DE20319990U1

DE20319990U1 - Massenspektrometer

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Publication number: DE20319990U1
Application number: DE20319990U
Authority: DE
Original assignee: Micromass UK Ltd
Current assignee: Micromass UK Ltd
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: GB0313054D0; DE10361023A1; GB2409764A; GB0329883D0; DE10361023B4; GB2409764B; CA2453852C; CA2453852A1

Abstract

Massenspektrometer mit
einem Ionenmobilitätsseparator zum Separieren von Ionen entsprechend Ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen aus dem Ionenmobilitätsseparator über verschiedene bzw. unterschiedliche Zeitintervalle austreten;
einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator ausgebildet ist zum Massenanalysieren wenigstens einiger der Ionen einer ersten Gruppe von Ionen, die während eines ersten Zeitintervalls aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten; und
Verarbeitungsmitteln, die ausgebildet sind zur:
(i) Erzeugung eines ersten Massenspektral-Datensatzes, der Daten umfasst, die der Flugzeit wenigstens einiger der Ionen der ersten Gruppe von Ionen durch die Flugregion entsprechen; und
(ii) Verarbeitung des ersten Massenspektral-Datensatzes zur Bildung eines ersten verarbeiteten Massenspektral-Datensatzes, wobei bzw. bei dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einem ersten unerwünschten Ladungszustand relativ zu Ionen mit einem zweiten, unterschiedlichen, gewünschten Ladungszustand reduziert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Massenspektrometer.
Mit der Dekodierung der 20–30.000 Gene, welche das menschliche Genom bilden, hat das Augenmerk auf die Identifizierung der übersetzten Genprodukte, welche die Proteome umfassen, gewechselt. Die Massenspektrometrie hat sich fest als primäre Technologie zur Identifizierung der Proteine aufgrund Ihrer unerreichten Geschwindigkeit, Sensitivität und Spezifität etabliert. Stategien können entweder die Analyse des intakten Proteins oder häufiger die Digestion bzw. Verdauung eines Proteins unter Verwendung einer spezifischen Protease, welche entlang vorhersagbarer Reste entlang des Peptidrückgrats bzw. -backbones anhaftet, umfassen. Dies stellt kleinere Strecken von Peptidsequenzen zur Verfügung, welche in einfacherer Weise mittels Massenspektrometrie analysierbar sind.
Die Massenspektrometrietechnik, die den höchsten Grad an Spezifität und Sensitivität bzw. Empfindlichkeit bietet, ist die Elektrosprüh- bzw. Elektrospray-Ionisation („ESI"), die eine Schnittstelle mit einem Tandem-Massenspektrometer bildet. Diese Experimente beinhalten die Separation der komplexen. Auswahl- bzw. Digestmischung durch mikrokapillare Flüssig-Chromatografie mit on-line massenspektraler Detek tierung unter Verwendung automatisierter Akquisitionsmodi, wobei herkömmliche MS- und MS/MS-Spektra in einer datenabhängigen Weise gesammelt werden. Diese Information kann direkt zur Durchsuchung von Datenbanken nach passenden Sequenzen verwendet werden, was zur Identifizierung des Mutter- oder Elternproteins führt bzw. führen kann. Dieser Ansatz kann zur Identifizierung von Proteinen, die in geringen endogenen Konzentrationen vorliegen, verwendet werden. Oft ist jedoch der beschränkende Faktor zur Identifizierung des Proteins nicht die Qualität des erzeugten MS/MS-Spektrums, sondern die erstmalige Entdeckung des mehrfach geladenen Peptidvorläuferions in dem MS-Modus. Dies ist bedingt durch das Niveau von chemischem Hintergrundrauschen, welches weitgehend einfach geladen ist, welches durch die Ionenquelle eines Massenspektrometers erzeugt werden kann. 1 zeigt ein typisches herkömmliches Massenspektrum und verdeutlicht, wie doppelt geladene Spezien in einem einfach geladenen Hintergrund undeutlich bzw. überdeckt werden können. Ein Verfahren, durch welches das chemische Rauschen (hauptsächlich verursacht durch einfach geladene Ionen) reduziert wird, so dass das Massenspektrometer in einfacherer Weise peptidbezogene Ionen erfassen kann, wäre in höchsten Maße vorteilhaft für das Studium von Proteindigests. Auf dem Gebiet der Proteomik ist der beschränkende Faktor in der Identifizierung von Proteinen oft nicht die Unfähigkeit zur Erzeugung adäquater Fragmentationsdaten (oder „MS/MS"), sondern die Unfähigkeit, Peptidvorläuferionen im Massenspektrum zu erkennen. Ein großer Anteil der Peptidproduktionen aus einem tryptischen Digest einer Mischung von Proteinen ist mehrfach geladen, und diese Tatsache kann als Mittel zur Erkennung der Peptidproduktionen verwendet werden. Bei relativ geringen Niveaus können diese mehrfach beladenen Peptidproduktionen jedoch relativ oder wesentlich schlecht erkennbar sein, dies aufgrund der Anwesenheit intensiverer einfach geladener chemischer Hintergrundionen.
Ein bekanntes Verfahren zur Bevorzugung der Detektierung der mehrfach geladenen Spezien bzw. Arten gegenüber einfach geladenen Spezien ist die Verwendung eines Elektrospray-Ionisations-Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeitmassenanalysators („ESI-oaTOF"). Der Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator zählt die Ankunft von Ionen unter Verwendung eines Zeit-Digital-Umwandlers („TDC"), der eine Diskriminatorschwelle aufweist. Der Spannungsimpuls eines einzigen Ions muss hoch genug sein, um den Diskriminator auszulösen bzw. zu triggern und so die Ankunft eines Ions zu registrieren. Der die Spannung erzeugende Detektor kann ein Elektronenmultiplizierer oder ein Mikrokanalplattendetektor („MCP") sein. Diese Detektoren sind ladungssensitiv bzw. -empfindlich, so da die von ihnen erzeugte Signalgröße mit zunehmendem Ladungszustand ansteigt. Eine Diskriminierung zur Bevorzugung von Zuständen höherer Ladung kann durch Erhöhen des Diskriminatorspannungspegels, Absenken der Detektorverstärkung bzw. des Detektorgains, oder eine Kombination dieser beiden Maßnahmen bewerkstelligt werden. 2A zeigt ein mit einem normalen Detektorgain erhaltenes Massenspektrum, und 2B zeigt ein vergleichbares Massenspektrum, das mit einem verminderten Detektorgain erhalten wurde. Ein wesentlicher Nachteil bei der Absenkung des Detektorgains (oder der Erhöhung des Diskriminatorniveaus) liegt in einer Absenkung der Sensitivität. Wie an der Ordinatenachse in 2a und 2b zu sehen ist, wird die Sensitivität um einen Faktor von etwa 4 reduziert, wenn ein geringerer Detektorgain ver wendet wird. Unter Verwendung dieses Verfahrens ist es ebenfalls unmöglich, einen individuellen Ladungszustand auszuwählen. Vielmehr ist das Beste das erzielt werden kann, eine Verminderung der Detektionseffizients von niedrigeren Ladungszuständen bezüglich höherer Ladungszustände.
Eine weitere Ionisationstechnik, die in jüngster Zeit mit Tandem-Massenspektrometern für biologische Massenspektrometrie gekoppelt wurde, ist die matrixunterstützte Laserdesorptionsionisation („MALDI"). Wenn eine MALDI-Ionenquelle verwendet wird, werden hohe Raten einfach geladener matrixbezogener Ione sowie chemisches Rauschen erzeugt, wodurch es schwierig wird, Kandidaten für Peptidionen zu identifizieren.
Es ist daher wünschenswert, ein verbessertes Massenspektrometer und ein verbessertes Massenspektrometrieverfahren bereitzustellen, welche jeweils nicht einige oder alle der oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik aufweisen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Massenspektrometer bereitgestellt mit:

einem Ionenmobilitätsseparator zum Separieren von Ionen entsprechend Ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen aus dem Ionenmobilitätsseparator über unterschiedliche bzw. verschiedene Zeitintervalle austreten;
einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator ausgebildet ist zum Massenanalysieren wenigstens einiger der Ionen einer ersten Grup pe von Ionen, die während eines ersten Zeitintervalls aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten; und
Verarbeitungsmitteln, die ausgebildet sind zur:

Vorzugsweise wird die Intensität von Ionen mit einem ersten, unerwünschten Ladungszustand gedämpft bzw. vermindert, vorzugsweise signifikant vermindert, wohingegen die Intensität von Ionen mit einem zweiten, gewünschten Ladungszustand vorzugsweise unbeeinflusst bleibt.
Ionen werden vorzugsweise wenigstens x-Mal in den Ionenmobilitätsseparator gepulst, und wobei der erste Massenspektral-Datensatz ein zusammengesetzter Satz von Massenspektraldaten ist, der durch Summieren von wenigstens x Sätzen bzw. Mengen von Massenspektraldaten erhalten ist, wobei die x-Sätze von Massenspektraldaten sich auf separate Impulse bzw. Pulse von Ionen beziehen. Der Wert x kann innerhalb des Bereiches 1 – 10, 10 – 20, 20 – 30, 30 – 40, 40 – 50, 50 – 60, 60 – 70, 70 – 80, 80 – 90, 90 – 100, 100 – 150, 150 – 200, 200 – 250, 250 – 300, 300 – 350, 350 – 400, 400 – 450, 450 – 500 oder > 500 liegen.
Wenigstens einige der Ionen von wenigstens n weiteren Gruppen von Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator während wenigstens n weiteren Zeitintervallen austreten, können im Betrieb mit dem Flugzeit-Massenanalysator massenanalysiert werden. Die Verarbeitungsmittel erzeugen vorzugsweise n weitere Massenspektral-Datensätze, die jeweils Daten enthalten, die der Flugzeit von wenigstens einigen der Ionen der wenigstens n weiteren Gruppen von Ionen durch die Flugregion entsprechen.
Ionen werden vorzugsweise wenigstens x Mal in den Ionenmobilitätssepararor gepulst, und wobei die n weiteren Massenspektral-Datensätze zusammengesetzte Sätze von Massenspektraldaten sind, wobei jeder zusammengesetzte Satz von Massenspektraldaten durch Summieren von wenigstens x Sätzen von Massenspektraldaten erhalten wird, wobei die x Sätze von Massenspektraldaten sich auf separate Impulse von Ionen beziehen.
Die Verarbeitungsmittel verarbeiten vorzugsweise die wenigstens n weiteren Massenspektral-Datensätze zur Bildung von wenigstens n weiteren verarbeiteten Massenspektral-Datensätzen, wobei die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einem ersten, unerwünschten Ladungszustand relativ zu Ionen mit dem zweiten, gewünschten Ladungszustand reduziert wird.
Die Verarbeitungsmittel verarbeiten vorzugsweise den ersten und/oder n weitere Massenspektral-Datensätze durch Vermin derung der Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die geringer ist als eine minimale Flugzeit.
Alternativ können die Verarbeitungsmittel den bzw. die ersten und/oder n weitere Massenspektral-Datensätze durch Verminderung der Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die kleiner bzw. geringer als eine minimale Flugzeit und größer als eine maximale Flugzeit ist, verarbeiten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Verarbeitungsmittel den ersten und/oder n weitere Massenspektral-Datensätze durch Verminderung der Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die größer ist als eine maximale Flugzeit, verarbeiten.
Der Wert n kann innerhalb des Bereiches 1 – 10, 10 – 20, 20 – 30, 30 – 40, 40 – 50, 50 – 60, 60 – 70, 70 – 80, 80 – 90, 90 – 100, 100 – 110, 110 – 120, 120 – 130, 130 – 140, 140 – 150, 150 – 160, 160 – 170, 170 – 180, 180 – 190, 190 – 200, 200 – 250, 250 – 300, 350 – 400, 400 – 450, 450 – 500 und > 500 liegen.
Vorzugsweise wird die minimale Flugzeit und/oder die maximale Flugzeit bei der Verarbeitung der Massenspektral-Datensätze, die aus aufeinanderfolgenden Zeitintervallen erhalten werden bzw. wurden, progressiv erhöht oder vermindert. Die minimale Flugzeit und/oder die maximale Flugzeit wird vorzugsweise progressiv erhöht oder vermindert in (i) einer im wesentlichen kontinuierlichen Weise; (ii) einer im wesentlichen gestuften Weise; (iii) einer im wesentlichen linearen Weise; (iv) einer im wesentlichen nicht linearen Weise; oder (v) einer im wesentlichen exponentiellen Weise.
Die Verarbeitungsmittel bilden vorzugsweise unter Verwendung des ersten verarbeiteten Massenspektral-Datensatzes ein Massenspektrum. Die Verarbeitungsmittel bilden vorzugsweise ein Massenspektrum unter Verwendung wenigstens n weiterer verarbeiteteter Massenspektral-Datensätze.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Massenspektrometer bereitgestellt mit:

einem Ionenmobilitätsseparator zur Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen über unterschiedliche Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparartor austreten;
einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator zur Massenanalyse wenigsten einiger Ionen, die aus dem Ionenmobilitätssepararor austreten, ausgebildet ist; und
Verarbeitungsmitteln, die eingerichtet sind zur:

Vorzugsweise ist der erste Ionenmobilitäts-Datensatz ein zusammengesetzter Satz von Ionenmobilitätsdaten, der durch Summieren einer Anzahl von Sätzen von Ionenmobilitätsdaten erhalten ist.
Die Verarbeitungsmittel verarbeiten vorzugsweise den bzw. die ersten und/oder eine Anzahl von weiteren Ionenmobilitäts-Datensätzen durch Verminderung der Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator, die größer als eine maximale Driftzeit ist.
Alternativ verarbeiten die Verarbeitungsmittel vorzugsweise den bzw. die ersten und/oder eine Anzahl von weiteren Ionenmobilitäts-Datensätzen durch Verminderung der Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator, die kleiner als eine minimale Driftzeit und größer als eine maximale Driftzeit ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform verarbeiten die Verarbeitungsmittel den bzw. die ersten und/oder eine Anzahl von weiteren Ionenmobilitäts-Datensätzen durch Verminderung der Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator, die kleiner als eine minimale Driftzeit ist.
Die minimale Driftzeit und/oder die maximale Driftzeit wird bei der Verarbeitung konsekutiver, aufeinanderfolgender o der benachbarter Sätze von Ionenmobilitätsdaten progressiv erhöht oder vermindert.
Die minimale Driftzeit und/oder die maximale Driftzeit wird progressiv erhöht oder vermindert in: (i) einer im wesentlichen kontinuierlichen Weise; (ii) einer im wesentlich gestuften Weise; (iii) einer im wesentlichen linearen Weise; (iv) einer im wesentlichen nicht linearen Weise; oder (v) einer im wesentlichen exponentiellen Weise.
Die Verarbeitungsmittel bilden vorzugsweise unter Verwendung des ersten verarbeiteten Ionenmobilitäts-Datensatzes ein Massenspektrum. Die Verarbeitungsmittel bilden vorzugsweise unter Verwendung einer Anzahl weiterer verarbeiteter Ionenmobilitäts-Datensätze ein Massenspektrum.
Der erste Ladungszustand umfasst vorzugsweise einfach geladene Ionen. Der zweite Ladungszustand umfasst vorzugsweise mehrfach geladene Ionen, beispielsweise zweifach geladene Ionen, dreifach geladene Ionen, vierfach geladene Ionen oder Ionen mit fünf oder mehr Ladungen.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Ionenmobilitätsseparator eine Anzahl von Elektroden auf, wobei jede Elektrode eine Öffnung aufweist, durch welche Ionen bei der Benutzung transmittiert bzw. übertragen werden, wobei ein Gleichspannungsgradient über wenigstens einen Abschnitt des Ionenmobilitätsseparators aufrechterhalten wird und wenigstens einige der Elektroden mit einer Wechselspannnungs- oder Hochfrequenz- bzw. RF-Spannungsquelle verbunden sind.
Der Ionenmobilitätsseparator weist vorzugsweise auf:

einen stromaufwärtigen Abschnitt mit einer ersten Anzahl von Elektroden mit Öffnungen, die in einer Vakuumkammer angeordnet sind; und einen stromabwärtigen Abschnitt mit einer zweiten Anzahl von Elektrtroden mit Öffnungen, die in einer weiteren Vakuumkammer angeordnet sind, wobei die Vakuumkammer bzw. Vakuumkammern durch eine differenzielle Pumpöffnung separiert bzw. getrennt sind.

Wenigstens einige der Elektroden in dem stromaufwärtigen Abschnitt werden vorzugsweise mit einer Wechsel- oder RF- bzw. HF-Spannung mit einer Frequenz innerhalb des Bereiches von 0,1 – 3,0 MHz, vorzugsweise 0,5 – 1,1 MHz, vorzugsweise etwa 780 kHz, beaufschlagt. Der stromaufwärtige Abschnitt wird vorzugsweise auf einem Druck in dem Bereich von 0,1 – 10 mbar, vorzugsweise 1 mbar gehalten. Wenigstens einige der Elektroden in dem stromabwärtigen Abschnitt werden vorzugsweise mit einer Wechsel- oder RF- bzw. HF-Spannung mit einer Frequenz im Bereich von 0,1 – 3,0 MHz, vorzugsweise 1,8 – 2,4 MHz, höchst vorzugsweise 2,1 MHz beaufschlagt. Der stromabwärtige Abschnitt wird vorzugsweise auf einem Druck in dem Bereich von 10^–3 bis 10^–2 mbar gehalten. Gemäß einer Ausführungsform wird ein erster Gleichspannungsgradient über wenigstens einen Abschnitt des stromaufwärtigen Abschnitts und ein zweiter Gleichspannungsgradient über wenigstens einen Abschnitt des stromabwärtigen Abschnitts aufrechterhalten, wobei der erste Gleichspannungsgradient größer als der zweite Gleichspannungsgradient ist. Keiner der Spannungsgradienten muss notwendigerweise linear sein, wobei ein gestufter Spannungsgradient insbesondere bevorzugt wird.
Wenigstens 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% der Elektroden weisen vorzugsweise Öffnungen auf, die im wesentlichen die gleiche Größe oder den gleichen Bereich aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Ionenmobilitätsseparator einen segmentierten bzw. unterteilten Stabsatz auf, wobei ein Gleichspannungsgradient über wenigstens einen Abschnitt des Ionenmobilitätsseparators aufrechterhalten wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Ionenmobilitätsseparator ein Driftrohr zusammen mit einer oder mehreren Elektrode bzw. Elektroden zur Aufrechterhaltung eines axialen Gleichspannungsgradienten entlang wenigstens eines Abschnitts des Driftrohres auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Ionenmobilitätsseparator eine Anzahl von Elektroden auf, wobei bei der Benutzung eine oder mehrere transiente Gleichspannungen oder eine oder mehrere transiente Gleichspannungswellenformen progressiv auf die Elektroden angewendet werden, so dass wenigstens einige Ionen mit einer ersten Ionenmobilität bzw. -beweglichkeit von anderen Ionen mit einer zweiten, unterschiedlichen Ionenmobilität separiert werden.
Die eine bzw. mehreren transienten Gleichspannungen oder die eine oder mehreren Gleichspannungswellenformen sind vorzugsweise derart, dass wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der Ionen mit der ersten Ionenmobilität entlang des Ionenmobilitätsseparators mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt werden als die Ionen mit der zweiten Ionenmobilität.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Ionenmobilitätsseparator eine Anzahl von Elektroden auf, wobei bei der Benutzung eine oder mehrere transiente Gleichspannungen oder eine oder mehrere transiente Gleichspannungswellenformen progressiv auf die Elektroden angewendet werden, so dass Ionen in Richtung einer Region des Ionenmobilitätsseparators bewegt werden, wobei wenigstens eine Elektode ein Potential aufweist, so dass wenigstens einige Ionen mit einer ersten Ionenmobilität das Potential passieren, während wenigstens einige andere Ionen mit einer zweiten, unterschiedlichen Ionenmobilität das Potential nicht passieren.
Die einen oder mehreren transienten Gleichspannungen oder die einen oder mehreren transienten Gleichspannungswellenformen sind vorzugsweise so, dass wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der Ionen mit der ersten Ionenmobilität das Potential passieren. Die eine oder mehreren transienten Gleichspannungswellenformen sind vorzugsweise so, dass wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der Ionen mit der zweiten Ionenmobilität das Potential nicht passieren. Vorzugsweise sind die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungen oder die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungswellenformen so, dass wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der Ionen mit der ersten Ionenmobilität im wesentlichen vor den Ionen mit der zweiten Ionenmobilität aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten.
Eine Mehrzahl der Ionen mit der ersten Ionenmobilität tritt vorzugsweise eine Zeit t vor einer Mehrzahl der Ionen mit der zweiten Ionenmobilität aus dem Ionenmobilitätsseparator aus, wobei t in einen Bereich < 1 μs, 1 – 10 μs, 10 – 50 μs, 50 – 100 μs, 100 – 200 μs, 200 – 300 μs, 300 – 400 μs, 400 – 500 μs, 500 – 600 μs, 600 – 700 μs, 700 – 800 μs, 800 – 900 μs, 900 – 1.000 μs, 1,0 – 1,1 ms, 1,1 – 1,2 ms, 1,2 – 1,3 ms, 1,3 – 1,4 ms, 1,4 – 1,5 ms, 1,5 – 1,6 ms, 1,6 – 1,7 ms, 1,7 – 1,8 ms, 1,8 – 1,9 ms, 1,9 – 2,0 ms, 2,0 – 2,5 ms, 2,5 – 3,0 ms, 3,0 – 3,5 ms, 3,5 – 4,0 ms, 4,0 – 4,5 ms, 4,5 – 5,0 ms, 5 – 10 ms, 10 – 15 ms, 15 – 20 ms, 20 – 25 ms oder 25 – 30 ms fällt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Ionenmobilitätsseparator eine Anzahl von Elektroden auf, wobei bei der Verwendung bzw. Benutzung eine oder mehrere transiente Gleichspannungen oder eine oder mehrere transiente Gleichspannungswellenformen progressiv auf die Elektroden aufgebracht bzw. angewendet werden, so dass: (i) Ionen in Richtung einer Region des Ionenmobilitätsseparators bewegt werden, wobei bzw. in der wenigstens eine Elektrode ein erstes Potential aufweist, so dass wenigstens einige Ionen mit ersten und zweiten unterschiedlichen Ionenmobilitäten das erste Potential passieren, während andere Ionen mit einer dritten, unterschiedlichen Ionenmobilität das erste Potential nicht passieren; und dann (ii) Ionen mit den ersten bzw. zweiten Ionenmobilitäten in Richtung einer Region des Ionenmobilitätssepararots bewegt werden, wobei bzw. in der wenigstens eine Elektrode ein zweites Potential aufweist, so dass wenigstens einige Ionen mit der ersten Ionenmobilität das zweite Potential passieren, während weitere Ionen mit der zweiten, unterschiedlichen Ionenmobilität das zweite Potential nicht passieren.
Die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungen können einen Potentialhügel oder eine Potentialbarriere, eine Potentialsenke, eine Kombination aus einem Potentialhügel bzw. einer Potentialbarriere und einer Potentialsenke, eine Anzahl von Potentialhügeln oder -barrieren, eine Anzahl von Potentialsenken oder eine Kombination von einer Anzahl von Potentialhügeln oder -barrieren und einer Anzahl von Potentialsenken erzeugen. Die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungswellenformen können eine sich wiederholende Wellenform, bzw. eine Rechteckwelle, umfassen.
Die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungswellenformen können eine Anzahl von Potentialspitzen bzw. – peaks oder -senken, welche durch Zwischenregionen voneinander getrennt sind, erzeugen. Vorzugsweise ist der Gleichspannungsgradient in den Zwischenregionen von Null verschieden, positiv, negativ, linear, nicht linear, oder steigt exponentiell an oder fällt exponentiell ab.
Die Amplitude der Potentialspitzen oder -senken kann im wesentlichen konstant bleiben, progressiv kleiner oder größer werden, oder entweder linear oder nicht linear zunehmen oder abnehmen.
Ein axialer Gleichspannungsgradient kann entlang wenigstens eines Abschnitts der Länge des Ionenmobilitätsseparators aufrecht erhalten werden, wobei der axiale Spannungsgradient mit der Zeit variiert bzw. variieren kann.
Der Ionenmobilitätsseparator kann 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 oder > 30 Segmente aufweisen, wobei jedes Segment 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 oder > 30 Elektroden umfassen kann und wobei die Elektroden in einem Segment im wesentlichen auf dem gleichen Gleichspannungspotential gehalten werden.
Eine Anzahl von Segmenten kann im wesentlichen auf dem gleichen Gleichspannungspotential gehalten werden. Jedes Segment kann im wesentlichen auf dem gleichen Gleichspannungspotential wie das nachfolgende y-te Segment gehalten werden, wobei y = 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 oder > 30 ist.
Ionen sind vorzugsweise radial innerhalb des Ionenmobilitätsseparators durch ein Wechselstrom- oder ein HF- bzw. RF-elektrisches Feld eingeschlossen. Ionen können radial innerhalb des Ionenmobilitätsseparators in einer Pseudo-Potentialsenke radial eingeschlossen sein, oder können axial entlang des Ionenmobilitätsseparators mittels einer realen Potentialbarriere oder -senke bewegt werden.
Gemäß einer weniger bevorzugten Ausführung können eine oder mehrere Gleichspannungs- oder RF- bzw. HF-Spannungswellenformen auf wenigstens einige der Elektroden angewendet werden, so dass die Ionen entlang wenigstens eines Abschnitts der Länge des Ionenmobilitätsseparators gedrängt werden. Die minimale, durchschnittliche oder maximale Transit- bzw. Durchgangszeit der Ionen durch den Ionenmobilitätsseparator kann kleiner oder gleich sein 20 ms, 10 ms, 5 ms, 1 ms oder 0,5 ms.
Der Ionenmobilitätsseparator kann bei der Benutzung auf einem Druck gehalten werden, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die die folgenden Werte umfasst: (i) größer oder gleich 0,0001 mbar; (ii) größer oder gleich 0,0005 mbar; (ii) größer oder gleich 0,001 mbar; (iv) größer oder gleich 0,005 mbar; (v) größer oder gleich 0,01 mbar; (vi) größer oder gleich 0,05 mbar; (vii) größer oder gleich 0,1 mbar; (viii) größer oder gleich 0,5 mbar; (ix) größer oder gleich 1 mbar; (x) größer oder gleich 5 mbar; (xi) größer oder gleich 10 mbar.
Der Ionenmobilitätsseparator kann bei der Benutzung auf einem Druck gehalten werden, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die die folgenden Werte umfasst: (i) kleiner oder gleich 10 mbar; (ii) kleiner oder gleich 5 mbar; (iii) kleiner oder gleich 1 mbar; (iv) kleiner oder gleich 0,5 mbar; (v) kleiner oder gleich 0,1 mbar; (vi) kleiner oder gleich 0,05 mbar; (vii) kleiner oder gleich 0,01 mbar; (viii) kleiner oder gleich 0,005 mbar; (ix) kleiner oder gleich 0,001 mbar; (x) kleiner oder gleich 0,0005 mbar; und (xi) kleiner oder gleich 0,0001 mbar.
Der Ionenmobilitätsseparator kann bei der Benutzung auf einem Druck gehalten werden, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die die folgenden Werte umfasst: (i) zwischen 0,0001 und 10 mbar; (ii) zwischen 0,0001 und 1 mbar; (iii) zwischen 0,0001 und 0,1 mbar; (iv) zwischen 0,0001 und 0,01 mbar; (v) zwischen 0,0001 und 0,001 mbar; (vi) zwischen 0,0001 mbar und 10 mbar; (vii) zwischen 0,0001 und 1 mbar; (viii) zwischen 0,001 und 0,1 mbar; (ix) zwischen 0,001 und 0,01 mbar; (x) zwischen 0,01 und 10 mbar; (xi) zwischen 0,01 und 1 mbar; (xii) zwischen 0,01 und 0,1 mbar; (xiii) zwischen 0,1 und 10 mbar; (xiv) zwischen 0,1 und 1 mbar; und (xv) zwischen 1 und 10 mbar.
Der Ionenmobilitätsseparator kann bei der Benutzung auf einem Druck gehalten werden, so dass ein viskoser Zug auf Ionen ausgeübt wird, die den Ionenmobilitätseparator passieren bzw. durchlaufen.
Die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungen oder die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungswellenformen können zunächst an einer ersten axialen Position bereitgestellt sein, und dann nachfolgend bei zweiten und dann dritten unterschiedlichen axialen Positionen entlang des Ionenmobilitätsseparators bereitgestellt werden.
Die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungen oder die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungswellenformen können sich von einem Ende des Ionenmobilitätsseparators zu einem anderen Ende des Ionenmobilitätsseparators bewegen, so dass wenigstens einige Ionen entlang des Ionenmobilitätsseparators gedrängt werden.
Die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungen oder die eine oder die mehreren Gleichspannungswellenformen können sich entlang des Ionenmobilitätsseparators bewegen mit einer Geschwindigkeit von 10–250 m/s, 250–500 m/s, 500– 750 m/s, 750–1000 m/s, 1000–1250 m/s, 1250–1500 m/s, 1500– 1750 m/s, 1750–2000 m/s, 2000–2250 m/s, 2250–2500 m/s, 2500–2750 m/s, 2750–3000 m/s oder > 3000 m/s.
Zwei oder mehrere transiente Gleichspannungen oder zwei oder mehrere transiente Gleichspannungswellenformen können gleichzeitig durch den Ionenmobilitätsseparator hindurchgehen bzw. diesen passieren.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein kontinuierlicher Ionenstrahl am Eingang des Ionenmobilitätsseparators empfangen werden. Alternativ können Ionenpakete am Eingang des Ionenmobilitätsseparators empfangen werden.
Der Ionenmobilitätsseparator kann 10–20, 20–30, 30–40, 40– 50, 50–60, 60–70, 70–80, 80–90, 90–100, 100–110, 110–120, 120–130, 130–140, 140–150 oder mehr als 150 Elektroden umfassen. Wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, oder 95% der den Ionenmobilitätsseparator bildenden Elektroden sind vorzugsweise sowohl mit einer Gleichspannungs- als auch einer Wechselspannungs- oder HF- bzw. RF-Spannungsversorgung verbunden. Axial benachbarte Elektroden des Ionenmobilitätsseparators werden vorzugsweise mit Wechsel- oder HF- bzw. RF-Spannungen mit einer Phasendifferenz von 180° beaufschlagt.
Das Massenspektrometer kann eine Elektrospray-Ionenquelle („ESI"), ein Atmosphärendruck-Chemische-Ionisatons-Ionenquelle („APCI"), eine Atmosphärendruck-Photo-Ionisations-Ionenquelle („APPI"), eine matrixunterstützte Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle („MALDI"), eine Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle („LDI"), eine induktiv gekoppelte Plasma-Ionenquelle („ICP"), eine Elektronen-Auftreff- bzw. -Impact-Ionenquelle („EI"), eine chemische Ionisations-Ionenquelle („CI"), eine Schnelle-Atom-Bombardement-Ionenquelle („FAB"), eine Flüssig-Sekundär- Ionenmassenspektrometrie-Ionenquelle („LSIMS"), eine Feldionisations-Ionenquelle („FI") oder eine Felddesorptions-Ionenquelle („FD") umfassen.
Gemäß einer weniger bevorzugten Ausführungsform kann das Massenspektrometer ein Fourier-Transformations-Massenspektrometer oder ein Fourier-Transformations-Ionenzyclotronresonanz-Massenspektrometer umfassen. Die Ionenquelle kann eine kontinuierliche Ionenquelle oder eine gepulste Ionenquelle sein. Die Ionenquelle kann mit einem Gaschromatographen („GC") oder einem Flüssig-Chromatographen („LC") gekoppelt sein.
Der Flugzeit-Massenanalysator weist vorzugsweise eine Injektions- bzw. Einspritzelektrode für das Einspritzen wenigstens einiger Ionen in eine Richtung im wesentlichen orthogonal oder parallel bezüglich einer Achse, entlang der Ionen zunächst in den Flugzeit-Massenanalysator eintreten, auf.
Eine Ionenfalle stromaufwärts des Flugzeit-Massenanalysators kann zum Speichern und periodischen Freigeben von Ionen in den Flugzeit-Massenanalysator vorgesehen sein. In ähnlicher Weise kann eine Ionenfalle vorzugsweise stromaufwärts des Ionenmobilitätsseparators zum Speichern von Ionen und zum periodischen Freigeben von Ionen in den Ionenmobilitätsseparator vorgesehen sein.
Eine Kollisionszelle kann stromabwärts des Ionenmobilitätsseparators vorgesehen sein, in der bzw. wobei in einem Betriebsmodus wenigstens einige in die Kollisionszelle eintretende Ionen fragmentiert werden. Ein Massenfilter, vor zugsweise ein Vierfach-Massenfilter, kann ebenfalls stromabwärts des Ionenmobilitätsseparators und vorzugsweise stromaufwärts der Kollisionszelle (wenn vorgesehen) vorgesehen sein.
Gemäß einer weniger bevorzugten Ausführungsform kann anstelle einer Post- bzw. Nachbearbeitung eines vollständigen Satzes von Massenspektraldaten eine selektive Aufnahme der Massenspektraldaten von vorneherein vorgenommen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Massenspektrometer bereitgestellt mit:

einem Ionenmobilitätsseparator zur Separierung von Ionen entsprechend Ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen über unterschiedliche bzw. verschiedene Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätssepararor austreten;
einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator zur Massenanalyse wenigstens einiger der Ionen einer ersten Gruppe von Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator während eines ersten Zeitintervalls austreten, ausgebildet ist; und
Verarbeitungsmitteln, die zur Aufnahme der Flugzeit einiger der Ionen der ersten Gruppe von Ionen durch die Flugregion zur Bildung eines ersten Massenspektral-Datensatzes ausgebildet sind, wobei die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die kleiner bzw. kürzer als eine minimale Flugzeit ist, reduziert wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Mas senspektrometer mit den folgenden Merkmalen bereitgestellt:

einem Ionenmobilitätsseparator zur Separierung von Ionen entsprechend Ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen über unterschiedliche Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitässeparator austreten;
einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator zur Massenanalyse wenigstens einiger der Ionen einer ersten Gruppe von Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator während eines ersten Zeitintervalls austreten, ausgebildet ist; und
Verarbeitungsmitteln, die zur Aufnahme der Flugzeit einiger der Ionen der ersten Gruppe von Ionen durch die Flugregion zur Bildung eines ersten Massenspektral-Datensatzes ausgebildet sind, wobei die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die kleiner als eine minimale Flugzeit und größer als eine maximale Flugzeit ist, reduziert wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Massenspektrometer mit den folgenden Merkmalen bereitgestellt:

einem Ionenmobilitätsseparator zur Separierung von Ionen entsprechend Ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen über unterschiedliche Zeitintervalle aus dem Ionenmobiliätsseparator austreten;
einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator zur Massenanalyse wenigstens einiger der Ionen einer ersten Gruppe von Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator während eines ersten Zeitintervalls austreten, ausgebildet ist; und
Verarbeitungsmitteln, die zur Aufnahme der Flugzeit einiger der Ionen der ersten Gruppe von Ionen durch die Flugregion zur Bildung eines ersten Massenspektral-Datensatzes ausgebildet sind, wobei die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die größer als eine maximale Flugzeit ist, reduziert wird.

einem Ionenmobilitätsseparator zur Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen über unterschiedliche Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten;
einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator zur Massenananlyse wenigstens einiger der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, ausgebildet ist; und
Verarbeitungsmitteln, die zur Aufnahme der Driftzeit wenigstens einiger der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, zur Bildung eines ersten Ionenmobilitäts-Datensatzes ausgebildet sind, wobei bzw. bei dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobiliätsseparator, die größer als eine maximale Driftzeit ist, reduziert wird.

einem Ionenmobilitätsseparator zur Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen über unterschiedliche Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten;
einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator zur Massenanalyse wenigstens einiger der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, ausgebildet ist; und
Verarbeitungsmitteln, die zur Aufnahme der Driftzeit von wenigstens einigen der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, zur Bildung eines ersten Ionenmobilitäts-Datensatzes ausgebildet sind, wobei die Intensität oder Signifikanz der Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator, die kleiner als eine minimale Driftzeit und größer als eine maximale Driftzeit ist, reduziert wird.

einem Ionenmobilitätsseparator zur Separierung von Ionen entsprechned ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen über unterschiedliche Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparartor austreten;
seinen Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator zur Massenanalyse wenigstens einiger der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, ausgebildet ist; und
Verarbeitungsmitteln, die zur Aufnahme der Driftzeit wenigstens einiger der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, zur Bildung eines ersten Ionenmobilitäts-Datensatzes ausgebildet sind, wobei die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator, die kleiner als eine minimale Driftzeit ist, reduziert wird.

Mit der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Massenspektrometrie mit den folgenden Schritten realisierbar:

Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität in einem Ionenmobilitätsseparator, so dass Ionen über unterschiedliche bzw. verschiedene Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten;
Massenanalysieren wenigstens einiger der Ionen einer ersten Gruppe von Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator während eines ersten Zeitintervalls austreten, mit einem Flugzeit-Massenanalysator, wobei der Flugzeit-Massenanalysator eine Flugregion aufweist;
Erzeugung eines ersten Massenspektral-Datensatzes einschließlich Daten, die der Flugzeit wenigstens einiger der Ionen der ersten Gruppe von Ionen durch die Flugregion ent sprechen; und
Verarbeitung des ersten Massenspektral-Datensatzes zur Bildung eines ersten verarbeiteten Massenspektral-Datensatzes, wobei bzw. in dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einem ersten unerwünschten Ladungszustand relativ zu Ionen mit einem zweiten, unterschiedlichen, gewünschten Ladungszustand reduziert wird bzw. ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Massenspektrometrie mit den folgenden Schritten realisierbar:

Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität in einem Ionenmobilitätsseparator, so dass Ionen über unterschiedliche Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten;
Weitergabe bzw. Durchlassen wenigstens einiger der Ionen einer ersten Gruppe von Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator während eines ersten Zeitintervalls austreten, an einen Flugzeit-Massenanalysator, wobei der Flugzeit-Massenanalysator eine Flugregion aufweist; und
Aufnahme der Flugzeit einiger der Ionen der ersten Gruppe von Ionen durch die Flugregion zur Bildung eines ersten Massenspektral-Datensatzes, wobei bzw. in dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die kleiner als eine minimale Flugzeit ist, reduziert wird bzw. ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Massenspektrometrie mit den folgenden Schritten realisierbar:

Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität in einem Ionenmobilitätsseparator, so dass Ionen über unterschiedliche Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten;
Weitergabe bzw. Durchlassen wenigstens einiger der Ionen einer ersten Gruppe von Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator während eines ersten Zeitintervalls austreten, an einen Flugzeit-Massenanalysator, wobei der Flugzeit-Massenanalysator eine Flugregion aufweist; und
Aufnahme der Flugzeit einiger der Ionen der ersten Gruppe von Ionen durch die Flugregion zur Bildung eines ersten Massenspektral-Datensatzes, wobei bzw. in dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die kleiner als eine minimale Flugzeit und größer als eine maximale Flugzeit ist, reduziert wird bzw. ist.

Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität in einem Ionenmobilitätsseparator, so dass die Ionen über unterschiedliche Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten;
Weitergabe bzw. Durchlassen wenigstens einiger der Ionen einer ersten Gruppe von Ionen, die aus dem Ionenmobilitäts separator während eines ersten Zeitintervalls austreten, an einen Flugzeit-Massenanalysator, wobei der Flugzeit-Massenanalysator eine Flugregion aufweist; und
Aufnahme der Flugzeit einiger der Ionen der ersten Gruppe von Ionen durch die Flugregion zur Bildung eines ersten Massenspektral-Datensatzes, wobei bzw. in dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die größer als eine maximale Flugzeit ist, reduziert wird bzw. ist.

Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität in einem Ionenmobilitätsseparator, so dass Ionen aus dem Ionenmobilitätsseparator über unterschiedliche Zeitintervalle austreteten;
Weitergabe bzw. Durchlassen wenigstens einiger der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, an einen Flugzeit-Massenanalysator, wobei der Flugzeit-Massenanalysator eine Flugregion aufweist; und
Aufnahme der Ionenmobilität der Ionen wenigstens einiger der Ionen zur Bildung eines ersten Ionenmobilitäts-Datensatzes, wobei bzw. in dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator die größer ist als eine maximale Driftzeit, reduziert wird bzw. ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Massenspektrometrie mit den folgenden Schritten zur Verfügung gestellt:

Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität in einem Ionenmobilitätsseparator, so dass Ionen über unterschiedliche Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten;
Weitergabe bzw. Durchlassen wenigstens einiger der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, an einen Flugzeitmassenanalysator, wobei der Flugzeit-Massenanalysator eine Flugregion aufweist; und
Aufnahme der Ionenmobilität der Ionen wenigstens einiger der Ionen zur Bildung eines ersten Ionenmobilitäts-Datensatzes, wobei bzw. in dem die Intensität oder die Signifikanz der Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator, die kleiner als eine minimale Driftzeit und größer als eine maximale Driftzeit ist, reduziert wird bzw. ist.

Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität in einem Ionenmobilitätsseparator, so dass Ionen über unterschiedliche Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparartor austreten;
Weitergabe bzw. Durchlassen wenigstens einiger der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, an einen Flugzeit-Massenananlysator, wobei der Flugzeit-Massenanalysator eine Flugregion aufweist; und
Aufnahme der Ionenmobilität der Ionen wenigstens einiger der Ionen zur Bildung eines ersten Ionenmobilitäts-Datensatzes, wobei bzw. bei dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator, die kleiner als eine minimale Driftzeit ist, reduziert wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Massenspektrometrie realisierbar, bei dem Massenspektraldaten oder Ionenmobilitätsdaten erhalten werden, und die Daten zum Ausschluß von Ionen mit einem unerwünschten Ladungszustand verarbeitet werden.
Stromaufwärts der Flugregion kann eine Ionenfalle vorgesehen sein. Diese Ionenfalle ist separiert von einer Ionenfalle, die vorzugsweise stromaufwärts des Ionenmobilitätsseparators vorgesehen sein kann. Die Ionenfalle kann vorzugsweise periodisch Ionen speichern und freigeben, so dass eine gepulste (im Gegensatz zu einer kontinuierlichen) Ionenquelle eingelassen oder anderweitig in die Flugregion eingebracht wird. Die Injektionselektrode ist zur, Injekton bzw. Einspritzung von Ionen eine vorbestimmte Zeitdauer, nachdem Ionen erstmalig von der Ionenfalle stromaufwärts der Driftregion freigegeben wurden, angeordnet bzw. ausgebildet. Die Zeitdauer wird so eingestellt, dass nur Ionen mit einem gewünschten Masse-Ladungs-Verhältnis oder einem Masse-Ladungs-Verhältnis innerhalb eines gewünschten Bereiches im wesentlichen durch die Injektionselektrode in einer orthogonalen Richtung eingespritzt werden und anschließend weitergeleitet werden.
Ionen in einem Ionenmobilitätsseparator (der auch als Ionenmobilitätsspektrometer bezeichnet werden kann) werden vorzugsweise einem elektrischen Feld in Anwesenheit eines Puffergases ausgesetzt, so dass unterschiedliche Ionenspezies unterschiedliche Geschwindigkeiten annehmen werden, während sie den Ionenmobilitätsseparator passieren. Die Geschwindigkeit der den Ionenmobilitätsseparator passierenden bzw. durchlaufenden Ionen wird von ihrer Mobilität abhängen, die ihrerseits von dem Masse-Ladungs-Verhältnis des jeweiligen Ions abhängt. Ionen mit einer relativ hohen Ionenmobilität werden eine relativ hohe Geschwindigkeit im Vergleich zu Ionen mit einer realtiv geringen Ionenmobilität annehmen. Entsprechend werden relativ schwere, einfach geladene Ionen geringere Ionenmobilitäten (und daher geringere Geschwindigkeiten) als leichtere, einfach geladene Ionen annehmen bzw. aufweisen.
Gemäß einer bevorzugteren Ausführungsform kann der Ionenmobilitätsseparator eine Anzahl von Elektroden mit Öffnungen, durch welche Ionen bei der Benutzung bzw. Verwendung transmittiert bzw. übertragen werden, aufweisen. Ein konstanter axialer elektrischer Feldgradient kann entlang wenigstens eines Abschnitts der Länge des Ionenmobilitätsseparators aufrechterhalten werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können eine oder mehrere transiente Gleichspannungen oder eine oder mehrere Gleichspannungswellenformen auf die den Ionenmobilitätsseparator bildenden bzw. umfassenden Elektroden angewendet werden, so dass Ionen mit einer bestimmten Ionenmobilität vorzugsweise entlang des Ionenmobilitätsseparators mitgerissen bzw. -genommen werden, während andere Ionen länger brauchen werden, um aus dem Ionenmobilitätsseparator auszutreten. Der Ionenmobilitätssepatator kann Ionen sowohl radial als auch axial innerhalb des Ionenmobilitätsseparators einfangen, so dass Ionen mit einer gewünschten Ionenmobilität aus dem Ionemmobilitätsseparator ausgestossen werden, während alle anderen Ionen effektiv innerhalb des Ionenmobilitätsseparators eingefangen gehalten werden.
Ein Flugzeit-Massenanalysator wird stromabwärts des Ionenmobilitätsseparators zur Analyse der aus dem Ionenmobilitätsseparator austretenden Ionen angeordnet. Der Flugzeit-Massenanalysator kann entweder einen Axial- oder einen Orthogonal-Beschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator aufweisen, Flugzeit-Massenanalyse sind parallele Analysatoren, die Ionen sämtlicher Mobilitäten und Ladungszustände feststellen und analysieren.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nur rein beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, beschrieben.
1 zeigt ein herkömmliches Massenspektrum;
2A zeigt ein herkömmliches Massenspektrum, welches mit einem normalen Detektor-Gain bzw. einer normalen Detektorverstärkung erhalten wurde, und 2B zeigt ein vergleichbares Massenspektrometer, welches durch Verringerung des Detektor-Gains erhalten wurde.
3A zeigt die bekannte Beziehung zwischen der Flugzeit in einem Flugzeit-Massenanalysator in Abhängigkeit von der Driftzeit in einem Ionenmobilitätsseparator für verschiedene einfach und zweifach geladene Ionen, und 3B zeigt eine experimentell erhaltene Beziehung zwischen dem Masse-Ladungs-Verhältnis einer Probe von Ionen und ihrer Driftzeit durch einen Ionenmobilitätsseparator;
4 verdeutlicht das allgemeine Prinzip der Herstellung eines Massenspektrums, bei dem einfach geladene Ionen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wirksam bzw. effektiv ausgeschlossen worden sind;
5 zeigt das allgemeine Prinzip der Auswahl von Massenspektraldaten, die sich auf Ionen mit einem speziellen Ladungszustand beziehen, gemäß einer Ausführungsoform der vorliegenden Erfindung;
6A zeigt eine schematische Darstellung einer Grundausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Ionenmobilitätsseparator stromaufwärts von einem Orthogonal-Beschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator, und 6B, zeigt wie die Pusher- bzw. Schieberelektrode des Flugzeit-Massenanalysators vorzugsweise mehrfach mit Energie beaufschlagt wird, bevor ein neuer Impuls von Ionen in den Ionenmobilitätsseparator eingelassen wird;
7A zeigt einen Ionenmobilitätsseparator gemäß einer Ausführungsform, 7B zeigt die verschiedenen Gleichspannungen, die auf den Ionenmobilitätsseparator und andere Komponenten aufgebracht werden können, und 7C zeigt, wie die auf ein Ionengatter bzw. Ionengate stromaufwärts des Ionenmobilitätsseparators angewendete Gleichspannung als Funktion der Zeit zur Freigabe von Ionen in den Ionenmobilitätsseparator variiert werden kann;
8 zeigt, wie Massenspektraldaten verarbeitet werden können, so dass Ionen mit einem erwünschten Ladungszustand bzw. erwünschten Ladungszuständen verwendet werden können, um ein zusammengesetztes Massenspektrum bereitszustellen, welches in wirksamer Weise Ionen mit einem unerwünschten Ladungszustand ausschließt;
9 zeigt einen Ionenmobilitätsseparator gemäß einer weiteren Ausführungsform in einem anfänglichen Gleichgewichtszustand vor Anwendung einer oder mehrerer transienter Gleichspannungen auf die den Ionenmobilitätsseparator bildenden Elektroden;
10 zeigt einen transienten Gleichspannungsimpuls, welcher an einem Ende des Ionenmobilitätsseparators erzeugt wird;
11 zeigt den transienten Gleichspannungsimpuls, der Ionen relativ hoher Mobilität mit sich reißt in Richtung eines Ausgangs des Ionenmobilitätsseparators;
12 zeigt Ionen relativ hoher Mobilität unmittelbar vor ihrem Ausstoss aus dem Ionenmobilitätsseparator;
13 zeigt die Ursprungsstufe bzw. Ausgangsstufe eines Bandpassmodus eines Ionenmobilitätsseparators;
14 zeigt Ionen mit relativ hohen und mittleren Io nenmobilitäten, welche in eine separate Region des Ionenmobilitätsseparators mitgerissen worden sind und somit effektiv von Ionen relativ geringer Mobilität isoliert worden sind;
15 zeigt wie Ionen mit einer relativ hohen Ionenmobilität aus der separaten Region mitgerissen werden können, wodurch Ionen einer mittleren Ionenmobilität in der separaten Region zurückgelassen werden;
16 zeigt ein herkömmliches Massenspektrum einer Mischung von einfach geladenen Leucin-Enkephalin-Ionen und zweifach geladenen Gramicidin-S-Ionen;
17 zeigt ein gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhaltenes Massenspektrum, bei dem die Massenspektraldaten, die vollständig in dem in 16 dargestellten Beispiel verwendet wurden, verarbeitet worden sind, so dass einfach geladene Leucin-Enkephalin-Ionen im wesentlichen im resultierenden Massenspekrum abwesend sind;
18 zeigt ein Ionenmobilitätsspektrum für Leucin-Enkephalin- und Gramicidin-S-Ionen;
19 zeigt ein schematisches Diagramm eines Massenspektrometers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
20 zeigt einen Stapelring-Ionenmobilitätsseparator; und
21 zeigt das axiale Potential entlang eines Ab schnitts eines bevorzugten Ionenmobilitätsseparators, wobei die leichte Ungleichförmigkeit des Gradienten aufgrund der Gruppierung von Ringen in Gruppen von vier Elektroden dargestellt ist, wobei sämtliche Elektroden in einer Gruppe auf im wesentlichen dem gleichen Gleichspannungspotential gehalten werden.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben. 3A zeigt die bekannte Beziehung der Flugzeit durch eine Flugregion eines Flugzeit-Massenanalysators in Abhängigkeit von der Driftzeit durch einen Ionenmobilitätsseparator für verschiedene einfach und doppelt bzw. zweifach geladene Ionen.
Eine experimentell erhaltene bzw. bestimmte Beziehung zwischen dem Masse-Ladungs-Verhältnis der Ionen und ihrer Driftzeit durch einen Ionenmobilitätsseparator ist in 3B dargestellt. Es wird deutlich, dass einfach geladene [M + H]⁺-Ionen auf einer unterschiedlichen charakteristischen Linie, Kurve oder innerhalb eines unterschiedlichen charakteristischen Bandes relativ zu den zweifach geladenen [M + 2H]²⁺-Ionen liegen, d. h. zweifach geladene Ionen weisen eine kürzere Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator im Vergleich zu einfach geladenen Ionen mit dem gleichen Masse-Ladungs-Verhältnis auf. Da die Flugzeit eines Ions durch einen Flugzeitmassenanalysator eine Beziehung zu dem Masse-Ladungs-Verhältnis des Ions aufweist, kann die y-Achse im wesentlichen als dem Masse-Ladungsverhältnis der Ionen entsprechend angesehen werden. Entsprechend wird dabei aus 3B deutlicher, dass einfach geladene Ionen mit einem bestimmten Masse-Ladungsverhältnis eine geringere Ionenmobilität, d. h. längere Driftzeit durch einen Ionenmobili ätsseparator) als zweifach geladene Ionen mit im wesentlichen dem gleichen Masse-Ladungs-Verhältnis aufweisen. Diese Beziehung kann mittels eines experimentell abgeleiteten Polynom-Ausdrucks oder mittels anderer Beziehungen (beispielsweise exponentiell) dargestellt werden.
4 zeigt, wie Massenspektraldaten verarbeitet werden können, so dass Massenspektraldaten, die sich auf Ionen mit einem bestimmten Ladungszustand beziehen, in effektiver Weise ausgewählt werden können, um aus dem resultierenden Massenspektrum verwendet zu werden, wohingegen Daten, die sich auf Ionen mit einem unerwünschten Ladungszustand beziehen, effektiv zurückgewiesen (oder wenigstens verringert) werden können, und somit nicht zur Bildung des resultierenden Massenspektrums verwendet werden. Die bekannten Daten gemäß 3A und die experimentell abgeleiteten Daten gemäß 3B können so interpretiert werden, dass alle Ionen mit dem gleichen Ladungszustand als innerhalb einer bestimmten Region oder eines bestimmten Bandes eines 2D-Graphs des Masse-Ladungs-Verhältnisses gegen die Driftzeit durch einen Ionenmobilitätsseparator angesehen werden können. In 4 sind einfach und zweifach geladene Ionen als innerhalb eines dazwischenliegenden Zwischenbereiches fallend dargestellt, wobei sehr wenige interessierende Ionen zu finden sind. Dreifach und vierfach geladene Ionen usw. sind lediglich aus Gründen der Einfachheit der Darstellung nicht dargestellt. Der große Bereich unter der Abtastlinie kann als einfach geladene Ionen darstellend angesehen werden, und der andere Bereich oberhalb der Abtastlinie kann als zweifach geladene Ionen darstellend angesehen werden.
Bei Betrachtung der 4 kann festgestellt werden, dass zu einem Zeitpunkt etwa 4 ms nachdem Ionen erstmals in die Driftregion des Ionenmobilitätsseparators eingetreten sind oder zugelassen worden sind, Ionen mit verschiedenen unterschiedlichen Masse-Ladungs-Verhältnissen aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten können. Diese Ionen, die austreten und ein Masse-Lade-Verhältnis im Bereich von 1 bis 790 aufweisen, sind mit größter Wahrscheinlichkeit einfach geladene Ionen, wohingegen die Ionen, die mit einem Masse-Ladungsverhältnis im Bereich von 1070 bis 1800 austreten mit größter Wahrscheinlichkeit zweifach geladene Ionen sind. Sehr wenige, wenn überhaupt irgendwelche, Ionen, werden zu diesem Zeitpunkt austreten und ein Masse-Ladungs-Verhältnis zwischen 790 bis 1070 aufweisen (was dem Zwischenbereich des Graphen entspricht). Wenn daher die Massenspektraldaten, die erhalten wurden, nachbearbeitet bzw. -verarbeitet werden, so dass Massenspektraldaten, die zu diesem bestimmten Zeitpunkt erhalten wurden, manipuliert werden, so dass nur Daten, die sich auf Ionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis größer als 790 beziehen, verwendet werden, wird deutlich, dass einfach geladene Ionen effektiv aus dem resultierenden zusammengesetzten Massenspektrum ausschließbar sind. Vorteilhafterweise wird sich das Massenspektrum nur auf zweifach geladene Ionen beziehen (und Ionen mit einem höheren Ladungszustand). Dies ist insofern besonders vorteilhaft, als es ermöglicht, dass beispielsweise einfach geladene Hintergrundionen in effektiver Weise aus dem Massenspektrum ausgeschlossen werden können, und somit das Signal-Rausch-Verhältnis von beispielsweise mehrfach geladenen Analytionen innerhalb eines Hintergrundes von einfach geladenen Ionen signifikant verbessert werden kann. Verbesserungen bei dem Signal-Rausch-Verhältnis in einer Größenordnung von etwa 100 sind experimentell beobachtet worden.
Wenn die Massenspektraldaten nachverarbeitet werden, so dass das minimale Masse-Ladungs-Verhältnis der Massenspektraldaten, die beibehalten werden (d. h. zur Verwendung des resultierenden Massenspektrums verwendet werden), der „Abtastlinie" bzw. „Scanlinie" gemäß 4 folgt (d. h. wenn es das obere vorbestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis für einfach geladene Ionen verfolgt), wird gesehen werden, dass nur Massenspektraldaten, die sich auf mehrfach geladene Ionen beziehen, im wesentlichen zur Bildung des zusammengesetzten Massenspektrums verwendet werden.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das untere vorbestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis für zweifach geladene Ionen verfolgt werden. Das Abschneide-Masse-Ladungs-Verhältnis kann auch für wenigstens einen Teil eines Verarbeitungszyklus innerhalb der Zwischenregion, die die Regionen mit einfach und zweifach geladenen Ionen trennt, liegen. Das minimale Abschneide-Masse-Ladungs-Verhältnis, das auf die Massenspektraldaten angewendet wird, kann auch in einer vorbestimmten oder beliebigen bzw. zufälligen Weise zwischen einem oberen Schwellwert der einfach geladenen Ionenregion, der Zwischenregion und dem unteren Schwellwert der zweifach geladenen Ionenregion variieren. Es wird verstanden werden, dass gemäß weniger bevorzugter Ausführungsformen das minimale Masse-Ladungs-Verhältnis für wenigsens einen Abschnitt des Verarbeitungszyklus innerhalb der Region fallen kann, die als entweder einfach oder zweifach geladene Ionen umfassend angesehen wird. Unter derartigen Umständen können Ionen eines potentiell unerwünschten La dungszustandes weiterhin im resultierenden Massenspektrum auftreten, wobei jedoch die Intensität und Signifikanz derartiger Ionen dennoch vermindert sein wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das minimale Abschneide-Masse-Ladungsverhältnis, das auf die erhaltenden Massenspektraldaten zur Ausfilterung von Massenspektraldaten, die sich auf Ionen mit einem unerwünschten Ladungszustand beziehen, aus dem resultierenden Massenspektrum, gleichmäßig variiert werden, und wird vorzugsweise als Funktion einer Ionendriftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator erhöht. Alternativ kann das minimale Abschneide-Masse-Ladungsverhältnis, das vorzugsweise auf die erhaltenen Massenspektraldaten angewendet wird, in einer gestuften Weise als Funktion der Ionendriftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator erhöht werden.
5 zeigt, wie das Prinzip der Bildung eines Massenspektrums, welches sich auf zweifach geladene Ionen, wie sie unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wurden, erweitert werden kann, so dass Ionen mit einem spezifischen Ladungszustand bzw. spezifischen Ladungszuständen in dem resultierenden Massenspektrum dargestellt werden können, wobei Ionen mit anderen Ladungszuständen ausgeschlossen werden. 5 zeigt, wie die Massenspektraldaten nachverarbeitet werden können, so dass Ionen eines spezifischen Ladungszustandes (in diesem Fall dreifach geladene Ionen) bevorzugt vor Ionen mit irgendeinem anderen Ladungszustand ausgewählt werden. Die zu einem Zeitpunkt T, nachdem Ionen erstmals in den Ionenmobilitätsseparator eingelassen oder eingeführt wurden, erhaltenen Massenspektraldaten können nachverarbeitet werden, so dass Massenspektraldaten, die sich auf Ionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis größer (>) P und kleiner (<) Q beziehen, ausgewählt werden, wobei P vorzugsweise auf der oberen Schwelle der Region, die zweifach geladene Ionen enthält, und Q vorzugsweise auf der unteren Schwelle der Region, die vierfach geladene Ionen umfasst, liegt. Nachdem die Massenspektraldaten, die zu einer Zeit T erhalten sind, verarbeitet wurden, können die unteren und oberen Masse-Ladungs-Verhältnis-Abschneidewerte P,Q dann vorzugsweise erhöht werden, so dass für die Massenspektraldaten, die zu einem späteren Zeitpunkt T' erhalten werden, der kleinere Masse-Ladungs-Verhältnis-Abschneidewert, der auf die Massenspektraldaten angewendet wird, von P auf P' erhöht worden ist, und der obere Masse-Ladungs-Verhältnis-Abschneidewert, der auf die Massenspektraldaten angewendet worden ist, von Q auf Q' erhöht worden ist. Wie mit der unter Bezugnahme auf 4 dargestellten Ausführungsform folgen die unteren und die oberen Masse-Ladungs-Verhältnis-Abschneidewerte, die auf die Massenspektraldaten angewendet werden, nicht notwendigerweise den unteren und/oder oberen Schwelle irgendeiner speziellen Ladungszustandsregion, und gemäß den anderen Ausführungsformen können die unteren und die oberen Abschneidewerte, die auf die Massenspektraldaten angewendet werden, in eine oder mehrere bekannte Zwischenregionen und/oder eines oder mehrere der Bänder in den Ionen mit einem bestimmten Ladungszustand bekanntermaßen zu finden sind, fallen. Beispielsweise können in einer Ausführungsform die unteren und oberen Masse-Ladungs-Verhältnis-Abschneidewerte, die auf die Massenspektraldaten angewendet werden, in einfacher Weise den Schwellen bzw. Schwellwerten der Regionen, die zweifach, dreifach, vierfach und so weiter geladene Ionen umfassen, folgen. Gemäß weiteren Ausführungsformen können Massenspektraldaten, die sich beziehen auf zwei, drei, vier oder mehr Ladungszustände, bevorzugt vor irgendwelchen anderen Ladungszuständen ausgewählt werden (beispielsweise können zweifach und dreifach geladene Ionen durchgelassen bzw. transmittiert werden). Es sind ebenfalls Ausführungen denkbar, bei denen nicht benachbarte Ladungszustände (beispielsweise zweifach und vierfach geladene Ionen) zur Darstellung in einem sich ergebenden Massenspektrum ausgewählt werden, nicht jedoch Ionen mit irgendeinem anderen Ladungszustand.
6A zeigt eine grundlegende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß einer Ausführungsform erzeugt eine kontinuierliche Ionenquelle, wie etwa eine Elektrospray-Ionenquelle; einen Ionenstrahl 3. Ionen werden dann vorzugsweise in einer Ionenfalle 4 stromaufwärts eines Ionenmobilitätsseparators oder -spektrometers 1 eingefangen. Die Ionen können dann beispielsweise durch Anwenden einer Extraktionsspannung auf ein Ionengate bzw. Ionengatter 7, das am Ausgang der Ionenfalle 4 und stromaufwärts des Ionenmobilitätsseparators 1 angeordnet ist, aus der Ionenfalle herausgepulst bzw. impulsartig ausgeschieden werden. 6B zeigt die Beziehung zwischen den puls- bzw. impulsartigen Eingängen von Ionen in den Ionenmobilitätsseparator 1 und einem anschließenden Massenanalysieren der Ionen. Dies wird in weiteren Details weiter unten beschrieben.
Die Ionenfalle 4 kann beispielsweise einen Vierfach-Stabsatz aufweisen, der beispielsweise eine Länge von etwa 75 mm aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Ionenfalle 4 jedoch eine Ionentunnel-Ionenfalle mit einer eine Anzahl von Öffnungen aufweisenden Elektroden um fassen. Die Öffnungen sind vorzugsweise alle von der gleichen Größe. In anderen Ausführungsformen weisen wenigstens 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% oder 95% der Elektroden Öffnungen auf, welche im wesentlichen die gleiche Größe aufweisen. Die Ionentunnel-Ionenfalle kann vorzugsweise etwa 50 Elektroden aufweisen. Benachbarte Elektroden der Ionenfalle 4 sind vorzugsweise mit gegenläufigen bzw. entgegengesetzten Phasen einer Wechselspannungs- oder HF- bzw. RF-Spannungsversorgung verbunden, so dass Ionen bei der Verwendung radial innerhalb der Ionenfalle 4 eingefangen bzw. eingegrenzt sind.
Die auf das Ionengate bzw. Ionengatter 7 oder eine andere Elektrode angewendete bzw. aufgebrachte Spannung, welche effektiv die Ionen in einer Ioneneinfangregion stromaufwärts des Ionenmobilitätsseparators einfängt, kann für eine kurze Zeitdauer abfallen, wodurch bewirkt wird, dass Ionen aus der Ionenfalle 4 in einer im wesentlichen pulsartigen Weise in den Ionenmobilitätsseparator 1 ausgestossen werden.
Bei weniger bevorzugten Ausführungsformen kann eine gepulste Ionenquelle wie etwa eine matrixunterstützte Laser-Desorptions-Ionisations-Ionenquelle („MALDI") oder ein Laser-Desorptions-Ionisationsquelle („LDI") anstelle einer kontinuierlichen Ionenquelle verwendet werden. Wenn eine gepulste Ionenquelle verwendet wird, können die Ionenfalle 4 und das Ionengatter weggelassen werden.
Der Ionenmobilitätsseparator 7 ist eine Vorrichtung, die bewirkt, dass Ionen vorübergehend separiert werden, während sie durch den Ionenmobilitätsseparator 1 entsprechend ihrer Ionenmobilität hindurchlaufen bzw. diesen passieren. Eine Anzahl verschiedener Formen von Ionenmobilitätsseparatoren 1 kann verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Ionenmobilitätsseparator 1 ein Driftrohr (nicht dargestellt) mit einer Anzahl von Guard- bzw. Überwachungsringen, die innerhalb des Driftrohres verteilt sind, aufweisen. Die Überwachungsringe können durch Widerstände der gleichen Größe bzw. Werte untereinander verbunden und mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sein. Ein linearer Gleichspannungsgradient kann entlang der Länge des Driftrohres erzeugt werden. Die Überwachungsringe sind nicht mit einer Wechselspannungs- oder RF- bzw. HF-Spannungsquelle verbunden.
Gemäß einer weiteren, bevorzugteren Ausführungsform kann der Ionenmobilitätsseparator 1 eine Anzahl von Ringelektroden, ringartigen Elektroden oder Plattenelektroden aufweisen, oder allgemeiner Elektroden mit darin ausgebildeten Öffnungen, durch welche Ionen bei der Verwendung transmittiert werden. Die Öffnungen weisen vorzugsweise die gleiche Größe auf und sind vorzugsweise kreisförmig. Bei anderen Ausführungsformen sind wenigstens 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% oder 95% der Elektroden mit Öffnungen ausgebildet, welche im wesentlichen die gleiche Größe oder den gleichen Bereich aufweisen.
Ein schematisches Beispiel eines derartigen Ionenmobilitätsseparators ist in 7A dargestellt. Der Ionenmobilitätsseparator 1 kann eine Anzahl von Elektroden 1a, 1b aufweisen, welche entweder in einer einzelnen Vakuumkammer angeordnet sind, oder, wie in 7A dargestellt, in zwei benachbarten Vakuumkammern, die durch eine differenzielle Pumpöffnung Ap 1 separiert sind. In einer Ausführungsform kann der Abschnitt des Ionenmobilitätsseparators 1a in einer stromaufwärtigen Vakuumkammer eine Länge von beispielsweise etwa 100 mm aufweisen, und der Abschnitt des Ionenmobilitätsseparators 1b in einer stromabwärtigen Vakuumkammer kann eine Länge von beispielsweise etwas 85 mm aufweisen. Die Ionenfalle 4, das Ionengatter 7 und der stromaufwärtige Abschnitt 1a des Ionenmobilitätsseparators 1 können in der gleichen Vakuumkammer vorgesehen sein, welche bei der Benutzung vorzugsweise auf einem Druck im Bereich 0,1 bis 10 mbar gehalten wird. Gemäß weniger bevorzugen Ausführungsformen kann die Vakuumkammer, die den stromaufwärtigen Abschnitt 1a beinhaltet, auf einem Druck größer als 10 mbar bis zu einem Druck bei oder in der Nähe des Atmosphärendrucks gehalten werden. Ferner kann gemäß weniger bevorzugten Ausführungsformen die Vakuumkammer alternativ auf einen Druck unterhalb von 0,1 mbar gehalten werden.
Die die Ionenfalle 4 bildendenden bzw. umfassenden Elektroden können auf einer Gleichspannung V_rf1 gehalten werden. Das Ionengatter 7 kann normalerweise auf einer höheren Gleichspannung V_trap als V_rf1 gehalten werden, aber die auf das Ionengatter 7 angewendete Spannung kann periodisch auf eine Spannung V_extract gesenkt werden, welche vorzugsweise kleiner als V_rf1 ist, wodurch bewirkt wird, dass Ionen aus der Ionenfalle 4 herausbeschleunigt werden und in den Ionenmobilitätsseparator 1 eingelassen werden.
Benachbarte Elektroden, die einen Teil der Ionenfalle 4 bilden, sind vorzugsweise mit entgegengesetzten Phasen einer ersten Gleichspannungs- oder HF-Spannungsversorgung verbunden, um die Ionen radial innerhalb der Ionenfalle 4 zurückzuhalten. Die erste Gleichspannungs- oder HF-Spannungsversorgung hat vorzugsweise eine Frequenz innerhalb des Bereiches 0,1 bis 3,0 MHz, vorzugsweise 0,5 bis 1,1 MHz, weiter vorzugsweise 780 kHz.
Alternierende Elektroden, die den stromaufwärtigen Abschnitt 1a des Ionenmobilitätsseparators bilden, sind vorzugsweise kapazitiv mit den entgegengesetzten Phasen einer ersten Gleichspannungs- oder HF-Spannungsversorgung gekoppelt.
Die die Ionenfalle 4 bildenden bzw. umfassenden Elektroden, die den stromaufwärtigen Abschnitt 1a des Ionenmobilitätsseparators bildenden Elektronen und die differenzielle Pumapertur Ap1, die den stromaufwärtigen Abschnitt 1a von dem stromaufwärtigen Abschnitt 1b des Ionenmobilitätsseparators 1 trennt bzw. separiert, sind vorzugsweise über Widerstände mit einer Gleichspannungsversorgung untereinander verbunden, welche in einer Ausführungsform eine 400 V Versorgung umfasst. Die Widerstände, die die Elektroden untereinander verbinden, die den stromaufwärtigen Abschnitt 1a des Ionenmobilitätsseparators 1 bilden, können im wesentlichen die gleichen Werte bzw. Größe aufweisen, wobei in diesem Fall ein axialer Gleichspannungsgradient erhalten wird, wie er in 7B gezeigt ist. Der Gleichspannungsgradient wird, lediglich zur Einfachheit der Darstellung, als linear gezeigt, kann jedoch in der Praxis wenigstens teilweise gestuft sein. Eine angewendete Wechselspannung oder HF-Spannung wird der Gleichspannung überlagert und dient zur radialen Beschränkung innerhalb des Ionenmobilitätsseparators . Die Gleichspannung V_trap oder V_extract, die auf das Io nengatter 7 angewendet wird, schwimmt bzw. schwebt vorzugsweise auf der Gleichspannungsversorgung. Die erste Wechselspannungs- oder HF-Spannungsversorgung ist vorzugsweise mittels eines Kondensators von der Gleichspannungsversorgung isoliert.
In einer ähnlichen Weise sind alternierende Elektroden, die den stromabwärtigen Abschnitt 1b des Ionenmobilitätsseparators 1 bilden, vorzugsweise kapazitiv mit den entgegengesetzten Phasen einer zweiten Wechselspannungs- oder HF-Spannungsversorgung gekoppelt. Die zweite Wechselspannungs- oder HF-Spannungsversorgung weist vorzugsweise eine Frequenz im Bereich 0,1 bis 3,0 MHz, vorzugsweise 1,8 bis 2,4 MHz, weiter vorzugsweise 2,1 MHz auf. In ähnlicher Weise wie der stromaufwärtige Bereich 1a wird ein im wesentlichen linearer oder gestufter axialer Gleichspannungsgradient entlang der Länge des stromabwärtigen Abschnitts 1b des Ionenmobilitätsseparators 1 aufrecht erhalten. Wie mit dem stromaufwärtigen Abschnitt 1a wird die angewendete Wechselspannung oder HF-Spannung der Gleichspannung überlagert und dient zur radialen Beschränkung der Ionen innerhalb des Ionenmobilitätsseparators 1. Der Gleichspannungsgradient, der über dem stromaufwärtigen Abschnitt 1a aufrecht erhalten werden wird, ist vorzugsweise nicht gleich dem Gleichspannungsgradienten, der über dem stromabwärtigen Abschnitt 1b aufrecht erhalten wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gleichspannungsgradient; der über dem stromaufwärtigen Abschnitt 1a aufrecht erhalten wird, größer als der Gleichspannungsgradient, der über dem stromabwärtigen Abschnitt 1b aufrecht erhalten wird.
Der Druck in der Vakuumkammer, die den stromabwärtigen Ab schnitt 1b beinhaltet, ist vorzugsweise im Bereich von 10^–3 bis 10^–2 mbar. Gemäß weniger bevorzugter Ausführungsformen kann der Druck größer als 10^–2 mbar sein, und könnte ähnlich dem Druck in der Vakuumkammer, die den stromaufwärtigen Abschnitt 1a beinhaltet, sein. Es wird angenommen, dass die größte temporale bzw. zeitliche Separierung von Ionen in den stromaufwärtigen Abschnitt 1a aufgrund des höheren Hintergrundgasdrucks auftritt. Wenn der Druck zu niedrig ist, führen die Ionen nicht genug Kollisonen mit Gasmolekülen für eine merkliche zeitliche Separierung der Ionen aus.
Die Größe der Öffnung in dem Ionengatter 7 ist vorzugsweise von einer ähnlichen Größe oder weist im wesentlichen den gleichen inneren Durchmesser oder die gleiche innere Größe wie die Differenzialpumpöffnung Ap1 auf. Stromabwärts des Ionenmobilitätsseparators kann eine weitere differenzielle Pumpöffnung Ap2 vorgesehen sein. Die Öffnungen der Elektroden, die den Ionenmobilitätsseparator 1 bilden, weisen vorzugsweise alle die gleiche Größe auf. In anderen Ausführungsformen haben wenigstens 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% oder 95% der Elektroden Öffnungen, welche im wesentlichen die gleiche Größe aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Ionenmobilitätsseparator 1 einen Ionentunnel aufweisen, der aus einer Anzahl von Segmenten besteht. In einer Ausführungsform können 15 Segmente vorgesehen sein. Jedes Segment kann zwei Elektroden mit Öffnungen aufweisen, die verschachtelt bzw. überlappend mit zwei anderen Elektroden sind, die ebenfalls Öffnungen aufweisen. Alle vier Elektroden in einem Segment können im wesentlichen auf der gleichen Gleichspannung gehalten werden, wobei jedoch benachbarte Elektroden vor zugsweise mit entgegengesetzten Phasen der gleichen Wechselspannung oder HF-Versorgung verbunden sind. Die Gleichspannungs- und Wechselspannungs-/HF-Spannungsversorgungen sind voneinander isoliert. Vorzugsweise sind wenigstens 90% aller Elektroden, die den aus einer Anzahl von Segmenten bestehenden Ionenmobilitätsseparator 1 bilden, mit Öffnungen ausgebildet, die im wesentlichen ähnliche oder gleiche Größen aufweisen.
Typische Driftzeiten durch den Ionenmobilitätsseparator 1 können in der Größenordnung von einigen ms sein. Nachdem sämtliche erzeugte Ionen den Ionenmobilitätsseparator 1 durchquert haben, kann ein neuer Ionenimpuls bzw. Ionenpuls in den Ionenmobilitätsseparator eingelassen werden, das den Beginn eines neuen Betriebszyklus markiert. Viele Zyklen (beispielsweise 200 oder mehr) können in einem einzigen Versuchslauf (der beispielsweise 1 sek dauern kann) ausgeführt werden.
Eine Kollisions- oder Gaszelle und/oder ein Vierfach-Massenfilter (in 6A nicht dargestellt) können vorzugsweise stromabwärts des Ionenmobilitätsseparators r und stromaufwärts der Transferlinse 5 vorgesehen sein. Ionen können ausgebildet sein, so dass sie ausreichend energetisch sind, wenn sie in die Kollisionszelle eintreten, so dass sie mit in der Gaszelle vorhandenen Gasmolekülen kollidieren und zu Tochterionen fragmentieren. Eine nachfolgende Massenanalyse der Tocherionen ergibt wertvolle Massenspektralinformationen bezüglich der Elternionen bzw. Ausgangsionen. Die Ionen können auch so ausgebildet sein, dass sie in die Gas- oder Kollisionszelle in einem anderen Betriebsmodus mit wesentlich weniger Energie eintreten, wo bei sie in diesem Falle möglicherweise nicht wesentlich fragmentieren. Die Energie der in die Kollisionszelle eintretenden Ionen kann beispielsweise durch Einstellen des Niveaus des Spannungsgradienten, der von den Ionen vor ihrem Eintritt in die Kollisionszelle erfahren wird, gesteuert werden. Da der Spannungsgradient fast augenblicklich geschaltet werden kann, kann die Kollisionszelle effektiv auch zwischen einem Modus relativ hoher Fragmentierung und einem Modus relativ geringer Fragmentierung schaltbar angesehen werden.
Eine Transferlinse 5 kann stromabwärts des Ionenmobilitätsseparators vorgesehen sein, um Ionen durch eine weitere differenzielle Pumpöffnung und in eine Analysatorkammer mit einem Flugzeit-Massenanalysator zu führen. Der Massenanalysator ist vorzugsweise ein orthogonaler Beschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator 2 mit einer Schieber- und/oder Zieherelektrode 6 zum Einspritzen von Ionen in eine orthogonale Flugregion. Ein Reflektron ist vorzugsweise zum Reflektieren von Ionen, die durch die orthogonale Flugregion sich bewegen, zurück zu einem Ionendetektor 8 vorgesehen. Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, werden wenigstens einige der Ionen in einem Ionenpaket, das in einen Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator eintritt, orthogonal in die orthogonale Flugregion beschleunigt werden. Ionen werden vorübergehend in der orthogonalen Flugregion in einer Weise, die von ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis abhängt, separiert. Ionen mit einem kleineren Masse-Ladungs-Verhältnis werden sich in der Flugregion schneller fortbewegen, und den Ionendetektor 8 vor Ionen mit einem höheren Masse-Ladungs-Verhältnis erreichen. Die Zeit, die ein Ion zum Durchgang durch die Flugregion und zum Errei chen des Ionendetektors 8 benötigt, kann zur genauen Bestimmung des Masse-Ladungs-Verhältnis des fraglichen Ions verwendet werden. Die Intensität der festgestellten Ionen und ihre Masse-Ladungs-Verhältnisse können zur Herstellung eines Massenspektrums verwendet werden.
Gemäß einer weniger bevorzugten Ausführungsform kann der Flugzeit-Massenanalysator einen axialen Flugzeit-Massenanalysator umfassen. Ionen können in die axiale Flugzeitregion gepulst bzw. pulsartig eingebracht werden. Um Ionen in eine axiale Flugregion zu pulsen, können eine zweite Ionenfalle und optional ein zweites Ionengatter stromaufwärts der axialen Flugregion vorgesehen sein. Von dem Ionenmobilitätsseparator 1 empfangene Ionen können in der zweiten Ionenfalle eingefangen werden. Pakete von Ionen können dann vorzugsweise periodisch aus der zweiten Ionenfalle herausgelassen werden, beispielsweise durch Verringerung der auf das zweite Ionengatter angewendeten Gleichspannung, in einer ähnlichen Weise wie Ionen aus dem ersten Ionengatter 7 in den Ionenmobilitätsseparator 1 herausgelassen werden können. In anderen Ausführungsformen kann jedoch die zweite Ionenfalle Ionen ohne die Notwendigkeit eines speziellen zweiten Ionengatters einfangen und freigeben.
Die zweite Ionenfalle kann eine Ionentunnel-Ionenfalle umfasen, die eine Anzahl von Elektroden mit darin ausgebildeten Öffnungen aufweist. Die Elektroden können in Form von Ringen oder in anderer ringförmiger Form oder als rechteckige Platten ausgebildet sein. Vorzugsweise weisen wenigstens 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% oder 95% der Elektroden, die die zweite Ionenfalle bilden, Öffnungen auf, welche im wesentlichen die gleiche Größe oder den gleichen Bereich aufweisen. Benachbarte Elektroden sind vorzugsweise mit entgegengesetzten Phasen einer Wechselspannungs- oder HF-Spannungsversorgung verbunden, so dass Ionen radial innerhalb der zweiten Ionenfalle zurückgehalten werden. Ein spezieller Vorteil einer Ionentunnel-Ionenfalle liegt darin begründet, dass die Gleichspannung, mit der jede Elektrode beaufschlagt wird, individuell gesteuert werden kann. Dies ermöglicht die Erzeugung vielfältiger unterschiedlicher axialer Gleichspannungsprofile entlang der Länge der Ionentunnel-Ionenfalle. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird in einem Betriebsmodus ein V-förmiges Gleichspannungspotentialprofil mit einem stromaufwärtigen Abschnitt mit einem negativen Gleichspannungsgradienten und einem stromabwärtigen Abschnitt mit einem positiven Gleichspannungsgradienten bereitgestellt, so dass (positive) Ionen in Richtung des Zentrums der Ionenfalle eingefangen werden. Wenn der positive Gleichspannungsgradient entlang des stromabwärtigen Abschnitts der Ionenfalle aufrecht erhalten wird und dann zu einem Null-Gradienten oder noch bevorzugter zu einem negativen Gradienten umgewandelt wird, werden (positiv geladene) Ionen als Ionenimpuls bzw. -puls aus der Ionenfalle herausbeschleunigt. In dieser speziellen Ausführungsform kann ein partiell vorgesehenes zweites Ionengatter dann überflüssig bzw. redundant werden.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die zweite Ionenfalle eine 3D-Vierfach-Ionenfalle mit einer zentralen donutförmigen Elektrode zusammen mit zwei Endkappenelektronen aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die zweite Ionenfalle eine Hexapol-Ionenführung aufweisen. Diese Ausführungsform ist jedoch weniger bevorzugt, da kein axialer Gleichspannungsgradient zum Drängen von Ionen aus der Hexapol-Ionenführung vorhanden ist. Aus diesem Grunde ist eine Ionentunnel-Ionenfalle besonders bevorzugt.
Die zweite Ionenfalle kann sowohl als Ionenfalle als auch als Kollisionszelle dienen. Die Ionentunnel-Ionenfalle/Kollisionszelle kann eine Anzahl von Segmenten (beispielsweise 15 Segmente) aufweisen, wobei jedes Segment vier Elektroden aufweist, die mit weiteren vier Elektroden verschachtelt bzw. überlappend sind. Alle acht Elektroden in einem Segment können auf der gleichen Gleichspannung gehalten werden, wobei jedoch benachbarte Elektroden vorzugsweise mit entgegengesetzten Phasen einer Wechselspannungs- oder RF- bzw. HF-Spannungsversorgung versorgt werden. Ein Kollisionsgas, vorzugsweise Stickstoff oder Argon, können in die Kollisionszelle gegeben werden, vorzugsweise bei einem Druck im Bereich von 10^–3 bis 10^–2 mbar. Ionen können durch entsprechende Einstellung der Gleichspannungen, die auf die Elektrode angewendet werden, und der Energie, die den Ionen bei ihrem Eintritt in die Ionenfalle/Kollisionszelle gegeben ist bzw. wird, in der Ionenfalle/Kollisionszelle eingefangen und/oder fragmentiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die stromaufwärtige Ionenfalle 4 und der Ionenmobilitätsseparator 1 einen Ionentunnel aufweisen, d. h. eine Anzahl von Elektroden, wobei jede Elektrode eine Öffnung bzw. Apertur darin aufweist, durch welche die Ionen bei der Benutzung transmittiert bzw. durchgeführt werden. Die Elektroden, die die Ionenfalle 4 und/oder den Ionenmobilitätsseparator 1 bilden, weisen vorzugsweise im wesentlichen Öffnungen mit der gleichen Größe auf, und können eine im wesentlichen quadratische oder rechteckige Plattenelektrode oder eine Ringelektrode oder eine kreisförmige Elektrode umfassen. Die Öffnungen sind vorzugsweise kreisförmig. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Ionenfalle 4 und/oder der Ionenmobilitätsseparator 1 wenigstens 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 100 Elektroden umfassen, von denen wenigstens 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% oder 95% Öffnungen aufweisen können, welche im wesentlichen die gleiche Größe oder den gleichen Bereich aufweisen.
Ausführungen der Erfindungen sind ebenfalls denkbar, bei denen das Gleichspannungsprofil entlang der Länge des Ionenmobilitätsseparators 1 und/oder der Ionenfalle 4 und/oder der Kollisionszelle nicht streng linear ist, sondern ein gestuftes Profil besitzt.
Ionen 3 aus beispielsweise einer Elektrospray-Ionenquelle werden vorzugsweise in der Ionenfalle 4 oder einer anderen Ioneneinfang-Vorrichtung gespeichert und werden dann anschließend periodisch in den Ionenmobilitätsseparator gepulst. Wie aus 3B ersichtlich, ist die typische Driftzeit der Ionen durch einen Ionenmobilitätsseparator in der Größenordnung einiger ms. Während dieser Periode wird die Orthogonal-Beschleunigungselektrode 6 des Flugzeit-Massenanalysators 2 mehrfach energetisiert. Beispielsweise können Ionen, die in den Ionenmobilitätsseparator 1 gepulst werden, bis zu 10 ms benötigen, um durch den Ionenmobilitätsseparator 1 zu driften. Aus dem Ionenmobilitätsseparator 1 austretende Ionen werden zu der Pusher- bzw. Schieberelektrode 6 des Flugzeit-Massenanalysators weiter transmittiert bzw. übertragen, welche mit einer Wiederholungsra te von beispielsweise 50 μs energetisiert sein kann. Gemäß weiterer Ausführungsformen kann die Wiederholungsrate kleiner 10 μs, 10 bis 20 μs, 20 bis 30 μs, 30 bis 40 μs, 40 bis 50 μs, 50 bis 60 μs, 60 bis 70 μs, 70 bis 80 μs, 80 bis 90 μs, 90 bis 100 μs oder größer 100 μs sein. Entsprechend kann die Schieberelektrode 6 beispielsweise 200-fach pro Puls von Ionen in den Ionenmobilitätsseparator energetisiert werden. Die Massenspektraldaten von den 200 oder einer derartigen Zahl ausgeführten Massenanalysen können danach verarbeitet werden, und ein zusammengesetztes Massenspektrum kann aus den verarbeiteten Massenspektraldaten erzeugt werden. Nachdem sämtliche Ionen durch den Ionenmobilitätsseparator 1 transmittiert worden sind, kann ein neuer Puls von Ionen aus der Ionenfalle 4 in den Ionenmobilitätsseparator 4 herausgelassen werden, so dass der Vorgang von neuem starten kann. Beispielsweise können während einer Periode von 1 s Ionen 100 x in den Ionenmobilitätsseparator 1 gepulst werden, wobei 200 Sätze von Massenspektraldaten pro Puls von Ionen in den Ionenmobilitätsseparator 1 erhalten werden. Entsprechend können während eines einsekündigen Versuchslaufs 20.000 Sätze von Massenspektraldaten erhalten werden.
Die Zeit, die ein Ion zum Durchgang durch den Ionenmobilitätsseparator 1, zum Austritt aus diesem und zur Ankunft an der Schieberelektrode 6 des Flugzeit-Massenspektrometers 2 benötigt, wird von der Mobilität des Ions abhängen. Ionen mit einer größerer Mobilität werden, verglichen mit Ionen mit einer relativ geringeren Ionenmobilität, eine kürzere Zeit benötigen, um durch den Ionenmobilitätsseparator 1 hindurchzugehen.
6B zeigt die zeitliche Beziehung zwischen Ionen, die in den Ionenmobilitätsseparator 1 gepulst werden, und der Energetisierung bzw. Energiebeaufschlagung der Schieberelektrode 6. Zur Einfachheit der Darstellung sind lediglich 6 Schieberimpulse pro Gatterpuls bzw. -impuls dargestellt. Wie jedoch bereits oben diskutiert wurde, kann die Schieberelektrone typischerweise beispielsweise 100 bis 200 Mal pro Impuls von Ionen in den Ionenmobilitätsseparator 1 energetisiert werden. Die Ionen, die an dem Ionendetektor 8 des Flugzeit-Massenanalysators 2 aus dem Schieberimpuls p1 ankommen, haben eine höhere Mobilität als die Ionen, die von nachfolgenden Schieberimpulsen p2 usw. an dem Ionendetektor ankommen. Die von dem Schieberimpuls Pn an dem Ionendetektor 8 ankommenden Ionen werden dann eine höhere Mobilität als die aus dem Schieberimpuls Pn+1 an dem Ionendetektor ankommenden Ionen aufweisen. Ionen, die aus einem Schieberimpuls Pn an dem Ionendetektor ankommen, werden einen Satz bzw. eine Menge von Massenspektraldaten produzieren, die Ionen enspricht, die eine spezifische Ionenmobilität, die mit dem Schieberimpuls Pn assoziiert ist, korrespondiert.
Die Summierung aller Massenspektraldaten von sämtlichen Schieberpulsen bzw. -impulsen, die während einer einzigen Gatterimpulsperiode auftreten (d. h. die Zeit zwischen nachfolgenden Impulsen von Ionen in den Ionenmobilitätsseparator 1) in einer herkömmlichen Weise gibt ein integriertes oder zusammengesetztes Massenspektrum, das sämliche Ionen unabhängig von ihrer Masse-Ladungs-Verhältnis-Ionenmobilität und daher vom Ladungszustand umfasst.
Die aufgrund eines speziellen Schieberpulses bzw. -impulses Pn erhaltenen Massenspektraldaten können als vertikaler Schnitt durch den Graph bzw. den Plot gemäß Figur 3D zu einer bestimmten Driftzeit Tn angesehen werden, wobei Tn als die Zeitverzögerung von dem Gate- bzw. Gatterimpuls (d. h. Freigabe der Ionen in den Ionenmobilitätsseparator (1)) zu dem Schieberimpuls Pn (d. h. Energetisierung der Elektrode 6) definiert ist.
Gemäß einer weniger bevorzugten Ausführungsform kann die Akquisition durch den Flugzeit-Massenanalysator für einen bestimmten Schieberschub bzw. -puls Pn so konfiguriert werden, dass lediglich Massenspektraldaten, die sich auf Ionen beziehen, die nach einer bestimmten Cut-Off- bzw. Abschneide-Flugzeit ankommen, akquiriert, gespeichert oder anderweitig aufgenommen werden. Beispielsweise kann diese Abschneide-Flugzeit zwischen den zweifach geladenen und dreifach geladenen Bändern, wie sie in 3B dargestellt sind, liegen. Daher würde dann das resultierende Massenspektrum lediglich zweifach geladene Ionen (oder Ionen höherer Ladung bzw. Ordnung) beinhalten. Insgesamt würden die Massenspektraldaten auf dem Flug verarbeitet werden oder von vornherein nur gemäß einer vorbestimmten Weise aufgenommen werden. Ein derartiger Ansatz würde die Menge der zu verarbeitenden Massenspektraldaten reduzieren, ist jedoch weniger flexibel als die bevorzugte Ausführungsform, welche vollständige Datensätze akquiriert bzw. erhält und anschließend diese Daten nachverarbeitet.
Der gewünschte Wert für die Abschneide-Flugzeit, die vorzugsweise auf die Massenspektraldaten angewendet wird oder weniger vorzugsweise auf die anfängliche Aufnahme der Daten, kann von dem Schieberimpuls Pn zu dem Schieberimpuls Pn+1 variieren, und kann beispielsweise, dem in 8 dargestellten durchgezogenen Pfeil folgen. Wenn das Flugzeit-Abschneiden nicht dem durchgezogenen Pfeil gemäß 8 folgt, würde die Summierung sämtlicher Massenspektren von sämtlichen Schieberimpulsen in einer einzigen Gatterperiode ein resultierendes integriertes Spektrum ergeben, welches nur mehrfach geladene Ionen umfasst, d. h. einfach geladene Ionen würden in effektiver Weise ausgefiltert sein.
Es wird verstanden werden, dass das charakteristische Band von Ionendriftzeiten durch den Ionenmobilitätsseparator 1 gegen die Ionenflugzeit durch die Flugregion des Flugzeit-Massenanalysators für dreifach geladene Ionen zur linken des charakteristischen Bandes für zweifach geladene Ionen, wie in 8 gezeigt, liegt, wie bereits unter Bezugnahme auf 5 besprochen wurde. Das charakterisctische Band der Ionendriftzeit eines Iones gegen die Flugzeit des Ions für den Ladungszustand (n+1) liegt in ähnlicher Weise bei geringeren Driftzeiten als das charakteristische Band für den Ladungszustand n. Durch Verwendung von Kombinationen von ionenmobilitätsabhängigen unteren und oberen Flugzeitabschneidewerten, welche variieren, vorzugsweise mit der Driftzeit zunehmen, ist es möglich, Ionen mit einem bestimmten Ladungszustand oder einer Kombination von Ladungszuständen auszuwählen. Ein oberer Flugzeit-Abschneidewert, der zusammen mit einem unteren Flugzeit-Abschneidewert verwendet wird, erlaubt einen Bandpassmodus zur Filterung der Massenspektraldaten und zur Auswahl bestimmter Ladungszustände. Es ist möglich, Mehrfach-Bandpässe zu definieren, und so irgendeine gewünschte Kombination von Ladungszuständen auszuwählen.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform werden sämtliche Ionen, die in den Flugzeit-Massenanalysator 2 für einen gegebenen Puls bzw. Schub Pn injiziert werden, anschließend detektiert und aufgenommen. Hierbei wird jedoch vorzugsweise Software verwendet zur selektiven Missachtung von Ionen mit Flugzeiten unterhalb einer minimalen Flugzeit, wie durch die in 8 dargestellte Scan- bzw. Abtastlinie für ein bestimmtes Puls- bzw. Schubereignis Pn gezeigt. Die Summierung der verarbeiteten Massenspektraldaten führt zu einem integrierten oder zusammengesetzten Massenspektrum, das nur zweifach geladene Ionen (oder Ionen höherer Ordnung) beinhaltet. Dieser Softwareansatz erlaubt ebenfalls die Erzeugung von Mehrfachbandpässen, wodurch, wie bereits erwähnt, eine beliebige Kombination von Ladungszuständen ausgewählt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können Massenspektraldaten, die sich auf Mehrfachimpulse – bzw, schübe beziehen, zusammen gruppiert werden, und ein Flugzeit-Abschneidewert für eine Gruppe von Pulsen definiert werden. Entsprechend würde die Abschneide-Flugzeit, die auf die Massenspektraldaten angewendet wird, in Schritten zunehmen (beispielsweise gemäß der gestrichelten Linie in 8). Dieser Ansatz würde ebenfalls zu einer Verbesserung bei der Ausfilterung unerwünschter Ladungszustände aus der abschließenden Masse resultieren.
9 zeigt eine weitere bevorzugte Form eines Ionenmobilitätsseparators 1, der eine Anzahl von Elektroden 12 aufweist, die jeweils eine Öffnung aufweisen, durch welche Ionen bei der Verwendung transmittiert werden. Benachbarte Elektroden 12 sind vorzugsweise mit entgegengesetzten Pha sen einer Wechselspannungs- oder HF-Spannungsversorgung verbunden. Der Ionenmobilitätsseparator 1 wird vorzugsweiese auf einem Druck gehalten, so dass Ionen, die seine Länge Durchlaufen, zahlreiche Kollisionen mit Gasmolekülen ausführen. Der Ionenmobilitätsseparator 1 kann gemäß einer Ausführungsform durch eine Elektrospray- oder MALDI-Ionenquelle erzeugte Ionen empfangen. Eine oder mehrere Endplatten oder Elektroden 13a, 13b des Ionenmobilitässeparators 1 können auf einer leicht positiven Spannung relativ zu den anderen Elektroden 12 gehalten werden, so dass Ionen, die einmal in den Ionenmobilitätsseparator eingetreten sind, in effektiver Weise innerhalb des Ionenmobilitätsseparators 1 eingefangen werden, und somit die Potentialbarriere an einem oder beiden Enden nicht überwinden können. Nach einer bestimmten Zeitdauer kann ein Gleichgewichtszustand innerhalb des Ionenmobilitässeparators 1 erreicht werden, so dass Ionen sämtlicher Massen und Mobilitäten im wesentlichen entlang der Länge des Ionenmobilitätsseparators 1, wie in 9 gezeigt, gleich verteilt sind.
Wie in 10 gezeigt, kann gemäß einer Ausführungsform der Spannungsimpuls Vg auf eine Elektrode benachbart zu einer der Endplatten 13a angewendet werden, so dass einige Ionen durch den angewendeten Spannungsimpuls bzw. -puls Vg entlang des Ionenmobilitässeparators 1 geschoben bzw. verschoben werden. Die lokale Feldvariation ist gegeben durch Vdrift = KE (x),wobei Vdrift die Diftgeschwindigkeit eines Ions ist, K die Mobilität des Ions ist und E(x) das durch die angewendete Spannung verursachte elektrische Feld ist. Das aus der an gewendeten Spannung resultierende elektrische Feld nimmt rasch innerhalb einiger Elektrodenbeabstandungen zu einem vernachlässigbaren Wert hin ab.
Der Spannungsimpuls Vg wird dann vorzugsweise schnell auf die nächste benachbarte Elektrode geschaltet. Ein Ion, welches genug Zeit hatte, wenigstens eine Elektrodenbeabstandung entlang des Ionenmobilitätsseparators 1 zu driften, wird daher die gleiche Kraft erfahren, und wird sich noch einmal in der Richtung, in welcher sich der Spannungspuls Vg bewegt, sich bewegen. Ionen mit einer geringeren Ionenmobilität haben jedoch gegebenenfalls nicht die Zeit gehabt, um weit genug zu driften, um den Einfluß der Spannung, wenn sie auf die benachbarte Elektrode umgeschaltet wird, zu bemerken. Entsprechend werden diese Ionen geringerer Mobilität in wirksamer Weise durch den wandernden Spannungspuls Vg oder die Spannungswellenformen zurückgelassen.
Der Spannungsimpuls Vb bewegt sich vorzugsweise von Elektrode zu Elektrode entlang des Ionenmobilitätsseparators, wobei er die Ionen, die eine ausreichend hohe Ionenmobilität aufweisen, mit sich führt. Wie in den 11 und 12 gezeigt, kann der Ionenmobilitätsseparator 1 daher in einer Ausführungsform als Hochpass-Ionenmobilitätsfilter dienen, so dass Ionen mit Ionenmobilitäten, die größer als ein bestimmter Wert sind, vorzugsweise aus dem Ionenmobilitätsseparator 1 ausgestossen werden, während Ionen mit geringeren Ionenmobilitäten im wesentlichen innerhalb des Ionenmobilitätsseparators gefangen bleiben. 12 zeigt Ionen am Ende eine Spannungswobbels bzw. Spannungsweeps, die aus dem Ionenmobilitätssepartor 1 ausgestossen werden.
Die Sweep- bzw. Wobbelzeit T_sweep des Ionenmobilitässeparators 1 kann dann zur Auswahl einer geringfügig niedrigeren (zwischenliegenden) Ionenmobilität reduziert werden, so dass Ionen mit einer zwischenliegenden bzw. mittleren Ionenmobilität dann nacheinander aus dem Ionenmobilitätsseparator 1 ausgestossen werden können. Durch allmähliches weiteres reduzieren der Wobbel kann ein vollständiger Mobilitätsscan bzw. eine vollständige Mobilitätsabtastung aufgebaut werden, bis der Ionenmobilitätsseparator 1 im wesentlichen von Ionen geleert ist.
Gemäß eines weiteren Betriebsmodus kann die Amplitude des Spannungsimpulses Vg mit jedem Sweep bzw. Wobbel progressiv erhöht werden, wodurch Ionen mit progressiv abnehmenden Ionenmobilitäten in der gleichen Weise gesammelt werden. Unter Berücksichtigung der obigen Gleichung wird verstanden werden, dass durch eine Verdopplung der Spannung die Geschwindigkeit eines Ions verdoppelt wird.
Die Auflösung des Ionenmobilitätsseparators 1 wird zum Teil durch die Wobbelzeit T_sweep oder das Spannungsinkrement bestimmt. Je kleiner der Schritt (d. h. Reduzierung der Wobbelzeit oder Zunahme der Amplitude des Spannungsimpulses) zwischen den benachbarten Wobbeln, desto größer ist die Auflösung des Ionenmobilitätsseparators 1.
Der oben beschriebene Betriebsmodus kann ein Mobilitätsspektrum durch eine Serie bzw. Folge von weiteren Hochpass-Schritten aufbauen. Die Isolierung eines bestimmten Bereiches von Ionenmobilitäten, d. h. ein Bandpassbetrieb, kann jedoch ebenfalls durch Verwendung einer zweistufigen Vorrichtung erreicht werden. Wie in 13 gezeigt, können Ionen mit einer Ionenmobilität die größer als ein bestimmter Wert ist, zum Passieren entlang eines Abschnitts des Ionenmobilitätsseparators 1 eingerichtet sein, indem ein Spannungsimpuls Vg den Ionenmobilitätsseparator 1 passiert. Die Ionen von einer ersten Region 14 bewegen sich in Richtung einer Elektrode 16, die auf einem bestimmten Potential 17 gehalten wird, so dass Ionen mit einer minimalen Ionenmobilität, durch die Elektrode 16 in eine zweite Region 15 gelangen, die vorzugsweise im wesentlichen leer von Ionen ist. Wie in 14 gezeigt, kann, sobald einige Ionen in die zweite Region 15 abgelenkt bzw. mitgerissen worden sind, der wandernde Spannungsimpuls Vg umgekehrt werden, so dass einige Ionen aus der zweiten Region 15 an der gleichen (oder einer anderen) Elektrode vorbei, welche vorzugsweise auf einem geringeren Potential 17' gehalten wird, zurück in die ersten Region 14 abgelenkt bzw. mitgerissen werden können. Der umgekehrte Wobbel bzw. Sweep kann schneller sein, und/oder eine höhere Spannung als der Vorwärtswobbel aufweisen, so dass, wie in 15 gezeigt, Ionen mit Ionenmobilitäten innerhalb eines gewünschten zwischenliegenden Bereiches in der zweiten Region 15 zurückgehalten bzw. gefangen werden können, wobei Ionen höherer und geringerer Ionenmobilität in der ersten Region 14 lokalisiert werden.
Die Auflösung des Ionenmobilitätsseparators 1 ist unter Berücksichtigung des Effektes der Ionendiffusion modelliert worden. Diffusionseffekte vermindern bekanntermaßen die Auflösung eines Driftrohr-Ionenmobilitätsseparators, und die Beziehung zwischen der Driftrohrlänge und dem angewendeten axialen Spannungsabfall ist gegeben durch:
wobei mod X die räumliche Streuung aufgrund von Diffusion, L die Länge des Driftrohres und V der angewendete axiale Spannungsabfall ist.
Zur Erhöhung des Auflösungsvermögens eines Driftrohr-Mobilitätsspektrometers können längere Driftrohre und höhere Spannungen verwendet werden. Ein Vorteil des bevorzugten Ionenmobilitätsseparators 1 besteht jedoch darin, dass die benötigte Spannung relativ niedrig, beispielsweise 10 V bei einem Druck 1 mbar sein kann. Ferner muss die geringe (10 V) Spannung nur auf eine einzige Elektrode zu einem beliebigen Zeitpunkt angewendet werden. Der bevorzugte Ionmobilitätsseparator 1 kann daher unter Verwendung einer Niedrigspannungsquelle eine Ionenmobilitätsseparierung erzielen, wohingegen ein Mobilitätsseparator des herkömmlichen Driftrohrtyps zur Erzielung einer vergleichbaren Ionenmobilitätsseparierung 1000 V benötigen würde.
Weitere Verbesserungen bei der Auflösung können durch mehrmaliges Wobbeln bzw. Ablenkung der Ionen rückwärts und vorwärts durch das gleiche Volumen erzielt werden. Dies hat die Wirkung der Erhöhung der effektiven Länge des Ionenmobilitätsseparators 1, ohne seine tatsächlichen physischen Dimensionen zu erhöhen. Ein kompakter Ionenmobilitätsseparartor wird somit zur Verfügung gestellt. Wie deutlich wird, ermöglicht eine größere Anzahl von Durchgängen durch den Ionenmobilitätsseparator 1 eine größere bzw. bessere Isolierung der gewünschten Spezies bzw. Art von Ionen.
Ionen können aus dem gewobbelten Volumen nach Durchgang der wandernden Spannung gelöscht werden, indem die auf die Elektroden 12 angewendete Wechselspannung oder HF-Spannung auf AUS bzw. OFF geschaltet werden und somit die Ionen aus diesem Abschnitt des Ionenmobilitätsseparators 1 diffundieren können. Nach einer gewünschten Anzahl von Durchgängen durch das gleiche Volumen können die Ionen für eine nachfolgende Massenanalyse aus dem Ionenmobilitätsseparator herausgelassen werden.
Der Ionenmobilitätsseparator 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann vorteilhafterweise mit Tastgraden betrieben werden, die sich 100 annähern, da bewerkstelligt werden kann, dass lediglich Ionen mit einer gewünschten Ionenmobilität ausgestossen werden, während die anderen Ionen für eine weitere Analyse gespeichert werden. Dies stellt einen Gegensatz zu einem feldasymmetrischen Ionenmobilitätsseparator (FAIMS) dar, welcher eine Abtastvorrichtung darstellt, wobei Ionen, die nicht transmittiert werden, an den Wänden der Vorrichtung verloren werden.
Eine Ausführungsform ist denkbar, bei der ein Vierfach-Massenfilter stromabwärts eines bevorzugten Ionenmobilitätsseparators 1 vorgesehen ist, und auf ein diskretes Masse-Ladungs-Verhältnis-Übertragungsfenster eingestellt ist, so dass es dem gewünschten Mobilitätsbereich, der durch den bevorzugten Ionenmobilitätsseparator ausgestossen wird, entspricht. Dies bedeutet, dass die gewünschten Ionen in dem Vierfach-Massenfilter durch die gesamte Vorrichtung hindurch stabil sind. Das Äquivalent eines Abtastexperiments kann daher in einer gestuften Weise ohne Verlust von Tastgrad durchgeführt werden, da nicht ausgestossene Ionen nach wie vor durch den Ionenmobilitätsseparator 1 gespeichert werden.
Zusätzlich zu Ausführungsformen, bei denen ein einziges transientes Gleichspannungspotential oder ein Impuls Vg entlang der Länge des Ionenmobilitätsseparators 1 bewegt wird, kann gemäß weiteren Ausführungen eine wandernde Gleichspannung mit einer sich wiederholenden Wellenform zur Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmmobilitäten verwendet werden. Die Amplitude und die Geschwindigkeit der einen oder der mehreren Gleichspannungswellenformen kann so eingerichtet werden, dass Ionen nicht auf einem einzigen bzw. einzelnen Spannungsimpuls entlang der Driftregion surfen bzw. reiten, sondern über die Spitze aufeinanderfolgender Impulse rollen, wodurch sie eine Folge von kleinen Stößen erhalten, was zu einem Gesamtdrift in Wellenrichtung führt. Die Transit- bzw. Durchgangszeit eines Ions durch den Ionenmobilitätsseparator 1 wird daher von seiner Ionenmobilität abhängen.
Gemäß dieser Ausführungsform kann eine Wanderwellenionenführung zur Bereitstellung der Driftregion verwendet werden. Die Ionenführung kann entweder einen Stapel von Platten oder einen segmentierten Mehrstabsatz umfassen. Eine Ioneneinfangregion stromaufwärts der Driftregion kann mit einem Ionengitter vorgesehen sein, um periodisch Bündel von Ionen aus der Ionenfalle in die Driftregion zu pulsen bzw. pulsartig einzubringen.
Eine wandernde Gleichspannungswellenform kann periodische Impulse bzw. Pulse konstanter Amplitude und Geschwindikeit umfassen. Ein umgekehrter Gleichspannungsgradient kann auf die wandernde Gleichspannungswellenform überlagert werden, so dass das Feld zwischen Impulsen zur Bewegung von Ionen zurück zu dem stromaufwärtigen Ionengatter oder dem Eingang des Ionenmobilitätsseparators 1 wirkt. Eine derartige Gleichspannungswellenform kann die Separierungscharakteristika des Ionenmobilitätsseparators 1 verbessern und kann dazu verwendet werden, zu vermeiden, das Ionen mit einer Ionenmobilität, die kleiner als ein bestimmter Wert ist, mit der wandernden Gleichspannungswelle wandern und aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Gleichspannungs-Potentialwellenform derart sein, dass die Höhe der Spannungsimpulse entlang der Driftregion mit einem aufgrund eines axialen Gleichspannungsgradienten zunehmenden Potential abnehmen. Eine derartige Wellenform kann ebenfalls die Separierung begünstigen. Ferner kann die Gleichspannungswellenform derart sein, dass Ionen mit einer bestimmte Ionenmobilität Gleichgewichtspunkte entlang der Länge der Driftregion finden können, wo der durch die wandernde Gleichspannungswelle bewirkten Bewegung der umgekehrte axiale Gleichspannungsgradient entgegensteht. Ionen unterschiedlicher Mobilität können daher unterschiedliche Gleichgewichtspunkte entlang der Länge des Ionenmobilitässeparators 1 finden, bzw. aufweisen. Eine statische Mobilitätsseparierung kann somit erzeugt werden, und Ionen einer ähnlichen Mobilität in spezifischen Regionen gesammelt werden. Diese Ionen können in einem Bandpassbetrieb transmittiert bzw. übertragen werden. Der eine derartige Spannungswellenform verwendende Betriebsmodus benötigt nicht notwendigerweise ein Ionengatter, da er mit einem kontinuierlichen Ionenstrahl arbeiten kann. Ferner kann das Gleichspannungs-Axial-Feld konstant oder variabel mit der Position sein. Dies kann durch Anwendung von Potentialen auf die Elektroden, die die Ionenführung bilden, geschehen, wobei diese Potentiale linear oder nicht-linear ansteigen. Alternativ kann die Amplitude der wandernden Gleichspannung linear oder nicht-linear abnehmen, während sie von dem Eingang zu dem Ausgang des Ionenmobilitätsseparators 1 fortschreitet. Das Gleichspannungs-Axial-Feld und die Amplitude der wandernden Welle können sich mit der Position ändern. Gemäß einer bestimmten Ausführungsform kann das Gleichspannungs-Axial-Feld von dem Eingang zu dem Ausgang des Ionenmobilitätsseparators kontinuierlich ansteigen, während die Amplitude der wandernden Gleichspannungswelle im wesentlichen konstant bleibt.
Der Gleichstrom- bzw. Gleichspannungs-Axial-Spannungsgradient, die Amplitude der wandernden Welle und die Geschwindigkeit der wandernden Gleichspannungswelle können sich ebenfalls mit der Zeit ändern. Daher können Ionen verschiedener Mobilität zunächst räumlich entlang der Länge der Ionenführung separiert werden, und können dann entlang des Ionenmobilitätsseparators zu dem einen oder dem anderen Ende bewegt werden. Es kann somit bewirkt werden, dass Ionen mit zunehmender oder abnehmender Ordnung ihrer Mobilität aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten.
Ionen, die entsprechend ihrer Ionenmobilität voneinander getrennt bzw. separiert worden sind, können zu dem Ausgang des Ionenmobilitätsseparators 1 bewegt werden, indem entweder der Gleichspannungspotentialgradient verkleinert oder die Amplitude der wandernden Gleichspannungswelle erhöht wird. Diese Ionen können auch durch Verminderung der Geschwindigkeit der wandernden Gleichspannungswelle oder durch Verminderung des Gasdruckes zu dem Ausgang des Ionenmobilitätsseparators 1 bewegt werden. Eine Bewegung der Io nen kann auch durch Ändern einer Kombination dieser Steuerungen erreicht werden. Gemäß einer Ausführungsform können Ionen in der Ordnung ihrer Ionenmobilität veranlasst werden, den Ionenmobilitätsseparator 1 zu verlassen, beginnend mit Ionen der höchsten Mobilität.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die separierten Ionen, entweder durch Erhöhung des Gleichspannungspotentialgradienten und/oder durch Verminderung der Amplitude der wandernden Gleichspannungswelle und/oder durch Erhöhung der Geschwindigkeit der Gleichspannungswelle und/oder durch Erhöhung des Gasdrucks zur Bewegung zu dem Eingang des Ionenmobilitätsseparators veranlasst werden. Gemäß dieser Ausführungsform kann veranlasst werden, dass Ionen über den Bereich, der zunächst der Eingang des Ionenmobilitätsseparators 1 war, in der Ordnung ihrer Mobilität beginnend mit Ionen der geringsten Ionenmobilität emittiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform können die Impulsamplitude, die Wellengeschwindigkeit, der Druck und der axiale Gradient während des Betriebes zur Verbesserung der Separierung variiert werden.
Ein umgekehrter Axial-Spannungsgradient kann zur Verbesserung der Separierung durch konstantes bzw. wiederkehrendes Zurückschicken der Ionen, welche nicht durch die wandernde Gleichspannung übertragen bzw, bewegt worden sind, zum Eingang der Separierungsregion verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform können Ionen zunächst in einer Ionentunnel-Ionenfalle, die aus einem Stapel von 90 Ringelektroden besteht, die jeweils nur 5 mm dick und 1,0 mm voneinander beabstandet sind, gesammelt werden. Die zentrale Öffnung jedes Rings kann einen Durchmesser von 5,0 mm aufweisen, und die Gesamtlänge der Ionentunnel-Ionenfalle kann 134 mm betragen. Eine 2,1 MHz HF-Spannung kann zwischen benachbarten Ringen zur radialen Beschränkung des Ionenstrahles innerhalb der Ionenfalle angewendet werden. Ionen können durch Erhöhung des Gleichspannungspotentials an jedem Ende der Ionenfalle um etwa 5 V in der Ionentunnel-Ionenfalle zurückgehalten werden. Der Druck in der Ionentunnel-Ionenfalle kann etwa 10^–3 mbar betragen.
Ionen können unter Verwendung einer Elektrospray-Ionenquelle kontinuierlich erzeugt werden, und können kontinuierlich in die Ionentunnel-Ionenfalle gerichtet werden. Das Gleichspannungspotential an dem Ausgangsende der Ionenfalle kann dann periodisch vermindert werden, um das Austreten von Ionen aus der Ionenfalle zu ermöglichen. Ionen können wiederholt gesammelt und beispielsweise für 11 ms gespeichert werden, und dann beispielsweise über eine Zeitdauer von 26 ns herausgelassen werden. Die Ionenfalle verlassende Ionen können dann über eine 3 V-Potentialdifferenz beschleunigt werden, und dann optional durch eine Vierfach-Stabsatz-Ionenführung durchgeführt werden. Die Vierfach-Stabsatz-Ionenführung kann in einer Betriebsart so betrieben werden, dass lediglich eine HF-Spannung auf die Stäbe angewendet wird, so dass sie als Ionenführung und nicht als Massenfilter wirkt. Die Vierfach-Stabsatz-Ionenführung verlassende Ionen können in einen Ionenmobilitätsseparator 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform eintreten.
Der Ionenmobilitätsseparator 1 kann aus einer ähnlichen bzw. gleichartigen Ionentunnelanordnung bestehen, wie sie zur anfänglichen Sammlung und Speicherung von Ionen, die von der Ionenquelle emittiert werden, verwendet wird. Der Ionenmobilitätsseparator 1 kann beispielsweise aus einem Stapel von 122 Ringelektroden bestehen, die jeweils 0,5 mm dick sind und eine Beabstandung von 1,0 mm aufweisen. Die zentale Öffnung innerhalb jedes Ringes kann einen Durchmesser von 5,0 mm aufweisen und die Gesamtlänge des Ringstabes 182 mm betragen. Eine 2,4 MHz-HF-Spannung kann zwischen benachbarten Ringen zum radialen Einschließen der Ionen innerhalb des Ionenmobilitätsseparators 1 angewendet werden. Der Druck in dem Ionenmobilitätsseparator 1 kann etwa 2x 10^–2 mbar betragen. Eine wandernde Gleichspannungswelle kann auf den Ionenmobilitätsseparator 1 angewendet werden, und kann aus einem regelmäßigen periodischen Impuls konstanter Amplitude und Geschwindigkeit bestehen.
Die wandernde Gleichspannungswelle kann durch Anwendung einer Gleichspannung auf eine einzelnde Ringelektrode und jede nachfolgende Ringelektrode, die um 9 Ringe entlang des Ringstabes versetzt ist, erzeugt werden. Daher kann eine Wellenlänge λ der Gleichspannungswellenform aus einer Elektrode mit einem angehobenen Gleichspannungspotential gefolgt von 8 Elektroden auf niedrigerem Potential (Referenzpotential) bestehen. Somit kann die Wellenlänge λ gleich sein der Länge von 9 Elektroden oder 13, 5 mm, und der gesamte Ionenmobilitätsseparator kann in etwa äquivalent zu 13,5 λ sein. Die wandernde Gleichspannungswelle kann durch Anwendung von etwa 0,65 V auf jede Ringelektrode über 5 ns vor einer Bewegung der angewendeten Spannung auf die nächste (benachbarte) Ringelektrode erzeugt werden. Somit beträgt die Wellenperiode oder Zykluszeit t gemäß dieser Ausführungsform 45 ns. Dies kann gleichförmig entlang der Län ge des Ionenmobilitätsseparators 1 wiederholt werden. Somit kann die Gleichspannungswellengeschwindigkeit im wesentlichen gemäß einer Ausführungsform gleich 300 m/s sein.
An dem Ausgang des Ionenmobilitässeparators 1 können die Ionen durch einen weiteren Vierfach-Stabsatz hindurchgehen. Dieser weitere Vierfach-Stabsatz kann in einem HF-Modus oder einem Gleichspannungsmodus (d. h. Massenfilterungsmodus) betrieben werden, und kann eingerichtet werden, um lediglich Ionen mit einem bestimmten Masse-Ladungsverhältnis zu transmittieren.
Wenn eine Mischung aus Gramizidin-S (molares Gewicht bzw. Molgewicht 1142 dalton) und Leuzin-Enkephalin (Molgewicht 555 dalton) kontinuierlich ein in eine Elektrospray-Ionenquelle eingeführt wird, werden einfach geladene protonierte Leuzin-Enkephalin-Ionen (Masse/Ladung bzw. m/z 556) und zweifach geladene protonierte Gramizidin-S-Ionen (m/z 572) gesammelt und in der stromaufwärtigen Ionenfalle 4 gespeichert. Diese Ionen können dann periodisch freigelassen werden, und ihre Transitzeiten durch den Ionenmobilitätsseparator 1 gemessen werden. Die Transitzeit bzw. Durchgangszeit der Gramizidin-S-Ionen durch den Ionenmobilitätsseparator 1 kann beispielsweise 2,2 ms ab Freigabe aus der Stromabgasionenfalle 4 betragen, während die Transitzeit von Leuzin-Enkephaain-Ionen beispielsweise etwa 3,1 ms ab Freigabe aus der stromaufwärtigen Ionenquelle 4 betragen. Entsprechend kann die Transitzeit von Gramizidin-S durch den Ionenmobilitätsseparator 1 etwa 940 ns weniger als diejenige für Leuzin-Enkephalin-Ionen betragen. Dies trotz der Tatsache, dass das Masse-Ladungs-Verhältnis von Gramizidin-S (572) etwas größer als dasjenige von Leuzinä-Enkephalin (556) ist und obwohl auch das Gramizidin-S Molekül (Molge wicht 1.142 dalton) größer als das Leuzin-Enkephalin Molekül (Molgewicht 555 dalton) ist. Die kürzere Transitzeit bzw. Durchgangszeit für Gramizidin-S kann dennoch erwartet werden, da Gramizidin-S-Ionen zweifach geladen sind und aufgrund des elektrischen Feldes der wandernden Welle die doppelte Kraft erfahren, die durch einfach geladene Leuzin-Enkephalin-Ionen erfahren wird.
Obwohl doppelt geladene Gramizidin-S-Ionen die doppelte Kraft erfahren, werden sie nicht die zweifache viskose Widerstandskraft erfahren, da die Querschnittsfläche von Gramizidin-S-Ionen nicht doppelt so groß ist wie diejenige von Leuzin-Enkephalin-Ionen. Es kann angenommen werden, dass die relativen Querschnittsflächen in einem Verhältnis von etwa (1.144/556)^2/3 liegen, d. h. in etwa 1,6. Daher sind Gramizidin-S-Ionen mobiler als Leuzin-Enkephalin-Ionen in der Anwesenheit des gleichen elektrischen Feldes und des gleichen hohen Gasdrucks. Daher werden Gramizidin-S-Ionen stärker durch die wandernde Gleichspannungs-Wellenform beeinflusst als Leuzin-Enkephalin Ionen. Als Ergebnis ist die Transitzeit für Gramizidin-S-Ionen durch den Ionenmobilitätsseparator kleiner als diejenige für Leuzin-Enkephalin-Ionen.
16 zeigt ein herkömmliches Massenspektrum von einfach und zweifach geladenen Ionen aus einer Mischung von 0,1 ng/μl Leuzin-Enkephalin und 0,1 ng/μl Gramizidin-S.
17 zeigt ein entsprechend der bevorzugten Ausführungsform erhaltenes Massenspektrum, wobei die Massenspektraldaten, die zur Erzeugung des in 16 dargestellten Spektrums verwendet werden, gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verarbeitet sind, so dass Ionen mit einer Flugzeit, die kleiner ist als ein minimaler Abschneidewert (der als Funktion der Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator 1 variiert wird), zurückgewiesen wurden oder anderweitig vermindert wurden, mit dem Ergebnis, dass einfach geladene Ionen aus Leuzin-Enkephalin im wesentlich im resultierenden Massenspektrum abwesend sind. Es wird aus einem Vergleich der 16 und 17 deutlich, dass gemäß der bevorzugten Ausführungsform das Signal-Rausch-Verhältnis signifikant um einen Faktor von etwa x100 verbessert worden ist. Wenn einfach geladene Ionen als Rauschen angesehen werden, können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gedacht werden, bei denen das Signal-Rausch-Verhältnis von Massenpeaks aufgrund von zweifach oder mehrfach geladenen Analytionen um wenigstens einen Faktor x2, x3, x4, x5, x10, x20, x30, x40, x50, x60, x70, x80, x90, x100, x110, x120, x130, x140, x150, x160, x170, x180, x190, oder x200 verbessert wird.
Gemäß einer Ausführungsform werden 100 Ionenimpulse bzw. – pulse in Intervallen von 10 ms über eine Zeitdauer von 1 s in den Ionenmobilitätsseparator 1 freigegeben. Jeder Ionenimpuls resultiert in 200 Sätzen von Massenspektraldaten, da die Wiederholungsrate zwischen aufeinander folgenden Energetisierungen der Schieberelektrode 6 56 μs betrug. Entsprechende Sätze von Massenspektraldaten, die aus jedem Ionenpuls in den Ionenmobilitätsseparator resultieren, können dann zur Erzeugung von 200 zusammengesetzten Sätzen von Massenspektraldaten summiert werden.
18 zeigt überlagerte Ionenmobilitätsspektren für Leuzin-Enkephalin und Gramizidin-S, und zeigt, dass diese zwei Ionen, die ein ähnliches Masse-Ladungs-Verhältnis aufweisen, unter Verwendung des Ionenmobilitätsseparators 1 auf gelöst werden können.
Die in den 16 bis 18 dargestellten Massenspektren und Ionenmobiliätsspektren wurden unter Verwendung eines Ionenmobiliätsseparators 1 mit einer Anzahl von Ringelektroden und einem konstanten Axial-Gleichspannungsgradienten, wie vorstehend beschrieben, erhalten.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wurde zur Implementierung der bevorzugten Ausführungsform ein Q-Tof Ultima (RTM) API Hybridquadrupol-Orthogonal-Flugzeit-Massenspektrometer (Micromass, Vereinigtes Königreich) modifiziert. Eine schematische Darstellung des Massenspektrometers ist in 19 dargestellt, wobei die Modifikationen bezüglich des Standardinstruments das Ersetzen einer Nur-HF-Ionenführung in der ersten Transferregion 20 durch eine Ionenfalle 4, ein Ionengatter bzw. -gate 7 und einen Ionenmobilitätssepartor 1 und die Modifikation der Nur-HF- (bzw. -RF) Ionenführung in der zweiten Transferregion 21 zur Ermöglichung der Erzeugung eines axialen Spannungsgradienten, beispielsweise durch Bereitstellung einer gestapelten Ring-Ionenführung, sind.
Die Ionenfalle 4, der Ionenmobilitätsseparator 1 und die Ionenführung, die in dem Massenspektrometer gemäß 19 verwendet werden, weisen vorzugsweise eine gestapelte Ringelektrodengeometrie, wie sie in 20 gezeigt ist, auf, wobei benachbarte Elektroden mit Wechselspannungen oder HF-Spannungen mit einer Phasendifferenz von 180°, versorgt werden. Die Ringelektroden sind bevorzugt 0,5 mm dick und bevorzugt von Mitte zu Mitte 1,5 mm beabstandet, so dass sie eine nominale Beabstandung von 1 mm aufweisen und eine Ionentransmissionsöffnung mit einem Durchmesser von 5,0 mm aufweisen.
Die Ionenfalle 4 kann eine Nur-HF-Ionenspeicherregion aufweisen, welche vorzugsweise 75 mm lang ist. Der Ionenmobilitätsseparator 1 gemäß einer Ausführungsform ist 152 mm lang, und weist die gleichen Gleichspannungen oder HF-Spannungen wie die Ionenfalle 4 auf, ist jedoch vorzugsweise zusätzlich axial segmentiert bzw. unterteilt, um die Erzeugung eines axialen elektrischen Feldes zu vereinfachen. Die Elektroden des Ionenmobilitätsseparators 1 können in Gruppen von 4 Elektroden pro Segment gruppiert werden, wobei auf ein Segment eine gemeinsame Gleichspannung angewendet wird. Die Gruppen von 4 Elektroden sind vorzugsweise mittels einer Widerstandskette untereinander verbunden, und die angewendeten Gleichspannungen oder HF-Spannungen können kapazitiv mit jeder gleichphasigen Elektrode gekoppelt sein. Durch Anwendung von verschiedenen Spannungen an jedem Ende der Widerstandskette kann ein axiales elektrisches Gleichspannungsfeld erzeugt werden. Das erzeugte Feld kann auch axial nicht gleichförmig sein, und kann beispielsweise ein leicht gestuftes Profil aufweisen, ähnlich dem in 21 gezeigten. Zwischen der Ionenfalle 4 und dem Ionenmobiliätsseparator 1 ist eine Gatter- bzw. Gatelektrode 7 vorgesehen, um eine gepulste Bereitstellung von Ionen für die Mobilitätsseparierung zu ermöglichen. Die Gateelektrode 7 hat vorzugsweise eine Öffnung von 2 mm, wobei vorzugsweise keine Wechselspannung und HF-Spannung auf die Gatelekektrode 7 angewendet bzw. gegeben wird. Die Gatespannung kann bezüglich der Spannung, die auf die Ionenfalle 4 angewendet wird, bei +10 Volt gehalten werden, um das Einfangen der negativ geladenen Ionen zu vereinfachen. Diese Spannung kann dann über eine kurze Zeitdauer (beispielsweise etwa 200 μs) auf diejenige der Ionenfalle 4 (oder niedriger) vermindert werden bzw. abfallen, so dass Ionen in den Ionenmobilitätsseparator 1 freigegeben werden. Die Gatter- bzw. Gateimpulse können unter Verwendung eines LeCroyLn120 Beliebigwellenformgenerators erzeugt werden. Die Ionenfalle 4 und der Ionenmobilitätsseparator 1 können beispielsweise bei einem Druck von etwa 2,5 mbar betrieben werden. Die angewendete HF-Spannung kann eine Frequenz von 0,8 MHz aufweisen und die Peak-Peak-Spannung kann entsprechend den jeweils interessierenden Massen eingestellt werden. Der Ionenmobilitätsseparator 1 kann mit einer Potenzialdifferenz von 200 Volt betrieben werden, was zu einem durchschnittlichen Feld von 13,2 Volt/cm führt.
Die Stapelring-Ionenführung 21, die stromabwärts des Ionenmobilitätsseparators 1 gemäß der Ausführungsform vorgesehen ist, ist 30,5 mm lang und kann axial segmentiert werden, um die Anwendung eines Gleichspannungs-Axialfeldes zu ermöglichen, um die Transitzeit der Ionenpakete, die durch die Mobilitätsseparierung erzeugt sind, zu vermindern. Die Stapelring-Ionenführung 21 kann auf einem Druck von etwa 10^–3 mbar gehalten werden. Die Ionenführung 21 kann mit einer HF-Spannung einer Frequenz von 1,9 MHz und einer Peak-Peak-Spannung, die entsprechend des interessierenden Massenbereiches eingestellt wird, beaufschlagt werden. Die Potenzialdifferenz über die Ionenführung 21 kann beispielsweise 2 Volt betragen, was zu einem durchschnittlichen Axialfeld von 0,66 Volt/cm führt. Ein Vierfach- bzw. Quadropolmassenfilter 22 und eine Kollisionszelle 23 können stromabwärts des Ionenmobiliätsseparators 1 und der Ionenführung 21 wie in 19 dargestellt vorgesehen sein, um MS/MS-Experimente auszuführen.
Ionen fließen vorzugsweise kontinuierlich von der Ionen quelle, vorzugsweise einer Elektrospray-Ionenquelle 24, in die Ionenfalle 4, und werden dann durch Anwendung einer Gleichspannung auf das Ionengatter am Austritt aus der Ionenfalle 4 gehindert. Die Gate- bzw. Gatterspannung kann dann pulsartig betrieben werden, um die Ionen aus dem Ionenmobilitätsseparator 1 freizugeben, wobei die Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität separieren. Nach Anregung des Ionenmobilitätsseparators 1 passieren die Ionen eine Transferlinse 5, bevor sie den Flugzeit-Analysator 2 zur Massenanalyse passieren.
Zur Bestimmung der Ankunftszeit der mobilitätsseparierten Ionenpakete in dem Flugzeit-Analysator 2 kann ein modifiziertes MassLynx (RTM) Steuer- und Datenakquisitionssystem verwendet werden. Die Akquisition von Flugzeitdaten kann durch den Spannungsimpuls, der auf das Ionengatter 7 zur Freigabe von Ionen in den Ionenmobilitätsseparator 1 angewendet wird, initiiert werden. Die nachfolgenden etwa 200 0rthogonalbeschleunigungsimpulse, die auf die Injektionselektrode 6 des Flugzeit-Massenanalysators 2 angewendet werden (oder Schübe hiervon), können dann als individuelle Massenspektren aufgenommen werden. Die individuellen Massenspektren von sämtlichen n-ten Ausschiebeereignissen können dann zur Bildung einer Anzahl von zusammengesetzten Massenspektren kombiniert werden. Bei 200 Ausschiebeereignissen pro Ionenpuls bzw. Impuls in den Ionenmobilitätsseparator 1 werden 200 zusammengesetzte Massenspektren erzeugt.
Die Dauer der individuellen bzw. einzelnen Mobilitätsakquisitionen hängt von dem interessierenden, zu akquirierenden Massenbereich ab, und als Konsequenz hieraus von der Schieberimpuls-Wiederholungszeit. Wenn beispielsweise ein Mas senbereich von 1.250. Da benötigt wird, entspricht dies einer Schieber-Wiederholungszeit von 50 μs, und das gesamte Mobilitätsexperiment würde über eine Zeitdauer von 10 ms (200 × 50 μs) aufgenommen werden. Die Verwendung von festen 200 Schiebeereignissen pro Mobilitätsspektrum umfasst sämtliche erwarteten Ionendriftzeiten durch den Ionenmobilitätsseparator 1. Das Mobilitätsspektrum kann über 5 s aufsummiert werden und dann für weitere 5 s usw. wiederholt werden, bis die Akquisition bzw. Datenaufnahme angehalten wird.
Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Wechselspannung oder HF-Spannung, mit der die Elektrode bzw. die Elektroden des Ionenmobilitätsseparators 1 und/oder der Ionenfalle 4 beaufschlagt werden, nicht sinusförmig sind, wobei diese beispielsweise die Form einer Rechteckwelle annehmen können.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen wurde hauptsächlich bezüglich der Verarbeitung (oder selektiven Aufnahme) von Massenspektraldaten und der effektiven Ausfilterung von Ionen mit einer Flugzeit (oder einem Masse-Ladungsverhältnis), die außerhalb eines gewünschten Bereiches liegt, als Funktion der Driftzeit beschrieben. Es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Daten in Form von Ionenmobilitätsdaten vorliegen können, welche dann verarbeitet (oder selektiv aufgenommen) werden, um effektiv Ionen mit Driftzeiten (oder Ionenmobilitäten), die außerhalb eines erwünschten Bereiches liegen, auszufiltern.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, sei zu verstehen gegeben, dass der Fachmann zahlreiche Änderungen be züglich Form und Einzelheit ausführen kann, ohne den Rahmen der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, zu verlassen.

Claims

Massenspektrometer mit einem Ionenmobilitätsseparator zum Separieren von Ionen entsprechend Ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen aus dem Ionenmobilitätsseparator über verschiedene bzw. unterschiedliche Zeitintervalle austreten; einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator ausgebildet ist zum Massenanalysieren wenigstens einiger der Ionen einer ersten Gruppe von Ionen, die während eines ersten Zeitintervalls aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten; und Verarbeitungsmitteln, die ausgebildet sind zur: (i) Erzeugung eines ersten Massenspektral-Datensatzes, der Daten umfasst, die der Flugzeit wenigstens einiger der Ionen der ersten Gruppe von Ionen durch die Flugregion entsprechen; und (ii) Verarbeitung des ersten Massenspektral-Datensatzes zur Bildung eines ersten verarbeiteten Massenspektral-Datensatzes, wobei bzw. bei dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einem ersten unerwünschten Ladungszustand relativ zu Ionen mit einem zweiten, unterschiedlichen, gewünschten Ladungszustand reduziert ist.
Massenspektrometer nach Anspruch 1, bei dem Ionen x-Mal in den Ionenmobilitätsseparator gepulst bzw. impulsartig eingebracht werden, und wobei der erste Massenspektral-Datensatz ein zusammengesetzter Satz von Massenspektraldaten ist, der durch Summieren von wenigstens x Sätzen bzw. Mengen von Massenspektraldaten erhalten ist, wobei die x-Sätze von Massenspektraldaten sich auf separate Ionenimpulse bzw. Impulse von Ionen beziehen.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem wenigstens einige der Ionen von wenigstens n weiteren Gruppen von Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator während wenigstens n weiteren Zeitintervallen austreten, bei der Verwendung mit dem Flugzeit-Massenanalysator massenanalysiert werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 3, bei dem die Verarbeitungsmittel vorzugsweise n weitere Massenspektral-Datensätze erzeugen, die jeweils Daten enthalten, die der Flugzeit von wenigstens einigen der Ionen der wenigstens n weiteren Gruppen von Ionen durch die Flugregion entsprechen.
Massenspektrometer nach Anspruch 4, bei dem Ionen vorzugsweise wenigstens x-Mal in den Ionenmobilitätsseparator gepulst werden, und wobei die n weiteren Massenspektral-Datensätze zusammengesetzte Sätze von Massenspektraldaten sind, wobei jeder zusammengesetzte Satz von Massenspektraldaten durch Summieren von wenigstens x Sätzen von Massenspektraldaten erhalten wird, wobei die x Sätze von Massenspektraldaten sich auf separate Impulse von Ionen beziehen.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem die Verarbeitungsmittel die wenigstens n weiteren Massenspektral-Datensätze zur Bildung von wenigstens n weiteren verarbeiteten Massenspektral-Datensätzen verarbeiten, um wenigstens n weiter verarbeitete Massenspektral-Datensätze zu bilden, wobei die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einem ersten, unerwünschten Ladungszustand relativ zu Ionen mit dem zweiten, gewünschten Ladungszustand reduziert wird.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Verarbeitungsmittel den ersten und/oder n weitere Massenspektral-Datensätze durch Verminderung bzw. Dämpfung der Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die kleiner ist als eine minimale Flugzeit, verarbeiten.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Verarbeitungsmittel den ersten und/oder n weitere Massenspektral-Datensätze durch Verminderung der Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die kleiner als eine minimale Flugzeit und größer als eine maximale Flugzeit ist, verarbeiten.
Massenspektormeter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Verarbeitungsmittel den ersten und/oder n weitere Massenspektral-Datensätze durch Verminderung der Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die größer ist als eine maximale Flugzeit ist, verarbeiten.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, bei dem n aus der Gruppe ausgewählt ist, die die folgenden Werte umfasst: (i) 1–10; (ii) 10–20; (iii) 20–30; (iv) 30–40; (v) 40–50; (vi) 50–60; (vii) 60–70; (viii) 70–80; (ix) 80–90; (x) 90– 100; (xi) 100–110; (xii) 110–120; (xiii) 120–130; (xiv) 130–140; (xv) 140–150; (xvi) 150–160; (xvii) 160–170; (xviii) 170–180; (xix) 180–190; (xx) 190–200; (xxi) 200– 250; (xxii) 250–300; (xxiii) 350–400; (xxiv) 400–450; (xxv) 450–500; and (xxvi) > 500.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die minimale Flugzeit und/oder die maximale Flugzeit bei der Verarbeitung der Massenspektral-Datensätze, die in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen erhalten wurden bzw. werden, progressiv verlängert oder verkürzt wird.
Massenspektrometer nach Anspruch 11, bei dem die minimale Flugzeit und/oder die maximale Flugzeit progressiv verlängert oder verkürzt wird in (i) einer im wesentlichen kontinuierlichen Weise; (ii) einer im wesentlichen gestuften Weise, (iii) einer im wesentlichen linearen Weise; (iv) einer im wesentlichen nicht linearen Weise oder (v) einer im wesentlichen exponentiellen Weise.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Verarbeitungsmittel ein Massenspektrum unter Verwendung des ersten verarbeiteten Massenspektral-Datensatzes erzeugen.
Massenspektrometer nach Anspruch 13, bei dem die Verarbeitungsmittel ein Massenspektrum unter Verwendung der wenigstens n weiteren verarbeiteten Massenspektral-Datensätze erzeugen.
Massenspektrometer mit einem Ionenmobilitätsseparator zur Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen über verschiedene bzw. unterschiedliche Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten; einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator zur Massenanalyse wenigstens einiger der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, ausgebildet ist; und Verarbeitungsmitteln, die eingerichtet sind zur: (i) Erzeugung eines ersten Ionenmobilitäts-Datensatzes einschließlich Daten, die einer Driftzeit von wenigstens einigen Ionen durch den Ionenmobilitätsseparator entsprechen; und (ii) Verarbeitung eines ersten Ionenmobilitäts-Datensatzes zur Bildung eines ersten verarbeiteten Ionenmobilitäts-Datensatzes, wobei bzw. bei dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einem ersten unerwünschten Ladungszustand relativ zu Ionen mit einem zweiten, unterschiedlichen, gewünschten Ladungszustand reduziert wird.
Massenspektrometer nach Anspruch 15, bei dem der erste Ionenmobilitäts-Datensatz ein zusammengesetzter Satz von Ionenmobilitätsdaten, der durch Summieren einer Anzahl von Sätzen von Ionenmobilitätsdaten erhalten ist, ist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 15 oder 16, bei dem die Verarbeitungsmittel den ersten und/oder eine Anzahl von weiteren Ionenmobilitäts-Datensätzen durch Verminderung der Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator, die größer als eine maximale Driftzeit ist, verarbeiten.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 15 oder 16, bei dem die Verarbeitungsmittel den ersten und/oder eine Anzahl von weiteren Ionenmobilitäts-Datensätzen durch Verminderung der Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator, die kleiner als eine minimale Driftzeit und größer als eine maximale Driftzeit ist, verarbeiten.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 15 oder 16, bei dem die Verarbeitungsmittel den ersten und/oder eine Anzahl von weiteren Ionenmobilitäts-Datensätzen durch Verminderung der Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator, die kleiner als eine minimale Driftzeit ist, verarbeiten.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 17, 18 oder 19, bei dem die minimale Driftzeit und/oder die maximale Driftzeit bei der Verarbeitung konsekutiver, aufeinanderfolgender oder benachbarter Sätze von Ionenmobilitätsdaten progressiv erhöht oder vermindert wird.
Massenspektrometer nach Anspruch 20, bei dem die minimale Driftzeit und/oder die maximale Driftzeit progressiv erhöht oder vermindert wird in (i) einer im wesentlichen kontinuierlichen Weise; (ii) einer im wesentlichen gestuften Weise; (iii) einer im wesentlichen linearen Weise; (iv) einer im wesentlichen nicht linearen Weise; oder (v) einer im wesentlichen exponentiellen Weise.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 15 bis 21, bei dem die Verarbeitungsmittel unter Verwendung des ersten verarbeiteten Ionenmobilitäts-Datensatzes ein Massenspektrum bilden.
Massenspektrometer nach Anspruch 22, bei dem die Verarbeitungsmittel unter Verwendung einer Anzahl weiterer verarbeiteter Ionenmobilitäts-Datensätze ein Massenspektrum bilden.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der erste Ladungszustand einfach geladene Ionen aufweist bzw. umfasst.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der zweite Ladungszustand mehrfach geladene Ionen umfasst.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Ladungszustand ausgewählt ist aus der Gruppe, die (i) zweifach geladene Ionen; (ii) dreifach geladene Ionen; (iii) vierfach geladene Ionen; (iv) fünf- oder mehrfach geladene Ionen; (v) zwei- und dreifach geladene Ionen; (vi) Ionen mit drei oder mehr Ladungen; und (vii) Ionen mit vier oder mehr Ladungen umfasst.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Ionenmobilitätsseparator eine Anzahl von Elektroden aufweist, wobei jede Elektrode eine Öffnung aufweist, durch welche Ionen bei der Benutzung transmittiert bzw. übertragen werden, wobei ein Gleichspannungsgradient über wenigstens einen Abschnitt des Ionenmobilitätsseparators aufrecht erhalten wird und wenigstens einige der Elektroden mit einer Wechselspannungs- oder Hochfrequenz- bzw. RF-Spannungsquelle verbunden sind.
Ionenmobilitätsseparator nach Anspruch 27, bei dem Ionenmobilitätsseparator aufweist: einen stromaufwärtigen Abschnitt mit einer ersten Anzahl von Elektroden mit Öffnungen, die in einer Vakuumkammer angeordnet sind; und einen stromabwärtigen Abschnitt mit einer zweiten Anzahl von Elektroden mit Öffnungen, die in einer weiteren Vakuumkammer angeordnet sind, wobei die Vakuumkammer bzw. Vakuumkammern durch eine differenzielle Pumpöffnung separiert bzw. getrennt sind.
Massenspektrometer nach Anspruch 28, bei dem einige der Elektroden in dem stromaufwärtigen Abschnitt bei der Verwendung mit einer Wechsel- oder RF- bzw. HF-Spannung mit einer Frequenz im Bereich von 0,1 bis 3,0 MHz beaufschlagt werden.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 28 oder 29, bei dem der stromaufwärtige Abschnitt bei der Verwendung auf einen Druck im Bereich von 0,1 bis 10 mbar gehalten wird.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 28, 29 oder 30, bei den wenigstens einige der Elektroden in dem stromabwärtigen Abschnitt bei der Verwendung mit einer Wechselspannung oder einer HF- bzw. RF-Spannung mit einer Frequenz im Bereich von 0,1 bis 3,0 MHz beaufschlagt werden.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 28 bis 31, bei dem der stromabwärtige Abschnitt bei der Verwendung auf einem Druck im Bereich von 10^–3 bis 10^–2 mbar gehalten wird.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 28 bis 32, bei dem ein erster Gleichspannungsgradient über wenigstens einen Abschnitt des stromaufwärtigen Abschnitts und ein zweiter Gleichspannungsgradient über wenigstens einen Abschnitt des stromabwärtigen Abschnitts bei der Verwendung aufrecht erhalten wird, wobei der erste Gleichspannungsgradient größer als der zweite Gleichspannungsgradient ist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 27 bis 33, bei dem wenigstens 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% oder 95% der Elektroden Öffnungen aufweisen, die im wesentlichen die gleiche Größe oder den gleichen Bereich aufweisen.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 26, bei dem der Ionenmobilitätsseparator einen segmentierten bzw. unterteilten Stabsatz aufweist, wobei ein Gleichspannungsgradient über wenigstens einen Abschnitt des Ionenmobilitätsseparators aufrecht erhalten wird.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 26, bei dem der Ionenmobilitätsseparator ein Driftrohr zusammen mit einer oder mehreren Elektroden zur Aufrechterhaltung eines axialen Gleichspannungsgradienten entlang wenigstens eines Abschnitts des Driftrohrs aufweist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 26, bei dem der Ionenmobilitätsseparator eine Anzahl von Elektroden aufweist, wobei bei der Benutzung eine oder mehrere transiente Gleichspannungen oder eine oder mehrere Gleichspannungswellenformen progressiv auf die Elektroden angewendet werden, so dass wenigstens einige Ionen mit einer ersten Ionenmobilität von anderen Ionen mit einer zweiten, unterschiedlichen Ionenmobilität separiert werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 37, bei dem die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungen oder die eine oder mehreren transienten Gleichspannungswellenformen derart ausgebildet sind, dass wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der Ionen mit der ersten Ionenmobilität entlang des Ionenmobilitätsseparators mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt werden als die Ionen mit der zweiten Ionenmobilität.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 26, bei dem der Ionenmobilitätsseparator eine Anzahl von Elektroden aufweist, wobei bei der Benutzung eine oder mehrere transiente Gleichspannungen oder eine oder mehrere transiente Gleichspannungswellenformen progressiv auf die Elektroden angewendet werden, so dass Ionen in Richtung einer Region des Ionenmobilitätsseparators bewegt werden, wobei wenigstens eine Elektrode ein Potential aufweist, so dass wenigstens einige Ionen mit einer ersten Ionenmobilität das Potential passieren, während wenigstens einige andere Ionen mit einer zweiten, unterschiedlichen Ionenmobilität das Potential nicht passieren werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 39, bei dem die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungen oder die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungswellenformen derart ausgebildet sind, dass wenigstens 10% 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der Ionen mit der ersten Ionenmobilität das Potential passieren.
Massenspektrometer nach Anspruch 39 oder 40, bei dem die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungen oder die eine oder die mehreren Gleichspannungswellenformen derart ausgebildet sind, dass wenigstens 10% 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der Ionen mit der zweiten Ionenmobilität das Potential nicht passieren.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 41, bei dem die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungen oder die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungswellenformen so ausgebildet sind, dass wenigstens 10% 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der Ionen mit der ersten Ionenmobilität im wesentlichen bzw. wesentlich vor den Ionen mit der zweiten Ionenmobilität aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 42, bei dem eine Mehrzahl der Ionen mit der ersten Ionenmobilität eine Zeit t vor einer Mehrzahl der Ionen mit der zweiten Ionenmobilität aus dem Ionenmobiliätsseparator austreten, wobei t in einen Bereich fällt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: (i) < 1 μs; (ii) 1–10 μs; (iii) 10–50 μs; (iv) 50–100 μs; (v) 100–200 μs; (vi) 200– 300 μs; (vii) 300–400 μs; (viii) 400–500 μs; (ix) 500–600 μs; (x) 600–700 μs; (xi) 700–800 μs; (xii) 800–900 μs; (xiii) 900–1000 μs; (xiv) 1,0–1,1 ms (xv) 1,1–1,2 ms; (xvi) 1,2–1,3 ms; (xvii) 1,3–1,9 ms; (xviii) 1,4–1,5 ms; (xix) 1,5–1,6 ms; (xx) 1,6–1,7 ms; (xxi) 1,7–1,8 ms; (xxii) 1,8-1,9 ms; (xxiii) 1,9–2,0 ms; (xxiv) 2,0–2,5 ms; (xxv) 2,5– 3,0 ms; (xxvi) 3,0–3,5 ms; (xxvii) 3,5–4,0 ms; (xxviii) 4,0–4,5 ms; (xxix) 4,5–5,0 ms; (xxx) 5–10 ms; (xxii) 10–15 ms; (xxxii) 15–20 ms; (xxxiii) 20–25 ms; and (xxxiv) 25–30 ms.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 26, bei dem der Ionenmobilitätsseparator eine Anzahl von Elektroden aufweist, wobei bei der Verwendung eine oder mehrere transiente Gleichspannungen oder eine oder mehrere transiente Gleichspannungswellenformen progressiv auf die Elektroden aufgebracht bzw. angewendet werden, so dass (i) Ionen in Richtung einer Region des Ionenmobilitätsseparators bewegt werden, wobei bzw. in der wenigstens eine Elektrode ein erstes Potential aufweist, so dass wenigstens einige Ionen mit ersten und zweiten unterschiedlichen Ionenmobilitäten das erste Potential passieren, während andere Ionen mit einer dritten, unterschiedlichen Ionenmobilität das erste Potential nicht passieren; und dann (ii) Ionen mit den ersten und zweiten Ionenmobilitäten in Richtung einer Region des Ionenmobilitätssepararots bewegt werden, wobei bzw. in der wenigstens eine Elektrode ein zweites Potential aufweist, so dass wenigstens einige Ionen mit der ersten Ionenmobilität das zweite Potential passieren, während weitere Ionen mit der zweiten, unterschiedlichen Ionenmobilität das zweite Potential nicht passieren.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 44, bei dem die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungen (i) einen Potentialhügel oder eine Potentialbarriere; (ii) eine Potentialsenke; (iii) eine Kombination aus einem Potentialhügel oder einer Potentialbarriere und einer Potentialsenke; (iv) eine Anzahl von Potentialhügeln oder -barrieren; (v) eine Anzahl von Potentialsenken oder (vi) eine Kombination von einer Anzahl von Potentialhügeln oder -barrieren und einer Anzahl von Potentialsenken erzeugen.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 45, bei dem die eine oder die mehreren transienten Gleichspannugnswellenformen (i) eine sich wiederholende Wellenform; oder (ii) eine Rechteckwelle umfassen.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 46, bei dem die die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungswellenformen eine Anzahl von Potentialspitzen oder -senken erzeugen, die durch Zwischenregionen voneinander getrennt sind.
Massenspektrometer nach Anspruch 47, bei der der Gleichspannungsgradient in den Zwischenregionen (i) von Null verschieden, (ii) positiv, (iii) negativ, (iv) linear, (v) nicht linear, oder (vi) exponentiell ansteigend, oder (vii) exponentiell abfallend ausgebildet ist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 47 oder 48, bei dem die Amplitude der Potentialspitzen oder -senken (i) im wesentlichen konstant bleibt, (ii) progressiv größer oder kleiner wird, oder (iii) linear oder nicht linear zunimmt oder abnimmt.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 49, bei dem bei der Verwendung ein axialer Gleichspannungsgradient entlang wenigstens eines Abschnitts der Länge des Ionenmobilitätsseparators aufrecht erhalten wird, wobei der axiale Spannungsgradient mit der Zeit variiert.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 50, bei dem der Ionenmobilitätsseparator 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 or >30 Segmente aufweist, wobei jedes Segment 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 or >30 Elektroden aufweist, und wobei die Elektroden in einem Segment im wesentlichen auf dem gleichen Gleichspannungspotential gehalten werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 51, bei dem eine Anzahl von Segmenten im wesentlichen auf dem gleichen Gleichspannungspotential gehalten wird.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 51 oder 52, bei dem jedes Segment bei der Benutzung im wesentlichen auf dem gleichen Gleichspannungspotential wie das nachfolgende y-te Segment gehalten wird, wobei y=3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 oder >30 ist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 53, bei dem Ionen bei der Benutzung radial innerhalb des Ionen mobilitätsseparators mittels eines Wechselspannungsfeldes oder eines RF- bzw. HF-elektrischen Feldes eingeschlossen werden.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 54, bei dem Ionen bei der Benutzung innerhalb des Ionenmobilitätsseparators in einer Pseudopotentialsenke radial eingeschlossen sind bzw. werden, und axial entlang des Ionenmobilitätsseparators mittels einer realen Potentialbarriere oder -senke bewegt werden.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 55, bei dem bei der Benutzung eine oder mehrere Gleichspannungs- oder RF- bzw. HF-Spannungswellenformen auf wenigstens einige der Elektroden angewendet werden, so dass die Ionen entlang wenigstens eines Abschnitts der Länge des Ionenmobilitätsseparators gedrängt werden.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die minimale, durchschnittliche oder maximale Durchgangs- bzw. Transitzeit von Ionen durch den Ionenmobilitässeparator aus der Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: (i) kürzer oder gleich 20 ms, (ii) kürzer oder gleich 10 ms, (iii) kürzer oder gleich 5 ms, (iv) kürzer oder gleich 1 ms, und (vi) kürzer oder gleich 0,5 ms.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Ionenmobiliätsseparator bei der Benutzung auf einem Druck gehalten wird, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: (i) größer oder gleich 0,0001 mbar; (ii) größer oder gleich 0,0005 mbar; (ii) größer oder gleich 0,001 mbar; (iv) größer oder gleich 0,005 mbar; (v) größer oder gleich 0,01 mbar; (vi) größer oder gleich 0,05 mbar; (vii) größer oder gleich 0,1 mbar; (viii) größer oder gleich 0,5 mbar; (ix) größer oder gleich 1 mbar; (x) größer oder gleich 5 mbar; (xi) größer oder gleich 10 mbar.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Ionenmobiliätsseparator bei der Benutzung auf einem Druck gehalten wird, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: (i) kleiner oder gleich 10 mbar; (ii) kleiner oder gleich 5 mbar; (iii) kleiner oder gleich 1 mbar; (iv) kleiner oder gleich 0,5 mbar; (v) kleiner oder gleich 0,1 mbar; (vi) kleiner oder gleich 0,05 mbar; (vii) kleiner oder gleich 0,01 mbar; (viii) kleiner oder gleich 0,005 mbar; (ix) kleiner oder gleich 0,001 mbar; (x) kleiner oder gleich 0,0005 mbar; und (xi) kleiner oder gleich 0,0001 mbar.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Ionenmobilitätsseparator bei der Benutzung auf einem Druck gehalten wird, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: (i) zwischen 0,0001 und 10 mbar; (ii) zwischen 0,0001 und 1 mbar; (iii) zwischen 0,0001 und 0,1 mbar; (iv) zwischen 0,0001 und 0,01 mbar; (v) zwischen 0,0001 und 0,001 mbar; (vi) zwischen 0,0001 mbar und 10 mbar; (vii) zwischen 0,0001 und 1 mbar; (viii) zwischen 0,001 und 0,1 mbar; (ix) zwischen 0,001 und 0,01 mbar; (x) zwischen 0, 01 und 10 mbar; (xi) zwischen 0, 01 und 1 mbar; (xii) zwischen 0,01 und 0,1 mbar; (xiii) zwischen 0,1 und 10 mbar; (xiv) zwischen 0,1 und 1 mbar; und (xv) zwischen 1 und 10 mbar.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Ionenmobilitätsseparator bei der Benutzung auf einem Druck gehalten wird, so dass eine viskoser Zug auf Ionen ausgeübt wird, die den Ionenmobilitätsseparator passieren.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 61, bei dem bei der Benutzung die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungen oder die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungswellenformen zunächst an einer ersten axialen Position bereitgestellt sind, und dann nachfolgend bei zweiten und dann dritten unterschiedlichen axialen Positionen entlang des Ionenmobiliätsseparators bereitgestellt werden.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 62, bei dem die eine oder die mehreren Gleichspannungen oder die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungswellenformen sich von einem Ende des Ionenmobilitätsseparators zu einem anderen Ende der Ionenmobilitätsseparators bewegen, so dass wenigstens einige Ionen entlang des Ionenmobiliätsseparators gedrängt werden.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 63, bei dem die eine oder die mehreren Gleichspannungen oder die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungswellenformen sich entlang des Ionenmobilitätsseparators bewegen mit einer Geschwindigkeit, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: (i) 10–250 m/s; (ii) 250–500 m/s; (iii) 500–750 m/s; (iv) 750–1000 m/s; (v) 1000–1250 m/s; (vi) 1250–1500 m/s; (vii) 1500–1750 m/s; (viii) 1750–2000 m/s; (ix) 2000–2250 m/s; (x) 2250–2500 m/s; (xi) 2500–2750 m/s; (xii) 2750–3000 m/s; und (xiii) > 3000 m/s.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 64, bei dem zwei oder mehrere transiente Gleichspannungen oder zwei oder mehrere transiente Gleichspannungswellenformen gleichzeitig durch den Ionenmobilitätsseparator hindurchlaufen bzw. diesen passieren.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem bei der Benutzung ein kontinuierlicher Ionenstrahl bei der Benutzung an einem Eingang des Ionenmobiliätsseparators empfangen wird
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 65, bei dem bei der Benutzung Pakete von Ionen an einem Eingang des Ionenmobilitätsseparators empfangen werden.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Ionenmobilitätsseparator besteht aus (i) 10–20 Elektroden; (ii) 20–30 Elektroden; (iii) 30–40 Elektroden; (iv) 40–50 Elektroden; (v) 50–60 Elektroden; (vi) 60–70 Elektroden; (vii) 70–80 Elektroden; (viii) 80–90 Elektroden; (ix) 90–100 Elektroden; (x) 100–110 Elektroden; (xi) 110–120 Elektroden; (xii) 120–130 Elektroden; (xiii) 130–140 Elektroden; (xiv) 140–150 Elektroden; oder (xv) mehr als 150 Elektroden.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%; 70%, 80%, 90%, oder 95% der Elektroden, die den Ionenmobilitätsseparator bilden, sowohl mit einer Gleichspannungs- als auch einer Wechselspannungs- oder RF- bzw. HF-Spannungsversorgung verbunden sind.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem axial benachbarte Elektroden des Ionenmobiliätsseparator mit Wechselspannungen oder HF- bzw. RF-Spannungen mit einer Phasendifferenz von 180°C versorgt bzw. beaufschlagt werden.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Ionenquelle, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: (i) Elektrospray- bzw. Elektrosprüh-Ionenquelle ("ESI"), (ii) ein Atmosphärendruck-Chemische-Ionisatons-Ionenquelle ("APCI"), (iii) eine Atmosphärendruck-Photo-Ionisations-Ionenquelle ("APPI"), (iv) eine matrixunterstützte Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("MALDI"), (v) eine Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("LDI"), (vi) eine induktiv gekoppelte Plasma-Ionenquelle ("ICP"), (vii) eine Elektronen-Auftreff- bzw. -Impact-Ionenquelle ("EI"), (viii) eine chemische Ionisations-Ionenquelle ("CI"), (ix) eine Schnelle-Atom-Bombardement-Ionenquelle ("FAB"), (x) eine Flüssig-Sekundär-Ionenmassenspektrometrie-Ionenquelle ("LSIMS"), (xi) eine Feldionisations-Ionenquelle ("FI") oder (xii) eine Felddesorptions-Ionenquelle ("FD").
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer kontinuierlichen Ionenquelle.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 71, ferner mit einer gepulsten Ionenquelle.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 71, 72, oder 73, bei dem die Ionenquelle mit einem Gas-Chromatographen ("GC") oder einem Flüssig-Chromatographen ("LC") gekoppelt ist.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Flugzeit-Massenanalysator eine Injektions- bzw. Einspritzelektrode für das Einspritzen wenigstens einiger Ionen in eine Richtung im wesentlichen orthogonal oder parallel bezüglich einer Achse, entlang der Ionen zunächst in den Flugzeit-Massenanalysator eintreten, aufweist.
Massenspektrometer nach Anspruch 75, ferner mit einer Ionenfalle stromaufwärts des Flugzeit-Massenanalysators zum Speichern und periodischen Freigeben von Ionen in den Flugzeit-Massenanalysator.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Ionenfalle zum Speichern und periodischen Freigeben von Ionen in den Ionenmobilitätsseparator.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Kollisionszelle, wobei in einem Betriebsmodus wenigstens einige Ionen, die in die Kollisionszelle eintreten, fragmentiert werden.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einem Massenfilter stromabwärts des Ionenmobilitätsseparators.
Massenspektrometer mit: einem Ionenmobilitätsseparator zur Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen über unterschiedliche bzw. verschiedene Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten; einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenalalysator zur Massenanalyse wenigstens einiger der Ionen einer ersten Gruppe von Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator während eines ersten Zeitintervalls austreten, ausgebildet ist; und Verarbeitungsmitteln, die zur Aufnahme der Flugzeit einiger der Ionen der ersten Gruppe von Ionen durch die Flugregion zur Bildung eines ersten Massenspektral-Datensatzes ausgebildet sind, wobei bzw. bei dem die Intensität oder Signi fikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die kleiner als eine minimale Flugzeit ist, reduziert wird.
Massenspekrometer mit: einem Ionenmobilitätsseparator zur Separierung von Ionen entsprechend Ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen über unterschiedliche bzw. verschiedene Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitässeparator austreten; einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator zur Massenanalyse wenigstens einiger der Ionen einer ersten Gruppe von Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator während eines ersten Zeitintervalls austreten, ausgebildet ist; und Verarbeitungsmitteln, die zur Aufnahme der Flugzeit einiger der Ionen der ersten Gruppe von Ionen durch die Flugregion zur Bildung eines ersten Massenspektral-Datensatzes ausgebildet sind, wobei bzw. bei dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die kleiner als eine minimale Flugzeit und größer als eine maximale Flugzeit ist, reduziert wird.
Massenspektrometer mit: einem Ionenmobilitätsseparator zur Separierung von Ionen entsprechend Ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen über unterschiedliche bzw. verschiedene Zeitintervalle aus dem Ionenmobiliätsseparator austreten; einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator zur Massenanalyse wenigstens einiger der Ionen einer ersten Gruppe von Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator während eines ersten Zeitintervalls austreten, ausgebildet ist; und Verarbeitungsmitteln, die zur Aufnahme der Flugzeit einiger der Ionen der ersten Gruppe von Ionen durch die Flugregion zur Bildung eines ersten Massenspektral-Datensatzes ausgebildet sind, wobei bzw. bei dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Flugzeit, die größer als eine maximale Flugzeit ist, reduziert wird.
Massenspektrometer mit: einem Ionenmobilitätsseparator zur Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen über unterschiedliche bzw. verschiedene Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten; einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator zur Massenanalyse wenigstens einiger der Ionen einer ersten Gruppe von Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator während eines ersten Zeitintervalls austreten, ausgebildet ist; und Verarbeitungsmitteln, die zur Aufnahme der Driftzeit einiger der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, zur Bildung eines ersten Massenspektral-Datensatzes ausgebildet sind, wobei bzw. bei dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator, die größer als eine maximale Driftzeit ist, reduziert wird.
Massenspektrometer mit: einem Ionenmobilitätsseparator zur Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen über unterschiedliche bzw. verschiedne Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten; einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator zur Massenanalyse wenigstens einiger der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, ausgebildet ist; und Verarbeitungsmitteln, die zur Aufnahme der Driftzeit von wenigstens einigen der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, zur Bildung eines ersten Ionenmobilitäts-Datensatzes ausgebildet sind, wobei bzw. bei dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator, die kleiner als eine minimale Driftzeit und größer als eine maximale Driftzeit ist, reduziert wird.
Massenspektrometer mit: einem Ionenmobilitätsseparator zur Separierung von Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität, so dass Ionen über unterschiedliche bzw. verschiedene Zeitintervalle aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten; einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Flugregion, wobei der Flugzeit-Massenanalysator zur Massenanalyse wenigstens einiger der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, ausgebildet ist; und Verarbeitungsmitteln, die zur Aufnahme der Driftzeit wenigstens einiger der Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsseparator austreten, zur Bildung eines ersten Ionenmobilitäts-Datensatzes ausgebildet sind, wobei bzw. bei dem die Intensität oder Signifikanz von Ionen mit einer Driftzeit durch den Ionenmobilitätsseparator, die kleiner als eine minimale Driftzeit ist, reduziert wird.