本發(fā)明涉及利用質(zhì)譜儀器進(jìn)行生化物質(zhì)的檢測領(lǐng)域，特別涉及一種適合于小型化離子阱質(zhì)譜儀器進(jìn)行大質(zhì)量范圍離子的持續(xù)快速高效質(zhì)譜分析的檢測方法。

背景技術(shù)：

離子阱是一種利用四極電場進(jìn)行離子的捕獲，囚禁與分析的裝置。自從1960年由Paul等通過美國專利US2939952提出以來，離子阱已經(jīng)在質(zhì)譜分析、冷原子技術(shù)以及量子信息處理等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。特別是在質(zhì)譜分析領(lǐng)域，離子阱憑借其相對簡單的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的時間串級質(zhì)譜能力，已經(jīng)成為最為重要的質(zhì)量分析器之一。

近年來，隨著現(xiàn)場檢測與原位分析需求的不斷增加，使便攜式的小型化質(zhì)譜儀得到了快速的發(fā)展與應(yīng)用。質(zhì)譜儀小型化的第一步就是質(zhì)量分析器的小型化。傳統(tǒng)的離子阱一般分為三維離子阱和二維離子阱，為了得到理想的四極電場，其電極形狀需要做成雙曲面形狀，這并不便于儀器小型化。于是近年來相繼有各種簡化的離子阱問世，如三維圓柱離子阱(US6762406)、二維矩形離子阱(US20040135080)以及二維平板離子阱(CN101599410)等。另外得益于MEMS技術(shù)的快速發(fā)展，離子阱已經(jīng)可以做到更小的尺寸。但是除了離子阱自身的尺寸之外，儀器的功耗與尺寸也受到控制電源的參數(shù)與尺寸的影響，所以如何開發(fā)一個可以簡化儀器電源設(shè)計的適合于小型離子阱質(zhì)譜儀使用的質(zhì)譜分析方法顯得至關(guān)重要。

美國專利US4540884、US4736101以及US5420425中提到了多種離子阱的分析方法。這些方法都需要在離子阱電極上施加適當(dāng)?shù)母邏荷漕l信號，這樣不同質(zhì)荷比的離子會按照馬修方程所描述的規(guī)律束縛在離子阱內(nèi)，并以不同的“久期頻率”運(yùn)動。各種方法中，最為常用的是在質(zhì)量分析時保持加載在離子阱電極上的正弦高壓射頻信號(RF)的頻率不變，然后掃描射頻的幅值，則不同質(zhì)荷比離子的馬修方程穩(wěn)定參數(shù)q值會依次增加，當(dāng)q大于0.908時，離子會脫離穩(wěn)定狀態(tài)離開離子阱到達(dá)檢測器而完成分析，這種RF幅值掃描模式也被稱為質(zhì)量選擇不穩(wěn)定模式或邊界激發(fā)模式。為了提高分析性能，可以在此基礎(chǔ)上引入一個固定頻率的正弦低壓激勵信號(AC)，使得在RF幅值掃描過程中，離子還未達(dá)到不穩(wěn)定邊界(q<0.908)，就與低壓激勵信號發(fā)生共振，而被掃描出離子阱，這種RF幅值掃描模式被稱為共振激發(fā)模式。但是上述基于RF幅值掃描的方法需要射頻系統(tǒng)具有較高的品質(zhì)因數(shù)，并要能實(shí)現(xiàn)較好的掃描線性度。所以現(xiàn)在的射頻電源大多是采用線圈諧振的方式來實(shí)現(xiàn)的，這也導(dǎo)致電源不容易做小。除了RF幅值掃描模式之外，還可以固定高壓射頻信號的幅值，通過掃描其頻率完成離子阱的分析。這種模式需要耦合一個較大功耗的功率放大器，所以也不易于小型化。后來，丁力等人在國際專利(WO0129875A，PCT/GB00/03964)中提出了一種利用方波驅(qū)動四極場而實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜分析的方法。在該方法中，利用一組開關(guān)接在高電平與低電平電壓之間，通過開關(guān)的切換產(chǎn)生一個可以掃描頻率的方波信號輸出到三維離子阱的環(huán)電極上，并在兩個端蓋電極之間施加一個低壓激勵信號實(shí)現(xiàn)共振激發(fā)，從而完成質(zhì)量分析。這種數(shù)字離子阱驅(qū)動方式的電源結(jié)構(gòu)簡單，輸出穩(wěn)定，后來在二維離子阱上也得到了應(yīng)用。但是利用高壓方波信號驅(qū)動離子阱,其馬修方程穩(wěn)定參數(shù)邊界值為q＝0.7125，小于正弦驅(qū)動時的0.908，所以其相比于正弦射頻信號驅(qū)動方式增大了低質(zhì)量截止限(LMCO)。而且相關(guān)研究表明，對于小型化的離子阱需要較高的射頻頻率才能完成離子的束縛，這種數(shù)字離子阱模式需要從高頻向低頻端掃描方波頻率，所以這種模式在低頻率端對小型離子阱的分析效果還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。另外，在專利US4736101和US866952中還提到一種其他的離子阱質(zhì)譜分析模式。其要求在質(zhì)量分析時固定高壓射頻信號的幅值與頻率，然后掃描低壓激勵信號的頻率，當(dāng)該頻率接近離子“久期頻率”而發(fā)生共振時，離子將離開離子阱到達(dá)檢測器完成質(zhì)譜分析。這種模式已經(jīng)被普渡大學(xué)Dalton T.Snyder等人通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。因?yàn)槠淇梢圆捎霉潭ǖ母邏荷漕l信號，對電源要求低，并且可以實(shí)現(xiàn)大質(zhì)量范圍的質(zhì)譜分析，所以該方法適用于小型離子阱質(zhì)譜儀。

然而另一方面，在上述提到的所有質(zhì)譜分析方法中，一次完整的質(zhì)譜分析都需要經(jīng)歷離子進(jìn)樣、離子冷卻、質(zhì)量分析和離子清除四個階段。每個階段一般需要幾十毫秒的時間，所以一次質(zhì)譜分析需要超過上百毫秒。這樣無法滿足日益增加的高速、高通量現(xiàn)場質(zhì)譜分析的需要。而且對于連續(xù)電離的離子源，只有在離子進(jìn)樣階段的離子被有效的分析到，而其他階段的離子都被離子門隔離到離子阱之外，所以離子阱的分析效率(即離子利用率＝進(jìn)樣時間/質(zhì)譜分析總時間)也是有限的。如何提高離子阱質(zhì)譜的分析速度與效率是質(zhì)譜發(fā)展的一個重要問題。2008年ThermoFinnigan公司在美國專利US20080142705中提出了一種利用兩個離子阱的串聯(lián)陣列提高質(zhì)譜分析效率與速度的方法，其結(jié)合了高壓離子阱離子捕獲能力強(qiáng)與低壓離子阱質(zhì)量分析效果優(yōu)的特點(diǎn)。然而這種雙氣壓阱的模式在原來離子阱質(zhì)譜的基礎(chǔ)上多了一個線性離子阱和緩沖氣單元，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，不利于小型化。2015年復(fù)旦大學(xué)公開的專利CNIO476678O中提出了一種利用同步掃描高壓束縛方波與低壓激勵方波的頻率的方法來實(shí)現(xiàn)離子阱的質(zhì)譜分析。這種模式無需常規(guī)離子阱質(zhì)譜的四個時序階段,只要一個離子共振逐出階段,就能夠?qū)崿F(xiàn)離子質(zhì)量分析,提高了離子阱的分析速度與效率。然而這種模式下需要同步掃描高壓射頻與低壓激勵信號的頻率，這樣離子的“久期頻率”會隨之改變，所有的離子是在同一個馬修方程穩(wěn)定參數(shù)q值(q<0.7125)處發(fā)生共振激發(fā)而被逐出離子阱的，為了避免離子在邊界處(q＝0.7125)再次發(fā)生激發(fā)，就必須限制射頻信號的頻率掃描范圍，進(jìn)而限制了離子阱的質(zhì)量分析范圍。而且其也面臨上文提到的方波驅(qū)動離子阱一樣的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種適合于小型離子阱質(zhì)譜進(jìn)行大范圍離子持續(xù)分析的方法，以克服現(xiàn)有質(zhì)譜分析方法無法兼顧適合小型化的電源設(shè)計與性能要求、大質(zhì)量分析范圍以及高離子利用率和快速分析等矛盾。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種小型離子阱質(zhì)譜進(jìn)行大范圍離子持續(xù)分析的方法，其特征在于：利用單個離子阱同步進(jìn)行如下步驟：

1)在離子阱電極上施加固定的正弦高壓射頻信號和固定的離子門電極直流信號，使離子阱始終處于離子進(jìn)樣狀態(tài)；

2)進(jìn)入離子阱內(nèi)的離子通過與緩沖氣體的碰撞完成離子冷卻，不同質(zhì)荷比的離子被束縛在離子阱內(nèi)，以不同的頻率振動；

3)循環(huán)掃描加載在離子阱上的低壓激勵信號的頻率，當(dāng)?shù)蛪杭钚盘柵c束縛的離子發(fā)生共振激發(fā)時，離子通過出射電極上的狹縫或小孔離開離子阱，被離子阱外的檢測器檢測；

從而實(shí)現(xiàn)利用單個離子阱對離子同步進(jìn)行持續(xù)進(jìn)樣與持續(xù)掃描的質(zhì)譜分析，低壓激勵信號每循環(huán)掃描一個周期，離子阱得到一張該周期內(nèi)所有進(jìn)樣離子的質(zhì)譜圖。

本發(fā)明中，所述的低壓激勵信號為交流正弦波形，其頻率采用從小到大或從大到小的單調(diào)形式進(jìn)行周期性循環(huán)掃描，再頻率掃描的過程中其幅值保持固定不變或與頻率一起進(jìn)行同步掃描。

本發(fā)明中，所述的高壓射頻信號為正弦波，并且在整個質(zhì)譜分析過程中始終保持固定的頻率與幅值。

本發(fā)明中，所述的離子阱為三維離子阱，二維離子阱，或任何其他利用四極電場進(jìn)行質(zhì)量分析的離子阱。

本發(fā)明中，所述的出射電極為離子阱的后端蓋電極、環(huán)電極、X方向電極、Y方向電極，或其他任何開有狹縫或小孔提供離子到達(dá)檢測器通道的電極。

本發(fā)明中，所述的緩沖氣體為氦氣、氮?dú)饣蚱渌魏沃行詺怏w。

本發(fā)明同時具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果：

①所述的分析方法只需要掃描低壓激勵信號，而無需掃描高壓射頻信號，所以降低了系統(tǒng)對射頻電源的要求，便于小型化；

②所述的方法中因?yàn)樯漕l信號固定，不同的離子以不同的q值被共振激發(fā)，這樣儲存在離子阱內(nèi)的大質(zhì)量范圍的離子都能被有效的分析到；

③所述的方法中離子進(jìn)樣、離子冷卻與掃描分析都發(fā)生在同一個掃描周期內(nèi)，所以所有的進(jìn)樣離子將被有效的分析，即可以實(shí)現(xiàn)100％的離子利用率；

④同時整個分析過程只要一個階段就可以完成，相比與傳統(tǒng)的模式提高了離子阱質(zhì)譜的分析速度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所涉及的一種小型離子阱質(zhì)譜進(jìn)行大范圍離子持續(xù)分析的方法在低壓激勵信號循環(huán)掃描三個周期內(nèi)的控制時序圖。

圖2是傳統(tǒng)的RF幅值掃描模式、傳統(tǒng)的AC頻率掃描模式以及本發(fā)明涉及的分析方法的時序?qū)Ρ仁疽鈭D。

圖3是驗(yàn)證本發(fā)明所涉及分析方法效果所采用的二級真空腔的矩型離子阱質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是驗(yàn)證本發(fā)明所涉及的分析方法效果所采用的矩形離子阱質(zhì)量分析器的結(jié)構(gòu)圖。

圖5是利用本發(fā)明的分析方法控制矩形離子阱所需要的控制信號加載示意圖。

圖6是利用本發(fā)明的分析方法得到的100μm/mL濃度的人血緊張素的質(zhì)譜圖。

圖7是利用本發(fā)明的分析方法得到的在不同的掃描周期(20ms-300ms)下50μm/mL濃度的阿米替林的質(zhì)譜圖。

圖8是利用本發(fā)明的分析方法控制三維離子阱質(zhì)量分析器所需要的控制信號加載示意圖。

圖中：1-離子門電極；2-X方向電極；3-Y方向電極；4-后端蓋電極；5-離子檢測器；6-大氣壓離子源；7-第一級真空腔；8-第二級真空腔；9-大氣壓接口取樣錐；10-四極桿；11-離子透鏡電極；12-離子光學(xué)元件；13-引入緩沖氣的毛細(xì)管。14-環(huán)電極。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明提供的一種小型離子阱質(zhì)譜進(jìn)行大范圍離子持續(xù)分析的方法做進(jìn)一步說明。

本發(fā)明提供的一種小型離子阱質(zhì)譜進(jìn)行大范圍離子持續(xù)分析的方法，其利用單個離子阱同步進(jìn)行如下步驟：

1)在離子阱電極上施加固定的正弦高壓射頻信號和固定的離子門電極直流信號，使離子阱始終處于離子進(jìn)樣狀態(tài)；

2)進(jìn)入離子阱內(nèi)的離子通過與緩沖氣體的碰撞完成離子冷卻，不同質(zhì)荷比的離子被束縛在離子阱內(nèi)，以不同的頻率振動；

3)循環(huán)掃描加載在離子阱上的低壓激勵信號的頻率，當(dāng)?shù)蛪杭钚盘柵c束縛的離子發(fā)生共振激發(fā)時，離子通過出射電極上的狹縫或小孔離開離子阱，被離子阱外的檢測器檢測；

從而實(shí)現(xiàn)利用單個離子阱對離子同步進(jìn)行持續(xù)進(jìn)樣與持續(xù)掃描的質(zhì)譜分析，低壓激勵信號每循環(huán)掃描一個周期，離子阱得到一張該周期內(nèi)所有進(jìn)樣離子的質(zhì)譜圖。

本發(fā)明中，所述的低壓激勵信號為交流正弦波形，其頻率采用從小到大或從大到小的單調(diào)形式進(jìn)行周期性循環(huán)掃描，再頻率掃描的過程中其幅值保持固定不變或與頻率一起進(jìn)行同步掃描；所述的高壓射頻信號為正弦波，并且在整個質(zhì)譜分析過程中始終保持固定的頻率與幅值。

本發(fā)明中，所述的離子阱為三維離子阱，二維離子阱，或任何其他利用四極電場進(jìn)行質(zhì)量分析的離子阱；所述的出射電極為離子阱的后端蓋電極、環(huán)電極、X方向電極、Y方向電極，或其他任何開有狹縫或小孔提供離子到達(dá)檢測器通道的電極。

本發(fā)明中，所述的緩沖氣體為氦氣、氮?dú)饣蚱渌魏沃行詺怏w。

圖1為本發(fā)明所涉及的一種小型離子阱質(zhì)譜進(jìn)行大范圍離子持續(xù)分析的方法在低壓激勵信號循環(huán)掃描三個周期內(nèi)的控制時序圖。本發(fā)明在進(jìn)行質(zhì)譜分析時，固定加載在離子阱電極上的正弦高壓射頻信號(RF)的幅值與頻率，調(diào)節(jié)并選擇合適的離子門電極(Gate)直流電壓，使得離子阱始終處于離子進(jìn)樣的狀態(tài)；同時在離子阱內(nèi)通入中性緩沖氣體輔助完成離子冷卻，這樣具有不同質(zhì)荷比的大質(zhì)量范圍的離子都能束縛在離子阱內(nèi)，以不同的“久期頻率”運(yùn)動；與此同時再循環(huán)掃描加載在離子阱電極上的低壓激勵信號(AC)的頻率，當(dāng)?shù)蛪杭钚盘柵c束縛的離子發(fā)生共振激發(fā)時，離子將通過出射電極上的狹縫或小孔離開離子阱，被離子阱外的檢測器檢測到而完成質(zhì)譜分析，從而該方法達(dá)到了一邊進(jìn)樣與冷卻一邊掃描分析的效果；所述的低壓激勵信號每循環(huán)掃描一個周期，離子阱便可以得到一張該周期內(nèi)所有進(jìn)樣離子的質(zhì)譜圖。該發(fā)明中所采用的離子阱可以是任何利用四極電場進(jìn)行質(zhì)量分析的離子阱，如三維離子阱或二維離子阱。這里我們首先以在正弦高壓射頻信號和正弦低壓激勵信號驅(qū)動下的二維線性離子阱為例，對該發(fā)明內(nèi)容的原理以及效果做具體闡述：

根據(jù)牛頓第二定律和電場力公式，離子在進(jìn)入離子阱后的運(yùn)動規(guī)律在理論上與Mathieu于1868年提出的二階線性微分方程有相同的形式。在不考慮Z方向電場(Z方向電場影響勢阱深度，一般只起到離子軸向壓縮的作用)、離子間相互碰撞以及高階場的影響下，Mathieu公式能夠推導(dǎo)出離子運(yùn)動穩(wěn)定性特征，其影響穩(wěn)定性的參數(shù)可表示為：

其中，V_RF為所施加射頻交流電壓的幅值，Ω為射頻電壓的角頻率，U_RF是直流偏置的大小，m/z為離子的質(zhì)荷比，x₀和y₀分別為離子阱的場半徑。傳統(tǒng)的RF幅值掃描模式，一般將高壓射頻信號的直流偏置U_RF設(shè)置為零，然后掃描射頻電壓的幅值V_RF，當(dāng)q_x值大于0.908后，離子將擺脫離子阱控制從X方向電極上的狹縫彈出離子阱。當(dāng)引入低壓激勵信號(AC)后，通過共振激發(fā)模式，可增強(qiáng)離子在X方向的動能，在離子q_x值未達(dá)0.908前完成出射。

根據(jù)Mathieu方程的相關(guān)理論，離子在四級場內(nèi)X方向的振動頻率ω_x,n(n為振動級次)可以表示為：

其中與離子的振動頻率相關(guān)的系數(shù)β_x由與參數(shù)a_x和q_x相關(guān)的迭代公式所定義：

通過公式(1),(2),(3)可以得到，在離子阱尺寸(x₀,y₀)固定，射頻頻率f_RF(Ω＝2πf_RF)固定，只考慮離子在X方向振動的基本頻率f₀(f₀＝ω_x,0/2π)的情況下：

m/z＝V_RF×f(q_x) q_x＝g(β_x) β_x＝χ(f₀) (4)

從而：

m/z＝V×f{g[χ(f₀)]}＝V×Ψ(f₀) (5)

即離子的質(zhì)荷比將成為離子振動基本頻率f₀的函數(shù)，通過掃描低壓激勵A(yù)C信號的頻率f_AC，即可以通過共振激發(fā)的方式掃描f₀，從而完成質(zhì)量分析。不同于傳統(tǒng)RF幅值掃描模式中所有質(zhì)荷比離子均在同一個穩(wěn)定性參數(shù)q值下完成出射的情況，在這種掃描低壓激勵信號頻率的方式中，不同的離子以不同的穩(wěn)定性參數(shù)q值完成共振激發(fā)。這種掃描低壓激勵信號頻率的分析方法也稱為AC頻率掃描模式。如圖2給出了傳統(tǒng)的RF幅值掃描模式、傳統(tǒng)的AC頻率掃描模式以及本發(fā)明涉及的分析方法的時序?qū)Ρ仁疽鈭D。在傳統(tǒng)的RF幅值掃描模式和傳統(tǒng)的AC頻率掃描模式中，一次完整的質(zhì)量分析需要經(jīng)歷離子引入、離子冷卻、質(zhì)量分析、離子清空四個階段。每個階段都需要幾十毫秒的時間，所以整個分析周期需要上百毫秒。而本發(fā)明所描述的方法因?yàn)樵谫|(zhì)譜分析過程中省去了各個分離的階段，而是將離子進(jìn)樣、離子冷卻與質(zhì)量分析合并為一，所以，在傳統(tǒng)的RF掃描模式和傳統(tǒng)的AC掃描模式下進(jìn)行一次質(zhì)量分析的時間內(nèi)，可以進(jìn)行多次本發(fā)明所涉及到的分析周期。另外在兩種已有的傳統(tǒng)分析模式中，對于持續(xù)電離的離子源，只有在離子進(jìn)樣階段的離子才能進(jìn)入離子阱內(nèi)而被有效的分析到，其他時間的離子均被離子門電極阻擋在離子阱之外，所以離子利用率有限。而本專利的方法始終保持離子進(jìn)樣狀態(tài)，所以理論上可以實(shí)現(xiàn)100％的離子利用率。

下面我們先采用二維矩形離子阱作為實(shí)施案例對本發(fā)明內(nèi)容做進(jìn)一步闡述。

實(shí)施例1

圖3為驗(yàn)證本發(fā)明所涉及分析方法效果所采用的二級真空腔的矩型離子阱質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。它包括一個可在大氣環(huán)境下進(jìn)行電離的大氣壓離子源6和具有氣壓梯度的兩級真空腔，第一級真空腔7內(nèi)包括一進(jìn)樣用的大氣壓接口取樣錐9、四極桿10和離子透鏡電極11，兩級真空腔之間設(shè)有離子光學(xué)元件12，它們可以配合進(jìn)行離子的傳輸；第二級真空腔8內(nèi)包括一離子檢測器5和用于引入氦氣作為緩沖氣體的毛細(xì)管13，所采用的質(zhì)量分析器是矩形離子阱。矩形離子阱的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，結(jié)構(gòu)上包括：離子門電極1，帶有離子出射狹縫的一對X方向電極2，以及一對Y方向電極3和后端蓋電極4。對于本發(fā)明所涉及的分析方法，其高壓射頻信號和低壓激勵信號的加載方式如圖5所示。首先，采用諧振式的射頻電源控制矩形離子阱，在矩型離子阱的X方向電極、Y方向極板上分別施加頻率f_RF為1.021MHz、相位相反的射頻電壓，便可在離子阱內(nèi)部形成四極場來完成對離子的束縛。然后，矩形離子依靠掃描低壓激勵A(yù)C信號的頻率f_AC來完成質(zhì)量分析，而該信號由自制的輔助AC信號發(fā)生電路產(chǎn)生，通過線圈變壓器耦合到射頻電壓上，驅(qū)動矩形離子阱。輔助AC信號發(fā)生電路由FPGA芯片ep3c55f484i7配合高速DA芯片以及功率放大器共同組成，可以實(shí)現(xiàn)最高500kHz的不失真輸出，掃頻的頻率分辨率為50Hz，幅值范圍為±10V。

圖6給出了利用本發(fā)明所涉及的一種小型離子阱質(zhì)譜進(jìn)行大范圍離子持續(xù)分析的方法所得到的100μg/mL的人血緊張素溶液的譜圖，其中高射頻信號幅值為884.5V，頻率為1.021MHz，離子門電極1的電壓為6V，后端蓋電極4的電壓為60V，低壓激勵信號(AC)的幅值為3.5V，頻率從500kHz到50kHz進(jìn)行線性掃描，掃描周期為100ms。從圖中可以看出質(zhì)量軸范圍超過2500質(zhì)量數(shù)，該實(shí)驗(yàn)表明本專利所發(fā)明的分析方法雖然將傳統(tǒng)分析方法中各時序階段合而為一，但仍能進(jìn)行有效的質(zhì)譜分析。

圖7為50μg/mL的amitriptyline hydrochloride溶液，采用本發(fā)明所涉及的一種小型離子阱質(zhì)譜進(jìn)行大范圍離子持續(xù)分析的方法所得到質(zhì)譜圖。實(shí)驗(yàn)所用的射頻頻率為1.021MHz，幅值為274.5V，離子門電極1電壓為6.4V，后端電極4蓋電壓為60V，電壓激勵A(yù)C信號的幅值為2V，頻率從500kHz到50kHz進(jìn)行周期性循環(huán)掃描，掃描周期從20ms依次變到300ms。實(shí)驗(yàn)表明，針對本實(shí)驗(yàn)所采用的二級真空腔的矩型離子阱質(zhì)譜儀，采用本專利分析方法最小掃描周期只需20ms。而先前研究表明，該系統(tǒng)在傳統(tǒng)掃幅模式下完成質(zhì)量分析一般需要160ms進(jìn)樣、10ms冷卻、100ms分析和10ms清除，分析周期約280ms，離子利用率約為57.1％。即本專利分析方法將矩形離子阱分析速度提高了近14倍，并且因?yàn)樵谠谡麄€質(zhì)譜分析過程中離子阱始終保持離子進(jìn)樣狀態(tài)，所以本專利分析方法理論上實(shí)現(xiàn)了100％的離子利用率。

另外需要說明的是在本實(shí)施例中，分析過程中后端蓋電極4保持較高的幅值，離子檢測器位于X方向電極附近，所以離子是從X方向電極上的狹縫離開離子阱的。如果在分析過程中后端蓋4電極保持合適較低的幅值，離子檢測器放在后端蓋電極4附近，便可以實(shí)現(xiàn)基軸向質(zhì)量選擇出射的快速質(zhì)譜分析，離子會從離子門電極1進(jìn)樣，然后通過循環(huán)掃描低壓激勵信號的頻率實(shí)現(xiàn)共振激發(fā)，最終離子從離子阱的后端蓋電極4離開離子阱，完成質(zhì)量分析。

實(shí)施例2

實(shí)施例1中提到的矩形離子阱可以采用本發(fā)明所涉及的一種小型離子阱質(zhì)譜進(jìn)行大范圍離子持續(xù)分析的方法。而經(jīng)過變形，該方法同樣可以適用于三維離子阱的大質(zhì)量范圍高效快速分析當(dāng)中。如圖8，對于一個三維離子阱，在環(huán)電極14上施加固定的高壓射頻信號，并保持離子門1電壓固定，離子阱便可以保持在離子進(jìn)樣的狀態(tài)，與此同時再掃描加載在后端蓋電極4上的低壓激勵信號的頻率，就可以達(dá)到與二維離子阱一樣的一邊進(jìn)樣與冷卻一邊進(jìn)行質(zhì)量分析的效果。