DE10362251B3

DE10362251B3 - Use of a multi-mode AC or RF ion guide and an ion detector of a mass spectrometer

Info

Publication number: DE10362251B3
Application number: DE2003162251
Authority: DE
Inventors: Robert Harold Bateman
Original assignee: Micromass UK Ltd
Current assignee: Micromass UK Ltd
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2023-09-05
Also published as: DE10340849A1; GB0220571D0; DE10340849A8; CA2439360A1; DE10340849B4; GB2395599B; GB0320732D0; GB2395599A; DE20313767U1

Abstract

Verwendung eines Mehrpol-Stabsatzes (6, 6') und eines Ionendetektors (7) eines Massenspektrometers in zwei Betriebsmodi, wobei der Mehrpol-Stabsatz (6, 6') in einem ersten Betriebsmodus als Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung betrieben wird, wobei Ionen durch den Mehrpol-Stabsatz (6, 6') kontinuierlich durchgelassen und vom Ionendetektor (7) detektiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrpol-Stabsatz (6, 6') in einem zweiten Betriebsmodus als ein Flugzeitbereich betrieben wird, wobei Ionen gepulst in den Mehrpol-Stabsatz (6, 6') eingebracht werden und der Ionendetektor (7) die Flugzeit der Ionen durch den Flugzeitbereich bestimmt.Use of a multi-pole rod set (6, 6 ') and an ion detector (7) of a mass spectrometer in two operating modes, the multi-pole rod set (6, 6') being operated in a first operating mode as an AC voltage or HF ion guide, with ions continuously transmitted through the multi-pole rod set (6, 6 ') and detected by the ion detector (7), characterized in that the multi-pole rod set (6, 6') is operated in a second operating mode as a time-of-flight range, ions being pulsed in the multipole rod set (6, 6 ') are introduced and the ion detector (7) determines the flight time of the ions through the flight time range.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Mehrmodus-Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung und eines Ionendetektors eines Massenspektrometers.The present invention relates to the use of a multi-mode AC or RF ion guide and an ion detector of a mass spectrometer.

Es sind Quadrupol-Stabsätze bekannt, die zwei Paare paralleler Stäbe aufweisen. Jeweils zwei gepaarte diametral entgegengesetzte Stäbe sind elektrisch miteinander und mit derselben Phase einer HF-Spannungsversorgung verbunden. Die HF-Spannungsversorgung ist so eingerichtet, dass die an ein Paar diametral entgegengesetzter Stäbe angelegte HF-Spannung eine Phasendifferenz von 180° in Bezug auf das andere Stabpaar hat.Quadrupole rod sets are known which have two pairs of parallel rods. Two paired diametrically opposed rods are electrically connected to each other and to the same phase of an RF power supply. The RF power supply is arranged so that the RF voltage applied to a pair of diametrically opposed bars has a phase difference of 180 ° with respect to the other bar pair.

Der Quadrupol-Stabsatz kann als ein Massenfilter betrieben werden, um Ionen mit spezifischen Masse-Ladungs-Verhältnissen durchzulassen und andere Ionen abzuschwächen, indem zwischen benachbarten Stabpaaren eine Gleichspannungs-Potentialdifferenz aufrechterhalten wird. Wenn eine Gleichspannungs-Potentialdifferenz zwischen den Stabpaaren aufrechterhalten wird, bleiben bestimmte Ionen in dem Quadrupol-Stabsatz stabil und werden von einem Ende des Quadrupol-Stabsatzes zum anderen durchgelassen. Andere Ionen werden jedoch instabil und daher nicht vom Quadrupol-Stabsatz durchgelassen. Die zwischen den Stäben aufrechterhaltene Gleichspannungs-Potentialdifferenz kann beispielsweise so eingerichtet werden, dass Ionen, deren Masse-Ladungs-Verhältnisse außerhalb eines schmalen Bereichs liegen, destabilisiert und nicht durchgelassen werden. Die Gleichspannungs-Potentialdifferenz kann auch erhöht oder gescannt werden, so dass schließlich nur Ionen mit einem spezifischen Masse-Ladungs-Verhältnis in dem Quadrupol-Stabsatz stabil bleiben, während andere Ionen herausgefiltert werden. Eine weitere Erhöhung der Gleichspannung kann dazu führen, dass alle Ionen destabilisiert werden, so dass keine Ionen durchgelassen werden. Dementsprechend ermöglicht eine geeignete Auswahl der an den Quadrupol-Stabsatz angelegten HF- und Gleichspannungen, dass nur Ionen mit ausgewählten Masse-Ladungs-Verhältnissen durchgelassen werden, während alle anderen Ionen ausgesondert werden.The quadrupole rod set can be operated as a mass filter to pass ions of specific mass-to-charge ratios and to attenuate other ions by maintaining a DC potential difference between adjacent pairs of rods. When a DC potential difference between the pairs of rods is maintained, certain ions in the quadrupole rod set remain stable and are transmitted from one end of the quadrupole rod set to the other. However, other ions become unstable and therefore are not transmitted by the quadrupole rod set. For example, the DC potential difference maintained between the bars can be arranged so that ions whose mass-to-charge ratios are outside a narrow range are destabilized and not transmitted. The DC potential difference can also be increased or scanned so that eventually only ions with a specific mass to charge ratio in the quadrupole rod set remain stable while other ions are filtered out. A further increase in DC voltage can cause all ions to be destabilized, so that no ions are allowed to pass through. Accordingly, proper selection of the RF and DC voltages applied to the quadrupole rod set allows only ions with selected mass-to-charge ratios to pass while all other ions are being rejected.

Das Quadrupol-Stabsatz-Massenfilter lässt Ionen mit einem spezifischen Masse-Ladungs-Verhältnis effizient durch. Wenn jedoch Ionen mit einem Bereich von Masse-Ladungs-Verhältnissen aufgezeichnet werden müssen, müssen die an den Quadrupol-Stabsatz angelegten HF- und Gleichspannungen gescannt werden, um nacheinander Ionen durchzulassen, die ein bestimmtes Masse-Ladungs-Verhältnis aufweisen. Dies führt dazu, dass das Tastverhältnis zum Durchlassen von Ionen mit einem spezifischen Masse-Ladungs-Verhältnis abnimmt, wenn der Bereich der aufzuzeichnenden Masse-Ladungs-Verhältnisse zunimmt. Falls der zu scannende Massenbereich beispielsweise 500 Masseneinheiten beträgt und die Massenspitzenbreite an der Basis eine Masseneinheit ist, beträgt die Zeit, die aufgewendet wird, um Tonen durchzulassen, die innerhalb einer Masse-Ladungs-Verhältniseinheit das gleiche Masse-Ladungs-Verhältnis aufweisen, 1/1000 der gesamten Scannzeit, und das Tastverhältnis fällt daher auf 0,1% ab. Dies ist mit einem Tastverhältnis von 100% zu vergleichen, wenn das Quadrupol-Stabsatz-Massenfilter zum Durchlassen von Ionen mit einem einzigen Masse-Ladungs-Verhältnis verwendet wird.The quadrupole rod set mass filter efficiently passes ions of a specific mass to charge ratio. However, if ions having a range of mass-to-charge ratios must be recorded, the RF and DC voltages applied to the quadrupole rod set must be scanned to successively pass ions having a given mass-to-charge ratio. As a result, the duty ratio for passing ions having a specific mass-to-charge ratio decreases as the range of mass-to-charge ratios to be recorded increases. For example, if the mass range to be scanned is 500 mass units and the mass peak width at the base is one mass unit, the time spent to transmit clays having the same mass-to-charge ratio within a mass-to-charge ratio unit is 1 / 1000 of the total scan time, and the duty cycle therefore drops to 0.1%. This compares to a duty cycle of 100% when the quadrupole rod set mass filter is used to pass ions of a single mass to charge ratio.

Eine weitere Beschränkung bei der Verwendung eines Quadrupol-Stabsatz-Massenfilters/Massenanalysators zum Aufzeichnen von Ionen mit einem Bereich von Masse-Ladungs-Verhältnissen besteht in der Zeit, die zum Aufnehmen eines vollständigen Massenspektrums erforderlich ist. Ionen, die von einem Quadrupol-Massenfilter durchgelassen werden, haben typischerweise eine verhältnismäßig niedrige Energie, beispielsweise nur einige eV. Daher benötigen die Ionen gewöhnlich einen verhältnismäßig langen Zeitraum, um sich über die Länge des Quadrupol-Stabsatzes zu bewegen. Die Zeitdauer hängt von der Länge des Quadrupol-Stabsatzes und von der Energie der Ionen ab. Das Quadrupol-Stabsatz-Massenfilter kann daher nicht bei einer schnelleren Rate gescannt werden als die Zeit, die sie benötigen, um sich über die Länge des Quadrupol-Stabsatzes zu bewegen, weil den Ionen andernfalls nicht genügend Zeit gelassen wird, um durchgelassen zu werden. Beispielsweise können die Ionen zwischen 0,1 ms und 1 ms benötigen, um sich über die Länge des Quadrupol-Stabsatzes zu bewegen. Daher kann das Quadrupol-Stabsatz-Massenfilter nicht viel schneller als 1 ms je Masseneinheit gescannt werden, weil den Ionen andernfalls nicht genügend Zeit gelassen wird, um durchgelassen zu werden. Dementsprechend liegt die minimale Zeit, die zum Scannen von 500 Masseneinheiten erforderlich ist, typischerweise zwischen 0,1 und 0,5 Sekunden.Another limitation of using a quadrupole rod-set mass filter / mass analyzer to record ions having a range of mass-to-charge ratios is the time required to acquire a complete mass spectrum. Ions transmitted by a quadrupole mass filter typically have a relatively low energy, for example only a few eV. Therefore, the ions usually take a relatively long time to travel the length of the quadrupole rod set. The length of time depends on the length of the quadrupole rod set and on the energy of the ions. Therefore, the quadrupole rod set mass filter can not be scanned at a faster rate than the time it takes to travel the length of the quadrupole rod set because otherwise the ions are not allowed enough time to pass. For example, the ions may take between 0.1 ms and 1 ms to move the length of the quadrupole rod set. Therefore, the quadrupole rod set mass filter can not be scanned much faster than 1 ms per mass unit because otherwise the ions are not allowed enough time to pass through. Accordingly, the minimum time required to scan 500 mass units is typically between 0.1 and 0.5 seconds.

Es ist anhand der vorstehenden Erwägungen ersichtlich, dass das Quadrupol-Stabsatz-Massenfilter für Anwendungen geeignet ist, bei denen es nicht erforderlich ist, Ionen mit einem einzigen Masse-Ladungs-Verhältnis oder einem begrenzten Bereich von Masse-Ladungs-Verhältnissen aufzuzeichnen und zu quantifizieren. Ein Quadrupol-Stabsatz-Massenfilter ist nicht besonders für Anwendungen geeignet, bei denen es erforderlich ist, Ionen mit einem verhältnismäßig breiten Bereich von Masse-Ladungs-Verhältnissen mit hoher Empfindlichkeit und verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit aufzuzeichnen.It is apparent from the above considerations that the quadrupole rod set mass filter is suitable for applications where it is not necessary to record and quantify ions having a single mass to charge ratio or a limited range of mass to charge ratios , A quadrupole rod-set mass filter is not particularly suited for applications where it is necessary to record ions having a relatively wide range of mass-to-charge ratios with high sensitivity and relatively high speed.

Ein Flugzeit-Massenanalysator ist ein anderer bekannter Massenanalysator. Ein Flugzeit-Massenanalysator weist einen Drift- oder Flugbereich und einen Detektor für schnelle Ionen auf. Es wird dafür gesorgt, dass in den Drift- oder Flugbereich eintretende Ionen eine konstante Energie haben und daher getrennt werden, wenn sie sich entsprechend ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis durch den Drift- oder Flugbereich bewegen. Ein schneller Analog-Digital-Wandler (”ADC”) oder ein Zeit-zu-Digital-Wandler (”TDC”) kann verwendet werden, um die Ankunftszeiten der Ionen am Ionendetektor aufzuzeichnen. Die Ankunftszeiten ermöglichen das Berechnen der Masse-Ladungs-Verhältnisse der Ionen, weil das Masse-Ladungs-Verhältnis eines Ions zum Quadrat der Flugzeit des Ions vom Eingang des Driftbereichs zum Ionendetektor proportional ist. A Time of Flight mass analyzer is another known mass analyzer. A Time of Flight mass analyzer has a drift or flight range and a fast ion detector. It is ensured that ions entering the drift or flight area have constant energy and therefore become disconnected as they move through the drift or flight area according to their mass-to-charge ratio. A fast analog-to-digital converter ("ADC") or a time-to-digital converter ("TDC") can be used to record the arrival times of the ions at the ion detector. The arrival times allow the mass-to-charge ratios of the ions to be calculated because the mass-to-charge ratio of an ion squared is the time of flight of the ion proportional to the entrance of the drift region to the ion detector.

Ein Flugzeit-Massenspektrometer kann für jeden die Ionenquelle verlassenden Ionenimpuls ein vollständiges Massenspektrum aufzeichnen. Falls die Ionenquelle eine gepulste Ionenquelle in der Art einer Laserablations-Ionenquelle oder einer matrixunterstützten Laserdesorptions- und Ionisations-Ionenquelle (”MALDI-Ionenquelle”) ist, kann das Tastverhältnis für das Aufzeichnen des vollständigen Massenspektrums 100% betragen. Falls die Ionenquelle kontinuierlich ist und beispielsweise eine Elektrospray- oder Elektronenstoß-Ionenquelle ist, wird das Tastverhältnis durch die Mittel festgelegt, durch die der kontinuierliche Ionenstrahl abgetastet wird und Ionenpakete in den Drift- oder Flugbereich des. Flugzeit-Massenanalysators injiziert werden.A time of flight mass spectrometer can record a complete mass spectrum for each ion impulse leaving the ion source. If the ion source is a pulsed ion source such as a laser ablation ion source or a matrix assisted laser desorption and ionization ion source ("MALDI ion source"), then the duty cycle for recording the complete mass spectrum may be 100%. If the ion source is continuous, such as an electrospray or electron impact ion source, the duty cycle is determined by the means by which the continuous ion beam is scanned and ion packets are injected into the drift or flight region of the Time of Flight mass analyzer.

Querbeschleunigungs-Flugzeit-Massenspektrometer erreichen typischerweise ein Abtast-Tastverhältnis im Bereich von 5–25%. Durch kombiniertes Verwenden einer nicht massenselektiven Ionenfalle mit einem Querbeschleunigungs-Flugzeit-Massenspektrometer kann das Tastverhältnis für Ionen mit einem spezifischen schmalen Bereich von Masse-Ladungs-Verhältnissen auf etwa 100% erhöht werden, während das Tastverhältnis für Ionen, die außerhalb dieses Bereichs von Masse-Ladungs-Verhältnissen liegen, auf 0% abnimmt.Transverse acceleration Time of Flight mass spectrometers typically achieve a sampling duty cycle in the range of 5-25%. By using a non-mass selective ion trap in combination with a cross acceleration time-of-flight mass spectrometer, the duty cycle for ions having a specific narrow range of mass-to-charge ratios can be increased to about 100% while the duty cycle for ions outside this range of mass Charge ratios are decreasing to 0%.

Ein Flugzeit-Massenspektrometer ist für das Aufzeichnen von Ionen mit einem schmalen Bereich von Masse-Ladungs-Verhältnissen, beispielsweise von Ionen mit einem Bereich von nur einer oder zwei Masse-Ladungs-Verhältniseinheiten, nicht ideal. Das Tastverhältnis und die Transmission eines Flugzeit-Massenspektrometers, die erforderlich sind, um Ionen mit einer schmalen Streuung von nur einer oder zwei Masse-Ladungs-Verhältniseinheiten aufzuzeichnen, stimmen nicht mit denjenigen eines Quadrupol-Stabsatz-Massenfilters in einer vergleichbaren Situation überein. Weiterhin ist der lineare Dynamikbereich der typischerweise in einem herkömmlichen Flugzeit-Massenspektrometer verwendeten Ionendetektionssysteme demjenigen unterlegen, der in einem Massenspektrometer verwendet wird, das einen Quadrupol-Stabsatz-Massenanalysator aufweist. Dies liegt daran, dass Ionen in einem Flugzeit-Massenspektrometer in sehr kurzen Stößen aufgezeichnet werden, während Ionen in einem einen Quadrupol-Massenanalysator aufweisenden Massenspektrometer kontinuierlich aufgezeichnet werden.A time-of-flight mass spectrometer is not ideal for recording ions having a narrow range of mass-to-charge ratios, for example, ions having a range of only one or two mass-to-charge ratio units. The duty cycle and transmission of a time-of-flight mass spectrometer required to record ions with a narrow scattering of only one or two mass-to-charge ratio units are not consistent with those of a quadrupole stab group mass filter in a comparable situation. Furthermore, the linear dynamic range of the ion detection systems typically used in a conventional time of flight mass spectrometer is inferior to that used in a mass spectrometer having a quadrupole rod set mass analyzer. This is because ions are recorded in a time-of-flight mass spectrometer in very short bursts while ions are continuously recorded in a mass spectrometer having a quadrupole mass analyzer.

Wenngleich Flugzeit-Massenspektrometer für Anwendungen geeignet sind, in denen es erforderlich ist, ein vollständiges Massenspektrum schnell und mit einer hohen Empfindlichkeit aufzunehmen, sind Flugzeit-Massenspektrometer nicht besonders für Anwendungen geeignet, in denen es erforderlich ist, Ionen mit Masse-Ladungs-Verhältnissen aufzuzeichnen und zu quantifizieren, die sich nur durch wenige Masse-Ladungs-Verhältniseinheiten unterscheiden.Although time-of-flight mass spectrometers are suitable for applications where it is necessary to acquire a complete mass spectrum quickly and with high sensitivity, time-of-flight mass spectrometers are not particularly suited for applications where it is necessary to record ions with mass-to-charge ratios and to quantify, which differ only by a few mass-to-charge ratio units.

Die WO 01/15201 A2 offenbart ein Verfahren zur Massenspektrometrie mittels mehrerer Ionenfallen, wobei Ausgangsionen in einer ersten Ionenfalle fragmentiert und/oder Ionen zur nächsten und schließlich letzten Ionenfalle übertragen werden. Die letzte Ionenfalle enthält die zu analysierenden Ionen.The WO 01/15201 A2 discloses a method for mass spectrometry using multiple ion traps, wherein source ions in a first ion trap are fragmented and / or ions are transferred to the next and last ion trap. The last ion trap contains the ions to be analyzed.

Die US 6 093 929 A betrifft ein Massenspektrometer, das Ausgangsionen fragmentiert und gebildete Tochterionen analysiert. Ein erster Quadrupol-Stabsatz wirkt als Ionenführung zur Übertragung von Ausgangsionen und ein zweiter Quadrupol-Stabsatz als Massenfilter, welcher lediglich Ausgangsionen mit einem bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnis transmittiert. Die transmittierten Ausgangsionen werden in einem dritten Quadrupol-Stabsatz fragmentiert. Ein vierter Quadrupol-Stabsatz wirkt als Massenfilter, welcher lediglich Tochterionen mit einem bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnis transmittiert. Die EP 0 237 259 A2 offenbart eine ähnliche Anordnung.The US Pat. No. 6,093,929 A relates to a mass spectrometer which fragments fragment ions and analyzes daughter ions formed. A first quadrupole rod set acts as an ion guide for transmitting exit ions and a second quadrupole rod set as a mass filter which transmits only exit ions of a certain mass to charge ratio. The transmitted exit ions are fragmented in a third quadrupole rod set. A fourth quadrupole rod set acts as a mass filter which transmits only daughter ions of a certain mass to charge ratio. The EP 0 237 259 A2 discloses a similar arrangement.

Die WO 01/78106 A2 offenbart ein Massenspektrometer mit einem Fragmentationsabschnitt, der eine Verzögerungsstufe, eine Ioneneinfangstufe und eine axiale Beschleunigungsstufe umfasst. Die Ionenfalle ist mit einem Gaseinlasssystem verbunden, wird mit der benachbarten Verzögerungsstufe und der Beschleunigungsstufe differentiell gepumpt, und ist somit als Kollisionszelle ausgebildet.The WO 01/78106 A2 discloses a mass spectrometer having a fragmentation section comprising a delay stage, an ion trap stage, and an axial acceleration stage. The ion trap is connected to a gas inlet system, is differentially pumped with the adjacent delay stage and the acceleration stage, and is thus designed as a collision cell.

Die WO 02/44685 A2 betrifft ein Betriebsverfahren für ein Tandem-Massenspektrometer zur Verbesserung eines Signal-Rausch-Verhältnisses. Die EP 0 878 828 A1 betrifft eine bei höherem Druck verwendbare Ionenquelle für ein 2D-Hochfrequenz-Quadrupol-Massenspektrometer. In der EP 1 215 712 A ist ein Massenspektrometer offenbart, das mehrere Ringelektroden aufweist.The WO 02/44685 A2 relates to a method of operating a tandem mass spectrometer for improving a signal-to-noise ratio. The EP 0 878 828 A1 relates to a higher pressure ion source for a 2D high frequency quadrupole mass spectrometer. In the EP 1 215 712 A discloses a mass spectrometer comprising a plurality of ring electrodes.

Es besteht der Bedarf nach Verbesserungen bei Massenspektrometern. There is a need for improvements in mass spectrometers.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Ionenführung und eines Ionendetektors eines Massenspektrometers gemäß Patentanspruch 1 vorgesehen. Eine Mehrmodus-Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung wird erfindungsgemäß so verwendet, dass in einem ersten Betriebsmodus die erste Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung als eine Ionenführung wirkt. und in einem zweiten Betriebsmodus die erste Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung einen Flugzeitbereich bildet.According to the present invention, the use of an ion guide and an ion detector of a mass spectrometer according to claim 1 is provided. A multi-mode AC or RF ion guide is used in accordance with the invention such that in a first mode of operation the first AC or RF ion guide acts as an ion guide. and in a second mode of operation, the first AC or RF ion guide forms a time-of-flight region.

Im ersten Betriebsmodus werden Ionen vorzugsweise von der ersten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung durchgelassen, ohne in erheblichem Maße massengefiltert zu werden. Ionen werden innerhalb der ersten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung nicht in erheblichem Maße fragmentiert. Ionen werden vorzugsweise von der ersten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung kontinuierlich durchgelassen.In the first mode of operation, ions are preferably transmitted by the first AC or RF ion guide without significant mass filtering. Ions are not significantly fragmented within the first AC or RF ion guide. Ions are preferably continuously transmitted by the first AC or RF ion guide.

In dem zweiten Betriebsmodus werden Ionen gepulst in den Flugzeitbereich eingebracht. Ionen werden vorzugsweise von der ersten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung durchgelassen, ohne in erheblichem Maße massengefiltert zu werden, und entsprechend ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis zeitlich getrennt.In the second mode of operation, ions are pulsed into the time-of-flight region. Ions are preferably transmitted by the first AC or RF ion guide without significant mass filtering and separated in time according to their mass-to-charge ratio.

Es wird ein Ionendetektor bereitgestellt, der die Flugzeit der Ionen durch den Flugzeitbereich bestimmt.An ion detector is provided which determines the time of flight of the ions through the time-of-flight range.

Eine zweite Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung kann vorzugsweise stromabwärts der ersten Mehrmodus-Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung bereitgestellt werden, wobei von der Mehrmodus-Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung durchgelassene Ionen von der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung empfangen werden. Die zweite Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung kann einen segmentierten Stabsatz aufweisen. Alternativ kann die zweite Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung eine Ionentunnel-Ionenführung einschließen, die eine Anzahl von Elektroden mit Öffnungen aufweist, von denen Ionen bei der Verwendung durchgelassen werden.A second AC or RF ion guide may be preferably provided downstream of the first multi-mode AC or RF ion guide, wherein ions transmitted by the multi-mode AC or RF ion guide are received by the second AC or RF ion guide. The second AC or RF ion guide may comprise a segmented rod set. Alternatively, the second AC or RF ion guide may include an ion tunneling ion guide having a number of apertured electrodes from which ions are transmitted in use.

Bei der Verwendung werden eine oder mehrere transiente Gleichspannungen oder eine oder mehrere transiente Gleichspannungs-Wellenformen zunächst an einer ersten axialen Position und dann an einer zweiten und dann an einer dritten verschiedenen axialen Position entlang der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung bereitgestellt.In use, one or more transient DC voltages or one or more transient DC voltage waveforms are provided first at a first axial position and then at a second and then at a third different axial position along the second AC or RF ion guide.

Eine oder mehrere transiente Gleichspannungen oder eine oder mehrere transiente Gleichspannungs-Wellenformen können sich bei der Verwendung von einem Ende der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung zu einem anderen Ende der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung bewegen, so dass Ionen entlang der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung gedrängt werden. Die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungen können einen Potentialhügel oder Potentialwall, eine Potentialmulde, mehrere Potentialhügel oder Potentialwälle, mehrere Potentialmulden, eine Kombination aus einem Potentialhügel oder einem Potentialwall und einer Potentialmulde oder eine Kombination aus mehreren Potentialhügeln oder Potentialwällen und mehreren Potentialmulden erzeugen. Die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungs-Wellenformen, die an die zweite Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung angelegt werden, schließen eine sich wiederholende Wellenform in der Art einer Rechteckwelle ein.One or more transient DC voltages or one or more transient DC voltage waveforms may, in use, move from one end of the second AC or RF ion guide to another end of the second AC or RF ion guide, such that ions travel along the second AC voltage - Or RF ion guide are urged. The one or more transient DC voltages may generate a potential well or potential well, a potential well, multiple potential wells or potential wells, multiple potential wells, a combination of a potential well or potential well and a potential well, or a combination of multiple potential wells or potential wells and multiple potential wells. The one or more transient DC voltage waveforms applied to the second AC or RF ion guide include a repeating waveform in the manner of a square wave.

Wenn die erste Mehrmodus-Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung im zweiten Betriebsmodus betrieben wird, werden Ionen mit innerhalb eines ersten Bereichs liegenden Masse-Ladungs-Verhältnissen in einem ersten axialen Einfangbereich innerhalb der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung eingefangen und Ionen mit innerhalb eines zweiten verschiedenen Bereichs liegenden Masse-Ladungs-Verhältnissen in einem zweiten verschiedenen axialen Einfangbereich innerhalb der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung eingefangen. Ionen mit innerhalb eines dritten verschiedenen Bereichs liegenden Masse-Ladungs-Verhältnissen in einem dritten axialen Einfangbereich innerhalb der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung werden vorzugsweise ebenfalls in einem dritten axialen Einfangbereich innerhalb der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung eingefangen, und Ionen mit innerhalb eines vierten verschiedenen Bereichs liegenden Masse-Ladungs-Verhältnissen werden vorzugsweise in einem vierten verschiedenen axialen Einfangbereich innerhalb der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung eingefangen. In ähnlicher Weise werden Ionen mit innerhalb eines fünften Bereichs liegenden Masse-Ladungs-Verhältnissen vorzugsweise in einem fünften axialen Einfangbereich innerhalb der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung eingefangen und Ionen mit innerhalb eines sechsten verschiedenen Bereichs liegenden Masse-Ladungs-Verhältnissen vorzugsweise in einem sechsten verschiedenen axialen Einfangbereich innerhalb der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung eingefangen.When the first multi-mode AC or RF ion guide is operated in the second mode of operation, ions having in-first-order mass-to-charge ratios are trapped in a first axial trapping region within the second AC or RF ion guide and ions within one second different area mass-to-charge ratios are captured in a second different axial trapping region within the second AC or RF ion guide. Ions having mass-to-charge ratios within a third different range in a third axial capture region within the second AC or RF ion guide are also preferably captured in a third axial capture region within the second AC or RF ion guide, and ions within of a fourth different region mass-to-charge ratios are preferably captured in a fourth different axial trapping region within the second AC or RF ion guide. Similarly, ions having mass-to-charge ratios within a fifth range are preferably trapped in a fifth axial trapping region within the second AC or RF ion guide, and ions having mass-to-charge ratios within a sixth range are preferably trapped in a sixth different axial capture region captured within the second AC or RF ion guide.

Im ersten und/oder im zweiten Betriebsmodus wird die erste Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung vorzugsweise auf einem Druck gehalten, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) zwischen 1 × 10^–7 und 1 × 10^–4 mbar, (ii) zwischen 1 × 10^–7 und 5 × 10^–5 mbar, (iii) zwischen 1 × 10^–7 und 1 × 10^–5 mbar, (iv) zwischen 1 × 10^–7 und 5 × 10^–6 mbar, (v) zwischen 1 × 10^–7 und 1 × 10^–6 mbar, (vi) zwischen 1 × 10^–7 und 5 × 10^–7 mbar, (vii) zwischen 5 × 10^–7 und 1 × 10^–4 mbar, (viii) zwischen 5 × 10^–7 und 5 × 10^–5 mbar, (ix) zwischen 5 × 10^–7 und 1 × 10^–5 mbar, (x) zwischen 5 × 10^–7 und 5 × 10^–6 mbar, (xi) zwischen 5 × 10^–7 und 1 × 10^–6 mbar, (xii) zwischen 1 × 10^–6 und 1 × 10^–4 mbar, (xiii) zwischen 1 × 10^–6 und 5 × 10^–5 mbar, (xiv) zwischen 1 × 10^–6 und 1 × 10^–5 mbar, (xv) zwischen 1 × 10^–6 und 5 × 10^–6 mbar, (xvi) zwischen 5 × 10^–6 und 1 × 10^–4 mbar, (xvii) zwischen 5 × 10^–6 und 5 × 10^–5 mbar, (xviii) zwischen 5 × 10^–6 und 1 × 10^–5 mbar, (xix) zwischen 1 × 10^–5 und 1 × 10^–4 mbar, (xx) zwischen 1 × 10^–5 und 5 × 10^–5 mbar und (xxi) zwischen 5 × 10^–5 und 1 × 10^–4 mbar.In the first and / or second mode of operation, the first AC or RF ion guide is preferably maintained at a pressure selected from the following group: (i) between 1 × 10 ^-7 and 1 × 10 ^-4 mbar, (ii) between 1 × 10 ^-7 and 5 × 10 ^-5 mbar, (iii) between 1 × 10 ^-7 and 1 × 10 ^-5 mbar, (iv between 1 × 10 ^-7 and 5 × 10 ^-6 mbar, (v) between 1 × 10 ^-7 and 1 × 10 ^-6 mbar, (vi) between 1 × 10 ^-7 and 5 × 10 ^-7 mbar, ( vii) between 5 × 10 ^-7 and 1 × 10 ^-4 mbar, (viii) between 5 × 10 ^-7 and 5 × 10 ^-5 mbar, (ix) between 5 × 10 ^-7 and 1 × 10 ^-5 mbar, (x) between 5 x 10 ^-7 and 5 x 10 ^-6 mbar, (xi) between 5 x 10 ^-7 and 1 x 10 ^-6 mbar, (xii) between 1 x 10 ^-6 and 1 x 10 ^-4 mbar , (xiii) between 1 x 10 ^-6 and 5 x 10 ^-5 mbar, (xiv) between 1 x 10 ^-6 and 1 x 10 ^-5 mbar, (xv) between 1 x 10 ^-6 and 5 x 10 ^-6 mbar, (xvi) between 5 × 10 ^-6 and 1 x 10 ^-4 mbar, (xvii) is between 5 × 10 ^-6 and 5 × 10 ^-5 mbar, (xviii) is between 5 × 10 ^-6 and 1 x 10 ^{- 5} mbar, (xix) is between 1 × 10 ^-5 and 1 x 10 ^-4 mbar, (xx) between 1 × 10 ^-5 and 5 x 10 ^{- 5} mbar and (xxi) between 5 × 10 ^-5 and 1 × 10 ^-4 mbar.

Auch kann die erste Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung im ersten Betriebsmodus auf einem Druck gehalten werden, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) zwischen 0,0001 und 10 mbar, (ii) zwischen 0,0001 und 1 mbar, (iii) zwischen 0,0001 und 0,1 mbar, (iv) zwischen 0,0001 und 0,01 mbar, (v) zwischen 0,0001 und 0,001 mbar, (vi) zwischen 0,001 und 10 mbar, (vii) zwischen 0,001 und 1 mbar, (viii) zwischen 0,001 und 0,1 mbar, (ix) zwischen 0,001 und 0,01 mbar, (x) zwischen 0,01 und 10 mbar, (xi) zwischen 0,01 und 1 mbar, (xii) zwischen 0,01 und 0,1 mbar, (xiii) zwischen 0,1 und 10 mbar, (xiv) zwischen 0,1 und 1 mbar und (xv) zwischen 1 und 10 mbar.Also, in the first mode of operation, the first AC or RF ion guide may be maintained at a pressure selected from the following group: (i) between 0.0001 and 10 mbar, (ii) between 0.0001 and 1 mbar, ( iii) between 0.0001 and 0.1 mbar, (iv) between 0.0001 and 0.01 mbar, (v) between 0.0001 and 0.001 mbar, (vi) between 0.001 and 10 mbar, (vii) between 0.001 and 1 mbar, (viii) between 0.001 and 0.1 mbar, (ix) between 0.001 and 0.01 mbar, (x) between 0.01 and 10 mbar, (xi) between 0.01 and 1 mbar, (xii ) between 0.01 and 0.1 mbar, (xiii) between 0.1 and 10 mbar, (xiv) between 0.1 and 1 mbar and (xv) between 1 and 10 mbar.

Die erste Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung kann einen Quadrupol-, Hexapol-, Oktapol-Stabsatz oder einen Mehrpol-Stabsatz höherer Ordnung aufweisen. Alternativ weist die erste Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung einen segmentierten Stabsatz auf. Bevorzugter schließt die erste Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung eine Ionentunnel-Ionenführung mit einer Anzahl von Elektroden ein, in denen sich Öffnungen befinden, von denen bei der Verwendung Ionen durchgelassen werden.The first AC or RF ion guide may have a quadrupole, hexapole, octapole rod set or higher order multipole rod set. Alternatively, the first AC or RF ion guide has a segmented set of rods. More preferably, the first AC or RF ion guide includes an ion tunneling ion guide having a number of electrodes in which are apertures from which ions are transmitted in use.

Im ersten Betriebsmodus wird der ersten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung vorzugsweise eine Wechsel- oder HF-Spannung zugeführt, die eine aus der folgenden Gruppe ausgewählte Frequenz aufweist: 100–200 kHz, 200–300 kHz, 300–400 kHz, 400–500 kHz, 0,5–1,0 MHz, 1,0–1,5 MHz, 1,5–2,0 MHz, 2,0–2,5 MHz, 2,5–3,0 MHz, 3,0–3,5 MHz, 3,5–4,0 MHz, 4,0–4,5 MHz, 4,5–5,0 MHz, 5,0–5,5 MHz, 5,5–6,0 MHz, 6,0–6,5 MHz, 6,5–7,0 MHz, 7,0–7,5 MHz, 7,5–8,0 MHz, 8,0–8,5 MHz, 8,5–9,0 MHz, 9,0–9,5 MHz und 9,5–10,0 MHz.In the first mode of operation, the first AC or RF ion guide is preferably supplied with an AC or RF voltage having a frequency selected from the following group: 100-200 kHz, 200-300 kHz, 300-400 kHz, 400-500 kHz, 0.5-1.0 MHz, 1.0-1.5 MHz, 1.5-2.0 MHz, 2.0-2.5 MHz, 2.5-3.0 MHz, 3.0 -3.5 MHz, 3.5-4.0 MHz, 4.0-4.5 MHz, 4.5-5.0 MHz, 5.0-5.5 MHz, 5.5-6.0 MHz , 6.0-6.5 MHz, 6.5-7.0 MHz, 7.0-7.5 MHz, 7.5-8.0 MHz, 8.0-8.5 MHz, 8.5- 9.0 MHz, 9.0-9.5 MHz and 9.5-10.0 MHz.

Im zweiten Betriebsmodus wird der ersten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung vorzugsweise eine Wechsel- oder HF-Spannung zugeführt, die eine aus der folgenden Gruppe ausgewählte Frequenz aufweist: 100–200 kHz, 200–300 kHz, 300–400 kHz, 400–500 kHz, 0,5–1,0 MHz, 1,0–1,5 MHz, 1,5–2,0 MHz, 2,0–2,5 MHz, 2,5–3,0 MHz, 3,0–3,5 MHz, 3,5–4,0 MHz, 4,0–4,5 MHz, 4,5–5,0 MHz, 5,0–5,5 MHz, 5,5–6,0 MHz, 6,0–6,5 MHz, 6,5–7,0 MHz, 7,0–7,5 MHz, 7,5–8,0 MHz, 8,0–8,5 MHz, 8,5–9,0 MHz, 9,0–9,5 MHz und 9,5–10,0 MHz.In the second mode of operation, the first AC or RF ion guide is preferably supplied with an AC or RF voltage having a frequency selected from the following group: 100-200 kHz, 200-300 kHz, 300-400 kHz, 400-500 kHz, 0.5-1.0 MHz, 1.0-1.5 MHz, 1.5-2.0 MHz, 2.0-2.5 MHz, 2.5-3.0 MHz, 3.0 -3.5 MHz, 3.5-4.0 MHz, 4.0-4.5 MHz, 4.5-5.0 MHz, 5.0-5.5 MHz, 5.5-6.0 MHz , 6.0-6.5 MHz, 6.5-7.0 MHz, 7.0-7.5 MHz, 7.5-8.0 MHz, 8.0-8.5 MHz, 8.5- 9.0 MHz, 9.0-9.5 MHz and 9.5-10.0 MHz.

Im ersten Betriebsmodus wird der ersten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung vorzugsweise eine Wechsel- oder HF-Spannung zugeführt, die eine aus der folgenden Gruppe ausgewählte Amplitude aufweist: 50–100 V von Spitze zu Spitze, 100–150 V von Spitze zu Spitze, 150–200 V von Spitze zu Spitze, 200–250 V von Spitze zu Spitze, 250–300 V von Spitze zu Spitze, 300–350 V von Spitze zu Spitze, 350–400 V von Spitze zu Spitze, 400–450 V von Spitze zu Spitze und 450–500 V von Spitze zu Spitze.In the first mode of operation, the first AC or RF ion guide is preferably supplied with an AC or RF voltage having an amplitude selected from the following group: peak to peak 50-100 V, peak to peak 100-150 V, 150-200 V peak-to-peak, 200-250 V peak-to-peak, 250-300 V peak-to-peak, 300-350 V peak-to-peak, 350-400 V peak-to-peak, 400-450 V peak Tip to tip and 450-500 V from tip to tip.

Im zweiten Betriebsmodus wird der ersten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung vorzugsweise eine Wechsel- oder HF-Spannung zugeführt, die eine aus der folgenden Gruppe ausgewählte Amplitude aufweist: 50–100 V von Spitze zu Spitze, 100–150 V von Spitze zu Spitze, 150–200 V von Spitze zu Spitze, 200–250 V von Spitze zu Spitze, 250–300 V von Spitze zu Spitze, 300–350 V von Spitze zu Spitze, 350–400 V von Spitze zu Spitze, 400–450 V von Spitze zu Spitze und 450–500 V von Spitze zu Spitze.In the second mode of operation, the first AC or RF ion guide is preferably supplied with an AC or RF voltage having an amplitude selected from the following group: peak to peak 50-100 V, peak to peak 100-150 V, 150-200 V peak-to-peak, 200-250 V peak-to-peak, 250-300 V peak-to-peak, 300-350 V peak-to-peak, 350-400 V peak-to-peak, 400-450 V peak Tip to tip and 450-500 V from tip to tip.

Das Massenspektrometer weist weiterhin vorzugsweise eine Elektrospray-Ionenquelle (”ESI-Ionenquelle”), eine Atmosphärendruck-Ionenquelle mit chemischer Ionisation (”APCI-Ionenquelle”), eine Atmosphärendruck-Photoionisations-Ionenquelle (”APPI-Ionenquelle”), eine matrixunterstützte Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle (”MALDI-Ionenquelle”), eine Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle (”LDI-Ionenquelle”), eine induktiv gekoppelte Plasma-Ionenquelle (”ICP-Ionenquelle”), eine Elektronenstoß-Ionenquelle (”EI-Ionenquelle”), eine Ionenquelle mit chemischer Ionisation (”CI-Ionenquelle”), eine Ionenquelle mit schnellem Atombeschuß (”FAB-Ionenquelle”) und eine Flüssig-Sekundärionen-Massenspektrometrie-Ionenquelle (”LSIMS-Ionenquelle”) auf. Die Ionenquelle kann gepulst oder kontinuierlich arbeiten.The mass spectrometer preferably further comprises an electrospray ion source ("ESI ion source"), an atmospheric pressure ion source with chemical ionization ("APCI ion source"), an atmospheric pressure photoionization ion source ("APPI ion source"), a matrix assisted laser desorption ionization (API) ion source. Ion source ("MALDI ion source"), a laser desorption ionization ion source ("LDI ion source"), an inductively coupled plasma ion source ("ICP ion source"), an electron impact ion source ("EI ion source"), an ion source chemical ionization ("CI ion source"), a fast atom bombardment ("FAB ion source") ion source, and a liquid secondary ion mass spectrometry ion source ("LSIMS ion source"). The ion source can be pulsed or continuous.

Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und weitere Aspekte werden nun nur als Beispiel mit Bezug auf die folgende Zeichnung beschrieben, wobei:Various embodiments of the present invention and other aspects will now be described by way of example only with reference to the following drawings, in which:

1A ein Massenspektrometer zeigt, das in einem MS-Betriebsmodus arbeitet, 1A shows a mass spectrometer operating in an MS mode of operation,

1B ein Massenspektrometer zeigt, das in einem MS/MS-Betriebsmodus arbeitet, 1B shows a mass spectrometer operating in an MS / MS mode of operation,

1C ein Massenspektrometer zeigt, das in einem MS-TOF-Betriebsmodus arbeitet 1C shows a mass spectrometer operating in an MS-TOF mode of operation

und 1D ein Massenspektrometer zeigt, das in einem MS/MS-TOF-Betriebsmodus arbeitet,and 1D shows a mass spectrometer operating in an MS / MS TOF mode of operation,

2A eine schematische Ansicht des Querschnitts durch eine Kollisionszelle zeigt, 2B das Potentialprofil entlang der Kollisionszelle in einem Ionenansammlung-ohne-Fragmentierung-Modus zeigt, 2C das Potentialprofil entlang der Kollisionszelle in einem Ionenansammlung-und-Fragmentierung-Modus zeigt, 2D das Potentialprofil entlang der Kollisionszelle zu einer Zeit zeigt, zu der die Ionen in einen Bereich in der Nähe des Ausgangs der Kollisionszelle bewegt werden, 2E das Potentialprofil entlang der Kollisionszelle zu einer Zeit zeigt, zu der die Ionen in einem Bereich in der Nähe des Ausgangs der Kollisionszelle eingeschlossen und durch Kollisionen gekühlt werden, und 2F das Potentialprofil entlang der Kollisionszelle zu einer Zeit zeigt, zu der die Ionen aus der Kollisionszelle beschleunigt oder gepulst entfernt werden, 2A shows a schematic view of the cross section through a collision cell, 2 B shows the potential profile along the collision cell in an ion accumulation-without-fragmentation mode, 2C shows the potential profile along the collision cell in an ion accumulation and fragmentation mode, 2D shows the potential profile along the collision cell at a time when the ions are moved to an area near the exit of the collision cell, 2E shows the potential profile along the collision cell at a time when the ions are trapped in an area near the exit of the collision cell and cooled by collisions, and 2F shows the potential profile along the collision cell at a time when the ions from the collision cell are accelerated or pulsed removed,

3A Ionen mit verschiedenen Anfangspositionen im Ausgangsbereich einer Kollisionszelle zeigt, 3B die Ionen in einem axialen Beschleunigungsfeld einer ersten Stufe zeigt, 3C die Ionen zeigt, nachdem sie aus der Kollisionszelle ausgetreten sind und in einen feldfreien Flugzeitbereich eingetreten sind, 3D die Ionen zum Ausgang des feldfreien Bereichs hin zeigt, 3E Ionen zeigt, die zunächst in entgegengesetzte Richtungen laufen, und 3F zunächst in entgegengesetzte Richtungen laufende Ionen und eine räumliche Fokussierung zweiter Ordnung zeigt und 3A Showing ions with different initial positions in the exit region of a collision cell, 3B shows the ions in an axial acceleration field of a first stage, 3C the ions, having exited the collision cell and entered a field-free time-of-flight region, 3D showing the ions towards the output of the field-free region, 3E Shows ions that initially run in opposite directions, and 3F initially in opposite directions running ions and a spatial focusing of second order shows and

4A eine schematische Ansicht eines Querschnitts durch ein Massenspektrometer zeigt und 4B das Potentialprofil zu einem Zeitpunkt entlang dem Massenspektrometer zeigt, wenn der Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz in einem Flugzeit-Betriebsmodus arbeitet. 4A a schematic view of a cross section through a mass spectrometer shows and 4B shows the potential profile at a time along the mass spectrometer when the multi-mode quadrupole rod set is operating in a time-of-flight mode of operation.

Insbesondere in den 1A und 1C sind Aspekte der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die übrigen Figuren zeigen Vergleichsbeispiele, die nicht Gegenstand der Erfindung sind.Especially in the 1A and 1C Aspects of the present invention are illustrated. The remaining figures show comparative examples, which are not the subject of the invention.

Es werden nun die 1A–1D beschrieben. Das Massenspektrometer 1 weist vorzugsweise wenigstens einen Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6, 6', 6'' auf, der in einem Betriebsmodus als ein Drift- oder Flugbereich zur Verwendung bei der Flugzeit-Massenanalyse funktioniert (oder diesen bereitstellt oder bildet) und der in einem anderen Betriebsmodus als ein Quadrupol-Massenfilter funktioniert oder wirkt. Die 1A–1D zeigen die Komponenten eines Dreifach-Quadrupol-Massenspektrometers 1, das in mehreren verschiedenen Betriebsmodi verwendet wird.It will be the 1A - 1D described. The mass spectrometer 1 preferably has at least one multi-mode quadrupole rod set 6 . 6 ' . 6 '' which functions in (or provides) an operating mode as a drift or flight range for use in Time of Flight mass analysis and which functions or operates in a mode of operation other than a quadrupole mass filter. The 1A - 1D show the components of a triple quadrupole mass spectrometer 1 which is used in several different operating modes.

Das Massenspektrometer 1 umfasst vorzugsweise eine Ionenquelle 2, eine Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3, einen ersten Quadrupol-Stabsatz 4, 4', der beispielsweise entweder in einem Massenfilter-Betriebsmodus oder in einem Ionenführungs-Betriebsmodus (nur HF) betrieben werden kann, eine HF-Kollisionszelle 5, 5', einen Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6, 6', der entweder in einem Ionenführungs-, Massenfilter- oder Flugzeit-Betriebsmodus betrieben. werden kann, und einen Ionendetektor 7. Die Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 kann beispielsweise einen Quadrupol-Stabsatz oder eine Ionentunnel-Ionenführung mit einer Anzahl von Elektroden mit Öffnungen im Wesentlichen ähnlicher Größe, von denen Ionen bei der Verwendung durchgelassen werden, aufweisen.The mass spectrometer 1 preferably comprises an ion source 2 , an AC or RF ion guide 3 , a first quadrupole rod set 4 . 4 ' For example, which may be operated in either a mass filter mode of operation or an ion guide mode of operation (RF only), an RF collision cell 5 . 5 ' , a multi-mode quadrupole rod set 6 . 6 ' operating in either an ion guide, mass filter or time of flight mode of operation. can be, and an ion detector 7 , The AC or RF ion guide 3 For example, a quadrupole rod set or an ion tunnel ion guide may have a number of electrodes with openings of substantially similar size, from which ions are transmitted in use.

1A zeigt das Massenspektrometer 1 bei Verwendung in einem MS-Modus. Ionen von der Ionenquelle 2 treten in die Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 ein oder werden darin empfangen, und sie werden zum ersten Quadrupol-Stabsatz 4 durchgelassen, der als ein Massenfilter betrieben wird. Der erste Quadrupol-Stabsatz 4 weist an die Stäbe des Quadrupol Stabsatzes 4 angelegte HF-Potentiale auf, und es wird zwischen benachbarten Stäben eine Gleichspannungs-Potentialdifferenz aufrechterhalten, so dass die durch den ersten Quadrupol-Stabsatz 4 hindurchlaufenden Ionen einer Massenfilterung unterzogen werden. Dementsprechend werden vom ersten Quadrupol-Stabsatz 4 nur Ionen mit bestimmten gewünschten Masse-Ladungs-Verhältnissen zur HF-Kollisionszelle 5 durchgelassen, die stromabwärts des ersten Quadrupol-Stabsatzes 4 angeordnet ist. Ein Kollisionsgas bei einem Druck von beispielsweise > 10^–3 mbar ist vorzugsweise in der Kollisionszelle 5 vorhanden oder wird in diese eingeleitet. Es wird dafür gesorgt, dass Ausgangsionen mit einem bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnis mit ausreichend niedrigen Energien in die Kollisionszelle 5 eindringen und die Kollisionszelle 5 durchlaufen, so dass die Ionen innerhalb der Kollisionszelle 5 durch Kollisionen gekühlt werden, ohne dass sie in erheblichem Maße fragmentiert werden. Die Ausgangsionen werden dann von der Kollisionszelle 5 zum Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6'' weitergeleitet, der in einem Nur-HF-Modus (also einem Ionenführungsmodus) betrieben wird, so dass der Quadrupol-Stabsatz 6'' als eine HF-Ionenführung wirkt und Ionen innerhalb der Ionenführung 6'' radial einsperrt. Die Ionen laufen durch die Quadrupol-Ionenführung 6'' und werden dann vom Ionendetektor 7 detektiert, der stromabwärts des Quadrupol-Stabsatzes 6'' angeordnet ist. In diesem Betriebsmodus wirkt der Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6'' weder als ein Massenfilter noch als ein Flugzeitbereich, weil Ionen nicht massengefiltert werden und auch nicht gepulst aus der Kollisionszelle 5 in den Quadrupol-Stabsatz 6'' überführt werden. 1A shows the mass spectrometer 1 when used in an MS mode. Ions from the ion source 2 enter the AC or RF ion guide 3 or are received in it, and they become the first quadrupole rod set 4 passed through, which is operated as a mass filter. The first quadrupole rod set 4 points to the rods of the quadrupole rod set 4 applied RF potentials, and it is maintained between adjacent bars a DC potential difference, so that by the first quadrupole rod set 4 passing through ions of mass filtering. Accordingly, from the first quadrupole rod set 4 only ions with certain desired mass-to-charge ratios to the RF collision cell 5 passed downstream of the first quadrupole rod set 4 is arranged. A collision gas at a pressure of for example> 10 ^-3 mbar is preferably in the collision cell 5 exists or is initiated in this. It is ensured that exit ions with a certain mass-to-charge ratio with sufficiently low energies into the collision cell 5 penetrate and the collision cell 5 go through so that the ions within the collision cell 5 are cooled by collisions without being significantly fragmented. The output ions are then from the collision cell 5 to the multi-mode quadrupole rod set 6 '' which is operated in an RF-only mode (ie, an ion guide mode) such that the quadrupole rod set 6 '' acts as an RF ion guide and ions within the ion guide 6 '' locked radially. The ions pass through the quadrupole ion guide 6 '' and then from the ion detector 7 detected downstream of the quadrupole rod set 6 '' is arranged. In this mode of operation, the multi-mode quadrupole rod set acts 6 '' neither as a mass filter nor as a time-of-flight range, because ions are not mass-filtered or even mass-filtered pulsed from the collision cell 5 into the quadrupole rod set 6 '' be transferred.

In 1B ist das Massenspektrometer 1 dargestellt, wenn es in einem MS/MS-Massenanalysemodus verwendet wird. Ionen von der Ionenquelle 2 werden von der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 durchgelassen und laufen zum ersten Quadrupol-Stabsatz 4, der als ein Massenfilter betrieben wird. Benachbarten Stäben des ersten Quadrupol-Stabsatzes 4 werden entgegengesetzte Phasen einer Wechsel- bzw. HF-Spannung zugeführt, und ein Gleichspannungspotential wird zwischen benachbarten Stäben aufrechterhalten, so dass der Quadrupol-Stabsatz 4 Ionen entsprechend ihren Masse-Ladungs-Verhältnissen filtert. Ionen mit einem spezifischen Masse-Ladungs-Verhältnis oder einem spezifischen Bereich von Masse-Ladungs-Verhältnissen werden vom Quadrupol-Massenfilter 4 zur Kollisionszelle 5 weiterlaufen gelassen, während andere Ionen vom Quadrupol-Massenfilter 4 erheblich abgeschwächt werden. Die Kollisionszelle 5 wird vorzugsweise auf einem Gleichspannungspotential gehalten, so dass in die Kollisionszelle 5 eintretende Ionen verhältnismäßig energiereich sind. Innerhalb der HF-Kollisionszelle 5 ist ein Gas bereitgestellt, so dass wenigstens einige der in die HF-Kollisionszelle 5 eindringenden Ausgangsionen mit den Gasmolekülen zur Kollision gebracht werden und unter Erzeugung von Fragmentionen fragmentieren. Die Fragmentionen und jegliche nicht fragmentierte Ausgangsionen werden dann von der Kollisionszelle 5 zum Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6 durchgelassen. Der Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6 wird in einem Massenfilter-Betriebsmodus betrieben. Dementsprechend werden HF-Spannungen an die Stäbe des Quadrupol-Stabsatzes 6 angelegt, und eine Gleichspannungs-Potentialdifferenz wird zwischen benachbarten Stäben des Quadrupol-Stabsatzes 6 aufrechterhalten, so dass der Quadrupol-Stabsatz 6 die Fragmentionen entsprechend ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis selektiv massenfiltert und ausgewählte Fragmentionen zum Ionendetektor 7 weiterlaufen lässt.In 1B is the mass spectrometer 1 when used in MS / MS mass analysis mode. Ions from the ion source 2 be from the AC or RF ion guide 3 passed through and run to the first quadrupole rod set 4 operated as a mass filter. Neighboring rods of the first quadrupole rod set 4 opposite phases are fed to an AC or RF voltage, and a DC potential is maintained between adjacent bars so that the quadrupole rod set 4 Ion filters according to their mass-to-charge ratios. Ions having a specific mass to charge ratio or a specific range of mass to charge ratios are derived from the quadrupole mass filter 4 to the collision cell 5 continue to run while other ions from the quadrupole mass filter 4 be significantly weakened. The collision cell 5 is preferably maintained at a DC potential, so that in the collision cell 5 entering ions are relatively energetic. Within the RF collision cell 5 is a gas provided so that at least some of the in the RF collision cell 5 penetrating exit ions are collided with the gas molecules and fragment to produce fragment ions. The fragment ions and any non-fragmented parent ions are then from the collision cell 5 to the multi-mode quadrupole rod set 6 pass through. The multi-mode quadrupole rod set 6 is operated in a mass filter operating mode. Accordingly, RF voltages are applied to the rods of the quadrupole rod set 6 applied, and a DC potential difference between adjacent bars of the quadrupole rod set 6 maintained so that the quadrupole rod set 6 the fragment ions are selectively mass filtered according to their mass-to-charge ratio and selected fragment ions to the ion detector 7 keep running.

1C zeigt das Massenspektrometer 1, wenn es in einem MS-TOF-Betriebsmodus verwendet wird. In diesem Modus werden Ionen vorzugsweise in der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 angesammelt, die vorzugsweise neben der Ionenquelle 2 angeordnet ist. Die Ionen werden dann vorzugsweise periodisch aus der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 austreten gelassen und von dem ersten Quadrupol-Stabsatz 4' empfangen, der vorzugsweise in einem Nur-HF- oder Ionenführungsmodus betrieben wird. HF-Potentiale werden an die Stäbe des ersten Quadrupol-Stabsatzes 4' angelegt, und alle Stäbe werden im Wesentlichen auf demselben Gleichspannungspotential gehalten, so dass der erste Quadrupol-Stabsatz 4' Ionen, im Wesentlichen ohne sie einer Massenfilterung zu unterziehen, zur Kollisionszelle 5' durchlässt. Die von der ersten Quadrupol-Ionenführung 4' durchgelassenen Ionen werden dann in der Kollisionszelle 5' angesammelt oder eingefangen, wo sie durch Kollisionen gekühlt werden. Die Ionen werden gepulst aus der Kollisionszelle 5' entfernt, und es wird dafür gesorgt, dass sie in den zweiten Quadrupol-Stabsatz 6' eintreten, der dafür eingerichtet ist, in einem Flugzeit-Betriebsmodus zu arbeiten. HF-Spannungen werden an die Stäbe des Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatzes 6' angelegt, und die Stäbe des Quadrupol-Stabsatzes 6' werden alle im Wesentlichen auf demselben Gleichspannungspotential gehalten, so dass der Quadrupol-Stabsatz 6' die Ionen radial einsperrt, die hindurchtretenden Ionen jedoch keiner erheblichen Massenfilterung unterzieht. Innerhalb des im Quadrupol-Stabsatz 6' gebildeten Ionenführungsbereichs ist im Wesentlichen kein axiales elektrisches Feld bereitgestellt, und der Quadrupol-Stabsatz 6' wirkt daher als ein Drift- oder Flugzeitbereich, der es ermöglicht, dass Ionen, die von der Kollisionszelle 5' gepulst in den Quadrupol-Stabsatz 6' eingebracht worden sind, entsprechend ihren Masse-Ladungs-Verhältnissen zeitlich getrennt werden. Vorzugsweise ist die Zeit, zu der die Ionen gepulst aus der HF-Kollisionszelle 5' entfernt und in den Quadrupol-Stabsatz 6' eingeleitet werden, im Wesentlichen mit der Zeit synchronisiert, zu der die an den Quadrupol-Stabsatz 6' angelegten HF-Potentiale durch 0 V laufen. 1C shows the mass spectrometer 1 when used in an MS-TOF mode of operation. In this mode, ions are preferably in the AC or RF ion guide 3 accumulated, preferably next to the ion source 2 is arranged. The ions are then preferably periodically from the AC or RF ion guide 3 leak and from the first quadrupole rod set 4 ' which is preferably operated in a RF-only or ion-guide mode. RF potentials are applied to the rods of the first quadrupole rod set 4 ' applied, and all the rods are held at substantially the same DC potential, so that the first quadrupole rod set 4 ' Ions, without essentially subjecting them to mass filtering, to the collision cell 5 ' pass through. That of the first quadrupole ion guide 4 ' Passed ions are then in the collision cell 5 ' accumulated or captured where they are cooled by collisions. The ions are pulsed out of the collision cell 5 ' removed, and it is ensured that they are in the second quadrupole rod set 6 ' that is set up to operate in a time-of-flight mode of operation. RF voltages are applied to the rods of the multi-mode quadrupole rod set 6 ' applied, and the rods of the quadrupole rod set 6 ' are all held at substantially the same DC potential, so that the quadrupole rod set 6 ' locks the ions radially, but does not subject the passing ions to any significant mass filtering. Inside the quadrupole rod set 6 ' Essentially, no axial electric field is provided and the quadrupole rod set 6 ' therefore acts as a drift or time-of-flight range that allows ions coming from the collision cell 5 ' pulsed into the quadrupole rod set 6 ' have been introduced, according to their mass-charge ratios are separated in time. Preferably, the time at which the ions are pulsed from the RF collision cell 5 ' removed and into the quadrupole rod set 6 ' to be initiated, substantially synchronized with time, to which the quadrupole rod set 6 ' applied RF potentials through 0V run.

Die gepulst aus der Kollisionszelle 5' entfernten Ionen werden in dem Quadrupol-Stabsatz 6' zeitlich getrennt, wobei Ionen mit verhältnismäßig niedrigen Masse-Ladungs-Verhältnissen das Ende des innerhalb des Quadrupol-Stabsatzes 6' gebildeten Flugzeitbereichs vor Ionen mit höheren Masse-Ladungs-Verhältnissen erreichen. Die aus dem Quadrupol-Stabsatz 6' austretenden Ionen laufen dann zum Ionendetektor 7, der vorzugsweise in der Nähe des Ausgangs des Quadrupol-Stabsatzes 6' angeordnet ist. Die Ionen können vom Ausgang des Quadrupol-Stabsatzes 6' zum Ionendetektor 7 beschleunigt werden. In dem vorstehend beschriebenen Flugzeit-Betriebsmodus können Ionen vorzugsweise in der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 stromaufwärts des ersten Quadrupol-Stabsatzes 4' angesammelt werden, während zuvor empfangene Ionen entweder durch Kollisionen innerhalb der Kollisionszelle 5' gekühlt werden und/oder massenanalysiert werden, indem die Ionen durch den von der Quadrupol-Ionenführung 6' gebildeten Flugzeitbereich geführt werden.The pulsed from the collision cell 5 ' ions removed are in the quadrupole rod set 6 ' separated in time, with ions having relatively low mass-to-charge ratios the end of within the quadrupole rod set 6 ' reached time range before ions with higher mass-to-charge ratios. Those from the quadrupole rod set 6 ' leaking ions then run to the ion detector 7 which is preferably near the exit of the quadrupole rod set 6 ' is arranged. The ions can be from the output of the quadrupole rod set 6 ' to the ion detector 7 be accelerated. In the time-of-flight mode of operation described above, ions may preferably be in the AC or RF ion guide 3 upstream of the first quadrupole rod set 4 ' while previously received ions are either collisions within the collision cell 5 ' be cooled and / or mass analyzed by passing the ions through from the quadrupole ion guide 6 ' be formed flying time range.

1D zeigt das Massenspektrometer, wenn es in einem MS/MS-TOF-Betriebsmodus verwendet wird. Ausgangsionen von der Ionenquelle 2 werden vorzugsweise in der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 angesammelt und dann vorzugsweise periodisch von der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 freigegeben oder gepulst daraus entfernt und dann zum ersten Quadrupol-Stabsatz 4 übertragen. Der erste Quadrupol-Stabsatz 4 wird als ein Massenfilter betrieben, so dass er selektiv Ausgangsionen mit einem spezifischen Masse-Ladungs-Verhältnis oder Ausgangsionen mit einem spezifischen Bereich von Masse-Ladungs-Verhältnissen durchlässt. Die vom ersten Quadrupol-Stabsatz 4 durchgelassenen gewünschten Ausgangsionen werden dann vorzugsweise in der Kollisionszelle 5' angesammelt. Die Kollisionszelle 5' wird vorzugsweise auf einem derartigen Gleichspannungspotential gehalten, dass Ionen dazu gebracht werden, durch eine Anzahl verhältnismäßig hochenergetischer Kollisionen mit innerhalb der Kollisionszelle 5' vorhandenen Gasmolekülen zu fragmentieren. Die durch diese Kollisionen erzeugten Fragmentionen werden dann vorzugsweise durch Kollisionen innerhalb der Kollisionszelle 5' gekühlt. Die sich ergebenden Fragmentionen werden dann gepulst aus der Kollisionszelle 5' entfernt und laufen zum Quadrupol-Stabsatz 6', der in einem Flugzeitmodus betrieben wird und daher zusammen mit dem Ionendetektor 7 Teil eines Flugzeit-Massenanalysators ist. Ausgangsionen können weiter in der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 neben der Ionenquelle 2 angesammelt werden, während andere Ausgangsionen, die zuvor aus der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 freigegeben wurden, entweder in der Kollisionszelle 5' fragmentiert und/oder gekühlt werden, und/oder während Fragmentionen gepulst aus der Kollisionszelle 5' entfernt werden und durch den Flugzeit-Massenanalysator massenanalysiert werden, der aus dem Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6' und dem Ionendetektor 7 besteht. 1D shows the mass spectrometer when used in an MS / MS TOF mode of operation. Exit ions from the ion source 2 are preferably in the AC or RF ion guide 3 accumulated and then preferably periodically from the AC or RF ion guide 3 released or pulsed out of it and then to the first quadrupole rod set 4 transfer. The first quadrupole rod set 4 is operated as a mass filter so as to selectively pass through source ions having a specific mass-to-charge ratio or to starting ions having a specific range of mass-to-charge ratios. The first quadrupole rod set 4 transmitted desired exit ions are then preferably in the collision cell 5 ' accumulated. The collision cell 5 ' is preferably maintained at a DC potential such that ions are caused to travel by a number of relatively high energy collisions with within the collision cell 5 ' fragment existing gas molecules. The fragment ions generated by these collisions are then preferably collisions within the collision cell 5 ' cooled. The resulting fragment ions are then pulsed out of the collision cell 5 ' removed and run to the quadrupole rod set 6 ' operated in a time-of-flight mode and therefore together with the ion detector 7 Is part of a time-of-flight mass analyzer. Output ions can continue in the AC or RF ion guide 3 next to the ion source 2 accumulated while other output ions, previously from the AC or RF ion guide 3 were released, either in the collision cell 5 ' fragmented and / or cooled, and / or during fragment ions pulsed from the collision cell 5 ' be removed and mass analyzed by the Time of Flight mass analyzer derived from the multi-mode quadrupole rod set 6 ' and the ion detector 7 consists.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Auflösung des Massenspektrometers beim Betrieb in einem Flugzeitmodus weiter verbessert werden, indem der Gesamt-Ionenflugweg verlängert wird, indem weitere Drift- oder Flugbereiche zusätzlich zum Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6' bereitgestellt werden. Diese weiteren Drift- oder Flugbereiche können beispielsweise stromabwärts des Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatzes 6' bereitgestellt werden. Zusätzlich bzw. alternativ kann ein Reflektron bereitgestellt werden, durch das die Ionen laufen können, nachdem sie den innerhalb des Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatzes 6' gebildeten Drift- oder Flugzeitbereich verlassen haben. Die Verwendung eines Reflektrons hat die vorteilhafte Wirkung, dass sie das Aufrechterhalten einer zeitlichen Fokussierung der Ionen unterstützt.According to another embodiment, the resolution of the mass spectrometer in operation in a time-of-flight mode may be further enhanced by extending the overall ionic flight path by adding additional drift or flight ranges in addition to the multi-mode quadrupole rod set 6 ' to be provided. These further drift or flight regions may be, for example, downstream of the multi-mode quadrupole rod set 6 ' to be provided. Additionally, or alternatively, a reflectron may be provided through which the ions can travel after having passed within the multi-mode quadrupole rod set 6 ' have left drift or flight time range formed. The use of a reflectron has the beneficial effect of supporting the maintenance of time focusing of the ions.

Die Funktionsweise des Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatzes 6' in Zusammenhang mit dem Ionendetektor 7 als ein Flugzeit-Massenanalysator hängt von der Energiebreite der Ionen ab, die gepulst aus der Kollisionszelle 5' entfernt werden und die vorzugsweise in den Drift- oder Flugzeitbereich beschleunigt werden, der innerhalb des Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatzes 6' bereitgestellt ist. Es ist bevorzugt, die Energiebreite der Ionen durch Kühlen von ihnen in der Kollisionszelle 5' zu minimieren, bevor die Ionen gepulst aus der Kollisionszelle 5' entfernt und in den Drift- oder Flugzeitbereich eingeleitet werden. Es wird vorzugsweise zugelassen, dass die Ionen zahlreiche Kollisionen mit einem Puffergas in der Kollisionszelle 5' durchmachen, so dass sie auf im Wesentlichen die gleiche Temperatur wie das Puffergas gekühlt werden. Falls das Puffergas beispielsweise auf der Umgebungstemperatur gehalten wird, werden die Ionen auf eine durchschnittliche Energie von etwa 0,03 eV gekühlt. Die Temperatur des Puffergases kann weiter verringert werden, und es ist daher möglich, dass die Kollisionen die Ionen sogar auf eine noch niedrigere durchschnittliche Energie kühlen und daher die Energiebreite der Ionen sogar noch weiter verringern.The operation of the multi-mode quadrupole rod set 6 ' in connection with the ion detector 7 as a time-of-flight mass analyzer depends on the energy width of the ions pulsed out of the collision cell 5 ' are removed and preferably accelerated to the drift or time-of-flight range within the multi-mode quadrupole rod set 6 ' is provided. It is preferable to control the energy width of the ions by cooling them in the collision cell 5 ' minimize before the ions are pulsed out of the collision cell 5 ' removed and introduced into the drift or flight time range. It is preferably allowed that the ions make numerous collisions with a buffer gas in the collision cell 5 ' so that they are cooled to substantially the same temperature as the buffer gas. For example, if the buffer gas is maintained at ambient temperature, the ions are cooled to an average energy of about 0.03 eV. The temperature of the buffer gas can be further reduced, and it is therefore possible that the collisions cool the ions even to an even lower average energy, and therefore even further reduce the energy width of the ions.

Die 2A–2F zeigen die Struktur der Kollisionszelle 5, 5' und das Potentialprofil entlang der Kollisionszelle 5, 5' während verschiedener Stufen der Ionenansammlung, des Kühlens durch Kollisionen, der Fragmentierung und des Freigebens. Die Kollisionszelle 5, 5' enthält vorzugsweise ein Gas bei einem Druck im Bereich von 10^–3–10^–2 mbar, so dass viele Ionen-Gasmolekül-Kollisionen auftreten, wenn die Ionen 8 durch die Kollisionszelle 5, 5' laufen.The 2A - 2F show the structure of the collision cell 5 . 5 ' and the potential profile along the collision cell 5 . 5 ' during various stages of ion accumulation, collision cooling, fragmentation and release. The collision cell 5 . 5 ' preferably contains a gas at a pressure in the range of 10 ^-3 -10 ^-2 mbar, so that many ion-gas molecule collisions occur when the ions 8th through the collision cell 5 . 5 ' to run.

2A zeigt einen Querschnitt durch eine Kollisionszelle 5, 5, die vorzugsweise eine Ringstapel-Kollisionszelle 5, 5' aufweist, welche eine Anzahl von Elektroden mit Öffnungen aufweist, von denen Ionen durchgelassen werden. 2B zeigt das Potentialprofil entlang der Kollisionszelle 5, 5', wenn die Kollisionszelle 5, 5' zum Ansammeln von Ionen 8 verwendet wird, ohne sie in erheblichem Maße zu fragmentieren. Die gestapelten Ringe der Kollisionszelle 5, 5' werden vorzugsweise auf solchen Potentialen gehalten, dass die Ionen 8 in einer verhältnismäßig flachen Potentialmulde, vorzugsweise innerhalb eines zentralen Bereichs der Kollisionszelle 5, 5', eingefangen werden. Die in 2B dargestellte Konfiguration kann beispielsweise verwendet werden, um Ausgangsionen innerhalb der Kollisionszelle 5' einzufangen, bevor die Ausgangsionen gepulst in dem vorstehend in Bezug auf 1C beschriebenen MS-TOF-Betriebsmodus in den Quadrupol-Stabsatz 6' eingebracht werden. 2A shows a cross section through a collision cell 5 . 5 , preferably a ring-stack collision cell 5 . 5 ' which has a number of electrodes with openings from which ions are transmitted. 2 B shows the potential profile along the collision cell 5 . 5 ' if the collision cell 5 . 5 ' for accumulating ions 8th used without significant fragmentation. The stacked rings of the collision cell 5 . 5 ' are preferably kept at such potentials that the ions 8th in a relatively flat potential well, preferably within a central region of the collision cell 5 . 5 ' to be caught. In the 2 B For example, the configuration shown may be used to provide output ions within the collision cell 5 ' before the parent ions pulsed in the above with respect to 1C described MS-TOF operating mode in the quadrupole rod set 6 ' be introduced.

2C zeigt das Potentialprofil entlang. der Kollisionszelle 5, 5' in einem Modus, in dem die Kollisionszelle 5, 5' sowohl zum Ansammeln als auch zum Fragmentieren von Ionen 8 verwendet wird. In diesem Modus werden die gestapelten Ringe oder Elektroden vorzugsweise auf solchen Potentialen gehalten, dass in die Kollisionszelle 5, 5' eintretende Ionen 8 durch eine verhältnismäßig steile Potentialmulde in einen Bereich der Kollisionszelle 5, 5' beschleunigt werden. Der Spannungsgradient über die Kollisionszelle 5, 5' hilft dabei, die Ionen 8 zu beschleunigen, um hochenergetische Kollisionen mit dem Kollisionsgas herbeizuführen. Diese Kollisionen bewirken, dass wenigstens einige der in die Kollisionszelle 5, 5' eindringenden Ausgangsionen 8 innerhalb der Kollisionszelle 5, 5' fragmentieren. 2C shows the potential profile along. the collision cell 5 . 5 ' in a mode where the collision cell 5 . 5 ' both for accumulating and fragmenting ions 8th is used. In this mode, the stacked rings or electrodes are preferably held at such potentials that in the collision cell 5 . 5 ' incoming ions 8th through a relatively steep potential well into a region of the collision cell 5 . 5 ' be accelerated. The voltage gradient across the collision cell 5 . 5 ' helps with the ions 8th to accelerate to cause high-energy collisions with the collision gas. These collisions cause at least some of those in the collision cell 5 . 5 ' penetrating exit ions 8th within the collision cell 5 . 5 ' fragmenting.

2D zeigt das Potentialprofil entlang der Kollisionszelle 5, 5', wenn Ionen zu einem Bereich in der Nähe des Ausgangs der Kollisionszelle 5, 5' bewegt werden. Die Ionen 8 können vor dieser Stufe fragmentiert worden sein, oder dies kann nicht der Fall sein. Die an die Elektroden der Kollisionszelle 5, 5' angelegten axialen Gleichspannungspotentiale können fortschreitend geändert werden, so dass der Boden der Potentialmulde fortschreitend dichter zum Ausgang der Kollisionszelle 5, 5' bewegt wird. 2D shows the potential profile along the collision cell 5 . 5 ' when ions reach an area near the exit of the collision cell 5 . 5 ' to be moved. The ions 8th may have been fragmented before this stage, or this may not be the case. The to the electrodes of the collision cell 5 . 5 ' applied axial DC potentials can be progressively changed so that the bottom of the potential well progressively closer to the output of the collision cell 5 . 5 ' is moved.

2E zeigt das Potentialprofil entlang der Kollisionszelle 5, 5', wenn Ausgangs- oder Fragmentionen 8 in einen Bereich in der Nähe des Ausgangs der Kollisionszelle 5, 5' eingeschlossen sind und durch ein Puffergas durch Kollisionen gekühlt werden. Die an die Elektroden angelegten Potentiale werden vorzugsweise so geändert, dass eine verhältnismäßig schmale und/oder steile Potentialmulde in der Nähe des Ausgangs der Kollisionszelle 5, 5' bereitgestellt ist. Die an die Elektroden angelegten Potentiale werden vorzugsweise so geändert, dass die Ionen 8 keine erheblichen Mengen an kinetischer Energie aufnehmen. Sobald die Ionen 8 in der Potentialmulde eingeschlossen wurden, können sie durch das Puffergas durch Kollisionen gekühlt werden, bis ihr Bereich an kinetischen Energien ausreichend verringert wurde. Sobald die Ionen 8 kühlen gelassen worden sind, können sie vorzugsweise aus der Kollisionszelle 5, 5' ausgestoßen werden. 2E shows the potential profile along the collision cell 5 . 5 ' if initial or fragment ions 8th in an area near the exit of the collision cell 5 . 5 ' are enclosed and cooled by a buffer gas by collisions. The applied to the electrodes potentials are preferably changed so that a relatively narrow and / or steep potential well in the vicinity of the output of the collision cell 5 . 5 ' is provided. The potentials applied to the electrodes are preferably changed so that the ions 8th do not absorb significant amounts of kinetic energy. As soon as the ions 8th are trapped in the potential well, they can be cooled by the buffer gas by collisions until their range of kinetic energies has been sufficiently reduced. As soon as the ions 8th Preferably, they can be cooled from the collision cell 5 . 5 ' be ejected.

2F zeigt das Potentialprofil entlang der Kollisionszelle 5' zu einer Zeit, zu der Ionen 8 aus der Kollisionszelle 5' ausgestoßen oder gepulst entfernt werden und in den Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6' eingeleitet werden, der in einem Flugzeit-Betriebsmodus betrieben wird. Zum Einbringen der Ionen 8 in den Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6' werden die an die Elektroden der Kollisionszelle 5' am Ende der Kollisionszelle 5 angelegten Potentiale vorzugsweise fortschreitend abgesenkt. Der Ausgang der Kollisionszelle 5' wird vorzugsweise auf einem Gleichspannungspotential gehalten, das größer oder gleich dem Gleichspannungspotential ist, auf dem der Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6' gehalten wird. Gemäß einer Konfiguration wird der Druck der Kollisionszelle 5' auch verringert, bevor die Ionen 8 aus der Kollisionszelle 5' herausbeschleunigt oder gepulst entfernt werden und in den Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6' eingebracht werden. 2F shows the potential profile along the collision cell 5 ' at a time, to the ions 8th from the collision cell 5 ' ejected or pulsed and placed in the multi-mode quadrupole rod set 6 ' initiated in a time-of-flight mode of operation. For introducing the ions 8th into the multi-mode quadrupole rod set 6 ' are the to the electrodes of the collision cell 5 ' at the end of the collision cell 5 applied potentials preferably progressively lowered. The output of the collision cell 5 ' is preferably maintained at a DC potential that is greater than or equal to the DC potential at which the multi-mode quadrupole rod set 6 ' is held. According to one configuration, the pressure of the collision cell becomes 5 ' also diminished before the ions 8th from the collision cell 5 ' accelerated or pulsed removed and into the multi-mode quadrupole rod set 6 ' be introduced.

Es wird ein zweistufiges axiales Beschleunigungsfeld verwendet, um Ionen 8 aus der Kollisionszelle 5' und in den Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6' zu beschleunigen. Zum Erzeugen eines axialen Beschleunigungsfelds der ersten Stufe werden die an die Elektroden der Kollisionszelle 5' in einem Bereich zum Ende der Kollisionszelle 5' hin angelegten Potentiale vorzugsweise beispielsweise über eine erste Länge 9 der Kollisionszelle 5' von einem Gleichspannungspotential V₁ > 0 V auf beispielsweise 0 V abgesenkt. Ein Beschleunigungsfeld der zweiten Stufe wird vorzugsweise im Wesentlichen gleichzeitig erzeugt, indem die Gleichspannungspotentiale der Elektroden im hintersten Abschnitt der Kollisionszelle 5' von V₁ auf V₂ abgesenkt werden, wodurch vorzugsweise entlang einem zweiten hinteren Stück 10 der Kollisionszelle 5' V₂ < 0 V ist.A two-stage axial acceleration field is used to generate ions 8th from the collision cell 5 ' and into the multi-mode quadrupole rod set 6 ' to accelerate. To generate an axial acceleration field of the first stage, those to the electrodes of the collision cell 5 ' in an area to the end of the collision cell 5 ' preferably applied potentials for example over a first length 9 the collision cell 5 ' from a DC potential V ₁ > 0 V, for example, 0 V lowered. A second-stage acceleration field is preferably generated substantially simultaneously by applying the DC potentials of the electrodes in the rearmost portion of the collision cell 5 ' be lowered from V ₁ to V ₂ , whereby preferably along a second rear piece 10 the collision cell 5 ' V ₂ <0 V is.

Beispielsweise beträgt die Länge des Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatzes 6' 250 mm, hat der Beschleunigungsfeldbereich 9 der ersten Stufe eine Länge von 10 mm und hat der Beschleunigungsfeldbereich 10 der zweiten Stufe eine Länge von 5 mm. Vorzugsweise werden die Potentiale V₁ und V₂ so gewählt, dass die elektrische Feldstärke der zweiten Stufe 10 in etwa achtmal größer ist als die Feldstärke der ersten Stufe 9, so dass eine räumliche Fokussierungsbedingung und Geschwindigkeits-Fokussierungsbedingung erster Ordnung erfüllt ist, wie nachstehend in näheren Einzelheiten beschrieben wird. Es kann das Beschleunigungsfeld der ersten Stufe durch Anlegen von Spannungen V₁ und 0 V an Elektroden der Kollisionszelle 5' 15 mm stromaufwärts bzw. 5 mm stromaufwärts des Ausgangs der Kollisionszelle 5' eingerichtet werden. Das Beschleunigungsfeld der zweiten Stufe kann durch gleichzeitiges Anlegen einer Spannung V₂ an die Endelektrode der Kollisionszelle 5' eingerichtet werden.For example, the length of the multi-mode quadrupole rod set is 6 ' 250 mm, has the acceleration field range 9 the first stage has a length of 10 mm and has the acceleration field area 10 the second stage has a length of 5 mm. Preferably, the potentials V ₁ and V ₂ are selected so that the electric field strength of the second stage 10 is about eight times larger than the field strength of the first stage 9 so that a spatial focusing condition and first order velocity focusing condition is satisfied, as will be described in more detail below. The first stage acceleration field may be applied by applying voltages V ₁ and 0 V to electrodes of the collision cell 5 ' 15 mm upstream or 5 mm upstream of the collision cell exit 5 ' be set up. The second stage acceleration field may be generated by simultaneously applying a voltage V ₂ to the end electrode of the collision cell 5 ' be set up.

Falls V₁ 250 V beträgt und V₂ –1000 V beträgt, beträgt die Beschleunigungsfeldstärke der ersten Stufe 25 V/mm und die Beschleunigungsfeldstärke der zweiten Stufe 200 V/mm. Für Ionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 500 und einer durchschnittlichen Energie von 0,03 eV beträgt die nachstehend in näheren Einzelheiten beschriebene Umkehrzeit in etwa 23 ns. Die Flugzeit der Ionen bis zum Ionendetektor 7 beträgt etwa 13,7 μs, und es kann eine Massenauflösung von etwa 300 erwartet werden.If V ₁ is 250V and V _{2 is} -1000V, the first stage acceleration field strength is 25V / mm and the second stage acceleration field strength is 200V / mm. For ions with a mass-to-charge ratio of 500 and an average energy of 0.03 eV, the turnaround time, described in more detail below, is approximately 23 ns. The time of flight of the ions to the ion detector 7 is about 13.7 μs, and a mass resolution of about 300 can be expected.

Falls alternativ V₁ auf 1000 V erhöht wird und V₂ proportional auf –4000 V erhöht wird, beträgt die erste Beschleunigungsfeldstärke 100 V/mm und die zweite Beschleunigungsfeldstärke 800 V/mm. So wird die Umkehrzeit von 23 ns auf in etwa 6 ns verringert. Die Flugzeit von Ionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 500 bis zum Ionendetektor 7 wird auch in etwa auf 6,6 μs verringert, und es kann eine verbesserte Massenauflösung von in etwa 500 erwartet werden.Alternatively, if V _{1 is increased} to 1000 V and V _{2 is} increased proportionally to -4000 V, the first acceleration field strength is 100 V / mm and the second acceleration field strength is 800 V / mm. Thus, the inversion time is reduced from 23 ns to about 6 ns. The time of flight of ions with a mass to charge ratio of 500 up to the ion detector 7 is also reduced to about 6.6 μs, and an improved mass resolution of about 500 can be expected.

Die vorstehende Konfiguration wird in Bezug auf ein zweistufiges Beschleunigungsfeld mit wohldefinierten Grenzen beschrieben. Dies kann durch die Verwendung von Gitterelektroden in der Kollisionszelle 5, 5' mit einem gestapelten Ringsatz erreicht werden. Dies kann jedoch unter manchen Umständen weniger wünschenswert sein, weil die Gitterelektroden den Betrieb der Kollisionszelle 5 stören können, wenn sie in einem Ionenführungsmodus verwendet wird. Wenn keine Gitterelektroden in der Kollisionszelle 5, 5' enthalten sind, können die axialen elektrischen Gleichspannungsfelder entlang der Mittelachse der Kollisionszelle 5' schwächer und daher weniger wohldefiniert sein als die Gleichspannungsfelder zwischen benachbarten Elektroden der Kollisionszelle 5' Größere Potentiale V₁ und V₂ können daher angelegt werden, so dass das Gleichspannungsfeld entlang der Mittelachse so ist wie erwartet. Es können daher größere Potentiale V₁ und V₂ angelegt werden, so dass das Gleichspannungsfeld entlang der Mittelachse so ist wie erforderlich. The above configuration is described with respect to a two-stage acceleration field with well-defined limits. This can be done by using grid electrodes in the collision cell 5 . 5 ' be achieved with a stacked ring set. However, in some circumstances this may be less desirable because the grid electrodes interfere with the operation of the collision cell 5 when used in an ion guide mode. If no grid electrodes in the collision cell 5 . 5 ' are included, the axial DC electric fields along the central axis of the collision cell 5 ' weaker and therefore less well-defined than the DC fields between adjacent electrodes of the collision cell 5 ' Larger potentials V ₁ and V ₂ can therefore be applied, so that the DC field along the central axis is as expected. Therefore, larger potentials V ₁ and V _{2 can be} applied so that the DC field along the central axis is as required.

Ionen mit dem gleichen Masse-Ladungs-Verhältnis, die von einer Position in der Nähe des Ausgangs der Kollisionszelle 5' ausgehen, können den Ionendetektor 7 vor Ionen erreichen, die weiter entfernt vom Ausgang der Kollisionszelle 5' ausgehen. Falls die Ionen andererseits durch ein elektrisches Feld beschleunigt werden, ergibt sich, dass Ionen, die dem Ionendetektor 7 am nächsten liegen, von einer kleineren elektrischen Potentialdifferenz ausgehen als jene, die von einem Punkt ausgehen, der vom Ausgang der Kollisionszelle 5' weiter entfernt ist. Demgemäß haben die Ionen, die dem Ausgang am nächsten liegen, zu der Zeit, zu der sie das Beschleunigungsfeld verlassen haben und sich im feldfreien Bereich innerhalb des Quadrupol-Stabsatzes 6' befinden, weniger Energie gewonnen als jene, die weiter entfernt vom Ausgang ausgehen. Daher haben die Ionen, die von einem Punkt in der Nähe des Ausgangs der Kollisionszelle 5 ausgehen, einen Frühstart, sie bewegen sich jedoch langsamer als jene Ionen von einer Position, die vom Ausgang der Kollisionszelle 5' weiter entfernt ist. Die schnelleren Ionen holen die langsameren Ionen, die von einem Punkt näher dem Ausgang ausgegangen sind, daher ein und überholen sie. Der Punkt, an dem die schnelleren Ionen die langsameren Ionen gerade einholen, ist die Position der räumlichen Fokussierung erster Ordnung.Ions with the same mass-to-charge ratio from a position near the output of the collision cell 5 ' can go out, the ion detector 7 in front of ions farther from the exit of the collision cell 5 ' out. On the other hand, if the ions are accelerated by an electric field, it follows that ions coming from the ion detector 7 lie next, assume a smaller electrical potential difference than those emanating from a point from the output of the collision cell 5 ' further away. Accordingly, the ions closest to the exit at the time they left the acceleration field and in the field-free region within the quadrupole rod set 6 ' less energy than those that go farther from the exit. Therefore, the ions coming from a point near the output of the collision cell 5 go out early, but they move slower than those ions from a position that comes from the exit of the collision cell 5 ' further away. The faster ions therefore catch up with and overtake the slower ions that emanate from a point closer to the exit. The point where the faster ions are just catching up with the slower ions is the position of the first-order spatial focussing.

3A zeigt drei Ionen 11, die an drei verschiedenen Ausgangspositionen innerhalb der Kollisionszelle 5' in Ruhe sind. In 3B wird eine Spannung V₁ angelegt, um das erste Beschleunigungsfeld zu erzeugen. Die Ionen 11 werden zum Ausgang der Kollisionszelle 5' beschleunigt und laufen durch den ersten Feldbereich 9 zu einem zweiten Feldbereich 10, der durch eine Spannung V₂ erzeugt wird. Die Ionen 11 werden weiter im zweiten Feldbereich 10 beschleunigt, bis sie den zweiten Feldbereich 10 verlassen und in den mit dem Quadrupol-Stabsatz 6' bereitgestellten Driftbereich eindringen. Der Driftbereich befindet sich bei einem konstanten Gleichspannungspotential. 3C zeigt die drei Ionen 11, kurz nachdem sie in den Driftbereich eingetreten sind. Die drei Ionen sind noch räumlich getrennt, die Ionen im hinteren Bereich bewegen sich jedoch schneller, weil sie durch eine größere Potentialdifferenz beschleunigt worden sind. 3D zeigt dieselben drei Ionen 11, wenn sie sich dem Ausgang des Flugzeitbereichs des Ionendetektors 7 nähern. Die schnelleren Ionen haben die langsameren Ionen vor ihnen fast eingeholt. Zu der Zeit, zu der die Ionen 11 den Ionendetektor 7 erreichen, haben die schnelleren Ionen die langsameren Ionen gerade eingeholt, so dass alle drei Ionen 11 den Ionendetektor 7 im Wesentlichen zur selben Zeit erreichen. Durch die Verwendung von zwei axialen elektrischen Beschleunigungsfeldbereichen 9, 10 bei der Konstruktion der Kollisionszelle 5 ein größerer Freiheitsgrad bereitgestellt und ermöglicht, dass eine räumliche Fokussierung zweiter Ordnung erreicht wird. Falls zwei axiale elektrische Beschleunigungsfelder verwendet werden, gibt es eine unendliche. Anzahl von Lösungen für die zur räumlichen Fokussierung zweiter Ordnung erforderlichen Bedingungen. 3A shows three ions 11 at three different starting positions within the collision cell 5 ' are at rest. In 3B a voltage V _{1 is} applied to generate the first acceleration field. The ions 11 become the output of the collision cell 5 ' accelerate and run through the first field area 9 to a second field area 10 which is generated by a voltage V ₂ . The ions 11 continue in the second field area 10 accelerates until it reaches the second field area 10 leave and in with the quadrupole rod set 6 ' penetrate drift area provided. The drift region is at a constant DC potential. 3C shows the three ions 11 shortly after entering the drift area. The three ions are still spatially separated, but the ions in the back area move faster because they have been accelerated by a larger potential difference. 3D shows the same three ions 11 when they are the output of the time-of-flight range of the ion detector 7 approach. The faster ions have almost overtaken the slower ions in front of them. At the time, to which the ions 11 the ion detector 7 The faster ions have just caught up with the slower ions, leaving all three ions 11 the ion detector 7 reach at substantially the same time. By using two axial electric accelerator field areas 9 . 10 in the construction of the collision cell 5 provides a greater degree of freedom and allows second order spatial focusing to be achieved. If two axial electric acceleration fields are used, there is an infinite. Number of solutions for the conditions required for spatial focusing of second order.

Wenngleich eine räumliche Fokussierung zweiter Ordnung erreicht werden kann, kann infolge einer Differenz der anfänglichen Ionengeschwindigkeiten noch eine geringfügige Streuung der Ionenankunftszeiten auftreten. Dies ist in den 3E und 3F dargestellt. In 3E werden zwei Ionen 12 betrachtet. Die zwei Ionen 12 haben kurz vor der Anwendung des ersten elektrischen Beschleunigungsfelds die gleiche Anfangsposition, sie Ionen haben jedoch gleiche und entgegengesetzte Geschwindigkeiten. Ein Ion bewegt sich direkt zum Ausgang der Kollisionszelle 5' und zum Ionendetektor 7, während das andere Ion zum Eingang der Kollisionszelle 5' läuft. In 3F wurde plötzlich das erste axiale elektrische Beschleunigungsfeld angewendet. Das Ion, das sich zum Ausgang der Kollisionszelle 5' bewegt, beginnt nun zum Ionendetektor 7 beschleunigt zu werden. Das Ion, das sich anfänglich zum Eingang der Kollisionszelle 5' bewegt, verzögert, bis seine Bewegung aufhört, und es beginnt dann zum Ausgang der Kollisionszelle 5' zurückbeschleunigt zu werden. Zu dem Zeitpunkt, zu dem dieses Ion an seinen Anfangspunkt zurückgelangt, hat es die gleiche Geschwindigkeit, die es ursprünglich hatte, es bewegt sich jedoch nun in die entgegengesetzte Richtung, also zum Ausgang der Kollisionszelle 5' hin. Von dieser Zeit an folgt es der Bewegung des ersten Ions genau, jedoch um eine Umkehrzeit zurückzukehren. Zwei Ionen 12 kommen zu durch die Umkehrzeit getrennten Zeiten am Ionendetektor 7 an. Die Verwendung von zwei axialen elektrischen Beschleunigungsfeldern ermöglicht eine größere Freiheit für das Minimieren der Umkehrzeit, während die räumliche Fokussierung zweiter Ordnung noch aufrechterhalten wird.Although second-order spatial focusing can be achieved, there may still be a small spread in ion arrival times due to a difference in initial ion velocities. This is in the 3E and 3F shown. In 3E become two ions 12 considered. The two ions 12 have the same initial position just before the application of the first electric acceleration field, but they have equal and opposite speeds. An ion moves directly to the exit of the collision cell 5 ' and to the ion detector 7 while the other ion to the entrance of the collision cell 5 ' running. In 3F suddenly the first axial electric acceleration field was applied. The ion leading to the exit of the collision cell 5 ' moves, now starts to ion detector 7 to be accelerated. The ion that is initially to the entrance of the collision cell 5 ' moves, decelerates until its movement stops, and then it starts to exit the collision cell 5 ' to be accelerated back. By the time this ion returns to its starting point, it has the same velocity it originally had, but now it moves in the opposite direction, that is, to the exit of the collision cell 5 ' out. From that time on, it follows the movement of the first ion exactly, but to return to a reversal time. Two ions 12 come to times separated by the reversal time at the ion detector 7 at. The use of two axial electric acceleration fields allows greater freedom for minimizing the Reverse time, while the second order spatial focus is still maintained.

Gemäß einer Alternative können Ionen in einer getrennten segmentierten Ring-Ionenfalle gespeichert und gekühlt werden, die zwischen dem Ausgang der Kollisionszelle 5, 5' und dem Eingang des Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatzes 6, 6' angeordnet ist. Die getrennte Ionenfalle kann als eine Ionenführung verwendet werden, wenn das Massenspektrometer in einem Betriebsmodus verwendet wird, und sie kann verwendet werden, um die Ionen 8 zu speichern, zu kühlen und zu beschleunigen, wenn das Massenspektrometer 1 in einem anderen Betriebsmodus verwendet wird.According to an alternative, ions may be stored and cooled in a separate segmented ring ion trap located between the exit of the collision cell 5 . 5 ' and the input of the multi-mode quadrupole rod set 6 . 6 ' is arranged. The separated ion trap may be used as an ion guide when the mass spectrometer is used in an operating mode and may be used to detect the ions 8th to store, cool and accelerate when using the mass spectrometer 1 is used in a different operating mode.

Auch kann das Massenspektrometer 1' einen einzigen Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6, 6' aufweisen, der entweder in einem ersten Betriebsmodus als ein Massenfilter oder in einem zweiten Betriebsmodus als ein Drift- oder Flugzeitbereich wirkt. 4A zeigt das Massenspektrometer 1', das eine Ionenquelle 2, eine Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3, einen Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6, 6 und einen Ionendetektor 7 aufweist. Die Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 umfasst vorzugsweise eine Ionenführung mit gestapelten Ringen oder eine Ionentunnel-Ionenführung. In einem ersten Betriebsmodus laufen Ionen 8 gerade durch die Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 und werden vom Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6 empfangen, der in einem Massenfiltermodus betrieben wird, um Ausgangsionen mit einem gewünschten Masse-Ladungs-Verhältnis selektiv zum Ionendetektor 7 zu übertragen. In einem anderen Betriebsmodus werden Ionen 8 in der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 eingefangen und gespeichert und aus der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 ausgestoßen oder gepulst entfernt und in den Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6' eingeführt, der in einem Flugzeitmodus betrieben wird. Eine Ionenführung 3 mit gestapelten Ringen ermöglicht es, dass die Ionen 8 zur nachfolgenden Flugzeit-Massenanalyse axial aus der Ionenführung 3 herausbeschleunigt werden. Im Flugzeitmodus werden HF-Spannungen an die Stäbe des Quadrupol-Stabsatzes 6 angelegt, und die Stäbe werden alle auf im Wesentlichen dem gleichen Gleichspannungspotential gehalten, so dass der Quadrupol-Stabsatz 6' als ein Drift- oder Flugzeitbereich eines Flugzeit-Massenanalysators wirkt.Also, the mass spectrometer can 1' a single multi-mode quadrupole rod set 6 . 6 ' which acts either as a mass filter in a first mode of operation or as a drift or time-of-flight range in a second mode of operation. 4A shows the mass spectrometer 1' that is an ion source 2 , an AC or RF ion guide 3 , a multi-mode quadrupole rod set 6 . 6 and an ion detector 7 having. The AC or RF ion guide 3 preferably comprises a stacked ring ion guide or an ion tunnel ion guide. In a first operating mode, ions are traveling 8th straight through the AC or RF ion guide 3 and are used by the multi-mode quadrupole rod set 6 which is operated in a mass filter mode to provide output ions having a desired mass-to-charge ratio selective to the ion detector 7 transferred to. In another mode of operation, ions become 8th in the AC or RF ion guide 3 captured and stored and from the AC or RF ion guide 3 ejected or pulsed away and into the multi-mode quadrupole rod set 6 ' introduced operating in a time-of-flight mode. An ion guide 3 with stacked rings allows the ions 8th for subsequent time-of-flight mass analysis axially from the ion guide 3 be accelerated out. In time-of-flight mode, RF voltages are applied to the rods of the quadrupole rod set 6 applied, and the rods are all held at substantially the same DC potential, so that the quadrupole rod set 6 ' acts as a drift or time-of-flight region of a Time of Flight mass analyzer.

4B zeigt das Potentialprofil entlang der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3, dem Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6' und dem Bereich zwischen dem Ausgang des Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatzes 6' und dem Ionendetektor 7 zu einem Zeitpunkt, zu dem das Massenspektrometer 1' in einem Flugzeitmodus arbeitet. Ionen 8, die zuvor durch das Anlegen von Gleichspannungspotentialen an die Elektroden der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 in dieser eingefangen wurden, werden vorzugsweise unter Verwendung eines zweistufigen axialen Beschleunigungsfelds aus der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 in den Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6' herausbeschleunigt. Die letzte Elektrode der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung 3 wird vorzugsweise im Wesentlichen auf einem Potential V₂ gehalten, das dem Potential gleicht, auf dem der Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6' gehalten. wird, so dass innerhalb des Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatzes 6' im Wesentlichen kein axiales elektrisches Feld vorhanden ist. Daher wirkt der Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatz 6' als ein Drift- oder Flugzeitbereich, indem die Ionen 8 entsprechend ihren Masse-Ladungs-Verhältnissen getrennt werden. Der Ionendetektor 7 ist vorzugsweise in der Nähe des Ausgangs des Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatzes 6' angeordnet und kann auf einem Potential V₃ gehalten werden, so dass die Ionen 8 aus dem Ausgang des Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatzes 6' in den Ionendetektor 7 beschleunigt werden. 4B shows the potential profile along the AC or RF ion guide 3 , the multi-mode quadrupole rod set 6 ' and the area between the output of the multi-mode quadrupole rod set 6 ' and the ion detector 7 at a time when the mass spectrometer 1' works in a time of flight mode. ions 8th previously by applying DC potentials to the electrodes of the AC or RF ion guide 3 are captured therein, preferably using a two-stage axial acceleration field from the AC or RF ion guide 3 into the multi-mode quadrupole rod set 6 ' out accelerated. The last electrode of the AC or RF ion guide 3 is preferably maintained substantially at a potential V ₂ equal to the potential at which the multi-mode quadrupole rod set 6 ' held. so that within the multi-mode quadrupole rod set 6 ' there is essentially no axial electric field. Therefore, the multi-mode quadrupole rod set works 6 ' as a drift or time-of-flight area by the ions 8th be separated according to their mass-charge ratios. The ion detector 7 is preferably near the exit of the multi-mode quadrupole rod set 6 ' arranged and can be kept at a potential V ₃ , so that the ions 8th from the output of the multi-mode quadrupole rod set 6 ' into the ion detector 7 be accelerated.

Auch können andere ionenoptische Vorrichtungen zwischen dem Ausgang des Mehrmodus-Quadrupol-Stabsatzes 6, 6' und dem Ionendetektor 7 angeordnet werden. Beispielsweise können eine oder mehrere HF-Kollisionszellen, weitere Mehrpol-Stabsätze oder Ionenfallen bereitgestellt werden.Also, other ion optical devices may interpose the output of the multi-mode quadrupole rod set 6 . 6 ' and the ion detector 7 to be ordered. For example, one or more RF collision cells, further multipole rod sets or ion traps may be provided.

Ferner kann eine erste Mehrmodus-Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung bereitgestellt werden, die gemäß einem ersten Betriebsmodus über einen weiten Druckbereich, beispielsweise bis zu etwa 10 mbar, betrieben werden kann. Die erste Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung kann beispielsweise einen Mehrpol-Stabsatz oder allgemeiner eine Ionentunnel-Ionenführung aufweisen. In einem zweiten Betriebsmodus wird die erste Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung auf einem Druck < 10^–3 mbar gehalten und als ein Flugzeitbereich, beispielsweise ein Bereich, in dem Ionen entsprechend ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis getrennt werden, betrieben. Im ersten Betriebsmodus können Ionen kontinuierlich durch die erste Mehrmodus-Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung übertragen werden, während im zweiten Betriebsmodus Ionen vorzugsweise gepulst in die erste Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung eingebracht werden. Die erste Mehrmodus-Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung ist vorzugsweise stromaufwärts einer zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung bereitgestellt. Wenn die erste Mehrmodus-Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung im zweiten Betriebsmodus betrieben wird, werden Ionen zeitlich dispergiert, wenn sie durch den Flugzeitbereich laufen. Ionen mit verhältnismäßig kleinen Masse-Ladungs-Verhältnissen erreichen den Ausgang der Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung vor Ionen mit verhältnismäßig großen Masse-Ladungs-Verhältnissen. Beispielsweise werden transiente oder laufende Gleichspannungen an die Elektroden der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung angelegt, so dass eine Anzahl axialer Einfangbereiche erzeugt wird, die dann entlang der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung vom Eingang der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung zum Ausgang der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung bewegt werden. Wenn ein axialer Einfangbereich entlang der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung bewegt wird, wird vorzugsweise ein neuer axialer Einfangbereich zum Eingang der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung hin oder im Wesentlichen an diesem erzeugt. Demgemäß werden von der Mehrmodus-Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung durchgelassene Ionen von den mehreren axialen Einfangbereichen, die in dem Stück der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung erzeugt sind und entlang diesem bewegt werden, effektiv fraktioniert. Ionen werden in der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung empfangen und eingefangen, so dass Ionen mit verhältnismäßig niedrigen Masse-Ladungs-Verhältnissen wenigstens einen Zeitraum in axialen Einfangbereichen gehalten werden, welche dem Ausgang der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung verhältnismäßig nahe liegen, während Ionen mit verhältnismäßig hohen Masse-Ladungs-Verhältnissen wenigstens einen Zeitraum in axialen Einfangbereichen gehalten werden, die dem Eingang der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung verhältnismäßig nahe liegen. Vorzugsweise können zu jedem bestimmten Zeitpunkt zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr als zehn axiale Einfangbereiche entlang der zweiten Wechselspannungs- oder HF-Ionenführung bereitgestellt sein, und aus dem Flugzeitbereich austretende Ionen können in diesen axialen Einfangbereichen empfangen werden.Further, a first multi-mode AC or RF ion guide may be provided which may be operated in a first mode of operation over a wide pressure range, for example up to about 10 mbar. The first AC or RF ion guide may comprise, for example, a multipole rod set or, more generally, an ion tunnel ion guide. In a second mode of operation, the first AC or RF ion guide is maintained at a pressure <10 ^-3 mbar and operated as a time-of-flight region, for example a region where ions are separated according to their mass-to-charge ratio. In the first mode of operation, ions may be continuously transmitted through the first multi-mode AC or RF ion guide while in the second mode of operation ions are preferably pulsed into the first AC or RF ion guide. The first multi-mode AC or RF ion guide is preferably provided upstream of a second AC or RF ion guide. When the first multi-mode AC or RF ion guide is operated in the second mode of operation, ions are dispersed in time as they travel through the time-of-flight range. Ions with relatively small mass-to-charge ratios reach the output of the AC or RF ion guide from ions of relatively large mass-to-charge ratios. For example, transient or continuous DC voltages are applied to the electrodes of the second AC or RF ion guide to produce a number of axial capture regions which are then propagated along the second AC or RF ion guide from the input of the second AC or RF ion guide Output of the second AC or RF ion guide to be moved. When an axial capture region is moved along the second AC or RF ion guide, a new axial capture region is preferably created toward or substantially at the entrance of the second AC or RF ion guide. Accordingly, ions transmitted by the multi-mode AC or RF ion guide are effectively fractionated from the plurality of axial capture regions generated in and moved along the length of the second AC or RF ion guide. Ions are received and trapped in the second AC or RF ion guide so that ions of relatively low mass-to-charge ratios are held in axial trapping regions for at least a period of time relatively close to the output of the second AC or RF ion guide; while ions having relatively high mass-to-charge ratios are held in axial trapping regions at least for a period of time relatively close to the input of the second AC or RF ion guide. Preferably, at any given time, two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten, or more than ten axial capture regions may be provided along the second AC or RF ion guide, and ions exiting the time-of-flight region may enter therein axial capture areas are received.

Claims

Use of a multipole rod set ( 6 . 6 ' ) and an ion detector ( 7 ) of a mass spectrometer in two operating modes, the multipole rod set ( 6 . 6 ' ) is operated in a first operating mode as an AC or RF ion guide, wherein ions through the multipole rod set ( 6 . 6 ' ) is continuously transmitted and emitted by the ion detector ( 7 ) are detected, characterized in that the multipole rod set ( 6 . 6 ' ) is operated as a time-of-flight region in a second mode of operation, with ions being pulsed into the multipole rod set ( 6 . 6 ' ) and the ion detector ( 7 ) determines the time of flight of the ions through the time-of-flight range.

Use according to claim 1, wherein as multipole rod set ( 6 . 6 ' ) a quadrupole, hexapole or octapole rod set or a higher order multipole rod set is used.

Use according to claim 1 or 2, wherein in the second mode of operation ions from the multipole rod set ( 6 . 6 ' ) are allowed to pass through without being mass filtered and time separated according to their mass-to-charge ratio.