DE112014005869T5

DE112014005869T5 - Speicherring für schnelle Prozesse

Info

Publication number: DE112014005869T5
Application number: DE112014005869.6T
Authority: DE
Inventors: Jason Lee Wildgoose
Original assignee: Micromass UK Ltd
Current assignee: Micromass UK Ltd
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: US10497551B2; WO2015097444A1; US20160329200A1; DE112014005869B4

Abstract

Ionenspeichervorrichtung, welche angeordnet und eingerichtet ist: (i) erste Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind gemäß einer ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines ersten Betriebs-zyklus; (ii) die ersten Ionen in einer ersten Mehrzahl getrennter Abschnitte der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass erste Ionen, welche verschiedene erste physikalisch-chemische Eigenschaften haben, in verschiedenen Abschnitten der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden; (iii) zweite Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind entsprechend der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines zweiten nachfolgenden Betriebszyklus; und (iv) die zweiten Ionen zu speichern in der Ionenspeichervorrichtung, so dass die ersten und zweiten Ionen simultan gespeichert werden innerhalb der Ionenspeichervorrichtung und so dass wenigstens einige der ersten und zweiten Ionen, welche im Wesentlichen dieselbe erste physikalisch-chemische Eigenschaft haben, in demselben Abschnitt der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden.

Description

Querbezug zu einer verbundenen Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der Patentanmeldung Nr. 1322981.0 des Vereinigten Königreichs angemeldet am 24. Dezember 2013 und der Europäischen Patentanmeldung Nr. 13199548.2 angemeldet am 24. Dezember 2013. Der gesamte Inhalt dieser Anmeldungen wird hiermit durch Verweis eingeschlossen.
Hintergrund der vorliegenden Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ionenspeichereinrichtung, ein Massenspektrometer, ein Verfahren zur Speicherung von Ionen und ein Verfahren zur Massenspektrometrie. Die bevorzugte Ausführungsform bezieht sich auf eine Ionenspeichereinrichtung, welche zwischen ein Ionenmobilitätsspektrometer oder einen Ionenmobilitätsseparator, welcher über eine erste Zykluszeit (z.B. 10 ms) arbeitet, und eine zweite Vorrichtung, wie z.B. ein Quadrupolmassenfilter oder einen Quadrupolmassenanalysator, welcher über eine zweite langsamere Zykluszeit (z.B 100 ms) arbeitet, gekoppelt ist.
Es ist bekannt, ein Ionenmobilitätsspektrometer, welches typischerweise über eine Zykluszeit von z.B. 10 ms arbeitet, an einen Flugzeitmassenanalysator zu koppeln, welcher typischerweise über eine schnellere Zykluszeit von z.B. 100 µs arbeitet. Die Fähigkeit, ein Ionenmobilitätsspektrometer an einen schnelleren Flugzeitmassenanalysator zu koppeln, beruht auf der inhärent schnellen Analysezeit, welche von Flugzeitmassenspektrometern angeboten wird, welche z.B. ein vollständiges Massenspektrum sehr schnell, z.B. in einem Zeitmaßstab von 100 µs erfassen können.
Als ein Ergebnis können eingebettete bzw. gruppierte Ionenmobilitätsspektrometrie-Flugzeit-Erfassungen ohne Leistungsverlust des Ionenmobilitätsspektrometers oder des Flugzeitmassenspektrometers ausgeführt werden.
Die Kopplung eines Ionenmobilitätsspektrometers an einen Flugzeitmassenanalysator hat sich als wirkungsvolle Technik erwiesen.
Es ist jedoch problematisch, zu versuchen, ein Ionenmobilitätsspektrometer oder einen Ionenmobilitätsseparator an andere Vorrichtungen zu koppeln, die mit wesentlich langsameren Zeitmaßstäben arbeiten als Flugzeitmassenspektrometer und Ionenmobilitätsspektrometer oder Ionenmobilitätsseparatoren. Zum Beispiel sind Fourier-Transformations-Massenspektrometer wie z.B. FT-ICR und elektrostatische Massenspektrometer, Massenfilter wie Quadrupole, Ionenfallen und Fragmentierungseinrichtungen wie z.B. Elektronentransfer-Dissoziations-("ETD")-Fragmentierungseinrichtungen, Elektroneneinfang-Dissoziations-("ECD")-Fragmentierungseinrichtungen und Protonentransferreaktions-("PTR")-Einrichtungen vergleichsweise langsam und arbeiten mit einer längeren Zykluszeit als konventionelle Ionenmobilitätsspektrometer.
Als Beispiel arbeiten Elektronentransfer-Dissoziations-Fragmentierungseinrichtungen, Elektroneneinfang-Dissoziations-Fragmentierungseinrichtungen und Protonentransfer-Reaktionseinrichtungen typischerweise mit einem Zeitmaßstab > 100 ms und somit ist die Trennung von Ionen durch einen Ionenmobilitätsseparator mit einem Zeitmaßstab von 10 ms für solche Einrichtungen zu schnell.
Es wird somit offensichtlich sein, dass es problematisch ist, zu versuchen, ein Ionenmobilitätsspektrometer oder einen Ionenmobilitätsseparator an gewisse andere Vorrichtungen, wie z.B. Fourier-Transformations-Massenspektrometer, Quadrupole, Ionenfallen und Fragmentierungseinrichtungen zu koppeln.
GB-2441198 (Franzen) offenbart eine Ionenspeicherbank, die eine Anordnung parallel angeordneter HF- bzw. RF-Multipole aufweist.
Es ist wünschenswert, ein verbessertes Massenspektrometer und ein Verfahren der Massenspektrometrie zur Verfügung zu stellen.
Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ionenspeichereinrichtung zur Verfügung gestellt, welche angeordnet und eingerichtet ist, um

(i) erste Ionen zu empfangen, welche entsprechend einer ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines ersten Betriebszyklus zeitlich getrennt worden sind;
(ii) die ersten Ionen in einer ersten Mehrzahl getrennter Abschnitte der Ionenspeichereinrichtung zu speichern, so dass erste Ionen, welche unterschiedliche erste physikalisch-chemische Eigenschaften haben, in verschiedenen Abschnitten der Ionenspeichereinrichtung gespeichert werden;
(iii) zweite Ionen aufzunehmen, welche entsprechend der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines zweiten nachfolgenden Betriebszyklus zeitlich getrennt worden sind; und
(iv) die zweiten Ionen in der Ionenspeichereinrichtung zu speichern, so dass die ersten und zweiten Ionen simultan in der Ionenspeichereinrichtung gespeichert sind und so dass wenigstens einige der ersten und zweiten Ionen, welche im Wesentlichen dieselbe erste physikalisch-chemische Eigenschaft haben, in demselben Abschnitt der Ionenspeichereinrichtung gespeichert sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verbesserung der Kopplung schneller Trennungseinrichtungen oder Analyseeinrichtungen wie Ionenmobilitätsspektrometer oder Ionenmobilitätsseparatoren an vergleichsweise langsamere Trennungseinrichtungen oder Analyseeinrichtungen wie Fourier-Transformations-Massenanalysatoren, Quadrupol-Massenfilter oder Quadrupol-Massenanalysatoren, Ionenfallen und Fragmentierungseinrichtungen.
Die bevorzugte Ausführungsform bezieht sich auf eine Ionenspeichereinrichtung, welche vorzugsweise einen Speicherring oder eine Ionenringführung aufweist, welche eingerichtet ist, um Ionen zu speichern, welche aus einer vergleichsweise schnellen Vorrichtung, wie einem Ionenmobilitätsspektrometer oder einem Ionenmobilitätsseparator austreten, und dann, nachdem ein oder mehrere Betriebszyklen des Ionenmobilitätsspektrometers oder Ionenmobilitätsseparators ausgeführt worden sind, ist die Ionenspeichereinrichtung angeordnet bzw. eingerichtet, um die Ionen an eine vergleichsweise langsamere Vorrichtung, wie ein Fourier-Transformations-Massenspektrometer weiterzuleiten.
Die bevorzugte Ausführungsform stellt die Fähigkeit zur Verfügung, schnelle Trennungstechniken, wie Ionenmobilitätstrennung, mit langsamen Analysevorrichtungen, wie Massenfiltern, bestimmten Typen von Massenanalysatoren, Ionenfallen und Fragmentierungsvorrichtungen zu koppeln.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ionenspeichervorrichtung eine geschlossenschleifige Wanderwellen-Ionenführung auf, welche vorzugsweise unterhalb einer schnellen Trennungsvorrichtung, wie einem Ionenmobilitätsspektrometer oder einem Ionenmobilitätsseparator angeordnet ist.
Die bevorzugte Ausführungsform arbeitet, indem sie die Zyklusperiode der Ionenspeichervorrichtung mit der Trennungszeit der schnellen Trennungseinrichtung (z.B. eines Ionenmobilitätsspektrometers oder eines Ionenmobilitätsseparators) synchronisiert.
GB-2441198 (Franzen) offenbart nicht, dass Ionen aus mehrfachen Trennungen gespeichert werden, so dass die Ionen simultan gespeichert werden innerhalb einer Ionenspeichervorrichtung, so dass Ionen aus verschiedenen Trennungen welche im Wesentlichen dieselbe physikalisch-chemische Eigenschaft haben, in demselben Abschnitt der Ionenspeichereinrichtung gespeichert werden.
Abschnitt 52 der GB-2441198 (Franzen) offenbart eine Anordnung, wobei eine Speicherbank die Ionen aus 30 Trennungsläufen in 30 füllbaren Speicherzellen speichert. Entsprechend werden Ionen aus mehrfachen verschiedenen Trennungen, welche dieselbe physikalisch-chemische Eigenschaft haben, nicht in demselben Abschnitt der Ionenspeichervorrichtung gespeichert.
Der Fachmann wird erkennen, dass mit der Anordnung, welche in GB-2441198 (Franzen) offenbart ist, eine Anzahl von Problemen verbunden ist. Insbesondere, wie aus 4A ersichtlich ist, werden Ionen nur in jeder dritten Speicherzelle gespeichert. Als ein Ergebnis wäre die Speicherzelle, welche in der GB-2441198 (Franzen) erwogen wird, physikalisch groß und hätte komplizierte Elektronikanforderungen, wie aus 3 ersichtlich ist.
Weiterhin leidet die Anordnung, welche in GB-2441198 (Franzen) offenbart ist, unter einem komplexen Mechanismus in Bezug auf die Übertragung von Ionen zwischen Speicherzellen. Wie aus 3C der GB-2441198 (Franzen) und der entsprechenden Beschreibung ersichtlich ist, ist eine Gleichspannung einem Pseudopotenzial überlagert. Dies kann eine unerwünschte Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Trennung von Ionen hervorrufen, während Ionen zwischen Speicherzellen übertragen werden.
Die Ionenspeichervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung leidet vorteilhafterweise nicht unter den Problemen, welche durch die Anordnung erfahren werden, welche in GB-2441198 (Franzen) offenbart ist. Insbesondere kann die Ionenspeichereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung klein und kompakt gemacht werden, weil sie Ionen im angrenzenden Speicherbereichen speichern kann, im Gegensatz zu der Anordnung, welche in GB-2441198 (Franzen) offenbart ist, welche Ionen nur in jeder dritten Speicherzelle speichern kann.
Weiterhin leidet die Ionenspeichereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise nicht unter Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Trennungseffekten, wenn Ionen zwischen Speicherbereichen übertragen werden.
Die Aufbringung einer Mehrzahl transienter Gleichspannungen auf die Mehrzahl von Elektroden, welche gemäß der vorliegenden Erfindung die Ionenspeichervorrichtung bilden, ist insbesondere vorteilhaft, da sie ein weniger komplexes, kompakteres und verzerrungsfreies Verfahren darstellt, Ionen in der Ionenspeichervorrichtung herumzureichen.
Die vorliegende Erfindung ist deshalb insbesondere vorteilhaft im Vergleich zu der Anordnung, welche in GB-2441198 (Franzen) offenbart ist.
Die Ionenspeichervorrichtung ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um die zweiten Ionen in der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass wenigstens einige der ersten und zweiten Ionen, welche im Wesentlichen gleiche physikalisch-chemische Eigenschaft haben, in demselben Abschnitt der Ionenspeichervorrichtung gespeichert sind.
Gemäß einer alternativen weniger bevorzugten Ausführungsform kann die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet werden, um die zweiten Ionen in der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass wenigstens einige der ersten und zweiten Ionen, welche im Wesentlichen die gleiche physikalisch-chemische Eigenschaft haben, in verschiedenen, angrenzenden oder dazwischen liegenden Abschnitten der Ionenspeichervorrichtung gespeichert sind.
Die Ionenspeichervorrichtung weist vorzugsweise weiterhin eine Mehrzahl von Elektroden auf.
Die Mehrzahl von Elektroden weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Elektroden auf, wobei jede Elektrode eine oder mehrere Elektroden aufweist, durch welche Ionen übertragen werden.
Die Mehrzahl von Elektroden kann eine Mehrzahl segmentierter Stabelektroden aufweisen. Die Mehrzahl segmentierter Stabelektroden weist vorzugsweise eine Mehrzahl segmentierter Quadrupol-Stabelektroden, eine Mehrzahl segmentierter Hexapol-Stabelektroden, eine Mehrzahl segmentierter Octopole-Stabelektroden oder eine segmentierte Multipol-Anordnung auf, welche mehr als acht Stabelektroden aufweist.
Die Ionenspeichervorrichtung weist vorzugsweise weiterhin eine Vorrichtung auf, welche angeordnet und eingerichtet ist, um eine HF- bzw. RF-Spannung auf die Mehrzahl von Elektroden aufzubringen, um Ionen radial innerhalb der Ionenspeichervorrichtung einzugrenzen.
Die Ionenspeichervorrichtung weist vorzugsweise weiterhin eine Vorrichtung auf, welche angeordnet und eingerichtet ist, um eine oder mehrere transiente Gleichspannungen auf die Mehrzahl von Elektroden aufzubringen, um Ionen entlang der Länge der Ionenspeichervorrichtung zu drängen.
Die Ionenspeichervorrichtung weist vorzugsweise eine geschlossenschleifige Ionenführung auf.
Die Ionenspeichervorrichtung ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um zu veranlassen, dass Ionen sich einem oder mehreren Kreisen oder Schleifen der geschlossenschleifigen Ionenführung unterziehen, bevor sie aus der Ionenspeichervorrichtung ausgestoßen werden.
Die Ionenspeichervorrichtung ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um zu veranlassen, dass Ionen sich einem oder mehreren Kreisen oder Schleifen der geschlossenschleifigen Ionenführung unterziehen, ohne die Ionen zu veranlassen, die Richtung oder die Rotationsrichtung umzukehren.
Die Ionenspeichervorrichtung ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um Ionen zu einem oder mehreren Kreisen oder Schleifen in der geschlossenschleifigen Ionenführung zu drängen, wobei Ionen gedrängt werden, die Richtung oder die Rotationsrichtung ein oder mehrere Male umzukehren.
Die Ionenspeichervorrichtung ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um in einer Betriebsweise auf einem Druck gehalten zu werden, der gewählt ist aus einer Gruppe, die besteht aus: (i) < 0,0001 mbar; (ii) 0,0001–0,001 mbar; (iii) 0,001–0,01 mbar; (iv) 0,01–0,1 mbar; (v) 0,1–1,0 mbar; (vi) 1–10 mbar; (vii) 10 – 100 mbar; (viii) 100–1000 mbar; und (ix) > 1000 mbar.
Die Ionenspeichervorrichtung ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um wenigstens eine oder im Wesentlichen alle Ionen innerhalb der Ionenspeichervorrichtung zu speichern entweder: (i) in der Reihenfolge der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft oder einer anderen Eigenschaft; (ii) in der umgekehrten Reihenfolge der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft oder einer anderen Eigenschaft; (iii) in einer gemischten Reihenfolge der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft oder einer anderen Eigenschaft; oder (iv) in einer zufälligen, pseudo-zufälligen oder im Wesentlichen zufälligen Reihenfolge.
Die Ionenspeichervorrichtung ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um wenigstens einige oder im Wesentlichen alle Ionen innerhalb der Ionenspeichervorrichtung auszustoßen, entweder: (i) in der Reihenfolge der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft oder einer anderen Eigenschaft; (ii) in der umgekehrten Reihenfolge der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft oder einer anderen Eigenschaft; (iii) in einer gemischten Reihenfolge der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft oder einer anderen Eigenschaft; oder (iv) in einer zufälligen, pseudo-zufälligen oder im Wesentlichen zufälligen Reihenfolge.
Die Ionenspeichervorrichtung ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um im Wesentlichen alle Ionen, die innerhalb der Ionenspeichervorrichtung gespeichert sind, aus der Ionenspeichervorrichtung vorzugsweise über einen Zeitraum fortschreitend auszustoßen oder auszulesen.
Die Ionenspeichervorrichtung kann angeordnet und eingerichtet sein, um nur einige Untergruppen von Ionen, die innerhalb der Ionenspeichervorrichtung gespeichert sind, fortschreitend auszustoßen oder auszulesen. Gemäß einer Ausführungsform kann die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet sein, um zu verlassen, dass andere Untergruppen von Ionen, die zu Beginn innerhalb der Ionenspeichervorrichtung gespeichert sind, innerhalb der Ionenspeichervorrichtung im Wesentlichen abgeschwächt werden, so dass die anderen Untergruppen von Ionen nicht fortschreitend ausgestoßen oder aus der Ionenspeichervorrichtung ausgelesen werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Massenspektrometer zur Verfügung gestellt, welches eine Ionenspeichervorrichtung wie oben beschrieben aufweist.
Das Massenspektrometer weist vorzugsweise weiterhin eine erste Vorrichtung auf, die stromaufwärts bzw. oberhalb oder stromabwärts bzw. unterhalb der Ionenspeichervorrichtung angeordnet ist, wobei die erste Vorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um zu veranlassen, dass Ionen zeitlich getrennt werden entsprechend der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft.
Die erste physikalisch-chemische Eigenschaft umfasst vorzugsweise Ionenmobilität, Kollisionsquerschnitt, Wechselwirkungsquerschnitt oder differenzielle Ionenmobilität.
Die erste Vorrichtung umfasst vorzugsweise einen Ionenmobilitätsseparator oder einen differenziellen Ionenmobilitätsseparator.
Die erste physikalisch-chemische Eigenschaft kann alternativ die Masse oder das Masse-zu-Ladungs-Verhältnis umfassen.
Die erste Vorrichtung kann alternativ eine Flugzeit-Region, eine Ionenfalle oder einen Massenanalysator umfassen.
Die erste Vorrichtung ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um mehrfache Betriebszyklen auszuführen, wobei Ionen während ihres Betriebszyklus zeitlich getrennt werden entsprechend der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft, wobei jeder Betriebszyklus eine erste Zeitperiode T1 aufweist.
Die Ionenspeichervorrichtung ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um Ionen entlang und/ oder um die Ionenspeichervorrichtung herum mit einer zweiten Rotationszeitperiode T2 zu rotieren und/ oder zu verschieben.
Die Ionenspeichervorrichtung ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um Ionen um die Ionenspeichervorrichtung mit einer zweiten Rotationszeitperiode T2 zu rotieren, die im Wesentlichen der ersten Zeitperiode T1 entspricht.
Gemäß einer wenigen bevorzugten Ausführungsform kann die zweite Rotationszeitperiode T2 ein Bruchteil oder ein ganzzahliges Vielfaches der ersten Zeitperiode T1 sein.
Die Ionenspeichervorrichtung ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um Ionen um die Ionenspeichervorrichtung zu rotieren mit einer Rotationsperiode T2, wobei T2/ T1 aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche besteht aus: (i) < 0,1; (ii) 0,1–0,2; (iii) 0,2–0,3; (iv) 0,3–0,4; (v) 0,4–0,5; (vi) 0,5–0,6; (vii) 0,6–0,7; (viii) 0,7–0,8; (ix) 0,8–0,9; (x) 0,9 -1; (xi) 1–2; (xii) 2–3; (xiii) 3–4; (xiv) 4–5; (xv) 5–6; (xvi) 6–7; (xvii) 7–8; (xviii) 8–9; (xix) 9–10; und (xx) > 10.
Das Massenspektrometer weist vorzugsweise weiterhin eine zweite Vorrichtung auf, die angeordnet und eingerichtet ist, Ionen zu empfangen, die von der Ionenspeichereinrichtung ausgestoßen worden sind.
Die zweite Vorrichtung ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um mehrere Betriebszyklen auszuführen, wobei Ionen während jedes Betriebszyklus bearbeitet, fragmentiert, reagiert, massengefiltert, massenanalysiert oder detektiert werden, wobei jeder Betriebszyklus eine dritte Zeitperiode T3 aufweist.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist T3 > T1 und/ oder T3 > T2.
Die zweite Vorrichtung umfasst vorzugsweise einen Massenanalysator.
Der Massenanalysator umfasst vorzugsweise einen Quadrupol-Massenanalysator oder einen Ionenfallen-Massenanalysator.
Der Massenanalysator umfasst vorzugsweise einen Fourier-Transformations-Massenanalysator oder einen elektrostatischen Massenanalysator.
Der Massenanalysator ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um ein elektrostatisches Feld zu erzeugen, welches eine quadro-logarithmische Potenzialverteilung aufweist.
Der Massenanalysator ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um einen Spiegelstrom aus Ionen zu detektieren, der durch ein oder mehrere elektrostatische Felder eingegrenzt ist.
Der Massenanalysator ist vorzugsweise angeordnet und eingerichtet, um den detektierten Spiegelstrom durch eine Fourier-Transformation in Frequenzdaten und/oder Massenspektraldaten umzuwandeln.
Die zweite Vorrichtung weist vorzugsweise eine Reaktionsvorrichtung, eine Kollisionsvorrichtung oder eine Fragmentierungsvorrichtung auf.
Gemäß einer Ausführungsform werden Ionen, die aus der Ionenspeichervorrichtung ausgestoßen worden sind, an die erste Vorrichtung weitergeleitet.
Ionen, die aus der Ionenspeichereinrichtung ausgestoßen worden sind, werden vorzugsweise zu der ersten Vorrichtung weitergeleitet und gedrängt, sich zeitlich zu trennen, entsprechend der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft oder einer unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaft. Zum Beispiel können Ionen gemäß einer Ausführungsform zu Beginn getrennt werden entsprechend ihrer Ionenmobilität in der ersten Vorrichtung, bevor sie in der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden. Wenn die Ionen freigegeben sind aus der Ionenspeichervorrichtung, können sie zurückgeführt werden zu der ersten Vorrichtung, die dann in einer unterschiedlichen Betriebsweise betrieben werden kann, um die Ionen entsprechend ihrer Masse oder ihrem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis anstatt ihrer Ionenmobilität zu trennen. Das Ionenmobilitätsspektrometer kann zwischen den Betriebsweisen umgeschaltet werden, indem die Geschwindigkeit variiert wird, mit der transiente Gleichspannungen auf die Elektroden aufgebracht werden, die das Ionenmobilitätsspektrometer bilden, indem die transiente Gleichspannung Ionen entlang der Länge des Ionenmobilitätsspektrometers drängt.
Gemäß eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, um Ionen zu speichern, welches umfasst:
erste Ionen zu empfangen, welche entsprechend einer ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines ersten Betriebszyklus zeitlich getrennt worden sind;
die ersten Ionen zu speichern in einer ersten Mehrzahl getrennter Abschnitte einer Ionenspeichervorrichtung, so dass erste Ionen, welche unterschiedliche physikalisch-chemische Eigenschaften haben, in unterschiedlichen Abschnitten der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden;
zweite Ionen zu empfangen, welche entsprechend der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines zweiten nachfolgenden Betriebszyklus zeitlich getrennt worden sind; und
die zweiten Ionen in der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass die ersten und zweiten Ionen simultan gespeichert werden in der Ionenspeichervorrichtung und so dass wenigstens einige der ersten und zweiten Ionen, welche im Wesentlichen die gleichen ersten physikalisch-chemischen Eigenschaften haben, in demselben Abschnitt der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Massenspektrometer zur Verfügung gestellt, welches umfasst:
ein Ionenmobilitätsspektrometer, welches angeordnet und eingerichtet ist, um mehrfache Betriebszyklen auszuführen, wobei während jedes Betriebszyklus Ionen zeitlich getrennt werden entsprechend ihrer Ionenmobilität; und
eine geschlossenschleifige Ionenführung, welche angeordnet und eingerichtet ist, um Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind durch das Ionenmobilitätsspektrometer, wobei aus mehreren Betriebszyklen des Ionenmobilitätsspektrometers eluierende Ionen simultan gespeichert werden innerhalb der geschlossenschleifigen Ionenführung.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren der Massenspektrometrie zur Verfügung gestellt welches umfasst:
mehrfache Betriebszyklen eines Ionenmobilitätsspektrometers auszuführen, wobei während jedes Betriebszyklus Ionen zeitlich getrennt werden entsprechend ihrer Ionenmobilität; und
Ionen zu empfangen, welche zeitlich durch das Ionenmobilitätsspektromer getrennt worden sind innerhalb einer geschlossenschleifigen Ionenführung, wobei aus mehreren Betriebszyklen des Ionenmobilitätsspektromers eluierende Ionen simultan gespeichert sind innerhalb der geschlossenschleifigen Ionenführung.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ionenspeichervorrichtung zur Verfügung gestellt, welche eine Mehrzahl von Elektroden umfasst, wobei die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet ist:

(i) um erste Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind entsprechend einer ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines ersten Betriebszyklus;
(ii) die ersten Ionen in einer ersten Mehrzahl getrennter Abschnitte der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass erste Ionen, die verschiedene erste physikalisch-chemische Eigenschaften haben, in unterschiedlichen Abschnitten der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden;
(iii) um zweite Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind entsprechend der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines zweiten nachfolgenden Betriebszyklus;
(iv) um die zweiten Ionen in der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass die ersten und zweiten Ionen simultan innerhalb der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden und so dass wenigstens einige der ersten und zweiten Ionen, welche im Wesentlichen dieselben ersten physikalisch-chemischen Eigenschaften haben, in demselben Abschnitt der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden;
(v) um eine oder mehrere transiente Gleichspannungen aufzubringen auf die Vielzahl von Elektroden, um Ionen entlang der Länge der Ionenspeichervorrichtung zu drängen.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Speichern von Ionen zur Verfügung gestellt, welches umfasst:
erste Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind entsprechend einer ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines ersten Betriebszyklus;
die ersten Ionen in einer in einer ersten Vielzahl getrennter Abschnitte der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, welche eine Mehrzahl der Elektroden umfasst, so dass erste Ionen, welche unterschiedliche erste physikalisch-chemische Eigenschaften haben, in verschiedenen Abschnitten der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden;
zweite Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind entsprechend der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines zweiten nachfolgenden Betriebszyklus;
die zweiten Ionen in einer Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass die ersten und zweiten Ionen simultan innerhalb der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden und so dass wenigstens einige der ersten und zweiten Ionen, welche im Wesentlichen dieselbe erste physikalisch-chemische Eigenschaft haben, in demselben Abschnitt der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden, und
eine oder mehrere transiente Gleichspannungen auf die Vielzahl von Elektroden aufzubringen, um Ionen entlang der Länge der Ionenspeichervorrichtung zu drängen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ionenspeichervorrichtung zur Verfügung gestellt, welche angeordnet und eingerichtet ist:

(i) um erste Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind entsprechend einer ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines ersten Betriebszyklus;
(ii) um erste Ionen in einer ersten Mehrzahl getrennter Abschnitte der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass erste Ionen, die unterschiedliche erste physikalisch-chemische Eigenschaften haben, in unterschiedlichen Abschnitten der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden;
(iii) um zweite Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden entsprechend der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines zweiten nachfolgenden Betriebszyklus; und
(iv) um die zweiten Ionen in der Ionenspeichereinrichtung zu speichern, so dass die ersten und zweiten Ionen innerhalb der Ionenspeichereinrichtung simultan gespeichert sind.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum speichern von Ionen zur Verfügung gestellt, welches umfasst:
erste Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind entsprechend einer ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines ersten Betriebszyklus;
die ersten Ionen in einer ersten Mehrzahl getrennter Bereiche der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass erste Ionen, die unterschiedliche erste physikalisch-chemische Eigenschaft haben, in unterschiedlichen Abschnitten der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden;
zweite Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind entsprechend der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines zweiten nachfolgenden Betriebszyklus; und
die zweiten Ionen zu speichern in der Ionenspeichervorrichtung, so dass die ersten und zweiten Ionen innerhalb der Ionenspeichervorrichtung simultan gespeichert werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Massenspektrometer weiterhin umfassen:

(a) eine Ionenquelle, welche ausgewählt ist aus einer Gruppe, welche umfasst: (i) eine Elektrospray-Ionisations-("ESI")-Ionenquelle; (ii) eine Atmosphärendruck-Fotoionisations-("APPI")-Ionenquelle; (iii) eine Atmosphärendruck-chemische-Ionisations-("APCI")-Ionenquelle; (iv) eine Matrix-unterstützte-Laser-Desorptions-Ionisations-("MALDI")-Ionenquelle; (v) eine Laser-Desorptions-Ionisations-("LDI")-Ionenquelle; (vi) eine Atmosphärendruck-Ionisations-("API")-Ionenquelle; (vii) eine Desorptions-Ionisations-Silicium-("DIOS")-Ionenquelle; (viii) eine Elektronen-Impact-("EI")-Ionenquelle; (ix) eine Chemische-Ionisation-("CI")-Ionenquelle; (x) eine Feldionisations-("FI")-Ionenquelle; (xi) eine Felddesorptions-("FD")-Ionenquelle; (xii) eine Induktiv-gekoppeltes-Plasma-("ICP")-Ionenquelle; (xiii) eine Schnelles-Atom-Bombardement-("FAB")-Ionenquelle; (xiv) eine Flüssigkeits-sekundär-Massenspektrometrie-("LSIMS")-Ionenquelle; (xv) eine Desorptions-Elektrospray-Ionisation-("DESI")-Ionenquelle; (xvi) eine Nickel-63-radioaktiv-Ionenquelle-; (xvii) eine Atmosphärendruck-Matrix unterstützte-Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquelle; (xviii) eine Thermospray-Ionenquelle; (xix) eine Atmosphärische-Abtast-Glimm-Entladungs-Ionisations-("ASGDI")-Ionenquelle; (xx) eine Glimmentladungs-("GD")-Ionenquelle; (xxi) eine Impaktor-Ionenquelle; (xxii) eine Direktanalyse-In-Realzeit-("DART")-Ionenquelle; (xxiii) eine Laserspray-Ionisation-("LSI")-Ionenquelle; (xxiv) eine Sonikspray-Ionisation-("SSI")-Ionenquelle; (xxv) eine Matrix-unterstützte-Inlet-Ionisation-("MAII")-Ionenquelle; (xxvi) eine Lösungsmittel-unterstützte-Inlet-Ionisation-("SAII")-Ionenquelle; (xxvii) eine Desorptions-Elektrospray-Ionisation-("DESI")-Ionenquelle; und (xxviii) eine Laser-Ablations-Elektrospray-Ionisation-("LAESI")-Ionenquelle; und/ oder
(b) eine oder mehrere kontinuierliche oder gepulste Ionenquellen; und/ oder
(c) eine oder mehrere Ionenführungen; und/ oder
(d) eine oder mehrere Ionenmobilitäts-Trennungsvorrichtungen und/ oder eine oder mehrere feldasymmetrische Ionenmobilitäts-Spektrometereinrichtungen; und/ oder
(e) eine oder mehrere Ionenfallen oder eine oder mehrere Ionen-Fangregionen; und/ oder
(f) eine oder mehrere Kollisionszellen, Fragmentierungszellen oder Reaktionszellen, welche gewählt sind aus einer Gruppe, welche umfasst: (i) ein Kollisionsinduziertes-Dissoziations-("CID")-Fragmentierungsvorrichtung; (ii) eine Oberflächeniduzierte-Dissoziations-("SID")-Fragmentierungsvorrichtung; (iii) eine Elektronentransfer-Dissoziations-("ETD")-Fragmentierungsvorrichtung; (iv) eine Elektroneneinfang-Dissoziations-("ECD")-Fragmentierungsvorrichtung; (v) eine Elektronenkollisions- oder Impact-Dissoziations-Fragmentierungsvorrichtung; (vi) eine Fotoinduzierte-Dissoziations-("PID")-Fragmentierungsvorrichtung; (vii) eine Laserinduzierte-Dissoziations-Fragmentierungsvorrichtung; (viii) eine infrarotstrahlungsinduzierte Dissoziationsvorrichtung; (ix) eine ultraviolettstrahlungsinduzierte Dissoziationsvorrichtung; (x) eine Einlaufdüsen-Skimmer-Schnittstellen-Fragmentierungsvorrichtung; (xi) eine Fragmentierungsvorrichtung in der Quelle; (xii) eine kollisionsinduzierte Dissoziations-Fragmentierungsvorrichtung in der Quelle; (xiii) eine thermische oder Temperaturquellen-Fragmentierungsvorrichtung; (xiv) eine durch ein elektrisches Feld induzierte Fragmentierungsvorrichtung; (xv) eine durch ein magnetisches Feld induzierte Fragmentierungsvorrichtung; (xvi) eine Enzymdigestions-oder Enzydegradationsfragmentierungsvorrichtung; (xvii) eine Ionen-Ionen-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung; (xviii) eine Ionen-Molekül-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung; (xix) eine Ionen-Atom-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung; (xx) eine Ionen-Metastabile-Ionen-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung; (xxi) eine Ionen-Metastabiles-Molekül-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung; (xxii) eine Ionen-Metastabiles-Atom-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung; (xxiii) eine Ionen-Ionen-Reaktionsvorrichtung für die Reaktion von Ionen, um zusammengesetzte oder Produkt-Ionen zu bilden; (xxiv) eine Ionen-Atom-Reaktionsvorrichtung für die Reaktion von Ionen, um zusammengesetzte oder Produkt-Ionen zu bilden; (xxvi) eine Ionen-Metastabile-Ionen-Reaktionsvorrichtung für die Reaktion von Ionen, um zusammengesetzte oder Produkt-Ionen zu bilden; (xxvii) eine Ionen-Metastabile-Molekül-Reaktionsvorrichtung für die Reaktion von Ionen, um zusammengesetzte oder Produkt-Ionen zu bilden; (xxviii) eine Ionen-Metastabile-Atom-Reaktionsvorrichtung für die Reaktion von Ionen, um zusammengesetzte oder Produkt-Ionen zu bilden; und (xxix) eine Elektronen-Ionisations-Dissoziations-("EID")Fragmentierungsvorrichtung; und/ oder
(g) ein Massenanalysator ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: (i) einem Quadrupol-Massenanalysator; (ii) einem 2D- oder linearen Quadrupol-Massenanalysator; (iii) einem Paul- oder 3D-Quadrupol-Massenanalysator; (iv) einem Penning-Trap-Massenanalysator; (v) einen Ionenfallen-Massenanalysator; (vi) einem magnetischen Sektormassenanalysator; (vii) einem Ionen-Zyklotron-Ressonance-("ICR")-Massenanalysator; (viii) einen Fourier-Transformations-Ionen-Zyklotron-Ressonance-("FTICR")-Massenanalysator; (ix) einem elektrostatischen Massenanalysator, welcher eingerichtet ist, um ein elektrostatisches Feld zu erzeugen, welches eine quadro-logarithmische Potenzialverteilung aufweist; (x) einem Fourier-Transformations-Elektrostatischen-Massenanalysator; (xi) einem Fourier-Transformations-Massenanalysator; (xii) einen Flugzeit-Massenanalysator; (xiii) einem orthogonalen Beschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator; und (xiv) einem linearen Beschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator; und/ oder
(h) einen oder mehreren Energieanalysatoren oder elektrostatische Energieanalysatoren; und/ oder
(i) einen oder mehreren Ionendetektoren; und/ oder
(j) ein oder mehrere Massenfilter, welche aus einer Gruppe ausgewählt sind bestehend aus: (i) einem Quadrupol-Massenfilter; (ii) einer 2D oder linearen Quadrupol-Ionenfalle; (iii) einer Paul- oder 3D Quadrupol-Ionenfalle; (iv) einer Penning-Ionenfalle; (v) einer Ionenfalle; (vi) einem magnetischen Sektor-Massenfilter; (vii) einem Flugzeit-Massenfilter; und (viii) einen Wien-Filter; und/ oder
(k) eine Vorrichtung oder ein Ionengate für das Pulsen von Ionen; und/ oder
(l) eine Vorrichtung für die Umwandlung eines im Wesentlichen kontinuierlichen Ionenstroms in einen gepulsten Ionenstrom.

Das Massenspektrometer kann weiterhin aufweisen entweder:

(i) eine C-Falle und einen Massenanalysator, welche eine äußere tonnenförmige Elektrode und eine coaxiale innere spindelförmige Elektrode aufweisen, welche ein elektrostatisches Feld ausbilden mit einer quadro-logarithmischen Potentialverteilung, wobei Ionen in einer ersten Betriebsweise zu der C-Falle übertragen werden und dann in den Massenanalysator injiziert werden und wobei in einer zweiten Betriebsweise Ionen zu der C-Falle übertragen werden und dann zu einer Kollisionszelle oder einer Elektronentransfer-Dissoziationsvorrichtung übertragen werden, wobei wenigstens einige Ionen fragmentiert werden in Fragment-Ionen und wobei die Fragment-Ionen dann zu der C-Falle übertragen werden, bevor sie in den Massenanalysator indiziert werden; und/ oder
(ii) eine gestapelte Ring-Ionenführung, welche eine Vielzahl von Elektroden aufweist, wobei jede Elektrode eine Öffnung aufweist, durch welche Ionen im Gebrauch übertragen werden und wobei der Abstand der Elektroden sich entlang der Länge des Ionenpfades vergrößert und wobei die Öffnungen in den Elektroden in einem oberhalb gelegenen Abschnitt der Ionenführung einen ersten Durchmesser haben und wobei die Öffnungen in den Elektroden in einem unterhalb gelegenen Abschnitt der Ionenführung einen zweiten Durchmesser haben, welcher kleiner ist als der erste Durchmesser und wobei entgegengesetzte Phasen einer Wechselspannung oder einer Hochfrequenzspannung im Gebrauch auf aufeinanderfolgende Elektronen aufgebracht werden.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Massenspektrometer weiterhin eine Vorrichtung auf, welche angeordnet und eingerichtet ist, um eine Wechselspannung oder eine Hochfrequenzspannung an die Elektroden zu liefern. Die Wechselspannung oder Hochfrequenzspannung weist vorzugsweise eine Amplitude auf, welche ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: (i) < 50 V Spitze-zu-Spitze; (ii) 50–100 V Spitze-zu-Spitze; (iii) 100–150 V Spitze-zu-Spitze; (iv) 150–200 V Spitze-zu-Spitze; (v) 200–250 V Spitze-zu-Spitze; (vi) 250–300 V Spitze-zu-Spitze; (vii) 300–350 V Spitze-zu-Spitze; (viii) 350–400 V Spitze-zu-Spitze; (ix) 400–450 V Spitze-zu-Spitze; (x) 450–500 V Spitze-zu-Spitze; und (xi) > 500 V Spitze-zu-Spitze.
Die Wechselspannung oder Hochfrequenzspannung weist vorzugsweise eine Frequenz auf, welche aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche besteht aus: (i) < 100 kHz; (ii) 100–200 kHz; (iii) 200–300 kHz; (iv) 300–400 kHz; (v) 400–500 kHz; (vi) 0,5–1,0 MHz; (vii) 1,0–1,5 MHz; (viii) 1,5–2,0 MHz; (ix) 2,0–2,5 MHz; (x) 2,5–3,0 MHz; (xi) 3,0–3,5 MHz; (xii) 3,5–4,0 MHz; (xiii) 4,0–4,5 MHz; (xiv) 4,5–5,0 MHz; (xv) 5,0–5,5 MHz; (xvi) 5,5–6,0 MHz; (xvii) 6,0–6,5 MHz; (xviii) 6,5–7,0 MHz; (xix) 7,0–7,5 MHz; (xx) 7,5–8,0 MHz; (xxi) 8,0–8,5 MHz; (xxii) 8,5–9,0 MHz; (xxiii) 9,0–9,5 MHz; (xxiv) 9,5–10,0 MHz; und (xxv) > 10,0 MHz.
Das Massenspektrometer kann auch eine Chromatographie-Trennungsvorrichtung oder eine andere Trennungsvorrichtung oberhalb einer Ionenquelle aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform weist die Chromatographie-Trennungsvorrichtung eine Flüssigkeitschromatographievorrichtung oder eine Gaschromatographievorrichtung auf. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Trennungsvorrichtung aufweisen: (i) eine Kapillar-Elektrophorese-("CE")-Trennungsvorrichtung; (ii) eine Kapillar-Elektrochromatographie-("CEC")-Trennungsvorrichtung; (iii) eine im Wesentlichen feste, Keramik-basierte, mehrschichtige, mikrofluidische Substrate-("ceramic tile")-Trennungsvorrichtung; oder (iv) eine superkritische Flüssigkeits-Chromatographie-Trennungsvorrichtung.
Die Ionenführung ist vorzugsweise auf einem Druck gehalten, welcher aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche umfasst: (i) < 0,0001 mbar; (ii) 0,0001–0,001 mbar; (iii) 0,001–0,01 mbar; (iv) 0,01–0,1 mbar; (v) 0,1–1 mbar; (vi) 1–10 mbar; (vii) 10–100 mbar; (viii) 100–1000 mbar; und (ix) > 1000 mbar.
Gemäß einer Ausführungsform können Analyt-Ionen einer Elektronentransfer-Dissoziations-("ETD")-Fragmentierung in einer Elektronentransfer-Dissoziations-Fragmentierungsvorrichtung unterworfen werden. Analyt-Ionen werden vorzugsweise gedrängt, mit ETD-Reagenz-Ionen in einer Ionenführung oder in einer Fragmentierungsvorrichtung zu interagieren.
Gemäß einer Ausführungsform werden, um Elektronentransfer-Dissoziationen zu bewirken, entweder:

(a) Analyt-Ionen fragmentiert oder veranlasst bzw. induziert, zu dissoziieren und Produkt-Ionen oder Fragment-Ionen zu bilden, nachdem sie mit Reagenz-Ionen interagiert haben; und/ oder (b) Elektronen übertragen von einem oder mehreren Reagenz-Anionen oder negativ geladenen Ionen an einen oder mehrere mehrfach geladene Analyt Kationen oder positiv geladene Ionen, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analyt-Kationen oder positiv geladenen Ionen veranlasst bzw. induziert werden, zu dissoziieren und Produkt-Ionen oder Fragment-Ionen zu bilden; und/ oder (c) Analyt-Ionen fragmentiert oder veranlasst bzw. induziert, zu dissoziieren um Produkt-Ionen oder Fragment-Ionen zu bilden, nachdem sie mit neutralen Reagenzgas-Molekülen oder -Atomen oder einem nicht ionischen Reagenzgas interagiert haben; und/ oder (d) Elektronen übertragen von einem oder mehreren neutralen, nicht-ionischen oder ungeladenen Basisgasen oder -Dämpfen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analyt-Kationen oder positiv geladenen Ionen, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analyt-Kationen oder positiv geladenen Ionen veranlasst bzw. induziert werden, zu dissoziieren und Produkt-Ionen oder Fragment-Ionen zu bilden; und/ oder (e) Elektronen übertragen von einem oder mehreren neutralen, nicht ionischen oder ungeladenen Superbasis-Reagenzgasen oder -Dämpfen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analyt-Kationen oder positiv geladenen Ionen, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analyt-Kationen oder positiv geladenen Ionen veranlasst bzw. induziert werden, zu dissoziieren und Produkt-Ionen oder Fragment-Ionen zu bilden; und/ oder (f) Elektronen übertragen von einem oder mehreren neutralen, nicht-ionischen oder ungeladenen Alkali-Metall-Gasen oder -Dämpfen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analyt-Kationen oder positiv geladenen Ionen, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analyt-Kationen oder positiv geladenen Ionen veranlasst bzw. induziert werden, zu dissoziieren und Produkt-Ionen oder Fragment-Ionen zu bilden; und/ oder (g) Elektronen übertragen von einem oder mehreren neutralen, nicht-ionischen oder ungeladenen Gasen, Dämpfen oder Atomen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analyt-Kationen oder positiv geladenen Ionen, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analyt-Kationen oder positiv geladenen Ionen veranlasst bzw. induziert werden, zu dissoziieren und Produkt-Ionen oder Fragment-Ionen zu bilden, wobei das eine oder die mehreren neutralen, nicht ionischen oder ungeladenen Gase, Dämpfe oder Atome ausgewählt sind aus einer Gruppe, welche besteht aus: (i) Natrium-Dampf oder -Atomen; (ii) Lithium-Dampf oder -Atomen; (iii) Helium-Dampf oder -Atomen; (iv) Rubidium-Dampf oder -Atomen; (v) Cäsium-Dampf oder -Atomen; (vi) Franzium-Dampf oder -Atomen; (vii) C₆₀-Dampf oder -Atomen; und (viii) Magnesium-Dampf oder -Atomen.

Die mehrfach geladenen Analyt Kationen oder positiv geladenen Ionen weisen vorzugsweise Peptide, Polypeptide, Proteine oder Biomoleküle auf.
Gemäß einer Ausführungsform sind, um Elektronentransferdissoziation zu bewirken: (a) die Reagenz-Anionen oder negativ geladenen Ionen von polyaromatischem Kohlenwasserstoff oder substituiertem polyaromatischem Kohlenwasserstoff abgeleitet; und/ oder (b) die Reagenz-Anionen oder negativ geladenen Ionen von einer Gruppe abgeleitet, welche besteht aus: (i) Anthracen; (ii) 9, 10-Diphenyl-Anthracen; (iii) Naphthalin; (iv) Fluor; (v) Phenanthren; (vi) Pyren; (vii) Fluoranthen; (viii) Chrysen; (ix) Triphenylen; (x) Perylen; (xi) Acridin; (xii) 2,2'-Dipyridyl; (xiii) 2,2'-Bichinolin; (xiv) 9-Anthracencarbonitril; (xv) Dibenzothiophen; (xvi) 1,10'-Phenanthrolin; (xvii) 9'-Anthracen-Carbonitril; und (xviii) Anthrachinolin; und/ oder (c) die Reagenz-Ionen oder negativ geladene Ionen weisen Azobenzol-Anionen oder Azobenzolradikal-Anionen auf.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren der Elektronen-Transfer-Dissoziations-Fragmentierung, dass Analyt-Ionen mit Reagenz-Ionen interagieren, wobei die Reagenz-Ionen Dicyanobenzol, 4-Nitrotoluol oder Azulen umfassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben, nur im Wege von Beispielen, und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, wobei:
1 eine bevorzugte Ausführungsform zeigt, wobei ein Wanderwellen-Ionenspeicherring unterhalb eines Ionenmobilitätsspektrometers oder Separators angeordnet ist, und in einer Betriebsweise eingerichtet ist, um Ionen zu empfangen, welche aus dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Separator eluieren, so dass die Ionen nachfolgend eine oder mehrere Schleifen um den Ionenspeicherring machen; und
2 eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei in einer Betriebsweise Ionen, welche innerhalb des Ionenspeicherrings gespeichert sind, zu einem Ausgang des Ionenspeicherrings weiterlaufen und dann weiter übertragen werden zu einer unterhalb gelegenen Ionen-optischen Vorrichtung, welche vorzugsweise eine Vorrichtung aufweist, wie einen Quadrupol, eine Ionenfalle, einen Fourier-Transformations-Massenanalysator oder eine Fragmentierungsvorrichtung, welche über eine längere Zykluszeit arbeitet als das Ionenmobilitätsspektrometer oder der Separator.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben mit Bezug auf 1.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Ionenmobilitätsspektrometer oder Separator 1 zur Verfügung gestellt wird oberhalb einer Ionenspeichervorrichtung 2. Die Ionenspeichervorrichtung 2 weist vorzugsweise eine Ionenführung 2 auf.
Das Ionenmobilitätsspektrometer oder der Separator 1 ist vorzugsweise eingerichtet, um Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität zeitlich zu trennen. Die Ionenspeichervorrichtung 2 weist vorzugsweise eine Wanderwellen-Ionenführung auf, wobei eine oder mehrere transiente Gleichspannungen auf Elektroden aufgebracht werden, welche die Ionenspeichervorrichtung 2 bilden. Die Elektroden weisen vorzugsweise eine Mehrzahl der Elektroden auf, welche eine oder mehrere Öffnungen haben, durch welche die Ionen im Betrieb übertragen werden. Jedoch werden weniger bevorzugte Ausführungsformen erwogen, wobei die Elektroden axial segmentierte Stabelektroden aufweisen. Zum Beispiel kann entsprechend einer Ausführungsform eine segmentierte Quadrupol-, Hexapol-, Oktopol- oder eine Multipol-Anordnung zur Verfügung gestellt werden, welche mehr als acht Stäbe aufweist. Wie der Fachmann weiß, werden vorzugsweise Hochfrequenzspannungen auf die Elektroden aufgebracht, um zu veranlassen, dass Ionen innerhalb der Ionenführung radial eingegrenzt sind, indem Ionen radial innerhalb einer Pseudo-Potentialbarriere eingegrenzt sind.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform werden die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungen vorzugsweise auf die Elektroden aufgebracht, welche die Ionenspeichervorrichtung 2 aufweisen, um Ionen entlang der Länge der Ionenspeichervorrichtung oder der Ionenführung 2 zu drängen. Die transienten Gleichspannungen können auf die Elektroden aufgebracht werden, um zu veranlassen, dass Ionen sich entlang der gesamten Länge der Ionenspeichervorrichtung 2 verschieben oder bewegen oder darum rotieren.
Gemäß anderen Ausführungsformen können transiente Gleichspannungen jedoch nur auf bestimmte Abschnitte der Ionenspeichervorrichtung 2 aufgebracht werden. Es wird erwogen, dass eine im Wesentlichen konstante Gleichspannung auf bestimmte Abschnitte der Ionenspeichervorrichtung 2 aufgebracht wird, um Ionen entlang eines oder mehrerer Abschnitte der Ionenspeichervorrichtung 2 zu drängen.
Ionen werden vorzugsweise innerhalb der Ionenspeichervorrichtung 2 radial eingegrenzt, indem Hochfrequenzspannungen auf die Elektroden aufgebracht werden, welche die Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 aufweisen bzw. bilden, um zu veranlassen, dass Ionen radial eingegrenzt werden, indem eine Pseudo-Potenzialbarriere erzeugt wird, welche bewirkt, dass Ionen radial innerhalb der Ionenspeichervorrichtung 2 eingegrenzt werden.
Die Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 ist vorzugsweise eingerichtet, bei gehobenen Drücken zu arbeiten, so dass Ionen vorzugsweise radial eingegrenzt werden innerhalb der Ionenspeichervorrichtung oder der Ionenführung 2 bei einem relativ hohen Druck. Zum Beispiel kann die Ionenspeichervorrichtung 2 eingerichtet sein, um bei einem Druck > 10^–3 mbar betrieben oder in anderer Weise gehalten zu werden.
Ionen eluieren vorzugsweise aus dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Separator 1 und werden vorzugsweise abgetastet durch die Wanderwellen-Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2. Die Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 ist vorzugsweise eingerichtet, um einen Ring oder eine anders geformte Ionenführung zu bilden, wobei Ionen einen oder mehrere Umläufe um die ringförmige Ionenführung unternehmen können, bevor sie aus der Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 ausgestoßen werden.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform werden Ionen vorzugsweise verschoben oder rotiert um wenigstens einen Teil oder im Wesentlichen die gesamte Länge der Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2. Die Rotationsperiode, mit welcher Ionen verschoben oder rotiert werden um die Wanderwellen-Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2, ist vorzugsweise eingerichtet, so dass die Rotationsperiode im Wesentlichen einer Betriebszykluszeit des Ionenmobilitätsspektrometers oder Separators 1 entspricht. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform entspricht die Rotationsperiode, mit welcher Ionen einen Durchlauf um Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 unternehmen, vorzugsweise einer Ionenmobilitäts-Trennungs-Zykluszeit oder der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Ionenpulsen in das Ionenmobilitätsspektrometer oder den Separator 1.
Zum Beispiel können Ionen gemäß einer Ausführungsform einmal alle 10 ms in das Ionenmobilitätsspektrometer oder dem Separator 1 hinein gepulst werden und Ionen können entsprechend ihrer Ionenmobilität über einen entsprechenden Zeitraum von bis zu 10 ms zeitlich getrennt werden. In solchen Ausführungsformen werden Ionen, welche innerhalb der Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 empfangen worden sind, dann vorzugsweise gedrängt, um die Ionenspeichervorrichtung oder die Ionenführung 2 zu rotieren oder umzulaufen während eines entsprechenden Zeitraums von 10 ms.
Gemäß einer weniger bevorzugten Ausführungsform können Ionen gedrängt werden, um die Ionenspeichervorrichtung 2 zu rotieren oder umzulaufen während eines Zeitraums, welcher ein ganzzahliges Vielfaches der Zykluszeit des Ionenmobilitätsspektrometers 1 ist, zum Beispiel kann die Rotationsperiode 20 ms, 30 ms, 40 ms etc. sein. Gemäß einer weiteren weniger bevorzugten Ausführungsform können Ionen gedrängt werden, um die Ionenspeichervorrichtung 2 zu rotieren oder umzulaufen während eines Zeitraums, welcher ein Bruchteil der Zykluszeit des Ionenmobilitätsspektrometers 1 ist, zum Beispiel 2 ms, 4 ms, 6 ms, etc.
Der oben beschriebene Ansatz, nach welchem die Rotationsbewegung von Ionen um die Ionenspeichervorrichtungen oder Ionenführung 2 im Wesentlichen angepasst oder gekoppelt wird an die Zykluszeit eines Ionenmobilitätsspektrometers oder Separators (oder einer anderen Trennungsvorrichtung) 1, erlaubt vorzugsweise, dass mehrfache Ionenmobilitätsspektrometerzyklen abgeschlossen und abgetastet werden, so dass dieselben Ionenmobilitäts-Driftzeitregionen aus mehrfachen unterschiedlichen Ionenmobilitätsspektrometerzyklen vorzugsweise innerhalb derselben Abschnitte der Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 gespeichert werden. Zum Beispiel können Ionen gemäß einer Ausführungsform axial eingegrenzt werden innerhalb der Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 innerhalb einer Mehrzahl unterschiedlicher axialer Potenzialquellen. Die axialen Potenzialquellen werden vorzugsweise erzeugt, indem eine oder mehrere transiente Gleichspannungen auf die Elektroden aufgebracht werden, welche die Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 bilden. Ionen, welche im Wesentlichen dieselbe Ionenmobilität (oder andere physikalisch-chemische Eigenschaft) aus mehrfachen Ionenmobilitätstrennungen haben, werden vorzugsweise innerhalb derselben Abschnitte der Ionenspeichervorrichtung 2 gespeichert.
Die Zuverlässigkeit des Speicherprozesses ist eine Funktion der Anzahl von Wanderwellen oder der Anzahl axialer Potenzialbarrieren welche in der Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 vorhanden sind, was wiederum von der Beabstandung der Wanderwellen und der Länge der Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 abhängt.
2 zeigt, wie Ionen, welche innerhalb der Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 eingegrenzt worden sind, vorzugsweise aus der Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 ausgestoßen werden, zum Beispiel zu einem unterhalb gelegenen Massenanalysator, vorzugsweise einem Fourier-Transformations-Massenanalysator. Die Zeit, welche benötigt worden ist, um die Ionen aus der Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 auszustoßen, ist vorzugsweise gewählt worden basierend auf den Charakteristiken des unterhalb gelegenen Analysators. Zum Beispiel kann die Ausstoßzeit abweichen, wenn die Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 an ein Fourier-Transformations-Massenspektrometer gekoppelt ist, wobei die Auslesezeit in der Größenordnung von Sekunden sein kann, oder wobei die Auslesezeit in der Größenordnung von 100 ms oder länger sein kann, wenn die Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 an ein Quadrupol-Massenfilter oder einen Quadrupol-Massenanalysator gekoppelt ist.
Gemäß einer weniger bevorzugten Ausführungsform kann die Geschwindigkeit der Wanderwelle oder die Geschwindigkeit, mit welcher transiente Gleichspannungen vorzugsweise auf die Elektroden aufgebracht werden, welche die Ionenspeichervorrichtung 2 bilden, so gewählt werden, dass mehrfache Ionenmobilitätstrennungen so eingerichtet werden, dass sie erfasst werden und aufeinander folgen innerhalb der Ionenspeichervorrichtung oder der Ionenführung 2. Gemäß einer Ausführungsform kann die Rotationszeit oder Zykluszeit der Ionenspeichervorrichtung 2 zweimal die Zykluszeit des Ionenmobilitätsspektrometers oder Separators 1 sein. Zum Beispiel können Ionen, welche aus dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Separator 1 aus einem ersten Betriebszyklus eluieren, innerhalb einer ersten Hälfte der Ionenspeichervorrichtung 2 eingegrenzt werden. Ionen, welche aus dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Separator 1 aus einem nachfolgenden zweiten Betriebszyklus eluieren, können innerhalb einer zweiten Hälfte der Ionenspeichervorrichtung 2 eingegrenzt werden. Ionen, welche aus dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Separator 1 aus einem dritten nachfolgenden Betriebszyklus eluieren, können innerhalb der ersten Hälfte der Ionenspeichervorrichtung 2 eingegrenzt werden und Ionen, welche aus dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Separator 1 aus einem vierten nachfolgenden Betriebszyklus eluieren, können innerhalb der zweiten Hälfte der Ionenspeichervorrichtung 2 eingegrenzt werden. Als ein Ergebnis kann die erste Hälfte der Ionenspeichervorrichtung 2 Ionen aus den ersten, dem dritten, dem fünften etc. Betriebszyklus des Ionenmobilitätsspektrometers oder Separators 1 aufweisen und die zweite Hälfte der Ionenspeichervorrichtung 2 kann Ionen aus dem zweiten, dem vierten, dem sechsten etc. Betriebszyklus der Ionen des Ionenmobilitätsspektrometers oder Separators 1 aufweisen.
In dem Falle, dass das Ionenmobilitätsspektrometer oder der Separator 1 eine Zykluszeit von 10 ms und die zweite Vorrichtung eine Zykluszeit von 100 ms aufweist, können Ionen aus bis zu 10 separaten Trennungen in dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Separator 1 gleichzeitig in die Ionenspeichervorrichtung 2 gespeichert werden, bevor die Ionen dann an die zweite Vorrichtung entlassen werden.
Während der Auslesephase muss die Reihenfolge, in welcher verschiedene Ionenarten, welche innerhalb der Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 gespeichert sind, ausgelesen werden, nicht notwendigerweise dieselbe Reihenfolge sein, in welcher die Ionen zu Beginn aus dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Separator 1 eluierten und in verschiedenen Abschnitten, Fangregionen oder axialen Potenzialquellen, welche innerhalb der Ionenspeichervorrichtung 2 gebildet sind, eingefangen wurden.
Die Ionenspeichervorrichtung oder Ionenführung 2 kann als ein Filter wirken, wobei nur ein beschränkter Bereich von Ionen pro Zyklus gespeichert wird und/ oder wobei einige aber nicht alle der Ionen, welche aus dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Separator 1 empfangen worden sind, weiter ausgestoßen werden, entweder zu einer unterhalb gelegenen Ionen-optischen Vorrichtung, wie einem Fourier-Transformations-Massenanalysator, einer Ionenfalle, einem Quadrupol-Massenfilter oder einem Quadrupol-Massenanalysator oder einer Fragmentierungsvorrichtung oder gemäß einer anderen Ausführungsform zurückgestoßen werden zu dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Separator 1.
Die Speicherringgeometrie, welche gemäß der bevorzugten Ausführungsform vorzugsweise genutzt wird, kann auf Multipolvorrichtungen basiert sein einschließlich Quadrupolen, Hexapolen, Optopolen und gestapelten Ringionenführungen. Die Ionenspeichervorrichtung 2 kann eine Ionenführung aufweisen, welche durch Hochfrequenz und Gleichspannung eingegrenzt ist, wie offenbart ist in WO2012/120297 (der Gegenstand dieser Anmeldung ist durch einen Verweis hierin eingeschlossen) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäß einer Ausführungsform können Filtertechniken implementiert werden innerhalb der Ionenspeichervorrichtung 2, zum Beispiel können unerwünschte Ionen massenselektiv aus der Ionenspeichervorrichtung 2 ausgestoßen werden, zum Beispiel durch Aufbringen einer Hilfswechselspannung auf wenigstens einige der Elektroden, welche die Ionenspeichervorrichtung 2 bilden, um zu bewirken, dass unerwünschte Ionen radial aus der Ionenspeichervorrichtung 2 ausgestoßen werden.
Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können andere schnelle Trennungen als die Ionenmobilitätstrennungen auch aus dem oben beschriebenen Ansatz einen Nutzen ziehen. Insbesondere kann die Ionenspeichervorrichtung 2 gemäß der bevorzugten Ausführungsform unterhalb einer anderen Vorrichtung als einem Ionenmobilitätsspektrometer oder Separator angeordnet werden, d. h., es wird erwogen, dass die erste Vorrichtung eine Vorrichtung aufweisen kann, welche Ionen zeitlich trennt gemäß einer anderen physikalisch-chemischen Eigenschaft als der Ionenmobilität (z.B. Masse oder Masse-zu-Ladungs-Verhältnis, differenzielle Ionenmobilität etc.).
Obwohl der Gebrauch von Wanderwellen oder transienter Gleichspannungen, welche auf die Elektroden aufgebracht werden, welche die Ionenspeichervorrichtung 2 bilden, insbesondere bevorzugt wird, werden andere Ausführungsformen erwogen, wobei axiale und/ oder tangentiale elektrische Felder genutzt werden können, um Ionen um die ganze Ionenspeichervorrichtung 2 oder wenigstens einen Teil davon zu treiben.
Der (oder die) Eintrittswinkel von Ionen in die Ionenspeichervorrichtung 2 und der (oder die) Austrittswinkel von Ionen aus der Ionenspeichervorrichtung 2 können unterschiedlich sein. Gemäß einer Ausführungsform können die Eintritte und/ oder Austritte in oder aus der Ionenspeichervorrichtung 2 an Positionen vorgesehen werden, welche unterschiedlich sind zu denjenigen, welche in den 1–2 gezeigt sind, und insbesondere müssen der Eintrittswinkel und/ oder der Austrittswinkel nicht tangential sein.
Obwohl die Ionenspeichervorrichtung 2 vorzugsweise einen kreisförmigen Ionenspeicherring aufweist, werden andere Ausführungsformen erwogen, wobei die Ionenspeichervorrichtung 2 nicht eine vollständig kreisförmige Ionenführung aufweist. Zum Beispiel kann die Ionenspeichervorrichtung 2 gemäß einer Ausführungsform spitze Winkel umfassen, einschließlich Rechtsbiegungen, und einen Ionenpfad haben, welcher von im Wesentlichen rechtwinkliger oder polygonaler Gestalt ist, anstatt von kreisförmiger Gestalt.
Die Ionenspeichervorrichtung 2 kann mehrfache Eintrittspunkte und/ oder Austrittspunkte haben, anstatt eines einzigen Eintrittspunktes und Austrittspunktes, wie mit Bezug auf die 1–2 gezeigt und oben beschrieben ist. Die Eintrittspunkte und Austrittspunkte können an demselben Punkt oder an verschiedenen Punkten sein.
Gemäß einer Ausführungsform können Ionen, welche aus der Ionenspeichervorrichtung 2 ausgestoßen worden sind, eingerichtet werden, um durch das Ionenmobilitätsspektrometer oder den Separator 1 zurückzulaufen in umgekehrter Richtung zu der Richtung, in welcher die Ionen zu Beginn durch das Ionenmobilitätsspektrometer oder den Separator 1 hindurchgelaufen sind, bevor sie innerhalb der Ionenspeichervorrichtung 2 empfangen worden sind.
Ausführungsformen werden erwogen, wobei mehrfache Ionenspeichervorrichtung 2 kombiniert oder entweder in Serie oder parallel vorgesehen werden können und Ionen geleitet oder zwischen mehrfachen Ionenspeichervorrichtungen 2 umgeschaltet werden können, welche in einer Kette vorgesehen sein können.
Die Wanderwellengeschwindigkeit (Geschwindigkeit) einer oder mehrerer transienter Gleichspannungen oder Potenziale, welche vorzugsweise auf die Elektroden aufgebracht werden, welche die Ionenspeichervorrichtung 2 oder den Ionenspeicherring 2 bilden, kann innerhalb der Zykluszeit variieren. Zum Beispiel kann gemäß einer Ausführungsform die Wanderwellengeschwindigkeit für eine Zeitperiode periodisch auf null reduziert werden.
Die Speicherringzykluszeit kann eingerichtet sein, um den Bereich von Driftzeiten der Ionenmobilitätsspektrometer-Eluate im Gegensatz zu der Ionenmobilitätsspektrometer-Zykluszeit wiederzugeben. Gemäß einer Ausführungsform können multidimensionale Speicherringe oder Zylinder benutzt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht der Fachmann, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail gemacht werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt ist.

Claims

Ionenspeichervorrichtung, welche angeordnet und eingerichtet ist: (i) erste Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind gemäß einer ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines ersten Betriebszyklus; (ii) die ersten Ionen in einer ersten Mehrzahl getrennter Abschnitte der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass erste Ionen, welche verschiedene erste physikalisch-chemische Eigenschaften haben, in verschiedenen Abschnitten der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden; (iii) zweite Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind entsprechend der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines zweiten nachfolgenden Betriebszyklus; und (iv) die zweiten Ionen zu speichern in der Ionenspeichervorrichtung, so dass die ersten und zweiten Ionen simultan gespeichert werden innerhalb der Ionenspeichervorrichtung und so dass wenigstens einige der ersten und zweiten Ionen, welche im Wesentlichen dieselbe erste physikalisch-chemische Eigenschaft haben, in demselben Abschnitt der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden.
Ionenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Ionenspeichervorrichtung weiterhin eine Mehrzahl von Elektroden aufweist.
Ionenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Mehrzahl von Elektroden eine Mehrzahl von Elektroden aufweist, von denen jede Elektrode eine oder mehrere Elektroden aufweist, durch welche Ionen übertragen werden.
Ionenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Mehrzahl von Elektroden eine Mehrzahl segmentierter Stabelektroden aufweist.
Ionenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Mehrzahl segmentierter Stabelektroden eine Mehrzahl segmentierter Quadrupol-Stabelektroden, eine Mehrzahl segmentierter Hexapol-Stabelektroden, eine Mehrzahl segmentierter Octopol-Stabelektroden oder eine segmentierte Multipol-Anordnung aufweist, welche mehr als acht Stabelektroden aufweist.
Ionenspeichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2–5, welche weiterhin eine Vorrichtung aufweist, welche angeordnet und eingerichtet ist, um eine Hochfrequenzspannung auf die Mehrzahl von Elektroden aufzubringen, um Ionen radial innerhalb der Ionenspeichervorrichtung einzugrenzen.
Ionenspeichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2–6, welche weiterhin eine Vorrichtung aufweist, welche angeordnet und eingerichtet ist, um eine oder mehrere transiente Gleichspannungen auf die Mehrzahlen von Elektroden aufzubringen, um Ionen entlang der Länge der Ionenspeichervorrichtung zu drängen.
Ionenspeichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ionenspeichervorrichtung eine geschlossenschleifige Ionenführung aufweist.
Ionenspeichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um zu bewirken, dass Ionen einen oder mehrere Kreise oder Schleifen der geschlossenschleifigen Ionenführung durchlaufen, bevor sie aus der Ionenspeichervorrichtung ausgestoßen werden.
Ionenspeichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um zu bewirken, dass Ionen einen oder mehrere Kreise oder Schleifen der geschlossenschleifigen Ionenführung durchlaufen, ohne dass die Ionen gedrängt werden, die Richtung oder die Rotationsrichtung umzukehren.
Ionenspeichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–9, wobei die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um zu bewirken, dass Ionen einen oder mehrere Kreise oder Schleifen der geschlossenschleifigen Ionenführung durchlaufen, wobei Ionen gedrängt werden, die Richtung oder die Rotationsrichtung einmal oder mehrmals umzukehren.
Ionenspeichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um in einer Betriebsweise auf einem Druck gehalten zu werden, welcher aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche besteht aus: (i) < 0,0001 mbar; (ii) 0,0001–0,001 mbar; (iii) 0,001–0,01 mbar; (iv) 0,01–0,1 mbar; (v) 0,1–1,0 mbar; (vi) 1–10 mbar; (vii) 10–100 mbar; (viii) 100–1000 mbar; und (ix) > 1000 mbar.
Ionenspeichervorrichtung gemäß einer der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um wenigstens einige oder im Wesentlichen alle Ionen innerhalb der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, entweder: (i) in der Reihenfolge der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft oder einer anderen Eigenschaft; (ii) in der umgekehrten Reihenfolge der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft oder einer anderen Eigenschaft; (iii) in einer gemischten Reihenfolge der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft oder einer anderen Eigenschaft; oder (iv) in einer zufälligen, pseudo-zufälligen oder im Wesentlichen zufälligen Reihenfolge.
Ionenspeichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um wenigsten einige oder im Wesentlichen alle Ionen innerhalb der Ionenspeichervorrichtung auszustoßen, entweder: (i) in der Reihenfolge der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft oder einer anderen Eigenschaft; (ii) in der umgekehrten Reihenfolge der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft oder einer anderen Eigenschaft; (iii) in einer gemischten Reihenfolge der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft oder einer anderen Eigenschaft; oder (iv) in einer zufälligen, pseudo-zufälligen oder im Wesentlichen zufälligen Reihenfolge.
Ionenspeichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und angerichtet ist, um im Wesentlichen alle Ionen, welche innerhalb der Ionenspeichervorrichtung gespeichert sind, weiter auszustoßen oder auszulesen aus der Ionenspeichervorrichtung vorzugsweise über einem Zeitraum.
Ionenspeichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–14, wobei die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um nur einige Untergruppen von Ionen, welche in der Ionenspeichervorrichtung gespeichert sind, weiter auszustoßen oder auszulesen.
Ionenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um zu bewirken, dass andere Untergruppen von Ionen, welche zu Beginn in der Ionenspeichervorrichtung gespeichert sind, innerhalb der Ionenspeichervorrichtung im Wesentlichen abgeschwächt werden, so dass die anderen Untergruppen von Ionen nicht weiter aus der Ionenspeichervorrichtung ausgestoßen oder ausgelesen werden.
Massenspektrometer, welches eine Ionenspeichervorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche aufweist.
Massenspektrometer gemäß Anspruch 18, welches weiterhin eine erste Vorrichtung aufweist, welche oberhalb bzw. stromaufwärts und/ oder unterhalb bzw. stromabwärts der Ionenspeichervorrichtung angeordnet ist, wobei die erste Vorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um zu bewirken, dass Ionen zeitlich getrennt werden gemäß der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft.
Massenspektrometer gemäß Anspruch 19, wobei die erste physikalisch-chemische Eigenschaft Ionenmobilität, Kollisionsquerschnitt, Wirkungsquerschnitt oder differenzielle Ionenmobilität umfasst.
Massenspektrometer gemäß den Ansprüchen 19 oder 20, wobei die erste Vorrichtung einen Ionenmobilitätsseparator oder einen differenziellen Ionenmobilitätsseparator umfasst.
Massenspektrometer gemäß Anspruch 19, wobei die erste physikalisch-chemische Eigenschaft Masse oder Masse-zu-Ladungs-Verhältnis umfasst.
Massenspektrometer gemäß Anspruch 22, wobei die erste Vorrichtung einen Flugzeitregion-Massenanalysator, einen Ionenfallen-Massenanalysator oder einen Massenanalysator umfasst.
Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 19–23, wobei die erste Vorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um mehrfache Betriebszyklen auszuführen, wobei Ionen zeitlich getrennt werden gemäß der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während jedes Betriebszyklus und wobei jeder Betriebszyklus eine erste Zeitperiode T1 aufweist.
Massenspektrometer gemäß Anspruch 24, wobei die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um Ionen entlang der Ionenspeichervorrichtung zu verschieben und/ oder um die Ionenspeichervorrichtung zu rotieren mit einer zweiten Rotationszeitperiode T2.
Massenspektrometer gemäß Anspruch 24 oder 25, wobei die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um Ionen um die Ionenspeichervorrichtung zu rotieren mit einer zweiten Rotationszeitperiode T2, welche im Wesentlichen der ersten Zeitperiode T1 entspricht.
Massenspektrometer gemäß Anspruch 24 oder 25, wobei die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um Ionen um die Ionenspeichervorrichtung zu rotieren mit einer Rotationsperiode T2, wobei T2/T1 ausgewählt ist aus einer Gruppe, welche besteht aus: (i) < 0,1; (ii) 0,1–0,2; (iii) 0,2–0,3; (iv) 0,3–0,4; (v) 0,4–0,5; (vi) 0,5–0,6; (vii) 0,6–0,7; (viii) 0,7–0,8; (ix) 0,8–0,9; (x) 0,9–1; (xi) 1–2; (xii) 2–3; (xiii) 3–4; (xiv) 4–5; (xv) 5–6; (xvi) 6–7; (xvii) 7–8; (xviii) 8–9; (xix) 9–10; und (xx) > 10.
Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 18–27, welches weiterhin eine zweite Vorrichtung aufweist, welche angeordnet und eingerichtet ist, um Ionen zu empfangen, welche aus der Ionenspeichervorrichtung ausgestoßen werden.
Massenspektrometer gemäß Anspruch 28, wobei die zweite Vorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um mehrfache Betriebszyklen auszuführen, wobei Ionen verarbeitet, fragmentiert, reagiert, massengefiltert, massenanalysiert oder detektiert werden während jedes Betriebszyklus und wobei jeder Betriebszyklus eine dritte Zeitperiode T3 aufweist.
Massenspektrometer gemäß Anspruch 29, wobei T3 > T1 und/ oder T3 > T2 ist.
Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 28, 29 oder 30, wobei die zweite Vorrichtung einen Massenanalysator aufweist.
Massenspektrometer gemäß Anspruch 31, wobei der Massenanalysator einen Quadrupol-Massenanalysator oder einen Ionenfallen-Massenanalysator aufweist.
Massenspektrometer gemäß Anspruch 31, wobei der Massenanalysator einen Fourier-Transformations-Massenanalysator oder einen elektrostatischen Massenanalysator aufweist.
Massenspektrometer gemäß Anspruch 33, wobei der Massenanalysator angeordnet und eingerichtet ist, um ein elektrostatisches Feld zu erzeugen, welches eine quadro-logarithmische Potenzialverteilung aufweist.
Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 33 oder 34, wobei der Massenanalysator angeordnet und eingerichtet ist, um Spiegelstrom von Ionen zu detektieren, welche durch ein oder mehrere elektrostatische Felder eingegrenzt sind.
Massenspektrometer gemäß Anspruch 35, wobei der Massenanalysator angeordnet und eingerichtet ist, um den detektierten Spiegelstrom unter Anwendung einer Fourier-Transformation in Frequenzdaten und/ oder Massenspektraldaten umzuformen.
Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 28, 29 oder 30, wobei die zweite Vorrichtung eine Reaktionsvorrichtung, Kollisionsvorrichtung oder Fragmentierungsvorrichtung aufweist.
Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 19–37, wobei Ionen, welche aus der Ionenspeichervorrichtung ausgestoßen werden, zu der ersten Vorrichtung weitergeleitet werden.
Massenspektrometer gemäß Anspruch 38, wobei Ionen, welche aus der Ionenspeichervorrichtung ausgestoßen werden, zu der ersten Vorrichtung weitergeleitet werden und wobei die Ionen zeitlich getrennt werden gemäß der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft oder einer unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaft.
Verfahren zur Speicherung von Ionen, welches umfasst: erste Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind gemäß einer ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines ersten Betriebszyklus; die ersten Ionen in einer ersten Mehrzahl getrennter Abschnitte einer Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass erste Ionen, welche unterschiedliche erste physikalisch-chemische Eigenschaften haben, in unterschiedlichen Abschnitten der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden; zweite Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind gemäß der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines zweiten nachfolgenden Betriebszyklus; und die zweiten Ionen in der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass die ersten und zweiten Ionen gleichzeitig innerhalb der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden und so dass wenigstens einige der ersten und zweiten Ionen, welche im Wesentlichen dieselbe erste physikalisch-chemische Eigenschaft haben, in demselben Abschnitt der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden.
Massenspektrometer, welches aufweist: ein Ionenmobilitätsspektrometer, welches angeordnet und eingerichtet ist, um mehrfache Betriebszyklen auszuführen, wobei während jedes Betriebszyklus Ionen zeitlich getrennt werden entsprechend ihrer Ionenmobilität; und eine geschlossenschleifige Ionenführung, welche angeordnet und eingerichtet ist, Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind durch das Ionenmobilitätsspektrometer, wobei Ionen, welche aus bzw. nach mehrfachen Betriebszyklen des Ionenmobilitätsspektrometers eluieren, gleichzeitig gespeichert werden innerhalb der geschlossenschleifigen Ionenführung.
Verfahren der Massenspektrometrie, welches umfasst: die Ausführung mehrfacher Betriebszyklen eines Ionenmobilitätsspektrometers, wobei währen jedes Betriebszyklus Ionen zeitlich getrennt werden gemäß ihrer Ionenmobilität; und Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind durch das Ionenmobilitätsspektrometer innerhalb einer geschlossenschleifigen Ionenführung, wobei Ionen, welche aus bzw. nach mehrfachen Betriebszyklen des Ionenmobilitätsspektrometers eluieren, gleichzeitig gespeichert werden innerhalb der geschlossenschleifigen Ionenführung.
Ionenspeichervorrichtung, welche eine Mehrzahl von Elektroden aufweist, wobei die Ionenspeichervorrichtung angeordnet und eingerichtet ist: (i) erste Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind entsprechend einer ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines ersten Betriebszyklus; (ii) die ersten Ionen in einer Mehrzahl getrennter Abschnitte der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass erste Ionen, welche eine unterschiedliche physikalisch-chemische Eigenschaft haben, in unterschiedlichen Abschnitten der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden; (iii) zweite Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind gemäß der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines zweiten nachfolgenden Betriebszyklus; (iv) die zweiten Ionen in der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass die ersten und zweiten Ionen gleichzeitig innerhalb der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden und so dass wenigstens einige der ersten und zweiten Ionen, welche im Wesentlichen dieselbe erste physikalisch-chemische Eigenschaft haben, in demselben Abschnitt der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden; und (v) eine oder mehrere transiente Gleichspannungen auf die Mehrzahl von Elektroden aufzubringen, um Ionen entlang der Länge der Ionenspeichervorrichtung zu drängen.
Verfahren der Ionenspeicherung, welches umfasst: erste Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind gemäß einer ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft währen eines ersten Betriebszyklus; die ersten Ionen in einer ersten Mehrzahl getrennter Abschnitte einer Ionenspeichervorrichtung zu speichern, welche eine Mehrzahl von Elektroden aufweist, so dass erste Ionen, welche unterschiedliche erste physikalisch-chemische Eigenschaften haben, in unterschiedlichen Abschnitten der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden; zweite Ionen zu empfangen, welche zeitlich getrennt worden sind gemäß der ersten physikalisch-chemischen Eigenschaft während eines zweiten nachfolgenden Betriebszyklus; die zweiten Ionen in der Ionenspeichervorrichtung zu speichern, so dass die ersten und zweiten Ionen gleichzeitig innerhalb der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden, so dass wenigstens einige der ersten und zweiten Ionen, welche im Wesentlichen dieselbe erste physikalisch-chemische Eigenschaft haben, in demselben Abschnitt der Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden; und eine oder mehrere transiente Gleichspannungen auf die Mehrzahl von Elektroden aufzubringen, um Ionen entlang der Länge der Ionenspeichervorrichtung zu drängen.