DE112007000922B4

DE112007000922B4 - Massenspektrometrieverfahren und Massenspektrometer zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE112007000922B4
Application number: DE112007000922T
Authority: DE
Inventors: Alexander Makarov
Original assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Current assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2027-04-14
Also published as: GB2450453B; DE112007000922T5; CA2644284C; US8841605B2; GB2450825A; US20090166527A1; GB0818756D0; US7829842B2; CN101421818A; CN101421818B; JP4762344B2; WO2007122379A2; GB2451024B; DE112007000921B4; WO2007122378A3; CA2644281A1; WO2007122379A3; CN101421817A; CA2644279C; GB0818753D0

Abstract

Verfahren zur Massenspektrometrie umfassend in einem ersten Zyklus die folgenden Schritte: (a) Speichern von Probenionen in einer ersten Ionenspeichervorrichtung (30); (b) Ausstoßen der gespeicherten Ionen aus der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) in eine räumlich davon getrennte Ionenselektionsvorrichtung (40), die vom Flugzeittyp, Quadrupoltyp, Magnetsektortyp, elektrostatischen Fallentyp oder einem anderen Ionenfallentyp ist; (c) Selektieren einer Untermenge der Ionen in der Ionenselektionsvorrichtung (40); (d) Ausstoßen der Untermenge von in der Ionenselektionsvorrichtung (40) selektierten Ionen in eine Fragmentierungsvorrichtung (50); (e) Umlenken von Ionen von der Fragmentierungsvorrichtung (50) zur ersten Ionenspeichervorrichtung (30), ohne dass sie durch die Ionenselektionsvorrichtung (40) hindurch laufen; (f) Empfangen von aus der Fragmentierungsvorrichtung (50) ausgestoßenen Ionen in der ersten Ionenspeichervorrichtung (30); und (g) Speichern der empfangenen Ionen in der ersten Ionenspeichervorrichtung (30).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Massenspektrometrieverfahren, insbesondere zum Durchführen von MSⁿ-Experimenten sowie ein Massenspektrometer zur Durchführung des Verfahrens.
Tandemmassenspektrometrie ist eine wohlbekannte Technik, durch welche Spur- bzw. Bahnanalyse und strukturelle Aufklärung von Proben ausgeführt werden können. In einem ersten Schritt werden Vorläuferinnen bezüglich ihrer Masse analysiert/gefiltert, um Ionen mit einem interessierenden Masse/Ladungsverhältnis (Masse-zu-Ladungsverhältnis) zu selektieren, und in einem zweiten Schritt werden diese Ionen fragmentiert, beispielsweise durch Kollision mit einem Gas, wie etwa Argon. Die resultierenden Fragmentionen werden dann massenanalysiert, üblicherweise durch Erzeugen eines Massenspektrums.
Verschiedene Anordnungen zum Ausführen von mehrstufiger Massenanalyse oder MSⁿ sind vorgeschlagen worden oder kommerziell erhältlich, wie beispielsweise das Dreifachquadrupolmassenspektrometer und das hybride Quadrupol-/Flugzeit-Massenspektrometer. Im Dreifachquadrupol arbeitet ein erster Quadrupol Q1 als erste Stufe der Massenanalyse durch Herausfiltern von Ionen außerhalb eines gewählten Masse/Ladungsverhältnisbereichs. Ein zweiter Quadrupol Q2 wird typischerweise angeordnet als ein Ionenführungsquadrupol, welcher in einer Gaskollisionszelle angeordnet ist. Die Fragment-Ionen, welche aus dieser Kollision in Q2 resultieren, werden dann massenanalysiert durch den dritten Quadrupol Q3 stromabwärts von Q2. Bei der hybriden Anordnung kann der zweite analysierende Quadrupol Q3 ersetzt werden durch ein Flugzeit-(TOF-)Massenspektrometer.
In jedem Fall werden vor und nach der Kollisionszelle getrennte Analysatoren verwendet. In GB 2 400 724 A sind verschiedene Anordnungen beschrieben, wobei ein einzelner Massefilter/-analysator verwendet wird, um das Filtern und Analysieren in beiden Richtungen durchzuführen. Im speziellen ist ein Ionendetektor stromaufwärts des Massenfilter/-analysators angeordnet, und Ionen gehen durch den Massefilter/-analysator hindurch, um in einer stromabwärtigen Ionenfalle gespeichert zu werden. Ionen werden dann von der stromabwärtigen Falle zurück durch den Massenfilter/-analysator ausgestoßen, bevor sie vom stromaufwärtigen Ionendetektor detektiert werden. Verschiedene Fragmentierungsvorgänge, bei welchen ein einzelner Massenfilter/-analysator verwendet werden, sind ebenfalls beschrieben, was es ermöglicht, aus MS/MS-Experimente durchzuführen.
Ähnliche Anordnungen sind auch in der WO 2005/001878 A2 (Verentchikov et al.) dargestellt. Ionen laufen von einer Quelle zur einem TOF-Analysator, der als Ionenselektor arbeitet, von wo die Ionen zu einer Fragmentierungszelle ausgestoßen werden. Von hier laufen bzw. gehen sie zurück durch den TOF-Analysator und werden detektiert. Für MSⁿ können die Fragment-Ionen durch das Spektrometer rezykliert werden. US 2004/0245455 A1 (Reinhold) führt ein ähnliches Verfahren für MSⁿ aus, verwendet aber eine hochempfindliche Linearfalle anstelle eines TOF-Analysators, um die Ionenselektion auszuführen. JP 2001-143654 A betrifft eine Ionenfalle, welche Ionen auf einer kreisförmigen Bahn für Massentrennung ausstößt, gefolgt von der Detektion.
Die US 2005/0151076 A1 bezieht sich auf ein Massenspektrometer, das stromauf von dem Massenanalysator einen Flugraum aufweist. Der Flugraum wird durch eine in einer Schleifenform angeordnete Serie von Elektroden gebildet, durch die Ionen beschleunigt werden. Ablenkelektroden sind an einem Punkt in der Schleifenbahn angeordnet. Die Ionen können durch diese Ablenkelektroden in die Schleifenform eintreten oder diese verlassen. In einer Ausführungsform ist an der Schleifenbahn ein Dissoziationsbereich gezeigt. Fragmentionen, die durch die Dissoziierung der Objektionen erzeugt werden, werden so geleitet, dass sie in der gleichen Weise auf der Schleifenbahn fliegen.
Die vorliegende Erfindung hat vor diesem Hintergrund das Ziel, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung für MSⁿ bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Massenspektrometrie nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Die Schritte des Anspruchs 1 können wiederholt werden, wahlweise mehrfach, um MSⁿ zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung wendet eine zyklische Anordnung an, bei welcher Ionen gefangen, wahlweise gekühlt, und vorzugsweise von einer Austrittsöffnung ausgestoßen werden. Eine Untermenge dieser Ionen wird ausgewählt und wird im Anschluss an eine Fragmentierung oder dgl. zur ersten Ionenspeichervorrichtung zurückgebracht, wo sie wieder in diese erste Ionenspeichervorrichtung eintreten, ohne durch die Ionenselektionsvorrichtung hindurchzugehen.
Diese zyklische Anordnung bietet eine Anzahl von Vorteilen gegenüber dem oben einleitend identifizierten Stand der Technik, welcher demgegenüber eine „rückwärts und vorwärts”-Prozedur über die gleiche Öffnung in der Ionenfalle verwendet. Zuerst wird die Anzahl von erforderlichen Vorrichtungen zum Speichern und Einführen der Ionen in den Ionenselektor minimiert (und in der bevorzugten Ausführungsform ist es nur eine). Moderne Speicher- und Einspeisevorrichtungen, welche eine hohe Massenauflösung und einen dynamischen Bereich ermöglichen, sind teuer in der Herstellung und verlangen gesteuert zu werden, so dass die Anordnung der vorliegenden Erfindung eine deutliche Kosten- und Steuerungseinsparung gegenüber dem Stand der Technik darstellt. Durch Verwenden der gleichen (ersten) Ionenspeichervorrichtung, um Ionen in eine externe Ionenselektionsvorrichtung einzuspeisen und von dieser Ionen zurückzuempfangen, wird die Anzahl von MS-Stufen reduziert. Dies verbessert wiederum die Ionentransporteffizienz, welche von der Anzahl von MS-Stufen abhängt.
Die Ionenspeichervorrichtung enthält gegebenenfalls eine Ionenaustrittsöffnung und eine räumlich getrennte Ionentransportöffnung. Dann umfasst der Schritt des Ausstoßens der Ionen aus der ersten Ionenspeichervorrichtung das Ausstoßen der Ionen aus der Ionenaustrittsöffnung, und der Schritt des Empfangens der Ionen zurück in der ersten Ionenspeichervorrichtung umfasst das Empfangen der Ionen zurück durch die Ionentransportöffnung.
Typischerweise werden Ionen, welche von einem äußeren Ionenselektor ausgestoßen werden, sehr unterschiedliche Eigenschaften haben wie diejenigen Ionen, welche von der Ionenspeichervorrichtung ausgestoßen werden. Durch Laden von Ionen in die Ionenspeichervorrichtung durch eine bestimmte Ioneneinlassöffnung (die erste Ionentransportöffnung), insbesondere wenn sie zur Ionenspeichervorrichtung und einer externen Fragmentierungsvorrichtung zurückkehren, kann dieser Prozess in gut kontrollierter Art und Weise durchgeführt werden. Dies minimiert Ionenverluste, was wiederum die Ionentransporteffizienz des Geräts verbessert.
Es kann eine Ionenquelle vorgesehen sein, um einen kontinuierlichen oder gepulsten Strom von Probenionen zur Ionenspeichervorrichtung zuzuführen. In einer bevorzugten Anordnung kann die Fragmentierungsvorrichtung zwischen solch einer Ionenquelle und der Ionenspeichervorrichtung angeordnet werden. In beiden Fällen können komplizierte MSⁿ-Experimente parallell durchgeführt werden, indem die Aufteilung von Untermengen von Ionen (und optional die getrennte Analyse hiervon) entweder direkt von der Ionenquelle oder abgeleitet von vorhergehenden Zyklen der MS erlaubt wird. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung des Betriebszyklus des Instruments und kann ebenfalls die Detektionsgrenzen von diesem verbessern.
Obwohl die Erfindung eine Ionenselektionsvorrichtung vom Flugzeittyp, Quadrupoltyp, Magnetsektortyp, elektrostatischen Fallentyp oder einem anderen Ionenfallentyp vorsieht, ist eine elektrostatische Falle (EST) besonders vorteilhaft. In den letzten Jahren sind Massenspektrometer, welche elektrostatische Fallen (ESTs) enthalten, kommerziell erhältlich geworden. Verglichen mit Quadrupolmassenanalysatoren/-filtern weisen ESTs eine viel größere Massengenauigkeit (Teile pro Million, potenziell) auf, und verglichen mit quadrupol-orthogonal Beschleunigungs-TOF-Instrumenten weisen sie einen höheren Betriebszyklus und dynamischen Bereich auf. Innerhalb des Rahmens dieser Anwendung wird die EST als eine generelle Klasse von ionenoptischen Vorrichtungen angesehen, wobei bewegte Ionen ihre Bewegungsrichtung entlang wenigstens einer Richtung mehrfach ändern in im Wesentlichen elektrostatischen Feldern. Wenn diese Mehrfachreflektionen innerhalb eines begrenzten Volumens beschränkt werden, so dass die Ionentrajektorien sich übereinander winden, dann ist die resultierende EST bekannt als „geschlossener” Typ. Beispiele dieses „geschlossen” Typs von Massenspektrometern können in der US 3 226 543 A , der DE 4408489 A1 und der US 5 886 346 A gefunden werden. Alternativ könnten Ionen mehrere Veränderungen in einer Richtung mit einem Versatz entlang einer anderen Richtung kombinieren, so dass die Ionentrajektorien sich nicht um einander winden. Solche EST werden typischerweise als „offener” Typ bezeichnet und Beispiele hiervon können gefunden werden in der GB 2 080 021 A , der SU 1 716 922 A , der SU 1 725 289 A , der WO 2005/001878 A2 und der US 2005/0103992 A1 in der 2.
Bei den elektrostatischen Fallen werden einige, wie beispielsweise diejenigen der US 6 300 625 A , der US 2005/0103992 A1 und der WO 2005/001878 A2 , von einer externen Ionenquelle gefüllt und stoßen die Ionen zu einem externen Detektor stromabwärts der EST aus. Andere, wie beispielsweise der in der US 5 886 346 A beschriebene Orbitrap, verwenden Techniken, wie beispielsweise laufende Bilderfassung, um Ionen innerhalb der Falle ohne Ausstoßen zu detektieren.
Elektrostatische Fallen können für präzise Massenselektion von extern eingespeisten bzw. -geschossenen Ionen verwendet werden (wie beispielsweise beschrieben in US 6 872 938 A und US 6 013 913 A ). Hier werden Vorläuferinnen selektiert durch Anwenden von AC-Spannungen in Resonanz mit Ionenoszillationen in der EST. Ferner wird Fragmentierung innerhalb der EST erreicht durch die Einführung eines Kollisionsgases, Laserimpuls oder auf andere Weise, und danach folgende Anregungsschritte sind erforderlich, um die Detektion von resultierenden Fragmenten zu erreichen (im Falle der Anordnungen der US 6 872 938 A und US 6 013 913 A wird dies durch laufende Bilddetektion erreicht).
Elektrostatische Fallen sind allerdings nicht ohne Schwierigkeiten. Beispielsweise erfordern ESTs typischerweise Ioneneinspeisungs bzw. -injektionsanforderungen. Beispielsweise beschreiben unsere früheren Anmeldenummern WO 2002/078046 A2 und WO 2005/124821 A2 die Verwendung einer Linearfalle (LT), um die Kombination von Kriterien zu erreichen, welche erforderlich sind, um zu gewährleisten, dass hochkohärente Pakete in eine EST-Vorrichtung eingespeist werden. Der Bedarf zum Erzeugen von Ionenpaketen mit sehr kurzer Zeitdauer (wobei jedes eine große Anzahl von Ionen enthält) für eine solch hohe Leistungsfähigkeit bedeutet für Vorrichtungen mit hoher Massenauflösung, dass die Richtung der optimalen Ionenextraktion in solchen Ioneninjektionsvorrichtungen typischerweise unterschiedlich ist zur Richtung des effizienten Ionenfangens.
Zweitens neigen hoch entwickelte ESTs dazu, hohe Vakuumanforderungen zu haben, um Ionenverluste zu verhindern, wohingegen die Ionenfallen und Fragmentierer, zu denen sie ein Zwischenstück sein können, typischerweise mit Gas gefüllt sind, so dass es typischerweise wenigstens fünf Folgen von Druckmagnituden gibt, welche unterschiedlich sind zwischen solchen Vorrichtungen und der EST. Um die Fragmentierung während der Ionenextraktion zu verhindern, ist es erforderlich, das Produkt von Druck und Gasstärke zu minimieren (typischerweise es unterhalb von 10^–3...10^–2 mm·Torr [1 Torr = 133,322 Pa] zu halten), während dieses Produkt für effizientes Ionenfangen maximiert werden muss (typischerweise übersteigt es 0,2...0,5 mm·Torr).
Wenn die Ionenselektionsvorrichtung vom Flugzeittyp, Quadrupoltyp, Magnetsektortyp oder einem anderen Ionenfallentyp, insbesondere eine EST ist, ermöglicht daher bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer Ionenspeichervorrichtung mit unterschiedlichen Ioneneeinlass- und -austrittsöffnungen, dass die gleiche Ionenspeichervorrichtung Ionen in einer geeigneten Art und Weise zum Einspeisen in die Ionenselektionsvorrichtung bereitstellt, aber trotzdem es auch ermöglicht, dass der Strom oder lange Stöße von Ionen von der Ionenselektionsvorrichtung zurückkommen über die Fragmentierungsvorrichtung, so dass sie in die erste Ionenspeichervorrichtung in einer gut kontrollierten Art und Weise zurückgeladen werden durch die zweite oder, in gewissen Ausführungsformen, die dritte Ionentransportöffnung.
Jede Form der elektrostatischen Falle kann verwendet werden, wenn diese die Ionenselektionsvorrichtung bildet. Eine speziell bevorzugte Anordnung enthält eine EST, bei welcher der Ionenstrahlquerschnitt beschränkt bleibt aufgrund des Fokussiereffekts der Elektroden des EST, da dies die Effizienz des nachfolgenden Ionenausstoßes von der EST verbessert. Es kann entweder eine EST vom offenen oder vom geschlossenen Typ verwendet werden. Mehrfachreflektionen erlauben eine erhöhte Separation zwischen Ionen unterschiedlicher Masse/Ladungsverhältnissen, so dass ein spezifisches interessierendes Masse/Ladungsverhältnis optional ausgewählt werden kann, oder einfach ein engerer Bereich von Masse/Ladungshältnissen als dasjenige, welches in die Ionenselektionsvorrichtung eingespeist wurde. Die Selektion kann durch Ablenken von unerwünschten Ionen durchgeführt werden unter Verwendung von elektrischen Pulsen, welche an bestimmten Elektroden angewendet werden, vorzugsweise angeordnet in der Ebene des Flugzeitfokus von Ionenspiegeln. Im Falle der geschlossenen EST kann eine Mehrzahl von Ablenkungsimpulsen erforderlich sein, um eine progressive Verengung von m/z-Bereichen der Selektion bereitzustellen.
Es ist möglich, die Fragmentierungsvorrichtung in zwei Modi zu verwenden: in einem ersten Modus können Vorläuferinnen in der Fragmentierungsvorrichtung in der üblichen Art und Weise fragmentiert werden, und in einem zweiten Modus durch Steuern/Regeln der Ionenenergie können Vorläuferinnen durch die Fragmentierungsvorrichtung hindurchgehen ohne Fragmentierung. Dies ermöglicht sowohl MSⁿ- und Ionenmengenverbesserung zusammen oder getrennt: sobald Ionen von der ersten Ionenspeichervorrichtung in die Ionenselektionsvorrichtung eingespeist worden sind, können spezifische Vorläuferinnen mit geringer Isotopenhäufigkeit kontrolliert von der Ionenselektionsvorrichtung ausgestoßen werden und in der ersten Ionenspeichervorrichtung zurückgespeichert werden, ohne dass sie in der Fragmentierungsvorrichtung fragmentiert worden sind. Dies kann dadurch erreicht werden, dass diese Vorläuferinnen mit geringer Isotopenhäufigkeit durch die Fragmentierungsvorrichtung hindurchgehen bei Energien, welche nicht ausreichen, um die Fragmentierung hervorzurufen. Eine Energiebreite kann für ein gegebenes m/z reduziert werden durch Verwenden von gepulsten Verzögerungsfeldern (z. B. ausgebildet in einem Spalt zwischen zwei flachen Elektroden mit Öffnungen). Wenn Ionen in ein elektrisches Verzögerungsfeld auf dem Weg zurück vom Massenselektor zur ersten Ionenspeichervorrichtung hineinkommen, überholen Ionen hoher Energie Ionen niedriger Energie und bewegen sich in eine größere Tiefe im Verzögerungsfeld. Nachdem alle Ionen dieses speziellen m/z in das Verzögerungsfeld eingetreten sind, wird das Feld ausgeschaltet. Daher unterliegen Ionen mit einer anfänglich höheren Energie einem höheren Abfall im Potenzial relativ zum Grundpotenzial als Ionen niedriger Energie, was ihre Energien gleich macht. Durch Abgleich des Potenzialabfalls auf die Energiebreite beim Austritt aus dem Massenselektor kann eine signifikante Reduzierung der Energiebreite erreicht werden. Fragmentierung von Ionen kann dadurch verhindert werden oder alternativ kann die Kontrolle über die Fragmentierung verbessert werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Massenspektrometer nach Anspruch 27 bereitgestellt.
Die erste Ionenspeichervorrichtung weist optional eine Ionenaustrittsöffnung auf, um in der Ionenspeichervorrichtung gespeicherte Ionen auszustoßen, und eine räumlich getrennte Ionentransportöffnung zum Einfangen von zur Ionenspeichervorrichtung zurückkehrenden Ionen. Die Ionenselektionsvorrichtung ist eigenständig und räumlich getrennt von der Ionenspeichervorrichtung und steht mit ihr in Verbindung. Die Ionenselektionsvorrichtung kann auch so konfiguriert sein, dass sie von der Ionenspeichervorrichtung ausgestoßene Ionen empfängt, um eine Untermenge dieser Ionen auszuwählen und die ausgewählte Untermenge auszustoßen, um wenigstens einige dieser Ionen oder eines Fragments hiervon in der Ionenspeichervorrichtung zu speichern über die räumlich getrennte Ionentransportöffnung.
Es kann ein nicht zur Erfindung gehörendes Verfahren zum Verbessern der Detektionsgrenzen eines Massenspektrometers bereitgestellt sein, umfassend das Erzeugen von Probenionen von einer Ionenquelle; Speichern der Probenionen in einem ersten Ionenspeichervorrichtung; Ausstoßen der gespeicherten Ionen in eine Ionenselektionsvorrichtung; Selektieren und Ausstoßen von Ionen mit einer ausgewählten Masse/Ladungsverhältnis aus der Ionenselektionsvorrichtung heraus; Speichern der von der Ionenselektionsvorrichtung ausgestoßenen Ionen in einer zweiten Ionenspeichervorrichtung, ohne sie zurück durch die Ionenselektionsvorrichtung hindurchgehen zu lassen; Wiederholung der vorangehenden Schritte derart, dass die Ionen des ausgewählten Masse/Ladungsverhältnisses, die in der zweiten Ionenspeichervorrichtung gespeichert sind, vermehrt werden; und Übertragen der vermehrten Ionen des ausgewählten Masse/Ladungsverhältnisses zurück zur ersten Ionenspeichervorrichtung für anschließende Analyse.
Diese Technik ermöglicht es, die Detektionsgrenze des Instruments zu verbessern, wobei die Ionen des ausgewählten Masse/Ladungsverhältnisses in der Auswahl eine geringe Isotopenhäufigkeit aufweisen. Sobald eine ausreichende Menge dieser Vorläuferinnen mit geringer Isotopenhäufigkeit in der zweiten Ionenspeichervorrichtung aufgebaut worden sind, können sie zurück zur ersten Ionenspeichervorrichtung eingespeist werden, um sie dort zu fangen (beispielsweise erneut Umgehen der Ionenselektionsvorrichtung und nachfolgende MSⁿ-Analyse). Obwohl die Ionen vorzugsweise die erste Ionenspeichervorrichtung durch eine erste Ionentransportöffnung verlassen und in ihr erneut empfangen werden über eine zweite getrennte Ionentransportöffnung, ist dies nicht immer erforderlich und das Ausstoßen und Fangen durch die gleiche Öffnung ist möglich.
Zur gleichen Zeit, wenn die Vorläuferinnen mit geringer Isotopenhäufigkeit durch die zweite Ionenspeichervorrichtung bewegt werden, kann zum Verbessern der gesamten Population dieser speziellen Vorläuferinnen die Ionenselektionsvorrichtung fortfahren, um die Auswahl von anderen gewünschten Vorläuferinnen beizubehalten und weiter zu verfeinern. Wenn eng genug ausgewählt wurde, können diese Vorläuferinnen von der Ionenselektionsvorrichtung ausgestoßen werden und in einer Fragmentierungsvorrichtung fragmentiert werden, um Fragmentionen zu erzeugen. Diese Fragmentionen können dann zur ersten Ionenspeichervorrichtung übertragen werden und die MSⁿ dieser Fragmentionen kann ausgeführt werden, oder sie können wahlweise in der zweiten Ionenspeichervorrichtung gespeichert werden, so dass nachfolgende Zyklen die Anzahl von auf diese Weise gespeicherter Ionen weiter anreichern kann, um erneut die Detektionsgrenze des Instruments für dieses spezielle Fragmention zu erhöhen.
Weiterhin kann ein nicht zur Erfindung gehörendes Verfahren zum Verbessern der Detektionsgrenze eines Massenspektrometers bereitgestellt sein, umfassend (a) Erzeugen von Probenionen von einer Ionenquelle; (b) Speichern der Probenionen in einer ersten Ionenspeichervorrichtung; (c) Ausstoßen der gespeicherten Ionen in eine Ionenselektionsvorrichtung; (d) Selektieren und Ausstoßen von Ionen von analytischem Interesse aus der Ionenselektionsvorrichtung; (e) Fragmentierung der von der Ionenselektionsvorrichtung in eine Fragmentierungsvorrichtung ausgestoßenen Ionen; (f) Speichern von Fragmentionen eines ausgewählten Masse/Ladungsverhältnisses in einer zweiten Ionenspeichervorrichtung, ohne dass diese zurück durch die Ionenselektionsvorrichtung hindurchgehen; (g) Wiederholen der vorhergehenden Schritte (a) bis (f), so dass die Fragmentionen dieses ausgewählten Masse/Ladungsverhältnisses, welche in der zweiten Ionenspeichervorrichtung gespeichert sind, vermehrt werden, und (g) Übertragen der vermehrten Fragmentionen dieses ausgewählten Masse/Ladungsverhältnisses zurück zur ersten Ionenspeichervorrichtung für anschließende Analyse.
Wie oben kann der Ionenausstoß von der ersten Ionenspeichervorrichtung und das Wiedereinfangen von Ionen darin durch getrennte Ionentransportöffnungen oder durch die gleiche Öffnung erfolgen.
Ionen in der ersten Ionenspeichervorrichtung können hinsichtlich ihrer Masse analysiert entweder in einem getrennten Massenanalysator, wie beispielsweise einer Orbitrap, wie sie in der oben erwähnten US 5 886 346 A beschrieben ist, oder können anstelle hiervon zurück in die Ionenselektionsvorrichtung eingespeist werden für dortige Massenanalyse.
Es kann ferner ein nicht zur Erfindung gehörendes Verfahren für Massenspektrometrie bereitgestellt sein, umfassend Anhäufen von Ionen in einer Ionenfalle, Einspeisen der angehäuften Ionen in eine Ionenselektionsvorrichtung, Selektieren und Ausstoßen einer Untermenge der in der Ionenselektionsvorrichtung befindlichen Ionen und Speichern der ausgestoßenen Untermenge von Ionen direkt zurück in der Ionenfalle ohne zwischenzeitliche Ionenspeicherung.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform ersichtlich.
Die vorliegende Erfindung kann auf unterschiedliche Arten in der Praxis umgesetzt werden, und eine bevorzugte Ausführungsform wird nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 in Blockdiagrammform eine Übersicht über ein Massenspektrometer zeigt, welches die vorliegende Erfindung verwendet;
2 eine bevorzugte Implementierung des Massenspektrometers der 1 zeigt, einschließlich einer elektrostatischen Falle und einer getrennten Fragmentierungszelle;
3 eine schematische Darstellung einer speziell geeigneten Anordnung einer elektrostatischen Falle zur Verwendung mit dem Massenspektrometer der 2 zeigt;
4 eine erste alternative Anordnung eines für die vorliegende Erfindung verwendeten Massenspektrometers zeigt;
5 eine zweite alternative Anordnung eines für die vorliegende Erfindung verwendeten Massenspektrometers zeigt;
6 eine dritte alternative Anordnung eines für die vorliegende Erfindung verwendeten Massenspektrometers zeigt;
7 eine vierte alternative Anordnung eines für die vorliegende Erfindung verwendeten Massenspektrometers zeigt; und
8 eine fünfte alternative Anordnung eines für die vorliegende Erfindung verwendeten Massenspektrometers zeigt.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Massenspektrometer 10 in Form eines Blockdiagramms dargestellt. Das Massenspektrometer 10 umfasst eine Ionenquelle 20 zum Erzeugen von Ionen, welche hinsichtlich ihrer Masse analysiert werden sollen. Die Ionen von der Ionenquelle 20 werden in eine Ionenfalle 30 eingelassen, welche beispielsweise eine gasgefüllte HF-Multipol oder eine gekrümmte Quadrupol sein kann, wie es beispielsweise in WO 2005/124821 A2 beschrieben ist. Die Ionen werden in der Ionenfalle 30 gespeichert und kollidierendes Abkühlen der Ionen kann stattfinden, wie dies beispielsweise in unserer parallell anhängigen Anmeldung Nr. WO 2006/103445 A2 beschrieben ist, deren Inhalt durch Bezugnahme hier aufgenommen wird.
Die in der Ionenfalle 30 gespeicherten Ionen können dann gepulst ausgestoßen werden zu einer Ionenselektionsvorrichtung, welche vorzugsweise eine elektrostatische Falle 40 ist. Gepulstes Ausstoßen erzeugt schmale bzw. enge Ionenpakete. Diese werden in der elektrostatischen Falle 40 eingefangen und erfahren darin Mehrfachreflektionen in einer Art, wie dies in Verbindung insbesondere mit 3 nachfolgend beschrieben wird. Bei ihrer Reflektion oder nach einer gewissen Anzahl von Reflektionen werden ungewünschte Ionen gepulst aus der elektrostatischen Falle 40 abgelenkt, beispielsweise zu einem Detektor 75 oder zu einer Fragmentierungszelle 50. Vorzugsweise ist der Ionendetektor 75 nahe zur Ebene des Flugzeitfokus der Ionenspiegel angeordnet, wo die Dauer der Ionenpakete minimal ist. Somit sind nur analytisch interessierende Ionen in der elektrostatischen Falle 40 übrig. Weitere Reflektionen führen zu einer weiteren Erhöhung der Trennung zwischen benachbarten Massen, so dass eine weitere Einengung des Selektionsfensters erreicht werden kann. Schließlich werden alle Ionen, welche ein Masse/Ladungsverhältnis benachbart zum interessierenden Masse/Ladungsverhältnis m/z aufweisen, eliminiert.
Nachdem der Selektionsprozess abgeschlossen ist, werden Ionen aus der elektrostatischen Falle 40 in die Fragmentierungszelle 50 übertragen, welche außerhalb der elektrostatischen Falle 40 liegt. Analytisch interessierende Ionen, welche am Ende des Selektionsvorgangs in der elektrostatischen Falle 40 verbleiben, werden mit ausreichender Energie ausgestoßen, um es ihnen zu ermöglichen, innerhalb der Fragmentierungszelle 40 zu fragmentieren.
Anschließend zur Fragmentierung in der Fragmentierungszelle werden Ionenfragmente zurück in die Ionenfalle 30 übertragen. Hier werden sie gespeichert, so dass in einem weiteren Zyklus eine nächste Stufe der MS ausgeführt werden kann. Auf diese Weise kann MS/MS oder in der Tat MSⁿ erreicht werden.
Ein alternatives oder zusätzliches Merkmal der Anordnung der 1 besteht darin, dass von der elektrostatischen Falle ausgestoßene Ionen (da sie außerhalb des Selektionsfensters sind) durch die Fragmentierungszelle 50 hindurchgehen können ohne Fragmentierung. Typischerweise könnte dies erreicht werden durch Verzögerung solcher Ionen bei relativ geringen Energien, so dass sie nicht ausreichend Energie aufweisen, um in der Fragmentierungszelle zu fragmentieren. Diese unfragmentierten Ionen, welche in einem gegebenen Zyklus außerhalb des unmittelbar interessierenden Auswahlfensters liegen, können weiter von der Kollisionszelle 50 zu einer Hilfsionenspeichervorrichtung 60 übertragen werden. In nachfolgenden Zyklen (beispielsweise wenn weitere massenspektrometrische Analyse der Fragmentionen abgeschlossen worden ist wie oben beschrieben), können die von der elektrostatischen Falle 40 im ersten Fall zurückgewiesenen Ionen (da sie außerhalb des vorhergehend interessierten Selektionsfensters liegen) von der Hilfsionenspeichervorrichtung 60 zur Ionenfalle 30 übertragen werden für getrennte Analyse.
Ferner kann die Hilfsionenspeichervorrichtung 60 verwendet werden, um die Anzahl von Ionen eines speziellen Masse/Ladungsverhältnisses zu erhöhen, insbesondere, wenn diese Ionen eine relativ geringe Isotopenhäufigkeit in der zu analysierende Probe haben. Dies wird dadurch erreicht, dass die Fragmentierungsvorrichtung im Nichtfragmentierungsmodus verwendet wird und die elektrostatische Falle so eingestellt wird, dass nur Ionen eines speziellen interessierenden Masse/Ladungsverhältnisses hindurchgehen, das aber eingeschränkte Ionenhäufigkeit aufweist. Diese Ionen werden in der Hilfsionenspeichervorrichtung 60 gespeichert, werden aber durch zusätzliche Ionen des gleichen ausgewählten Masse/Ladungsverhältnisses, welche von der elektrostatischen Falle 40 ausgewählt und ausgestoßen worden sind, vermehrt unter Verwendung ähnlicher Kriterien in nachfolgenden Zyklen. Ionen mehrfacher m/z Verhältnisse können auch zusammen gespeichert werden, z. B. durch Verwenden verschiedener Ausstöße von der Falle 40 mit unterschiedlichem m/z.
Selbstverständlich können sowohl die zuvor ungewünschten Vorläuferinnen oder die interessierenden Vorläuferinnen, welche aber in der Probe eine geringe Isotopenhäufigkeit aufweisen und zuerst ihre Anzahl erhöht werden muss, Gegenstand der nachfolgenden Fragmentierung für MSⁿ sein. In diesem Falle kann die Hilfsionenspeichervorrichtung 60 ihren Inhalt zuerst in die Fragmentierungszelle 50 ausstoßen, anstelle dass sie ihren Inhalt direkt zurück in die Ionenfalle 30 überträgt.
Massenanalyse von Ionen kann an verschiedenen Stellen auf verschiedene Weise stattfinden. Beispielsweise können in der Ionenfalle gespeicherte Ionen hinsichtlich ihrer Masse analysiert werden in der elektrostatischen Falle 40 (weitere Details hiervon werden nachfolgend in der Verbindung mit 2 dargelegt). Zusätzlich oder alternativ kann ein getrennter Massenanalysator 70 bereitgestellt sein, welcher in Verbindung mit der Ionenfalle 30 steht.
Unter Bezugnahme auf 2 wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Massenspektrometers 10 detaillierter dargestellt. Die in 2 dargestellte Ionenquelle 20 ist eine gepulste Laserquelle (vorzugsweise eine matrixunterstützte Laserdesorptionsionisierungsquelle (MALDI), in welcher Ionen erzeugt werden durch Bestrahlung von einer gepulsten Laserquelle 22). Trotzdem könnte auch eine kontinuierliche Ionenquelle, wie beispielsweise eine Atmosphärendruckelektrosprayquelle gleichwertig verwendet werden.
Zwischen der Ionenfalle 30 und der Ionenquelle 20 ist eine Vorfalle 24, welche beispielsweise ein segmentierter nur-HF gasgefüllter Multipol sein kann. Sobald die Vorfalle gefüllt ist, werden die Ionen in ihr in die Ionenfalle 30 übertragen, die in der bevorzugten Ausführungsform ein gasgefüllter nur-HF linearer Quadrupol ist, über eine Linsenanordnung 26. Die Ionen werden in der Ionenfalle 30 gespeichert, bis der HF ausgeschaltet wird und eine DC-Spannung durch die Stäbe angewendet wird. Diese Technik ist im Detail in unserer ebenfalls anhängigen als GB 2 415 541 A und WO 2005/124821 A2 veröffentlichen Anmeldung dargestellt, deren Details in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen werden.
Der angewendete Spannungsgradient beschleunigt Ionen durch die Ionenoptik 32, welche optional ein Gitter um eine Elektrode 34 enthalten kann, die angeordnet ist, um Ladung abzutasten. Das ladungsabtastende Gitter 34 ermöglicht die Schätzung der Anzahl von Ionen. Es ist wünschenswert, eine Schätzung der Anzahl von Ionen zu haben, da die resultierenden Massenverschiebungen schwierig zu kompensieren sind, wenn es zu wenige Ionen gibt. Wenn die Ionenanzahl eine vorbestimmte Grenze überschreitet (wie unter Verwendung des Gitters 34 abgeschätzt), können alle Ionen ausgeschieden werden, und eine Anhäufung von Ionen in der Vorfalle 24 kann wiederholt werden mit einer proportional verringerten Anzahl von Pulsen vom gepulsten Laser 22 und/oder einer proportional kürzeren Dauer der Anhäufung. Andere Techniken zum Steuern/Regeln der Anzahl von gefangenen Ionen könnten verwendet werden, wie beispielsweise beschrieben in der US 5 572 022 .
Nach der Beschleunigung durch die Ionenoptik 32 werden die Ionen in kurze Pakete zwischen 10 und 100 ns lang für jedes m/z fokussiert und treten in den Massenselektor 40 ein. Verschiedene Formen von Ionenselektionsvorrichtungen können verwendet werden, wie dies nachfolgend ersichtlich wird. Wenn die Ionenselektionsvorrichtung beispielsweise eine elektrostatische Falle ist, sind die spezifischen Details von ihr nicht kritisch für die Erfindung. Die elektrostatische Falle, sofern verwendet, kann beispielsweise offen oder geschlossen sein, mit zwei oder mehreren Ionenspiegeln oder elektrischen Sektoren und mit oder ohne Umrundung (Orbiting). Derzeit ist in 3 eine einfache und bevorzugte Anordnung einer elektrostatischen Falle gezeigt, welche die Ionenselektionsvorrichtung 40 verwendet. Diese einfache Anordnung umfasst zwei elektrostatische Spiegel 42, 44 und zwei Modulatoren 46, 48, die entweder Ionen auf einem wiederkehrenden Pfad halten oder diese nach außen ablenken von diesem Pfad. Die Spiegel können entweder aus einer kreisförmigen oder einer parallellen Platte gebildet sein. Da die Spannungen an den Spiegeln statisch sind, können sie mit sehr hoher Genauigkeit aufrechterhalten werden, was für die Stabilität und Massengenauigkeit innerhalb der elektrostatischen Falle 40 vorteilhaft ist.
Die Modulatoren 46, 48 sind typischerweise ein kompaktes Paar von Öffnungen mit gepulsten oder statischen Spannungen durch sie hindurch angelegt, normalerweise mit Abschirmplatten auf beiden Seiten, um Randfelder zu steuern/regeln. Spannungsimpulse mit Anstieg- und Abfallzeiten von weniger als 10–100 ns (gemessen zwischen 10% und 90% der Spitze) und Amplituden bis zu wenigen hundert Volt sind bevorzugt für hochauflösende Selektion von Vorläuferinnen. Vorzugsweise sind beide Modulatoren 46 und 48 in den Ebenen der Flugzeitfokussierung der entsprechenden Spiegel 42, 44 angeordnet, welche vorzugsweise aber nicht notwendigerweise mit dem Zentrum der elektrostatischen Falle 40 zusammenfallen können. Typischerweise werden Ionen durch Bildstromerfassung detektiert (was an sich eine wohlbekannte Technik ist und hier nicht weiter beschrieben wird).
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 ist nach einer ausreichenden Anzahl von Reflektionen und Spannungsimpulsen innerhalb der elektrostatischen Falle 40 nur ein enger interessierter Massenbereich in der elektrostatischen Falle 40 übrig, wodurch die Vorläuferionenselektion abgeschlossen ist. Selektierte Ionen in der EST 40 werden dann auf einen Pfad abgelegt, welcher unterschiedlich ist von ihrem Eingangspfad und welcher zur Fragmentierungszelle 50 führt, oder alternativ können die Ionen zum Detektor 75 gehen. Diese Aufteilung zur Fragmentierungszelle wird vorzugsweise durch eine Verzögerungslinse 80 durchgeführt, welche detaillierter in Verbindung mit den 9 bis 13 nachfolgend beschrieben wird. Die äußerste Energie der Kollisionen innerhalb der Fragmentierungszelle 50 können durch geeignetes Beeinflussen des DC-Versatzes an der Fragmentierungszelle 50 angepasst werden.
Vorzugsweise ist die Fragmentierungszelle 50 ein segmentierter nur-HF Multipol mit axialem DC-Feld, das entlang seiner Segmente erzeugt wird. Mit geeigneter Gasdichte in der Fragmentierungszelle (detailliert unten) und Energie (welche typischerweise zwischen 30 und 50 V/kDa [atomare Masseneinheit 1u = 1Da] liegt), werden Ionenfragmente durch die Zelle erneut zur Ionenfalle 30 transportiert. Alternativ oder gleichzeitig könnten Ionen innerhalb der Fragmentierungszelle 50 gefangen werden und dann fragmentiert werden unter Verwendung anderer Typen von Fragmentierung, wie beispielsweise Elektronentransfertdissoziation (ETD), Elektronenfallendissoziation (ECD), oberflächeninduzierte Dissoziation (SID), lichtinduzierte Dissoziation (PID) und so weiter.
Sobald die Ionen in der Ionenfalle 30 erneut gespeichert worden sind, sind sie bereit für die weitere Übertragung zur elektrostatischen Falle 40 für eine weitere Stufe der MSⁿ oder zur elektrostatischen Falle 40 für dortige Massenanalyse oder alternativ zum Massenanalysator 70, der ein Flugzeit (TOF) Massenspektrometer oder eine HF-Ionenfalle oder FT ICR oder, wie in 2 dargestellt, ein Orbitrap Massenspektrometer sein kann. Vorzugsweise weist der Massenanalysator 70 seine eigenen Einrichtungen für automatische Verstärkungssteuerung/regelung (AGC) auf, um die Raumladung zu beschränken oder zu regulieren. In der Ausführungsform der 2 wird dies durch ein Elektrometergitter 90 am Eingang der Orbitrap 70 durchgeführt.
Ein optionaler Detektor 75 kann an einem der Ausgangspfade von der elektrostatischen Falle 40 angeordnet sein. Dies kann für mehrere Zwecke verwendet werden. Beispielsweise kann der Detektor verwendet werden für die genaue Steuerung/Regelung der Anzahl von Ionen während einer Vorabtastung (das heißt automatische Verstärkungssteuerung/regelung) mit Ionen, welche direkt von der Ionenfalle 30 ankommen. Zusätzlich oder alternativ können diese Ionen außerhalb des interessierenden Massefensters (mit anderen Worten unerwünschte Ionen von der Ionenquelle wenigstens in diesem Zyklus der Massenanalyse) detektiert werden unter Verwendung des Detektors. Als weitere Alternative kann der selektierte Massenbereich in der elektrostatischen Falle 40 mit hoher Auflösung detektiert werden nachfolgend zu Mehrfachreflektionen in der EST, wie oben beschrieben. Eine weitere Modifikation kann die Detektion von schweren einfach geladenen Molekülen, wie beispielsweise Proteinen, Polymeren und DNAs mit geeigneten Nachbeschleunigungsstufen enthalten. Beispielsweise kann der Detektor ein Elektronenmultiplizierer oder eine Mikrokanal-/Mikrosphärenplatte sein, welche eine Einzelionempfindlichkeit hat und zur Detektion von schwachen Signalen verwendet werden kann. Alternativ kann der Detektor ein Kollektor sein und somit sehr starke Signale messen (möglicherweise mehr als 104 Ionen in einem Peak). Mehr als ein Detektor könnte verwendet werden mit Modulatoren, welche Ionenpakete zu einem oder einem anderen ausrichten entsprechend der erhaltenen spektralen Information, beispielsweise von dem vorhergehenden Aquisitionszyklus.
4 stellt eine Anordnung dar, die im Wesentlichen ähnlich der Anordnung der 2 ist, obwohl sie einige spezielle Unterschiede aufweist. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen Teile, welche beiden Anordnungen der 2 und 4 gemein sind.
Die Anordnung der 4 umfasst auch eine Ionenquelle 20, welche Ionen zu einer Vorfalle zuführt, welche in der Ausführungsform der 4 eine Hilfsionenspeichervorrichtung 60 ist. Stromabwärts von dieser Vorfalle/Hilfsionenspeichervorrichtung 60 befindet sich eine Ionenfalle 30 (welche in der bevorzugten Ausführungsform eine gekrümmte Falle ist) und eine Fragmentierungszelle 50. Im Gegensatz zur Anordnung der 2 ist in der Anordnung der 4 allerdings die Fragmentierungszelle zwischen der Ionenfalle 30 und der Hilfsionenspeichervorrichtung 60 angeordnet, d. h. auf der „Quellen”-Seite der Ionenfalle und nicht zwischen der Ionenfalle und der elektrostatischen Falle, wie sie in 2 angeordnet ist.
Im Gebrauch werden Ionen in der Ionenfalle 30 aufgebaut und dann orthogonal von hier durch die Ionenoptik 32 zu einer elektrostatischen Falle 40 ausgestoßen. Ein erster Modulator/Deflektor 100 stromabwärts der Ionenoptik 32 lenkt die Ionen von der Ionenfalle 30 in die EST 40. Ionen werden entlang der Achse der EST 40 reflektiert und nachfolgend zur dortigen Ionenselektion werden sie zurück zur Ionenfalle 30 ausgestoßen. Um die Ionenführung in diesem Prozess zu unterstützen, kann ein optionaler elektrischer Sektor (wie beispielsweise ein toroidaler oder zylindrischer Kondensator) 110 verwendet werden. Eine Verzögerungslinse wird zwischen dem elektrischen Sektor 110 und dem Rückkehrpfad in die Ionenfalle 30 angeordnet. Die Verzögerung kann gepulste elektrische Felder enthalten, wie oben beschrieben.
Aufgrund des geringen Drucks in der Ionenfalle 30 fliegen zu dieser Falle 30 zurückkehrende Ionen durch sie hindurch und fragmentieren in der Fragmentierungszelle 50, welche zwischen dieser Ionenfalle 30 und der Hilfsionenspeichervorrichtung 60 angeordnet ist (d. h. auf der Ionenquellenseite der Ionenfalle 30). Die Fragmente werden dann in der Ionenfalle 30 gefangen.
Wie in 2 wird ein Orbitrapmasseanalysator 70 verwendet, um eine genaue Massenanalyse von aus der Ionenfalle 30 bei jeder gewählten Stufe von MSⁿ ausgestoßenen Ionen zu ermöglichen. Der Massenanalysator 70 ist stromabwärts der Ionenfalle (das heißt auf der gleichen Seite der Ionenfalle wie die EST 40) angeordnet und ein zweiter Deflektor 120 leitet Ionen entweder zur EST 40 über den ersten Deflektor 100 oder in den Massenanalysator 70.
Andere in 4 gezeigte Komponenten sind nur-HF Transportmultipole, welche als Zwischenstücke zwischen verschiedenen Stufen der Anordnung dienen, wie dies für den Fachmann klar verständlich ist. Zwischen der Ionenfalle 30 und der Fragmentierungszelle 50 kann auch eine Ionenverzögerungsanordnung angeordnet sein.
5 zeigt eine weitere Alternative Anordnung zu denjenigen in 2 und 4, und gleiche Komponenten sind erneut mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Anordnung der 5 ist zu derjenigen der 2 darin ähnlich, dass die Ionen durch eine Ionenquelle 20 erzeugt werden und dann durch eine Vorfalle und eine Hilfsionenspeichervorrichtung 60 durchgehen (oder vorbei gehen), bevor sie in einer Ionenfalle 30 gespeichert werden. Ionen werden orthogonal ausgestoßen von der Ionenfalle 30 durch die Ionenoptik 32 und werden dann durch einen ersten Modulator/Deflektor 100 auf die Achse einer EST 40 umgelenkt, wie in 4.
Im Gegensatz zu 4 können als eine Alternative zur Ionenselektion in der EST 40 Ionen stattdessen vom Modulator/Deflektor 100 in einen elektrischen Sektor 110 abgelenkt werden und von dort in eine Fragmentierungszelle 50 über eine Ionenverzögerungsanordnung 80. Somit ist die Fragmentierungszelle 50 (im Gegensatz zu 4) nicht auf der Quellenseite der Ionenfalle 30. Nachfolgend zum Ausstoßen von der Fragmentierungszelle 50 gehen Ionen durch einen gekrümmten Transportmultipol 130 und dann durch einen linearen nur-HF Transportmultipol 140 zurück in die Ionenfalle 30. Ein Orbitrap oder anderer Massenanalysator 70 ist erneut vorgesehen, um eine genaue Massenanalyse in jeder Stufe der MSⁿ zu ermöglichen.
6 zeigt noch eine weitere alternative Anordnung, welche im Wesentlichen gleich dem Konzept der Anordnung der 2 ist, außer dass die EST 40 nicht vom „geschlossenen” Typ ist, wie er in 3 dargestellt ist, sondern stattdessen vom offenen Typ ist, wie dies in den in der Einleitung oben dargelegten Dokumenten beschrieben ist.
Im speziellen umfasst das Massenspektrometer der 6 eine Ionenquelle 20, welche eine Versorgung von Ionen zu einer Vorfalle/Hilfsionenspeichervorrichtung 60 bereitstellt (weitere Ionenoptik ist ebenfalls gezeigt, aber in 6 nicht gekennzeichnet). Stromabwärts der Vorfalle/Hilfsionenspeichervorrichtung 60 befindet sich eine weitere Ionenspeichervorrichtung, welche in der Anordnung der 6 erneut eine gekrümmte Ionenfalle 30 ist. Ionen werden von der gekrümmten Falle 30 in einer orthogonalen Richtung ausgestoßen durch eine Ionenoptik 32 zu einer EST 40', wo die Ionen Mehrfachreflektionen unterliegen. Ein Modulator/Deflektor 100' ist am „Ausgang” der EST 40' angeordnet und dies ermöglicht es, dass Ionen entweder in einen Detektor 150 oder zu einer Fragmentierungszelle 50 über einen elektrischen Sektor 110 und eine Ionenverzögerungsanordnung 80 umgelenkt werden können. Von hier können Ionen erneut zurück in die Ionenfalle 30 eingespeist werden, ebenfalls durch eine Eingangsöffnung, welche von der Ausgangsöffnung unterschiedlich ist, durch welche die Ionen auf ihrem Weg zu EST 40' hindurchtreten. Die Anordnung der 6 enthält auch zugeordnete Ionenoptik, was aber zwecks Klarheit in dieser Figur nicht dargestellt ist.
In einer Alternative kann die EST 40' der 6 parallelle Spiegel verwenden (siehe beispielsweise WO 2005/001878 A2 ) oder längliche elektrische Sektoren (siehe beispielsweise US 2005/0103992 A1 ). Komplexere Formen von Trajektorien oder EST-Ionenoptiken können verwendet werden.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Massenspektrometers entsprechend den Aspekten der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 umfasst das Spektrometer eine Ionenquelle 20, welche Ionen zu einer Vorfalle zuführt, welche, wie in der Ausführungsform von 4, eine Hilfsionenspeichervorrichtung 60 ist. Stromabwärts dieser Vorfalle/Hilfsionenspeichervorrichtung 60 befindet sich eine Ionenfalle 30 (welche in der bevorzugten Ausführungsform eine gekrümmte Falle ist) und eine Fragmentierungszelle 50. Die Fragmentierungszelle 50 könnte auf beiden Seiten der Ionenfalle 30 angeordnet sein, obwohl in der Ausführungsform der 7 die Fragmentierungszelle 50 zwischen der Ionenquelle 20 und der Ionenfalle 30 gezeigt ist. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen ist eine Ionenverzögerungsanordnung 80 vorzugsweise zwischen der Ionenfalle 30 und der Fragmentierungszelle 50 angeordnet.
Bei Verwendung treten Ionen in die Ionenfalle 30 über eine Ioneneingangsöffnung 28 ein und werden in der Ionenfalle 30 gesammelt. Sie werden dann orthogonal durch eine Ausgangsöffnung 29, welche von der Eingangsöffnung 28 getrennt ist, zu einer elektrostatischen Falle 40 ausgestoßen. In der in 7 gezeigten Anordnung ist die Ausgangsöffnung länglich in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zu der Richtung des Ionenausstoßes (das heißt die Ausgangsöffnung 29 ist schlitzartig). Die Ionenposition innerhalb der Falle 30 wird derart gesteuert/geregelt, dass die Ionen durch eine Seite (die linke Seite, wie in 7 gezeigt) der Ausgangsöffnung 29 austreten. Die Steuerung/Regelung der Position der Ionen innerhalb der Ionenfalle kann in einer Anzahl von Art und Weisen erreicht werden, wie beispielsweise durch Anwenden unterschiedlicher Spannungen an Elektroden (nicht gezeigt) an den Enden der Ionenfalle 30. In einer speziellen Ausführungsform können Ionen in einer kompakten zylindrischen Verteilung aus der Mitte der Ionenfalle 30 ausgestoßen werden, während sie als eine viel längere zylindrische Verteilung mit einer größeren Winkelgröße wieder gefangen werden (als Ergebnis von Divergenzen und Aberrationen innerhalb des Systems).
Modifizierte Ionenoptik 32' ist stromabwärts des Ausgangs aus der Ionenfalle 30 angeordnet und weiter stromabwärts von dieser lenkt ein erster Modulator/Deflektor 100'' die Ionen in die erste 40. Ionen werden entlang der Achse der EST 40 reflektiert. Als Alternative zum Umlenken der Ionen von der Ionenfalle 30 in die EST 40 können die Ionen stattdessen durch einen Deflektor 102' stromabwärts der Ionenoptik 32' in einen Orbitrap Massenanalysator 70 oder dergleichen umgelenkt werden.
In der Ausführungsform der 7 arbeitet die Ionenfalle 30 sowohl als Verzögerungsgerät als auch als Ionenselektor. Das Extraktionspotential (dc) durch die Ionenfalle 30 wird ausgeschaltet und das Fangpotential (rf) wird eingeschaltet an dem exakten Punkt, an welchem interessierende Ionen zum Verbleiben in die Ionenfalle 30 kommen anschließend an ihre Rückkehr von der EST 40. Um in die EST 40 einzuspeisen bzw. zu injizieren oder von dieser auszustoßen, werden die Spannungen am Spiegel in der EST 40 (3), welcher am nähesten zu den Linsen ist, in gepulster Art und Weise ausgeschaltet. Nachdem interessierende Ionen in der Ionenfalle 30 gefangen worden sind, werden sie zur Fragmentierungszelle 50 auf beiden Seiten der Ionenfalle 30 beschleunigt, wobei Fragmentionen erzeugt und dann gefangen werden. Danach können die Fragmentionen einmal mehr bzw. erneut zur Ionenfalle 30 übertragen werden.
Durch Ausstoßen von Ionen von einer ersten Seite eines länglichen Schlitzes und durch Zurückeinfangen von diesen an oder in Richtung einer zweiten Seite eines solchen Schlitzes ist der Pfad des Ausstoßens von der Ionenfalle 30 nicht parallell zum Pfad des Wiedereinfangens in diese Falle 30. Dies ermöglicht wiederum die Injektion der Ionen in die EST 40 in einem Winkel relativ zur Längsachse der EST 40, wie dies in den Ausführungsformen der 4 und 5 dargestellt ist.
Obwohl eine einzelne schlitzartige Ausgangsöffnung 29 in 7 gezeigt ist, wobei Ionen zu einer ersten Seite dieses Schlitzes hin austreten, aber von der EST 40 zurückempfangen werden über die andere Seite dieses Schlitzes, könnten stattdessen zwei (oder mehr) getrennte aber im Wesentlichen benachbarte Transportöffnungen verwendet werden (welche dann in die Richtung orthogonal zur Bewegungsrichtung der Ionen durch sie hindurch länglich können oder nicht), wobei Ionen durch eine erste dieser Transportöffnungen austreten, aber in die Ionenfalle 30 über eine benachbarte Transportöffnung zurückkehren.
Die schlitzartige Ausgangsöffnung 29 der 7 könnte nicht nur in getrennte Transportöffnungen unterteilt werden, welche in einer im Wesentlichen orthogonalen Richtung zur Richtung der Bewegung der Ionen während des Ausstoßens und Einspeisens im Abstand angeordnet sind, sondern die gekrümmte Ionenfalle 30 der 7 könnte selbst in geteilte Segmente unterteilt sein. Eine derartige Anordnung ist in 8 gezeigt.
Die Anordnung der 8 ist sehr ähnlich zu derjenigen der 7, dahingehend, dass das Spektrometer eine Ionenquelle 20 umfasst, welche Ionen einer Vorfalle zuführt, die eine Hilfsionenspeichervorrichtung 60 ist. Stromabwärts dieser Vorfalle/Hilfsionenspeichervorrichtung 60 ist eine Ionenfalle 30' (welche weiter unten beschrieben wird) und eine Fragmentierungszelle 50. Wie bei der Anordnung der 7 könnte die Fragmentierungszelle 50 in 8 auf beiden Seiten der Ionenfalle 30' angeordnet sein, obwohl in der Ausführungsform der 8 die Fragmentierungszelle 50 zwischen der Ionenquelle 20 und der Ionenfalle 30' dargestellt ist, wobei die Ionenfalle 30' und die Fragmentierungszelle 50 durch eine optionale Ionenverzögerungsanordnung 80 getrennt sind.
Stromabwärts der Ionenfalle 30 ist ein erster Modulator/Deflektor 100''', welcher die Ionen in die EST 40 leitet von einer Richtung weg von der Achse. Ionen werden entlang der Achse der EST 40 reflektiert. Um die Ionen von der EST 40 zurück zur Ionenfalle 30 auszustoßen, wird ein Zweitmodulator/Deflektor 102' in der EST 40 verwendet. Als eine Alternative zum Leiten der Ionen von der Ionenfalle 30 in die EST 40 können die Ionen stattdessen durch den Deflektor 100''' in einen Orbitrap Massenanalysator 70 oder dergleichen abgelenkt werden.
Die gekrümmte Ionenfalle 30' umfasst in der Ausführungsform der 8 drei benachbarte Segmente 36, 37, 38. Die ersten und dritten Segmente 36, 38 weisen jeweils eine Ionentransportöffnung auf, so dass Ionen von der Ionenfalle 30' über die erste Transportöffnung im ersten Segment 36 in die EST 40 ausgestoßen werden, aber in die Ionenfalle 30' über eine zweite, räumlich getrennte Transportöffnung im dritten Segment 38 zurückempfangen werden. Um dies zu erreichen, kann die gleiche HF-Spannung an jedem Segment der Ionenfalle 30' angewendet werden (so dass in diesem Sinne die Ionenfalle 30' als eine einzelne Falle arbeitet trotz der mehreren Fallenabschnitte 36, 37, 38), aber mit unterschiedlichen DC-Versätzen, welche an jedem Abschnitt angewendet werden, so dass die Ionen nicht zentral in der Axialrichtung der gekrümmten Ionenfalle 30' verteilt sind bzw. werden. Bei der Verwendung werden Ionen in der Ionenfalle 30' gespeichert. Durch geeignete Einstellungen der an den Ionenfallensegmenten 36, 37, 38 angewendeten DC-Spannung werden Ionen veranlasst, die Ionenfalle 30' über das erste Segment 36 zu verlassen für eine Injektion weg von der Achse in die EST 40. Die Ionen kehren zurück in die Ionenfalle 30' und dringen über die Öffnung im dritten Segment 38 ein.
Durch Beibehalten der DC-Spannung am ersten und am zweiten Segment 36 und 37 auf einer geringeren Amplitude als die DC-Spannung, welche am dritten Segment 38 angewendet wird, wenn die Ionen wieder eingefangen werden von der EST 40, können die Ionen beschleunigt werden (z. B. um 30–50 ev/kDa) entlang der gekrümmten Achse der Ionenfalle 30', so dass sie der Fragmentierung unterliegen. Auf diese Weise kann die Ionenfalle 30' sowohl als Falle als auch als Fragmentierungsvorrichtung betrieben werden.
Die resultierenden Fragmentionen werden dann abgekühlt und im ersten Segment 36 verdichtet durch Erhöhen der DC Versatzspannung an dem zweiten und dritten Segment 37, 38 relativ zur Spannung am ersten Segment 36.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Anordnungen der 2 und 4-8 hängt die effektive Funktion jeder dieser gasgefüllten Einheiten, welche in diesen Figuren gezeigt sind, von der optimalen Auswahl von Kollisionsbedingungen ab und ist gekennzeichnet durch die Kollisionsdicke P·D, wobei P der Gasdruck ist und D die Gasdicke, welche von den Ionen durchquert wird (typischerweise ist D die Länge der Einheit). Stickstoff, Helium oder Argon sind Beispiele für Kollisionsgase. In der derzeit bevorzugten Ausführungsform ist es gewünscht, dass die folgenden Bedingungen in etwa erreicht werden:

In der Vorfalle 24 ist es wünschenswert, dass P·D > 0,5 mm·Torr, aber vorzugsweise < 0,2 mm·Torr ist. Mehrfachdurchläufe können verwendet werden, um Ionen zu fangen, wie dies in unserer ebenfalls anhängigen Patentanmeldung Nr. WO 2006/103445 A2 beschrieben ist.
Die Ionenfalle 30 weist vorzugsweise einen P·D-Bereich von zwischen 0,02 und 0,1 mm·Torr auf diese Vorrichtung könnte auch extensiv Mehrfachdurchläufe verwenden.
Die Fragmentierungszelle 50 (welche kollisionsinduzierte Dissoziation, CID, verwendet) weist eine Kollisionsdicke P·D > 0,5 mm·Torr auf und vorzugsweise über 1 mm·Torr.
Für jede verwendete Hilfsionenspeichervorrichtung 60 liegt die Kollisionsdicke P·D vorzugsweise zwischen 0,02 und 0,2 mm·Torr. Andererseits ist es wünschenswert, dass die elektrostatische Falle 40 bei hohem Vakuum gehalten wird, vorzugsweise bei oder mehr als 10^–8 Torr.

Die typischen Analysezeiten in den Anordnungen der 2 sind wie folgt:

Speicherung in der Vorfalle 24: typischerweise 1–100 ms; Übertragen in die gekrümmte Falle 30: typischerweise 3–10 ms;
Analyse in der EST 40: typischerweise 1–10 ms, um eine Selektionsmassenauflösung im Bereich von 10.000 bereitzustellen;
Fragmentierung in der Fragmentierungszelle 50, gefolgt von Ionenrücktransfer in die gekrümmte Falle 30: typischerweise 5–20 ms;
Transfer durch die Fragmentierungszelle 50 in eine zweite Ionenspeichervorrichtung 60, sofern verwendet, ohne Fragmentierung: typischerweise 5–10 ms; und
Analyse in einem Massenanalysator 70 vom Orbitrap-Typ: typischerweise 50–2.000 ms.

Im Allgemeinen sollte die Dauer eines Impulses für Ionen des gleichen m/z gut unter 1 ms sein, vorzugsweise unterhalb 10 ms, wobei ein sehr bevorzugtes System Ionenimpulse kürzer als 0,5 ms entspricht (für m/z zwischen ungefähr 400 und 2000). In anderen Worten und für andere m/z sollte die räumliche Länge des ausgegebenen Impulses gut unterhalb 10 m und vorzugsweise unterhalb 50 mm liegen, wobei ein sehr bevorzugtes System Ionenimpulse kürzer als 5–10 mm entspricht. Es ist insbesondere wünschenswert, Impulse kürzer als 5–10 mm zu verwenden, wenn Orbitrap- und Multireflektions TOF-Analysatoren verwendet werden.

Claims

Verfahren zur Massenspektrometrie umfassend in einem ersten Zyklus die folgenden Schritte: (a) Speichern von Probenionen in einer ersten Ionenspeichervorrichtung (30); (b) Ausstoßen der gespeicherten Ionen aus der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) in eine räumlich davon getrennte Ionenselektionsvorrichtung (40), die vom Flugzeittyp, Quadrupoltyp, Magnetsektortyp, elektrostatischen Fallentyp oder einem anderen Ionenfallentyp ist; (c) Selektieren einer Untermenge der Ionen in der Ionenselektionsvorrichtung (40); (d) Ausstoßen der Untermenge von in der Ionenselektionsvorrichtung (40) selektierten Ionen in eine Fragmentierungsvorrichtung (50); (e) Umlenken von Ionen von der Fragmentierungsvorrichtung (50) zur ersten Ionenspeichervorrichtung (30), ohne dass sie durch die Ionenselektionsvorrichtung (40) hindurch laufen; (f) Empfangen von aus der Fragmentierungsvorrichtung (50) ausgestoßenen Ionen in der ersten Ionenspeichervorrichtung (30); und (g) Speichern der empfangenen Ionen in der ersten Ionenspeichervorrichtung (30).
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Wiederholen der Schritte (a) bis (g) in wenigstens einem nachfolgenden Zyklus.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste Ionenspeichervorrichtung (30) eine Ionenaustrittsöffnung und eine räumlich davon getrennte Ionentransportöffnung enthält, wobei der Schritt (b) des Ausstoßens der Ionen aus der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) das Ausstoßen der Ionen durch die Ionenaustrittsöffnung umfasst, und wobei der Schritt (f) des Empfangens von Ionen in der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) das Empfangen der Ionen durch die Ionentransportöffnung umfasst.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend das Fragmentieren von Ionen in der Fragmentierungsvorrichtung (50).
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Fragmentierens der Ionen in der Fragmentierungsvorrichtung (50) das Fragmentieren der Ionen durch eine oder mehrere der folgenden Techniken umfasst: kollisionsinduzierte Dissoziation (CID); Elektroneneinfang-Dissoziation (ECD); Elektronentransfer-Dissoziation (ETD); photoinduzierte Dissoziation (PID); und oberflächeninduzierte Dissoziation (SID).
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei in dem ersten Zyklus die Fragmentierungsvorrichtung (50) so betrieben wird, dass eine Untermenge von in der Ionenselektionsvorrichtung (40) selektierten Ionen im Wesentlichen ohne deren Fragmentierung durch die Fragmentierungsvorrichtung (50) einer zweiten Ionenspeichervorrichtung (60) über die Fragmentierungsvorrichtung (50) zugeführt wird, und wobei in einem nachfolgenden Zyklus eine zweite Untermenge von Ionen von der Ionenselektionsvorrichtung (40) der Fragmentierungsvorrichtung (50) zugeführt und diese so betrieben wird, dass wenigstens ein Anteil dieser zweiten Untermenge von Ionen fragmentiert wird, und wobei die fragmentierten Ionen zur ersten Ionenspeichervorrichtung (30) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend das Einstellen eines Parameters der Fragmentierungsvorrichtung (50) derart, dass ein Energieschwellenwert für Fragmentierung bestimmt wird, wobei Ionen unterhalb dieses Energieschwellenwerts im Wesentlichen unfragmentiert bleiben, und wobei Ionen oberhalb dieses Energieschwellenwerts fragmentiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, ferner umfassend in wenigstens einem dem ersten Zyklus folgenden Zyklus das Ausstoßen der Ionen von der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) zu einer zweiten Ionenspeichervorrichtung (60) und das Zurückführen von wenigstens einigen der in der zweiten Ionenspeichervorrichtung (60) gespeicherten Ionen zur ersten Ionenspeichervorrichtung (30).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Schritt (b) des Ausstoßens der Ionen aus der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) in die Ionenselektionsvorrichtung (40) das Ausstoßen der Ionen durch eine Ionenaustrittsöffnung der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) umfasst, und wobei der Schritt (d) des Ausstoßens der Untermenge von in der Ionenselektionsvorrichtung (40) selektierten Ionen in die Fragmentierungsvorrichtung (50) das Durchleiten der Ionen durch die erste Ionenspeichervorrichtung (30) hindurch umfasst, wobei diese Ionen dabei durch eine von der Ionenaustrittsöffnung räumlich getrennte Ionentransportöffnung der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) in diese eingelassen und durch eine sowohl von der Ionenaustrittsöffnung als auch von der Ionentransportöffnung räumlich getrennte Ioneneinlassöffnung der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) aus letzterer herausgelassen werden, um zu der Fragmentierungsvorrichtung (50) zu gelangen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei von der Fragmentierungsvorrichtung (50) der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) in Schritt (f) zugeführte Ionen durch die Ioneneinlassöffnung in die erste Ionenspeichervorrichtung (30) eingelassen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Schritt (a) das Erzeugen von Probenionen mittels einer Ionenquelle (20) und das Einspeisen der Probenionen in die erste Ionenspeichervorrichtung (30) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Erzeugen von Probenionen eine kontinuierliche Versorgung mit Ionen, insbesondere mittels einer Elektrosprayionenquelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Erzeugen von Probenionen eine gepulste Versorgung mit Ionen, insbesondere mittels einer matrixunterstützten Laserdesorption-Ionisierungsquelle (MALDI) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11 und Anspruch 9, wobei der Schritt des Einspeisens der Probenionen in die erste Ionenspeichervorrichtung (30) das Einspeisen der Probenionen durch die Ioneneinlassöffnung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, ferner umfassend das Einfangen von Probenionen, welche von der Ionenquelle (20) erzeugt worden sind, in einer Vorfalle (24) und Einführen der dort eingefangenen Ionen in die erste Ionenspeichervorrichtung (30).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Ionenselektionsvorrichtung (40) mehrere Ionenrichtungsänderungen in im Wesentlichen elektrostatischen Feldern entlang eines geschlossenen oder eines offenen Weges in einer elektrostatischen Falle anwendet, wobei der Schritt des Selektierens von Ionen, welche in die Ionenselektionsvorrichtung (40) eingespeist worden sind, das Reflektieren von Ionen zwischen Fangelektroden innerhalb der elektrostatischen Falle umfasst, so dass Ionen entsprechend ihrem Masse/Ladungsverhältnis m/z getrennt werden, wobei die nicht gewollten Ionen entlang eines Pfades oder entlang mehrerer Pfade umgelenkt werden, der/die sich von demjenigen der selektierten Ionen unterscheidet oder unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Selektierens durch Reflektieren der lonen innerhalb der elektrostatischen FaIle das Durchführen von mehreren Reflexionen innerhalb der elektrostatischen FaIle umfasst, so dass der Massebereich von selektierten Ionen unter Verwendung mehrerer Selektionsschritte sukzessive eingeengt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend die Massenanalyse der Ionen.
Verfahren nach Anspruch 18, umfassend die Massenanalyse von in der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) gespeicherten Ionen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt der Massenanalyse der Ionen aus der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) das Übertragen der Ionen in einen Massenanalysator (70) zur dortigen Massenanalyse umfasst, wobei dieser Massenanalysator (70) getrennt von der Ionenselektionsvorrichtung (40) ist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Massenanalysator vom Orbitraptyp, Flugzeittyp, FT ICR-Typ oder elektrostatischen Fallentyp ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt der Massenanalyse der Ionen in der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) das Übertragen der Ionen zur Ionenselektionsvorrichtung (40) für Massenanalyse darin umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend das Kühlen von Ionen innerhalb der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) durch Kollisionen mit einem Gas.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt (b) des Ausstoßens von Ionen aus der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) das Ausstoßen von Ionen entlang einer ersten Bahnrichtung umfasst, welche eine Ionenausstoßrichtung definiert, wobei der Schritt (f) des Empfangens von Ionen in der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) das Empfangen von Ionen aus einer zweiten allgemeinen Bahnrichtung umfasst, welche eine Ionenfangrichtung definiert, und wobei die Ionenausstoßrichtung nicht parallel zur Ionenfangrichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Ionenausstoßrichtung orthogonal zur Ionenfangrichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Ionenausstoßrichtung in spitzem Winkel zur Ionenfangrichtung liegt.
Massenspektrometer, umfassend: (a) eine erste Ionenspeichervorrichtung (30) zum Speichern von Ionen; (b) eine von der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) räumlich getrennte Ionenselektionsvorrichtung (40) vom Flugzeittyp, Quadrupoltyp, Magnetsektortyp, elektrostatischen Fallentyp oder einem anderen Ionenfallentyp zum Empfangen von in der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) gespeicherten und von dieser ausgestoßenen Ionen und zum Selektieren einer Untermenge von Ionen aus diesen empfangenen Ionen; und (c) eine Fragmentierungsvorrichtung (50), die zum Empfangen von wenigstens einigen der durch die Ionenselektionsvorrichtung (40) selektierten Ionen eingerichtet ist, wobei die Fragmentierungsvorrichtung (50) dafür konfiguriert ist, dass sie Ionen, die von der Ionenselektionsvorrichtung (40) empfangen wurden, oder deren Fragmente zurück zur ersten Ionenspeichervorrichtung (30) lenkt, ohne dass diese Ionen durch die Ionenselektionsvorrichtung (40) hindurch laufen.
Massenspektrometer nach Anspruch 27, wobei die erste Ionenspeichervorrichtung (30) eine Ionenaustrittsöffnung zum Ausstoßen von in der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) gespeicherten Ionen, und eine von der Ionenaustrittsöffnung räumlich getrennte Ionentransportöffnung zum Empfangen von Ionen in der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) aufweist.
Massenspektrometer nach Anspruch 27 oder 28, wobei die Ionenselektionsvorrichtung (40) eine elektrostatische Falle ist, welche mehrere Elektroden umfasst, die wenigstens zwei Ionenspiegel (42, 44) oder elektrische Sektoren (46, 48) bilden.
Massenspektrometer nach Anspruch 29, wobei die Ionenselektionsvorrichtung (40) so konfiguriert ist, dass von der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) in sie eingespeiste Ionen selektiert werden durch Trennung von Ionen unterschiedlicher Masse/Ladungverhältnisse durch Mehrfachreflexionen zwischen den fangenden Elektroden, gefolgt vom Ablenken ungewollter Ionen entlang eines Pfades oder von Pfaden, der/die unterschiedlich ist/sind zu demjenigen oder denjenigen der selektierten Ionen.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 27 bis 30, ferner umfassend eine Ionenquelle (20), die dafür eingerichtet ist, Probenionen zu erzeugen, wobei die erste Ionenspeichervorrichtung (30) dafür eingerichtet ist, die Probenionen durch eine Öffnung innerhalb der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) zu empfangen.
Massenspektrometer nach Anspruch 31, wenn rückbezogen auf Anspruch 28, wobei die erste Ionenspeichervorrichtung (30) eine Ioneneinlassöffnung umfasst, die räumlich getrennt von der Ionenaustrittsöffnung und der Ionentransportöffnung ist, wobei die Ionen von der Ionenquelle (20) durch die Ioneneinlassöffnung hindurch von der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) empfangen werden.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 31 bis 32, wobei die Ionenquelle (20) eine kontinuierliche Ionenquelle, insbesondere eine Elektrosprayionenquelle ist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 31 bis 33, wobei die Ionenquelle (20) eine gepulste Ionenquelle ist, insbesondere eine MALDI-Quelle.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 31 bis 34, ferner umfassend eine Vorfalle (24) zwischen der Ionenquelle (20) und der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) zum Speichern von Ionen, welche von der Ionenquelle (20) erzeugt worden sind, und zum Einspeisen der gespeicherten Ionen in die erste Ionenspeichervorrichtung (30).
Massenspektrometer nach Anspruch 35, wobei die Vorfalle (24) ein segmentierter nur-HF-Multipol ist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 27 bis 36, wobei die Fragmentierungsvorrichtung (50) in einem ersten Modus betreibbar ist, in welchem empfangene Ionen im Wesentlichen ohne Fragmentierung durch die Fragmentierungsvorrichtung (50) hindurch laufen, und in einem zweiten Modus betreibbar ist, in welchem empfangene Ionen darin fragmentiert werden.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 27 bis 37, ferner umfassend einen Massenanalysator (70) in Verbindung mit der ersten Ionenspeichervorrichtung (30), wobei der Massenanalysator (70) dazu eingerichtet ist, eine Massenanalyse von in der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) gespeicherten Ionen durchzuführen.
Massenspektrometer nach Anspruch 38, wobei der Massenanalysator (70) ein Orbitrap-Massenanalysator ist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 27 bis 39, wobei die erste Ionenspeichervorrichtung (30) ein linearer oder gekrümmter nur-HF-Quadrupol ist.
Massenspektrometer nach Anspruch 27, wobei die Fragmentierungsvorrichtung (50) entlang einem Weg zwischen der Ionenselektionsvorrichtung (40) und der ersten Ionenspeichervorrichtung (30) angeordnet ist, so dass von der Ionenselektionsvorrichtung (40) selektierte Ionen in die Fragmentierungsvorrichtung (50) hineinlaufen und Ionen von der Fragmentierungsvorrichtung (50) zur ersten Ionenspeichervorrichtung (30) laufen, ohne erneut durch die Ionenselektionsvorrichtung (40) hindurch zu laufen.
Massenspektrometer nach Anspruch 27, wobei die Fragmentierungsvorrichtung (50) relativ zur Ionenselektionsvorrichtung (40) und zur ersten Ionenspeichervorrichtung (30) derart angeordnet ist, dass ausgewählte Ionen von der Ionenselektionsvorrichtung (40) zur ersten Ionenspeichervorrichtung (30) zurückgeführt und von dort zur Fragmentierungsvorrichtung (50) ausgestoßen werden und dass nachfolgend Ionen von der Fragmentierungsvorrichtung (50) zur ersten Ionenspeichervorrichtung (30) zurückgeführt werden, ohne durch die Ionenselektionsvorrichtung (40) hindurch zu laufen.