离子迁移率飞行时间质谱的数据采集模式的制作方法

专利名称：离子迁移率飞行时间质谱的数据采集模式的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及运用组合了飞行时间质谱的离子迁移率分离的光谱数据的采集，且更具体地涉及不需要复杂的谱去卷积的数据采集。
背景技术：
漂移型离子迁移率(頂)谱仪可以与飞行时间质谱仪(TOF MS)组合，以提供与被分析物有关的独特的二维信息。在所述组合的頂-TOF系统中，离子在被传输进TOF MS中之前，通过迁移率分离离子，其中在TOF MS中基于离子到达检测器的飞行时间来质量分辨离子。串联实施所述两种分离技术在生物聚合物(例如多核苷酸、蛋白质、碳水化合物及其相似物)的分析中特别有用，因为頂分离提供的新加入的维度可有助于质量分辨彼此不同但存在重叠质谱峰的大离子。虽然頂和TOF MS都是快速分离技术且都具有典型的使它们通常彼此兼容的时间参数，但当传统地采用“脉冲与等待”(或“注射与等待”)方法实施时，两种技术本质上都与低占空比有关。在所述脉冲与等待方法中，注射离子团入IM光谱仪的漂移管后，直到从漂移管完全洗脱第一个离子团(可能需要数百毫秒)，才注入下一个离子团。在TOF MS中，在所述脉冲与等待方法实施下，直到前一注射脉冲中最慢的离子到达检测器才应用TOF注射脉冲。虽然传统地采用所述脉冲与等待方法以避免光谱重叠，从而简化了待研究样品的质谱的结构，但已注意到导致低占空比。在所述组合的M-TOF系统中，从頂漂移管中洗脱的离子被传输进TOF MS的脉冲发生器中，所述脉冲发生器把离子注射入TOF MS的飞行管中。离子通过飞行管到达检测器的飞行时间在微秒量级，且通常比通过頂漂移管的漂移时间快二或三个数量级。脉冲发生器需要以比脉冲与等待方法的频率更高的频率运行，以提供检测灵敏度的可接受水平，并避免丢失过量的离子(即，传输过脉冲发生器而未被注射入TOF MS的飞行管的离子)。所述组合的M-TOF系统的总占空比可以通过“多重复用”或“过采样”頂仪器(即，以比每个离子团总洗脱时间更快的速率把离子团注射入IM漂移管)以及“多重复用”或“过采样” TOFMS (即，以比每个离子团的总飞行时间更快的速率把离子团注射入TOF MS的飞行管)而得到提高。多重复用能够增加灵敏度和通量，并减少离子的丢失，但是通常需要頂和TOF谱的复杂的去卷积技术(如傅立叶变换技术、阿达玛变换技术、伪随机排序等)以回收全部数据并生成有意义的质谱。双(頂和T0F)谱去卷积可能需要昂贵的电子产品和显著的实时计算资源。因此，需要提供一种实施离子迁移率飞行时间质谱的解决方案，其最大化灵敏度又不涉及双谱去卷积的复杂化。

发明内容
为了解决上述(全部或部分)问题和/或本领域技术人员可能已观察到的其他问题，本发明以示例方式提供如下文列出的所描述的方法、工艺、系统、装置、仪器和/或设备。根据一个实施方式，采集光谱数据的方法包括以多重复用注射速率顺次注射多个离子团到离子迁移率漂移管中，以使至少两个离子团同时存在于IM漂移管中；当离子漂移过IM漂移管时根据IM分离每个离子团中的离子；传输离子团到飞行时间(TOF)质谱仪的脉冲发生器中；从所述脉冲发生器中顺次提取多个新离子团到TOF质谱仪的飞行管中，其中以多重复用提取速率进行提取，以使由传输进所述脉冲发生器的同一个离子团产生多于一个被提取离子团，且至少两个被提取离子团同时在飞行管中存在；当离子漂移过飞行管时根据TOF分离每个被提取离子团中的离子；当离子从飞行管到达检测器时检测离子；以及在检测离子前，分离每个离子团中的离子到选定的质量范围，其中在飞行管中的每个离子团包含与其他离子团的离子相同的选定质量范围的离子，且在飞行管中的相继的离子团间的重叠最小化。根据另一个实施方式，采集光谱数据的方法包括注射离子团到离子迁移率(IM)漂移管中；当离子漂移通过IM漂移管时，根据IM分离离子团中的离子；传输离子团到飞行时间(TOF)质谱仪的脉冲发生器中；从所述脉冲发生器中顺次提取多个新离子团到TOF质谱仪的飞行管中，其中以多重复用提取速率进行提取，以使由传输进所述脉冲器的同一个离子团产生多于一个被提取离子团，且至少两个被提取离子团同时在飞行管中存在；当离子漂移过飞行管时根据TOF分离每个被提取离子团中的离子；当离子到达TOF质谱的检测器时检测TOF分离的离子团；以及在检测离子前，分离每个离子团中的离子到连续的质量范围，其中每个连续的质量范围比前一质量范围更高，且每个质量范围都有选定的宽度以使所述飞行管中相继的离子团间重叠最小化。在一些实施方式中，根据頂分离每个离子团中离子后，通过传输离子团通过滤质器来分离离子，其中传输到脉冲发生器的离子团是经质量过滤的离子团。在一些实施方式中，从脉冲发生器中提取离子团后，通过传输离子团穿过位于漂移管中的滤质器来分离离子。在检验过下面的附图和详细描述后，本发明的其他设备、装置、系统、方法、特征和优点对本领域中技术人员将是或将变得显而易见。预期所有这些额外的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书中，在本发明的范围内，且受所附权利要求保护。附图简要说明本发明可以通过参照下面的附图更好地理解。附图中的部件不一定按比例绘制，而是重点在于说明本发明的原理。在所述附图中，类似的参考标号指示不同的视图中的相应部分。

图1是可用于本文中所描述方法的实施中的离子迁移率飞行时间质谱仪(IM-T0FMS)的一个实施例的示意图。图2说明典型的时标序列:㈧当使用多重复用时，进入例如图1中所说明的IM-TOF MS的飞行管的飞行时间注射(B)无多重复用的飞行时间注射(C)当使用多重复用时，进入頂-TOF MS的离子漂移管的注射以及(D)无多重复用的进入M-TOF MS的离子漂移管的注射。图3A是粗略二维(2D)谱图的一个实施例，其可采集于IM注射以高频(多重复用的)注射速率发生但无多重复用TOF提取时。
图3B是实施本文所描述的操作模式时粗略二维(2D)谱图的一个实施例，其可采集于頂注射和TOF提取都多重复用时。图4是TOF谱图的一个实施例，其可作为依照本文中所描述的操作模式操作带质量过滤的頂-TOF MS的结果采集得到。图5A是粗略二维(2D)谱图的一个实施例，其可从进入頂漂移管的单注射且无多重复用TOF提取中采集得到。图5B是实施本文所描述的操作模式时粗略二维(2D)谱图的一个实施例，其可从采用多重复用TOF提取时进入IM漂移管的单注射中采集得到。图6是可能用于本文中所述的方法的实施中的IM-TOF MS的另一个实施例的示意图。图7说明典型的时标序列:⑷施加于图6中说明的M-TOF MS的脉冲发生器的TOF电压，以及⑶施加于Bradbury-Nielsen门或类似的图6中说明的IM-TOF MS的离子光学设备的偏转电压。详细说明本发明描述从分析物离子中采集光谱数据的方法、装置、和系统。所述方法、装置、和系统采用漂移型离子迁移率分离和飞行时间质谱(TOF MS)的组合。所述方法、装置、和系统可通过应用带相对宽的窗口(或范围)离子分离的质量过滤，而有能够实现两种分离技术串联的潜在全灵敏度的用途。结合下面附图1-7来描述实施方式的实施例。所述实施方式包括至少两种操作模式。一种模式需要运用滤质器来限制离子团到选定的m/z范围(或“质量”范围)内的离子，所述范围在整个数据采集过程中保持不变。另一模式需要运用滤质器来限制离子团到在整个数据采集过程中变化的m/z范围。图1是混合(或串联，或组合)的离子迁移率飞行时间质谱仪(M-TOF MS)系统100的一个实施例的示意图，其可用于本文中描述的方法的实施。所述IM-TOF MS系统100一般包括离子源104、頂谱仪108、滤质器112、T0F MS 114和系统控制器118。将需注意的是，IM和TOF MS系统部件的操作和设计通常是本领域中技术人员所知的，因此不需要在本文中详细描述。相反，某些部件在本文中简要描述以帮助本公开的方法的理解。所述离子源104可以是适合頂和TOF操作的任意类型的连续光束或脉冲离子源。IM和TOF的典型的离子源104的实施例包括但不限于电喷雾电离(ESI)源、激光解吸电离(LDI)源和基质辅助激光解吸电离(MALDI)源。在一些实施方式中，所述离子源104可包括(或与之通信)离子积累(或离子储存)设备，例如离子阱或离子光学设备(未示出)。所述M谱仪108包括带一种或多种端口的頂漂移管122，所述端口用于以与通过頂漂移管122的离子飞行相逆流的方向使缓冲气体进入漂移管122。頂漂移管122可被封闭于与控制漂移管122中压力的泵(未示出)通信的外罩(未示出)中。所述IM谱仪108也可包括控制漂移管122中温度的加热设备(未示出)。一系列电极(例如环形电极，未示出)通常安装在所述IM漂移管122的内表面，并沿IM漂移管122的纵向轴线轴向分布。所述电极与电压源信号通信，以建立沿IM漂移管122的纵向轴线方向的恒定电场，尽管在一些实施例中所述电场可以改变。根据本发明的教导，所述滤质器112可以是适用于提供可调的宽m/z范围或离子隔离窗口(隔离窗口)的任意类型滤质器。在本上下文中，“宽”m/z范围或隔离窗口通常在几十到几百数量级上。适于实施本文公开的所述方法的滤质器112的实施例包括但不限于多极滤质器和某些离子光学设备例如Bradbury-Nielsen门(或格子,或阀)或在设计或操作原理上类似于Bradbury-Nielsen门的设备。当滤质器112如图1所示放置时，目前仔细考虑多极构造作为较典型的实施方式。正如本领域中技术人员所理解，多极滤质器通常包括一组伸长于离子束传输方向的平行的细长电极。所述多极滤质器通常具有四级构造(4个电极)，但也可以具有更大数量的电极(例如六极、八极等)。一种或多种电压源施加180度相位差的RF电压于交替电极对，也在所述电极上施加一个DC电压。对通过所述多极滤质器隔离的离子的所述m/z范围是选定的，并通过设定(或调节)所述RF电压的振幅和频率以及所述DC电压的振幅来控制。Bradbury-N i e I sen门或类似设备的替代例在下面描述。所述TOF MS 114包括离子脉冲发生器(或离子提取区域)134、飞行管138和离子检测器142。所述离子脉冲发生器134包括一组与电压源通信的电极(例如格或带孔板)，所述电压源施加足够的脉冲电场以从离子脉冲发生器134提取离子进入飞行管138。所述飞行管138定义无电场的漂移区域，离子通过该区域向检测器142漂移。所述检测器142可以是任何适用于在TOF MS中使用的检测器，一些非限定性的实例是具有平的倍增电极和微通道板检测器的电子倍增器。所述检测器142检测离子的到达(或计离子数)并产生代表性的离子检测信号。在本实施例中，所述TOFMS 114以正交的TOF MS布置，也就是说，离子被提取并漂移过飞行管138的方向通常是正交(或至少可察觉的角度)于离子传输进离子脉冲发生器134的方向。在其他实施例中，所述TOF MS 114可以与頂漂移管122和滤质器112同轴。此外，在本实施例中，所述TOF MS 114包括单阶或多阶的离子反射器(或reflectron) 146,正如本领域技术人员所理解的，所述离子反射器(或refIectron) 146将离子路径一般扭转180度，这样使它们到达检测器142前集中它们的动能。在本实施例中所得到的离子飞行路径一般表示为150。在其他实施方式中，没用使用所述反射器146，且离子脉冲发生器134和检测器142置于飞行管138的相反两端。所述系统控制器118在图1中不意性地不出，代表一种或多种配置用于IM-TOF MS系统100中控制、监测和/或定时各种功能方面的模块，例如离子源104的操作、以所需注射频率注射离子团进入IM漂移管122、施加电压于IM漂移管122的电极以建立所需数量级的电场、IM漂移管122中缓冲气体的引入和气压(和任选的温度)的控制、滤质器113的操作参数的设定和调节以选择所需m/z范围、以所需脉冲(或提取)频率施加电压于离子脉冲发生器134，以及任何未在图1中具体示出的离子光学设备的控制。所述系统控制器118也配置为从检测器142接收离子检测信号、计算被检测离子飞行时间(例如，使用时间-数字转换器或快速模拟-数据转换器)、将飞行时间与m/z值相关联，以及执行与产生表征待分析样品的质谱所必要的数据采集和信号分析相关的其他任务。所述系统控制器118可包括一种包含执行本文中公开的任何方法的指令的计算机可读介质。为这些目的，所述系统控制器118被示意性地表示为与离子源104、頂谱仪108、滤质器112和TOF MS 114的一种或多种部件，通过各自的通信链路152、154、156、158信号通信。给定的通信链路152、154、156、158可以视情况而定是有线或无线的。此外，为这些目的，所述系统控制器118可包括一种或多种类型的硬件、固件和/或软件，以及一种或多种类型的存储器和数据库。所述系统控制器118典型地包括提供总控制的主电子处理器，且可能包括一个或多个专用于控制操作或特定信号处理任务而配置的电子处理器。所述系统控制器118也示意性地代表所有电压源、定时控制器、时钟、频率发生器及需要施加电压于頂-TOF MS系统100的各种组件的类似物。所述系统控制器118也可是一种或多种用户接口设备的代表，例如用户输入设备(如，键盘、触摸屏、鼠标，以及其类似物)、用户输出设备(如，显示屏、打印机、视觉指示器或警报、听觉指示器或警报，以及其类似物)、软件控制的图形用户界面(GUI)，以及加载电子处理器可读介质的设备(如，嵌入在软件里的逻辑指令、数据及其类似物)。所述系统控制器118可包括控制和管理所述系统控制器118的各种功能的操作系统(如，微软Windows 软件)。所述系统控制器118的一个或多个组件可远离頂-TOF MS系统100放置，并与所述系统控制器118的本地部分通过有线或无线通信链路进行通信。为了生成质谱图，所述系统控制器118可包括在IM频谱信息被卷积情况下，为去卷积或其他数学重建质谱而配置的软件。传统地，这种软件也被配置为从已卷积质谱信息去卷积所述质谱。然而，正如从下面的说明中将变得明显的，在本文中公开的所述方法不需要双(頂和T0F)谱去卷积。在操作中，离子(或离子团)的单个团被依次注入到頂漂移管122中。在一些实施方式中，所述注射速率(或注射频率)是多重复用的注射速率。在本上下文中，多重复用的注射率是指注射率足够快，以使在注射开始后的给定时刻内，至少两个相继(或相邻)的离子团(和典型地多于两个离子团)在頂漂移管122中同时存在。所述IM谱仪108的多重复用也可被称为“过采样”。当在每个离子团中的所述离子在施加的电场影响下穿过頂漂移管122时，它们与所述缓冲气体分子发生碰撞。通过此过程，具有相对较大碰撞截面的离子比具有相对较小碰撞截面的离子减慢得更多。因此，具有相对较小碰撞截面的离子具有比具有相对较大碰撞截面的离子更高的迁移率，从而先从IM漂移管122的出口端被洗脱，并随后跟着较低迁移率的离子。因此，当每个离子团通过頂漂移管122时，由于离子团中的离子在以它们不同的迁移率为函数的时间上分离，所以离子团在沿IM漂移管122的纵轴上变得空间上分散。所得IM分离的离子团随后从IM漂移管122中被洗脱，并传输进滤质器112中。在一些实现方式中，两个或多个相继(或相邻)的离子团在前导离子团完全从IM漂移管122中洗脱前就可至少部分重叠。也就是说，前面离子团的最快离子可能超过前导离子团的最慢离子。当每个頂分离的离子团穿过滤质器112时，受到由上面提到的RF和DC电压建立的混合RF/DC电场作用，所述RF和DC电压建立定义所选m/z范围的低的和高的m/z截断值。从每个离子团中消除落在所选m/z范围外的离子，从而隔离落在所选m/z范围内的离子。其结果是，从滤质器112出来的离子团保留它们基于IM的分离，而现在还按照所选m/z范围被质量过滤。根据本教导，当在离子处理技术中使用滤质器时，操作所述滤质器112来建立比传统做法更宽的隔离窗口。如上所述，隔离窗口的宽度可以在几十到几百m/z单位的量级上，即，所述宽度可以从大约10到一百或几百。因此，在一些实施方式中，操作所述滤质器112可提供具有几十量级(8卩，10、20、30、40，或更宽，即达到100)宽度的隔离窗口。举一个例子，所选m/z范围可以具有30的宽度。假设低的m/z截断值为2000，在这个例子中所选m/z范围可以是2000到2030 (即，只有具有质量落在2000到2030范围内的离子才会被滤质器112传输)。举另一个例子，所选m/z范围可具有宽度为60。再假设低的m/z截断值为2000，在这个例子中所选m/z范围可以是2000到2060。在其他实施方式中，可以操作所述滤质器112以提供具有宽度在几百量级(即，100、200、300、400，或更宽)的隔离窗口。举一个例子，所选m/z范围可具有100的宽度。继续以2000的低截断值为例，在这个例子中所选m/z范围可以从2000到2100。举另一个例子，所选m/z范围可以具有200的宽度。再把低m/z截断值设为2000，由此在这个例子中所选m/z范围将从2000到2200。举另外一个例子，隔离窗口的宽度或m/z范围的宽度(也就是允许传输的离子的最低质量到最高质量)可以是10-20(例如，允许传输的离子可以是那些具有质量范围为 62-71 或 262-275 或 1262-1278 或 5462-5473 等的离子)、20_30 (例如，质量为 62-81或262-287或1262-1284或5462-5486等的离子将被传输)、30-40(例如，质量为62-92或 262-299 或 1262-1298 或 5462-5493 等的离子)、40-50、50-60、60-70、70-80、80_90、90-100、100-200(例如，质量为 62-161 或 262-378 或 1262-1398 或 5462-5612 等的离子)、200-300(例如，质量为 62-261 或 262-493 或 1262-1523 或 5462-5670 等的离子)、300-400、400-500、500-600、600-700、700-800、800-900、900-1000、1000-2000、2000-3000、3000-4000,4000-5000,5000-6000,6000-7000,7000-8000,8000-9000,9000-10000,10000-20000等。可以理解为，在上述实例中提供的62、262、1262和5462的低质量截断值是任意选择的；在本公开的方法中实施的质量过滤可应用于系统中有分析的兴趣的任意质量的离子，其包括数万范围内质量的较大离子。在本发明的一些实施方式中，隔离窗口可允许一定百分比的所期望的m/z范围在给定时间内通过，例如95 %、90 %、85 %、80 %、75 %、70%等。例如，如果在给定时间内，离子脉冲发生器将接收m/z范围从100到120的离子，且滤质器设定为允许90%的所述m/z范围离子通过，所述“通过”的m/z范围可以是101至118、102至119等。通过的m/z范围可在给定的时间(如上面例子中的100-120)内在所期望的m/z范围的中间。在本文中公开的第一个操作模式中，每个离子团受同样的质量过滤参数控制，也就是说，所选m/z范围对所有的离子团来说是相同的。如下面进一步所描述，宽质量过滤的效果是能够使TOF MS 114被多重复用以提高灵敏度，同时显著简化数据采集。每个M分离的、质量过滤过的离子团从滤质器112传输进TOF MS 114的离子脉冲发生器134中。操作所述离子脉冲发生器134以顺次地从到达离子脉冲发生器134的每个离子团中提取离子，从而顺次地加速离子团进入飞行管138中。可从到达离子脉冲发生器134的给定单个IM分离的离子团中提取出多于一个离子团。在本实施方式中，提取率或脉冲速率(或频率)是多重复用的提取率。在本上下文中，多重复用的提取率是指足够快的提取率，以使在提取开始后的任何给定时刻，至少两个相继(或相邻)的离子团(和典型地多于两个离子团)在飞行管138中同时存在。因此，只要被洗脱离子团不一定由与经过提取过程的頂洗脱的离子团相同集合的离子组成，那么相对于从IM漂移管122中被洗脱的离子团来说，被提取进入飞行管138的离子团可被看作是“新的”或“不同的”。TOF MS114的多重复用也可被看作多脉冲或过脉冲。虽然加速每个提取的离子团中离子以使它们都具有相同的动能，但是各个离子的速度依它们各自的m/z比而不同。因此，当每个提取的离子团穿过飞行管138时，它变得空间上以及时间上分散。当离子到达检测器142，检测器对离子计数并产生离子检测信号，从中可计算出离子的飞行时间且与它们的m/z比相关联，由此可生成质谱。正如其他地方所提到的，由于应用于离子团的质量过滤，离子团的m/Z范围是受限的，因此离子团的分散或扩散是受限制的，以致于在飞行管138中相继的离子团间很少或没有重叠发生，这样大大简化了数据采集和分析。图2说明典型的时标序列:(A)当使用多重复用时的TOF注射(从离子脉冲发生器134提取离子团进入飞行管138中)(B)无多重复用时的TOF注射(C)当使用多重复用时，注射入頂漂移管122，以及(D)无多重复用时頂注射。单个离子团的全TOF洗脱周期的典型持续时间在图2(A)和2 (B)中以204表示。所述TOF洗脱周期204对应于离子团中最慢(最重)离子在从离子脉冲发生器134中提取离子团后到达检测器142所需要的时间。单个离子团的全IM洗脱周期的典型持续时期在图2(C)和2 (D)中以208表示。所述IM洗脱周期208对应于离子团中最慢(最少移动的)离子在离子团注射入IM漂移管122后从IM漂移管122洗脱所需要的时间。当未使用多重复用时，图2(B)和2(D)分别代表在“脉冲与等待”条件下操作的TOF MS 114和IM谱仪108，在所述“脉冲与等待”条件下，进入IM漂移管122的各注射之间的时间可粗略地对应于頂洗脱周期208，且在TOF提取脉冲间的时间可粗略地对应于TOF洗脱周期204。頂洗脱周期208的时间尺度典型地要比TOF洗脱周期204的时间尺度慢几个(例如2或3个)数量级。例如，頂洗脱周期208可以在10到IOOms范围内变化，而相应的TOF洗脱周期204可以在50到500 μ s范围内变化。可以看出，无多重复用时占空比非常低。此外，无多重复用时离子丢失，因为如上面提到的当离子积累设备可采用IM漂移管122的上游在注射之间积累离子时，在TOF MS114中在提取脉冲间飞过离子脉冲发生器134的离子丢失。如分别在图2(A)和2(C)中所示，多重复用TOF MS 114必需以比单TOF洗脱周期204更快的速率(频率)发射脉冲，且多重复用頂谱仪108必需以比单頂洗脱周期208更快的速率(频率)注射。另外为了改善占空比，在离子积累设备已经限制容量的情况下，可多重复用頂谱仪108。在这种情况下，如果离子信号强，离子积累设备可能在正常注射(以非多重复用速率注射)之间过度填充，而这可导致离子和頂分离分辨率的丢失。而且，多重复用可能增大仪器的动态范围。当同种离子被打包进入非常少的几个离散峰时，数据采集可能变得饱和。这个问题可通过导致离子分散在多个峰之间的多重复用来减轻。图3Α是当頂注射以高频的(多重复用的)注射率进行但未多重复用TOF提取时，可采集到的一个粗略的二维(2D)谱图的例子。X轴代表通过頂漂移管122的漂移时间，y轴代表离子通过飞行管138的飞行时间。IM分离的一个基本特征是离子的迁移率在一定程度上与它们的质量相关的事实。在图3A中，从各个离子团注射入IM漂移管122得到的信号(质量峰)的分布或分组可以用頂“趋势线”或“带”表示，例如表示为312、314、316和318。每个IM带可被看作是包裹从相应单个注射中采集的质量峰(未具体示出)。IM脉冲可以一定频率产生，例如比给定离子团通过頂漂移管122的漂移时间的倒数高10倍。在此多重复用或“过采样”时，如图3A所示，在2D谱图中观测到多个頂带，每个頂带对应于已经被注射入頂漂移管122的各个离子团。在图3A中，时间Ttl时刻(也投影为薄的垂直带或线330)沿x轴任意定位。出于本讨论的目的，所述时间Ttl可看作是对应于通过TOF MS 114的离子发生器134实施的第一个提取脉冲。因此，在时间Ttl，特定选择的离子存在于离子发生器134中。由于多重复用頂注射，从多个頂带312、314、316和318 (垂直带330交叉穿过每个頂带)的离子包括在发生于时间Ttl的提取中。如果实施传统的“脉冲与等待”方法，则第二个提取(T1)将只在所有离子到达检测器142后发生，且系统的占空比非常低。如前面提到的，能够通过多重复用(过脉冲)TOF MS 114来改进占空比。图3B是当多重复用IM注射和TOF提取时，可采集到的一个粗略的二维(2D)谱图的例子。由于多重复用的提取率，由各个頂带(如，312、314、316、318带)表示的数据沿垂直维度(T0F的时间尺度)被多次复制，由此数据比图3A中所示程度甚至更大地填入2D空间。传统上，多重复用IM注射和TOF提取导致多个缺点。在传统方法中，各种离子团到达TOF检测器的时间会显著重叠，从而需要特殊的去卷积技术。由于事实上高的頂分离的分辨率使离子信号的强度可能在一个或多个TOF提取脉冲中相当大地变化，这使复杂的去卷积更不可靠，从而进一步复杂化。而且，如前面提到的，复杂去卷积可能需要非常显著的实时计算资源，因为由于多重复用頂谱仪108，IM去卷积也发生在同一时间。这个水平的去卷积可能既不可靠，也不实际。本文公开的方法使能够使用多重复用IM注射和TOF提取以在最大化分析灵敏度并简化数据采集时，提高M-TOF MS系统的占空比。本文公开的方法通过仅从包含于注射入系统的每个离子团中的、有限的m/z范围的原始离子集合中采集光谱数据来实现这一点。通过在离子被加速进入如与图1结合的上面所述的TOF MS 114的飞行管138前或如在离子被加速进入与图6结合的下面所述飞行管138后质量过滤离子，来限制m/z范围。图3B说明当多重复用頂注射和TOF提取时，质量过滤离子团到选定的m/z范围(m/z)jlj 影响。选定的(m/z)jlj (m/z) 2的m/z范围可以是,例如,30到50、50到100,200到275等。更一般地，为给定实验选定的m/z范围将取决于已知或怀疑包含于待分析样品中的待分析物离子的组合物和总m/z范围，并进而取决于最小化或消除TOF MS 114中离子团间重叠的期望。例如，较窄的m/z范围可能对较轻的离子更有效，而较宽的m/z范围可能对较重的离子更有效。选择更窄的m/z范围将允许以更高的多重复用率(频率)操作，同时避免(或至少最小化)在飞行管138中离子团的重叠。在图3B中，水平区域334表示随时间的选定的(m/zh到(m/z)2的m/z范围的宽度(或隔离窗口)。在本实施方式中，宽度随时间保持不变。通过所有IM带的水平区域334的扩展表明所有离子团在本实施方式中受相同质量过滤 参数影响。也就是说，离开滤质器112后，每个离子团限制于(m/zh到(m/z)2的m/z范围，所述m/z范围为当它们离开滤质器112时与其他离子团相同。再把时间Ttl看作是从离子脉冲发生器134中提取的时间，被提取的离子只有那些其质量表示在竖直带330和水平区域334相交的338区域内的离子。在图3B中为时间Ttl选择的位置上，区域338与单頂带316重叠，而不与任何其他在时间Ttl上的頂带312、314、318重叠。因此，在这个特定的时间Tci, (m/z)!到(m/z) 2的m/z范围包括只属于一个IM带316的离子，而其他頂带312、314、318的离子将不能传输进入飞行管138。如本文中所描述的质量过滤的实行能够以提取速率(频率)多重复用TOF MS114，所述提取速率(频率)足够高以显著增强离子(在选定的m/z范围内)的检测从而提高灵敏度，又足够低以阻止或至少显著最小化在TOF飞行管138中相继离子团间的重叠。这反过来消除或至少显著减少了在所得TOF谱中峰的重叠，从而在给定实验中简化了生成质谱图的过程。例如，对许多实验来说，不再需要TOF谱的去卷积。在本公开的上下文中，在相继离子团间的“最小化”重叠意思指的是减少重叠到在给定的M-TOF实验中不需要TOF谱的去卷积的程度。作为将被本领域技术人员所理解的，需要减少重叠以避免TOF去卷积到的所述程度将取决于要执行的特定实验(例如，样品组合物、运用的电离技术、电离条件或其类似的)此外，“最小化”重叠不仅包括减少重叠使得仍有少量重叠，而且包括完全消除重叠(即，使得在TOF飞行管138中所有相继离子团间都无重叠)。按照本文公开的方法实施的质量过滤使得满足前述条件(增加灵敏度和最小化重叠)的宽范围的潜在最佳提取率可行。而且，最佳离子提取率的范围对各种各样感兴趣样品(从小分子到高分子量的生物聚合物)将是很宽的。图4是由于操作具有按照本实施方式质量过滤的M-TOF MS系统100而可得到的TOF谱的实施例。X轴代表以微秒表示的一系列连续TOF采集周期，y轴代表以任意单位的离子信号强度，导致一系列从每个被提取离子团中得到的TOF谱402-412。为简单起见，只示出六个TOF谱402-412。无多重复用时，对注射入頂漂移管122的每个离子团只可以观测到TOF谱402-412中的一个。图4阐述一个实施例，其中在飞行管138中没有发生离子团的重叠，导致TOF谱402-412没有重叠。因此，可以看出，不需要TOF谱402-412的复合去卷积，运用适当的时间相关可以简单地加和TOF谱402-412。因此，本实施方式能够实现IM和TOF采集的占空比最大化，并获得对所选m/z范围离子特别灵敏的2D谱。通过比较，在图4中虚线痕迹代表未被限制的离子团的m/z范围的目前已具有的峰(例如在422-430)。无质量过滤时，为了从TOF采样中建立质谱图，在TOF谱中得到的显著重叠将需要复杂的去卷积。在上述操作的第一种模式中，与所选m/z范围有关的隔离窗口在整个数据采集过程中不变而保持常数。现在将描述操作的另一种方法或模式，其中隔离窗口在整个数据采集过程中以逐步方式变化。此第二种模式具体地应用于不需要頂谱仪108的多重复用的情况，例如，在低水平信号采集情况下，其中不会在IM漂移管122的离子积累设备上游中发生溢出。参照图1，在 根据第二模式的操作中，单离子团被注射入IM漂移管122。当离子团通过頂漂移管122运动时，离子以上面所述方式的离子迁移率为函数变得分散。所得頂分离的离子团从IM漂移管122洗脱并传输进滤质器112中。当IM分离的离子团通过滤质器112时，按照不同的m/z范围隔离离子。也就是说，在这种操作模式中，滤质器112是被例如控制系统118的硬件和/或软件模块编程的(即，它的操作参数如电压幅值和频率被动态调整)，以使被滤质器112所施加的所述m/z范围随时间快速移动。例如，可操作滤质
器112在被注射的离子团的整个质谱中顺续地建立(m/z)「(m/z)2、(m/z)3-(m/z)4、......、
(m/z)n_「(m/z)n的m/z范围,其中(m/z) i对应于最低的m/z比,而(m/z) n对应于最高的m/z比。在一个典型的实施方式中，所述m/z范围以重叠、步进方式改变。例如,第一个m/z范围(m/z)「(m/z) 2 可以是 100-200,第_■个 m/z 范围(m/z) 3-(m/z) 4 可以是 104-204,第二个m/z范围(m/z)5-(m/z)6可以是108-208,等等。根据实验,每个m/z范围不需要恒定,且连续的m/z范围间的重叠的量(以m/z为单位)不需要恒定。例如，第一个m/z范围(m/z)「(m/z)2 可以是 100-200,第二个 m/z 范围(m/z) 3-(m/z) 4 可以是 104-224,第三个 m/z 范围(m/z) 5- (m/z) 6可以是134-224，等等。根据实验，连续的m/z范围不需要以重叠的方式递进。例如，第一个 m/z 范围(m/z) f (m/z) 2 可以是 100-200,第二个 m/z 范围(m/z) 3-(m/z) 4可以是201-301,第二个m/z范围(m/z) 5-(m/z)6可以是302-402,等等。在所有这样的情况中，在第一种操作模式情况下，定义了限定m/z范围的每次迭代的隔离窗口的宽度可以是几十到几百数量级上，即，给定的选定m/z范围可从10到几百。在第一种操作模式情况下，隔离窗口的宽度将取决于已知的待分析离子或疑似包含在待分析样品(例如，轻离子对重离子)中的组合物和总m/z范围，以便最小化或消除在TOF MS 114中离子团间的重叠。在刚描述的各种m/z范围的实施例中，每个连续的m/z范围都比前一个m/z范围高。或者，可以改变所述m/z范围，以使每个连续的m/z范围都比前一个m/z范围低。更一般地，可改变所述m/z范围，以使每个连续的m/z范围是与前一个m/z范围不同的m/z范围。改变m/z范围的最适当方式可取决于要实施的具休实验。在所有不同的质量隔离的上述实施例中，离子团在通过滤质112传输后保留其基于頂的分离，但现在也根据不同的m/z范围被质量过滤。因此，离子团的迁移率最高的离子(那些在頂分离的离子团前部分)先到达滤质器112，并被第一个(m/zh-On/zh的m/z范围的截断限制过滤。迁移率最高的及时被连续的较低迁移率的离子(被连续的中间m/z范围的截断限制过滤)紧随。离子团的迁移率最低的离子(那些在IM分离离子团后面的)最后到达滤质器112，并被具体时刻是滤质器112所应用的m/z范围的截断限制过滤。根据实验，迁移率最低的离子可通过编 程滤质器应用的(m/z)M-(HiZiz)n的最后m/z范围的截断限制过滤。由于经頂分离并质量过滤的离子团从滤质器112被传输进离子脉冲发生器134中，离子脉冲发生器顺次从到达离子脉冲发生器的离子团中提取离子，从而顺次加速“新”离子团进入飞行管138中。如在第一种操作模式中的情况下，提取或脉冲速率(或频率)是多重复用的提取率。当每个被提取的离子团穿过飞行管138时，离子团按照不同的速度，变得空间上和时间上分散。当离子到达检测器142时，检测器142计数离子并产生从中可生成TOF谱和最终质谱的离子检测信号。如在第一种操作模式中的情况下，应用于离子团的质量过滤所施加的限制随后限制被提取离子的分散或扩散，以使少量或没有重叠在飞行管中发生。也就是说，重叠如上面所述“被最小化”。如下面提到的，这样能够使TOF MS 114被多重复用，因而增加灵敏度，并且显著简化数据采集以便于消除TOF谱去卷积的需要。根据第二种操作模式应用多种质量过滤的影响结构图5A和5B在下面进行说明。图5A是一个可能从单注射入頂漂移管122且无多重复用TOF提取采集的粗略二维(2D)谱的实施例。X轴代表离子穿过IM漂移管122的漂移时间，y轴代表离子穿过飞行管138的飞行时间。图5中单IM带504代表单离子团注射入IM漂移管122。出于本讨论的目的，时间……、TN可看作对应于离子团的离子从頂漂移管122进入滤质器112的洗脱时间。时间……、TN也可投影作沿TOF时间尺度薄的竖带，包括在时间Ttl的带530和在时间Tn的带534。在时间Ttl,设定滤质器112以传输在(m/z) ^1-(m/z) %第一个m/z范围的离子。在随后的时间TpTyTy……，设定滤质器112以传输在连续的更高m/z范围的离子，导致在时间TN，设定滤质器112以传输在(m/z) n-(m/z) 12第一个m/z范围的离子。在任何给定的时间T，编程滤质器以传输相应于在IM带504中适当位置离子的m/z范围。在滤质器112的设置中逐步的改变足够频繁，以使m/z窗口(迭代m/z范围)紧跟IM带504的形状和方向，当其通过M-TOF MS系统100时。此过程部分地描绘于图5A中，在区域 512(m/z)Q1-(m/z)Q2 的 m/z 范围与时间 Ttl)相交,在区域 516 (m/z) n-(m/z) 12 的 m/z 范围与时间Tn相交。区域512和区域516都落在頂带504内。一旦预选了 m/z范围，确定最大的多重复用频率以允许操作者避免(或至少最小化)在飞行管138中连续离子团间重叠。或者，可选择更窄的m/z范围以允许操作者在更高的多重复用频率下操作。这种方法将导致甚至更高的检测效率，但只是对于到达进入脉冲发生器区域的离子的亚群来说。图5B是一个当多重复用TOF提取是可能从单注射入頂漂移管采集的粗略的二维(2D)谱图。由于多重复用的提取率，单IM带504代表的数据被沿垂直维度(T0F的时间尺度)方向多次复制，从而数据填充在比图5A中示出的更大程度地2D空间内。例如，图5B示出五份IM带504的拷贝，代表六个TOF提取。因为从每部分被洗脱的离子团(每份粗略地对应于洗脱时间……、TN)进行多个TOF提取，所以数据是从每个时刻可用的整个2D空间中收集的。例如，在时间Ttl，数据不仅从单个区域512收集，而且从整个竖带530的其他区域收集。换种方式说，在时间Ttl，从第一个TOF提取中采集的数据可对应于区域512，从下一个TOF提取(发生在第一个TOF提取后的非常短的时间)中采集的数据可对应于直接在区域512上的竖带530区域，依此类推。随后，对离子团的剩余部分(即，剩余的洗脱
时间TpTyTy......、TN)重复多次TOF提取。在这种方式中，从通过多重复用TOF提取可
用的整个2D空间的离子团采集数据。当发生这个过程时，所述m/z范围以结合图5A上面描述的梯度的方式变化。以这种方式，可采集所有注射的离子团的离子，且灵敏度不只是在一个限制的m/z范围而且在感兴趣样品的整个频谱内提高。此外，可运用质量过滤以从质谱中消除非分析性背景离子(例如可能由污染物或溶剂介质产生)。所述背景离子在2D空间中典型地具有更广泛的分布且它们的分布不遵循頂带。对于额外的离子团，可以以每次一个离子团把每个离子团注射入頂漂移管122中，重复实行第二种操作模式的方法。
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图6是一个在本文中描述的方法的实施中运用的混合M-TOF MS系统200的另一个实施例的示意图，包括上面描述的质量过滤模块。在这个实施方式中，所述滤质器112位于TOF MS 114的飞行管138中，而不是在頂漂移管122和TOF MS 114之间。滤质器112可具有任意适当的配置，例如上面通过结合图1的实施例所描述的。当滤质器112如图6所示放置时，Bradbury-Nielsen门或类似的离子光学设备目前考虑当作更典型的实施方式。Bradury-Nielsen门(类似设备)典型地包括一组平行线(或排列成网格的阵列线)位于与离子飞行(离子飞行路径150)正交的平面中。正如本领域中技术人员所理解，脉冲的高频电压以180度相位差应用于交替线。所述脉冲的电压以定时使用，以使当门“开”时，只有在一定时间内通过导线的在选定的m/z范围内的离子才能够继续沿离子飞行路径。当门“关”时，在选定m/z范围外的离子在不同时间段通过导线，以使离子偏转远离离子飞行路径，正如604中实施例所描述的。图7说明当配置作为Bradbury-Nielsen门或类似的离子光学设备时,应用于离子发生器134的TOF电压㈧和应用于滤质器112的偏转电压⑶的典型时序序列。在这个实施方式中，所述应用于滤质器112的偏转元素的电压通常是“高的”，且所有离子都被偏转，因此都没有到达检测器142。正如与本文中描述的方法结合的、运用离子光学设备作为滤质器112的另一个实施例，可提供一组平行偏转板，当适当的电势差应用于它们间时平行偏转板能偏转离子。更一般地，所述离子光学设备可包括能为了只在指定的时间间隔内防止离子传输而被配置的任何电极几何形状。在操作中，頂分离的离子团未经质量过滤被传输进入TOF MS 114的离子脉冲发生器134中。相反，在离子团被离子脉冲发生器134提取进入飞行管138后以及当离子开始变得分散时，离子团被质量过滤，这可以在图6和图7中证明。在这个实施方式中，所述滤质器位于离子脉冲发生器134后的位置，从一个被提取离子团的离子足够分散以便质量过滤，但分散尚不足以重叠来自其他离子团的离子。如结合图1的上述实施例方式的情况中，离子的质量过滤限制了它们的分散或扩散，使在相继的离子团间少量或没有重叠发生在飞行管138中，又大大简化了数据采集和分析。在图6和图7中刚描述和说明的实施方式可运用于实行第一种操作方式或第二种操作方式。当滤质器112正好位于如图6中离子脉冲发生器134的“下游”时，在图3A和3B (第一种操作模式)中示出的时间Ttl可被看作是对应提取后的小段时间，此时被提取离子团的离子刚开始变得分离并遇到位于飞行器138的滤质器112。或者，当实行图5A和5B中描绘的第二种操作模式时，图6中示出的TOF定位的滤质器112可按照上述任意逐步质量过滤方案被编程为随时间的各种范围的离子质量隔离。示例性实施例根据本文公开的主题示例性实施例提供但不限于，以下:1.一种从离子采集光谱数据的方法，所述方法包括:以多重复用的注射速率，依次注射多个离子团进入离子迁移(IM)漂移管，以使至少两个被注射离子团在IM漂移管中同时存在；当离子漂移过IM漂移管时根据IM在每个被注射离子团中分离离子，以从相应被注射离子团产生多个頂分离的离子团；传输頂分离的离子团进入滤质器，以产生多个质量过滤的离子团，每个质量过滤的离子团包含与其他质量过滤离子团的离子相同的选定m/z范围；传输质量过滤离子团进入飞行时间(TOF)质谱仪的脉冲发生器中；从脉冲发生器中顺次提取多个离子团进入TOF质谱仪的飞行管，以从质量过滤的离子团产生多个被提取离子团，其中提取以多重复用的提取率进行以使多于一个被提取离子从相同的质量过滤的离子团中产生，且只少两个被提取离子团在飞行管中同时存在；当离子漂移过飞行管时根据TOF在每个被提取中分离离子，以在飞行管从相应被提取离子团中产生多个TOF分离的离子；并且当离子到达TOF质谱仪的检测器时，检测TOF分离的离子团的离子。2.一种从离子采集光谱数据的方法，所述方法包括:以多重复用的注射率顺次注射多个离子团进入离子迁移率(IM)漂移管，以使至少两个被注射离子团在IM漂移管中同时存在；当离子漂移过IM漂移管时，根据IM在每个被注射离子团中分离离子，以从相应被注射离子团中产生多个頂分离的离子团。传输M分离的离子团进入飞行时间(TOF)质谱仪的脉冲发生器中。从脉冲发生器中顺次提取多个离子团进入TOF质谱仪的飞行管中，以从IM分离的中产生多个被提取的离子团，其中提取以多重复用的提取速率进行，以使多于一个被提取离子从相同的IM分离的离子团中产生，且至少两个被提取离子在飞行管中同时存在；
当离子漂移过飞行管时根据TOF在每个被提取离子团中分离离子，以在飞行管中从相应被提取离子团产生多个TOF分离的离子团；当在每个被提取离子团中分离离子时，传输被提取离子团进入滤质器以产生多个质量过滤的离子团时，每个质量过滤的离子团包含与其他质量过滤的离子团相同的选定m/z范围的离子；而且当离子到达TOF质谱仪的检测器时，检测质量过滤离子团的离子。3.一种从离子采集光谱数据的方法，所述方法包括:注射离子团进入离子迁移率(IM)漂移管；当离子漂移过IM漂移管时，根据IM在被注射离子团中分离离子，以在IM漂移管中产生IM分离的离子团；传输頂分离的离子团进入滤质器；当传输IM分离的离子团进入滤质器时，隔离第一m/z范围的第一部分离子并传输第一部分离子进入飞行时间(TOF)质谱仪的脉冲发生器；当传输第一部分离子进入脉冲发生器时，以多重复用的提取速率从脉冲发生器中顺次提取多个第一部分离子的离子团进入TOF质谱仪的飞行管中，以使第一部分离子的至少两个被提取离子团在飞行管中同时存在；当传输IM分离的离子团进入滤质器时并隔离第一部分离子后，隔离比第一m/z范围更高的第二 m/z范围的第二部分离子，并传输第二部分离子进入脉冲发生器；当传输第二部分离子进入脉冲发生器时，以多重复用的提取速率顺次提取第二部分离子的多个离子团进入飞行管，以使至少两个第二部分离子的被提取离子团在飞行管中同时存在；当离子漂移过飞行管时，根据TOF在第一部分离子的每个被提取离子和第二部分离子的每个被提取离子中，以在飞行管中从相应被提取离子团产生多个TOF分离的离子团；并且当离子到达TOF质谱仪的检测器时，检测TOF分离的离子团的离子。4.一种从离子采集光谱数据的方法，所述方法包括:注射离子团进入离子迁移率(IM)漂移管；当离子漂移过IM漂移管时，根据IM在被注射离子团中分离离子，以在IM漂移管中产生IM分离的离子团；传输IM分离的离子团进入飞行时间(TOF)质谱仪的脉冲发生器；当传输第一部分离子进入脉冲发生器时，以多重复用的提取速率从脉冲发生器中提取多个第一部分离子的离子团进入TOF质谱仪的飞行管中，以使至少两个被提取离子团在飞行管中同时存在；隔离第一 m/z范围的第一部分离子，以产生第一部分离子的多个被提取离子团；在隔离第一部分离子后，隔离比第一 m/z范围更高的第二 m/z范围的第二部分离子，以产生第二部分离子的多个被提取离子团；当离子漂移过飞行管时，根据TOF在第一部分离子的每个被提取离子团和第二部分离子的每个被提取离子团中分离离子，以从相应被提取离子团中产生多个TOF分离的离子团；并且
当离子到达TOF质谱仪的检测器时，检测TOF分离的离子团的离子。5.一种M-TOF MS系统，其被配置成用于执行任意一个前面实施方式的方法。6.一种计算机可读的存储介质，其包含进行任意一个前面实施方式的方法的指令。7.一种M-TOF MS系统，其包含实施方式6中计算机可读的存储介质。8.一种M-TOF MS系统，其包含:一种頂漂移管:TOF MS，其包含TOF飞行管(其被放置以接收从頂漂移管洗脱的离子)、脉冲发生器、检测器和定义离子在脉冲发生器和检测器间飞行路径的无电场迁移区域；和为选择在可调的m/z范围内传输的离子而配置的滤质器，其中所述滤质器位于IM漂移管和TOF飞行管之间，或位于脉冲发生器的TOF飞行管下游。9.一种从离子采集光谱数据的方法，所述方法包含:以多重复用注射率连续注射多个离子团进入离子迁移率(IM)漂移管，以使至少两个离子团在IM漂移管中同时存在；当离子漂移过IM漂移管时，根据IM在每个离子团中分离离子；传输离子团进入飞行时间(TOF)质谱仪的脉冲发生器；从脉冲发生器连续提取多个新离子团进入TOF质谱仪的飞行管，其中提取是以多重复用提取率进行的，以使多于一个被提取离子团产生自传输进入脉冲发生器的同一个离子团，且至少两个离子团在飞行管中同时存在；当离子漂移过飞行管时，根据TOF在每个被提取离子团中分离离子；当离子从飞行管到达检测器时检测离子；并且在检测离子前，只选择在特定m/z范围的离子，其中飞行管中的每个离子团包含与其他离子团的离子相同的选定m/z范围的离子，且在飞行管中相继离子团间的重叠最小化。10.如实施方式9的所述方法，其中特定m/z范围具有从十至几百的宽度。11.一种从离子采集光谱数据的方法，所述方法包含:以多重复用注射速率连续注射多个离子团进入离子迁移率(IM)漂移管，以使至少两个离子团在IM漂移管中同时存在；当离子漂移过IM漂移管时，根据IM在每个离子团中分离离子；传输离子团进入飞行时间(TOF)质谱仪的脉冲发生器中；从脉冲发生器中连续提取多个新离子团进入TOF质谱仪的飞行管，其中提取是以多重复用提取速率进行，以使多于一个被提取离子团产生于被传输进入脉冲发生器的同一个离子团，且至少两个被提取离子团在飞行管中同时存在；当离子漂移过飞行管时，根据TOF在每个被提取离子团中分离离子；当离子从飞行管到达检测器时检测离子；并且在检测离子前，只选择在特定m/z范围的离子，其中飞行管中的每个离子团包含与其他离子团的离子相同的选定m/z范围的离子，且特定m/z范围具有从十至几百的宽度。12.一种从离子采集光谱数据的方法，所述方法包含:注射离子团进入离子迁移率(IM)漂移管；
当离子漂移过IM漂移管时，根据IM在被注射离子团中分离离子；传输所述离子团进入飞行时间(TOF)质谱仪的脉冲发生器；从脉冲发生器中连续提取多个新离子团进入TOF质谱仪的飞行管，其中提取是以多重复用提取速率进行，以使多于一个被提取离子团产生于被传输进入脉冲发生器的同一个离子团，且至少两个被提取离子团在飞行管中同时存在；当离子漂移过飞行管时，根据TOF在每个被提取离子团中分离离子；当离子从飞行管到达检测器时检测离子；并且在检测离子前，选择连续m/z范围内的离子，其中每个连续m/z范围比前一个m/z范围是不同的m/z范围，且每个m/z范围具有选择的宽度以最小化在飞行管中连续离子团
间的重叠。13.如实施方式12的方法，其中每个所述连续m/z范围具有从几十至几百的宽度；14.如实施方式12或13的方法，其中至少一个m/z范围与前一个m/z范围至少部
分重叠。15.如任意实施方式9-14的方法，其包含不需要TOF分离的离子团的去卷积化就产生所检测离子的质谱图。16.如任意实施方式9-15的方法，其中至少两个相邻頂分离的离子团在頂漂移管中至少部分重叠，且进一步包含产生所检测离子的质谱图，其中产生质谱图包含頂分离的离子团的去卷积。17.如任意实施方式9-16的方法，其中选择所述离子包括，根据IM在每个离子团中分离离子后，传输离子团通过滤质器，且其中传输进入脉冲发生器的离子团是质量过滤的离子团。18.如任意实施方式9-16的方法，其中选择所述离子包括，从脉冲发生器提取离子团后，传输离子团通过位于漂移管中的滤质器。19.如任意实施方式9-18的方法，其中选择所述离子包括，传输离子团通过选自由多极滤质器、离子光学设备和Bradbury-Nielsen门组成的组的滤质器。20.如任意实施方式12-19的方法，其包含，检测离子后，对一个或多个额外离子团重复权利要求9的步骤，以使离子团注射入漂移管。21.如任意实施方式12-20的方法，其中每个连续的m/z范围是比前面m/z范围更高的m/z范围。22.如任意实施方式12-20的方法，其中每个连续的m/z范围是比前面m/z范围更低的m/z范围。23.离子迁移率飞行时间质谱仪系统，其包括与頂漂移管、滤质器和TOF质谱仪通信的系统控制器，并被设置用来实行任意实施方式9-22。可以理解，在本文中描述的一个或多个处理、子处理和处理步骤可通过硬件、固件、软件或上述两个或更多组合在一个或多个电子的或数控设备上运行。所述软件可驻留在合适的电子处理部件或系统(例如，图1和图6中示意性描绘的系统控制器118)中的软件存储器(未示出)中。软件存储器可包括用于实施逻辑功能(即，“逻辑”可被实施于数字形式例如数字电路或源代码或类似形式例如类似源例如类似电、声或视频的信号)的可执行指令的有序列表。所述指令可在处理模块中执行，所述处理模块包括，例如，一个或多个微处理器、通过处理器、处理器组合、数字信号处理器(DSPs)或专用集成电路。此外，示意图描述了不受限于功能的结构或物理布局的具有物理的(硬件和/或软件)实施的功能的逻辑划分。本文中所描述的系统的实施例可以各种设置实施，在单硬件/软件单元或独立的硬件/软件单元中以硬件/软件组件进行操作。所述可执行指令可作为在本文中存储指令的计算机程序产品实施，当被电子系统(例如，图1中系统控制器118)的处理模块执行时所述计算机程序产品指导电子系统来执行指令。所述计算机程序产品可选择性地体现在任何非临时性的计算机可读存储介质，所述计算机可读介质通过或连接指令执行系统、装置或设备使用，所述指令执行系统、装置或设备例如基于电子计算机的系统、包含处理器的系统或其他可从指令执行系统、装置或设备中选择性提取指令并执行指令的其他系统。在本公开的上下文中，计算机可读存储介质是可通过或连接指令执行系统、装置或设备使用的存储程序的任何非临时方式。所述非临时性计算机可读存储介质可选择性地为例如电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体的系统、装置或设备。非临时性计算机可读媒介的更具体的实施例的非穷尽列表包括:具有一个或多个导线(电子的)的电连接；便携式计算机软盘(磁的)；随机存取存储器(电子的)；只读存储器(电子的)；可擦除可编程只读存储器，例如，闪存(电子的)；光盘存储器，例如，⑶-ROM、⑶-R、⑶-RW(光学的);和数字多功能光盘存储器，即，DVD(光学的)。请注意，所述非临时性计算机可读存储介质甚至可以是纸或另一种合适介质，例如通过如纸或其他介质的光学扫描能够电捕捉程序，然后编译、解释或其他如果需要的话以合适的方式处理，然后存储在计算机存储器或计算机内存中。还 应当理解的是，术语“以信号通信”在本文中使用时是指两个或多个系统、设备、组件、模块或子模块能够通过传输于一些类型的信号路径的信号彼此通信。所述信号可以是可通信信息的通信、电源、数据或能量信号或沿第一部分与第二部分系统、设备、组件、模块或子模块间信号路径的从第一部分系统、设备、组件、模块或子模块到第一部分系统、设备、组件、模块或子模块的能量。所述信号路径可包括物理的、电的、磁的、电磁的、电化学的、光学的、有线的或无线的连接。所述信号路径也可包括在第一部分与第二部分系统、设备、组件、模块或子模块间的额外的系统、设备、组件、模块或子模块。更一般地，术语例如“通信”或“与……通信”(例如第一部分组件与第二部分组件“通信”或“保持通信”)在本文中使用时指两个或多个组件或元素间的结构的、功能的、机械的、电子的、信号的、光的、磁的、电磁的、离子的或流体的关系。因此，所述一个组件与第二个组件通信的事实并不打算排除下述可能性，所述可能性是额外的组件可存在于第一组件与第二个组件两者之间，和/或与第一组件与第二个组件操作性相连或参与。将可以理解，可在不脱离本发明的范围的情况下改变本发明的各种方而或细节。
权利要求
1.一种从离子采集光谱数据的方法，所述方法包括: 注射离子团到离子迁移率(IM)漂移管(122)中； 当离子漂移通过頂漂移管时，根据頂在所述离子团中分离离子； 传输所述离子团进入飞行时间(TOF)质谱仪(114)的脉冲发生器(134)； 从脉冲发生器中顺次提取多个新离子团到所述TOF质谱仪的飞行管(138)中，其中提取是以使用多重复用提取速率进行，使得由传输进脉冲发生器的同一个离子团产生多于一个被提取离子团，且至少两个被提取离子团在飞行管中同时存在； 当所述离子漂移通过飞行管时，根据TOF在每个被提取离子团中分离离子； 当离子到达TOF质谱仪的检测器(142)时，检测所述TOF分离的离子团的离子；且 在检测所述离子前，选择m/z范围的离子使在飞行管中相继的离子团间的重叠最小化。
2.如权利要求1所述的方法，其中: 注射离子团包含以多重复用注射速率顺次注射多个离子团进入所述頂漂移管，使至少两个离子团同时存在于所述IM漂移管中；且 在检测所述离子前，选择m/z范围的离子包含选择只在特定m/z范围的离子，其中在所述飞行管中的每个离子团包含与其他离子团的离子同样的选定的m/z范围的离子。
3.如权利要求1所述的方法，其中在检测所述离子前，选择m/z范围的离子包含以连续的m/z范围选择离子,其中每个连续的m/z范围与前一个的m/z范围不同,且每个m/z范围具有选定的宽度以使在所述飞行管中相继的离子团间的重叠最小化。
4.如任意权利要求1-3中任意一项所述的方法,其中所述特定的m/z范围或连续的m/z范围每一个具有从几十至几百范围的宽度。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中选择所述离子包括在每个离子团中根据IM分离离子后，传输所述离子团穿过滤质器(112)，且其中传输进脉冲发生器的离子团是质量过滤后的离子团。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中选择所述离子包括从脉冲发生器中提取所述离子团后，传输所述离子团穿过位于漂移管中的滤质器(112)。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中选择所述离子包含传输所述离子团穿过滤质器(112),所述滤质器选自由多极滤质器、离子光学设备和Bradbury-Nielsen门组成的组。
8.如权利要求3所述的方法，其包括，检测所述离子后，对一个或多个待注射入所述漂移管的额外离子团，重复如权利要求9所述的步骤。
9.如权利要求3所述的方法,其中每个连续的m/z范围是比前一个m/z范围更高的m/z范围，或是比前面m/z范围更低的m/z范围。
10.一种离子迁移率飞行时间质谱仪系统(100)，其包含与IM漂移管(122)通讯的系统控制器(118)、滤质器(112)和TOF质谱仪(114)，并被配置成进行如权利要求1_9中任意一项所述的方法。
全文摘要
本发明公开了离子迁移率飞行时间质谱的数据采集模式。具体地，本发明涉及实施漂移型离子迁移率(IM)分离和飞行时间质谱(TOF MS)的组合来从待分析物离子采集光谱数据的方法、装置和系统。这两种分离技术在应用宽窗口离子分离的质量过滤时前后进行。一种操作模式需要运用滤质器来限制离子团成为选定的m/z范围内的离子，所述m/z范围在整个数据采集过程中保持不变。另一种模式需要运用所述滤质器来限制离子团到在整个数据采集过程中变化的m/z范围。
文档编号H01J49/00GK103175888SQ201210480308
公开日2013年6月26日 申请日期2012年11月22日 优先权日2011年12月22日
发明者迈克尔·尤加戊 申请人:安捷伦科技有限公司