CN111312577B - 陷阱填充时间动态范围增强 - Google Patents

Abstract

本申请涉及陷阱填充时间动态范围增强，并公开了一种质量和/或离子迁移谱的方法，该方法包括在第一时间段(T1)内累积离子一次或多次以便形成一个或多个第一离子组，在第二时间段(T2)内累积离子一次或多次以便形成一个或多个第二离子组，其中第二时间段(T2)小于第一时间段(T1)，分析一个或多个第一离子组以生成一个或多个第一数据集，分析一个或多个第二离子组以生成一个或多个第二数据集，以及确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据。如果确定一个或多个第一数据集包括饱和和/或失真的数据，则该方法还包括用来自一个或多个第二数据集的对应数据替换来自一个或多个第一数据集的饱和和/或失真的数据。

Description

陷阱填充时间动态范围增强

本申请是申请人为英国质谱公司、申请日为2016年5月13日、申请号为201680033245.1、发明名称为“陷阱填充时间动态范围增强”的分案申请。

技术领域

本发明大体涉及质量和/或离子迁移谱，并且特别地涉及质量和/或离子迁移率谱仪以及质量和/或离子迁移谱的方法。

背景技术

已知使用传输切换的方法来扩展正交飞行时间质谱仪的动态范围。原连续离子束通过使束衰减，在高传输模式和低传输模式之间重复切换。在高传输模式和低传输模式期间连续且重复获取质谱。

由于超过检测系统的动态范围而失真的高传输模式光谱中的独立质谱峰被来自尚未发生检测器饱和的低传输模式光谱(通过合适因子缩放)的对应数据替换。以这种方式产生的复合光谱具有增加的动态范围。

US-7683314(Micromass)公开了一种技术，在该技术中，通过使用周期性门控电极对束接通(ON)和断开(OFF)进行快速门控，以在低传输模式下使连续的离子束衰减，以便形成不连续的离子束。

然而，该技术相对复杂，因为例如在将不连续的离子束呈现给正交飞行加速时间质谱仪之前，有必要从不连续的离子束形成连续或半连续的离子束，使得在低传输模式下将减少在正交加速期间采样到质谱仪的飞行管中的离子的通量或密度。这通过使不连续束通过质谱仪的下游气体填充区域来实现，使得不连续束合并成连续或半连续束。周期性门控通常具有小于1ms的循环时间，使得不连续束可有效地合并成高压区域中的连续或半连续束。

US-7038197(Micromass)公开了一种技术，在该技术中，散焦透镜元件用于减少离子束的传输。虽然这会产生所需的连续离子束，但也会导致不期望的质量和/或电荷辨别，使得需要复杂的校准。

因而期望提供一种质量和/或离子迁移谱的改进的方法。

发明内容

根据一个方面，提供了一种质量和/或离子迁移谱的方法，包括：

在第一时间段内累积离子一次或多次，以便形成一个或多个第一离子组；

在第二时间段内累积离子一次或多次，以便形成一个或多个第二离子组，其中第二时间段小于第一时间段；

分析一个或多个第一离子组以生成一个或多个第一数据集；

分析一个或多个第二离子组以生成一个或多个第二数据集；以及

确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据；

其中如果确定一个或多个第一数据集包括饱和和/或失真的数据，则该方法还包括：

用来自一个或多个第二数据集的对应数据替换来自一个或多个第一数据集的饱和和/或失真的数据。

各种实施例涉及使用两个或更多个不同的离子累积时间以生成“高”和“低强度”数据的方法。可通过对于第一离子组中的每个在第一时间段内将离子累积在累积区域中形成一个或多个第一离子组，并且可通过对于第二离子组中的每个在第二更短时间段内将离子累积在累积区域中形成一个或多个第二离子组。第一离子组和第二离子组可被分析，以便生成第一数据集和第二数据集，并且可通过来自第二数据集的对应数据替换第一数据集中的任何饱和和/或失真的数据。

因此，根据各种实施例，可更改累积区域的填充时间，以减少传输到检测器的离子的数量，而不是减少连续(未捕获的)离子束的传输。由于根据各种实施例不需要产生低传输连续离子束，所以已知技术的复杂性(诸如需要从不连续的离子束形成连续或半连续的离子束)和/或当使用简单的散焦透镜以减少离子束的传输时可遇到的质荷比辨别问题可被有益地避免。

还有，根据各种实施例，可精确地控制(例如，使用电极)离子被允许进入累积区域的时间量，使得可非常精确地控制在高和低传输模式中的离子的数量。根据各种实施例的离子的捕获和释放也可与一个或多个下游装置(例如，诸如离子迁移率分离器)同步。

于是，将了解，各种实施例表示用于增强质量和/或离子迁移率谱仪的动态范围的简单且有效的技术。

该方法可包括生成离子；

其中在第一时间段内累积离子的步骤可包括在第一时间段内累积生成的离子；以及

其中在第二时间段内累积离子的步骤可包括在第二时间段内累积生成的离子。

生成离子的步骤可包括生成基本上连续的离子束。

生成离子的步骤可包括对样本进行电离以生成离子；和/或对样本进行电离以生成母或先驱离子，并且然后使母或先驱离子裂解或产生化学反应以生成离子。

该方法可包括累积离子，以便形成一个或多个第一离子组和/或第二离子组中的一个或多个，并且同时分析一个或多个第一离子组和/或第二离子组中的一个或多个(其它)。这具有增加占空比的效果。

该方法可包括累积离子，以便形成特定的第一离子组和/或第二离子组；以及

累积离子，以便形成另一个第一离子组和/或第二离子组，并且同时分析特定的第一离子组和/或第二离子组。

一个或多个第二离子组中的每个可包括比一个或多个第一离子组中的每个更少的离子。

在给定的时间段内，该方法可包括形成n个第一离子组；并且形成m个第二离子组；其中n大于或等于m。

n可大于m。这具有增加占空比的效果。

n和m可是正整数。n和/或m可大于1。

该方法可包括在给定时间段内形成比第二离子组相对更多的第一离子组。

该方法可包括在给定时间段内形成多个第一离子组和/或形成多个第二离子组。

该方法可包括平均形成比第二离子组相对更多的第一离子组。

在第一时间段内累积离子一次或多次的步骤可包括在第一时间段内重复累积离子以便形成多个第一离子组；和/或在第二时间段内累积离子一次或多次的步骤可包括在第二时间段内重复累积离子以便形成多个第二离子组。

该方法可包括在第一时间段内累积离子的步骤与在第二时间段内累积离子的步骤之间重复地切换。

累积和分析交替的第一离子组和第二离子组的速率可使得连续的第一离子组和第二离子组的组成基本上相同。

该方法可包括累积离子以便形成一个或多个第一离子组和/或第二离子组中的一个或多个，并且同时根据一种或多种第一物理化学性质使一个或多个第一离子组和/或第二离子组中的一个或多个(其它)分离。这具有增加占空比的效果。

该方法可包括累积离子以便形成特定的第一离子组和/或第二离子组；以及

累积离子以便形成另一个第一离子组和/或第二离子组，并且同时根据一种或多种第一物理化学性质使特定的第一离子组和/或第二离子组分离。

该方法可包括在分析一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组的步骤之前，根据一种或多种第一物理化学性质使一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组分离。

根据一种或多种第一物理化学性质使离子分离的步骤可包括以循环方式操作分离装置，以便根据一种或多种第一物理化学性质重复地使离子组分离；以及

可与分离装置的循环时间同步地重复实行累积和分析离子的步骤。

一种或多种第一物理化学性质可包括离子迁移率和/或质荷比。

一种或多种第一物理化学性质可包括离子迁移率和/或碰撞横截面和/或反应截面和/或质荷比。

根据一种或多种第一物理化学性质使一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组分离的步骤可包括在第三时间段期间使一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组分离。

第三时间段可大于第二时间段；和/或第三时间段可大于或等于第一时间段；和/或第三时间段可与第一时间段和/或第二时间段一致。

可使用分析离子陷阱或其它质荷比分离器根据质荷比使离子分离。

该方法可包括累积离子，以便形成一个或多个第一离子组和/或第二离子组中的一个或多个，并且同时根据一种或多种第二物理化学性质对一个或多个第一离子组和/或第二离子组中的一个或多个(其它)进行过滤。这具有增加占空比的效果。

该方法可包括累积离子以便形成特定的第一离子组和/或第二离子组；以及

累积离子，以便形成另一个第一离子组和/或第二离子组，并且同时根据一种或多种第二物理化学性质对特定的第一离子组和/或第二离子组进行过滤。

该方法可包括在分析一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组的步骤之前，根据一种或多种第二物理化学性质对一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组进行过滤。

一种或多种第二物理化学性质可包括离子迁移率和/或质荷比和/或碰撞横截面。

一种或多种第二物理化学性质可包括离子迁移率和/或碰撞横截面和/或反应截面和/或质荷比。

可使用四极质量过滤器或其它质荷比过滤器根据质荷比对离子进行过滤。

累积离子的步骤可包括将离子累积在离子陷阱或累积区域中。

离子陷阱或累积区域可包括质量选择性离子陷阱或非质量选择性离子陷阱。

该方法可包括在对一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组进行分离、过滤和/或分析的(多个)步骤之前，从离子陷阱或累积区域喷出一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组。

从离子陷阱或累积区域喷出一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组的步骤可包括在第四时间段期间从离子陷阱或累积区域喷出一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组。

第四时间段可紧接在第一时间段和/或第二时间段和/或第三时间段之后和/或之前。

分析一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组的步骤可包括：

确定一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组的质荷比；和/或

确定一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组的离子迁移率、碰撞横截面和 /或反应截面。

确定一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组的质荷比的步骤可包括根据它们的质荷比使离子分离。

确定一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组的离子迁移率、碰撞横截面和 /或反应截面的步骤可包括根据它们的离子迁移率、碰撞横截面和/或反应截面使离子分离。

分析一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组的步骤可包括使用飞行时间质量分析仪确定一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组的质荷比。

确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据的步骤可包括：

确定一个或多个第一数据集是否包括具有大于或等于检测器饱和水平的值的数据；和/ 或

确定一个或多个第一数据集是否包括由空间电荷效应产生的失真的数据。

用来自一个或多个第二数据集的对应数据替换来自一个或多个第一数据集的饱和和/或失真的数据的步骤可包括：

用来自一个或多个第二数据集的一个或多个对应的数据值或峰值替换来自一个或多个第一数据集的一个或多个饱和和/或失真的数据值或峰值；和/或

用一个或多个第二数据集中的一个或多个替换一个或多个第一数据集中的一个或多个。

用来自一个或多个第二数据集的对应数据替换来自一个或多个第一数据集的饱和和/或失真的数据的步骤可包括：

缩放来自一个或多个第二数据集的对应数据；以及

用来自一个或多个第二数据集的缩放数据替换来自一个或多个第一数据集的饱和和/或失真的数据。

确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据的步骤可包括将来自一个或多个第一数据集的数据与来自一个或多个第二数据集的数据进行比较。

根据另一个方面，提供了一种质量和/或离子迁移谱的方法，包括：

分析一个或多个第一离子组以生成一个或多个第一数据集；

分析一个或多个第二离子组以生成一个或多个第二数据集，其中一个或多个第二离子组中的每个包括比一个或多个第一离子组中的每个更少的离子；

通过将来自一个或多个第一数据集的数据与来自一个或多个第二数据集的数据进行比较，确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据；

其中如果确定一个或多个第一数据集包括饱和和/或失真的数据，则该方法还包括：

用来自一个或多个第二数据集的对应数据替换来自一个或多个第一数据集的饱和和/或失真的数据。

该方法可包括：

通过对于一个或多个第一离子组中的每个在第一时间段内累积离子，形成一个或多个第一离子组；以及

通过对于一个或多个第二离子组中的每个在第二时间段内累积离子，形成一个或多个第二离子组，其中第二时间段小于第一时间段。

该方法可包括：

使离子通过一个或多个第一装置；

通过在高传输操作模式下操作一个或多个第一装置中的一个或多个，形成一个或多个第一离子组；以及

通过在低传输操作模式下操作一个或多个第一装置中的一个或多个，形成一个或多个第二离子组。

一个或多个第一装置可选自由以下组成的组中：(i)一个或多个离子门控装置；(ii)一个或多个电极；以及(iii)一个或多个离子透镜。

通过将来自一个或多个第一数据集的数据与来自一个或多个第二数据集的数据进行比较确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据的步骤可包括以不预期的方式确定来自一个或多个第一数据集的数据是否与来自一个或多个第二数据集的数据不同。

通过将来自一个或多个第一数据集的数据与来自一个或多个第二数据集的数据进行比较确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据的步骤可包括以除了通过预期强度缩放因子之外的方式确定来自一个或多个第一数据集的数据是否与来自一个或多个第二数据集的数据不同。

预期强度缩放因子可大致对应于一个或多个第一离子组中的一个或多个中的离子的数量与一个或多个第二离子组中的一个或多个中的离子的数量之间的比率。

通过将来自一个或多个第一数据集的数据与来自一个或多个第二数据集的数据进行比较确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据的步骤可包括依据以下确定来自一个或多个第一数据集的数据是否与来自一个或多个第二数据集的数据不同：(i)一个或多个质量或质荷比；(ii)一个或多个离子迁移率、离子迁移率漂移时间、碰撞横截面和/ 或反应截面；(iii)数据集内两个或更多个同位素或其它离子峰之间的强度比或差；和/或不预期的强度缩放因子。

将来自一个或多个第一数据集的数据与来自一个或多个第二数据集的数据进行比较的步骤可包括将来自一个或多个第一数据集的数据与来自一个或多个第二数据集的对应数据进行比较。

根据另一个方面，提供了一种质量和/或离子迁移率谱仪，包括：

被布置成且适于在第一时间段内累积离子一次或多次以便形成一个或多个第一离子组的装置；

被布置成且适于在第二时间段内累积离子一次或多次以便形成一个或多个第二离子组的装置，其中第二时间段小于第一时间段；

分析仪，该分析仪被布置成且适于分析一个或多个第一离子组，以生成一个或多个第一数据集，并且分析一个或多个第二离子组，以生成一个或多个第二数据集；以及

控制系统、控制电路和/或处理电路，该控制系统、控制电路和/或处理电路被布置成且适于确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据；

其中如果确定一个或多个第一数据集包括饱和和/或失真的数据，则控制系统、控制电路和/或处理电路还被布置成且适于：

用来自一个或多个第二数据集的对应数据替换来自一个或多个第一数据集的饱和和/或失真的数据。

该谱仪可包括用于生成离子的离子源。

离子源可操作用于生成基本上连续的离子束。

该谱仪可包括用于生成离子的碰撞、反应或裂解装置。

该谱仪可被配置成累积离子，以便在与分析一个或多个第一离子组和/或第二离子组中的一个或多个(其它)的相同的时间形成一个或多个第一离子组和/或第二离子组中的一个或多个。

该谱仪可被配置成累积离子，以便形成特定的第一离子组和/或第二离子组；并且累积离子，以便在与分析特定的第一离子组和/或第二离子组相同的时间形成另一个第一离子组和/或第二离子组。

一个或多个第二离子组中的每个可包括比一个或多个第一离子组中的每个更少的离子。

该谱仪可被配置成在给定的时间段内形成n个第一离子组和m个第二离子组，其中n 大于或等于m。

n可大于m。n和m可为正整数。n和/或m可大于1。

该谱仪可被配置成在给定的时间段内形成比第二离子组相对更多的第一离子组。

该谱仪可被配置成在给定的时间段内形成多个第一离子组和/或多个第二离子组。

该谱仪可被配置成平均形成比第二离子组相对更多的第一离子组。

该谱仪可被配置成在第一时间段内重复累积离子以便形成多个第一离子组；和/或在第二时间段内重复累积离子以便形成多个第二离子组。

该谱仪可被配置成在第一时间段内累积离子和第二时间段内累积离子之间重复地切换。

累积和分析交替的第一离子组和第二离子组的速率可使得连续的第一离子组和第二离子组的组成基本上相同。

该谱仪可被配置成累积离子，以便在与根据一种或多种第一物理化学性质使一个或多个第一离子组和/或第二离子组中的一个或多个(其它)分离相同的时间形成一个或多个第一离子组和/或第二离子组中的一个或多个。

该谱仪可被配置成累积离子，以便形成特定的第一离子组和/或第二离子组；以及

累积离子，以便在与根据一种或多种第一物理化学性质使特定的第一离子组和/或第二离子组分离相同的时间形成另一个第一离子组和/或第二离子组。

该谱仪可被配置成在分析一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组之前根据一种或多种第一物理化学性质使一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组分离。

该谱仪可被配置成通过以循环方式操作分离装置根据一种或多种第一物理化学性质使离子分离，以便根据一种或多种第一物理化学性质重复地使离子组分离；以及

该谱仪可被配置成与分离装置的循环时间同步地重复累积和分析离子。

一种或多种第一物理化学性质可包括离子迁移率和/或质荷比。

一种或多种第一物理化学性质可包括离子迁移率和/或碰撞横截面和/或反应截面和/或质荷比。

该谱仪可包括分析离子陷阱或其它质荷比分离器，分析离子陷阱或其它质荷比分离器用于根据它们的质荷比使离子分离。

该谱仪可被配置成在第三时间段期间使一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组分离。

第三时间段可大于第二时间段；和/或第三时间段可大于或等于第一时间段；和/或第三时间段可与第一时间段和/或第二时间段一致。

该谱仪可被配置成累积离子，以便在与根据一种或多种第二物理化学性质对一个或多个第一离子组和/或第二离子组中的一个或多个(其它)进行过滤相同的时间形成一个或多个第一离子组和/或第二离子组中的一个或多个。

该谱仪可被配置成累积离子以便形成特定的第一离子组和/或第二离子组；以及

累积离子，以便在根据一种或多种第二物理化学性质对特定的第一离子组和/或第二离子组进行过滤相同的时间形成另一个第一离子组和/或第二离子组。

该谱仪可被配置成在分析一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组之前，根据一种或多种第二物理化学性质对一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组进行过滤。

一种或多种第二物理化学性质可包括离子迁移率和/或质荷比和/或碰撞横截面。

一种或多种第二物理化学性质可包括离子迁移率和/或碰撞横截面和/或反应截面和/或质荷比。

该谱仪可包括四极质量过滤器或其它质荷比过滤器，四极质量过滤器或其它质荷比过滤器用于根据它们的质荷比对离子进行过滤。

该谱仪和/或装置可包括用于累积离子的离子陷阱或累积区域。

离子陷阱或累积区域可包括质量选择性离子陷阱或非质量选择性离子陷阱。

该谱仪可被配置成在对一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组进行分离、过滤和/或分析之前，从离子陷阱或累积区域喷出一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组。

该谱仪可被配置成在第四时间段期间从离子陷阱或累积区域喷出一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组。

第四时间段可紧接在第一时间段和/或第二时间段和/或第三时间段之后和/或之前。

该谱仪和/或分析仪可被配置成确定一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组的质荷比；和/或

确定一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组的离子迁移率、碰撞横截面和 /或反应截面。

该谱仪和/或分析仪可被配置成通过根据离子的质荷比使离子分离，确定一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组的质荷比。

该谱仪和/或分析仪可被配置成通过根据离子的离子迁移率、碰撞横截面和/或反应截面使离子分离，确定一个或多个第一离子组和/或一个或多个第二离子组的离子迁移率、碰撞横截面和/或反应截面。

该谱仪和/或分析仪可包括用于确定离子的质荷比的飞行时间质量分析仪。

该谱仪、控制系统、控制电路和/或处理电路可被配置成通过以下确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据：

确定一个或多个第一数据集是否包括具有大于或等于检测器饱和水平的值的数据；和/ 或

确定一个或多个第一数据集是否包括由空间电荷效应产生的失真的数据。

该谱仪、控制系统、控制电路和/或处理电路可被配置成通过以下用来自一个或多个第二数据集的对应数据替换来自一个或多个第一数据集的饱和和/或失真的数据：

用来自一个或多个第二数据集的一个或多个对应的数据值或峰值替换来自一个或多个第一数据集的一个或多个饱和和/或失真的数据值或峰值；和/或

用一个或多个第二数据集中的一个或多个替换一个或多个第一数据集中的一个或多个。

该谱仪、控制系统、控制电路和/或处理电路可被配置成通过以下用来自一个或多个第二数据集的对应数据替换来自一个或多个第一数据集的饱和和/或失真的数据：

缩放来自一个或多个第二数据集的对应数据；以及

用来自一个或多个第二数据集的缩放数据替换来自一个或多个第一数据集的饱和和/或失真的数据。

该谱仪、控制系统、控制电路和/或处理电路可被配置成通过将来自一个或多个第一数据集的数据与来自一个或多个第二数据集的数据进行比较，确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据。

根据另一个方面，提供了一种质量和/或离子迁移率谱仪，包括：

分析仪，该分析仪被布置成且适于分析一个或多个第一离子组，以生成一个或多个第一数据集，并且分析一个或多个第二离子组，以生成一个或多个第二数据集，其中一个或多个第二离子组中的每个包括比一个或多个第一离子组中的每个更少的离子；以及

控制系统、控制电路和/或处理电路，该控制系统、控制电路和/或处理电路被布置成且适于通过将一个或多个第一数据集与一个或多个第二数据集进行比较，确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据；

其中如果确定一个或多个第一数据集包括饱和和/或失真的数据，则控制系统、控制电路和/或处理电路还被布置成且适于：

用来自一个或多个第二数据集的对应数据替换来自一个或多个第一数据集的饱和和/或失真的数据。

该谱仪可包括一个或多个装置，该一个或多个装置被配置成通过对于一个或多个第一离子组中的每个在第一时间段内累积离子，形成一个或多个第一离子组；并且通过对于一个或多个第二离子组中的每个在第二时间段内累积离子，形成一个或多个第二离子组，其中第二时间段小于第一时间段。

该谱仪可包括一个或多个第一装置，并且该谱仪可被配置成：

通过在高传输操作模式下操作一个或多个第一装置中的一个或多个，形成一个或多个第一离子组；以及

通过在低传输操作模式下操作一个或多个第一装置中的一个或多个，形成一个或多个第二离子组。

一个或多个第一装置可选自由以下组成的组中：(i)一个或多个离子门控装置；(ii)一个或多个电极；以及(iii)一个或多个离子透镜。

该谱仪、控制系统、控制电路和/或处理电路可被配置成通过以不预期的方式确定来自一个或多个第一数据集的数据是否与来自一个或多个第二数据集的数据不同，确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据。

该谱仪、控制系统、控制电路和/或处理电路可被配置成通过以除了通过预期强度缩放因子之外的方式确定来自一个或多个第一数据集的数据是否与来自一个或多个第二数据集的数据不同，确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据。

预期强度缩放因子可大致对应于一个或多个第一离子组中的一个或多个中的离子的数量与一个或多个第二离子组中的一个或多个中的离子的数量之间的比率。

该谱仪、控制系统、控制电路和/或处理电路可被配置成通过依据以下确定来自一个或多个第一数据集的数据是否与来自一个或多个第二数据集的数据不同，确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据：(i)一个或多个质量或质荷比；(ii)一个或多个离子迁移率、离子迁移率漂移时间、碰撞横截面或反应截面；(iii)数据集中两个或更多个同位素或其它离子峰之间的强度比或差；和/或(iv)不预期的强度缩放因子。

该谱仪、控制系统、控制电路和/或处理电路可被配置成通过将来自一个或多个第一数据集的数据和来自一个或多个第二数据集的对应数据进行比较，将来自一个或多个第一数据集的数据和来自一个或多个第二数据集的数据进行比较。

根据一个方面，提供了一种质量和/或离子迁移谱的方法，包括：

提供离子源、离子源下游的离子捕获区域、捕获区域下游的离子迁移率分离装置，以及离子迁移率分离装置下游的飞行时间质量分析仪；

在第一操作模式和第二模式之间重复切换，在第一操作模式中，在第一离子迁移率分离或离子集迁移率分离之前，允许离子群体进入离子捕获区域的时间是第一固定时间，在第二操作模式中，在第二离子迁移率分离或离子集迁移率分离之前，允许离子进入捕获区域的时间是第二固定时间，其中第一时间基本上长于第二时间；

在第一操作模式期间获得第一离子迁移率和/或质谱数据，并且在第二操作模式期间获得第二离子迁移率和/或质谱数据；以及

如果确定数据中的至少一些已经受到饱和或失真的影响，则代替第一离子迁移率和/或质谱数据中的至少一些使用第二离子迁移率和/或质谱数据中的至少一些。

根据一个方面，提供了一种质量和/或离子迁移谱的方法，包括：

通过重复累积离子组形成多个初始离子组；

由初始离子组中的一个或多个形成一个或多个第一离子组；

通过从初始离子组中的一个或多个提取离子或使来自初始离子组中的一个或多个的离子分离，形成一个或多个第二离子组，其中一个或多个第二离子组中的每个包括比一个或多个第一离子组中的每个更少的离子；

分析一个或多个第一离子组以生成一个或多个第一数据集；

分析一个或多个第二离子组以生成一个或多个第二数据集；以及

确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据；

其中当确定一个或多个第一数据集包括饱和和/或失真的数据时，则该方法还包括：

用来自一个或多个第二数据集的对应数据替换来自一个或多个第一数据集的饱和和/或失真的数据。

根据一个方面，提供了一种质量和/或离子迁移率谱仪，包括：

被配置成通过重复累积离子组形成多个初始离子组的装置；

被配置成由初始离子组中的一个或多个形成一个或多个第一离子组的装置；

被配置成通过从初始离子组中的一个或多个提取离子或使来自初始离子组中的一个或多个的离子分离形成一个或多个第二离子组的装置，其中一个或多个第二离子组中的每个包括比一个或多个第一离子组中的每个更少的离子；

分析仪，该分析仪被配置成分析一个或多个第一离子组，以生成一个或多个第一数据集，并且分析一个或多个第二离子组，以生成一个或多个第二数据集；以及

控制系统，该控制系统被配置成确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据；

其中控制系统还被配置成当确定一个或多个第一数据集包括饱和和/或失真的数据时：

用来自一个或多个第二数据集的对应数据替换来自一个或多个第一数据集的饱和和/或失真的数据。

形成每个第二离子组可包括从初始离子组提取离子的一部分(少于全部)或使离子的一部分(少于全部)分离。

形成一个或多个第二离子组中的每个可包括(空间上)将第二离子组与离子陷阱、捕获区域或累积区域内的初始离子组分离或隔离。

形成一个或多个第二离子组中的每个可包括仅将第二离子组从离子陷阱、捕获区域或累积区域内的初始离子组传递到下游装置。

形成一个或多个第二离子组中的每个可包括仅从离子陷阱、捕获区域或累积区域内的初始离子组中喷出第二离子组。

可通过在固定的时间段内重复累积离子形成多个初始离子组。

可通过在恒定时间段内重复累积离子形成多个初始离子组。

形成多个初始离子组的步骤可包括：

在第一时间段内累积离子一次或多次以便形成一个或多个第一初始离子组；以及

在第二时间段内累积离子一次或多次以便形成一个或多个第二初始离子组，其中第二时间段小于第一时间段。

一个或多个第一离子组可由一个或多个第一初始离子组形成；和/或

一个或多个第二离子组可由一个或多个第二初始离子组形成。

该谱仪可包括选自由以下组成的组中的离子源：(i)电喷射电离(“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)基质辅助激光解吸电离(“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)电子撞击(“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)快原子轰击(“FAB”)离子源； (xiv)液相二次离子质谱(“LSIMS”)离子源；(xv)解吸电喷射电离(“DESI”)离子源； (xvi)镍-63放射性离子源；(xvii)大气压基质辅助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)基质辅助入口电离(“MAII”) 离子源；(xxvi)溶剂辅助入口电离(“SAII”)离子源；(xxvii)解吸电喷射电离(“DESI”) 离子源；(xxviii)激光烧蚀电喷射电离(“LAESI”)离子源；以及(xxix)表面辅助激光解吸电离(“SALDI”)。

该谱仪可包括一个或多个连续或脉冲离子源。

该谱仪可包括一个或多个离子引导器。

该谱仪可包括一个或多个离子迁移率分离装置和/或一个或多个场非对称离子迁移率谱仪装置。

该谱仪可包括一个或多个离子陷阱或一个或多个离子捕获区域。

该谱仪可包括选自由以下组成的组中的一个或多个碰撞、裂解或反应单元：(i)碰撞诱导解离(“CID”)裂解装置；(ii)表面诱导解离(“SID”)裂解装置；(iii)电子转移解离(“ETD”)裂解装置；(iv)电子捕获解离(“ECD”)裂解装置；(v)电子碰撞或撞击解离裂解装置；(vi)光诱导解离(“PID”)裂解装置；(vii)激光诱导解离裂解装置；(viii)红外辐射诱导解离装置；(ix)紫外辐射诱导解离装置；(x)喷嘴-分离器接口裂解装置；(xi) 源内裂解装置；(xii)源内碰撞诱导解离裂解装置；(xiii)热或温度源裂解装置；(xiv)电场诱导裂解装置；(xv)磁场诱导裂解装置；(xvi)酶消化或酶降解裂解装置；(xvii)离子离子反应裂解装置；(xviii)离子分子反应裂解装置；(xix)离子原子反应裂解装置；(xx) 离子亚稳离子反应裂解装置；(xxi)离子亚稳分子反应裂解装置；(xxii)离子亚稳原子反应裂解装置；(xxiii)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子离子反应装置；(xxiv) 用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子分子反应装置；(xxv)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子原子反应装置；(xxvi)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子亚稳离子反应装置；(xxvii)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子亚稳分子反应装置；(xxviii)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子亚稳原子反应装置；以及(xxix)电子电离解离(“EID”)裂解装置。

该谱仪可包括选自由以下组成的组中的质量分析仪：(i)四极质量分析仪；(ii)2D或线性四极质量分析仪；(iii)保罗(Paul)或3D四极质量分析仪；(iv)潘宁陷阱质量分析仪；(v)离子陷阱质量分析仪；(vi)磁式扇形质量分析仪；(vii)离子回旋共振(“ICR”) 质量分析仪；(viii)傅立叶变换离子回旋共振(“FTICR”)质量分析仪；(ix)静电质量分析仪，该静电质量分析仪布置成生成具有四极对数电势分布的静电场；(x)傅立叶变换静电质量分析仪；(xi)傅立叶变换质量分析仪；(xii)飞行时间质量分析仪；(xiii)正交加速飞行时间质量分析仪；以及(xiv)线性加速飞行时间质量分析仪。

该谱仪可包括一个或多个能量分析仪或静电能量分析仪。

该谱仪可包括一个或多个离子检测器。

该谱仪可包括选自由以下组成的组中的一个或多个质量过滤器：(i)四极质量过滤器； (ii)2D或线性四极离子陷阱；(iii)保罗(Paul)或3D四极离子陷阱；(iv)潘宁离子陷阱；(v)离子陷阱；(vi)磁式扇形质量过滤器；(vii)飞行时间质量过滤器；以及(viii) 维恩(Wien)过滤器。

该谱仪可包括用于对离子施以脉冲的装置或离子门；和/或用于将基本上连续的离子束转换成脉冲离子束的装置。

该谱仪可包括C-陷阱和质量分析仪，该质量分析仪包括形成具有四极对数电势分布的静电场的外筒状电极和同轴内轴状电极，其中在第一操作模式中，离子传输到C-陷阱，并且然后注入到质量分析仪中，并且其中在第二操作模式中，离子被传输到C-陷阱，并且然后被传输到碰撞单元或电子转移解离装置，其中至少一些离子被裂解成碎片离子，并且其中然后在被注入到质量分析仪中之前，碎片离子被传输到C-陷阱。

该谱仪可包括堆叠环形离子引导器，该堆叠环形离子引导器包括多个电极，每个电极具有孔，在使用中，离子被传输通过该孔，并且其中电极的间隔沿离子路径的长度增加，并且其中离子引导器的上游区段中的电极的孔具有第一直径，并且其中在离子引导器的下游区段中的电极中的孔具有比第一直径更小的第二直径，并且其中在使用中，将相反相位的AC或RF电压施加到连续的电极。

该谱仪可包括被布置成且适于向电极供应AC或RF电压的装置。AC或RF电压可选地具有选自由以下组成的组中的幅度：(i)约<50V峰至峰值；(ii)约50-100V峰至峰值； (iii)约100-150V峰至峰值；(iv)约150-200V峰至峰值；(v)约200-250V峰至峰值； (vi)约250-300V峰至峰值；(vii)约300-350V峰至峰值；(viii)约350-400V峰至峰值； (ix)约400-450V峰至峰值；(x)约450-500V峰至峰值；和(xi)>约500V峰至峰值。

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

该谱仪可包括离子源上游的色谱或其它分离装置。色谱分离装置可包括液相色谱或气相色谱装置。供选择地，分离装置可包括：(i)毛细管电泳(“CE”)分离装置；(ii)毛细管电色谱(“CEC”)分离装置；(iii)基于基本刚性陶瓷的多层微流体衬底(“瓷砖”)分离装置；或(iv)超临界流体色谱分离装置。

离子引导器可被维持在选自由以下组成的组中的压力下：(i)<约0.0001毫巴；(ii)约 0.0001-0.001毫巴；(iii)约0.001-0.01毫巴；(iv)约0.01-0.1毫巴；(v)约0.1-1毫巴；(vi) 约1-10毫巴；(vii)约10-100毫巴；(viii)约100-1000毫巴；以及(ix)>约1000毫巴。

分析物离子可在电子转移解离裂解装置中经受电子转移解离(“ETD”)裂解。可引起分析物离子与离子引导器或裂解装置内的ETD反应物离子相互作用。

可选地，为了实现电子转移解离：(a)分析物离子被裂解或被诱导解离且在与反应物离子相互作用时形成产物或碎片离子；和/或(b)电子从一种或多种反应物阴离子或带负电荷的离子转移到一个或多个多电荷分析物阳离子或带正电荷的离子，由此多电荷分析物阳离子或带正电荷的离子中的至少一些被诱导解离，并且形成产物或碎片离子；和/或(c)当与中性反应物气体分子或原子或非离子反应物气体相互作用，分析物离子被裂解或诱导解离，并且形成产物或碎片离子；和/或(d)电子从一种或多种中性、非离子或不带电荷的碱性气体或蒸气转移到一种或多种多电荷分析物阳离子或带正电荷的离子，由此多电荷分析物阳离子或带正电荷的离子中的至少一些被诱导解离且形成产物或碎片离子；和/或(e)电子从一种或多种中性、非离子或不带电荷的超强碱反应物气体或蒸气转移到一种或多种多电荷分析物阳离子或带正电荷的离子，由此多电荷分析物阳离子或带正电荷的离子中的至少一些被诱导解离且形成产物或碎片离子；和/或(f)电子从一种或多种中性、非离子或不带电荷的碱金属气体或蒸气转移到一种或多种多电荷分析物阳离子或带正电荷的离子，由此多电荷分析物阳离子或带正电荷的离子中的至少一些被诱导解离且形成产物或碎片离子；和/ 或(g)电子从一种或多种中性、非离子或不带电荷的气体、蒸气或原子转移到一种或多种多电荷分析物阳离子或带正电荷的离子，由此多电荷分析物阳离子或带正电荷的离子中的至少一些被诱导解离且形成产物或碎片离子，其中一种或多种中性、非离子或不带电荷的气体、蒸气或原子选自由以下组成的组中：(i)钠蒸气或原子；(ii)锂蒸气或原子；(iii) 钾蒸气或原子；(iv)铷蒸气或原子；(v)铯蒸气或原子；(vi)钫蒸气或原子；(vii)C60蒸气或原子；和(viii)镁蒸气或原子。

多电荷分析物阳离子或带正电荷的离子可包括肽、多肽、蛋白质或生物分子。

可选地，为了实现电子转移解离：(a)反应物阴离子或带负电荷的离子衍生自多芳烃或取代多芳烃；和/或(b)反应物阴离子或带负电荷的离子衍生自由以下组成的组中：(i)蒽；(ii)9,10二苯基蒽；(iii)萘；(iv)氟；(v)菲；(vi)芘；(vii)荧蒽；(viii)艹屈；(ix) 苯并菲；(x)苝；(xi)吖啶；(xii)2,2'联吡啶；(xiii)2,2'联喹啉；(xiv)9-蒽腈；(xv)二苯并噻吩；(xvi)1,10'-菲咯啉；(xvii)9'蒽腈；以及(xviii)蒽醌；和/或(c)反应物离子或带负电荷的离子包括偶氮苯阴离子或偶氮苯自由基阴离子。

电子转移解离裂解的过程可包括使分析物离子与反应物离子相互作用，其中反应物离子包括二氰基苯、4-硝基甲苯或甘菊环。

可提供色谱检测器，其中色谱检测器包括以下中的任何一个：

破坏性色谱检测器，该破坏性色谱检测器可选地选自由以下组成的组中：(i)火焰电离检测器(FID)；(ii)基于气溶胶的检测器或纳米量分析物检测器(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)蒸发光散射检测器(ELSD)；或

非破坏性色谱检测器，该非破坏性色谱检测器可选地选自由以下组成的组中：(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)折光率检测器(RID)； (viii)无线电流量检测器；以及(ix)手性检测器。

该谱仪可在包括以下的各种操作模式下操作：质谱(“MS”)操作模式；串联质谱(“MS/MS”)操作模式；其中母或先驱离子交替裂解或产生化学反应以便产生碎片或产物离子且不被裂解或产生化学反应或裂解或产生化学反应为较小程度的操作模式；多反应监测(“MRM”)操作模式；数据相关分析(“DDA”)操作模式；数据独立分析(“DIA”)操作模式、定量操作模式或离子迁移谱(“IMS”)操作模式。

附图说明

现在将仅以举例的方式且参考附图来描述各种实施例，在附图中：

图1示出了可根据各种实施例操作的质量和/或离子迁移率谱仪的示意图；

图2A示出了允许离子群体通过离子迁移率分离装置被分离的时间，其中每个离子迁移率分离循环具有固定的持续时间T_ims，图2B示出了根据各种实施例的在高传输操作模式下在离子迁移率分离之前离子累积在累积区域中的时间T1，并且图2C示出了根据各种实施例的离子从离子累积装置喷出且注入到离子迁移率分离装置中的时间T_inj；

图3A示出了允许离子群体通过离子迁移率分离装置被分离的时间T_ims，图3B示出了根据各种实施例的在低传输操作模式下在离子迁移率分离之前离子累积在累积区域中的时间T2，并且图3C示出了根据各种实施例的离子从离子累积装置喷出且注入到离子迁移率分离装置中的时间T_inj；

图4A示出了根据各种实施例的来自高传输操作模式的质荷比对离子迁移率漂移时间热图和对应质谱，图4B示出了根据各种实施例的来自低传输操作模式的二维质荷比对离子迁移率漂移时间热图和对应质谱，并且图4C示出了针对通过用来自图4B中示出的数据的对应离子迁移率漂移时间点替换在图4A中所示的数据中超过检测系统的动态范围的数据而形成的组合数据集的离子迁移率漂移时间对质荷比的三维标绘图，其中该组合数据集的强度乘以20倍；

图5A示出根据各种实施例的以每秒10个光谱的采集速率的小分子的液相色谱离子迁移率质谱分离的漂移时间对液相色谱保留时间标绘图，并且图5B示出根据各种实施例的通过将100％传输和5％传输数据组合形成的增强动态范围光谱；

图6A示出根据各种实施例的由通过电喷射离子源电离的马心肌红蛋白样本的灌输产生的数据，并且其中用离子迁移谱飞行时间(“IMS-ToF”)仪器利用10ms内的预离子迁移率分离捕获生成高强度数据集分析所得到的离子，并且图6B示出根据各种实施例的由通过电喷射离子源电离的马心肌红蛋白样本的灌输产生的数据，并且其中用离子迁移谱飞行时间(“IMS-ToF”)仪器利用1ms内的预离子迁移率分离捕获生成低强度数据集分析所得到的离子；

图7A示出根据各种实施例的质量和/或离子迁移率谱仪的操作，图7B示出根据各种实施例的质量和/或离子迁移率谱仪的操作，图7C示出根据各种实施例的质量和/或离子迁移率谱仪的操作，图7D示出根据各种实施例的质量和/或离子迁移率谱仪的操作；以及

图8A示出根据各种实施例的质量和/或离子迁移率谱仪的操作；图8B示出根据各种实施例的质量和/或离子迁移率谱仪的操作；图8C示出根据各种实施例的质量和/或离子迁移率谱仪的操作。

具体实施方式

根据各种实施例，生成基本上连续的离子束。可例如通过对样本进行电离(例如，使用离子源)和/或通过对样本进行电离以生成母或先驱离子且然后使母或先驱离子裂解或产生化学反应(例如使用裂解、碰撞或反应装置)以生成离子等，生成离子束。

通过在第一连续时间段T1内累积来自离子束的离子有效地形成第一离子组。然后可通过在第二连续时间段T2内累积来自离子束的离子有效地形成第二离子组。离子可累积在离子陷阱或离子累积区域中，诸如质量选择性离子陷阱或非质量选择性离子陷阱或离子迁移率分离装置的累积区域。

第二连续时间段T2可基本上小于第一连续时间段T1(即，第一时间T1基本上长于第二时间T2)，使得第二离子组包括比第一离子组更少的离子。

根据各种实施例，通过在第一时间段T1内重复累积离子，以这种方式有效地形成多个第一离子组，并且通过在第二时间段T2内重复累积离子，以这种方式有效地形成多个第二离子组。该方法可在形成单个第一离子组和单个第二离子组等之间交替。附加地或供选择地，可形成一个或多个第一离子组，接着是一个或多个第二离子组，接着是一个或多个第一离子组，等等。

根据各种实施例，分析一个或多个第一离子组中的每个，以便生成一个或多个“高强度”(第一)数据集，并且分析一个或多个第二离子组中的每个，以便生成一个或多个“低强度”(第二)数据集。这可涉及确定离子的质荷比(例如，使用飞行时间质量分析仪)，和 /或确定离子的离子迁移率、碰撞横截面和/或反应截面(例如，使用离子迁移率分离器)。

根据各种实施例，记录交替的高强度光谱和低强度光谱的速率使得对于连续的高强度光谱和低强度光谱采样的离子束的组成将基本上相同。这确保了数据集是可比较的。例如，在各种实施例中，通过对来自色谱系统的分析物进行电离(例如，对来自液相色谱装置的洗脱液进行电离)生成离子，并且设定记录交替的高强度光谱和低强度光谱的速率，使得通常在高强度操作模式和低强度操作模式中的每个中将对独立色谱峰采样一次或多次。

根据各种实施例，然后确定一个或多个高强度数据集是否包括饱和和/或失真的数据。例如，在数据集包括具有大于或等于检测器的饱和水平的值的数据的情况下，可出现饱和数据。例如，由于空间电荷效应(例如，当大量离子在小区域(例如，在离子陷阱或累积区域，或另一个(例如，下游装置)中)中被捕获在一起时，或者以其它方式，可出现失真的数据。

在各种实施例中，如果确定一个或多个高强度数据集包括饱和和/或失真的数据，则用来自一个或多个低强度数据集的对应数据替换来自一个或多个高强度数据集的饱和和/或失真的数据。一个或多个独立数据值可被替换(例如，在数据集中有限数量的(多个)离子峰达到或超过饱和水平或受空间电荷效应的影响的情况下)，或根据情况，一个或多个整个数据集可被替换(例如，在空间电荷效应引起(多个)整个数据集失真的情况下)。在各种实施例中，来自低强度数据集的对应数据在被添加到高强度数据集之前被适当地缩放。

如将了解的，所得到的复合光谱将具有增强的动态范围。

在各种实施例中，在分析一个或多个或全部离子组之前，根据一种或多种物理化学性质(诸如离子迁移率和/或质荷比)使一个或多个或全部离子组分离。这可涉及从离子陷阱或累积区域(例如，在陷阱或累积区域包括质量选择性或分析离子陷阱的情况下，其中离子从离子陷阱按离子的质荷比的次序或离子的质荷比的相反次序喷出)喷出累积的离子和/ 或将离子传递到分离装置，并且然后在分离装置中使离子分离(例如，在分离装置包括离子迁移率分离器的情况下)。在各种实施例中，当形成每个离子组时，对每个离子组重复实行该过程。

在各种实施例中，分离装置被操作用于以循环方式使离子分离。分离装置的每个循环可涉及分离装置在特定的(第四)时间段T_inj内接收离子组(即，离子被注入到分离装置中)，并且然后分离装置在分离(第三)时间T_ims内将接收的离子分离，在各种实施例中，分离(第三)时间T_ims基本上紧跟在第四时间段之后。一旦分离装置已经使给定的离子组分离(在第三时间段内)，则就可开始下一个分离循环。因此，分离装置在另外的第四时间段T_inj中接收另外的离子组，另外的第四时间段T_inj可基本上紧跟在分离(第三)时间T_ims之后，等等。于是，分离装置可操作用于实行多个重复的分离循环，其中在固定的重复时间段(循环时间)(T_inj+T_ims)期间实行每个分离循环。

在分析离子之前，也可根据例如质荷比或在其它方面对离子进行过滤。为此可提供四极质量过滤器或其它过滤装置。

在各种实施例中，与分离装置的循环时间同步地重复实行累积和分析离子的过程。在各种实施例中，对于分离装置的每个分离循环，在(第三)周期T_ims期间(在与(第三)周期T_ims相同的时间)累积第一离子组或第二离子组，并且然后在第四时间段T_inj期间，可将离子组从离子陷阱或累积区域喷出到分离装置中。在与使先前累积的离子集分离的相同时间累积离子集具有增加占空比的效果。

因此，在各种实施例中，质量和/或离子迁移率谱仪在第一操作模式和第二操作模式之间重复切换，在第一操作模式中，可选地在第一离子迁移率分离或离子集迁移率分离之前，允许离子群体进入离子捕获区域的时间是第一固定时间T1，并且在第二操作模式中，可选地在第二离子迁移率分离或离子集迁移率分离之前，允许离子进入捕获区域的时间是第二 (较短)固定时间T2。

在第一操作模式期间可获得第一离子迁移率和/或质谱数据，并且在第二操作模式期间可获得第二离子迁移率和/或质谱数据。

也就是说，可为在第一累积时间T1内已经累积在上游RF约束捕获区域中的一个或多个离子群体记录离子迁移率-质荷比(“IMS-m/z”)数据，并且可为在第二固定时间T2内已经累积的一个或多个离子群体记录一个或多个随后的离子迁移率-质荷比(“IMS-m/z”)数据集，其中在各种实施例中T1>T2。可选地在离子迁移率分离之前，陷阱累积时间可在两个或更多个预先确定的值之间交替，以产生高和低传输或强度、二维离子迁移率-质荷比(“IMS-m/z”)数据集。

累积时间T1可基本上对应于整个IMS分离时间T_ims，即，在各种实施例中，T1＝T_ims。这增加在累积时间T1中可累积的离子的数量或使在累积时间T1中可累积的离子的数量最大化。在低传输或强度(第二)操作模式中，累积时间T2可被设定为小于离子穿越离子迁移率(“IMS”)漂移区域T_ims的时间段，从而减少递送到离子检测器的离子的强度。

于是，可重复实行预定的离子群体控制操作顺序，以便提供交替的高强度数据集和低强度数据集。由于在确定的时间段内收集每个数据集，所以数据集然后可被“拼接在一起”，或以相对直接的方式在后处理中组合。这是特别有益的，例如，其中通过对来自色谱装置的分析物电离生成离子，例如，使得可在高强度数据模式和低强度数据模式中的每个中，每个色谱峰被采样一次或多次。

如果确定第一数据中的至少一些已经被饱和或失真的影响，则代替第一离子迁移率和/ 或质谱数据中的至少一些，可使用第二离子迁移率和/或质谱数据中的至少一些。可通过来自通过适当因子缩放的低传输数据集的对应数据替换在较高传输数据集中超过检测系统的动态范围的数据部分。

图1示意性地示出了根据各种实施例的质量和/或离子迁移率谱仪。

质量和/或离子迁移率谱仪可包括离子源1、布置在离子源1下游的离子累积区域或离子陷阱2、布置在离子累积区域2下游的离子迁移率分离装置3、布置在离子迁移率分离装置3的下游的可选四极质量过滤器4，以及布置在四极质量过滤器4的下游的质量分析仪5(诸如正交加速飞行时间质量分析仪)。

根据各种实施例，在操作中，可在离子源1中产生离子，并且然后在可选地脉冲到离子迁移率分离装置3中之前累积在累积区域2中。当离子在离子迁移率分离装置3内行进时，随后的离子群体可累积在离子累积区域2中。

离开离子迁移率分离装置3的离子可进入四极质量过滤器4，该四极质量过滤器4可被设定为基本上传输离开离子迁移率装置3的所有的离子(即，以所谓的“仅RF”模式)。供选择地，四极质量过滤器4可被设定为在窄的质荷比范围(例如，在施加适当的解析直流(DC)电压时)内传输离子。

根据各种实施例，由四极质量过滤器4传输的质荷比(“m/z”)范围可与来自离子迁移率分离装置3的特定离子的洗脱同步地更改。离开四极质量过滤器4的离子由质量分析仪5进行质量分析。

图2A-图2C和图3A-图3C示出了示出根据各种实施例的质量和/或离子迁移率谱仪的操作的时序图。图2A-图2C和图3A-图3C示出根据各种实施例的产生交替的高和低传输或强度数据集的质量和/或离子迁移率谱仪内的事件的顺序。

图2A-图2C示出根据各种实施例的高传输或强度循环。

图2A示出允许离子群体沿离子迁移率分离装置3行进(通过离子迁移率分离装置3被分离)的时间。在所示实施例中，每个离子迁移率分离循环具有固定的持续时间T_ims。然而，应该注意，根据各种其它实施例，例如，根据应用，该持续时间可变化。

图2B示出在离子迁移率分离之前离子累积在累积区域2中的时间T1。在所示实施例中，离子累积在离子累积区域2内的时间T1基本上与离子群体行进通过离子迁移率分离装置3所花费的时间相同。根据各种实施例，这些时间不需要相同(例如，T1可小于T_ims)，但是将这些时间设定为基本上相同使随后在每个循环中被引入到离子迁移率分离装置3中的离子的数量最大化。

图2C示出了离子从离子累积装置2喷出且注入离子迁移率分离装置3中的时间T_inj。根据各种实施例，T_inj<<T_ims。在各种实施例中，在T_inj期间，没有离子进入离子累积区域2。

由以下给出第一高强度操作模式的传输或占空比(DC1)：

图3A-图3C示出根据各种实施例的低传输或强度操作模式。

图3A示出了允许离子群体沿离子迁移率分离装置3行进(通过离子迁移率分离装置3 被分离)的时间T_ims。在所示实施例中，对于一个离子迁移率分离循环的时间T_ims是固定的。

图3B示出在离子迁移率分离之前离子累积在累积区域2中的时间T2。离子累积在离子累积区域2内的时间T2可小于离子群体行进通过离子迁移率分离装置3所花费的时间T_ims，即，在各种实施例中T2<T_ims。在该情况下，累积时间T2小于T_ims，但是在离子被释放用于分离之前，在分离时间T_ims期间，离子被有效地捕获。也就是说，累积时间T2与离子的总捕获时间不同。

图3C示出了离子从离子累积装置2喷出且注入离子迁移率分离装置3中的时间T_inj。在各种实施例中，在该时间T_inj期间，另外的离子群体不进入离子累积区域2。

由以下给出该第二低强度操作模式的传输或占空比(DC2)：

在各种实施例中，DC2与DC1的比率可设定为在约1％与10％之间。这提供了特别有用的动态范围增强。然而，可根据需要使用任何其它合适的比率。

在图2A-图2C和图3A-图3C中所示的实施例中，示出了用于两种模式的离子迁移率累积和分离的顺序。

在各种实施例中，累积时间或操作模式可在离子迁移率分离循环之间切换或更改。于是，系统的占空比可在上面的固定值和预先确定的值之间、在单个离子迁移率(“IMS”) 分离之间或在多离子集迁移率分离之间交替。

在一个实施例中，操作模式可在每个离子迁移率分离循环之间切换。这产生数据集，其中系统在约总实验时间的50％内以高传输模式操作。

在各种其它实施例中，可在相同传输模式下实行几个离子迁移率分离，并且可对结果求平均或求和为单个离子迁移率-质荷比(“IMS-m/z”)数据集或光谱。例如，对于100ms总光谱时间和T_ims＝10ms，可在传输条件中的每个下实行10次离子迁移率分离且对10次离子迁移率分离求和，以给出以每秒10个光谱的速率在高和低传输之间交替的二维单个离子迁移率-质荷比(“IMS-m/z”)光谱。

在这些实施例中，分配用于在高传输操作模式和低传输操作模式中获取数据的时间可被更改，以优化系统的总体占空比。例如，可在低传输操作模式中5个离子迁移率循环之后对高传输操作模式中的15个离子迁移率循环求和。由于系统在高传输操作模式下获取数据的时间大于系统在低传输操作模式下获取数据的时间，所以总体占空比例如从大约50％增加到大约75％。可根据需要实行任何合适数量的高传输循环和低传输循环。

因此，在各种实施例中，在给定时间段内，有效地形成n个第一离子组，并且有效地形成m个第二离子组，其中n大于m。换句话说，可平均形成比低传输(第二)离子组相对更多的高传输(第一)离子组。在其它实施例中，n可等于或小于m。

图4A-图4C示出根据各种实施例的将高和低传输数据组合以产生高动态范围光谱的过程。图4A示出了来自高传输操作模式的质荷比(“m/z”)对离子迁移率(“IMS”)漂移时间热图标绘图和对应质谱。在热图标绘图下面的质谱示出与上面的标绘图中相同的但在迁移率维度中暴跌或求和的数据。由于检测系统饱和，所以已经出现光谱中较大的峰值的明显的失真。

图4B示出了用于获得在图4A所示的数据的占空比的大约5％的占空比下在图4A中所示的光谱之后立即获得的二维质荷比(“m/z”)对离子迁移率(“IMS”)漂移时间热图和对应的质谱。是通过在10毫秒持续时间的10个离子迁移率分离总和在100毫秒内获取每个光谱。在该数据中观察到较低的检测系统饱和度，如由质谱中较大峰的显著不同的相对比率所指示的。

图4C示出了针对通过用来自图4B中示出的数据的对应离子迁移率漂移时间(“IMS- DT”)点替换在图4A中所示的数据中超过检测系统的动态范围的数据生成的组合数据集的离子迁移率漂移时间(“DT”)对质荷比(“m/z”)的三维标绘图，其中该组合数据集的强度乘以20倍。

所得的组合光谱具有图4A和4B中所示光谱的动态范围大约十倍的动态范围。

图5A示出了以每秒10个光谱的采集速率的小分子的液相色谱离子迁移率质谱(“LC-IMS-MS”)分离的漂移时间对液相色谱(“LC”)保留时间标绘图。

图5B示出根据各种实施例的通过将100％传输和5％传输数据组合形成的增强动态范围光谱。由于组合数据来自两个连续的100ms采集，所以拼接的高动态范围数据的最终光谱速率是每秒5个光谱，动态范围增加10倍。

根据各种其它实施例，当将质量选择性离子陷阱耦接到正交加速飞行时间系统时，上述实施例的做法可用于改善动态范围，例如，以促进高占空比综合MS-MS操作。

在这些实施例中，可在质量选择性陷阱之前提供单独的上游累积区域，其中离子累积时间可选地在两个或更多个值之间交替，例如，如上所述。供选择地，如果没有提供上游累积区域，则离子直接累积到分析离子陷阱中的时间可在一个或多个不同时间之间交替，例如，如上所述。再者，可在采集开始之前预先确定填充时间。

在这些实施例中，可产生低强度和高强度的二维质荷比对质荷比数据集。可使用本文描述的实施例的方法以更高的动态范围产生复合数据集。

根据各种其它实施例，相同的做法可被用于其中离子被捕获且然后释放到质量分析仪 (例如，到正交加速飞行时间(“ToF”)质谱仪，可选地不经过分离装置)的布置。例如，在增强占空比模式(“EDC”)或目标增强模式中，首先可捕获离子，并且离子的释放可与质量分析仪的正交采样脉冲同步，以在有限质荷比(“m/z”)范围内给出高占空比。

根据各种实施例，在推到推(push to push)或光谱到光谱(spectrum tospectrum)的基础上交替捕获填充时间且将两个数据集组合允许实现更高的动态范围。

因此，根据各种实施例，质量选择性离子陷阱可被提供在飞行时间质量分析仪的上游。根据各种实施例，非质量选择性离子陷阱可被提供在质量选择性离子陷阱的上游，质量选择性离子陷阱可被提供在飞行时间质量分析仪的上游。

根据各种实施例，非质量选择性离子陷阱可被提供在质量选择性离子陷阱的上游，该质量选择性离子陷阱可被提供在扫描四极的上游，扫描四极可被提供在飞行时间质量分析仪的上游。扫描四极可与用于高灵敏度和高占空比综合MS-MS的飞行时间质量分析仪同步操作。

在各种其它实施例中，本文描述的技术可应用于设备，在该设备中，离子以与质荷比 (“m/z”)相反的次序被捕获和释放，并且同时汇聚于正交加速采样电极处，从而导致整个质荷比范围的高占空比(例如，如US-6794640(Micromass)中所述)。使陷阱填充时间交替以及随后将飞行时间数据组合可改善产生的数据的总体动态范围。

根据各种实施例，可将离子累积在累积区域或离子陷阱中，并且然后可将离子从累积区域或离子陷阱质量选择性地喷出，并且然后该离子通过四极质量过滤器进行过滤。供选择地，离子可累积在累积区域或离子陷阱中，并且然后可将离子从另一个下游分析离子陷阱质量选择性地喷出，并且然后该离子通过四极质量过滤器进行过滤。在这些实施例中，四极质量过滤器的质荷比传输窗口可基本上与当离子从离子陷阱质量选择性喷出时的离子的质荷比同步地更改(扫描)。

根据各种实施例，在高强度数据集未被确定为失真或饱和的情况下，可使用或保留高强度数据集，或供选择地，可将低强度数据集与高强度数据集组合，并且组合数据集可能被使用。

根据各种另外的实施例，可以与上述的方式对应的方式使用多于两个不同的填充时间。因此，在各种实施例中，对于一个或多个第三和/或另外的离子组中的每个，可通过在第三和/或另外的不同时间段内累积离子来形成一个或多个第三和/或另外的离子组。可分析一个或多个第三和/或另外的离子组以生成一个或多个第三和/或另外的数据集，可以上述实施例的方式使用一个或多个第三和/或另外的数据集。在这些实施例中，可保留或使用未被确定为失真或饱和的最高强度或占空比数据集。

根据各种实施例，可确定(例如，第一)数据集或该(例如，第一)数据集是否包括由空间电荷效应产生的失真的数据。根据各种实施例，这可基于总离子电流(“TIC”)来完成。在各种实施例中，如果记录在高强度数据集中的总离子电流(“TIC”)使得该总离子电流(“TIC”)处于已知质量和/或离子迁移率谱仪(例如，离子迁移率(“IMS”))性能可因为例如空间电荷效应而失真的电平处(例如，使得该总离子电流(“TIC”)高于阈值)，则可确定数据集包括失真的数据，并且然后整个高强度数据集(例如，离子迁移率- 质荷比(“IMS-m/z”)数据集)可被来自对应的低强度数据集的数据替换。

在这些实施例中，累积时间切换方法有效地用于产生由于例如在离子迁移率分离装置 3和/或累积区域2中的空间电荷效应造成的较小失真而不是由于检测系统饱和效应造成的较小失真的数据集。

申请人还认识到，用于确定何时发生空间电荷效应的其它技术可为有用的和期望的。

在一些仪器几何结构中，所记录的信号或光谱(例如，TIC)可能不会给出例如在离子陷阱或累积区域中所累积的电荷量的合适的指示。这可能主要是由于离子陷阱或累积区域与采集(检测器)系统之间的特定装置或装置组合的不完美传输。在许多情况下，该传输因子可为未知的，或仅以有限的精度为已知的。在计算基于所测量的信号或光谱(例如，TIC)的情况下，这可导致离子陷阱或累积区域中的累积电荷的误算。

传输率还可根据质量、质荷比、离子迁移率或电荷状态等变化。例如，传输率可由于飞行时间(“ToF”)质谱仪(诸如正交飞行加速时间(“OA-ToF”)质量分析仪)的质荷比(“m/z”)传输率分布的原因、由于一个或多个RF装置的原因和/或由于一个或多个静电透镜的质荷比(“m/z”)和/或电荷传输率分布的原因而变化。还有，除了这些传输效应之外，检测效率还可为导致类似的效应的质量、质荷比(“m/z”)和/或电荷状态依从性。

这些效应可使在离子陷阱或累积区域中累积的电荷的准确计算复杂、不准确或不精确。然后，这可能会导致使用由于空间电荷效应而造成的失真的数据。

还有，与确定是否存在检测器饱和的上述实施例相比，不可能从独立(例如，高强度)数据集直接确定是否存在空间电荷效应。这是因为空间电荷效应可以不同方式改变不同的质谱峰(例如，所有单个带电离子可能被抑制，而不是双重带电离子可能被抑制，等)，并且可能相对细微。

还有，根据使用图1中所示的几何结构的各种实施例，四极质量过滤器4可设定为在离子迁移率分离装置3中的离子迁移分离之后，分解特定的母或先驱离子。然后，母或先驱离子可离解以形成产物离子，然后可使用质量分析仪5对产物离子进行质量分析。在这些实施例中，所记录的质谱的组成将不表示预离子迁移率分离累积区域2中的离子群体，并且因而不能直接用于调节累积装置的填充时间，以避免由于累积区域或IMS装置中的空间电荷效应而造成的光谱失真。

因此，根据各种实施例，基于高强度(第一)数据集与对应的低强度(第二)数据集的比较，可确定高强度(第一)数据集是否包括由空间电荷效应产生的失真的数据。高强度数据集与低强度数据集之间的定性和/或定量差异可被确定且用于做到这一点。

申请人已经认识到，不存在空间电荷效应，高强度数据集和对应的低强度数据集应该是相对类似的，其中唯一的差异是与例如两个数据集之间的填充时间的差(或者更一般地说是为每个数据集所获取的离子的数量之间的差)有关的缩放因子。

因此，如果高强度数据集和对应的低强度数据集以一些其它方式明显不同，则可确定存在空间电荷效应。特别地，依据相对于其它峰值一些峰值被抑制、质荷比(“m/z”)改变等，数据集中的差可指示存在空间电荷效应。

附加地或供选择地，在各种实施例中，可将数据集之间的预期的缩放因子与对应的实验确定的缩放因子比较，以确定存在空间电荷效应。例如，如果基于填充时间或以其它方式预期10倍缩放因子，但是测量到大于或小于该因子的因子，则这可指示存在空间电荷效应。

根据各种实施例，当确定存在空间电荷效应时，可替换独立的失真峰值和/或整个失真的光谱。

因此，根据各种实施例，通过将进入离子陷阱或累积区域的离子的填充时间或占空比在两个或更多个已知值之间切换，可有效地抵消上述传输效应，例如，如上所述。由于占空比值是已知的，所以在不存在空间电荷效应的情况下，对最终数据集的影响是可预测的，例如光谱中的每个成分应该简单地按照相对传输因子进行缩放。

另一方面，在存在空间电荷效应的情况下，两个或更多个光谱将表现出差异。这由图 6示出。

图6A和图6B示出根据各种实施例的通过电喷射离子源电离的马心肌红蛋白样本的灌输的结果，并且其中然后使用离子迁移率分离飞行时间(“IMS-ToF”)仪器用预离子迁移率分离捕获分析随后生成的离子。陷阱填充时间在两个值10ms和1ms之间切换，以生成高强度数据集(如图6A所示)和低强度数据集(如图6B所示)。这两个数据集在定性上明确不同。

因此，在根据各种实施例的做法中，考虑已知占空比因子(例如，如上所述)，可比较两个光谱或数据集(即，高强度数据集和低强度数据集)。如果数据集被确定为明显不同(即，以不是简单地与强度差异相关的方式)，则可以上述方式保留与较低占空比(低强度数据集)相关联的数据(即，代替失真的高强度数据集)。

根据各种实施例，比较步骤可通过简单地比较总离子电流(“TIC”)值或通过比较质荷比(“m/z”)范围的一个或多个区域中的TIC值或者通过更加计算密集的点对点比较来实现。也可在质谱和/或离子迁移率谱峰检测之后进行比较，其中所检测的峰值可独立地或批量地进行比较。

在使用图1中所示的几何结构且如上所述的实施例中，其中记录的质谱的组成不表示预离子迁移率分离累积区域2中的离子群体，可将使用不同的累积时间所产生的数据集之间的强度差与在累积时间中(或以其它方式)在两个数据集之间的已知差进行比较，在各种实施例中，在四极质量过滤器4之前，这使得能够辨识由于空间电荷效应造成的失真。如果认为光谱明显不同，则可保留与较低占空比或较低累积时间相关联的数据集(即，代替高强度数据集)。

根据各种实施例，比较可涉及确定高和低强度或传输数据集之间的相同种类的局部或主体漂移时间偏移的存在。离子迁移率分离装置中的空间电荷效应可引起高和低传输数据集之间的相同种类的这种局部或主体漂移时间偏移。该失真可用于辨识(例如，IMS-MS)数据集或光谱的损坏，并且可用于确定来自对应的低传输循环的数据应该被用于其位置上，例如，如上所述。

这些实施例的做法还可用于控制和解释与离子陷阱或累积区域中的总电荷有关的其它效应，诸如离子离子或离子中性反应。

在填充时间在多于两个值之间切换的实施例中，可从被确定为不与下一个最低占空比数据集不同的最高占空比数据集获得所保留的数据。

在与两个或更多个占空比值相关联的数据集被认为是相同的实施例中，数据集可被组合。

申请人还认识到，通过将对应的高强度数据集和低强度数据集比较用于确定空间电荷效应的存在的这些实施例可应用于产生高强度数据集和低强度数据集的其它动态范围增强 (“DRE”)技术，即，不一定使用不同的陷阱填充时间。

例如，根据各种实施例，装置的传输可在高传输操作模式和低传输操作模式之间切换，以产生对应的高强度数据集和低强度数据集。

根据各种实施例，离子陷阱或离子累积区域上游的装置的传输可在两个或更多个已知值之间切换，从而实现与上述效果类似的效果。

在该情况下，传输更改装置可提供在离子陷阱的上游，例如，使得代替更改累积时间 (如上面所讨论的)，例如，用恒定捕获时间更改传输。也就是说，离子陷阱可被配置成始终接受离子，但是离子陷阱上游的离子束可例如用已知的占空比变稀疏或大量削减。在这些实施例中，任何大量削减的离子束应该与离子陷阱中离子累积的开始和结束时间同步。

根据各种实施例，根据各种实施例的做法可应用于反馈操作模式。

根据各种实施例，比较两个数据集以决定使用哪个的做法也可应用于不一定涉及离子陷阱的“仅ToF”DRE实验。

根据各种实施例，可在高传输数据集和低传输数据集之间比较为独立的峰值测量的质荷比(“m/z”)值。如果对于独立的峰值质荷比(“m/z”)明显不同(即，在统计公差内)，则在各种实施例中，例如由于空间电荷效应，所以可推断出高传输光谱中与该质荷比(“m/z”)相关联的数据已经超过了系统的动态范围。然后可从按照适当因子缩放的低传输数据集获得该质荷比(“m/z”)值的数据。

类似地，根据各种实施例，可计算独立的峰值的高和低传输光谱中的强度比率，并且将该强度的比率与已知的衰减比率进行比较。然后可使用该信息来从高和低传输数据集或光谱中选择数据，以组合成复合高动态范围数据集或光谱。

根据各种实施例，对于有针对性的实验，可在高和低传输数据集之间比较每个数据集或光谱中的同位素峰值的比率，并且可以上述实施例的方式使用该同位素峰值的比率，即，以确定是否存在饱和和/或失真的数据。

根据各种另外的实施例，不是通过使关于第一离子组和第二离子组的累积时间变化来形成第一离子组和第二离子组，而是可例如在基本上相等的时间内(或以其它方式)通过累积或捕获离子组，形成包括基本相等或类似数量的离子的多个初始离子组，并且然后可例如通过从初始离子组中的不同的初始离子组提取不同部分(例如，不同百分比)的离子或以其它方式使来自初始离子组中的不同的初始离子组的不同部分(例如，不同百分比)的离子分离，由初始离子组形成包括不同数量的离子的第一离子组和第二离子组。

通过从多个不同的初始离子组中的每个初始离子组提取不同量的离子或使来自多个不同的初始离子组中的每个初始离子组的不同量的离子分离，可以与上述的方式对应的方式实现动态范围增强(DRE)。

还有，在这些实施例中，在每个累积循环内在相同时间内填充离子陷阱2，以及确保在捕获(空间)维度上(在提取或分离之前)初始离子群体的组成是均匀的，确保从陷阱 2提取且随后分离的该部分(百分比)的离子群体(第一离子组或第二离子组)代表整个离子群体的组成，即使当从陷阱2提取非常低比例的离子时。

这可避免与花费不同时间以在陷阱2的入口处穿越栅极区域的不同迁移率的离子相关联的问题，例如，因为随着累积时间变短，较低迁移率的离子可能不能穿越栅极或陷阱入口区域，并且当栅极关闭以终止离子累积时间时，可随后丢失较低迁移率的离子。这意味着，在这些实施例中，第一离子组和第二离子组可为更具代表性的，从而减少数据中的光谱失真和定量误差。

可以任何合适和期望的方式从离子陷阱、捕获或累积区域提取初始离子组，或以其它方式使来自离子陷阱、捕获或累积区域的初始离子组分离。

在各种实施例中，初始离子组可在离子陷阱、捕获或累积区域内在空间上分离或分割出来。这可例如通过在离子陷阱、捕获或累积区域内部升高DC势垒来实现，以便将初始离子组分割成两个(或更多个)不同尺寸的部分。然后，可将离子的适当部分加速到下游装置(例如，分离(IMS)装置)中以供分析等，例如，如上所述。

在各种其它实施例中，可仅从离子陷阱、捕获或累积区域喷出初始离子组的一部分。

这可例如通过捕获具有至少一个相对扩展维度(例如，长度、宽度或高度)的离子陷阱、捕获或累积区域内的离子，以及通过允许离子仅通过相对紧凑(在至少一个维度上)的出口孔或区域离开离子陷阱、捕获或累积区域来实现。供选择地，可使用相对紧凑(在至少一个维度上)的推杆电极从离子陷阱、捕获或累积区域喷出离子。例如，可在线性或平面离子陷阱、捕获或累积区域内捕获初始离子组，其中捕获离子的线(线性捕获区域) 或平面(平面捕获区域)与陷阱的出口孔或区域相比和/或与推杆电极相比相对延伸。

供选择地，可在离子陷阱、捕获或累积区域内捕获初始离子组，该离子陷阱、捕获或累积区域相对于下游装置(例如，IMS装置)的入口孔或接受区域具有至少一个相对扩展维度(例如，长度、宽度或高度)。例如，可在线性或平面离子陷阱、捕获或累积区域内捕获初始离子组，其中捕获离子的线(线性捕获区域)或平面(平面捕获区域)与下游装置的入口孔或接受区域相比相对延伸。线(线性捕获区域)或平面(平面捕获区域)的中心轴线可与下游装置(例如，IMS装置)的中心轴线正交。可将离子陷阱、捕获或累积区域中的一些或全部离子加速到下游装置中，或以其它方式从离子陷阱、捕获或累积区域喷出到下游装置中，例如，使得通过下游装置(例如，IMS装置)仅接收或向前传输离子的一部分。

在这些实施例中，然后，可分析离子的所喷出的部分(使离子的所喷出的部分分离等)，例如，如上所述。

在这些实施例中，初始离子组的(多个)未使用部分可被丢弃或其它。

在这些实施例中，等待初始离子组中的每个变成完全分布在离子陷阱、捕获或累积区域上可能是有益的，其中在提取离子或以其它方式使离子分离之前形成初始离子组，例如以避免任何IMS类型的分离效应，即，使得第一离子组和第二离子组中的每个代表初始离子组。

因此，根据各种实施例，通过例如对于初始离子组中的每个在一定时间段内将离子累积在离子陷阱或其它累积区域中形成多个初始离子组。

然后，可通过对于第一离子组中的每个从初始离子组提取离子的第一部分或全部或使来自初始离子组的离子的第一部分或全部分离，形成一个或多个第一离子组，并且可通过对于第二离子组中的每个从初始离子组提取离子的第二不同部分(即，少于全部)或使来自离子的第二不同部分(即，少于全部)分离，形成一个或多个第二离子组。

可分析一个或多个第一离子组以生成一个或多个第一数据集，并且可分析一个或多个第二离子组以生成一个或多个第二数据集，例如，如上所述。然后，可确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据，例如，如上所述。如果(当)确定一个或多个第一数据集包括饱和和/或失真的数据，则可用来自一个或多个第二数据集的对应数据替换来自一个或多个第一数据集的饱和和/或失真的数据，例如，如上所述。

初始离子组中的每个可包括基本上等量的离子，并且第二部分可小于第一部分，即，使得一个或多个第二离子组中的每个可包括比一个或多个第一离子组中的每个更少的离子。

离子可被允许均匀地分散到离子陷阱、捕获或累积区域中，其中在初始离子组被提取或分离之前形成初始离子组，例如，使得第一离子组和/或第二离子组代表初始离子组。

这些实施例可(并且在各种实施例中确实)包括本文描述的可选特征中的任一个或多个或全部。

因此，例如，可平均形成比低传输(第二)离子组相对更多的高传输(第一)离子组。

累积和分析交替的第一离子组和第二离子组的速率可使得连续的第一离子组和第二离子组的组成基本上相同，例如，如上所述。

可在分析离子组之前，根据一种或多种第一物理化学性质使离子组分离，例如，如上所述。

可在与分析一个或多个其它离子组相同的时间形成离子组(例如，对离子组进行累积和/或提取或分离)，例如，如上所述。

可在与根据一种或多种第一物理化学性质使一个或多个其它离子组分离相同的时间形成离子组(例如，对离子组进行累积和/或提取或分离)，例如，如上所述。

可以循环方式操作分离装置，以便根据一种或多种第一物理化学性质重复地使相应的离子组分离，并且可与分离装置的循环时间同步地重复地对离子进行累积(和提取或分离)和分析，例如，如上所述。

可在分析离子组之前，根据一种或多种第二物理化学性质对离子组进行过滤，例如，如上所述。

可在与根据一种或多种第二物理化学性质对另一个离子组进行过滤相同的时间形成离子组(例如，对离子组进行累积和/或提取或分离)，例如，如上所述。

可将来自一个或多个第一数据集的数据与来自一个或多个第二数据集的数据进行比较，以便确定一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据，例如，如上所述。

于是，在各种实施例中，例如，在多个重复的固定时间段中的每个内，可在离子陷阱中累积离子，即，以便形成基本上对应的离子群体(例如，具有相同或类似数量的离子)。然后，可将群体中的每个群体的不同部分或百分比释放到下游装置(例如，分离器)中，并且离子陷阱内的剩余离子可被丢弃或导引到其他地方。

例如，初始离子组中的100％的离子可从离子陷阱被释放例如到下游分离器中，以便形成“第一”离子组。

当通过分离装置使第一离子组分离时，另一个初始离子组可累积在离子陷阱中。在该第二累积结束时，可将10％的离子组释放例如到下游分离器中，以便形成“第二”离子组。

这可重复多次，即，从初始离子组到初始离子组，或可在一个或多个第二离子组之后形成一个或多个第一离子组，等等，例如，如上所述。

可分析第一离子组和第二离子组，例如，如上所述。

然后，例如，在适当缩放之后，可将从(多个)第一离子组的分析所记录的数据和从(多个)第二离子组的分析所记录的数据组合成单个高动态范围数据集，例如，如上所述。例如，在部分分别包括100％的离子和10％的离子的情况下，从第二离子组导出的数据可按照10倍的因子缩放。

图7示出了根据各种实施例的质量和/或离子迁移率谱仪的操作。在由图7所示的实施例中，离子陷阱或捕获区域2可操作用于隔离在捕获区域2内累积的小百分比的总离子群体(例如，以便形成“第二”(低强度)离子组)，并且随后将隔离的离子递送到下游分离器3。

如图7所示，质量和/或离子迁移率谱仪可包括离子引导器或离子引导区域6、离子引导器或离子引导区域6下游的离子陷阱或捕获区域2，以及离子陷阱或捕获区域2下游的分离装置或分离区域3。这些中的每个可包括单独的不同装置，或它们可形成为包括多个区域或级的单个离子引导器。离子引导器或离子引导区域6、离子陷阱或捕获区域2以及分离装置或分离区域3可为一个或多个堆叠的环形离子引导器的形式，即，一个或多个堆叠的环形离子引导器包括多个电极，每个电极具有孔或开口，在使用中，离子可行进通过该孔或开口。可提供一个或多个RF电压源，一个或多个RF电压源可被配置成将一个或多个RF电压施加到电极，以便将离子径向地约束在(多个)离子引导器内。相反相位的 RF电压可被施加到轴向相邻的电极。其它布置将是可能的。

图7还示出了根据各种实施例的例如在捕获和释放离子期间可在质量和/或离子迁移率谱仪的操作中在不同点处施加到电极的各种DC电势。

如由图7A所示，例如，来自上游离子源1的初始离子组可累积在捕获区域2内。这可通过(例如，通过使用施加到离子引导器6的电极的一个或多个行进的DC波和/或一个或多个静态DC场)将离子从离子引导器6输送(例如，迫使)到捕获区域2中来实现。可将DC栅极电压施加到捕获区域2的下游端处的电极，以便防止离子离开捕获区域2。

一旦离子已经占据整个离子陷阱2，就可例如通过向捕获区域2上游的栅电极施加DC电压防止离子进入陷阱2。在各种实施例中，在陷阱2的整个长度上离子群体的组成应当基本恒定。(必要时)这可通过在合适的时间段内允许离子保留在离子陷阱2中来实现，使得离子变成分布在整个离子陷阱2中。

如图7B所示，施加的DC电压可被调节以在陷阱2内形成相对小的捕获区域。也就是说，一个或多个DC电压可被施加到捕获区域2的电极，使得DC势阱形成在离子陷阱 2内部，例如，形成在陷阱的中心或靠近陷阱的中心。

捕获区域或阱的外部的离子可从离子陷阱2喷出。如图7B所示，这可通过向陷阱2的电极施加DC电压来实现，使得阱的外部的离子经历引起离子从陷阱2排出的线性场且例如最终在电极结构的外部。图7B中的虚线箭头示出了在该操作期间离子的路径。

设想了用于从小捕获区域或阱的外部冲洗不需要的离子的许多不同的方案，包括例如 (i)使用一个或多个行进的DC波；(ii)使用一个或多个偏转电压；(iii)选择性地降低RF约束电压中的一个或多个；或(iv)方案中的任一个的组合。

在不需要的离子已经离开陷阱区域2之后，剩余的离子可被释放或转移到分离器区域 3中。这由图7C示出。这可例如使用一个或多个行进的DC波和/或一个或多个静态DC场等来实现，例如，以便将离子从一个区域移动到另一个区域。

然后，该(“第二”)组可例如通过使用施加到分离区域3的电极的一个或多个行进的 DC波和/或一个或多个静态DC场迫使离子通过分离区域3，在分离区域3中被分离。

如图7D所示，当在分离区域3中(“第二”)离子组被分离时，另外的离子群体可累积在捕获区域2中。然后，可根据需要由该离子群体形成“第一”离子组或“第二”离子组。这具有增加占空比的效果。

在这些实施例中，可通过省略在陷阱2内形成相对小的捕获区域或阱的步骤或通过在陷阱2内形成相对大的捕获区域或阱，形成“第一”(高强度)离子组(例如，以与上面讨论的方式对应的方式)。

图8示出了根据各种其它实施例的质量和/或离子迁移率谱仪的操作。

如图8A所示，捕获区域2的出口电极7可被分割，使得当从捕获区域2提取离子时，可形成一个或多个势垒8，以便仅允许离子的一部分离开捕获区域2且进入下游分离区域3，同时防止捕获区域2内的离子的剩余部分离开捕获区域2以及进入下游分离区域 3。

如图8B所示，离子可例如从上游离子引导器或离子引导区域2或以其它方式被累积到捕获区域2中。一旦捕获区域2被填充有离子，则如图8C所示，一个或多个DC势垒 8就可形成在离子捕获区域2的分割的出口电极7上，并且一个或多个电压(例如，一个或多个行进的DC波和/或一个或多个静态DC场等)可被施加到离子陷阱区域2，以便从离子陷阱2中排出离子中的一些，而由于一个或多个DC势垒8，所以一些离子保留在离子陷阱2内。

然后，可在分离区域3中使所喷出的(“第二”)离子组分离，例如，如上所述。

一旦期望的离子已经离开陷阱2，就可例如通过已知的方法从捕获区域2冲掉剩余的离子。

在这些实施例中，可通过省略DC势垒8或通过形成相对较小或较窄的DC势垒8，形成“第一”(高强度)离子组。

根据各种实施例，本文描述的可变累积时间技术和可变离子群体提取技术的组合可用于产生衰减的数据。例如，与单独的任何一个技术相比，将这些技术组合可允许在检测器处的离子束的明显更全面的衰减。例如，1％累积时间和1％最终提取比例的组合将给出0.01％的总衰减。

在各种实施例中，针对不同陷阱出口条件的衰减因子可被适当地表征和校准。

从上面将了解，各种实施例提供了其中质谱数据和/或离子迁移率质谱(“IMS-MS”) 数据的动态范围增加的方法。这通过减少检测器系统饱和效应，提高了定量结果、质量准确度和碰撞横截面测量准确度。

虽然已经参考优选实施例描述了本发明，但是由本领域技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下，可作出形式和细节上的各种改变。

Claims (15)

1.一种质量和/或离子迁移谱的方法，包括：

通过重复累积离子组，形成多个初始离子组；

从所述初始离子组中的一个或多个形成一个或多个第一离子组；

通过从所述初始离子组中一个或多个提取离子或使来自所述初始离子组中一个或多个的离子分离，形成一个或多个第二离子组，其中所述一个或多个第二离子组中的每个包括比所述一个或多个第一离子组中的每个更少的离子；

分析所述一个或多个第一离子组以生成一个或多个第一数据集；

分析所述一个或多个第二离子组以生成一个或多个第二数据集；和

确定所述一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据；

其中当确定所述一个或多个第一数据集包括饱和和/或失真的数据时，则所述方法还包括：

用来自所述一个或多个第二数据集的对应数据替换来自所述一个或多个第一数据集的所述饱和和/或失真的数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述一个或多个第二离子组中的每个包括将所述第二离子组与离子陷阱、捕获区域或累积区域内的初始离子组分离或隔离。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中形成所述一个或多个第二离子组中的每个包括仅将所述第二离子组从离子陷阱、捕获区域或累积区域内的初始离子组传递到下游装置。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中形成所述一个或多个第二离子组的每个包括从离子陷阱、捕获区域或累积区域内的初始离子组仅喷射所述第二离子组。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法包括通过在固定时间段内重复累积离子形成所述多个初始离子组。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法包括通过在相等时间段内重复累积离子形成所述多个初始离子组。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述初始离子组的每个包括等量的离子。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中形成所述一个或多个第一离子组的每个包括从初始离子组提取离子的第一部分或全部或使来自初始离子组的离子的第一部分或全部分离。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中形成所述一个或多个第二离子组的每个包括从初始离子组提取少于全部的离子或使来自初始离子组的少于全部的离子分离。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法包括：允许离子均匀地分散到离子陷阱、捕获或累积区域中，其中从每个初始离子组中提取离子或使来自每个初始离子组的离子分离之前形成所述初始离子组。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法包括：给定时间段内，形成n个第一离子组和m个第二离子组，其中n大于m。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其中形成和分析交替的第一离子组和第二离子组的速率使得连续的第一离子组和第二离子组的组成相同。

13.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：在分析所述一个或多个第一离子组和/或所述一个或多个第二离子组的步骤之前，根据一种或多种第一物理化学性质使所述一个或多个第一离子组和/或所述一个或多个第二离子组分离。

14.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：在分析所述一个或多个第一离子组和/或所述一个或多个第二离子组的步骤之前，根据一种或多种第二物理化学性质使所述一个或多个第一离子组和/或所述一个或多个第二离子组分离。

15.一种质量和/或离子迁移率谱仪，包括：

被配置成通过重复累积离子组形成多个初始离子组的装置；

被配置成由所述初始离子组中的一个或多个形成一个或多个第一离子组的装置；

被配置成通过从所述初始离子组中的一个或多个提取离子或使来自所述初始离子组中的一个或多个的离子分离形成一个或多个第二离子组的装置，其中所述一个或多个第二离子组中的每个包括比所述一个或多个第一离子组中的每个更少的离子；

分析仪，所述分析仪被配置成分析所述一个或多个第一离子组以生成一个或多个第一数据集，并且分析所述一个或多个第二离子组以生成一个或多个第二数据集；和

控制系统，所述控制系统被配置成确定所述一个或多个第一数据集是否包括饱和和/或失真的数据；

其中所述控制系统还被配置成当确定所述一个或多个第一数据集包括饱和和/或失真的数据时：

用来自所述一个或多个第二数据集的对应数据替换来自所述一个或多个第一数据集的所述饱和和/或失真的数据。

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