用于通过离子峰压缩或扩展分离离子的方法和设备与流程

用于通过离子峰压缩或扩展分离离子的方法和设备
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年3月18日提交的英国专利申请第2003890.7号的优先权和权益。本技术的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本发明一般地涉及质谱和/或迁移率谱，更具体地涉及在空间上压缩或扩展离子峰的系统和方法。


背景技术：

4.闭环离子迁移分离器(ims)装置是已知的。通过在环周围多次循环离子，闭环使离子迁移率分离路径长度相对较长。这允许ims装置具有相对较高的离子迁移率分辨率，因为分辨率与分离路径长度的平方根成比例。然而，虽然原则上离子可以在ims装置周围任意多次按需驱动以增加分离路径长度，但ims装置的最大迁移率分辨率仍然受到离子迁移率峰的扩散展宽的限制。换言之，任何给定迁移率的离子占据的ims装置的长度将随着离子由于离子的扩散而沿着ims装置行进而增加。该空间长度在迁移率分离期间增加，直到无法获得进一步有用的迁移率分离，从而限制迁移率分辨率。此外，高度扩散的离子峰会使离子检测具有挑战性，并会降低信噪比。


技术实现要素：

5.从本发明的第一方面提供了一种根据物理化学性质分离离子的方法，包括：
6.沿离子导向器重复行进瞬态直流电压；
7.其中所述瞬态直流电压在其沿离子导向器的第一区域行进时具有第一幅度和第一速度，以促使具有不同值的所述物理化学性质的离子以不同的平均速度通过离子导向器的所述第一区域；和
8.其中，在第一模式中，瞬态直流电压沿着与所述第一区域相邻的离子导向器的第二区域行进：(i)同时具有不同的第二幅度；和/或(ii)以第二个不同的非零速度；和/或(iii)以基本恒定的速度但以与沿第一区域重复行进不同的频率；和/或(iv)具有沿第一区域重复行进的不同重复模式；使得具有给定值的所述物理化学性质的离子以低于它们被推动通过第一区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第二区域，从而使离子在从导向器的第一区域到第二区域时在空间上被压缩。
9.具有任何给定值的物理化学性质的离子在它们通过离子导向器时倾向于在空间上扩散。本发明的实施例通过空间上压缩离子来抵消这种扩散。例如，控制离子导向器的第二区域以在空间上压缩具有任何给定值的物理化学性质的离子可以减少在第二区域下游位置处不同物理化学性质值的离子之间的空间重叠。这增强了该方法分辨不同物理化学性质值的离子的能力。空间上压缩离子包还可以帮助改进在下游检测器或分析器，例如质量或迁移率分析器处的离子检测或分析。
10.已经考虑了超出本发明范围的布置，其中直流电压沿离子导向器重复行进，但其中直流电压在离子导向器的下游部分中间歇地停止。这会导致在直流电压停止的期间离子在下游部分的上游边缘堆积，从而导致离子被压缩。然后下游区域中的直流电压再次沿下游方向移动，然后停止并重复压缩过程。然而，例如与改变行进直流电压的幅度以执行压缩相比，以这种方式间歇地停止直流电压相对难以实施。此外，可以通过使用间歇停止行进直流电压的技术来选择不同的压缩水平以使离子堆积受到限制。相比而言，本发明的实施例改变瞬态直流电压沿第二区域(相对于第一区域)行进的幅度、速度、频率或重复模式，以执行压缩并因此实现压缩水平从连续的值中选择。
11.瞬态直流电压被依次施加到离子导向器的电极上，从而产生沿离子导向器移动的直流势垒，从而使被径向限制在离子导向器内的离子根据物理化学性质分离。应当注意，使瞬态直流电压沿着离子导向器行进的步骤可以包括将瞬态直流电压连续地施加到轴向间隔的电极中的各个和每一个。替代地，瞬态直流电压可以仅连续地施加到在最后施加瞬态直流电压的电极下游的每第n个电极，其中n是大于1的整数(例如，仅施加到交替的轴向间隔的电极)。
12.还考虑可以在任何给定时间同时将瞬态直流电压施加到一组多个电极，并且可以在不同的各个时间顺序地将瞬态直流电压施加到不同组的多个电极，使得瞬态直流电压沿着离子导向器移动。每组电极可以是离子导向器的连续电极。例如，瞬态直流电压可以在任何一个时间同时施加到一组四个连续电极(例如11110000)，瞬态直流电压可以在不同时间施加到不同组的四个电极(例如00111100，然后00001111)。
13.瞬态直流电压的性质，例如行进的幅度和速度/频率，例如可以使得每次瞬态直流电压沿着离子导向器行进时，它以不同的量沿着离子导向器推动具有不同物理化学性质值的离子。由于瞬态直流电压沿离子导向器反复行进，这导致每次瞬态直流电压沿离子导向器行进时具有不同物理化学性质值的离子分离得更多。换言之，尽管瞬态直流电压可以在任何给定的沿离子导向器通过期间使离子导向器内的所有离子通过，但它将以不同的量沿离子导向器推动不同的离子并因此将它们分开。
14.每当瞬态直流电压沿离子导向器行进时，瞬态直流电压沿离子导向器的第一区域依次施加到电极上，使得瞬态直流电压沿离子导向器的第一区域移动。
15.可以使瞬态直流电压沿着离子导向器的第一区域以所述基本恒定的速度移动，可选地沿着整个第一区域。
16.每当瞬态直流电压沿离子导管行进时，瞬态直流电压沿离子导管的第一区域依次施加到电极上，使瞬态直流电压以第一速度通过第一区域；并且当瞬态直流电压沿第一区域行进时，瞬态直流电压可以被施加到这些电极中的每一个，持续大致相同的时间段。
17.离子导向器可包括沿其纵轴间隔开的多个电极，并且每当瞬态直流电压沿离子导向器行进时，沿离子导向器的第二区域，瞬态直流电压可相继施加到不同电极，或相继施加到不同组的多个电极，使得瞬态直流电压沿离子导向器的第二区域以基本恒定的速度移动。
18.可以使瞬态直流电压沿整个第二区域以所述基本恒定的速度移动。
19.考虑多个瞬态直流电压可以同时施加到多个相邻的轴向隔开的电极，并且这些多个瞬态直流电压可以以相同的方式一起沿着离子导向器移动。
20.离子导向器包括沿其纵轴间隔开的多个电极，并且每当瞬态直流电压沿离子导向器行进时，瞬态直流电压可沿离子导向器的第二区域依次施加到不同电极，或沿着离子导向器的第二区域依次施加到不同组的多个电极，使得瞬态直流电压通过第二区域；并且其中：(i)将瞬态直流电压施加到所述不同电极中的每一个，或所述组的多个电极中的每一个，持续基本上相同的时间段，可选地在瞬态直流电压沿第二区域行进的整个时间段期间；和/或(ii)在瞬态直流电压沿离子导向器的第二区域移动的同时，瞬态直流电压施加到第二区域中的任一给定电极与第二区域中的下一个电极之间的持续时间基本相同；和/或(iii)在瞬态直流电压沿离子导向器的第二区域移动的同时，瞬态直流电压施加到第二区域中的任一给定电极组与施加到第二区域中的下一组电极之间的持续时间基本相同。
21.换言之，瞬态直流电压的速度可以在整个第二区域内有效地恒定，并且例如不停止和启动。
22.空间压缩可以在瞬态直流电压行进的方向上，即在沿着离子导向器的方向上。
23.在第一模式中，瞬态直流电压在其通过离子导向器的第二区域行进时的幅度可以低于其在通过离子导向器的第一区域行进时的幅度，以便执行空间上压缩离子的步骤。
24.如上所述，瞬态直流电压沿离子导向器的第二区域连续地施加到电极上。当瞬态直流电压沿离子导向器的第二区域行进时，瞬态直流电压的幅值对于其所施加到的所有电极来说可以是相同的。可选地，当瞬态直流电压沿离子导向器的第二区域行进时施加到不同的电极时，瞬态直流电压的幅度可能不同。
25.在第一模式中，瞬态直流电压沿第二区域的速度可高于其沿第一区域的速度，从而引起空间上压缩离子的步骤。
26.在第一模式中，瞬态直流电压沿第二区域行进的频率可以高于或低于其沿第一区域行进的频率，从而引起空间上压缩离子的步骤。
27.在第一模式中，离子导向器的第二区域中的瞬态直流电压的重复模式可以不同于离子导向器的第一区域中的重复模式。例如，如上所述，瞬态直流电压可以在任何给定时间同时施加到一组多个电极，并且瞬态直流电压可以在不同的各个时间顺序地施加到不同组的多个电极，使得瞬态直流电压沿离子导向器移动。通过使第一区域中的多个电极的每个组由与第二区域中的每个组不同数量的电极组成，瞬态直流电压的重复模式可以在离子导向器的第一和第二区域中不同。因此，瞬态直流电压沿离子导向器的第一区域的每次通过可以包括同时将瞬态直流电压施加到一组多个电极，并且在不同的相应时间顺序地将瞬态直流电压施加到不同组的多个电极，使得瞬态直流电压沿离子导向器的第一区域移动，其中每组电极包括第一数量的电极。瞬态直流电压沿离子导向器的第二区域的每次通过(在第一模式中)可以包括同时将瞬态直流电压施加到一组多个电极，并且在不同的相应时间顺序地将瞬态直流电压施加到不同组的多个电极，使得瞬态直流电压沿离子导向器的第二区域移动，其中每组电极包括与所述第一数量的电极不同的第二数量的电极。例如，瞬态直流电压可以在任何一个时间同时施加到第一区域中的一组四个连续电极(例如11110000)，而在第一模式中瞬态直流电压可以在第二区域的任何一个时间同时施加到一组仅两个连续电极(例如11000000)。
28.离子导向器中可能存在气体，当离子被瞬态直流电压推动通过离子导向器时，离子与该气体发生碰撞。
29.物理化学性质可以是离子迁移率或质荷比。
30.例如，瞬态直流电压可以促使离子通过背景气体，从而由于阻力而在离子上产生相反的力，使得离子根据它们在气体中的移动性而分离。
31.考虑该方法可以根据物理化学性质的组合，例如迁移率和质荷比的组合来分离离子。
32.该方法还可以包括切换到第二模式，其中每当瞬态直流电压沿着离子导向器的第二区域行进时，它具有：第三幅度；和/或第三非零速度；和/或与在第一模式下沿第二区域重复行进不同的频率；和/或与第一模式不同的重复模式；使得具有所述物理化学性质的任何给定值的空间压缩离子以比它们在第一模式中被推动通过第二区域更高的平均速度被推动通过离子导向器的所述第二区域。
33.第三幅度可以高于第二幅度和/或第三非零速度低于第二非零速度。
34.替代地或附加地，第三幅度可以匹配第一幅度和/或第三非零速度可以匹配第一非零速度。
35.替代地或附加地，所述不同频率可以匹配瞬态直流电压沿第一区域行进的频率。
36.替代地或附加地，所述不同的重复模式可以匹配瞬态直流电压沿第一区域行进的重复模式。
37.第二模式可以使离子根据所述物理化学性质在离子导向器的第二区域内以比第一模式更高的速率分离。
38.该方法可以包括执行所述第一模式，直到具有不同的所述物理化学性质的相应值的多个离子组已经进入离子导向器的第二区域并且已经在空间上被压缩，然后在多个离子组仍然位于离子导向器的第二区域内的同时切换到第二模式。
39.瞬态直流电压可以沿着离子导向器的与所述第二区域相邻且在其下游的第三区域行进，以促使具有所述物理化学性质的不同值的离子以不同的平均速度通过所述第三区域。
40.在第二区域以第一模式操作的同时，任何给定物理化学性质值的离子可以以高于它们被推动通过第二区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第三区域。
41.在第二区域以第一模式操作的同时，瞬态直流电压可导致离子在离子导向器的第三区域内以比在第二区域内更高的速率根据所述物理化学性质分离。
42.第三区域中的瞬态直流电压的幅度可以高于第二幅度和/或第三区域中的瞬态直流电压的非零速度可以低于第二非零速度。替代地或附加地，第三区域中的瞬态直流电压的幅度可以匹配第一幅度和/或第三区域中的瞬态直流电压的非零速度可以匹配第一非零速度。
43.替代地或附加地，瞬态直流电压沿第三区域行进的频率可以不同于它在第一模式中沿第二区域行进的频率。瞬态直流电压沿着第三区域行进的频率可以匹配它沿着第一区域行进的频率和/或它在第二模式中沿着第二区域行进的频率。
44.替代地或附加地，瞬态直流电压沿第三区域行进的重复模式可以不同于它在第一模式中沿第二区域行进的频率。瞬态直流电压沿着第三区域行进的重复模式可以匹配它沿着第一区域行进的重复模式和/或它在第二模式中沿着第二区域行进的重复模式。
45.还考虑，离子导向器可具有一个或多个位于第二和/或第三区域下游的另外的区
域，其中离子以如上文关于第二区域所述的方式，即通过改变该另外的区域中瞬态直流电压的一种或多种性质，再次在空间上被压缩。
46.离子导向器可包括与所述第三区域相邻且位于所述第三区域下游的第四区域，并且在一种模式中，所述瞬态直流电压可具有沿第四区域的幅度和/或非零速度，其不同于其在第三区域中的幅度和/或非零速度，使得具有给定的所述物理化学性质值的离子以低于它们被推动通过第三区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第四区域，从而使离子当它们从离子导向器的第三区域到第四区域时在空间上被压缩。
47.替代地或另外地，在所述一种模式中，瞬态直流电压可以沿着第四区域以不同于其沿着第三区域重复行进的频率的频率重复行进，使得具有给定的所述物理化学值的离子以低于它们被推动通过第三区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第四区域，从而导致离子在它们从离子导向器的第三区域通过到第四区域时在空间上被压缩。
48.替代地或另外地，在所述一种模式中，瞬态直流电压可以沿着第四区域以不同于其沿着第三区域重复行进的重复模式的重复模式重复行进，使得具有给定的所述物理化学值的离子以低于它们被推动通过第三区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第四区域，从而导致离子在它们从离子导向器的第三区域通过到第四区域时在空间上被压缩。
49.离子导向器的第四区域可以以与关于离子导向器的第二区域所描述的方式相对应的方式以多种模式操作。
50.因此，该方法可以进一步包括切换到另一种模式，其中每次瞬态直流电压沿着离子导向器的第四区域行进时，它具有不同的幅度和/或非零速度，使得具有所述物理化学性质的任何给定值的空间压缩离子以比它们在所述一种模式中被推动通过第四区域更高的平均速度被推动通过离子导向器的所述第四区域。
51.所述另一种模式中的幅度可以高于所述一种模式中的幅度，和/或所述另一种模式中的非零速度可以低于所述一种模式中的非零速度。
52.所述另一种模式中的幅度可以匹配离子导向器的第三区域中的第四幅度和/或所述另一模式中的非零速度可以匹配离子导向器的第三区域中的第四非零速度。
53.替代地或附加地，该方法可以包括切换到另一种模式，其中瞬态直流电压以与在所述一种模式中它沿着第四区域重复行进不同的频率沿着离子导向器的第四区域重复行进，使得具有所述物理化学性质的任何给定值的空间压缩离子以比它们在所述一种模式中被推动通过第四区域更高的平均速度被推动通过离子导向器的所述第四区域。
54.替代地或附加地，该方法可以包括切换到另一种模式，其中瞬态直流电压以与在所述一种模式中它沿着第四区域重复行进不同的重复模式沿着离子导向器的第四区域重复行进，使得具有所述物理化学性质的任何给定值的空间压缩离子以比它们在所述一种模式中被推动通过第四区域更高的平均速度被推动通过离子导向器的所述第四区域。
55.所述另一种模式可以使离子根据所述物理化学性质在离子导向器的第四区域内以比所述一种模式更高的速率分离。
56.该方法可以包括执行所述一种模式，直到具有不同的所述物理化学性质的相应值的多个离子组已经进入离子导向器的第四区域并且已经在空间上被压缩，然后在多个离子组仍然位于离子导向器的第四区域内的同时切换到所述另一种模式。
57.离子导向器可以具有在第四区域下游的另一区域，其以对应于所述第三区域的方
式操作。
58.可以在离子导向器中提供一个或多个另外的离子压缩区域。
59.离子导向器可以是闭环离子导向器，并且可以通过瞬态直流电压多次围绕闭环离子导向器推动离子。
60.例如，闭环离子导向器可以是圆形、椭圆形、矩形或其他形状的离子导向器。替代地，闭环离子导向器可具有曲折的离子引导路径，例如蛇形离子引导路径，其被配置为使得离子可以围绕蛇形路径循环多次。
61.替代地，离子可以在从其喷射之前仅围绕闭环离子导向器驱动一次。
62.离子导向器可以不是闭环的，而是可以是末端开口的离子导向器，例如线性离子导向器。离子可以仅被驱动一次通过离子导向器，或者可以沿着离子导向器在其两端之间来回反射，同时离子根据物理化学性质分离。
63.考虑离子可以被驱动多次通过一个或多个压缩区域中的每一个，以便每次压缩离子。例如，可以多次驱动离子通过第二区域，其中每次第二区域以第一和第二模式操作。
64.可以沿着离子导向器推动离子，使得相同的离子多次穿过第二区域，并且第二区域可以在所述多次中的每一次以第一模式操作，使得离子在进入第二区域时在空间上被压缩。
65.然后可以将第二区域切换到第二模式，如上所述。
66.离子可以在它们每时和每次通过第二区域时被压缩，或者离子可以仅在它们通过第二区域的一些时间被压缩。
67.在离子分离之后，离子可以被传输到检测器。例如，如果物理化学性质是迁移率，则离子的迁移率可以从离子在离子导向器中开始分离的开始时间以及检测器检测到离子的时间来确定。
68.替代地，在离子导向器中分离之后，可以将离子传输到质量分析器以分析离子的质荷比。分离的离子可以在离子导向器和分析仪之间被破碎或反应。
69.尽管已经描述了在空间上压缩离子组的实施例，但是替代地可以考虑，可以在空间上扩展这种离子组。
70.因此，从第二方面，本发明还提供了一种根据物理化学性质分离离子的方法，包括：
71.沿离子导向器重复行进瞬态直流电压；
72.其中所述瞬态直流电压在其沿离子导向器的第一区域行进时具有第一幅度和第一速度，以促使具有不同值的所述物理化学性质的离子以不同的平均速度通过离子导向器的所述第一区域；和
73.其中，在第一模式中，瞬态直流电压沿着与所述第一区域相邻的离子导向器的第二区域行进：(i)同时具有不同的第二幅度；和/或(ii)以第二个不同的非零速度；和/或(iii)以基本恒定的速度但以与沿第一区域重复行进不同的频率；和/或(iv)具有沿第一区域重复行进的不同重复模式；使得具有给定值的所述物理化学性质的离子以高于它们被推动通过第一区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第二区域，从而使离子组在从导向器的第一区域到第二区域时在空间上被扩展。
74.本发明的实施例在空间上扩展离子组，这对于例如减少下游检测器或分析器例如
质量或迁移率分析器处的动态范围的问题可能是有用的。
75.这些实施例可以具有与上述关于峰压缩实施例(第一方面)描述的相同特征，除了离子在第二和第四区域中扩展而不是被压缩。
76.例如，空间扩展可以在瞬态直流电压行进的方向上，即在沿着离子导向器的方向上。
77.在第一模式中，瞬态直流电压在其通过离子导向器的第二区域行进时的幅度可以高于其在通过离子导向器的第一区域行进时的幅度，以便执行空间上扩展离子的步骤。
78.在第一模式中，瞬态直流电压沿第二区域的速度可低于其沿第一区域的速度，从而引起空间上扩展离子的步骤。
79.在第一模式中，瞬态直流电压沿第二区域行进的频率可以高于或低于其沿第一区域行进的频率，从而引起空间上扩展离子的步骤。
80.类似地，第二区域中的重复模式可以不同于第一区域中的重复模式，从而导致离子在空间上扩展的步骤。
81.该方法还可以包括切换到第二模式，其中每当瞬态直流电压沿着离子导向器的第二区域行进时，它具有第三幅度和/或第三非零速度，和/或沿第二区域重复行进的不同频率；和/或其沿第二区域重复行进的不同重复模式；使得具有所述物理化学性质的任何给定值的空间扩展离子以比它们在第一模式中被推动通过第二区域更低的平均速度被推动通过离子导向器的所述第二区域。这可用于停止或减少扩展。
82.第三幅度可以低于第二幅度和/或第三非零速度可以高于第二非零速度。
83.第三幅度可以匹配第一幅度和/或第三非零速度可以匹配第一非零速度。
84.所述不同频率可以匹配瞬态直流电压沿第一区域行进的频率。
85.所述不同的重复模式可以匹配瞬态直流电压沿第一区域行进的重复模式。
86.第二模式可以使离子根据所述物理化学性质在离子导向器的第二区域内以比第一模式更低的速率分离。
87.该方法可以包括执行所述第一模式，直到具有不同的所述物理化学性质的相应值的多个离子组已经进入离子导向器的第二区域并且已经在空间上被扩展，然后在多个离子组仍然位于离子导向器的第二区域内的同时切换到第二模式。
88.瞬态直流电压可以沿着离子导向器的与所述第二区域相邻且在其下游的第三区域行进，以促使具有所述物理化学性质的不同值的离子以不同的平均速度通过所述第三区域。
89.在第二区域以第一模式操作的同时，任何给定物理化学性质值的离子可以以低于它们被推动通过第二区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第三区域。
90.还考虑，离子导向器可具有一个或多个位于第二和/或第三区域下游的另外的区域，其中离子以如上文关于第二区域所述的方式，即通过改变该另外的区域中瞬态直流电压的一种或多种性质，再次在空间上被扩展。
91.离子导向器可包括与所述第三区域相邻且位于所述第三区域下游的第四区域，并且其中，在一种模式中，所述瞬态直流电压具有沿第四区域的幅度和/或非零速度，其不同于其在第三区域中的幅度和/或非零速度，使得具有给定的所述物理化学性质值的离子以高于它们被推动通过第三区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第四区域，从而使离
子当它们从离子导向器的第三区域到第四区域时在空间上被扩展。
92.替代地或另外地，在所述一种模式中，瞬态直流电压可以沿着第四区域以不同于其沿着第三区域重复行进的频率(和/或重复模式)的频率(和/或重复模式)重复行进，使得具有给定的所述物理化学值的离子以高于它们被推动通过第三区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第四区域，从而导致离子在它们从离子导向器的第三区域通过到第四区域时在空间上被扩展。
93.离子导向器的第四区域可以以与关于离子导向器的第二区域所描述的方式相对应的方式以多种模式操作。
94.因此，该方法可以进一步包括切换到另一种模式，其中每次瞬态直流电压沿着离子导向器的第四区域行进时，它具有不同的幅度和/或非零速度，使得具有所述物理化学性质的任何给定值的空间扩展离子以比它们在所述一种模式中被推动通过第四区域更低的平均速度被推动通过离子导向器的所述第四区域。
95.可以在离子导向器中提供一个或多个另外的离子扩展区域。
96.考虑离子可以被驱动多次通过一个或多个扩展区域中的每一个，以便每次扩展离子峰。例如，可以多次驱动离子通过第二区域，其中每次第二区域以第一和第二模式操作。
97.可以沿着离子导向器推动离子，使得相同的离子多次穿过第二区域，并且其中第二区域在所述多次中的每一次以第一模式操作，使得离子在进入第二区域时在空间上被扩展。
98.然后可以将第二区域切换到第二模式，如上所述。
99.离子可以在它们每时和每次通过第二区域时被扩展，或者离子可以仅在它们通过第二区域的一些时间被扩展。
100.在离子分离之后，离子可以被传输到检测器。
101.替代地，在离子导向器中分离之后，可以将离子传输到质量分析器以分析离子的质荷比。分离的离子可以在离子导向器和分析仪之间被破碎或反应。
102.尽管已经描述了通过沿着离子导向器传播瞬态直流电压来根据物理化学性质分离离子的实施例，但是可以考虑，可以替代地使用dc梯度(恒定电场)。
103.因此，从本发明的第三方面提供了一种根据物理化学性质分离离子的方法，包括：
104.将直流电压施加到离子导向器的第一区域，以产生沿着离子导向器的第一区域恒定的第一电场，从而促使具有所述物理化学性质的不同值的离子以不同的速度通过所述第一区域；和
105.在第一模式中，将直流电压施加到与所述第一区域相邻的离子导向器的第二区域，以产生沿第二区域恒定且幅度与第一电场不同的第二电场，从而要么：
106.(i)具有给定的所述物理化学值的离子以低于它们被推动通过第一区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第二区域，从而导致离子在它们从离子导向器的第一区域通过到第二区域时在空间上被压缩；要么
107.(ii)具有给定的所述物理化学值的离子以高于它们被推动通过第一区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第二区域，从而导致离子组在其从离子导向器的第一区域通过到第二区域时在空间上被扩展。
108.可以改变施加到离子导向器的第二区域的直流电压的幅度以压缩或扩展离子峰。
109.使用恒定电场的实施例可以具有上述关于使用行进瞬态直流电压的实施例(第一和第二方面)描述的相同特征，除了瞬态直流电压被恒定电场代替。在使用恒定电场的实施例中，离子导向器的压缩/扩展区域中的恒定电场的幅度不同于离子导向器的上游相邻区域中的恒定电场的幅度，以便执行压缩/扩展(与改变离子导向器的压缩/扩展区域中的瞬态直流电压的性质相反)。
110.空间压缩或扩展可以在沿着离子导向器的方向上。
111.在第一模式中，第二电场的幅度可以低于第一电场的幅度，以便在离子从第一区域到第二区域时在空间上压缩离子。可选地，在第一模式中，第二电场的幅度可以高于第一电场的幅度，以便在离子从第一区域穿过到第二区域时在空间上扩展离子。
112.该方法可以包括切换到第二模式，在该第二模式中，将直流电压施加到离子导向器的第二区域，以产生沿第二区域恒定且幅度高于第二电场的第三电场，使得具有所述物理化学性质的任何给定值的空间压缩离子以比它们在第一模式中被推动通过第二区域更高的平均速度被推动通过离子导向器的所述第二区域。替代地，方法可以包括切换到第二模式，在该第二模式中，将直流电压施加到离子导向器的第二区域，以产生沿第二区域恒定且幅度低于第二电场的第三电场，使得具有所述物理化学性质的任何给定值的空间扩展离子以比它们在第一模式中被推动通过第二区域更低的平均速度被推动通过离子导向器的所述第二区域。
113.该方法可以包括执行所述第一模式，直到具有不同的所述物理化学性质的相应值的多个离子组已经进入离子导向器的第二区域并且已经在空间上被压缩或被扩展，然后在多个离子组仍然位于离子导向器的第二区域内的同时切换到第二模式。
114.该方法可以包括向离子导向器的第三区域施加直流电压，该第三区域与所述第二区域相邻并且在所述第二区域的下游，以产生沿着离子导向器的第三区域恒定的第三电场，从而促使具有不同物理化学性质值的离子以不同速度通过所述第三区域。
115.第三电场的幅度可以等于第一电场的幅度。
116.本发明还提供了一种离子迁移率或质谱法，包括：进行如本文所述的方法；以及检测或分析分离的离子，或从分离的离子衍生的离子。
117.为避免疑问，将本文所述的直流电压施加到离子导向器的电极上。
118.本发明还提供了被配置为执行本文描述的任何方法的设备。
119.相应地，从第一方面，本发明提供了一种根据物理化学性质分离离子的离子分离器，包括：
120.离子导向器，其包括多个电极；
121.连接到所述电极的一个或多个电压源，用于向所述电极施加瞬态直流电压；和
122.电子电路，其被配置为控制一个或多个电压源以沿离子导向器向电极连续施加瞬态直流电压，从而沿离子导向器重复传递瞬态直流电压；
123.其中所述电子电路被配置为控制一个或多个电压源，使得瞬态直流电压在其沿着离子导向器的第一区域行进时具有第一幅度和第一速度，以促使具有不同值的所述物理化学性质的离子以不同的平均速度通过离子导向器的所述第一区域；和
124.其中所述电子电路被配置为控制一个或多个电压源，使得在第一模式中，瞬态直流电压沿着与所述第一区域相邻的离子导向器的第二区域行进：(i)同时具有不同的第二
幅度；和/或(ii)以第二个不同的非零速度；和/或(iii)以基本恒定的速度但以与沿第一区域重复行进不同的频率；和/或(iv)具有沿第一区域重复行进的不同重复模式；使得具有给定值的所述物理化学性质的离子以低于它们被推动通过第一区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第二区域，从而使离子在从导向器的第一区域到第二区域时在空间上被压缩。
125.所述离子分离器被配置为执行本文所述的任何方法。例如，电子电路可以被配置为在第二模式下控制一个或多个电压源，使得每当瞬态直流电压沿着离子导向器的第二区域行进时，它具有第三幅度和/或第三非零速度，和/或沿第二区域重复行进的不同频率和/或不同重复模式；使得具有所述物理化学性质的任何给定值的空间压缩离子以比它们在第一模式中被推动通过第二区域更高的平均速度被推动通过离子导向器的所述第二区域。
126.本发明的第二方面还提供了一种离子分离器，用于根据物理化学性质分离离子，其包括：
127.离子导向器，其包括多个电极；
128.连接到所述电极的一个或多个电压源，用于向所述电极施加瞬态直流电压；和
129.电子电路，其被配置为控制一个或多个电压源以沿离子导向器向电极连续施加瞬态直流电压，从而沿离子导向器重复传递瞬态直流电压；
130.其中所述电子电路被配置为控制一个或多个电压源，使得瞬态直流电压在其沿着离子导向器的第一区域行进时具有第一幅度和第一速度，以促使具有不同值的所述物理化学性质的离子以不同的平均速度通过离子导向器的所述第一区域；和
131.其中所述电子电路被配置为控制一个或多个电压源，使得在第一模式中，瞬态直流电压沿着与所述第一区域相邻的离子导向器的第二区域行进：(i)同时具有不同的第二幅度；和/或(ii)以第二个不同的非零速度；和/或(iii)以基本恒定的速度但以与沿第一区域重复行进不同的频率；和/或(iv)具有沿第一区域重复行进的不同重复模式；使得具有给定值的所述物理化学性质的离子以高于它们被推动通过第一区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第二区域，从而使离子组在从导向器的第一区域到第二区域时在空间上被扩展。
132.本发明的第三方面还提供了一种离子分离器，用于根据物理化学性质分离离子，其包括：
133.离子导向器，其包括多个电极；
134.连接到所述电极的一个或多个电压源；和
135.被配置为控制一个或多个电压源的电子电路；
136.其中电子电路被配置为控制一个或多个电压源以同时将不同的直流电压施加到离子导向器的第一区域中的不同电极，从而产生沿着第一区域恒定的第一电场，用于促使具有所述物理化学性质的不同值的离子以不同速度通过所述第一区域；和
137.其中电子电路被配置为在第一模式中控制一个或多个电压源以同时将不同的直流电压施加到离子导向器的与所述第一区域相邻的第二区域中的不同电极，以产生沿第二区域恒定且幅度与第一电场不同的第二电场，从而要么：
138.(i)具有给定的所述物理化学值的离子以低于它们被推动通过第一区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第二区域，从而导致离子在它们从离子导向器的第一区域通
过到第二区域时在空间上被压缩；要么
139.(ii)具有给定的所述物理化学值的离子以高于它们被推动通过第一区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第二区域，从而导致离子组在其从离子导向器的第一区域通过到第二区域时在空间上被扩展。
附图说明
140.现在将仅以举例的方式并且参考附图来描述各个实施方案，其中：
141.图1a示出了根据本发明实施例的离子迁移率分离器(ims)的示意图，图1b示出了图1a的ims装置的一部分的截面侧视图，并且图1c和1d分别示出了图1a的实施例的正交视图和透视图；
142.图2a-2b显示了在压缩两个不同离子迁移率峰期间实施例的示意图；
143.图3-6显示了离子峰压缩技术的实施例的数值模拟结果；
144.图7和8显示了使用不同压缩水平的离子峰压缩技术的另一实施例的数值模拟结果；
145.图9显示了对于不同压缩比的ims装置中作为分离时间的函数的两个离子峰的平均宽度的曲线图；和
146.图10显示了不同压缩比下ims装置中作为分离时间的函数的峰分离度的曲线图。
具体实施方式
147.图1a示出了根据本发明的实施例的离子迁移率分离器(ims)的视图的示意图。ims装置1包括闭环离子导向器2，在使用时，离子被引导围绕所述闭环离子导向器。离子导向器2包括多个电极，所述电极用于将离子在径向上限制在围绕离子导向器2延伸的轴向路径上。离子导向器2还包括沿离子导向器2的轴向长度推动离子的电极。离子导向器2充满背景气体，使得当围绕离子导向器2推动离子时，所述离子与气体分子发生碰撞并根据其穿过气体的离子迁移率进行分离(由于拖尾)。可在通过出口区域4提取离子之前一次或多次地围绕离子导向器2推动离子。通过施加一个或多个沿漂移单元2轴向行进的瞬态直流电压，可以围绕离子导向器2推动离子。
148.图1b示出了图1a的ims装置的离子导向器2的一部分的截面侧视图。图1b示出了电极单元布置5的实施例，所述电极单元布置可以用于将离子限制在离子导向器2的轴线上。在沿着离子导向器2的轴向长度的给定点处，路径可以限定在沿第一方向(在离子导向器2的径向内侧和外侧)间隔开的两个rf电极6和在第二、优选正交的方向上(在离子导向器2的顶部和底部)间隔开的两个dc电极8之间。将rf电压施加到rf电极6，以在第一方向上将离子限制在rf电极6之间。将直流电压施加到dc电极8，以在第二方向上将离子限制在dc电极8之间。替代地，可将rf电压施加到电极8，以便在第二方向上将离子限制在电极8之间。
149.电极单元5沿离子导向器2的轴向长度重复，使得离子在离子导向器2周围的所有点处限制在离子导向器2中，除了当离子从离子入口/出口区域4中喷射时，下文将进一步描述这一点。电极单元5沿离子引导路径轴向隔开，并且一个或多个直流电压可以瞬时地和连续地施加到不同的电极单元5，使得dc势垒围绕离子导向器2行进并且因此迫使离子围绕离子导向器2。离子导向器2的顶侧和底侧可以由其上布置有电极8的印刷电路板形成。替代地
或者另外地，离子导向器2的径向内侧和外侧可以由其上布置有电极6的印刷电路板形成。
150.尽管图1b示出了特定配置的电极6、8，但可预期的是，可以使用其它配置。例如，可以使用不同形状的电极。替代地，代替在每个电极单元5中提供成对的电极6、8，离子导向器2可以由一系列有孔电极形成，所述有孔电极被布置为其孔沿着穿过离子导向器2的纵向路径对准，即，离子导向器可以是离子隧道或离子漏斗，例如堆叠式电极环组。替代地，离子导向器可以是分段的多极杆组，例如分段的四极杆、六极杆或八极杆组。可以将rf电压施加到电极，以便沿着路径向地约束离子。例如，可以将不同相位的ac/rf电压施加到相邻电极，例如可以向交替的电极供应相反相位的ac/rf电压。
151.现在仅以实例的方式描述ims装置的操作模式。可以例如在离子入口4处将离子引入到ims装置中。由ac/rf电压源7将ac/rf电压施加到ac/rf电极6，以便将离子约束在这些电极之间。可以由直流电压源9将直流电压施加到dc电极8，以便将离子约束在这些电极之间。替代地，在电极8是rf电极的实施例中，ac/rf电压源将ac/rf电压供应给电极8，以便将离子约束在这些电极之间。离子因此沿着离子导向器2的纵向路径被径向地约束。为了将离子引入到离子导向器2中，可以关闭或减小离子进入区域4中的一些电极上的径向约束电压。
152.直流电压源9随后将瞬态直流电压连续地施加到不同电极单元5的电极，使得瞬态dc势垒沿离子导向器2行进。例如，可以将瞬态直流电压依次施加到不同电极单元5的直流电极8(以及可选地rf电极6)上。提供电子电路11以控制将直流电压施加到电极的时序。瞬态dc势垒可以随着其通过离子而推动离子。不同迁移率的离子可以随着dc势垒通过所述离子而被所述dc电势推动不同的量。一个或多个这样的瞬态直流电压可以在离子导向器2周围重复行进，导致不同迁移率的离子以不同的平均速度移动通过离子导向器。因此，离子根据它们的迁移率在空间上分离。可以重复该过程，直到离子已分离出所需的量。此后，可以从ims装置提取离子，例如在与离子进入区域4相同的位置处或在不同位置处。为了从离子导向器2提取离子，可以关闭或减小离子退出区域4中的一些电极上的径向约束电压，或可以切换此区域中的电极上的电压，以便提供在径向方向上推动离子并使其离开离子导向器2的电场。
153.图1c和图1d分别示出了图1a的实施例的正交视图和透视图。离子导向器2布置在填充有气体的腔室10内。可使用rf离子导向器12、14将离子导向进入和导向出室10。rf离子导向器12、14还与离子导向器2的离子入口/出口区域4耦接，使得可以将离子引导进入离子导向器2中以及引导出离子导向器2。在此实施例中，通过输入离子导向器12将离子引导进入腔室10中并且引导进入离子导向器2的入口/出口区域4中。如果希望通过离子迁移率来分离离子，则通过在离子导向器2周围传播瞬态直流电压，在与离子进入方向正交的方向上推动离子，以驱动离子导向器2周围的离子。当离子沿离子路径行进时，所述离子根据其穿过室10以及因此离子导向器2中存在的漂移气体的迁移率进行分离。当希望从离子导向器2中提取离子时，它们可以在朝向出口rf离子导向器14的方向上(或不太理想地在朝向入口离子导向器12的方向上)喷射。然后，通过出口离子导向器14(或离子导向器12)将离子引导出腔室10。
154.另一方面，如果不需要对离子进行离子迁移率分离，则可使离子种类从输入离子导向器12直接穿过漂移池2的入口/出口区域4传递到输出离子导向器14而不围绕漂移池2。
换言之，漂移单元2可以以旁路模式操作。
155.在优选的操作模式中，可以从离子导向器2中提取具有所需离子迁移率范围的离子。可通过以下实现这一点：使离子围绕离子导向器2移动，使得离子分离，然后使离子入口/出口区域4处的一个或多个喷射电压的激活与感兴趣的离子处于入口/出口区域4处的时间同步。因此，将期望离子从离子导向器2中喷射，并且残留在离子导向器2中的其它离子种类可继续穿过离子导向器2并根据离子迁移率进行分离。替代地，可例如通过从电极6去除rf电压使得离子不再限制在离子导向器2内而从离子导向器2中丢弃剩余的离子。
156.可立即将具有期望离子迁移率的所喷射离子从离子导向器2输送到质量分析仪和/或检测器。替代地，这样的离子可以被捕获在存储区域中，同时在离子导向器2中发生下一个迁移率循环并且直到更多具有相同离子迁移率范围的离子从离子导向器2喷射到存储区域中。在已执行足够的迁移率循环以在存储区域中累积所需数量的离子之后，这些离子可随后被传输至分析器，例如质量分析器，以进行进一步分析，或传输至检测器。此方法可以用于增加期望离子的离子信号。附加地或替代地，已经从离子导向器2喷射的所需离子可以被破碎、活化或解离，然后重新引入离子导向器2中，使得碎片离子、活化离子或产物离子可以通过离子迁移率分离并因此分析离子迁移率。
157.如上所述，闭环离子导向器2通过使离子围绕离子导向器2多次循环，能够使离子迁移率分离路径长度相对较长。这允许ims装置具有相对高的离子迁移率分辨率。然而，虽然原则上离子可以在离子导向器2周围任意多次按需驱动以增加分离路径长度，但ims装置的最大迁移率分辨率仍然受到离子迁移率峰的扩散展宽的限制。换言之，任何给定迁移率的离子占据的离子导向器2的空间长度将随着离子由于它们的扩散而沿着离子导向器行进而增加。该空间长度在迁移率分离期间增加，直到无法获得进一步有用的分离。此外，高度扩散的离子峰会使离子检测具有挑战性，并会降低信噪比。
158.本发明的实施例在空间上压缩离子迁移率分离器内的这种离子峰，同时保持分离器迁移率分辨率的至少显著比例。在不过度损失迁移率分辨率的情况下压缩离子峰的能力原则上允许离子在闭环ims装置周围进行无限次数的通过，同时仍然解析离子，从而消除了对可达到的迁移率分辨率的限制。
159.图2a-2b示出了实施例的示意图以及如何施加瞬态直流电压20以影响两个不同离子迁移率峰中的离子。如上所述，瞬态直流电压沿离子导向器2重复行进，导致不同迁移率的离子以不同的平均速度沿离子导向器2行进，因此根据它们的迁移率分离。在所描绘的实施例中，瞬态直流电压20向右行进，如箭头所示。图2a示出了在第一分离时间t1处具有两种相应迁移率的离子的两个迁移率峰，同时离子处于离子导向器2的第一区域22中。换言之，图2a示出了具有两个各自的离子迁移率值的两组离子的强度分布。可以看出，瞬态直流电压导致两个迁移率峰值在时间t1处被部分解析。然而，如上所述，除非采取措施，否则随着分离过程的继续，每个峰都会由于离子扩散而变宽。
160.为了抵消这一点，瞬态直流电压的一种或多种性质随着瞬态直流电压行进通过离子导向器2的第二区域24而改变，使得离子在比它们被推动通过离子导向器2的第一区域22的更低的平均速度下被瞬态直流电压推动通过该区域24。因此，在前导峰中具有第一迁移率的离子最初以第一平均速度被推动通过离子导向器2的第一区域22，但以较低平均速度被推动通过离子导向器2的第二区域24。类似地，在尾峰中具有第二迁移率的离子最初以第
三平均速度被推动通过离子导向器2的第一区域22，但被推动以较低平均速度通过离子导向器的第二区域24。这导致每个峰在离子沿离子导向器驱动的方向上被空间压缩，如图2a中的时间t2所见。
161.在所示实施例中，空间压缩通过瞬态直流电压20的幅度在离子导向器2的第二区域24中相对于在第一区域22中减小来实现。然而，可考虑离子的平均速度可以在第二区域24中降低，以便通过以其他替代或附加方式改变第二区域24内的瞬态直流电压来压缩所述峰。例如，通过第二区域24的瞬态直流电压的速度可以不同于通过第一区域22的瞬态直流电压的速度以压缩所述峰。这可以通过控制直流电压源来实现，使得瞬态直流电压通过第二区域24的速度高于其通过第一区域22的速度。替代地或附加地，瞬态直流电压沿第二区域24重复行进的频率或重复模式可以不同于其沿第一区域22行进以执行峰压缩的频率或重复模式。从技术角度来看，这些压缩迁移率峰值的技术特别简单，并且也易于控制以提供期望的压缩水平。例如，通过第二区域24的瞬态直流电压的幅度和/或速度和/或频率可以选自连续值，以便提供期望的峰压缩水平。
162.参考图2b，一旦离子峰的离子完全在离子导向器2的第二区域24内，在时间t3，通过第二区域24的瞬态直流电压的性质可以改变，使得前峰中离子的平均速度和尾峰中离子的平均速度增加。因此，可以增加通过第二区域24的瞬态直流电压的幅度，和/或可以改变(例如，减小)通过第二区域24的瞬态直流电压的速度，和/或可以改变沿第二区域24重复行进瞬态直流电压的频率。可以改变通过第二区域24的瞬态直流电压的性质，以匹配通过离子导向器2的第一区域22的瞬态直流电压的性质。瞬态直流电压也可以施加到离子导向器的位于第二区域22下游的第三区域26，使得当它们沿着离子导向器2被推动通过第三区域26时离子通过它们的迁移率继续被分离。第三区域26中的瞬态直流电压的性质可以与第一区域中的性质相匹配，例如在幅度和/或速度和/或频率方面。
163.上述峰压缩技术可以根据需要在离子导向器2内经常执行。例如，每次离子绕过闭环离子导向器2时，可以在离子导向器2的相同区域24(或不同区域)执行峰压缩。替代地，可以在离子通过离子导向器2的每个循环期间多次执行峰压缩。替代地，可以周期性地并且仅在围绕离子导向器2的多个循环之后执行峰压缩。
164.期望的是，在反复通过第二区域24的瞬态直流电压(例如幅度和/或速度和/或频率)的性质被切换回以匹配离子导向器2的第一区域22和第三区域26中的性质之前，离子峰完全进入第二区域24，但不离开它。因此，希望在执行压缩之前离子峰不会变得过长。第二区域24能够进行的离子峰的压缩量与第一区域22中的离子的平均速度与第二区域24中的那些离子的平均速度的比相关(在第二区域24的压缩模式期间)。由于压缩期间的扩散，离子峰可能会继续变宽，因此在进行压缩时可能会损失一些迁移率分离(以与上述速度比相关的方式)。
165.图3-6显示了上述压缩技术的数值模拟结果。在该模拟中，离子导向器2被建模为堆叠环离子导向器(即离子隧道离子导向器)，沿其重复传播直流行进电压以根据迁移率分离离子。离子导向器内的气压被建模为2.4托。dc行进电压被建模为在第二区域22之外具有30v的幅度并且在第二区域22内具有7.5v的幅度。dc行进电压被建模为在整个离子导向器2中具有600m/s的速度。建模的两种离子为反向肽离子(grgds和sdgrg)，z＝+1，碰撞截面值分别为208.5和205.3ang^2。尽管第二区域24中的瞬态直流电压的幅度比第一区域22中的
低四倍(即7.5v与30v相比)，但由于瞬态直流电压幅度与所产生的离子速度之间的非线性关系，这导致两种离子的平均漂移速度从离子导向器的第一区域22中的大约35m/s下降到第二区域24中的大约2m/s。
166.离子峰被建模为相距70mm，它们的位置有30mm的标准偏差。近似峰分离度被定义为峰的平均位置之差除以离子包位置标准偏差的平均值。这给出了70/30＝2.33的值作为初始峰分离度。前导离子峰(即最下游峰)的平均位置被建模为从第二区域24的上游端522mm处产生(其位于图3-10中的0mm处)。
167.图3显示了在12ms时反向肽离子的强度与沿离子导向器的位置的关系图。可以看出，sdgrg离子的离子峰前沿刚刚开始进入第二区域24(其上游端位于0mm处)。此时的峰分离度为84/31＝2.71。
168.图4显示了在16.5ms时反向肽离子的强度与沿离子导向器的位置的关系图。此时可以看到，sdgrg离子的峰几乎完全在第二区域24内(即0mm的下游)，并且在沿离子导向器2的方向上在空间上被压缩。grgds离子峰的前导部分在第二区域24内并已被压缩，但峰的上游端尚未进入第二区域24。
169.图5显示了在21ms时反向肽离子的强度与沿离子导向器的位置的关系图。可以看出，两种离子的峰现在都完全在第二区域24内。此时，通过第二区域24的瞬态直流电压的幅度被建模为切换到30v，以匹配通过离子导向器的第一区域22和第三区域26的瞬态直流电压的幅度。此时峰分离度为5.4/3.7＝1.46。从图5可以看出，在该实例中，需要大约30mm长或更长的第二区域24，以便在瞬态直流电压的幅度改变之前两个峰值都在第二区域24内。通常，第二区域24的最小长度取决于离子峰的初始长度和分离以及压缩比(即，第一区域22中的那些离子的平均速度与在第二区域24中的那些离子的平均速度的比值)。
170.图6显示了反向肽离子的强度作为沿离子导向器在100ms处的位置的函数的曲线图，即在自压缩结束后79ms的迁移率分离之后。可以看出，两个峰的平均位置相距97.1mm，峰是基线分离的，峰宽(标准偏差)约为～15mm。因此峰分离度为97.1/15＝6.5，是初始分离度的两倍多，而峰宽仍仅为原始值的一半。因此，在抵消峰展宽和减小峰宽的同时，峰已被迁移分离。
171.图7和8分别显示了对应于图5和6的曲线，除了其中dc行进电压被建模为在第二区域24内具有15v的幅度(而不是7.5v)。这导致两种离子的平均速度从第一区域22中的大约35m/s下降到第二区域24中的大约8.5m/s。从图7可以看出，21ms处的峰分离度为22.6/8＝2.8。降低的压缩比(相对于图5中的压缩比)导致峰分离度的损失较小，但获得低水平的峰压缩。在图7中，压缩峰大约是图5中的两倍，并且要求压缩区域具有大约90mm或更长的长度。从图8可以看出，100ms处的峰分离度为113.7/16.4＝6.9。
172.压缩比的理想选择可取决于被分离的种类、峰的初始宽度和系统的几何形状。例如，上面给出的示例峰宽相对于正在建模的闭环ims装置周围的单个循环的路径长度(～1m)相对较小。
173.图9显示了当dc行进电势被建模为在第二区域24内具有7.5v的幅度时(即压缩比为0.25)作为ims装置中分离时间的函数的两个离子峰的平均标准偏差(宽度)的曲线图，以及当dc行进电势在第二区域24内具有15v的幅度时(即压缩比为0.5)作为ims装置中分离时间的函数的两个离子峰的平均标准偏差(宽度)的曲线图。
174.图10显示了当dc行进电势被建模为在第二区域24内具有7.5v的幅度时(即压缩比为0.25)作为ims装置中分离时间的函数的峰分离度的曲线图，以及当dc行进电势在第二区域24内具有15v的幅度时(即压缩比为0.5)作为ims装置中分离时间的函数的峰分离度的曲线图。
175.从图9-10可以看出，尽管上述技术可导致压缩过程中峰分离度的一些损失(图10)，但峰宽显著减小(图9)。从图10可以看出，在压缩比为0.25的实例中，初始峰分离恢复了40ms，此时离子峰比其初始宽度小近6倍(图9)。
176.尽管已参考各种实施例描述本发明，但本领域的技术人员应了解，可以在不脱离所附权利要求书中所阐述的本发明的范围的情况下对形式和细节作出各种改变。
177.例如，虽然离子导向器已被描述为卵形的闭环离子导向器，但离子导向路径可替代地为圆形、矩形或其他形状。替代地，闭环离子导向器可具有曲折的离子引导路径，例如蛇形离子引导路径，其被配置为使得离子可以围绕蛇形路径循环多次。
178.尽管离子已被描述为围绕闭环离子导向器循环多次，但替代地可考虑，它们可以仅围绕离子导向器循环一次，或部分(少于一次)循环。
179.尽管上文已将离子导向器描述为闭环离子导向器，但可预期的是，离子导向器无需是闭环的并可以是开放式的。例如，离子导向器可以是线性离子导向器。离子可能会或可能不会沿着离子导向器来回反射。
180.尽管已将发生压缩的离子导向器的第二区域描述为处于固定位置，但替代地可以考虑，第二区域可随时间沿离子导向器移动。例如，第二区域的位置(以及因此峰压缩)可以跟踪离子峰沿离子导向器的位置。
181.可以考虑，离子导向器具有对应于第二区域的多个区域，即多个峰压缩区域。
182.上述实施例涉及离子迁移率分离。然而，可以考虑，离子可以通过替代的物理化学性质分离，例如质荷比(或质荷比和迁移率分离的混合物)。
183.尽管已经描述了其中离子峰通过在瞬态直流电压行进通过离子导向器的第二区域时(相对于第一区域中的性质)改变其一种或多种性质来压缩离子峰的实施例，但可以设想，替代地，可以通过在瞬态直流电压通过离子导向器的第二区域时(相对于第一区域的性质)改变其一种或多种性质来在空间上扩展离子峰。
184.尽管已经描述了其中离子峰通过在瞬态直流电压行进通过离子导向器的第二区域时(相对于第一区域中的性质)改变其一种或多种性质来压缩离子峰的实施例，但可以设想，可以使用线性电场来执行离子峰压缩，而不是使瞬态直流电压沿离子导向器行进。例如，该方法可以包括：向离子导向器的第一区域施加直流电压，以产生沿着离子导向器的第一区域恒定的第一电场，从而促使具有不同的所述物理化学性质值的离子以不同的速度通过所述第一区域；和在第一模式中，将直流电压施加到离子导向器的与所述第一区域相邻的第二区域，以便沿第二区域产生恒定的且与第一电场具有不同幅度的电场，使得要么：(i)具有给定的所述物理化学性质值的离子以低于它们被推动通过第一区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第二区域，从而导致离子在从它们离子导向器的第一区域到第二区域通过时在空间上被压缩；要么(ii)使得具有给定值的所述物理化学性质的离子以高于它们被推动通过第一区域的平均速度推动通过离子导向器的所述第二区域，从而使离子组在从导向器的第一区域到第二区域时在空间上被扩展。