(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211069821.1 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 苏州铭谱 源分析仪 器有限公司 地址 215000 江苏省苏州市相城区经济技 术开发区澄阳街道澄阳路116号阳澄 湖国际科技创业园2号楼408-409B室 (72)发明人 钱洁　朱文明　张英军　苗伟　 倪章　华韵晨　 (74)专利代理 机构 南京乐羽知行专利代理事务 所(普通合伙) 32326 专利代理师 李玉平 (51)Int.Cl. H01J 49/00(2006.01) H01J 49/42(2006.01) G01N 30/02(2006.01)G01N 30/72(2006.01) (54)发明名称 一种减小离子阱空间电荷效应的方法 (57)摘要 本发明公开一种减小离子阱空间电荷效应 的方法， GC ‑MS工作时， 在开启一段线 性离子阱正 式扫描过程之前， 先进行一段预扫描过程， 该过 程设定预扫描的离子化时间为T， 此时进行一段 预扫描过程， 得到预扫描段总离子数N， 在预扫描 过程之后， 再开始正式扫描过程， 同时设置正式 扫描段的目标离子 数N_Target， 区间查询 判断计 算出正式扫描段离子化时间， 开启正式扫描段。 本发明能够提高仪器分析的时效性， 降低硬件资 源成本， 还能使得线形离子阱可以获得最佳灵敏 度。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115483086 A 2022.12.16 CN 115483086 A 1.一种减小离子阱空间电荷效应的方法， 其特征在于： GC ‑MS工作时， 在开启一段线性 离子阱正式扫描过程之前， 先进行一段预扫描过程， 设定预扫描的离子化时间为T， 此时进 行一段预扫描过程， 得到预扫描 段总离子数N， 在预扫描过程之后， 再开始 正式扫描过程， 同 时设置正式扫描段的目标离子数N_Target， 区间查询判断计算出正式扫描段离子化时间， 开启正式扫描段。 2.根据权利要求1所述的减小离子阱空间电荷效应的方法， 其特征在于： 所述正式扫描 的过程是一段完整的线性离子阱的工作过程， 包含有离子化、 冷却、 质量分析、 离子清空过 程； 所述预扫描的过程和一段完整的正式扫描过程一样， 预扫描过程也包括离子化、 冷却、 质量分析和离子清空过程， 在预扫描的质量分析阶段不需要得到质谱图， 而是通过累加计 算得到预扫描阶段的总离 子数。 3.根据权利要求1所述的减小离子阱空间电荷效应的方法， 其特征在于： 所述目标离子 数N_Target由离 子阱结构确定 。 4.根据权利要求1所述的减小离子阱空间电荷效应的方法， 其特征在于： 在预扫描之 后， 根据预扫描段总离 子数N进行区间查询判断， 计算出正式扫描段的离 子化时间。 5.根据权利要求1所述的减小离子阱空间电荷效应的方法， 其特征在于： 在预扫描过程 结束之后， 确定正式扫描段的离 子化时间的方法如下： 预先设置好正式扫描段的离子化时间的一个最小值Tmin和最大值Tmax， 正式扫描段的 离子化时间在最小值Tmin和最大值Tmax之间的范围内变化； 当预扫描段总离子数N和目标 离子数N_Target近乎相等时， 直接 设置正式扫描 段的离子化时间为预扫描的离子化时间T； 除了预扫描段总离子数N和目标离子数N_Target近乎相等的情况外， 当N<N_Target， 此时需 要设置正式扫描段的离子化时间应该比T小， 设置正式扫描段的离子化时间为T*(1 ‑(1/ 2n)*a)， n和a的取值为正整数； 反之， 当N>N_Target时， 需要设置正式扫描段的离子化时间 应该比T大， 设置正式扫描段的离 子化时间为T*(1+(1/2n)*a)。 6.根据权利要求5所述的减小离子阱空间电荷效应的方法， 其特征在于： 在比较预扫描 段总离子数N和目标离子数N_Target是否近乎相等时， 通过N_Target处于何种区间进行判 断， 如果满足区间为b/2n*N＜N_Target≤(b+2)/2n*N， n和b的取值为正整数， b为奇数， 则认 为预扫描段总离 子数N和目标离 子数N_Target近乎相等。 7.一种计算机设备， 其特征在于： 该计算机设备包括存储器、 处理器及存储在存储器上 并可在处理器上运行的计算机程序， 处理器执行上述计算机程序时实现如权利要求1 ‑6中 任一项所述的减小离 子阱空间电荷效应的方法。 8.一种计算机可读存储介质， 其特征在于： 该计算机可读存储介质存储有执行如权利 要求1‑6中任一项所述的减小离 子阱空间电荷效应的方法的计算机程序。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115483086 A 2一种减小离子阱空间电荷效应的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及气相色谱 ‑线性离子阱质谱仪技术领域， 更具体地， 本发明提供的减小 离子阱空间电荷 效应的方法是一种用于在进样浓度是宽动态范围下保证离子阱分析性能 的控制方法。 背景技术 [0002]气相色谱质谱联用仪器(GC ‑MS)是一种常用的分析仪器， GC ‑MS将质谱的检测速度 快、 检测灵敏度高、 样品量少的优势和气相色谱的分离功能相结合， 使得分析效果成倍增 加。 由于GC‑MS出色的定量、 定性能力， 被广泛应用于化学、 化工、 军事、 刑侦、 生命 科学、 农残 检测、 危化品检测等方面。 [0003]仪器在工作时， 样品首先经过前处理， 待测组分一般为气态或溶于沸点较低的溶 剂中， 之后通过进样系统引入仪器， 然后由气相色谱柱进行分离， 分离后的组分依次进入离 子源进行电离， 随后通过离子光学透镜， 最 终到达质量分析器线性离子阱， 质量分析器会根 据质荷比m/z的不同对离子进 行分离， 通过质量分析器的离子最 终由检测器检测， 完成对样 品的定性定量分析。 [0004]具体的， 线性离子阱的工作过程主要分为以下几个阶段： 离子化、 离子冷却、 质量 分析和离子清空。 见附图1所示， 在离子化阶段， 开启离子门， 允许离子从电离源通过离子光 学透镜进入线性离子阱， 在该阶段将射频电压的幅度 V固定在一个较低的幅度， 此时所有离 子的q值都小于0.908， 处于稳定状态， 进入离子阱的离子将在缓冲气体的作用下被存储在 离子阱中。 离子化阶段将持续时间tion， 理论上讲， 离子化时间tion越长， 进入及被存储在 离子阱中的离 子数量越多， 最终得到的质谱信号越强， 样品分析的灵敏度越高。 [0005]但在实际使用过程中， 离子阱中能够存储的离子数量是有限的， 如果离子阱中的 离子数量太多， 反而会降低离子阱的分析性能， 如质量分辨率和质量准确度等。 通常离子阱 中存储的离子数目较多， 离子与离子之 间存在库仑力的作用， 当离子数量过多时， 离子阱中 的离子密度增大， 离子与离子之 间的距离变小， 库仑力的影响变得不可忽略， 将会影响离子 的运动轨迹， 造成的后果则是质量分辨率和质量准确度的严重下降， 上述效应被称为离子 阱的空间电荷效应。 [0006]自动增益控制(AGC)过程是本领域已知的， 通过所述过程可以控制在离子阱中累 积的离子的总丰度。 此过程需要于已知时间周期 内在离子阱中累积离子， 之后通过质量分 析仪执行快速的总离子丰度测量。 然后可以确定离子阱的填充速率， 以便为后续测 量选择 合适的填充时间， 从而在离子阱中提供最佳的离子丰度。 例如， 在第US5107109号和第 WO2005/093782号美国专利中描 述了此AGC过程。 US0 7960690(B 2)， 实现AGC的过程需要在 底 层控制器FPGA中进行乘除法的计算， 具体的， GC ‑MS的电路测 控系统大都采用MCU和FPGA双 核控制结构， 或者单FPGA控制结构， 线性离子阱在工作时主要由FPGA负责时序扫描控制和 质谱数据采集， FPGA的优点时可以实现并发处理， 并发是指重复分配计算资源， 使 得多个模 块之间可以同时独立进行计算。 这一点与现在的多核技术相似。 FPGA的并发可以在不同逻说　明　书 1/5 页 3 CN 115483086 A 3