DE112015001181T5

DE112015001181T5 - Theoretischer Stossquerschnitt ("CCS") beim Experimententwurf

Info

Publication number: DE112015001181T5
Application number: DE112015001181.1T
Authority: DE
Inventors: Martin Raymond Green; Kevin Giles; Keith Richardson; Jason Lee Wildgoose
Original assignee: Micromass UK Ltd
Current assignee: Micromass UK Ltd
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2016-11-24
Also published as: US20170254776A1; WO2015136273A1; US20170250062A1; DE112015001188T5; DE112015001166T5; DE112015001169T5; WO2015136264A1; US10438783B2; US20170076927A1; US10388499B2; WO2015136274A1; WO2015136272A1; US20170131238A1; US10242851B2; US9997341B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Massenspektrometrie offenbart, welches Folgendes umfasst: Berechnen eines Ionenbeweglichkeitswerts, Stoßquerschnitts oder Wechselwirkungsquerschnitts einer Anzahl verschiedener Analytionen unter einer oder mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen und Festlegen eines oder mehrerer Betriebsparameter eines Massenspektrometers als Antwort auf auf die berechneten Ionenbeweglichkeitswerte, Stoßquerschnitte oder Wechselwirkungsquerschnitte, um eine nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung einer Anzahl verschiedener Analytionen zu maximieren oder zu verbessern.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil aus der am 10. März 2014 eingereichten britischen Patentanmeldung 1404195.8 und der am 10. März 2014 eingereichten europäischen Patentanmeldung 14158643.8 . Der gesamte Inhalt dieser Anmeldungen wird hier durch Verweis aufgenommen.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Massenspektrometrie und insbesondere Verfahren zur Massenspektrometrie und Massenspektrometer.
HINTERGRUND
Die Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung ("IMS") repräsentiert ein mächtiges Verfahren zum Trennen und Identifizieren von Ionen, insbesondere in Verbindung mit Flüssigchromatographie-("LC")- und Massenspektrometrie-("MS")-Techniken. Es gibt jedoch viele Fälle, in denen die IMS-Auflösung nicht ausreicht, um Ionen zu trennen, die sehr ähnliche Stoßquerschnitte ("CCS") oder Wechselwirkungsquerschnitte aufweisen.
Der für einen bestimmten Analyten gemessene Stoßquerschnitt ("CCS") oder Wechselwirkungsquerschnitt hängt von der Natur der Ionen, die während oder nach dem Ionisationsprozess anhand des Analyten erzeugt werden, und auch von den Bedingungen innerhalb der Messvorrichtung ab, in der Art der Zusammensetzung des Driftgases innerhalb einer Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsvorrichtung.
Es ist bekannt, eine Optimierung der Trennung von Ionen in einer Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsvorrichtung für spezifische Analyte zu versuchen. Die optimalen Ionenbeweglichkeitsbedingungen für einen gegebenen Analyten werden durch experimentelles Analysieren desselben Analyten unter mehreren jeweils verschiedenen Bedingungen bestimmt. Diese Optimierung erfolgt jedoch empirisch und ist mit einem hohen Umfang an zeitaufwendigen Experimenten verbunden. Ferner kann dieser Ansatz eines nicht gelenkten Experimentierens möglicherweise schließlich nicht zu einem zufrieden stellenden Ergebnis führen.
Es wird auf Prabha Dwivedi, Brad Bendiak, Brian H. Clowers, Herbert H. Hill Jr. "Rapid Resolution of Carbohydrate Isomers by Electrospray Ionization Ambient Pressure Ion Mobility Spectrometry-Time-of-Flight Mass Spectrometry (ESI-APIMS-TOFMS)" verwiesen. In dieser Veröffentlichung ermöglicht das Steuern des Ladungsträgers während einer Ionisation positiver Kohlenhydrationen das Auflösen isomerer Paare durch Ionenbeweglichkeit.
Es wird auch auf Rapid Commun. Mass Spectrom. 2009; 23: 3563–3569 "Use of ion mobility mass spectrometry and a collision cross-section algorithm to study an organometallic ruthenium anticancer complex and its adducts with a DNA oligonucleotide" verwiesen. Diese Veröffentlichung erläutert einen Ansatz zur Berechnung des theoretischen Querschnitts für bekannte metallorganische Verbindungen.
Es ist erwünscht, ein verbessertes Verfahren zur Massenspektrometrie bereitzustellen.
KURZFASSUNG
Gemäß einem Aspekt ist ein Verfahren zur Massenspektrometrie vorgesehen, welches Folgendes umfasst:
Berechnen eines Ionenbeweglichkeitswerts, Stoßquerschnitts oder Wechselwirkungsquerschnitts einer Anzahl verschiedener Analytionen unter einer oder mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen und
Festlegen eines oder mehrerer Betriebsparameter eines Massenspektrometers als Antwort auf auf die berechneten Ionenbeweglichkeitswerte, Stoßquerschnitte oder Wechselwirkungsquerschnitte, um eine nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung einer Anzahl verschiedener Analytionen zu maximieren oder zu verbessern.
Eine Ausführungsform betrifft ein Verfahren zur Massenspektrometrie, wobei ein Stoßquerschnitt oder Wechselwirkungsquerschnitt für jedes von einer Anzahl verschiedener Analytionen unter einer oder mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen theoretisch berechnet wird. Ein oder mehrere Betriebsparameter eines Massenspektrometers können dann auf der Grundlage der theoretisch berechneten Stoßquerschnitte oder der berechneten Wechselwirkungsquerschnitte festgelegt werden, um eine nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung der Anzahl verschiedener Analytionen zu maximieren oder zu verbessern.
Gemäß einer Ausführungsform können theoretische Berechnungen der Stoßquerschnitte oder Wechselwirkungsquerschnitte einer Anzahl verschiedener Analytionen unter einer oder mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen verwendet werden, um einen optimalen Satz analytischer Bedingungen und/oder Betriebsparameter zu bestimmen, wobei die Ionenbeweglichkeitstrennung der Anzahl verschiedener Analytionen maximiert oder verbessert wird. Auf diese Weise kann die Fähigkeit des Massenspektrometers, die Analyten, von denen die Anzahl verschiedener Analytionen abgeleitet werden, geeignet zu trennen und zu identifizieren, entsprechend maximiert oder verbessert werden.
Die Verwendung theoretischer Berechnungen der Stoßquerschnitte oder der Wechselwirkungsquerschnitte gemäß einer Ausführungsform verringert vorteilhafterweise die Zeit und den Aufwand, die erforderlich sind, um den optimalen Satz analytischer Bedingungen und/oder Betriebsparameter zu finden, im Vergleich mit den bekannten empirischen experimentellen Verfahren, und es werden dadurch auch Proben gespart, welche in vielen Fällen in ausreichender Menge für eine umfangreiche experimentelle Optimierung schwer zu erhalten sein können.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform repräsentiert einen systematischen Ansatz zum Vorhersagen der optimalen experimentellen Bedingungen für die Ionisation und/oder die Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung für spezifische Analyten.
Es ist daher zu verstehen, dass ein verbessertes Verfahren zur Massenspektrometrie bereitgestellt wird.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Berechnens eines Ionenbeweglichkeitswerts, Stoßquerschnitts oder Wechselwirkungsquerschnitts mehrerer verschiedener Analytionen unter einer oder mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen das Berechnen eines Ionenbeweglichkeitswerts, Stoßquerschnitts oder Wechselwirkungsquerschnitts mehrerer verschiedener Analytionen unter zwei oder mehr verschiedenen analytischen Bedingungen.
Gemäß einer Ausführungsform bezieht sich die Anzahl verschiedener Analytionen auf denselben Analyten, jedoch mit verschiedenen Formen, Strukturen, Zuständen oder anderen Eigenschaften.
Gemäß einer Ausführungsform bezieht sich die Anzahl verschiedener Analytionen auf verschiedene Analyte mit verschiedenen Zusammensetzungen, Formen, Strukturen, Zuständen oder anderen Eigenschaften.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren Folgendes:
Bestimmen, Berechnen oder Vorhersagen einer Anzahl verschiedener Analytionen, die anhand eines oder mehrerer interessierender Analyten unter einer oder mehreren der verschiedenen analytischen Bedingungen erzeugt werden können,
wobei der Schritt des Berechnens des Ionenbeweglichkeitswerts, Stoßquerschnitts oder Wechselwirkungsquerschnitts der mehreren verschiedenen Analytionen unter der einen oder den mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen das Berechnen eines Ionenbeweglichkeitswerts, Stoßquerschnitts oder Wechselwirkungsquerschnitts für eines oder mehrere der bestimmten, berechneten oder vorhergesagten verschiedenen Analytionen umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Festlegens des einen oder der mehreren Betriebsparameter des Massenspektrometers Folgendes:
Auswählen einer oder mehrerer von der einen oder den mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen auf der Grundlage der berechneten Ionenbeweglichkeitswerte, Stoßquerschnitte oder Wechselwirkungsquerschnitte, um die nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung der Anzahl verschiedener Analytionen zu maximieren oder zu verbessern, und
Festlegen des einen oder der mehreren Betriebsparameter des Massenspektrometers, um die eine oder die mehreren ausgewählten analytischen Bedingungen zu erzeugen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das einmalige oder mehrmalige Trennen der Anzahl verschiedener Analytionen entsprechend ihrer Ionenbeweglichkeit unter Verwendung des Massenspektrometers.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das einmalige oder mehrmalige Trennen der Anzahl verschiedener Analytionen entsprechend der Änderungsrate ihrer Ionenbeweglichkeit mit der elektrischen Feldstärke unter Verwendung des Massenspektrometers.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren Folgendes: Erzeugen der Anzahl verschiedener Analytionen unter Verwendung des Massenspektrometers.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Massenanalysieren der Anzahl verschiedener Analytionen unter Verwendung des Massenspektrometers.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren Folgendes:
Berechnen einer oder mehrerer zusätzlicher physikalisch-chemischer oder anderer Eigenschaften der Anzahl verschiedener Analytionen unter der einen oder den mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen und
Festlegen eines oder mehrerer Betriebsparameter des Massenspektrometers auf der Grundlage der berechneten zusätzlichen physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaften, um die nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung der Anzahl verschiedener Analytionen zu maximieren oder zu verbessern.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die eine oder die mehreren zusätzlichen physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaften die Peakform, Peakbreite, Peakschräge, die Anzahl der Peaks und/oder die Peakkurtosis.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren Folgendes:
Bestimmen einer Ionenbeweglichkeitswert-, Stoßquerschnitts- oder Wechselwirkungsquerschnittsdfferenz zwischen einem unter ersten analytischen Bedingungen berechneten Ionenbeweglichkeitswert, Stoßquerschnitt oder Wechselwirkungsquerschnitt und einem unter zweiten verschiedenen analytischen Bedingungen berechneten Ionenbeweglichkeitswert, Stoßquerschnitt oder Wechselwirkungsquerschnitt und
Festlegen eines oder mehrerer Betriebsparameter des Massenspektrometers auf der Grundlage der bestimmten Ionenbeweglichkeitswert-, Stoßquerschnitts- oder Wechselwirkungsquerschnittsdifferenz, um die nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung der Anzahl verschiedener Analytionen zu maximieren oder zu verbessern.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die eine oder die mehreren analytischen Bedingungen eine oder mehrere Vorionisations-, Ionisations- oder Nachionisationsbedingungen zur Erzeugung der Anzahl verschiedener Analytionen und/oder eine oder mehrere experimentelle oder Messbedingungen zum Messen der Anzahl verschiedener Analytionen.
Gemäß einer Ausführungsform werden die eine oder die mehreren analytischen Bedingungen aus der Gruppe ausgewählt, die aus Folgendem besteht:

(i) der Zusammensetzung und/oder der Konzentration eines Salzes, Dotierungsstoffs, Derivatisierungsmittels, Reagens, Verschiebungsreagens, Überladungsreagens oder Ladungsverringerungsreagens, das vor der Ionisation zu einer flüssigen Probe hinzugefügt wird,
(ii) der Zusammensetzung und/oder der Konzentration eines neutralen Gases, Dotierungsgases, Derivatisierungsmittelgases, Reagensgases, Verschiebungsreagensgases, Überladungsreagensgases oder Ladungsverringerungsreagensgases, das vor der Ionisation zu einer gasförmigen oder Dampfphasenprobe hinzugefügt wird,
(iii) der Zusammensetzung und/oder der Konzentration eines neutralen Gases, reaktiven Gases, Dotierungsgases, Derivatisierungsmittels, Reagensgases, Verschiebungsreagensgases, Überladungsreagensgases oder Ladungsverringerungsreagensgases, das dafür eingerichtet ist, nach der Ionisation und/oder vor der Trennung der Ionen entsprechend ihrer Ionenbeweglichkeit mit Analytionen zu wechselwirken oder zu reagieren, und
(iv) der Zusammensetzung und/oder der Konzentration von Dotierungsionen, Derivatisierungsionen, Reagensionen, Überladungsreagensionen oder Ladungsverringerungsreagensionen, die dafür eingerichtet sind, nach der Ionisation und/oder vor der Trennung der Ionen entsprechend ihrer Ionenbeweglichkeit mit Analytionen zu wechselwirken oder zu reagieren.

Gemäß einer Ausführungsform werden die eine oder die mehreren analytischen Bedingungen aus der Gruppe ausgewählt, die aus Folgendem besteht: (i) einer Bedingung und/oder einem Parameter, der den Ladungszustand der Analytionen beeinflusst, (ii) einer Bedingung und/oder einem Parameter, der das Energieniveau der Analytionen beeinflusst, (iii) einer Bedingung und/oder einem Parameter, der die kinetische Energie der Analytionen beeinflusst, (iv) einer Bedingung und/oder einem Parameter, der die Aktivierungsenergie der Analytionen beeinflusst, und (v) einer Bedingung und/oder einem Parameter, der die Konformationsform oder -natur der Analytionen beeinflusst.
Gemäß einer Ausführungsform werden die eine oder die mehreren analytischen Bedingungen aus der Gruppe ausgewählt, die aus Folgendem besteht: (i) einer Ionisationsbedingung einer Ionenquelle, (ii) dem Typ der für das Ionisieren einer Probe verwendeten Ionenquelle, (iii) der Spannungseinstellung einer Ionenquelle, (iv) der Ionisationspolarität von Ionen, die von einer Ionenquelle erzeugt werden, (v) der Durchflussrate der einer Ionenquelle zugeführten Probe, (vi) einer oder mehreren Flüssigchromatographiebedingungen eines Flüssigchromatographiesystems, (vii) der Zusammensetzung einer Flüssigchromatographielösung oder eines Flüssigchromatographielösungsmittels und (viii) der Flüssigchromatographie-Durchflussrate.
Gemäß einer Ausführungsform werden die eine oder die mehreren analytischen Bedingungen aus der Gruppe ausgewählt, die aus Folgendem besteht: (i) Unterziehen von Ionen einem Wasserstoff-Deuterium-Austausch, (ii) einer oder mehreren Wasserstoff-Deuterium-Austausch-Bedingungen, (iii) Unterziehen von Ionen einer Aktivierung, Photoaktivierung, Dissoziation oder Photodissoziation, (iv) einer oder mehreren Dissoziations-, Photodissoziations-, Aktivierungs- und/oder Photoaktivierungsbedingungen, (v) Unterziehen von Ionen einer Erwärmung oder HF-Erwärmung, (vi) einer oder mehreren Erwärmungs- oder HF-Erwärmungsbedingungen, (vii) Aussetzen von Ionen einer elektromagnetischen Strahlung, Mikrowellenstrahlung oder Laserstrahlung, (viii) einer oder mehreren Bedingungen einer elektromagnetischen Strahlung, Mikrowellenstrahlung oder Laserstrahlung, (ix) Unterziehen von Ionen einer Fragmentierung oder Reaktion und (x) einer oder mehreren Fragmentierungs- oder Reaktionsbedingungen.
Gemäß einer Ausführungsform werden die eine oder die mehreren analytischen Bedingungen aus der Gruppe ausgewählt, die aus Folgendem besteht: (i) einer Spannung, die an eine ionenoptische Komponente angelegt wird, (ii) einem Weg, der von Analytionen durch einen Abschnitt des Massenspektrometers zurückgelegt wird, (iii) der Durchlaufzeit von Analytionen durch einen Abschnitt des Massenspektrometers, (iv) einem oder mehreren Drücken innerhalb des Massenspektrometers, (v) einer oder mehreren Temperaturen innerhalb des Massenspektrometers, (vi) der Zusammensetzung eines Gases innerhalb des Massenspektrometers und (vii) der Stärke eines elektrischen Felds innerhalb des Massenspektrometers.
Gemäß einer Ausführungsform werden die eine oder die mehreren analytischen Bedingungen aus der Gruppe ausgewählt, die aus Folgendem besteht: (i) der Zusammensetzung eines Ionenbeweglichkeitstrennungs- oder Puffergases, (ii) der Zusammensetzung eines oder mehrerer Zusatzstoffe, eines oder mehrerer Dotierungsstoffe und/oder eines oder mehrerer Reagenzien, die zu einem Ionenbeweglichkeitstrennungs- oder Puffergas hinzugefügt werden, (iii) der Durchflussrate und/oder der Strömungsrichtung eines Ionenbeweglichkeitstrennungs- oder Puffergases, (iv) dem Druck oder der Anzahldichte eines Ionenbeweglichkeitstrennungs- oder Puffergases, (v) der Temperatur innerhalb einer Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung, (vi) der Stärke eines elektrischen Felds innerhalb einer Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung, (vii) der Weglänge, die von Ionen innerhalb einer Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung zurückgelegt wird, (viii) der Verweilzeit von Ionen innerhalb einer Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung, (ix) der anfänglichen Breite eines in eine Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung eingebrachten Ionenpulses und (x) der Geschwindigkeit, der Amplitude oder dem Wiederholungsmuster einer laufenden Gleichspannungswelle innerhalb einer Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Berechnens des Ionenbeweglichkeitswerts, des Stoßquerschnitts oder des Wechselwirkungsquerschnitts Folgendes:
Berechnen einer dreidimensionalen Struktur eines oder mehrerer von der Anzahl verschiedener Analytionen und
Berechnen eines oder mehrerer vom Ionenbeweglichkeitswert, Stoßquerschnitt oder Wechselwirkungsquerschnitt unter Verwendung der dreidimensionalen Struktur.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Berechnens des Ionenbeweglichkeitswerts, des Stoßquerschnitts oder des Wechselwirkungsquerschnitts Folgendes: Berechnen der Wirkungen elektronischer Wechselwirkungen der Anzahl verschiedener Analytionen mit einem polaren oder polarisierbaren Ionenbeweglichkeitstrennungs- oder Puffergas.
Gemäß einem Aspekt ist ein Massenspektrometer mit einem Steuersystem vorgesehen, welches dafür eingerichtet und ausgelegt ist, Folgendes auszuführen:
Berechnen eines Ionenbeweglichkeitswerts, eines Stoßquerschnitts oder eines Wechselwirkungsquerschnitts von einer Anzahl verschiedener Analytionen unter einer oder mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen und
Festlegen eines oder mehrerer Betriebsparameter des Massenspektrometers als Antwort auf auf die berechneten Ionenbeweglichkeitswerte, Stoßquerschnitte oder Wechselwirkungsquerschnitte, um eine nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung einer Anzahl verschiedener Analytionen zu maximieren oder zu verbessern.
Gemäß einer Ausführungsform können, wenn zwei oder mehr bekannte Zielanalyten oder -isomere gegeben sind, die Strukturen und theoretischen Stoßquerschnitts-("CCS")-Werte für einen Bereich verschiedener Gasphasenionen, die von diesen Analyten abgeleitet wurden, unter verschiedenen Lösungsphasen- und/oder Gasphasenbedingungen und/oder unter verschiedenen Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsbedingungen systematisch berechnet werden. Auf der Grundlage dieser Berechnungen können dann die optimalen analytischen Bedingungen, unter denen diese Analyten durch Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung wirksam getrennt werden, vorhergesagt werden. Diese Vorhersage kann dann verwendet werden, um ein nachfolgendes Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsexperiment festzulegen, so dass das Experiment für jede Zielverbindung optimiert wird. Die Liste verschiedener ionischer Formen der Zielverbindungen und von Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsbedingungen kann auf jene begrenzt werden, die innerhalb eines spezifischen Labors oder für einen spezifischen Ionenquellen- oder Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsentwurf verfügbar sind.
Gemäß einem Aspekt ist ein Verfahren zur Ionenbeweglichkeitsspektrometrie vorgesehen, welches Folgendes umfasst:

(a) Identifizieren von zwei oder mehr Verbindungen oder isomeren Formen einer Verbindung oder von Verbindungen, die durch Ionenbeweglichkeit zu trennen sind,
(b) Berechnen theoretischer Strukturen für eine Vielzahl von Gasphasenionen dieser Verbindungen oder von diesen Verbindungen abgeleiteter Gasphasenionen, die durch Ändern der Lösungsphasen- oder Gasphasenchemie gebildet werden können,
(c) Berechnen theoretischer Stoßquerschnitts- oder Wechselwirkungsquerschnittswerte für jedes dieser Ionen unter einer Vielzahl verschiedener Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsbedingungen,
(d) anhand der theoretisch berechneten CCS-Werte, Bestimmen der experimentellen Gasphasen- oder Lösungsphasenbedingungen des Instruments, die am wahrscheinlichsten eine optimale Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung für diese Spezies ergeben, und dann
(e) Analysieren dieser Spezies durch Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung unter Verwendung der optimalen Bedingungen.

Die Vielzahl von Gasphasenionen kann verschiedene Ladungsträger in der Art von Natrium, Kalium, Lithium, Chlor, Brom, Fluor, Jod usw. sowie verschiedene Addukte oder Derivatisierungsmittel, verschiedene Ladungszustände usw. einschließen.
Die verschiedenen Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsbedingungen können die Verwendung verschiedener Driftmedien in der Art polarisierbarer oder polarer Driftgase und Dotierungsstoffe oder das Einbringen von Energie in die Ionen, wenn sie durch Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung getrennt werden, um die Gasphasenstruktur zu ändern, einschließen.
Die Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung kann mit der Massenspektrometrie gekoppelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Massenspektrometer ferner Folgendes umfassen:

(a) eine Ionenquelle, die aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus folgenden besteht: (i) einer Elektrosprayionisations-("ESI")-Ionenquelle, (ii) einer Atmosphärendruckphotoionisations-("APPI")-Ionenquelle, (iii) einer Atmosphärendruck-Chemische-Ionisations-("APCI")-Ionenquelle, (iv) einer Matrixunterstützte-Laserdesorptionsionisations-("MALDI")-Ionenquelle, (v) einer Laserdesorptionsionisations-("LDI")-Ionenquelle, (vi) einer Atmosphärendruckionisations-("API")-Ionenquelle, (vii) einer Desorptionsionisation-auf-Silicium-("DIOS")-Ionenquelle, (viii) einer Elektronenstoß-("EI")-Ionenquelle, (ix) einer Chemische-Ionisations-("CI")-Ionenquelle, (x) einer Feldionisations-("FI")-Ionenquelle, (xi) einer Felddesorptions-("FD")-Ionenquelle, (xii) einer Induktiv-gekoppeltes-Plasma-("ICP")-Ionenquelle, (xiii) einer Schneller-Atombeschuss-("FAB")-Ionenquelle, (xiv) einer Flüssigkeits-Sekundärionenmassenspektrometrie-("LSIMS")-Ionenquelle, (xv) einer Desorptionselektrosprayionisations-("DESI")-Ionenquelle, (xvi) einer Radioaktives-Nickel-63-Ionenquelle, (xvii) einer Atmosphärendruck-Matrixunterstützte-Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle, (xviii) einer Thermospray-Ionenquelle, (xix) einer Atmosphärenprobenbildungs-Glimmentladungsionisations-("Atmospheric Sampling Glow Discharge Ionisation" – "ASGDI")-Ionenquelle, (xx) einer Glimmentladungs-("GD")-Ionenquelle, (xxi) einer Impaktorionenquelle, (xxii) einer Direkte-Analyse-in-Echtzeit-("DART")-Ionenquelle, (xxii) einer Lasersprayionisations-("LSI")-Ionenquelle, (xxiv) einer Sonicsprayionisations-("SSI")-Ionenquelle, (xxv) einer matrixunterstützten Einlassionisations-("MAII")-Ionenquelle, (xxvi) einer lösungsmittelunterstützten Einlassionisations-("SAII")-Ionenquelle, (xxvii) einer Desorptionselektrosprayionisations-("DESI")-Ionenquelle und (xxviii) einer Laserablations-Elektrosprayionisations-("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 Ionenbeweglichkeitstrennvorrichtungen und/oder eine oder mehrere Feldasymmetrische-Ionenbeweglichkeitsspektrometervorrichtungen und/oder
(e) eine oder mehrere Ionenfallen oder ein oder mehrere Ioneneinsperrgebiete und/oder
(f) eine oder mehrere Kollisions-, Fragmentations- oder Reaktionszellen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, welche aus folgenden besteht: (i) einer Stoßinduzierte- Dissoziation-("CID")-Fragmentationsvorrichtung, (ii) einer Oberflächeninduzierte- Dissoziation-("SID")-Fragmentationsvorrichtung, (iii) einer Elektronenübertragungsdissoziations-("ETD")-Fragmentationsvorrichtung, (iv) einer Elektroneneinfangdissoziations-("ECD")-Fragmentationsvorrichtung, (v) einer Elektronenstoß-oder-Aufprall-Dissoziations-Fragmentationsvorrichtung, (vi) einer Photoinduzierte-Dissoziations-("PID")-Fragmentationsvorrichtung, (vii) einer Laserinduzierte-Dissoziations-Fragmentationsvorrichtung, (viii) einer Infrarotstrahlungsinduzierte-Dissoziation-Vorrichtung, (ix) einer Ultraviolettstrahlungsinduzierte-Dissoziation-Vorrichtung, (x) einer Düse-Skimmer-Schnittstelle-Fragmentationsvorrichtung, (xi) einer In-der-Quelle-Fragmentationsvorrichtung, (xii) einer In-der-Quelle-stoßinduzierte-Dissoziation-Fragmentationsvorrichtung, (xiii) einer Thermische-oder-Temperaturquellen-Fragmentationsvorrichtung, (xiv) einer Elektrisches-Feld-induzierte-Fragmentation-Vorrichtung, (xv) einer Magnetfeldinduzierte-Fragmentation-Vorrichtung, (xvi) einer Enzymverdauungs-oder-Enzymabbau-Fragmentationsvorrichtung, (xvii) einer Ion-Ion-Reaktions-Fragmentationsvorrichtung, (xviii) einer Ion-Molekül-Reaktions-Fragmentationsvorrichtung, (xix) einer Ion-Atom-Reaktions-Fragmentationsvorrichtung, (xx) einer Ion-metastabiles-Ion-Reaktion-Fragmentationsvorrichtung, (xxi) einer Ion-metastabiles-Molekül-Reaktion-Fragmentationsvorrichtung, (xxii) einer Ion-metastabiles-Atom-Reaktion-Fragmentationsvorrichtung, (xxiii) einer Ion-Ion-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen, (xxiv) einer Ion-Molekül-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen, (xxv) einer Ion-Atom-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen, (xxvi) einer Ion-metastabiles-Ion-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen, (xxvii) einer Ion-metastabiles-Molekül-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen, (xxviii) einer Ion-metastabiles-Atom-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen und (xxix) einer Elektronenionisationsdissoziations-("EID")-Fragmentationsvorrichtung und/oder
(g) einen Massenanalysator, der aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus folgenden besteht: (i) einem Quadrupol-Massenanalysator, (ii) einem Zweidimensionaler-oder-linearer-Quadrupol-Massenanalysator, (iii) einem Paul-oder-dreidimensionaler-Quadrupol-Massenanalysator, (iv) einem Penning-Fallen-Massenanalysator, (v) einem Ionenfallen-Massenanalysator, (vi) einem Magnetsektor-Massenanalysator, (vii) einem Ionenzyklotronresonanz-("ICR")-Massenanalysator, (viii) einem Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-("FTICR")-Massenanalysator, (ix) einem elektrostatischen Massenanalysator, der dafür eingerichtet ist, ein elektrostatisches Feld mit einer quadrologarithmischen Potentialverteilung zu erzeugen, (x) einem elektrostatischen Fouriertransformations-Massenanalysator, (xi) einem Fouriertransformations-Massenanalysator, (xii) einem Flugzeit-Massenanalysator, (xiii) einem Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator und (xiv) einem Linearbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator und/oder
(h) einen oder mehrere Energieanalysatoren oder elektrostatische Energieanalysatoren und/oder
(i) einen oder mehrere Ionendetektoren und/oder
(j) ein oder mehrere Massenfilter, die aus der Gruppe ausgewählt sind, welche aus folgenden besteht: (i) einem Quadrupol-Massenfilter, (ii) einer Zweidimensionaler-oder-linearer-Quadrupol-Ionenfalle, (iii) einer Paul-oder-dreidimensionaler-Quadrupol-Ionenfalle, (iv) einer Penning-Ionenfalle, (v) einer Ionenfalle, (vi) einem Magnetsektor-Massenfilter, (vii) einem Flugzeit-Massenfilter und (viii) einem Wien-Filter und/oder
(k) eine Vorrichtung oder ein Ionengatter zum Pulsieren von Ionen und/oder
(l) eine Vorrichtung zum Umwandeln eines im Wesentlichen kontinuierlichen Ionenstrahls in einen gepulsten Ionenstrahl.

Das Massenspektrometer kann ferner eines der Folgenden aufweisen:

(i) eine C-Falle und einen Massenanalysator mit einer äußeren rohrförmigen Elektrode und einer koaxialen inneren spindelartigen Elektrode, die ein elektrostatisches Feld mit einer quadrologarithmischen Potentialverteilung bilden, wobei in einem ersten Betriebsmodus Ionen zur C-Falle überführt werden und dann in den Massenanalysator injiziert werden und wobei in einem zweiten Betriebsmodus Ionen zur C-Falle überführt werden und dann zu einer Stoßzelle oder Elektronenübertragungsdissoziationsvorrichtung überführt werden, wo zumindest einige Ionen in Fragmentionen fragmentiert werden, und wobei die Fragmentionen dann zur C-Falle überführt werden, bevor sie in den Massenanalysator injiziert werden, und/oder
(ii) eine Ringstapel-Ionenführung mit mehreren Elektroden, die jeweils eine Öffnung aufweisen, von der Ionen bei der Verwendung durchgelassen werden, und wobei der Abstand zwischen den Elektroden längs dem Ionenweg zunimmt und wobei die Öffnungen in den Elektroden in einem stromaufwärts gelegenen Abschnitt der Ionenführung einen ersten Durchmesser aufweisen und wobei die Öffnungen in den Elektroden in einem stromabwärts gelegenen Abschnitt der Ionenführung einen zweiten Durchmesser aufweisen, der kleiner als der erste Durchmesser ist, und wobei entgegengesetzte Phasen einer Wechsel- oder HF-Spannung bei der Verwendung an aufeinander folgende Elektroden angelegt werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Massenspektrometer ferner eine Vorrichtung umfassen, die dafür eingerichtet und ausgelegt ist, den Elektroden eine Wechsel- oder HF-Spannung zuzuführen. Die Wechsel- oder HF-Spannung kann eine Amplitude haben, die aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus folgenden besteht: (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 Wechsel- oder HF-Spannung kann eine Frequenz haben, die aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus folgenden besteht: (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- oder andere Trennvorrichtung stromaufwärts einer Ionenquelle aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform weist die Chromatographietrennvorrichtung eine Flüssigchromatographie- oder Gaschromatographievorrichtung auf. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Trennvorrichtung Folgendes aufweisen: (i) eine Kapillarelektrophorese-("CE")-Trennvorrichtung, (ii) eine Kapillarelektrochromatographie-("CEC")-Trennvorrichtung, (iii) eine Trennvorrichtung mit einem im Wesentlichen starren keramikbasierten mehrschichtigen Mikrofluidik-Substrat ("Keramikkachel") oder (iv) eine Überkritisches-Fluid-Chromatographie-Trennvorrichtung.
Das Massenspektrometer kann einen Chromatographiedetektor umfassen.
Der Chromatographiedetektor kann einen destruktiven Chromatographiedetektor umfassen, der vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: (i) einem Flammenionisationsdetektor ("FID"), (ii) einem aerosolbasierten Detektor oder einem Nanomengen-Analytdetektor ("NQAD"), (iii) einem Flammenphotometriedetektor ("FPD"), (iv) einem Atomemissionsdetektor ("AED"), (v) einem Stickstoffphosphordetektor ("NPD") und (vi) einem evaporativen Lichtstreuungsdetektor ("ELSD").
Zusätzlich oder alternativ kann der Chromatographiedetektor einen nicht destruktiven Chromatographiedetektor umfassen, der vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus folgenden besteht: (i) einem UV-Detektor fester oder veränderlicher Wellenlänge, (ii) einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor ("TCD"), (iii) einem Fluoreszenzdetektor, (iv) einem Elektroneneinfangdetektor ("ECD"), (v) einer Leitfähigkeitsüberwachungseinrichtung, (vi) einem Photoionisationsdetektor ("PID"), (vii) einem Brechungsindexdetektor ("RID"), (viii) einem Funkstromdetektor ("radio flow detector") und (ix) einem chiralen Detektor ("chiral detector").
Die Ionenführung kann bei einem Druck gehalten werden, der aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus folgenden besteht: (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 Analytionen einer Elektronenübertragungsdissoziations-("ETD")-Fragmentation in einer Elektronenübertragungsdissoziations-Fragmentationsvorrichtung unterzogen werden. Analytionen können veranlasst werden, innerhalb einer Ionenführung oder Fragmentationsvorrichtung mit ETD-Reagensionen zu wechselwirken.
Gemäß einer Ausführungsform werden zum Bewirken einer Elektronenübertragungsdissoziation entweder: (a) Analytionen fragmentiert oder zum Dissoziieren und zum Bilden von Produkt- oder Fragmentionen gebracht, nachdem sie mit Reagensionen interagiert haben und/oder (b) Elektronen von einem oder mehreren Reagensanionen oder negativ geladenen Ionen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden, und/oder (c) Analytionen fragmentiert werden oder dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden, nachdem sie mit neutralen Reagensgasmolekülen oder Atomen oder einem nicht ionischen Reagensgas interagiert haben, und/oder (d) Elektronen von einem oder mehreren neutralen nicht ionischen oder ungeladenen Ausgangsgasen oder -dämpfen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen werden, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden, und/oder (e) Elektronen von einem oder mehreren neutralen nicht ionischen oder ungeladenen Superbasis-Reagensgasen oder -dämpfen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen werden, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden, und/oder (f) Elektronen von einem oder mehreren neutralen, nicht ionischen oder ungeladenen Alkalimetallgasen oder -dämpfen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen werden, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden, und/oder (g) Elektronen von einem oder mehreren neutralen, nicht ionischen oder ungeladenen Gasen, Dämpfen oder Atomen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen werden, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden, wobei das eine oder die mehreren neutralen, nicht ionischen oder ungeladenen Gase, Dämpfe oder Atome aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus folgenden besteht: (i) Natriumdampf oder -atomen, (ii) Lithiumdampf oder -atomen, (iii) Kaliumdampf oder -atomen, (iv) Rubidiumdampf oder -atomen, (v) Cäsiumdampf oder -atomen, (vi) Franciumdampf oder -atomen, (vii) C₆₀-Dampf oder -Atomen und (viii) Magnesiumdampf oder -atomen.
Die mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen können Peptide, Polypeptide, Proteine oder Biomoleküle umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform werden zum Bewirken einer Elektronenübertragungsdissoziation: (a) die Reagensanionen oder negativ geladenen Ionen von einem polyaromatischen Kohlenwasserstoff oder einem substituierten polyaromatischen Kohlenwasserstoff abgeleitet und/oder (b) die Reagensanionen oder negativ geladenen Ionen von der Gruppe abgeleitet, die aus folgenden besteht: (i) Anthracen, (ii) 9,10-Diphenyl-anthracen, (iii) Naphthalen, (iv) Fluor, (v) Phenanthren, (vi) Pyren, (vii) Fluoranthen, (viii) Chrysen, (ix) Triphenylen, (x) Perylen, (xi) Acridin, (xii) 2,2'-Dipyridyl, (xiii) 2,2'-Biquinolin, (xiv) 9-Anthracencarbonitril, (xv) Dibenzothiophen, (xvi) 1,10'-Phenanthrolin, (xvii) 9'-Anthracencarbonitril und (xviii) Anthraquinon und/oder (c) weisen die Reagensionen oder negativ geladenen Ionen Azobenzenanionen oder Azobenzen-Radikalanionen auf.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Prozess der Elektronenübertragungsdissoziationsfragmentation einschließen, dass Analytionen mit Reagensionen wechselwirken, wobei die Reagensionen Dicyanobenzen, 4-Nitrotoluol oder Azulen umfassen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Verschiedene Ausführungsformen werden nun nur als Beispiel und mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
1 ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine Ausführungsform betrifft ein Verfahren, wobei ein Stoßquerschnitt oder ein Wechselwirkungsquerschnitt mehrerer verschiedener Analytionen unter einer oder mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen unter einer, zwei oder mehr verschiedenen Vorionisations-, Ionisations- und/oder Nachionisationsbedingungen zur Erzeugung der Anzahl verschiedener Analytionen und/oder einer oder mehreren experimentellen Bedingungen oder Messbedingungen zur Messung der Anzahl verschiedener Analytionen theoretisch berechnet werden kann und dann eine oder mehrere von der einen oder den mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen auf der Grundlage der berechneten Stoßquerschnitte oder Wechselwirkungsquerschnitte ausgewählt werden können, um eine nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung der Anzahl verschiedener Analytionen unter Verwendung eines Massenspektrometers zu maximieren oder zu verbessern. Ein oder mehrere Betriebsparameter des Massenspektrometers können auf der Grundlage der berechneten Stoßquerschnitte oder Wechselwirkungsquerschnitte festgelegt werden, um die eine oder die mehreren ausgewählten analytischen Bedingungen zu erzeugen, um die nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung der Anzahl verschiedener Analytionen unter Verwendung des Massenspektrometers zu maximieren oder zu verbessern.
Die Ausführungsform kann Folgendes aufweisen: Bestimmen oder Vorhersagen einer Anzahl verschiedener Analytionen, die anhand eines oder mehrerer interessierender Analyten unter einer oder mehreren der verschiedenen analytischen Bedingungen, beispielsweise unter einer, zwei oder mehr verschiedenen Vorionisations-, Ionisations- und/oder Nachionisationsbedingungen, erzeugt werden können, Berechnen des Stoßquerschnitts oder des Wechselwirkungsquerschnitts für jedes der bestimmten oder vorhergesagten verschiedenen Analytionen und anschließend Auswählen einer oder mehrerer der verschiedenen analytischen Bedingungen.
Zusätzlich oder alternativ kann die Ausführungsform Folgendes aufweisen: Berechnen eines Stoßquerschnitts oder Wechselwirkungsquerschnitts für eine Anzahl verschiedener Analytionen unter einer, zwei oder mehr verschiedenen experimentellen oder Messbedingungen und anschließend Auswählen einer oder mehrerer von der einen oder den mehreren verschiedenen experimentellen oder Messbedingungen, um die nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung der Anzahl verschiedener Analytionen zu maximieren oder zu verbessern.
Gemäß einer Ausführungsform können eine oder mehrere zusätzliche physikalisch-chemische oder andere Eigenschaften der Anzahl verschiedener Analytionen in der Art der Ionenbeweglichkeitspeakform, der Ionenbeweglichkeitspeakbreite, der Ionenbeweglichkeitspeakschräge, der Anzahl von Ionenbeweglichkeitspeaks und/oder der Ionenbeweglichkeitspeakkurtosis unter der einen oder den mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen berechnet werden und verwendet werden, um den einen oder die mehreren Betriebsparameter des Massenspektrometers festzulegen, um die nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung der Anzahl verschiedener Analytionen zu maximieren oder zu verbessern. Es kann beispielsweise der Fall sein, dass verschiedene Ionen, beispielsweise Protomerionen, unter bestimmten Bedingungen, wie in CO₂, und nicht unter anderen Bedingungen, wie in He oder N₂, getrennt werden können, beispielsweise in zwei oder mehr Peaks.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine Stoßquerschnitts- oder Wechselwirkungsquerschnittsdifferenz zwischen einem Stoßquerschnitt oder Wechselwirkungsquerschnitt, der unter ersten analytischen Bedingungen berechnet wurde, und einem Stoßquerschnitt oder Wechselwirkungsquerschnitt, der unter zweiten verschiedenen analytischen Bedingungen berechnet wurde, bestimmt und verwendet werden, um die analytischen Bedingungen auszuwählen, und verwendet werden, um den einen oder die mehreren Betriebsparameter des Massenspektrometers festzulegen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Trennung von Spezies oder Isomeren durch die Auswahl des Ladungszustands, des Ladungsträgers oder des Derivatisierungsmittels verbessert oder geändert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswahl von Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsdriftmedien verwendet werden, um die Trennung durch Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung zu beeinflussen. Gemäß einer Ausführungsform kann ein polarisierbares Driftgas oder Driftmedium, das beispielsweise neutrale Gasphasenelemente mit einem permanenten Dipolmoment enthält, verwendet werden, um die Trennung verschiedener Analyte oder Isomere eines Analyts selektiv zu ändern. Die Wechselwirkung polarisierbarer oder polarer neutraler Elemente mit Ionen hängt von der elektronischen Struktur der Ionen (lokale oder Volumendipolmomente) ab, die für eine gegebene Struktur sehr spezifisch sein kann.
Gemäß einer Ausführungsform können bei einer gegebenen bekannten Verbindungsidentität dreidimensionale Gasphasenstrukturen für aus dieser Verbindung gebildete Ionen berechnet werden. Molekularmechanik- und Quantenchemie-Modellierungsansätze können verwendet werden, um dies zu erreichen. Kommerziell verfügbare Software, wie Gaussian (www.gaussian.com), kann verwendet werden, um solche Berechnungen auszuführen.
Anhand dieser Strukturen können theoretische Stoßquerschnitte unter Verwendung von Software wie MobCal von Indiana University berechnet werden. Es sei verwiesen auf A. A. Shvartsburg und M. F. Jarrold, "An Exact Hard Spheres Scattering Model for the Mobilities of Polyatomic Ions", Chem. Phys. Lett. 1996, 261, 86–91.
Innerhalb dieser Berechnungen kann die Wirkung des scheinbaren Stoßquerschnitts ("CCS") langreichweitiger elektronischer Wechselwirkungen zwischen Ionen und polaren oder polarisierbaren Molekülen im Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder Trennungsdriftmedium (Puffergas), beispielsweise zur Berechnung eines Wechselwirkungsquerschnitts, berücksichtigt werden.
1 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform.
In Schritt 1 werden Zielanalyten identifiziert. Beispielsweise kann für eine bestimmte Analyse bekannt sein, dass zwei Verbindungen mit Ionen, die identische oder sehr ähnliche Masse-/Ladungsverhältnisse aufweisen, vorhanden sein können. Diese können Stereo- oder Positionsisomere sein, oder die Verbindungen können ganz verschiedene elementare Zusammensetzungen oder Strukturen aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können sie Konformere derselben Verbindung sein. Die Massenspektrometrie allein kann nicht in der Lage sein, diese Spezies zu trennen, entweder weil sie das gleiche Masse-/Ladungsverhältnis aufweisen oder weil die Massenauflösung des verwendeten Analysators nicht ausreicht.
Zusätzlich oder alternativ kann für eine bestimmte Analyse eine Gruppe bekannter Zielverbindungen gewählt werden. Beispielsweise können Ziel-Pestizide, -Peptide, -Lipide oder -Kohlehydrate gewählt werden.
In jedem Fall besteht das Zweck einer Ausführungsform darin, die experimentellen Bedingungen so zu bestimmen, dass die Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung von zwei oder mehr dieser Zielverbindungen oder von zwei oder mehr Ionen einer Verbindung optimiert werden kann.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann die Optimierung der Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung die anschließende Identifikation und Quantifizierung isobarer oder nominell isobarer Verbindungen verbessern und Interferenzen in den Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsspektren verringern, wodurch eine genauere Berechnung von Querschnitten und Peakflächen ermöglicht wird.
In Schritt 2 kann ein Bereich möglicher Analysebedingungen gewählt werden.
Abhängig von den Einrichtungen innerhalb eines bestimmten Labors und von der Flexibilität des Entwurfs der Ionenbeweglichkeitsvorrichtung, der Ionenquelle und/oder des Einlasses in die Ionenquelle, kann ein Bereich verschiedener Bedingungen untersucht und verwendet werden. Die folgende Liste bevorzugter Bedingungen ist nicht erschöpfend.
Verschiedene Lösungs- und Gasphasenchemien können verwendet werden, um die Natur der anhand der Analyten erzeugten Gasphasenionen zu ändern
Gemäß Ausführungsformen, die eine Elektrospray-Ionisation verwenden, kann das Hinzufügen einer Salzlösung zum Analytfluss vor der Ionisation ermöglichen, dass der Ladungsträger, der am Analytion auftritt, gesteuert wird und/oder bekannte Addukte erzeugt. Beispielsweise führt gemäß Ausführungsformen, die ein Positive-Ionen-Elektrospray verwenden, das Hinzufügen von Ameisensäure dazu, dass vorherrschend protonierte Ionen [M + nH]ⁿ⁺ gebildet werden, wobei n die Anzahl der Ladungen ist. Das Hinzufügen von Natriumchlorid NaCl führt dazu, dass vorherrschend sodiierte Ionen [M + nNa]ⁿ⁺ gebildet werden.
Im Allgemeinen können Addukte der Form [M + nY]ⁿ⁺ durch Hinzufügen eines geeigneten löslichen ionischen Salzes gebildet werden, wobei Y = Na, K, Li, H, NH₃ usw.
Gemäß Ausführungsformen, die einen negativen Ionenmodus verwenden, können Addukte in ähnlicher Weise gebildet werden. Beispielsweise können Addukte durch Hinzufügen löslicher Salze gebildet werden, um [M + X] zu erzeugen, wobei X = F, Cl, Br, I, NO₃ usw. ist. Bei einem negativen Ion kann [M – nH]^–n durch Hinzufügen beispielsweise von Ammoniumhydroxid erzeugt werden.
Es werden viele weitere Ausführungsformen für unterschiedliche Lösungsphasenchemien erwogen. Gemäß einigen Ausführungsformen können auf der Grundlage des Wissens über die chemische Reaktivität der Analyten komplexere oder größere Derivatisierungsmittel untersucht und verwendet werden.
Beispielsweise können gemäß Ausführungsformen, bei denen Gaschromatographie-("GC")-MS verwendet wird, eine Acylierung, Silylierung, Alkylierung und/oder Veresterung verwendet werden, wobei es sich dabei um übliche Derivatisierungsverfahren unter Verwendung im Handel erhältlicher Derivatisierungsreagenzien handelt. Gemäß Ausführungsformen, bei denen Flüssigchromatographie-("LC")-MS verwendet wird, können Schiffbase-Formungsreagenzien, primäre und sekundäre Amine und/oder Chromopore für eine fluorometrische Detektion verwendet werden, wobei es sich dabei um üblicherweise verfügbare Reagenzien handelt. Gemäß diesen Ausführungsformen kann die Derivatisierung vor der Trennung offline ausgeführt werden.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Derivatisierung des ionisierten Analyten entweder vor der Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung und/oder innerhalb der Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsvorrichtung in der Gasphase ausgeführt werden. Dies kann beispielsweise durch Hinzufügen reaktiver neutraler und/oder geladener Spezies zu einer HF-beschränkten Reaktionszelle, beispielsweise bei einem Druck unterhalb der Atmosphäre, erreicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine Überladung und/oder eine Ladungsverringerung zusätzlich oder alternativ verwendet werden, um die Natur der anhand des Analyten gebildeten Ionen vorhersehbar zu ändern.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Ladungszustand eines Ions entweder in der Lösungsphase vor der Ionisation und/oder in der Gasphase, beispielsweise durch so genannte Überladungs- und/oder Ladungsverringerungstechniken, manipuliert werden. Beispielsweise kann bei Ausführungsformen, bei denen eine Elektrospray-Ionisation ("ESI") verwendet wird, das Hinzufügen von mNBA ("m-Nitrobenzylalkohol"), Tetramethylensulfon (“Sulfolan”) und/oder Dimethylsulfoxid (“DMSO”) zu einer Erhöhung der Intensität höher geladener Ionen führen.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine Ladungsverringerung von Analytionen beispielsweise durch die Verwendung einer Atmosphärendruck- oder Unteratmosphärendruck-Neutralisationskammer ausgeführt werden, wobei eine Koronaentladung und/oder Ultraviolett-("UV")-Strahlung und/oder eine andere Energiequelle verwendet wird, um Reagensionen zu erzeugen, die veranlasst werden können, mit den Analytionen zu wechselwirken, was zu einer Verringerung des Ladungszustands der Analytionen führt. Gemäß anderen Ausführungsformen können Grundverbindungen, wie Triethylammoniumbicarbonat und/oder Imidazol, in Lösung vor der Ionisation hinzugefügt werden und/oder können Basismoleküle in die Gasphase eingebracht werden, beispielsweise beim Atmosphärendruck oder bei einem Druck unterhalb der Atmosphäre, um mit den Analytionen zu wechselwirken.
Gemäß Ausführungsformen, bei denen unterschiedliche Ionisationstechniken, wie chemische Atmosphärendruckionisation ("APCI") oder eine chemische Ionisation unterhalb des Atmosphärendrucks, eine matrixunterstützte Laserdesorptionsionisation ("MALDI") usw., verwendet werden, können andere Reagenzien und/oder Verfahren zur Manipulation der chemischen Natur der Analytionen verwendet werden.
Bei all diesen Ausführungsformen ist die Natur der anhand des Analyten erzeugten Ionen vorhersehbar. Gemäß einer Ausführungsform kann ein einziges Analyt manipuliert werden, um mehrere verschiedene Typen von Gasphasenionen zu erzeugen, wobei dies von der verfügbaren Lösungsphasen- und/oder Gasphasenchemie abhängt.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine Anzahl verschiedener alternativer Experimente erwogen werden, welche zu einer Anzahl verschiedener Formen desselben Analytions führen. Die erwarteten oder vorhergesagten Analytionenspezies können dann theoretisch modelliert werden, und das theoretische Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsverhalten kann untersucht werden, um vor Experimenten zu bestimmen, wodurch optimale Ergebnisse erzielt werden.
Verschiedene IMS-Driftgaszusammensetzungen
Die Auswahl des Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsdriftmediums kann die Trennung durch Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung dramatisch beeinflussen. Gemäß einer Ausführungsform kann ein polarisierbares Driftgas, Puffergas oder Driftmedium, das neutrale Gasphasenelemente, beispielsweise mit einem permanenten Dipolmoment, enthält, verwendet werden, um selektiv die Trennung verschiedener Analytionen oder Isomerionen eines Analyten zu ändern. Gemäß einer Ausführungsform kann eine Auswahl verschiedener Driftgaszusammensetzungen vorgenommen werden und kann die vorhergesagte Wirkung auf die Analytionenbeweglichkeit durch theoretische Stoßquerschnitt-CCS-Berechnung untersucht werden. Abhängig von der elektronischen Struktur der Analytionen kann die Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung in einem Driftgas verglichen mit einem anderen Driftgas überlegen sein.
Verschiedene Vor-IMS- oder Intra-IMS-Aktivierungsenergien
Gemäß einer Ausführungsform kann die Aktivierung eines Ions beispielsweise zum Erhöhen der Innentemperatur um einen beliebigen oder bekannten Betrag verwendet werden, um das Entfalten und/oder einen Übergang zwischen Konformationszuständen zu bewirken. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können Laser- und/oder andere Energiequellen verwendet werden, um Ionen vor und/oder während einer Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung anzuregen.
Zu 1 zurückkehrend sei bemerkt, dass in Schritt 3 theoretische Stoßquerschnitt-CCS-Werte für die Analytionen unter den verschiedenen experimentellen Bedingungen oder Kombinationen der verschiedenen experimentellen Bedingungen, die in Schritt 2 vorgeschlagen wurden, berechnet werden können.
In Schritt 4 kann ein theoretisches Ionenbeweglichkeits- oder zweidimensionales Ionenbeweglichkeits-Masse-/Ladungsverhältnis-Driftzeitspektrum auf der Grundlage des berechneten Stoßquerschnitts CCS, Masse-/Ladungsverhältnisses und Ladungszustands des Analyten und optional der bekannten Betriebsparameter des Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungssystems, die für jede der vorgeschlagenen experimentellen Bedingungen zu verwenden sind, für welche theoretische Stoßquerschnitt-CCS-Werte berechnet wurden, erzeugt werden.
Die Betriebsparameter der Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsvorrichtung können den Druck oder die Anzahlsdichte des Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungs-Driftgases, die Temperatur, das elektrostatische Feld, die Weglänge der Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungszelle und/oder die anfängliche Breite des in die Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsvorrichtung eingeleiteten Ionenpulses usw. einschließen. Für Ausführungsformen, welche eine Laufende-Welle-Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennung verwenden, können auch die Wellenamplitudengeschwindigkeit und das WIederholungsmuster berücksichtigt und verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform können die Betriebsparameter die Weglänge, welche Ionen innerhalb einer Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung zurücklegen, und/oder die Verweilzeit von Ionen innerhalb einer Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung einschließen. Die von Ionen innerhalb einer Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung zurückgelegte Weglänge und/oder die Verweilzeit von Ionen innerhalb einer Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung können auf das Minimum gelegt werden, so dass die verschiedenen Ionen noch ausreichend aufgelöst werden. Dies minimiert vorteilhafterweise die Zeit und/oder die Weglänge, die für ein gegebenes Experiment erforderlich ist.
In Schritt 5 können die Bedingungen für eine optimale Trennung der Analytionen, beispielsweise auf der Grundlage der Untersuchung der in Schritt 4 berechneten theoretischen Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsdaten, bestimmt werden.
Schließlich kann in Schritt 6 die Analyse unter Verwendung des Analyten unter den während der vorhergehenden Schritte bestimmten optimalen experimentellen Bedingungen für die Erzeugung experimenteller Daten ausgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Ansatz der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendet werden, um die besten Bedingungen für Tandem-IMS-IMS-Experimente vorherzusagen. Gemäß dieser Ausführungsform können der Stoßquerschnitt CCS und daher die Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsdriftzeit für die Analytionen, welche zwei sequenzielle Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsvorrichtungen durchlaufen, optional mit verschiedenen Trennungsbedingungen, berechnet werden. Diese Informationen können verwendet werden, um die optimale Kombination von IMS-IMS-Trennungsbedingungen für eine Analytmischung zu entwickeln.
Gemäß einer Ausführungsform können optimale Bedingungen für Produktionen und/oder Vorläuferionen theoretisch bestimmt, erwogen und verwendet werden.
Das Verfahren oder der Arbeitsablauf gemäß einer Ausführungsform kann auf eine differenzielle Ionenbeweglichkeits- oder feldasymmetrische Ionenbeweglichkeitsspektrometrie FAIMS, optional unter Verwendung eines geeigneten mathematischen Modells, welches die Ionenbeweglichkeitsspektrometrie oder -trennung mit der Gasphasenstruktur und dem Driftmedium in Beziehung setzt, angewendet werden.
Es sei bemerkt, dass gemäß einer Ausführungsform die experimentellen Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsbedingungen durch theoretische Berechnung der Beweglichkeit der Analytionen, beispielsweise unter verschiedenen Lösungs- und Gasphasenbedingungen, gelenkt werden können, um zu ermöglichen, dass ein optimiertes Ionenbeweglichkeitsspektrometrie- oder -trennungsexperiment auf der Grundlage der theoretischen Berechnungen entwickelt wird. Dies verringert die Experimentzeit, die erforderlich ist, um die optimalen Bedingungen für verschiedene Zielanalyten zu finden, und dies spart Proben, die schwer in ausreichender Menge für eine umfangreiche experimentelle Optimierung zu erhalten sein können.
Wenngleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, sollten Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen an der Form und den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom in den anliegenden Ansprüchen dargelegten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Massenspektrometrie, welches Folgendes umfasst: Berechnen eines Ionenbeweglichkeitswerts, Stoßquerschnitts oder Wechselwirkungsquerschnitts einer Anzahl verschiedener Analytionen unter einer oder mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen und Festlegen eines oder mehrerer Betriebsparameter eines Massenspektrometers als Antwort auf auf die berechneten Ionenbeweglichkeitswerte, Stoßquerschnitte oder Wechselwirkungsquerschnitte, um eine nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung einer Anzahl verschiedener Analytionen zu maximieren oder zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich die Anzahl verschiedener Analytionen auf denselben Analyten, jedoch mit verschiedenen Formen, Strukturen, Zuständen oder anderen Eigenschaften bezieht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Anzahl verschiedener Analytionen auf verschiedene Analyte mit verschiedenen Zusammensetzungen, Formen, Strukturen, Zuständen oder anderen Eigenschaften bezieht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner Folgendes umfasst: Bestimmen, Berechnen oder Vorhersagen einer Anzahl verschiedener Analytionen, die anhand eines oder mehrerer interessierender Analyten unter einer oder mehreren der verschiedenen analytischen Bedingungen erzeugt werden können, wobei der Schritt des Berechnens des Ionenbeweglichkeitswerts, Stoßquerschnitts oder Wechselwirkungsquerschnitts der mehreren verschiedenen Analytionen unter der einen oder den mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen das Berechnen eines Ionenbeweglichkeitswerts, Stoßquerschnitts oder Wechselwirkungsquerschnitts für eines oder mehrere der bestimmten, berechneten oder vorhergesagten verschiedenen Analytionen umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Festlegens des einen oder der mehreren Betriebsparameter des Massenspektrometers Folgendes umfasst: Auswählen einer oder mehrerer von der einen oder den mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen auf der Grundlage der berechneten Ionenbeweglichkeitswerte, Stoßquerschnitte oder Wechselwirkungsquerschnitte, um die nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung der Anzahl verschiedener Analytionen zu maximieren oder zu verbessern, und Festlegen des einen oder der mehreren Betriebsparameter des Massenspektrometers, um die eine oder die mehreren ausgewählten analytischen Bedingungen zu erzeugen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner Folgendes umfasst: einmaliges oder mehrmaliges Trennen der Anzahl verschiedener Analytionen entsprechend ihrer Ionenbeweglichkeit unter Verwendung des Massenspektrometers.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner Folgendes umfasst: einmaliges oder mehrmaliges Trennen der Anzahl verschiedener Analytionen entsprechend der Änderungsrate ihrer Ionenbeweglichkeit mit der elektrischen Feldstärke unter Verwendung des Massenspektrometers.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner Folgendes umfasst: Erzeugen der Anzahl verschiedener Analytionen unter Verwendung des Massenspektrometers.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner Folgendes umfasst: Massenanalysieren der Anzahl verschiedener Analytionen unter Verwendung des Massenspektrometers.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner Folgendes umfasst: Berechnen einer oder mehrerer zusätzlicher physikalisch-chemischer oder anderer Eigenschaften der Anzahl verschiedener Analytionen unter der einen oder den mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen und Festlegen eines oder mehrerer Betriebsparameter des Massenspektrometers auf der Grundlage der berechneten zusätzlichen physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaften, um die nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung der Anzahl verschiedener Analytionen zu maximieren oder zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die eine oder die mehreren zusätzlichen physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaften die Peakform, Peakbreite, Peakschräge, die Anzahl der Peaks und/oder die Peakkurtosis umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen einer Ionenbeweglichkeitswert-, Stoßquerschnitts- oder Wechselwirkungsquerschnittsdifferenz zwischen einem unter ersten analytischen Bedingungen berechneten Ionenbeweglichkeitswert, Stoßquerschnitt oder Wechselwirkungsquerschnitt und einem unter zweiten verschiedenen analytischen Bedingungen berechneten Ionenbeweglichkeitswert, Stoßquerschnitt oder Wechselwirkungsquerschnitt und Festlegen eines oder mehrerer Betriebsparameter des Massenspektrometers auf der Grundlage der bestimmten Ionenbeweglichkeitswert-, Stoßquerschnitts- oder Wechselwirkungsquerschnittsdifferenz, um die nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung der Anzahl verschiedener Analytionen zu maximieren oder zu verbessern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren analytischen Bedingungen eine oder mehrere Vorionisations-, Ionisations- oder Nachionisationsbedingungen zur Erzeugung der Anzahl verschiedener Analytionen und/oder eine oder mehrere experimentelle oder Messbedingungen zum Messen der Anzahl verschiedener Analytionen umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren analytischen Bedingungen aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Folgendem besteht: (i) der Zusammensetzung und/oder der Konzentration eines Salzes, Dotierungsstoffs, Derivatisierungsmittels, Reagens, Verschiebungsreagens, Überladungsreagens oder Ladungsverringerungsreagens, das vor der Ionisation zu einer flüssigen Probe hinzugefügt wird, (ii) der Zusammensetzung und/oder der Konzentration eines neutralen Gases, Dotierungsgases, Derivatisierungsmittelgases, Reagensgases, Verschiebungsreagensgases, Überladungsreagensgases oder Ladungsverringerungsreagensgases, das vor der Ionisation zu einer gasförmigen oder Dampfphasenprobe hinzugefügt wird, (iii) der Zusammensetzung und/oder der Konzentration eines neutralen Gases, reaktiven Gases, Dotierungsgases, Derivatisierungsmittels, Reagensgases, Verschiebungsreagensgases, Überladungsreagensgases oder Ladungsverringerungsreagensgases, das dafür eingerichtet ist, nach der Ionisation und/oder vor der Trennung der Ionen entsprechend ihrer Ionenbeweglichkeit mit Analytionen zu wechselwirken oder zu reagieren, und (iv) der Zusammensetzung und/oder der Konzentration von Dotierungsionen, Derivatisierungsionen, Reagensionen, Überladungsreagensionen oder Ladungsverringerungsreagensionen, die dafür eingerichtet sind, nach der Ionisation und/oder vor der Trennung der Ionen entsprechend ihrer Ionenbeweglichkeit mit Analytionen zu wechselwirken oder zu reagieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren analytischen Bedingungen aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Folgendem besteht: (i) einer Bedingung und/oder einem Parameter, der den Ladungszustand der Analytionen beeinflusst, (ii) einer Bedingung und/oder einem Parameter, der das Energieniveau der Analytionen beeinflusst, (iii) einer Bedingung und/oder einem Parameter, der die kinetische Energie der Analytionen beeinflusst, (iv) einer Bedingung und/oder einem Parameter, der die Aktivierungsenergie der Analytionen beeinflusst, und (v) einer Bedingung und/oder einem Parameter, der die Konformationsform oder -natur der Analytionen beeinflusst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren analytischen Bedingungen aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Folgendem besteht: (i) einer Ionisationsbedingung einer Ionenquelle, (ii) dem Typ der für die Ionisation einer Probe verwendeten Ionenquelle, (iii) der Spannungseinstellung einer Ionenquelle, (iv) der Ionisationspolarität von Ionen, die von einer Ionenquelle erzeugt werden, (v) der Durchflussrate der einer Ionenquelle zugeführten Probe, (vi) einer oder mehreren Flüssigchromatographiebedingungen eines Flüssigchromatographiesystems, (vii) der Zusammensetzung einer Flüssigchromatographielösung oder eines Flüssigchromatographielösungsmittels und (viii) der Flüssigchromatographie-Durchflussrate.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren analytischen Bedingungen aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Folgendem besteht: (i) Unterziehen von Ionen einem Wasserstoff-Deuterium-Austausch, (ii) einer oder mehreren Wasserstoff-Deuterium-Austausch-Bedingungen, (iii) Unterziehen von Ionen einer Aktivierung, Photoaktivierung, Dissoziation oder Photodissoziation, (iv) einer oder mehreren Dissoziations-, Photodissoziations-, Aktivierungs- und/oder Photoaktivierungsbedingungen, (v) Unterziehen von Ionen einer Erwärmung oder HF-Erwärmung, (vi) einer oder mehreren Erwärmungs- oder HF-Erwärmungsbedingungen, (vii) Aussetzen von Ionen einer elektromagnetischen Strahlung, Mikrowellenstrahlung oder Laserstrahlung, (viii) einer oder mehreren Bedingungen einer elektromagnetischen Strahlung, Mikrowellenstrahlung oder Laserstrahlung, (ix) Unterziehen von Ionen einer Fragmentierung oder Reaktion und (x) einer oder mehreren Fragmentierungs- oder Reaktionsbedingungen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren analytischen Bedingungen aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Folgendem besteht: (i) einer Spannung, die an eine ionenoptische Komponente angelegt wird, (ii) einem Weg, der von Analytionen durch einen Abschnitt des Massenspektrometers zurückgelegt wird, (iii) der Durchlaufzeit von Analytionen durch einen Abschnitt des Massenspektrometers, (iv) einem oder mehreren Drücken innerhalb des Massenspektrometers, (v) einer oder mehreren Temperaturen innerhalb des Massenspektrometers, (vi) der Zusammensetzung eines Gases innerhalb des Massenspektrometers und (vii) der Stärke eines elektrischen Felds innerhalb des Massenspektrometers.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren analytischen Bedingungen aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Folgendem besteht: (i) der Zusammensetzung eines Ionenbeweglichkeitstrennungs- oder Puffergases, (ii) der Zusammensetzung eines oder mehrerer Zusatzstoffe, eines oder mehrerer Dotierungsstoffe und/oder eines oder mehrerer Reagenzien, die zu einem Ionenbeweglichkeitstrennungs- oder Puffergas hinzugefügt werden, (iii) der Durchflussrate und/oder der Strömungsrichtung eines Ionenbeweglichkeitstrennungs- oder Puffergases, (iv) dem Druck oder der Anzahldichte eines Ionenbeweglichkeitstrennungs- oder Puffergases, (v) der Temperatur innerhalb einer Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung, (vi) der Stärke eines elektrischen Felds innerhalb einer Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung, (vii) der Weglänge, die von Ionen innerhalb einer Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung zurückgelegt wird, (viii) der Verweilzeit von Ionen innerhalb einer Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung, (ix) der anfänglichen Breite eines in eine Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung eingebrachten Ionenpulses und (x) der Geschwindigkeit, der Amplitude oder dem Wiederholungsmuster einer laufenden Gleichspannungswelle innerhalb einer Ionenbeweglichkeits-Trennungsvorrichtung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Berechnens des Ionenbeweglichkeitswerts, des Stoßquerschnitts oder des Wechselwirkungsquerschnitts Folgendes umfasst: Berechnen einer dreidimensionalen Struktur eines oder mehrerer von der Anzahl verschiedener Analytionen und Berechnen eines oder mehrerer vom Ionenbeweglichkeitswert, Stoßquerschnitt oder Wechselwirkungsquerschnitt unter Verwendung der dreidimensionalen Struktur.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Berechnens des Ionenbeweglichkeitswerts, des Stoßquerschnitts oder des Wechselwirkungsquerschnitts Folgendes umfasst: Berechnen der Wirkungen elektronischer Wechselwirkungen der Anzahl verschiedener Analytionen mit einem polaren oder polarisierbaren Ionenbeweglichkeitstrennungs- oder Puffergas.
Massenspektrometer mit einem Steuersystem, das dafür eingerichtet und ausgelegt ist, Folgendes auszuführen: (i) Berechnen eines Ionenbeweglichkeitswerts, eines Stoßquerschnitts oder eines Wechselwirkungsquerschnitts von einer Anzahl verschiedener Analytionen unter einer oder mehreren verschiedenen analytischen Bedingungen und (ii) Festlegen eines oder mehrerer Betriebsparameter des Massenspektrometers als Antwort auf auf die berechneten Ionenbeweglichkeitswerte, Stoßquerschnitte oder Wechselwirkungsquerschnitte, um eine nachfolgende Ionenbeweglichkeitstrennung einer Anzahl verschiedener Analytionen zu maximieren oder zu verbessern.