專利名稱：質(zhì)譜測定法中的多離子注入的制作方法
質(zhì)譜測定法中的多離子注入本申請是PCT國際申請?zhí)朠CT/GB2006/001976、國際申請日2006年5月31日、中國國家申請?zhí)?00680024311.5、名稱為“質(zhì)譜測定法中的多離子注入”的申請的分案申請。本發(fā)明涉及在質(zhì)量分析階段的至少一個階段中包括離子阱的質(zhì)譜測定法。尤其，雖然并非唯一地，本發(fā)明涉及用于分析前體離子和碎片離子的串聯(lián)質(zhì)譜測定法。通常，質(zhì)譜儀包括用于從待分析的分子中產(chǎn)生離子的離子源以及用于把離子引導到質(zhì)量分析器的離子光學器件。串聯(lián)質(zhì)譜儀還包括第二質(zhì)量分析器。在串聯(lián)質(zhì)譜測定法中，離子化分子的結(jié)構(gòu)性說明是通過下列步驟進行的:收集質(zhì)譜，然后使用第一質(zhì)量分析器從質(zhì)譜中選擇所需要的一個或多個前體離子，使離子分裂，然后使用第二質(zhì)量分析器進行碎片離子的質(zhì)量分析。通常，優(yōu)選具有準確質(zhì)量性能的質(zhì)量分析器作為第二質(zhì)量分析器。還經(jīng)常要求使用準確質(zhì)量分析器來得到前體離子的質(zhì)譜，即，把前體離子的樣本傳送到準確質(zhì)量分析器而無需分裂?？梢允乖摲椒〝U展成提供一個或多個進一步的分裂階段(S卩，碎片離子的分裂等等)。這一般稱為MSn，n表示離子代的數(shù)量。因此，MS2對應于串聯(lián)質(zhì)譜測定法。串聯(lián)質(zhì)譜儀可以分成三個類型:(I)空間連續(xù)，對應于傳輸質(zhì)量分析器的組合(例如，磁扇、四極、飛行時間(TOF)，通常在中間具有碰撞單元)；(2)時間連續(xù)，對應于獨立的俘獲質(zhì)量分析器(例如，四極、線性、傅立葉變換離子回旋共振(FT-1CR)、靜電阱)；以及(3)時間和空間連續(xù)，對應于多個阱的混合或多個阱和傳輸質(zhì)量分析器的混合。本發(fā)明特別適用于脈沖式準確質(zhì)量分析器，諸如TOF分析器、FT IC R分析器以及諸如軌道阱質(zhì)量分析器之類的靜電阱(EST)分析器。特別在高分辨率情況下操作時，這些分析器中的大多數(shù)都具有短的注入周期，其后跟著長的質(zhì)量分析階段。因此，使用諸如RF多極的中間離子存儲器可以使它們的靈敏度大大地得益。經(jīng)常，在準確質(zhì)量分析器之前有質(zhì)量分析階段，例如，上述的串聯(lián)質(zhì)譜測定法。質(zhì)譜測定法的這些第一階段可以包括在四極阱或任何其它已知質(zhì)量分析器中的離子俘獲。在這些實例中，中間離子存儲器的使用避免了由重復速率不同和不同階段之間離子束參數(shù)的不同而導致的離子丟失?？梢栽?J.Proteome Res.3(3)(2004)621 — 626 頁、Anal Chem.73(2001) 253 頁、W02004 / 068523,US2002 / 0121594,US2002 / 0030159,W099 / 30350 和W002/078046中找到包括中間離子存儲器的串聯(lián)質(zhì)譜儀的例子。其它串聯(lián)配置也是可能的。作為質(zhì)量分析器使用的離子阱總是對引入和俘獲在其中的離子的總數(shù)較敏感。清楚地，要求在質(zhì)量分析器中積累盡可能多的離子以便提高所收集的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計量。然而，這種極度渴望的情況與產(chǎn)生空間電荷效應的較高離子濃度處的飽和的實情有沖突。這些空間電荷效應限制質(zhì)量分辨率，并且導致所測量的質(zhì)量對電荷比的偏移，從而導致不正確的質(zhì)量分配，甚至是不正確的強度分配。尤其，用離子把中間離子存儲器裝得溢出時，除了中間離子存儲器本身的質(zhì)量抑制效應之外，還在后面得到的質(zhì)譜中導致峰值偏移、損失了俘獲質(zhì)量分析器中的質(zhì)量準確度，以及在TOF質(zhì)量分析器中的檢測器的飽和度。通常把一種解決這個問題的技術(shù)稱為自動增益控制(AGC)。AGC是通用名稱，用于利用輸入離子流的有關信息來調(diào)節(jié)質(zhì)量分析器所接納的離子量。也可以使用該信息根據(jù)譜信息來選擇質(zhì)量范圍?？梢钥刂品e累在離子阱內(nèi)的總離子數(shù)量如下。首先，在已知時間周期上積累離子，并且執(zhí)行快速總離子數(shù)量測量。時間周期和阱中總離子數(shù)量的知識允許選擇合適的填充時間，用于填充后續(xù)的離子以在單元中產(chǎn)生最佳的離子數(shù)量。在US5，107，109中進一步詳細描述這個技術(shù)。用于測量初始離子數(shù)量的不同變量是已知的，包括使用以前譜中的總離子電流(US5，559，325);使用通過離子阱向檢測器傳輸離子的短的預掃描(W003 / 019614);以及在FT ICR之前測量存儲在存儲多極中的一部分離子(US6，555，814)。在大多數(shù)帶準確質(zhì)量分析器的串聯(lián)質(zhì)譜儀中，根本不控制所積累的離子總體。在J.Proteome Res.3 (3) (2004)621 — 626頁的情況中，使用自動增益控制只可以控制注入到準確質(zhì)量分析器中之前的總的離子數(shù)。W02004 / 068523揭示了一個實施例，該實施例包括中間離子存儲器，該中間離子存儲器用于在把所有離子注入FT ICR質(zhì)量分析器之前從線性阱積累一種類離子的多個填充物。在把離子注入中間離子存儲器之前，每個填充物有它自己的自動增益控制預掃描。然而，它的起初應用只是相對于操作單個離子阱來增加總離子存儲容量。這留下了一些未被注意的現(xiàn)實問題。經(jīng)常需要分析不止一類的離子，即，具有單個m/z值或一些m/z值的范圍的離子?？梢愿鶕?jù)任何特定的測試從不同的要求來得到不同類型的離子。例如，不同類型的離子可以起源于一個樣品中存在的不同分子；起源于在串聯(lián)質(zhì)譜測定法中分裂的樣品離子(即，前體離子和碎片離子的分析)；或起源于樣品離子和校準離子(即，用于校準質(zhì)譜的鎖定質(zhì)量)。最后的情況是極重要的，因為已知使用內(nèi)部校準物是提高質(zhì)量準確度最可靠方法中之一(特別，對于TOF和EST)，使用添加的或固有存在于輸入樣品中的分析物。然而，當分析物信號快速變化時，例如，與質(zhì)譜儀耦合的液體分離，很難得到內(nèi)部校準物所要求的數(shù)量。這造成了重大的問題，因為校準數(shù)量的準確度是極重要的:如果數(shù)量太少，則校準對于提高質(zhì)量準確度沒有用；如果數(shù)量太多，則校準離子占據(jù)了中間離子存儲器的大多數(shù)空間電荷容量，以致減少了樣品利用率。用選擇成分(例如，感興趣的雜質(zhì))來選擇性地增加離子總體也是極難的。已經(jīng)為了質(zhì)譜的內(nèi)部校準物而開發(fā)了從兩個或多個離子源組合離子的兩種方法:Winger 等人(Proc.44th Conf.Amer.Soc.Mass Spectrom., Portland, 1996, p.1134)說明了同時俘獲從兩個源從兩個方向引入ICR單元的離子，以及使ICR單元中通過電子離子化產(chǎn)生的離子與外部注入的離子組合。US5，825，026說明了一種機械切換結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)允許從兩個離子源選擇離子以便引入質(zhì)量分析器。與該背景對照，并且從第一方面，本發(fā)明存在于質(zhì)譜測定法的一種方法中，該方法包括下列相繼的步驟:在離子存儲器中積累待分析的一種類型的離子的樣品；在離子存儲器中積累待分析的另一種類型的離子的樣品；以及分析經(jīng)組合的離子樣品；其中該方法包括根據(jù)各類型離子的以前測量結(jié)果積累上述一種類型的離子的樣品和/或另一種類型的離子的樣品以達到目標離子數(shù)量。本發(fā)明通過引入一種方法而擴展了現(xiàn)有技術(shù)的范圍和功效，根據(jù)該方法，用于質(zhì)量分析的至少一種離子積累具有與其它積累實質(zhì)上不同的離子成分。離子“類型”可以對應于單個m/z值或一些m/z值的范圍?？梢赃x擇m/z值的范圍來說明單個離子種類或包括具有落在該范圍內(nèi)的相似的m/z值的兩個或多個離子種類?；旧?，兩種類型的離子應該具有不同的離子成分，而不是只對應于重復的m/z值或范圍。使用離子存儲器的相繼填充可提供了幾個優(yōu)點。針對每次填充可以單獨優(yōu)化填充條件(例如，在離子存儲器中的傳輸和捕獲)，這在需要存儲質(zhì)量大不相同的離子(例如，與小分子相反的蛋白質(zhì))時特別有用。相繼填充還允許獨立操縱針對不同填充而選擇的不同質(zhì)量范圍。例如，可以用RF電勢來增大填充的低質(zhì)量截止值(比方說除去基質(zhì)離子或溶劑離子)，然后可以在下一次填充時減少。本發(fā)明還能夠在只有單個輸入孔可用時俘獲正的和負的兩種離子。同樣，存在操作而只傳遞窄質(zhì)量窗口的以前階段的質(zhì)量分析時(例如，對于前體離子選擇，不管它是使用線性阱或是四極而獲得的)，則該方法實線數(shù)個不同質(zhì)量窗口(或?qū)谇绑w離子的碎片)的存儲。如果期望該系統(tǒng)的各部件并行操作并且該系統(tǒng)的不同部分具有不同的定時要求，例如，通過積累更多不同的離子以便同時檢測從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)使其通過使用相關延遲進行緩慢檢測，則這也是有用的。在像基質(zhì)輔助的激光解吸附作用和離子化(MALDI)之類脈沖式離子源的情況中，相繼填充允許離子樣品點的分析物的離子的第一填充以及離子另一個樣品點的校準化合物的離子的第二填充(填充之間的時間足以使樣品滑動從一個樣品移動到另一個樣品)。可以按不同方式來準備離子，例如，一類離子可以是前體離子，而另一類可以是碎片離子?？梢葬槍γ總€類型優(yōu)化產(chǎn)生離子的條件，諸如選擇反應類型和條件。例如，可以改變下列任何條件:碰撞能量，諸如CID、IRMPD、E⑶等碰撞方法，以及多碰撞和單碰撞分裂?？梢园床煌绞絹磉M行在先測量或測試測量，包括使用電流感測網(wǎng)格、使用感生電流、散射的離子、二次電子或以前通過質(zhì)譜儀獲得的一個或多個質(zhì)譜。任選地，該方法還可以包括:對于特定類型的第一和第二類離子，在測試注入時間上積累待分析的特定類型的離子的測試樣品，測量如此積累的特定類型的離子的數(shù)量，以及根據(jù)測試注入時間和所測量的特定類型離子的數(shù)量來確定產(chǎn)生特定類型的離子所要求的目標數(shù)量的目標注入時間；并且其中在對經(jīng)組合的樣品進行質(zhì)量分析之前，在離子存儲器中積累特定類型的離子。這樣，使用自動增益控制(AGC)來控制在填充期間所獲得的數(shù)量。應用于本發(fā)明較佳實施例的這個方法是基于下面的經(jīng)驗性發(fā)現(xiàn)的。由于碰撞引起的冷卻，所積累的離子的最終能量和空間分布與以前的離子處理無關，以前的離子處理例如，如何獲得每個掃描的自動增益控制、填充數(shù)、填充序列等?？墒沁@些最終能量和空間分布取決于離子總體的成分，通過注入離子的總數(shù)來表現(xiàn)對于大多數(shù)準確質(zhì)量分析器的質(zhì)量準確度的最重要的影響。這個數(shù)量一受到控制，就可以得到高的質(zhì)量準確度。另外，這有助于使獨立收集的離子的數(shù)量與儀器的動態(tài)范圍匹配。當積累一種類型的離子又執(zhí)行AGC時，還可以執(zhí)行AGC來積累其它類型的離子。此夕卜，可以相對于第一或第二類的離子或兩者執(zhí)行下述對于AGC的任選的改進?？梢愿淖兎椒ú襟E的次序而不偏離本發(fā)明的范圍。例如，可以積累第一類離子，確定第一目標注入時間，接著積累第二類離子和確定第二目標注入時間，以及然后只根據(jù)第一和第二類離子各自的目標注入時間積累它們。另一方面，可以在確定第二類離子的目標注入時間之前根據(jù)第一類離子的目標注入時間積累第一類離子?？梢栽诓煌碾x子存儲器中積累測試樣品和特定類型的離子。例如，可以在離子阱中積累測試樣品。然后可以使用該離子阱，使所選擇的屬于特定類型的離子通過質(zhì)量分析器或積累它們的中間離子存儲器。任選地，該方法可以包括操作離子源以產(chǎn)生特定類型的離子，然后直接把所產(chǎn)生的離子傳送到用于積累的離子存儲器，或只是對于測試注入時間或只是對于目標注入時間或兩者。與積累直接來自上述源的離子這一做法不同，可以由其它處理來積累離子。例如，可以在反應單元中使離子反應以產(chǎn)生特定類型的離子，并且然后可以積累這些離子?？梢允褂脤Ｓ玫姆磻獑卧?，在該情況中，把在測試注入時間和/或目標注入時間上待積累的特定離子引導到離子存儲器。另一方面，通用結(jié)構(gòu)可以提供離子存儲器和反應單元兩者，以致隨著反應的進行而積累特定類型的離子。既然是這樣，可以允許反應在測試注入時間和/或目標注入時間上進行。可以采取多種形式的反應，諸如在反應單元中呈氣相的情況下這些樣品離子所進行的反應。有利地，特定類型的離子和其它類型的離子的經(jīng)組合的要求目標數(shù)量實質(zhì)上與離子存儲器的存儲容量或用于操作最終質(zhì)量分析器的最佳離子數(shù)匹配。離子存儲器的存儲容量可能與所要求的離子存儲器的性能有關。例如，如果可接受降級的性能，則可以使用較高的容量。這樣，在離子存儲器中積累的離子的總數(shù)為最佳，即，最大的可能性是沒有變得不可接受的空間電荷效應，和/或分布俘獲的離子量以致最佳地利用檢測器的動態(tài)范圍。較佳地，該方法包括操作單個離子源以產(chǎn)生兩種類型的離子。甚至離子源可以使用共同的源材料來產(chǎn)生兩種類型的離子。例如，可以依次從通過離子源產(chǎn)生的離子范圍來選擇兩種類型中的每一種。當然，可以使用分立的離子源來產(chǎn)生兩種類型的離子中的每一種?？梢栽谙鄳姆e累周期期間在對兩種類型的離子的積累有利的一些條件下操作質(zhì)譜儀。另外的方式，可以操作質(zhì)譜儀為的是使一個類型的離子或其它類型的離子的部分或全部的產(chǎn)生或選擇有利。存在質(zhì)譜儀的許多不同的操作參數(shù)，可以調(diào)節(jié)這些操作參數(shù)而有利于任何特定類型的離子的積累。例如，可以操作質(zhì)譜儀的離子源以優(yōu)先地產(chǎn)生一類離子或其它類型的離子。這在離子存儲步驟的離子積累中可以或可以不同時進行。為了示出這點，可以想象，首先把通過離子源相繼產(chǎn)生的離子一起俘獲在離子阱中，然后把所積累的離子發(fā)射到中間離子存儲器。作為該方法的擴展，可以操作第一離子源以產(chǎn)生第一類離子，并且可以接著操作第二離子源以產(chǎn)生第二類離子。作為如何操作質(zhì)譜儀使之有利于一個類型的離子的積累的又一個例子，可以操作濾質(zhì)器來優(yōu)先地選擇一個類型的離子或其它類型的離子。濾質(zhì)器可以采用許多形式中的一種。濾質(zhì)器可以對應于在隔離模式中操作的離子阱，即俘獲離子和施加電壓，導致只選擇在確定m/z范圍內(nèi)的離子。濾質(zhì)器可以對應于離子光學部件，操作離子光學部件而優(yōu)先發(fā)送第一類和/或第二類離子，例如，通過設置DC和/或AC電壓，以致只可以通過要求m/z值的尚子。任選地，在又一個離子存儲器中積累離子的每個或兩個測試樣品，然后可以發(fā)射到分立的質(zhì)量分析器進行質(zhì)量分析。
在本發(fā)明的一個應用中，離子類型中的一個類型是內(nèi)部校準物，而其它離子類型是待分析的樣品?？梢栽诖?lián)質(zhì)譜測定法以及MSn質(zhì)譜測定法中使用本方法。因此，一類離子是母離子，而其它類型是產(chǎn)物離子(或分裂，這些術(shù)語是同義的)。任選地，可以積累來自不止一類母離子的產(chǎn)物離子?？梢詳U展上述方法成為兩個以上的積累以及兩個類型以上的離子。例如，可以相繼積累三個或多個類型的離子。此外，可以使用不止一個積累以獲得特定類型的離子。為了更易于理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參考附圖描述僅作為例子的較佳實施例，其中:

圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的串聯(lián)質(zhì)譜儀的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的串聯(lián)質(zhì)譜儀的示意圖；以及圖7是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的串聯(lián)質(zhì)量分析器的示意圖。在圖1中示出可根據(jù)本發(fā)明某些方面實現(xiàn)本發(fā)明的已知串聯(lián)質(zhì)譜儀。來自脈沖式或連續(xù)離子源10的離子接納到具有質(zhì)量分析和質(zhì)量選擇功能的質(zhì)量分析器20中，其中，任選地，可以進行分裂。另一方面，可以使用分立的反應單元來進行分裂。離子源10可以是MALDI源、電噴射源或任何其它類型的離子源。此外，可以使用多個離子源。同樣，在質(zhì)量分析器20之前可以有任何數(shù)量的質(zhì)量分析階段，和/或離子操作?？梢耘c自動增益控制器30 —起操作本發(fā)明的所有實施例以俘獲適當數(shù)量的離子?？梢允褂萌魏蜛GC方法來確定用于接著的填充的最佳離子化時間。在本應用中，按大多數(shù)通常的方法來中斷AGC作為對一組離子樣品而確定最佳填充時間的一種方法。因此，它不僅包括基于來自預掃描或以前掃描的信息的方法，而且還包括測量離子數(shù)的其它方法，諸如(均勻性最佳地)攔截離子束的電流感測網(wǎng)格；感測誘導電流；感測散射離子，例如，在孔上；感測二次電子；以及使用通過質(zhì)量分析器20取得的以前的分析掃描。可能的方法還包括這里前面描述的那些。可以在質(zhì)量分析器20中分裂使用最佳離子化時間產(chǎn)生的離子，例如，通過碰撞誘導的分裂。離子從質(zhì)量分析器20經(jīng)由傳輸光學器件(例如，RF多極40)傳輸?shù)街虚g離子存儲器50，在那里獲得和俘獲這些離子。本發(fā)明的第一實施例是在與圖1的實施例在廣義上相似的串聯(lián)質(zhì)譜儀上實現(xiàn)的，并且在圖2中示出。在本實施例中，質(zhì)量分析器20對應于離子阱21。離子阱21是線性分段四極，具有到雙檢測器(30’和30”)的徑向噴射，如US2003 / 0183759中所描述。中間離子存儲器50包括用RF電壓工作以產(chǎn)生俘獲場的多極51。在多極51每個末端處的電極分別充當選通電極52和俘獲電極53。氣體經(jīng)由管54填充中間離子存儲器50，最好處于10_2毫巴的壓力以下。當存儲器50中積累離子時，通過置于選通電極52和俘獲電極53上的提升電壓來反射離子以致使它們保留在多極51中。在各反射之間的渡越期間，所俘獲的離子在碰撞中丟失了它們的能量。應該注意，例如，在10_3毫巴以下的較低壓力時，從阱21到多極51的離子可能需要比單個通道多的通道，即，離子可能需要在阱21的末端和多極51之間多次反射。我們的共同待批專利申請，GB0506287.2，描述了這種反射俘獲。本質(zhì)上，離子通過碰撞丟失能量，并且通過保證勢能阱的最小值符合所要求的位置而積累在該位置上(在該情況中是中間離子存儲器50)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，使用圖2的質(zhì)譜儀60進行樣品的質(zhì)量分析如下。允許由離子源10產(chǎn)生的第一類離子的樣品在預定時間間隔上進入第一質(zhì)量分析器20。然后使用AGC檢測器30測量質(zhì)量分析器20中的總離子數(shù)量。處理器或相似設備(未示出)計算達到要求離子數(shù)量所要求的時間間隔。通常，該離子數(shù)量與用于準確質(zhì)量分析器60或中間離子存儲器50的最佳離子數(shù)量有關，所述質(zhì)量分析器60或中間離子存儲器50記住由于對任何特定俘獲容量過度填充而導致的空間電荷效應。由于接著填充的其它類型的離子，第一類離子的要求離子數(shù)量是總的最佳離子數(shù)量的一部分，如果質(zhì)量分析器20具有比中間離子存儲器50和/或質(zhì)量分析器60小的容量，可能需要質(zhì)量分析器20的不止一個的填充來達到所要求的離子數(shù)量。因此，離子源10所要求的時間間隔上再次填充質(zhì)量分析器20以達到在俘獲離子處要求的離子數(shù)量。然后經(jīng)由離子光學器件40把離子噴射到中間離子存儲器50中，在那里再一次俘獲離子。因此，通過在中間離子存儲器50中俘獲了第一類離子的要求數(shù)量而完成了第一循環(huán)的離子處理。在該操作的下一個循環(huán)中，離子阱21可以進行不同的測試序列，例如，隔離單個m/z比值、在氣體碰撞中分裂等。還在AGC控制下進行該測試以致所產(chǎn)生的離子數(shù)受到控制以達到所要求的第二類離子的數(shù)量。在序列結(jié)束之后，把離子傳送到存儲以前循環(huán)的離子的中間離子存儲器50。來自第二填充的那些離子在碰撞中丟失了它們的能量，并且以與第一填充的離子確切相同的方式而得到存儲。按相同方式進行存儲處理，除非已經(jīng)存儲在中間離子存儲器50的多極51中的離子數(shù)接近它的空間電荷容量。然而，多極51中的空間電荷容量一般超過IO7或更多的離子。這個數(shù)量大于準確質(zhì)量分析器可接受的操作的正常允許值。然后把離子噴射到準確質(zhì)量分析器60進行質(zhì)量分析。上面已經(jīng)描述質(zhì)量分析器20作為離子阱21。如果質(zhì)量分析器20是傳輸型的(例如，四極質(zhì)譜儀)，則應該按如此方式來配置離子光學器件40，S卩，使它們在AGC預掃描期間阻止離子進入中間離子存儲器50，并且轉(zhuǎn)向使離子達到AGC檢測器30。在圖3中示出帶有傳輸型質(zhì)量分析器22的質(zhì)譜儀的一個實施例。在該實施例中，四極質(zhì)量分析器22最好接在RF —單獨碰撞單元23之后。從AGC檢測器30取得的離子數(shù)量測量中導出中間離子存儲器50的適當填充時間。然后把離子光學器件40切換到傳輸模式以允許離子在該持續(xù)期間進入中間離子存儲器50的多極51，如上所述，在那里俘獲離子。此后，再把離子光學器件40切換到離子抵制模式，而這包括了第一填充。通過在質(zhì)量分析器22和多極51之間提供多通道的較大困難來指示與上述對俘獲質(zhì)量分析器22描述的填充過程的唯一差異。因此，當不存在碰撞單元23時，在多極51中優(yōu)選的是較高的氣體壓力。對于第二填充，切換質(zhì)量分析器22以發(fā)送不同的m/z值或m/z范圍，并且重復填充多極51的循環(huán)。每個填充在允許離子進入中間離子存儲器50之前具有它自己的AGC預掃描以保證對于每個離子類型都達到要求的離子數(shù)量。由于在多極51中的碰撞冷卻，所俘獲的離子的最終能量和空間分布都與質(zhì)量分析器22的類型、填充的數(shù)量、填充的序列等無關。然而,與離子總體的成分、碰撞氣體和中間離子存儲器50的操作產(chǎn)參數(shù)有關。特別重要的是，保證所存儲的離子和碰撞氣體中的揮發(fā)污染物之間不存在不可控制的交互作用。在所要求的填充數(shù)量之后(可能大于2)，以如此的方式改變中間離子存儲器50上的電壓，使所有存儲的離子一起注入準確質(zhì)量分析器60。中間離子存儲器50的實際實施例必須與相應質(zhì)量分析器60的接受相匹配。圖4中示出了具有FT ICR質(zhì)量分析器70的串聯(lián)質(zhì)譜儀的較佳實施例。示意性地示出離子源10、質(zhì)量分析器20 (可以是俘獲型21或傳輸型22)、AGC檢測器30以及離子光學器件40，并且它們可以遵循圖2或3。圖4中的中間離子存儲器50包含最好包括兩個分段51’和51”的多極51，。后者位于接近俘獲電極53處。在存儲期間，后面的分段51”具有較低的DC偏移(對于正離子)，以致離子主要沿其長度駐留。對于進入FT ICR單元的離子注入，電極53上的電壓降低在分段51”的偏移之下，允許所有存儲的離子進入離子引導61，然后進入磁體80 (最好是超導磁體)中間的FT ICR單元70。在離子進入單元70之后，以傳統(tǒng)方式俘獲它們，即，通過升高末端電極71和72的電壓。接下來的檢測和數(shù)據(jù)處理根據(jù)已知的現(xiàn)有技術(shù)。圖5中示出具有諸如軌道阱質(zhì)量分析器之類的靜電阱質(zhì)量分析器100的串聯(lián)質(zhì)譜儀的較佳實施例。在該實施例中，中間離子存儲器50包含在內(nèi)電極56中具有狹縫的彎曲的四極55。在注入離子之前，可以通過升高孔52和53上的電壓而沿四極55的軸擠壓離子。對于注入到軌道阱質(zhì)量分析器100中的離子，如所眾知地切斷四極55上的RF電壓。把脈沖施加于電極56、57和58，以致橫向電場加速離子進入彎曲的離子光學器件90。說產(chǎn)生的聚集的離子束通過注入狹縫101進入軌道阱質(zhì)量分析器100。通過增加中心電極102上的電壓而向軸擠壓離子束。由于在注入狹縫101處的時間和空間聚焦，離子開始了相干軸向共振。這些共振在電極103上產(chǎn)生經(jīng)放大和經(jīng)處理的圖像電流，如在W002 / 078046和US5, 886，346中所描述。圖6中示出具有TOF質(zhì)量分析器120的串聯(lián)質(zhì)譜儀的較佳實施例。在該實施例中，中間離子存儲器50的結(jié)構(gòu)和操作與圖5中的相似。與圖5的實施例形成對比，附加的聚焦離子光學器件110把會聚的離子束轉(zhuǎn)換成角度擴散較小的離子束。然后在任何已知類型的TOF質(zhì)量分析器120中以單個或多個反射來分析這個離子束。還有可能在具有極小曲率的中間離子存儲器50中使用多極55，即，具有直的或幾乎直的桿。圖7中示出根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)質(zhì)譜儀的另一個較佳實施例。通過任意的離子引導或離子光學器件12從離子源10把離子引導到第一離子俘獲質(zhì)量分析器20、30?？梢允褂眠@來執(zhí)行預掃描，執(zhí)行具有檢測器30的ACG，選擇和操作離子處理，如上所述。離子通過任意的離子引導或離子光學器件40從質(zhì)量分析器20傳輸?shù)街虚g離子阱50。例如，傳輸方法可以是在我們的共同待批的申請GB0506287.2中描述的多反射俘獲方法，我們的共同待批的申請W02004/081968中的快速寬范圍注入，移動虛擬離子阱傳輸或任何其它合適的傳輸方法。中間離子講50位于超導磁體80內(nèi)，最好接近ICR單元140,如Wanczek等人所建議(Int.J.Mass Spectrom.1on Process, 87 (1989) 237-247)。中間離子講 162 可以是磁性離子阱、RF阱或最好是具有RF存儲器和強磁場的所謂的“組合阱”，例如，在兩個末端都有俘獲板的短分段的多極RF離子引導。
使用這個中間離子阱50來收集來自離子源10的多個注入，通過分量12到50來準備和選擇。當達到所要求的離子總體時，通過任意的離子光學器件、離子引導和不同的壓力階段向ICR單元140噴射離子以便接著的存儲和檢測。除了本發(fā)明的其它優(yōu)點之外，本配置特別適用于防止通常在FT-TCR中發(fā)現(xiàn)的飛行時間問題，因此允許在能覆蓋寬的質(zhì)量范圍和具有注入分量的預期強度比值的FT-TCR中產(chǎn)生離子總體。根據(jù)實施例的中間離子存儲器50的多個填充的可能應用包括，但是不局限于，下面各項。1.內(nèi)部校準物的可靠引/入在這種情況下，離子填充中之一專用于只積累內(nèi)部校準物的離子。內(nèi)部校準物，也被稱為“鎖定質(zhì)量”，的使用增加了許多質(zhì)譜儀的質(zhì)量準確度?？梢园炊喾N方式來引入鎖定質(zhì)量。例如，內(nèi)部校準物可以在待分析樣品的同一離子流中，并且僅僅濃縮或耗盡，例如，在色譜法中到處存在的背景離子。另一方面，可以使用化學反應來產(chǎn)生校準物?？梢詮闹T如離子噴射器或“雙噴射器”之類的不同離子流取得內(nèi)部校準物，并且可以使強度匹配或通過Cl產(chǎn)生鎖定質(zhì)量。要求能夠使引入到系統(tǒng)中的鎖定質(zhì)量的量與分析物的量適配?？梢圆僮髻|(zhì)譜儀以致(i)使用AGC引入樣品到所要求的數(shù)量，(ii)使用AGC引入?yún)⒖嘉锏剿蟮臄?shù)量，以及(iii)以前引入的離子一起進行質(zhì)量分析。質(zhì)量分析器20只選擇與校準物對應的狹的m/z窗(最好是ITh)直到到達所要求的離子數(shù)量。所要求的離子數(shù)量可以是離子總數(shù)量的固定比例(例如，10%)，但是不應該小于影響所要求的質(zhì)量準確度的最小值(通常，在0.5到2ppm的質(zhì)量準確度的質(zhì)量峰值中，1，000到10，000個離子，取決于質(zhì)量分析器)。鎖定質(zhì)量和樣品可以有不同的“目標”離子數(shù)量，在這種情況中，使用一個以上的鎖定質(zhì)量是有利的?？梢詮囊粋€源/注入取得多個鎖定質(zhì)量以及通過合適的波形(多離子隔離，例如，SWIFT)選擇多個鎖定質(zhì)量?？梢苑謩e注入多個鎖定質(zhì)量?？梢允褂脜⒖嘉飦硖岣哔|(zhì)譜，任意地，可以抑制參考質(zhì)量的顯示使之對于用戶的解譯更方便。更高級的測試是有可能的，諸如多母MS / MS、質(zhì)量范圍擴展以及使用來自母譜(全掃描)的附加的質(zhì)量作為MS / MS掃描(收集所選擇的離子和不同離子的MS / MS)中的校準離子?？梢詫嵤腁GC的使用得益的其它方案。例如，可以根據(jù)預掃描信息、快速波形或參考質(zhì)量圖案的其它選擇或智能預掃描排序來進行校準物的目標數(shù)量計算。和產(chǎn)物離子一起收集前體掃描離子或其它校準離子解決了當前在大多數(shù)MSn設備上發(fā)現(xiàn)的重要問題。該問題是在隔離或分裂期間通常丟失校準質(zhì)量時把校準質(zhì)量引入產(chǎn)物P曰。2.在準確質(zhì)量分析器的單個譜中的多個MS / MS測試在該情況中的每個填充對應于不同的能量或甚至對應于選擇前體離子的碰撞激活的方法。例如，可以通過共振激勵為質(zhì)量分析器20中形成的碎片進行第一填充，所述共振激勵提供增加的較高質(zhì)量碎片的表示。對于如W02004 / 068523中描述的以高的動能(最好在0.030eV/Th以上)注入到中間離子存儲器50的前體離子，可以進行第二填充。后者提供較佳的亞銨離子(immonium)表示和較低質(zhì)量的碎片，達到最佳的總的覆蓋。
每個填充可以對應于激活或碰撞能量的遞增變化，以致最終的離子總體對應于整個激活/碰撞能量范圍。這個方法允許在質(zhì)量分析器的單個譜中獲得“碰撞能量掃描”以及使序列覆蓋最大化。同樣，對于某些填充可以使用另外的分裂方法，例如，IR多光子分裂、電子傳輸分裂、電子獲得分裂等?？梢栽谫|(zhì)量分析器20、離子光學器件40或中間離子存儲器50中配置后者。倘若另外大小的結(jié)構(gòu)信息，則可以在與多個填充的組合中使用這些方法，作為用于縮氨酸和蛋白質(zhì)的全程排序的有力的工具。隨著離子數(shù)的增加，質(zhì)量分析器20失去選擇具有高分辨率(例如，ITh)的前體離子的能力。另一方面，大量存儲的離子對于識別低強度分裂產(chǎn)物是極有用的。多個填充通過把所要求的總的離子數(shù)量分裂成許多較小的子集(每個子集在高分辨率選擇的空間電荷極限之內(nèi))允許防止這個問題。3.在準確質(zhì)量分析器的單個譜中的多親MS / MS把整個質(zhì)量范圍分裂成許多子范圍，每個子范圍都對應于它自己的前體離子。在質(zhì)量分析器20的每個MS / MS循環(huán)中，只存儲與m/z子范圍對應的碎片離子，并且然后傳輸?shù)街虚g離子存儲器50中。在來自這些多個填充的所有離子都注入到準確質(zhì)量分析器60之后，可以根據(jù)來自對應的子范圍的每個前體離子的準確質(zhì)量和它的部分序列的準確質(zhì)量來識別每個前體離子。作為一個數(shù)值例子，可以把100到2000Th的整個質(zhì)量范圍分裂成子范圍100到200,200到400,400到600…1800到2000Th。這些范圍中的每一個的寬度足以包含至少一個前體離子和它的一個到三個的碎片。這樣，例如，同樣容易識別磷酸鹽族的丟失?？偠灾?，這種方法通過量值的排序而增加MS / MS吞吐量，同時仍保持識別的特征。又一個較佳實施例是使用準確質(zhì)量分析器60的多個反應監(jiān)測。既然是這樣，測量的目的是通過監(jiān)測前體離子和它的一個或多個碎片來確認某些分析物的存在，每個碎片具有已知的m/z (或已知的中性丟失(neutral loss)等)。離子講20選擇預定數(shù)量的特定的前體離子，然后以該前體離子的最佳碰撞條件使它們分裂，并且存儲在中間離子存儲器50中。對于多個前體離子重復該循環(huán)以致在中間離子存儲器50中的最終總體包含多個前體物的MS / MS碎片(較佳的是它 們中的5到50個)，其中可以在不同碰撞條件下產(chǎn)生每個碎片組。然后把所產(chǎn)生的總體注入到準確質(zhì)量分析器60，并且在其中進行檢測。使用與感興趣的前體離子和碎片離子對應的準確質(zhì)量(或它們的差異)來進行特定反應的檢測。通過使用高分辨率的質(zhì)量分析器60 (最好是10，000到100，000或10，000到1，000, 000)以及通過對在該單個準確質(zhì)量譜中所有作為目標的離子組之間感興趣的每個m/z的唯一性的初步檢測，避免了可能的質(zhì)量峰值的重疊。當檢測時間大大地大于碰撞時間時，上述多個填充的應用以及在準確質(zhì)量分析器的單個譜中的多個MS / MS測試的應用是最有用的。這兩個應用的又一個用途是首先取得全掃描，然后取得包括某些母離子量的注入的MS / MS掃描。這允許MS / MS掃描的內(nèi)部校準。4.在中間離子存儲器中的離子-離子反應如果在中間離子存儲器50中的RF多極51包括至少兩個分段51’和51”(像圖4中所示)，則有可能俘獲相反極性的離子。在分段51”上設置比分段51’和孔53上低的DC偏移允許正離子沿以前的分段51”的長度存儲。如果使離子源10、質(zhì)量分析器20和離子光學器件40的極性反向，則變成有可能引入負離子。既然是這樣，在孔52和分段51”之間存儲負離子。最后，RF電壓替代了在孔52和53上的DC電壓，并且51’和51”上的偏移切換到與孔52和53的DC偏移相同的電平。由于已知數(shù)量的反應物離子，可以預測最終的離子數(shù)量，盡管準確度是較低的(見下面)。然后把一個極性的產(chǎn)物離子注入到準確質(zhì)量分析器60中。為了增加負離子和正離子之間的切換速度，最好避免切換任何高電壓。對于電噴射源，可以通過使用兩個平行操作的噴射器來達到這點，相對于從大氣到真空的口，一個噴射器處于正的高壓，另一個噴射器處于負的高壓。當兩個噴射器在連續(xù)和穩(wěn)定模式中操作時，只有一個極性的離子能夠到達第一質(zhì)量分析器20。5.對于質(zhì)量分析器20外的分裂的離子數(shù)控制的改進如果在AGC檢測器30的下游以任何方式改變離子總體，則離子數(shù)量控制變得更差，在質(zhì)量準確度方面產(chǎn)生了負面效應。為了避免這樣，需要所產(chǎn)生離子數(shù)量的在線校準。這是如此進行的:把所產(chǎn)生的離子從中間離子存儲器50傳輸回AGC檢測器30，測量總離子數(shù)量，并且然后相應地改變輸入離子電流。AGC檢測器30下游的這種離子改變的例子包括:中間離子存儲器50中高能量碰撞誘導的分裂；如上所述的離子一離子反應，或具有附加的外部離子源；具有中性氣體的反應(單個充電的物種或群的損耗、具有各向同性地標志的氣體的反應、分析物特定反應等)；表面誘導的分裂；IR多光子分裂、電子獲得或電子傳輸分裂；或任何其它類型的分裂。可以根據(jù)離子類型選擇類型和為該離子類型進行最佳的操作。用多個注入的方法，這種返回到AGC檢測器30的傳輸是特別有幫助的。6.譜縫合(stitching)中的改進本發(fā)明提供了譜縫合的選擇，S卩，組合通過質(zhì)量分析器取得的一個以上的質(zhì)譜以允許顯示成單個質(zhì)譜。本發(fā)明允許從離子流中選擇兩個或多個質(zhì)量范圍，并且可以包括強峰值的排除、低強度區(qū)域的濃縮或增加的質(zhì)量范圍。可以積累不同的質(zhì)量范圍以提供不同數(shù)量的離子，并且可以用相應地調(diào)節(jié)的峰值的相對強度來表示接著獲得的質(zhì)譜。然后可以把質(zhì)量范圍積累在一起，并且一起在質(zhì)量分析器中分析而不是獲得獨立的譜而以后再使用處理手段來組合數(shù)據(jù)。在許多應用中可以使用質(zhì)譜中的峰值的調(diào)節(jié)，不是僅僅用這里描述的“譜縫合”。例如，通過對與這些峰值有關的侵入離子數(shù)量的適當控制，可以增強感興趣的峰值或可以衰減或甚至去除不需要的/價值不高的峰值。此外，當在質(zhì)量分析器60獲得數(shù)據(jù)之前處理離子時，當通過使用所存儲的操作參數(shù)作為質(zhì)譜顯示時，可以操縱峰值。7.分析物利用中的改進可以如此地操作跟在中間離子存儲器50后的質(zhì)量分析器60，使至少某些注入的離子返回到中間離子存儲器50以用于進一步的積累。這特別可應用于TOF型的質(zhì)量分析器，主要是當設想下游質(zhì)量分析的另外一些階段時。這個方法改進了低強度信號的利用。對于上述情況中的每一個情況，獲得質(zhì)譜的離子類型的選擇可以基于從以前質(zhì)譜得到的信息。例如，這個信息可以包括任何質(zhì)量或質(zhì)量的任何組合、電荷、m/z、離子電流、質(zhì)譜中的等級、各向同性的圖案、總離子電流、色譜峰值上升時間等。以前的質(zhì)譜可以對應于短的預掃描，在該短的預掃描中通過離子阱20向質(zhì)量分析器60傳輸離子，類似于W003 /019614中描述的方法?？梢允褂秒x子的平行處理來增加質(zhì)量分析器的吞吐量，如我們的專利申請PCT/EP04/010735中所描述。例如，可以同時執(zhí)行離子處理的不同部分，以致產(chǎn)生和積累離子，而當從以前反應的離子組得到質(zhì)譜時，以前積累的離子組在同時反應。熟悉本領域的技術(shù)人員可以理解，可以對上述實施例作出改變而不偏離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種質(zhì)譜儀，包括: 分裂系統(tǒng)，配置成在不同的碰撞能量下產(chǎn)生第一和第二類型的離子； 離子存儲器，安排成積累并組合第一和第二類型的離子；以及 質(zhì)量分析器，配置成從所述離子存儲器接收并分析經(jīng)組合的第一和第二類型的離子。
2.按權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，當用于產(chǎn)生第一類型的離子的第一組前體離子于用于產(chǎn)生第二類型的離子的第二組前體離子具有相同的質(zhì)量對電荷比范圍時，所述分裂系統(tǒng)被配置成在不同的碰撞能量下產(chǎn)生第一和第二類型的離子。
3.按權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，所述分裂系統(tǒng)被配置成利用相同的分裂參數(shù)產(chǎn)生第一和第二類型的離子。
4.按權(quán)利要求1或2所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，所述分裂系統(tǒng)包括: 第一分裂單元，配置成在第一碰撞能量下產(chǎn)生第一類型的離子；以及 第二分裂單元，配置成在第二碰撞能量下產(chǎn)生第二類型的離子；以及 其中所述第一分裂單元和所述第二分裂單元被配置成使用不同的分裂方法。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的質(zhì)譜儀，其特征在于，所述質(zhì)量分析器被安排成以10000至100000之間或10000至1000000之間的分辨率工作。
6.一種串聯(lián)質(zhì)譜測定方法，包括以下步驟: 利用第一組分裂參數(shù)分裂具有第一質(zhì)量對電荷比范圍的第一組前體離子以產(chǎn)生第一離子成分； 利用第二組分裂參數(shù) 分裂具有第二質(zhì)量對電荷比范圍的第二組前體離子以產(chǎn)生第二離子成分； 在離子存儲器中積累第一離子成分用于分析； 在積累第一離子成分之后，在離子存儲器中積累第二離子成分用于分析； 質(zhì)量分析所述離子的經(jīng)組合的樣本；以及 其中所述第一和第二質(zhì)量對電荷比范圍；以及所述第一和第二組分裂參數(shù)中的至少一個彼此不同。
7.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一質(zhì)量對電荷比范圍和第二質(zhì)量對電荷比范圍相同。
8.按權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，分裂第一組前體離子的步驟使用與分裂第二組前體離子的步驟不同的方法。
9.按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一和第二組分裂參數(shù)相同。
10.按權(quán)利要求6-9中的任一項所述的方法，其特征在于，還包括: 質(zhì)量分析第一組前體離子和第二組前體離子。
11.按權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括: 在質(zhì)量分析所述離子的經(jīng)組合的樣本之前，在離子存儲器中積累一定量的第一組前體離子和第二組前體離子，質(zhì)量分析所述離子的經(jīng)組合的樣本的步驟包括質(zhì)量分析第一和第二離子成分的經(jīng)組合的樣本以及第一和第二組前體離子；以及 使用第一和第二前體離子的質(zhì)量分析校準第一和第二離子成分的經(jīng)組合的樣本的質(zhì)量分析。
12.按權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，還包括:利用在質(zhì)量分析所述離子的經(jīng)組合的樣本以及質(zhì)量分析第一組前體離子和第二組前體離子的步驟中獲得的數(shù)據(jù)確認存在特定類型的前體離子。
13.按權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，確認存在特定類型的前體離子的步驟包括基于特定類型的前體離子的質(zhì)量對電荷比以及所述離子的經(jīng)組合的樣本的質(zhì)量對電荷比的組合來標識特定類型的前體離子。
14.按權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，確認存在特定類型的前體離子的步驟包括標識中性丟失。
15.按權(quán)利要求6-14中的任一項所述的方法，其特征在于，質(zhì)量分析所述離子的經(jīng)組合的樣本的步驟使用10000至100000之間或10000至1000000之間的分辨率。
16.按權(quán)利要求6-14中的任一項所述的方法,其特征在于,還包括: 通過初步檢測由質(zhì)量分析所述離子的經(jīng)組合的樣本的步驟獲得的數(shù)據(jù)中的感興趣的每個質(zhì)量對電荷比的唯一 性，避免質(zhì)量峰值的重疊。
全文摘要
本發(fā)明涉及在質(zhì)量分析的至少一個階段中包括離子捕獲的質(zhì)譜測定法。尤其，雖然并非專有地，本發(fā)明涉及分析前體離子和碎片離子的串聯(lián)質(zhì)譜測定法。提供了一種質(zhì)譜測定方法，該方法包括下列相繼的步驟在離子存儲器中積累待分析的一種類型的離子的樣品；在離子存儲器中積累待分析的另一種類型的離子的樣品；以及對經(jīng)組合的離子樣品進行質(zhì)量分析；其中該方法包括基于各類型的離子的以前測量結(jié)果來積累一種類型的離子的樣品和/或另一種類型的離子的樣品以達到離子的目標數(shù)量。
文檔編號H01J49/00GK103094052SQ20131001173
公開日2013年5月8日 申請日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者A·A·馬卡洛夫, O·朗格, S·R·霍寧 申請人:薩默費尼根有限公司