一种附有过滤噪声场的离子阱质谱计

　　1前言

　　近些年来质谱工作者在质谱仪器的研制升发方面不断地取得许多新进展，其中Tele-dyneEleetronicTeehnologies公司研制生产的3DQDiseovery翎质谱计就是一种.该质谱计是一种三维四极质谱计(3DQ是三维四极的英文缩写)，价格约为性能与其相似的最好的四极质谱计的一半。仪器外形如图1.

　　与四极质谱计相同，离子阱质谱计也是利用离子在快速改变的电场中使不同质荷比的离子得到分离。与四极质谱计不同之处是四极质谱计是将加速后的离子在进入四极杆的分析室内时，每次只有一种质量的离子能到达分析室另一端的检测器，而离子阱质谱计则利用物理方法把在称为质量分析器中的全部离子都“捕集”在内，这种“陷阱”的结构实际上是环形电极内的一个空腔，其上下两端用称为端盖(EndCaP)的电极盖住，分析器的原理如图2所示.

　　样品从加热的进样管路经样品入口而进入分析室空腔，位于上端盖处的徕带灯丝产生电子，由于控制改变电极极性使电子以脉冲形式进入腔中，从而使样品离化。把精确控制的电压加到环形电极和端电极上便产生了电场，从而使这个体积约为49cm3的电离腔变成了一个空间的三维电磁场，加在环形电极上的射频(RF)电压使得离子以各种频率振荡，该频率又随此射频电压的幅值而改变。利用这种振荡可将不同的离子按其不同质荷比由端盖上的小孔排出而最后进入检侧器。一般离子阱质谱计比大多数其它类型的质谱计体积小，而灵敏度较高，易于操作和维护，和其他质谱仪器一样也可用来进行质量数相同但原子组成不同的二次分析，有时甚至可作三次分析，这种多级分析功能在复杂混合物和未知物的分析中尤为重要。

　　对扇形磁质谱计和四极质谱计来说要用昂贵的和复杂的串接质量分析器才能得到多级分析，而离子阱则能在单一装置中实现多次分析。

　　2过滤噪声场^TM

　　3DQDiscovery这种崭新的小型离子阱质谱计的关键部份是过滤噪声场，这一特殊的部件是由PaulKelley和DonHoekman发明并获得专利权的，其中包括仪器的特殊软件。

　　举例来说，分析工作需要寻找一种浓度为10^-6量级的特殊物质，而且它本身又是某一种很复杂的混合物中的含量很少的一个组分。目标物可能是血样或尿样中的尼古丁、咖啡因或其它毒品，这些样品本身还含有人体代谢的其它许多化合物，这就必需用离子阱在捕集100万个离子的同时去鉴别并定量分析这种10-6浓度的目标物，为此需要在不捕集其它无关或无用的离子的条件下，设法贮存或收集极少量的尼古丁或咖啡因的离子。Teledyne的思路是在向离子阱内不断地注入离子的同时，除了要寻找的一种或几种离子外还要不断地把其它离子都排出去，用这种方法来过滤样品，这样才能在有效地提高仪器灵敏度的同时又不降低仪器的性能。为了实现这一目的，Teledyne的措施是用数字技术产生一种RF“噪声”波，实际上是一种数字化聚集波，它由被捕集离子运动的所有不同频率组成，然后从这个“噪声”波形中减去相当于要保留的目标离子的频率，对在电离室内的离子施加这种带“缺口”的波形后，除了相当于此缺口频率的目标离子外，其它所有离子均被推出电离室，随后目标离子才通过端电极上的出口被送入检测器。Teledyne为这一概念命名为过滤噪声场。这一专利技术的开发实现了前所未有的小型化和相对价廉的质谱计，从而使仪器能在高浓度干扰物存在的条件下检测出浓度很低的目标化合物.