高质量离子（例如，呈现大于2000的m/z或 大于2000amu的质量的带电残留物）两者。剩余离子（例如，呈现在约200Da到约2000Da 的范围中的m/z的离子）可由微分迀移谱仪110传输到下游质量分析器元件150、150a，用 于进一步分析或检测（如所属领域已知）。
[0094] 如以上所指出，在样本及溶剂的电喷雾电离期间所产生的物质对质谱仪离子路径 造成的污染是主要问题。需要昂贵且耗时的清洁程序来缓解此问题。已进行广泛的努力 来开发装置以最小化或消除此问题。迄今为止，此领域已侧重于使用定位在质谱仪的真空 系统中的暗调光圈（shadowstop)或离子导引件中的弯曲部以过滤被认为是导致来自离子 束的污染的原因的中性成分。中性粒子遵循通过弯曲场的直线轨迹，而离子及带电粒子遵 循所述场。如果中性粒子是污染物的主要来源，那么弯曲离子导引件或暗调光圈将消除所 述中性粒子且防止其更深入所述真空系统，所述中性粒子在所述真空系统中可造成更多损 坏。然而，如果污染物的主要来源是来自电喷雾溶剂的带电粒子及高离子电流，那么此方法 将不起作用，因为带电污染物将遵循弯曲场且围绕任何暗调光圈而行进。
[0095] 此外，本教示基于以下发现：高传输低分辨率离子迀移装置可过滤高质量离子或 带电碎肩，以使质谱仪的真空系统在较长一段时间保持清洁。所述装置配置考虑离子通过 所述离子迀移谱仪的停留时间、所述离子迀移谱仪的电极之间的间隙高度、及施加到所述 离子迀移谱仪的最大分离电压，其中离子通过所述离子迀移谱仪的停留时间对所述离子迀 移谱仪的电极之间的间隙高度与最大分离电压之积的比小于0.002。在各种方面，离子通过 所述离子迀移谱仪的停留时间对所述离子迀移谱仪的电极之间的间隙高度与施加到所述 离子迀移谱仪的电极上的最大分离电压之积的比小于0.0015。常规的现有技术离子迀移装 置已被配置成以牺牲离子的传输及灵敏度为代价来实现高选择性从而最大化分离能力，其 不同于本发明申请者的对于低分辨率离子迀移装置的与正常预期相反的教示，所述低分辨 率离子迀移装置经设计以在真空系统之前过滤带电粒子，同时实现离子的高传输。
[0096] 在各种方面，离子的停留时间可小于100ms。在各种方面，所述间隙高度可在0. 02 与5毫米之间。在各种方面，所述SV包括施加到电极的RF信号，且包含由施加到所述电极 的DC信号组成的CoV，且其中所述RF及DC信号经配置以产生接近所述离子迀移谱仪的所 述输入端的边缘场，其可有效导致具有经选择的质量的所述离子遵循离轴轨迹以与接近所 述输入端的所述电极碰撞。在各种方面，所述方法及系统进一步包括选择通过所述离子迀 移谱仪的离子的穿越时间以促进所关注的分析物穿越所述离子迀移谱仪。在各种方面，所 述穿越时间可经选择以为广泛质量范围的离子提供大于50%的传输效率。在各种方面，所 述离子迀移谱仪包括微分迀移谱仪或FAMS系统。
[0097] 进行实验以确定质谱仪污染物的主要来源是来自中性粒子还是带电物质，结果展 示在图9a到c中。所述实验在商用电喷雾质谱仪上在安装及移除DMS单元两种情况下进 行，所述电喷雾质谱仪具有图5中所描绘的大气接口。所述接口配备有逆向气流，其目的是 将中性粒子吹离大气入口孔隙，同时离子及带电粒子遵循电场且逆着帘幕气体流而行进。 使用普通商用生物缓冲溶液（称作汉克缓冲液（Hank'sbuffer))来进行加速污染测试。在 正常操作条件下注入水性汉克缓冲溶液，同时将高电压施加到气动雾化电喷雾发射器以对 液滴充电，同时帘幕气体始终以充分的速度开启从而消除中性粒子。如图9a中所展示，当 离子源正常操作，接通喷雾器电压时，在15个小时之后，大气孔隙被来自样本的材料堵塞。 针对已穿透帘幕气体的材料，其必须被充电。
[0098] 除了安装根据本发明的教示的DMS单元之外，在其它条件相同的情况下重复实 验。如在图9b中可见，在24小时之后，大气孔隙无任何可见污染物。所有带电碎肩在所述 单元的入口处被偏转且最重要的是在进入所述质谱仪的真空系统之前被偏转（在真空系 统中可发生严重损坏）。如在第一种情况中，帘幕气体以充分水平开启以消除中性材料。
[0099] 为确保帘幕气体偏转可由于喷洒汉克缓冲液而产生的中性材料，进行第三个实 验，结果展示在图9c中。DMS单元被移除，且本次使用的相同样本，仅通过气动雾化器喷洒； 切断施加到电喷雾发射器的高电压。在此条件下，样本未经充电，但产生丰富的中性液滴及 不带电粒子。在大气孔隙上未观察到碎肩的积累，从而证明帘幕气体有效地消除所有中性 材料，且质量分析器污染物的来源是来自带电粒子及离子。
[0100] 图10中展示来自质谱仪进口及真空内部的关键透镜元件的照片，其进一步证实 根据本发明申请者的教示的DMS作为带电碎肩过滤器的有效性。在如图10a所展示的9a 中的试验之后，观察到真空系统内部的关键透镜被污染，且在如图l〇b所展示的9b中的条 件下，观察真空系统内部的关键透镜无任何碎肩。
[0101] 由电喷雾过程产生的带电材料可呈两种形式。其可呈带电分子（离子）的形式； 其绝大部分是电喷雾溶剂。可易于在质谱中看到来自溶剂离子的极其丰富且极强的离子电 流。所述离子电流可能是真空系统内部的关键透镜上的离子斑点的来源。但是，溶剂离子 是挥发性的且无法想象其能累积碎肩到图9a中所展示的程度，图9a中所展示的真空系统 几乎被堵死。累积的带电碎肩也可来自样本中溶解的物质。
[0102] 在本实验之后，发明者们已发现先前未知的物理实体的存在，其呈具有超越质谱 仪的质量范围的极高质荷比的物质的形式。我们已使用专门针对此目的开发的用于串联质 谱仪的新颖扫描模式来表征所述物理实体的性质。这些物质是普遍存在的且为电喷雾电离 的固有副产品。所有迹象表明其为质谱仪分析器污染物的主要来源。正是这些物质结合由 低质量溶剂离子的电喷雾所产生的极高离子电流可导致定位在质谱仪的真空系统中的离 子路径中的关键组件的结垢，引起质量过滤器及聚焦透镜的电场扭曲从而导致性能降低。 在涉及质谱分析科学的当前技术状态中，对这些物质及其对分析器污染的影响的理解既非 已知也非显而易见的。
[0103] 以下描述我们为证明这些高质量带电粒子的存在而开发的扫描模式，且所述扫描 模式被称作"星状扫描（Asteroidscan)"。其不具有分析用途，仅作为观察这些材料并为其 定量的手段。所述星状扫描可在三重四极质谱仪上实现。所有样本将产生星，但电喷雾溶 剂中的有机及无机溶质越多，就产生越多的星。通过添加标准参考化合物（例如，利血平， 其在电离过程期间陷于所述星中）到所述溶剂可跟踪所述星。样本被注入离子源。通过降 低质量分辨DC电压斜坡。四极1质量过滤器经设置以在m/z1250处开始分辨。在这些条 件下，低于m/z1000的离子不能通过Q1，但高于m/z1000的所有离子及带电粒子可通过 Q1。将碰撞气体放入碰撞单元中，且将碰撞能量初始设置为0伏。当四极3被扫描时，所得 质谱不展示任何质量的离子。当碰撞能量升高到150eV时，来自种子化合物的离子开始出 现在Q3谱中，且随着其从高质量带电粒子中释放而强度增加。
[0104] 图1提供实例。图la为在后续星状扫描期间用作参考来识别来自利血平的分子离 子及碎片离子的利血平的标准产物离子扫描。利血平通常在47eV碰撞能量时变成碎片。当 在星状扫描期间将碰撞能量设置为0时，不能观察到离子（包含在m/z609的分子离子）。 如参见图lb，在50eV时，在m/z609的来自利血平的分子离子从星释放且出现在Q3谱中。 其未变成碎片（如在47eV时的常规产物离子扫描中所发生的），这是因为大部分振动能量 由高质量带电粒子的其它成分吸收。在图lc中，在100eV时，观察到利血平的产物离子碎 片连同许多其它不明身份的离子。所述不明身份的离子来自所述星或带电粒子的其它未知 组份。
[0105]图11展示：在所述星中捕获的材料的量可为显著的，且其由根据本发明申请者的 教示的DMS场过滤。在此情形中，Q3经设置以仅监测来自利血平的离子而不监测其它。在 5eV碰撞能量时，实质上未观察到信号，且在70eV时，看到若干数量级的信号上升。DMS单 元被安装，但SV及CoV均被切断，因此无过滤发生。当CoV被接通到100V时，所述星被移 除，且在所述电压再次切断时，所述星又出现。当SV被设置为4000V时，观察到类似的过滤 作用。此数据验证了图9及10中的照相观测。
[0106]对这些高质量带电粒子的存在及其在分析器污染中的作用的理解为新知识。其提 供基于DMS装置的新应用的机会，所述新应用将需要与优化当前一代DMS迀移单元的性能 规格大相径庭的与当前状态大为不同的设计特性。理想污染物过滤器将首先在带电粒子进 入真空系统之前将其移除，这基本上就是当前DMS单元所做的。但其也将具有限制其分离 能力、使其仅移除高质量带电粒子及低质量溶剂离子的宽带通特性。这将意味着所述设计 将力图实现极低分辨率及峰值容量而非高分辨率及峰值容量。鉴于此装置的主要应用是离 子传输最大化，同量异位素的分离将不再与此装置的设计有任何相关性，然而在现有技术 中，此质量因数（即，离子传输）次于分辨率及峰值容量。
[0107]为实现最大化离子传输效率同时保持足够的分辨率及峰值容量以充当宽带通污 染物过滤器的目标，考虑三个关键设计要素的关系。这些要素为离子飞行时间、单元间隙高 度及最大分离电压。以下是描述每一者对图5中所描述的基本DMS的三个性能特性的影响 的数据。这些质量因数呈现的相对趋势将推广到任何特定设计，且因此不限于任何特定设 计。此外，当前所描述的商用及非商用DMS及FA頂S分析器的设计规格将被描述，且与我们 针对理想污染物过滤器提出优化值相比较。
[0108]图12中考虑间隙高度。针对固定停留时间，离子传输趋于在分辨率及峰值容量的 相反方向上。从图形中将看出理想污染物过滤器将具有可能的最大间隙高度以最大化传 输，所有其它要素与对于参考图3及5所描述的此特定单元产生性能数据时的一样。然而， 如先前所阐述，每一性能特性的优化需要若干重要设计要素的平衡。在图形上叠加的圆圈 是在一般文献中已描述的各种商用及非商用DMS及FA頂S装置的间隙高度，以及经优化作 为污染物过滤器的两个版本的单元的间隙高度。y轴上的性能趋势大体上适用于全部，但其 在X轴上的位置随着间隙高度改变而对于每一个别系统变化。间隙高度可跨越大范围，当 前一代高分辨率装置与提出的污染物过滤器区别不大。A=污染物过滤器1。B=污染物过 滤器2。C=商用DMS-MS系统。D.商用微机械加工DMS-MS系统。E.商用圆柱形FAIMS-MS 系统。F.非商用DMS-MS系统。G.非商用DMS-MS系统。H.商用圆柱形FA頂S-MS系统。
[0109] 图13中考虑分离电压（SV)。一起追踪离子传输、分辨率及峰值容量。从图形中 将看出，由于高传输将导致针对宽带通装置不希望的高分辨率及峰值容量，因此不能够设 计出理想污染物过滤器。其它两个设计要素的平衡可抵消此影响。在图形上叠加的圆圈是 各种商用及非商用DMS及FAMS装置的分离电压以及经优化作为污染物过滤器的两个版本 的单元的分离电压。y轴上的性能趋势大体上适用于全部，但其在X轴上的位置随SV改变 而对于每一个别系统变化。分离电压值可跨越大范围，当前一代高分辨率装置与提出的污 染物过滤器区别不大。A=污染物过滤器1。B=污染物过滤器2。C=商用DMS-MS系统。 D.商用微机械加工DMS-MS系统。E.商用圆柱形FA頂S-MS系统。F.非商用DMS-MS系统。 G.非商用DMS-MS系统。H.商用圆柱形FA頂S