常常有必要将离子从可以维持于相对高压的质谱仪的电离区转移到 维持于相对低压的质量分析器。已知道使用一个或多个射频(RF)离子 引导器将离子从电离区输送到质量分析器。已知道在约10-3-1mbar的中 压下运转RF离子引导器。
还知道在存在非均匀AC或RF电场的情况下带电粒子或离子上的时 间平均力能将带电粒子或离子加速到电场较弱的区。电场的最小值常称为 伪势谷或阱。已知的RF离子引导器以如下方法利用此现象：布置成使伪 势谷或阱沿着RF离子引导器的中心轴生成或产生，使得离子被径向限制 于RF离子引导器中心。
已知的RF离子引导器被用作一种高效地限制离子并且将离子从一个 区输送到另一区的手段。沿着已知的RF离子引导器的中心轴的电势轮廓 基本上恒定，因此已知的RF离子引导器以最小延迟并且对不同种离子无 区别地输送所有离子。

希望提供了一种改进的质谱仪。
根据本发明的一方面，提供了一种质量分析器，该质量分析器包括：
包括多个电极的离子引导器；
用于将AC或RF电压施加到多个电极中的至少一些电极，使得在使 用时沿着离子引导器的轴向长度的至少一部分产生多个轴向时间平均的 或伪的势垒、沟槽或阱的装置；以及
用于沿着和/或经过离子引导器的轴向长度的至少一部分驱动或驱策 离子，使得在一工作模式下质荷比在第一范围内的离子退出离子引导器而 质荷比在不同的第二范围内的离子由多个轴向时间平均的或伪的势垒、沟 槽或阱轴向捕获或限制于离子引导器内的装置。
应当理解，质量分析器涉及一种根据离子的质荷比而不是某种其它特 性如离子迁移率或离子迁移率随电场强度的变化率来分离离子的设备。
第一范围和/或第二范围优选地选自于：(i)＜100；(ii)100-200；(iii) 200-300；(iv)300-400；(v)400-500；(vi)500-600；(vii)600-700；(viii) 700-800；(ix)800-900；(x)900-1000；以及(xi)＞1000。
用于将AC或RF电压施加到多个电极中的至少一些电极的装置优选 地被布置成和适合于使得沿着离子引导器的轴向长度的至少1％、5％、 10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100 ％产生多个轴向时间平均的或伪的势垒、沟槽或阱。
优选地沿着离子引导器的中心纵轴的至少1％、5％、10％、20％、 30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％产生或提供 多个轴向时间平均的或伪的势垒、沟槽或阱。
多个轴向时间平均的或伪的势垒、沟槽或阱优选地在离开离子引导器 的中心纵轴的径向方向上伸展至少r毫米，其中r选自于：(i)＜1；(ii) 1-2；(iii)2-3；(iv)3-4；(v)4-5；(vi)5-6；(vii)6-7；(viii)7-8；(ix) 8-9；(x)9-10；以及(xi)＞10。根据优选实施例，轴向时间平均的或伪 的势垒或沟槽的幅度、高度或深度在离开中心纵轴的径向方向上基本上恒 定。
根据优选实施例，对于质荷比落在范围1-100、100-200、200-300、 300-400、400-500、500-600、600-700、700-800、800-900或900-1000内 的离子，轴向时间平均的或伪的势垒或沟槽的至少1％、5％、10％、20 ％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％的幅度、 高度或深度选自于：(i)＜0.1V；(ii)0.1-0.2V；(iii)0.2-0.3V；(iv)0.3-0.4V； (v)0.4-0.5V；(vi)0.5-0.6V；(vii)0.6-0.7V；(viii)0.7-0.8V；(ix)0.8-0.9V； (x)0.9-1.0V；(xi)1.0-1.5V；(xii)1.5-2.0V；(xiii)2.0-2.5V；(xiv)2.5-3.0V； (xv)3.0-3.5V；(xvi)3.5-4.0V；(xvii)4.0-4.5V；(xviii)4.5-5.0V；(xix) 5.0-5.5V；(xx)5.5-6.0V；(xxi)6.0-6.5V；(xxii)6.5-7.0V；(xxiii)7.0-7.5V； (xxiv)7.5-8.0V；(xxv)8.0-8.5V；(xxvi)8.5-9.0V；(xxvii)9.0-9.5V； (xxviii)9.5-10.0V；以及(xxix)＞10.0V。
根据一个实施例，在使用时沿着离子引导器的轴向长度每厘米提供或 产生至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个轴向时间平均的或伪的势 垒、沟槽或阱。
多个轴向时间平均的或伪的势垒、沟槽或阱优选地沿着离子引导器的 轴向长度具有与多个电极的轴向位置基本上相对应的最小值。多个轴向时 间平均的或伪的势垒、沟槽或阱优选地沿着离子引导器的轴向长度具有位 于优选地与邻近电极之间轴向距离或间距的基本上50％基本上相对应的 轴向位置的最大值。优选地，多个轴向时间平均的或伪的势垒、沟槽或阱 具有对于具有特定质荷比的离子而言为基本上相同高度、深度或幅度的最 小值和/或最大值，并且其中最小值和/或最大值具有与多个电极的轴向位 移或间距基本上相同的周期性。根据优选实施例，对每个电极优选地产生 或形成一个轴向伪势阱。优选地形成轴向伪势垒、沟槽或阱的规则周期性 列，该规则周期性列优选地与构成离子引导器的电极之间的轴向间隔具有 相同的周期性。
根据一个实施例，质量分析器的周期时间可以选自于：(i)＜1ms；(ii) 1-10ms；(iii)10-20ms；(iv)20-30ms；(v)30-40ms；(vi)40-50ms；(vii) 50-60ms；(viii)60-70ms；(ix)70-80ms；(x)80-90ms；(xi)90-100ms； (xii)100-200ms；(xiii)200-300ms；(xiv)300-400ms；(xv)400-500ms； (xvi)500-600ms；(xvii)600-700ms；(xviii)700-800ms；(xix)800-900ms； (xx)900-1000ms；(xxi)1-2s；(xxii)2-3s；(xxiii)3-4s；(xxiv)4-5s； 以及(xxv)＞5s。
根据优选实施例，多个电极优选地包括具有孔的电极，在使用时离子 穿过这些孔。优选地，电极的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、 50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％具有基本上圆形、矩形、 正方形或椭圆形孔。电极的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、 50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％优选地具有基本上相同尺 寸或基本上相同面积的孔。根据一个可替选实施例，电极的至少1％、5 ％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或 100％具有在沿着离子引导器的轴的方向上尺寸或面积逐渐变大和/或变 小的孔。
电极的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70 ％、80％、90％、95％或100％优选地具有其内直径或尺度选自于以下内 直径或尺度的孔：(i)≤1.0mm；(ii)≤2.0mm；(iii)≤3.0mm；(iv)≤4.0mm； (v)≤5.0mm；(vi)≤6.0mm；(vii)≤7.0mm；(viii)≤8.0mm；(ix)≤9.0mm； (x)≤10.0mm；以及(xi)＞10.0mm。
根据一个实施例，电极的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、 50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％相互间隔开从以下轴向距 离中选择的轴向距离：(i)小于或等于5mm；(ii)小于或等于4.5mm； (iii)小于或等于4mm；(iv)小于或等于3.5mm；(v)小于或等于3mm； (vi)小于或等于2.5mm；(vii)小于或等于2mm；(viii)小于或等于1.5mm； (ix)小于或等于1mm；(x)小于或等于0.8mm；(xi)小于或等于0.6mm； (xii)小于或等于0.4mm；(xiii)小于或等于0.2mm；(xiv)小于或等于 0.1mm；以及(xv)小于或等于0.25mm。
优选地，多个电极中的至少一些电极包括孔，且孔的内直径或尺度与 相邻电极之间的中心到中心轴向间隔之比选自于：(i)＜1.0；(ii)1.0-1.2； (iii)1.2-1.4；(iv)1.4-1.6；(v)1.6-1.8；(vi)1.8-2.0；(vii)2.0-2.2；(viii) 2.2-2.4；(ix)2.4-2.6；(x)2.6-2.8；(xi)2.8-3.0；(xii)3.0-3.2；(xiii)3.2-3.4； (xiv)3.4-3.6；(xv)3.6-3.8；(xvi)3.8-4.0；(xvii)4.0-4.2；(xviii)4.2-4.4； (xix)4.4-4.6；(xx)4.6-4.8；(xxi)4.8-5.0；以及(xxii)＞5.0。
电极的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70 ％、80％、90％、95％或100％优选地具有从以下厚度或轴向长度中选择 的厚度或轴向长度：(i)小于或等于5mm；(ii)小于或等于4.5mm；(iii) 小于或等于4mm；(iv)小于或等于3.5mm；(v)小于或等于3mm；(vi) 小于或等于2.5mm；(vii)小于或等于2mm；(viii)小于或等于1.5mm； (ix)小于或等于1mm；(x)小于或等于0.8mm；(xi)小于或等于0.6mm； (xii)小于或等于0.4mm；(xiii)小于或等于0.2mm；(xiv)小于或等于 0.1mm；以及(xv)小于或等于0.25mm。
根据一个次优选实施例，离子引导器可以包括分段杆集离子引导器。 例如，离子引导器可以包括分段四极、六极或八极离子引导器或具有多于 八个分段杆集的离子引导器。根据一个实施例，离子引导器可以包括具有 从以下横截面中选择的横截面的多个电极：(i)近似或基本上圆形横截面； (ii)近似或基本上双曲面；(iii)弓形或部分圆形横截面；(iv)近似或 基本上矩形横截面；以及(v)近似或基本上正方形横截面。
根据另一实施例，离子引导器可以包括多个板电极，其中沿着离子引 导器的轴向长度布置多组电极。每组电极优选地包括第一电极和第二电 极，其中第一和第二电极优选地基本上在同一平面上布置并且优选地在离 子引导器的中心纵轴的任一侧布置。质量分析器优选地包括用于将DC电 压或电势施加到第一和第二电极以便在第一径向方向上限制离子于离子 引导器内的装置。
每组电极优选地还包括第三电极和第四电极，其中第三和第四电极优 选地基本上在与第一和第二电极相同的平面上布置并且优选地以与第一 和第二电极不同的取向在离子引导器的中心纵轴的任一侧布置。用于施加 AC或RF电压的装置优选地被布置成将AC或RF电压施加到第三和第 四电极以便在第二径向方向上限制离子于离子引导器内。根据此实施例， 优选地由DC或静电电场在第一径向方向上限制离子，且优选地由随时间 变化的或非均匀的AC或RF电场在第二径向方向上限制离子。第二径向 方向优选地与第一径向方向基本上正交。轴向相邻电极优选地被供给有 AC或RF电压的相反相。
根据优选实施例，用于施加AC或RF电压的装置优选地被布置成将 AC或RF电压施加到多个电极的至少10％、20％、30％、40％、50％、 60％、70％、80％、90％、95％或100％。
AC或RF电压优选地具有从以下幅度中选择的幅度：(i)＜50V峰- 峰值；(ii)50-100V峰-峰值；(iii)100-150V峰-峰值；(iv)150-200V 峰-峰值；(v)200-250V峰-峰值；(vi)250-300V峰-峰值；(vii)300-350V 峰-峰值；(viii)350-400V峰-峰值；(ix)400-450V峰-峰值；(x)450-500V 峰-峰值；以及(xi)＞500V峰-峰值。AC或RF电压优选地具有从以 下频率中选择的频率：(i)＜100kHz；(ii)100-200kHz；(iii)200-300kHz； (iv)300-400kHz；(v)400-500kHz；(vi)0.5-1.0MHz；(vii)1.0-1.5MHz； (viii)1.5-2.0MHz；(ix)2.0-2.5MHz；(x)2.5-3.0MHz；(xi)3.0-3.5MHz； (xii)3.5-4.0MHz；(xiii)4.0-4.5MHz；(xiv)4.5-5.0MHz；(xv)5.0-5.5MHz； (xvi)5.5-6.0MHz；(xvii)6.0-6.5MHz；(xviii)6.5-7.0MHz；(xix) 7.0-7.5MHz；(xx)7.5-8.0MHz；(xxi)8.0-8.5MHz；(xxii)8.5-9.0MHz； (xxiii)9.0-9.5MHz；(xxiv)9.5-10.0MHz；以及(xxv)＞10.0MHz。
离子引导器可以包括n个轴向段，其中n选自于：(i)1-10；(ii)11-20； (iii)21-30；(iv)31-40；(v)41-50；(vi)51-60；(vii)61-70；(viii) 71-80；(ix)81-90；(x)91-100；以及(xi)＞100。每个轴向段可以包括 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、 19、20或＞20个电极。轴向段的至少1％、5％、10％、20％、30％、40 ％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％的轴向长度优选地选 自于：(i)＜1mm；(ii)1-2mm；(iii)2-3mm；(iv)3-4mm；(v)4-5mm； (vi)5-6mm；(vii)6-7mm；(viii)7-8mm；(ix)8-9mm；(x)9-10mm； 以及(xi)＞10mm。轴向段的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、 50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％之间的间隔优选地选自于： (i)＜1mm；(ii)1-2mm；(iii)2-3mm；(iv)3-4mm；(v)4-5mm；(vi) 5-6mm；(vii)6-7mm；(viii)7-8mm；(ix)8-9mm；(x)9-10mm；以及 (xi)＞10mm。
离子引导器优选地具有从以下长度中选择的长度：(i)＜20mm；(ii) 20-40mm；(iii)40-60mm；(iv)60-80mm；(v)80-100mm；(vi)100-120mm； (vii)120-140mm；(viii)140-160mm；(ix)160-180mm；(x)180-200mm； 以及(xi)＞200mm。离子引导器优选地至少包括：(i)10-20个电极；(ii) 20-30个电极；(iii)30-40个电极；(iv)40-50个电极；(v)50-60个电极； (vi)60-70个电极；(vii)70-80个电极；(viii)80-90个电极；(ix)90-100 个电极；(x)100-110个电极；(xi)110-120个电极；(xii)120-130个电 极；(xiii)130-140个电极；(xiv)140-150个电极；或(xv)＞150个电极。
根据一个实施例，用于沿着离子引导器的长度驱动或驱策离子的装置 包括用于将一个或多个瞬态DC电压或电势或DC电压或电势波形施加到 电极的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、 80％、90％、95％或100％的装置。一个或多个瞬态DC电压或电势或 DC电压或电势波形优选地产生：(i)位垒或势垒；(ii)势阱；(iii)多个 位垒或势垒；(iv)多个势阱；(v)位垒或势垒与势阱的组合；或(vi)多 个位垒或势垒与多个势阱的组合。根据一个实施例，一个或多个瞬态DC 电压或电势波形优选地包括重复的波形或方波。所产生的轴向势阱、势垒 或位垒优选地为与伪势阱相对的真实轴向势阱、势垒或位垒。
优选地在使用时沿着离子引导器的长度平移多个真实轴向DC势阱， 或者优选地沿着离子引导器的轴向长度向电极递进地施加多个瞬态DC 电势或电压。
根据优选实施例，质量分析器优选地包括第一装置，第一装置被布置 成和适合于逐渐增大、逐渐减小、逐渐变化、扫描、线性增大、线性减小、 以阶跃、递进或其它方式增大或者以阶跃、递进或其它方式减小一个或多 个瞬态DC电压或电势或DC电压或电势波形的幅度、高度或深度。第一 装置优选地被布置成和适合于在时间段t1内将一个或多个瞬态DC电压或 电势或DC电压或电势波形的幅度、高度或深度逐渐增大、逐渐减小、逐 渐变化、扫描、线性增大、线性减小、以阶跃、递进或其它方式增大或者 以阶跃、递进或其它方式减小x1伏。优选地，x1选自于：(i)＜0.1V；(ii) 0.1-0.2V；(iii)0.2-0.3V；(iv)0.3-0.4V；(v)0.4-0.5V；(vi)0.5-0.6V； (vii)0.6-0.7V；(viii)0.7-0.8V；(ix)0.8-0.9V；(x)0.9-1.0V；(xi)1.0-1.5V； (xii)1.5-2.0V；(xiii)2.0-2.5V；(xiv)2.5-3.0V；(xv)3.0-3.5V；(xvi) 3.5-4.0V；(xvii)4.0-4.5V；(xviii)4.5-5.0V；(xix)5.0-5.5V；(xx)5.5-6.0V； (xxi)6.0-6.5V；(xxii)6.5-7.0V；(xxiii)7.0-7.5V；(xxiv)7.5-8.0V；(xxv) 8.0-8.5V；(xxvi)8.5-9.0V；(xxvii)9.0-9.5V；(xxviii)9.5-10.0V；以及 (xxix)＞10.0V。优选地，t1选自于：(i)＜1ms；(ii)1-10ms；(iii)10-20ms； (iv)20-30ms；(v)30-40ms；(vi)40-50ms；(vii)50-60ms；(viii)60-70ms； (ix)70-80ms；(x)80-90ms；(xi)90-100ms；(xii)100-200ms；(xiii) 200-300ms；(xiv)300-400ms；(xv)400-500ms；(xvi)500-600ms；(xvii) 600-700ms；(xviii)700-800ms；(xix)800-900ms；(xx)900-1000ms；(xxi) 1-2s；(xxii)2-3s；(xxiii)3-4s；(xxiv)4-5s；以及(xxv)＞5s。
根据一个实施例，质量分析器可以包括第二装置，第二装置被布置成 和适合于逐渐增大、逐渐减小、逐渐变化、扫描、线性增大、线性减小、 以阶跃、递进或其它方式增大或者以阶跃、递进或其它方式减小向电极施 加一个或多个瞬态DC电压或电势或DC电势或电压波形的速度或速率。 第二装置优选地被布置成和适合于在时间段t2内将向电极施加一个或多 个瞬态DC电压或电势或DC电压或电势波形的速度或速率逐渐增大、逐 渐减小、逐渐变化、扫描、线性增大、线性减小、以阶跃、递进或其它方 式增大或者以阶跃、递进或其它方式减小x2米/秒。优选地，x2选自于： (i)＜1；(ii)1-2；(iii)2-3；(iv)3-4；(v)4-5；(vi)5-6；(vii)6-7； (viii)7-8；(ix)8-9；(x)9-10；(xi)10-11；(xii)11-12；(xiii)12-13； (xiv)13-14；(xv)14-15；(xvi)15-16；(xvii)16-17；(xviii)17-18； (xix)18-19；(xx)19-20；(xxi)20-30；(xxii)30-40；(xxiii)40-50； (xxiv)50-60；(xxv)60-70；(xxvi)70-80；(xxvii)80-90；(xxviii)90-100； (xxix)100-150；(xxx)150-200；(xxxi)200-250；(xxxii)250-300；(xxxiii) 300-350；(xxxiv)350-400；(xxxv)400-450；(xxxvi)450-500；以及(xxxvii) ＞500。优选地，t2选自于：(i)＜1ms；(ii)1-10ms；(iii)10-20ms；(iv) 20-30ms；(v)30-40ms；(vi)40-50ms；(vii)50-60ms；(viii)60-70ms； (ix)70-80ms；(x)80-90ms；(xi)90-100ms；(xii)100-200ms；(xiii) 200-300ms；(xiv)300-400ms；(xv)400-500ms；(xvi)500-600ms；(xvii) 600-700ms；(xviii)700-800ms；(xix)800-900ms；(xx)900-1000ms；(xxi) 1-2s；(xxii)2-3s；(xxiii)3-4s；(xxiv)4-5s；以及(xxv)＞5s。
根据一个次优选实施例，质量分析器可以包括第三装置，第三装置被 布置成和适合于逐渐增大、逐渐减小、逐渐变化、扫描、线性增大、线性 减小、以阶跃、递进或其它方式增大或者以阶跃、递进或其它方式减小向 电极施加的AC或RF电压的幅度。第三装置优选地被布置成和适合于在 时间段t3内将AC或RF电压的幅度逐渐增大、逐渐减小、逐渐变化、扫 描、线性增大、线性减小、以阶跃、递进或其它方式增大或者以阶跃、递 进或其它方式减小x3伏。优选地，x3选自于：(i)＜50V峰-峰值；(ii) 50-100V峰-峰值；(iii)100-150V峰-峰值；(iv)150-200V峰-峰值； (v)200-250V峰-峰值；(vi)250-300V峰-峰值；(vii)300-350V峰 -峰值；(viii)350-400V峰-峰值；(ix)400-450V峰-峰值；(x)450-500V 峰-峰值；以及(xi)＞500V峰-峰值。优选地，t3选自于：(i)＜1ms； (ii)1-10ms；(iii)10-20ms；(iv)20-30ms；(v)30-40ms；(vi)40-50ms； (vii)50-60ms；(viii)60-70ms；(ix)70-80ms；(x)80-90ms；(xi)90-100ms； (xii)100-200ms；(xiii)200-300ms；(xiv)300-400ms；(xv)400-500ms； (xvi)500-600ms；(xvii)600-700ms；(xviii)700-800ms；(xix)800-900ms； (xx)900-1000ms；(xxi)1-2s；(xxii)2-3s；(xxiii)3-4s；(xxiv)4-5s； 以及(xxv)＞5s。
根据一个实施例，质量分析器可以包括第四装置，第四装置被布置成 和适合于逐渐增大、逐渐减小、逐渐变化、扫描、线性增大、线性减小、 以阶跃、递进或其它方式增大或者以阶跃、递进或其它方式减小向电极施 加的RF或AC电压的频率。第四装置优选地被布置成和适合于在时间段 t4内将向电极施加的RF或AC电压的频率逐渐增大、逐渐减小、逐渐变 化、扫描、线性增大、线性减小、以阶跃、递进或其它方式增大或者以阶 跃、递进或其它方式减小x4MHz。优选地，x4选自于：(i)＜100kHz；(ii) 100-200kHz；(iii)200-300kHz；(iv)300-400kHz；(v)400-500kHz；(vi) 0.5-1.0MHz；(vii)1.0-1.5MHz；(viii)1.5-2.0MHz；(ix)2.0-2.5MHz； (x)2.5-3.0MHz；(xi)3.0-3.5MHz；(xii)3.5-4.0MHz；(xiii)4.0-4.5MHz； (xiv)4.5-5.0MHz；(xv)5.0-5.5MHz；(xvi)5.5-6.0MHz；(xvii)6.0-6.5MHz； (xviii)6.5-7.0MHz；(xix)7.0-7.5MHz；(xx)7.5-8.0MHz；(xxi) 8.0-8.5MHz；(xxii)8.5-9.0MHz；(xxiii)9.0-9.5MHz；(xxiv)9.5-10.0MHz； 以及(xxv)＞10.0MHz。优选地，t4选自于：(i)＜1ms；(ii)1-10ms；(iii) 10-20ms；(iv)20-30ms；(v)30-40ms；(vi)40-50ms；(vii)50-60ms； (viii)60-70ms；(ix)70-80ms；(x)80-90ms；(xi)90-100ms；(xii) 100-200ms；(xiii)200-300ms；(xiv)300-400ms；(xv)400-500ms；(xvi) 500-600ms；(xvii)600-700ms；(xviii)700-800ms；(xix)800-900ms；(xx) 900-1000ms；(xxi)1-2s；(xxii)2-3s；(xxiii)3-4s；(xxiv)4-5s；以及 (xxv)＞5s。
根据一个实施例，可以提供第五装置，第五装置被布置成和适合于逐 渐增大、逐渐减小、逐渐变化、扫描、线性增大、线性减小、以阶跃、递 进或其它方式增大或者以阶跃、递进或其它方式减小向离子引导器的电极 中的至少一些电极施加的并且用以在径向方向上限制离子于离子引导器 内的DC电压或电势的幅度。第五装置优选地被布置成和适合于在时间段 t5内将向所述至少一些电极施加的DC电压或电势的幅度逐渐增大、逐渐 减小、逐渐变化、扫描、线性增大、线性减小、以阶跃、递进或其它方式 增大或者以阶跃、递进或其它方式减小x5伏。优选地，x5选自于：(i)＜0.1V； (ii)0.1-0.2V；(iii)0.2-0.3V；(iv)0.3-0.4V；(v)0.4-0.5V；(vi)0.5-0.6V； (vii)0.6-0.7V；(viii)0.7-0.8V；(ix)0.8-0.9V；(x)0.9-1.0V；(xi)1.0-1.5V； (xii)1.5-2.0V；(xiii)2.0-2.5V；(xiv)2.5-3.0V；(xv)3.0-3.5V；(xvi) 3.5-4.0V；(xvii)4.0-4.5V；(xviii)4.5-5.0V；(xix)5.0-5.5V；(xx)5.5-6.0V； (xxi)6.0-6.5V；(xxii)6.5-7.0V；(xxiii)7.0-7.5V；(xxiv)7.5-8.0V；(xxv) 8.0-8.5V；(xxvi)8.5-9.0V；(xxvii)9.0-9.5V；(xxviii)9.5-10.0V；以及 (xxix)＞10.0V。优选地，t5选自于：(i)＜1ms；(ii)1-10ms；(iii)10-20ms； (iv)20-30ms；(v)30-40ms；(vi)40-50ms；(vii)50-60ms；(viii)60-70ms； (ix)70-80ms；(x)80-90ms；(xi)90-100ms；(xii)100-200ms；(xiii) 200-300ms；(xiv)300-400ms；(xv)400-500ms；(xvi)500-600ms；(xvii) 600-700ms；(xviii)700-800ms；(xix)800-900ms；(xx)900-1000ms；(xxi) 1-2s；(xxii)2-3s；(xxiii)3-4s；(xxiv)4-5s；以及(xxv)＞5s。
根据一个实施例，质量分析器可以包括用于在一工作模式下将离子引 导器维持于从以下压力中选择的压力的装置：(i)＜1.0×10-1mbar；(ii) ＜1.0×10-2mbar；(iii)＜1.0×10-3mbar；以及(iv)＜1.0×10-4mbar。质量分 析器优选地包括用于在一工作模式下将离子引导器维持于从以下压力中 选择的压力的装置：(i)＞1.0×10-3mbar；(ii)＞1.0×10-2mbar；(iii) ＞1.0×10-1mbar；(iv)＞1mbar；(v)＞10mbar；(vi)＞100mbar；(vii) ＞5.0×10-3mbar；(viii)＞5.0×10-2mbar；(ix)10-4-10-3mbar；(x)10-3-10-2mbar； 以及(xi)10-2-10-1mbar。
根据一个次优选实施例，质量分析器可以包括被布置成和适合于逐渐 增大、逐渐减小、逐渐变化、扫描、线性增大、线性减小、以阶跃、递进 或其它方式增大或者以阶跃、递进或其它方式减小经过离子引导器的气流 的装置。
优选地，在一工作模式下离子被布置成基本上以质荷比的逆序退出质 量分析器。离子优选地被布置成被捕获于离子引导器内但是优选地在离子 引导器内基本上不裂解。质量分析器优选地还包括用于在离子引导器内碰 撞冷却或基本上使离子热化的装置。
根据一个次优选实施例，质量分析器还可以包括用于在另外工作模式 下在离子引导器内使离子基本上裂解的装置。
质量分析器优选地包括在离子引导器的入口和/或出口布置的一个或 多个电极，其中在一工作模式下离子优选地以脉冲形式进入和/或退出离 子引导器。
根据本发明的一方面，提供了一种包括如上所述质量分析器的质谱 仪。
质谱仪优选地还包括从以下离子源中选择的离子源：(i)电喷雾电离 (“ESI”)离子源；(ii)大气压光电离(“APPI”)离子源；(iii)大气压 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)大气压电离(“API”) 离子源；(vii)硅上解吸电离(“DIOS”)离子源；(vii)电子冲击(“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)感应耦合等离子体(“ICP”)离子 源；(xiii)快原子轰击(“FAB”)离子源；(xiv)液体二次离子质谱测定 (“LSIMS”)离子源；(xv)解吸电喷雾电离(“DESI”)离子源；以及(xvi) 镍-63放射性离子源。该离子源可以包括连续或脉冲式离子源。
优选地，可以在质量分析器的上游和/或下游布置一个或多个质量过 滤器。一个或多个质量过滤器优选地选自于：(i)四极杆集质量过滤器； (ii)飞行时间质量过滤器或质量分析器；(iii)Wein过滤器；以及(iv) 磁式扇形质量过滤器或质量分析器。
优选地，可以在质量分析器的上游和/或下游布置一个或多个第二离 子引导器或离子捕获器。一个或多个第二离子引导器或离子捕获器优选地 选自于：
(i)多极杆集或分段多极杆集离子引导器或离子捕获器，包括四极 杆集、六极杆集、八极杆集或具有多于八个杆的杆集；
(ii)离子隧道或离子漏斗式离子引导器或离子捕获器，包括具有孔 的多个电极或至少2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90或100 个电极，在使用时离子穿过这些孔，其中电极的至少1％、5％、10％、 15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65 ％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％具有基本上相同尺寸 或面积的孔或者尺寸或面积逐渐变大和/或变小的孔；以及
(iii)平面、板或网电极堆或列，其中平面、板或网电极堆或列包括 多个或至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、 17、18、19或20个平面、板或网电极，或者平面、板或网电极的至少5 ％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、 60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％大致布置于 在使用时离子行进的平面上；以及如权利要求75所述的质谱仪，其中所 述一个或多个第二离子引导器或离子捕获器选自于：
(i)多极杆集或分段多极杆集离子引导器或离子捕获器，包括四极 杆集、六极杆集、八极杆集或具有多于八个杆的杆集；
(ii)离子隧道或离子漏斗式离子引导器或离子捕获器，包括具有孔 的多个电极或至少2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90或100 个电极，在使用时离子穿过这些孔，其中所述电极的至少1％、5％、10 ％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、 65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％具有基本上相同尺 寸或面积的孔或者尺寸或面积逐渐变大和/或变小的孔；
(iii)平面、板或网电极堆或列，其中所述平面、板或网电极堆或列 包括多个或至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、 16、17、18、19或20个平面、板或网电极，或者所述平面、板或网电极 的至少1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、 50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100 ％大致布置于在使用时离子行进的平面上；以及
(iv)离子捕获器或离子引导器，包括沿着离子捕获器或离子引导器 的长度轴向布置的多组电极，其中每组电极包括：(a)第一和第二电极以 及用于将DC电压或电势施加到所述第一和第二电极以便在第一径向方 向上限制离子于所述离子引导器内的装置；以及(b)第三和第四电极以 及用于将AC或RF电压施加到第三和第四电极以便在第二径向方向上限 制离子于所述离子引导器内的装置。
根据优选实施例，第二离子引导器或离子捕获器优选地包括离子隧道 或离子漏斗式离子引导器或离子捕获器，并且其中电极的至少1％、5％、 10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60 ％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％具有从以下内 直径或尺度中选择的内直径或尺度：(i)≤1.0mm；(ii)≤2.0mm；(iii) ≤3.0mm；(iv)≤4.0mm；(v)≤5.0mm；(vi)≤6.0mm；(vii)≤7.0mm；(viii) ≤8.0mm；(ix)≤9.0mm；(x)≤10.0mm；以及(xi)＞10.0mm。
根据优选实施例，第二离子引导器或离子捕获器优选地还包括第二 AC或RF电压装置，第二AC或RF电压装置被布置成和适合于将AC 或RF电压施加到第二离子引导器或离子捕获器的多个电极的至少1％、5 ％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、 60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％以便径向限 制离子于第二离子引导器或离子捕获器内。
第二离子引导器或离子捕获器优选地被布置成和适合于从质量分析 器接收离子束或组并且转换或划分离子束或组，使得在任何特定时间至少 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、 19或20个单独的离子包被限制和/或隔离于第二离子引导器或离子捕获 器内，并且其中每个离子包优选地被单独限制和/或隔离于在第二离子引 导器或离子捕获器中形成的单独的轴向势阱中。
根据一个实施例，质谱仪优选地还包括被布置成和适合于在一工作模 式下向上游和/或下游经过或沿着第二离子引导器或离子捕获器的轴向长 度的至少1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45 ％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或 100％驱策至少一些离子的装置。
质谱仪优选地还包括瞬态DC电压装置，该瞬态DC电压装置被布置 成和适合于将一个或多个瞬态DC电压或电势或一个或多个瞬态DC电压 或电势波形施加到构成第二离子引导器或离子捕获器的电极以便向下游 和/或上游沿着第二离子引导器或离子捕获器的轴向长度的至少1％、5％、 10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60 ％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％驱策至少一些 离子。
根据另一实施例，质谱仪可以包括AC或RF电压装置，该AC或 RF电压装置被布置成和适合于将两个或更多相移AC或RF电压施加到 构成第二离子引导器或离子捕获器的电极以便向下游和/或上游沿着第二 离子引导器或离子捕获器的轴向长度的至少1％、5％、10％、15％、20 ％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、 75％、80％、85％、90％、95％或100％驱策至少一些离子。
质谱仪优选地包括被布置成和适合于将第二离子引导器或离子捕获 器的至少一部分维持于从以下压力中选择的压力的装置：(i) ＞0.0001mbar；(ii)＞0.001mbar；(iii)＞0.01mbar；(iv)＞0.1mbar；(v) ＞1mbar；(vi)＞10mbar；(vii)＞1mbar；(viii)0.0001-100mbar；以及 (ix)0.001-10mbar。
根据一个实施例，质谱仪还可以包括被布置成和适合于通过碰撞诱发 解离(“CID”)来使离子裂解的碰撞、裂解或反应设备。根据一个次优选 实施例，质谱仪可以包括从以下设备中选择的碰撞、裂解或反应设备：(i) 表面诱发解离(“SID”)裂解设备；(ii)电子转移解离裂解设备；(iii)电 子捕获解离裂解设备；(iv)电子碰撞或冲击解离裂解设备；(v)光诱发 解离(“PID”)裂解设备；(vi)激光诱发解离裂解设备；(vii)红外辐射 诱发解离设备；(viii)紫外辐射诱发解离设备；(ix)喷嘴-分液器接口裂 解设备；(x)内源裂解设备；(xi)离子源碰撞诱发解离裂解设备；(xii) 热或温度源裂解设备；(xiii)电场诱发裂解设备；(xiv)磁场诱发裂解设 备；(xv)酶消化或酶降解裂解设备；(xvi)离子-离子反应裂解设备；(xvii) 离子-分子反应裂解设备；(xviii)离子-原子反应裂解设备；(xix)离子 -亚稳离子反应裂解设备；(xx)离子-亚稳分子反应裂解设备；(xxi) 离子-亚稳原子反应裂解设备；(xxii)用于使离子反应以形成加合或产物 离子的离子-离子反应设备；(xxiii)用于使离子反应以形成加合或产物 离子的离子-分子反应设备；(xxiv)用于使离子反应以形成加合或产物 离子的离子-原子反应设备；(xxv)用于使离子反应以形成加合或产物离 子的离子-亚稳离子反应设备；(xxvi)用于使离子反应以形成加合或产 物离子的离子-亚稳分子反应设备；以及(xxvii)用于使离子反应以形成 加合或产物离子的离子-亚稳原子反应设备。
质谱仪优选地包括被布置成和适合于在质量分析器的周期时间内或 期间逐渐增大、逐渐减小、逐渐变化、扫描、线性增大、线性减小、以阶 跃、递进或其它方式增大或者以阶跃、递进或其它方式减小质量分析器与 碰撞、裂解或反应单元之间电势差的装置。
根据一个次优选实施例，质谱仪可以包括在优选质量分析器的下游布 置的另外质量分析器。该另外质谱仪优选地选自于：(i)傅立叶变换(“FT”) 质量分析器；(ii)傅立叶变换离子回旋共振(“FTICR”)质量分析器；(iii) 飞行时间(“TOF”)质量分析器；(iv)正交加速飞行时间(“oaTOF”) 质量分析器；(v)轴向加速飞行时间质量分析器；(vi)磁式扇形质谱仪； (vii)保罗(Paul)或3D四极质量分析器；(viii)2D或线性四极质量分 析器；(ix)彭宁(Penning)捕获器质量分析器；(x)离子捕获器质量分 析器；(xi)傅立叶变换轨道捕获器；(xii)静电离子回旋共振质谱仪；(xiii) 静电傅立叶变换质谱仪；以及(xiv)四极杆集质量过滤器或质量分析器。
根据优选实施例，质谱仪优选地还包括被布置成和适合于在质量分析 器的周期时间内或期间与质量分析器的工作同步地逐渐增大、逐渐减小、 逐渐变化、扫描、线性增大、线性减小、以阶跃、递进或其它方式增大或 者以阶跃、递进或其它方式减小该另外分析器的质荷比传送窗的装置。
根据本发明的另一方面，提供了一种离子质量分析方法，该方法包括：
提供包括多个电极的离子引导器；
将AC或RF电压施加到多个电极中的至少一些电极，使得在使用时 沿着离子引导器的轴向长度的至少一部分产生多个轴向时间平均的或伪 的势垒、沟槽或阱；并且
沿着和/或经过离子引导器的轴向长度的至少一部分驱动或驱策离 子，使得在一工作模式下质荷比在第一范围内的离子退出离子引导器而质 荷比在不同的第二范围内的离子由多个轴向时间平均的或伪的势垒、沟槽 或阱轴向捕获或限制于离子引导器内。
优选实施例涉及一种包括根据离子的质荷比分离离子的离子引导器 的质量分析器，该离子引导器与布置成传送离子而不根据离子的质荷比分 离离子的已知离子引导器形成对比。优选质量分析器的特别有利特征在于 可以在与常规质量分析器相比高得多的压力下运转优选质量分析器。
根据一个优选实施例，质量分析器包括堆叠环或离子隧道离子引导 器。堆叠环或离子隧道离子引导器优选地包括具有孔的多个电极，在使用 时离子穿过这些孔。AC或RF电压优选地施加到离子引导器的电极，使 得离子被径向限制于离子引导器内。然而，除了径向限制离子于离子引导 器内以外，施加的AC或RF电压优选地还使得沿着质量分析器的轴向长 度提供或产生多个轴向伪势沟槽或轴向伪位垒或阱。轴向伪势沟槽或轴向 伪位垒优选地采取沿着质量分析器的轴使伪势最小值和最大值交替的形 式。伪势最小值和最大值优选地与电极的轴向间隔具有相同的周期性。伪 势最小值和最大值的相对幅度优选地依赖于环电极的孔尺寸与相邻环电 极之间的轴向间隔之比。优选地优化此比率以确保产生具有相对大幅度、 高度或深度的轴向伪势沟槽同时亦确保径向限制离子。
根据优选实施例，具有不同质荷比的离子群优选地被引入质量分析器 中。然后优选地使得离子根据它们的质荷比在不同时间退出质量分析器。
离子群可以基本上同时地在质量分析器的入口端引入质量分析器中。 离子优选地被布置成在质量分析器的出口端从质量分析器出现。离子优选 地以它们的质荷比的逆序从质量分析器出现。
根据优选实施例，沿着质量分析器的轴的轴向伪势波动或轴向伪势沟 槽优选地具有相当大幅度并且优选地能够轴向捕获一些离子，这不同于常 规离子引导器。
作为径向距离R和轴向位置Z.∏的函数的RF环堆或离子隧道离子 引导器内的伪势Ψ(R，Z)由下式给出：
$\Psi (R,Z)=\frac{z·e·{\mathrm{Vo}}^2}{4·m{·\omega }^2·{\mathrm{Zo}}^2}·\frac{\Pi {\left(\frac{R}{\mathrm{Zo}}\right)}^2·\cos {\left(\frac{Z}{\mathrm{Zo}}\right)}^2+I0{\left(\frac{R}{\mathrm{Zo}}\right)}^2·\sin {\left(\frac{Z}{\mathrm{Zo}}\right)}^2}{I0{\left(\frac{\mathrm{Ro}}{\mathrm{Zo}}\right)}^2}---\left(1\right)$
其中m/z是离子质荷比，e是电子电荷，Vo是峰值RF电压，ω是施加的 RF电压的角频率，Ro是电极中孔的半径，Zo.∏是相邻环电极之间的中 心到中心间隔，I0是第一类型的零阶修正贝塞尔函数，I1是第一类型的 一阶修正贝塞尔函数。
由上式可知，优选地沿着质量分析器的长度产生或形成的轴向伪势沟 槽的幅度、高度或深度与离子质荷比成反比。因此，质荷比例如为1000 的离子所经历的轴向伪势沟槽的幅度、高度或深度将是具有较低质荷比 100的离子所经历的轴向伪势沟槽的幅度、高度或深度的10％。因此，如 果离子沿着质量分析器的长度被驱策，则质荷比为100的离子将比具有较 高质荷比1000的离子有效地经历更大的轴向运动阻力。这是因为质荷比 为100的离子将经历具有相对大幅度、高度或深度的轴向伪势沟槽，而质 荷比为1000的离子将经历仅具有相对低幅度、高度或深度的轴向伪势沟 槽。
根据优选实施例，优选地通过将一个或多个瞬态DC电势或电压或 DC电势或电压波形递进地施加到离子引导器或质量分析器的电极来经过 或沿着质量分析器的轴向长度推进或驱策离子。离子沿着质量分析器长度 的前进速率优选地依赖于向电极施加的一个或多个瞬态DC电势或电压 或DC电势或电压波形的幅度与沿着质量分析器的长度产生的轴向伪势 沟槽的幅度、高度或深度之间的关系。
如果离子由于与缓冲气体反复碰撞而变得热化，则在向电极施加的一 个或多个瞬态DC电势或电压或DC电势或电压波形的幅度固定的情况 下，离子沿着质量分析器长度的前进将依赖于离子所经历的轴向伪势沟槽 的幅度、高度或深度。然而，轴向伪势沟槽的幅度、高度或深度依赖于离 子的质荷比。因此，离子沿着质量分析器长度的前进将依赖于离子的质荷 比，将据此对离子进行质量分析。
如果对于具有特定质荷比的离子而言，施加的一个或多个瞬态DC电 势或电压或DC电势或电压波形的幅度大大低于轴向伪势沟槽的幅度、高 度或深度，则这些离子将不会由于一个或多个瞬态DC电势或电压或DC 电势或电压波形施加到质量分析器的电极而沿着质量分析器的长度被驱 动。
如果对于具有特定质荷比的离子而言，施加的一个或多个瞬态DC电 势或电压或DC电势或电压波形的幅度大大高于轴向伪势沟槽的幅度、高 度或深度，则这些离子将沿着质量分析器的长度被驱动。将优选地以与向 电极递进地施加一个或多个瞬态DC电压或电势或DC电势或电压波形的 速度或速率基本上相同的速度或速率沿着质量分析器的长度驱动离子。
如果对于具有特定质荷比的离子而言，施加的一个或多个瞬态DC电 势或电压或DC电势或电压波形的幅度近似于轴向伪势沟槽的幅度、高度 或深度，则这些离子仍可以沿着质量分析器的长度被驱动，但是它们的平 均速度将稍小于向电极递进地施加一个或多个瞬态DC电压或电势或DC 电势或电压波形的速度或速率。
具有相对高质荷比的离子所经历的轴向伪势沟槽的幅度、高度或深度 优选地低于具有相对低质荷比的离子优选地经历的轴向伪势沟槽的幅度、 高度或深度。因而，如果向电极施加具有特定幅度的一个或多个瞬态DC 电势或电压或DC电势或电压波形，则将以优选地与向电极施加一个或多 个瞬态DC电势或电压或DC电势或电压波形的速度或速率基本上相对应 的速度或速率沿着质量分析器的轴推进具有相对高质荷比的离子。然而， 将不会沿着质量分析器的长度推进具有相对低质荷比的离子，因为对于这 些离子，轴向伪势沟槽的幅度、高度或深度将大于向电极施加的一个或多 个瞬态DC电势或电压或DC电势或电压波形的幅度。
具有中间质荷比的离子将沿着质量分析器的轴、但是以优选地比向电 极施加一个或多个瞬态DC电势或电压或DC电势或电压波形的速度或速 率小的速度或速率前进。因此，如果向电极施加具有适当幅度的一个或多 个瞬态DC电压或电势或DC电势或电压波形，则质荷比为1000的离子 将比质荷比为100的离子在更短时间内穿越质量分析器的长度。
根据优选实施例，可以优选地通过最小化离子所穿过的、构成质量分 析器的电极的内部孔的直径与相邻电极之间的间隔之比(Ro/Zo)来最大 化优选地沿着质量分析器的长度形成或产生的轴向伪势沟槽的幅度、高度 或深度，而最小化Ro/Zo例如通过使电极的孔的直径尽可能小和/或通过 使相邻电极之间的间隔尽可能大(同时仍确保离子被径向限制于质量分析 器内)来实现。优选地沿着质量分析器的中心轴产生或形成的伪势沟槽的 所得相对大幅度、高度或深度优选地增大离子沿着质量分析器的中心轴移 动的阻力并且优选地增强质荷比分离过程的有效性，质荷比分离过程优选 地当向电极优选地施加一个或多个瞬态DC电压或电势或DC电压或电势 波形以便沿着和经过轴向伪势沟槽并因此沿着离子引导器的长度驱策或 扫掠离子时发生。
根据优选实施例，离子群可以在时间T0以脉冲形式进入优选质量分 析器中。在时间T0，优选地施加到电极的一个或多个瞬态DC电势或电 压或DC电势或电压波形的幅度被优选地设置为最小值或零值。然后，一 个或多个瞬态DC电势或电压或DC电势或电压波形的幅度优选地在质量 分析器的扫描时段内被递进地扫描、斜升、增大或阶跃升高到最终最大幅 度。初始时，具有相对高质荷比的离子将从质量分析器出现。当一个或多 个瞬态DC电压或电势或DC电势或电压波形的幅度随时间增大时，具有 逐渐变低质荷比的离子将优选地从质量分析器出现。因此，将优选地使得 离子以它们的质荷比的逆序随时间退出质量分析器，使得具有相对高质荷 比的离子将在具有相对低质荷比的离子之前退出质量分析器。在根据离子 的质荷比分离了离子组且所有离子都退出了质量分析器后，优选地重复该 过程并优选地准许一个或多个另外离子组进入质量分析器中，然后在后续 扫描时段中对这一个或多个另外离子组进行质量分析。
可以按与一个或多个瞬态DC电压或电势或DC电势或电压波形的幅 度从最小值增大到最大值的时间段基本上同步的方式变化向质量分析器 中注入离子组或脉冲之间的时间。因此，可以例如在数十毫秒到数秒之间 变化或设置质量分析器的分离时间或周期时间，而不显著影响质量分析器 的分离能力或分辨率。
优选质量分析器有利地能够在相对高工作压力(其可以例如在范围 10-3mbar到10-1mbar内)下根据离子的质荷比分离离子。应理解，这样 的工作压力大大高于通常在＜10-5mbar压力(其中该压力足够低，以致于 气体分子的平均自由程大大长于离子在质量分析器内的飞行路径)下工作 的常规质量分析器的工作压力。
优选质量分析器的工作压力范围与常规质谱仪中的离子引导器和气 体碰撞单元的工作压力基本上相当。本领域技术人员应理解，可以使用低 真空泵如回转泵或涡旋泵来实现优选质量分析器的相对高工作压力。因 此，优选质量分析器无需提供昂贵的高真空泵如涡轮分子泵或扩散泵就能 够对离子进行质量分析。
根据一些实施例，优选质量分析器可以拥有例如3到10(FWHM) 的相对低质量或质荷比分辨率。然而，该相对低质量分辨率优选地由于如 下事实而得以弥补：优选质量分析器优选地具有很高传送效率，因为基本 上所有由优选质量分析器接收的离子被向前传送。
优选质量分析器可以与可以在质量分析器的上游布置或提供的离子 存储区或离子捕获器相组合或耦合。离子存储区或离子捕获器可以被布置 成积累及存储离子而其它离子优选地由质量分析器进行质量分析。包括上 游离子捕获器和优选质量分析器的质谱仪将优选地具有相对高的占空比。
根据一个实施例，可以在优选质量分析器的上游提供离子存储区或离 子捕获器，且可以在优选质量分析器的下游提供第二或另外质量分析器。 第二或另外质量分析器优选地包括正交加速飞行时间质量分析器或四极 杆集质量分析器。根据此实施例，提供优选地具有高占空比、高传送效率 和改进的质量分辨率的质谱仪。
优选质量分析器可以与各种类型的质量分析器耦合。优选质量分析器 在可固定或按需设置的时间段或周期时间内以质荷比的逆序传送离子的 能力使得优选质量分析器能够耦合到可具有变化的或不同的周期时间的 各种其它设备。例如，优选质量分析器可以耦合到在优选质量分析器的下 游布置的飞行时间质量分析器，在此情形下，优选质量分析器可以被布置 成具有数十毫秒的质量分离或周期时间。可替选地，优选质量分析器可以 耦合到布置成被扫描的优选质量分析器的下游布置的四极杆集质量分析 器。在此情形下，可以用数百毫秒的质量分离或周期时间运转优选质量分 析器。
优选质量分析器可以与轴向加速飞行时间质量分析器、正交加速飞行 时间质量分析器、3D四极离子捕获器、线性四极离子捕获器、四极杆集 质量过滤器或质量分析器、磁式扇形质谱仪、离子回旋共振质量分析器或 轨道捕获器质量分析器相组合或耦合。该另外质量分析器可以包括傅立叶 变换质量分析器，傅立叶变换质量分析器可以采用质量相关共振频率的傅 立叶变换以便进行离子质量分析。根据一个特别优选实施例，优选质量分 析器可以与正交加速飞行时间质量分析器或四极杆集质量分析器相组合 或耦合。
根据一个实施例，可以在正交加速飞行时间质量分析器的上游提供优 选质量分析器。在常规正交加速飞行时间质量分析器中，拥有近似相同能 量的离子被布置成通过其中周期性施加有正交加速电场的正交加速区。其 中施加有正交加速电场的正交加速区的长度、离子的能量和正交加速电场 的施加频率将确定用于对离子采样以便随后在飞行时间质量分析器中分 析的采样占空比。拥有近似相同能量但是具有不同质荷比的进入正交加速 区的离子在它们通过正交加速区时将具有不同速度。因此，当施加正交加 速电场以便将离子正交加速到质量分析器的漂移区或飞行时间区时，一些 离子可能已超出正交加速区而其它离子可能还未到达正交加速区。由此可 见，在常规正交加速飞行时间质量分析器中，具有不同质荷比的离子将具 有不同的采样占空比。
根据优选实施例，离子优选地作为一连串离子包从优选质量分析器释 放，其中每个包中的离子将优选地具有相对窄的质荷比范围并因此亦具有 相对窄的速度分布。根据优选实施例，从优选质量分析器释放的离子包内 的所有离子可以优选地布置成与正交加速电场的施加基本上同时地到达 飞行时间质量分析器的正交加速区内。从而可以根据优选实施例实现高的 采样占空比。
为了实现高的总体采样占空比，优选地从优选质量分析器释放每个离 子包，使得包中的离子到达飞行时间质量分析器的正交加速区的时间足够 短，以致于离子没有足够的时间来以任何显著程度轴向分散。因此，离子 的任何轴向分散将优选地比其中随后施加有正交加速电场的正交加速区 的长度短。根据优选实施例，在给定了从优选质量分析器释放的任何离子 包内离子的质荷比范围以及离子的能量时，从优选质量分析器释放离子的 点与飞行时间质量分析器的正交加速区之间的距离优选地被布置为相对 短。
从质量分析器释放的每个离子包内离子的质荷比范围优选地被布置 为相对窄。优选地与离子到达飞行时间质量分析器的正交加速区同步地施 加正交加速电场。根据优选实施例，有可能为从优选质量分析器释放的离 子包中的所有离子实现基本上100％的采样占空比。如果将相同条件应用 于从优选质量分析器释放的每个后续离子包，则根据优选实施例可以实现 基本上100％的总体采样占空比。
根据一个实施例，优选质量分析器优选地耦合到正交加速飞行时间质 量分析器，从而获得基本上100％的采样占空比。可以在优选质量分析器 的下游以及正交加速飞行时间质量分析器的上游提供离子引导器以便辅 助确保获得高的采样占空比。离子优选地被布置成退出优选质量分析器并 且优选地由离子引导器接收。从优选质量分析器出现的离子优选地被捕获 于优选地沿着离子引导器的长度被输送或平移的多个真实轴向势阱之一 中。根据一个实施例，一个或多个瞬态DC电压或电势或DC电压或电势 波形可以优选地施加到离子引导器的电极，使得一个或多个真实轴向势阱 或势垒优选地沿着离子引导器的轴或长度移动。优选质量分析器和下游离 子引导器优选地足够紧密地耦合，使得从优选质量分析器的出口出现的离 子优选地在一连串包或单独的轴向势阱中沿着和经过离子引导器的长度 被输送或平移。优选地以与离子从优选质量分析器的出口出现基本上相同 的顺序沿着离子引导器的长度输送或平移离子。离子引导器和正交加速飞 行时间质量分析器优选地亦紧密地耦合，使得从离子引导器释放的每个离 子包优选地由正交加速飞行时间质量分析器优选地以基本上100％采样 占空比进行采样。
举例来说，优选质量分析器的周期时间可以是10ms。从优选质量分 析器的出口出现的离子包可以被布置成在200个真实轴向势阱之一中被 收集和轴向平移，这200个真实轴向势阱优选地在质量分析器的周期时间 期间在离子引导器内产生。因而，在离子引导器中产生的每个轴向势阱优 选地在50μs时间段内接收离子。根据一个实施例，在离子引导器中产生 每个波或轴向势阱的速率优选地对应于正交加速飞行时间质量分析器的 周期时间。优选地，从离子引导器释放离子包与向飞行时间质量分析器的 推动器电极施加正交加速电压脉冲之间的延迟时间优选地在质量分析器 的周期时间内随时间逐渐减小，因为从离子引导器的出口释放的离子的平 均质荷比将优选地随时间减小。
优选地在优选质量分析器的上游提供离子源。离子源可以包括脉冲式 离子源，比如激光解吸电离(“LDI”)离子源、基质辅助激光解吸电离 (“MALDI”)离子源或硅上解吸电离(“DIOS”)离子源。可替选地，离 子源可以包括连续离子源。如果提供连续离子源，则可以优选地在离子源 的下游以及优选质量分析器的上游提供用于存储离子并且将离子周期性 地释放到优选质量分析器中的离子捕获器。连续离子源可以包括电喷雾电 离(“ESI”)离子源、大气压化学电离(“APCI”)离子源、电子冲击(“EI”) 离子源、大气压光电离(“APPI”)离子源、化学电离(“CI”)离子源、 解吸电喷雾电离(“DESI”)离子源、大气压MALDI(“AP-MALDI”)离 子源、快速原子轰击(“FAB”)离子源、液体二次离子质谱测定(“LSIMS”) 离子源、场电离(“FI”)离子源或场解吸(“FD”)离子源。亦可以使用 其它连续或伪连续离子源。
质谱仪还可以包括根据一个实施例可以在优选质量分析器的上游提 供的碰撞、裂解或反应单元。在一种工作模式下，使得进入碰撞、裂解或 反应单元的离子中的至少一些离子裂解或反应，使得优选地形成多种裂 解、子系、产物或加合离子。然后所得裂解、子系、产物或加合离子优选 地从碰撞、裂解或反应单元向前传送或传递到优选质量分析器。裂解、子 系、产物或加合离子优选地由优选质量分析器进行质量分析。
根据一个实施例，可以在碰撞、裂解或反应单元的上游提供质量过滤 器。质量过滤器可以在一工作模式下被布置成传送具有一个或多个特定质 荷比的离子而大大衰减所有其它离子。根据一个实施例，可以由质量过滤 器选择特定母或先驱离子，使得它们被向前传送而所有其它离子被大大衰 减。然后所选母或先驱离子优选地在它们进入碰撞、裂解或反应单元时裂 解或反应。然后所得裂解、子系、加合或产物离子优选地被传递到优选质 量分析器，且离子优选地在它们通过优选质量分析器时在时间上分离。
可以在优选质量分析器的下游提供第二质量过滤器。第二质量过滤器 可以被布置成使得仅向前传送具有一个或多个特定质荷比的特定裂解、子 系、产物或加合离子。第一质量过滤器和/或第二质量过滤器可以包括四 极杆集质量过滤器。然而，根据其它次优选实施例，第一质量过滤器和/ 或第二质量过滤器可以包括另一类型的质量过滤器。
根据优选实施例的质量分析器与常规质量分析器如四极杆集质量分 析器相比是特别有利的，因为优选地随后检测由质量分析器接收的多个或 基本上所有裂解离子。优选质量分析器因此能够对离子进行质量分析和以 很高的传送效率向前传送离子。相比之下，常规扫描四极杆集质量分析器 在任何特定瞬间仅能够传送具有特定质荷比的离子并且因此具有相对低 的传送效率。
优选质量分析器使得能够以高精确度测量例如两种或更多种特定裂 解离子的相对丰度。虽然可以对四极杆集质量分析器编程以便切换为传送 不同的裂解离子从而对分析进行确认，但由于测量每个特定裂解离子而存 在不可避免的对应占空比减小。这导致了每个特定裂解离子的灵敏度损 失。相比之下，优选质量分析器能够在时间上分离不同的裂解离子，使得 然后可以无任何占空比或灵敏度损失地记录或检测每种离子。
可以通过在裂解之前去除不潜在感兴趣的任何母或先驱离子来进一 步改进分析的专一性。根据一个实施例，离子可以被布置成通过优选地位 于碰撞、裂解或反应单元的上游的质量过滤器。质量过滤器可以包括四极 杆集质量过滤器，但亦可考虑其它类型的质量过滤器。质量过滤器可以在 一工作模式下被设置成传送基本上所有离子，即，质量过滤器可以被布置 成在非分辨或离子引导工作模式下工作。可替选地，在另一工作模式下， 质量过滤器可以被设置成仅传送感兴趣的特定母或先驱离子。
优选质量分析器优选地向前传送它接收的所有离子，但是与常规质量 分析器如四极杆集质量分析器相比，优选质量分析器可以具有较低的专一 性。例如，优选质量分析器的有效分辨率可以约为4或5，而常规扫描四 极杆集质量分析器的分辨率可以是单位质量，这意味着质荷比为100时分 辨率为100，或质荷比为200时分辨率为200，或质荷比为500时分辨率 为500，等等。
根据本发明的一个实施例，可以在优选质量分析器的下游定位另外质 量过滤器或质量分析器。该另外质量过滤器或质量分析器优选地在离子检 测器的上游布置。该另外质量过滤器或质量分析器可以包括四极杆集质量 过滤器或质量分析器，但亦可考虑其它类型的质量过滤器或质量分析器。 该另外质量过滤器或质量分析器可以在向前传送基本上所有离子的非分 辨工作模式下运转。可替选地，该另外质量过滤器或质量分析器可以在仅 向前传送感兴趣离子的质量过滤工作模式下运转。当该另外质量过滤器或 质量分析器被设置成传送所有离子时，优选质量分析器优选地专门用来进 行离子质量分析。
在一个实施例中，该另外质量过滤器或质量分析器可以被布置成传送 一种或多种特定母或裂解离子。该另外质量过滤器或质量分析器可以被布 置成切换为在优选质量分析器的分离周期时间期间内的预选择时间传送 若干具有预选择质荷比的离子。预选择质荷比优选地对应于一系列感兴趣 的特定母或裂解离子的质荷比。预选择时间优选地被设置成包含或对应于 特定选择的母或裂解离子从优选质量分析器退出的时间。因此，可以以该 另外质量过滤器或质量分析器的专一性但基本上无任何占空比损失并因 此基本上无任何灵敏度损失地测量若干母或裂解离子。
根据一个实施例，在优选质量分析器的下游布置的另外质量过滤器或 质量分析器优选地被布置成在优选质量分析器的周期时间内基本上与优 选质量分析器的工作同步地被扫描。该另外质量过滤器或质量分析器的质 荷比传送窗随时间的递进变化或扫描法则优选地被布置成尽可能紧密地 匹配从优选质量分析器退出的离子的质荷比与时间的关系。因此，相当大 数目的退出优选质量分析器的母或裂解离子优选地随后向前传送经过该 另外质量过滤器或质量分析器或者由该另外质量过滤器或质量分析器向 前传送。该另外质量过滤器或质量分析器优选地被布置成在优选质量分析 器的周期时间内从高质荷比到低质荷比地扫描，因为优选质量分析器优选 地以质荷比的逆序输出离子。
四极杆集质量过滤器或质量分析器具有依赖于四极杆集长度的最大 扫描速率。对于1000道尔顿的扫描而言，最大扫描速率可以典型地为 100ms级。因而，如果在优选质量分析器的下游提供四极杆集质量过滤器 或质量分析器，则可以以数百毫秒(而不是数十毫秒)级的周期时间运转 优选质量分析器，使得可以优选地使优选质量分析器和四极杆集质量分析 器的工作同步。
根据一个实施例，提供了一种质谱仪，该质谱仪优选地包括：用于接 收和存储离子的装置；用于以脉冲释放离子的装置；接收离子脉冲并且根 据离子的质荷比分离离子的优选质量分析器；在优选质量分析器的下游布 置的四极杆集质量过滤器；以及离子检测器。根据一个实施例，质谱仪可 以包括：第一四极杆集质量过滤器或分析器；用于接收、裂解、存储和以 脉冲释放离子的装置；接收离子脉冲的优选质量分析器；在优选质量分析 器的下游布置的第二四极杆集质量过滤器或分析器；以及用于检测离子的 装置。
在一工作模式下，离子可以由气体碰撞单元接收并且在气体碰撞单元 内裂解。碰撞单元可以维持于10-4mbar到1mbar之间或更优选地10-3到 10-1mbar之间的压力。碰撞单元优选地包括RF离子引导器。离子优选地 被布置成甚至当经受与背景气体分子的碰撞时也被限制为靠近气体碰撞 单元的中心轴。气体碰撞单元可以包括多极杆集离子引导器，其中AC或 RF电压施加在邻近杆之间，使得离子被径向限制于碰撞单元内。
根据另一实施例，气体碰撞单元可以包括环堆或离子隧道离子引导 器，该环堆或离子隧道离子引导器包括具有孔的多个电极，在使用时离子 穿过这些孔。AC或RF电压的相反相优选地施加在邻近或相邻环或电极 之间，使得通过生成径向伪势阱来径向限制离子于气体碰撞单元内。
根据一个次优选实施例，碰撞单元可以包括另一类型的RF离子引导 器。
在一工作模式下，优选地使得离子以至少10eV的能量进入碰撞单元。 离子优选地经受与碰撞单元内气体分子的多次碰撞并优选地被诱发裂解。
在一工作模式下，气体碰撞单元可以用来存储离子和以脉冲释放离 子。板或电极可以布置于碰撞单元的出口，并且可以维持于使得产生基本 上防止离子退出碰撞单元的势垒的电势。对于正离子，可以维持相对于碰 撞单元的其它电极而言约+10V的电势以便捕获离子于碰撞单元内。可以 在碰撞单元的入口提供相似的板或电极，且该板或电极可以维持于相似电 势以便防止离子经由碰撞单元的入口退出碰撞单元。如果碰撞单元入口和 /或出口处的板或电极上的电势瞬间地降低到0V或小于0V(相对于构成 碰撞单元的其它电极而言)，则离子将优选地以脉冲从碰撞单元释放。离 子优选地从碰撞单元向前传送到优选质量分析器。
根据一个实施例，向优选质量分析器的电极施加的一个或多个瞬态 DC电势或电压或DC电势或电压波形的幅度优选地与在优选质量分析器 的下游布置的四极杆集质量过滤器或质量分析器的工作同步地从相对低 幅度随时间逐渐增大到相对高幅度。四极杆集质量过滤器优选地被布置成 与优选质量分析器的周期时间同步地扫描或阶跃降低质量或质荷比。
附图说明
现在将仅通过例子并参照附图描述本发明的各种实施例，在附图中：
图1示出了根据本发明优选实施例的质量分析器；
图2示出了对于质荷比为100的离子而言的沿着优选质量分析器的长 度的轴向伪势沟槽的幅度或深度；
图3示出了对于质荷比为1000的离子而言的沿着优选质量分析器的 长度的轴向伪势沟槽的幅度或深度；
图4示出了本发明的一个实施例，其中优选质量分析器经由转移透镜 耦合到正交加速飞行时间质量分析器；
图5示出了当以100ms的周期时间运转优选质量分析器时质荷比为 311和556的离子的质量色谱图；
图6示出了当以1秒的周期时间运转优选质量分析器时质荷比为311 和556的离子的质量色谱图；
图7示出了另一实施例，其中优选质量分析器耦合到扫描四极杆集质 量过滤器或质量分析器；以及
图8示出了另一实施例，其中优选质量分析器经由离子隧道离子引导 器耦合到正交加速飞行时间质量分析器。

现在将参照图1描述根据本发明优选实施例的质量分析器。质量分析 器优选地包括离子引导器2，离子引导器2包括具有孔的多个环电极，在 使用时离子穿过这些孔。相邻电极优选地连接到AF或RF电压供给的相 反相。优选地在离子引导器2的入口提供入口电极3，且优选地在离子引 导器2的出口提供出口电极4。可以任选地在入口电极3的上游提供门电 极1。根据一个实施例，入口电极3和门电极1可以包括同一部件。
优选地例如通过瞬间地降低门电极1的电势来使离子以周期性脉冲 形式进入离子引导器2中。进入离子引导器2的离子优选地经历RF非均 匀场，该RF非均匀场用以由于产生径向伪势阱而径向限制离子于离子引 导器2内。有利地，优选质量分析器优选地维持于中压。
根据优选实施例，一个或多个瞬态DC电压或电势或DC电压或电势 波形优选地施加到包括离子引导器2的电极。图1示出了瞬态DC电压在 特定瞬间同时施加到离子引导器2的两个电极。一个或多个瞬态DC电压 或电势或DC电压或电势波形优选地沿着离子引导器2的长度递进地施加 到电极。一个或多个瞬态DC电压或电势或DC电压或电势波形优选地这 样施加到构成离子引导器2的电极，使得瞬态DC电压或电势仅在相对短 的时间段施加到任何特定电极。然后一个或多个瞬态DC电压或电势或 DC电压或电势波形优选地切换或施加到一个或多个相邻电极。
向电极递进地施加一个或多个瞬态DC电压或电势或DC电压或电势 波形优选地使得沿着离子引导器2的长度平移一个或多个瞬态DC位垒或 真实位垒。这优选地使得在与向电极递进地施加一个或多个瞬态DC电压 或电势或DC电压或电势波形相同的方向上沿着离子引导器2的长度驱策 或推进至少一些离子。
AC或RF电势优选地持续施加到电极。沿着离子引导器的轴的相邻 电极优选地维持于AC或RF电压供给的相反相。这优选地使得由于产生 径向伪势阱而径向限制离子于质量分析器2内。然而，沿着离子引导器2 的长度向多个电极施加AC或RF电压供给优选地亦使得沿着离子引导器 2的轴向长度形成或产生多个时间平均轴向伪势沟槽或位垒、势垒或势 谷。
图2示出了在包括如图1中所示环堆或离子隧道离子引导器2的优选 质量分析器内具有相对低质荷比100的离子所经历的轴向伪势沟槽或位 垒或伪势垒的幅度或深度。离子引导器2的电极被模制为连接到频率为 2.7MHz且峰-峰电压为400V的RF电压源。环电极的中心到中心间隔 被模制为1.5mm且环电极的内直径被模制为3mm。
图3示出了在包括如图1中所示环堆或离子隧道离子引导器2的优选 质量分析器内具有相对高质荷比1000的离子所经历的轴向伪势沟槽或位 垒或伪势垒的降低了的幅度或深度。离子引导器2的电极被模制为连接到 频率为2.7MHz且峰-峰电压为400V的RF电压源。环电极的中心到中 心间隔被模制为1.5mm且环电极的内直径被模制为3mm。
图2和图3中所示时间平均或轴向伪势沟槽或伪势垒的最小值对应于 环电极的轴向位置或位移。从图2和图3可见，轴向伪势沟槽或伪势垒的 幅度或深度与离子的质荷比成反比。例如，具有相对低质荷比100的离子 所经历的轴向伪势沟槽的幅度约为5V(如图2中所示)，而具有相对高质 荷比1000的离子所经历的轴向伪势沟槽的幅度仅约为0.5V(如图3中所 示)。
轴向伪势沟槽或伪势垒的有效深度、高度或幅度依赖于离子的质荷 比。因此，当沿着离子引导器2的长度驱动、推压或推进离子时，具有相 对高质荷比1000的离子将优选地经历较小的轴向阻力(因为对于具有相 对高质荷比的离子而言，轴向伪势沟槽的幅度、高度或深度相对低)，相 比之下，具有相对低质荷比100的离子将经历较大的轴向阻力(因为对于 具有相对低质荷比的离子而言，轴向伪势沟槽的幅度、高度或深度相对 高)。
优选地，由优选地向离子引导器2的电极递进地施加的一个或多个瞬 态DC电压或电势或DC电压或电势波形沿着离子引导器2的长度驱策离 子。根据优选实施例，向电极施加的一个或多个瞬态DC电压或电势或 DC电压或电势波形的幅度优选地在质量分析器的工作周期内递进地增 大，使得质荷比越来越低的离子开始克服轴向伪势沟槽并因此沿着离子引 导器2的长度被驱策或驱动，并最终从离子引导器2的出口喷出。
图4示出了本发明的一个实施例，其中优选质量分析器2经由转移透 镜6耦合到正交加速飞行时间质量分析器7。来自离子源(未示出)的离 子优选地积累于在优选质量分析器2的上游布置的离子捕获器5中。然后 优选地通过向在离子捕获器5的出口布置的门电极1施加脉冲来从离子捕 获器5周期性地释放离子。在从离子捕获器5释放离子的瞬间，优选地向 离子引导器2的电极施加的一个或多个瞬态DC电势或电压或DC电势或 电压波形的幅度优选地被设置在最小值、更优选地为0V。向质量分析器 2的电极施加的一个或多个瞬态DC电势或电压或DC电势或电压波形的 幅度然后优选地在优选质量分析器2的周期时间内从0V或最小值线性增 大或斜升到最终的最大值。优选质量分析器2的周期时间可以例如在 10ms-1s的范围内。在优选质量分析器2的周期时间期间，离子优选地以 它们的质荷比的逆序从优选质量分析器2出现。退出质量分析器2的离子 优选地通过转移透镜6，然后优选地向前传送到容纳正交加速飞行时间质 量分析器7的真空室。优选地由正交加速飞行时间质量分析器7对离子进 行质量分析。
图4亦示出了向优选质量分析器2的电极施加的一个或多个瞬态DC 电压或电势或DC电势或电压波形的幅度怎样优选地在质量分析器的三 个连续工作周期内线性增大。亦示出了为了使离子以脉冲形式进入优选质 量分析器2中而向门电极1施加的对应电压脉冲。
进行了实验来证明优选质量分析器2的有效性。亮氨酸脑啡肽 (Leucine Enkephalin)(M+＝556)和磺胺二甲氧嘧啶(Sulfadimethoxine) (M+＝311)的混合物被注入基本上如图4中所示布置的质谱仪中。离子 被布置成在800μs门脉冲期间以脉冲形式从离子捕获器5进入优选质量分 析器2的离子引导器2中。门脉冲之间的时段以及因此优选质量分析器2 的周期时间被设置在100ms。向离子引导器2的电极施加的一个或多个瞬 态DC电势或电压或DC电势或电压波形的幅度在门脉冲之间的100ms 周期时间内从0V线性斜升或增大到2V。
图5示出了质荷比为311和556的离子的所得重构质量色谱图。该质 量色谱图是根据在质量分析器2的100ms周期时间内采集的飞行时间数 据来重构的。该重构质量色谱图示出了质荷比为311的离子与质荷比为 556的离子相比需要更长的时间来穿越优选质量分析器2的长度。
然后重复该实验，但是门脉冲的宽度从800μs增大到8ms。门脉冲之 间的时间以及因此优选质量分析器2的周期时间亦从100ms增大到1s。 图6示出了质荷比为311和556的离子的所得重构质量色谱图。该质量色 谱图是根据在质量分析器2的1s周期时间内采集的飞行时间数据来重构 的。该重构质量色谱图同样示出了质荷比为311的离子与质荷比为556的 离子相比需要更长的时间来穿越优选质量分析器2的长度。
根据一些实施例，优选质量分析器2可以具有相对低的质荷比分辨 率。然而，优选质量分析器2可以耦合到相对高分辨率的扫描/步进质量 分析器，比如优选地在优选质量分析器2的下游布置的四极杆集质量分析 器8。图7示出了一个实施例，其中在四极杆集质量分析器8的上游提供 优选质量分析器2。优选地在四极杆集质量分析器8的下游提供离子检测 器9。优选地在使用时与从优选质量分析器2出现的离子的预期质荷比同 步地扫描四极杆集质量分析器8的质荷比传送窗。将优选质量分析器2 耦合到下游布置的四极质量分析器8优选地改进了质谱仪的总体仪器占 空比和灵敏度。
优选质量分析器2的输出优选地是随时间变化的离子质荷比的函数。 在任何给定时间，退出优选质量分析器2的离子的质荷比范围将优选地相 对窄。因而，具有特定质荷比的离子将优选地在相对短的时间段内退出质 量分析器2。因此，扫描四极杆集质量分析器8的质荷比传送窗可以在任 何时间点与退出优选质量分析器2的离子的预期质荷比范围同步，使得扫 描四极杆集质量分析器8的占空比优选地增大。
图7亦示出了向优选质量分析器2的电极施加的一个或多个瞬态DC 电压或电势或DC电势或电压波形的幅度怎样优选地在质量分析器的三 个连续工作周期内线性增大。亦示出了为了使离子以脉冲形式进入优选质 量分析器2中而向门电极1施加的对应电压脉冲。
根据一个可替选实施例，可以按阶跃方式而不是按线性方式增大四极 杆集质量分析器8的质荷比传送窗。可以按与退出优选质量分析器2的离 子的释放基本上同步的方式使四极杆集质量分析器8的质荷比传送窗阶 跃了或阶跃到有限数目的预定值。这使得能够在仅关心和希望测量、检测 或分析具有某些质荷比的某些特定离子的工作模式下增大四极杆集质量 过滤器8的传送效率和占空比。
图8中示出了本发明的另一实施例，其中优选质量分析器2经由离子 引导器10耦合到正交加速飞行时间质量分析器7。根据此实施例，优选 地提供改进了总体占空比和灵敏度的质谱仪。离子引导器10优选地包括 每个都具有孔的多个电极。一个或多个瞬态DC电势或电压或DC电势电 压波形优选地施加到离子引导器10的电极以便沿着离子引导器10的长度 驱策或平移离子。离子引导器10优选地被布置成有效地对从优选质量分 析器2出现的离子进行采样。因此，在任何瞬间作为包从优选质量分析器 2出现的具有相对窄质荷比范围的离子优选地被布置成被捕获于优选地 在离子引导器10内形成或产生的多个真实轴向势阱之一中。优选地在离 子引导器10内形成或产生的真实轴向势阱优选地沿着离子引导器10的长 度持续平移。离子包优选地被捕获于离子引导器10中的分立势阱中，使 得一个势阱中的离子优选地转到相邻势阱。
优选地沿着离子引导器10的长度持续平移在离子引导器10中形成或 产生的轴向势阱。当轴向势阱到达离子引导器10的下游端时，于是优选 地释放该轴向势阱内所含的离子包，且离子包优选地被向前传送到正交加 速飞行时间质量分析器7。正交加速提取脉冲优选地施加到正交加速飞行 时间质量分析器7的提取电极11。正交加速提取脉冲优选地与离子包从 离子引导器10的释放同步，以便最大化进入正交加速飞行时间质量分析 器7的漂移或飞行时间区中的离子包的采样效率。
图8亦示出了向优选质量分析器2的电极施加的一个或多个瞬态DC 电压或电势或DC电势或电压波形的幅度怎样优选地在质量分析器的三 个连续工作周期内线性增大。亦示出了为了使离子以脉冲形式进入优选质 量分析器2中而向门电极1施加的对应电压脉冲。
考虑了各种另外实施例。根据一个实施例，质量分析器2可以包括具 有矩形、正方形或椭圆形孔的环电极。根据另一实施例，质量分析器2 可以包括分段多极杆集离子引导器。
根据一个实施例，离子可以以脉冲形式直接从离子源进入优选质量分 析器2中。例如，可以提供MALDI离子源或另一脉冲式离子源，且每当 激光束射中离子源的靶板时，离子可以以脉冲形式进入优选质量分析器2 中。
根据一个实施例，可以在优选质量分析器2的上游和/或下游提供碰 撞、裂解或反应单元。根据一个实施例，优选质量分析器2与碰撞、裂解 或反应单元之间的电势差可以在优选质量分析器2的周期时间内逐渐斜 降或减小，且向优选质量分析器的离子引导器2的电极施加的一个或多个 瞬态DC电势或电压或DC电压或电势波形的幅度优选地逐渐斜升或增 大。根据此实施例，优选地针对随后在提供于优选质量分析器2下游的碰 撞、裂解或反应单元中发生的裂解而优化退出质量分析器2的离子的能 量。
虽然已参照优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应理解， 可以在不脱离如所附权利要求中阐明的本发明范围的情况下作出形式和 细节上的各种改变。