带电粒子分析仪以及带电粒子分离方法

专利名称：带电粒子分析仪以及带电粒子分离方法
技术领域：
本发明涉及带电粒子分析仪以及对带电粒子进行分离和分析的方法，例如使用飞行时间质谱测定法。背景飞行时间(TOF)质谱仪被广泛地用于根据带电粒子沿一条路径的飞行时间来确定其质荷比。带电粒子(通常是离子)是以包的形式从脉冲源发射出来的并且沿预定的飞行路径被引导通过真空空间而撞击到一个检测器上或通过该检测器。以其最简单的形式，该路径遵循一条直线，并且在这种情况下，以恒定动能离开该源的离子在一段时间之后达到该检测器，这段时间取决于它们的质量，离子的质量越大就越慢。除其他因素之外，不同质量的离子之间的飞行时间差异取决于飞行路径的长度；较长的飞行路径会增大时间差异，进而导致质量分辨率增加。因此，当需要高的质量分辨率时，令人希望的是增大飞行路径长度。然而，一条简单的线性路径长度的增大导致了扩大的仪器尺寸，这增加了制造成本并且要求更多的实验室空间来容纳该仪器。已经提出了多种解决方案来在维持实际仪器大小的同时通过采用更复杂的飞行路径来增大路径长度。带电粒子反射镜或反射器的许多实例被描述为具有扇形电场以及扇形磁场，H. Wollnik 以及 M. Przewloka 在 Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes, 96 (1990) 267-274 中并且 G. Weiss 在美国专利 6，828，553 中给出了一些实例。 在一些情况下，两个相对的反射器或反射镜重复地在这些反射器或反射镜之间往复引导带电粒子；偏置的反射器或反射镜致使离子遵循一条折叠的路径而行进；扇形场在一个环内或一个“8”字跑道的图形内引导离子。在此，术语“反射器”和“反射镜”可以互换地使用。 人们已经对这样的许多配置进行了研究，并且它们对本领域的普通技术人员将是已知的。基本上有两种可能的飞行路径开放的飞行路径以及封闭的飞行路径。在开放的飞行路径中，离子不遵循一条重复的路径行进，并且其结果是在开放的飞行路径内不同质荷比的离子因此在相同飞行路径上在相同方向上行进的同时可以永远不重叠。然而，在封闭的飞行路径中，离子沿一条重复的路径并且在一段给定的时间之后返回到飞行路径中的相同点以便继续再一次在该飞行路径上行进，其中不同质荷比的离子在遵循同一路径行进的同时可能会重叠。具有开放的飞行路径(例如简单的线性飞行路径)的一个特殊优点是能够对脉冲源发射出的每个离子包在理论上无限的质量范围进行分析。在封闭的飞行路径的情况下，例如，如在直接相对的反射镜飞行时间仪器内以及离子重复地遵循一条给定的飞行路径行进的所有设计中，在飞行过程中，由于包变为不同质荷比粒子的包序列(该序列的长度在飞行时间过程中增加)而丧失了这个优点。随着飞行时间的增加，该包序列的前端可以最终弯折并且在该重复的路径上追上后端，然后多种不同质荷比粒子的包同时到达检测器。在这种情况下的检测会产生一个重叠的质谱，该质谱可能要求某种形式的反卷积。在实践中，这一点已经在这种类型的分析仪内导致了质量范围减小或对可以使用的飞行路径的长度构成限制，或两者皆有。为了避免这种情况，令人希望的是维持可以从使用开放的或非重复的路径的飞行时间仪器获得的无限质量范围。然而，产生折叠路径以及多种扇形场设计的反射性飞行时间配置(geometries)具有以下缺点它们要求多个高容差的离子光学部件，从而增加了成本和复杂度，并且总体上尺寸更大。除这些考虑因素之外，对于高的质量分辨率，重要的是从脉冲源内的一个有限体积发射出的相同质荷比的、并且具有带有变化的角散度的轨迹的带电粒子全部同时到达检测器。可以将此称为初始角和初始位置上的时间聚焦。飞行时间分析仪应当接受较大范围的角散度(高达几度)和空间扩展(亚毫米到数十mm)，所有接受的粒子被带到检测器处的一个时间焦点，也就是说，相同质荷比的离子同时到达检测器，无论它们在源处的初始角散度或空间位置如何。对于高分辨率，用于增加飞行路径长度的反射器以及扇形场必须被设计为使得该时间聚焦到比一阶要高，优选地该聚焦应该是到三阶或更高。再另外的考虑因素有，为了高的质量分辨率还必须实现具有不同能量的粒子的时间聚焦。对于由某些类型的脉冲离子源发射的粒子，也许必须适应高达标称射束能量的百分之几十的能量扩展，从而要求其中飞行时间对高阶而言是能量独立的TOF分析仪。人们已经对反射器和扇形场二者提出了多种设计，这些设计已经提高了对不同能量的粒子的时间聚焦。已经提高了对不同能量的粒子的时间聚焦的一些反射器包括格栅，以便更好地控制反射器内的电场，然而，此类反射器不太适用于多反射系统，因为离子在每一次反射时与这些格栅碰撞而丢失，并且在多次反射之后系统的总传输率受到了影响。对于反射器而言，已经注意到导致带电粒子谐和运动的线性电反射场的应用为具有变化的能量的粒子产生了完美的时间聚焦。ff. S. Crane以及A. P. Mills在Rev. ki. Instrum. 56 (9)，1723-1726 (1985)、Y. Yoshida 在美国专利 4，625，112 以及 U. Andersen 等人在Rev. ki. Instrum. 69 (4) 1650-1660 (1998)等等中提出了多个实例。线性场对带电粒子产生了一个力，该力随着进入反射器的距离的增大而线性地增大。更高能量的粒子行进得更快，但是在反射场中还行进得更远并且在其中花费与更低能量的粒子相同的时间。这种线性场是由一个抛物线电势形成的。令人困惑的是，许多现有技术公开将这种场称为抛物线场而不是电势场；抛物线场不会导致谐和运动。然而，这种抛物线电势反射器的使用存在很多困难，由于它们倾向于在与反射轴线正交的多个方向上产生强烈的离子束散度。这就使得这些反射镜内的2次或更多次反射完全不实际。当在离子源与这种反射镜的入口之间引入更长的无场区域时，这些场中的聚焦品质也下降了。对于多反射系统而言，必须限制带电粒子束的角散度以保持高传输率。在与飞行时间分离方向垂直的平面内的空间聚焦要求在反射镜的入口处存在一个强聚焦的(通常是加速性的)透镜以及在反射镜的入口的前方存在一个无场的漂移空间，如在 GB2，080，021中所设计的。使用多反射器或多扇形场要求对若干反射器或扇形场中的每一个进行复杂的设计以及高容差的制造，这导致复杂度和成本增加以及典型地更大的仪器尺寸。如果这些反射镜是平面的，可以将结构制作得更简单并且更容易控制，如在 SUl, 725，289中提出的。可以使用由A. Verentchikov等人在美国专利7，385，187中提出的周期性透镜来限制与反射镜的延伸相平行的移位方向上的散度。然而，这种透镜本身导致射束偏差，除非它们非常弱并且能够限制最终时间聚焦的品质并且因此限制质量分辨率。对于所有这种系统而言，获得高品质的空间和时间聚焦要求高的聚焦电压。在实践中更重要的是，甚至在所有这种类型的反射镜中的转折点附近的反射场基本上是非线性的，这极大程度地减小了空间电荷的容差，如W0061四109中所描述的。
L. N. Gall等人在SU1247973中提出了一种替代性的抛物线电势安排，其中在一种具有两个同轴电极的结构中对带电粒子进行反射，粒子在这两个电极之间行进、绕内部电极做轨道运行。这些电极之间的电场在纵(Z)轴和径向(r)轴线方向上具有独立的分量， 这就是说，带电粒子在纵方向上的力是独立于粒子的径向位置。同心电极的存在在r中产生了一个对数电势项，并且在Z中存在一个抛物线电势项。然而，由fell等人描述的单一反射的实施方案具有受限的飞行路径长度。Gall等人对于如何在多反射结构中使用这种场未提供任何传授内容。V. P. Ivanov 等人在 Proc. 4th Int. Seminar on the Manufacturing of Scientific Space Instruments, Frunze,1990,IKI AN, Moscow,1990, vol. 2,65-69 中还给出了使用这种类型的场、但是使用施加到一种环形结构上的分离的电势的另一个单一反射的实例。这两种单一反射TOF仪器具有受限的质量分辨率，后者仅显示出40的分辨能力。这些系统的主要问题与场的精确限定有关，尤其是在离子注入与喷射点处。这个问题来源于必须避免这种系统中的任何无场漂移空间以便在整个离子路径上具有严格线性的轴向场。对于一种紧凑的、高分辨率的、无限的质量范围的TOF存在着需要，它用最少的高容差部件展现了完美的或近乎完美的角度以及时间聚焦特征。为了方便起见，在下文中提供了本发明在此使用的术语的一份简明的术语表；在本说明书的其他有关地方提供了这些术语的更详细解释。分析仪电场(同样在此称为分析仪场)在分析仪体积内在反射镜的、内部和外部的限定场的电极系统之间的电场，该电场通过向这些限定场的电极系统施加电势而产生。 分析仪主场是带电粒子在其中沿主飞行路径移动的分析仪场。分析仪体积这两个反射镜的、内部和外部的限定场的电极系统之间的体积。分析仪体积不会在内部的限定场的电极系统内伸展出任何体积，并且不会在外部的限定场的电极系统的内表面之外伸展出任何体积。轨道运动角度当轨道前进时在圆弧方向上对向的角度。圆弧方向围绕纵向分析仪轴线ζ的角方向。

图1示出了分析仪轴线ζ、径向方向 r以及圆弧方向0的对应方向，这因此可以看作一种柱坐标。圆弧聚焦带电粒子在圆弧方向上的聚焦，用以限制它们在该方向上的散度。非对称反射镜其物理特征(例如，尺寸和/或形状)亦或其电特征不同的或两者皆不同的、相对的反射镜，用以产生非对称的相对电场。射束带电粒子序列或带电粒子包，其中一些或全部有待分离。带状电极组件带状的电极组件，至少部分地绕分析仪轴线ζ延伸。带电粒子加速器任何改变带电粒子的速度亦或其总动能(对其进行增大或减小)的装置。带电粒子偏转器任何对射束进行偏转的装置。检测器从进入的带电粒子束中产生一个可测量信号所要求的所有器件。喷射器用于将带电粒子从主飞行路径并且可选地从分析仪体积内喷射出的一个或多个部件。分析仪的赤道或赤道位置两个反射镜之间沿分析仪轴线ζ的中点，即，在分析仪轴线ζ方向上的最小绝对电场强度点。
外部喷射轨迹在分析仪体积之外由从分析仪喷射出来的射束所占用的轨迹。外部注入轨迹在分析仪体积之外由注入到分析仪内的射束所占用的轨迹。限定场的电极系统当受到电偏压时，在分析仪体积内产生分析仪场变形、或者有助于其产生、或者对其进行抑制的电极。注入器用于将带电粒子通过分析仪注入到主飞行路径上的一个或多个器件。内部喷射轨迹在分析仪体积内由从主飞行路径喷射出来的射束所占用的轨迹。内部注入轨迹在分析仪体积内由在连接主飞行路径之前的注入射束所占用的轨迹。主飞行路径在正在对粒子进行分离的大部分时间内，带电粒子遵循其行进的、稳定的轨迹。主要在分析仪主场的影响下遵循主飞行路径行进。m/z:质量对电荷的比偏置透镜的实施方案将圆弧聚焦透镜从分析仪的赤道位置移开的实施方案。主射束由具有标称射束能量并且没有射束散度的离子所占据的射束路径。接收器形成检测器或用于带电粒子的进一步处理的装置的全部或一部分的任何带电粒子装置。

发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种使用分析仪来将带电粒子分离的方法，该方法包括致使一束带电粒子飞行通过该分析仪并且在沿一条主飞行路径绕轴线(Z)做轨道运行的同时在一个分析仪轴线(ζ)的方向上在分析仪内经历至少一次全振荡；当射束飞行通过分析仪时，对其圆弧散度进行限制；并且根据这些带电粒子的飞行时间将其分离。该分析仪优选包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统，其中当这些电极系统被电偏压时， 这些反射镜产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场。沿该电场ζ方向上的绝对强度在平面ζ = 0处是一个最小值。内部和外部的限定场的电极系统在其间限定了一个分析仪体积。在这样的实施方案中，由于射束绕轴线ζ做轨道运行，所以它在分析仪体积内、即围绕每个反射镜的内部的限定场的电极系统做轨道运行。优选地，该方法包括致使这束带电粒子通过从一个反射镜到另一个进行多次反射从而在分析仪体积内绕ζ轴线做轨道运行的同时在一个分析仪轴线(ζ)的方向上在分析仪内经历至少一次全振荡。由于该射束在一个反射镜中被反射，由此在一个反射镜内限定了一个最大转折点。如果电场沿Z的场强在最大转折点处是X，那么优选地在平面Z = 0与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占不多于2/3的部分上，该电场沿ζ的绝对场强小于Ixl/2。该方法优选地进一步包括将这些具有多个m/z的带电粒子中的至少一些粒子从该分析仪中喷射出来或者对这些具有多个m/z的带电粒子中的至少一些粒子进行检测，该喷射或检测是在这些粒子已经经历了相同数目的围绕轴线ζ的轨道之后进行的。为此目的，一个喷射器、或一个检测器的至少一部分优选位于该分析仪体积内，用于对应地将来自射束的至少一些带电粒子喷射出该分析仪体积或在该分析仪体积内对其进行检测，该至少一些粒子具有多个m/z，该喷射或检测是在这些粒子已经经历了相同数目的围绕轴线ζ的轨道之后进行的。优选地，在多个m/z内，存在一个最大m/z值(m/XJ以及一个最小m/z 值(m/XJ，这样使得WXiaxZWXlin优选地至少是3。在其他优选实施方案中，比m/zmax/m/ Zmin可以是至少5、至少10或至少20。以下更详细地对喷射或检测步骤进行描述。优选地，在该平面ζ = 0与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占不多于1/2的部分上，该电场沿ζ的绝对场强小于|X|/2。优选地，在该平面ζ = 0与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占不多于1/3的部分上，该电场沿ζ的绝对场强小于|X|/2。优选地，在该平面ζ = 0与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的的距离的占2/3 与1/3(即，从2/3到1/3)之间的部分上，该电场沿ζ的绝对场强小于|X|/2。更优选地， 在该平面ζ = 0与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占0. 6和0. 4之间的部分上、仍更优选地占0. 55和0. 45之间的部分上、并且甚至仍更优选地占0. 52和0. 42之间的部分上，该电场沿ζ的绝对场强小于|X|/2。最优选地，在该平面ζ = 0与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的近似占1/2的部分上，该电场沿ζ的绝对场强小于|X|/2。优选地，在该平面ζ = 0与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占 (i)2/3 和 0. 6 之间、(ii)0. 6 和 0. 55 之间、(iii)0. 55 和 0. 5 之间、(iv)0. 5 和 0. 45 之间、 (v)0. 45和0. 4之间、或者(vi)O. 4和1/3之间的部分上，该电场沿ζ的绝对场强是小于 Χ|/2。优选地，该平面ζ = O与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占不多于 1/3的部分上，该电场沿ζ的绝对场强小于|Χ|/3。更优选地，在该平面ζ = O与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占不多于2/3(优选地不多于1/2)的部分上，该电场沿ζ的绝对场强大于|X|/2。更优选地，在该平面ζ = O与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占不多于2/3(优选地不大于1/2)并且不少于1/3的部分上，该电场沿ζ的绝对场强大于|X|/2。优选地，在该平面ζ = O与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的的距离的占2/3 与1/3(即，从2/3到1/3)之间的部分上，该电场沿ζ的绝对场强大于|X|/2。更优选地， 在该平面ζ = O与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占0. 6和0. 4之间的部分上、仍更优选地占0. 55和0. 45之间的部分上、并且甚至仍更优选地占0. 52和0. 42之间的部分上，该电场沿ζ的绝对场强大于|X|/2。最优选地，在该平面ζ = O与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占近似1/2的部分上，该电场沿ζ的绝对场强大于|X|/2。最优选地，在该平面ζ = O与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占近似1/2的部分上，该电场沿ζ的绝对场强大于|X|/2。优选地，在该平面ζ = O与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占不多于1/3的部分上，该电场沿ζ的绝对场强大于2 |X|/3。优选地，在该平面ζ = O与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占 (i)2/3 和 0. 6 之间、(ii)0. 6 和 0. 55 之间、(iii)O. 55 和 0. 5 之间、(iv)0. 5 和 0. 45 之间、 (v)0. 45和0. 4之间、或者(vi)O. 4和1/3之间的部分上，该电场沿ζ的绝对场强是大于
Χ|/2。
优选地，当射束从一个反射镜反射到另一个反射镜时，它在ζ轴线方向上经历至少一次基本上简谐运动的振荡。优选地，这些带电粒子中的至少一些在分析仪内不遵循基本上相同的路径行进多于一次，即不沿一条封闭的路径行进。优选地，这种在ζ轴线方向上的基本上简谐运动的振荡是处于一个振荡频率，并且绕ζ轴线的轨道运行是处于一个轨道运行频率，该轨道运行频率与该振荡频率的比在 0. 71和5. 0之间。优选地，该电场在分析仪体积沿ζ的长度的至少一部分上是基本上线性的。优选地，该电场在每个反射镜内的最大转折点之间、在沿ζ的长度的至少一半上是基本上线性的。更优选地，该电场在每个反射镜内的最大转折点之间、在沿ζ的长度的至少三分之二上是基本上线性的。优选地，当粒子在分析仪体积内绕ζ轴线做轨道运行而飞行通过分析仪时，它们从一个反射镜到另一个反射镜进行多于一次(即多次)的反射。优选地，带电粒子以基本上恒定的速度沿ζ飞行在ζ轴线方向上的总振荡时间的不到一半、更优选地不到三分之一。该分析仪最优选包括至少一个圆弧聚焦透镜，用于限制带电粒子束在该分析仪内的圆弧散度。该方法因此最优选地包括使带电粒子束穿过该至少一个圆弧聚焦透镜，用于限制该射束的圆弧散度。以下更详细地对该至少一个圆弧聚焦透镜进行描述。根据本发明的另一个方面，提供了一种分离带电粒子的方法，包括以下步骤提供一个分析仪，该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ 伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场；以及至少一个圆弧聚焦透镜用于在分析仪内限制一束带电粒子的圆弧散度；致使一束带电粒子飞过该分析仪，在绕ζ轴线做轨道运行的同时从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射并且通过该至少一个圆弧聚焦透镜；并且根据这些带电粒子的飞行时间将其分离。根据本发明的又一个方面，提供了一种带电粒子分析仪，该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜产生一个电场，该电场包括沿Z的多个相对电场；以及至少一个圆弧聚焦透镜，用于在射束绕轴线Z做轨道运行的同时在分析仪内限制一个带电粒子束的圆弧散度。在一些优选实施方案中，该方法包括在带电粒子中的至少一些已经经历了相同数目的绕轴线ζ的轨道之后对这些粒子通过分析仪的飞行时间进行测量。优选地，带电粒子分析仪是用于根据带电粒子通过分析仪的飞行时间将其分离。如在此所使用的，术语“飞行时间”是指飞行的时间(即在以时间为单位，例如秒)或代表飞行时间的一个值(例如其单位不是时间单位或者是一个无单位的值)。仍优选地，该方法包括例如通过将飞行时间转换为m/z值从而根据所测量的飞行时间来构造一个质谱。在此，术语“质谱”是指在一个与质量有关的域内的任何谱，例如质量、质荷比(m/z)、时间等等。优选地使用计算机来构造质谱，例如当一个检测器检测到已经经历了相同数目的绕轴线ζ的轨道的至少一些粒子时接收由检测器所产生的检测信号的计算机。例如，该计算机可以从该检测信号推导出飞行时间。在一些实施方案中，该方法可以包括通过将射束内除具有一个或多个m/z的所选粒子之外的所有其他粒子从分析仪内喷射出来而在分析仪体积内将所选粒子隔离。优选地，分析仪包括位于该分析仪体积内的至少一个带状电极组件，该组件至少部分地围绕这两个反射镜之一或两者的、内部的限定场的电极系统。优选地，该至少一个带状电极组件基本上是与ζ轴线同心。优选地，该至少一个带状电极组件基本上是与这些反射镜中的一个或两者的、内部和外部的限定场的电极系统同心。优选地，该至少一个带状电极组件定位在沿ζ而偏离ζ = 0平面的一个位置处，即该带状电极组件的中心偏离ζ = 0平面。优选地，该至少一个带状电极组件支持一个或多个偏转器电极和/或一个或多个圆弧聚焦透镜。优选地，这些偏转器电极是带电粒子注入器和/或喷射器的至少一部分。在一个方面，本发明包括当带电粒子束绕ζ轴线轨道运行并从一个反射镜反射到另一个反射镜而飞行通过分析仪体积时使该带电粒子束通过至少一个圆弧聚焦透镜。优选地，该至少一个圆弧聚焦透镜至少在圆弧方向上对电场造成扰动。本发明包括当射束飞行通过分析仪时限制其圆弧散度。优选地，圆弧散度是通过在至少一个圆弧方向上提供电场扰动来限制的。该至少一个圆弧聚焦透镜可以用于该目的。因此，优选地，该分析仪包括至少一个圆弧聚焦透镜，用于在一束带电粒子绕ζ轴线运行的同时(即在射束在分析仪轴线(ζ)方向上经历至少一次全振荡的同时)在分析仪内限制射束的圆弧散度。优选地，该方法包括当射束飞行通过分析仪时多次限制其圆弧散度。例如，该方法优选地包括使射束多次通过该至少一个圆弧聚焦透镜(例如，当仅有一个圆弧聚焦透镜时多次通过该圆弧聚焦透镜，或者当存在多于一个圆弧聚焦透镜时通过每个透镜一次或多次)。优选地，该装置包括多个圆弧聚焦透镜。优选地，限制射束的圆弧散度和/或使射束通过至少一个圆弧聚焦透镜是在射束在圆弧方向上变得比聚焦透镜的尺寸更大之前进行的。优选地，在基本上在这些反射镜之间的每次振荡之后、更优选地在基本上这些反射镜的每次反射之后，使射束的圆弧散度受到限制和/或使其通过一个圆弧聚焦透镜。优选地，该多个圆弧聚焦透镜形成了定位在基本上相同的ζ坐标处的一个圆弧聚焦透镜阵列。在此，一个阵列是指两个或多于两个。更优选地，该圆弧聚焦透镜阵列定位在基本上相同的ζ坐标上，该坐标在ζ = 0处或其附近但是最优选地偏离ζ = 0。该圆弧聚焦透镜阵列优选地在圆弧方向上至少部分地绕ζ轴线、更优选地在圆弧方向上基本上绕ζ轴线延伸。这些圆弧聚焦透镜在圆弧方向上间隔开。该多个圆弧聚焦透镜在圆弧方向上的间隔可以是规则的亦或不规则的，但是优选地是规则的，即周期性的。优选地，该至少一个圆弧聚焦透镜各自是由保持在一个电势下的一个电极形成的，例如以便在至少一个圆弧方向上提供电场微扰，例如在三维(3D)上的电场微扰。
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在一些优选实施方案中，当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜产生一个电场， 该电场沿ζ包括多个相对的电场；其中这些相对的电场彼此不同。在一些优选实施方案中，射束在行进通过这些反射镜中的一个第一反射镜的同时绕ζ轴线经历一个第一轨道运动角度，并且射束在行进通过这些反射镜中的一个第二反射镜的同时经历一个第二轨道运动角度，该第一轨道运动角度不同于该第二轨道运动角度。 优选地，这些轨道运动角度之一是al = Ji. η弧度，其中η是整数。优选地，当这些轨道运动角度之一是al = π. η弧度时，另一个角度是a2 =，其中| δ | << π。优选地， 这些反射镜之一的、内部和外部的限定场的电极系统中的一者或两者具有与另一个反射镜的、内部和外部的限定场的系统中对应的一者或两者不同的尺寸。优选地，这些反射镜之一的、内部和外部的限定场的系统中的一者或两者被保持在与另一个反射镜的、内部和外部的限定场的系统中对应的一者或两者不同的一个或多个电势的一个组内。除致使该带电粒子束优选地沿一条主飞行路径飞行通过分析仪之外，本发明优选地进一步包括沿以下各项中的至少一项引导该带电粒子束外部注入轨迹；内部注入轨迹；内部喷射轨迹；外部喷射轨迹。与内部注入轨道和内部喷射轨迹相关的术语“内部”在此是指定位在分析仪体积之内。与外部注入轨道和外部喷射轨迹相关的术语“外部”在此是指定位在分析仪体积之外。本发明优选地进一步包括，在任何或所有这些轨迹之间或者在这些轨迹中的一个或多个与该主飞行路径之间的过渡处或在该过渡处之前改变射束方向和/或射束中粒子的动能。本发明优选地包括如上所述地使用以下各项中的一项或多项来改变射束方向和/ 或动能射束偏转器；扇形静电场；带电粒子反射镜；一个或多个圆弧聚焦透镜的任何部分；以及在部分或全部分析仪内将分析仪电场切换到一个不同的电势。本发明可以包括沿一个外部注入轨迹和/或内部注入轨迹来注入该带电粒子束。在一些以下更详细地说明的优选实施方案中，射束可以不是沿一条具有任何实质长度的内部注入轨迹而被注入的。在这种情况下，射束可以在其进入分析仪体积之后加入主飞行路径。在更优选类型的实施方案中，例如将射束通过注入偏转器从外部注入轨迹注入到分析仪体积内，该偏转器优选地是一个扇形电场或反射镜(即离子反射镜)，其中该偏转器(优选地是扇形电场或反射镜)的出孔在主飞行路径的开始点处。在此类实施方案中， 偏转器(优选地是扇形电场或反射镜)的入孔位于分析仪体积之外。注入偏转器优选地在注入时在至少径向r上对射束进行偏转、更优选地用以降低射束的向内径向速度。射束优选地在ζ = 0平面处或其附近开始主飞行路径，例如射束从分析仪体积之外注入到在ζ =0平面处或其附近的一个点，在此射束开始主飞行路径。射束优选地在其与主飞行路径相遇的点处、在至少径向r上被偏转，更优选地用以降低射束的向内径向速度。在其他实施方案中(其中一些也是优选的)，沿内部注入轨迹注入射束并且然后注入到主飞行路径上。在一些优选类型的实施方案中，未受分析仪主电场影响的带电粒子沿行 (traverse)该内部注入轨迹的至少一部分(在一些情况中是全部)。在此类实施方案中， 例如内部注入轨迹的至少一部分(在一些情况中是全部)可以被屏蔽而不受分析仪主场的影响、或者可以在粒子穿过内部注入轨迹的同时关闭分析仪主场，屏蔽内部注入轨道是避免任何与大电压的快速切换相关的问题的优选方法。在其他优选类型的实施方案中，带电粒子在分析仪主电场的影响下沿行内部注入轨迹。这具有以下优点当射束到达主飞行路径时，不需要将内部注入轨迹从分析仪主场屏蔽或切换电势来产生分析仪主场。在此类情况中，优选地保持尽可能短的内部注入轨迹长度。例如，这可以通过在射束加入主飞行路径处的点(点P)附近使一个或两个反射镜的、 外部的限定场的系统带有一个收腰(即直径减小)部分并且将射束通过该收腰部分(例如通过其中的一个孔)注入分析仪体积内来实现。由于在点P附近分析仪体积的减小的直径，这保持了短的内部注入轨迹长度以及外部的限定场的电极到主飞行路径的、相应的、更近的距离。优选地，内部注入轨迹与主飞行路径相遇的点P位于ζ = 0平面处或其附近。因此，一个或两个反射镜的外部的限定场的电极系统的收腰部分优选地位于ζ = 0平面处或其附近。优选地，ζ = 0平面落在该收腰部分内。在点P处可以或可以不(但是优选地)对射束进行偏转，该偏转可以是在ζ方向、 径向r以及圆弧方向中的一个或多个上。优选地在点P处在至少径向r上对射束进行偏转， 例如内部注入轨迹在与主飞行路径距ζ轴线不同的径向距离(半径)处。在一些优选实施方案中，该射束优选地在P点至少在ζ方向上被偏转。在一些更优选的实施方案中，优选地在点P处在至少径向r以及ζ方向上或者在至少径向r以及圆弧方向上对射束进行偏转。当射束被注入到主飞行路径上时，优选地由偏转器、更优选地由扇形电场对其进行偏转，其中偏转器(优选地是扇形场)的出孔位于该主飞行路径的开始点处。内部注入轨迹可以是直的或者不是直的(例如弯曲的)或者可以包括至少一个直线部分以及至少一个非直线部分。内部注入轨迹优选地通过至少一个带状电极组件、更优选地一个外部带状电极组件。优选地，内部注入轨迹位于ζ = 0平面处或其附近，并且更优选地在这种情况下径向向内地将内部注入轨迹导向主飞行路径。然而，在一些实施方案中，内部注入轨迹可以基本上偏离ζ = 0平面。在一些这种实施方案中，内部注入轨迹可以在一个反射镜内在一个在ζ方向上离Z = O平面的距离(ζ距离)处开始，该距离大于该反射镜内距射束的最大转折点的所述平面的ζ距离。在此类实施方案中，内部注入轨迹可以是或可以不是在与主飞行路径距ζ轴线基本上相同的径向距离(半径)处，但是优选地在基本上相同的半径处。在一些优选类型的实施方案中，内部注入轨迹是在与主飞行路径距ζ轴线不同的径向距离(半径)处。在此类实施方案中，优选地在内部注入轨迹与主飞行路径相遇的点P 处在至少径向r上对射束进行偏转。在优选实施方案中，径向向内地将内部注入轨迹导向主飞行路径并且在点P处或其附近的偏转降低了带电粒子的向内径向速度。在一些优选实施方案中，其中内部注入轨迹是在与主飞行路径距ζ轴线不同的径向距离(半径)处，内部注入轨迹包括一条螺旋的或非圆形的路径。优选地，该螺旋路径具有朝向主飞行路径不断减小的半径，即内部注入轨迹在比主飞行路径距ζ轴线更大的径向距离处。然而，该螺旋路径可以具有朝向主飞行路径不断增大的半径，即内部注入轨迹在比主飞行路径距Z轴线更小的径向距离处。除包括一条螺旋路径之外，内部注入轨迹在这种情况下可以包括一条非螺旋路径，例如该非螺旋路径指向该螺旋路径，而该螺旋路径指向主飞行路径。射束在分析仪场的影响下沿行内部注入轨迹的螺旋或非圆形路径，该分析仪场更优选地是分析仪主场。在一些优选实施方案中，用于将带电粒子注入到分析仪体积内的注入器的至少一部分位于分析仪体积之外、与上述收腰部分相邻、但是优选地在这些反射镜中至少一个的外部的限定场的电极系统(即非收腰部分的)距轴线ζ的最大径向距离之内。在一些优选实施方案中，注入器包括一个脉冲离子源，该离子源位于分析仪体积之外、与收腰部分相邻、但是优选地在这些反射镜中至少一个的外部的限定场的电极系统距轴线Z的最大径向距离之内。在一些优选实施方案中，当带电粒子在点P处或其附近，该注入方法包括改变带电粒子的动能。在这种情况下更优选地是，该注入方法包括在点P处或其附近降低带电粒子的动能。在一种优选的方法中，本发明包括在带电粒子分析仪内在点P处沿内部注入轨迹将带电粒子注入到主飞行路径上，该方法包括沿内部注入轨迹将带电粒子注入到点P处， 未受分析仪主电场影响的带电粒子沿行内部注入轨迹的至少一部分。以下内容优选地适用于该优选方法优选地，该方法包括在点P处对带电粒子进行偏转以改变它们在Z轴线方向上的速度；优选地，该注入带电粒子的方法不包括在径向上对带电粒子进行偏转；优选地， 将分析仪主电场关闭直至带电粒子到达点P处；优选地，例如通过位于一个或两个反射镜的内部或外部的限定场的电极系统之间的一个或多个带状电极组件来使内部注入轨迹的至少一部分从分析仪主电场屏蔽；优选地，内部注入轨迹基本上是直的；优选地，内部注入轨迹通过位于一个或两个反射镜的内部或外部的限定场的电极系统之间的至少一个带状电极组件；在一些实施方案中，内部注入轨迹基本上偏离Z = 0平面，内部注入轨迹优选地开始于分析仪的一个点处，该点处于比射束在一个反射镜内的最大转折点更大的Z处。在将带电粒子注入到分析仪内部的主飞行路径上的另一个优选方法中，该方法包括将带电粒子从内部注入轨迹注入到主飞行路径上，该内部注入轨迹处在与主飞行路径距 ζ轴线不同的径向距离处。以下内容优选地适用于该优选方法优选地，该在与主飞行路径距Z轴线不同的径向距离处的内部注入轨迹包括一条螺旋或非圆形路径，该路径指向主飞行路径；优选地，内部注入轨迹的螺旋路径具有朝向主飞行路径不断减小的半径；除螺旋路径之外，内部注入轨迹可以包括一条非螺旋路径，该非螺旋路径指向该螺旋路径；优选地，在一个与分析仪主场相同或不同的分析仪场(但是更优选地是分析仪主场)的存在下， 带电粒子在与主飞行路径(优选地是该螺旋路径)距Z轴线不同的径向距离处沿内部注入轨迹行进；优选地，该方法包括在螺旋或非圆形内部注入轨迹开始处或其附近在ζ轴线方向上对射束进行偏转以改变带电粒子的速度；优选地，该方法包括在螺旋或非圆形内部注入轨迹开始处或其附近在径向上对射束进行偏转以改变带电粒子的速度；优选地，该方法包括在主飞行路径开始处或其附近在径向上对来自内部注入轨迹的射束进行偏转以改变带电粒子的速度，该内部注入轨迹在与主飞行路径距ζ轴线不同的距离处；优选地，该方法包括通过外部电极系统朝向内部注入轨迹注入带电粒子。在带电粒子分析仪内在点P处沿内部注入轨迹将带电粒子注入到主飞行路径上的仍另一种优选的方法中，该方法包括沿内部注入轨迹进行注入以及当带电粒子在点P处或其附近时改变带电粒子的动能。以下内容优选地适用于该优选方法粒子可以在存在分析仪场(注入分析仪场)的情况下在内部注入轨迹内行进，该分析仪场与分析仪主场相同或不同；优选地，该注入方法包括在点P处或其附近降低带电粒子的动能。在点P处沿内部注入轨迹将带电粒子注入到主飞行路径上的仍另一种优选的方法中，该方法包括在存在分析仪主场的情况下沿内部注入轨迹进行注入以及当带电粒子在点P处或其附近时对带电粒子进行偏转以便改变其在径向(r)上的速度。以下内容优选地适用于该优选方法优选地，内部注入轨迹径向向内地指向主飞行路径并且在点P处或其附近的偏转降低了带电粒子的向内径向速度；优选地，内部注入轨迹通过位于一个或两个反射镜的内部和外部的限定场的电极系统之间的至少一个带状电极组件；优选地，内部注入轨迹位于ζ = 0平面处或其附近；优选地，点P位于ζ = 0平面处或其附近；优选地，一个或两个反射镜的外部的限定场的电极系统包括一个收腰部分，该收腰部分更优选地位于ζ =0平面处或其附近；优选地，该收腰部分的向内的外延位于外部的带状电极组件附近；在一些优选实施方案中，用于将带电粒子注入到分析仪体积内的注入器的至少一部分位于分析仪体积之外、与收腰部分相邻、并且在这些反射镜中至少一个的外部的限定场的电极系统距轴线ζ的最大距离之内；在一些优选实施方案中，该注入器包括一个脉冲离子源，该离子源位于分析仪体积之外、与收腰部分相邻、并且在这些反射镜中的至少一个的外部的限定场的电极系统距轴线ζ的最大距离之内；在一些优选实施方案中，位于一个或两个反射镜的内部和外部的限定场的电极系统之间的一个或多个带状电极组件使内部注入轨迹的至少一部分对分析仪主电场屏蔽。在一些优选实施方案中，本发明包括一个用于将带电粒子束注入到分析仪体积内的注入器；其中一个或两个反射镜的、外部的限定场的电极系统包括一个收腰部分，并且该注入器的至少一部分位于分析仪体积之外、与收腰部分相邻。优选地，注入器的至少一部分位于分析仪体积之外、与收腰部分相邻、并且在这些反射镜中至少一个的、外部的限定场的电极系统距轴线ζ的最大距离之内。优选地，该收腰部分位于Z = O平面处或附近。优选地，收腰部分的向内的外延位于外部的带状电极组件附近。更优选地，收腰部分的向内的外延支持该外部带状电极组件。仍更优选地，该实施方案中的外部带状电极组件支持至少一个圆弧聚焦透镜。优选地，该收腰部分在ζ方向上的两侧上具有外部的限定场的系统的多个直径更大的部分。优选地，注入器的至少一部分包括一个带电粒子偏转器，该偏转器位于分析仪体积之外、与收腰部分相邻、并且在这些反射镜中至少一个的外部的限定场的电极系统距轴线ζ的最大距离之内。在一些优选实施方案中，注入器包括一个脉冲离子源，该离子源位于分析仪体积之外、与收腰部分相邻、但是优选地在这些反射镜中至少一个的、外部的限定场的电极系统距轴线ζ的最大径向距离之内。优选地，分析仪包括一个或多个带状电极组件，这些组件位于一个或两个反射镜的、内部和外部的限定场的电极系统之间、与收腰部分相邻。分析仪最优选地包括一个偏转器、更优选地包括一个扇形电场，其被定位用于将射束偏转到主飞行路径上，这样使得射束从偏转器直接出现在主飞行路径上。偏转器(优选地是扇形场)优选地被定位为使得偏转器(优选地是扇形场)的出孔位于与主飞行路径距ζ轴线相同的半径处，即偏转器(优选地是扇形场)的出孔将在主飞行路径的开始点处。 优选地，偏转器(优选地是扇形场)位于ζ = 0平面处或其附近。在运行中，优选地，射束的至少一部分可选地沿内部注入轨迹和外部喷射轨迹之一或二者从主飞行路径行进，并且到达一个带电粒子处理装置。带电粒子处理装置优选地包括以下各项中的一项或多项检测器；后加速装置；离子存储装置；碰撞室或反应室；裂解装置；质量分析装置；以及本发明的分析仪(例如，射束的至少一部分保留在分析仪内，或者从其中喷射出来并且然后返回到该分析仪、并且再次行进通过该分析仪进行进一步的处理，例如另一轮质量分离)。本发明可以包括沿一个外部注入轨迹和/或内部注入轨迹来注入带电粒子束。在以下更详细地描述的一些优选实施方案中，射束(即该射束的带电粒子中的至少一些)可以不沿具有任何实质长度的内部喷射轨迹而喷射出来。在这种情况下，射束可以在其离开分析仪体积时基本上直接离开主飞行路径。在这种更优选的实施方案中，例如将射束通过喷射偏转器从分析仪体积喷射到外部喷射轨迹中，该喷射偏转器优选地是一个扇形电场或反射镜(即离子反射镜)，其中该偏转器(优选地是扇形电场或反射镜)的入孔在主飞行路径上。在此类实施方案中，偏转器(优选地是扇形电场或反射镜)的出孔位于分析仪体积之外。喷射偏转器优选地在喷射时在至少径向r上对射束进行偏转、更优选地用以增大射束的向外径向速度。射束优选地在ζ = 0平面处或其附近离开主飞行路径，例如射束在ζ = 0平面处或其附近的一个点从主飞行路径喷射出分析仪体积。射束优选地在其离开主飞行路径的点处、在至少径向r上偏转，更优选地用以增大射束的向外径向速度。在其他实施方案中(其中一些也是优选的)，沿内部喷射轨迹从主飞行路径对射束进行喷射。在一些优选类型的实施方案中，未受分析仪主电场影响的带电粒子沿行该内部喷射轨迹的至少一部分(在一些情况中是全部)。在此类实施方案中，例如内部喷射轨迹的至少一部分(在一些情况中是全部)可以被屏蔽而不受分析仪主场的影响、或者可以在粒子穿过内部喷射轨迹的同时关闭分析仪主场，屏蔽内部喷射轨迹是避免与大电压的快速切换相关的任何问题的优选方法。
在其他优选的实施方案中，在分析仪主电场的影响下的带电粒子沿行内部喷射轨迹。这具有以下优点当射束到达主飞行路径时，不需要将内部喷射轨迹对分析仪主场屏蔽或切换电势来停止分析仪主场。在此类情况中，优选地尽可能保持短的内部喷射轨迹的长度。例如，这可以通过在射束离开主飞行路径处的点(点E)附近使一个或两个反射镜的、外部的限定场的系统带有一个收腰(即直径减小)部分并且将射束通过该收腰部分(例如通过其中的一个孔)从分析仪体积中喷射出来而实现。由于在点E附近分析仪体积的减小的直径，这保持了短的内部注入轨迹长度以及外部的限定场的电极到主飞行路径的、相应的、 更近的距离。在一些情况下，点E可以是基本上与上述点P相同的点，例如在主飞行路径上将射束注入到与其后续从其中喷射出的点相同的一个点上。优选地，一个或两个反射镜的、外部的限定场的电极系统在射束注入到分析仪体积内和/或从其中喷射出的点的附近具有一个收腰部分，通过收腰部分内的一个或多个孔将射束注入到分析仪体积内或从其中喷射出来。优选地，内部喷射轨迹与主飞行路径相遇的点E位于ζ = 0平面处或其附近。因此，一个或两个反射镜的外部的限定场的电极系统的收腰部分优选地位于ζ = 0平面处或其附近。在点E处可以或可以不(但是优选地)对射束进行偏转，该偏转是在ζ方向、径向 r以及圆弧方向中的一个或多个上。优选地在点E处在至少径向r上对射束进行偏转，例如在内部喷射轨迹在与主飞行路径离ζ轴线不同的径向距离(半径)处。在一些优选实施方案中，该射束优选地在E点至少在ζ方向上被偏转。在一些更优选的实施方案中，优选地在点E处在至少r以及ζ方向上或者在至少径向r以及圆弧方向上对射束进行偏转。该射束优选地在它从主飞行路径中被喷射出来时被偏转，更优选地是被一个扇形电场偏转，其中偏转器(优选地是扇形场)的入孔位于主飞行路径上。内部喷射轨迹可以是直的或弯曲的或者可以包括至少一个直线部分以及至少一个弯曲部分。内部喷射轨迹优选地通过至少一个带状电极组件、更优选地是一个外部的带状电极组件。优选地，内部喷射轨迹位于ζ = 0平面处或其附近并且更优选地在这种情况下从主飞行路径径向向外地引导内部注入轨迹。然而，在一些实施方案中，内部喷射轨迹可以基本上偏离ζ = 0平面。在一些这种实施方案中，内部喷射轨迹可以在一个反射镜内在一个在ζ方向上距ζ = 0平面的距离(ζ距离)处结束，该距离大于该反射镜内的射束的最大转折点距所述平面的ζ距离。在此类实施方案中，内部喷射轨迹可以是或可以不是在与主飞行路径距ζ轴线基本上相同的径向距离(半径)处，但是优选地是在基本上相同的半径处。在一些优选实施方案中，内部喷射轨迹是在与主飞行路径距ζ轴线不同的径向距离(半径)处。在此类实施方案中，优选地在内部喷射轨迹与主飞行路径相遇的点E处在至少径向r上对射束进行偏转。在优选实施方案中，从主飞行路径径向向外地引导内部喷射轨迹并且在点E处或其附近的偏转增大了带电粒子的向外径向速度。在一些优选实施方案中，其中内部喷射轨迹是在与主飞行路径距ζ轴线不同的径向距离(半径)处，该内部喷射轨迹包括一条螺旋或非圆形路径。优选地，该螺旋路径具有从主飞行路径不断增大的半径，即内部喷射轨迹在比主飞行路径距ζ轴线更大的径向距离处。然而，该螺旋路径可以具有从主飞行路径不断减小的半径，即内部喷射轨迹在比主飞行路径距ζ轴线更小的径向距离处。除包括一条螺旋路径之外，内部喷射轨迹在这种情况下可以包括一条非螺旋路径，例如该非螺旋路径从该螺旋路径引出，而该螺旋路径从主飞行路径引出。在分析仪场的影响下的射束沿行内部喷射轨迹的螺旋或非圆形路径，该分析仪场更优选地是分析仪主场。在一些优选实施方案中，当带电粒子在点E处或其附近时，该喷射方法包括改变带电粒子的动能。在这种情况下更优选地是，该喷射方法包括在点E处或其附近增加带电粒子的动能。在分析仪体积之外，射束可以继续在一个外部喷射轨迹上行进而到达一个处理装置。在一种优选方法中，本发明包括在带电粒子分析仪内在点E处沿内部喷射轨迹将带电粒子从主飞行路径喷射出来，在未受分析仪主电场影响的情况下沿行内部喷射轨迹的至少一部分。以下内容优选地适用于该优选方法优选地，该喷射方法包括选择具有一个 m/z范围的带电粒子并且将所选粒子喷射出来用于进一步的处理；优选地，该喷射方法包括在点E处对带电粒子进行偏转以便改变其在ζ轴线方向上速度(增大亦或减小其速度)； 优选地，该喷射方法不包括在径向上对带电粒子进行偏转；优选地，在该喷射方法中，在带电粒子到达点E后关闭分析仪主电场；优选地，位于内部和外部的限定场的电极系统之间的一个或多个带状电极使内部喷射轨迹的至少一部分从分析仪主电场屏蔽；优选地，内部喷射轨迹是基本上直的。在将带电粒子从分析仪喷射出的另一种优选的方法中，该方法包括在与主飞行路径距ζ轴线不同的距离处将带电粒子从内部喷射轨迹喷射出来。以下内容优选地适用于该优选方法优选地，在该喷射方法中，分析仪主电场沿分析仪体积沿ζ的长度的至少一部分是基本上线性的；优选地，在该喷射方法中，内部喷射轨迹包括一个螺旋的或非圆形的路径，该路径从主飞行路径引出；优选地，螺旋的内部喷射轨迹具有从主飞行路径引出而不断增大的半径；优选地，带电粒子在分析仪场的存在下沿内部喷射轨迹行进；优选地，带电粒子在分析仪场的存在下沿内部喷射轨迹行进，该分析仪场是分析仪主场；优选地，存在一个偏转以便在内部喷射轨迹的开始处或其附近在Z轴线方向上改变带电粒子的速度；优选地，在内部喷射轨迹的开始处或其附近在径向上存在一个偏转以便改变带电粒子的速度； 优选地，存在一个偏转以便在内部喷射轨迹的开始处或其附近在径向上改变带电粒子的速度；优选地，喷射通过外部的电极系统引导粒子离开分析仪体积，例如到外部喷射轨迹。在将带电粒子沿内部喷射轨迹从主飞行路径喷射出来的仍另一种优选的方法中， 该方法包括当带电粒子在点E处或其附近时改变带电粒子的动能并且沿内部喷射轨迹进行喷射。以下内容优选地适用于该优选方法可以在与分析仪主场相同或不同的一个喷射分析仪场的存在下沿内部喷射轨迹将带电粒子喷射出来；优选地，在该喷射方法中，分析仪主场沿分析仪体积优选地沿ζ的长度的至少一部分是基本上线性的，该喷射分析仪场与分析仪主场相同；优选地，该喷射方法包括在点E处或其附近增大带电粒子的动能。在将带电粒子从主飞行路径喷射出来的仍另一种优选的方法中，该方法包括当带电粒子在点E处或其附近时，对带电粒子进行偏转以便改变其在径向(r)上的速度并且在分析仪主场的存在下(即在其影响下)沿内部喷射轨迹将带电粒子喷射出来。以下内容优选地适用于该优选方法在优选实施方案中，内部喷射轨迹径向向外地从主飞行路径引出并且在点E处或其附近的偏转增大了带电粒子的向外径向速度；优选地，内部喷射轨迹位于ζ = 0平面处或其附近；优选地，点E位于ζ = 0平面处或其附近；优选地，内部喷射轨迹通过位于一个或两个反射镜的内部和外部的限定场的电极系统之间的至少一个带状电极组件；优选地，在该喷射方法中，一个或两个反射镜的外部的限定场的电极系统包括一个收腰部分并且通过该收腰部分将带电粒子喷射出分析仪体积；更优选地，该收腰部分位于 ζ = 0平面处或其附近；优选地，在该喷射方法中，该收腰部分的向内的外延位于外部的带状电极组件附近；更优选地，该收腰部分的向内的外延支持该外部的带状电极组件。仍更优选地，该实施方案中的外部带状电极组件支持至少一个圆弧聚焦透镜；优选地，位于一个或两个反射镜的内部与外部的限定场的电极系统之间的一个或多个带状电极组件使内部喷射轨迹的至少一部分从分析仪主电场屏蔽。在一些优选实施方案中，本发明包括一个喷射器用于将带电粒子束从分析仪体积内喷射出来；其中一个或两个反射镜的外部的限定场的电极系统包括一个收腰部分并且该喷射器可运行用于通过收腰部分内的一个孔将射束喷射出来。分析仪最优选地包括一个偏转器(例如作为喷射器的一部分)、更优选地是一个扇形电场，其被定位用于将射束偏转从而从主飞行路径中喷射出来，这样使得射束直接从主飞行路径上进入偏转器。偏转器(优选地是扇形场)优选地被定位为使得偏转器(优选地是扇形场)的入孔位于与主飞行路径距ζ轴线相同的半径处，即偏转器(优选地是扇形场)的入孔将在主飞行路径的开始点处。优选地，偏转器(优选地是扇形场)是用于将射束至少径向地向外偏转。优选地，偏转器(优选地是扇形场)位于ζ = 0平面处或其附近。在一些实施方案中，本发明包括在主飞行路径上的一个点处对粒子进行检测，即用定位在主飞行路径上的一个检测器。在一些其他类型的实施方案中，该方法包括于不在主飞行路上的一个点处对粒子进行检测。在一些优选实施方案中，该方法包括通过致使粒子撞击到检测器表面上来对粒子进行检测(破坏性检测)。在一些优选实施方案中，该方法包括通过致使粒子在一个检测器内通过来对粒子进行检测(非破坏性检测)。非破坏性检测的一种优选方法是通过像电流检测(image current detection)。在一些实施方案中，当对其进行检测时，带电粒子的时间聚焦平面是基本上平坦的。在一些实施方案中，当对其进行检测时，带电粒子的时间聚焦平面是基本上弯曲的。在一些实施方案中，当对其进行检测时，带电粒子的时间聚焦平面是基本上与ζ 轴线垂直的。在一些实施方案中，当对其进行检测时，带电粒子的时间聚焦平面是处于一个与ζ 轴线基本上不垂直的角度处。在一些优选实施方案中，检测器平面与带电粒子的时间聚焦平面是基本上共同定位的。优选地，检测器平面定位在与一个ζ为常数的平面(即与ζ轴线正交的平面)的一个角度处。优选地，该角度是使得检测器平面与射束的时间聚焦平面基本上是共同定位的，例如该时间聚焦平面已经由一个后加速装置旋转过。在一些优选实施方案中，检测之后是增大带电粒子的动能的步骤，例如包括一个后加速步骤。优选地，在检测之前增大带电粒子的动能的步骤致使带电粒子的时间聚焦平面进行旋转。优选地，本发明包括在具有多个m/z的粒子中的至少一些已经经历了相同数目的绕轴线ζ的轨道之后，在分析仪体积之外的一个检测器处对其进行检测，该检测器的至少一部分定位在一个或两个反射镜的外部的限定场的电极系统距分析仪轴线的最大距离内， 例如与一个或两个反射镜的外部的限定场的电极系统的收腰部分相邻。因此优选地，本发明包括一个检测器，该检测器定位在分析仪体积之外用于在具有多个m/z的粒子中的至少一些已经经历了相同数目的绕轴线ζ的轨道之后对其进行检测；其中一个或两个反射镜的外部的限定场的电极系统包括一个收腰部分并且该检测器的至少一部分被定位为与该收腰部分相邻。优选地，检测器的至少一部分被定位为与收腰部分相邻并且在这些反射镜中至少一个的、外部的限定场的电极系统距轴线ζ的最大距离内。优选地，该收腰部分位于ζ = 0平面处或附近。优选地，收腰部分的向内的外延位于一个外部的带状电极组件附近。优选地，检测器的至少一部分包括一个转换倍增电极，该转换倍增电极位于分析仪体积之外、与收腰部分相邻、并且更优选地在这些反射镜中至少一个的外部的限定场的电极系统距轴线ζ的最大距离内。在一些优选实施方案中，该检测器包括一个电子倍增器。在其他独立的方面中，本发明还提供了以下(1)至06)的发明(1) 一种分离带电粒子的方法，包括以下步骤提供一个分析仪，该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ 伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜在该分析仪体积内产生一个电场，该电场包括沿Z的多个相对电场，该电场沿Z的场强在一个平面Z = 0处是一个最小值；致使一束带电粒子飞过该分析仪、在该分析仪体积内沿ζ轴线运行、从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射，由此在一个反射镜内限定一个最大转折点；该电场沿Z的场强在该最大转折点处是X，并且在该平面Z = 0与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占不大于2/3的部分上，该电场沿ζ的绝对场强小于|X|/2 ；根据这些带电粒子的飞行时间将其分离；并且将这些具有多个m/z的带电粒子中的至少一些粒子从该分析仪中喷射出来或者对这些具有多个m/z的带电粒子中的至少一些粒子进行检测，该喷射或检测是在这些粒子已经经历了相同数目的围绕轴线ζ的轨道之后进行的。(2) 一种带电粒子分析仪，包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中，在使用中，致使一束带电粒子飞行通过该分析仪、在该分析仪体积内绕ζ轴线做轨道运行、从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射，由此在一个反射镜内限定一个最大转折点，并且其中，当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜在该分析仪体积内产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，该电场沿ζ的场强在一个平面ζ = 0处是一个最小值，并且该电场沿ζ的场强在该最大转折点处是X，并且在该平面ζ = 0与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占不大于2/3的部分上，该电场沿ζ的绝对场强小于|X|/2 ；以及位于该分析仪体积内的一个喷射器、或一个检测器的至少一部分，用于对应地将来自射束的至少一些带电粒子喷射出该分析仪体积或在该分析仪体积内对其进行检测，该至少一些粒子具有多个m/ζ，该喷射或检测是在这些粒子已经经历了相同数目的围绕轴线 ζ的轨道之后进行的。(3) 一种分离带电粒子的方法，包括以下步骤提供一个分析仪，该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ 伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜在该分析仪体积内产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，这些相对电场沿分析仪体积的长度的至少一部分上是基本上线性的；致使一束带电粒子飞过该分析仪，在该分析仪体积内绕ζ轴线做轨道运行的同时从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射；根据这些带电粒子的飞行时间将其分离；并且将这些具有多个m/z的带电粒子中的至少一些粒子从该分析仪中喷射出来或者对这些具有多个m/z的带电粒子中的至少一些粒子进行检测，该喷射或检测是在这些粒子已经经历了相同数目的围绕轴线ζ的轨道之后进行的。(4) 一种带电粒子分析仪，包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中，当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜在该分析仪体积内产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，这些相对电场沿分析仪体积的长度的至少一部分是基本上线性的，并且其中，在使用中，致使一束带电粒子飞行通过该分析仪，在该分析仪体积内绕ζ轴线做轨道运行的同时从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射；以及位于该分析仪体积内的一个喷射器、或一个检测器的至少一部分，用于对应地将来自射束的至少一些带电粒子喷射出该分析仪体积或在该分析仪体积内对其进行检测，该至少一些粒子具有多个m/ζ，该喷射或检测是在这些粒子已经经历了相同数目的围绕轴线 ζ的轨道之后进行的。(5) 一种使用分析仪将带电粒子分离的方法，该方法包括致使一束带电粒子飞行通过该分析仪并且在绕纵(ζ)轴做轨道运行的同时在纵 (ζ)轴方向上在分析仪内经历至少一次全振荡；其中这些带电粒子沿ζ以基本上恒定的速度飞行小于该振荡的总时间的一半；根据这些带电粒子的飞行时间将其分离；并且将这些具有多个m/z的带电粒子中的至少一些粒子从该分析仪中喷射出来或者对这些具有多个m/z的带电粒子中的至少一些粒子进行检测，该喷射或检测是在这些粒子已经经历了相同数目的围绕轴线ζ的轨道之后进行的。(6) 一种带电粒子分析仪，包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中，当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜在该分析仪体积内产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，并且其中，在使用中，致使一束带电粒子飞行通过该分析仪，在分析仪的ζ轴线方向上在这些反射镜之间经历至少一次全振荡的同时在该分析仪体积内绕Z轴线做轨道运行，其中带电粒子以基本上恒定的速度沿Z飞行少于总振荡时间的一半；以及位于该分析仪体积内的一个喷射器、或一个检测器的至少一部分，用于对应地将来自射束的至少一些带电粒子喷射出该分析仪体积或在该分析仪体积内对其进行检测，该至少一些粒子具有多个m/ζ，该喷射或检测是在这些粒子已经经历了相同数目的围绕轴线 ζ的轨道之后进行的。(7) 一种对带电粒子进行飞行时间分析的方法，包括以下步骤提供一个分析仪，该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ 伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜产生沿ζ的多个相对电场，这些相对电场沿分析仪体积的长度的至少一部分是基本上线性的；致使一束带电粒子飞过该分析仪，在该内部和外部电极系统之间绕ζ轴线做轨道运行的同时从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射；并且在粒子已经经历了相同数目的绕轴线ζ的轨道之后对带电粒子的飞行时间进行测量。(8) 一个带电粒子分析仪，该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜在该分析仪体积内产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场；以及位于该分析仪体积内的至少一个带状电极组件，该组件至少部分地围绕一个或两个反射镜的、内部的限定场的电极系统。(9) 一种分离带电粒子的方法，包括以下步骤提供一个带电粒子分析仪，该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜在该分析仪体积内产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场；以及位于该分析仪体积内的至少一个带状电极组件，该组件至少部分地围绕一个或两个反射镜的、内部的限定场的电极系统；并且致使一束带电粒子飞过该分析仪，在绕ζ轴线做轨道运行的同时从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射；并且根据这些带电粒子的飞行时间将其分离。(10) 一种分离带电粒子的方法，包括以下步骤提供一个分析仪，该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场；致使一束带电粒子飞过该分析仪、从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射；其中射束在绕ζ轴线做轨道运行的同时在一个沿分析仪ζ轴线的方向上行进，射束在其行进通过这些反射镜中的一个第一反射镜时经历一个第一轨道运动角度并且射束在其行进通过这些反射镜中的一个第二反射镜时经历一个第二轨道运动角度，该第一轨道运动角度与该第二轨道运动角度不同；并且根据这些带电粒子的飞行时间将其分离。(11) 一种分离带电粒子的方法，包括以下步骤提供一个分析仪，该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ 伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜在该分析仪体积内产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场；其中这些相对电场彼此不同；致使一束带电粒子飞过该分析仪，从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射；并且根据这些带电粒子的飞行时间将其分离。(12) 一个带电粒子分析仪，该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场；其中这些相对电场彼此不同。(13) 一种在带电粒子分析仪内的一个点P处沿内部注入轨迹注入带电粒子的方法，其中该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当向这些电极系统施加一个第一组的一个或多个电势时，这些反射镜产生一个分析仪主电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，这些相对电场沿分析仪体积的长度的至少一部分是基本上线性的，主飞行路径定位在分析仪体积内，带电粒子在绕Z轴线做轨道运行的同时在分析仪主电场的影响下遵循主飞行路径行进、从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射，该方法包括沿内部注入轨迹将带电粒子注入到点P，未受分析仪主电场影响的带电粒子沿行内部注入轨迹的至少一部分。(14) 一种将带电粒子注入到分析仪内部的主飞行路径上的方法，其中该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当向这些电极系统施加一个第一组的一个或多个电势时，这些反射镜产生一个分析仪主电场，该电场包括沿Z的多个相对电场，主飞行路径定位在分析仪体积内，带电粒子在绕Z轴线做轨道运行的同时在分析仪主电场的影响下遵循主飞行路径行进、从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射，该方法包括将带电粒子从一个内部注入轨迹注入到主飞行路径上，该内部注入轨迹在与主飞行路径距Z轴线不同的径向距离处。(15) 一种在带电粒子分析仪中在一个点P处将带电粒子沿内部注入轨迹注入到主飞行路径上的方法，其中该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜产生一个分析仪电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，一条主飞行路径定位在分析仪体积内，带电粒子在绕ζ轴线做轨道运行的同时在通过向这些电极系统施加一个第一组的一个或多个电势而产生的一个分析仪主电场的影响下遵循主飞行路径行进、从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射，该方法包括沿内部注入轨迹进行注入并且当带电粒子在点P处或其附近改变带电粒子的动能。(16) 一种在一个点P处将带电粒子沿内部注入轨迹注入到主飞行路径上的方法， 其中该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜产生一个分析仪电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，一条主飞行路径定位在分析仪体积内，带电粒子在绕Z轴线做轨道运行的同时在通过向这些电极系统施加一个第一组的一个或多个电势而产生的一个分析仪主电场的影响下遵循主飞行路径行进并且从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射，该方法包括在分析仪主场的存在下沿内部注入轨迹进行注入并且当带电粒子在点P处或其附近时对带电粒子进行偏转以改变其在径向(r)上的速度。(17) 一种带电粒子分析仪，包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中，当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜在该分析仪体积内产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，并且其中，在使用中，致使一束带电粒子飞行通过该分析仪，在该分析仪体积内绕ζ轴线做轨道运行的同时从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射；以及一个注入器，用于将带电粒子束注入到分析仪体积内；其中一个或两个反射镜的外部的限定场的电极系统包括一个收腰部分并且该喷射器的至少一部分定位在分析仪体积内、与收腰部分相邻。(18) 一种在带电粒子分析仪内的一个点E处沿内部喷射轨迹喷射带电粒子的方法，其中该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当向这些电极系统施加一个第一组的一个或多个电势时，这些反射镜产生一个分析仪主电场，该电场包括沿ζ基本上线性的多个相对电场，主飞行路径定位在分析仪体积内，带电粒子在绕Z轴线做轨道运行的同时在分析仪主电场的影响下遵循主飞行路径行进、从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射，该方法包括沿内部喷射轨迹将带电粒子从点E 喷射出来，在不存在分析仪主电场的情况下沿行内部喷射轨道的至少一部分。(19) 一种将带电粒子从分析仪喷射出来的方法，其中该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当向这些电极系统施加一个第一组的一个或多个电势时，这些反射镜产生一个分析仪主电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，主飞行路径定位在分析仪体积内，带电粒子在绕Z轴线做轨道运行的同时在分析仪主电场的影响下遵循主飞行路径行进、从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射，该方法包括将带电粒子从一个内部喷射轨迹喷射出来，该内部喷射轨迹在与主飞行路径距ζ 轴线不同的距离处。 (20) 一种在带电粒子分析仪内在一个点E处将带电粒子沿内部喷射轨迹从主飞行路径喷射出来的方法，其中该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜产生一个分析仪电场，该电场包括沿Z的多个相对电场，一条主飞行路径定位在分析仪体积内，带电粒子在绕Z轴线做轨道运行的同时在通过向这些电极系统施加一个第一组的一个或多个电势而产生的一个分析仪主电场的影响下遵循主飞行路径行进、从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射，该方法包括当带电粒子在点E处或其附近时改变带电粒子的动能并且沿内部喷射轨迹进行喷射。(21) 一种在一个点E处将带电粒子沿内部喷射轨迹从主飞行路径喷射出来的方法，其中该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜产生一个分析仪电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，一条主飞行路径定位在分析仪体积内，带电粒子在绕Z轴线做轨道运行的同时在通过向这些电极系统施加一个第一组的一个或多个电势而产生的一个分析仪主电场的影响下遵循主飞行路径行进并且从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射，该方法包括当带电粒子在点E处或其附近时对带电粒子进行偏转以改变其在径向(r)上的速度并且在存在分析仪主场的情况下沿内部喷射轨迹来喷射带电粒子。(22) 一种带电粒子分析仪，包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中，当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜在该分析仪体积内产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，并且其中，在使用中，致使一束带电粒子飞行通过该分析仪，在该分析仪体积内绕ζ轴线做轨道运行的同时从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射；以及一个喷射器，用于将带电粒子束从分析仪体积中喷射出来；其中一个或两个反射镜的外部的限定场的电极系统包括一个收腰部分并且该喷射器可运行用于通过收腰部分内的一个孔将射束喷射出来。(23) 一种对带电粒子进行分析的方法，包括以下步骤提供一个分析仪，该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ 伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜产生一个分析仪电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场；致使一束带电粒子飞过该分析仪，在该内部和外部电极系统之间绕ζ轴线做轨道运行的同时从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射；根据这些带电粒子的飞行时间将其分离；并且在具有多个m/z的粒子中的至少一些已经经历了相同数目的绕轴线ζ的轨道之后在分析仪体积内对其进行检测。
(24) 一种带电粒子分析仪，包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中，当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜在该分析仪体积内产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，并且其中，在使用中，致使一束带电粒子飞行通过该分析仪，在该分析仪体积内绕ζ轴线做轨道运行的同时从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射；以及一个定位在分析仪体积内的检测器，用于在具有多个m/z的粒子中的至少一些已经经历了相同数目的绕轴线ζ的轨道之后对其进行检测。(25) 一种对带电粒子进行分析的方法，包括以下步骤提供一个分析仪，该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ 伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜产生一个分析仪电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场；致使一束带电粒子飞过该分析仪，在该内部和外部电极系统之间绕ζ轴线做轨道运行的同时从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射；根据这些带电粒子的飞行时间将其分离；并且在具有多个m/z的粒子中的至少一些已经经历了相同数目的绕轴线ζ的轨道之后在分析仪体积之外的一个检测器处对其进行检测，该检测器的至少一部分定位在一个或两个反射镜的外部的限定场的电极系统距分析仪轴线的最大距离内。(26) 一种带电粒子分析仪，包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中，当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜在该分析仪体积内产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，并且其中，在使用中，致使一束带电粒子飞行通过该分析仪，在该分析仪体积内绕ζ轴线做轨道运行的同时从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射；以及一个检测器，该检测器定位在分析仪体积之外，用于在具有多个m/z的粒子中的至少一些已经经历了相同数目的绕轴线ζ的轨道之后对其进行检测；其中一个或两个反射镜的外部的限定场的电极系统包括一个收腰部分，并且该检测器的至少一部分被定位为与该收腰部分相邻。(27) 一种从带电粒子束中隔离选定的带电粒子的方法，该方法包括以下步骤提供一个分析仪，该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ 伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜在该分析仪体积内产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，该电场沿ζ的场强在一个平面ζ = 0处是一个最小值；致使一束带电粒子飞过该分析仪，在该分析仪体积内绕ζ轴线做轨道运行，从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射，由此在一个反射镜内限定一个最大转折点； 该电场沿ζ的场强在该最大转折点处是X，并且在该平面ζ = 0与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占不多于2/3的部分上，该电场沿ζ的绝对场强小于|X|/2 ；其中该带电粒子束包括具有一个或多个m/z的所选带电粒子以及另外的带电粒子；并且在这些另外的粒子已经经历了相同数目的绕轴线ζ的轨道之后通过将这些另外的带电粒子从分析仪喷射出来而将所选带电粒子隔离在分析仪体积中。在其他方面中，本发明提供了 一种飞行时间质谱仪，包括本发明的带电粒子分析仪；一种飞行时间质谱测定法，包括使用本发明的分析仪将带电粒子分离的方法；一种飞行时间质谱测定法，包括本发明的喷射带电粒子的方法；一种飞行时间质谱测定法，包括本发明的注入带电粒子的方法；一种飞行时间质谱测定法，包括本发明的对带电粒子进行检测的方法。在一些实施方案中，本发明提供了一种带电粒子分析仪以及一种分离带电粒子的方法，它们使得可能获得一种用最少的高容差部件实现近乎完美的角度及时间聚焦特征的、紧凑的、高分辨率的、无限质量范围的TOF质谱仪。在一些其他实施方案中，对质量范围进行限制以便进一步增大质量分辨率。分析仪的结构可以是由少数高容差部件制成。具体而言，根据本发明的分析仪仅要求两个相对的反射镜，它们各自包括两个电极系统。而且，在一些实施方案中，可以采用一种仅包括两个限定场的电极系统的简单结构以便提供在此描述的两个反射镜。因此，分析仪优选地仅具有两个相对的反射镜。典型地，有待根据其飞行时间而分离的带电粒子是离子。在此与带电粒子有关的术语“射束”是指带电粒子序列或带电粒子包，它们中的一些或全部有待根据其m/z值而分离。在此带电粒子分析仪可以仅用于分离带电粒子。可选地可以对所分离的带电粒子的飞行时间进行测量。飞行时间的测量可以通过致使粒子撞击到一个检测器上从而使它们不能被进一步使用(破坏性检测)或者通过致使粒子在一个检测器内通过从而使它们可以用于进一步的处理步骤(非破坏性检测)来进行。非破坏性检测的一个实例是已知的像电流检测法。如在此所使用的，术语“在一个检测器内通过”包括有待检测的带电粒子通过一个检测器亦或在一个检测器附近通过的情况。替代性地或附加性地，可以将所分离的带电粒子引导到一个或多个装置(像例如离子阱、碰撞室或累积存储器)中用于进一步的处理。在参照这两个相对的反射镜时，术语“相对的电场”(可选地基本上沿ζ是线性的) 是指一对带电粒子反射镜，通过使用一个电场它们各自将带电粒子朝向另一个反射镜而反射，这些电场优选地在分析仪的至少纵(ζ)向上是基本上线性的，即电场与在至少纵(ζ)向上的距离有线性关系，电场基本上线性地随着进入每个反射镜的距离而增大。如果一个第一反射镜沿Z轴线的正方向而延伸，并且一个第二反射镜沿Z轴线的负方向而延伸，这些反射镜优选地在平面Z = O处或其附近邻接，第一反射镜内的电场在正ζ方向上优选地随着进入第一反射镜的距离而线性地增大，并且第二反射镜内的电场优选地在负ζ方向上线性地随着进入第二反射镜的距离而增大。这些电场是通过向这些反射镜的限定场的电极系统施加电势(电偏压)而产生的，它们优选地在每个反射镜内产生抛物线电势分布。这些相对的电场一起形成了一个分析仪场。因此，分析仪场是在分析仪体积内在内部和外部的限定场的电极系统之间的电场，该电场是通过向这些反射镜的限定场的电极系统施加电势而产生。以下将更详细地对分析仪场进行描述。每个反射镜内的电场可以仅在每个反射镜的一部分内是沿ζ基本上线性的。优选地，每个反射镜内的电场在每个完整的反射镜内是沿ζ 基本上线性的。这些相对的反射镜可以彼此间隔开一个区域，电场在该区域内沿ζ不是线性的。在一些优选实施方案中，可以在该区域内(即电场在其中沿ζ不是线性的)对在此所描述的一个或多个带状电极组件进行定位。优选地，任何这种区域在沿ζ的长度上都短于这两个反射镜内的带电粒子束的最大转折点之间的距离的1/3。优选地，带电粒子以一个恒定的速度在分析仪体积内沿ζ飞行少于其总振荡时间的一半，振荡时间是粒子从每个反射镜进行一次反射后到达沿ζ的同一点所花费的时间。当带电粒子束从一个反射镜到另一个反射镜进行至少一次反射时，它由此在一个反射镜内限定了一个转折点。带电粒子在一个反射镜内的转折点是射束到达其沿ζ进入该反射镜中的最大行进程度的点，即在该点之后，射束转向并且开始沿ζ在相反方向上朝相对的反射镜行进，最大转折点是任何粒子所到达的、进入反射镜中最远的点。如果电场沿ζ的场强在最大转折点处是X，那么优选地在平面ζ = 0与最大转折点之间沿ζ的距离的占不多于2/3的部分上，该电场沿ζ的绝对场强小于|X|/2。在图Ib的电场强度对轴向距离的图中示出了在一个反射镜内沿ζ的线性电场，其中IEzI是电场强度沿Z的绝对值，即电场的Z分量的大小，并且、是带电粒子在该反射镜内的转折点。本发明的分析仪的一些实施方案以相对的方式将两个这种反射镜联接在一起，如以上所述。图Ib展示了至少在ζ = 0平面处电场沿ζ的最小值与转折点Ztp之间延伸的完全线性的场。如图所示，在平面ζ = 0与最大转折点之间沿ζ的距离的占不多于1/2的部分上，IEzI小于X/2。在平面Z = O与最大转折点之间沿ζ的距离的占不多于 1/2的部分上，IEj还大于或等于X/2。还可以使用一个沿ζ不是完全线性的电场来实施本发明的。图Ic展示了一个变形的线性场，其中在平面Z = 0与最大拐点之间沿ζ的距离的占不多于2/3的部分上，IExI小于X/2，并且在平面Z = 0与最大拐点之间沿Z的距离的占不少于1/3的部分上，IEzI大于或等于X/2。图Id展示了另一个变形的线性场，其中在平面Z = 0与最大转折点之间沿ζ的距离的占不少于1/3的部分上，IEz小于X/2，并且在平面Z = O与最大转折点之间沿Z的距离的占不多于2/3的部分上，IEzI大于或等于X/2。更优选地，在该平面ζ = 0与每个反射镜内的最大转折点之间沿ζ的距离的占不多于1/3的部分上，该电场沿Z的绝对场强小于1x1/3。优选地，当场是线性的时，场沿Z的长度超过了场是非线性的时场沿Z的长度或者沿任何无场区域的长度。在这两个相对的反射镜相同的情况下，例如，如图Ib至图Ie中所示的，优选地线性的电场的这些区段在每个反射镜内将是相同的。在这两个相对的反射镜不相似的情况下，可以存在优选地线性的电场的两个不同区段，各自对应每个反射镜。优选地，这些相对的反射镜直接邻接以便在平面ζ = 0处或其附近接合。在分析仪内，可以存在额外的电极用于另外的功能，将在以下描述其实例，例如带状电极组件。这种额外的电极可以存在于这些相对的反射镜之一或两者中。这种电极的存在可能会使这些反射镜内的电场变形，这样使得它们沿Z仅是基本上线性的，和/或仅沿这些反射镜的Z长度的一部分沿Z是线性的。优选地，这种电极的存在仅使一个或多个反射镜内的电场沿小于这两个反射镜内的带电粒子的转折点之间的距离1/3的一个ζ长度上变形。在优选实施方案中，这些相对的反射镜基本上关于ζ = 0平面对称。在其他实施方案中，这些相对的反射镜可以关于ζ = 0平面不对称。每个反射镜包括沿一条对应的反射镜轴线延伸的、内部和外部的限定场的电极系统，外部系统围绕内部系统。在运行中，射束内的带电粒子在每个对应的反射镜内行进的同时绕内部和外部的限定场的电极系统之间的、 对应的反射镜轴线做轨道运行。射束的轨道运动是在与ζ轴线平行的方向上从一个反射镜向另一个反射镜行进的同时绕分析仪轴线ζ做轨道运行的一种螺旋运动。绕分析仪轴线ζ 的轨道运动在一些实施方案中是基本上圆形的，而在其他实施方案中是椭圆形的或者具有一种不同的形状。绕分析仪轴线ζ的轨道运动可以根据距Z = O平面的距离而变化。反射镜轴线总体上与分析仪轴线ζ对齐。反射镜轴线可以彼此对齐或者可以引入一定程度的错位。错位可以采取反射镜的轴线之间位移的形式(这些轴线是平行的)，或者可以采取这些反射镜轴线之一相对于另一个的角度旋转的形式，或者位移与旋转二者。优选地，这些反射镜轴线基本上沿相同的纵轴对齐并且优选地该纵轴基本上与分析仪轴线同轴。优选地，这些反射镜轴线与分析仪轴线ζ同轴。场限定电极系统可以具有如以下将进一步描述的多种形状。优选地，限定场的电极系统具有在反射镜内产生一种四极-对数电势分布的形状；但是还可以考虑其他的电势分布并将在以下对其进行进一步的描述。—个反射镜的内部和外部的限定场的电极系统可以具有不同的形状。优选地，内部和外部的限定场的电极系统具有相关的形状，如将进一步描述的。更优选地，每个反射镜的内部和外部的限定场的电极系统二者各自具有一个圆形横截面(即横穿分析仪轴线ζ)。 然而，内部和外部的限定场的电极系统可以具有除圆形之外的其他横截面，如椭圆形、双曲线形以及其他。内部和外部的限定场的电极系统可以是或可以不是同中心的。优选地，内部和外部的限定场的电极系统是同中心的。两个反射镜的内部和外部的限定场的电极系统优选地关于分析仪轴线基本上旋转地对称。这些反射镜之一可以在以下的一项或多项中具有与另一个反射镜不同的形式其结构形式、其形状、其大小、内部与外部电极系统之间的形状形式的匹配、内部与外部电极系统之间的同中心性、施加到内部和/或外部的限定场的电极系统上的电势或其他形式。 当这些反射镜具有彼此不同的形式时，这些反射镜可以产生彼此不同的、相对的电场。在一些实施方案中，当这些反射镜具有不同的结构和/或具有施加到限定场的电极系统上的不同电势时，在这两个反射镜内产生的电场是基本上相同的。在一些实施方案中，这些反射镜是基本上完全相同的，并且具有施加到这两个反射镜的内部的限定场的电极系统上的一个第一组的一个或多个电势、以及施加到这两个反射镜的外部的限定场的电极系统上的一个第二组的一个或多个电势。在其他实施方案中，这些反射镜按规定的方式不同或者具有不同的所施加的电势，以便产生非对称性(即不同的相对电场)，这种非对称性提供了以下描述的额外的优点。一个反射镜的限定场的电极系统可以包括一个单一的电极(例如在美国专利 5，886，346中所描述的)或者多个电极(例如几个或很多个电极)(例如在WO 2007/000587 中所描述的)。一个或两个反射镜的内部电极系统可以例如是一个单一的电极，外部电极系统也可以是如此。可替代地，可以使用多个电极来形成一个或两个反射镜的内部和/或外部电极系统。优选地，反射镜的限定场的电极系统包括用于内部和外部电极系统中每一个的多个单一的电极。这些单一电极的表面将构成这些电场的等势面。每个反射镜的外部的限定场的电极系统具有比内部的限定场的电极系统更大的尺寸并且定位在内部的限定场的电极系统周围。如在Orbitrap 静电阱中，内部的限定场的电极系统优选地具有纺锤状的形式，更优选地具有朝向反射镜之间的中点(即朝向分析仪的赤道(或ζ = 0平面))而不断增大的直径，并且外部的限定场的电极系统优选地具有桶状的形式，更优选地具有朝向反射镜之间的中点而不断增大的直径。分析仪结构的这种优选形式有利地使用更少的电极并且形成了一个具有比许多其他形式的构造更高的线性度的电场。具体而言，使用被成形为与轴向极端附近的抛物线电势相匹配的电极在反射镜内在反射镜轴线方向上形成了抛物线的电势分布，这在带电粒子到达其转折点并且行进得最慢的位置附近产生了所希望的、更高精确度的线性电场。这些区域处的更大的场准确度提供了更高的时间聚焦程度，从而允许获得更高的m/z分辨率。在此，术语m/z是指质荷比。 当反射镜的内部的限定场的电极系统包括多个电极时，该多个电极优选地可运行来模仿一个具有纺锤状形式的单一电极。类似地，当反射镜的外部的限定场的电极系统包括多个电极时，该多个电极优选地可运行来模仿一个具有桶状形式的单一电极。每个反射镜的内部的限定场的电极系统优选地具有朝向反射镜之间的中点(即朝向分析仪的赤道(或ζ = 0平面))而不断增大的直径。每个反射镜的内部的限定场的电极系统可以是由一个电绝缘的间隙彼此分离开的、分离的电极系统，或者可替代地，一个单一的内部的限定场的电极系统可以构成这两个反射镜的内部的限定场的电极系统(例如，如在Orbitrap 静电阱中)。该单一的内部的限定场的电极系统可以是一个单件的、内部的限定场的电极系统或者处于电接触的两个内部的限定场的电极系统。该单一的内部的限定场的电极系统优选地具有纺锤状的形式，更优选地具有朝向这些反射镜之间的中点而不断增大的直径。类似地，每个反射镜的外部的限定场的系统优选地具有朝向这些反射镜之间的中点而不断增大的直径。每个反射镜的外部的限定场的系统可以是由一个电绝缘的间隙彼此分离开的、分离的电极系统，或者可替代地，一个单一的外部的限定场的电极系统可以构成这两个反射镜的外部的限定场的电极系统。该单一的外部的限定场的电极系统可以是一个单件的外部电极或处于电接触的两个外部电极。该单一的外部的限定场的电极系统优选地具有桶状的形式，更优选地具有朝向这些反射镜之间的中点而不断增大的直径。优选地，这两个反射镜在ζ = 0平面附近、更优选地在该平面处邻接，以限定一个连续的等势面。术语“邻接”在这一背景下并非必须意味着这些反射镜物理地相接触，而是意味着它们相接触或者紧邻彼此。因此，带电粒子优选地在分析仪的纵方向上经历完全地或接近完全的简谐运动。在一个实施方案中，在分析仪内产生了一种四极-对数电势分布。该四极-对数电势优选地是通过对这两个限定场的电极系统进行电偏压而产生的。内部和外部的限定场的电极系统优选地被成形为，当它们被电偏压时在其间产生了一个四极-对数电势。每个反射镜内的总的电势分布优选地是一个四极-对数电势，其中该电势与分析仪轴线ζ (纵轴) 方向上的距离呈二次(即抛物线式)相关并且与径向(r)上的距离呈对数相关。在其他实施方案中，限定场的电极系统的形状使得不会在径向上产生对数电势项并且用其他数学形式描述这种径向电势分布。如在此所使用的，术语“径向的”、“径向地”是指柱坐标r。在一些实施方案中，分析仪的限定场的电极系统和/或分析仪内的主飞行路径不具有柱对称性，例如像在一个ζ为常数的平面内横截面轮廓是椭圆，并且如果与这种实施方案一起使用，术语“径向的”、“径向地”并非暗示受限于仅柱形对称的几何结构。
在一些实施方案中，分析仪电场没有必要在分析仪轴线ζ方向上是线性的，但是在优选实施方案中沿分析仪体积的ζ的长度的至少一部分是线性的。本发明的所有实施方案具有优于许多现有技术多反射系统的诸多优点。内部的限定场的电极系统的存在用于将系统的一侧上的带电粒子从另一侧上的粒子的电荷屏蔽，降低了空间电荷对包序列的影响。额外地，由于任何残留的空间电荷的影响所造成的射束的轴向扩展(即在分析仪轴线ζ的方向上的扩展)不会显著地改变粒子在轴向(飞行时间分离方向)上的飞行时间。在分析仪轴线方向上使用相对的线性电场的优选实施方案中，带电粒子总是处在主飞行路径上并且以不接近于零并且是最大速度的一个实质分数的速度行进。在此类实施方案中，除带电粒子仅在主飞行路径开始处聚焦的一些实施方案之外，带电粒子永远不会被锐聚焦。由此，这些特征均降低了空间电荷对射束的影响。还可以通过引入场的非常小的非线性来避免不希望的带电粒子的自聚束效应，如在W006129109中所描述的。在优选实施方案中，本发明使用了如在Orbitrap 静电阱中所使用的、处于TOF分离器的形式的一种四极-对数电势的同心电极结构。例如在美国专利5，886，346中描述了 0rbitrap o原则上，完美的角度与能量时间聚焦是由这样一种结构实现的。与现有技术的使用了抛物线电势反射器的折叠路径反射安排相关的另一个基本问题是，在不使这些反射器的线性场变形到某种程度的情况下，这些抛物线电势反射器不能直接地互相邻接，这一般导致了在反射器之间引入了一个较长部分的相对无场的漂移空间。此外，在现有技术中在反射器中使用线性场(抛物线电势)导致了带电粒子在与它们的行进垂直的方向上不稳定。为了对此进行补偿，现有技术已经使用了一个无场区、一个强透镜以及一个均勻场的组合。无场区的变形和/或存在使得对于这样的现有技术的抛物线电势反射器而言完全的谐和运动是不可能的。为了得到在检测器处高度的时间聚焦，这些反射器中一个或多个之内的场必须进行改变以对此进行尝试和补偿，或必须将某种另外的离子光学部件引入该飞行路径中。与本发明的某些实施方案的反射镜相比，用这些多反射安排不能实现完全的角度的以及能量的聚焦。每个反射镜内形成的优选的四极-对数电势分布U(r，ζ)用方程式⑴描述
权利要求
1.一种使用分析仪将带电粒子分离的方法，该方法包括致使一个带电粒子束飞行通过该分析仪并且在沿一条主飞行路径绕一个分析仪轴线 (ζ)做轨道运行的同时在该轴线(ζ)的方向上在该分析仪内经历至少一次全振荡；当该带电粒子束飞行通过该分析仪时，对其圆弧散度进行限制；并且根据这些带电粒子的飞行时间将其分离。
2.如权利要求1所述的方法，其中该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统并且在其间限定一个分析仪体积，其中，当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场，并且该带电粒子束在该分析仪体积内在该分析仪轴线(ζ)的方向上通过在这些反射镜之间进行反射而经历该至少一次全振荡。
3.如权利要求1或2所述的方法，该方法进一步包括将这些具有多个m/z的带电粒子中的至少一些粒子从该分析仪中喷射出来或者对这些具有多个m/z的带电粒子中的至少一些粒子进行检测，该喷射或检测是在这些粒子已经经历了相同数目的围绕轴线ζ的轨道之后进行的。
4.如以上权利要求中任何一项所述的方法，该方法进一步包括在带电粒子中的至少一些已经经历了相同数目的绕轴线ζ的轨道之后对这些粒子的飞行时间进行测量。
5.如以上权利要求中任何一项所述的方法，其中该在ζ轴线方向上的至少一次全振荡实质上是简谐运动。
6.如以上权利要求中任何一项所述的方法，其中该分析仪包括至少一个圆弧聚焦透镜用于限制该带电粒子束在该分析仪内的圆弧散度，该方法包括使该带电粒子束穿过该至少一个圆弧聚焦透镜以限制该带电粒子束的圆弧散度。
7.如权利要求6所述的方法，其中一个或多个圆弧聚焦透镜位于该ζ= 0平面处或其附近。
8.如权利要求6所述的方法，其中一个或多个圆弧聚焦透镜位于该带电粒子束沿ζ的这些最大转折点之一或二者附近。
9.如以上权利要求中任何一项所述的方法，其中该方法包括当该带电粒子束飞行通过该分析仪时对该带电粒子束的圆弧散度进行多次限制。
10.如权利要求9所述的方法，其中该带电粒子束在这些反射镜之间的基本上每次振荡之后其圆弧散度都被限制。
11.如权利要求10所述的方法，其中该带电粒子束在从这些反射镜的基本上每次反射之后其圆弧散度都被限制。
12.如权利要求6至11中任何一项所述的方法，其中该装置包括多个圆弧聚焦透镜。
13.如权利要求12所述的方法，其中该多个圆弧聚焦透镜形成了位于基本上相同的ζ 坐标处的一个圆弧聚焦透镜阵列，该阵列在该圆弧方向上至少部分地围绕ζ轴线延伸。
14.如权利要求13所述的方法，其中该圆弧聚焦透镜阵列被定位为从ζ= 0偏移到在一次振荡过程中该主飞行路径横穿其自身处的一个坐标。
15.如权利要求13至14中所述的方法，其中该多个圆弧聚焦透镜在圆弧方向上的间隔是周期性的。
16.如权利要求15所述的方法，其中该多个圆弧聚焦透镜在圆弧方向上间隔开一个距离，该距离是该带电粒子束在圆弧方向上、在这些透镜所位于的ζ坐标处、在沿ζ的每次振荡之后所前进的距离。
17.如权利要求15所述的方法，其中该多个圆弧聚焦透镜在圆弧方向上间隔开一个角度θ弧度，其中θ <<2 π，并且对于每个全振荡而言该带电粒子束在该圆弧方向上绕该分析仪轴线而轨道运行了一个角度4 π+/-θ弧度。
18.如权利要求15所述的方法，其中该多个圆弧聚焦透镜在圆弧方向上间隔开一个角度θ弧度，其中θ <<2 π，并且对于每个半振荡而言该带电粒子束在该圆弧方向上绕该分析仪轴线而轨道运行了一个角度2 π+/-θ弧度。
19.如权利要求6至18中任何一项所述的方法，其中该至少一个圆弧聚焦透镜包括一对位于该带电粒子束的两侧上的相对的电极。
20.如权利要求19所述的方法，其中该对相对的电极中的每个电极的形状是基本上圆形的和/或具有多个平滑弧形的边缘。
21.如权利要求19或20所述的方法，其中该对相对的电极包括一对单件式透镜电极组件，这些组件被成形为提供多个圆弧聚焦透镜。
22.如权利要求21所述的方法，其中这些单件式透镜电极组件具有多个包括多个平滑弧形的边缘。
23.如权利要求21或22所述的方法，其中这些单件式透镜电极组件在该圆弧方向上至少部分地围绕ζ轴线延伸。
24.如权利要求6至18中任何一项所述的方法，其中该一个或多个圆弧聚焦透镜各自包括多个彼此电绝缘的、径向堆叠的电极。
25.如以上权利要求中任何一项所述的方法，其中该分析仪包括一个或多个带状电极组件，这些带状电极组件在一个圆弧方向上至少部分地围绕ζ轴线延伸。
26.如权利要求25所述的方法，其中该分析仪包括至少两个带状电极组件，其中在该主飞行路径的每侧上放置了一个带状电极组件。
27.如权利要求25或沈所述的方法，其中该一个或多个带状电极组件与这些圆弧聚焦透镜是电绝缘的并且在ζ方向上延伸而越过这些圆弧聚焦透镜的边缘。
28.如权利要求25至27中任何一项所述的方法，其中该一个或多个带状电极组件是处于圆柱体或如下的区段的形式，这些区段具有的形状近似于该一个或多个带状电极组件所在之处的分析仪电场的等电势。
29.如以上权利要求中任何一项所述的分离带电粒子的方法，其中离子被偏转离开该主飞行路径，这样使得它们撞击到该分析仪体积内的一个检测表面上。
30.如权利要求四所述的分离带电粒子的方法，其中该方法包括对撞击到该检测表面上的离子进行检测，该检测作为当该离子束行进通过该分析仪时对其位置进行优化的过程的一部分，和/或作为对一个检测器的增益进行调整的过程的一部分。
31.如以上权利要求中任何一项所述的分离带电粒子的方法，该方法包括在这些带电粒子中的至少一些已经经历了相同数目的绕轴线ζ的轨道后通过该分析仪对这些粒子的飞行时间进行测量，并且根据所测量的飞行时间构建一个质谱。
32.—个带电粒子分析仪，该分析仪包括两个相对的反射镜，每个反射镜包括沿一个轴线ζ伸长的、内部和外部的限定场的电极系统，该外部系统围绕该内部系统，其中当这些电极系统被电偏压时，这些反射镜产生一个电场，该电场包括沿ζ的多个相对电场；以及至少一个圆弧聚焦透镜用于在一个带电粒子束绕该轴线ζ做轨道运行的同时在该分析仪内限制该带电粒子束的圆弧散度。
33.如权利要求32所述的分析仪，其中一个或多个圆弧聚焦透镜位于该ζ= 0平面处或其附近。
34.如权利要求32或33所述的分析仪，其中一个或多个圆弧聚焦透镜位于该带电粒子束沿ζ的这些最大转折点之一或二者附近。
35.如权利要求32至34所述的分析仪，其中该装置包括多个圆弧聚焦透镜，这些圆弧聚焦透镜形成了位于基本上相同的ζ坐标处的一个圆弧聚焦透镜阵列，这些圆弧聚焦透镜在圆弧方向上是间隔开的并且该阵列在圆弧方向上至少部分地围绕ζ轴线延伸。
36.如权利要求35所述的分析仪，其中该圆弧聚焦透镜阵列被定位从ζ= 0偏移到在一次振荡过程中该主飞行路径横穿自身处的一个坐标。
37.如权利要求35或36所述的分析仪，其中该多个圆弧聚焦透镜在该圆弧方向上的间隔是周期性的。
38.如权利要求37所述的分析仪，其中该多个圆弧聚焦透镜在圆弧方向上间隔开一个距离，该距离是该带电粒子束在圆弧方向上、在这些透镜所位于的ζ坐标处、在沿ζ的每次振荡之后所前进的距离。
39.如权利要求32至38中任何一项所述的分析仪，其中该至少一个圆弧聚焦透镜包括一对位于该带电粒子束的两侧上的相对的电极。
40.如权利要求39所述的分析仪，其中该对相对的电极中的每个电极的形状是基本上圆形的和/或具有多个平滑弧形的边缘。
41.如权利要求39或40所述的分析仪，其中该对相对的电极包括一对单件式透镜电极组件，这些组件被成形为提供多个圆弧聚焦透镜。
42.如权利要求41所述的分析仪，其中这些单件式透镜电极组件具有多个包括多个平滑弧形的边缘。
43.如权利要求41或42所述的分析仪，其中这些单件式透镜电极组件在该圆弧方向上至少部分地围绕ζ轴线延伸。
44.如权利要求32至38中任何一项所述的分析仪，其中该一个或多个圆弧聚焦透镜各自包括多个彼此电绝缘的、径向堆叠的电极。
45.如权利要求32至44中任何一项所述的分析仪，其中该分析仪包括一个或多个带状电极组件，这些带状电极组件在一个圆弧方向上至少部分地围绕ζ轴线延伸。
46.如权利要求45所述的分析仪，其中该分析仪包括至少两个带状电极组件，其中在该带电粒子束的主飞行路径的每侧放置了一个带状电极组件。
47.如权利要求45或46所述的分析仪，其中该一个或多个带状电极组件与这些圆弧聚焦透镜是电绝缘的并且在ζ方向上延伸而越过这些圆弧聚焦透镜的边缘。
48.如权利要求45至47中任何一项所述的分析仪，其中该一个或多个带状电极组件是处于圆柱体或如下的区段的形式，这些区段具有的形状近似于该一个或多个带状电极组件所在之处的分析仪电场的等电势。
49.如权利要求32至48中任何一项所述的分析仪，进一步包括一个偏转器，该偏转器被布置为在使用中将离子偏转离开该主飞行路径，这样使得它们撞击到定位在该分析仪体积内的一个检测器上。
50.一种质谱仪，包括权利要求32至49中任何一项所述的分析仪。
51.如权利要求50所述的质谱仪，该质谱仪被布置为适合用于串联质谱测定法，其中该分析仪被布置为对前驱体或裂片离子进行高的质量分辨率的飞行时间分析。
全文摘要
提供了一种使用分析仪将带电粒子分离的方法，该方法包括致使一个带电粒子束飞行穿过该分析仪、并且在沿一个主飞行路径围绕一个分析仪轴线(z)做轨道运行的同时在该分析仪体积内在该轴线(z)方向上经历至少一个全振荡；限制该射束在飞行通过该分析仪时的圆弧散度；并且根据这些带电粒子的飞行时间将其分离。还提供了一种用于实施该方法的分析仪。优选使用至少一个圆弧聚焦透镜来限制散度，该圆弧聚焦透镜可以包括位于射束的两侧上的一对相对的电极。可以使用多个基本上位于相同z坐标处的圆弧聚焦透镜的一个阵列，该阵列中的这些圆弧聚焦透镜在该圆弧方向上间隔开并且该阵列至少部分地围绕z轴线延伸，由此在该射束飞行通过该分析仪时对它的圆弧散度进行多次限制。
文档编号H01J49/40GK102449729SQ201080023647
公开日2012年5月9日 申请日期2010年5月27日 优先权日2009年5月29日
发明者亚历山大·马卡洛夫, 阿娜斯塔赛奥斯·吉安娜卡欧普勒斯 申请人:塞莫费雪科学(不来梅)有限公司