CN117795643A - Tof-ms中的空间电荷减少 - Google Patents

Abstract

包括质量过滤器和TOF质量分析器的质谱仪接收来自离子源装置的离子束，该离子源装置电离样品的化合物。质量过滤器选择前体离子质量范围并且质量分析器对该质量范围进行质量分析。维持所选择的前体离子在质量过滤器和质量分析器之间的连续流。将第一组参数应用于质谱仪以产生高于第一分辨率阈值的分辨率。通过确定测量的TIC是否超过TIC阈值或者测量的分辨率是否小于第一分辨率阈值来检测空间电荷效应。如果检测到空间电荷效应，则宽度小于该质量范围的至少一个前体离子传输窗口由质量过滤器应用于离子束并受到质量分析以减少空间电荷。

Description

TOF-MS中的空间电荷减少

相关申请

本申请要求于2021年8月5日提交的美国临时专利申请序列No.63/229,607的权益，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本文的教导涉及检测和减少飞行时间质谱(TOF-MS)系统中的空间电荷效应。更具体地，本文的教导涉及用于检测空间电荷效应并响应地使用至少一个前体离子传输窗口(precursor ion transmission window)来对质量范围的一部分进行质量过滤和质量分析以减少飞行时间(TOF)质量分析器中的空间电荷的系统和方法。

本文的系统和方法可以结合处理器、控制器或诸如图1的计算机系统之类的计算机系统来执行。

背景技术

大的多电荷离子的TOF空间电荷效应

与先前的质谱仪相比，最近的飞行时间(TOF)质谱仪(诸如由马萨诸塞州弗雷明汉的SCIEX生产的ZenoTOF 7600系统之类)可以以更高的灵敏度和分辨率来测量离子峰。如本文所使用的，灵敏度是指针对给定质量或质荷比(m/z)范围所测量的强度或离子电流。

注意，术语“质量”和“m/z”在本文中可互换地使用。本领域普通技术人员理解的是，可以通过将m/z乘以电荷而根据m/z获得质量。类似地，可以通过将质量除以电荷而根据质量获得m/z。

分辨率是区分具有不同m/z值的两个峰的能力的度量。如本文所使用的，峰的分辨率是峰的m/z值除以峰的高度最大值的一半处的全宽度(FWHM)。例如，如果峰以400m/z为中心且峰的FWHM为0.02m/z，那么分辨率为400/0.02或20,000。注意，本领域普通技术人员理解的是，术语“分辨率”和“分辨力”经常可互换地使用。

由于这些新型TOF质谱仪的更高的灵敏度和分辨率，空间电荷效应已变得更加重要。例如，当分析大的多电荷离子(例如，完整蛋白质)时，进入TOF分析器的大量离子和单独离子的高电荷态的组合导致可观量的空间电荷，其影响离子运动并减小质量分辨率。除了减小的分辨率之外，空间电荷效应还包括减小的灵敏度、增加的总离子电流和减小的动态范围。空间电荷是指由库仑定律引起的近旁离子当中的相互作用。

先前已在多反射(MR)TOF质谱仪中遭遇了空间电荷效应。例如，Kozlov等人在Proc.54rd ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics(USA),2006(2006年第54届ASMS质谱及相关主题会议(美国))的space-charge effects in multi-reflecting time-of-flight mass spectrometer(“多反射飞行时间质谱仪中的空间电荷效应”)(下文中被称为“Kozlov论文”)中观察到了在MR-TOF质谱仪中产生减小的质量分辨率(峰加宽)的库仑排斥效应。TOF质谱仪和静电阱中的这些空间电荷效应的模型也已被开发。例如，Kirillov等人在simplified model of Coulomb interaction in time-of-light-mass spectrometers and electrostatic traps,1.First order effects,widening of time-of-flight peaks,2012(2012年的“飞行时间质谱仪和静电阱中库仑相互作用的简化模型，1.一阶效应，飞行时间峰的加宽”)(下文中被称为“Kirillov论文”)中开发了对等时静电系统中的库仑排斥效应的定量估计。

MR-TOF质谱仪包括两个或更多个反射镜以增加TOF质谱仪的飞行路径。因为TOF质谱仪的分辨率与飞行路径成比例，因此MR-TOF质谱仪可以提供改善的分辨率。然而，这种改善的分辨率需要大量更长的分析时间，并且因此需要预捕获装置以在分析之前积累离子，以维持分析的高灵敏度。通过控制预阱的填充时间来确定MR-TOF质谱仪中分析的离子量。

捕获装置(如MR-TOF质谱仪那样)中的空间电荷问题的一种解决方案是在遭遇空间电荷效应时限制正被分析的离子的量。这是通过控制阱的填充时间来完成的。

明显地，上述装置具有轴向注入方案，已知与具有可比尺寸的飞行路径的优选正交注入方案相比，该轴向注入方案遭受低分辨率。在正交注入的情况下，预捕获装置难以设置，因为通过正交注入将捕获装置简单地耦合到飞行时间质谱仪具有显著的缺点(https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1255/ejms.377)。类似地，对于如本文所述的那些没有预阱的TOF质谱仪，空间电荷问题的建议的解决方案是当检测到空间电荷效应时重新调整TOF质量分析器。通常，这通过与MR-TOF的情况类似的通过改变调整聚焦电压或通过各种束聚焦装置来节流总离子电流(TIC)来实现。例如，在马萨诸塞州弗雷明汉的SCIEX的系统中，通过改变离子传输控制(ITC)参数来调整离子束的衰减。

不幸地，离子束的改变和占空比的改变两者均可以导致减小的灵敏度和动态范围。对于大的多电荷离子，尤其需要保持灵敏度，因为与分析较小的分子相比，需要明显更多的离子计数来产生用于分析大的多电荷离子的好的谱。如果获得差的谱，则不足的离子统计数字可能进一步挑战单同位素峰的准确分配，其导致分配离子峰中的几个道尔顿的模糊性。

图2是可以对其实施本发明的实施例的示出了包括具有高电荷态的大的多电荷离子的前体离子谱和同一谱的示出了一种特定高电荷离子的同位素的放大部分的示例性绘图系列200。图2的谱是使用能够以高灵敏度和高分辨率测量强度的TOF质谱仪生成的。前体离子谱210包括碳酸酐酶II的离子，碳酸酐酶II是具有在29kDa量级上的分子量的蛋白质。峰211具有968.54的m/z值。因此，峰211代表碳酸酐酶II的具有+30的电荷态的前体离子。谱210的其他峰中的许多峰代表碳酸酐酶II的其他电荷态。例如，峰212代表具有+31的电荷态的前体离子，峰213代表具有+32的电荷态的前体离子，等等。

放大谱220描绘了峰211周围的在968.2和968.8m/z之间的放大区域。在这个区域中，可以看到968.54的m/z值处的前体的同位素。例如，峰221代表峰211的前体离子的同位素。

不幸地，放大谱220还示出了在分析具有高电荷态的大的多电荷离子(如碳酸酐酶II的那些离子)时遭遇的问题。注意，放大谱220的峰看起来好像大多数峰的底部已被切除。作为结果，放大谱220中的峰的分辨率仅为30,000(FWHM)。

相反，用于产生放大谱220的相同TOF质谱仪先前产生了另一种大分子胰岛素的具有100,000的分辨率的前体离子峰，但具有+5的较低电荷态。换句话说，针对碳酸酐酶II的离子测量到的较低分辨率是由这些离子的高电荷态引起的空间电荷效应。

如上面所描述的，减小空间电荷效应的一种已知方法是通过调整质谱仪的ITC参数来衰减离子束。注意，图2中所示的谱的ITC参数为100％。

图3是可以对其实施本发明的实施例的示出了相同样品蛋白质的且使用了图2的相同质谱仪的前体离子谱和同一谱的放大部分的示例性绘图系列300，但其中质谱仪的ITC参数减少到3％。同样，前体离子谱310包括碳酸酐酶II的离子。峰311具有968.54的m/z值。因此，峰311代表碳酸酐酶II的具有+30的电荷态的前体离子。谱310的其他峰中的许多峰代表碳酸酐酶II的其他电荷态。例如，峰312代表具有+31的电荷态的前体离子，峰313代表具有+32的电荷态的前体离子，等等。注意，峰314是另一种化合物的前体离子，而不是碳酸酐酶II的前体离子。

放大谱320描绘了峰311周围的在968.2和968.8m/z之间的放大区域。在这个区域中，可以看到在968.54的m/z值处的前体的同位素。例如，峰321代表峰311的前体离子的同位素。

由于质谱仪的ITC参数大幅降低至3％，因此放大谱320中的峰被很大改善。注意，与图2的谱220中的峰相比，放大谱320的峰不再看起来好像大多数峰的底部已被切除。事实上，谱320中峰的分辨率现在已提高到70,000(FWHM)。ITC参数的降低产生了30倍的空间电荷减少。

然而，图2的谱210的峰与谱310的峰的比较示出存在灵敏度损失。谱310的峰的强度现在远低于图2的谱210中的强度。作为结果，图2和图3的比较示出，衰减离子束提高了分辨率，但以灵敏度为代价。因此，存在对用于减少空间电荷效应的附加系统和方法的需要。

此外，仅在由特定仪器分析的特定化合物的特殊情况下才需要用于减少空间电荷效应的方法。因此，空间电荷减少应该与空间电荷效应的检测耦合。作为结果，需要附加系统和方法用于检测和减少空间电荷效应而不降低TOF质谱仪的灵敏度或分辨率。

LC-MS和LC-MS/MS背景

质谱(MS)是基于对从化学化合物形成的离子的质荷比(m/z)的分析来检测和定量那些化合物的分析技术。质谱(MS)和液相色谱(LC)的组合是识别和定量混合物内的化合物的重要分析工具。通常，在液相色谱中，分析下的流体样品通过填充有化学处理的固体吸附材料(通常为小固体颗粒的形式，例如二氧化硅)的柱。由于混合物的成分与固体吸附材料(通常被称为固定相)的略有不同的相互作用，不同成分可以具有通过填充柱的不同的传输(洗脱)时间，从而导致各种成分的分离。在LC-MS中，离开LC柱的流出物可以连续地受到MS分析。可以处理来自该分析的数据以生成提取离子色谱(XIC)，该提取离子色谱可以将检测到的离子强度(一种或多种特定分析物的检测到的离子数量的度量)描绘为保留时间的函数。

在MS分析中，在分离的每个间隔处针对包括前体离子的质量范围执行MS或前体离子扫描。MS扫描包括对前体离子或前体离子范围的选择以及对前体离子或前体离子范围的质量分析。

在一些情况下，LC流出物可以受到串联质谱(或质谱/质谱MS/MS)以用于识别对应于XIC中的峰的产物离子。例如，前体离子可以基于它们的质荷比被选择以受到后续阶段的质量分析。例如，所选择的前体离子可以被碎裂(例如，经由碰撞诱导解离)，以及可以经由后续阶段的质谱来分析碎裂的离子(产物离子)。

串联质谱或MS/MS背景

串联质谱或MS/MS涉及来自样品的一种或多种感兴趣的化合物的电离，一种或多种化合物的一种或多种前体离子的选择，将一种或多种前体离子碎裂成产物离子，以及产物离子的质量分析。

串联质谱可以提供定性和定量信息两者。产物离子谱可以用于识别感兴趣的分子。一种或多种产物离子的强度可以用于定量样品中存在的化合物的量。

可以使用串联质谱仪来执行大量不同类型的实验方法或工作流程。这些工作流程可以包括但不限于靶向采集、信息依赖采集(IDA)或数据依赖采集(DDA)以及数据非依赖采集(DIA)。

在靶向采集方法中，针对感兴趣的化合物预定义前体离子到产物离子的一个或多个转变。随着样品正在被引入串联质谱仪中，在多个时间段或周期中的每个时间段或周期期间询问一个或多个转变。换句话说，质谱仪选择和碎裂每个转变的前体离子，并针对转变的产物离子执行靶向质量分析。作为结果，针对每个转变产生色谱(强度随着保留时间的变化)。靶向采集方法包括但不限于多反应监测(MRM)和选择反应监测(SRM)。

MRM实验通常使用“低分辨率”仪器来执行，包括但不限于三重四极(QqQ)或四极线性离子阱(QqLIT)装置。随着“高分辨率”仪器的出现，存在对使用类似于QqQ/QqLIT系统的工作流程来收集MS和MS/MS的期望。高分辨率仪器包括但不限于四极飞行时间(QqTOF)或轨道阱装置。这些高分辨率仪器也提供新的功能。

QqQ/QqLIT系统上的MRM是所有应用领域中针对靶向定量选择的标准质谱技术，因为其能够为复杂混合物中的特定成分的检测提供最高的特异性和灵敏度。然而，当今精确质量系统的速度和灵敏度已使得新的定量策略能够具有类似的性能特征。在这种策略(称为MRM高分辨率(MRM-HR)或平行反应监测(PRM))中，以高分辨率和短积累时间收集环形MS/MS谱，以及然后在采集后提取碎片离子(产物离子)以生成如MRM的峰以用于积分和定量。利用如AB SCIEX^TM的系统那样的仪器，这种靶向技术足够灵敏且快速，以使得能够实现与更高端三重四极仪器类似的定量性能，并以高分辨率和高质量精确度测量完整的碎裂数据。

换句话说，在诸如MRM-HR之类的方法中，获得高分辨率前体离子质谱，选择一种或多种前体离子并将一种或多种前体离子碎裂，并针对每种所选择的前体离子获得高分辨率全产物离子谱。针对每种所选择的前体离子收集完整的产物离子谱，但可以指定感兴趣的产物离子质量，并且可以丢弃除感兴趣的产物离子质量的质量窗口之外的所有。

在IDA(或DDA)方法中，用户可以在样品正在被引入串联质谱仪中时指定用于收集产物离子的质谱的标准。例如，在IDA方法中，执行前体离子或质谱(MS)调查扫描以生成前体离子峰列表。用户可以选择标准以过滤峰列表以查找峰列表上前体离子的子集。定期地刷新或更新调查扫描和峰列表，并且然后对前体离子的子集中的每种前体离子执行MS/MS。针对每种前体离子生成产物离子谱。随着样品正在被引入串联质谱仪中，对前体离子的子集中的前体离子重复地执行MS/MS。

然而，在蛋白质组学和许多其他应用中，化合物的复杂性和动态范围是非常大的。这对传统的靶向方法和IDA方法提出了挑战，从而需要非常高速的MS/MS采集来深入询问样品，以便既识别也定量广泛范围的分析物。

作为结果，开发了DIA方法，即第三大类串联质谱。这些DIA方法已用于提高从复杂样品收集数据的可再现性和全面性。DIA方法也可以被称为非特异性碎裂方法。在DIA方法中，串联质谱仪的动作在基于先前前体或调查扫描中获取的数据进行的MS/MS扫描当中不变化。而是，选择前体离子质量范围。然后使前体离子质量选择窗口步进跨越前体离子质量范围。前体离子质量选择窗口中的所有前体离子被碎裂，并且对前体离子质量选择窗口中的所有前体离子的所有产物离子进行质量分析。

用于扫描质量范围的前体离子质量选择窗口可以是窄的，使得在窗口内有多种前体的可能性是小的。这种类型的DIA方法被称为例如MS/MS^ALL。在MS/MS^ALL方法中，跨整个质量范围扫描或步进大约1amu的前体离子质量选择窗口。针对每个1amu前体质量窗口生成产物离子谱。分析或扫描整个质量范围一次所花费的时间被称为一个扫描周期。然而，在每个周期期间跨宽的前体离子质量范围扫描窄的前体离子质量选择窗口可能花费长的时间，并且对于一些仪器和实验来说是不实际的。

作为结果，跨整个前体质量范围步进较大的前体离子质量选择窗口或具有较大宽度的选择窗口。这种类型的DIA方法例如被称为SWATH采集。在SWATH采集中，在每个周期中跨前体质量范围步进的前体离子质量选择窗口可以具有5-25amu或甚至更大的宽度。如MS/MS^ALL方法那样，每个前体离子质量选择窗口中的所有前体离子被碎裂，并且每个质量选择窗口中的所有前体离子的所有产物离子被质量分析。然而，因为使用了更宽的前体离子质量选择窗口，因此与MS/MS^ALL方法的周期时间相比，周期时间可以显著减少。

美国专利No.8,809,770描述了可以如何使用SWATH采集来提供关于感兴趣的化合物的前体离子的定量和定性信息。尤其是，将从前体离子质量选择窗口的碎裂中发现的产物离子与感兴趣的化合物的已知产物离子的数据库进行比较。此外，还可以对从前体离子质量选择窗口的碎裂中发现的产物离子的离子轨迹或提取离子色谱(XIC)进行分析，以提供定量和定性信息。

然而，例如，识别使用SWATH采集分析的样品中的感兴趣的化合物可能是困难的。其可能是困难的是因为要么前体离子质量选择窗口没有提供前体离子信息来帮助确定产生每种产物离子的前体离子，要么提供的前体离子信息来自具有低灵敏度的质谱(MS)观察。此外，因为前体离子质量选择窗口提供了很少或没有提供特定前体离子信息，因此也难以确定产物离子是否与前体离子质量选择窗口内的多个前体离子相卷绕或包括来自前体离子质量选择窗口内的多个前体离子的贡献。

作为结果，开发了一种在SWATH采集中扫描前体离子质量选择窗口的方法，被称为扫描SWATH。本质上，在扫描SWATH中，跨质量范围扫描前体离子质量选择窗口，使得连续的窗口具有大面积的重叠和小面积的非重叠。该扫描使所得产物离子随着扫描的前体离子质量选择窗口的变化而变化。该附加信息转而可以用于识别对每种产物离子负责的一种或多种前体离子。

扫描SWATH已在国际公开No.WO2013/171459A2(下文中称为“'459申请”)中被描述。在'459申请中，随着时间扫描前体离子质量选择窗口或25Da的前体离子质量选择窗口，使得前体离子质量选择窗口的范围随时间改变。然后，将检测到产物离子的时间关联到它们的前体离子在其中被传输的前体离子质量选择窗口的时间。

通过首先将检测到的每种产物离子的质荷比(m/z)绘制为被四极质量过滤器传输的前体离子m/z值的函数来完成关联。由于随时间扫描前体离子质量选择窗口，因此被四极质量过滤器传输的前体离子m/z值也可以被认为是时间。将检测到特定产物离子的开始时间和结束时间关联到它的前体离子从四极被传输的开始时间和结束时间。作为结果，产物离子信号的开始时间和结束时间用于确定它们的对应前体离子的开始时间和结束时间。

发明内容

公开了一种用于在飞行时间质谱(TOF-MS)分析中检测和减少空间电荷效应的系统、方法和计算机程序产品。该系统包括离子源装置、质谱仪和处理器。

离子源装置连续地接收和电离样品的化合物，从而产生离子束。质谱仪包括至少质量过滤器和TOF质量分析器。质谱仪接收来自离子源装置的离子束。质谱仪被操作为使用质量过滤器选择离子束的前体离子质量范围并使用质量分析器对所选择的质量范围进行质量分析，从而产生针对该质量范围的前体离子质谱。质谱仪被操作为维持所选择的前体离子在质量过滤器和质量分析器之间的连续流。使用第一组参数操作质谱仪以用高于第一灵敏度阈值的灵敏度和高于第一分辨率阈值的分辨率产生化合物的前体离子峰。换句话说，质谱仪以第一组参数被操作于第一模式，从而以高灵敏度和高分辨率分析化合物。

处理器通过确定从质谱仪接收的TIC是否大于TIC阈值，或者从质谱仪接收的质谱的前体离子峰是否具有小于第一分辨率阈值的分辨率来检测空间电荷效应。

如果检测到空间电荷效应，则处理器通过指示质量过滤器向离子束应用至少一个前体离子传输窗口来减小空间电荷效应。该至少一个前体离子传输窗口具有小于质量范围的宽度。该至少一个前体离子传输窗口定位成包括该化合物的带多电荷的至少一种前体离子。处理器还指示TOF质量分析器对离子束的由该至少一个前体离子传输窗口选择的前体离子进行质量分析，从而产生针对该至少一个前体离子传输窗口的前体离子质谱。

申请人教导的这些和其他特征在本文中被阐述。

附图说明

本领域技术人员将理解的是，下面描述的附图仅用于说明目的。附图不旨在以任何方式限制本教导的范围。

图1是图示了可以在其上实施本教导的实施例的计算机系统的框图。

图2是可以对其实施本发明的实施例的示出了包括具有高电荷态的大的多电荷离子的前体离子谱和同一谱的示出了一种特定高电荷离子的同位素的放大部分的示例性绘图系列。

图3是可以对其实施本发明的实施例的示出了相同样品蛋白质的且使用了图2的相同质谱仪的前体离子谱和同一谱的放大部分的示例性绘图系列，但其中质谱仪的ITC参数减少到3％。

图4是根据各种实施例的图2的全谱和前体离子传输窗口的示例性图，示出了如何使用窗口来选择单种前体离子用于MS质量分析。

图5是根据各种实施例的示出了相同样品蛋白质的且使用了图2的相同质谱仪的、但在使用了图4的单个前体离子传输窗口对一种前体离子进行了质量过滤之后的前体离子谱和同一谱的放大部分的示例性绘图系列。

图6是根据各种实施例的图2的全谱和前体离子传输窗口的示例性图，示出了如何使用窗口来选择至少两种前体离子用于MS质量分析。

图7是根据各种实施例的图2的全谱和跨质量范围步进的一系列前体离子传输窗口的示例性图，示出了如何使用步进的前体离子传输窗口来选择质量范围中的所有前体离子用于MS质量分析。

图8是根据各种实施例的图2的全谱和跨质量范围扫描的一系列前体离子传输窗口的示例性图，示出了如何使用扫描的前体离子传输窗口来选择质量范围中的所有前体离子用于MS质量分析。

图9是示出了根据各种实施例的用于在飞行时间质谱(TOF-MS)分析中检测和减少空间电荷效应的系统的示意图。

图10是示出了根据各种实施例的用于在TOF-MS分析中检测和减少空间电荷效应的方法的流程图。

图11是包括一个或多个不同软件模块的系统的示意图，该系统执行用于在TOF-MS分析中检测和减少空间电荷效应的方法。

在详细描述本教导的一个或多个实施例之前，本领域技术人员将理解的是，本教导不将其应用限于在下面的详细描述中阐述或在附图中图示的结构细节、部件布置和步骤布置。此外，要理解的是，本文中使用的措辞和术语是为了描述的目的并且不应被视为限制。

具体实施方式

计算机执行系统

图1是图示了计算机系统100的框图，在该计算机系统100上可以实施本教导的实施例。计算机系统100包括总线102或用于传送信息的其他通信机构，以及与总线102耦合的用于处理信息的处理器104。计算机系统100还包括存储器106，该存储器106可以是随机存取存储器(RAM)或其他动态存储装置，该存储器106耦合到总线102用于存储要由处理器104执行的指令。存储器106还可以用于存储在执行要由处理器104执行的指令期间的临时变量或其他中间信息。计算机系统100还包括耦合到总线102的只读存储器(ROM)108或其他静态存储装置，用于存储用于处理器104的静态信息和指令。提供诸如磁盘或光盘之类的存储装置110并将存储装置110耦合到总线102以用于存储信息和指令。

计算机系统100可以经由总线102耦合到诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)之类的显示器112，用于向计算机用户显示信息。包括字母数字键和其他键的输入装置114耦合到总线102，用于将信息和命令选择传送到处理器104。另一类型的用户输入装置是光标控制器116，诸如鼠标、轨迹球或光标方向键之类，用于将方向信息和命令选择传送到处理器104并用于控制显示器112上的光标移动。

计算机系统100可以执行本教导。与本教导的某些实施方式一致，通过计算机系统100响应于处理器104执行存储器106中包含的一个或多个指令的一个或多个序列而提供结果。这样的指令可以从诸如存储装置110之类的另一计算机可读介质读入存储器106中。存储器106中包含的指令序列的执行使处理器104执行本文描述的过程。或者，可以使用硬连线电路系统来代替软件指令或与软件指令组合来实现本教导。因此，本教导的实施方式不限于硬件电路系统和软件的任何特定组合。

如本文所使用的术语“计算机可读介质”或“计算机程序产品”是指参与向处理器104提供指令以供执行的任何介质。术语“计算机可读介质”和“计算机程序产品”在这整个书面描述中可互换地使用。这样的介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和前体离子质量选择介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如存储装置110之类。易失性介质包括动态存储器，诸如存储器106之类。

计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带或任何其他磁性介质、CD-ROM、数字视频盘(DVD)、蓝光盘、任何其他光学介质、拇指驱动器、存储卡、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储芯片或盒、或者计算机可以从其读取的任何其他有形介质。

各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列携带到处理器104以用于执行。例如，指令最初可以被承载在远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载到其动态存储器中并使用调制解调器通过电话线来发送指令。计算机系统100本地的调制解调器可以接收电话线上的数据并使用红外发射器将数据转换为红外信号。耦合到总线102的红外检测器可以接收红外信号中携带的数据并将数据放置在总线102上。总线102将数据携带到存储器106，处理器104从该存储器106取回并执行指令。由存储器106接收的指令可以可选地在由处理器104执行之前或之后被存储在存储装置110上。

根据各种实施例，被配置为由处理器执行以执行方法的指令被存储在计算机可读介质上。计算机可读介质可以是存储数字信息的装置。例如，计算机可读介质包括本领域已知的用于存储软件的光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质由适合于执行配置为被执行的指令的处理器访问。

为了说明和描述的目的，已提出了本教导的各种实施方式的以下描述。其不是详尽的并且不将本教导限制于所公开的精确形式。根据上述教导，修改和变化是可能的，或者可以从本教导的实践中获取修改和变化。另外，所描述的实施方式包括软件，但是本教导可以实现为硬件和软件的组合或者单独以硬件实现。本教导既可以用面向对象也可以用非面向对象的编程系统来实施。

通过质量过滤减少空间电荷效应

如上所述，与先前的质谱仪相比，最近的TOF质谱仪可以以更高的灵敏度和分辨率来测量离子峰。由于这些新型TOF质谱仪的更高的灵敏度和分辨率，空间电荷效应已变得更加重要。

针对空间电荷问题所提出的一种解决方案是当检测到空间电荷效应时重新调整TOF质量分析器。通常，这是通过由各种束聚焦装置或由改变离子引入的占空比来节流总离子电流(TIC)来实现的。不幸地，离子束的改变和占空比的改变两者均可能导致降低的灵敏度和动态范围。

例如，如上所述，图2和图3的比较表明，衰减离子束提高了分辨率，但以灵敏度为代价。因此，存在对用于减少空间电荷效应的附加系统和方法的需要。

此外，仅在由特定仪器分析的特定化合物的特殊情况下才需要用于减少空间电荷效应的方法。因此，空间电荷减少应该与空间电荷效应的检测耦合。作为结果，需要用于检测和减少空间电荷效应而不显著降低TOF质谱仪的灵敏度或分辨率的附加系统和方法。

在各种实施例中，当总离子电流(TIC)大于预定阈值时或当感兴趣的化合物的前体离子峰具有小于预定阈值的分辨率时，检测到空间电荷效应。响应于检测到的空间电荷效应，在各种实施例中，使用质量过滤来减少空间电荷效应。质量过滤减少了被质量分析的离子总数，由此减少了总空间电荷并提高了分辨率。

不幸地，质量过滤还减小了质量范围并因此降低了灵敏度。然而，在质量过滤中，所选择的峰的灵敏度不被损害。这在两个方面是有利的。第一，两种化合物的混合物中可以具有非常丰富且不感兴趣的第一化合物和以痕量水平存在且感兴趣的第二化合物。在这种情况下，与尝试满足所有离子的空间电荷要求相比，过滤不感兴趣的离子(第一化合物)可以产生更好的灵敏度。

第二，并非来自相同化合物的所有离子信号都具有相等的值。具体地，在TOF质谱仪中，针对大的多电荷化合物，较低的电荷态通常更容易被解析。这来源于对于较低的电荷态，时域中同位素之间的间距较大，并且峰聚结的开始发生得较晚的事实。因此，质谱中存在的一些电荷态可能没有很好的用途，并且仍然对空间电荷问题有贡献。因此，质量过滤允许仅选择那些可以被很好地解析的电荷态。

更具体地，在各种实施例中，前体离子传输窗口用于选择质量范围中的前体离子的仅一部分，并且由此减少总体空间电荷。可以使用一个前体离子传输窗口，从而产生一个前体离子质谱，或者可以在整个质量范围内使用两个或更多个前体离子传输窗口，从而产生两个或更多个前体离子质谱。此外，可以以靶向方式或非靶向方式使用一个或多个前体离子传输窗口。

靶向方法

例如，在一种靶向方法中，较低灵敏度和较低分辨率的MS调查扫描可以用于定位跨质量范围的前体离子。这类似于用于IDA方法的MS调查扫描，如上所述。然而，不像IDA方法那样，单个前体离子传输窗口用于选择或过滤一种或多种前体离子，以用于高灵敏度和高分辨率MS扫描，而不是MS/MS扫描。

返回到图3，谱310描绘了如MS调查扫描那样的较低灵敏度MS扫描。在靶向方法中，可以选择具有高于预定阈值的强度的前体离子峰(诸如峰311之类)用于质量过滤。可以由单个前体离子传输窗口选择仅峰311，或者可以由单个前体离子传输窗口选择两个或更多个峰(诸如峰311、312和313之类)。

图4是根据各种实施例的图2的全谱和前体离子传输窗口的示例性图400，示出了如何使用窗口来选择单种前体离子用于MS质量分析。图4的谱210示出了将跨整个质量范围以高灵敏度被测量的碳酸酐酶II的前体离子。质量范围410示出了单个前体离子传输窗口411，其可以应用于选择碳酸酐酶II的由谱210的峰211表示的离子。

图5是根据各种实施例的示出了相同样品蛋白质的且使用了图2的相同质谱仪的、但在使用了图4的单个前体离子传输窗口对一种前体离子进行了质量过滤之后的前体离子谱和同一谱的放大部分的示例性绘图系列500。前体离子谱510现在包括碳酸酐酶II的仅一种离子。峰211具有968.54的m/z值。因此，峰211代表碳酸酐酶II的具有+30的电荷态的前体离子。所有其他前体离子峰已被图4的单个前体离子传输窗口滤除。

放大谱520描绘了峰211周围的在968.2和968.8m/z之间的放大区域。在这个区域中，可以看到968.54的m/z值处的前体的同位素。例如，峰521代表峰211的前体离子的同位素。

由于使用图4的单个前体离子传输窗口进行质量过滤，放大谱520中的峰甚至比图3的放大谱320的峰更为改善。事实上，谱520中的峰的分辨率现在已提高至100,000(FWHM)。换句话说，使用质量过滤产生了空间电荷的减少，使得以高分辨率对高电荷的大的多电荷离子进行质量分析。

当然，通过使用如此小的前体离子传输窗口或带通过滤器，损失了针对整个质量范围的高灵敏度。然而，如上所述，可以通过从测量的单个离子重建感兴趣的化合物的其他多电荷离子来恢复这种灵敏度。

然而，重建是基于已知特定前体离子是多电荷离子。作为结果，需要某种类型的先验知识或某种类型的分析来确定前体离子是带多电荷的。先验知识可以包括来自用户的输入，其提供感兴趣的化合物的质量和潜在电荷态。

或者，至少两种单独离子的测量可以用于确定离子是否是具有多电荷的相同化合物。作为结果，可以使用选择至少两种单独离子的前体离子传输窗口，而不是使用选择仅单种离子的前体离子传输窗口来进行质量过滤。选择质量范围内的仅几种前体离子不太可能将空间电荷增加到足以再次降低分辨率。

图6是根据各种实施例的图2的全谱和前体离子传输窗口的示例性图600，示出了如何使用窗口来选择至少两种前体离子用于MS质量分析。图6的谱210示出了将跨整个质量范围以高灵敏度被测量的碳酸酐酶II的前体离子。质量范围610示出了单个前体离子传输窗口611，其可以应用于选择碳酸酐酶II的由谱210的峰211和峰212表示的两种离子。

然后，在各种实施例中，使用峰211和峰212的m/z值来验证由这些峰表示的前体离子是多电荷离子。例如，将峰211和峰212的m/z值乘以各种电荷值。在这种情况下，将峰211的m/z值乘以+30，以及将峰212的m/z值乘以+31，将示出两种离子具有碳酸酐酶II的相同质量，其在29kDa的量级上。因此，这些峰被验证为多电荷离子的峰。

非靶向方法

在非靶向方法中，在各种实施例中，跨质量范围步进或扫描各自小于质量范围的多个前体离子传输窗口。使用小于质量范围的前体离子传输窗口减少了空间电荷，并且因此允许保持高分辨率。跨质量范围使用多个前体离子传输窗口允许从至少两次离子测量中确定多电荷离子。作为结果，可以通过从测量的离子重建所有多电荷离子来恢复灵敏度。

图7是根据各种实施例的图2的全谱和跨质量范围步进的一系列前体离子传输窗口的示例性图700，示出了如何使用步进的前体离子传输窗口来选择质量范围中的所有前体离子用于MS质量分析。图7的谱210示出了可以跨整个质量范围以高灵敏度被测量的碳酸酐酶II的前体离子。质量范围710示出了如何跨谱210的质量范围定位四个前体离子传输窗口711、712、713和714来以逐步方式选择碳酸酐酶II的谱210的所有离子。

例如，使用前体离子传输窗口712对峰211的前体离子进行选择和质量分析，以及使用前体离子传输窗口713对峰212的前体离子进行选择和质量分析。限制每个前体离子传输窗口中的离子的数量减少了空间电荷并允许保持分辨率。

如图7中所示，前体离子传输窗口可以具有不同的或可变的宽度。在各种替代实施例中，每个前体离子传输窗口可以具有相同的宽度。

类似地，图7中所示的前体离子传输窗口不重叠。在各种替代实施例中，相邻的前体离子传输窗口可以重叠。

尽管使用多个前体离子传输窗口被描述为非靶向方法，但是可以使用靶向或预定信息来确定前体离子传输窗口的位置。例如，图4中所示的每个前体离子传输窗口被定位为包括感兴趣的化合物的至少四种多电荷离子。如在靶向方法中以及如上所述的，关于感兴趣的化合物的信息可以从关于化合物的先验知识或额外的和先前的测量(诸如MS调查扫描之类)中获得。

图8是根据各种实施例的图2的全谱和跨质量范围扫描的一系列前体离子传输窗口的示例性图800，示出了如何使用扫描的前体离子传输窗口来选择质量范围中的所有前体离子用于MS质量分析。图8的谱210示出了可以跨整个质量范围以高灵敏度被测量的碳酸酐酶II的前体离子。质量范围810示出了如何跨谱210的质量范围扫描前体离子传输窗口24次以选择碳酸酐酶II的谱210的所有离子。

前体离子传输窗口的这种扫描可以被认为是跨质量范围定位24个不同的前体离子传输窗口或扫描单个前体离子传输窗口24次。每个前体离子传输窗口具有相同的宽度。每个前体离子传输窗口选择该窗口内的前体离子，并且TOF质量分析器对每个窗口的前体离子进行质量分析，从而产生针对每个前体离子传输窗口的前体离子质谱。

如上所述，在扫描SWATH中，每个前体离子传输窗口的前体离子被碎裂。然而，在各种实施例中，本文描述的扫描的前体离子传输窗口的前体离子不被碎裂。而是，使用TOF质量分析器对这些前体离子进行仅质量分析。

扫描前体离子传输窗口，使得跨质量范围每个后续窗口与先前窗口偏移相同的偏移量810。每个后续窗口与先前窗口重叠相同的重叠量820。偏移量810小于重叠量820。

非靶向方法提供了至少两个额外的益处。第一，它允许重建可能发现为低丰度的多电荷离子。换句话说，靶向方法的调查扫描可能无法检测到与谱中其他离子相比具有较低丰度的离子。第二，非靶向方法允许在采集额外的感兴趣的化合物之后询问样品数据，而无需重新分析样品。

非靶向方法使用多个前体离子选择窗口，如上述DIA方法。然而，本文描述的非靶向方法与之前的DIA方法显著不同之处在于，针对每个窗口执行MS扫描而不是MS/MS扫描。美国专利No.11,069,517(下文中被称为“'517专利”)描述了在靶向IDA方法的MS扫描中使用扫描前体离子选择窗口。然而，'517专利旨在滤除污染物，诸如在碎裂之前由质谱仪内某种形式的无意识的自发碎裂产生的前体离子的产物离子或加合物之类。'517专利并不针对MS分析中的空间电荷问题。此外，以前使用提供较低灵敏度和分辨率的TOF质谱仪时不会遭遇电荷空间问题。换句话说，本文描述的靶向方法和非靶向方法两者均不被认为是必要或有用的，直到使用最近的高灵敏度和高分辨率TOF质谱仪遭遇了空间电荷问题。

此前，质量过滤已被用在捕获质谱仪中以减少对碎片或产物离子的MS/MS分析期间的空间电荷。过量的空间电荷是离子阱中的常见问题。例如，增强分辨率(ER)MS/MS扫描已可用于包括离子阱的质谱仪一段时间。此外，美国专利No.9,318,310描述了一种用于操作质谱仪以对离子阱中的碎片或产物离子进行质量过滤以减少阱中的空间电荷的方法。

然而，如上所述，空间电荷也正在成为涉及最近的没有预阱的TOF质谱仪系统的问题。这些非捕获TOF质谱仪系统或非多重反射的TOF系统通常是连续离子流系统，其中在质量过滤器和TOF质量分析器之间存在连续离子流。之前没有考虑到并且至少由于上述原因不会考虑使用质量过滤来减少其中在质量过滤器和TOF质量分析器之间存在连续的离子流的连续流系统中的空间电荷。

用于检测和减少空间电荷效应的系统

图9是示出了根据各种实施例的用于在飞行时间质谱(TOF-MS)分析中检测和减少空间电荷效应的系统的示意图900。图9的系统包括离子源装置910、飞行时间(TOF)质谱仪920和处理器930。

离子源装置910连续地接收和电离样品的化合物901，从而产生离子束。离子源装置910可以包括与本文描述的目的兼容的任何类型的源，包括例如通过电喷雾电离(ESI)、基质辅助激光解吸电离(MALDI)、离子轰击、施加静电场(例如，场电离和场解吸)、化学电离等来提供离子的源。离子源装置910被示出为是与质谱仪920分离的装置。然而，在各种实施例中，离子源装置910可以是质谱仪920的一部分。

质谱仪920包括至少质量过滤器921和TOF质量分析器923。质量过滤器921在图9中被示出为四重离子导向器。然而，质量过滤器921可以是用于过滤或选择质谱仪中的前体离子的任何类型的装置。质谱仪920还可以包括质量过滤器921和TOF质量分析器923之间的其他装置，诸如碰撞室922之类。然而，如本文所述，质量过滤器921和TOF质量分析器923之间的任何装置用于维持质量过滤器921和TOF质量分析器之间前体离子的连续流并且不用于碎裂前体离子。

质谱仪920接收来自离子源装置910的离子束。质谱仪920被操作为使用质量过滤器921选择离子束的前体离子质量范围并使用质量分析器923对所选择的质量范围进行质量分析，从而产生针对该质量范围的前体离子质谱。质谱仪920被操作为维持所选择的前体离子在质量过滤器921和质量分析器923之间的连续流。用第一组参数操作质谱仪920以用高于第一灵敏度阈值的灵敏度和高于第一分辨率阈值的分辨率产生化合物的前体离子峰。换句话说，质谱仪920被以第一组参数操作于第一模式，从而以高灵敏度和高分辨率分析化合物。

处理器930可以是但不限于计算机、微处理器、图1的计算机系统或能够从质谱仪920发送和接收控制信号和数据并处理数据的任何装置。处理器930与离子源装置910以及质谱仪920的至少质量过滤器921和TOF质量分析器923通信。

处理器930通过确定从质谱仪920接收的TIC是否大于TIC阈值或者从质谱仪920接收的质谱的前体离子峰是否具有小于第一分辨率阈值的分辨率来检测空间电荷效应。如果检测到空间电荷效应，则处理器930通过指示质量过滤器921向离子束应用至少一个前体离子传输窗口来减小空间电荷效应。该至少一个前体离子传输窗口具有小于质量范围的宽度。该至少一个前体离子传输窗口定位成包括化合物的带多电荷的至少一种前体离子。处理器930还指示TOF质量分析器923对离子束的由至少一个前体离子传输窗口选择的前体离子进行质量分析，从而产生针对至少一个前体离子传输窗口的前体离子质谱。

在各种实施例中，至少一个前体离子传输窗口被定位成仅包括如图4中所示的化合物的带多电荷的至少一种前体离子。在各种替代实施例中，至少一个前体离子传输窗口被定位成还包括如图6中所示的样品的带多电荷的一种或多种附加前体离子。

在各种实施例中，如果检测到空间电荷效应，则处理器930还指示质量过滤器921向离子束应用一个或多个附加前体离子传输窗口，该一个或多个附加前体离子传输窗口与至少一个前体离子传输窗口一起被定位成跨越整个质量范围。一个或多个附加前体离子传输窗口中的每个窗口也具有小于质量范围的宽度。处理器930还指示TOF质量分析器923对离子束的由一个或多个附加前体离子传输窗口中的每个窗口选择的前体离子进行质量分析，从而产生针对每个窗口的前体离子质谱。至少一个前体离子传输窗口和一个或多个附加前体离子传输窗口构成多个前体离子传输窗口。

在各种实施例中，处理器930跨质量范围以逐步方式定位该多个前体离子传输窗口，如图7中所示。在各种实施例中，多个前体离子传输窗口中的至少两个窗口重叠。

在各种实施例中，多个前体离子传输窗口中的至少两个窗口具有不同的宽度。在各种替代实施例中，多个前体离子传输窗口中的所有窗口具有相同的宽度。

在各种实施例中，多个前体离子传输窗口中的所有窗口具有相同的宽度。处理器930跨质量范围以扫描方式定位多个前体离子传输窗口，使得跨质量范围每个后续窗口与先前窗口偏移相同的偏移量。每个后续窗口与先前窗口重叠相同的重叠量。偏移量小于重叠量。

在各种实施例中，如果检测到空间电荷效应，则处理器930在指示质量过滤器921将至少一个前体离子传输窗口应用于离子束并指示TOF质量分析器923对离子束的由至少一个前体离子传输窗口选择的前体离子进行质量分析之前，还指示质谱仪920使用第二组参数用于质量范围的MS调查扫描。

第二组参数用高于第二灵敏度阈值的灵敏度和高于第二分辨率阈值的分辨率产生前体离子峰。第二灵敏度阈值小于第一灵敏度阈值且第二分辨率阈值小于第一分辨率阈值。在MS调查扫描之后，处理器930指示质量过滤器921再次选择离子束的质量范围，并且TOF质量分析器923再次对所选择的质量范围进行质量分析，从而产生针对该质量范围的前体离子调查质谱。

在各种实施例中，处理器930指示质谱仪920在MS调查扫描之后再次使用第一组参数。

在各种实施例中，处理器930还从前体离子调查质谱中选择化合物的带多电荷的至少一种前体离子。

在各种实施例中，处理器930通过如下操作来确定该至少一种前体离子是带多电荷的：将该至少一种前体离子的m/z值与前体离子调查质谱的一种或多种其他前体离子的m/z值进行比较，并确定该至少一种前体离子的m/z值与该一种或多种其他前体中的至少一种前体离子的m/z值是相同质量的倍数。

用于检测和减少空间电荷效应的方法

图10是示出了根据各种实施例的用于在TOF-MS分析中检测和减少空间电荷效应的方法1000的流程图。

在方法1000的步骤1010中，使用处理器指示离子源装置电离样品的化合物，从而产生离子束。

在步骤1020中，使用处理器指示包括质量过滤器和TOF质量分析器的质谱仪接收来自离子源装置的离子束。使用处理器指示质量过滤器选择离子束的前体离子质量范围。使用处理器指示质量分析器对所选择的质量范围进行质量分析，从而产生针对该质量范围的前体离子质谱。使用处理器指示质谱仪维持所选择的前体离子在质量过滤器和质量分析器之间的连续流。最后，使用处理器将第一组参数应用于质谱仪以用高于第一灵敏度阈值的灵敏度和高于第一分辨率阈值的分辨率在质谱中产生化合物的前体离子峰。

在步骤1030中，使用处理器，通过确定从质谱仪接收的TIC是否大于TIC阈值或者从质谱仪接收的质谱的前体离子峰是否具有小于第一分辨率阈值的分辨率来检测空间电荷效应。

在步骤1040中，如果检测到空间电荷效应，则使用处理器通过指示质量过滤器向离子束应用至少一个前体离子传输窗口来减小空间电荷效应，该至少一个前体离子传输窗口具有小于质量范围的宽度并且定位成包括化合物的带多电荷的至少一种前体离子。此外，使用处理器指示质量分析器对离子束的由至少一个前体离子传输窗口选择的前体离子进行质量分析，从而产生针对至少一个前体离子传输窗口的前体离子质谱。

用于检测和减少空间电荷效应的计算机程序产品

在各种实施例中，计算机程序产品包括非暂时性有形计算机可读存储介质，其内容包括具有指令的程序，该指令在处理器上被执行以便执行用于在TOF-MS分析中检测和减少空间电荷效应的方法。这个方法由包括一个或多个不同软件模块的系统来执行。

图11是系统1100的示意图，该系统1100包括执行用于在TOF-MS分析中检测和减少空间电荷效应的方法的一个或多个不同的软件模块。系统1100包括控制模块1110和分析模块1120。

控制模块1110指示离子源装置电离样品的化合物，从而产生离子束。

控制模块1110指示包括质量过滤器和TOF质量分析器的质谱仪接收来自离子源装置的离子束。控制模块1110指示质量过滤器选择离子束的前体离子质量范围。控制模块1110指示质量分析器对所选择的质量范围进行质量分析，从而产生针对该质量范围的前体离子质谱。控制模块1110指示质谱仪维持所选择的前体离子在质量过滤器和质量分析器之间的连续流。最后，控制模块1110将第一组参数应用于质谱仪以用高于第一灵敏度阈值的灵敏度和高于第一分辨率阈值的分辨率在质谱中产生化合物的前体离子峰。

分析模块1120通过确定从质谱仪接收的TIC是否大于TIC阈值或者从质谱仪接收的质谱的前体离子峰是否具有小于第一分辨率阈值的分辨率来检测空间电荷效应。

如果检测到空间电荷效应，则控制模块1110通过指示质量过滤器向离子束应用至少一个前体离子传输窗口来减小空间电荷效应，该至少一个前体离子传输窗口具有小于质量范围的宽度并且定位成包括化合物的带多电荷的至少一种前体离子。此外，控制模块1110指示质量分析器对离子束的由至少一个前体离子传输窗口选择的前体离子进行质量分析，从而产生针对至少一个前体离子传输窗口的前体离子质谱。

虽然结合各种实施例描述了本教导，但并不旨在将本教导限制于这样的实施例。相反，如本领域技术人员将理解的，本教导涵盖各种替代、修改和等同。

此外，在描述各种实施例时，说明书可能已将方法和/或过程呈现为特定顺序的步骤。然而，就该方法或过程不依赖于本文阐述的步骤的具体顺序而言，该方法或过程不应限于所描述的步骤的特定顺序。如本领域普通技术人员将理解的，其他顺序的步骤也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对方法和/或过程的权利要求不应限于按所写顺序执行它们的步骤，并且本领域技术人员可以容易地理解，顺序可以被改变并且仍然保持在各种实施例的的精神和范围内。

Claims (15)

1.一种用于在飞行时间TOF质谱MS分析中检测和减少空间电荷效应的系统，包括：

离子源装置，所述离子源装置电离样品的化合物，从而产生离子束；

质谱仪，所述质谱仪包括质量过滤器和TOF质量分析器，所述质谱仪接收来自离子源装置的离子束，所述质谱仪被操作为使用所述质量过滤器选择离子束的前体离子质量范围和使用所述质量分析器对所选择的质量范围进行质量分析，从而产生针对所述质量范围的前体离子质谱，所述质谱仪被操作为维持所选择的前体离子在所述质量过滤器和所述质量分析器之间的连续流，以及所述质谱仪被用第一组参数操作以用高于第一灵敏度阈值的灵敏度和高于第一分辨率阈值的分辨率在所述质谱中产生所述化合物的前体离子峰；以及

处理器，所述处理器：

通过确定从所述质谱仪接收的总离子电流TIC是否大于TIC阈值，或者从所述质谱仪接收的质谱的前体离子峰是否具有小于第一分辨率阈值的分辨率来检测空间电荷效应，以及

如果检测到空间电荷效应，通过以下操作来减小空间电荷效应：指示所述质量过滤器向离子束应用至少一个前体离子传输窗口，所述至少一个前体离子传输窗口具有小于所述质量范围的宽度并且定位成包括所述化合物的带多电荷的至少一种前体离子，并指示所述质量分析器对所述离子束的由所述至少一个前体离子传输窗口选择的前体离子进行质量分析，从而产生针对所述至少一个前体离子传输窗口的前体离子质谱。

2.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述至少一个前体离子传输窗口被定位成仅包括所述化合物的带多电荷的所述至少一种前体离子。

3.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述至少一个前体离子传输窗口被定位成还包括所述样品的带多电荷的一种或多种附加前体离子。

4.根据任一前述权利要求所述的系统，其中如果检测到空间电荷效应，则所述处理器还指示所述质量过滤器对所述离子束应用一个或多个附加前体离子传输窗口，所述一个或多个附加前体离子传输窗口与所述至少一个前体离子传输窗口一起被定位成跨越整个所述质量范围，其中所述一个或多个附加前体离子传输窗口中的每个窗口也具有小于所述质量范围的宽度，其中所述处理器还指示所述质量分析器对所述离子束的由所述一个或多个附加前体离子传输窗口中的每个窗口选择的前体离子进行质量分析，从而产生针对每个窗口的前体离子质谱，并且其中所述至少一个前体离子传输窗口和所述一个或多个附加前体离子传输窗口构成多个前体离子传输窗口。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理器跨所述质量范围以逐步方式定位所述多个前体离子传输窗口。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述多个前体离子传输窗口中的至少两个窗口重叠。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述多个前体离子传输窗口中的至少两个窗口具有不同的宽度。

8.根据权利要求5所述的系统，其中所述多个前体离子传输窗口中的所有窗口具有相同的宽度。

9.根据权利要求4所述的系统，其中所述多个前体离子传输窗口中的所有窗口具有相同的宽度，并且其中所述处理器跨所述质量范围以扫描方式定位所述多个前体离子传输窗口，使得跨所述质量范围每个后续窗口与先前窗口偏移相同的偏移量，每个后续窗口与先前窗口重叠相同的重叠量，并且偏移量小于重叠量。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中如果检测到空间电荷效应，则在指示所述质量过滤器将所述至少一个前体离子传输窗口应用于所述离子束并指示所述质量分析器对所述离子束的由所述至少一个前体离子传输窗口选择的前体离子进行质量分析之前，所述处理器还指示所述质谱仪使用第二组参数进行对所述质量范围的质谱MS调查扫描，从而用高于第二灵敏度阈值的灵敏度和高于第二分辨率阈值的分辨率产生前体离子峰，其中所述第二灵敏度阈值小于所述第一灵敏度阈值并且所述第二分辨率阈值小于所述第一分辨率阈值，并且所述处理器指示所述质量过滤器再次选择所述离子束的质量范围并指示所述质量分析器再次对所选择的质量范围进行质量分析，从而产生针对所述质量范围的前体离子调查质谱。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器指示所述质谱仪在所述MS调查扫描之后再次使用第一组参数。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器还从所述前体离子调查质谱中选择所述化合物的带多电荷的所述至少一种前体离子。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述处理器通过如下操作来确定所述至少一种前体离子是带多电荷的：将所述至少一种前体离子的质荷比m/z值与所述前体离子调查质谱的一种或多种其他前体离子的m/z值进行比较，并确定所述至少一种前体离子的m/z值与所述一种或多种其他前体中的至少一种前体离子的m/z值是相同质量的倍数。

14.一种用于在飞行时间TOF质谱MS分析中检测和减少空间电荷效应的方法，包括：

在离子源中电离化合物，从而产生离子束；

将来自离子源的离子束接收在包括质量过滤器和TOF质量分析器的质谱仪中，在质量过滤器中选择离子束的前体离子质量范围，在质量分析器中对所选择的质量范围进行质量分析从而产生针对所述质量范围的前体离子质谱，维持所选择的前体离子在质谱仪中的质量过滤器和质量分析器之间的连续流，以及将第一组参数应用于质谱仪以用高于第一灵敏度阈值的灵敏度和高于第一分辨率阈值的分辨率在所述质谱中产生所述化合物的前体离子峰；

通过确定从所述质谱仪接收的总离子电流TIC是否大于TIC阈值，或者从质谱仪接收的质谱的前体离子峰是否具有小于第一分辨率阈值的分辨率来检测空间电荷效应；以及

如果检测到空间电荷效应，则通过以下操作来减小空间电荷效应：使所述质量过滤器向所述离子束应用至少一个前体离子传输窗口，所述至少一个前体离子传输窗口具有小于所述质量范围的宽度并且定位成包括所述化合物的带多电荷的至少一种前体离子，并在所述质量分析器中对所述离子束的由所述至少一个前体离子传输窗口选择的前体离子进行质量分析，从而产生针对所述至少一个前体离子传输窗口的前体离子质谱。

15.一种计算机程序产品，包括非暂时性有形计算机可读存储介质，所述非暂时性有形计算机可读存储介质的内容包括具有指令的程序，所述指令在处理器上被执行以用于在飞行时间TOF质谱MS分析中检测和减少空间电荷效应，包括：

提供系统，其中所述系统包括一个或多个不同的软件模块，并且其中所述不同的软件模块包括控制模块和分析模块；

使用所述控制模块指示离子源装置电离样品的化合物，从而产生离子束；

使用所述控制模块指示包括质量过滤器和TOF质量分析器的质谱仪接收来自所述离子源装置的离子束，指示所述质量过滤器选择所述离子束的前体离子质量范围，指示所述质量分析器对所选择的质量范围进行质量分析，从而产生针对所述质量范围的前体离子质谱，维持所选择的前体离子在所述质量过滤器和所述质量分析器之间的连续流，以及将第一组参数应用于所述质谱仪以用高于第一灵敏度阈值的灵敏度和高于第一分辨率阈值的分辨率在所述质谱中产生所述化合物的前体离子峰；

使用所述分析模块通过确定从所述质谱仪接收的总离子电流TIC是否大于TIC阈值或者从所述质谱仪接收的质谱的前体离子峰是否具有小于第一分辨率阈值的分辨率来检测空间电荷效应；以及

如果检测到空间电荷效应，则通过以下操作来减小空间电荷效应：使用所述控制模块指示所述质量过滤器向所述离子束应用至少一个前体离子传输窗口，所述至少一个前体离子传输窗口具有小于所述质量范围的宽度并且定位成包括所述化合物的带多电荷的至少一种前体离子，并指示所述质量分析器对所述离子束的由所述至少一个前体离子传输窗口选择的前体离子进行质量分析，从而产生针对所述至少一个前体离子传输窗口的前体离子质谱。