本发明大体上涉及质谱领域，包含用于电子电离源的系统和方法。
背景技术：
：质谱可用于对样品执行详细分析。此外，质谱可向样品中的大量化合物提供定性(化合物x是否存在于样品中)和定量(多少化合物x存在于样品中)的数据。这些能力已用于各种分析，例如对药物使用进行测试、测定食品中的农药残留物、监测水质等等。质谱仪的灵敏度可能受离子源的效率、通过质谱仪且在质量分析器中的离子损耗以及检测器的灵敏度限制。增大离子源的效率、每单位样品或每单位时间产生的离子的数目可以显著地改进质谱仪的检测极限，从而使得能够检测化合物的较低浓度或使用较小量的样品。然而，增大所产生离子的数目还可能具有降低离子源稳健性的有害影响，从而必须更频繁地清洁离子源光学件。因而，需要改进的离子源。技术实现要素：在第一方面中，一种质谱仪系统可包含离子源和控制器。离子源可包含：主体，所述主体包括第一端处的电离腔室、到电离腔室中的样品入口和第二端处的后电离体积，所述主体具有沿着源轴从第一端到第二端的长度；电子源，所述电子源定位在第一端处，电子源包含热离子长丝和排斥极，且电子源被配置成用于通过电离腔室沿着源轴使电子束加速并排斥在电离体积中产生的离子而使其远离电子源；第一透镜元件，所述第一透镜元件定位成邻近于第二端处的后电离体积；以及第二透镜元件，所述第二透镜元件定位成邻近于第一透镜元件。控制器可被配置成：通过设置第二透镜电压和长丝电压以使沿着源轴朝向电子源的反向电子反射减到最少而在高稳健性模式中操作离子源；以及通过设置第二透镜电压和长丝电压以产生沿着源轴朝向电子源的反向电子反射而在高灵敏度模式中操作离子源。在第一方面的各种实施例中，离子源可进一步包含被配置成在电离腔室中提供轴向磁场的磁铁组合件。在第一方面的各种实施例中，在高稳健性模式中，第二透镜电压可比长丝电压具更少负性。在第一方面的各种实施例中，在灵敏度模式中，第二透镜电压可比长丝电压更具负性。在第一方面的各种实施例中，控制器可进一步被配置成在执行全扫描时处于高稳健性模式中的离子源。在第一方面的各种实施例中，控制器可进一步被配置成在分析高丰度分析物或高丰度基质时处于高稳健性模式中的离子源。在第一方面的各种实施例中，控制器可进一步被配置成在执行单离子监测或单反应监测时处于高灵敏度模式中的离子源。在第一方面的各种实施例中，控制器可进一步被配置成针对质量范围的第一子集在高稳健性模式中操作源且针对质量范围的第二子集在高灵敏度模式中操作源。在特定实施例中，控制器可进一步被配置成将来自质量范围的第一子集的高稳健性模式数据和来自质量范围的第二子集的高灵敏度模式数据组合到高动态范围质谱中。在第一方面的各种实施例中，控制器可进一步被配置成在高稳健性模式中操作源以扫描样品的质量范围且针对样品中的分析物的子集在高灵敏度模式中操作源以供单离子监测或单反应监测。在第二方面中，一种分析样品的方法可包含：将样品的至少一部分提供到离子源的电离腔室，离子源包含电子源，所述电子源包含热离子长丝和排斥极且被配置成用于通过电离腔室沿着源轴朝向透镜元件使电子束加速；在低电子反射的条件下对离子源中的样品的组分进行电离以形成第一组电离组分；对样品的第一组电离组分执行质量扫描；在通过透镜元件使电子沿着轴朝向电子源反向反射的条件下对离子源中的样品的组分进行电离以形成第二组电离组分；以及对第二组电离组分的子集执行单离子监测或单反应监测。在第二方面的各种实施例中，在低电子反射的条件下，透镜电压可比长丝电压具更少负性。在第二方面的各种实施例中，在通过透镜元件使电子沿着轴朝向电子源反向反射的条件下，透镜电压可比长丝电压更具负性。在第三方面中，一种分析样品的方法可包含：将样品的至少一部分提供到离子源的电离腔室，离子源包含电子源，所述电子源包含热离子长丝和排斥极且被配置成用于通过电离腔室沿着源轴朝向透镜元件使电子束加速；在低电子反射透镜元件的条件下对离子源中的样品的组分进行电离以形成第一组电离组分；对样品的第一组电离组分的第一质量范围执行第一质量扫描；在通过透镜元件使电子沿着轴朝向电子源反向反射的条件下对离子源中的样品的组分进行电离以形成第二组电离组分；以及对样品的第二组电离组分的第二质量范围执行第二质量扫描。在第三方面的各种实施例中，方法可进一步包含将来自第一质量扫描和第二质量扫描的数据组合到高动态范围质谱中。在第三方面的各种实施例中，在低电子反射的条件下，透镜电压可比长丝电压具更少负性。在第三方面的各种实施例中，在通过透镜元件使电子沿着轴朝向电子源反向反射的条件下，透镜电压可比长丝电压更具负性。在第三方面的各种实施例中，第一质量范围可包含高丰度分析物，且第二质量范围可包含低丰度分析物。附图说明为了更完整地理解本文中所公开的原理和其优点，现在参考下文结合附图和随附呈现进行的描述，其中：图1是根据各种实施例的示范性质谱系统的框图。图2a和2b是说明根据各种实施例的示范性离子源的图式。图3a和3b是说明根据各种实施例的模拟离子源中的电子的图式。图4是说明根据各种实施例的操作离子源的示范性方法的流程图。图5是说明示范性计算机系统的框图。图6是展示根据各种实施例的比较离子强度的示范性数据的图式。应理解，图式不一定按比例绘制，图式中的物体也不一定相对于彼此按比例绘制。图式是意图明晰并理解本文中所公开的设备、系统和方法的各种实施例的描绘。在可能的情况下，将在整个图式中使用相同的参考数字来指代相同或类似的部分。此外，应了解，图式并不意图以任何方式限制本发明教示的范围。具体实施方式在本文中和随附呈现中描述用于离子隔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并且不应理解为以任何方式限制所描述的主题。在各种实施例的此详细描述中，出于解释的目的，阐述许多具体细节以提供对所公开的实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将理解，这些各种实施例可在有或无这些具体细节的情况下实践。在其它情况下，以框图形式展示结构和装置。此外，所属领域的技术人员可以容易地了解，呈现和执行方法的具体顺序为说明性的，并且预期所述顺序可以改变并且仍保持在本文中所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材料(包含但不限于专利、专利申请、文章、书籍、论文和因特网网页)出于任何目的明确以全文引用的方式并入。除非另外描述，否则本文中所使用的所有技术和科学术语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相同的含义。将了解，在本发明教示中论述的温度、浓度、时间、压力、流动速率、横截面积等之前存在隐含的“约”，使得在本发明教示的范围内存在略微和非显著偏差。在本申请中，除非另外具体陈述，否则单数的使用包含复数。此外，“包括”、“含有”和“包含”的使用并不意图是限制性的。应理解，以上一般描述和以下详细描述仅是示范性和解释性的，并且不限制本发明教示。如本文中所使用，“一(a或an)”也可指“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”均为真时，短语“a或b”为真。另外，除非上下文另外要求，否则单数术语应包含复数并且复数术语应包含单数。“系统”阐述一组组件(真实或抽象)，包括一个整体，其中每个组件与整体内的至少一个其它组件相互作用或与其相关。质谱平台质谱平台100的各种实施例可包含如图1的框图中所显示的组件。在各种实施例中，图1的元件可并入到质谱平台100中。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从样品中产生多个离子。离子源可包含但不限于基质辅助激光解吸附/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、傅里叶变换离子回旋共振(ft-icr)质量分析器等等。在各种实施例中，质量分析器104还可被配置成使用碰撞诱导解离(cid)、电子转移解离(etd)、电子俘获解离(ecd)、光诱导解离(pid)、表面诱导解离(sid)等等将离子碎片化，并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、法拉第杯(faradaycup)等等。离开质量分析器的离子可由离子检测器检测到。在各种实施例中，离子检测器可以定量，使得可以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。此外，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。另外，控制器108可例如通过调整增益来调整离子检测器106的灵敏度。此外，控制器108可基于正在被检测的离子的极性而调整离子检测器106的极性。举例来说，离子检测器106可被配置成检测正离子或被配置成检测负离子。离子源图2a和2b是说明离子源200的图式，离子源200可用作质谱平台100的离子源102。离子源200可包含电子源202、电子透镜204、电离腔室206、透镜元件208、210和212，以及rf离子导引件214。另外，离子源200可包含主体216、绝缘体218、间隔件220和222以及固定夹224。电子源202可包含用于产生电子的热离子长丝226。在各种实施例中，电子源202可包含用于产生冗余电子或增加的电子的更多额外的热离子长丝。在替代实施例中，电子源202可包含场发射体。电子可以沿着离子源200轴向地前进到电离腔室206中，以对气体分子进行电离。电子透镜204可用于防止离子朝向电子源反向前进。电离腔室206可包含用于将气体样品导向到由电离腔室206界定的电离体积230中的气体入口228。可以通过来自热离子长丝226的电子对电离体积230内的气体分子进行电离。透镜208和210可以界定后电离体积232。后电离体积232可以是可供形成离子的区，所述区为样品提供低压。后电离体积232可以包含其中存在电子的透镜的区。在各种实施例中，后电离体积232还可以包含在电离体积和透镜外部的区域。壁234可以限定从电离体积230到后电离体积232的气流，从而在电离体积230与后电离体积232之间产生相当大的压力差。虽然电离可以在后电离体积232中进行，但由于后电离体积232中的样品密度较低，所以在电离体积230中可以产生明显较多的离子。在各种实施例中，电离腔室206与透镜元件208可以接合以产生经扩展的电离元件236，电离元件236界定电离体积230和后电离体积232的至少一部分。在此类实施例中，透镜元件208可以电耦合到电离腔室206。在其它实施例中，可以电隔离所接合的电离腔室206和透镜元件208，使得可以将不同的电压电位施加到电离腔室206和透镜元件208。透镜210和212以及rf离子导引件214可以辅助离子从电离体积230轴向移动到额外的离子光学元件和质谱平台100的质量分析器104。在各种实施例中，离子导引件组合件238可以包含透镜212和rf离子导引件214。离子导引件组合件238可以包含用以将透镜212与rf离子导引件214电隔离的额外绝缘部分。另外，绝缘部分可以包含用以防止透镜210与透镜212之间进行电接触的支座。当被组装成主体216时，绝缘体218可以防止透镜208(或经扩展的电离元件236)与透镜210之间进行电接触。间隔件220可以防止电子透镜204与电离腔室208(或经扩展的电离元件236)之间进行电接触。可以指示间隔件222阻止电子源202旋转，且固定夹224可以将其它组件固持在主体216内。双模式图3a是运用离子源200中的电子的强制静电反射来模拟所述电子的说明。当透镜的轴上的电位比电子源202中产生的电子的电子能量足够更具负性时，可以通过透镜元件212来使电子发生静电反射。图3a和表1中展示用于模拟的电位。在各种实施例中，长丝226的电位可以在约-40v与-80v之间，例如约-45v，且电子透镜204的电位可以在约0v到约15v之间，例如在约5v与约7v之间。电离腔室206和透镜元件208可以接地(约0v)，且透镜元件210的电位可以在约0v与约-15v之间，例如在约-2v与约-10v之间。透镜元件212的电位可以在约-50v与约-150v之间，且rf离子导引件214的偏移电压可以在约-15v到约1v之间。在其它实施例中，长丝226的电位可以为约-70v，且透镜元件212的电位可以在约-83v与约-150v之间。表1：静电反射模拟替代方案1替代方案2长丝226-70v-45v-70v电子透镜2046v0v到15v0v到15v电离腔室2060v(接地)0v(接地)0v(接地)透镜2080v(接地)0v(接地)0v(接地)透镜210-10v0v到-15v0v到-15v透镜212-83v-50v到-150v-83v与150vrf离子导引件214-4.3v-15v到1v-15v到1v图3b是不运用离子源200中的电子的强制静电反射来模拟所述电子的说明。当透镜元件208、210和212的轴上透镜电位比电子源202中产生的电子的电子能量具更少负性时，可减小电子反射量。图3b和表2中展示用于模拟的电位。在各种实施例中，长丝226的电位可以在约-80v与-40v之间，例如约-70v，且电子透镜204的电位可以在约0v到约15v之间，例如在约5v与约7v之间。电离腔室206和透镜元件208可以接地(约0v)，且透镜元件210的电位可以在约0v与约-15v之间，例如在约-2v与约-10v之间。透镜元件212的电位可以比长丝226更具负性，例如在约-15v与约-40v之间，且rf离子导引件214的偏移电压可以在约-15v到约1v之间。在其它实施例中，透镜元件208的电位可以在约0v与约-65v之间，透镜元件212的电位可以在约0v与约-65v之间，且透镜元件212的电位可以在约-15v与约-65v之间。表2：无静电反射模拟替代方案1替代方案2长丝226-70v-70v-70v电子透镜2046v0v到15v0v到15v电离腔室2060v(接地)0v(接地)0v(接地)透镜2080v(接地)0v(接地)0v到-65v透镜210-10v0v到-15v0v到-65v透镜212-25v-15v到-65v-15v与-65vrf离子导引件214-4.3v-15v到1v-15v到1v电子碰撞电离质谱的灵敏度可以是针对给定分析物所产生的离子的数目的函数。ei源的灵敏度可作为所产生离子的数目的函数随时间变化而降级。增大所形成离子的数目会导致源中产生沉积物，所述沉积物需要周期性地除去以恢复或维持灵敏度。因此，在维护步骤之间可以存在灵敏度与离子源寿命之间的平衡。另外，例如用于电子倍增器的检测器性能可随时间从检测离子开始降级。离子源200可通过改变透镜电位而在反射高灵敏度模式与非反射高稳健性模式之间切换。高灵敏度模式可用于srm(选定反应监测)或sim(选定离子监测)操作模式中的样品。另外，用于高灵敏度模式的样品可限于具有相对干净的样品基质以减少离子光学件污染的样品。高稳健性模式可用于针对具有相对丰裕的分析物的样品或具有相对丰裕的基质化合物的样品的全扫描操作模式，或与针对具有相对丰裕的分析物的样品的srm或sim操作模式一起使用。对于这些情形，高稳健性模式可减少光学件的离子污染或减少检测器性能的降级。高稳健性模式可用于具有相对丰裕的分析物的样品，所述分析物可另外产生高于检测器的最优电平的信号，并且其中在样品量较低的情况下减少样品量可能不是有利的，这是因为在样品引入期间的活度或损耗。在各种实施例中，在具有高程度电子反射的高灵敏度模式中在源中产生的离子的数目可比在具有低程度电子反射的高稳健性模式中在源中产生的离子的数目大约3倍以上，例如大约4倍以上，甚至大约5倍以上。图4是说明在高稳健性模式和高灵敏度模式中利用离子源200的方法400的流程图。在402处，可选择高稳健性模式。在各种实施例中，操作者可例如在建立实验时选择高稳健性模式，或系统可取决于所选用的例如全扫描等方法而自动地选择高稳健性模式。在404处，可调整源电压以使得电子不在源内反射，并且在406处，可对样品执行全扫描。在408处，可选择高灵敏度模式。在各种实施例中，操作者可例如在建立实验时选择高灵敏度模式，或系统可取决于所选用的例如sim或srm等方法而自动地选择高灵敏度模式。在410处，可调整源电压以使得电子在源内反射，并且在406处，可对样品执行sim或srm。在各种实施例中，可选用在高稳健性模式中执行全扫描的方法，并且当存在靶离子时，可在高灵敏度模式中对离子执行srm或sim。在各种实施例中，方法可以是数据相关的方法，使得离子(已知或未知)的存在可触发离子的srm。在其它实施例中，方法可以是可在色谱分离期间周期性地执行全扫描且在特定保留时间窗口期间对靶离子执行srm或sim的预定义方法。在各种实施例中，可选用在高稳健性模式中对质量范围执行全扫描并且在高灵敏度模式中对另一质量范围执行全扫描的方法。具体地说，可使用高稳健性模式来扫描含有高丰度离子的质量范围，并且可使用高灵敏度模式来扫描含有低丰度离子的质量范围，以提供相比于单独使用单个模式可实现的动态范围更大的动态范围。可组合这些扫描以产生具有相比于单独使用单个模式可实现的动态范围更大的动态范围的单个扫描。计算机实施的系统图5是说明可在其上实施本发明教示的实施例的计算机系统500的框图，其可并入系统控制器(例如图1中展示的控制器58)或与之通信，使得可根据由计算机系统500作出的计算或确定来调整相关联质谱仪的组件的操作。在各种实施例中，计算机系统500可包含用于传达信息的总线502或其它通信机构，以及与总线502连接以用于处理信息的处理器504。在各种实施例中，计算机系统500还可包含连接到总线502的存储器506以及待由处理器504执行的指令，所述存储器506可以是随机存取存储器(ram)或其它动态存储装置。存储器506还可用于在执行待由处理器504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500可进一步包含连接到总线502以供存储用于处理器504的静态信息和指令的只读存储器(rom)508或其它静态存储装置。可提供存储装置510(例如，磁盘或光盘)并且将其连接到总线502以存储信息和指令。在各种实施例中，计算机系统500可通过总线502连接到显示器512，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。包含字母数字键和其它键的输入装置514可连接到总线502以用于将信息和命令选择传达到处理器504。另一类型的用户输入装置为光标控制件516，例如鼠标、跟踪球或光标方向键，其用于将方向信息和命令选择传达到处理器504并且用于控制显示器512上的光标移动。此输入装置通常具有在两个轴(第一轴(即，x)和第二轴(即，y))上的两个自由度，这允许所述装置指定平面中的位置。计算机系统500可执行本发明教示。与本发明教示的某些实施方案一致，结果可由计算机系统500响应于处理器504执行含在存储器506中的一个或多个指令的一个或多个序列来提供。可将此类指令从例如存储装置510的另一计算机可读媒体读取到存储器506中。含在存储器506中的指令序列的执行可使得处理器504执行本文中所描述的过程。在各种实施例中，存储器中的指令可对使用在处理器内可用的逻辑门的各种组合排序以执行本文中所描述的过程。或者，可使用硬连线电路代替或结合软件指令以实施本发明教示。在各种实施例中，硬连线电路可包含必需逻辑门，其以必需顺序操作以执行本文中所描述的过程。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。如本文中所使用的术语“计算机可读媒体”指代参与将指令提供到处理器504以供执行的任何媒体。此类媒体可采用许多形式，包含但不限于非易失性媒体、易失性媒体和传输媒体。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510。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506。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502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、闪存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。根据各种实施例，被配置成待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用于存储软件的如所属领域中已知的压缩光盘只读存储器(cd-rom)。计算机可读媒体被适合于执行被配置成被执行的指令的处理器存取。在各种实施例中，本发明教示的方法可以在以例如c、c++等常规编程语言编写的软件程序和应用程序中实施。虽然结合各种实施例来描述本发明教示，但是并不打算将本发明教示限制于这类实施例。相反地，如所属领域的技术人员将了解，本发明教示涵盖各种替代例、修改和同等物。另外，在描述各种实施例时，本说明书可将方法和/或过程呈现为特定序列的步骤。然而，在所述方法或过程并不依赖于本文中所阐述的特定次序的步骤的程度上，所述方法或过程不应限于所描述的特定序列的步骤。所属领域的一般技术人员将了解，其它序列的步骤是可能的。因此，本说明书中所阐述的特定次序的步骤不应解释为对权利要求书的限制。另外，针对方法和/或过程的权利要求书不应限于以书写的次序执行其步骤，并且所属领域的技术人员可易于了解，顺序可变化并且仍保持在各种实施例的精神和范围内。本文中所描述的实施例可用包含以下的其它计算机系统配置来实践：手持式装置、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、大型主机计算机等等。实施例也可在通过经网络链接的远程处理装置执行任务的分布式计算环境中实践。还应理解，本文中所描述的实施例可采用涉及存储在计算机系统中的数据的各种计算机实施操作。这些操作是需要物理量的物理操纵的操作。通常(但未必)，这些量采用能够被存储、转移、组合、比较和以其它方式操纵的电或磁信号的形式。另外，所执行的操纵通常以术语提及，例如产生、识别、确定或比较。形成本文中所描述的实施例的部分的操作中的任一个是有用的机器操作。本文中所描述的实施例还涉及执行这些操作的装置或设备。本文中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，或可能更方便的是构造更专门设备以执行所需操作。某些实施例还可体现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由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、网络附接存储装置(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。计算机可读媒体也可分布在网络连接的计算机系统上，使得计算机可读代码以分布方式存储和执行。结果图6展示比较高稳健性低电子反射模式与高灵敏度高电子反射模式之间的离子强度的示范性色谱图。将100fg的ofn施加到gc柱，且针对272th的前体质量和222th的产品质量执行单反应监测。在低电子反射的情况下获得7552的ofn峰面积，且在高电子反射的情况下获得41310的ofn峰面积。显而易见的是，在高电子反射情况下产生的离子的数目比在低电子反射情况下产生的离子的数目大5倍。当前第1页12