DE102007060669A1

DE102007060669A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Tandem-Flugzeitmassenspektronomie

Info

Publication number: DE102007060669A1
Application number: DE102007060669A
Authority: DE
Inventors: Takaya Satoh
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2027-12-18
Also published as: JP2008192600A; US20090026365A1; DE102007060669B4; JP5259169B2; US7755036B2

Abstract

Es wird ein neues Gerät sowie ein neues Verfahren zu TOF/TOF-Massenspektrometrie vorgestellt, das die Vorteile des aus dem Stand der Technik bekannten Geräts und Verfahrens zur TOF/TOF-Massenspektrometrie nutzt, während die Nachteile überwunden werden. Ein Flugzeit-Massenspektrometer mit spiralförmiger Flugbahn erfüllt bei jedem Umlauf der Ionen auf der spiralförmigen Flugbahn die räumlichen Fokussierungsbedingungen bzgl. der Flugrichtung sowie einer Richtung, die zur Flugrichtung senkrecht steht. Auf der spiralförmigen Flugbahn des Flugzeit-Massenspektrometers mit spiralförmiger Flugbahn ist ein Ionengatter zur Auswahl von Präkursor-Ionen angeordnet. In Flugrichtung nach dem Ionengatter sind elektrische Sektoren angeordnet.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Tandem-Flugzeit-Massenspektrometrie, die/das zur quantitativen Analyse und gleichzeitigen qualitativen Analyse von Spuren von Verbindungen sowie zur Strukturanalyse von Probenionen verwendet wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
(Massenspektrometer)
Ein Massenspektrometer ionisert eine Probe in einer Ionenquelle, trennt die Ionen gemäß des jeweiligen m/z-Werts (Masse-Ladung-Verhältnis) durch den Massenanalysator und erfasst die getrennten Ionen mittels eines Detektors. Das Ergebnis wird in Form eines Massenspektrums dargestellt, in dem der m/z-Wert auf der horizontalen Achse angetragen ist, während die relative Menge auf der vertikalen Achse angetragen ist. Die m/z-Werte und die relativen Intensitäten der in der Probe enthaltenden Verbindungen werden erfasst. Es können qualitative und quantitative Informationen über die Probe abgeleitet werden. Als Ionisationsverfahren, Massentrennungsverfahren sowie Ionendetektionsverfahren werden verschiedene Verfahren eingesetzt. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere eng mit der Massentrennung verbunden. Abhängig von den verschiedene Prinzipien der Massentrennung werden Massenspektrometer in Quadropol-Massenspektrometer (QMS), Ionenfallen-Massenspektrometer (ITMS), Magnetsektor-Massenspektrometer, Flugzeitmassenspektrometer (TOFMS) und Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometer mit Fouriertransformation (FTICRMS) unterteilt.
(MS/MS-Messung und MS/MS-Gerät)
In einem Massenspektrometer werden die in der Ionenquelle erzeugten Ionen in dem Massenanalysator gemäß des jeweiligen m/z-Werts getrennt und die getrennten Ionen werden erfasst. Das Resultat wird in Form eines Massenspektrums wiedergegeben, in dem die m/z-Werte der Ionen und deren relative Menge grafisch dargestellt werden. Im Gegensatz zu der später beschriebenen MS/MS-Messung wird diese Messung im Folgenden als MS-Messung bezeichnet. Bei einer MS/MS-Messung werden bestimmte in der Ionenquelle erzeugte Ionen durch die erste Stufe des Massenspektrometers (als MS1 abgekürzt) ausgewählt. Die ausgewählten Ionen werden als Präkursor-Ionen bezeichnet und können spontan zerfallen oder werden fragmentiert. Die sich ergebenden Produkt-Ionen werden in dem MS-Massenspektrometer der späteren Stufe (nachstehend abgekürzt als MS2) Massenanalysiert. Ein Gerät, das eine derartige MS/MS-Messung ermöglicht, wird als MS/MS-Gerät bezeichnet (1).
In einer MS/MS-Messung erhält man die m/z-Werte der Präkursor-Ionen, die m/z-Werte der Produkt-Ionen, die durch verschiedene Fragmentationswege erzeugt werden, sowie Informationen über ihre relativen Intensitäten. Folglich können Strukturinformationen über die Präkursor-Ionen abgeleitet werden (2). Es gibt verschiedene Variationen der zuvor genannten Kombination von zwei Massenspektrometern als MS/MS-Geräte, die MS/MS-Messungen durchführen können. Weiterhin gibt es viele Fragmentationsverfahren einschließlich kollisionsinduzierte Dissoziation (CID) unter Verwendung von Kollisionen mit Gas, Photodissoziation sowie Elektroneneinfang oder Elektronentransfer. Bei dem mit der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang stehenden Gerät handelt es sich um ein MS/MS-Gerät mit zwei TOF-MS-Geräten, die in einer Tandemanordnung verbunden sind. Zwischen den beiden TOF-MS-Geräten ist eine Einrichtung für eine CID-basierte Fragmentation angeordnet. Üblicherweise wird dieses System als TOF/TOF bezeichnet.
Die aus einem MS/MS-Gerät unter Verwendung eines CID-Verfahrens abgeleitete Fragmentationsinformation unterscheidet sich in Abhängigkeit von verschiedenen Kollisionsenergien, das heißt von verschiedenen kinetischen Energien der Ionen, die in die Kollisionszelle eintreten. Im Fall der vorliegend verwendeten MS/MS-Geräte werden die Energien in Niederenergie-CID im Bereich von einigen zehn eV und Hochenergie-CID im Bereich von einigen kV bis einigen zehn kV unterteilt.

Der Unterschied wird vom instrumentellen Aufbau bestimmt. Dies ist in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1

MS1	MS2	Kollisionsenergie
QMS	QMS	Niedrig
QMS	TOFMS	Niedrig
TOFMS	TOFMS	Hoch
Magnetsektor-MS	Magnetsektor-MS	Hoch
Magnetsektor-MS	QMS	Niedrig
Ionenfallen-MS	Ionenfallen-MS	Niedrig
Ionenfallen-MS	TOFMS	Niedrig
FTICR-MS	FTICR-MS	Niedrig

Ein Vorteil der Hochenergie-CID besteht darin, dass man bei der Fragmentation von Peptiden, in denen mehrere zehn Aminosäuren miteinander verkettet sind, Informationen über Seitenketten erhalten kann. Es kann zwischen Leucin und Isoleucin, die dasselbe Molekulargewicht aufweisen, unterschieden werden.
(Flugzeit-Massenspektrometer (TOFMS))
Bei einem TOFMS handelt es sich um ein Massenspektrometer zur Ermittlung der Masse-Ladung-Verhältnisse von Ionen, indem den Ionen eine konstante Energiemenge vermittelt wird, so dass die Ionen beschleunigt und zu einer Bewegung veranlasst werden, wobei man die Masse-Ladung-Verhältnisse aus den Zeiten, zu denen die Ionen am Detektor ankommen, ermittelt. Bei TOFMS werden die Ionen mit einer konstanten, gepulsten Spannung V_a beschleunigt. Zu diesem Zeitpunkt ergibt sich aus dem Gesetz der Energieerhaltung die Geschwindigkeit des jeweiligen Ions zu
wobei m die Masse des Ions, q die elektrische Ladung des Ions und e die Elementarladung sind.
Das Ion erreicht den rückwärtig in einem bestimmten Abstand L angeordneten Detektor nach einer Flugzeit T.
Formel (3) zeigt an, dass die Flugzeit T sich in Abhängigkeit von der Masse m des Ions ändert. Ein Gerät zur Trennung von Massen unter Verwendung dieses Prinzips ist ein TOFMS. Ein Beispiel eines linearen TOFMS ist in 1 dargestellt. Darüber hinaus sind Reflektron-TOF-MS-Geräte, bei denen man Verbesserungen der Energiefokussierung und eine Verlängerung der Flugstrecke erreicht, indem man zwischen eine Ionenquelle und einen Detektor ein Reflektronfeld anordnet, weit verbreitet. Ein Beispiel eines Reflektron-TOFMS ist in 4 dargestellt.
(TOFMS mit spiralförmiger Flugbahn)
Das Massenauflösungsvermögen eines TOFMS-Geräts ist als
definiert, wobei T die gesamte Flugzeit und ΔT die Peakbreite darstellen. Das heißt, dass die Massenauflösung verbessert werden kann, wenn die gesamte Flugzeit T verlängert werden kann, während man die Peakbreite ΔT konstant hält. Jedoch führt in dem linearen TOFMS und dem Refklektron-TOFMS nach dem Stand der Technik eine Verlängerung der gesamten Flugzeit T, das heißt eine Verlängerung der gesamten Flugstrecke, unmittelbar zu einer Vergrößerung des Geräts.
Bei einem Multi-Turn-Flugzeit-Massenspektrometer handelt es sich um ein Gerät, das entwickelt wurde, um ein hohes Massenauflösungsvermögen zu verwirklichen, während gleichzeitig die Sperrigkeit des Geräts vermieden wird (s. M. Toyoda, D. Okumura, M. Ishihara und I. Katakuse, J. Mass Spectrom., 2003, 38, Seiten 1125–1142). Dieses Gerät verwendet vier toroidale elektrische Felder, wobei in jedem dieser Felder Matsuda-Platten mit einem zylindrischen elektrischen Feld kombiniert werden. Die Ionen werden dazu veranlasst, auf einer 8-förmigen Flugbahn mehrere Umläufe durchzuführen. Folglich kann die gesamte Flugzeit T verlängert werden. Dieses Gerät ermöglicht es, die räumliche und zeitliche Verteilung an der Erfassungsfläche bis zum Term erster Ordnung aufrecht zu erhalten.
Jedoch leidet das TOFMS, bei dem die Ionen dazu veranlasst werden, auf einer geschlossenen Umlaufbahn mehrere Umläufe durchzuführen, an einem Überhol-Problem. Das heißt, dass Ionen mit kleinem m/z und großen Geschwindigkeiten Ionen mit großem m/z und kleineren Geschwindigkeiten überholen, da die Ionen mehrere Umläufe auf einer geschlossenen Flugbahn durchführen. Folglich gilt das fundamentale Konzept eines TOFMS, demzufolge leichtere Ionen früher an der Erfassungsfläche ankommen, nicht mehr.
Zur Lösung dieses Problems wurde ein TOFMS mit spiralförmiger Ionenflugbahn entwickelt. Das TOFMS mit spiralförmiger Flugbahn ist dadurch gekennzeichnet, dass der Startpunkt und der Endpunkt der geschlossenen Flugbahn bzgl. der Ebene der geschlossenen Flugbahn in orthogonaler Richtung zueinander verschoben sind. Dies wird durch ein Verfahren erreicht, bei dem die Ionen von Anfang an schräg eintreten (vgl. JP-A-2000-243345 ), durch ein Verfahren, bei dem der Startpunkt und Endpunkt der geschlossenen Flugbahn in einer orthogonalen Richtung unter Verwendung eines Deflektors verschoben werden (vgl. JP-A-2003-86129 ) oder durch ein Verfahren, bei dem schichtweise angeordnete toroidale elektrische Felder verwendet werden (vgl. JP-A-2006-12782 ).
Auch wurde ein weiteres TOFMS, das auf einem ähnlichen Konzept basiert, entwickelt (vgl. PCT/WO/2005/001878 ). Bei diesem Gerät wird die Flugbahn eines Mehrfach-Reflektions-TOFMS (vgl. GB 2080021 ), bei dem ein Überholen auftritt, im Zickzack geführt.
(MALDI-Technik und verzögerte Ionenextraktion)
Bei der MALDI-Technik handelt es sich um ein Verfahren, das darin besteht, eine Matrix (beispielsweise eine Flüssigkeit, eine kristalline Verbindung, ein Metallpulver oder ähnliches) vorzubereiten, die bei der Wellenlänge des verwendeten Laserlichts ein Absorptionsband aufweist, mit der Matrix eine Probe zu vermischen bzw. in der Matrix eine Probe aufzulösen, diese zu verfestigen und die Matrix mit dem Laserlicht zu bestrahlen, um die Probe zu verdampfen oder zu ionisieren. Bei einem durch die MALDI-Technik verkörperten Laserinduzierten Ionisiationsverfahren sind die während der Ionenerzeugung erzeugten anfänglichen Energien über einen weiten Bereich verteilt. Um die Energien bzgl. der Zeit zusammenzuführen, wird in den meisten Fällen eine verzögerte Ionenextraktion verwendet. Die verzögerte Ionenextraktion besteht darin, dass mit einer Verzögerung von einigen hundert Nanosekunden bzgl. der Laserbestrahlung eine gepulste Spannung angelegt wird.
5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung einer herkömmlichen MALDI-Ionenquelle mit verzögerter Ionenextraktion. Eine Probe wird mit einer Matrix (beispielsweise einer Flüssigkeit, einer kristallinen Verbindung, einem Metallpulver oder ähnlichem) vermischt und in dieser aufgelöst. Daraufhin wird die Matrix verfestigt und auf einem Probenhalter angeordnet. Um den Zustand der Probe beobachten zu können, sind eine Linse 2, ein Spiegel 2 sowie eine CCD-Kamera vorhanden. Über eine Linse 1 und einen Spiegel 1 wird Laserlicht auf die Probe geleitet, um die Probe zu verdampfen oder zu ionisieren. Die erzeugten Ionen werden durch an eine Zwischenelektrode 1 sowie eine Basiselektrode angelegte Spannungen beschleunigt und in den Massenanalysator geführt.
Weiterhin wird in 5 eine Abfolge an Schritten zur Messung der Flugzeit in einen Vorgang mit verzögerter Ionenextraktion dargestellt. Zunächst befinden sich eine Zwischenelektrode 1 und ein Probenhalter auf demselben Potential Vs. Dann wird nach einer Verzögerung von einigen hundert Nanosekunden bzgl. des Empfangs eines die Laseranregung angebenden Signals vom Laser das Potential Vs an der Zwischenelektrode 1 mit hoher Geschwindigkeit auf das Potential V₁ verändert, um zwischen dem Probenhalter und der Zwischenelektrode 1 einen Potentialgradienten zu erzeugen. Dies beschleunigt die erzeugten Ionen. Die Startzeit der Messung der Flugzeit wird mit der Anstiegszeit der gepulsten Spannung synchronisiert.
(TOFMS mit orthogonaler Beschleunigung)
Die MALDI-Technik weist zu TOFMS eine große Nähe auf, da die Ionen auf eine gepulste Weise erzeugt werden. Jedoch umfassen die Ionisationsverfahren für eine massenspektrometrische Analyse zahlreiche Verfahren einer kontinuierlichen Ionenerzeugung wie beispielsweise Elektronaufprall (EI), chemische Ionisation (CI), Ionisation mit Elektrospray (ESI) sowie chemische Ionisation bei Umgebungsdruck (APCI). Um diese Ionisationsverfahren mit TOFMS zu kombinieren, wurde ein TOFMS mit orthogonaler Beschleunigung entwickelt.
6 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines TOFMS unter Verwendung einer orthogonalen Beschleunigung. Eine Ionenquelle, die kontinuierlich Ionen erzeugt, erzeugt einen Ionenstrahl, der kontinuierlich mit kinetischen Energien von einigen zehn eV in einen orthogonalen Beschleuniger eingebracht wird. In dem orthogonalen Beschleuniger wird zur Beschleunigung der Ionen in einer Richtung, die zu der Richtung, in der die Ionen von der Ionenquelle aus eingebracht werden, orthogonal verläuft, eine gepulste Spannung angelegt, die größer als einige zehn kV ist.
(TOF/TOF)
Ein MS/MS-Gerät, bei dem zwei TOFMS-Geräte tandemartig miteinander verbunden sind, wird üblicherweise als TOF/TOF-Gerät bezeichnet und wird hauptsächlich in einem Gerät verwendet, bei dem eine MALDI-Ionenquelle genutzt wird. Ein TOF/TOF-Gerät nach dem Stand der Technik, das aus einem linearen TOFMS und einem Reflektron-TOFMS zusammengesetzt ist, ist in 7 dargestellt. Zwischen diesen ist ein Ionengatter zur Auswahl von Präkursor-Ionen angeordnet. Der Brennpunkt des ersten TOFMS ist nahe des Ionengatters angeordnet.
Es gibt verschiedene Arten von Ionengattern. Ein typisches Ionengatter besteht aus einer Bauweise mit parallelen Platten, bei der zwei Elektroden einander gegenüberliegend angeordnet sind. Ein weiteres typisches Ionengatter ist das Bradbury-Nielson-Ionengatter, bei dem abwechselnd Spannungen mit verschiedenen Polaritäten an mehrere Drähte angelegt werden. Weiterhin wird als Verfahren zur Verbesserung der Ionenselektivität vorgeschlagen, entlang der Flugachse zwei Ionengatter anzuordnen (s. JP-A-2005-302728 ).
In einigen Fällen können Präkursor-Ionen spontan fragmentieren (das heißt, es handelt sich um metastabile Zerfälle, post-source decay (PSD)). In anderen Fällen werden die Präkursor-Ionen in einer Kollisionszelle, die vor dem Reflektronfeld des ersten oder zweiten TOFMS angeordnet ist, erzwungenermaßen fragmentiert. Im Folgenden werden die Vorteile und Nachteile eines MALDI-TOF/TOF-Massenspektrometers beschrieben.
Vorteile

Vorteil 1: Es ist unter Verwendung der MS/MS-Technik möglich, Proben, die mit einer MALDI-Technik ionisiert wurden, effektiv zu messen.
Vorteil 2: Es handelt sich um eines der wenigen Geräte, die dazu fähig sind, Ionen mit einer hohen Kollisionsenergie (ca. 20 keV) zu fragmentieren (s. Tabelle 1).

Nachteile

Nachteil 1: Die Selektivität bezüglich der Präkursor-Ionen ist niedrig.
Nachteil 2: Die Massenauflösung und die Massengenauigkeit des MS2 sind niedrig.
Nachteil 3: Da die durch die PSD-Fragmentation erzeugten Produkt-Ionen und die durch die CID-Fragmentation erzeugten Produkt-Ionen miteinander vermischt sind, ist das sich ergebene Spektrum kompliziert und schwer zu analysieren.
Nachteil 4: Es kann nur eine Art an Präkursor-Ionen ausgewählt werden.

Dies führt zu einem unnötigen Verbrauch der Probe.
Wie später beschrieben werden wird, gibt es einige Berichte über Verfahren zur Überwindung der Nachteile 1 und 2. Jedoch handelt es sich bei den Nachteilen 3 und 4 um fundamentale Nachteile der TOF/TOF-Geräte nach dem Stand der Technik und es ist demzufolge schwer, diese Nachteile zu überwinden.
(1. Problem bei den Geräten nach dem Stand der Technik)
Ein erstes Problem bei den Geräten nach dem Stand der Technik liegt darin, dass die Präkursor-Ionen-Selektivität niedrig ist. Die Präkursor-Ionen-Selektivität hängt mit der effektiven Flugzeit des TOF1 und mit der Leistungsfähigkeit des Ionengatters zusammen. Oft handelt es sich bei dem ersten MS bei den TOF/TOF-Geräten nach dem Stand der Technik um ein lineares TOFMS, wie zuvor erwähnt. Demzufolge liegt die effektive Flugstrecke bei ungefähr 0,5 m. Es ist notwendig, die Leistungsfähigkeit des Ionengatters in räumlicher und zeitlicher Hinsicht zu berücksichtigen. 8 zeigt für den Fall, in dem die effektive Flugstrecke des TOF1 auf 0,5 m gesetzt wird, die Unterschiede der Zeiten, zu denen Ionen mit einem m/z-Wert von 999, 1.000 und 1.001 sowie kinetischen Energien von 20,0 kV und 19.9 kV an Positionen 0,3 m vor und nach dem Ionen-Brennpunkt des TOF1 ankommen bzgl. der Zeit, zu der Ionen mit einem m/z-Wert von 1.000 und einer kinetischen Energie von 20,0 kV an denselben Positionen ankommen. Der Brennpunkt (0 m auf der horizontalen Achse) ist der Brennpunkt des TOF1. Es ist ersichtlich, dass Ionen mit demselben m/z-Wert aber unterschiedlichen kinetischen Energien zur selben Zeit ankommen.
Aus der Figur ist ersichtlich, dass Ionen, die sich im m/z-Wert um eine Einheit unterscheiden, an den Positionen 0,1 m vor und hinter dem Brennpunkt keinen Zeitunterschied aufweisen und folglich miteinander überlappen. Dies bedeutet, dass es unabhängig davon, wie kurz die Ansprechzeit des Ionengatters ist, unmöglich ist, diese Ionen zu trennen. Weiterhin beträgt an Positionen innerhalb 0,1 m vor und nach dem Brennpunkt, an denen kein Überlapp besteht, der Zeitunterschied ungefähr 5 ns pro m/z. Darüber hinaus beträgt der räumliche Unterschied nur ungefähr 0,5 mm. Folglich können die Ionen nicht getrennt werden. Als Ergebnis ergibt sich die Bedingung, dass das Ionengatter nahe dem Brennpunkt des TOF1 angeordnet werden muss. Weiterhin ergibt sich die Präkursor-Selektivität des TOF/TOF zu ungefähr zwei Einheiten um m/z herum.
(2. Problem mit Geräten nach dem Stand der Technik)
Ein zweites Problem bei den Geräten nach dem Stand der Technik besteht darin, dass die Massenauflösung und die Massengenauigkeit des MS2 niedrig ist. Der Grund für die niedrige Massenauflösung und Massengenauigkeit des MS2 ist eng mit dem Problem 1 und der hochenergetischen CID, die ein Vorteil des TOF/TOF-Geräts ist, verbunden.
Die kinetische Energie U_pro eines Produkt-Ions, das durch kollisionsinduzierte Dissoziation erzeugt wird, kann dargestellt werden als Upro = (m/Mpre) × Upre wobei U_pre die kinetische Energie des Präkursor-Ion, M_pre die Masse des Präkursor-Ion und m die Masse des Produkt-Ions sind. Beispielsweise beträgt, falls die Beschleunigungsenergie 20 kV und die Valenz des Präkursor-Ions 1 ist, die kinetische Energie U_pre 20 kV und folglich werden durch die Fragmentation prinzipiell Produkt-Ionen mit kinetischen Energien zwischen 0 und 20 keV erzeugt.
In diesem Zusammenhang wurden einige Verfahren vorgeschlagen, um Ionen mit einem breiten Bereich an kinetischen Energien zusammenzuführen. Bei einem Verfahren (vgl. US-Patent Nr. 6,441,369 ) wird die Verteilung der kinetischen Energien durch Abbremsen, Fragmentation und Beschleunigen unterdrückt. Bei einem anderen Verfahren (s. US-Patent Nr. 6,300,627 ) wird nach der Fragmentation das Potential in einen bestimmten Bereich schnell abgeändert und die Ionen daraufhin erneut beschleunigt. Bei einem weiteren Verfahren (s. US-Patent Nr. 4,625,112 ) wird ein Reflektronfeld mit einem Gradienten des elektrischen Felds verwendet. Bei noch einem weiteren Verfahren (vgl. JP-A-2006-196216 ) wird eine erneute Beschleunigung mit einem versetzten parabolischen Ionenspiegel (ein durch ein lineares elektrisches Feld und ein parabolisches elektrisches Feld gebildetes Reflektronfeld) miteinander kombiniert. Jedoch ist es mit diesen Verfahren schwierig, alle Ionen, die einen großen Bereich an kinetischen Energien aufweisen, zusammenzuführen. Allgemein gesehen führen MS/MS-Messungen zu einem geringeren Massenauflösungsvermögen als MS-Messungen unter Verwendung eines Reflektron-TOFMS.
Das Auflösungsvermögen wird durch den Aufbau des TOF/TOF-Geräts verschlechtert. Wie zuvor im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben wurde, basiert ein TOFMS auf der Annahme, dass sich sämtliche Ionen zum Zeitpunkt des Startens der Messung mit Ausnahme einer anfänglichen Verteilung an derselben Position befinden. Falls jedoch TOFMS-Geräte tandemartig miteinander verbunden werden, befinden sich nicht alle Ionen in einer identischen Ausgangsposition, da Ionen mit unterschiedlichem m/z durch das TOF1 getrennt werden und aufgrund der schlechten Präkursor-Ionen-Selektivität mehrere Ionen mit unterschiedlichen m/z-Werten in das zweite TOFMS eingebracht werden. Folglich verschlechtern sich die Massenauflösung und die Massengenauigkeit des TOF2.
(3. Problem bei Geräten nach dem Stand der Technik)
Ein drittes Problem bei den Geräten nach dem Stand der Technik besteht darin, dass die Ergebnisse einer MS/MS-Messung komplex sind. Der Hauptvorteil eines TOF/TOF-Geräts besteht darin, dass es eines der wenigen Geräte ist, das eine hochenergetische CID ermöglicht. Jedoch ist bekannt, dass bei der MALDI-Technik üblicherweise metastabile Zerfälle (PSD, post-source decay) stattfinden. Die Fragmentierungspfade eines PSD-Prozesses liegen nahe an den Pfaden einer niederenergetischen CID. Weiterhin handelt es sich bei den TOF/TOF-Geräten nach dem Stand der Technik beim TOF1 um ein lineares TOFMS und es ist folglich unmöglich, PSD-Ionen abzutrennen. Folglich spiegeln die MS/MS-Messergebnisse gleichzeitig Fragmentationen aufgrund von CID und PSD wieder. Im Ergebnis, wie in Problem 2 dargestellt, wird das MS/MS-Spektrum aufgrund der niedrigen Auflösung des MS2 sehr komplex. Folglich ist es schwierig, das Spektrum zu analysieren.
(4. Problem bei Geräten nach dem Stand der Technik)

Ein viertes Problem mit den Geräten nach dem Stand der Technik besteht darin, dass es während einer MS/MS-Messung nur möglich ist, den Fragmentationspfad eines einzigen Präkursor-Ions zu messen. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse von Berechnungen der Beziehung zwischen der Massen der ersten Präkursor-Ionen und der Masse eines Präkursor-Ions, das als nächstes ausgewählt werden kann, falls mehrere Präkursor-Ionen in MS/MS-Messungen unter Verwendung eines TOF/TOF-Geräts, bei dem nach dem Stand der Technik ein lineares TOFMS und ein Reflektron-TOFMS kombiniert werden. L1 ist die effektive Flugstrecke des ersten (linearen) TOFMS. L2 ist die effektive Flugstrecke des zweiten (Reflektron) TOFMS. Bei der Berechnung wurde L1/L2 auf 0,5 gesetzt. Tabelle 2

Masse des zuerst ausgewählten Präkursor-Ions	Masse des Präkursor-Ions, das als nächstes ausgewählt werden kann, falls L1/L2 = 0,5
500	4.500
600	5.400
700	6.300
800	7.200
900	8.100
1.000	9.000
1.100	9.900
1.200	10.800
1.300	11.700
1.400	12.600
1.500	13.500

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich wird, ist der Massenunterschied zwischen dem ersten ausgewählten Präkursor-Ion und dem nächsten ausgewählten Präkursor-Ion groß. Es war tatsächlich unmöglich, mehrere Präkursor-Ionen in einer Messung auszuwählen. Dies bedeutet, dass die Probe unnötig verbraucht wird, da mit Ausnahme der ausgewählten Präkursor-Ionen sämtliche Ionen unterdrückt wurden.
Zusammenfassung der Erfindung
Angesichts des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein neues TOF/TOF-Gerät zu schaffen, das das Problem mit den TOF/TOF-Geräten nach dem Stand der Technik überwindet, während die Vorteile des TOF/TOF-Geräts nach dem Stand der Technik genutzt werden. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das in diesem neuen TOF/TOF-Gerät implementiert wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schafft ein Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer mit: einer Ionenquelle zur Ionisierung einer Probe, Beschleunigungsmittel zur Beschleunigung der erzeugten Ionen in gepulster Weise, einen ersten Flugzeit-Massenspektrometer (TOF), das aus mehreren elektrischen Sektoren besteht und eine spiralförmige Flugbahn aufweist, wobei die beschleunigten Ionen dazu veranlasst werden, sich spiralförmig fortzubewegen, einem in dem ersten TOF-Massenspektrometer angeordneten Ionengatter, das ausschließlich Ionen mit einem bestimmten Masse-Ladung-Verhältnis auswählt, einer in Flugrichtung nach dem Ionengatter angeordneten Kollisionszelle, die mit Gas gefüllt ist, um die ausgewählten Ionen zu fragmentieren, einem bezüglich der Flugrichtung nach der Kollisionszelle angeordneten zweiten Flugzeit-Massenspektromter (TOF) der Reflektronart zur Analyse der Massen der fragmentierten Ionen sowie einem Detektor zur Erfassung der Ionen, die das zweite TOF-Massenspektrometer durchlaufen haben. Das erste TOF-Massenspektrometer erfüllt bzgl. der Flugrichtung und einer zur Flugrichtung senkrecht stehenden Ebene jedes Mal, wenn Ionen auf der spiralförmigen Flugbahn einen Umlauf durchführen, räumliche Fokussierungsbedingungen. Das Ionengatter ist innerhalb des ersten TOF-Massenspektrometers in der spiralförmigen Flugbahn angeordnet. Die durch das Ionengatter ausgewählten Ionen durchlaufen die in Flugrichtung nach dem Ionengatter angeordneten elektrischen Sektoren und treten in die Kollisionszelle ein.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist zwischen dem ersten und dem zweiten TOF-Massenspektrometer ein zweiter Detektor angeordnet, der in die Ionenflugbahn hinein und aus dieser heraus bewegt werden kann.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein weiterer Detektor angeordnet, um Ionen zu erfassen, die das erste TOF-Massenspektrometer durchlaufen haben. Der zwischen diesem Detektor und dem Ionengatter angeordnete elektrische Sektor ist mit einem Loch versehen, um ein Durchtreten der Ionen zu ermöglichen. Die Kollisionszelle und das zweite TOF-Massenspektrometer sind derart angeordnet, dass Ionen, die das Loch durchlaufen haben, in die Kollisionszelle eintreten.
Die Energieversorgung einer das Ionendurchgangsloch in dem elektrischen Sektor umfassenden hierarchischen Ebene kann unabhängig von den anderen hierarchischen Ebenen abgeschaltet werden. Wird mit dem ersten und zweiten TOF-MS eine Tandem-Massenanalyse durchgeführt, so wird die Energieversorgung der hierarchischen Ebene abgeschaltet und die Ionen können das Loch durchlaufen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Zeit, zu der die Energieversorgung abgeschaltet wird, diejenige Zeit, zu der Präkursor-Ionen durchtreten.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung sind in demselben freien Raum auf der spiralförmigen Flugbahn zwei Ionengatter angeordnet. Eine Spannung zum Ein- und Ausschalten der Gatter wird von derselben Energieversorgung bereitgestellt.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung sind an derselben Winkelposition an verschiedenen freien Stellen auf der spiralförmigen Flugbahn zwei Ionengatter angeordnet. Eine Spannung zum An- und Ausschalten der Gatter wird von derselben Energieversorgung bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind an mehreren Stellen an derselben Winkelposition an verschiedenen freien Stellen auf der spiralförmigen Flugbahn mehrere Ionengatter angeordnet.
Nachdem die Ionen alle Ionengatter durchlaufen haben, werden die Ionen dazu veranlasst, elektrische Sektoren zu durchlaufen.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist in Flugrichtung vor der Kollisionszelle ein Abbremsbereich und in Flugrichtung nach der Kollisionszelle ein Bereich zur erneuten Beschleunigung angeordnet.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung handelt es sich bei dem Reflektronfeld des zweiten TOF-MS um einen Ionenspiegel mit einer gekrümmten Potentialverteilung.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist in Flugrichtung gesehen nach der Kollisionszelle ein Bereich zur erneuten Beschleunigung vorgesehen. Bei dem Reflektronfeld des zweiten TOF-MS handelt es sich um einen Ionenspiegel mit einer Potentialverteilung in Form einer tandemartigen Kombination einer geraden Linie und einer parabolischen Linie.
Bei einem von mehreren Elektroden gebildeten Reflektronfeld wird, falls die an die Elektroden angelegten Spannungen mittels zweier Spannungsversorgungen unterschiedlicher Polaritäten und einem benachbarte Elektroden verbindenden Widerstand geteilt bereitgestellt werden, eine zwischen den beiden Elektroden an den Enden liegende Elektrode auf Erdpotential gelegt. Die beiden Spannungsversorgungen werden mit den Elektroden an den gegenüberliegenden Enden verbunden. Die Polaritäten der beiden Spannungsversorgungen liegen auf den unterschiedlichen Seiten des Erdpotentials.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung wird die Probe in der Ionenquelle durch eine Bestrahlung der auf einem leitenden Probenhalter angeordneten Probe mit Laserlicht ionisiert.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung wird die Probe in der Probenquelle durch eine MALDI-Technik ionisiert.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung werden die Ionen mit verzögerter Ionenextraktion beschleunigt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung handelt es sich bei den Beschleunigungsmitteln zur Beschleunigung der Ionen auf gepulste Weise aus der Ionenquelle heraus um ein Verfahren mit orthogonaler Beschleunigung, bei dem in der kontinuierlichen Ionenquelle erzeugten Ionen mit niedrigen Energien geführt und die Ionen auf gepulste Weise beschleunigt werden.
Ein Verfahren zur Tandem-Flugzeit-Massenspektrometrie gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird zur Durchführung von MS/MS-Messungen unter Auswahl mehrer Präkursor-Ionen in einer Flugzeit-Messung unter Verwendung des zuvor beschriebenen Tandem-Flugzeit-Massenspektrometers implementiert.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung handelt es sich bei den mehreren Präkursor-Ionen sämtlich um monoisotopische Ionen.
Das Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Ionenquelle zur Ionisierung einer Probe, Beschleunigungsmittel zur Beschleunigung der Ionen auf eine gepulste Weise, ein erstes Flugzeit-Massenspektrometer (TOF), das aus mehreren elektrischen Sektoren besteht und eine spiralförmige Flugbahn aufweiset, wobei die beschleunigten Ionen dazu veranlasst werden, sich spiralförmig fortzubewegen, ein in dem ersten TOF-Massenspektrometer angeordnetes Ionengatter, das ausschließlich Ionen mit einem bestimmten Masse-Ladung-Verhältnis auswählt, eine in Flugrichtung nach dem Ionengatter angeordnete Kollisionszelle, die zur Fragmentation der ausgewählten Ionen mit einem Gas gefüllt ist, ein zweites Flugzeit-Massenspektrometer (TOF) der Reflektronart, das in Flugrichtung nach der Kollisionszelle angeordnet ist und die Massen der fragmentierten Ionen analysiert, und einen Detektor zur Erfassung der Ionen, die das zweite TOF-Massenspektrometer durchlaufen haben. Das erste TOF-Massenspektrometer erfüllt bezüglich der Flugrichtung und einer zur Flugrichtung senkrecht angeordneten Ebene bei jedem Umlauf, den die Ionen auf der spiralförmigen Flugbahn durchlaufen, räumliche Fokussierungsbedingungen. Das Ionengatter ist innerhalb des ersten TOF-Massenspektrometers auf der spiralförmigen Flugbahn angeordnet. Die elektrischen Sektoren sind in Flugrichtung nach dem Ionengatter angeordnet. Folglich kann ein neues Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer bereitgestellt werden, das die Vorteile eines Tandem-Flugzeit-Massenspektrometers nach dem Stand der Technik nutzt und die Nachteile überwindet.
Bei dem Verfahren der Tandem-Flugzeit-Massenspektrometrie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden MS/MS-Messungen durchgeführt, wobei mehrere Präkursor-Ionen in einer Flugzeit-Messung unter Verwendung des Tandem-Flugzeit-Massenspektrometers ausgewählt werden. Folglich kann ein neues Verfahren zur Tandem-Flugzeit-Massenspektrometrie bereitgestellt werden, das die Vorteile des Verfahrens der Tandem-Flugzeit-Massenspektrometrie nach dem Stand der Technik nutzt und die Nachteile überwindet.
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 ein Diagramm, das ein MS/MS-Gerät nach dem Stand der Technik darstellt;
2 ein Diagramm, das eine MS/MS-Messung nach dem Stand der Technik darstellt;
3 ein Diagramm, das ein lineares TOFMS-Gerät nach dem Stand der Technik darstellt;
4 ein Diagramm, das ein Reflektron-TOFMS-Gerät nach dem Stand der Technik darstellt;
5 ein Diagramm einer MALDI-Ionenquelle nach dem Stand der Technik;
6 ein Diagramm eines TOFMS-Geräts mit orthogonaler Beschleunigung nach dem Stand der Technik;
7 ein Diagramm eines TOF/TOF-Geräts nach dem Stand der Technik;
8 Graphen, die ein Beispiel der Präkursor-Ionen-Selektivität darstellen, die man nach dem Stand der Technik erhält;
9 ein Diagramm, das ein TOF/TOF-Gerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
10 Graphen, die ein Beispiel der Präkursor-Ionen-Selektivität darstellen, die man gemäß der vorliegenden Erfindung erhält;
11 ein Massenspektrum von Angiotensin I einschließlich der Isotopenpeaks und eines monoisotopischen Peaks;
12 ein Diagramm eines TOF/TOF-Geräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
13 ein Diagramm eines TOF/TOF-Geräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
14 ein Diagramm eines Ionengatters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
15 ein Diagramm zur Veranschaulichung von MS/MS-Messungen, bei denen mehrere Präkursor-Ionen ausgewählt werden; und
16 ein Diagramm, das sowohl ein Reflektronfeld, das gemäß einer Ausführungsform erzeugt wurde, als auch ein Reflektronfeld, das gemäß dem Stand der Technik erzeugt wurde, darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Abbildungen die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung auf ein Massenspektrometer-Gerät angewendet, das ein erstes TOF-MS umfasst, das ein TOF-MS mit spiralförmiger Flugbahn verwendet, welches durch vier elektrische Sektoren gebildet wird. Auf ähnliche Weise kann ein Gerät mit mehrfacher Reflektion und einer zickzackförmigen Flugbahn verwendet werden. Weiterhin wird in der folgenden Beschreibung in der Ionenquelle ein MALDI-Vorgang verwendet. Zusätzlich kann auf ähnliche Weise ein Verfahren mit orthogonaler Beschleunigung im Fall der Verwendung einer kontinuierlichen Ionenquelle verwendet werden. Weiterhin verwendet das zweite TOF-MS in der folgenden Beschreibung eine erneute Beschleunigung und einen versetzten parabolischen Ionenspiegel. Anstelle dessen können andere Verfahren zum Zusammenführen kinetischer Energien sowie andere Ionenspiegel verwendet werden.
Erste Ausführungsform
9 zeigt ein Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 9(a) ist das Gerät in der Z-Richtung gesehen dargestellt. In (b) ist das Gerät in der in (a) mit Pfeilen bezeichneten Richtung (Y-Richtung) gesehen dargestellt. Das Spektrometer umfasst eine MALDI-Ionenquelle 11, elektrische Sektoren 12 bis 15, die in der Z-Richtung übereinander gestapelt angeordnet sind, um eine 8-förmige, spiralförmige Flugbahn zu bilden, ein Ionengatter 16 zur Auswahl von Präkursor-Ionen, eine Kollisionszelle 17 zur Fragmentation von Ionen, einen Bereich 18 zur erneuten Beschleunigung von Ionen, der zwischen einem TOF-MS mit spiralförmiger Flugbahn (im Folgenden als erstes TOF-MS bezeichnet) und einem Reflektron-TOF-MS (im Folgenden als zweites TOF-MS bezeichnet) angeordnet ist und eine konstante oder gepulste Spannung verwendet, ein Reflektronfeld 19, dem die in der Kollisionszelle 17 fragmentierten Ionen zugeführt werden, sowie einen Detektor 20 zum Erfassen der von dem Reflektronfeld 19 reflektierten Ionen. Bei dieser Ausführungsform wird das Reflektronfeld durch einen versetzten parabolischen Ionenspiegel gebildet. In Flugrichtung vor der Kollisionszelle 17 kann ein Bereich zur Abbremsung von Ionen vorgesehen sein.
Das wichtigste Merkmal der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, dass einige der elektrischen Sektoren in Flugrichtung nach dem Ionengatter 16 angeordnet sind und als Massenfilter betrieben werden, um zu verhindern, dass Produkt-Ionen, die nach dem Durchtreten durch das Ionengatter 16 durch eine spontane Fragmentation von Ionen erzeugt werden, in das zweite TOF-MS eintreten. Der Betrieb des auf diese Weise aufgebauten Geräts wird im Folgenden beschrieben.
Zuerst werden die Bestandteile einer Probe in der MALDI-Ionenquelle ionisiert. Die sich ergebenden Ionen werden durch verzögerte Ionenextraktion beschleunigt. Die Ionenoptiken des ersten TOF-MS sind derart ausgelegt, dass räumliche Fokussierungsbedingungen bzgl. der Flugrichtung und einer zur Flugrichtung senkrecht stehenden Richtung jedes Mal erfüllt sind, wenn die Ionen auf der 8-förmigen spiralförmigen Flugbahn einen Umlauf durchführen. Das zweite TOF-MS verfügt über die Möglichkeit einer Fokussierung der kinetischen Energie. Ein durch die verzögerte Ionenextraktion gebildeter Brennpunkt 1 wird in den Startpunkt des Bereichs 18 zum erneuten Beschleunigen gelegt. Die Ionen der Probe werden beim Durchlaufen des ersten TOF-MS und des zweiten TOF-MS gemäß ihrer Masse-Ladung-Verhältnisse getrennt. Im Fall von MS-Messungen werden die getrennten Ionen vom Detektor 20 erfasst.
Wie zuvor beschrieben, muss im TOF/TOF nach dem Stand der Technik ein Ionengatter nahe diesem Brennpunkt angeordnet werden. Darüber hinaus ist die Präkursor-Ionen-Selektivität sehr niedrig. Demgegenüber wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als erstes TOF-MS ein TOF-MS mit spiralförmiger Flugbahn verwendet. Folglich kann die effektive Flugstrecke bis zum Ionengatter verlängert werden. Folglich kann unabhängig vom Brennpunkt eine hohe Präkursor-Ionen-Selektivität erreicht werden.
10 zeigt in einem Fall, in dem die effektive Flugstrecke (Abstand zu F1 + Länge der kreisförmigen Flugbahn) bis zum Brennpunkt auf 10 m gesetzt ist, die Unterschiede der Ankunftszeiten von Ionen mit m/z-Werten von 999, 1.000 und 1.001 sowie kinetischen Energien von 20,0 keV und 19,9 keV an Positionen, die 0,3 m vor und hinter dem Ionenbrennpunkt des ersten TOF-MS angeordnet sind, und Ankunftszeiten von Ionen mit m/z-Werten von 1.000 und kinetischer Energie von 20,0 kV. An der Position des Ionengatters nehmen Ionenpakete denselben Zustand ein, wie an der Position von F2. Nimmt man an, dass der Unterschied zwischen dem Abstand zu F1 und dem Abstand zu F2 ungefähr 0,2 bis 0,3 m beträgt, so ist das Ionengatter innerhalb des Bereichs von –0,2 m bis –0,3 m in der Figur angeordnet. Wie aus 10 ersichtlich wird, sind selbst in einem Abstand von 0,2 m vom Brennpunkt F1 Ionen, die sich um eine m/z-Einheit unterscheiden, räumlich und zeitlich gut getrennt. Folglich kann eine hohe Präkursor-Ionen-Selektivität erreicht werden. Da die Abweichungen hinsichtlich der Position und des Winkels, die es Ionen ermöglichen, einen elektrischen Sektor zu durchlaufen, sehr stark eingeschränkt sind, kann eine höhere Präkursor-Ionen-Selektivität als mit einem einfachen Ionengatter erhalten werden, indem man das zuvor genannte Ionengatter 16 in Flugrichtung vor dem elektrischen Sektor anordnet.
Die ausgewählten Präkursor-Ionen treten in die Kollisionszelle 17 ein und kollidieren mit dem in die Zelle eingefüllten Gas, wodurch Fragmentation induziert wird. Im Ergebnis werden Produkt-Ionen erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt haben die das erste TOF-MS bildenden elektrischen Sektoren die Funktion eines Filters bzgl. der kinetischen Energie und folglich können Ionen, die während des Durchlaufens des ersten TOF-MS durch eine Fragmentation aufgrund eines PSD-Vorgangs erzeugt werden, ausgefiltert werden. Das heißt, dass man ein Massenspektrum erhalten kann, das ausschließlich aus Fragmentations-Ionen durch hochenergetische CID besteht.
Sämtliche Produkt-Ionen und Präkursor-Ionen werden in dem Bereich 18 zur erneuten Beschleunigung durch die konstante Spannung oder die gepulste Spannung erneut beschleunigt. Die kinetischen Energien werden zusammengeführt und die Ionen werden daraufhin gemäß dem m/z-Wert im zweiten TOF-MS, das aus dem versetzten parabolischen Ionenspiegel 19, dem vor und hinter dem Spiegel 19 angeordneten freien Bereichen sowie dem Detektor 20 besteht, getrennt. Die getrennten Ionen werden vom Detektor 20 erfasst.
Es wird beobachtet, dass Massenspektren, die von normalen organischen Substanzen abgeleitet werden, Isotopen-Peaks enthalten, die durch Isotope der konstituierenden Elemente gebildet werden. Unter diesen Isotopen-Peaks werden die Peaks mit der minimalen Masse, das heißt Ionen, die ausschließlich aus Isotopen mit der geringsten Masse hinsichtlich der konstituierenden Elemente bestehen, als monoisotopische Ionen bezeichnet. Peaks, die monoisotopische Ionen anzeigen, werden als monoisotopische Peaks bezeichnet.
11 ist ein Massenspektrum, das Isotopen-Peaks und einen monoisotopischen Peak von Angiotensin I (C₆₂H₉₀N₁₇O₁₄ ⁺) enthält. Der Vorteil einer hohen Präkursor-Ionen-Selektivität wird deutlich, falls monoisotopische Ionen, die ausschließlich aus Isotopen mit der minimalen Massenzahl hinsichtlich der konstituierenden Bestandteile bestehen, ausgewählt werden. Dies bedeutet, dass auch Produkt-Ionen aus Isotopen mit den geringsten Massen zusammengesetzt sind und folglich für eine Verbindung nur ein Peak auftaucht. Folglich kann eine komplexe MS/MS-Struktur von komplexen CID-Fragmentations-Ionen vereinfacht werden.
Wird ein MALDI-Prozess verwendet, so erhält man in MS-Messungen eine hohe Anzahl von aus der Matrix abgeleiteten Ionen bei m/z < 500. Das zuvor genannte Ionengatter kann auch dazu verwendet werden, Ionen mit hoher Intensität, wie beispielsweise aus der Matrix abgeleitete Ionen, zu eliminieren.
Zweite Ausführungsform
Die zweite Ausführungsform ist zur ersten Ausführungsform ähnlich, wobei jedoch, wie in 12 dargestellt, zusätzlich ein Detektor 21 für MS-Messungen vorhanden ist. Üblicherweise betragen die Diameter der Öffnungen für den Ionenaustritt und den Ioneneingang der Kollisionszelle 17 ungefähr 1 mm, um eine Dichtheit zu gewährleisten. Folglich besteht die Möglichkeit, dass eine Erfassung von Ionen, die die Kollisionszelle 17 durchlaufen haben, im Rahmen von MS-Messungen hinsichtlich der Sensitivität von Nachteil ist. Weiterhin kann, wie zuvor beschrieben, die Massenabhängigkeit der Massenauflösung bei MS-Messungen verringert werden, indem der Abstand zwischen dem Probenhalter und dem bei verzögerter Ionenextraktion verwendeten Brennpunkt verkürzt wird. Aus diesen Gründen kann tatsächlich sowohl in MS-Messungen, als auch in MS/MS-Messungen durch eine Veränderung des bei verzögerter Ionenextraktion verwendeten Brennpunktes eine Verbesserung der Daten erreicht werden.
Zuerst werden die Verbindungen einer Probe in der MALDI-Ionenquelle ionisiert. Die resultierenden Ionen werden durch verzögerte Ionenextraktion beschleunigt. Die Ionenoptiken des ersten TOF-MS sind derart ausgelegt, dass räumliche Fokussierungsbedingen bzgl. der Flugrichtung und einer zur Flugrichtung senkrechten Richtung jedes Mal erfüllt sind, wenn die Ionen auf der 8-förmigen spiralförmigen Flugbahn einen Umlauf durchführen. Das bedeutet, dass der durch die verzögerte Ionenextraktion gebildete Brennpunkt in die Position F2 gelegt werden kann, die der Position des Detektors 21 im letzten Umlauf auf der spiralförmigen Flugbahn entspricht. Die Ionen der Probe werden gemäß dem Masse-Ladung-Verhältnis durch das erste TOF-MS mit spiralförmiger Flugbahn getrennt. Im Fall von MS-Messungen werden die getrennten Ionen vom Detektor 21 erfasst. Wird ein MALDI-Vorgang verwendet, so wird oft eine große Menge an Matrix-Ionen erzeugt. Ionen mit hoher Intensität wie beispielsweise Matrix-Ionen können durch das auf der spiralförmigen Flugbahn vor dem Detektor 21 angeordnete Ionengatter 16 eliminiert werden.
Im Fall von MS/MS-Messungen wird der Detektor 21 aus der Ionenflugbahn herausbewegt und die Ionen können passieren. Die Messbedingungen werden so eingestellt, dass der durch die die verzögerte Ionenextraktion gebildete Brennpunkt an der Position F2 liegt, um den Startpunkt des Bereichs 18 zum erneuten Beschleunigen, das heißt den Startpunkt des zweiten TOF-MS in den Brennpunkt zu legen. Wie hinsichtlich der ersten Ausführungsform dargestellt wurde, werden Ionen, die sich nur um eine m/z-Einheit unterscheiden, nahe Positionen, die im engen Bereich von 0,2 bis 0,3 m vom Brennpunkt F1 beabstandet angeordnet sind, räumlich und zeitlich gut getrennt. Durch Anordnung des Ionengatters in diesen Positionen kann eine hohe Präkursor-Ionen-Selektivität erreicht werden.
Die ausgewählten Präkursor-Ionen treten in die Kollisionszelle 17 ein und kollidieren mit dem in die Zelle eingefüllten Gas, was zur Fragmentation führt. Im Ergebnis werden Produkt-Ionen erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt haben die das erste TOF-MS bildenden elektrischen Sektoren die Funktion eines Filters bzgl. der kinetischen Energie und demzufolge können Ionen, die während des Durchlaufens des ersten TOF-MS durch eine Fragmentation aufgrund eines PSD-Vorgangs erzeugt werden, eliminiert werden. Dies bedeutet, dass man ein Massenspektrum erhalten kann, das ausschließlich aus Fragmentations-Ionen durch hochenergetische CID besteht.
Sämtliche Produkt-Ionen und Präkursor-Ionen werden in dem Bereich 18 zur erneuten Beschleunigung durch die konstante Spannung oder die gepulste Spannung erneut beschleunigt. Die kinetischen Energien werden zusammengeführt und daraufhin werden die Ionen gemäß dem m/z-Wert in dem zweiten TOF-MS, das aus dem versetzten parabolischen Ionenspiegel 19, den vor und hinter dem Spiegel 19 angeordneten freien Räumen sowie dem Detektor 20 besteht, getrennt. Die getrennten Ionen werden vom Detektor 20 erfasst.
Dritte Ausführungsform
Die vorliegende Ausführungsform stellt eine teilweise Modifikation der zweiten Ausführungsform dar, wie sie in 13 dargestellt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist in einem elektrischen Sektor, der in Flugrichtung vor dem kreisförmigen Umlauf, in dem der Detektor 21 angeordnet ist, und nach dem kreisförmigen Umlauf, in dem das Ionengatter 16 angeordnet ist, ein Ionendurchgangsloch 22 ausgebildet. Die Kollisionszelle 17, der Bereich 18 zur erneuten Beschleunigung, der versetzte parabolische Ionenspiegel 19 sowie der Detektor 20 sind in einer geraden Linie angeordnet, die eine sich von dem Ionendurchgangsloch geradlinig erstreckende Verlängerung der Flugbahn darstellt.
Im Fall von MS-Messungen wird an den elektrischen Sektor, der das Ionendurchgangsloch 22 aufweist, eine Spannung angelegt. Die Ionen werden dazu veranlasst, auf der spiralförmigen Flugbahn umzulaufen, ohne dass ein Austreten von Ionen durch das Durchgangsloch 22 ermöglicht wird. Im Fall von MS/MS-Messungen muss das von dem elektrischen Sektor erzeugte elektrische Feld abgeschaltet werden, um es den von dem Ionengatter 16 ausgewählten Ionen zu ermöglichen, durch das Ionendurchgangsloch 22 zu treten. Falls sämtliche hierarchischen Ebenen der gestapelten elektrischen Sektoren, die die 8-förmige spiralförmige Flugbahn bilden, elektrisch miteinander verbunden sind und die Spannungen von derselben Energieversorgung bereitgestellt werden, können die Spannungen nur zu dem Zeitpunkt ausgeschaltet werden, wenn die ausgewählten Präkursor-Ionen vorbeifliegen. Falls die hierarchische Ebene mit dem Ionendurchgangsloch elektrisch von den anderen hierarchischen Ebenen getrennt ist, kann der Betriebsmodus zwischen einem MS-Messmodus und einem MS/MS-Messungsmodus umgeschaltet werden, indem ein Schalter zum An- und Ausschalten der Spannung in der zuvor genannten hierarchischen Ebene vorgesehen wird.
Vierte Ausführungsform
Die vorliegende Ausführungsform ist ähnlich zur ersten bis dritten Ausführungsform, wobei jedoch, wie in 14 dargestellt, das Ionengatter modifiziert wurde. Das Gerät gemäß der ersten Ausführungsform weist die Fähigkeit zur Präkursor-Ionenauswahl mittels Trennung von Ionen, die sich um eine m/z-Einheit unterscheiden, auf. Um eine möglichst kleine Bauform des Geräts sowie eine höhere Selektivität zu erhalten, ist es weiterhin notwendig, die Anspruchszeit des Ionengatters zu verkürzen. Wie zuvor im Zusammenhang mit dem Stand der Technik bereits beschrieben wurde, gibt es in diesem Fall ein Verfahren unter Verwendung zweier Ionengatter. Beispielsweise werden Ionen mit m/z-Werten, die kleiner als die m/z-Werte der auszuwählenden Präkursor-Ionen sind, durch das näher an der MALDI-Ionenquelle befindliche Ionengatter eliminiert, während Ionen mit m/z-Werten, die größer als die m/z-Werte der Präkursor-Ionen sind, durch das näher am Detektor angeordnete Ionengatter eliminiert werden.
Wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform beschrieben wurde, muss das Ionengatter bei dem TOF/TOF-Gerät nach dem Stand der Technik nahe am Brennpunkt des TOF1 angeordnet sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Position des Ionengatters relativ frei gewählt werden. Folglich können bei einer Verwendung von zwei Ionengattern verschiedene Anordnungsverfahren verwendet werden. Jedoch führt eine Verlängerung der Spannungsversorgungsleitung an die Ionengatter zu einer Verschlechterung des Ansprechens der Ionengatter selbst. Unter Berücksichtigung dieses Punktes können die Ionengatter im Raum derselben hierarchischen Ebene angeordnet sein, wie in 14 dargestellt. Wie in 14(b) dargestellt, können die Ionengatter in relativ nahen Positionen zueinander in unterschiedlichen hierarchischen Ebenen angeordnet sein. In 14(c) überspannt ein Ionengatter der Bradbury-Nielson-Art verschiedene hierarchische Ebenen. Bei dem Ionengatter handelt es sich um eine integrale Struktur. Selbstverständlich können auch auf ähnliche Weise Ionengatter mit parallelen Platten angeordnet werden.
Fünfte Ausführungsform
Die vorliegende Ausführungsform bietet ein Verfahren zur Auswahl mehrerer Präkursor-Ionen in Messungen unter Verwendung derselben Laserbestrahlung, um den Verbrauch einer Probe zu verringern. Die vorliegende Ausführungsform stellt eine Modifikation der ersten Ausführungsform dar. Die zweite bis vierte Ausführungsform kann auf ähnliche Weise modifiziert werden.
Zuerst werden die Verbindungen einer Probe in der MALDI-Ionenquelle ionisiert. Die resultierenden Ionen werden durch eine gepulste Spannung beschleunigt. Die Verbindungen der Probe werden mittels der Ionisation in Probenionen umgewandelt. Im ersten TOF-MS werden die Probenionen gemäß des Masse-Ladung-Verhältnisses getrennt. Die Probenionen, die das erste TOF-MS durchlaufen haben, werden durch das Ionengatter ausgewählt. Die ausgewählten Präkursor-Ionen treten in die Kollisionszelle ein und kollidieren mit dem in die Zelle eingefüllten Gas, wodurch Fragmentation induziert wird. Im Ergebnis werden Produkt-Ionen erzeugt. Die Präkursor-Ionen und die Produkt-Ionen werden von dem Detektor erfasst.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 15 der MS/MS-Modus beschrieben, bei dem mehrere Präkursor-Ionen ausgewählt werden. Zu Darstellungszwecken wird angenommen, dass in der MALDI-Ionenquelle 7 von der Probe abgeleitete Präkursor-Ionen Pre1 bis Pre7 vorhanden sind. Jedes Ion hat eine Valenz von 1. Die Ionen mit niedrigeren Nummern haben geringere Massen. Die Ionen werden durch die MALDI-Ionenquelle beschleunigt und durch das erste TOF-MS bzgl. der Masse getrennt. Dann kommen die Ionen, wie in 15(a) dargestellt, in der Reihenfolge vom leichtesten bis zum schwersten Ion an dem Ionengatter an.
T_n,IG sei die Ankunftszeit des jeweiligen Präkursor-Ions PreN am Ionengatter. Zuerst wird eine MS/MS-Messung beschrieben, bei der ein Präkursor-Ion Pre4 ausgewählt wird. Falls nur Pre4 vom Ionengatter ausgewählt und in die Kollisionszelle geführt wird, können zwei Fälle auftreten: in einem Fall wird eine Fragmentation induziert und es werden Produkt-Ionen erzeugt; im anderen Fall durchlaufen Präkursor-Ionen die Kollisionszelle intakt ohne dass Fragmentation erfolgt. Falls Fragmentation auftritt, verteilt sich die kinetische Energie U_pre4 des Präkursor-Ions während der Fragmentation proportional zu den Massen der Produkt-Ionen. Das heißt, dass die kinetische Energie U_pro des Produkt-Ions sich zu m/M_pre4 × U_pre4 ergibt (wobei m die Masse des Produkt-Ions ist).
Daraufhin werden die Präkursor-Ionen und die Produkt-Ionen dem zweiten TOF-MS zugeführt. Im Reflektronfeld des Reflektron-TOF-MS drehen Ionen mit kleineren kinetischen Energien um und erreichen den Detektor früher. Demzufolge kommen die Präkursor-Ionen als letztes am Detektor an. T_N,D sei die Ankunftszeit des jeweiligen Präkursor-Ions PreN am Detektor. Dies bedeutet, dass in einem MS/MS-Spektrum, das man erhält, wenn Pre4 ausgewählt wird, das Intervall von T_4,IG bis T_4,D gemessen werden kann.
Auf diese Weise kann der Bereich an Flugzeiten, der für MS/MS-Messungen von Präkursor-Ionen jeweils benötigt wird, auf einfache Weise berechnet werden. Es ist ersichtlich, dass, falls die Flugzeitbereiche nicht miteinander interferieren, mehrere MS/MS-Messungen in derselben Flugzeitmessung durchgeführt werden können.
Um diese Umstände zu erreichen, sollte das Intervall zwischen den Flugzeiten von Präkursor-Ionen am Ionengatter größer als der für MS/MS-Messungen benötigte Flugzeitbereich sein. Zu diesem Zweck ist es notwendig, das Verhältnis der effektiven Flugstrecke L1 im ersten TOF-MS zur effektiven Flugstrecke L2 im zweiten TOF-MS (das heißt L1/L2) zu erhöhen. Ein TOF-MS mit spiralförmiger Flugbahn kann eine effektive Flugstrecke erzielen, die ungefähr 10 mal größer ist, als die effektive Flugstrecke eines Reflektron-TOF-MS nach dem Stand der Technik. Folglich wird eine MS/MS-Messung, bei der mehrere Präkursor-Ionen in derselben Flugzeitmessung ausgewählt werden, ermöglicht, indem man ein TOF-MS mit spiralförmiger Flugbahn und ein Reflektron-TOF-MS kombiniert.

Im Folgenden wird diese Diskussion quantitativer durchgeführt. Tabelle 3 zeigt Berechnungsergebnisse bzgl. des Zusammenhangs zwischen der Masse des ersten Präkursor-Ions und der Masse des Präkursor-Ions, das als nächstes ausgewählt werden kann, für verschiedene Werte von L1/L2 und verschiedene Werte der Masse des während MS/MS-Messungen, bei denen mehrere Präkursor-Ionen ausgewählt werden, als erstes ausgewählten Präkursor-Ions. Tabelle 3

Masse des zuerst ausgewählten Präkursor-Ions	Masse des Präkursor-Ions, das als nächstes ausgewählt werden kann
Masse des zuerst ausgewählten Präkursor-Ions	L1/L2 = 10	L1/L2 = 5	L1/L2 = 0,5
500	605	720	4.500
600	726	864	5.400
700	847	1.008	6.300
800	968	1.152	7.200
900	1.089	1.296	8.100
1.000	1.210	1.440	9.000
1.100	1.331	1.584	9.900
1.200	1.452	1.728	10.800
1.300	1.573	1.872	11.700
1.400	1.694	2.016	12.600
1.500	1.815	2.160	13.500

Bei der vorliegenden Erfindung kann der Wert der effektiven Flugstrecke L1 des ersten TOF-MS durch die Strecke der kreisförmigen Umlaufbahn des TOF-MS mit spiralförmiger Umlaufbahn sowie die Anzahl der Umläufe relativ frei gewählt werden. Tabelle 3 zeigt Fälle, bei denen L1/L2 5 bzw. 10 beträgt. Im Fall des TOF-MS-Geräts nach dem Stand der Technik ist L2 in vielen Fällen länger und die L1/L2-Werte sind näherungsweise weniger als 0,5. Aus Tabelle 3 wird ersichtlich, dass im Fall eines Geräts nach dem Stand der Technik der Massenunterschied zwischen dem ersten ausgewählten Präkursor-Ion und dem nächsten auswählbaren Präkursor-Ion derart groß ist, dass es im Wesentlichen unmöglich ist, mehrere Präkursor-Ionen auszuwählen. Demgegenüber liegt im Fall des vorliegenden Geräts der Massenunterschied zwischen dem ersten ausgewählten Präkursor-Ion und dem nächsten auswählbaren Präkursor-Ion im Bereich von einigen hundert, so dass hinreichend mehrere Präkursor-Ionen ausgewählt werden können.
Sechste Ausführungsform
Häufig weist ein Ionenspiegel, wie in 16(a) dargestellt, eine Anordnung von mehreren zehn perforierten Elektroden auf. Über die Elektrodenanordnung wird eine Energieversorgung angelegt. Über Widerstandsteilung werden die dazwischenliegenden Elektroden mit Spannung versorgt. In vielen Fällen weisen die Spannungen an den gegenüberliegenden Enden des Ionenspiegels eine entgegengesetzte Polarität auf und liegen auf gegenüberliegenden Seiten bzgl. des Erdpotentials. Die Energieversorgungen leiden unter Spannungsschwankungen oder einer zeitlichen Drift aufgrund von Temperaturänderungen. Die den Elektroden zugeführte Spannung weisen ein Brummen oder einen zeitlichen Drift auf, wie zuvor beschrieben. Änderungen in den an den gegenüberliegenden Enden angeschlossenen Energieversorgungen summieren sich auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 16(b) dargestellt, werden in einem Fall, indem die Potentiale entgegengesetzte Polarität aufweisen und sich auf gegenüberliegenden Seiten des Erdpotentials befinden, die Effekte von Änderungen der Energieversorgungen unterdrückt, indem eine Elektrode auf Erdpotential gelegt wird. Die Genauigkeit der Energieversorgungen für die Elektroden kann verbessert werden. Dies bedeutet, dass die Genauigkeit der Flugzeit während der Messungen verbessert werden kann.
Die vorliegende Erfindung kann im weiten Umfang auf Tandem-MS-Messungen angewendet werden, die mit Flugzeit-Massenspektrometern durchgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2000-243345 A [0014]
- JP 2003-86129 A [0014]
- JP 2006-12782 A [0014]
- WO 2005/001878 [0015]
- GB 2080021 [0015]
- JP 2005-302728 A [0022]
- US 6441369 [0030]
- US 6300627 [0030]
- US 4625112 [0030]
- JP 2006-196216 A [0030]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- M. Toyoda, D. Okumura, M. Ishihara und I. Katakuse, J. Mass Spectrom., 2003, 38, Seiten 1125–1142 [0012]

Claims

Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer umfassend: – eine Ionenquelle zur Ionisierung einer Probe; – Beschleunigungsmittel zur Beschleunigung der erzeugten Ionen auf gepulste Weise; – ein erstes Flugzeit-Massenspektrometer (TOF-MS) mit einer spiralförmigen Flugbahn, das aus mehreren elektrischen Sektoren besteht, wobei das erste TOF-MS die beschleunigten Ionen dazu veranlasst, sich spiralförmig fortzubewegen; – ein innerhalb des ersten TOF-MS angeordnetes Ionengatter, das ausschließlich Ionen mit bestimmten Masse-Ladung-Verhältnissen auswählt; – eine in Flugrichtung nach dem Ionengatter angeordnete und zur Fragmentation der ausgewählten Ionen mit einem Gas gefüllte Kollisionszelle; – ein zweites Flugzeit-Massenspektrometer (TOF-MS) der Reflektron-Art, wobei das zweite TOF-MS in Flugrichtung nach der Kollisionszelle angeordnet ist und das zweite TOF-MS die Massen der fragmentierten Ionen analysiert; – einen Detektor zum Erfassen der Ionen, die das zweite TOF-MS durchlaufen haben; wobei das erste TOF-MS bei jedem Umlauf der Ionen auf der spiralförmigen Flugbahn räumliche Fokussierungsbedingungen bzgl. einer Flugrichtung und einer zur Flugrichtung senkrecht stehenden Ebene erfüllt und wobei das Ionengatter auf der spiralförmigen Flugbahn des ersten TOF-MS angeordnet ist und die von dem Ionengatter ausgewählten Ionen die in Flugrichtung nach dem Ionengatter angeordneten elektrischen Sektoren durchlaufen und in die Kollisionszelle eintreten.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei zwischen dem ersten TOF-MS und dem zweiten TOF-MS ein weiterer Detektor angeordnet ist, der in die Ionenflugbahn hinein und aus dieser heraus bewegt werden kann.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei weiterhin ein Detektor zum Erfassen von Ionen, die das erste TOF-MS durchlaufen haben, sowie in dem zwischen dem Detektor und dem Ionengatter befindlichen elektrischen Sektoren Löcher vorhanden sind, die ein Durchtreten von Ionen ermöglichen, wobei die Kollisionszelle und das zweite TOF-MS derart angeordnet sind, dass die Ionen, die die Löcher durchlaufen haben, in die Kollisionszelle eintreten.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 3, wobei die Energieversorgung einer hierarchischen Ebene, die das Ionendurchgangsloch in dem elektrischen Sektor mit dem Ionendurchgansloch umfasst, unabhängig von anderen hierarchischen Ebenen abgeschaltet werden kann und wobei in einem Fall, in dem eine Tandem-Massenanalyse mit dem ersten und dem zweiten TOF-MS durchgeführt wird, die Energieversorgung der hierarchischen Ebene abgeschaltet ist und es Ionen ermöglicht wird, durch das Loch hindurch zutreten.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 4, wobei ein Zeitpunkt, zu dem die Energieversorgung abgeschaltet wird, der Zeitpunkt des Vorbeifliegens der Präkursor-Ionen ist.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei an derselben freien Stelle auf der spiralförmigen Flugbahn zwei Ionengatter angeordnet sind und wobei die Spannungen zum An- und Ausschalten der Gatter von derselben Energieversorgung bereitgestellt werden.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei an verschiedenen freien Stellen, jedoch in derselben Winkelposition auf der spiralförmigen Flugbahn zwei Ionengatter angeordnet sind und wobei die Spannungen zum An- und Ausschalten der Gatter von derselben Energieversorgung bereitgestellt werden.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei an verschiedenen freien Stellen, jedoch in denselben Winkelpositionen auf der spiralförmigen Flugbahn mehrere Ionengatter angeordnet sind.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 8, wobei die Ionen nach dem Durchlaufen aller Ionengatter durch die elektrischen Sektoren geführt werden.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei in Flugrichtung vor der Kollisionszelle ein Abbremsbereich angeordnet ist und wobei in Flugrichtung nach der Kollisionszelle ein Bereich zur erneuten Beschleunigung angeordnet ist.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Reflektronfeld des zweiten TOF-MS um einen Ionenspiegel mit einer gekrümmten Potentialverteilung handelt.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei in Flugrichtung nach der Kollisionszelle ein Bereich zur erneuten Beschleunigung angeordnet ist und wobei es sich bei dem Reflektronfeld des zweiten TOF-MS um einen Ionenspiegel handelt, der eine Potentialverteilung in Form einer tandemartig angeordneten Kombination einer geraden Linie und einer parabolischen Linie aufweist.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei (A) von mehreren Elektroden ein Reflektronfeld erzeugt wird, (B) mit zwei Elektroden an den beiden Enden zwei Energieversorgungen verbunden sind, die Polaritäten auf gegenüberliegenden Seiten des Erdpotentials aufweisen, (C) benachbarte Elektroden durch einen spannungsteilenden Widerstand verbunden sind und (D) in einem Fall, in dem den mehreren Elektroden über die Spannungsteilerwiderstände von zwei Energieversorgungen geteilte Spannungen zugeführt werden, eine Elektrode, die zwischen den beiden Elektroden an den beiden Enden angeordnet ist, auf Erdpotential gelegt wird.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei die Probe in der Ionenquelle durch Bestrahlen der auf einem leitenden Probenhalter angeordneten Probe mit Laserlicht ionisiert wird.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 14, wobei die Probe in der Ionenquelle durch einen MALDI-Vorgang ionisiert wird.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 15, wobei es sich bei den Mitteln zur Beschleunigung der Ionen um eine verzögerte Ionenextraktion handelt.
Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Ionenquelle um eine kontinuierliche Ionenquelle handelt und wobei die Beschleunigungsmittel zur Beschleunigung der Ionen aus der Ionenquelle heraus auf gepulste Weise um ein Verfahren mit orthogonaler Beschleunigung handelt, das daraus besteht, dass die durch die kontinuierliche Ionenquelle erzeugten Ionen mit niedrigen Energien geführt werden und die Ionen auf gepulste Weise beschleunigt werden.
Verfahren zur Tandem-Flugzeit-Massenspektrometrie, umfassend die Schritte des: – Durchführens einer Flugzeit-MS-Messung unter Verwendung eines Tandem-Flugzeit-Massenspektrometers nach Anspruch 1; – Auswählens mehrerer Präkursor-Ionen und – Durchführens einer MS/MS-Messung.
Verfahren zur Tandem-Flugzeit-Massenspektrometrie nach Anspruch 18, wobei es sich bei den mehreren Präkursor-Ionen sämtlich um monoisotopische Ionen handelt.