DE112011104377B4

DE112011104377B4 - Ionendetektion

Info

Publication number: DE112011104377B4
Application number: DE112011104377.5T
Authority: DE
Inventors: Alexander Alekseevich Makarov
Original assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Current assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2020-03-12
Anticipated expiration: 2031-12-15
Also published as: JP5657812B2; JP2014501429A; CN103262205A; CN103262205B; US20170040152A1; WO2012080352A1; GB201021232D0; GB2488745A; US9520280B2; US20130264473A1; DE112011104377T5; GB2488745B; US9741551B2

Abstract

Massenanalysator mit:
einem elektrostatischen Feldgenerator, der dafür eingerichtet ist, ein elektrostatisches Feld zwischen einer Außenelektrode (84, 85) und einer Innenelektrode (90) bereitzustellen, wobei die Außenelektrode (84, 85) koaxial zur Innenelektrode (90) ist und das elektrostatische Feld bewirkt, dass Ionenpakete entlang einer Längsrichtung mit einer Periode schwingen;
einer Pulsdetektionselektrodenanordnung (91, 92) mit mindestens einer Pulsdetektionselektrode, wobei die Pulsdetektionselektrodenanordnung (91, 92) dafür konfiguriert ist, einen Bildstrom von Ionenpaketen, die nahe der Pulsdetektionselektroden transitieren, in Form eines transienten Pulssignals über eine Zeitdauer zu detektieren, die wesentlich kürzer ist als die Periode der Ionenpaketschwingung;
wobei die Pulsdetektionselektrodenanordnung (91, 92) unter Verwendung eines Teils der Innenelektrode (90); und/oder der Außenelektrode (84, 85) hergestellt ist;
einer harmonischen Detektionselektrodenanordnung (93, 94) mit mindestens einer Detektionselektrode, wobei die Detektionselektrodenanordnung (93, 94) dafür konfiguriert ist, einen Bildstrom von Ionenpaketen, die nahe der Detektionselektroden transitieren, in Form eines harmonischen transienten Signals zu detektieren, wobei das Signal für jedes Ion ein sinusförmiges und/oder cosinusförmiges Signal enthält; und
einem Prozessor, der dafür konfiguriert ist, die Ionenintensität in Bezug auf das Masse-Ladungs-Verhältnis auf der Grundlage des transienten Pulssignals und des harmonischen transienten Signals zu identifizieren.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Massenanalysator oder ein Verfahren zur Ionendetektion für einen Massenanalysator.
Hintergrund der Erfindung
Fouriertransformations-Massenspektrometrie (FTMS) verwendet ein elektromagnetisches Feld, in dem kohärente Ionenpakete innerhalb des Analysators in freie harmonische Oszillationen mit einer Periode versetzt werden, die eine Funktion ihres Masse-zu-Ladung- (m/z) Verhältnisses ist. Das elektromagnetische Feld kann durch eine Kombination aus einem elektrostatischen Feld und einem magnetostatischen Feld, z.B. in einem Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz- (FTICR) Massenanalysator, oder nur durch ein elektrostatisches Feld bereitgestellt werden, z.B. in einem Orbital-Trapping-Massenanalysator (vermarktet unter der Handelsbezeichnung Orbitrap⁽™⁾). FTMS unter Verwendung von HF-Feldern ist ebenfalls bekannt, ist allerdings aufgrund der begrenzten analytischen Leistungsfähigkeit wenig verbreitet.
Typischerweise werden Ionen durch einen Bildstrom (Image Current) detektiert, der in Detektionselektroden erzeugt wird, wenn die Ionen in deren Nähe daran vorbeifliegen. Es ist bekannt, dass das Auflösungsvermögen der m/z-Analyse in der FTMS durch das Unschärfeprinzip der Fouriertransformation begrenzt ist. Dieses verknüpft das Auflösungsvermögen streng mit der Anzahl detektierter kohärenter Oszillationen von Ionenpaketen. Daher führt das Erhöhen der Detektionszeit in einem FTMS-Massenanalysator zu einer proportionalen Verbesserung des Auflösungsvermögens der m/z-Analyse.
Häufig wird vor einer Massenanalyse eine Flüssigkeitstrennung ausgeführt, wobei durch die zunehmende Geschwindigkeit einer derartigen Trennung Druck auf die Detektionszeit in einer Massenspektrometrie- und einer Tandem-Massenspektrometrieanalyse ausgeübt wird. Das Verkürzen der Detektionszeit, ohne das Auflösungsvermögen wesentlich zu beeinflussen, ist ein Hauptproblem in der FTMS.
Bekannte Ansätze betreffen eine Datenverarbeitung des harmonischen transienten Bildstroms, der auch als ein kontinuierlicher transienter Bildstrom bezeichnet und erzeugt wird, wenn die Detektionszeit mindestens der Länge der Oszillationsperiode der Ionenpakete gleicht. Beispielsweise sind die folgenden Ansätze in Betracht gezogen worden: Autokorrelation (vergl. Marshall A.G.; Verdun, F.R., „Fourier Transforms in NMR, optical and mass spectrometry", Elsevier, 1990, Seiten 150 - 155); Lineare Vorhersage (vergl. Guan S., Marshall A.G., „Linear Prediction Cholesky Decomposition vs Fourier Transform Spectral Analysis for Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry", Anal. Chem., 1997, 69 (6), Seiten 1156 - 1162, und US-5,047,636 A); und Filterdiagonalisierungsverfahren (FDM) (vergl. Mandelshtam, V.A., „FDM: The filter diagonalization method for data processing in NMR experiments“, Prog. Nucl. Magn. Res. Spectrosc., 2001, 38, Seiten 159 - 196).
Die WO 2007/000587 A2 betrifft elektrostatische Multireflexionssysteme und insbesondere Verbesserungen in Bezug auf die elektrostatische Ionenfalle von Orbitrap.
Die GB 2470600 A betrifft ein Verfahren zur Teilung geladener Teilchen durch einen Analysator.
Diese bekannten Ansätze versuchen, das harmonische transiente Signal, das ein Zeitbereichsignal ist, an eine Summe von Sinus- oder Cosinuskurven anzupassen. Dies ist als das harmonische Inversionsproblem bekannt und ein schwieriges, nicht-lineares Anpassungsproblem, insbesondere bei einer für Massenspektrometrie typischen großen Anzahl verrauschter Peaks. Verrauschte Daten erschweren die Konstruktion einer Liste von Peaks oder Spektrallinien vom harmonischen transienten Signal unter Verwendung dieser Alternativen zur Fouriertransformation. Alternative Verfahren zum Gewinnen und/oder Analysieren von Daten unter Verwendung von FTMS sind wünschenswert, um die Detektionszeit zu verkürzen, ohne das Auflösungsvermögen zu verschlechtern.
Beschreibung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird durch die vorliegende Erfindung ein Massenanalysator bereitgestellt, mit: einer Einrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen Feldes (elektrostatischer Feldgenerator), die dazu geeignet ist, ein elektrostatisches Feld zu erzeugen oder bereitzustellen, das veranlasst, dass Ionenpakete entlang einer Längsrichtung mit einer Periode oszillieren bzw. schwingen; einer Pulsdetektionselektrodenanordnung, die dafür konfiguriert ist, ein pulsförmiges transientes Signal zu erfassen bzw. detektieren; einer Elektrodenanordnung zum Erfassen eines harmonischen Signals (harmonische Detektionselektrodenanordnung), die dafür konfiguriert ist, ein harmonisches transientes Signal zu erfassen bzw. detektieren; und einem Prozessor, der dafür konfiguriert ist, eine Ionenintensität bezüglich des Masse-zu-Ladung-Verhältnisses basierend auf dem harmonischen transienten Signal und dem pulsförmigen transienten Signal zu bestimmen bzw. zu identifizieren. Vorzugsweise ist die Pulsdetektionselektrodenanordnung dafür konfiguriert, das pulsförmige transiente Signal über eine Zeitdauer zu detektieren, die wesentlich kürzer ist als die Periode der Ionenpaketschwingung bzw. Ionenpaketoszillation. Die Zeitdauer für die Detektion des pulsförmigen transienten Signals kann nicht größer sein als 75%, 50%, 25%, 10%, 5%, 1% oder 0,5% der Periode der Ionenpaketoszillation. Optional ist die Elektrodenanordnung zum Detektieren eines harmonischen Signals dafür konfiguriert, das harmonische transiente Signal über mindestens die Periode der Ionenpaketoszillation bzw. Ionenpaketschwingung kontinuierlich zu detektieren.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird durch die vorliegende Erfindung ein Massenanalysator bereitgestellt, mit: einer Einrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen Feldes, die dazu geeignet ist, ein elektrostatisches Feld zu erzeugen, das veranlasst, dass Ionenpakete gebildet werden, die entlang einer Längsrichtung mit einer Periode oszillieren bzw. schwingen; einer Pulsdetektionselektrodenanordnung, die dafür konfiguriert ist, ein pulsförmiges transientes Signal über eine Zeitdauer zu detektieren, die wesentlich kürzer ist als die Periode der Ionenpaketoszillation; einer Elektrodenanordnung zum Detektieren eines harmonischen Signals, die mindestens an den Umkehrpunkten von Ionenpaketen in der Längsrichtung angeordnet und dafür konfiguriert ist, ein harmonisches transientes Signal zu detektieren, das einen Bildstrom enthält; und einem Prozessor, der dafür konfiguriert ist, eine Ionenintensität bezüglich des Masse-zu-Ladung-Verhältnisses basierend auf dem pulsförmigen transienten Signal und dem harmonischen transienten Signal zu bestimmen. Optional weist die Elektrodenanordnung zum Detektieren eines harmonischen Signals mehrere Elektroden auf, wobei die mehreren Elektroden auf verschiedenen Potenzialen gehalten werden.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Massenanalysator bereitgestellt, mit: einer Einrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen Feldes, die dazu geeignet ist, ein elektrostatisches Feld zu erzeugen, das veranlasst, dass kohärente Ionenpakete entlang mindestens einer Richtung eine harmonische Bewegung mit einer Periode ausführen; einer Pulsdetektionselektrodenanordnung, die dafür konfiguriert ist, ein pulsförmiges transientes Signal über eine Zeitdauer zu detektieren, die wesentlich kürzer ist als die Periode der harmonischen Ionenpaketbewegung; einer Elektrodenanordnung zum Detektieren eines harmonischen Signals, die dafür konfiguriert ist, ein harmonisches transientes Signal über eine Zeitdauer zu detektieren, die mindestens 80%, 50% oder 30% der Gesamtzeit der harmonischen Ionenpaketbewegung beträgt; und einem Prozessor, der dafür konfiguriert ist, eine Ionenintensität bezüglich des Masse-zu-Ladung-Verhältnisses basierend auf dem pulsförmigen transienten Signal und dem harmonischen transienten Signal zu bestimmen.
Gemäß einem vierten Aspekt kann ein Massenanalysator bereitgestellt werden, mit: einer Einrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen Feldes, die dazu geeignet ist, ein elektrostatisches Feld zu erzeugen, das veranlasst, dass kohärente Ionenpakete entlang eines Bereichs in einer Längsrichtung eine harmonische Bewegung ausführen; einer Pulsdetektionselektrodenanordnung, die dafür konfiguriert ist, ein pulsförmiges transientes Signal zu detektieren, wobei die Pulsdetektionselektrodenanordnung mindestens eine Pulsdetektionselektrode aufweist, wobei jede der mindestens einen Pulsdetektionselektroden eine Breite in der Längsrichtung hat, die wesentlich kleiner ist als der Bereich der harmonischen Bewegung; einer Elektrodenanordnung zum Detektieren eines harmonischen Signals, die dafür konfiguriert ist, ein harmonisches transientes Signal zu detektieren; und einem Prozessor, der dafür konfiguriert ist, eine Ionenintensität bezüglich des Masse-zu-Ladung-Verhältnisses basierend auf dem pulsförmigen transienten Signal und dem harmonischen transienten Signal zu bestimmen. Der Bereich der harmonischen Bewegung kann der durch die Ionen zurückgelegt Peak-Peak-Abstand sein. Optional hat jede der mindestens einen Pulsdetektionselektrode in der Längsrichtung eine Breite, die mehr als 50%, 25%, 10%, 5%, 2% oder 1% des Bereichs der harmonischen Bewegung beträgt.
Die Verwendung einer Pulsdetektionselektrodenanordnung in Kombination mit einer Elektrodenanordnung zum Detektieren eines harmonischen Signals ermöglicht es, zusätzliche Daten vom Massenanalysator zu erhalten. Vorteilhaft werden das harmonische transiente Signal und das pulsförmige transiente Signal im Wesentlichen gleichzeitig erhalten. Die Kombination dieser beiden Signale, die in der bevorzugten Ausführungsform beide Bildstromsignale sind, ermöglicht es, eine breite Vielfalt verschiedener Datenverarbeitungstechniken zu verwenden. Tatsächlich kann das pulsförmige transiente Signal vorteilhaft verwendet werden, um die unter Verwendung des harmonischen transienten Signals erhaltene Spektrallinienliste zu verbessern.
Unter einem harmonischen transienten Signal versteht man normalerweise ein Signal, das für jedes Ion ein sinusförmiges und/oder cosinusförmiges Signal mit einem begrenzten Frequenzbereich enthält. Insbesondere ist dieser begrenzte Frequenzbereich typischerweise schmal und um die Frequenz von Axialoszillationen der Ionen im Gerät herum angeordnet. In einigen Fällen kann der begrenzte Frequenzbereich nur die Frequenz der Axialoszillationen der Ionen enthalten, während er in anderen Fällen die dritte, möglicherweise die fünfte und optional noch höhere Harmonische dieser Frequenz enthalten kann. Wenn die dritte oder die fünfte oder höhere Harmonische vorhanden sind, ist ihr Gesamtbeitrag zur Gesamtleistung im Signal normalerweise nicht größer als 5%, 3% oder 1%. Ein pulsförmiges transientes Signal wird dagegen typischerweise für jedes Ion eine Serie sinusförmiger und/oder cosinusförmiger Signale der Frequenz der Axialoszillationen der Ionen und eine wesentliche Anzahl Harmonischer dieser Frequenz enthalten. Außerdem tragen die Harmonischen zu einem wesentlichen Prozentsatz zur Gesamtleistung im Signal bei, z.B. zu mindestens 5%, 10%, 25% oder 50% der gesamten Signalleistung.
Nachstehend werden weitere Merkmale der Erfindung beschrieben, die auf jeden der verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung anwendbar sind. Es ist ersichtlich, dass viele dieser Merkmale miteinander kombinierbar sind, wobei nachstehend nicht alle dieser Kombinationen ausführlich dargestellt sind.
Optional ist der Prozessor ferner dafür konfiguriert, die Ionenintensität bezüglich des Masse-zu-Ladung-Verhältnisses durch Verarbeiten des harmonischen transienten Signals unter Verwendung mindestens eines der folgenden Verfahren zu bestimmen: Fouriertransformation; lineares Vorhersageverfahren; Filterdiagonalisierungsverfahren und beliebige andere harmonische Inversionsverfahren. Das Filterdiagonalisierungsverfahren kann optional in Kombination mit dem auf das pulsförmige transiente Signal angewendeten Analyseverfahren verwendet werden, um eine Liste von Masse-zu-Ladung-Verhältnissen und zugeordneten Ionenintensitäten zu erhalten, die unter Verwendung beider Signale iterativ verbessert wird.
Der Prozessor kann optional dafür konfiguriert sein, die Ionenintensität bezüglich des Masse-zu-Ladung-Verhältnisses durch Verarbeiten des pulsförmigen transienten Signals unter Verwendung mindestens eines der folgenden Verfahren zu bestimmen: Autokorrelation; lineares Vorhersageverfahren; Filterdiagonalisierungsverfahren; beliebige andere harmonische Inversionsverfahren; und Wavelet-Transformation. Diese Techniken, insbesondere Wavelet-Transformation, können zum Analysieren pulsförmiger transienter Signale gut geeignet sein. Die Verwendung einer Wavelet-Transformation ist gegenüber Fouriertransformationen bevorzugt, weil Fouriertransformationen zu Harmonischen von dünnen Streifendetektorelektroden führen, wobei zwischen den Harmonischen eine Signalverbreiterung auftritt.
Vorzugsweise weist die
Pulsdetektionselektrodenanordnung mindestens eine Detektionselektrode mit einer derartigen Breite in der Längsrichtung auf, dass Ionenpakete in der Nähe der mindestens einen Detektionselektrode für eine Zeitdauer vorbeifliegen, die wesentlich kürzer ist als die halbe Periode der Ionenpaketoszillation. Vorzugsweise ist die Breite derart, dass die Vorbeiflugzeit der Ionenpakete nicht länger ist als 50%, 25%; 12,5% oder 6,25% der halben Periode der Ionenpaketoszillation. Durch Einstellen der Breite der Elektrode kann ein pulsförmiges transientes Signal detektiert werden, vorzugsweise ein Bildstromsignal.
In der bevorzugten Ausführungsform weist der Massenanalysator ferner auf: eine sich bezüglich mindestens einer Innenelektrode koaxial erstreckende Außenelektrode, wobei die Einrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen Feldes dazu geeignet ist, das elektrostatische Feld zwischen der Außenelektrode und der Innenelektrode zu erzeugen. Der Massenanalysator ist eine elektrostatische Falle, und das elektrostatische Feld wird unter Verwendung eines elektrischen Feldes erzeugt, beispielsweise wie in einem Orbital-Trapping-Massenanalysator. Die Innen- und die Außenelektrode sind vorteilhaft derart angeordnet, dass ein hyper-logarithmisches elektrostatisches Feld erzeugt wird. Alternativ können andersartige elektrostatische Fallenanordnungen verwendet werden, wie sie beispielsweise in den Dokumenten DE 04408489 A1 , US 3,226,543 A , US-3,621,242 A , US 5,880,466 A , US 6,888,130 B1 , US-6,903,333 A1 , US 7,755,040 A1 , WO 2007/109672 A2 und WO 2010/072137 A1 beschrieben sind. Ebenso kann jeder Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenanalysator als weitere Alternative verwendet werden.
Wenn ein Orbital-Trapping-Massenanalysator verwendet wird, kommen mehrere optionale Implementierungsmerkmale in Betracht. In einigen Ausführungsformen wird die Pulsdetektionselektrodenanordnung unter Verwendung mindestens eines Teils der Innenelektrode und/oder der Außenelektrode gebildet. Das pulsförmige transiente Signal enthält einen an der Pulsdetektionselektrodenanordnung detektierten Bildstrom. Dann können die Innenelektrode und/oder die Außenelektrode optional einen ersten Seitenelektrodenabschnitt, einen zweiten Seitenelektrodenabschnitt und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Seitenelektrodenabschnitt angeordneten und durch elektrisch isolierende Abschnitte davon getrennten Mittelelektrodenabschnitt aufweisen, wobei die Pulsdetektionselektrodenanordnung aus dem Mittelelektrodenabschnitt gebildet wird. Das pulsförmige transiente Signal ist in diesen Ausführungsformen vorteilhaft ein Bildstrom.
In diesen Ausführungsformen kann die Innenelektrode und/oder die Außenelektrode vorteilhaft aus einem Isolator ausgebildet sein, wobei der erste und der zweite Seitenelektrodenabschnitt und der Mittelelektrodenabschnitt durch Metallisieren auf der Oberfläche des Isolators ausgebildet sind. Die Innenelektrode ist vorteilhaft derart konfiguriert, dass der Widerstand zwischen dem ersten bzw. dem zweiten Seitenelektrodenabschnitt und dem Mittelelektrodenabschnitt mindestens 100 MΩ beträgt, Bevorzugter ist die Innenelektrode und/oder die Außenelektrode derart konfiguriert, dass der Widerstand zwischen dem ersten bzw. dem zweiten Seitenelektrodenabschnitt und dem Mittelelektrodenabschnitt nicht größer ist als 10¹² bis 10¹⁴ Ω. In einer Ausführungsform ist der Isolator aus Glas hergestellt.
Optional weist der Massenanalysator ferner einen Leiter auf, der dazu geeignet ist, das pulsförmige transiente Signal dem Rand der Innenelektrode und/oder der Außenelektrode zuzuführen, wobei der Leiter durch Metallisieren auf der Oberfläche des Isolators ausgebildet ist. Alternativ weist der Massenanalysator ferner einen Leiter auf, der dazu geeignet ist, das pulsförmige transiente Signal dem Rand der Innenelektrode und/oder der Außenelektrode zuzuführen, wobei der Leiter außerhalb des Volumens ausgebildet ist, in dem Ionen eingefangen werden.
In einigen Ausführungsformen kann der Mittelelektrodenabschnitt einen ersten Mittelelektrodenteil und einen zweiten Mittelelektrodenteil aufweisen, wobei das pulsförmige transiente Signal eine Kombination aus einem im ersten Mittelelektrodenteil erzeugten Bildstrom und einem im zweiten Mittelelektrodenteil erzeugten Bildstrom aufweist. Vorteilhaft ermöglicht dies das Verwerfen von Common-Mode-Rauschen durch Kombinieren zweier pulsförmiger transienter Bildströme.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Pulsdetektionselektrodenanordnung aufweisen: eine im Inneren des Massenanalysators angeordnete Umwandlungselektrode, wobei das elektrostatische Feld derart konfiguriert ist, dass Ionenpakete auf die Umwandlungselektrode auftreffen, wodurch veranlasst wird, dass Sekundärelektronen emittiert werden; eine außerhalb des Massenanalysators angeordnete Gitterelektrode, die derart angeordnet ist, dass sie die Sekundärelektroden von der Umwandlungselektrode empfängt; eine Dynode, die derart angeordnet ist, dass sie die Sekundärelektroden von der Gitterelektrode empfängt; und Mikrokanalplatten oder einen Sekundärelektrodenvervielfacher, die/der derart angeordnet sind/ist, dass sie/er von der Dynode empfangene Sekundärelektroden detektieren/detektiert. Das pulsförmige transiente Signal weist dadurch vorteilhaft das an den Mikrokanalplatten oder im Sekundärelektronenvervielfacher erzeugte Signal auf. Eine derartige Ausführungsform kann im Vergleich zu anderen Detektionsverfahren zu einem verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis führen. Vorzugsweise ist die Umwandlungselektrode von der Innenelektrode und der Außenelektrode räumlich beabstandet.
Die Pulsdetektionselektrodenanordnung weist vorteilhaft eine erste Pulsdetektionselektrode und eine zweite Pulsdetektionselektrode auf, und der Massenanalysator weist ferner vorzugsweise einen Pulssignal-Differenzverstärker auf, der dazu geeignet ist, das pulsförmige transiente Signal basierend auf der Differenz zwischen einem in der ersten Pulsdetektionselektrode erzeugten Signal und einem in der zweiten Pulsdetektionselektrode erzeugten Signal bereitzustellen.
In vielen Ausführungsformen kann die
Elektrodenanordnung zum Detektieren eines harmonischen Signals eine erste Elektrode zum Detektieren eines harmonischen Signals und eine zweite Elektrode zum Detektieren eines harmonischen Signals aufweisen, und der Massenanalysator kann ferner einen Differenzverstärker für harmonische Signale aufweisen, der dazu geeignet ist, das harmonische transiente Signal basierend auf der Differenz zwischen einem in der ersten Elektrode zum Detektieren eines harmonischen Signals erzeugten Bildstrom und einem in der zweiten Elektrode zum Detektieren eines harmonischen Signals erzeugten Bildstrom bereitzustellen. Optional weist die erste Elektrode zum Detektieren eines harmonischen Signals einen ersten Abschnitt einer Innenelektrode des Massenanalysators auf und weist die zweite Elektrode zum Detektieren eines harmonischen Signals einen zweiten Abschnitt einer Innenelektrode des Massenanalysators auf. Alternativ kann eine Außenelektrode des Massenanalysators einen ersten Außenelektrodenteil und einen zweiten Außenelektrodenteil aufweisen, wobei die erste Elektrode zum Detektieren eines harmonischen Signals den ersten Außenelektrodenteil aufweist und die zweite Elektrode zum Detektieren eines harmonischen Signals den zweiten Außenelektrodenteil aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Ionendetektionsverfahren für einen Massenanalysator bereitgestellt, wobei veranlasst wird, dass Ionen Ionenpakete bilden, die entlang einer Längsrichtung mit einer Periode oszillieren bzw. schwingen. Das Verfahren weist die Schritte auf: Detektieren eines pulsförmigen transienten Signals; Detektieren eines harmonischen transienten Signals; und Bestimmen einer Ionenintensität bezüglich eines Masse-zu-Ladung-Verhältnisses basierend auf dem harmonischen transienten Signal und dem pulsförmigen transienten Signal. Der Massenanalysator veranlasst vorteilhaft durch Erzeugen eines elektrostatischen Feldes, dass Ionen Ionenpakete bilden, die entlang einer Längsrichtung mit einer Periode oszillieren bzw. schwingen. Vorzugsweise erfolgt die Detektion des pulsförmigen transienten Signals über eine Zeitdauer, die kürzer ist als die Periode der Ionenpaketoszillation. Optional erfolgt die Detektion des harmonischen transienten Signals kontinuierlich über mindestens einen wesentlichen Teil jeder Periode der Ionenpaketoszillation.
Gemäß einem anderen Aspekt wird ein Ionendetektionsverfahren für einen Massenanalysator bereitgestellt, wobei veranlasst wird, dass sich Ionenpakete bilden, die entlang einer Längsrichtung mit einer Periode oszillieren bzw. schwingen. Das Verfahren weist die Schritte auf: Detektieren eines pulsförmigen transienten Signals über eine Zeitdauer, die wesentlich kürzer ist als die Periode der Ionenpaketoszillation; Detektieren eines harmonischen transienten Signals, das ein Bildstromsignal enthält, das mindestens an Umkehrpunkten der Ionenpakete in der Längsrichtung detektiert wird; und Bestimmen einer Ionenintensität bezüglich eines Masse-zu-Ladung-Verhältnisses basierend auf dem harmonischen transienten Signal und dem pulsförmigen transienten Signal. Optional weist das harmonische transiente Signal einen Bildstrom auf, der unter Verwendung mehrerer Elektroden detektiert wird, wobei die mehreren Elektroden auf verschiedenen Potenzialen gehalten werden.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ionendetektionsverfahren für einen Massenanalysator bereitgestellt, wobei veranlasst wird, dass Ionen kohärente Ionenpakete bilden, die entlang mindestens einer Richtung eine harmonische Bewegung mit einer Periode ausführen. Das Verfahren weist die Schritte auf: Detektieren eines pulsförmigen transienten Signals über eine Zeitdauer, die wesentlich kürzer ist als die Periode der harmonischen Ionenpaketbewegung; kontinuierliches Detektieren eines harmonischen transienten Signals über eine Zeitdauer, die mindestens 80%, 50% oder 30% der Gesamtzeit der harmonischen Ionenpaketbewegung beträgt; und Bestimmen einer Ionenintensität bezüglich eines Masse-zu-Ladung-Verhältnisses basierend auf dem harmonischen transienten Signal und dem pulsförmigen transienten Signal.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ionendetektionsverfahren für einen Massenanalysator bereitgestellt, wobei veranlasst wird, dass Ionen kohärente Ionenpakete bilden, die entlang eines Bereichs in einer Längsrichtung eine harmonische Bewegung ausführen. Das Verfahren weist die Schritte auf: Detektieren eines pulsförmigen transienten Signals unter Verwendung mindestens einer Pulsdetektionselektrode mit einer Breite in der Längsrichtung, die wesentlich kleiner ist als der Bereich der harmonischen Bewegung; Detektieren eines harmonischen transienten Signals; und Bestimmen einer Ionenintensität bezüglich eines Masse-zu-Ladung-Verhältnisses basierend auf dem harmonischen transienten Signal und dem pulsförmigen transienten Signal.
Vorzugsweise weist der Schritt zum Bestimmen der Ionenintensität bezüglich eines Masse-zu-Ladung-Verhältnisses das Verarbeiten des pulsförmigen transienten Signals unter Verwendung mindestens eines der folgenden Verfahren auf: Autokorrelation; lineare Voraussage; Filterdiagonalisierungsverfahren und Wavelet-Transformation.
Optional weist der Schritt zum Bestimmen der Ionenintensität bezüglich eines Masse-zu-Ladung-Verhältnisses ferner das Verarbeiten des harmonischen transienten Signals unter Verwendung mindestens eines der folgenden Verfahren auf: Fouriertransformation; Filterdiagonalisierungsverfahren; und beliebige andere harmonische Inversionsverfahren.
In einigen Ausführungsformen weist der Schritt zum Bestimmen der Ionenintensität bezüglich eines Masse-zu-Ladung-Verhältnisses ferner die Schritte auf: Verarbeiten des pulsförmigen transienten Signals zum Bestimmen eines vorläufigen Satzes von Frequenzen und zugeordneter Intensitäten; und Verarbeiten des harmonischen transienten Signals zusammen mit dem vorläufigen Satz von Frequenzen und zugeordneten Intensitäten zum Bestimmen einer Ionenintensität bezüglich des Masse-zu-Ladung-Verhältnisses. Dies ermöglicht aufgrund der parallelen Verarbeitung des pulsförmigen transienten Signals und des harmonischen transienten Signals und der Verwendung zweier Signale in Kombination eine verbesserte Bestimmung von Massenspektrumpeaks mit höheren Geschwindigkeiten als in herkömmlichen Systemen, wodurch ein verbessertes Massenspektrum erhalten wird.
Optional verwendet der Schritt zum Verarbeiten des harmonischen transienten Signals zusammen mit dem vorläufigen Satz von Frequenzen und zugeordneten Intensitäten ein Filterdiagonalisierungsverfahren.
Vorzugsweise verwendet der Schritt zum Detektieren eines pulsförmigen transienten Signals eine Pulsdetektionselektrodenanordnung mit mindestens einer Detektionselektrode mit einer derartigen Breite in der Längsrichtung, dass Ionenpakete in der Nähe der mindestens einen Detektionselektrode für eine Zeitdauer vorbeifliegen, die kürzer ist als die Periode der Ionenpaketoszillation.
In einigen Ausführungsformen weist der Massenanalysator ferner eine bezüglich der Innenelektrode koaxial ausgerichtete Außenelektrode auf, wobei veranlasst wird, dass die Ionenpakete durch ein elektrostatisches Feld zwischen der Außenelektrode und der Innenelektrode in Oszillation bzw. Schwingung versetzt werden. Dann verwendet der Schritt zum Detektieren des pulsförmigen transienten Signals optional mindestens einen Teil der Innenelektrode und/oder der Außenelektrode.
Optional weist die Innenelektrode einen ersten Seitenelektrodenabschnitt, einen zweiten Seitenelektrodenabschnitt und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Seitenelektrodenabschnitt angeordneten und durch elektrisch isolierende Abschnitte davon getrennten Mittelelektrodenabschnitt auf, wobei im Schritt zum Detektieren des pulsförmigen transienten Signals der Mittelelektrodenabschnitt verwendet wird. Alternativ kann der Schritt zum Detektieren des pulsförmigen transienten Signals aufweisen: Veranlassen, dass Ionenpakete auf eine im Inneren des Massenanalysators angeordnete Umwandlungselektrode auftreffen, so dass Sekundärelektronen emittiert werden; und Detektieren der Sekundärelektronen außerhalb des Massenanalysator.
Vorteilhaft weist der Schritt zum Detektieren des pulsförmigen transienten Signals auf: Detektieren eines ersten Pulssignals unter Verwendung einer ersten Pulsdetektionselektrode; Detektieren eines zweiten Pulssignals unter Verwendung einer zweiten Pulsdetektionselektrode; und Bestimmen des pulsförmigen transienten Signals basierend auf der Differenz zwischen dem ersten Pulssignal und dem zweiten Pulssignal.
Es ist außerdem klar, dass entsprechend den hierin diskutierten Vorrichtungsmerkmalen optional weitere Prozessschritte für jeden der Verfahrensaspekte möglich sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das dafür konfiguriert ist, das hierin beschriebene Verfahren auszuführen, wenn es auf einem Prozessor läuft. Die vorliegende Erfindung kann außerdem ein computerlesbares Speichermedium aufweisen, das dazu geeignet ist, dieses Computerprogramm zu speichern, und einen Prozessor, der programmiert ist, um dieses Computerprogramm auszuführen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Weisen in die Praxis umgesetzt werden, von denen einige anhand von Beispielen und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen nachstehend beschrieben werden; es zeigen:

1 eine schematische Anordnung eines herkömmlichen Massenspektrometers mit einer elektrostatischen Falle;
2 eine schematische Anordnung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Falle;
3 exemplarische Signale, die durch die in 2 dargestellte Ausführungsform erzeugt werden;
4 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Analyseverfahrens zur Verwendung mit der in 2 dargestellten Ausführungsform;
5A eine erste Variante einer Elektrode zur Verwendung mit der in 2 dargestellten Ausführungsform;
5B eine zweite Variante der Elektrode zur Verwendung mit der in 2 dargestellten Ausführungsform;
6 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Falle; und
7 ein Beispiel einer Anordnung zum Detektieren eines harmonischen Signals unter Verwendung mehrerer Elektroden.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Nachstehend wird zunächst auf 1 Bezug genommen, die eine schematische Anordnung eines herkömmlichen Massenspektrometers mit einer elektrostatischen Falle zeigt. Die Anordnung von 1 ist im gemeinsam abgetretenen Dokument WO 02/078046 A2 ausführlich dargestellt und wird hierin nicht ausführlich beschrieben. 1 wird jedoch trotzdem kurz beschrieben, um die Verwendung und den Zweck der elektrostatischen Falle besser verstehen zu können. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet diese elektrostatische Falle.
Wie in 1 dargestellt ist, weist das Massenspektrometer 10 eine kontinuierliche oder gepulste Ionenquelle 20 auf, die gasförmige Ionen erzeugt. Diese durchlaufen einen Ionenquellenblock 30 und treten in eine HF-Sendevorrichtung 40 ein, die die Ionen durch Kollisionen mit Gas abkühlt. Die abgekühlten Ionen treten dann in einen Massenfilter 50 ein, der nur die Ionen innerhalb eines Fensters von m/z-Verhältnissen von Interesse extrahiert. Ionen innerhalb des Massenbereichs von Interesse gelangen dann in eine lineare Falle 60 (typischerweise eine C-Falle), die Ionen durch Anlegen eines HF-Potenzials an einen Satz von Stäben (typischerweise Quadrupol, Hexapol oder Oktupol) in einem Fallenvolumen speichert.
Wie im Dokument WO 02/078046 A2 ausführlicher beschrieben ist, werden Ionen in der linearen Falle 60 in einer Potenzialsenke gehalten, deren Boden in der Nähe einer Austrittselektrode davon angeordnet sein kann. Ionen werden aus der linearen Falle 60 in eine Linsenanordnung 70 ausgegeben, indem ein Gleichspannungspuls (DC) an die Austrittselektrode der linearen Falle 60 angelegt wird. Ionen durchlaufen die Linsenanordnung 70 entlang einer gekrümmten Linie, um Gasübertragung zu verhindern, und gelangen in eine elektrostatische Falle 80. In 1 ist die elektrostatische Falle 80 eine Falle des sogenannten Orbital-Trapping-Typs (kommerziell bekannt als „Orbitrap“ ⁽™⁾), die eine geteilte Außenelektrode 84, 85 und eine Innenelektrode 90 aufweist.
Im Betrieb wird an die Austrittselektrode der linearen Falle 60 eine Pulsspannung angelegt, um eingefangene Ionen freizugeben. Die Ionen kommen als Folge kurzer energetischer Pakete mit ähnlichem m/z-Verhältnis am Eingang zur elektrischen Falle 80 an. Derartige Pakete sind ideal geeignet für eine elektrostatische Falle, die eine Kohärenz von Ionenpaketen erfordert, damit eine Detektion stattfinden kann.
Die als kohärente Bündel in die elektrostatische Falle 80 eintretenden Ionen werden zur Mittelelektrode 90 hin gedrückt. Die Ionen werden dann in einem elektrostatischen Feld gefangen, so dass sie sich innerhalb der Falle in drei Richtungen bewegen und darin eingeschlossen gehalten werden. Anfängliche Bündel teilen sich in dünne Ringe auf, die entlang der Mittelelektrode oszillieren bzw. schwingen. Bildströme werden durch die erste Außenelektrode 84 und die zweite Außenelektrode 85 detektiert, wodurch ein erstes harmonisches transientes Signal 81 bzw. ein zweites harmonisches transientes Signal 82 bereitgestellt werden. Diese beiden Signale werden dann durch einen Differenzverstärker 100 verarbeitet und stellen ein harmonisches transientes Bildstromsignal 101 bereit.
Nachstehend wird unter Bezug auf 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Falle dargestellt. Die gleichen Komponenten wie in 1 sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die Mittelelektrode 90 ist derart ausgebildet, dass eine erste Detektions-Streifenelektrode bzw. Erfassungs-Bandelektrode 91 und eine zweite Detektions-Streifenelektrode bzw. Erfassungs-Bandelektrode 92 in der Nähe der Mitte der Mittelelektrode angeordnet sind. Eine erste Seitenelektrode 93 und eine zweite Seitenelektrode 94 sind ebenfalls auf diese Weise ausgebildet. Die erste Streifenelektrode 91 und die zweite Streifenelektrode 92 sind in der Nähe der Mitte der Mittelelektrode 90 angeordnet (z = 0), so dass sie in unmittelbarer Nähe des Strahls angeordnet sind. Der Strahl hat wie in herkömmlichen Geräten eine zylinderförmige Hüllkurve.
Nachdem Ionen über den Injektionsschlitz des elektrostatischen Fallenanalysators injiziert und durch rampenförmiges Erhöhen der Spannung zwischen der Mittelelektrode 90 und den Außenelektroden 84 und 85 näher zur Mittelelektrode 90 gebracht wurden, bewegen sich die Ionen auf stabilen kreisspiralförmigen Trajektorien mit einem gewünschten Radius. Wenn die Mittelelektrode 90 mit einer ausreichend hohen Genauigkeit gefertigt ist, könnten die Ionen während des Detektionssvorgangs näher zu ihr gebracht werden und in einem Abstand dR von der Mittelelektrode vorbeifliegen, wobei dR kleiner ist als jede der Breiten der ersten Detektions-Streifenelektrode 91 und der zweiten Detektions-Streifenelektrode 92. Aufgrund der Krümmung der Äquipotenziale könnte dR für Streifen auf der Mittelelektrode wesentlich kleiner gemacht werden als für Streifen auf den Außenelektroden 84 und 85.
Während des Fluges nahe der Streifenelektrode 91 und der Streifenelektrode 92 induzieren die Ionen jedes m/z-Verhältnisses einen periodischen Pulsbildstrom. Ein erster periodischer Pulsbildstrom wird dann durch den Leiter 95a bereitgestellt, und ein zweiter Pulsbildstrom wird dann durch den Leiter 95b bereitgestellt. Diese beiden Pulsbildströme werden an einen ersten Differenzverstärker 96 übergeben, der ein Ausgangssignal bereitstellt, das Gleichtaktrauschen ausschließt und dieses zur weiteren Verarbeitung verstärkt.
Parallel dazu übergeben die erste Seitenelektrode 93 und die zweite Seitenelektrode 94 auch den ersten transienten Bildstrom 97a und den zweiten transienten Bildstrom 97b an einen zweiten Differenzverstärker 98. Infolge dessen werden bei derselben Ioneninjektion zwei Transiente gewonnen: ein Pulstransient von den Streifenelektroden 91 und 92 und ein harmonischer Transient von den breiteren Elektroden. Vorzugsweise wird ein Zwei-Kanal-ADC mit geeigneter Detektionsrate verwendet, um beide Signale zu digitalisieren.
Die Verwendung von Streifenelektroden 91 und 92 beeinflussen in der Regel nur das Differenzausgangssignal für den harmonischen transienten Bildstrom durch die Erhöhung der 3. Harmonischen von 2 bis 3% auf 4 bis 5%. Dies verursacht typischerweise einen kleinen Knick in der Sinuskurve, wenn sie die Null durchläuft.
Unter Bezugnahme auf 3 sind beispielhafte transiente Pulssignale gezeigt, die durch die elektrostatische Falle von 2 gewonnen werden. Ein erstes transientes Pulssignal 111 ist das Signal, das von der Streifenelektrode 91 erzeugt wird. Ein zweites transientes Pulssignal 112 ist das Signal, das von der Streifenelektrode 92 erzeugt wird. Dann ist das differentielle Ausgangssignal 115 das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 96.
Die Periode des detektierten Pulssignals entspricht der Dauer einer halben Schwingung der Ionen im Analysator: $T = \frac{π}{ω} = π \sqrt{\frac{m}{z \cdot e \cdot k}}$
und die zeitliche Breite dT des Peaks, der durch das Band der Breite d in der Mitte der Falle detektiert wird, kann wie folgt geschätzt werden: $d T \approx \frac{d}{ω \cdot L} = T \cdot \frac{d}{ω \cdot L}$
wobei L die Amplitude der stabilen axialen Schwingungen im elektrostatischen Fallenanalysator 80 ist, und von d wird angenommen, dass es die maximale Größe des Ionenpakets in axialer Richtung überschreitet. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, dann könnten der quadratische Mittelwert von d und die maximale axiale Größe des Ionenpakets verwendet werden. Ähnliche Formeln könnten von anderen Arten von FTMS abgeleitet werden.
Solche periodischen Pulssignale sind gut geeignet für eine Analyse mittels Wavelet-Transformation. Dies ist zum Beispiel in US 5,436,447 A beschrieben. Dort wird diese Transformation verwendet für die Zwecke der Isotopintensitätsnachbildung. Das sogenannte „Mother-Wavelet“ könnte als die beste Näherung für die in 3 gezeigte Funktion gewählt werden und wird dann entlang eines zeitlichen Zugangs als glatte Funktion von m/z gedehnt und umgesetzt.
Der Vorteil der Verwendung einer Wavelet-Transformation ist das potenziell viel höhere Auflösungsvermögen, das wie folgt geschätzt werden könnte: $R_{w t} \approx N \cdot \frac{T \cdot a_{w t}}{d T}$
wobei N die Anzahl der vollen Schwingungen (jeweils mit Periode 2T) für ein gegebenes m/z während der Detektionszeit und a_wt der Overhead von der Spektrumverarbeitung ist (a_wt = 0,5 ... 1) .
Wenn die Fourier-Transformation für das harmonische Signal verwendet wird, könnte sein Auflösungsvermögen für den bestmöglichen Fall des Absorptionsmodus wie folgt geschätzt werden: $R_{F T} \approx N \cdot a_{F T}$
wobei AFT ein Overhead-Koeffizienten ist, der von der Apodisation stammt (A_FT = 0,4 ... 0,8). Weitere Einzelheiten hierzu sind in EP 2372747 A1 und US2011/240841 A1 zu finden. Somit ist die Verwendung der Wavelet-Transformation ein Gewinn beim Auflösungsvermögen G, nämlich etwa $G = R_{w t} / R_{F T} \approx T / d T .$
Wenn als Beispiel L = 6 mm, d = 2 mm für ein praktisches Orbitrap-System ist, so gilt: G = T/dT = 9,4. Dies ist ein bedeutender Vorteil. Darüber hinaus ist dieser Gewinn unabhängig von m/z. Leider konnte dieser Gewinn nur für Peaks mit einem Signal realisiert werden, das so stark ist, dass es über eine geringe Anzahl an Schwingungen detektierbar ist. Für realistischere Fälle mit geringerem Signal-Rausch-Verhältnis (S/N) wäre dieser Gewinn mindestens um den Faktor Wurzel aus 2 geringer. Dennoch ist dies ein Gewinn bei einem Auflösungsvermögen von über 6.
Wie zum Beispiel gezeigt in Bruce J. E, et al. („Trapping, Detection, und Mass Measurement of Individual Ions in a Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer", J. Am. Chem. Soc. Mass Spectrom. 1994 116, p. 1839-1841) und Makarov A. A. et al. („Dynamics of Ions of intact proteins in the Orbitrap mass analyzer", J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2009, 20, p.1486-1495), kann die moderne Bildstromdetektionselektronik nur wenige (z. B. 3 bis 5) Elementarladungen (e) detektieren, vor allem wenn die Dauer der Detektion τ lang genug ist (z. B. 0,5 bis 2 Sekunden). Diese Empfindlichkeit wird durch thermisches Rauschen der Eingangstransistoren der differentiellen Vorverstärker beschränkt. Für kürzere Detektion wird das S/N wie folgt skaliert: (1/τ)^1/2. Beispielsweise hätte ein Ionen-Peak, der 1000 e enthält und einen harmonischen Transient bei S/N = 200 bei einer Detektionsdauer von 1 s erzeugt, ein S/N = 200 bei einer Detektion von 10 ms.
Bei dem gleichen Ionenpeak wäre ein S/N, der mit Pulsbildstromdetektion an Streifenelektroden 91 und 92 erreicht wird, um einen Faktor Wurzel aus G niedriger als bei Fourier-Transformation, einfach wegen der um das G-fache niedrigeren effektiven Detektionszeit. Somit gilt für das Beispiel oben S/N = 6 bei 10-ms-Detektion.
Ionen-Peaks, die durch Pulsbildstromdetektion detektiert werden, könnten dann verwendet werden, um ein Massenspektrum direkt zu bilden. Alternativ können sie verwendet werden, um die anfängliche Spektrallinienliste bereitzustellen zur weiteren Verarbeitung des harmonischen Transients unter Verwendung von Nicht-FT-Verfahren (z. B. solchen, die im Abschnitt zum Stand der Technik dieser Offenbarung beschrieben sind), vorzugsweise FDM. Eine Ausführungsform, die einen solchen Ansatz verwendet, wird nachstehend beschrieben.
Daten von harmonischen Transienten könnten ihrerseits verwendet werden, um bestimmte Harmonische auszuschließen, die in der Linienliste erscheinen, die sich aus der Wavelet-Transformation ergibt. Im Ergebnis würde die iterative Verarbeitung eine größere Robustheit liefern als jedes separat verwendete Verfahren.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen möglichen Analyseverfahrens entlang dieser Linien. Dies kann beispielsweise bei der in 2 gezeigten Ausführungsform verwendet werden.
In einem ersten Schritt 200 wird mindestens ein Ionenpaket in den Massenanalysator injiziert. Dann werden ein Detektionsschritt für einen transienten Pulsbildstrom 210 und ein Detektionsschritt für einen harmonischen transienten Bildstrom 220 parallel durchgeführt, im wesentlichen zur gleichen Zeit. In einem Extraktionsschritt 230 wird eine Liste von Spektrallinien (Linienliste), die die extrahierten Frequenzen und zugeordneten Intensitäten von Peaks aufweist, aus dem gewonnenen transienten Pulsbildstrom extrahiert. Dies erfolgt zum Beispiel unter Verwendung einer Wavelet-Transformation.
Diese Linienliste wird dann zusammen mit dem gewonnenen harmonischen transienten Bildstrom im FDM-Schritt 240 verwendet, um eine verbesserte Linienliste zu erhalten. Dieser verwendet das oben angeführte Filterdiagonalisationsverfahren. Der Extraktionschritt 230 und der FDM-Schritt 240 werden iterativ wiederholt, bis ein endgültiges Massenspektrum in Endschritt 250 vorliegt.
Es gibt eine Anzahl von praktischen Erwägungen in der Gestaltung der Elektroden der elektrostatischen Falle 80.
Der Widerstand zwischen den Streifenelektroden 91 und 92 ist vorzugsweise viel größer als der Eingangswiderstand typischer Vorverstärker und überschreitet typischerweise Hunderte von MΩ. Es wird jedoch vorzugsweise kein Widerstand über 10¹² bis 10¹⁴ Ω verwendet, um mögliche Aufladung des Dielektrikums zwischen den Bändern zu vermeiden. Metalldotiertes Glas oder Keramik könnte dazu verwendet werden.
Wenn die Detektion an der Mittelelektrode 90 durchgeführt wird, wird diese Elektrode vorzugsweise auf virtueller Masse gehalten. Daher sollte eine hohe Rampenspannung an die Außenelektroden 84 und 85 und an die Ablenklinsenanordnung 70 angelegt werden. Dies könnte den Offset der Linearfalle 60 wesentlich erhöhen. Alternativ könnten Vorverstärker mit der Spannung der Mittelelektrode 90 im Floatingzustand gehalten oder kapazitiv oder induktiv mit dieser gekoppelt sein. Im letzteren Fall wäre es vorzuziehen, die Eingänge des Vorverstärkers während der Rampenspannung der Mittelelektrode mittels Relais oder FET-Transistoren parallel zu schalten.
Die elektrische Verbindung mit den Streifenelektroden 91 und 92 könnte in einer Reihe von verschiedenen Möglichkeiten erfolgen. Unter Bezugnahme zunächst auf 5A ist dort eine erste Variante einer Mittelelektrode 90 zur Verwendung in der Ausführungsform in 2 gezeigt. In dieser Ausführungsform sind dünne Leiter von der gleichen Seite der Mittelelektrode zu den Streifenelektroden 91 und 92 gezogen. Ein erster dünner Leiter 121 ist durch Metallisierung der Mittelelektrode 90 mit der ersten Streifenelektrode 91 verbunden, und ein zweiter dünner Leiter 122 ist durch Metallisierung der Mittelelektrode 90 mit der zweiten Streifenelektrode 92 verbunden.
Ein alternativer Ansatz ist in 5B gezeigt, in der eine zweite Variante der Elektrode zur Verwendung in der Ausführungsform von 2 gezeigt ist. Bei diesem Ansatz ist die Mittelelektrode 90 aus einer Röhre 130 hergestellt, und dann wird ein Loch 131 gebohrt, vorzugsweise mittels Laser, von außerhalb der Elektrode in die Innenbohrung des Rohrs 130 hinein. Ein ähnliches Verfahren wird verwendet, um ein zweites Loch 132 zu erstellen. Nach der Bearbeitung könnte die gesamte Mittelelektrode 90 durch Sputtern von außen metallisiert werden und dann mittels Laser selektiv bearbeitet werden, um unerwünschtes Metall zu entfernen und beide Streifenelektroden 91 und 92 herzustellen. Die Löcher 131 und 132 zu der Innenbohrung bleiben metallisiert und werden verwendet, um elektrischen Kontakt mit Metallfedern herzustellen, die in diese eingesetzt sind (nicht dargestellt). Elektrische Verbindungen werden dann in der Innenbohrung 130 hergestellt, um die Federn 20 zu kontaktieren und Signalverbindungen aus dem Analysator heraus zu führen.
Das oben beschriebene Verfahren zur Datenanalyse ist besonders geeignet für MS/MS-Spektrometrie, wo die Anzahl der Peaks sehr begrenzt ist (z. B. einige zehn bis einige hundert). In bestehenden datengestützten analytischen Verfahren wird ein einzelner hochauflösender High-Dynamic-Range-Scan typischerweise von mehreren MS/MS-Scans gefolgt, so dass das oben offenbarte Verfahren einen erheblichen Gewinn an Geschwindigkeit bieten könnte.
Bei hochauflösenden Scans im High-Dynamic-Range hat man vorzugsweise längere Transiente als für MS/MS, um den viel höheren Anforderungen an die Auflösung und den Dynamikbereich in solchen Scanprozessen zu begegnen.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Falle gezeigt. Diese Ausführung funktioniert nach ähnlichen Prinzipien wie das Ausführungsbeispiel in 2. Jedoch in diesem Fall wird die Pulsdetektion mit Hilfe der Sekundärelektronen-Detektion durchgeführt. Eine Konversionselektrode 140 ist an der Mittelelektrode 90 befestigt, und eine Gitterelektrode 150, eine Dynode 160 und Mikrokanalplatten 170 sind auch vorgesehen.
Zunächst wird eine herkömmliche Bildstromdetektion durchgeführt mit Ionen, die sich in einem erheblichen Abstand von einer Konversionselektrode 100 bewegen. Auf diese Weise wird der harmonische transiente Bildstrom gewonnen. Anschließend wird die Spannung an der Mittelelektrode 90 so leicht angehoben, dass Ionen beginnen, sich auf Bahnen zu bewegen, die sich mit der Konversionselektrode 140 schneiden. Diese Elektrode weist eine andere Spannung als jene auf, die an der Mittelelektrode 90 anliegt, so dass die Äquipotentiale innerhalb der elektrostatischen Falle 80 nicht gestört sind.
Bei jedem Durchgang trifft ein Teil des Ionenstrahls die Konversionselektrode 140. Bei positiven Ionen bewirkt dies, dass Sekundärionen oder Elektronen 145 (oder lichtelekrtisch positive Sekundärionen bei negativen Ionen) wiederholt emittiert und durch das elektrische Feld der elektrostatischen Falle durch die äußeren Gitterelektrode 150 bis zur Dynode 160 und dann zu Mikrokanalplatten 170 geführt werden. Dadurch entstehen Signale ähnlich wie die in 3 dargestellten, aber mit viel höherem S/N. Vorzugsweise werden Dutzende bis Hunderte von Pulsen registriert vor dem vollständigen Abklingen des Signals, so dass das nur einen Bruchteil einer Millisekunde dauert. Um die Effizienz der Konversion von Primärionen zu Sekundärionen oder Elektronen zu verbessern, könnten spezielle Beschichtungen auf die Konversionselektrode 140 Beschichtungen aufgebracht werden, wie etwa Alkalimetalle oder Nanoröhrchen. Obwohl die Verwendung von Sekundärionen die Peaks im Massenspektrum durch die Spreizung der Laufzeit von der Konversionselektrode 140 zum Detektor 170 verbreitert, ist diese Verbreiterung vernachlässigbar im Vergleich zur Periode der Schwingungen und wirkt sich daher nicht merklich auf den Gewinn G aus.
Diese Ausführungsform kann auch mit der im Zusammenhang mit 4 beschriebenen Analysenmethodik kombiniert werden, obwohl der statistische Charakter der detektierten Pulse auch wünschenswert berücksichtigt ist. Folglich wird der Fachmann anerkennen, dass das transientes Pulssignal nicht durch Bildstromdetektion gewonnen werden muss. Andere geeignete Techniken zur Gewinnung des transiente Pulssignals können auch verwendet werden.
Obwohl oben Ausführungsformen der Offenbarung beschrieben sind, wird der Fachmann verschiedene Änderungen für denkbar halten. Zum Beispiel wird man anerkennen, dass die Positionen der Detektionselektroden, die zur Gewinnung eines transienten Pulssignals verwendet werden, sich von den beschriebenen unterscheiden können. Diese Elektroden können an der Mittel-, Innen- oder Außenelektrode angeordnet sein. Darüber hinaus können die Detektionselektroden, die zur Gewinnung eines harmonischen transienten Signal verwendet werden, unterschiedlich sein, beispielsweise können die geteilten Außenelektroden 84 und 85 zu diesem Zweck verwendet werden.
Ein Differenzausgangssignal kann wiederum dadurch gewonnen werden, dass die Signale, die von den beiden Außenelektroden gewonnen werden, durch einen Differenzverstärker verarbeitet werden. Dadurch könnte möglicherweise die Zunahme der dritten Harmonischen im oben erwähnten harmonischen transienten Bildstrom vermieden werden. Durch Detektieren des harmonischen transienten Signals ist die Verwendung der Außenelektroden 84 und 85 schwieriger, da diese Elektroden in dieser besonderen Ausführungsform im Floating-Zustand sind und dadurch das von ihnen stammende Signal auch dann stärker rauschbehaftet ist.
Es versteht sich, dass mehr als zwei transiente Pulssignale gewonnen werden können. Diese können dann verwendet werden, um das Massenspektrum zu verbessern, wie durch die in 4 gezeigte Ausführungsform vorgeschlagen, und zwar in Kombination mit der Information, die vom harmonischen transienten Signal bezogen wird.
Unter Bezugnahme auf 7 ist ein Beispiel eines System zur harmonischen Detektion unter Verwendung von mehreren Elektroden gezeigt, die als orbitale Multielektrodenfalle 300 angesehen werden kann. Die Anordnung umfasst: eine Außenelektrodenanordnung 310; eine Außenelektrodendetektionsschaltungsanordnung 320; eine Innenelektrodenanordnung 330; und eine Innenelektrodendetektionsschaltungsanordnung 340. Die Innenelektrodenanordnung 330 und die Aussenelektrodenanordnung 310 sind koaxial zur Längsachse z.
Die Außenelektrodenanordnung 310 umfasst: eine erste Seitenaußenelektrodenanordnung 311; eine zweite Seitenaußenelektrodenanordnung 312 und AußenPulsdetektionselektroden 315. Die Innenenelektrodenanordnung 330 umfasst dementsprechend: eine erste Seiteninnenelektrodenanordnung 331; eine zweite Seiteninnenelektrodenanordnung 332; und InnenPuls Detektierelektroden 335. Somit erfolgt die Bildstromdetektion sowohl ab der Innenelektrodenanordnung 310 als auch an der Außenelektrodenanordnung 330. Die Pulsdetektion erfolgt sowohl an den AußenPulsdetektionselektroden 315 als auch an den InnenPulsdetektionselektroden 335, die beide in einem feldfreien Bereich 350 positioniert sind.
Ein harmonischer Transient kann gewonnen werden unter Verwendung von nicht zwei, sondern mehreren Detektionselektroden (zum Beispiel, wie in 7 gezeigt). Es ist auch erwähnenswert, dass die Bildstromdetektion nicht nur in den Bereichen mit hoher axialer Geschwindigkeit der Ionen erfolgt, sondern auch nahe der Wendepunkte der Ionenflugbahnen. Dies unterscheidet die Anordnung von bestehende Systemen und ermöglicht den Abruf von Information, die ansonsten verloren ginge, selbst bei Verwendung von mehreren Detektionselektroden, wie in WO 2010/072137 A1 beschrieben.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung nur mit Orbitrap-Massenanalysatoren beschränkt. Sie könnte auch angewendet werden auf jede andere Art von elektrostatischer Falle wie etwa: eine orbitale Multielektroden-Falle (wie in 7 gezeigt); Fallen mit mehrere In-line-Reflexionen; und Sektor-Fallen mit mehreren Windungen. Im letzteren Fall drehen sich die Ionen ständig, so dass es statt der Detektion am Wendepunkt wünschenswert ist, die harmonische Detektion über einen wesentlichen Anteil der Gesamtanalysezeit aufrecht zu erhalten, vorzugsweise mindestens 30 bis 50%.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf FT-ICR-Massenanalysatoren anwendbar, wobei die bevorzugte Ausführungsform eine zylindrische Zelle aufweist, die breite und schmale Segmente enthält. Bei einem Ionenfaden, der zu einem Radius erregt wird, der ausreichend nahe an der Zellengrenze ist, könnten breite Segmentelektroden verwendet werden zur harmonischen Detektion mit einem Tastverhältnis von mehr als 50%. Schmale Segmentelektroden könnten verwendet werden für Pulsdetektionen mit einem Auflösungsgewinn von G = 5 ... 20 (abhängig von der Nähe des Ionenstrahl zu den Elektroden). Schmale Segmentelektroden könnten auch in die Zelle hineinragen, um G zu verbessern.
Die Verwendung von Wavelet-Transformationen ist zwar oben beschrieben wurden, aber der Fachmann wird auch anerkennen, dass andere Analysetechniken oder Transformationen verwendet werden können, wie etwa die, die im Abschnitt zum Stand der Technik dieser Offenbarung beschrieben sind.

Claims

Massenanalysator mit: einem elektrostatischen Feldgenerator, der dafür eingerichtet ist, ein elektrostatisches Feld zwischen einer Außenelektrode (84, 85) und einer Innenelektrode (90) bereitzustellen, wobei die Außenelektrode (84, 85) koaxial zur Innenelektrode (90) ist und das elektrostatische Feld bewirkt, dass Ionenpakete entlang einer Längsrichtung mit einer Periode schwingen; einer Pulsdetektionselektrodenanordnung (91, 92) mit mindestens einer Pulsdetektionselektrode, wobei die Pulsdetektionselektrodenanordnung (91, 92) dafür konfiguriert ist, einen Bildstrom von Ionenpaketen, die nahe der Pulsdetektionselektroden transitieren, in Form eines transienten Pulssignals über eine Zeitdauer zu detektieren, die wesentlich kürzer ist als die Periode der Ionenpaketschwingung; wobei die Pulsdetektionselektrodenanordnung (91, 92) unter Verwendung eines Teils der Innenelektrode (90); und/oder der Außenelektrode (84, 85) hergestellt ist; einer harmonischen Detektionselektrodenanordnung (93, 94) mit mindestens einer Detektionselektrode, wobei die Detektionselektrodenanordnung (93, 94) dafür konfiguriert ist, einen Bildstrom von Ionenpaketen, die nahe der Detektionselektroden transitieren, in Form eines harmonischen transienten Signals zu detektieren, wobei das Signal für jedes Ion ein sinusförmiges und/oder cosinusförmiges Signal enthält; und einem Prozessor, der dafür konfiguriert ist, die Ionenintensität in Bezug auf das Masse-Ladungs-Verhältnis auf der Grundlage des transienten Pulssignals und des harmonischen transienten Signals zu identifizieren.
Massenanalysator nach Anspruch 1, wobei die harmonische Detektionselektrodenanordnung (93, 94) sich zumindest an den Wendepunkten von Ionenpaketen in Längsrichtung befindet.
Massenanalysator nach Anspruch 2, wobei die harmonische Detektionselektrodenanordnung (93, 94) mehrere Elektroden aufweist, wobei jede der mehreren Elektroden auf unterschiedlichen Potentialen gehalten wird.
Massenanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei die mindestens eine Detektionselektrode der Detektionselektrodenanordnung (93, 94) dafür konfiguriert ist, den Bildstrom über eine Zeitdauer kontinuierlich zu detektieren, die mindestens Folgendes beträgt: 80%, 50% oder 30% bezogen auf die Gesamtzeit der harmonischen Ionenpaketbewegung.
Massenanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ionenpakete eine harmonische Bewegung entlang einer Spanne in einer Längsrichtung durchführen; und die mindestens eine Pulsdetektionselektrode eine Breite in der Längsrichtung hat, die deutlich kleiner ist als die Spanne der harmonischen Bewegung.
Massenanalysator mit: einem elektrostatischen Feldgenerator (80), der dafür eingerichtet ist, ein elektrostatisches Feld zwischen einer Außenelektrode (84, 85) und einer Innenelektrode (90) bereitzustellen, wobei die Außenelektrode (84, 85) koaxial zur Innenelektrode (90) ist und das elektrostatische Feld bewirkt, dass kohärente Ionenpakete eine harmonische Bewegung entlang einer Spanne in einer Längsrichtung durchführen; einer harmonischen Detektionselektrodenanordnung (93, 94) mit mindestens einer Detektionselektrode, wobei die Detektionselektrodenanordnung (93, 94) dafür konfiguriert ist, einen Bildstrom von Ionenpaketen, die nahe der Detektionselektroden transitieren, in Form eines harmonischen transienten Signals zu detektieren; einer Pulsdetektionselektrodenanordnung (91, 92) mit einer Konversionselektrode (140), die im Innern des Massenanalysators montiert ist, wobei das elektrostatische Feld so konfiguriert ist, dass Ionenpakete auf der Konversionselektrode (140) auftreffen, was bewirkt, dass Sekundärelektronen (145) emittiert werden; eine Gitterelektrode (150), die außerhalb des Massenanalysators montiert ist und entsprechend angeordnet ist, um die Sekundärelektronen (145) von der Konversionselektrode (140) zu empfangen; eine Dynode (160), die dafür eingerichtet ist, Sekundärelektronen (145) von der Gitterelektrode (150) zu empfangen; und Mikrokanalplatten (170), die dafür eingerichtet sind, von der Dynode empfangene Sekundärelektronen (145) zu empfangen, und einem Prozessor, der dafür konfiguriert ist, die Ionenintensität in Bezug auf das Masse-Ladungs-Verhältnis auf der Grundlage des transienten Pulssignals und des harmonischen transienten Signals zu identifizieren.
Massenanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessor dafür konfiguriert ist, die Ionenintensität in Bezug auf das Masse-Ladungs-Verhältnis dadurch zu identifizieren, dass das transiente Pulssignal unter Verwendung von mindestens einem von Folgendem verarbeitet wird: Autokorrelation; lineare Vorhersage, Filterdiagonalisationsverfahren; irgendein anderes harmonisches Inversionsverfahren; und/oder Wavelet-Transformation.
Massenanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessor ferner dafür konfiguriert ist, die Ionenintensität in Bezug auf das Masse-Ladungs-Verhältnis dadurch zu identifizieren, dass das harmonische transiente Signal unter Verwendung von mindestens einem von Folgendem verarbeitet wird: Fourier-Transformation; lineares Vorhersageverfahren, Filterdiagonalisierungsverfahren; und/oder irgendein anderes harmonisches Inversionsverfahren.
Massenanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Pulsdetektionselektrode eine Breite in der Längsrichtung aufweist, so dass Ionenpakete nahe der zumindest einen Pulsdetektionselektrode für eine Dauer transitieren, die wesentlich kürzer ist als die Halbperiode der Ionenpaketschwingung.
Massenanalysator nach einer der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Innenelektrode (90) und/oder die Außenelektrode (84, 85) aufweist: einen ersten Seitenelektrodenabschnitt (93, 94), einen zweiten Seitenelektrodenabschnitt (94, 93) und einen Mittelelektrodenabschnitt (91, 92), der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Seitenelektrodenabschnitt befindet und von diesem durch elektrisch isolierende Abschnitte getrennt ist, wobei die Pulsdetektionselektrodenanordnung (91, 92) aus der Mittelelektrode hergestellt ist.
Massenanalysator nach Anspruch 10, wobei die Innenelektrode (90) und/oder die Außenelektrode (84, 85) aus einem Isolator hergestellt ist, wobei der erste und zweite Seitenelektrodenabschnitt (93, 94) und der Mittelelektrodenabschnitt (91, 92) aus einer Metallisierung auf der Oberfläche des Isolators hergestellt ist.
Massenanalysator nach Anspruch 11, wobei die Innenelektrode (90) und/oder die Außenelektrode (84, 85) so konfiguriert ist, dass der Widerstand zwischen jedem, nämlich dem ersten und zweiten Seitenelektrodenabschnitt (93, 94) und dem Mittelelektrodenabschnitt (91, 92) mindestens 100 MΩ beträgt.
Massenanalysator nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Isolator aus Glas hergestellt ist.
Massenanalysator nach einem der Ansprüche 10 bis 13, ferner mit: einem Leiter (121, 122), der dafür eingerichtet ist, das transiente Pulssignal an die Kante der Innenelektrode (90) und/oder der Außenelektrode (84, 85) zu übergeben, wobei der Leiter (121, 122) durch Metallisierung auf der Oberfläche des Isolators hergestellt ist.
Massenanalysator nach einem der Ansprüche 10 bis 13, ferner mit: einem Leiter (121, 122), der dafür eingerichtet ist, das transiente Pulssignal an die Kante der Innenelektrode (90) und/oder der Außenelektrode (84, 85) zu übergeben, wobei der Leiter (121, 122) außerhalb des Volumens, in dem Ionen eingefangen sind, hergestellt ist.
Massenanalysator nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei der Mittelelektrodenabschnitt einen ersten und einen zweiten Mittelelektrodenabschnitt (91, 92) aufweist, wobei das transiente Pulssignal eine Kombination aus einem im ersten Mittelelektrodenabschnitt erzeugten Bildstrom und einem im zweiten Mittelelektrodenabschnitt erzeugten Bildstrom aufweist.
Massenanalysator nach Anspruch 6, wobei die Konversionselektrode (140) von der Innenelektrode (90) und der Außenelektrode (84, 85) räumlich getrennt ist.
Massenanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pulsdetektionselektrodenanordnung (91, 92) eine erste und eine zweite Pulsdetektionselektrode aufweist, wobei der Massenanalysator ferner einen Pulsdifferenzverstärker (96) aufweist, der dafür eingerichtet ist, das transiente Pulssignal auf der Grundlage der Differenz zwischen einem in der ersten Pulsdetektionselektrode erzeugten Detektionssignal und einem in der zweiten Pulsdetektionselektrode erzeugten Detektionssignal bereitzustellen.
Massenanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die harmonische Detektionselektrodenanordnung (93, 94) eine erste und eine zweite harmonische Detektionselektrode aufweist, wobei der Massenanalysator ferner einen harmonischen Differenzverstärker (98) aufweist, der dafür eingerichtet ist, das harmonische transiente Signal auf der Grundlage der Differenz zwischen einem in der ersten harmonischen Detektionselektrode erzeugten Bildstrom und einem in der zweiten harmonischen Detektionselektrode erzeugten Bildstrom bereitzustellen.
Verfahren zur Ionendetektion für einen Massenanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst: Detektieren eines transienten Pulssignals über eine Zeitdauer, die deutlich kürzer ist als die Periode der Ionenpaketschwingung; Detektieren eines harmonischen transienten Signals; und Identifizieren der Ionenintensität in Bezug auf das Masse-Ladungs-Verhältnis auf der Grundlage des harmonischen transienten Signals und des transienten Pulssignals.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das harmonische transiente Signal ein Bildstromsignal aufweist, das mindestens an den Wendepunkten der Ionenpakete in Längsrichtung detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das harmonische transiente Signal, das einen Bildstrom aufweist, unter Verwendung mehrerer Elektroden detektiert wird, wobei jede der mehreren Elektroden auf unterschiedlichen Potentialen gehalten wird.
Verfahren zur Ionendetektion nach einem der Ansprüche 20-22, wobei ein harmonisches transientes Signal kontinuierlich detektiert wird über eine Zeitdauer, die mindestens Folgendes beträgt: 80%, 50% und/oder 30% bezogen auf die Gesamtzeit der harmonischen Ionenpaketbewegung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei der Schritt des Identifizierens der Ionenintensität in Bezug auf das Masse-Ladungs-Verhältnis umfasst: Verarbeiten des transienten Pulssignals unter Verwendung von mindestens einem von Folgendem: Autokorrelation; lineare Vorhersage, Filterdiagonalisationsverfahren; irgendein anderes harmonisches Inversionsverfahren; und/oder Wavelet-Transformation.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Schritt des Identifizierens der Ionenintensität in Bezug auf das Masse-Ladungs-Verhältnis ferner umfasst: Verarbeiten des harmonischen transienten Signals unter Verwendung von mindestens einem von Folgendem: Fourier-Transformation; lineares Vorhersageverfahren, Filterdiagonalisierungsverfahren; und/oder irgendein anderes harmonisches Inversionsverfahren.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei der Schritt des Identifizieren der Ionenintensität in Bezug auf das Masse-Ladungs-Verhältnis ferner umfasst: Verarbeiten des transienten Pulssignals, um einen vorläufigen Satz von Frequenzen und zugeordneten Intensitäten zu identifizieren; und Verarbeiten des harmonischen transienten Signals zusammen mit dem vorläufigen Satz von Frequenzen und zugeordneten Intensitäten, um die Ionenintensität in Bezug auf das Masse-Ladungs-Verhältnis zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Schritt der Verarbeitung des harmonischen transienten Signals zusammen mit dem vorläufigen Satz von Frequenzen und zugeordneten Intensitäten ein Filterdiagonalisationsverfahren verwendet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20-27, wobei der Schritt des Detektierens des transienten Pulssignals umfasst: Bewirken, dass Ionenpakete auf einer Konversionselektrode auftreffen, die im Inneren des Massenanalysators montiert ist, so dass Sekundärelektronen emittiert werden; und Detektieren der Sekundärelektronen außerhalb des Massenanalysators.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20-28, wobei der Schritt des Detektierens des transienten Pulssignals umfasst: Detektieren eines ersten Pulssignals unter Verwendung einer ersten Pulsdetektionselektrode; Detektieren eines zweiten Pulssignals unter Verwendung einer zweiten Pulsdetektionselektrode; und Bestimmen des transienten Pulssignals auf der Grundlage der Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Pulssignal.
Computerprogramm, das dafür konfiguriert ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29 unter Verwendung eines Massenanalysators nach einem der Ansprüche 1-19 und unter Abarbeitung auf einem Prozessor durchzuführen.