DE102020106990A1

DE102020106990A1 - Ionenfangschema mit verbessertem Massenbereich

Info

Publication number: DE102020106990A1
Application number: DE102020106990.1A
Authority: DE
Inventors: Dirk Nolting; Alexander Makarov; Amelia Peterson
Original assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Current assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2020-09-17
Also published as: GB2583694B; GB201903474D0; US20200294784A1; US11515138B2; GB2583694A; CN111696846A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren zum Einfangen von Ionen in einer lonenfallenanordnung 100, 120 und Steuerungen 130 zum Steuern des Einfangens von Ionen in einer lonenfallenanordnung 100, 120 bereit. Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst das Einführen von Ionen in die lonenfallenanordnung 100, 120 unter Anlegen einer ersten HF-Einfangamplitude an die lonenfallenanordnung 100, 120, um eingeführte Ionen einzufangen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, und Kühlen der eingefangenen Ionen. Das Verfahren umfasst ferner das Reduzieren der HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude auf eine zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude, um den unteren Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung 100, 120 zu senken, und das Einfangen der eingeführten Ionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen bei der zweiten, niedrigeren HF-Einfangamplitude. Eine untere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen liegt unterhalb des unteren Massen-Cut-Offs der lonenfallenanordnung 100, 120, wenn die erste HF-Einfangamplitude angelegt wird. Eine Gesamtzahl der eingefangenen Ionen in der lonenfallenanordnung 100, 120 wird unterhalb eines Schwellenwerts gehalten, der in Abhängigkeit von der ersten und zweiten HF-Einfangamplitude bestimmt wurde.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft das Einfangen von Ionen in einer lonenfallenanordnung.
Allgemeiner Stand der Technik
Die Massenspektrometrie ist eine wichtige Technik für die chemische Analyse. 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.
Eine wichtige Komponente eines Massenspektrometers ist die lineare Ionenfalle. Ein Beispiel für eine solche lineare Ionenfalle ist eine gekrümmte lineare Ionenfalle oder C-Falle, die Ionen in einem Einfangvolumen unter Verwendung eines Potentialtopfes speichert/einfängt, der durch Anlegen eines HF-Potentials an einen Satz gekrümmter, länglicher Stäbe (typischerweise als Quadrupol, Hexapol oder Oktapol angeordnet) erzeugt wird.
Eine Anwendung von linearen lonenfallen ist als Zwischenspeichervorrichtung für Ionen vor der Massenanalyse. Eine C-Falle kann zum Beispiel dazu eingesetzt werden, Ionen zu speichern und in einen Orbitalfallen-Massenanalysator zu injizieren, wie die von Thermo Fisher Scientific, Inc., unter dem Namen Orbitrap® vertriebene Vorrichtung. Diese Massenanalysatoren weisen eine hohe Massengenauigkeit und eine hohe Massenauflösung auf und werden somit zunehmend für die Detektion kleiner organischer Moleküle verwendet, wie in der Lebensmittel- und Drogenanalyse, der Metabolomik und Anti-Doping-Anwendungen. In diesem Dokument kann der Begriff Masse dazu verwendet werden, das Masse-zu-Ladungs-Verhältnis, m/z, zu bezeichnen.
Eine der Herausforderungen einer linearen Ionenfalle liegt im Bereich von Massen, die gleichzeitig eingefangen werden können. Ionen werden in einer linearen Falle eingefangen durch das Anlegen von HF-Spannungen an die Längselektroden, um die Ionen radial einzuschließen, während ein statisches (Gleichspannungs-)Potential an die Endelektroden angelegt wird, die an den gegenüberliegenden axialen Enden der Längselektroden positioniert sind, um die Ionen axial einzuschließen. Der durch eine gegebene angelegte HF-Spannung erzeugte Pseudopotentialtopf büßt mit zunehmender Ionenmasse an Stärke ein. Ionen mit höherer Masse haben jedoch eine ähnliche kinetische Energie wie Ionen mit niedrigerer Masse. Daher ist es wahrscheinlicher, dass Ionen mit höherer Masse genügend Energie aufweisen, um dem durch die gegebene angelegte HF-Einfangamplitude erzeugten Pseudopotentialtopf zu entkommen und somit in der Falle abgeschwächt zu werden. Dementsprechend weisen Ionen mit höherer Masse niedrigere Einfangeffizienzen auf, wodurch der Massenbereich einer Ionenfalle begrenzt wird. In der Praxis ist das Verhältnis der höchsten eingefangenen Masse zur niedrigsten eingefangenen Masse in lonenfallen wie der C-Falle oft auf 15-20 begrenzt.
Es ist wünschenswert, dass der innerhalb der linearen Ionenfalle eingefangene Massenbereich so breit wie möglich ist. Eine Möglichkeit, den Massenbereich (d. h. den Bereich der m/z-Verhältnisse) von Ionen in einer linearen Ionenfalle zu definieren, ist als das Verhältnis der höchsten Masse zur niedrigsten Masse, die in der Ionenfalle eingefangen werden kann. Für Anwendungen mit kleinen Molekülen kann ein typischer gewünschter Massenbereich 1200/15 (80), 1500/15 (100) oder 2000/15 (133) sein.
1 ist ein Graph einer HF-Einfangamplitude (Volt Peak-Peak, Vpp), die während Injektion und Speicherung angelegt wurde, gegenüber der relativen Intensität von in der linearen Ionenfalle eingefangenen Ionen. Für diesen Graphen wurde für Injektion und Speicherung dieselbe HF-Amplitude an die lineare Ionenfalle angelegt. Jede Linie des Graphen stellt eine andere Masse von Ionen dar. Es ist zu erkennen, dass Ionen mit höherer Masse bei niedrigeren HF-Amplituden eine niedrigere Intensität aufweisen.
Die vorliegende Erfindung versucht, den Bereich der Einfangmasse einer lonenfallenanordnung, wie einer linearen Ionenfalle und insbesondere, aber nicht ausschließlich, einer gekrümmten linearen Ionenfalle (C-Falle), zu vergrößern.
Kurzdarstellung
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Einfangen von Ionen in einer lonenfallenanordnung bereitgestellt, wie in Anspruch 1 beschrieben.
Das Verfahren nach Anspruch 1 umfasst: (a) Einführen von Ionen in die lonenfallenanordnung, (b) Anlegen einer ersten HF-Einfangamplitude an die lonenfallenanordnung, um eingeführte Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, einzufangen, (c) Kühlen der eingefangenen Ionen, (d) Reduzieren der HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude auf eine zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude, um den unteren Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung zu senken, und (e) Einfangen von eingeführten Ionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen bei der zweiten, niedrigeren HF-Einfangamplitude, wobei eine untere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen unterhalb des unteren Massen-Cut-Offs der lonenfallenanordnung liegt, wenn die erste HF-Einfangamplitude angelegt wird, wobei eine Gesamtzahl von eingefangenen Ionen in der Ionenfalle unterhalb eines Schwellenwerts gehalten wird, der in Abhängigkeit von der ersten und der zweiten HF-Einfangamplitude bestimmt wurde.
Dieses Verfahren verbessert den Massenbereich (Bereich der m/z-Verhältnisse) von Ionen, die in einer lonenfallenanordnung eingefangen werden. Die lonenfallenanordnung kann eine Ionenfalle, wie eine C-Falle oder andere lineare Ionenfalle, einschließen. In einer ersten Betriebsstufe werden Ionen höherer Masse durch das Anlegen eines/einer relativ höheren HF-Einfangpotentials/-amplitude eingefangen. Obwohl ein/e solche/s höhere/s HF-Einfangpotential/-amplitude das Einfangen von Ionen mit relativ hohem m/z ermöglicht, werden Ionen unterhalb eines unteren Massen-Cut-Offs nicht eingefangen.
Durch Kühlen der Ionen vor dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude auf die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude wird die Energie der Ionen innerhalb der lonenfallenanordnung durch Kollisionen mit Inertgasmolekülen gedämpft, und die Ionen entspannen sich in Richtung zum Boden des Potentialtopfes. Zum Beispiel liegt die kinetische Energie eines Ions, das in die lonenfallenanordnung eintritt, typischerweise im Bereich von 1-200 eV, während die kinetische Energie eines solchen Ions nach dem Kühlen typischerweise weniger als 100 meV (0,1 eV) beträgt. Die Ionen können gekühlt werden, so dass sie in der Falle thermalisiert werden. Dementsprechend ist der Pseudopotentialtopf, der für das Einfangen von Ionen nach der Injektion erforderlich ist, höher als der, der für das anschließende Speichern gekühlter Ionen benötigt wird. Die gekühlten Ionen höherer Masse verbleiben innerhalb der lonenfallenanordnung, wenn die HF-Amplitude verringert wird, da sie nicht genügend kinetische Energie aufweisen, um dem durch die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude erzeugten Potentialtopf zu entkommen.
Die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude, die in der zweiten Betriebsstufe der lonenfallenanordnung angelegt wird, führt zu einem niedrigeren unteren Massen-Cut-Off als dem, der sich aus der ersten, höheren in der ersten Betriebsstufe der lonenfallenanordnung angelegten HF-Einfangamplitude ergibt. Somit ist es durch die Verringerung der an die lonenfallenanordnung angelegten HF-Einfangamplitude, nachdem die Ionen mit der höheren Masse gekühlt wurden, möglich, Ionen mit einer niedrigeren Masse in der lonenfallenanordnung einzuführen und einzufangen, während gleichzeitig die Ionen mit der höheren Masse zurückgehalten werden, weil sie gekühlt wurden. Mit anderen Worten erzeugt die niedrigere HF-Einfangamplitude ein HF-Feld, das ausreicht, um die gekühlten Ionen höherer Masse innerhalb der lonenfallenanordnung zu halten, während gleichzeitig Ionen niedrigerer Masse innerhalb derselben lonenfallenanordnung eingeführt und eingefangen werden können. Dies wiederum vergrößert den nutzbaren Massenbereich der lonenfallenanordnung im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem eine einzige HF-Amplitude oder eine zunehmende HF-Amplitude zum Einführen und Einfangen von Ionen verwendet wird. Durch Verbessern des Massenbereichs der Ionen, die gemeinsam in einer lonenfallenanordnung eingefangen werden können, kann im Vergleich zu früheren Verfahren ein breiterer Massenbereich von Ionen in der Falle gespeichert werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst Schritt (e) das Einführen von Ionen in die lonenfallenanordnung.
In einigen Ausführungsformen kann die lonenfallenanordnung zum Ausstoßen der Ionen aus der lonenfallenanordnung konfiguriert sein. Zum Beispiel kann die lonenfallenanordnung zum Ausstoßen der Ionen aus der lonenfallenanordnung zu einem Massenanalysator, der die ausgestoßenen Ionen nach ihrer Masse analysieren kann, konfiguriert sein. Die Ionen können somit in einem Massenscan durch den Analysator analysiert werden. Ein üblicher Scan-Typ ist ein „Voll-Scan“, der als Survey-Scan verwendet werden kann und einen möglichst breiten Massenbereich abdecken sollte. Die Erfindung ermöglicht eine Vergrößerung des nutzbaren Massenbereichs im Vergleich zu früheren Verfahren und kann somit eine der grundlegenden Einschränkungen von Voll-Scans, bei denen die Ionen eingefangen wurden, verbessern.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren das Anlegen von n weiteren HF-Einfangamplituden, die jeweils zwischen der ersten und der zweiten HF-Einfangamplitude liegen, auf die Ionenfallenanordnung umfassen, wobei n≥1, wobei jede der n weiteren HF-Einfangamplituden bewirkt, dass eingeführte Ionen mit einem jeweiligen n-ten Bereich von m/z-Verhältnissen, die jeweils untere Massengrenzen aufweisen, eingefangen werden; wobei das Verfahren ferner das Kühlen der eingeführten Ionen, die eingefangen werden, bei einer relativ höheren HF-Einfangamplitude umfasst, bevor die HF-Einfangamplitude auf eine relativ niedrigere Einfangamplitude reduziert wird. Dies kann wünschenswert sein, da die jedes Mal durchgeführte Änderung der HF-Einfangamplitude kleiner sein kann.
In einigen Ausführungsformen können Ionen innerhalb eines ausgewählten Bereichs von m/z-Verhältnissen aus einer vorgelagerten lonenvorrichtung in die lonenfallenvorrichtung eingeführt werden, wobei die vorgelagerte lonenvorrichtung Ionen innerhalb eines ausgewählten Bereichs von m/z-Verhältnissen überträgt. Das Verfahren umfasst ferner das Einstellen der vorgelagerten lonenvorrichtung, um eine untere Massengrenze des ausgewählten Bereichs von m/z-Verhältnissen zu reduzieren, und das Reduzieren der HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude auf die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude synchron oder annähernd synchron mit der Reduzierung der unteren Massengrenze des ausgewählten Bereichs von m/z-Verhältnissen der vorgelagerten lonenvorrichtung.
Durch das Einstellen der Massenübertragung einer vorgelagerten lonenvorrichtung ist es möglich, Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs vor der Ionenfallenanordnung auszuwählen, bevor die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs dann von der Ionenfallenanordnung eingefangen werden. Daher kann die Effizienz des Massenspektrometers verbessert werden.
Die vorgelagerte lonenvorrichtung kann während Schritt (a) von Anspruch 1 Ionen innerhalb des ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen übertragen, so dass die eingeführten Ionen von Schritt (a) m/z-Verhältnisse innerhalb des ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen. Die vorgelagerte lonenvorrichtung kann während Schritt (e) von Anspruch 1 Ionen innerhalb des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen übertragen, so dass Schritt (e) ferner das Einführen von Ionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb des zweiten Bereichs der m/z-Verhältnisse in die Ionenfallenanordnung umfasst.
Während das Verfahren nach Anspruch 1 den unteren Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung durch Einstellen der HF-Einfangamplitude einstellt, ist es auch möglich, den unteren Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung durch Einstellen der HF-Einfangfrequenz einzustellen. Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird daher ein Verfahren zum Einfangen von Ionen in einer lonenfallenanordnung bereitgestellt, wie in Anspruch 10 beschrieben.
Das Verfahren nach Anspruch 10 umfasst (a) Einführen von Ionen in die lonenfallenanordnung;

(b) Anlegen einer ersten HF-Einfangfrequenz an die lonenfallenanordnung, um eingeführte Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, einzufangen;
(c) Kühlen der eingefangenen Ionen;
(d) Erhöhen der HF-Einfangfrequenz von der ersten HF-Einfangfrequenz auf eine zweite HF-Einfangfrequenz, um den unteren Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung zu senken; und
(e) Einfangen von Ionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen bei der zweiten HF-Einfangfrequenz;

Durch kollisionsinduzierte Dissoziation erzeugte Produktionen weisen typischerweise zusätzliche kinetische Energie auf. Darüber hinaus ist der Massenbereich von aus einem Vorläufer erzeugten Produktionen breit, typischerweise 100 - (mz), wobei m die Masse des Vorläuferions ist und z die Ladung des Vorläuferions ist (und (mz) das Produkt aus Masse des Vorläuferions und Ladung des Vorläuferions ist).
Daher ist es auch wünschenswert, den Massenbereich (Bereich der m/z-Verhältnisse) von Produktionen zu verbessern, die in einer lonenfallenanordnung erzeugt und eingefangen werden können.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Einfangen von Produktionen in einer lonenfallenanordnung bereitgestellt, die zum Fragmentieren von Ionen konfiguriert ist, wie in Anspruch 11 beschrieben. Das Verfahren nach Anspruch 11 ist vorteilhaft, da es den Massenbereich der Produktionen verbessert, die in einer lonenfallenanordnung, wie einer Fragmentierungszelle, einer C-Falle oder einer anderen Ionenfalle, erzeugt und eingefangen werden können.
Das Verfahren nach Anspruch 11 umfasst das (a) Einführen von Vorläuferionen in die lonenfallenanordnung, (b) Fragmentieren der eingeführten Vorläuferionen, um Produktionen zu erzeugen, (c) Anlegen einer ersten HF-Einfangamplitude an die lonenfallenanordnung, um Produktionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, einzufangen, (d) Kühlen der eingefangenen Produktionen, (e) Reduzieren der HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude auf eine zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude, um den unteren Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung zu senken, und (f) Einfangen von Produktionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen bei der zweiten, niedrigeren HF-Einfangamplitude, wobei eine untere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen unterhalb des unteren Massen-Cut-Offs der lonenfallenanordnung liegt, wenn die erste HF-Einfangamplitude angelegt wird.
Die Produktionen werden aus in die lonenfallenanordnung eingeführten Vorläuferionen erzeugt. Dies kann kontinuierlich oder intermittierend geschehen. Auf einer ersten Betriebsstufe werden Produktionen höherer Masse durch das Anlegen eines/einer relativ höheren HF-Einfangpotentials/-amplitude eingefangen. Obwohl ein/e solche/s höhere/s HF-Einfangpotential/-amplitude das Einfangen von Ionen mit relativ hohem m/z ermöglicht, werden Ionen unterhalb eines unteren Massen-Cut-Offs nicht eingefangen.
Durch Kühlen der Ionen vor dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude auf die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude wird die Energie der Produktionen innerhalb der lonenfallenanordnung durch Kollisionen mit Inertgasmolekülen gedämpft, und die Ionen entspannen sich in Richtung zum Boden des Potentialtopfes. Die Produktionen können gekühlt werden, so dass sie in der lonenfallenanordnung thermalisiert werden. Dementsprechend ist der Pseudopotentialtopf, der für das Einfangen von Produktionen nach dem Fragmentieren benötigt wird, höher als der, der für das anschließende Speichern gekühlter Produktionen benötigt wird. Die gekühlten Produktionen höherer Masse verbleiben innerhalb der lonenfallenanordnung, wenn die HF-Einfangamplitude verringert wird, da sie nicht genügend kinetische Energie aufweisen, um dem durch die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude erzeugten Potentialtopf zu entkommen.
Die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude, die in der zweiten Betriebsstufe der lonenfallenanordnung angelegt wird, führt zu einem niedrigeren unteren Massen-Cut-Off als dem, der sich aus der ersten, höheren in der ersten Betriebsstufe der lonenfallenanordnung angelegten HF-Einfangamplitude ergibt. Somit ist es durch Verringern der an die lonenfallenanordnung angelegten HF-Einfangamplitude, nachdem die Ionen mit der höheren Masse gekühlt wurden, möglich, Ionen mit einer niedrigeren Masse in der lonenfallenanordnung einzufangen, während gleichzeitig die Ionen mit der höheren Masse zurückgehalten werden, weil sie gekühlt wurden. Mit anderen Worten erzeugt die niedrigere HF-Einfangamplitude ein HF-Feld, das ausreicht, um die gekühlten Ionen höherer Masse innerhalb der lonenfallenanordnung zu halten, während gleichzeitig Ionen niedrigerer Masse innerhalb derselben lonenfallenanordnung eingefangen werden können. Dies wiederum vergrößert den nutzbaren Massenbereich der lonenfallenanordnung im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem eine einzige HF-Amplitude oder eine steigende HF-Amplitude zum Erzeugen und Einfangen von Produktionen verwendet wird.
Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuerung zum Steuern des Einfangens von Ionen in einer lonenfallenanordnung bereitgestellt, wie in Anspruch 21 beschrieben.
Nach einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine weitere Steuerung zum Steuern des Einfangens von Ionen in einer lonenfallenanordnung bereitgestellt, wie in Anspruch 26 beschrieben.
Nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine weitere Steuerung zum Steuern der Fragmentierung und des Einfangens von Ionen in einer lonenfallenanordnung bereitgestellt, wie in Anspruch 27 beschrieben.
Nach einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine lonenfallenanordnung bereitgestellt, wie in Anspruch 29 beschrieben.
Nach einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Massenspektrometer bereitgestellt, wie in Anspruch 30 beschrieben.
Figurenliste
Die Erfindung kann auf vielfältige Weise praktisch umgesetzt werden, und einige spezifischen Ausführungsformen werden nun lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen beschrieben; dabei gilt:

1 ist ein Graph einer relativen Intensität von Ionen innerhalb einer Ionenfalle vs. einer an der Ionenfalle zur Injektion und Speicherung angelegten HF-Amplitude nach bekannten Verfahren.
2 ist ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform eines Massenspektrometers mit einer Ionenfalle nach der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben des Massenspektrometers von 2 nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist ein schematisches Diagramm einer an der Ionenfalle angelegten HF-Einfangamplitude vs. einem Zeitdiagramm für das in 3 beschriebene Verfahren.
5 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben des Massenspektrometers von 2 nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
6 ist ein schematisches Diagramm einer an der Ionenfalle angelegten HF-Einfangamplitude vs. einem Zeitdiagramm für das in 5 beschriebene Verfahren.
7 ist ein Graph einer relativen Intensität von Ionen vs. einer zweiten an die Ionenfalle angelegten HF-Einfangamplitude nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Graph eines beobachteten eingefangenen Massenbereichs (MR) vs. einem Sollwert der automatischen Verstärkungsregelung (AGC), d. h. einer Sollanzahl von eingefangenen Ionen, die unter Verwendung einer Kalibrierprobe (Calmix) erhalten wurde.
9(a) ist ein Massenspektrum, das unter Verwendung einer Kalibrierprobe (Calmix) und einer einzigen HF-Amplitude nach Verfahren nach dem Stand der Technik erhalten wurde.
9(b) ist ein Massenspektrum, das unter Verwendung einer Kalibrierprobe (Calmix) und verschiedener erster und zweiter HF-Amplituden nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wurde.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben des Massenspektrometers von 2 nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
11 ist ein schematisches Diagramm einer an der lonenfallenanordnung angelegten HF-Einfangamplitude vs. einem Zeit-Diagramm für das in 10 beschriebene Verfahren.
12(a) ist ein Massenspektrum, das erhalten wurde, wenn Ionen innerhalb erster und zweiter Massenbereiche in eine Fragmentierungszelle nach dem Verfahren der ersten Ausführungsform eingefangen werden und Ionen von der Fragmentierungszelle zu einer Ionenfalle überführt werden, während die zweite HF-Einfangamplitude angelegt wird. Es wurde eine Kalibrierprobe (Calmix) verwendet.
12(b) ist ein Massenspektrum, das unter Verwendung einer Kalibrierprobe (Calmix) nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wurde.
13 ist ein schematisches Diagramm einer zweiten Ausführungsform eines Massenspektrometers mit einer Ionenfalle und einer lonenkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung
2 zeigt eine schematische Anordnung eines Massenspektrometers 10, das zur Durchführung von Verfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Die Anordnung von 2 stellt schematisch die Konfiguration des Q Exactive ® Quadrupole-Orbitrap®-Massenspektrometers von Thermo Fisher Scientific, Inc., dar.
Das Massenspektrometer 10 schließt eine lonenquelle 20 ein, die zu analysierende Gasphasenionen erzeugt. Die lonenquelle 20 ist typischerweise eine Elektrospray-Ionisationsquelle bei Atmosphärendruck. Jene Probenionen treten dann in eine Vakuumkammer des Massenspektrometers 10 ein und werden durch eine Kapillare 25 in eine S-Linse 30 gelenkt.
Die S-Linse 30 ist auch als der Stacked-Ring-Ionenleiter (SRIG) oder die HF-Linse bekannt. Durch Anlegen von HF-Amplituden an die S-Linse 30 wird ein HF-Feld aufgebaut, das Ionen einschließt und fokussiert, während sie die S-Linse 30 durchqueren. Die Ionen werden in einen Injektions-Flatapol 40 fokussiert, der die Ionen in einen gebogenen Flatapol 50 injiziert. Der gebogene Flatapol 50 führt (geladene) Ionen entlang einer gekrümmten Bahn hindurch, während unerwünschte neutrale Moleküle, wie z. B. verschleppte Lösemittelmoleküle, nicht entlang der gekrümmten Bahn geführt werden und verloren gehen.
Eine TK-Linse 60 befindet sich am vom gebogenen Flatapol 50 entfernten Ende. Ionen gelangen vom gebogenen Flatapol 50 in einen nachgelagerten Quadrupol-Massenfilter 70. Der Quadrupol-Massenfilter 70 kann mit einem Massenauswahlfenster betrieben werden, so dass der Massenfilter 70 nur die Ionen innerhalb eines gewünschten Massenauswahlfensters extrahiert, das Ionen mit diesen interessierenden m/z-Verhältnissen enthält (d. h. ein Fenster, das die interessierenden Isotope enthält). Der Massenfilter ist typischerweise, aber nicht notwendigerweise, segmentiert und dient als Bandpassfilter. In einigen Betriebsmodi kann der Quadrupol-Massenfilter 70 in einem im Wesentlichen ausschließlichen HF-Modus betrieben werden, um einen möglichst breiten Massenbereich von Ionen zu übertragen. Dies wird zum Beispiel verwendet, wenn ein „Voll-Scan“ gewünscht wird und der Massenbereich so breit wie möglich sein sollte.
Ionen passieren dann eine Quadrupol-Austrittslinsen-/Halblinsen-Anordnung 80, die den Durchtritt von Ionen in einen Transfer-Multipol 90 steuert. Der Transfer-Multipol 90 leitet die nach ihrer Masse gefilterten Ionen vom Quadrupol-Massenfilter 70 in eine Ionenfalle, die eine gekrümmte Falle (C-Falle) 100 ist. Die C-Falle 100 weist eine Elektrodenanordnung auf, die sich in Längsrichtung erstreckende, gekrümmte Stabelektroden umfasst, denen HF-Spannungen mit HF-Einfangamplituden zugeführt werden, und Endlinsen, denen Gleichspannungen zugeführt werden. Das Ergebnis ist ein Potentialtopf, die sich entlang der gekrümmten Längsachse der C-Falle 100 erstreckt. Die C-Falle 100 speichert Ionen in einem Einfangvolumen durch Anlegen der HF-Einfangamplitude an die Stabelektroden (typischerweise Quadrupol, Hexapol oder Oktapol). Mit anderen Worten kann die C-Falle 100 in einem „Nur-HF-Modus“ zum Speichern von Ionen arbeiten, d. h. es besteht kein DC-Offset zwischen den HF-Spannungen. In einigen Betriebsmodi könnte ein kleiner DC-Offset an die Stabelektroden angelegt werden. In einigen Ausführungsformen kann die C-Falle durch eine geradlinige Ionenfalle mit geraden, sich in Längsrichtung erstreckenden Elektroden ersetzt werden. C-Fallen, die nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, haben typischerweise einen eingeschriebenen Radius von 3 mm, eine Länge von 25 bis 30 mm, einen Auswurfschlitz mit einer Breite von 0,8 mm und eine Länge von 12 mm, eine Endblende mit einer Dicke von 1 mm und einen eingeschriebenen Durchmesser von 2-2,5 mm.
Gekühlte Ionen befinden sich in einer Wolke in Richtung zum Boden des Potentialtopfs und werden dann rechtwinklig aus der C-Falle 100 in Richtung zu einer Orbitalfallen-Vorrichtung 110, wie dem von Thermo Fisher Scientific, Inc., vertriebenen Orbitrap®-Massenanalysator, ausgestoßen. Ionen verlassen die C-Falle 100, zum Beispiel durch Ausschalten der HF-Einfangspannung/-amplitude und Anlegen eines Gleichstromimpulses an eine oder mehrere der länglichen Längselektroden der C-Falle 100, um Ionen radial aus der Falle auszustoßen (zum Beispiel können Push-Pull-Gleichspannungen an längliche Elektroden auf gegenüberliegenden Seiten der Falle angelegt werden). Die Ionen werden durch eine außermittige Injektionsblende als zusammenhängende Pakete in die Orbitalfallen-Vorrichtung 110 injiziert. Ionen werden dann innerhalb der Orbitalfallen-Vorrichtung 110 durch ein hyperlogarithmisches elektrisches Feld eingefangen und in zusammenhängenden Paketen einer Orbitalbewegung um eine innere Elektrode unterzogen. Wie der Fachmann verstehen wird, werden Ionenpakete durch Bildströme detektiert und ein Massenspektrum wird dann durch schnelle Fourier-Transformation erhalten.
2 zeigt auch eine Fragmentierungszelle 120, die die Durchführung einer MS-/MS-Analyse von Ionen ermöglicht. Die „Sackgassen“ -Konfiguration der Fragmentierungskammer 120 in 2, wobei Vorläuferionen axial aus der C-Falle 100 in einer ersten Richtung in Richtung zur Fragmentierungskammer 120 ausgestoßen werden und die resultierenden Fragmentionen in die C-Falle 100 in der entgegengesetzten Richtung zurückgeführt werden, ist in WO-A-2006/103412 ausführlicher beschrieben.
Das Massenspektrometer 10 unterliegt der Kontrolle einer Steuerung 130, die zum Beispiel zum Einstellen der geeigneten Potentiale an den Elektroden des Quadrupol-Massenfilters 70 zum Fokussieren und Filtern der Ionen, zum Einstellen geeigneter Spannungen an der Elektrodenanordnung der Ionenfalle 100 zum Einfangen, Speichern und Ausstoßen der Ionen, zum Erfassen der Massenspektraldaten aus der Orbitalfallen-Vorrichtung 110, Steuern der Abfolge von MS1- und MS2-Scans und so weiter konfiguriert ist. Es versteht sich, dass die Steuerung 130 einen Computer umfassen kann, der nach einem Computerprogramm betrieben werden kann, das Anweisungen umfasst, um das Massenspektrometer 10 zum Ausführen der Schritte des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung zu veranlassen. Die Steuerung 130 kann eine Triggerschaltung umfassen, um das Anlegen von HF-Einfangamplituden an die Elektrodenanordnung der Ionenfalle 100 zu starten. Die Steuerung 130 kann einen Taktgeber zum Steuern einer Zeitdauer umfassen, für die jede HF-Einfangamplitude an die Elektrodenanordnung der Ionenfalle 100 angelegt wird. Informationen bezüglich des Massenbereichs von Ionen, die von der Ionenfalle 100 erfasst werden sollen, können in die Steuerung 130 eingegeben werden.
Eine beispielhafte erste Ausführungsform des Verfahrens wird nun unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben. In der Ausführungsform der 3 und 4 ist die lonenfallenanordnung die Ionenfalle 100 von 2, die eine C-Falle ist. Es versteht sich jedoch, dass in anderen Ausführungsformen die lonenfallenanordnung zum Beispiel die Fragmentierungskammer 120 sein könnte.
In Schritt 401 werden Probenmoleküle unter Verwendung der ESI-Quelle 20 ionisiert. Anschließend treten Probenionen in die Vakuumkammer des Massenspektrometers 10 ein. Die Probenionen werden durch die Kapillare 25 zu der S-Linse 30 stromabwärts der lonenquelle geführt.
In Schritt 402 werden die Ionen nach einem ersten Massenbereich (erster Bereich von m/z-Verhältnissen) (MR₁) ausgewählt. Der erste Massenbereich (MR₁) weist eine untere Massengrenze und eine obere Massengrenze auf. Der Massenfilter 70 wird von der Steuerung 130 auf einen breiten Durchleitungsmodus eingestellt. Die Auswahl der Ionen erfolgt durch eine vorgelagerte lonenvorrichtung, die Ionen innerhalb des ausgewählten Massenbereichs überträgt. Die vorgelagerte lonenvorrichtung kann zum Beispiel eine oder mehrere der HF-Komponenten des Massenspektrometers 10 stromaufwärts der Ionenfalle 100 sein, wie die S-Linse 30, der Injektions-Flatapol 40 und der gebogene Flatapol 50. Gegebenenfalls wird die an eine oder mehrere der HF-Komponenten angelegte HF-Amplitude so eingestellt, dass Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) durch die S-Linse 30, den Injektions-Flatapol 40, den gebogenen Flatapol 50, den Quadrupol-Massenfilter 70, die Quadrupol-Austrittslinsen-/Halblinsen-Anordnung 80 und den Transfer-Multipol 90 zu der Ionenfalle 100 laufen, wie vorstehend erörtert.
In Schritt 403 werden die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) in die Ionenfalle 100 eingeführt/injiziert, während von der Steuerung 130 eine erste HF-Amplitude (V₁) an die Ionenfalle 100 angelegt wird. Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) werden innerhalb der Ionenfalle 100 durch den von der ersten HF-Amplitude (V₁) erzeugten Potentialtopf eingefangen. Der Potentialtopf erstreckt sich entlang der gekrümmten Längsachse der Ionenfalle, die eine C-Falle 100 ist. Die erste HF-Amplitude (V₁) ist relativ hoch, zum Beispiel 950 V. Die erste HF-Einfangamplitude (V₁) wird basierend auf der unteren Massengrenze des ersten Massenbereichs (MR₁) berechnet.
In Schritt 404 werden die innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) in der Ionenfalle 100 eingefangenen Ionen für einen Zeitraum gekühlt. Die eingefangenen Ionen werden für einen Zeitraum gekühlt, der ausreicht, damit die eingefangenen Ionen ihre kinetische Energie reduzieren, so dass sie nach dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude eingefangen bleiben. Der Zeitraum kann zum Beispiel 6 ms betragen. Während die Ionen gekühlt werden, hält die Steuerung 130 das Anlegen der ersten HF-Einfangamplitude (V₁) an die Ionenfalle 100 aufrecht. Die Ionen kühlen aufgrund von Kollisionen mit Inertgas innerhalb der Ionenfalle 100 über den Zeitraum hinweg ab. Infolge des Kühlens wird die kinetische Energie der Ionen gedämpft und sie entspannen sich in Richtung zum Boden des Potentialtopfs. Typischerweise werden die Ionen durch das Kühlen in der Ionenfalle im Wesentlichen thermalisiert.
In Schritt 405 wird die an die Ionenfalle 100 angelegte HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude (V₁) auf eine zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude (V₂) reduziert. Durch das Reduzieren der HF-Einfangamplitude weist der in der Ionenfalle 100 erzeugte Potentialtopf eine niedrigere Potentialbarriere auf (die Energie, die ein Ion benötigt, um aus dem Potentialtopf zu entkommen). Da jedoch die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs gekühlt wurden und ihre kinetische Energie gedämpft wurde, haben diese Ionen immer noch nicht genügend Energie, um die Potentialbarriere zu überwinden. Daher bleiben die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) nach dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude innerhalb der Ionenfalle 100 eingefangen. Die zweite, niedrigere HF-Amplitude (V₂) führt jedoch zu einem niedrigeren unteren Massen-Cut-Off (LMCO) der Ionenfalle im Vergleich zur ersten HF-Einfangamplitude, damit Ionen mit niedrigerer Masse eingefangen und gespeichert werden können.
In Schritt 406 wird die Auswahl von Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) (zweiter Bereich von m/z-Verhältnissen) von der vorgelagerten lonenvorrichtung durchgeführt, die Ionen innerhalb des ausgewählten Massenbereichs überträgt. Wie vorstehend erörtert, kann die vorgelagerte lonenvorrichtung zum Beispiel eine oder mehrere der HF-Komponenten des Massenspektrometers 10 stromaufwärts der Ionenfalle 100 sein, wie die S-Linse 30, der Injektions-Flatapol 40 und der gebogene Flatapol 50. Gegebenenfalls wird die an eine oder mehrere der HF-Komponenten angelegte HF-Amplitude reduziert, so dass Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) durch die S-Linse 30, den Injektions-Flatapol 40, den gebogenen Flatapol 50, den Quadrupol-Massenfilter 70, die Quadrupol-Austrittslinsen-/Halblinsen-Anordnung 80 und durch den Transfer-Multipol 90 zu der Ionenfalle 100 laufen, wie vorstehend erörtert. Der zweite Massenbereich (MR₂) weist eine untere Massengrenze und eine obere Massengrenze auf. Die untere Massengrenze des zweiten Massenbereichs liegt unterhalb des unteren Massen-Cut-Offs (LMCO) der Ionenfalle 100, wenn die erste HF-Einfangamplitude (V₁) angelegt wird.
In Schritt 407 werden die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) eingeführt/injiziert, während die Steuerung 130 das Anlegen der zweiten, niedrigeren HF-Einfangamplitude (V₂) aufrechterhält. Die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) werden innerhalb der Ionenfalle durch den von der zweiten HF-Einfangamplitude (V₂) erzeugten Potentialtopf eingefangen. Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) wurden in Schritt 404 ausreichend gekühlt, so dass sie nicht genügend kinetische Energie haben, um dem von der zweiten HF-Einfangamplitude (V₂) erzeugten Potentialtopf zu entkommen. Daher bleiben die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) innerhalb der Ionenfalle 100 eingefangen.
In Schritt 408 werden die Ionen innerhalb der Ionenfalle 100 für einen Zeitraum gekühlt, während das Anlegen der zweiten HF-Amplitude an die Ionenfalle durch die Steuerung 130 aufrechterhalten wird. Die gekühlten Ionen befinden sich in einer Wolke in Richtung zum Boden des Potentialtopfs.
In Schritt 409 kann die an die Ionenfalle 100 angelegte HF-Einfangamplitude ausgeschaltet werden und Gleichstromimpulse können an die Ionenfalle 100 angelegt werden, um zu bewirken, dass sowohl die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) als auch die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) aus der Ionenfalle 100 und in den Orbitalfallen-Massenanalysator 110 ausgestoßen werden. Die Ausstoßung von Ionen aus einer Ionenfalle ist bekannt.
In einem Beispiel können die folgenden HF-Amplituden für Auswahl und Einfangen von Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) angelegt werden (Schritte 402 und 403 der 3 und 4), wobei der erste Massenbereich (MR₁) eine untere Massengrenze von 155 m/z aufweist:
Die an die S-Linse (30) angelegte HF-Amplitude kann 98 V betragen; die an den Injektions-Flatapol 40 angelegte HF-Amplitude kann 25 V betragen; die an den Quadrupol-Massenfilter 70 angelegte HF-Amplitude kann 44 V betragen; und die an die Ionenfalle (C-Falle) 100 angelegte HF-Amplitude kann 950 V betragen.
Die folgenden HF-Amplituden können für Auswahl und Einfangen von Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) angelegt werden (Schritte 406 und 407 der 3 und 4), wobei der zweite Massenbereich (MR₂) eine untere Massengrenze von 40 m/z aufweist: Die an die S-Linse (30) angelegte HF-Amplitude kann 51 V betragen; die an den Injektions-Flatapol 40 angelegte HF-Amplitude kann 25 V betragen; die an den Quadrupol-Massenfilter 70 angelegte HF-Amplitude kann 44 V betragen; und die an die Ionenfalle (C-Falle) 100 angelegte HF-Amplitude kann 400 V betragen.
4 ist ein Graph einer HF-Einfangamplitude vs. Zeit für das in 3 beschriebene Verfahren. In 4 werden die erste HF-Einfangamplitude (V₁) und die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) für dieselbe Zeitdauer angelegt. Dementsprechend erfolgen die Injektion und das Einfangen von Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) und das Einfangen und die Injektion von Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) für dieselbe Zeitdauer. Daher sind die für den ersten Massenbereich (MR₁) gemessenen lonenintensitäten proportional zu den für den zweiten Massenbereich (MR₂) gemessenen lonenintensitäten. Dementsprechend ist das durch den Massenanalysator 110 erhaltene Massenspektrum nicht verzerrt. Wie in 4 gezeigt, wird die Reduzierung der HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude (V₁) auf die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) diskontinuierlich durchgeführt, d. h. als stufenweise Änderung.
Während das in 3 und 4 gezeigte Verfahren für zwei verschiedene Massenbereiche beschrieben wurde, ist es möglich, die Erfindung unter Verwendung von drei, vier, fünf oder mehr verschiedenen Massenbereichen durchzuführen. Tatsächlich kann das Verfahren das Anlegen von n weiteren HF-Einfangamplituden an die Ionenfalle 100 einschließen, wobei n für eine oder mehrere steht. Jede der HF-Einfangamplituden kann zwischen der ersten und der zweiten HF-Einfangamplitude liegen. Jedes der eingeführten Ionen mit einem jeweiligen n-ten Massenbereich (Bereich von m/z-Verhältnissen) wird durch Anlegen von n weiteren Einfangamplituden an die Ionenfalle 100 eingefangen. Die Steuerung 130 hält die aktuelle HF-Einfangamplitude für einen Zeitraum aufrecht, der ausreicht, damit sich die Ionen innerhalb der Ionenfalle 100 abkühlen, bevor die HF-Einfangamplitude auf eine relativ niedrigere Einfangamplitude reduziert wird. Die eingefangenen Ionen werden für einen Zeitraum gekühlt, der ausreicht, damit die eingefangenen Ionen ihre kinetische Energie reduzieren, so dass sie nach dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude eingefangen bleiben.
Zum Beispiel können die erste und die zweite HF-Einfangamplitude (V₁, V₂) dieselben sein wie diejenigen, die beim Verfahren der ersten Ausführungsform eingesetzt wurden. Daher ist der Massenbereich der Ionen, die letztendlich innerhalb der Ionenfalle 100 eingefangen werden, derselbe wie in der ersten Ausführungsform. Bei jeder der n weiteren HF-Einfangamplituden kann es sich jedoch um Zwischen-HF-Einfangamplituden, d. h. zwischen jenen ersten und zweiten HF-Einfangamplituden (V₁, V₂), handeln. Diese Anordnung wird in Bezug auf die 5 und 6 ausführlicher erörtert. In dieser Anordnung wird anstelle des Reduzierens der HF-Einfangamplitude direkt von der ersten auf die zweite Einfangamplitude die HF-Einfangamplitude schrittweise über die Zwischen-HF-Einfangamplituden reduziert. Daher ist die jeweils durchgeführte Änderung der HF-Einfangamplitude kleiner.
Alternativ können die n weiteren HF-Einfangamplituden eingesetzt werden, um den Massenbereich von letztendlich innerhalb der Ionenfalle 100 eingefangenen Ionen im Vergleich zu dem Verfahren der ersten Ausführungsform zu vergrößern. Zum Beispiel liegen eine oder mehrere der n weiteren HF-Einfangamplituden eventuell nicht zwischen der ersten und der zweiten HF-Einfangamplitude. Eine oder mehrere der n weiteren HF-Einfangamplituden können größer sein als die erste HF-Einfangamplitude (V₁). Dementsprechend wäre es durch Anlegen dieser größeren HF-Einfangamplitude vor dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude auf die erste HF-Einfangamplitude (V₁) möglich, Ionen mit einer höheren Masse als der oberen Massengrenze des ersten Massenbereichs (MR₁) einzufangen. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere der n weiteren HF-Einfangamplituden niedriger sein als die zweite HF-Einfangamplitude (V₂). Durch Anlegen dieser niedrigeren HF-Einfangamplitude wird der untere Massen-Cut-Off der Ionenfalle 100 gesenkt. Dementsprechend wäre es durch Reduzieren der HF-Einfangamplitude auf diese niedrigere HF-Einfangamplitude nach dem Anlegen der zweiten HF-Einfangspannung (V₂) möglich, Ionen mit einer niedrigeren Masse als dem unteren Massen-Cut-Off der Ionenfalle (100) einzufangen, wenn die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) angelegt wird.
Zusätzlich zum Anlegen einer (von) HF-Einfangamplitude(n), die größer als V₁ und/oder kleiner als V₂ ist (sind), können eine oder mehrere HF-Einfangamplituden auch zwischen V₁ und V₂ angelegt werden, wie vorstehend erörtert.
Eine beispielhafte zweite Ausführungsform des Verfahrens wird nun unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben, bei denen Ionen in die Ionenfalle 100 von 2, die eine C-Falle ist, eingeführt und eingefangen werden. Die zweite Ausführungsform des Verfahrens erfordert fünf verschiedene Massenbereiche und fünf entsprechende HF-Einfangamplituden.
Die Schritte 601, 602, 603 und 604 sind dieselben wie die Schritte 401, 402, 403 bzw. 404 von 3.
In Schritt 605 wird die an die Ionenfalle 100 angelegte HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude (V₁) auf eine dritte, relativ niedrigere HF-Einfangamplitude (V₃) reduziert.
In Schritt 606 werden Ionen nach einem dritten Massenbereich (MR₃) (dritter Bereich von m/z-Verhältnissen) mit einer unteren Massengrenze und einer oberen Massengrenze ausgewählt. Die untere Massengrenze des dritten Bereichs von m/z-Verhältnissen liegt unterhalb des unteren Massen-Cut-Offs der Ionenfalle 100, wenn die erste HF-Einfangamplitude (V₁) angelegt wird. Der untere Massen-Cut-Off (LMCO) der Ionenfalle 100 bei angelegter dritter HF-Einfangamplitude ist niedriger als der untere Massen-Cut-Off der Ionenfalle 100 bei angelegter erster HF-Einfangamplitude (V₁).
In Schritt 607 werden die Ionen innerhalb des dritten Massenbereichs (MR₃) eingeführt/injiziert und innerhalb der Ionenfalle eingefangen, während die Steuerung 130 das Anlegen der dritten HF-Einfangamplitude (V₃) aufrechterhält.
In Schritt 608 werden die Ionen innerhalb der Ionenfalle für einen Zeitraum gekühlt, während das Anlegen der dritten HF-Einfangamplitude (V₃) an die Ionenfalle durch die Steuerung 130 aufrechterhalten wird.
In Schritt 609 wird die an die Ionenfalle 100 angelegte HF-Einfangamplitude von der dritten HF-Einfangamplitude (V₃) auf eine vierte, relativ niedrigere HF-Einfangamplitude (V₄) reduziert.
In Schritt 610 werden Ionen nach einem vierten Massenbereich (MR₄) (vierter Bereich von m/z-Verhältnissen) mit einer unteren Massengrenze und einer oberen Massengrenze ausgewählt. Die untere Massengrenze des vierten Bereichs von m/z-Verhältnissen liegt unterhalb des LMCO der Ionenfalle 100, wenn die dritte HF-Einfangamplitude (V₃) angelegt wird. Der LMCO der Ionenfalle 100, wenn die vierte HF-Einfangamplitude (V₄) angelegt wird, ist niedriger als der LMCO der Ionenfalle 100, wenn die dritte HF-Einfangamplitude (V₃) angelegt wird.
In Schritt 611 werden die Ionen innerhalb des vierten Massenbereichs (MR₄) eingeführt/injiziert und innerhalb der Ionenfalle eingefangen, während die Steuerung 130 das Anlegen der vierten HF-Einfangamplitude (V₄) aufrechterhält.
In Schritt 612 werden die Ionen innerhalb der Ionenfalle für einen Zeitraum gekühlt, während das Anlegen der vierten HF-Einfangamplitude (V₄) an die Ionenfalle durch die Steuerung 130 aufrechterhalten wird.
In Schritt 613 wird die an die Ionenfalle angelegte HF-Einfangamplitude von der vierten HF-Einfangamplitude auf eine fünfte, relativ niedrigere HF-Einfangamplitude (V₅) reduziert.
In Schritt 614 werden Ionen nach einem fünften Massenbereich (MR₅) (fünfter Bereich von m/z-Verhältnissen) mit einer unteren Massengrenze und einer oberen Massengrenze ausgewählt. Der fünfte Massenbereich (MR₅) weist eine untere und eine obere Massengrenze auf. Die untere Massengrenze des fünften Bereichs von m/z-Verhältnissen liegt unterhalb des LMCO der Ionenfalle 100, wenn die vierte HF-Einfangamplitude (V₄) angelegt wird. Der LMCO der Ionenfalle 100, wenn die fünfte HF-Einfangamplitude (V₅) angelegt wird, ist niedriger als der LMCO der Ionenfalle 100, wenn die vierte HF-Einfangamplitude (V₄) angelegt wird.
In Schritt 615 werden die Ionen innerhalb des fünften Massenbereichs (MR₅) eingeführt/injiziert und in der Ionenfalle eingefangen, während die Steuerung 130 das Anlegen der fünften HF-Einfangamplitude (V₅) aufrechterhält.
In Schritt 616 werden die Ionen innerhalb der Ionenfalle 100 für einen Zeitraum gekühlt, während das Anlegen der fünften HF-Einfangamplitude (V₅) an die Ionenfalle 100 durch die Steuerung 130 aufrechterhalten wird.
In Schritt 617 wird die an die Ionenfalle angelegte HF-Einfangamplitude von der fünften HF-Einfangamplitude (V₅) auf die zweite, relativ niedrigere HF-Einfangamplitude (V₂) reduziert.
In Schritt 618 werden die Ionen nach dem zweiten Massenbereich (MR₂) mit einer unteren Massengrenze und einer oberen Massengrenze ausgewählt, analog zu Schritt 406. Die untere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen liegt unterhalb des LMCO der Ionenfalle (100), wenn die fünfte HF-Einfangamplitude (V₅) angelegt wird. Der LMCO der Ionenfalle (100), wenn die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) angelegt wird, ist niedriger als der LMCO der Ionenfalle 100, wenn die fünfte HF-Einfangamplitude (V₅) angelegt wird.
In Schritt 619 werden die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) eingeführt/injiziert und in der Ionenfalle eingefangen, während die Steuerung 130 das Anlegen der zweiten, niedrigeren HF-Einfangamplitude (V₂) aufrechterhält.
In Schritt 620 werden die Ionen innerhalb der Ionenfalle 100 für einen Zeitraum gekühlt, während das Anlegen der zweiten HF-Einfangamplitude (V₂) an die Ionenfalle 100 durch die Steuerung 130 aufrechterhalten wird.
In Schritt 621 kann die an die Ionenfalle 100 angelegte HF-Einfangamplitude ausgeschaltet werden und Gleichstromimpulse können an die Ionenfalle 100 angelegt werden, um zu bewirken, dass die Ionen innerhalb des ersten, des zweiten, des dritten, des vierten und des fünften Massenbereichs (MR₁, MR₂, MR₃, MR₄, MR₅) aus der Ionenfalle 100 und in den Orbitalfallen-Massenanalysator 110 ausgestoßen werden. Die Ausstoßung von Ionen aus einer Ionenfalle 100 ist bekannt.
Die Schritte 605, 609, 613 und 617 sind dem Schritt 405 von 3 ähnlich. Durch Reduzieren der HF-Einfangamplitude weist der in der Ionenfalle 100 erzeugte Potentialtopf eine niedrigere Potentialbarriere auf. Da jedoch die Ionen innerhalb der Ionenfalle gekühlt wurden und ihre kinetische Energie gedämpft wurde, haben diese Ionen immer noch nicht genügend Energie, um die Potentialbarriere zu überwinden. Daher bleiben die Ionen nach dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude innerhalb der Ionenfalle 100 eingefangen.
Die Schritte 606, 610, 614 und 618 sind dem Schritt 406 von 3 ähnlich. Die Auswahl der Ionen wird von einer vorgelagerten lonenvorrichtung durchgeführt. Die vorgelagerte lonenvorrichtung kann zum Beispiel eine oder mehrere der HF-Komponenten des Massenspektrometers 10 stromaufwärts der Ionenfalle 100 sein, wie die S-Linse 30. Gegebenenfalls wird die an eine oder mehrere der HF-Komponenten angelegte HF-Amplitude so eingestellt, dass Ionen innerhalb des ausgewählten Massenbereichs durch die S-Linse 30, den Injektions-Flatapol 40, den gebogenen Flatapol 50, den Quadrupol-Massenfilter 70, die Quadrupol-Austrittslinsen-/Halblinsen-Anordnung 80 und durch den Transfer-Multipol 90 zu der Ionenfalle 100 laufen, wie vorstehend erörtert.
Die Schritte 607, 611, 615 und 619 sind dem Schritt 407 von 3 ähnlich.
Die Schritte 608, 612, 616 und 620 sind dem Schritt 404 von 3 ähnlich. Durch Kühlen der eingefangenen Ionen vor dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude haben die gekühlten Ionen nicht genügend kinetische Energie, um dem von der relativ niedrigeren HF-Einfangamplitude erzeugten Potentialtopf zu entkommen. Daher bleiben die eingefangenen Ionen innerhalb der Ionenfalle 100 eingefangen.
6 ist ein Graph einer HF-Einfangamplitude vs. Zeit für das in 5 beschriebene Verfahren. In 6 wird jede der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften HF-Einfangamplituden (V₁, V₂, V₃, V₄, V₅) für dieselbe Zeitdauer angelegt. Dementsprechend erfolgt die Injektion und das Einfangen von Ionen innerhalb jedes Massenbereichs für dieselbe Zeitdauer. Daher sind die für jeden Massenbereich gemessenen lonenintensitäten proportional zueinander. Wie in 6 gezeigt, wird jede Reduzierung der HF-Einfangamplitude diskontinuierlich durchgeführt. In 6 ist jede der dritten, vierten und fünften HF-Einfangamplituden (V₃, V₄, V₅) zwischen der ersten und der zweiten HF-Einfangamplitude (V₁, V₂) gleichmäßig beabstandet.
Wie vorstehend erörtert, ist 1 ein Graph einer während Injektion und Speicherung angelegten HF-Amplitude vs. einer Intensität von Ionen innerhalb einer C-Falle nach Verfahren nach dem Stand der Technik. Für diesen Graphen wurde an eine C-Falle dieselbe HF-Amplitude für Injektion und Einfangen von Ionen angelegt. Jede Linie des Graphen stellt eine andere Masse von Ionen dar. Es ist zu erkennen, dass Ionen mit höherer Masse bei niedrigeren HF-Einfangamplituden eine niedrigere Intensität aufweisen. Wie im vorstehenden Abschnitt Allgemeiner Stand der Technik erläutert, liegt dies daran, dass das durch eine bestimmte HF-Spannung erzeugte Pseudopotential mit zunehmender Masse an Stärke einbüßt.
7 ist ein Graph einer zweiten an die Ionenfalle 100 angelegten HF-Einfangamplitude (V₂) vs. einer Intensität von Ionen nach dem Verfahren der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Für diesen Graphen wurden Ionen eingeführt und bei einer ersten HF-Einfangamplitude (V₁) von 1500 V in der C-Falle 100 eingefangen. Die Ionen wurden dann gekühlt. Anschließend wurde die HF-Einfangamplitude auf eine bestimmte zweite HF-Einfangamplitude (V₂) (wie auf der x-Achse des Graphen angegeben) vor dem Ausstoß der Ionen aus der C-Falle 100 reduziert. Jede Linie stellt eine andere Masse von Ionen dar.
Beim Vergleich der 1 und 7 ist durch das Einfangen von Ionen höherer Masse (wie m/z 1722) bei einer relativ hohen HF-Einfangamplitude (1500 V) und deren Kühlen vor dem Speichern bei einer niedrigeren HF-Einfangamplitude (wie 500 V) ihre Intensität größer als die, die durch das Einfangen und Speichern dieser Ionen höherer Masse bei einer einzigen HF-Einfangamplitude (wie 500 V) erreicht wird. 7 bestätigt auch, dass die zum Einfangen von Ionen erforderliche Pseudopotentialtopftiefe tatsächlich größer ist als die zum Speichern von Ionen erforderliche Pseudopotentialtopftiefe, d. h. nachdem die Ionen gekühlt sind.
8 ist ein Graph eines beobachteten eingefangenen Massenbereichs (MR) vs. einem Sollwert der automatischen Verstärkungsregelung (AGC), d. h. einer Sollanzahl von eingefangenen Ionen, die unter Verwendung einer Kalibrierprobe (Calmix) erhalten wurde. Calmix umfasst eine Lösung aus Koffein (m/z 195), MRFA-Peptid (m/z 524) und Ultramark-Polymer (m/z 1122, 1222,... 1722). MR ist das Verhältnis der höchsten (letzten) Masse (Im) zur niedrigsten (ersten) Masse (fm), die in der Ionenfalle eingefangen wird. Der AGC-Sollwert stellt die Raumladung (lonenpopulation) innerhalb der Ionenfalle dar. In dem Graphen ist das erwartete MR (erw. MR) bei den gegebenen HF-Einstellungen zum Vergleich mit den experimentell beobachteten Werten gekennzeichnet. Die zweite HF-Einfangamplitude, die bei allen Messungen an die Ionenfalle angelegt wurde, betrug 300 V, was einer ersten Masse (fm) von 40 entspricht. 8 zeigt, dass für einen gegebenen erwarteten Massenbereich oberhalb eines Schwellenwerts der beobachtete eingefangene Massenbereich (MR) abnimmt, wenn die lonenpopulation in der Ionenfalle zunimmt. 8 zeigt somit eine Abhängigkeit des eingefangenen Massenbereichs (unter Verwendung mehrerer HFs während des erfindungsgemäßen Einfangens) von der Raumladung und dass die Abhängigkeit für verschiedene Massenbereiche (verschiedene HF-Einstellungen) unterschiedlich ist. Da die Massenbereiche der eingefangenen Ionen von der ersten und der zweiten HF-Amplitude und/oder der ersten und der zweiten HF-Frequenz abhängig sind, die an die Ionenfalle angelegt werden, wird in Ausführungsformen eine Gesamtanzahl der eingefangenen Ionen in der Ionenfalle unterhalb eines Schwellenwerts gehalten, der in Abhängigkeit von der an die Ionenfalle angelegten ersten und der zweiten HF-Einfangamplituden und/oder ersten und zweiten HF-Einfangfrequenzen, die zum Beispiel in Abhängigkeit von einem Verhältnis von ersten und zweiten HF-Einfangamplituden und/oder ersten und zweiten HF-Einfangfrequenzen angelegt werden, bestimmt wird. Dementsprechend zeigt 8, wie ein Benutzer die konkurrierenden Notwendigkeiten des breitesten Massenbereichs gegen das höchste Signal-Rausch-Verhältnis (S/N) im Spektrum ausgleichen könnte. Letzteres ist sehr wichtig für die Tiefe von Analyse und Quantifizierung. Falls zum Beispiel der gewünschte Massenbereich 40 ist, dann kann die lonenpopulation 1x10⁶ betragen. Falls im Gegensatz dazu ein Massenbereich von nur 30 erforderlich ist, dann kann die lonenpopulation weiter auf 1,25x10⁶ erhöht werden und das S/N der Spurenkomponenten könnte verbessert werden.
9(a) und 9(b) belegen, dass die Verfahren der vorliegenden Erfindung einen vergrößerten nutzbaren Massenbereich für eine Ionenfalle erreichen. 9(a) zeigt ein Massenspektrum einer Probe, das unter Verwendung von Verfahren nach dem Stand der Technik erhalten wurde, wobei die Injektion und das Einfangen von Ionen bei einer einzigen HF-Einfangamplitude (300 V) unter Verwendung der Kalibrierprobe Calmix durchgeführt wird, die vorstehend erörtert wurde. 9(b) zeigt ein Massenspektrum derselben Probe wie 9(a), das nach den Verfahren der vorliegenden Erfindung erfasst wurde, wobei die erste HF-Einfangamplitude (V₁) 1000 V und die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) 300 V beträgt. Der Zeitraum zum Ändern der Elektronik zum Reduzieren der HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude (V₁) auf die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) kann 0,5 bis 2 ms betragen. Die Ionen wurden während der Zeit, die zum Wechseln der Elektronik benötigt wurde, um die HF-Einfangamplitude zu verringern, und auch innerhalb eines ähnlichen Zeitrahmens wie der zum Wechseln der Elektronik erforderlichen Zeit (mehrere ms) kollisionsgekühlt. Es ist zu erkennen, dass in 9(a) das Massenspektrum Ionen bis zu m/z=200 einschließt, d. h. die Ionen höherer Masse wurden abgeschwächt. In 9(b) schließt das Massenspektrum Ionen bis zu m/z=540 ein, d. h. Ionen höherer Masse wurden eingefangen und so vom Massenanalysator 110 detektiert. Dementsprechend vergrößern die Verfahren der vorliegenden Erfindung den nutzbaren Massenbereich der Ionenfalle 100.
Während das in 3 bis 6 eingesetzte Verfahren in Bezug auf eine einzige Ionenfalle beschrieben wurde, können in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung mehrere lonenfallen und/oder lonenkühlvorrichtungen in der lonenfallenanordnung eingesetzt werden.
Eine beispielhafte dritte Ausführungsform des Verfahrens wird nun unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben, die eine lonenkühlvorrichtung (Fragmentierungszelle 120 von 2) und eine Ionenfalle (Ionenfalle 100 von 2, die eine C-Falle ist) einsetzen. Die Fragmentierungszelle 120 umfasst eine HF-Einfangvorrichtung, wie einen HF-Multipol, so dass die Fragmentierungszelle 120 erfindungsgemäß betrieben werden kann. Die Fragmentierungszelle 120 wird bei einem höheren Druck als die Ionenfalle 100 und in einem Modus mit niedriger Fragmentierung (niedrige Fragmentierung einschließlich eines Modus ohne Fragmentierung) betrieben.
In Schritt 1001 werden Probenmoleküle unter Verwendung der ESI-Quelle 20 ionisiert. Anschließend treten Probenionen in die Vakuumkammer des Massenspektrometers 10 ein. Die Probenionen werden durch die Kapillare 25 zu der S-Linse 30 stromabwärts der lonenquelle geführt.
In Schritt 1002 werden die Ionen nach einem ersten Massenbereich (erster Bereich von m/z-Verhältnissen) (MR₁) ausgewählt. Der erste Massenbereich (MR₁) weist eine untere Massengrenze und eine obere Massengrenze auf. Der Massenfilter 70 wird von der Steuerung 130 auf einen breiten Durchleitungsmodus eingestellt. Die Auswahl der Ionen erfolgt durch eine vorgelagerte lonenvorrichtung, die Ionen innerhalb des ausgewählten Massenbereichs überträgt. Die vorgelagerte lonenvorrichtung kann zum Beispiel eine oder mehrere der HF-Komponenten des Massenspektrometers 10 stromaufwärts der Ionenfalle 100 sein, wie die S-Linse 30, der Injektions-Flatapol 40 und der gebogene Flatapol 50. Gegebenenfalls wird die an eine oder mehrere der HF-Komponenten angelegte HF-Amplitude so eingestellt, dass Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) durch die S-Linse 30, den Injektions-Flatapol 40, den gebogenen Flatapol 50, den Quadrupol-Massenfilter 70, die Quadrupol-Austrittslinsen-/Halblinsen-Anordnung 80 und den Transfer-Multipol 90 zu der Ionenfalle 100 laufen, wie vorstehend erörtert.
In Schritt 1003 werden die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) in die Ionenfalle 100 eingeführt/injiziert. Die eingeführten Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) laufen durch die Ionenfalle 100 zu der Fragmentierungszelle 120, während von der Steuerung 130 die erste HF-Einfangamplitude (V₁) an die Fragmentierungszelle 120 angelegt wird und eine erste entsprechende HF-Einfangamplitude (V₁) an die Ionenfalle 100 angelegt wird. Die erste entsprechende HF-Einfangamplitude wird von der Steuerung 130 an die Ionenfalle 100 angelegt, so dass der untere Massen-Cut-Off der Ionenfalle 100 derselbe ist wie der untere Massen-Cut-Off der Fragmentierungszelle in Schritt 1003. Die Ionenfalle 100 fungiert als lonenleiter, so dass die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) nicht innerhalb der Ionenfalle 100 eingefangen werden, sondern durch die Ionenfalle 100 zu der Fragmentierungszelle 120 übertragen werden. Die Steuerung 130 kann die an die Ionenfalle 100 angelegte HF-Einfangamplitude unabhängig von der an die Fragmentierungszelle 120 angelegten HF-Einfangamplitude steuern. Alternativ kann die HF-Einfangamplitude gleichzeitig die an die Fragmentierungszelle 120 und die Ionenfalle 100 angelegte HF-Einfangamplitude steuern. In Schritt 1003 werden die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) mit minimaler zusätzlicher Energie zu der Fragmentierungszelle 120 überführt, so dass eine Fragmentierung der überführten Ionen verhindert wird. Tatsächlich wird die Differenz in der Gleichspannung, die an die Ionenfalle 100 und an die Fragmentierungszelle 120 angelegt wird, minimiert, um eine Fragmentierung während des Transfers zu verhindern. Zum Beispiel kann der DC-Offset für die Ionenfalle 100 bei 0 V liegen und der DC-Offset für die Fragmentierungszelle 120 kann bei -2 V liegen. In Schritt 1003 werden die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) in der Fragmentierungszelle 120 durch den von der an die Fragmentierungszelle 120 angelegten ersten HF-Einfangamplitude (V₁) erzeugten Potentialtopf eingefangen, sobald sie zu der Fragmentierungszelle 120 überführt wurden. Die erste HF-Einfangamplitude (V₁) ist relativ hoch, zum Beispiel 950 V. Die erste HF-Einfangamplitude (V₁) wird basierend auf der unteren Massengrenze des ersten Massenbereichs (MR₁) berechnet.
In Schritt 1004 werden die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁), die in der Fragmentierungszelle 120 eingefangen sind, für einen Zeitraum innerhalb der Fragmentierungszelle 120 gekühlt, während die erste HF-Einfangamplitude (V₁) an die Fragmentierungszelle 120 angelegt wird. Die erste entsprechende HF-Einfangamplitude kann optional während Schritt 1004 an die Ionenfalle 100 angelegt werden.
In Schritt 1005 werden die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁), die in der Fragmentierungszelle 120 eingefangen sind, von der Fragmentierungszelle 120 zu der Ionenfalle 100 überführt, während die erste HF-Einfangamplitude (V₁) an die Fragmentierungszelle 120 angelegt wird und die erste entsprechende HF-Einfangamplitude an die Ionenfalle 100 angelegt wird. Die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR1) werden mit minimaler zusätzlicher Energie zu der Ionenfalle 100 überführt, so dass eine Fragmentierung der überführten Ionen verhindert wird.
In Schritt 1006 werden die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁), die zurück zu der Ionenfalle 100 überführt wurden, in der Ionenfalle 100 durch den von der an die Ionenfalle 100 angelegten ersten entsprechenden HF-Einfangamplitude erzeugten Potentialtopf eingefangen. Die erste HF-Einfangamplitude (V₁) kann optional während Schritt 1006 an die Fragmentierungszelle 120 angelegt werden.
In Schritt 1007 werden die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁), die zurück zu der Ionenfalle 100 überführt wurden und in dieser eingefangen sind, für einen Zeitraum innerhalb der Ionenfalle 100 gekühlt, während die erste entsprechende HF-Einfangamplitude an die Ionenfalle 100 angelegt wird. Die eingefangenen Ionen werden für einen Zeitraum gekühlt, der ausreicht, damit die eingefangenen Ionen ihre kinetische Energie reduzieren, so dass sie nach dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude eingefangen bleiben. Der Zeitraum kann zum Beispiel 6 ms betragen. Während die Ionen gekühlt werden, behält die Steuerung 130 das Anlegen der ersten entsprechenden HF-Einfangamplitude (V₁) an die Ionenfalle 100 bei. Die Ionen kühlen aufgrund von Kollisionen mit Inertgas innerhalb der Ionenfalle 100 über den Zeitraum hinweg ab. Infolge des Kühlens wird die kinetische Energie der Ionen gedämpft und sie entspannen sich in Richtung zum Boden des Potentialtopfs. Typischerweise werden die Ionen in der Ionenfalle 100 durch Kühlen im Wesentlichen thermalisiert. Die erste HF-Einfangamplitude (V₁) kann optional während Schritt 1007 an die Fragmentierungszelle 120 angelegt werden.
In Schritt 1008 wird die an die Ionenfalle 100 angelegte HF-Einfangamplitude von der ersten entsprechenden HF-Einfangamplitude (V₁) auf eine zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude (V₂) reduziert. Durch das Reduzieren der HF-Einfangamplitude weist der in der Ionenfalle 100 erzeugte Potentialtopf eine niedrigere Potentialbarriere auf (die Energie, die ein Ion benötigt, um aus dem Potentialtopf zu entkommen). Da jedoch die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs gekühlt wurden und ihre kinetische Energie gedämpft wurde, haben diese Ionen immer noch nicht genügend Energie, um die Potentialbarriere zu überwinden. Daher bleiben die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) nach dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude innerhalb der Ionenfalle 100 eingefangen. Die zweite, niedrigere HF-Amplitude (V₂) führt jedoch zu einem niedrigeren unteren Massen-Cut-Off (LMCO) der Ionenfalle 100 im Vergleich zur ersten HF-Einfangamplitude, damit Ionen mit niedrigerer Masse eingefangen und gespeichert werden können. Die an die Fragmentierungszelle 120 angelegte HF-Einfangamplitude kann unabhängig von der an die Ionenfalle angelegten HF-Einfangamplitude gesteuert werden. Zum Beispiel kann die an die Fragmentierungszelle 120 angelegte HF-Einfangamplitude während Schritt 1008 auf der ersten HF-Einfangamplitude (V₁) gehalten werden. Alternativ kann in Schritt 1008 die an die Fragmentierungszelle 120 angelegte HF-Einfangamplitude synchron mit der an die Ionenfalle 100 angelegten HF-Einfangamplitude reduziert werden. Zum Beispiel kann in dem Schritt 1008 die an die Fragmentierungszelle 120 angelegte HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude (V₁) auf eine zweite entsprechende HF-Einfangamplitude reduziert werden. Der untere Massen-Cut-Off der Fragmentierungszelle 120, wenn die zweite entsprechende HF-Einfangamplitude an die Fragmentierungszelle 120 angelegt wird, ist derselbe wie der untere Massen-Cut-Off der Ionenfalle 100, wenn die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) an die Ionenfalle 100 angelegt wird.
In Schritt 1009 wird die Auswahl von Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) (zweiter Bereich von m/z-Verhältnissen) von der vorgelagerten lonenvorrichtung durchgeführt, die Ionen innerhalb des ausgewählten Massenbereichs überträgt. Wie vorstehend erörtert, kann die vorgelagerte lonenvorrichtung zum Beispiel eine oder mehrere der HF-Komponenten des Massenspektrometers 10 stromaufwärts der Ionenfalle 100 sein, wie die S-Linse 30, der Injektions-Flatapol 40 und der gebogene Flatapol 50. Gegebenenfalls wird die an eine oder mehrere der HF-Komponenten angelegte HF-Amplitude reduziert, so dass Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) durch die S-Linse 30, den Injektions-Flatapol 40, den gebogenen Flatapol 50, den Quadrupol-Massenfilter 70, die Quadrupol-Austrittslinsen-/Halblinsen-Anordnung 80 und durch den Transfer-Multipol 90 zu der Ionenfalle 100 laufen, wie vorstehend erörtert. Der zweite Massenbereich (MR₂) weist eine untere Massengrenze und eine obere Massengrenze auf. Die untere Massengrenze des zweiten Massenbereichs liegt unterhalb des unteren Massen-Cut-Offs (LMCO) der Ionenfalle 100, wenn die erste HF-Einfangamplitude (V₁) angelegt wird.
In Schritt 1010 werden die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) in die Ionenfalle 100 eingeführt/injiziert, während die Steuerung 130 das Anlegen der zweiten, niedrigeren HF-Einfangamplitude (V₂) aufrechterhält. Die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) werden in der Ionenfalle 100 durch den von der zweiten HF-Einfangamplitude (V₂) erzeugten Potentialtopf eingefangen. Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) wurden in Schritt 1007 ausreichend gekühlt, so dass sie nicht genügend kinetische Energie haben, um dem von der zweiten HF-Einfangamplitude (V₂) erzeugten Potentialtopf zu entkommen. Daher bleiben die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) innerhalb der Ionenfalle 100 eingefangen.
In Schritt 1011 werden die Ionen innerhalb der Ionenfalle 100 für einen Zeitraum gekühlt, während das Anlegen der zweiten HF-Amplitude an die Ionenfalle 100 durch die Steuerung 130 aufrechterhalten wird. Die gekühlten Ionen befinden sich in einer Wolke in Richtung zum Boden des Potentialtopfs. Das Kühlen von Ionen innerhalb der Ionenfalle 100 kann durch Kollisionen zwischen den eingefangenen Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) und den eingefangenen Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) erfolgen.
In Schritt 1012 kann die an die Ionenfalle 100 angelegte HF-Einfangamplitude ausgeschaltet werden und Gleichstromimpulse können an die Ionenfalle 100 angelegt werden, um zu bewirken, dass sowohl die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) als auch die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) von der Ionenfalle 100 und in den Orbitalfallen-Massenanalysator 110 ausgestoßen werden. Die Ausstoßung von Ionen aus einer Ionenfalle 100 ist bekannt. Dementsprechend können sowohl eingefangene Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) als auch eingefangene Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) zusammen analysiert werden, um ein einziges Massenspektrum mit einem Massenbereich zu erzeugen, der sowohl den ersten als auch den zweiten Massenbereich (MR₁, MR₂) überspannt.
Der untere Massen-Cut-Off einer Ionenfalle oder Fragmentierungszelle hängt von der daran angelegten HF-Einfangamplitude und von den eingeschriebenen Radien der lonenfalle/Fragmentierungszelle ab. In der Ausführungsform von 10 weisen die Ionenfalle 100 und die Fragmentierungszelle 120 denselben unteren Massen-Cut-Off auf, wenn dieselbe HF-Einfangamplitude daran angelegt wird. Daher sind in der Ausführungsform von 10 die erste entsprechende HF-Einfangamplitude und die erste HF-Einfangamplitude (V₁) gleich. Analog sind in der Ausführungsform von 10 die zweite entsprechende HF-Einfangamplitude und die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) gleich. In einer alternativen Ausführungsform können die Ionenfalle 100 und die Fragmentierungszelle 120 unterschiedliche eingeschriebene Radien aufweisen. In einer solchen Ausführungsform müssen unterschiedliche HF-Einfangamplituden an sie angelegt werden, um für die Ionenfalle 100 denselben unteren Massen-Cut-Off wie für die Fragmentierungszelle 120 zu erreichen. Dementsprechend wären die erste entsprechende HF-Einfangamplitude und die erste HF-Einfangamplitude (V₁) unterschiedlich. Analog wären die zweite entsprechende HF-Einfangamplitude und die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) unterschiedlich.
Typischerweise wird die Ionenfalle (Ionenfalle 100) auf einem niedrigeren Druck als die lonenkühlvorrichtung (Fragmentierungszelle 120) gehalten, z. B. einem um mindestens 1 oder mindestens 2 Größenordnungen niedrigeren Druck. Allgemeiner ist der Druck in der Fragmentierungszelle 120 multipliziert mit der Länge der Fragmentierungszelle 120 signifikant höher als der Druck der Ionenfalle 100 multipliziert mit der Länge der Ionenfalle 100. Dies gewährleistet ein effizientes Einfangen und Überführen von Ionen mit hohem m/z, wie intakten Proteinen oder Proteinkomplexen.
11 ist ein Graph einer sowohl an die Fragmentierungszelle 120 als auch an die Ionenfalle 100 angelegten HF-Einfangamplitude vs. Zeit für das in 10 beschriebene Verfahren. Wie vorstehend erörtert, sind in der Ausführungsform von 10 die erste entsprechende HF-Einfangamplitude und die erste HF-Einfangamplitude (V₁) gleich. Analog sind die zweite entsprechende HF-Einfangamplitude und die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) gleich. In 11 werden die erste HF-Einfangamplitude (V₁) und zweite HF-Einfangamplitude (V₂) für dieselbe Zeitdauer für die Injektion und das Einfangen von Ionen angelegt. Dementsprechend erfolgen die Injektion und das Einfangen von Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) und die Injektion und das Einfangen von Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) für dieselbe Zeitdauer. Daher sind die für den ersten Massenbereich (MR₁) gemessenen lonenintensitäten proportional zu den für den zweiten Massenbereich (MR₂) gemessenen lonenintensitäten. Dementsprechend ist das durch den Massenanalysator 110 erhaltene Massenspektrum nicht verzerrt. 11 zeigt auch, dass der Transfer von Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) von der Fragmentierungszelle 120 zu der Ionenfalle 100 vor dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude auf die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) und vor dem Einfangen von Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) in der Ionenfalle 100 erfolgt. Wie in 11 gezeigt, wird die Reduzierung der HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude (V₁) auf die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) diskontinuierlich durchgeführt, d. h. als stufenweise Änderung. Alternativ könnte die Reduzierung der HF-Einfangamplitude über einen längeren Zeitraum erfolgen, so dass die Reduzierung der HF-Amplitude eher als Gradientenänderung als als stufenweise Änderung auftritt.
Die Ausführungsform von 10 und 11 kann besonders vorteilhaft sein, um den Herausforderungen im Zusammenhang mit der Durchführung einer Massenanalyse unter Bedingungen mit einer hohen lonenlast zu begegnen. Bedingungen mit hoher Last sind häufig, wenn besonders anspruchsvolle Proben gemessen werden. In bekannten Anordnungen unter Bedingungen mit hoher lonenlast, insbesondere in Proteomics-Anwendungen auf der Basis der Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie, kann eine Ablagerung von nicht übertragenen oder nicht eingefangenen Ionen mit relativ höherem m/z auftreten, wenn Ionen in einer lonenfalle/Fragmentierungszelle eingefangen werden. Ablagerung tritt auf, wenn Ionen aufgrund von Raumladungseffekten oder instabilen Flugbahnen auf die Stäbe und Linsen der lonenfalle/Fragmentierungszelle auftreffen und Rückstände auf diesen hinterlassen. Ablagerung führt zu Aufladungseffekten, die die Systemleistung beeinträchtigen können. Wenn die Ablagerungen eine Isolierschicht bilden, können die Ablagerungen durch nachfolgende auftreffende Ionen aufgeladen werden. Dies würde Feldstörungen erzeugen, wodurch die lonenflugbahnen verändert würden und es zu einem Verlust von Ionen aus der lonenfallenanordnung kommen würde.
In der Ausführungsform der 10 und 11 werden die Ionen in Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) (Ionen mit einem relativ höheren m/z) und Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) (Ionen mit einem relativ niedrigeren m/z) stromaufwärts der Ionenfalle 100 und der Fragmentierungsvorrichtung 120 getrennt. Eine Trennung der Ionen ermöglicht eine Optimierung der Einfang- und Übertragungsbedingungen für die Ionen mit einem relativ höheren m/z (Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs) und Ionen mit einem relativ niedrigeren m/z (Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs).
Die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) werden in einem längeren Einfangvolumen eingefangen, da die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) durch die Ionenfalle 100 zu der Fragmentierungszelle 120 geleitet und innerhalb der Fragmentierungszelle 120 eingefangen werden. Durch Durchleiten von Ionen durch die Ionenfalle in die Fragmentierungszelle können die HF- und DC-Potentiale, die an Linsen stromaufwärts der Ionenfalle angelegt werden, die Ionen fokussieren und in die Ionenfalle beschleunigen, wodurch eine Ablagerung von Ionen mit hoher Masse auf entsprechenden Linsen reduziert wird. Die Linsen stromaufwärts der Ionenfalle sind zum Beispiel die S-Linse 30 und die TK-Linse 50 oder Eingangslinse der Ionenfalle selbst. Falls die Ionen stattdessen nur in dem relativ kurzen Volumen der Ionenfalle eingefangen würden, müsste das an die Eintrittslinse der Falle angelegte Gleichstrompotential tatsächlich die durch sie hindurchtretenden Ionen verlangsamen. Die Ionen werden auch bei einem höheren Druck eingefangen, da die Fragmentierungszelle 120 bei einem höheren Druck als die C-Falle 100 arbeitet. Das Bereitstellen eines längeren Einfangvolumens mit höherem Druck für die Ionen mit einem relativ höheren m/z verbessert das Kühlen der Ionen mit einem relativ höheren m/z und reduziert dementsprechend eine Ablagerung von Ionen mit einem relativ höheren m/z während des Einfangens. Ein längeres Einfangvolumen mit höherem Druck wird insbesondere für zum Beispiel intakte Proteine bevorzugt, die einen relativ langen Bremsweg aufweisen. Aufgrund des hohen Schwungs der intakten Proteine ist die erforderliche Anzahl von Kollisionen, um die Ionen zu kühlen, höher, was bei einem gegebenen festen Druck eine/n längere/n Einfangweg/-distanz als für kleinere Spezies erfordert. Daher erreicht die Ausführungsform der 10 und 11 eine Massenanalyse eines großen Massenbereichs und reduziert eine Ablagerung von Ionen mit einem relativ höheren m/z unter Bedingungen mit hoher Last. Der niedrigere Druck der Ionenfalle 100 im Vergleich zu der Fragmentierungszelle 120 kann vorteilhaft sein, da die gemeinsam eingefangenen Ionen des ersten und des zweiten Massenbereichs (MR₁ und MR₂) anschließend aus der Ionenfalle 100 zum Massenanalysator 110 beschleunigt werden.
In der Ausführungsform der 10 und 11 werden Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) von der Fragmentierungszelle 120 zu der Ionenfalle 100 für die anschließende Massenanalyse überführt. Der Transfer der eingefangenen Ionen zu der Ionenfalle 100 erfordert das Beaufschlagen der eingefangenen Ionen mit zusätzlicher Energie. Daher werden vor dem Transfer der Ionen von der Fragmentierungszelle 120 zu der Ionenfalle 100 die eingefangenen Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) gekühlt (Schritt 1004). Die eingefangenen Ionen werden für einen Zeitraum gekühlt, der ausreicht, damit die eingefangenen Ionen ihre kinetische Energie reduzieren, so dass sie während des Transfers der Ionen zu der Ionenfalle 100 in der lonenfallenanordnung verbleiben. Die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) werden nicht zusammen mit den Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) überführt. Stattdessen werden die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) direkt in die Ionenfalle 100 injiziert, nachdem die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) in die Ionenfalle 100 überführt, dort eingefangen und gekühlt wurden. Durch das Überführen der Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁), ohne auch die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) zu überführen, wird ein lonenverlust während des Transfers verhindert. Tatsächlich werden die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) überführt, während die erste HF-Einfangamplitude an die Ionenfalle 100 und die Fragmentierungszelle 120 angelegt wird. Die erste HF-Einfangamplitude (V₁) erzeugt einen Potentialtopf mit einer Potentialbarriere, die ausreicht, um ein Entkommen der Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) zu verhindern.
Falls die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) gleichzeitig ebenfalls zu der Ionenfalle 100 unter Anlegen der ersten HF-Einfangamplitude (V₁) überführt würden, dann würden die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) verloren gehen. Tatsächlich würden Ionen unterhalb des unteren Massen-Cut-Offs der Ionenfalle 100/Fragmentierungszelle 120 verloren gehen, wenn die erste HF-Einfangamplitude angelegt wird. Falls die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁), auch wenn sie gekühlt sind, zusammen mit den Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) zu der Ionenfalle 100 bei der zweiten HF-Einfangamplitude (V₂) überführt würden, dann würden einige der Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) verloren gehen. Der von der zweiten HF-Einfangamplitude (V₂) erzeugte Potentialtopf hat eine niedrigere Potentialbarriere (die Energie, die erforderlich ist, damit ein Ion aus dem Potentialtopf entkommt) als der von der ersten HF-Einfangamplitude (V₁) erzeugte. Dementsprechend würden die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁), die mit zusätzlicher Energie während des Transfers beaufschlagt wurden, eine ausreichende Energie aufweisen, um dem von der zweiten HF-Einfangamplitude (V₂) erzeugten Potentialtopf zu entkommen. Daher kann ein Verlust einiger der Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) während des Transfers auftreten.
Das Gleichgewicht der Maximierung des Massenbereichs bei gleichzeitiger Bereitstellung eines längeren Einfangvolumens mit höherem Druck für die Ionen mit relativ höherer Masse wird durch einen Vergleich der 12(a) und 12(b) nachgewiesen. 12(a) zeigt ein Massenspektrum, das erhalten wird, wenn das Einfangen von Ionen innerhalb der Fragmentierungszelle 120 nach den Verfahren der 3 und 4 und der Transfer der Ionen innerhalb des ersten und des zweiten Massenbereichs zusammen zu der Ionenfalle 100 durchgeführt werden, während die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) angelegt wird. 12(b) zeigt ein Massenspektrum, das erhalten wird, wenn das Verfahren der 10 und 11 durchgeführt wird. Die Massenspektren der 12(a) und 12(b) wurden unter Verwendung der Kalibrierprobe Calmix erhalten, die vorstehend erörtert wurde. Beim Vergleich der 12(a) und 12(b) ist zu erkennen, dass in 12(a) nur Ionen mit einem m/z bis zu 622 analysiert werden. Tatsächlich sind Ionen mit einem m/z von mehr als 622 während der Transfers von Ionen zu der Ionenfalle 100 verloren gegangen. Dagegen wurden in 12(b) Ionen von m/z 42 bis mindestens 1422 in derselben Fallenanordnung eingefangen und gleichzeitig analysiert. Dementsprechend belegt 12(b), dass die Ausführungsform der 10 und 11 das Einfangen von Ionen mit relativ höherer Masse in einem längeren Einfangvolumen mit höherem Druck ermöglicht, während gleichzeitig der analysierte Massenbereich maximiert wird. Dementsprechend werden die Bedingungen für das Einfangen von Ionen mit relativ hoher Masse (Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs) (MR₁) und Ionen mit relativ niedrigerer Masse (Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs) (MR₂) optimiert, während gleichzeitig die Analyse von Ionen sowohl mit hoher als auch mit niedriger Masse zusammen ermöglicht wird.
Während die 12(a) und 12(b) beschreiben, dass die lonenkühlvorrichtung die Fragmentierungszelle 120 ist und die Ionenfalle die Ionenfalle 100 von 2 ist, die nebeneinander liegen, könnte die Erfindung gleichermaßen mit anderen Kombinationen benachbarter lonenfallen-/kühlvorrichtungen eingesetzt werden. Die lonenkühlvorrichtung kann eine Ionenfalle sein, wie eine C-Falle. Die Ionenfalle kann eine erste Ionenfalle sein und die lonenkühlvorrichtung kann eine zweite Ionenfalle sein.
Während die in Bezug auf 10 und 11 beschriebene Ionenfalle als eine C-Falle 100 beschrieben wurde, kann die Ionenfalle eine Ionenfalle sein, die auch zum Durchführen einer Massenanalyse konfiguriert ist. Dementsprechend kann die in Schritt 1012 beschriebene Massenanalyse in der Ionenfalle durchgeführt werden, wodurch die Notwendigkeit vermieden wird, die eingefangenen Ionen für die Massenanalyse auszustoßen.
Wie in 2 gezeigt, befindet sich die lonenkühlvorrichtung (Fragmentierungszelle 120) stromabwärts der Ionenfalle 100. Die Erfindung könnte jedoch gleichermaßen mit der Ionenfalle stromabwärts der lonenkühlvorrichtung eingesetzt werden.
Die eingeführten Ionen von Schritt (a) nach Anspruch 1 können in die lonenkühlvorrichtung (Fragmentierungszelle 120) eingeführt werden oder können in die Ionenfalle 100 eingeführt werden oder können in die Ionenfalle 100 eingeführt und dann zu der lonenkühlvorrichtung (Fragmentierungszelle 120) überführt werden. Analog können die eingeführten Ionen von Schritt (e) nach Anspruch 1 in die lonenkühlvorrichtung (Fragmentierungszelle 120) eingeführt werden oder können in die Ionenfalle 100 eingeführt werden oder können in die Ionenfalle 100 eingeführt und zu der lonenkühlvorrichtung (Fragmentierungszelle 120) überführt werden.
Die 10 und 11 beschreiben das Einführen und Einfangen der Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) in die Ionenfalle 100. Alternativ können die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) in die lonenkühlvorrichtung (Fragmentierungszelle 120) eingeführt und eingefangen und dann zu der Ionenfalle 100 überführt werden (analog zu den Schritten 1002-1005). In einer solchen Ausführungsform wird, sobald die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) in der Ionenfalle 100 gekühlt wurden (Schritt 1007), die an die Fragmentierungszelle 120 angelegte HF-Einfangamplitude auf die zweite entsprechende HF-Einfangamplitude reduziert. Der untere Massen-Cut-Off der Fragmentierungszelle 120, wenn die zweite entsprechende HF-Einfangamplitude an die Fragmentierungszelle 120 angelegt wird, ist derselbe wie der untere Massen-Cut-Off der Ionenfalle 100, wenn die zweite HF-Einfangamplitude an die Ionenfalle 100 angelegt wird. Die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) können stromaufwärts der Fragmentierungszelle 120 und der Ionenfalle 100 ausgewählt werden (Schritt 1009). Die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) werden dann in die Fragmentierungszelle 120 eingeführt und in der Fragmentierungszelle 120 durch Anlegen der zweiten entsprechenden HF-Einfangamplitude an die Fragmentierungszelle 120 eingefangen. Die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) werden dann gekühlt und anschließend zu der Ionenfalle 100 überführt, während die zweite entsprechende HF-Einfangamplitude an die Fragmentierungszelle 120 und die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) an die Ionenfalle 100 angelegt werden. Die Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) werden dann durch die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) in der Ionenfalle 100 eingefangen. Sobald sie eingefangen sind, werden die eingefangenen Ionen innerhalb des ersten und des zweiten Massenbereichs zusammen gekühlt. Sowohl die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) als auch des zweiten Massenbereichs (MR₂) können zusammen aus der Ionenfalle 100 in den Massenanalyator 110 ausgestoßen werden. Dieses Verfahren kann unter Verwendung von drei, vier, fünf oder mehr verschiedenen Massenbereichen durchgeführt werden. Tatsächlich kann das Verfahren das Anlegen von n weiteren HF-Einfangamplituden an die Fragmentierungszelle 120 einschließen, wobei n für eine oder mehrere steht. Jede der HF-Einfangamplituden kann zwischen der ersten und der zweiten HF-Einfangamplitude liegen. Jedes der in die Fragmentierungszelle 120 eingeführten Ionen mit einem jeweiligen n-ten Massenbereich (Bereich von m/z-Verhältnissen) wird durch Anlegen von n weiteren Einfangamplituden an die Fragmentierungszelle 120 eingefangen. Die Steuerung 130 erhält die aktuelle HF-Einfangamplitude, die an die Fragmentierungszelle 120 und an die Ionenfalle 100 angelegt wird, für einen Zeitraum aufrecht, der ausreicht, damit die Ionen innerhalb der Fragmentierungszelle 120 abkühlen, zu der Ionenfalle 100 überführt und darin eingefangen und innerhalb der Ionenfalle 100 gekühlt werden, bevor die HF-Einfangamplitude auf eine relativ niedrigere Einfangamplitude reduziert wird. Die Ionen werden in der Falle 100 gekühlt, sobald sie zu ihr für einen Zeitraum überführt wurden, der ausreicht, damit die eingefangenen Ionen ihre kinetische Energie reduzieren, so dass sie nach dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude eingefangen bleiben.
Jede der n weiteren HF-Einfangamplituden können Zwischen-HF-Einfangamplituden sein, d. h. zwischen jenen ersten und zweiten HF-Einfangamplituden (V₁, V₂). In dieser Anordnung wird anstelle des Reduzierens der HF-Einfangamplitude direkt von der ersten auf die zweite Einfangamplitude die HF-Einfangamplitude schrittweise über die Zwischen-HF-Einfangamplituden reduziert. Daher ist die jeweils durchgeführte Änderung der HF-Einfangamplitude kleiner.
Alternativ können die n weiteren HF-Einfangamplituden eingesetzt werden, um den Massenbereich von letztendlich innerhalb der Ionenfalle eingefangenen Ionen im Vergleich zu dem Verfahren der 10 und 11 zu vergrößern. Zum Beispiel liegen eine oder mehrere der n weiteren HF-Einfangamplituden eventuell nicht zwischen der ersten und der zweiten HF-Einfangamplitude. Eine oder mehrere der n weiteren HF-Einfangamplituden können größer sein als die erste HF-Einfangamplitude (V₁). Dementsprechend wäre es durch Anlegen dieser größeren HF-Einfangamplitude vor dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude auf die erste HF-Einfangamplitude (V₁) möglich, Ionen mit einer höheren Masse als der oberen Massengrenze des ersten Massenbereichs (MR₁) einzufangen. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere der n weiteren HF-Einfangamplituden niedriger sein als die zweite HF-Einfangamplitude (V₂). Durch Anlegen dieser niedrigeren HF-Einfangamplitude wird der untere Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung gesenkt. Dementsprechend wäre es durch Reduzieren der HF-Einfangamplitude auf diese niedrigere HF-Einfangamplitude nach dem Anlegen der zweiten HF-Einfangspannung (V₂) möglich, Ionen mit einer niedrigeren Masse als dem unteren Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung einzufangen, wenn die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) angelegt wird.
Die an die lonenkühlvorrichtung und die Ionenfalle angelegten HF-Einfangamplituden können synchron geändert werden, zum Beispiel, wenn beide Vorrichtungen an dieselbe HF-Stromversorgung angeschlossen sind. Alternativ kann die an die lonenkühlvorrichtung angelegte HF-Einfangamplitude unabhängig von der an die Ionenfalle angelegten HF-Einfangamplitude gesteuert werden.
Es versteht sich, dass in den unter Bezugnahme auf die 2, 10 und 11 beschriebenen Ausführungsformen die Ionen in einer Richtung in die lonenkühlvorrichtung (Fragmentierungszelle 120) eingeführt und anschließend in der entgegengesetzten Richtung von der lonenkühlvorrichtung zu der Ionenfalle 100 überführt werden, d. h. die Ionen ändern ihre Richtung.
In einigen anderen Ausführungsformen müssen die Ionen nach dem Transfer zwischen Vorrichtungen innerhalb der lonenfallenanordnung ihre Richtung nicht ändern. Zum Beispiel kann in dem Orbitrap™ Fusion Lumos-Massenspektrometer 15 von Thermo Fisher Scientific, das schematisch in 13 gezeigt ist, wobei Komponenten, die mit dem Gerät von 2 gemeinsam sind, dieselben Bezugszahlen zugewiesen sind, die lonenkühlvorrichtung/lonenfalle durch die lineare Doppeldruck-Ionenfalle 1140 bereitgestellt werden. In diesem Fall kann die Hochdruck-Ionenfalle 1120 die lonenkühlvorrichtung sein und die Niederdruck-Ionenfalle 1110 kann die Ionenfalle sein. Die Ionen in dieser Ausführungsform müssen ihre Richtung nicht ändern. Die erste und die zweite HF-Einfangamplitude werden auf die vorstehend beschriebene Weise, zum Beispiel unter Bezugnahme auf 10 und 11, an die lonenkühlvorrichtung (Hochdruck-Ionenfalle 1120) und die Ionenfalle (Niederdruck-Ionenfalle 1110) angelegt. Der Unterschied besteht darin, dass Ionen in einer Richtung von der lonenquelle 20 in die lonenkühlvorrichtung (Hochdruck-Ionenfalle 1120) eingeführt werden und anschließend in derselben Richtung von der lonenkühlvorrichtung 1120 zu der Ionenfalle (Niederdruck-Ionenfalle 1110) überführt werden, d. h. die Ionen ändern ihre Richtung nicht. Es versteht sich, dass die Beschreibung von Komponenten des in 2 dargestellten Massenspektrometers gleichermaßen für die Komponenten des in 13 dargestellten Massenspektrometers mit denselben Bezugszahlen gilt.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Ausstoßen eingefangener Ionen aus der lonenfallenanordnung und optional das Übertragen der ausgestoßenen Ionen zu einem Massenanalysator. In Variationen einer der obigen Ausführungsformen können die Ionenfalle und der Massenanalysator dieselbe Vorrichtung sein, d. h. so dass kein Ausstoß von der Ionenfalle in den Massenanalyator erfolgt. Zum Beispiel ist in der in 13 dargestellten Ausführungsform die Niederdruck-Ionenfalle 1110 eine Massenanalyse-Ionenfalle mit einem Detektor 1115.
In einigen Ausführungsformen könnte die lonenkühlvorrichtung (die auch für eine lonenfragmentierung konfiguriert sein könnte) eine Fragmentierungszelle 105 stromaufwärts einer Ionenfalle sein, wie in dem in 13 dargestellten Orbitrap™ Fusion Lumos-Instrument. Die Fragmentierungszelle 105 kann die lonenkühlvorrichtung sein, die Hochdruck-Ionenfalle 1120 kann die Ionenfalle sein, die von der lonenkühlvorrichtung (Fragmentierungszelle 105) überführte Ionen aufnimmt, und die Niederdruck-Ionenfalle 1110 kann der Massenanalysator sein, der die eingefangenen Ionen, die aus der Hochdruck-Ionenfalle 1120 ausgestoßen werden, aufnimmt. In diesem Fall müssen die Ionen nicht in der lonenkühlvorrichtung (Fragmentierungszelle 105) eingefangen werden und die lonenkühlvorrichtung (Fragmentierungszelle 105) kann im Übertragungsmodus betrieben werden. Die erste und die zweite HF-Einfangamplitude werden andernfalls auf die lonenkühlvorrichtung und die loneneinfangvorrichtung auf die vorstehend beschriebene Weise, zum Beispiel unter Bezugnahme auf 10 und 11, angelegt.
In allen der beschriebenen Ausführungsformen, bei denen die HF-Einfangamplitude von einer ersten auf eine zweite Einfangamplitude reduziert wird, versteht es sich, dass stattdessen (oder zusätzlich) die HF-Einfangfrequenz von einer ersten Einfangfrequenz auf eine zweite Einfangfrequenz erhöht werden kann.
Es versteht sich, dass die lonenfallenanordnung eine oder mehrere weitere Elektrodenanordnungen umfassen kann. Mindestens eine der weiteren Elektrodenanordnungen kann zum Fragmentieren von Ionen konfiguriert sein.
Es versteht sich, dass die Steuerung 130 von 2 zum Steuern des Steuerns des Einfangens und der Fragmentierung von Ionen nach den hierin beschriebenen Verfahren konfiguriert sein kann. Zum Beispiel kann die Steuerung 130 zum Steuern der an die Elektrodenanordnung(en) der lonenfalle(n) und/oder die Elektrodenanordnung(en) der Fragmentierungszelle(n) nach den hierin beschriebenen Verfahren angelegten HF-Einfangamplituden/-frequenzen konfiguriert sein. Die Steuerung 130 kann zum Anlegen von HF-Einfangamplituden an die eine oder mehreren weiteren Elektrodenanordnungen zum Überführen von Produkt- und/oder Vorläuferionen von der zum Fragmentieren von Ionen konfigurierten Elektrodenanordnung zu der einen oder mehreren weiteren Elektrodenanordnungen konfiguriert sein, bevor oder nachdem die an die zum Fragmentieren von Ionen konfigurierte Elektrodenanordnung angelegte HF-Einfangamplitude reduziert wird.
Es versteht sich, dass die Steuerung 130 konfiguriert sein kann, zu bewirken, dass durch die lonenfallenanordnung die eingefangenen Ionen aus der lonenfallenanordnung ausgestoßen werden. Das Massenspektrometer kann ferner einen Massenanalysator umfassen, der zum Aufnehmen der aus der lonenfallenanordnung ausgestoßenen Ionen und Analysieren der ausgestoßenen Ionen nach ihrer Masse konfiguriert ist.
Es versteht sich, dass die Steuerung zum kontinuierlichen Reduzieren der an die Elektrodenanordnung angelegten HF-Einfangamplitude konfiguriert sein kann, während die eingefangenen Ionen kontinuierlich gekühlt werden.
Es versteht sich, dass die spezifische Anordnung der in 2 dargestellten Komponenten für die nachfolgend beschriebenen Verfahren nicht wesentlich ist. Tatsächlich sind andere Anordnungen zum Ausführen der loneneinfangverfahren von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geeignet.
Während die Erfindung in Bezug auf eine C-Falle eines Q Exactive® Hybrid-Quadrupol-Orbitrap®-Massenspektrometers erörtert wurde, versteht es sich, dass die Erfindung gleichermaßen für andere lonenfallen gilt, die mit oder ohne Massenanalysatoren verwendet werden. Zum Beispiel kann die lonenfallenanordnung eine C-Falle, einen lonenleiter, eine Fragmentierungszelle, eine lineare Ionenfalle, eine 3D-lonenfalle, eine Magnetfalle oder eine elektrostatische Falle umfassen. Die vorliegende Erfindung könnte für eine lineare Ionenfalle (z. B. mit gekrümmten oder geraden länglichen Elektroden) oder sogar eine 3D-lonenfalle (Paul-Typ) verwendet werden. Die Ionenfalle kann als lonenspeichervorrichtung ohne Massenanalyse der Ionen betrieben werden, oder sie kann mit Massenanalyse der eingefangenen Ionen betrieben werden, wobei die Ionenfalle selbst der Massenanalysator ist. Die Ionenfalle ist vorzugsweise eine HF-Multipol-Ionenfalle, vorzugsweise eine Quadrupol- oder Hexapol- oder Oktapol-Ionenfalle. Darüber hinaus muss in Ausführungsformen, bei denen die Ionenfalle zum Ausstoßen der gespeicherten Ionen zu einem Massenanalysator, um die Ionen nach ihrer Masse zu analysieren, konfiguriert ist, der Massenanalysator nicht vom Orbitalfallen-Typ sein, sondern kann ein Massenanalysator eines anderen Typs sein, wie ein Time-of-Flight-(TOF)-Massenanalysator oder FT-ICR-Massenanalysator oder ein anderer Typ eines lonenfallen-Massenanalysators, einschließlich eines elektrostatischen lonenfallen-Massenanalysators.
Der Verfahrensschritt zum Kühlen der eingefangenen Ionen wurde in den Figuren als separater, absichtlich programmierter Zeitraum speziell zum Kühlen beschrieben und dargestellt. Das Kühlen kann stattdessen während des Zeitraums erfolgen, der zum Ändern der Elektronik zum Einstellen der HF-Einfangamplitude/-frequenz erforderlich ist. Dies kann der Fall sein, wenn die Zeit, die zum Ändern der Elektronik zum Einstellen der HF-Einfangamplitude/-frequenz erforderlich ist, länger ist als die Zeit, die zum Verringern der Energie von eingefangenen Ionen erforderlich ist, so dass diese nach dem Ändern der HF-Einfangamplitude/-frequenz eingefangen bleiben. In diesem Fall wird die HF-Einfangamplitude/-frequenz möglicherweise nicht konstant gehalten, während die eingefangenen Ionen gekühlt werden. Stattdessen kann die HF-Einfangamplitude direkt nach dem Einfangen von Ionen bei der relativ höheren HF-Einfangamplitude verringert werden. Das Kühlen würde dann während der Einstellung der Elektronik zum Verringern der HF-Einfangamplitude stattfinden. In ähnlicher Weise kann die HF-Einfangfrequenz nach dem Einfangen von Ionen bei der relativ niedrigeren HF-Einfangfrequenz erhöht werden. Das Kühlen würde dann während der Einstellung der Elektronik zum Erhöhen der HF-Einfangfrequenz stattfinden. Typische Abkühlzeiten können in der Größenordnung von mindestens 1-10 ms oder mindestens 1-5 ms liegen, z. B. mindestens 1 ms, mindestens 2 ms oder mindestens 3 ms oder mindestens 4 ms oder mindestens 5 ms. Eine typische Abkühlzeit zum Beispiel für Peptide und einfach geladene Ionen im Bereich von 400 bis 1000 Th wären einige ms bei einem Hintergrunddruck von 1x10^-3 mbar.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung könnte mit den Schritten 405 und 406 angewendet werden, die entweder in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig beginnen. Während zum Beispiel die HF-Einfangamplitude von der relativ höheren auf die relativ niedrigere Einfangamplitude reduziert wird, kann gleichzeitig auch die HF-Amplitude, die an die anderen Komponenten des Massenspektrometers stromaufwärts der Ionenfalle angelegt wird, reduziert werden. Gleiches gilt für das Verfahren der 5 und 6 und das Verfahren der 10 und 11. Zum Beispiel können die Schritte 605 und 606 entweder in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig gestartet werden. Analog können die Schritte 1008 und 1009 entweder in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig gestartet werden.
Bei dem Verfahren der 3, 5 und 10 können die Ionen als kontinuierlicher lonenstrom in die lonenfallenanordnung eingeführt werden, während die anderen Schritte des Verfahrens durchgeführt werden. Natürlich werden nur die Ionen im relevanten Massenbereich von der vorgelagerten lonenvorrichtung ausgewählt, wenn die relevante HF-Amplitude angelegt wird. In ähnlicher Weise werden nur die Ionen im relevanten Massenbereich in der lonenfallenanordnung eingefangen, wenn die relevante HF-Einfangamplitude angelegt wird. Zum Beispiel kann unter Bezugnahme auf das Verfahren von 3 die Einführung von Ionen in die lonenfallenanordnung kontinuierlich erfolgen, während die Schritte 402 bis 408 durchgeführt werden. Analog kann die Einführung von Ionen in die lonenfallenanordnung kontinuierlich erfolgen, während die Schritte 602 bis 620 durchgeführt werden. Alternativ kann die Einführung von Ionen in die lonenfallenanordnung intermittierend durchgeführt werden. Zum Beispiel können Ionen nur dann in die lonenfallenanordnung eingeführt werden, wenn die relevante HF-Einfangamplitude angelegt wird, und gestoppt werden, während die HF-Einfangamplitude reduziert wird und/oder das Kühlen durchgeführt wird. Beispielsweise kann unter Bezugnahme auf das Verfahren von 3 eine erste Einführung von Ionen durchgeführt werden, während die Schritte 402 und 403 ausgeführt werden. Während die Schritte 404 und 405 durchgeführt werden, kann die Einführung von Ionen gestoppt werden. Eine zweite Einführung von Ionen kann durchgeführt werden, während die Schritte 406 und 407 ausgeführt werden. Während die Schritte 408 und 409 durchgeführt werden, kann die Einführung von Ionen gestoppt werden. Im Allgemeinen wird ein Zeitraum der Einführung von Ionen in die lonenfallenanordnung so gesteuert, dass die lonenfallenanordnung nicht überfüllt wird, d. h. um Raumladungseffekte zu vermeiden, die vorstehend in Bezug auf 8 erörtert wurden. Ein Zeitraum der Einführung von Ionen in die lonenfallenanordnung hängt somit typischerweise vom lonenstrom ab.
Jeder Massenbereich (MR) kann sich mit anderen überlappen oder nicht. Beispielsweise können sich der erste und der zweite Massenbereich (MR₁, MR₂) überlappen. Die Intensitäten von Ionen innerhalb des Überlappungsbereichs sind möglicherweise nicht proportional zu den Intensitäten von Ionen außerhalb des Überlappungsbereichs. Die Steuerung 130 kann dazu konfiguriert sein, dies zu kompensieren, wodurch sichergestellt wird, dass die relativen Häufigkeiten in dem resultierenden Massenspektrum nicht durch Doppelzählung von Ionen in dem (den) überlappenden Bereich(en) verzerrt werden.
Der HF-Einfangamplitude vs. Zeit-Graph der 4, 6 und 9 zeigt, dass die Reduzierung bei der HF-Einfangamplitude diskontinuierlich erfolgt. Die Reduzierung der HF-Einfangamplitude kann stattdessen kontinuierlich erfolgen. Optional kann das Verfahren das kontinuierliche Kühlen der eingefangenen Ionen umfassen, während die HF-Einfangamplitude kontinuierlich reduziert wird. Durch kontinuierliches Reduzieren der HF-Einfangamplitude wird der LMCO der lonenfallenanordnung kontinuierlich vom LMCO der ersten HF-Einfangamplitude (V₁) auf den LMCO der zweiten, niedrigeren HF-Einfangamplitude (V₂) gesenkt. Die untere Massengrenze des ausgewählten Massenbereichs, der von der vorgelagerten lonenvorrichtung übertragen wird, kann ebenfalls kontinuierlich gesenkt werden. Wenn zum Beispiel die vorgelagerte lonenvorrichtung eine oder mehrere der HF-Komponenten stromaufwärts der lonenfallenanordnung, wie die S-Linse 30, ist, wird die untere Massengrenze des ausgewählten Massenbereichs kontinuierlich gesenkt, indem die auf die HF-Komponente(n) stromaufwärts der an der lonenfallenanordnung angelegten HF-Amplitude kontinuierlich reduziert wird. Die Reduzierung der an die lonenfallenanordnung angelegten HF-Einfangamplitude kann kontinuierlich synchron mit der Senkung der unteren Massengrenze des ausgewählten Massenbereichs reduziert werden. Daher laufen Ionen mit abnehmenden m/z-Verhältnissen durch die S-Linse 30, den Injektions-Flatapol 40, den gebogenen Flatapol 50, den Quadrupol-Massenfilter 70, die Quadrupol-Austrittslinsen-/Halblinsen-Anordnung 80, durch den Transfer-Multipol 90 und werden in der lonenfallenanordnung eingeführt und eingefangen. Die Rate, mit der die HF-Einfangamplitude reduziert wird, wird von der Steuerung 130 so gewählt, dass Ionen mit höherer Masse innerhalb der lonenfallenanordnung ausreichend Zeit haben, ihre kinetische Energie zu reduzieren, so dass sie nach dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude zur Einführung von Ionen mit einem niedrigeren Massenverhältnis in der lonenfallenanordnung eingefangen bleiben. Ionen können in die lonenfallenanordnung eingeführt werden, während die HF-Einfangamplitude reduziert wird. Die Ionen können kontinuierlich in die lonenfallenanordnung eingeführt werden, während die HF-Einfangamplitude angelegt wird. Alternativ können die Ionen intermittierend als eine Reihe von mehreren Injektionen in die lonenfallenanordnung eingeführt werden, um ein Überfüllen der lonenfallenanordnung zu vermeiden. Im Allgemeinen wird ein Zeitraum der Einführung von Ionen in die lonenfallenanordnung so gesteuert, dass die lonenfallenanordnung nicht überfüllt wird, d. h. um Raumladungseffekte zu vermeiden, die vorstehend in Bezug auf 8 erörtert wurden. Ein Zeitraum der Einführung von Ionen in die lonenfallenanordnung hängt somit typischerweise vom lonenstrom ab. In der Ausführungsform, bei der die HF-Einfangamplitude kontinuierlich reduziert wird, kann die Rate dieser Reduzierung konstant sein. Alternativ ist die Rate des Reduzierens der HF-Einfangamplitude unter Umständen nicht konstant. Zum Beispiel kann die Rate des Reduzierens der HF-Einfangamplitude gesenkt werden, wenn die HF-Einfangamplitude reduziert wird. Alternativ kann die Rate des Reduzierens der HF-Einfangamplitude erhöht werden, wenn die HF-Einfangamplitude reduziert wird. Optional kann die erste HF-Einfangamplitude (V₁) für einen bestimmten Zeitraum konstant angelegt werden, bevor die HF-Einfangamplitude kontinuierlich auf die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) reduziert wird. Die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) kann dann für einen bestimmten Zeitraum konstant angelegt werden.
Die HF-Einfangamplitude vs. Zeit-Graphen der 4, 6 und 9 zeigen, dass jede HF-Einfangamplitude für dieselbe Zeitdauer angelegt wird. Dies ist wünschenswert, um Verzerrungen im resultierenden Massenspektrum zu vermeiden, wie vorstehend erörtert. Die HF-Einfangamplituden können stattdessen für unterschiedliche Zeitdauern angelegt werden. Alternativ können einige der HF-Einfangamplituden für dieselbe Zeitdauer und einige der HF-Einfangamplituden für eine andere Zeitdauer angelegt werden. Das Anlegen unterschiedlicher HF-Einfangamplituden für unterschiedliche Zeitdauern kann zu Verzerrungen bei den lonenintensitäten führen. Die Steuerung 130 kann ferner zum Kompensieren solcher Verzerrungen konfiguriert sein, so dass die Peaks des Massenspektrums proportional sind.
6 zeigt, dass jede der dritten, vierten und fünften HF-Einfangamplituden (V₃, V₄, V₅) zwischen der ersten und der zweiten HF-Einfangamplitude (V₁, V₂) gleich beabstandet ist. Die dritte, die vierte und die fünfte HF-Einfangamplitude (V₃, V₄, V₅) sind jedoch möglicherweise nicht gleichmäßig zwischen der ersten und der zweiten HF-Einfangamplitude (V₁, V₂) beabstandet.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erörtern die Auswahl von Ionen innerhalb eines bestimmten Massenbereichs stromaufwärts der lonenfallenanordnung durch eine vorgelagerte lonenvorrichtung. Jede lonenvorrichtung mit einem einstellbaren Massenübertragungsprofil (d. h. variablen oberen Massengrenzwert und/oder unteren Massengrenzwert) kann verwendet werden, um diese Auswahl durchzuführen. Zum Beispiel kann der Massenfilter 70 durch die Steuerung 130 auf den gewünschten Massenbereich eingestellt werden, so dass der Massenfilter 70 die Probenionen nach dem gewünschten Massenbereich filtert. Diese Option ist für einen breiten „Voll-MS“-Scan weniger wünschenswert, da die Auswahl des Massenbereichs unter Verwendung des Massenfilters 70 typischerweise Massenbereiche bereitstellt, die zu eng sind. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erörtern das Einstellen der vorgelagerten lonenvorrichtung, um die untere Massengrenze des ausgewählten Massenbereichs von Ionen, die von der vorgelagerten lonenvorrichtung übertragen werden, zu ändern. Alternativ oder zusätzlich kann die vorgelagerte lonenvorrichtung eingestellt werden, um die obere Massengrenze des ausgewählten Massenbereichs von Ionen, die von der vorgelagerten lonenvorrichtung übertragen werden, zu ändern.
In einigen Ausführungsformen können Ionen durch eine vorgelagerte lonenvorrichtung (stromaufwärts der Ionenfalle) ausgewählt werden, vorzugsweise einen Massenselektor wie einen Massenfilter 70, so dass der erste und der zweite Bereich von m/z-Verhältnissen (und optional n weitere Bereiche von m/z-Verhältnissen) ausgewählt werden, die sich vorzugsweise nicht überlappen. Dies kann einen vergrößerten Analysedynamikbereich und eine bessere Quantifizierung ermöglichen. Somit können in einigen Ausführungsformen Ionen in einem ersten Bereich von m/z-Verhältnissen ausgewählt und in die lonenfallenanordnung eingeführt werden, während die erste HF-Einfangamplitude an die Ionenfalle angelegt wird, um die eingeführten Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb des ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, einzufangen und die eingefangenen Ionen zu kühlen. Die HF-Einfangamplitude wird dann von der ersten HF-Einfangamplitude auf die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude reduziert, um den unteren Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung zu senken, und Ionen können in einem zweiten Bereich von m/z-Verhältnissen (die den ersten Bereich nicht überlappen) ausgewählt und in die lonenfallenanordnung eingeführt werden, während die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude an die lonenfallenanordnung angelegt wird, um die eingeführten Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, einzufangen. In diesem Fall wird die obere Grenze des zweiten Massenbereichs durch den Massenfilter scharf definiert, während die untere Grenze vorzugsweise durch denselben Massenfilter oder durch den der zweiten HF-Amplitude entsprechenden unteren Massen-Cut-Off definiert werden könnte. Die m/z-Verhältnisse des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen liegen vorzugsweise unterhalb der m/z-Verhältnisse des ersten Bereichs. In solchen Ausführungsformen liegt eine untere Massengrenze und in einigen Fällen die obere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen unterhalb des unteren Massen-Cut-Offs der lonenfallenanordnung, wenn die erste HF-Einfangamplitude angelegt wird.
Die Auswahl von Ionen nach einem bestimmten Massenbereich stromaufwärts der lonenfallenanordnung ist optional. Zum Beispiel kann die lonenfallenanordnung alle von der lonenquelle 20 erzeugten Probenionen aufnehmen, und die an die lonenfallenanordnung angelegte HF-Einfangamplitude steuert das loneneinfangen von Ionen so, dass nur die Ionen innerhalb des gewünschten Massenbereichs eingefangen werden.
Vor der Injektion in den Massenanalysator 110 können die Ionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) und/oder Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) in der Fragmentierungszelle 120 fragmentiert werden. Die Fragmente können in der C-Falle 100 vor dem Ausstoß in den Massenanalysator als einziger Impuls zur Erfassung als einziges Spektrum kumuliert werden. Wenn der Massenanalysator 110 ein TOF-Massenanalysator ist, dann können alternativ Fragmentionen in der Fragmentierungszelle 120 kontinuierlich aus dieser Fragmentierungszelle 120 austreten.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auf das Einfangen von aus Vorläuferionen erzeugten Produkt-/Fragmentionen angewendet werden. Die lonenfallenanordnung, die eine Ionenfalle sein kann, kann zum Fragmentieren von Ionen konfiguriert sein, oder sie kann eine Vorrichtung zum Fragmentieren von Ionen umfassen. Vorläuferionen können in die lonenfallenanordnung eingeführt und fragmentiert werden, um Produktionen zu erzeugen. Die an die lonenfallenanordnung angelegte HF-Einfangamplitude kann variiert werden, um Produktionen innerhalb eines bestimmten Bereichs von m/z-Verhältnissen einzufangen. Zum Beispiel können Produktionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb eines ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen in der lonenfallenanordnung durch Anlegen der ersten HF-Einfangamplitude eingefangen werden. Diese eingefangenen Produktionen können gekühlt werden, um ihre Energie zu reduzieren, so dass die eingefangenen Produktionen nach dem Reduzieren der HF-Einfangamplitude in der lonenfallenanordnung eingefangen bleiben. Die HF-Einfangamplitude kann auf eine zweite, relativ niedrigere HF-Einfangamplitude reduziert werden, um den unteren Massen-Cut-Off der Ionenfalle zu senken. Produktionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen können bei der zweiten HF-Einfangamplitude eingefangen werden. Die untere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen liegt unterhalb eines unteren Massen-Cut-Offs der lonenfallenanordnung, wenn die erste HF-Einfangamplitude angelegt wird.
Die Vorläuferionen können kontinuierlich in die lonenfallenanordnung eingeführt und/oder in der lonenfallenanordnung fragmentiert werden. Zum Beispiel kann Schritt (a) von Anspruch 11 kontinuierlich durchgeführt werden, während Schritte (b) bis (f) durchgeführt werden. Alternativ kann eine Einführung und Fragmentierung von Vorläuferionen intermittierend erfolgen, um ein Überfüllen der lonenfallenanordnung zu vermeiden. Zum Beispiel kann eine Einführung und Fragmentierung von Ionen nur für einen Zeitraum erfolgen, während die erste HF-Einfangamplitude angelegt wird, um eine gewünschte Anzahl von Produktionen einzufangen. Eine Einführung und Fragmentierung von Ionen kann gestoppt werden, während die eingefangenen Produktionen in Schritt (d) von Anspruch 11 gekühlt werden. Eine Einführung und Fragmentierung von Ionen kann für einen Zeitraum erneut erfolgen, während die zweite HF-Einfangamplitude angelegt wird, um eine gewünschte Anzahl von Produktionen einzufangen. Die von der ersten HF-Einfangamplitude eingefangenen Produktionen können aus denselben Vorläuferionen erzeugt werden wie die von der zweiten HF-Einfangamplitude eingefangenen Produktionen. Alternativ können die von der ersten HF-Einfangamplitude eingefangenen Produktionen aus anderen Vorläuferionen im Vergleich zu den von der zweiten HF-Einfangamplitude eingefangenen Produktionen erzeugt werden. Die von der ersten HF-Einfangamplitude eingefangenen Produktionen können mit derselben oder einer anderen Kollisionsenergie im Vergleich zu den von der zweiten HF-Einfangamplitude eingefangenen Produktionen erzeugt werden. Die von der ersten HF-Einfangamplitude eingefangenen Produktionen und die von der zweiten HF-Einfangamplitude eingefangenen Produktionen können zusammen in einen Massenanalysator ausgestoßen werden.
Das Verfahren zum Einfangen von Ionen in einer lonenfallenanordnung, die zum Fragmentieren von Ionen konfiguriert ist, kann das Anlegen von n weiteren HF-Einfangamplituden, die jeweils zwischen der ersten und der zweiten HF-Einfangamplitude liegen, an die lonenfallenanordnung umfassen, wobei n≥1, wobei jede der n weiteren HF-Einfangamplituden bewirkt, dass Produktionen mit einem jeweiligen n-ten Bereich von m/z-Verhältnissen, die jeweils untere Massengrenzen aufweisen, eingefangen werden; wobei das Verfahren ferner das Kühlen der Produktionen, die eingefangen werden, bei einer relativ höheren HF-Einfangamplitude umfasst, bevor die HF-Einfangamplitude auf eine relativ niedrigere Einfangamplitude reduziert wird.
Das Verfahren zum Einfangen von Produktionen in einer zum Fragmentieren von Ionen konfigurierten Ionenfalle kann in einigen Ausführungsformen auf die Fragmentierungszelle 120 des dargestellten Massenspektrometers angewendet werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Fragmentierungszelle 120 eine HF-Einfangvorrichtung, wie einen HF-Multipol, so dass die Fragmentierungszelle 120 erfindungsgemäß betrieben werden kann. Die Fragmentierungszelle 120 wird bei einem höheren Druck als die Ionenfalle 100 betrieben und kann in Modi mit hoher und niedriger Fragmentierung (niedrige Fragmentierung einschließlich eines Modus ohne Fragmentierung) betrieben werden, zum Beispiel durch Anlegen geeigneter Spannungs-Offsets zwischen der Ionenfalle 100 und der Fragmentierungszelle 120. In einigen Verfahren des Betriebs können nach dem Einfangen von aus Vorläuferionen erzeugten Produkt-/Fragmentionen in der Fragmentierungszelle 120 nach der Erfindung die Produkt-/Fragmentionen von der Fragmentierungszelle 120 zu der Ionenfalle 100 überführt werden, während die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude angelegt wird. Dementsprechend werden in einigen Ausführungsformen eingefangene Produkt-/Fragmentionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb des ersten und zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen (MR₁, MR₂) von der zum Fragmentieren von Ionen konfigurierten Ionenfalle zu einer weiteren Ionenfalle mit einem anderen Druck als die zum Fragmentieren von Ionen konfigurierten Ionenfalle überführt, und die Ionen werden überführt, während die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude (V₂) angelegt wird. Typischerweise wird die weitere Ionenfalle auf einem niedrigeren Druck gehalten als die zum Fragmentieren von Ionen konfigurierte Ionenfalle, z. B. einem um mindestens 1 oder mindestens 2 Größenordnungen niedrigeren Druck. Allgemeiner ist der Druck in der zum Fragmentieren von Ionen konfigurierten Ionenfalle, multipliziert mit der Länge der zum Fragmentieren von Ionen konfigurierten Ionenfalle, wesentlich höher als der Druck der weiteren Ionenfalle, multipliziert mit der Länge der weiteren Ionenfalle. Dies gewährleistet ein effizientes Einfangen und Überführen von Ionen mit hohem m/z, wie intakten Proteinen oder Proteinkomplexen.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, die eine Fragmentierung der Ionen in der Ionenfalle einschließen, können auch mutatis mutandis auf eine lonenfallenanordnung angewendet werden, die mehrere Elektrodenanordnungen umfasst, wobei mindestens eine der Elektrodenanordnungen zum Fragmentieren von Ionen konfiguriert ist. Zum Beispiel können die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, die eine Fragmentierung der Ionen in der Ionenfalle einschließen, auch mutatis mutandis auf die unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschriebenen Ausführungsformen angewendet werden, wobei die lonenfallenanordnung, auf die die HF-Einfangamplituden angelegt werden, die lonenkühlvorrichtung (Fragmentierungszelle 120) und die Ionenfalle (Ionenfalle 100) umfasst. Zum Beispiel können die Fragmentierungsschritte auf die Ionen angewendet werden, die in die Fragmentierungszelle 120 eingeführt werden, wenn die erste und die zweite HF-Einfangamplitude angelegt werden. Auf diese Weise können Produktionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb eines ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen (MR₁) zusammen mit Produktionen eingefangen werden, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen (MR₂) aufweisen. Die untere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen (MR₂) kann unterhalb des unteren Massen-Cut-Offs der lonenfallenanordnung liegen, wenn die erste HF-Einfangamplitude (V₁) angelegt wird.
Zum Beispiel können Vorläuferionen in die lonenkühlvorrichtung (Fragmentierungszelle 120) der lonenfallenanordnung eingeführt werden. Die Vorläuferionen können dann in der lonenkühlvorrichtung fragmentiert werden, um Produktionen zu erzeugen. Die Produktionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb des ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen können in der lonenkühlvorrichtung eingefangen und gekühlt werden, während die erste HF-Einfangamplitude (V₁) an die lonenkühlvorrichtung angelegt wird. Die Produktionen können dann mit minimaler zusätzlicher Energie von der lonenkühlvorrichtung zu der Ionenfalle (Ionenfalle 100) überführt werden, während die erste entsprechende HF-Einfangamplitude an die Ionenfalle und die erste HF-Einfangamplitude (V₁) an die lonenkühlvorrichtung angelegt werden. Dementsprechend ist während des Transfers der untere Massen-Cut-Off der Ionenfalle derselbe wie der untere Massen-Cut-Off der lonenkühlvorrichtung. Die Produktionen können dann in der Ionenfalle eingefangen und gekühlt werden, während die erste entsprechende HF-Einfangamplitude angelegt wird. Sobald sie gekühlt sind, wird die an die lonenkühlvorrichtung angelegte HF-Einfangamplitude auf die zweite entsprechende HF-Einfangamplitude reduziert. Optional wird die an die Ionenfalle angelegte HF-Einfangamplitude auf die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) reduziert, so dass der untere Massen-Cut-Off der Ionenfalle derselbe wie der untere Massen-Cut-Off der lonenkühlvorrichtung ist. Eine weitere Fragmentierung von Vorläuferionen kann optional in der lonenkühlvorrichtung stattfinden. Die Produktionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen können dann in der lonenkühlvorrichtung eingefangen werden, indem die zweite entsprechende HF-Einfangamplitude an die lonenkühlvorrichtung angelegt wird. Die Produktionen können in der lonenkühlvorrichtung gekühlt werden, während die zweite entsprechende HF-Einfangamplitude an die lonenkühlvorrichtung angelegt wird. Die Produktionen können dann mit minimaler zusätzlicher Energie von der lonenkühlvorrichtung zu der Ionenfalle (Ionenfalle 100) überführt werden, während die zweite entsprechende HF-Einfangamplitude an die lonenkühlvorrichtung und die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) an die Ionenfalle angelegt werden. Die Produktionen können dann in der Ionenfalle durch Anlegen der zweiten HF-Einfangamplitude (V₂) an die Ionenfalle eingefangen werden. In solchen Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass sich die lonenkühlvorrichtung stromaufwärts der Ionenfalle befindet. Anschließend können die Produktionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb des ersten und zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen (MR₁, MR₂) zu einer weiteren Ionenfalle mit einem anderen Druck als die Ionenfalle der lonenfallenanordnung überführt werden, während die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) angelegt wird. Die Steuerung 130 kann zum Steuern des Steuerns des Einfangens und der Fragmentierung von Ionen nach einem solchen Verfahren konfiguriert sein.
Optional kann die weitere Ionenfalle einen niedrigeren Druck als die Ionenfalle und die lonenkühlvorrichtung der lonenfallenanordnung aufweisen. Der Druck der weiteren Ionenfalle, multipliziert mit der Länge der weiteren Ionenfalle, kann niedriger sein als der Druck der Ionenfalle der lonenfallenanordnung, multipliziert mit der Länge der Ionenfalle der lonenfallenanordnung.
Die Produktionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) werden möglicherweise nicht in der lonenkühlvorrichtung eingefangen und zu der Ionenfalle überführt. Stattdessen können die Produktionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) durch die lonenkühlvorrichtung zu der Ionenfalle laufen, während die zweite HF-Einfangamplitude an die lonenkühlvorrichtung und an die Ionenfalle angelegt wird. Die Produktionen innerhalb des zweiten Massenbereichs (MR₂) können dann in der Ionenfalle eingefangen werden, indem die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) an die Ionenfalle angelegt wird, sobald die Produktionen innerhalb des ersten Massenbereichs (MR₁) gekühlt worden sind. In einer alternativen Ausführungsform kann die Fragmentierung in der Ionenfalle der lonenfallenanordnung anstelle der lonenkühlvorrichtung durchgeführt werden. Die Produktionen können dann zu der lonenkühlvorrichtung überführt und darin eingefangen werden. Als weitere Alternative können sowohl die Ionenfalle als auch die lonenkühlvorrichtung die Vorläuferionen fragmentieren, um Produktionen zu erzeugen. Die erste HF-Einfangamplitude (V₁) kann an die Ionenfalle angelegt werden, um Produktionen innerhalb des ersten Massenbereichs einzufangen. Die zweite HF-Einfangamplitude (V₂) kann an die lonenkühlvorrichtung angelegt werden, um Produktionen innerhalb des zweiten Massenbereichs einzufangen. Die eingefangenen Ionen können gekühlt werden, bevor die eingefangenen Ionen zu der weiteren Ionenfalle überführt werden.
Die Erfindung wurde in Bezug auf das Senken des unteren Massen-Cut-Offs der lonenfallenanordnung durch Reduzieren der HF-Einfangamplitude beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, den unteren Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung zu senken, indem die an die lonenfallenanordnung angelegte HF-Einfangfrequenz erhöht wird. Darüber hinaus ist es möglich, sowohl die HF-Einfangamplitude als auch die HF-Einfangfrequenz zu ändern, so dass der Nettoeffekt darin besteht, den unteren Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung zu senken.
Tatsächlich könnte das Verfahren als ein Verfahren zum Einfangen von Ionen in einer lonenfallenanordnung betrachtet werden, wobei das Verfahren umfasst: Einführen von Ionen in die lonenfallenanordnung, Anlegen einer ersten HF-Einfangwellenform an die lonenfallenanordnung zum Einfangen von eingeführten Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, Kühlen der eingefangenen Ionen, Ändern der HF-Einfangwellenform von der ersten HF-Einfangwellenform auf eine zweite HF-Einfangwellenform zum Senken des unteren Massen-Cut-Offs der lonenfallenanordnung; und Einfangen der eingeführten Ionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen bei der zweiten HF-Einfangwellenform, wobei eine untere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen unterhalb des unteren Massen-Cut-Offs der lonenfallenanordnung liegt, wenn die erste HF-Einfangwellenform angelegt wird.
Die erste HF-Einfangwellenform kann eine erste HF-Einfangamplitude umfassen, und die zweite HF-Einfangwellenform umfasst eine zweite HF-Einfangamplitude, wobei die erste HF-Einfangamplitude größer als die zweite HF-Einfangamplitude ist.
Die erste HF-Einfangwellenform kann eine erste HF-Einfangfrequenz umfassen, und die zweite HF-Einfangwellenform umfasst eine zweite HF-Einfangfrequenz, wobei die erste HF-Einfangfrequenz kleiner als die zweite HF-Einfangfrequenz ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2006/103412 A [0041]

Claims

Verfahren zum Einfangen von Ionen in einer lonenfallenanordnung, wobei das Verfahren umfasst: (a) Einführen von Ionen in die lonenfallenanordnung, (b) Anlegen einer ersten HF-Einfangamplitude an die lonenfallenanordnung, um eingeführte Ionen einzufangen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen; (c) Kühlen der eingefangenen Ionen; (d) Reduzieren der HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude auf eine zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude, um den unteren Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung zu senken; und (e) Einfangen der eingeführten Ionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen bei der zweiten, niedrigeren HF-Einfangamplitude; wobei eine untere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen unterhalb des unteren Massen-Cut-Offs der lonenfallenanordnung liegt, wenn die erste HF-Einfangamplitude angelegt wird, wobei die Gesamtzahl der eingefangenen Ionen in der lonenfallenanordnung unterhalb eines Schwellenwerts gehalten wird, der in Abhängigkeit von der ersten und zweiten HF-Einfangamplitude bestimmt wurde.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: Anlegen von n weiteren HF-Einfangamplituden, die jeweils zwischen der ersten und der zweiten HF-Einfangamplitude liegen, an die lonenfallenanordnung, wobei n≥1, wobei jede der n weiteren HF-Einfangamplituden bewirkt, dass eingeführte Ionen mit einem jeweiligen n-ten Bereich von m/z-Verhältnissen, die jeweils niedrigere Massengrenzen aufweisen, eingefangen werden; wobei das Verfahren ferner das Kühlen der eingeführten Ionen umfasst, die bei einer relativ höheren HF-Einfangamplitude eingefangen werden, bevor die HF-Einfangamplitude auf eine relativ niedrigere Einfangamplitude reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste, die zweite und/oder jede der n weiteren Zwischen-HF-Einfangamplituden für dieselbe Zeitdauer angelegt wird oder wobei zumindest einige der ersten, der zweiten und/oder jeder der n weiteren Zwischen-HF-Einfangamplituden für unterschiedliche Zeiten angelegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die lonenfallenanordnung eine Ionenfalle und eine lonenkühlvorrichtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei in Schritt (b) die erste HF-Einfangamplitude an die lonenkühlvorrichtung so angelegt wird, dass Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb des ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, in der lonenkühlvorrichtung eingefangen werden; wobei in Schritt (c) die eingefangenen Ionen in der lonenkühlvorrichtung gekühlt werden; wobei das Verfahren nach Schritt (c) und vor Schritt (d) den Schritt (c)(i) umfasst umfassend das Überführen der eingefangenen Ionen von der lonenkühlvorrichtung zur Ionenfalle, während die erste HF-Einfangamplitude an die lonenkühlvorrichtung angelegt wird und während eine entsprechende erste HF-Einfangamplitude an die Ionenfalle angelegt wird, so dass die Ionenfalle und die lonenkühlvorrichtung während des lonentransfers in Schritt (c)(i) denselben unteren Massen-Cut-Off aufweisen, das Einfangen der überführten Ionen in der Ionenfalle bei der entsprechenden HF-Einfangamplitude; wobei in Schritt (d) die an die Ionenfalle angelegte HF-Einfangamplitude auf die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude reduziert wird, um den unteren Massen-Cut-Off der Ionenfalle zu senken, vorzugsweise wobei in Schritt (d) die an die lonenkühlvorrichtung angelegte HF-Einfangamplitude auf eine entsprechende zweite HF-Einfangamplitude reduziert wird, so dass die Ionenfalle und die lonenkühlvorrichtung während Schritt (d) denselben Massen-Cut-Off aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Verfahren das Anlegen von n weiteren HF-Einfangamplituden, die jeweils zwischen der ersten HF-Einfangamplitude und der zweiten entsprechenden HF-Einfangamplitude liegen, an die lonenkühlvorrichtung umfasst, wobei n≥1, wobei jede der n weiteren HF-Einfangamplituden bewirkt, dass eingeführte Ionen mit einem jeweiligen n-ten Bereich von m/z-Verhältnissen, die jeweils untere Massengrenzen aufweisen, in der lonenkühlvorrichtung eingefangen werden; wobei das Verfahren ferner umfasst: Kühlen der eingeführten Ionen, die in der lonenkühlvorrichtung eingefangen sind, bei einer relativ höheren HF-Einfangamplitude, das Überführen der eingefangenen Ionen zu der Ionenfalle, während die relativ höhere HF-Einfangamplitude angelegt wird, das Einfangen der überführten Ionen in der Ionenfalle durch Anlegen der relativ höheren HF-Einfangamplitude und das Kühlen der eingefangenen Ionen in der Ionenfalle, bevor die HF-Einfangamplitude auf eine relativ niedrigere Einfangamplitude reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die eingeführten Ionen von Schritt (a) in die lonenkühlvorrichtung eingeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei Schritt (e) das Einführen von Ionen in die lonenfallenanordnung umfasst, wobei die eingeführten Ionen aus Schritt (e) in die Ionenfalle eingeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die entsprechende zweite HF-Einfangamplitude dieselbe ist wie die zweite HF-Einfangamplitude.
Verfahren zum Einfangen von Ionen in einer lonenfallenanordnung, wobei das Verfahren umfasst: (a) Einführen von Ionen in die lonenfallenanordnung; (b) Anlegen einer ersten HF-Einfangfrequenz an die lonenfallenanordnung, um eingeführte Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, einzufangen; (c) Kühlen der eingefangenen Ionen; (d) Erhöhen der HF-Einfangfrequenz von der ersten HF-Einfangfrequenz auf eine zweite HF-Einfangfrequenz, um den unteren Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung zu senken; und (e) Einfangen von Ionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen bei der zweiten HF-Einfangfrequenz; wobei eine untere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen unter dem unteren Massen- Cut-Off der lonenfallenanordnung liegt, wenn die erste HF-Einfangfrequenz angelegt wird, wobei die Gesamtzahl der eingefangenen Ionen in der lonenfallenanordnung unter einem Schwellenwert gehalten wird, der in Abhängigkeit von der ersten und zweiten HF-Einfangfrequenzen bestimmt wurde.
Verfahren zum Einfangen von Ionen in einer lonenfallenanordnung, wobei die lonenfallenanordnung zum Fragmentieren von Ionen konfiguriert ist, wobei das Verfahren umfasst: (a) Einführen von Vorläuferionen in die lonenfallenanordnung, (b) Fragmentieren der eingeführten Vorläuferionen, um Produktionen zu erzeugen; (c) Anlegen einer ersten HF-Einfangamplitude an die lonenfallenanordnung, um Produktionen einzufangen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen; (d) Kühlen der eingefangenen Produktionen; (e) Reduzieren der HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude auf eine zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude, um den unteren Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung zu senken; und (f) Einfangen von Produktionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen bei der zweiten, niedrigeren HF-Einfangamplitude; wobei eine untere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen unterhalb des unteren Massen-Cut-Offs der lonenfallenanordnung liegt, wenn die erste HF-Einfangamplitude angelegt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die lonenfallenanordnung eine Ionenfalle ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Verfahren ferner umfasst: (g) Überführen von eingefangenen Produktionen des ersten und zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen auf eine weitere Ionenfalle, wobei die weitere Ionenfalle einen anderen Druck als die zum Fragmentieren von Ionen konfigurierte Ionenfalle aufweist, wobei vorzugsweise die weitere Ionenfalle auf einem niedrigeren Druck gehalten wird als die zum Fragmentieren von Ionen konfigurierte Ionenfalle, wobei die Ionen ferner auf die weitere Ionenfalle überführt werden, während die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die lonenfallenanordnung eine Ionenfalle und eine lonenkühlvorrichtung umfasst, wobei die Ionenfalle und/oder die lonenkühlvorrichtung zum Fragmentieren von Ionen konfiguriert sind.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei in Schritt (c) die erste HF-Einfangamplitude so an die lonenkühlvorrichtung angelegt wird, dass die Produktionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb des ersten Bereichs der m/z-Verhältnisse aufweisen, in der lonenkühlvorrichtung eingefangen werden; wobei in Schritt (d) die eingefangenen Ionen in der lonenkühlvorrichtung gekühlt werden; wobei das Verfahren nach Schritt (d) und vor Schritt (e) den Schritt (d)(i) umfasst, der das Überführen der eingefangenen Ionen von der lonenkühlvorrichtung zur Ionenfalle, während die erste HF-Einfangamplitude an die lonenkühlvorrichtung angelegt wird und während eine erste entsprechende HF-Einfangamplitude an die Ionenfalle angelegt wird, so dass die Ionenfalle und die lonenkühlvorrichtung während des lonentransfers in Schritt (d)(i) denselben unteren Massen-Cut-Off aufweisen, und das Einfangen der überführten Ionen in der Ionenfalle bei der ersten entsprechenden HF-Einfangamplitude umfasst; wobei in Schritt (e) die an die Ionenfalle angelegte HF-Einfangamplitude auf die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude reduziert wird, um den unteren Massen-Cut-Off der Ionenfalle zu senken.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei in Schritt (e) die an die lonenkühlvorrichtung angelegte HF-Einfangamplitude auf eine entsprechende zweite HF-Einfangamplitude reduziert wird, so dass die Ionenfalle und die lonenkühlvorrichtung während Schritt (e) denselben unteren Massen-Cut-Off aufweisen; wobei in Schritt (f) die Ionen innerhalb des Bereichs der m/z-Verhältnisse in der lonenkühlvorrichtung durch die entsprechende zweite HF-Einfangamplitude, die an die lonenkühlvorrichtung angelegt wird, eingefangen werden; wobei das Verfahren ferner Schritt (f)(i) umfasst, der das Überführen der eingefangenen Ionen innerhalb des zweiten Massenbereichs von der lonenkühlvorrichtung zur Ionenfalle, während die entsprechende zweite HF-Einfangamplitude an die lonenkühlvorrichtung und die zweite HF-Einfangamplitude an die Ionenfalle angelegt werden, und das Einfangen der überführten Ionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen in der Ionenfalle bei der zweiten HF-Einfangamplitude umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Verfahren das Anlegen von n weiteren HF-Einfangamplituden, die jeweils zwischen der ersten HF-Einfangamplitude und der zweiten entsprechenden HF-Einfangamplitude liegen, an die lonenkühlvorrichtung umfasst, wobei n≥1, wobei jede der n weiteren HF-Einfangamplituden bewirkt, dass eingeführte Ionen mit einem jeweiligen n-ten Bereich von m/z-Verhältnissen, die jeweils untere Massengrenzen aufweisen, in der lonenkühlvorrichtung eingefangen werden; wobei das Verfahren ferner umfasst: das Kühlen der eingeführten Ionen, die in der lonenkühlvorrichtung eingefangen sind, bei einer relativ höheren HF-Einfangamplitude, das Überführen der eingefangenen Ionen zu der Ionenfalle, während die relativ höhere HF-Einfangamplitude angelegt wird, das Einfangen der überführten Ionen in der Ionenfalle durch Anlegen der relativ höheren HF-Einfangamplitude und das Kühlen der eingefangenen Ionen in der Ionenfalle, bevor die HF-Einfangamplitude auf eine relativ niedrigere Einfangamplitude reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7 oder 14 bis 17, wobei die lonenkühlvorrichtung einen anderen Druck als die Ionenfalle aufweist, vorzugsweise wobei die lonenkühlvorrichtung einen höheren Druck als die Ionenfalle aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die untere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen kleiner als die untere Massengrenze des ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die untere Massengrenze des ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen größer ist als eine obere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen, so dass sich der erste Bereich von m/z-Verhältnissen und der zweite Bereich von m/z-Verhältnissen nicht überlappen.
Steuerung zum Steuern des Einfangens von Ionen in einer lonenfallenanordnung, wobei die lonenfallenanordnung eine Elektrodenanordnung aufweist, wobei die Steuerung konfiguriert ist zum: Bewirken des Einführens von Ionen in die lonenfallenanordnung; Anlegen einer ersten HF-Einfangamplitude an die Elektrodenanordnung, um eingeführte Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, einzufangen, für eine Dauer, die ausreicht, um eine Kühlung der eingefangenen eingeführten Ionen zu ermöglichen; Reduzieren der an die Elektrodenanordnung angelegten HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude auf eine zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude, die eingeführte Ionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen einfängt, wobei eine untere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen unterhalb des unteren Massen-Cut-Offs der lonenfallenanordnung liegt, wenn die erste HF-Einfangamplitude angelegt wird, wobei die Steuerung zum Bestimmen eines Schwellenwerts für eine Gesamtzahl von eingefangenen Ionen innerhalb der lonenfallenanordnung als Funktion der ersten und zweiten HF-Einfangamplituden konfiguriert ist, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist zum Steuern des Anlegens der ersten und zweiten HF-Einfangamplituden, so dass eine Gesamtzahl von eingefangenen Ionen in der lonenfallenanordnung unter dem Schwellenwert gehalten wird.
Steuerung nach Anspruch 21, wobei die lonenfallenanordnung eine Ionenfalle ist.
Steuerung nach Anspruch 21 oder 22, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist zum Anlegen von n weiteren HF-Einfangamplituden, die jeweils zwischen der ersten und der zweiten HF-Einfangamplitude liegen, an die Ionenfallenanordnung, wobei n≥1, wobei jede der n weiteren HF-Einfangamplituden bewirkt, dass eingeführte Ionen mit einem jeweiligen n-ten Bereich von m/z-Verhältnissen, die jeweils untere Massengrenzen aufweisen, eingefangen werden, wobei die oder jede der n weiteren HF-Einfangamplituden für eine Dauer angelegt werden, die ausreicht, um eine Kühlung der bei dieser n-ten HF-Einfangamplitude eingefangenen Ionen zu ermöglichen.
Steuerung nach Anspruch 21, wobei die lonenfallenanordnung eine Ionenfalle und eine lonenkühlvorrichtung umfasst, wobei die Ionenfalle und die lonenkühlvorrichtung jeweils eine Elektrodenanordnung aufweisen, wobei die Steuerung konfiguriert ist zum: Bewirken, dass Ionen aus einer vorgeschalteten lonenvorrichtung, die Ionen innerhalb eines ausgewählten Bereichs von m/z-Verhältnissen überträgt, in die Ionenfalle eingeführt werden, Bewirken, dass Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, in die lonenkühlvorrichtung eingeführt werden, Anlegen der ersten HF-Einfangamplitude an die Elektrodenanordnung der lonenkühlvorrichtung, um eingeführte Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb des ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, einzufangen, Überführen von eingefangenen Ionen von der lonenkühlvorrichtung zur Ionenfalle, während die erste HF-Einfangamplitude an die Elektrodenanordnungen der lonenkühlvorrichtung und der Ionenfalle angelegt wird, Anlegen der ersten HF-Einfangamplitude an die Elektrodenanordnung der Ionenfalle für eine Dauer, die ausreicht, um eine Kühlung der eingefangenen Ionen zu ermöglichen; Reduzieren der an die Elektrodenanordnung der Ionenfalle angelegten HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude auf eine zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude; und entweder Bewirken, dass Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, eingeführt und in der lonenkühlvorrichtung eingefangen werden, indem die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude an die Elektrodenanordnung der lonenkühlvorrichtung angelegt wird; oder Bewirken, dass Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, eingeführt und in der Ionenfalle eingefangen werden, indem die zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude an die Elektrodenanordnung der Ionenfalle angelegt wird.
Steuerung nach Anspruch 24, wobei, wenn die Steuerung konfiguriert ist, um zu bewirken, dass Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, durch Anlegen der zweiten, niedrigeren HF-Einfangamplitude an die Elektrodenanordnung der lonenkühlvorrichtung eingeführt und in der lonenkühlvorrichtung eingefangen werden, die Steuerung auch konfiguriert ist zum Überführen der Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, von der lonenkühlvorrichtung zur Ionenfalle, während die zweite HF-Einfangamplitude an die lonenkühlvorrichtung und an die Ionenfalle angelegt wird.
Steuerung zum Steuern des Einfangens von Ionen in einer lonenfallenanordnung, wobei die lonenfallenanordnung eine Elektrodenanordnung aufweist, wobei die Steuerung konfiguriert ist zum: Bewirken des Einführens von Ionen in die lonenfallenanordnung; Anlegen einer ersten HF-Einfangfrequenz an die Elektrodenanordnung, um eingeführte Ionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, einzufangen, für eine Dauer, die ausreicht, um ein Kühlen der eingefangenen eingeführten Ionen zu ermöglichen; Erhöhen der an die Elektrodenanordnung angelegten HF-Einfangfrequenz von der ersten HF-Einfangfrequenz auf eine zweite, höhere HF-Einfangfrequenz, die eingeführte Ionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen einfängt, wobei eine untere Massengrenze des zweiten Massebereichs unter dem unteren Massen-Cut-Off der lonenfallenanordnung liegt, wenn die erste HF-Einfangfrequenz angelegt wird, wobei die Steuerung zum Bestimmen eines Schwellenwerts für eine Gesamtzahl von eingefangenen Ionen innerhalb der lonenfallenanordnung in Abhängigkeit von der ersten und zweiten HF-Einfangfrequenz konfiguriert ist, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist zum Steuern des Anlegens der ersten und zweiten HF-Einfangfrequenzen, so dass eine Gesamtzahl von eingefangenen Ionen in der lonenfallenanordnung unterhalb des Schwellenwerts gehalten wird.
Steuerung zum Steuern der Fragmentierung und des Einfangens von Ionen in einer lonenfallenanordnung, wobei die lonenfallenanordnung eine Elektrodenanordnung umfasst und zum Fragmentieren von Ionen konfiguriert ist, wobei die Steuerung konfiguriert ist zum: Bewirken des Einführens von Vorläuferionen in die lonenfallenanordnung, Bewirken des Fragmentierens der eingeführten Vorläuferionen, um Produktionen zu erzeugen; Anlegen einer ersten HF-Einfangamplitude an die Elektrodenanordnung, um Produktionen, die m/z-Verhältnisse innerhalb eines ersten Bereichs von m/z-Verhältnissen aufweisen, einzufangen, für eine Dauer, die ausreicht, um ein Kühlen der eingefangenen Produktionen zu ermöglichen; Reduzieren der an die Elektrodenanordnung angelegten HF-Einfangamplitude von der ersten HF-Einfangamplitude auf eine zweite, niedrigere HF-Einfangamplitude, die Produktionen mit m/z-Verhältnissen innerhalb eines zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen einfängt, wobei eine untere Massengrenze des zweiten Bereichs von m/z-Verhältnissen unterhalb des unteren Massen-Cut-Offs der lonenfallenanordnung liegt, wenn die erste HF-Einfangamplitude angelegt wird.
Steuerung nach Anspruch 27, wobei die Steuerung zum Bestimmen eines Schwellenwerts für die Gesamtzahl von eingefangenen Ionen innerhalb der lonenfallenanordnung in Abhängigkeit von der ersten und zweiten HF-Einfangamplituden konfiguriert ist, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist zum Steuern des Anlegens der ersten und zweiten HF-Einfangamplituden, so dass eine Gesamtzahl von eingefangenen Ionen in der lonenfallenanordnung unterhalb des Schwellenwerts gehalten wird.
lonenfallenanordnung, umfassend: eine Elektrodenanordnung; und die Steuerung nach einem der Ansprüche 21 bis 28.
Massenspektrometer, umfassend: eine lonenquelle, die zum Erzeugen von Ionen konfiguriert ist; eine lonenfallenanordnung, die zum Empfangen der von der lonenquelle erzeugten Ionen konfiguriert ist; und die Steuerung nach einem der Ansprüche 21 bis 28.