CN108292586B

CN108292586B - 成像质谱仪

Info

Publication number: CN108292586B
Application number: CN201680064822.3A
Authority: CN
Inventors: 约翰·布莱恩·霍伊; 阿纳托利·凡尔纳奇科夫; 米哈伊尔·亚沃尔; 基思·理查森; 詹森·维尔德古斯
Original assignee: Micromass UK Ltd; Syntex USA LLC
Current assignee: Micromass UK Ltd; Syntex USA LLC
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2020-01-10
Anticipated expiration: 2036-11-16
Also published as: US20180330936A1; GB2562174B; GB201520130D0; GB2562174A; CN108292586A; EP3378090A4; US10629425B2; WO2017087456A1; EP3378090A1; GB201809913D0

Abstract

公开一种飞行时间质谱仪，包括：离子光学器件，其将离子源阵列(71)处的离子阵列映射到位置敏感离子检测器(79)上的对应位置阵列。所述离子光学器件包括用于反射离子的至少一个无栅格离子镜(76)，其可以补偿各种像差并且允许质谱仪具有相对高的质量分辨率和空间分辨率。

Description

成像质谱仪

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年11月16日提交的英国专利申请No.1520130.4的优先权和利益。该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及质谱法的领域，具体地说，涉及具有折叠式离子路径的多反射飞行时间质谱仪。

背景技术

已知在样本板上通过扫描激光束对多个样本斑点进行表面成像或分析，从而在质谱仪的光轴处引入离子。例如，已经使用多斑点样本板进行MALDI或DE-MALDI分析。

还已知通过例如US 5128543中的包括电扇区的飞行时间(TOF)质谱仪对样本进行成像。这些分析器典型地以提供点对点成像的方式通过以下操作来对小样本区块进行成像：用均匀离子束或激光照射样本，并且然后使用环形或球形电扇区以将所得样本离子传送到位置敏感检测器。这些分析器提供一阶时间每能量聚焦，并且拥有成像性质，即，提供具有对角度扩散和能量扩散的一阶容限的点对点传送。因此，可以同时执行二维成像和质量测量。在提供近似1000的质量分辨率的同时，这些分析器可以具有关于1mm视场的近似1微米的空间分辨率。

然而，这些基于电扇区的TOF仪器具有低阶飞行时间和空间聚焦像差，并且具有未被补偿的多个二阶像差。例如，归因于三阶空间像差和二阶TOF色差，在所分析的离子具有小能量扩散的情况下，基于扇区的成像TOF质谱仪仅可以应用于表面的显微镜式分析，否则，质量分辨率因大TOF色差而受损。此外，多扇区TOF质谱仪归因于主要因静电扇区场中的弥散场效应引起的其大空间三阶像差而不适合于分析大视场。故此，这些系统并不提供高的质量分辨率，并且不太适合于对相对大的视场(例如，大于1mm)进行成像。

因此，期望提供一种改进的飞行时间质谱仪以及一种改进的飞行时间质谱法的方法。

发明内容

本发明提供一种飞行时间质谱仪，包括：

离子源阵列，其用于在位置阵列处提供或生成离子；

位置敏感离子检测器；以及

离子光学器件，其被布置并且配置为将离子从所述离子源阵列引导至所述位置敏感检测器，从而将离子从所述离子源阵列上的所述位置阵列映射到所述位置敏感检测器上的位置阵列；

其中，所述离子光学器件包括至少一个无栅格离子镜，以用于反射离子。

所述离子光学器件可以将离子从所述离子源阵列上的所述位置阵列映射到所述位置敏感检测器上的各个对应位置阵列。

发明人已经意识到，例如，与基于电扇区的仪器相比，使用无栅格离子镜(例如反射器(reflectron))以用于飞行时间质谱仪中的离子映射实质上改进仪器的质量分辨率和空间分辨率。例如，如以上在背景部分中所讨论的那样，基于扇区的飞行时间仪器(例如US5128543)具有低阶飞行时间和空间聚焦像差，并且具有未补偿的多个二阶像差。这限制了这些仪器的使用。本发明通过使用将离子映射到检测器上的离子光学器件中的无栅格离子镜(例如反射器)来提供一种改进的仪器。

本领域技术人员应理解，沿着非线性路径引导离子的一个或多个电扇区的布置并不构成离子镜。与之对比，离子镜是本领域公知的设备，并且其(在设备的前面)接收沿着第一方向具有主速度分量的离子，使得那些离子减速，直到它们(在设备的后部)在第一方向上没有速度，并且然后向后反射离子，从而它们在与第一方向相反的第二方向上得以加速并且向后离开离子镜。离子镜因此沿着第一方向和第二方向根据离子的飞行时间来聚焦它们。离子可以因此以与在第一方向上进入离子镜的实质上相等量值以及相反方向的第二方向上的速度退出离子镜。离子可以在与第一方向正交的维度中具有速度分量，但这些分量显著小于第一方向上的主速度分量。

为避免疑虑，无栅格离子镜是离子飞行区域没有栅格或网格(例如用于保持电场的电极栅格或电极网格)的离子镜。

US 2014/0361162描述一种用于将离子从样本板上的点阵列映射到检测器上的位置阵列的成像质谱仪。提供将离子从目标板反射到检测器的离子镜。US 2014/0183354描述一种包括位置敏感检测器和离子镜的质量显微镜。然而，这些文献既未公开离子镜是无栅格离子镜，也未承认可以使用该无栅格离子镜以补偿各种像差并且允许仪器具有相对高的质量分辨率和空间分辨率。此外，已经意识到，传统上使用的栅格型离子镜中的电极网格将产生离子散射并且使得检测器处的空间分辨率降级。

与现有技术对比，本发明实施例被配置成：随着离子从离子源阵列传送到位置敏感检测器，它们被无栅格离子镜反射多次或在各无栅格离子镜之间反射多次。由于离子在离子镜中受反射多次，因此仪器能够补偿各种像差并且具有相对高的质量分辨率和空间分辨率。

质谱仪可以用于将离子从多个不同样本映射到检测器处的分离点，或可以用于将多个点从单个样本的不同区块映射到检测器上的不同区块。当使用大视场并且能量所创建的大TOF色差在多数电离方法中扩散时，传统谱仪(例如基于扇区的TOF质谱仪)归因于大空间几何和色差而不太适合于这两种模式。

位置敏感检测器可以包括分离的检测区域阵列，其中，由于已经从离子源阵列处的位置阵列中的不同位置发源，因此可以确定或分配不同检测区域处接收到的离子。替代地或附加地，由于已经从离子源阵列处的位置阵列中的对应位置发源，因此可以确定或分配检测器处的位置阵列中的任何给定位置处接收到的离子。

质谱仪可以包括离子加速器，用于将离子从离子源阵列向下游朝向检测器脉冲传送，并且质谱仪可以被配置成确定离子从离子加速器到检测器的飞行时间。质谱仪可以因此被配置为从飞行时间确定离子的质荷比。

离子加速器可以是正交加速器，用于正交地加速离子。附加地或替代地，离子加速器可以是无栅格离子加速器。为避免疑虑，无栅格离子加速器是具有无栅格或网格(例如用于保持电场的电极栅格或网格)的离子加速或飞行区域的离子加速器。

可以分离地记录或加和检测器处的所述位置阵列的不同位置处检测到的离子。

所述离子光学器件可以包括至少两个离子镜，用于反射离子。

所述至少两个离子镜可以是无栅格离子镜。

包括所述至少两个离子镜的所述离子光学器件可以被布置并且配置成使得离子在到达所述检测器之前被所述镜中的每一者在各镜之间反射多次。

所述两个离子镜可以在第一维度(X维度)中彼此间隔开，并且均在第二维度(Z维度)中或沿着与所述第一维度正交的纵轴是细长的。所述质谱仪可以被配置成使得随着离子在各镜之间被反射，离子在所述第二维度(Z维度)中或沿着所述纵轴朝向所述检测器漂移。

离子镜可以是平面式离子镜，和/或纵轴可以是笔直的。

替代地，纵轴可以是弯曲的。

质谱仪可以包括离子引入机构，所述离子引入机构用于将离子包引入到各镜之间的空间中，使得所述离子包沿着以与所述第一维度和第二维度成一角度布置的轨道行进，从而随着离子在所述第二维度(Z维度)中漂移通过所述空间，离子在各镜之间在所述第一维度(X维度)中重复地振荡。

离子光学器件可以包括：至少一个离子镜，用于反射离子；以及至少一个静电或磁扇区，用于接收离子并且将离子引导至所述至少一个离子镜中；其中，所述至少一个离子镜和至少一个扇区可以被配置成使得离子从所述至少一个扇区传送到每个镜中多次，从而离子被每个所述离子镜反射多次。

可以提供至少两个离子镜和至少一个扇区，其被配置成使得所述至少一个扇区在各离子镜之间重复地引导离子，从而离子被每个离子镜反射多次。

可以提供多个静电或磁扇区，以用于重复地从离子镜接收离子，并且重复地将离子引导回到离子镜中，从而离子被离子镜反射多次。

每个离子镜可以在第一维度(X维度)中与每个扇区间隔开，从而离子在镜与扇区之间在第一维度中行进，并且每个离子镜或扇区可以被配置成引导或允许离子沿着与第一维度正交的轴朝向检测器漂移。

轴可以是线性的或可以是弯曲的。

所述至少一个扇区的离子引导区域可以是基本上半球形或半球的一部分；或其中，所述至少一个扇区的离子引导区域是基本上半圆柱形的。

这些扇区对于保留1D或2D离子映射是有用的。例如，半圆柱形扇区可以用于1D映射，或半球形扇区可以用于2D映射。

所述至少一个离子镜或所述至少两个离子镜中的一者或多者可以是平面式离子镜。

质谱仪可以被配置成使得离子在质谱仪中在每个离子镜中或在所有离子镜中被反射达选自由≥2；≥4；≥6；≥8；≥10；≥12；≥14；≥16；≥18；≥20；≥22；≥24；≥26；≥28；≥30；≥32；≥34；≥36；≥38；以及≥40所构成的组中的次数的离子反射。

质谱仪可以被配置为成使得离子在离子镜中的至少一者中、在离子镜中的两者之间或在离子镜与扇区之间行进≥d cm的距离；其中，d选自由20；25；30；35；40；45；50；55；60；65；70；75；80；85；90；95；100；110；120；以及140所构成的组。

已经发现，使用相对大的距离d减少高阶飞行时间和空间像差。

质谱仪中的所有离子镜可以是无栅格离子镜。

离子光学器件可以被配置成随着离子在第二正交维度(Z维度)中漂移而在第一维度(X维度)中反射离子多次；并且所述离子光学器件包括在使用中供离子经过的一个或多个离子光学透镜，以用于在由所述第一维度和第二维度所限定的平面(X-Z平面)中聚焦所述离子。

在离子在第一维度(X维度)中被反射的同时，它们仅经过无栅格离子光学器件。

可以由多对相对电极形成每个透镜。可选地，每个电极是平面式电极。

离子源阵列处的位置阵列和/或检测器处的位置阵列可以是一维阵列或二维阵列。离子源阵列处的位置阵列可以是一维阵列，而检测器处的位置阵列可以是二维阵列。替代地，离子源阵列处的位置阵列可以是二维阵列，而检测器处的位置阵列可以是一维阵列。离子光学器件可以布置在各阵列之间，以将阵列从一维阵列转换为二维阵列，或反之亦然。

离子源阵列上的所述位置阵列中的每个位置可以与离子源阵列处的位置阵列中的所有其它位置在空间上分离，和/或检测器上的位置阵列中的每个位置可以与检测器处的位置阵列中的所有其它位置在空间上分离。离子源阵列可以因此被配置成在空间上分离的位置阵列处提供或生成离子。

替代地，离子源阵列上的位置阵列中的每个位置可以不与离子源阵列处的位置阵列中的相邻位置在空间上分离，和/或检测器上的位置阵列中的每个位置可以不与检测器处的位置阵列中的相邻位置在空间上分离。

离子源阵列可以被配置成从相同分析样本源或从不同分析样本源在所述位置阵列处提供或生成多个离子束或离子包。

离子源阵列可以包括：目标板；以及电离设备，用于生成至少一个初级离子束、至少一个激光束或至少一个电子束，以用于电离位于所述位置阵列处的所述目标板上的一个或多个分析样本。

电离设备可以被配置成在所述离子源阵列处的所述位置阵列中的每个位置处定向所述初级离子束、激光束或电子束中的一者。

所述至少一个初级离子束、至少一个激光束或至少一个电子束可以在所述位置阵列的在所述目标板上的不同位置之间连续被扫描或步进。

所述位置阵列的在所述目标板上的不同位置中的每个位置包括区块，所述至少一个初级离子束、至少一个激光束或至少一个电子束在所述区块的不同部分上被连续地扫描或步进。当电离不稳定的样本时，这是有用的，因为其使得在继续在每个位置处电离样本的同时，在任何给定时间在任何给定部分处的电离束强度能够保持得相对低。

目标板可以包括多个样本孔，其被布置在离子源阵列上的所述位置阵列处。

离子源阵列可以包括：单个离子源，用于生成离子；以及离子划分器，用于将由离子源所生成的离子划分或引导到离子源阵列上的位置阵列。

离子源阵列可以包括：离子源；以及磁扇区，用于在与通过磁扇区的离子的飞行路径的一部分基本上垂直的平面中分离不同质荷比的离子，从而形成具有不同质荷比的不同离子束阵列。电扇区可以提供于离子源与磁扇区之间，并且可以操作为能量过滤器，其根据离子在进入磁扇区之前的能量来过滤它们。

根据在此所描述的仪器和方法，可以通过脉冲方式或通过连续方式在所述离子源阵列处生成或提供离子。

离子源阵列可以包括大气压力或环境压力离子源。附加地或替代地，离子源阵列可以包括低于大气压力或低于环境压力的离子源。

离子源阵列可以包括选自ESI、APCI、APPI、CGD、DESI、DART、MALDI、电子冲击、化学电离以及辉光放电离子源的列表中的至少一种类型的离子源。

质谱仪可以被配置成同时将离子从离子源阵列上的不同位置阵列映射到位置敏感检测器上的不同位置阵列。故此，仪器提供比传统仪器远更高的吞吐量。

所述至少一个离子镜被配置成从离子源阵列接收离子包阵列。至少一个离子镜在第一维度(X维度)中反射离子，其中，离子包阵列可以分布在与第一维度基本上垂直的平面中。

所述质谱仪可以被配置成将离子从所述离子源阵列处的所述位置阵列映射到所述检测器，其中，所述位置阵列能够在第一方向上延伸≥x mm，其中，x选自由1；2；3；4；5；6；7；8；9；和10构成的组。

可选地，所述质谱仪可以被配置成将离子从离子源阵列处的位置阵列映射到检测器，其中，位置阵列可以在与第一方向正交的第二方向上延伸≥y mm，其中，y可以选自由1；2；3；4；5；6；7；8；9；以及10构成的组。

离子源阵列处的位置阵列可以是在第一方向上具有≥n个元素或位置以及在第二正交方向上具有≥m个元素或位置的矩阵的形式，其中，n可以选自由1；2；3；4；5；6；7；8；9；10；15；20；25；30；35；40；45；50；55；60；65；70；75；80；85；90；95；100；120；140；160；180；以及200构成的组，和/或其中，m可以选自由1；2；3；4；5；6；7；8；9；10；15；20；25；30；35；40；45；50；55；60；65；70；75；80；85；90；95；100；120；140；160；180；以及200所构成的组。

矩阵可以在第一维度中具有选自由≥0.1mm；≥0.2mm；≥0.3mm；≥0.4mm；≥0.5mm；≥0.6mm；≥0.7mm；≥0.8mm；≥0.9mm；≥1mm；≥2.5mm；≥5mm；≥10mm；≥15mm；≥20mm；≥25mm；≥30mm；≥35mm；≥40mm；以及≥50mm构成的组中的尺寸；并且可选地，矩阵可以在与第一维度正交的第二维度中具有由≥0.1mm；≥0.2mm；≥0.3mm；≥0.4mm；≥0.5mm；≥0.6mm；≥0.7mm；≥0.8mm；≥0.9mm；≥1mm；≥2.5mm；≥5mm；≥10mm；≥15mm；≥20mm；≥25mm；≥30mm；≥35mm；≥40mm；以及≥50mm构成的组中的尺寸。

离子束或离子包阵列可以形成在离子源阵列处，并且每个离子束或离子包可以具有至少0.25mm、至少0.5mm、至少0.75mm、至少1mm、至少1.25mm或至少1.5mm的直径。

在检测器处接收离子束或离子包阵列，其中，每个离子束或离子包可以具有至少0.25mm、至少0.5mm、至少0.75mm、至少1mm、至少1.25mm或至少1.5mm的直径。

每个离子束或离子包的直径在检测器处可以比在离子源阵列处更大。

离子束或离子包阵列形成在离子源阵列处，其中，各离子束或离子包之间的空间间距可以选自包括以下的列表：≥0.1mm；≥0.2mm；≥0.3mm；≥0.4mm；≥0.5mm；≥0.6mm；≥0.7mm；≥0.8mm；≥0.9mm；≥1mm；≥2.5mm；≥5mm；以及≥10mm。

质谱仪可以包括：静电和/或磁扇区，用于将离子从离子源阵列向下游朝向至少一个离子镜引导；和/或静电和/或磁扇区，用于将离子从至少一个离子镜向下游朝向检测器引导。使用扇区接口允许在将离子引入到TOF区域中并且从TOF区域提取离子的同时在TOF区域的外部布置相对大的离子源阵列和检测器。此外，扇区能够消除离子的过量能量扩散，从而在仅适度离子损耗的情况下优化空间分辨率和质量分辨率。扇区也可以用作伸缩式布置的一部分，以用于离子源、TOF分析器与检测器之间的空间尺度的优化采用。扇区的相对低的离子光学质量不是问题，因为离子在这些扇区中仅耗费相对小部分的飞行时间。

用于将离子从离子源阵列朝向离子镜引导的扇区和/或用于将离子从离子镜朝向检测器引导的静电和/或磁扇区可以是基本上半球形或半球的一部分；或可以具有基本上半圆柱形的离子引导区域。这些扇区对于1D或2D离子映射是有用的。例如，半圆柱形扇区可以用于1D映射，或半球形扇区可以用于2D映射。

谱仪可以包括四极杆、离子引导器或离子捕集器的阵列，所述四极杆、离子引导器或离子捕集器的阵列被配置成使得在所述离子源阵列上的所述位置阵列中在不同位置处所生成或提供的离子被传送到所述四极杆、离子引导器或离子捕集器的阵列中的不同的四极杆、离子引导器或离子捕集器中。

质谱仪可以被配置成在所述四极杆、离子引导器或离子捕集器的出口处施加电势，从而以脉冲方式从所述四极杆、离子引导器或离子捕集器捕集离子且向下游朝向所述检测器释放离子。

质谱仪可以还包括伸缩式转换器或透镜，布置在离子源阵列的下游，其中，伸缩式转换器或透镜在离子源阵列处所提供或生成的离子束或离子包阵列的第一维度中增加或减少宽度；和/或其中，伸缩式转换器或透镜在离子源阵列处所提供或生成的离子束或离子包阵列的第二不同维度中增加或减少宽度。伸缩式转换器或透镜可以用于减少离子束或离子包的角度扩散。替代地或附加地，伸缩式转换器或透镜可以用于对离子源阵列、分析器和检测器的空间比例进行接口。

离子光学器件可以包括微透镜阵列，被布置并且配置用于聚焦来自离子源阵列处的位置阵列的离子，可选地，其中，微透镜阵列的不同透镜聚焦离子源阵列处的位置阵列中的不同位置处所生成或提供的离子。

质谱仪可以包括正交加速器，用于正交地将离子加速到所述离子镜之一中，可选地，其中，正交加速器是无栅格正交加速器。

如果质谱仪包括伸缩式转换器或透镜，则正交加速器可以处于伸缩式转换器或透镜的下游，从而相对窄的离子束得以提供给正交加速器，因此保留离子束彼此的分离。

离子源阵列可以包括：离子源；以及离子引导器，所述离子引导器被配置为从所述离子源接收离子并且将从所述离子源接收到的离子在不同时间引导至所述离子源处的所述位置阵列中的不同位置。

可以在所述离子源与离子引导器之间设置离子分离器，以用于根据物理化学性质来分离离子，从而具有所述物理化学性质的不同值的离子被引导至所述离子源处的所述位置阵列中的不同位置。物理化学性质可以是例如离子迁移率或质荷比。

质谱仪可以包括碎裂或反应设备，处于所述离子源阵列的下游，用于使所述离子碎裂以产生碎片离子，或用于使离子与试剂离子或分子反应，从而形成子离子；并且其中，设置所述检测器或另一检测器，以检测所述碎片离子或子离子。

所述质谱仪被配置成：在单个实验性运行期间，在提供高等级的碎裂或反应的第一碎裂或反应模式与提供较低等级的碎裂或反应或不提供碎裂或反应的第二碎裂或反应模式之间反复切换所述碎裂或反应设备。替换地或附加地，所述质谱仪被配置成：在单个实验性运行期间，在离子在所述碎裂或反应设备中碎裂或反应的第一模式与离子绕开所述碎裂或反应设备的第二模式之间反复切换。

质谱仪可以被配置成将第二模式下检测到的前体离子数据与在第一模式下检测到的碎片或子离子数据相关。

虽然较不期望，但预期用于反射离子的所述至少一个离子镜无需是无栅格的(例如，在较不期望的仪器中，至少一个镜可以是栅格化的)。

虽然较不期望，但预期所述离子光学器件不包括用于反射离子的所述至少一个无栅格离子镜。例如，离子光学器件可以包括至少一个电扇区，其被配置成将离子从离子源阵列引导到检测器，从而将离子从离子源阵列上的位置阵列映射到检测器上的位置阵列。

虽然较不期望，但预期所述离子检测器无需是位置敏感检测器。

虽然较不期望，但预期质谱仪可以不是飞行时间质谱仪。

本发明还提供一种包括操作在此所描述的质谱仪的飞行时间质谱方法。

相应地，从本发明提供一种飞行时间质谱方法，包括：

在离子源阵列上的位置阵列处提供或生成离子；

提供位置敏感离子检测器；以及

使用离子光学器件将离子从所述离子源阵列引导到所述位置敏感检测器，从而将离子从所述离子源阵列上的所述位置阵列映射到所述位置敏感检测器上的位置阵列；

其中，所述离子光学器件包括至少一个无栅格离子镜，所述至少一个无栅格离子镜反射离子。

离子光学器件可以将离子从离子源阵列上的位置阵列映射到位置敏感检测器上的各个对应位置阵列。

虽然较不期望，但预期反射离子的所述至少一个离子镜无需是无栅格的。

虽然较不期望，但预期所述离子光学器件不包括反射离子的所述至少一个无栅格离子镜。例如，离子光学器件可以包括至少一个电扇区，其将离子从离子源阵列上的所述位置阵列映射到检测器上的位置阵列。

虽然较不期望，但预期质谱方法无需是飞行时间质谱方法。

质谱仪可以包括选自由(i)电喷雾电离(“ESI”)离子源；(ii)大气压光电离(“APPI”)离子源；(iii)大气压化学电离(“APCI”)离子源；(iv)矩阵辅助式激光解吸电离(“MALDI”)离子源；(v)激光解吸电离(“LDI”)离子源；(vi)大气压电离(“API”)离子源；(vii)硅上解吸电离(“DIOS”)离子源；(viii)电子碰撞(“EI”)离子源；(ix)化学电离(“CI”)离子源；(x)场电离(“FI”)离子源；(xi)场解吸(“FD”)离子源；(xii)电感耦合等离子体(“ICP”)离子源；(xiii)快速原子轰击(“FAB”)离子源；(xiv)液态二次离子质谱(“LSIMS”)离子源；(xv)解吸电喷雾电离(“DESI”)离子源；(xvi)镍-63放射性离子源；(xvii)大气压矩阵辅助式激光解吸电离离子源；(xviii)热喷雾离子源；(xix)大气采样辉光放电电离(“ASGDI”)离子源；(xx)辉光放电(“GD”)离子源；(xxi)撞击器离子源；(xxii)实时直接分析(“DART”)离子源；(xxiii)激光喷雾电离(“LSI”)离子源；(xxiv)声波喷雾电离(“SSI”)离子源；(xxv)矩阵辅助式入口电离(“MAII”)离子源；(xxvi)溶剂辅助式入口电离(“SAII”)离子源；(xxvii)解吸电喷雾电离(“DESI”)离子源；以及(xxviii)激光烧蚀电喷雾电离(“LAESI”)离子源所构成的组中的离子源。

质谱仪可以包括一个或多个连续或脉冲离子源。

质谱仪可以包括一个或多个离子引导器。

质谱仪可以包括一个或多个离子迁移率分离设备和/或一个或多个场不对称离子迁移率谱仪设备。

质谱仪可以包括一个或多个离子捕集器或一个或多个离子捕集区域。

质谱仪可以包括选自由(i)碰撞诱导解离(“CID”)碎裂设备；(ii)表面诱导解离(“SID”)碎裂设备；(iii)电子传送解离(“ETD”)碎裂设备；(iv)电子捕获解离(“ECD”)碎裂设备；(v)电子碰撞或冲击解离碎裂设备；(vi)光诱导解离(“PID”)碎裂设备；(vii)激光诱导解离碎裂设备；(viii)红外辐射诱导解离设备；(ix)紫外辐射诱导解离设备；(x)喷嘴-撇离器接口碎裂设备(xi)源中碎裂设备；(xii)源中碰撞诱导解离碎裂设备；(xiii)热或温度源碎裂设备；(xiv)电场诱导碎裂设备；(xv)磁场诱导碎裂设备；(xvi)酶消化或酶降解碎裂设备；(xvii)离子-离子反应碎裂设备；(xviii)离子-分子反应碎裂设备；(xix)离子-原子反应碎裂设备；(xx)离子-亚稳离子反应碎裂设备；(xxi)离子-亚稳分子反应碎裂设备；(xxii)离子-亚稳原子反应碎裂设备；(xxiii)用于使离子反应以形成加合离子或子离子的离子-离子反应设备；(xxiv)用于使离子反应以形成加合离子或子离子的离子-分子反应设备；(xxv)用于使离子反应以形成加合离子或子离子的离子-原子反应设备；(xxvi)用于使离子反应以形成加合离子或子离子的离子-亚稳离子反应设备；(xxvii)用于使离子反应以形成加合离子或子离子的离子-亚稳分子反应设备；(xxviii)用于与离子反应以形成加合离子或子离子的离子-亚稳原子反应设备；以及(xxix)电子电离解离(“EID”)碎裂设备所构成的组中的一个或多个碰撞、碎裂或反应单元。

质谱仪可以包括选自由(i)四极杆质量分析器；(ii)2D或线性四极杆质量分析器；(iii)Paul或3D四极杆质量分析器；(iv)彭宁(Penning)捕集器质量分析器；(v)离子捕集器质量分析器；(vi)磁扇区质量分析器；(vii)离子回旋共振(“ICR”)质量分析器；(viii)傅立叶变换离子回旋共振(“FTICR”)质量分析器；(ix)被布置为生成具有四对数(quadro-logarithmic)电势分布的静电场的静电质量分析器；(x)傅立叶变换静电质量分析器；(xi)傅立叶变换质量分析器；(xii)飞行时间质量分析器；(xiii)正交加速飞行时间质量分析器；以及(xiv)线性加速飞行时间质量分析器所构成的组中的质量分析器。

质谱仪可以包括一个或多个能量分析器或静电能量分析器。

质谱仪可以包括一个或多个离子检测器。

质谱仪可以包括选自由(i)四极杆质量过滤器；(ii)2D或线性四极杆离子捕集器；(iii)Paul或3D四极杆离子捕集器；(iv)彭宁离子捕集器；(v)离子捕集器；(vi)磁扇区质量过滤器；(vii)飞行时间质量过滤器；以及(viii)维恩(Wien)过滤器所构成的组中的一个或多个质量过滤器。

质谱仪可以包括：用于脉冲传送离子的设备或离子门；和/或用于将基本上连续离子束转换为脉冲离子束的设备。

质谱仪可以包括C捕集器和质量分析器，其包括形成具有四对数电势分布的静电场的外部桶形电极以及同轴内部梭形电极，其中，在第一操作模式下，离子被传送到C捕集器，并且然后注入到质量分析器中，并且其中，在第二操作模式下，离子被传送到C捕集器，并且然后被传送到碰撞单元或电子传送解离设备，其中，至少一些离子碎裂为碎片离子，并且其中，碎片离子然后被传送到C捕集器，然后注入到质量分析器中。

质谱仪可以包括堆叠式环形离子引导器，其包括均具有在使用中通过其传送离子的孔的多个电极，并且其中，电极的间隔沿着离子路径的长度增加，并且其中，电极中的在离子引导器的上游部段中的孔具有第一直径，并且其中，电极中的在离子引导器的下游部段中的孔具有小于第一直径的第二直径，并且其中，相反相位的AC电压或RF电压在使用中施加到相继电极。

质谱仪可以包括被布置为并且适用于将AC电压或RF电压提供给电极的设备。AC电压或RF电压可选地具有选自由(i)大约<50V峰峰值；(ii)大约50-100V峰峰值；(iii)大约100-150V峰峰值；(iv)大约150-200V峰峰值；(v)大约200-250V峰峰值；(vi)大约250-300V峰峰值；(vii)大约300-350V峰峰值；(viii)大约350-400V峰峰值；(ix)大约400-450V峰峰值；(x)大约450-500V峰峰值；以及(xi)>大约500V峰峰值所构成的组中的振幅。

AC电压或RF电压可以具有选自由(i)<大约100kHz；(ii)大约100-200kHz；(iii)大约200-300kHz；(iv)大约300-400kHz；(v)大约400-500kHz；(vi)大约0.5-1.0MHz；(vii)大约1.0-1.5MHz；(viii)大约1.5-2.0MHz；(ix)大约2.0-2.5MHz；(x)大约2.5-3.0MHz；(xi)大约3.0-3.5MHz；(xii)大约3.5-4.0MHz；(xiii)大约4.0-4.5MHz；(xiv)大约4.5-5.0MHz；(xv)大约5.0-5.5MHz；(xvi)大约5.5-6.0MHz；(xvii)大约6.0-6.5MHz；(xviii)大约6.5-7.0MHz；(xix)大约7.0-7.5MHz；(xx)大约7.5-8.0MHz；(xxi)大约8.0-8.5MHz；(xxii)大约8.5-9.0MHz；(xxiii)大约9.0-9.5MHz；(xxiv)大约9.5-10.0MHz；以及(xxv)>大约10.0MHz所构成的组中的频率。

质谱仪可以包括位于离子源上游的色谱或其它分离设备。色谱分离设备可以包括液态色谱或气态色谱设备。替代地，分离设备可以包括：(i)毛细管电泳(“CE”)分离设备；(ii)毛细管电色谱(“CEC”)分离设备；(iii)基于基本上刚性陶瓷的多层微流体衬底(“陶瓷片”)分离设备；或(iv)超临界流体色谱分离设备。

离子引导器可以保持在选自由(i)<大约0.0001m巴；(ii)大约0.0001-0.001m巴；(iii)大约0.001-0.01m巴；(iv)大约0.01-0.1m巴；(v)大约0.1-1m巴；(vi)大约1-10m巴；(vii)大约10-100m巴；(viii)大约100-1000m巴；以及(ix)>大约1000m巴所构成的组中的压力。

分析物离子可以在电子传送解离碎裂设备中经受电子传送解离(“ETD”)碎裂。可以使得分析物离子在离子引导器或碎裂设备内与ETD试剂离子相互作用。

可选地，为了实现电子传送解离，要么：(a)分析物离子被碎裂或诱导，以在与试剂离子相互作用时解离并且形成子离子或碎片离子；和/或(b)电子从一个或多个试剂阴离子或带负电离子传送到一个或多个多电荷分析物阳离子或带正电离子，于是多电荷分析物阳离子或带正电离子中的至少一些受诱导以解离并且形成子离子或碎片离子；和/或(c)分析物离子被碎裂或诱导，以在与中性试剂气体分子或原子或非离子试剂气体相互作用时解离并且形成子离子或碎片离子；和/或(d)电子从一个或多个中性、非离子或不带电碱性气体或蒸汽传送到一个或多个多电荷分析物阳离子或带正电离子，于是多电荷分析物阳离子或带正电离子中的至少一些受诱导以解离并且形成子离子或碎片离子；和/或(e)电子从一个或多个中性、非离子或不带电超强碱试剂气体或蒸汽传送到一个或多个多电荷分析物阳离子或带正电离子，于是多电荷分析物阳离子或带正电离子中的至少一些受诱导以解离并且形成子离子或碎片离子；和/或(f)电子从一个或多个中性、非离子或不带电碱金属气体或蒸汽传送到一个或多个多电荷分析物阳离子或带正电离子，于是多电荷分析物阳离子或带正电离子中的至少一些受诱导以解离并且形成子离子或碎片离子；和/或(g)电子从一个或多个中性、非离子或不带电气体、蒸汽或原子传送到一个或多个多电荷分析物阳离子或带正电离子，于是多电荷分析物阳离子或带正电离子中的至少一些受诱导以解离并且形成子离子或碎片离子，其中，一个或多个中性、非离子或不带电气体、蒸汽或原子选自由(i)钠蒸汽或原子；(ii)锂蒸汽或原子；(iii)钾蒸汽或原子；(iv)铷蒸汽或原子；(v)铯蒸汽或原子；(vi)钫蒸汽或原子；(vii)C60蒸汽或原子；以及(viii)镁蒸汽或原子所构成的组。

多电荷分析物阳离子或带正电离子可以包括肽、多肽、蛋白质或生物分子。

可选地，为了实现电子传送解离：(a)试剂阴离子或带负电离子来源于多环芳烃或取代的多环芳烃；和/或(b)试剂阴离子或带负电离子来源于由(i)蒽；(ii)9,10二苯基蒽；(iii)萘；(iv)氟；(v)菲；(vi)芘；(vii)荧蒽；(viii)

(ix)三亚苯；(x)二萘嵌苯；(xi)吖啶；(xii)2,2’联吡啶；(xiii)2,2’联喹啉；(xiv)9-蒽烯腈；(xv)二苯并噻吩；(xvi)1,10’-邻菲咯啉；(xvii)9’蒽烯腈；以及(xviii)蒽醌所构成的组；和/或(c)试剂离子或带负电离子包括偶氮苯阴离子或偶氮苯自由基阴离子。

电子传送解离碎裂的处理可以包括使分析物离子与试剂离子相互作用，其中，试剂离子包括二氰基苯、4-硝基甲苯或薁。

可以提供色谱检测器，其中，色谱检测器包括：

可选地选自由(i)火焰电离检测器(FID)；(ii)基于气溶胶的检测器或纳米数量分析物检测器(NQAD)；(iii)火焰光度检测器(FPD)；(iv)原子发射检测器(AED)；(v)氮磷检测器(NPD)；以及(vi)蒸发式光散射检测器(ELSD)所构成的组中的破坏性色谱检测器；或

可选地选自由(i)固定或可变波长UV检测器；(ii)热导检测器(TCD)；(iii)荧光检测器；(iv)电子捕获检测器(ECD)；(v)电导率监测器；(vi)光电离检测器(PID)；(vii)折射率检测器(RID)；(viii)无线电流量检测器；以及(ix)手性检测器所构成的组中的非破坏性色谱检测器。

质谱仪可以操作在各种操作模式下，包括：质谱法(“MS”)操作模式；串联质谱法(“MS/MS”)操作模式；母离子或前体离子交替地碎裂或反应从而产生碎片离子或子离子、不碎裂或反应、或以较小程度被碎裂或反应的操作模式；多反应监测(“MRM”)操作模式；数据依赖性分析(“DDA”)操作模式；数据独立性分析(“DIA”)操作模式；量化操作模式或离子迁移率谱法(“IMS”)操作模式。

附图说明

现将仅通过示例的方式并且参照附图描述各个实施例，其中：

图1示出已知的质量显微镜；

图2A和图2B示出已知的多反射质谱仪；

图3示意性示出本发明实施例的分析器，其中，离子从离子源阵列的像素传送到离子检测器阵列的对应像素；

图4A至图4C示出可以用在本发明中的伸缩式和显微式透镜布置。

图5示出根据本发明实施例的质谱仪的示意图，其中，电扇区将离子引导进入并且离开多反射飞行时间区域；

图6示出本发明实施例的可以用于在飞行时间区域中形成静电场的各种不同拓扑结构；

图7A-图7C以及图8A-图8C示出可以用在本发明实施例中的各种离子源阵列；

图9A-图9C示出用于将离子从1D离子源阵列映射到检测器的根据本发明实施例的仪器的示意图；

图10示出用于将离子从1D阵列映射到检测器的根据本发明实施例的另一仪器的示意图；

图11示出用于将离子从2D阵列映射到2D检测器的根据本发明实施例的仪器的示意图；

图12A示出具有脉冲真空离子源阵列的2D映射仪器；图12B示出使用掩模以用于分离从离子源目标板发射的单独次级离子束的实施例；

图13示出包括单个源、分布式RF引导器以及1D RF四极杆阵列的实施例；以及

图14示出包括单个离子源以及用于将离子束转换为不同质荷比的多个离子束阵列的磁扇区的实施例。

具体实施方式

为了有助于理解本发明，现将参照图1描述现有技术仪器。图1示出US 5128543中所描述的

质量显微镜10。质量显微镜包括：目标T，其被激光脉冲照射；位置敏感飞行时间(TOF)检测器16；以及分析器，其由透镜L、狭缝S以及由无场区域分离的三个90度球形静电扇区13、14和15形成。次级离子包源自目标T上的点11，具有角度扩散。离子在轨道的虚线弯曲区域内行进，并且在点17处聚焦到位置敏感检测器16上。在TOF检测器还通过离子的飞行时间来测量离子质量的同时，多个发射点在检测器16上形成放大的二维图像。在全质量模式下，具有电阻阳极的双微通道板(MCP)检测器用于确定稀有撞击离子的X位置和Y位置。替代地，可以通过使用更高离子通量并且通过时间选通来选择单个质量的离子在MCP的下游的荧光屏上执行成像。图像场的典型大小是200微米，空间分辨率是3μm，并且从目标到检测器的放大率是×60。大约3,000的中等质量分辨率得以实现，虽然这受限于扇区13-15中可用的短飞行路径。

更新近的多扇区系统提供更高的质量分辨率，虽然关于DE-MALDI源处于100μm的折中的空间分辨率。小视场以及中等空间分辨率和质量分辨率是用于电扇区TOF仪器的特性，因此它们具有有限飞行路径程度并且仅补偿一阶空间和飞行时间像差。

图2A和图2B示出根据WO 2005/001878的现有技术仪器。仪器是多反射质谱仪20，包括一对平面式镜21、漂移空间22、周期性透镜阵列23、脉冲离子源24以及检测器26。平面式离子镜21由金属框架形成，并且在沿着离子漂移方向Z的方向上延伸。离子脉冲进入各离子镜21之间的漂移空间22中，从而在它们沿z方向漂移到检测器26时，它们在各离子镜21之间执行多次反射。多次镜反射延长离子的飞行路径，这样改进质量分辨率。周期性透镜23沿着主之字形轨道25限定离子包。

图2B示出X-Y平面中的视图。归因于较低阶透镜飞行时间像差，分析器在Y方向上具有更高的接受性。WO 2007044696提出使用在竖直的Y方向上取向的正交加速器。

已知WO 2005/001878中所采用的离子镜同时提供二阶飞行时间聚焦：

T|BB＝T|BK＝T|KK＝T|YY＝T|YK＝T|YB＝0 (1)

在偶数次反射之后，具有竖直的Y方向上的空间限定并且具有二阶空间像差的补偿：

Y|B＝Y|K＝0；Y|BB＝Y|BK＝Y|KK＝0 (2a)

B|Y＝B|K＝0；B|YY＝B|YK＝B|KK＝0 (2b)

与三阶时间每能量聚焦组合：

T|K＝T|KK＝T|KKK＝0 (3)

其中，像差表示为泰勒展开式系数，Y是竖直坐标，B是与轴的角度，K是离子能量，并且T是飞行时间。

在WO 2013/063587中，通过以下操作来改进平面式MRTOF的聚焦性质：实现包括交叉项的三阶完全飞行时间聚焦：

T|BBK＝T|YBK＝T|YYK＝0 (4)

并且达到多达五阶时间每能量聚焦：

T|K＝T|KK＝T|KKK＝T|KKKK＝T|KKKKK＝0 (5)

与基于扇区的TOF质谱仪相比，镜的空间和飞行时间像差二者显现得远更优越，因为扇区仅补偿一阶像差(即，仅满足以上公式1)。

虽然与扇区相比，离子镜提供先进的离子光学性质，但无栅格平面式离子镜的空间聚焦和图像映射性质并非受欣赏的，并且出于多种实际原因而并未得以使用。本发明可以通过图2A和图2B所描述的仪器得以实施，其中，离子镜是无栅格离子镜。

图3示意性示出分析器用于将离子从离子源阵列44的像素传送到离子检测器阵列45的对应像素的能力。像素化检测器(例如US 8884220中所公开的检测器)可以用于通过使用阵列通道数据系统47来记录来自检测器中的单独像素矩阵的飞行时间信号。

在对于每个单独像素保持近似100,000-200,000的质量分辨率的同时，离子源阵列的空间维度(即，视场)可以例如多达7-10mm，并且点的数量可以形成6×6矩阵。所提供的大视场以及空间分辨率和质量分辨率的组合是无先例的，并且提供用于高吞吐量质谱分析的机会。分析器可以具有更大的视场和/或更大的源矩阵密度(例如多达15-20mm的视场和/或至少10×10的源矩阵密度)。

在此所描述的映射MRTOF可以用于多个应用。例如，仪器可以用于按高吞吐率的粗略表面成像。替代地或附加地，仪器可以用于分析沉积在表面上作为宏观样本阵列的多个样本。这种分析可以通过像素内(即样本孔内)的样本微扫描得以增强。仪器可以用于分析来自多个独立电离源(例如大气或环境源)的离子，以用于高吞吐量分析。例如，仪器可以分析环境源所电离的多个样本点。样本可以按质量或迁移率在空间上分离，并且仪器可以用于不同分离片段的同时并行质量分析。

可以在一维中或二维中执行从离子源到检测器的离子映射。例如，在一维离子映射中，可以从沿着离子源的Y维度(或Z维度)分布的多个样本区域生成离子，并且这些离子可以在沿着检测器的Y维度(或Z维度)分布的各个多个区域处映射到检测器上。在二维离子映射中，可以从分布在离子源的Y-Z平面中的多个样本区域生成离子，并且这些离子可以在分布在检测器Y-Z平面中的相应的多个区域处映射到检测器上。

在高阶空间像差使得空间分辨率降级并且交叉项像差使得质量分辨率降级之前，分析器的视场可以受限在Y维度和Z维度二者中。例如，在任何维度中，视场可以是1mm或更小。然而，位置敏感检测器和/或源阵列可以占据相对大的区域(例如，在任何维度中大于1mm)，或可以具有相对大(或小)的像素大小。此外，离子源和检测器可以是不同大小的。成像和映射系统因此可能在用于容纳源或检测器的MRTOF分析器内经受空间比例方面的失配和/或空间的缺少。这可以被调节，如以下进一步讨论的那样。

虽然所描述的实施例的空间分辨率关于所解析的像素的数量是适度的，但与成像场完全小于1mm的现有技术TOF质量显微镜相比，TOF分析器并不经常承受在大视场的成像性质。

归因于MRTOF的空间分辨率，可见离子包着陆在离子检测器的分离的点上。因此，分析器将离子从离子源点矩阵传送到检测器上的对应点矩阵。该系统可以允许以最小离子损耗并且在检测器处的各单独像素之间没有任何信号干扰的情况下独立获取离子束矩阵或离子包。这样带来分析吞吐量方面的改进。虽然已经描述6×6离子源矩阵，但可以使用分析器提供更密集的矩阵和更大的视场。

包括透镜、镜或扇区的伸缩式(显微式)离子光学集合可以用于将离子从源映射到检测器。图4A至图4C示出可以使用的伸缩式和显微式透镜布置。

图4A示出用于将在Y维度和Z维度中相对宽的源阵列51接口到具有在Y维度和Z维度中较小的检测器52的分析器的伸缩式设备50的示意图。

图4B示出用于在Y维度和Z维度中扩展来自源阵列54的离子束的显微镜透镜集合53的示意图。例如，显微镜透镜集合53可以将在Y维度和Z维度中的每一者中具有大约1mm的视场的小表面成像为例如优化为Y维度和Z维度中的每一者中大约3-5mm的阵列大小的分析器55内的较宽离子包阵列。

图4C示出用于将离子束从在Y维度和Z维度中相对小的源阵列57扩展到具有在Y维度和Z维度中较大(例如15-25mm)的检测器的分析器58的伸缩式扩展器56的示意图。该检测器可以用于保持宏观像素并且处理较大离子通量。

图5示出包括用于形成1D或2D连续离子束阵列的多束离子源71的实施例。提供用于将束阵列转换为具有较小维度的束阵列的静态伸缩式透镜系统72。提供束转换器73，以用于形成脉冲离子包。提供等时成像扇区75，以用于将离子包传送到TOF区域76中。离子然后根据TOF区域76中的飞行时间分离。提供等时成像扇区77，以用于将离子引导离开TOF区域76并且通过放大透镜78并且然后进入像素化检测器79上。使用扇区(例如静电扇区)是特别有用的，因为其允许离子源或检测器从MRTOF分析器在外部移动。

取决于期望1D还是2D离子映射，扇区75和77二者可以是圆柱形、环形、或球形。圆柱形扇区可以用于1D映射，或环形或球形扇区可以用于2D映射。扇区可以与静电透镜组合。这两个扇区可以包括用于优化的空间分辨率和等时性的若干扇区区段。取决于整体布置，可以优化扇区转向角度，例如，如WO 2006/102430中所描述的那样。

静电扇区提供多个功能。它们允许在将离子引入到TOF区域中并且从TOF区域提取离子的同时在MRTOF的外部布置相对大的离子源阵列和检测器。此外，扇区能够消除离子的过量能量扩散，从而在仅适度离子损耗的情况下优化空间分辨率和质量分辨率。扇区也可以用作伸缩式布置的一部分，以用于离子源、TOF分析器与检测器之间的空间尺度的优化采用。

在本文中所描述的实施例的分析器中，空间分辨率可以主要受限于高阶空间像差(例如球形像差Y|YYY或视场曲率Y|BBY)或包括能量项的其它高阶交叉像差。因此，期望以较小离子轨道偏移和较小视场改进空间分辨率。较小的视场可以通过伸缩式透镜或扇区得以放大，也可以包括MRTOF分析器的偏离轨道，例如已经结合图4所描述的那样。

虽然以上已经描述对于TOF区域仅使用平面式离子镜，但预期可以采用其它几何结构。

图6示出可以用于形成二维静电场以用于用作实施例的分析器中的TOF区域的平面式电极和弯曲电极的各种不同拓扑结构。这些拓扑结构可以用于在提供更密集的离子轨道封装的同时提供以上所描述的离子映射性质。由于离子镜能够补偿多个扇区像差，因此可以期望分析器组合扇区和离子镜二者。组合式(混合式)系统可以具有与仅从离子镜构建的系统相似的离子光学性质。

标记为101的拓扑结构示意性地示出具有两个并行、笔直离子镜的用于以上已经描述的平面式MRTOF的电极布置。标记为102的拓扑结构示意性地示出具有在两个离子镜之间引导离子的扇区的用于混合式折叠分析器的电极布置。标记为103的拓扑结构示意性地示出用于使用多个扇区和离子镜构建的另一混合式系统的电极布置。标记为104的拓扑结构示意性地示出可以用于复用的用于另一分析器的电极布置，例如，如WO 2011/086430中所描述的那样。标记为105的拓扑结构示意性地示出与拓扑结构101相似的用于分析器的电极布置，除了镜是以圆柱形方式缠绕的之外。标记为106的拓扑结构示意性地示出与拓扑结构102相似的用于分析器的电极布置，除了镜和扇区是以圆柱形方式缠绕的之外。标记为107的拓扑结构示意性地示出与拓扑结构105相似的用于分析器的电极布置，除了上镜由圆形扇区代替之外。具有混合对称性并且采用弯曲离子轨道轴的所示仪器提供紧凑的分析器并且允许按给定仪器大小的几何增大。归因于高阶像差的快速减少，针对TOF分辨率的离子映射和成像性质通过分析器增大而得以快速地改进。

如上所述，像素化检测器可以提供用于离子源中的每个单独像素或像素群组的独立质谱分析。现有技术离子映射仪器典型地具有每个维度小于1mm的视场。与之对比，与关于所有映射的像素的高分辨率质谱的并行(同时)获取组合，在此所描述的实施例可以提供具有更低分辨率离子映射但具有远更大的视场(例如多达10×10mm)的仪器。宏观大小点(例如在每个方向具有1-2mm尺寸的点)的质谱映射允许从1D阵列或2D阵列用于多个离子源的并行和独立分析的机会。

在此预期用于使得离子源阵列、离子传送阵列、离子光学器件阵列小型化并且形成用于这些阵列的适当脉冲转换器的各种方法和装置，使得具有高吞吐量分析的多通道MRTOF成为可能。

在此所描述的映射MRTOF允许多个离子流的并行分析。各种环境离子源阵列是已知的，虽然它们传统上在大气或真空接口中复用，以用于单通道质谱仪中的分析。与之对比，在本发明中可以使用离子源阵列，以用于并行分析，并且因此，仪器提供比现有技术仪器远更高的吞吐量。

图7A-图7C示出可以用于映射MRTOF的各种离子源阵列。离子源可以包括独立离子源(例如ESI、APCI、APPI、CGD、DESI、DART或MALDI离子源)的阵列。每个阵列可以包括相同类型或不同类型的多个离子源。例如，在气态MALDI离子源或条件辉光放电的情况下(例如，如WO 2012/024570中所描述的那样)，离子源阵列可以在大气压力或在更低压力(例如1-100Torr气体压力)进行操作。任何给定离子源阵列中的离子源可以同时电离多个不同样本，并且因此可以提供具有高吞吐量的仪器。任何给定离子源阵列中的离子源可以连接到多个样本(例如，连接到多个色谱通道)，或可以用于在环境气体压力的表面成像。

不同类型的离子源可以用在任何给定离子源阵列中。离子源可以用于同时分析相同样本，例如，用于归因于软度的变化、电荷状态、选择性、碎裂模式、区分效果的变化而获得附加信息，或用于质量、强度或按定量浓度测量的校准。

图7A示出包括连接到多孔样本板131的ESI喷雾微尖端阵列132的离子源阵列的示意图。可以通过以气体对样本加压来诱导对喷雾尖端132的样本流。如果使用相对大的阵列维度(例如386个孔)，则孔板131可以以增量方式移动穿过采样喷嘴阵列132。

在实际重要性的一个示例中，仪器可以用于蛋白质组分析。由于对于每个研究可能需要若干千次运行，因此在单通道LC-MS-MS的情况下的现有技术蛋白质组分析可能持续达若干小时。对于更高吞吐量，可以使用在此所描述的多通道MRTOF。例如，通过亲和分离或盐交换色谱，并且在酶消化之前，可以预分离蛋白质组样本。然后，在使用在此所描述的单映射MRTOF质谱仪的同时，可以使用多个独立LC-MS通道或LC-MS^E通道(更优选)来并行分析所分离的片段。与传统单通道LC-MS-MS实验相比，期待MRTOF获得每样本的更多信息(例如，在研究项目中)或按远更快的LC梯度获得相同信息(例如，对于高吞吐量临床分析)。替代地，可以通过LC-MS^E方法关于更高吞吐量而并行分析多个蛋白质组样本。关于临床、环境以及代谢研究中的其它LC-MS和GC-MS分析，更高的吞吐量也可以是高度期望的。

图7B示出用于1D阵列流采样的离子源阵列的示意图。离子源可以用于环境表面成像。初级颗粒(例如带电液滴或亚稳彭宁氩原子)的DART或DESI通量134可以用于在相对大的样本表面135上电离一个或多个样本。可以提供线性喷嘴阵列136，以对来自目标表面135上的线性并行表面像素阵列的离子进行采样。空间分辨率(即像素大小)由进入每个喷嘴中的离子集合的大小限定，典型地是喷嘴直径的约3倍大。对于0.3-1mm的空间分辨率，喷嘴直径可以选取为0.1-0.3mm。随着1D喷嘴阵列沿着目标表面135从条带收集离子，可以在过喷嘴的入口上扫描样本板。通过样本板扫描137，可以稍微改进表面成像的分辨率。阵列分析针对DART和DESI显著地加速表面分析，这针对现有单通道质谱仪是很慢的。

图7C示出另一离子源阵列的示意图。通过使用小尺寸电离束阵列(例如聚焦的激光束139)，在该实施例中可以增强环境表面分析的空间分辨率。可以使用微透镜阵列或使用相干激光束的干涉来产生激光束139。可以在激光束上扫描样本板，或反之亦然。例如，可以在目标板上与目标板上的像素对应的部分内扫描每个激光束。该实施例提供具有对检测器的离子映射以及高质量分辨率的源阵列的并行分析。

图8A示出源阵列的另一实施例。在该实施例中，ESI喷雾尖端130受聚焦电极辅助，以提供更尖锐的聚焦ESI羽流。来自多个源130的离子流由电场和气流采样到受加热的毛细管阵列141中。受加热的毛细管可以具有在其顶部处具有采样孔的尖锐尖端或锥体。离子可以然后被传送到通道142中并且受限定于其中。通道可以由带孔板限定，并且RF电势可以施加到这些板，从而将离子限定在通道中。

大约0.5mm的毛细管直径可以用于更高灵敏度，带来通过36个通道的近似1L/s气体通量。机械泵(例如涡旋泵)可以用于例如以大约30L/s的泵激速度排出流经毛细管的大气体通量，如白色箭头所示。这样带来下降至小于30托(即，进入用于RF通道142内限定的有效RF的范围中)的气体压力。

图8B示出源阵列的另一实施例，其中，采样板144包括具有限定所采样的气流的相对较小的采样喷嘴孔的尖锐锥体。离子进一步通过气流采样到可以在受加热的块145中(例如，通过点EDM)加工的相对较宽的通道146中。一旦采样板144的孔限定气流，就可以通过分开的工件(例如板、圆柱体、锥体或楔型件)构造块145的内部部分，以易于制成通道146并且用于清洁。

在通道146可以朝向出口收敛的同时，喷嘴间隔可以在空间上扩展，以用于从多个宏观离子源阵列进行高效采样。由于可以期望离子集合直径至少为喷嘴孔径的三倍，以用于成像应用，因此喷嘴直径可以减少到例如0.3mm，从而减少通过喷嘴阵列的气体负载，其对于36个通道可以是大约0.4L/s。可以提供按10L/s泵激的单个机械泵，以使得气体压力下降到小于30托。甚至可以通过使用更精细的喷嘴来提供更低的气体负载，以用于以更高空间分辨率进行表面成像。

图8C示出与图8B相似的源阵列的另一实施例，除了提供具有分布式泵激的分段式喷嘴阵列149，如白色箭头所示。如果使用相对大数量的通道(例如100个)或使用较大喷嘴孔(例如，用于改进的灵敏度)，则喷嘴阵列149可以包括两个或更多个对准的受加热的通道级，其中，在各级之间中具有不同的气体排出。可以通过每个受加热的毛细管的轴上的离子的气体动态聚焦和/或通过第二级的尖锐毛细管尖端上的静电聚焦来辅助各级之间的离子传送。替代地，喷嘴阵列可以包括具有交变DC电势并且具有各板之间的分布式泵激的穿孔。每个通道的轴上所形成的气体射流将以此方式以近乎声速传送离子，生成提供离子对轴的空间限定所需的时间交替力。

期望形成离子束和离子包，例如，以用于小尺寸阵列。

图9A-图9C描述具有1D环境离子源阵列并且被配置为执行到检测器175上的1D离子映射的多通道MRTOF的示意图。如图9A所示，仪器包括1D RF四极杆阵列165、用于形成低发散束阵列172的微透镜集合171、(例如，具有放大率1或具有大小压缩的)伸缩式透镜173、具有引线网格176的正交加速器175、终止正交加速器175的场的透镜178以及分段式偏转器177。

图9B描述微透镜171在四极杆阵列165的下游的离子聚焦。在该示例中，四极杆阵列的间距是2mm，其中，每个四极杆的内接直径是1.4mm。具有300-500V的幅度的5MHz的RF信号用于将离子流压缩为小于d＝0.1mm的直径。离子流由出口分撇器(四极杆阵列的下游的第一孔集合)在静电提取点处重新聚焦，并且然后在微透镜171内扩展为近似D＝0.5mm的直径。具有1mm直径的孔的微透镜阵列171将离子加速到能量eU＝50eV，并且形成更宽的但更不发散的离子束172。束扩散率D/d＝5产生离子束角度发散的成比例减少。因此所形成的离子束的角度发散Δα可以估计为2*(kT/eU)^0.5*D/d，并且近似Δα＝10mrad(即半度)。在没有微透镜的情况下，发散度将是2.5度。束的角度发散的减少用于两个重要目的：其减少在映射时的离子束干涉，并且其成比例地减少正交加速器175中的周转时间。

离子束阵列然后进入伸缩式透镜173。伸缩式透镜用于将窄离子束传递到正交加速器175中，因此保留离子束分离度。伸缩式透镜也将离子源的空间尺度接口到MRTOF视场。例如，20mm宽的束阵列可以压缩为加速器175内的束阵列，即7-10mm宽。图标173示出具有单位放大率的伸缩式透镜的特定示例。视图在Z标度中受压缩大约两倍。透镜是120mm长，并且具有30mm内径。尽管2度的初始发散角度，束阵列也由两个透镜重新聚焦，而没有束宽度的任何附加扩展。可以调谐伸缩式透镜，以在加速器175的中间提供空间离子束重新聚焦。在没有伸缩式透镜的情况下，离子束在传递到至少出于差动泵激的原因而必须与四极杆阵列间隔的加速器中的同时将扩散达1mm。

图9C所示的正交加速器175被设计为：如果使用任何网格，则在使得角度离子散射最小化的同时，接受宽(例如10mm)的离子束阵列。加速器175的中间级可以采用以沿着离子束取向的引线制成的网格176，但可以在网格周围使用相等强度的加速场，以使得网格上的离子散射最小化。加速器的出口级可以由宽的开口透镜177终止，以避免角度离子散射。通过MRTOF的其它空间聚焦元件(例如图2A或图2B或图5的离子镜21或周期性透镜23)来说明并且平衡任何离子束角度聚焦。

在正交加速器175的入口处的离子束可以具有小于1mm的直径、50eV的平均离子能量以及大约0.5度的角度发散。为了提供短亚纳秒周转时间，加速器可以被布置有大的提取场(例如300-500V/mm)，因此产生大约300-500eV的能量扩散。

为了处理具有大能量扩散的离子包，MRTOF可以操作在施加到漂移区域的最高实际加速电压(例如-8至-10kV)。离子轨道的自然倾斜角度是δ＝70mrad(能量50eV和10keV的平方根)。在沿着Z方向对离子束进行取向的情况下，并且如果不采取措施，则离子包前进将显现得过高(即每镜反射70mm)，这将需要在Z方向上具有大宽度的MRTOF。为了使得倾斜角度β下降，正交加速器175以角度β倾斜，包然后由偏转器转向同一角度β。偏转器178可以包括用于更均匀的偏转场的多个区段。可以调整加速器入口处的离子束能量，从而倾斜和转向二者提供一阶时间像差的相互补偿，如WO 2007/044696中所描述的那样。在所选取示例中，δ＝70mrad，β＝20mrad，所得倾斜角度α＝30mrad，处于5％相对能量扩散，并且如果使用小于25mm长度的离子包，则所得二阶像差的幅度T|ZK保持小于1ns，其中，峰值FWHM小于0.25ns。在所选取的30mm的每离子反射的Z间距的情况下，期待实际离子包长度是大约15mm。在50eV离子能量，1000amu的离子以3mm/μs的速度行进，并且在5μs时间内横穿连续包的有用的所提取的15mm部分。

图10示出1D多通道MR-TOF的实施例180。MRTOF仪器可以包括形成离子流阵列181的环境离子源阵列，或可以包括产生单个离子流(其然后被分成多个离子流182)的单个离子源。仪器包括沿着Z轴取向的多通道接口183或沿着Y方向取向的相似多通道接口184。仪器包括在此所描述的1D或2D成像MRTOF分析器186以及连接到多通道数据获取系统188的像素化检测器187。

阵列接口183或184可以包括上述类型的喷嘴阵列140、RF离子引导通道阵列163、具有(可选地连接到脉冲发生器185的)出口分撇器的RF四极杆阵列165、微透镜阵列171、伸缩式透镜173以及正交加速器175。

在一个连续操作模式下，离子流181可以从单独离子源通过接口183的单独通道分离地传送到正交加速器175中作为空间上分离的离子束。离子束中的每一者然后转换为在Z方向上延长的并且在Y方向上窄的空间上区分的离子包。映射MRTOF 186将离子包传送到像素化检测器187，而不使包混合。数据系统的像素可以组合为沿着Z方向的条带，并且数据系统188可以关于每个通道并行获取多个质谱。在共享公共真空腔室、差动泵激系统、电子和一致的分析部件(例如，包括构成一个块中的多个孔而非构成用于喷嘴的多个块)、RF离子引导通道、RF四极杆以及离子光学器件的同时，MRTOF 180有效地形成并行操作质谱仪阵列。

在另一操作模式下，提取脉冲(从块185)以在RF四极杆中捕集并且释放离子的方式施加到RF四极杆165的出口分撇器。正交加速器175的脉冲与来自四极杆的离子的脉冲在时间上同步。单个脉冲可以施加到四极杆和正交加速器，以同时分析来自所有通道的离子。虽然代价是在每个脉冲中准许较窄的质量范围，但该方法使得加速器的占空比的改进成为可能。还预期提取脉冲185的定时可以在各通道之间或在各加速器发射之间变化。这可以用于准许更宽的整体质量范围，或优化关于特定四极杆通道的期待质量范围的延迟。脉冲化离子释放也可以用于沿着离子束在第二方向上形成粗略质量分离。二维像素化检测器可以因此检测每像素的窄质量范围，这样减少每像素的谱群。

图11示出用于执行二维映射的MRTOF。2D多通道MRTOF 190包括2D环境源阵列191、2D喷嘴阵列192、2D RF离子引导通道阵列193、2D弯曲接口194、2D阵列脉冲转换器195、2D成像MRTOF分析器197、2D像素化检测器197以及2D阵列数据系统198。

2D环境源阵列191可以是以上在此所描述的类型，例如，2D喷雾尖端阵列130的形式。2D喷嘴阵列192可以是以上在此所描述的类型，例如毛细管阵列141和具有所加工的通道的受加热的块143(可选地，具有通道的板的分开的受加热的块148)的形式。弯曲接口194可以是例如包括相互倾斜的穿孔板或PCB板的2D RF离子引导通道阵列(194RF)。替代地，弯曲接口194可以是2D静电扇区阵列(194ES)，用于绕开离子镜的弥散场，例如，如US 7326925中所描述的那样(X入口)。弯曲接口194允许离子源阵列位于MRTOF分析器外部，从而其不干扰MRTOF分析器。

与环境源相比，由于真空离子源无需多通道离子传送接口和强大泵激系统，因此布置真空离子源阵列是相对低复杂度的任务。如果使用自然脉冲离子源(例如脉冲SIMS、MALDI或DE-MALDI)，则该任务甚至是更简单的。

图12A示出具有脉冲真空离子源阵列210的2D映射MRTOF的实施例。仪器可以包括所映射的目标板211，其可以是所映射的样本或多孔样本板。所聚焦的初级离子束阵列212可以导向到目标板211上，以电离其上的样本。替代地，激光束阵列可以用于电离目标板211上的样本。不同离子束或激光束可以导向到目标板211的不同区域上，以电离目标板211上的不同区块/像素。替代地，可以在目标板上扫描激光束(例如扫描聚焦束213)，以电离其上的样本。可以在目标板上扫描束，从而在不同时间电离不同区块/像素。仪器还包括映射MRTOF分析器196、像素化检测器197以及多通道数据系统198，以用于并行质谱获取。

如上所述，可以使用各种真空离子源。例如，当多个激光束用于电离样本时，可以借助多个UV透镜或通过凹反射器阵列从单个宽激光束提供精细聚焦的初级激光束阵列212。当在目标板上扫描单个激光束213以电离样本时，可以通过流电快速移动镜执行该操作。激光束可以被脉冲化，以用于MALDI、LD或DE-MALDI电离。当离子束在目标板处受导向以电离样本时，可以通过静电微透镜阵列形成初级离子束阵列212(例如，以用于SIMS电离)。可以通过步进或连续并且平滑的方式在目标板上扫描初级离子束213。静电偏转器可以在至少一个方向上扫描离子束。

当执行脉冲化电离(例如SIMS、MALDI、DE MALDI或LD)时，并且当在广视场内映射时，次级离子(即分析物离子)可以由微透镜阵列(可选地后接单个宽孔伸缩式透镜(例如结合图9所描述的类型))聚焦。由于初级束可以聚焦为与像素大小(例如0.1-1mm)相比远更精细的点尺寸(例如10-100μm)，因此样本板和/或离子束和/或激光束可以在样本像素边界内被微扫描，如图12中的箭头和“R”图标所示。在多个离子或激光束用于电离样本的情况下，离子或激光束可以在第一方向上延伸的目标板上的1D阵列中对准，并且1D阵列可以在目标板上在第二(例如正交)方向上被扫描或步进。

图12B示出例如如果使用连续辉光放电电离工艺则使用近景掩模215以用于分离从目标板发射的单独次级离子束的实施例214。可以通过可以后接大孔单透镜217的微透镜阵列216来辅助单独离子束的空间聚焦。可以通过经过掩模215的脉冲化加速来形成离子包。

通过在真空中映射多个点的并行分析高度地加速分析吞吐量。使用真空中的相对精细的电离束允许用于关于大的总体样本大小的高空间分辨率的多个策略。

如上所述，初级束213可以在目标板上被光栅化。在初级束的剂量受限于样本稳定性的情况下，对初级束213进行光栅化可以是有帮助的。可以按比脉冲化加速的周期更快的时间标度来执行初级束的光栅化。以此方式，单个离子束有效地充当多个束。光栅化可以使用电离点的步进式选择，而非平滑扫描。对于按高空间分辨率的更高吞吐量，可以通过非冗余采样(NRS)的策略选择初级束点，例如，如WO 2013/192161中所描述以及图标215所描绘的那样。像素/区块内的斑点的组合可以在各加速脉冲之间变化。检测器上的信号可以获取为数据串，而不丢失时间信息。然后可以通过与点的位置的相关性来提取用于特定精细点的质谱。为了实际方便，编码模式对于所有像素可以是相同的，并且可以通过表面2D步进式光栅化得以执行。

MRTOF设备的分辨率受限于到来离子束的初始参数。对于离子的脉冲化加速度，连续离子束的角度发散在TOF方向上引入速度扩散ΔV，这样带来所谓的周转时间ΔT。由于ΔT＝ΔV*m/qE，因此通过使用更高强度加速脉冲场E，可以可能地减少时间扩散ΔT。然而，遗憾的是，场强度受限于分析器的能量接受度ΔX*E<ΔK。因此，离子束发射率Em＝ΔX*ΔV限制TOF MS分辨率。可以通过使用更精细尺寸的四极杆来解决该问题，然而，这需要使用多个四极杆以避免在若干nA至几十nA的实际离子电流的离子云的空间电荷扩展。

图13示出包括单个源301、分布RF引导器308、1D小四极杆(RFQ)阵列165、平面式透镜305以及要么映射MRTOF 180要么映射Re-TOF 220的实施例。在操作中，分布器308(其可以是例如狭缝RF通道)将来自源301的单个离子流(例如，对于LC-MS仪器，多达几纳安)分布成多个离子束。离子然后进入1D RFQ阵列165的多个通道。1D RFQ阵列165可以由EDM构成，以用于RFQ的更好的精度以及小内接直径。多个RFQ通道之间的离子电流的分布使得每通道的离子电流下降，因此避免(或减少)空间电荷效应以及所得束扩散。仅RF离子引导器165中的每一者可以具有小内接半径R≤1mm，并且可以操作在例如10MHz的提升频率以及至少V＝1kV的幅度，以形成窄离子束。为了在100amu的低m/z、在R＝1mm并且在高幅度V＝1kV(o-p)保持参数q＝4V*ze/m/R²(2pi*F)²<1，期望F＝10MHz的更高频率。RFQ中的动态井已知为W(r)＝(r/R)²*q*V/4。对于2000amu的上m/z(q＝0.05)，假设W(r)＝kT:d＝2R*(4kT/qVe)^0.5＝0.1mm，可以估计RFQ中的束大小。

可以通过分撇器上的负偏置从RFQ阵列165提取离子束，其在分撇器平面附近形成局部交叉。平面式光学器件305然后在减少X方向上的角度发散例如达10倍的同时提供离子束空间扩散(例如，与US 8895920一致)。平面式光学器件365允许在Y方向上混合多个束，因此在正交加速器185中形成宽离子包，如深色正方形所示。

X方向上的离子束的强空间压缩减少束发射率，因此减少周转时间，并且增加MRTOF190或Re-TOF 220中的分辨率。

图14示出可以用于例如并行串联MS-MS的实施例250。仪器包括离子源251、静电能量过滤器252、磁扇区253、形成维度转换器以用于形成2D离子流阵列的RF离子引导通道阵列255以及2D映射MRTOF分析器190。在操作中，离子由离子源251生成，并且通过静电能量过滤器252和磁扇区253。能量过滤器252和扇区253(在与离子的飞行路径基本上垂直的方向上)根据质荷比来分离离子，从而形成1D离子束阵列254。扇区仪器可以是用于分离相对宽的质量范围的Mattauch–Herzog仪器。磁扇区质量分离器的分辨率可以是大约100，从而在使用静磁体的同时接受相对宽的质量范围(例如5：1)。可以通过稀土材料磁板制成磁扇区仪器。这些特征使得适度的大小和成本以及亚keV加速能量的使用成为可能，以使得RF阵列255下游中的离子集合容易。

不同质荷比的多个离子束从磁扇区253传送到RF离子引导阵列255中。在RF阵列255内，离子流可能在气体碰撞中减慢。维度转换器可以将离子从1D阵列重新分布为2D流离子阵列。维度转换器在此由一系列RF阵列256、257、258例示。RF阵列256具有狭缝形状的通道的列。RF阵列257被配置为将离子从狭缝形状的通道聚集到孔中。RF阵列258将离子从多行孔聚合为孔的规则正方形图案。RF电压被施加到阵列，从而通过RF场约束排斥来自电极壁的离子，因此如所描述的那样聚集离子。在质量分析之前，离子可以因此从1D阵列变换为2D阵列。

离子中的至少一些可以被碎裂。离子束阵列254可以在磁扇区的下游减慢到几十电子伏特，以用于使得RF阵列255中的离子碎裂成为可能。RF阵列255可以充当用于串联MS-MS分析的CID或SID单元。一个或多个电势(例如DC电势)可以沿着RF阵列255行进，以驱动离子通过设备，和/或控制可能发生的上述碎裂。

2D离子束阵列然后与2D映射MRTOF 190并行受质量分析，因此提供全面的所有通道谱。2D通道阵列可以具有比1D阵列254更大数量的通道。系统因此通过并行处理(例如，碎裂并且分析)多个离子束急剧地增强分析吞吐量。

如上所述，离子可以在至少一些时间被碎裂，从而产生用于碎片离子的谱数据。预期仪器可以在单个实验性运行期间重复地打开并且关闭碎片(或重复地绕开碎片)，从而提供MS数据和MS/MS数据二者。母离子数据可以然后与各个碎片离子数据相关。

虽然串联质谱仪250采用很多标准MS部件，但(白色箭头所示的)差动泵激显现为关于实际实现方式的最有挑战的部分。虽然小尺寸磁扇区中的真空必须是至少1E-5Tor，但RF引导器中的气体阻尼需要至少1E-2tor。可以通过差动泵激的附加级和/或使用SID碎片(例如在单元256中)和/或在碎片单元(例如单元256)中使用延长的RF通道来减少进入磁扇区的气体负载以用于端口259处所提供的气体与磁扇区之间的减少的传导率。

Claims

1.一种飞行时间质谱仪，包括：

离子源阵列，其用于在位置阵列处提供或生成离子；

位置敏感离子检测器，具有分离检测区域的阵列，所述分离检测区域的阵列被构造为使得在所述检测区域中的不同检测区域处接收的离子被确定为源于所述位置阵列中的不同位置；以及

离子光学器件，其被布置并且构造为将离子从所述离子源阵列引导至所述位置敏感检测器，从而将离子从所述离子源阵列上的所述位置阵列映射到所述位置敏感检测器上的位置阵列；

2.如权利要求1所述的质谱仪，其中，所述离子光学器件包括至少两个无栅格离子镜，以用于反射离子。

3.如权利要求2所述的质谱仪，其中，包括所述至少两个无栅格离子镜的所述离子光学器件被布置并且构造成使得离子在到达所述检测器之前被所述无栅格离子镜中的每一者在所述无栅格离子镜之间反射多次。

4.如权利要求2或3所述的质谱仪，其中，所述两个无栅格离子镜在第一维度(X维度)中彼此间隔开，并且均在第二维度(Z维度)中或沿着与所述第一维度正交的纵轴是细长的；并且其中，所述质谱仪被构造成使得：随着所述离子在所述无栅格离子镜之间被反射，所述离子在所述第二维度(Z维度)中或沿着所述纵轴朝向所述检测器漂移。

5.如权利要求4所述的质谱仪，还包括离子引入机构，所述离子引入机构用于将离子包引入到所述无栅格离子镜之间的空间中，使得所述离子包沿着以与所述第一维度和第二维度成一角度布置的轨道行进，从而随着所述离子在所述第二维度(Z维度)中漂移通过所述空间，所述离子在所述无栅格离子镜之间在所述第一维度(X维度)中重复地振荡。

6.如权利要求1所述的质谱仪，其中，所述离子光学器件包括：至少一个无栅格离子镜，用于反射离子；以及至少一个静电或磁扇区，用于接收离子并且将所述离子引导至所述至少一个无栅格离子镜中；其中，所述至少一个无栅格离子镜和至少一个扇区被构造成使得离子从所述至少一个扇区传送到每个无栅格离子镜中多次，从而离子被所述每个无栅格离子镜反射多次。

7.如权利要求1所述的质谱仪，其中，所述离子光学器件被构造成随着离子在第二正交维度(Z维度)中漂移而在第一维度(X维度)中反射所述离子多次；并且其中，所述离子光学器件包括在使用时供离子经过的一个或多个离子光学透镜，以用于在由所述第一维度和第二维度所限定的平面(X-Z平面)中聚焦离子。

8.如权利要求1所述的质谱仪，其中，所述离子源阵列包括：目标板；以及电离设备，用于生成至少一个初级离子束、至少一个激光束或至少一个电子束，以用于电离位于所述目标板上所述位置阵列处的一个或多个分析样本。

9.如权利要求8所述的质谱仪，其中，所述电离设备被构造成在所述离子源阵列处的所述位置阵列中的每个位置处定向所述初级离子束、激光束或电子束中的一者；或

其中，所述至少一个初级离子束、至少一个激光束或至少一个电子束在所述目标板上的所述位置阵列的不同位置之间连续地被扫描或步进；或

其中，所述目标板上的所述位置阵列的所述不同位置中的每个位置包括区块，并且其中，所述至少一个初级离子束、至少一个激光束或至少一个电子束在所述区块的不同部分上被连续地扫描或步进。

10.如权利要求1所述的质谱仪，其中，所述离子源阵列包括：单个离子源，用于生成离子；以及离子划分器，用于将由所述离子源所生成的离子划分或引导到所述离子源阵列上的所述位置阵列。

11.如述权利要求1所述的质谱仪，其中，所述质谱仪被构造成将离子从所述离子源阵列处的所述位置阵列映射到所述检测器，其中，所述位置阵列能够在第一方向上延伸≥xmm，其中，x选自由1；2；3；4；5；6；7；8；9；和10构成的组。

12.如权利要求1所述的质谱仪，还包括静电扇区，用于将离子从所述离子源阵列向下游朝向所述至少一个无栅格离子镜引导；和/或包括静电扇区，用于将离子从所述至少一个无栅格离子镜向下游朝向所述检测器引导。

13.如权利要求1所述的质谱仪，还包括四极杆、离子引导器或离子捕集器的阵列，所述四极杆、离子引导器或离子捕集器的阵列被构造成使得在所述离子源阵列上的所述位置阵列中在不同位置处所生成或提供的离子被传送到所述四极杆、离子引导器或离子捕集器的阵列中的不同的四极杆、离子引导器或离子捕集器中。

14.如权利要求13所述的质谱仪，其中，所述质谱仪被构造成在所述四极杆、离子引导器或离子捕集器的出口处施加电势，从而以脉冲方式从所述四极杆、离子引导器或离子捕集器捕集离子且向下游朝向所述检测器释放离子。

15.如权利要求1所述的质谱仪，其中，所述离子源阵列包括：离子源；以及离子引导器，所述离子引导器被构造为从所述离子源接收离子并且将从所述离子源接收到的离子在不同时间引导至所述离子源处的所述位置阵列中的不同位置。

16.如权利要求15所述的质谱仪，其中，在所述离子源与离子引导器之间设置离子分离器，以用于根据物理化学性质来分离离子，从而具有所述物理化学性质的不同值的离子被引导至所述离子源处的所述位置阵列中的不同位置。

17.如权利要求1所述的质谱仪，还包括碎裂或反应设备，处于所述离子源阵列的下游，用于使所述离子碎裂以产生碎片离子，或用于使离子与试剂离子或分子反应，从而形成子离子；并且其中，所述检测器或另一检测器被提供用于检测所述碎片离子或子离子。

18.如权利要求17所述的质谱仪，其中，所述质谱仪被构造成：在单个实验性运行期间，在提供高等级的碎裂或反应的第一碎裂或反应模式与提供较低等级的碎裂或反应或不提供碎裂或反应的第二碎裂或反应模式之间反复切换所述碎裂或反应设备；和/或

其中，所述质谱仪被构造成：在单个实验性运行期间，在离子在所述碎裂或反应设备中碎裂或反应的第一模式与离子绕开所述碎裂或反应设备的第二模式之间反复切换。

19.一种飞行时间质谱方法，包括：

在离子源阵列上的位置阵列处提供或生成离子；

提供具有分离检测区域的阵列的位置敏感离子检测器；

使用离子光学器件将离子从所述离子源阵列引导到所述位置敏感检测器，从而将离子从所述离子源阵列上的所述位置阵列映射到所述位置敏感检测器上的位置阵列；以及

确定在所述位置敏感离子检测器中的所述检测区域中的不同检测区域处接收的离子是源于所述位置阵列中的不同位置；

20.如权利要求19所述的方法，其中，所述离子被所述至少一个无栅格离子镜中的一者反射多次。