質(zhì)量分析器的制造方法
【專利摘要】一種質(zhì)量分析器，包括：一個(gè)電場(chǎng)產(chǎn)生器，該電場(chǎng)產(chǎn)生器為待分析的離子的注入、待分析的離子的激發(fā)、或者這兩者提供一個(gè)時(shí)變電場(chǎng)；第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電極，這些檢測(cè)電極中的每一個(gè)檢測(cè)電極接收由該時(shí)變電場(chǎng)引起的對(duì)應(yīng)的一個(gè)電壓拾波并提供一個(gè)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)，該檢測(cè)信號(hào)是基于在該檢測(cè)電極處的一個(gè)對(duì)應(yīng)的鏡像電流；以及一個(gè)差分放大器，該差分放大器提供一個(gè)輸出，該輸出是基于在對(duì)于該第一檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)與對(duì)于該第二檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)之間的差。還可提出，該電場(chǎng)產(chǎn)生器包括不具有空間對(duì)稱的對(duì)應(yīng)物的至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極，并且在每一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極與該第一檢測(cè)電極之間的電容和在該場(chǎng)產(chǎn)生電極與該第二檢測(cè)電極之間的電容基本上相同。
【專利說(shuō)明】質(zhì)量分析器
[0001]發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及質(zhì)量分析器、包括這種質(zhì)量分析器的質(zhì)譜儀、質(zhì)量分析方法，以及制造質(zhì)量分析器的方法。
[0003]發(fā)明背景
[0004]傅里葉變換質(zhì)譜法(FTMS)可以被用于生命科學(xué)以用于肽、蛋白質(zhì)，以及其他重的生物分子的分析。然而，在以FTMS方法進(jìn)行重的蛋白離子的分析時(shí)出現(xiàn)了特定的問(wèn)題。這些問(wèn)題還可能伴隨其他重生物分子離子而出現(xiàn)，但為了說(shuō)明在此將稱為蛋白離子。因此，本發(fā)明并不限于對(duì)蛋白質(zhì)的分析的應(yīng)用。重蛋白離子的廣泛同位素分布導(dǎo)致在FTMS中觀測(cè)到獨(dú)特的干擾效應(yīng)。當(dāng)幾乎沒(méi)有從那些離子中檢測(cè)出信號(hào)時(shí)，離子振蕩之間的初始相長(zhǎng)干涉后緊接著就是相消干涉。霍夫施塔勒(Hofstadler)等人在國(guó)際質(zhì)譜和離子方法雜志(Int.J.Mass Spectrom.1on Proc.) 132 卷(1994) 109-127 頁(yè)的“傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜法中的同位素拍頻波形圖:對(duì)大型生物聚合物的高分辨率質(zhì)量測(cè)量的暗不(Isotopic Beat Patterns in Fourier Transform 1n Cyclotron ResonanceMass Spectrometry:1mplications for High Resolution Mass Measurements of LargeBiopolymers)”以及A.A.馬卡洛夫(A.A.Makarov)、E.丹尼索夫(E.Denisov)在美國(guó)質(zhì)譜學(xué)會(huì)期刊(J.Am.Soc.Mass Spectrom.) 20卷(2009) 1486-1495頁(yè)的“軌道阱質(zhì)量分析器中的完整蛋白質(zhì)的離子的動(dòng)力學(xué)(Dynamics of ions of intact proteins in the Orbitrapmass analyzer)” 討論了此效應(yīng)。
[0005]其結(jié)果是，對(duì)于此類離子所檢測(cè)到的瞬時(shí)信號(hào)包括特征拍頻波形圖，所述特征拍頻波形圖在頻域中是可識(shí)別的。對(duì)于較重的蛋白質(zhì)，多個(gè)拍頻在頻率上進(jìn)一步被彼此隔開(kāi)。然而，時(shí)間上的快速信號(hào)衰減是由與殘留氣體以及有時(shí)與亞穩(wěn)態(tài)碎片的碰撞而引起的。鑒于此，對(duì)于許多制藥上重要的較重蛋白質(zhì)(諸如具有大約150kDa的分子量的抗體)，常常觀測(cè)不到第二拍頻。
[0006]在許多情況下，僅第一拍頻足以分離對(duì)應(yīng)于不同修飾(諸如糖基化)的同位素分布。然而，在FTMS中此拍頻的強(qiáng)度在緊接著離子的激發(fā)處為最高。換句話說(shuō)，這是在瞬時(shí)的最初幾毫秒處。難以在激發(fā)之后這么快就獲得適合于離子檢測(cè)的瞬時(shí)信號(hào)。
[0007]此困難在軌道阱傅里葉變換質(zhì)譜法中尤其被加重，例如使用軌道阱(Orbitrap (商標(biāo)))質(zhì)譜儀，在所述質(zhì)譜儀中激發(fā)是通過(guò)注入工藝進(jìn)行，所述注入工藝包括將電壓施加在阱的偏轉(zhuǎn)器電極以及中心電極上。電壓在偏轉(zhuǎn)器電極以及中心電極上隨后的穩(wěn)定化時(shí)間(在檢測(cè)過(guò)程中提供基本上靜電的場(chǎng))可以延長(zhǎng)至最多20ms。要解決這個(gè)問(wèn)題，需要減少這個(gè)穩(wěn)定化時(shí)間。其他形式的靜電阱中也存在類似問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在此背景下，本發(fā)明提供了一種質(zhì)量分析器，其包括:電場(chǎng)產(chǎn)生器，所述電場(chǎng)產(chǎn)生器被配置成用于為待分析的離子的注入、待分析的離子的激發(fā)、或者這兩者提供時(shí)變電場(chǎng)；第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電極，所述檢測(cè)電極中的每一檢測(cè)電極被安排，使得其將接收由時(shí)變電場(chǎng)引起的對(duì)應(yīng)的電壓拾波，并且以便提供基于在檢測(cè)電極處的對(duì)應(yīng)的鏡像電流的對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)；以及差分放大器，所述差分放大器被安排成用于提供一個(gè)輸出，所述輸出是基于在對(duì)于第一檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)與對(duì)于第二檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)之間的差。電場(chǎng)產(chǎn)生器包括不具有空間對(duì)稱的對(duì)應(yīng)物的至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極。此外，電場(chǎng)產(chǎn)生器(尤其是場(chǎng)產(chǎn)生電極中的一個(gè)或多個(gè))以及第一檢測(cè)電極與第二檢測(cè)電極被配置，使得在每一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極與第一檢測(cè)電極之間的電容是和在所述場(chǎng)產(chǎn)生電極與第二檢測(cè)電極之間的電容基本上相同。優(yōu)選地，至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極被配置成用于接收時(shí)變電壓以提供時(shí)變電場(chǎng)。
[0009]以此方式，在兩個(gè)檢測(cè)電極中的每一個(gè)檢測(cè)電極上的電壓拾波(從中得到差分分析器輸出信號(hào))在兩個(gè)電極之間是平衡的，從而使得它不會(huì)將前置放大器驅(qū)動(dòng)至其操作范圍之外，尤其是在迅速跟隨著激發(fā)、注入、或這兩者的時(shí)期，也即電壓在至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極上的穩(wěn)定化時(shí)間的期間。因?yàn)閮蓚€(gè)檢測(cè)電極具有由時(shí)變電場(chǎng)引起的基本上相同的電壓拾波，所以在差分放大器的輸出端上看不到電壓拾波。此外，使得檢測(cè)電極處的電壓拾波變成基本上相同所花費(fèi)的時(shí)間比使得偏轉(zhuǎn)器電極、電場(chǎng)產(chǎn)生電極或這兩者上的時(shí)間相關(guān)電壓變穩(wěn)定所花費(fèi)的時(shí)間要少很多。在此方面，與用于時(shí)變電場(chǎng)的場(chǎng)變化的時(shí)間常數(shù)相比，來(lái)自檢測(cè)電極的信號(hào)之間的時(shí)延應(yīng)該較小。應(yīng)該指出，“靜電阱”中的術(shù)語(yǔ)“靜電”限定了僅在檢測(cè)過(guò)程中該場(chǎng)基本上是靜電的，然而它仍然可以在其他分析階段中(例如，注入阱中、淬滅離子，等等)變化。
[0010]有利的是，電場(chǎng)產(chǎn)生器以及第一檢測(cè)電極與第二檢測(cè)電極被配置為使得來(lái)自差分放大器的輸出的幅值在過(guò)渡時(shí)刻(也即，在過(guò)渡時(shí)刻以及在過(guò)渡時(shí)刻之后)處于允許范圍內(nèi)。期望這個(gè)允許范圍能使得來(lái)自差分放大器的輸出可以用來(lái)檢測(cè)來(lái)自質(zhì)量分析器內(nèi)的離子振蕩的鏡像電流。任選地，允許范圍能使得在第一檢測(cè)電極處的電壓拾波和在第二檢測(cè)電極處的電壓拾波基本上相同。初始化時(shí)期被限定在場(chǎng)產(chǎn)生電極開(kāi)始提供時(shí)變電場(chǎng)或靜電場(chǎng)的時(shí)刻與過(guò)渡時(shí)刻之間。在部分或整個(gè)這個(gè)初始化時(shí)期，在檢測(cè)電極處由離子振蕩引起的檢測(cè)出的鏡像電流是不可以從對(duì)于第一檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)以及對(duì)于第二檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)中導(dǎo)出的。有益的是，過(guò)渡時(shí)刻是來(lái)自差分放大器的輸出的幅值在允許范圍內(nèi)的最早時(shí)刻。
[0011]優(yōu)選地，電場(chǎng)產(chǎn)生器以及第一檢測(cè)電極被配置為在至少初始化時(shí)期期間，在第一檢測(cè)電極上的電壓拾波具有足夠的量值，從而使得如果用于第二檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)為零，那么對(duì)于第一檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)將使差分放大器飽和。更優(yōu)選地，在初始化時(shí)期之后仍然是這種情況。盡管仍然是這種情況，但檢測(cè)也可以有益地開(kāi)始。
[0012]在優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于所關(guān)注的典型的蛋白離子(也即，有待在分析器中分析的蛋白離子)，初始化時(shí)期的持續(xù)時(shí)間不比若干個(gè)振蕩周期長(zhǎng)。所關(guān)注的典型的蛋白離子可以是具有至少lOOODa、2000Da、3000Da、4000Da、5000Da或6000Da的分子量的蛋白離子。任選地，振蕩周期的數(shù)目為200、500或1000個(gè)。在優(yōu)選實(shí)施例中，初始化時(shí)期具有不超過(guò)Ims的持續(xù)時(shí)間，但是任選地，持續(xù)時(shí)間不超過(guò)2ms、3ms、4ms或5ms。這比現(xiàn)有的軌道講質(zhì)量分析器的6ms到7ms周期少得多。
[0013]優(yōu)選地，場(chǎng)產(chǎn)生電極被配置成用于產(chǎn)生使離子以一個(gè)頻率振蕩的電場(chǎng)，由于時(shí)變的施加電壓，所述頻率隨著時(shí)間而變化。此處，場(chǎng)產(chǎn)生電極可以被進(jìn)一步配置為使得離子振蕩頻率隨時(shí)間變化的速率在初始化時(shí)期開(kāi)始時(shí)處于相對(duì)較高值，而在初始化時(shí)期結(jié)束時(shí)處于相對(duì)較低值。
[0014]有益的是，質(zhì)量分析器被配置成用于在檢測(cè)時(shí)期期間執(zhí)行離子檢測(cè)，所述檢測(cè)時(shí)期從過(guò)渡時(shí)刻開(kāi)始并且具有持續(xù)時(shí)間T。任選地，對(duì)T積分的在檢測(cè)時(shí)期期間離子振蕩頻率的變化速率不超過(guò)1/T。
[0015]在某些實(shí)施例中，對(duì)場(chǎng)產(chǎn)生電極施加時(shí)變電壓，可能會(huì)引起在場(chǎng)產(chǎn)生電極、第一檢測(cè)電極、以及第二檢測(cè)電極這三者中至少一者中發(fā)生機(jī)械振蕩。有利的是，可以提供機(jī)械振蕩的阻尼。隨后，質(zhì)量分析器被優(yōu)選地配置為使得機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)并不明顯大于初始化時(shí)期的持續(xù)時(shí)間。通過(guò)限制影響電容的機(jī)械移動(dòng)量，這幫助在第一檢測(cè)電極處的電壓拾波與在第二檢測(cè)電極處的電壓拾波之間維持平衡。當(dāng)時(shí)間常數(shù)小于、等于或并不能檢測(cè)出大于初始化時(shí)期持續(xù)時(shí)間時(shí)，可以表明，阻尼時(shí)間常數(shù)不明顯大于初始化時(shí)期的持續(xù)時(shí)間。例如，當(dāng)被檢測(cè)的瞬時(shí)信號(hào)利用指數(shù)衰減波形被調(diào)制時(shí)，在多個(gè)檢測(cè)電極中的一個(gè)處直接被檢測(cè)的信號(hào)可以表現(xiàn)出上述情況，當(dāng)使在場(chǎng)產(chǎn)生電極上的電壓為零時(shí)所述指數(shù)衰減波形會(huì)消失。
[0016]另外地或可替代地，質(zhì)量分析器形成一個(gè)包括真空泵的質(zhì)譜儀的一部分，并且質(zhì)量分析器優(yōu)選地被配置為使得場(chǎng)產(chǎn)生電極、第一檢測(cè)電極、以及第二檢測(cè)電極這三者中至少一者的諧振頻率與真空泵的頻率不同。優(yōu)選地，頻率的差為至少5%、10%或20%。
[0017]有利的是，質(zhì)量分析器進(jìn)一步包括一些振動(dòng)阻尼器，所述振動(dòng)阻尼器被安排成用于限定用于機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)。振動(dòng)阻尼器可以包括對(duì)場(chǎng)產(chǎn)生電極、第一檢測(cè)電極、以及第二檢測(cè)電極這三者中的至少一者的修改或添加。另外地或可替代地，場(chǎng)產(chǎn)生電極、第一檢測(cè)電極、以及第二檢測(cè)電極這三者中的至少一者由具有一種硬度的金屬制成，所述硬度限定了用于機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)。電極的幾何形狀也可以限定用于機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)。通過(guò)使用軟金屬，振動(dòng)被減弱。優(yōu)選地，該金屬為鋁。
[0018]在優(yōu)選實(shí)施例中，至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極包括被配置成用于產(chǎn)生靜電場(chǎng)的電場(chǎng)產(chǎn)生電極，所述靜電場(chǎng)導(dǎo)致離子包在分析器內(nèi)振蕩。有利的是，離子包沿著一根軸線振蕩。更優(yōu)選地，電場(chǎng)產(chǎn)生電極是被沿著一條軸線安排的內(nèi)電極。隨后，第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電極可以是外電極，所述外電極被沿著該軸線與內(nèi)電極同心而定位，以封閉內(nèi)電極并且限定內(nèi)電極與外電極之間的空間。這個(gè)空間限定了用于離子包在其中振蕩的離子俘獲體積。這是軌道阱質(zhì)量分析器的典型的結(jié)構(gòu)。有益的是，第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電極被相對(duì)于內(nèi)電極對(duì)稱地安排為使得內(nèi)電極與第一檢測(cè)電極之間的電容基本上跟內(nèi)電極與第二檢測(cè)電極之間的電容相同。通過(guò)維持這種對(duì)稱性，在兩個(gè)檢測(cè)電極處的電壓拾波可以被平衡。
[0019]另外地或可替代地，至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極可以包括一個(gè)偏轉(zhuǎn)器電極，所述偏轉(zhuǎn)器電極被安排成用于為待分析的離子提供注入場(chǎng)。隨后，場(chǎng)產(chǎn)生電極可以被成形為使得偏轉(zhuǎn)器電極與第一檢測(cè)電極之間的電容基本上跟偏轉(zhuǎn)器與第二檢測(cè)電極之間的電容相同。有益的是，偏轉(zhuǎn)器電極被成形為使得偏轉(zhuǎn)器電極與第一檢測(cè)電極之間的電容基本上跟電場(chǎng)產(chǎn)生電極與第一檢測(cè)電極之間的電容相同。
[0020]本發(fā)明的另一個(gè)方面可以出現(xiàn)在質(zhì)量分析器中，所述質(zhì)量分析器包括:一個(gè)電場(chǎng)產(chǎn)生器，所述電場(chǎng)產(chǎn)生器包括被配置成用于為待分析離子的注入、待分析離子的激發(fā)或這兩者提供時(shí)變電場(chǎng)的場(chǎng)產(chǎn)生電極；第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電極，所述檢測(cè)電極中的每一個(gè)檢測(cè)電極被安排為使得它將接收由時(shí)變電場(chǎng)引起的對(duì)應(yīng)的電壓拾波，并且以便提供基于在檢測(cè)電極處對(duì)應(yīng)的鏡像電流的對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)；以及差分放大器，所述差分放大器被安排成用于提供輸出，所述輸出是基于在對(duì)于第一檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)與對(duì)于第二檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)之間的差。電場(chǎng)產(chǎn)生器以及第一檢測(cè)電極與第二檢測(cè)電極被配置為使得來(lái)自差分放大器的輸出的幅值在過(guò)渡時(shí)刻處于允許范圍內(nèi)，所述允許范圍能使得來(lái)自差分放大器的輸出可以被用于檢測(cè)來(lái)自被注入質(zhì)量分析器中的離子的鏡像電流，并且其中初始化時(shí)期被限定在場(chǎng)產(chǎn)生電極開(kāi)始提供時(shí)變電場(chǎng)的時(shí)刻與過(guò)渡時(shí)刻之間。此外，對(duì)場(chǎng)產(chǎn)生電極應(yīng)用時(shí)變電壓，會(huì)引起在場(chǎng)產(chǎn)生電極、第一檢測(cè)電極、以及第二檢測(cè)電極這三者中至少一者中發(fā)生機(jī)械振蕩，并且其中質(zhì)量分析器被配置為使得用于機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)并不明顯大于初始化時(shí)期的持續(xù)時(shí)間。
[0021]這能夠可替代地被表示為質(zhì)量分析器，所述質(zhì)量分析器包括:一個(gè)電場(chǎng)產(chǎn)生器，所述電場(chǎng)產(chǎn)生器包括一個(gè)被配置成用于為待分析離子的注入、待分析離子的激發(fā)或這兩者提供時(shí)變電場(chǎng)的場(chǎng)產(chǎn)生電極；第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電極，所述檢測(cè)電極中的每一個(gè)檢測(cè)電極被安排為使得它將接收由時(shí)變電場(chǎng)引起的對(duì)應(yīng)的電壓拾波，并且以便提供基于在檢測(cè)電極處對(duì)應(yīng)的鏡像電流的對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)；以及一個(gè)差分放大器，所述差分放大器被安排成用于提供輸出，所述輸出是基于在對(duì)于第一檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)與對(duì)于第二檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)之間的差。質(zhì)量分析器被配置(優(yōu)選機(jī)械地)為使得對(duì)場(chǎng)產(chǎn)生電極應(yīng)用時(shí)變電壓，會(huì)導(dǎo)致在場(chǎng)產(chǎn)生電極、第一檢測(cè)電極、以及第二檢測(cè)電極中基本上(也即，可檢測(cè)地)沒(méi)有激發(fā)。
[0022]任選地，電場(chǎng)產(chǎn)生器以及第一檢測(cè)電極與第二檢測(cè)電極被配置為使得每一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極與第一檢測(cè)電極之間的電容和所述場(chǎng)產(chǎn)生電極與第二檢測(cè)電極之間的電容基本上相同。
[0023]在某些實(shí)施例中，質(zhì)量分析器進(jìn)一步包括一些振動(dòng)阻尼器，所述振動(dòng)阻尼器被安排成用于限定用于機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)。另外地或可替代地，場(chǎng)產(chǎn)生電極、第一檢測(cè)電極、以及第二檢測(cè)電極這三者中的至少一者由具有一種硬度的金屬制成，所述硬度限定了用于機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)。
[0024]在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了包括如本文所描述的質(zhì)量分析器的質(zhì)譜儀。
[0025]本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種質(zhì)量分析方法，所述方法包括:提供時(shí)變電壓給包括至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極的電場(chǎng)產(chǎn)生器，以便提供用于待分析離子的注入、待分析離子的激發(fā)或這兩者的時(shí)變電場(chǎng)；在第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電極處接收由注入場(chǎng)或靜電場(chǎng)引起的對(duì)應(yīng)的電壓拾波；從第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電極中的每一個(gè)檢測(cè)電極中提供對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)，所述檢測(cè)信號(hào)是基于在檢測(cè)電極處的對(duì)應(yīng)的鏡像電流；并且產(chǎn)生差分放大器輸出，所述差分放大器輸出是基于在對(duì)于第一檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)與對(duì)于第二檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)之間的差。電場(chǎng)產(chǎn)生器包括不具有空間對(duì)稱的對(duì)應(yīng)物的至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極。此外，在第一檢測(cè)電極處被接收的電壓拾波是和在第二檢測(cè)電極處被接收的電壓拾波基本上相同。
[0026]有利的是，電場(chǎng)產(chǎn)生器以及第一檢測(cè)電極與第二檢測(cè)電極被配置為使得每一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極與第一檢測(cè)電極之間的電容基本上跟所述場(chǎng)產(chǎn)生電極與第二檢測(cè)電極之間的電容相同。
[0027]任選地，來(lái)自差分放大器的輸出的幅值在過(guò)渡時(shí)刻處于允許范圍內(nèi)，允許范圍能使得來(lái)自差分放大器的輸出可以被用于檢測(cè)來(lái)自被注入質(zhì)量分析器中的離子的鏡像電流。任選地，其中初始化時(shí)期被限定在向場(chǎng)產(chǎn)生電極提供時(shí)變電壓的步驟開(kāi)始的時(shí)刻與過(guò)渡時(shí)刻之間。
[0028]優(yōu)選地，在至少初始化時(shí)期期間，在第一檢測(cè)電極上的電壓拾波具有足夠的量值，從而使得如果用于第二檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)為零，那么對(duì)于第一檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)將使差分放大器飽和。更優(yōu)選地，初始化時(shí)期具有不超過(guò)Ims的持續(xù)時(shí)間。
[0029]在某些實(shí)施例中，向場(chǎng)產(chǎn)生電極提供時(shí)變電壓的步驟包括產(chǎn)生使離子在隨著時(shí)間變化的頻率處振蕩的電場(chǎng)，離子振蕩頻率隨著時(shí)間變化的速率被設(shè)定成在初始化時(shí)期開(kāi)始時(shí)處于相對(duì)較高值，而在初始化時(shí)期結(jié)束時(shí)處于相對(duì)較低值。任選地，該方法進(jìn)一步包括在檢測(cè)時(shí)期期間檢測(cè)離子，所述檢測(cè)時(shí)期從過(guò)渡時(shí)刻起始并具有持續(xù)時(shí)間T。隨后，對(duì)T積分的離子振蕩頻率的變化的速率可以為不超過(guò)1/T。
[0030]可以理解，該方法可以進(jìn)一步包括對(duì)應(yīng)于上文以及這里所描述的質(zhì)量分析器的那些特征的特征。適用時(shí)，當(dāng)在處理器上操作以及任選地在包括計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀媒質(zhì)中時(shí)，本發(fā)明的各方面可以被實(shí)施于被配置成用于執(zhí)行這里所描述的方法的這種計(jì)算機(jī)程序中。
[0031]在本發(fā)明的又另一個(gè)方面中，提供了一種制造質(zhì)量分析器的方法，所述方法包括:提供一個(gè)包括至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極的電場(chǎng)產(chǎn)生器，所述場(chǎng)產(chǎn)生電極被配置成用于接收時(shí)變電壓以提供一個(gè)用于待分析離子的注入、待分析離子的激發(fā)或這兩者的時(shí)變電場(chǎng)，所述電場(chǎng)產(chǎn)生器包括不具有空間對(duì)稱的對(duì)應(yīng)物的至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極；安排第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電極，從而使得每一個(gè)檢測(cè)電極將接收由時(shí)變電場(chǎng)引起的對(duì)應(yīng)的電壓拾波，并且從而使得每一個(gè)檢測(cè)電極提供基于在檢測(cè)電極處的對(duì)應(yīng)的鏡像電流的對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)；安排差分放大器以提供輸出，所述輸出是基于對(duì)于第一檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)與對(duì)于第二檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)之間的差；并且配置電場(chǎng)產(chǎn)生器以及第一檢測(cè)電極與第二檢測(cè)電極，從而使得每一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極與第一檢測(cè)電極之間的電容基本上跟所述場(chǎng)產(chǎn)生電極與第二檢測(cè)電極之間的電容相同。
[0032]可以提供另一種制造質(zhì)量分析器的方法。此方法包括:提供一個(gè)包括至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極的電場(chǎng)產(chǎn)生器，所述場(chǎng)產(chǎn)生電極被配置成用于接收時(shí)變電壓以提供用于待分析離子的注入、待分析離子的激發(fā)或這兩者的時(shí)變電場(chǎng)；安排第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電極，從而使得每一個(gè)檢測(cè)電極將接收由時(shí)變電場(chǎng)引起的對(duì)應(yīng)的電壓拾波，并且從而使得每一個(gè)檢測(cè)電極提供基于在檢測(cè)電極處的對(duì)應(yīng)的鏡像電流的對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)；安排差分放大器以提供輸出，所述輸出是基于在對(duì)于第一檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)與對(duì)于第二檢測(cè)電極的檢測(cè)信號(hào)之間的差；并且配置電場(chǎng)產(chǎn)生器以及第一檢測(cè)電極與第二檢測(cè)電極，從而使得來(lái)自差分放大器的輸出的幅值在過(guò)渡時(shí)刻處于允許范圍內(nèi)，所述允許范圍能使得來(lái)自差分放大器的輸出可以被用于檢測(cè)來(lái)自被注入質(zhì)量分析器的離子的鏡像電流，初始化時(shí)期被限定在場(chǎng)產(chǎn)生電極開(kāi)始提供時(shí)變電場(chǎng)的時(shí)刻與過(guò)渡時(shí)刻之間。對(duì)場(chǎng)產(chǎn)生電極施加時(shí)變電壓，會(huì)引起在場(chǎng)產(chǎn)生電極、第一檢測(cè)電極、以及第二檢測(cè)電極這三者中至少一者中發(fā)生機(jī)械振蕩。該方法進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)質(zhì)量分析器，從而使得用于機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)并不明顯大于初始化時(shí)期的持續(xù)時(shí)間。此方法任選地包括應(yīng)用這里所描述的質(zhì)量分析器配置以獲得用于機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)。[0033]應(yīng)理解，這些方法可以另外地包括涉及上文以及這里所描述的質(zhì)量分析器的相對(duì)應(yīng)的特征的制造步驟。
[0034]附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0035]本發(fā)明可以用不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在將僅借助于實(shí)例并且參見(jiàn)附圖來(lái)描述所述方式中的一種，在附圖中:
[0036]圖1示意性地示出了包括質(zhì)量分析器的現(xiàn)有質(zhì)譜儀的一部分；
[0037]圖2示出了與圖1 一致的質(zhì)量分析器的示意圖，包括根據(jù)本發(fā)明的調(diào)適；
[0038]圖3示出了使用現(xiàn)有質(zhì)量分析器產(chǎn)生的時(shí)域信號(hào)的實(shí)例；以及
[0039]圖4示出了使用根據(jù)本發(fā)明的質(zhì)量分析器產(chǎn)生的時(shí)域信號(hào)的實(shí)例。
[0040]優(yōu)選實(shí)施例的i羊細(xì)i兌明
[0041]首先參看圖1,示意性地示出了現(xiàn)有質(zhì)譜儀的一部分。質(zhì)譜儀的這個(gè)部分包括:一個(gè)離子儲(chǔ)存裝置10 ;離子光學(xué)器件20 ；以及一個(gè)質(zhì)量分析器30。質(zhì)量分析器30是軌道阱類型的并且包括:一個(gè)偏轉(zhuǎn)器40 ;—個(gè)中心電極50 個(gè)第一外電極60 ；以及一個(gè)第二外電極70 (外電極60、70徑向封閉中心電極50并且為了說(shuō)明在圖中被切開(kāi)示出以展現(xiàn)中心電極)。這種質(zhì)量分析器的一般操作是為人所熟知的，但進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以在W0-A-02/078046.W0-A-2006/129109 以及 TO-A-2007/000587 中被找到，其內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在此。
[0042]進(jìn)入質(zhì)量分析器30中的離子注入是通過(guò)以下步驟被實(shí)施。首先，將來(lái)自外部離子源的離子儲(chǔ)存在離子儲(chǔ)存裝置10 (優(yōu)選為彎曲的阱、C阱，例如如US-7，498，571、US-7, 425, 699以及W0-A-2008/081334中所描述)中。隨后，將所儲(chǔ)存的離子通過(guò)離子光學(xué)器件20朝著質(zhì)量分析器30施以脈沖。通過(guò)一個(gè)注入槽，離子偏移赤道從外部進(jìn)入質(zhì)量分析器30，同時(shí)在中心電極50上的時(shí)變電壓斜線上升以提供一個(gè)不斷增強(qiáng)的電場(chǎng)。入口參數(shù)的精確調(diào)節(jié)是通過(guò)位于注入槽上方的偏轉(zhuǎn)器40來(lái)執(zhí)行。當(dāng)中心電極50上的電壓繼續(xù)斜線上升時(shí)，離子以緩慢減小的幅值以及半徑開(kāi)始了中心電極50的軸向振蕩。同時(shí)，電壓在偏轉(zhuǎn)器40上斜線上升至對(duì)應(yīng)于分析器內(nèi)部的場(chǎng)的最少擾動(dòng)的水平。最終，電壓的斜線上升停止，并且離子準(zhǔn)備好使用在分開(kāi)的外電極(第一外電極60以及第二外電極70)中引起的鏡像電流來(lái)檢測(cè)。將在第一外電極60以及第二外電極70處被檢測(cè)的信號(hào)傳遞到預(yù)放大器中的差分放大器(未不出)。差分放大器輸出一個(gè)信號(hào)，這個(gè)信號(hào)是基于在第一外電極60處與在第二外電極70處被檢測(cè)的信號(hào)之間的差。此輸出被用以提供通過(guò)傅里葉分析的質(zhì)譜。
[0043]實(shí)際上，被施加至中心電極50以及偏轉(zhuǎn)器40的電壓的斜線上升是用多達(dá)IOV/微秒至40V/微秒的速率被執(zhí)行。這導(dǎo)致了在充當(dāng)檢測(cè)電極的第一外電極60以及第二外電極70上有較大電容的電壓拾波。位移電流可以達(dá)到毫安并且過(guò)渡過(guò)程可能持續(xù)長(zhǎng)達(dá)20ms。在高壓電子場(chǎng)中使用較高的緩沖電容、快速調(diào)節(jié)的電源以及其他已知的措施，可以將這個(gè)時(shí)間減少至幾毫秒?，F(xiàn)在將示出這不足以滿足對(duì)重蛋白離子的質(zhì)量分析的需求。
[0044]如上文所論述，在具有廣泛的同位素分布的此類離子的FTMS分析中，觀測(cè)到了獨(dú)特的干擾效應(yīng)?！案道锶~變換離子回旋諧振質(zhì)譜法中的同位素拍頻波形圖:對(duì)大型生物聚合物的高分辨率質(zhì)量測(cè)量的暗示”(上文參考的)為以下涉及此效應(yīng)的分析提供了基礎(chǔ)。
[0045]第一拍頻從它的最大值開(kāi)始并且隨著以下時(shí)間常數(shù)衰減:
[0046]Atw=I/(2 Afw),[0047]其中Afw為對(duì)應(yīng)于具有分子質(zhì)量M的所關(guān)注的蛋白質(zhì)的同位素分布的寬度的AMw頻率的展開(kāi)。在靜電阱中(諸如軌道阱類型的質(zhì)量分析器，但也包括傅里葉變換離子回旋諧振，F(xiàn)TICR，質(zhì)量分析器)，
[0048]Afw/f=AMw/(2M),
[0049]其中f為針對(duì)蛋白質(zhì)的具體電荷態(tài)Z的振蕩的頻率(也即處于質(zhì)量M/Z)。因此
[0050]Atw=l/f*M/AMw。
[0051]M/AMW取決于蛋白質(zhì)的質(zhì)量、蛋白質(zhì)的純度以及其同位素組合物。由于碳同位素的自然分布，對(duì)于M>8000Da的蛋白質(zhì)，M/Λ Mw典型地處于4000至6000的范圍中。然而，事實(shí)上由于大量的轉(zhuǎn)譯后改質(zhì)以及加合物，M/AMW可能較低。例如，在P.V.邦達(dá)倫科(P.V.Bondarenko)、T.P.賽肯德(Τ.P.Second)、V.薩布勞斯科夫(V Zabrouskov )>Z.張(Z.Zhang), A.A.馬卡洛夫(A.A.Makarov)在美國(guó)質(zhì)譜學(xué)會(huì)期刊(J.Am.Soc.MassSpectrom.)20卷(2009) 1415-1424頁(yè)的“在混合線性四極離子阱-軌道阱質(zhì)譜儀上的完整單克隆抗體的質(zhì)量測(cè)量以及自上向下的HPLC/MS分析(Mass Measurement and Top-DownHPLC/MS Analysis of Intact Monoclonal Antibodies on a Hybrid Linear Quadrupole1n Trap - Orbitrap Mass Spectrometer)” 中被觀測(cè)到的是 2000-3000。
[0052]因此在靜電阱中此類蛋白質(zhì)的檢測(cè)應(yīng)該在明顯早于信號(hào)衰減的時(shí)刻td開(kāi)始，也即td〈 Δ tw，或者，更好的是td〈〈 Λ tw。因此檢測(cè)應(yīng)該剛好在所關(guān)注的蛋白離子的數(shù)百次振蕩(100至1000)之后開(kāi)始。隨著Μ/Z位于范圍1000至4000中，在實(shí)際的軌道阱質(zhì)量分析器中離子振蕩的頻率可以覆蓋從200kHz到400kHz的范圍。因此，所期望的檢測(cè)的開(kāi)始應(yīng)該在離子注入之后的(優(yōu)選少于)Ims內(nèi)發(fā)生。
[0053]然而，要求在Ims內(nèi)開(kāi)始檢測(cè)，這合意地需要差分放大器的線性操作，此時(shí)已經(jīng)有典型的InV/ V Hz的噪聲頻帶。這對(duì)質(zhì)量分析器30的設(shè)計(jì)施加了進(jìn)一步的限制。
[0054]如果差分放大器的兩個(gè)通道都配備有與鏡像電流信號(hào)疊加的相同時(shí)間相關(guān)的電壓波形，那么可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些難題的解決方案。相同時(shí)間相關(guān)的電壓波形在差分放大器處被抵消。在此類檢測(cè)之前，期望這些電壓波形被減弱至允許差分放大器的線性操作的水平。然而，如果每一個(gè)通道上的每一個(gè)電壓是被單獨(dú)施加的，那么允許每一個(gè)通道上的每一個(gè)電壓使差分放大器飽和。
[0055]這可以通過(guò)使電壓隨著指數(shù)衰減速率而斜線上升來(lái)實(shí)施。通過(guò)晶體管開(kāi)關(guān)，高壓電源被連接到中心電極上。在真空饋通之前，安裝電阻器R，所述電阻器R與電極的電容C一起形成RC鏈。由于到電極的電流受到電阻的限制，所以電壓按照(1-exp (-t/RC))而上升，從而導(dǎo)致了速率按指數(shù)減小。典型地，RC大約為30ys到50ys。對(duì)這種增加的細(xì)調(diào)可以通過(guò)限制進(jìn)入晶體管開(kāi)關(guān)的電流而實(shí)現(xiàn)。RC鏈還可以充當(dāng)?shù)挚雇獠侩娮釉肼暤臑V波器。此外，高速限幅二極管被安裝在差分放大器的兩個(gè)通道的輸入端。優(yōu)選地，此阻尼的時(shí)間常數(shù)小于100微秒并且更優(yōu)選地小于50微秒。
[0056]可以顯示，如果當(dāng)保持中心電極與外電極之間的電壓差為V(td)時(shí)檢測(cè)在時(shí)刻td開(kāi)始，那么相關(guān)的附加的波峰加寬為
[0057]5m^ (x/T)*V(td)/Ur,
[0058]其中T為檢測(cè)的持續(xù)時(shí)間，τ為指數(shù)衰減的時(shí)間常數(shù)，以及&為在檢測(cè)過(guò)程中中心電極與外電極之間的平衡電壓。如果此質(zhì)量位移很好地保持在一個(gè)頻率區(qū)間之內(nèi)，那么這將不會(huì)明顯地影響波峰形狀，所述頻率區(qū)間為1/T。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，可以提出以下要求。
[0059]V(td) /Ur<2/(f τ )
[0060]對(duì)于具有較小m/z以及最高頻率f的離子而言，這變成了越來(lái)越嚴(yán)格的要求。實(shí)際上對(duì)于m/z=50，頻率不超過(guò)2MHz并且V (td)/U/1%。然而，僅在V (td)/U/0.1%時(shí)，前置放大器將開(kāi)始線性檢測(cè)。因此，此效應(yīng)不會(huì)典型地影響被測(cè)量的頻率。更確切地說(shuō)，電源的殘余調(diào)節(jié)的時(shí)間常數(shù)(通常在數(shù)百微秒內(nèi))可能會(huì)持續(xù)影響被測(cè)量的頻率。實(shí)際上，這可以通過(guò)對(duì)電極上的殘壓波形的精確測(cè)量來(lái)校準(zhǔn)。
[0061]通過(guò)使對(duì)于兩個(gè)檢測(cè)電極而言，提供時(shí)間相關(guān)的電壓的每個(gè)電極的耦合電容相同，來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的波形。接著參看圖2，示出了與圖1 一致的質(zhì)量分析器的示意圖，所述質(zhì)量分析器包括調(diào)適。在示出與圖1中的技術(shù)特征相同的技術(shù)特征時(shí)，使用了相同的參考標(biāo)號(hào)。圖2示出了經(jīng)調(diào)適的偏轉(zhuǎn)器140，所述偏轉(zhuǎn)器140替代了圖1中所示的偏轉(zhuǎn)器40。
[0062]圖2中所示的調(diào)適允許中心電極50與第一外電極60之間的電容跟中心電極50與第二外電極70之間的電容平衡。此外,偏轉(zhuǎn)器140與第一外電極60之間的電容跟偏轉(zhuǎn)器140與第二外電極70之間的電容平衡。
[0063]對(duì)于中心電極50，這個(gè)目標(biāo)可以通過(guò)使第一外電極60以及第二外電極70幾何對(duì)稱并且通過(guò)沿著軸線的導(dǎo)線給中心電極50供電而使任何電容不平衡被最小化來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于偏轉(zhuǎn)器140，這可以優(yōu)選地通過(guò)以下操作來(lái)實(shí)現(xiàn):添加第一附加金屬部件141以及第二附加金屬部件142，以將在偏轉(zhuǎn)器140與檢測(cè)電極60以及檢測(cè)電極70之間的電容調(diào)節(jié)成相等并且與中心注入電極50的電容相等。由于不存在任何相移而且由于尺寸穩(wěn)定性而使得結(jié)果值有高穩(wěn)定性，所以與將導(dǎo)線安裝式電容或表面安裝式電容安裝在預(yù)放大器處相比，這是一個(gè)改進(jìn)。
[0064]然而，令人希望的是，確保平衡金屬部件141與平衡金屬部件142以及阱的其它部件的諧振頻率處于質(zhì)譜儀中存在的主要諧振頻率的范圍之外。這些諧振頻率尤其包括旋轉(zhuǎn)泵頻率以及渦輪泵頻率的倍數(shù)。此外，電壓切換導(dǎo)致所有電極發(fā)生機(jī)械振蕩，所述振蕩應(yīng)該被減弱至對(duì)檢測(cè)無(wú)關(guān)緊要的水平。諧振頻率以及阻尼兩者的增加可以通過(guò)多種方法實(shí)現(xiàn)，諸如:增加平衡金屬部件141以及平衡金屬部件142的厚度；使用軟金屬(諸如鋁)；以及將部件更緊密地固定到一起(優(yōu)選為焊接、軟焊，旋擰)。優(yōu)選地，機(jī)械阻尼的時(shí)間常數(shù)小于500微秒或1000微秒。
[0065]為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，選擇電極的機(jī)械設(shè)計(jì)，使之既不會(huì)通過(guò)時(shí)變電場(chǎng)被大量激發(fā)(達(dá)到不能正常檢測(cè)到激發(fā)的程度)也不會(huì)隨著與td相當(dāng)?shù)臅r(shí)間常數(shù)而減弱。然而，如果振蕩影響較小，那么阻尼不需要比td快。
[0066]此外，調(diào)節(jié)諧振頻率是通過(guò)將質(zhì)量分析器組件懸掛在較薄金屬薄膜上來(lái)實(shí)現(xiàn)。橫截面在薄膜處的突然變化限制了聲波的傳播并且還允許調(diào)諧諧振頻率遠(yuǎn)離泵以及其它裝置的諧振頻率。材料夾心結(jié)構(gòu)也可以被用于改進(jìn)這一點(diǎn)，例如在鋁上的不銹鋼或在不銹鋼上的陶瓷。例如，確保這些材料被緊密地組裝，從而在低頻處沒(méi)有拍擊，進(jìn)一步減輕了振動(dòng)的影響。
[0067]此外，已發(fā)現(xiàn)振動(dòng)可以僅僅通過(guò)充電電極與接地腔室的靜電相互作用而被啟動(dòng)。這可以通過(guò)確保電極與接地之間的適當(dāng)間隔、或通過(guò)使得任何相互作用對(duì)稱而減輕。[0068]通過(guò)使用這種方法，在檢測(cè)電極處所接收的信號(hào)直接(也即，在沒(méi)有差分前置放大器的情況下)示出了在一個(gè)電極上的瞬態(tài)被利用指數(shù)衰減波形來(lái)調(diào)制，當(dāng)偏轉(zhuǎn)器(或中心電極或者這兩者)上的電壓被調(diào)節(jié)至零時(shí)，所述指數(shù)衰減波形消失。
[0069]由本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)可以在來(lái)自差分放大器的時(shí)域輸出信號(hào)中看出。在圖3中，示出了利用現(xiàn)有質(zhì)量分析器產(chǎn)生的時(shí)域信號(hào)。在7ms之前沒(méi)有鏡像電流信號(hào)，并且強(qiáng)環(huán)狀效應(yīng)一直發(fā)生到在8ms到9ms之后觀測(cè)到實(shí)際鏡像電流信號(hào)為止。
[0070]相比之下，圖4示出了使用根據(jù)本發(fā)明的質(zhì)量分析器產(chǎn)生的時(shí)域信號(hào)的實(shí)例。此處，鏡像電流信號(hào)是從大約0.5ms開(kāi)始可觀測(cè)到的。
[0071]因?yàn)殡娫凑{(diào)節(jié)使得中心電極電壓緩慢穩(wěn)定，這表現(xiàn)為頻譜中的不對(duì)稱的波峰，所述波峰通常具有在高質(zhì)量(也即，低頻)側(cè)上的尾部。前置放大器在第一個(gè)0.5ms內(nèi)的飽和在頻譜上典型地是無(wú)法看到的。
[0072]盡管本文已經(jīng)描述了具體的實(shí)施例，但技術(shù)人員仍可以考慮各種修改以及替代。
[0073]例如，應(yīng)理解，利用時(shí)間相關(guān)的電壓，本發(fā)明可以被應(yīng)用于所有類型的靜電阱。本發(fā)明也適用于飛行時(shí)間法以及FTICR質(zhì)量分析器。本發(fā)明還可能有益于實(shí)施2010年3月31號(hào)提交的歐洲專利申請(qǐng)N0.10158704.6中所描述的信號(hào)處理方法。
[0074]盡管優(yōu)選實(shí)施例中使用了兩個(gè)檢測(cè)電極，但技術(shù)人員將了解任何更大數(shù)目的電極都可以被使用。具體地說(shuō)，可以使用偶數(shù)數(shù)目的檢測(cè)電極，從而可以獲得差分信號(hào)。
【權(quán)利要求】
1.一種質(zhì)量分析器,包括:一個(gè)電場(chǎng)產(chǎn)生器，該電場(chǎng)產(chǎn)生器被配置成用于為待分析離子的注入、待分析離子的激發(fā)或這兩者提供一個(gè)時(shí)變電場(chǎng)；第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電極，這些檢測(cè)電極中的每一個(gè)檢測(cè)電極被安排為使得該檢測(cè)電極將接收由該時(shí)變電場(chǎng)引起的一個(gè)對(duì)應(yīng)的電壓拾波，并且以便提供基于在該檢測(cè)電極處的一個(gè)對(duì)應(yīng)的鏡像電流的一個(gè)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)；以及一個(gè)差分放大器，該差分放大器被安排成用于提供一個(gè)輸出，該輸出是基于對(duì)于該第一檢測(cè)電極的該檢測(cè)信號(hào)與對(duì)于該第二檢測(cè)電極的該檢測(cè)信號(hào)之間的差；其中該電場(chǎng)產(chǎn)生器包括至少一個(gè)不具有空間對(duì)稱的對(duì)應(yīng)物的場(chǎng)產(chǎn)生電極；以及其中該電場(chǎng)產(chǎn)生器以及該第一檢測(cè)電極與該第二檢測(cè)電極被配置為使得在每一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極與該第一檢測(cè)電極之間的電容和在該場(chǎng)產(chǎn)生電極與該第二檢測(cè)電極之間的電容基本上相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析器，其中該電場(chǎng)產(chǎn)生器以及該第一檢測(cè)電極與該第二檢測(cè)電極被配置為使得來(lái)自該差分放大器的輸出的幅值在一個(gè)過(guò)渡時(shí)刻處于一個(gè)允許范圍內(nèi)，該允許范圍是使得來(lái)自該差分放大器的該輸出能夠被用以檢測(cè)來(lái)自被注入該質(zhì)量分析器中的多個(gè)離子的多個(gè)鏡像電流，并且其中一個(gè)初始化時(shí)期被限定在該場(chǎng)產(chǎn)生電極開(kāi)始提供該時(shí)變電場(chǎng)的時(shí)刻與該過(guò)渡時(shí)刻之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的質(zhì)量分析器，其中該電場(chǎng)產(chǎn)生器以及該第一檢測(cè)電極被配置為使得在至少該初始化時(shí)期期間，在該第一檢測(cè)電極上的該電壓拾波具有足夠的量值，從而使得如果對(duì)于該第二檢測(cè)電極的該檢測(cè)信號(hào)為零，那么對(duì)于該第一檢測(cè)電極的該檢測(cè)信號(hào)將使該差分放大器飽和。`
4.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的質(zhì)量分析器，其中該初始化時(shí)期具有不超過(guò)Ims的持續(xù)時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一項(xiàng)所述的質(zhì)量分析器，其中該場(chǎng)產(chǎn)生電極被配置成用于產(chǎn)生一個(gè)使離子在隨著時(shí)間變化的頻率下振蕩的電場(chǎng)，該場(chǎng)產(chǎn)生電極被進(jìn)一步配置為使得離子振蕩頻率隨著時(shí)間變化的速率是在該初始化時(shí)期開(kāi)始時(shí)處于一個(gè)相對(duì)較高的值，而在該初始化時(shí)期結(jié)束時(shí)處于一個(gè)相對(duì)較低的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的質(zhì)量分析器，其中該質(zhì)量分析器被配置成用于在一個(gè)檢測(cè)時(shí)期期間執(zhí)行離子檢測(cè)，該檢測(cè)時(shí)期在該過(guò)渡時(shí)刻開(kāi)始并且具有持續(xù)時(shí)間T，并且其中在該檢測(cè)時(shí)期期間對(duì)T積分的在離子振蕩頻率中的變化速率是不超過(guò)1/T。
7.根據(jù)權(quán)利要求2到6中任一項(xiàng)所述的質(zhì)量分析器，其中對(duì)該場(chǎng)產(chǎn)生電極應(yīng)用一個(gè)時(shí)變電壓引起在該場(chǎng)產(chǎn)生電極、該第一檢測(cè)電極、以及該第二檢測(cè)電極這三者中的至少一者中的機(jī)械振蕩，并且其中該質(zhì)量分析器被配置為使得用于這些機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)不是明顯地大于該初始化時(shí)期的持續(xù)時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的質(zhì)量分析器，進(jìn)一步包括:多個(gè)振動(dòng)阻尼器，這些振動(dòng)阻尼器被安排成用于限定用于這些機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的質(zhì)量分析器，其中該場(chǎng)產(chǎn)生電極、該第一檢測(cè)電極、以及該第二檢測(cè)電極這三者中的至少一者由具有一種硬度的金屬制成，所述硬度限定了用于這些機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)。
10.根據(jù)以上任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的質(zhì)量分析器，其中該至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極包括一個(gè)被配置成用于產(chǎn)生一個(gè)靜電場(chǎng)的電場(chǎng)產(chǎn)生電極，該靜電場(chǎng)導(dǎo)致多個(gè)離子包在該分析器內(nèi)振蕩。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的質(zhì)量分析器，其中該電場(chǎng)產(chǎn)生電極是一個(gè)被沿著一條軸線安排的內(nèi)電極，該第一檢測(cè)電極以及該第二檢測(cè)電極是外電極，這些外電極被沿著該軸線與該內(nèi)電極同心地定位，以封閉該內(nèi)電極并且限定該內(nèi)電極與這些外電極之間的一個(gè)空間，所述空間限定了用于使這些離子包在其中振蕩的一個(gè)離子俘獲體積。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的質(zhì)量分析器，其中該第一檢測(cè)電極以及該第二檢測(cè)電極被相對(duì)于該內(nèi)電極對(duì)稱地安排，從而使得在該內(nèi)電極與該第一檢測(cè)電極之間的電容和在該內(nèi)電極與該第二檢測(cè)電極之間的電容基本上相同。
13.根據(jù)以上任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的質(zhì)量分析器，其中該至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極包括一個(gè)被安排成用于為待分析離子提供一個(gè)注入場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)器電極，并且其中該偏轉(zhuǎn)器電極被成形為使得在該偏轉(zhuǎn)器電極與該第一檢測(cè)電極之間的電容和在該偏轉(zhuǎn)器與該第二檢測(cè)電極之間的電容基本上相同。
14.根據(jù)當(dāng)從屬于權(quán)利要求10到12中任一項(xiàng)時(shí)的權(quán)利要求13所述的質(zhì)量分析器，其中該偏轉(zhuǎn)器電極被成形為使得在該偏轉(zhuǎn)器電極與該第一檢測(cè)電極之間的電容和在該電場(chǎng)產(chǎn)生電極與該第一檢測(cè)電極之間的電容基本上相同。
15.—種質(zhì)量分析器,包括:一個(gè)電場(chǎng)產(chǎn)生器，該電場(chǎng)產(chǎn)生器包括一個(gè)被配置成用于為待分析離子的注入、待分析離子的激發(fā)或這兩者提供一個(gè)時(shí)變電場(chǎng)的場(chǎng)產(chǎn)生電極；第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電 極，這些檢測(cè)電極中的每一個(gè)檢測(cè)電極被安排為使得該檢測(cè)電極將接收由該時(shí)變電場(chǎng)引起的一個(gè)對(duì)應(yīng)的電壓拾波，并且以便提供基于在該檢測(cè)電極處一個(gè)對(duì)應(yīng)的鏡像電流的一個(gè)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)；以及一個(gè)差分放大器，該差分放大器被安排成用于提供一個(gè)輸出，該輸出是基于對(duì)于該第一檢測(cè)電極的該檢測(cè)信號(hào)與對(duì)于該第二檢測(cè)電極的該檢測(cè)信號(hào)之間的差；其中該電場(chǎng)產(chǎn)生器以及該第一檢測(cè)電極與該第二檢測(cè)電極被配置為使得來(lái)自該差分放大器的輸出的幅值在一個(gè)過(guò)渡時(shí)刻處于一個(gè)允許范圍內(nèi)，該允許范圍是使得來(lái)自該差分放大器的該輸出能夠被用于檢測(cè)來(lái)自被注入該質(zhì)量分析器中的多個(gè)離子的多個(gè)鏡像電流，并且其中一個(gè)初始化時(shí)期被限定在該場(chǎng)產(chǎn)生電極開(kāi)始提供該時(shí)變電場(chǎng)的時(shí)刻與該過(guò)渡時(shí)刻之間；以及其中對(duì)該場(chǎng)產(chǎn)生電極施加一個(gè)時(shí)變電壓引起在該場(chǎng)產(chǎn)生電極、該第一檢測(cè)電極、以及該第二檢測(cè)電極這三者中的至少一者中的機(jī)械振蕩，并且其中該質(zhì)量分析器被配置為使得用于這些機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)不是明顯地大于該初始化時(shí)期的持續(xù)時(shí)間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的質(zhì)量分析器，其中該電場(chǎng)產(chǎn)生器以及該第一檢測(cè)電極與該第二檢測(cè)電極被配置為使得在每一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極與該第一檢測(cè)電極之間的電容和在該場(chǎng)產(chǎn)生電極與該第二檢測(cè)電極之間的電容基本上相同。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或權(quán)利要求16所述的質(zhì)量分析器，進(jìn)一步包括:多個(gè)振動(dòng)阻尼器，這些振動(dòng)阻尼器被安排成用于限定用于這些機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15到17中任一項(xiàng)所述的質(zhì)量分析器，其中該場(chǎng)產(chǎn)生電極、該第一檢測(cè)電極、以及該第二檢測(cè)電極這三者中的至少一者由具有一種硬度的金屬制成，所述硬度限定了用于這些機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)。
19.一種質(zhì)譜儀，該質(zhì)譜儀包括根據(jù)以上任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的質(zhì)量分析器。
20.一種質(zhì)量分析方法，包括:向包括至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極的一個(gè)電場(chǎng)產(chǎn)生器提供一個(gè)時(shí)變電壓，以便為待分析離子的注入、待分析離子的激發(fā)或這兩者提供一個(gè)時(shí)變電場(chǎng)；在第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電極處接收由該時(shí)變電場(chǎng)引起的一個(gè)對(duì)應(yīng)的電壓拾波；從該第一檢測(cè)電極以及該第二檢測(cè)電極中的每一個(gè)檢測(cè)電極提供一個(gè)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)，該檢測(cè)信號(hào)是基于在該檢測(cè)電極處的一個(gè)對(duì)應(yīng)的鏡像電流；以及產(chǎn)生一個(gè)差分放大器輸出，該輸出是基于對(duì)于該第一檢測(cè)電極的該檢測(cè)信號(hào)與對(duì)于該第二檢測(cè)電極的該檢測(cè)信號(hào)之間的差；其中該電場(chǎng)產(chǎn)生器包括至少一個(gè)不具有空間對(duì)稱的對(duì)應(yīng)物的場(chǎng)產(chǎn)生電極；以及其中在該第一檢測(cè)電極處被接收的該電壓拾波和在該第二檢測(cè)電極處被接收的該電壓拾波基本上相同。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中該電場(chǎng)產(chǎn)生器以及該第一檢測(cè)電極與該第二檢測(cè)電極被配置為使得在每一`個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極與該第一檢測(cè)電極之間的電容和在該場(chǎng)產(chǎn)生電極與該第二檢測(cè)電極之間的電容基本上相同。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或權(quán)利要求21所述的方法，其中來(lái)自該差分放大器的該輸出的幅值在一個(gè)過(guò)渡時(shí)刻處于一個(gè)允許范圍內(nèi)，該允許范圍能使得來(lái)自該差分放大器的該輸出可以被用于檢測(cè)來(lái)自被注入該質(zhì)量分析器的多個(gè)離子的多個(gè)鏡像電流，并且其中一個(gè)初始化時(shí)期被限定在向該場(chǎng)產(chǎn)生電極提供一個(gè)時(shí)變電壓的步驟開(kāi)始的時(shí)刻與該過(guò)渡時(shí)刻之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中在至少該初始化時(shí)期期間，在該第一檢測(cè)電極上的該電壓拾波具有足夠的量值，從而使得如果對(duì)于該第二檢測(cè)電極的該檢測(cè)信號(hào)為零，那么對(duì)于該第一檢測(cè)電極的該檢測(cè)信號(hào)將使該差分放大器飽和。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或權(quán)利要求23所述的方法，其中該初始化時(shí)期具有不超過(guò)Ims的持續(xù)時(shí)間。
25.根據(jù)權(quán)利要求22到24中任一項(xiàng)所述的方法,其中向場(chǎng)產(chǎn)生電極提供一個(gè)時(shí)變電壓的步驟包括產(chǎn)生一個(gè)使離子在隨著時(shí)間變化的頻率下振蕩的電場(chǎng)，離子振蕩頻率隨著時(shí)間變化的速率被設(shè)定成在該初始化時(shí)期開(kāi)始時(shí)處于一個(gè)相對(duì)較高的值，而在該初始化時(shí)期結(jié)束時(shí)處于一個(gè)相對(duì)較低的值。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括:在檢測(cè)時(shí)期期間檢測(cè)多個(gè)離子，該檢測(cè)時(shí)期在該過(guò)渡時(shí)刻開(kāi)始并且具有持續(xù)時(shí)間T，并且其中對(duì)T積分的在離子振蕩頻率中的變化速率不超過(guò)1/T。
27.一種制造質(zhì)量分析器的方法，包括:提供一個(gè)包括至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極的電場(chǎng)產(chǎn)生器，該場(chǎng)產(chǎn)生電極被配置成用于接收一個(gè)時(shí)變電壓以便為待分析離子的注入、待分析離子的激發(fā)或這兩者提供一個(gè)時(shí)變電場(chǎng)，該電場(chǎng)產(chǎn)生器包括至少一個(gè)不具有空間對(duì)稱的對(duì)應(yīng)物的場(chǎng)產(chǎn)生電極；安排第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電極，從而使得每一個(gè)檢測(cè)電極將接收由該時(shí)變電場(chǎng)引起的一個(gè)對(duì)應(yīng)的電壓拾波，并且從而使得每一個(gè)檢測(cè)電極提供基于在該檢測(cè)電極處的一個(gè)對(duì)應(yīng)的鏡像電流的一個(gè)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)；安排一個(gè)差分放大器以提供一個(gè)輸出，該輸出是基于對(duì)于該第一檢測(cè)電極的該檢測(cè)信號(hào)與對(duì)于該第二檢測(cè)電極的該檢測(cè)信號(hào)之間的差；以及配置該電場(chǎng)產(chǎn)生器以及該第一檢測(cè)電極與該第二檢測(cè)電極，從而使得在每一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極與該第一檢測(cè)電極之間的電容和在該場(chǎng)產(chǎn)生電極與該第二檢測(cè)電極之間的電容基本上相同。
28.—種制造質(zhì)量分析器的方法，包括:提供一個(gè)包括至少一個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生電極的電場(chǎng)產(chǎn)生器，該場(chǎng)產(chǎn)生電極被配置成用于接收一個(gè)時(shí)變電壓以便為待分析離子的注入、待分析離子的激發(fā)或這兩者提供一個(gè)時(shí)變電場(chǎng)；安排第一檢測(cè)電極以及第二檢測(cè)電極，從而使得每一個(gè)檢測(cè)電極將接收由該時(shí)變電場(chǎng)引起的一個(gè)對(duì)應(yīng)的電壓拾波，并且從而使得每一個(gè)檢測(cè)電極提供基于在該檢測(cè)電極處的一個(gè)對(duì)應(yīng)的鏡像電流的一個(gè)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)；安排一個(gè)差分放大器以提供一個(gè)輸出，該輸出是基于對(duì)于該第一檢測(cè)電極的該檢測(cè)信號(hào)與對(duì)于該第二檢測(cè)電極的該檢測(cè)信號(hào)之間的差；以及配置該電場(chǎng)產(chǎn)生器以及該第一檢測(cè)電極與該第二檢測(cè)電極，從而使得來(lái)自該差分放大器的該輸出的幅值在一個(gè)過(guò)渡時(shí)刻處于一個(gè)允許范圍內(nèi)，該允許范圍是使得來(lái)自該差分放大器的該輸出能夠被用于檢測(cè)來(lái)自被注入該質(zhì)量分析器中的多個(gè)離子的多個(gè)鏡像電流，一個(gè)初始化時(shí)期被限定在該場(chǎng)產(chǎn)生電極開(kāi)始提供該時(shí)變電場(chǎng)的時(shí)刻與過(guò)渡時(shí)刻之間；`其中對(duì)該場(chǎng)產(chǎn)生電極施加一個(gè)時(shí)變電壓引起在該場(chǎng)產(chǎn)生電極、該第一檢測(cè)電極、以及該第二檢測(cè)電極這三者中的至少一者中的機(jī)械振蕩；以及該方法進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)該質(zhì)量分析器，從而使得用于這些機(jī)械振蕩的阻尼時(shí)間常數(shù)不是明顯地大于該初始化時(shí)期的持續(xù)時(shí)間。
【文檔編號(hào)】H01J49/42GK103518250SQ201280022857
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月12日
【發(fā)明者】E·V·德尼索夫, A·霍洛彌夫, J-P·哈奇爾德, A·A·馬卡洛夫 申請(qǐng)人:塞莫費(fèi)雪科學(xué)（不來(lái)梅）有限公司