成反应物离子；图5c示出了被定位在离子源与质谱仪的接口区域之间的机械快门；图6示出了通过气流辅助的辉光放电管中的电子附着来生成反应 物离子。
具体实施方式
如图l所示，离子阱质谦仪(MS)典型地包括6个部件，即分 析物离子源28，具有可控电源11的反应物离子源10，大气压/低压接 口 25，具有可控电压源9的透射光学装置12，离子阱6，以及检测器8。电喷雾电离(ESI)是一种常被用来从有机样本溶液中单个地或多 个地生成电荷离子的方法。这种类型的离子源常被用作液相色谱仪 (LC)与质谱仪(MS)之间的链接。所述大气压/低压接口 25用于通 过所谓的去溶剂化处理把湿的带电粒子从ESI拉到MS的真空室中并 且使其干燥。该大气压/低压接口可以具有加热的毛细管/离子入口的形 式(如图1中的1所示)，或者可替代地可以具有多个锥形孔径的形 式，其间有加热的气体流动以促进所述去溶剂化处理。离开所述大气/低压接口 25之后，干燥的离子进入第一离子透射透 镜2;即被保持在大约10-Ll0"mbar的大致真空下的四极阵列(Q阵 列)。为了促进离子从低真空区域到所述离子阱在其中操作的高真空 区域的转移，与静电分离器(skimmer)透镜3和静电门透镜5相结合 采用了高频AC Q阵列透射透镜2和四极透镜4。这些透镜位于一系列 差分泵浦的真空室内，其中大气压区域与低压区域通过所述大气/低压 接口 25分开。上述低压区域被所述静电分离器透镜3和静电门透镜5 从离子阱6的高真空分成逐渐更高真空的各级。在低压区域中使用这种高频AC透镜涉及到众所周知的高频离子 转移和聚焦:技术，这在GB1362232 (Masuda, 1974 ) 、 US4963736 (Douglas, 1990)和US2003/222213 ( Taniguchi， 2003)中做了描述。 该技术帮助沿着离子透射轴聚焦离子以及通过所述差分泵浦的真空室 之间的小孔径引导离子。所述离子透射透镜2和四极透镜4内部的变 化AC电势把离子朝向所述透射轴聚焦，而沿着该透射轴的DC电势分 布则帮助离子朝向分析器行进，并且所述DC电势分布还可以被用来控 制离子的轴向速度。可以通过向所述透射光学装置12的每个透镜施加 适当的DC偏置电压来沿着所述透射轴产生适当的DC电势分布。离子阱MS通常工作在特定模式下，以便分析正/负离子。为了检 测正离子(阳离子)，在所述离子源28、离子透射光学装置12和检测 器8处的DC偏置被设置成允许从质谱仪中喷射出阳离子。对于负离子 (阴离子)检测，所述DC偏置被设置成允许从质谱仪中喷射出阴离子。为了利用电子转移解离(ETD)来实施MS/MS实验，将具有相反 极性的分析物离子和反应物离子顺序地透射到分析器，并且将具有单 一极性的产物离子从离子阱6喷射到检测器8。被施加到提取透镜7和 检测器8的偏置应当与在典型的MS/MS实验中所施加的偏置相同，同时应当根据穿过所述透射光学装置的离子的极性和质荷比来调节施加到所述透射光学装置12的偏置。图2给出了在MS/MS实验的完整循环期间的DC偏置改变的进一 步图示。参照图l，反应MS/MS循环开始于把由电喷雾离子源28生成的分 析物离子(阳离子)引入到质谱仪中。所述Q阵列透射透镜2和四极 透镜4与静电分离器透镜3和门透镜5 —起使得能够把该离子源28所 生成的分析物阳离子从加热的毛细管1转移到处在离子阱6的一个端 盖内的入口孔径13。所述分析物离子通常是携带正电荷的多质子缩氨 酸(例如物质P)，但是也可以使用其他分析物离子。沿着所述透射轴 的DC电势降的减小被用来把所述分析物离子移动通过所述透镜系统 的低压区域。由所述轴向DC电势的减小所提供的能量将通过所述分析 物离子与静电分离器透镜3附近的中性气体分子之间的碰撞而被部分 消耗，其中所述静电分离器透镜3位于Q阵列透射透镜2与四极透镜 4之间。此时，利用可控电压源9把门透镜5设置在相对于四极透镜4 的轴向电势的负电压下。这样做允许正分析物离子穿过门透镜5经由 入口孔径13进入离子阱6。所述分析物离子进入离子阱6，并且将在 设定的时间段内在该离子阱6内累积。还可以在实施用于分析物离子 隔离的程序之前对离子阱6中的分析物离子应用一个设定的冷却时间 段。通过使用数字产生的波形来生成对离子阱6中的分析物离子的偶 极激发。例如分别在Marshall等人的US 4,761,545 ( 1988)和Kelley 的US 5,134,286 ( 1992 )中描述的诸如SWIFT (存储波傅立叶逆变换) 或FNF (滤波噪声场)之类的技术可以用于偶极激发。可以在离子阱6 中隔离具有特定质荷比的预先选择的分析物离子，并且从离子阱中喷 射出所有其他离子。在这一时间段内，所述离子透射光学装置12应当 被关断，从而使得不再有分析物离子能进入离子阱6。此外，应当停止 从离子源28把分析物离子注入到质谱仪中，以便允许耗尽所述透射透 镜12中的分析物离子。为了切断向质谦仪中的分析物离子注入，可以快速地降低离子源 28上的高电压以便停止喷雾，正如P Yang等人所描述的那样 (Analytical Chemistry. 2001 73,4748-4753 );可替代地，可以激活位于毛细管1的入口之前的附加的脉冲偏转器(未示出)。为了耗尽来自所述透射光学装置12的分析物离子，可以切断对四极透镜4的高频驱 动，或者可替代地可以在四极透镜4的四极杆之间施加高DC电压，从 而所有的分析物离子都变得不稳定并且与四极电极碰撞。一旦完成了所述分析物离子隔离循环之后，就开始把反应物阴离 子注入到质谱仪中。在该特定实施例中，如图3中所示，在具有化学 电离单元23形式的反应物离子源10中生成反应物阴离子。通过栽体 气体把所述反应物阴离子传送到毛细管45，所述栽体气体由气体源24 通过阀门21提供。可以通过对阀门21的脉冲操作来激活把反应物气 体注入到化学电离单元23中的过程。对于ETD的特定应用，所述反 应物阴离子典型地是很强的电子施主，并且在与其他气体物质的碰撞 过程中能够很容易地失去其电荷。 一般来说，所述反应物阴离子是蒽 阴离子，但是也可以使用其他离子。在本例中，由气体源24提供的载 体气体通常是惰性气体或者高纯度氮气，其是较差的电子受主。当所述反应物阴离子离开毛细管45并且通过大气/低压接口 25进 入质谱仪时，沿着所述Q阵列透射透镜2的透射轴的DC电势被改变 到增大的梯度，从而可以通过透射透镜2和静电分离器透镜3来转移 反应物阴离子。可能还必须被改变所述Q阵列透射透镜2的电压和/或 频率以最大化所述反应物阴离子的透射效率，这是因为当与典型的缩 氨酸离子相比时所述反应物阴离子具有相对较低的质荷比。还应当通过调节可控电压源9把门透镜5处的电压相对于四极透 镜4轴向电势设置为正电势。按照这种方式，门透镜5打开以允许负 反应物阴离子穿过该门透镜5经由入口孔径13到达离子阱6中。离子 阱6的捕捉质量范围应当被设置成允许捕捉所隔离的分析物离子以及 注入的反应物阴离子。所述离子阱本质上是双极性的，并且可以同样 方便地捕捉正、负离子，包含在离子阱中的离子保持被捕捉，直到将 操作条件调节成使离子喷射出离子阱为止。可能出现某些杂质阴离子与所期望的反应物阴离子混合在一起的 情况。在这种情况下，四极透镜4可以为带通质量过滤器来操作，以 便去除不需要的杂质阴离子。如果四极透镜4的解析模式不可用，例 如如果使用八极透镜组而不是四极，则离子阱6本身可以被用来防止 杂质离子在该离子阱6内累积。可以设计一种宽带激发波形，以便从离子阱6中喷射出不需要的杂质离子，同时留下两个频带凹陷，以便 把分析物离子和反应物离子保留在离子阱6中。这种方法涉及到产生 多个凹陷以便同时保留大于1的质荷比，并且已经在U. Yoshikatsu的 EPI369卯1中公开了这种方法。这种处理的持续时间取决于由反应物阴离子源所提供的离子通 量。当反应物阴离子在离子阱6中的冗余度达到所期望的水平时，就 停止从离子源IO向质谱仪注入反应物阴离子，并且对四极透镜4进行 偏置，以防止任何其他反应物阴离子被转移到质谱仪中。在随后的时间段中，反应物阴离子开始冷却到离子阱6的中心， 并且现在可以发生反应物阴离子与分析物阳离子之间的反应(例如 ETD反应)。通过分冲斤物阳离子与反应物离子之间的反应生成产物离 子，触发质量扫描，并且将获得产物离子的质语。在该实施例中，反应物阴离子源是如图3中所示的传统的大气压 化学电离(APCI)源。针26被电源27充电到几kV的电势，其在电 离单元23内提供电晕30,所述反应物在该处由电加热器22蒸发。所 述化学电离还可以发生在压力降低的电离单元中。可以通过如图4a中所示的平行毛细管45来实施把反应物阴离子 从反应物源IO转移到质谱仪的10"mbar区域中的方法；还可以通过如 图4b中所示的T形毛细管46或者通过图4c中所示的同心毛细管47 来实施所述方法。这些毛细管当中的每一种都穿过大气/低压接口 25到 达质谱仪的主体中。本领域技术人员将认识到，每一种转移方法都有 其自身的价值和应用。某些反应物分子可以在大气压下被电晕直接电离。如图5b中所示， 这种反应物源10仅仅包括加热的反应物容器31和高压针电极32，其 中反应物容器31具有指向毛细管1的开口 。当负高压被施加到针电极 32时，在针尖周围生成放电电晕30，并且穿过电晕30的反应物蒸汽 被电离。向针电极32施加脉冲提供了激活及停用反应物离子源10的 一种替换措施。在每一个单独的反应物源IO的停用期间，有可能出现来自停用的 反应物源IO的蒸汽或离子会污染激活的源的情况(反之亦然)，从而 导致两个离子源之间的串扰，并且导致化学噪声的增大。为了避免这 一情况，可以采用同步的机械快门34 (如图5c中所示)。这样做将每次只允许分析物离子/反应物阴离子的其中之一进入质谱仪.还有可能通过使用光电离方法来生成反应物阴离子。在这种情况下，如图5a中所示，采用UV灯43来照射包含反应物物质42的蒸汽 的体积41。还可以在直接链接到第一离子引入光学装置的真空室的流管内生 成反应物阴离子。如图6中所示，该实施例中的离子源是位于流管61 内的热灯丝辉光放电离子源60，该流管连接到第一泵浦级内的高频Q 阵列透射离子2的入口。灯丝62把电子发射到由气体源63提供的气 流，以便维持低压放电。对于所述气流，可以使用纯氩气或者氩气与 C02的混合物。用于阴离子生成的物质64 (比如蒽)也被存储在流管 61内，并且由灯丝62辐射的热量可能足以导致所述蒽的蒸发，从而把 蒽分子混合到所述气流中。通过在放电等离子体65中的碰撞和库仑牵 引，在所述等离子体内与正离子一起行进的电子可以被有效地冷却。 所得到的电子的低动能使得所述电子有可能附着到蒸发的蒽分子上， 从而得到反应物阴离子。所生成的蒽反应物阴离子跟随所述气流到达 第一离子透射透镜(即Q阵列2)的入口，并且按照与前面描述的分 析物离子相同的方式被引入到离子阱6中。还有可能使用电喷雾技术来生成负反应物阴离子。常用在ETD中 的物质(例如蒽)可能无法很容易地在适于产生足够用于ETD实验的 反应物阴离子的浓度下溶解在溶液中；通过ESI交替注入相反极性的 离子为涉及到其他离子-离子反应的应用提供了一种有用的能力，因此 其仍然落在本发明的范围内。在一种单独却相关的方法中，把带有与反应物离子极性相反的电 荷的非反应离子引入到离子阱6中。引入这些非反应离子的目的是在 离子云内提供电荷补偿，其意图是减轻库仑排斥的效应。在典型的操作中，所捕捉的离子通过与緩沖气体(比如氦气)的 碰撞而朝向离子阱6的中心冷却。随着所捕捉的离子靠得更近，它们 各自的电荷排斥其他所捕捉的离子，从而通过库仑排斥使其保持分开。 这就是所谓的空间-电荷效应。最终，在接近离子阱6的中心时，所捕 捉的离子将通过与緩冲气体的碰撞而冷却，并且逼近由所述空间-电荷 效应施加给离子云的尺寸的极限。在决定离子阱中离子云的尺寸时， 库仑排斥是主要因素，并且离子云的尺寸可能在质量扫描或离子隔离时在质量线性和分辨率方面导致有害效果。通过借助于电荷补偿减轻 库仑排斥效应来减小离子云的尺寸会降低所喷射的离子的最终能量扩展，并且会根据被引入到离子阱中的补偿电荷的数目而产生a)对于 相同离子浓度的质量分辨率的相应改进；或者b)对于相同质量分辨率 的信号强度的改进。在一个优选实施例中，离子阱6被耦合到行程时间(ToF)分析器 (未示出)，正如Kawatoh在US 6，380，666 ( 2002年4月)中所描述的 那样。在这种类型的配置中，在获得与高信号强度相组合的最高质量 分辨率方面的一个已知的限制是在从离子阱6快速喷射到ToF分析器 中时的离子的空间分布和速度。在ToF质量分析器中，可以通过使用 离子镜来补偿离子源(在这种情况下，是离子阱6)处的有限的能量扩 展范围，但是在施加快速喷射电压时由离子阱6中的离子的空间位置 和速度所引入的能量扩展则无法由所述离子镜完全校正。因此，减小 由离子阱6中的空间分布所导致的能量扩展的能力是高度合期望的。 分析物离子被存储在离子阱6中，并且在它们被存储在离子阱6中的 同时可以对它们实施质谙操作(例如离子隔离、碎裂或解离)。在完 成这些操作之后，利用緩冲气体来冷却所捕捉的离子，并且通过先前 对于反应物阴离子所描述的措施把补偿电荷离子引入到离子阱6中. 允许分析物离子和电荷补偿离子进行进一步冷却至离子阱6的中心。 随后快速关断RF,并且把快速喷射电压施加到离子阱6的端盖，以便 使分析物离子从离子阱6喷射到ToF质量分析器中。在另一个实施例中，离子阱6在公知的分析模式下被用作质量分 析器。在质量扫描期间，在共振激发的离子最终从离子阱6中喷射出 去之前，所述共振激发的离子多次穿过保留在所述离子云中的未激发 的离子。众所周知，相同极性的离子的高密度可能会导致质谱中的谱 伪像和非线性。本领域技术人员将明显看出，减轻由于相同极性电荷 的大量累积而导致的离子阱中心处的空间-电荷效应的能力可以有效地 去除质谱中的伪像和非线性，同时允许测量高信号强度。本领域技术人员还将认识到，所述电荷补偿方法在离子阱质谱学 (ITMS)中将具有许多其他的有用应用。
权利要求
1、一种把离子引入到离子阱中的方法，其包括以下步骤利用引入装置通过到所述离子阱的入口孔径把第一离子引入到所述离子阱中；以及选择性地调节所述相同的引入装置的操作条件，以通过所述相同的入口孔径把极性不同于第一离子的第二离子引入到该离子阱中。
2、 根据权利要求l的方法，其中，所述第一和第二离子适于发生 离子-离子反应。
3、 根据权利要求2的方法，其中，所述第一和第二离子的其中之 一是反应物离子，其导致所述第一和第二离子当中的另一种的电荷减 少。
4、 根据权利要求3的方法，其中，所述电荷减少导致所述第一和 第二离子当中的所述另一种的电子转移解离。
5、 根据权利要求1-4当中的任一项的方法，其中，所述第一离子 和所述第二离子由相同的离子源生成。
6、 根据权利要求1-4当中的任一项的方法，其中，所述第一离子 和所述第二离子由不同的离子源生成。
7、 根据权利要求5或权利要求6的方法，其中，所述第一和/或第 二离子由APCI、 CI、 PI、 ESI、 MALDI当中的一项或多项生成。
8、 根据权利要求3的方法，其中，所述反应物离子是通过气流辅 助的辉光放电管中的电子附着所生成的阴离子。
9、 根据权利要求8的方法，其中，所述气流辅助的辉光放电管包 括热灯丝，以便提供电子发射。
10、 根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，所述第一离子 与所述第二离子具有不同的质荷比。
11、 根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，所述引入装置 包括静电透射透镜，并且所述调节所述引入装置的所述操作条件的步 骤包括颠倒沿着所述透镜的透射轴的dc电势梯度。
12、 根据权利要求ll所述的方法，其中，所述颠倒dc电势梯度的 步骤包括改变所述透射透镜的偏置电压。
13、 根据权利要求11或10所述的方法，其中，所述引入装置包 括门透镜，并且调节所述操作条件的所述步骤包括改变该门透镜的偏置电压。
14、 根据权利要求11到13当中的任一项所述的方法，其中，所 述引入装置包括HF多极透镜。
15、 根据权利要求11到14当中的任一项所述的方法，包括以下 步骤在所述调节步骤之前禁用所述引入装置的步骤，以便终止引入 所述第一离子。
16、 根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，按照连续方式 把所述第一离子和/或所述第二离子引入到所述离子阱中。
17、 根据权利要求l到15当中的任一项的方法，其中，按照脉冲 的方式把所述第一离子和/或所述第二离子引入到所述离子阱中。
18、 一种离子存储设备，其包括离子阱，其具有入口孔径；引 入装置，其用于把第一和第二离子引入到所述离子阱中，所述第一离 子的极性不同于所述第二离子；调节装置，其用于调节所述引入装置 的操作条件，借此通过到该离子阱的所述相同的入口孔径选择性地把 所述第一和第二离子引入到该离子阱中。
19、 根据权利要求18所述的离子存储设备，其中，所述引入装置 包括静电透射透镜，并且所述调节装置被设置成颠倒沿着所述透镜的 透射轴的dc电势梯度。
20、 根据权利要求19所述的离子存储设备，其中，所述调节装置 被设置成通过改变所述透射透镜的偏置电压来颠倒所述dc电势梯度。
21、 根据权利要求19或权利要求20所述的离子存储设备，其中， 所述调节装置被设置成令所述dc电势梯度的大小保持不变。
22、 根据如权利要求19到21当中的任一项所述的离子存储设备， 其中，所述引入装置包括门透镜，并且所述调节装置被设置成改变所 述门透镜的偏置电压。
23、 根据权利要求19到22当中的任一项所述的离子存储设备， 其中，所述引入装置包括HF多极透镜。
24、 一种把离子引入到离子阱中的方法，其包括以下步骤利用 引入装置通过到所述离子阱的入口孔径把第 一 离子引入到该离子阱 中；以及选择性地调节该引入装置的操作条件，以便通过所述相同的 入口孔径把极性与所述第一离子相反的第二离子引入到该离子阱中， 借此所述第二离子提供电荷补偿，以便减轻库伦排斥的效应并且减小由该离子阱内的所述第一离子产生的离子云的尺寸.
25、 一种基本上如这里参照附图所描述的把离子引入到离子阱中 的方法，
26、 一种基本上如这里参照附图所描述的离子存储设备。
全文摘要
本发明描述了一种把离子引入到离子阱中的方法以及一种离子存储设备。利用引入装置通过到所述离子阱的入口孔径把第一离子引入到该离子阱中。调节所述引入装置的操作条件，以便通过所述相同的入口孔径把极性不同于第一离子的第二离子引入到该离子阱中。
文档编号H01J49/16GK101238544SQ200680028592
公开日2008年8月6日 申请日期2006年5月26日 优先权日2005年6月3日
发明者A·J·史密斯, N·E·尼古拉耶维奇, 力 丁 申请人:岛津研究所(欧洲)有限公司