把累積離子整體的至少一部分噴射到多通道阱中；(d)在多個(gè)RF和DC俘獲通道中，與氣壓lO-lOOmTor的氦氣碰撞，在所述多通道阱中衰減離子；選擇所述俘獲通道的數(shù)目N>10，和各個(gè)通道的長(zhǎng)度L，以致乘積L*N>lm ;(e)漸進(jìn)地按正序或倒序的離子m/z，相繼把離子噴射到所述多通道阱之外，以致以10-100的分辨率R1，在時(shí)間方面分離不同m/z的離子；(f)把來(lái)自所述多通道阱的噴射并且時(shí)間分離的離子流接受到大開(kāi)口 RF離子通道中，并用DC梯度驅(qū)動(dòng)離子，以便時(shí)間擴(kuò)展小于0.1-1ms地快速迀移；(g)利用RF場(chǎng)空間約束所述離子流，同時(shí)維持先前獲得的時(shí)間擴(kuò)展小于0.1-1ms的時(shí)間分離；(h)在正交加速器的入口，形成離子能量lO-lOOeV，束直徑小于3mm，并且角度散度小于3°的窄離子束；
(i)以相同的脈沖周期，或者被編碼，從而在脈沖之間形成唯一的時(shí)間間隔的脈沖周期，在1-1OOkHz的頻率下，利用所述正交加速器，形成離子包；歸因于步驟(e)中的粗分離，所述包包含與在所述離子源中產(chǎn)生的初始m/z范圍相比，質(zhì)量范圍至少窄10倍的離子；(j)在1000個(gè)Th離子的離子飛行時(shí)間至少300 μ S，并且質(zhì)量分辨率高于50000的多反射飛行時(shí)間質(zhì)量分析器的多反射靜電場(chǎng)中，分析具有即刻窄m/z范圍的所述離子包的離子飛行時(shí)間；和(k)利用具有足以在檢測(cè)器入口，接受超過(guò)0.0001庫(kù)侖的生命期的檢測(cè)器，記錄飛行時(shí)間分離之后的信號(hào)。
[0036]最好，所述方法還包括在所述質(zhì)量相繼噴射步驟和所述高分辨率飛行時(shí)間質(zhì)量分析步驟之間的離子裂解步驟。最好，為了擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍和分析主要的被分析物種類(lèi)，所述方法還包括接納并利用所述高分辨率TOF MS分析寬m/z范圍的初始離子流的至少一部分的步驟。最好，阱陣列中的所述粗質(zhì)量分離步驟包括下列中的一個(gè)步驟:(i)利用四極DC場(chǎng)，到線性延伸的RF四極桿陣列之外的離子徑向噴射；(ii)到線性延伸的RF四極桿陣列之外的諧振離子徑向噴射；(iii)到RF四極桿陣列之外的質(zhì)量選擇性軸向離子噴射；(iv)具有都是通過(guò)在多個(gè)環(huán)形電極之間分布DC電壓、RF振幅和相位形成的徑向RF約束、軸向RF勢(shì)皇和離子推進(jìn)用軸向DC梯度的RF通道的陣列內(nèi)的質(zhì)量選擇性軸向傳送；和(V)利用DC場(chǎng)，到被供給通過(guò)正交RF通道的離子的多個(gè)四極阱之外的離子噴射。最好，所述質(zhì)量分離器陣列可被布置在平面上，或者至少部分柱面或球面上，所述分離器在幾何形狀上與匹配拓?fù)涞碾x子緩沖器和離子收集通道匹配。最好，所述粗質(zhì)量分離步驟可被布置在氣壓lO-lOOmTor的氦氣中，以便加速在所述粗質(zhì)量分離步驟之后的離子收集和傳送。最好，所述方法還包括在所述相繼離子噴射步驟和到多反射分析器的離子正交加速步驟之間的附加質(zhì)量分離步驟，其中所述附加質(zhì)量分離步驟包括下列中的一個(gè)步驟:(i)到離子阱或阱陣列之外的與質(zhì)量相關(guān)的相繼離子噴射；(ii)質(zhì)譜儀中的質(zhì)量過(guò)濾，所述質(zhì)量過(guò)濾與所述第一質(zhì)量相關(guān)噴射質(zhì)量同步。
[0037]在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種串聯(lián)質(zhì)譜儀設(shè)備，包括:(a)按10-100的分辨率R1，在Tl = 1-1OOms中，按離子的m/z進(jìn)行相繼離子噴射的綜合性多通道阱陣列；(b)具有足夠?qū)挼娜肟诳趶?，用于?-1OOmTor氣壓下，收集、衰減和空間約束大部分的所述噴射離子的RF離子通道；所述RF離子通道具有為了足夠短的時(shí)間擴(kuò)展△ T〈T1/R1的軸向DC梯度，以維持第一綜合性質(zhì)量分離器的時(shí)間分辨率；(c)多反射飛行時(shí)間(MR-TOF)質(zhì)量分析器；
(d)置于所述多通道阱和所述MR-TOF分析器之間的利用頻繁編碼脈動(dòng)加速的正交加速器；
(e)生成所述正交加速器的啟動(dòng)脈沖的時(shí)鐘發(fā)生器，其中與所述MR-TOF分析器中的最重m/z離子的飛行時(shí)間相比，所述脈沖之間的時(shí)期至少短10倍，其中所述脈沖之間的時(shí)間間隔或者相等，或者對(duì)于飛行時(shí)間內(nèi)的任意一對(duì)脈沖之間的唯一時(shí)間間隔被編碼；和(f)生命期超過(guò)0.0OOl庫(kù)侖的入口離子流的飛行時(shí)間檢測(cè)器。
[0038]最好，所述設(shè)備還包括在所述多通道阱陣列和所述正交加速器之間的裂解池。最好，所述多通道阱陣列包含下列一組中的多個(gè)阱:(i)具有用于徑向離子噴射的四極DC場(chǎng)的線性延伸RF四極桿；(ii)用于諧振離子徑向噴射的線性延伸RF四極桿；(iii)具有用于質(zhì)量選擇性軸向離子噴射的DC軸向栓塞的RF四極桿；(iv)環(huán)形電極，電極之間分布DC電壓、RF振幅和相位，以形成具有徑向RF約束、軸向RF勢(shì)皇和離子推進(jìn)用軸向DC梯度的RF通道；和(V)被供給通過(guò)正交RF通道的離子的四極線性阱，用于利用DC場(chǎng)，穿過(guò)RF勢(shì)皇的離子噴射。最好，所述質(zhì)量分離器陣列可被布置在平面上，或者至少部分柱面或球面上，所述分離器在幾何形狀上與匹配拓?fù)涞碾x子緩沖器和離子收集通道匹配。
[0039]在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種同樣的線性延伸四極離子阱的陣列，每個(gè)阱包括:(a)沿一個(gè)Z向延伸，從而至少在沿Z軸取向的中心線區(qū)域中形成四極場(chǎng)的至少4個(gè)主電極；(b)所述Z軸或者筆直，或者半徑遠(yuǎn)大于所述電極之間的距離地彎曲；(c)在所述主電極至少之一中的離子噴射狹縫；所述狹縫沿所述Z向排列；(d)位于所述四極阱的Z邊緣，以在所述Z邊緣形成靜電離子栓塞的Z邊緣電極；所述Z邊緣電極是主電極或環(huán)形電極的一段；(e)提供相位相反的RF信號(hào)，以至少在主電極的中心線區(qū)域中形成四極RF場(chǎng)的RF發(fā)生器；(f)向至少兩個(gè)桿提供DC信號(hào)，以至少在主電極的中心線區(qū)域中形成具有較弱的雙極DC場(chǎng)的四極DC場(chǎng)的可變DC電源；(g)連接到所述Z邊緣電極，以提供軸向Z俘獲的DC、RF或AC電源；(h)提供1-1OOmTor氣壓的氣體供給或栗送裝置；(i)其中所述可變DC電源具有使所述四極電位斜線上升，從而導(dǎo)致與離子m/z成反向關(guān)系的經(jīng)所述狹縫的相繼離子噴射的裝置；和(j)其中所述阱陣列還包括在四極阱的所述狹縫之后，具有用于離子收集、傳送和空間約束的DC梯度的大口徑RF通道；所述RF通道的尺寸由阱尺寸和拓?fù)?，以及氣壓限定?br>[0040]最好，所述各個(gè)阱可被排列成以致形成離子發(fā)射面，所述離子發(fā)射面或者是平面，或者至少部分是柱面或部分是球面，以便在所述大口徑RF通道中進(jìn)行更有效的離子收集和傳送。
[0041]在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種離子導(dǎo)向裝置，包括(a)沿一個(gè)Z向延伸的電極；所述Z軸或者筆直，或者半徑遠(yuǎn)大于所述電極之間的距離地彎曲；(b)所述電極或者由填充碳的陶瓷電阻器，或者碳化硅或碳化硼形成，以形成比電阻為l-10000hm*cm的體電阻；(c)在各個(gè)電極上的導(dǎo)電Z邊緣；(d)在各個(gè)桿的一側(cè)的絕緣涂層；所述涂層遠(yuǎn)離由所述電極圍繞的導(dǎo)向內(nèi)區(qū)域地取向；(e)附著在所述絕緣涂層的頂部之上的每個(gè)電極的至少一個(gè)導(dǎo)電跡線；所述導(dǎo)電跡線連接到一個(gè)導(dǎo)電電極邊緣；(f)具有至少兩組次級(jí)線圈，同時(shí)DC電源連接到所述各組次級(jí)線圈的中央抽頭的RF發(fā)生器；從而提供至少4個(gè)不同的信號(hào)DCJsin(Wt)、DC2+sin(wt)、DC1-Sin(Wit)和DC2-Sin (wt);所述信號(hào)連接到電極端部，以致在相鄰電極之間形成交替的RF相位，和沿著電極的軸向DC梯度。
[0042]最好，按與所述RF信號(hào)的周期相當(dāng)或更長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)，脈動(dòng)或快速調(diào)整所述DC電壓。最好，所述電極是圓桿或板。
[0043]在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種長(zhǎng)壽命飛行時(shí)間檢測(cè)器，包括:(a)表面平行于被檢離子包的時(shí)間陣面露出的產(chǎn)生二次電子的導(dǎo)電轉(zhuǎn)換器；(b)具有側(cè)窗的至少一個(gè)電極；(C)利用100-10000V的壓差，和周?chē)姌O相比，負(fù)向浮動(dòng)所述轉(zhuǎn)換器；(d)用于彎曲電子軌跡的磁場(chǎng)強(qiáng)度為10-1000Gauss的至少兩個(gè)磁體；(e)利用lkV_20kV，和所述轉(zhuǎn)換器相比，被正向浮動(dòng)，并且位于所述電極窗之后，與所述轉(zhuǎn)換器成45-180°的閃爍體；和(f)在閃爍體之后的密封的光電倍增管。
[0044]最好，所述閃爍體由抗靜電材料構(gòu)成，或者所述閃爍體被網(wǎng)覆蓋，以從閃爍體表面除去電荷。
[0045]本發(fā)明的所有以上各個(gè)方面看來(lái)都是為提供一般和詳細(xì)的方法和設(shè)備，而不損害目標(biāo)性能所必需的。
【附圖說(shuō)明】
[0046]下面參考附圖，舉例說(shuō)明本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例以及例證性的配置，附圖中:
[0047]圖1是形式最一般的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，還用于圖解說(shuō)明本發(fā)明的兩種一般方法-雙級(jí)聯(lián)MS和綜合性MS-MS方法；
[0048]圖2是具有阱陣列分離器和利用編碼頻繁脈沖(EFP)工作的多反射TOF(MR-TOF)質(zhì)譜儀的優(yōu)選實(shí)施例的圖解；關(guān)于阱陣列的平面和柱面配置，表示了兩個(gè)特殊的實(shí)施例；
[0049]圖3是具有利用DC四極場(chǎng)的相繼離子噴射的新穎四極阱的圖解；
[0050]圖4A是四極阱中的穩(wěn)定性示圖，以圖解說(shuō)明圖3中的阱的工作方法；
[0051]圖4B表示在升高的氣壓下，利用四極場(chǎng)的離子噴射期間，圖3中所示的阱的離子光學(xué)模擬的結(jié)果；
[0052]圖4C表示在升高的氣壓下的諧振離子噴射期間，圖3中所示的阱的離子光學(xué)模擬的結(jié)果；
[0053]圖5是具有軸向RF勢(shì)皇，還伴有RF和DC場(chǎng)的軸向分布的阱分離器的圖解；
[0054]圖6是具有經(jīng)RF通道的側(cè)面離子供給的新穎線性RF阱的圖解；
[0055]圖7是視情況后面有同步質(zhì)量分離器的同步雙阱陣列的圖解；
[0056]圖8是圓柱形阱陣列的例證機(jī)械設(shè)計(jì)；
[0057]圖9是環(huán)繞圖8的圓柱形阱陣列的組件的例證設(shè)計(jì)；
[0058]圖10是改進(jìn)的電阻式離子導(dǎo)向裝置的電氣圖示；和
[0059]圖11是生命期延長(zhǎng)的新穎TOF檢測(cè)器的示意圖。
[0060]各個(gè)附圖中，相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0061]通用方法和實(shí)施例
[0062]參見(jiàn)圖1的示意方框圖，本發(fā)明的質(zhì)譜儀11包括:離子源12 ;高吞吐量，粗略的綜合性質(zhì)量分離器13 ;時(shí)間分離器流的調(diào)節(jié)器14 ;利用頻繁編碼脈沖(EFP)的脈沖加速器16 ;多反射飛行時(shí)間(MR-TOF)質(zhì)譜儀17 ;和生命期延長(zhǎng)的離子檢測(cè)器18?？蛇x地，在所述調(diào)節(jié)器14和所述脈沖加速器16之間插入裂解池15，比如CID或SID池。質(zhì)譜儀11還包括多個(gè)未圖示的標(biāo)準(zhǔn)組件，比如真空室，用于差動(dòng)栗浦的栗和壁，用于各級(jí)之間的耦合的RF導(dǎo)向裝置，DC、RF電源，脈沖發(fā)生器等。質(zhì)譜儀還包含每個(gè)特殊實(shí)施例特有的未圖示組件。
[0063]顯然本發(fā)明的高吞吐量質(zhì)譜儀主要是為與在前面的色譜分離，比如液相色譜(LC)、毛細(xì)管電泳(CE)、單級(jí)或雙級(jí)氣相色譜(GC和GCxGC)結(jié)合而設(shè)計(jì)的。另外顯然可以使用各種離子源，比如電噴射(ESI)，大氣壓化學(xué)電離(APCI)，大氣壓和中壓光化學(xué)電離(APPI)，基質(zhì)輔助激光解吸(MALDI)，電子轟擊(EI)，化學(xué)電離(Cl)或記載在W02012024570中的被調(diào)節(jié)的輝光放電離子源。
[0064]在一種優(yōu)選方法(這里稱(chēng)為“雙級(jí)聯(lián)MS”)中，離子源12生成包含在寬m/z范圍內(nèi)的被分析化合物的多個(gè)種類(lèi)的離子流，以致富化學(xué)背景形成與主要種類(lèi)相比，在1E-3?1E-5水平的成千上萬(wàn)個(gè)種類(lèi)。m/z多重性用在離子源方框12下面所示的ml、m2、m3描述。典型的1_2ηΑ(即，1E+10離子/秒)離子電流在1-1OOOmTorr空氣或氦氣(在GC分離的情況下)的中等氣壓下，被輸送到射頻(RF)離子導(dǎo)向裝置。連續(xù)的離子流被通入粗略的綜合性分離器13中，把整個(gè)離子流轉(zhuǎn)換成與離子m/z —致的時(shí)間分離序列?！熬C合性”意味大多數(shù)的m/z種類(lèi)不被拒絕，而是在1-1OOms的時(shí)間范圍內(nèi)，按時(shí)間被分離，如在方框14之下的符號(hào)圖標(biāo)上所示。下面說(shuō)明特殊的綜合性分離器(C-MS)，比如各種阱陣列分離器，同時(shí)將在獨(dú)立的同時(shí)待審的申請(qǐng)中說(shuō)明特殊的TOF分離器。最好，為了減小空間電荷限制，C-MS分離器包含多個(gè)通道，如用連接方框12、13和14的多個(gè)箭頭所示。時(shí)間分離的離子流進(jìn)入調(diào)節(jié)器14，調(diào)節(jié)器14減慢離子流，減小其相空間，用方框14中的三角形符號(hào)表示。調(diào)節(jié)器被設(shè)計(jì)成對(duì)時(shí)間分離的影響很小或可以忽略不計(jì)。下面說(shuō)明各種調(diào)節(jié)器，比如后面是匯聚RF通道的大口徑RF通道。脈沖加速器16在約10kHz的高頻下工作，視情況具有編碼脈沖間隔，如在方框16下的圖標(biāo)中所示。加速器16頻繁地把離子包噴入MR-TOF分析器17中。由于即刻的離子流用較窄的m/z范圍表示，對(duì)應(yīng)于MR-TOF中的飛行時(shí)間的較窄間隔，因此頻繁離子噴射可無(wú)質(zhì)譜交疊地排列在MR-TOF檢測(cè)器18上，如在信號(hào)面板19中所示。加速器的快速操作可以是兩者-周期性的或者最好是EFP編碼的，以避免與來(lái)自加速器的拾取信號(hào)的系統(tǒng)信號(hào)交疊。優(yōu)選分離器13的直接噴射序列(重離子稍后到來(lái))，因?yàn)榧词乖谧畲蠓蛛x速度下，也避免交疊。如果不強(qiáng)烈要求分離器的速度，那么反向噴射序列(重m/z首先到來(lái))是可行的。
[0065]歸因于第一 MS級(jí)聯(lián)中的粗時(shí)間分離，第二級(jí)聯(lián)-MR-TOF可高頻(?10kHz)高占用比(20-30% )地工作，而不使MR-TOF分析器的空間電荷容量過(guò)載，且不使檢測(cè)器飽和。從而，說(shuō)明的雙級(jí)MS，S卩，粗分離器13和高分辨率MF-TOF 17的串聯(lián)提供總占用比高(百分之幾十)，MR-TOF分辨率高(50000-100000)，MR-TOF的空間電荷吞吐量擴(kuò)大，而不強(qiáng)調(diào)檢測(cè)器18動(dòng)態(tài)范圍的要求的質(zhì)量分析。
[0066]在一個(gè)數(shù)值例子中，第一質(zhì)譜儀13在1ms時(shí)間內(nèi)，按分辨率Rl = 100分離離子流，即，單個(gè)m/z碎片在100 μ s內(nèi)到達(dá)加速器16 ;最重的m/z在MR-TOF中的飛行時(shí)間為Ims ;加速器按10 μ s脈沖周期工作。