EP1365437B1 - Massenspektrometer und Massenspektrometrieverfahren - Google Patents

Massenspektrometer und Massenspektrometrieverfahren Download PDF

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EP1365437B1
EP1365437B1 EP02257042.8A EP02257042A EP1365437B1 EP 1365437 B1 EP1365437 B1 EP 1365437B1 EP 02257042 A EP02257042 A EP 02257042A EP 1365437 B1 EP1365437 B1 EP 1365437B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mass
ion
ion source
ions
mode
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP02257042.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1365437A3 (de
EP1365437A2 (de
Inventor
Robert Harold Bateman
Michael Jackson
Martin Green
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Micromass UK Ltd
Original Assignee
Micromass UK Ltd
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Publication date
Priority claimed from GB0211375A external-priority patent/GB0211375D0/en
Priority claimed from GB0223231A external-priority patent/GB2388704B/en
Application filed by Micromass UK Ltd filed Critical Micromass UK Ltd
Publication of EP1365437A2 publication Critical patent/EP1365437A2/de
Publication of EP1365437A3 publication Critical patent/EP1365437A3/de
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Publication of EP1365437B1 publication Critical patent/EP1365437B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/0027—Methods for using particle spectrometers

Definitions

  • the present invention relates to a mass spectrometer and method of mass spectrometry.
  • Time of Flight mass analysers are well known wherein packets of ions are ejected by an electrode such as a pusher electrode into a field free drift region with essentially the same kinetic energy.
  • an electrode such as a pusher electrode into a field free drift region with essentially the same kinetic energy.
  • ions with different mass to charge ratios travel with different velocities and therefore arrive at an ion detector disposed at the exit of the drift region at different times. Measurement of the ion transit time therefore determines the mass to charge ratio of that particular ion.
  • One of the most commonly employed ion detectors in Time of Flight mass spectrometers is a single ion counting detector in which an ion impacting a detecting surface produces a pulse of electrons by means of, for example, an electron multiplier.
  • the pulse of electrons is typically amplified by an amplifier and a resultant electrical signal is produced.
  • the electrical signal produced by the amplifier is used to determine the transit time of the ion which struck the detector by means of a Time to Digital Converter ("TDC") which is started once a packet of ions is first orthogonally accelerated into the drift region.
  • TDC Time to Digital Converter
  • Such ion detectors exhibit a certain dead-time following an ion impact during which time the detector cannot respond to another ion impact.
  • a typical detector dead time may be of the order of 1-5 ns. If during acquisition of a mass spectrum ions arrive during the detector dead-time then they will consequently fail to be detected, and this will have a distorting effect on the resultant mass spectra. At high ion currents multiple ion arrivals cause counts to be missed resulting in mass spectral peaks with lower intensity than expected and inaccurate mass assignment.
  • dead time correction software it is known to use dead time correction software to correct for distortions in mass spectra.
  • Statistical dead time correction can successfully correct intensity and centroid measurement to within acceptable levels up to a signal corresponding to a well defined average number of ions per pushout event i.e. a well defined average number of ions per energisation of the pusher electrode.
  • software correction techniques are only able to provide a limited degree of correction. Even after the application of dead time correction techniques, ion signals resulting in more than one ion arrival on average per pushout event at a given mass to charge value will result in saturation of the ion detector and will thus result in a non-linear response and inaccurate mass determination.
  • JP 2000-82439 discloses a mass spectrometer wherein the impressed voltage on the ion detector is varied interlockingly with the generation of ion pulses from an ion source.
  • At least an order of magnitude increase in the dynamic range over conventional apparatus is achievable with the preferred embodiment. It has been demonstrated, for example, that the dynamic range can be extended from about 3.25 orders of magnitude to about 4.65 orders of magnitude with a gas chromatography peak width of about 1.5s at half height.
  • the ion source may be switched between a first mode and a second mode by either repeatedly varying the transmission of ions from the ion source or alternatively by varying the ionization efficiency of the ion source.
  • the ion intensity which is onwardly transmitted to the ion detector can be varied by altering a characteristic of the ion source so that fewer or greater ions are generated, emitted or onwardly transmitted.
  • EI Electron Impact
  • the ionization efficiency can be varied by reducing the intensity of the electron beam from the filament by either altering the trap, emission or filament current or by using an electrostatic device between the filament and the source chamber.
  • the electron energy can be varied or the magnetic field in proximity to the ion source can be altered thereby affecting the focusing of the electron beam from the filament.
  • the ionization efficiency can be varied by reducing the intensity of the electron beam from the filament by altering the emission or filament current or by using an electrostatic device between the filament and the source chamber.
  • the ionization efficiency can also be varied by reducing the pressure/flow of the CI reagent gas.
  • the transmission/efficiency of an Electrospray ("ESI") ion source can be varied by moving the electrospray sprayer position with respect to the sampling cone.
  • the ionization efficiency can be varied by changing the chemical composition of the solvent flowing through the needle, for example to adjust the pH of the solvent.
  • the ionisation efficiency can also be varied by changing the voltage applied to the electrospray needle.
  • the transmission/efficiency can be varied by moving the APCI sprayer position with respect to the sampling cone or with respect to the corona discharge needle.
  • the ionisation efficiency of the APCI ion source can alternatively be varied by changing the amount of any dopant that may be introduced into the gaseous state.
  • the transmission/efficiency of an Atmospheric Pressure Photo Ionisation (“APPI”) ion source can be varied by moving the APCI sprayer position with respect to the sampling cone or by changing the intensity or wavelength of the light.
  • the efficiency of the APPI ion source can alternatively be varied by changing the amount of any dopant that may be introduced into the gaseous state.
  • FI Field Ionisation
  • LIMS Liquid Secondary Ions Mass Spectrometry
  • FAB Fast Atom Bombardment
  • MALDI Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation
  • LDMI Laser Desorption Ionisation
  • the intensity of each laser pulse or the number of laser pulses per unit time can be varied.
  • the photon density at the target can be varied by changing the area which the laser will illuminate.
  • Ions emitted from the ion source may be considered to travel along an x-axis and the ion optical device preferably comprises a z-lens arranged to deflect, focus, defocus or collimate the beam of ions in a z-direction which is substantially orthogonal to the x-axis and which is also in a direction substantially normal to the plane of the mass analyser.
  • ions emitted from the ion source may be deflected, focused, defocused or collimated by a y-lens in a y-direction substantially orthogonal to the x-axis and which is also substantially parallel to the plane of the mass analyser.
  • z-focusing is preferred to other ways of altering the ion transmission efficiency since it has been found to minimise any change in resolution, mass position and spectral skew which otherwise seem to be associated with focussing/deflecting the ion beam in the y-direction.
  • the z-lens and/or the y-lens may comprise an Einzel lens having a front, intermediate and rear electrode, with the front and rear electrodes being maintained, in use, at substantially the same DC voltage and the intermediate electrode being maintained, in use, at a different DC voltage to the front and rear electrodes.
  • the front and rear electrodes are arranged to be maintained at between -30 to -50V DC for positive ions, and the intermediate electrode is switchable from a voltage ⁇ -80V DC to a voltage ⁇ +0V DC.
  • the front and rear electrodes are maintained at substantially the same DC voltage, e.g. for positive ions around -40V DC, and the intermediate electrode may be varied, for positive ions, from approximately -100V DC in a high sensitivity (focusing) mode anywhere up to approximately +100V DC in a low sensitivity (defocusing) mode.
  • a voltage of -50V DC, +0V DC, +25V DC, +50V DC or +100V DC may be applied to the central electrode.
  • the ions emitted from the ion source may be arranged to be deflected, focused, defocused or collimated in the y-direction and/or the z-direction.
  • the ion optical device may, for example, comprise a stigmatic focusing lens having a circular aperture or a DC quadrupole lens.
  • a beam of ions may be diverged to have a profile which substantially exceeds an entrance aperture to or acceptance angle of the mass analyser.
  • a beam of ions may be diverged to have a profile or area which substantially exceeds the profile or area of an entrance aperture to the mass analyser by at least a factor of x2, x4, x10, x25, x50, x75, or x100.
  • first In a relatively high transmission (first) mode at least 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or substantially 100% of the ions may be arranged to pass through the entrance aperture or be otherwise onwardly transmitted whereas in a relatively low transmission (second) mode less than or equal to 20%, 15%, 10%, 5%, 4%, 3%, 2%, or 1% of the ions may be arranged to pass through the entrance aperture or be otherwise onwardly transmitted.
  • second transmission
  • the number of ions that pass through the entrance aperture may be arranged to be less than or equal to 20%, 15%, 10%, 5%, 4%, 3%, 2%, or 1% of the number of ions that pass through the entrance aperture in a relatively high transmission (first) mode.
  • a beam of ions may be focused by the ion optical device so that they are subsequently onwardly transmitted and in the second mode a beam of ions may be defocused by the ion optical device so that only a fraction of the ions are subsequently onwardly transmitted.
  • the ion optical device may comprise an energy filtering device arranged to transmit only those ions having a kinetic energy greater than a predetermined amount.
  • the ion source or the ion optical device preferably has an ion transmission efficiency selected from the group consisting of: (i) > 50%; (ii) ⁇ 55%; (iii) ⁇ 60%; (iv) ⁇ 65%; (v) ⁇ 70%; (vi) ⁇ 75%; (vii) ⁇ 80%; (viii) ⁇ 85%; (ix) ⁇ 90%; (x) ⁇ 95%; or (xi) ⁇ 98%.
  • the ion source or the ion optical device preferably has an ion transmission efficiency selected from the group consisting of: (i) ⁇ 50%; (ii) ⁇ 45%; (iii) ⁇ 40%; (iv) ⁇ 35%; (v) ⁇ 30%; (vi) ⁇ 25%; (vii) ⁇ 20%; (viii) ⁇ 15%; (ix) ⁇ 1 (x) ⁇ 5%; or (xi) ⁇ 2%.
  • the difference in sensitivity or ion transmission efficiency between the first and second modes is further preferably at least x5, x10, x20, x30, x40, x50, x60, x70, x80, x90 or x100.
  • substantially the same amount of time is spent in the first mode as in the second mode during acquisition of mass spectral data.
  • the time spent in the first mode is different to the time spent in the second mode.
  • the ion source and/or the ion optical device may be switched from the first mode to the second mode at least one, two, three, four, five, six, seven, eight, nine or ten times per second.
  • either the ion source or the ion optical device is repeatedly switched between three or more modes.
  • the preferred method of sensitivity switching is particularly appropriate when the mass analyser comprises a Time to Digital Converter.
  • a Time of Flight mass analyser preferably an orthogonal acceleration Time of Flight mass analyser is particularly preferred.
  • a quadrupole mass analyser, a magnetic sector mass analyser or an ion trap mass analyser may be provided.
  • the ion detector is preferably either: an ion counting detector; a detector including a Time to Digital Converter ("TDC”); a detector capable of recording multiple ion arrivals; a detector including an Analogue to Digital Converter (“ADC”); a detector comprising both a Time to Digital Converter (“TDC”) and an Analogue to Digital Converter (“ADC”); a detector using one or more Analogue to Digital Converters (“ADC”) operating at similar or dissimilar sensitivities; a detector using one or more Time to Digital Converters (“TDC”) operating at similar or dissimilar sensitivities; a combination of one or more Time to Digital Converters ("TDC”) and one or more Analogue to Digital Converters (“ADC”); a microchannel plate detector; a detector including a discrete dynode electron multiplier; a detector including a photomultiplier; a detector including a hybrid microchannel plate electron multiplier; or a detector including a hybrid microchannel plate photo multiplier.
  • TDC Time to Digital Converter
  • ADC Analogue to
  • the ion source may comprise a continuous ion source, for example an Electron Impact (“EI”), Chemical Ionisation (“CI”) or Field Ionisation (“FI”) ion source.
  • EI Electron Impact
  • CI Chemical Ionisation
  • FI Field Ionisation
  • Such ion sources may be coupled to a gas chromatography (“GC”) source.
  • GC gas chromatography
  • the ion source may comprise an Electrospray (“ESI”) or Atmospheric Pressure Chemical Ionisation (“APCI”) ion source.
  • EI Electrospray
  • APCI Atmospheric Pressure Chemical Ionisation
  • LC liquid chromatography
  • the ion source may be either: an Atmospheric Pressure Photo Ionisation (“APPI”) ion source; an Inductively Coupled Plasma (“ICP”) ion source; a Fast Atom Bombardment (“FAB”) ion source; a Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation (“MALDI”) ion source; a Laser Desorption Ionisation (“LDI”) ion source; a Field Desorption (“FD”) ion source; or a Liquid Secondary Ions Mass Spectrometry (“LSIMS”) ion source.
  • APPI Atmospheric Pressure Photo Ionisation
  • ICP Inductively Coupled Plasma
  • FAB Fast Atom Bombardment
  • MALDI Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation
  • LLI Laser Desorption Ionisation
  • FD Field Desorption
  • LIMS Liquid Secondary Ions Mass Spectrometry
  • the step of determining whether at least some of the first mass spectral data may have been affected by saturation, distortion or missed counts comprises:
  • the first predetermined average number of ions per mass to charge ratio value per energisation of the electrode may be selected from the group consisting of: (i) 1; (ii) 0.01-0.1; (iii) 0.1-0.5; (iv) 0.5-1; (v) 1-1.5; (vi) 1.5-2; (vii) 2-5; and (viii) 5-10.
  • the step of determining whether at least some of the first mass spectral data may have been affected by saturation, distortion or missed counts comprises:
  • the second predetermined average number of ions per mass to charge ratio value per energisation of the electrode is selected from the group consisting of: (i) 1/x; (ii) 0.01/x to 0.1/x; (iii) 0.1/x to 0.5/x; (iv) 0.5/x to 1/x; (v) 1/x to 1.5/x; (vi) 1.5/x to 2/x; (vii) 2/x to 5/x; and (viii) 5/x to 10/x, wherein x is the ratio of the difference in sensitivities between the first and second modes.
  • the step of determining whether at least some of the first mass spectral data may have been affected by saturation, distortion or missed counts comprises:
  • the step of determining whether at least some of the first mass spectral data may have been affected by saturation, distortion or missed counts comprises:
  • the whole of the second mass spectral data may be used instead of the first mass spectral data i.e. the second mass spectral data effectively replaces the first mass spectral data (which is substantially not used).
  • the Total Ion Current recorded in the first mode exceeds a predetermined limit.
  • a single mass spectral peak or the summation of mass spectral peaks are monitored and the intensity of the single mass spectral peak or summation of mass spectral peaks determined. Saturation, distortion or missed counts may be indicated by the monitored intensity being greater than or less than a predetermined amount.
  • a detection device upstream of the ion detector may be provided to monitor the ion current.
  • the detection device may pick off or sample a portion of the primary ion beam or if an orthogonal acceleration Time of Flight mass analyser is used then the detection device may comprise an electrode positioned beyond the pushout region to monitor the axial ion beam not sampled into the time of flight drift region.
  • the control means is preferably arranged to switch the ion optical device (preferably a z-lens) and/or less preferably the ion source back and forth between a relatively high and a relatively low ion transmission mode. Two data streams are therefore obtained.
  • the high transmission data is interrogated to see whether the ion detector may have been saturated or providing a non-linear response when some or all of the high transmission data was obtained. If it is determined that some of the high transmission data is corrupted due to saturation effects, then it is either rejected in its entirety or alternatively individual data peaks are replaced with data obtained from the low transmission data and appropriately scaled.
  • the ion optical system or the ion source may be arranged and adapted to be operated in at least three different sensitivity modes. For example four, five, six etc. up to practically an indefinite number of sensitivity modes may be provided.
  • Fig. 1 shows an ion source 1, preferably an Electron Impact or Chemical Ionisation ion source.
  • An ion beam 2 emitted from the ion source 1 travels along an axis referred to hereinafter as the x-axis.
  • the ions in the beam 2 may be focused/collimated in a y-direction orthogonal to the x-axis by a y-lens 3.
  • a z-lens 4 is preferably provided downstream of the y-lens 3.
  • the z-lens 4 may be arranged to deflect or focus the ions in the z-direction which is perpendicular to both the y-direction and to the x-axis.
  • the z-direction is also orthogonal to the plane of a subsequent mass analyser 9 (see Figs. 2 and 3 ).
  • the z-lens 4 may comprise a number of electrodes, and according to a preferred embodiment comprises an Einzel lens wherein the front and rear electrodes are maintained in use at substantially the same fixed DC voltage, and the DC voltage applied to an intermediate electrode may be varied to alter the degree of focusing/defocusing of an ion beam 2 passing therethrough.
  • An Einzel lens may also be used for the y-lens 3. In less preferred arrangements, just a z-lens 4 or a y-lens 3 (but not both) may be provided.
  • Fig. 2 shows a plan view of a mass spectrometer according to a preferred embodiment.
  • the mass spectrometer is preferably a Gas Chromatogram orthogonal acceleration Time of flight ("GCT") mass spectrometer which allows fast acquisition of full spectra with high sensitivity and elevated resolution (7000 FWHM).
  • GCT Gas Chromatogram orthogonal acceleration Time of flight
  • a removable ion source 1 is shown together with a gas chromatography interface or re-entrant tube 7 which communicates with a gas chromatography oven 6.
  • a reference gas inlet is typically present but is not shown. Exact mass measurements can be made using a single point lock mass common to both a high and a low sensitivity range.
  • a beam of ions 2 emitted by the ion source 1 passes through lens stack and collimating plates 3,4 which preferably comprises a y-lens 3 and a switchable z-lens 4.
  • the z-lens 4 is arranged in a field free region of the ion optics and is connected to a fast switching power supply capable of supplying from -100 to +100V DC. With positive ions, -100V DC will focus an ion beam 2 passing therethrough and a more positive voltage, e.g. up to +100V DC, will substantially defocus a beam of ions 2 passing therethrough and will thereby reduce the intensity of the ions subsequently entering the mass analyser 9.
  • the z-lens power supply preferably switches between two voltages so as to repetitively switch the z-lens 4 between high and low sensitivity modes of operation.
  • ion optics 3,4 Downstream of ion optics 3,4 is an automatic pneumatic isolation valve 8.
  • the beam of ions 2 having passed through ion optics 3,4 then passes through an entrance slit or aperture 10 into an orthogonal acceleration Time of Flight mass analyser 9.
  • Packets of ions are preferably injected or orthogonally accelerated into the drift region of the orthogonal acceleration Time of Flight mass analyser 9 by pusher electrode 11. Packets of ions may be reflected by reflectron 12.
  • the ions contained in a packet become temporally separated in the drift region and are then detected by an ion detector 13 which preferably incorporates a Time to Digital Converter in its associated circuitry.
  • the z-lens 4 is repeatedly switched between a high transmission mode and a low transmission mode wherein an ion beam passing therethrough is repeatedly focused in the z-direction (which is normal to the plane of the Time of Flight mass spectrometer 9) and then defocussed in the z-direction.
  • the z-lens 4 can preferably be switched between high and low transmission modes in ⁇ 5ms.
  • Figs. 3(a) and (b) show side views of the mass spectrometer shown in Fig. 2 .
  • the beam of ions 2 emitted from an ion source 1 is shown passing through the y-lens 3.
  • the z-lens 4 is shown here operating in a high sensitivity mode and focuses or otherwise ensures that the ion beam 2 falls substantially within the acceptance area and acceptance angle of an entrance slit 10 of the mass analyser 9 so that a substantial proportion of the ions subsequently enter the analyser 9 which is positioned downstream of the entrance slit 10.
  • Fig. 3(b) shows the z-lens 4 being operated in a low sensitivity mode wherein the z-lens 4 defocuses or otherwise deflects the beam of ions 2 so that the beam of ions 2 has a much larger diameter or area than that of the entrance slit 10 to the mass analyser 9. Accordingly, a much smaller proportion of the ions will subsequently enter the mass analyser 9 in this mode of operation compared with the mode of operation shown in Fig. 3(a) since a large percentage of the ions will fall outside of the acceptance area and acceptance angle of the entrance slit 10. The intensity of the ions transmitted to the mass analyser 9 is therefore repeatedly varied between a high intensity and a low intensity.
  • the transmission of the axial ion beam may be switched, for example, between 100% and 2% (i.e. 1/50th full transmission) on a scan to scan basis and mass spectral data is obtained in both modes of operation.
  • Independent mass calibrations, single point internal lock mass correction and dead time correction may be applied to both high and low transmission spectra in real time at 10 spectra per second. At least some of the high transmission spectra are interrogated during the acquisition and any mass peaks which suggest that the ion detector was suffering from saturation, distortion or missed counts are flagged.
  • Fig. 4(a) illustrates three consecutive mass spectra MS1, MS2 and MS3 obtained within a fraction of a second of each other.
  • MS1 and MS3 were obtained in a low sensitivity mode.
  • the transmission in the low sensitivity mode was only 1/5th that in the high transmission mode whereas according to the preferred embodiment the difference in sensitivities is about an order of magnitude greater i.e. x50.
  • MS2 was obtained in a high sensitivity mode.
  • the intensity of ions having a mass to charge ratio of 102 in MS2 is determined to be 10,000 units and a determination was made that the ion detector was affected by saturation, distortion or missed count when this measurement was made.
  • a mass window centred on the saturated peak having a mass to charge ratio of 102 is then mapped onto the same mass region in the low transmission mass spectra MS1 and MS3 obtained immediately before (MS1) and immediately following (MS3) the high transmission/sensitivity mass spectrum MS2.
  • the low transmission signal in these two windows is then averaged and this signal, appropriately multiplied by the sensitivity scaling factor (x5), is then substituted for the saturated signal in the high transmission spectra MS2.
  • a final composite mass spectrum is therefore obtained using both high transmission and low transmission data as shown in Fig. 4(b) .
  • At least some data from the high transmission (sensitivity) mass spectrum MS2 is rejected and substituted for data from the low transmission (sensitivity) data sets MS1,MS3 if it is determined that significant ion counts have been lost in the high transmission data set.
  • substantially the whole of the high transmission (sensitivity) data may be rejected in favour of low transmission (sensitivity) data.
  • saturation may be considered to have occurred if an individual mass peak in the high transmission data exceeds a predetermined average number of ions per mass to charge ratio value per pushout event (i.e. per mass to charge ratio value per energisation of the pusher electrode 11). If it does then the high transmission data may be rejected and low transmission data, scaled appropriately, may be used in its place.
  • An alternative approach is to decide if an individual mass spectral peak in the low transmission data exceeds a predetermined average number of ions per pushout event. This is because if the ion detector 13 is heavily saturated in the high transmission mode then the recorded ion intensity may, in such circumstances, decline and begin to approach zero. In such circumstances, low transmission data, scaled appropriately will be used instead of the saturated high transmission mass spectral data.
  • counts may be lost from the entire data set due to exceeding the number of recorded events per second which can be transferred from the memory of a Time to Digital Converter across the internal transfer bus. Once this limit is exceeded internal memory within the Time to Digital Converter electronics overflows and data is lost. Counts may also be lost from the entire data set due to the electron multiplication device used in the detection system experiencing a loss of gain once a certain output current is exceeded. Once this output is exceeded the gain will drop. The data set produced will now be incomplete and its integrity compromised.
  • the entire high transmission spectra may, in one embodiment, be rejected and substituted in its entirety by low transmission data suitably scaled.
  • Criteria which may be used to determine whether the high transmission data should be rejected in its entirety include determining whether the Total Ion Current ("TIC") recorded in the high transmission mode exceeds a predetermined transfer bus number of events per second limit.
  • the high transmission data may also be rejected if it is determined that the output current of an electron multiplication device in the high transmission mode exceeds a predetermined value.
  • the output current may be determined from the Total Ion Current recorded in the high transmission mode and the measured gain of the detection system prior to acquisition.
  • the intensity of a single mass spectral peak or the summation of mass spectral peaks which are present at constant levels in the ion source may also be monitored and used to determine whether the high transmission data should be rejected.
  • the monitored mass spectral peak(s) may be residual background ions or a reference compound introduced via a separate inlet at a constant rate. If the intensity of the reference mass spectral peak(s) falls below a certain percentage of its initial value in the high transmission spectrum the entire high transmission spectrum may be rejected and substituted by low transmission data suitably scaled.
  • the acceptable value of intensity within the high transmission data set can be a fixed predetermined value or can be a moving average of intensity monitored during acquisition. In the latter case short-term variations in intensity will result in rejection of high transmission data but longer-term drift in intensity of the internal check peaks will not cause rejection of high transmission data.
  • a separate detection device may be installed to monitor the ion current or some known fraction of the ion current, independently of the mass spectrometer's detection system. When this recorded value exceeds a predetermined limit the entire high transmission spectrum may be rejected and substituted in its entirety for low transmission data suitably scaled.
  • this detection device may take the form of an electrode, between the source and the analyser, partially exposed to the primary ion beam on which an induced electric current, proportional to the ion current in this region, may be monitored.
  • a detector may be positioned behind the pushout region to collect the portion of the axial ion beam not sampled into the time of flight drift region.
  • the measured ion current may be used to determine the Total Ion Current at the detector when each mass spectrum was recorded, and used as a criteria for determining situations when ion counts will be lost from the high transmission data.
  • each low and high transmission mass spectrum may be acquired in 95ms with a delay between mass spectra of 5ms to allow the preferred z-lens 4 to switch mode. Since every other mass spectrum is actually presented, five mass spectra per second are displayed.
  • Fig. 5 shows experimental data illustrating that the dynamic range has been extended in one embodiment from about 3.25 orders of magnitude to at least 4.0 orders of magnitude (for a GC peak width of 1.5s at half height) using a combination of data from both the high and low sensitivity data sets.
  • the system was tuned to give a ratio of approximately 80:1 between the high and low sensitivity data sets.
  • the experiment allowed equal acquisition time for both data sets by alternating between the two sensitivity ranges between mass spectra.
  • Standard solutions of HCB (Hexachlorobenzene) ranging in concentration from 10 pg to 100ng were injected via the gas chromatography source.
  • the peak area response (equivalent to the ion count) for the reconstructed ion chromatogram of mass to charge ratio 283.8102 is shown plotted against the concentration.
  • the results from the low sensitivity data set were multiplied by x80 before plotting to normalise them to the high sensitivity data set.
  • a complex mixture of fragrance compounds was mass analysed by exact mass gas chromatography with and without sensitivity switching.
  • this type of complex mixture analysis components can be present over a very wide range of concentrations. It is important that dynamic range is maximised without compromise to ultimate detection limits and that chromatographic integrity is retained allowing deconvolution of overlapping chromatographic peaks.
  • the complex fragrance mixture used split injection with a split ratio of 10:1 and the GC oven was started at 60°C which was held for two minutes and then ramped to 250°C at a rate of 10°C/minute with five mass spectra per second being acquired.
  • the fragrance mixture was introduced into the gas chromatograph in solution by syringe.
  • the gas chromatograph has a inert glass heated injection region with a volume of approximately 1-2 ml to allow for expansion of solvent.
  • a flow of helium was set up through the injector, during the injection, so that approximately 90% of the helium, delivered to the injector, is released through a split port in the injection region so that only approximately 10% of the total flow reaches the head of the GC column.
  • This split flow carries a proportion of the solvent and sample with it resulting in a reduction in the sample loading onto the column of approximately 90%. Since the injection volume is swept very quickly using this method the band of sample on the head of the column is very narrow leading to sharper chromatographic peaks.
  • Split injection was used to adjust the amount of sample introduced into the mass spectrometer to demonstrate the dynamic range enhancement as an alternative to diluting the sample.
  • Fig. 6(a) shows a Total Ion Current chromatogram of the complex fragrance mixture obtained using sensitivity switching to increase the dynamic range.
  • Fig. 6(b) shows the results of analysing the same sample under identical conditions but without using the preferred method of sensitivity switching.
  • the inset shows a region of the Total Ion Current chromatogram where the Time to Digital Converter of the ion detector in the orthogonal acceleration Time of Flight mass analyser was experiencing saturation.
  • the preferred embodiment provides a significant improvement in dynamic range as saturation effects can be minimized.
  • Fig. 7(a) show a portion of the reconstructed GC-MS mass chromatograms for two ions co-eluting from the complex fragrance mixture (for which the Total Ion Current chromatogram is shown in Fig. 6 ) with a retention time of 11.84 min.
  • One ion has a mass to charge ratio of 243.175 and the other co-eluting ion has a mass to charge ratio of 228.79.
  • the data shown in this Figure was obtained without sensitivity switching.
  • Fig. 7(b) shows corresponding reconstructed mass chromatograms obtained using the preferred method of sensitivity switching.
  • Fig. 8 shows the reconstructed mass chromatogram of a molecular ion C 10 H 18 O present in the fragrance mixture having a mass to charge ratio of 154.1358 and a retention time of 3.31 min with and without using the preferred method of sensitivity switching.
  • the inset shows the ppm error in mass measurement of the molecular ion as the analyte elutes.
  • the mass error reaches a maximum of -63 ppm due to dead time saturation effects. This is compared to an RMS error of only 3.2 ppm for the data where sensitivity switching was employed according to the preferred embodiment.
  • Fig. 9(a) shows a corresponding mass spectrum obtained from the chromatographic peak having a retention time of 3.31 min with sensitivity switching and is annotated with the mass measurement error in ppm for the molecular ion C 10 H 18 O having a mass to charge ratio of 154.1358.
  • the mass spectrum also shows mass measurement accuracy for fragment ions resulting from fragmentation in the Electron Impact ("EI") ion source.
  • Fig. 9(b) shows a corresponding mass spectrum obtained without sensitivity switching.
  • the preferred method of correcting for otherwise distorted data enables the mass to charge ratio of the molecular ion (and also the fragment ions) to be accurately determined.
  • This data illustrates the distortion in peak ratios and mass assignment caused by the Time to Digital Converter suffering from saturation which is corrected using the sensitivity switching technique.
  • Fig. 10 shows the EI-GC-MS Total Ion Current chromatogram for the analysis of the combinatorial monomer with and without sensitivity switching.
  • the peak obtained at 1.76 min was identified as the target compound and the peak obtained at 7.51 min was identified as a significant impurity.
  • the injection was split 10:1 and the GC oven was started at 60°C which was held for two minutes and then ramped to 250°C at a rate of 15°C/minute with five mass spectra being acquired per second.
  • the mass spectrum of the target compound eluting at 1.76 min is shown in Fig.
  • OFN Octafluoronapthalene

Landscapes

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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Claims (72)

  1. Verfahren zur Massenspektrometrie, umfassend:
    Bereitstellen einer Ionenquelle (1), einer ionenoptischen Einrichtung (3,4) stromabwärts der Ionenquelle (1) und eines Massenanalysators (9) stromabwärts der ionenoptischen Einrichtung (3,4), wobei der Massenanalysator (9) einen Ionendetektor (13) umfasst;
    Einholen erster Massenspektraldaten während eines ersten Modus und zweiter Massenspektraldaten während eines zweiten Modus;
    Abfragen der ersten Massenspektraldaten;
    Ermitteln, ob zumindest einige der ersten Massenspektraldaten durch Sättigung, Verfälschung oder verpasste Zählungen beeinträchtigt worden sein können; und
    Verwenden zumindest einiger der zweiten Massenspektraldaten anstelle zumindest einiger der ersten Massenspektraldaten, wenn ermittelt ist, dass zumindest einige der ersten Massenspektraldaten durch Sättigung, Verfälschung oder verpasste Zählungen beeinträchtigt worden sind;
    gekennzeichnet durch:
    dass der erste Modus ein erster Modus, der verhältnismäßig hohe Transmission oder Empfindlichkeit aufweist, ist, und der zweite Modus ein zweiter Modus, der verhältnismäßig niedrige Transmission oder Empfindlichkeit aufweist, ist; und
    wiederholtes Umschalten entweder der Ionenquelle (1) oder der ionenoptischen Einrichtung (3,4) zwischen dem ersten Modus, der eine verhältnismäßig hohe Transmission oder Empfindlichkeit aufweist, und dem zweiten Modus, der eine verhältnismäßig niedrige Transmission oder Empfindlichkeit aufweist.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Ionenquelle (1) wiederholt zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus durch wiederholtes Variieren der Transmission von Ionen von der Ionenquelle (1) umgeschaltet wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Ionenquelle (1) wiederholt zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus durch wiederholtes Variieren der Ionisierungseffizienz der Ionenquelle (1) umgeschaltet wird.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein Strahl von Ionen, der von der Ionenquelle (1) emittiert wird, entlang einer x-Achse läuft und die ionenoptische Einrichtung eine z-Linse (4) umfasst, die dafür eingerichtet ist, den Strahl der Ionen in eine z-Richtung im Wesentlichen orthogonal zur x-Achse und in eine Richtung im Wesentlichen normal zur Ebene des Massenanalysators (9) umzulenken, zu fokussieren, zu defokussieren oder zu kollimieren.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein Strahl von Ionen, der von der Ionenquelle (1) emittiert wird, entlang einer x-Achse läuft und die ionenoptische Einrichtung eine y-Linse (3) umfasst, die dafür eingerichtet ist, den Strahl der Ionen in eine y-Richtung im Wesentlichen orthogonal zur x-Achse und in eine Richtung im Wesentlichen parallel zur Ebene des Massenanalysators (9) umzulenken, zu fokussieren, zu defokussieren oder zu kollimieren.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die z-Linse (4) und/oder die y-Linse (3) eine Einzel-Linse umfassen.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Einzel-Linse eine vordere, eine zwischenliegende und eine rückwärtige Elektrode umfasst, wobei die vorderen und rückwärtigen Elektroden im Betrieb auf im Wesentlichen der gleichen Gleichspannung gehalten werden und die zwischenliegende Elektrode im Betrieb auf einer unterschiedlichen Gleichspannung zu den vorderen und rückwärtigen Elektroden gehalten wird.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei die vorderen und rückwärtigen Elektroden dafür eingerichtet sind, auf zwischen -30 bis -50V Gleichspannung für positive Ionen gehalten zu werden und die zwischenliegende Elektrode von einer Gleichspannung ≤ -80V zu einer Gleichspannung ≥ ±0V umschaltbar ist.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein Strahl von Ionen, der von der Ionenquelle (1) emittiert wird, entlang einer x-Achse läuft und die ionenoptische Einrichtung (3,4) dafür eingerichtet ist, den Strahl der Ionen in eine y-Richtung und/oder in eine z-Richtung umzulenken, zu fokussieren, zu defokussieren oder zu kollimieren, wobei die y-Richtung im Wesentlichen orthogonal zur x-Achse ist und in eine Richtung im Wesentlichen parallel zur Ebene des Massenanalysators (9) gerichtet ist, und wobei die z-Richtung im Wesentlichen orthogonal zur x-Achse ist und in eine Richtung im Wesentlichen normal zur Ebene des Massenanalysators (9) gerichtet ist.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die ionenoptische Einrichtung (3,4) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) einer stigmatisch fokussierenden Linse; und (ii) einer Gleichspannungs-Quadrupol-Linse.
  11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem zweiten Modus ein Strahl von Ionen divergiert ist, um ein Profil zu haben, das wesentlich eine Eintrittsapertur zum oder einen Einfangwinkel des Massenanalysators (9) überschreitet.
  12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem ersten Modus ein Strahl von Ionen durch die ionenoptische Einrichtung (3,4) fokussiert wird, so dass sie nachfolgend weiter transmittiert werden und wobei im zweiten Modus ein Strahl von Ionen durch die ionenoptische (3,4) Einrichtung defokussiert wird, so dass nur ein Bruchteil der Ionen nachfolgend weiter transmittiert wird.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die ionenoptische Einrichtung (3,4) eine Energiefiltereinrichtung ist, die dafür eingerichtet ist, nur solche Ionen zu transmittieren, die eine kinetische Energie größer als einen vorbestimmten Wert aufweisen.
  14. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im ersten Modus die Ionenquelle (1) oder die ionenoptische Einrichtung (3,4) eine Ionentransmissionseffizienz aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) > 50%; (ii) ≥ 55%; (iii) ≥ 60%; (iv) ≥ 65%; (v) ≥ 70%; (vi) ≥ 75%; (vii) ≥ 80%, (viii) ≥ 85%, (ix) ≥ 90%; (x) ≥ 95%; oder (xi) ≥ 98%.
  15. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem zweiten Modus die Ionenquelle (1) oder die ionenoptische Einrichtung (3,4) eine Ionentransmissionseffizienz aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) < 50%; (in) ≤ 45%; (iii) ≤ 40%; (iv) ≤ 35%; (v) ≤ 30%; (vi) ≤ 25%; (vii) ≤ 20%; (viii) ≤ 15%; (ix) ≤ 10%; (x) ≤ 5%; oder (xi) ≤ 2%.
  16. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Differenz in der Empfindlichkeit oder Ionentransmissionseffizienz zwischen den ersten und zweiten Modi zumindest x5, x10, x20, x30, x40, x50, x60, x70, x80, x90 oder x100 ist.
  17. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem zweiten Modus die Anzahl von Ionen, die durch eine Eintrittsapertur zu dem Massenanalysator (9) läuft, dafür eingerichtet ist, ≤ 20%, ≤ 15%, ≤ 10%, ≤ 5%, ≤ 4%, ≤ 3%, ≤ 2% oder ≤ 1 % der Anzahl von Ionen, die im ersten Modus durch die Eintrittsöffnung laufen, zu sein.
  18. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des Erfassens von Massenspektraldaten im Wesentlichen die gleiche Menge an Zeit in dem ersten Modus wie in dem zweiten Modus zugebracht wird.
  19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-17, wobei die Menge an Zeit, die während des Erfassens von Massenspektraldaten in dem ersten Modus zugebracht wird, sich wesentlich von der Menge an Zeit, die in dem zweiten Modus zugebracht wird, unterscheidet.
  20. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei entweder die Ionenquelle (1) oder die ionenoptische Einrichtung (3,4) zumindest ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn Mal pro Sekunde vom ersten Modus in den zweiten Modus umgeschaltet wird.
  21. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei entweder die Ionenquelle (1) oder die ionenoptische Einrichtung (3,4) wiederholt zwischen drei oder mehr Modi umgeschaltet wird.
  22. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Massenanalysator (9) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) einem Quadrupol-Massenanalysator; (ii) einem Magnetsektor-Massenanalysator; (iii) einem Ionenfallen-Massenanalysator; (iv) einem Flugzeit-Massenanalysator; und (v) einem Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator.
  23. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ionendetektor (13) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) einem Ionenzählerdetektor, (ii) einem Detektor, der einen Zeit-Digital-Wandler ("TDC") beinhaltet; (iii) einem Detektor, der in der Lage ist, mehrere lonenankünfte aufzuzeichnen; (iv) einem Detektor, der einen Analog-Digital-Wandler ("ADC") beinhaltet; (v) einem Detektor, der sowohl einen Zeit-Digital-Wandler ("TDC") als auch einen Analog-Digital-Wandler ("ADC") umfasst; (vi) einen Detektor, der einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler ("ADC") verwendet, die mit ähnlichen oder unähnlichen Empfindlichkeiten arbeiten; (vii) einem Detektor, der einen oder mehrere Zeit-Digital-Wandler ("TDC") verwendet, die mit ähnlichen oder unähnlichen Empfindlichkeiten arbeiten; (viii) einer Kombination aus einem oder mehreren Zeit-Digital-Wandlern ("TDC") und einem oder mehreren Analog-Digital-Wandlern ("ADC"); (ix) einem Mikrokanal-Plattendetektor; (x) einem Detektor, der einen diskreten Dynodenelektronenvervielfacher beinhaltet; (xi) einem Detektor, der einen Photovervielfacher beinhaltet; (xii) einem Detektor, der einen hybriden Mikrokanalplattenelektronenvervielfacher beinhaltet; und (xiii) einem Detektor, der einen hybriden Mikrokanalplattenphotovervielfacher beinhaltet.
  24. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ionenquelle (1) eine kontinuierliche Ionenquelle ist.
  25. Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei die Ionenquelle (1) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) einer Elektronenstoß-("EI"-)Ionenquelle; (ii) einer Ionenquelle mit Chemischer Ionisation ("Cl"); und (iii) einer Feldionisations-("FI"-)Ionenquelle.
  26. Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei die Ionenquelle (1) mit einer Gaschromatographie-("GC"-)Quelle gekoppelt ist.
  27. Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei die Ionenquelle (1) ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: (i) eine Elektrospray-("ESI-")Ionenquelle; und (ii) eine Quelle zur Chemischen Ionisierung unter Atmosphärendruck ("APCI").
  28. Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Ionenquelle (1) mit einer Flüssigchromatographie-("LC"-)Quelle gekoppelt ist.
  29. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-23, wobei die Ionenquelle (1) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) einer Atmosphärendruck-Photoionisations-("APPI"-)Ionenquelle; (ii) einer induktiv gekoppelte Plasma-("ICP"-)Ionenquelle; (iii) einer Fast Atom Bombardment - ("FAB"-) Ionenquelle; (iv) einer Matrix-unterstützten Laser-Desorption/lonisation-("MALDI"-)Ionenquelle; (v) einer Felddesorption-("FD"-)Ionenquelle; (vi) einer Liquid Secondary Ions Mass Spectrometry - ("LSIMS"-)Ionenquelle; und (vii) einer Laser-Desorption/lonisation-("LDI"-)lonenquelle.
  30. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Ermittelns, ob zumindest einige der ersten Massenspektraldaten durch Sättigung, Verfälschung oder verpasste Zählungen beeinträchtigt worden sind, umfasst:
    Bereitstellen eines Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysators (9), der eine Elektrode (11) zum orthogonalen Beschleunigen von Ionen in eine Driftregion umfasst, wobei die Elektrode (11) wiederholt bestromt wird; und
    Ermitteln, ob ein individueller Massenpeak in den ersten Massenspektraldaten eine erste vorbestimmte Durchschnittsanzahl von Ionen pro Masse-zu-Ladung-Verhältniswert je Bestromung der Elektrode (11) überschreitet.
  31. Verfahren gemäß Anspruch 30, wobei die erste vorbestimmte Durchschnittsanzahl von Ionen pro Masse-zu-Ladung-Verhältniswert pro Bestromung der Elektrode ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) 1; (ii) 0,01-0,1; (iii) 0,1-0,5; (iv) 0,5-1; (v) 1-1,5; (vi) 1,5-2; (vii) 2-5; und (viii) 5-10.
  32. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Ermittelns, ob zumindest einige der ersten Massenspektraldaten durch Sättigung, Verfälschung oder verpasste Zählungen beeinträchtigt worden sein können, umfasst:
    Bereitstellen eines Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysators (9), der eine Elektrode (11) zum orthogonalen Beschleunigen von Ionen in eine Driftregion umfasst, wobei die Elektrode (11) wiederholt bestromt wird; und
    Ermitteln, ob ein individueller Massenpeak in den zweiten Massenspektraldaten eine zweite vorbestimmte Durchschnittsanzahl von Ionen pro Masse-zu-Ladung-Verhältniswert je Bestromung der Elektrode (11) überschreitet.
  33. Verfahren gemäß Anspruch 32, wobei die zweite vorbestimmte Durchschnittsanzahl von Ionen pro Masse-zu-Ladung-Verhältniswert pro Bestromung der Elektrode ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) 1/x; (ii) 0,01/x bis 0,1/x; (iii) 0,1/x bis 0,5/x; (iv) 0,5/x bis 1/x; (v) 1/x bis 1,5/x; (vi) 1,5/x bis 2/x; (vii) 2/x bis 5/x; und (viii) 5/x bis 10/x, wobei x das Verhältnis der Differenz der Empfindlichkeiten zwischen den ersten und zweiten Modi ist.
  34. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Ermittelns, ob zumindest einige der ersten Massenspektraldaten durch Sättigung, Verfälschung oder verpasste Zählungen beeinträchtigt worden sein können, umfasst:
    Vergleichen des Verhältnisses der Intensität der Massenspektralpeaks, die in den ersten Massenspektraldaten beobachtet werden, mit der Intensität der korrespondierenden Massenspektralpeaks, die in den zweiten Massenspektraldaten beobachtet werden; und
    Ermitteln, ob das Verhältnis aus einem vorbestimmten Bereich herausfällt.
  35. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Ermittelns, ob zumindest einige der ersten Massenspektraldaten durch Sättigung, Verfälschung oder verpasste Zählungen beeinträchtigt worden sein können, umfasst:
    Überwachen des Gesamtionenstroms; und
    Ermitteln, ob der Gesamtionenstrom ein vorbestimmtes Niveau überschreitet.
  36. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das außerdem umfasst:
    Ermitteln, dass im Wesentlichen alle der ersten Massenspektraldaten durch Sättigung, Verfälschung oder verpasste Zählungen beeinträchtigt worden sein können; und
    Verwenden der zweiten Massenspektraldaten anstelle der ersten Massenspektraldaten.
  37. Verfahren gemäß Anspruch 36, wobei der Schritt des Ermittelns, dass im Wesentlichen alle der ersten Massenspektraldaten durch Sättigung, Verfälschung oder verpasste Zählungen beeinträchtigt worden sein können, umfasst:
    Ermitteln, ob der Gesamtionenstrom, der im ersten Modus aufgenommen worden ist, einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
  38. Verfahren gemäß Anspruch 36, wobei der Schritt des Ermittelns, dass im Wesentlichen alle der ersten Massenspektraldaten durch Sättigung, Verfälschung oder verpasste Zählungen beeinträchtigt worden sein können, umfasst:
    Ermitteln, ob der Ausgabestrom einer Elektronenvervielfachungseinrichtung einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
  39. Verfahren gemäß Anspruch 36, wobei der Schritt des Ermittelns, dass im Wesentlichen alle der ersten Massenspektraldaten durch Sättigung, Verfälschung oder verpasste Zählungen beeinträchtigt worden sein können, umfasst:
    Überwachen eines einzelnen Massenspektralpeaks oder einer Aufsummierung von Massenspektralpeaks; und
    Ermitteln der Intensität des einzelnen Massenspektralpeaks oder der Aufsummierung von Massenspektralpeaks.
  40. Verfahren gemäß Anspruch 36, wobei der Schritt des Ermittelns, dass im Wesentlichen alle der ersten Massenspektraldaten durch Sättigung, Verfälschung oder verpasste Zählungen beeinträchtigt worden sein können, umfasst:
    Überwachen des Ionenstroms mit einer Detektionseinrichtung, die stromaufwärts des Ionendetektors (13) bereitgestellt ist.
  41. Verfahren für Massenspektrometrie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei:
    der Massenanalysator ein Flugzeit-Massenanalysator (9) ist, der einen Ionendetektor oder Ionendetektoren (13) umfasst, und die ionenoptische Einrichtung (3,4) zwischen der Ionenquelle (1) und dem Massenanalysator (9) liegt;
    wiederholtes Umschalten der ionenoptischen Einrichtung (3,4) oder der Ionenquelle (1) zu einem Variieren der Intensität von Ionen, die durch den Massenanalysator (9) empfangen werden, führt;
    Einholen erster Massenspektraldaten ein Einholen eines ersten Massenspektrums umfasst, wenn eine verhältnismäßig große Anzahl von Ionen durch den Massenanalysator (9) empfangen wird;
    Einholen zweiter Massenspektraldaten ein Einholen eines zweiten Massenspektrums umfasst, wenn eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Ionen durch den Massenanalysator (9) empfangen wird; und
    Massenspektraldaten im ersten Massenspektrum mit Massenspektraldaten im zweiten Massenspektrum ersetzt werden, wenn ermittelt wird, dass zumindest einige der Massenspektraldaten im ersten Massenspektrum wegen Sättigung oder Verfälschung des Ionendetektors oder der Ionendetektoren (13) verfälscht sind.
  42. Verfahren für Massenspektrometrie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
    Transmittieren eines Ionenstrahls (2) an einen Ionendetektor (13) mit einer verhältnismäßig niedrigen Transmission in dem zweiten Modus und Analysieren der Massen des Ionenstrahls (2) um Massenspektraldaten niedriger Transmission einzuholen;
    Transmittieren eines Ionenstrahls (2) an einen Ionendetektor (13) mit einer verhältnismäßig hohen Transmission in dem ersten Modus und Analysieren der Massen des Ionenstrahls (2) um Massenspektraldaten hoher Transmission einzuholen;
    Bereitstellen eines Massenspektrums auf Grundlage der Massenspektraldaten hoher Transmission, bis ermittelt wird, dass der Ionendetektor (13) mit Ionen gesättigt war, als die Massenspektraldaten hoher Transmission eingeholt wurden, in welchem Fall einige oder alle der Massenspektraldaten hoher Transmission mit Daten bezogen auf Massenspektraldaten niedriger Transmission ersetzt werden.
  43. Massenspektrometer, umfassend:
    eine Ionenquelle (1);
    eine ionenoptische Einrichtung (3,4) stromabwärts der Ionenquelle (1);
    einen Massenanalysator (9) stromabwärts der ionenoptischen Einrichtung (3,4), wobei der Massenanalysator (9) einen Ionendetektor (13) umfasst;
    wobei der Massenanalysator (9) im Betrieb erste Massenspektraldaten während eines ersten Modus und zweite Massenspektraldaten während eines zweiten Modus einholt; und
    ein Steuerungssystem, das eingerichtet ist zum:
    (a) Abfragen der ersten Massenspektraldaten;
    (b) Ermitteln, ob zumindest einige der ersten Massenspektraldaten durch Sättigung, Verfälschung oder verpasste Zählungen beeinträchtigt worden sein können; und
    (c) Verwenden zumindest einiger der zweiten Massenspektraldaten anstelle zumindest einiger der ersten Massenspektraldaten, wenn ermittelt ist, dass zumindest einige der ersten Massenspektraldaten durch Sättigung, Verfälschung oder verpasste Zählungen beeinträchtigt worden sind;
    dadurch gekennzeichnet, dass:
    der erste Modus ein erster Modus, der verhältnismäßig hohe Transmission oder Empfindlichkeit aufweist, ist, und der zweite Modus ein zweiter Modus, der verhältnismäßig niedrige Transmission oder Empfindlichkeit aufweist, ist; und,
    dass das Steuerungssystem dafür eingerichtet ist, entweder den Modus der Ionenquelle (1) oder der ionenoptischen Einrichtung (3,4) zwischen dem ersten Modus, der eine verhältnismäßig hohe Transmission oder Empfindlichkeit aufweist, und dem zweiten Modus, der eine verhältnismäßig niedrige Transmission oder Empfindlichkeit aufweist, wiederholt umzuschalten.
  44. Massenspektrometer gemäß Anspruch 43, das außerdem Mittel zum wiederholten Variieren der Transmission von Ionen von der Ionenquelle (1) umfasst.
  45. Massenspektrometer gemäß Anspruch 43, das außerdem Mittel zum wiederholten Variieren der Ionisierungseffizienz der Ionenquelle (1) umfasst.
  46. Massenspektrometer gemäß Anspruch 43, bei dem ein Strahl von Ionen, der von der Ionenquelle (1) emittiert wird, entlang einer x-Achse läuft und die ionenoptische Einrichtung eine z-Linse (4) umfasst, die dafür eingerichtet ist, den Strahl der Ionen in eine z-Richtung im Wesentlichen orthogonal zur x-Achse und in eine Richtung im Wesentlichen normal zur Ebene des Massenanalysators (9) umzulenken, zu fokussieren, zu defokussieren oder zu kollimieren.
  47. Massenspektrometer gemäß Anspruch 43, bei dem ein Strahl von Ionen, der von der Ionenquelle (1) emittiert wird, entlang einer x-Achse läuft und die ionenoptische Einrichtung eine y-Linse (3) umfasst, die dafür eingerichtet ist, den Strahl der Ionen in eine y-Richtung im Wesentlichen orthogonal zur x-Achse und in eine Richtung im Wesentlichen parallel zur Ebene des Massenanalysators (9) umzulenken, zu fokussieren, zu defokussieren oder zu kollimieren.
  48. Massenspektrometer gemäß Anspruch 46 oder 47, bei dem die z-Linse (4) und/oder die y-Linse (3) eine Einzel-Linse umfassen.
  49. Massenspektrometer gemäß Anspruch 48, bei dem die Einzel-Linse eine vordere, eine zwischenliegende und eine rückwärtige Elektrode umfasst, wobei die vorderen und rückwärtigen Elektroden im Betrieb auf im Wesentlichen der gleichen Gleichspannung gehalten werden und die zwischenliegende Elektrode im Betrieb auf einer unterschiedlichen Gleichspannung zu den vorderen und rückwärtigen Elektroden gehalten wird.
  50. Massenspektrometer gemäß Anspruch 49, bei dem die vorderen und rückwärtigen Elektroden dafür eingerichtet sind, auf zwischen - 30 bis -50V Gleichspannung für positive Ionen gehalten zu werden und die zwischenliegende Elektrode von einer Gleichspannung ≤-80V zu einer Gleichspannung ≥ ±0V umschaltbar ist.
  51. Massenspektrometer gemäß Anspruch 43, bei dem ein Strahl von Ionen, der von der Ionenquelle (1) emittiert wird, entlang einer x-Achse läuft und die ionenoptische Einrichtung (3,4) dafür eingerichtet ist, den Strahl der Ionen in eine y-Richtung und/oder eine z-Richtung umzulenken, zu fokussieren, zu defokussieren oder zu kollimieren, wobei die y-Richtung im Wesentlichen Orthogonal zur x-Achse ist und in eine Richtung im Wesentlichen parallel zur Ebene des Massenanalysators (9) gerichtet ist, und wobei die z-Richtung im Wesentlichen orthogonal zur x-Achse ist und in eine Richtung im Wesentlichen normal zur Ebene des Massenanalysators (9) gerichtet ist.
  52. Massenspektrometer gemäß Anspruch 51, bei dem die ionenoptische Einrichtung (3,4) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) einer stigmatisch fokussierenden Linse; und (ii) einer Gleichspannungs-Quadrupol-Linse.
  53. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-52, bei dem in dem zweiten Modus ein Strahl von Ionen divergiert ist, um ein Profil zu haben, das wesentlich eine Eintrittsapertur zum oder einen Einfangwinkel des Massenanalysators (9) überschreitet.
  54. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-53, bei dem in dem ersten Modus ein Strahl von Ionen durch die ionenoptische Einrichtung (3,4) fokussiert wird, so dass sie nachfolgend weiter transmittiert werden, und wobei im zweiten Modus ein Strahl von Ionen durch die ionenoptische Einrichtung (3,4) defokussiert wird, so dass nur ein Bruchteil der Ionen nachfolgend weiter transmittiert wird.
  55. Massenspektrometer gemäß Anspruch 43, bei dem die ionenoptische Einrichtung (3,4) eine Energiefiltereinrichtung ist, die dafür eingerichtet ist, nur solche Ionen zu transmittieren, die eine kinetische Energie größer als einen vorbestimmten Wert aufweisen.
  56. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-55, bei dem im ersten Modus die Ionenquelle (1) oder die ionenoptische Einrichtung (3,4) eine Ionentransmissionseffizienz aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) > 50%; (ii) ≥ 55%; (iii) ≥ 60%; (iv) ≥ 65%; (v) ≥ 70%; (vi) ≥ 75%; (vii) ≥ 80%, (viii) ≥ 85%, (ix) ≥ 90%; (x) ≥ 95%; oder (xi) ≥ 98%.
  57. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-56, bei dem in dem zweiten Modus die Ionenquelle (1) oder die ionenoptische Einrichtung (3,4) eine Ionentransmissionseffizienz aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) < 50%; (ii) ≤ 45%; (iii) ≤ 40%; (iv) ≤ 35%; (v) ≤ 30%; (vi) ≤ 25%; (vii) ≤ 20%; (viii) ≤ 15%; (ix) ≤ 10%; (x) ≤ 5%; oder (xi) ≤ 2%.
  58. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-57, bei dem die Differenz in der Empfindlichkeit oder Ionentransmissionseffizienz zwischen den ersten und zweiten Modi zumindest x5, x10, x20, x30, x40, x50, x60, x70, x80, x90 oder x100 ist.
  59. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-58, bei dem in dem zweiten Modus die Anzahl von Ionen, die durch eine Eintrittsapertur zu dem Massenanalysator (9) läuft, dafür eingerichtet ist, ≤ 20%, ≤ 15%, ≤ 10%, ≤ 5%, ≤ 4%, ≤ 3%, ≤ 2% oder ≤ 1 % der Anzahl von Ionen, die im ersten Modus durch die Eintrittsöffnung laufen, zu sein.
  60. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-59, bei dem während des Erfassens von Massenspektraldaten im Wesentlichen die gleiche Menge an Zeit in dem ersten Modus wie in dem zweiten Modus zugebracht wird.
  61. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-59, bei dem die Menge an Zeit, die während des Erfassens von Massenspektraldaten in dem ersten Modus zugebracht wird, sich wesentlich von der Menge an Zeit, die in dem zweiten Modus verbracht wird, unterscheidet.
  62. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-61, bei dem entweder die Ionenquelle (1) oder die ionenoptische Einrichtung (3,4) zumindest ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn Mal pro Sekunde vom ersten Modus in den zweiten Modus umgeschaltet wird.
  63. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-62, bei dem entweder die Ionenquelle (1) oder die ionenoptische Einrichtung (3,4) wiederholt zwischen drei oder mehr Modi umgeschaltet wird.
  64. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-63, bei dem der Massenanalysator (9) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) einem Quadrupol-Massenanalysator; (ii) einem Magnetsektor-Massenanalysator; (iii) einem Ionenfallen-Massenanalysator; (iv) einem Flugzeit-Massenanalysator; und (v) einem Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator.
  65. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-64, bei dem der Ionendetektor (13) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) einem Ionenzählerdetektor, (ii) einem Detektor, der einen Zeit-Digital-Wandler ("TDC") beinhaltet; (iii) einem Detektor, der in der Lage ist, mehrere lonenankünfte aufzuzeichnen; (iv) einem Detektor, der einen Analog-Digital-Wandler ("ADC") beinhaltet; (v) einem Detektor, der sowohl einen Zeit-Digital-Wandler ("TDC") als auch einen Analog-Digital-Wandler ("ADC") umfasst; (vi) einen Detektor, der einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler ("ADC") verwendet, die mit ähnlichen oder unähnlichen Empfindlichkeiten arbeiten; (vii) einem Detektor, der einen oder mehrere Zeit-Digital-Wandler ("TDC") verwendet, die mit ähnlichen oder unähnlichen Empfindlichkeiten arbeiten; (viii) einer Kombination aus einem oder mehreren Zeit-Digital-Wandlern ("TDC") und einem oder mehreren Analog-Digital-Wandlern ("ADC"); (ix) einem Mikrokanal-Plattendetektor; (x) einem Detektor, der einen diskreten Dynodenelektronenvervielfacher beinhaltet; (xi) einem Detektor, der einen Photovervielfacher beinhaltet; (xii) einem Detektor, der einen hybriden Mikrokanalplattenelektronenvervielfacher beinhaltet; und (xiii) einem Detektor, der einen hybriden Mikrokanalplattenphotovervielfacher beinhaltet.
  66. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-65, bei dem die Ionenquelle (1) eine kontinuierliche Ionenquelle ist.
  67. Massenspektrometer gemäß Anspruch 66, bei dem die Ionenquelle (1) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) einer Elektronenstoß-("EI"-)Ionenquelle; (ii) einer Ionenquelle mit Chemischer Ionisation ("CI"); und (iii) einer Feldionisations-("FI"-)Ionenquelle.
  68. Massenspektrometer gemäß Anspruch 67, bei dem die Ionenquelle (1) mit einer Gaschromatographie-("GC"-)Quelle gekoppelt ist.
  69. Massenspektrometer gemäß Anspruch 68, bei dem die Ionenquelle (1) ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: (i) eine Elektrospray-("ESI-")Ionenquelle; und (ii) eine Quelle zur Chemischen Ionisierung unter Atmosphärendruck ("APCI").
  70. Massenspektrometer gemäß Anspruch 69, bei dem die Ionenquelle (1) mit einer Flüssigchromatographie-("LC"-)Quelle gekoppelt ist.
  71. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-70, bei dem die Ionenquelle (1) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: (i) einer Atmosphärendruck-Photoionisations-("APPI"-)Ionenquelle; (ii) einer induktiv gekoppelte Plasma-("ICP"-)Ionenquelle; (iii) einer Fast Atom Bombardment - ("FAB"-) Ionenquelle; (iv) einer Matrixunterstützten Laser-Desorption/Ionisation-("MALDI"-)Ionenquelle; (v) einer Felddesorption-("FD"-)Ionenquelle; (vi) einer Liquid Secondary Ions Mass Spectrometry - ("LSIMS"-)Ionenquelle; und (vii) einer Laser-Desorption/Ionisation-("LDI"-)Ionenquelle.
  72. Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 43-71, bei dem:
    der Massenanalysator ein Flugzeit-Massenanalysator (9) ist, der einen Ionendetektor oder Ionendetektoren (13) umfasst;
    das Steuerungsmittel dafür eingerichtet ist, die ionenoptische Einrichtung (3,4) oder die Ionenquelle (1) wiederholt umzuschalten, um die Intensität von Ionen, die durch den Massenanalysator (9) empfangen werden, zu variieren, wobei die ersten Massenspektraldaten ein erstes Massenspektrum umfassen, wenn eine verhältnismäßig große Anzahl von Ionen durch den einholenden Massenanalysator im Betrieb empfangen wird, und die zweiten Massenspektraldaten ein zweites Massenspektrum umfassen, wenn eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Ionen durch den einholenden Massenanalysator im Betrieb empfangen wird; und
    außerdem Verarbeitungsmittel umfasst, das das erste Massenspektrum abfragt und Massenspektraldaten im ersten Massenspektrum mit Massenspektraldaten aus dem zweiten Massenspektrum ersetzt, wenn ermittelt wird, dass zumindest einige der Massenspektraldaten im ersten Massenspektrum wegen Sättigung oder Verfälschung des Ionendetektors oder der Detektoren verfälscht sind.
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