DE602004007514T2

DE602004007514T2 - Verfahren und vorrichtung zur tandemmassenspektroskopie zum erstellen eines vollständigen spektrums für alle massen

Info

Publication number: DE602004007514T2
Application number: DE602004007514T
Authority: DE
Inventors: Alexander Cheadle Hulme MAKAROV
Original assignee: Thermo Finnigan LLC
Current assignee: Thermo Finnigan LLC
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2024-05-29
Also published as: GB2402260B; EP1629519A2; JP2006526265A; GB2402260A; CN100555554C; ATE366992T1; CA2527081A1; DE602004007514D1; GB0312447D0; WO2004107388A2; US7399962B2; EP1629519B1; JP4824545B2; WO2004107388A3; US7728290B2; US20070023629A1; CA2527081C; US20080258053A1; CN1799119A

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Gerät zur Massenspektronomie, und insbesondere auf Gesamtmassen-MS/MS unter Verwendung von elektrostatischen Fouriertransform-Ionenfallen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Tandem-Massenspektronomie oder MS/MS ist eine wohlbekannte Technik, die eingesetzt wird, um bei einem Spektrometer das Verhältnis von Signal zu Rauschen zu verbessern, und die es ermöglicht, Analytionen eindeutig zu identifizieren. Während die Signalintensität bei MS/MS (im Vergleich zu MS-Techniken mit einer Stufe) reduziert werden kann, fällt die Reduktion des Rauschlevels viel deutlicher aus.
Tandem-Massenspektrometer werden verwendet, um eine große Bandbreite von Materialien zu analysieren, wozu auch organische Substanzen wie pharmazeutische Präparate, Umweltverbindungen und Biomoleküle gehören. Sie sind insbesondere für die DNA- und Proteinsequenzierung nützlich. Bei solchen Anwendungen besteht ein wachsendes Interesse daran, die Analysezeit zu verkürzen. Zurzeit können Liquidchromotographie-Trennungsverfahren angewendet werden, um Massenspektren von Proben zu gewinnen. LC-Techniken erfordern oft die Anwendung von „Peak-Parking", um vollständige Spektralinformationen zu gewinnen, und unter Fachleuten besteht ein allgemeiner Kon sens darüber, dass die Erfassungszeit, die erforderlich ist, um die vollständigen Informationen über alle Spitzen in einem Massenspektrum zu erhalten, eine erhebliche zusätzliche Zeitbelastung für die Untersuchungsprogramme darstellt. Daher besteht ein Bedarf daran, bei der MS/MS höhere Durchgangsraten zu erreichen.
Unter Anwendung von Tandem-Massenspektronomie kann eine Strukturaufklärung bei ionisierten Molekülen ausgeführt werden, wobei in einer ersten Analysestufe oder in einem ersten Massenanalysator (MS 1) ein Prekursorion ausgewählt wird. Dieses Prekursorion wird einer Fragmentierung unterworfen, typischerweise in einer Kollisionszelle, und Fragmentionen werden in einem Analysator der zweiten Stufe (MS2) analysiert. Dieses oft angewendete Fragmentationsverfahren ist als Kollisionsinduzierte Dissoziation (CID) bekannt. Wie auch immer, andere passende Dissoziationsverfahren umfassen Oberflächeninduzierte Dissoziation (SID), Photoneninduzierte Dissoziation (PID) oder metastabile Zerfalle.
Zurzeit gibt es mehrere Typen von Tandem-Massenspektrometer-Geometrien, die auf dem Fachgebiet in verschiedenen geometrischen Anordnungen bekannt sind, wozu räumliche, zeitliche sowie rämlich-zeitliche Sequenzierung gehören.
Bekannte Geometrien, die auf räumlichen Sequenzen beruhen, umfassen magnetische Sektorhybride, von denen einige bekannte Systeme in „Tandem Mass Spectronomy" vorgestellt werden, welches von W.F. McLafferty bearbeitet und von Wiley Inter- Science, New York, 1983 herausgegeben wurde; Spektrometer mit einer Quadrupol-Flugzeit (TOF/time-of-flight), die von Maurice et al in „Rapid Communications in Mass Spectrometry", 10 (1996) 889-896 beschrieben werden; oder TOF-TOF, welches in US 5.464.985 beschrieben wurde. Wie in Hoagland-Hyzer's Aufsatz „Analytical Chemistry 72" (2000), 2737-2740 beschrieben wird, konnte der erste TOF-Analysator durch eine Dissozionsvorrichtung ersetzt werden, die auf einem abweichenden Ionenmobilitätsprinzip beruht. Der relativ langsame zeitliche Verlauf einer Prekursorionendissoziation bei einem Ionenbewegungsspektrometer erlaubt die Erfassung einer Reihe von TOF-Spektren im Zuge jedes Scans. Wenn zwischen dem Ionenmobilitätsspektrometer und dem TOF-Detektor Fragmentationsmittel vorhanden sind, wird Gesamtmassen-MS/MS möglich, allerdings mit sehr niedriger Prekursorionenauflösung.
Massenspektrometer, die auf einer zeitlichen Sequenzierung beruhen, umfassen Ionenfallen, wie z. B. die Paul-Falle, die von March et al in „Quadrupole Storage Mass Spectrometry", welches von John Wiley, Chichester, 1989 veröffentlicht wurde; beschrieben wird, oder FTICR-Spektrometer, wie sie von A.G. Marshall et al beschrieben wurden, „Optical and Mass Spectrometry", Elsevier, Amsterdam 1990; oder LT-Spektrometer wie in US 5,420,425 offenbart.
Zu den bekannten Spektrometern, die auf einer raum-zeitlichen Sequenzierung beruhen, gehören 3D Fallen-TOF (wie jene, die in WO 99/39368 vorgestellt wird, bei dem die TOF nur für hohe Massepräzision und für die gleichzeitige Erfassung aller Frag mente verwendet wird); FT-ICR, wie das von Belov et al in „Analytical Chemistry", Band 73, Nr. 2, 15. Januar 2001, S. 253 vorgestellte Spektrometer (welches durch die langsame Erfassungszeit der MS2 eingeschränkt ist); oder das LT-TOF Spektrometer (wie es z. B. in US 6,011,259 vorgestellt wird, wobei es nur das Prekursorion überträgt, aber von dem die Erfinder behaupten, dass es einen Arbeitszyklus von 100% erreicht hat).
All diese existierenden Massenspektrometer können lediglich eine Sequenzanalyse von MS/MS-Spektren liefern, d. h. jeweils eine Prekursormasse zu einer Zeit. Anders ausgedrückt ist es unter Verwendung dieser vorhandenen Massenspektrometer nicht möglich, Gesamtmassen-Spektren für alle Prekursormassen im Zuge einer einzigen Analyse zu liefern. Ungenügende dynamische Bereiche und Erfassungsgeschwindigkeiten von MS-2-Massenspektrometern werden als einschränkende Faktoren der Leistungsfähigkeit des Spektrometers angesehen.
Diese Probleme mit dem dynamischen Bereich und der Erfassungsgeschwindigkeit wurden teilweise für Fouriertransform-Ionencyclotronresonanz(FTICR)-Massenspektrometer untersucht, wie in „Analytical Chemistry", 1990, 62, 698-703 (Williams, E.R. et al) und im „Journal of the American Chemical Society", 115 (1993) 7854, Ross, C.W. et al. Es wurden zwei verschiedene Mehrfachnutzungs-Methoden dargelegt, bei denen eine Multikanalanordnung verwendet wird. Diese sind die folgenden:
Zweidimensionale Hadamard/FTICR-Massenspektronomie
Bei diesem Verfahren wird eine Sequenz von linear unabhängigen Kombinationen von Prekursorionen zur Fragmentierung ausgewählt, um eine Kombination von Fragment-Massenspektren zu liefern. Die Kodierung/Dekodierung der gewonnenen „maskierten" Spektren wird durch die Hadamard-Transformationsalgorithmen geliefert. Williams, E.R. et al (oben aufgeführt) haben gezeigt, dass in Experimenten mit einer reduzierten Spektrenerfassungszeit von N/4-fach für N verschiedene Prekursorionen ein gegebenes Verhältnis von Signal zu Rauschen erzielt werden konnte.
Zweidimensionale Fourier-/FTICR-Massenspektronomie
Bei diesem Verfahren wird eine Exzitationswellenform zur Anregung aller Prekursorionen eingesetzt. Dies liefert verschiedene Anregungszustände für verschiedene Prekursorionenmassen. Durch die Anwendung von gespeicherten Verfahren der Wellenform-Fourier-Inversionumwandlungen (SWIFT) entsteht eine Exzitationswellenform mit einer sinusförmigen Funktion der Prekursorionenfrequenz, wobei sich die Frequenz der sinusförmigen Frequenz mit jeder Erfassung erhöht. Infolge dessen werden die Intensitäten der Fragmentione für ein bestimmtes Prekursorion ebenfalls je nach der angewendeten Exzitation moduliert. Durch eine umgekehrte 2D-Fouriertransformation, die auf eine Reihe von Störsignalen angewendet wurde, wird eine 2D-Karte gebildet, die die Fragmentionen eindeutig ihren Prekursoren zuordnet.
Nach Marshall, A.G. (oben aufgeführt) erfordert die erste Methode wesentlich weniger Datenspeicherung, und die zweite Metho de erfordert keine vorherige Kenntnis des Prekursorionenspektrums. Wie auch immer, praktisch gesehen sind beide Techniken nicht mit im gängigen Separationstechniken wie z. B. HPLC und CE kompatibel. Der Grund dafür ist die relativ niedrige Geschwindigkeit der FTICR-Erfassung (die zurzeit nicht schneller ist als einige wenige Spektren pro Sekunde) und die relativ große Anzahl von erforderlichen Spektren. Außerdem kann das Analyt innerhalb weniger Sekunden erhebliche Intensitätsveränderungen zeigen (bei den am häufigsten verwendeten Separationsmethoden), sofern die LC-Separationsmethode nicht unter Verwendung von relativ mühsamen „Peak-Parking"-Verfahren künstlich „angehalten" wird. Außerdem kann die Verwendung von Peak-Parking-Verfahren die Erfassungszeit für Spektren bedeutend erhöhen.
GB-A-2,378,312 , WO-A-02/078046 und „Interfacing the Orbitrap Mass Analyzer to an Electrospray Ion Source" von M. Hardman und A. Makarov, in „Analytical Chemistry", Band. 75, Nr. 7, April 2003, beschreiben ein Massenspektrometerverfahren und -gerät, bei welchem eine elektrostatische Falle verwendet wird. Es wird eine kurze Beschreibung von einigen MS/MS-Modi gegeben, welche für diese Anordnung verfügbar sind. Allerdings werden die Probleme, die mit MS/MS Gesamtmassen-Analyse in der Falle zusammenhängen, nicht angesprochen. Die Prekursorionen werden aus der Speicherquadrupole ausgegeben und durch TOF-Fokussierung in ein einheitliches Paket zusammengefasst, so dass die Ionen, die dasselbe Massen-Ladungs-Verhältnis aufweisen, im Wesentlichen zum selben Zeitpunkt in die Falle eintreten.
Die Flugbahnen der Ionen in einer elektrostatischen Falle werden von Makarov in „Electrostatic Axially Harmonic Orbital Trapping: A High Performance Technique of Mass Analysis", Journal of Analytical Chemistry, Band. 72, S. 1156-1162 (2000) beschrieben. Aus den Bewegungsgleichungen, die in Makarovs Aufsatz dargelegt werden, folgt, dass die Axialfrequenz von der Energie und der Position der Ionen in der Falle (oder der Phase der Ionen beim Eintritt in die Falle) unabhängig ist. So wird also die Axialfrequenz der Ionenbewegung für die Massenanalyse verwendet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren der Massenspektrometrie unter Verwendung einer Ionenfalle, wie sie in Anspruch 1 beschrieben wird. Die Falle ist vorzugsweise eine elektrostatische Falle. Vorzugsweise können durch das Verfahren zwei oder mehr Fragmentionengruppen mit demselben Massen-Ladungs-Verhältnis m₁/z₁ voneinander unterschieden werden, welche von verschiedenen Prekursorionengruppen mit unterschiedlichen Massen-Ladungs-Verhältnissen M₁/Z₁, M₂/Z₂ etc. abgeleitet sind, wenn das elektrische Feld verzerrt wird. Die Verzerrung bewirkt, dass sich die Frequenz der (axialen) Oszillation der Ionengruppe in Relation zu der anderen Ionengruppe verändert. So können zwei zuvor nicht voneinander unterscheidbare Ionengruppen nun durch die Veränderung der Axialfrequenz in Relation zueinander unterschieden werden. Die Position kann entweder die Position der Ionenformation (z. B. bei der Verwendung von MALDI-Ionenquellen) oder aber die Position sein, an der Ionen aus der Zwischenspeicherung z. B. in einer RF-Fallenvorrichtung abgegeben werden.
Es ist möglich, jede Ionengruppe, die von unterschiedlichen Prekursorionen abgeleitet wurde, zu „kennzeichnen", da jeder beliebige der Parameter (z. B. die Bewegungsamplitude für jede Gruppe in der elektrostatischen Falle, oder die Ionenenergie in jeder Gruppe, oder die Anfangsphase der Oszillation jeder Gruppe in der elektrostatischen Falle) in der elektrostatischen Falle abhängig von T ist (wobei T die TOF eines Ions von seinem Ausstoßort zum Eingang der elektrostatischen Falle ist), und T wiederum vom Massen-Ladungs-Verhältnis des Prekursor- und/oder Fragmentions abhängig ist. Das Verfahren weist insofern weitere Vorteile auf, als dass mit seiner Hilfe ein volles Spektrum für jedes der vielen Prekursorionen in einem individuellen Spektrum gewonnen werden kann, wenn z. B. die Erkennung in dem elektrostatischen Feld mit Hilfe gängiger Bildflusserkennungsverfahren durchgeführt wird.
Die Bestimmung der Unterschiede von Bewegungsamplituden und -energien für jede der Fragmentionengruppen kann durch die Verzerrung des elektrischen Feldes in der elektrostatischen Falle erzielt werden. Auf diese Weise ist die Axialfrequenz der Flugbahnen von jedem der Fragmentionen (welche dasselbe Massen-Ladungs-Verhältnis m₁/z₁ aufweisen) in der Falle nicht mehr von den Ionenparametern unabhängig.
Vorzugsweise wird das elektrische Feld lokal verzerrt, indem eine Elektrode einer elektrischen Spannung ausgesetzt wird. Die Ver zerrung des elektrischen Feldes kann so eingestellt werden, dass sich die axiale Oszillationsfrequenz eines Fragmentions, das sich relativ nahe an der Verzerrung befindet, von der axialen Oszillationsfrequenz des anderen Fragmentions, das sich relativ weit weg von der Verzerrung befindet, unterscheidet. So können Fragmentione mit demselben Massen-Ladungs-Verhältnis m₁/z₁, die allerdings von Prekursorionen mit unterschiedlichen Massen-Ladungs-Verhältnissen M₁/Z₁ und M₂/Z₂, abgeleitet wurden, voneinander unterschieden werden. Es wird also ein Verfahren zur Gesamtmassen-MS/MS erreicht.
Durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Analysegeschwindigkeit im Vergleich zu LC-Peak-Parking-Techniken um mindestens fünf bis zehn Mal verkürzt werden. Die vorliegende Erfindung liefert außerdem ein Massenspektrometer, wie es in Anspruch 15 definiert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Hilfe von Beispielen und unter Verweis auf die folgenden Figuren beschrieben, wobei:
1 ein schematisches Diagramm eines in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Geräts ist;
2 ein schematisches Diagramm ist, welches Details der elektrostatischen Falle zeigt, die in 1 abgebildet ist;
3 ein schematisches Diagramm ist, welches die Umlaufbahnen von zwei Ionen zeigt, welche dasselbe m/z, aber eine unterschiedliche Energie aufweisen;
4 ein schematisches Diagramm ist, welches die Veränderung der Spannung zeigt, der eine Elektrode im Verlauf der Zeit ausgesetzt wird;
5 ein schematisches Diagramm ist, welches die Hüllkurve eines erfassten Störsignals in der Orbitrap ist;
6 ein schematisches Diagramm eines Massenspektrums ist, das vor T_D erfasst wurde, wobei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet wurden;
7 ein schematisches Diagramm ist, welches ein Massenspektrum zeigt, das sich auf das Spektrum von 6 bezieht, außer dass die Phase jeder Spitzenerkennung gezeigt wird:
8 ein Massenspektrum ist, das nach T_D erfasst wurde, wobei eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wurde;
9 ein schematisches Diagramm ist, welches das Massenspektrum von 8 zeigt, außer dass die Phase jeder erfassten Spitze gezeigt wird; und
10 bis 13 jeweils verschiedene alternative Anordnungen einer elektrostatischen Falle zeigen, welche die vorliegende Erfindung verkörpert.
Wir haben festgestellt, dass Fouriertransform-Massenspektrometer die Möglichkeit bieten, ein MS/MS-Spektrum von zahlreichen Prekursorionen in einem einzigen Scan zu erfassen, wodurch die zeitliche Belastung bei der Erfassung eines Spektrums auf ein Niveau reduziert werden kann, das mindestens LC entspricht, oder besser als dieses ist.
Die vorliegende Erfindung wird unter Verweis auf eine elektrostatische Falle gemäß der Falle beschrieben, die in GB-A-2,378,312 , WO-A-96/30930 und Makarovs Aufsatz (zuvor aufgeführt) vorgestellt wird. In der Beschreibung wird diese Falle durchgehend als „Orbitrap" bezeichnet. Natürlich können auch andere Anordnungen von elektrostatischen Fallen verwendet werden, und diese Erfindung ist nicht auf die Verwendung mit der spezifischen hier und in diesen Referenzen vorgestellten Ausführungsform beschränkt. Andere elektrostatische Fallen können Anordnungen von Multireflexspiegeln umfassen, die einen ebenen, runden, elliptischen oder anders geformten Querschnitt aufweisen. Mit anderen Worten kann die vorliegende Erfindung auf jede Elektrodenstruktur angewendet werden, die bei einem hohen Vakuum betrieben wird, was multiple Reflektionen und isochrone Ionenbewegung in mindestens eine Richtung ermöglicht. Es ist in diesem Dokument nicht notwendig, die Orbitrap sehr detailliert zu beschreiben, und es wird in diesem Absatz auf die oben zitierten Dokumente verwiesen. Die vorliegende Erfin dung kann im Prinzip auch auf ein traditionelles FTICR angewendet werden, obgleich dies die Entwicklung von verbesserten Ioneninjektions und -exzitationstechniken erfordern würde. Zum Beispiel könnten einige Elektroden der FTICR-Zelle, insbesondere die Erkennungselektroden, energetisiert werden, um eine kontrollierte Feldstörung zu ermöglichen.
Damit eine präzise Erkennung stattfinden kann, müssen die Ionen vorzugsweise mit genügend Kohärenz in die Falle eingespritzt werden, um die Verschmierung des Ionensignals zu verhindern. Es ist also notwendig sicherzugehen, dass die Gruppen von Ionen mit einem bestimmten Massen-Ladungs-Verhältnis als dicht fokussiertes Bündel bei oder in der Nähe des Eingangs der elektrostatischen Falle ankommen. Solche Bündel oder Pakete sind ideal für elektrostatische Fallen geeignet, weil die volle Halbwertsbreite (FWHM) der TOF-Verteilung (für ein bestimmtes Massen-Ladungs-Verhältnis) von jedem der Ionenpakete kleiner ist als die Oszillationsperiode der Probeionen, die ebendieses Massen-Ladungs-Verhältnis aufweisen, wenn sie sich in der elektrostatischen Falle befinden. Es wird Bezug genommen auf US 5,886,346 und GB-A-2,378,312 , wo die spezifischen Einschränkungen des Entlassungspotenzials beschrieben werden. Alternativ kann eine gepulste Ionenquelle (bei der z. B. kurze Laserpulse verwendet werden) mit demselben Effekt eingesetzt werden.
In 1 wird ein Massenspektrometer 10 gezeigt. Das Massenspektrometer umfasst eine kontinuierliche oder gepulste Ionenquelle 12, wie z. B. eine Elektronenaufprallquelle, eine Elekt rosprayquelle (mit oder ohne Kollisions-RF-Multipol), eine matrixgestützte Laserdesorptions und -ionisierungsquelle (MALDI), ebenfalls mit oder ohne Kollisions-Multipol, und so weiter. In 1 wird eine Elektrospray-Ionenquelle 12 gezeigt.
Zerstäubte Ionen aus der Ionenquelle 12 treten in einen Ionenquellenblock 16 ein, welcher einen Eingangskegel 14 und einen Ausgangskegel 18 aufweist. Wie in WO-A-98/49710 beschrieben wird, ist der Ausgangskegel 18 mit einem Eingang ausgestattet, der in 90° zu dem Ionenfluss im Block 16 steht, so dass er als Abschöpfer dient, wodurch das Einströmen der Ionen in die nachfolgenden Massenanalysekomponenten verhindert wird.
Eine erste Komponente, die sich stromabwärts vom Ausgangskegel 18 befindet, ist der Kollisionsmultipol (oder Ionenkühler) 20, der die Energie der Probeionen aus der Ionenquelle 12 reduziert. Gekühlte Ionen treten durch die Öffnung 22 aus dem Kollisionsmultipol 20 aus und erreichen den Quadrupol-Massenfilter 24, der mit einer Gleichstromspannung ausgestattet ist, über die ein beliebiges Messsucher-Signal gelegt wird. Dieser Massenfilter entzieht nur diejenigen Ionen, die sich innerhalb eines fraglichen Fensters von Massen-Ladungs-Verhältnissen befinden, und die ausgewählten Ionen werden dann in eine lineare Falle 30 angegeben. Die Ionenfalle 30 ist in der in 1 gezeigten Ausführungsform in ein Eingangssegment 40 und ein Ausgangssegment 50 unterteilt. Obwohl in 1 nur zwei Segmente gezeigt werden, sei darauf hingewiesen, dass drei oder mehr Segmente verwendet werden können.
Wie Fachleuten geläufig ist, kann die lineare Falle 30 auch Einrichtungen für Resonanz oder Massenselektierungs-Instabilitätsscans zur Ermöglichung von datenabhängiger Exzitation, Fragmentierung oder Eliminierung der gewählten Massen-Ladungs-Verhältnisse umfassen.
Aus der Falle 30 werden Ionen ausgestoßen. In Übereinstimmung mit einen nun definierten Konvention weisen diese Ionen, die (wie aus dem Folgenden ersichtlich werden wird) Prekursorionen darstellen, ein Massen-Ladungs-Verhältnis auf, das in einen Bereich M_A/Z_A, M_B/Z_B, M_C/Z_C... M_N/Z_N fällt, wobei M_N die Masse und Z_N die Ladung eines n-ten aus einem Bereich von Massen-Ladungs-Verhältnissen der Prekursorionen ist.
Stromabwärts von der Ausgangselektrode befindet sich eine Deflektionslinsenanordnung 90, welche die Deflektoren 100, 110 umfasst. Die Deflektionslinsenanordnung ist so angeordnet, dass sie die Ionen, die aus der Falle 30 austreten, so deflektiert, dass es stromabwärts von der Deflektionslinsenanordnung 90 keine direkte Sichtlinie gibt, welche das Innere der linearen Falle 30 mit dem Inneren der elektrostatischen Orbitrap 130 verbindet. Auf diese Weise wird der Fluss von Gasmolekülen von der linearen Falle, die einen relativ hohen Druck aufweist, in die Orbitrap 130, die einen relativ niedrigen Druck aufweist, verhindert. Die Deflektionslinsenanordnung 90 wirkt auch als Ausgleichspumpöffnung. Stromabwärts von der Deflektionslinsenanordnung befindet sich ein Konduktivitäts-Durchflussbegrenzer 120. Dieser hält ein Druckgefälle zwischen Orbitrap 130 und Linsenanordnung 90 aufrecht.
Ionen, die durch den Konduktivitäts-Durchflussbegrenzer aus der Deflektionslinse austreten, kommen von der Übertragungslinsenanordnung 90 an der SID-Oberfläche 192 auf der optischen Achse des Ionenstrahls an. Hier stoßen die Ionen mit der Fläche 192 zusammen und dissoziieren in Fragmentionen, die ein Massen-Ladungs-Verhältnis haben, das sich im Allgemeinen von dem Prekursorion unterscheidet. Gemäß der Konvention, die oben für Prekursorionen definiert wurde, gehört das Massen-Ladungs-Verhältnis der entstehenden Fragmentionen zu m_a/z_a, m_b/z_b, m_c/z_c,... m_n/z_n, wobei mit die Masse und z_n die Ladung eines n-ten aus einem Bereich von m/z-Verhältnissen der Fragmentionen ist.
Die Fragmentionen und ein beliebiges verbleibendes Prekursorion werden von der Oberfläche reflektiert und erreichen den Orbitrapeingang. Die Orbitrap 130 hat eine zentrale Elektrode 140 (wie nun durch Hinzunahme von 2 besser ersichtlich ist). Die zentrale Elektrode ist an einen Hochspannungsverstärker 150 angeschlossen.
Die Orbitrap beinhaltet ferner vorzugsweise eine äußere Elektrode, die in zwei äußere Elektrodenteile 160, 170 unterteilt ist. Jeder der zwei äußeren Elektrodenteile ist mit einem Differentialverstärker 180 verbunden. Vorzugsweise wird dieser Differentialverstärker bei virtueller Erdung betrieben.
Beziehen wir uns noch einmal auf 1: Stromabwärts von der Orbitrap befindet sich ein sekundärer Elektronenmultiplizie rer 190, der an der Seite der Orbitrap 130 angeordnet ist. In 1 wird außerdem eine SID-Oberflächen-Spannungsversorgung 194 gezeigt. In einer alternativen Ausführungsform kann eine Verlangsamungslücke zwischen dem Gitter (vor der CID-Oberfläche platziert) und der Oberfläche vorhanden sein. Ionen treten durch das Gitter in die Lücke ein, wo sie durch eine auf das Gitter angewendete Offsetspannung einer Verlangsamungskraft ausgesetzt werden. Auf diese Weise kann die Kollisionsenergie zwischen den Ionen und der Oberfläche auf eine kontrollierte Art und Weise reduziert werden.
Das System, und insbesondere die Spannungen, denen die verschiedenen Teile des Systems ausgesetzt werden, wird durch ein Datenerfassungssystem kontrolliert, welches nicht zu der vorliegenden Erfindung gehört. Ebenso steht eine Vakuumhüllkurve zur Verfügung, um eine Differentialpumpung beim System zu ermöglichen. Auch dies wird in den Figuren nicht gezeigt, obwohl die typischen Druckwerte in 1 aufgezeigt werden.
Der Betrieb des Systems vom Austritt der Ionen aus der Ionenquelle 12, deren Eintritt in die segmentierte lineare Falle 30, deren Austritt aus der Falle bis zu deren Deflektion durch die Linsenanordnung 90 werden in GB-A-2,378,312 beschrieben. Die Systemfunktionen bis zu dem Austreten den Ionen aus der linearen Falle gehören nicht zu der vorliegenden Erfindung. Daher ist eine weitere detaillierte Diskussion dieses Aspekts des Geräts in diesem Dokument nicht notwendig.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die SID-Oberfläche hinter der Falle in einer Reflektionsgeometrie platziert, so dass Ionen die Orbitrap passieren, ohne in den Eingang der Falle deflektiert zu werden (da die Deflektionselektrode 200 oder die Elektrode 140 in dieser Phase nicht unter Spannung stehen). Die Ionen interagieren mit der Kollisionsoberfläche 192, wobei sie in Fragmentionen dissoziieren und von der Oberfläche in die Orbitrap zurückreflektiert werden. In dieser Phase wird die Elektrode 200 einer Spannung ausgesetzt und die Ionen werden in die Orbitrap deflektiert.
Die Energie bei der Kollision mit der Oberfläche (und auch die Energie, die auf die resultierenden Fragmente verteilt wird) kann durch eine Bremsspannung 194 reguliert werden, die auf die SID-Oberfläche angewendet wird. Der Abstand zwischen der SID-Oberfläche und der Falle 130 sowie die erforderliche Massenbandbreite werden unter Berücksichtigung von ionenoptischen Erwägungen gewählt. In der bevorzugten Ausführungsform verlassen die Ionen die Ionenfalle 30 und werden auf die SID-Oberfläche TOF-fokussiert. Folglich kommen die Ionen gemäß dem Massen-Ladungs-Verhältnis in geschlossenen Bündeln an der SID-Oberfläche an; jedes Bündel enthält gemäß der obigen Definition Ionen von einem Massen-Ladungs-Verhältnis M_A/Z_A, M_B/Z_B, M_C/Z_C... M_N/Z_N. Es wird keine TOF-Fokussierung der Prekursor- oder Fragmentionen von der SID-Oberfläche auf den Eingang der Orbitrap vorgenommen. Die SID befindet sich so nah am Eingang der Orbitrap, wie dies für die Minimierung jeglicher Verteilung oder Verschmierung der Ionen praktisch ist. Der Abstand L zwischen der SID-Seite und dem Eingang beträgt vorzugsweise zwischen 50-100 mm. Folglich ist die zusätzliche Verbreiterung eines Ionenpakets dL von der SID-Oberfläche zum Eingang der Orbitrap vernachlässigbar, und beträgt typischerweise weniger als 0.5 bis 1 mm (da die Energieverteilung der Fragmentionen, welche die SID verlassen, 10 – 20 eV beträgt und die Beschleunigungsspannung sich in der Größenordnung von 1 keV bewegt). Es sei darauf hingewiesen, dass diese Anordnung natürlich nur die bevorzugte Ausführungsform darstellt und andere auf diesem Gebiet bekannte Formen der Dissoziation ebenso angewendet werden können. Die Prinzipien zur Reduktion von Verschmierungen durch das Einhalten einer kurzen Distanz zwischen dem Dissoziationsbereich und dem Eingang der Orbitrap bleiben dieselben, unabhängig von der Form der Dissoziation.
Eine fachkundige Person wird zur Kenntnis nehmen, dass Photoneninduzierte Dissoziation (PIT), bei der ein Impulslaser angewendet wird, eingesetzt werden kann. Bei PID wird die relativ hohe Spitzenstromstärke eines gepulsten Lasers verwendet, um die Prekursorionen zu dissoziieren. Die Dissoziation wird vorzugsweise in einem Bereich vorgenommen, in dem die Prekursorionen eine niedrigere kinetische Energie haben, so dass die Fragmentionen innerhalb der Energieakzeptanz der Falle bleiben. Ferner kann die Kollisionsinduzierte Dissoziation (CID) in einem Bereich mit niedrigerer kinetischer Energie der Prekursorionen ausgeführt werden, vorzugsweise in einer relativ kurzen Hochdruckkollisionszelle. Die Zelle sollte so angelegt sein, dass signifikante Verbreiterung aller TOF-Verteilungen von der linearen Falle 30 aus vermieden werden. So ist die TOF der Ionen im Inneren der CID-Zelle vorzugsweise geringer, und am besten deutlich geringer, als sowohl die TOF der Ionen von der linearen Falle zu der Zelle und von der Zelle zum Orbitrapeingang. Zurzeit gehen wir davon aus, dass die Fragmentierung durch CID wegen der inhärent strikten Begrenzung des hohen Vakuums der elektrostatischen Fallen das am wenigsten vorteilhafte Verfahren ist.
Beim Betrieb der bevorzugten Ausführungsform wird ein Puls der Prekursorionen (oder „Elternionen") von der linearen Ionenfalle 30 ausgesendet. Die Ionen trennen sich je nach ihren TOF während ihres Übergangs vom Speicherquadrupol oder der Probenplatte zum Dissoziationsbereich in geschlossenen Gruppen auf, wobei die TOF-Trennung gemäß vorheriger Definition wiederum mit dem Wert n im Massen-Ladungs-Verhältnis M_N/Z_N zusammenhängt.
Jede Gruppe oder jedes Ionenbündel (welches nun Ionen mit einem im Wesentlichen gleichen Massen-Ladungs-Verhältnis M/Z enthält) kollidiert mit dem Dissoziationsbereich. Hier werden einige Prekursorionen in Fragmentionen aufgespalten, die eine niedrigere Energie (im Bereich von einigen eV) als die Prekursorionen haben. Fragmentierung unter Verwendung von SID ist im Wesentlichen ein momentaner Vorgang. So werden die Fragmentionen in Form von Gruppen oder Paketen aus dem Dissoziationsbereich ausgesendet. Diese Fragmentionengruppen haben vom Dissoziationsbereich zum Eingang der Orbitrap hin je nach ihrem Massen-Ladungs-Verhältnis m_n/z_n unterschiedliche TOFs. Jedes Bündel von Prekursorionen von M_N/Z_N kann Fragmentionen mit unterschiedlichen Massen-Ladungs-Verhältnissen m_a/z_a, m_b/z_b,... m_n/z_n hervorbringen. Es können auch unfrag mentierte Ionen mit einem Massen-Ladungs-Verhältnis M_A/Z_A, M_B/Z_B, M_C/Z_C... M_N/Z_N zurückbleiben. So werden die Fragmentionen und eventuell zurückbleibende Prekursorionen je nach ihrem Massen-Ladungs-Verhältnis als kohärente Gruppen von der Achse weg in das sich vergrößernde elektrische Feld der Orbitrap ausgestoßen. So entstehen in der Orbitrap kohärente Pakete von Prekursor- und Fragmentionen, wobei jedes Paket Ionen mit demselben Massen-Ladungs-Verhältnis m_a/z_a, m_b/z_b, m_c/z_c, ... m_n/z_n; M_A/Z_A, M_B/Z_B, M_c/Z_c... M_N/Z_N enthält.
Während der Ioneninjektion wird die Spannung 150, der die zentrale Elektrode 140 ausgesetzt wird, gesteigert. Wie in Makarovs Aufsatz (oben angeführt) dargelegt wird, wird diese gesteigerte Spannung angewendet, um die Ionen näher an die zentrale Elektrode zu „pressen", wobei sie den Massenbereich der gefangenen Ionen erhöhen kann. Die Zeitkonstante bei dieser Anhebung des elektrischen Feldes beträgt typischerweise 20 bis 100 Mikrosekunden, hängt jedoch vom Massenbereich der einzufangenden Ionen ab.
Während des normalen Betriebs, ist das (ideale) elektrische Feld in der Orbitrap aufgrund der Form der zentralen und der äußeren Elektrode hyper-logarithmisch. Solch ein Feld schafft eine potentielle Senke entlang der Längsachsenrichtung, die dazu führt, dass die Ionen in dieser potentiellen Senke eingefangen werden, vorausgesetzt dass die Ioneneinfallsenergie nicht zu groß ist, als dass die Ionen entfliehen könnten. Während sich die auf das Zentrum der Elektrode 140 einwirkende Spannung erhöht, steigert sich auch die Intensität des elektrischen Feldes und daher erhöht sich auch die Kraft, die zur Längsachse hin auf die Ionen einwirkt, so dass der Spiralradius der Ionen verkleinert wird. Folglich sind die Ionen gezwungen, in Spiralen von kleinerem Radius zu rotieren, da der Steigungsgrad der Seitenbereiche der potentiellen Senke zunimmt.
Wie gemäß dem Stand der Technik dargelegt wird, gibt es drei charakteristische Oszillationsfrequenzen innerhalb des hyperlogarithmischen Feldes. Die erste ist die harmonische Bewegung der Ionen in Axialrichtung, wobei die Ionen in der potentiellen Senke mit einer Frequenz oszillieren, die von der Ionenenergie unabhängig ist. Die zweite charakteristische Frequenz ist die Oszillation in Radialrichtung, da nicht alle der Flugbahnen kreisförmig sind. Die dritte Frequenzcharakteristik der gefangenen Ionen ist die Frequenz der Winkelrotation. Der Moment T eines Ionenpakets, welcher in das elektrische Feld der Orbitrap eintritt, ist eine Funktion des Massen-Ladungs-Verhältnisses der darin befindlichen Ionen (d. h. im Allgemeinen m_n/z_n oder M_N/Z_N) und wird in der untenstehenden Gleichung 1 dargestellt:
wobei to der Moment der Ionenformatierung oder des Auslassens aus der Falle ist; TOF₁ (M_N/Z_N) die TOF der Prekursorionen des Massen-Ladungs-Verhältnisses M_N/Z_N von der Position der Ionenauslassung oder Ionenformation zu der Kollisionsoberfläche ist; TOF₂ (M_N/Z_N) die TOF der Prekursorionen des Massen-Ladungs- Verhältnisses M_N/Z_N (d. h. desselben Massen-Ladungs-Verhältnisses wie die Ionen, die auf die Kollisionsoberfläche auftreffen, aber nicht dissoziieren) von der Kollisionsoberfläche zum Eingang der Orbitrap ist; und m_n/z_n ist das Massen-Ladungs-Verhältnis der Fragmentionen, die bei der Kollision der Prekursorionen mit dem Massen-Ladungs-Verhältnis M_N/Z_N entstehen. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Gleichung 1 die Prekursorionen mit einem spezifischen Massen-Ladungs-Verhältniss M_N/Z_N einem einzigen Paket von Fragmentionen zuordnet, die jeweils ein Massen-Ladungs-Verhältnis m_n/z_n aufweisen, obgleich eine ähnliche Gleichung angewendet werden kann, um z. B. den Moment T' für die Fragmentionen des Massen-Ladungs-Verhältnisses m_a/z_a einzuschätzen, die ebenfalls von demselben Prekursorpaket mit M_N/Z_N abstammen, indem man einfach m_a/z_a in der Gleichung 1 durch m_n/z_n ersetzt. Ionen können auch aus festen oder flüssigen Oberflächen generiert werden, indem man MALDI, Fast Atom Bombardement (FAB), Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) oder ein beliebiges anderes gepulstes Ionisierungsverfahren anwendet. In diesen Fällen ist to der Moment der Ionenformation. Die Effekte der Energieabgabe, Energieverteilung und anderer Konstanten oder Variablen sind in Gleichung 1 aus Gründen der Deutlichkeit nicht enthalten.
Es gibt Parameter, die aufgrund der Separation der Ionen in Gruppen gemäß ihrer TOF von der Quadrupolfalle aus vom dem Massen-Ladungs-Verhältnis der Ionen abhängen. Zu diesen Parametern gehört eine Bewegungsamplitude während der Erfassung in der Orbitrap (z. B. radiale oder axiale Amplituden), die Ionenenergie während der Erfassung und die Anfangsphase der Ionenoszillationen (die von T abhängig ist). Es kann ein beliebiger Parameter verwendet werden, um die Prekursorionen oder Fragmentionen zu „kennzeichnen".
Vorzugsweise werden die Fragmentionen innerhalb einer Zeitskala gebildet, bei der die TOF-Effekte die Kohärenz des Fragmentionenbündels nicht in einem solchen Maße zerstören, dass die Erkennung beeinträchtigt wird (z. B. aufgrund von Schmierung, die durch Energieverteilung entsteht). Die Parameter der Fragmentionen können sich von denen der Prekursorionen unterscheiden. Dennoch können die Fragmentionen eindeutig den Parametern ihrer Prekursorionen zugeordnet werden. Dies wird auf die folgende Weise erreicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform beginnt die Erkennung der axialen Oszillationsfrequenzen des Ions in der Falle zu einer festgelegten Erkennungszeit t_det nach t₀. t_det beträgt typischerweise einige Zehntel Millisekunden (z. B. 60 ms oder mehr) nach to und die TOF der Ionen von der Speicherfalle beträgt typischerweise 3 bis 20 Mikrosekunden (z. B.). Der Zeitraum T_axial (m_n/z_n) der Ionenaxialoszillationen für Fragmentionen des Massen-Ladungs-Verhältnisses m_n/z_n bewegt sich im Bereich von wenigen Mikrosekunden, natürlich je nach Wert von M_N/Z_N oder m_n/z_n. Die Oszillationsphasen P(m_n/z_n, M_N/Z_N) können daher unter Verwendung der untenstehenden Gleichung 2 bestimmt werden:
wobei P die Phase ist, c eine Konstante und fraction{...} eine Funktion ist, die einen Fraktionsteil dieses Beweises darstellt. Laut der Quellenangabe von Marshall, welche oben angeführt wurde, kann die erkannte Phase P_det(ω) abgeleitet werden, indem man jeweils die Absorptions- und Verteilungsfrequenzspektren A(ω) und D(ω) erfasst, wie in untenstehender Gleichung 3 ausgedrückt wird:
und das Verhältnis zwischen der Axialfrequenz der Ionenbewegung ω und m_n/z_n für die Orbitrap anwendet
wobei k die Konstante ist, die vom elektrischen Feld der Orbitrap abgeleitet wurde. Der Zeitraum der Oszillationen T_axial (m_n/z_n) hängt von der Axialfrequenz ω ab in Form von
Daher ist es bei einem gegebenen Massen-Ladungs-Verhältnis m_n/z_n und unter Verwendung von Konstanten, die von einer vorhergehenden Systemkalibrierung abgeleitet wurden, möglich, M_N/Z_N, das Massen-Ladungs-Verhältnis der Prekursorionen, abzuleiten, von dem das Massen-Ladungs-Verhältnis m_n/z_n mit Hilfe der Gleichungen 1 bis 4 abgeleitet wurde. Mit anderen Worten wird P (m_n/z_n, M_N/Z_N) von einer gemessenen Phase und m_n/z_n (unter Verwendung von 3 und 4) abgeleitet, und aus diesen Werten kann T(m_n/z_n, M_N/Z_N) unter Verwendung von Gleichung 2 abgeleitet werden. Folglich kann man M_N/Z_N aus Gleichung 1 ableiten. Daher kann das Massen-Ladungs-Verhältnis M_N/Z_N eines Prekursorions, von dem ein Fragmention abstammt, eindeutig ermittelt werden, da die Axialoszillation des Fragmentions mit der Phase des Prekursorionoszillation in der Orbitrap zusammenhängt. Bei dieser Aussage wird allerdings angenommen, dass m_n/z_n eines gegebenen Fragmentions nur von einem einzigen Massen-Ladungs-Verhältnis M_N/Z_N des Prekursorions abstammen kann, und nicht auch von sagen wir M_A/Z_A oder anderen Prekursor-Massen-Ladungs-Verhältnissen.
Die Anfangsphase der Oszillation der Prekursor- und Fragmentionen in der Orbitrap hängt von T ab, das z. B. von den tatsächlichen und den imaginären Teilen der Fouriertransformation der axialen Oszillationsfrequenz des Fragmentions abgeleitet werden kann. Alternativ kann T direkt unter Verwendung der TOF-Spektren gemessen werden, die durch den Elektronenmultiplizierer 190 erfasst wurden. Das Massen-Ladungs-Verhältnis mn/zn könnte dann abgeleitet werden, indem man eine geeignete Kalibrierungskurve für die Orbitrap verwendet. Auf diese Weise ist eine Gesamtmassen-MS/MS-Spektroskopie erreichbar.
Allerdings kann die Situation komplizierter sein, wenn zwei (oder mehr) Prekursorionengruppen mit verschiedenen M/Z (sagen wir M_A/Z_A und M_N/Z_N) eine Vielzahl von Fragmentionengruppen mit derselben m/z (sagen wir m_n/z_n) hervorbringen. In jedem Fall sind die axialen Oszillationsfrequenzen der Fragmentionen mit demselben Massen-Ladungs-Verhältnis m_n/z_n (die aber von verschiedenen Prekursorionen mit verschiedenen Massen-Ladungs-Verhältnissen M_A/Z_A, M_B/Z_B ... M_N/Z_N) stammen, gleich, wenn sie in die Orbitrap eintreten, und so sind sie andernfalls nicht voneinander zu unterscheiden. Dies ist so, weil die axiale Oszillationsfrequenz der Ionen von der Ionenenergie und der Anfangsphase der Ionenoszillation unabhängig ist (d. h. sie ist nur von dem Massen-Ladungs-Verhältnis abhängig).
Diese Situation kann wie folgt exemplarisch dargestellt werden. Nehmen wir an, es gibt zwei Gruppen von Prekursorionen mit Massen-Ladungs-Verhältnissen von sagen wir M_A/Z_A und M_B/Z_B, die jeweils zur im Wesentlichen selben Zeit vom Ionenspeicher abgegeben werden, wobei M_A/Z_A niedriger als M_B/Z_B ist (die Masse MA ist leichter als die Masse MB). Wie gewöhnlich bewegt sich das Ion mit dem niedrigeren Massen-Ladungs-Verhältnis schneller als das schwerere, woraus folgt TOF(M/Z) ∝ √M/Z (5) Folglich kommen Ionen mit einem Massen-Ladungs-Verhältnis M_A/Z_A früher an der SID-Oberfläche an als Ionen mit dem Massen-Ladungs-Verhältnis M_B/Z_B. Hier zerfallen die Ionen mit dem Massen-Ladungs-Verhältnis M_A/Z_A sofort, so dass ein Fragmention mit dem Massen-Ladungs-Verhältnis m_n/z_n entsteht (natürlich neben anderen Ionen). Das spezifische betrachtete Ion, d. h. das Ion mit dem Massen-Ladungs-Verhältnis m_n/z_n, beginnt, sich zum Ausgang der Orbitrap hin zu bewegen. Wenn z. B. m_n/Z_n < M_A/Z_A gilt (was nicht immer der Fall ist, z. B. wenn gilt mit < M_A, aber z_n << Z_A), dann überholt das Fragmention m_n/z_n jedes M_A/Z_A-Prekursorion, das nicht an der SID zerfallen ist. Folglich kommen die Fragmentionen mit einem Massen-Ladungs-Verhältnis von m_n/z_n gemäß der obenstehenden Gleichung 5 vor den unfragmentierten Prekursorionen am Eingang der Orbitrap an. Der Zeitunterschied beim Ankommen am Eingang wird durch die Gleichung 1 bestimmt. Es ist möglich, dass die Ionengruppe mit einem Massen-Ladungs-Verhältnis M_B/Z_B an der SID ankommt, während die Ionengruppe des Massen-Ladungs-Verhältnisses M_A/Z_A sich noch im Übergang zwischen der SID und dem Orbitrapeingang befindet. Hier zerfallen Sie ebenfalls, wobei sie (unter anderem) eine zweite Ionengruppe mit einem Massen-Ladungs-Verhältnis von m_n/z_n bilden, welche sich weiterhin in Richtung der Orbitrap bewegen. Wie zuvor ist es wahrscheinlich, dass Fragmentionen in der Gruppe mit dem Massen-Ladungs-Verhältnis von m_n/z_n die Ionen der Gruppe mit dem Massen-Ladungs-Verhältnis M_B/Z_B auf deren Weg zur Orbitrap „überholen" (wenn man m_n/z_n annimmt). Die zweite Gruppe von Fragmentionen m_n/z_n kommt nach der ersten Gruppe der Fragmentionen derselben m_n/z_n am Eingang der Orbitrap an, wobei diese aber von den Prekursorionen des Massen-Ladungs-Verhältnisses M_A/Z_A abstammen. Folglich hat die Gruppe von Fragmentionen (mit einem Massen-Ladungs-Verhältnis m_n/z_n), welche zuerst am Eingang der Orbitrap ankommt und von den Prekursorionen mit einem Massen-Ladungs-Verhältnis von M_A/Z_A abstammt, eine andere Phase als die letztere Gruppe von Fragmentionen, die dasselbe Massen-Ladungs-Verhältnis m_n/z_n hat, aber von den anderen Prekursorionen mit dem Massen-Ladungs-Verhältnis M_B/Z_B stammt. (In extremen und sehr unwahrscheinlichen Fällen können die Phasen der zwei Fragmentionengruppen einander aufheben, was dazu führt, dass kein Signal erfasst wird).
Wenn ein elektrisches Feld in der Orbitrap ideal ist (d. h. vollkommen hyperlogarithmisch) dann ergibt sich bei beiden Gruppen eine einzige spektrale Ablesung für dasselbe m_n/z_n, unabhängig von der Identität der Prekursorionen, von denen sie stammen, da (wie zuvor erklärt) in einem idealen hyperlogarithmischen Feld die erfasste axiale Bewegungsfrequenz nur von m_n/z_n abhängt und nicht von dem relativen Phasen- oder Energieunterschied zwischen den zwei Gruppen beeinflusst wird. Dies ist nicht erwünscht, da es dann schwierig ist, die erkannten Fragmentionen (mit dem Massen-Ladungs-Verhältnis m/z) dem einen oder dem anderen von einer Vielzahl von verschiedenen Prekursorionen zuzuordnen. Daher muss das Signal entwirrt werden.
Diese Entwirrung kann erreicht werden, indem eine Anhebung der Spannung 150 zu einer Zeit eingeleitet wird, die vor dem Ein tritt der Ionen in die Falle liegt, und indem die Anhebung zu einer Zeit beendet wird, nachdem alle fraglichen Ionen in die Falle eingetreten sind. Folglich ist die erste Gruppe der Fragmentionen, die zu einem früheren Zeitpunkt als die zweite Fragmentionengruppe in die Falle eintritt, stärker der erhöhten Spannung ausgesetzt als die zweite Gruppe, selbst bei derselben m_n/z_n. So wird die erste Ionengruppe näher an die zentrale Elektrode „gepresst" als die zweite Gruppe. Daraus folgt, dass die Oszillationsamplitude für die zweite Gruppe größer ist als für die erste Gruppe. Daher weisen die erste und die zweite Gruppe von Fragmentionen sich deutlich unterscheidende Orbitalradien um die zentrale Elektrode auf.
Wie auch immer, da für die Massenanalyse in der Orbitrap die axiale Oszillationsfrequenz verwendet wird und die axiale Frequenz nicht von der Ionenenergie oder dem Radius (oder der linearen Geschwindigkeit beim Eintritt der Ionen in die Orbitrap) abhängig ist, haben die erste und die zweite Ionengruppe dieselbe Axialfrequenz. Folglich sind sie bei der konventionellen Massenanalyse unter Einsatz des idealen E-Felds noch immer nicht voneinander getrennt. Daher kann die Verwendung einer Kalibrierungskurve zur Bestimmung des Massen-Ladungs-Verhältnisses M_n/Z_n der Prekursorionen (mit Hilfe von Gleichung 2) eine fehlerhafte Zuordnung eines gegebenen Fragmentions zu einem Prekursorion führen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert eine Möglichkeit, die Fragmentionen ihren korrekten Prekursorionen zuzuordnen. Dies wird durch die Abschätzung der Bewegungsamplitudenun terschiede und Energien der Ionen in der Orbitrap erreicht. Das kann dadurch geschehen, dass die Oszillationsfrequenz von einer Gruppe im Verhältnis zur anderen Gruppe verschoben wird (obwohl die Frequenz der Axialoszillationen in der Orbitrap, wie zuvor erwähnt, normalerweise unabhängig von diesen Parametern ist). Diese „Frequenzverschiebung" kann eingeleitet werden, indem das ideale elektrische Feld in der Orbitrap auf geeignete Weise verzerrt wird. Vorzugsweise wird die Verzerrung lokalisiert, z. B. dadurch, dass man eine (normal geerdete) Elektrode, die zwischen oder in der Nähe der äußeren Erkennungselektroden angeordnet ist, einer Spannung aussetzt.
Vorzugsweise sollte die Elektrode so stark unter Spannung gesetzt werden, dass das elektrische Feld weg von dem hyperlogarithmischen Feld verzerrt wird, so dass die Ionen gefangen bleiben, die Bewegungsamplitude der Ionen in einer Geschwindigkeit verfällt, welche die effiziente Erkennung nicht vereitelt und das ideale Feld wird so verzerrt, dass Ionen mit verschiedenen Energien und/oder eine ausreichende Frequenzverschiebung zwischen den zwei (oder mehr) Gruppen von Fragmentionen mit derselben m_n/z_n auftreten.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird für die gefangenen Ionen von wenigen keV eine Spannung auf die Deflektionselektrode 200 angewendet, um eine lokalisierte Verzerrung des Fallenfeldes zu schaffen. Die Spannung liegt typischerweise bei 20 bis 250 Volt, kann aber je nach der Energie der Ionen in der Orbitrap höher oder niedriger sein. Folglich unterscheidet sich die erfasste Axialfrequenz der Ionen, die relativ nahe an der Ver zerrung oszillieren (d. h. die Gruppe von Fragmentionen mit m_n/z_n, die aus den Prekursorionen mit dem Massen-Ladungs-Verhältnis M_B/Z_B stammen und später in die Orbitrap eingetreten sind, wobei diese Fragmentionen einen größeren Orbitradius haben), von den Fragmentionen mit demselben Massen-Ladungs-Verhältnis m_n/z_n, die weiter weg von der Verzerrung oszillieren (d. h. die Fragmentionengruppe, die zu einem früheren Zeitpunkt in die Orbitrap eingetreten ist und von Prekursorionen des Massen-Ladungs-Verhältnisses M_A/Z_A stammen).
Unter Bezug auf 3 wird ein schematisches Diagramm der Umlaufwege 122, 124 von zwei Ionen in einer Orbitrap 130 gezeigt. Beide Ionen haben dasselbe Massen-Ladungs-Verhältnis; in dem oben dargestellten Beispiel würden die zwei Ionen in 3 Ionen aus den zwei Gruppen von Fragmentionen sein, die jeweils ein Massen-Ladungs-Verhältnis m_n/z_n haben, aber von Prekursorionen von jeweils einem Massen-Ladungs-Verhältnis M_A/Z_A und M_B/Z_B stammen. Folgt man wieder dem obigen Beispiel, stammt das Ion mit einem größeren Orbitalradius (Oszillationsamplitude) 124 von Prekursorionen mit einem Massen-Ladungs-Verhältnis von M_B/Z_B ab, wobei der kleinere Orbit 122 von demjenigen Ion verfolgt wird, das von Prekursorionen mit einem Massen-Ladungs-Verhältnis M_A/Z_A stammt. Allerdings sind ihre Oszillationsfrequenzen entlang der Fallen-Längsachse z gleich, wenn auf die Ionen ein ideales hyperlogarithmisches Feld angewendet wird, wie dies oben dargelegt worden ist.
Aus 3 ist ersichtlich, dass das elektrische Feld in der Nähe der Deflektionselektrode 200 verzerrt wird (wie in 202 angezeigt), wenn diese einer Spannung ausgesetzt wird. Natürlich ist die Verzerrung in der Nähe der Elektrode am stärksten und nimmt bei zunehmender Entfernung von der Elektrode ab. Es kann also beobachtet werden, dass Ionen in dem höheren Umlaufweg 124 in einem stärkeren Maße dem Verzerrungsfeld ausgesetzt sind als dies bei den Ionen in dem niedrigeren Umlaufweg 122 der Fall ist. Daher ist die axiale Oszillationsfrequenz (und -phase) der Ionen mit der höheren Oszillationsamplitude in einem stärkeren Maße beeinflusst (und verschoben) als die Oszillationsfrequenzen von Ionen in niedrigeren Oszillationsamplitudenpfaden. So werden die Massenspektrumspitzen für Ionen, die dasselbe Massen-Ladungs-Verhältnisses m_n/z_n, aber unterschiedliche Prekursorionen mit Massen-Ladungs-Verhältnissen von jeweils M_A/Z_A und M_B/Z_B haben, in getrennte, voneinander unterscheidbare Spitzen aufgeteilt. Ferner sind die Anfangsphasen der zu jeder Spitze gehörenden Ionen unterscheidbar.
In 4 wird eine Spannung dargestellt, die auf die Elektrode einwirkt, die zur Herstellung einer elektrischen Feldspannung in der elektrostatischen Falle dient, im Verhältnis zur Zeit gezeigt. Die Spannung hat zwei deutliche Phasen, eine Phase niedriger Spannung 310 und eine Phase hoher Spannung 320. Der Schritt 330 zu einer Zeit T_step zwischen Phase 1 und 2 vollzieht sich relativ schnell, so dass die Störungen des elektrischen Feldes fast augenblicklich auftreten. Die Spannungsskala 340 in 4 zeigt nur willkürliche Werte. Die Zeit, die voraussichtlich für jede Phase erforderlich ist, bewegt sich für Phase 1 vorzugsweise im Bereich von einigen hundert Millisekunden bis einigen tausend Millisekunden und für Phase 2 in der Größenordnung von eini gen zehn bis hundert Millisekunden. Der Übergang zwischen Phase 1 und 2 sollte vorzugsweise in einem Bereich von ca. 10 Mikrosekunden liegen. Die Spannung, der die Elektrode während Phase 1 ausgesetzt wird, wird so gewählt, dass das elektrische Feld in der Orbitrap nicht verzerrt wird. Daher sollte die Anfangsspannung in Phase 2 ebenfalls geerdet sein, wenn die Elektrode, die der Verzerrungsspannung ausgesetzt wird, sich nahe an der normal geerdeten Orbitrapelektrode befindet, wenn man annimmt, dass die Verzerrungselektrode sich auf derselben Potentiallinie befindet wie die Erkennungselektrode.
In 5 wird die Amplitude 375 einer Ionengruppe in einer Umlaufbahn in der Orbitrap im Verhältnis zur Zeit gezeigt (wiederum würden diese in Übereinstimmung mit den bisherigen Darlegungen Fragmentationen mit dem Massen-Ladungs-Verhältnis m_n/z_n sein. Man kann sehen, dass die Amplitude relativ langsam abfällt, wenn die Ionen in einem idealen elektrischen Feld gefangen sind. Allerdings fällt die Amplitude sehr viel schneller ab, wenn das ideale Feld nach TD verzerrt wird.
Unter Bezug auf 6 wird ein Graph 400 eines Massenspektrums gezeigt, das während Phase 1 aufgelöst wird (d. h. es gibt keine Feldstörung in der Orbitrap). Es werden zwei Spitzen 410 und 420 gezeigt, die jeweils unterschiedliche Intensitäten und unterschiedliche Massen-Ladungs-Verhältnisse aufweisen. Unter Bezug auf das vorherige Beispiel und die Kennzeichnungskonventionen, die dort definiert wurden, gelten diese Massen-Ladungs-Verhältnisse für Fragmentionen, die jeweils Massen-Ladungs-Verhältnisse von m_a/z_a und m_b/z_b haben. 7 zeigt eine Darstellung eines Spektrums, das in 6 gezeigt wird, wo die Phase der beiden Spitzen in 6 gegenüber dem Massen-Ladungs-Verhältnis gezeigt wird. Der Punkt 510 entspricht Spitze 410 in 6 und der Punkt 520 entspricht Spitze 420 in 6.
Da die in 6 und 7 gezeigten Spektren während der ersten Erfassungsphase gewonnen wurden, ist es nicht möglich abzuleiten, ob einer der Punkte in diesen Spektren wirklich ein einziges Bündel von Fragmentionen repräsentiert, oder ob er tatsächlich mehrere Bündel von Fragmentionen repräsentiert, die dasselbe Massen-Ladungs-Verhältnis aufweisen, aber von verschieden Prekursorionen mit verschiedenen Massen-Ladungs-Verhältnissen M_A/Z_A und M_B/Z_B stammen (was in der ersten Phase nicht zu ermitteln ist, da das Feld hier hyperlogarithmisch ist). Drückt man es mit Hilfe der hier definierten Formulierungen aus, kann die einzelne Spitze 410 von 6 bei m_a/z_a das Resultat von Fragmenten mit diesem Massen-Ladungs-Verhältnisses von einem einzigen Prekursor mit einem Massen-Ladungs-Verhältnis M_A/Z_A, sein oder es kann eine unaufgelöste Spitze sein, welche Fragmentionen repräsentiert, die alle das Massen-Ladungs-Verhältnis m_a/z_a haben, aber von einem oder mehreren Prekursorionen mit dem Massen-Ladungs-Verhältniss M_A/Z_A; M_B/Z_B; M_C/Z_C ... M_N/Z_N stammen.
In 8 wird ein Spektrum gezeigt, das dem in 6 ähnelt. Allerdings ist das Spektrum 600 in 8 während der zweiten Phase aufgenommen worden, d. h. als die Elektrode einer Spannung ausgesetzt war, um das elektrische Feld in der elektrostati schen Falle 130 zu verzerren. Die Gruppe der Spitzen 601 bis 604 entspricht der Spitze, die zu 410 der Spektren gehört, welche während der ersten Phase aufgenommen wurden. Ebenso entspricht die Gruppe aus Spitzen, die aus Spitzen 611 bis 614 besteht, der Spitze 420 von Spektren in Verbindung, die während der ersten Phase aufgenommen wurden. Daraus kann man ersehen, dass jede der Spektrenspitzen, die während der ersten Stufe aufgenommen wurden (als das elektrische Feld in der elektrostatischen Falle homogen war), tatsächlich als unaufgelöste Folgeerscheinung eines einzigen Massen-Ladungs-Verhältnisses (m_a/z_a im Falle von Spitze 410, und m_b/z_b im Falle von Spitze 420) identifiziert wurde, wobei sie in jedem Fall nicht von einer, sondern vier Prekursorionengruppen (z. B. M_A/Z_A; M_B/Z_B; M_C/Z_C und M_D/Z_D stammen für Spitze 410 und vielleicht M_E/Z_E; M_F/Z_F; M_G/Z_G ... M_H/Z_H für Spitze 420) stammen.
9 entspricht dem Spektrum, das in 8 gezeigt wird, wobei aber die Phase jeder der Spitzen in 8 abgebildet wird. Die Punkte 710 bis 714 und die Punkte 711 bis 714 entsprechen jeweils den Spitzen 610 bis 614 und 611 bis 614. Vergleicht man also 8 und 9 jeweils mit 6 und 7, so zeigen sie, wie das nicht-homogene elektrostatische Feld in der Orbitrap verwendet werden kann, um Spektrumlinien „aufzuspalten", so dass die verschiedenen Massen-Ladungs-Verhältnisse der Prekursoren offengelegt werden, aus denen ein einziges Massen-Ladungs-Verhältnis resultiert.
Ein schnellerer Signalverfall und eine daraus resultierende niedrigere Auflösungsstärke wird aufgrund des nicht-homogenen elektrischen Feldes erwartet, wie in 5 gezeigt. Das vorliegende Verfahren sollte die Trennung von Fragment- oder Prekursorionen ermöglichen, deren Massen-Ladungs-Verhältnis sich um wenige Prozent voneinander unterscheidet. Wenn individuelle Spektralspitzen nicht voneinander getrennt werden können, kann das entsprechende Fragment- und Prekursorion als unidentifizierbar gekennzeichnet werden.
Vorzugsweise sollten die Daten in zwei Phasen gewonnen werden, wie in 4 gezeigt wird. In der ersten Phase wird das elektrostatische Feld in einem idealen Zustand gehalten (oder so nah wie möglich an diesem Idealzustand), so dass das Spektrometer die höchstmögliche Auflösungsstärke und Massenpräzision liefern kann. Während dieser Stufe werden die Massen bei hoher Präzision gemessen, und jede mögliche isobare Störung wird ebenfalls gemessen.
Dann schaltet das System auf die zweite Phase um, in der das elektrische Feld gestört wird, indem eine Elektrode, die sich nahe an einer der Orbitrapelektroden befindet, einer Spannung ausgesetzt wird. Diese Störung ruft die Aufspaltung der Spektralspitzen hervor und erleichtert so die Fragmentzuordnung.
Vorzugsweise ist die zweite Phase viel kürzer als die erste Phase. Sowohl Phase 1 als auch Phase 2 werden vorzugsweise innerhalb einer einzigen Spektrumerfassung durchgeführt.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen werden in Bezug auf Massenspektroskopie mit elektrostatischen Fallen beschrie ben. Diese Verfahren können jedoch auch bei anderen Formen der Massenspektroskopie eingesetzt werden.
Eine auf diesem Gebiet fachkundige Person kann sich auch Variationen des Geräts und der Methoden, die hier beschrieben wurden, vorstellen. Beispielsweise könnte es vorteilhaft sein, eine fest zugeordnete Elektrode zur Verzerrung des elektrischen Feldes zu verwenden. Diese kann auf oder außerhalb der Aquatorialachse der Orbitrap angeordnet sein. Die Elektrode zur Verzerrung des elektrischen Feldes kann an verschiedenen Positionen in der Orbitrap positioniert sein, von denen in 10 bis 13 einige Beispiele gezeigt werden.
In 10 ist die Verzerrungselektrode 500 als ringförmige Elektrode an einem der beiden Enden der zentralen Elektrode 140 angeordnet. Unter Verweis auf 11 ist die Verzerrungselektrode 500 als ein sternförmiger Ring um das Zentrum der äußeren Elektrode 160 herum angeordnet. In 12 ist die äußere Elektrode in vier Teile unterteilt, die aus zwei inneren und zwei äußeren Elektroden bestehen. Während der ersten Phase der Spektralerfassung können alle der äußeren Elektrodenkomponenten so ausgerichtet werden, dass sie bei derselben Spannung betrieben werden können, um ein ideales elektrisches Feld zu schaffen. Dagegen werden in Phase 2 zur Verzerrung des idealen Feldes die zwei äußersten Elektroden 510 einer anderen Spannung ausgesetzt, um das ideale Feld zu verzerren. Die Elektrode zur Verzerrung des elektrischen Feldes 510 sollte so angeordnet sein, dass sich die Axialoszillationen der Ionen im Allgemeinen in dem idealen Feld innerhalb der inneren Grenze der Verzerrungselektrode befinden. Natürlich kann die Verzerrungselektrode auch auf die inneren Elektroden angewendet werden. In 13 ist die Verzerrungselektrode 520 auf der zentralen Elektrode angeordnet. In diesem Beispiel wird die Verzerrungselektrode in einer zentralen Position gezeigt, aber sie kann auch in jeder anderen günstigen Position auf der zentralen Elektrode angebracht werden.
Fachkundigen Personen werden Verfahren zur Verzerrung des elektrostatischen Feldes geläufig sein, die von der oben beschriebenen elektrostatischen Verzerrung abweichen. Zum Beispiel würde Resonanzexzitation der Ionen durch die Anwendung einer RF-Spannung auf die Elektrode angewendet werden, um eine Abhängigkeit der Frequenz in Abhängigkeit von den Parametern der Ionen zu erhalten.
Außerdem bezieht sich die vorangegangene Beschreibung auf TOF-Ionentrennung. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf dieses Verfahren beschränkt und es können auch andere Formen der Ionentrennung, wie z. B. der Ausstoß aus einer linearen Falle, angemessen sein. Zum Beispiel kann eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die sequentielle Ausstoßung von Prekursorionen (die monoton steigende oder fallende Massen-Ladungs-Verhältnisse aufweisen können) zum Dissoziationsbereich umfassen. Daher wurde der TOF₁-Term in obiger Gleichung 1 durch eine scanabhängige Funktion ersetzt. In der Praxis kann solch ein Scan in unterschiedlichen Konstruktionen von linearen Analysefallen, wie den in US 5,420,425 oder WO00/73750 beschriebenen, verwirklicht werden.

Claims

Verfahren zur Massenspektrometrie unter Anwendung einer Ionenfalle (130), wobei das Verfahren umfasst: a) Generierung einer Vielzahl von Prekursurionen aus einer Probe, wobei jedes Ion ein Massen-Ladungs-Verhältnis aufweist, welches aus einem ersten Bereich von Massen-Ladungs-Verhältnissen M₁/Z₁, M₂/Z₂, M₃/Z₃... M_N/Z_N ausgewählt wurde; b) was dazu führt, dass mindestens einige aus der Vielzahl von Ionen dissoziieren, so dass eine Vielzahl von Fragmentionen generiert wird, von denen jedes ein Massen-Ladungs-Verhältnis aufweist, welches aus einem zweiten Bereich von Massen-Ladungs-Verhältnissen m₁/z₁, m₂/z₂, m₃/z₃, ... m_n/z_n ausgewählt wurde; c) Leitung der Fragmentionen in eine Ionenfalle (130), wobei die Ionenfalle (130) Vorrichtungen zur Generierung eines elektromagnetischen Feldes umfasst (140, 150, 160, 180), welches das Einfangen der Ionen in mindestens einer Richtung dieses elektromagnetischen Feldes ermöglicht, wobei die Ionen gruppenweise in die Falle (130) eintreten, zu einem Zeitpunkt, der vom Massen-Ladungs-Verhältnis der Prekursorionen abhängt; und d) Bestimmung des Massen-Ladungs-Verhältnisses der Ionen in mindestens einer der Ionengruppen auf der Grundlage eines Bewegungsparameters der Ionen dieser Gruppe bzw. dieser Gruppen im elektromagnetischen Feld der Falle, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verfahren ferner umfasst: e) Verzerrung des elektromagnetischen Feldes in der Falle (130), so dass diejenigen Fragmentionen innerhalb der Falle, die dasselbe Massen-Ladungs-Verhältnis aufweisen, jedoch von unterschiedlichen Prekursorionen mit abweichenden Massen-Ladungs-Verhältnissen stammen, einzeln erkannt werden können.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: der Schritt zur Generierung einer Vielzahl von Fragmentionen die Generierung einer ersten Gruppe von Fragmentionen mit einem Massen-Ladungs-Verhältnis m₁/z₁ aus einer ersten Gruppe von Prekursorionen mit einem ersten Massen-Ladungs-Verhältnis M₁/Z₁ sowie der Generierung einer zweiten Gruppe von Fragmentionen, welche ebenfalls ein Masse-Ladungs-Verhältnis m₂/z₂ aufweisen, aus einer zweiten Gruppe von Prekursorionen mit einem zweiten Masse-Ladungs-Verhältnis M₂/Z₂, umfasst; und dass der Schritt, bei dem die Vielzahl von Fragmentionen in die Ionenfalle (130) geleitet wird, die Leitung der ersten und zweiten Gruppe von Fragmentionen, welche dasselbe Masse-Ladungs-Verhältnis m₁/z₁ aufweisen, in die Ionenfalle (130) umfasst, wobei die Gruppen zu unterschiedlichen Zeitpunkten an der Ionenfalle ankommen, weil M₁/Z₁ ≠ M₂/Z₂ gilt.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend die Aufrichtung des elektromagnetischen Feldes, welches das Einfangen von Ionen erlaubt, während die Fragmentionen in die Ionenfalle (130) geleitet werden, so dass das Feld, auf das die erste Gruppe der Fragmentionen stößt, sich von dem Feld unterscheidet, auf das die zweite Gruppe der Fragmentionen stößt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt, bei dem die Generierung des elektromagnetischen Feldes erfolgt, die Generierung eines axialen Magnetfeldes umfasst, in dem die Ionen in einer axialen Richtung einer potenziellen Quelle oszillieren, und wobei der Bewegungsparameter, der zur Bestimmung des Massen-Ladungs-Verhältnisses der Ionen verwendet wird, eine Kreisfrequenz ω ist, wobei diese Kreisfrequenz ω nur vom Massen-Ladungs-Verhältnis der sich in ihr befindenden Ionen abhängt, so dass die sich innerhalb der Ionenfalle befindenden Fragmentionen, welche ein Masse-Ladungs-Verhältnis m₂/z₂ aufweisen, vor dem Schritt, bei dem die Verzerrung des elektromagnetischen Feldes erfolgt, bei derselben Frequenz ω oszillieren, und zwar unabhängig von den Parametern des Prekursorions, von dem sie stammen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (e), bei dem die Verzerrung des elektromagnetischen Feldes erfolgt, die Einführung einer Feldkomponente umfasst, welche bewirkt, dass die Bewegung der Ionen in der potenziellen Quelle von mindestens einem weiteren Parameter abhängig wird, so dass Fragmentionen, welche dasselbe Massen-Ladungs-Verhältnis m₁/z₁ aufweisen, jedoch von unterschiedlichen Prekursorionen stammen, aufgrund der Abhängigkeit jeder einzel nen Fragmentionen-Gruppe von dem mindestens einen Parameter unterscheidbar werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine weitere Parameter einen Parameter beinhaltet, welcher aus der Auflistung ausgewählt wurde, die aus der Bewegungsamplitude in mindestens eine Richtung der Falle (130), der Bewegungsfrequenz, der Phase einer Gruppe innerhalb der Falle (130) und der Energie der Ionen in einer Gruppe innerhalb der Falle (130) besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenfalle (130) eine elektrostatische Falle ist, und dass der Schritt, bei dem die Generierung des elektromagnetischen Feldes in ebendieser Falle erfolgt, die Generierung eines im Wesentlichen hyperlogarithmischen Feldes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (e), bei dem die Verzerrung des elektrischen Feldes erfolgt, die Anwendung einer zusätzlichen lokalen Verzerrung auf das elektrische Feld umfasst, so dass der Bewegungsparameter derjenigen Ionen, die sich der lokalen Verzerrung innerhalb der Falle nähern, im Verhältnis zum Bewegungsparameter jener Ionen verändert wird, welche sich der lokalen Verzerrung nicht nähern.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrostatische Falle ferner eine Verzerrungselektrode (200) umfasst, und das Verfahren ferner die Anwendung einer Span nung auf die Verzerrungselektrode (200) beinhaltet, so dass die Verzerrung des elektromagnetischen Feldes erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, welches ferner die Anwendung der Verzerrungsspannung auf die Verzerrungselektrode (200) umfasst, und zwar nach Ablauf einer vorausbestimmten Zeit im Anschluss an die Einspritzung der Ionen in die Ionenfalle (130).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenspektrum in zwei Phasen erreicht wird: in einer ersten Phase ist das elektromagnetische Feld der Falle (130) unverzerrt, und in einer zweiten Phase wird das elektromagnetische Feld verzerrt, so dass Fragmentionen, die dasselbe Massen-Ladungs-Verhältnis m₁/z₁ aufweisen, jedoch von Prekursorionen mit abweichenden Massen-Ladungs-Verhältnissen M₁/Z₁, M₂/Z₂ stammen, voneinander unterschieden werden können.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Phase nach einem vorausbestimmten Zeitabschnitt einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (b), bei dem die Dissoziation von mindestens einigen Prekursorionen bewirkt wird, eine Technik beinhaltet, die aus der Auflistung ausgewählt wird, welche aus Oberflächeninduzierter Dissoziation (SID), Kollisionsinduzierter Dissoziation (CID) und Photoneninduzierter Dissoziation (PID) besteht.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (b), bei dem die Dissoziation von mindestens einigen Prekursorionen bewirkt wird, durch SID erfolgt, wobei das Verfahren ferner die Anwendung einer Bremsspannung auf eine Kollisionsoberfläche (192) umfasst.
Massenspektrometer (10), umfassend: eine Ionenquelle (12), die so gestaltet ist, dass sie eine Vielzahl von Probe-Ionen zum Zecke der Analyse liefern kann; eine Vorrichtung (90) zur Leitung der Probe-Ionen hin zu einem Dissozionsort (192), wobei die Probe-Ionen entsprechend ihren Massen-Ladungs-Verhältnissen, die aus dem Bereich M₁/Z₁, M₂/Z₂, M₃/Z₃ ... M_N/Z_N ausgewählt wurden, als Vielzahl von Prekursorionen-Gruppen am Dissozionsort ankommen; eine Ionenfalle (130) mit einem Falleneingang, wobei die Ionenfalle (130) so gestaltet ist, dass sie Fragmentionen-Gruppen aufnehmen kann, die durch die Dissoziation der Prekursorionen am Dissozionsort (192) generiert worden sind, wobei jede Fragmentionen-Gruppe ein Massen-Ladungs-Verhältnis aufweist, welches aus dem Bereich m₁/z₁, m₂/z₂, m₃/z₃,... m_n/z_n ausgewählt wurde; wobei die Ionenfalle ferner Fallenelektroden (140, 160, 170) umfasst, welche so konfiguriert sind, dass sie ein Fallenfeld innerhalb der Ionenfalle (130) generieren, so dass unfragmentierte Prekursorionen und/oder Fragmentionen, welche in die Falle (130) eintreten, in mindestens einer axialen Richtung der Falle durch das Fallenfeld eingefangen werden, und dass sie einen Bewegungsparameter aufweisen, welcher ausschließlich vom Massen-Ladungs-Verhältnis des Ions abhängt; und eine Erkennungsvorrichtung (190), welche die Bestimmung des Massen-Ladungs-Verhältnisses einer Ionengruppe auf der Grundlage des Bewegungsparameters erlaubt, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenspektrometer ferner umfasst: mindestens eine elektrische Feldverzerrungs-Elektrode (200), die so gestaltet ist, dass sie eine Verzerrung des Fallenfeldes bewirkt, so dass die Erkennungsvorrichtung (190) einzelne Gruppen von Fragmentionen in der Ionenfalle (130) erkennen kann, welche dasselbe Massen-Ladungs-Verhältnis m₁/z₁ aufweisen, jedoch von Prekursorionen stammen, die mindestens zwei unterschiedliche Massen-Ladungs-Verhältnisse M₁/Z₁, M₂/Z₂ aufweisen.