本發(fā)明涉及質(zhì)譜分析的領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及將離子注射到靜電離子阱(electrostatic ion trap，EST)中。本發(fā)明提供涉及此類離子注射的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

靜電離子阱(本文中簡(jiǎn)單地被稱為靜電阱(electrostatic trap，EST))采用靜電場(chǎng)來(lái)捕獲離子。EST的實(shí)例包含Kingdon阱、Knight阱和商業(yè)Orbitrap(TM)質(zhì)量分析儀。EST的其它實(shí)例包含多種類型的反射器靜電離子阱，包含平坦幾何形狀的那些，或具有“賽道”配置的EST，其中離子是圍繞電路多次偏轉(zhuǎn)的。EST在質(zhì)譜分析中越來(lái)越地被用作高分辨率、精確質(zhì)量(high-resolution,accurate-mass，HRAM)分析儀，如基于Orbitrap質(zhì)量分析儀的儀器的顯著增多所證明的。檢測(cè)到捕獲在EST中的離子的振蕩并且例如通過(guò)傅立葉變換確定離子的振蕩頻率和/或質(zhì)荷比(m/z)。

與EST相關(guān)聯(lián)的特定挑戰(zhàn)是將離子有效地注射到EST中。Orbitrap質(zhì)量分析儀利用僅射頻直線或曲線線性阱(后者被稱為C阱)作為離子存儲(chǔ)裝置，離子從離子存儲(chǔ)裝置中注入到EST中，如US 6,872,938中所描述。線性阱經(jīng)操作以提供將離子脈沖式注射到EST中并且線性阱是使用如US 7,498,571中所描述的電路系統(tǒng)實(shí)施的。從線性阱中軸向或徑向射出離子是可能的，其中實(shí)際上徑向射出傾向于提供離子到EST中的更好的空間集中。在US 7,425,699中描述了具有脈沖式離子阱的所謂的襯里下游的離子注射的實(shí)施例，所述脈沖式離子阱用于能量提升但是并不充當(dāng)離子導(dǎo)引件，因?yàn)閷?shí)際上在內(nèi)部不具有任何場(chǎng)。此外，襯里并不產(chǎn)生離子的飛行時(shí)間集中或聚集。

在US 8,796,619中描述了一種用于軌道捕獲EST的離子注射系統(tǒng)，其中離子是經(jīng)由脈沖式離子提取透鏡從離子存儲(chǔ)裝置中釋放的。然而，在從離子存儲(chǔ) 裝置釋放離子與應(yīng)用提取電壓脈沖之間不存在時(shí)間上的分離，并且在注射之后系統(tǒng)并不產(chǎn)生離子的時(shí)間壓縮。

已經(jīng)提出與EST一起使用的離子注射的其它方法，例如，從正交加速器的注射(US 6,888,130)，從3D離子阱的注射(US 8,901,491)，從氣體填充的線性阱通過(guò)來(lái)自射頻離子導(dǎo)引件的隨后的正交加速度的注射(WO 2011/086430)以及經(jīng)由位于Kingdon離子阱的壁中的鉆探孔中的Kingdon離子導(dǎo)引件的注射(US 8,907,271)。

另一所提出的方法是通過(guò)隨后的激勵(lì)提供到EST中的連續(xù)離子注射，如WO 2008/063497和WO 2012/092457中所描述。

所設(shè)想的其它方法可包含從離子阱中的質(zhì)量依賴性射出，如WO 2007/027764和US 7,582,864中所描述，其中具有軸向射出的不平衡的線性阱可與正交加速器組合。

應(yīng)注意采用從氣體填充阱到EST的直接射出的所有方法在從阱中提取離子期間都往往會(huì)遭受大分子離子(例如，蛋白質(zhì))的片段。此外，需要在較小空間中提供有效的差動(dòng)泵送從防止氣體殘留物到達(dá)EST。

因此所希望的是在將離子注射到EST中時(shí)避免這些缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種將離子注射到靜電阱中的方法，所述方法包括：

在離子源中產(chǎn)生離子；

將離子從離子源傳輸?shù)诫x子源下游的離子存儲(chǔ)裝置；

從離子存儲(chǔ)裝置將離子釋放到離子存儲(chǔ)裝置下游的離子導(dǎo)引件；以及

從離子導(dǎo)引件到靜電阱中加速離子。

在將離子釋放到離子導(dǎo)引件中之后，離子保持在離子導(dǎo)引件中一段時(shí)間直至離子被加速離開離子導(dǎo)引件進(jìn)入到EST中，即，在離子從離子存儲(chǔ)裝置釋放到離子導(dǎo)引件中與來(lái)自離子導(dǎo)引件的離子的加速度之間存在延遲。離子從離子導(dǎo)引件加速到靜電阱中以用于質(zhì)量分析。優(yōu)選地，在離子從離子導(dǎo)引件離開時(shí)離子的平均速度基本上高于離子離開離子存儲(chǔ)裝置時(shí)離子的平均速度。在距離 離子導(dǎo)引件的出口處離子的平均離子速度優(yōu)選地至少1.5倍高于、或至少2倍高于、或至少5倍高于、或至少10倍高于離子離開離子存儲(chǔ)裝置時(shí)的平均離子速度。

一旦離子在靜電阱(electrostatic trap，EST)中，將了解質(zhì)譜分析的方法可通過(guò)對(duì)靜電阱中的離子進(jìn)行質(zhì)量分析來(lái)執(zhí)行，例如，產(chǎn)生質(zhì)譜。所述方法因此包括：在離子源中產(chǎn)生離子；將離子從離子源傳輸?shù)诫x子源下游的離子存儲(chǔ)裝置；從離子存儲(chǔ)裝置將離子釋放到離子存儲(chǔ)裝置下游的離子導(dǎo)引件；從離子導(dǎo)引件到EST中加速離子；以及在EST中對(duì)離子進(jìn)行質(zhì)量分析。

本發(fā)明還提供用于執(zhí)行所述方法的設(shè)備。

在另一方面，本發(fā)明提供一種用于將離子注射到靜電阱中的設(shè)備，所述設(shè)備包括：

離子源，其用于產(chǎn)生離子；

離子存儲(chǔ)裝置，其位于離子源的下游以用于接收已經(jīng)產(chǎn)生于離子源中的離子；以及

離子導(dǎo)引件，其位于離子存儲(chǔ)裝置的下游以用于接收已經(jīng)由離子存儲(chǔ)裝置釋放的離子并且用于將接收到的離子加速到離子導(dǎo)引件下游的靜電阱中；

其中為了對(duì)離子進(jìn)行加速所述離子導(dǎo)引件配備有脈沖發(fā)生器，所述脈沖發(fā)生器經(jīng)配置以在離子導(dǎo)引件中提供電壓脈沖以用于從離子導(dǎo)引件的入口處的離子的平均速度增大離子導(dǎo)引件的出口處的離子的平均速度。離子存儲(chǔ)裝置優(yōu)選地經(jīng)配置以緩慢地將離子釋放到離子導(dǎo)引件中。優(yōu)選地在將離子釋放到離子導(dǎo)引件中與將電壓脈沖提供到離子導(dǎo)引件以用于加速離子使其離開離子導(dǎo)引件進(jìn)入到EST中之間存在延遲。

在再一方面中，本發(fā)明提供一種用于將離子注射到靜電阱中的設(shè)備，所述設(shè)備包括：

離子源，其用于產(chǎn)生離子；

離子存儲(chǔ)裝置，其位于離子源的下游以用于接收已經(jīng)產(chǎn)生于離子源中的離子；

離子導(dǎo)引件，其位于離子存儲(chǔ)裝置的下游以用于接收已經(jīng)由離子存儲(chǔ)裝置釋放的離子并且用于將接收到的離子加速到離子導(dǎo)引件下游的靜電阱中；以及

脈沖發(fā)生器，其經(jīng)配置以在離子導(dǎo)引件中提供電壓脈沖以用于與離子導(dǎo)引件的入口處的離子的平均速度相比增大離子導(dǎo)引件的出口處的離子的平均速度；

其中將離子加速到靜電阱中發(fā)生在與從離子存儲(chǔ)裝置的離子的釋放相同的方向上，所述方向基本上與靜電阱中的質(zhì)量分離的方向z正交。

在又一方面，本發(fā)明提供一種用于將離子注射到靜電阱中的設(shè)備，所述設(shè)備包括：

離子源，其用于產(chǎn)生離子；

離子存儲(chǔ)裝置，其位于離子源的下游以用于接收已經(jīng)產(chǎn)生于離子源中的離子；以及

螺旋形軌道離子導(dǎo)引件，其位于離子存儲(chǔ)裝置的下游以用于接收已經(jīng)由離子存儲(chǔ)裝置釋放的離子并且用于將接收到的離子加速到離子導(dǎo)引件下游的靜電阱中；

其中將離子加速到靜電阱中發(fā)生在與從離子存儲(chǔ)裝置的離子的釋放的方向基本上正交的方向上，并且基本上平行于靜電阱中的質(zhì)量分離的方向z。同樣對(duì)于此方面，所述離子導(dǎo)引件優(yōu)選地配備有脈沖發(fā)生器，所述脈沖發(fā)生器經(jīng)配置以在離子導(dǎo)引件中提供電壓脈沖以用于從離子導(dǎo)引件的入口處的離子的平均速度增大離子導(dǎo)引件的出口處的離子的平均速度。離子存儲(chǔ)裝置優(yōu)選地經(jīng)配置以緩慢地將離子釋放到離子導(dǎo)引件中。優(yōu)選地在將離子釋放到螺旋形離子導(dǎo)引件中與將電壓脈沖提供到螺旋形離子導(dǎo)引件以用于加速離子使其離開離子導(dǎo)引件進(jìn)入到EST中之間存在延遲。

在另一方面，本發(fā)明提供一種用于對(duì)離子進(jìn)行質(zhì)量分析的質(zhì)譜儀，所述質(zhì)譜儀包括：用于注射離子的設(shè)備；以及用于接收通過(guò)離子導(dǎo)引件加速的離子且對(duì)離子進(jìn)行質(zhì)量分析的靜電阱。

EST優(yōu)選地是軌道EST，例如，Orbitrap質(zhì)量分析儀。

本發(fā)明的多個(gè)優(yōu)選特征描述于所附權(quán)利要求書中。

現(xiàn)在將描述本發(fā)明的進(jìn)一步的特征，包含用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。

本發(fā)明避免在從氣體填充的離子阱到EST的離子提取期間大分子離子的片段和氣體殘留物的問(wèn)題，同時(shí)提供用于EST中的高性能分析的必需注射條件 (例如，集中的、相干的離子包)。分子離子的減小片段歸因于從氣體填充的存儲(chǔ)裝置到真空的離子導(dǎo)引件中的更溫和的提取，在將離子從離子存儲(chǔ)裝置釋放到離子導(dǎo)引件中之后，離子導(dǎo)引件通過(guò)延遲的脈沖式加速度聚攏離子并且將離子集中到EST中。本發(fā)明可以使用與現(xiàn)有技術(shù)相比通常較慢的電子元件和較小的電壓脈沖實(shí)施。由于注射裝置與EST之間的幾何形狀并非與現(xiàn)有技術(shù)一樣緊密，所以簡(jiǎn)化的差分泵送布置是可能的。

靜電阱可以是上文所述的任何EST，例如，軌道EST或反射器EST(包含具有平坦鏡面的那些)或賽道EST，但是具體是軌道靜電阱，例如，Kingdon阱、Orbitrap質(zhì)量分析儀或如本文所述的EST。軌道EST是其中離子在EST的縱軸的方向上振蕩(即，執(zhí)行來(lái)回運(yùn)動(dòng))的EST，其同時(shí)經(jīng)歷軌道運(yùn)動(dòng)(通常是圍繞縱軸z軌道運(yùn)行)優(yōu)選地圍繞EST的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部電極(如例如在Orbitrap質(zhì)量分析儀中)或同時(shí)經(jīng)歷EST的兩個(gè)或更多個(gè)內(nèi)部電極之間的間隙中的徑向運(yùn)動(dòng)(如例如在Cassinian阱中)。離子在縱軸z的方向上根據(jù)離子的m/z由于離子的縱向振蕩頻率(即，沿著z)取決于它們的m/z而分離。EST包括一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)電極以檢測(cè)EST內(nèi)的離子振蕩。軌道EST可以包括單個(gè)內(nèi)部電極(例如，如在Orbitrap質(zhì)量分析儀中的主軸形狀的)或可以包括多個(gè)內(nèi)部電極(例如，如在US 7,994,473中所描述的)。EST可以是在US 7,994,473以及在C.Int.J.Mass Spectrom.第287卷、第114-118頁(yè)，2009中所描述的一個(gè)(被稱為Cassinian阱)。將通過(guò)軌道EST的實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的其它特征，該實(shí)例具體是Orbitrap質(zhì)量分析儀，但是應(yīng)理解本發(fā)明不限于此類實(shí)例。然而，本發(fā)明確實(shí)在將離子注射到軌道EST中具有特定適用性，該軌道EST例如，Orbitrap質(zhì)量分析儀、Kingdon阱或Cassinian阱。

如本領(lǐng)域中已知離子產(chǎn)生于離子源中。離子源的本質(zhì)不受特定限制并且適當(dāng)?shù)乜梢允褂萌魏我阎膩?lái)源用于質(zhì)譜分析。離子源可以是連續(xù)式或脈沖式離子源。具體而言，離子源可以是大氣壓離子(atmospheric pressure，API)源。離子源可以例如是電噴射離子源或MALDI離子源。離子可以是產(chǎn)生于SIMS離子源中的次級(jí)離子。所產(chǎn)生的離子隨著它們被注射到EST中通常具有一系列m/z以用于質(zhì)量分析。

離子可以從離子源被直接地傳送到離子存儲(chǔ)裝置中，或者更優(yōu)選地，離子 可以從離子源下游經(jīng)由定位在離子存儲(chǔ)裝置上游(即，定位在離子源與離子存儲(chǔ)裝置之間的中間)的至少一個(gè)離子光學(xué)裝置傳送。上游離子光學(xué)裝置的不同配置的實(shí)例可以包含以下布置。在某些實(shí)施例中，產(chǎn)生于離子源中的離子可通過(guò)定位在離子源與離子存儲(chǔ)裝置之間的至少一個(gè)上游離子導(dǎo)引件傳送到離子存儲(chǔ)裝置。至少一個(gè)上游離子導(dǎo)引件可以包括至少一個(gè)多極離子導(dǎo)引件和/或至少一個(gè)堆疊環(huán)離子導(dǎo)引件(stacked ring ion guide，SRIG)。舉例來(lái)說(shuō)，SRIG可從離子源中捕獲離子并且將離子傳送到一個(gè)或多個(gè)多極離子導(dǎo)引件，該導(dǎo)引件繼而可將離子傳送到離子存儲(chǔ)裝置。替代地，多極離子導(dǎo)引件(例如，四極、六極或八極)可從離子源捕獲離子并且將離子傳送到一個(gè)或多個(gè)其它多極離子導(dǎo)引件，該多極離子導(dǎo)引件繼而可將離子傳送到離子存儲(chǔ)裝置。

離子可根據(jù)一個(gè)或多個(gè)物理化學(xué)特性(例如，質(zhì)量、m/z、離子移動(dòng)性等)在離子存儲(chǔ)裝置的上游經(jīng)受分離。離子可在進(jìn)入離子存儲(chǔ)裝置之前經(jīng)受質(zhì)量分析的一個(gè)或多個(gè)階段?？梢圆捎秒S后的實(shí)施例使得離子從質(zhì)量分析或過(guò)濾的先前階段傳遞到離子存儲(chǔ)裝置。質(zhì)量過(guò)濾器可提供在離子存儲(chǔ)裝置的上游(即，定位在離子源與離子存儲(chǔ)裝置之間的中間)，使得離子在存儲(chǔ)在離子存儲(chǔ)裝置之前可以得到質(zhì)量過(guò)濾，即，限制在它們的m/z范圍中。以此方式，僅選定的所關(guān)注的離子可以進(jìn)入并且存儲(chǔ)在離子存儲(chǔ)裝置中。質(zhì)量過(guò)濾器可以是四極質(zhì)量過(guò)濾器，或質(zhì)量解析離子阱，如本領(lǐng)域中已知的。另外或替代地，離子可經(jīng)受定位在離子存儲(chǔ)裝置上游的離子移動(dòng)性分離器(ion mobility separator，IMS)的分離。IMS可定位在質(zhì)量過(guò)濾器所在處的上游或下游。碰撞室可定位在離子存儲(chǔ)裝置的上游以啟用MS²方法。

離子存儲(chǔ)裝置可以是任何適當(dāng)?shù)碾x子存儲(chǔ)裝置。離子存儲(chǔ)裝置可以是線性或3D離子阱。離子阱可以是多極，尤其是四極離子阱，即，線性四極(2D)離子阱或3D四極離子阱。離子存儲(chǔ)裝置可以配置有在離子存儲(chǔ)裝置的軸向方向上間隔開的多個(gè)平行環(huán)電極，例如，通過(guò)射頻的應(yīng)用。離子存儲(chǔ)裝置可以是離子阱，例如，如上文所述，僅射頻離子阱。在尤其優(yōu)選的實(shí)施例中，離子存儲(chǔ)裝置是射頻離子阱，尤其是射頻線性離子阱。

在一些實(shí)施例中，離子存儲(chǔ)裝置可以被配置成碰撞室以對(duì)進(jìn)入離子存儲(chǔ)裝置的離子進(jìn)行分段。離子分段可隨后被釋放到離子導(dǎo)引件中以用于隨后射出到 EST。

離子優(yōu)選地存儲(chǔ)在離子存儲(chǔ)裝置中直至它們需要被釋放到離子導(dǎo)引件中。離子在離子存儲(chǔ)裝置中的滯留時(shí)間通常介于500微秒到10毫秒的范圍中。離子存儲(chǔ)裝置優(yōu)選地包含氣體以輔助存儲(chǔ)離子。適當(dāng)?shù)臍怏w可以是氮?dú)?、氬氣或氦氣，其中如本領(lǐng)域中已知?dú)怏w的選擇取決于待存儲(chǔ)的離子的本質(zhì)。離子優(yōu)選地在離子存儲(chǔ)裝置中冷卻，即，以通過(guò)與氣體發(fā)生碰撞而減少它們的能量。離子優(yōu)選地存儲(chǔ)在離子存儲(chǔ)裝置中達(dá)到足以允許離子冷卻到所希望的程度的周期。優(yōu)選地，氣體填充離子存儲(chǔ)裝置中的壓力介于大約5x 10^-4毫巴到大約1x10^-2毫巴的范圍，更優(yōu)選地從大約1x 10^-3毫巴到大約1x 10^-2毫巴，并且并且最優(yōu)選地從1x 10^-3毫巴到5x 10^-3毫巴。

離子優(yōu)選地從離子存儲(chǔ)裝置緩慢地釋放到離子導(dǎo)引件，例如，在小于1V的能量下。離子優(yōu)選地在數(shù)百微秒后釋放。離子優(yōu)選地得到釋放使得清空離子存儲(chǔ)裝置中的所有離子的時(shí)間花費(fèi)至少10微秒或至少20微秒或至少50微秒，但是優(yōu)選地花費(fèi)小于1000微秒、或小于500微秒、或小于200微秒或小于100微秒。舉例來(lái)說(shuō)，清空離子存儲(chǔ)裝置中的所有離子的時(shí)間可以在10到1000微秒的范圍中，或10到500微秒，或10到200微秒，或10到100微秒，或20到1000微秒，或20到500微秒，或20到200微秒，或20到100微秒，或50到1000微秒，或50到500微秒，或50到200微秒，或50到100微秒，或100到1000微秒，或100到500微秒，或100到200微秒。離子釋放的優(yōu)選時(shí)間范圍是10到100微秒。

優(yōu)選地將時(shí)間依賴性電壓應(yīng)用于離子存儲(chǔ)裝置中以將離子釋放到離子導(dǎo)引件中。優(yōu)選地通過(guò)在離子存儲(chǔ)裝置內(nèi)應(yīng)用軸向直流電場(chǎng)梯度使離子從離子存儲(chǔ)裝置中釋放，例如，在0.1-10V/m的范圍內(nèi)，即在離子存儲(chǔ)裝置的軸向方向上。軸向場(chǎng)梯度優(yōu)選地應(yīng)用于如上文所述的周期以清空離子存儲(chǔ)裝置中的離子，即，將直流電壓應(yīng)用為脈沖達(dá)適當(dāng)?shù)闹芷凇］S向直流場(chǎng)通常經(jīng)由電極提供并且可以如本領(lǐng)域中已知的提供，例如，經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)輔助電極(例如，在離子存儲(chǔ)裝置外部但是鄰近于離子存儲(chǔ)裝置)或通過(guò)用分段(RF)電極配置離子存儲(chǔ)裝置且將直流電壓應(yīng)用到區(qū)段，例如，經(jīng)由電阻分壓器。

如所描述，離子從離子存儲(chǔ)裝置緩慢地釋放到離子導(dǎo)引件以用于將離子加 速到EST中。離子導(dǎo)引件優(yōu)選地定位在緊接著離子存儲(chǔ)裝置的下游以便最小化它們之間的距離。離子導(dǎo)引件優(yōu)選地是不含氣體的，這與優(yōu)選地氣體填充的離子存儲(chǔ)裝置相反。不含氣體意味著氣體的來(lái)源非有意地準(zhǔn)入到離子導(dǎo)引件中。因此離子導(dǎo)引件中的壓力低于在之前的離子存儲(chǔ)裝置中的。離子導(dǎo)引件中的壓力優(yōu)選低于或等于10^-3毫巴，通常在10^-5-10^-3毫巴的范圍中。離子導(dǎo)引件優(yōu)選地是非捕獲離子導(dǎo)引件，即，優(yōu)選地在離子導(dǎo)引件中離子不受軸向限制但是僅受徑向限制，使得離子導(dǎo)引件在軸向方向上是單通離子導(dǎo)引件(即不含軸向方向上的離子的反射)。因此，離子導(dǎo)引件中的離子的駐留時(shí)間通常顯著小于之前離子存儲(chǔ)裝置中的離子的駐留時(shí)間。離子導(dǎo)引件中的離子的駐留時(shí)間通常介于10微秒到1000微秒的范圍中。

一般而言，離子導(dǎo)引件是用于在一個(gè)方向上傳輸離子同時(shí)在至少一個(gè)其它方向上限制它們的運(yùn)動(dòng)的離子光學(xué)裝置。離子導(dǎo)引件可以是射頻離子導(dǎo)引件或靜電離子導(dǎo)引件。離子導(dǎo)引件可以是線性多極離子導(dǎo)引件或堆疊環(huán)離子導(dǎo)引件，例如，優(yōu)選地是射頻多極或堆疊環(huán)離子導(dǎo)引件且更優(yōu)選地是線性射頻多極離子導(dǎo)引件。多極離子導(dǎo)引件可以是例如，四極、六極或八極離子導(dǎo)引件。在另一優(yōu)選實(shí)施例中離子導(dǎo)引件可以是螺旋形或螺旋狀軌道離子導(dǎo)引件(本文中是螺旋形離子導(dǎo)引件)，其中離子在螺旋形路徑上圍繞離子導(dǎo)引件軸隨著它們行進(jìn)穿過(guò)導(dǎo)引件得到導(dǎo)引(以距離導(dǎo)引件軸的恒定或變化的距離)。因此，在螺旋形離子導(dǎo)引件中，離子通過(guò)軸向和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)兩者而移動(dòng)。螺旋形離子導(dǎo)引件可以包括多匝靜電區(qū)段導(dǎo)引件，例如，由至少一對(duì)同軸電極形成。在螺旋形離子導(dǎo)引件的情況下，可能有必要在小于100微秒的時(shí)段中將離子從離子存儲(chǔ)裝置釋放到離子導(dǎo)引件中。優(yōu)選的是離子從離子導(dǎo)引件軸向加速。在EST中來(lái)自離子導(dǎo)引件的此類軸向加速度可以在與質(zhì)量分離的方向z正交或平行的方向上，或者可以介于正交和平行之間成角度地，如在下文中進(jìn)一步描述的。

在時(shí)間延遲之后，一旦所需的離子(即，需要注射到EST中的離子)已經(jīng)開始從離子存儲(chǔ)裝置進(jìn)入離子導(dǎo)引件，優(yōu)選地離子的脈沖式加速度將它們提取到EST。時(shí)間延遲通常介于10微秒到100倍的微秒(例如，最多1000，或最多900，或最多800，或最多700，或最多600，或最多500，或最多400，或最多300，或最多200，或最多100微秒)的范圍中。此時(shí)間延遲應(yīng)該是足夠長(zhǎng)的 以允許離子徹底地離開離子存儲(chǔ)裝置，但是仍然是足夠短的以避免由于從離子導(dǎo)引件達(dá)到出口而引起的離子損失。優(yōu)選地，對(duì)于所關(guān)注的最低m/z的離子，時(shí)間延遲應(yīng)該不超過(guò)穿過(guò)離子導(dǎo)引件的飛行時(shí)間的90％。通常，此飛行時(shí)間與圖1的導(dǎo)引件相比對(duì)于圖2的導(dǎo)引件較短。在下端上，延遲受到從離子存儲(chǔ)裝置中提取離子的速度的限制，該速度通過(guò)提取電場(chǎng)的強(qiáng)度來(lái)調(diào)節(jié)。此強(qiáng)度(并且因此提取的速度)受到離子的隨著它們被拉動(dòng)經(jīng)過(guò)離子存儲(chǔ)裝置內(nèi)的氣體的不希望的片段的限制。因此，離子以脈沖式方式(朝向EST)從離子導(dǎo)引件中提取出來(lái)或噴出。出于此目的，軸向直流電場(chǎng)梯度，優(yōu)選地在10³-10⁴V/m的范圍內(nèi)，優(yōu)選地應(yīng)用于離子導(dǎo)引件內(nèi)使得離子的能量增大取決于它們?cè)趯?dǎo)引件內(nèi)的初始位置(即，當(dāng)首先應(yīng)用直流場(chǎng)時(shí)它們?cè)趯?dǎo)引件內(nèi)的位置)。以此方式，離子被加速離開離子導(dǎo)引件作為脈沖到達(dá)EST，并且對(duì)于任何給定m/z的離子，此類離子的包在離子導(dǎo)引件的出口處與在導(dǎo)引件的入口處相比基本上較短(在時(shí)間或空間上)。此外，在距離離子導(dǎo)引件的出口處離子的平均離子速度基本上高于離子導(dǎo)引件的入口處的平均離子速度。本文中是根據(jù)術(shù)語(yǔ)“速度”的通常意義使用它的，也就是說(shuō)它意味著速度或絕對(duì)速度，除非指示運(yùn)動(dòng)方向。因此，術(shù)語(yǔ)“平均離子速度”意味著平均離子速度或絕對(duì)速度。優(yōu)選地，在距離離子導(dǎo)引件的出口處離子的平均離子速度至少是1.5倍高于、或至少2倍高于、或至少5倍高于、或至少10倍高于在離子導(dǎo)引件入口處的平均離子速度。重要的是，隨著包進(jìn)入EST每個(gè)離子包的(即，每個(gè)m/z的)持續(xù)時(shí)間基本上短于在離子的包進(jìn)入離子導(dǎo)引件時(shí)的持續(xù)時(shí)間。

優(yōu)選地，在應(yīng)用軸向直流場(chǎng)梯度的同時(shí)，切斷該(或任何)射頻場(chǎng)。軸向直流場(chǎng)梯度優(yōu)選地應(yīng)用為來(lái)自脈沖發(fā)生器的脈沖(即，通過(guò)應(yīng)用直流電壓脈沖)。脈沖發(fā)生器可以包括本領(lǐng)域中已知的任何適當(dāng)?shù)拿}沖電子元件，例如，MOSFET晶體管。軸向直流場(chǎng)梯度的上升時(shí)間優(yōu)選地在10-1000納秒的范圍內(nèi)。離子導(dǎo)引件中的直流場(chǎng)通常經(jīng)由電極提供，即，優(yōu)選地連接到脈沖發(fā)生器。軸向直流場(chǎng)梯度可以從脈沖發(fā)生器經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)輔助電極(例如，外部的但是鄰近于離子導(dǎo)引件)提供或通過(guò)用分段(RF)電極配置離子導(dǎo)引件且將直流應(yīng)用到區(qū)段，例如，經(jīng)由如本領(lǐng)域中已知的電阻分壓器。離子優(yōu)選地從離子導(dǎo)引件中以介于EST中的1％到30％的最終離子能量的范圍中的能量加速。較高能量是可 能的但是優(yōu)選地避免較高能量以最小化離子損失。舉例來(lái)說(shuō)，如果EST中的離子的最終能量處于2到4kV的范圍(這是對(duì)于Orbitrap質(zhì)量分析儀典型的)，那么在達(dá)到EST中的最終能量之前，離子優(yōu)選地從離子導(dǎo)引件中以在最多大約1200V(或最多大約1000V)的范圍中的能量加速，例如，1V到1200V或1V到1000V，更通常地50到1200V或100到1000V，更優(yōu)選地200到1000V，最優(yōu)選地500到1000V。

優(yōu)選地，通過(guò)離子導(dǎo)引件加速的離子的能量擴(kuò)展度顯著小于EST內(nèi)的離子的最終能量。更優(yōu)選地，離子的能量擴(kuò)展度不超過(guò)10-30％，例如，不超過(guò)EST內(nèi)的離子的最終能量的10％或不超過(guò)20％或不超過(guò)30％。

離子導(dǎo)引件朝向EST加速離子并且在所希望的位置處集中離子，例如，在到EST的入口處或在EST內(nèi)。優(yōu)選地，離子的飛行時(shí)間的最小擴(kuò)展的實(shí)際位置(即，焦點(diǎn))被調(diào)節(jié)成駐留在EST內(nèi)部。額外的離子光學(xué)器件，例如，離子透鏡，可以在離子導(dǎo)引件的下游采用以調(diào)節(jié)離子的焦點(diǎn)的位置。

在離子導(dǎo)引件中，離子優(yōu)選地以基本上小于在EST中的離子檢測(cè)期間在z方向上的速度的初始速度在z方向上移動(dòng)(即，在加速度之前)，直至離子接收朝向EST的脈沖式加速度。在一種類型的實(shí)施例中，在EST中離子導(dǎo)引件軸x(即，在其軸向方向上)基本上與質(zhì)量分離的方向z(本文中還被稱為EST的縱向方向或軸)正交對(duì)齊，并且這種類型的實(shí)例利用射頻線性離子導(dǎo)引件。在另一類型的實(shí)施例中，離子導(dǎo)引件軸基本上平行于質(zhì)量分離的方向(在EST中是z)對(duì)齊，并且此另一類型的實(shí)例利用螺旋形離子導(dǎo)引件。在兩種情況中，在加速度之前的z方向上的初始速度相對(duì)于最終總速度保持較小。

離子從離子存儲(chǔ)裝置的釋放優(yōu)選地在基本上與方向z正交的方向上。離子從離子導(dǎo)引件到EST的提取可以多種優(yōu)選方式實(shí)施。優(yōu)選地，應(yīng)用從離子導(dǎo)引件的(脈沖式)加速度：

a)在與從離子存儲(chǔ)裝置釋放離子相同的方向上，其也基本上與z正交(例如，其中離子導(dǎo)引件是射頻線性離子導(dǎo)引件)；或者

b)基本上與離子從離子存儲(chǔ)裝置釋放的方向正交并且基本上平行于z。

在使用螺旋形離子導(dǎo)引件的實(shí)施例中，可能存在減小離子在EST的z方向上的速度的離子導(dǎo)引件內(nèi)的電位階躍，優(yōu)選地不影響它們的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地， 螺旋的階躍(即，間距)在離子導(dǎo)引件內(nèi)減小以位于光束直徑的范圍的1-2倍中。螺旋形離子導(dǎo)引件優(yōu)選地布置成其軸在與質(zhì)量分離的方向(即，EST的z軸)相同的方向上(即，平行)并且優(yōu)選地與質(zhì)量分離的方向同軸。離子可以軸向方向上的固定半徑被加速離開螺旋形離子導(dǎo)引件(即，優(yōu)選地在EST的z方向上)。也就是說(shuō)，離子可以相對(duì)于離子導(dǎo)引件軸的固定半徑加速離開螺旋形離子導(dǎo)引件，其優(yōu)選地也在方向或軸z上。離子優(yōu)選地通過(guò)應(yīng)用直流脈沖以產(chǎn)生如上文所述的軸向場(chǎng)梯度加速離開螺旋形離子導(dǎo)引件。來(lái)自螺旋形離子導(dǎo)引件的離子的脈沖式加速度優(yōu)選地基本上與從離子存儲(chǔ)裝置提取的方向正交并且平行于z。直流脈沖優(yōu)選地朝向EST的中心加速離子，由此離子變得聚集到較短包中，即，每個(gè)m/z的離子聚集到一個(gè)較短包中。在所有所需的離子加速離開螺旋形離子導(dǎo)引件之后，可以在離子導(dǎo)引件中應(yīng)用另一直流軸向場(chǎng)梯度(優(yōu)選地不同于第一直流軸向場(chǎng)梯度，更優(yōu)選地是與第一直流軸向場(chǎng)梯度相比更高的梯度)，在離子在EST中得到檢測(cè)的同時(shí)所述場(chǎng)梯度保持，即，在離子在EST中的檢測(cè)的持續(xù)時(shí)間期間。另一直流軸向場(chǎng)優(yōu)選地經(jīng)選擇使得EST內(nèi)的理想電場(chǎng)的擾動(dòng)(即，在離子運(yùn)動(dòng)的空間中)得到最小化。以此方式，離子被迫使在EST內(nèi)沿著z繼續(xù)諧波振蕩(或至少來(lái)自諧波運(yùn)動(dòng)的偏差由此得到最小化使得在方向z上的EST內(nèi)的離子振蕩保持為盡可能接近諧波)。

一旦離子的群已經(jīng)離開離子存儲(chǔ)裝置(并且進(jìn)入離子導(dǎo)引件)，則應(yīng)用于離子導(dǎo)引件以使離子加速離開導(dǎo)引件的電壓脈沖使得離子變得在它們通過(guò)EST的一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)電極附近時(shí)聚集(集中)到在EST的z方向上足夠窄的包中以便維持EST中的檢測(cè)期間的離子包的相干性(并且減少散相)。關(guān)于每個(gè)m/z，離子優(yōu)選地集中以形成離子包。直流軸向場(chǎng)脈沖可提供離子導(dǎo)引件中的線性電位分布或高階電位分布(例如，二次電位分布)。在線性電位分布的情況下，從離子導(dǎo)引件的中心到導(dǎo)引件的下游的任何所希望的點(diǎn)的最佳聚集通常發(fā)生的前提是從導(dǎo)引件的出口到該點(diǎn)(x＝x₀)的離子的飛行時(shí)間基本上等于從離子束中心(x_c)到x₀的離子的飛行時(shí)間。一般而言，導(dǎo)引件中的電位分布可以通過(guò)U＝C*(x-x₀)ⁿ給出，其中C是常數(shù)，x是沿著離子導(dǎo)引件軸的位置(x₀是導(dǎo)引件的出口)并且n是整數(shù)。線性電位分布的情況對(duì)應(yīng)于n＝1。在n>1時(shí)引起x₀之后的相對(duì)較短飛行時(shí)間并且在n<1時(shí)引起x₀之后的相對(duì)較長(zhǎng)的TOF。

通過(guò)在EST之前在離子束中提供較小彎曲可以避免或減小從離子存儲(chǔ)裝置到EST的氣體的殘留物，由此分離它與氣體束。

可以看出在注射到測(cè)量沿著方向z的離子分離(根據(jù)離子的m/z)的EST中之前，離子從存儲(chǔ)裝置釋放到離子導(dǎo)引件中，在該離子導(dǎo)引件中離子以較低速度在方向z上移動(dòng)，隨后接收將它們作為方向z上的短離子包注射到靜電阱中的脈沖式加速度。

在通過(guò)來(lái)自離子導(dǎo)引件的加速度將離子注射到EST中之后，離子在EST中振蕩并且EST檢測(cè)沿著方向z的離子運(yùn)動(dòng)并且基于沿著方向z的離子運(yùn)動(dòng)測(cè)量質(zhì)荷比(m/z)。

附圖說(shuō)明

圖1示意性地示出了采用射頻線性離子導(dǎo)引件以將離子注射到EST中的本發(fā)明的第一實(shí)施例。

圖2示意性地示出了采用用于將離子注射到EST中的螺旋形構(gòu)件的本發(fā)明的第二實(shí)施例。

圖3示意性地示出了在圖2中所示的箭頭A的方向上觀看的EST可見的圖2實(shí)施例中的離子導(dǎo)引件的截面視圖。

圖4示意性地示出了在導(dǎo)引件30和EST 60上延伸的沿著軸z的圖3實(shí)施例中的電位分布。

具體實(shí)施方式

為了確保本發(fā)明的更詳細(xì)的理解，現(xiàn)在將借助于實(shí)例且參考附圖描述多個(gè)實(shí)施例。

在第一類型的實(shí)施例中，優(yōu)選的是將離子存儲(chǔ)在氣體填充線性阱中并且隨后將離子作為慢速流釋放到優(yōu)選地與分散在EST中的離子的方向z正交的射頻或靜電離子導(dǎo)引件中(即，根據(jù)EST中的m/z離子沿著其間隔開的方向)。一旦離子群已經(jīng)離開阱，則將電脈沖應(yīng)用于導(dǎo)引件，使得當(dāng)離子接近EST的檢測(cè)電極通過(guò)時(shí)離子變得聚集到在方向z上足夠窄的包中。

參考圖1，示意性地示出了具有線性離子存儲(chǔ)/離子導(dǎo)引件幾何形狀的第一 優(yōu)選實(shí)施例。離子被從離子源或質(zhì)量分析10的先前階段引入到離子存儲(chǔ)裝置20中，該離子存儲(chǔ)裝置優(yōu)選地是僅射頻線性離子阱。此阱填充有例如在優(yōu)選地從1x10^-3到5x 10^-3毫巴的壓力下的氮?dú)饣驓鍤獾葰怏w。一旦所需的離子群存儲(chǔ)在阱20中，則通常以數(shù)百微秒的時(shí)間標(biāo)度通過(guò)阱20內(nèi)的軸向場(chǎng)梯度的使用緩慢地將離子釋放到僅射頻線性離子導(dǎo)引件30中。離子優(yōu)選地在小于1V的能量下從阱20釋放到線性導(dǎo)引件30中。

一旦所有所關(guān)注的m/z的離子已經(jīng)進(jìn)入線性導(dǎo)引件30，即，在它們從離子存儲(chǔ)裝置中緩慢釋放之后的時(shí)間延遲之后，射頻場(chǎng)優(yōu)選地在導(dǎo)引件30中切斷并且脈沖發(fā)生器(未圖示)提供應(yīng)用于導(dǎo)引件的軸向電場(chǎng)脈沖，以對(duì)離子進(jìn)行脈沖使其離開導(dǎo)引件30進(jìn)入到EST 60中，其中離子在能量上的增大取決于它們?cè)趯?dǎo)引件內(nèi)的初始位置。因此，在離子從離子導(dǎo)引件離開時(shí)離子的平均速度基本上高于離子進(jìn)入離子導(dǎo)引件時(shí)離子速度的平均值。直流軸向電場(chǎng)梯度可通過(guò)外部輔助電極(即，在導(dǎo)引件外部)的使用而形成，例如，所述電極可與離子導(dǎo)引件軸成角度或在離子導(dǎo)引件軸的方向上分段，或者通過(guò)布置射頻線性導(dǎo)引件30以具有包括多個(gè)區(qū)段的多極電極。如本領(lǐng)域中已知的，來(lái)自脈沖發(fā)生器的電壓脈沖可經(jīng)由電容或電容/電阻分壓器被饋送到電極的所有區(qū)段。在示出的實(shí)施例中，分段輔助電極32提供軸向場(chǎng)梯度。

軸向電場(chǎng)梯度提供離子到軌道類型的EST 60(例如，Orbitrap質(zhì)量分析儀)的入口的集中。重要的是，對(duì)于形成相應(yīng)的離子包的相同m/z的離子，在離子包進(jìn)入EST時(shí)離子包的持續(xù)時(shí)間(即，特定m/z的每個(gè)包的持續(xù)時(shí)間)基本上短于當(dāng)離子的包在從離子存儲(chǔ)裝置釋放之后進(jìn)入離子導(dǎo)引件時(shí)的持續(xù)時(shí)間。離子在徑向方向上的空間發(fā)散由包括透鏡的離子光學(xué)器件40補(bǔ)償。離子注射最后通過(guò)離子偏轉(zhuǎn)器50的使用得到促進(jìn)，使得離子在EST內(nèi)圍繞中央電極63開始它們的軌道飛行65同時(shí)在方向z上來(lái)回振蕩，方向z垂直于頁(yè)面的平面。離子沿著方向z根據(jù)它們的m/z分散，這是因?yàn)椴煌琺/z的離子在方向z上具有不同振蕩頻率。

從圖1中可以看出在第一優(yōu)選實(shí)施例中，從離子阱20釋放的離子在與方向z正交的方向x上，并且從離子導(dǎo)引件30到EST 60的離子的脈沖式提取在與從離子阱20釋放的離子相同的方向x上，即，與z正交。

通過(guò)由離子光學(xué)器件40引入稍微彎曲的離子束可以避免從離子阱20到EST 60的直接視線氣體殘留物，由此從氣流中分離離子束。此外，離子導(dǎo)引件30和離子光學(xué)器件40可容納在易受差分泵送的區(qū)域中。

在用于加速離子的離子導(dǎo)引件30中的線性電位分布的情況下，從導(dǎo)引件的中心到下游任何所希望的點(diǎn)的最佳聚集發(fā)生的前提是來(lái)自導(dǎo)引件的出口的點(diǎn)(x＝x₀)的飛行時(shí)間(time-of-flight,TOF)基本上等于從離子束中心到x₀的TOF。一般而言，導(dǎo)引件30中的電位分布通過(guò)以下公式給出：U＝C*(x-x₀)ⁿ，其中C是常數(shù)，x是離子導(dǎo)引件中的軸向位置并且n是整數(shù)。線性電位的情況對(duì)應(yīng)于n＝1。n>1的情況將引起x₀之后的相對(duì)較短的TOF，并且n<1將引起相對(duì)較長(zhǎng)的TOF。

通過(guò)提供光學(xué)器件40中的加速度，TOF的最小擴(kuò)展的實(shí)際位置(即，焦點(diǎn))可以調(diào)節(jié)成駐留在EST 60內(nèi)部。一般而言，引入在導(dǎo)引件30內(nèi)的能量擴(kuò)展度應(yīng)該顯著小于EST內(nèi)的離子的最終能量，優(yōu)選地不超過(guò)最終能量的10％到30％。實(shí)際上，對(duì)于具有離子振蕩的軸向幅度的EST，在5到10mm的檢測(cè)期間，離子導(dǎo)引件30通常是0.05到0.2m長(zhǎng)。

對(duì)于具有兩個(gè)檢測(cè)電極的標(biāo)準(zhǔn)Orbitrap質(zhì)量分析儀，針對(duì)離子的焦點(diǎn)的優(yōu)選位置接近EST的中心。如果離子由在座標(biāo)z＝h處的注射所激發(fā)(通常是在檢測(cè)期間離子振蕩的幅度)，那么如US 7,714,283中所描述，存在通過(guò)以下公式近似給出的額外的有效路徑長(zhǎng)度ΔL：

其中是旋轉(zhuǎn)的角速度并且ω是軸向振蕩的角速度。在使用多個(gè)檢測(cè)電極的情況下，如US 7,714,283的圖5到7中所示，例如引入在離子導(dǎo)引件30內(nèi)的能量擴(kuò)展度應(yīng)該足夠較小以允許將離子在進(jìn)入到EST中的路上的TOF擴(kuò)展度限制在基本上低于沿著這些電極中的每一個(gè)的長(zhǎng)度的TOF以下(實(shí)際上，<5-20％)。此條件對(duì)于離子包的相干性是必需的并且其違反將引起靈敏度的損失并且，在一些情況下，引起分辨率的損失(由于它增大了信號(hào)的自然衰減對(duì)包的去定相的影響)。

圖2示出了離子注射的螺旋形運(yùn)動(dòng)類型的第二優(yōu)選實(shí)施例，其中離子導(dǎo)引件30在這種情況下是定位在EST 60外部的多轉(zhuǎn)式靜電區(qū)段。圖3示意性地示 出了圖2實(shí)施例中的離子導(dǎo)引件的在箭頭A的方向上觀看的截面視圖。一般而言，給予圖2和3中的相同或類似組件與圖1中相同的編號(hào)。參考圖2和3，導(dǎo)引件30包括通常圓柱形形式的一對(duì)同軸電極組80和90。如圖3中所示，電極組中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)地包含至少兩個(gè)電極81/82和91/92。每個(gè)電極組的所述至少兩個(gè)電極81/82和91/92是軸向間隔開的。在一些其它實(shí)施例中，可以使用一個(gè)以上同軸電極組的對(duì)。在一些其它實(shí)施例中，兩個(gè)以上電極可以用于每個(gè)電極組中。導(dǎo)引件30還包括入口單元70，離子穿過(guò)所述入口單元進(jìn)入導(dǎo)引件30。入口單元70位于替代從外部圓形電極91中取出的區(qū)段處并且允許離子束經(jīng)由單元70中的入口孔71進(jìn)入電極組的電極81和91之間的空間。單元70可以被布置成具有在其側(cè)面上的場(chǎng)維持元件，以便減小電極組之間的空間中的電位擾動(dòng)。

離子以與圖1中相同的方式從離子阱20中釋放，然而在此實(shí)施例中由于裝置30中的高離子能量所以優(yōu)選的是以小于100微秒從阱20中完全射出離子。隨著離子以相對(duì)于軸z的較小角度進(jìn)入電極組之間的空間，它們開始沿著螺旋形或螺旋狀軌道圍繞中央電極組80以隨著它們完成它們的第一次旋轉(zhuǎn)將它們從入口單元70的側(cè)面清除的階躍旋轉(zhuǎn)。隨著離子前進(jìn)到從單元70移開，優(yōu)選地在電極81和91之間的間隙的大約1-2倍處，它們經(jīng)受形成于內(nèi)部電極組80的第一電極81和第二電極82之間的以及外部電極組90的第一電極91和第二電極92之間的電位階躍，使得它們?cè)诜较騴上的速度變得減小而不影響離子的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。這類似于參考US 5,886,346的圖3中描述的階躍。這允許離子束螺旋的階躍或間距顯著減小，優(yōu)選地減小到離子束直徑的1到2倍，并且允許沿著方向z在僅若干毫米內(nèi)存儲(chǔ)許多微秒的工作循環(huán)。這在圖3中通過(guò)離子軌道100圖示，其中圓點(diǎn)示出了飛行離開圖式的平面的離子并且叉號(hào)示出了飛行到圖式的平面中的離子。

靜電區(qū)段導(dǎo)引件30的出口耦接到EST 60，EST 60在這種情況下優(yōu)選地是如圖所示的Orbitrap質(zhì)量分析儀，其具有兩個(gè)外部檢測(cè)電極61、62和中心主軸形狀的電極63。在圖3中通過(guò)線110和111且在圖4中通過(guò)線120示出了隨著離子注射存在于EST中的典型代表性等電位。從圖2和3中可以看出在第二優(yōu)選實(shí)施例中從離子阱20的離子的釋放在與方向z正交的方向x上，并且從離 子導(dǎo)引件30到EST 60的離子的脈沖式提取在方向z上，即，與離子從離子阱20中釋放的方向正交。

如US 5,886,346中所描述的，離子從靜電區(qū)段導(dǎo)引件30中不在阱中心沿著收緊的半徑注射到EST 60中，但是實(shí)際上以固定半徑并且僅在軸向方向z上(質(zhì)量分離的方向)。這通過(guò)將電壓脈沖(例如，來(lái)自外部脈沖發(fā)生器的電容式耦合的電壓)應(yīng)用到圖3中的每個(gè)電極組的第一電極81和91而實(shí)現(xiàn)，使得電位分布從121變化到122，如圖4中所示。隨著離子開始朝向EST的中心(以軸y的位置示出)移動(dòng)，每個(gè)m/z變得聚集到較短包101中。在離子在它們的第一振蕩的末尾返回到第二電極82和92時(shí)，電極82和92上的電壓都發(fā)生改變使得電位分布同樣變?yōu)閳D4中的123(例如，同樣通過(guò)應(yīng)用電壓脈沖，但是在這種情況下是直流耦合的電壓，因?yàn)樵贓ST 60中的離子檢測(cè)的整個(gè)持續(xù)時(shí)間需要保持高切換(開啟))。由于離子的返回到導(dǎo)引件30的時(shí)間強(qiáng)烈地取決于m/z，所以延遲將電位切換到123可用于限定待在EST中捕獲的質(zhì)量范圍，例如，在最簡(jiǎn)單的情況中，其中最大m/z對(duì)最小m/z大約是10(例如，最重的m/z接近阱中心，而最輕的m/z已經(jīng)在朝向?qū)б?0的方向上返回)。此質(zhì)量范圍可通過(guò)在第一電極81/91和第二電極82/92上利用同步時(shí)間依賴性電壓而顯著擴(kuò)展，使得在注射期間若干百分比的電壓改變?cè)试S較輕m/z的離子(其首先到達(dá)那些第一和第二電極之間的間隙)與較重m/z的離子相比在z方向上接收較小的速度的增大。電極82和92上的最終電壓的選擇的方式為使得EST中的離子運(yùn)動(dòng)的區(qū)域中的理想場(chǎng)的擾動(dòng)通過(guò)電位分布123而得到最小化。因此，離子被迫使在EST內(nèi)在方向z上繼續(xù)來(lái)回振蕩(同時(shí)圍繞中央電極63繞軌道運(yùn)行)直至離子檢測(cè)已經(jīng)結(jié)束，其中聚集到包中增強(qiáng)了沿著z的軸向振蕩的相干性。以此方式，離子振蕩與諧波振蕩的偏差得到最小化，即，軸向方向z上的離子振蕩保持為盡可能接近諧波。

應(yīng)了解，可以對(duì)本發(fā)明的上述實(shí)施例作出變化，但這些變化仍屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。除非另外說(shuō)明，否則本說(shuō)明書中所揭示的每個(gè)特征可以被用于相同、等效或類似目的的替代性特征替換。因此，除非另外說(shuō)明，否則所揭示的每個(gè)特征僅為一系列通用等效或類似特征的一個(gè)實(shí)例。

本文中提供的任何和所有實(shí)例或示例性語(yǔ)言(“舉例來(lái)說(shuō)”、“如”、“例如” 以及類似語(yǔ)言)的使用意圖僅更好地示出本發(fā)明，并且除非另外要求，否則并不指示本發(fā)明的范圍上的限制。本說(shuō)明書中的任何語(yǔ)言都不應(yīng)該被解釋為指示實(shí)踐本發(fā)明所必需的任何未主張要素。

如本文所使用(包含在權(quán)利要求書中)，除非上下文以其它方式指示，否則本文中的術(shù)語(yǔ)的單數(shù)形式將被解釋為包含復(fù)數(shù)形式，且反之亦然。舉例來(lái)說(shuō)，除非上下文另外指示，否則在本文中(包含在權(quán)利要求書中)一個(gè)單數(shù)參考物，如“一個(gè)(a)”或“一個(gè)(an)”意指“一個(gè)或多個(gè)”。

遍及本說(shuō)明書的描述及權(quán)利要求書，詞語(yǔ)“包括”、“包含”、“具有”及“含有”以及這些詞的變化(例如“包括(comprising)”及“包括(comprises)”等)意味著“包含但不限于”，且并不意圖(且并不)排除其它組件。

本說(shuō)明書中描述的任何步驟可按任何次序執(zhí)行或同時(shí)執(zhí)行，除非另外規(guī)定或上下文另外要求。

本說(shuō)明書中所揭示的全部特征可以任何組合形式組合，但此類特征及/或步驟中的至少一些會(huì)互斥的組合除外。具體而言，本發(fā)明的優(yōu)選的特征適用于本發(fā)明的所有方面且可以任何組合形式使用。同樣，可單獨(dú)地使用(不以組合形式)以非必需組合形式描述的特征。