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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine Ladungspartikelfalle, worin Ionen, unter
dem Einfluss eines Satzes von Elektroden, mehrfachen Hin- und Herreflektionen
unterliegen und/oder einer geschlossenen Umlaufbahn folgen. Die
Erfindung betrifft insbesondere auch ein Verfahren zum Betreiben
einer solchen Falle und erlaubt eine hochleistungsfähige
Isolation von mehreren Ionenspezies zur nachfolgenden Detektion oder
Fragmentierung.
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Hintergrund der Erfindung
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Gegenwärtig
gibt es viele bekannte Anordnungen und Techniken, um zum Zwecke
der Massenspektrometrie, geladene Partikel aufzufangen oder zu speichern.
In einigen solchen Anordnungen, zum Beispiel 3D-HF-Fallen, linearen
Multipol-HF-Fallen und den jüngst entwickelten „Orbitrap”,
oszillieren Ionen, die in die Falle injiziert oder darin gebildet
wurden, innerhalb der Falle mit einer einfachen harmonischen Bewegung.
In diesem Fall können Ionen zur weiteren Übertragung
zu anderen Fallen, zur Massenanalyse/Detektion und so weiter ausgewählt
werden, indem an die Falle oszillierende Felder angelegt werden.
Dies ist so, weil alle Ionen eines gegebenen Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses
innerhalb der Falle eine eigene Schwingungsfrequenz haben, so dass Ionen
eines bestimmten Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses durch Anlegen
eines zeitveränderlichen Felds an die gesamte Falle aus
der Falle hinaus resonant angeregt werden können.
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Jedoch
unterliegen in anderen Mehrfachreflektionssystemen die Ionen keiner
einfachen harmonischen Bewegung. Ein Beispiel einer solchen Falle ist
eine elektrostatische Falle mit zwei gegenüberliegenden
Reflektoren. In einer solchen Falle laufen Ionen wiederholt durch
einen Raum, unter der Wirkung eines Feldes oder von Feldern, und
werden durch zumindest zwei Ionenreflektoren reflektiert. Bei diesem Fallentyp
wird das Anlegen eines oszillierenden Felds keine Ionen nur eines
Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses selektieren. Dies ist so,
weil Ionen eines Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses in der
Falle mit einem Bereich von Frequenzkomponenten oszillieren, aber
nicht nur mit einer, als wenn sie mit einer einfachen harmonischen
Bewegung schwingen würden. Während die Ionen jedes
Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses eine eindeutige Schwingungsperiode
haben, schwingen sie nicht mit einer sinusförmigen Bewegung,
und sie können durch sinusartig zeitveränderliche
Felder, die einen Bereich von Frequenzen haben, angeregt werden.
Aus diesem Grund wird das Anlegen eines sinusförmigen Anregungsfelds
mit einer einzigen Frequenz an die Falle Ionen in einem Bereich
von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen anregen, und kann nicht
dazu benutzt werden, Ionen mit einer hohen Masseauflösung
zu selektieren.
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Obwohl
Ionen von unterschiedlichen Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen ähnliche
Frequenzkomponenten haben können, werden sie, wie oben erwähnt,
nichtsdestoweniger eine eindeutige Schwingungsperiode in der Falle
haben. In anderen Worten, Ionen von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen (m/z)1 werden einen Markierungspunkt in der Falle zur
Zeit t1, t2, t3, t4 ... durchlaufen,
wobei (t2 – t1)
= (t3 – t2)
= (t4 – t3)
..., während Ionen von unterschiedlichen Spezies, die ein
Masse-zu-Ladungs-Verhältnis (m/z)2 haben,
die den gleichen Punkt zu den Zeiten ta,
tb, tc, td ... durchlaufen, wo (tb +
ta) = (ta – tb) = (td – tc) ..., wobei aber (tb – ta) nicht gleich (t2 – t1) ist.
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Daher
können durch Anlegen eines Anregungsfelds an ein bestimmtes
lokalisiertes Teil der Falle zu einer bestimmten Zeit Ionen eines
gegebenen Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses angeregt werden.
Während es möglich ist, nur die interessierenden
Ionen anzuregen (d. h. nur die Ionen mit dem gewünschten
Masse-zu-Ladungs-Verhältnis m/z), wird in der Praxis normalerweise
der Kehrwert davon verwendet, und das Anregungsfeld wird an alle
Ionen angelegt, außer jene mit dem interessierenden Masse-zu-Ladungs-Verhältnis,
so dass ungewünschte Ionen aus der Falle weg angeregt werden,
oder derart, dass sie mit einer Struktur in der Falle kollidieren
und verloren gehen. Durch wiederholtes Abschalten des Anregungsfelds
verengt sich jedes Mal, wenn die interessierenden Ionen sich in
dem Anregungsbereich befinden, der Masse-zu-Ladungs-Verhältnisbereich von
Ionen, die sich in der Falle befinden. Ionen eines einzigen engen
Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen werden auf
diese Weise selektiert. Das Anregungsfeld wird gewöhnlich
erzeugt, indem ein Spannungspuls an eine Ablenkelektrode angelegt
wird, die in der Nähe des Ionenwegs innerhalb der Falle
angeordnet ist.
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Eine
typische herkömmliche Reflektionsfalle, die ein solches
Prinzip anwendet, ist in der
US-A-3,226,543 beschrieben.
Hier laufen positive Ionen zwischen zwei positiv gespannten Reflektionselektroden,
die eine Reflektionsfalle bilden. An eine der Reflektionselektroden
wird die positive Reflektionsvorspannung nur dann angelegt, wenn
Ionen eines gewünschten Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses diese
erreichen, während alle anderen Ionen dann durch den nicht
angeregten Reflektor durchtreten, so dass sie verloren gehen. Eine ähnliche
Reflektionsfalle ist in der
US-A-6,013,913 beschrieben:
Entgegengesetzte Reflektionselektroden sind vorgesehen, und eine
von diesen ist während eines bestimmten Zeitintervalls
nicht vorgespannt, um zu erlauben, dass gewünschte Ionen
durch den Reflektor hindurchtreten und einen Detektor erreichen.
Um in der
US-A-6,013,913 die
Transmission zu verbessern, wird eine elektrostatische Partikelführung
zwischen den entgegengesetzten Reflektoren angewendet. Diese Führung
erlaubt eine selektive Ejektion von Ionen aus dem Ionenflugweg.
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Eine
immer höhere Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Auflösung
kann unter Verwendung der wiederholten Anregungstechniken erzielt
werden, wie oben beschrieben nur unter der Voraussetzung, dass die
Ionen isochron oszillieren und für ausreichend lange Zeitdauern
in der Falle gehalten werden können. Diese beiden Anforderungen
werden gewöhnlich nur durch Ionenoptik-Ungenauigkeiten
der Falle beschränkt, um eine Grenze für die nutzbare
Zeitdauer setzen – dort wird nichts weiter angestrebt,
als das Oszillieren der Ionen fortzusetzen, sobald die Auflösungsgrenze
der Falle erreicht worden ist. Zusätzliche Oszillationen
setzen die Ionen lediglich weiteren Streuereignissen mit dem Hintergrundgas
in der Falle aus. Typischerweise liegt die Zeitgrenze in der Größenordnung
von mehreren bis zu mehreren hundert Millisekunden.
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In
einigen herkömmlichen Systemen, wie etwa jenem, das in
der oben genannten
US-A-6,888,130 beschrieben
ist, kann die Falle optional bei Bedarf mit einer relativ niedrigen
Masse-zu-Ladungs-Auflösung betrieben werden, und Ionen
oberhalb eines kontinuierlichen, aber relativ großen Masse-zu-Ladungs-Verhältnisbereichs
werden selektiert und in einer Stufe ausgeworfen, zur weiteren Verarbeitung
oder Detektion.
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Herkömmliche
Verfahren der Ionenejektion leiden an einem ernsthaften Nachteil
darin, dass Ionen nur eines Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses
(bei hoher Auflösung) oder Ionen eines kontinuierlichen Bereichs
von benachbarten Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen (bei niedriger
Auflösung) zu einer Zeit selektiert werden. Bei hoher Auflösung
kann nur eine Ionenspezies während jeder Füllung
der Falle selektiert werden, das heißt, dass nur eine Ionenspezies
in jeder nutzbaren Zeitperiode analysiert werden kann. Für
ein einzelnes MS/MS-Experiment, in dem ein Ausgangsion selektiert
werden soll, könnte dies alles sein, was erforderlich ist.
Um jedoch ein erweitertes Massenspektrum bei hoher Auflösung
oder Mehrfach-MS/MS-Experimente zu erlangen, würde dies eine
große Anzahl von Faltenfüllungen erfordern, sowie
eine lange verstrichene Zeit. Wenn das zu analysierende Probematerial
beschränkt ist, könnte es sein, dass mittels dieses
Verfahrens nur ein kleiner Masse-zu-Ladungs-Bereich analysiert werden
könnte. Im Falle einer niedrig auflösenden Massendetektion
eines Bereichs von benachbarten Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen
gibt es ein zusätzliches Problem. In der nächsten
Stufe der Verarbeitung und der Detektion liegt die Reaktionszeit
eines typischen Detektors mit hohem Dynamikbereich (der durch ein
Ladungspartikel-Vervielfacher-Detektionssystem wie etwa ein Channeltron
oder einen Elektronenvervielfacher mit einem Feld von Dynoden gebildet
ist, in der Größenordnung von 1 bis 10 Mikrosekunden.
Spezialisierte Detektoren für Flugzeit-Masse-Spektrometer sind
zu kürzeren Reaktionszeiten in der Lage, obwohl ihr Dynamikbereich
typischerweise viel kleiner ist. Dies wird durch die Tatsache begründet,
dass der Spitzenstrom in solchen Detektoren mit jenen in langsameren
traditionellen Detektoren vergleichbar ist, während die
Dauer des Massenpeaks (und daher die detektierte Gesamtladung) viel
kleiner ist. Die typische Pulsbreite eines Pakets von Ionen, das
die Mehrfachreflektionsfalle anregt, liegt in der Größenordnung
von 20 bis 100 ns. Dies ist mehrere Größenordnungen
kürzer als die Reaktionszeit von typischen Detektoren,
und begrenzt daher die Auflösung von Ionen mit benachbarten
Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen mit signifikant unterschiedlichen
Abundanzen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Vor
diesem Hintergrund, und gemäß einem ersten Aspekt
der vorliegenden Erfindung, wird ein Verfahren zum Betreiben einer
Ionenfallenanordnung mit Mehrfachreflektion oder geschlossener Umlaufbahn
angegeben, welches die Schritte umfasst: (a) Identifizieren einer
Mehrzahl n(≥ 2) von interessierenden Ionenspezies aus einem übergeordneten Satz
von in eine Ionenfalle injizierten oder darin gebildeten Ionenspezies,
wobei jede der identifizierten Spezies entlang einem Weg innerhalb
der Ionenfalle im wesentlichen isochronen Oszillationen oder Umläufen
unterliegt, wobei die Oszillationen oder Umläufe eine Periode
haben, die für das jeweilige Masse-zu-Ladungs-Verhältnis
m/zn dieser Spezies charakteristisch ist,
und worin die Periode für jede der n identifizierten Spezies
gesondert ist; (b) Umschalten eines Ionengatters, das in oder benachbart
der Ionenfalle angeordnet ist, zwischen einem ersten Gatterzustand,
in dem Ionen der identifizierten Spezies, die entlang dem Weg entlang
der Ionenfalle laufen, entlang einem ersten Ionenweg geleitet werden,
und einem zweiten Gatterzustand, in dem Ionen nicht der identifizierten
Spezies, die entlang dem Weg innerhalb der Ionenfalle laufen, entlang
einem zweiten anderen Weg geleitet werden; worin das Ionengatter
zu einer Mehrzahl von Zeiten T in den ersten Gatterzustand geschaltet
wird, wobei ein erster Teilsatz dieser Zeiten Ta(a ≥ 1)
durch die charakteristische Periode von Ionen einer ersten der n
identifizierten interessierenden Spezies bestimmt wird, ein zweiter
Teilsatz dieser Zeiten Tb(b ≥ 1)
sich von dem ersten Teilsatz unterscheidet und durch die unterschiedliche
charakteristische Periode von Ionen einer zweiten der n identifizierten
Spezies bestimmt wird, und so weiter für jede weitere (n – 2)
der n identifizierten interessierenden Spezies; wodurch die Ionen
jener identifizierten Spezies, die von Interesse sind, von jenen
Ionen, die nicht so identifiziert sind, separiert werden.
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Mit
der Ionenfalle wird jede Vorrichtung, die die Ionen so einschränkt,
dass sie den definierten oszillatorischen oder orbitalen Weg folgen,
in Betracht gezogen. Somit sollte die Falle betreibbar sein, um Ionen
so einzuschränken, dass sie wiederholte Kreisläufe
des oszillatorischen oder orbitalen Wegs innerhalb der Falle zurücklegen.
Eine angemessene Wahl für die Ionenfalle ist eine elektrostatische
Falle, obwohl dem Fachkundigen auch Alternativen ersichtlich werden.
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Das
Ionengatter kann ein selektiv aktivierbarer Ionendeflektor sein
und kann elektrostatische oder elektromagnetische Ablenkung verwenden.
Das Ionengatter kann in der Ionenfalle selbst angeordnet sein oder
kann der Ionenfalle benachbart sein. Seine Position sollte derart
sein, dass es dahingehend wirken kann, Ionen, die entlang dem Weg
innerhalb der Ionenfalle laufen, so auszurichten, dass sie entweder dem
ersten oder dem zweiten Weg folgen. Einer von diesen Wegen kann
einfach eine Fortsetzung entlang dem Weg innerhalb der Ionenfalle
sein, das heißt in einem Zustand kann das Ionengatter Ionen
von dem Weg innerhalb der Ionenfalle weg ablenken, und im anderen
Zustand kann das Ionengatter die nicht abgelenkten Ionen so belassen,
dass sie dem Weg innerhalb der Ionenfalle weiterhin folgen.
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Durch
das Identifizieren von Ionenspezies in der Falle mit unterschiedlichen
charakteristischen Perioden, und in Kenntnis dieser Perioden, kann
die Ionenfallenanordnung so betrieben werden, dass sie die Ionen
der interessierenden Spezies von den nicht Interessierenden separiert,
indem das Ionengatter zu geeigneten Zeiten betätigt wird.
Zum Beispiel kann das Ionengatter ein elektrostatischer Deflektor
sein, der so angeregt wird, dass er Ionen einer nicht interessierenden
Spezies ablenkt, wobei das Ionengatter zu bekannten spezifischen
Zeiten abgeschaltet wird, wenn sich nur die Ionen der interessierenden
Spezies in der Nähe des Ionengatters befinden. Die Ionen der
nicht interessierenden Spezies können auf die Wände
der elektrostatischen Falle abgelenkt oder aus der Falle ausgeworfen
werden. Wenn sie aus der Falle ausgeworfen werden, dann können
sie optional in einer externen Speichervorrichtung gespeichert werden,
zum Rückinjizieren in die Falle in einem nachfolgenden
Zyklus und zur dann anschließenden Analyse. Alternativ
können sie zur weiteren Bearbeitung durch andere Vorrichtungen,
wie etwa Fragmentierung, verschickt werden.
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Das
Ionengatter kann allgemein geometrisch zentral in der Falle angeordnet
sein, so dass Ionen typischerweise jede „Hälfte” der
Falle im Wesentlichen in den gleichen Perioden durchlaufen (jeweils
T/2). In diesem Fall ist das Ionengatter so konfiguriert, dass es
pro Schwingung zweimal schaltet (da jedes Ion das Ionengatter pro
Schwingung zweimal durchläuft). Alternativ kann das Ionengatter
versetzt sein, so dass das Ionengatter pro Schwingung zweimal schaltet, aber
die Zeit zwischen den zwei Schaltungen für eine gegebene
Ionenspezies ungleich ist. Bei anderen Fallenkonstruktionen könnten
Ionen das Ionengatter nur einmal pro Oszillation oder Umlaufzyklus
durchlaufen.
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Weil
die Schwingungsperiode der unterschiedlichen Ionenspezies vorab bekannt
sind, kann ein Algorithmus dazu benutzt werden, die Separation der
Ionen zu optimieren. Um zum Beispiel ein Massenspektrum aufzubauen,
wird eine Liste von einzelnen zu selektierenden Ionenspezies gebildet.
In Kenntnis der Periode jeder der identifizierten Spezies bei ihren
bekannten kinetischen Energien kann dann dazu verwendet werden,
mehrere Sätze der zu selektierenden Spezies zu errechnen.
In jedem Satz werden Spezies ausgewählt, die derartige
Masse-zu-Ladungs-Verhältnisse haben, dass sie zu deutlich
unterschiedlichen Zeiten durch das Ionengatter hindurchtreten. Zum
Beispiel kann die Periode der Ionen, die in die Falle injiziert
oder darin gebildet werden, und die Identifikation, auf dieser Basis,
um die identifizierten Spezies am besten in Sätze zu separieren,
aus einem Kalibrier-Innensatz erhalten werden.
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Indem
man diesen Ansatz nimmt, kann die Ionenspezies innerhalb jedes einen
Satzes mit nur einer Füllung der Falle selektiert werden.
Statt die verbleibenden Ionen zu verschwenden (in denen einige von
Interesse sein werden, aber durch den Algorithmus unterschiedlichen
Sätzen zugeordnet werden müssen), werden sie wie
oben erläutert extern gespeichert, zur Reinjektion in die
Falle und Analyse in nachfolgenden Zyklen.
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Obwohl
Ionen von unterschiedlichen Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen
unterschiedliche Perioden haben werden, können nichtsdestoweniger
Ionen von zwei oder mehr unterschiedlichen Spezies an dem Ionengatter
gelegentlich im Wesentlichen gleichzeitig ankommen, als Folge davon,
dass eines der Ionenpakete einer unterschiedlichen Anzahl von Oszillationen
unterlag. Wenn zum Beispiel Ionen mit einem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis
(m/z)1 eine Schwingungsperiode T1 haben, und Ionen mit Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen
(m/z)2 eine Schwingungsperiode von T2 haben, dann werden dort, wo beide Ionenpakete
an der gleichen Stelle ab und gleichzeitig starten, an diesem Ort
zu einer Zeit koinzidieren, wenn n × T1 =
k × T2 (wobei zumindest n, k ganze
Zahlen sind).
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Dies
erlaubt eine flexible Ionenejektion und Analyse. Wenn nur eine einzige Ionenspezies
zur Analyse ejiziert werden soll, dann kann ein Algorithmus angewendet
werden, um eine Zeit zu identifizieren, wo sich Ionen nur dieser
spezifisch identifizierten Spezies (und keine anderen) an dem Ionengatter
befinden. Wenn jedoch mehrere Ionenspezies gleichzeitig analysiert
werden sollen, dann kann der Algorithmus eine Zeit bestimmen, wann
beide oder jede dieser Ionenspezies gleichzeitig an dem Ionengatter sind.
Auch für eine einzige Spezies sollte der Algorithmus iterativ
laufen, d. h. unbenutzte Teile des Massenbereichs werden sobald
wie möglich verworfen, um einen Anstieg von Hintergrund-
und Interferenzen zu vermeiden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ionenfallenanordnung mit
Mehrfachreflektion oder geschlossener Umlaufbahn angegeben, umfassend:
eine Ionenfalle; eine Elektrodenanordnung, die ein Ionengatter enthält, wobei
das Ionengatter schaltbar ist zwischen einem ersten Gatterzustand,
worin Ionen, wenn sie einem Weg innerhalb der Ionenfalle folgen,
entlang einem ersten Ionenweg geleitet werden, und einem zweiten Gatterzustand,
worin Ionen, wenn sie einem Weg innerhalb der Ionenfalle folgen,
entlang einem zweiten Ionenweg geleitet werden; und einen Fallencontroller,
der angeordnet ist, um, aus innerhalb einer Mehrzahl von Spezies
von geladenen Partikeln, die in die Ionenfalle eingeführt
oder darin gebildet wurden, eine Mehrzahl n(≥ 2) von interessierenden
Ionenspezies zu identifizieren, wobei jede der n identifizierten
Ionenspezies im Wesentlichen isochronen Oszillationen oder Umläufen
entlang dem Weg innerhalb der Ionenfalle unterliegt wobei die Oszillationen
oder Umläufe eine Periode haben, die für das jeweilige Masse-zu-Ladungs-Verhältnis
m/zn dieser Spezies charakteristisch ist,
und wobei die Periode für jede der n identifizierten Spezies
gesondert ist, wobei der Fallencontroller ferner angeordnet ist,
um das Ionengatter mehrere Male T in den ersten Gatterzustand zu
schalten, wobei ein erster Teilsatz dieser Zeiten Ta(a ≥ 1)
durch die charakteristische Periode von Ionen einer ersten der n
identifizierten interessierenden Spezies bestimmt wird, ein zweiter
Teilsatz dieser Zeiten Tb(b ≥ 1)
von dem ersten Teilsatz gesondert ist und durch die unterschiedliche
charakteristische Periode von Ionen einer zweiten der n identifizierten
interessierenden Ionen bestimmt wird, und so weiter für
jede weitere (n – 2) der n identifizierten interessierenden
Spezies; wodurch die Ionen dieser identifizierten Spezies, die von
Interesse sind, von jenen Ionen, die nicht so identifiziert sind,
separiert werden.
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Mit
der Ionenfalle wird jede Vorrichtung in Betracht gezogen, die die
Ionen so einschränkt, dass die Ionen dem definierten oszillatorischen
oder orbitalen Weg folgen. Somit sollte die Falle betreibbar sein,
um die Ionen so einzuschränken oder zu bündeln,
dass sie wiederholte Umläufe des oszillatorischen oder
orbitalen Wegs innerhalb der Falle zurücklegen. Eine angemessene
Wahl für die Ionenfalle ist eine elektrostatische Falle,
obwohl dem Fachkundigen auch Alternativen ersichtlich werden.
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Das
Ionengatter kann in der Ionenfalle selbst angeordnet sein oder kann
der Ionenfalle benachbart sein. Seine Position sollte derart sein,
dass es dahingehend wirken kann, Ionen, die entlang dem Weg innerhalb
der Falle laufen, so auszurichten, dass sie entweder dem ersten
oder zweiten Weg folgen. Einer dieser Wege kann einfach eine Fortsetzung
entlang des Wegs innerhalb der Ionenfalle sein, das heißt
in einem Zustand kann das Ionengatter Ionen von dem Weg innerhalb
der Ionenfalle weg ablenken, und im anderen Zustand kann das Ionengatter
die Ionen unabgelenkt belassen, so dass sie dem Weg innerhalb der
Ionenfalle weiter folgen.
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Die
Erfindung erstreckt sich auf ein Massenspektrometer, das eine solche
Ionenfallenanordnung enthält, wobei das Massenspektrometer,
zusätzlich zur Ionenfalle, zusätzlich eine oder
mehrere einer externen Ionenspeichervorrichtung zum Speichern von Ionen
zur Analyse in nachfolgenden Zyklen, und/oder einer Ionendetektionsanordnung,
die intern oder extern der Falle sein kann, und/oder einer Ionenquelle zum
Erzeugen geladener Partikel, und/oder einer Ionenspeicher- und -Injektionsvorrichtung,
die zwischen der Ionenquelle und der Falle angeordnet ist, aufweisen
kann. Darüber hinaus könnte diese Erfindung zur
Vorläufermassenselektion zur MS/MS- und MSn-Analyse
verwendet werden, wobei eine anschließende Fragmentierung
und Massenanalyse entweder in einer externen Fragmentationszelle
und einem Massenspektrometer ausgeführt wird, oder sogar
in einer Vorfalle und/oder in der Ionenfalle mit Mehrfachreflektion
oder geschlossenem Orbit.
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Interferenzfreie
Fragmentierung von mehreren interessierenden Ionenspezies von Interesse könnten
implementiert werden, indem jede von diesen sequentiell in die Fragmentationszelle
mit einer Separationszeit ejiziert wird, die größer
ist als die Verteilungsbreite von Verweilzeiten dieser Spezies und
ihrer Fragmente in der Fragmentationszelle. Mehrere interessierende
Ionenspezies können in die Fragmentationszelle zusammen
ejiziert werden, zur Fragmentierung als Einzelcharge. Alternativ
könnte jede der interessierenden Spezies ihre eigene gesonderte
Zelle zur Fragmentation und/oder zum Auffangen umgelenkt werden,
was eine Reduktion der erforderlichen Separationszeit erlauben würde
und auch eine parallel Verarbeitung aller dieser Spezies.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Betreiben einer Ionenfalle mit Mehrfachreflektion oder geschlossener
Umlaufbahn angegeben, welches die Schritte umfasst: (a) Injizieren
einer Mehrzahl von geladenen Partikeln, die einen Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen
aufweisen, in die elektrostatische Falle; (b) Identifizieren, aus
innerhalb des injizierten Bereichs, einer Mehrzahl n (≥ 2)
von Ionenspezies zur Analyse, wobei jede dieser n identifizeirten
Spezies im Wesentlichen isochronen Oszillationen mit einer charakteristischen
Schwingungsperiode hinter einem gegebenen Punkt in der Falle unterliegt,
der sich von der charakteristischen Schwingungsperiode der anderen
identifizierten Spezies hinter diesem Punkt in der Falle unterscheidet, (c)
Schalten eines Ionengatters, das an einer Gatterposition angeordnet
ist, zwischen einem ersten Gatterzustand, in dem Ionen der identifizierten
Spezies, die durch diesen Punkt in der Falle hindurchtreten, entlang
einem ersten Ionenweg gelenkt werden, und einem zweiten Gatterzustand,
in dem Ionen nicht der identifizierten Spezies, die durch diesen
Punkt in der Falle hindurchtreten, entlang einem zweiten anderen Ionenweg
gelenkt werden; wobei das Ionengatter mehrere Male, deren jedes
sich auf eine unterschiedliche charakteristische Schwingungsfrequenz
eines jeweiligen Ions der identifizierten Spezies bezieht, in den
ersten Gatterzustand geschaltet wird, um die identifizierten Spezies
von den Nicht-Identifizierten zu separieren; und (d) Detektieren
der identifizierten Ionenspezies.
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Es
muss betont werden, dass die vorliegende Erfindung gleichermaßen
auf jeden Fallentyp anwendbar ist, in dem geladene Partikel mehreren
anharmonischen Oszillationen unterliegen. Somit ist die Erfindung
insbesondere auf lineare elektrostatische Fallen mit zwei Ionenspiegeln
anwendbar (wie sie zum Beispiel in der oben genannten
US-A-3,226,543 und der
US-A-6,013,913 beschrieben
sind), elektrostatische Sektorfallen mit mehreren Sektoren, wie etwa
zum Beispiel in der
US-A-2005/0151076 ,
spiralige elektrostatische Fallen, wie sie etwa
SU-A-1,716,922 beschrieben
sind, entweder Geschlossene (das heißt, der gleiche Weg
wird während aufeinanderfolgenden Reflektionen derart durchlaufen,
wie etwa dem in
US-A-6,300,625 in
8 gezeigten Flugweg), oder Offene (das
heißt, Ionen folgen ähnlichen, aber nicht exakt überlappenden
Wegen, wie in
GB-2,080,021 gezeigt).
Sie kann auch auf Fallen angewendet werden, in denen Ionen harmonischen
Oszillationen unterliegen, obwohl es auch andere Methoden zum Anregen
von Ionen für diese Fallentypen gibt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den
beigefügten Ansprüchen und der folgenden Beschreibung
ersichtlich.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1a zeigt
ein Ausführungsbeispiel eines Massenspektrometers, enthaltend
eine elektrostatische Ionenfalle mit Mehrfachreflektion oder geschlossener
Umlaufbahn, welche die folgende Erfindung veranschaulicht und einen
Ionendeflektor enthält;
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1b zeigt
ein anderes Ausführungsbeispiel eines Massenspektrometers,
das eine elektrostatische Ionenfalle mit Mehrfachreflektion oder
geschlossener Umlaufbahn enthält, die die vorliegende Erfindung
veranschaulicht;
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2 zeigt
ein Zeitdiagramm von Pulsen, die auf den Ionendeflektor von 1 angelegt
werden, zur selektiven Ejektion von unterschiedlichen Ionenspezies;
und
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3a, 3b und 3c stellen
gemeinsam ein Flussdiagramm dar, das einen Algorithmus zum Aufbau
der Zeitsteuerung der in 2 gezeigten Pulssequenz veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung
einer bevorzugten Ausführung
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1a zeigt
eine Ausführung eines Massenspektrometers 10 gemäß der
vorliegenden Erfindung. Das Massenspektrometer umfasst eine externe
Ionisierungsquelle 20, wie etwa eine Elektrospray-Ionenquelle
oder eine MALDI-Ionenquelle, welche einen kontinuierlichen oder
gepulsten Strom von geladenen Partikeln erzeugt, die analysiert
werden sollen. Die geladenen Partikel laufen durch eine erste Ionenoptik 30 in
eine Vorfalle 40. Die Ionen werden in der Vorfalle 40 eingeschränkt,
gebündelt, um eine Akkumulation von Ionen von der Ionenquelle 20 zu
gestatten, wonach sie über eine zweite Ionenoptik 50 in
eine Nur-hf-Injektionsfalle 60 injiziert werden. Die Injektionsfalle 60 kann
eine lineare Quadropolfalle, eine lineare Oktopolfalle usw. sein.
Jedoch wird in der bevorzugten Ausführung eine gekrümmte
lineare Falle, bevorzugt mit hf-Umschaltung, angewendet. Diese Falle
erhält Ionen von der Vorfalle 40 durch eine erste
Eintrittsöffnung 55, speichert diese in einer gekrümmten
linearen Falle und ejiziert sie dann orthogonal durch eine Ionenaustrittsöffnung 65.
Die die Ionenaustrittsöffnung 65 verlassenden
Ionen laufen durch eine Ionenoptik 70 und werden dann in
eine elektrostatische Falle (EST) injiziert, die in 1a allgemein
bei 80 gezeigt ist, durch eine Eintrittsöffnung in
der EST (in 1a nicht gezeigt).
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Die
Ionen kommen an der elektrostatischen Falle in einer gut definierten
kurzen Zeitperiode an. Sobald sie sich in der EST 80 befinden,
beginnen die Ionen mit einer oszillatorischen Bwegung innerhalb der
Falle 80, zwischen ersten und zweiten Reflektionselektroden 90, 100.
die Ionen oszillieren innerhalb der EST 80 entlang der
Achse 105 der EST 80, in 1 gezeigt,
zwischen den ersten und zweiten Reflektionselektroden 90, 100 hin
und her.
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Innerhalb
der EST 80 ist ein Modulator/Deflektor 110 angeordnet.
In 1a ist dieser schematisch so gezeigt,
dass er innerhalb der EST 80 entlang dem Weg 105 anzuordnen
ist, dem die Ionen folgen, wenn sie innerhalb der EST 80 oszillieren,
angenähert mit gleichem Abstand von den zwei Reflektionselektroden 90, 100.
Es versteht sich jedoch, dass der Modulator/Deflektor 110 auch
anderswo innerhalb oder benachbart der EST 80 angeordnet
sein könnte und insbesondere achsversetzt oder auf einem
nicht äquidistanten Ort relativ zu den Reflektionselektroden 90, 100.
Wo immer er angeordnet ist, sollte der Modulator/Deflektor 110 betreibbar
sein, um Ionen abzulenken oder anderweitig zu lenken, wenn sie entlang
dem Weg 105 innerhalb der EST 80 oszillieren.
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Der
Modulator/Deflektor 110 dient zu mehreren Zwecken. Erstens
wirkt er als Ionengatter, da er eine selektive Deflektion oder Diversion
von Ionen aus dem Oszillationsweg 105 innerhalb der EST 80 erlaubt,
gemäß einem Zeitsteuerungsschema, das nachfolgend
im näheren Detail in Verbindung mit 2 erläutert
wird. Der andere Zweck des Modulators/Deflektors 110 ist
es, die Energie von in die EST 80 eintretenden Ionen einzustellen
oder zu steuern/zu regeln, wie folgt.
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Die
Bewegung innerhalb der EST 80 kann auf verschiedenen Wegen
induziert werden. Auf einem ersten Weg treten Ionen in die EST 80 durch
den EST-Eingang ein, der sich wiederum an einem Punkt befindet,
wo die Feldstärke innerhalb der EST 80 ausreichend
groß ist, um die oszillatorische Bewegung einzuleiten.
Ein Weg, dies zu erreichen, ist es, den Eingang zu der EST 80 an
einer Stelle anzuordnen, an der die Feldstärke innerhalb
der EST 80 ausreichend groß ist, um die Ionen
in eine oszillatorische Bewegung zu versetzen, als Folge des elektrischen Felds,
dem die Ionen ausgesetzt sind, wenn sie in die EST 80 eintreten.
In einer alternativen Methode werden die Ionen in die EST 80 mit
der erforderlichen kinetischen Energie injiziert, so dass sie mit
der oszillatorischen Bewegung beginnen, ohne eine weitere Beschleunigung
innerhalb der EST 80 durch Anlegen eines elektrischen Beschleunigungsfelds
zu erfordern.
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In
einer noch weiteren Methode werden die Ionen mit kinetischer Energie
versehen, sobald sie sich in der EST 80 befinden, durch
Anlegen eines Felds unmittelbar, nachdem die Ionen in die EST 80 eingetreten
sind. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass der Modulator/Deflektor 110 angeregt
wird, wie in 1a angegeben.
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In
jedem Fall ist die durchschnittliche kinetische Energie der Ionen
in der EST 80 bekannt.
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Von
den verschiedenen Ionenspezies, die von der Injektionsfalle 60 in
die EST 80 injiziert werden, wird ein Teilsatz von zu analysierenden
Spezies identifiziert. In einer Ausführung wird ein spezifischer diskreter
Satz von Ionenspezies (zum Beispiel über einen breiten
Masse-zu-Ladungs-Verhältnisbereich hinweg) identifiziert – das
heißt, es wird eine Mehrzahl von diskreten Ionenspezies
ausgewählt. Alternativ können Ober- und Untergrenzen
für einen definierten Masse-zu-Ladungs-Verhältnisbereich
ausgewählt werden, wobei alle Spezies innerhalb dieses Bereichs
selektiert werden. Es wird angenommen, dass dies bis zu einem gewissen
Ausmaß auch auf das Gleiche gilt, dass es so oder so erforderlich
ist, das spezifische Masse-zu-Ladungs-Verhältnis jeder interessierenden
Ionenspezies zu identifizieren. Jedoch kann sich die Art und Weise,
in der die Ionen in der EST 80 gehandhabt werden, sobald
sie identifiziert sind, ein wenig in Abhängigkeit von der
Nähe jeder Ionenspezies zu den anderen in dem selektierten Satz
unterscheiden können, im Hinblick auf die Massezahl und/oder
in Abhängigkeit von der Ionenzahl.
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So
oder so verwenden, sobald die mehreren Ionenspezies von Interesse
identifiziert worden sind, ein Fallencontroller 120, der
mit der EST 80 verbunden ist und einen Prozessor enthält,
die bekannte Schwingungsperiode jeder der interessierenden Ionenspezies
bei ihren bekannten kinetischen Energien, um eine optimierte Separations-
und Analyseprozedur zu errechnen. Eine bevorzugte Ausführung
eines Algorithmus, dies zu tun, ist nachfolgend im Detail in Verbindung
mit den 3a bis 3c beschrieben.
Um jedoch ein Verständnis des Hardware-Betriebs zu erlauben,
wird nun eine kurze Übersicht angegeben.
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In
einfachsten Ausführungen, wenn nur eine geringe Zahl von
Ionenspezies (zum Beispiel 2 oder 3) aus einer einzigen Füllung
der EST 80 analysiert werden soll, ist in der Regel keine
Unterteilung der Gesamtzahl der selektierten Ionenspezies erforderlich.
Andererseits bestimmt, wo eine größere Anzahl von
Ionenspezies analysiert werden soll, der Fallencontroller 120 einen
optimalen Teilsatz der interessierenden Ionenspezies basierend auf
einer Separation in der Periode der interessierenden Ionen. Wenn
zum Beispiel 15 unterschiedliche Ionenspezies analysiert werden
sollen, kann der Fallencontroller 120 zum Beispiel 5 dieser
15 Spezies, die stark unterschiedliche Schwingungsperioden haben,
derart rasch identifizieren, dass sie innerhalb der EST separiert
werden, wenn sie gleichzeitig von der Injektionsfalle 60 injiziert
werden. Dies, wie nachfolgend erläutert, können
die verbleibenden 12 der 15 identifizierten Spezies in diesem Fall
extern der EST 80 zur Reinjektion in nachfolgenden Zyklen
gespeichert werden, wiederum geeignet unterteilt wie geeignet und
wie entschieden durch den Fallencontrolloer-Algorithmus.
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Zur
einfacheren Erläuterung nimmt die folgende Beschreibung
an, dass alle der unterschiedlichen Ionenspezies, die anfänglich
in die EST-Injektionsfalle 60 injiziert worden sind, nur
drei Spezies letztendlich von Interesse sind. Auch wird die Annahme
gemacht, dass jede dieser drei Ionenspezies Ionen enthält,
die Oszillationen mit ziemlich unterschiedlichen Oszillationsperioden unterliegen,
so dass sie leicht separierbar sind. Nichtsdestoweniger versteht
es sich, das gleichermaßen auch kompliziertere und überlappende
Sätze von Ionenspezies gemäß der vorliegenden
Erfindung berücksichtigt werden können.
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Im
vorliegenden Beispiel berechnet der Fallencontroller 120,
die drei interessierenden Ionenspezies von den restlichen Ionen
zu separieren, die abgelaufenen Zeiten, zu denen jedes der Ionen
der interessierenden Spezies in der Nähe des Modulators/Deflektors 110 sein
wird. Der Modulator/Deflektor 110 (nach der Injektion und
wo erforderlich Beschleunigung in der EST 80) wird in der
bevorzugte Ausführung durch den Fallencontroller 120 so
angesteuert, dass er jedes der nicht interessierenden Ionenspezies
von dem Ionenoszillationsweg 105 weg ablenkt. Jedoch wird
für jene Ionen von Spezies, die von Interesse sind, unter
der Steuerung des Fallencontroller 120 der Modulator/Deflektor 110 umgeschaltet,
so dass er zu der Zeit abgeschaltet wird, wenn Ionen dieser interessierenden
Spezies in seiner Nähe sind. Somit laufen Ionen der interessierenden
Spezies entlang dem Weg 105 und werden durch die Reflektoren 90, 100 reflektiert,
wohingegen alle anderen Ionen aus diesem Weg 105 abgelenkt/gerichtet
werden. Nach einer Anzahl von Oszillationen in der EST 80 oszillieren
nur die Ionen der interessierenden Spezies entlang dem Weg 105 hin und
zurück, wobei die verbleibenden Ionen von nicht interessierenden
Spezies entfernt worden sind.
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In
der gegenwärtig bevorzugten Ausführung wird der
Modulator/Deflektor 110 fortlaufend angeregt, außer
zu jenen Zeiten, wo die Ionen von Spezies, die von Interesse sind,
in seiner Nähe sind. Wenn man annimmt, dass alle der in
die elektrostatische Falle 80 injizierten Ionenspezies
vorab bekannt sind, wäre es natürlich auch möglich,
die EST 80 andersherum zu betreiben, das heißt
so, dass der Modulator/Deflektor 110 immer abgeschaltet
ist, außer dann, wenn Ionen aller der nicht interessierenden
Spezies in seiner Nähe sind, wenn er angeregt wird, um
die nicht interessierenden Ionenspezies aus dem Weg 105 wegzubewegen.
Während darüber hinaus das Vorstehende einfach
das Anregen und Abschalten des Modulators/Deflektors 110 beschreibt,
wäre es gleichermaßen auch möglich, dass
der Modulator/Deflektor 110 immer angeregt ist, gleichwohl
mit unterschiedlichen Spannungen, so dass die Ionen der interessierenden
Spezies entlang einem ersten Weg (der sich von dem Weg unterscheidet,
entlang dem sie bei Ankunft an dem Modulator/Deflektor 110 gelaufen
sind), abgelenkt oder umgelenkt werden, wobei aber diese Ionen natürlich
bewahrt werden, wohingegen die Ionen der nicht interessierenden Spezies
entlang einem zweiten Weg abgelenkt werden, so dass sie von den
interessierenden Ionenspezies abgetrennt werden.
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Benachbarte
Ionenpakete können zeitlich von einigen 10 ns bis zu einigen
10 ms abgetrennt werden. Da massengleiche Ionenpakete temporäre Breiten
in der Größenordnung von einigen 10 ns haben,
wird die Selektion von interessierenden Spezies durch die Reaktion
der Elektronik nicht beschränkt, sondern vielmehr durch
die physikalischen Dimensionen der zur Isolation verwendeten Vorrichtung,
das heißt des Modulators/Deflektors 110. Zum Beispiel hat
ein 1000 Da-Ionenpaket mit einer 20-nsek-Pulsbreite bei einer kinetischen
Energie von 10 keV eine räumliche Größe
von 0,89 mm. Daher sollte der Modulator/Deflektor 110 idealerweise
eine kleinere Abmessung haben, die in der Praxis mit der viel größeren
Abmessung des Ionenstrahls in Konflikt tritt.
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Auch
schließt das Erfordernis der hohen Transmission des Mehrfachdurchlaufsystems
die Verwendung von Vorläuferionenselektionsvorrichtungen,
das heißt des Modulators/Deflektors 110, die Gitter
oder Drähte im Flugweg 105 der Ionen enthalten,
aus; obwohl solche Systeme häufig in Tandem-TOF-Anwendungen
von Nicht-Mehrfachdurchlaufsystemen verwendet werden. Ein Mehrfachdurchlaufvorläuferionenselektionssystem mit
sogar 99% Transmission würde während der massenspektrometrischen
Analyse aufgrund des wiederholten Durchlaufs der Ionen durch den
Modulator/Deflektor 110 unakzeptabel hohe Verluste mit sich
bringen. Aus diesem Grund werden für den Modulator/Deflektor 110 gewöhnlich
offene Systeme ohne hineinragende Drähte verwendet, und
die Vorläuferionenselektion kommt von den Ablenkplatten
in den feldfreien Bereichen oder durch Ein- und ausschalten von
elektrostatischen Analysatoren. Alle diese Vorrichtungen haben relativ
große Dimensionen in der Größenordnung
von einigen 10 mm oder sogar vielen Zentimetern. Im Ergebnis ist
eine größere Anzahl von Durchläufen erforderlich,
um räumlich benachbarte Ionenpakete zu separieren, und
auch dann ist nur eine geringe Auflösung erzielbar.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die niedrig auflösende Vorläuferionenselektion
stattfindet, während sich die Ionen innerhalb der EST 80 befinden,
unter Verwendung eines Modulators/Deflektors 110, der von
dem Ionenstrahl nicht getroffen wird. Auf diese Weise kommen Ionenpakete
von Ionen, die zu unterschiedlichen Durchläufen gehören,
einander nicht nahe, und im Ergebnis kann ein einfacherer, letztendlicher
Ionenselektionsprozess angewendet werden. Die niedrig auflösende
Separation innerhalb der EST 80 kann mit einem relativ
großen Modulator/Deflektor 110 stattfinden, der
die Transmission der Ionen bei mehreren Durchläufen nicht
reduziert. Die letztendliche Massenselektion kann zum Beispiel ein
Drahtionengatter vom Bradbury-Nielsen-Typ verwenden und kann stattfinden,
nachdem die Ionen von der EST 80 entlang dem ersten weg
ejiziert worden sind. Dies würde es dem System erlauben,
eine höhere Auflösung der Ionenselektion unter
Verwendung einer geringeren Anzahl von Durchläufen an der
EST 80 zu erzielen. Dies ist insbesondere für
die MS/MS-Analyse nützlich, wenn nur eine geringe Anzahl
von m/z Fenstern, wie etwa einem oder zwei, für die nachfolgende
Fragmentierung selektiert werden sollen. In diesem Fall wird die
Separationszeit für die Vorläuferionenselektion
verkürzt, die Vakuumanforderungen könnten geringer
sein, der Signalverlust ist minimiert und der Tastzyklus wird verbessert.
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Immer
noch in Bezug auf 1a kann es Fälle
geben, wo es wünschenswert ist, die anfangs nicht interessierenden
Ionenspezies auszufangen, zur nachfolgenden Analyse in weiteren
Zyklen des Spektrometers. Dies ist insbesondere dann so, wenn der
Fallencontroller 120 das Spektrum oder den Satz von identifizierten
Spezies von Interesse in Teilsätze unterteilt hat, wie
oben erläutert; jene Ionen, die in dem ersten Zyklus separiert
worden sind, obwohl nicht von Interesse, werden nach Wunsch zur
Analyse in nachfolgenden Zyklen zurückgehalten, um zum Beispiel
die Konstruktion eines vollen Massenspektrums zu erlauben. Um dies
zu tun, werden, wie in 1a ersichtlich, die Ionen, die
in diesem besonderen Zyklus nicht von Interesse sind, aber die zur
Analyse in weiteren Zyklen behalten werden sollen, entlang einem
Weg 130 zu einer optionalen elektrischen Sektorvorrichtung 140 abgelenkt
und verzögert. Dies führt die ejizierten Ionen
durch eine weitere Ionenoptik zurück in die Injektionsfalle 60,
in die die Ionen durch eine zweite Injektionsfalleneintrittsöffnung 150 injiziert
werden. Von dort werden die Ionen in der Injektionsfalle 60 gespeichert,
zur anschließenden Ejektion orthogonal durch die Ionenaustrittsöffnung 65 zurück
in die elektrostatische Falle 80 zur Analyse in einem nachfolgenden
Zyklus. Falls gewünscht, können die Ionen in der
Injektionsfalle 60 einer weiteren Verarbeitung unterzogen
werden, vor der Rückejektion in die EST 80 (zum
Beispiel Fragmentierung).
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Sobald
die interessierenden Ionenspezies separiert worden sind (das heißt
normalerweise, sobald die interessierenden Ionenspezies die einzigen Ionen
sind, die in der EST 80 verbleiben), regt der Fallencontroller 120 den
Modulator/Deflektor 110 an, wenn diese interessierenden
Ionenspezies in seiner Nähe sind, um diese aus dem Oszillationsionenweg 105 weg
und zu einem Ionenempfänger 125 hin abzulenken.
Dieser Empfänger 125 könnte ein Detektor sein,
bevorzugt ein Detektor mit hohem Dynamikbereich, wie etwa einem
Elektronenvervielfacher (zum Beispiel ein Channeltron), wobei die
Reaktionszeit des Detektors typischerweise weniger als 1 ms, aber gewöhnlich
zumindest 100 ns beträgt. Alternativ könnte dieser
Empfänger 125 eine externe Fragmentationszelle
und/oder ein Massenspektrometer wie etwa ein Orbitrap sein, ein
Flugzeit-(TOF)-Fourier-Transformationsionenzyklus-Resonanz(FT-ICR)Massenspektrometer
etc. In 1a könnte diese externe
Fragmentierung in der Vorfalle 40 stattfinden, mit anschließender Überführung
von Fragmentionen in die oder in der Injektionsfalle 60, nach
ihrer Injektion in die EST 80, wie oben angemerkt. Eine
alternative Anordnung ist in 1b gezeigt. 1b entspricht
weitgehend 1a, so dass gleiche Bezugszahlen
zur Bezeichnung gleicher Teile verwendet werden. In 1b ist
die Fragmentationszelle 160 benachbart dem Ionenweg 105 angeordnet,
um Ionen zu empfangen, die von dem Modulator/Deflektor 110 abgelenkt
worden sind.
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Die
Einschränkungen der Reaktionszeit des Empfängers 125 können
jedoch, gemäß bevorzugten Aspekten der vorliegenden
Erfindung, bequem überwunden werden, indem sichergestellt
wird, dass der Fallencontroller 120 jede separate Ionenspezies
sequentiell zum Empfänger 125 ablenkt, mit einem
Zeitabstand zwischen jeder Spezies, der gleich oder größer
als die Reaktionszeit des Empfängers 125 ist.
In anderen Worten, in dem obigen Beispiel, wo es drei interessierende
Ionenspezies gibt und diese drei Ionenspezies in der EST 80 gemäß der
obigen Technik separiert worden sind, kann eine erste dieser selektierten
Ionenspezies mit einem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis (m/z1) zur Zeit t1 zum
Ionenempfänger 125 umgelenkt werden, wobei eine
zweite dieser drei selektierten Ionenspezies mit einem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis
(m/z2) bis zu einer Zeit t2 nicht
zu dem Ionenempfänger 125 umgelenkt wird, wobei
t2 – t1 größer
oder gleich der Empfängerreaktionszeit ist. Es versteht
sich natürlich, dass innerhalb der Toleranzen der EST 80 die
Ionen der interessierenden Spezies entlang dem Weg 105 mehrere
weiter hin und zurück oszillieren dürfen, wohingegen eine
dieser Ionenspezies detektiert wird.
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Die
Verwendung eines langsameren Detektors als Detektor 125 erlaubt
es, den Dynamikbereich der detektierten Intensität stark
zu vergrößern. Sie erlaubt auch die Verwendung
von heutigen Detektionssystemen von Quadrupol- oder von Ionenfalleninstrumenten.
Diese Systeme sind also signifikant billiger als typische Datensysteme
für schnellere Detektoren (zum Beispiel Flugzeit). Die
Vergrößerung des Dynamikbereichs der Detektion macht
es möglich, detektorbezogene Schwankungen und Sättigungseffekte zu
reduzieren, und macht es somit möglich, eine quantitative
Analyse auszuführen. Normalerweise wird eine solche Analyse
mittels Triple-Quadropol-Massenspektrometern ausgeführt,
häufig unter Verwendung eines ähnlichen Moleküls
als internem Kalibrierungsmittel. Die vorgeschlagene Erfindung erlaubt
die Speicherung von Paaren des Analyten und des internen Kalibirierungsmittels
für jede der interessierenden Spezies, und die anschließende
Detektion von diesen allen in einem einzigen Analysezyklus, wie
oben gezeigt. Ein wichtiger Vorteil ist, dass sowohl der Analyt
als auch sein Kalibrierungsmittel in die Injektionsfalle 60 und
die EST 80 gleichzeitig eintreten, um hierdurch den Einfluss
von intermittierenden Ionenquellenschwankungen zu reduzieren.
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Alle
Betriebsmodi von Triple-Quadrupolen werden mittels des vorgeschlagenen
Verfahrens möglich gemacht.
- a) Vorlaufscan.
Ein nahezu kontinuierliches Spektrum über einen gewünschten
Massebereich kann in kleinen Abschnitten erfasst werden. N mehrere m/z-Fenster
werden in jedem Zyklus selektiert und zu dem Empfänger 125 gerichtet.
Zum Beispiel könnte N zwischen 20 und 40 liegen. Im nächsten
Zyklus werden diese m/z-Fenster-Werte in dem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis
(zum Beispiel um 0,1%) inkrementiert, und die Intensitäten für
die neuen Fenster erfasst. Der Prozess wird wiederholt, bis der
interessierende Massebereich abgedeckt ist, und ein nahezu kontinuierliches Spektrum
aus einer Kombination der Daten aus jedem Zyklus gebildet werden
kann.
- b) Produktscan. Für jedes zur Fragmentierung selektierte
M/Z werden mehrere M/Z-Fenster (zum Beispiel M = 20 bis 40) in jedem
Zyklus nach Fragmenten selektiert und zu dem Empfänger 125 gerichtet.
Diese M/Z-Fenster werden von Zyklus zu Zyklus gestuft, wie oben
beschrieben.
- c) Neutralverlust-Scan. Für jedes zur Fragmentierung
selektierte m/z wird nur das oder die m/z Fenster entsprechend dem/(den)
interessierenden Neutralverlust(en) zur Selektion detektiert.
-
Für
die Fälle a) und b) ist die Verbesserung des Tastzyklus
N in Bezug auf ein herkömmliches Abtastinstrument. Bei
einer Wiederholrate von etwa 1000 Hz läge die äquivalente
Abtastgeschwindigkeit bei 1000·N m/z-Fenster pro Sekunde.
Bei einem m/z-Fenster kann zum Beispiel 0,1 Da und N = 20 entspricht
dies 2000 Da/sec für ein hochauflösendes Spektrum.
-
Ein
weiterer Vorteil von Aspekten der vorliegenden Erfindung ist, dass
es nicht notwendig ist, Ionen unterschiedlicher interessierender
Spezies einzeln zu extrahieren und zu detektieren. Der Fallencontroller 120 ist
in der Lage zu berechnen, wann, trotz der unterschiedlichen Oszillationsperioden,
Ionen von zwei unterschiedlichen interessierenden Spezies nichtsdestoweniger
an dem Modulator/Deflektor 110 zusammenfallen, weil jede
seit der Injektion in die EST 80 unterschiedlichen Oszillationszahlen
unterzogen worden ist. Somit können zwei oder mehr interessierende
Ionenspezies gleichzeitig zur Detektion ejiziert werden. Unter anderem
könnte dies zur Analyse von mehrfach geladenen Zuständen
des gleichen Analyten (zum Beispiel eines Proteins) verwendet werden,
um das Signalrausch-Verhältnis zu verbessern. Dies wird
unten wiederum im näheren Detail in Verbindung mit den 3a bis 3c erläutert.
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Wenn
man sich nun zu 2d wendet, so ist dort ein zusammengesetztes
Zeitdiagramm schematisch gezeigt, welches den Anregungswellenverlauf anzeigt,
der durch den Fallencontroller 120 an den Modulator/Deflektor 110 angelegt
wird, wobei drei Ionenspezies m/z1, m/z2 und m/z3 identifiziert
und zur nachfolgenden Analyse selektiert werden. Die 2a, 2b und 2c zeigen
das Zeitdiagramm für Anregungsimpulse zu dem Modulator/Deflektor 110 jeweils
für die Fälle, wo nur Ionen von m/z1,
m/z2 oder m/z3 zur
Analyse selektiert werden. Wie unten im näheren Detail
erläutert wird, ist das zusammengesetzte Zeitdiagramm von 2d die Summe
der 2a, 2b und 2c.
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Ionen
von verschiedenen Ionenspezies werden in die EST 80 injiziert.
Die drei interessierenden Ionenspezies m/z1,
m/z2 und m/z3 werden
identifiziert, zur Separation von den verbleibenden nicht gewünschten
Ionenspezies. Der Fallencontroller 120 kann die Zeiten
berechnen, zu denen jede der drei Ionenspezies m/z1,
m/z2 und m/z3 den
Modulator/Deflektor 110 durchläuft, weil jede
dieser Ionenspezies separat eine gesonderte Oszillationsperiode
hat. Wie in 2a gezeigt, haben zum Beispiel
Ionen einer ersten Spezies mit einem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis
m/z, eine Oszillationsperiode von t1 (das
heißt Ionen dieser Spezies durchlaufen den Modulator/Deflektor 110 zu
den Zeiten T' + t1, T' + 2t2,
T' + 3t1). Wie in 2b gezeigt,
haben andererseits die Ionen einer zweiten Ionenspezies m/z2 eine Oszillationsperiode t2,
so dass die Ionen dieser Spezies zu den Zeiten T'' + t1,
T'' + 2t2, T'' + 3t1 etc.
den Modulator/Deflektor 110 durchlaufen. Wie schließlich
in 2c gezeigt, durchlaufen Ionen der dritten Ionenspezies m/z2 den Modulator/Deflektor 110 mit
einer Oszillationsperiode t3, das heißt
zu den Zeiten T''' + t3, T''' + 2t3, T''' + 3t3 etc.
Als Konsequenz dieser unterschiedlichen Schwingungsperioden der
drei Ionenspezies t1, t2 und
t3 versteht es sich natürlich,
dass diese unterschiedlichen Ionenspezies den Modulator/Deflektor 110, über
eine Ionenseparationsperiode P hinweg, unterschiedlich oft durchlaufen
(siehe 2d). In den Ausführungsbeispielen
durchlaufen die Ionen des ersten Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses
m/z1 über die Zeit P hinweg den
Modulator/Deflektor 110 fünf Mal, wohingegen die
Ionen der Spezies m/z2 sieben Mal dem Modulator/Deflektor 110 durchlaufen (2b)
und die Ionen der dritten Ionenspezies m/z3 ihn
zehn Mal durchlaufen (2c).
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Wie
oben erläutert, ist es bevorzugt, obwohl nicht essentiell,
dass der Modulator/Deflektor 110 normalerweise angeregt
wird, während der Modulator/Deflektor 110 nur
dann abgeschaltet wird, wenn die Ionen der drei gewählten
Ionenspezies in seiner Nähe sind. Wenn man die 2a, 2b und 2c mit 2d vergleicht
(wo jedes der Zeitdiagramme eine gemeinsame Zeitachsenskala und
einen gemeinsamen Startpunkt hat), wird ersichtlich, dass der Modulator/Deflektor 110 abgeschaltet
wird, kurz bevor die Ionen der dritten Ionenspezies, die ein Masse-zu-Ladungs-Verhältnis
m/z3 haben, in der Nähe dieses
Modulators/Deflektors 110 ankommen. Die Ionen der zweiten
Spezies m/z2 haben eine etwas längere
Oszillationsdauer t2, aber sind, während der
ersten der in den 2a bis 2d gezeigten Oszillation,
den Ionen der dritten Spezies ausreichend nahe, so dass der Modulator/Deflektor 110 abgeschaltet
bleibt. Ähnlich ist bei den ersten Spezies mit einem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis
m/z1, die eine noch längere Oszillationsperiode
t1 haben, wobei diese Ionen an dem Modulator/Deflektor 110 unmittelbar
nach den Ionen der zweiten Ionenspezies in der ersten Oszillation
ankommen, wie in den 2a bis 2d gezeigt.
Somit bleibt der Modulator/Deflektor 110 abgeschaltet,
um zu erlauben, dass die Ionen der ersten Spezies entlang dem Weg 105 kontinuierlich
durchlaufen (1a).
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Sobald
die Ionen der ersten Ionenspezies den Modulator/Deflektor 110 durchlaufen
haben, wird er wieder angeschaltet, so dass Ionen von irgendwelchen
anderen Ionenspezies als den drei Ionenspezies m/z1,
m/z2 oder m/z3 aus
dem Ionenweg 105 hinausgelenkt werden, zur Entfernung aus
der EST 80 oder zum Verwerfen, wie oben erläutert.
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Nach
einer weiteren Zeitperiode wird der Modulator/Deflektor 110 einmal
mehr abgeschaltet, da der Fallencontroller 120 berechnet
hat, dass Ionen des dritten Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses
m/z3 wieder an dem Modulator/Deflektor 110 ankommen werden
(2c). jedoch sind hierbei die Ionen der zweiten
und dritten Masse-zu-Ladungs-Verhältnisse bereits von den
Ionen des dritten Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses ausreichend
getrennt, so dass der Modulator/Deflektor 110 etwas später
wieder eingeschaltet wird, bevor Ionen der zweiten Spezies ankommen.
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Nach
einigen wenigen Oszillationen bedeuten jedoch die signifikant unterschiedlichen
Schwingungsperioden der Ionen der unterschiedlichen interessierenden
Spezies, dass Ionen von einer Spezies sich mit Ionen einer anderen
der Spezies fangen, wegen des Abschlusses einer unterschiedlichen
Anzahl von Oszillationen. Somit kann man am in 2d markierten
Punkt X erkennen, dass die Ionen der zweiten und dritten Spezies
angenähert gleichzeitig beide an dem Modulator/Deflektor 110 angekommen sind,
obwohl die Ionen der dritten Spezies in der EST eine Runde mehr
zurückgelegt haben als die Ionen der zweiten Spezies.
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Sobald
eine ausreichende Zeit abgelaufen ist, so dass die drei gewünschten
Ionenspezies von den restlichen abgetrennt worden sind (das heißt
in der bevorzugten Ausführung, wo alle außer den
drei Ionenspezies m/z1, m/z2 und
m/z3 aus der EST 80 entfernt worden
sind), kann der Fallencontroller 120 veranlassen, dass
eine andere Spannung an den Modulator/Deflektor 110 angelegt
wird, um Ionen von einer oder mehreren der interessierenden Spezies aus
dem Ionenweg 105 zu dem Empfänger 125 umzulenken.
Wie in 2d gezeigt, veranlasst, zur
Zeit Y, der Fallencontroller 120, dass an den Modulator/Deflektor 110 eine
Spannung mit der entgegengesetzten Polarität zu jener angelegt
wird, die normalerweise angelegt wird, um die ungewünschten
Ionenspezies zu entfernen. Diese lenkt nur Ionen der dritten Ionenspezies
m/z3 aus dem Ionenweg 105 zu dem
Empfänger 125 um.
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Nichtsdestoweniger
versteht sich aus dem Vorstehenden, dass durch angemessene Auswahl der
Zeit, zu der der Modulator/Deflektor 110 mit dieser entgegengesetzt
polarisierten Spannung angeschaltet wird, es möglich ist,
mehr als eine Ionenspezies gleichzeitig zu ejizieren. Wenn zum Beispiel,
anstatt den Modulator/Deflektor 110 zur in 2d gezeigten
Zeit X abzuschalten, eine entgegengesetzt polarisierte Spannung,
wie sie etwa zur Zeit Y gezeigt ist, über eine längere
Zeitspanne an den Modulator/Deflektor 110 angelegt würde,
dann würden die Ionen beider zweiten und dritten Ionenspezies
gleichzeitig aus dem Ionenweg 105 zu dem Ionenempfänger 125 ejiziert.
Da die Schwingungsperiode aller interessierender Ionen bekannt ist,
ist der Fallencontroller 120 in der Lage, vorab eine Zeit
zu berechnen, wann Ionen von einer, einigen oder allen interessierenden
Ionenspezies in jeglicher Kombination an dem Modulator/Deflektor 110 im
Wesentlichen zusammenfallen.
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Ein
weiterer sich ergebender Vorteil der oben erläuterten Technik
ist, dass sie die Umlenkung von interessierenden Ionenspezies an
dem Ionenempfänger 125 zu jeder Zeit gestattet,
nach der Trennung der interessierenden Ionen von den nicht interessierenden
Ionen. Insbesondere erlaubt dies, dass die interessierenden Ionenspezies,
gemäß den oben beschriebenen Techniken, zu dem
Ionenempfänger 125 umgelenkt werden, um zu gestatten,
dass der Ionenempfänger 125 die Ionen entsprechend
ihrer Reaktionszeit richtig erfasst, bevor Ionen einer anderen interessierenden
Spezies zu ihm hin gelenkt werden. In anderen Worten, die Zeit zwischen
dem Ejizieren von zum Beispiel der Ionen der dritten interessierenden Ionenspezies
m/z3 und der anschließenden Zeit
der Ejektion der Ionen der zweiten Spezies m/z2 kann
so ausgewählt werden, dass sie größer
ist als die Reaktionszeit des Empfängers 125.
Wenn zum Beispiel der Empfänger 125 ein Elektronenvervielfacher
ist, könnte diese Zeit in der Größenordnung
von 10 Mikrosekunden liegen. Somit kann, durch Kenntnis der Zeiten,
zu denen unterschiedliche interessierende Ionenspezies den Modulator/Deflektor 110 durchlaufen,
der Fallencontroller 120 die Ionenejektionsstrategie berechnen,
die sicherstellt, dass jedes der interessierenden Ionenspezies zu
dem Ionenempfänger 125 gelenkt wird, zur separaten
Detektion mit Zeitintervallen, die größer sind
als die Reaktionszeit des Ionenempfängers 125.
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Wenn
man sich nun den 3a bis 3c zuwendet,
ist ein Flussdiagramm gezeigt, das eine bevorzugte Ausführung
eines Algorithmus darstellt, der eine mehrfache Ionenisolation und
-detektion gestattet.
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In
Schritt 300 ist ein Verwender oder eine datenabhängige
Software in der Lage, eine List von Ionenspezies zu definieren,
die innerhalb der EST 80 isoliert werden sollen. Diese
Liste aller möglicher Ionen, die isoliert werden könnten,
wird typischerweise durch den Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen
eingeschränkt, die in einer einzigen Füllung in die
EST 80 injiziert werden können, oder alternativ den
Massebereich von Ionen, die durch Ionisierung innerhalb der EST 80 gebildet
werden. Anstatt die Liste von Ionenspezies, die isoliert werden
können, einzuschränken, das heißt, das „Menü” von
Ionenspezies gemäß dem, was in der EST 80 zur
Verfügung steht, könnte jedoch, als weitere Erweiterung, der
Fallencontroller 120 stattdessen den Rest des Massenspektrometers 10 ansteuern,
um den Massebereich von Ionen zu definieren, die in die EST 80 injiziert
werden sollen (oder darin gebildet werden sollen), als Resultat
der vom Verwender zur Analyse ausgewählten Ionen.
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Sobald
eine Liste von interessierenden Ionenspezies vom Benutzer identifiziert
worden ist, berechnet in Schritt 310 der Fallencontroller 120 die Flugzeit
als Funktion der Anzahl von Reflektionen, K, des Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses
jeder identifizierten Ionenspezies, und zusätzlichen Variablen
W, wie etwa zum Beispiel der in die Falle injizierten Ionen. Mathematisch
kann man dies ausdrücken als TOF (K, m/z, W). Der Fallencontroller
berechnet auch die Spreizung in den Flugzeiten jeder identifizierten Ionenspezies,
mathematisch ausgedrückt als ΔTOF (K, m/z, W).
In beiden Fällen können die Werte TOF und ΔTOF
unter Verwendung von Kalibrierungs-/theoretischen Daten erhalten
werden, wie oben beschrieben worden ist. Dann wird in Schritt 320 die
minimale Anzahl von Reflektionen Kmin berechnet,
in Abhängigkeit von der erforderlichen Auflösung
R. Wiederum kann dies mathematisch ausgedrückt werden als
Kmin (R, m/z, W).
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Die
gesamte Erfassungsdauer T wird dann in „Chargen” jeweils
mit der Breite dT unterteilt. Die Breite jeder Charge dT wird auf
die Schaltseite des Modulators/Deflektors 110 bezogen und
kann zum Beispiel auf der Basis der Ansteigszeit von 10 bis 90%
der Spitzenablenkspannung bestimmt werden. Wie in Schritt 330 gezeigt,
wird jede Charge mit einem Nullwert initiiert (die Bedeutung des
Flagwerts wird unten weiter erläutert).
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In
Schritt 340 von 3A ist
eine erste Wiederholungsschleife 340 gezeigt. Der Fallencontroller 120 durchläuft
diese Schleife für jeden Wert von K von 1 bis i, und für
jedes Masse-zu-Ladungs-Verhältnis der gewählten Ionenspezies
(m/z1 bis m/zj).
In jedem Fall, wenn TOF (K, m/z, W) +/– ΔTOF (K,
m/z, W) in eine der n Zeitchargen fällt, dann wird dieser Zeitcharge
ein Wert von 1 zugeordnet, wenn das Flag in dieser Charge zu dieser
Zeit vorab Null ist, und wenn das Chargenflag bereits auf 1 gesetzt
ist (weil die Zeitcharge bereits von Null auf 1 gesetzt worden ist,
weil ein anderes TOF (K, m/z, W) +/– ΔTOF (K, m/z,
W) in diese Charge fällt, dann wird das Chargenflag auf
2 weitergeschaltet. Wenn jedoch das Chargenflag bereits auf 2 gesetzt
worden ist, wird darüber hinaus nicht weitergeschaltet.
Das Vorhandensein eines Flags 2 in einer bestimmten Zeitcharge bezeichnet
eine Interferenz zwischen zwei Ionenspezies, das heißt
gibt an, wo zwei unterschiedliche Ionenspezies zu einer bestimmten
Zeit am Modulator/Deflektor 110 zusammenfallen würden.
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Sobald
die Schleife 340 beendet worden ist, werden die Chargenflagdaten
in Schritt 350 (3b) nachverarbeitet,
um schlecht aufgelöste Peaks zu korrigieren. Wenn zum Beispiel
zwei unterschiedliche Nicht-Null-Werte (das heißt 1 oder
2) aufeinanderfolgen oder sie durch nur eine Null voneinander getrennt
sind, dann wird in diesem Fall allen Zeitchargen innerhalb dieses
Bereichs schlechter Auflösung ein Flag von 2 zugeordnet.
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In
Schritt 360 wird eine zweite Schleife initiiert. Für
jede vom Verwender gewählte Ionenspezies (m/z1 bis
m/zj) und für alle K cvon einem
Minimalwert Kmin bis zu Ki wird
der Schwerpunkt TOF (K, m/z, W) berechnet, bis zur Zeit T (der Erfassungsdauer).
In Schritt 370 ordnet dann der Fallencontroller 120 jedem
m/z eine entsprechende Zeitcharge dT zu, wenn diese Charge einen
Wert von 1 hat.
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Dann
wird durch den Fallencontroller 120 eine letzte Bearbeitungsschleife 380 initiiert.
Allgemein ausgedrückt, hat diese Bearbeitungsschleife zum
Ziel, einen optimierten Teilsatz der Liste aller zu isolierenden
Ionenspezies zu identifizieren, mit Schwingungsperioden (oder irgendeinem
anderen Parameter), die in Anpassung an die Auflösung des Empfängers 125 (oder
einer weiteren Stufe der Ionenverarbeitung) ausreichend voneinander getrennt sind.
Zum Beispiel könnte es sein, dass sich nicht alle Spezies,
an deren Messung der Verwender interessiert ist, in der Lage sein
können, innerhalb der Auffangzeit T ausreichend trennen
lassen, um zwischen diesen einen ausreichenden Zeitabstand zu bekommen.
Diese Bearbeitungsschleife 380 bestimmt, welche Spezies
ausreichend abgetrennt werden kann, und somit welche innerhalb einer
Füllung der EST 80 gemessen werden kann. Natürlich
können, wie oben beschrieben, beliebige Ionen, welche von
jener Spezies sind, die der Benutzer letztlich zu analysieren wünscht,
abgetrennt und anderswo gespeichert werden, zur Rückinjektion
in die EST 80 in nachfolgenden Zyklen. Somit kann die Bearbeitungsschleife 380 die
Gruppe von zum Beispiel 20 interessierenden Ionenspezies in vier
Teilsätze von fünf Ionenspezies unterteilen, wobei
jeder der Teilsätze maximal separierte Schwingungsperioden
der Ionen darin aufweist. Es muss verdeutlicht werden, dass die
Anzahl der Ionenspezies in jedem Teilsatz, die Anzahl der Teilsätze
usw. insgesamt eine Sache der konstruktiven Auswahl ist, die von
solchen Parametern abhängig ist, aber darauf nicht beschränkt
ist, wie etwa die Auflösung des Massenspektrometers 10,
die akzeptablen Gesamtbearbeitungszeiten des Ions, die Probenabundanz
usw.
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Wenn
man im näheren Detail auf die Prozessschleife 380 blickt,
sieht man in 3B, dass jede Zeitcharge derart
bearbeitet wird, dass eine Zeitchargensequenz identifiziert wird,
worin, falls möglich, zumindest eine Zeitcharge für
jede Ionenspezies, deren Flag auf 1 gesetzt ist, von allen anderen
Zeitchargen, deren Flag gleich 1 ist, durch einen Betrag dTdet separiert wird, der die Zeitauflösung
des Detektors ist und der viel größer sein könnte
als die Breite jeder Zeitcharge. Es ist unwahrscheinlich, dass sich
alle vom Verwender ausgewählten Spezies zeitlich ausreichend
separieren lassen, wobei in diesem Fall mittels dieses Verfahrens
so viel wie möglich gefunden werden. Sobald die Ejektionszeitchargen
für die erfolgreichen Spezies bekannt sind, werden alle
anderen das Flag 1 enthaltenden Chargen auf Flag 2 gesetzt, um die
Ionen weiter durchzulassen, zur späteren Ejektion derselben
auf den Detektor. Es könnte notwendig werden, verschiedene
unterschiedliche Kombinationen auszuprobieren, um die Anzahl von
Ionen zu maximieren, die innerhalb des Teilsatzes der Gesamtliste
der interessierenden Ionen detektiert werden können. Wenn
bestimmt wird, dass keine der Kombinationen erlaubt, zumindest eines
der Ionenspezies aus der vom Verwender eingegebenen Liste zu detektieren,
dann werden diese Spezies zur späteren Abfrage in nachfolgenden Zyklen
belassen.
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Schließlich
wird, sobald die Bearbeitungsschleife 380 abgeschlossen
worden ist und die optimierte Gruppierung der Ionenspezies identifiziert worden
ist, diese letzte Sequenz dazu benutzt, die Triggersequenz zu erzeugen
(wie etwa jene, die in 2d gezeigt
ist), welche den Modulator/Deflektor 110 auslöst.
Insbesondere wird eine Null in der letzten Sequenz das ablenken
auf einen Strahlenabsorber (Abfall), der in 1 nicht
gezeigt ist, auslösen. Eine „1” löst
die Ablenkung auf den Empfänger 125 aus. Schließlich
bedeutet eine „2”, dass keine Ablenkung stattfinden
sollte, das heißt das Ion ohne Ablenkung durchgelassen
werden sollte.
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Als
Alternative könnte natürlich eine Ablenkung auf
den Empfänger 125 durch einen zweiten Modulator/Deflektor 110 erfolgen
(in 1a nicht gezeigt). In diesem Fall könnten
die oben identifizierten Signale in zwei Sequenzen von Triggern
aufgeteilt werden, deren jede nur Nullen und 1en aufweist.
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Obwohl
eine spezifische Ausführung der vorliegenden Erfindung
beschrieben worden ist, versteht es sich, dass vom Fachkundigen
zahlreiche Modifikationen und Verbesserungen in Betracht gezogen werden
könnten.
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Zusammenfassung
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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ladungspartikelfalle,
in der Ionen mehrfachen Hin- und Herreflektionen unterliegen und/oder
einer geschlossenen Umlaufbahn um gewöhnlich einen Satz
von Elektroden herum unterliegen. Die Erfindung erlaubt eine hoch
leistungsfähige Isolation von mehreren Ionenspezies zur
anschließenden Detektion oder Fragmentierung, durch Ablenken
von Ionen aus der Ionenfalle gemäß einem Zeitschema,
das in Bezug auf die Ionenschwingungsperioden innerhalb der Ionenfalle
berechnet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 3226543
A [0006, 0025]
- - US 6013913 A [0006, 0006, 0025]
- - US 6888130 A [0008]
- - US 2005/0151076 A [0025]
- - SU 1716922 A [0025]
- - US 300625 [0025]
- - GB 2080021 [0025]