質譜儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及質譜儀以及用于操作質譜儀的方法。
【背景技術】
[0002]質譜儀通常包括具有用于執行不同功能的不同操作模式的多個不同離子光學元件。質譜儀可以具有的離子光學元件的實例包含用于碰撞誘發的分解的元件(碰撞室)，用于中間離子存儲的另一元件(例如，RF離子阱)以及用于質量分析的另一元件。
[0003]這些不同離子光學元件中的每一個可以使用離子阱實施(例如，射頻離子阱和/或其它離子捕獲裝置)，但是每個離子阱將具有不同壓力需求以便執行它們的不同功能。舉例來說，質量分析離子阱可能需要非常低的壓力，因為離子與殘余氣體分子之間的碰撞可能引起散射損失，這會減少信號強度和靈敏度。然而，碰撞室需要高碰撞氣體壓力，否則的話將不能捕獲在高動能下進入碰撞室的離子，這是因為它們必須經受若干碰撞以便足夠的冷卻。并且用于中間存儲的離子阱可以在略微地低于碰撞室壓力的壓力下最佳地操作。
[0004]用于這些功能的離子阱中的每一個可以彼此連接，并且氣體直接供應到最高壓力阱中使得每個阱的不同氣體壓力可能無法彼此獨立地處理。舉例來說，在直接向碰撞室供應氣體的情況下，減小碰撞室中的壓力可能引起中間離子存儲阱中的氣體壓力的減小，降低其中的捕獲效率，并且減小質量分析離子阱中的壓力，增大來自質量分析離子阱的信號強度和/或分辨率。因此，離子阱的壓力可能是在裝置中不同離子阱的不同需求之間的折中，例如，捕獲效率和信號強度或分辨率的沖突需求。
[0005]此外，不同類型的離子可能需要離子阱中的不同壓力方案。舉例來說，對于較大分子，例如，完整蛋白質或蛋白質復合物，適合于小分子或自下而上蛋白質組學的氣體壓力可能引起顯著降低的靈敏度。靈敏度的損失可能使結果的精確分析明顯地變得更加困難(如果不是不可能的話)。
[0006]因此，離子光學元件中的氣體壓力也可能必須折中以實現質譜儀的最常見用途的最佳性能，例如，小分子或自下而上蛋白質組學，代價是較不常見的用途的性能。
【發明內容】
[0007]本發明涉及用于執行樣本離子的分析的質譜儀，所述質譜儀包括:第一離子光學元件，其供應有第一氣體；以及控制器，其用于基于待通過質譜儀執行的分析的特征設置第一氣體的特性。
[0008]所述光譜儀包括質量分析儀，其中質量分析儀的性能取決于第一離子光學元件中第一氣體的壓力，并且設置第一氣體的特性包含至少設置第一氣體的壓力。因此質量分析儀的性能還通過改變第一離子光學元件中的第一氣體的壓力而改變。
[0009]優選地，待通過質譜儀執行的分析的特征包括質量分析儀的所希望的性能。更優選地，待通過質譜儀執行的分析的特征至少包括所希望的分析分辨率。本發明有利地利用取決于氣體壓力和/或氣體類型的針對給定質量范圍的樣本離子從質量分析儀獲得的信號強度和/或分析分辨率。通過所述控制器的氣體壓力和/或氣體類型的設置由此允許優化從質量分析儀中獲得的信號強度和/或分析分辨率。
[0010]期望的是，由于質量分析儀的性能取決于第一離子光學元件中的第一氣體的壓力，所以設置第一氣體的特性是優化第一離子光學元件的性能與優化質量分析儀的性能之間的折中。
[0011]質量分析儀優選地選自:離子回旋共振(ICR)質量分析儀、軌道阱質量分析儀、飛行時間質量分析儀(尤其是多反射飛行時間(MR-T0F)質量分析儀)、靜電阱質量分析儀、電動離子阱質量分析器和質量過濾器。第一離子光學元件優選地是碰撞室。
[0012]供應到離子光學元件的氣體在本文中可以被稱作緩沖氣體。質譜儀的性能可以針對不同類型的分析而改變，其中例如針對質譜儀的光學元件的緩沖氣體的組成和壓力等特性是固定的。舉例來說，可以通過使用質量分析儀中的與較小分子所需的最佳氣體壓力不同的氣體壓力來優化針對較大分子的測量靈敏度。供應到離子光學元件的緩沖氣體可以是碰撞氣體(例如，對于碰撞室)和/或冷卻氣體(例如，對于離子存儲裝置)。
[0013]因此，通過考慮待執行的分析的特征，無論是樣本離子的一個或多個物理特性、待執行的分析的應用程序、所希望的分析分辨率或這些方面中的至少一個的一些功能，都可以通過所述控制器設置用于質譜儀的離子光學元件的氣體的適當的特性。所述氣體的特性可以適合于，例如，通過允許較長瞬態改進分析的分辨率和/或改進允許較大信號、更好的靈敏度的離子捕獲效率和/或改進分析的分辨率，因此與氣體的特性固定的質譜儀設置進行比較改進了可以跨越分析的多種不同特征實現的性能。
[0014]所述控制器優選地包括計算機，所述計算機允許自動設置第一氣體(并且如下文所描述的在適用的情況下第二氣體)的特性，尤其是基于關于待通過質譜儀執行的分析的特征的輸入信息。所述信息可以由操作人員輸入，例如，經由用戶界面或者編程工具，并且控制器使用所述信息以設置氣體的特性。控制器優選地包含涉及待通過質譜儀執行的分析的類型和應該設置的氣體的相關聯特性的信息。所述信息可以包含于軟件或者固件中的控制器中。所述控制器優選地介接到壓力控制器，例如，閥門，和/或介接到氣體類型選擇器。控制器因此優選地控制壓力控制器和/或氣體類型選擇器，例如，通過軟件或固件以將氣體的特性應用于離子光學元件。
[0015]第一氣體的特性可以包括第一離子光學元件中的第一氣體壓力和第一氣體的組成中的至少一個。因此，取決于待通過質譜儀執行的分析的特征，控制器可以調節離子光學元件中的氣體壓力或氣體的組成(例如，用于供應離子光學元件的氣體的類型)，或氣體壓力和氣體的組成這兩者。優選地提供反饋線路以控制離子光學元件中的氣體壓力，其中反饋線路包括壓力控制器，例如，氣體供應裝置中的閥門(如上文所述)，以及優選地位于離子光學元件中并且還介接到控制器的壓力表。優選地確定質量分析儀中的第一氣體的分壓力，例如，通過壓力表測量，并且質量分析儀中的所確定的壓力通過所述控制器接收(壓力表優選地介接到所述控制器)并且用于設置離子光學元件中的第一氣體的壓力。
[0016]離子光學元件(第一離子光學元件或第二離子光學元件)可以直接從氣體源供應，或者經由第二離子光學元件間接供應，所述第二離子光學元件從氣體源直接供應并且連接到第一離子光學元件。舉例來說，在離子阱連接到碰撞室的情況下，碰撞室可以直接連接到氣體供應裝置并且直接供應有氣體。離子阱可以借助于其到碰撞室的連接間接供應有氣體。類似地，在存在連接到離子阱的另一離子光學元件(例如，質量分析儀)的情況下，它也借助于其到碰撞室的經由離子阱的連接間接供應有氣體。
[0017]在一種類型的實施例中，質譜儀可以包括質量分析儀、離子阱和碰撞室，其中碰撞室連接到離子阱并且離子阱進一步連接到質量分析儀。離子阱可以充當中間離子存儲裝置。在此類實施例的一個實例中，碰撞室直接供應有到第一氣體壓力的第一氣體(這是因為碰撞室具有質量分析儀、離子阱和碰撞室的最高壓力)，離子阱借助于其到碰撞室的連接間接供應有第一氣體并且質量分析儀借助于其到離子阱的連接間接供應有第一氣體。質量分析儀可以是第一離子光學元件，使得控制器基于待通過質譜儀執行的分析的特征設置質量分析儀中的第一氣體壓力。
[0018]在第一離子光學元件并不得到來自氣體源的直接供應的情況下，離子光學元件中的氣體壓力將取決于直接供應離子光學元件的氣體壓力，并且可以通過調節供應到直接供應的離子光學元件的氣體壓力而受到控制(例如，通過在氣體供應裝置線路中使用閥門)。
[0019]質譜儀可以進一步包括供應有第二氣體的第二離子光學元件;其中所述控制器經配置以用于基于待通過質譜儀執行的分析的特征設置第二氣體的特性。第二離子光學元件可以直接或間接供應有第二氣體。
[0020]舉例來說，質譜儀可以包括質量分析儀、離子阱和碰撞室，其中碰撞室供應有到第一氣體壓力的第一氣體并且離子阱和質量分析儀獨立地供應有到第二氣體壓力的第二氣體(例如，通過直接供應到離子阱并且由此借助于其到離子阱的連接間接供應到質量分析儀)。對于一些應用和樣本類型，質譜儀的性能可以得益于質量分析儀中的不同氣體的使用和用于碰撞室中的氣體。此外，質譜儀的性能也可能或替代地，得益于質量分析儀氣體壓力，如果碰撞室直接供應有氣體并且離子阱和質量分析儀經由碰撞室間接供應(在此情況下，質量分析儀的氣體壓力將取決于碰撞室的氣體壓力)，那么結合最佳碰撞室壓力將可能無法達到所述質量分析儀氣體壓力。
[0021]非常類似第一氣體，第二氣體的特性可以包括第二離子光學元件中的第二氣體壓力和第二氣體的組成中的至少一個。
[0022]待通過質譜儀執行的分析的特征可以基于樣本離子的分析的應用(例如，“代謝組學”、“自上而下蛋白質組學”、“本地MS”等)、樣本離子的類型(例如，“膽汁”、“消化的細胞裂解物”、“7K”等)、離子的預期的質量、離子的預期的電荷、離子的預期的質荷比(m/z)和所希望的分析分辨率中的至少一個。舉例來說，所述特征可以是質譜儀的操作人員輸入到控制器的離子的預期的質量。或者，它可以例如是都由操作人員輸入的離子的預期的質量和預期的電荷的函數，例如，離子的預期的m/z。或者，它可以例如是已經由操作人員從不同應用程序的列表中選擇的樣本離子的分析的應用程序(例如，“代謝組學”、“自下而上蛋白質組學”或“自上而下蛋白質組學”)。或者，它可以例如是結合樣本離子的至少一個預期的特性(例如，質量、電荷和/或m/z)的樣本離子的分析的應用程序的函數。
[0023]以此方式，操作人員(S卩，使用者)可以提出涉及待執行的分析的針對信息的輸入的大量不同選擇方案，并且控制器可以基于從操作人員提供的信息中確定的特征作出關于緩沖氣體的特性的決策。這可以基于操作人員已提供的信息通過到離子光學元件的更適當的氣體特性的應用引起質譜