四极装置
阅读：208发布：2023-12-29
专利汇可以提供四极装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了一种操作四极装置的方法，所述方法包括在第一操作模式下操作所述四极装置以及在第二操作模式下操作所述四极装置。在所述第一操作模式下操作所述四极装置包括：将一个或多个第一 电压 施加于所述四极装置，使得在初始稳定区域中操作所述四极装置且使得至少一些离子在所述四极装置内为稳定的。在所述第二操作模式下操作所述四极装置包括：将一个或多个第二电压施加于所述四极装置，使得在不同的稳定区域中操作所述四极装置且使得在所述第一操作模式下在所述四极装置内稳定的所述离子中的至少一些离子在所述第二操作模式下在所述四极装置内为稳定的。，下面是四极装置专利的具体信息内容。
1.一种操作四极装置的方法，包括：
在第一操作模式下操作所述四极装置；并且
在第二操作模式下操作所述四极装置；
其中，在所述第一操作模式下操作所述四极装置包括：将一个或多个第一电压施加于所述四极装置，使得在初始稳定区域中操作所述四极装置且使得至少一些离子在所述四极装置内为稳定的；并且
其中，在所述第二操作模式下操作所述四极装置包括：将一个或多个第二电压施加于所述四极装置，使得在不同的稳定区域中操作所述四极装置且使得在所述第一操作模式下在所述四极装置内稳定的所述离子中的至少一些离子在所述第二操作模式下在所述四极装置内为稳定的。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：当在所述第一操作模式下操作所述四极装置时，将离子传递到所述四极装置中和/或在所述四极装置中产生离子。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述一个或多个第一电压和/或所述一个或多个第二电压包括一个或多个数字驱动电压。
4.如任一前述权利要求所述的方法，其中：
所述一个或多个第一电压包括第一重复电压波形，所述第一重复电压波形具有一个或多个第一振幅、第一频率、第一形状和/或第一占空比；
所述一个或多个第二电压包括第二重复电压波形，所述第二重复电压波形具有一个或多个第二振幅、第二频率、第二形状和/或第二占空比；并且
所述第一振幅和所述第二振幅、所述第一频率和所述第二频率、所述第一形状和所述第二形状、以及所述第一占空比和所述第二占空比中的一者或多者或全部为不同的。
5.如任一前述权利要求所述的方法，其中：
所述一个或多个第一电压包括第一重复电压波形，所述第一重复电压波形具有一个或多个第一振幅；
所述一个或多个第二电压包括第二重复电压波形，所述第二重复电压波形具有一个或多个第二振幅；并且
所述第一振幅和所述第二振幅中的一者或多者为基本相同的。
6.如任一前述权利要求所述的方法，其中：
所述一个或多个第一电压包括第一重复电压波形；并且
选择所述一个或多个第一电压终止时所述第一电压波形的相位，以便提高在所述四极装置中的离子保留和/或通过所述四极装置的离子传输。
7.如任一前述权利要求所述的方法，其中：
所述一个或多个第二电压包括第二重复电压波形；并且
选择所述一个或多个第二电压启动时所述第二电压波形的相位，以便提高在所述四极装置中的离子保留和/或通过所述四极装置的离子传输。
8.如任一前述权利要求所述的方法，进一步包括：在施加所述一个或多个第一电压之后并且在施加所述一个或多个第二电压之前，将一个或多个恒定DC电压、一个或多个聚焦脉冲、和/或一个或多个散焦脉冲施加于所述四极装置。
9.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述不同的稳定区域为比所述初始稳定区域更高级的稳定区域。
10.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述四极装置包括四极离子阱、线性离子阱或四极滤质器。
11.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述一个或多个第一电压和/或所述一个或多个第二电压包括一个或多个四极重复电压波形，可选地连同一个或多个双极重复电压波形一起。
12.一种设备，包括：
四极装置；和
控制系统；
其中，所述控制系统配置成：
(i)在第一操作模式下操作所述四极装置；并且
(ii)在第二操作模式下操作所述四极装置；
其中，所述控制系统配置成通过如下方式在所述第一操作模式下操作所述四极装置：
将一个或多个第一电压施加于所述四极装置，使得在初始稳定区域中操作所述四极装置且使得至少一些离子在所述四极装置内为稳定的；并且
其中，所述控制系统配置成通过如下方式在所述第二操作模式下操作所述四极装置：
将一个或多个第二电压施加于所述四极装置，使得在不同的稳定区域中操作所述四极装置且使得在所述第一操作模式下在所述四极装置内稳定的所述离子中的至少一些离子在所述第二操作模式下在所述四极装置内为稳定的。
13.如权利要求12所述的设备，其中，所述控制系统配置成：当在所述第一操作模式下操作所述四极装置时，使离子传递到所述四极装置中和/或使得在所述四极装置中产生离子。
14.如权利要求12或13所述的设备，其中，所述一个或多个第一电压和/或所述一个或多个第二电压包括一个或多个数字驱动电压。
15.如权利要求12至14中任一项所述的设备，其中：
所述一个或多个第一电压包括第一重复电压波形，所述第一重复电压波形具有一个或多个第一振幅、第一频率、第一形状和/或第一占空比；
所述一个或多个第二电压包括第二重复电压波形，所述第二重复电压波形具有一个或多个第二振幅、第二频率、第二形状和/或第二占空比；并且
所述第一振幅和所述第二振幅、所述第一频率和所述第二频率、所述第一形状和所述第二形状、以及所述第一占空比和所述第二占空比中的一者或多者或全部为不同的。
16.如权利要求12至15中任一项所述的设备，其中：
所述一个或多个第一电压包括第一重复电压波形，所述第一重复电压波形具有一个或多个第一振幅；
所述一个或多个第二电压包括第二重复电压波形，所述第二重复电压波形具有一个或多个第二振幅；并且
所述第一振幅和所述第二振幅中的一者或多者为基本相同的。
17.如权利要求12至16中任一项所述的设备，其中：
所述一个或多个第一电压包括第一重复电压波形；并且
选择所述一个或多个第一电压终止时所述第一电压波形的相位，以便提高在所述四极装置中的离子保留和/或通过所述四极装置的离子传输。
18.如权利要求12至17中任一项所述的设备，其中：
所述一个或多个第二电压包括第二重复电压波形；并且
选择所述一个或多个第二电压启动时所述第二电压波形的相位，以便提高在所述四极装置中的离子保留和/或通过所述四极装置的离子传输。
19.如权利要求12至18中任一项所述的设备，其中，所述控制系统配置成：在施加所述一个或多个第一电压之后并且在施加所述一个或多个第二电压之前，将一个或多个恒定DC电压、一个或多个聚焦脉冲、和/或一个或多个散焦脉冲施加于所述四极装置。
20.如权利要求12至19中任一项所述的设备，其中，所述不同的稳定区域为比所述初始稳定区域更高级的稳定区域。
21.如权利要求12至20中任一项所述的设备，其中，所述四极装置包括四极离子阱、线性离子阱或四极滤质器。
22.如权利要求12至21中任一项所述的设备，其中，所述一个或多个第一电压和/或所述一个或多个第二电压包括一个或多个四极重复电压波形，可选地连同一个或多个双极重复电压波形一起。
四极装置
[0001] 相关申请的交叉引用
技术领域
背景技术
[0005] 在操作中，将一个或多个驱动电压施加于四极装置的电极，使得具有在预期质荷比范围内的质荷比的离子将被保持在装置内和/或被装置向前传输。具有在该质荷比范围之外的质荷比的离子将被丢弃和/或基本上被衰减。
[0006] 选择驱动电压使得在一个或多个所谓的“稳定区域”之一内操作四极装置，即使得至少一些离子将在四极装置中占用稳定轨迹。通常使四极装置在所谓的“第一”(即最低级)稳定区域内操作。
[0007] 四极装置在更高级稳定区域中(即在除了第一稳定区域以外的稳定区域中)的操作可以为预期的且可以为有益的。例如，在更高稳定区域中的操作可以减小为了实现给定分辨率所需的RF周期的数量。在更高稳定区域中的操作也可以在峰形上带来改善。
[0008] 然而，当在更高级稳定区域中操作四极装置时，可能难以获得进入和/或通过该四极装置的高离子传输。在四极滤质器和线性离子阱的情况下，这是因为低接受度、以及在这些区域中操作时产生的高度分散的边缘场。在四极离子阱的情况下，这是因为在这些区域中操作时的低捕获效率。
[0009] 已经提出了各种用于提高进入和/或通过四极滤质器的传输的方法，诸如使用布鲁贝克(Brubaker)透镜、锁相RF透镜、和高能注入。
[0010] 当在第一稳定区域中操作四极滤质器时，布鲁贝克透镜可以为有效方案。然而，对于更高稳定区域，在稳定性图上不具有连续稳定的路径，因此不能在更高稳定区域中将这些透镜用于操作。
[0011] 锁相RF透镜试图调整输入离子状况以更好地匹配接受椭圆，因为该接受椭圆在RF周期的相位之上改变。然而，当这些透镜试图提高通过四极滤质器的传输时，这些透镜不直接解决边缘场的问题。
[0012] 高能注入技术试图通过减小在边缘场区域中耗费的RF周期离子的数量来提高传输。然而，该方法是不利的，因为它减小由四极滤质器自身内的离子看到的RF周期的数量，导致分辨率降低。
[0013] 期望提供一种改善的四极装置。
发明内容
[0014] 根据一个方面，提供一种操作四极装置的方法，所述方法包括：
[0015] 在第一操作模式下操作所述四极装置；以及
[0016] 在第二操作模式下操作所述四极装置；
[0017] 其中，在所述第一操作模式下操作所述四极装置包括：将一个或多个第一电压施加于所述四极装置，使得在初始稳定区域中操作所述四极装置且使得至少一些离子在所述四极装置内为稳定的；以及
[0018] 其中，在所述第二操作模式下操作所述四极装置包括：将一个或多个第二电压施加于所述四极装置，使得在不同稳定区域中操作所述四极装置且使得在所述第一操作模式下在所述四极装置内稳定的所述离子中的至少一些离子在所述第二操作模式下在所述四极装置内为稳定的。
[0019] 本文中所描述的各个实施方式指向操作四极装置的方法，其中，在第一操作模式下操作该装置，其中，在四极装置内的至少一些离子相对于初始稳定区域为稳定的，以及然后在第二操作模式下操作该装置，其中，相对于初始稳定区域稳定的离子中的至少一些离子相对于不同稳定区域为稳定的。
[0020] 申请人已认识到，可以在不同(例如不同等级)稳定区域中的操作之间切换四极装置，同时该装置内的至少一些离子保持稳定轨迹且因此被保留(即径向地或以其它方式限制)在该装置内，此外这可以为有益的。
[0021] 例如，根据各个实施方式，初始稳定区域可以包括较低级的稳定区域，诸如第一稳定区域(即最低级稳定区域)，以及不同稳定区域可以包括较高稳定区域(例如除了第一稳定区域以外的稳定区域)。当在第一操作模式下操作装置时，可以将离子传递到四极装置中或在四极装置中产生离子。
[0022] 采用该方式，当在较低级的稳定区域中操作四极装置时，可以将离子引入四极装置，即使得在四极装置中的离子的接受度和/或在四极装置中的离子的捕获效率和/或将离子传输到四极装置中和/或通过四极装置传输离子可以为相对较高的，然后可以将四极装置切换为在较高级的稳定区域中操作，例如一旦离子在四极装置的内部且在四极装置中为稳定的。因此，离子可以被引入四极装置同时经历相对提高的接受度和/或捕获效率和/或减小的边缘场，但是之后可以经受较高级的稳定区域(其可以具有相对降低的接受度和/或捕获效率和/或增大的边缘场，但是可能在其它方面为有用的且有益的，如上所述)的四极场。
[0023] 因此，可以提高进入装置的离子的接受度和/或捕获效率和/或传输率，例如当期望在较高级稳定区域中操作装置时。
[0024] 因此将理解，本发明提供改进的四极装置。
[0025] 该方法可以包括：当在第一操作模式下操作四极装置时，将离子传递到四极装置中和/或在四极装置中产生离子。
[0026] 一个或多个第一电压和/或一个或多个第二电压可以包括一个或多个数字驱动电压。
[0027] 一个或多个第一电压可以包括第一重复(RF)电压波形。
[0028] 该第一电压波形可以具有一个或多个第一振幅、第一频率、第一形状和/或第一占空比。
[0029] 一个或多个第二电压可以包括第二重复电压波形。
[0030] 该第二电压波形可以具有一个或多个第二振幅、第二频率、第二形状和/或第二占空比。
[0031] 第一振幅和第二振幅、第一频率和第二频率、第一形状和第二形状、以及第一占空比和第二占空比中的一者或多者或全部可以为不同的。
[0032] 第一振幅和第二振幅中的一者或多者可以为基本相同的。
[0033] 可以选择一个或多个第一电压终止时和/或一个或多个第二电压启动时所述第一电压波形的相位，以便提高在四极装置中的离子保留和/或通过四极装置的离子传输。
[0034] 可以选择一个或多个第一电压终止时和/或一个或多个第二电压启动时所述第二电压波形的相位，以便提高在四极装置中的离子保留和/或通过四极装置的离子传输。
[0035] 该方法可以包括：在施加一个或多个第一电压之后以及在施加一个或多个第二电压之前，将一个或多个恒定DC电压、一个或多个聚焦脉冲、和/或一个或多个散焦脉冲施加于四极装置。
[0036] 不同稳定区域可以为比初始稳定区域更高级的稳定区域。
[0037] 四极装置可以包括四极离子阱、线性离子阱或四极滤质器。
[0038] 一个或多个第一电压和/或一个或多个第二电压可以包括一个或多个四极重复电压波形，可选地连同一个或多个双极重复电压波形一起。
[0039] 根据一个方面，提供一种设备，所述设备包括：
[0040] 四极装置；和
[0041] 控制系统；
[0042] 其中，所述控制系统配置成：
[0043] (i)在第一操作模式下操作所述四极装置；以及
[0044] (ii)在第二操作模式下操作所述四极装置；
[0045] 其中，所述控制系统配置成通过如下方式在所述第一操作模式下操作所述四极装置：将一个或多个第一电压施加于所述四极装置，使得在初始稳定区域中操作所述四极装置且使得至少一些离子在所述四极装置内为稳定的；以及
[0046] 其中，所述控制系统配置成通过如下方式在所述第二操作模式下操作所述四极装置：将一个或多个第二电压施加于所述四极装置，使得在不同稳定区域中操作所述四极装置且使得在所述第一操作模式下在所述四极装置内稳定的所述离子中的至少一些离子在所述第二操作模式下在所述四极装置内为稳定的。
[0047] 该控制系统可以配置成：当在第一操作模式下操作四极装置时，使离子传递到四极装置中和/或使得在四极装置中产生离子。
[0048] 一个或多个第一电压和/或一个或多个第二电压可以包括一个或多个数字驱动电压。
[0049] 一个或多个第一电压可以包括第一重复(RF)电压波形。
[0050] 该第一电压波形可以具有一个或多个第一振幅、第一频率、第一形状和/或第一占空比。
[0051] 一个或多个第二电压可以包括第二重复电压波形。
[0052] 该第二电压波形可以具有一个或多个第二振幅、第二频率、第二形状和/或第二占空比。
[0053] 第一振幅和第二振幅、第一频率和第二频率、第一形状和第二形状、以及第一占空比和第二占空比中的一者或多者或全部可以为不同的。
[0054] 第一振幅和第二振幅中的一者或多者可以为基本相同的。
[0055] 可以选择一个或多个第一电压终止时和/或一个或多个第二电压启动时所述第一电压波形的相位，以便提高在四极装置中的离子保留和/或通过四极装置的离子传输。
[0056] 可以选择一个或多个第一电压终止时和/或一个或多个第二电压启动时所述第二电压波形的相位，以便提高在四极装置中的离子保留和/或通过四极装置的离子传输。
[0057] 该控制系统可以配置成：在施加一个或多个第一电压之后以及在施加一个或多个第二电压之前，将一个或多个恒定DC电压、一个或多个聚焦脉冲、和/或一个或多个散焦脉冲施加于四极装置。
[0058] 不同稳定区域可以为比初始稳定区域更高级的稳定区域。
[0059] 四极装置可以包括四极离子阱、线性离子阱或四极滤质器。
[0060] 一个或多个第一电压和/或一个或多个第二电压可以包括一个或多个四极重复电压波形，可选地连同一个或多个双极重复电压波形一起。
[0061] 根据一个方面，提供一种四极装置，其中，在操作中：
[0062] 利用数据脉冲波形驱动该装置；
[0063] 将离子引入该装置和/或在该装置内产生离子；
[0064] 选择驱动电压的初始电压振幅和/或波形和/或占空比和/或频率，使得在(第一)驱动电压的稳定图的第一稳定区域中引入和/或创造感兴趣的离子；以及
[0065] 在一段时间之后，改变驱动电压的电压振幅和/或波形和/或占空比和/或频率中的一者、一些或全部，从而将感兴趣的离子放置在(第二)驱动电压的稳定图的不同稳定区域中。
[0066] 四极装置可以包括四极离子阱、线性离子阱或四极滤质器。
[0067] 一个或多个脉冲电压振幅可以保持恒定。
[0068] 可以选择第一波形和第二波形的结束相位和/或开始相位，从而提高传输或使传输最大化。
[0069] 该方法可以包括：沿任一(x或y)轴施加零电压和/或聚焦脉冲和/或脉冲序列，例如在短持续时间内。
[0070] 根据一个方面，提供一种包括如上所述的四极装置的分析仪器。
[0071] 该分析仪器可以包括质量和/或离子迁移谱仪。
[0072] 该谱仪可以包括离子源。离子源可以选择包括如下项的组：(i)电喷雾电离(“ESI”)离子源；(ii)大气压力光电离(“APPI”)离子源；(iii)大气压力化学电离(“APCI”)离子源；(iv)基质辅助激光解吸电离(“MALDI”)离子源；(v)激光解吸电离(“LDI”)离子源；(vi)大气压力电离(“API”)离子源；(vii)硅上解吸电离(“DIOS”)离子源；(viii)电子撞击(“EI”)离子源；(ix)化学电离(“CI”)离子源；(x)场电离(“FI”)离子源；(xi)场解吸(“FD”)离子源；(xii)电感耦合等离子体(“ICP”)离子源；(xiii)快速原子轰击(“FAB”)离子源；
(xiv)液体二次离子质谱(“LSIMS”)离子源；(xv)解吸电喷雾电离(“DESI”)离子源；(xvi)镍-63放射性离子源；(xvii)大气压力基质辅助激光解吸电离离子源；(xviii)热喷雾离子源；(xix)大气采样辉光放电电离(“ASGDI”)离子源；(xx)辉光放电(“GD”)离子源；(xxi)撞击器离子源；(xxii)实时直接分析(“DART”)离子源；(xxiii)激光喷雾电离(“LSI”)离子源；
(xxiv)声波喷雾电离(“SSI”)离子源；(xxv)基质辅助入口电离(“MAN”)离子源；(xxvi)溶剂辅助入口电离(“SAN”)离子源；(xxvii)解吸电喷雾电离(“DESI”)离子源；(xxviii)激光烧蚀电喷雾电离(“LAESI”)离子源；以及(xxix)表面辅助激光解吸电离(“SALDI”)。
(xiv)液体二次离子质谱(“LSIMS”)离子源；(xv)解吸电喷雾电离(“DESI”)离子源；(xvi)镍-63放射性离子源；(xvii)大气压力基质辅助激光解吸电离离子源；(xviii)热喷雾离子源；(xix)大气采样辉光放电电离(“ASGDI”)离子源；(xx)辉光放电(“GD”)离子源；(xxi)撞击器离子源；(xxii)实时直接分析(“DART”)离子源；(xxiii)激光喷雾电离(“LSI”)离子源；
(xxiv)声波喷雾电离(“SSI”)离子源；(xxv)基质辅助入口电离(“MAN”)离子源；(xxvi)溶剂辅助入口电离(“SAN”)离子源；(xxvii)解吸电喷雾电离(“DESI”)离子源；(xxviii)激光烧蚀电喷雾电离(“LAESI”)离子源；以及(xxix)表面辅助激光解吸电离(“SALDI”)。
[0073] 该谱仪可以包括一个或多个连续或脉冲离子源。
[0074] 该谱仪可以包括一个或多个离子引导器。
[0075] 该谱仪可以包括一个或多个离子迁移率分离设备和/或一个或多个场非对称离子迁移谱仪设备。
[0076] 该谱仪可以包括一个或多个离子阱或一个或多个离子捕获区域。
[0077] 该谱仪可以包括一个或多个碰撞、碎裂或反应室。一个或多个碰撞、碎裂或反应室可以选自由以下构成的组：(i)碰撞诱导解离(“CID”)碎裂设备；(ii)表面诱导解离(“SID”)碎裂设备；(iii)电子转移解离(“ETD”)碎裂设备；(iv)电子捕获解离(“ECD”)碎裂设备；(v)电子碰撞或撞击解离碎裂设备；(vi)光诱导解离(“PID”)碎裂设备；(vii)激光诱导解离碎裂设备；(viii)红外辐射诱导解离设备；(ix)紫外线辐射诱导解离设备；(x)喷嘴-撇渣器界面碎裂设备；(xi)源内碎裂设备；(xii)源内碰撞诱导解离碎裂设备；(xiii)热源或温度源碎裂设备；(xiv)电场诱导碎裂设备；(xv)磁场诱导碎裂设备；(xvi)酶消化或酶降解碎裂设备；(xvii)离子-离子反应碎裂设备；(xviii)离子-分子反应碎裂设备；(xix)离子-原子反应碎裂设备；(xx)离子-亚稳态离子反应碎裂设备；(xxi)离子-亚稳态分子反应碎裂设备；(xxii)离子-亚稳态原子反应碎裂设备；(xxiii)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子-离子反应设备；(xxiv)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子-分子反应设备；(xxv)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子-原子反应设备；(xxvi)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子-亚稳态离子反应设备；(xxvii)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子-亚稳态分子反应设备；(xxviii)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子-亚稳态原子反应设备；以及(xxix)电子电离解离(“EID”)碎裂设备。
[0078] 该谱仪可以包括一个或多个质量分析器。该一个或多个质量分析器可以选自由以下构成的组：(i)四极质量分析器；(ii)2D或线性四极质量分析器；(iii)保罗(Paul)或3D四极质量分析器；(iv)潘宁(Penning)阱质量分析器；(v)离子阱质量分析器；(vi)磁性扇形质量分析器；(vii)离子回旋共振(“ICR”)质量分析器；(viii)傅立叶变换离子回旋共振(“FTICR”)质量分析器；(ix)布置成产生具有四对数电位分布的静电场的静电质量分析器；(x)傅立叶变换静电质量分析器；(xi)傅立叶变换质量分析器；(xii)飞行时间质量分析器；
(xiii)正交加速飞行时间质量分析器；以及(xiv)线性加速飞行时间质量分析器。
(xiii)正交加速飞行时间质量分析器；以及(xiv)线性加速飞行时间质量分析器。
[0080] 该谱仪可以包括一个或多个离子检测器。
[0081] 该谱仪可以包括：用于以脉冲方式传送离子的设备或离子门；和/或用于将基本上连续的离子束转换成脉冲离子束的装置。
[0082] 该谱仪可以包括C阱和质量分析器，质量分析器包括外部筒状电极和同轴内心轴状电极，其形成具有四对数电位分布的静电场，其中在第一操作模式中，离子被传输到C阱，然后注入质量分析器中，并且其中在第二操作模式中，离子被传输到C阱，然后传输到碰撞室或电子转移解离设备，其中至少一些离子被碎裂成碎片离子，然后，在将碎片离子注入质量分析器之前，将碎片离子传输到C阱。
[0083] 该谱仪可以包括堆叠式环形离子引导器，其包括多个电极，每个电极具有孔，在使用时离子行经该孔，并且其中电极的间隔沿离子路径的长度增加，并且其中离子引导器的上游部分中的电极中的孔具有第一直径，并且其中离子引导器的下游部分中的电极中的孔具有比第一直径小的第二直径，并且其中相反相位的AC或RF电压在使用中被施加到连续电极。
[0084] 该谱仪可以包括被布置为并适于向电极供应AC或RF电压的设备。
[0085] 该谱仪可以包括离子源上游的色谱或其他分离设备。色谱分离设备可以包括液相色谱或气相色谱设备。替代地，分离设备可以包括：(i)毛细管电泳(“CE”)分离设备；(ii)毛细管电色谱(“CEC”)分离设备；(iii)基本上刚性的陶瓷基多层微流体基底(“瓷砖”)分离设备；或(iv)超临界流体色谱分离设备。
[0086] 可以设置色谱检测器，其中色谱检测器包括：
[0087] 破坏性色谱检测器，可选地选自由以下构成的组：(i)火焰电离检测器(FID)；(ii)基于气溶胶的检测器或纳米数量分析物检测器(NQAD)；(iii)火焰光度检测器(FPD)；(iv)原子发射检测器(AED)；(v)氮磷检测器(NPD)；以及(vi)蒸发光散射检测器(ELSD)；或[0088] 非破坏性色谱检测器，可选地选自由以下构成的组：(i)固定或可变波长UV检测器；(ii)热导检测器(TCD)；(iii)荧光检测器；(iv)电子捕获检测器(ECD)；(v)电导率监测器；(vi)光电离检测器(PID)；(vii)折射率检测器(RID)；(viii)无线电流量检测器；以及(ix)旋光检测器。
[0089] 谱仪可以以各种操作模式操作，包括：质谱仪(“MS”)操作模式；串联质谱仪(“MS/MS”)操作模式；母体或前体离子交替碎裂或反应以产生碎片或产物离子，而不是碎裂或反应或碎裂或反应至更低程度的操作模式；多反应监测(“MRM”)操作模式；数据相关分析(“DDA”)操作模式；数据独立分析(“DIA”)操作模式、定量操作模式或离子迁移谱(“IMS”)操作模式。附图说明
[0090] 下面将仅通过示例方式、参照附图描述各个实施方式，附图中：
[0091] 图1A和1B示意性地示出根据各个实施方式的四极装置；
[0092] 图2示出矩形脉冲波形的绘图；
[0093] 图3A示出用于图2的矩形脉冲波形的稳定性图，其中，d＝0.3，以及图3B示出用于图2的矩形脉冲波形的稳定性图，其中，d＝0.6；
[0094] 图4示出矩形脉冲波形的1-1稳定区域，其中，d＝0.3，该1-1稳定区域覆盖有按因数4缩放的矩形脉冲波形的2-1稳定区域，其中，d＝0.6；
[0095] 图5A示出矩形脉冲波形的1-1稳定区域，其中，d＝0.2，该1-1稳定区域覆盖有按因数0.16(频率上的因数0.4)缩放的脉冲EC波形的1-2稳定区域，其中，N＝6，以及图5B示出脉冲EC波形的1-1稳定区域，其中，N＝4，该1-1稳定区域覆盖有按因数-0.16缩放的脉冲EC波形的1-2稳定区域，其中，N＝8；
[0097] 图7示出针对图4的矩形脉冲波形(其中，d＝0.3)的1-1稳定区域与矩形脉冲波形(其中，d＝0.6)的2-1稳定区域之间的转变的传输百分比对比第一RF波形的结束相位和第二RF波形的开始相位的2D绘图；
[0098] 图8至图11示意性地示出根据各个实施方式的包括四极装置的各种分析仪器；以及
[0099] 图12A示出用于矩形脉冲波形的2-1稳定区域，其中，d＝0.6，以及图12B示出用于矩形脉冲波形的2-1稳定区域，其中，d＝0.6，在主波形频率的1/4处应用附加四极波形(电压振幅＝0.01q)。
具体实施方式
[0100] 各种实施方式指向一种操作四极装置的方法。该四极装置可以包括3D四极离子阱、2D线性离子阱、四极滤质器、或另一四极装置。
[0101] 如在图1A中示意性所示，四极装置3(例如线性离子阱或四极滤质器)可以包括四个电极，例如棒电极，这四个电极可以布置成彼此平行。该四极装置可以包括任何合适数量的其它电极(未示出)。棒电极可以被布置使得围绕四极的中心轴(z轴)且平行于该轴(平行于轴向或z方向)。
[0102] 可替选地，如在图1B中示意性所示，四极装置3(例如四极离子阱)可以包括三个电极，例如一个环形电极和两个“端盖”电极。该四极装置可以包括任何合适数量的其它电极(未示出)。
[0103] 对于四极装置3的其它布置方式将为可行的。
[0104] 在操作中，可以将一个或多个驱动电压施加于四极装置3的电极，例如通过电压源10，使得在该四极装置内具有在预期质荷比范围内的质荷比的离子将占用该四极装置内的稳定轨迹(即将径向地或以其它方式被限制)，因此将被保持在该装置内和/或被该装置向前传输。具有在该质荷比范围之外的质荷比的离子将占用该四极装置内的不稳定轨迹，因此将被丢弃和/或基本上被衰减。
[0105] 一个或多个驱动电压可以包括将具有引起至少一些离子被保持(例如，径向地或以其它方式被限制)在四极装置内的效果的任何合适的驱动电压。该驱动电压可以包括重复电压波形，且可以以任何合适方式施加于四极装置的电极中的任一者或多者。
[0106] 该重复电压波形可以包括RF电压，可选地连同DC偏压一起。可替选地，该重复电压波形可以包括正方形或矩形波形。针对该重复电压波形来说也将可能的是包括脉冲EC波形、三相矩形波形、三角形波形、锯齿状波形、梯形波形等。
[0107] 如图1A所示，图1A的四极装置3的每对相对电极可以被电连接和/或可以设有相同驱动电压。可以将电压波形的第一相位施加于多对相对电极之一，以及可以将电压波形的相反相位(180°反相)施加于另一对电极。可替选地，可以将电压波形施加于相对电极中的仅一者。可以按预期选择电压波形的振幅、频率和/或波形。
[0108] 如图1B所示，可以将电压波形施加于四极离子阱的环形电极。附加地或可替选地，可以将电压波形和/或一个或多个其它电压施加于端盖电极之一或二者。可以按预期选择电压的振幅、频率和/或波形。
[0109] 根据各个实施方式，例如在第一时间段期间，在第一操作模式下操作四极装置，然后例如在第二时间段期间，在不同的第二操作模式下操作四极装置。
[0110] 在第一操作模式下，将一个或多个第一电压施加于四极装置，使得在初始稳定区域中操作四极装置且使得至少一些离子在四极装置内为稳定的(例如，径向地或以其它方式被限制)。即，使得四极装置内的至少一些离子相对于初始稳定区域为稳定的，即，使得至少一些离子占用四极装置内的稳定轨迹，因此被保持在该装置内和/或被该装置向前传输。
[0111] 在第二操作模式下，将一个或多个不同的第二电压施加于四极装置，使得在不同稳定区域中操作四极装置且使得在第一操作模式下在四极装置内稳定的离子中的至少一些离子在第二操作模式下在四极装置内为稳定的(例如，径向地或以其它方式被限制)。即，使得相对于初始稳定区域稳定的离子中的至少一些离子相对于不同稳定区域为稳定的，即，使得这些离子中的至少一些离子在四极装置内保持稳定轨迹(但是相比于第一操作模式占用不同的稳定轨迹)，因此被保持在该装置内和/或被该装置向前传输。
[0112] 初始稳定区域可以包括任何合适的稳定区域。初始稳定区域可以包括离子接受度相对高和/或捕获效率相对高和/或边缘场相对降低和/或无辐散的稳定区域(例如相比于不同稳定区域)。初始稳定区域可以包括相对低级的稳定区域，诸如第一稳定区域(即最低级稳定区域)。相应地，当在第一操作模式下操作四极装置时，进入(因此通过)该四极装置的离子的接受和/或捕获和/或传输可以相对增加(例如，相对于当在第二操作模式下操作该装置时)。
[0113] 该不同稳定区域可以包括任何合适的稳定区域，只要不同于初始稳定区域即可。该不同稳定区域可以包括为了实现给定分辨率所需的RF周期的数量减小和/或改善峰形的稳定区域(例如相比于初始稳定区域)。
[0114] 该不同稳定区域可以不同于初始稳定区域，因为该不同稳定区域为不同等级的稳定区域。例如，该不同稳定区域可以包括相对高级的稳定区域(例如，除了第一稳定区域之外的稳定区域)。如上所述，这类稳定区域可以引起相对低的离子接受度和/或捕获效率和/或辐散边缘场(例如相比于较低级稳定区域，诸如第一稳定区域)，但是可以在其它方面为有用的且有益的。
[0115] 可以选择初始稳定区域和/或不同稳定区域(即，可以选择第一电压和/或第二电压)，使得当在初始稳定区域和不同稳定区域二者中操作四极装置时，至少一些离子占用四极装置内的稳定轨迹，因此当随后在初始稳定区域和不同稳定区域中操作该装置时，至少一些离子被保持在该装置内和/或被该装置向前传输。
[0116] 如上所述，施加于四极装置的一个或多个第一电压可以包括第一重复(RF)电压波形，和/或施加于四极装置的一个或多个第二电压可以包括第二重复(RF)电压波形。
[0117] 在第二操作模式下施加于四极装置的一个或多个第二电压可以不同于在第一操作模式下施加于四极装置的一个或多个第一电压，且可以以任何合适方式不同。一个或多个第二电压可以在电压波形的一个或多个振幅、频率、占空比、形状、和/或类型方面上不同于一个或多个第一电压。相应地，在第二操作模式下操作四极装置可以包括：改变施加的电压波形的一个或多个振幅、频率、占空比、形状、和/或类型中的一者或多者或全部。
[0119] 改变脉冲电压振幅具有使工作点移动跨过稳定区域的效果，且允许四极装置的操作从稳定性图上的任一点移动到任一其它点。然而，例如在电子器件等方面，可具有挑战性的是，例如在(RF)电压波形的时间标度上快速地显著改变数字脉冲电压(即从一个脉冲到下一个脉冲)。
[0120] 因此，根据各个实施方式，施加的电压脉冲振幅(即，第一电压波形和第二电压波形的一个或多个振幅)保持基本相同。在该情况下，可以使用频率、占空比和/或波形操纵之一或组合来促成稳定性图上的转变，例如同时将电压脉冲保持处于固定振幅。因此，根据各个实施方式，在第二操作模式下操作四极装置包括：改变施加的电压波形的频率、占空比、形状、和/或类型中的一者或多者或全部。
[0121] 附加地或可替选地，可以将施加的电压波形的频率、占空比、形状、和/或类型中的任何一者或多者在两个波形之间保持恒定(同时改变施加的电压波形的振幅、频率、占空比、形状、和/或类型中的至少一者)。
[0122] 根据各个实施方式，相对于初始稳定区域稳定的至少一些离子包括感兴趣的离子，例如在第一质荷比范围内。
[0123] 相对于不同稳定区域稳定的至少一些离子可以包括感兴趣的离子，例如在第二质荷比范围内。第二质荷比范围可以与第一质荷比范围相同或可以比第一质荷比范围窄。第二质荷比范围可以被第一质荷比范围所包含。第二质荷比范围也可以大于第一质荷比范围。
[0124] 当在第一操作模式下操作四极装置时，即当将一个或多个第一电压施加于四极装置时，可以将离子传递到四极装置中和/或可以在四极装置中产生离子。如上所述，传递到四极装置中和/或在四极装置中产生的离子中的至少一些或全部可以经历基本上提高的接受度和/或捕获效率和/或基本上减小的边缘场(例如，相对于当在第二操作模式下操作四极装置时)。
[0125] 在第一操作模式下操作四极装置所经历的(第一)时间段可以具有任何合适的持续时间。该第一时间段可以足够长以允许至少一些离子冷却(例如，在四极装置为四极离子阱或线性离子阱的情况下)。附加地或可替选地(例如，在四极装置为四极滤质器或线性离子阱的情况下)，该第一时间段可以足够长以允许离子行进特定(所选)轴向距离(例如，从四极的入口所测量)进入四极装置中。可以选择特定距离，使得当将四极装置切换到在第二操作模式下操作时，由离子中的至少一些或全部所经历的电场与四极电场基本相同，即，离子可以足够远离四极的入口，使得边缘场效应为可忽略不计的。在各个实施方式中，特定距离可以为毫米或几十毫米级别。
[0126] 可以按预期选择在四极装置中传递、释放或产生离子与将四极装置切换到在第二操作模式下操作之间的时间延迟(第一时间段的持续时间)。在各个实施方式中，该时间延迟可以为μs、几十μs、几百μs或几千μs级别。
[0127] 当在第一操作模式下操作四极装置时传递到四极装置中的离子可以包括一束离子(的一部分)，该束离子例如为可例如由离子源或以其它方式产生的一束基本连续的离子。相应地，可以连续地产生在四极装置中产生的离子。在这些实施方式中，当在第二操作模式下操作四极装置时引入到四极装置的离子可以经历相对低的进入四极装置中的接受度和/或在四极装置中的捕获效率和/或通过四极装置的传输，但是当在第一操作模式下操作四极装置时引入到四极装置的离子可以经历相对高的进入四极装置中的接受度和/或在四极装置中的捕获效率和/或通过四极装置的传输。相应地，在这些实施方式中，提高了四极装置中的离子的整体接受度和/或捕获效率和/或传输。
[0128] 在这些实施方式中，可以根据离子的组成控制四极装置在第一操作模式与第二操作模式之间的切换。例如，如果知道或预期感兴趣的离子将存在于特定时间段期间，则当将感兴趣的离子引入到四极装置时可以在第一(高度接受/捕获/传输)操作模式下操作四极装置。
[0129] 根据各个其它实施方式，当在第一操作模式下操作四极装置时引入到四极装置的离子可以包括一包或多包或者离散的离子组。在该情况下，当在第一(高度接受/捕获/传输)操作模式下操作四极装置时，即在第一时间段期间，可以将每包离子引入到四极装置。这可以提高占空比，例如因为可以操作四极装置使得至少一些或每包离子经历相对高的接受度和/或捕获效率和/或减小的边缘场。例如，当在第一操作模式下操作四极装置时，可以(总是)将离子引入到四极装置。
[0130] 在这些实施方式中，当在第一操作模式下操作四极装置时，可以例如从一束离子或以其它方式积累或捕获一包离子，然后可以将该包离子传递到四极装置。
[0131] 可以将离子积累在离子阱或者其它积累或捕获区域中。相应地，在各个实施方式中，可以提供离子阱或捕获区域，例如在四极装置的上游。当在第一操作模式下操作四极装置时，可以从离子阱或捕获区域释放一包离子。相应地，可以将一包离子传递到四极装置，使得离子经历大幅提高的接受度和/或捕获效率和/或减小的边缘场。
[0132] 在这些实施方式中，当在第二操作模式下操作四极装置时(在第二时间段期间)，即当另一包离子在四极装置内时，可以将离子积累在离子阱或捕获区域中。
[0133] 一旦已将离子传递到四极装置中或在四极装置中产生离子，则可以将四极装置切换到在第二操作模式下操作，即，可以将一个或多个第二电压施加于四极装置的电极。因此，根据各个实施方式，第二时间段可以紧跟在第一时间段之后。
[0134] 在第二操作模式下操作四极装置所经历的第二时间段可以具有任何合适的持续时间。该第二时间段可以足够长以允许至少一些离子冷却。
[0135] 附加地或可替选地，该第二时间段可以足够长以允许至少一些或全部离子(例如离子包)或者至少一些或全部感兴趣的离子(例如具有感兴趣的质荷比(“m/z”)范围的离子)被四极装置分析和/或穿过四极装置(且由四极装置选择和/或过滤)。
[0136] 一旦至少一些或全部离子(例如离子包)或者至少一些或全部感兴趣的离子(例如具有感兴趣的质荷比(“m/z”)范围的离子)已被四极装置分析和/或已穿过四极装置(即已离开四极装置)，则可以将四极装置切换回到第一操作模式。
[0137] 然后可以将更多离子(例如另一包离子)引入到四极装置中和/或在四极装置中产生更多离子，即，同时经历提高的接受度和/或捕获效率和/或减小的边缘场。
[0138] 可以多次重复该操作，即，可以在第一操作模式与第二操作模式之间多次切换四极装置，以及在第一操作模式下操作四极装置的时间段中的一些或每个时间段期间，可以将离子传递到四极装置中和/或在四极装置中产生离子。
[0139] 因此，根据各个实施方式，该方法包括：在第二操作模式下操作四极装置，然后在第一操作模式下操作四极装置，然后在第二操作模式下操作四极装置(以此类推)。在第二操作模式下操作四极装置的每个时间段期间，可以积累或捕获离子，然后在第一操作模式下操作四极装置的每个后续时间段期间，可以将积累的每包离子传递到四极装置中。这具有提高占空比的效果。
[0140] 根据各个实施方式，数字地施加一个或多个第一电压和/或第二电压，即，一个或多个第一电压和/或第二电压可以包括一个或多个数字驱动电压，以及电压源10可以包括数字电压源。该数字电压源可以配置成将一个或多个驱动电压供应到四极装置的电极。将如下文更详细地描述，根据各个实施方式的数字驱动电压的使用促进在四极装置的操作中提高的灵活性，以及例如促进在改变和/或启动一个或多个驱动电压上的精确的且基本瞬间的控制。
[0141] 如图1A和图1B所示，根据各个实施方式，可以提供控制系统11。电压源10可以受控制系统11控制和/或可以形成控制系统11的一部分。该控制系统可以配置成控制四极装置3和/或电压源10的操作，例如以在本文中所描述的各个实施方式的方式。该控制系统10可以包括合适的控制电路，该控制电路配置成引起四极装置3和/或电压源10以在本文中所描述的各个实施方式的方式来操作。该控制系统也可以包括合适的处理电路，该处理电路配置成执行关于在本文中所描述的各个实施方式所需的处理操作和/或后处理操作中的任一者或多者或全部。
[0142] 将领会到，各个实施方式指向一种四极稳定区域跳跃的方法。根据各个实施方式的施加的驱动电压的操纵允许在不同稳定区域之间的瞬间“跳跃”。这可以按多种方式来完成，包括改变如下项中的一者、一些或全部：脉冲电压振幅、频率、占空比、和施加的RF波形。
[0143] 各个实施方式指向一种四极装置，诸如四极离子阱、线性离子阱或四极滤质器，其中，在操作中将驱动电压施加于该装置。
[0144] 当将第一驱动电压施加于装置时，将离子引入到装置和/或在装置内产生离子，从而在第一驱动电压的稳定性图的第一稳定区域中引入和/或创造感兴趣的离子(例如具有在感兴趣的范围内的质荷比)。该驱动电压可以引起将离子径向地限制在装置内和/或根据其质荷比选择或过滤离子。
[0145] 在一段时间之后，改变驱动电压的电压振幅、波形、占空比和/或频率中的一者、一些或全部，从而将感兴趣的离子置于第二驱动电压的稳定性图的不同稳定区域中。该第二驱动电压可以引起将离子径向地限制在装置内和/或根据其质荷比选择或过滤离子。
[0146] 在将本文中所描述的技术应用在离子阱(例如3D或线性阱)中的实施方式中，可以在稳定区域转变之前和之后提供一段冷却时间。例如，可以将离子引入到一个稳定区域中的阱、允许离子冷却、然后使离子跳跃到更高稳定区域、再次允许离子冷却、以及然后例如分析离子(通过任何合适的且预期的方法)。这将具有在装置内提高离子保留的效果。
[0147] 在将本文中所描述的技术应用于四极质滤器的实施方式中，当运送离子穿过四极装置时，可以应用转变。在该情况下，可以以包注入离子。一旦离子已移动到四极中足够远(该场与2D四极场基本相同)，即离子足够远离四极的入口(边缘场效应为可忽略不计的)，则可以应用转变。这将具有在装置内提高离子保留的效果。
[0148] 图2示出根据各个实施方式的可应用于四极装置(诸如线性离子阱)的电极的矩形脉冲波形的示例。
[0149] 如图2所示，对于电压波形的每一单个时段T，在时间Td内施加正电压U1，然后在时段T的其余时间内(即在T(1-d)内)施加负电压U2。将理解，这是四极电压，例如使得重复地将在图2中所示的波形施加于图1A的四极装置的一对相对棒电极，以及重复地将相反版本施加于另一对棒电极。也将可能的是将该波形施加于多对电极中的仅一对。可以重复地将图2中所示的波形施加于图1B的四极装置的电极中的一者或多者，诸如环形电极。
[0150] 图2的波形的“占空比”被定义为施加正电压U1所经历的时间段T的比例d。
[0151] 图3A示出用于图2的电压波形的稳定性图，其中，占空比d＝0.3，以及图3B示出用于图2的电压波形的稳定性图，其中，占空比d＝0.6。在这些图上使用注释“稳定带在x上的编号”-“稳定带在y上的编号”标记稳定区域。因此，按该注释将有用的第一稳定区域标为1-1。
[0152] 用于绘制稳定性图的稳定性参数q和a被定义为：
[0153] q＝fac×0.5×(U1-U2)，以及
[0154] a＝fac×(U1+U2)
[0155] 其中，U1和U2为两个数字脉冲振幅(在图2中定义)， z为离子上的电荷的数量，e为元电荷，f为RF频率，r0为四极的场半径，以及m为离子的质量。
[0156] 图4示出用于d＝0.3脉冲的1-1稳定区域的放大视图。这之上覆盖的是用于d＝0.6波形的2-1稳定区域的绘图，其中，q和a按因数4被缩小。可以看出，用于d＝0.6波形的2-1稳定区域与用于d＝0.3波形的1-1稳定区域重叠。
[0157] 稳定参数q和a按因数1/f2直接地与施加的脉冲电压相关。因此，如果将d＝0.3脉冲与按一半频率运行的d＝0.6脉冲相比较，则针对相同的脉冲电压值存在重叠的稳定区域。
[0158] 考虑到在d＝0.3脉冲的1-1稳定区域内的点q＝0.48和a＝0.355，对于1MHz的驱动频率，这导致用于质量为100的离子(用于四极场半径r0＝5.33mm)的施加脉冲电压U1＝191和U2＝188。在用于d＝0.6波形的2-1稳定区域中的相应点处于q＝1.92和a＝1.42，对于0.5MHz的驱动电压，这导致相同的施加脉冲电压。
[0159] 通常，绘制重叠的缩放稳定区域的能力使相对简单的过程选择初始值q和最终值a，这两个值允许从一个稳定区域跳跃到另一个稳定区域而不改变脉冲电压振幅。从产生重叠所需的缩放因数确定所需的频率变化。
[0160] 图5示出根据各个实施方式的重叠的缩放稳定区域的一些另外的示例，这些示例可以用于执行稳定区域之间的转变。
[0161] 图5A示出用于矩形脉冲波形的1-1稳定区域，其中，d＝0.2。这之上覆盖的是按因数0.16缩放的用于“脉冲EC信号”的1-2稳定区域，其中，N＝6。
[0162] 图6示出用于脉冲EC信号的波形。如图6所示，在波形的每一单个时段T中，在时间段t1内施加第一(正)电压U1，然后在时间段t0内施加零伏特，再次在时间段t1内施加U1，然后在时间段t2内施加第二(负)电压-U2。再次将理解，这是四极电压，例如使得将在图6中所示的波形施加于图1A的四极装置3的一对相对棒电极，以及将相反版本施加于另一对棒电极。也将可能的是将该波形施加于多对电极中的仅一对。可以重复地将图6中所示的波形施加于图1B的四极装置的电极中的一者或多者，诸如环形电极。
[0163] N符号为脉冲的时间比率的缩写。因此，在设置时间t0、t1和t2使得t1＝T/6且t0＝t2＝2T/6的情况下，该波形被称作“N＝6波形”。在设置时间t0、t1和t2使得t1＝t2＝t0＝T/4的情况下，该波形被称作“N＝4波形”。在设置时间t0、t1和t2使得t1＝T/8且t0＝t2＝3T/8的情况下，该波形被称作“N＝8波形”。
[0164] 如图5A所示，如果脉冲EC信号(N＝6)的频率按0.4缩放，则可能在稳定区域之间跳跃而不改变脉冲电压振幅。
[0165] 图5B示出用于N＝4脉冲EC波形的1-1稳定区域和用于N＝8脉冲EC波形的1-2稳定区域。在此，N＝8脉冲EC波形已按因数0.16且另外按因数-1缩放。这有效地意味着将电压值U1和U2互换且将符号颠倒。然而，这两个脉冲电压振幅U1、U2保持不变。再次，图5B示出可能在稳定区域之间跳跃而不改变脉冲电压振幅。
[0166] 以上示例描述了用于区分脉冲波形的稳定区域之间的可能转变，其中，脉冲电压振幅保持恒定。
[0167] 通常，波形类型或占空比的任何变化将导致稳定性图中的变化。因此，根据各个实施方式，在不同稳定区域之间存在几乎不限量的可能转变，其中，脉冲电压保持恒定。
[0168] 在脉冲电压在两个不同操作模式之间不保持恒定的情况下，那么其它转变是可能的，以及通常可以根据各个实施方式实现任何转变。
[0169] 在上文所描述的示例中，已使用了矩形且非对称脉冲EC信号。然而，本文中所描述的各个实施方式不限于矩形脉冲。可以使用任何波形，以及可以通过数字脉冲波形产生或粗略估计任何波形。根据各个实施方式可使用的可能波形包括例如：对称脉冲EC信号、三相矩形脉冲、三角形脉冲、锯齿状脉冲、梯形脉冲等。
[0170] 本文中所描述的各个实施方式涵盖数字波形的任何转变，这导致在四极场的初始稳定区域中稳定的离子转变到在不同稳定区域中为稳定的。如上所述，初始稳定区域可以为1-1稳定区域，这是因为该区域通常具有最高接受度，然而不同的初始稳定区域是可能的。
[0171] 如上所述，根据各个实施方式，选择第一波形和第二波形和/或其设置以将离子从一个稳定区域移动到另一个稳定区域。然而，当改变波形时，即在转变点或时间，不保证稳定性。这是因为离子在转变事件期间经历的波形可以不与第一波形和第二波形中任一者完全相同，例如，该转变(在原理上)为不连续事件。相应地，可出现由于转变事件造成的离子的一些损失。
[0172] 此外，第一电压波形停止和/或第二电压波形开始所处的相位可以在转变期间对离子的稳定性产生影响。
[0173] 相应地，申请人已认识到，在第一电压波形的(单个)周期期间、终止第一电压波形所处的(时间)点(即相位)和/或在第二电压波形的(单个)周期期间、开始第二电压波形所处的(时间)点(即相位)可以对四极装置中的离子的稳定性产生影响。
[0174] 相应地，通过选择(控制)第一电压波形的终止相位和/或第二电压波形的初始相位，可以使四极装置中的离子保留进一步增大或最大化。
[0175] 图7示出在从矩形脉冲波形的1-1稳定区域(d＝0.3)转变到矩形脉冲波形的2-1区域(d＝0.6)(上文所描述)期间针对离子的传输百分比的热图，其被绘制成第一RF波形的终止相位和/或第二RF波形的开始相位的函数。
[0176] 如从图7可以看出，具有跨越2D空间的显著传输变化，其中，第二波形的开始相位为最关键的(在本示例中)。
[0177] 因此，根据各个实施方式，控制(选择)第一电压波形的终止相位和/或第二电压波形的开始(初始)相位，例如从而在第一操作模式与第二操作模式之间的转变期间使在四极装置中的离子保留和/或通过四极装置对离子的传输增大或最大化，即，使离子的稳定性增大或最大化(例如，相对于第一电压波形的终止相位和/或第二电压波形的初始相位的其它可能值)。这可以相对简单地来完成，因为可以完全控制波形，例如使用数字电压源10。
[0178] 第一电压波形的终止相位和/或第二电压波形的开始(初始)相位可以为零或可以大于零。第一电压波形的终止相位和/或第二电压波形的开始(初始)相位可以选自包括如下项的组：(i)0-0.2π；(ii)0.2π-0.4π；(iii)0.4π-0.6π；(iv)0.6π-0.8π；(v)0.8π-π；(vi)π-1.2π；(vii)1.2π-1.4π；(viii)1.4π-1.6π；(ix)1.6π-1.8π；或(x)1.8π-2π弧度。
[0179] 根据各种另外的实施方式，可以在转变时段期间(例如在施加一个或多个第一电压之后以及在施加一个或多个第二电压之前)添加或应用一个或多个附加波形脉冲。例如，可以有益的是提供施加恒定DC电压或不施加脉冲电压(零伏特)的相对短时间。这可以具有在第一操作模式与第二操作模式之间的转变期间进一步使在四极装置中的离子保留和/或通过四极装置对离子的传输增大或最大化(即，使离子的稳定性增大或最大化)的效果。
[0180] 附加地或可替选地，可以有益的是，例如在任一或两个(x和/或y)轴上、在相对较时间内施加一个或多个聚焦脉冲和/或散焦脉冲。这可以在转变期间(例如在施加一个或多个第一电压之后以及在施加一个或多个第二电压之前)完成。一个或多个聚焦脉冲和/或散焦脉冲可以被布置使得减小或扩大离子束或离子包在径向方向上(在x方向和/或y方向上)的位置范围。这可以具有在第一操作模式与第二操作模式之间的转变期间进一步使在四极装置中的离子保留和/或通过四极装置对离子的传输增大或最大化(即，使离子的稳定性增大或最大化)的效果。
[0181] 在离子阱(例如3D或线性阱)中应用本文中所描述的技术的实施方式中，可能有益的是允许在稳定区域转变之前和之后的一段冷却时间。例如，可以将离子引入到一个稳定区域中的阱、允许离子冷却、然后使离子跳跃到更高稳定区域、再次允许离子冷却、以及然后例如分析离子(通过任何合适的且预期的方法)。这将具有在装置内提高离子保留的效果。
[0182] 在将本文中所描述的技术应用于四极滤质器的实施方式中，当运送离子穿过四极装置时，可以应用转变。在该情况下，可以以包注入离子(尽管可以使用连续束，例如当接受占空比的损失时)。一旦离子已移动到四极中足够远(该场与2D四极场基本相同)，即离子足够远离四极的入口(边缘场效应为可忽略不计的)，则可以应用转变。这将具有在装置内提高离子保留的效果。
[0183] 相应地将领会到，各个实施方式指向一种四极装置，诸如四极离子阱、线性离子阱或四极滤质器。在操作中，利用数字脉冲波形驱动装置，将离子引入到装置和/或在装置内产生离子，以及选择驱动电压的初始电压振幅、波形、占空比和/或频率，使得在第一驱动电压的稳定性图的第一稳定区域中引入和/或创造感兴趣的离子(例如具有在感兴趣的范围内的质荷比)。
[0184] 在一段时间之后，改变驱动电压的电压振幅、波形、占空比和/或频率中的一者、一些或全部，从而将感兴趣的离子置于第二驱动电压的稳定性图的不同稳定区域中。
[0185] 根据各个实施方式，脉冲电压振幅可以保持恒定。
[0186] 根据各个实施方式，可以选择这两个波形的终止相位和/或开始相位，以便使传输增大或最大化。
[0187] 根据各个实施方式，可以提供零施加电压的短持续时间，和/或可以在任一或两个(x或y)轴上应用聚焦脉冲或脉冲序列。
[0188] 本文中所描述的各个实施方式允许四极装置在更高稳定区域中操作，而无与将离子注入到在这些区域中操作的四极中相关联的传输和/或选择的损失。
[0189] 根据各个实施方式，四极装置可以为分析仪器的一部分，该分析仪器诸如质量和/或离子迁移谱仪。该分析仪器可以按任何合适方式来配置。
[0190] 图8示出包括离子源1、在离子源1下游的离子积累区域2、在积累区域2下游的四极装置3(其可以为四极滤质器的形式)、和在四极3下游的检测器4的实施方式。
[0191] 图9示出串联四极布置方式，其包括在四极装置3下游的CID池或其它分裂装置5、在分裂装置5下游的第二积累区域6、和在第二积累区域6下游的第二四极7。
[0192] 图10示出四极-飞行时间(Quadrupole-Time-of-Flight，Q-TOF)实施方式，其包括在四极装置3与检测器4之间的正交加速飞行时间质量分析仪8。
[0193] 根据各个实施方式，可以将离子在作为包释放到四极装置3中之前存储在积累区域2中。对于高的进来的离子流，可以存在关于积累区域2的过度充盈的问题。来自捕获离子的空间电荷效应可以导致后续四极装置3的性能下降(例如由于相位空间扩展)，或在积累区域2自身中的离子损失，这导致减小的敏感度和/或质量歧视效应。
[0194] 图11示出将滤波器9放置在积累区域2之前的实施方式。滤波器9可以用于控制积累区域2中的电荷水平。根据各个实施方式的滤波器的示例包括：四极滤质器、离子迁移率装置、微分迁移率分析(Differential Mobility Analysis，DMA)装置、场非对称波形离子迁移谱(Field Asymmetric-Waveform Ion-Mobility Spectrometry，FAIMS)装置、微分迁移谱(Differential Mobility Spectrometry，DMS)装置、热电离质谱(Thermal Ionisation Mass Spectrometry，TIMS)等。
[0195] 根据各个实施方式，如本文中所公开的四极装置3可以按其它配置来操作，例如，在一个或多个四极装置的上游或下游具有不同的分析仪或离子分离器(例如离子迁移率分离器)或解离装置。
[0196] 尽管主要在将(单一)四极电压施加于四极装置的方面描述了上述实施方式，但是也将可能的是将一个或多个附加四极电压和/或双极电压施加于四极装置。
[0197] 因此，一个或多个第一电压和/或第二电压(且第一重复电压波形和/或第二重复电压波形)可以包括一个或多个四极重复电压波形，可选地连同一个或多个双极重复电压波形一起。
[0198] 可以通过将重复电压波形的相同相位应用于四极装置的相对电极以及通过将重复电压波形的相反相位应用于相邻电极而将四极重复电压波形应用于四极装置(例如，如上所述)。可以通过将重复电压波形的相反相位应用于四极装置的多对(一对或两对)相对电极(以及可选地通过将重复电压波形的相同相位应用于多对相邻电极)而将双极重复电压波形应用于四极装置。
[0199] 可以按预期选择一个或多个附加四极电压和/或双极电压的振幅和/或频率。
[0200] 根据各个实施方式，一个或多个附加四极电压和/或双极电压可以具有改变稳定性图的效果，例如从而添加不稳定的带。先前的稳定区域可以被不稳定的带平分。这可以导致(先前的)稳定区域分为多个更小的稳定区域，即许多更小的“稳定的岛”。
[0201] 申请人已发现，在这类稳定岛(例如，这类稳定岛可以由先前的第一稳定区域或更高级稳定区域形成)内存在与操作四极装置相关联的、例如在离子喷射的峰形和/或速度方面的益处。
[0202] 因此，根据各个实施方式，可以如上所述操作四极装置，但是在第二(和/或第一)操作模式下操作四极装置包括：将一个或多个附加四极波形和/或双极波形应用于四极装置。
[0203] 图12A示出用于矩形脉冲波形的2-1稳定区域，其中，d＝0.6。图12B示出用于矩形脉冲波形的2-1稳定区域，其中，d＝0.6，在主波形频率的1/4处应用附加四极波形(电压振幅＝0.01q)。可以看出，先前稳定区域(在图12A中所示)分裂为多个更小的稳定区域或岛。
[0204] 如上所述，图4示出从用于矩形脉冲波形的第一稳定区域(d＝0.3)到2-1稳定区域(如图12A所示)的稳定区域跳跃。可以执行相应跳跃以将离子置于在图12B中所示的2-1稳定区域中形成的稳定岛之一中。
[0205] 也可以使用或代替使用附加双极激励，以引起对稳定性图的修改。当应用附加双极波形时，可以仅在一个轴(x或y)上添加不稳定的带。用于具有双极激励的系统的稳定性图的计算在形式上为不可能的，因为场不再纯粹地为四极的。然而，可以使用多种方法产生“有效的”稳定性图。
[0206] 因此，根据各个实施方式，可以在第二操作模式下应用一个或多个附加四极波形和/或双极波形。该一个或多个附加四极波形和/或双极波形可以具有将一个或多个不稳定带引入稳定性图中的效果。
[0207] 尽管主要在施加数字驱动电压方面描述了上述实施方式，但是根据各个实施方式，可以将本文中所描述的技术与共振驱动的四极装置一起使用，例如在此，可以将一个或多个RF电压连同一个或多个DC偏压一起施加于四极装置的电极。
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