DE102015121830A1 - Broadband MR-TOF mass spectrometer - Google Patents
Broadband MR-TOF mass spectrometer Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015121830A1 DE102015121830A1 DE102015121830.5A DE102015121830A DE102015121830A1 DE 102015121830 A1 DE102015121830 A1 DE 102015121830A1 DE 102015121830 A DE102015121830 A DE 102015121830A DE 102015121830 A1 DE102015121830 A1 DE 102015121830A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ion
- mass spectrometer
- module
- mass
- ions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/40—Time-of-flight spectrometers
- H01J49/406—Time-of-flight spectrometers with multiple reflections
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/004—Combinations of spectrometers, tandem spectrometers, e.g. MS/MS, MSn
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/28—Static spectrometers
- H01J49/284—Static spectrometers using electrostatic and magnetic sectors with simple focusing, e.g. with parallel fields such as Aston spectrometer
Abstract
Die Erfindung betrifft ein zur Breitband-Massenspektroskopie modifiziertes MR-ToF-Massenspektrometer. Das erfindungsgemäße Massenspektrometer, umfasst dazu: – ein erstes Modul mit einer Ionenquelle und einer Multireflektions-Flugzeit-Einheit (MR-ToF-Einheit); und – ein sich dem ersten Modul anschließendes zweites Modul mit einem magnetischen Sektorfeld und einem nachgeordnetem orts- und zeitauflösenden Detektor.The invention relates to a modified for broadband mass spectrometry MR ToF mass spectrometer. The mass spectrometer according to the invention comprises: a first module with an ion source and a multi-reflection time-of-flight unit (MR-ToF unit); and - a second module following the first module, having a magnetic sector field and a downstream location and time resolution detector.
Description
Die Erfindung betrifft ein zur Breitband-Massenspektroskopie modifiziertes MR-ToF-Massenspektrometer.The invention relates to a modified for broadband mass spectrometry MR ToF mass spectrometer.
Technologischer HintergrundTechnological background
In der Massenspektroskopie werden Ionen entsprechend ihrem Verhältnis Masse/Ladung (m/z) aufgetrennt und registriert. Die Registrierung der getrennten Ionen kann als Ionenstrom elektrisch erfolgen und die verwendeten Geräte bezeichnet man entsprechend als Massenspektrometer. Ein Massenspektrometer besteht prinzipiell aus drei Teilen: einer Einrichtung zur Erzeugung von Ionen (Ionenquelle), einer Trennvorrichtung (Analysator) und schließlich dem Detektor (beispielsweise ein Faraday-Becher oder ein Sekundärelektronen-Vervielfacher) zur Registrierung der Ionen. Zum Zubehör zählen neben der notwendigen Elektronik eine Datenverarbeitungsanlage sowie Pumpen für das benötigte Vakuum.In mass spectroscopy, ions are separated and registered according to their mass / charge ratio (m / z). The registration of the separated ions can be carried out electrically as ion current and the devices used are referred to as a mass spectrometer. A mass spectrometer consists in principle of three parts: a device for generating ions (ion source), a separation device (analyzer) and finally the detector (for example a Faraday cup or a secondary electron multiplier) for registering the ions. In addition to the necessary electronics, the accessories include a data processing system and pumps for the required vacuum.
Massenspezifische Trennsysteme beruhen auf unterschiedlichen Prinzipien. Für die vorliegende Erfindung sind insbesondere zwei Trennsysteme von Bedeutung, nämlich (i) Flugzeit-Massenspektrometer (time-of-flight MS; ToF-MS) und (ii) Sektorfeld-Massenspektrometer.Mass-specific separation systems are based on different principles. Particularly important for the present invention are two separation systems, namely (i) time-of-flight MS (ToF-MS) and (ii) sector-field mass spectrometers.
Bei ToF-Massenspektrometern werden die in einer Ionenquelle erzeugten Ionen durch einen Spannungsstoß beschleunigt und allein durch ihre massenabhängige Flugzeit auf der Strecke zwischen Ionenquelle und Detektor unterschieden. Der bei diesem Verfahren zugängliche Massenbereich ist theoretisch unbegrenzt und nur von der Länge der Flugstrecke und der sich daraus ergebenden Flugzeit abhängig. Die Geräte zeichnen sich durch eine hohe Aufnahmegeschwindigkeit aus, so dass sie beispielsweise zur Untersuchung schnell ablaufender Reaktionen dienen können. Ferner ist die Nachweisempfindlichkeit in der Regel hoch, und es können selbst einzelne Ionen nachgewiesen werden. Nachteilig ist jedoch die nur mäßige Auflösung dieses Gerätetyps.In ToF mass spectrometers, the ions generated in an ion source are accelerated by a surge and distinguished only by their mass-dependent time of flight on the route between the ion source and the detector. The mass range accessible in this method is theoretically unlimited and only dependent on the length of the flight path and the resulting flight time. The devices are characterized by a high recording speed, so that they can serve, for example, for the investigation of fast-running reactions. Furthermore, detection sensitivity is usually high, and even single ions can be detected. The disadvantage, however, is the only moderate resolution of this type of device.
Multireflektions-Flugzeit-Massenspektrometer (MR-ToF) bestehen aus zwei Ionenspiegeln, zwischen denen die zu untersuchenden Ionen hin und her reflektiert werden. Damit wird die Flugstrecke um ein Vielfaches (bis zu hunderte oder tausende) der physikalischen Länge, d.h. des Ionenspiegelabstandes, verlängert. Dadurch erhöhen sich das erreichbare Auflösungsvermögen und die Massengenauigkeit um ähnliche Größenordnungen. Die Methode hat für die breite analytische Anwendung den Nachteil, dass in jeder Messung jeweils nur ein kleiner Massenausschnitt eindeutig zugänglich ist. Bei größeren Massenbereichen „überrunden" sich die verschiedenen Ionensorten, sodass die Flugzeitsignale nicht mehr eindeutig, ohne aufwendiges systematisches Variieren der Umläufe der Ionen im Gerät, zugeordnet werden können. Daher spielen diese Geräte für Anwendungen mit größeren Massenbereichen derzeit keine Rolle.Multi-reflection time-of-flight mass spectrometers (MR-ToF) consist of two ion mirrors, between which the ions to be examined are reflected back and forth. Thus, the flight path becomes many times (up to hundreds or thousands) of the physical length, i. of the ion mirror distance, extended. This increases the achievable resolution and the mass accuracy by similar orders of magnitude. The method has for the broad analytical application the disadvantage that in each measurement only a small mass cut is clearly accessible. For larger mass ranges, the different ion species "fly around" so that time-of-flight signals can no longer be unambiguously assigned without the need for systematically varying the number of cycles of ions in the device, so these devices are currently unimportant for larger mass applications.
In Sektorfeld-Massenspektrographen werden die Ionen in statischen magnetischen Feldern abgelenkt und treffen daher an verschiedenen Stellen des Detektors ein. Dieser bestand früher aus Fotoplatten, die nach der Bestrahlung im Massenspektrographen entwickelt wurden. Inzwischen werden können elektronische Detektoren eingesetzt werden. Bringt man zwischen Beschleunigungsstrecke und Magnetfeld noch ein geeignetes elektrostatisches Feld an, so erhält man ein sogenanntes doppelfokussierendes Massenspektrometer, bei dem sowohl eine Richtungsfokussierung als auch eine Energiefokussierung von Ionen gleichen m/z-Verhältnisses auf jeweils einen Punkt des Detektors erfolgt. In Kenntnis der Energie und des Impulses kann dann das Masse-zu-Ladungs-Verhältnis der Ionen bestimmt werden. Dieser Gerätetyp verfügt über einen großen Massenbereich, jedoch nur über eine geringe Auflösung. Über die Jahrzehnte wurden auch hochauflösende Sektormagnet-Geräte entwickelt. Allerdings sind diese Weiterentwicklungen, bei denen kein ortsempfindlicher Detektor eingesetzt wird, sondern die Ionen auf eng begrenzen Sollbahnen geführt werden, auf sehr kleine Massenbereiche beschränkt, beziehungsweise es dauert lange, bis ein größerer Massenbereich analysiert werden kann. Außerdem sind diese Geräte relativ groß (und damit praktisch nicht transportabel) und kostenaufwendig, sodass sie inzwischen aus der praktischen Anwendung fast vollständig verschwunden sind.In sector field mass spectrographs, the ions are deflected in static magnetic fields and therefore arrive at different points of the detector. This used to consist of photographic plates that were developed after irradiation in mass spectrographs. Meanwhile, electronic detectors can be used. If a suitable electrostatic field is applied between the acceleration section and the magnetic field, a so-called double-focusing mass spectrometer is obtained in which both directional focusing and energy focusing of ions of the same m / z ratio occur at one point of the detector. Knowing the energy and the momentum then the mass-to-charge ratio of the ions can be determined. This device type has a large mass range, but only a low resolution. Over the decades, high-resolution sector magnet devices have also been developed. However, these developments, in which no location-sensitive detector is used, but the ions are guided on narrow limit set paths, limited to very small mass ranges, or it takes a long time until a larger mass range can be analyzed. In addition, these devices are relatively large (and thus practically not portable) and costly, so that they are now almost completely disappeared from practical use.
Ferner sind Ionenfallen-Massenspektrometer, wie Fouriertransform-Ionenzyklotron-Massenspektrometer (FT-ICR) oder Orbitrap-Massenspektrometer, bekannt. Further, ion trap mass spectrometers such as Fourier Transform Ion Cyclotron Mass Spectrometer (FT-ICR) or Orbitrap Mass Spectrometer are known.
Ein FT-ICR-Massenspektrometer benutzt zur Massenanalyse die Ionenfrequenz der Zyklotronbewegung in Magnetfeldern. Es zeichnet sich durch extrem hohe Auflösung bei niedrigen Massen aus und benötigt dazu ein ultrahohes Vakuum. Bei höheren Massen nimmt die Auflösung ab, wobei die Empfindlichkeit gut bleibt. Allerdings beinhaltet die FT-ICR-Methode im Allgemeinen bei schweren Ionen den Einsatz von supraleitenden Magneten, was einen erheblichen Aufwand bedeutet.An FT-ICR mass spectrometer uses the ion frequency of cyclotron motion in magnetic fields for mass analysis. It is characterized by extremely high resolution at low masses and requires an ultra-high vacuum. At higher masses, the resolution decreases and the sensitivity remains good. However, the FT-ICR method generally involves the use of superconducting magnets for heavy ions, which means a considerable outlay.
In der Orbitrap-Ionenfalle findet sich eine zentrale, spindelförmige Elektrode. Die Ionen werden radial zu dieser Elektrode in die Orbitrap hineingeschossen und bewegen sich aufgrund der elektrostatischen Anziehung auf Kreisbahnen (Orbits) um die zentrale Elektrode herum. Da die Ionen nicht in der Mitte der Kammer, sondern dezentral injiziert werden, schwingen sie gleichzeitig entlang der Achse der Zentralelektrode. Diese Ionenschwingung erzeugt in Detektorplatten Signale, die durch Fouriertransformation in die entsprechenden Frequenzen umgewandelt werden, aus denen die m/q-Verhältnisse folgen. Das Prinzip ist daher ähnlich zum FT-ICR, funktioniert aber mit einem elektrostatischen Feld statt einem Magnetfeld. Eine Limitierung dieser Geräte besteht unter anderem darin, dass einzelne Ionen nur bei hohen Ladungszuständen nachgewiesen werden können.In the Orbitrap ion trap there is a central, spindle-shaped electrode. The ions are shot into the orbitrap radially to this electrode and move around the central electrode due to the electrostatic attraction on orbits. Because the ions are not injected in the middle of the chamber, but decentrally At the same time, they swing along the axis of the central electrode. This ion oscillation generates signals in detector plates, which are converted by Fourier transformation into the corresponding frequencies, from which the m / q ratios follow. The principle is therefore similar to the FT-ICR, but works with an electrostatic field instead of a magnetic field. One limitation of these devices is that individual ions can only be detected at high charge states.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Ein oder mehrere der Probleme des Standes der Technik können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Massenspektrometers gelöst oder zumindest gemindert werden. Das erfindungsgemäße Massenspektrometer, umfasst dazu:
- – ein erstes Modul mit einer Ionenquelle und einer Multireflektions-Flugzeit-Einheit (MR-ToF-Einheit); und
- – ein sich dem ersten Modul anschließendes zweites Modul mit einem magnetischen Sektorfeld und einem nachgeordnetem orts- und zeitauflösenden Detektor.
- A first module with an ion source and a multi-reflection time-of-flight unit (MR-ToF unit); and
- - A subsequent to the first module second module with a magnetic sector field and a downstream location and time-resolved detector.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich ein MR-ToF Analysator mit einen nachgelagerten magnetischen Sektorfeld kombinieren lässt und sich die Ionen mit einem ortsempfindlichen Flugzeitdetektor nachweisen lassen. Durch Einsatz des magnetischen Sektorfelds und des ortsempfindlichen Detektors erhält man ein Massenspektrum geringer Auflösung. Durch zusätzliche Verwendung der Flugzeitinformation ergibt sich aber gleichzeitig die aus der Multireflexions-Flugzeit-Massenspektrometrie bekannte hohe Auflösung. Die genannte Kombination erzielt diese hohe Auflösung über einen großen Massenbereich.The invention is based on the finding that an MR-ToF analyzer can be combined with a downstream magnetic sector field and the ions can be detected with a location-sensitive time-of-flight detector. By using the magnetic sector field and the position sensitive detector, a mass spectrum of low resolution is obtained. By additionally using the time-of-flight information, however, the high resolution known from multireflection time-of-flight mass spectrometry results at the same time. The combination mentioned achieves this high resolution over a large mass range.
Alternativ kann man das den Kern der Erfindung auch folgendermaßen beschreiben: Bei der hier auch als Breitband-MR-ToF-Massenspektrometrie bezeichneten Methode wird das hochaufgelöste Flugzeitspektrum, das zunächst nur als Überlagerung der Spektren vieler verschiedener Massenbereiche vorliegt, dadurch entfaltet, dass das magnetischen Sektorfeld die Massenbereiche räumlich auffächert und an die entsprechenden Stellen des ortsempfindlichen Detektors leitet.Alternatively, the core of the invention can also be described as follows: In the method also referred to here as broadband MR-ToF mass spectrometry, the high-resolution time-of-flight spectrum, which initially exists only as a superimposition of the spectra of many different mass ranges, is unfolded by the magnetic sector field spatially fanning out the mass areas and directing them to the appropriate locations of the location-sensitive detector.
Durch die Erfindung wird demnach ein herkömmliches MR-ToF-Massenspektrometer derart erweitert, dass damit Breitband-Massenspektrometrie betrieben werden kann und das Gerät damit auch für analytische Fragestellungen interessant wird. Das erfindungsgemäße Breitband-MR-ToF-Massenspektrometer kann analytische Informationen mit hoher Massenauflösung und Massengenauigkeit über einen großen Massenbereich liefern. Zu den potentiellen Anwendern gehören Forschungseinrichtungen in der Wissenschaft und Industrie, zum Beispiel in biologischen, medizinischen und pharmazeutischen Bereich. Darüber hinaus könnten entsprechende Geräte zum Beispiel auch in der Überwachung von biomedizinischen und pharmazeutischen Produktionsprozessen, zu Erdöluntersuchungen oder der Umweltanalytik eingesetzt werden.Accordingly, the invention extends a conventional MR-ToF mass spectrometer such that broadband mass spectrometry can thus be operated and the device thus becomes interesting for analytical questions as well. The broadband MR-ToF mass spectrometer of the present invention can provide high mass resolution, mass accuracy analytical information over a wide mass range. Potential users include research institutions in science and industry, for example in the biological, medical and pharmaceutical fields. In addition, such devices could be used, for example, in the monitoring of biomedical and pharmaceutical production processes, petroleum studies or environmental analysis.
Im Vergleich zu FT-ICR- oder Orbitrap-Geräten sind die zu erwartenden Betriebs- und Anschaffungskosten des erfindungsgemäßen Massenspektrometers wesentlich geringer. Zudem dürfte die Empfindlichkeit zumindest gegenüber Orbitrap-Geräten verbessert sein, da auch einzelne einfach geladene Ionen nachgewiesen werden können, während dies bei der Orbitrap nur bei hohen Ladungszuständen gelingt.In comparison to FT-ICR or Orbitrap devices, the expected operating and acquisition costs of the mass spectrometer according to the invention are substantially lower. In addition, the sensitivity should at least be improved compared to Orbitrap devices, since single singly charged ions can be detected, while in the Orbitrap succeed only at high charge states.
Die Ionisation des Untersuchungsmaterials erfolgt im Hochvakuum in der Ionenquelle. Es sind verschiedenste Ionisationstechniken entwickelt worden, die generell auch für die Zwecke der Erfindung nutzbar sind. So ist für die Ionisation in der Gasphase zum Beispiel Elektronenstoß-Ionisation (EI), chemische Ionisation (CI) oder die Ionisation durch ein Plasma (ICP) nutzbar. Bei Flüssigkeiten kann man unter anderem Elektrospray-Ionisation (ESI) verwenden. Bei Feststoffen eignen sich unter anderem Desorptionsverfahren, wie Laserdesorption (LD, MALDI), Desorption durch atomare Primärionen oder Clusterionen (SIMS) und Felddesorption (FD). The ionization of the test material takes place in a high vacuum in the ion source. A variety of ionization techniques have been developed, which are generally also useful for the purposes of the invention. For ionization in the gas phase, for example, electron impact ionization (EI), chemical ionization (CI) or ionization by a plasma (ICP) can be used. With liquids one can use among other things electrospray ionization (ESI). For solids, desorption methods such as laser desorption (LD, MALDI), desorption by atomic primary ions or cluster ions (SIMS) and field desorption (FD) are suitable.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, insbesondere soweit die Ionenquelle nicht schon selbst gepulst arbeitet, umfasst das erste Modul einen Ionenpulser (oder auch Buncher), der zwischen der Ionenquelle und der MR-ToF-Einheit angeordnet ist. Mit dem Ionenpulser kann zum Beispiel einen Ausschnitt des Primärionenstrahls in einem Winkel zur bisherigen Strahlrichtung in die Flugstrecke hinein beschleunigt werden. Wird eine kontinuierliche Ionenquelle eingesetzt, so ist der Ionenpulser vorzugsweise eine Ionenfalle. Besonders bevorzugt ist in dieser Konstellation die Ionenfalle eine Hochfrequenz(RF)-Ionenfalle, insbesondere eine lineare Hochfrequenz(RF)-Ionenfalle.According to a preferred embodiment, in particular insofar as the ion source is not already pulsed by itself, the first module comprises an ion pulse (or Buncher), which is arranged between the ion source and the MR-ToF unit. With the ion pulse, for example, a section of the primary ion beam can be accelerated into the flight path at an angle to the previous beam direction. If a continuous ion source is used, the ion pulse is preferably an ion trap. Particularly preferred in this constellation, the ion trap is a radio frequency (RF) ion trap, in particular a linear radio frequency (RF) ion trap.
In einer Ionenfalle werden Ionen mittels elektrischer und/oder magnetischer Felder festgehalten. Abhängig von Art und Stärke der einwirkenden Felder kann man gezielt Ionen eines bestimmten Massenbereichs speichern. Alternativ kann man sämtliche Ionen in der Falle vorrätig halten und durch Veränderung der Felder alle Ionen oder auch die einer bestimmten Masse weiterleiten. Die Speicherung der Ionen erfolgt im Vakuum und ohne Kontakt zu einer Oberfläche. Es gibt verschiedene Ausführungen der Ionenfalle, zum Beispiel die Paul-Falle und die Penning-Falle. In der Paul-Falle wird ein zeitlich veränderliches elektrisches Feld verwendet, um Ionen festzuhalten. Hat dieses Feld die Form eines Quadrupols, wird die Falle auch als Quadrupol-Falle bezeichnet. Bei der Penning-Falle führt eine Kombination von zeitlich konstantem elektrischen Feld und ebenfalls zeitlich konstantem Magnetfeld zu einer Speicherung der Ionen. Bei der Paul-Falle liegt an Endkappen- und Ringelektrode eine Wechselspannung im Radiofrequenzbereich an. Bei richtiger Spannung werden die Flugbahnen der Massen instabil, und nur die Ionen mit genau passendem m/z-Verhältnis bleiben in der Falle, so dass eine Ionenselektion erfolgen kann.In an ion trap, ions are held in place by means of electric and / or magnetic fields. Depending on the type and strength of the applied fields you can selectively store ions of a certain mass range. Alternatively, one can keep all ions in the trap in stock and forward by changing the fields all ions or those of a certain mass. The storage of the ions takes place in vacuum and without contact to a surface. There are different versions of the ion trap, for example the Paul trap and the Penning trap. In the Paul trap, a time-varying electric field is used to hold ions. If this field has the shape of a quadrupole, the trap is also called a quadrupole trap. In the case of the Penning trap, a combination of time-constant electric field and time-constant magnetic field leads to storage of the ions. The Paul trap has an alternating voltage in the radio frequency range at the end cap and ring electrodes. With proper tension, the trajectories of the masses become unstable, and only the ions of exactly matching m / z ratio remain trapped so that ion selection can occur.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das erste Modul einen Potentiallift, der zwischen der Ionenquelle und der MR-ToF-Einheit angeordnet ist oder, sofern ein Ionenpulser vorhanden ist, sich zwischen dem Ionenpulser und der MR-ToF-Einheit befindet. Der Ionenpulser ist in der Regel als Röhre ausgelegt, die beim Ionendurchflug auf ein passendes neues Potential geschaltet wird, um so die Ionenenergie für die sich anschließende MR-ToF-Einheit anzupassen.According to a further preferred embodiment, the first module comprises a potentiallift, which is arranged between the ion source and the MR ToF unit or, if an ion pulse is present, is located between the ion pulse and the MR ToF unit. The ion-pulser is usually designed as a tube, which is switched to an appropriate new potential during the ion passage, in order to adjust the ion energy for the subsequent MR-ToF unit.
Die MR-ToF-Einheit kann in herkömmlicher Weise konzipiert werden und umfasst mindestens zwei Ionenspiegel, zwischen denen die zu untersuchenden Ionen hin und her reflektiert werden. Vorzugsweise umfasst die MR-ToF-Einheit ebenfalls einen integrierten Potentiallift (in-trap Potentiallift). Alternativ kann auch ohne den Potentiallift zwischen den Ionenspiegel gearbeitet werden. Dann müssen allerdings die Potentiale der Ionenspiegel selbst beim Ein- und Ausschuss der Ionen geschaltet werden.The MR-ToF unit can be designed in a conventional way and comprises at least two ion mirrors, between which the ions to be examined are reflected back and forth. Preferably, the MR-ToF unit also includes an integrated potentiallift (in-trap potentiallift). Alternatively, it is also possible to work without the potentiallift between the ion mirrors. In that case, however, the potentials of the ion mirrors must be switched even during the input and output of the ions.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der MR-ToF-Einheit ein weiterer Ionenspiegel (Reflektron) zur zusätzlichen Zeitfokussierung der Ionenpulse nachgeordnet ist. Der zusätzliche Ionenspiegel ist zwischen der MR-ToF-Einheit und dem zweiten Modul angeordnet. Mit dem optional integrierten Potentiallift der MR-ToF-Einheit kann man die Zeitfokussierung für eine bestimmte Umlaufanzahl erreichen. Das reicht beim Betrieb von schmalen Massenbereichen in der Regel aus. Für den Breitbandbetrieb, bei dem die Ionen je nach Masse sehr unterschiedliche Umlaufzahlen haben werden, kann es jedoch von Vorteil sein, die Fokussierung separat durchzuführen, da man dies so für alle Ionensorten erreicht.A further preferred embodiment provides that the MR-ToF unit is followed by a further ion mirror (reflectron) for additional time focusing of the ion pulses. The additional ion mirror is located between the MR-ToF unit and the second module. With the optional integrated potentiallift of the MR-ToF unit you can achieve the time focusing for a certain number of revolutions. This is usually sufficient for the operation of narrow mass ranges. For broadband operation, where the ions will have very different numbers of cycles depending on the mass, it may be advantageous to carry out the focusing separately, since this is achieved for all types of ions.
Nach der MR-ToF-Einheit wird der Ionenstrahl in das zweite Modul mit einem magnetischen Sektorfeld und einem nachgeordnetem ort- und zeitauflösenden Detektor gelenkt. Dabei umfasst das zweite Modul vorzugsweise ein elektrisches Sektorfeld, das zwischen der MR-ToF-Einheit und dem magnetischen Sektorfeld angeordnet ist. Das zweite Modul ist also wie ein doppelfokussierendes Massenspektrometer aufgebaut. Dabei sind das elektrische Sektorfeld und das magnetische Sektorfeld vorzugsweise in Mattauch-Herzog-Geometrie angeordnet.After the MR-ToF unit, the ion beam is directed into the second module with a magnetic sector field and a downstream location and time resolution detector. In this case, the second module preferably comprises an electric sector field, which is arranged between the MR-ToF unit and the magnetic sector field. The second module is therefore constructed like a double-focusing mass spectrometer. In this case, the electrical sector field and the magnetic sector field are preferably arranged in Mattauch-Herzog geometry.
Der ortsempfindliche Detektor dient zur Erfassung der zuvor separierten Ionen. Als Detektor können beispielsweise Mikrokanalplatten (MCP), bei denen die Signalaufnahme mit einer entsprechenden Anodenanordnung („delay-line“) erfolgt, eingesetzt werden. The location-sensitive detector is used to detect the previously separated ions. As a detector, for example, microchannel plates (MCP), in which the signal recording takes place with a corresponding anode arrangement ("delay-line") are used.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und einer dazugehörigen Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and an accompanying drawing. The only figure shows:
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Der
Mit einer Ionenquelle
Nachfolgend durchläuft der Ionenstrahl
Dem Ionenpulser
Die MR-ToF-Einheit
Insgesamt liefert das erste Modul
Optional kann zwischen der MR-ToF-Einheit
Der Ionenstrahl
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015121830.5A DE102015121830A1 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Broadband MR-TOF mass spectrometer |
PCT/EP2016/080675 WO2017102660A1 (en) | 2015-12-15 | 2016-12-12 | Broadband mr-tof mass spectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015121830.5A DE102015121830A1 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Broadband MR-TOF mass spectrometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015121830A1 true DE102015121830A1 (en) | 2017-06-22 |
Family
ID=57539268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015121830.5A Withdrawn DE102015121830A1 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Broadband MR-TOF mass spectrometer |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015121830A1 (en) |
WO (1) | WO2017102660A1 (en) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10950425B2 (en) | 2016-08-16 | 2021-03-16 | Micromass Uk Limited | Mass analyser having extended flight path |
US11049712B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-06-29 | Micromass Uk Limited | Fields for multi-reflecting TOF MS |
US11081332B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-08-03 | Micromass Uk Limited | Ion guide within pulsed converters |
US11205568B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-12-21 | Micromass Uk Limited | Ion injection into multi-pass mass spectrometers |
US11211238B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-12-28 | Micromass Uk Limited | Multi-pass mass spectrometer |
US11239067B2 (en) | 2017-08-06 | 2022-02-01 | Micromass Uk Limited | Ion mirror for multi-reflecting mass spectrometers |
US11295944B2 (en) | 2017-08-06 | 2022-04-05 | Micromass Uk Limited | Printed circuit ion mirror with compensation |
US11309175B2 (en) | 2017-05-05 | 2022-04-19 | Micromass Uk Limited | Multi-reflecting time-of-flight mass spectrometers |
US11328920B2 (en) | 2017-05-26 | 2022-05-10 | Micromass Uk Limited | Time of flight mass analyser with spatial focussing |
US11342175B2 (en) | 2018-05-10 | 2022-05-24 | Micromass Uk Limited | Multi-reflecting time of flight mass analyser |
US11367608B2 (en) | 2018-04-20 | 2022-06-21 | Micromass Uk Limited | Gridless ion mirrors with smooth fields |
US11587779B2 (en) | 2018-06-28 | 2023-02-21 | Micromass Uk Limited | Multi-pass mass spectrometer with high duty cycle |
US11621156B2 (en) | 2018-05-10 | 2023-04-04 | Micromass Uk Limited | Multi-reflecting time of flight mass analyser |
US11817303B2 (en) | 2017-08-06 | 2023-11-14 | Micromass Uk Limited | Accelerator for multi-pass mass spectrometers |
US11848185B2 (en) | 2019-02-01 | 2023-12-19 | Micromass Uk Limited | Electrode assembly for mass spectrometer |
US11881387B2 (en) | 2018-05-24 | 2024-01-23 | Micromass Uk Limited | TOF MS detection system with improved dynamic range |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4472631A (en) * | 1982-06-04 | 1984-09-18 | Research Corporation | Combination of time resolution and mass dispersive techniques in mass spectrometry |
US6191419B1 (en) * | 1997-08-06 | 2001-02-20 | California Institute Of Technology | Machined electrostatic sector for mass spectrometer |
DE10116536A1 (en) * | 2001-04-03 | 2002-10-17 | Wollnik Hermann | Flight time mass spectrometer has significantly greater ion energy on substantially rotation symmetrical electrostatic accelerating lens axis near central electrodes than for rest of flight path |
US20110240845A1 (en) * | 2008-12-22 | 2011-10-06 | Shimadzu Research Laboratory (Shanghai) | Mass analyzer |
US20130221216A1 (en) * | 2010-10-01 | 2013-08-29 | Alexander Makarov | Method and apparatus for improving the throughput of a charged particle analysis system |
DE112013003058T5 (en) * | 2012-06-18 | 2015-03-19 | Leco Corp. | Tandem time-of-flight mass spectrometer with uneven sampling |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6107625A (en) * | 1997-05-30 | 2000-08-22 | Bruker Daltonics, Inc. | Coaxial multiple reflection time-of-flight mass spectrometer |
JP2006500757A (en) * | 2002-09-24 | 2006-01-05 | サイファージェン バイオシステムズ インコーポレイテッド | Electric sector time-of-flight tandem mass spectrometer |
GB0605089D0 (en) * | 2006-03-14 | 2006-04-26 | Micromass Ltd | Mass spectrometer |
GB0700735D0 (en) * | 2007-01-15 | 2007-02-21 | Micromass Ltd | Mass spectrometer |
-
2015
- 2015-12-15 DE DE102015121830.5A patent/DE102015121830A1/en not_active Withdrawn
-
2016
- 2016-12-12 WO PCT/EP2016/080675 patent/WO2017102660A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4472631A (en) * | 1982-06-04 | 1984-09-18 | Research Corporation | Combination of time resolution and mass dispersive techniques in mass spectrometry |
US6191419B1 (en) * | 1997-08-06 | 2001-02-20 | California Institute Of Technology | Machined electrostatic sector for mass spectrometer |
DE10116536A1 (en) * | 2001-04-03 | 2002-10-17 | Wollnik Hermann | Flight time mass spectrometer has significantly greater ion energy on substantially rotation symmetrical electrostatic accelerating lens axis near central electrodes than for rest of flight path |
US20110240845A1 (en) * | 2008-12-22 | 2011-10-06 | Shimadzu Research Laboratory (Shanghai) | Mass analyzer |
US20130221216A1 (en) * | 2010-10-01 | 2013-08-29 | Alexander Makarov | Method and apparatus for improving the throughput of a charged particle analysis system |
DE112013003058T5 (en) * | 2012-06-18 | 2015-03-19 | Leco Corp. | Tandem time-of-flight mass spectrometer with uneven sampling |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10950425B2 (en) | 2016-08-16 | 2021-03-16 | Micromass Uk Limited | Mass analyser having extended flight path |
US11309175B2 (en) | 2017-05-05 | 2022-04-19 | Micromass Uk Limited | Multi-reflecting time-of-flight mass spectrometers |
US11328920B2 (en) | 2017-05-26 | 2022-05-10 | Micromass Uk Limited | Time of flight mass analyser with spatial focussing |
US11211238B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-12-28 | Micromass Uk Limited | Multi-pass mass spectrometer |
US11756782B2 (en) | 2017-08-06 | 2023-09-12 | Micromass Uk Limited | Ion mirror for multi-reflecting mass spectrometers |
US11239067B2 (en) | 2017-08-06 | 2022-02-01 | Micromass Uk Limited | Ion mirror for multi-reflecting mass spectrometers |
US11295944B2 (en) | 2017-08-06 | 2022-04-05 | Micromass Uk Limited | Printed circuit ion mirror with compensation |
US11081332B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-08-03 | Micromass Uk Limited | Ion guide within pulsed converters |
US11049712B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-06-29 | Micromass Uk Limited | Fields for multi-reflecting TOF MS |
US11817303B2 (en) | 2017-08-06 | 2023-11-14 | Micromass Uk Limited | Accelerator for multi-pass mass spectrometers |
US11205568B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-12-21 | Micromass Uk Limited | Ion injection into multi-pass mass spectrometers |
US11367608B2 (en) | 2018-04-20 | 2022-06-21 | Micromass Uk Limited | Gridless ion mirrors with smooth fields |
US11621156B2 (en) | 2018-05-10 | 2023-04-04 | Micromass Uk Limited | Multi-reflecting time of flight mass analyser |
US11342175B2 (en) | 2018-05-10 | 2022-05-24 | Micromass Uk Limited | Multi-reflecting time of flight mass analyser |
US11881387B2 (en) | 2018-05-24 | 2024-01-23 | Micromass Uk Limited | TOF MS detection system with improved dynamic range |
US11587779B2 (en) | 2018-06-28 | 2023-02-21 | Micromass Uk Limited | Multi-pass mass spectrometer with high duty cycle |
US11848185B2 (en) | 2019-02-01 | 2023-12-19 | Micromass Uk Limited | Electrode assembly for mass spectrometer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017102660A1 (en) | 2017-06-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2017102660A1 (en) | Broadband mr-tof mass spectrometer | |
DE112007000146B4 (en) | Concentrating ionic conductor of a mass spectrometer, spectrometer and method | |
US7772546B2 (en) | Portable loeb-eiber mass spectrometer | |
DE102009020886B4 (en) | Storing ions in Kíngdon ion traps | |
DE112011104377B4 (en) | Ion detection | |
DE112014006538T5 (en) | Method of targeted mass spectrometric analysis | |
DE102019129108A1 (en) | Multireflection mass spectrometer | |
DE60319029T2 (en) | mass spectrometry | |
DE102015224917B4 (en) | ion source | |
DE112013003813T5 (en) | Ion mobility spectrometer with high throughput | |
DE112014004157B4 (en) | Targeted mass analysis | |
DE102008024297B4 (en) | Fragmentation of ions in Kingdon ion traps | |
DE10244736B4 (en) | Mass analyzer with ion trap | |
DE102007047075B4 (en) | Compensation of space charge effects in ion cyclotron resonance mass spectrometers | |
DE102010002191A1 (en) | Time-of-flight mass spectrometer with cylindrical geometry | |
DE102011109927B4 (en) | Introduction of ions in Kingdon ion traps | |
DE102017012306B3 (en) | Ion injection into an electrostatic trap | |
DE112016003713T5 (en) | Axial field collision cell | |
DE102014222380A1 (en) | AIR PRESSURE INTERFACE WITH IMPROVED ION TRANSFER FOR SPECTROMETRY AND RELATED SYSTEMS AND METHOD | |
DE102020112282B4 (en) | Improved injection of ions into an ion storage device | |
DE102023111685A1 (en) | Charge detection for controlling ion accumulation | |
EP3818556A1 (en) | Dynamic ion filtering for reducing highly abundant ions | |
DE102004011691B4 (en) | Method for mass spectrometry | |
EP3147934A1 (en) | Systems and methods for multipole operation | |
CN105957796B (en) | A kind of mass spectrograph |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |