用于质谱仪的离子反应装置的电子发射器及其操作方法与流程

本教导总体涉及用于质谱法（ms）的离子反应装置，并且更具体地，涉及用于在离子反应装置内生成在离子-电子反应实验中使用的电子的电子发射器。

背景技术：

1、质谱法（ms）是一种用于确定化学物质的结构的分析技术，具有定性应用和定量应用。ms可用于识别未知化合物、确定分子中原子元素的组成、通过观察化合物的碎裂来确定化合物的结构以及量化混合样品中特定化学化合物的量。质谱仪检测作为离子的化学实体，使得在采样过程期间必须将分析物转化为带电离子。

2、一些已知的质谱仪包括一个或多个离子反应装置，其经由与中性气体分子的碰撞（例如，碰撞诱导解离（cid））和/或经由与另一种带电物质的相互作用使从离子源接收的离子碎裂。在电子激活解离（ead）中，带电物质是撞击离子反应装置内的离子以导致离子碎裂的电子。已知的ead机制包括使用动能为0至3 ev的电子的电子捕获解离（ecd）、使用动能大于3 ev的电子的电子电离解离（eid）、热ecd（动能为5至10 ev的电子）、高能电子电离解离（heeid）（动能大于13 ev的电子）、电子脱离解离（edd）和负ecd，所有这些都是非限制性示例。本文中使用术语ead应理解为涵盖所有形式的电子相关的解离技术，而不限于使用例如任何特定动能程度内的电子。

3、ead机制已用于先进的ms装置，以向常规cid提供补充信息，因为ead往往会导致不同的碎裂模式，同时保持不稳定的翻译后修饰。因此，ead已在广泛范围的应用中用于解离生物分子，诸如液相色谱-质谱法/质谱法（lc-ms/ms）中的蛋白质组学、自上而下的分析（无消化）、从头测序（异常氨基酸序列发现）、翻译后修饰研究（糖基化、磷酸化等）和蛋白质-蛋白质相互作用（蛋白质的功能研究）。

4、已在各种装置中执行离子-电子反应，诸如在傅里叶变换离子回旋共振（ft-icr）质谱仪中或在rf离子阱中，其中电子束平行于离子注入/提取方向或横向于离子注入/提取方向而被注入。题为“在线离子反应装置池和操作方法”的pct公开第wo2014/191821号中描述了已知ead装置的一个示例，其教导通过引用整体并入本文。

5、ead中使用的电子通常通过在与离子反应池相关联的经涂覆的丝（例如，灯丝）上施加电压来生成。然而，这种灯丝表现出陡峭的发射曲线和狭窄的操作范围，并且可能随着时间的推移或在过热的情况下退化，这可能导致灯丝的发射率因灯丝线材的蒸发和/或灯丝上涂层的蒸发而发生变化。在ead实验中通常使用的较高压环境中，过度驱动灯丝的风险被放大，其中残留的氧气可能会促进甚至更快的退化。另一方面，灯丝驱动不足可能导致较差的碎裂效率，因此很难平衡安全操作和良好性能。

6、其中成功的ead操作通常需要对注入离子反应装置的电子束进行精确控制，因此仍然需要改进的系统和方法来控制用于为ead生成电子的灯丝的操作。

技术实现思路

1、根据本发明的各个方面，用于控制与离子反应池相关联的电子发射器的灯丝的方法和系统可以处理灯丝间和仪器间的变异性，并且可以提供ead实验中改进的可重复性和易用性。

2、根据本教导的各个方面，提供了一种操作质谱仪系统的离子反应装置的方法。该方法包括将校准驱动电压施加到与离子反应池相关联的电子发射器的灯丝，以及在向灯丝施加校准驱动电压的同时确定表示由灯丝生成的校准电子发射电流的值。可以通过迭代地增加施加到灯丝的校准驱动电压并确定每个对应的校准驱动电压处的校准电子发射电流的值直到灯丝达到饱和状况来确定校准饱和电压。然后，可以基于所确定的校准饱和电压来确定施加到灯丝的驱动电压的操作范围。

3、根据本教导的各个方面，可以以各种方式确定驱动电压的操作范围。例如，在一些方面，驱动电压的操作范围可以被确定为从0 v到校准饱和电压的范围。在一些替代方面，驱动电压的操作范围可以在从0 v到所述饱和电压加上偏移量的范围内。

4、在某些方面，可以通过获得校准电子发射电流的多个值相对于对应的校准驱动电压的线性拟合校准函数来确定操作范围，其中校准电子发射电流在log(i)域中。然后可以使用线性拟合校准函数和预定发射电流阈值来确定最大操作电压，其中驱动电压的操作范围可以被确定为从0 v到最大操作电压的范围。在一些相关方面，可以将预定发射电流阈值选择为大于或等于离子-电子反应效率基本上不增加时的发射电流。

5、根据本教导在校准程序中确定操作范围之后，可以在离子反应池内执行的离子-电子反应实验期间向灯丝施加驱动电压，其中，所施加的驱动电压被控制在该操作范围内。在某些方面，用户可以从该操作范围中选择要在离子-电子反应实验期间施加的驱动电压。替代地，在一些方面，可以将驱动电压的操作范围映射到电流域，并且用户可以从映射到电流域的操作范围中选择期望的电流。

6、在各个方面中，可以通过测量设置在离子反应池的电极和电子发射器之间的入口闸门处的电流来确定表示校准电子发射电流的值。

7、在一些方面，饱和状况可以通过在对数尺度表示校准电子发射电流的值相对于对应的校准驱动电压的线性部分来识别。替代地，在一些特定方面，饱和状况可以通过表示校准电子发射电流的值相比于校准驱动电压的图线中的拐点来识别。例如，拐点可以通过该图线的二阶导数的符号的变化来识别。

8、根据本教导的各个方面，提供了一种质谱仪系统，该系统包括被配置为从离子源接收离子的离子反应池和被配置为发射到离子反应池中的电子发射器，电子发射器具有灯丝，灯丝被配置为在被施加驱动电压时生成电子。该系统还可以包括用于向灯丝提供驱动电压的一个或多个电压源，以及可操作地耦接到该一个或多个电压源的控制器，控制器被配置为：将校准驱动电压施加到电子发射器的灯丝；在向灯丝施加校准驱动电压的同时确定表示由灯丝生成的校准电子发射电流的值；通过迭代地增加施加到灯丝的校准驱动电压并确定每个对应的校准驱动电压处的校准电子发射电流的值直到灯丝达到饱和状况来确定校准饱和电压；以及基于校准饱和电压，确定在离子-电子反应实验期间施加到灯丝的驱动电压的操作范围。

9、在某些方面，控制器可以被配置为通过以下操作确定操作范围：获得校准电子发射电流的多个值相对于对应的校准驱动电压的线性拟合校准函数，其中校准电子发射电流在log(i)域中；以及使用线性拟合校准函数和预定发射电流阈值来确定最大操作电压，其中驱动电压的操作范围被确定为从0 v至该最大操作电压的范围。

10、在某些方面，在校准程序中确定操作范围之后，控制器可进一步被配置为在离子反应池内执行的离子-电子反应实验期间将驱动电压控制在该操作范围内。在一些相关方面，控制器可被配置为接收对操作范围中的驱动电压的用户选择作为离子-电子反应实验期间的输入。替代地，在一些方面，驱动电压的操作范围可以被映射到电流域，并且控制器可接收来自用户的选择在离子-电子反应期间期望的发射电流的输入。

11、离子反应池可以包括可以在其中执行ead实验的任何已知的或今后开发的装置。举例来说，在一些方面，离子反应池可以包括分支射频（rf）离子阱，其包括：八个l形电极，被定位成相对于彼此在轴向上相距一定距离，从而提供轴向部分，该轴向部分表现出中心轴，来自离子源的离子沿该中心轴被接收；以及两个分支部分，从所述轴向部分的中心部横向延伸并且具有横轴，来自电子发射器的电子沿该横轴被接收。在一些方面，该系统还可以包括磁场发生器，用于生成平行于和沿着所述横轴的磁场。附加地或替代地，在一些方面，入口闸门可以设置在电子发射器和l形电极的分支部分之间，其中可以在入口闸门处测量表示校准电子发射电流的值。

12、根据本教导的各个方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括非暂态且有形的计算机可读存储介质，该存储介质的内容包括具有指令的程序，该指令在处理器上执行以执行本文描述的方法。

13、本文阐述了申请人教导的这些和其他特征。