內(nèi)聯(lián)離子反應(yīng)裝置單元及操作方法
【專利說明】內(nèi)聯(lián)離子反應(yīng)裝置單元及操作方法
[0001]相關(guān)串請案
[0002]本申請案主張2013年5月30日申請的第61，828/757號美國臨時專利申請案的權(quán)益，所述申請案的內(nèi)容的全文以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]內(nèi)部教示涉及離子反應(yīng)裝置及操作方法。
【背景技術(shù)】
[0004]離子反應(yīng)通常涉及帶正電或帶負(fù)電離子與另一帶電物質(zhì)的反應(yīng)，所述另一帶電物質(zhì)可為另一帶正電或帶負(fù)電離子或電子。
[0005]在電子誘導(dǎo)解離中，由離子捕獲電子，這可引起離子的破碎。電子誘導(dǎo)解離可在質(zhì)譜分析法(MS)中用作使生物分子解離的技術(shù)，但其也可用于其它應(yīng)用中。這些能力涵蓋從液態(tài)色譜-質(zhì)譜儀/質(zhì)譜儀中的常規(guī)蛋白質(zhì)組學(xué)到自上而下分析(無消解)、從頭測序(異常氨基酸測序發(fā)現(xiàn))、轉(zhuǎn)譯后改質(zhì)研究(糖基化、磷酸化等等)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(蛋白質(zhì)的功能研究)及還包含小分子識別的大范圍的可能應(yīng)用。
[0006]在首次報告使用具有0到3eV的動能的電子的電子捕獲解離(ECD)之后，還已報告其它電子誘導(dǎo)技術(shù)，包含使用試劑陰離子的電子轉(zhuǎn)移解離(ETD)、使用具有5到10eV的動能的電子的熱ECD、使用具有大于3eV的動能的電子的電子電離解離(EID)、活化離子ECD(A1-ECD)、使用具有大于3eV的動能的電子的電子脫離解離(EDD)、使用試劑陽離子的負(fù)ETD，及使用電子的負(fù)EOT。針對帶正電前體離子已開發(fā)E⑶、ETD及熱EOT，而針對帶負(fù)電前體離子已開發(fā)其它者。EID可使包含單獨帶電前體的兩個極性解離。這些技術(shù)對于生物分子物質(zhì)(例如肽、蛋白質(zhì)、聚糖及轉(zhuǎn)譯后改質(zhì)肽/蛋白質(zhì))非常有用。ECD還允許蛋白質(zhì)/肽的自上而下分析及其從頭測序。質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)(PTR)也可用以縮減離子的電荷狀態(tài)，其中質(zhì)子從一個帶電物質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一帶電物質(zhì)。
[0007]這些電子誘導(dǎo)解離被認(rèn)為是與常規(guī)碰撞誘導(dǎo)或活化解離(CID或CAD)互補且已并入在高級MS裝置中。ETD尤其用于這些裝置中。
[0008]在E⑶中，由正離子捕獲低能量(通?！磍eV)電子。歷史上，在傅立葉(Fourier)變換離子回旋共振(FT-1CR)質(zhì)譜儀中執(zhí)行ECD，這是因為FT-1CR針對避免加熱自由電子的離子約束而利用靜態(tài)電磁場。此類裝置需要相對長的相互作用時間且涉及構(gòu)建起來昂貴的大型儀器。已發(fā)現(xiàn)在涉及射頻(RF)離子阱的較小應(yīng)用中使用ECD的嘗試通過俘獲RF場造成電子的加速。為了克服此情形，已使用ETD及其它電子誘導(dǎo)技術(shù)，例如使用帶負(fù)電試劑離子作為電子源，及使用在具有磁場的線性RF離子阱中實施的ECD。
[0009]在下文中在本發(fā)明教示中使用的術(shù)語ECD應(yīng)被理解為包括所有形式的電子相關(guān)解離技術(shù)且并非僅限于使用具有0到3eV的動能的電子的ECD。因此，在本發(fā)明教示內(nèi)的EOT的使用為代表性的且應(yīng)被理解為包含所有形式的電子相關(guān)解離現(xiàn)象，包含熱EOT、EID、EDD 及負(fù) ECD。
[0010]用以在俘獲裝置中實現(xiàn)電離的ECD及ETD的常規(guī)使用在用于解離的前體離子與試劑離子之間需要相對長的反應(yīng)時間，在ECD的情況下為電子且在ETD的情況下為陰離子。當(dāng)與ETD—起使用時，應(yīng)同時俘獲陰離子及陽離子以獲得足夠解離。當(dāng)線性阱被用作反應(yīng)裝置且電子注射及離子注射/提取共享相同端口(或相同端透鏡電極)時，在ECD的情況下需要俘獲操作。需要多個步驟的俘獲操作具有與常規(guī)的基于CID的四極飛行時間質(zhì)譜儀(QT0F)的不良兼容性，所述常規(guī)的基于CID的四極飛行時間質(zhì)譜儀(QT0F)以連續(xù)流通方式而操作。
[0011]已發(fā)現(xiàn)在ECD實施方案中在線性離子阱中并行地注射電子束及離子會限制ECD的敏感度(Anal.Chem.，2004，76 (15)，pp 4263-4266，以引用的方式并入本文中)。也已報告電子及離子的非并行注射(Anal.Chem.，2007，79 (22)，pp 8755-8761，以引用的方式并入本文中)，但其由于電子束與RF離子阱的透鏡電極相互作用而遭受離子注射及排出中的電子束干擾，從而在電極上產(chǎn)生絕緣表面，這造成電子充電，從而造成聚焦(透鏡)場的不可控制改變。此造成不穩(wěn)定且不可預(yù)測的表面電勢改變，使得離子注射及排出變得不可控制。
[0012]已揭示橫向電子注射(USP 6,995, 366, W011 028 450，兩個文獻都以引用的方式并入本文中)，但這些配置遭受由所給出的離子阱RF場引起的電子散射。也已揭示在T形配置中將多個離子源通道一起耦合到質(zhì)譜儀的出口的多離子通道裝置，然而，這些裝置構(gòu)造起來為復(fù)雜且昂貴的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]根據(jù)一些廣泛教示，揭示用于離子反應(yīng)的十字離子通道型裝置的方法及設(shè)備。
[0014]在各種實施例中，揭示一種用于離子俘獲及電子注射的十字離子通道型裝置。在此配置中，離子通道及電子束注射為分離的。
[0015]在各種實施例中，可由具有磁場的一組非倒相式及倒相式線性RF場使電子束聚焦?？捎删€性射頻四極(RFQ)與磁場的耦合場使行進電子散焦。可接著在行進期間倒轉(zhuǎn)RF場相，使得經(jīng)散焦的電子再次被聚焦。
[0016]在各種實施例中，揭示一種通過電子束注射避免不可預(yù)測的離子運動缺陷的裝置。在一些實施例中，使電子束聚焦，這可改善反應(yīng)效率，因此可通過減小細絲電流延長細絲使用期限。在一些實施例中，可執(zhí)行連續(xù)ECD或流通ECD，使得實現(xiàn)用于T0F測量的最佳工作周期。
[0017]在各種實施例中，揭不一種使用橫向電子注射方法最小化電子束干擾的裝置。在一些實施例中，揭示一種利用具有磁場的十字形離子引導(dǎo)結(jié)構(gòu)以允許ECD反應(yīng)的裝置。
[0018]在各種實施例中，提供一種允許內(nèi)聯(lián)配置的裝置。在一些實施例中，揭示一種避免對離子注射及排出的電子束干擾的裝置。
[0019]在各種實施例中，提供一種允許ECD在允許與常規(guī)的基于CID的過程的兼容性的連續(xù)/流通操作中起作用的裝置。在一些實施例中，揭示一種使其它離子操作技術(shù)(例如ETD及質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)(PTR))能夠以類似方式操作的裝置。
[0020]在各種實施例中，提供一種還可用于PTR應(yīng)用中以通過EOT實現(xiàn)前體離子及產(chǎn)物離子的電荷控制的裝置，其可提供高敏感度及易于分析的簡單解離光譜。
[0021]在各種實施例中，可將帶電物質(zhì)引入到裝置中。在一些實施例中，帶電物質(zhì)為由電子源產(chǎn)生的電子，電子源可為細絲(鎢、敷釷鎢及其它)或電子發(fā)射體(包含y203陰極)。
[0022]在一些實施例中，揭示用于離子的反應(yīng)設(shè)備，所述反應(yīng)設(shè)備包含:第一通道，其包括第一軸端及沿第一中心軸在距所述第一通道軸端的一定距離處安置的第二軸端；第二通道，其包括第一軸端及沿第二中心軸在距所述第二通道的所述第一軸端的一定距離處安置的第二軸端。所述第一及第二中心軸彼此實質(zhì)上正交且在相交點處匯合。所述反應(yīng)設(shè)備還可包含布置于圍繞所述第一中心軸的四極定向中且定位于所述第一通道的所述第一軸端與所述相交點之間的第一組四極電極。所述第一組電極沿所述第一中心軸的第一部分引導(dǎo)離子。所述設(shè)備還可含有布置于圍繞所述第一中心軸的四極定向中且定位于所述第一通道的所述第二軸端與所述相交點之間的第二組四極電極。所述第二組電極沿所述第一中心軸的第二部分引導(dǎo)離子。所述第一及第二組電極彼此分離以便形成橫向于所述第一中心軸的間隙。所述反應(yīng)設(shè)備還可含有:電壓源，其用于將RF電壓提供到所述第一及第二組電極以產(chǎn)生RF場；控制器，其用于控制所述RF電壓；及離子源以及帶電物質(zhì)源。所述離子源被定位成處于或緊接于所述第一通道的所述第一或第二軸端以用于沿所述第一中心軸朝向所述第一通道的所述第一或第二軸端中的另一者引入離子。所述帶電物質(zhì)源被定位成處于或緊接于所述第二通道的所述第一或第二軸端以用于沿所述第二中心軸引入帶電物質(zhì)，所述帶電物質(zhì)穿過所述間隙朝向所述相交點行進。
[0023]在一些實施例中，描述用于執(zhí)行電子捕獲解離反應(yīng)的方法，所述方法可包含:提供第一通道，所述第一通道包括第一軸端及沿第一中心軸在距所述第一通道軸端的一定距離處安置的第二軸端；提供第二通道，所述第二通道包括第一軸端及沿第二中心軸在距所述第二通道軸端的一定距離處安置的第二軸端；定位所述第一及第二中心軸使得所述第一及第二中心軸彼此實質(zhì)上正交且具有相交點；提供布置于圍繞所述第一中心軸的四極定向中且定位于所述第一通道的所述第一軸端與所述相交點之間的第一組四極電極，所述第一組電極用于沿所述第一中心軸的第一部分引導(dǎo)離子；提供布置于圍繞所述第一中心軸的四極定向中且定位在所述第一通道的所述第二軸端與所述相交點之間的第二組四極電極，所述第二組電極用于沿所述第一中心軸的第二部分引導(dǎo)離子；使所述第一組電極與所述第二組電極分離以便形成橫向于所述第一中心軸的間隙；提供平行于所述第二中心軸的磁場；將RF電壓提供到所述第一及第二組電極；提供控制器以用于控制所述RF電壓以便控制由所述第一及第二組電極產(chǎn)生的所述RF場；沿所述第一中心軸將多個帶正電離子引入到所述第一通道的所述第一或第二軸端中；及沿所述第二中心軸將電子引入到所述第二通道的所述第一或第二軸端中，所述電子穿過所述間隙朝向所述相交點行進。
[0024]在一些實施例中，所述設(shè)備可包括磁場產(chǎn)生器，所述磁場產(chǎn)生器產(chǎn)生平行于且沿所述第二中心軸的磁場。在一些特定實施例中，所述離子帶正電且所述帶電物質(zhì)為電子。可從細絲(優(yōu)選地為鎢或敷釷鎢)產(chǎn)生所述電子，或可從y203陰極產(chǎn)生所述電子。在其它實施例中，所述帶電物質(zhì)為試劑陰離子。
[0025]其它實施例包含在第一通道中存在被定為成處于或緊接于離子被引入處的與第一或第二端相對的端的柵電極。在又其它實施例中，柵電極可被定位成處于或緊接于所述第一通道的兩端。柵電極中的一者用于控制離子到設(shè)備中的進入且另一柵電極用于控制離子或所述離子的反應(yīng)產(chǎn)物的移除。柵電極還可被定位成處于或緊接于所述第二通道的所述第一或第二端。在各種實施例中，所述設(shè)備可進一步包括控制器以用于控制所述柵電極。
[0026]設(shè)備及方法的實施例還可包含在所述第二通道中使用或供應(yīng)被定位成處于或緊接于第一或第二端以用于使帶電物質(zhì)聚焦的透鏡。
[0027]選擇實施例可包含定位于第二通道中的被定位成處于或緊接于與其中帶電物質(zhì)被引入的端相對的端的激光源。在一些實施例中，所述激光源提供紫外或紅外光。
[0028]在一些實施例中，所述第二通道的兩端都包括帶電物質(zhì)源，其中所述帶電物質(zhì)為電子且一次僅所述源中的一者為操作的。
[0029]在一些實施例中，所述離子與所述帶電物質(zhì)源相互作用，且所述相互作用可潛在地致使電子捕獲解離、電子轉(zhuǎn)移解離或質(zhì)子轉(zhuǎn)移解離。
[0030]在選擇實施例中，所產(chǎn)生的RF場在介于約400kHz到1.2MHz之間的頻率下，更特定來說，所述頻率為約800kHz。