CN105719940B - Ft-icr质谱分析仪及其运行方法 - Google Patents

Ft-icr质谱分析仪及其运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及FT‑ICR质谱分析仪及其运行方法，特别是针对一种具有双工器的ICR测量单元，双工器具有一个或多个半导体组件，其具有用于沿z轴方向产生磁场的超导磁体，双工器是FT‑ICR质谱分析仪的发射和接收设备的组成部分，其在离子激发阶段期间将发射器的电压传输给ICR测量单元的电极、保护前置放大器免受过电压影响并且在离子探测阶段期间将离子接收信号经由接收路径传输给前置放大器，在接收路径内置入有主动的串接开关，其具有两种具有相应不同串接阻抗的可切换状态。由此提供一种ICR测量单元，其中可以置入既用于离子激发又用于离子探测的电极，用于此的双工器确保保护前置放大器不受激发电压的影响并且不显著地影响信噪比。

Description

FT-ICR质谱分析仪及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种具有双工器的ICR测量单元，该双工器具有一个或多个半导体组件，所述ICR测量单元应用在用于FT-ICR(＝Fourier Transform-Ion CyclotronResonance(傅立叶变换离子回旋共振))质谱分析的仪器中，该仪器具有用于沿着z轴方向产生磁场的、优选超导的磁体，其中，双工器是FT-ICR质谱分析仪器的发射和接收设备的组成部分，该双工器一方面在离子激发阶段期间将发射器的电压传输给ICR测量单元的至少一个电极、保护前置放大器免受过电压影响并且另一方面在离子探测阶段期间将离子接收信号、即同一电极的由感应电荷(influenzierte Ladung)产生的电压通过接收路径传输给前置放大器。
背景技术
由Chen，T.；Kaiser，N.K.；Beu，S.C.；Hendrickson，C.L.和Marshall，A.G.所著的“Excitation and Detection with the Same Electrodes for Improved FT-ICR MSPerformance”,Proc.60th ASMS Conf.on Mass Spectrometry&Allied Topics,Vancouver,Canada,2012年5月20至24日(＝参考[2])
或由
Chen，T.；Kaiser，N.K.；Beu，S.C,Blakney G.T.,Quinn J.P.,Mclntosh,D.G.,Hendrickson,C.L.和Marshall,A.G.所著的“Improving Radial and Axial Uniformityof the Excitation Electric Field in a Closed Dynamically Harmonized FT-ICRCell”,61st Amer.Soc.Mass Spectrometry Conf.,Minneapolis,MN,2013年6月9至13日(＝参考[2])已知这种配置组件。
此外，本申请还参考了如下的文献：
[1]Mathur,R.；Knepper,R.W.；O’Connor,P.B.所著的“A Low-Noise,WidebandPreamplifier for a Fourier-Transform Ion Cyclotron Resonance MassSpectrometer”,Journal of the American Society for Mass Spectrometry，2007年12月,第18卷,第12版,第2233-2241页。
[2]Chen,T.；Kaiser,N.K.；Beu,S.C.；Hendrickson,C.L.和Marshall,A.G.所著的“Excitation and Detection with the Same Electrodes for lmproved FT-ICR MSPerformance”,Proc.60th ASMS Conf.on Mass Spectrometry&Allied Topics,Vancouver,Canada,2012年5月20至24日。
[3]Chen,T.；Kaiser,N.K.；Beu,S.C,Blakney G.T.,Quinn J.P.,Mclntosh，D.G.,Hendrickson,C.L.and Marshall,A.G.所著的“Improving Radial and Axial Uniformityof the Excitation Electric Field in a Closed Dynamically Harmonized FT-ICRCell”,61st Amer.Soc.Mass Spectrometry Conf.,Minneapolis,MN,2013年6月9至13日。
[4]Dunnivant,F.M.所著的“Fourier Transform Ion Cyclotron-MassSpectrometry”，URL为：
http://people.whitman.edu/～dunnivfm/C_MS_Ebook/CH5/5_5_6.html,2014年7月24日检索得到。
[5]Wikipedia,“Relaytypes”,章节“Solid-state relay”,URL为http://en.wikipedia.org/wiki/Relay,2014年7月7日检索得到。
[6]Wikipedia,“Microelectromechanical Systems”,URL为
http://en.wikipedia.org/wiki/Microelectromechanical_systems,2014年7月17日检索得到。
[7]Wikipedia,“Micro-Opto-Electro-Mechanical Systems”,URL为
http://en.wikipedia.org/wiki/Micro-Opto-Electro-Mechanical_Systems,2014年7月17日检索得到。
[8]Schweikhard,L.；Drader,J.J.；Shi,S.D.-H.；Hendrickson,C.L.和Marshall,A.G.所著的“Quadrature Detection for the Separation of the Signals of Positiveand Negative Ions in Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance MassSpectrometry”,AIP Conf.Proc.606,647-651,2002。
[9]Marshall,A.G.；Hendrickson,C.L.所著的“Fourier transform ioncyclotron resonance detection:principles and experimental configurations”,international Journal of Mass Spectrometry 215,59-75,2002。
引言
傅立叶变换离子回旋共振(FT-ICR)是一种用于高分辨率的质谱分析的技术方法。
通常的用于FT-ICR质谱分析的元件分为立方体的和柱体的部分：一对相对的电极用于离子激发而另一对错开90度用于探测，如在图2(或图3a)中示例性示出的那样。进一步的开发试图通过如下方式改进这种迄今为止的配置组件，即，将所有电极具体地通过如下方式用于离子探测，即，将迄今为止仅仅用于激发的电极对也用于探测。
通过所有四个具有相应交替的相位(0度，180度)的电极的信号的相加，实现更高的频率分辨率(实际上由此实现更高的频率，在FT-ICR质谱分析中，这相当于更高的质量分辨率)。这种探测方式在谐波-探测方法的概念下是已知(图3b)(参见参考[9])。
然而利用这样的配置组件还可以通过相位正确的信号相加实现更好的灵敏度(更高的信噪比)，这是因为在整个环形轨道(回旋加速器)期间可以探测到离子接收信号。在此分别将两个相邻电极的信号相加并且减去另外两个电极的信号(图3c)(参见参考[8])。
图4a示出的是电极对的这种众所周知的配置的基本线路图。ICR测量单元(01)的立体相对的、具有附属的前置放大器(04b和04d)的电极对(20和21)仅仅用于探测，而第二电极对(40和41)则通过双工器(08a和08b)或与前置放大器(04a和04c)或与用于离子激发的发射器(03a和03b，在此作为两个单独的发射器示出，然而实际上经常使用具有0/180度的分裂器的一个单独的发射器)连接。由这种配置为不同的应用产生四个可自由组合的接收路径和两个发射路径。
在图4b和4c中为激发情况和探测情况画出具有用于激发和探测的一个共同的电极(11)的一个单独的路径。图4a中的单独的双工器(08a或08b)基本上包括两个切换路径S1和S2(图4b和4c，42和43)。在离子激发阶段期间，S1(42)是闭合的或传导的，而S2(43)是断开的或中断的，而在离子探测阶段期间则相反。
S1在闭合状态中将离子激发电压传输给共同的电极并且在中断的状态中保障探测到的离子接收信号不衰减。S2在中断的状态中保护后面的前置放大器免受高离子激发电压的影响并且在传导的状态中传输离子接收信号。
应用要求
这样配置的目标是实现尽可能大的信噪比、和/或尽可能大的频率分辨率，尽可能不影响或限制任何其它的系统性能。在此列举出从使用方面必须满足的最重要的点：
1.为了实现更大的频率分辨率(谐波探测方法，图3b)，必须设计有至少一个用于发射和接收的电极对并且必须适当地组合离子接收信号。
2.为了在离子探测阶段期间使信噪比最大化，S2(43，在离子激发阶段期间保护前置放大器，图4b和4c)必须具有尽可能理想的传导性。
此外，必须将从接收路径(12)相对电路接地线(Schaltungsmasse)(13)的可能存在的电容最小化并且将相对电路接地线的可能存在的并联电阻最大化。
3.为了确保在离子激发阶段期间对前置放大器的保护，S2必须具有足够大的反向衰减和抗电压强度。
4.为了在离子探测阶段期间使信噪比最大化，S1(42，将离子激发电压传输到共同的电极(11)上，图4b和4c)必须具有尽可能理想的反向衰减。
5.S1的电阻(图4b和4c)在传导的状态中与ICR单元电容(图5，细部51)构成低通滤波器，并且因此必须是低欧姆的，以便不影响离子激发电压的频率响应。
6.具有其切换路径S1和S2的双工器必须能够足够快速地在它的两个基本状态之间变换，以便保障激发与探测之间的转换开关的功能性。
对实现的要求
下面是在具体实现方面需满足的最重要的点：
1.实现的主要问题在于ICR单元的高欧姆的源阻抗，其要求具有最小的等效噪声电源的前置放大器。双工器不允许给这种高欧姆的系统干扰地增加负担(图5)。
2.如果通过接通的路径S2(图4b和4c)实现前置放大器的保护，那么为了保护前置放大器免受离子激发电压的影响无论如何必须确保开关的操作。
3.为了能够利用具有用于离子激发和探测的共同的电极对的ICR测量单元的改进的特性，有益的是串接在后面的前置放大器具有与单元的源阻抗相匹配的、尽可能低噪音的特性。在文献中经常为这种特性使用概念“噪声匹配(Rauschanpassung)”。
总配置的现有技术
在参考[1]中发表的电子电路非常详细地说明了用于FT-ICR质谱分析的前置放大器技术的现状以及当今如何应用它，然而没有双工器。由这篇文献清楚地得知哪些参数对前置放大器的设计是重要的。从中详细地推导出：为了最大的信噪比必须将由电极电容、到前置放大器的引线电容、前置放大器的输入端电容以及另外的寄生电容组成的总输入端电容(51)最小化，然而必须将再次由前置放大器的输入端电阻、用于电极DC电势的泄漏电阻和另外的并联损失组成的并联电阻(52)最大化。
利用这样的配置由一个单独的电极对无疑实现了利用现在的技术达到的尽可能好的信噪比(可想象的低温前置放大器除外，利用该前置放大器还可以进一步减小噪音。)然而这种系统仅仅可以用于离子探测，因为为了离子激发需要另外的电极对，这因此排除了一定的应用，诸如谐波探测方法和/或其他的，借助接收信号的相位正确的组合提高灵敏度(参见参考[8])。
图2示出的是根据参考[4]的这种迄今为止的现有技术。传统的ICR单元的这种一般适用的构造，如它多数使用在市售的FT-ICR质谱分析仪器内那样，包含两个用于离子激发的电极(22和23)和两个用于离子探测的电极(20和21)。离子激发电压来自两个发射器(03a和03b，在此作为两个单独的发射器示出，然而实际上经常使用一个带有0/180度分裂器的单独的发射器)，并且探测到的离子接收信号由两个前置放大器(04a和04b，在此作为两个前置放大器示出，通常实现为一个具有差分输入的单独的前置放大器)尽可能低噪音地放大。
在一个具有用于离子激发和探测的共同的电极对的ICR测量单元中，实现总输入端电容最小化和总并联电阻最大化还加上前置放大器保护。几乎找不到发表的、其中研究这个课题的文章。下面示出在参考[2]和[3](图6)中公开的电路的特征。在此，在切换路径S1和S2的转换之间加以区分(图4b和4c，42和43)。
a)S1：图4b和4c中所说明的原理的所有已知的转换是共同的，即，为S1(42)使用一个反并联的二极管对(图6，细部05)。
离子激发电压比二极管正向电压大若干倍，并且每个半波都能够几乎无损耗地通过二极管。
与此相对，探测到的离子接收信号比二极管正向电压小若干倍，并且二极管如中断的开关那样作用在信号上。
b)S2：为了保护前置放大器免受离子激发电压的影响，使用分压器，其由与前置放大器输入端串接的无功电阻(在发表的变型中这是串联电容，参见图6，细部60)和多个反并联的、与前置放大器输入端并联的二极管对(图6，出自参考[2]的细部06)。在此，二极管对在离子激发阶段期间限制前置放大器输入端上存在的最大交流电压。在此，所述配置中的电流由串联电容的设计大小(Dimensionierung)决定(具有下列假设的数例：200m/z质荷比，21特斯拉磁体，在峰值电压200V时约1.6MHz的离子激发电压频率。在串联电容为1nF的情况中，大约2A的峰值电流在串联电容内流动，或者每个二极管约1A)。通过电容的电流限制具有优点：电容的无功电阻与同样大的实际电阻相比不发出噪声。这种配置根据对这个电容的选择具有下列特性：
a.离子探测阶段期间的可实现的最大信噪比强烈地受到另一分压器的影响，该另一分压器由串联电容(60)，二极管对的寄生电容(数例：4×约1.5pF的CD@0V获得6pF)和前置放大器的寄生输入端电容(数例：Ci约10pF)(Cp概括为61)。
串联电容的小的数值意味着高的无功电阻并且由此减小与前置放大器输入端并联的二极管的必要的电流承载能力(离子激发阶段)，但是探测到的离子信号大幅向下分享并因此使利用所述配置可实现的信噪比恶化(离子探测阶段)。
b.在串接电容(60)的数值大的情况中，产生的分压器实际上对可实现的最大信噪比没有影响。为此在离子激发阶段期间，大得多的电流流过二极管对(06)。为了可靠的运行必须选择为设计为用于较高的电流的二极管或必须将较高的电流分配到更多的二极管对上。具有较大的电流承载能力的二极管拥有较大的芯片面积和因此较大的寄生电容(图7中低频二极管小信号模式，细部73)。同时寄生二极管并联电阻(70)也较小。两者造成可实现的最大信噪比减小。
将较高的电流分配到更多的二极管对上(参见参考[2])具有同样的作用，因为所有二极管的总芯片面积变大。
在参考[2]和[3]中发表的电路的另一特征是用于激发和探测的共同的电极(11)相对电路接地线(13)的泄漏电阻(图6，细部10)。该泄漏电阻将电极的可能的电荷导出并且产生用于ICR测量单元的DC参考电势以及有益地为信噪比选择尽可能高欧姆的。
发明内容
本发明的目的是，提供一种ICR测量单元，在该ICR测量单元内可以置入至少一个既可以用于离子激发也可以然后用于离子探测的电极，其中，为此使用的双工器确保保护前置放大器免受激发电压的影响并且不显著影响信噪比。
为此，本发明提供一种FT-ICR(＝傅立叶变换离子回旋共振)质谱分析仪，该质谱分析仪具有圆柱对称的ICR测量单元和发射-接收设备，该发射-接收设备包括具有一个或多个半导体组件的双工器，其包括：用于沿着轴向于圆柱对称的ICR测量单元轴向的z轴的方向产生将离子保持在回旋轨道上的磁场的磁体，其中，双工器在离子激发阶段期间将发射器的电压经由该双工器的发射路径传输给ICR测量单元的至少一个电极、通过反并联连接的二极管保护前置放大器免受过电压影响并且另一方面在离子探测阶段期间将离子接收信号、即该至少一个电极的由感应电荷产生的电压经由该双工器的接收路径传输给前置放大器，
其特征在于：
在接收路径内作为双工器的组成部分置入有至少一个主动的串接开关，该主动的串接开关与前置放大器的输入端串接并且能够通过控制电子器件激活，
具有两种能够激活的且具有相应不同的串接阻抗的状态，这些串接阻抗中的一个串接阻抗是较高欧姆的，另一个是较低欧姆的，并且该主动的串接开关在所述离子探测阶段的接收情况中将离子接收信号通过它的低欧姆的串接阻抗经由接收路径低损耗地或尽可能无损耗地引到前置放大器上并且在所述离子激发阶段的发射情况中通过它的高欧姆的串接阻抗和通过反并联的二极管保护前置放大器。
相应地，本发明还提供一种用于运行如上所述的FT-ICR质谱分析仪的方法，其特征在于：双工器连同前置放大器与相应设计的该双工器内的和前置放大器内的半导体组件在室温下或在低于100K的低温下运行。
对本发明的简短说明
这个目的以既简单又极为有效的方式通过以下方式得以实现，即，在接收路径内置入至少一个主动的串接开关，其具有两种可转换的带有相应不同的串接阻抗的状态。
所使用的双工器可以配备有一个或多个半导体组件并且确定为应用在用于FT-ICR质谱分析的仪器中。这个仪器优选具有用于沿着z轴方向产生磁场的超导的磁体。
双工器可以视为FT-ICR质谱分析仪器的发射和接收设备的组成部分，其一方面在离子激发阶段期间将发射器的电压传输给ICR测量单元的至少一个电极、保护前置放大器免受过电压影响，并且另一方面在离子探测阶段期间将离子接收信号、即同一电极的由感应电荷产生的电压经由接收路径传输给前置放大器。根据本发明，双工器的特征在于：在接收路径内置入至少一个主动的串接开关，该主动的串接开关具有两种可转换的带有相应不同的串接阻抗的状态。
在本发明的优选的实施方式中，所述主动的串接开关的串接阻抗在离子探测阶段期间具有小于30欧姆的低欧姆的实部而在离子激发阶段期间具有大于1千欧姆的高欧姆的阻抗。
另外的实施方式的特征在于：在离子探测阶段期间，所述主动的串接开关具有从接收路径相对电路接地线和相对控制电子器件的小于1.5pF的电容和/或具有从接收路径相对电路接地线和相对控制电子器件的大于1千兆欧姆的阻抗。
以下的实施方式也是有益的：作为主动的串接开关在接收路径内置入能够光学控制的开关。
作为备选或补充，在本发明的另外的实施方式中，主动的串接开关在无操控的情况下具有高欧姆的阻抗。
特别优选的是根据本发明的ICR测量单元的如下的实施方式，在这些实施方式中，为了保护前置放大器而在接收路径内置入主动的串接开关，其与下列一个或多个二极管对组合，和/或其中每个二极管小于0.2pF的二极管对，和/或如下的二极管对，其每个二极管具有的并联电阻在大于4千兆欧姆的范围内。
如下的实施方式也是有益的，在这些实施方式中，为了将离子激发电压传输到ICR测量单元上置入如下的二极管对，其每个二极管小于0.2pF和/或其每个二极管具有的并联电阻在大于4千兆欧姆的范围内。
双工器优选包括相对电路接地线低电容的和高欧姆的(Ciso典型地为0.8pF，而Riso大于1千兆欧姆)、特别是光学的主动的串接开关、例如由PhotoMOS(光电耦合器)继电器(参见参考[5])实现。也可考虑作为MEMS(微机电系统)(参见参考[6])或MOEMS(微光机电系统)(参见参考[7])的设计，其具有在前置放大器输入端上的、后续的反并联的二极管对和用于传输离子激发电压的反并联的二极管对。
在离子激发阶段期间，主动的串接开关中断并且可以在第一近似值中(in ersterNaeherung)视为由一个电阻(约100兆欧姆)和一个与该电阻并联的电容(约35pF)组成的电阻抗。由于前置放大器输入端阻抗同样具有高欧姆的特性，所以为了将在前置放大器输入端上产生的电压限制在二极管正向电压上，在输入端上需要反并联的二极管对。然而通过中断的或者高欧姆的主动的串接开关，电流受到二极管的强力限制。具有下列假设的数例：200m/z质荷比、21特斯拉磁体、在峰值电压200V时约1.6MHz离子激发电压频率。约70mA的峰值电流流过单独的二极管。
在离子探测阶段期间，主动的串接开关导电，并且信号无阻碍地到达前置放大器输入端。在导电状态中，串联电阻应该是小的(在30欧姆以下)，因而它的热噪声没有干扰地影响整体性能并且由此有一些低于前置放大器的噪声。
主动的串接开关在离子激发阶段期间是自中断的并且为了离子探测必须被操作激活。主动的串接开关在这种特别的实施形式中的出众之处在于：借助光学传输控制信号来实现对它的激活。这样将从接收路径向控制电子器件或电路接地线的对信噪比施加负荷的寄生电容(Ciso典型地为0.8pF)的和寄生电阻(Riso大于1千兆欧姆)的影响如它们通常对于每个具有两个以上的门的半导体开关来说存在的那样减小到最低程度。
首先，具有两种用于离子激发和离子探测的不同电阻状态的主动的串接开关的优点还能够实现的是：具有很小的(每个二极管小于0.2pF)的寄生并联电容(图7，73，单独的二极管)和每个二极管的在大于4千兆欧姆的范围内的寄生并联电阻(70，单独的二极管)的二极管对的使用。GaAs-PIN二极管(砷化镓-PIN二极管)典型地适合于此。
上述根据本发明的方案呈现出实现具有用于FT-ICR质谱分析仪器的更好性能的系统的新的可能性。
a)特别是对于具有四个和更多电极的ICR单元来说，根据本发明的这种方案有益于利用两个电极对通过对所有电极的离子信号的适当相加来进一步改善信噪比。另外，在具有两个电极对的ICR单元中可以实现正交探测，利用该正交探测可以分离正离子和负离子的光谱(参见参考[8])。
b)另外，根据本发明的这种方案在用于提高频率分辨率的谐波探测方法中带来优点，根据离子信号的组合类型可以提高信噪比或频率分辨率(参见参考[8]和[9])。
c)根据本发明的这种方案可以与前置放大器一起在真空之外以及之内紧邻ICR单元电极。安置在真空内是特别有益的，因为通过这种方式由于省略真空-信号执行可以进一步优化该真空信号执行的寄生电容(约6pF)并且由此可以提高信噪比。
d)根据本发明的这种方案可以在室温下以及在低于100K的低温条件下使用。
当然其它未说明的可以通过专业人员实现的变型是可能的。
由说明书和附图得出本发明的其他的优点。同样地，前述的和还将进一步说明的特征根据本发明可以分别单独地或多个任意组合地得到应用。所示出的和所说明的实施方式并不是最终的穷举，而更确切地说具有用于叙述本发明的示范性的特性。
附图说明
附图示出本发明并借助实施例进行更加详细地说明本发明。附图中：
图1为根据本发明的设备的一种实施方式；
图2为按照现有技术的具有为了激发和接收而分开的电极的FT-ICR质谱分析仪器的原理性示意概图；
图3a至c为按照现有技术的利用谐波探测方法的传统探测方法的原理比较图；
图4a至c为按照现有技术的具有用于激发和探测的共同电极的FT-ICR质谱分析仪器的原理性示意概图；
图5为按照现有技术的ICR单元的电极对的简化的等效电路图；
图6为按照现有技术的具有用于激发和接收的共同电极的、如在[2]和[3]中发表的FT-ICR质谱分析仪器的示意概图；
图7为按照现有技术的单独的二极管的低频小信号模式。
具体实施方式
图1图解说明的是根据本发明的双工器08的一种实施方式，其具有用于FT-ICR质谱分析仪器的ICR测量单元01，其中，双工器可以视为发射和接收设备09的组成部分。双工器的这种实施方式的特征此外在于：对与前置放大器串接的PhotoMOS(光电耦合器)继电器07的应用，该双工器与反并联的二极管对06保护前置放大器免受离子激发电压的影响并且借助控制电子器件02实现对它的激活。
附图标记列表

Claims (15)

1.FT－ICR(＝傅立叶变换离子回旋共振)质谱分析仪，该质谱分析仪具有圆柱对称的ICR测量单元(01)和发射－接收设备(09)，该发射－接收设备包括具有一个或多个半导体组件(05，06，07)的双工器(08)，其包括：用于沿着轴向于圆柱对称的ICR测量单元(01)轴向的z轴(15)的方向产生将离子保持在回旋轨道上的磁场的磁体，其中，双工器(08)在离子激发阶段期间将发射器(03)的电压经由该双工器(08)的发射路径(14)传输给ICR测量单元(01)的至少一个电极(11)、通过反并联连接的二极管(06)保护前置放大器(04)免受过电压影响并且另一方面在离子探测阶段期间将离子接收信号、即该至少一个电极(11)的由感应电荷产生的电压经由该双工器(08)的接收路径(12)传输给前置放大器(04)，
其特征在于：
在接收路径(12)内作为双工器(08)的组成部分置入有至少一个主动的串接开关(07)，该主动的串接开关与前置放大器(04)的输入端串接并且能够通过控制电子器件(02)激活，
具有两种能够激活的且具有相应不同的串接阻抗的状态，这些串接阻抗中的一个串接阻抗是较高欧姆的，另一个是较低欧姆的，并且该主动的串接开关在所述离子探测阶段的接收情况中将离子接收信号通过它的低欧姆的串接阻抗经由接收路径(12)低损耗地或尽可能无损耗地引到前置放大器(04)上并且在所述离子激发阶段的发射情况中通过它的高欧姆的串接阻抗和通过反并联的二极管(06)保护前置放大器(04)。
2.如权利要求1所述的FT－ICR质谱分析仪，其特征在于：所述主动的串接开关(07)的所述串接阻抗在离子探测阶段期间具有小于30欧姆的低欧姆的实部而在离子激发阶段期间具有大于1千欧姆的高欧姆的阻抗。
3.如权利要求1所述的FT－ICR质谱分析仪，其特征在于：在离子探测阶段期间，所述主动的串接开关(07)具有从接收路径(12)相对电路接地线(13)和相对控制电子器件(02)的小于1.5pF的电容和/或具有从接收路径(12)相对电路接地线和相对控制电子器件(02)的大于1千兆欧姆的阻抗。
4.如权利要求1至3之任一项所述的FT－ICR质谱分析仪，其特征在于：作为主动的串接开关(07)，在接收路径(12)内置入能够光学控制的开关。
5.如权利要求1至3之任一项所述的FT－ICR质谱分析仪，其特征在于：所述主动的串接开关(07)在无操控的情况下具有高欧姆的阻抗。
6.如权利要求1至3之任一项所述的FT－ICR质谱分析仪，其特征在于：为了保护前置放大器(04)，在接收路径(12)内与一个或多个限制前置放大器(04)的输入电压的二极管对(06)组合地置入所述主动的串接开关(07)，所述二极管对(6)包括：
-每个二极管小于0.2pF的二极管对(06)，和/或
-如下的二极管对(06)，其每个二极管具有的并联电阻在大于4千兆欧姆的范围内。
7.如权利要求1至3之任一项所述的FT－ICR质谱分析仪，其特征在于：作为用于经由发射路径(14)将离子激发电压传输到ICR测量单元(01)上的开关，置入有二极管对(05)作为双工器(08)的一部分，这些二极管对的每个二极管小于0.2pF，和/或每个二极管具有在大于4千兆欧姆的范围内的并联电阻。
8.如权利要求6所述的FT－ICR质谱分析仪，其特征在于：作为二极管对(06)，在前置放大器(04)的输入端直接置入有用于保护前置放大器的GaAs-PIN二极管。
9.如权利要求7所述的FT－ICR质谱分析仪，其特征在于：作为用于将离子激发电压传输到ICR测量单元电极上的二极管对(05)，置入有GaAs-PIN二极管。
10.如权利要求1至3之任一项所述的FT－ICR质谱分析仪，其特征在于：一个ICR测量单元(01)的两个或更多个电极各配备有一个带有主动的串联开关(07)的双工器(08)。
11.如权利要求1至3之任一项所述的FT－ICR质谱分析仪，其特征在于：双工器(08)紧邻于ICR测量单元(01)的真空内的电极。
12.如权利要求1至3之任一项所述的FT－ICR质谱分析仪，其特征在于：作为主动的串接开关(07)，在接收路径(12)内置入有MEMS(＝微机电系统)开关或MOEMS(＝微光机电系统)开关。
13.如权利要求1至3之任一项所述的FT－ICR质谱分析仪，其特征在于：所述磁体为超导磁体。
14.用于运行如权利要求1至13之任一项所述的FT－ICR质谱分析仪的方法，其特征在于：双工器(08)连同前置放大器(04)与相应设计的该双工器(08)内的和前置放大器(04)内的半导体组件在室温下或在低于100K的低温下运行。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：双工器(08)用于通过所有由前置放大器(04)放大的离子接收信号的适当组合来提高信噪比，
和/或通过所有由前置放大器(04)放大的离子接收信号的组合提高利用谐波探测方法的频率分辨率，
和/或利用正交探测法来识别正离子和负离子。
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