DE112012004909T5

DE112012004909T5 - lonenspektrometer mit hohem Tastverhältnis

Info

Publication number: DE112012004909T5
Application number: DE112012004909.8T
Authority: DE
Inventors: Alexander Alekseevich Makarov
Original assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Current assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2032-11-27
Also published as: US20170301529A1; US9064679B2; GB2511269B; DE112012004909B4; WO2013076307A2; GB201808136D0; US9293315B2; DE112012007345B3; GB201120307D0; GB2511269A; US9704696B2; GB201411029D0; US20150287583A1; GB2560463A; US20140326870A1; US10043648B2; GB2560463B; CN103988278B; US20160203962A1; CN103988278A

Abstract

Es wird ein Ionenspektrometer bereitgestellt, das Folgendes umfasst: eine Ionenquelle, die zur kontinuierlichen Erzeugung von Ionen mit einem ersten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ausgelegt ist; und eine Ionenfalle, die zum Empfang von Ionen aus der Ionenquelle entlang einer Achse und zum Auswurf von Ionen mit einem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen orthogonal zu der Achse ausgelegt ist. Bei einigen Ausführungsformen fließen von der Ionenquelle erzeugte Ionen kontinuierlich in die Ionenfalle. Zusätzlich oder alternativ dazu empfängt eine Ionenoptik aus der Ionenfalle ausgeworfene Ionen und kühlt die Ionen ohne wesentliche Fragmentation. Ein Ionenanalysator empfängt aus der Ionenfalle oder Ionenoptik ausgeworfene Ionen und trennt die Ionen gemäß mindestens einer Charakteristik der Ionen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ionenspektrometer (wie zum Beispiel ein Ionenmobilitätsspektrometer) oder ein Massenspektrometer, insbesondere umfassend einen sequenziell scannenden Massenanalysator, wie zum Beispiel einen Quadrupolmassenfilter-, Magnetsektor-, Mehrfachreflexionslaufzeit-Massenanalysator und Massenanalysator mit elektrostatischer Falle.
Hintergrund der Erfindung
Derzeitige kontinuierliche Ionenquellen liefern bis zu 10⁹ Ionen pro Sekunde im Fall von Quellen mit Elektrospray-Ionisation (ESI), Photoionisation (PI) und chemische Ionisation bei Atmosphärendruck (APCI), bis zu 10¹⁰ Ionen pro Sekunde im Fall von Quellen mit Elektronenionisation (EI) und bis zu 10¹¹ Ionen pro Sekunde im Fall von Ionenquellen mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP). Wünschenswerterweise würde für die höchste Empfindlichkeit und Geschwindigkeit der Analyse eine Massenanalyse von Ionen aus diesen Ionenquellen auf kontinuierlicher Basis erreicht werden, ohne dass Ionen verloren gehen können.
Sequenziell scannende Massenanalysatoren umfassen ein Massenfilter, das jeweils Ionen mit nur einem engen Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen durchlässt. Somit werden bei solchen Analysatoren alle Ionen, deren Masse/Ladungs-Verhältnis nicht durchgelassen wird, verschwendet, da diese Ionen verloren gehen.
Dies bedeutet, dass schon existierende Massenspektrometer, die derartige Analysatoren verwenden, bei einer quantitativen Analyse, bei der mehrere Zielverbindungen zu analysieren sind, mit einem niedrigen Tastverhältnis arbeiten (in der Regel zwischen 0,1% und 10%). Die Verwendung kontinuierlicher Ionenquellen, wie Elektrospray-Ionisationsquellen, kann bedeuten, dass Ionen bei einem so niedrigen Analysatortastverhältnis verschwendet werden.
Dennoch bieten sequenzielle Massenanalysatoren im Vergleich mit den Alternativen verbesserte Linearität und einen verbesserten dynamischen Bereich. Somit ist es wünschenswert, das Tastverhältnis solcher Massenspektrometer zu verbessern. Ähnliches trifft auf andere Arten von Ionenspektrometern zu, wie Ionenmobilitätsspektrometer oder Massenspektrometer, bei denen eine Verbesserung des Tastverhältnisses besonders nützlich wäre.
Kurzfassung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund stellt die vorliegende Erfindung ein Ionenspektrometer bereit, das eine Ionenquelle, die zur kontinuierlichen Erzeugung von Ionen mit einem ersten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ausgelegt ist; eine Ionenfalle, die zum Empfang von Ionen aus der Ionenquelle entlang einer Achse und zum Auswurf von Ionen mit einem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen orthogonal zu der Achse ausgelegt ist, wobei der zweite Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen enger als der erste Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ist; eine Energieversorgung, die mit der Ionenquelle und der Ionenfalle derart gekoppelt ist, dass sie ein Potential bereitstellt, das die durch die Ionenquelle erzeugten Ionen dazu veranlasst, kontinuierlich in die Ionenfalle zu fließen; und einen Ionenanalysator, der zum Empfang von Ionen, die aus der Ionenfalle ausgeworfen werden, ausgelegt ist und die Ionen gemäß mindestens einer Charakteristik der Ionen trennt, umfasst.
Die Ionenquelle erzeugt einen kontinuierlichen Strahl von Ionen mit einem breiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen und ist mit der Ionenfalle gekoppelt, so dass Ionen aus der Quelle in einem ununterbrochenen Strom in die Ionenfalle eintreten. Ionen mit einem engen Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen werden aus der Ionenfalle ausgeworfen, während andere von der Ionenfalle empfangene Ionen gleichzeitig kontinuierlich aufbewahrt und zum zukünftigen Auswurf bereitgehalten werden können. Die Ionenfalle agiert somit als Kombination aus kontinuierlich gefüllter Falle und Massenvorfilter.
Somit werden Ionen, die von dem Analysator nicht benötigt werden, nicht verschwendet, sondern können stattdessen zum zu einer geeigneten Zeit stattfindenden Auswurf aufbewahrt werden. Dies kann außerdem den dynamischen Bereich des Spektrometers verbessern, da der Analysator bis zu seiner Raumladungskapazitätsgrenze mit mehr innerhalb des Analysebereichs liegenden Ionen gefüllt werden kann. Außerdem gestattet dies, eine Detektionsgrenze innerhalb einer kürzeren Zeitdauer zu erreichen.
Durch Auswurf von Ionen orthogonal zur Ionenfalle aus der Ionenfalle kann darüber hinaus die Ionenfalle eng mit dem Analysator gekoppelt sein. Dies reduziert außerdem die Verschwendung von Ionen und verbessert die Geschwindigkeit. Zusammen können durch diese Vorteile mehr Ionen in einer kürzeren Zeitperiode nützlich verarbeitet werden, so dass das Spektrometer ein hohes Tastverhältnis erreichen kann.
Die vorliegende Erfindung stellt somit eine effektive Verbesserung des Tastverhältnisses nahe der Anzahl von interessierenden m/z-Fenstern zu einem gegebenen Moment bereit. In der Regel wird das Tastverhältnis auf zwischen 10 und 20 verbessert.
Wie der Begriff „kontinuierlich” vorliegend verwendet wird, kann er sich auch auf einen quasi-kontinuierlichen, intermittierenden oder sogar gepulsten Ionenstrom beziehen unter Bedingungen, bei denen ein Auswurf von Ionen aus der Falle nicht eng mit der Ankunft von Ionen mit einem bestimmten m/z-Verhältnis in der Falle korreliert.
Vorteilhafterweise ist die Energieversorgung weiterhin dazu ausgelegt, an der Ionenfalle ein HF-Potential bereitzustellen, um somit zu veranlassen, dass ein elektrisches Feld einen Quasipotentialtopf in der Abmessung orthogonal zur Achse, entlang der Ionen mit dem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ausgeworfen werden, aufweist. Da Ionen in die Ionenfalle eingekoppelt werden, ist ihre radiale Energie nicht hoch genug, um dem durch das HF-Feld gebildeten Quasipotentialtopf zu entkommen. Während die Ionen daraufhin während ihres Aufenthalts innerhalb der Falle abkühlen, sinkt ihre radiale Energie noch weiter. Vorteilhafterweise werden Ionen durch ein Gleichspannungspotential zwischen der Ionenquelle und der Ionenfalle dazu veranlasst, in die Falle einzutreten. Auf diese Weise können Ionen kontinuierlich in der Ionenfalle aufbewahrt werden, und gleichzeitig gemäß ihrem Masse/Ladungs-Verhältnis selektiv aus der Ionenfalle ausgeworfen werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform umfasst das Spektrometer weiterhin: eine Ionenoptik, die dazu ausgelegt ist, aus der Ionenfalle ausgeworfene Ionen zu empfangen und die Ionen abzukühlen. Vorzugsweise ist die Ionenoptik dazu ausgelegt, die Ionen ohne wesentliche Fragmentation zu kühlen. Darüber hinaus kann der Ionenanalysator daraufhin dazu ausgelegt sein, Ionen aus der Ionenoptik zu empfangen. Die Anordnung der Ionenoptik zur Abkühlung der Ionen zwischen der Ionenfalle und dem Ionenanalysator reduziert die Energie der Ionen und gestattet ihre genaue Analyse.
Bei einem zweiten Aspekt kann die vorliegende Erfindung in einem Ionenspektrometer angetroffen werden, das Folgendes umfasst: eine Ionenquelle, die dazu ausgelegt ist, Ionen mit einem ersten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen zu erzeugen; eine Ionenfalle, die dazu ausgelegt ist, Ionen aus der Ionenquelle entlang einer Achse zu empfangen und Ionen mit einem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen orthogonal zu dieser Achse auszuwerfen, wobei der zweite Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen enger als der erste Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ist; eine Ionenoptik, die dazu ausgelegt ist, aus der Ionenfalle ausgeworfene Ionen zu empfangen und die Ionen ohne wesentliche Fragmentation zu kühlen; und einen Ionenanalysator, der dazu ausgelegt ist, aus der Ionenoptik ausgeworfene Ionen zu empfangen und die Ionen gemäß mindestens einer Charakteristik der Ionen zu trennen.
Die Verwendung einer Ionenoptik als Kühlführung macht diese Anordnung für einfache Spektrometrie mit einem hohen Tastverhältnis geeignet.
Die Erfindung ist insbesondere für hohe Raumladungsdichte ausgelegt, zum Beispiel zur Überführung von mehr als 10⁸ Ladungen pro Sekunde durch die Ionenfalle. Der Zweck davon kann somit sein, die effektive Helligkeit der Ionenquelle für den stromabwärts gelegenen Analysator zu verbessern. Der Peak-Ionenstrom innerhalb von Ionen des zweiten Bereichs von Masse/Ladungs-Verhältnissen, die aus der Ionenfalle ausgeworfen werden, ist mindestens: 5; 10 oder 20 mal höher als der Durchschnittsstrom innerhalb der Ionen des zweiten Bereichs von Masse/Ladungs-Verhältnissen, die aus der Ionenquelle an der Ionenfalle empfangen werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Durchschnittsionenstrom, der von dem Massenfilter empfangen wird, mindestens 10 pA betragen.
Eine hohe Raumladungsdichte kann auf verschiedene Arten erreicht werden. Zum Beispiel kann die Länge von Stabelektroden in den Fallen oder die Ionenoptik derart gewählt werden, dass sie erheblich ist, wie zum Beispiel hunderte von Millimetern. Darüber hinaus kann der eingeschriebene Radius der Stabelektroden groß sein und die Einfangfrequenz kann hoch sein. Der Effekt kann ferner verbessert werden, wenn die Ionen schnell ausgescannt werden. Zusätzlich, wo der Massenanalysator, kann die Auflösung der Massenselektion während des Scannens beeinträchtigt sein.
Eine Konfiguration, die ähnlich der der vorliegenden Erfindung ist, ist im gemeinsam zugeordneten Patent US-7,157,698 gezeigt. Dieses Patent betrifft jedoch die Tandem-Massenspektrometrie. In dem Fall werden Ionen aus einer Ionenfalle in eine Kollisionszelle ausgeworfen, in der einige der Ionen fragmentiert werden. Es wird dort vorgeschlagen, dass orthogonaler massenselektiver Auswurf in Tandem-Massenspektrometrie in der Regel wesentlich höhere Auswurfeffizienzen, wesentlich höhere Scan-Geschwindigkeiten, bessere Kontrolle über die Ionenpopulation sowie eine höhere Raumladungskapazität gestattet. Es wurde jedoch zuvor nicht verstanden, dass diese Vorteile auch auf einfache Massenspektrometrie zutreffen würden. Durch Auswurf von Ionen aus der Ionenfalle in eine Ionenoptik zur Kühlung können ebenfalls ähnliche Vorteile für einfache Massenspektrometrie erhalten werden, insbesondere, wenn eine hohe Raumladungsdichte implementiert ist, wie oben erörtert. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Ionenquelle eine kontinuierliche Ionenquelle sein, und die Ionenfalle empfängt Ionen kontinuierlich aus der Ionenquelle entlang der Achse.
Eine Reihe von fakultativen, bevorzugten und vorteilhaften Merkmalen kann auf beide dieser Aspekte anwendbar sein. Einige dieser werden nun im Folgenden erörtert.
Die Erfindung ist besonders geeignet für Spektrometer, die einen Massenanalysator, Massenfilter, Ionenmobilitätsanalysator oder eine Kombination daraus umfassen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst (oder ist) der Ionenanalysator ein Massenfilter oder ein Massenanalysator. Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst (oder ist) der Ionenanalysator ein sequenziell scannendes Massenfilter, das dazu ausgelegt ist, aus der Ionenfalle ausgeworfene Ionen zu empfangen und Ionen sequenziell gemäß ihres Massenladungsverhältnisses durchzulassen. Zusätzlich oder alternativ dazu umfasst der Ionenanalysator einen Ionenmobilitätsanalysator.
Vorzugsweise ist die Ionenfalle ferner dazu ausgelegt, die empfangenen Ionen aufzubewahren und weiterhin beliebige empfangene Ionen, die nicht ausgeworfen wurden, aufzubewahren.
Bei der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ionenfalle eine Energieversorgung und mehrere Elektroden. Die Energieversorgung kann dazu ausgelegt sein, die mehreren Elektroden mit einem oder mehreren der folgenden zu versorgen: einem Gleichspannungspotential; einem HF-Potential und einem Anregungspotential. Wenn die Energieversorgung das Anregungspotential an die mehreren Elektroden angelegt, kann die Energieversorgung weiterhin derart ausgelegt sein, dass durch das Anregungspotential Ionen mit dem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen aus der Ionenfalle ausgeworfen werden. Auswurf der Ionen durch ihre axiale Anregung kann auch gleichzeitig zum kontinuierlichen Füllen der Ionenfalle beitragen. Nur in der Ionenfalle aufbewahrte Ionen, die sich mit dem durch das Anregungspotential an den Elektroden (vorzugsweise Stäben) erzeugten Feld in Resonanz befinden, werden radiale Energie erhalten. Diese Energie wird anwachsen, bis sie aus der Ionenfalle ausgeworfen werden, wobei sie den Quasipotentialtopf, der durch das HF-Feld erzeugt wird, überwinden. Durch Ändern der Frequenz des Anregungspotentials können Ionen mit verschiedenen Masse/Ladungs-Verhältnissen ausgeworfen werden. Vorzugsweise umfasst die Ionenfalle eine Quadrupolionenfalle.
Auf diese Weise werden die Ionen durch die gesamte Länge der Elektroden in einem „flächigen” Strahl ausgeworfen. Dies führt zu einer verbesserten Ionenauswurfenergie, die weniger von der Raumladung abhängt. Darüber hinaus gestattet dies eine Erhöhung der Raumladungskapazität der Ionenfalle, ohne ihre Leistungsfähigkeit, Geschwindigkeit oder Effizienz des Auswurfs zu beeinträchtigen. Eine derartige Anordnung ist besonders vorteilhaft bei den oben erörterten Ausführungsformen mit hoher Raumladungsdichte.
Vorteilhafterweise umfasst die Ionenoptik eine Kollisionskühlführung, die dazu ausgelegt ist, Ionen aus der Ionenfalle zu empfangen. Diese kann ein Gas umfassen und dazu ausgelegt sein, zu verursachen, dass die Ionen mit dem Gas kollidieren, so dass die Ionen abkühlen, und die Ionen an den Ionenanalysator auszuwerfen. Günstigerweise teilen sich die Ionenfalle und die Kollisionskühlführung ein gemeinsames Gehäuse. Vorzugsweise umfasst die Kollisionskühlführung eine HF-Ionenführung. Ionen sind dann während ihres Laufwegs noch immer effizient gekühlt und sind somit zum Einkoppeln in einen Massenanalysator oder Ionenmobilitätsanalysator bereit. Somit kann die vorliegende Erfindung eine Fusion aus Quadrupol- und linearer Fallentechnologie darstellen.
Vorzugsweise umfasst die Ionenfalle einen Austrittsschlitz, und die Kollisionskühlführung umfasst einen Eintrittsschlitz. Vorteilhafterweise kann sich der Austrittsschlitz der Ionenfalle dann bevorzugt neben dem Eintrittsschlitz der Kollisionskühlführung befinden.
Die Ionenoptik (in der bevorzugten Ausführungsform eine Kollisionskühlführung) ist vorzugsweise dazu ausgelegt, Ionen aus der Ionenfalle entlang einer Primärachse zu empfangen und Ionen entlang einer Sekundärachse auszuwerfen, wobei die Sekundärachse im Wesentlichen orthogonal zur Primärachse ist. Auf Wunsch kann die Sekundärachse der Kollisionskühlführung parallel zur Achse der Ionenfalle verlaufen.
Wo die Kollisionskühlführung eine HF-Ionenführung ist, kann diese HF-Ionenführung eine Energieversorgung und mehrere Elektroden umfassen. Dann kann die Energieversorgung dazu ausgelegt sein, die mehreren Elektroden mit Gleichspannungspotential zu versorgen, so dass entlang der Primärachse ein Potentialtopf erzeugt wird. Dieses verursacht, dass die Ionen zur effektiven Kühlung in der Kollisionskühlführung eingefangen sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die vorliegende Erfindung in einem Verfahren der Ionenspektrometrie gefunden werden, das Folgendes umfasst: kontinuierliches Erzeugen von Ionen in einer Ionenquelle mit einem ersten Bereich an Masse/Ladungs-Verhältnissen; kontinuierliches Empfangen von Ionen aus der Ionenquelle an einer Ionenfalle entlang einer Achse; Auswerfen von Ionen mit einem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen aus der Ionenfalle orthogonal zu der Achse, wobei der zweite Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen enger als der erste Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ist; Empfangen von Ionen, die aus der Ionenfalle ausgeworfen werden, an einem Ionenanalysator.
Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren weiterhin ein Aufbewahren von Ionen, die an der Ionenfalle entlang der Achse empfangen werden, durch Bereitstellen eines HF-Potentials an der Ionenfalle, um somit zu veranlassen, dass ein elektrisches Feld in der Abmessung orthogonal zur Achse, entlang der Ionen mit dem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ausgeworfen werden, einen Quasipotentialtopf aufweist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin: Empfangen von aus der Ionenfalle ausgeworfenen Ionen an einer Ionenoptik; Kühlen von an der Ionenoptik empfangenen Ionen und Auswerfen der gekühlten Ionen an den Ionenanalysator. Vorzugsweise findet der Schritt des Kühlens von Ionen ohne wesentliche Fragmentation der Ionen statt.
Bei einem noch weiteren Aspekt kann die Erfindung in einem Verfahren der Massenspektrometrie gefunden werden, das Folgendes umfasst: Erzeugen von Ionen in einer Ionenquelle mit einem ersten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen; Empfangen von Ionen aus der Ionenquelle an einer Ionenfalle entlang einer Achse; Auswerfen von Ionen mit einem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen aus der Ionenfalle orthogonal zu dieser Achse, wobei der zweite Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen enger als der erste Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ist; Empfangen von aus der Ionenfalle ausgeworfenen Ionen an der Ionenoptik; Kühlen von an der Ionenoptik empfangenen Ionen ohne wesentliche Fragmentation; Auswerfen der gekühlten Ionen an einen Ionenanalysator; und Empfangen von aus der Ionenoptik ausgeworfenen Ionen am Ionenanalysator.
Eine Anzahl von fakultativen, vorzugsweisen und vorteilhaften Merkmalen kann auf beide dieser zwei Verfahrensaspekte anwendbar sein. Einige dieser werden nun im Folgenden erörtert.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst (oder ist) der Ionenanalysator ein Massenfilter. Vorzugsweise umfasst (oder ist) der Ionenanalysator ein sequenziell scannendes Massenfilter. Dann kann das Verfahren weiterhin ein Auswerfen von Ionen sequenziell gemäß ihrem Masse/Ladungs-Verhältnis aus dem sequenziell scannenden Massenfilter umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu umfasst (oder ist) der Ionenanalysator ein(en) Ionenmobilitätsanalysator.
Optional kann die Ionenoptik eine ein Gas umfassende Kollisionskühlführung umfassen. Dann kann der Schritt der Ionenkühlung ein Verursachen, dass die Ionen mit dem Gas zur Kühlung der Ionen kollidieren, umfassen. Bei einigen Ausführungsformen können sich die Ionenfalle und die Kollisionskühlführung ein gemeinsames Gehäuse teilen. Vorzugsweise umfasst die Kollisionskühlführung eine HF-Ionenführung. Mit besonderem Vorzug umfasst die Ionenfalle einen Austrittsschlitz, und die Kollisionskühlführung umfasst einen Eintrittsschlitz, und der Austrittsschlitz der Ionenfalle befindet sich neben dem Eintrittsschlitz der Kollisionskühlführung.
Bei der bevorzugten Ausführungsform findet der Schritt des Empfangens von Ionen an der Ionenoptik aus der Ionenfalle entlang einer Primärachse statt, und der Schritt des Auswerfens von Ionen aus der Ionenoptik findet entlang einer Sekundärachse statt. Vorteilhafterweise ist die Sekundärachse orthogonal zur Primärachse. Günstigerweise verläuft die Sekundärachse, entlang der die Ionen aus der Ionenoptik ausgeworfen werden, parallel zur Achse der Ionenfalle, entlang der Ionen aus der Ionenquelle empfangen werden.
Bei Ausführungsformen, wo die Ionenoptik eine HF-Ionenführung umfasst, umfasst der Schritt des Empfangens von Ionen an der Ionenoptik optional ein Anlegen von Gleichspannungspotentialen an mehrere Elektroden der HF-Ionenführung, so dass entlang der Primärachse ein Potentialtopf erzeugt wird.
Bei einigen Ausführungsformen ist der Peak-Ionenstrom innerhalb von Ionen des zweiten Bereichs von Masse/Ladungs-Verhältnissen, die aus der Ionenfalle ausgeworfen werden, mindestens: 5; 10 oder 20 mal höher als der Durchschnittsstrom innerhalb der Ionen des zweiten Bereichs von Masse/Ladungs-Verhältnissen, die aus der Ionenquelle an der Ionenfalle empfangen werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Durchschnittsionenstrom, der von dem Ionenanalysator empfangen wird, mindestens 10 pA betragen.
Bevorzugt umfasst das Verfahren außerdem Folgendes: Aufbewahren der an der Ionenfalle empfangenen Ionen und Fortführen des Aufbewahrens von beliebigen an der Ionenfalle empfangenen Ionen, die nicht aus der Ionenfalle ausgeworfen wurden. Optional ist die Anzahl von Ionen innerhalb des zweiten Bereichs von Masse/Ladungs-Verhältnissen nicht mehr als 10 der Anzahl von Ionen innerhalb des ersten Bereichs von Masse/Ladungs-Verhältnissen.
Wie der Begriff hier verwendet wird, bedeutet Auswurf orthogonal zur Achse der Ionenfalle einen Auswurf, der einen Bereich von Auswurfwinkeln umfasst, der hauptsächlich auf einen Winkel orthogonal zur Achse der Ionenfalle konzentriert ist. Die Achse der Ionenfalle ist vorzugsweise gerade, kann aber gekrümmt sein. Bei Ausführungsformen, bei denen die Achse der Ionenfalle gekrümmt ist, ist der Auswurf an jedem Punkt entlang der Achse der Ionenfalle hauptsächlich auf einen Winkel orthogonal zur lokalen Achse der Ionenfalle an diesem Punkt konzentriert. Der Auswurfwinkel ist hauptsächlich auf einen Winkel orthogonal zur Ionenfalle konzentriert, doch das Vorliegen des Potentials zwischen der Ionenquelle und der Ionenfalle, das ein kontinuierliches Füllen der Ionenfalle erleichtert, kann zum Beispiel einen Offsetwinkel einführen.
Eine gekrümmte Achse kann den Vorteil einer beschleunigten Überführung von Ionen von der Kühlführung zu einem Quadrupolmassenfilter oder einer anderen Einrichtung hin bereitstellen. Der Offsetwinkel kann auch aufgrund einer restlichen axialen Energie auftreten, besonders bei niedrigem Gasdruck, oder aufgrund des Bündelungsvorgangs der Ionenoptik bei der Überführung.
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die explizit offenbarten spezifischen Kombinationen von Merkmalen beschränkt ist, sondern auch eine beliebige Kombination von unabhängig beschriebenen Merkmalen, die ein Fachmann zusammen realisieren könnte.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung kann auf verschiedene Weisen in die Praxis umgesetzt werden, von denen nun eine rein beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben wird, in denen:
1 ein schematisches Diagramm zeigt, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ein schematisches Diagramm zeigt, das eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß den schematischen Diagrammen von 1 und 2 zeigt;
4 eine Seitenansicht der Ausführungsform von 3 zeigt;
5 die Seitenansicht von 4 für eine alternative Ausführungsform der Erfindung zeigt;
6 eine Kurve von Potential über Distanz für die Ausführungsform von 3, 4 und 5 bei Betrieb in einem Modus mit hohem Tastverhältnis zeigt.
Spezifische Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Mit Bezug auf 1 ist ein schematisches Diagramm gezeigt, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Ein Massenspektrometer 10 umfasst eine Ionenquelle 20; eine Ionenfalle 40 und einen sequenziell scannenden Massenanalysator 60. Die Ionenquelle 20 erzeugt kontinuierlich Ionen 30 mit einem ersten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen. Die Ionenfalle 40 empfängt kontinuierlich Ionen 30 mit dem ersten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen und wirft Ionen 50 mit einem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen orthogonal aus. Der zweite Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ist enger als der erste Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen. Die Ionen 50 werden dann von dem sequenziell scannenden Massenanalysator 60 zur Analyse empfangen.
Als nächstes mit Bezug auf 2 ist ein schematisches Diagramm gezeigt, das eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Ein Massenspektrometer 10' umfasst eine Ionenquelle 20; eine Ionenfalle 40; eine Kühlführung 45 und einen sequenziell scannenden Massenanalysator 60. Die Ionenquelle 20 erzeugt Ionen 30 mit einem ersten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen. Die Ionenfalle 40 empfängt Ionen 30 mit dem ersten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen und wirft Ionen 50 mit einem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen zur Kühlführung 45 orthogonal aus. Der zweite Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ist enger als der erste Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen. Die Kühlführung 45 kühlt die empfangenen Ionen 50 ohne wesentliche Fragmentation. Die Energie der Ionen ist in der Regel auf einige wenige eV oder sogar auf unter 1 eV reduziert. Gekühlte Ionen 48 werden axial zum sequenziell scannenden Massenanalysator 60 zur Analyse ausgeworfen.
Nunmehr mit Bezug auf 3 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß den schematischen Diagrammen von 1 und 2 gezeigt. Wo Komponenten, die denen in 1 identisch sind, gezeigt sind, werden die gleichen Bezugszahlen verwendet.
Die Ionenquelle 20 wirft Ionen 30 mit einem ersten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen aus. Die Quadrupolionenfalle 100 empfängt Ionen 30, und wirft Ionen 50 mit einem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen zur Kollisionskühlführung 110 orthogonal aus. Gekühlte Ionen 120 werden aus der Kollisionskühlführung 110 an den Massenanalysator 60 ausgeworfen.
Die Ionen 30 treten kontinuierlich aus der Ionenquelle 20 in die Quadrupolionenfalle 100 ein. Dies geschieht durch einen Gleichspannungspotentialgradienten zwischen der Ionenquelle 20 und dem Eingang zur Ionenfalle 100. Die Quadrupolionenfalle 100 ist mit Gas gefüllt und umfasst die Stäbe 105. Die Potentiale auf den Stäben verursachen, dass Ionen 50 mit einem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen zur Kollisionskühlführung 110 ausgeworfen werden. Die Kollisionskühlführung 110 umfasst Stäbe 115. Die Potentiale auf den Stäben verursachen, dass Ionen 120 axial an den Massenanalysator 60 ausgeworfen werden.
4, die eine Seitenansicht der Ausführungsform von 2 zeigt, stellt mehr Informationen darüber, wie die Potentiale auf Stäben 105 und Stäben 115 konfiguriert sind, bereit.
Die Quadrupolionenfalle 100 wirkt als eine Anregungsführung. Den Stäben 105 sind Gleichspannungs- und HF-Potentiale bereitgestellt, die ein elektrisches einfangendes Feld verursachen, das empfangene Ionen 30 hält. Dies verursacht eine Quasipotentialschwelle, die die Ionen 30 von der benachbarten Kollisionskühlführung 110 trennt.
Wenn Ionen in die Quadrupolionenfalle 100 eingekoppelt werden, ist ihre radiale Energie nicht hoch genug, um der Quasipotentialschwelle, die durch die HF-Potentiale ausgebildet wird, zu entkommen. Wenn die Ionen abkühlen, fällt ihre radiale Energie noch mehr. Somit sind die Ionen in der Ionenfalle 100 gefangen.
Den Stäben 105 wird auch ein Anregungspotential bereitgestellt. Dieses Anregungspotential verursacht schnelle Resonanzanregung niedriger Qualität, so dass nur Ionen mit einem bestimmten Masse/Ladungs-Verhältnis(m/z)-Teilbereich ausreichend radiale Energie erhalten, um die Quasipotentialschwelle zu überwinden, und werden dadurch orthogonal durch einen Austrittsschlitz aus der Falle ausgeworfen. Durch Ändern der Frequenz der Anregung können Ionen mit verschiedenen m/z ausgeworfen werden. Dies kann auf ähnliche Weise zur im gemeinsam erteilten Patent US-7,157,698 beschriebenen Quadrupolionenfalle funktionieren. Aufgrund des Anlegens von Gleichspannungspotentialen zwischen der Ionenquelle 20 und der Ionenfalle 100, wie oben beschrieben, treten Ionen jedoch selbst während dieses Auswurfprozesses weiterhin in die Falle ein. Diese kontinuierliche Einkopplung wirkt vorteilhafterweise in Kombination mit dem orthogonalen Auswurf einer ausgewählten Teilmenge der Ionen.
Dies ist in 6 dargestellt, die eine Kurve des Potentials gegenüber der Distanz für die Ausführungsformen von 3, 4 und 5 bei Betrieb mit einem Modus mit einem hohen Tastverhältnis zeigt. Die Kurve 200 zeigt die Gleichspannungspotentiale in der Richtung quer zu den Stäben 105. Die Kurve 210 zeigt die Quasipotentialschwelle. In der Regel werden nur 5%–10% des gesamten Massenbereichs auf diese Art orthogonal ausgeworfen.
In der Quadrupolionenfalle 100 verbleibende Ionen werden gekühlt und aufbewahrt, bis sie an der Reihe sind oder bis alle Ionen ausgespült sind, zum Beispiel durch Reduzierung des HF-Potentials oder durch Entfernung der Gleichspannungsschwelle in der Kühlungsführung 110.
Das HF-Pseudopotential ist proportional zum Quadrat der HF-Amplitude. Falls sich die Amplitude verdoppelt, erscheint das HF-Pseudopotential viermal tiefer, wenn die HF-Frequenz festgelegt ist. Somit sollte die Wechselspannungsamplitude um einen Faktor vier erhöht und die Wechselspannungsfrequenz um einen Faktor zwei erhöht werden.
Erneut mit Bezug auf 3 ist die Kollisionskühlführung 110 mit Gas gefüllt und weist eine große Breite auf und umfasst Stäbe 115. Die Ionen treten aus der Quadrupolionenfalle 100 in der Richtung quer zu den Stäben 115 in die Führung 110 ein. Den Stäben 115 wird ein verzögerndes Gleichspannungsfeld in dieser Querrichtung bereitgestellt, um eine ausreichende Flugweglänge der Ionen bei Eintritt in die Führung 110 zu gestatten. Die Kollisionskühlführung 110 ist mit einem Austritt 130 versehen.
Kollisionen mit Gas über diese wesentliche Weglänge hinweg schwächen die Ionenenergie, und sie entspannen sich auf dem Boden eines Gleichspannungspotentialtopfs 220, der in 6 dargestellt ist. Dieser Topf ist mit dem Ausgang aus der Kühlführung 130 ausgerichtet. Dies gestattet es Ionen 120, diese Führung in den Massenanalysator 60 hinein zu verlassen.
Bei einer solchen Ausführungsform beträgt die Gesamtzeit zur Anregung und Übertragung zwischen der Quelle 20 und dem Massenanalysator 60 nicht mehr als ein paar Millisekunden. Die Verweilzeit im Massenanalysator ist auch weniger als 1 bis 3 ms. Der Gasdruck in der Kollisionskühlführung 110 liegt zwischen 0,001 und 0,01 mbar. Der Druck multipliziert mit der Länge liegt zwischen 0,03 und 0,5 mbar·mm.
Das Gas in der Kollisionskühlführung 110 ist vorzugsweise eins oder mehrere der folgenden: Helium, Stickstoff, Argon. Die Stäbe 105 und der Stab 115 sind vorzugsweise im Schnitt rund oder im Allgemeinen im Schnitt rund mit einem hyperbolischer Profil zur Achse hin und einem Durchmesser von zwischen 1,5 bis 3 mm. Der Abstand zwischen den Mitten benachbarter Stäbe 105 in der Quadrupolionenfalle 100 beträgt zwischen 1,3 bis 2 mal ihr Durchmesser. Der Abstand zwischen den Mitten benachbarter Stäbe 105 in der Kollisionskühlführung 110 liegt zwischen 1,5 bis 3 Mal der Abstand zwischen benachbarten Stäben in der Quadrupolionenfalle 100. Einige der oder alle sechs Paare von Stäben, die in 3 gezeigt sind, können unterteilt sein.
Die Massenauflösungskraft der Quadrupolionenfalle 100 liegt zwischen 10 und 20. Dies liegt unter der des Massenanalysators 60. Die Gesamtzykluszeit zum Abdecken des gesamten Massenbereichs liegt zwischen 30 bis 50 ms. Somit wirkt sich die Raumladung nicht auf den Anregungsprozess über eine Verwendbarkeit hinaus aus.
Die Längen der Anregungsführung 100 und der Kollisionskühlführung 110 sind 30 bis 100 mm. Dies bietet ein Gleichgewicht zwischen dem Wunsch nach maximaler Raumladungskapazität und dem Erreichen verbesserter Geschwindigkeit der Ionenübertragung an den Massenanalysator.
Nunmehr mit Bezug auf 5 ist die Seitenansicht von 4 als alternative Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Außerdem sind Flügel in die Kühlführung eingeführt. Für dieser Ausführungsform können die Elektrodenspannungen in dem vollen Übergangsmodus wie folgt sein.
Obwohl eine spezielle Ausführungsform beschrieben wurde, kann ein Fachmann verschiedene Modifikationen und Substitutionen in Betracht ziehen. Beispielsweise könnte die axiale Bewegung von Ionen entlang der Kühlführung 110 und die Übertragung in das Massenfilter mittels beliebiger bekannter Mittel zur Erzeugung eines axialen Felds, zum Beispiel Widerstandsstäbe oder Flügel, beschleunigt werden.
Die oben beschriebene Ausführungsform betrifft die Verwendung eines sequenziell scannenden Massenanalysators, obwohl es sich versteht, dass andere Typen von Massenfiltern oder Massenanalysatoren verwendet werden können. Die Erfindung kann auch zusammen mit einem Ionenmobilitätsanalysator verwendet werden, wobei in diesem Fall dieser den sequenziell scannenden Massenanalysator 60 in der oben erörterten Anordnung ersetzen würde. Die am stärksten bevorzugten Designs eines Ionenmobilitätsanalysators sind in US-2010/243883 , GB-2486584 , GB-2382919 beschrieben.
Es können auch weitere Detektionssysteme vorgesehen sein. Diese können in der Kombination verwendet werden, in der der Analysatorteil der Anordnung (d. h. stromabwärts von der Ionenfalle 40 oder der Kühlführung 45) Folgendes umfasst: einen Ionenmobilitätsanalysator gefolgt von einem Laufzeitmassenanalysator; ein Massenfilter gefolgt von einem Laufzeitmassenanalysator; ein Ionenmobilitätsanalysator oder ein Massenfilter gefolgt von einer Ionenfalle oder einer Fragmentationszelle gefolgt von einem Analysator, wie zum Beispiel gefolgt von einem Laufzeitmassenanalysator oder einem orbital einfangenden Massenanalysator, wie zum Beispiel von Thermo Fisher Scientific unter dem Markennamen Orbitrap(TM) vertrieben; und anderen ähnlichen Kombinationen.
Bei einigen Konfigurationen kann Resonanzanregung in der Ionenfalle 40 durch ein erstes HF-Potential und ein Hilfs-HF-Potential erreicht werden. Hinzufügung eines zweiten (oder mehr als eines) HF-Potentials kann die gleichzeitige Auswahl (durch Resonanzanregung) von Ionen mit mehreren Massen oder Massenbereichen auf Basis der angelegten HF-Potentiale gestatten.
Das System könnte auch andere vorhergehende Trennungen aufweisen, die eine Zusammensetzung des einfließenden Ionenstroms ändern können, wie zum Beispiel Massenanalysatoren (zum Beispiel Quadrupol, Laufzeit, Magnetsektor usw.) oder Ionenmobilitätsanalysatoren beliebiger Art (zum Beispiel feld-asymmetrisch, Differenzial, Drift-Rohr, Laufwelle(n), Drehfeld, mit Gasflusshilfe usw.). Zum Beispiel kann die Erfindung in einem Tandem-Quadrupolmassenspektrometer verwendet werden, der sich stromaufwärts eines ersten Quadrupolanalysators oder einer Kollisionszelle wie einer Wanderwellen(T-Wave)-Kollisionszelle befindet. Es versteht sich weiterhin, dass die Erfindung auf ein Quadrupollaufzeit(QTOF)-Massenspektrometer anwendbar ist, zum Beispiel stromaufwärts oder anstelle eines ersten Quadrupolmassenanalysators. Die stromabwärts liegenden Einrichtungen, die ein Quadrupol umfassen können (der als sequenziell scannendes Massenfilter bekannt ist) oder eine Wanderwellenkollisionszelle (die als ein sequenziell scannender Ionenmobilitätsanalysator verwendet werden kann), die als echte sequenziell scannende Einrichtungen wirken. Alternativ dazu kann sich ein Laufzeitmassenanalysator stromabwärts der Erfindung befinden, der so schnell ist, dass er ähnliche Eigenschaften wie ein Quadrupolmassenfilter aufweist. Die Erfindung könnte auch zwischen einer MALDI-Quelle und einer Ionenmobilitätszelle eines Ioneninstruments verwendet werden, wie zum Beispiel in WO-2010/085720 beschrieben und insbesondere in 1 des vorliegenden Dokuments gezeigt, insbesondere, wenn die MALDI-„Schuss”-Frequenz im Vergleich zu der Massenauswurfrate der Ionenfalle der vorliegenden Beschreibung hoch ist. Dies kann als kontinuierlich feuernder Laser verstanden werden, wie oben vorgeschlagen. Es könnten zum Beispiel auch Ionen-Molekül- und Ionen-Ionen Reaktionen, Kollisionen mit Gas, Bestrahlung durch Photonen verwendet werden, um eine Zusammensetzung des Ionenstroms zu beeinflussen.

Claims

Ionenspektrometer, das Folgendes umfasst: eine Ionenquelle, die zur kontinuierlichen Erzeugung von Ionen mit einem ersten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ausgelegt ist; eine Ionenfalle, die zum Empfang von Ionen aus der Ionenquelle entlang einer Achse und zum Auswurf von Ionen mit einem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen orthogonal zu der Achse ausgelegt ist, wobei der zweite Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen enger als der erste Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ist; eine Energieversorgung, die mit der Ionenquelle und der Ionenfalle derart gekoppelt ist, dass sie ein Potential bereitstellt, das die durch die Ionenquelle erzeugten Ionen dazu veranlasst, kontinuierlich in die Ionenfalle zu fließen; und einen Ionenanalysator, der zum Empfang von Ionen, die aus der Ionenfalle ausgeworfen werden, ausgelegt ist und die Ionen gemäß mindestens einer Charakteristik der Ionen trennt.
Ionenspektrometer nach Anspruch 1, wobei die Energieversorgung weiterhin dazu ausgelegt ist, an der Ionenfalle ein HF-Potential bereitzustellen, um somit zu veranlassen, dass ein elektrisches Feld einen Quasipotentialtopf in der Abmessung orthogonal zur Achse, entlang der Ionen mit dem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ausgeworfen werden, aufweist.
Ionenspektrometer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, das ferner Folgendes umfasst: eine Ionenoptik, die dazu ausgelegt ist, aus der Ionenfalle ausgeworfene Ionen zu empfangen und die Ionen abzukühlen; und wobei der Ionenanalysator dazu ausgelegt ist, Ionen aus der Ionenoptik zu empfangen.
Ionenspektrometer, das Folgendes umfasst: eine Ionenquelle, die dazu ausgelegt ist, Ionen mit einem ersten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen zu erzeugen; eine Ionenfalle, die dazu ausgelegt ist, Ionen aus der Ionenquelle entlang einer Achse zu empfangen und Ionen mit einem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen orthogonal zu dieser Achse auszuwerfen, wobei der zweite Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen enger als der erste Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ist; eine Ionenoptik, die dazu ausgelegt ist, aus der Ionenfalle ausgeworfene Ionen zu empfangen und die Ionen ohne wesentliche Fragmentation zu kühlen; und einen Ionenanalysator, der dazu ausgelegt ist, aus der Ionenoptik ausgeworfene Ionen zu empfangen und die Ionen gemäß mindestens einer Charakteristik der Ionen zu trennen.
Ionenspektrometer nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die Ionenoptik eine Kollisionskühlführung umfasst, die ein Gas umfasst und dazu ausgelegt ist, Ionen aus der Ionenfalle zu empfangen, um zu verursachen, dass die Ionen mit dem Gas kollidieren, so dass die Ionen abkühlen, und die Ionen an das sequenziell scannende Massenfilter auszuwerfen.
Ionenspektrometer nach Anspruch 5, wobei sich die Ionenfalle und Kollisionskühlführung ein gemeinsames Gehäuse teilen.
Ionenspektrometer nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei die Kollisionskühlführung eine HF-Ionenführung umfasst.
Ionenspektrometer nach einem der Ansprüche 5 to 7, wobei die Ionenfalle einen Austrittsschlitz umfasst und die Kollisionskühlführung einen Eintrittsschlitz umfasst und wobei sich der Austrittsschlitz der Ionenfalle neben dem Eintrittsschlitz der Kollisionskühlführung befindet.
Ionenspektrometer nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Ionenoptik dazu ausgelegt ist, Ionen aus der Ionenfalle entlang einer Primärachse zu empfangen und Ionen entlang einer Sekundärachse auszuwerfen, wobei die Sekundärachse im Wesentlichen orthogonal zur Primärachse ist.
Ionenspektrometer nach Anspruch 9, wobei die Sekundärachse der Ionenoptik parallel zur Achse der Ionenfalle verläuft.
Ionenspektrometer nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Ionenoptik eine HF-Ionenführung umfasst und wobei die HF-Ionenführung eine Energieversorgung und mehrere Elektroden umfasst, wobei die Energieversorgung dazu ausgelegt ist, die mehreren Elektroden mit Gleichspannungspotential zu versorgen, so dass entlang der Primärachse ein Potentialtopf erzeugt wird.
Ionenspektrometer nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Peak-Ionenstrom innerhalb von Ionen des zweiten Bereichs von Masse/Ladungs-Verhältnissen, die aus der Ionenfalle ausgeworfen werden, mindestens: 5; 10 oder 20 mal höher als der Durchschnittsstrom innerhalb der Ionen des zweiten Bereichs von Masse/Ladungs-Verhältnissen, die aus der Ionenquelle an der Ionenfalle empfangen werden, ist.
Ionenspektrometer nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Durchschnittsionenstrom, der von dem Ionenanalysator empfangen wird, mindestens 10 pA beträgt.
Ionenspektrometer nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Ionenfalle ferner dazu ausgelegt ist, die empfangenen Ionen aufzubewahren und beliebige empfangene Ionen, die nicht ausgeworfen wurden, weiterhin aufzubewahren.
Ionenspektrometer nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Ionenfalle eine Energieversorgung und mehrere Elektroden umfasst, wobei die Energieversorgung dazu ausgelegt ist, die mehreren Elektroden mit Gleichspannungspotential, HF-Potential und einem Anregungspotential zu versorgen, wobei die Energieversorgung weiterhin dazu ausgelegt ist, dass durch das Anregungspotential Ionen mit dem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen aus der Ionenfalle ausgeworfen werden.
Ionenspektrometer nach Anspruch 15, wobei die Ionenfalle eine Quadrupolionenfalle umfasst.
Ionenspektrometer nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Ionenanalysator einen Massenfilter umfasst.
Ionenspektrometer nach Anspruch 17, wobei der Ionenanalysator ein sequenziell scannendes Massenfilter umfasst, das dazu ausgelegt ist, aus der Ionenfalle ausgeworfene Ionen zu empfangen und sequenziell Ionen gemäß ihrem Masse/Ladungs-Verhältnis durchzulassen.
Ionenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Ionenanalysator einen Ionenmobilitätsanalysator umfasst.
Verfahren der Ionenspektrometrie, das Folgendes umfasst: kontinuierliches Erzeugen von Ionen in einer Ionenquelle mit einem ersten Bereich an Masse/Ladungs-Verhältnissen; kontinuierliches Empfangen von Ionen aus der Ionenquelle an einer Ionenfalle entlang einer Achse; Auswerfen von Ionen mit einem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen aus der Ionenfalle orthogonal zu der Achse, wobei der zweite Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen enger als der erste Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ist; Empfangen von Ionen, die aus der Ionenfalle ausgeworfen werden, an einem Ionenanalysator.
Verfahren nach Anspruch 20, das ferner Folgendes umfasst: Aufbewahren von Ionen, die an der Ionenfalle entlang der Achse empfangen werden, durch Bereitstellen eines HF-Potentials an der Ionenfalle, um somit zu veranlassen, dass ein elektrisches Feld in der Abmessung orthogonal zur Achse, entlang der Ionen mit dem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ausgeworfen werden, einen Quasipotentialtopf aufweist.
Verfahren nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, das ferner Folgendes umfasst: Empfangen von aus der Ionenfalle ausgeworfenen Ionen an einer Ionenoptik; Kühlen von an der Ionenoptik empfangenen Ionen und Auswerfen der gekühlten Ionen an den Ionenanalysator.
Verfahren der Massenspektrometrie, das Folgendes umfasst: Erzeugen von Ionen in einer Ionenquelle mit einem ersten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen; Empfangen von Ionen aus der Ionenquelle an einer Ionenfalle entlang einer Achse; Auswerfen von Ionen mit einem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen aus der Ionenfalle orthogonal zu dieser Achse, wobei der zweite Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen enger als der erste Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen ist; Empfangen von aus der Ionenfalle ausgeworfenen Ionen an einer Ionenoptik; Kühlen von an der Ionenoptik empfangenen Ionen ohne wesentliche Fragmentation; Auswerfen der gekühlten Ionen an einen Ionenanalysator; und Empfangen von aus der Ionenoptik ausgeworfenen Ionen im Ionenanalysator.
Verfahren nach Anspruch 22 oder Anspruch 23, wobei die Ionenoptik eine ein Gas umfassende Kollisionskühlführung umfasst, wobei der Schritt der Ionenkühlung ein Verursachen, dass die Ionen mit dem Gas zur Kühlung der Ionen kollidieren, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei der Schritt des Empfangens von Ionen an der Ionenoptik aus der Ionenfalle entlang einer Primärachse stattfindet, und der Schritt des Auswerfens von Ionen aus der Ionenoptik entlang einer Sekundärachse stattfindet, wobei die Sekundärachse orthogonal zur Primärachse verläuft.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Sekundärachse, entlang der die Ionen aus der Ionenoptik ausgeworfen werden, parallel zur Achse der Ionenfalle, entlang der Ionen aus der Ionenquelle empfangen werden, verläuft.
Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei die Ionenoptik eine HF-Ionenführung umfasst, und wobei der Schritt des Empfangens von Ionen an der Ionenoptik ein Anlegen von Gleichspannungspotentialen an mehrere Elektroden der HF-Ionenführung, so dass entlang der Primärachse ein Potentialtopf erzeugt wird, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, wobei der Peak-Ionenstrom innerhalb von Ionen des zweiten Bereichs von Masse/Ladungs-Verhältnissen, die aus der Ionenfalle ausgeworfen werden, mindestens: 5; 10 oder 20 mal höher als der Durchschnittsstrom innerhalb der Ionen des zweiten Bereichs von Masse/Ladungs-Verhältnissen, die aus der Ionenquelle an der Ionenfalle empfangen werden, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, wobei der Durchschnittsionenstrom, der von dem Ionenanalysator empfangen wird, mindestens 10 pA beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, das ferner Folgendes umfasst: Aufbewahren der an der Ionenfalle empfangenen Ionen und Fortführen des Aufbewahrens von beliebigen an der Ionenfalle empfangenen Ionen, die nicht aus der Ionenfalle ausgeworfen wurden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, wobei die Anzahl von Ionen innerhalb des zweiten Bereichs von Masse/Ladungs-Verhältnissen nicht mehr als 10 der Anzahl von Ionen innerhalb des ersten Bereichs von Masse/Ladungs-Verhältnissen beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 31, wobei die Ionenfalle eine Quadrupolionenfalle umfasst und wobei der Schritt des Auswerfens von Ionen mit einem zweiten Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen aus der Ionenfalle ein Anlegen eines Anregungspotentials an mehrere Elektroden der Quadrupolionenfalle umfasst, wodurch veranlasst wird, dass Ionen mit dem zweitem Bereich von Masse/Ladungs-Verhältnissen aus der Ionenfalle ausgeworfen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 32, wobei der Ionenanalysator ein Massenfilter umfasst.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei der Ionenanalysator ein sequenziell scannendes Massenfilter umfasst, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: sequenzielles Durchlassen von Ionen gemäß ihrem Masse/Ladungs-Verhältnis durch das sequenziell scannende Massenfilter.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 32, wobei der Ionenanalysator einen Ionenmobilitätsanalysator umfasst.