试。仪器实验平台如图2所示，本实验 室自行设计和加工的电喷雾电离源-离子阱质谱仪器系统（ESI-IT-MS)。仪器由三级差分 真空系统构成，离子阱所在第三级真空腔内真空度可达到3X 10_3Pa。电喷雾电离源产生的 离子通过取样锥孔进入二级真空腔，经过一段长度为200毫米的四极离子导引进入矩形离 子阱中，完成质量分析。氦气作为冷却气从阱的后端盖电极上的小孔中引入用于离子冷却。 试剂：脑啡肽（YGGFL，m/z=556 );利血平（Reserpine, m/z=175,上海阿拉丁试剂有限公司）， 配制成5 X 10-5 M的溶液，溶剂采用甲醇：水=50 : 50,其中含有0. 05%的醋酸。
[0051] 数字直接合成（DDS)的方法产生低电平的方波电压，一般为5V的TTL电平。经过 快速开关（switches)和MOSFET场效应管的放大后，得到幅度在0-1000V。 |5范围内连续可调 的高压方波用作束缚电压。偶极激发电压通过束缚电压的分频得到，即偶极激发电压与束 缚电压的频率之间存在一比例关系，系数为β/2, β值小于1。射频工作电压方波的周期、 扫速、对称性和时序可以通过软件精确控制。一对幅度相同、相位完全相反的方波束缚电压 分别施加到离子阱X和y方向的两对电极上。离子从X方向弹出，偶极激发电压与方波束 缚电压耦合后施加到一对X方向电极上。
[0052] 通过进行常规的质量扫描的方法，可以得到一张样品离子的完整谱图。在本次实 验中，射频工作电压的幅值优选为150~250V。 p;其偶极激发频率为束缚方波的频率的三分 之一，即β值为2/3,幅度为(XPIOVidp，优选0.2-2 7^。随着束缚方波的频率扫描，不同 质荷比的离子依次到达共振点发生共振，从阱中弹出被离子探测器检测。串级质谱分析从 时间上主要分为三个阶段。
[0053] 串级质谱分析第一阶段，将被测样品利血平母离子隔离，并通过冷却将其束缚在 阱中，此时偶极激发电压不施加。此时在该阶段后直接进行质量扫描，得到的是只有一个 609质谱峰的谱图，如图4所示。
[0054] 串级质谱分析第二阶段，改变该阶段的射频工作电压信号频率，对所加载的射频 信号频率进行从低到高的线性扫描，离子在阱内受到射频工作电压频率的线性扫描变化， 母离子偏离束缚中心，与讲内的中性气体分子发生多次碰撞，同时产生的一次碎片离子在 频率不断变化过程中，再次与阱内的中性气体分子和其他碎片离子发生碰撞碎裂，经过多 次的碰撞碎裂，得到母离子解离过程中最低质量数的碎片离子，在此过程中射频工作电压 信号的幅度不变，同时在该阶段施加偶极激发电压，β值为0.3333,幅值为0.1 -IOVidp,优 选 0· 2~2 V0p。
[0055] 串级质谱分析第三阶段，在该阶段中，对射频工作电压信号从高频向低频进行线 性扫描。β值为2/3。离子阱阱内的碎片离子在偶极激发电压的作用下，发生共振，最终从 电极的引出孔或引出槽中弹出被检测，完成整个串级质谱分析，得到串级质谱分析谱图。
[0056] 先按照常规方法实现碰撞解离实验，在碰撞解离实验阶段中，选择射频工作电压 某一固定频率，使得离子偏离束缚中心，实现碰撞解离，得到的解离谱图如图4所示；在通 一实验装置中，不改变任何硬件实施，只在碰撞解离阶段改变射频工作电压的频率，得到 初步的实验结果表明，在串级质谱分析的第二阶段，即碰撞诱导解离阶段，β值固定在 0. 3333,射频工作电压频率从540kHz扫描到560kHz时，得到的母离子利血平离子碰撞解离 谱图，如图6所示。在本实验研究过程中，使用样品利血平应用于本发明方法，射频工作电 压频率从500kHz线性扫描到596. 3kHz时，得到的母离子脑啡肽碰撞解离谱图，如图7所 示。通过传统的解离方法和本发明中讲述的新方法得到碰撞解离谱图对比可以发现，本发 明的新方法得到了更多的低质量数碎片离子，其方法简单，同时得到了更多有关母离子结 构的信息。
[0057] 本发明中，还可采用其他波形信号电压驱动离子阱，在碰撞解离阶段通过改变射 频工作电压信号的频率，实现母离子的碰撞诱导解离，实现低质量数的检测。
[0058] 本发明中，该方法同样可应用于在其他任何结构的四极离子阱质量分析器上，可 以是三维离子阱也可以是采用双曲面电极的线形离子阱，只要在碰撞解离阶段通过改变射 频工作电压信号的频率，都可以实现母离子的解离，获得最低质量数的碎片离子。
【主权项】
1. 离子阱低质量数截止值串级质谱分析方法，其特征在于依次包括离子选择隔离、碰 撞诱导解离和质量扫描分析三个阶段；具体过程如下： (1) 离子选择隔离阶段，将被选择的母体离子隔离出来，被隔离的母体离子在离子阱射 频工作电压产生的电场作用下，通过与中性气体分子的碰撞、冷却，束缚在离子阱中； (2) 碰撞诱导解离阶段，在离子阱质量分析器中，施加射频工作电压，幅度保持不变；同 时，对施加在离子阱电极上的射频工作电压频率进行线性扫描，在该过程中加载一定的偶 极激发电压，驱动母离子在射频工作电压频率线性扫描过程中获得的能量被激发，偏离离 子阱束缚离子中心地带，被激发的母体离子产生高速运动，与离子阱中的中性分子发生碰 撞并解离，产生母离子解离的最低质量数碎片离子，该最低质量数的碎片离子在离子阱中 经过冷却后被束缚； (3) 质量扫描分析阶段，当母体离子经碰撞诱导解离后，对射频工作电压信号从高频往 低频进行线性扫描，碎片离子在偶极激发电压的作用下，发生共振激发，弹出离子阱，最终 从离子引出电极的引出孔或引出槽中被逐出，被安置在离子阱外的离子探测器检测到，获 得离子的质谱信号。2. 根据权利要求1所述的串级质谱分析的方法，其特征在于步骤（2)中，射频工作电压 的频率是从低频率向高频率进行线性扫描，所述偶极激发电压的频率是也是从低频率向高 频率进行线性扫描。3. 根据权利要求1所述的串级质谱分析方法，其特征在于步骤（2)中，所述射频工作电 压是数字方波电压、正弦波电压或三角波形电压。4. 根据权利要求3所述的串级质谱分析的方法，其特征在于步骤（2)中，所述射频工作 电压的扫描频率区间大小不受限制，将根据实验需要加以改变和调节。5. 根据权利要求3所述的串级质谱分析的方法，其特征在于步骤（2)中，所述射频工作 电压的幅度为〇~l〇〇〇VQp。6. 根据权利要求1所述的串级质谱分析的方法，其特征在于步骤（3)中，所述偶极激发 电压频率与射频工作电压频率比值为任意值。7. 根据权利要求1所述的串级质谱分析的方法，其特征在于所述偶极激发电压的幅值 为 0· 1~10V〇P〇8. 根据权利要求1所述的串级质谱分析的方法，其特征在于整个解离过程持续的时间 不受限制，具体根据实验需求加以调节。9. 根据权利要求1所述的串级质谱分析的方法，其特征在于所述离子阱质量分析器为 三维离子阱、二维线形离子阱或者其它任何几何形状的质量分析器。10. 根据权利要求1所述的串级质谱分析的方法，其特征在于在所述中性气体为惰性 气体。
【专利摘要】本发明属于质谱分析测试技术领域，具体为离子阱低质量数截止值串级质谱分析方法。包括离子选择隔离、碰撞诱导解离和质量分析三个阶段。在碰撞诱导解离阶段，通过扫描数字方波电源的频率，从低频率向高频率进行线性扫描，并在实施过程中同时加载一定的激发方波电压，实现被分析母体离子的激发和解离，并可以检测到母体离子低质量数碎片离子产物。本发明优点在于不需要改变硬件和设备，通过软件控制即可实现数字方波电源的频率变化,解决了传统离子阱质谱仪在串级质谱过程中低质量数检测的主要难点；还进一步提升离子阱质谱仪的串级质谱解离效率，丰富了碎片离子信息，有助于对母离子结构的分析；从而提高了离子阱质谱仪的性能和应用领域。
【IPC分类】H01J49/26, H01J49/40
【公开号】CN105355537
【申请号】CN201510780678
【发明人】徐福兴, 陈银娟, 丁航宇, 周鸣飞, 汪源源, 丁传凡, 周振, 黄征旭, 高伟, 粘慧青
【申请人】复旦大学, 广州禾信分析仪器有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月13日