DE112014005915T5

DE112014005915T5 - Massenauflösende Hochdruck-Ionenführung mit axialem Feld

Info

Publication number: DE112014005915T5
Application number: DE112014005915.3T
Authority: DE
Inventors: Kevin Giles; Martin Raymond Green; Darren Hewitt; Daniel James Kenny; David J. Langridge; Steven Derek Pringle; Jason Lee Wildgoose
Original assignee: Micromass UK Ltd
Current assignee: Micromass UK Ltd
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-09-08
Also published as: US20170032954A1; WO2015092399A1; US9929002B2

Abstract

Es wird ein Massenspektrometer offenbart, das einen ersten Massenfilter, der mehrere Elektroden und eine erste Vorrichtung, die dazu ausgelegt und angepasst ist, eine axiale Kraft zu erzeugen, die mindestens einige Ionen axial durch das erste Massenfilter oder entlang des ersten Massenfilters antreibt, enthält, und einen analytischen Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator, der dem ersten Massenfilter nachgeschaltet angeordnet ist, aufweist.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der UK-Patentanmeldung Nr. 1322515.6 , die am 19. Dezember 2013 eingereicht wurde, sowie der europäischen Patentanmeldung Nr. 13198382.7 , die am 19. Dezember 2013 eingereicht wurde. Der gesamte Inhalt dieser Anmeldungen ist hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen.
Hintergrund der vorliegenden Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Massenspektrometer und ein Verfahren zur Massenspektrometrie. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Massenfilter, der einem analytischen Quadrupolstabsatz-Massenfilter oder -Massenanalysator vorgeschaltet angeordnet ist.
Quadrupolstabsatz-Massenfilter sind wohlbekannt und enthalten vier Stabelektroden. Eine HF-Spannung und eine Auflösungsgleichspannung werden gleichzeitig an die Stabelektroden angelegt, so dass der Massenfilter in einer Massen-Auflösungs- oder Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Auflösungs-Betriebsart arbeitet. Wie Fachleute auf dem Gebiet verstehen werden, werden dann, wenn sich ein Quadrupolstabsatz-Massenfilter in einer Massen-Auflösungs-Betriebsart befindet, Ionen mit Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen innerhalb eines gewünschten Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Bereichs vorwärts durch den Massenfilter durchgelassen, während unerwünschte Ionen mit Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen außerhalb des Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Bereichs wesentlich ausgedünnt werden. Ionen, von denen nicht erwünscht ist, dass sie vorwärts durch den Massenfilter durchgelassen werden, werden entweder ausgedünnt, indem bewirkt wird, dass die Ionen instabile Bahnen annehmen, so dass die Ionen auf den Stabelektroden einschlagen, oder ansonsten ausgedünnt, indem die Ionen radial aus dem Massenfilter ausgeworfen werden.
Ein Problem bei herkömmlichen Quadrupolstabsatz-Massenfiltern, die in einer Massen-Auflösungs-Betriebsart betrieben werden, ist, dass sie bei erhöhten Drücken unter deutlich reduziertem Leistungsvermögen leiden. Dies liegt teilweise an der axialen Kühlung der Ionen, die zu längeren Laufzeiten und einer entsprechenden erhöhten Exposition gegenüber den auflösenden elektrischen Feldern (HF-Feld und DC-Feld) führt. Insbesondere dann, wenn Ionen, die vorwärts durch den Massenfilter durchgelassen werden, zu lange innerhalb des Massenfilters bleiben und zu viele Zyklen der angelegten HF-Spannung erfahren, können die Ionen versehentlich radial ausgeworfen werden. Als Ergebnis wird die Ionentransmissionseffizienz des Massenfilters für Ionen, von denen erwünscht ist, dass sie vorwärts durch den Massenfilter durchgelassen werden, deutlich reduziert.
Ein weiteres erhebliches Problem bei herkömmlichen Anordnungen ist, dass analytische Quadrupole relativ hohen Ionenströmen ausgesetzt sein können, mit dem Ergebnis, dass eine relativ große Anzahl von unerwünschten Ionen instabile Bahnen durch den analytischen Quadrupol aufweisen, mit dem Ergebnis, dass eine relativ große Anzahl von Ionen nicht vorwärts durch den analytischen Quadrupol durchgelassen wird. Ein relativ hoher Anteil von Ionen, die nicht vorwärts durchgelassen werden, trifft auf die Stäbe des analytischen Quadrupols. Als Ergebnis können die Stäbe des analytischen Quadrupols schnell verunreinigt werden und der analytische Quadrupol wird einen Verlust an Auflösung aufgrund von Oberflächenaufladungseffekten erleiden.
Wie Fachleute auf dem Gebiet verstehen werden, ist das Reinigen der Stäbe eines analytischen Quadrupolstabsatzes eine nicht-triviale Aufgabe, die den Einsatz eines Servicetechnikers und das Abschalten des Massenspektrometers erfordert.
US-6987264 (Whitehouse) offenbart eine Anordnung, bei der mindestens zwei Multipol-Ionenführungen zueinander benachbart angeordnet sind. US-6987264 (Whitehouse) beschäftigt sich nicht mit dem Problem, dass die Stäbe eines analytischen Quadrupols verunreinigt werden.
Es ist erwünscht, ein verbessertes Spektrometer und Verfahren zur Massenspektroskopie bereitzustellen.
Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Massenspektrometer geschaffen, das Folgendes aufweist bzw. enthält:
einen ersten Massenfilter, der mehrere Elektroden und eine erste Vorrichtung, die dazu ausgelegt und angepasst ist, eine axiale Kraft zu erzeugen, die mindestens einige Ionen axial durch das erste Massenfilter oder entlang des ersten Massenfilters antreibt, enthält; und
einen Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator, der dem Massenfilter nachgeschaltet angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung löst das Problem, dass die Stäbe eines analytischen Quadrupols verunreinigt werden, durch Bereitstellen eines (ersten) Massenfilters, das dem analytischen Quadrupol-Massenfilter der -Massenanalysator vorgeschaltet ist. Der (erste) Massenfilter wird vorzugsweise bei einem relativ hohen Druck gehalten und eine axiale Kraft wird vorzugsweise entlang der Länge des ersten Massenfilters aufrechterhalten, um Ionen axial entlang der Länge des Massenfilters anzutreiben.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch besonders vorteilhaft, dass der vorgeschaltete Massenfilter so angeordnet ist, dass er eine Verunreinigung der Stäbe des analytischen Quadrupol-Stabsatzes deutlich reduziert.
Der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator enthält vorzugsweise einen analytischen Massenfilter oder Massenanalysator.
Der erste Massenfilter ist vorzugsweise so angeordnet und ausgelegt, dass er in einer im Wesentlichen synchronisierten Weise mit dem Quadrupol-Massenfilter der -Massenanalysator betrieben wird.
Der erste Massenfilter ist vorzugsweise so angeordnet und ausgelegt, dass er im Wesentlichen den Ionenstrom, der zu dem Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator durchgelassen wird, reduziert.
Der erste Massenfilter und der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator sind vorzugsweise so angeordnet und ausgelegt, dass sie in einer Betriebsart betrieben werden, in der der erste Massenfilter dazu ausgelegt ist, Ionen mit einer ersten Massenauflösung R₁ nach Masse zu filtern, und wobei der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator im Wesentlichen zu der gleichen Zeit T₁ dazu ausgelegt ist, Ionen mit einer zweiten Massenauflösung R₂ nach Masse zu filtern, wobei R₂ > R₁.
US-6987264 (Whitehouse) lehrt nicht ein Betreiben eines Massenfilters, der einem analytischen Quadrupol vorgeschaltet ist, mit einer geringeren Auflösung als der des analytischen Quadrupols oder schlägt dies vor.
Die erste Massenauflösung R₁ = (m/z)/W_1/2, wobei m/z das Masse-zu-Ladungs-Verhältnis eines Ionenpeaks ist und W_1/2 die Halbwertsbreite des Ionenpeaks ist und wobei die zweite Massenauflösung R₂ = (m/z)/W_1/2, wobei m/z das Masse-zu-Ladungs-Verhältnis eines Ionenpeaks ist und W_1/2 die Halbwertsbreite des Ionenpeaks ist.
Der erste Massenfilter und der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator sind vorzugsweise so angeordnet und ausgelegt, dass sie in einer Betriebsart betrieben werden, in der der erste Massenfilter dazu ausgelegt ist, Ionen durchzulassen, die ein erstes Masse-zu-Ladungs-Verhältnis M₁ aufweisen, und in der im Wesentlichen zu der gleichen Zeit T₁ der Quadrupol-Massenfilter der -Massenanalysator dazu ausgelegt ist, Ionen durchzulassen, die ein zweites Masse-zu-Ladungs-Verhältnis M₂ aufweisen, wobei M₁ = M₂.
US-6987264 (Whitehouse) lehrt nicht ein Betreiben eines Massenfilters, der einem analytischen Quadrupol vorgeschaltet ist, so, dass die Mitte des Transmissionsfensters des vorgeschalteten Massenfilters mit der Mitte des Transmissionsfensters des analytischen Quadrupols zusammenfällt, oder schlägt dies vor.
Die vorliegende Erfindung ist darin besonders vorteilhaft, dass der vorgeschaltete Massenfilter dazu ausgelegt ist, eine Verunreinigung des analytischen Quadrupol-Stabsatzes deutlich zu reduzieren.
Zu der Zeit T₁ ist der erste Massenfilter vorzugsweise dazu ausgelegt, Ionen mit einem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis, das kleiner als und/oder größer als M₁ ist, auszudünnen.
Zu der Zeit T₁ ist der Quadrupol-Massenfilter der -Massenanalysator vorzugsweise so angeordnet und ausgelegt, dass er Ionen mit einem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis, das kleiner als und/oder größer als M₂ ist, ausdünnt.
Der erste Massenfilter und der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator sind vorzugsweise so angeordnet und ausgelegt, dass sie in einer Betriebsart betrieben werden, in der der erste Massenfilter dazu ausgelegt ist, Ionen durchzulassen, die ein erstes Masse-zu-Ladungs-Verhältnis oder einen ersten Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Bereich M₁ aufweisen, und wobei im Wesentlichen zu der gleichen Zeit T₁ der Quadrupol-Massenfilter der -Massenanalysator dazu ausgelegt ist, Ionen durchzulassen, die ein zweites Masse-zu-Ladungs-Verhältnis oder einen zweiten Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Bereich M₂ aufweisen, wobei M₁ – M₂ ≤ x Da und wobei x aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) 10; (ii) 5; (iii) 1; (iv) 0,5; (v) 0,1; (vi) 0,05; (vii) 0,01; (viii) 0.005; und (ix) 0,001.
US-6987264 (Whitehouse) lehrt nicht ein Betreiben eines Massenfilters, der einem analytischen Quadrupol vorgeschaltet ist, so, dass die Mitte des Transmissionsfensters des vorgeschalteten Massenfilters mit der Mitte des Transmissionsfensters des analytischen Quadrupols zusammenfällt, oder schlägt dies vor.
Die vorliegende Erfindung ist darin besonders vorteilhaft, dass der vorgeschaltete Massenfilter dazu ausgelegt ist, eine Verunreinigung des analytischen Quadrupol-Stabsatzes deutlich zu reduzieren.
Zu der Zeit T₁ ist der erste Massenfilter vorzugsweise dazu ausgelegt, Ionen mit einem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis, das kleiner als und/oder größer als M₁ ist, auszudünnen.
Zu der Zeit T₁ ist der Quadrupol-Massenfilter der -Massenanalysator vorzugsweise so angeordnet und ausgelegt, dass er Ionen mit einem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis, das kleiner als und/oder größer als M₂ ist, ausdünnt.
Der erste Massenfilter und/oder der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator sind vorzugsweise dazu ausgelegt oder angepasst, bei einem Druck gehalten zu werden, der aus der folgenden Gruppe gewählt ist: (i) < 0,0001 mbar; (ii) 0,0001 bis 0,001 mbar; (iii) 0,001–0,01 mbar; (iv) 0,01–0,1 mbar; (v) 0,1–1 mbar; (vi) 1–10 mbar; (vii) 10 bis 100 mbar; (viii) 100–1000 mbar; und (ix) > 1000 mbar.
Der erste Massenfilter und/oder der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator weisen vorzugsweise eine axiale Länge auf, die aus der folgenden Gruppe gewählt ist: (i) < 10 mm; (ii) 10–20 mm; (iii) 20–30 mm; (iv) 30–40 mm; (v) 40–50 mm; (vi) 50–60 mm; (vii) 60–70 mm; (viii) 70–80 mm; (ix) 80–90 mm; (x) 90–100 mm; (xi) 100–110 mm; (xii) 110–120 mm; (xiii) 120–130 mm; (xiv) 130–140 mm; (xv) 140–150 mm; (xvi) 150–160 mm; (xix) 160–170 mm; (xix) 170–180 mm; (xix) 180–190 mm; (xx) 190–200 mm; und (xxi) > 200 mm.
Der erste Massenfilter und/oder der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator werden vorzugsweise bei einem Druck P gehalten und weisen eine axiale Länge L auf, bei denen das Produkt P × L aus der folgenden Gruppe gewählt ist: (i) < 0.001 mbar-mm; (ii) 0.001–0,01 mbar-mm; (iii) 0,01–0,1 mbar-mm; (iv) 0,1–1 mbar-mm; (v) 1–10 mbar-mm; (vi) 10–100 mbar-mm; (vii) 100–1000 mbar-mm; (viii) 1000–10000 mbar-mm; (ix) 10000–100000 mbar-mm; und (x) > 100000 mbar-mm.
Gemäß einer Ausführungsform enthält das Massenspektrometer vorzugsweise ferner eine zweite Vorrichtung, die dazu ausgelegt und angepasst ist, eine oder mehrere auflösende Gleichspannungen an mindestens einigen der Elektroden anzulegen, um zu bewirken, dass unerwünschte Ionen instabile Bahnen durch den ersten Massenfilter annehmen, und/oder zu bewirken, dass unerwünschte Ionen radial aus dem ersten Massenfilter ausgeworfen werden.
Die zweite Vorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgelegt und angepasst, zu bewirken, dass unerwünschte Ionen wesentlich abgeschwächt werden.
Das Massenspektrometer enthält ferner vorzugsweise eine dritte Vorrichtung, die dazu ausgelegt und angepasst ist, HF-Spannungen an mindestens einigen der Elektroden anzulegen, um zu bewirken, dass unerwünschte Ionen instabile Bahnen durch den ersten Massenfilter annehmen, und/oder zu bewirken, dass unerwünschte Ionen radial aus dem ersten Massenfilter ausgeworfen werden.
Die dritte Vorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgelegt und angepasst, zu bewirken, dass unerwünschte Ionen wesentlich ausgedünnt werden.
Die mehreren Elektroden enthalten vorzugsweise einen Quadrupolstabsatz.
Der Quadrupolstabsatz enthält vorzugsweise einen axial segmentierten Quadrupolstabsatz. Der axial segmentierte Quadrupolstabsatz enthält vorzugsweise mindestens 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 oder 20 Segmente.
Die mehreren Elektroden enthalten vorzugsweise mehrere Ringelektroden oder mehrere andere Elektroden, die mindestens eine Öffnung aufweisen, durch die Ionen im Einsatz durchgelassen werden. Gemäß einer Ausführungsform sind vorzugsweise mindestens 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 oder 20 Ringelektroden oder andere Elektroden vorgesehen.
Die mehreren Ringelektroden sind vorzugsweise radial segmentiert.
Die erste Vorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgelegt und angepasst, ein axiales elektrisches Gleichspannungsfeld oder einen Gleichspannungspotentialgradienten über mindestens einen Abschnitt der axialen Länge des ersten Massenfilters hinweg aufrechtzuerhalten, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben, um die axiale Kraft zu erzeugen.
Die erste Vorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgelegt und angepasst, eine oder mehrere transiente Gleichspannungen an die mehreren Elektroden anzulegen, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben, um die axiale Kraft zu erzeugen.
Der erste Massenfilter enthält vorzugsweise ferner ein oder mehrere Flügelelektroden.
Die erste Vorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgelegt und angepasst, Folgendes anzulegen: (i) eine Gleichspannung an die eine oder die mehreren Flügelelektroden, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben; und/oder (ii) eine oder mehrere transiente Gleichspannungen an die eine oder die mehreren Flügelelektroden, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben; und/oder (iii) eine Mehrphasen-HF-Spannung an die eine oder die mehreren Flügelelektroden, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben.
Die erste Vorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgelegt und angepasst, eine Mehrphasen-HF-Spannung an die mehreren Elektroden anzulegen, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben, um die axiale Kraft zu erzeugen.
Die erste Vorrichtung enthält vorzugsweise eine Gasstromvorrichtung, die dazu ausgelegt und angepasst ist, mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben, um die axiale Kraft zu erzeugen.
Der erste Massenfilter ist vorzugsweise umschaltbar, um in einer Betriebsart zu arbeiten, in der Ionen im Wesentlichen unabhängig von ihrem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis vorwärts durchgelassen werden.
Der erste Massenfilter ist vorzugsweise dazu ausgelegt, umgeschaltet zu werden, um in einer Nur-HF-Betriebsart zu arbeiten.
Wenn der erste Massenfilter in der Nur-HF-Betriebsart betrieben wird, fungiert der erste Massenfilter vorzugsweise als Breitband-Ionentransmissions-Ionenführung.
Das Massenspektrometer enthält ferner vorzugsweise ein Ionenmobilitätsspektrometer oder einen Ionenmobilitätsseparator, das bzw. der dem ersten Massenfilter vorgeschaltet angeordnet ist, wobei der erste Massenfilter dazu ausgelegt und angepasst ist, Ionen nach Masse zu filtern, die aus dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Ionenmobilitätsseparator hervortreten bzw. eluieren.
Der erste Massenfilter und der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator sind vorzugsweise in den gleichen oder verschiedenen Unterdruckkammern angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Massenspektrometrie geschaffen, das Folgendes umfasst:
Bereitstellen eines ersten Massenfilters, der mehrere Elektroden enthält, und eines Quadrupol-Massenfilters oder -Massenanalysators, der dem Massenfilter nachgeschaltet angeordnet ist; und
Erzeugen einer axialen Kraft, die mindestens einige Ionen axial durch das erste Massenfilter oder entlang des ersten Massenfilters antreibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Massenspektrometer bereitgestellt, das Folgendes enthält:
einen ersten Massenfilter, der mehrere Elektroden und eine erste Vorrichtung, die dazu ausgelegt und angepasst ist, eine axiale Kraft zu erzeugen, die mindestens einige Ionen axial durch das erste Massenfilter oder entlang des ersten Massenfilters antreibt, enthält; und
einen analytischen Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator, der dem ersten Massenfilter nachgeschaltet angeordnet ist;
wobei der erste Massenfilter dazu ausgelegt und angepasst ist, so betrieben zu werden, dass er den Ionenstrom, der zu dem analytischen Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator durchgelassen wird, wesentlich beschränkt oder verringert; und
wobei der erste Massenfilter und der analytische Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator dazu ausgelegt und angepasst sind, in einer Betriebsart betrieben zu werden, in der:
(i) der erste Massenfilter dazu ausgelegt ist, Ionen mit einer ersten Massenauflösung R₁ nach Masse zu filtern, und wobei der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator im Wesentlichen zu der gleichen Zeit T₁ dazu ausgelegt ist, Ionen mit einer zweiten Massenauflösung R₂ nach Masse zu filtern, wobei R₂ > R₁; und
(ii) der erste Massenfilter dazu ausgelegt ist, Ionen durchzulassen, die ein erstes Masse-zu-Ladungs-Verhältnis oder einen ersten Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Bereich M₁ aufweisen, und wobei im Wesentlichen zu der gleichen Zeit T₁ der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator dazu ausgelegt ist, Ionen durchzulassen, die ein zweites Masse-zu-Ladungs-Verhältnis oder einen zweiten Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Bereich M₂ aufweisen, wobei M₁ – M₂ ≤ x Da und wobei x aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) 10; (ii) 5; (iii) 1; (iv) 0,5; (v) 0,1; (vi) 0,05; (vii) 0,01; (viii) 0.005; und (ix) 0,001.
US-6987264 (Whitehouse) lehrt nicht ein Betreiben eines Massenfilters, der einem analytischen Quadrupol vorgeschaltet ist, mit einer geringeren Auflösung als der des analytischen Quadrupols oder schlägt dies vor.
US-6987264 (Whitehouse) lehrt nicht ein Betreiben eines Massenfilters, der einem analytischen Quadrupol vorgeschaltet ist, so, dass die Mitte des Transmissionsfensters des vorgeschalteten Massenfilters mit der Mitte des Transmissionsfensters des analytischen Quadrupols zusammenfällt, oder schlägt dies vor.
Die vorliegende Erfindung ist insofern besonders vorteilhaft, als der vorgeschaltete Massenfilter dazu ausgelegt ist, eine Verunreinigung des analytischen Quadrupolstabsatzes deutlich zu reduzieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Massenspektrometrie geschaffen, das Folgendes umfasst:
Bereitstellen eines ersten Massenfilters, der mehrere Elektroden enthält, und eines Quadrupol-Massenfilters oder -Massenanalysators, der dem Massenfilter nachgeschaltet angeordnet ist; und
Erzeugen einer axialen Kraft, die mindestens einige Ionen axial durch das erste Massenfilter oder entlang des ersten Massenfilters antreibt;
Betreiben des ersten Massenfilters so, dass er den Ionenstrom, der zu dem analytischen Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator durchgelassen wird, wesentlich beschränkt oder verringert;
Betreiben des ersten Massenfilters so, dass er Ionen mit einer ersten Massenauflösung R₁ nach Masse filtert, und im Wesentlichen zu der gleichen Zeit T₁ Betreiben des analytischen Quadrupol-Massenfilters so, dass er Ionen mit einer zweiten Massenauflösung R₂ nach Masse filtert, wobei R₂ > R₁; und
Betreiben des ersten Massenfilters so, dass er Ionen durchlässt, die ein erstes Masse-zu-Ladungs-Verhältnis oder einen ersten Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Bereich M₁ aufweisen, und im Wesentlichen zu der gleichen Zeit T₁ Betreiben des analytischen Quadrupol-Massenfilters oder -Massenanalysators so, dass er Ionen durchlässt, die ein zweites Masse-zu-Ladungs-Verhältnis oder einen zweiten Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Bereich M₂ aufweisen, wobei M₁ – M2 ≤ x Da und wobei x aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) 10; (ii) 5; (iii) 1; (iv) 0,5; (v) 0,1; (vi) 0,05; (vii) 0,01; (viii) 0.005; und (ix) 0,001.
US-6987264 (Whitehouse) lehrt nicht ein Betreiben eines Massenfilters, der einem analytischen Quadrupol vorgeschaltet ist, mit einer geringeren Auflösung als der des analytischen Quadrupols oder schlägt dies vor.
US-6987264 (Whitehouse) lehrt nicht ein Betreiben eines Massenfilters, der einem analytischen Quadrupol vorgeschaltet ist, so, dass die Mitte des Transmissionsfensters des vorgeschalteten Massenfilters mit der Mitte des Transmissionsfensters des analytischen Quadrupols zusammenfällt, oder schlägt dies vor.
Die vorliegende Erfindung ist insofern besonders vorteilhaft, als der vorgeschaltete Massenfilter dazu ausgelegt ist, eine Verunreinigung des analytischen Quadrupolstabsatzes deutlich zu reduzieren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Massenfilter geschaffen, der Folgendes enthält:
mehrere Elektroden; und
eine erste Vorrichtung, die dazu ausgelegt und angepasst ist, eine axiale Kraft zu erzeugen, die mindestens einige Ionen axial durch den Massenfilter oder entlang des Massenfilters antreibt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Massenfilter eine axial segmentierte Quadrupolstabsatz-Ionenführung. HF-Spannungen werden vorzugsweise an den Elektroden, die den Quadrupolstabsatz bilden, angelegt. Der Massenfilter ist vorzugsweise dazu ausgelegt, bei einem relativ hohen Druck in einer in einer Massen-Auflösungs- oder Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Auflösungs-Betriebsart zu arbeiten, wobei sowohl Gleichspannungen als auch HF-Spannungen an die Elektroden angelegt werden und wobei zudem zusätzliche oder weitere Gleichspannungen an die axialen Segmente des Massenfilters angelegt werden. Das Anlegen der zusätzlichen oder weiteren Gleichspannungen an die axialen Segmente, die zusammen eine Stabelektrode bilden, führt zu der Erzeugung eines axialen elektrischen Gleichspannungsfeldes, das dazu dient, die Ionen entlang der Länge des Massenfilters und durch den Massenfilter zu treiben. Das axiale elektrische Gleichspannungsfeld oder der Gleichspannungspotentialgradient, der vorzugsweise entlang der axialen Länge des Massenfilters aufrechterhalten wird, reduziert die Durchgangszeit der Ionen durch den Massenfilter deutlich.
Die bevorzugte Ausführungsform ermöglicht, dass ein Massenfilter für relativ hohen Druck bereitgestellt wird, indem ein axiales elektrisches Gleichspannungsfeld verwendet wird, um die Durchgangszeit von erwünschten Ionen, die vorwärts durch den Massenfilter durchgelassen werden sollen, zu reduzieren. Als Ergebnis verbessert sich die Ionentransmissionseffizienz von Ionen, die vorwärts durch den Massenfilter durchgelassen werden sollen, wesentlich im Vergleich zu herkömmlichen Massenfiltern.
Ein besonders vorteilhafter Aspekt der bevorzugten Ausführungsform besteht darin, dass der Massenfilter dazu ausgelegt ist, die Durchgangszeit von Ionen durch den Hochdruck-Quadrupol oder eine andere Ionenführung zu steuern oder zu verringern, um die Auflösungseigenschaften des Massenfilters zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass ein Hochdruck-Massenfilter bereitgestellt wird, das besonders vorteilhaft ist, da herkömmliche Massenfilter bei relativ niedrigen Drücken betrieben werden müssen, was relativ teure Unterdruckpumpen erfordert.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Massenfiltern kann der Massenfilter gemäß der bevorzugten Ausführungsform beispielsweise in eine neue Generation von preiswerten und kompakten Massenspektrometern einbezogen werden, die entwickelt werden. Die neue Generation von preiswerten und kompakten Massenspektrometern ist dazu ausgelegt, bei relativ höheren Drücken als herkömmliche hochauflösende Massenspektrometer betrieben zu werden. Als Ergebnis erfordert die neue Generation von preiswerten und kompakten Massenspektrometern keine Hochleistungs-Unterdruckpumpen, wodurch die Kosten des Massenspektrometers deutlich reduziert werden können. Der Massenfilter gemäß der bevorzugten Ausführungsform eignet sich ideal, um in eines der neuen Generation von Massenspektrometern, die derzeit entwickelt werden, einbezogen zu werden. Wie für Fachleute offensichtlich sein wird, würde ein herkömmlicher Quadrupolstabsatz-Massenfilter nicht zur Verwendung in einer Unterdruckkammer mit relativ hohem Druck, wie sie beispielsweise in einem der neuen Generation von Massenspektrometern verwendet werden, geeignet sein.
Die bevorzugte Ausführungsform ermöglicht daher, dass ein Massenfilter bereitgestellt wird, der Ionen bei relativ höheren Drücken als jene, die derzeit mit herkömmlichen Quadrupol-Massenfiltern verknüpft sind, effektiv nach Masse zu filtern.
Der Massenfilter gemäß der bevorzugten Ausführungsform stellt zudem ein wirksames Mittel zum Schützen der nachgeschalteten ionenoptischen Vorrichtungen vor übermäßiger Ladung bereit. Zum Beispiel kann der Massenfilter gemäß der bevorzugten Ausführungsform dazu ausgelegt sein, unerwünschte Ionen in einer Unterdruckkammer mit relativ hohem Druck, die beispielsweise benachbart zu einer Atmosphärendruck-Schnittstelle eines Massenspektrometers angeordnet ist, auszufiltern. Der Massenfilter gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann daher dazu ausgelegt sein, ionenoptische Vorrichtungen wie beispielsweise Ionenfallen, Hochleistungsanalysemassenfilter oder Massenanalysatoren oder Ionendetektoren, die in einem nachgeschalteten Unterdruckkammer, die auf einem viel niedrigeren Druck gehalten wird, vorgesehen sind, davor zu schützen, einen hohen Ionenstrom zu erfahren, der ansonsten verursachen könnte, dass die Ionenfalle, der Hochleistungsanalysemassenfilter oder der Massenanalysator oder der Ionendetektor unter Sättigungseffekten leiden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der bevorzugte Massenfilter einem Ionenmobilitätsspektrometer oder Ionenmobilitätsseparator nachgeschaltet vorgesehen sein und dazu ausgelegt sein, Ionen nach Masse zu filtern, die aus dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Ionenmobilitätsseparator heraustreten oder eluieren.
Die mehreren Elektroden bilden vorzugsweise einen Quadrupolstabsatz.
Der Quadrupolstabsatz enthält vorzugsweise einen axial segmentierten Quadrupolstabsatz. Der axial segmentierte Quadrupolstabsatz enthält vorzugsweise mindestens 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 oder 20 Segmente.
Die mehreren Elektroden enthalten vorzugsweise mehrere Ringelektroden oder mehrere andere Elektroden, die mindestens eine Öffnung aufweisen, durch die Ionen im Einsatz durchgelassen werden. Gemäß einer Ausführungsform sind vorzugsweise mindestens 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 oder 20 Ringelektroden oder andere Elektroden vorgesehen.
Die erste Vorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgelegt und angepasst, ein axiales elektrisches Gleichspannungsfeld oder einen Gleichspannungspotentialgradienten über mindestens einen Abschnitt der axialen Länge des ersten Massenfilters hinweg aufrechtzuerhalten, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des Massenfilters zu treiben, um die axiale Kraft zu erzeugen.
Die erste Vorrichtung kann vorzugsweise dazu ausgelegt und angepasst sein, eine oder mehrere transiente Gleichspannungen an die mehreren Elektroden anzulegen, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben, um die axiale Kraft zu erzeugen.
Gemäß einer weniger bevorzugten Ausführungsform kann der erste Massenfilter ferner ein oder mehrere Flügelelektroden enthalten.
Die erste Vorrichtung kann dazu ausgelegt und angepasst sein, Folgendes anzulegen: (i) eine Gleichspannung an die eine oder die mehreren Flügelelektroden, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des Massenfilters zu treiben; und/oder (ii) eine oder mehrere transiente Gleichspannungen an die eine oder die mehreren Flügelelektroden, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des Massenfilters zu treiben; und/oder (iii) eine Mehrphasen-HF-Spannung an die eine oder die mehreren Flügelelektroden, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des Massenfilters zu treiben.
Die erste Vorrichtung kann dazu ausgelegt und angepasst sein, eine Mehrphasen-HF-Spannung (z. B. dreiphasig, vierphasig oder höherphasig) an die mehreren Elektroden anzulegen, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des Massenfilters zu treiben, um die axiale Kraft zu erzeugen.
Die erste Vorrichtung kann eine Gasstromvorrichtung enthalten, die dazu ausgelegt und angepasst ist, mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des Massenfilters zu treiben, um die axiale Kraft zu erzeugen.
Der Massenfilter enthält vorzugsweise eine zweite Vorrichtung, die dazu ausgelegt und angepasst ist, eine oder mehrere auflösende Gleichspannungen an mindestens einigen der Elektroden anzulegen, um zu bewirken, dass unerwünschte Ionen instabile Bahnen durch den Massenfilter annehmen, und/oder zu bewirken, dass unerwünschte Ionen radial aus dem Massenfilter ausgeworfen werden.
Die zweite Vorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgelegt und angepasst, zu bewirken, dass unerwünschte Ionen wesentlich ausgedünnt werden.
Der Massenfilter enthält ferner vorzugsweise eine dritte Vorrichtung, die dazu ausgelegt und angepasst ist, HF-Spannungen an mindestens einigen der Elektroden anzulegen, um zu bewirken, dass unerwünschte Ionen instabile Bahnen durch den Massenfilter annehmen, und/oder zu bewirken, dass unerwünschte Ionen radial aus dem Massenfilter ausgeworfen werden.
Die dritte Vorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgelegt und angepasst, zu bewirken, dass unerwünschte Ionen wesentlich ausgedünnt werden.
Der Massenfilter ist vorzugsweise dazu ausgelegt oder angepasst, bei einem Druck gehalten zu werden, der aus der folgenden Gruppe gewählt ist: (i) < 0,0001 mbar; (ii) 0,0001 bis 0,001 mbar; (iii) 0,001–0,01 mbar; (iv) 0,01–0,1 mbar; (v) 0,1–1 mbar; (vi) 1–10 mbar; (vii) 10 bis 100 mbar; (viii) 100–1000 mbar; und (ix) > 1000 mbar.
Der Massenfilter weist vorzugsweise eine axiale Länge auf, die aus der folgenden Gruppe gewählt ist: (i) < 10 mm; (ii) 10–20 mm; (iii) 20–30 mm; (iv) 30–40 mm; (v) 40–50 mm; (vi) 50–60 mm; (vii) 60–70 mm; (viii) 70–80 mm; (ix) 80–90 mm; (x) 90–100 mm; (xi) 100–110 mm; (xii) 110–120 mm; (xiii) 120–130 mm; (xiv) 130–140 mm; (xv) 140–150 mm; (xvi) 150–160 mm; (xix) 160–170 mm; (xix) 170–180 mm; (xix) 180–190 mm; (xx) 190–200 mm; und (xxi) > 200 mm.
Der Massenfilter ist vorzugsweise dazu ausgelegt, bei einem Druck P gehalten zu werden und eine axiale Länge L aufzuweisen, bei denen das Produkt P × L aus der folgenden Gruppe gewählt ist: (i) < 0.001 mbar-mm; (ii) 0.001–0,01 mbar-mm; (iii) 0,01–0,1 mbar-mm; (iv) 0,1–1 mbar-mm; (v) 1–10 mbar-mm; (vi) 10–100 mbar-mm; (vii) 100–1000 mbar-mm; (viii) 1000–10000 mbar-mm; (ix) 10000–100000 mbar-mm; und (x) > 100000 mbar-mm.
Der Massenfilter ist vorzugsweise umschaltbar, um in einer Betriebsart zu arbeiten, in der Ionen im Wesentlichen unabhängig von ihrem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis vorwärts durchgelassen werden.
Der Massenfilter ist vorzugsweise dazu ausgelegt, umgeschaltet zu werden, um in einer Nur-HF-Betriebsart zu arbeiten.
Wenn der erste Massenfilter gemäß einer Ausführungsform in der Nur-HF-Betriebsart betrieben wird, fungiert der erste Massenfilter vorzugsweise als Breitband-Ionentransmissions-Ionenführung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Massenspektrometer bereitgestellt, das einen Massenfilter wie oben beschrieben enthält.
Das Massenspektrometer enthält ferner vorzugsweise einen weiteren Massenfilter oder Massenanalysator, der dem Massenfilter nachgeschaltet angeordnet ist.
Der weitere Massenfilter oder Massenanalysator enthält vorzugsweise einen Quadrupol-Massenfilter der -Massenanalysator. Der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator enthält vorzugsweise einen Quadrupolstabsatz-Massenfilter oder -Massenanalysator. Der Quadrupolstabsatz-Massenfilter oder -Massenanalysator enthält vorzugsweise entweder einen nicht axial segmentierten Quadrupolstabsatz-Massenfilter der -Massenanalysator oder einen axial segmentierten Quadrupolstabsatz-Massenfilter oder -Massenanalysator.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält der weitere Massenfilter oder Massenanalysator einen Flugzeit-Massenanalysator.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält der Flugzeit-Massenanalysator einen Axialbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator oder einen Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator.
Der Massenspektrometer kann ferner ein Ionenmobilitätsspektrometer oder einen Ionenmobilitätsseparator enthalten, das/der dem Massenfilter vorgeschaltet angeordnet ist, wobei der Massenfilter dazu ausgelegt und angepasst ist, Ionen, die aus dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Ionenmobilitätsseparator heraustreten bzw. eluieren, nach Masse zu filtern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Massenfilterung von Ionen bereitgestellt, das Folgendes enthält:
Bereitstellen eines Massenfilters; und
Erzeugen einer axialen Kraft, die mindestens einige Ionen axial durch den Massenfilter oder entlang des Massenfilters antreibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Massenspektrometrie bereitgestellt, das ein Verfahren zur Massenfilterung, wie es oben beschrieben ist, enthält.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Quadrupolstabsatz-Massenfilter der -Massenanalysator bereitgestellt, der eine Vorrichtung enthält, die dazu ausgelegt und angepasst ist, Ionen axial durch den Massenfilter oder Massenanalysator oder entlang des Massenfilters oder Massenanalysator zu beschleunigen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Massenfilterung oder Massenanalyse von Ionen bereitgestellt, das Folgendes enthält:
Bereitstellen eines Quadrupolstabsatz-Massenfilters oder -Massenanalysators; und
axiales Beschleunigen von Ionen durch den Massenfilter oder Massenanalysator oder entlang des Massenfilters oder Massenanalysators.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Massenspektrometer ferner Folgendes enthalten:

(a) eine Ionenquelle, die aus der folgenden Gruppe gewählt ist: (i) eine Elektrospray-Ionenquelle ("ESI"-Ionenquelle); (ii) eine Atmosphärendruck-Photoionisations-Ionenquelle ("APPI-Ionenquelle"), (iii) eine chemische Atmosphärendruckionisations-Ionenquelle ("APCI-Ionenquelle"), (iv) eine matrixunterstützte Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("MALDI-Ionenquelle"), (v) eine Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("LDI-Ionenquelle"), (vi) eine Atmosphärendruckionisations-Ionenquelle ("API-Ionenquelle"), (vii) eine Desorption/Ionisation-auf-Silicium-Ionenquelle ("DIOS-Ionenquelle"), (viii) eine Elektronenstoß-Ionenquelle ("EI-Ionenquelle"), (ix) eine Ionenquelle mit chemischer Ionisation ("CI-Ionenquelle"), (x) eine Feldionisations-Ionenquelle ("FI-Ionenquelle"), (xi) eine Felddesorptions-Ionenquelle ("FD-Ionenquelle"), (xii) eine Induktivgekoppeltes-Plasma-Ionenquelle ("ICP-Ionenquelle"), (xiii) eine Schneller-Atombeschuss-Ionenquelle ("FAB-Ionenquelle"), (xiv) eine Flüssigkeits-Sekundärionenmassenspektrometrie-Ionenquelle ("LSIMS-Ionenquelle"), (xv) eine Desorptionselektrosprayionisations-Ionenquelle ("DESI-Ionenquelle"), (xvi) eine Radioaktives-Nickel-63-Ionenquelle, (xvii) eine matrixunterstützte Atmosphärendruck-Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle, (xviii) eine Thermospray-Ionenquelle, (xix) eine Atmosphärenprobenbildungs-Glimmentladungsionisations-Ionenquelle ("Atmospheric Sampling Glow Discharge Ionisation", "ASGDI-Ionenquelle"), (xx) eine Glimmentladungs-Ionenquelle ("GD-Ionenquelle"), (xxi) eine Impaktorionenquelle, (xxii) eine Direkte-Analyse-in-Echtzeit-Ionenquelle ("DART-Ionenquelle"), (xxii) eine Lasersprayionisations-Ionenquelle ("LSI-Ionenquelle"), (xxiv) eine Sonicsprayionisations-Ionenquelle ("SSI-Ionenquelle"), (xxv) eine matrixunterstützte Einlassionisations-Ionenquelle ("MAII-Ionenquelle"), (xxvi) eine lösungsmittelunterstützte Einlassionisations-Ionenquelle ("SAII-Ionenquelle"), (xxvii) eine Desorptionselektrosprayionisations-Ionenquelle ("DESI-Ionenquelle"), (xxviii) eine Laserablations-Elektrosprayionisations-Ionenquelle ("LAESI-Ionenquelle") und eine oberflächenunterstützte Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("SALDI-Ionenquelle"); und/oder
(b) eine oder mehrere kontinuierliche oder gepulste Ionenquellen und/oder
(c) eine oder mehrere Ionenführungen und/oder
(d) eine oder mehrere Ionenmobilitätstrennvorrichtungen und/oder eine oder mehrere feldasymmetrische Ionenmobilitätsspektrometervorrichtungen und/oder
(e) eine oder mehrere Ionenfallen oder ein oder mehrere Ioneneinsperrgebiete und/oder
(f) eine oder mehrere Stoß-, Fragmentations- oder Reaktionszellen, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt sind: (i) eine Stoßinduzierte-Dissoziation-Fragmentationsvorrichtung ("CID-Fragmentationsvorrichtung"), (ii) eine Oberflächeninduzierte-Dissoziation-Fragmentationsvorrichtung ("SID-Fragmentationsvorrichtung"), (iii) eine Elektronenübertragungsdissoziations-Fragmentationsvorrichtung ("ETD-Fragmentationsvorrichtung"), (iv) eine Elektroneneinfangdissoziations-Fragmentationsvorrichtung ("ECD-Fragmentationsvorrichtung"), (v) eine Elektronenstoß- oder -Aufprall-Dissoziations-Fragmentationsvorrichtung, (vi) eine Photoinduzierte-Dissoziations-Fragmentationsvorrichtung ("PID-Fragmentationsvorrichtung"), (vii) eine Laserinduzierte-Dissoziations-Fragmentationsvorrichtung, (viii) eine Infrarotstrahlungsinduzierte-Dissoziation-Vorrichtung, (ix) eine Ultraviolettstrahlungsinduzierte-Dissoziation-Vorrichtung, (x) eine Düse-Skimmer-Schnittstelle-Fragmentationsvorrichtung, (xi) eine In-der-Quelle-Fragmentationsvorrichtung, (xii) eine In-der-Quellestoßinduzierte-Dissoziation-Fragmentationsvorrichtung, (xiii) eine Thermische oder Temperaturquellen-Fragmentationsvorrichtung, (xiv) eine Vorrichtung für durch ein elektrisches Feld induzierte Fragmentation, (xv) eine Vorrichtung für magnetfeldinduzierte Fragmentation, (xvi) eine Enzymverdauungs- oder Enzymabbau-Fragmentationsvorrichtung, (xvii) eine Ion-Ion-Reaktions-Fragmentationsvorrichtung, (xviii) eine Ion-Molekül-Reaktions-Fragmentationsvorrichtung, (xix) eine Ion-Atom-Reaktions-Fragmentationsvorrichtung, (xx) eine Ionmetastabiles-Ion-Reaktion-Fragmentationsvorrichtung, (xxi) eine Ion-metastabiles-Molekül-Reaktion-Fragmentationsvorrichtung, (xxii) eine Ion-metastabiles-Atom-Reaktion-Fragmentationsvorrichtung, (xxiii) eine Ion-Ion-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen, (xxiv) eine Ion-Molekül-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen, (xxv) eine Ion-Atom-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen, (xxvi) eine Ionmetastabiles-Ion-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen, (xxvii) eine Ion-metastabiles-Molekül-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen, (xxviii) eine Ion-metastabiles-Atom-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen und (xxix) eine Elektronenionisationsdissoziations-Fragmentationsvorrichtung ("EID-Fragmentationsvorrichtung") und/oder
(g) einen Massenanalysator, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) ein Quadrupol-Massenanalysator, (ii) ein 2D- oder linearer Quadrupol-Massenanalysator, (iii) ein Paul- oder 3D-Quadrupol-Massenanalysator, (iv) ein Penning-Fallen-Massenanalysator, (v) ein Ionenfallen-Massenanalysator, (vi) ein Magnetsektor-Massenanalysator, (vii) ein Ionenzyklotronresonanz-Massenanalysator ("ICR-Massenanalysator"), (viii) ein Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenanalysator ("FTICR-Massenanalysator"), (ix) ein elektrostatischer Massenanalysator, der dazu ausgelegt ist, ein elektrostatisches Feld mit einer quadrologarithmischen Potentialverteilung zu erzeugen, (x) ein elektrostatischer Fouriertransformations-Massenanalysator, (xi) ein Fouriertransformations-Massenanalysator, (xii) ein Flugzeit-Massenanalysator, (xiii) ein Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator und (xiv) ein Linearbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator und/oder
(h) einen oder mehrere Energieanalysatoren oder elektrostatische Energieanalysatoren und/oder
(i) einen oder mehrere Ionendetektoren und/oder
(j) einen oder mehrere Massenfilter, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt sind: (i) ein Quadrupol-Massenfilter, (ii) eine 2D- oder lineare Quadrupol-Ionenfalle, (iii) eine Paul- oder 3D-Quadrupol-Ionenfalle, (iv) eine Penning-Ionenfalle, (v) eine Ionenfalle, (vi) ein Magnetsektor-Massenfilter, (vii) ein Flugzeit-Massenfilter und (viii) ein Wien-Filter und/oder
(k) eine Vorrichtung oder ein Ionengatter zum Pulsieren von Ionen und/oder
(l) eine Vorrichtung zum Umwandeln eines im Wesentlichen kontinuierlichen Ionenstrahls in einen gepulsten Ionenstrahl.

Das Massenspektrometer kann ferner Folgendes enthalten:

(i) eine C-Falle und einen Massenanalysator mit einer äußeren rohrförmigen Elektrode und einer koaxialen inneren spindelartigen Elektrode, die ein elektrostatisches Feld mit einer quadrologarithmischen Potentialverteilung bilden, wobei in einer ersten Betriebsart Ionen zu der C-Falle durchgelassen werden und dann in den Massenanalysator injiziert werden und wobei in einer zweiten Betriebsart Ionen zu der C-Falle durchgelassen werden und dann zu einer Stoßzelle oder Elektronenübertragungsdissoziationsvorrichtung durchgelassen werden, wobei zumindest einige Ionen in Fragmentionen fragmentiert werden, und wobei die Fragmentionen dann zu der C-Falle durchgelassen werden, bevor sie in den Massenanalysator injiziert werden, und/oder
(ii) eine Ringstapel-Ionenführung, die mehrere Elektroden enthält, die jeweils eine Öffnung aufweisen, von der Ionen bei der Verwendung durchgelassen werden, und wobei der Abstand zwischen den Elektroden entlang der Länge des Ionenwegs zunimmt und wobei die Öffnungen in den Elektroden in einem vorgeschalteten Abschnitt der Ionenführung einen ersten Durchmesser aufweisen und wobei die Öffnungen in den Elektroden in einem nachgeschalteten Abschnitt der Ionenführung einen zweiten Durchmesser aufweisen, der kleiner als der erste Durchmesser ist, und wobei entgegengesetzte Phasen einer Wechsel- oder HF-Spannung bei der Verwendung an aufeinander folgende Elektroden angelegt werden.

Gemäß einer Ausführungsform enthält das Massenspektrometer ferner eine Vorrichtung, die dazu ausgelegt und angepasst ist, den Elektroden eine Wechsel- oder HF-Spannung zuzuführen. Die Wechsel- oder HF-Spannung hat vorzugsweise eine Amplitude, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) < 50 V Peak-zu-Peak, (ii) 50–100 V Peak-zu-Peak, (iii) 100–150 V Peak-zu-Peak, (iv) 150–200 V Peak-zu-Peak, (v) 200–250 V Peak-zu-Peak, (vi) 250–300 V Peak-zu-Peak, (vii) 300–350 V Peak-zu-Peak, (viii) 350–400 V Peak-zu-Peak, (ix) 400–450 V Peak-zu-Peak, (x) 450–500 V Peak-zu-Peak und (xi) > 500 V Peak-zu-Peak.
Die Wechsel- oder HF-Spannung hat vorzugsweise eine Frequenz, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) < 100 kHz, (ii) 100–200 kHz, (iii) 200–300 kHz, (iv) 300–400 kHz, (v) 400–500 kHz, (vi) 0,5–1,0 MHz, (vii) 1,0–1,5 MHz, (viii) 1,5–2,0 MHz, (ix) 2,0–2,5 MHz, (x) 2,5–3,0 MHz, (xi) 3,0–3,5 MHz, (xii) 3,5–4,0 MHz, (xiii) 4,0–4,5 MHz, (xiv) 4,5–5,0 MHz, (xv) 5,0–5,5 MHz, (xvi) 5,5–6,0 MHz, (xvii) 6,0–6,5 MHz, (xviii) 6,5–7,0 MHz, (xix) 7,0–7,5 MHz, (xx) 7,5–8,0 MHz, (xxi) 8,0–8,5 MHz, (xxii) 8,5–9,0 MHz, (xxiii) 9,0–9,5 MHz, (xxiv) 9,5–10,0 MHz und (xxv) > 10,0 MHz.
Das Massenspektrometer kann zudem eine Chromatographie- oder andere Trennvorrichtung, die einer Ionenquelle vorgeschaltet ist, aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform enthält die Chromatographietrennvorrichtung eine Flüssigchromatographie- oder Gaschromatographievorrichtung. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Trennvorrichtung Folgendes enthalten: (i) eine Kapillarelektrophorese-Trennvorrichtung ("CE-Trennvorrichtung"), (ii) eine Kapillarelektrochromatographie-Trennvorrichtung ("CEC-Trennvorrichtung"), (iii) eine Trennvorrichtung mit einem im Wesentlichen starren keramikbasierten mehrschichtigen Mikrofluidsubstrat ("Keramikkachel") oder (iv) eine Überkritisches-Fluid-Chromatographie-Trennvorrichtung.
Das Massenspektrometer kann einen Chromatographie-Detektor enthalten.
Der Chromatographie-Detektor kann einen zerstörenden Chromatographie-Detektor enthalten, der vorzugsweise aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) ein Flammenionisationsdetektor ("FID"); (ii) ein aerosolbasierter Detektor oder Nanomengenanalytdetektor ("NQAD"); (iii) ein Flammenphotometrischer Detektor ("FPD"); (iv) ein Atomemissionsdetektor ("AED"); (v) ein Stickstoff-Phosphor-Detektor ("NPD"); und (vi) ein Verdampfungslichtstreuungsdetektor ("ELSD").
Zusätzlich oder alternativ kann der Chromatographie-Detektor einen nicht zerstörenden Chromatographie-Detektor enthalten, der vorzugsweise aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) ein UV-Detektor mit fester oder variabler Wellenlänge; (ii) ein Wärmeleitfähigkeitsdetektor ("TCD"); (iii) ein Fluoreszenzdetektor; (iv) ein Elektroneneinfangdetektor ("ECD"); (v) eine Leitfähigkeitsüberwachungsvorrichtung; (vi) ein Photoionisationsdetektor ("PID"); (vii) ein Brechungsindexdetektor ("RID"); (viii) ein Funkströmungsdetektor; und (ix) ein Chiral-Detektor.
Die Ionenführung wird vorzugsweise bei einem Druck gehalten, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) < 0,0001 mbar, (ii) 0,0001–0,001 mbar, (iii) 0,001–0,01 mbar, (iv) 0,01–0,1 mbar, (v) 0,1–1 mbar, (vi) 1–10 mbar, (vii) 10–100 mbar, (viii) 100–1000 mbar und (ix) > 1000 mbar. Gemäß einer Ausführungsform können Analytionen einer Elektronenübertragungsdissoziations-Fragmentation ("ETD-Fragmentation) in einer Elektronenübertragungsdissoziations-Fragmentationsvorrichtung unterzogen werden. Analytionen werden vorzugsweise veranlasst, mit ETD-Reagensionen innerhalb einer Ionenführung oder Fragmentationsvorrichtung zu interagieren.
Gemäß einer Ausführungsform werden zum Bewirken einer Elektronenübertragungsdissoziation entweder: (a) Analytionen fragmentiert oder zum Dissoziieren und zum Bilden von Produkt- oder Fragmentionen gebracht, nachdem sie mit Reagensionen interagiert haben und/oder (b) Elektronen von einem oder mehreren Reagensanionen oder negativ geladenen Ionen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden, und/oder (c) Analytionen fragmentiert werden oder dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden, nachdem sie mit neutralen Reagensgasmolekülen oder Atomen oder einem nicht ionischen Reagensgas interagiert haben, und/oder (d) Elektronen von einem oder mehreren neutralen nichtionischen oder ungeladenen Ausgangsgasen oder -dämpfen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen werden, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden, und/oder (e) Elektronen von einem oder mehreren neutralen nichtionischen oder ungeladenen Superbasis-Reagensgasen oder -dämpfen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen werden, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden, und/oder (f) Elektronen von einem oder mehreren neutralen, nicht ionischen oder ungeladenen Alkalimetallgasen oder -dämpfen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen werden, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden, und/oder (g) Elektronen von einem oder mehreren neutralen, nichtionischen oder ungeladenen Gasen, Dämpfen oder Atomen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen werden, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden, wobei das eine oder die mehreren neutralen, nichtionischen oder ungeladenen Gase, Dämpfe oder Atome aus der folgenden Gruppe ausgewählt sind: (i) Natriumdampf oder -atome, (ii) Lithiumdampf oder -atome, (iii) Kaliumdampf oder -atome, (iv) Rubidiumdampf oder -atome, (v) Cäsiumdampf oder -atome, (vi) Franciumdampf oder -atome, (vii) C60-Dampf oder -Atome und (viii) Magnesiumdampf oder -atome.
Die mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen enthalten vorzugsweise Peptide, Polypeptide, Proteine oder Biomoleküle.
Gemäß einer Ausführungsform werden zum Bewirken einer Elektronenübertragungsdissoziation: (a) die Reagensanionen oder negativ geladenen Ionen von einem polyaromatischen Kohlenwasserstoff oder einem substituierten polyaromatischen Kohlenwasserstoff abgeleitet und/oder (b) die Reagensanionen oder negativ geladenen Ionen von der folgenden Gruppe abgeleitet: (i) Anthracen, (ii) 9,10-Diphenyl-anthracen, (iii) Naphthalen, (iv) Fluor, (v) Phenanthren, (vi) Pyren, (vii) Fluoranthen, (viii) Chrysen, (ix) Triphenylen, (x) Perylen, (xi) Acridin, (xii) 2,2'-Dipyridyl, (xiii) 2,2'-Biquinolin, (xiv) 9-Anthracencarbonitril, (xv) Dibenzothiophen, (xvi) 1,10'-Phenanthrolin, (xvii) 9'-Anthracencarbonitril und (xviii) Anthraquinon und/oder (c) weisen die Reagensionen oder negativ geladenen Ionen Azobenzenanionen oder Azobenzen-Radikalanionen auf.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält der Prozess der Elektronenübertragungsdissoziationsfragmentation die Wechselwirkung von Analytionen mit Reagensionen, wobei die Reagensionen Dicyanobenzen, 4-Nitrotoluol oder Azulen enthalten.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun nur beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei:
1 einen segmentierten Quadrupolstabsatz-Massenfilter gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt und die auflösenden Gleichspannungen/HF-Spannungen, die an die Stabelektroden angelegt werden, und auch zusätzliche axiale Gleichspannungen, die an die Stabelektroden angelegt werden, um ein axiales elektrisches Gleichspannungsfeld zu erzeugen, das bewirkt, dass Ionen axial durch den Massenfilter beschleunigt werden, veranschaulicht;
2 die Ergebnisse der SIMION-Modellierung (RTM-Modellierung) der Wirkung auf die Ionentransmissionseffizienz von Ionen, die für verschiedene Zeiträume innerhalb des Massenfilters gehalten werden, zeigt und insbesondere darstellt, wie die Ionentransmissionseffizienz deutlich verbessert wird, wenn Ionen wie gemäß der bevorzugten Ausführungsform nur für eine relativ kurze Zeitdauer innerhalb des Massenfilters gehalten werden;
3A ein Massenspektrum zeigt, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, wobei eine Auflösungsgleichspannung von 36 V in Kombination mit einer HF-Spannung an die Elektroden eines bevorzugten Massenfilters angelegt wurde, 3B ein Massenspektrum zeigt, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, wobei eine Auflösungsgleichspannung von 34 V in Kombination mit einer HF-Spannung an die Elektroden eines bevorzugten Massenfilters angelegt wurde, und 3C ein Massenspektrum zeigt, das erhalten wurde, wenn der bevorzugte Massenfilter in einer Nur-HF-Betriebsart (d. h. in einer nichtauflösenden Betriebsart) betrieben wurde, wobei der bevorzugte Massenfilter effektiv als eine Breitband-Transmissions-Ionenführung betrieben wurde; und
4 relative Transmissionskurven auf der Basis der Massenspektren, die in 3A–3C gezeigt sind, zeigt und insbesondere darstellt: (i) die relative Transmission von Ionen dann, wenn 36 V Auflösungsgleichspannung in Kombination mit einer HF-Spannung an die Stäbe angelegt wurde, relativ dazu, wenn der Massenfilter in einer Nur-HF-Betriebsart betrieben wurde; und (ii) die relative Transmission von Ionen dann, wenn 34 V Auflösungsgleichspannung in Kombination mit einer Hochfrequenzspannung an die Stäbe angelegt wurde, relativ dazu, wenn der Massenfilter in einer Nur-HF-Betriebsart betrieben wurde.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Quadrupolstabsatz-Massenfilter vorgesehen. Der Quadrupolstabsatz-Massenfilter enthält vorzugsweise einen axial segmentierten Quadrupolstabsatz, wobei jeder der vier Stäbe wie in 1 gezeigt axial in mehrere axiale Segmente unterteilt ist.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform werden auflösende Gleichspannungen (Res DC) und HF-Spannungen vorzugsweise an alle der Stabelektroden angelegt. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform werden alle der axialen Segmente, die zusammen eine einzelne Stabelektrode bilden, mit der gleichen auflösenden Gleichspannung und HF-Spannung versorgt. Die gleiche auflösende Gleichspannung und HF-Spannung werden an gegenüberliegende axial segmentierte Stabelektroden angelegt. Andere auflösende Gleichspannungen und die entgegengesetzte Phase der HF-Spannung werden an benachbarte axial segmentierte Stabelektroden angelegt.
Zusätzlich zu dem Anlegen der auflösenden Gleichspannung und HF-Spannung an die Stabelektroden wird zudem vorzugsweise ein axialer Gleichspannungsgradient (Grad DC) entlang der Länge jeder der Stabelektroden aufrechterhalten, um die Durchgangszeit der Ionen durch den Quadrupol zu steuern. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform werden unterschiedliche axiale Segmente einer bestimmten Stabelektrode bei unterschiedlichen Gleichspannungen oder Potentialen gehalten, so dass ein axialer Gleichspannungsgradient entlang der Länge des Massenfilters aufrechterhalten wird. Eine Aufrechterhaltung eines axialen Gleichspannungsgradienten entlang der Länge des Massenfilters ermöglicht vorteilhafterweise, dass der Massenfilter mit einem minimalen Verlust bei der Transmission von Ionen von Interesse arbeitet. Die axial segmentierte Natur der Stabelektroden ermöglicht, dass Gleichspannungen an die Stabelektroden angelegt werden, um Ionen entlang der Länge des Massenfilters zu treiben, und ermöglicht auch, dass auflösende Gleich-/HF-Spannungen an die Elektroden angelegt werden, um ein im Wesentlichen axial unabhängiges radiales auflösendes elektrisches Gleichspannungsfeld zu erzeugen.
Obwohl gemäß der bevorzugten Ausführungsform axiale Gleichspannungen an alle vier axial segmentierten Stabelektroden angelegt werden, werden weniger bevorzugten Ausführungsformen in Betracht gezogen werden, bei denen Gleichspannungen nur an eine, zwei oder drei der axial segmentierten Stabelektroden angelegt werden.
Die segmentierte Natur des Quadrupolstabsatzes gemäß der bevorzugten Ausführungsform ermöglicht das Anlegen der gleichen Phase einer HF-Spannung an alle axialen Segmente einer bestimmten Stabelektrode. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform werden gegenüberliegende Stabelektroden in der gleichen HF-Phase gehalten und benachbarte Stabelektroden vorzugsweise in entgegengesetzten Phasen der HF-Spannung gehalten.
Wie in 1 gezeigt werden axial benachbarte Segmente der gleichen Stabelektrode vorzugsweise bei der gleichen HF-Spannung gehalten und die gleiche Auflösungsgleichspannung wird vorzugsweise an alle der axialen Segmente, die eine Stabelektrode bilden, angelegt. Gemäß einer weniger bevorzugten Ausführungsform können die gleichen auflösenden HF- und Gleichspannungen an nur einige der axialen Segmente, die eine Stabelektrode bilden, angelegt werden.
Verschiedene Axialfeld-Gleichspannungen werden vorzugsweise an den segmentierten Stababschnitten einer Stabelektrode angelegt, so dass ein axialer Gleichspannungsgradient in einer Betriebsart vorzugsweise entlang der Länge des Quadrupols aufrechterhalten wird. Beispielsweise können die Stabsegmente, die von allen vier Stabelektroden am nächsten an einem Eingangsende des Quadrupol-Massenfilters sind, können bei der gleichen Spannung V1 gehalten werden und in ähnlicher Weise alle Stabsegmente, die von allen vier Stabelektroden am nächsten an einem Ausgangsende des Quadrupols sind, auf der gleichen Spannung V2 gehalten werden. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform gilt V1 > V2. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann V1 positiv sein und V2 negativ sein. Gemäß einer Ausführungsform kann V1 in dem Bereich 0–10 V, 10–20 V, 20–30 V, V 30–40, 40–50 V, 50–60 V, 60–70 V, 70–80 V, 80–90 V, 90–100 V oder > 100 V und/oder V2 im Bereich < 0 V, 0 bis –10 V, –10 V bis –20, –20 bis –30 V, –30 bis –40 V, –40 bis –50 V, –50 bis –60 V, –60 bis –70 V, –70 bis –80 V, –80 bis –90 V, –90 bis –100 V oder < –100 V liegen.
Eine Ionenpopulation oder eine Gruppe von Ionen, die zu dem Massenfilter transmittiert wird und ein axiales elektrisches Feld erfährt, wird vorzugsweise von dem axialen elektrischen Gleichspannungsfeld oder dem axialen Gleichspannungspotentialgradienten durch den Massenfilter oder die Ionenführung getrieben, wodurch die Durchlaufzeit von Ionen reduziert wird, während die Ionen gleichzeitig eine radiale auf dem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis basierte Massenfilterung oder eine Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Instabilitätsfilterung durchlaufen, so dass Ionen mit unerwünschten Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen radial angeregt sind oder auf andere Weise ausgedünnt werden. Ionen mit unerwünschten Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen können auf den segmentierten Stabelektroden einschlagen und somit für das System verloren gehen oder auf andere Weise ausgedünnt werden.
Der Massenfilter gemäß der bevorzugten Ausführungsform zeigt eine deutliche Verbesserung des Leistungsvermögens, insbesondere in Bezug auf die Ionentransmissionseffizienz im Vergleich zu herkömmlichen Quadrupol-Massenfiltern, die keine axialen Felder nutzen, da die Steuerung (Reduktion) der Durchgangszeit der Ionen von Interesse aus mindestens zwei Gründen wichtig ist.
Erstens verbessert die Reduzierung der Durchgangszeit das Leistungsvermögen und insbesondere das Tastverhältnis des Massenfilters für Schnellschaltexperimente.
Zweitens verbessert die Reduzierung der Durchlaufzeit das Leistungsvermögen der Vorrichtung, wenn sie als Massenfilter fungiert, da ohne das axiale Feld die Durchgangszeit der Ionen ansonsten ausreichend lange wäre, dass Ionen von Interesse viele Zyklen des elektrischen HF-Feldes erfahren, was dazu führt, dass einige Ionen, die vorwärts durch den Massenfilter durchgelassen werden sollen, ungewollt radial aus dem Massenfilter oder der Ionenführung ausgeworfen werden oder ansonsten an die Stäbe verloren gehen.
2 zeigt die Ergebnisse eines SIMION-Modells (RTM-Modells), das zeigt, wie Ionen versehentlich radial aus einem Quadrupol-Massenfilter ausgeworfen werden, wenn die Ionen zu lange innerhalb des Massenfilters bleiben, so dass die Ionen zu viele Zyklen des elektrischen HF-Felds erfahren, was verursacht, dass zumindest einige der Ionen radial ausgeworfen werden.
Das SIMION-Modell (RTM-Modell) basiert auf der Grundlage eines Quadrupol-Massenfilters mit vier Stäben mit einem eingeschriebenen Radius r0 von 2,67 mm. Eine HF-Spannung, die bei einer Frequenz von 1 MHz an die Stabelektroden angelegt wird, wurde modelliert. Der Hintergrund-Gasdruck wurde als 7,5 × 10^–3 Torr Argon modelliert.
Die Transmissionseffizienz von einfach geladenen Ionen mit einem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis von 684 wurde durch Abtasten der Auflösungs-HF-Spannungsamplitude von 328,3 V bis 359,0 V HF (0-Spitze) und der Auflösungsgleichspannungsamplitude von 50,0 V bis 54,7 V DC simuliert. Der Prozentsatz der Ionen, die nach 1 ms, 5 ms, 10 ms, 15 ms, 20 ms und 25 ms verbleiben, ist in 2 als eine Funktion des Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses gezeigt. Die Ergebnisse in 2 zeigen, wie die Ionentransmissionseffizienz eines Massenfilters als Funktion der Zeit, die die Ionen dazu für den Durchlauf des Massenfilters benötigen, variiert.
Die Ergebnisse in 2 zeigen deutlich, dass ein Aussetzen von Ionen gegenüber der auflösenden HF- und/oder auflösenden Gleichspannung innerhalb des Massenfilters über einen längeren Zeitraum (beispielsweise bis zu 25 ms) in Kombination mit der Gegenwart eines Hintergrundgases zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit von Verlusten der Ionen an die Stabelektroden führt. Dementsprechend ist dann, wenn Ionen für bis zu 25 ms in dem Massenfilter gehalten werden, die Ionentransmissionseffizienz relativ niedrig ist (d. h. < 30 %). Im Vergleich dazu kann dann, wenn die Ionen für eine viel kürzere Zeit (z. B. 1 ms) innerhalb des Massenfilters gehalten werden, die Ionentransmissionseffizienz sehr hoch sein, z. B. > 95 %.
3A–3C zeigen experimentelle Ergebnisse, die erhalten werden, wenn ein Massenfilter gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verwendet wird. 3A zeigt ein Massenspektrum, das erhalten wurde, wenn der Massenfilter in einer Auflösungsbetriebsart betrieben wurde, wobei 36 V Auflösungsgleichspannung an die Stabelektroden angelegt wurde. 3B zeigt ein Massenspektrum, das erhalten wurde, wenn der Massenfilter in einer Auflösungsbetriebsart betrieben wurde, wobei 34 V Auflösungsgleichspannung an die Stabelektroden angelegt wurde. 3C zeigt ein Massenspektrum, das erhalten wurde, wenn der Massenfilter in einer Nicht-Auflösungsbetriebsart betrieben wurde, d. h. ohne dass eine Auflösungsgleichspannung an die Stabelektroden angelegt wurde. Wie Fachleute auf Gebiet verstehen werden, arbeitet oder funktioniert der Massenfilter dann, wenn der Massenfilter wird in einer Nicht-Auflösungsbetriebsart oder einer Nur-HF-Betriebsart betrieben wird, wie eine Breitband-Transmissions-Ionenführung, d. h. Ionen werden nicht aktiv durch die Ionenführung nach Masse gefiltert und im Wesentlichen werden alle Ionen, die an dem Eingang in den Massenfilter bzw. die Ionenführung empfangen werden, vorwärts durch den Massenfilter bzw. die Ionenführung durchgelassen.
4 zeigt relative Transmissionskurven für die beiden Auflösungsgleichspannungen, die oben in Bezug auf 3A und 3B beschrieben sind, und zeigt die relative Transmission von Ionen als Funktion des Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses für Ionen, wenn sie durch den Massenfilter, der in einer Massenauflösungsbetriebsart arbeitet, transmittiert werden, im Vergleich zu Ionen, die durch den Massenfilter transmittiert werden, wenn er in einer Nicht-Auflösungsbetriebsart arbeitet (wobei die Ionentransmissionseffizienz 100 % betragen sollte).
Für die Daten, die in 3A bis 3C und 4 gezeigt sind, wurde das axiale elektrische Gleichspannungsfeld auf 1 V über die gesamte Länge der Vorrichtung von 120 mm hinweg eingestellt. Der einbeschriebene Radius der Stäbe R0 wurde auf 5,3 mm eingestellt und die HF-Spannung, die an die Stabelektroden angelegt ist, war 1 MHz bei 600 V Peak-zu-Peak. Der Druck innerhalb des Massenfilters wurde auf etwa 1 × 10^–2 mbar Argon eingestellt.
Gemäß einer Ausführungsform kann der bevorzugte Massenfilter als ein Niederleistungs-Hochdruck-Massenfilter oder -Massenanalysator verwendet werden. Insbesondere kann die bevorzugte Vorrichtung vor einem analytischen Hochleistungs-Massenfilter oder -Massenanalysator wie einem Quadrupolstabsatz-Massenfilter oder -Massenanalysator oder einem Flugzeit-Massenspektrometer angeordnet sein. Der bevorzugte Massenfilter kann vorteilhafterweise betrieben werden oder auf andere Weise dazu ausgelegt werden, den Ionenstrom, der den analytischen Hochleistungs-Massenfilter oder -Massenanalysator erreicht, zu reduzieren, und somit die Robustheit und Lebensdauer des analytischen Hochleistungs-Massenfilters der -Massenanalysators durch Reduzieren von Ladungsproblemen verbessern.
Die bevorzugte Vorrichtung kann einem Ionenmobilitätsspektrometer oder Ionenmobilitätsseparator nachgeschaltet verwendet werden und kann dazu ausgelegt sein, in einer gekoppelten Abtastbetriebsart betrieben zu werden. Zum Beispiel kann ein Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Transmissionsfenster des Massenfilters gemäß der bevorzugten Ausführungsform synchron mit dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Ionenmobilitätsseparator abgetastet werden, so dass Ionen, die von einem vorgeschalteten Ionenmobilitätsspektrometer oder Ionenmobilitätsseparator eluieren und die durch den Massenfilter empfangen werden, derart nach Masse gefiltert werden, dass nur Ionen mit einem bestimmten Ladungszustand (z. B. doppelt, dreifach oder höher geladen) vorwärts durchgelassen werden, während andere Ionen mit anderen Ladungszuständen (z. B. einfach geladen) wesentlich ausgedünnt werden.
Der bevorzugte Massenfilter kann einer ladungsbegrenzten Vorrichtung wie beispielsweise einer Ionenfalle oder einer Akkumulationsvorrichtung vorgeschaltet verwendet werden, um einen höheren Tastgrad zu ermöglichen. Die Akkumulationsvorrichtung kann einem Ionenmobilitätsspektrometer oder Ionenmobilitätsseparator vorgeschaltet angeordnet sein.
Gemäß anderen weniger bevorzugten Ausführungsformen können alternative Verfahren des axialen Antreibens von Ionen durch den Massenfilter verwendet werden, einschließlich des Anlegens von wandernden Gleichspannungswellen oder transienten Gleichspannungen oder Potentialen an die Elektroden, die den Massenfilter bilden. Andere Ausführungsformen werden in Betracht gezogen, bei denen eine oder mehrere Flügelelektroden vorgesehen sein können und Gleich- und/oder HF-Spannungen an die eine oder die mehreren Flügelelektroden angelegt werden, um Ionen axial zu beschleunigen. Gemäß anderen Ausführungsformen kann eine Mehrphasen-HF-Spannung an die Elektroden angelegt werden, um die Ionen axial anzutreiben. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können auch eine oder mehrere Gasstrom-Antriebe oder -Mechanismen verwendet werden, um Ionen zumindest entlang eines Teils oder Abschnitts des Massenfilters anzutreiben.
Mehrere bevorzugte Vorrichtungen können kombiniert werden, um mehrere Stufen von Massenfilterung oder Massenanalyse zusammen mit optionaler Fragmentation von Ionen bei relativ hohen Drücken bereitzustellen.
Die segmentierte Natur des bevorzugten Massenfilters ermöglicht, dass mehrere Konfigurationen angenommen werden. Beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform ein Abschnitt oder Bereich des Massenfilters dazu ausgelegt sein, einen ioneneinschließenden Bereich zu bilden, wobei Ionen innerhalb des ioneneinschließenden Bereichs oder Abschnitts des Massenfilters durch Anlegen von einer oder mehreren Gleich- und/oder HF-Spannungen z. B. an Eingangs- und/oder Ausgangselektroden axial eingeschränkt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können ein oder mehrere Vorfilter und/oder ein oder mehrere Nachfilter vorgesehen sein. Der eine oder die mehreren Vorfilter und/oder der eine oder die mehreren Nachfilter können wahlweise innerhalb der bevorzugten Vorrichtung eingebaut sein oder auf andere Weise an ihr befestigt sein. Gemäß einer Ausführungsform können der eine oder die mehreren Vorfilter und/oder der eine oder die mehreren Nachfilter einen kurzen Quadrupolstabsatz oder "stubbie" enthalten, wie im Stand der Technik gut bekannt ist.
Ionen können in den bevorzugten Massenfilter gepulst werden. Ausführungsformen werden auch in Betracht gezogen, bei denen Ionen zudem wahlweise in Kombination mit der Filterung nach Masse nach ihrem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis und/oder ihrer Ionenmobilität getrennt werden können, während die Ionen axial durch die Vorrichtung beschleunigt werden.
Andere radiale Auswurfmechanismen wie beispielsweise Resonanzauswurf durch Anlegen von Anregungsspannungen an die Elektroden, die den Massenfilter bilden, können ebenfalls verwendet werden. Gemäß einer Ausführungsform kann eine breitbandige Anregungsspannung mit einer oder mehreren Frequenzkerben an die Elektroden angelegt werden, die den Massenfilter bilden.
Die bevorzugte Vorrichtung kann einer Vielzahl von bekannten Ionenquellen, Fragmentationsvorrichtungen und Analysatoren vorangestellt sein oder diesen folgen.
Mehrere bevorzugte Vorrichtungen können entweder in Reihe oder parallel kombiniert werden.
Andere HF-Vorrichtungen als Quadrupole können verwendet werden und können einen gewissen Grad an Massenfilterung ermöglichen.
Wenngleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen an der Form und den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne von dem in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Massenspektrometer, das Folgendes aufweist: einen ersten Massenfilter, der mehrere Elektroden und eine erste Vorrichtung, die dazu ausgelegt und angepasst ist, eine axiale Kraft zu erzeugen, die mindestens einige Ionen axial durch den ersten Massenfilter oder entlang des ersten Massenfilters antreibt, aufweist; und einen Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator, der dem Massenfilter nachgeschaltet angeordnet ist.
Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator einen analytischen Massenfilter oder Massenanalysator aufweist.
Massenspektrometer nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Massenfilter dazu ausgelegt und angepasst ist, in einer im Wesentlichen synchronisierten Weise mit dem Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator betrieben zu werden.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Massenfilter dazu ausgelegt und angepasst ist, so betrieben zu werden, dass er den Ionenstrom, der zu dem Quadrupol-Massenfilter der -Massenanalysator durchgelassen wird, wesentlich einschränkt oder reduziert.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Massenfilter und der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator dazu ausgelegt und angepasst sind, in einer Betriebsart betrieben zu werden, in der der erste Massenfilter dazu ausgelegt ist, Ionen mit einer ersten Massenauflösung R₁ nach Masse zu filtern, und wobei der Quadrupol-Massenfilter der -Massenanalysator im Wesentlichen zu der gleichen Zeit T₁ dazu ausgelegt ist, Ionen mit einer zweiten Massenauflösung R₂ nach Masse zu filtern, wobei R₂ > R₁.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Massenauflösung R₁ = (m/z)/W_1/2, wobei m/z das Masse-zu-Ladungs-Verhältnis eines Ionenpeaks ist und W_1/2 die Halbwertsbreite des Ionenpeaks ist, und wobei die zweite Massenauflösung R₂ = (m/z)/W_1/2, wobei m/z das Masse-zu-Ladungs-Verhältnis eines Ionenpeaks ist und W_1/2 die Halbwertsbreite des Ionenpeaks ist.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Massenfilter und der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator dazu ausgelegt und angepasst sind, in einer Betriebsart betrieben zu werden, in der der erste Massenfilter dazu ausgelegt ist, Ionen durchzulassen, die ein erstes Masse-zu-Ladungs-Verhältnis M₁ aufweisen, und in der im Wesentlichen zu der gleichen Zeit T₁ der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator dazu ausgelegt ist, Ionen durchzulassen, die ein zweites Masse-zu-Ladungs-Verhältnis M₂ aufweisen, wobei M₁ = M₂.
Massenspektrometer nach Anspruch 7, wobei zu der Zeit T₁ der erste Massenfilter dazu ausgelegt ist, Ionen mit einem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis, das kleiner als und/oder größer als M₁ ist, auszudünnen.
Massenspektrometer nach Anspruch 7 oder 8, wobei zu der Zeit T₁ der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator dazu ausgelegt und angepasst ist, Ionen mit einem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis, das kleiner als und/oder größer als M₂ ist, auszudünnen.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Massenfilter und der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator dazu ausgelegt und angepasst sind, in einer Betriebsart betrieben zu werden, in der der erste Massenfilter dazu ausgelegt ist, Ionen durchzulassen, die ein erstes Masse-zu-Ladungs-Verhältnis oder einen ersten Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Bereich M₁ aufweisen, und wobei im Wesentlichen zu der gleichen Zeit T₁ der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator dazu ausgelegt ist, Ionen durchzulassen, die ein zweites Masse-zu-Ladungs-Verhältnis oder einen zweiten Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Bereich M₂ aufweisen, wobei M₁ – M₂ ≤ x Da und wobei x aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) 10; (ii) 5; (iii) 1; (iv) 0,5; (v) 0,1; (vi) 0,05; (vii) 0,01; (viii) 0.005; und (ix) 0,001.
Massenspektrometer nach Anspruch 10, wobei zu der Zeit T₁ der erste Massenfilter dazu ausgelegt ist, Ionen mit einem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis, das kleiner als und/oder größer als M₁ ist, auszudünnen.
Massenspektrometer nach Anspruch 10 oder 11, wobei zu der Zeit T₁ der Quadrupol-Massenfilter der -Massenanalysator dazu ausgelegt und angepasst ist, Ionen mit einem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis, das kleiner als und/oder größer als M₂ ist, auszudünnen.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Massenfilter und/oder der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator dazu ausgelegt und angepasst sind, bei einem Druck gehalten zu werden, der aus der folgenden Gruppe gewählt ist: (i) < 0,0001 mbar; (ii) 0,0001 bis 0,001 mbar; (iii) 0,001–0,01 mbar; (iv) 0,01–0,1 mbar; (v) 0,1–1 mbar; (vi) 1–10 mbar; (vii) 10 bis 100 mbar; (viii) 100–1000 mbar; und (ix) > 1000 mbar.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Massenfilter und/oder der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator eine axiale Länge aufweisen, die aus der folgenden Gruppe gewählt ist: (i) < 10 mm; (ii) 10–20 mm; (iii) 20–30 mm; (iv) 30–40 mm; (v) 40–50 mm; (vi) 50–60 mm; (vii) 60–70 mm; (viii) 70–80 mm; (ix) 80–90 mm; (x) 90–100 mm; (xi) 100–110 mm; (xii) 110–120 mm; (xiii) 120–130 mm; (xiv) 130–140 mm; (xv) 140–150 mm; (xvi) 150–160 mm; (xix) 160–170 mm; (xix) 170–180 mm; (xix) 180–190 mm; (xx) 190–200 mm; und (xxi) > 200 mm.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Massenfilter und/oder der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator dazu ausgelegt sind, bei einem Druck P gehalten zu werden und eine axiale Länge L aufzuweisen, bei denen das Produkt P × L aus der folgenden Gruppe gewählt ist: (i) < 0.001 mbar-mm; (ii) 0.001–0,01 mbar-mm; (iii) 0,01–0,1 mbar-mm; (iv) 0,1–1 mbar-mm; (v) 1–10 mbar-mm; (vi) 10–100 mbar-mm; (vii) 100–1000 mbar-mm; (viii) 1000–10000 mbar-mm; (ix) 10000–100000 mbar-mm; und (x) > 100000 mbar-mm.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine zweite Vorrichtung aufweist, die dazu ausgelegt und angepasst ist, eine oder mehrere auflösende Gleichspannungen an mindestens einigen der Elektroden anzulegen, um zu bewirken, dass unerwünschte Ionen instabile Bahnen durch den ersten Massenfilter annehmen, und/oder zu bewirken, dass unerwünschte Ionen radial aus dem ersten Massenfilter ausgeworfen werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 16, wobei die zweite Vorrichtung dazu ausgelegt und angepasst ist, zu bewirken, dass unerwünschte Ionen wesentlich ausgedünnt werden.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine dritte Vorrichtung aufweist, die dazu ausgelegt und angepasst ist, HF-Spannungen an mindestens einigen der Elektroden anzulegen, um zu bewirken, dass unerwünschte Ionen instabile Bahnen durch den ersten Massenfilter annehmen, und/oder zu bewirken, dass unerwünschte Ionen radial aus dem ersten Massenfilter ausgeworfen werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 18, wobei die dritte Vorrichtung dazu ausgelegt und angepasst ist, zu bewirken, dass unerwünschte Ionen wesentlich ausgedünnt werden.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Elektroden einen Quadrupolstabsatz bilden.
Massenspektrometer nach Anspruch 20, wobei der Quadrupolstabsatz einen axial segmentierten Quadrupolstabsatz aufweist.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Elektroden mehrere Ringelektroden oder andere Elektroden, die mindestens eine Öffnung aufweisen, durch die Ionen im Einsatz durchgelassen werden, aufweisen.
Massenspektrometer nach Anspruch 22, wobei die mehreren Ringelektroden radial segmentiert sind.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Vorrichtung dazu ausgelegt und angepasst ist, ein axiales elektrisches Gleichspannungsfeld oder einen Gleichspannungspotentialgradienten über mindestens einen Abschnitt der axialen Länge des ersten Massenfilters hinweg aufrechtzuerhalten, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben, um die axiale Kraft zu erzeugen.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Vorrichtung dazu ausgelegt und angepasst ist, eine oder mehrere transiente Gleichspannungen an die mehreren Elektroden anzulegen, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben, um die axiale Kraft zu erzeugen.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Massenfilter ferner ein oder mehrere Flügelelektroden aufweist.
Massenspektrometer nach Anspruch 26, wobei die erste Vorrichtung dazu ausgelegt und angepasst ist, Folgendes anzulegen: (i) eine Gleichspannung an die eine oder die mehreren Flügelelektroden, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben; und/oder (ii) eine oder mehrere transiente Gleichspannungen an die eine oder die mehreren Flügelelektroden, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben; und/oder (iii) eine Mehrphasen-HF-Spannung an die eine oder die mehreren Flügelelektroden, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Vorrichtung dazu ausgelegt und angepasst ist, eine Mehrphasen-HF-Spannung an die mehreren Elektroden anzulegen, um mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben, um die axiale Kraft zu erzeugen.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Vorrichtung eine Gasstromvorrichtung enthält, die dazu ausgelegt und angepasst ist, mindestens einige Ionen entlang mindestens eines Teils der axialen Länge des ersten Massenfilters zu treiben, um die axiale Kraft zu erzeugen.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Massenfilter umschaltbar ist, um in einer Betriebsart zu arbeiten, in der Ionen im Wesentlichen unabhängig von ihrem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis vorwärts durchgelassen werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 30, wobei der erste Massenfilter dazu ausgelegt ist, umgeschaltet zu werden, um in einer Nur-HF-Betriebsart zu arbeiten.
Massenspektrometer nach Anspruch 31, wobei dann, wenn der erste Massenfilter in der Nur-HF-Betriebsart betrieben wird, der erste Massenfilter als Breitband-Ionentransmissions-Ionenführung fungiert.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Ionenmobilitätsspektrometer oder einen Ionenmobilitätsseparator aufweist, das bzw. der dem ersten Massenfilter vorgeschaltet angeordnet ist, wobei der erste Massenfilter dazu ausgelegt und angepasst ist, Ionen nach Masse zu filtern, die aus dem Ionenmobilitätsspektrometer oder Ionenmobilitätsseparator hervortreten bzw. eluieren.
Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Massenfilter und der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator in der gleichen oder verschiedenen Unterdruckkammern angeordnet sind.
Verfahren zur Massenspektrometrie, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines ersten Massenfilters, der mehrere Elektroden enthält, und eines Quadrupol-Massenfilters oder -Massenanalysators, der dem Massenfilter nachgeschaltet angeordnet ist; und Erzeugen einer axialen Kraft, die mindestens einige Ionen axial durch das erste Massenfilter oder entlang des ersten Massenfilters antreibt.
Massenspektrometer, das Folgendes aufweist: einen ersten Massenfilter, der mehrere Elektroden und eine erste Vorrichtung, die dazu ausgelegt und angepasst ist, eine axiale Kraft zu erzeugen, die mindestens einige Ionen axial durch das erste Massenfilter oder entlang des ersten Massenfilters antreibt, enthält; und einen analytischen Quadrupol-Massenfilter der -Massenanalysator, der dem ersten Massenfilter nachgeschaltet angeordnet ist; wobei der erste Massenfilter dazu ausgelegt und angepasst ist, so betrieben zu werden, dass er den Ionenstrom, der zu dem analytischen Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator durchgelassen wird, wesentlich beschränkt oder verringert; und wobei der erste Massenfilter und der analytische Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator dazu ausgelegt und angepasst sind, in einer Betriebsart betrieben zu werden, in der: (i) der erste Massenfilter dazu ausgelegt ist, Ionen mit einer ersten Massenauflösung R₁ nach Masse zu filtern, und wobei der Quadrupol-Massenfilter der -Massenanalysator im Wesentlichen zu der gleichen Zeit T₁ dazu ausgelegt ist, Ionen mit einer zweiten Massenauflösung R₂ nach Masse zu filtern, wobei R₂ > R₁; und (ii) der erste Massenfilter dazu ausgelegt ist, Ionen durchzulassen, die ein erstes Masse-zu-Ladungs-Verhältnis oder einen ersten Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Bereich M₁ aufweisen, und wobei im Wesentlichen zu der gleichen Zeit T₁ der Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator dazu ausgelegt ist, Ionen durchzulassen, die ein zweites Masse-zu-Ladungs-Verhältnis oder einen zweiten Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Bereich M₂ aufweisen, wobei M₁ – M2 ≤ x Da und wobei x aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) 10; (ii) 5; (iii) 1; (iv) 0,5; (v) 0,1; (vi) 0,05; (vii) 0,01; (viii) 0.005; und (ix) 0,001.
Verfahren zur Massenspektrometrie, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines ersten Massenfilters, der mehrere Elektroden enthält, und eines Quadrupol-Massenfilters oder -Massenanalysators, der dem Massenfilter nachgeschaltet angeordnet ist; und Erzeugen einer axialen Kraft, die mindestens einige Ionen axial durch das erste Massenfilter oder entlang des ersten Massenfilters antreibt; Betreiben des ersten Massenfilters so, dass er den Ionenstrom, der zu dem analytischen Quadrupol-Massenfilter oder -Massenanalysator durchgelassen wird, wesentlich beschränkt oder verringert; Betreiben des ersten Massenfilters so, dass er Ionen mit einer ersten Massenauflösung R₁ nach Masse filtert, und, im Wesentlichen zu der gleichen Zeit T₁, Betreiben des analytischen Quadrupol-Massenfilters so, dass er Ionen mit einer zweiten Massenauflösung R₂ nach Masse filtert, wobei R₂ > R₁; und Betreiben des ersten Massenfilters so, dass er Ionen durchlässt, die ein erstes Masse-zu-Ladungs-Verhältnis oder einen ersten Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Bereich M₁ aufweisen, und, im Wesentlichen zu der gleichen Zeit T₁, Betreiben des analytischen Quadrupol-Massenfilters oder -Massenanalysators so, dass er Ionen durchlässt, die ein zweites Masse-zu-Ladungs-Verhältnis oder einen zweiten Masse-zu-Ladungs-Verhältnis-Bereich M₂ aufweisen, wobei M₁ – M2 ≤ x Da und wobei x aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) 10; (ii) 5; (iii) 1; (iv) 0,5; (v) 0,1; (vi) 0,05; (vii) 0,01; (viii) 0.005; und (ix) 0,001.