CN101288146B - 质谱仪 - Google Patents

Abstract

公开了一种质谱仪，该质谱仪包括质量选择离子捕获器(12)和布置在质量选择离子捕获器(12)的下游的四极杆集质量过滤器(14)。以与质量过滤器(14)的扫描基本上同步的方式从离子捕获器(12)质量有选择地喷出离子以便增大质量过滤器(14)的占空比。

Description

质谱仪

技术领域

本发明涉及一种质谱仪和一种质谱测定方法。

背景技术

质量扫描四极质量过滤器/分析器是普遍存在的分析设备。然而，质量扫描四极质量过滤器/分析器的主要缺点在于这样的设备由于具有不良占空比而具有低灵敏度。如果四极质量过滤器/分析器以y道尔顿(Da)的质量分辨率或峰值宽度扫描x道尔顿的质量范围，则四极质量过滤器/分析器的占空比将为y/x。通常，常规四极质量过滤器/分析器可以以质量分辨率1扫描1000道尔顿的质量范围。因而，常规四极质量过滤器/分析器的占空比可能仅为1/1000或0.1％。结果，四极质量过滤器/分析器在任何特定瞬间仅能够向前传送四极质量过滤器/质量分析器接收到的离子的总质量范围的0.1％。除了在该特定瞬间被向前传送的那些离子以外的所有离子将具有经过四极质量过滤器/分析器的不稳定轨道并且因此将被四极质量过滤器/分析器衰减。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种质谱仪，该质谱仪包括：

包括多个电极的质量或质荷比选择离子捕获器；

布置在质量或质荷比选择离子捕获器的下游的第一质量过滤器/分析器或质谱仪；以及

控制装置，被布置成和适合于：

(i)使得离子根据它们的质量或质荷比从离子捕获器有选择地喷出或释放；以及

(ii)以与离子从离子捕获器的有选择喷出或释放基本上同步的方式扫描第一质量过滤器/分析器或质谱仪。

第一质量过滤器/分析器或质谱仪优选地包括质量或质荷比扫描质量过滤器/分析器或质谱仪。第一质量过滤器/分析器或质谱仪优选地包括四极质量过滤器/分析器或质谱仪，例如四极杆集质量过滤器/分析器或质谱仪。

根据次优选实施例，第一质量过滤器/分析器或质谱仪可以包括磁式扇形质量过滤器/分析器或质谱仪。

离子捕获器优选地具有从以下分辨率中选择的质量或质荷比分辨率：(i)＜1；(ii)1-5；(iii)5-10；(iv)10-15；(v)15-20；(vi)20-25；(vii)25-30；(viii)30-35；(ix)35-40；(x)40-45；(xi)45-50；(xii)50-100；(xiii)100-150；(xiv)150-200；(xv)200-250；(xvi)250-300；(xvii)300-350；(xviii)350-400；(xix)400-450；(xx)450-500；(xxi)500-600；(xxii)600-700；(xxiii)700-800；(xxiv)800-900；(xxv)900-1000；以及(xxvi)＞1000。

第一质量过滤器/分析器或质谱仪优选地具有从以下分辨率中选择的质量或质荷比分辨率：(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；(xi)1000-1500；(xii)1500-2000；(xiii)2000-2500；(xiv)2500-3000；以及(xv)＞3000。

本发明的一个优选特征在于第一质量过滤器/分析器或质谱仪的质量或质荷比分辨率可以大于离子捕获器的质量或质荷比分辨率。根据实施例，第一质量过滤器/分析器或质谱仪的质量或质荷比分辨率相对于离子捕获器的质量或质荷比分辨率的倍因数选自于：(i)1-2；(ii)2-3；(iii)3-4；(iv)4-5；(v)5-6；(vi)6-7；(vii)7-8；(viii)8-9；(ix)9-10；(x)10-11；(xi)11-12；(xii)12-13；(xiii)13-14；(xiv)14-15；(xv)15-16；(xvi)16-17；(xvii)17-18；(xviii)18-19；(xix)19-20；(xx)20-50；(xxi)50-100；(xxii)100-150；(xxiii)150-200；(xxiv)200-250；以及(xxv)＞250。

第一质量过滤器/分析器或质谱仪优选地被布置成接收已从离子捕获器有选择地喷出或释放的离子。

控制装置优选地被布置成和适合于使得离子根据它们的质量或质荷比从离子捕获器依次地或渐进地喷出或释放。

控制装置优选地被布置成和适合于以基本上连续和/或线性和/或渐进和/或规则方式扫描第一质量过滤器/分析器或质谱仪。根据另一实施例，控制装置可以被布置成和适合于以基本上非连续和/或阶跃式和/或非线性和/或非渐进和/或不规则方式扫描第一质量过滤器/分析器或质谱仪。

控制装置优选地被布置成和适合于使离子从离子捕获器的有选择喷出或释放与第一质量过滤器/分析器或质谱仪的质量或质荷比传送窗的扫描同步。

从离子捕获器有选择地喷出或释放的离子中的至少一些离子优选地由第一质量过滤器/分析器或质谱仪向前传送。

根据实施例，一个或多个离子检测器可以布置在离子捕获器和/或第一质量过滤器/分析器或质谱仪的上游和/或下游。

又一质量分析器优选地布置在离子捕获器和/或第一质量过滤器/分析器或质谱仪的下游和/或上游。该又一质量分析器优选地选自于：(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)静电傅立叶变换质谱仪；以及(xiii)四极质量分析器。

离子捕获器优选地被布置成在一工作模式下释放具有第一质荷比范围的离子而基本上保留离子捕获器内具有第一范围之外的质荷比的离子。第一质荷比范围优选地落在从以下范围中选择的一个或多个范围内：(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；(xi)1000-1100；(xii)1100-1200；(xiii)1200-1300；(xiv)1300-1400；(xv)1400-1500；(xvi)1500-1600；(xvii)1600-1700；(xviii)1700-1800；(xix)1800-1900；(xx)1900-2000；以及(xxi)＞2000。

离子捕获器优选地包括离子引导装置。

离子捕获器优选地包括RF电极集。RF电极集可以包括至少一对RF电极堆。每对RF电极堆中的堆优选地跨气体单元间隔开，且每个堆中的RF电极沿着离子提取路径堆叠。

RF电极集优选地包括沿着离子提取路径设置的RF电极的子集。

优选地通过向RF电极的子集施加的振荡RF电势的周期性、沿着离子捕获器的轴产生一个或多个势垒。

优选地提供用于向RF电极的子集中的多个相邻RF电极施加同相的振荡RF电势以使得在子集中的RF电极组之间建立振荡RF电势的周期性的装置。

优选地提供如下装置，该装置用于向电极施加振荡RF电势以便：(i)大致沿着横向于离子提取路径的至少一个轴生成质动力(pondermotive)离子捕获电势；以及(ii)沿着离子提取路径至少部分地生成有效电势，其中有效电势包括至少一个势垒，该至少一个势垒的量值依赖于离子供应中的离子的质荷比并且基本上独立于沿着该横向轴的离子的位置，其中该至少一个势垒由向电极施加的振荡RF电势的周期性引起。

离子捕获器优选地还包括被布置成和适合于向多个电极中的至少一些电极施加AC或RF电压的AC或RF电压装置。

AC或RF电压装置优选地被布置成和适合于向多个电极中的至少一些电极施加AC或RF电压以便将至少一些离子径向限制于离子捕获器内。

AC或RF电压装置优选地被布置成和适合于向多个电极中的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％施加AC或RF电压。

AC或RF电压装置优选地被布置成和适合于供应具有从以下幅度中选择的幅度的AC或RF电压：(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电压装置优选地被布置成和适合于供应具有从以下频率中选择的频率的AC或RF电压：(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。

离子捕获器优选地包括用于将离子径向限制于离子捕获器内的装置。离子捕获器优选地包括用于生成质动力或RF离子捕获电势的装置。优选地在交叉或正交于气体和/或离子流过离子捕获器的方向的方向上生成质动力或RF离子捕获电势。优选地在与静电或DC离子捕获电势的方向正交的方向上生成质动力或RF离子捕获电势。优选地在与沿着离子捕获器的长度施加的轴向电场的方向正交的方向上生成质动力或RF离子捕获电势。

离子捕获器优选地包括用于生成具有周期性的多个轴向伪势阱的装置。轴向伪势阱的幅度优选地依赖于离子的质荷比。

离子捕获器优选地还包括用于生成静电或DC离子捕获势阱的装置。

优选地在交叉或正交于气体和/或离子流过离子捕获器的方向的方向上生成静电或DC离子捕获势阱。优选地在与生成质动力或RF电势所沿着的方向正交的方向上生成静电或DC离子捕获势阱。优选地在与沿着离子捕获器的长度施加轴向电场的方向正交的方向上生成静电或DC离子捕获势阱。

用于生成静电或DC离子捕获势阱的装置优选地包括至少一对电极，该至少一对电极中的电极跨气体单元间隔开。

用于生成静电或DC离子捕获势阱的装置优选地包括一系列对沿着气体单元设置的电极。

离子捕获器优选地还包括用于生成另外电势以提供防止离子从离子捕获器的提取区被提取的有效电势的装置。

离子捕获器优选地被布置成使得防止离子从提取区被提取的有效电势的特性至少部分地由质动力或RF离子捕获电势的生成所引起。

根据该优选实施例，提供用于沿着离子捕获器的轴向长度的至少5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％施加轴向电场的装置。

离子捕获器优选地还包括用于沿着离子提取路径施加漂移电势的装置。

离子捕获器优选地还包括用于变化漂移电势的量值以便有选择地提取离子的装置。

离子捕获器优选地包括气体单元，气体本体中的离子供应在使用时位于气体单元中。

气体单元的至少一部分包括可以输送气流中携带的离子的气流导管，该导管具有气流方向。优选地提供用于提供气流的气流装置。

离子捕获器优选地包括限定离子提取路径的离子提取体积。离子提取体积优选地包括具有宽度、高度和长度的长方体。该长方体的宽度与高度之比选自于：(i)≥1；(ii)≥1.1；(iii)≥1.2；(iv)≥1.3；(v)≥1.4；(vi)≥1.5；(vii)≥1.6；(viii)≥1.7；(ix)≥1.8；(x)≥1.9；以及(xi)≥2.0。

根据该优选实施例，优选地提供用于从离子捕获器的提取区有选择地提取具有预定质荷比或离子迁移率的离子的离子提取装置。

离子提取装置优选地被布置用于空间有选择地提取位于离子捕获器内预定空间位置的离子群体。

离子提取装置可以包括跨气体单元设置并且其中形成有孔的离子垒。离子捕获器还可以包括用于施加提取场以通过孔提取离子的装置。离子捕获器优选地还包括与孔连通的由漏电介质材料形成的向内延伸管。

离子捕获器优选地还包括用于变化或扫描沿着离子捕获器的轴向长度产生的多个轴向伪势阱的装置。

离子捕获器优选地还包括用于变化有效电势以便允许从离子捕获器有选择地提取预定质荷比或离子迁移率的离子的装置。

用于变化有效电势的装置可以变化振荡RF电势以便有选择地提取离子。

用于变化有效电势的装置优选地变化离子捕获器内的质动力或RF离子捕获电势以便使得所选离子群体移动到预定空间位置。

用于变化有效电势的装置可以变化离子捕获器内的静电或DC离子捕获势阱以便使得所选离子群体移动到预定空间位置。

根据次优选实施例，可以提供用于变化气体本体的压力的装置以便使得所选离子群体移动到预定空间位置。

根据实施例的离子捕获器可以包括如下设备，在该设备中，离子被携带于载体气体的层流中并且被捕获于其中跨层流施加电场的垒区中。

根据另一实施例，离子捕获器可以包括被布置成和适合于在第一工作模式下沿着离子捕获器的轴向长度的至少一部分维持一个或多个DC、真实或静态势阱或基本上静态非均匀电场的第一装置。第一装置可以被布置成和适合于沿着离子捕获器的轴向长度的至少一部分维持至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或＞10个势阱。优选地，第一装置被布置成和适合于沿着离子捕获器的轴向长度的至少一部分维持一个或多个基本上二次势阱。

第一装置优选地被布置成和适合于沿着离子捕获器的轴向长度的至少一部分维持一个或多个基本上非二次势阱。

第一装置优选地被布置成和适合于沿着离子捕获器的轴向长度的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％维持一个或多个势阱。

第一装置优选地被布置成和适合于维持具有从以下深度中选择的深度的一个或多个势阱：(i)＜10V；(ii)10-20V；(iii)20-30V；(iv)30-40V；(v)40-50V；(vi)50-60V；(vii)60-70V；(viii)70-80V；(ix)80-90V；(x)90-100V；以及(xi)＞100V。

第一装置可以被布置成和适合于在第一工作模式下沿着离子捕获器的轴向长度维持其中最小值位于第一位置的一个或多个势阱。离子捕获器优选地具有离子入口和离子出口，并且其中第一位置位于离子入口下游距离L处和/或离子出口上游距离L处，并且其中L选自于以下距离：(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。

第一装置优选地包括用于向电极的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％供应一个或多个DC电压的一个或多个DC电压源。

第一装置优选地被布置成和适合于提供具有沿着离子捕获器的轴向长度的至少一部分变化或增大的电场强度的电场。

第一装置可以被布置成和适合于提供具有沿着离子捕获器的轴向长度的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％变化或增大的电场强度的电场。

根据该优选实施例，离子捕获器优选地包括被布置成和适合于在第一工作模式下沿着离子捕获器的轴向长度的至少一部分维持随时间变化的基本上均匀轴向电场的第二装置。第二装置优选地被布置成和适合于沿着离子捕获器的轴向长度的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％维持随时间变化的均匀轴向电场。

第二装置可以包括用于向电极的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％供应一个或多个DC电压的一个或多个DC电压源。

第二装置可以被布置成和适合于在第一工作模式下生成在任何时间点沿着离子捕获器的轴向长度的至少一部分具有基本上恒定电场强度的轴向电场。

第二装置优选地被布置成和适合于在第一工作模式下生成在任何时间点沿着离子捕获器的轴向长度的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％具有基本上恒定电场强度的轴向电场。

第二装置优选地被布置成和适合于在第一工作模式下生成具有随时间变化的电场强度的轴向电场。

第二装置被布置成和适合于在第一工作模式下生成具有随时间变化至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％的电场强度的轴向电场。

第二装置优选地被布置成和适合于在第一工作模式下生成随时间改变方向的轴向电场。

第二装置优选地被布置成和适合于生成具有随时间改变的偏移的轴向电场。

第二装置优选地被布置成和适合于以第一频率f₁或在第一频率f₁变化随时间变化的基本上均匀轴向电场，其中f₁选自于：(i)＜5kHz；(ii)5-10kHz；(iii)10-15kHz；(iv)15-20kHz；(v)20-25kHz；(vi)25-30kHz；(vii)30-35kHz；(viii)35-40kHz；(ix)40-45kHz；(x)45-50kHz；(xi)50-55kHz；(xii)55-60kHz；(xiii)60-65kHz；(xiv)65-70kHz；(xv)70-75kHz；(xvi)75-80kHz；(xvii)80-85kHz；(xviii)85-90kHz；(xix)90-95kHz；(xx)95-100kHz；以及(xxi)＞100kHz。

第一频率f₁优选地大于位于离子捕获器内离子捕获区内的离子的至少5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％的谐振或基波频率。

第一频率f₁优选地比位于离子捕获器内离子捕获区内的离子的至少5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％的谐振或基波频率大至少5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、110％、120％、130％、140％、150％、160％、170％、180％、190％、200％、250％、300％、350％、400％、450％或500％。

离子捕获器包括被布置成和适合于在一工作模式下以基本上非谐振方式从离子捕获器的捕获区喷出至少一些离子而其它离子被布置成基本上保持被捕获于离子捕获器的捕获区内的喷出装置。

喷出装置优选地被布置成和适合于更改和/或变化和/或扫描随时间变化的基本上均匀轴向电场的幅度。

喷出装置优选地被布置成和适合于增大随时间变化的基本上均匀轴向电场的幅度。

喷出装置优选地被布置成和适合于以基本上连续和/或线性和/或渐进和/或规则方式增大随时间变化的基本上均匀轴向电场的幅度。

喷出装置优选地被布置成和适合于以基本上非连续和/或非线性和/或非渐进和/或不规则方式增大随时间变化的基本上均匀轴向电场的幅度。

喷出装置优选地被布置成和适合于更改和/或变化和/或扫描随时间变化的基本上均匀轴向电场的调制或振荡的频率。

喷出装置优选地被布置成和适合于减小随时间变化的基本上均匀轴向电场的调制或振荡的频率。喷出装置优选地被布置成和适合于以基本上连续和/或线性和/或渐进和/或规则方式减小随时间变化的基本上均匀轴向电场的调制或振荡的频率。

喷出装置可以优选地被布置成和适合于以基本上非连续和/或非线性和/或非渐进和/或不规则方式减小随时间变化的基本上均匀轴向电场的调制或振荡的频率。

离子捕获器优选地包括被布置成和适合于从离子捕获器质量或质荷比有选择地喷出离子的喷出装置。

喷出装置优选地被布置成和适合于在第一工作模式下使得基本上所有具有低于第一截止质荷比的质荷比的离子从离子捕获器的离子捕获区喷出。

喷出装置优选地被布置成和适合于在第一工作模式下使得基本上所有具有高于第一截止质荷比的质荷比的离子保持或被保留或限制于离子捕获器的离子捕获区内。

第一截止质荷比优选地落在从以下范围中选择的范围内：(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；(xi)1000-1100；(xii)1100-1200；(xiii)1200-1300；(xiv)1300-1400；(xv)1400-1500；(xvi)1500-1600；(xvii)1600-1700；(xviii)1700-1800；(xix)1800-1900；(xx)1900-2000；以及(xxi)＞2000。

喷出装置优选地被布置成和适合于增大第一截止质荷比。喷出装置优选地被布置成和适合于以基本上连续和/或线性和/或渐进和/或规则方式增大第一截止质荷比。可替选地，喷出装置可以被布置成和适合于以基本上非连续和/或非线性和/或非渐进和/或不规则方式增大第一截止质荷比。

喷出装置优选地被布置成和适合于在第一工作模式下从离子捕获器基本上轴向地喷出离子。

离子优选地被布置成被捕获或轴向限制于离子捕获器内的离子捕获区内，离子捕获区具有长度l，其中l选自于：(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。

离子捕获器优选地包括线性离子捕获器。

所述多个电极可以具有从以下横截面中选择的横截面：(i)近似或基本上圆形；(ii)近似或基本上双曲线形；(iii)近似或基本上弓形或部分圆形；以及(iv)近似或基本上矩形或正方形。

离子捕获器优选地包括多极杆集离子捕获器。

离子捕获器优选地包括四极、六极、八极或更高阶多极杆集。多极杆集离子捕获器的内切半径优选地选自于：(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。

离子捕获器可以是轴向分段的或者包括多个轴向段。

离子捕获器优选地包括x个轴向段，其中x选自于：(i)＜10；(ii)10-20；(iii)20-30；(iv)30-40；(v)40-50；(vi)50-60；(vii)60-70；(viii)70-80；(ix)80-90；(x)90-100；以及(xi)＞100。每个轴向段优选地包括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。

离子捕获器优选地包括多个非导电、绝缘或陶瓷的杆、突起物或器件。

离子捕获器优选地包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或＞20个杆、突起物或器件。

多个非导电、绝缘或陶瓷的杆、突起物或器件还可以包括在杆、突起物或器件上、周围、邻近、上方设置或很靠近杆、突起物或器件设置的一个或多个电阻性或导电的涂层、层、电极、膜或表面。

离子捕获器优选地包括多个具有孔的电极，其中离子在使用时穿过孔。

优选地，电极的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％具有基本上相同尺寸或基本上相同面积的孔。

根据实施例，电极的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％具有在沿着离子捕获器的轴的方向上尺寸或面积逐渐变大和/或变小的孔。

根据实施例，电极的至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、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。

离子捕获器可以包括多个板或网电极，并且其中所述电极中的至少一些电极被布置成大致处于离子在使用时行进的平面上或者被布置成大致正交于离子在使用时行进的平面。

离子捕获器可以包括多个板或网电极，并且其中所述电极的至少50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％被布置成大致处于离子在使用时行进的平面上或者被布置成大致正交于离子在使用时行进的平面。

离子捕获器优选地包括至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或＞20个板或网电极。

板或网电极优选地具有从以下厚度中选择的厚度：(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。

板或网电极优选地相互间隔开从以下距离中选择的距离：(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。

板或网电极优选地被供应以AC或RF电压。相邻板或网电极优选地被供应以AC或RF电压的反相。

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。

AC或RF电压的幅度优选地选自于：(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。

离子捕获器优选地还包括布置在离子捕获器的第一侧的第一外板电极和布置在离子捕获器的第二侧的第二外板电极。

离子捕获器优选地还包括以相对于AC或RF电压所施加于的板或网电极的平均电压的偏置DC电压对第一外板电极和/或第二外板电极进行偏置的偏置装置。偏置装置优选地被布置成和适合于以从以下电压中选择的电压对第一外板电极和/或第二外板电极进行偏置：(i)小于-10V；(ii)-9至-8V；(iii)-8至-7V；(iv)-7至-6V；(v)-6至-5V；(vi)-5至-4V；(vii)-4至-3V；(viii)-3至-2V；(ix)-2至-1V；(x)-1至0V；(xi)0至1V；(xii)1至2V；(xiii)2至3V；(xiv)3至4V；(xv)4至5V；(xvi)5至6V；(xvii)6至7V；(xviii)7至8V；(xix)8至9V；(xx)9至10V；以及(xxi)大于10V。

第一外板电极和/或第二外板电极可以在使用时被供应以仅DC电压。可替选地，第一外板电极和/或第二外板电极可以在使用时被供应以仅AC或RF电压。根据另一实施例，第一外板电极和/或第二外板电极可以在使用时被供应以DC和AC或RF电压。

离子捕获器还可以包括散布、布置、交织或沉积于多个板或网电极之间的一个或多个绝缘体层。

离子捕获器可以包括基本上弯曲的或非线性的离子引导或离子捕获区。

离子捕获器可以包括多个轴向段。例如，离子捕获器可以包括至少5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或100个轴向段。

离子捕获器可以具有基本上圆形、椭圆形、正方形、矩形、规则或不规则的横截面。

根据实施例，离子捕获器可以具有离子引导区，该离子引导区的大小和/或形状和/或宽度和/或高度和/或长度沿着该离子引导区的至少一部分变化。离子捕获器优选地包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或＞10个电极。根据另一实施例，离子捕获器包括至少：(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。

离子捕获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。

根据实施例，提供了被布置成和适合于在一工作模式下将离子捕获器维持在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；(iv)＜1.0×10^-4mbar；(v)＜1.0×10^-5mbar；(vi)＜1.0×10^-6mbar；(vii)＜1.0×10^-7mbar；(viii)＜1.0×10^-8mbar；(ix)＜1.0×10^-9mbar；(x)＜1.0×10^-10mbar；(xi)＜1.0×10^-11mbar；以及(xii)＜1.0×10^-12mbar。

根据实施例，提供了被布置成和适合于在一工作模式下将离子捕获器维持在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^-3-10^-2mbar；以及(x)10^-4-10^-1mbar。

在一工作模式下，离子可以被捕获于离子捕获器内但是在离子捕获器内基本上没有分裂。根据另一实施例，离子可以被布置成和适合于在一工作模式下在离子捕获器的至少一部分内碰撞冷却或基本上热化离子。

可以提供被布置成和适合于在离子捕获器内碰撞冷却或热化离子的装置被布置成在离子从离子捕获器喷出之前和/或之后碰撞冷却或基本上热化离子。

离子捕获器还可以包括被布置成和适合于在离子捕获器内基本上分裂离子的分裂装置。分裂装置优选地被布置成和适合于通过碰撞诱发解离(“CID”)或通过表面诱发解离(“SID”)分裂离子。

离子捕获器优选地被布置成和适合于在一工作模式下从离子捕获器谐振地和/或质量有选择地喷出离子。

离子捕获器可以被布置成和适合于从离子捕获器轴向和/或径向喷出离子。

根据实施例，离子捕获器可以被布置成和适合于调整向所述多个电极施加的AC或RF电压的频率和/或幅度以便通过质量选择不稳定性来喷出离子。离子捕获器可以被布置成和适合于将AC或RF补充波形或电压叠加到所述多个电极以便通过谐振喷出来喷出离子。离子捕获器可以被布置成和适合于向所述多个电极施加DC偏置电压以便喷出离子。

在一工作模式下，离子捕获器可以被布置成传送离子或存储离子而不从离子捕获器质量有选择地和/或非谐振地喷出离子。

在一工作模式下，离子捕获器可以被布置成质量过滤或质量分析离子。

在一工作模式下，离子捕获器可以被布置成充当碰撞或分裂单元而不从离子捕获器质量有选择地和/或非谐振地喷出离子。

离子捕获器可以包括被布置成和适合于在一工作模式下在离子捕获器的一部分内在与离子捕获器的入口和/或中央和/或出口最接近的一个或多个位置存储或捕获离子的装置。

根据实施例，离子捕获器还包括被布置成和适合于在一工作模式下在离子捕获器内捕获离子以及朝着离子捕获器的入口和/或中央和/或出口逐渐移动离子的装置。

离子捕获器还可以包括如下装置，该装置被布置成和适合于首先在第一轴向位置向所述多个电极施加一个或多个瞬态DC电压或一个或多个瞬态DC电压波形，其中随后沿着离子捕获器在第二、然后第三不同轴向位置提供所述一个或多个瞬态DC电压或一个或多个瞬态DC电压波形。

离子捕获器还可以包括被布置成和适合于将一个或多个瞬态DC电压或一个或多个瞬态DC电压波形从离子捕获器的一端施加、移动或平移到离子捕获器的另一端以便沿着离子捕获器的轴向长度的至少一部分推进离子的装置。所述一个或多个瞬态DC电压可以产生：(i)位垒或势垒；(ii)势阱；(iii)多个位垒或势垒；(iv)多个势阱；(v)位垒或势垒和势阱的组合；或(vi)多个位垒或势垒和多个势阱的组合。

所述一个或多个瞬态DC电压波形可以包括重复波形或方波。

离子捕获器还可以包括被布置成在离子捕获器的第一端和/或第二端施加一个或多个捕获静电或DC电势的装置。

离子捕获器还可以包括被布置成沿着离子捕获器的轴向长度施加一个或多个捕获静电势的装置。

根据实施例，质谱仪还可以包括布置在离子捕获器的上游和/或下游的一个或多个另外离子引导器、离子引导区、离子捕获器或离子捕获区。所述一个或多个另外离子引导器、离子引导区、离子捕获器或离子捕获区可以被布置成和适合于在所述一个或多个另外离子引导器、离子引导区、离子捕获器或离子捕获区内碰撞冷却或基本上热化离子。所述一个或多个另外离子引导器、离子引导区、离子捕获器或离子捕获区可以被布置成和适合于在离子被引入离子捕获器之前和/或之后在所述一个或多个另外离子引导器、离子引导区、离子捕获器或离子捕获区内碰撞冷却或基本上热化离子。

质谱仪还可以包括被布置成和适合于将离子从所述一个或多个另外离子引导器、离子引导区、离子捕获器或离子捕获区引入、轴向注入或喷出、径向注入或喷出、传送或脉冲式传送到离子捕获器中的装置。

根据实施例，质谱仪还可以包括被布置成和适合于在所述一个或多个另外离子引导器、离子引导区、离子捕获器或离子捕获区内基本上分裂离子的装置。

质谱仪还可以包括被布置成和适合于将离子引入、轴向注入或喷出、径向注入或喷出、传送或脉冲式传送到离子捕获器中的装置。

离子捕获器可以包括线性质量或质荷比选择离子捕获器，线性质量或质荷比选择离子捕获器包括被布置成和适合于以基本上非谐振或谐振方式从离子捕获器质量或质荷比有选择地喷出离子而其它离子保持被捕获于离子捕获器内的装置。

根据可替选实施例，离子捕获器可以选自于：(i)3D四极场或保罗(Paul)离子捕获器；(ii)2D或线性四极离子捕获器；或(iii)磁式或彭宁(Penning)离子捕获器。

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；(xvi)镍-63放射性离子源；(xvii)大气压基质辅助激光解吸电离离子源；以及(xviii)热喷雾离子源。

离子源可以包括连续或脉冲式离子源。

质谱仪还可以包括碰撞单元。

根据实施例，质谱仪还可以包括：第二质量或质荷比选择离子捕获器；布置在第二质量或质荷比选择离子捕获器的下游的第二质量过滤器/分析器或质谱仪；以及第二控制装置，被布置成和适合于：

(i)使得离子根据它们的质量或质荷比从第二离子捕获器有选择地喷出或释放；以及(ii)以与离子从第二离子捕获器的有选择喷出或释放基本上同步的方式扫描第二质量过滤器/分析器或质谱仪。

第二质量或质荷比选择离子捕获器优选地包括如上所述的离子捕获器。类似地，第二质量过滤器/分析器或质谱仪优选地包括质量扫描质量过滤器/分析器或质谱仪，比如四极杆集质量过滤器/分析器或质谱仪或磁式扇形质量过滤器/分析器或质谱仪。

根据本发明的另一方面，提供了一种质谱测定方法，包括：

提供质量或质荷比选择离子捕获器；

在质量或质荷比选择离子捕获器的下游提供第一质量过滤器/分析器或质谱仪；

使得离子根据它们的质量或质荷比从离子捕获器有选择地喷出或释放；并且

以与离子从离子捕获器的有选择喷出或释放基本上同步的方式扫描第一质量过滤器/分析器或质谱仪。

根据本发明的另一方面，提供了一种质谱仪，包括：

包括多个电极的离子迁移率选择离子捕获器；

布置在离子迁移率选择离子捕获器的下游的第一质量过滤器/分析器或质谱仪；以及

控制装置，被布置成和适合于：

(i)使得离子根据它们的离子迁移率从离子捕获器有选择地喷出或释放；以及

(ii)以与离子从离子捕获器的有选择喷出或释放基本上同步的方式扫描第一质量过滤器/分析器或质谱仪。

根据本发明的另一方面，提供了一种质谱测定方法，包括：

提供包括多个电极的离子迁移率选择离子捕获器；

在离子迁移率选择离子捕获器的下游提供第一质量过滤器/分析器或质谱仪；

使得离子根据它们的离子迁移率从离子捕获器有选择地喷出或释放；并且

以与离子从离子捕获器的有选择喷出或释放基本上同步的方式扫描第一质量过滤器/分析器或质谱仪。

根据本发明的一方面，提供了一种质谱仪设备，包括：

质量选择或离子迁移率选择离子捕获器；

质量扫描质谱仪，位于离子捕获器的下游，使得从离子捕获器喷出的离子被导向到质量扫描质谱仪中；以及

控制装置，用于：(i)根据离子的质荷比或离子迁移率从离子捕获器依次地和有选择地喷出离子；(ii)扫描质量扫描质谱仪所传送的离子的质量；以及(iii)使(i)和(ii)同步，使得被导向到质量扫描质谱仪中的离子中至少一些离子的质量对应于质量扫描质谱仪所传送的离子的质量。

根据本发明的一方面，提供了一种执行质谱测定的方法，包括：

根据离子的质荷比或离子迁移率从质量选择或离子迁移率选择离子捕获器依次地和有选择地喷出离子；

将所喷出的离子导向到质量扫描质谱仪；并且

扫描质量扫描质谱仪所传送的离子的质量；

其中使离子从离子捕获器的喷出与质量扫描质谱仪的扫描同步，使得被导向到质量扫描质谱仪中的离子中至少一些离子的质量对应于质量扫描质谱仪所传送的离子的质量。

该优选实施例实现了扫描质量过滤器/分析器如四极杆集质量过滤器/分析器的占空比的显著增强，由此显著改善了这样的质量过滤器/分析器的灵敏度。

术语“质量扫描质谱仪”应当理解为意指被配置成在任何特定瞬间仅允许向前传送具有特定或所选质量或质荷比的离子的质量过滤器/分析器或质谱仪。质量过滤器/分析器或质谱仪的质荷比传送窗随着质量过滤器/分析器被扫描而逐渐变化。作为由质量过滤器/分析器向前传送的结果，被允许通过质量过滤器/分析器的离子的质量或质荷比随时间逐渐变化。

扫描质量过滤器/分析器或质谱仪可以与例如飞行时间质量分析器形成对照，在后者中具有宽质荷比范围的离子同时脉冲式传送到漂移或飞行时间区中。离子于是变得在时间上分离，且离子的质荷比通过测量离子在到达布置在漂移或飞行时间区末端的离子检测器之前经过漂移或飞行时间区的飞行时间来确定。

根据该优选实施例，耦合到离子捕获器的质量或质荷比扫描质量过滤器/分析器或质谱仪包括四极杆集质量过滤器/分析器或质谱仪。

根据实施例，优选地布置在质量过滤器/分析器的上游的质量选择离子捕获器包括气体单元。优选地向气体单元提供气体本体中的离子供应。优选地提供用于生成质动力离子捕获电势的装置。质动力离子捕获电势优选地使得离子被径向限制于离子捕获器内。此外，优选地提供用于生成另外电势以提供防止离子从处于离子捕获器的一端的提取区被提取的有效轴向电势的装置。

质量选择离子捕获器优选地被配置成使得防止离子从提取区被提取的有效电势的特性至少部分地由质动力离子捕获电势的生成所引起。

质量选择离子捕获器优选地还包括用于从离子捕获器的提取区有选择地提取具有预定质荷比或离子迁移率的离子的离子提取装置。

该优选离子捕获器可以作为质量或质荷比选择离子捕获器或作为离子迁移率选择设备来工作。

根据该优选实施例的离子捕获器的特别优点在于离子捕获器可以按与布置在离子捕获器的下游的质量过滤器/分析器或质谱仪在质量范围内执行扫描所按的时标(timescale)相当的时标有选择地发射离子。此时标可以在数百毫秒级。

根据另一次优选实施例，离子捕获器可以包括离子迁移率选择设备。离子可以被携带于载体气体的层流中。离子于是可以优选地被捕获于其中跨层流施加电场的垒区中。此形式的离子迁移率选择离子捕获器的优点在于它可以按与布置在离子捕获器的下游的质量过滤器/分析器或质谱仪在质量范围内执行扫描所按的时标相当的时标有选择地发射离子。该时标可以在数百毫秒级。

根据其它实施例，质量选择离子捕获器可以包括保罗(Paul)离子捕获器、3D四极场离子捕获器、磁式(“彭宁(Penning)”)离子捕获器或线性四极离子捕获器。

该优选离子捕获器优选地通过存储离子、然后优选地将基本上仅那些大致对应于质量过滤器/分析器的质荷比传送窗的离子供应给质量扫描质量过滤器/分析器，来增强质量扫描质量过滤器/分析器的灵敏度，上述那些离子将在质量过滤器/分析器的质量扫描周期中的任何给定时间由质量过滤器/分析器向前传送。

为了实现最大灵敏度，离子优选地从质量选择离子捕获器喷出，使得它们在具有这样的质荷比的离子被质量选择质谱仪扫描时而不是在其它时间到达质量扫描质量过滤器/分析器。如果质量选择离子捕获器的分辨率等于或优于质量过滤器/分析器的分辨率，则显然质量过滤器/分析器在很大程度上是多余的。然而，当使用具有比质量过滤器/分析器的分辨率低的分辨率的质量选择离子捕获器时，该优选实施例是特别有利的。根据实施例，质量过滤器/分析器的质量或质荷比分辨率可以是质量选择离子捕获器的质量分辨率的5至15倍。优选地，质量过滤器/分析器的质量分辨率可以是质量选择离子捕获器的质量分辨率的10倍。质量分辨率可以定义为M/ΔM，其中M是离子的质量或质荷比，ΔM是离子可以不同于质量M且仍然可以从质量为M的离子中分辨出的最小数目的质量单位。

可以在质量选择或离子迁移率选择离子捕获器的上游提供离子积累捕获器或级。

根据实施例，可以提供包括两个质量选择离子捕获器和/或两个对应质量过滤器/分析器的质谱仪。还可以提供碰撞、分裂或反应单元使得可以提供三重四极质谱仪的变体。

根据本发明的实施例，提供了一种质谱测定方法，其中从质量选择或离子迁移率选择离子捕获器依次地和有选择地喷出离子。所喷出的离子优选地被传递或导向到优选地包括四极杆集质量过滤器/分析器的质量扫描质量过滤器/分析器或质谱仪。优选地对质量扫描质量过滤器/分析器所传送的离子的质量或质荷比进行扫描。优选地使离子从离子捕获器的喷出与质量扫描质量过滤器/分析器的扫描同步，使得被导向或传递到质量扫描质量过滤器/分析器中的离子中至少一些离子的质量或质荷比基本上对应于质量扫描质量过滤器/分析器的瞬时质荷比传送窗。

还公开了一种有选择地提取离子的方法，该方法优选地包括提供气体本体中的离子供应。该方法优选地还包括生成用以径向限制离子的质动力离子捕获电势。优选地生成另外电势以提供防止离子从提取区被提取的有效电势。离子优选地被捕获于有效电势中。优选地从提取区有选择地提取具有预定质荷比或离子迁移率的离子。防止离子从提取区被提取的有效电势的特性优选地至少部分地由质动力离子捕获电势的生成所引起。

该优选质量选择离子捕获器优选地使得大致沿着轴生成质动力离子捕获电势。优选地生成另外电势以提供有效电势，该有效电势：(a)优选地使得具有不同质荷比和/或离子迁移率的离子空间分离；和/或(b)包含一个或多个势垒，这些势垒的有效量值优选地依赖于经过设备的离子的质量或质荷比。离子优选地被捕获于有效电势中。该方法优选地还包括有选择地提取预定质荷比或离子迁移率的离子。

公开了一种包括以下步骤的有选择地提取离子的方法：(i)提供离子提取体积中的气体本体中的离子供应，离子提取体积限定离子提取路径；(ii)大致沿着第一轴生成质动力离子捕获电势；(iii)大致沿着优选地正交于第一轴的第二轴生成静电离子捕获势阱。优选地执行步骤(i)、(ii)和(iii)以便提供有效电势，该有效电势使得具有不同质荷比的离子和/或具有不同离子迁移率的离子空间分离。优选地生成具有不同质荷比的多个空间分离离子群体和/或具有不同离子迁移率的多个空间分离离子群体。该方法优选地还包括有选择地提取离子群体。

优选离子捕获器内的有效势阱优选地由RF电势和静电势的组合来产生，并且优选地以允许不同质荷比的离子(例如相似质量但不同电荷的离子)空间分离的方式依赖于该电势中离子上的电荷。优选离子捕获器利用此现象来提供有选择离子提取。

根据次优选实施例，由于有效电势亦依赖于离子迁移率，所以这可以用来提供离子迁移率相关的有选择离子提取。

该优选离子捕获器不依赖于空间电荷效应来实现空间分离，而空间电荷效应可以通过适当设计离子捕获环境来减小。

该优选实施例提供了一种以预测方式分离离子的方式并且实现了与另外级如质谱仪级的高效耦合。还公开了离子分离、存储或捕获和分裂的方法。

该优选离子捕获器中的离子可以被携带于气流中。优选地大致沿着优选地正交于气流方向的诸单个轴生成质动力离子捕获电势和静电离子捕获电势。

可以通过向至少一对优选地间隔开的电极施加电势来生成静电或DC离子捕获势阱。离子和气体本体优选地在这两个电极之间通过。

优选地通过向电极集如多极杆集或环集施加AC或RF电压来生成质动力或RF离子捕获电势。亦可以优选地向RF电极施加DC静电势以便辅助生成静电离子捕获势阱。

可以从该优选离子捕获器内的预定空间位置提取离子群体。可以通过使得所选离子群体移动到预定空间位置来实现离子群体的有选择提取。于是可以从预定空间位置提取离子群体。可以通过变化有效电势来使得所选离子群体移动到预定空间位置。可以通过变化质动力或RF离子捕获电势和/或静电或DC离子捕获势阱来变化有效电势。

根据次优选实施例，可以通过变化气体本体的压力来变化有效电势。

可以通过跨气体本体提供离子垒从预定空间位置提取离子群体。离子垒中可以定位有孔。优选地通过该孔提取离子。可以通过调谐有效电势使得离子群体所占据的空间位置被调整为与可以通过孔从中提取离子的预定空间位置重合，来提取所选离子群体。

可以沿着气体本体施加漂移电势。

根据实施例，可以使用一种有选择地提取离子的方法，其中提供离子提取体积中的气体本体中的离子供应。离子提取体积优选地限定离子提取路径。优选地提供AC或RF电压所供应到的电极集。优选地向RF电极集提供振荡RF电势以：(a)大致沿着优选地横向于离子提取路径的至少一个轴生成质动力离子捕获电势；以及(b)沿着离子提取路径生成有效电势。沿着离子提取路径的有效电势优选地包含至少一个势垒。势垒的量值优选地依赖于离子供应中的离子的质荷比并且优选地基本上独立于沿着该横向轴的离子的位置。优选地至少部分地由向RF电极集施加的振荡RF电势来生成沿着离子提取路径的有效电势。该至少一个势垒优选地由向RF电极集施加的振荡RF电势的周期性引起。优选地变化有效电势以便允许有选择地提取预定质荷比或离子迁移率的离子。

这样优选地提供了一种捕获和提取离子的灵活的、灵敏的和精确的方式。可以获得在整个质量范围内接近或实际实现100％占空比的高占空比。该优选离子捕获器的额外优点在于可以使离子聚束成强的包，由此减小ADC系统中的噪声。

RF电极集优选地包括沿着离子提取路径设置的RF电极的子集。沿着离子提取路径的至少一个势垒优选地由向沿着离子提取路径设置的RF电极的子集施加的振荡RF电势的周期性引起。

有效电势还可以包括可以优选地沿着离子提取路径施加的附加漂移电势。可以通过变化该漂移电势的量值来有选择地提取离子。可替选地或除此之外，可以通过变化振荡RF电势的量值来有选择地提取离子。

离子优选地被携带于气流中，且质动力离子捕获电势优选地大致沿着优选地正交于气流方向的至少一个轴生成。

该方法还可以包括大致沿着与生成质动力离子捕获电势的轴正交并且与离子提取路径正交的轴生成静电离子捕获势阱的步骤。可以通过向至少一对电极施加电势来生成静电离子捕获势阱，该至少一对电极跨气体本体间隔开。在这些实施例中，可以向RF电极集施加DC静电势以辅助生成静电离子捕获势阱。

在可替选实施例中，可以大致沿着相互正交并且亦正交于离子提取路径的两个轴生成质动力离子捕获电势。在此情况下，可以使用扩展RF电极集，扩展RF电极集优选地具有沿着离子提取路径设置的附加RF电极子集。有利地，附加子集中的RF电极可以比其它RF电极子集中的RF电极薄。

根据实施例，提供了一种离子提取设备。该离子提取设备优选地包括气体单元，气体本体中的离子供应可以位于气体单元中。提供用于大致沿着轴生成质动力离子捕获电势的装置。还优选地提供用于生成另外电势以提供防止离子从提取区被提取的有效电势的装置。该设备优选地配置成使得防止离子从提取区被提取的有效电势的特性至少部分地由质动力离子捕获电势的生成所引起。可以提供用于从提取区有选择地提取具有预定质荷比或离子迁移率的离子的离子提取装置。

根据实施例，提供了一种包括气体单元的离子提取设备，在气体单元中提供使用气体本体中的离子供应。气体单元优选地具有限定离子提取路径的离子提取体积。优选地提供用于生成质动力离子捕获电势的装置。优选地跨气体单元生成质动力电势。优选地提供用于生成静电或DC离子捕获势阱的装置。优选地大致沿着优选地与生成质动力电势所沿着的单个轴正交的单个轴、跨气体单元生成静电或DC势阱。还优选地提供用于空间有选择地提取位于预定空间位置的离子群体的离子提取装置。

可以在包括离子分离、离子存储或离子分裂工作模式的各种模式下操作离子提取设备。

气体单元的至少一部分可以包括优选地输送气流中携带的离子的气流导管。该导管具有气流方向。该设备还可以包括用于提供气流的气流装置。用于生成质动力或RF离子捕获电势的装置可以跨该流向生成DC电势。类似地，用于生成静电或DC离子捕获势阱的装置可以亦跨该流向生成势阱。

用于生成质动力离子捕获电势的装置优选地包括提供RF电极集。RF电极集可以包括至少一对RF电极。每对RF电极中的电极优选地跨气体单元间隔开。在具有单对RF电极堆的一些实施例中，RF电极堆中的RF电极可以沿着气体单元的基本上整个长度延伸。在具有单对RF电极堆的其它实施例中，每个堆中的RF电极可以沿着气体单元的长度堆叠。

可替选地，RF电极集可以包括一系列对跨气体单元间隔开的RF电极堆。每个堆中的电极可以在与气体单元的纵轴正交的方向上堆叠。

用于生成静电离子捕获势阱的装置可以包括至少一对电极。该至少一对电极中的电极优选地跨气体单元间隔开。用于生成静电离子捕获势阱的装置优选地包括一系列对沿着气体单元设置的电极。可替选地，用于生成静电离子捕获势阱的装置可以包括单对跨气体单元间隔开的电极。该单对电极可以相对于该流向倾斜。可以向该系列对电极施加电势以便沿着气体单元的至少一部分施加漂移场。

在另一实施例中，用于生成质动力离子捕获电势的装置可以包括RF电极集，用于生成静电离子捕获势阱的装置包括一系列对沿着气体单元设置的电极，并且该设备包括多个分段RF电极/电极单元，其中每个单元包括两个相对电极和两个相对RF电极的共面布置。

可以向用于生成质动力离子捕获电势的装置施加DC静电势以便辅助生成静电离子捕获势阱。

离子提取装置可以包括其中形成有孔的跨气流导管设置的离子垒。离子垒优选地防止离子穿过势垒并因此离开离子提取设备。离子垒可以包括物理垒如端帽，并且/或者可以包括用于施加离子阻滞电场的装置。离子提取设备还可以包括用于施加提取场以通过孔提取离子的装置。

离子提取装置可以包括与孔连通的由漏电介质材料形成的向内延伸管。

用于生成质动力离子捕获电势的装置、用于生成静电离子捕获势阱的装置以及气体本体的压力中的至少一个可以是可变的，以便使得所选离子群体移动到预定空间位置。

离子提取设备可以用作气体碰撞单元。

根据另一实施例，提供了一种包括气体单元的离子提取设备，气体本体中的离子供应在使用时位于气体单元中。气体单元优选地具有限定离子提取路径的离子提取体积。优选地提供包括RF电极的离子引导装置。优选地提供用于向RF电极集施加振荡RF电势的装置以便：(a)大致沿着横向于离子提取路径的至少一个轴生成质动力离子捕获电势；以及(b)沿着离子提取路径至少部分地生成有效电势。沿着离子提取路径的有效电势优选地包含至少一个势垒，该至少一个势垒的量值依赖于离子供应中的离子的质荷比并且基本上独立于沿着该横向轴的离子的位置，其中该至少一个势垒由向RF电极集施加的振荡RF电势的周期性引起。还优选地提供用于变化有效电势以便允许从设备有选择地提取预定质荷比或离子迁移率的离子的装置。

优选地，离子引导装置还包括用于大致沿着与生成质动力离子捕获电势所沿着的轴正交并且与离子提取路径正交的轴生成静电离子捕获势阱的装置。用于生成静电离子捕获势阱的装置可以包括至少一对电极，该至少一对电极中的电极跨气体单元间隔开。用于生成静电离子捕获势阱的装置可以包括一系列对沿着气体单元设置的电极。可以向该系列对电极施加电势以便沿着离子提取路径施加漂移电场。

可以向RF电极集施加DC静电势以便辅助生成静电离子捕获势阱。

有利地，离子提取体积包括具有宽度、高度和长度以及矩形横截面的长方体，其中宽度不同于高度。优选地大致沿着与长方体的宽度相对应的轴生成质动力离子捕获电势。长方体的宽度与高度之比优选为至少1∶1.5，进一步优选为大于1∶1.7。

该设备可以包括具有至少一个离子入口的在该设备一端的入口端板。该设备可以包括具有至少一个离子出口的在该设备另一端的出口端板。可以借助向端板施加电压来沿着离子提取路径施加漂移电势。

可以将优选设备级联在一起以在x、y或z方向上或在组合方向上产生设备阵列。可以通过使用具有缝、孔、网或其它孔的电极在相邻设备之间转移离子。这些电极可以优选地为相邻设备所共有。

RF电极集可以包括至少一对RF电极堆，其中每对RF电极堆中的堆跨气体单元间隔开，且每个堆中的RF电极沿着离子提取路径堆叠。

用于施加振荡RF电势的装置可以向RF电极子集中的多个相邻RF电极施加同相的振荡RF电势。因而，在子集中的RF电极组之间建立振荡RF电势的周期性。在此情况下，可能理想的是，亦向每对RF电极堆中的RF电极施加离子捕获振荡RF电势，其中向相邻RF电极施加的离子捕获振荡RF电势的相位相反。此离子捕获振荡RF电势用来通过提供朝着设备侧部的强势垒而不显著影响沿着主设备轴的有效电势来限制高质量离子(其否则可能趋于撞击设备的电极)。优选地，与向每个RF电极子集施加的振荡RF电势相位相差90°地施加离子捕获振荡RF电势；这改善了离子捕获并且减小了加在RF电极上的峰值电压。

可以使用离子行波设备。可以提供用于施加具有周期性的行进轴向场的装置，该行进轴向场当随时间平均时以与DC轴向场由相邻电极之间的分压器生成时相似的方式克服该垒。

根据实施例，可以提供一种离子提取设备，该离子提取设备包括用于向气体单元生成离子供应的离子供应装置。可以使用适当电离技术产生离子，这些电离技术比如电喷雾电离、MALDI(基质辅助激光解吸电离)、电子冲击、化学电离、快速原子轰击、场电离、场解吸以及采用方便光源如激光所产生的真空紫外线或软x射线辐射的软电离技术。一般而言，离子在气体单元之外生成，但是在原理上可以在气体单元之内生成。

根据另一实施例，可以提供一种串列式离子分离设备，该设备包括耦合到离子分离级的第一离子提取设备。可以提供作为离子迁移率分离器来工作的上游离子提取设备，并且可以提供根据它们的质荷比分离离子的下游离子提取设备。上游离子提取设备于是可以在相对高的压力下工作。可替选地，离子分离级可以包括质谱测定装置。质谱测定装置可以包括多极质谱仪。在此情况下，质谱测定装置可以作为质量过滤器来工作，且第一离子提取设备可以作为离子迁移率分离器来工作。离子分离级可以将离子供应给第一离子提取设备。

根据实施例，提供了一种质谱仪设备，该质谱仪设备包括：质量选择或离子迁移率选择离子捕获器；以及位于离子捕获器的下游以致从离子捕获器喷出的离子被导向到其中的质量扫描质谱仪。优选地提供控制装置用于：(i)根据离子的质荷比或离子迁移率从离子捕获器依次地和有选择地喷出离子；(ii)对质量扫描质谱仪所传送的离子的质量进行扫描；以及(iii)使(i)和(ii)同步，使得被导向到质量扫描质谱仪中的离子中至少一些离子的质量对应于质量扫描质谱仪所传送的离子的质量，由此增强质量扫描质谱仪的灵敏度。

这样，可以实现占空比的增强。与利用相同质量扫描质谱仪而无质量选择或离子迁移率选择离子捕获器的系统相比，占空比可以被增强。

优选地使该优选离子捕获器的扫描速度与质量扫描质量过滤器/分析器或质谱仪的扫描速度相匹配。在实践中，这可能意味着采用具有如下扫描速度的离子捕获器，该扫描速度低得足以匹配质量扫描质谱仪的扫描速度。

优选地，质量扫描质谱仪的质量分辨率相对于从离子捕获器喷出的离子的质量分辨率的倍因数的范围为2至250，优选为5至15，进一步优选地约为10。质量分辨率定义为M/ΔM，其中M是离子的质量，ΔM是离子可以不同于质量M且仍然可以从质量为M的离子中分辨出的最小数目的质量单位。应当指出，四极质谱仪的质量分辨率M/ΔM大致作为M的函数而变化。亦有可能使离子捕获器的质量分辨率作为M的函数而变化。因此，该倍因数可以作为M的函数而变化。上面讨论的倍因数的范围可以为质量为100amu的离子提供参考。有利地，在质量选择或离子迁移率选择离子捕获器的上游提供离子积累捕获器。

附图说明

现在将仅通过例子并且参照附图来描述本发明的各实施例，在附图中：

图1示出了图示本发明优选实施例的示意图；

图2示出了本发明的实施例；

图3图示了图2中所示实施例的工作；

图4示出了根据实施例的DC电极和RF平行杆集离子捕获器的横截面图；

图5A示出了根据本发明实施例的离子提取设备在xy平面上的横截面图，图5B示出了端板的端视图；

图6示出了优选离子捕获器的侧视图；

图7示出了另一优选离子提取设备的侧视图；

图8示出了又一优选离子提取设备的侧视图；

图9示出了离子提取设备的实施例的透视和侧视图；

图10示出了离子提取设备的实施例的透视和侧视图；

图11示出了离子提取设备的实施例的透视和侧视图；

图12示出了使用如图2中所示离子提取设备产生的沿着y轴的典型静电势阱；

图13示出了使用如图5A中所示设备提供的沿着x轴的典型负分散曲线；

图14示出了使用如图5A中所示设备产生的沿着x轴的有效势阱的形状；

图15示出了使用如图5A中所示设备产生的沿着x轴的静电势阱和质动力势阱的组合所产生的合成电势；

图16A示出了对于M＝1000且z＝2的离子而言的电势最小值的位置，图16B示出了对于M＝500且z＝2的离子而言的电势最小值的位置，图16C示出了对于M＝250且z＝2的离子而言的电势最小值的位置；

图17示出了优选离子提取设备的出口区的横截面图；

图18示出了根据另一实施例的离子提取设备的出口区的横截面图；

图19A示出了DC电极/RF电极布置的横截面图，图19B示出了根据实施例的长方体设备的透视图；

图20A示出了优选离子捕获器在xz平面上的横截面图，图20B示出了侧视图，图20C示出了后端视图，图20D示出了优选离子提取设备的前端视图；

图21是根据离子提取设备的实施例的RF电极的平面图，其示出了向RF电极施加RF电势；

图22示出了x方向上的RF有效势阱；

图23示出了z方向上的DC静电势阱；

图24示出了y方向或轴向方向上的有效电势；

图25A示出了在设备中央的对于质荷比＝2000的离子而言的y方向或轴向方向上的优选离子提取设备中的有效电势，图25B示出了在RF电极的对于质荷比＝2000的离子而言的有效电势，图25C示出了在设备中央的对于质荷比＝200的离子而言的有效电势，图25D示出了在RF电极的对于质荷比＝200的离子而言的有效电势；

图26示出了当V0＝200V且质荷比＝2000时xy平面(z＝0)上的电势；

图27示出了当V0＝200V且质荷比＝50时xy平面(z＝0)上的电势；

图28示出了当V0＝50V且质荷比＝50时xy平面(z＝0)上的电势；

图29示出了当V0＝50V且质荷比＝2000时xy平面(z＝0)上的电势；

图30示出了当V0＝50V且质荷比＝50时xy平面(x＝0)上的电势；

图31示出了当V0＝50V且质荷比＝50时yz平面(x＝0)上的电势；

图32示出了当V0＝50V、质荷比＝200且Vent＝Vext＝1V时yz平面(x＝0)上的电势；

图33A示出了对于相对高质荷比的离子而言的当施加有漂移场时的y方向上的有效电势，图33B示出了对于相对低质荷比的离子而言的当施加有漂移场时的y方向上的有效电势；

图34示出了本发明的离子提取设备中的RF电极的平面图，其示出了电极组连接到RF电势的同相；

图35示出了出口板；

图36A示出了对于质荷比＝500的离子而言的x方向上的有效电势，图36B示出了对于质荷比＝50的离子而言的x方向上的有效电势；

图37示出了适合于用作优选离子捕获器的端板的各种电极结构；

图38示出了根据优选实施例的多级离子捕获器和相关联的DC电势能图；

图39示出了用于优选离子捕获器的捕获器TOF级及脉冲式提取机制；

图40示出了优选离子捕获器的束成形器部分；

图41示出了根据优选实施例的部分构造离子捕获器的端视图；

图42示出了根据本发明实施例的空心RF板；

图43示出了接收连续离子束的优选离子捕获器；

图44示出了优选布置，其中在两个优选离子捕获器之间提供四极质量过滤器/分析器并且提供又一质量分析器如飞行时间质量分析器；以及

图45示出了根据本发明优选实施例的耦合到离子捕获器的扫描质量过滤器/分析器或质谱仪相对于无上游离子捕获器的同一质量过滤器/分析器或质谱仪的、作为离子质量的函数的占空比改善。

具体实施方式

现在将参照图1描述本发明的优选实施例。根据该优选实施例提供了质谱仪10，质谱仪10包括质量或质荷比选择离子捕获器12，离子捕获器12与质量或质荷比扫描质量过滤器/分析器或质谱仪14对接并且布置于其上游。该质量或质荷比扫描质量过滤器/分析器优选地包括四极杆集质量过滤器/分析器或质谱仪，尽管次优选地，该质量或质荷比扫描质量过滤器/分析器或质谱仪可以包括磁式扇形质量过滤器/质量分析器或质谱仪。

质量或质荷比选择离子捕获器12和质量或质荷比扫描质谱仪14优选地由控制装置16控制。控制装置16优选地控制离子从质量或质荷比选择离子捕获器12的喷出并且还优选地控制质量或质荷比扫描质量过滤器/分析器或质谱仪14的扫描。

根据该优选实施例，控制装置16优选地使离子从质量或质荷比选择离子捕获器12的喷出或释放同步，使得当质量扫描质量过滤器/分析器或质谱仪14扫描至其质量或质荷比传送窗基本上对应于从离子捕获器释放或喷出的离子的质量或质荷比的时间点时，仅具有特定或期望质量或质荷比的离子被传递到质量扫描质量过滤器/分析器或质谱仪14。

优选离子捕获器12可以具有相对有限或低质量或质荷比分辨率。因而，在给定质量或质荷比的离子被质量过滤器/分析器或质谱仪14传送之前和/或之后的时间段，可以从离子捕获器12喷出具有特定质量或质荷比的一些离子。然而，对于质量过滤器/分析器或质谱仪14的扫描周期中的相当长时段，将不被质量扫描质量过滤器/分析器或质谱仪14向前传送的离子优选地被保持或者被保留于上游质量选择离子捕获器12内。

控制装置16优选地包括一个或多个计算机和相关联电子设备。控制装置16可以包括用以执行其功能的定制电路。可替选地，质谱仪10可以利用市售质量扫描质量过滤器/分析器或质谱仪14，在此情况下，控制装置16可以包括用于控制质量扫描质量过滤器/分析器或质谱仪14的扫描的市售控制系统以及用于控制离子从质量或质荷比选择离子捕获器12的喷出并且使这与质量扫描质量过滤器/分析器或质谱仪14的扫描同步的适当接口。

出于说明的目的，可以考虑每秒扫过1000道尔顿并且从质量0开始扫描并且扫描直至质量1000的四极质量过滤器/分析器或质谱仪14。可以考虑将积累离子捕获器12布置于四极质量过滤器/分析器或质谱仪12的上游。可以考虑将离子捕获器12布置成在四极扫描的前0.9秒时段内积累离子。离子捕获器12于是布置成在剩余0.1秒时段中释放离子。

除了质量标度的后10％(900-1000道尔顿)以外，1秒扫描时段内的质谱将为零。然而，后10％所具有的离子的强度将是未提供质量选择离子捕获器12的情况下的强度的10倍。这是因为离子捕获器12存储所有离子，然后以强的突发释放它们。所有离子种的离子电流在释放时段中的强度将是在连续情形下的强度的十倍(当离子捕获器中无离子丢失时)。

根据该优选实施例，如果离子捕获器12被布置成以质量分辨率10、在1秒扫描的过程中、以质量或质荷比相关或选择方式从离子捕获器12释放离子，则在联动扫描中使离子捕获器12的输出与四极质量过滤器/分析器或质谱仪14的扫描同步将导致四极质量过滤器/分析器或质谱仪14的灵敏度增大同一因子。质量或质荷比相关或选择的离子捕获器12的分辨率越高，则相对于连续(无捕获器)情形的增强越大。

在离子捕获器12能够发射、喷出或释放具有1道尔顿的恒定质量宽度的离子这一限制下，该四极将1000倍地更灵敏。然而，同样在该限制下，四极质量过滤器/分析器或质谱仪14将基本上是多余的，因为离子捕获器12将提供所需分辨率和灵敏度。

该优选实施例的有利特征在于相对低分辨率的质量或质荷比选择离子捕获器12可以用来显著增强布置在离子捕获器12的下游的相对高分辨率的扫描四极质量过滤器/分析器的灵敏度。

图2描绘了根据本发明实施例的多级离子引导器或离子捕获器20，其中离子引导器或离子捕获器20包括第一上游分裂、热化和捕获级22，之后是第二下游质量或质荷比选择离子传送级24。四极质量过滤器/分析器或质谱仪26优选地被提供或布置于多级离子引导器或离子捕获器20的下游。

下文将更详细地讨论优选离子引导器或离子捕获器20的上游第一分裂、热化和捕获级22和下游第二质量选择离子传送级24。第一分裂、热化和捕获级22优选地包括布置在DC电极30的相间隔堆内的RF电极28的相间隔堆。第一分裂、热化和离子捕获级22和第二质量选择离子传送级24优选地包括多个分段RF/DC电极单元。每个RF/DC电极单元优选地包括两个相对RF电极28和两个相对DC电极30的共面布置。离子引导器优选地包括在第一上游分裂、热化和捕获级22的上游的端板32。

第一上游分裂、热化和捕获级22优选地被布置成积累从适当离子供应级(未示出)接收的离子，而质量选择喷出优选地发生在第二质量选择离子传送级24中。下文更详细地描述质量选择传送级24的工作。

图2还示出了沿着根据本发明优选实施例的离子引导器或离子捕获器20的长度的DC电势能轮廓。图2示出了优选地沿着质量选择级24的轴向长度提供或产生多个周期性伪势阱或有效轴向电势中的相对大质荷比相关纹波。

优选地使离子从离子捕获器的质量选择传送级24的质量或质荷比选择释放与优选地布置于下游的四极质量过滤器/分析器或质谱仪26的扫描同步。将参照图3更详细地描述此过程。

图3示出了优选地捕获和积累从连续离子束源接收的离子的离子捕获器的离子捕获级22。该离子捕获级优选地在从时间0到时间t₁的时间段捕获和积累离子。此时间段优选地亦对应于下游四极质量过滤器/分析器或质谱仪26的扫描时间。

在从时间0到时间t₁的时间中，优选地变化从离子捕获器的质量选择级24质量有选择地喷出的离子的质量或质荷比，使得在该特定瞬间，喷出的离子的质量或质荷比优选地基本上对应于四极质量过滤器/分析器26的质量或质荷比传送窗。

在完成了四极质量过滤器/分析器或质谱仪26的扫描周期之后，于是优选地发生从时间t₁到时间t₂的提取/填充阶段。在从时间t₁到时间t₂的时间段中，离子优选地被布置成从上游捕获级22喷出以便填充优选地布置在捕获级22的下游的质量选择传送级24。

在完成该过程之后，优选地与从质量选择离子传送级24对离子的质量或质荷比选择提取同步地执行四极质量过滤器/分析器或质谱仪26的另一扫描周期。

质量选择离子传送级24优选地被布置成质量有选择地喷出离子，优选地从具有相对高质荷比的离子开始并且就质荷比向下扫描至具有相对低质荷比的离子。因而，在任何周期中，具有相对高质荷比的离子先于具有相对低质荷比的离子被传送。

然而，根据其它次优选实施例，质量或质荷比选择离子捕获器可以初始时喷出具有相对低质量或质荷比的离子，然后就质量或质荷比向上扫掠或扫描以便然后喷出具有相对高质量或质荷比的离子。

优选地在质量或质荷比扫描质量过滤器/分析器或质谱仪(例如四极杆集质量过滤器/分析器或质谱仪或磁式扇形质量过滤器/分析器或质谱仪)的上游提供的质量选择离子捕获器可以采取多种不同形式。现在将参照附图更详细地描述特别优选的离子捕获器。优选离子捕获器包括诸对其间有离子引导区的板电极。两个板电极优选地连接到AC或RF电压源的同相。多对板电极优选地沿着优选离子捕获器的长度来布置。优选地，轴向相邻板电极连接到AC或RF电压源的反相。

向多个板电极施加的AC或RF电压产生用来将离子在一个径向方向上限制于离子捕获器内的径向伪势阱。

优选地用DC或静电势阱在优选地与第一径向方向正交的第二径向方向上限制离子。

优选地通过将DC电压施加于沿着优选离子捕获器的轴向长度在顶部和底部延伸的多个DC电极来产生DC或静电势阱。

由于离子捕获器是轴向分段的且反相AC或RF电压沿着离子捕获器的轴向长度施加于电极，所以优选地沿着离子捕获器的轴产生多个另外伪势阱。这些另外轴向伪势阱具有优选地与沿着优选离子捕获器的长度布置的RF电极的周期性相对应的周期性。

轴向伪势阱的有效高度或深度依赖于沿着离子捕获器的长度通过的离子的质荷比。通过变化所施加AC或RF电压的幅度，亦可以变化轴向伪势阱的有效幅度。

根据优选实施例，可以通过多种手段沿着离子捕获器的轴向长度驱动或推进离子。可以通过沿着优选离子捕获器的长度维持恒定DC电压梯度来沿着离子捕获器的长度推进离子。可替选地，可以向离子捕获器的电极施加一个或多个瞬态DC电压，而瞬态DC电压的施加可以用来沿着优选离子捕获器的长度推进离子。根据另一实施例，可以通过气流效应来沿着离子捕获器的长度推进离子。

离子捕获器中的RF和静电源的有效电势的一般形式可以使用绝热近似来导出，并由下式给出：

$\mathrm{Veff}\left(R_0\right)=\frac{q^2{E_0}^2}{4M{\mathrm{\Ω}}^2}+\mathrm{q\Φ}---\left(1\right)$

其中R₀是离子的缓慢变化的位置，q是离子的电荷，E₀是角频率为Ω的振荡电场在位置R₀的量值，M是离子的质量。

该等式包括经典静电势qΦ_s，其中Φ_s是任何一般系统中施加于电极的DC电势所产生的电压。

可以看出，振荡场所导致的电势与电荷的平方成比例，而静电势与电荷成比例。根据该优选实施例的质量选择离子捕获器利用了此关系以便分离质量相似但是电荷不同的离子。

四极、六极或八极中的振荡场的有效电势具有如下形式：

$V\left(r\right)=\frac{n^2{q}^2{V_0}^2}{4M{\left(R_0\mathrm{\Ω}\right)}^2}{r}^{(2n-2)}---\left(2\right)$

对于环集，我们有：

$V(r,z)=\frac{q^2{V_0}^2}{4M{\left(Z_0\mathrm{\Ω}\right)}^2}\·\left[\frac{{I1}^2\·\left(r\right)\·{\cos }^2\·\left(z\right)+{I0}^2\left(r\right)\·{\sin }^2\left(z\right)}{{I0}^2\left(R_0\right)}\right]---\left(3\right)$

上述离子引导器表现出某种程度的圆柱对称性，且离子引导器表现出径向依赖于有效电势，其中多级和环集的阶数越高则势阱的侧越陡。

根据该优选实施例，优选地提供线性堆式RF板离子捕获器，而这使得能够有选择地喷出或释放具有期望质量或质荷比和/或离子迁移率和/或电荷态的离子。

离子捕获器可以优选地具有长线性几何形状，该几何形状可以优选地允许离子捕获器的工作不被其大电荷容量所导致的空间电荷效应所危害(或影响)。

期望离子引导器或离子捕获器中任何点处的有效电势的形式的解析解，即对于所选一般几何形状的等式1的解。这样的解可以通过分别求出RF和静电分量、然后通过叠加将这两个解相加来获得。

为在图4中展示其形式和记法的离子引导器或离子捕获器得到了一般二维解。图4中所示离子引导器或离子捕获器包括RF平行杆集，该RF平行杆集包括多个RF杆以及一对上和下DC电极。该解由下式给出：

$\mathrm{Veff}(x,y)=\frac{z^{2}e{\mathrm{\π}}^2{V_0}^2[{\left[\sinh \right[\mathrm{\π}\frac{x}{b}\left]\sin \right[\mathrm{\π}\frac{y}{b}\left]\right]}^2+{\left[\cosh \right[\mathrm{\π}\frac{x}{b}\left]\cos \right[\mathrm{\π}\frac{y}{b}\left]\right]}^2]}{{\left[\cosh \right[\mathrm{\π}\frac{a}{b}\left]\right]}^2\·\left(4\mathrm{MKm}{\mathrm{\ω}}^2{b}^2\right)}+\left[\underset{N}{\mathrm{\Σ}}\frac{4z{V}_p\cosh \left[\mathrm{N\π}\frac{y}{2a}\right]\·\cos \left[\mathrm{N\π}\frac{x}{2a}\right]}{\mathrm{N\π}\cosh \left[\mathrm{N\π}\frac{c}{2a}\right]}\right]---\left(4\right)$

离子引导器或离子捕获器涉及到y(或竖直)方向上的静电或DC捕获以及x方向上的质动力或RF有效电势或伪电势捕获。

由于拉普拉斯方程的性质，在y方向上捕获离子的静电势阱是造成离子在x方向上离开设备中央的鞍点。如果要实现完全x-y捕获，质动力有效势阱或伪势阱优选地被布置成足以克服此负分散。

图5-11图示了根据本发明的各种略有不同实施例的离子捕获器。除了在x-y维度上捕获离子以外，还可以采用不同手段来生成可具有变化复杂度的轴向场。该轴向场可以包括线性轴向驱动场或更复杂的多项式场。该轴向场优选地用来沿着优选离子引导器或离子捕获器的轴向长度推进离子。

在图5-11中描绘的实施例之间共享各种特征，用同样的标号来描绘这样的共同特征。

图5A示出了根据本发明优选实施例的离子捕获器的中央的x-y横截面图。离子捕获器优选地包括上和下仅DC捕获电极22，捕获电极22优选地被维持在DC电压Vp。离子捕获器优选地还包括夹在上与下仅DC电极22之间的RF电极20。

RF电极20优选地成对布置。成对的两个RF电极优选地由离子引导或离子捕获区分开。相对板对的RF电极20优选地连接到RF的同相。竖直相邻板对优选地连接到RF电压的反相。对于所示出的所有实施例都是这样，但是出于简化的目的而在后续的图中省略。

图5B示出了优选地提供于优选离子捕获器的轴向端的端板24。端板24优选地在中央具有孔26，离子优选地质量或质荷比有选择地通过孔26喷出。离子可以次优选地基于它们的迁移率而不是质荷比通过孔26喷出。

还可以在离子提取设备或优选离子捕获器的入口区提供类似于端板24的入口板。

图6示出了一个实施例，其中离子捕获器包括多个分段上和下DC电极30。根据此实施例，可以沿着优选离子捕获器的长度维持期望形式的轴向DC电场或电压梯度。可以通过向每个上和下DC电极30施加不同电压Vp1-Vp8来提供轴向DC或静电电场。优选地向包括轴向段的上和下电极施加同一DC电压。

图7示出了另一实施例，其中通过提供倾斜顶部40和底部42DC电极来产生或提供轴向电场。

图8示出了又一实施例，其中除了提供轴向分段DC电极以外，还提供多个轴向分段RF板或电极50。将在下面进一步解释，出于上游存储的目的，此实施例允许了产生捕获势阱方面更大的灵活性。

图9示出了类似于图5A中所示实施例的可替选离子捕获器，不同之处在于RF板或电极22在z方向或轴向方向上而不是在y方向上堆叠。因而，在与离子移动方向正交的平面上提供RF电极。这与参照图5A示出和描述的实施例形成对照，在后者中，RF电极大致布置在与沿着离子捕获器传送离子的方向平行的平面上。

图10示出了一个实施例，其类似于图7中所示实施例，不同之处在于RF板或电极72在z方向或轴向方向上堆叠。

图11示出了一个实施例，其中分段RF板80在z方向或轴向方向上堆叠，且分段DC板82亦在z方向或轴向方向上堆叠。图11中所示实施例包括多个分段RF/DC电极单元，其中每个RF/DC电极单元可以视为包括两个相对RF电极和两个相对DC电极的共面布置。这样，可以向上和下DC电极82和/或RF板或电极80施加具有多项式函数的DC电压以产生任何期望功能。

离子提取设备或优选离子捕获器可以优选地具有50nm至250nm的长度、5mm至50mm的宽度和0.5mm至4mm的提取孔直径。优选地，提取孔直径约为2mm。

图12示出了如图5A中所示优选离子捕获器的y方向(例如竖直方向)上的典型静电或DC势阱。图13示出了例如RF电极之间的沿着x方向的典型负分散。这些曲线是根据等式4中的第2项计算的。

图14示出了沿着x轴的有效势阱的形状，其是根据等式4中的第1项计算的。图15示出了对于所选设备几何形状而言的沿着x轴的静电或DC电势和质动力或RF电势所产生的合成电势。可以看出，在设备中央、y轴附近，电势处于局部最大值。这是因为：由于静电或DC鞍点而在离子引导器或离子捕获器的中央产生的x方向分散力大于由于RF有效电势而由质动力或RF捕获力产生的力。随着逐渐靠近离子引导器或离子捕获器的边缘，RF有效电势超过静电分散，从而在这两个阱中实现完全x-y捕获。

在存在碰撞气体时，离子动能优选地受阻尼，且离子优选地局部限制于离开优选离子引导器或离子捕获器中央的这些电势最小值。

从等式4的第一项可以看出，RF有效势阱的大小依赖于电荷的平方和质量。通过仔细调整静电或DC电压和/或施加的RF电压，有可能分离质量相似但是z不同的离子。

图16A示出了对于M＝1000、z＝2的离子而言的电势最小值的位置，图16B示出了对于M＝500、z＝2的离子而言的电势最小值的位置，图16C示出了对于M＝250、z＝2的离子而言的电势最小值的位置。对于这三个图，在优选离子引导器或离子捕获器中使用相同电压设置，这三个图展示了可以怎样实现具有相似质量但是不同z的离子的空间分离。

至此仅讨论了优选离子引导器或离子捕获器的2D特性但是尚未讨论将离子提取到另外级。优选离子捕获器可以构造成各种长度以便在性能降级之前增大空间电荷容量。

在如图17所示的一个实施例中，端板140设有孔142，优选地通过孔142提取离子。在正常工作中，端板140可以被偏置以便捕获离子于离子捕获器本体中。辅助电极144优选地位于端板140后以便在离子捕获器中央造成局部提取场。图17还示出了上和下DC电极146的末端。图17还示出了等电势线，这些等电势线示出了局部提取场。在一工作模式下，离开光轴而在势阱中驻留的离子优选地保持被捕获于该设备中，而朝着离子捕获器的中央驻留的离子优选地从离子捕获器中被提取。

根据该优选实施例，可以优选地扫描或变化RF和/或静电DC电势以便将具有期望质荷比和/或电荷态z的那些离子依次带到光轴以便于后来通过端板孔喷出。优选地在提取过程中维持不同离子种的空间分离，以使得离子捕获器的性能不受危害。

从优选离子捕获器提取离子的另一方式在图18中示出，这种方式包括提供具有向内延伸漏电介质管150的端板140。可以通过向内延伸漏电介质管150提取离子。漏电介质管150优选地相邻于孔142而定位。优选地向端板140施加捕获电压，端板140优选地用来将离子保持于离子捕获器内。通过离子捕获器的气流和/或电场在管150中的施加可以优选地用来将离子驱动或推进到管150中并且从优选离子捕获器中驱出或推出。可以优选地通过漏电介质来维持RF场，以便在离子例如退出到后续的质谱仪级的过程中、或在离子被传递到优选地提供于优选离子捕获器的下游的扫描质量过滤器/分析器或质谱仪时保持离子朝着管150的中央。

优选离子捕获器的提取元件可以是脉冲式的，以便于优化与质谱仪例如四极质量过滤器/分析器或质谱仪的下游元件的对接。在可替选实施例中，可以从优选离子捕获器从多个预定位置提取离子群体。出于此目的可以提供多个孔。因而，可以原地提取离子群体而无需使得离子群体移动到固定提取点比如离子捕获器的中央。

上述优选离子捕获器利用与一般二维解相关联的现象。本发明的另外实施例利用与一般三维解相关联的现象。为在图19A和19B中示出其形式和记法的离子引导器或离子捕获器得到了一般三维解。该离子引导器或离子捕获器包括多个RF板212、多个上和下DC电极214以及一对端板216。用于图19A和19B中所示离子引导器或离子捕获器的坐标系不同于用于参照图4示出和描述的离子引导器或离子捕获器的坐标系。

对长方体几何形状的解进行了展开，由此，所得电势同样是如下所示各单独分量的叠加。

y＝-c处的注入板Vent：

y＝c处的提取板Vext：

z＝+/-d处的板，二者具有相同电压VP：

$\mathrm{\ΦDC}(x,y,z)=\underset{N}{\mathrm{\Σ}}\underset{M}{\mathrm{\Σ}}16\frac{\mathrm{VP}}{\mathrm{NM\π\π}}\·\frac{\sin \left[\frac{\mathrm{M\π}(A\left(x\right)+a)}{2a}\right]\sin \left[\frac{\mathrm{N\π}(B\left(y\right)+c)}{2c}\right]\cosh [\sqrt{{\left(\frac{\mathrm{M\π}}{2a}\right)}^2+{\left(\frac{\mathrm{N\π}}{2d}\right)}^2}\·\left(C\left(z\right)\right)]}{\cosh [\sqrt{{\left(\frac{\mathrm{M\π}}{2a}\right)}^2+{\left(\frac{\mathrm{N\π}}{2c}\right)}^2}\·d]}---\left(7\right)$

ΦRF被定义为使得电极沿着z轴恒定、沿着y轴交变且位于x＝+/-a：

$\mathrm{\ΦRF}(x,y,z)=\underset{M}{\mathrm{\Σ}}\·\frac{4V0}{\mathrm{M\π}}\·\frac{\sin \left[\frac{\mathrm{M\π}(C\left(s\right)+d)}{2d}\right]\sin \left[\frac{\mathrm{\π}\left(B\left(y\right)\right)}{b}\right]\cosh [\sqrt{{\left(\frac{\mathrm{M\π}}{2d}\right)}^2+{\left(\frac{\mathrm{\π}}{b}\right)}^2}\·\left(A\left(x\right)\right)]}{\cosh [\sqrt{{\left(\frac{\mathrm{M\π}}{2d}\right)}^2+{\left(\frac{\mathrm{\π}}{b}\right)}^2}\·a]}---\left(8\right)$

根据上述表达式导出此RF场的有效电势，但所得项过长以至于无法包括于此。针对使用以下参数计算的图19A和19B中所示几何形状，在以下图中示出有效电势的多个例子。z轴到RF板的距离a优选为6mm。RF板宽度b优选为10mm。离子捕获器在y方向上的半长度d优选为20mm。从x轴到DC板的板数目n优选为5。峰值电压优选为V0。插入板电压Vent优选为1V。除非另有说明，提取板电压Vext优选为-1V。捕获板电压Vp优选为1V。以下例子说明了有效电势对质量或质荷比的依赖性以及优选离子捕获器在所选方向上捕获和提取离子的能力。

图20A-D示出了本发明的离子提取设备的实施例。离子提取设备的工作基于上面讨论的3D解。图20A示出了离子捕获器中央的x-z横截面图，其示出了上和下DC静电捕获电极220和RF板电极222。RF电极优选地形成一对电极。多对RF电极优选地形成如图20A中所示的两个RF电极堆224a、224b。一个堆中的每个RF电极优选地在另一堆中具有匹配或对应电极，该另一堆在x方向上跨离子提取或离子引导区定位。图20A示出了这样一对在x方向上间隔开的RF电极222a、222b。

相对的诸对在x方向上间隔开的RF电极如电极222a、222b优选地连接到施加于RF电极222的AC或RF电压的同相。相比之下，所施加RF电势的反相优选地连接到同一堆中的相邻电极。

上和下DC电极220优选地是轴向分段的并且优选地形成一对沿着离子捕获器的长度轴向延伸的DC电极堆225a、225b。

可以看出，图20A中所示离子引导器或离子捕获器包括多个分段RF/DC电极单元，其中每个RF/DC电极单元包括两个相对RF电极222和两个相对上和下DC电极224的共面布置。可以将具有多项式函数的DC电压施加于仅DC电极224和RF板或电极222以产生任何期望功能。

离子引导器或离子捕获器优选地还包括第一端板226和第二端板228。如图20C中所示的第一端板226中优选地形成有孔230，孔230使离子能够供应到离子引导器或离子捕获器。孔230可以具有任何方便的形状，比如正方形或圆形。第二端板228优选地具有孔232，可以通过该孔从离子引导器或离子捕获器提取离子。孔232可以是任何适当形状，比如如图20D中所示的缝。下面讨论使离子从设备退出的孔的其它适当配置。

图21示出了平面图，其描绘了以两个平行纵向堆224a、224b布置的图20中的RF板电极222。图21描绘了向RF电极222施加AC或RF电势(由等式θ_rf＝Vo cos(wt)定义)的方式。具体而言，图21示出了施加于每个RF电极222的AC或RF电势的相位。诸对在x方向上间隔开的RF电极222优选地连接到AC或RF电势的同相。相比之下，电极堆中沿着优选离子引导器或离子捕获器的y轴或轴向长度的相邻电极优选地连接到AC或RF电势的反相。

应理解，向任何给定电极施加的AC或RF电势的相位将作为时间的函数而变化，因此图21中用来描述向每个电极222施加的RF电势的正和负符号代表时间快照。向轴向分段RF电极222施加AC或RF电势的方式的效果在于产生有效电势沿着y轴(即光轴)的空间周期性。轴向有效电势的周期性在图21中用虚线表示。

图22示出了x方向上(即诸对维持于同相的相间隔RF电极222之间的径向方向上)的有效RF势阱的典型形状。图22示出了有效径向捕获电势随着离子逼近间隔对中任一同相RF电极222而急剧增大。

图23示出了向上和下DC静电捕获电极220施加电压V_p所生成的z方向(即竖直径向方向)上的典型DC静电势阱。该电势亦随着离子逼近上或下DC电极220中任一个而显著增大。

图24示出了y方向上(即沿着离子提取设备或离子捕获器的轴向长度)的有效电势。可以看出，有效电势表现出沿着y轴的纹波。纹波由沿着y轴的AC或RF电势的周期性引起，纹波的量值依赖于离子提取设备或离子捕获器中离子的质荷比。已发现，沿着y轴的有效电势的纹波的量值独立于离子与RF电极222或与上和下DC电极220的接近度。

图25A-D示出了多种不同情况下的y方向上(即沿着轴)的质量相关有效电势。图25A和25B示出了对于质量为2000的单电荷离子而言的有效电势。图25A示出了沿着离子提取设备中央(即使用图19A-19B中所示坐标系的x＝0且z＝0处)的有效电势。图25B示出了RF电极222处的有效电势。正如所料，RF电极222处的电势高于设备中央的电势。然而，在这两种情况下，纹波的量值为0.3V，即纹波的量值不随着离子引导器或离子捕获器内位置变化。

类似地，图25C和25D示出了对于质量为200的单电荷离子而言的y方向上(即沿着光轴)的有效电势。图25C示出了设备中央的有效电势，图25D示出了RF电极222处的有效电势。同样，RF电极222处的电势高于设备中央的电势，但是在两种情况下观察到的纹波的量值相同。纹波的量值在此情形下为3V。这说明了纹波的量值依赖于设备中离子的质荷比。

图26-32示出了穿过参照图20A示出和描述的离子提取设备或离子捕获器的多个平面上的各种二维有效电势。上述有效轴向电势中的纹波代表质量相关势垒。此现象根据该优选实施例优选地用来捕获碎片离子或母离子以及优选地用来质量有选择地释放离子。

在本发明的优选实施例中，可以附加地沿着离子捕获器的长度施加轴向场。例如，可以向图20A中所示离子捕获器的端板226、228施加适当电势。该附加轴向场优选地使得具有相对高质荷比的离子沿着设备的长度移动而具有相对低质荷比的离子将优选地在y方向上遇到较深势阱(见图25A-25D)并且将优选地保持被捕获于设备本体中。通过明智地变化有效电势，可以从离子捕获器有选择地提取具有所选质荷比的离子。

图33A-B示出了可以怎样通过沿着离子引导器或离子捕获器的轴向长度施加轴向漂移场来实现离子的质量选择提取。图33A示出了当漂移场大得足以克服RF电势所产生的电势最大值时离子所经历的有效电势。在此情况下，有效电势中不存在轴向能垒，且漂移场足以使离子能够沿着设备的长度传送。图33B描绘了在所施加漂移场减小但是没有消除RF电势所产生的电势最大值的情况下的有效电势。在此情况下，离子将变得在有效电势的电势最大值后被捕获。可以对所施加RF电势进行扫掠以便从高质荷比到低质荷比有选择地传送离子。在可替选实施例中，可以对所施加漂移场的量值进行扫掠以便有选择地传送离子。

图34示出了一个可替选实施例，其中多个轴向相邻RF电极222连接到所施加振荡AC或RF电势的同相。在RF电极222的每个堆224a、224b中，三个相邻RF电极360的组优选地连接到所施加RF电势的同相。因而，沿着轴向方向，所施加RF电势的相位在每第三个电极改变。此实施例的效果在于，对于给定RF电极集，所施加RF电势的周期性的间隔增大，即轴向伪势阱的周期性优选地增大。

在图34所示例子中，三个相邻RF电极的组连接到所施加RF电势的同相。然而，连接到同RF电势的相邻电极组中的电极的数目不限于三个，还可考虑其它实施例，其中例如两个、四个、五个、六个、七个、八个或多于八个轴向相邻RF电极可以一起连接到RF电压的同相。根据优选实施例，六个轴向相邻RF电极可以连接到RF电压的同相。

如果堆中的轴向相邻RF电极连接到所施加RF电势的相对板，如图21中所示，则根据实施例可以采用相对厚的RF电极以便产生具有较大量值的轴向电势中的纹波。

有可能利用参照图21和34示出和描述的实施例而示出和描述的方法的组合。例如，有可能将多个轴向相邻RF电极连接到所施加振荡RF电势的同相，如参照图34所描述的那样，以便增大所施加RF电势的周期性。还可以以图21中所示方式(即向相邻RF电极施加的离子捕获振荡RF电势的相位相反)向相邻RF电极施加用以提供x方向上的额外限制的附加离子捕获振荡AC或RF电势。

应当指出，离子捕获振荡RF电势并非意图产生所施加RF电势的周期性(即已经通过被连接的多个相邻RF电极产生了周期性阱)，而是用来通过提供朝着设备侧部的强势垒而不显著影响沿着主纵向设备轴的有效RF电势来限制高质荷比离子(其否则可能撞击设备的电极)。

可以优选地与向相邻RF电极的组施加的RF电势相位相差90°地施加离子捕获振荡RF电势。这改善了离子捕获并且减小了RF电极上的峰值电压。根据实施例，向相邻RF电极的组施加的RF电势可以是300V，离子捕获振荡RF电势可以是85V。两个电势都可以具有1.5MHz的频率。一个有利特征在于，由于拉普拉斯方程的性质，离子捕获振荡RF电势附加于离子捕获器的有效电势。

图35示出了优选地提供于离子引导器或离子捕获器的出口处的优选端板370。端板370优选地具有缝孔372，优选地通过该孔从离子捕获器提取离子。由于DC电极所产生的静电或DC电势与RF有效电势的叠加，沿着x轴(即跨设备的间隔开的诸对RF电极之间)的有效电势可以在离开离子引导器或离子捕获器中央轴的位置呈现出电势最小值。可能最小值的位置依赖于有效电势中离子的质荷比。

图36A示出了对于质荷比为500的离子而言的x方向上的有效电势。图36B示出了对于具有较低质荷比50的离子而言的有效电势。从图36B可以看出，对于质荷比为50的离子而言的有效电势最小值位于离子捕获器的中央，而对于质荷比为500的离子而言，观察到从离子引导器或离子捕获器的中央轴向移位的两个电势最小值。通过提供如图35中所示缝孔372，有可能从离子捕获器发送离子而无论它们沿着x轴的分布如何。

图37A-E示出了根据其它实施例的端板。图37A示出了具有限定多个出口孔的栅格或网392的端板390。图37B示出了具有竖直缝孔394的端板390。图37C示出了具有圆孔396的端板390。图37D示出了具有由竖直和水平缝形成的十字形孔398的端板390。图37E示出了具有多个竖直缝孔400的端板390。可以使用上面参照图17和19中示出和描述的实施例描述的方法来提取离子。

根据实施例，可以提供一对充当DC电极的相间隔DC板或电极。DC板或电极优选地沿着离子引导器或离子捕获器轴向延伸。可替选地，可以提供一对充当DC电极的倾斜间隔DC板，这些DC电极使得能够产生沿着离子捕获器的轴向场。

离子捕获器优选地具有50mm至250mm的长度、5mm至50mm的宽度，且根据优选实施例可以在每个堆中包括140个RF电极(即总共280个RF电极)。

图38示出了一个实施例，其中离子引导器或离子捕获器包括第一分裂、热化和捕获级420，之后是质量选择传送级422。质量选择传送级422之后继而是捕获器飞行时间级424。可以在捕获器飞行时间级424的下游和离子引导器或离子捕获器的出口区提供光束成形器级426。

质量选择传送级422优选地包括如上面讨论的离子捕获器。整个离子引导器或离子捕获器的级420、422、424、426中的每一个还可以优选地包括间隔开的诸堆RF电极428和相对应的间隔开的诸堆上和下DC电极430。还可以优选地提供端板432。

初始分裂、热化和捕获级420可以优选地被操作成使得有效轴向电势中仅存在可忽略纹波。分裂、热化和捕获级可以优选地具有跨该级维持的相对和缓的驱动轴向场。根据实施例，在一工作模式下，离子优选地积累于此级420内并且任选地在此级420内分裂。母离子或碎片离子的群体然后优选地被传送到质量选择传送级422。分裂、热化和捕获级420优选地被布置成积累进入的离子，而质量选择喷出优选地发生在下游质量选择传送级422中。

质量选择传送级422优选地大致以如上所述方式工作。优选地在有效轴向电势中提供相对大的质量相关纹波。

在质量选择传送级422的下游提供的捕获器飞行时间级424优选地在轴向有效电势中具有可忽略纹波。捕获器飞行时间级424优选地积累离子并将离子包发送到布置在下游的束成形器级426。捕获器飞行时间级424优选地具有跨此级424的轴向长度维持的相对和缓驱动场。

如图39中所示可变质量相关延迟使离子从离子引导器或离子捕获器的提取优选地与推动器同步。与其它级相比，束成形器级426优选地包括仅RF电极级。由此，优选地不向此级426中的任何DC电极施加电势。因而，可以不在束成形器级426中提供DC电极。束成形器级426优选地在轴向有效电势中具有可忽略纹波。

如图40中所示，束成形器级426可以优选地包括多个不同板440，板440优选地具有变化的内部纵横比，该变化的内部纵横比可以优选地准备和/或更改离子束的横截面轮廓以便于引入后续的分析级。后续的分析级优选地包括质谱仪级，比如四极杆集质量过滤器/分析器或质谱仪。束成形器级426可以因此根据实施例形成离子束的横截面轮廓，使得离子束的横截面轮廓被优化以接纳于下游四极杆集质量过滤器/分析器或质谱仪14中。

优选离子引导器或离子捕获器的电极可以根据实施例安置在印刷电路板(PCB)上。将电极安置到PCB上提供了如何对离子捕获器进行接线方面的灵活性。有利地，已发现PCB孔精确得足以获得期望离子光学性能。

图41示出了总体上用450表示的优选离子捕获器的端视图，该离子捕获器包括多个RF电极452与上和下DC电极454。RF电极452优选地包括RF板电极并且优选地直接安置到PCB 456、458上。一堆RF电极优选地安置到第一PCB 456上，而第二堆RF电极优选地安置到第二PCB458上。上和下DC电极454优选地安置在构件460上，构件460本身优选地经由边缘连接器462安置在PCB 456、458上。

间隔开的上和下DC电极454和RF电极452所限定的通路或离子引导区优选地代表或包括具有离子提取路径的离子提取体积。在此例子中，离子提取体积是具有由上和下DC电极454和RF电极452的间隔限定的矩形面的长方体。间隔优选地分别为14mm和8mm，导致1.75的纵横比。亦可考虑其它尺度和/或纵横比。然而，应当指出，与提供正方体离子提取体积(具有纵横比1.0)相比，提供长方体离子提取体积对于生成期望轴向有效电势特别地有利。

图41中所示离子捕获器优选地还包括顶板463和底板464。顶和底板463、464可以由金属形成，并且可以利用衬垫466抵着PCB 456、458来定位并利用适当固定装置如螺丝268固定就位。可以向顶板462提供气体进口470。RF电极452优选地具有小片452a，小片452a优选地从PCB456、458突出，由此允许方便地接线。类似地，上和下DC电极454优选地具有小片454a，小片454a优选地从构件460突出，从而使得能够方便地对DC电极进行接线。

每个DC电极454可以附接到单独构件460，其中每个DC电极454或构件460单元相互间隔开。这样，优选地在上DC电极454或构件460单元之间提供孔，从而允许气体从气体进口470进入单元。包括适当成形的入口和出口孔的入口和出口板组件优选地使用衬垫固定到顶和底板462、464和PCB 456、458的边缘。

图42示出了可以根据实施例来使用的空心或开孔RF板480、482的可能设计。空心或开孔板电极导致电容减小并且因此导致RF功率源上的负载减小。有可能提供形状不同的相邻板。这些板可以被化学蚀刻并且可以任选地镀金。图41中所示构造方法是方便的、节省成本的并且允许容易地制造优选离子引导器或离子捕获器。可以通过焊接来构造离子引导器或离子捕获器，这可能需要使用构造夹具来使板保持就位。

当优选离子引导器或离子捕获器耦合到质谱仪的另外级时，可以提供更大分析效用。根据该优选实施例，离子捕获器优选地耦合到下游四极质量过滤器/分析器或质谱仪。还可设想，当优选离子引导器或离子捕获器耦合到正交加速飞行时间质谱仪时，可以实现占空比的改善。

优选离子引导器或离子捕获器当耦合到正交加速飞行时间质量分析器时对于所有离子(例如母离子和碎片离子)实现100％占空比。在一个实施例中，可以由辅助提取电极或由端板例如通过变化RF电势从离子引导器或离子捕获器中脉冲式传送出期望离子。可以优选地使正交加速飞行时间质量分析器的推动器电极的脉冲发生的时序与一质荷比的离子包从离子引导器或离子捕获器的喷出相一致。可以重复提取脉冲周期直至所有离子都已从离子引导器或离子捕获器提取，然后可以调整离子引导器或离子捕获器以喷出下一期望质荷比值的离子。所提取离子的单能性质和工作的简单性提供了优于常规3D四极离子捕获器(QIT)布置的显著优点。100％占空比将依赖于：离子提取设备以100％效率积累离子并且与离子提取设备的上游的具有100％效率的离子捕获区当其将离子依次喷出到飞行时间质量分析器时相隔离。

在一个实施例中，亦可考虑上游离子捕获区可以包括已被适当偏置以防止离子进入下游级的另一优选离子提取设备。

还已认识到，特别是当耦合到模数转换器(“ADC”)采集电子设备时，优选离子提取设备与正交加速飞行时间质量分析器一起工作可以改善信噪比。对于高离子电流，与时间数字转换器(“TDC”)相比，ADC转换器提供了显著的动态范围优点。然而，在低离子电流下，特别是经过长的集成时段后，它们的较差噪声特性可能使弱信号不明显。信噪比的改善依靠两个概念，即离子信号集中于较短时间包中并集中于较小离散质量范围中。

图43示出了积累离子捕获器170的稳定实施(即恒定的离子信号进入设备)，其中精确脉冲宽度“W”和捕获时间“T”被分到n个离散且相等的质量范围中。如果离子捕获器具有100％效率并且相等地发射所有质量的离子，则与对于任何特定质量同等连续的实验相比，离子包的强度在离子捕获器的提取阶段中增强至n(W+T)/W倍(并且发射时间减小至W/n(W+T)倍)。信噪比得以显著改善，这是因为在没有信号时ADC无需采集数据，ADC上设置的质量采集范围与该优选实施例的离子捕获器在该时间点发射的质量范围相关联。通常，优选离子捕获器可以被设置为遍及10个分开的离散质量范围发射以覆盖整个感兴趣质量范围，其中数据仅被记录到那些与离子捕获器发射的质量通道相对应的质量通道中。

当离子捕获器内包含的总电荷增大至(W+T)/W倍时，离子捕获与提取之比仅受离子捕获器的空间电荷容量的限制。

选择一个或多个所选电荷态的有用性先前已被认识到并且对于改善蛋白质组学(Proteomics)类型应用中的信噪比是重要的。例如，可以用四极质量过滤器对串列式离子迁移率质谱仪进行串列式扫描以选择所选电荷态。优选离子提取设备当作为迁移率分离器来工作时的输出亦可以由质谱测定装置如四极质量过滤器或轴向飞行时间(或其它质量过滤器/分析器)过滤，以给出期望电荷态的完整选择从而改善例如蛋白质组学实验中的信噪比。考虑本发明的离子提取设备作为迁移率分离设备来工作的原理时，还应当考虑有效电势的量值将随气压和离子截面变化。Tolmachev(A.V.Tolmachev等人的“Nuclear Instruments and Methods”，PhysicsResearch B 124(1997)112-119)利用硬球模型来预测有效电势的量值怎样随气压和离子截面变化。衰减倍因数γ应当被并入有效电势中，并且由下式给出：

$\mathrm{\γ}=\frac{{\mathrm{\ω}}^2{\mathrm{\τ}}^2}{1+{\mathrm{\ω}}^2{\mathrm{\τ}}^2}---\left(9\right)$

其中：

$\mathrm{\τ}=\frac{3(m+M)}{4\mathrm{mn\σv}}---\left(10\right)$

其中ω是RF驱动场的角频率，m是背景气体分子的质量，M是离子的质量，n是缓冲气体的数密度，v是平均麦克斯韦气体速率，σ是离子的碰撞截面。

该模型预测有效电势场随气压增大而衰减，尤其提出，如果离子在一个RF周期的时段中经历与残留气体分子的大量碰撞，则有效电势减小。离子的迁移率与它的碰撞截面的关系如下(Anal.Chem.1998，70，2236-2242)：

$K=\frac{\sqrt{18\mathrm{\π}}}{16}\·\frac{q}{\sqrt{\mathrm{kT}}}\·\sqrt{\frac{1}{M}+\frac{1}{m}}\·\frac{1000}{P}\·\frac{T}{273.2}\·\frac{1}{\mathrm{n\σ}}$

其中T是绝对温度，P是以mbar为单位的压力，k是玻尔兹曼常数。

然后离子提取设备内的气压被调整到其中γ项变得显著小于1的状态段(regime)(在低压下，γ对于所有离子而言都等于1，且不存在有效电势的衰减)，使得当势阱的位置由于上述有效电势的变化而移动时，可以使不同截面或离子迁移率的离子占据不同位置。因此，可以通过以与上述质量选择喷出的方式相同的方式变化气压、或更优选地变化所施加RF电压或DC捕获电压来实现离子从设备的迁移率选择提取。供作为离子迁移率分离器的设备使用的典型但非限制性的气压在0.1到10mbar之间。

优选离子引导器或离子捕获器可以作为碰撞单元来工作。为此，离子引导器或离子捕获器优选地被保持在使得离子以期望离子能量加速到离子引导器或离子捕获器中的电势。离子优选地被布置成以足以分裂的能量与离子引导器或离子捕获器中存在的气体碰撞。离子优选地一般当离子横越离子引导器或离子捕获器的长度时被热化。在离子到达离子引导器或离子捕获器的出口时，它们可以优选地根据它们的质荷比、以与以低能量注入的未分裂离子的混合物可被分离的方式相同的方式来被分离。

图44中示出了根据优选实施例的质谱仪的例子。优选地在离子源180如电喷雾或MALDI源中生成离子。然后离子经过优选离子捕获器182传递到常规四极质量过滤器/分析器或质谱仪184。然后离子通过优选离子捕获器186。最后，离子被传送到质量分析器级188，质量分析器级188可以包括四极质量分析器、飞行时间质量、傅立叶变换质谱仪、磁式扇形质量分析器、离子捕获器质量分析器或可替选形式的质谱仪。

根据该优选实施例，优选质谱仪优选地按填充-隔离-提取周期工作。优选地允许离子在一段时间内进入优选离子捕获器186，使得优选地不超过优选离子捕获器186的空间电荷容量。然后优选地隔离优选离子捕获器186以防止任何更多离子进入。最后，优选地将离子依次提取到质谱仪的另外下游级中。理想的是，隔离离子提取设备或离子捕获器186以防止伪信号(artefact)，例如，如果设备首先注入低质荷比(以M_L表示)的离子并逐渐转变为喷出较高质荷比(以M_H表示)的离子，则在该时间到达优选离子捕获器186的任何M_L离子也将被传送。如果例如优选离子捕获器首先喷出高迁移率的离子，然后被扫描以喷出较低迁移率的离子，则可能发生类似效应。在离子提取设备或优选离子捕获器186与飞行时间或其它质谱仪级对接的情况下，不会最佳地检测到这样的伪信号，或者，在与简易离子检测器直接对接的情况下，这样的伪信号可能造成混淆。

图44还示出了可以提供优选地包括优选离子提取设备或离子捕获器的上游离子引导器182。在电喷雾电离的情形下，与电喷雾的大气电离过程对接的结果是：差动抽运上游室可能有必要处于比四极杆集质量过滤器/分析器或质谱仪的最佳工作所需的压力高的压力。如果优选离子捕获器182工作在这样的高压状态段，则离子提取设备或离子捕获器可以作为高效迁移率分离器来工作。因此，在一个实施例中，离子捕获器182可以包括提供于四极杆集质量过滤器/分析器或质谱仪184的上游的离子迁移率选择离子捕获器以便改善例如多电荷肽(peptide)的信噪比。可发生从下游离子捕获器186的质量选择喷出，以给予后续飞行时间或其它质量分析器级188高达100％的占空比。

对全部具有同一质荷比(M_c)的形式为[nM_c]ⁿ⁺的离子簇进行分离的实验的一个例子是：使用第一四极质量过滤器/分析器或质谱仪选择质荷比为M_c的离子，然后将它们传递到优选离子迁移率选择离子捕获器中，然后该离子捕获器可以根据它们的离子迁移率依次喷出离子。具有最高迁移率(及较高电荷态)的离子将在较低电荷级的离子之前被限制于离子提取设备或离子捕获器的中央并且将被首先提取。这样的实验在非共价蛋白质聚集研究中是有用的，在非共价蛋白质聚集研究中，常规质谱测定不能区分这些种。

进行了计算以确定以图2和3中所示方式耦合到质量选择离子传送级的四极质量过滤器/分析器或质谱仪的占空比改善。图45中示出了占空比改善，占空比改善是相对于在没有质量选择离子传送级耦合到其的情况下工作的四极质量过滤器/分析器或质谱仪而言的。这些改善被展示为具有质量选择离子传送级的四极质量过滤器/分析器或质谱仪的占空比与没有质量选择离子传送级的四极质量过滤器/分析器或质谱仪的占空比之比。可以看出，在大的离子质量范围内，占空比的很大改善是显而易见的。这些改善在相对低离子质量或质荷比处更加显著。物理上，这归因于质量或质荷比选择离子传送级在该离子质量范围内具有或多或少恒定质量分辨率(如前面所定义)这一性质。由此可见，在相对低质量M处，离子可以不同于质量M且仍然可以从质量为M的离子中分辨出的最小数目的质量单位(ΔM)将比在高M处小。因此，在任何给定瞬间被引入四极质量过滤器/分析器或质谱仪中的离子的较大比例将对应于四极质量过滤器/分析器或质谱仪所传送的离子质量。换言之，实现了从质量选择离子传送级的离子喷出与四极质量过滤器/分析器或质谱仪的质量扫描的更有效同步。

离子传送级优选地被配置成使得从高质量或质荷比离子到低质量或质荷比离子地进行离子的质量选择喷出。然而，次优选地，质量或质荷比选择离子捕获器可以首先喷出相对低质量或质荷比的离子并朝着相对高质量或质荷比离子的喷出向上扫掠。

虽然已详细描述了根据例如参照图19示出和描述的优选实施例的离子捕获器，但是根据次优选实施例，离子捕获器也可以采取其它形式。

例如，根据次优选实施例，离子捕获器12可以包括多个电极，其中沿着离子捕获器12的长度产生一个或多个基本上静态的非均匀电场。优选地沿着离子捕获器12的长度产生二次或非二次势阱。优选地沿着优选离子捕获器12的长度叠加随时间变化的均匀轴向电场。随时间变化的均匀轴向电场优选地以比位于离子捕获器12内的大多数离子的谐振或基波频率大的频率变化。优选地通过变化随时间变化的均匀轴向电场的振荡的幅度和/或频率、以非谐振方式从离子捕获器12喷出离子。

亦可设想如下实施例，其中可以向包括离子捕获器的轴向分段电极施加一个或多个瞬态DC电压，以便沿着离子捕获器的轴向长度推进离子。

根据优选实施例，离子捕获器可以包括多个环电极或有孔电极，离子在使用时穿过这些孔。可以优选地向环电极或有孔电极施加DC和AC/RF电压的组合以便产生势场，这些势场将离子限制于离子引导器内并且使得沿着离子捕获器的长度产生周期性伪势阱。此外，所施加电压亦可以使得产生附加静态或瞬态轴向电场，该附加静态或瞬态轴向电场用来沿着离子捕获器的长度推进离子。

根据另外的实施例，离子捕获器可以包括3D四极或保罗(Paul)离子捕获器、2D或线性四极离子捕获器、或者磁式或彭宁(Penning)离子捕获器。这样的离子捕获器在本领域中众所周知，因此不再详细描述。

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对形式和细节作出各种改变。

Claims (29)

1.一种质谱仪，包括：

包括多个电极的质量或质荷比选择离子捕获器；

布置在所述质量或质荷比选择离子捕获器的下游的第一质量过滤器或分析器，其中所述第一质量过滤器或分析器包括四极杆集质量过滤器或分析器，且所述第一质量过滤器或分析器的质量或质荷比分辨率大于所述离子捕获器的质量或质荷比分辨率；以及

控制装置，被布置成和适合于：

(i)使得离子根据它们的质量或质荷比从所述离子捕获器有选择地喷出或释放；以及

(ii)以与离子从所述离子捕获器的有选择喷出或释放同步的方式扫描所述第一质量过滤器或分析器；

被布置成和适合于向所述多个电极施加一个或多个瞬态DC电压或一个或多个瞬态DC电压波形以便沿着所述离子捕获器的长度推进离子的装置；以及

用于随时间而变化沿着所述离子捕获器的轴向长度产生的多个轴向伪势阱的装置。

2.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述控制装置被布置成和适合于使得离子根据它们的质量或质荷比从所述离子捕获器依次地或逐步地喷出或释放。

3.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述控制装置被布置成和适合于：

(a)以渐进方式扫描所述第一质量过滤器或分析器；或者

(b)以非渐进方式扫描所述第一质量过滤器或分析器。

4.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述控制装置被布置成和适合于使离子从所述离子捕获器的有选择喷出或释放与所述第一质量过滤器或分析器的质量或质荷比传送窗的扫描同步。

5.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述离子捕获器被布置成释放具有第一质荷比范围的离子而保留所述离子捕获器内具有所述第一范围之外的质荷比的离子。

6.如权利要求1所述的质谱仪，还包括被布置成和适合于向所述多个电极中的至少一些电极施加AC或RF电压以便将至少一些离子径向限制于所述离子捕获器内的AC或RF电压装置。

7.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述离子捕获器包括用于将离子径向限制于所述离子捕获器内的装置。

8.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述离子捕获器包括用于生成具有周期性的多个轴向伪势阱的装置。

9.如权利要求8所述的质谱仪，其中所述轴向伪势阱的幅度依赖于离子的质荷比。

10.如权利要求1所述的质谱仪，还包括用于沿着所述离子捕获器的轴向长度的至少5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％施加轴向电场的装置。

11.如权利要求1所述的质谱仪，还包括用于变化沿着离子提取路径的有效电势以便允许从所述离子捕获器有选择地提取预定质荷比的离子的装置。

12.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述离子捕获器包括被布置成和适合于沿着所述离子捕获器的轴向长度的至少一部分维持一个或多个DC或静态势阱或静态非均匀电场的第一装置。

13.如权利要求12所述的质谱仪，其中所述离子捕获器包括被布置成和适合于沿着所述离子捕获器的轴向长度的至少一部分维持随时间变化的均匀轴向电场的第二装置。

14.如权利要求12所述的质谱仪，其中所述离子捕获器包括被布置成和适合于以非谐振方式从所述离子捕获器的捕获区喷出至少一些离子而其它离子被布置成保持被捕获于所述离子捕获器的所述捕获区内的喷出装置。

15.如权利要求1所述的质谱仪，还包括被布置成和适合于从所述离子捕获器在质量或质荷比上有选择地喷出离子的喷出装置。

16.如权利要求14所述的质谱仪，其中所述喷出装置被布置成和适合于从所述离子捕获器轴向地喷出离子。

17.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述离子捕获器包括线性离子捕获器。

18.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述离子捕获器包括多极杆集离子捕获器。

19.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述离子捕获器包括多个具有孔的电极，其中离子在使用时穿过所述孔。

20.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述离子捕获器包括多个轴向段。

21.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述被布置成和适合于向所述多个电极施加一个或多个瞬态DC电压或一个或多个瞬态DC电压波形的装置被布置成首先在第一轴向位置施加所述一个或多个瞬态DC电压或所述一个或多个瞬态DC电压波形，并且其中随后沿着所述离子捕获器在第二、然后第三不同轴向位置提供所述一个或多个瞬态DC电压或一个或多个瞬态DC电压波形。

22.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述被布置成和适合于向所述多个电极施加一个或多个瞬态DC电压或一个或多个瞬态DC电压波形的装置被布置成从所述离子捕获器的一端向所述离子捕获器的另一端施加所述一个或多个瞬态DC电压或所述一个或多个瞬态DC电压波形以便沿着所述离子捕获器的轴向长度的至少一部分推进离子。

23.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述一个或多个瞬态DC电压产生：(i)位垒或势垒；(ii)势阱；(iii)多个位垒或势垒；(iv)多个势阱；(v)位垒或势垒和势阱的组合；或(vi)多个位垒或势垒和多个势阱的组合。

24.如权利要求23所述的质谱仪，其中所述一个或多个瞬态DC电压波形包括重复波形。

25.如权利要求1所述的质谱仪，还包括被布置成在所述离子捕获器的一端和/或另一端施加一个或多个静电或DC捕获电势的装置。

26.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述离子捕获器包括线性质量或质荷比选择离子捕获器，所述线性质量或质荷比选择离子捕获器包括被布置成和适合于以非谐振或谐振方式从所述离子捕获器在质量或质荷比上有选择地喷出离子而其它离子保持被捕获于所述离子捕获器内的装置。

27.如权利要求1所述的质谱仪，其中所述离子捕获器选自于：(i)3D四极场或保罗(Paul)离子捕获器；(ii)2D或线性四极离子捕获器；或(iii)磁式或彭宁(Penning)离子捕获器。

28.如权利要求1所述的质谱仪，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；(xvi)镍-63放射性离子源；(xvii)大气压基质辅助激光解吸电离离子源；以及(xviii)热喷雾离子源。

29.一种质谱测定方法，包括：

提供包括多个电极的质量或质荷比选择离子捕获器；

在所述质量或质荷比选择离子捕获器的下游提供第一质量过滤器或分析器，其中所述第一质量过滤器或分析器包括四极杆集质量过滤器或分析器，且所述第一质量过滤器或分析器的质量或质荷比分辨率大于所述离子捕获器的质量或质荷比分辨率；

使得离子根据它们的质量或质荷比从所述离子捕获器有选择地喷出或释放；并且

以与离子从所述离子捕获器的有选择喷出或释放同步的方式扫描所述第一质量过滤器或分析器；

向所述多个电极施加一个或多个瞬态DC电压或一个或多个瞬态DC电压波形以便沿着所述离子捕获器的长度推进离子；并且

随时间而变化沿着所述离子捕获器的轴向长度产生的多个轴向伪势阱。

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