一种三重四极杆/离子淌度切换式质谱仪

摘要

本发明涉及一种三重四极杆/离子淌度切换式质谱仪，将离子淌度迁移管和第二四极杆相嵌合，可实现离子淌度和三重四极杆模式的切换，在分析糖类同分异构体时，可先用离子淌度模式将糖类同分异构体分开，再利用三重四极杆模式将分开后的糖类同分异构体分别碎裂，仅用单一质谱法便可实现糖类同分异构体的鉴定，而且离子淌度分离与三重四极杆之间的切换仅涉及到电场的变化，大大缩短分析时间，提高分析效率。

说明书

技术领域

本发明属于分析检测仪器技术领域，具体涉及一种三重四极杆/离子淌度切换式质谱仪。

背景技术

在生命科学领域，糖组学是继蛋白组学、代谢组学之后，一门新兴的学科，其主要研究糖类物质的结构和功能。糖类物质相比于蛋白、核酸具有更加复杂的结构，在宏观和微观上均具有不均一性，因此，糖链的结构解析一直是糖组学分析的难题。而随着分析仪器的发展，质谱仪所具备的高灵敏度、高分辨率、高精确度、高通量等特性，被认为是解析糖链结构的重要分析方法。

糖类物质常具有非常多的同分异构体，而质谱仪器对于相同质量数的物质，不具备分辨能力。故仅用单一质谱法无法对相同分子量的糖类化合物进行分析。为解决此问题，目前常采用质谱联用技术，如质谱与液相色谱联用、质谱与毛细管电泳联用等，利用液相色谱或毛细管电泳分离技术，先将糖类物质的同分异构体分开，之后将其依次送入质谱仪器进行检测。但目前分离方法对于同分异构体的分离难度较大，且分离度较差，同时采用质谱联用的方法，分析时间长，分析效率低下。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种三重四极杆/离子淌度切换式质谱仪，将离子淌度和三重四极杆质谱相嵌合，利用离子淌度可根据同分异构体的迁移率不同，实现同分异构体的分离，同时利用三重四极杆质谱的串级特性，实现对糖类物质完整结构信息的鉴定，实现糖类同分异构体的鉴定。采用本发明的质谱仪，实现离子淌度模式和三重四极杆模式之间的切换，避免使用复杂的质谱联用，仅用单一质谱法便可实现糖类同分异构体的鉴定，而且离子淌度分离与三重四极杆之间的切换仅涉及到电场的变化，大大缩短分析时间，提高分析效率。

本发明的技术方案如下：

一种三重四极杆/离子淌度切换式质谱仪，它包括离子源模块、离子传输模块、可切换式三重四极杆/离子淌度模块和质谱检测分析模块；其中：

离子源模块包括进样电离针和采样装置；

离子传输模块包括用于离子传输及冷却的多极杆部件；

可切换式三重四极杆/离子淌度模块包括第一四极杆、第一离子透镜、可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置、第二离子透镜和第三四极杆。

可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置的前端与第一四极杆之间设有第一离子透镜，可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置的后端与第三四极杆之间设有第二离子透镜。其中，第一四极杆、第一离子透镜、可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置和第三四极杆的轴心保持一致。

可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置的下部设有离子淌度迁移模块缓冲气的出气口，可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置的上部设有离子淌度迁移模块缓冲气及第二四极杆碰撞气的进气口。

可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置包括第二四极杆和离子淌度迁移管，离子淌度迁移管由多个中空片状电极堆叠而成，在离子淌度迁移管的内部形成一个空腔，第二四极杆设于空腔中，与离子淌度迁移管的中心保持在同一条中轴线上。

在离子源模块中，进样电离针的作用是将样品离子化，而进样电离针的材质可以根据实际需要进行选择，可以但不局限于金属或石英毛细管。采样装置可以采用现有技术中常规的采用设备，只要能实现采样的目的即可。

在离子传输模块中包括用于离子传输及冷却的多极杆部件，一般为偶极多极杆，可以根据实际需要进行选择，可以但不局限于四极杆、六极杆、八极杆或十二极杆。

第一四级杆的作用是用于传输离子，实现对母离子的选择，具体形状可以为圆形杆或双曲面杆，根据实际情况进行选择。

对于本发明而言，可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置，由第二四极杆和离子淌度迁移管相嵌合而成，第二四极杆在空间上嵌套在离子淌度迁移管中，在电气连接上二者应相互绝缘，不互相干扰。第二四极杆可用于离子传输、离子碎裂，具体形状可以为圆形杆或双曲面杆，根据实际情况进行选择，只要能形成四极场保证离子通过即可。

进一步地，离子淌度迁移管由多个中空片状电极堆叠而成，在离子淌度迁移管的内部形成一个空腔，第二四极杆置于空腔之中，二者具有一致的轴心和相同的离子迁移/传输区，从而实现二者在功能上的可切换。离子淌度迁移管可根据离子迁移率的不同实现离子的分离。可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置将四极杆和离子淌度模式相结合，以便能够对更复杂的样品进行准确分析。

第三四级杆的作用是用于传输离子，具体形状可以为圆形杆或双曲面杆，根据实际情况进行选择。

对于本发明而言，可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置的下部设有离子淌度迁移模块缓冲气的出气口，可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置的上部设有离子淌度迁移模块缓冲气及第二四极杆碰撞气的进气口。其中，缓冲气的流动方向与离子运动方向相反，缓冲气也可作为第二四极杆的碰撞气。

质谱检测分析模块，用于对第三四级杆中传输的离子进行分析，它包括检测分析装置，可实现对数据的采集和分析。具体的检测分析装置，可以但不局限于光电倍增管、电子倍增管或微通道板信号放大器。

采用本发明的技术方案，优势如下:

本发明提供的三重四极杆/离子淌度切换式质谱仪，将离子淌度迁移管和第二四极杆相嵌合，可实现离子淌度和三重四极杆模式的切换，在分析糖类同分异构体时，可先用离子淌度模式将糖类同分异构体分开，再利用三重四极杆模式将分开后的糖类同分异构体分别碎裂，仅用单一质谱法便可实现糖类同分异构体的鉴定，而且离子淌度分离与三重四极杆之间的切换仅涉及到电场的变化，大大缩短分析时间，提高分析效率。

附图说明

图1是本发明的三重四极杆/离子淌度切换式质谱仪的结构示意图；

图2是图1的局部放大图；

图3是可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置的立体图；

其中，1是进样电离针，2是采样装置，3是用于离子传输及冷却的多极杆部件，4是第一四极杆4，5是可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置，6是离子淌度迁移管，7是第二四极杆，8是第三四极杆，9是检测分析装置，10是离子淌度迁移模块缓冲气及第二四极杆碰撞气的进气口，11是离子淌度迁移模块缓冲气的出气口，12是外壁，13是第一离子透镜，14是第二离子透镜，15是中空片状电极。

具体实施方式

通过以下实施例并结合附图对本发明的质谱仪作进一步的说明，但这些实施例不对本发明构成任何限制。

由图1、图2和图3所示，本发明提供的三重四极杆/离子淌度切换式质谱仪，它包括离子源模块、离子传输模块、可切换式三重四极杆/离子淌度模块和质谱检测分析模块；其中：

离子源模块包括进样电离针1和采样装置2。进样电离针1的作用是将样品离子化，而进样电离针的材质可以根据实际需要进行选择，可以但不局限于金属或石英毛细管。采样装置2可以采用现有技术中常规的采用设备，只要能实现采样的目的即可。

离子传输模块包括用于离子传输及冷却的多极杆部件3，一般为偶极多极杆，可以根据实际需要进行选择，可以但不局限于四极杆、六极杆、八极杆或十二极杆。

可切换式三重四极杆/离子淌度模块包括第一四极杆4、第一离子透镜13、可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置5、第二离子透镜14和第三四极杆8。

第一四级杆的作用是用于传输离子，实现对母离子的选择，具体形状可以为圆形杆或双曲面杆。

可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置5的前端与第一四极杆4之间设有第一离子透镜13，可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置5的后端与第三四极杆8之间设有第二离子透镜14。其中，第一四极杆4、第一离子透镜13、可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置5和第三四极杆8的轴心保持一致。

可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置5设有外壁12，形成相对密封的环境。例如，可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置的下部设有离子淌度迁移模块缓冲气的出气口，可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置的上部设有离子淌度迁移模块缓冲气及第二四极杆碰撞气的进气口。其中，缓冲气的流动方向与离子运动方向相反，缓冲气也可作为第二四极杆的碰撞气。

可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置5，包括第二四极杆7和离子淌度迁移管6，离子淌度迁移管6由多个中空片状电极15堆叠而成，在离子淌度迁移管6的内部形成一个空腔，第二四极杆7设于空腔中，与离子淌度迁移管6的中心保持在同一条中轴线上。

也就是说，可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置5，由第二四极杆7和离子淌度迁移管6相嵌合而成，第二四极杆7在空间上嵌套在离子淌度迁移管6中，在电气连接上二者应相互绝缘，不互相干扰。

第二四极杆7可用于离子传输、离子碎裂，具体形状可以为圆形杆或双曲面杆，根据实际情况进行选择，只要能形成四极场保证离子通过即可。离子淌度迁移管6可根据离子迁移率的不同实现离子的分离。可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置5将四极杆和离子淌度模式相结合，以便能够对更复杂的样品进行准确分析。

第三四级杆的作用是用于传输离子，具体形状可以为圆形杆或双曲面杆，根据实际情况进行选择。

质谱检测分析模块，用于对第三四级杆中传输的离子进行分析，它包括检测分析装置，可实现对数据的采集和分析。具体的检测分析装置，可以但不局限于光电倍增管、电子倍增管或微通道板信号放大器。

本发明提供的三重四极杆/离子淌度切换式质谱仪的工作方式有两种，具体使用过程如下：

第一种是常规的三重四极杆质谱仪的工作方式，该工作方式适用于不含同分异构体的常规样品。常规样品经进样电离针1被电离成离子，以气溶胶的形式被采样装置2捕获，并由离子传输及冷却的多极杆部件3传输至可切换式三重四极杆/离子淌度模块中。在本工作方式中，离子淌度迁移管6的功能不被使用，样品离子可以经第一四极杆4、第二四极杆7、第三四极杆8扫描、碎裂之后，被质谱检测分析模块中检测分析装置9采集分析，得到一级、二级谱图。

第二种是三重四极杆/离子淌度切换式质谱仪的工作方式，该工作方式适用于含有同分异构体的复杂样品。复杂样品经进样电离针1被电离成离子，以气溶胶的形式被采样装置2捕获，经多极杆部件3传输至可切换式三重四极杆/离子淌度模块。在进入可切换式三重四极杆/离子淌度模块后，首先经由第一四极杆4进行母离子选择，选出相同质量数的离子后经第一离子透镜13，进入可切换式第二四极杆/离子淌度装置5中，此时先是离子淌度迁移管6开始工作。可切换式第二四极杆/离子淌度迁移管装置5设有外壁12，形成相对密封的环境。缓冲气从进气口10进入至离子淌度迁移管6中，从出气口11流出，离子与缓冲气的气流运动方向相反。通过电压控制，将相同质量数的离子，根据其离子迁移率的不同，在离子淌度迁移管6的中间部位将其分开。同时进行快速的电压切换，由离子淌度模式切换成四极杆碰撞模式，将已分开的离子在第二四极杆7末端进行碎裂，并依次送入第三四极杆8中，之后由质谱检测分析模块中检测分析装置9进行分析鉴定。此种工作方式可以实现复杂样品中同分异构体的一级及多级质谱分析，并且省去了质谱联用的麻烦，仅用单一质谱法，即可完成复杂样品的准确鉴定。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可能对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。