DE112014004157B4

DE112014004157B4 - Gezielte Massenanalyse

Info

Publication number: DE112014004157B4
Application number: DE112014004157.2T
Authority: DE
Inventors: Alexander Alekseevich Makarov
Original assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Current assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2023-08-31
Anticipated expiration: 2034-09-11
Also published as: CN105531794A; JP6305543B2; GB2582455A; US10410847B2; GB2532643B; WO2015036447A2; WO2015036447A3; DE112014004157T5; GB2532643A; GB201316164D0; GB201602718D0; CN105531794B; US20160217985A1; JP2016536761A; US20180068837A1; GB202003402D0; US9812307B2; GB2582455B

Abstract

Massenspektrometer, umfassend:eine Ionenquelle (10), die dafür angeordnet ist, Ionen mit einem Anfangsbereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen zu erzeugen;einen Zusatzionendetektor (60), der sich prozessabwärts von der Ionenquelle (10) befindet und dafür angeordnet ist, eine Mehrzahl erster Ionenproben zu empfangen, die von den von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen abgeleitet sind, die einen reduzierten Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen haben, der enger als der Anfangsbereich von Masse-zu-Landungs-Verhältnissen ist, und eine jeweilige Ionenstrommessung für jede der Mehrzahl von ersten Ionenproben zu bestimmen;einen Massenanalysator (40), der sich prozessabwärts von der Ionenquelle (10) befindet und dafür angeordnet ist, eine zweite Ionenprobe zu empfangen, die von den von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen abgeleitet ist, und Massenspektraldaten durch Massenanalyse der zweiten Ionenprobe zu erzeugen;wobei eine Massenauflösung der Massenspektraldaten höher ist als die Massenauflösung des Zusatzionendetektors (60), wobei die Mehrzahl von Ionenstrommessungen und die Massenspektraldaten sich auf Ionen beziehen, die über dieselbe Zeitspanne erzeugt werden;einen Massefilter (20), der prozessaufwärts vom Zusatzionendetektor (60) angeordnet ist und dafür konfiguriert ist, von der Ionenquelle (10) erzeugte Ionen zu empfangen und Ionen mit dem reduzierten Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen durchzuleiten, wobei die Mehrzahl erster Ionenproben und die zweite Ionenprobe von den vom Massefilter (20) durchgeleiteten Ionen abgeleitet sind; undeine Ausgabestufe, die dafür konfiguriert ist, eine Häufigkeitsmessung im Zusammenhang mit mindestens einigen Ionenspezies der von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen in dem reduzierten Bereich von Massen-zu-Ladungs-Verhältnissen auf der Grundlage einer Kombination aus den vom Massenanalysator (40) erzeugten Massenspektraldaten und den vom Zusatzionendetektor (60) bestimmten Ionenstrommessungen zu erfassen,wobei die Massenspektraldaten verwendet werden, um die Ionenstrommessungen innerhalb des reduzierten Bereichs von Masse-zu-Landungsverhältnissen aufzulösen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Massenspektrometer und ein Verfahren der Massenspektrometrie, insbesondere der der Tandem-Massenspektrometrie.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die gezielte Massenspektralanalyse komplexer Gemische wurde bislang herkömmlicherweise mit Hilfe eines Triple-Quadrupol-Massenspektrometers ausgeführt. Bei diesen Instrumenten wird das Masse-zu-Ladungs-Verhältnis der Vorläufer-Ionen von einem ersten Quadrupol-Massenanalysator ausgewählt. Die Vorläufer-Ionen werden in einer gasgefüllten Kollisionszelle fragmentiert und dann wird ein konkretes Fragment von einem zweiten Quadrupol-Massenanalysator ausgewählt. Dies ermöglicht das Ausfiltern nur von Vorläufer- und entsprechenden Fragment-Ionen von Interesse. Dadurch wird ein robustes quantitatives Verfahren für die gezielte Analyse bereitgestellt, bei dem die Zielobjekte bekannt sind, jedoch in sehr geringen Mengen im Vergleich zu anderen Analyten vorhanden sein können.
Aufgrund ihrer Funktionsweise gestatten Quadrupol-Analysatoren die Übertragung von Ionen nur in einem engen Fenster von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen (m/q). Zwar wird dieses m/q-Verhältnisfenster mit einer Effizienz übertragen, die mitunter mehr als 50 % beträgt, und unter Verwendung eines Sekundärelektronenvervielfältigers (SEV) mit Einzelionensensitivität detektiert, doch gehen die Ionen aller anderen m/q für die Analysatorstangen verloren. Diese verschwenderische Funktionsweise behindert eine schnelle Quantifizierungsanalyse, bei der wünschenswerterweise mehrere Zielverbindungen in einer begrenzten Zeit analysiert werden. Quadrupol-Massenanalysatoren müssen von einem m/q zum anderen springen, wobei ihre effektiven Tastverhältnisse ziemlich niedrig sind (0,1 % bis 10 %, je nach Anzahl der Zielobjekte).
Weitere Schwierigkeiten bestehen aufgrund molekularer Störeinflüsse im Hinblick auf die korrekte Quantifizierung in der Elementaranalyse von Analyten bei der quadrupolbasierten Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, ICP-MS)
Alternativen zu Triple-Quadrupol-Massenspektrometern sind bekannt. Zum Beispiel kann die gleichzeitige Erfassung aller Fragmente von allen Vorläufern ausgeführt werden, um ein einzelnes hochauflösendes Spektrum mit hoher Massengenauigkeit bereitzustellen. Eine spätere Suche nach Ionen des Ziel-m/q-Verhältnisses kann dann durchgeführt werden. Analysatoren, die Orbitalfallentechnologie verwenden (zum Beispiel der von Thermo Fisher Scientific hergestellte und als Orbitrap™ vertriebene Massenanalysator), Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-(FT-ICR- )Analysatoren und solche, die auf Flugzeit (Time of Flight, TOF) beruhen, gelten als Beispiele für exakte Massenanalysatoren für diese Anwendung.
Derartige exakte Massenanalysatoren weisen erhebliche Beschränkungen für moderne zielgerichtete Analyseversuche auf. Zum Beispiel sind die Detektionsgrenzen und der dynamische Bereich für TOF-Analysatoren mit Orthogonalbeschleunigung erheblich schlechter als bei Triple-Quadrupol-Spektrometern, aufgrund eines geringen Durchleitungsvermögens und Beschränkungen der Detektionselektronik. Mittlerweile weisen Orbitalfallenanalysatoren (sowie auch andere Analysatoren, die Bildstromdetektion nutzen, wie beispielsweise FT-ICR oder elektrostatische Fallen) Folgendes auf: eine Sensitivität, die durch Bildstromdetektion begrenzt ist; einen dynamischen Bereich, der durch Ladungskapazität begrenzt ist; und eine Geschwindigkeit oder ein Tastverhältnis, die/das durch die Notwendigkeit begrenzt ist, jede Transiente über Zehntel bis Hundertstel Millisekunden zu detektieren. Als Kompromiss ermöglicht eine Kombination aus einem exakten Massenanalysator und einem Quadrupol-Massefilter die kombinierten Vorteile einer Detektion aller Fragmente mit denen eines reduzierten dynamischen Bereichs aufgrund einer Isolierung mit engem m/q.
Für beide hochauflösenden Ansätze beschränkt der Wunsch nach Minimierung des Variationskoeffizienten (CV) der Massen-Peak-Intensitätsgrenzen die Anzahl von Messpunkten über enge (02-2 s breite) Peaks, die bei moderner Gaschromatografie (GC) oder Hochleistungsflüssigkeitschromatografie (UHPLC) möglich sind. Beispiele für derartige existierende Systeme werden in „New Trends in Fast Liquid Chromatography for Food an Environmental Analysis", Nünez et al (Journal of Chromatography A, 1228 (2012) p. 298-323) erläutert. Die Überwindung dieser Schwierigkeiten bleibt eine Herausforderung auf diesem Gebiet.
US 2013/112865 A1 beschreibt ein Massenspektrometer, das eine erste Ionenfalle aufweist, die stromaufwärts einer analytischen zweiten Ionenfalle angeordnet ist. Die Ladungskapazität der ersten Ionenfalle wird auf einen solchen Wert eingestellt, dass dann, wenn alle in der ersten Ionenfalle bis zur Ladungskapazitätsgrenze der ersten Ionenfalle gespeicherten Ionen auf die zweite Ionenfalle übertragen werden, die analytische Leistung von die zweite Ionenfalle wird aufgrund von Raumladungseffekten nicht wesentlich verschlechtert.
US 4,507,555 A beschreibt ein parallel geschaltetes Massenspektrometer, das aus zwei oder mehr Sätzen von Ionenextraktionsmitteln, Massenauflösungsvorrichtungen und Ionendetektoren besteht, die parallel geschaltet sind. Gebildeten Probenionen werden gleichzeitig und getrennt in eine erste und eine zweite Massenauflösungsvorrichtung geleitet. Das erste Massenauflösungsgerät wird entweder im Gesamtionenstrom- oder im ausgewählten Ionen-Überwachungsmodus betrieben, wobei sein Detektionssystem ständig das Auftreten der chromatographischen Peaks überwacht.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund stellt die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt ein Massenspektrometer bereit, das Folgendes umfasst: eine Ionenquelle, die dafür angeordnet ist, Ionen mit einem Anfangsbereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen zu erzeugen; einen Zusatz- bzw. Hilfsionendetektor, der sich prozessabwärts von der Ionenquelle befindet und dafür angeordnet ist, eine Mehrzahl (Folge) erster Ionenproben zu empfangen, die von den von der Ionenquelle erzeugten Ionen abgeleitet sind, die einen reduzierten Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen haben, der enger als der anfängliche Bereich von Masse-zu-Landungs-Verhältnissen ist, und eine jeweilige Ionenstrommessung für jede der Mehrzahl von ersten Ionenproben zu bestimmen; einen Massenanalysator, der sich prozessabwärts von der Ionenquelle befindet und dafür angeordnet ist, eine zweite Ionenprobe zu empfangen, die von den von der Ionenquelle erzeugten Ionen abgeleitet ist, und Massenspektraldaten durch Massenanalyse der zweiten Ionenprobe zu erzeugen; wobei eine Massenauflösung der Massenspektraldaten höher ist als die Massenauflösung des Zusatzionendetektors, die Mehrzahl von Ionenstrommessungen und die Massenspektraldaten sich auf Ionen beziehen, die über dieselbe Zeitspanne erzeugt werden; einen Massefilter, der sich prozessaufwärts vom Zusatzionendetektor befindet und dafür konfiguriert ist, von der Ionenquelle erzeugte Ionen zu empfangen und Ionen mit dem reduzierten Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen durchzuleiten, wobei die Mehrzahl erster Ionenproben und die zweite Ionenprobe von den vom Massefilter durchgeleiteten Ionen abgeleitet sind; und eine Ausgabestufe, die dafür konfiguriert ist, eine Häufigkeitsmessung im Zusammenhang mit mindestens einigen Ionenspezies der von der Ionenquelle erzeugten Ionen in dem reduzierten Bereich von Massen-zu-Ladungs-Verhältnissen auf der Grundlage der von dem Zusatzionendetektor bestimmten Strommessungen zu erfassen wobei die Massenspektraldaten verwendet werden, um die Ionenstrommessungen innerhalb des reduzierten Bereichs von Masse-zu-Landungsverhältnisses aufzulösen.
Zudem wird ein Massenspektrometer beschrieben, das Folgendes umfasst: eine Ionenquelle, die dafür angeordnet ist, Ionen mit einem Anfangsbereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen zu erzeugen; einen Zusatzionendetektor, der sich prozessabwärts von der Ionenquelle befindet und dafür angeordnet ist, eine erste Ionenprobe zu empfangen, die von den von der Ionenquelle erzeugten Ionen abgeleitet ist, und einen Ionenstrom für die erste Ionenprobe zu bestimmen; einen Massenanalysator, der sich prozessabwärts von der Ionenquelle befindet und dafür angeordnet ist, eine zweite Ionenprobe zu empfangen, die von den von der Ionenquelle erzeugten Ionen abgeleitet ist, und Massenspektraldaten durch Massenanalyse der zweiten Ionenprobe zu erzeugen; und eine Ausgabestufe, die dafür konfiguriert ist, eine Häufigkeitsmessung im Zusammenhang mit mindestens einigen der von der Ionenquelle erzeugten Ionen auf der Grundlage der von dem Zusatzionendetektor bestimmten Strommessung zu ermitteln. Zwar sind die verschiedenen zusätzlichen Merkmale, die im Weiteren beschrieben sind, in Bezug auf den ersten Aspekt aufgeführt, doch können sie gleichermaßen auf den zweiten Aspekt anwendbar sein.
Gemäß einem Aspekt können die Massenspektraldaten verwendet werden, um die ermittelte Häufigkeitsmessung zu beeinflussen, da zum Beispiel die Häufigkeitsmessung auf der Grundlage einer Kombination der vom Massenanalysator erzeugten Massenspektraldaten und der vom Zusatzionendetektor bestimmten Ionenstrommessungen ermittelt werden können. Zusätzlich oder alternativ können die Massenspektraldaten verwendet werden, um das Zusetzen von Reaktionsgas zu einer Reaktionszelle, die dem Zusatzdetektor vorgeschaltet ist, zu steuern, um molekulare Störeinflüsse aus der Ionenstrommessung zu entfernen.
Der Ansatz kann auf einer Erkenntnis beruhen, dass die relativ langsame gezielte Analyse unter Verwendung eines relativ hochauflösenden Analysators durch das Detektieren von Analyt-Ionen unter Verwendung eines eigenständigen Zusatzanalysators wie beispielsweise eines Elektronenvervielfachers, der der Ionenquelle nachgeschaltet angeordnet ist (und optional eines Massefilters), ergänzt und verbessert werden kann. Der Zusatzionendetektor befindet sich optional prozessabwärts von dem Massenanalysator. Vorzugsweise detektiert der Zusatzdetektor den massegefilterten Ionenstrahl.
Daten von dem Zusatzdetektor mit niedriger Masseauflösung (hoher Zeitauflösung) können dann zum Verbessern der Daten mit hoher Masseauflösung verwendet werden, insbesondere durch Dekonvolution (Entfaltung) oder Kurvenanpassung. Die Daten mit hoher Masseauflösung vom Masseanalysator werden typischerweise mit niedriger Zeitauflösung bereitgestellt. Somit werden die Ansätze der Interpolation, Dekonvolution oder Kurvenanpassung gerade durch die Verwendung mehrerer Ionenstrommessungen für jeden Massenanalysescan ermöglicht. Der Zusatzionendetektor weist vorteilhaft eine höhere absolute Sensitivität auf als der Massenanalysator.
Der Zusatzionendetektor kann dafür konfiguriert sein, die mehreren Ionenströme über eine Zeitspanne (optional eine festgelegte Zeitspanne) bereitzustellen. Der Massenanalysator ist vorteilhaft dafür angeordnet, über ein und dieselbe Zeitspanne einen einzigen Satz von Massenspektraldaten zu erzeugen. Dann kann die Ausgabestufe dafür konfiguriert werden, die Häufigkeitsmessung auf der Grundlage einer Kombination der in der Zeitspanne erzeugten Massenspektraldaten und der in der Zeitspannen bestimmten Mehrzahl von Ionenströmen zu ermitteln. Somit kann der Zusatzionendetektor mehrere Messungen innerhalb derselben Zeitskala wie die Erzeugung der Massenspektraldaten von dem Massenanalysator für ein einziges Massenspektrum (d. h. eine Massenanalyse für die Analyt-Ionen abschließen) bereitstellen. Der Zusatzionendetektor kann mindestens 3, 5, 10, 20, 25, 30, 50, 100, 200, 500 oder 1000 Ionenströme in derselben Zeitspanne erzeugen, in der der Massenanalysator Massenspektraldaten für ein einziges Massenspektrum erzeugt.
In einem anderen Sinne kann vorteilhaft in Betracht gezogen werden, dass der Zusatzionendetektor dafür konfiguriert wird, eine durchschnittliche Frequenz der Ionenstrommessung aufzuweisen, die höher als die durchschnittliche Frequenz als die Massenanalyse des Massenanalysators ist. Mit anderen Worten kann der Zusatzionendetektor durchschnittlich häufiger Ionenstrommessungen erzeugen als der Massenanalysator Massenspektraldaten bereitstellt (d. h. eine Massenanalyse abschließt).
In noch einem weiteren Sinne kann in Betracht gezogen werden, dass der Zusatzionendetektor dafür konfiguriert wird, die mehreren Ionenstrommessungen mit einem Zeitintervall dazwischen zu bestimmen (das ein Durchschnitts-, Mittel-, Median-, Modus-, Maximal- oder Minimalwert sein kann). Dann kann der Massenanalysator dafür konfiguriert werden, eine Massenanalyse der zweiten Ionenprobe über eine Zeitdauer auszuführen, die länger als das Zeitintervall zwischen den mehreren Ionenstrommessungen ist. In diesem Sinne versteht es sich, dass der Zusatzionendetektor Ionenstrommessungen schneller erzeugen kann als der Massenanalysator Massenspektraldaten bereitstellt (d. h. eine Massenanalyse abschließt).
Zudem umfasst das Massenspektrometer ferner einen Massefilter, der prozessaufwärts vom Zusatzionendetektor (und vorzugsweise prozessabwärts vom Massenanalysator) angeordnet ist. Der Massefilter ist vorteilhaft dafür konfiguriert, von der Ionenquelle erzeugte Ionen zu empfangen und Ionen mit einem reduzierten Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnis durchzuleiten. Der reduzierte Bereich ist enger als der anfängliche Bereich. Dann können die erste und die zweite Ionenprobe aus den vom Massefilter durchgeleiteten Ionen abgeleitet werden.
Vorzugsweise umfasst das Massenspektrometer ferner: eine Kollisionszelle, die sich prozessabwärts von der Ionenquelle (und optional dem Massefilter) befindet. In diesem Fall kann das Massenspektrometer ein Tandem-Massenspektrometer sein. Zweckmäßigerweise ist die Kollisionszelle dafür angeordnet, Fragment-Ionen aus mindestens einigen der von der Ionenquelle erzeugten Ionen zu erzeugen. Die Kollisionszelle kann sich prozessaufwärts oder prozessabwärts von dem Massenanalysator befinden und damit im Hauptionenweg von der Ionenquelle zum Massenanalysator, in einem Zweigionenweg zwischen der Ionenquelle und dem Massenanalysator oder in einem Weg prozessabwärts von dem Massenanalysator, zum Beispiel in einer „Sackgassen“-Konfiguration.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Massenanalysator ferner Folgendes: eine Ionenoptik, die sich prozessabwärts von der Ionenquelle (und optional dem Massefilter) befindet. Vorteilhafterweise befindet sich die Ionenoptik prozessaufwärts von dem Massenanalysator. Die Ionenoptik kann dafür konfiguriert sein, den Weg empfangener Ionen selektiv zu steuern, so dass die empfangenen Ionen in einem ersten Modus zu dem Zusatzionendetektor geleitet werden. Dies kann auf verschiedene Art und Weise umgesetzt werden. Optional ist die Ionenoptik so konfiguriert, dass die empfangenen Ionen in einer ersten Richtung in die Ionenoptik eintreten und in einem ersten Modus in einer zweiten Richtung in den Zusatzionendetektor geleitet werden, wobei sich die zweite Richtung von der ersten Richtung unterscheidet. Vorzugsweise liegt die zweite Richtung orthogonal zur ersten Richtung. In diesem Fall kann der Zusatzionendetektor Folgendes umfassen: eine Konversionsdynode und einen Sekundärelektronenvervielfacher (oder eine andere Art von Ionendetektor). Die Konversionsdynode kann sich an einer ersten Seite der Ionenoptik entlang der zweiten Richtung befinden. Der Sekundärelektronenvervielfacher (oder die andere Art von Ionendetektor) kann sich dann an einer zweiten Seite der Ionenoptik gegenüber der ersten Seite befinden. Der Sekundärelektronenvervielfacher (oder die andere Art von Ionendetektor) kann vorteilhaft dafür konfiguriert sein, Sekundärelektronen von der Konversionsdynode zu empfangen.
In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ionenoptik einen Quadrupol-Ionenleiter. Der Quadrupol-Ionenleiter umfasst vorzugsweise vier Stabelektroden, wobei ein Außendurchmesser jeder der vier Stabelektroden kleiner als jeder der Spalte zwischen den vier Stabelektroden ist.
In Ausführungsformen ist die Ionenoptik ferner dafür konfiguriert, den Weg der empfangenen Ionen selektiv zu steuern, so dass die empfangenen Ionen in einem zweiten Modus zu einer anderen Ionenoptikvorrichtung geleitet werden als dem Zusatzionendetektor. In einigen Ausführungsformen ist die Ionenoptikvorrichtung, die nicht der Zusatzionendetektor ist, eine Kollisionszelle. In anderen Ausführungsformen ist die Ionenoptikvorrichtung, die nicht der Zusatzionendetektor ist, ein Massenanalysator. Jedenfalls ist die Ionenoptik vorzugsweise derart konfiguriert, dass die empfangenen Ionen in einer ersten Richtung in die Ionenoptik eintreten und im zweiten Modus in die erste Richtung geleitet werden.
In einigen Ausführungsformen sind die an der Ionenoptik empfangenen Ionen die von der Ionenquelle erzeugten Ionen (das heißt, ohne Fragmentierung, obschon Massenselektion ausgeführt worden sein kann). In anderen Ausführungsformen umfasst das Massenspektrometer ferner Folgendes: eine Kollisionszelle, die sich prozessabwärts von der Ionenquelle (und optional dem Massefilter) und prozessaufwärts von der Ionenoptik befindet und dafür angeordnet ist, Fragment-Ionen aus mindestens einigen der von der Ionenquelle erzeugten Ionen zu erzeugen. Die an der Ionenoptik empfangenen Ionen können dann die in der Kollisionszelle erzeugten Fragment-Ionen sein.
Es können Ausführungsformen ohne die Verwendung einer derartigen Ionenoptik bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann sich der Zusatzionendetektor prozessabwärts vom Massenanalysator befinden. Der Massenanalysator kann dann dafür konfiguriert sein, selektiv in einem ersten Modus zu arbeiten, in dem er für die Massenanalyse empfangener Ionen konfiguriert ist, oder in einem zweiten Modus, in dem er dafür konfiguriert ist, empfangene Ionen zum Zusatzionendetektor zu leiten. Dies kann zum Beispiel möglich sein, wenn der Massenanalysator vom Flugzeit-Typ ist.
Optional umfasst das Massenspektrometer ferner Folgendes: eine Ionenspeichervorrichtung, die sich prozessaufwärts von dem Massenanalysator befindet. Die Ionenspeichervorrichtung kann dafür konfiguriert sein, Ionen zur Analyse durch den Massenanalysator zu empfangen, die empfangenen Ionen zu speichern und mindestens einige der gespeicherten Ionen zum Massenanalysator auszustoßen. Die Ionenspeichervorrichtung ist vorzugsweise dafür angeordnet, Ionen in einer Eingaberichtung zu empfangen und Ionen in einer Ausgaberichtung, die sich von der Eingaberichtung unterscheidet, auszustoßen. Stärker bevorzugt liegt die Ausgaberichtung orthogonal zur Eingangsrichtung. Am stärksten bevorzugt ist die Ionenspeichervorrichtung eine gekrümmte Falle. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Massenanalysator vom Typ einer Orbitalfalle ist.
Vorzugsweise ist der Massenanalysator ein hochauflösender Massenanalysator. Ein hochauflösender Massenanalysator kann zum Beispiel ein Auflösungsvermögen RP bei Masse 400 von mehr als 50000, 70000 oder 100000 aufweisen, und ein ultrahochauflösender Massenanalysator kann zum Beispiel ein Auflösungsvermögen RP bei Masse 400 von mehr als 150000, 200000 oder 240000 aufweisen. Ein genauer Massenanalysator kann sich als Analysator mit einer Genauigkeit von zum Beispiel weniger als 3 ppm bei externer Kalibrierung verstehen. Optional umfasst der Massenanalysator einen der folgenden Typen: Flugzeit, Orbitalfalle und Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz (FT-ICR).
In der bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgabestufe dafür konfiguriert, die Häufigkeitsmessung in Zusammenhang mit mindestens einigen der von der Ionenquelle erzeugten Ionen bereitzustellen, indem die von dem Massenanalysator erzeugten Massenspektraldaten auf der Grundlage der von dem Zusatzionendetektor ermittelten Ionenstrommessung angepasst werden.
Die Ausgabestufe ist vorteilhaft dafür konfiguriert, die Ausgabe des Zusatzionendetektors und die Massenspektraldaten zu kombinieren, um eine oder mehrere verbesserte Häufigkeitsmessungen hinsichtlich der detektierten Ionen zu ermitteln. Die erste und die zweite Ionenprobe sind optional beide Proben desselben Satzes von Ionen. Der Zusatzionendetektor kann dann (aber möglicherweise auch in anderen Fällen) dafür konfiguriert sein, eine oder mehrere Ionengesamtstrommessungen für den Satz von Ionen und vorzugsweise eine Mehrzahl von Ionengesamtstrommessungen für den Satz von Ionen zu ermitteln. Auf diese Weise kann die Ausgabestufe dafür konfiguriert sein, eine Mehrzahl von Häufigkeitsmessungen für den Satz von Ionen zu ermitteln, wobei jede Häufigkeitsmessung mit einem Abschnitt der Massenspektraldaten in Zusammenhang steht, zum Beispiel für einen Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen, der eine Teilmenge des von den Massenspektraldaten abgedeckten Gesamtbereichs ist. Die Ausgabestufe kann vorteilhaft dafür konfiguriert sein, für jede der Mehrzahl von Ionengesamtstrommessungen eine Mehrzahl von Häufigkeitsmessungen für den Satz von Ionen zu ermitteln, wobei jede Häufigkeitsmessung mit einem Abschnitt der Massenspektraldaten in Zusammenhang steht. Vorzugsweise wird jede Häufigkeitsmessung ermittelt, indem der jeweilige Abschnitt der Massenspektraldaten auf der Grundlage mindestens einer der Ionengesamtstrommessungen (und vorzugsweise der Mehrzahl von Ionengesamtstrommessungen) angepasst wird. Die Ausgabestufe ist vorzugsweise mit digitaler Logik, einem Prozessor oder einem Computer umgesetzt.
Dieser Prozess kann weitergeführt werden. In einigen Ausführungsformen ist der Massenanalysator dafür angeordnet, eine Mehrzahl von Sätzen von Massenspektraldaten über eine Messzeitspanne zu erzeugen. Der Zusatzionendetektor kann dann dafür konfiguriert sein, eine Mehrzahl von Ionenstrommessungen für jeden Satz von Massenspektraldaten, der erzeugt wird, zu bestimmen. Die Ausgabestufe ist folglich zweckmäßigerweise dafür konfiguriert, dadurch eine Mehrzahl von Häufigkeitsmessungen zu ermitteln, wobei jede Häufigkeitsmessung in Beziehung zu einem Satz von Massenspektraldaten steht.
Die Mehrzahl von Ionenstrommessungen und die Massenspektraldaten können sich auf Ionen beziehen, die über dieselbe Zeitspanne erzeugt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Ausgabestufe dann dafür konfiguriert sein, die Mehrzahl von Ionenstrommessungen zu verwenden, um die Massenspektraldaten über die Zeitspanne zu entfalten.
In einigen Ausführungsformen weist mindestens eine der Mehrzahl oder Folge von ersten Ionenproben (oder die erste Ionenprobe, wenn es nur eine gibt) den gleichen Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen auf wie die zweite Ionenprobe. In anderen Ausführungsformen kann sich die Zusammensetzung aller ersten Ionenproben von der der zweiten Ionenprobe unterscheiden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Ionenquelle dafür konfiguriert, über eine Zeit eine Mehrzahl von Proben zu empfangen. Die Mehrzahl von Proben kann unter Verwendung eines Chromatografiegeräts erzeugt werden. Zum Beispiel können diese Proben von einem prozessaufwärtigen Chromatografiesystem wie beispielsweise einem GC-, HPLC- oder UHPLC-System bereitgestellt werden. Die Ionenquelle kann dafür konfiguriert sein, für jede empfangene Probe jeweilige Ionen zu jeweiligen Zeitpunkten zu erzeugen.
Ausführungsformen können konkrete Anwendung in der Elementaranalyse und insbesondere in der Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) finden. Das Massenspektrometer kann daher ein Elementmassenspektrometer sein. Die Ionenquelle erzeugt daher vorzugsweise Element-Ionen. Das Massenspektrometer kann daher ein ICP-Massenspektrometer sein, wobei die Ionenquelle einen induktiv gekoppelten Plasmabrenner umfassen kann. Derartige Ionenquellen sind in der Lage, Temperaturen zu erzeugen, die hoch genug sind, um die Atomisierung und Ionisierung der Probe zu bewirken. Typischerweise werden Temperaturen von mehr als 5000 K in der Ionenquelle verwendet. Das Massenspektrometer und die Verfahren, die im Vorliegenden beschrieben werden, können somit die Bestimmung von Elementen zum Beispiel mit Atommassenbereichen von 3 bis 250 ermöglichen.
In einigen Ausführungsformen ist die Ausgabestufe dafür konfiguriert, die Mehrzahl von Ionenstrommessungen zum Entfalten eines Massenchromatografie-Peaks zu verwenden. Zusätzlich oder alternativ kann die Ausgabestufe dafür konfiguriert sein, mindestens eine Häufigkeitsmessung (und vorzugsweise mehrere Häufigkeitsmessungen) für jede der Mehrzahl von Proben über eine Zeit zu ermitteln. Dies kann zum Beispiel zu Dekonvolution führen. Wenn die Ausgabestufe dafür konfiguriert ist, eine Mehrzahl von Häufigkeitsmessungen für jede der Mehrzahl von Proben bereitzustellen, kann jede Häufigkeitsmessung mit einem Abschnitt der Massenspektraldaten für die jeweilige Probe in Zusammenhang stehen (zum Beispiel für einen Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen, der eine Teilmenge des von den Massenspektraldaten abgedeckten Gesamtbereichs ist).
In einer derartigen Ausführungsform ist ein Tandem-Massenspektrometer bereitgestellt, das den Massefilter, die Kollisionszelle (Fragmentierungszelle) und den Massenanalysator umfasst. Ein Sekundärelektronenvervielfacher (SEM) kann prozessabwärts von der Ionenquelle (und optional dem Massefilter) installiert sein, der dafür angeordnet ist, Ionen in einem Bereich von m/q-Verhältnissen (Δ) zu detektieren, wenn sie nicht für die Tandem-Massenanalyse verwendet werden. Der Vervielfacher quantifiziert den Gesamtionenstrom (Total Ion Current - TIC) über diesen Bereich Δ mit einer viel höheren zeitlichen Auflösung als der hochauflösende Massenanalysator, wohingegen Letzterer eine langsame Quantifizierung jedes der aufgelösten Bestandteile innerhalb des Bereichs Δ bereitstellt. Die Kurvenanpassung dieser Daten kann unter Umständen die Dekonvolution einer zeitlichen Abhängigkeit für jeden der aufgelösten Bestandteile mit höherer Genauigkeit als von jedem der Detektoren einzeln ermöglichen.
Der mit der vorliegenden Erfindung verfolgte Ansatz unterscheidet sich von der automatischen Verstärkungsregelung (Automatic Gain Control - AGC), da sie die Häufigkeitsmessung aus den Massenspektraldaten unter Verwendung der Ionenstrommessung und vorzugsweise von Messungen, die vom Zusatzionendetektor bestimmt werden, anpasst, wohingegen die AGC die Beschaffenheit der vom Massenanalysator bearbeiteten Ionen an sich beeinflusst. Der Massenanalysator kann ferner dafür konfiguriert sein, die Häufigkeit von Ionen in der zweiten Ionenprobe auf der Grundlage des für die erste Ionenprobe bestimmten Ionenstroms anzupassen. Mit anderen Worten kann eine AGC zusätzlich mit der Erfindung umgesetzt werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Massenspektrometer ferner: einen Massefilter, eine Ionenspeichervorrichtung und eine Steuerung. Die Steuerung kann für Folgendes konfiguriert sein: Steuern des Massefilters dafür, Ionen eines ersten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen auszuwählen; Steuern des Zusatzionendetektors dafür, einen Ionenstrom für die Ionen des ersten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen zu bestimmen, Steuern der Ionenspeichervorrichtung dafür, Ionen des ersten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen in der Ionenspeichervorrichtung zu akkumulieren, und Bestimmen und Akkumulieren zwecks Wiederholung der Auswahl, bis eine Grenzwertmenge von Ionen des ersten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen in der Ionenspeichervorrichtung gespeichert sind. Die Steuerung kann dann ferner dafür konfiguriert sein, den Massenanalysator dafür zu steuern, die in der Ionenspeichervorrichtung gespeicherten Ionen in der Masse zu analysieren. Insbesondere kann diese Analyse ausgeführt werden, wenn die Ionenspeichervorrichtung die Schwellenmenge von Ionen des ersten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen speichert.
Optional ist die Steuerung ferner für Folgendes konfiguriert: Steuern des Massefilter dafür, Ionen eines zweiten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen auszuwählen, Steuern des Zusatzionendetektors dafür, einen Ionenstrom für die Ionen des zweiten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen zu bestimmen, Steuern der Ionenspeichervorrichtung dafür, Ionen des zweiten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen in der Ionenspeichervorrichtung zu akkumulieren, und Bestimmen und Akkumulieren zwecks Wiederholung der Auswahl, bis eine Grenzwertmenge von Ionen des zweiten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen in der Ionenspeichervorrichtung gespeichert sind. Die Steuerung kann dafür konfiguriert sein, den Massenanalysator dafür zu steuern, die in der Ionenspeichervorrichtung gespeicherten Ionen in der Masse zu analysieren, wenn die Ionenspeichervorrichtung die Schwellenmenge von Ionen des ersten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen und die Schwellenmenge von Ionen des zweiten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen speichert.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Massenspektrometer ferner Folgendes: eine Kollisionszelle prozessabwärts von der Ionenquelle (und optional dem Massefilter) und eine Steuerung. Die Steuerung ist vorzugsweise für Folgendes konfiguriert: Steuern des Zusatzionendetektors dafür, einen Ionenstrom für einen ersten Anteil der von der Ionenquelle erzeugten Ionen zu bestimmen; Steuern des Massenanalysators, den ersten Anteil der von der Ionenquelle erzeugten Ionen in der Masse zu analysieren; und Steuern der Kollisionszelle dafür, einen zweiten Anteil der von der Ionenquelle erzeugten Ionen zu fragmentieren, um Fragment-Ionen zu erzeugen, und den Massenanalysator dafür zu steuern, die Fragment-Ionen in der Masse zu analysieren.
In einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Erfindung in einem Verfahren der Massenspektrometrie zu finden. umfassend: Erzeugen von Ionen mit einem anfänglichen Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen an einer Ionenquelle; Bestimmen einer entsprechenden Ionenstrommessung für jede einer Mehrzahl (Folge) von ersten Ionenproben an einem Zusatzionendetektor, der sich prozessabwärts von der Ionenquelle befindet; wobei die ersten Ionenproben von den von der Ionenquelle erzeugten Ionen abgeleitet werden, die einen reduzierten Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen haben, der enger als der anfängliche Bereich von Masse-zu-Landungs-Verhältnissen ist; Ausführen einer Massenanalyse an einer zweiten Ionenprobe und dadurch Erzeugen von Massenspektraldaten an einem Massenanalysator, der sich prozessabwärts von der Ionenquelle befindet, wobei die zweite Ionenprobe von den von der Ionenquelle erzeugten Ionen abgeleitet wird; wobei eine Massenauflösung der Massenspektraldaten höher ist als die Massenauflösung des Zusatzionendetektors, wobei die Mehrzahl von Ionenstrommessungen und die Massenspektraldaten sich auf Ionen beziehen, die über dieselbe Zeitspanne erzeugt werden; Filtern von Ionen, die von der Ionenquelle erzeugt werden, an einem Massenfilter und dabei Durchleiten von Ionen mit dem reduzierten Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen, wobei der reduzierte Bereich enger als der anfängliche Bereich ist; wobei die Mehrzahl erster Ionenproben und die zweite Ionenprobe von den vom Massefilter durchgeleiteten Ionen abgeleitet sind; und Erfassen einer Häufigkeitsmessung im Zusammenhang mit einigen Ionenspezies der von der Ionenquelle erzeugten Ionen in dem reduzierten Bereich von Massen-zu-Ladungs-Verhältnissen auf der Grundlage einer Kombination der vom Massenanalysator erzeugten Massenspektraldaten und der vom Zusatzionendetektor bestimmten Ionenstrommessungen, wobei die Massenspektraldaten verwendet werden, um die Ionenstrommessungen innerhalb des reduzierten Bereichs von Masse-zu-Landungsverhältnissen aufzulösen.
In einem weiteren Aspekt kann die vorliegende Erfindung von einem Verfahren der Massenspektrometrie bereitgestellt werden, Folgendes umfassend: Erzeugen von Ionen mit einem anfänglichen Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen an einer Ionenquelle; Bestimmen einer Ionenstrommessung für eine erste Ionenprobe an einem Zusatzionendetektor, der sich prozessabwärts von der Ionenquelle befindet, wobei die erste Ionenprobe von den von der Ionenquelle erzeugten Ionen abgeleitet wird; Ausführen einer Massenanalyse an einer zweiten Ionenprobe und dadurch Erzeugen von Massenspektraldaten an einem Massenanalysator, der sich prozessabwärts von der Ionenquelle befindet, wobei die zweite Ionenprobe von den von der Ionenquelle erzeugten Ionen abgeleitet wird; und Ermitteln einer Häufigkeitsmessung im Zusammenhang mit mindestens einigen der von der Ionenquelle erzeugten Ionen auf der Grundlage einer Kombination der vom Massenanalysator erzeugten Massenspektraldaten und des vom Zusatzionendetektor bestimmten Ionenstroms. Wie beim ersten und zweiten Aspekt eines Massenspektrometers sind zwar die verschiedenen im Weiteren beschriebenen zusätzlichen Merkmale in Bezug auf den vorstehend beschriebenen ersten Verfahrensaspekt aufgeführt, doch können sie gleichermaßen auf diesen zweiten Verfahrensaspekt anwendbar sein.
Der Schritt des Bestimmens einer Mehrzahl von Ionenströmen wird über eine Zeitspanne ausgeführt. In der bevorzugten Ausführungsform kann der Schritt des Ausführens der Massenanalyse das Erzeugen (nur) eines einzigen Satzes von Massenspektraldaten über ein und dieselbe Zeitspanne umfassen. Der Schritt des Ermittelns einer Häufigkeitsmessung kann daher das Ermitteln der Häufigkeitsmessung auf der Grundlage einer Kombination aus den Massenspektraldaten und der Mehrzahl von bestimmten Ionenströmen, die in derselben Zeitspanne erzeugt werden, umfassen.
Optional ist die durchschnittliche Frequenz der Ionenstrommessung höher als die durchschnittliche Frequenz der Massenanalyse. Zusätzlich oder alternativ wird die Mehrzahl von Ionenstrommessungen mit einem Zeitintervall dazwischen bestimmt (das ein Durchschnitts-, Mittel-, Median-, Modus-, Maximal- oder Minimalwert sein kann) und der Schritt des Ausführens der Massenanalyse kann über eine Zeitdauer stattfinden, die länger als das Zeitintervall zwischen der Mehrzahl von Ionenstrommessungen ist.
In Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Filtern von Ionen, die von der Ionenquelle erzeugt werden, an einem Massenfilter und dabei Durchleiten von Ionen mit einem reduzierten Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen, wobei der reduzierte Bereich enger als der anfängliche Bereich ist. Die erste und die zweite Ionenprobe können dann von den vom Massefilter durchgeleiteten Ionen angeleitet werden.
Optional kann das Verfahren ferner Schritte umfassen, die einem der Funktionsmerkmale entsprechen, die in Bezug auf das Massenspektrometer des ersten und zweiten Aspekts aufgeführt sind. Einige davon sind im Weiteren ausdrücklich aufgeführt und detailliert beschrieben. Zum Beispiel kann das Verfahren ferner das Fragmentieren mindestens einiger der von der Ionenquelle erzeugten Ionen umfassen. Der Schritt des Bestimmens einer oder mehrerer Ionenstrommessungen kann dann das Bestimmen einer jeweiligen Ionenstrommessung für jeden Anteil eines oder mehrerer Anteile der von der Ionenquelle erzeugten Ionen umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann der Schritt des Ausführens der Massenanalyse das Massenanalysieren eines ersten Anteils der von der Ionenquelle erzeugten Ionen umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann der Schritt des Fragmentierens das Fragmentieren eines zweiten Anteils der von der Ionenquelle erzeugten Ionen umfassen, so dass Fragment-Ionen erzeugt werden. Die nicht-fragmentierten (Vorläufer-)Ionen können damit als erste Anteile der erzeugten Ionen betrachtet werden und die Fragment-Ionen können vom zweiten Anteil der erzeugten Ionen abgeleitet werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren ferner das Ausführend der Massenanalyse an den Fragment-Ionen umfassen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das selektive Steuern des Ionenwegs prozessabwärts von der Ionenquelle (und optional dem Massefilter) derart, dass die Ionen in einem ersten Modus zu dem
Zusatzionendetektor geleitet werden. Der Schritt des Leitens von Ionen zum Zusatzionendetektor umfasst optional das Ändern der Richtung der Ionen, beispielsweise durch Bewirken einer orthogonalen Änderung der Richtung. Das Verfahren kann ferner das selektive Steuern des Ionenwegs prozessabwärts von der Ionenquelle (und optional dem Massefilter) derart umfassen, dass die Ionen in einem zweiten Modus zu einer anderen Ionenoptikvorrichtung geleitet werden, wie beispielsweise einer Kollisionszelle oder einem
Massenanalysator. Der Schritt des Leitens von Ionen zu einer anderen Ionenoptikvorrichtung im zweiten Modus kann dann das Steuern des Ionenwegs ohne Änderung ihrer Richtung umfassen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner: Speichern von Ionen zur Analyse durch den Massenanalysator in einer Ionenspeichervorrichtung, die sich prozessaufwärts von dem Massenanalysator befindet; und Ausstoßen mindestens einiger der gespeicherten Ionen zum Massenanalysator. Der Schritt des Filterns von Ionen kann dann das Auswählen von Ionen eines ersten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen am Messefilter umfassen. Der Schritt des Bestimmens eines Ionenstroms kann das Bestimmen eines Ionenstroms für die Ionen des ersten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen umfassen. Der Schritt des Speicherns von Ionen kann das Akkumulieren von Ionen des ersten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen in der Ionenspeichervorrichtung umfassen. Das Verfahren kann ferner das Wiederholen der Schritte des Auswählens, Bestimmens und Akkumulierens umfassen, bis eine Schwellenmenge von Ionen des ersten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen in der Ionenspeichervorrichtung gespeichert ist. Der Schritt des Ausführens der Massenanalyse kann das Massenanalysieren der in der Ionenspeichervorrichtung gespeicherten Ionen umfassen.
Optional umfasst das Verfahren ferner Folgendes: Auswählen von Ionen eines zweiten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen am Massefilter; Bestimmen eines Ionenstroms für die Ionen des zweiten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen am Zusatzionendetektor; Akkumulieren von Ionen des zweiten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen in der Ionenspeichervorrichtung (optional zusammen mit den gespeicherten Ionen des ersten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen) und Wiederholen der Schritte des Auswählens, Bestimmens und Akkumulierens in Bezug auf die Ionen des zweiten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen, bis eine Schwellenmenge von Ionen des zweiten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen in der Ionenspeichervorrichtung gespeichert ist. Der Schritt des Ausführens der Massenanalyse kann das Massenanalysieren der in der Ionenspeichervorrichtung gespeicherten Ionen umfassen, wenn die Ionenspeichervorrichtung die Schwellenmenge von Ionen des ersten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen und die Schwellenmenge von Ionen des zweiten Bereichs von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen speichert.
Vorzugsweise umfasst der Schritt des Ermittelns der Häufigkeitsmessung das Anpassen der vom Massenanalysator erzeugten Massenspektraldaten auf der Grundlage des vom Zusatzionendetektor bestimmten Ionenstroms.
In einigen Ausführungsformensind sowohl die erste als auch die zweite Ionenprobe Proben ein und desselben Satzes von Ionen. Der Schritt des Bestimmens des Ionenstroms kann dann (obschon in anderen Fällen optional) das Bestimmen einer oder mehrerer Gesamtionenstrommessungen (und vorzugsweise einer Mehrzahl von Ionenstrommessungen) für den Ionensatz umfassen, so dass der Schritt des Ermittelns der Häufigkeitsmessung das Ermittelns mehrerer Häufigkeitsmessungen für den Ionensatz für jede der einen oder der mehreren Gesamtionenstrommessungen umfasst, wobei jede Häufigkeitsmessung mit einem Abschnitt der Massenspektraldaten in Zusammenhang steht. Beispielsweise kann jede Häufigkeitsmessung ermittelt werden, indem der jeweilige Abschnitt der Massenspektraldaten auf der Grundlage mindestens einer der Gesamtionenstrommessungen angepasst wird.
Der Schritt des Ausführens der Massenanalyse kann das Erzeugen einer Mehrzahl von Sätzen von Massenspektraldaten über eine Messzeitspanne umfassen. Der Schritt des Bestimmens einer Mehrzahl von Ionenstrommessungen kann dann das Bestimmen einer Mehrzahl von Ionenstrommessungen für jeden Satz von Massenspektraldaten, der erzeugt wird, umfassen. Folglich kann der Schritt des Ermittelns einer Häufigkeitsmessung das Ermitteln einer Mehrzahl von Häufigkeitsmessungen umfassen, wobei jede Häufigkeitsmessung mit einem jeweiligen Satz von Massenspektraldaten in Zusammenhang steht.
Die Mehrzahl von Ionenstrommessungen und die Massenspektraldaten stehen vorteilhafterweise mit Ionen in Zusammenhang, die in derselben Zeitspanne erzeugt wurden. Der Schritt des Ermittelns einer Häufigkeitsmessung kann dann das Verwenden der mehreren Ionenstrommessungen zum Entfalten der Massenspektraldaten über die Zeitspanne umfassen.
In Ausführungsformen kann der Schritt des Erzeugens von Ionen an der Ionenquelle Folgendes umfassen: Empfangen einer Mehrzahl von Proben über eine Zeit und Erzeugen jeweiliger Ionen für jede empfangene Probe. Optional umfasst das Verfahren ferner das Erzeugen der Mehrzahl von Proben unter Verwendung von Chromatografie. In jedem der Fälle kann der Schritt des Ermittelns einer Häufigkeitsmessung das Ermitteln mindestens einer Häufigkeitsmessung für jede der Mehrzahl von Proben umfassen. Vorzugsweise umfasst der Schritt des Ermittelns mindestens einer Häufigkeitsmessung das Ermitteln mehrerer Häufigkeitsmessungen für jede der Mehrzahl von Proben, wobei jede Häufigkeitsmessung mit einem Abschnitt der Massenspektraldaten für die jeweilige Probe in Zusammenhang steht.
Ein weiterer möglicher Vorteil einer oder mehrerer der im Vorliegenden beschriebenen Techniken besteht darin, dass die Ionenstrommessungen unter Verwendung der Massenspektraldaten entfaltet oder aufgelöst werden können, was zu einer exakteren Häufigkeitsmessung vom Zusatzdetektor führen kann. Die Ionenstrommessungen können unter Verwendung der Massenspektraldaten aufgelöst werden, um Einwirkungen von Störeinflüssen zu entfernen. Insbesondere können die Daten, die mit dem im Vorliegenden beschriebenen Spektrometer oder Verfahren gewonnen werden, verwendet werden, um Störeinflüsse innerhalb eines Massenbereichs oder innerhalb von Massenbereichen von Interesse (die beispielsweise von einem Massefilter ausgewählt werden) zu beseitigen. Dies findet zum Beispiel in der Elementaranalyse wie beispielsweise bei der ICP-MS Anwendung.
In bevorzugten Ausführungsformen wird der vom Zusatzionendetektor gewonnene gemessene Ionenstrom gemäß dem Anteil des Stroms angepasst, der auf ein Element von Interesse zurückgeht, das aus den vom Massenanalysator gewonnenen Massenspektraldaten bestimmt wurde. Die hochaufgelösten Massenspektraldaten können Ionen von Elementen von Interesse und Ionen von Störeinflüssen auflösen. Wenn insbesondere die Massenspektraldaten vom Massenanalysator messen, dass ein gegebener Teil des Ionenstroms von Störeinflüssen stammt (zum Beispiel von molekularen Störeinflüssen) und nicht vom Element vom Interesse, dann stellt das Element von Interesse den Rest des Ionenstroms dar (das heißt den gemessenen Ionenstrom abzüglich des Teils, der auf Störeinflüsse zurückgeht). Die Häufigkeitsmessung des Elements von Interesse kann daher auf diese Weise korrigiert werden, um eine genauere Quantifizierung bereitzustellen. Im Gegensatz dazu würde die Verwendung eines herkömmlichen ICP-MS-Massenanalysators, wie beispielsweise einer Quadrupolvorrichtung, allein eine Messung ergeben, die ungenau ist.
In einer anderen Anwendung können die Massenspektraldaten dazu verwendet werden, die Zugabe von Reaktionsgas zu einer Reaktionszelle (prozessaufwärts von dem Zusatzdetektor und dem Massenanalysator) auslösen, das mit den molekularen Störeinflüssen reagieren soll, besonders wenn aus den Massenspektraldaten ermittelt wird, dass molekulare Störeinflüsse einen gegebenen Teil des Gesamtionenstroms übersteigen, zum Beispiel 20 % oder mehr, 30 % oder mehr, 40 % oder mehr oder 50 % oder mehr. Herkömmliche Reaktionszellen in Single-Quadrupolinstrumenten können aufgrund der Notwendigkeit, Störeinflüsse um viele Zehnerpotenzen zu dämpfen, zu einer erheblichen Dämpfung des Ionenstroms führen (zum Beispiel um das 3- bis 10-Fache). Die Verwendung eines hochauflösenden Massenanalysators in einer oder mehreren der im Vorliegenden offenbarten Techniken kann dieses Erfordernis reduzieren. Zusätzlich oder alternativ kann sie das Erfordernis einer Reaktionszelle beseitigen oder eine zuverlässige Dämpfungssteuerung in der Reaktionszelle bereitstellen, indem sie beispielsweise die Steuerung von Größen wie der Gasdichte und Reaktionsrate und damit der Ionenverluste ermöglicht. Somit können die Massenspektraldaten zum Steuern die Zugabe von Reaktionsgas zu einer Reaktionszelle verwendet werden, insbesondere zum Entfernen molekularer Störeinflüsse aus der Ionenstrommessung.
In noch einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Erfindung in einem Massenspektrometer zu finden, umfassend: eine Ionenquelle, die dafür angeordnet ist, Ionen mit einem anfänglichen Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen zu erzeugen; einen Zusatzionendetektor, der sich prozessabwärts von der Ionenquelle befindet und dafür angeordnet ist, eine Mehrzahl von ersten Ionenproben zu empfangen, die von den von der Ionenquelle erzeugten Ionen abgeleitet sind, und eine jeweilige Ionenstrommessung für jede der Mehrzahl von ersten Ionenproben zu bestimmen; einen Massenanalysator, der sich prozessabwärts von der Ionenquelle befindet und dafür angeordnet ist, eine zweite Ionenprobe zu empfangen, die von den von der Ionenquelle erzeugten Ionen abgeleitet ist, und durch Massenanalyse der zweiten Ionenprobe Massenspektraldaten zu erzeugen, wobei die Massenspektraldaten zum Steuern der Zugabe von Reaktionsgas zu einer Reaktionszelle prozessaufwärts vom Zusatzdetektor verwendet wird, um molekulare Störeinflüsse aus der Ionenstrommessung zu entfernen; und eine Ausgangsstufe, die dafür gestaltet ist, eine Häufigkeitsmessung im Zusammenhang mit mindestens einigen der von der Ionenquelle erzeugten Ionen auf der Grundlage der vom Zusatzionendetektor bestimmten Ionenstrommessungen zu ermitteln.
Das Verfahren kann ferner das Anpassen der Häufigkeit der Ionen in der zweiten Ionenprobe auf der Grundlage mindestens einer der für die erste(n) Ionenprobe(n) bestimmten Ionenstrommessungen umfassen. Damit kann zusätzlich eine AGC umgesetzt werden.
Figurenliste
Die Erfindung kann auf verschiedene Art und Weise praktisch umgesetzt werden; einige Möglichkeiten werden nun lediglich beispielhaft und anhand der dazugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 schematische Diagramme zeigt, die verschiedene Anordnungen von Komponenten zur Umsetzung jeweiliger Ausführungsformen eines Massenspektrometers gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
2A stellt schematisch eine erste Ansicht einer Ablenkoptik zur Verwendung im Massenspektrometer von 1 dar;
2B stellt schematisch eine zweite Ansicht der Ablenkoptik von 2A dar;
3 veranschaulicht ein schematisches Diagramm einer ersten Massenspektrometerumsetzung gemäß einer ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist;
4 veranschaulicht ein schematisches Diagramm einer zweiten Massenspektrometerumsetzung auf der Grundlage der in 1 gezeigten Ausführungsformen;
5 veranschaulicht ein schematisches Diagramm einer Massenspektrometerumsetzung gemäß einer dritten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist;
6 zeigt Beispielergebnisse von einem Massenspektrometer gemäß der vorliegenden Erfindung, die die Dekonvolution von Daten zeigen;
7 zeigt eine Tabelle der spezifizierten relative Mengen der Elemente und der störenden Bestandteile in einem Gemisch eines simulierten Beispiels;
8 stellt ein Übersichtsspektrum dar, welches das Gemisch des in 7 gezeigten simulierten Beispiels plus Ar in der Menge 1 zeigt;
9 zeigt einen vergrößerten Abschnitt von 8 um den Bereich von m/q 40;
10 zeigt einen vergrößerten Abschnitt von 8 um den Bereich von m/q 54;
11 zeigt einen vergrößerten Abschnitt von 8 um den Bereich von m/q 56;
12 zeigt einen vergrößerten Abschnitt von 8 um den Bereich von m/q 57;
13 zeigt einen vergrößerten Abschnitt von 8 um den Bereich von m/q 58.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In Bezug zunächst auf 1 sind schematische Diagramme gezeigt, die verschiedene Anordnungen von Komponenten zur Umsetzung jeweiliger Ausführungsformen eines Massenspektrometers veranschaulichen. Es sind drei Ausführungsformen gezeigt und jede umfasst Folgendes: eine Ionenquelle 10; einen Massefilter 20; eine optionale Kollisionszelle 30; einen Massenanalysator 40; ein Datenerfassungssystem 50 und einen Zusatzionendetektor 60.
Der Zusatzionendetektor 60 ist typischerweise ein Sekundärelektronenvervielfacher (SEV). Das Datenerfassungssystem 50 kann als Ausgangsstufe der Erfindung aufgefasst werden.
In jeder Ausführungsform werden Ionen von der Ionenquelle 10 durch den Massefilter 20 eingebracht. Mindestens einige der Ionen werden von der Kollisionszelle 30 fragmentiert und die Fragmente werden in einem hochauflösenden Massenspektrometer 40 mit dem Datenerfassungssystem 50 analysiert. Der Zusatzionendetektor 60 befindet sich auf einem Seitenweg prozessabwärts vom Massefilter 20. Die Position des Zusatzionendetektors 60 variiert zwischen den verschiedenen Ausführungsformen. Die Position des Zusatzionendetektors 60 kann eine der folgenden sein.

a) An einer Position unmittelbar prozessabwärts vom Massefilter 20 vor der Kollisionszelle 30. Diese Position gestattet die direkte Messung des Gesamtionenstroms (TIC) von Vorläufer-Ionen. Dieser TIC kann sich jedoch unter Umständen deutlich vom Gesamtionenstrom von Fragmenten unterscheiden (falls Fragmentierung eingesetzt wird). Auch kann ein kompliziertes ionenoptisches System erforderlich sein, um Ionen schnell von einer geraden Flugbahn zu einem Seitenweg umzuschalten, der zum Zusatzionendetektor 60 führt.
b) An einer Position zwischen der Kollisionszelle 30 und dem hochauflösenden Analysator 40. Diese Position ermöglicht die direkte Messung des TIC von Fragmenten (falls Fragmentierung eingesetzt wird) und dies kann dem Ausgang des Datenerfassungssystems 50 besser entsprechen. Wie Option a) oben kann sie jedoch ein kompliziertes ionenoptisches System erfordern, um die Ablenkung zum Zusatzionendetektor 60 zu ermöglichen.
c) An einer Position prozessabwärts von der Kollisionszelle 30 und dem hochauflösenden Analysator 40. Diese Position ermöglicht die direkte Messung des TIC für Fragmente ohne das Erfordernis eines komplexen ionenoptischen Systems zum Ablenken von Ionen zum Zusatzionendetektor 60. Stattdessen können Ionen einfach durch das gesamte System hindurchgelassen werden, wenn sie nicht zum Analysator 40 abgelenkt werden.

Wie vorstehend angemerkt, können die erste und die zweite Ausführungsform (die als a bzw. b gekennzeichnet sind) Ablenkoptik zum Umleiten von Ionen zum Zusatzionendetektor 60 erfordern. Als Nächstes ist in Bezug auf 2 eine schematische Darstellung der Ablenkoptik zur Verwendung in Ausführungsformen des Massenspektrometers gezeigt, die in 1 gezeigt sind. Eine erste Ansicht der Ablenkoptik ist in 2A gezeigt. Eine zweite Ansicht der Ablenkoptik von 2A ist in 2B gezeigt. Diese zeigt einen Querschnitt durch die mit A-A gekennzeichnete Linie. Wo in 2 die gleichen Elemente gezeigt sind wie in 1, wurden identische Bezugszeichen verwendet. Der Massefilter 20 weist eine Austrittsöffnung 21 auf. Der Massefilter 20 ist eine Quadrupol-Vorrichtung mit Stangen 22, 23, 24 und 25. Der Zusatzionendetektor umfasst einen SEV 61 und eine Konversionsdynode 62.
Während Ionen durch die Öffnung 21 aus dem Quadrupol-Massefilter 20 austreten, werden sie von Hochfrequenz-Quadrupol-Ionenführungsstangen 22-25 zur Kollisionszelle 30 und/oder zum Massenanalysator 40 transportiert (in dieser Zeichnung nicht dargestellt). Vorzugsweise beträgt die Hochfrequenz des an die Stangen 22-25 angelegten Potentials zwischen 2 und 5 MHz. Darüberhinaus ist der Stangeaußendurchmesser vorzugsweise kleiner als der Spalt zwischen den Stangen.
Zur Ablenkung zum SEV 61 hin wird die Hochfrequenz schnell ausgeschaltet und die Stangen 22 und 23 empfangen Gleichspannung mit derselben Polarität wie die Ionenpolarität (zum Beispiel +300 V bei positiven Ionen). Die Stangen 24 und 25 empfangen Gleichspannung mit der zur Ionenpolarität entgegengesetzten Polarität (Zum Beispiel 300 V bei positiven Ionen). Dies lenkt die Ionen zum SEV 61 ab, an dem eine hohe DC-Vorspannung mit der zur Ionenpolarität entgegengesetzten Polarität (zum Beispiel 2000 V) anliegt. Beispiele für geeignete Schaltelektronik sind in dem Dokument US-7,498,571 B2 zu finden.
Wenn molekulare Ionen detektiert werden sollen, ist die Verwendung von Nachbeschleunigung vorzuziehen. Diese kann zum Beispiel durch Ablenken von Ionen in die zur Richtung des SEV 61 entgegengesetzte Richtung (in 2 ist dies die Aufwärtsrichtung) erreicht werden. Dann kann das Gleichspannungsfeld zum Transportieren entstandener Sekundär-Ionen oder -Elektronen zum SEV 61 eingesetzt werden, wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist.
In Bezug auf 3 ist ein schematisches Diagramm einer ersten Umsetzung eines Massenspektrometers gemäß der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform veranschaulicht. Die in 1a) gezeigte Ausführungsform kann besonders für eine Situation geeignet sein, in der keine Kollisionszelle 30 erforderlich ist. Dies kann zum Beispiel bei einem Instrument der Fall sein, das eine Quelle mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP) mit einem Quadrupol-Massenanalysator 20 und einen Massenanalysator, der auf Orbitalfallen oder TOF-Technologie basiert, kombiniert. Eine derartige Ausführungsform ist in 3 gezeigt.
Diese Umsetzung umfasst: einen ICP-Brenner 11; einen Konus 12; einen Skimmer 13; eine Ionenoptik 14; eine Kollisionszelle 15; eine gekrümmte Falle (C-Falle) 41; einen Orbitalfallen-Massenanalysator 42 und eine Ionenoptik 43. Außerdem ist eine Steuerungsionenoptik 70 prozessabwärts vom Massefilter 20 bereitgestellt.
Der Massefilter 20 ist eine Quadrupol-Vorrichtung, die Ionen in einem engen Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen isoliert. Dieser werden durch die Steuerungsionenoptik 70 zur C-Falle 41 durchgeleitet. Diese Ionen werden von der Steuerungsionenoptik 70 intermittierend (zum Beispiel alle 20 ms) zum (nicht gezeigten) Zusatzionendetektor umgeleitet. Der Zusatzionendetektor kann sich in der Steuerungsionenoptik 70 befinden, zum Beispiel gemäß der in 2 gezeigten Konstruktion. Alternativ oder zusätzlich können beliebige andere Mittel zum Auswählen von Ionen verwendet werden, zum Beispiel eine Driftröhre, einen differentiellen Ionenmobilitätsfilter, ein Flugzeitfilter, ein Magnetsektor oder eine Ionenfalle beliebiger Art.
Die C-Falle 41 akkumuliert Ionen über eine längere Zeitspanne. Dies kann somit zum Speichern von Ionen aus mehreren Fenstern von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen (wie vom Massefilter 20 ausgewählt) verwendet werden. Diese Ionen werden zur Analyse von der C-Falle 41 durch die Ionenoptik 43 in den Orbitalfallen-Analysator 42 ausgestoßen. Der Analysezyklus des Orbitalfallen-Analysators 42 ist im Vergleich mit anderen Zeitspannen relative lang, zum Beispiel 100-300 ms. Somit werden in jedem Zyklus die Ionen in der C-Falle 41 akkumuliert, bis der Orbitalfallen-Analysator 42 zur Detektion bereit ist.
Die mit diesem Ansatz gewonnenen Daten können zum Auflösen von Störeinflüssen innerhalb des Massenbereichs oder der Massenbereiche von Interesse verwendet werden. Der gemessene Ionenstrom wird gemäß dem Anteil des Elements von Interesse, der mittels des hochaufgelösten Massenspektrums gewonnen wird, angepasst. Wenn zum Beispiel der TIC über einen Massenbereich von 10 amu als 10⁹ ± 1 % Ionen/Sekunde gemessen wird, während der Orbitalfallen-Massenanalysator misst, dass 20 % ± 1 % dieses TIC von molekularen Störeinflüssen stammt, so stellen die Elemente von Interesse 80 % ± 1 % dar und ihre korrekte Intensität beträgt 8 × 10⁸ ± 1,4%. Mit anderen Worten hätte die Verwendung eines Quadrupol-Massenanalysators allein eine Messung ergeben, die zwar irreführend präzise, aber zu 20 % unrichtig ist. Das Vorhandensein des hochauflösenden Massenanalysators ermöglicht eine Verbesserung der Richtigkeit, auch wenn im Ergebnis eine leichte Verschlechterung der Präzision auftreten kann.
Ein weiteres Beispiel kann wie folgt erläutert werden. Wenn ermittelt wird, dass molekulare Störeinflüsse beispielsweise zu 50 % oder mehr dominieren, kann dies zu einem Auslöser für die Zugabe eines Reaktionsgases in die optische Reaktionszelle 15 zum Verreagieren mit den molekularen Störeinflüssen werden. Das Reaktionsgas kann Helium, Wasserstoff oder ein Gemisch daraus sein. Herkömmliche Reaktionszellen in Single-QuadrupolInstrumenten führen zu einem deutlichen Verlust an Ionenstrom (um das 3- bis 10-Fache). Dies ist auf die Notwendigkeit der Dämpfung von Störeinflüssen um mehrere Zehnerpotenzen zurückzuführen. Das Vorhandensein eines hochauflösenden Massenanalysators reduziert dieses Erfordernis. Es kann dann ausreichen, das Analyt-Signal mit derselben Zehnerpotenz der Intensität bereitzustellen wie alle Störeinflüsse in Kombination. Er kann außerdem eine zuverlässige Dämpfungssteuerung bereitstellen, wodurch eine Reduzierung der Reaktionsrate, der Gasdichte und damit der Ionenverluste ermöglicht wird.
Die in 1a) und 1b) gezeigten Ausführungsformen sind bestens zur Verwendung mit hochauflösenden Orbitalfallen-, FT-ICR- und Elektrostatikfallen-Massenanalysatoren geeignet, da sie längere Speicherzeiten erfordern. Darüber hinaus ist die Umsetzung der in 1c) gezeigte Ausführungsform unter Verwendung dieser Arten von Massenanalysatoren nicht naheliegend. Die vorsichtige Reduzierung der Fallenpotentiale während des Durchflugs kann jedoch die Verwendung dieser Massenanalysatoren auch mit der dritten Ausführungsform ermöglichen.
Als Nächstes ist in Bezug auf 4 ein schematisches Diagramm einer zweiten Umsetzung eines Massenspektrometers auf der Grundlage der in 1 gezeigten Ausführungsformen gezeigt. Im Unterschied zu den in 1 gezeigten Ausführungsformen ist jedoch die Position der optionalen Kollisionszelle verändert, wie im Weiteren erläutert wird. Wo die gleichen Elemente gezeigt sind wie in vorhergehenden Zeichnungen, wurden identische Bezugszeichen verwendet. Die einzige in 4 gezeigte Komponente, die nicht in den vorherigen Zeichnungen gezeigt ist, ist die Kollisionszelle 31.
In der Ionenquelle 1 erzeugte Ionen werden zum Massefilter 20 geleitet und ein (nicht dargestellter) Zusatzionendetektor wird als Teil der Steuerungsionenoptik 70 zum Bereitstellen von TIC-Messungen verwendet. Einige vom Massefilter 20 durchgeleitete Ionen laufen direkt durch die C-Falle 41 in die Sackgassen-Reaktionszelle oder Kollisionszelle 31. Diese kann als Speichervorrichtung dienen, doch sie kann in einigen Fällen auch als Fragmentierungszelle dienen. In der C-Falle 41 gespeicherte Ionen können selektiv durch die Ionenoptik 43 hindurch zum Orbitalfallen-Analysator 42 ausgestoßen werden. Das Datenerfassungssystem 50 ist mit dem Orbitalfallen-Analysator 42 gekoppelt, um eine Detektionsbildstromausgabe zu gewinnen.
Diese Konstruktion ist eine bevorzugte Ausführungsform für ein auf einer Orbitalfalle basierendes Tandem-Massenspektrometer, das mit schnellen Trennungen wie etwa GC, HPLC oder UHPLC verbunden ist. Der Zusatzionendetektor kann zum Bereitstellen von Zwischenpunkten in einem Chronogramm verwendet werden.
Als Nächstes ist in Bezug auf 5 ein schematisches Diagramm einer Massenspektrometerumsetzung gemäß einer in 1 gezeigten dritten Ausführungsform gezeigt. Wie bisher gilt: wo die gleichen Elemente gezeigt sind wie in vorhergehenden Zeichnungen, wurden identische Bezugszeichen verwendet. Diese Ausführungsform wird für die Tandem-Massenspektrometrie auf der Grundlage von Flugzeit Massenanalysatoren mit orthogonaler Beschleunigung (oaTOF) bevorzugt. Ebenfalls bereitgestellt sind: eine Linsenoptik 44; ein orthogonalen Beschleuniger 45; ein Detektor 46 und mindestens ein Ionenspiegel 47.
Der hochauflösende oaTOF ist durch die Linsenoptik 44 mit der Kollisionszelle 30 verbunden. Zwar ist ein oaTOF-Massenanalysator in der Lage, Ionenpakete mit einer Widerholungsrate von beispielsweise bis zu 10-30 kHz zu pulsen, doch erfordert sein geringes Durchleitvermögen (beispielsweise 0,2 % bis zu einigen wenigen Prozent) die anhaltende Zugabe von Spektren, um eine ausreichende Statistik zu erlangen. Typischerweise pulsen derartige Massenanalysatoren nur einen Teil des Ionenstrahl heraus, der mehreren Mikrosekunden Fluss entspricht, und der orthogonale Beschleuniger 45 wird dann mit Ionen aufgefüllt, bis der gesamte Analysator frei von vorher eingespeisten Ionen ist. Dies kann bis zu mehrere Hundert Mikrosekunden dauern. Daher sind die Ionen bis zum nächsten Impuls frei, den orthogonalen Beschleuniger 45 zu passieren und vom Detektor 60 detektiert zu werden (vorzugsweise mit Nachbeschleunigung wie vorstehend beschrieben). Mit diesem Ansatz kann der Detektor 60 zum Detektieren von bis zu 50 bis 70 % aller am Massenanalysator eintreffenden Ionen verwendet werden. Mit anderen Worten kann es fünf- bis zehnmal weniger Zeit erfordern, die gleiche statistische Genauigkeit im Vergleich zu Detektor 46 zu erreichen.
Die Konstruktion dieser dritten Ausführungsform kann mit dem Instrument von 4 umgesetzt werden, beispielsweise wenn sich der Detektor hinter der Kollisionszelle am Ende des Ionenweges befindet.
In Bezug auf 6 sind nun beispielhafte Ausgabeergebnisse von einem Massenspektrometer gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, die zum Beproben von chromatografischen Peaks verwendet werden. Dies wird verwendet, um die Dekonvolution (Entfaltung) von Daten zu veranschaulichen. Der Prozess der Dekonvolution verwendet Eingaben sowohl vom Zusatzionendetektor als auch vom Massenanalysator. In diesem Beispiel ist der hochauflösende Detektor des Massenanalysators sechsmal langsamer als der Zusatzionendetektor (beispielsweise ein SEV). Mit anderen Worten beprobt der Zusatzionendetektor den Peak sechsmal schneller. Infolgedessen beprobt der hochauflösende Detektor des Massenanalysators den chromatografischen Peak zu wenig. Dennoch ermöglicht die Dekonvolution unter Nutzung der Messungen vom Zusatzionendetektor die Wiederherstellung der Peak-Form und macht sie geeigneter für die Quantifizierung.
Die Ausgabe des Zusatzionendetektor (die den Gesamtionenstrom zeigt) ist in 6a) im Verhältnis zur Zeit aufgetragen. Für jeden der mit einem schwarz gefüllten Kreis gekennzeichneten Punkte in 6a) ist in 6b) ein Massenspektrum (die Ausgabe des Massenanalysators) gezeigt. In jedem Massenspektrum werden bis zu drei Peaks (mit den Bezeichnungen 1, 2 und 3) gekennzeichnet. Der erste Peak 1 ist mit einer dicken durchgehenden Linie gekennzeichnet, der zweite Peak 2 ist mit einer dünnen durchgehenden Linie gekennzeichnet und der dritte Peak 3 ist mit einer dünnen gestrichelten Linie gekennzeichnet. Die entfalteten Spuren, die die Ionenströme für den ersten Peak 1, den zweiten Peak 2 und den dritten Peak 3 zeigen, sind dann in 6c) gezeigt, was eine bessere Definition der Peak-Form und der Fläche unter dem Peak ermöglicht. Letztere kann direkt mit der eingespeisten Probenmenge verknüpft sein. Würden nur die Peak-Intensitäten aus dem Massenspektrum von 6b verwendet werden, so würde dies zu anderen Peak-Formen und einer weniger korrekten Quantifizierung führen.
Die Qualität der Dekonvolution kann von der Qualität des chromatografischen Peak-Modells, der Reproduzierbarkeit der Peak-Formen und den Signal-Rausch-(S/R-)Verhältnissen abhängen. Es wird erwartet, dass die Mehrheit der praktischen Fälle die Integration der chromatografischen Peaks gestattet. Im Ergebnis kann die Korrektheit der quantitativen Analyse infolge der Einführung des Zusatzionendetektors deutlich verbessert werden. Es wird außerdem erwartet, dass eine derartige Dekonvolution in Echtzeit mit der Elution von Peaks ausgeführt werden kann, was eine datenabhängige Änderung der Bedingungen gestattet, beispielsweise von Zeitpunkten der Ionenbeprobung durch entweder den Zusatzionendetektor oder den Massenanalysator.
Eine Anzahl von mathematischen Verfahren kann verwendet werden, um die Dekonvolution zu verbessern. Dazu können gehören: Verfahren der Multiskalen-Modellierung; Kurvenanpassungsverfahren mit verschiedenen Normen (zum Beispiel L2- oder Huber-Norm) und die Skalenraumtheorie in der Signalverarbeitung (einschließlich pyramidaler Darstellung und Kantendetektion).
Mit Bezug auf die 7 bis 13 wird nun ein simuliertes Beispiel beschrieben, das veranschaulicht, wie die Ionenstrommessungen unter Verwendung der Massenspektraldaten dekonvolutiert oder aufgelöst werden können, um so eine genauere Häufigkeitsmessung des Zusatzdetektors für eine bestimmte Ionenspezies oder ein Element von Interesse zu erhalten.. Insbesondere zeigt das Beispiel, wie die Massenspektraldaten verwendet werden können, um Einwirkungen von Störeinflüssen auf den Ionenstrom entfernt werden können. Würde der Zusatzdetektor allein verwendet oder wären nur niedrigaufgelöste Massenspektraldaten verfügbar, so würde die beobachtete Ionenstrommessung möglicherweise nicht nur die Ionenspezies von Interesse darstellen, sondern auch störende Ionenspezies mit der gleichen oder einer ähnlichen Masse wie die Ionenspezies von Interesse. Mit Hilfe einer oder mehrerer der hierin beschriebenen Techniken wird der vom Zusatzionendetektor gewonnene gemessene Ionenstrom gemäß dem Anteil des Stroms angepasst, der auf ein Element von Interesse zurückgeht und aus den hochaufgelösten Massenspektraldaten bestimmt wird, die vom Massenanalysator gewonnen werden.
Das beschriebene Beispiel simuliert die Bestimmung von Calcium und anderen wichtigen Elementen in einer Edelstahlprobe. Die Ionen der Probe können von einem ICP-MS-Spektrometer hergestellt und analysiert werden, wie es zum Beispiel in 3 gezeigt ist.
In Bezug auf 7 ist eine Tabelle der spezifizierten relative Mengen der Elemente und störenden Bestandteile in den Gemischen des simulierten Beispiels gezeigt. Die angegebenen Mengen dienen nur der Veranschaulichung der Erfindung, so dass sie keine typischen Peak-Intensitäten für die Elemente darstellen. Das System wird zunächst bei hoher Auflösung untersucht (500 k; eine derartige Auflösung liegt problemlos innerhalb des möglichen Bereichs für einen Orbitalfallen-Massenanalysator wie den Orbitrap™) . Ein Übersichtsspektrum ist in 8 dargestellt. Das Spektrum zeigt das Gemisch so, wie es eingegeben wurde (siehe 7) plus Ar in der Menge 1.
Beim Heranzoomen der einzelnen Peaks ist in 9, die den m/q-Bereich 40 heranzoomt, zu sehen, dass es zwei Peaks sind und nicht einer und dass das Verhältnis Ar:Ca = 1:1 beträgt. Die Quantifizierung von Ca bei Masse 40 kann jedoch selbst bei einer Auflösung von 500 k schwierig sein. Bei realen Messungen kann der Ar-Peak um Zehnerpotenzen höher sein als Ca, was bedeutet, dass neben möglichen Problemen im Hinblick auf den dynamischen Bereich Ca möglicherweise lediglich als kleines Gebilde im Ausläufer des Ar-Peaks erscheint. Die Peaks bei m/q 42 und 44 (in 8 gezeigt) sind ungestörte Ca-Peaks und dort sollte Ca auch beobachtet und/oder quantifiziert werden, trotz der geringen relativen Häufigkeit (2 %) dieser Peaks im Vergleich zu ⁴⁰Ca.
Andere Element-Peaks, die mit einer oder mehreren der hierin offenbarten Techniken aus Störeinflüssen aufgelöst werden können, sind in Bezug auf 8 und 10 bis 13 gezeigt. Bei m/q 50 weist Chrom (⁵⁰Cr) einen möglichen Störeinfluss von ³⁶Ar¹⁴N auf. Bei m/q 52 weist Chrom einen sehr geringfügigen Störeinfluss von ³⁴Ar¹⁸O auf, der in diesem Fall klein wirkt, der jedoch signifikant werden kann, wenn versucht wird, Cr in Spurengehalten auf diesem Isotop zu bestimmen. Bei m/q 53 erscheint Chrom mit noch kleineren Störeinflüssen von ArN und ArO. Bei m/q 54 liegen kleine Peaks von Cr, Fe und ⁴⁰Ar¹⁴N vor (siehe 10). Bei m/q 54 liegen kleine Peaks von Cr, Fe und ⁴⁰Ar¹⁴N vor (siehe 10). Bei m/q 55 liegt ⁴⁰Ar¹⁵N. Bei mq 56 liegt Fe (das Hauptisotop) mit Störeinflüssen von ArO und CaO. Wie deutlich zu sehen ist, erfordert zwar die Auflösung der beiden Störeinflüsse voneinander die volle Auflösung von 500 k, doch ist die Trennung der beiden Störeinflüsse von Fe bei viel geringerer Auflösung möglich (siehe 11). Bei m/q 57 liegt Fe mit Störeinfluss von ⁴⁰Ar¹⁷O (und ⁴⁰Ca¹⁷O; siehe 12), und bei m/q 58 liegt Fe (Störeinfluss) mit Ni und den Störeinflüssen von CaO und ArO (siehe 13).
Die Spektren zeigen, dass ohne den Nutzen einer oder mehrerer der hierin beschriebenen Techniken selbst ein häufiges „einfaches“ Element wie Eisen in Stahl schwer frei von Störungseinflüssen zu messen ist.
Obwohl nun spezifische Ausführungsformen beschrieben wurden, werden Fachleute verstehen, dass Varianten und Modifizierungen möglich sind. Zum Beispiel können außer einem SEV auch andere Detektorarten als Zusatzionendetektor verwendet werden, wie beispielsweise eine Avalanche-Diode, Mikrokanal- und Mikrosphärenplatten, Kanalelektronenvervielfacher (Channeltrons) und ähnliche Detektorarten. Es können außer einer C-Falle 41 auch andere Arten externer Speichervorrichtungen verwendet werden, wie in der Praxis bekannt ist.
Es ist anzumerken, dass der Zusatzionendetektor (wie beispielsweise der SEV) zusätzlich zur automatischen Verstärkungsregelung (AGC) verwendet werden kann, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist. Je nach dem Ionenstrom kann die Füllzeit für den Massenanalysator für die anschließende Akkumulation prozessaufwärts von einem Orbitalfallen-Massenanalysator oder die Durchleitung an der Linsenoptik 44 in der oaTOF-Ausführungsform angepasst werden. Die Kombination aus AGC und der analytischen Messung des TIC in ein und demselben Detektionszyklus kann besonders vorteilhaft sein, wie es beispielsweise in der veröffentlichten internationalen Patentschrift Nr. WO-2012/160001 A1 erläutert ist (die mit der vorliegenden Erfindung gemeinsam gehalten wird).
Während einige der vorstehend beschriebenen spezifischen Umsetzungen einen spezifischen Massenanalysator verwendeten, ist zu erkennen, dass in einigen Fällen stattdessen eine andere Art von Massenanalysator genutzt werden kann. In ähnlicher Weise versteht es sich, dass ein Teil der Gestaltung in einer Ausführungsform mit einem anderen Teil der Gestaltung in einer anderen Ausführungsform kombiniert werden kann. Zum Beispiel kann die Gestaltung der ICP-Quelle und der Verbindungen von 3 mit der Sackgassen-Kollisionszelle von 4 oder einem oaTOF-Massenanalysator von 5 eingesetzt werden.
Der miteinander verschränkte Betrieb zweier Detektoren (des Zusatzionendetektor und des Detektors des Massenanalysators) könnte mit dem gleichzeitigen Füllen des hochauflösenden Massenanalysators kombiniert werden, besonders im Fall von Fallenanalysatoren. Durch das Umschalten des Quadrupol-Massenfilters zwischen verschiedenen Massefenstern könnte der Zusatzionendetektor TIC-Informationen für jedes Massefenster erfassen, bis ausreichend Ionen-Statistikdaten gewonnen sind. Typischerweise können diese bis zu 1000 oder 10000 gezählte oder dergleichen betragen. Dann könnten Ionen zwecks ausreichender Füllzeit zu einer prozessabwärts befindlichen Ionenspeichervorrichtung geleitet werden, wie der C-Falle 41 und/oder der Sackgassen-Kollisionszelle 31 in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, und sie könnten mit den bereits gespeicherten Ionen akkumuliert werden. Anschließend kann das nächste Massefenster ausgewählt und der Vorgang wiederholt werden, bis der Massenanalysator bereit ist, gespeicherte Ionen zu detektieren. Dann wird die summierte (d. h. gebündelte) Ionenpopulation in den Massenanalysator eingespeist und der nächste Zyklus beginnt. Jedes Massefenster in dem erzeugten Spektrum kann dann mit dem entsprechenden TIC-Ablesewert vom Zusatzionendetektor in Beziehung gesetzt werden, was dann zur Quantifizierung, zur Entfernung von Störeinflüssen oder für beides verwendet werden kann.
Eine weitere mögliche Anwendung für einen derartigen Betriebsmodus liegt in der gezielten Quantifizierung von Peptiden und Proteinen. In diesem Fall kann der Zusatzionendetektor den TIC von Vorläufer-Ionen mit hoher Zeitauflösung messen, während der Massenanalysator den Anteil von Verunreinigungen oder Störeinflüssen (in einem vollständigen MS-Scan) bestimmen kann. Dies kann dann das Vorhandensein eines Vorläufers von Interesse durch Detektion mehrerer prognostizierter Fragmente bestätigen (in einem MS/MS-Scanmodus unter Verwendung von Fragmentierung in einer Kollisionszelle). Ein derartiger Ansatz würde eine Koeffizientabweichung von einigen wenigen Prozent gestatten, selbst wenn das Signal-Rausch-Verhältnis von Fragmenten weniger als 5 beträgt und die Breite des chromatografischen Peaks unter 1 Sekunde liegt.
Jeder beliebigen Position in dem in 1 gezeigten schematischen Diagramm kann eine beliebige Anzahl weiterer Massenanalyse- oder Ionenerzeugungs- und - verarbeitungsstufen hinzugefügt werden. Dazu gehört auch eine mögliche Umkehrung des Ionenwegs oder seine Gestaltung als Schleife, wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist.

Claims

Massenspektrometer, umfassend: eine Ionenquelle (10), die dafür angeordnet ist, Ionen mit einem Anfangsbereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen zu erzeugen; einen Zusatzionendetektor (60), der sich prozessabwärts von der Ionenquelle (10) befindet und dafür angeordnet ist, eine Mehrzahl erster Ionenproben zu empfangen, die von den von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen abgeleitet sind, die einen reduzierten Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen haben, der enger als der Anfangsbereich von Masse-zu-Landungs-Verhältnissen ist, und eine jeweilige Ionenstrommessung für jede der Mehrzahl von ersten Ionenproben zu bestimmen; einen Massenanalysator (40), der sich prozessabwärts von der Ionenquelle (10) befindet und dafür angeordnet ist, eine zweite Ionenprobe zu empfangen, die von den von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen abgeleitet ist, und Massenspektraldaten durch Massenanalyse der zweiten Ionenprobe zu erzeugen; wobei eine Massenauflösung der Massenspektraldaten höher ist als die Massenauflösung des Zusatzionendetektors (60), wobei die Mehrzahl von Ionenstrommessungen und die Massenspektraldaten sich auf Ionen beziehen, die über dieselbe Zeitspanne erzeugt werden; einen Massefilter (20), der prozessaufwärts vom Zusatzionendetektor (60) angeordnet ist und dafür konfiguriert ist, von der Ionenquelle (10) erzeugte Ionen zu empfangen und Ionen mit dem reduzierten Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen durchzuleiten, wobei die Mehrzahl erster Ionenproben und die zweite Ionenprobe von den vom Massefilter (20) durchgeleiteten Ionen abgeleitet sind; und eine Ausgabestufe, die dafür konfiguriert ist, eine Häufigkeitsmessung im Zusammenhang mit mindestens einigen Ionenspezies der von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen in dem reduzierten Bereich von Massen-zu-Ladungs-Verhältnissen auf der Grundlage einer Kombination aus den vom Massenanalysator (40) erzeugten Massenspektraldaten und den vom Zusatzionendetektor (60) bestimmten Ionenstrommessungen zu erfassen, wobei die Massenspektraldaten verwendet werden, um die Ionenstrommessungen innerhalb des reduzierten Bereichs von Masse-zu-Landungsverhältnissen aufzulösen.
Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei der Zusatzionendetektor (60) dafür konfiguriert ist, die Mehrzahl der Ionenstrommessungen mit einem Zeitintervall dazwischen zu bestimmen und wobei der Massenanalysator (40) dafür konfiguriert ist, die Massenanalyse der zweiten Ionenprobe über eine Zeitdauer auszuführen, die länger als das Zeitintervall zwischen der Mehrzahl von Ionenstrommessungen ist.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Kollisionszelle (30), die sich prozessabwärts von der Ionenquelle (10) befindet.
Massenspektrometer nach Anspruch 3, wobei die Kollisionszelle (30) dafür angeordnet ist, Fragmente aus mindestens einigen der von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen zu erzeugen.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Ionenoptik, die sich prozessabwärts von der Ionenquelle (10) befindet und dafür konfiguriert ist, den Weg empfangender Ionen selektiv zu steuern, so dass die empfangenen Ionen in einem ersten Modus zum Zusatzionendetektor (60) geleitet werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 5, wobei die Ionenoptik ferner derart konfiguriert ist, dass die empfangenen Ionen in einer ersten Richtung in die Ionenoptik eintreten und im ersten Modus in einer zweiten Richtung zum Zusatzionendetektor (60) geleitet werden, wobei sich die zweite Richtung von der ersten Richtung unterscheidet.
Massenspektrometer nach Anspruch 6, wobei die zweite Richtung orthogonal zur ersten Richtung liegt.
Massenspektrometer nach Anspruch 7, wobei der Zusatzionendetektor (60) eine Konversionsdynode und einen Sekundärelektronenvervielfacher umfasst, wobei sich die Konversionsdynode an einer ersten Seite der Ionenoptik entlang der zweiten Richtung befindet und sich der Sekundärelektronenvervielfacher an einer zweiten Seite der Ionenoptik gegenüber der ersten Seite befindet und dafür konfiguriert ist, Sekundärelektronen von der Konversionsdynode zu empfangen.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Ionenoptik einen Quadrupol-Ionenleiter umfasst.
Massenspektrometer nach Anspruch 9, wobei der Quadrupol-Ionenleiter vier Stabelektroden umfasst, wobei ein Außendurchmesser jeder der vier Stabelektroden kleiner als jeder der Spalte zwischen den vier Stabelektroden ist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 5 bis 10, ferner umfassend: eine Kollisionszelle (30), die sich prozessabwärts von der Ionenoptik befindet; und wobei die Ionenoptik dafür konfiguriert ist, den Weg der empfangenen Ionen selektiv zu steuern, so dass die empfangenen Ionen in einem zweiten Modus zu der Kollisionszelle (30) geleitet werden.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die Ionenoptik ferner dafür konfiguriert ist, den Weg der empfangenen Ionen selektiv zu steuern, so dass die empfangenen Ionen in einem zweiten Modus zum Massenanalysator (40) geleitet werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei die Ionenoptik derart konfiguriert ist, dass die empfangenen Ionen in einer ersten Richtung in die Ionenoptik eintreten und im zweiten Modus in die erste Richtung geleitet werden.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei die an der Ionenoptik empfangenen Ionen die von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen sind.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 5 bis 10, ferner umfassend: eine Kollisionszelle (30), die sich prozessabwärts von der Ionenquelle (10) befindet und prozessaufwärts von der Ionenoptik und die dafür angeordnet ist, Fragment-Ionen aus mindestens einigen der von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen zu erzeugen; und wobei die an der Ionenoptik empfangenen Ionen die in der Kollisionszelle (30) erzeugten Fragment-Ionen sind.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei sich der Zusatzionendetektor (60) prozessabwärts vom Massenanalysator (40) befindet.
Massenspektrometer nach Anspruch 16, wobei der Massenanalysator (40) dafür konfiguriert ist, selektiv in einem ersten Modus zu arbeiten, in dem er für die Massenanalyse empfangener Ionen konfiguriert ist, oder in einem zweiten Modus, in dem er dafür konfiguriert ist, empfangene Ionen zum Zusatzionendetektor (60) zu leiten.
Massenspektrometer nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei der Massenanalysator (40) vom Flugzeit-Typ ist.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Ionenspeichervorrichtung, die sich prozessaufwärts von dem Massenanalysator (40) befindet und dafür konfiguriert ist, Ionen zur Analyse durch den Massenanalysator (40) zu empfangen, die empfangenen Ionen zu speichern und mindestens einige der gespeicherten Ionen zum Massenanalysator (40) auszustoßen.
Massenspektrometer nach Anspruch 19, wobei die Ionenspeichervorrichtung dafür angeordnet ist, Ionen in einer Eingaberichtung zu empfangen und Ionen in einer Ausgaberichtung, die sich von der Eingaberichtung unterscheidet, auszustoßen.
Massenspektrometer nach Anspruch 18, wobei die Ausgaberichtung orthogonal zur Eingaberichtung liegt.
Massenspektrometer nach Anspruch 21, wobei die Ionenspeichervorrichtung eine gekrümmte Falle ist.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Massenanalysator (40) ein hochauflösender Massenanalysator (40) ist.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Massenanalysator (40) einen der folgenden Typen umfasst: Flugzeit, Orbitalfalle und Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz (FT-ICR).
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Massenanalysator (40) dafür angeordnet ist, eine Mehrzahl von Sätzen von Massenspektraldaten über eine Messzeitspanne zu erzeugen, und wobei der Zusatzionendetektor (60) dafür konfiguriert ist, eine Mehrzahl von Ionenstrommessungen für jeden Satz von Massenspektraldaten zu bestimmen, der erzeugt wird, und wobei die Ausgabestufe dafür konfiguriert ist, dadurch eine Mehrzahl von Häufigkeitsmessungen zu erfassen, wobei jede Häufigkeitsmessung in Beziehung zu einem Satz von Massenspektraldaten steht.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgabestufe dafür konfiguriert ist, die Mehrzahl von Ionenstrommessungen zu verwenden, um die Massenspektraldaten über die Zeitspanne zu entfalten.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Mehrzahl von ersten Ionenproben den gleichen Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen aufweist wie die zweite Ionenprobe.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ionenquelle (10) dafür konfiguriert ist, über eine Zeit eine Mehrzahl von Proben zu empfangen, und für jede empfangene Probe jeweilige Ionen zu erzeugen, wobei die Ausgabestufe dafür konfiguriert ist, mindestens eine Häufigkeitsmessung für jede der Mehrzahl von Proben zu erfassen.
Massenspektrometer nach Anspruch 28, wobei die Ausgabestufe dafür konfiguriert ist, eine Mehrzahl von Häufigkeitsmessungen für jede der Mehrzahl von Proben bereitzustellen, wobei jede Häufigkeitsmessung mit einem Abschnitt der Massenspektraldaten für die jeweilige Probe in Zusammenhang steht.
Massenspektrometer nach Anspruch 28, wobei die Mehrzahl von Proben unter Verwendung eines Chromatografiegeräts erzeugt wird.
Massenspektrometer nach Anspruch 30, wobei die Ausgabestufe dafür konfiguriert ist, mehrere der Ionenstrommessungen zum Entfalten eines Massenchromatografie-Peaks zu verwenden.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zusatzionendetektor (60) eine höhere absolute Sensitivität aufweist als der Massenanalysator (40) .
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ionenquelle (10) Element-Ionen erzeugt.
Massenspektrometer nach Anspruch 33, wobei die Ionenquelle (10) einen induktiv gekoppelten Plasmabrenner umfasst.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ionenstrommessungen gemäß dem Anteil des Ionenstroms angepasst werden, der auf ein Element von Interesse zurückgeht, das aus den Massenspektraldaten bestimmt wurde.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Massenspektrometer ein Massenspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma ist.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Massenspektraldaten verwendet werden, um das Zugeben von Reaktionsgas zu einer Reaktionszelle, die dem Zusatzionendetektor (60) vorgeschaltet ist, zu steuern, um molekulare Störeinflüsse aus der Ionenstrommessung zu entfernen.
Verfahren der Massenspektrometrie, umfassend: Erzeugen von Ionen mit einem anfänglichen Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen an einer Ionenquelle (10); Bestimmen einer entsprechenden Ionenstrommessung für jede einer Mehrzahl von ersten Ionenproben an einem Zusatzionendetektor (60), der sich prozessabwärts von der Ionenquelle (10) befindet, wobei die ersten Ionenproben von den von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen abgeleitet werden, die einen reduzierten Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen haben, der enger als der anfängliche Bereich von Masse-zu-Landungs-Verhältnissen ist; Ausführen einer Massenanalyse an einer zweiten Ionenprobe und dadurch Erzeugen von Massenspektraldaten an einem Massenanalysator (40), der sich prozessabwärts von der Ionenquelle (10) befindet, wobei die zweite Ionenprobe von den von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen abgeleitet wird; wobei eine Massenauflösung der Massenspektraldaten höher ist als die Massenauflösung des Zusatzionendetektors (60), wobei die Mehrzahl von Ionenstrommessungen und die Massenspektraldaten sich auf Ionen beziehen, die über dieselbe Zeitspanne erzeugt werden; Filtern von Ionen, die von der Ionenquelle (10) erzeugt werden, an einem Massefilter (20) und dabei Durchleiten von Ionen mit dem reduzierten Bereich von Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen, wobei der reduzierte Bereich enger als der anfängliche Bereich ist; wobei die Mehrzahl erster Ionenproben und die zweite Ionenprobe von den vom Massefilter (20) durchgeleiteten Ionen abgeleitet sind; und Erfassen einer Häufigkeitsmessung im Zusammenhang mit mindestens einigen Ionenspezies der von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen in dem reduzierten Bereich von Massen-zu-Ladungs-Verhältnissen auf der Grundlage einer Kombination der vom Massenanalysator (40) erzeugten Massenspektraldaten und der vom Zusatzionendetektor (60) bestimmten Ionenstrommessungen, wobei die Massenspektraldaten verwendet werden, um die Ionenstrommessungen innerhalb des reduzierten Bereichs von Masse-zu-Landungsverhältnissen aufzulösen.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei die Mehrzahl von Ionenstrommessungen mit einem Zeitintervall dazwischen bestimmt wird und wobei der der Schritt des Ausführens der Massenanalyse über eine Zeitdauer stattfindet, die länger als das Zeitintervall zwischen der Mehrzahl von Ionenstrommessungen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 39, ferner umfassend: Fragmentieren mindestens einiger der von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei: der Schritt des Bestimmens einer Mehrzahl von Ionenstrommessungen das Bestimmen einer jeweiligen Ionenstrommessung für jeden einer Mehrzahl von Anteilen der von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen umfasst; der Schritt des Ausführens der Massenanalyse das Massenanalysieren eines ersten Anteils der von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen umfasst; der Schritt des Fragmentierens das Fragmentieren eines zweiten Anteils der von der Ionenquelle (10) erzeugten Ionen umfasst, so dass Fragment-Ionen erzeugt werden; und das Verfahren ferner das Ausführen einer Massenanalyse der Fragment-Ionen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 41, ferner umfassend: selektives Steuern des Ionenwegs prozessabwärts von der Ionenquelle (10) derart, dass die Ionen in einem ersten Modus zu dem Zusatzionendetektor (60) geleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 42, wobei der Schritt des Leitens von Ionen zu dem Zusatzionendetektor (60) das Ändern der Richtung der Ionen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 43, wobei das Ändern der Richtung der Ionen das Bewirken einer orthogonalen Richtungsänderung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 44, ferner umfassend: selektives Steuern des Ionenwegs prozessabwärts von der Ionenquelle (10) derart, dass die Ionen in einem zweiten Modus zu einer Kollisionszelle (30) oder einem Massenanalysator (40) geleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei der Schritt des Leitens von Ionen zu einer Kollisionszelle (30) oder einem Massenanalysator (40) im zweiten Modus das Steuern des Ionenwegs ohne Änderung ihrer Richtung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 46, ferner umfassend: Speichern von Ionen zur Analyse durch den Massenanalysator (40) in einer Ionenspeichervorrichtung, die sich prozessaufwärts von dem Massenanalysator (40) befindet; und Ausstoßen mindestens einiger der gespeicherten Ionen zum Massenanalysator (40).
Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 47, wobei der Schritt des Ausführens der Massenanalyse das Erzeugen einer Mehrzahl von Sätzen von Massenspektraldaten über eine Messzeitspanne umfasst und wobei der Schritt des Bestimmens einer Mehrzahl von Ionenstrommessungen das Bestimmen einer Mehrzahl von Ionenstrommessungen für jeden Satz von Massenspektraldaten, der erzeugt wird, umfasst, wobei der Schritt des Erfassen einer Häufigkeitsmessung das Erfassen einer Mehrzahl von Häufigkeitsmessungen umfasst, wobei jede Häufigkeitsmessung mit einem jeweiligen Satz von Massenspektraldaten in Zusammenhang steht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 48, wobei die Ionenquelle (10) Element-Ionen erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei die Ionenstrommessungen gemäß dem Anteil des Ionenstroms angepasst werden, der auf ein Element von Interesse zurückgeht, das aus den Massenspektraldaten bestimmt wurde.