DE102018009119A1

DE102018009119A1 - Massenspektrometer

Info

Publication number: DE102018009119A1
Application number: DE102018009119.9A
Authority: DE
Inventors: Hamish Stewart
Original assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Current assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2019-05-23
Also published as: CN109817507B; US11508567B2; GB2573485A; GB2573485B; GB201719226D0; US10978289B2; US20210210334A1; US20190157065A1; CN109817507A

Abstract

Ein Verfahren zur Fragmentierung von Ionen für die Massenspektrometrie ist vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Einspritzen einer Menge erster Ionen mit einer ersten Ladung in eine lonenfalle, wobei die lonenfalle eine längliche Multipol-Elektrodenanordnung umfasst, die derart angeordnet ist, dass ein länglicher lonenkanal definiert wird. Die ersten Ionen werden durch Anlegen eines HF-Pseudopotentials an die längliche Multipol-Elektrodenanordnung innerhalb des länglichen lonenkanals radial und durch Anlegen eines ersten Potentialtopfs an den länglichen lonenkanal auf ein erstes Volumen innerhalb des lonenkanals axial begrenzt. Eine Menge zweiter Ionen mit einer zweiten Ladung, die der ersten Ladung entgegengesetzt ist, wird in die lonenfalle eingespritzt. Die zweiten Ionen werden auf ein zweites Volumen innerhalb des länglichen lonenkanals axial begrenzt, indem ein zweiter Potentialtopf an den länglichen lonenkanal angelegt wird, wobei der erste Potentialtopf innerhalb des zweiten Potentialtopfs vorgesehen ist. Die ersten Ionen und die zweiten Ionen werden in der Ionenfalle gekühlt, und die ersten Ionen und die zweiten Ionen können so wechselwirken, dass die ersten Ionen und/oder die zweiten Ionen fragmentiert werden, um Produktionen zu erzeugen. Es ist außerdem ein Massenspektrometer-Steuergerät zum Steuern einer lonenfalle zum Fragmentieren von Vorläuferionen und ein Massenspektrometer vorgesehen.

Description

Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Massenspektrometer. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine Fragmentierungskammer für ein Massenspektrometer und ein Verfahren zum Fragmentieren von Ionen für eine Massenanalyse durch Massenspektrometrie.
Hintergrund
Die Massenspektrometrie ist eine wichtige Technik auf dem Gebiet der chemischen Analyse. Insbesondere kann die Massenspektrometrie dazu verwendet werden, organische Verbindungen zu analysieren und zu identifizieren. Die Analyse von organischen Verbindungen unter Verwendung der Massenspektrometrie ist eine Herausforderung, da organische Verbindungen in der Masse von einigen zehn u (atomaren Masseneinheiten) bis zu mehreren hunderttausend u reichen können.
Im Allgemeinen umfasst ein Massenspektrometer eine lonenquelle zum Erzeugen von Ionen aus einer Probe, verschiedene Linsen, Massenfilter, lonenfallen/Speichervorrichtungen und/oder Fragmentierungsvorrichtung(en) und einen oder mehrere Massenanalysatoren. Massenanalysatoren können eine Anzahl verschiedener Techniken zum Trennen von Ionen verschiedener Massen für die Analyse verwenden. Zum Beispiel können Ionen zeitlich durch einen Flugzeit-Massenanalysator (Time-of-Flight- Massenanalysator, ToF), räumlich durch einen magnetischen Sektor-Massenanalysator oder im Frequenzraum durch einen Fourier-Transformationen-Massenanalysator, wie etwa einen Orbitrap-Massenanalysator, getrennt werden. Die Massenanalyse von Proben- (d. h. Vorläufer-) Ionen unter Verwendung eines Massenspektrometers wird oft als MS1-Analyse bezeichnet.
Eine wichtige Komponente eines Massenspektrometersystems ist eine Ionenfalle. Ionenfallen verwenden typischerweise eine Kombination von statischen und dynamischen elektrischen Feldern, um Ionen einzufangen. Zum Beispiel kann eine lineare Multipol-Ionenfalle Ionen unter Verwendung eines statischen elektrischen Felds in einer axialen Richtung begrenzen und kann Ionen unter Verwendung eines Pseudopotentialtopfs durch Anlegen eines HF-Potentials an eine Multipol-Elektrodenanordnung in einer radialen Richtung begrenzen.
Eine bekannte Art einer Multipol-Elektrodenanordnung sind vier stabförmige Elektroden, die derart angeordnet sind, dass sie eine Quadrupol-Elektrodenanordnung bilden.
Eine besonders nützliche Technik zum Analysieren organischer Verbindungen besteht darin, die Probenionen (Vorläuferionen) in kleinere Teile (Produktionen) zu fragmentieren. Die Produktionen können dann einer Massenanalyse unterzogen werden, um auf die Struktur der Vorläuferionen zu schließen. Diese Art von Massenspektrometrie-Experiment wird oft als MS2 (oder MS/MS)-Analyse bezeichnet.
Eine Technik zum Fragmentieren von Vorläuferionen ist die kollisionsaktivierte Dissoziation (Collision Activated Dissociation, CAD), bei der die Vorläuferionen kinetisch durch ein elektrisches Feld in einer Ionenfalle, beispielsweise einer linearen Multipol-Ionenfalle, die auch ein Niederdruck-Inertgas enthält, angeregt werden. Die angeregten Vorläuferionen kollidieren mit Molekülen des Inertgases und können sich aufgrund der Kollisionen in Produktionen aufsplittern.
In einer anderen Anordnung können Vorläuferionen durch Elektroneneinfang-Dissoziation (ECD) fragmentiert werden. Bei ECD werden niederenergetische Elektronen durch mehrfach geladene positive Vorläuferionen eingefangen, die dann aufgrund des Elektroneneinfangs fragmentiert werden können. ECD-Prozesse sind in einer linearen Multipol-Ionenfalle schwierig durchzuführen, da die angelegten HF-Felder für den Empfang von Elektronen mit niedriger Energie nicht förderlich sind. Zum Beispiel können thermische Elektronen, die in eine lineare lonenfalle eingeführt werden, ihre thermischen Energien nur für einen Bruchteil einer Mikrosekunde beibehalten und können nicht eingefangen werden. Daher sind ECD-Techniken nicht ohne Weiteres auf viele Massenspektrometersysteme anwendbar.
Alternativ können Vorläuferionen durch Ionen/Ionen-Wechselwirkungen in einem als Elektronentransfer-Dissoziation (ETD) bekannten Prozess fragmentiert werden. Ähnlich wie bei ECD erfordert ETD typischerweise, dass die relative kinetische Energie der wechselwirkenden Teilchen klein ist, vorzugsweise weniger als (10, 5, 2) eV, optimalerweise weniger als etwa 1 eV. Da jedoch Ionen anstelle von Elektronen das Reagens für den Prozess bilden, kann eine lineare lonenfalle zur Durchführung eines ETD-Prozesses geeignet sein.
Ionen/Ionen-Reaktionen in einer lonenfalle werden typischerweise dadurch induziert, dass Ionen anfänglich in einer lonenfalle eingefangen werden, und die Reagenzionen in die Falle fokussiert werden. Um lonen/lonen-Wechselwirkungen zu induzieren, haben die Reagenzionen häufig eine zu den Vorläuferionen entgegengesetzte Ladung. Das Begrenzen von Ionen entgegengesetzter Ladungen in einer lonenfalle und das Induzieren einer Wechselwirkung der Ionen ist eine Herausforderung, da sich Ionen mit entgegengesetzten Ladungen in Reaktion auf ein statisches elektrisches Feld unterschiedlich verhalten.
Die US-B-8604419 offenbart eine lonenfalle zum gleichzeitigen Einfangen von Anionen und Kationen über die Anwendung eines zusätzlichen axialen Gleichstromgradienten in Kombination mit einem gekoppelten HF-Potential (oder gekoppelten HF-Potentialen).
Die Kombination des HF-Potentials und des axialen Gleichspannungsgradienten in einer solchen Anordnung bildet ein Pseudopotential, das Minima für die gefangenen positiv und negativ geladenen Teilchen liefert, die zu einer Überlappung der lonenwolken führen, um vorteilhafte lonen/lonen-Wechselwirkungen zu ermöglichen.
Zusammenfassung der Offenbarung
Gemäß dem ersten Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Fragmentieren von Ionen für die Massenspektrometrie vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Einspritzen einer Menge erster Ionen mit einer ersten Ladung in eine lonenfalle. Die lonenfalle umfasst eine längliche Multipol-Elektrodenanordnung, die derart angeordnet ist, dass ein länglicher lonenkanal definiert wird. Die ersten Ionen werden durch Anlegen eines HF-Pseudopotentials an die längliche Multipol-Elektrodenanordnung innerhalb des länglichen lonenkanals radial begrenzt. Die ersten Ionen werden auf ein erstes Volumen innerhalb des lonenkanals axial begrenzt, indem ein erster Potentialtopf an den länglichen lonenkanal angelegt wird. Das Verfahren umfasst das Einspritzen einer Menge zweiter Ionen mit einer zweiten Ladung, die der ersten Ladung entgegengesetzt ist, in die lonenfalle. Die zweiten Ionen werden auf ein zweites Volumen innerhalb des länglichen lonenkanals axial begrenzt, indem ein zweiter Potentialtopf an den länglichen lonenkanal angelegt wird. Die zweiten Ionen werden wie die ersten Ionen durch das HF-Pseudopotential, das an die längliche Multipolanordnung angelegt wird, innerhalb des länglichen lonenkanals radial begrenzt. Der erste Potentialtopf ist innerhalb des zweiten Potentialtopfs vorgesehen. Daher liegt das erste Volumen innerhalb des zweiten Volumens. Das Verfahren umfasst das Kühlen der ersten Ionen und der zweiten Ionen in der lonenfalle und das Ermöglichen, dass die ersten Ionen und die zweiten Ionen derart wechselwirken, dass die ersten Ionen und/oder die zweiten Ionen fragmentiert werden, um Produktionen zu erzeugen.
Indem der erste Potentialtopf innerhalb des zweiten Potentialtopfs vorgesehen ist, überschneidet sich vorteilhafterweise das Volumen der ersten Ionen, die innerhalb des ersten Potentialtopfs begrenzt sind, mit dem Volumen der zweiten Ionen, die innerhalb des zweiten Potentialtopfs begrenzt sind. Da die Ionen entgegengesetzte Ladungen aufweisen, wird die resultierende Raumladung innerhalb des länglichen lonenkanals verringert. Die resultierende Verringerung der Raumladung erhöht die lonenbegrenzung innerhalb des ersten und zweiten Potentialtopfs, was zu einem verbesserten Fragmentierungsverfahren führt, da eine erhöhte Begrenzung eine höhere Rate von lonen/lonen-Wechselwirkungen bewirkt.
Vorteilhafterweise ist der erste Potentialtopf, der zum Begrenzen der ersten Ionen verwendet wird, unabhängig von dem Potentialtopf, der zum Begrenzen der zweiten Ionen verwendet wird. Dementsprechend können der erste und zweite Potentialtopf basierend auf den Masse-zu-Ladung-Verhältnissen der ersten Ionen und der zweiten Ionen unabhängig eingestellt werden. Zum Beispiel können die ersten Ionen Vorläuferionen sein, die fragmentiert werden, während die zweiten Ionen Reagenzionen sein können, die geeignet sind, die Vorläuferionen durch einen ETD-Prozess zu fragmentieren. Somit umhüllt die räumliche Verteilung der zweiten (Reagenz-) Ionen innerhalb des zweiten Potentialtopfs die räumliche Verteilung der ersten (Vorläufer-) Ionen innerhalb des ersten Potentialtopfs. Somit werden gemäß dem Verfahren des ersten Aspekts ein wesentlicher Anteil der räumlichen Verteilung der Vorläuferionen, vorzugsweise alle von ihnen, Reagenzionen für eine ETD-Fragmentierungsreaktion ausgesetzt.
Da Produktionen (fragmentierte Ionen) typischerweise eine relativ geringere Ladung für die ersten und/oder zweiten Ionen aufweisen, erfahren die Produktionen weiterhin eine geringere Begrenzung durch das Gleichspannungsbegrenzungspotential. Die Produktionen können als Folge der Fragmentierungsreaktion auch energetischer als die ersten oder zweiten Ionen (Vorläufer- oder Reagenzionen) sein. Somit können die Produktionen in der Lage sein, die durch den ersten und den zweiten Potentialtopf in der länglichen lonenfalle gelieferte Begrenzung zu verlassen. Durch Entfernen der Produktionen aus dem Volumen der Ionenfalle, in der die ETD-Reaktion stattfindet, findet keine Wechselwirkung der Produktionen mit den ersten und/oder zweiten Ionen mehr statt. Somit kann das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt die Geschwindigkeit, mit welcher nützliche Produktionen durch weitere Reaktionsschritte zerstört werden, reduzieren und/oder minimieren.
Durch Entfernen der Produktionen bei ihrer Erzeugung aus dem ersten Volumen und/oder dem zweiten Volumen kann die Anzahl der Ionen, die in dem ersten Volumen und dem zweiten Volumen begrenzt sind, verringert werden, wenn die Fragmentierungsreaktion fortschreitet. Als solche kann die Fragmentierungsreaktion selbstlöschend sein.
Vorzugsweise ist der erste Potentialtopf durch eine erste DC-Bias-Spannung, die an eine erste Elektrode in Bezug auf die längliche Multipol-Elektrodenanordnung angelegt wird, definiert. Vorzugsweise ist der zweite Potentialtopf durch zweite DC-Bias-Spannungen definiert, die an axial gegenüberliegende zweite Elektroden in Bezug auf die längliche Multipolanordnung angelegt wird. Durch Definieren der ersten und zweiten Potentialtöpfe unter Verwendung von DC-Bias-Spannungen, die jeweils an erste und zweite Elektroden angelegt werden, können die ersten und zweiten Ionen unter ausschließlicher Verwendung von nur Gleichspannungspotentialen axial begrenzt werden.
Vorzugsweise ist die erste Elektrode in einem im Wesentlichen zentralen Bereich des zweiten Potentialtopfs positioniert. Zum Beispiel kann die erste Elektrode in einem im Wesentlichen zentralen Bereich des länglichen lonenkanals positioniert sein. Somit kann sich die räumliche Verteilung der zweiten Ionen mit im Wesentlichen der gesamten räumlichen Verteilung der ersten Ionen überlappen.
Vorzugsweise ist die Stärke des zweiten Potentialtopfs höher als die Stärke des ersten Potentialtopfs. Der zweite Potentialtopf kann eine zu dem ersten Potentialtopf entgegengesetzte Polarität aufweisen. Zum Beispiel können Vorläuferionen für die ETD-Fragmentierung mehrfach geladene Ionen mit relativ hoher Masse sein, die durch einen relativ flachen ersten Potentialtopf axial eingefangen werden können. Reagenzionen können einfach geladene Ionen mit relativ geringer Masse sein. Daher können die Reagenzionen aufgrund ihrer thermischen Energie die Potentialbarriere, die von dem ersten Potentialtopf bereitgestellt wird, leicht passieren, wodurch eine totale Überlappung des Reagenzionenvolumens und des Volumens der Vorläuferionen erzeugt wird. Die resultierenden angeregten Produktionen, die durch die Fragmentierung erzeugt werden, weisen eine relativ geringe Masse und Ladung auf und werden in ähnlicher Weise von dem ersten Potentialtopf schlecht eingefangen. Daher können die Produktionen leicht entweichen und zu den axialen Enden der Fragmentierungskammer wandern, wo ETD-Reagenzien weniger leicht eindringen können. Dies ermöglicht das Löschen der ETD-Reaktion, bevor Vorläuferionen bis zur analytischen Nutzlosigkeit fragmentiert sind oder die Ladung auf neutral reduziert ist.
Vorzugsweise werden die ersten Ionen und/oder die zweiten Ionen von einem axialen Ende der lonenfalle in die lonenfalle eingespritzt.
Vorzugsweise haben die zweiten Ionen eine geringere Elektronenaffinität als die ersten Ionen. Als solche können die zweiten Ionen Reagenzionen sein, die während einer ETD-Fragmentierungsreaktion leicht Elektronen an Vorläufer-Ionen (erste Ionen) mit höherer Elektronenaffinität abgeben. Vorzugsweise ist mindestens ein dritter Potentialtopf vorgesehen, um die Produktionen axial zu begrenzen, wobei der dritte Potentialtopf eine Polarität aufweist, die mit der Polarität des ersten Potentialtopfs übereinstimmt, und der neben dem zweiten Potential angeordnet ist. Der dritte Potentialtopf sieht einen Bereich in der Fragmentierungskammer zum Sammeln von Produktionen vor, die aus den ersten und zweiten Potentialtöpfen entweichen. Vorteilhafterweise weist der dritte Potentialtopf eine zu dem zweiten Potentialtopf entgegengesetzte Polarität auf, sodass zweite (Reagenz-) Ionen nicht mit den Produktionen in dem dritten Potentialtopf wechselwirken.
Vorzugsweise ist die Stärke des mindestens einen dritten Potentialtopfs höher als die Stärke des ersten Potentialtopfs. Somit kann der dritte Potentialtopf wirksam die Produktionen begrenzen, die dazu neigen, eine höhere Energie als die ersten Ionen aufzuweisen.
Vorzugsweise ist ein dritter Potentialtopf in der axialen Richtung des länglichen lonenkanals benachbart zu jeder gegenüberliegenden Seite des zweiten Potentialtopfs vorgesehen. Durch das Vorsehen von dritten Potentialtöpfen auf jeder Seite des zweiten Potentialtopfs können Produktionen aus dem ersten und dem zweiten Potentialtopf in jeder axialen Richtung des länglichen lonenkanals entweichen und können in einem dritten Potentialtopf begrenzt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Offenbarung ist ein Massenspektrometer-Steuergerät zur Steuerung einer lonenfalle zum Fragmentieren erster Ionen vorgesehen. Das Steuergerät ist derart konfiguriert, dass es bewirkt, dass mindestens eine lonenquelle eine Menge erster Ionen mit einer ersten Ladung in eine lonenfalle einspritzt. Die mindestens eine lonenquelle kann die Menge an ersten Ionen direkt in die lonenfalle oder über eine oder mehrere ionenoptische Vorrichtungen, beispielsweise eine oder mehrere Ionenführungen, Linsen, Massenselektoren, lonenmobilitätsseparatoren, weitere lonenfallen und/oder Multipole einspritzen. In einer Ausführungsform können die ersten Ionen Vorläuferionen sein, und die lonenquelle kann die ersten Ionen über mindestens einen Massenselektor, wie etwa einen Quadrupol-Massenfilter, in die lonenfalle einspritzen. Dadurch können die ersten Ionen massenselektierte Vorläuferionen sein. Die lonenfalle umfasst eine längliche Multipol-Elektrodenanordnung, die derart angeordnet ist, dass sie einen länglichen lonenkanal definiert. Das Steuergerät ist ferner dazu konfiguriert, zu bewirken, dass die lonenfalle ein HF-Pseudopotential an die längliche Multipol-Elektrodenanordnung anlegt, um die ersten Ionen in dem länglichen lonenkanal radial zu begrenzen, um zu bewirken, dass die lonenfalle einen ersten Potentialtopf an dem länglichen lonenkanal anlegt, um die ersten Ionen in dem länglichen lonenkanal zu begrenzen, um zu bewirken, dass die mindestens eine lonenquelle eine Menge zweiter Ionen mit einer zur ersten Ladung entgegengesetzten zweiten Ladung in die lonenfalle einspritzt, um zu bewirken, dass die lonenfalle einen zweiten Potentialtopf an dem länglichen lonenkanal anlegt, um die zweiten Ionen innerhalb des länglichen lonenkanals axial zu begrenzen, wobei der erste Potentialtopf innerhalb des zweiten Potentialtopfs vorgesehen ist, und um zu bewirken, dass die lonenfalle die ersten Ionen und die zweiten Ionen in der Ionenfalle derart abkühlt, dass die ersten Ionen und/oder die zweiten Ionen fragmentiert werden, um Produktionen zu erzeugen. Somit kann ein Steuergerät für ein Massenspektrometer vorgesehen werden, um das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Offenbarung umzusetzen.
Gemäß einem dritten Aspekt der Offenbarung ist ein Massenspektrometer vorgesehen. Das Massenspektrometer umfasst eine lonenfalle, mindestens eine lonenquelle, die dazu konfiguriert ist, erste Ionen mit einer ersten Ladung in die lonenfalle einzuspritzen und zweite Ionen mit einer entgegengesetzten zweiten Ladung in die lonenfalle einzuspritzen, und ein Massenspektrometer-Steuergerät gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Somit kann das Massenspektrometer gemäß dem dritten Aspekt der Offenbarung vorgesehen werden, um das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Offenbarung durchzuführen.
Vorzugsweise umfasst das Massenspektrometer ferner einen Massenanalysator. Vorzugsweise ist das Massenspektrometer-Steuergerät ferner derart konfiguriert, dass es bewirkt, dass die lonenfalle die Produktionen aus der lonenfalle in den Massenanalysator ausstößt und den Massenanalysator veranlasst, die Masse der Produktionen zu analysieren. Daher kann das Massenspektrometer zur Durchführung einer MS2 (MS/MS)-Analyse einer Probe verwendet werden. Die Produktionen können direkt oder indirekt aus der lonenfalle in den Massenanalysator ausgestoßen werden. Im Falle des indirekten Ausstoßes können die Produktionen zuerst in eine weitere lonenfalle und dann von der weiteren lonenfalle in den Massenanalysator ausgestoßen werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der Offenbarung ist ein Computerprogramm vorgesehen. Das Computerprogramm umfasst Anweisungen, um das Massenspektrometer-Steuergerät gemäß dem zweiten Aspekt oder das Massenspektrometer gemäß dem dritten Aspekt zum Ausführen des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt zu veranlassen.
Gemäß einem fünften Aspekt der Offenbarung ist ein computerlesbares Medium vorgesehen, auf dem das Computerprogramm gemäß dem vierten Aspekt gespeichert ist.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Fragmentieren von Ionen für die Massenspektrometrie vorgesehen. Gemäß dem sechsten Aspekt verwendet das Verfahren eine UV-Photodissoziation (UVPD), um die ersten Ionen zu fragmentieren. Das Verfahren umfasst das Einspritzen einer Menge erster Ionen mit einer ersten Ladung in eine lonenfalle. Die lonenfalle beinhaltet eine längliche Multipol-Elektrodenanordnung, die derart angeordnet ist, dass sie einen länglichen Ionenkanal definiert. Die ersten Ionen werden durch Anlegen eines HF-Pseudopotentials an die längliche Multipol-Elektrodenanordnung innerhalb des länglichen lonenkanals radial begrenzt. Die ersten Ionen werden auf ein erstes Volumen innerhalb des lonenkanals axial begrenzt, indem ein erster Potentialtopf an den länglichen lonenkanal angelegt wird. Das Verfahren umfasst ferner das Anlegen eines zweiten Potentialtopfs mit zu dem ersten Potentialtopf entgegengesetzter Polarität an den länglichen lonenkanal. Der erste Potentialtopf wird innerhalb des zweiten Potentialtopfs vorgesehen. Die ersten Ionen werden innerhalb des ersten Volumens mit einer Quelle ultravioletter Strahlung bestrahlt, sodass die ersten Ionen fragmentiert werden, um Produktionen zu erzeugen.
Da die Produktionen (fragmentierten Ionen) typischerweise eine relativ geringere Ladung für die ersten Ionen aufweisen, werden die Produktionen durch den ersten Potentialtopf weniger begrenzt. Die Produktionen können als Ergebnis der Fragmentierungsreaktion auch energetischer als die ersten Ionen sein. Somit können zumindest einige, vorzugsweise alle, der Produktionen in der Lage sein, aus der von dem ersten Potentialtopf in der länglichen lonenfalle gelieferten Begrenzung zu entkommen. Das Vorhandensein des zweiten Potentialtopfs mit entgegengesetzter Polarität trennt die ausgetretenen Produktionen axial von dem ersten Volumen. Durch Entfernen der Produktionen aus dem Volumen der lonenfalle, in der die UVPD-Reaktion stattfindet, werden die Produktionen nicht weiter mit den ersten Ionen und/oder der UV-Strahlung wechselwirken. Somit kann das Verfahren gemäß dem sechsten Aspekt die Geschwindigkeit, mit der nützliche Produktionen durch weitere Reaktionsschritte zerstört werden, reduzieren und/oder minimieren.
Durch Entfernen der Produktionen aus dem ersten Volumen, wenn sie aus den ersten Ionen erzeugt werden, kann die Gesamtanzahl der Ionen innerhalb des ersten Volumens reduziert werden, wenn die UVPD-Reaktion fortschreitet. Als solche kann die UVPD-Reaktion selbstlöschend sein.
Vorzugsweise ist der erste Potentialtopf durch eine erste DC-Bias-Spannung definiert, die an mindestens eine erste Elektrode in Bezug auf ein Gleichspannungspotential der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung angelegt wird. Vorzugsweise ist der zweite Potentialtopf durch zweite DC-Bias-Spannungen definiert, die an axial gegenüberliegende zweite Elektroden in Bezug auf das Gleichspannungspotential der länglichen Multipolanordnung angelegt werden. Durch Definieren der ersten und zweiten Potentialtöpfe unter Verwendung von DC-Bias-Spannungen, die jeweils an die ersten und zweiten Elektroden angelegt werden, können die ersten Ionen axial begrenzt und die Produktionen axial getrennt werden, wobei nur Gleichspannungspotentiale verwendet werden. Vorteilhafterweise kann durch Verwendung von Gleichspannungspotentialen der begrenzende Effekt der ersten Potentiale auf die ersten Ionen unabhängig von dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis der ersten Ionen sein. In ähnlicher Weise kann die Fähigkeit der Produktionen, aus dem ersten Potentialtopf auszutreten und durch den zweiten Potentialtopf von den ersten Ionen axial getrennt zu werden, unabhängig von dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis der Produktionen und/oder der ersten Ionen sein. Insbesondere kann das Verfahren für Produktionen wirksam sein, die ein Masse-zu-Ladung-Verhältnis aufweisen, das im Wesentlichen dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis eines ersten Ions ähnlich ist.
Vorzugsweise ist die mindestens eine erste Elektrode in einem im Wesentlichen zentralen Bereich des zweiten Potentialtopfs positioniert.
Vorzugsweise ist die Stärke des zweiten Potentialtopfs höher als die Stärke des ersten Potentialtopfs. Zum Beispiel können Vorläuferionen für die UVPD-Fragmentierung mehrfach geladene Ionen mit relativ hoher Masse sein, die durch einen relativ flachen ersten Potentialtopf axial eingefangen werden können. Die resultierenden angeregten Produktionen, die durch die Fragmentierung erzeugt werden, weisen eine relativ geringe Masse und Ladung auf und werden durch den ersten Potentialtopf schlecht eingefangen. Daher können die Produktionen leicht entweichen und zu den axialen Enden der Fragmentierungskammer wandern. Dies ermöglicht das Löschen der UVPD-Reaktion, bevor die ersten Ionen bis zu dem Punkt analytischer Nutzlosigkeit weiter fragmentiert sind oder die Ladung auf neutral reduziert ist.
Vorzugsweise werden die ersten Ionen von einem axialen Ende der lonenfalle in die lonenfalle eingespritzt.
Vorzugsweise ist mindestens ein dritter Potentialtopf vorgesehen, um die Produktionen innerhalb mindestens eines dritten Volumens axial zu begrenzen, wobei der dritte Potentialtopf eine Polarität aufweist, die mit der Polarität des ersten Potentialtopfs übereinstimmt, und neben dem zweiten Potentialtopf angeordnet ist. Der dritte Potentialtopf sieht einen Bereich in der Fragmentierungskammer zum Sammeln von Produktionen vor, die aus den ersten (und zweiten) Potentialtöpfen austreten.
Vorzugsweise ist die Stärke des mindestens einen dritten Potentialtopfs höher als die Stärke des ersten Potentialtopfs. Somit kann der dritte Potentialtopf wirksam die Produktionen begrenzen, die dazu neigen, eine höhere Energie als die ersten Ionen aufzuweisen. Vorzugsweise wird ein dritter Potentialtopf in der axialen Richtung des länglichen lonenkanals benachbart zu jeder gegenüberliegenden Seite des zweiten Potentialtopfs vorgesehen. Somit kann die Menge der Produktionen, die durch die dritten Potentialtöpfe eingefangen werden, erhöht werden.
Vorzugsweise erstreckt sich die längliche Multipolanordnung in der axialen Richtung über eine zweite Elektrode hinaus, sodass der mindestens eine dritte Potentialtopf durch die zweite DC-Bias-Spannung definiert wird, die an einer der zweiten Elektroden in Bezug auf das Gleichspannungspotential der länglichen Multipolanordnung anliegt. Somit kann der mindestens eine dritte Potentialtopf vorgesehen werden, indem nur DC-Bias-Spannungen verwendet werden, die an die Fragmentierungskammer angelegt werden.
Vorzugsweise ist die Quelle ultravioletter Strahlung so angeordnet, dass das mindestens eine dritte Volumen im Wesentlichen nicht bestrahlt wird. Als solches sieht das dritte Volumen zum Einschließen der Produktionen einen Bereich innerhalb des länglichen lonenkanals der Fragmentierungskammer vor, in dem die Produktionen akkumuliert und begrenzt werden können, ohne weiteren UVPD-Reaktionen unterzogen zu werden.
Vorzugsweise ist die Quelle ultravioletter Strahlung in einer Richtung quer zur Längsrichtung des länglichen lonenkanals vorgesehen. Somit kann die Quelle ultravioletter Strahlung dafür vorgesehen werden, nur ein spezifisches Volumen des länglichen lonenkanals zu bestrahlen. Vorzugsweise ist die Quelle ultravioletter Strahlung relativ zu dem länglichen lonenkanal derart ausgerichtet, dass im Wesentlichen nur der Teil des länglichen lonenkanals, der dem ersten Volumen entspricht, bestrahlt wird.
Gemäß einem siebten Aspekt der Offenbarung ist ein Massenspektrometer-Steuergerät zur Steuerung einer Ionenfalle zum Fragmentieren erster Ionen vorgesehen. Gemäß dem siebten Aspekt verwendet die lonenfalle eine UV-Photodissoziation (UVPD), um die ersten Ionen zu fragmentieren. Das Steuergerät ist derart konfiguriert, dass es bewirkt, dass mindestens eine lonenquelle eine Menge erster Ionen mit einer ersten Ladung in eine lonenfalle einspritzt. Die mindestens eine lonenquelle kann die Menge an ersten Ionen direkt in die lonenfalle oder über eine oder mehrere ionenoptische Vorrichtungen, beispielsweise eine oder mehrere Ionenführungen, Linsen, Massenselektoren, lonenmobilitätsseparatoren, weitere lonenfallen und/oder Multipole einspritzen. In einer Ausführungsform können die ersten Ionen Vorläuferionen sein, und die lonenquelle kann die ersten Ionen über mindestens einen Massenselektor, wie etwa einen Quadrupol-Massenfilter, in die lonenfalle einspritzen. Dadurch können die ersten Ionen massenselektierte Vorläuferionen sein. Die lonenfalle beinhaltet eine längliche Multipol-Elektrodenanordnung, die derart angeordnet ist, dass ein länglicher lonenkanal definiert wird. Das Steuergerät ist derart konfiguriert, dass es bewirkt, dass die lonenfalle ein HF-Pseudopotential an die längliche Multipol-Elektrodenanordnung anlegt, um die ersten Ionen in dem länglichen lonenkanal radial zu begrenzen. Das Steuergerät ist derart konfiguriert, dass es bewirkt, dass die lonenfalle einen ersten Potentialtopf an den länglichen lonenkanal anlegt, um die ersten Ionen in dem länglichen lonenkanal axial zu begrenzen. Das Steuergerät ist ferner derart konfiguriert, dass es bewirkt, dass die lonenfalle einen zweiten Potentialtopf mit zu dem ersten Potentialtopf entgegengesetzter Polarität an den länglichen lonenkanal anlegt, wobei der erste Potentialtopf innerhalb des zweiten Potentialtopfs vorgesehen ist. Das Steuergerät ist ferner derart konfiguriert, dass es bewirkt, dass eine Quelle ultravioletter Strahlung die ersten Ionen derart bestrahlt, dass die ersten Ionen fragmentiert werden, um Produktionen zu erzeugen. Somit kann ein Steuergerät für ein Massenspektrometer vorgesehen werden, um das Verfahren gemäß dem sechsten Aspekt der Offenbarung zu implementieren.
Gemäß einem achten Aspekt der Offenbarung ist ein Massenspektrometer vorgesehen. Gemäß dem siebten Aspekt verwendet das Massenspektrometer UVPD, um erste Ionen zu fragmentieren. Das Massenspektrometer umfasst eine lonenfalle, mindestens eine lonenquelle, die dazu konfiguriert ist, erste Ionen mit einer ersten Ladung in die lonenfalle einzuspritzen, eine Quelle ultravioletter Strahlung und ein Massenspektrometer-Steuergerät gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung. Somit kann das Massenspektrometer gemäß dem dritten Aspekt der Offenbarung vorgesehen werden, um das Verfahren gemäß dem sechsten Aspekt der Offenbarung durchzuführen.
Vorzugsweise umfasst das Massenspektrometer ferner einen Massenanalysator. Vorzugsweise ist das Massenspektrometer-Steuergerät ferner derart konfiguriert, dass es bewirkt, dass die lonenfalle die Produktionen aus der lonenfalle in den Massenanalysator ausstößt und den Massenanalysator veranlasst, die Masse der Produktionen zu analysieren. Daher kann das Massenspektrometer zur Durchführung einer MS2 (MS/MS)-Analyse einer Probe verwendet werden. Die Produktionen können direkt oder indirekt aus der lonenfalle in den Massenanalysator ausgestoßen werden. Im Falle des indirekten Ausstoßes können die Produktionen zuerst in eine weitere lonenfalle und dann von der weiteren lonenfalle in den Massenanalysator ausgestoßen werden.
Gemäß einem neunten Aspekt der Offenbarung ist ein Computerprogramm vorgesehen. Das Computerprogramm umfasst Anweisungen, um das Massenspektrometer-Steuergerät gemäß dem siebten Aspekt oder das Massenspektrometer gemäß dem achten Aspekt zum Ausführen des Verfahrens gemäß dem sechsten Aspekt zu veranlassen.
Gemäß einem zehnten Aspekt der Offenbarung ist ein computerlesbares Medium vorgesehen, auf dem das Computerprogramm gemäß dem neunten Aspekt gespeichert ist.
Die Vorteile und optionalen Merkmale für jeden der ersten bis zehnten Aspekte der Offenbarung, wie sie oben diskutiert wurden, gelten gleichermaßen für jeden der anderen ersten bis zehnten Aspekte der Offenbarung. Insbesondere gelten die Vorteile und optionalen Merkmale für jeden der ersten bis fünften Aspekte der Offenbarung, die oben diskutiert wurden, gleichermaßen für jeden der anderen ersten bis fünften Aspekte der Offenbarung. Insbesondere gelten die Vorteile und optionalen Merkmale für jeden der sechsten bis zehnten Aspekte der Offenbarung, die oben diskutiert wurden, gleichermaßen für jeden der anderen sechsten bis zehnten Aspekte der Offenbarung.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden, lediglich beispielhaften, Figuren beschrieben, in denen:

- 1 eine schematische Anordnung eines Massenspektrometers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Fragmentierungskammer, die zum Ausführen eines beispielhaften Verfahrens gemäß dieser Offenbarung geeignet ist, zeigt;
- 3 ein Diagramm der Variation des elektrischen Potentials in der axialen Richtung des länglichen lonenkanals als ein Ergebnis der ersten und zweiten DC-Bias-Spannungen, die an die erste Elektrode und die gegenüberliegenden zweiten Elektroden angelegt wird, zeigt.
- 4a, 4b und 4c graphische Darstellungen des elektrischen Feldes entlang der Länge des länglichen lonenkanals innerhalb der Fragmentierungskammer zu verschiedenen Zeitpunkten während eines beispielhaften Verfahrens gemäß dieser Offenbarung sind;
- 5a und 5b Diagramme von Ergebnissen, die durch eine Computersimulation des Verhaltens von Vorläuferionen (5a) und Produktionen (5b) innerhalb einer Fragmentierungskammer gemäß dieser Offenbarung erzeugt wurden, zeigen;
- 6 eine schematische Darstellung einer alternativen Fragmentierungskammer, die zum Ausführen von Verfahren gemäß dieser Offenbarung geeignet ist, zeigt;
- 7 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Fragmentierungskammer, die zum Ausführen von Verfahren gemäß dieser Offenbarung geeignet ist, zeigt;
- 8 eine schematische Darstellung einer anderen alternativen Fragmentierungskammer, die zum Ausführen von Verfahren gemäß dieser Offenbarung geeignet ist, zeigt;
- 9 eine schematische Anordnung eines Massenspektrometers, das zur Durchführung eines beispielhaftes UVPD-Fragmentierungsverfahrens gemäß dieser Offenbarung geeignet ist, zeigt;
- 10 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Fragmentierungskammer, die zum Ausführen eines UVPD-Fragmentierungsprozesses gemäß dieser Offenbarung geeignet ist, zeigt;
- 11a und 11b graphische Darstellungen des elektrischen Feldes entlang der Länge des länglichen lonenkanals innerhalb der Fragmentierungskammer und Hinweise auf den Zustand der Ionen innerhalb der Fragmentierungskammer zu verschiedenen Zeitpunkten während eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens der UVPD-Fragmentierung gemäß dieser Offenbarung zeigen.

Ausführliche Beschreibung
Hierin kann der Ausdruck Masse derart verwendet werden, dass er sich auf das Masse-zu-Ladung-Verhältnis m/z bezieht. Die Auflösung eines Massenanalysators ist so zu verstehen, dass sie sich auf die Auflösung des Massenanalysators bezieht, die bei einem Masse-zu-Ladung-Verhältnis von 200 bestimmt wird, sofern nicht anders angegeben.
1 zeigt eine schematische Anordnung eines Massenspektrometers 10, das zur Durchführung von Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geeignet ist.
In 1 wird eine zu analysierende Probe (beispielsweise von einem Autosampler) einem chromatographischen Apparat wie einer Flüssigchromatographiesäule (LC-Säule) (in 1 nicht gezeigt) zugeführt. Ein solches Beispiel einer LC-Säule ist die monolithische ProSwift-Säule von Thermo Fisher Scientific, Inc., die Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) durch Bewegen der Probe in einer mobilen Phase unter hohem Druck durch eine stationäre Phase von unregelmäßig oder kugelförmig geformten Teilchen, welche die stationäre Phase bilden, bietet. In der HPLC-Säule eluieren Probenmoleküle mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten entsprechend ihrem Grad der Wechselwirkung mit der stationären Phase.
Die so mittels Flüssigkeitschromatographie getrennten Probenmoleküle werden dann unter Verwendung einer Elektrospray-Ionisationsquelle (ESI-Quelle) 20 ionisiert, die auf atmosphärischem Druck ist, um Vorläuferionen zu bilden.
Die von der ESI-Quelle 20 erzeugten Vorläuferionen werden durch lonentransportmittel des Massenspektrometers 10 zur Extraktionsfalle 80 transportiert. Gemäß dem lonentransportmittel treten Vorläuferionen, die durch die ESI-Quelle 20 erzeugt werden, in eine Vakuumkammer des Massenspektrometers 10 ein und werden durch eine Kapillare 25 in eine S-Linse im Hochfrequenzmodus 30 gelenkt. Die Ionen werden durch die S-Linse 30 in einen Injektionsflatapol 40 fokussiert, der die Ionen in einen gebogenen Flatapol 50 mit einem axialen Feld einspritzt. Der gebogene Flatapol 50 führt (geladene) Vorläuferionen entlang einer gekrümmten Bahn durch diesen hindurch, während unerwünschte neutrale Moleküle, wie z. B. mitgerissene Lösungsmittelmoleküle, nicht entlang der gekrümmten Bahn geführt werden und verloren gehen. Ein lonengatter 60 ist am distalen Ende des gebogenen Flatapols 50 angeordnet und steuert den Durchgang der Vorläuferionen von dem gebogenen Flatapol 50 in einen Transport-Multipol 70. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Transport-Multipol ein Transport-Oktupol. Der Transfermultipol 70 führt die Vorläuferionen von dem gebogenen Flatapol 50 in eine Extraktionsfalle 80. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Extraktionsfalle eine gekrümmte lineare lonenfalle (C-Falle). Es versteht sich, dass das oben beschriebene lonentransportmittel eine mögliche Implementierung zum Transportieren von Ionen von einer lonenquelle zu der Extraktionsfalle 80 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist. Andere Anordnungen von lonentransportoptiken oder Variationen der obigen Anordnung, die zum Transportieren von Ionen von einer Quelle zu einer Extraktionsfalle geeignet sind, sind für den Fachmann offensichtlich. Zum Beispiel könnte das in 1 gezeigte lonentransportmittel nach Bedarf durch andere ionenoptische Komponenten modifiziert oder ersetzt werden. Zum Beispiel könnte mindestens ein Massenselektor, wie etwa ein Vierfachmassenfilter und/oder eine Massenauswahlionenfalle und/oder ein Ionenmobilitätsseparator, zwischen dem gebogenen Flatapol 50 und dem Transfermultipol 70 vorgesehen sein, um die Fähigkeit vorzusehen, Ionen aus der lonenquelle auszuwählen, die in die Falle 80 geführt werden.
Die Extraktionsfalle 80 ist dazu konfiguriert, in sie eingespritzte Ionen zu begrenzen und zu kühlen. Gekühlte Ionen, die in der Extraktionsfalle eingeschlossen sind, können orthogonal von der Extraktionsfalle in Richtung des Massenanalysators 90 ausgestoßen werden, damit die Vorläuferionen der Massenanalyse unterzogen werden können. Wie in 1 gezeigt, ist der Massenanalysator 90 ein Orbitrap-Massenanalysator, zum Beispiel der Orbitrap®-Massenanalysator, der von Thermo Fisher Scientific, Inc. vertrieben wird. Der Orbitrap-Massenanalysator ist ein Beispiel eines Fourier-Transformationen-Massenanalysators. Der Orbitrap-Massenanalysator 90 hat eine außermittige Einspritzöffnung in seiner Außenelektrode, und die Ionen werden durch die außermittige Einspritzöffnung als kohärente Pakete in den Orbitrap-Massenanalysator 90 eingespritzt. Ionen werden dann in dem Orbitrap-Massenanalysator durch ein hyperlogarithmisches elektrostatisches Feld gefangen und erfahren eine Hin- und Herbewegung in einer longitudinalen (axialen oder z-) Richtung, während sie die innere Elektrode umlaufen.
Die axiale (z) Komponente der Bewegung der lonenpakete in dem Orbitrap-Massenanalysator ist (mehr oder weniger) als einfache harmonische Bewegung definiert, wobei die Winkelfrequenz in der z-Richtung mit der Quadratwurzel des Masse-zu-Ladung-Verhältnisses einer gegebenen lonenart zusammenhängt. Somit trennen sich Ionen im Laufe der Zeit in Übereinstimmung mit ihrem Masse-zu-Ladung-Verhältnis.
Ionen in dem Orbitrap-Massenanalysator werden unter Verwendung eines Bildstromdetektors detektiert, der eine „Transiente“ im Zeitbereich erzeugt, die Informationen über alle Ionenspezies enthält, wenn sie den Bilddetektor passieren. Um den Bildstromdetektor vorzusehen, wird die äußere Elektrode bei z = 0 halbiert, wodurch der lonenbildstrom in der axialen Richtung gesammelt werden kann. Der Bildstrom auf jeder Hälfte der äußeren Elektrode wird differentiell verstärkt, um die Transiente vorzusehen. Der Übergang wird dann einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) unterzogen, was zu einer Reihe von Spitzen im Frequenzbereich führt. Aus diesen Spitzen kann ein Massenspektrum erzeugt werden, das die Häufigkeit/Ionenintensität gegen das Masse-zu-Ladung-Verhältnis darstellt.
In der oben beschriebenen Konfiguration werden die Vorläuferionen durch den Orbitrap-Massenanalysator ohne Fragmentierung analysiert. Das resultierende Massenspektrum wird mit MS1 bezeichnet.
Obwohl ein Orbitrap-Massenanalysator 90 in 1 gezeigt ist, können stattdessen andere Fourier-Transformationen-Massenanalysatoren verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Fourier-Transformationen-Ionenzyklotronresonanz (FTICR)-Massenanalysator als Massenanalysator verwendet werden. Massenanalysatoren wie der Orbitrap-Massenanalysator und der Ionenzyklotronresonanz-Massenanalysator können ebenfalls in der Erfindung verwendet werden, selbst wenn andere Arten der Signalverarbeitung als die Fourier-Transformation dazu verwendet werden, Massenspektralinformationen aus dem transienten Signal zu erhalten (siehe z. B. WO 2013/171313 , Thermo Fisher Scientific). In anderen Ausführungsformen kann der Massenanalysator ein Flugzeit-Massenanalysator (ToF- Massenanalysator) sein. Der ToF-Massenanalysator kann ein ToF mit einem erweiterten Flugweg sein, beispielsweise ein Multireflexions-ToF-Massenanalysator (MR-ToF- Massenanalysator).
In einem zweiten Betriebsmodus der C-Falle 80 können Ionen, die durch den Transport-Multipol 70 in die Extraktionsfalle 80 gelangen, ihren Weg auch durch die Extraktionsfalle fortsetzen, um durch das gegenüberliegende axiale Ende der Falle bis zu dem Ende, durch das sie eingetreten sind, auszutreten und in die Fragmentierungskammer 100 zu gelangen. Das Übertragen oder das Einfangen von Ionen durch die Extraktionsfalle 80 kann durch Einstellen der Spannungen ausgewählt werden, die an Endelektroden der Extraktionsfalle angelegt werden. Somit kann die Extraktionsfalle in dem zweiten Betriebsmodus auch effektiv als eine lonenführung arbeiten. Alternativ können gefangene und gekühlte Ionen, die in der Extraktionsfalle 80 eingeschlossen sind, aus der Extraktionsfalle in einer axialen Richtung in die Fragmentierungskammer 100 ausgestoßen werden.
Die Fragmentierungskammer 100 ist dazu konfiguriert, die Vorläuferionen zu fragmentieren, um Produktionen zu erzeugen. Der Aufbau und der Betrieb der Fragmentierungskammer 100 wird nachstehend ausführlicher erörtert. Die Fragmentierungskammer 100 ist derart konfiguriert, dass sie Produktionen in der axialen Richtung zurück in die Extraktionsfalle 80 ausstößt. Die Extraktionsfalle spritzt dann die Produktionen zur Massenanalyse in den Massenanalysator 90 ein. Das resultierende Massenspektrum der Produktionen wird mit MS2 bezeichnet.
2 zeigt ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Fragmentierungskammer 200, die zum Ausführen des Verfahrens dieser Offenbarung geeignet ist. Somit ist die Fragmentierungskammer 200 ein Beispiel für eine Fragmentierungskammer 100, wie sie in dem Massenspektrometer 10 von 1 gezeigt ist.
Die Fragmentierungskammer 200, wie sie in 2 gezeigt ist, umfasst eine erste Endelektrode 210, eine zweite Endelektrode 212, eine längliche gedruckte Leiterplatten-Elektrodenanordnung 214 und eine längliche Multipol-Elektrodenanordnung 220. Die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 220 und die Leiterplatten-Elektrodenanordnung 214 sind zwischen der ersten Endelektrode 210 und der zweiten Endelektrode 212 angeordnet.
Die erste Endelektrode 210 und die zweite Endelektrode 212 sind an gegenüberliegenden axialen Enden der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung 220 vorgesehen. Die erste Endelektrode 210 und die zweite Endelektrode 212 können als Platten vorgesehen sein, die sich zumindest im Wesentlichen über einen Querschnitt des länglichen lonenkanals erstrecken. Wie in 2 gezeigt, enthält die erste Endelektrode 210 eine Öffnung 211 durch die Dicke der ersten Endelektrode 210. Die Öffnung 211 ist mit dem länglichen lonenkanal derart ausgerichtet, dass ermöglicht wird, dass Ionen in den länglichen Ionenkanal eingespritzt werden und/oder durch die Öffnung 211 aus dem länglichen lonenkanal ausgestoßen werden. Die zweite Elektrode 212 kann auch eine Öffnung (nicht gezeigt) enthalten, um das Einspritzen und/oder Ausstoßen von Ionen zu ermöglichen.
Die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 220, die in 2 gezeigt ist, enthält eine Vielzahl von länglichen Elektroden, die um eine zentrale Achse angeordnet sind, um einen länglichen lonenkanal zu definieren. Die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 220, wie sie in 2 gezeigt ist, ist eine längliche Quadrupol-Elektrodenanordnung. Die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 220 umfasst zwei Paare von länglichen Elektroden 222, 224, 226, 228. Ein erstes Paar von länglichen Elektroden 222, 224 ist auf gegenüberliegenden Seiten des länglichen lonenkanals beabstandet und im Wesentlichen parallel zueinander entlang der Länge des länglichen lonenkanals ausgerichtet. Ein zweites Paar länglicher Elektroden 226, 228 ist ebenfalls auf gegenüberliegenden Seiten des länglichen lonenkanals beabstandet und entlang der Länge des länglichen lonenkanals im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Wie in 2 gezeigt, haben das erste und das zweite Paar länglicher Elektroden 222, 224, 226, 228 im Wesentlichen flache gegenüberliegende Oberflächen. Alternativ können die gegenüberliegenden Oberflächen ein hyperbolisches Profil oder ein beliebiges anderes Oberflächenprofil aufweisen, das zum Definieren eines HF-Pseudopotentials (eines Pseudopotentialtopfs) innerhalb des länglichen lonenkanals geeignet ist.
Das erste Paar länglicher Elektroden 222, 224 ist über den länglichen lonenkanal in einer Richtung beabstandet, die senkrecht zu der Richtung ist, in der das zweite Paar länglicher Elektroden 226, 228 über den länglichen lonenkanal hinweg beabstandet ist. Jede der länglichen Elektroden 222, 224, 226, 228 kann voneinander beabstandet sein.
Die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 220 ist vorgesehen, um ein HF-Pseudopotential an den länglichen lonenkanal anlegen zu können. Somit kann ein HFvariierendes Potential an die länglichen Elektroden der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung 220 angelegt werden, um einen HF-Pseudopotentialtopf innerhalb des länglichen lonenkanals zu definieren. Es versteht sich, dass ein HF-Pseudopotential an die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 220 angelegt werden kann, indem ein HF-Potential an die länglichen Elektroden der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung angelegt wird, um einen HF-Pseudopotentialtopf vorzusehen. Das HF-Potential, das an jedes Paar längliche Elektroden in der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung 220 angelegt wird, ist gegenüber anderen Elektrodenpaaren in der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung phasenverschoben, um ein durchschnittliches radial begrenzendes Potential vorzusehen. Zum Beispiel ist in der Ausführungsform von 2, die zwei Paare längliche Elektroden aufweist, das an das erste Paar länglicher Elektroden 222, 224 angelegte HF-Potential um 180° zu dem an das zweite Paar länglichen Elektroden angelegten HF-Potential 226, 228 phasenverschoben. An den länglichen Elektroden der länglichen Multipolanordnung kann auch ein Gleichspannungspotential angelegt sein. Vorzugsweise ist das Gleichspannungspotential der länglichen Elektroden 0 V. Zum Beispiel kann gemäß einer Ausführungsform die längliche Multipol-Elektrodenanordnung derart angeordnet sein, dass ein HF-Potential an den länglichen lonenkanal mit einer Amplitude von mindestens 10 V und nicht mehr als 10.000 V, die um 0 V herum zentriert sind, angelegt wird. Die längliche Multipol-Elektrodenanordnung kann derart angeordnet sein, dass sie ein HF-Pseudopotential durch Anlegen eines HF-Potentials an die länglichen Elektroden der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung vorsieht, das mit einer Frequenz von mindestens 10 kHz und nicht mehr als 20 MHz oszilliert. Vorzugsweise oszilliert das HF-Potential mit einer Frequenz von 3 MHz und mit einer Amplitude von mindestens 100 V und nicht mehr als 1.000 V. Natürlich wird der Fachmann erkennen, dass die exakte HF-Potentialamplitude und -frequenz abhängig von der Konstruktion der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung und der zu begrenzenden Ionen variiert werden kann.
Die längliche Leiterplatten-Elektrodenanordnung 214, wie sie in 2 gezeigt ist, ist als aus vier länglichen Leiterplatten 215, 216, 217, 218 bestehend vorgesehen. Die länglichen Leiterplatten 215, 216, 217, 218 sind mit der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung 220 axial ausgerichtet. Die länglichen Leiterplatten 215, 216, 217, 218 sind in Räumen vorgesehen, die zwischen den länglichen Elektroden der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung 220 vorgesehen sind, wie in 2 gezeigt.
Jede längliche Leiterplatte 215, 216, 217, 218 kann eine Vielzahl von Elektroden 219 umfassen, die sich entlang einer Länge der länglichen Leiterplattenelektrode erstrecken, die mit dem länglichen lonenkanal ausgerichtet ist (die Elektroden 219 sind nur auf der Leiterplatte 215 in der Figur gezeigt, aber auf jeder Leiterplatte 215, 216, 217, 218 vorgesehen). Somit ist die Vielzahl von Elektroden 219 zumindest auf einer Seite der länglichen Leiterplatte benachbart zu dem länglichen lonenkanal der Fragmentierungskammer 200 positioniert und erstreckt sich entlang desselben. Die Vielzahl von Elektroden 219 kann eine erste Elektrode, die in einem im Wesentlichen zentralen Bereich der länglichen Leiterplatte positioniert ist, und ein Paar von zweiten Elektroden, die auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Elektrode positioniert sind, umfassen. Die erste und die zweite Elektrode können entlang der Länge des länglichen lonenkanals beabstandet sein. Die Vielzahl von Elektroden kann weitere Elektroden umfassen, die entlang der Länge des länglichen lonenkanals auf jeder Seite der ersten und der zweiten Elektrode beabstandet sind. Zum Beispiel enthält, wie in 2 gezeigt, die längliche Leiterplattenelektrode 215 27 Elektroden, die entlang der Länge der Leiterplattenelektrode 215 beabstandet sind. Jede Elektrode kann unabhängig mit einer Gleichspannung vorgespannt sein. Vorzugsweise umfasst eine Leiterplattenelektrode mindestens 3 Elektroden, mindestens 5 Elektroden, mindestens 10 Elektroden oder besonders bevorzugt mindestens 15 Elektroden. Ein Beispiel des Gleichspannungs-Vorspannungsprofils, das durch die Vielzahl von Elektroden 219 entlang der Länge einer länglichen Leiterplatte vorgesehen werden kann, ist in 3 gezeigt.
Jede längliche Leiterplattenelektrode 215, 216, 217, 218 kann die gleiche Konfiguration der Vielzahl der oben beschriebenen Elektroden aufweisen. Die länglichen Leiterplattenelektroden 215, 216, 217, 218 liefern ein Gleichspannungs-Vorspannungsprofil für den länglichen lonenkanal. Somit kann nur eine längliche Leiterplatte 215 zum Liefern des Gleichspannungs-Vorspannungsprofils für den länglichen lonenkanal ausreichend sein. Besonders bevorzugt sind mindestens zwei längliche Leiterplatten vorgesehen. Ganz besonders bevorzugt sind vier längliche Leiterplatten vorgesehen, insbesondere wenn sie zwischen vier länglichen Multipolstäben eines Quadrupols positioniert sind. Vorzugsweise sind die länglichen Leiterplatten auf gegenüberliegenden Seiten des länglichen lonenkanals vorgesehen, um ein Gleichspannungs-Vorspannungsprofil zu liefern, das eine Rotationssymmetrieordnung um den länglichen lonenkanal aufweist.
Als nächstes wird eine beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens zum Fragmentieren von Vorläuferionen unter Bezugnahme auf das in 1 gezeigte Massenspektrometer 10 und die in 2 gezeigte Fragmentierungskammer 200 beschrieben.
Das Massenspektrometer 10 wird von einem Steuergerät (nicht gezeigt) gesteuert, das beispielsweise dazu konfiguriert ist, die Erzeugung von Ionen in der ESI-Quelle 20 zu steuern, um die geeigneten Potentiale an den Elektroden der vorstehend beschriebenen lonentransportmittel einzustellen (Transportquadrupol 70 usw.), um die Ionen zu führen, zu fokussieren und zu filtern (wobei das lonentransportmittel einen Massenfilter umfasst), um die Massenspektraldaten von dem Massenanalysator 90 und so weiter einzufangen. Es versteht sich, dass das Steuergerät einen Computer umfassen kann, der gemäß einem Computerprogramm betrieben werden kann, das Anweisungen umfasst, um zu bewirken, dass das Massenspektrometer 10 die Schritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung ausführt.
Es versteht sich, dass die spezifische Anordnung der in 1 gezeigten Komponenten für die nachfolgend beschriebenen Verfahren nicht wesentlich ist. In der Tat können andere Massenspektrometeranordnungen zur Durchführung des Verfahrens zum Fragmentieren von Vorläuferionen gemäß dieser Offenbarung geeignet sein.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens werden Probenmoleküle aus einer Flüssigchromatographie-Säule (Liquid Chromatography, LC-Säule) als Teil der oben beschriebenen (wie in 1 gezeigt) beispielhaften Vorrichtung vorgesehen. Zum Beispiel können Probenmoleküle Protein- oder Peptidmoleküle sein.
In der beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens können die Probenmoleküle von der LC-Säule über eine Dauer zugeführt werden, die der Dauer einer chromatographischen Spitze der von der LC-Säule zugeführten Probe entspricht. Somit kann das Steuergerät derart konfiguriert sein, dass es das Verfahren innerhalb einer Zeitspanne durchgeführt wird, die der Breite (Dauer) einer chromatographischen Spitze an dessen Basis entspricht.
Wie in 1 gezeigt, kann ein Orbitrap-Massenanalysator (mit „Orbitrap“ bezeichnet) dazu verwendet werden, MS1-Scans an Vorläuferionen und MS2-Scans an Produktionen (fragmentierten Ionen) durchzuführen.
Um eine Masse einer Probe zu analysieren, werden die Probenmoleküle von der LC-Säule unter Verwendung der ESI-Quelle 20 ionisiert, um Vorläuferionen zu erzeugen. Die ESI-Quelle 20 kann durch das Steuergerät gesteuert werden, um Vorläuferionen mit einer ersten Ladung zu erzeugen. Die erste Ladung kann eine positive Ladung oder eine negative Ladung sein. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform sind die Vorläuferionen positiv geladen. Vorzugsweise ist die ESI-Quelle 20 dazu konfiguriert, Vorläuferionen zu erzeugen, die mehrfach geladen sind. Als solche ist die ESI-Quelle derart konfiguriert, dass sie Vorläuferionen mit einer Ladung von mindestens 2+ oder 2-erzeugt. Zum Beispiel kann die ESI-Quelle 20 dazu konfiguriert sein, mehrfach protonierte Vorläuferionen zu erzeugen.
Vorläuferionen treten anschließend in die Vakuumkammer des Massenspektrometers 10 ein. Das Steuergerät ist derart konfiguriert, dass es das Massenspektrometer 10 veranlasst, die Vorläuferionen in der oben beschriebenen Weise durch die Kapillare 25, die S-Linse im Hochfrequenzmodus 30, den Injektionsflatapol 40, den gebogenen Flatapol 50 und in den Transport-Multipol 70 zu leiten.
Vorläuferionen gelangen dann in die Extraktionsfalle 80, wo sie akkumuliert werden. Dementsprechend können Vorläuferionen mit einer ersten Ladung gemäß den oben beschriebenen Schritten in die Extraktionsfalle 80 transportiert und in diese eingespritzt werden.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die Anzahl der Vorläuferionen, die in die Extraktionsfalle 80 eingespritzt werden, bestimmt wird. Die Anzahl der Vorläuferionen, die in die Extraktionsfalle 80 eingespritzt werden, kann auf verschiedene Art und Weise bestimmt werden. Zum Beispiel kann in dem Massenspektrometer 10, das in 1 gezeigt ist, ein lonenstrahlstrom von Vorläuferionen durch Abtasten eines Elektrometers gemessen werden, das stromabwärts der Extraktionsfalle 80 und unmittelbar stromabwärts der Fragmentierungskammer 100 angeordnet ist, sodass aus dem gemessenen lonenstrahlstrom die Anzahl der Vorläuferionen, die in die lonenextraktionsfalle 80 oder die Fragmentierungskammer 100 für eine gegebene Injektionsperiode eingespritzt werden, abgeleitet werden kann. Alternativ kann eine kleine Opferprobe der in der Extraktionsfalle 80 begrenzten Vorläuferionen für einen Vorscanprozess aus der Extraktionsfalle in den Massenanalysator 90 ausgestoßen werden. Der Vorabtastprozess ermöglicht es dem Massenanalysator 90, die Anzahl von Vorläuferionen innerhalb des Pakets genau zu bestimmen. Zusammen mit der Kenntnis der Injektionszeit der Ionen in die Extraktionsfalle 80 kann der lonenstrom aus dem Vorscan bestimmt werden. Daher wird für eine nachfolgende Injektionszeit in die Extraktionsfalle die Anzahl der Vorläuferionen und/oder deren in der Extraktionsfalle 80 enthaltene Gesamtladung bestimmt. Ein Beispiel eines Vorscanprozesses ist in US20140061460 A1 beschrieben. Andere Verfahren zum Zählen von Vorläuferionen in der Extraktionsfalle, die dem Fachmann bekannt sind, können ebenfalls in Abhängigkeit von der Massenspektrometerausrüstung geeignet sein.
Das Steuergerät kann dann bewirken, dass die Vorläuferionen von der Extraktionsfalle 80 in den Massenanalysator 90 eingespritzt werden, um eine MS1-Abtastung durchzuführen. Alternativ kann das Steuergerät bewirken, dass die Extraktionsfalle 80 die Vorläuferionen zur Fragmentierung in die Fragmentierungskammer 100 einspritzt, um eine MS2-Abtastung durchzuführen.
Als nächstes wird das Steuergerät der Fragmentierungskammer 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens unter Bezugnahme auf die Fragmentierungskammer 200, die in 2 gezeigt ist, ausführlicher beschrieben. Die 4a, 4b und 4c sind graphische Darstellungen des elektrischen Feldes entlang der Länge des länglichen lonenkanals innerhalb der Fragmentierungskammer 200 zu verschiedenen Zeitpunkten während der beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens werden die Vorläuferionen vor dem Einspritzen der Reagenzionen in die Fragmentierungskammer 200 eingespritzt. Die Vorläuferionen werden als Paket von Vorläuferionen von einer Extraktionsfalle (z. B. Extraktionsfalle 80, wie in 1 gezeigt) eingespritzt. Alternativ können die Vorläuferionen als kontinuierlicher lonenstrahl von lonentransportmitteln durch die Extraktionsfalle zu der Fragmentierungskammer 100 übertragen werden, wobei die Ionen in der Fragmentierungskammer 100 akkumuliert werden. Somit können Vorläuferionen ohne vorherige Ansammlung in der Extraktionsfalle 80 zu der Fragmentierungskammer transportiert werden.
Das Steuergerät ist dazu konfiguriert, ein HF-Pseudopotential an die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 220 der Fragmentierungskammer 200 anzulegen. Das HF-Pseudopotential, das an die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 220 angelegt wird, begrenzt die Vorläuferionen radial innerhalb des länglichen lonenkanals. Das HF-Pseudopotential ist ein oszillierendes Potential, das über Paare von Elektroden in der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung 220 angelegt wird, um eine durchschnittliche radiale Begrenzungskraft zur radialen Begrenzung von Ionen innerhalb des länglichen lonenkanals zu liefern. Die Amplitude der Oszillationen kann in Abhängigkeit von dem Bereich der Masse-zu-Ladung-Verhältnisse der Ionen, die in der Fragmentierungskammer 200 begrenzt werden sollen, variiert werden. Auf die längliche Multipolanordnung kann zusätzlich zu dem HF-Änderungspotential ein durchschnittliches Gleichspannungspotential angelegt werden. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird das Gleichspannungspotential der länglichen Multipolanordnung auf 0 V eingestellt. Die Frequenz des HF-Potentials gemäß der beispielhaften Ausführungsform beträgt 3 MHz und das HF-Potential oszilliert zwischen -500 V und +500 V.
Wie in 4a gezeigt, werden die Vorläuferionen von einem ersten axialen Ende der Fragmentierungskammer 200 eingespritzt. Um Vorläuferionen in die Fragmentierungskammer aufzunehmen, wird anfänglich keine DC-Bias-Spannung (relativ zu dem Potential der Multipol-Elektrodenanordnung) an die erste Endelektrode 210 angelegt, die an dem ersten axialen Ende der Fragmentierungskammer 200 positioniert ist. Um anfänglich die eingespritzten Vorläuferionen in der Fragmentierungskammer 200 zu begrenzen, ist das Steuergerät dazu konfiguriert, eine anfängliche DC-Bias-Spannung an die zweite Endelektrode 212 anzulegen. Die anfängliche DC-Bias-Spannung, die an die zweiten Endelektroden angelegt wird, hat die gleiche Polarität wie die Ladung der Vorläuferionen, um die Vorläuferionen zum Zentrum des länglichen lonenkanals hin abzustoßen. Zum Beispiel kann eine anfängliche DC-Bias-Spannung, die an die zweite Endelektrode angelegt wird, +5 V sein.
Sobald die Vorläuferionen in dem lonenkanal enthalten sind, kann die anfängliche DC-Bias-Spannung auch an die erste Endelektrode 210 angelegt werden. Die anfängliche DC-Bias-Spannung, die an die erste und die zweite Endelektrode 210, 212 angelegt wird, bewirkt, dass die Vorläuferionen in Richtung des zentralen Bereichs des länglichen lonenkanals abgestoßen werden. Somit können die Vorläuferionen anfänglich durch die anfängliche DC-Bias-Spannung, die an die erste und zweite Endelektrode 210, 212 angelegt wird, axial begrenzt werden.
Ferner ist das Steuergerät dazu konfiguriert, eine erste DC-Bias-Spannung an mindestens eine erste Elektrode der länglichen Leiterplatten-Elektrodenanordnung 214 anzulegen. Wie in 4a gezeigt, definiert die erste DC-Bias-Spannung, die an die erste Elektrode angelegt wird, einen ersten Potentialtopf innerhalb des länglichen lonenkanals. Somit ist der erste Potentialtopf durch eine erste DC-Bias-Spannung definiert, die an eine erste Elektrode in Bezug auf die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 220 angelegt wird. Die erste Elektrode kann in einem im Wesentlichen zentralen Bereich des länglichen lonenkanals positioniert sein, um die Vorläuferionen in einem im Wesentlichen zentralen Bereich des länglichen lonenkanals zu begrenzen. Die erste DC-Bias-Spannung kann unabhängig von dem Gleichspannungspotential der Multipol-Elektrodenanordnung 220 bereitgestellt werden. Die erste DC-Bias-Spannung hat eine zu der anfänglichen DC-Bias-Spannung entgegengesetzte Polarität und somit eine zu den Vorläuferionen entgegengesetzte Polarität. Der Wert der ersten DC-Bias-Spannung, die an die erste Elektrode angelegt wird, kann kleiner als der Wert der anfänglichen DC-Bias-Spannung sein, die an die erste und zweite Endelektrode 210, 212 angelegt wird. Zum Beispiel kann die erste DC-Bias-Spannung -0,5 V sein, wie in 3 gezeigt.
Durch Anlegen einer ersten DC-Bias-Spannung an die erste Elektrode (in Bezug auf das Gleichspannungspotential der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung 220) wird ein erster Potentialtopf in dem zentralen Bereich des länglichen lonenkanals gebildet, der die Vorläuferionen in einem zentralen Bereich des länglichen lonenkanals begrenzt. Dementsprechend können die Vorläuferionen innerhalb eines ersten Volumens des länglichen lonenkanals durch den ersten Potentialtopf begrenzt werden. Der erste Potentialtopf ist relativ zu dem Gleichspannungspotential der Multipol-Elektrodenanordnung 220 ausgebildet. Die Stärke des ersten Potentialtopfs kann als die Energie definiert werden, die für ein Ion, das in dem unteren Topf gefangen ist, erforderlich ist, um aus dem Topf zu entweichen. Eine Polarität des Potentialtopfs kann basierend auf der Polarität der Ionen definiert werden, die er begrenzen soll. Zum Beispiel schließt ein Potentialtopf mit einer negativen Polarität positive Ionen ein, und ein Potentialtopf mit einer positiven Polarität schließt negative Ionen ein.
Der erste Potentialtopf erstreckt sich in der axialen Richtung des länglichen lonenkanals der Fragmentierungskammer 200, um die Vorläuferionen axial zu begrenzen. Der erste Potentialtopf, der um die erste Elektrode herum ausgebildet ist, kann auch in Bezug auf die anfänglichen DC-Bias-Spannungen gebildet werden, die an die erste und die zweite Endelektrode 210, 212 angelegt werden. Somit kann die räumliche Verteilung der Vorläuferionen innerhalb der Extraktionsfalle reduziert werden, indem die Vorläuferionen durch den ersten Potentialtopf in einem zentralen Bereich des länglichen lonenkanals begrenzt werden. Durch Begrenzen der Vorläuferionen in einem ersten Potentialtopf durch Anlegen des ersten Gleichspannungspotentials an die erste Elektrode kann es sein, dass die an die erste Endelektrode 210 und die zweite Endelektrode 212 angelegten anfänglichen DC-Bias-Spannungen nicht länger erforderlich sind, um die Vorläuferionen innerhalb der Fragmentierungskammer 200 axial zu begrenzen. Dementsprechend können die positiv geladenen Vorläuferionen innerhalb des länglichen lonenkanals der Fragmentierungskammer durch eine Kombination der an die erste Elektrode (die ersten Elektroden) angelegten ersten DC-Bias-Spannung und des an die Multipol-Elektrodenanordnung 220 angelegten HF-Pseudopotentials begrenzt (axial begrenzt und radial begrenzt) werden.
Das Verfahren kann für eine Vorkühlzeitspanne anhalten, wenn die Vorläuferionen innerhalb des ersten Potentialtopfs begrenzt sind, damit die Vorläuferionen in der Extraktionsfalle abkühlen können. Vorzugsweise beträgt eine Vorkühlzeitdauer mindestens 0,1 ms. Besonders bevorzugt beträgt die Vorkühlzeitdauer mindestens 0,5 ms, 1 ms oder 1,5 ms. Durch Vorkühlen der Vorläuferionen vor dem Einspritzender Reagenzionen kann die Kühlungszeit, die anschließend benötigt wird, sobald die Vorläuferionen und die Reagenzionen in der Falle gemischt sind, reduziert werden, wodurch das Risikounerwünschter Reaktionen verringert wird.
Als nächstes ist das Steuergerät derart konfiguriert, dass es bewirkt, dass eine Reagenzionenquelle Reagenzionen zur Einspritzung in die Fragmentierungskammer erzeugt. Vorzugsweise weisen die von der Reagenzionenquelle erzeugten Reagenzionen eine zweite Ladung auf, die der ersten Ladung der Vorläuferionen entgegengesetzt ist. Zum Beispiel kann gemäß der beispielhaften Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, die ESI-Quelle 20 dazu verwendet werden, Reagenzionen mit einer zweiten Ladung zu erzeugen. Die Reagenzionen können dann durch die lonentransportmittel 25, 30, 40, 50, 60, 70 auf ähnliche Weise wie die Vorläuferionen zu der Extraktionsfalle 80 transportiert werden. Die Reagenzionen, die durch die Reagenzionenquelle erzeugt werden, können einfach geladene oder können mehrfach geladene Ionen sein.
In einigen alternativen Ausführungsformen können die Reagenzionen ihre eigene dedizierte Quelle haben. Zum Beispiel kann eine Quelle von Reagenzionen als eine zweite ESI-Quelle vorgesehen werden, die zum Einspritzen von Reagenzionen in die Ionentransportmittel 25, 30, 40, 50, 60, 70 konfiguriert ist, sodass die Reagenzionen aus demselben axialen Ende wie die Vorläuferionen in die lonenfalle eingespritzt werden. Alternativ kann die zweite ESI-Quelle derart positioniert sein, dass Reagenzionen von einem gegenüberliegenden axialen Ende der Fragmentierungskammer 100, 200 durch eine Öffnung in der zweiten Endelektrode 212 in die Fragmentierungskammer 100, 200 eingespritzt werden. Es versteht sich, dass das Steuergerät dazu konfiguriert sein kann, die ersten und/oder zweiten ESI-Quellen und jegliche unterstützende lonentransportmittel zu steuern, um eine Sequenz von Vorläuferioneninjektionen und Reagenzioneninjektionen in die Fragmentierungskammer 100, 200 abhängig von der Konfiguration der lonentransportmittel gemäß den Ausführungsformen dieser Offenbarung vorzusehen. Durch das Vorsehen von Reagenzionen von einer zweiten separaten lonenquelle kann die zweite lonenquelle unabhängig von der ersten lonenquelle betrieben werden. Dementsprechend kann eine Umschaltzeit zwischen dem Erzeugen von Vorläuferionen und Reagenzionen reduziert oder eliminiert werden, sodass die Dauer des Prozesses des Einspritzens der Vorläuferionen und der Reagenzionen in die Fragmentierungskammer verkürzt werden kann.
Vorzugsweise haben die als Reagenzionen verwendeten Moleküle eine relativ geringe Elektronenaffinität im Vergleich zu den Vorläuferionen. ETD-Reagenzionen zeichnen sich durch eine geringe Elektronenaffinität (so geben sie leicht Elektronen ab) und eine geringe Rate konkurrierender Protonentransfers aus. Zum Beispiel sind Kohlenstoffringsysteme mit relativ geringer Masse, wie Fluoranthen, Anthracen und Phenanthren, ideale Moleküle zur Bildung von Reagenzionen.
Als nächstes werden gemäß der beispielhaften Ausführungsform die Reagenzionen in die Extraktionsfalle 200 eingespritzt, während die Vorläuferionen durch den ersten Potentialtopf zurückgehalten werden. Die Reagenzionen können durch eine der Endelektroden 210, 212 in die Fragmentierungskammer 200 axial eingespritzt werden. Wie in 4b gezeigt, werden die Reagenzionen durch die gleiche erste Endelektrode 210 wie die Vorläuferionen eingespritzt.
Es versteht sich, dass die Oszillationseigenschaft des HF-Potentials, das an die Multipol-Elektrodenanordnung 220 angelegt wird, um die Vorläuferionen radial zu begrenzen, auch geeignet ist, die Reagenzionen radial zu begrenzen. Zum Beispiel kann das Steuergerät derart konfiguriert sein, dass ein HF-Potential angelegt wird, das bei einer Frequenz von 3 MHz zwischen -500 V und +500 V oszilliert
Die Reagenzionen können anfänglich innerhalb des länglichen lonenkanals durch Vorspannen der Endelektroden 210, 212 in einer ähnlichen Weise wie die anfänglichen DC-Bias-Spannungen, jedoch unter Verwendung von DC-Bias-Spannungen mit entgegengesetztem Potential axial begrenzt werden. Während der Zeitspanne für die Injektion der Reagenzionen bleiben die Vorläuferionen innerhalb des ersten Potentialtopfs in dem länglichen lonenkanal begrenzt.
Sobald sich die Reagenzionen in der Fragmentierungskammer befinden, kann eine zweite DC-Bias-Spannung an gegenüberliegende zweite Elektroden der länglichen Leiterplatten-Elektrodenanordnung 214 angelegt werden. Somit ist ein zweiter Potentialtopf durch die zweiten DC-Bias-Spannungen definiert, die an die gegenüberliegenden zweiten Elektroden in Bezug auf die längliche Multipolanordnung 220 angelegt wird. Der zweite Potentialtopf ist vorgesehen, um die Reagenzionen innerhalb des zweiten Potentialtopfs zu begrenzen. Somit kann der zweite Potentialtopf die Reagenzionen in einem zweiten Volumen innerhalb des länglichen lonenkanals begrenzen. Es versteht sich, dass, da die Reagenzionen von zu den Vorläuferionen entgegengesetzter Ladung sind, und der zweite Potentialtopf von zu dem ersten Potentialtopf entgegengesetzter Polarität ist, um die Reagenzionen zu begrenzen. Die zweite DC-Bias-Spannung kann die gleiche Polarität wie die Reagenzionen haben. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist die zweite DC-Bias-Spannung, die an die zweiten Elektroden angelegt wird, eine negative Vorspannung. Um die Reagenzionen in Richtung des zentralen Bereichs des länglichen lonenkanals zu drängen, ist die zweite DC-Bias-Spannung höher als die erste DC-Bias-Spannung, die an die erste Elektrode angelegt wird. Somit können sowohl die Vorläuferionen als auch die Reagenzionen auf einen zentralen Bereich des länglichen lonenkanals begrenzt oder gezwungen werden, sodass die Reagenzionen mit den Vorläuferionen wechselwirken können.
3 zeigt ein beispielhaftes Diagramm der Variation des elektrischen Potentials in der axialen Richtung des länglichen lonenkanals als Ergebnis der ersten und zweiten DC-Bias-Spannungen, die an die erste Elektrode und die zweiten Elektroden gemäß dem oben beschriebenen Verfahren angelegt wird. Zum Beispiel kann die in 3 gezeigte Fragmentierungskammer 120 mm lang sein und einen eingeschriebenen Radius von 3 mm und mit ein Trio von 5 mm langen axialen Gleichspannungselektroden, die entlang der länglichen Leiterplatten-Elektrodenanordnung 214 beabstandet sind, ausweisen. 3 gibt auch einen Hinweis auf geeignete Spannungen, die an die Elektroden angelegt werden können, um das gezeigte elektrische Potential zu erzeugen. Es ist in 3 zu sehen, dass ein erster Potentialtopf mit einer Tiefe (von der Unterseite des Topfs zu der Spitze) von ungefähr 0,02 V einem zweiten Potentialtopf mit einer Tiefe (von der Unterseite des Topfs zu der Spitze) von etwa -0,09 V überlagert ist.
Zum Beispiel kann ein Verfahren zum Fragmentieren von Ionen unter Verwendung der in 3 gezeigten Fragmentierungskammer die folgenden Schritte umfassen. Zuerst wird eine Gleichspannung von -2,5 V an die in 3 gezeigte zentrale Elektrode angelegt. Die elektrischen Potentiale der zwei äußeren Gleichstromelektroden und der Eintrittsöffnung sind auf 0 V eingestellt, um Vorläuferionen einzulassen. Das elektrische Potential der gegenüberliegenden Endapertur wird auf +5 V eingestellt, um zu verhindern, dass Vorläuferionen den lonenkanal verlassen. Vorläuferionen werden in die Kammer eingespritzt, die in einen ersten Potentialtopf fallen und auf Raumtemperatur abkühlen (siehe 4a). Die Mittelelektrodenspannung wird dann auf -0,5 V reduziert, um die Topftiefe zu begrenzen, um einen relativ flachen Potentialtopf bereitzustellen. Reagenzionen können dann in die Fragmentierungskammer eingespritzt werden. Die Polarität der Endöffnung kann umgekehrt werden, um negativ geladene Reagenzionen zu stoppen und zu reflektieren, wenn sie in den lonenkanal eintreten (siehe 4b). Die elektrischen Potentiale der zweiten Elektroden werden anschließend auf-2,5 V eingestellt, um Produktionen einzufangen und die Reagenzionenwolke in die Vorläuferionenwolke zu komprimieren, um ETD-Reaktionen zwischen den Vorläufer- und Reagenzionen zu fördern. Die Wechselwirkung der Vorläuferionen mit den Reagenzionen verursacht eine Fragmentierung der Vorläuferionen, um Produktionen zu erzeugen. Anschließend können die elektrischen Potentiale der ersten und zweiten Endelektrode auf +5 V eingestellt werden, um zu verhindern, dass Produktionen austreten, und um dritte Potentialtöpfe zu definieren (siehe 4c). Die gebildeten Produktionen können aus dem ersten Potentialtopf austreten und werden in die dritten Potentialtöpfen hinausgetrieben, welche die Produktionen begrenzen, wodurch verhindert wird, dass die Produktionen unbeabsichtigt aus der Fragmentierungskammer entweichen.
Durch Beschränken der Vorläuferionen und der Reagenzionen in einem im Wesentlichen zentralen Bereich des länglichen lonenkanals können die Vorläuferionen und die Reagenzionen durch lonen/lonen-Wechselwirkungen wechselwirken und fragmentiert werden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens können die Vorläuferionen fragmentiert werden, um Produktionen durch einen ETD-Prozess zu erzeugen. Wenn die Vorläuferionen mehrfach geladen sind, kann ein Vorläuferion mit einem Reagenzion (mit entgegengesetzter Ladung) wechselwirken, wobei ein Elektron zwischen den Ionen übertragen wird. Der Elektronentransfer kann eine Fragmentierung des Vorläuferions verursachen. Zum Beispiel kann, wenn das Vorläuferion ein Proteinion oder ein Peptidion ist, der Elektronentransfer eine Fragmentierung des Proteinions oder Peptidions entlang eines Peptidrückgrats des Ions verursachen. Die resultierenden erzeugten Produktionen haben die gleiche Ladungspolarität wie die Vorläuferionen. Das heißt, wenn die Vorläuferionen positiv geladen sind, werden die resultierenden Produktionen auch positiv geladen sein.
4c zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung der Vorläuferionen und Reagenzionen innerhalb der Fragmentierungskammer während einer Fragmentierungsreaktion. Als Ergebnis der Begrenzung der Vorläuferionen und der Reagenzionen in Potentialtöpfen ineinander verschlingt die räumliche Verteilung des Reagenzions die räumliche Verteilung des Vorläuferions. Dementsprechend kann ein Fragmentierungsprozess aufgrund der überlappenden lonenverteilungen effizient ausgeführt werden.
Vorteilhafterweise überlappt das Volumen der ersten Ionen, die innerhalb der ersten Potentialtopfs eingeschlossen sind, das Volumen der in dem zweiten Potentialtopf begrenzten Ionen, indem der erste Potentialtopf innerhalb des zweiten Potentialtopfs vorgesehen wird. Da die Ionen entgegengesetzte Ladungen aufweisen, wird die resultierende Raumladung innerhalb des länglichen lonenkanals verringert. Die resultierende Verringerung der Raumladung erhöht die lonenbegrenzung innerhalb des ersten und zweiten Potentialtopfs, was zu einem verbesserten Fragmentierungsverfahren führt, da eine erhöhte Begrenzung eine höhere Rate von lonen/lonen-Wechselwirkungen bewirkt.
Wie in 4c gezeigt, können die durch die ETD-Reaktion erzeugten Produktionen ferner aus dem ersten Potentialtopf entweichen. Dies liegt daran, dass die Produktionen eine geringere Ladung als die Vorläuferionen aufweisen und energetischer als die Vorläuferionen sein können. Somit können die Produktionen in der Lage sein, aus dem relativ flachen ersten Potentialtopf auszutreten und aufgrund der entgegengesetzten zweiten DC-Bias-Spannungen zu den axialen Enden der Fragmentierungskammer hin angezogen zu werden. Dies verringert oder minimiert die Zeit, in der die Produktionen den Reagenzionen in einem im Wesentlichen zentralen Bereich des länglichen lonenkanals weiter ausgesetzt sind, sodass eine weitere Fragmentierung der Produktionen reduziert, minimiert oder verhindert werden kann. Als solches kann das Verfahren gemäß der beispielhaften Ausführungsform selbstlöschend sein, da die Vorläuferionen in Produktionen fragmentiert werden, die dann den zentralen Bereich des länglichen lonenkanals verlassen.
Wie in 3 und 4c gezeigt, kann das Gleichstrompotential entlang der axialen Länge der länglichen Leiterplatten-Elektrodenanordnung 214 während einer Fragmentierungsreaktion dritte Potentialtöpfe zum Sammeln der Produktionen enthalten. Die dritten Potentialtöpfe haben die gleiche Polarität wie der erste Potentialtopf und die zu dem zweiten Potentialtopf entgegengesetzte Polarität. Die dritten Potentialtöpfe sind von dem ersten Potentialtopf beabstandet. Die dritten Potentialtöpfe sind auf gegenüberliegenden Seiten des zweiten Potentialtopfs beabstandet. Die dritten Potentialtöpfe können zumindest teilweise durch DC-Bias-Spannungen gebildet werden, die an die Vielzahl von Elektroden 219 in der länglichen Leiterplatten-Elektrodenanordnung 214 und/oder der ersten und zweiten Endelektrode 210, 212 der Fragmentierungskammer angelegt werden.
Zum Beispiel kann sich die längliche Multipolanordnung in der axialen Richtung des länglichen lonenkanals über die zweiten Elektroden hinaus erstrecken. Somit können die dritten Potentialtöpfe durch die zweite DC-Bias-Spannung definiert werden, die an den zweiten Elektroden in Bezug auf das Gleichspannungspotential der länglichen Multipolanordnung auf jeder axialen Seite der zweiten Elektroden angelegt wird. Somit sind die dritten Potentialtöpfe benachbart zu dem zweiten Potentialtopf ausgebildet.
Es versteht sich, dass aufgrund der zweiten DC-Bias-Spannungen, die an die zweiten Elektroden angelegt wird, die dritten gebildeten Potentialtöpfe im Wesentlichen frei von Reagenzionen sind. Somit werden Produktionen, die in den dritten Potentialtöpfen eingefangen sind, keinen weiteren ETD-Reaktionen unterzogen. In einigen Ausführungsformen kann nur ein dritter Potentialtopf in Richtung auf ein axiales Ende des länglichen lonenkanals ausgebildet sein.
Gemäß dem beispielhaften Verfahren kann das Steuergerät, sobald die Vorläuferionen fragmentiert worden sind, bewirken, dass die Fragmentierungskammer 100 die durch den Fragmentierungsprozess erzeugten Produktionen in die Extraktionsfalle 80 ausstößt. Dies kann erreicht werden, indem ein axialer Potentialgradient über die Fragmentierungskammer 100 derart in einer Richtung angelegt wird, dass die positiv geladenen Produktionen in Richtung der Extraktionsfalle 80 ausgestoßen werden. Der axiale Potentialgradient kann zum Beispiel durch Anlegen geeigneter DC-Bias-Spannungen an die Vielzahl von Elektroden 219 bereitgestellt werden, die sich entlang der Länge der länglichen Leiterplatten 215, 216, 217, 218 erstrecken. Das Steuergerät kann dann bewirken, dass die Extraktionsfalle 80 die Produktionen zur Massenanalyse (d. h. eine MS2-Abtastung) in den Massenanalysator 90 ausstößt. Die Schritte zum Transportieren der Produktionen von der Extraktionsfalle 80 zu dem Massenanalysator 90 sind ähnlich den Schritten für den MS1-Scan.
Die Fragmentierungskammer 200 gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann ein Kühlgas beinhalten. Das Kühlgas kann mit den Vorläuferionen und den Reagenzionen in Wechselwirkung treten, um zu bewirken, dass die Vorläuferionen und/oder die Reagenzionen durch Wechselwirkungen mit dem Kühlgas Energie verlieren. Dementsprechend können die Vorläuferionen und/oder die Reagenzionen durch Wechselwirkung mit dem Kühlgas Energie verlieren, sodass sie abkühlen und ihre räumliche Verteilung entsprechend weiter verringert wird. Darüber hinaus können während einer Kühlperiode, während der die Ionen abkühlen, die Vorläuferionen mit den Reagenzionen wechselwirken, sodass eine Fragmentierungsreaktion auftritt. Vorzugsweise ist das Kühlgas ein Inertgas. Zum Beispiel kann das Kühlgas Stickstoffgas (N₂) oder ein Edelgas (wie He) sein. Vorzugsweise beträgt der Druck des Kühlgases mindestens 0,1 Pa. Vorzugsweise ist der Druck des Kühlgases nicht höher als 2 Pa. Vorzugsweise ist die Kühlperiode zum Kühlen der Vorläuferionen und der Reagenzionen innerhalb der Fragmentierungskammer 200 nicht länger als 2 ms. Besonders bevorzugt ist die Kühlperiode zum Kühlen der Vorläuferionen und der Reagenzionen innerhalb der lonenfalle nicht länger als: 1,5 ms, 1 ms oder 0,5 ms.
Die 5a und 5b zeigen Diagramme von Ergebnissen, die durch eine Computersimulation des Verhaltens von Vorläuferionen und Produktionen innerhalb einer Fragmentierungskammer erzeugt wurden. Die Simulation wurde mit MASIM 3D durchgeführt. Die Simulation wurde eingerichtet, um das in 3 gezeigte elektrische Potential der Fragmentierungskammer zu modellieren. Als solches wurde ein 120 mm langer länglicher lonenkanal mit einem 3 mm eingeschriebenen Radius und mit einem Trio von 5 mm langen axialen Gleichspannungselektroden, die entlang des länglichen lonenkanals beabstandet waren, modelliert. Die Simulation geht davon aus, dass der längliche lonenkanal ein Puffergas N2 mit einem Druck von 1 Pa enthält. Die DC-Bias-Spannungen wurden, wie in 3 angegeben, an das Elektrodentrio angelegt. Die Simulation modelliert das Verhalten einer Anzahl von Vorläuferionen und einer Anzahl von Produktionen über der Zeit. Die Simulation modelliert die axialen Positionen der Vorläuferionen und der Produktionen von einem anfänglichen Zeitpunkt an, an dem die Ionen in einem zentralen Bereich des lonenkanals begrenzt sind und dem ersten, zweiten und dritten Potentialtopf gemäß dieser Offenbarung ausgesetzt werden.
5a zeigt eine Darstellung der axialen Positionen einer Vielzahl von Vorläuferionen innerhalb des lonenkanals über der Zeit. Der Punkt 0 mm repräsentiert einen Mittelpunkt des lonenkanals. Wie in 5a gezeigt, bleiben die Vorläuferionen als Folge des ersten Potentialtopfs über der Zeit in einem relativ engen zentralen Bereich des lonenkanals begrenzt. 5b zeigt eine Darstellung der axialen Positionen innerhalb des lonenkanals einer Vielzahl von Produktionen. Die modellierten Produktionen wurden aufgrund einer ETD-Reaktion als Energie von 2,5 eV angenommen. Wie in 5b gezeigt, sind die Produktionen in der Lage, dem ersten relativ flachen Potentialtopf zu entfliehen und sich zu den äußeren Regionen des lonenkanals zu bewegen. Daher sind die Produktionen in den dritten Potentialtöpfen begrenzt. Somit zeigen die Simulationsergebnisse, dass Vorläuferionen in einem ersten, relativ zentralen Potentialtopf enthalten sein können, während Produktionen gleichzeitig durch den lonenkanal zu den ETD-reagensfreien Einfangbereichen wandern.
6 zeigt ein schematisches Diagramm einer alternativen Fragmentierungskammer 300 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Ähnlich zu der Fragmentierungskammer 200, die in 2 gezeigt ist, umfasst die Extraktionsfalle 300 eine erste Endelektrode 310 und eine zweite Endelektrode 312.
Die Fragmentierungskammer 300 umfasst eine segmentierte Multipol-Elektrodenanordnung 320. Die segmentierte Multipol-Elektrodenanordnung umfasst drei Multipol-Elektrodensegmente 321a, 321b, 321c. Die drei Multipol-Elektrodensegmente 321a, 321b, 321c können entlang einer Achse angeordnet sein, um einen länglichen lonenkanal zu definieren. Jedes Multipol-Elektrodensegment enthält zwei Paare segmentierter Elektroden. Zum Beispiel umfasst ein erstes Multipol-Elektrodensegment 321a ein erstes Paar segmentierter Elektroden 322a, 324a und ein zweites Paar segmentierter Elektroden 326a, 328a. Das erste Paar segmentierter Elektroden 322a, 324a ist auf gegenüberliegenden Seiten des länglichen lonenkanals beabstandet und entlang der Länge des länglichen lonenkanals im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Ein zweites Paar segmentierter Elektroden 326a, 328a ist ebenfalls auf gegenüberliegenden Seiten des länglichen lonenkanals beabstandet und entlang der Länge des länglichen lonenkanals im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Das erste Paar segmentierter Elektroden 322a, 324a ist über den länglichen lonenkanal in einer Richtung beabstandet, die senkrecht zu der Richtung ist, in der das zweite Paar segmentierter Elektroden 326a, 328a über den länglichen lonenkanal hinweg beabstandet ist. Die Anordnung der ersten und zweiten Paare von segmentierten Elektroden in dem ersten Multipol-Elektrodensegment 321a wird in den anderen (zweiten, dritten) segmentierten Multipol-Elektrodensegmenten 321b, 321c wiederholt.
Das Steuergerät kann dazu konfiguriert sein, ein HF-Pseudopotential an die segmentierte Multipol-Elektrodenanordnung 320 anzulegen. Das gleiche HF-Pseudopotential kann an jedes der drei Multipol-Elektrodensegmente 321a, 321b, 321c angelegt werden, um Ionen innerhalb des länglichen lonenkanals der Fragmentierungskammer 300 radial zu begrenzen. Somit kann die segmentierte Multipol-Elektrodenanordnung 320 als eine Quadrupol-Elektrodenanordnung auf eine im Wesentlichen ähnliche Weise wie die Multipol-Elektrodenanordnung 220, wie in 2 gezeigt und wie vorstehend diskutiert, vorgesehen werden.
Im Gegensatz zu der in 2 gezeigten Ausführungsform enthält die Extraktionsfalle 300 von 6 keine Leiterplatten-Elektrodenanordnung. Stattdessen ist die segmentierte Multipol-Elektrodenanordnung 320 in drei Multipol-Elektrodensegmente 321a, 321b, 321c segmentiert, die jeweils unabhängig vorgespannt sind. Zum Beispiel kann das Steuergerät dazu konfiguriert sein, die erste DC-Bias-Spannung an ein zentrales Multipol-Elektrodensegment 321b relativ zu einem Gleichspannungspotential der zwei äußeren Multipol-Elektrodensegmente 321a, 321c anzulegen, um einen ersten Potentialtopf vorzusehen. Das Steuergerät kann dazu konfiguriert sein, die zweite DC-Bias-Spannung an die erste und die zweite Endelektrode 310, 312 anzulegen, um einen zweiten Potentialtopf vorzusehen. Somit kann die Fragmentierungskammer 300 Vorläuferionen und Reagenzionen innerhalb des ersten und zweiten überlappenden Potentials gut begrenzen, um eine Fragmentierungsreaktion durchzuführen. Produktionen, die durch Fragmentierung erzeugt werden, sind dann in der Lage, von dem ersten Potentialtopf zu der ersten und zweiten Endelektrode 310, 312 zu entweichen und können in einer lonenfalle (zum Beispiel der C-Falle 80 gemäß dem in 1 gezeigten Massenspektrometer 10) gesammelt werden. Somit kann eine DC-Bias-Spannung unabhängig an jedes der Multipol-Elektrodensegmente 321a, 321b, 321c angelegt werden. In Kombination mit der ersten und der zweiten Endelektrode 310, 312 umfasst die Fragmentierungskammer 300 gemäß dieser Ausführungsform mindestens fünf separate unabhängige Bereiche, in denen eine unabhängige DC-Bias-Spannung angelegt werden kann, um Ionen innerhalb der Fragmentierungskammer 300 zu begrenzen.
Eine weitere alternative Fragmentierungskammer 400 ist in 7 gezeigt. Die Fragmentierungskammer 400 umfasst eine segmentierte Multipol-Elektrodenanordnung 420, die fünf Multipol-Elektrodensegmente 421a, 421b, 421c, 421d, 421e umfasst. Die Fragmentierungskammer 400 ist insofern ähnlich der Fragmentierungskammer 300, wie in 6 gezeigt, als sie eine segmentierte Multipol-Elektrodenanordnung 420 enthält. Ein zentraler Abschnitt 421 der segmentierten Multipol-Elektrodenanordnung 420 umfasst drei Multipol-Elektrodensegmente 421a, 421b, 421c, die im Wesentlichen die gleichen sind wie die zentralen drei Multipol-Elektrodensegmente der in 6 gezeigten Multipol-Elektrodenanordnung 320. Ferner umfasst die Fragmentierungskammer 400 zwei zusätzliche Multipol-Elektrodensegmente 421d, 421e, die an gegenüberliegenden Enden des zentralen Abschnitts 421 vorgesehen sind. Im Vergleich zu der in 6 gezeigten Fragmentierungskammer können die zusätzlichen mehrpoligen Elektrodensegmente 421d, 421e anstelle der ersten und zweiten Endelektroden 310, 312 vorgesehen sein, oder alternativ können erste und zweite Endelektroden zusätzlich zu den fünf Multipol-Elektrodensegmenten vorgesehen sein.
Das Steuergerät kann derart konfiguriert sein, dass es unabhängig von den anderen Segmenten eine DC-Bias-Spannung an jedes der Multipol-Elektrodensegmente anlegt. Somit umfasst die Fragmentierungskammer 400 mindestens 5 separate unabhängige Bereiche, in denen eine unabhängige DC-Bias-Spannung angelegt werden kann, um Ionen innerhalb der Fragmentierungskammer 400 zu begrenzen. Somit kann die Fragmentierungskammer 400 auf eine im Wesentlichen ähnliche Weise wie die andere Fragmentierungskammer dieser Offenbarung betrieben werden. Die Fragmentierungskammer 400 gemäß dieser Ausführungsform kann ferner Endelektroden (nicht gezeigt) oder andere fokussierende Linsen aufweisen, um zu ermöglichen, dass Ionen in die Extraktionsfalle 400 eingespritzt und/oder daraus extrahiert werden. Alternativ können die äußersten Segmente der segmentierten Multipol-Elektrodenanordnung 420 dazu verwendet werden, das Einlassen von Ionen in die Extraktionsfalle und die anfängliche Begrenzung der Ionen in der Extraktionsfalle 400 zu steuern.
8 zeigt ein schematisches Diagramm einer weiteren alternativen Fragmentierungskammer 500, die zum Ausführen des Verfahrens dieser Offenbarung geeignet ist. Die Fragmentierungskammer 500 umfasst eine erste Endelektrode 510, eine zweite Endelektrode 512, eine Stiftelektrode 514 und eine längliche Multipol-Elektrodenanordnung 520. Die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 520 und die Stiftelektrode 514 sind zwischen der ersten Endelektrode 510 und der zweiten Endelektrode 512 angeordnet. Die sogenannte Stiftelektrode 514 ist im Vergleich zu den länglichen Elektroden der Multipol-Elektrodenanordnung 520 axial kurz.
Ähnlich zu der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung 220, die in 2 gezeigt ist, umfasst die in 8 gezeigte längliche Multipol-Elektrodenanordnung 520 zwei Paare von länglichen Elektroden, die um eine zentrale Achse angeordnet sind, um einen länglichen lonenkanal zu definieren. Das erste Paar länglicher Elektroden 522, 524 ist von oben nach unten in der Fragmentierungskammer in einer Weise angeordnet, die der Anordnung des ersten Paares länglicher Elektroden ähnlich ist, die in Bezug auf 2 beschrieben wurden. Somit ist das erste Paar länglicher Elektroden auf gegenüberliegenden Seiten des länglichen lonenkanals beabstandet und im Wesentlichen parallel zueinander entlang der Länge des länglichen lonenkanals ausgerichtet.
Die Multipol-Elektrodenanordnung umfasst auch ein zweites Paar von länglichen Elektroden, die jeweils in zwei Teile geteilt sind. Somit umfasst das zweite Paar von länglichen Elektroden erste längliche Teilelektroden 526, 527 und zweite längliche Teilelektroden 528, 529. Die ersten länglichen geteilten Elektroden 526, 527 sind von den zweiten länglichen geteilten Elektroden 528, 529 auf gegenüberliegenden Seiten des länglichen lonenkanals beabstandet und sind im Wesentlichen parallel zueinander entlang der Länge des länglichen lonenkanals ausgerichtet. Die ersten länglichen Teilelektroden 526, 527 sind über den länglichen lonenkanal von den zweiten länglichen Teilelektroden 528, 529 in einer Richtung beabstandet, die senkrecht zu der Richtung ist, in der das erste Paar von länglichen Elektroden 522, 524 beabstandet ist.
Die ersten länglichen geteilten Elektroden 526, 527 können aus zwei länglichen stabförmigen Elektroden gebildet sein. Die zwei länglichen Stabelektroden sind voneinander beabstandet, sodass eine zusätzliche Stiftelektrode zwischen den zwei länglichen Teilelektroden vorgesehen sein kann. Die zwei länglichen stabförmigen Elektroden können parallel entlang der Länge des länglichen lonenkanals ausgerichtet sein.
Die zweiten länglichen Teilelektroden 528, 529 können auch aus zwei länglichen stabförmigen Elektroden gebildet sein. Wie in 8 gezeigt, sind die zwei zweiten länglichen Teilelektroden 528 und 529 voneinander beabstandet, sodass die Stiftelektrode 514 in dem Raum zwischen ihnen vorgesehen ist.
Wie in 8 gezeigt, sind das erste Paar von länglichen Elektroden 522, 524 und das zweite Paar von länglichen Elektroden (die ersten länglichen Teilelektroden 526, 527 und die zweiten länglichen Teilelektroden 528, 529) derart angeordnet, dass sie eine Quadrupol-Ionenfalle bilden.
Die Stiftelektrode 514, wie sie in 8 gezeigt ist, ist als eine längliche Elektrode vorgesehen, die mit dem länglichen lonenkanal in einem zentralen Bereich des länglichen lonenkanals ausgerichtet ist. Alternativ kann die Stiftelektrode 514 auf beiden Seiten des länglichen lonenkanals vorgesehen sein (d. h. eine Stiftelektrode 514 zwischen den zwei zweiten länglichen Teilelektroden 528 und 529 und eine andere Stiftelektrode zwischen den ersten zweiten länglichen Teilelektroden 526, 527. Die Stiftelektrode(n) kann (können) auch als ringförmige oder ringförmige Elektrode vorgesehen sein. Somit kann (können) sich die Stiftelektrode(n) um einen Umfang des länglichen lonenkanals erstrecken. Das Steuergerät kann dazu konfiguriert sein, die erste DC-Bias-Spannung an die Stiftelektrode 514 anzulegen, sodass der erste Potentialtopf in einem im Wesentlichen zentralen Bereich der Fragmentierungskammer 500 gebildet wird. Somit kann die Fragmentierungskammer 500 ähnlich wie bei den anderen oben beschriebenen Ausführungsformen gesteuert werden. Das Steuergerät kann zum Beispiel dazu konfiguriert sein, die zweite DC-Bias-Spannung an die erste und zweite Endelektrode 510, 512 anzulegen, um einen zweiten Potentialtopf vorzusehen. Daher kann die Fragmentierungskammer 500 Vorläuferionen und Reagenzionen innerhalb des ersten und zweiten überlappenden Potentialtopfs begrenzen, um eine Fragmentierungsreaktion durchzuführen. Produktionen, die durch Fragmentierung erzeugt werden, sind dann in der Lage, aus dem ersten Potentialtopf zu der ersten und zweiten Endelektrode 510, 512 auszutreten. Die Produktionen können dann in einer lonenfalle (zum Beispiel der C-Falle 80 gemäß dem in 1 gezeigten Massenspektrometer 10) gesammelt werden.
Gemäß den obigen beispielhaften Ausführungsformen der Offenbarung werden die Vorläuferionen vor der Injektion der Reagenzionen in die Fragmentierungskammer eingespritzt, sodass die Vorläuferionen innerhalb der ersten Potentialtopfs begrenzt sind. Es versteht sich, dass es gemäß weiteren Ausführungsformen dieser Offenbarung ebenso möglich ist, dass die Reagenzionen zuerst in die Fragmentierungskammer eingespritzt werden, sodass die Reagenzionen innerhalb der ersten Potentialtopfs und die Vorläuferionen anschließend in dem zweiten Potentialtopf begrenzt sind.
Vorteilhafterweise können Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dazu verwendet werden, ein Verfahren zum Fragmentieren von Ionen, ein Steuergerät für ein Massenspektrometer zum Fragmentieren von Ionen und/oder ein Massenspektrometer vorzusehen. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird durch Vorsehen des ersten Potentialtopfs innerhalb des zweiten Potentialtopfs das Volumen der ersten Ionen, die innerhalb der ersten Potentialtopfs begrenzt sind, das Volumen der in der zweiten Potentialtopfs eingeschlossenen Ionen überlappen. Da die Ionen entgegengesetzte Ladungen aufweisen, wird die resultierende Raumladung innerhalb des länglichen lonenkanals verringert. Die resultierende Verringerung der Raumladung erhöht die lonenbegrenzung innerhalb des ersten und zweiten Potentialtopfs, was zu einem verbesserten Fragmentierungsverfahren führt, da eine erhöhte Begrenzung eine höhere Rate von lonen/lonen-Wechselwirkungen bewirkt.
Fragmentierungskammern gemäß der vorliegenden Offenbarung können auch zum Fragmentieren von Vorläuferionen durch andere Fragmentierungsmechanismen verwendet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Fragmentieren von Ionen für die Massenspektrometrie durch UVPD vorgesehen.
9 zeigt eine schematische Anordnung eines Massenspektrometers 600, das zum Ausführen eines UVPD-Fragmentierungsverfahrens gemäß dieser Offenbarung geeignet ist. Wie in 9 gezeigt, umfasst das Massenspektrometer 600 eine ESI-Quelle 620 und lonentransportmittel zum Transportieren von Ionen von der ESI-Quelle 620 zu einer Extraktionsfalle 680. Ähnlich zu der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst das lonentransportmittel eine Kapillare 625, eine S-Linse im Hochfrequenzmodus 630, einen Injektionsflatapol 640, einen gebogenen Flatapol 650, ein lonengatter 660 und einen Transportmultipol 670. Die lonentransportmittel können durch ein Steuergerät (nicht gezeigt) auf eine im Wesentlichen ähnliche Weise bei den oben beschriebenen Verfahren gesteuert werden. Die Extraktionskammer 680 kann Ionen in einen Massenanalysator 690 oder in eine Fragmentierungskammer 700 richten, abhängig davon, ob eine MS1- oder MS2-Analyse von Vorläuferionen gewünscht ist.
Das Massenspektrometer 600 umfasst auch eine Quelle ultravioletter Strahlung 710. Die Quelle ultravioletter Strahlung 710 ist in Bezug auf die Fragmentierungskammer 700 derart positioniert, dass der längliche lonenkanal der Fragmentierungskammer mit UV-Strahlung bestrahlt wird. Es versteht sich, dass die Quelle ultravioletter Strahlung elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von mindestens 10 nm und nicht mehr als 400 nm erzeugt. Vorzugsweise erzeugt die Quelle ultravioletter Strahlung elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von mindestens: 150 nm, 175 nm oder 200 nm. Vorzugsweise erzeugt die Quelle ultravioletter Strahlung elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von nicht mehr als 300 nm, 275 nm oder 250 nm. Vorzugsweise wird die Quelle ultravioletter Strahlung durch eine Laserstrahlungsquelle bereitgestellt. Der Laser kann in einem kontinuierlichen Wellenbetriebsmodus oder in einem gepulsten Betriebsmodus betrieben werden. Zum Beispiel kann die Quelle ultravioletter Strahlung ein diodengepumpter Festkörperlaser sein, der Strahlung mit einer Wellenlänge von 213 nm erzeugt.
Der beispielhafte diodengepumpte Festkörperlaser kann in einem gepulsten Betriebsmodus betrieben werden, wobei Impulse mit einer Energie von 3 µJ pro Impuls mit einer Frequenz von 2,5 kHz (d. h. 2.500 Impulse pro Sekunde) der Fragmentierungskammer zugeführt werden.
10 zeigt ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Fragmentierungskammer 800, die zum Ausführen eines UVPD-Fragmentierungsprozesses gemäß dieser Offenbarung geeignet ist. Somit ist die Fragmentierungskammer 800 ein Beispiel für eine Fragmentierungskammer 700, wie sie in dem Massenspektrometer 600 von 9 gezeigt ist.
Die in 10 gezeigte Fragmentierungskammer 800 umfasst eine erste Endelektrode 810, eine zweite Endelektrode 812, eine längliche Leiterplatten-Elektrodenanordnung 814 und eine längliche Multipol-Elektrodenanordnung 820. Die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 820 und die Leiterplatten-Elektrodenanordnung 814 sind zwischen der ersten Endelektrode 810 und der zweiten Endelektrode 812 angeordnet.
Die erste Endelektrode 810 und die zweite Endelektrode 812 sind an gegenüberliegenden axialen Enden der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung 820 vorgesehen. Die erste Endelektrode 810 und die zweite Endelektrode 812 können als Platten vorgesehen sein, die sich zumindest im Wesentlichen über einen Querschnitt des länglichen lonenkanals erstrecken. Wie in 10 gezeigt, umfasst die erste Endelektrode 810 eine Öffnung 811 durch die Dicke der ersten Endelektrode 810. Die Öffnung 811 ist mit dem länglichen lonenkanal derart ausgerichtet, dass ermöglicht wird, dass Ionen in den länglichen lonenkanal eingespritzt werden und/oder aus dem länglichen lonenkanal durch die Öffnung 811 ausgestoßen werden. Die zweite Elektrode 812 kann auch eine Öffnung (nicht gezeigt) enthalten, um das Einspritzen und/oder Ausstoßen von Ionen zu ermöglichen.
Die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 820, die in 10 gezeigt ist, umfasst eine Vielzahl von länglichen Elektroden, die um eine zentrale Achse angeordnet sind, um einen länglichen lonenkanal zu definieren. Die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 820, wie sie in 10 gezeigt ist, ist eine längliche Quadrupol-Elektrodenanordnung. Die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 820 umfasst zwei Paare von länglichen Elektroden 822, 824, 826, 828. Ein erstes Paar von länglichen Elektroden 822, 824 ist auf gegenüberliegenden Seiten des länglichen lonenkanals beabstandet und im Wesentlichen parallel zueinander entlang ausgerichtet Länge des länglichen lonenkanals angeordnet. Ein zweites Paar länglicher Elektroden 826, 828 ist ebenfalls auf gegenüberliegenden Seiten des länglichen lonenkanals beabstandet und im Wesentlichen parallel zueinander entlang der Länge des länglichen lonenkanals angeordnet. Wie in 10 gezeigt, haben das erste und das zweite Paar von länglichen Elektroden 822, 824, 826, 828 im Wesentlichen flache gegenüberliegende Oberflächen. Alternativ können die gegenüberliegenden Oberflächen ein hyperbolisches Profil oder ein beliebiges anderes Oberflächenprofil aufweisen, das zum Definieren eines HF-Pseudopotentials innerhalb des länglichen lonenkanals geeignet ist. Dementsprechend ist die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 820 in der Lage, ein HF-Pseudopotential an den länglichen lonenkanal in einer ähnlichen Weise wie bei den zuvor beschriebenen Fragmentierungskammern anzulegen.
Die Fragmentierungskammer 800 umfasst auch eine längliche Leiterplatten-Elektrodenanordnung 814. Wie in 10 gezeigt, ist die längliche Leiterplatten-Anordnung 814 als aus vier länglichen Leiterplatten 815, 816, 817, 818 bestehend vorgesehen. Jede längliche Leiterplatte 815, 816, 817, 818 kann eine Vielzahl von Elektroden 819 umfassen, die sich entlang einer Länge der länglichen Leiterplattenelektrode erstrecken, die mit dem länglichen lonenkanal ausgerichtet ist (die Elektroden 819 sind in der Figur nur auf der Leiterplatte 815 gezeigt, sind aber auf jeder Leiterplatte 815, 816, 817, 818 vorgesehen).
Es versteht sich daher, dass die oben beschriebenen Merkmale der Fragmentierungskammer 800 im Wesentlichen die gleichen wie die entsprechenden Merkmale der Fragmentierungskammer 200 wie in 2 gezeigt sind.
Die Fragmentierungskammer 800 umfasst auch eine Bestrahlungsöffnung 840. Die Bestrahlungsöffnung ist so positioniert, dass der zentrale Bereich des länglichen lonenkanals durch UV-Strahlung bestrahlt werden kann, die von der UV-Strahlungsquelle 710 erzeugt wird. Wie in 10 gezeigt, verläuft die Bestrahlungsöffnung durch die Dicke eines zentralen Bereichs von einem der ersten Paare länglicher Elektroden 822. Es versteht sich, dass die Bestrahlungsöffnung 840 alternativ an irgendeiner der länglichen Elektroden oder an einem anderen Teil der Fragmentierungskammer angeordnet sein kann, um einen Weg für UV-Strahlung zum Erreichen des länglichen lonenkanals vorzusehen.
Vorzugsweise verläuft die von der Quelle ultravioletter Strahlung gelieferte UV-Strahlung in einer im Wesentlichen quer zu dem länglichen lonenkanal verlaufenden Richtung. Daher kann der Weg der UV-Strahlung nicht entlang der Länge des länglichen lonenkanals verlaufen. Dementsprechend kann die UV-Strahlung durch Vorsehen der UV-Strahlung entlang eines Pfads (Richtung) quer zur Richtung der Verlängerung des länglichen lonenkanals nur einen Teil des länglichen lonenkanals bestrahlen. Zum Beispiel kann die UV-Strahlung derart vorgesehen sein, dass im Wesentlichen ein erstes Volumen des lonenkanals bestrahlt wird. Somit umfasst der längliche lonenkanal mindestens ein axial versetztes (drittes) Volumen des länglichen lonenkanals, das keiner UV-Strahlung ausgesetzt ist. Zum Beispiel kann die Quelle der ultravioletten Strahlung senkrecht zu der Richtung der Verlängerung oder in irgendeinem anderen Winkel vorgesehen werden, sodass bestimmte bestrahlte und nicht bestrahlte Bereiche erreicht werden können.
Eine Bestrahlungsöffnung kann auch an der gegenüberliegenden länglichen Elektrode 824 vorgesehen sein, um zu ermöglichen, dass die UV-Strahlung den länglichen lonenkanal verlässt (d. h. unerwünschte Reflexionen verhindert) und/oder um ein symmetrisches elektrisches Feld durch Bereitstellung einer symmetrischen Elektrode einschließlich der Bestrahlungsöffnung 840 vorzusehen.
Als nächstes wird eine beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens zum Fragmentieren von Vorläuferionen durch UVPD unter Bezugnahme auf das in 9 gezeigte Massenspektrometer 600 und die in 10 gezeigte Fragmentierungskammer 800 beschrieben.
Das Massenspektrometer 600 wird von einem Steuergerät (nicht gezeigt) gesteuert, das zum Beispiel dazu konfiguriert ist, die Erzeugung von Ionen in der ESI-Quelle 620 zu steuern, um die geeigneten Potentiale an den Elektroden der vorstehend beschriebenen lonentransportmittel einzustellen (Transportquadrupol 670 usw.), um die Ionen zu führen, zu fokussieren und zu filtern (wobei das lonentransportmittel einen Massenfilter umfasst) und um die Massenspektraldaten von dem Massenanalysator 690 einzufangen. Es versteht sich, dass das Steuergerät einen Computer umfassen kann, der gemäß einem Computerprogramm betrieben werden kann, das Anweisungen umfasst, um zu bewirken, dass das Massenspektrometer 600 die Schritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung ausführt. Somit kann das Steuergerät Verfahrensschritte durchführen, die im Wesentlichen ähnlich zu den Verfahren sind, die weiter oben in Bezug auf das Massenspektrometer 10 beschrieben werden.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist das Steuergerät derart konfiguriert, dass es das lonentransportmittel veranlasst, durch die ESI-Quelle 620 erzeugte Vorläuferionen zur Fragmentierung durch UVPD in die Fragmentierungskammer 700 zu transportieren.
Als Nächstes wird das Steuergerät der Fragmentierungskammer 700 gemäß der beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens unter Bezugnahme auf die in 10 gezeigte Fragmentierungskammer 800 näher beschrieben. Die 11a und 11b sind graphische Darstellungen des elektrischen Feldes entlang der Länge des länglichen lonenkanals innerhalb der Fragmentierungskammer 800 zu verschiedenen Zeitpunkten während der beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens.
Das Steuergerät ist dazu konfiguriert, ein HF-Pseudopotential an die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 820 der Fragmentierungskammer 800 anzulegen. Zum Beispiel wird in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform das Gleichspannungspotential der länglichen Multipolanordnung auf 0 V gesetzt, die Frequenz des HF-Potentials ist 3 MHz und das HF-Potential oszilliert zwischen -500 V und +500 V.
Wie in 11a gezeigt, werden die Vorläuferionen von einem ersten axialen Ende der Fragmentierungskammer 800 eingespritzt. Um Vorläuferionen in die Fragmentierungskammer aufzunehmen, wird anfänglich keine DC-Bias-Spannung (relativ zu dem Potential der Multipol-Elektrodenanordnung) an die erste Endelektrode 810 angelegt, die an dem ersten axialen Ende der Fragmentierungskammer 800 positioniert ist. Um anfänglich die eingespritzten Vorläuferionen in der Fragmentierungskammer 800 zu begrenzen, ist das Steuergerät dazu konfiguriert, eine anfängliche DC-Bias-Spannung an die zweite Endelektrode 812 anzulegen. Die anfängliche DC-Bias-Spannung, die an die zweiten Endelektroden angelegt wird, hat die gleiche Polarität wie die Ladung der Vorläuferionen, um die Vorläuferionen zum Zentrum des länglichen lonenkanals hin abzustoßen. Zum Beispiel kann eine anfängliche DC-Bias-Spannung, die an die zweite Endelektrode 812 angelegt wird, +5 V sein.
Sobald die Vorläuferionen in dem lonenkanal enthalten sind, kann die anfängliche DC-Bias-Spannung auch an die erste Endelektrode 810 angelegt werden. Die anfängliche DC-Bias-Spannung, die an die erste und die zweite Endelektrode 810, 812 angelegt wird, bewirkt, dass die Vorläuferionen in Richtung des zentralen Bereichs des länglichen lonenkanals abgestoßen werden. Somit können die Vorläuferionen anfänglich durch die anfängliche DC-Bias-Spannung, die an die erste und die zweite Endelektrode 810, 812 angelegt wird, axial begrenzt werden.
Ferner ist das Steuergerät dazu konfiguriert, eine erste DC-Bias-Spannung an mindestens eine erste Elektrode der länglichen Leiterplatten-Elektrodenanordnung 814 anzulegen. Wie in 11a gezeigt, definiert die erste DC-Bias-Spannung, die an die erste Elektrode angelegt wird, einen ersten Potentialtopf innerhalb des länglichen lonenkanals. Somit ist der erste Potentialtopf durch eine erste DC-Bias-Spannung definiert, die an eine erste Elektrode in Bezug auf die längliche Multipol-Elektrodenanordnung 820 angelegt wird. Die erste Elektrode kann in einem im Wesentlichen zentralen Bereich des länglichen lonenkanals positioniert sein, um die Vorläuferionen in einem im Wesentlichen zentralen Bereich des länglichen lonenkanals zu begrenzen. Die erste DC-Bias-Spannung kann unabhängig für das Gleichspannungspotential der Multipol-Elektrodenanordnung 820 bereitgestellt werden. Die erste DC-Bias-Spannung hat eine zu der anfänglichen DC-Bias-Spannung entgegengesetzte Polarität und somit eine zu den Vorläuferionen entgegengesetzte Polarität. Der Wert der ersten DC-Bias-Spannung, die an die erste Elektrode angelegt wird, kann geringer sein als der Wert der anfänglichen DC-Bias-Spannung, die an die erste und zweite Endelektrode 810, 812 angelegt wird. Zum Beispiel kann die erste DC-Bias-Spannung -0,5 V betragen.
Durch Anlegen einer ersten DC-Bias-Spannung an die erste Elektrode (in Bezug auf das Gleichspannungspotential der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung 220) wird ein erster Potentialtopf in dem zentralen Bereich des länglichen lonenkanals gebildet, der die Vorläuferionen in einem zentralen Bereich begrenzt des länglichen lonenkanals begrenzt.
Ein Kühlgas kann auch innerhalb der Fragmentierungskammer vorgesehen sein. Das Kühlgas ermöglicht, dass die Vorläuferionen, die in dem ersten Potentialtopf begrenzt sind, durch Wechselwirkungen mit den Molekülen des Kühlgases schneller abkühlen. Vorzugsweise ist das Kühlgas ein Inertgas. Zum Beispiel kann das Kühlgas Stickstoffgas (N₂) oder ein Edelgas (wie He) sein. Vorzugsweise beträgt der Druck für das Kühlgas mindestens 0,1 Pa. Vorzugsweise ist der Druck für das Kühlgas nicht höher als 2 Pa. Sobald die Vorläuferionen in dem ersten Potentialtopf begrenzt sind, kann eine Kühlperiode vorgesehen werden, um den Vorläuferionen zu ermöglichen, durch eine Verringerung ihrer kinetischen Energie abzukühlen.
Somit sind die oben beschriebenen Verfahrensschritte zum Einspritzen von Vorläuferionen in eine Fragmentierungskammer und zum Beschränken der Vorläuferionen in einem ersten Potentialtopf im Wesentlichen ähnlich zu den entsprechenden Verfahrensschritten, die in den anderen Ausführungsformen der Offenbarung beschrieben sind. Dementsprechend werden Variationen des oben beschriebenen Verfahrens und der Fragmentierungskammer 800 auf der Grundlage der in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren und Fragmentierungskammern leicht ersichtlich sein.
Als nächstes ist das Steuergerät dazu konfiguriert, eine zweite DC-Bias-Spannung an gegenüberliegende zweite Elektroden der länglichen Leiterplatten-Elektrodenanordnung 814 anzulegen. Somit ist ein zweiter Potentialtopf durch die zweiten DC-Bias-Spannungen definiert, die an die gegenüberliegenden zweiten Elektroden in Bezug auf die längliche Multipolanordnung 820 angelegt werden. Somit kann der in der Fragmentierungskammer 800 gebildete zweite Potentialtopf im Wesentlichen dem zweiten Potentialtopf der anderen Fragmentierungskammern gemäß dieser Offenbarung ähnlich sein.
Das Steuergerät ist auch derart konfiguriert, dass es bewirkt, dass die Quelle ultravioletter Strahlung 710 UV-Strahlung emittiert, die den länglichen lonenkanal bestrahlt. Die Quelle ultravioletter Strahlung 710 ist vorzugsweise dazu konfiguriert, einen wesentlichen Teil des Volumens der Vorläuferionen, die in dem Potentialtopf begrenzt sind, zu bestrahlen. Vorzugsweise ist die Quelle ultravioletter Strahlung 710 im Wesentlichen auf das Volumen des länglichen lonenkanals entsprechend dem ersten Potentialtopf fokussiert. Vorzugsweise ist das Volumen ein zentraler Bereich des länglichen lonenkanals. Daher können sich gegenüberliegende äußere axiale Bereiche des länglichen lonenkanals vorliegen, die nicht der UV-Strahlung ausgesetzt sind.
Indem die Vorläuferionen der UV-Strahlung ausgesetzt werden, können die Vorläuferionen die UV-Strahlung absorbieren und eine Fragmentierungsreaktion eingehen. Als solche können die Vorläuferionen als Ergebnis der Absorption von UV-Strahlung in Produktionen dissoziieren. Die erzeugten Produktionen haben eine ähnliche Polarität wie die Vorläuferionen.
Ferner können, wie in 11b gezeigt, die durch die UVPD-Reaktion erzeugten Produktionen aus dem ersten Potentialtopf austreten. Dies liegt daran, dass die Produktionen eine geringere Ladung als die Vorläuferionen aufweisen und energetischer als die Vorläuferionen sein können. Somit können die Produktionen in der Lage sein, aus dem relativ flachen ersten Potentialtopf auszutreten und aufgrund der entgegengesetzten zweiten DC-Bias-Spannungen des zweiten Potentialtopfs zu den axialen Enden der Fragmentierungskammer hin angezogen zu werden. Dies reduziert oder minimiert die Zeit, während der die Produktionen weiter UV-Strahlung in einem im Wesentlichen zentralen Bereich des länglichen lonenkanals ausgesetzt sind, sodass eine weitere Fragmentierung der Produktionen reduziert, minimiert oder verhindert werden kann. Somit kann das Verfahren der UVPD-Fragmentierung gemäß der beispielhaften Ausführungsform selbstlöschend sein, da die Vorläuferionen in Produktionen fragmentiert werden, die dann den bestrahlten Bereich des länglichen lonenkanals verlassen.
Eine Zeitspanne zur Bestrahlung der Vorläuferionen mit UV-Strahlung zur Fragmentierung der Ionen kann mindestens 0,1 ms betragen. Besonders bevorzugt kann die Zeitperiode mindestens 1 ms, 2 ms, 3 ms oder 4 ms betragen. Vorzugsweise sollte die Zeitspanne nicht länger als 10 ms, 9 ms oder 8 ms sein. Zum Beispiel kann die Zeitspanne 5 ms betragen.
Wie in 11b gezeigt, kann das Gleichspannungspotential entlang der axialen Länge der länglichen Leiterplatten-Elektrodenanordnung 814 während einer Fragmentierungsreaktion eine oder mehrere dritte Potentialtöpfe zum Sammeln der Produktionen enthalten. Die dritten Potentialtöpfe haben die gleiche Polarität wie der erste Potentialtopf und die zu dem zweiten Potentialtopf entgegengesetzte Polarität. Die dritten Potentialtöpfe sind von dem ersten Potentialtopf beabstandet. Die dritten Potentialtöpfe sind auf gegenüberliegenden Seiten des zweiten Potentialtopfs beabstandet. Die dritten Potentialtöpfe können zumindest teilweise durch DC-Bias-Spannungen gebildet werden, die an die Vielzahl von Elektroden 819 in der länglichen Leiterplatten-Elektrodenanordnung 814 und/oder an die erste und zweite Endelektrode 810, 812 der Fragmentierungskammer angelegt werden. Zum Beispiel kann sich die längliche Multipolanordnung in der axialen Richtung des länglichen lonenkanals über die zweiten Elektroden hinaus erstrecken. Somit können die dritten Potentialtöpfe durch die zweite DC-Bias-Spannung definiert werden, die an die zweiten Elektroden in Bezug auf das Gleichspannungspotential der länglichen Multipolanordnung auf jeder axialen Seite der zweiten Elektroden angelegt wird. Somit sind die dritten Potentialtöpfe benachbart zu dem zweiten Potentialtopf ausgebildet und axial von dem ersten Potentialtopf beabstandet.
Es versteht sich, dass durch den Abstand des dritten Potentialtopfs (der dritten Potentialtöpfe) von dem ersten Potentialtopf das Volumen bzw. die Volumina des länglichen lonenkanals, die dem dritten Potentialtopf (den dritten Potentialtöpfen) ausgesetzt sind, im Wesentlichen keiner UV-Strahlung ausgesetzt sind. Daher können Produktionen, die in den dritten Potentialtöpfen eingeschlossen sind, keinen weiteren UVPD-Reaktionen unterzogen werden. In einigen Ausführungsformen kann nur ein dritter Potentialtopf in Richtung auf ein axiales Ende des länglichen lonenkanals ausgebildet sein. Besonders bevorzugt werden dritte Potentialtöpfe an gegenüberliegenden axialen Seiten des ersten Potentialtopfs ausgebildet, wie in 11b gezeigt. Es versteht sich daher, dass die Fragmentierungskammer 800 auf ähnliche Weise wie andere Fragmentierungskammern gemäß dieser Offenbarung vorgespannt sein kann, um einen oder mehrere Bereiche (dritte Potentialtöpfe) zum Sammeln von Produktionen vorzusehen, die durch eine Fragmentierungsreaktion erzeugt werden.
Gemäß dem beispielhaften Verfahren kann das Steuergerät, sobald die Vorläuferionen fragmentiert worden sind, bewirken, dass die Fragmentierungskammer 700, 800 die durch den Fragmentierungsprozess erzeugten Produktionen in die Extraktionsfalle 680 ausstößt. Dies kann erreicht werden, indem ein axialer Potentialgradient über die Fragmentierungskammer 700, 800 in einer Richtung angelegt wird, um die Produktionen in Richtung der Extraktionsfalle 680 auszustoßen. Der axiale Potentialgradient kann zum Beispiel durch Anlegen geeigneter DC-Bias-Spannungen an die Vielzahl von Elektroden 819 vorgesehen werden, die sich entlang der Länge der länglichen Leiterplatten 815, 816, 817, 818 erstrecken. Das Steuergerät kann dann bewirken, dass die Extraktionsfalle 680 die Produktionen in den Massenanalysator 690 zur Massenanalyse (d. h. eine MS2-Abtastung) ausstößt.
Dementsprechend ist oben ein Verfahren zum Fragmentieren von Vorläuferionen durch UVPD beschrieben. Mit Bezug auf die anderen Verfahren und Fragmentierungskammern, die in dieser Offenbarung beschrieben sind, sind weitere Modifikationen des oben beschriebenen Verfahrens oder der Fragmentierungskammer 700, 800 leicht ersichtlich. Zum Beispiel können die Fragmentierungskammern, wie sie unter Bezugnahme auf eine der 2, 6, 7 oder 8 beschrieben wurden, leicht modifiziert werden, um eine Quelle ultravioletter Strahlung einzubauen, die ein Volumen entsprechend dem ersten Potentialtopf der Fragmentierungskammern bestrahlt.
Vorteilhafterweise stellen die oben beschriebenen Fragmentierungskammern ein Verfahren zur UVPD-Fragmentierung bereit, bei dem die Fragmentierungsreaktion durch Anlegen von Gleichspannungspotentialen gelöscht wird. Somit kann der Löschmechanismus für die UVPD-Reaktion für Produktionen mit beliebigem Masse-zu-Ladung-Verhältnis, insbesondere für Produktionen, die ein ähnliches Masse-zu-Ladung-Verhältnis wie die Vorläuferionen aufweisen, wirksam sein. Es versteht sich, dass die Fragmentierung von mehrfach geladenen Vorläuferionen Produktionen mit niedrigerer Masse und niedrigerer Ladung erzeugen kann, wodurch ein ähnliches Masse-zu-Ladung-Verhältnis erhalten wird.
In einer alternativen Ausführungsform der UVPD-Fragmentierungskammer kann die längliche Multipol-Elektrodenanordnung in einer gekrümmten Form vorgesehen werden.
Daher kann der längliche lonenkanal, der durch die längliche Multipol-Elektrodenanordnung definiert wird, gekrümmt sein. Zum Beispiel kann der längliche lonenkanal in einer C-Form (d. h. einer C-Falle) oder einer Hufeisenform vorgesehen sein. Durch Vorsehen des länglichen lonenkanals in einer gekrümmten Form kann die Richtung der UV-Strahlung in einer Richtung gewählt werden, die im Wesentlichen mit der Richtung der Verlängerung des länglichen lonenkanals an einem Punkt entlang der axialen Länge des länglichen lonenkanals ausgerichtet ist. Zum Beispiel kann die UV-Strahlung am länglichen lonenkanal in einem zentralen Bereich des länglichen lonenkanals ausgerichtet sein. Somit kann die UV-Strahlung tangential zu dem länglichen lonenkanal vorgesehen werden. Da der längliche lonenkanal in dieser alternativen Ausführungsform gekrümmt ist, kann ein Bereich des länglichen lonenkanals an einem der oder beiden axialen Enden keiner UV-Strahlung ausgesetzt sein, während ein anderer Bereich des länglichen lonenkanals UV-Strahlung ausgesetzt ist. Zum Beispiel kann ein axial zentraler Bereich einer gekrümmten Fragmentierungskammer (gekrümmte längliche Multipol-Elektrodenanordnung) ein mittleres Volumen des länglichen Kanals aufweisen, das der UV-Strahlung ausgesetzt ist, während Volumina des länglichen lonenkanals an den axialen Enden der gekrümmten Fragmentierungskammer keiner UV-Strahlung ausgesetzt sein können.
Es versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und dass Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen für den Fachmann leicht ersichtlich sind. Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen können in jeder geeigneten Kombination mit Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsformen kombiniert werden, wie für den Fachmann leicht ersichtlich ist. Die spezifischen Kombinationen von Merkmalen, die in den obigen Ausführungsformen beschrieben sind, sind nicht als einschränkend zu verstehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8604419 B [0011]
WO 2013/171313 [0058]
US 20140061460 A1 [0079]

Claims

Verfahren zur Fragmentierung von Ionen für die Massenspektrometrie, das Folgendes umfasst: Einspritzen einer Menge erster Ionen mit einer ersten Ladung in eine lonenfalle, wobei die lonenfalle eine längliche Multipol-Elektrodenanordnung umfasst, die derart angeordnet ist, dass sie einen länglichen lonenkanal definiert; wobei die ersten Ionen durch Anlegen eines HF-Pseudopotentials an die längliche Multipol-Elektrodenanordnung innerhalb des länglichen lonenkanals radial begrenzt und durch Anlegen eines ersten Potentialtopfs an den länglichen lonenkanal auf ein erstes Volumen innerhalb des lonenkanals axial begrenzt werden; Einspritzen einer Menge zweiter Ionen mit einer zur ersten Ladung entgegengesetzten zweiten Ladung in die Ionenfalle; wobei die zweiten Ionen auf ein zweites Volumen innerhalb des länglichen lonenkanals axial begrenzt werden, indem ein zweiter Potentialtopf an den länglichen lonenkanal angelegt wird, wobei der erste Potentialtopf innerhalb des zweiten Potentialtopfs vorgesehen ist; und Abkühlen der ersten Ionen und der zweiten Ionen in der lonenfalle und Ermöglichen, dass die ersten Ionen und die zweiten Ionen derart wechselwirken, dass die ersten Ionen und/oder die zweiten Ionen fragmentiert werden, um Produktionen zu erzeugen.
Verfahren zum Fragmentieren von Vorläuferionen nach Anspruch 1, wobei: der erste Potentialtopf durch eine erste DC-Bias-Spannung definiert wird, die an mindestens eine erste Elektrode in Bezug auf ein Gleichspannungspotential der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung angelegt wird; der zweite Potentialtopf durch zweite DC-Bias-Spannungen definiert wird, die an axial gegenüberliegende zweite Elektroden in Bezug auf das Gleichspannungspotential der länglichen Multipolanordnung angelegt werden.
Verfahren zum Fragmentieren von Vorläuferionen nach Anspruch 2, wobei: die mindestens eine erste Elektrode in einem im Wesentlichen zentralen Bereich des zweiten Potentialtopfs positioniert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: die Stärke des zweiten Potentialtopfs höher als die Stärke des ersten Potentialtopfs ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: die ersten Ionen und/oder die zweiten Ionen von einem axialen Ende der lonenfalle in die Ionenfalle eingespritzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: die zweiten Ionen eine geringere Elektronenaffinität als die ersten Ionen haben.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: mindestens ein dritter Potentialtopf vorgesehen ist, um die Produktionen axial zu begrenzen, wobei der dritte Potentialtopf eine Polarität aufweist, die mit der Polarität des ersten Potentialtopfs übereinstimmt, und der benachbart zu dem zweiten Potentialtopf angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei: die Stärke des mindestens einen dritten Potentialtopfs höher als die Stärke des ersten Potentialtopfs ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei: ein dritter Potentialtopf in der axialen Richtung des länglichen lonenkanals benachbart zu jeder gegenüberliegenden Seite des zweiten Potentialtopfs vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei: sich die längliche Multipolanordnung in axialer Richtung über eine zweite Elektrode erstreckt, sodass der mindestens eine dritte Potentialtopf durch die zweite DC-Bias-Spannung, die an einer der zweiten Elektroden in Bezug auf das Gleichspannungspotential der länglichen Multipolanordnung angelegt wird, definiert wird.
Massenspektrometer-Steuergerät zum Steuern einer lonenfalle zum Fragmentieren von Vorläuferionen, wobei das Steuergerät für Folgendes konfiguriert ist: Bewirken, dass mindestens eine lonenquelle eine Menge erster Ionen mit einer ersten Ladung in eine lonenfalle einspritzt, wobei die lonenfalle Folgendes umfasst: eine längliche Multipol-Elektrodenanordnung, die derart angeordnet ist, dass ein länglicher lonenkanal definiert wird; Bewirken, dass die lonenfalle ein HF-Pseudopotential an die längliche Multipol-Elektrodenanordnung anlegt, um die ersten Ionen in dem länglichen lonenkanal radial zu begrenzen, Bewirken, dass die lonenfalle einen ersten Potentialtopf an den länglichen lonenkanal anlegt, um die ersten Ionen in dem länglichen lonenkanal axial zu begrenzen; Bewirken, dass die mindestens eine lonenquelle eine Menge zweiter Ionen mit einer zweiten Ladung, die der ersten Ladung entgegengesetzt ist, in die lonenfalle einspritzt; Bewirken, dass die lonenfalle einen zweiten Potentialtopf an den länglichen lonenkanal anlegt, um die zweiten Ionen innerhalb des länglichen lonenkanals axial zu begrenzen, wobei der erste Potentialtopf innerhalb des zweiten Potentialtopfs vorgesehen ist; und Bewirken, dass die lonenfalle die ersten Ionen und die zweiten Ionen in der lonenfalle derart abkühlt, dass die ersten Ionen und/oder die zweiten Ionen wechselwirken und fragmentiert werden, um Produktionen zu erzeugen.
Massenspektrometer-Steuergerät nach Anspruch 11, wobei: der erste Potentialtopf angelegt wird, indem eine erste DC-Bias-Spannung an eine erste Elektrode in Bezug auf eine DC-Bias-Spannung der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung angelegt wird; und der zweite Potentialtopf angelegt wird, indem zweite DC-Bias-Spannungen an gegenüberliegende zweite Elektroden in Bezug auf die DC-Bias-Spannung der länglichen Multipolanordnung angelegt werden.
Massenspektrometer-Steuergerät nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei die Stärke des zweiten Potentialtopfs höher als die Stärke des ersten Potentialtopfs ist.
Massenspektrometer-Steuergerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die ersten Ionen und/oder die zweiten Ionen von einem axialen Ende der Ionenfalle in die lonenfalle eingespritzt werden.
Massenspektrometer-Steuergerät nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Steuergerät ferner für Folgendes konfiguriert ist: Bewirken, dass die lonenfalle mindestens einen dritten Potentialtopf an den länglichen lonenkanal anlegt, um die Produktionen axial zu begrenzen, wobei der dritte Potentialtopf eine Polarität aufweist, die mit der Polarität des ersten Potentialtopfs übereinstimmt, und der benachbart zu dem zweiten Potentialtopf angeordnet ist.
Massenspektrometer-Steuergerät nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Stärke des mindestens einen dritten Potentialtopfs höher ist als die Stärke des zweiten Potentialtopfs.
Massenspektrometer, das Folgendes umfasst: eine lonenfalle mindestens eine lonenquelle, die dazu konfiguriert ist, erste Ionen mit einer ersten Ladung in die lonenfalle zu einspritzen und zweite Ionen einer entgegengesetzten zweiten Ladung in die lonenfalle zu einspritzen; und ein Massenspektrometer-Steuergerät nach einem der Ansprüche 11 bis 16.
Massenspektrometer nach Anspruch 17, das ferner Folgendes umfasst: einen Massenanalysator; wobei das Massenspektrometer-Steuergerät ferner für Folgendes konfiguriert ist: Bewirken, dass die lonenfalle die Produktionen aus der lonenfalle in den Massenanalysator ausstößt; und Bewirken, dass der Massenanalysator die Masse der Produktionen analysiert.
Computerprogramm mit Anweisungen, um das Massenspektrometer-Steuergerät nach einem der Ansprüche 11 bis 16 oder das Massenspektrometer nach Anspruch 17 oder 18 zu veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.
Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 19 gespeichert ist.
Verfahren zur Fragmentierung von Ionen für die Massenspektrometrie, das Folgendes umfasst: Einspritzen einer Menge erster Ionen mit einer ersten Ladung in eine lonenfalle, wobei die lonenfalle eine längliche Multipol-Elektrodenanordnung umfasst, die derart angeordnet ist, dass sie einen länglichen lonenkanal definiert; wobei die ersten Ionen durch Anlegen eines HF-Pseudopotentials an die längliche Multipol-Elektrodenanordnung innerhalb des länglichen lonenkanals radial begrenzt werden und durch Anlegen eines ersten Potentialtopfs an den länglichen lonenkanal auf ein erstes Volumen innerhalb des lonenkanals axial begrenzt werden; Anlegen eines zweiten Potentialtopfs mit zu dem ersten Potentialtopf entgegengesetzter Polarität an den länglichen lonenkanal, wobei der erste Potentialtopf innerhalb des zweiten Potentialtopfs vorgesehen ist; und Bestrahlen der ersten Ionen innerhalb des ersten Volumens mit einer Quelle ultravioletter Strahlung, sodass die ersten Ionen fragmentiert werden, um Produktionen zu erzeugen.
Verfahren zur Fragmentierung von Vorläuferionen nach Anspruch 21, wobei: der erste Potentialtopf durch eine erste DC-Bias-Spannung definiert wird, die an mindestens eine erste Elektrode in Bezug auf ein Gleichspannungspotential der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung angelegt wird; der zweite Potentialtopf durch zweite DC-Bias-Spannungen definiert wird, die an axial gegenüberliegende zweite Elektroden in Bezug auf das Gleichspannungspotential der länglichen Multipolanordnung angelegt werden.
Verfahren zur Fragmentierung von Vorläuferionen nach Anspruch 22, wobei: die mindestens eine erste Elektrode in einem im Wesentlichen zentralen Bereich des zweiten Potentialtopfs positioniert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei: die Stärke des zweiten Potentialtopfs höher als die Stärke des ersten Potentialtopfs ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei: die ersten Ionen von einem axialen Ende der lonenfalle in die lonenfalle eingespritzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei: mindestens ein dritter Potentialtopf vorgesehen ist, um die Produktionen innerhalb mindestens eines dritten Volumens axial zu begrenzen, wobei der dritte Potentialtopf eine Polarität aufweist, die mit einer Polarität der ersten Potentialtopfs übereinstimmt, und der benachbart zu dem zweiten Potentialtopf angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei: die Stärke des mindestens einen dritten Potentialtopfs höher als die Stärke des ersten Potentialtopfs ist.
Verfahren nach Anspruch 26 oder Anspruch 27, wobei: ein dritter Potentialtopf in der axialen Richtung des länglichen lonenkanals benachbart zu jeder gegenüberliegenden Seite des zweiten Potentialtopfs vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei: sich die längliche Multipolanordnung in axialer Richtung über eine zweite Elektrode erstreckt, sodass der mindestens eine dritte Potentialtopf durch die zweite DC-Bias-Spannung, die an eine der zweiten Elektroden in Bezug auf das Gleichspannungspotential der länglichen Multipolanordnung angelegt wird, definiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, wobei: die Quelle ultravioletter Strahlung derart angeordnet ist, dass das mindestens ein drittes Volumen im Wesentlichen nicht bestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei: die Quelle ultravioletter Strahlung in einer Richtung quer zur Längsrichtung des länglichen lonenkanals vorgesehen ist.
Massenspektrometer-Steuergerät zum Steuern einer Ionenfalle zum Fragmentieren von Vorläuferionen, wobei das Steuergerät für Folgendes konfiguriert ist: Bewirken, dass mindestens eine Ionenquelle eine Menge erster Ionen mit einer ersten Ladung in eine lonenfalle einspritzt, wobei die lonenfalle Folgendes umfasst: eine längliche Multipol-Elektrodenanordnung, die derart angeordnet ist, dass ein länglicher lonenkanal definiert wird; Bewirken, dass die Ionenfalle ein HF-Pseudopotential an die längliche Multipol-Elektrodenanordnung anlegt, um die ersten Ionen in dem länglichen lonenkanal radial zu begrenzen, Bewirken, dass die lonenfalle einen ersten Potentialtopf an den länglichen lonenkanal anlegt, um die ersten Ionen in dem länglichen lonenkanal axial zu begrenzen; Bewirken, dass die lonenfalle einen zweiten Potentialtopf mit zu dem ersten Potentialtopf entgegengesetzter Polarität an den länglichen lonenkanal anlegt, wobei der erste Potentialtopf innerhalb des zweiten Potentialtopfs vorgesehen ist; und Bewirken, dass eine Quelle ultravioletter Strahlung die ersten Ionen derart bestrahlt, dass die ersten Ionen fragmentiert werden, um Produktionen zu erzeugen.
Massenspektrometer-Steuergerät nach Anspruch 32, wobei: der erste Potentialtopf angelegt wird, indem eine erste DC-Bias-Spannung an eine erste Elektrode in Bezug auf eine DC-Bias-Spannung der länglichen Multipol-Elektrodenanordnung angelegt wird; und der zweite Potentialtopf angelegt wird, indem zweite DC-Bias-Spannungen an gegenüberliegende zweite Elektroden in Bezug auf die DC-Bias-Spannung der länglichen Multipolanordnung angelegt werden.
Massenspektrometer-Steuergerät nach Anspruch 32 oder Anspruch 33, wobei die Stärke des zweiten Potentialtopfs höher als die Stärke des ersten Potentialtopfs ist.
Massenspektrometer-Steuergerät nach einem der Ansprüche 32 bis 34, wobei das Steuergerät ferner für Folgendes konfiguriert ist: Bewirken, dass die lonenfalle mindestens einen dritten Potentialtopf an den länglichen lonenkanal anlegt, um die Produktionen axial zu begrenzen, wobei der dritte Potentialtopf eine Polarität aufweist, die mit der Polarität des ersten Potentialtopfs übereinstimmt, und der benachbart zu dem zweiten Potentialtopf angeordnet ist.
Massenspektrometer-Steuergerät nach einem der Ansprüche 32 bis 35, wobei die Stärke des mindestens einen dritten Potentialtopfs höher ist als die Stärke des zweiten Potentialtopfs.
Massenspektrometer, das Folgendes umfasst: eine lonenfalle mindestens eine lonenquelle, die dazu konfiguriert ist, erste Ionen mit einer ersten Ladung in die lonenfalle zu einspritzen; eine Quelle ultravioletter Strahlung; und ein Massenspektrometer-Steuergerät nach einem der Ansprüche 32 bis 36.
Massenspektrometer nach Anspruch 37, wobei: die Quelle ultravioletter Strahlung derart angeordnet ist, dass das mindestens eine dritte Volumen im Wesentlichen nicht bestrahlt wird.
Massenspektrometer nach Anspruch 38, wobei: die Quelle ultravioletter Strahlung in einer Richtung quer zur Längsrichtung des länglichen lonenkanals vorgesehen ist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 39, das ferner Folgendes umfasst: einen Massenanalysator; wobei das Massenspektrometer-Steuergerät ferner für Folgendes konfiguriert ist: Bewirken, dass die Ionenfalle die Produktionen aus der lonenfalle in den Massenanalysator ausstößt; und Bewirken, dass der Massenanalysator die Masse der Produktionen analysiert.
Computerprogramm mit Anweisungen, um das Massenspektrometer-Steuergerät nach einem der Ansprüche 32 bis 36 oder das Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 40 zu veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 30 auszuführen.
Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 42 gespeichert ist.