针对校准物中不存在的离子调谐多极杆RF振幅的制作方法

本公开大体上涉及质谱法领域，包含针对校准物中不存在的离子调谐多极杆rf振幅。

背景技术：

质谱法可用于对样本进行详细分析。此外，质谱法可针对样本中的大量化合物提供定性(化合物x是否存在于样本中)和定量(多少化合物x存在于样本中)的数据。这些能力已用于广泛多种分析，如对药物使用进行测试、确定食品中的农药残余物、监测水质等等。

仪器与仪器的不同限制了具有可跨越多个相同类型的仪器使用的统一参数集的能力。这一点可通过对每个仪器展开校准程序而进行补偿，但需要调谐的成分的数目可能导致校准程序很耗时。通常通过使用产生已知m/z的多种离子物种的校准混合物来完成校准。然而，适合用于校准混合物中的离子的选择可能有限。在有必要在校准物范围外的m/z下调谐的情况下，这可能存在问题。从前述内容应了解到，需要一种改进的方法来针对校准物中不存在的离子调谐多极杆rf振幅。

技术实现要素：

在第一方面，一种质谱分析设备可包含：离子源，配置成产生离子；离子导引件，配置成将离子从所述离子源导向检测器；离子检测器，配置成检测离子；以及质谱分析控制器。所述质谱分析控制器可配置成：产生所述离子导引件的调谐曲线；根据所述调谐曲线确定所述离子导引件的观测到的低质量截止值；基于所述观测到的低质量截止值来计算所述离子导引件的有效r0；基于所述有效r0确定rf电压；将所述rf电压施加于所述离子导引件；以及执行样本中的离子质量分析。

在第一方面的各种实施例中，所述离子导引件可为四极杆、正方形四极杆、六极杆、八极杆、堆叠环离子导引件、离子漏斗、离子毡(ioncarpet)，或其任何组合。

在第一方面的各种实施例中，所述质谱分析控制器可配置成基于观测到的低质量截止值、标称r0和预期低质量截止值来计算有效r0。

在特定实施例中，所述质谱分析控制器可配置成根据计算有效r0，其中k预期是参数的预期值，且k观测是参数的观测到的值，所述参数选自q、q*(m/z)、q*(m/z)*ω²、q*(m/z)*f²、v、v/ω²、v/f²或其组合。

在特定实施例中，所述质谱分析控制器可配置成根据计算有效r0。

在第一方面的各种实施例中，观测到的低质量截止值可以是跨越至少两种校准离子物种的平均值。

在第一方面的各种实施例中，可基于有效r0、rf电压的频率和调谐表来确定rf电压。

在特定实施例中，调谐表可包含质荷比的最优q值。

在第二方面，一种分析离子碎片的方法可包含：产生离子导引件的调谐曲线；根据所述调谐曲线确定所述离子导引件的观测到的低质量截止值；基于所述观测到的低质量截止值来计算所述离子导引件的有效r0；基于所述有效r0确定rf电压；将所述rf电压施加于所述离子导引件；以及执行样本中的离子质量分析。

在第二方面的各种实施例中，所述离子导引件可为四极杆、正方形四极杆、六极杆、八极杆、堆叠环离子导引件、离子漏斗、离子毡，或其任何组合。

在第二方面的各种实施例中，可基于观测到的低质量截止值、标称r0和预期低质量截止值计算有效r0。

在特定实施例中，可根据计算有效r0，其中k预期是参数的预期值，且k观测是参数的观测到的值，所述参数选自q、q*(m/z)、q*(m/z)*ω²、q*(m/z)*f²、v、v/ω²、v/f²或其组合。

在特定实施例中，可根据计算有效r0。

在第二方面的各种实施例中，观测到的低质量截止值可以是跨越至少两种校准离子物种的平均值。

在第二方面的各种实施例中，可基于有效r0、rf频率和调谐表确定rf电压。在特定实施例中，调谐表包含质荷比的最优q值。

在第三方面，一种非暂时性计算机可读媒体可包含指令，所述指令在由处理器实施时执行以下步骤：产生离子导引件的调谐曲线；根据所述调谐曲线确定所述离子导引件的观测到的低质量截止值；基于所述观测到的低质量截止值来计算所述离子导引件的有效r0；基于所述有效r0确定rf电压；将所述rf电压施加于所述离子导引件；以及执行样本中的离子质量分析。

在第三方面的各种实施例中，所述离子导引件可为四极杆、正方形四极杆、六极杆、八极杆、堆叠环离子导引件、离子漏斗、离子毡，或其任何组合。

在第三方面的各种实施例中，指令可基于观测到的低质量截止值、标称r0和预期低质量截止值计算有效r0。

在特定实施例中，指令可根据计算有效r0，其中k预期是参数的预期值，且k观测是参数的观测到的值，所述参数选自q、q*(m/z)、q*(m/z)*ω²、q*(m/z)*f²、v、v/ω²、v/f²或其组合。

在特定实施例中，指令可根据计算有效r0。

在第三方面的各种实施例中，观测到的低质量截止值可以是跨越至少两种校准离子物种的平均值。

在第三方面的各种实施例中，可基于有效r0、rf频率和调谐表确定rf电压。

附图说明

为了更全面地理解本文所公开的原理和其优势，现在参考下文结合附图和展示进行的描述，在附图中：

图1是根据各种实施例的示范性质谱分析系统的框图。

图2是示出根据各种实施例的随m/z而变的最优q的图。

图3是示出根据各种实施例的多极杆离子导引件的rf振幅的示范性方法的流程图。

图4是示出示范性计算机系统的框图。

图5是示出根据各种实施例的使用标称r0的调谐曲线的图。

图6是示出根据各种实施例的使用有效r0的调谐曲线的图。

图7是根据各种实施例的在确定有效r0之前的q0rfq透镜调谐曲线。

图8是根据各种实施例的在确定有效r0之后的q0rfq透镜调谐曲线。

应理解，附图未必按比例绘制，图中的物体也未必相对于彼此按比例绘制。附图的描绘旨在使本文所公开的设备、系统和方法的各种实施例清晰和得到理解。只要有可能，将在所有图中使用相同参考编号来指代相同或相似部分。此外，应了解，附图并不在于以任何方式限制本发明教示的范围。

具体实施方式

在本文和随附展示中描述用于离子分离的系统和方法的实施例。

本文中所用的章节标题仅用于组织目的，且不应理解为以任何方式限制所描述的主题。

在各种实施例的这一详细描述中，出于解释的目的，阐述许多特定细节以提供对公开的实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将了解，这各种实施例可在具有或不具有这些特定细节的情况下实践。在其它情况下，结构和装置以框图形式示出。此外，所属领域的技术人员可以容易地了解，呈现和执行方法的特定顺序是说明性的，且预期所述顺序可以改变且仍保持在本文中公开的各种实施例的精神和范围内。

本申请中引用的所有文献和类似资料，包含但不限于专利、专利申请、文章、书籍、论文和互联网网页，均出于任何目的以全文引用的方式明确地并入。除非另外描述，否则本文中所用的所有技术和科学术语均具有与本文中所描述的各种实施例所属领域的一般技术人员通常所理解的相同的含义。

应了解，在本发明教示中论述的温度、浓度、时间、压力、流速、横截面积等之前存在隐含的“约”，使得少量和非实质偏差属于本发明教示的范围内。在本申请中，除非另外明确陈述，否则单数的使用包含复数。另外，“包括”、“含有”以及“包含”的使用并不具有限制性。应理解，以上总体描述和以下详细描述仅为示范性和解释性的，并不限制本发明教示。

如本文所用，“一”或“一个”也可指代“至少一个”或“一个或多个”。此外，“或”的使用是包含性的，使得当“a”为真、“b”为真，或“a”和“b”都为真时，短语“a或b”为真。此外，除非上下文另有要求，否则单数术语应包含复数，并且复数术语应包含单数。

“系统”阐述一组真实或抽象的组件，包括整体，其中每个组件与整体内的至少一个其它组件相互作用或相关。

术语“最优”是指确定为在数值上比一个或多个其它值更好的任何值。举例来说，最优值未必是最好的可能值，但可以仅满足某一标准(例如从前一值的代价函数改变处于容限内)。因此，最优解决方案可以不是最好的可能解决方案，而仅仅是根据某一标准比另一解决方案好的解决方案。

质谱分析平台

质谱平台100的各种实施例可包含如图1的框图中显示的组件。根据各种实施例，质谱仪100可包含离子源102、质量分析器104、离子检测器106和控制器108。

在各种实施例中，离子源102从样本产生多种离子。离子源可包含但不限于基质辅助激光解吸/电离(maldi)源、电喷雾电离(esi)源、大气压化学电离(apci)源、大气压光致电离源(appi)、电感耦合等离子体(icp)源、电子电离源、化学电离源、光致电离源、辉光放电电离源、热喷雾电离源等等。

在各种实施例中，质量分析器104可基于离子的质荷比分离离子。举例来说，质量分析器104可包含四极滤质器分析器、四极离子阱分析器、飞行时间(tof)分析器、静电阱(例如，轨道阱)质量分析器、傅里叶变换(fouriertransform)离子回旋共振(ft-icr)质量分析器等等。在各种实施例中，包含在质量分析器104是离子阱时，质量分析器104还可配置成或包含额外装置以使用共振激发或碰撞室碰撞诱导解离(cid)、电子转移解离(etd)、电子捕获解离(ecd)、光诱导解离(pid)、表面诱导解离(sid)等等使离子碎片化，且进一步基于质荷比分离碎片化离子。

在各种实施例中，离子检测器106可检测离子。举例来说，离子检测器106可包含电子倍增器、法拉弟杯(faradaycup)等等。离开质量分析器的离子可被离子检测器检测到。在各种实施例中，离子检测器可以是定量的，使得可确定离子的准确计数。

在各种实施例中，控制器108可与离子源102、质量分析器104和离子检测器106通信。举例来说，控制器108可配置离子源或启用/停用离子源。另外，控制器108可配置质量分析器104以选择待检测的特定质量范围。此外，控制器108可例如通过调整增益而调整离子检测器106的灵敏度。另外，控制器108可基于正在检测的离子的极性来调整离子检测器106的极性。举例来说，离子检测器106可配置成检测正离子或配置成检测负离子。

确定有效r0

众所周知，多极杆离子导引件的最优q随m/z而变。通常，针对一系列不同m/z离子确定最优q以构造用于离子导引件的调谐表。调谐表可接着用于确定离子导引件使特定质量范围的离子通过所必要的rf电压。图2示出用于示范性离子导引件的随质量而变的最优q的示范性图表。在各种实施例中，离子导引件可为四极杆、正方形四极杆、六极杆、八极杆、堆叠环离子导引件、离子漏斗、离子毡或其任何组合，或所属领域中已知的任何其它多极杆离子导引件。

可在特定仪器上确定调谐表，但基于可用的校准混合物，质量范围受到限制。另外，调谐离子光学件可能较耗时。或者，可针对仪器线产生调谐表且由厂家安装。调谐表可包含用于一系列质量的最优q(或q*m)。可使用更广范围的校准质量来产生由厂家安装的调谐表，且能消除对每个仪器执行校准的需要。

然而，已观察到，离子导引件组合件之间的差异性可导致仪器之间的最优q的不同。差异性的成因可追溯到仪器与离子导引件组合件之间的机械尺寸差异性，具体地说，r0。公开一种用于确定离子导引件的有效r0的方法。使用有效r0而非标称r0可控制因机械尺寸不同所致的仪器与仪器的差异性。

图3示出校准在质量分析期间使用的离子导引件的示范性方法300。在302处，可产生用于离子导引件的调谐曲线。在各种实施例中，可通过变化离子导引件的rf振幅以及在离子的q随着rf振幅改变时测量校准离子的峰面积来产生调谐曲线。可针对具有不同质量的多种校准离子产生数据。

在304处，可确定离子导引件的观测到的低质量截止值。观测到的低质量截止值可以是在调谐曲线的高端处离子在其处停止传输的q值，例如在校准离子强度下降到接近0时。

在306处，可计算有效r0。r0是从中心轴线(z轴)到任一电极(杆)表面的距离。归因于离子导引件的制造差异，有效r0可能与标称r0有较小程度的不同。这可归因于杆的直径和放置的小差异，或其它的制造差异。通过计算仪器的有效r0，可补偿对这些仪器差异性的校正，且可减小仪器之间的变化性。

可根据方程式1使用q的比值、q*(m/z)、q*(m/z)*ω²、q*(m/z)*f²、v、v/ω²、v/f²或其任何组合来计算有效r0。

方程式1：

在各种实施例中，k可限定为上文值中的一个，有效r0可使用方程式2进行计算。

方程式2：

其中r0标称是用于产生调谐曲线的离子导引件的假设r0，k观测是在调谐曲线中某一点处观测到的值，例如低质量截止值，k预期是所述点在调谐表创建时的值，且r0有效是离子导引件的计算出的r0。在各种实施例中，r0标称可为多极杆的理论r0。

在特定实施例中，可使用方程式3计算有效r0。

方程式3：

其中r0标称是用于产生调谐曲线的离子导引件的假设r0，截止观测是在观测到的低质量截止值处的q，且r0有效是离子导引件的计算出的r0。截止预期可以是在预期低质量截止值处的q值。在各种实施例中，截止预期可基于理论计算。举例来说，四极杆的截止预期可以是0.908的q。在其它实施例中，截止预期可以是当创建调谐表时在低质量截止值处的q值。

在各种实施例中，可基于校准混合物中的一种校准离子确定有效r0。选择的校准离子可具有靠近校准混合物覆盖的质量范围的中部、或处在所述质量范围的高端或低端或其间的任何位置的质量。在其它实施例中，有效r0可以是针对校准混合物内的两种或更多种校准离子计算的有效r0的平均值。在又一实例中，可使用来自校准混合物内的两种或更多种校准离子的观测到的低质量截止值的平均值计算有效r0。

在308处，可基于有效r0确定离子导引件的rf电压。rf电压可取决于所关注质量范围。另外，离子导引件的rf电压可取决于rf频率。在各种实施例中，调谐表可用于确定离子导引件的rf电压。调谐表可具有针对数个质量确定的最优q*m值(q与质量的乘积)。使用这些最优q*m值和r0，可针对目标质量或目标质量范围确定rf电压(参看方程式1)。在310处，可将rf电压施加于离子导引件，且在312处，可执行质量分析。

计算机实施系统

图4是示出本发明教示的实施例可在其上实施的计算机系统400的框图，所述计算机系统可并入有系统控制器或与之通信，所述系统控制器例如图1中所示的控制器48，使得相关联质谱仪的组件的操作可根据计算机系统400作出的计算或确定来调整。在各种实施例中，计算机系统400可包含用于传达信息的总线402或其它通信机构，以及与总线402耦合以用于处理信息的处理器404。在各种实施例中，计算机系统400还可包含耦合到总线402的可为随机存取存储器(ram)的存储器406或其它动态存储装置，以及待由处理器404执行的指令。存储器406还可用于在执行由处理器404执行的指令期间存储临时变量或其它中间信息。在各种实施例中，计算机系统400可进一步包含耦合到总线402以存储用于处理器404的静态信息和指令的只读存储器(rom)408或其它静态存储装置。可提供存储装置410，例如磁盘或光盘，且将其耦合到总线402以存储信息和指令。

在各种实施例中，计算机系统400可通过总线402耦合到显示器412，例如阴极射线管(crt)或液晶显示器(lcd)，以将信息显示给计算机用户。包含文数字和其它键的输入装置414可耦合到总线402以用于将信息和命令选择传达到处理器404。另一类型的用户输入装置是用于将方向信息和命令选择传达到处理器404且用于控制显示器412上的光标移动的光标控制件416，例如鼠标、轨迹球或光标方向键。此输入装置通常具有在第一轴线(即，x)和第二轴线(即，y)这两个轴线上的两个自由度，这允许装置指定平面中的位置。

计算机系统400可执行本发明教示。与本发明教示的某些实施方案一致，可由计算机系统400响应于处理器404执行含于存储器406中的一个或多个指令的一个或多个序列来提供结果。可将此类指令从存储装置410等另一计算机可读媒体读取到存储器406中。存储器406中含有的指令序列的执行可致使处理器404执行本文所描述的过程。在各种实施例中，存储器中的指令可对处理器内可用的逻辑门的各种组合的使用进行排序以执行本文描述的过程。或者，可使用硬接线电路代替或结合软件指令来实施本发明教示。在各种实施例中，硬接线电路可包含必要的逻辑门，其以必要序列操作以执行本文所描述的过程。因此，本发明教示的实施方案不限于硬件电路和软件的任何特定组合。

如本文所用的术语“计算机可读媒体”是指参与将指令提供到处理器404以供执行的任何媒体。此类媒体可呈许多形式，包含但不限于非易失性媒体、易失性媒体以及传输媒体。非易失性媒体的实例可包含但不限于光盘或磁盘，例如存储装置410。易失性媒体的实例可包含但不限于动态存储器，例如存储器406。传输媒体的实例可包含但不限于同轴电缆、铜线和光纤，包含包括总线402的电线。

非暂时性计算机可读媒体的常见形式包含例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、或任何其它磁性媒体、cd-rom、任何其它光学媒体、穿孔卡片、纸带、具有孔洞图案的任何其它物理媒体、ram、prom和eprom、flash-eprom、任何其它存储器芯片或盒带，或计算机可读取的任何其它有形媒体。

某些实施例还可实施为计算机可读媒体上的计算机可读代码。计算机可读媒体是可存储此后可通过计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读媒体的实例包含硬盘驱动器、网络连接存储装置(nas)、只读存储器、随机存取存储器、cd-rom、cd-r、cd-rw、磁带以及其它光学和非光学数据存储装置。计算机可读媒体还可分布在网络耦合的计算机系统上，使得计算机可读代码以分布方式存储和执行。

根据各种实施例，配置成由处理器执行以执行方法的指令存储在计算机可读媒体上。计算机可读媒体可以是存储数字信息的装置。举例来说，计算机可读媒体包含所属领域中已知的用于存储软件的压缩光盘只读存储器(cd-rom)。计算机可读媒体由处理器存取，所述处理器适合执行配置成被执行的指令。

在各种实施例中，本发明教示的方法可在软件程序和以常规编程语言编写的应用程序中实施，且可在常规计算机或嵌入式数字系统上实施。

虽然结合各种实施例描述本发明教示，但本发明教示并不限于此类实施例。相反，如所属领域的技术人员应了解，本发明教示涵盖各种替代方案、修改以及等同物。

此外，在描述各种实施例时，本说明书可能将方法和/或过程呈现为特定步骤序列。然而，就所述方法或过程不依赖于本文所阐述的步骤的特定次序来说，所述方法或过程不应限于所描述的特定步骤序列。如所属领域的技术人员将了解，其它步骤序列也是可能的。因此，在说明书中阐述的特定步骤次序不应解释为对权利要求的限制。另外，针对方法和/或过程的权利要求不应限于以所写的次序执行其步骤，且所属领域的技术人员可易于了解到，顺序可以变化并且仍保持在各种实施例的精神和范围内。

本文所描述的实施例可用其它计算机系统配置来实践，所述其它计算机系统配置包含手持装置、微处理器系统、基于微处理器或可编程消费型电子装置、微型计算机、大型主机计算机等。实施例还可在分布式计算环境中实践，其中任务由通过网络连接的远程处理装置执行。

还应了解，本文中所描述的实施例可采用各种计算机实施的操作，所述操作涉及存储在计算机系统中的数据。这些操是需要物理操控物理量的操作。通常但未必，这些量呈能够被存储、转移、组合、比较和以其它方式操控的电或磁信号的形式。另外，所执行的操控通常以例如产生、识别、确定或比较等词语提及。

形成本文中所描述的实施例的部分的任何操作都是有用的机器操作。本文所描述的实施例还涉及用于执行这些操作的装置或设备。本文所描述的系统和方法可出于所需目的专门构造，或其可以是通过存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或配置的通用计算机。确切地说，各种通用机器可与根据本文中的教示编写的计算机程序一起使用，或可能更便于构造更专用设备来执行所需操作。

结果

图5示出使用2.49mm的标称r0的示范性离子导引件的m/z为508.2的校准离子的示范性调谐曲线。调谐曲线通过扫描rf电压以调整q值而确定，且测量校准离子的峰面积。如可见，低质量截止值约为q＝0.8，低于预期值q＝0.908。即，基于标称r0的假设q值较低。使用方程式1得到2.33mm的有效r0。

图6示出使用2.33mm的有效r0的m/z为508.2的校准离子的示范性调谐曲线。在计算有效r0和调整基本计算以使用有效r0设置rf电压之后，离子如所预期在q＝0.908处停止传输。

可通过比较图7和8看出使用正确r0的重要性。图7和8示出质量18的低质量离子的调谐曲线。图7示出基于标称r0的调谐曲线，而图8示出在校正到有效r0之后的调谐曲线。低m/z离子具有陡变的调谐曲线。图7与图8之间的最大值位置存在显著移位。使用q为0.5的固定调谐曲线将产生m/z18的离子的强度的一半，直到校正r0为止。有效r0与标称r0之间的较大差可导致低质量离子的完全丢失。