CN104126116B - 用于离子迁移谱的设备和方法 - Google Patents

用于离子迁移谱的设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104126116B
CN104126116B CN201380010226.3A CN201380010226A CN104126116B CN 104126116 B CN104126116 B CN 104126116B CN 201380010226 A CN201380010226 A CN 201380010226A CN 104126116 B CN104126116 B CN 104126116B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ion
drift space
drift
ions
mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201380010226.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104126116A (zh
Inventor
A·马卡洛夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Original Assignee
Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH filed Critical Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Publication of CN104126116A publication Critical patent/CN104126116A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104126116B publication Critical patent/CN104126116B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/622—Ion mobility spectrometry
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/0027—Methods for using particle spectrometers
    • H01J49/0031—Step by step routines describing the use of the apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/004—Combinations of spectrometers, tandem spectrometers, e.g. MS/MS, MSn
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/06—Electron- or ion-optical arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/06—Electron- or ion-optical arrangements
    • H01J49/061—Ion deflecting means, e.g. ion gates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/06—Electron- or ion-optical arrangements
    • H01J49/062—Ion guides
    • H01J49/063—Multipole ion guides, e.g. quadrupoles, hexapoles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/24—Vacuum systems, e.g. maintaining desired pressures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

一种用于离子迁移谱的方法，包括：(i)向一个漂移空间中引入一个离子包；(ii)使这些离子穿过该漂移空间，其中这些离子根据其离子迁移率分离；并且(iii)将已穿过该漂移空间的这些离子反射或偏转回到该漂移空间中，其中这些离子可以根据其离子迁移率进一步分离，其中该反射或偏转发生在处于低于该漂移空间的压力下的一个区域中。该漂移空间可以重复使用多次，以延长分离路径长度。可以实现离子分离的高分辨率。该方法可以使得在具有不同分辨率和分离速度的模式之间能够切换。具有低压的这些区域优选允许惯性离子运动，其中离子与气体的碰撞之间的平均自由程比在离子迁移分离阶段中显著更长。该低压反射或偏转区域使得能够提供离子的飞行时间聚焦，而在其中不发生离子迁移分离。

Description

用于离子迁移谱的设备和方法
发明领域
本发明涉及用于离子迁移谱(IMS)的设备和方法。这些设备和方法适于与质谱(MS)组合使用，例如，在混合IMS/MS仪中。
发明背景
已知的离子迁移谱仪典型地包括一个漂移管，其中导致离子在一个所施加的恒定电场的影响下漂移通过一个空间。已提出了漂移管的不同构造。漂移管可以例如包括沿着该光谱仪的长度轴向间隔开的一系列环状电极，其中在相邻环状电极之间维持一个恒定电势差，这样使得在轴向方向上产生一个恒定电场。向含有一种缓冲气体的漂移管中引入一个离子脉冲，并且当这些离子在该恒定电场的影响下行进通过该管时，它们获得一个恒定的漂移速度，并且根据其离子迁移率而在轴向方向上分离。该缓冲气体经常被安排成在与离子行进的方向相反的方向上流动。
一个离子迁移谱仪可以作为用于离子分离的装置独立操作或者它可以在所谓的混合IMS仪中与其他离子分离装置组合使用。混合IMS仪的实例包括基于液相色谱IMS(LC-IMS)、气相色谱IMS(GC-IMS)以及IMS质谱(IMS-MS)的那些。后一种类型的仪器是一种有力的分析工具，它采用质谱来进一步分离和/或鉴别离子迁移谱图中的峰。可以组合两种以上分离技术，例如，LC-IMS-MS。
离子迁移谱仪可以是在大气压下可操作的(参见，例如，US 5162649)并且可以提供高达150的分辨率(参见，例如，吴(Wu)等人，分析化学(Anal.Chem.)1998，70，4929-4938)。然而，在较低压力下操作更适合混合IMS-MS仪(参见例如，US 5905258和WO 01/64320)以提高分离速度并且减少离子损失。离子迁移谱仪在较低压力下的操作时常导致较大的扩散损失和较低的分辨率。为了应对扩散损失的问题，可以在漂移管中安排一个RF伪电势阱(pseudo-potential well)，以径向地限制离子，这样使得该RF伪电势阱用作离子导向器并且可以用于有效地运送离子(参见例如US 6630662)。
在对离子迁移谱仪的一个修改中，US 6914241描述了可以如何通过沿着包括多个轴向间隔开的电极的离子迁移谱仪或RF离子导向器的长度逐步施加瞬态DC电压来根据其离子迁移率分离离子。离子迁移谱仪可以包括一个RF离子导向器，如多极杆组(multipolerod set)或叠环组(stacked ring set)。该离子导向器在轴向方向上分段，这样使得可以对每个区段施加独立的瞬态DC电势。该瞬态DC电势叠加到一个RF电压的顶部之上，该RF电压用于径向限制离子和/或任何恒定的DC偏移电压。瞬态DC电势从而产生一个所谓的行波，该行波沿着离子导向器的长度在轴向方向上移动并且用于使离子沿着离子迁移谱仪的长度移动。
在以上类型的离子迁移谱仪中，离子沿着离子导向器被推进并且离子可以根据其离子迁移率来分离。然而，为了在相对低的压力下实现离子迁移分离的高分辨率或分辨力，必须采用一个相对长的漂移管，以便保持在所谓的低场极限内，如下文更详细地描述。
为了在一个RF离子导向器中根据离子迁移率沿轴向方向来分离离子，可以产生正交于用于进行径向限制的径向RF场的一个轴向DC电场。如果施加了一个恒定的轴向电场E，以便移动离子沿着并且通过含有气体的一个离子导向器，则离子将根据下式获得特征速度v：
v＝E*K (等式1)
其中K是离子迁移率。
为了在所谓的低场状态下维持离子迁移分离，在低场状态下离子不从驱动场接受足够动能，E(单位：V/m)与背景气体压力P(单位：毫巴)的比应保持为低于约200V/(m*毫巴)的值。同时，根据离子迁移率(FWHH)的分离的分辨力R受限于扩散并且可以近似估算为：
(等式2)
其中z是离子的电荷态，L是分离长度(m)，T是背景气体温度(绝对温度)，e是元电荷(1.602*10-19库仑)并且k是玻尔兹曼常数(1.38*10-23J/K)。更精确的计算可以见于例如G.E.斯潘格勒(G.E.Spangler)，“线性离子迁移谱仪的分辨力的扩展理论(ExpandedTheory for the resolving power of a linear ion mobility spectrometer)”，国际质谱分析杂志(Int.J.Mass Spectrom.)220(2002)399-418。由于E的增加受到低场条件的限制，并且T的降低与繁琐的低温技术相关，可见取得更高的R的唯一方法是增加分离长度L。然而，增加分离长度会由于空间典型地受限而成为问题。
对现有技术WO 2008/104771、GB 2447330以及GB 2457556中提出的增加分离长度的问题的一个解决方案是卷曲离子迁移漂移管。然而，在那种情况下漂移管的构造变得复杂，并且在不需要迁移分离的情况下妨碍离子快速转移通过光谱仪。
在WO 2008/028159和US 2011/121171中披露了一种紧凑的离子迁移谱仪，该离子迁移谱仪具有一种多回转或跑道型构型，其中离子遵循一个闭合的圆形路径。仅窄范围的离子迁移率保持在圆形轨迹上，但是分辨力可以达到数百。同样，漂移管的构造变得复杂。
鉴于以上背景，进行了本发明。
发明概述
根据本发明的一个方面，提供了一种用于离子迁移谱的方法，包括：(i)向一个漂移空间中引入一个离子包(packet)；(ii)使这些离子穿过该漂移空间，其中这些离子根据其离子迁移率分离；并且(iii)将已穿过该漂移空间的这些离子反射或偏转回到该漂移空间中，其中这些离子可以根据其离子迁移率进一步分离。该反射或偏转发生在处于低于该漂移空间的压力下的一个区域中。
根据本发明的另一个方面，提供了一种离子迁移谱仪，该离子迁移谱仪包括：一个漂移空间，该漂移空间用于根据离子迁移率将来自一个离子源的离子分离；以及一个离子镜或偏转器，该离子镜或偏转器用于接收已穿过该漂移空间的离子并且将这些离子反射或偏转回到该漂移空间以再次穿过该漂移空间。该离子镜或离子偏转器位于处于低于该漂移空间的压力下的一个区域中。
根据本发明的又另一个方面，提供了一种离子迁移谱仪，该离子迁移谱仪包括：一个漂移空间，该漂移空间用于根据离子迁移率分离离子；以及至少一个离子镜或至少一个离子偏转器，该离子镜或偏转器定位成邻近于该漂移空间的一个或两个末端、用于接收来自该漂移空间的离子并且使这些离子返回到该漂移空间中，这个或这些离子镜或这个或这些离子偏转器的区域中的压力使得这些离子根据其离子迁移率的分离不发生在该区域。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于离子迁移谱的方法，其中离子经受多阶段的离子迁移分离以及多阶段的惯性离子运动，其中这些惯性离子运动阶段中的离子与气体的碰撞之间的平均自由程比在这些离子迁移分离阶段中显著更长，其中各个惯性离子运动阶段处于相继的离子迁移分离阶段之间。
根据本发明的仍然另一个方面，提供了一种离子迁移谱仪，该离子迁移谱仪包括：一个或多个漂移空间，该一个或多个漂移空间用于根据离子迁移率分离离子；以及一个或多个区域，该一个或多个区域用于允许这些离子进行惯性离子运动，其中它们在与气体的碰撞之间的平均自由程比在该一个或多个漂移空间中显著更长，其中该一个或多个区域中的每一个被配置来接收来自该一个或多个漂移空间中的一个的离子并且包括离子光学部件，以将这些离子引导到该一个或多个漂移空间中的同一个或另一个中，借此该一个或多个漂移空间中的每一个被安排成被这些离子多次穿过。
根据本发明，该漂移空间(在此意指每个漂移空间，其中存在两个或更多个漂移空间)可以被利用至少两次来用于这些离子的离子迁移分离，例如，至少一次在第一方向上并且至少一次在第二方向(优选与该第一方向相反)上，或每次在相同方向上。同一个漂移空间因此被重复利用，以能够实现通过离子迁移率分离的高分辨率。彼此处于相反方向的离子行进的第一和第二方向可以分别视为正向和反向方向。因此，在一类实施例中，本发明包括将已在一个第一方向上穿过该漂移空间的离子在与该第一方向相反的一个第二方向上反射或偏转回到该漂移空间，借此这些离子可以进一步根据其离子迁移率分离。
优选地，该漂移空间被重复使用多次。更优选地，在步骤(iii)之后，该方法包括根据需要多次轮流重复步骤(ii)和然后步骤(iii)，以获得所需离子分离长度或分辨力。
优选地，存在多个惯性离子运动区域，即，包括离子光学部件，以将离子从一个漂移空间引导到同一个或另一个漂移空间中的多个区域。优选地，在漂移空间的任一端在轴向方向上存在这种区域。
漂移空间优选位于一个漂移管内。漂移空间以及因此漂移管典型地沿着在此称为轴向方向的纵向轴线伸长。离子典型地通过漂移空间一端的入口进入漂移空间并且通过漂移空间另一端的出口离开漂移空间。漂移空间优选位于一个细长的离子导向器内。漂移空间最优选在纵向方向上大体线性伸长(即，直的)，但是在一些实施例中，它可以是弯曲的。漂移空间优选是一个充气漂移空间，即，填充有一种缓冲气体。漂移空间可以被填充至大气压力，以实现大气压力离子迁移分离，或处于升高的压力下。在其他应用中，在充气漂移空间中可以使用减小的气体压力，例如，从0.01至1000毫巴、或0.01至100毫巴、或0.01至10毫巴，优选地在0.01至3毫巴范围内。充气漂移空间中的气体压力优选为0.01毫巴或更高。减小的气体压力在混合IMS-MS仪中是优选的。可以使用典型地用于IMS的缓冲气体，例如像空气或氦气。
优选地，为了减少减压下操作中的扩散损失，在漂移空间中安排一个RF伪电势阱来将离子径向限制于其中。离子通过漂移空间的路径可以位于一个RF离子导向器、优选一个RF多极离子导向器内，即，包括多个多极杆以产生例如四极、六极或八极场的一个离子导向器。作为多极的替代，可以使用离子隧道、离子漏斗或其他装置来限定穿过漂移空间的离子路径，这些装置例如，包括一系列轴向间隔开的环状电极(叠环)，其中在相邻环状电极之间维持一个恒定的电势差，这样使得在轴向方向上产生一个线性电场。可替代地，用于漂移空间的轴向间隔开的电极的使用(例如环状电极或分段的多极)，可以允许施加所谓的‘行波’DC场，以根据离子迁移率分离离子，即，其中沿着包括多个轴向间隔开的电极的离子导向器的长度逐步施加瞬态DC电压。
优选提供一个轴向电场产生装置来沿着漂移空间产生轴向电场，以驱动离子穿过其中。优选提供一个可切换轴向电场产生装置来沿着漂移空间产生轴向电场，以根据需要在第一或第二方向上驱动离子，即，在一个回合(turn)在第一方向上驱动离子并且在下一回合在第二方向上驱动离子等等。在不交替地使离子在相反方向上穿过漂移空间而是每次在相同方向上穿过漂移空间的实施例中，由于可以使用一个静态轴向电场，所以典型地将不需要一个可切换轴向电场。在所述情况下，当离子飞行通过低压区域中的离子光学元件(例如镜或偏转器)中的一个时，离子能量将需要通过升高后者的电压偏移(即，通过对离子施加能量提升(energy lift))来改变，这样使得离子以正确的能量重新进入漂移空间，以再次横穿漂移空间。
对于可切换轴向电场，当感兴趣的离子在漂移空间外部的镜中被反射时，优选发生切换，这样使得那些离子可以不发生或发生最小扰动。整个镜的电压偏移也可以同时改变，其中离子在这种“电压提升”内不受扰动地飞行。因此漂移空间中轴向场的方向优选在第一与第二方向之间是可切换的，以便根据需要在第一方向抑或第二方向上驱动离子。可以例如通过沿着漂移空间长度在轴向方向上间隔开的多个或一系列辅助电极来提供轴向电场产生装置。可以对这类辅助电极提供不同的、优选阶梯式电压(优选地，这些辅助电极经由一个电阻分压器相连接)。在多极内提供通过漂移空间的离子路径的情况下，这类辅助电极优选定位成从多极杆径向向外。可替代地，可以使用一个轴向分段的多极，即，其中多极杆的区段提供所提到的轴向间隔的电极，例如，如US6,111,250中所示。用于在多极离子导向器中产生轴向电场的其他装置对于所属领域的技术人员也是已知的，如以下：如以上所述的轴向间隔的环状电极；分层的RF杆或具有电阻性涂层的杆，例如如US 7,064,322、US7,164,125或US7,564,025中所示；成形的表面，例如如US 6,674,071中所示；以及如US6,111,250中所披露的各种其他装置，如锥形杆、彼此成角度安排的杆、围绕多极杆的分段壳体、电阻性涂覆的辅助杆、或沿着每个杆间隔的一组导电金属带(这些带之间有电阻性涂层)、或如具有电阻性外涂层和导电内涂层的管的杆。轴向电场被配置来实现所希望的轴向离子速度。轴向电场优选被设置成使得轴向离子速度在50至200m/s范围内。在0.01至3毫巴范围内的压力下，漂移空间中的适合的轴向场优选在0.2至10V/cm的范围内，以实现所提到的离子速度。
在该方法中优选使用离子镜来反射离子。离子镜优选定位成邻近于漂移空间，更优选定位在具有低于漂移空间的压力的区域中，并且最优选定位在一个高真空的不含气体的区域中，即，其中离子在气体中的平均自由程显著长于镜或偏转器的特征长度，即，镜或偏转器中的路径长度测量为从离开漂移空间至再进入漂移空间的距离。这种与气体的碰撞之间的平均自由程长度长于、优选地显著长于在这个或这些漂移空间中的平均自由程长度。在这类条件下，离子停止夹带在气体中，它们的运动变成惯性的并且它们遵守无碰撞离子光学部件的定律。因此这些区域在此也称为惯性离子运动区域。反射已在例如第一方向上穿过漂移空间的离子的离子镜优选定位成邻近于漂移空间的一个第一端，并且在此可以称为一个第一离子镜(在如下文所述存在两个镜时)。
在另一个优选实施例中，该方法进一步包括步骤(iv)：反射已在第二方向上穿过漂移空间的离子，之后使所反射的离子返回再次在第一方向上穿过漂移空间。以这种方式，漂移空间可以利用至少三次，来供离子的离子迁移分离。反射已在第二方向上穿过漂移空间的离子的离子镜也优选定位成邻近于漂移空间，更优选定位成邻近于漂移空间的一个第二端，该第二端与该第一端相反。这个离子镜在此还称为一个第二离子镜。
该第二离子镜典型地位于邻近漂移空间的区域中，该区域具有与含有如上所述的第一离子镜的区域相似的压力状态，即，处于较低压力并且最优选地处于高真空。含有第一以及任选第二镜的区域可以共有一个共用的气体抽吸系统，或具有单独的抽吸系统。含有第一以及任选第二镜的区域优选具有与抽吸漂移空间的抽吸系统不同的一个或多个抽吸系统，这是因为它们处于较低压力下。
优选地，第二离子镜是与第一离子镜大体相同的镜，只是被定向成处于相反的方向。应理解，本发明在这类实施例中可以因此包括定位成邻近于漂移空间相反端的两个相对的离子镜。离子优选在这个或每个离子镜中180度反射，这样使得在反射之后，它们沿着相同路径行进返回，即沿着相同轴线，但是在相反方向上。漂移空间以及这个或这些离子镜的安排从而提供具有延长的路径长度的离子迁移分离器(IMS)，其中简单的线性漂移空间被利用一次以上。
应理解，在使离子再次在第一方向上穿过漂移空间的步骤之后，如果需要，可以将离子再一次反射并且返回在第二方向上穿过漂移空间，等等，直到出现根据离子迁移率的所需程度的离子分离。换句话说，在步骤(iv)之后，该方法可以包括根据需要将步骤(iii)和(iv)轮流重复许多次，例如，多次。应理解，本发明在这类实施例中可以因此包括定位成邻近于漂移空间相反端的两个相对的离子镜，借此离子可以在这些离子镜之间被重复反射，从而在每次反射之间、即在交替的正向和反向方向上穿过漂移空间。
每次穿过漂移空间都将离子迁移分离长度延长L，其中L是漂移空间的长度。总的离子迁移分离路径因此由M*L得出，其中M是穿过漂移空间的数量。这允许实际上通过离子迁移率无限增加离子的分辨率。
还可以使用一个离子偏转器代替这个或每个离子镜来实施本发明。换句话说，可以使用镜和/或偏转器作为离子光学部件来实施本发明，这些离子光学部件在一个离子迁移分离阶段之后接收来自一个漂移空间的离子并且将这些离子引导到同一个或另一个漂移空间中，用于另一个离子迁移分离阶段。为了简明起见，本发明的某些特征在此参考离子镜的使用进行描述。然而，应理解的是，参考离子镜所描述的特征加以必要的变更也适用于使用离子偏转器的实施例，其中例如离子的反射改变为离子的偏转等。
1.在该离子镜或每个离子镜内优选不发生根据离子迁移率的离子的分离。其中含有该离子镜或每个离子镜的区域优选处于低于漂移空间的气体压力下，更优选实质低于漂移空间的气体压力下。离子镜区域的压力优选处于高真空并且优选不高于10-3毫巴并且更优选不高于10-4毫巴。因此，该离子镜或每个离子镜优选位于不含气体的区域中，例如高真空，这样使得在这类区域中不发生根据其离子迁移率的离子的分离。这些镜因此优选提供实质无碰撞的离子光学部件。因此，在这些离子镜内，优选发生不依赖于离子截面而是依赖于质荷比(m/z)的离子分离。
该离子镜或每个离子镜提供电场以使离子减速或反射离子。该离子镜或每个离子镜优选提供一个非线性电场来反射离子，即，其中电势随着镜内的距离(即，在轴向方向上)非线性地变化。该离子镜或每个离子镜典型地在轴向方向(即，与漂移空间的伸长方向相同)上伸长。由该离子镜或每个离子镜提供的电场优选在邻近于漂移空间的一个或多个区域上提供在轴向方向上的离子的飞行时间聚焦，其中该离子镜或每个离子镜位于这个或这些区域中。由于离子光学部件安排的目标是处于漂移管末端的离子的脉冲源，所以镜将离子聚焦回这个图像，并且因此可以将离子暂时性地聚焦在漂移空间的入口处。非线性电场的使用可以在这整个区域上提供离子的飞行时间聚焦。以这种方式，漂移空间外部的、在含有这个或这些镜的区域中的离子的空间展宽小于、典型地显著小于由于其中发生离子迁移分离的漂移空间的扩散造成的展宽。离子的这种轴向能量扩展可能是高的，这样使得由镜造成的在轴向方向上的飞行时间聚焦是有利的。
聚焦时间的质量不需要高，这样使得适合的反射电场包括理想的抛物线场(如US4,625,112和US 5,077,472中所描述)、多项式场(如US 5,464,985和US 5,814,813中所描述)以及具有另外加速的非线性场(如US 6,365,892中所描述)。优选地，通过加速器加速离子，例如以克服贴片电势(patch potential)，其中压力从漂移空间急剧下降至高真空，之后在非线性电场中反射离子。这种加速优选借助于具有小的加速场(例如1至10V)的短区域来提供。因此，优选在漂移空间内使用线性轴向场或行波并且在漂移空间外部使用一个或多个非线性轴向场(即，在一个或多个离子镜中)来实施本发明。
这个或这些离子镜的减速和反射电场优选通过轴向间隔开的其上施加有适当的电压的辅助电极(例如，环状电极)来提供。位于离子镜远端的至少一个或多个末端辅助电极典型地施加有一个减速电压。位于离子镜远端的这个或这些末端辅助电极优选形成一个末端孔。通过调节离子镜的该末端孔上的电压，可以允许通过该孔并且因此通过该离子镜抽取离子。在离子镜中产生减速电场的其他装置是所属领域的技术人员已知的。该离子镜或每个离子镜优选包括一个多极离子导向器。
优选的是，这些镜中的至少一个(优选至少该第一镜)的偏移电压是可切换的，这样使得它例如，通过在离子被反射时斜升偏移电压，使得离子能够在与它们进入该镜相反的方向上返回到漂移管中。
可以通过该离子镜或这些离子镜中的一个将离子引入到漂移空间中，即，离子通过该离子镜或这些离子镜中的一个到达漂移空间的入口。例如，在存在两个离子镜的情况下，可以通过第二离子镜(即，在其处发生第二反射的镜)引入离子。类似于通过一个离子镜抽取离子，可以通过调节该离子镜的末端孔上的电压来实现离子引入。
在通过其离子迁移率分离离子之后，本发明优选进一步包括从漂移空间中，优选通过离子镜中的一个抽取例如具有选定离子迁移率的离子。在抽取离子之后，本发明优选包括使用一个检测器检测所抽取的离子和/或使这些离子经受进一步处理。所抽取的离子可以使用一个质量分析仪作为检测器，即，在一个混合离子迁移谱仪-质谱仪(IMS-MS)安排中来检测，或可以使用一个离子检测器(如SEM)简单地检测，以提供一个简单的离子迁移谱图。优选地，任选在离子碎裂之后，使用例如离子迁移分离器下游的一个质量分析仪对所抽取的离子进行质量分析。所抽取离子的进一步处理可以包括通过离子迁移率进一步分离、通过质荷比分离、和/或碎裂。
所抽取的具有选定离子迁移率的离子可以经受进一步处理，例如一个或多个阶段的质量分离或分析(例如MS/MS或MSn)，与任选一个或多个阶段的离子碎裂。可以在例如多种混合仪器构型中利用本发明，这些混合仪器构型如IMS/MS或IMS/MS/MS或IMS/(MS)n。在一些实施例中，可以在IMS的上游利用质量过滤器的质量分析仪，以提供例如仪器构型，如MS/IMS/MS、MS/IMS/MS/MS或MS/IMS/(MS)n。
本发明的离子迁移谱仪可以用于各种仪器构型中并且可以与各种其他组件一起使用，这些组件中的一些在下文描述。
优选存在一个离子源，用于提供用于在漂移空间中分离的离子。该离子源可以是用于产生离子的任何适合的离子源，包括例如电喷雾离子(ESI)源、或MALDI离子源，尤其是对于包括蛋白质的混合物的生物学样品来说。这些离子优选作为离子脉冲或离子包呈现至漂移空间，用于根据其离子迁移率进行分离。
离子迁移谱仪优选包括位于漂移空间上游的一个离子储存装置，如离子阱，这样使得可以将离子例如作为离子脉冲或离子包从该离子储存装置引入到漂移空间中，以随后在漂移空间中发生离子迁移分离。该离子储存装置储存来自离子源的离子，离子随后引入漂移空间。该离子储存装置可以包括一个多极，用于将离子注入漂移空间中。可以通过一个离子镜将离子从该离子储存装置引入到漂移空间中。例如，在存在两个离子镜的情况下，可以通过第二离子镜(即，在其处发生第二反射的镜)引入离子。
优选地，可以使用该上游离子储存装置抑或位于漂移空间下游的另一个离子储存装置(如离子阱)，这样使得可以将通过离子迁移率分离的离子从漂移空间中抽取出并且储存在该离子储存装置内。从离子储存装置中所抽取的具有选定离子迁移率的离子可以在漂移空间中经受进一步的离子迁移分离，或可以在例如该离子储存装置下游的一个质量分析仪中进行质量分析。可替代地，该离子储存装置，例如在它是一个离子阱的情况下，可以用作质量分析仪。在使用了一个下游离子储存装置的情况下，来自该下游离子储存装置的离子可以被重新引回到该上游离子储存装置中，例如用于进一步的离子迁移分离。
该离子储存装置可以是一个线性离子阱，尤其是一个弯曲的线性离子阱(也称为C-阱)，例如如WO 2008/081334中所描述。将离子喷射到质量分析仪(如轨道式离子阱)中的离子储存装置优选是一个C-阱。
可以提供一个碎裂单元，在质量分析之前，离子可以任选被送到该碎裂单元。例如，含有来自离子迁移分离的离子的离子储存装置可以任选在质量分析之前将离子送到该碎裂单元。以这种方式，可以根据需要在不碎裂抑或碎裂的情况下获得离子的质谱。
质量分析仪可以是本领域已知的任何适合类型的质量分析仪，如离子阱，例如线性离子阱、3D离子阱、静电离子阱、或轨道式离子阱(例如轨道阱(OrbitrapTM)质量分析仪)、TOF质量分析仪(例如线性TOF、单反射TOF、或多反射TOF)、扇形磁区质量分析仪、或傅里叶变换质量分析仪(例如FT-ICR质量分析仪)。
可以在漂移空间上游提供一个质量过滤器，例如传输四极质量过滤器或离子阱质量过滤器，用于对来自离子源的离子在引入漂移空间之前进行质量预过滤。该质量过滤器优选提供于离子储存装置的上游，进而位于漂移空间的上游，这样使得将经过质量过滤的离子收集在离子储存装置中，之后将离子从离子储存装置引入到漂移空间中。本发明的优选构型的实例包括Q-IMS-TOF和Q-IMS-轨道阱，其中Q代表一个四级质量过滤器。
在一类操作模式中，一个质量分析仪可以被安排来检测从离子迁移分离器中抽取的具有选定离子迁移率、具有一个或有限数量的m/z值(即，窄m/z带)的离子，这样使得该仪器从而提供一个离子专一检测器(ion specific detector)。在一个称为迁移过滤模式的更典型操作模式中，应用极少或不应用质量过滤，或者通过离子迁移分离器传输至少一个宽范围的m/z值，并且通过质量分析仪获得通过离子迁移分离器传输的多个窄范围的离子迁移率中的每一个的质谱图(即，获得每个离子迁移率峰或迁移率范围的质谱图，从而将每个单个离子迁移率峰或范围解析成其m/z分量)。可以以这种方式获得二维(2D)迁移率/质量图。
所谓的联接-扫描(linked-scan)模式的另一类型的操作模式，该模式仅允许选择某一种或多种类型的离子(例如，仅肽类)，这可以大大改善复杂混合物的分析的动态范围并且避免对在分析上无用的离子(例如，在肽混合物的情况下是带单电荷的离子或聚合物离子)进行分析。在该联接-扫描方法中，在通过离子迁移分离器扫描迁移率的同时，扫描质量过滤器，例如四极质量过滤器，这样使得仅具有预定迁移率/质量比或落在迁移率/质量图上的预定曲线上的离子被选择用于随后的处理或检测，例如，质量分析，伴随进行或不进行选定离子的中间碎裂。具有预定迁移率/质量比或以这种方式落在迁移率/质量图上的预定曲线上的选定离子优选在离子阱中积累，之后进行随后的质量分析(例如，使用轨道阱质量分析仪或TOF质量分析仪)。由于仅感兴趣的离子被选择并且在阱中积累，所以可以充分利用离子阱的空间电荷容量。
本发明的离子迁移谱仪可以与其他分离技术、与或不与MS分析一起使用，这些分离技术优选在离子迁移分离之前发生，如液相色谱IMS(LC-IMS)和气相色谱IMS(GC-IMS)。
根据本发明的光谱仪和方法可以用于场不对称离子迁移谱(FAIMS)。所述情况下的FAIMS场将在径向方向上施加在漂移空间上，并且包括一个周期性不对称电场，这样使得将根据有差别的离子迁移率使沿着漂移空间轴向流动的离子分离，如本领域所已知。对此，典型的是将漂移空间中的E/P增加至显著高于200V/(m*毫巴)。
从以上描述和以下更详细的描述可以看出，本发明提供了一种改进的离子迁移谱仪和用于离子迁移谱的方法。具体地说，本发明的多种实施方案可以提供一个或多个以下各项：在一个有限空间内的一个长的离子分离长度；可以根据所采用的离子反射的数目而变化的一个离子分离长度；具有通过简单设计提供的一个长的离子分离长度的一个离子迁移谱仪；可容易地在具有不同的离子分离分辨率和速度的模式之间切换的一个离子迁移谱仪；以及一种基于离子迁移率、结合使用质谱仪(尤其是离子阱质谱仪)的分析来过滤离子的方法。
发明详述
为了更全面地理解本发明，现在将参考附图通过非限制性举例的方式来描述本发明，其中：
图1示意性地示出了根据本发明的一种离子迁移谱仪的一个实施例；
图2示意性地示出了用于在本发明中使用的一种RF孔的一个实施例；
图3A示意性地示出了根据本发明的一种离子迁移谱仪的另一个实施例；
图3B示意性地示出了根据本发明的一种离子迁移谱仪的另一个实施例；
图3C示意性地示出了根据本发明的一种离子迁移谱仪的仍然另一个实施例；
图4A和4B示意性地示出了使用根据本发明的IMS的混合IMS-MS系统的两个对应的实施例；
图5示出了可以使用本发明的一个实施例获得的一个二维(2D)迁移率/质量图；并且
图6示出了一个迁移率/质量图，其中指示了一组迁移率/质量比，该图可以在可以使用本发明执行的一个联接-扫描方法中进行扫描。
参考图1，以侧视图示意性示出了根据本发明的一种离子迁移谱仪的一个实施例。来自一个离子源(未示出)、或任选来自前一个质量分析阶段或其他离子处理(未示出)的离子最初储存在一个离子储存或捕获装置10中。这个捕获装置可以是例如一个多极离子阱，该多极离子阱进而可以是一个C-阱。在使用中，所捕获的离子作为窄包(short packet)或脉冲从捕获装置10在一个第一或正向方向上朝向一个漂移空间喷射，该漂移空间在这个实例中位于定位在该捕获装置10下游的一个充气RF多极20之内。离子行进穿过该多极20上游末端处的入口孔22，以进入该多极20。在所示出的实施例中，离子还首先穿过各自位于该入口孔22上游的一个第一孔11和含于一个不含气体的区域46中的一个离子镜48，它们在下文更详细地进行描述。在其他实施例中，该离子镜48可以不存在(例如，在仅使用离子的单反射时)。在使用时，该孔11可以使施加在其上的电压被调节，以允许离子从离子捕获装置10穿过离子镜48并且进入该充气多极20中。
充气RF多极20包括细长多极杆24，例如在四极的情况下是四个这种杆，并且在轴向方向上伸长，其中一个中心纵向轴线60在轴向方向上延伸穿过该多极。在一些实施例中，如下文所描述，该多极可以具有施加在其上的一个质量解析DC电压，例如，以使得该多极能够从起始物中过滤出一些不想要的离子。典型地，这些杆的内切圆半径是从2至4mm，并且杆长度是从100至500mm。漂移空间位于该多极杆24内部。这些杆提供有一个RF电压(典型地500至3000V峰-峰，在1至5MHz下)，以径向约束离子，并且当离子轴向移动通过该多极内的漂移空间时导引离子。多极20被提供与一个可切换轴向电场一起使用，以在轴向方向上驱动离子，该电场在附图中所示的实例中借助于轴向分开的辅助电极21来提供，这些辅助电极定位在多极杆24邻近处且径向向外。这些电极21优选经由一个电阻分压器(未示出)相连接，以提供所希望的电势梯度。在其他实施例中，可以通过其他装置提供轴向电场。在图1中，施加在离子迁移谱仪的多个区域内的DC电势在该光谱仪的附图下方示意性示出。实线代表带正电荷的离子的情况下在第一/正向方向上穿过该光谱仪的DC电势曲线。虚线代表在第二/反向方向上穿过该光谱仪的DC电势曲线，如以下更详细描述。应理解，可以通过逆转电势来应用本发明来分离带正电荷抑或带负电荷的离子。
多极20包含在一个充气区域中，该充气区域在附图中通过阴影线区域62来指示。多极20的区域62中的压力优选在0.01至3毫巴的范围内，并且轴向场优选为约0.2-10V/cm，这样使得充气漂移空间中的轴向离子速度优选在50-200m/s的范围内。在使用中，当离子轴向移动通过充气多极内的漂移空间时，这些离子根据其离子迁移率分离。每次穿过漂移空间都以约5至20的分辨力R1分离离子。
在使用中，在离子已进行其在第一或正向方向上的第一轴向穿过多极20内的漂移空间并且从而离子迁移率经历了通过第一程度的分离之后，它们离开充气区域62，在这个实施例中通过出口孔23，并且进入不含气体的区域36，该不含气体的区域含有用于反射离子的第一离子镜38。该不含气体的区域在实践中意指处于真空的一个区域，该真空至少是高真空(优选小于10-3毫巴、更优选小于10-4毫巴)。离子镜38包括一个RF多极30，该多极在轴向方向上伸长并且包括细长多极杆34，例如在四极的情况下是四个这种杆。离子进入第一离子镜38并且在多极30内行进，其中这些离子经历由施加在轴向间隔开的辅助电极31以及末端孔32上的适当电压提供的减速轴向电场造成的反射，这些辅助电极31定位成从多极杆34径向向外。镜的减速场的DC电势通过图1中下方的实线示出。镜的总长度典型地是从50至200mm。
优选地，离子镜的减速电场提供离子在这些离子在其中行进的整个不含气体区域36上在飞行时间上的聚焦，这样使得当这些离子返回到充气多极20内的漂移空间时，由于飞行时间造成的离子包的空间展宽ΔTOF显著小于由于离子迁移区域(即漂移空间)内的扩散造成的包的展宽ΔIM。这可以表示如下：
其中L是充气区域(漂移空间)中离子迁移分离路径的长度(m)；U是沿漂移空间(即沿多极20的轴线)的电势降(V)；z是离子的电荷态；T是充气区域中气体的温度(K)；e是元电荷(1.602*10-19库伦)；并且k是玻尔兹曼常数(1.38*10-23J/K)。由于离子在从多极20中离开时被热能化，所以这些离子的能量在从几mV达至50-100meV范围内，并且因此它们的相对轴向能量扩展是高的。尽管有这类能量扩展，如果使用非线性场用于离子的反射，那么提供飞行时间聚焦是可能的，这样使得在重新进入多极20时发生飞行时间聚焦。这种聚焦的所需质量不是非常高，所以出于这个目的可接受的场在从理想抛物线场(参见例如US 4,625,112和US 5,077,472中描述的那些)到多项式场(参见例如US 5,464,985和US 5,814,813中描述的那些)、以及具有另外加速的非线性场(参见例如US 6,365,892中描述的那些)的范围内。用于离子镜的特别优选的场将通过具有非常小的加速轴向场以克服贴片电势的一个窄区域来提供，在该区域中，压力急剧降低至高真空，这个区域之后是抛物线场中的反射，例如根据US 4,625,112。
考虑到低轴向能，优选的是，多极30的电极上的贴片电势被最小化，如例如在2010年9月30日提交的共同未决的申请号GB 1116837.4中所描述。在这个实施例中，加热和/或使用均匀涂层以减小贴片电势可以实施用于整个组件。
为了减少离子束在从充气多极20离开时的额外散射，其末端孔22和23中的一者或二者可以被配置来提供用于气体但不中断RF场的连续性的一个屏障。优选地，充气多极的末端孔具有RF施加在这些孔上。针对四极场的具体情况，在图2中示意性示出这类孔的一个实例。该孔以端位(end-on)示出并且包括通过小间隙x分开的四个导电区段或指状物28，其中相对的对与相同相位的RF电连接(即，具有相位1的RF的第一对相对区段以及具有相位2的RF的第二对相对区段，其中1和2是RF的相反相位)以提供四极场。离子径向穿过区段中的中心孔27，系统的中心轴60延伸穿过中心孔。一般来说，对于2N极场(对于四极，N＝2；对于六极，N＝3；对于八极，N＝4；等等)，孔22和/或23可以被构造成具有通过小的间隙分开的2N个区段。对于2N极场，孔22和/或23可以被构造为具有通过小的间隙(例如，具有约0.5mm的间隙距离)分开的2N个区段或指状物的金属涂覆的PCB。优选地，孔22、23上的RF的幅值小于2N极(在这种情况下是四极20)上的RF，并且更优选地，该幅值小的倍数等于有效半径的比的N次幂。这可以通过提供电容性匹配的分压器来实现。“有效半径”意指一个理想多极的内切圆半径，该理想多极将在中心轴线上产生与实际构造相同的场结构。例如，对于一个flatapole，有效半径小于电极之间间隙的一半。对于图2中所示类型的一个孔，相对于其实际半径，有效半径甚至进一步被减小，这是因为每个象限的边缘变得更接近轴线，而不是如在理想四极中那样弯曲远离。
由第一离子镜38提供的减速场如上所述反射离子，这样使得这些离子向后朝着充气多极20返回，以第二次穿过其中所含的漂移空间。当离子朝向多极20返回时，第一离子镜(即多极30)以及沿着最接近第一离子镜的漂移空间的辅助电极21链末端的DC偏移电压斜升，如通过图1中的电势曲线图中的虚线所示。这种斜升应严格同步，这样使得离子运动不受扰动。以这种方式，在重新进入漂移空间时，离子发现其自身处于继续的离子迁移分离、在反向或第二方向上行进穿过漂移空间。因此，沿充气多极20内的漂移空间的轴向场是反向的。当离子到达充气多极20的另一个末端时，它们离开充气漂移空间并且进入含有用于反射离子的第二离子镜48的不含气体的区域46中。这种不含气体的区域在实践中再次意指一个处于真空的区域，该真空至少是高真空(优选小于10-3-10-4毫巴)。这些离子在第二离子镜48中以相同方式被反射，该第二离子镜与第一离子镜38大体相同，但是被定向在与该第一离子镜相反的方向上，并且包括具有细长多极杆44的一个不含气体的多极40。给第二离子镜48供应一个与第一镜类似但是方向相反的减速轴向场。第二镜的减速场经由轴向间隔开的辅助电极41以及末端孔11来提供，这些辅助电极定位成从多极杆44径向向外。主要区别是，当离子被反射时，这次没有必要改变多极40的DC偏移，而是仅改变沿着漂移空间的辅助电极21链末端的DC偏移，该DC偏移需要斜降(参见电势曲线图中的实线)回到在正向方向上第一次穿过漂移空间时初始使用的条件。然后离子重新进入充气多极20内的漂移空间，以在第一或正向方向上再次行进穿过该漂移空间。以这种方式，整个离子迁移分离过程可以再次重新开始。
虽然在图1所示的实施例中，多极20、30以及40对应地包含它们各自的一组杆24、34以及44，但是在一些实施例中，杆24、34以及44可以是物理上相同的一组杆，这样使得多极20、30以及40是相同的一组杆的不同部分。在这类实施例中，孔22和23可以杂乱地安装在构成多极20、30以及40的部分之间。出于这个目的，这些杆中的一些可以是分裂的。一些杆对于全部多极可能是物理上相同的，而一些可能是分裂的。这些多极中的一个可以包括其自身的一组杆，而两个其他多极可以是物理上相同的一组杆。
反射离子和使它们穿过漂移空间的过程重复多次，直到根据其离子迁移率所感兴趣的离子的分离达到所希望的水平(大致与通过数目M的平方根成比例)。每次穿过漂移空间都典型地以约5至20的分辨率R1分离离子。最后，可以通过调节末端孔11或32上的电压来将具有选定的一个离子迁移率或离子迁移率范围的离子过滤出来，这样使得所选定的离子通过这些孔离开，即，通过任一个离子镜离开，这通过将该镜的减速场调节为非减速条件来实现。通过上游末端孔11离开的选定离子可以被捕获在上游离子储存或捕获装置10中。通过下游末端孔32离开的选定离子可以被捕获在下游离子储存或捕获装置50中。
通过离子迁移率分离并且随后储存在捕获装置10抑或50中的离子可以被喷射到质量分析仪中，取决于仪器构型而用于质量分析或用于其他离子处理。出于这个目的，捕获装置10或50可以是一个线性离子阱，尤其是一个弯曲线性离子阱(C-阱)。
为了去除具有较高迁移率的离子，可以在感兴趣的离子仍然在多极20内部时，调节(降低，如果考虑带正电荷的离子)孔32上的电压。在整个分离过程中，具有较低迁移率的离子保持在多极20内部，并且它们可能产生空间电荷效应，从而对感兴趣的离子的迁移分离质量造成负面影响。为了去除具有较低迁移率的离子，多极20上的RF有时可以切断或者在四极构型的情况下为施加在多极20的杆上的解析DC。任选地，在整个迁移分离过程中也可以使用分辨DC，以提供不想要的种类或离子-分子反应的任何产物的快速去除。
在本发明的一个替代性实施例中，可以使用一个偏转器(如一个180度环形电扇区)代替反射离子镜，以在TOF聚焦的情况下使离子在相反方向上返回，该偏转器优选处于一个不含气体的区域中，如同上述离子镜的情况。这种构型的实例在图3A中示意性示出。通过含有一个环形电扇区偏转器90的一个不含气体的区域沿着第一轴线70将来自储存装置10的离子引入一个充气漂移空间72中，其中发生离子迁移分离。该偏转器90具有一个孔(未示出)，以允许离子穿过该孔从储存装置10进入漂移空间72中。这些离子还穿过定位在漂移空间72与偏转器90之间的四个短的离子导向器71中的第一个。这些离子被第一RF多极74沿着漂移空间中的第一轴线70导引，其中一个轴向DC场促使离子沿着轴线70。阴影区域82代表总的充气漂移空间区域。这类实施例可以使离子沿着一个轴线在反向方向上返回，该轴线与遵循正向方向的轴线平行，但是从其移位。位于漂移空间的另一个末端的一个类似的不含气体的区域中的一个类似偏转器将使离子180度偏转，以使离子沿着一个轴线在相反方向上返回。在所示出的情况中，也处于一个不含气体的区域中的一个与偏转器90类似的环形电扇区偏转器100接收已沿着第一轴线70行进的离子并且使它们在飞行时间聚焦的情况下返回，以在相反方向上沿着第二轴线80行进，该第二轴线平行于第一轴线70但从其移位。每个轴线将被设计成具有其自身的导向器，例如，将存在两个平行的离子导向器。因此，这些离子被第二RF多极84沿着漂移空间中的第二轴线80导引，其中一个轴向DC场促使离子沿着该轴线。其后离子进入第一偏转器90并且被180度偏转并且飞行时间聚焦回到第一轴线70上并且再次进入漂移空间中，等等。这将意味着可以将DC场保持处于第一方向上、沿着第一(正向)轴线70并且保持处于相反方向、在第二(反向)轴线80上。可以通过一个或两个偏转器内部离子的电压提升，或通过移动如以上实施例中所述的离子导向器内部的电压分布来实现电势的匹配。在这个实施例中，可以看出的是，沿着对应的轴线70和80限定了两条单独的离子路径，每条路径位于其自身对应的多极74和84内，并且均被提供于一个单个充气漂移空间82内，以提供两条离子迁移分离路径。在这个实施例中，如同使用离子镜的以上实施例，在离子偏转器内不发生根据其离子迁移率的离子的分离。离子镜或离子偏转器优选位于不含气体的区域(例如，高真空)中，这样使得在这类区域中不发生离子的离子迁移分离。这类离子镜或偏转器优选在其区域上提供离子的飞行时间聚焦。在此结合使用离子镜的本发明实施例所描述的其他特征加以必要的变更可用于使用离子偏转器的本发明的另外实施例。例如，一旦通过离子迁移率充分分离了感兴趣的离子，就可以通过偏转器90或100中的一个，例如，通过其中的一个孔抽取离子。
本发明的另一个实施例在图3B中示意性示出，该实施例基本类似于图3A中所示的实施例，这样使得相似参考标号表示相似部件。在图3B所示的实施例中，在一个较小的充气漂移空间82中仅沿着轴线70提供一条离子迁移分离路径。离子从漂移空间82的入口至其出口第一次穿过该漂移空间，并且然后经由包括偏转器100、直多极84以及偏转器90的离子光学部件被返回到该入口，其中这些离子可以再一次穿过充气偏移空间82，等等。返回离子光学部件如之前一样包含在一个高真空区域中。
图3C示意性示出根据本发明的一个离子迁移谱仪的仍然另一个实施例，其中使用两个相对的180度环形电扇区来提供一个弯曲的大体圆形的离子路径。在这个实施例中，一个漂移空间包括具有一个入口91和出口93的一个充气的180度环形扇区92。通过箭头表示离子运动的方向。将离子从漂移空间的出口93接收到一个不含气体的180度环形扇区94中，其中离子进行惯性运动。然后离子在飞行时间聚焦的情况下再一次返回到漂移空间的入口91。根据需要进行多次穿过该充气扇区，直到达到所需要的分辨力。离子可以例如通过扇区92、94中的任一个中的一个孔(未示出)进入漂移空间或不含气体的区域，以开始沿着所示出的离子路径运动。类似地，在通过离子迁移率的分离已发生至所需程度之后，可以通过这些扇区中的一个抽取所感兴趣的离子。在其他实施例中，可以提供其他弯曲路径，例如在一个弯曲的RF多极内。
离子迁移谱仪的多种操作模式是可能的，例如像以下：
1.)一种高分辨率模式，如上所述，其中将窄范围的离子迁移率放大并且总的离子飞行长度是L*M，而离子迁移率范围减小M倍。
2.)一种低分辨率模式，其中允许离子飞行通过该系统而没有反射(M＝1)，并且可以通过调节末端孔32上的电压将感兴趣的离子门控到储存装置50中并且捕获在那里。从那里，离子可以转移(如果需要)回到上游离子储存装置10，用于进一步的离子迁移分离，或它们可以在质量分析仪中进行质量分析。
3.)一种所谓的增强模式(augmented mode)，其中通过高或低分辨率方法分析一个范围的离子迁移率，并且将具有所希望的离子迁移率的离子过滤到离子储存装置50中。然后分析另外范围的离子迁移率，每次允许所希望的离子进入离子储存器50。之后，可以将离子向下游(例如，用于质量分析或进一步处理)或上游转移到离子储存装置10中(用于进一步离子迁移分离)。作为引导以进入离子储存器50的替代方案，可以将选定的离子引导到离子储存器10中，并且从那里，可以转移离子用于质量分析或进一步处理或进一步离子迁移分离。
4.)一种碎裂模式，其中可以将这些多极中的一个的偏移升高，使得离子在充气多极20的漂移空间中经受碎裂。这之后可以是另一离子迁移分离或其他进一步处理或质量分析。
5.)一种传输模式，其中允许离子被装置10至50之间的轴向场牵引而沿着装置以一种准连续方式漂移。
6.)一种多路复用模式，其中一个或多个另外离子脉冲被从离子储存器10注入漂移空间中，以便与感兴趣的离子处于同步(例如，每次刚好在感兴趣的离子在镜48中经历反射之后，注射该另外脉冲或各另外脉冲)。当感兴趣的离子具有低强度，但是高进入离子电流使得空间电荷效应明显时，这尤其有效。这种模式允许长分离的占空比(duty cycle)的达>50％的极大增加。
应理解，其他操作模式也是可能的。
应进一步理解，可以使用图1和2中具体示出的那些的多种替代装置来实施本发明。例如，代替多极20、30以及40，在使用或不使用RF的情况下，可以使用离子隧道、离子漏斗和/或其他装置代替它们中的任何一个或每一个。另外，代替使用DC轴向梯度场用于离子迁移分离，可以使用一种行波，如本领域所已知或如以上所提到的。
图4A和4B示出优选的MS/IMS/MS混合仪器的实施例，该混合仪器可以是Q/IMS/阱或Q/IMS/轨道阱构型。在图4A和4B所示出的构型中，参考标号具有以下含义：IS表示一个离子源；Q表示一个四极质量过滤器；CT表示一个C-阱；轨道阱表示一个OrbitrapTM质量分析仪；IMS表示根据本发明的一种离子迁移分离器，该分离器包括漂移空间和相对的离子镜(例如，如图1中所示)；IT表示一个离子储存器或阱。其他优选的MS/IMS/MS混合仪可以使用一个TOF质量分析仪代替该轨道阱质量分析仪。
MS/IMS/MS的图4A布局具有处于‘尽头(dead-end)’位置的IMS，其中通过离子迁移率分离的离子被返回到上游，之后在轨道阱质量分析仪中进行质量分析。MS/IMS/MS的图4B布局具有处于‘串联(in-line)’构型的IMS，其中通过离子迁移率分离的离子在IMS下游的轨道阱质量分析仪中进行质量分析。
一个C-阱可以执行图1实施例中的捕获装置10或50中的任一个的功能，尤其是在其内部具有一个另外的轴向场的情况下。该C-阱然后可以将离子喷射到一个质量分析仪，如本领域所已知。代替轨道阱质量分析仪，可以使用任何其他质量分析离子阱、静电离子阱、FT-ICR质量分析仪、或TOF质量分析仪。
应理解，其他构型是可能的，如将两个或更多个根据本发明的离子迁移分离器串联联接在一起。例如，从一个根据本发明的离子迁移分离器装置中抽取的选定离子可以传输或引入到与该第一装置串联连接的一个第二离子迁移分离器中，等等，以实现根据离子迁移率的较高程度的分离。
在一类操作模式中，一个质谱仪可以被安排来检测从IMS中抽取的具有选定迁移率、具有一个或有限数量的m/z值的离子，这样使得该仪器从而提供一个离子专一检测器。在一个更典型的操作模式中，通过质谱仪获得通过IMS传输的每个窄范围的离子迁移率(即，每个离子迁移率峰)的质谱图，从而潜在地将单个离子迁移率峰解析为其m/z分量。在一个优选操作模式中，不存在质量预过滤并且按以上所述的一种过滤模式操作离子迁移谱仪(IMS)，这样使得该离子迁移谱仪仅传输具有窄范围的离子迁移率K的离子，尽管具有高的占空比。参考图5，这种窄范围的离子迁移率K(即，在图中的虚线之间)示出在K相对于m/z的迁移率/质量曲线图上。随后的质量分析仪(如一个轨道阱质量分析仪)接收处于该窄范围的离子迁移率的离子并且执行质量分析，即m/z扫描。例如，使用图4A或4B中示出的混合仪器，可以按仅RF模式操作四极质量过滤器(Q)，以便提供质量预过滤，并且将处于窄范围的迁移率的离子抽取并储存在C-阱中，并且然后喷射到轨道阱质量分析仪中，用于有待执行的质量分析。然后执行通过离子迁移谱仪进行的随后扫描以传输另外范围的离子迁移率K，并且针对各迁移率扫描执行质量分析，这样使得可以获得如图5中所示的一个二维(2D)迁移率/质量图。其中离子种类被检测的迁移率/质量曲线图的区域在图5中通过阴影带示出。使用如图5所示的K与m/z之间的已知相关性，可以通过将几个K值合并到一个质谱图中，例如，通过在C-阱中积累具有几个K值的离子，之后将它们在轨道阱质量分析仪中一起分析，来提高分析速度。此外，如以上所述，可以使用在碎裂单元中碎裂来产生选定离子的碎片。
另一种优选方法参考图6进行说明。在这种所谓的联接-扫描方法中，仅允许选择某一种或多种类型(例如，具有选定的电荷态)的离子，这可以大大改善复杂混合物的分析的动态范围并且避免对在分析上无用的离子(例如，在肽混合物的情况下是带单电荷的离子或聚合物离子)进行分析。在这种联接-扫描方法中，与通过IMS进行迁移率扫描同时，扫描质量过滤器(例如像图4A或4B中的四极质量过滤器)，这样使得仅将具有限定的迁移率/质量比或落在迁移率/质量图上的限定曲线上的离子传送到随后的质量分析仪(例如像轨道阱分析仪)中。在后面的质量分析阶段之前，通过限定的迁移率/质量比选择的离子优选被积累，并且更优选被积累在一个离子阱(例如像图4A或4B中的C-阱)中。然后可以将积累的离子从该阱中释放到质量分析仪中。在图6中，在一个扫描中积累在该C-阱中的代表性迁移率/质量比在虚线之间示出。如所提到的，在扫描结束时，所有所积累的离子可以进行质量分析，例如，注入轨道阱分析仪中，并且获取质谱图。在这种操作中，可以获得一个高分辨率的质谱图(如使用轨道阱分析仪或其他高分辨率型分析仪(如TOF)获得的)，该质谱图将仅包括感兴趣的离子(例如，带2或3个电荷的离子，或仅糖肽等)并且因此充分使用该阱的空间电荷容量。以一种类似方式，可以在不同的迁移率/质量比下进行一次或多次随后扫描。可以将质量过滤器的质量分辨率选择为类似于IMS的分辨率，这样使得整体占空比保持为相当大的(例如，1％-2％)。任选地，可以通过向多极20的四极杆24施加解析DC，来将质量过滤与IMS分离相组合。
此外，可以在任选的碎裂单元中将某些选定的m/z碎裂，以提供用于确认相对应的前体离子的碎片。任选地，多极20可以用作这种单元，其中通过施加在该多极上的适当幅值的“电压提升”来提供碰撞能量。
尽管针对与离子捕获质量分析仪一起使用对本发明进行特别良好优化，但是本发明也可以与其他类型的质量分析仪(如TOF分析仪)一起使用。
如在此使用的，包括在权利要求中，除非上下文另外说明，否则在此术语的单数形式应当理解为包括复数形式，并且反之亦然。例如，除非上下文另外说明，否则在此包括权利要求中的单数引用，如“一种/个(a或an)”是指“一个/种或多个/种”。
贯穿本说明书的描述和权利要求，词语“包括(comprise)”、“包含(including)”、“具有(having)”以及“含有(contain)”以及这些词语的变化形式(例如“包括(comprising)”和“包括(comprises)”等等)表示“包括但不限于”并且不旨在(并且不会)排除其他部件。
应理解，可以对本发明的以上实施例进行变更，而这些变更仍落在本发明的范围之内。除非另有说明，否则本说明书中披露的每个特征可以由用于相同、等同或类似目的的替代特征来代替。因此，除非另有说明，否则所披露的每个特征只是一个一般系列的等同或类似特征中的一个实例。
使用在此提供的任何一个以及全部实例、或示例性语言(“例如”、“如”、“举例来说”以及相似语言)，仅旨在更好地说明本发明并且不指示对本发明的范围进行限制，除非另外要求。本说明书中的任何语言都不应当被理解为是在指示：任何未提出权利要求的元件是对本发明的实现是至关重要的。
本说明书中描述的任何步骤可以按照任何顺序来进行或同时进行，除非另有说明或上下文要求。
本说明书中披露的所有特征可以按任何组合形式进行组合，除了这类特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合。具体地说，本发明的优选特征适用于本发明的所有方面并且可以按任何组合来使用。同样，非本质的组合中描述的特征可以单独使用(不进行组合)。

Claims (42)

1.一种用于离子迁移谱的方法，包括：(i)向一个漂移空间中引入一个离子包；(ii)使这些离子穿过该漂移空间，其中这些离子根据其离子迁移率分离；并且(iii)将已穿过该漂移空间的这些离子反射或偏转回到该漂移空间中，其中这些离子可以根据其离子迁移率进一步分离，其中该反射或偏转通过使用离子镜或偏转器而发生在处于低于该漂移空间的压力下的一个区域中，其中在离子镜或偏转器中离子与气体的碰撞之间的平均自由程显著长于离子在离子镜或偏转器中的路径长度。
2.如权利要求1所述的方法，其中在步骤(iii)之后，该方法包括每次根据需要将步骤(ii)和(iii)轮流重复多次，以获得一个所需的离子分离长度或分辨力。
3.如权利要求1所述的方法，其中步骤(iii)包括将已在一个第一方向上穿过该漂移空间的这些离子在与该第一方向相反的一个第二方向上反射或偏转回到该漂移空间中。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括(iv)将已在该第二方向上穿过该漂移空间的这些离子再次在该第一方向上反射或偏转回到该漂移空间中，其中该反射或偏转再次通过使用离子镜或偏转器发生在处于低于该漂移空间的压力下的一个区域中，其中在离子镜或偏转器中离子与气体的碰撞之间的平均自由程显著长于离子在离子镜或偏转器中的路径长度。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包括在步骤(iv)之后，根据需要将步骤(iii)和(iv)轮流重复多次。
6.如权利要求3至5中任一项所述的方法，进一步包括沿着该漂移空间提供一个可切换的轴向电场，以轮流在该第一和第二方向上驱动这些离子。
7.如权利要求1所述的方法，其中有两个离子镜或两个离子偏转器被包含在处于低于该漂移空间的压力下的区域中，其中这些区域邻近于该漂移空间的相反末端，用于在该漂移空间的每个末端反射或偏转这些离子。
8.如权利要求1或7所述的方法，其中该漂移空间填充有一种缓冲气体，并且包含这个或这些离子镜、或这个或这些离子偏转器的这个或这些区域处于高真空。
9.如权利要求1或7所述的方法，其中这些离子根据其离子迁移率进行的分离不发生在包括这个或这些离子镜、或这个或这些离子偏转器的这个或这些区域内。
10.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中通过一个非线性电场反射或偏转这些离子。
11.如权利要求10所述的方法，其中该非线性电场提供这些离子的飞行时间聚焦。
12.如权利要求11所述的方法，其中该非线性电场是一个抛物线场或多项式场。
13.如权利要求11或12所述的方法，进一步包括加速这些离子，之后立即在该非线性电场中反射或偏转这些离子。
14.如权利要求1-5中任一项所述的方法，进一步包括在将离子通过其离子迁移率分离之后，从该漂移空间中抽取这些离子。
15.如权利要求14所述的方法，其中通过一个离子镜或离子偏转器从该漂移空间中抽取这些离子。
16.如权利要求14所述的方法，进一步包括在进一步处理之前将所抽取的离子储存在一个离子储存装置中，该进一步处理包括以下中的一项或多项：进一步的离子迁移分离、离子碎裂以及质量分析。
17.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中通过一个离子镜或一个离子偏转器将这些离子引入该漂移空间中。
18.一种离子迁移谱仪，包括：一个漂移空间，该漂移空间用于根据离子迁移率分离离子；以及一个离子镜或离子偏转器，该离子镜或离子偏转器用于接收已穿过该漂移空间的离子并且将这些离子反射或偏转回到该漂移空间中，其中该离子镜或离子偏转器位于处于低于该漂移空间的压力下的一个区域中并且在离子镜或离子偏转器中离子与气体的碰撞之间的平均自由程显著长于离子在离子镜或偏转器中的路径长度。
19.如权利要求18所述的离子迁移谱仪，其中该离子镜或离子偏转器用于接收已在一个第一方向上穿过该漂移空间的离子，并且将这些离子反射或偏转回到该漂移空间中，以在与该第一方向相反的一个第二方向上穿过该漂移空间。
20.如权利要求19所述的离子迁移谱仪，其中该离子镜或偏转器是一个第一离子镜或偏转器，并且该离子迁移谱仪进一步包括一个第二离子镜或偏转器，该第二离子镜或偏转器用于接收已在该第二方向上穿过该漂移空间的离子，并且将这些离子反射或偏转回到该漂移空间中，以再次在该第一方向上穿过该漂移空间。
21.如权利要求20所述的离子迁移谱仪，其中该两个离子镜或偏转器构成定位成邻近于该漂移空间的这些相反末端的两个相对的离子镜或偏转器，借此这些离子可以在这些离子镜或偏转器之间重复地反射或偏转，在每次反射或偏转之间穿过该漂移空间。
22.如权利要求19至21中任一项所述的离子迁移谱仪，其中每个离子镜或偏转器产生一个非线性电场以反射或偏转这些离子。
23.如权利要求22所述的离子迁移谱仪，其中在这个或每个离子镜中反射或偏转这些离子提供这些离子的飞行时间聚焦。
24.如权利要求19至21中任一项所述的离子迁移谱仪，进一步包括在这个或每个离子镜或偏转器之前的一个短区域，其中在反射或偏转之前，一个加速器用一个小的轴向电场加速这些离子。
25.如权利要求19至21中任一项所述的离子迁移谱仪，进一步包括一个可切换的轴向电场产生装置，以沿着该漂移空间产生一个轴向电场，以轮流在该第一或第二方向上驱动这些离子。
26.如权利要求18至21中任一项所述的离子迁移谱仪，其中该漂移空间包含在一个多极内。
27.如权利要求18至21中任一项所述的离子迁移谱仪，其中在使用中，该漂移空间填充有一种缓冲气体，并且该离子镜或偏转器被包含在保持处于高真空的一个区域中。
28.如权利要求18至21中任一项所述的离子迁移谱仪，进一步包括位于该漂移空间上游的一个离子储存装置，该离子储存装置用于在将离子作为一个离子脉冲引入该漂移空间之前，储存来自离子源的离子。
29.如权利要求28所述的离子迁移谱仪，其中该上游离子储存装置还用于储存在已发生离子迁移分离之后从该漂移空间中抽取的离子。
30.如权利要求18至21中任一项所述的离子迁移谱仪，进一步包括位于该漂移空间下游的一个离子储存装置，该离子储存装置用于储存在已发生离子迁移分离之后从该漂移空间中抽取的离子。
31.如权利要求18至21中任一项所述的离子迁移谱仪，进一步包括一个质量分析仪，该质量分析仪用于对在已发生离子迁移分离之后从该漂移空间中抽取的离子进行质量分析。
32.如权利要求31所述的离子迁移谱仪，进一步包括位于该漂移空间上游的离子储存装置，该离子储存装置用于在将离子作为离子脉冲引入该漂移空间之前，储存来自离子源的离子，并且还包括位于该漂移空间下游的离子储存装置，该离子储存装置用于储存在已发生离子迁移分离之后从该漂移空间中抽取的离子，其中该质量分析仪与该上游离子储存装置或下游离子储存装置中的至少一个联通。
33.如权利要求18至21中任一项所述的离子迁移谱仪，其中这个或这些离子镜或这个或这些离子偏转器的这个或这些区域中的压力使得这些离子根据其离子迁移率的分离不发生在这样的一个或多个区域中，而是发生不依赖于离子截面但是依赖于质荷比(m/z)的分离。
34.如权利要求33所述的离子迁移谱仪，其中这个或每个离子镜或离子偏转器提供这些离子的飞行时间聚焦。
35.一种离子迁移谱方法，其中离子在一个或多个漂移空间中进行多阶段的离子迁移分离以及多阶段的惯性离子运动，其中在惯性离子运动阶段中离子与气体的碰撞之间的平均自由程比在这些离子迁移分离阶段中显著更长，其中每个惯性离子运动阶段处于相继的离子迁移分离阶段之间并且其中一个或多个漂移空间中的每一个被安排成由离子多次通过。
36.如权利要求35所述的方法，其中通过这些惯性离子运动的区域中的一个离子镜反射或通过一个偏转器偏转这些离子。
37.如权利要求36所述的方法，其中通过一个非线性电场反射或偏转这些离子。
38.如权利要求37所述的方法，其中该非线性电场提供这些离子的飞行时间聚焦。
39.一种离子迁移谱仪，包括：一个或多个漂移空间，该一个或多个漂移空间用于根据离子迁移率分离离子；以及一个或多个区域，该一个或多个区域用于允许这些离子进行惯性离子运动，其中这些离子在与气体的碰撞之间的平均自由程比在该一个或多个漂移空间中显著更长，其中该一个或多个区域中的每一个被配置以接收来自该一个或多个漂移空间中之一的这些离子并且包括离子光学部件，这些离子光学部件用以将这些离子引导到该一个或多个漂移空间中的同一个或另一个中，借此该一个或多个漂移空间中的每一个被安排成被这些离子多次穿过。
40.如权利要求39所述的离子迁移谱仪，其中该一个或多个惯性离子运动区域中的每一个含有一个离子镜或偏转器。
41.如权利要求40所述的离子迁移谱仪，其中该离子镜或偏转器提供一个非线性电场以反射或偏转离子。
42.如权利要求41所述的离子迁移谱仪，其中该非线性电场提供离子的飞行时间聚焦。
CN201380010226.3A 2012-02-21 2013-02-14 用于离子迁移谱的设备和方法 Active CN104126116B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1202895.7A GB2499587B (en) 2012-02-21 2012-02-21 Apparatus and methods for ion mobility spectrometry
GB1202895.7 2012-02-21
PCT/EP2013/052994 WO2013124207A1 (en) 2012-02-21 2013-02-14 Apparatus and methods for ion mobility spectrometry

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104126116A CN104126116A (zh) 2014-10-29
CN104126116B true CN104126116B (zh) 2017-09-26

Family

ID=45939889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380010226.3A Active CN104126116B (zh) 2012-02-21 2013-02-14 用于离子迁移谱的设备和方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US9207206B2 (zh)
JP (1) JP6190393B2 (zh)
CN (1) CN104126116B (zh)
CA (1) CA2864761C (zh)
DE (1) DE112013001062B4 (zh)
GB (2) GB2499587B (zh)
WO (1) WO2013124207A1 (zh)

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015071647A2 (en) 2013-11-12 2015-05-21 Micromass Uk Limited Method of isolating ions
GB201319952D0 (en) * 2013-11-12 2013-12-25 Micromass Ltd Methods of isolating ions
GB2527877B (en) 2014-03-10 2017-07-05 Micromass Ltd Method for separating ions according to a physicochemical property
US9984861B2 (en) 2014-04-11 2018-05-29 Micromass Uk Limited Ion entry/exit device
DE112015002248B4 (de) 2014-05-14 2022-04-28 Micromass Uk Limited Entfaltung überlappender Ionenbeweglichkeitsspektrometer- oder -trennerdaten
EP3155640A4 (en) 2014-06-16 2018-07-04 Purdue Research Foundation Sample analysis systems and methods of use thereof
GB201506330D0 (en) * 2015-04-14 2015-05-27 Micromass Ltd Mass determination using ion mobility measurements
GB201507363D0 (en) 2015-04-30 2015-06-17 Micromass Uk Ltd And Leco Corp Multi-reflecting TOF mass spectrometer
GB2541384B (en) * 2015-08-14 2018-11-14 Thermo Fisher Scient Bremen Gmbh Collision cell having an axial field
GB201520130D0 (en) 2015-11-16 2015-12-30 Micromass Uk Ltd And Leco Corp Imaging mass spectrometer
GB201520134D0 (en) 2015-11-16 2015-12-30 Micromass Uk Ltd And Leco Corp Imaging mass spectrometer
GB201520540D0 (en) 2015-11-23 2016-01-06 Micromass Uk Ltd And Leco Corp Improved ion mirror and ion-optical lens for imaging
WO2017089991A1 (en) * 2015-11-27 2017-06-01 Q-Tek D.O.O. Method for targeted trace analysis with rf ion mirror
GB2546967B (en) * 2016-01-27 2020-04-15 Thermo Fisher Scient Bremen Gmbh Quadrupole mass spectrometer
US9978578B2 (en) * 2016-02-03 2018-05-22 Fasmatech Science & Technology Ltd. Segmented linear ion trap for enhanced ion activation and storage
EP3423820A4 (en) * 2016-03-02 2019-10-23 Washington State University STERRION MOBILITY MASS SPECTROMETRY AND METHOD FOR MEASURING ION MOBILITY OF SELECTED IONS
US10018592B2 (en) * 2016-05-17 2018-07-10 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for spatial compression and increased mobility resolution of ions
US10458944B2 (en) 2016-06-03 2019-10-29 Bruker Daltonik Gmbh Trapped ion mobility spectrometer with high ion storage capacity
GB201613988D0 (en) 2016-08-16 2016-09-28 Micromass Uk Ltd And Leco Corp Mass analyser having extended flight path
US10224194B2 (en) * 2016-09-08 2019-03-05 Battelle Memorial Institute Device to manipulate ions of same or different polarities
GB2567794B (en) 2017-05-05 2023-03-08 Micromass Ltd Multi-reflecting time-of-flight mass spectrometers
GB2563571B (en) 2017-05-26 2023-05-24 Micromass Ltd Time of flight mass analyser with spatial focussing
CN109003876B (zh) * 2017-06-06 2020-10-16 岛津分析技术研发（上海）有限公司 离子迁移率分析器及分析方法
WO2019011175A1 (zh) * 2017-07-12 2019-01-17 赵晓峰 一种存储和传输正负离子的装置和方法
US11239067B2 (en) 2017-08-06 2022-02-01 Micromass Uk Limited Ion mirror for multi-reflecting mass spectrometers
WO2019030471A1 (en) 2017-08-06 2019-02-14 Anatoly Verenchikov ION GUIDE INSIDE PULSED CONVERTERS
EP3662502A1 (en) 2017-08-06 2020-06-10 Micromass UK Limited Printed circuit ion mirror with compensation
WO2019030477A1 (en) 2017-08-06 2019-02-14 Anatoly Verenchikov ACCELERATOR FOR MASS SPECTROMETERS WITH MULTIPASSES
WO2019030475A1 (en) 2017-08-06 2019-02-14 Anatoly Verenchikov MASS SPECTROMETER WITH MULTIPASSAGE
US11049712B2 (en) 2017-08-06 2021-06-29 Micromass Uk Limited Fields for multi-reflecting TOF MS
WO2019030476A1 (en) 2017-08-06 2019-02-14 Anatoly Verenchikov INJECTION OF IONS IN MULTI-PASSAGE MASS SPECTROMETERS
JP2019035607A (ja) * 2017-08-10 2019-03-07 株式会社島津製作所 分析装置
US10332723B1 (en) 2017-12-20 2019-06-25 Battelle Memorial Institute Ion focusing device
GB201806507D0 (en) 2018-04-20 2018-06-06 Verenchikov Anatoly Gridless ion mirrors with smooth fields
GB201807626D0 (en) 2018-05-10 2018-06-27 Micromass Ltd Multi-reflecting time of flight mass analyser
GB201807605D0 (en) 2018-05-10 2018-06-27 Micromass Ltd Multi-reflecting time of flight mass analyser
GB201808530D0 (en) 2018-05-24 2018-07-11 Verenchikov Anatoly TOF MS detection system with improved dynamic range
US10720315B2 (en) 2018-06-05 2020-07-21 Trace Matters Scientific Llc Reconfigurable sequentially-packed ion (SPION) transfer device
US10840077B2 (en) 2018-06-05 2020-11-17 Trace Matters Scientific Llc Reconfigureable sequentially-packed ion (SPION) transfer device
US11219393B2 (en) 2018-07-12 2022-01-11 Trace Matters Scientific Llc Mass spectrometry system and method for analyzing biological samples
US12089932B2 (en) 2018-06-05 2024-09-17 Trace Matters Scientific Llc Apparatus, system, and method for transferring ions
US10460920B1 (en) 2018-06-26 2019-10-29 Battelle Memorial Institute Flexible ion conduit
GB201810573D0 (en) 2018-06-28 2018-08-15 Verenchikov Anatoly Multi-pass mass spectrometer with improved duty cycle
CN108760637B (zh) * 2018-07-13 2023-11-21 金华职业技术学院 一种研究分子光异构化的装置
GB201901411D0 (en) 2019-02-01 2019-03-20 Micromass Ltd Electrode assembly for mass spectrometer
GB201904425D0 (en) * 2019-03-29 2019-05-15 Micromass Ltd Method of selecting ions
GB201913378D0 (en) * 2019-09-17 2019-10-30 Micromass Ltd Ion mobility separation device
US11293898B2 (en) * 2020-02-06 2022-04-05 Thermo Finnigan Llc Duty cycle improvement for a mass spectrometer using ion mobility separation
GB2593667A (en) * 2020-02-10 2021-10-06 Thermo Electron Mfg Limited Method and apparatus for separating ions
US20230411139A1 (en) * 2020-10-13 2023-12-21 Dh Technologies Development Pte. Ltd. Systems and methods for ion injection into an electrostatic trap
GB202105251D0 (en) 2021-04-13 2021-05-26 Thermo Fisher Scient Bremen Gmbh Ion mobility spectrometry
CN115223844A (zh) 2021-04-21 2022-10-21 株式会社岛津制作所 离子迁移率分析装置

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1116837A (en) 1964-09-24 1968-06-12 United Gas Industries Ltd Electricity meters and like instruments
DE3025764C2 (de) 1980-07-08 1984-04-19 Hermann Prof. Dr. 6301 Fernwald Wollnik Laufzeit-Massenspektrometer
JPS60119067A (ja) 1983-11-30 1985-06-26 Shimadzu Corp 飛行時間型質量分析装置
GB2217103B (en) 1988-04-06 1992-09-23 Graseby Ionics Ltd Ion mobility detector
GB8915972D0 (en) 1989-07-12 1989-08-31 Kratos Analytical Ltd An ion mirror for a time-of-flight mass spectrometer
US5464985A (en) 1993-10-01 1995-11-07 The Johns Hopkins University Non-linear field reflectron
EP0843887A1 (en) 1995-08-11 1998-05-27 Mds Health Group Limited Spectrometer with axial field
US5814813A (en) 1996-07-08 1998-09-29 The Johns Hopkins University End cap reflection for a time-of-flight mass spectrometer and method of using the same
US6107625A (en) 1997-05-30 2000-08-22 Bruker Daltonics, Inc. Coaxial multiple reflection time-of-flight mass spectrometer
US5905258A (en) 1997-06-02 1999-05-18 Advanced Research & Techology Institute Hybrid ion mobility and mass spectrometer
US6365892B1 (en) 1997-11-24 2002-04-02 Robert J. Cotter Method and apparatus for correction of initial ion velocity in a reflectron time-of-flight mass spectrometer
EP1268041B1 (en) 2000-02-29 2012-09-05 Ionwerks, Inc. Improved mobility spectrometer
US6707037B2 (en) * 2001-05-25 2004-03-16 Analytica Of Branford, Inc. Atmospheric and vacuum pressure MALDI ion source
GB2389452B (en) 2001-12-06 2006-05-10 Bruker Daltonik Gmbh Ion-guide
US6630662B1 (en) 2002-04-24 2003-10-07 Mds Inc. Setup for mobility separation of ions implementing an ion guide with an axial field and counterflow of gas
US6888130B1 (en) * 2002-05-30 2005-05-03 Marc Gonin Electrostatic ion trap mass spectrometers
US6791078B2 (en) 2002-06-27 2004-09-14 Micromass Uk Limited Mass spectrometer
GB2390935A (en) 2002-07-16 2004-01-21 Anatoli Nicolai Verentchikov Time-nested mass analysis using a TOF-TOF tandem mass spectrometer
GB2403063A (en) * 2003-06-21 2004-12-22 Anatoli Nicolai Verentchikov Time of flight mass spectrometer employing a plurality of lenses focussing an ion beam in shift direction
US7385187B2 (en) * 2003-06-21 2008-06-10 Leco Corporation Multi-reflecting time-of-flight mass spectrometer and method of use
JP4208674B2 (ja) * 2003-09-03 2009-01-14 日本電子株式会社 多重周回型飛行時間型質量分析方法
US7170096B2 (en) * 2004-01-23 2007-01-30 The University Of Delaware Antimonide-based optical devices
DE102004014584B4 (de) 2004-03-25 2009-06-10 Bruker Daltonik Gmbh Hochfrequenz-Quadrupolsysteme mit Potentialgradienten
US7064322B2 (en) 2004-10-01 2006-06-20 Agilent Technologies, Inc. Mass spectrometer multipole device
JP5306806B2 (ja) 2005-03-29 2013-10-02 サーモ フィニガン リミテッド ライアビリティ カンパニー 質量分析計、質量分析法、コントローラ、コンピュータプログラムおよびコンピュータ可読媒体
CA2628922C (en) * 2005-11-10 2016-01-26 Micromass Uk Limited Mass spectrometer
GB0524972D0 (en) * 2005-12-07 2006-01-18 Micromass Ltd Mass spectrometer
US7858929B2 (en) 2006-04-13 2010-12-28 Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh Ion energy spread reduction for mass spectrometer
GB0607542D0 (en) * 2006-04-13 2006-05-24 Thermo Finnigan Llc Mass spectrometer
US8620738B2 (en) * 2006-08-31 2013-12-31 Visa U.S.A. Inc Loyalty program incentive determination
WO2008028159A2 (en) * 2006-09-01 2008-03-06 Indiana University Research And Technology Corporation Apparatus and methods for analyzing ions
GB0624535D0 (en) * 2006-12-08 2007-01-17 Micromass Ltd Mass spectrometer
GB0624677D0 (en) * 2006-12-11 2007-01-17 Shimadzu Corp A co-axial time-of-flight mass spectrometer
GB0626025D0 (en) 2006-12-29 2007-02-07 Thermo Electron Bremen Gmbh Ion trap
GB2447330B (en) * 2007-02-26 2010-03-24 Micromass Ltd Helical ion guide
GB0703682D0 (en) 2007-02-26 2007-04-04 Micromass Ltd Mass spectrometer
US7564025B2 (en) 2007-02-28 2009-07-21 Agilent Technologies, Inc. Multipole devices and methods
US8513591B2 (en) 2008-01-17 2013-08-20 Indiana University Reseach and Technology Corporation Ion mobility spectrometer instrument and method of operation
GB0815397D0 (en) * 2008-08-22 2008-10-01 Micromass Ltd Mass spectrometer
JP5985989B2 (ja) 2010-01-28 2016-09-06 エムディーエス アナリティカル テクノロジーズ， ア ビジネス ユニット オブ エムディーエス インコーポレイテッド 低圧微分移動度分光計を備えた質量分析システム
JP5808398B2 (ja) * 2010-06-02 2015-11-10 ジョンズ ホプキンズ ユニバーシティＪｏｈｎｓ Ｈｏｐｋｉｎｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 微生物の薬物耐性を判定するシステムおよび方法
GB201021360D0 (en) * 2010-12-16 2011-01-26 Thermo Fisher Scient Bremen Gmbh Apparatus and methods for ion mobility spectrometry
GB2495127B (en) 2011-09-30 2016-10-19 Thermo Fisher Scient (Bremen) Gmbh Method and apparatus for mass spectrometry

Also Published As

Publication number Publication date
JP6190393B2 (ja) 2017-08-30
GB2499587B (en) 2016-06-01
DE112013001062T5 (de) 2014-10-30
GB2509412A (en) 2014-07-02
JP2015509588A (ja) 2015-03-30
CA2864761C (en) 2017-07-18
GB201402868D0 (en) 2014-04-02
US9207206B2 (en) 2015-12-08
GB2509412B (en) 2016-06-01
DE112013001062B4 (de) 2024-09-05
GB201202895D0 (en) 2012-04-04
US20160084799A1 (en) 2016-03-24
GB2499587A (en) 2013-08-28
CA2864761A1 (en) 2013-08-29
WO2013124207A1 (en) 2013-08-29
US9753011B2 (en) 2017-09-05
CN104126116A (zh) 2014-10-29
US20150008318A1 (en) 2015-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104126116B (zh) 用于离子迁移谱的设备和方法
US10593533B2 (en) Imaging mass spectrometer
CN105869983B (zh) 采用并行积聚的俘获离子迁移谱仪
CN103650099B (zh) 串联质谱法的靶向分析
JP6698698B2 (ja) オーバーサンプル型飛行時間質量分析
JP5329967B2 (ja) 質量分析計
JP3990889B2 (ja) 質量分析装置およびこれを用いる計測システム
CN101366097B (zh) 具有正交加速的多次反射飞行时间质谱仪
US8080787B2 (en) Ion mobility measurement at a potential barrier
CN110186990B (zh) 串联离子迁移谱仪
US20040245452A1 (en) Mass spectrometer
CN108292586A (zh) 成像质谱仪
GB2560463A (en) High Duty Cycle Ion Spectrometer
JP2011119279A (ja) 質量分析装置およびこれを用いる計測システム
JP2006093160A (ja) 質量分析装置およびこれを用いる計測システム
JP2008108739A (ja) 質量分析装置およびこれを用いる計測システム
GB2409764A (en) Processing mass spectral data to filter out ions having undesired charge states
US20220099627A1 (en) Ion filtering devices
JP2011034981A (ja) 質量分析装置およびこれを用いる計測システム

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant