用于高压电荷状态控制和/或碎裂的质谱方法和系统

相关申请

本申请要求于2021年3月24日提交的美国临时申请No.63/165,614的优先权，其内容整体并入本文。

技术领域

本教导针对质谱法，并且更具体地，针对用于在传输到质谱仪的下游区段之前控制前端高压离子导向器内的离子的电荷状态和/或碎裂的方法和系统。

背景技术

质谱法是一种用于测量样本中分子质荷比(m/z)的分析技术，具有定量和定性应用。例如，质谱法可以被用于识别测试物质中的未知化合物、确定特定分子中元素的同位素组成、通过观察其碎裂来确定特定化合物的结构，和/或量化测试样本中特定化合物的量。

质谱法通常涉及使用离子源将样本分子转化为离子，并使用一个或多个质量分析仪基于其m/z来分离和检测电离的分子。对于大多数利用大气压离子源的常规质谱仪系统，离子穿过入口孔进入部署在第一真空室中的离子导向器，在那里它们被碰撞冷却并沿着离子导向器的中心轴径向聚焦，然后作为离子束被运输到其中部署有(一个或多个)质量分析仪的后续低压真空室中。取决于实验，由离子源生成的离子可以被完好地检测到(一般被称为MS)，或者可替代地可以像串联MS(也称为MS/MS或MS

为了像在MS中那样向完好的离子指派准确的质量和/或像在MS/MS中那样选择期望的前体离子，常规系统一般尝试将由离子源生成的离子不加修改地从离子源传输到其中部署有执行基于m/z的分析的(一个或多个)质量分析仪的低压真空室。

仍然需要防止和/或控制在相对高压力下操作的前端离子导向器内的离子的修改。

发明内容

大气压下的电离(例如，通过化学电离、电喷雾)是电离样本内的分子的高效手段。例如，经由在大气压和负离子模式下操作的离子源对大分子(诸如寡核苷酸)进行电离常常产生处于各种电荷状态的多电荷阴离子。在本教导的各个方面，本文描述的系统和方法可以提供对此类离子在其传输通过高压前端离子导向器期间的修改的控制。如本领域技术人员将认识到的，已知感兴趣的分析物的特定核素可以由于那个特定核素在各种电离分子内存在同位素而在每个电荷状态下表现出m/z的同位素分布。但是，申请人已经发现，高压离子导向器中处于较高电荷状态的特定分析物核素的一个或多个电子的无意分离会导致该核素的较低电荷状态离子的定量的偏差。特别地，据信电子从前端离子导向器中的离子分离减少了离子的电荷，而不减少离子的有效质量，从而扭曲了离子核素的同位素分布的分析。根据本教导的各个方面，本文描述的系统和方法被配置为控制和/或防止电子从前端高压离子导向器中的多电荷核素分离。本教导的某些方面提供对提供给离子导向器的杆的RF信号的振幅的控制，以便降低电荷减少的可能性，从而基本上维持由离子源生成的离子的同位素分布。将申请人的高压离子导向器及其控制机构中的电荷减少的发现更进一步，本教导的各个方面附加地或可替代地提供了一种操作模式，其中可以操作提供给高压离子导向器的杆的RF信号振幅，以更有可能导致电子与通过其传输的离子分离。虽然常规系统一般试图在不进行修改的情况下将由离子源生成的离子传输到(一个或多个)质量分析仪，但申请人对高压上游区域中的电荷减少过程的认识和表征使得能够对离子进行已知的、受控的修改。如本文所讨论的，此类方法和系统可以使得在高压区域中有意形成自由基阴离子(甚至碎裂)，这可以被用于提供关于如MS/MS中离子结构的进一步信息。

在各个方面，根据本教导的系统包括维持在高于大约500mTorr的压力下的第一真空室，该第一真空室在入口孔和出口孔之间延伸，入口孔被配置为接收由离子源在高压电离室力中生成的多个离子，出口孔被配置为将多个离子的至少一部分从第一真空室传输到相对于第一真空室维持在更低压力下的第二真空室。至少一个离子导向器部署在入口孔和出口孔之间的第一真空室内，该至少一个离子导向器包括沿着中心纵向轴线从邻近入口孔部署的近端延伸到远端的多个杆，所述多个杆与中心纵向轴线间隔开并且被配置为定义内部容积，在该内部容积内通过入口孔接收的多个离子被气流夹带。耦合到离子导向器的电源可以被配置为向多个杆提供RF电压信号，用于将离子径向限制在内部容积内，以便控制多个离子穿过离子导向器时离子的的电荷状态和/或碎裂。举例来说，在某些方面，可操作地耦合到电源的控制器可以被配置(例如，自动地或在用户的指导下)为减小提供到多个杆的RF电压信号的振幅，以便减少电子在通过离子导向器传输期间从所述多个离子分离的可能性。在这些方面，RF电压信号的控制可以基本上维持由离子源生成的离子的同位素分布，从而使得能够更准确地确定电离的分子的质量或身份(例如，如在MS中)和/或选择要由一个或多个下游质量分析仪(例如，如在MS/MS中)碎裂的离子。

在某些方面，控制器可以被配置为可替代地或附加地增加提供给多个杆的RF电压信号的振幅，以便增加电子在传输通过所述离子导向器期间从所述多个离子分离的可能性。在这些方面，电子已从其分离的离子可以在离子导向器本身内或在下游质量分析仪内(如MS/MS中)经受碎裂。

在本教导的某些方面中，控制器可以被配置为调整提供给多个杆的RF电压信号的振幅，以便交替地以第一操作模式和第二操作模式操作离子导向器。例如，可以调整RF电压信号以或者在第一操作模式下在传输通过所述离子导向器期间基本上维持多个离子的同位素分布，或者在第二操作模式下在传输通过所述离子导向器期间增加离子经受电子分离的可能性，其中第一操作模式下的RF电压信号的振幅小于第二操作模式下的RF电压信号的振幅。

多个离子可以由多种分析物生成。作为非限制性示例，在一些方面，多个离子可以包括寡核苷酸。在某些方面，离子源可以在负离子模式下操作并且多个离子可以是阴离子。

如上所述，第一操作模式下的RF电压信号的振幅可以相对于第二操作模式下的RF电压信号的振幅更低。作为非限制性示例，对于由离子源生成的离子的相同预期m/z范围，第一操作模式下的RF电压信号可以小于或等于大约200V

被用于分析多个离子的质量分析仪可以具有多种配置并且可以被配置为根据本教导的各个方面以多种方式操作。举例来说，在某些方面，多个离子可以从所述离子导向器传输到一个或多个下游质量分析仪，并且检测器可以被配置为检测所述多个离子的至少一部分的m/z。在某些方面，所述多个离子的所述至少一部分的m/z可以如在MS中那样被检测为由离子源生成，例如，基本上不会使从第一操作模式下的所述离子导向器传输的所述多个离子碎裂。可替代地，在第二操作模式下，一个或多个下游质量分析仪可以被配置为从所述多个离子生成一个或多个产物离子以供检测器检测，如在MS/MS中那样。在一些相关方面，例如，一个或多个下游质量分析仪可以包括碰撞池，其中多个离子可通过碰撞诱导的解离而碎裂。在这些方面，相对于在第一操作模式下解离所述离子所需的碰撞能量，第二操作模式可以有效地减少所述碰撞室内的所述多个离子的碰撞引起的解离的碰撞能量。

在根据本教导的各个方面中，在第一操作模式下在传输通过所述离子导向器期间电子从所述多个离子分离的可能性可以小于在第二操作模式下传输通过所述离子导向器期间电子从所述多个离子分离的可能性。此外，在某些方面，电子分离可以在第二操作模式下传输通过所述离子导向器期间造成多个离子的碎裂。例如，所述多个离子在第二操作模式下碎裂的可能性可以大于所述多个离子在第一操作模式下传输通过所述离子导向器期间碎裂的可能性。

在各个方面，第二操作模式下的电荷减少可以导致离子导向器内自由基离子的形成。例如，在第二操作模式下，在第二操作模式下通过离子导向器传输期间，自由基核素群体更可能由所述多个离子生成。

如上面所讨论的，前端离子导向器可以部署在维持在大于大约500mTorr的压力的第一真空室中，并且可以被配置为将多个离子传送到相对于第一真空室维持在更低压力下的第二真空室。举例来说，第一真空室内的压力可以在大约1至10Torr的范围内。在某些方面，第二真空室内的压力可以在大约3mTorr至大约15mTorr的范围内。电离室内的压力(例如，离子从电离室传输到离子导向器的入口)可以是大约760Torr。

在各个方面，提供了一种根据本教导的操作质谱仪的方法，该方法包括通过维持在高于大约500mTorr的压力下的第一真空室的入口接收由离子源生成的多个离子。所述多个离子可以通过部署在第一真空室中的离子导向器被传输，其中离子导向器包括沿着中心纵向轴线从邻近入口部署的近端延伸到远端的多个杆，所述多个杆与中心纵向轴线间隔开并且被配置为定义内部容积，在该内部容积内通过入口接收的多个离子被气流夹带。该方法还可以包括调整提供给多个杆的RF电压信号的振幅，以便交替地以第一操作模式和第二操作模式操作离子导向器，在第一操作模式下，在通过所述离子导向器传输期间基本上维持所述多个离子的同位素分布，在第二操作模式下，通过离子导向器传输的多个离子更有可能经受电子分离，其中第一操作模式下的RF电压信号的振幅小于第二操作模式下的RF电压信号的振幅。多个离子的至少一部分可以通过第一真空室的出口传输到相对于第一真空室维持在较低压力的第二真空室。在某些方面，可以在大约大气压下生成多个离子。

根据本教导的各个方面，在第一和/或第二操作模式下施加到多个杆的RF电压信号可以具有多种值。举例来说，第一操作模式下的RF电压信号可以等于或小于大约200V

在各个方面，在第一操作模式下通过离子导向器传输的所述多个离子的至少一部分的m/z可以被检测到，基本上无需在从所述离子导向器传输之后使所述多个离子碎裂。

在各个方面，一个或多个下游质量分析仪可以被配置为在第二操作模式下从所述多个离子生成一个或多个产物离子。在某些相关方面，该方法还可以包括检测所述一个或多个产物离子的m/z。

附图说明

本领域技术人员将理解的是，下面描述的附图仅用于说明目的。附图无意以任何方式限制申请人的教导的范围。

图1A-B描绘了多电荷分析物的各种电荷状态的示例同位素分布。

图2A-C描绘了多电荷分析物的各种电荷状态的其它示例同位素分布。

图3是根据申请人的教导的各种实施例的方面的示例性质谱仪系统的示意图。

图4A-C示意性地另外详细描绘了根据申请人的教导的各种实施例的方面的图1的系统的一部分。

图5A-C描绘了根据申请人的教导的各种实施例的方面的通过高压离子导向器传输的多电荷阴离子的MS模式下的示例质谱。

图6描绘了通过常规高压离子导向器和根据申请人的教导的各种实施例的方面操作的高压离子导向器传输的多电荷阴离子的MS/MS模式下的示例质谱。

图7描绘了通过常规高压离子导向器和根据申请人的教导的各种实施例的方面操作的高压离子导向器传输的多电荷阴离子的MS/MS模式下的示例质谱。

图8A-B另外详细描绘了图7的示例碎裂。

图9是图示计算机系统的框图，在该计算机系统上可以根据申请人的教导的各个方面来实现本教导的实施例。

具体实施方式

将认识到的是，为了清楚起见，以下讨论将阐述申请人的教导的实施例的各个方面，同时在方便或适当的情况下省略某些具体细节。例如，替代实施例中相似或类似特征的讨论可以略微简化。为简洁起见，也可能不对众所周知的想法或概念进行任何详细讨论。本领域技术人员将认识到，申请人的教导的一些实施例可能不需要在每个实施方式中具体描述的细节中的某些细节，在本文阐述这些细节只是为了提供对实施例的透彻理解。类似地，显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，所描述的实施例可能易于根据众所周知常识进行改变或变化。以下对实施例的详细描述不应被视为以任何方式限制申请人教导的范围。

如本文所使用的，术语“大约”和“基本上等于”是指可以发生的数值变化，例如，通过现实世界中的测量或处置过程；通过这些过程中的疏忽错误；通过成分或试剂的制造、来源或纯度的差异；等等。通常，本文所用的术语“大约”和“基本上”是指比所列出的值或值范围或完整条件或状态高或低10％。例如，大约30％或基本等于30％的浓度值可以表示介于27％和33％之间的浓度。这些术语还指本领域技术人员认为等同的变化，只要此类变化不涵盖现有技术实践的已知值即可。

为了将准确的质量指派给完好的离子核素，当离子核素被传输到(一个或多个)质量分析仪用于分离和检测时对离子核素的任何修改应当是已知的或受控的。未能考虑到此类修改会导致通过预期离子的同位素剖面匹配或可以被解释为新的或不同核素的多电荷离子信号的反卷积伪影来对核素进行不正确的指派。

图1A-B中描绘了关于经受大气压电离的分析物的数据，该分析物是通过根据常规实践执行的MS检测到的。特别地，图1A-B描绘了使用以负离子喷雾模式操作的TurboV

现在参考图2A-C并且不受任何特定理论的束缚，本申请的发明人推测多电荷阴离子的同位素分布的这种移位可以是由于分析物在被在被传输到质量分析仪之前失去一个或多个电子的离子源电离期间经受质子交换而产生的。特别地，这些假设的质谱展示了通过MS分离和检测的假设分析物[M]电离后电荷减少对同位素分布的潜在影响。

图2A描绘了，如果这些阴离子在未修改的情况下被传输到质谱分析仪，那么-4电荷状态[M-4H]

图2B附加地包括533.33m/z、533.67m/z、534m/z和534.33m/z处的四个白条。四个白条离子的m/z之间的相对分布与图2B(以及图2A)中黑条的相对分布对应，尽管m/z的身份并不完全相同。例如，图2B中白条的最低m/z(即，533.33m/z)不存在于图2B的黑条中。而且，图2B中黑条的最高m/z(即，534.67m/z)在白条中缺失。值得注意的是，533.33m/z与失去电子的[M-4H]

但是，当经由MS在～534m/z处实际分析-3电荷状态时，检测器将识别5个m/z，如图2C中所示：533.33m/z(仅[M-4H]

在认识到由电荷减少造成的此类潜在误差之后，申请人根据本教导的各个方面惊奇地发现，可以通过控制施加到前端、高压离子导向器的杆的RF电压的振幅来调整电荷减少的可能性，离子通过该导向器在离子源与(一个或多个)下游质量分析仪之间被传输。一般而言，施加到前端离子导向器的杆的RF信号通常仅用于在离子被传输通过中间压力室时将离子聚焦成离子束。但是，根据本教导的各个方面的系统和方法可以通过减小施加到上游离子导向器的杆的RF振幅电压来帮助维持m/z保真度，以仍然在减少其中的多电荷核素的电荷状态修改和/或碎裂的同时确保离子束的正确传输。通过减少由此类电荷减少的核素造成的伪影，本教导可以启用电离的样本中存在的完好分析物(例如，如在MS中检测到的)的更准确的数据解卷积和表征。

而且，虽然常规的前端离子导向器一般试图将由离子源生成的离子不加修改地传输到其中部署有(一个或多个)质量分析仪的真空室，但是本教导启用常规而言被忽视的对下游质量分析仪的受控修改的附加方法。例如，本文描述的用于控制电荷状态的方法和系统的各个方面可以被用于增加电子从高压离子导向器内的多电荷离子分离的可能性。在某些示例方面，本文描述的系统和方法可以增加施加到上游离子导向器的杆的RF振幅电压，这可以导致高压离子导向器内的离子的碎裂和/或自由基离子核素的形成。例如，已经发现，在高压区域中形成的自由基离子可以要求减少的能量以在下游碰撞池内解离和/或可能造成在自由基离子内的更多或不同位点处发生碎裂，这可以有助于基于各种离子碎片的身份(例如，如在MS/MS中检测到的)重构整体分析物结构。

图3示意性地描绘了根据本教导的各个方面的质谱仪系统100，该质谱仪系统100可以提供相对高压前端离子导向器中的离子的改进的电荷状态控制。如图所示，示例性质谱仪系统100可以包括用于在电离室14内生成离子的离子源104、上游区段16和下游区段18。上游区段16被配置为执行从离子源104接收的离子的初始处理，并且包括各种元件，诸如帘板30和一个或多个离子导向器106、108。下游区段18包括一个或多个质量分析仪110、114、碰撞室112和检测器118。可操作地连接到一个或多个电源195、197的控制器193可以控制施加到离子导向器106的RF信号，以便调整电子从上游区段16中的离子分离的可能性，如本文另外讨论的。将认识到的是，虽然这种电荷状态控制将参考图1的示例系统100一般地被描述为应用于离子导向器106(例如，QJet离子导向器)，但是根据本教导的电荷状态控制可以在高于大约500mTorr的压力下操作的任何上游离子导向器中执行。

离子源104可以是任何已知的或以后开发的用于生成离子并且根据本教导进行修改的离子源。适合与本教导一起使用的离子源的非限制性示例包括大气压化学电离(APCI)源、电喷雾电离(ESI)源、连续离子源、脉动离子源、基质辅助的激光解吸/电离(MALDI)离子源、电子轰击离子源、化学电离源或光电离离子源等。此外，如图1中所示，系统100可以包括被配置为向离子源104提供样本的样本源102。样本源102可以是本领域中已知的任何合适的样本入口系统。举例来说，离子源104可以被配置为从各种样本源接收流体样本，包括含有被递送到样本源(例如，泵送)的流体样本的储存器、液相色谱仪(LC)柱、毛细管电泳设备，以及经由将样本注入到载液中。在图3中所描绘的示例中，离子源104包括电喷雾电极，其可以包括流体耦合到样本源102的毛细管(例如，通过一个或多个导管、通道、管道、导管、毛细管等)，并且其终止于至少部分地延伸到电离室14中以排出其中的液体样本的出口端。

一个或多个电源可以向离子源104供给具有适当电压的电力，用于以正离子模式(样本中的分析物被质子化，一般形成待分析的阳离子)或负离子模式(样本中的分析物被去质子化，通常形成待分析的阴离子)电离分析物。例如，如图所示，系统100包括RF电源195和DC电源197，它们可以由控制器193控制，以便将具有RF、AC和/或DC分量的电位施加到系统100的各个组件。另外，离子源104可以是雾化器辅助的或非雾化器辅助的。在一些实施例中，还可以使用加热器来促进电离，例如，加热电离室以促进从离子源排出的液体的溶解。

继续参考图3，包含在从离子源104排出的样本内的分析物可以在电离室14内被电离，电离室14通过帘板30与上游区段16分开。帘板30可以定义帘板孔31，其与上游区段16流体连通。虽然图3中未示出，但是系统100可以包括各种其它组件。例如，系统100可以包括向系统100的上游区段16提供帘式气流(例如，N

电离室14可以维持在压力P

由离子源104生成的离子一般在由图3中的箭头11指示的方向上朝着真空室121、122、141行进。最初，这些离子可以相继地传输通过上游区段16的元件(例如，帘板30、离子导向器106和离子导向器108)以产生窄且高度聚焦的离子束(例如，沿着系统100的中心纵向轴线)用于在下游区段18内进一步基于m/z的分析。由离子源104生成的离子进入上游区段16以穿过一个或多个中间真空室121、122和/或离子导向器106、108，所述中间真空室121、122和/或离子导向器106、108具有比其中部署有质量分析仪的高真空室141更高的压力。真空室121的压力(P

由于与其它分子碰撞的风险增加，此类升高的压力一般被认为不适合基于m/z的分离。因此，前端导向器按照惯例仅用于在离子被传输到下游高真空区段18时使用气体动力学和射频场的组合来提供离子的碰撞冷却和径向聚焦成离子束。实际上，在高压前端离子导向器中一般不希望对由离子源104生成的离子进行不受控制的修改，以保持由离子源104生成的离子的m/z，以避免在MS分析和/或选择MS/MS前体期间在(一个或多个)下游质量分析仪中执行的基于m/z的分离中的异常。但是，如下面参考图4A-C所讨论的，离子导向器106可以是包括四极杆组的RF离子导向器，该四极杆组被配置为不仅在离子被传输通过中间压力室121时碰撞地冷却和径向聚焦离子，而且还可以通过根据期望的操作模式调整RF电压信号的振幅来提供对离子的电荷状态的受控修改。

离子导向器106通过离子透镜107(本文也称为“IQ0”)将离子转移到后续的离子光学器件，诸如离子导向器108(本文也称为“Q0”)。离子可以从离子导向器106被传输通过离子透镜107中的出口孔。离子导向器Q0 108可以是RF离子导向器并且可以包括四极杆组。这个离子导向器Q0 108可以定位在第二真空室122中，以便在将离子通过后续光学器件(例如，IQ1透镜109)递送到系统100的下游区段18之前将离子运输通过中间压力区域。

穿过四极杆组Q0 108的离子穿过透镜IQ1 109并进入下游区段18中的相邻四极杆组Q1 110。在从Q0 108通过透镜IQ1 109的出口孔被传输之后，离子可以进入相邻的四极杆组Q1 110，该四极杆组可以位于真空室141中，该真空室141可以被抽空至可以维持低于离子导向器106室121和离子导向器Q0 108室122的压力的压力。例如，真空室141可以维持在小于大约1×10

穿过四极杆组Q1 110的离子可以穿过透镜IQ2 111并进入相邻的四极杆组q2112，如图所示，四极杆组q2 112可以部署在加压室中并且可以被配置为在近似大约1mTorr至大约10mTorr的范围内的压力下作为碰撞室操作，但也可以使用其它压力用于这个目的或用于其它目的。可以通过气体入口(未示出)提供合适的碰撞气体(例如，氮气、氩气、氦气等)，以热化离子束中的离子和/或使离子束中的离子碎裂。举例来说，在MS/MS中，四极杆组Q1 110可以被操作以将表现出所选择的m/z范围的前体离子传输到q2 112，用于在q2 112内碎裂成产物离子。在MS模式下，可以选择施加到q2 112的杆的RF和DC电压的参数，使得q2基本上不受干扰地传输这些离子通过其中。

由四极杆组q2 112传输的离子可以进入相邻的四极杆组Q3 114，其上游由IQ3113界定并且下游由出射透镜115界定。如本领域技术人员将认识到的，四极杆组Q3 114可以在相对于碰撞室q2 112降低的操作压力下操作，例如小于大约1×10

虽然为了方便起见，质量分析仪110、114和碰撞室112在本文中被描述为具有细长杆组(例如，具有四个杆)的四极杆，但是本领域普通技术人员应当认识到的是，这些元件可以具有其它合适的配置。还将认识到的是，一个或多个质量分析仪110、114可以是三重四极杆、线性离子阱、四极飞行时间、Orbitrap或其它傅立叶变换质谱仪中的任何一种，所有这些都作为非限制性示例。例如，如参考图1和图5-8中所描绘的示例数据所讨论的，这些数据是用Triple

图4A-C更详细地描绘了图3的离子导向器106。如图4A中所示，由离子源104生成的通过入口孔31进入第一真空室121的离子26可以被超音速气流夹带，通常称为超音速自由射流膨胀34，如美国专利申请No.11/315,788(美国专利No.7,259,371)中详细描述的，其全部教导在本文通过引用进行描述。第一真空室121可以包括位于入口孔31下游的出口孔32。离子导向器106定位在入口孔31和出口孔32之间。出口孔32可以是将第一真空室121与可以容纳附加离子导向器或质量分析仪的下一个或第二真空室122分隔开的室间孔。

第一真空室121中的压力(P

为了帮助理解离子26的至少一部分如何可以在入口孔31和出口孔32之间被径向限制、聚焦和传输，现在参考图4B。气体从标称高压P

会聚-发散管道的最小面积位置常常被称为喉部29。最小面积或喉部29的直径在图4B上使用附图标记D

如图4B中所示，膨胀可以包括同心筒状冲击46并由称为Mach盘48的垂直冲击(perpendicular shock)终止。当离子26通过入口孔31进入第一真空室121时，它们被夹带在超音速自由射流34中并且由于筒状冲击46的结构定义了气体和离子在其中膨胀的区域，因此实际上穿过入口孔31的所有离子26都被限制到筒状冲击46的区域。一般理解的是，Mach盘48下游的气体可以重新膨胀并形成一系列一个或多个后续筒状冲击和Mach盘，与主筒状冲击46和主Mach盘48相比，后续Mach盘定义较不明确。但是，与夹带在主筒状冲击46和主Mach盘48中的离子26相比，限制在后续筒状冲击和Mach盘中的离子26的密度可以对应地减小。

超音速自由射流膨胀34一般可以由筒状冲击直径D

其中P

超音速自由射流膨胀34和从入口孔31的喉部29向下游膨胀的筒状冲击结构46可以是运输离子26并限制它们的初始膨胀直到离子26完全位于离子导向器106的容积37内的有效方法。所有气体和离子26被限制到筒状冲击46内部和周围的超音速自由射流34的区域的事实意味着，如果离子导向器106被设计为接受整个或几乎整个自由射流膨胀34，那么离子26的大部分可以最初被限制在容积37内。此外，离子导向器106可以定位在使得Mach盘48可以位于离子导向器106的容积37内的位置处。通过将离子导向器106定位在入口孔31的下游，并且处于包括自由射流膨胀34的基本上所有直径D

在上述示例中，当筒状冲击46直径D

根据等式(1)和(2)，包含离子导向器106的真空室121内的压力P

但是，如上面所讨论的，常规系统可能会无意中使离子在到达(一个或多个)下游质量分析仪之前经历电荷减少。但是，申请人已经发现，通过减小施加到离子导向器106的杆106a-d的RF电压的振幅，有可能降低多电荷核素的电荷减少的可能性。例如，现在参考图5A-C，使用具有前端离子导向器QJet的Triple

相反，根据本教导并且如图5A-C中例示的，将认识到的是，增加施加到前端离子导向器的RF电压的振幅可以有效地增加形成电荷减少的离子的可能性。例如，虽然电子分离在MS中可能是不利的，因为它会造成同位素分布的异常，但申请人发现自由基电荷减少核素的形成仍然有利于MS/MS分析。通过非限制性示例，本教导提供了在高压区域中形成的自由基离子可以要求减少的能量来在下游碰撞室内解离和/或可能使得在自由基离子内的更多或不同位点处发生碎裂。现在参考图6，描绘了两个质谱。上图表示通过电离寡核苷酸序列(mG*mG*rC*rA*rU*rG*rA*rG*rC*rU*mU*mC*)、通过以195V

图7也描绘了从基本上如上面参考图6讨论的相同寡核苷酸序列生成的两个光谱。但是，图7的上图与图6的不同之处在于，解离能增加到25eV，这足以从通过具有对其施加195V

如图8A(与图7的上图对应)和图8B(与下图对应)所示，对这些片段的进一步分析证明-5电荷状态离子也经受电荷减少，从而提供更完整的序列信息。当对-5电荷状态离子执行CID时，RF设置为195V

鉴于上述内容，将认识到的是，图1的系统100可以可替代地以两种不同的操作模式操作，以控制通过前端高压离子导向器106传输的给定质量的离子的电荷减少的可能性，例如，取决于要由下游质量分析仪110、114执行的离子分析。举例来说，在第一操作模式下，控制器193可以配置(例如，自动地或在用户的指导下)电源195以向多个杆106a-d提供RF电压信号，以便以减少电子从离子分离的可能性，从而更准确地保留由离子源104生成的离子的同位素分布，并且使得能够更准确地确定特定同位素的相对数量和质量(例如，如在MS中)。可替代地，在第二操作模式下，控制器193可以将电源195配置为向杆106a-d提供高于第一操作模式下的RF电压信号的不同RF电压信号，从而增加电子从离子分离的可能性，当执行MS/MS时，这可以改善电荷减少的离子的碎裂，如上面参考图6-8所讨论的。根据本教导的各个方面，在第一操作模式下施加到离子导向器106的RF信号的振幅可以小于大约200V

根据本教导的各个方面，还将认识到的是，本文描述的示例离子导向器可以部署在质谱仪系统的各种前端位置中。例如，虽然关于图3-4具体描述的离子导向器106被描绘为电离室14下游的第一离子导向器，但是将认识到的是，本教导可以应用于各种已知或以后开发的离子导向器，其维持在电离室和(一个或多个)质量分析仪部署在其中的高真空室之间的中间压力。作为非限制性示例，离子导向器可以充当

图9是可以在其上实现本教导的实施例的计算机系统900的框图。计算机系统900包括总线922或用于传送信息的其它通信机制，以及与总线922耦合以用于处理信息的处理器920。计算机系统900还包括耦合到总线922的存储器924，其可以是随机存取存储器(RAM)或其它动态存储设备，用于存储要由处理器920执行的指令。存储器924还可以被用于在执行要由处理器920执行的指令期间存储临时变量或其它中间信息。计算机系统900还包括耦合到总线922的只读存储器(ROM)926或其它静态存储设备，用于存储用于处理器920的静态信息和指令。提供诸如磁盘或光盘之类的存储设备928，并将其耦合到总线922以存储信息和指令。

计算机系统900可以经由总线922耦合到显示器930，诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)，以向计算机用户显示信息。包括字母数字键和其它键的输入设备932耦合到总线922，用于将信息和命令选择传送到处理器920。用户输入设备的另一种类型是光标控件934，诸如鼠标、轨迹球或光标方向键，用于将方向信息和命令选择传送到处理器920并用于控制显示器930上的光标移动。这种输入设备通常在两个轴(即，第一轴(即，x)和第二轴(即，y))上具有两个自由度，这允许设备指定平面中的位置。

计算机系统900可以执行本教导。与本教导的某些实施方式一致，响应于处理器920执行存储器924中包含的一个或多个指令的一个或多个序列，由计算机系统900提供结果。此类指令可以从诸如存储设备928之类的另一个计算机可读介质读入存储器924。存储器924中包含的指令序列的执行使处理器920执行本文所述的过程。可替代地，可以使用硬连线电路系统代替软件指令或与软件指令结合使用以实现本教导。因此，本教导的实施方式不限于硬件电路系统和软件的任何特定组合。例如，根据各种实施例，本教导可以由包括一个或多个不同软件模块的系统来执行，这些软件模块用于执行在大于大约100mTorr的操作压力下操作前端离子导向器的方法。

在各种实施例中，计算机系统900可以跨网络连接到一个或多个其它计算机系统，如计算机系统900，以形成联网的系统。网络可以包括私有网络或公共网络，诸如互联网。在联网的系统中，一个或多个计算机系统可以存储数据并将数据提供给其它计算机系统。在云计算场景中，存储和提供数据的一个或多个计算机系统可以被称为服务器或云。例如，一个或多个计算机系统可以包括一个或多个网络服务器。例如，向服务器或云发送数据和从服务器或云接收数据的其它计算机系统可以被称为客户端或云设备。

如本文所使用的，术语“计算机可读介质”是指参与向处理器920提供指令以供执行的任何介质。这种介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输选择介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如存储设备928。易失性介质包括动态存储器，诸如存储器924。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线922的电线。

计算机可读介质或计算机程序产品的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带或任何其它磁介质，CD-ROM、数字视频盘(DVD)、蓝光盘、任何其它光学介质，拇指驱动器、存储卡、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储芯片或盒带，或计算机可以从中读取的任何其它有形介质。

各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列携带到处理器920以供执行。例如，指令最初可以被携带在远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载到其动态存储器中并使用调制解调器通过电话线发送指令。计算机系统900本地的调制解调器可以在电话线上接收数据并使用红外发送器将数据转换成红外信号。耦合到总线922的红外检测器可以接收红外信号中携带的数据并将数据放置在总线922上。总线922将数据携带到存储器924，处理器920从存储器924检索并执行指令。由存储器924接收的指令可以可选地在处理器920执行之前或之后存储在存储设备928上。

为了说明和描述的目的，已经给出了本教导的各种实施方式的本文描述。它不是详尽的并且不将本教导限制到所公开的精确形式。鉴于以上教导，修改和变化是可能的，或者可以从本教导的实践获取。此外，所描述的实施方式包括软件，但是本教导可以被实现为硬件和软件的组合或者单独地实现为硬件。本教导可以用面向对象和非面向对象的编程系统来实现。

本文使用的章节标题仅用于组织目的并且不应被解释为限制。虽然结合各种实施例描述了申请人的教导，但是申请人的教导并不旨在限于此类实施例。相反，如本领域技术人员将认识到的，申请人的教导涵盖各种替代方案、修改和等同形式。