CN102016561A - 化学检测方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于检测样品中的所关注分析物的系统和方法。所述方法包括使得自所述样品的一组离子穿过离子淌度谱仪以便滤出为非关注离子的离子并且产生离子淌度谱。利用质谱仪产生所述离子中的至少一些的质谱。所述方法还包括当所关注峰见于所述离子淌度谱和所述质谱中的一个或多个内并且所述所关注峰符合与所述所关注分析物相关的预定峰图案或通过离子淌度谱法得到确认时确定所述所关注分析物是否存在于所述样品中。还公开了本方法的多个变体。

Description

化学检测方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请涉及并要求共同未决的美国临时专利申请序列号61/068,515(‘515申请)的优选权。‘515申请提交于2008年3月8日，并且名称为“化学检测方法和系统”。‘515申请的完整主题和公开全文以引用方式并入本文。
技术领域
本文的主题通常涉及化学检测系统，尤其涉及包括一个或多个离子淌度谱仪和质谱仪的化学检测系统。
背景技术
化学检测系统用于检测特定的威胁物。这些威胁物包括(例如)爆炸物、违禁药、化学战药物、污染物和毒素。若干这种检测系统包括离子淌度谱仪。离子淌度谱仪测定从样品中的分析物内获得的离子的存在。离子是通过电离得自样品的气态分子产生的。样品是以气体形式从环境空气中获得的，或者以颗粒物形式从环境空气中、正在进行检查爆炸物、药品或其他化学试剂的包裹、行李、或人中获得的。
从样品中的分析物获得的离子在离子淌度谱上表现为峰。使用光谱中的峰来确定所关注的特定离子是否存在于样品中。所关注离子是与所关注分析物相关的离子。所关注分析物为通常与待检测的爆炸物、药物、化学战药物和其他化学物相关的化学物质。
与离子淌度谱仪相关的一个问题是此光谱仪的分辨率。在某些情况下，已知的光谱仪可难于将存在于样品的背景中的化学物以及所关注分析物区分开。这些装置会产生假阳性和假阴性警告。当光谱仪将光谱中的峰误译为表示威胁物时，产生假阳性警告。当光谱仪将光谱中对应于所关注分析物的峰误译为对应于非关注分析物时，产生假阴性警告。当所关注峰被其他峰抑制或淹没时也可产生假阴性警告。这些其他峰可与样品中为非关注分析物的其他分析物相关。
因此，需要改善的化学检测系统，以便更准确地检测样品中一种或多种所关注分析物的存在。这种系统可改善用于检测爆炸物、违禁药、化学战药物、毒素或污染物的现有工序。
发明内容
在一个实施例中，提供了用于检测样品中的所关注分析物的方法。该方法包括使一组得自样品的离子穿过离子淌度谱仪以便滤出为非关注离子的离子并且产生离子淌度谱。利用质谱仪产生离子中的至少一些的质谱。该方法还包括当所关注峰见于离子淌度谱和质谱中的一个或多个时并且当所关注峰符合与所关注分析物相关的预定峰图案时确定所关注分析物存在于样品中。可任选地是，穿过操作包括使离子穿过多个彼此串联连接的离子淌度谱仪。所关注峰包括下述峰中的一个或多个：产生自与所关注分析物中的分子(单体)及其聚集体(如，二聚体、三聚体等)相关的离子的分子峰、产生自从所关注分析物获得的离子碎片的离子碎片峰、产生自由所关注分析物(单体、二聚体、三聚体等或其单体碎片)和搀杂剂之间的反应形成的化学物质的搀杂剂相关峰、或与所关注分析物(包括所关注分析物的分子和碎片与基质中的高电子/质子亲和力组分之间的特定络合物)相关的任何其他峰。在一个实施例中，该方法包括当质谱中的所关注峰包括分子峰(单体、二聚体、三聚体等中的至少一个)以及离子碎片峰或搀杂剂相关峰或与所关注分析物相关的任何其他峰中的任何一个时来确定所关注分析物存在于样品中。
在另一个实施例中，提供了用于检测样品中的所关注分析物的系统。该系统包括离子淌度谱仪、质谱仪和计算装置。离子淌度谱仪被配置为接收得自样品的一组离子以便滤出为非关注离子的离子并且产生离子淌度谱。质谱仪与离子淌度谱仪串联连接以便接收得自离子淌度谱仪的离子中的至少一些并且产生从离子淌度谱仪接收的离子的质谱。计算装置的用途为当所关注峰见于离子淌度谱和质谱中的一个或多个时并且当所关注峰符合与所关注分析物相关的预定峰图案或者离子淌度峰得到确认时，来确定所关注分析物存在于样品中。可任选地是，该系统包括至少一个与离子淌度谱仪和质谱仪串联连接的附加质谱仪。在另一个实施例中，该系统包括连接至单一质谱仪的一系列场补偿式离子淌度谱仪。在另一个实施例中，一系列的离子淌度谱仪连接到一系列的质谱仪上。使用由质谱仪和附加质谱仪中的每一个接收的离子来产生质谱。在一个实施例中，计算装置的用途为当所关注峰包括分子峰以及离子碎片峰、搀杂剂相关峰、和质谱中与所关注分析物相关的任何其他峰中的至少一个并且符合已知的峰图案时，来确定所关注分析物存在于样品中。
在另一个实施例中，提供了用于计算装置的计算机可读存储介质，所述计算装置被配置为确定所关注分析物是否存在于样品中。计算机可读存储介质包括下述指令，所述指令用于指示计算装置产生得自样品的离子的离子淌度谱和质谱中的一个或多个以及检测所述离子淌度谱和质谱中的一个或多个内的所关注峰。所述指令还指示计算装置确定所关注峰是否符合与所关注分析物相关的预定峰图案以及当所关注峰符合预定峰图案时提供所关注分析物存在样品中的通知。可任选地是，所述指令指示计算装置提供所关注分子峰(如，单体、二聚体、三聚体等)以及所关注的离子碎片峰或所关注的搀杂剂相关峰(如，分子搀杂剂或碎片搀杂剂)或者与所关注分析物相关的任何其他峰中的至少一个是否见于质谱中的通知。在一个实施例中，所述指令指示计算装置通过利用离子淌度谱仪中的第一电场获得所关注峰的一部分并且利用离子淌度谱仪中的第二电场获得所关注峰的其他部分来确认所关注峰的存在。
在另一个实施例中，提供了用于检测样品中的所关注分析物的另一个系统。该系统包括第一和第二场补偿式离子淌度谱仪和计算装置。第一场补偿式离子淌度谱仪接收产生自样品的一组离子，以便从该组中滤出为非关注离子的离子并且/或者产生离子淌度谱。第二场补偿式离子淌度谱仪与第一FCIMS相连并且接收得自第一FCIMS的离子以产生第二离子淌度谱，其中第二电场是第一电场的至少四倍。计算装置分析第一和第二离子淌度谱以便当所关注峰存在于第一和第二离子淌度谱中的一个或多个内时，来确定所关注分析物存在于样品中。可任选地是，计算装置在所关注峰位于第一和第二FCIMS中的至少一者内得到确认时来确定所关注分析物的存在。在一个实施例中，第一和第二场补偿式离子淌度谱仪包括相对的电极板，所述电极板被配置为产生使离子在通过第一和第二场补偿式离子淌度谱仪进行检测或过滤之前从中穿过的电场。第一场补偿式离子淌度谱仪的电极板与第二场补偿式离子淌度谱仪的电极板各自间隔不同的距离。
附图说明
图1为根据一个实施例的化学检测系统的示意图。
图2为根据另一个实施例的化学检测系统的示意图。
图3为图1中所示的场补偿式离子淌度谱仪的示意图。
图4为阳离子在图3所示的过滤级中的第一和第二电极板之间移动的示意性剖视图。
图5为提供了三种离子物质中的每一种在不同电场强度下的离子淌度曲线的图示。
图6为图1中所示的联接器的示意图。
图7为图1中所示的质谱仪的示意图。
图8为由图1中的场补偿式离子淌度谱仪或质谱仪104产生的光谱的示例性实施例。
图9为根据一个实施例的检测所关注分析物是否存在于样品中的方法的流程图。
图10为根据另一个实施例的检测所关注分析物是否存在于样品中的方法的流程图。
图11为根据另一个实施例的检测所关注分析物是否存在于样品中的方法的流程图。
图12为根据一个实施例的确认所关注峰是否存在于光谱中的方法的流程图。
图13为根据一个实施例的利用确认模式下的场补偿式离子淌度谱仪获得的光谱中的所关注峰。
图14为根据一个实施例的利用场补偿式离子淌度谱仪获得的光谱中的峰的另一种类型。
图15为根据另一个实施例的检测和确认所关注分析物是否存在于样品中的方法的流程图。
图16示出了本发明的实施例可在计算机可读介质上进行存储、分配以及安装的示例性方式的框图。
具体实施方式
图1为根据一个实施例的化学检测系统100的示意图。系统100检测样品中所关注分析物的存在。样品得自包裹或其他物体、空气、或者人。所关注分析物为与特定化学物或与例如一种或多种爆炸物、违禁药、化学战药物、工业毒素、或环境污染物相关的分析物。例如，某些化学物质常见于邻近爆炸装置的位置中。这些化学物质可以是所关注分析物。
检测系统100包括与质谱仪104互连的场补偿式离子淌度谱仪102。场补偿式离子淌度谱仪102为能够电离得自样品108的分析物以产生一组离子的光谱仪。在示例性实施例中，场补偿式离子淌度谱仪102测定所述组离子中产生峰值(示于图8中)的光谱810(称为离子淌度谱810)的离子的存在。如下文所述，场补偿式离子淌度谱仪102通过使离子在产生电场的电极板316、318(示于图3中)之间穿过来产生离子淌度谱810。一些离子被吸引到极板316、318中的一个上，而其余的离子在极板316、318之间穿过并且被检测到。峰表示从样品中的各种分析物获得的离子。样品中分析物的特征可从下述各项中的一个或多个进行确定：包括离子淌度谱810上峰的位置、峰的高度、峰的宽度、峰的形状、以及在检测到多个峰的位置处的峰的图案。针对特定样品108产生的离子淌度谱810为样品108的单一或多峰信号。可将两个或多个离子淌度谱810彼此进行比较以识别出样品108中的分析物。另外，可将两个或多个离子淌度谱810进行比较以确认或验证样品108中的分析物的检测。
场补偿式离子淌度谱仪102从所述组的离子中滤出非关注的离子。例如，场补偿式离子淌度谱仪102可滤出为非关注离子的离子并且提供离子淌度谱810，或者场补偿式离子淌度谱仪可滤出为非关注离子的离子而不提供离子淌度谱810。所关注离子为产生自所关注分析物的离子。将该组离子中剩余的所关注离子从场补偿式离子淌度谱仪102中输出作为离子流110。在质谱仪104中，如果离子的质量或质荷比位于所关注的质量范围或质荷比范围内，那么可将该离子确定为所关注离子。
在示例性实施例中，场补偿式离子淌度谱仪102仅检测所述组的离子中所关注离子的存在。场补偿式离子淌度谱仪102通过仅检测所关注离子的存在来代替试图检测得自样品108的所有离子的存在，从而使产生特定样品108的离子淌度谱810所需的时间量得以减小。场补偿式离子淌度谱仪102在滤出为非关注离子的离子之后以及在将所述组的一种或多种剩余离子传送到离子流110中之前来检测所关注离子的存在。场补偿式离子淌度谱仪102将得自样品108的离子淌度谱810传送给计算装置112。
离子流110从场补偿式离子淌度谱仪102传送至联接器106。联接器106使场补偿式离子淌度谱仪102与质谱仪104互连。联接器106使场补偿式离子淌度谱仪102与质谱仪104进行连接同时保持质谱仪104内的真空水平。联接器106接收并且聚焦离子流110。随后联接器106引导离子流110进入质谱仪104。在示例性的实施例中，联接器106包括离子漏斗。在另一个实施例中，联接器106包括离子采样器和离子切削锥(ion skimmer cone)。
质谱仪104接收来自联接器106的离子流110。质谱仪104测定在所述组的离子中是否存在所关注离子。在示例性的实施例中，质谱仪104产生分子和碎片离子并且也检测它们的存在。例如，质谱仪104可通过使用电子轰击、大气压化学电离或其他的电离方法在离子和中性样品分子流110上产生附加离子。质谱仪104产生表示分子离子和/或离子片段、和/或搀杂剂相关峰、和/或与所关注分析物相关的任何其他峰的光谱810(称为质谱810)。质谱810被传送至计算装置112。
计算装置112接收得自场补偿式离子淌度谱仪102的离子淌度谱810以及得自质谱仪104的质谱810。计算装置112然后将离子淌度谱和质谱810中的一个或多个峰进行比较以确定所关注分析物是否存在于样品108中。例如，计算装置112检测由质谱仪104产生的质谱810以确定样品108中是否存在一种或多种所关注分析物。计算装置112检测由场补偿式离子淌度谱仪102产生的离子淌度谱810以及由质谱仪104产生的质谱810。计算装置112检测这些光谱810以确定每个光谱810中是否存在一个或多个特定的分子峰。如果计算装置112确定在两个光谱810中存在一种或多个特定的分子峰，那么计算装置112就确定与每个光谱810中的所述分子峰相关的分析物存在于样品108中。在一个实施例中，分子峰包括所关注的分子峰并且为与可见于所关注分析物中的一个或多个分子相关的峰。分子峰可包括分子单体、二聚体、三聚体等以及这些物质与存在于FCIMS的电离区域中的其他离子(包括搀杂剂离子)的聚集体。
计算装置112可确定在质谱810中是否存在一个或多个离子碎片峰。在一个实施例中，离子碎片峰包括从得自所关注分析物的离子碎片获得的峰。碎片可产生于质谱仪104中(如下文所述)以及FCIMS中。在一个实施例中，离子淌度谱810可包括排列成图案的一个或多个分子峰以及一个或多个离子碎片峰(或者离子碎片峰与电离区域中的其他离子的聚集体)。离子淌度谱810中的图案包括分子峰和离子碎片峰彼此的相对位置以及峰的幅值或高度外加峰的形状和宽度。如果特定分子峰存在于离子淌度谱和质谱810中的每一个内、与特定离子碎片相关的一个或多个特定离子碎片峰见于质谱810中、并且质谱810中的分子和离子碎片峰的图案类似于所关注分析物的质谱810中的分子和离子碎片峰的图案，那么计算装置112就确定与这些峰相关的分析物存在于样品108中。
可将一种或多个搀杂剂引入到场补偿式离子淌度谱仪102中，如下文所述。该搀杂剂可优选地与样品108中的所关注分析物结合或以其他方式反应。搀杂剂与所关注分析物或所关注分析物的碎片与搀杂剂的结合体或聚集体、或者所关注分析物与搀杂剂的任何其他结合体可在离子淌度谱810中产生峰，其被称为搀杂剂相关峰。在一个实施例中，当分子峰、离子碎片峰以及一个或多个搀杂剂相关峰存在于离子淌度谱810中时，计算装置112就确定所关注分析物存在于样品108中。在一个实施例中，与所关注分析物相关的其他峰可存在于光谱中并且当分子峰、离子碎片峰、一个或多个搀杂剂相关峰以及与所关注分析物相关的任何其他峰存在于离子淌度谱810中时，计算装置112就确定所关注分析物存在于样品108中。
作为另外一种选择，检测系统100可包括两个不同的彼此互连的场补偿式离子淌度谱仪。例如，图1中的参考标号102和104代表两个不同的场补偿式离子淌度谱仪102、104。场补偿式离子淌度谱仪102、104可通过具有间隔开不同距离的电极板316、318(示于图3中)而不同。例如，第一场补偿式离子淌度谱仪102的电极板316、318与第二场补偿式离子淌度谱仪104的电极板316、318相比，可被隔开较大的间距330(示于图3中)。可用作第一和第二场补偿式离子淌度谱仪102、104的装置的一个实例包括将由Sionex Corp.生产的microDMxTM传感器用作第一场补偿式离子淌度谱仪102并且将由Owlstone Nanotech Inc.生产的用于LonestarTM监控器中的FAIMS传感器或TouristTM测试平台用作第二场补偿式离子淌度谱仪104。在另一个实例中，装置的次序可以相反。
在一个实施例中，位于第一和第二场补偿式离子淌度谱仪102、104之间的联接器106没有在第一和第二场补偿式离子淌度谱仪102、104之间保持真空。例如，当在第一和第二场补偿式离子淌度谱仪102、104中的任何一个内可以无需建立或保持真空时，联接器106可不保持任何真空。
在另一个实施例中，位于第一和第二场补偿式离子淌度谱仪102、104之间的联接器106务必在第一和第二场补偿式离子淌度谱仪102、104之间保持真空。例如，当在第一和第二场补偿式离子淌度谱仪102、104中的任何一个或者两者内可需要建立或保持真空时，联接器106可能必须保持真空。
在另一个实施例中，位于第一和第二场补偿式离子淌度谱仪102、104之间的联接器106与位于第一和第二场补偿式离子淌度谱仪102、104之间的环境压力相比，务必保持较高的压力。例如，当在第一和第二场补偿式离子淌度谱仪102、104中的任何一个或者两者内可能需要建立或保持高于环境的压力时，联接器106可必须保持较高的压力。
当第一场补偿式离子淌度谱仪102在电极板316、318之间具有较大的间隔距离330时，其与第二场补偿式离子淌度谱仪104相比可在极板316、318之间获得较低的电场同时在辨别样品中的不同离子方面具有改善的分辨率。第一场补偿式离子淌度谱仪102可利用这种相对第二场补偿式离子淌度谱仪104改善的分辨率来滤出为非关注离子的离子，然后将剩余的离子传送到第二场补偿式离子淌度谱仪104中。相反，第二场补偿式离子淌度谱仪104可产生明显更高的电场，该电场可允许提高样品中的特定离子之间的分离性并且形成新的和特定的离子，而这在第一场补偿式离子淌度谱仪102中是无法形成的。第二场补偿式离子淌度谱仪也在采集第二离子光谱之前滤出为非关注离子的离子。将得自第一场补偿式离子淌度谱仪102与得自第二场补偿式离子淌度谱仪104的特定峰结合使用可使得在样品108中检测所关注分析物的整体特异性得到提高。
图2为根据另一个实施例的化学检测系统200的示意图。检测系统200类似于检测系统100(如图1所示)，不同之处在于外加了场补偿式离子淌度谱仪102、202的系列件206以及质谱仪104、210的系列件(series)214。例如，可使用由Griffin Analytical Technologies，LLC生产的圆柱形离子阱(Cylindrical Ion Traps)来使质谱仪104、210彼此相连或者系列件214可包括一系列得自Griffin的圆柱形离子阱。系列件206包括两个或多个彼此互连的场补偿式离子淌度谱仪102、202。尽管在系列件206中示出了两个场补偿式离子淌度谱仪102、202，但系列件206可包括数量更多的以串联形式互连的场补偿式离子淌度谱仪102、202。作为另外一种选择，系列件206可包括单个场补偿式离子淌度谱仪102。系列件214包括两个或多个彼此互连的质谱仪104、210。尽管在系列件214中示出了两个质谱仪104、210，但系列件214可包括数量更多的质谱仪104、210或单个质谱仪104。
第一联接器204使场补偿式离子淌度谱仪102、202中的相邻光谱仪互相连接。在一个实施例中，联接器204与联接器106(示于图1中)相似或相同。在另一个实施例中，联接器204不同于联接器106，不同之处在于联接器204不会保持场补偿式离子淌度谱仪102、202中的任何一者内的真空。另外，场补偿式离子淌度谱仪102、202中的系列件206与质谱仪104互连。系列件206通过第二联接器208与质谱仪104互连。第二联接器208与联接器106和第一联接器204相似或相同。第三联接器212使质谱仪104、210中的相邻质谱仪互相连接。在一个实施例中，联接器212与联接器106(示于图1中)相似或相同。
在实施中，将样品108引入到系列件206中的第一场补偿式离子淌度谱仪102内。如上文所述，场补偿式离子淌度谱仪102从样品108中获得一组样品分子、使其电离、产生离子淌度谱810、并且确定在离子淌度谱810(示于图8中)中一种或多种所关注离子的存在。离子淌度谱810被传送至计算装置112。在一个实施例中，场补偿式离子淌度谱仪102从所述组的离子中滤出至少一些离子。第一场补偿式离子淌度谱仪102滤出为非关注离子的离子中的至少一些。
第一场补偿式离子淌度谱仪102然后将离子流110中的离子传送至第二场补偿式离子淌度谱仪202。第一场补偿式离子淌度谱仪102通过联接器204将离子流110传送至第二场补偿式离子淌度谱仪202。
与第一场补偿式离子淌度谱仪102相似，第二场补偿式离子淌度谱仪202检测接收自离子流110的一种或多种所关注离子的存在以产生第二离子淌度谱810。然后第二离子淌度谱810被传送至计算装置112。第二场补偿式离子淌度谱仪202也从所述组中滤出离子中的至少一些。第二场补偿式离子淌度谱仪202滤出为非关注离子的离子中的至少一些。第二场补偿式离子淌度谱仪202然后将离子流110中所述组内的剩余离子传送至质谱仪104。第二场补偿式离子淌度谱仪202通过联接器208将离子流110传送至质谱仪104。
如果系列件206包括超过两个的场补偿式离子淌度谱仪102、202，那么第二场补偿式离子淌度谱仪202将离子流110传送至系列件206中的下一个场补偿式离子淌度谱仪。系列件206中的每一个场补偿式离子淌度谱仪均滤出为非关注离子的那些离子并且检测离子淌度谱810中所关注离子的存在。另外，系列件206中的每一个场补偿式离子淌度谱仪均将离子淌度谱810传送至计算装置112。在一个实施例中，场补偿式离子淌度谱仪102、202中的全部均滤出为非关注离子的离子但它们并非均产生其离子淌度谱810。例如，第一场补偿式离子淌度谱仪102可滤出为非关注离子的离子而不产生离子淌度谱810。场补偿式离子淌度谱仪102、202的系列件206可连续滤出为非关注离子的离子，然后将剩余的离子传送至场补偿式离子淌度谱仪以利用所述剩余的离子产生离子淌度谱810。作为另外一种选择，第一离子淌度谱仪102可产生离子淌度谱810并且随后将离子传送至一个或多个附加的离子淌度谱仪102、202。附加的离子淌度谱102、202可滤出为非关注离子的离子并且仅有最后的离子淌度谱202可产生离子淌度谱810。剩余的离子然后被传送至质谱仪104。
质谱仪104、210的系列件214从场补偿式离子淌度谱仪102、202的系列件206中接收离子。质谱仪104、210中的一个或多个基于从场补偿式离子淌度谱仪102、202的系列件206中接收的以及/或者在第一质谱仪中利用中性样品分子产生的离子来产生质谱810。与场补偿式离子淌度谱仪102、202相似，质谱仪104、210中的一个或多个可进行过滤并且/或者产生离子的质谱810。例如，第一质谱仪104可滤出为非关注离子的离子并且产生质谱810。第二质谱仪210可随后进一步地滤出为非关注离子的离子并且产生另一个质谱810。在另一个实例中，第一质谱仪104可滤出为非关注离子的离子但不产生质谱810。第二质谱仪210随后产生质谱810。
计算装置112可利用由系列件206中的场补偿式离子淌度谱仪102、202产生的离子淌度谱810中的一个或多个以及由系列件214中的质谱仪104、210产生的质谱810中的一个或多个来确定或验证特定分析物是否存在于样品108中。在可供选择的实施例中，检测系统不包括质谱仪104、210的系列件214。例如，检测系统200包括通过一个或多个联接器204进行互连的多个场补偿式离子淌度谱仪102、202。场补偿式离子淌度谱仪102、202分别产生由各自的光谱仪102、202接收的离子的离子淌度谱810。每个光谱仪102、202随后将光谱810报送给计算装置112。计算装置112可使用由系列件206中的场补偿式离子淌度谱仪102、202产生的离子淌度谱810中的一个或多个来确定或验证特定分析物是否存在于样品108中。
作为另外一种选择，检测系统200可在系列件206中包括两个不同的场补偿式离子淌度谱仪。例如，图2中的参考标号102和202代表两个不同的场补偿式离子淌度谱仪102、202。场补偿式离子淌度谱仪102、202可通过具有间隔开不同距离330的电极板316、318(示于图3中)而不同(如上文所述)，并且可类似于图1中所示的第一和第二场补偿式离子淌度谱仪102、104。第一和第二场补偿式离子淌度谱仪102、202之间的联接器204可类似于联接器106(示于图1中)。第一和第二场补偿式离子淌度谱仪102、202的系列件206可与系列件214中的一个或多个光谱仪104相连(如上文所述)或者可在不含质谱仪(如图1中的102、104)的情况下进行使用。
图3为图1中的场补偿式离子淌度谱仪102的示意图。在一个实施例中，场补偿式离子淌度谱仪102为微型场离子光谱仪(“FIS”)、横场补偿式离子淌度谱仪(“TFC-IMS”)、微分淌度谱仪(“DMS”)、或高场非对称波形离子淌度谱仪(“FAIMS”)。例如，场补偿式离子淌度谱仪102可为由Sionex Corp.生产的microDMxTM传感器、由Owlstone Nanotech Inc.生产的用于LonestarTM监控器中的FAIMS传感器或TouristTM测试平台。
场补偿式离子淌度谱仪102用于在从样品108获得的所述组的离子中检测所关注离子的存在。如上文所述，场补偿式离子淌度谱仪102滤出为非关注离子的离子中的至少一些。场补偿式离子淌度谱仪102通过使离子穿过过滤级302和采集级304来过滤和检测离子。为非关注离子的离子中的至少一些可在过滤级302中被滤出。所关注离子中的一部分由采集级304处的采集器上的场补偿式离子淌度谱仪102进行采集以及检测，并且剩余部分中的至少一些从出口306穿出而作为离子流110到达联接器106。作为另外一种选择，几乎没有离子被采集器310检测到并且离子中的基本上全部都作为离子流110到达联接器106。例如，可修改场补偿式离子淌度谱仪102中的采集器310以允许未被场补偿式离子淌度谱仪102过滤的离子中的全部均作为离子流110穿过并到达联接器106。
场补偿式离子淌度谱仪102包括设置在入口334和出口306之间的内腔312。内腔312分成三个级：电离级300、过滤级302和采集级304。电离级300包括电离装置336。电离装置336为电离气体样品340以产生一组诸如(例如)阳离子338之类的离子的装置或设备。气体样品340为气相的样品108中的分析物的至少一部分。可通过加热样品108使分析物汽化来将样品108中的分析物转变成气相。可将气体样品340通过入口334引入到电离级300内。在示例性的实施例中，电离装置336为电晕放电针。作为另外一种选择，电离装置336可为放射源、紫外灯、或实时直接分析(“DART”)离子源。放射源的实例为63Ni。尽管离子338被称为阳离子338，但可基于用于电离气体样品340的电离装置等在电离装置336中形成阳离子和阴离子。
电离级300还包括连接至第一直流电(“DC”)源314的第一检测电极308。第一检测电极308和第二检测电极310将电场施加到场补偿式离子淌度谱仪102中的内腔312的至少一部分两端。此电场驱使离子338向第二检测电极310移动。在一个实施例中，气体样品340可流入到场补偿式离子淌度谱仪102内，以使得气体样品340从第一检测电极308朝第二检测电极310流过场补偿式离子淌度谱仪102。在这种实施例中，电场以及气体样品340的流动均可驱使离子338朝第二检测电极310移动。第一检测电极308包括开口326。开口326允许气体样品340穿过第一检测电极308。
仅以举例的方式，过滤级302包括至少两个分隔开间隔距离330的平行电极板316和318。过滤级302可包括若干多个电极板316、318。第一电极板316连接至交流电(“AC”)源320上。AC源320将非对称AC波形施加到第一电极板316上。由AC源320施加到第一电极板316上的所述组的电压为分散电压(dispersion voltage)。如下文所述，当离子338向采集器电极310移动时，分散电压使得一些离子338向第一或第二电极板316、318偏移并且与其结合。
第二电极板318连接到第二DC源322上。第二DC源322将直流电施加到第二电极板318上。由DC源322施加到第二电极板318上的电压为补偿电压。如下文所述，当离子338向采集器电极310移动时，补偿电压阻止一些离子338向第一或第二电极板316、318偏移并且与其结合。作为另外一种选择，将第二DC源322连接到第一电极板316而不是第二电极板318。
采集级304包括第二检测电极310。第二检测电极310采集得自样品108的所关注离子，如下文所述。在一个实施例中，第二检测电极310为法拉第盘。第二检测电极310包括开口324。开口324允许离子338中的一些穿过第二检测电极310而未在310上被检测到。
在实施中，将气体样品340通过入口334以及第一检测电极308中的开口326引入到电离级300内。通过电离装置336来电离气体样品340。电离装置336发射能量328以形成反应性离子，所述反应性离子反过来又电离气体样品340。离子组338是通过电离气体样品340产生的。在另一个实施例中，电离装置336发射直接电离气体样品340的能量而不使用反应性离子。
在一个实施例中，将一种或多个搀杂剂332通过入口334引入到电离级300中，如上文所述。在一个实施例中，搀杂剂332为具有高电子或质子亲合力的化学物质。当将搀杂剂332引入到电离级300中时，搀杂剂332被电离并且随后与气体样品340中的分析物进行聚集或化学反应。例如，搀杂剂332的离子可与所关注的中性分析物进行反应。搀杂剂332的离子与所关注分析物之间的反应可产生具有较大质量的较大离子。这些离子与由原始分析物的直接电离产生的离子相比可具有不同的质量和/或质荷比。在一个实施例中，搀杂剂332不与为非关注分析物的分析物进行反应，从而避免了干扰电离以及假警告。例如，搀杂剂332可优选不与为非关注分析物的分析物进行反应并且在场补偿式离子淌度谱仪102中不产生对所关注离子的检测形成干扰的离子。
在一个实施例中，对于给定的分散电压，由搀杂剂332和所关注分析物的组合所产生的离子在补偿电压的良好限定的狭窄范围(窗)内显示为峰。因此，搀杂剂离子可用作所关注的特定离子的一种标记物。在一个实施例中，当这些离子可对于给定的分散电压而在已知的补偿电压下出现时，在光谱中与这些离子相关的峰的位置也将是已知的。
由第一和第二检测电极308、310产生的电场以及气体样品340的流动驱使离子338从电离级300进入过滤级302中。离子338在第一和第二电极板316、318之间移动。通过AC源320将非对称AC波形、或分散电压施加到第一电极板316上。另外，通过第二DC源322将补偿电压施加到第二电极板318或第一电极板316上。
图4为阳离子338在图3的过滤级302中的第一和第二电极板316、318之间移动的示意性剖视图。箭头110表示离子338和气体样品340在第一和第二电极板316、318之间的流动方向。图4中的坐标图464提供了AC源320施加至第一电极板316的非对称AC波形的简化表示。坐标图464中的非对称AC波形包括持续第一时间段t1的第一电压成分V1以及随后的持续第二时间段t2的第二电压成分V2。此非对称AC波形以周期方式重复这些成分和时间段。对于每个完整周期，电场-时间乘积的积分为零。例如，V1和t1的乘积与V2和t2的乘积的和为零。
第一和第二电压成分V1、V2具有相反的极性。例如，第一电压成分V1为负电压而第二电压成分V2为正电压。第一时间段t1长于第二时间段t2。在一个实施例中，第二电压成分V2的幅值高于第一电压成分V1的幅值。例如，非对称波形可包括每个间隔距离330具有的+2000V的持续10微秒的第二时间段t2的第二电压成分V2以及每个间隔距离330具有的-1000V的持续20微秒的第一时间段t1的第一电压成分。在另一个实施例中，第一和第二电压成分V1、V2之间的电压差超过间隔距离330×20,000V/cm。对于由Owlstone Nanotech Inc.生产的FAIMS传感器而言，该差值可达到间隔距离330×100,000V/cm的数值。
继续参照图4，图5为提供了三种离子物质中的每一种在不同电场强度下的离子淌度曲线502、504和506的坐标图500。坐标图500包括垂直轴508和水平轴510。垂直轴508表示标准化的离子淌度。水平轴510表示电场强度的范围，单位为千伏/厘米。离子淌度曲线502、504和506示出了离子淌度与电场强度的相关性。例如，其淌度由离子淌度曲线502表示的第一离子物质具有较高的淌度，所述淌度随着电场强度的增加而增加。另外，在较高的电场强度下，第一离子物质的淌度高于第二和第三离子物质(每种物质分别具有由离子淌度曲线504和506中的一者表示的离子淌度)的淌度。相反地，第三离子物质(其淌度由离子淌度曲线506表示)在较高的电场强度下具有较低的淌度并且所述淌度随着电场强度的增加而降低。
非对称AC波形对于在第一和第二电极板316、318之间行进的正电荷离子338的作用表示为图4中路径460。路径460表示正电荷离子338相对第一和第二电极板316、318的偏移。在第一时间段t1内，正电荷离子338被吸引朝第一极板316移动。在第一时间段t1内，施加到第一电极板316上的电压成分V1为负电压。离子338的偏移距离取决于离子338的质量、电荷以及形状。较小质量和/或较大电荷的离子338与具有较大质量和/或较小电荷的另一种离子338相比，可使得离子338朝第一电极板316偏移较远的距离。
在第一时间段t1末，施加到第一电极板316上的电压改变成第二电压V2。所施加的第二电压V2持续第二时间段t2。由于第二电压V2为正电压，因此排斥正电荷离子338远离第一电极板316。相比于第一时间段t1，正电荷离子338在第二时间段t2内以更高速率被排斥。例如，离子338以较快的速率朝远离第一电极板316的方向移动，这是因为第二电压V2的幅值高于第一电压V1的幅值。不管V1t1+V2t2＝0的事实，离子338在t2间期内的偏移将取决于离子在高压V2下的淌度。例如，如上文所示以及如图5的坐标图500中所示，不同的高电场可使得不同离子物质相对彼此具有不同的淌度。因此，不同分析物的离子将在第一和第二电极板316、318之间进行不同的偏移。离子达到特有淌度的这种现象在所有物质的淌度是相同的低电场强度下不会发生(如图5所示)。为了避免与特定分析物相关的离子和第一或第二电极板316、318再结合，将不同的补偿电压施加到第二电极板318上。离子338被排斥而远离第一电极板316，直至下一个第一时间段t1开始并且第一电压V1再次被施加到第一电极板316上。
施加到第一电极板316上的非对称AC波形使得离子338朝第二电极板318进行净偏移或漂移。如果允许离子338偏移过远，那么离子338将移动到第二电极板318上并且与其结合。如果离子338与第二电极板318相结合，那么离子338就不会到达采集级304(示于图3中)。如果离子338没有到达采集级304，那么离子338就不会被场补偿式离子淌度谱仪102测定或检测到并且也不会通过出口306离开场补偿式离子淌度谱仪102。
为了避免离子338与第二电极板318相结合，将补偿电压施加到电极板316或318上。例如，如果非对称AC波形使得正电荷离子向第二电极板318漂移，那么将正电压施加到第二电极板308上(或将负电压施加到第一电极板316上)以便驱使离子338返回第一电极板316。这种补偿电压反转或者补偿了离子338向第二电极板318的漂移。如果补偿电压避免离子338与第二电极板318相结合，那么离子338可到达采集级304。
避免离子338向第二电极板318漂移并且与其结合所需的补偿电压幅值针对不同的离子338而改变。为了获得得自气体样品的各种离子338的光谱，在整个电压范围上扫描或者改变施加到第二电极板318上的补偿电压。例如，可将补偿电压从-50V扫描至0V或者从0V扫描至+50V。在另一个实施例中，可将补偿电压从-5V扫描至0V或者从0V扫描至+5V。对于给定的补偿电压，离子338的子集将行进通过过滤级302并且不与第二电极板318相结合。当所述子集的离子338不与第二电极板318结合时，离子338可到达采集级304。
另外，可改变施加到第一电极板316的非对称AC波形，以避免特定离子338与第二电极板318相结合并且增加不同分析物的峰之间的间距。为了获得338组中的各种离子的光谱，可改变非对称AC波形但在给定的分析期间可保持恒定。可通过增加或降低第一和第二电压成分V1、V2以及第一和第二时间段t1、t2中的一个或多个来改变此波形。另外，可通过变化第一和第二电压成分V1、V2中的一者或两者的极性来改变此波形。随着第一和第二电压成分V1、V2以及第一和第二时间段t1、t2中的一个或多个变化，不同的离子会穿过过滤级302到达采集级304。
一旦离子338到达采集级304(示于图3中)，离子338就会被采集到第二检测电极310上或者通过第二检测电极310中的开口324穿出。当离子338被采集到第二检测电极310时，则会由离子338产生电流。随着采集到第二检测电极310上的离子338的数量的增加，电流也随之增加。场补偿式离子淌度谱仪102可基于由离子338产生的电流来产生采集到第二检测电极310上的离子338的光谱。随着到达第二检测电极310的离子338的数量的增加，光谱中的对应峰也变得越来越大。穿过第二检测电极310的离子338进入联接器106内。在一个实施例中，为了缩短分析时间以及滤出与所关注分析物不相关的离子338，仅将补偿电压值施加到第一或第二电极316或318上，所述补偿电压值对应于与所关注离子相关的峰的位置。
图6为图1中的联接器106的示意图。在示出的实施例中，联接器106为离子漏斗。在另一个实施例中，联接器106为一组采样器和离子切削锥。联接器106包括壳体602，所述壳体包括入口616以及位于壳体602相对面上的出口600。通过入口616将离子流110接收到壳体602内。壳体602部分地封入多个同心环形电极604。电极604设置在壳体602的纵轴614方向上。电极604中的每一个都具有穿过电极604中央的开口612。电极604中的开口612的尺寸在邻近电极604中变小。例如，距入口616最近的电极604具有最大的开口608而距出口600最近的电极604具有最小的开口610。
在一个实施例中，电极604中的每一个均为射频(“RF”)电极。将交流电施加到电极604中的每一个上，从而在沿纵轴614的方向上产生穿过电极604中的开口612的导电通道。例如，电极604可电离壳体602内并且沿开口612方向的空气或气体，从而产生沿纵轴614方向的导电通道606。离子流110从入口616沿导电通道606中的纵轴614向出口600行进。随着电极604中的开口612的尺寸的减小，导电通道606的尺寸也减小。随着导电通道606的尺寸的减小，离子流110的尺寸或直径也减小。因此，随着离子流110进入入口616并通过出口600离开壳体602，离子流110的大小得以减小或聚焦。如上文所述，离子流110从出口600传送到质谱仪104(示于图1中)。
图7为图1中的质谱仪104的示意图。在一个实施例中，质谱仪104为微型质谱仪。微型质谱仪的实例包括由INFICON Holding AG生产的
Figure BPA00001250906200191
化学鉴别系统、由Constellation Technology Corp生产的CT-1128Portable GC-MS、由Microsaic Systems Ltd.生产的
Figure BPA00001250906200192
包括由CMS Field Products，Division of OI Analytical生产的Ion-CameraTM以及由Griffin Analytical Technologies，LLC生产的圆柱形离子阱或其系列的微型质谱仪。质谱仪104可包括离子源700。离子源700包括内部腔体702，所述内部腔体接收来自离子源700的入口704的离子和中性分子流110。在一个实施例中，入口704连接到联接器106(示于图1中)的出口600上。
离子源700可包括位于腔体702内的电子发射体706。在一个实施例中，电子发射体706是在真空中进行加热的灯丝，加热方式为使电流流过该灯丝。当电子发射体706被加热时，产生电子710并且所述电子从电子发射器706向腔体702内的阳极708发射。电子发射体706和阳极708位于腔体702内，这样使得离子和中性分子流110在电子发射体706和阳极708之间穿过。电子710从电子发射体710发出并且穿过离子和中性分子流110。当电子710穿过离子流110时，电子710中的至少一些撞击所述流110中的中性分子和离子338并且将电子710的能量传递给中性分子和离子338。作为另外一种选择，离子流110可绕过离子源700并且仅将离子流110(示于图3中)中的中性样品载气340和(诸)中性搀杂剂332引入到离子源700内。中性样品载气随后可通过离子源700进行电离以产生新离子流，其与FCIMS的初始离子流110中的离子一起用于质谱仪104进行分析。
当电子710撞击中性分子和离子338时，中性分子和离子338可碎片化和电离化。分子离子、离子碎片、搀杂剂相关离子、以及与所关注分析物相关的任何其他(诸)离子、初始离子338、以及其他离子继续穿过腔体702形成离子束712。离子束712通过离子源700的出口714离开离子源700。在另一个实施例中，无离子源700用于质谱仪704中，而是由场补偿式离子淌度谱仪102的(诸)离子源形成的离子流将形成为离子束712。
离子束712沿行进方向716向磁场718移动。磁场718是由质谱仪104中的一个或多个磁体或电磁体(未示出)产生的。磁场718将作用力施加到离子束712中的每个离子338以及其他离子上。由磁场718施加的作用力处于方向720中。由磁体718施加的作用力的方向720垂直于离子束712的行进方向716。在另一个实例中，可使用不同类型的质谱仪，其中未使用磁场来控制离子移动。
由磁场718施加的作用力使离子束712中的离子338以及其他离子偏转。此作用力使得离子338和其他离子偏转并且改变离子338和其他离子的行进方向716。离子338和其他离子在行进方向716上的偏转量基于离子338和其他离子的质荷比和速率而改变。具有较小质量的离子338和其他离子与具有较大质量的离子338和其他离子相比，偏转更大。由于在离子束712中具有不同质量的离子338和其他离子，因此离子束712被分成多个次级离子束724。次级离子束724中的每一个表示各组具有相同或相似质荷比和速率的离子338或其他离子的不同行进方向。次级离子束724中的每一个均撞击检测器722并且被其采集。
检测器722是检测每个次级离子束724中包括的离子338和其他离子的存在的装置。当次级离子束724的每一个中的离子338和其他离子与检测器722的不同位置接触时，检测器722测定感应的电荷或产生的电流。检测器722基于每个次级离子束724撞击检测器722的位置以及由每个次级离子束724所感应电荷或所产生电流的相对强度来检测离子338和其他离子的存在。质谱仪104基于通过检测器722对于各种离子338和其他离子的检测来产生光谱810(示于图8中)。质谱仪104将此光谱传送至计算装置112。检测器722的示例包括线阵电荷耦合器件，其也称为离子-CCD或Ion-CameraTM，可由CMS Field Products，Division of OI Analytical提供。在另一个实例中，可使用具有不同类型检测器的不同类型的质谱仪。
图8为由图1中的场补偿式离子淌度谱仪102或质谱仪104产生的光谱810的示例性实施例。如上文所述，光谱810表示通过场补偿式离子淌度谱仪102或质谱仪104测定的各种离子338和/或其他离子的相对数量。离子338和/或其他离子中的每一种的相对数量是通过峰828到峰840中的一个或多个来表示的。
沿两个轴812、842方向来绘制光谱810。第一轴812表示在场补偿式离子淌度谱仪102(示于图1中)中施加到第一电极板316或第二电极板318上的补偿电压或者在检测器(示于图7中)处接收到的各种离子338和其他离子的质荷比。例如，对于由场补偿式离子淌度谱仪102产生的光谱810而言，第一轴812表示施加到第一电极板316或第二电极板318上的补偿电压。对于由质谱仪104产生光谱810而言，第一轴812表示在质谱仪104的检测器722处接收到的离子338和其他离子的质荷比。第二或y轴842表示通过场补偿式离子淌度谱仪102或质谱仪104测定的各种离子338和/或其他离子的相对数量。
可通过在光谱810中位于沿第一轴812方向的已知位置处的与分析物相关的峰的存在来确定样品108(示于图1中)中的各种分析物的存在。例如，峰828至840可表示一系列分析物峰，所述分析物峰在沿第二轴842的方向上具有峰828至840的高度。与所关注分析物相关的或得自所关注分析物的离子338或其他离子在沿第一轴812的已知位置814至826处具有一个或多个峰828至840。例如，可已知离子338中的第一离子的峰832的位置位于第一轴812上的位置818处。可已知离子338中的第二离子的另一峰840的位置位于位置826处。
另外，可已知峰828至840在第一轴812上的位置对应于与搀杂剂332(示于图3中)相结合的分析物。例如，在场补偿式离子淌度谱仪中，峰840中的一个可对应于所检测的与搀杂剂332相结合的分析物。可通过检查位于沿第一轴812的位置826处的峰840的高度、宽度和位置来确定样品108(示于图1中)中分析物的存在。
在某些情况下，搀杂剂332的使用会降低特定分析物或离子338的漏检数以及低特定分析物或离子338的假阳性数。例如，得自特定分析物的所关注离子在光谱810中可具有位于沿第一轴812的位置822处的峰836。这种所关注离子的峰836可靠近于沿第一轴812的另一个第二离子的峰。第二离子可得自为非关注分析物的分析物。如果所关注离子的峰836与第二离子的峰在第一轴812上过度靠近，那么所关注离子的存在可能被漏过或者被误认为是第二离子的存在。然而，使搀杂剂332与所关注分析物相结合可移动所关注离子的峰在第一轴812上的位置。另外，使搀杂剂332与所关注分析物相结合可淹没非关注离子的峰。例如，使搀杂剂332与所关注分析物相结合可导致在沿第一轴812的位置826处形成与所关注离子相关的峰840。此另一位置826可充分远离其他峰828至836，从而会避免漏过所关注离子的存在。
相似地，峰832在第一轴812上的位置818可已知对应于由质谱仪104测定的离子碎片。例如，当离子338和/或中性分子受到由质谱仪104(示于图1中)中的电子发射体706发射的电子710的撞击时，中性分子和离子338中的一些可产生特定的离子碎片。如果对应于与特定离子338相关的离子碎片中的一者的峰832的形状和位置818为已知的并且对应于离子338的峰见于光谱810中，那么可基于离子碎片的峰以及其他碎片和分子离子(如果存在)的特征图案来确认特定离子338的存在。如果分子离子不存在，那么可使用所有其他离子和碎片(包括搀杂剂相关离子)的明确图案，所述图案是通过场补偿离子淌度谱法和质谱法鉴定的。
基于已知离子338(包括分子离子、离子碎片、以及从搀杂剂332和分析物的结合体形成的离子338、以及与所关注分析物相关的任何其他离子338)的峰828至840的相对高度，可确定样品108(示于图1中)中存在的各种所关注分析物。如上文所述，计算装置112可将场补偿式离子淌度谱仪102和质谱仪104产生的光谱810进行比较以确定特定峰是否见于每个光谱810中。此峰可对应于得自特定所关注分析物的离子。计算装置112检查由场补偿式离子淌度谱仪102和质谱仪104中的每一个产生的光谱810以确定这两个光谱810中是否具有与所关注分析物的峰相匹配的峰。例如，计算装置112检查光谱810以确定每个光谱810中的峰是否与所关注分析物的峰位于相同位置、具有相同或相似的高度、宽度和/或形状，以及是否为峰的相同图案的一部分(如果可以检测多个峰)。计算装置112通知用户与所关注分析物相关的特定峰840是否见于由光谱仪102、104中的每一个产生的光谱810中。设置特殊强调标记以识别得自两个光谱仪的光谱中的(诸)分子峰(如果可获得的话)。
可任选地是，如果所关注分析物的峰840仅见于由光谱仪102、104产生的两个光谱810中的一个内(例如，在质谱仪光谱中)，那么当该峰表示分析物的分子离子并且在质谱810中存在附加碎片、搀杂剂相关峰、任何其他的所关注分析物相关的(诸)峰时，则所关注分析物存在于样品108中。如果无分子离子峰存在，那么当质谱810中的一个或多个峰对应于与所关注分析物相关的峰的已知图案时，可确定所关注分析物存在于样品108中。例如，质谱810中的离子碎片和/或搀杂剂相关峰可对应于通常与所关注分析物相关的离子碎片和/或搀杂剂相关峰的已知图案。在一个实施例中，与所关注分析物相关的峰的图案为得自此前在所关注分析物中获得的一个或多个质量和离子淌度谱中的图案。
图9为根据一个实施例的检测所关注分析物是否存在于样品中的方法950的流程图。尽管方法950的各个功能框在本文中是按照一个或多个顺序进行示出和描述的，但方法950的各个实施例可改变功能框中的两个或多个的顺序和/或跳过功能框中的一个或多个。另外，功能框中的两个或多个彼此可同时或并行发生。在952处，通过场补偿式离子淌度谱仪获得一组离子的第一光谱。例如，可通过场补偿式离子淌度谱仪102获得得自样品的离子的离子淌度谱810。在954处，获得从场补偿离子淌度谱发出的离子的第二光谱，如上文所述。例如，可通过质谱仪104获得在952之后离开场补偿式离子淌度谱仪102的离子中的至少一些的质谱810。如上文所述，场补偿式离子淌度谱仪可滤出与所关注分析物不相关的离子。
方法950根据多条分析路径956、958来分析在952和954处通过场补偿式离子淌度谱仪和质谱仪获得的光谱。离子淌度谱分析路径956分析通过场补偿式离子淌度谱仪获得的光谱，而质谱分析路径958分析通过质谱仪获得的光谱。在一个实施例中，计算装置112执行下文在图9中所示以及所述的功能框960、962、964、966、968、970、972和974中所述的行为中的一个或多个。
在一个实施例中，结合分析路径956、958中的功能框进行描述的多个行为是并行进行的。例如，离子淌度谱分析路径956中功能框960、962的至少一个发生的时间段可与质谱分析路径958中功能框964、966的至少一个发生的时间段相交迭。作为另外一种选择，在一个实施例中结合分析路径956、958中的功能框进行描述的多个行为是同时进行的。例如，离子淌度谱分析路径956中功能框960、962的至少一个发生的时间段可与质谱分析路径958中功能框964、966的至少一个发生的时间段相同。在另一个实施例中，离子淌度谱分析路径956中所述的行为是在质谱分析路径958中所述的行为之前发生的。
在离子淌度谱分析路径956中，在960处确定分子峰是否存在于离子淌度谱中。例如，检查在952处获得离子淌度谱以确定所关注的(诸)分子峰是否存在于光谱中并确定是否符合峰图案或者(诸)峰是否得到确认。所关注(诸)分子峰可对应于所关注特定分析物的(诸)分子峰。例如，在960处做出的决策可检查与所关注分析物相关的特定分子峰是否存在于离子淌度谱中以及是否满足峰图案或者峰是否得到确认。在一个实施例中，利用下文在图12中所示以及所述的方法1250、1550(或其部分)中的一个或多个来确认在960处对于离子淌度谱中的分子峰的检测。如果在960处的离子淌度谱中所关注分子峰可见并且符合所述图案或者(诸)峰得到确认，那么方法950前进到960和968之间的A处。如果在960处所关注分子峰不可见、或者(诸)峰可见但图案不符合或者(诸)峰不能得到确认，那么方法950从960和962之间。
在962处，确定多个搀杂剂相关峰、离子碎片峰以及其他的所关注分析物相关峰是否见于在952处获得的离子淌度谱中。例如，在962处，检查在952处获得离子淌度谱以确定至少一个搀杂剂相关峰、至少一个离子碎片峰、以及至少一个其他所关注分析物相关峰、多个搀杂剂相关峰、和/或多个离子碎片峰、和/或多个其他的所关注分析物相关峰是否出现在离子淌度谱中并确定是否符合峰图案或者峰是否得到确认。如上文所述，离子淌度谱中的一个或多个峰可与一种或多种搀杂剂相关，所述搀杂剂优选地与待检查样品中的所关注分析物进行化学反应或结合。离子碎片峰包括离子淌度谱中与所关注分析物的离子碎片相关的峰。另外，在离子淌度谱中可存在其他的所关注分析物相关峰。在一个实施例中，利用下文在图12和15中所示以及所述的方法1250、1550(或其部分)中的一个或多个来确认在962处对于离子淌度谱中的多个搀杂剂相关峰、和/或离子碎片峰以及其他的所关注分析物相关峰的检测。如果在962处多个搀杂剂相关峰和/或离子碎片峰、和/或其他的所关注分析物相关峰见于离子淌度谱中并且所述峰符合峰图案或者经测定得到确认，那么方法950前进到962和968之间的A处。如果多个搀杂剂相关峰和/或离子碎片峰、和/或其他的所关注分析物相关峰在962处不可见或者这些图案不符合所述图案并且这些峰的存在得不到确认，那么方法950前进到962和970之间的B处。
在质谱分析路径958中，在964处确定(i)所关注分子峰以及至少一个离子碎片/搀杂剂相关峰或者其他的所关注分析物相关峰是否存在于在954处获得的质谱中以及(ii)所关注分子峰以及离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他的所关注分析物相关(诸)峰是否对应于已知的峰图案。例如，检查质谱以确定对应于所关注分析物的分析峰以及另外对应于所关注分析物的离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰是否存在于在954处获得的质谱中。如果分子峰以及离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰可见，也可确定分子峰以及离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰是否对应或匹配与所关注分析物相关的峰图案。如上文所述，所关注分析物可与分子峰、离子碎片峰、和/或搀杂剂相关峰/其他的所关注分析物相关峰的图案相关。此图案可认为是所关注分析物的峰“指纹”。所述图案包括峰彼此的相对位置以及峰的相对强度或高度。如果分子峰以及离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰存在于质谱中并且所述峰匹配或对应于与所关注分析物相关的峰图案，那么方法950前进到964和968之间的A处。如果分子峰以及离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰未存在于质谱中或者所述峰不匹配或对应于与所关注分析物相关的峰图案，那么方法950从964前进到966。
在966处，确定与所关注分析物相关的分子峰或者与所关注分析物相关的多个离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰是否存在于在954处获得的质谱中，以及与所关注分析物相关的分子峰或者多个离子碎片/搀杂剂相关峰/其他峰是否对应于与所关注分析物相关的峰图案。如果分子峰以及离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰可见并且分子峰或离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰对应于与所关注分析物相关的峰图案，那么方法950前进到966和968之间的A处。如果分子峰以及离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰不可见，或者分子峰或离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰不对应于与所关注分析物相关的峰图案，那么方法950前进到966和970之间的B处。
在968处，确定所关注分析物是否存在于通过方法950进行检查的样品中。此决策基于如下结果中的一个或多个，所述结果得自在960、962、964和966中的一者或多者处做出的确定和决策。在一个实施例中，如果与所关注分析物相关的分子峰和离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰见于质谱中并且这些峰对应于与所关注分析物相关的峰图案(如在964处所确定的)，那么在968处就确定所关注分析物存在于样品中并且方法950前进到972处。在952处通过场补偿式离子淌度谱仪获得的并且在960和/或962处进行检查的离子淌度谱810可与质谱810结合使用，以便确认或强化对于样品中的所关注分析物的检测。例如，如果分子峰和/或搀杂剂相关峰或任何其他的所关注分析物相关峰在960和/或962处见于离子淌度谱810中，那么分子峰和离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰在964处见于质谱中的事实可得到进一步地强化。另一方面，如果与所关注分析物相关的分子峰和离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰未见于质谱中或者这些峰不对应于与所关注分析物相关的峰图案(如在964和966处所确定的)，那么在970处就确定所关注分析物不存在于样品中并且方法950前进到970和974之间。
在另一个实施例中，如果(i)在968处确定分子峰或分子峰群见于离子淌度谱810中(如在960处所确定的)并且利用下文在图12和15中所示以及所述的方法1250、1550中的一个或多个确认出分子峰或分子峰群的存在，(ii)与所关注分析物相关的分子峰或者多个离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰见于质谱中(如在966处所确定的)，并且(iii)质谱中的分子峰或者离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰对应于所关注分析物在质谱中的已知峰图案，那么在968处就确定所关注分析物存在于样品中并且方法950前进到968和972之间。例如，可通过检测符合离子淌度谱810中与所关注分析物相关的图案的附加峰来强化分子峰或其群在离子淌度谱810中的存在以及分子峰或离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰在质谱810中的存在。另一方面，如果(i)与所关注分析物相关的分子峰未见于离子淌度谱中(如在960处所确定的)，(ii)离子淌度谱中的分子峰不符合与所关注分析物相关的峰图案，(iii)与所关注分析物相关的分子峰或者多个离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他(诸)峰未见于质谱中(如在964和966处所确定的)，或(iv)质谱中的分子峰或者离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰不对应于与所关注分析物相关的峰图案(如在964和966处所确定的)，那么在970处就确定所关注分析物不存在于样品中并且方法950从970前进到974。例如，在966处进行的操作适用于其中分子离子峰未见于质谱中的情况。在这种情况下，可检查质谱中的多个离子碎片峰和/或搀杂剂相关峰或者任何其他的所关注分析物相关峰以确定它们是否与已知的峰图案相匹配，并且需要离子淌度谱中的支撑确认峰，包括分子峰。在一个实施例中，可通过下文结合图12和15所述的方法1250、1550中的一个或多个来确认见于离子淌度谱中的峰。
在另一个实施例中，如果在968处确定与所关注分析物相对应的多个搀杂剂相关峰、离子碎片峰、以及其他的所关注分析物相关峰见于离子淌度谱中(如在962处所确定的)、离子淌度谱中的搀杂剂相关峰和/或离子碎片峰以及其他的所关注分析物相关峰对应于与所关注分析物相关的峰图案、与所关注分析物相关的分子峰或与所关注分析物相关的多个离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰存在于质谱中(如在966处所确定的)、并且质谱中的分子峰和/或离子碎片峰/搀杂剂相关峰或任何可能的所关注峰对应于与所关注分析物相关的峰图案(如在966处所确定的)，那么在968处就确定所关注分析物存在于样品中并且方法950前进到968和972之间。另一方面，如果与所关注分析物相对应的多个搀杂剂相关峰、离子碎片峰、以及任何可能的所关注峰未见于离子淌度谱中(如在962处所确定的)、离子淌度谱中的搀杂剂相关峰和/或离子碎片峰以及任何其他的所关注分析物相关峰不对应于与所关注分析物相关的峰图案、与所关注分析物相关的分子峰或与所关注分析物相关的多个离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰不存在于质谱中(如在966处所确定的)、或者质谱中的分子峰和/或离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰不对应于与所关注分析物相关的峰图案(如在966处所确定的)，那么在970处就确定所关注分析物不存在于样品中并且方法950前进到970和974之间。
在一个实施例中，如果(i)在按照960和962进行的操作期间所关注分析物的分子峰或搀杂剂相关峰(包括分子峰的单体、二聚体、以及三聚体)和离子碎片、以及任何其他的所关注峰未见于离子淌度谱中，并且(ii)在按照964和966进行的操作期间分子峰或离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰未见于质谱中，那么在970处就确定所关注分析物不存在于样品中。在另一个实例中，如果在按照960和962进行的操作期间于离子淌度谱中检测到的峰以及在按照964和966进行的操作期间于质谱中检测到的峰不符合它们已知的图案，并且利用图12和15中所示的方法不能确认离子淌度峰，那么在970处就确定所关注分析物不存在于样品中。
在另一个实施例中，如果在按照964和966进行的操作期间，至少分子峰以及一个碎片/搀杂剂相关峰/其他峰存在于质谱中或者在不存在分子离子峰的情况下而有至少3个与所关注分析物相关的离子碎片峰/搀杂剂相关峰/其他峰见于质谱中，并且它们符合已知的所关注图案，那么在968处就确定所关注分析物存在于样品中。在该实施例中，在离子淌度谱中符合已知图案并且/或者得到确认的任何附加峰的存在将强化此肯定决策。
在972处，通知用户所关注分析物存在于被检查的样品中。例如，计算装置112可激活听觉和/或视觉报警以通知检测系统100的用户所关注分析物见于样品108中。在974处，通知用户所关注分析物不存在于被检查的样品中。例如，计算装置112可激活听觉和/或视觉报警以通知检测系统100的用户所关注分析物未见于样品108中。
图10为根据另一个实施例的检测所关注分析物是否存在于样品中的方法1050的流程图。在一个实施例中，诸如计算装置112之类的计算装置执行图10中所示的以及下文所述的功能框1052、1054、1056、1058、1060、1062和1064中所述的行为中的一个或多个。在一个实施例中，结合图10中所示的功能框进行描述的多个行为是并行进行的。例如，功能框1052发生的时间段可与功能框1054交迭，并且/或者功能框1056发生的时间段可与功能框1058交迭。作为另外一种选择，在一个实施例中，结合图10中所示的功能框进行描述的多个行为是同时进行的。
在1052处，分别使用一个或多个场补偿式离子淌度谱仪从得自样品的一组离子中滤出一种或多种离子。例如，可使用一个或多个场补偿式离子淌度谱仪102从样品中滤出一种或多种为非关注离子的离子。场补偿式离子淌度谱仪102中的每一个均可移除为非关注离子的附加离子。例如，在一个实施例中，场补偿式离子淌度谱仪102彼此进行串联连接。
在1054处，一个或多个场补偿式离子淌度谱仪获得所述离子组中剩余离子的一个或多个光谱。例如，在一个或多个场补偿式离子淌度谱仪102滤出为非关注离子的离子中的至少一些后，一个或多个附加场补偿式离子淌度谱仪102中的每一个均获得剩余离子的光谱。用于滤出为非关注离子的离子的场补偿式离子淌度谱仪中的一个或多个以及用于获得光谱的场补偿式离子淌度谱仪中的一个或多个可为相同的场补偿式离子淌度谱仪。
在1056处，确定一个或多个所关注峰是否存在于在1054处获得的一个或多个光谱中。例如，检查在1054处获得的光谱中的每一个以确定每个光谱中是否均包括一个或多个所关注峰。在另一个实例中，检查在1054处获得的光谱的子集中的每一个以确定该子集中的每个光谱内是否均包括一个或多个所关注峰。在另一个实例中，检查在1054处获得的单个光谱(例如，获得的最后一个光谱)以确定此光谱中是否包括一个或多个所关注峰。所关注峰包括与所关注分析物相关的分子峰、离子碎片峰、搀杂剂相关峰、以及任何其他峰，如上文所述。如果一个或多个所关注峰见于光谱中，那么方法1050前进到1056和1058之间。如果所关注峰未见于光谱中，那么方法1050前进到1056和1064之间。
在1058处，确定在1056处可见的所关注峰是否对应于与所关注分析物相关的峰图案。峰图案可包括与所关注分析物相关的所关注峰的已知相对位置和强度、或高度、以及形状。如果所关注峰对应于峰图案，那么方法1050前进到1058和1062之间。如果所关注峰不对应于峰图案，那么方法1050前进到1058和1060之间。例如，如果在1056处与所关注分析物相关的分子峰以及与所关注分析物相关的至少一个离子碎片峰和/或搀杂剂相关峰、或与所关注分析物相关的任何其他峰见于光谱中并且这些峰对应于峰图案，那么所述方法前进到1058和1062之间。在另一个实例中，如果在1056处，(i)与所关注分析物相关的多个离子碎片峰中的至少一个以及(ii)与所关注分析物相关的多个搀杂剂相关峰中的至少一个见于光谱中并且这些峰对应于峰图案，那么所述方法前进到1058和1062之间。在另一个实例中，如果在1056处与所关注分析物相关的分子峰见于光谱中并且在1060处分子峰的存在得到确认，那么方法1050前进到1060和1062之间。在一个实例中，可利用下文在图12和15中所示以及所述的方法1250、1550(或其部分)中的一个或多个来确认分子峰的存在。
在1060处，确定在1056处可见并且在1058处已确定不对应于峰图案的所关注峰是否得到确认。例如，如果在1056处可见但在1058处未能对应于峰图案的多个所关注峰的存在得到确认，那么方法1050从1060前进到1062。如果在1056处可见的所关注峰未得到确认，那么方法1050从1060前进到1064。在一个实例中，可利用下文在图12和15中所示以及所述的方法1250、1550(或其部分)中的一个或多个来确认所关注分子峰的存在。
在1062处，通知用户所关注分析物存在于被检查的样品中。例如，计算装置112可激活听觉和/或视觉报警以通知检测系统100的用户所关注分析物见于样品108中。在1064处，通知用户所关注分析物不存在于被检查的样品中。例如，计算装置112可激活听觉和/或视觉报警以通知检测系统100的用户所关注分析物未见于样品108中。
图11为根据另一个实施例的检测所关注分析物是否存在于样品中的方法1150的流程图。在一个实施例中，诸如计算装置112之类的计算装置执行图11中所示的以及下文所述的功能框1152、1154、1156、1158、1160、1162、1164、1166、1168、1170和1172中所述的行为中的一个或多个。在一个实施例中，结合图11中所示的功能框进行描述的多个行为是并行进行的。例如，功能框1158、1160、1162和1164中的一个或多个发生的时间段可与功能框1158、1160、1162和1164中的另一个发生的时间段相交迭。作为另外一种选择，在一个实施例中，结合图11中所示的功能框进行描述的多个行为是同时进行的。例如，功能框1158、1160、1162和1164中的一个或多个发生的时间段可与功能框1158、1160、1162和1164中的另一个发生的时间段相同。
在1152处，分别使用一个或多个场补偿式离子淌度谱仪从一组离子中滤出一种或多种离子。例如，可使用一个或多个串联连接的场补偿式离子淌度谱仪102来从一组离子中滤出一种或多种为非关注离子的离子并且采集离子淌度谱。所述组的离子得自通过方法1150进行检查的样品中。所关注离子包括与所关注分析物或与所关注分析物和搀杂剂的结合体相关的离子，如上文所述。场补偿式离子淌度谱仪102中的每一个均移除为非关注离子的附加离子。
在1154处，利用场补偿式离子淌度谱仪中的一个或多个来获得诸如光谱810之类的光谱。例如，在若干场补偿式离子淌度谱仪102已滤出为非关注离子的离子中的至少一些后，一个或多个附加场补偿式离子淌度谱仪102中的每一个进一步地过滤离子样品并且获得剩余离子的光谱。此光谱称为离子淌度谱，如上文所述。
在1156处，质谱仪获得已在1152和1154处进行过滤的剩余离子中的至少一些的光谱。在一个实施例中，质谱仪104与场补偿式离子淌度谱仪102串联连接并且接收从最后一个场补偿式离子淌度谱仪102获得的所述组的离子中的剩余离子。质谱仪104随后获得剩余离子的光谱，例如光谱810。此光谱称为质谱，如上文所述。
在1158处，确定质谱中的多个峰是否包括所关注峰。所关注峰为在按照1156获得的质谱中与下述峰相关的峰，即与所关注分析物相关的分子峰、离子碎片峰或搀杂剂相关峰或任何其他的峰，如上文所述。如果在1158处所关注峰未见于光谱中，那么方法1150前进到1158和1164之间。如果一个或多个所关注峰见于质谱中，那么方法1150前进到1158与1160、1162中的至少一个之间。例如，如果所关注分子峰以及所关注的搀杂剂相关峰和/或所关注的离子碎片峰中的至少一个或者任何其他的所关注峰中的一个见于质谱中，并且这些所关注峰符合于所关注分析物相关的峰图案，那么方法1150前进到1158、1160和1168之间。峰图案为质谱中与所关注分析物相关的已知峰图案。例如，已知图案可包括已知与所关注分析物相关的多个峰的相对位置、强度、或高度、以及形状，如上文所述。在另一个实例中，如果多个所关注非分子峰见于质谱中并且所关注非分子峰符合与所关注分析物相关的峰图案，那么方法前进到1158、1162和1168之间。在一个实施例中，所关注非分子峰包括所关注的搀杂剂相关峰和离子碎片峰中的至少两个。在另一个实例中，如果所关注峰未见于质谱中或者如果一个或多个所关注峰见于质谱中但所述峰不符合于所关注分析物相关的峰图案，那么方法1150前进到1158和1164之间。
在1164处，确定所关注分子峰是否见于在1154处获得的离子淌度谱中。例如，可确定与所关注分析物相关的一个或多个分子峰是否见于在1154处获得的离子淌度谱中的一个或多个内。如果一个或多个所关注分子峰见于离子淌度谱中，那么方法1150前进到1164和1166之间。反之，如果所关注分子峰未见于一个或多个离子淌度谱中，那么方法1150前进到1164和1170之间。
在1166处，确定在1164处见于离子淌度谱中的(诸)分子峰是否得到确认。例如，在一个实施例中，可利用下文在图12和15中所示以及所述的方法1250、1550(或其部分)中的一个或多个来确认所关注分子峰在离子淌度谱中的存在。如果所关注分子峰在一个或多个离子淌度谱中的存在得到确认，那么方法1150前进到1166和1168之间。反之，如果所关注分子峰在一个或多个离子淌度谱中的存在未得到确认，那么方法1150前进到1166和1172之间。在某些情况下，在1164中仅有(诸)分子峰的存在及其在1166中的确认可足以使方法1150前进到1166和1168之间。
在1168处，通知用户所关注分析物存在于被检查的样品中。例如，计算装置112可激活听觉和/或视觉报警以通知检测系统100的用户所关注分析物未见于样品108中。在1170处，确定得到确认的所关注非分子峰、搀杂剂相关峰、碎片峰和任何其他峰是否存在于离子淌度谱中。如果多个这些峰存在于离子淌度谱中，那么方法1150前进到1168。反之，如果这些峰不存在，那么方法1150前进到1172。在1172处，通知用户所关注分析物不存在于被检查的样品中。例如，计算装置112可激活听觉和/或视觉报警以通知检测系统100的用户所关注分析物未见于样品108中。
图12为根据一个实施例的确认所关注峰存在于光谱中的方法1250的流程图。在一个实施例中，方法1250可单独使用或与一个或多个其他方法结合使用以确认所关注峰是否存在于通过场补偿式离子淌度谱仪获得的光谱中。例如，可使用方法1250来确认所关注峰是否存在于利用场补偿式离子淌度谱仪102获得的光谱810中。如上文所述，所关注峰包括与通过方法1250进行检查的样品中的所关注分析物相关的分子峰、搀杂剂相关峰、离子碎片峰以及任何其他峰。在一个实施例中，诸如计算装置112之类的计算装置执行图12中所示的以及下文所述的功能框1252、1254、1256、1258、1260、1262、1264中所述的行为中的一个或多个。
在1252处，利用场补偿式离子淌度谱仪获得光谱直至所关注峰的至少一部分出现在光谱中。例如，可利用场补偿式离子淌度谱仪102来采集光谱的测定值直至所关注分子峰的至少一部分见于光谱中。在场补偿式离子淌度谱仪中利用初始场补偿电压和初始分散电压来获得所关注峰的部分。
在1254处，当获得所关注峰的最大强度之后停止采集在1252处部分获得的光谱的测定值。例如，利用场补偿式离子淌度谱仪继续获取或产生光谱和所关注峰，直至所关注峰的测定强度达到最大值并且开始减小。在一个实施例中，场补偿式离子淌度谱仪随后停止采集或获取所关注峰。
继续参照图12，图13为根据一个实施例的利用场补偿式离子淌度谱仪获得的光谱1302中的所关注峰1300。在方法1250中的1252处，利用设置在初始分散电压和初始补偿电压下的场补偿式离子淌度谱仪从左向右来采集图13中的所关注峰1300。所关注峰1300的第一部分1304是在1252处采集的。第一部分1304包括所关注峰1300的上升侧1312、最大强度1306以及下降侧1314。最大强度1306为通过场补偿式离子淌度谱仪测得的所关注峰1300的最大强度，且所关注峰1300的最大强度是沿垂直轴1308进行测定的。上升侧1312为在采集到所关注峰1300的最大强度1306之前通过场补偿式离子淌度谱仪采集到的所关注峰1300的部分。下降侧1314为在采集到所关注峰1300的最大强度1306之后通过场补偿式离子淌度谱仪采集到的所关注峰1300的部分。
在方法1250中的1252处采集所关注峰1300，从而获得上升侧1312、最大强度1306以及下降侧1314的一部分。在方法1250的1254中，于停止点1310处停止所关注峰1300的采集。所关注峰1300在停止点1310处的强度小于最大强度1306。在一个实施例中，所关注峰1300在停止点1310处的强度大约为最大强度1306的75％。作为另外一种选择，所关注峰1300在停止点1310处的强度可为最大强度1306的不同百分比或比率。
方法1250前进到1254和1256之间。在1256处，将场补偿式离子淌度谱仪中的分散电压和补偿电压中的至少一个从用于在1252处采集所关注峰1300的一部分的驱散和/或补偿电压进行调整。例如，可改变场补偿式离子淌度谱仪102所用驱散和补偿电压中的至少一个。
在1258处，采集所关注峰1300的附加部分。例如，在1258处，可利用在1256处改变的驱散和/或补偿电压来采集所关注峰1300的附加部分或余部1316。尽管图13示出的附加部分或余部1316包括所关注峰1300的剩余部分，但附加部分或余部1316包括的部分可少于所关注峰1300的剩余部分。
在1260处，确定所关注峰1300的附加部分或余部1316是否与所关注峰1300相匹配。例如，图13中所示的附加部分或余部1316与所关注峰1300相匹配，因为此附加部分或余部1316继续沿着所关注峰1300的下降侧1314下降。反之，如果所关注峰1300在停止点1310后的强度明显不同于在停止点1310处的强度并且/或者所关注峰1300的测定强度没有沿着下降侧1314继续下降，那么此附加部分或余部1316将不与所关注峰1300相匹配。
继续参照图12和13，图14为利用场补偿式离子淌度谱仪获得的光谱1402中的峰1400。峰1400类似于所关注峰1300，不同之处在于峰1400的强度不包括所关注峰1300的附加部分或余部1316。例如，可根据方法1250按照与所关注峰1300相类似的方式来采集峰1400。在1252处，采集到上升侧1404、最大强度1406以及下降侧1408位于最大强度1406和停止点1410之间的部分。上升侧1404、最大强度1406以及下降侧1408位于最大强度1406和停止点1410之间的部分可类似于上升侧1312、最大强度1306以及下降侧1314位于最大强度1306和停止点1310之间的部分。作为对照，当在1258处试图采集峰1400的附加部分时，峰1400的强度(沿垂直轴1412进行测定)显著下降并且不是按照类似于图13中的所关注峰1300的附加部分或余部1316的方式沿着下降侧1408继续进行逐步下降。
返回到图12中的方法1250的1260处，如果在1258处利用与在1252处所用不同的补偿和/或分散电压未获得所关注峰的附加部分或余部，那么方法1250前进到1260和1264之间。例如，在一个实施例中，如果在1252至1258处获得的峰相比于所关注峰1300(示于图13中)的形态看起来更类似于峰1400(示于图14中)，那么方法1250前进到1260和1264之间。反之，如果在1258处获得了所关注峰的附加部分或余部，那么方法1250前进到1260和1262之间。
在1262处，通知用户所关注分析物存在于被检查的样品中。例如，计算装置112可激活听觉和/或视觉报警以通知检测系统100的用户所关注分析物见于样品108中。在1264处，通知用户所关注分析物不存在于被检查的样品中。例如，计算装置112可激活听觉和/或视觉报警以通知检测系统100的用户所关注分析物未见于样品108中。
图15为根据另一个实施例的检测所关注分析物是否存在于样品中的方法1550的流程图。在一个实施例中，诸如计算装置112之类的计算装置执行图15中所示的以及下文所述的功能框1552、1554、1556、1558、1560、1562、1564、1566、1568、1570、1572、1574、1576中所述的行为中的一个或多个。在一个实施例中，结合图15中所示的功能框进行描述的多个行为是并行进行的。例如，功能框1552、1554、1556、1558、1560、1562、1564、1566、1568、1570、1572、1574、1576中的一个或多个发生的时间段可与功能框1552、1554、1556、1558、1560、1562、1564、1566、1568、1570、1572、1574、1576中的另一个发生的时间段相交迭。作为另外一种选择，在一个实施例中，结合图15中所示的功能框进行描述的多个行为是同时进行的。例如，功能框1552、1554、1556、1558、1560、1562、1564、1566、1568、1570、1572、1574、1576中的一个或多个发生的时间段可与功能框1552、1554、1556、1558、1560、1562、1564、1566、1568、1570、1572、1574、1576中的另一个发生的时间段相同。
在1552处，分别使用一个或多个场补偿式离子淌度谱仪从得自样品的一组离子中滤出一种或多种离子。例如，可使用一个或多个场补偿式离子淌度谱仪102从样品中滤出一种或多种为非关注离子的离子。场补偿式离子淌度谱仪102中的每一个均可移除为非关注离子的附加离子。例如，在一个实施例中，场补偿式离子淌度谱仪102彼此进行串联连接。
在1554处，一个或多个场补偿式离子淌度谱仪在初始电场强度下获得所述离子组中剩余离子的一个或多个光谱。例如，在一个或多个场补偿式离子淌度谱仪102滤出为非关注离子的离子中的至少一些后，一个或多个附加场补偿式离子淌度谱仪102中的每一个均利用第一和第二电极板316和318(示于图4中)之间的初始电场强度来获得剩余离子的光谱。用于滤出为非关注离子的离子的场补偿式离子淌度谱仪中的一个或多个以及用于获得光谱的场补偿式离子淌度谱仪中的一个或多个可为相同的场补偿式离子淌度谱仪。
在1556处，确定多个所关注峰是否存在于在1554处获得的光谱中以及这些所关注峰是否符合与所关注分析物相关的峰图案。例如，检查在1554处获得的光谱中的每一个以确定每个光谱中是否包括多个所关注峰。在另一个实例中，检查在1554处获得的光谱的子集中的每一个以确定子集中的每个光谱中是否包括多个所关注峰。在另一个实例中，检查在1554处获得的单个光谱(例如，获得的最后一个光谱)以确定此光谱中是否包括多个所关注峰。所关注峰包括与所关注分析物相关的分子峰、离子碎片峰、搀杂剂相关峰、以及任何其他峰，如上文所述。如果多个所关注峰见于光谱中并且这些峰符合峰图案，那么方法1550通过1558和1560中的一个或多个前进到1556和1564之间。另一方面，如果多个所关注峰未见于光谱中，那么方法1550从1556前进到1576。在另一个实例中，如果这些峰见于光谱中但它们不符合峰图案，那么方法1550前进到1556和1562之间。
例如，如果所关注分子峰以及所关注搀杂剂相关峰和/或所关注离子碎片峰、和/或任何其他的所关注峰的至少一个见于在1554处获得的离子淌度谱中并且这些所关注峰符合与所关注分析物相关的峰图案，那么方法1550前进到1556、1558和1564之间。在另一个实例中，如果所关注非分子峰见于在1554处获得的离子淌度谱中并且这些所关注峰符合与所关注分析物相关的峰图案，那么方法1550前进到1556、1560和1564之间。非分子峰可包括与所关注分析物相关的多个搀杂剂相关峰、离子碎片峰以及任何其他峰。在另一个实例中，如果仅有单个所关注分子峰见于在1554处获得的光谱中或者如果所关注峰见于在1554处获得的光谱中但这些峰不符合与所关注分析物相关的峰图案，那么方法1550前进到1556和1562之间。
在1562处，确定在1556处可见的单个所关注分子峰或多个所关注峰(均不符合峰图案)是否得到确认。在一个实施例中，通过图12中所示的以及上文所述的方法1250来确认所关注分子峰或多个所关注峰。上述确认步骤1250可与1554处的峰采集并行或同时实施，其中所述峰是利用所关注的补偿电压获得的。如果所关注的分子峰或多个峰得到确认，那么方法1550前进到1562和1564之间。如果所关注的分子峰或多个峰未得到确认，那么方法1550前进到1562和1576之间。
在1564处，一个或多个场补偿式离子淌度谱仪在明显更高的电场强度下获得一个或多个光谱。例如，利用场补偿式离子淌度谱仪以在1554处所用初始电场强度至少四倍的电场强度来获得离子的另外一个或多个光谱，所述场补偿式离子淌度谱仪与在1554处以初始电场强度获得光谱所用的场补偿式离子淌度谱仪相同或不同。在一个实施例中，第二电场强度是初始电场强度的至少四倍(four times greater)。例如，在1554处所用的初始电场强度可为大约20,000伏特/厘米，而在1564处所用的电场强度可为大约100,000伏特/厘米。作为另外一种选择，可将不同的电场强度用于初始和/或明显更高的电场强度中。对于距初始电场强度的差异程度，在1554处所用的第二电场强度可没有在1564处(其中使用了另一种确认方法)所用的第二电场强度大。
在另一个实施例中，在1564处进行的分析可在1554处进行，其中使用了与初始场补偿式离子淌度谱仪串联的相同或不同场补偿式离子淌度谱仪，同时使用了在初始FCIMS中形成的离子的一部分。在又一个实施例中，当相同类型的峰在明显更高的电场强度下得到预期时，可在1554中利用部分峰采集的确认方法1250来完成分析1564，如图12所述。在这种情况下，明显更高的电场变成用于采集峰的剩余部分的第二电场。
在1566处，确定多个所关注峰是否存在于在1564处获得的光谱中以及这些所关注峰是否符合与所关注分析物相关的峰图案。例如，检查在1564处获得的光谱中的每一个以确定每个光谱中是否包括多个所关注峰。在另一个实例中，检查在1564处获得的光谱的子集中的每一个以确定该子集中的每个光谱中是否包括多个所关注峰。在另一个实例中，检查在1564处获得的单个光谱(例如，获得的最后一个光谱)以确定此光谱中是否包括多个所关注峰。所关注峰可包括与所关注分析物相关的分子峰、离子碎片峰、搀杂剂相关峰、以及任何其他峰中的一个或多个，如上文所述。如果多个所关注峰见于光谱中并且这些峰符合峰图案，那么方法1550通过1568和1570中的一个或多个前进到1566和1574之间。另一方面，如果多个所关注峰未见于光谱中，那么方法1550从前进到1566和1576之间。在另一个实例中，如果1566中的峰不符合峰图案，那么方法1550前进到1566和1572之间。
例如，如果所关注分子峰以及所关注搀杂剂相关峰和/或所关注离子碎片峰、和/或任何其他峰的至少一个见于在1564处获得的离子淌度谱中并且这些所关注峰符合与所关注分析物相关的峰图案，那么方法1550前进到1566、1568和1574之间。在另一个实例中，如果多个所关注非分子峰见于在1564处获得的离子淌度谱中并且这些所关注峰符合与所关注分析物相关的峰图案，那么方法1550前进到1566、1570和1574之间。非分子峰可包括与所关注分析物相关的搀杂剂相关峰和离子碎片峰以及任何其他峰。在另一个实例中，如果仅有单个所关注分子峰见于在1564处获得的光谱中或者如果所关注峰见于在1564处获得的光谱中但这些峰不符合与所关注分析物相关的峰图案，那么方法1550前进到1566和1572之间。
在1572处，确定在1566处可见的单个所关注分子峰或多个所关注峰(均不符合峰图案)是否得到确认。在一个实施例中，通过图12中所示的以及上文所述的方法1250来确认所关注分子峰或多个所关注峰。如果所关注的分子峰或多个峰得到确认，那么方法1550前进到1572和1574之间。如果所关注的分子峰或多个峰未得到确认，那么方法1550前进到1572和1576之间。
在1574处，通知用户所关注分析物存在于被检查的样品中。例如，计算装置112可激活听觉和/或视觉报警以通知检测系统100的用户所关注分析物见于样品108中。在1576处，通知用户所关注分析物不存在于被检查的样品中。例如，计算装置112可激活听觉和/或视觉报警以通知检测系统100的用户所关注分析物未见于样品108中。在一个实施例中，方法1550提供了用于确认一个或多个峰是否存在于光谱中的过程。例如，可使用功能框1556至1572来确认一个或多个峰是否存在，其确认方式为在场补偿式离子淌度谱仪中利用初始电场强度来检测峰并且随后在不同(或相同)的场补偿式离子淌度谱仪中利用明显更高的电场强度来检测峰(或者与初始检测峰相关的并且代表仅在明显更高的电场强度下形成的新特定分子的峰)。
图16示出了本发明的实施例可在计算机可读介质上进行存储、分配以及安装的示例性方式的框图。在图16中，“应用”表示上文所述的方法和过程操作中的一个或多个。例如，应用可表示结合上文所述的图1至15来执行的过程。如图16所示，开始产生应用并将其在源计算机可读介质1602上存储为源代码1600。然后将源代码1600通过路径1604进行传送并且利用编译器1606进行处理以产生目标代码1608。将目标代码1608通过路径1610进行传送并且作为一个或多个应用主件保存在主计算机可读介质1612上。然后按路径1610所示，将目标代码1608复制若干次以产生产品应用拷贝1616并将其保存在单独的产品计算机可读介质1618中。然后按路径1620所示，将产品计算机可读介质1618传送给各个系统、装置、终端等等。在图16的实例中，将用户终端1622、装置1624和系统1626示为硬件组件的实例，将产品计算机可读介质1618安装在这些硬件组件上作为应用(如通过1628至1632所示)。例如，可将产品计算机可读介质1610安装在图1中所示的计算机装置112上。
源代码可写成脚本、或以任意高级语言或低级语言进行书写。源、主、和产品计算机可读介质1602、1612和1618的实例包括但不限于CDROM、RAM、ROM、闪速存储器、RAID驱动器、计算机系统上的存储器等等。路径1604、1610、1614和1620的实例包括(但不限于)网络路径、因特网、蓝牙、GSM、红外无线LAN、HIPERLAN、3G、卫星等等。路径1604、1610、1614和1620还可表示在两个地理位置之间传送源、主、或产品计算机可读介质1602、1612或1618中的一个或多个物理拷贝的公共或私有载体服务。路径1604、1610、1614和1620可表示由一个或多个处理器并行执行的线程。例如，一个计算机可保有源代码1600、编译器1606和目标代码1608。多个计算机可并行操作以产生产品应用拷贝1616。路径1604、1610、1614和1620可为州内的、州际的、国内的、国际的、洲内的、洲际的等等。
图16中指明的操作可在世界范围内以广泛分布的方式来进行，且仅其一部分是在美国境内来进行的。例如，应用源代码1600可在美国境内进行编写并且可保存在美国境内的源计算机可读介质上，但可在编译、复制和安装之前传送至另一个国家(对应于路径1604)。作为另外一种选择，应用源代码1600可在美国境内或境外进行编写、可在位于美国境内的编译器1606处进行编译并且可保存在美国境内的主计算机可读介质1612上，但目标代码1608可在复制和安装之前被传送至另一个国家(对应于路径1614)。作为另外一种选择，可在美国境内或境外来产生应用源代码1600和目标代码1608，但产品应用拷贝1616可在美国境内产生或将其传送至美国(例如，作为分级操作的一部分)，然后将产品应用拷贝1616作为应用1628至1632安装到位于美国境内或境外的用户终端1622、装置1624、以及/或系统1626上。
如贯穿本说明书和权利要求书中所用，术语“计算机可读介质”以及“指令被配置为”应指(i)源计算机可读介质1602和源代码1600，(ii)主计算机可读介质和目标代码1608，(iii)产品计算机可读介质1618和产品应用拷贝1616，以及/或者(iv)保存在终端1622中的存储器内的应用1628至1632中任何一项或全部。
应当理解，上述说明旨在进行说明而非进行限制。例如，上述实施例(以及/或者其各方面)可相互结合使用。另外，在不脱离本发明的范围的前提下，可进行多种修改以便使特定情况或材料适应本发明的教导内容。本文所述的各种组件的尺寸、材料类型、方位以及各种组件的数量和位置旨在定义某些实施例的参数，并且决非是限制性的，而是仅为示例性实施例。在权利要求书的精神和范围之内的多个其他实施例和修改形式对于本领域中已阅读过上述说明的那些技术人员而言将是显而易见的。因此，本发明的范围应参照所附权利要求书以及此权利要求书授权的等同物的完整范围进行确定。在所附权利要求书中，术语“包含”和“在此之中”用作各自的术语“包括”和“其中”的易懂英语等价形式。此外，在下述权利要求书中，术语“第一”、“第二”、和“第三”等仅用作标号，并且不旨在将数字要求强加在其对象上。此外，下述权利要求书的限制性未写入“装置加功能”格式中并且并非旨在基于35U.S.C.§112，第六段进行解释，除非并且直到此权利要求限制性明确地使用由不含其它结构的功能陈述限定的术语“用于...的装置”。

Claims (25)

1.一种用于检测样品中的所关注分析物的方法，所述方法包括：
使得自所述样品的一组离子穿过离子淌度谱仪以滤出为非关注离子的离子并且产生离子淌度谱；
利用质谱仪产生所述离子中的至少一些的质谱；以及
当所关注峰见于所述离子淌度谱和所述质谱中的一个或多个内并且所述所关注峰符合与所述所关注分析物相关的预定峰图案时确定所述所关注分析物存在于所述样品中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述穿过操作包括使所述离子穿过多个彼此串联连接的离子淌度谱仪。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述产生操作包括使所述离子穿过多个彼此串联连接的质谱仪。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述所关注峰包括产生自与所述所关注分析物中的分子相关的离子的分子峰、产生自从所述所关注分析物获得的离子碎片的离子碎片峰、产生自由所述所关注分析物和搀杂剂之间的反应形成的化学物质的搀杂剂相关峰、以及代表所述所关注分析物的任何其他峰中的一个或多个。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述确定操作包括当所述质谱中的所关注峰包含所述分子峰与所述离子碎片峰、所述搀杂剂相关峰以及和所述所关注分析物相关的任何其他峰中的至少一个时，确定所述所关注分析物存在于所述样品中。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括通过在场补偿式离子淌度谱仪中利用分散电压和补偿电压获得所述所关注峰的初始部分以及在所述场补偿式离子淌度谱仪中利用不同的分散电压和不同的补偿电压中的至少一个获得所述所关注峰的附加部分来确认所述所关注峰中的至少一个的存在。
7.一种用于检测样品中的所关注分析物的系统，所述系统包括：
离子淌度谱仪，所述离子淌度谱仪被配置为接收得自所述样品的一组离子以便滤出为非关注离子的离子并且产生离子淌度谱；
质谱仪，所述质谱仪与所述离子淌度谱仪串联连接以便接收得自所述离子淌度谱仪的离子中的至少一些并且产生接收自所述离子淌度谱仪的所述离子的质谱；以及
计算装置，所述计算装置用于当所关注峰见于所述离子淌度谱和所述质谱中的一个或多个内并且所述所关注峰符合与所述所关注分析物相关的预定峰图案时来确定所述所关注分析物存在于所述样品中。
8.根据权利要求7所述的系统，还包括至少一个与所述离子淌度谱仪和所述质谱仪串联连接的附加离子淌度谱仪，所述离子从所述离子淌度谱仪和所述附加离子淌度谱仪中的每一个内穿过以便滤出为非关注离子的离子并且产生离子淌度谱。
9.根据权利要求7所述的系统，还包括至少一个与所述离子淌度谱仪和所述质谱仪串联连接的附加质谱仪，所述离子由所述质谱仪和所述附加质谱仪中的每一个来接收以产生质谱。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述所关注峰包括产生自与所述所关注分析物中的分子相关的离子的分子峰、产生自从所述所关注分析物获得的离子碎片的离子碎片峰、产生自由所述所关注分析物和搀杂剂之间的反应形成的化学物质的搀杂剂相关峰、以及与所述所关注分析物相关的任何其他峰中的一个或多个。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述计算装置在所述质谱中的所关注峰包括所述分子峰与所述离子碎片峰、所述搀杂剂相关峰以及和所述所关注分析物相关的任何其他峰中的至少一个时来确定所述所关注分析物存在于所述样品中。
12.根据权利要求7所述的系统，其中所述离子淌度谱仪包括场补偿式离子淌度谱仪，所述场补偿式离子淌度谱仪被配置为通过利用分散电压和补偿电压获得所述所关注峰的初始部分以及利用不同的分散电压和不同的补偿电压中的至少一个获得所述所关注峰的附加部分确认所述所关注峰中的至少一个的存在。
13.一种用于计算装置中被配置成确定所关注分析物是否存在于样品中的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括指令以指示所述计算装置进行如下操作：
产生从所述样品中获得的离子的离子淌度谱和质谱中的一个或多个；
检测所述离子淌度谱和所述质谱中的一个或多个内的所关注峰；
确定所述所关注峰是否符合与所述所关注分析物相关的预定峰图案；
当所述所关注峰符合所述预定峰图案时提供所述所关注分析物存在于所述样品中的通知。
14.根据权利要求13所述的计算机可读存储介质，其中所述所关注峰包括产生自与所述所关注分析物中的分子相关的离子的分子峰、产生自从所述所关注分析物获得的离子碎片的离子碎片峰、产生自由所述所关注分析物和搀杂剂之间的反应形成的化学物质的搀杂剂相关峰、以及与所述所关注分析物相关的任何其他峰中的一个或多个。
15.根据权利要求13所述的计算机可读存储介质，其中如果所述所关注峰中的一个或多个存在于所述离子淌度谱中、符合所述预定的峰图案、或者所述所关注峰中的至少一个在所述离子淌度谱中的存在得到确认，则所述指令指示所述计算装置提供所述通知。
16.根据权利要求15所述的计算机可读存储介质，其中如果所关注峰分子峰与所关注离子碎片峰、所关注搀杂剂相关峰以及和所述所关注分析物相关的任何其他峰中的至少一个见于所述质谱中并且符合所述预定的峰图案，则所述指令指示所述计算装置提供所述通知。
17.根据权利要求15所述的计算机可读存储介质，其中所述指令指示所述装置通过在所述离子淌度谱仪中利用第一分散电压和第一补偿电压获得所述所关注峰的一部分以及在所述离子淌度谱仪中利用第二分散电压和第二补偿电压中的一个或多个获得所述所关注峰的附加部分来确认所述所关注峰的存在。
18.根据权利要求15所述的计算机可读存储介质，其中所述指令指示所述装置通过在离子淌度谱仪中利用第一电场获得所述所关注峰以及在所述离子淌度谱仪中利用第二电场获得所述所关注峰或不同的所关注峰来确认所述所关注峰的存在，所述第二电场是所述第一电场的至少四倍。
19.根据权利要求13所述的计算机可读存储介质，其中所述所关注峰包括所关注分子峰与所关注离子碎片峰、所关注搀杂剂相关峰以及在所述离子淌度谱中检测到的另一个所关注峰中的至少一个，并且其中所述指令指示所述计算装置确认所述所关注峰在所述离子淌度谱中的存在。
20.一种用于检测样品中的所关注分析物的系统，所述系统包括：
第一场补偿式离子淌度谱仪(“第一FCIMS”)，所述第一FCIMS接收产生自所述样品的一组离子、从所述组中滤出为非关注离子的离子并且产生第一离子淌度谱；
与所述第一FCIMS相连的第二场补偿式离子淌度谱仪(“第二FCIMS”)，所述第二FCIMS接收得自所述第一FCIMS的离子以产生第二离子淌度谱；以及
计算装置，所述计算装置分析所述第一和第二离子淌度谱以便当所关注峰存在于所述第一和第二离子淌度谱中的一个或多个内时确定所述所关注分析物存在于所述样品中。
21.根据权利要求20所述的系统，其中所述所关注峰包括产生自与所述所关注分析物中的分子相关的离子的分子峰、产生自从所述所关注分析物获得的离子碎片的离子碎片峰、产生自由所述所关注分析物和搀杂剂之间的反应形成的化学物质的搀杂剂相关峰、以及与所述所关注分析物相关的任何其他峰中的一个或多个。
22.根据权利要求20所述的系统，其中所述计算装置在所述所关注峰符合与所述所关注分析物相关的预定峰图案时确定所述所关注分析物的存在。
23.根据权利要求20所述的系统，其中所述计算装置在所述所关注峰被所述第一和第二FCIMS中的至少一个确认时确定所关注分析物的存在。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述第一和第二FCIMS中的至少一个通过利用第一电场获得所述所关注峰中的至少一个的第一部分以及利用第二电场获得所述所关注峰的附加部分来确认所述所关注分析物的存在。
25.根据权利要求20所述的系统，其中所述第一和第二FCIMS中的每一个均包括相对的电极板，所述电极板被配置为产生使所述离子在由所述第一和第二FCIMS进行检测或滤出之前从中穿过的电场，其中所述第一FCIMS的电极板与所述第二FCIMS的电极板各自分开不同的距离。
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