用于脉冲模式电荷检测质谱法的设备和方法

用于脉冲模式电荷检测质谱法的设备和方法
1.相关申请的交叉引用本专利申请要求享有于2019年9月25日提交的序列号为62/905921的美国临时专利申请的权益和优先权，该美国临时专利申请的公开内容通过引用以其整体明确并入本文中。
2.政府权利本发明在美国国立卫生研究院授予的gm 131100下利用政府支持完成。政府享有本发明的某些权利。
技术领域
3.本发明大体上涉及电荷检测质谱分析仪器，并且更具体而言，涉及用于进行这样的仪器的脉冲模式操作的设备和方法。


背景技术：

4.质谱法通过根据离子质量和电荷分离物质的气态离子来提供物质的化学成分的识别。已开发多种仪器和技术，以用于确定这样的分离离子的质量，并且一个这样的技术被称为电荷检测质谱法(cdms)。在cdms中，离子质量根据测量的离子质荷比(典型地被称为“m/z”)和测量的离子电荷而确定。
5.利用早期cdms检测器的m/z和电荷测量的高水平的不确定性导致静电线性离子阱(elit)检测器的开发，其中使离子通过电荷检测圆柱体来回振荡。离子多次穿过这样的电荷检测圆柱体为每个离子提供多次测量，并且已表明，电荷测量的不确定性随着n
1/2
而减小，其中n为电荷测量的次数。然而，这样的多次电荷测量必然地限制可使用当前elit设计获得离子m/z和电荷测量的速度。因此，合乎期望的是，寻求elit设计和/或操作的改进，其增加离子m/z和电荷测量的速率(相对于能够使用当前elit设计获得的那些)。


技术实现要素：

6.本发明可包括所附权利要求书中叙述的特征中的一个或多个，和/或以下特征中的一个或多个以及它们的组合。在一个方面中，一种电荷检测质谱仪可包括：离子源，该离子源配置成从样品中生成离子；离子阱，该离子阱配置成在其中接收和储存生成的离子并从其中选择性地释放储存的离子；静电线性离子阱(elit)，该静电线性离子阱(elit)与离子阱间隔开，elit包括第一离子镜和第二离子镜以及定位在它们之间的电荷检测圆柱体；以及器件，该器件用于选择性地将离子阱控制成从其中释放储存的离子中的至少一些，以朝向elit行进并行进到elit中，并且用于以如下的方式控制第一离子镜和第二离子镜：该方式在elit中俘获在其中行进的离子中的至少一个，并且使至少一个俘获的离子在每次穿过电荷检测圆柱体并在其上感应对应的电荷时在第一离子镜与第二离子镜之间来回振荡。
7.在另一方面中，一种电荷检测质谱仪可包括：离子源，该离子源配置成从样品中生成离子；至少一个电压源，该至少一个电压源配置成产生多个输出电压；离子阱，该离子阱
联接到多个输出电压的第一组，并且配置成响应其俘获状态，以在其中接收和储存生成的离子，并且配置成响应其传输状态，以从其中选择性地释放储存的离子；静电线性离子阱(elit)，该静电线性离子阱(elit)与离子阱间隔开，elit包括前离子镜和后离子镜以及定位在它们之间的电荷检测圆柱体，前离子镜和后离子镜各自分别联接到多个输出电压的第二组和第三组，并且配置成响应于其传输状态，以使离子传输穿过其，并且配置成响应于其反射状态，以将从电荷检测圆柱体进入其中的离子反射回到电荷检测圆柱体中；以及处理电路，该处理电路用于将第一组电压控制至其传输状态，以使离子阱从其中释放储存离子中的至少一些，以经由前离子镜朝向elit行进并行进到elit中，并且此后，以将后接有第二组电压的第三组电压控制至其反射状态，以俘获在其中行进的离子中的至少一个，并使至少一个俘获的离子在每次穿过电荷检测圆柱体并在其上感应对应的电荷时在前离子镜与后离子镜之间来回振荡。
8.在又一方面中，提供一种用于操作电荷检测质谱仪的方法，该电荷检测质谱仪包括静电线性离子阱(elit)和离子阱，该静电线性离子阱(elit)具有定位在前离子镜与后离子镜之间的电荷检测圆柱体，该离子阱与前离子镜间隔开。方法可包括：从样品中生成离子；将生成的离子储存在离子阱中；将离子阱控制成从其中释放储存的离子中的至少一些并且经由前离子镜朝向elit行进并行进到elit中；在将离子阱控制成释放储存的离子之后，将后离子镜控制至反射状态，在该状态下，后离子镜将从电荷检测圆柱体进入其中的离子向后反射穿过电荷检测圆柱体并朝向前离子镜；以及在将后离子镜控制至其反射状态之后，将前离子镜控制至反射状态，在该状态下，前离子镜将从电荷检测圆柱体进入其中的离子向后反射穿过电荷检测圆柱体并朝向后离子镜，以在elit中俘获从离子阱中释放的离子中的至少一个，使得至少一个俘获的离子在每次穿过电荷检测圆柱体并在其上感应对应的电荷时在前离子镜与后离子镜之间振荡。
附图说明
9.图1为离子质量检测系统的简化图，该离子质量检测系统包括具有联接到其的控制和测量构件的静电线性离子阱(elit)阵列的实施例。
10.图2a为图1中图示的elit阵列的离子镜中的示例离子镜的放大图，其中镜电极被控制成在示例离子镜内产生离子传输电场。
11.图2b为图1中图示的elit阵列的离子镜中的另一示例离子镜的放大图，其中镜电极被控制成在示例离子镜内产生离子反射电场。
12.图3为简化的流程图，其图示用于控制图1的elit阵列的操作以确定离子质量和电荷信息的过程的实施例。
13.图4a-4e为图1的elit阵列的简化图，其展示根据图3中图示的过程的多个离子镜的顺序控制和操作。
14.图5a为离子分离仪器的实施例的简化框图，该离子分离仪器包括本文中图示和描述的任何elit阵列并且示出示例离子处理仪器，该示例离子处理仪器可形成(多个)elit阵列上游的离子源的部分，和/或可设置在(多个)elit阵列下游，以进一步处理离开(多个)elit阵列的(多个)离子。
15.图5b为离子分离仪器的另一实施例的简化框图，该离子分离仪器包括本文中图示
和描述的任何elit阵列并且示出示例实施方式，该示例实施方式将常规离子处理仪器与本文中图示和描述的离子质量检测系统的实施例中的任何组合。
16.图6为离子质量检测系统的简化图，该离子质量检测系统包括具有联接到其的控制和测量构件的静电线性离子阱(elit)阵列的另一实施例。
17.图7a为可在图6中图示的离子转向通道阵列中实施的单个离子转向通道的示例实施例的简化透视图。
18.图7b为简化的透视图，其图示图7a中图示的离子转向通道的示例操作模式。
19.图7c为简化的透视图，其图示图7a中图示的离子转向通道的另一示例操作模式。
20.图8a-8f为图6的elit阵列的简化图，其展示离子转向通道阵列和elit阵列的示例控制和操作。
21.图9为离子质量检测系统的简化图，该离子质量检测系统包括具有联接到其的控制和测量构件的静电线性离子阱(elit)阵列的又一实施例。
22.图10为配置成用于其脉冲模式操作的电荷检测质谱仪仪器的实施例的简化图。
23.图11为图示图10的仪器的示例脉冲模式操作的时序图。
24.图12a示出针对具有10
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g/ml和0.5
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g/ml的样品浓度的hbv t=4衣壳的由图10的仪器测量的cdms质量分布图。
25.图12b为在针对从0.5
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g/ml至10
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g/ml浓度范围的10000个俘获事件期间在图12a中示出的3.8 mda至4.4 mda质量窗口中检测的离子数量的对数图。
26.图13a示出针对具有1
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g/ml蛋白质浓度的hbv t=4衣壳的由图10的仪器测量的cdms质量分布图，包括在仪器的正常(即，非脉冲)操作之下测量的分布和在如本文中描述的仪器的脉冲模式操作之下测量的分布。
27.图13b示出类似于图13a的图，但是其中hbv t=4衣壳具有0.05
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g/ml和0.5
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g/ml的蛋白质浓度。
28.图14示出具有峰(由于约3.0 mda处的t=3衣壳和4.05 mda处的t=4衣壳而产生)的针对hbv衣壳的由图10的仪器测量的cdms质量分布图，包括在仪器的正常(即，非脉冲)操作(其中蛋白质浓度为100 ug/ml)之下测量的分布和在仪器的脉冲模式操作(其中蛋白质浓度为1 ug/ml)之下测量的分布。
29.图15示出具有峰(由于pk四聚体(230 kda)、八聚体(460 kda)、十二聚体(690 kda)以及十六聚体(920 kda)而产生)的针对丙酮酸激酶(pk)溶液的由图10的仪器测量的cdms质量分布图，包括在仪器的正常(即，非脉冲)操作之下测量的分布并且包括在仪器的脉冲模式操作之下测量的分布，如本文中描述的，其中延迟时间调整成传输四聚体并再次调整成传输八聚体和十二聚体。
具体实施方式
30.为了促进对本发明的原理的理解目的，现在将参考附图中示出的许多说明性实施例，并且将使用具体语言以描述其。
31.本公开涉及静电线性离子阱(elit)阵列，其包括两个或更多个elit或elit区域，以及用于控制它们使得elit或elit区域中的至少两个同时操作成测量在其中捕获的至少一个离子的质荷比和电荷的器件。以该方式，与常规单个elit系统相比，离子测量的速率增
加到两倍或更多倍，并且实现总离子测量时间的对应的减少。在一些实施例中，其示例将在下面关于图1-4e详细地描述，elit阵列可以以串联布置的(即，级联的)两个或更多个elit区域的形式实施，并且在两个或更多个级联的elit或elit区域中的每个的相反端部处的离子镜被控制成顺序地捕获每个elit或elit区域中的至少一个离子，并被控制成使在elit或elit区域中的至少两个中的(多个)捕获离子同时穿过定位在其中的相应电荷检测器来回振荡，以测量(多个)捕获离子的质荷比和电荷。在其它实施例中，如将在下面关于图6-10详细地描述的，elit阵列可以以相对于彼此平行布置的两个或更多个elit的形式实施。离子转向阵列可被控制成将至少一个离子顺序地或同时地引导到平行布置的elit中的每个中，在这之后，两个或更多个elit被控制成使在elit中的至少两个中的(多个)捕获离子同时穿过每个相应elit内的电荷检测器来回振荡，以测量(多个)捕获离子的质荷比和电荷。
32.参考图1，离子质量检测系统10示出为包括具有联接到其的控制和测量构件的静电线性离子阱(elit)阵列14的实施例。在图示的实施例中，离子质量检测系统10包括离子源12，离子源12操作性地联接到elit阵列14的入口。如将关于图5描述的，离子源12说明性地包括用于从样品中生成离子的任何常规装置或设备，并且可进一步包括用于根据一个或多个分子特性分离、收集、过滤、分裂和/或标准化离子的一个或多个装置和/或仪器。作为一个说明性示例(其不应当被视为以任何方式限制)，离子源12可包括常规电喷雾电离源、基质辅助激光解吸电离(maldi)源等，其联接到常规质谱仪的入口。质谱仪可为任何常规设计，其包括例如但不限于飞行时间(tof)质谱仪、反射质谱仪、傅里叶变换离子回旋共振(fticr)质谱仪、四极质谱仪、三重四极质谱仪、扇形磁质谱仪等。在任何情况下，质谱仪的离子出口操作性地联接到elit阵列14的离子入口。从其中生成离子的样品可为任何生物或其它材料。
33.在图示的实施例中，elit阵列14说明性地以三个elit或elit区域的级联(即，串联或端对端)布置的形式提供。三个单独的电荷检测器cd1、cd2、cd3各自由相应的接地圆柱体gc1-gc3包绕，并且由相对的镜电极操作性地联接在一起。第一镜电极m1操作性地定位在离子源12与电荷检测器cd1的一个端部之间，第二镜电极m2操作性地定位在电荷检测器cd1的相反端部与电荷检测器cd2的一个端部之间，第三镜电极m3操作性地定位在电荷检测器cd2的相反端部与电荷检测器cd3的一个端部之间，并且第四镜电极操作性地定位在电荷检测器cd3的相反端部处。在图示的实施例中，离子镜m1-m3中的每个限定轴向相邻的离子镜区域r1、r2，并且离子镜m4说明性地限定单个离子镜区域r1。说明性地，第一镜电极m1的区域r2、电荷检测器cd1、第二镜电极m2的区域r1以及cd1与镜电极m1、m2之间的空间一起限定elit阵列14的第一elit或elit区域e1，第二镜电极m2的区域r2、电荷检测器cd2、第三镜电极m3的区域r1以及cd2与镜电极m2、m3之间的空间一起限定elit阵列14的第二elit或elit区域e2，并且第三镜电极m3的区域r2、电荷检测器cd3、镜电极m4的区域r1以及cd3与镜电极m3、m4之间的空间一起限定elit阵列14的第三elit或elit区域e3。将理解的是，在一些备选实施例中，elit阵列14可包括更少级联的elit或elit区域(例如，两个级联的elit或elit区域)，并且在其它备选实施例中，elit阵列14可包括更多级联的elit或elit区域(例如，四个或更多个级联的elit或elit区域)。任何这样的备选elit阵列14的构造和操作将大体上遵循图1-4e中图示并在下面描述的实施例的构造和操作。
34.在图示的实施例中，四个对应的电压源v1-v4分别电连接到离子镜m1-m4。每个电
压源v1-v4说明性地包括一个或多个可切换dc电压源，其可控制或编程成选择性地产生数量n个可编程或可控制的电压，其中n可为任何正整数。将在下面关于图2a和图2b描述这样的电压的说明性示例，以单独和/或一起建立每个离子镜m1-m4的两个不同操作模式中的一个，如将在下面详细地描述的。在任何情况下，纵向轴线24居中地延伸穿过电荷检测器cd1-cd3和离子镜m1-m4，并且中心轴线24限定理想的行进路径，在由电压源v1-v4选择性地建立的电场的影响之下，离子沿着该理想的行进路径在elit阵列14及其部分内移动。
35.电压源v1-v4被说明性地示出为由数量p个信号路径电连接到包括存储器18的常规处理器16，存储器18具有储存在其中的指令，当由处理器16执行时，该指令使处理器16控制电压源v1-v4，以产生期望的dc输出电压，以用于在相应离子镜m1-m4的区域r1、r2内选择性地建立电场。p可为任何正整数。在一些备选实施例中，电压源v1-v4中的一个或多个可能够编程成选择性地产生一个或多个恒定输出电压。在其它备选实施例中，电压源v1-v4中的一个或多个可配置成产生任何期望形状的一个或多个时变输出电压。将理解的是，在备选实施例中，更多或更少的电压源可电连接到镜电极m1-m4。
36.每个电荷检测器cd1-cd3电连接到三个电荷敏感前置放大器cp1-cp3中的对应一个的信号输入，并且每个电荷前置放大器cp1-cp3的信号输出电连接到处理器16。电荷前置放大器cp1-cp3各自能够说明性地以常规方式操作，以接收由电荷检测器cd1-cd3中的相应一个检测的检测信号，以产生对应于其的电荷检测信号并将电荷检测信号供应至处理器16。处理器16继而能够说明性地操作成接收和数字化由电荷前置放大器cp1-cp3中的每个产生的电荷检测信号，并且将数字化的电荷检测信号储存在存储器18中。处理器16进一步说明性地联接到一个或多个外围装置20 (pd)，其用于将(多个)信号输入提供至处理器16，和/或处理器16将(多个)信号输出提供至一个或多个外围装置20 (pd)。在一些实施例中，外围装置20包括常规显示监视器、打印机和/或其它输出装置中的至少一个，并且在这样的实施例中，存储器18具有储存在其中的指令，当由处理器16执行时，该指令使处理器16控制一个或多个这样的输出外围装置20，以显示和/或记录对储存的、数字化的电荷检测信号的分析。在一些实施例中，常规微通道板(mp)检测器22可设置在elit阵列14的离子出口处，即，设置在离子镜m4的离子出口处，并且电连接到处理器16。在这样的实施例中，微通道板检测器22能够操作成将检测信号供应至处理器16，该检测信号对应于检测的离子和/或中性点。
37.如将在下面更详细地描述的，电压源v1-v4说明性地以如下的方式控制：该方式使离子从离子源12引入到elit阵列14中，并选择性地捕获和限制至少一个离子以在三个单独的elit或elit区域e1-e3中的每个内振荡，使得每个(多个)捕获离子重复地穿过在三个elit或elit区域e1-e3中的相应一个中的电荷检测器cd1-cd3中的相应一个。多个电荷和振荡周期值在每个电荷检测器cd1-cd3处测量，并且处理记录的结果，以确定在三个elit或elit区域e1-e3中的每个中捕获的(多个)离子的质荷比和质量值。取决于许多因素(包括但不限于三个elit或elit区域e1-e3的尺寸、离子振荡频率，以及离子在三个elit或elit区域e1-e3中的每个内的驻留时间)，(多个)捕获离子同时在三个elit或elit区域e1-e3中的至少两个内振荡，并且在典型的实施方式中，同时在三个elit或elit区域e1-e3中的每个内振荡，使得离子电荷和质荷比测量值可同时从三个elit或elit区域e1-e3中的至少两个收集。
38.现在参考图2a和图2b，示出图1的elit阵列14的离子镜mx中的一个的实施例，其中
x=1-4，图示了该实施例的示例构造和操作。在图2a和图2b中的每个中，图示的离子镜mx包括7个间隔开的导电镜电极的级联布置。对于离子镜m2-m4中的每个而言，第一电极301由接地圆柱体gc
x-1
形成，接地圆柱体gc
x-1
绕着电荷检测器cd
x-1
中的相应一个设置。另一方面，离子镜m1的第一电极301由离子源12 (is)的离子出口形成，或者作为离子源12与elit阵列14之间的离子聚焦或转变级的部分。图2b图示前者，并且图2a图示后者。在任一情况下，第一镜电极301限定居中地穿过其的孔口a1，孔口a1用作往返对应离子镜mx的离子入口和/或出口。孔口a1在形状方面说明性地为圆锥形，其在gc
x-1
或is的内部面和外部面之间从限定在gc
x-1
或is的内部面处的第一直径p1线性地增加至在gc
x-1
或is的外部面处的扩大直径p2。第一镜电极301说明性地具有d1的厚度。
39.离子镜mx的第二镜电极302与第一镜电极301间隔开，并且限定直径p2的穿过其的通路。第三镜电极303与第二镜电极302间隔开，并且同样限定直径p2的穿过其的通路。第二镜电极302和第三镜电极303说明性地具有d2 (d2≥d1)的相等厚度。第四镜电极304与第三镜电极303间隔开。第四镜电极304限定直径p2的穿过其的通路，并且说明性地具有厚度d3 (d3≈3d2)。板或网格30a说明性地居中地定位在第四镜电极304的通路内，并且限定具有直径p3的穿过其的中心孔口ca。在图示的实施例中，p3＜p1，然而在其它实施例中，p3可大于或等于p1。第五镜电极305与第四镜电极304间隔开，并且第六镜电极306与第五镜电极305间隔开。说明性地，第五镜电极305和第六镜电极306分别与第三镜电极303和第二镜电极302相同。
40.对于离子镜m1-m3中的每个而言，第七镜电极307由接地圆柱体gc
x
形成，接地圆柱体gc
x
绕着电荷检测器cd
x
中的相应一个设置。另一方面，离子镜m4的第七电极307可为独立的电极，这是由于离子镜m4为序列中的最后一个。在任一情况下，第七镜电极307限定居中地穿过其的孔口a2，孔口a2用作往返离子镜mx的离子入口和/或出口。孔口a2说明性地为孔口a1的镜像，并且具有圆锥形形状，其在gc
x
的外部面和内部面之间从限定在gc
x
的外部面处的扩大直径p2线性地减小至在gc
x
的内部面处的减小直径p1。第七镜电极307说明性地具有d1的厚度。在一些实施例中，如由图1中的示例图示的，序列中的最后一个离子镜(即，图2中的m4)可在板或网格30a处终止，使得m4仅包括镜电极30
1-303，并且仅包括镜电极304的部分(包括板或网格30a)。在这样的实施例中，m4的中心孔口ca限定来自elit阵列14的离子出口通路。
41.镜电极30
1-307说明性地与彼此均等间隔开空间s1。在一些实施例中，镜电极30
1-307之间的这样的空间s1可为空隙(即，真空间隙)，并且在其它实施例中，这样的空间s1可填充有一种或多种非导电材料(例如，介电材料)。镜电极30
1-307沿轴向对准(即，共线)，使得纵向轴线24居中地穿过每个对准的通路，并且还居中地穿过孔口a1、a2和ca。在其中空间s1包括一种或多种非导电材料的实施例中，这样的材料将同样限定穿过其的相应通路，该通路与通过镜电极30
1-307限定的通路沿轴向对准(即，共线)并且具有p2或更大的直径。
42.在离子镜m1-m4中的每个中，区域r1限定在镜电极301的孔口a1与通过板或网格30a限定的中心孔口ca之间。在离子镜m1-m3中的每个中，相邻的区域r2限定在通过板或网格30a限定的中心孔口ca与镜电极307的孔口a2之间。
43.在每个elit或elit区域e1-e3内，相应的电荷检测器cd1-cd3(各自呈细长的导电圆柱体的形式)在离子镜m1-m4中的对应离子镜之间定位并间隔开空间s2。说明性地，s2》
s1，然而在备选实施例中，s2可小于或等于s2。在任何情况下，每个电荷检测圆柱体cd1-cd3说明性地限定直径p4的轴向穿过其的通路，并且每个电荷检测圆柱体cd1-cd3相对于离子镜m1-m4定向，使得纵向轴线24居中地延伸穿过其通路。在图示的实施例中，p1＜p4＜p2，然而在其它实施例中，p4的直径可小于或等于p1，或者大于或等于p2。每个电荷检测圆柱体cd1-cd3说明性地设置在接地圆柱体gc1-gc3中的相应一个的无场区域内，并且每个接地圆柱体gc1-gc3定位在离子镜m1-m4中的相应离子镜之间并形成离子镜m1-m4中的相应离子镜的部分，如上面描述的。在操作中，接地圆柱体gc1-g3说明性地控制成接地电位，使得第一电极301和第七电极307始终处于接地电位。在一些备选实施例中，在离子镜m1-m4中的一个或多个中的第一电极301和第七电极307中的一个或两个可设定为任何期望的dc基准电位，并且在其它备选实施例中，在离子镜m1-m4中的一个或多个中的第一电极301和第七电极307中的一个或两个可电连接到可切换的dc或其它时变电压源。
44.如上面简要地描述的，电压源v1-v4说明性地以如下的方式控制：该方式使离子从离子源12引入到elit阵列14中，并使至少一个离子选择性地捕获和限制成在三个单独的elit或elit区域e1-e3中的每个内振荡，使得每个(多个)捕获离子重复地穿过在三个elit或elit区域e1-e3中的相应一个中的电荷检测器cd1-cd3中的相应一个。在每次相应的(多个)振荡离子穿过电荷检测器cd1-cd3时，电荷和振荡周期值在每个电荷检测器cd1-cd3处测量。记录测量值，并且处理记录的结果，以确定在三个elit或elit区域e1-e3中的每个中捕获的(多个)离子的质荷比和质量值。
45.在elit阵列14的每个elit或elit区域e1-e3内，通过将电压源v1-v4控制成选择性地在离子镜m1-m4的区域r1、r2内建立离子传输和离子反射电场，至少一个离子被捕获并在相应的离子镜m1-m4的相对区域之间振荡。在这点上，每个电压源vx在一个实施例中说明性地配置成产生七个dc电压dc1-dc7，并且配置成将电压dc1-dc7中的每个供应至相应的离子镜mx的镜电极30
1-307中的相应一个。在其中镜电极30
1-307中的一个或多个将始终保持在接地电位的一些实施例中，一个或多个这样的镜电极30
1-307可备选地电连接到电压供应源vx的接地基准，并且对应的一个或多个电压输出dc1-dc7可被省略。备选地或另外，在其中镜电极30
1-307中的任何两个或更多个将被控制至相同的非零dc值的实施例中，任何这样的两个或更多个镜电极30
1-307可电连接到电压输出dc1-dc7中的单个电压输出，并且输出电压dc1-dc7中的多余输出电压可被省略。
46.如由图2a和图2b中的示例图示的，通过电压dc1-dc7的选择性施加，每个离子镜mx能够在离子传输模式(图2a)与离子反射模式(图2b)之间控制，在该离子传输模式(图2a)下，由电压源vx产生的电压dc1-dc7在离子镜mx的区域r1、r2中的每个中建立离子传输电场，在该离子反射模式(图2b)下，由电压源vx产生的电压dc1-dc7在离子镜mx的区域r1、r2中的每个中建立离子俘获或反射电场。在离子传输模式下，电压dc1-dc7选择成在离子镜mx的区域r1内建立离子传输电场tef1，并选择成在离子镜mx的区域r2内建立另一离子传输电场tef2，如由图2a中的示例图示的。说明性地建立离子传输电场tef1和tef2，以便将离子朝向离子镜mx内的中心纵向轴线24聚焦，以便遍及elit阵列14维持绕着轴线24的窄离子轨迹，同时还加速离子在任一方向上行进穿过离子镜mx的两个区域r1、r2。在离子反射模式下，电压dc1-dc7选择成在离子镜mx的区域r1内建立离子俘获或反射电场ref1，并选择成在离子镜mx的区域r2内建立另一离子俘获或反射电场ref2，如由图2b中的示例图示的。说明
性地建立离子俘获或反射电场ref2和ref2，以便使朝向mx的中心孔口ca沿轴向行进到相应区域r1、r2中的一个或多个离子反转方向，并且由反射电场ref1、ref2在相反方向上沿轴向远离中心孔口ca传输。每个离子反射电场ref1、ref2通过以下方式这样做：首先减速和停止、即俘获行进到离子镜mx的相应区域r1、r2中的一个或多个离子，并且然后在相反方向上加速这样的一个或多个离子向后穿过相应区域r1、r2，使得一个或多个离子在相反方向上远离相应区域r1、r2行进，一个或多个离子从该相反方向进入相应区域r1、r2。因此，沿着中心纵向轴线24从电荷检测圆柱体cd
x-1
行进到离子镜mx的区域r1中的离子由反射电场ref1沿着中心纵向轴线24向后朝向电荷检测圆柱体cd
x-1
反射并反射到其中，并且沿着中心纵向轴线24从电荷检测圆柱体cdx行进到离子镜mx的区域r2中的另一离子由反射电场ref2沿着中心纵向轴线24向后朝向电荷检测圆柱体cdx反射并反射到其中。在下面的表i中示出输出电压dc1-dc7的示例组，其分别由电压源v1-v4产生，以将离子镜m1-m4中的对应一个控制至上面描述的离子传输和反射模式。将理解的是，仅通过示例的方式提供dc1-dc7的以下值，并且可备选地使用dc1-dc7中的一个或多个的其它值。
47.表i现在参考图3，示出过程100的简化流程图，过程100用于控制电压源v1-v4，以在上面描述的离子镜m1-m4的传输和反射模式之间选择性地且顺序地控制离子镜m1-m4，以使离子从离子源12引入到elit阵列14中，并且然后顺序地使至少一个离子选择性地捕获和限制成在三个单独的elit或elit区域e1-e3中的每个内振荡，使得每个(多个)捕获离子重复地穿过在三个elit或elit区域e1-e3中的相应一个中的电荷检测器cd1-cd3中的相应一个。在每次相应的(多个)振荡离子穿过电荷检测器cd1-cd3时，电荷和振荡周期值在每个电荷检测器cd1-cd3处测量并记录，并且离子质量值然后基于记录的数据来确定。在图示的实施例中，过程100说明性地以指令的形式储存在存储器18中，当由处理器16执行时，该指令使处理器16执行叙述的功能。在其中电压源v1-v4中的一个或多个能够独立于处理器16编程的
备选实施例中，过程100的一个或多个方面可全部或部分由一个或多个这样的可编程电压源v1-v4执行。然而，为了本公开的目的，过程100将描述为仅由处理器16执行。借助于图4a-4e，过程100将描述为对一个或多个带正电荷的离子操作，然而将理解的是，过程100可备选地对一个或多个带负电荷的粒子操作。
48.参考图4a，过程100开始于步骤102，其中处理器16能够操作成控制电压源v1-v4，以将每个的电压dc1-dc7以如下的方式设定：该方式使所有离子镜m1-m4在离子传输模式下操作，使得在每个的相应区域r1、r2中建立的传输电场tef1、tef2操作成加速离子并使离子穿过其。在一个示例实施例中，电压源v1-v4在过程100的步骤102处说明性地控制成根据如上面表i中图示的全通传输模式产生电压dc1-dc7。在任何情况下，在步骤102处设定电压源v1-v4中的每个以将离子镜m1-m4控制成在离子传输模式下操作的情况下，从离子源12进入m1的离子穿过所有离子镜m1-m4和所有电荷检测器cd1-cd3并离开m4，如由图4a中描绘的示例离子轨迹50图示的。离子镜m1-m4至其相应的传输模式的这样的控制因此将一个或多个离子从离子源12抽拉到整个elit阵列14中并穿过整个elit阵列14，如图4a中示出的。图4a中描绘的离子轨迹50可说明性地表示单个离子或离子的集合。
49.在步骤102之后，过程100前进至步骤104，其中处理器16能够操作成暂停并确定何时前进至步骤106。在步骤102的一个实施例中，elit阵列14说明性地在“随机俘获模式”下被控制，在该模式下，离子镜m1-m4在它们的传输模式下保持达选择的时间段，在该选择的时间段期间，由离子源12生成的一个或多个离子将预期进入并行进穿过elit阵列14。作为一个非限制性示例，当在随机俘获模式下操作时处理器16在移动到步骤106之前在步骤104处花费的选择的时间段为大约1-3毫秒(ms)，这取决于elit阵列14的轴向长度和进入elit阵列14的离子的速度，然而将理解的是，在其它实施例中，这样的选择的时间段可大于3 ms或小于1 ms。在选择的时间段过去之前，过程100跟随步骤104的“否”分支，并循环回至步骤104的开始。在经过选择的时间段之后，过程100跟随步骤104的“是”分支，并前进至步骤106。在步骤104的一些备选实施例中，诸如在包括微通道板检测器22的实施例中，处理器16可配置成在具有或不具有另外附加的延迟时段的情况下仅在一个或多个离子由检测器22检测之后才前进至步骤106，以便确保离子在前进至步骤106之前传输穿过elit阵列14。在其它备选实施例中，elit阵列14可说明性地在“触发俘获模式”下由处理器16控制，在该模式下，离子镜m1-m4在它们的离子传输模式下保持，直到至少一个离子在电荷检测器cd3处检测。在这样的检测之前，过程100跟随步骤104的“否”分支，并循环回至步骤104的开始。电荷检测器cd3处的至少一个离子由处理器16的检测指示至少一个离子朝向离子镜m4穿过电荷检测器cd3，并用作触发事件，该触发事件使处理器16跟随步骤104的“是”分支并前进至过程100的步骤106。
50.在步骤104的“是”分支之后并参考图4b，处理器16能够在步骤106处操作成控制电压源v4，以按如下的方式设定其输出电压dc1-dc7：该方式将离子镜m4的操作从离子传输操作模式改变或切换到离子反射操作模式，在该模式下，离子反射电场r41在m4的区域r1内建立。如上面描述的，离子反射电场r41操作成将进入m4的区域r1的一个或多个离子向后朝向离子镜m3(并穿过电荷检测器cd3)反射，如上面关于图2b描述的。分别由电压源v1-v3产生的输出电压dc1-dc7在步骤106处不改变，使得离子镜m1-m3各自在离子传输模式下保持。结果，在elit阵列14中朝向离子镜m4行进的一个或多个离子向后朝向离子镜m3反射，并且将
沿着轴线24朝向m1的离子入口传输，如由图4b中图示的离子轨迹50图示的。
51.在步骤106之后，过程100前进至步骤108，其中处理器16能够操作成暂停并确定何时前进至步骤110。在其中elit阵列14由处理器16在随机俘获模式下控制的步骤108的实施例中，在步骤108处，离子镜m1-m3在它们的传输模式下保持达选择的时间段，在该选择的时间段期间，一个或多个离子可进入elit或elit区域e3。作为一个非限制性示例，当在随机俘获模式下操作时处理器16在移动到步骤110之前在步骤108处花费的选择的时间段为大约0.1毫秒(ms)，然而将理解的是，在其它实施例中，这样的选择的时间段可大于0.1 ms或小于0.1 ms。在选择的时间段过去之前，过程100跟随步骤108的“否”分支，并循环回至步骤108的开始。在经过选择的时间段之后，过程100跟随步骤108的“是”分支，并前进至步骤110。在其中elit阵列14在触发俘获模式下由处理器16控制的步骤108的备选实施例中，离子镜m1-m3在它们的离子传输模式下保持，直到至少一个离子在电荷检测器cd3处被检测。在这样的检测之前，过程100跟随步骤108的“否”分支，并循环回至步骤108的开始。电荷检测器cd3处的至少一个离子由处理器16的检测确保至少一个离子移动穿过电荷检测器cd3，并用作触发事件，该触发事件使处理器16跟随步骤108的“是”分支并前进至过程100的步骤110。
52.在步骤108的“是”分支之后并参考图4c，处理器16能够在步骤110处操作成控制电压源v3，以按如下的方式设定其输出电压dc1-dc7：该方式将离子镜m3的操作从离子传输操作模式改变或切换到离子反射操作模式，在该模式下，离子反射电场r31在m3的区域r1内建立，并且离子反射电场r32在m3的区域r2内建立。结果，至少一个离子俘获在elit或elit区域e3内，并且由于分别在离子镜m3的区域r2和离子镜m4的区域r1内建立的反射电场r32和r41，至少一个俘获离子在每次穿过电荷检测圆柱体cd3(如由图4c中描绘的离子轨迹503图示的)时在m3与m4之间振荡。在每次至少一个离子穿过电荷检测圆柱体cd3时，其在圆柱体cd3上感应电荷，该电荷由电荷前置放大器cp3检测(见图1)。在步骤112处，在至少一个离子在离子镜m3、m4之间来回振荡并穿过电荷检测圆柱体cd3时，处理器16能够操作成记录每个这样的cd3电荷检测事件的幅度和定时，并且将其储存在存储器18中。
53.如上面描述的，离子反射电场r31操作成将进入m3的区域r1的一个或多个离子向后朝向离子镜m2(并穿过电荷检测器cd2)反射，如上面关于图2b描述的。分别由电压源v1-v2产生的输出电压dc1-dc7在步骤110和112处不改变，使得离子镜m1-m2各自在离子传输模式下保持。结果，在elit阵列14中朝向离子镜m3行进的一个或多个离子向后朝向离子镜m2反射，并且将沿着轴线24朝向m1的离子入口传输，如由图4c中图示的离子轨迹50
1,2
图示的。
54.在步骤110和112之后，过程100前进至步骤114，其中处理器16能够操作成暂停并确定何时前进至步骤116。在其中elit阵列14在随机俘获模式下由处理器16控制的步骤114的实施例中，在步骤114处，离子镜m1-m2在它们的传输模式下保持达选择的时间段，在该选择的时间段期间，一个或多个离子可进入elit或elit区域e2。作为一个非限制性示例，当在随机俘获模式下操作时处理器16在移动到步骤116之前在步骤114处花费的选择的时间段为大约0.1毫秒(ms)，然而将理解的是，在其它实施例中，这样的选择的时间段可大于0.1 ms或小于0.1 ms。在选择的时间段过去之前，过程100跟随步骤114的“否”分支，并循环回至步骤108的开始。在经过选择的时间段之后，过程100跟随步骤114的“是”分支，并前进至步骤116。在其中elit阵列14在触发俘获模式下由处理器16控制的步骤114的备选实施例中，
离子镜m1-m2在它们的离子传输模式下保持，直到至少一个离子在电荷检测器cd2处检测。在这样的检测之前，过程100跟随步骤114的“否”分支，并循环回至步骤114的开始。电荷检测器cd2处的至少一个离子由处理器16的检测确保至少一个离子移动穿过电荷检测器cd2，并用作触发事件，该触发事件使处理器16跟随步骤114的“是”分支并前进至过程100的步骤116。
55.如上面描述的，离子反射电场r21操作成将进入m2的区域r1的一个或多个离子向后朝向离子镜m1(并穿过电荷检测器cd1)反射，如上面关于图2b描述的。由电压源v1产生的输出电压dc1-dc7在步骤116和118处不改变，使得离子镜m1在离子传输模式下保持。结果，在elit阵列14中朝向离子镜m2行进的一个或多个离子向后朝向离子镜m1反射，并且将沿着轴线24朝向m1的离子入口传输，如由图4d中图示的离子轨迹501图示的。
56.在步骤114的“是”分支之后并且在elit或elit区域e3中的至少一个离子继续穿过电荷检测圆柱体cd3在离子镜m3和m4之间来回振荡时，过程100前进至步骤116。参考图4d，处理器16能够在步骤116处操作成控制电压源v2，以按如下的方式设定其输出电压dc1-dc7：该方式将离子镜m2的操作从离子传输操作模式改变或切换到离子反射操作模式，在该模式下，离子反射电场r21在m2的区域r1内建立，并且离子反射电场r22在m2的区域r2内建立。结果，至少一个离子俘获在elit或elit区域e2内，并且由于分别在离子镜m2的区域r2和离子镜m3的区域r1内建立的反射电场r22和r31，至少一个俘获离子在每次穿过电荷检测圆柱体cd2(如由图4d中描绘的离子轨迹502图示的)时在m2与m3之间振荡。在每次至少一个离子穿过电荷检测圆柱体cd2时，其在圆柱体cd2上感应电荷，该电荷由电荷前置放大器cp2检测(见图1)。在步骤118处，在至少一个离子在离子镜m2、m3之间来回振荡并穿过电荷检测圆柱体cd2时，处理器16能够操作成记录每个这样的cd2电荷检测事件的幅度和定时，并且将其储存在存储器18中。因此，在步骤116之后，至少一个离子穿过elit或elit区域e3的电荷检测圆柱体cd3在离子镜m3和m4之间来回振荡，并且同时，至少另一离子穿过elit或elit区域e2的电荷检测圆柱体cd2在离子镜m2和m3之间来回振荡。
57.在步骤116和118之后，过程100前进至步骤120，其中处理器16能够操作成暂停并确定何时前进至步骤122。在其中elit阵列14在随机俘获模式下由处理器16控制的步骤120的实施例中，在步骤120处，离子镜m1在其传输操作模式下保持达选择的时间段，在该选择的时间段期间，一个或多个离子可进入elit或elit区域e1。作为一个非限制性示例，当在随机俘获模式下操作时处理器16在移动到步骤122之前在步骤120处花费的选择的时间段为大约0.1毫秒(ms)，然而将理解的是，在其它实施例中，这样的选择的时间段可大于0.1 ms或小于0.1 ms。在选择的时间段过去之前，过程100跟随步骤120的“否”分支，并循环回至步骤120的开始。在经过选择的时间段之后，过程100跟随步骤120的“是”分支，并前进至步骤122。在其中elit阵列14在触发俘获模式下由处理器16控制的步骤120的备选实施例中，离子镜m1在其离子传输操作模式下保持，直到至少一个离子在电荷检测器cd1处检测。在这样的检测之前，过程100跟随步骤120的“否”分支，并循环回至步骤120的开始。电荷检测器cd1处的至少一个离子由处理器16的检测确保至少一个离子移动穿过电荷检测器cd1，并用作触发事件，该触发事件使处理器16跟随步骤120的“是”分支并前进至过程100的步骤122。
58.在步骤120的“是”分支之后，并且在elit或elit区域e3中的至少一个离子继续穿过电荷检测圆柱体cd3在离子镜m3和m4之间来回振荡时，并且还在elit或elit区域e2中的
至少另一离子同时继续穿过电荷检测圆柱体cd2在离子镜m2和m3之间来回振荡时，过程100前进至步骤122。参考图4e，处理器16在步骤122处能够操作成控制电压源v1，以按如下的方式设定其输出电压dc1-dc7：该方式将离子镜m1的操作从离子传输操作模式改变或切换到离子反射操作模式，在该模式下，离子反射电场r11在m1的区域r1内建立，并且离子反射电场r12在m1的区域r1内建立。结果，至少一个离子俘获在elit或elit区域e1内，并且由于分别在离子镜m1的区域r2和离子镜m2的区域r2内建立的反射电场r12和r21，至少一个俘获离子在每次穿过电荷检测圆柱体cd1(如由图4e中描绘的离子轨迹501图示的)时在m1与m2之间振荡。在每次至少一个离子穿过电荷检测圆柱体cd1时，其在圆柱体cd1上感应电荷，该电荷由电荷前置放大器cp1检测(见图1)。在步骤124处，在至少一个离子在离子镜m1、m2之间来回振荡并穿过电荷检测圆柱体cd1时，处理器16能够操作成记录每个这样的cd1电荷检测事件的幅度和定时，并且将其储存在存储器18中。因此，在步骤122之后，至少一个离子穿过elit或elit区域e3的电荷检测圆柱体cd3在离子镜m3和m4之间来回振荡，并且同时，至少另一离子穿过elit或elit区域e2的电荷检测圆柱体cd2在离子镜m2和m3之间来回振荡，并且还同时，至少又一离子穿过elit或elit区域e1的电荷检测圆柱体cd1在离子镜m1和m2之间来回振荡。
59.在步骤122和124之后，过程100前进至步骤126，其中处理器16能够操作成暂停并确定何时前进至步骤128。在一个实施例中，处理器16配置(即，编程)成允许离子同时穿过elit或elit区域e1-e3中的每个来回振荡达选择的时间段(即，总离子循环测量时间)，在该选择的时间段(即，总离子循环测量时间)期间，离子检测事件(即，通过电荷检测器cd1-cd3中的每个)由处理器16记录。作为一个非限制性示例，处理器16在移动到步骤128之前在步骤126处花费的选择的时间段为大约100-300毫秒(ms)，然而将理解的是，在其它实施例中，这样的选择的时间段可大于300 ms或小于100 ms。在选择的时间段过去之前，过程100跟随步骤126的“否”分支，并循环回至步骤126的开始。在经过选择的时间段之后，过程100跟随步骤126的“是”分支，并前进至步骤128和140。在过程100的一些备选实施例中，在步骤126处，电压源v1-v4可说明性地由处理器16控制，以允许(多个)离子穿过电荷检测器cd1-cd3来回振荡达选择的次数(即，测量循环的总数)，在该选择的次数(即，测量循环的总数)期间，离子检测事件(即，通过电荷检测器cd1-cd3中的每个)由处理器16记录。在处理器对电荷检测器cd1-cd3中的一个或多个的所选数量的离子检测事件进行计数之前，过程100跟随步骤126的“否”分支，并循环回至步骤126的开始。所选数量的离子检测事件由处理器16的检测用作触发事件，该触发事件使处理器16跟随步骤126的“是”分支并前进至过程100的步骤128和140。
60.在步骤126的“是”分支之后，处理器16在步骤128处能够操作成控制电压源v1-v4，以按如下的方式设定各个的输出电压dc1-dc7：该方式将所有离子镜m1-m4的操作从离子反射操作模式改变或切换到离子传输操作模式，在该模式下，离子镜m1-m4各自操作成允许离子穿过其。说明性地，电压源v1-v4在过程100的步骤128处说明性地被控制，以根据如上面的表i中图示的全通传输模式产生电压dc1-dc7，这重新建立图4a中图示的离子轨迹50，其中(i)elit阵列14内的所有离子在离子镜m1-m4中的每个中建立的离子传输电场tef1、tef2的影响之下传输穿过和离开elit阵列14，并且(ii)从离子源12进入m1的所有离子穿过所有的离子镜m1-m4和所有的电荷检测器cd1-cd3。
61.在步骤128之后，处理器16在步骤130处能够操作成暂停达选择的时间段，以允许包含在elit阵列14内的离子传输离开elit阵列14。作为一个非限制性示例，处理器12在循环回至步骤102以重新开始过程100之前在步骤130处花费的选择的时间段为大约1-3毫秒(ms)，然而将理解的是，在其它实施例中，这样的选择的时间段可大于3 ms或小于1 ms。在选择的时间段过去之前，过程100跟随步骤130的“否”分支，并循环回至步骤130的开始。在经过选择的时间段之后，过程100跟随步骤130的“是”分支，并循环回至步骤102，以重新开始过程100。
62.还有，在步骤126的“是”分支之后，过程100另外前进至步骤140，以分析在刚刚描述的过程100的步骤112、118和124期间收集的数据。在图示的实施例中，数据分析步骤140说明性地包括步骤142，其中处理器16能够操作成计算由电荷前置放大器cp1-cp3中的每个提供的记录的成组储存电荷检测信号的傅里叶变换。处理器16能够说明性地操作成使用任何常规数字傅里叶变换(dft)技术(诸如例如但不限于，常规快速傅里叶变换(fft)算法)来执行步骤142。在任何情况下，在步骤142处，处理器16能够操作成计算三个傅里叶变换ft1、ft2和ft3，其中ft1为由第一电荷前置放大器cp1提供的记录的成组电荷检测信号的傅里叶变换，因此对应于由elit或elit区域e1的电荷检测圆柱体cd1检测的电荷检测事件，ft2为由第一电荷前置放大器cp2提供的记录的成组电荷检测信号的傅里叶变换，因此对应于由elit或elit区域e2的电荷检测圆柱体cd2检测的电荷检测事件，并且ft3为由第一电荷前置放大器cp3提供的记录的成组电荷检测信号的傅里叶变换，因此对应于由elit或elit区域e3的电荷检测圆柱体cd3检测的电荷检测事件。
63.在步骤142之后，过程100前进至步骤144，其中处理器16能够操作成计算三组离子质荷比值(m/z1、m/z2和m/z3)、离子电荷值(z1、z2和z3)以及离子质量值(m1、m2和m3)，它们各自随计算的傅里叶变换值ft1、ft2、ft3)中的相应一个变化。此后，在步骤146处，处理器16能够操作成将计算的结果储存在存储器18中和/或控制外围装置20中的一个或多个，以显示结果以用于观察和/或进一步分析。
64.大体上理解的是，在任何elit或elit区域e1-e3中的相对离子镜之间来回振荡的(多个)离子的质荷比(m/z)根据以下等式与(多个)振荡离子的基频ff的平方成反比：m/z=c/ff2，其中c为随离子能量变化并且也随相应的elit或elit区域的尺寸变化的常数，并且基频ff直接地从相应计算的傅里叶变换确定。因此，ff1为ft1的基频，ff2为ft2的基频，并且ff3为ft3的基频。典型地，c使用常规离子轨迹模拟来确定。在任何情况下，考虑到离子振荡周期的数量，离子电荷的值z与ft的量值ft
mag
成比例。离子质量m然后计算为m/z和z的乘积。因此，关于由第一电荷前置放大器cp1提供的记录的成组电荷检测信号，处理器16能够在步骤144处操作成计算m/z1=c/ff
12
、z1=f(ft
mag1
)以及m1=(m/z1)(z1)。关于由第二电荷前置放大器cp2提供的记录的成组电荷检测信号，处理器16类似地能够在步骤144处操作成计算m/z2=c/ff
22
、z2=f(ft
mag2
)以及m2=(m/z2)(z2)，并且关于由第三电荷前置放大器cp3提供的记录的成组电荷检测信号，处理器16同样能够在步骤144处操作成计算m/z3=c/ff
32
、z3=f(ft
mag3
)以及m3=(m/z3)(z3)。
65.现在参考图5a，示出离子分离仪器60的实施例的简化框图，离子分离仪器60可包括本文中图示和描述的任何elit阵列14、205、302，并且可包括本文中图示和描述的任何离
子质量检测系统10、200、300，并且可包括可形成(多个)elit阵列上游的离子源12的部分的任何数量的离子处理仪器，和/或可包括可设置在(多个)elit阵列下游以进一步处理离开(多个)elit阵列的(多个)离子的任何数量的离子处理仪器。在这点上，离子源12在图5a中图示为包括数量q个离子源级is
1-isq，它们可为或形成离子源12的部分。备选地或另外，离子处理仪器70在图5a中图示为联接到elit阵列14、205、302的离子出口，其中离子处理仪器70可包括任何数量的离子处理级os
1-osr，其中r可为任何正整数。
66.集中于离子源12，将理解的是，进入elit 10的离子源12可为或包括呈离子源级is
1-isq中的一个或多个的形式的任何常规离子源(如上面描述的)，并且可进一步包括一个或多个常规仪器和/或一个或多个常规离子处理仪器，该一个或多个常规仪器用于根据一个或多个分子特性(例如，根据离子质量、离子质荷比、离子迁移率、离子保留时间等)使离子分离，该一个或多个常规离子处理仪器用于收集和/或储存离子(例如，一个或多个四极杆、六极杆，和/或其它离子阱)，用于过滤离子(例如，根据一个或多个分子特性(诸如离子质量、离子质荷比、离子迁移率、离子保留时间等))，用于分裂或以其它方式解离离子，用于标准化离子电荷状态等。将理解的是，离子源12可包括任何这样的常规离子源、离子分离仪器和/或离子处理仪器中的一个或任何组合(按任何顺序)，并且一些实施例可包括任何这样的常规离子源、离子分离仪器和/或离子处理仪器中的多个相邻的或间隔开的这样的常规离子源、离子分离仪器和/或离子处理仪器。
67.现在转向离子处理仪器70，将理解的是，仪器70可为或包括呈离子处理级os
1-osr中的一个或多个的形式的一个或多个常规仪器和/或一个或多个常规离子处理仪器，该一个或多个常规仪器用于根据一个或多个分子特性(例如，根据离子质量、离子质荷比、离子迁移率、离子保留时间等)使离子分离，该一个或多个常规离子处理仪器用于收集和/或储存离子(例如，一个或多个四极杆、六极杆，和/或其它离子阱)，用于过滤离子(例如，根据一个或多个分子特性(诸如离子质量、离子质荷比、离子迁移率、离子保留时间等))，用于分裂或以其它方式解离离子，用于标准化离子电荷状态等。将理解的是，离子处理仪器70可包括任何这样的常规离子分离仪器和/或离子处理仪器中的一个或任何组合(按任何顺序)，并且一些实施例可包括任何这样的常规离子分离仪器和/或离子处理仪器中的多个相邻的或间隔开的这样的常规离子分离仪器和/或离子处理仪器。在包括一个或多个质谱仪的任何实施方式中，任何一个或多个这样的质谱仪可以以上面关于图1描述的任何形式实施。
68.作为图5a中图示的离子分离仪器60的一个具体实施方式(其不应当被视为以任何方式限制)，离子源12说明性地包括3级，并且离子处理仪器70被省略。在该示例实施方式中，离子源级is1为常规离子源(例如，电喷雾、maldi等)，离子源级is2为常规质量过滤器(例如，操作为高通或带通过滤器的四极或六极离子导向器)，并且离子源级is3为上面描述的任何类型的质谱仪。在该实施例中，离子源级is2以常规方式被控制，以预选具有期望分子特性的离子，以用于由下游质谱仪分析，并且仅使这样的预选的离子传递至质谱仪，其中由elit阵列14、205、302分析的离子将为根据质荷比由质谱仪分离的预选离子。离开离子过滤器的预选离子例如可为具有指定离子质量或质荷比的离子、具有高于和/或低于指定离子质量或离子质荷比的离子质量或离子质荷比的离子、具有在指定的离子质量或离子质荷比范围内的离子质量或离子质荷比的离子等。在该示例的一些备选实施方式中，离子源级is2可为质谱仪，并且离子源级is3可为离子过滤器，并且离子过滤器可能够如刚刚描述地以其
它方式操作成预选离开质谱仪的离子，该离子具有期望的分子特性，以用于由下游elit阵列14、205、302分析。在该示例的其它备选实施方式中，离子源级is2可为离子过滤器，并且离子源级is3可包括后接有另一离子过滤器的质谱仪，其中离子过滤器各自如刚刚描述地操作。
69.作为图5a中图示的离子分离仪器60的另一具体实施方式(其不应当被视为以任何方式限制)，离子源12说明性地包括2级，并且离子处理仪器70被省略。在该示例实施方式中，离子源级is1为常规离子源(例如，电喷雾、maldi等)，离子源级is2为上面描述的任何类型的常规质谱仪。这为上面关于图1描述的实施方式，其中elit阵列14、205、302能够操作成分析离开质谱仪的离子。
70.作为图5a中图示的离子分离仪器60的又一具体实施方式(其不应当被视为以任何方式限制)，离子源12说明性地包括2级，并且离子处理仪器70被省略。在该示例实施方式中，离子源级is1为常规离子源(例如，电喷雾、maldi等)，并且离子处理级os2为常规单级或多级离子迁移谱仪。在该实施方式中，离子迁移谱仪能够操作成根据离子迁移率的一个或多个函数随着时间的推移使由离子源级is1生成的离子分离，并且elit阵列14、205、302能够操作成分析离开离子迁移谱仪的离子。在该示例的备选实施方式中，离子源12可仅包括呈常规离子源的形式的单级is1，并且离子处理仪器70可包括常规单级或多级离子迁移谱仪，其作为单一级os1(或作为多级仪器70的级os1)。在该备选实施方式中，elit阵列14、205、302能够操作成分析由离子源级is1生成的离子，并且离子迁移谱仪os1能够操作成根据离子迁移率的一个或多个函数随着时间的推移使离开elit阵列14、205、302的离子分离。作为该示例的另一备选实施方式，单级或多级离子迁移谱仪可在离子源级is1和elit阵列14、205、302两者之后。在该备选实施方式中，离子源级is1之后的离子迁移谱仪能够操作成根据离子迁移率的一个或多个函数随着时间的推移使由离子源级is1生成的离子分离，elit阵列14、205、302能够操作成分析离开离子源级离子迁移谱仪的离子，并且elit阵列14、205、302之后的离子处理级os1的离子迁移谱仪能够操作成根据离子迁移率的一个或多个函数随着时间的推移使离开elit阵列14、205、302的离子分离。在本段中描述的实施例的任何实施方式中，附加的变体可包括质谱仪，其操作性地定位在离子源12和/或离子处理仪器210中的单级或多级离子迁移谱仪的上游和/或下游。
71.作为图5a中图示的离子分离仪器60的再一具体实施方式(其不应当被视为以任何方式限制)，离子源12说明性地包括2级，并且离子处理仪器70被省略。在该示例实施方式中，离子源级is1为常规液相色谱仪(例如，hplc等)，其配置成根据分子保留时间分离溶液中的分子，并且离子源级is2为常规离子源(例如，电喷雾等)。在该实施方式中，液相色谱仪能够操作成分离溶液中的分子成分，离子源级is2能够操作成从离开液相色谱仪的溶液流生成离子，并且elit阵列14、205、302能够操作成分析由离子源级is2生成的离子。在该示例的备选实施方式中，离子源级is1可替代地为常规尺寸排阻色谱仪(sec)，其能够操作成按大小分离溶液中的分子。在另一备选实施方式中，离子源级is1可包括常规液相色谱仪，其后接有常规sec(或者反之亦然)。在该实施方式中，离子由离子源级is2从两次分离的溶液中生成：根据分子保留时间的第一次分离，后接有根据分子大小的第二次分离(或者反之亦然)。在本段中描述的实施例的任何实施方式中，附加的变体可包括质谱仪，其操作性地定位在离子源级is2与elit 14、205、302之间。
72.现在参考图5b，示出离子分离仪器80的另一实施例的简化框图，离子分离仪器80说明性地包括多级质谱仪仪器82并且还包括在本文中图示和描述的任何离子质量检测系统10、200、300(即，cdms)，其实施为高离子质量分析构件。在图示的实施例中，多级质谱仪仪器82包括离子源(is)12(如本文中图示和描述的)，其后接有第一常规质谱仪(ms1)84并联接到第一常规质谱仪(ms1)84，第一常规质谱仪(ms1)84后接有常规离子解离级(id)86并联接到常规离子解离级(id)86(其能够操作成解离离开质谱仪84的离子，例如，通过碰撞诱导解离(cid)、表面诱导解离(sid)、电子捕获解离(ecd)和/或光诱导解离(pid)等中的一个或多个)，常规离子解离级(id)86后接有第二常规质谱仪(ms2)88并联接到第二常规质谱仪(ms2)88，第二常规质谱仪(ms2)88后接有常规离子检测器(d)90(例如，诸如微通道板检测器或其它常规离子检测器)。离子质量检测系统10、200、300(即，cdms)联接成与离子解离级86并联并且联接到离子解离级86，使得离子质量检测系统10、200、300(即，cdms)可选择性地接收来自质谱仪84和/或来自离子解离级86的离子。
73.ms/ms(例如，仅使用离子分离仪器82)为行之有效的方法，其中特定分子量的前体离子由第一质谱仪84(msl)基于它们的m/z值来选择。质量选择的前体离子在离子解离级86中例如通过碰撞诱导解离、表面诱导解离、电子捕获解离或光诱导解离来分裂。分裂离子然后由第二质谱仪86(ms2)分析。仅前体离子和分裂离子的m/z值在ms1和ms2两者中测量。对于高质量离子而言，电荷状态未解析，并且因此，不可能的是，仅基于m/z值来选择具有具体分子量的前体离子。然而，通过将仪器82联接到本文中图示和描述的cdms 10、200、300，可能的是，选择窄范围的m/z值并且然后使用cdms 10、200、300来确定m/z选择的前体离子的质量。质谱仪84、88例如可为扇形磁质谱仪、飞行时间质谱仪或四极质谱仪中的一个或任何组合，然而在备选的实施例中，可使用其它质谱仪类型。在任何情况下，离开ms1的具有已知质量的m/z选择的前体离子可在离子解离级86中分裂，并且所得的分裂离子可然后由ms2(其中仅测量m/z比)和/或由cdms仪器10、200、300(其中同时测量m/z比和电荷)分析。因此，低质量片段可由常规ms分析，而高质量片段(其中电荷状态未解析)由cdms分析。
74.现在参考图6，示出离子质量检测系统200，其包括具有联接到其的控制和测量构件的静电线性离子阱(elit)阵列205的另一实施例。在图示的实施例中，elit阵列205包括三个单独的elit 202、204、206，它们各自与图1中图示的elit阵列14的elit或elit区域e3相同地配置。例如，elit 202包括由接地室gc1包绕的电荷检测圆柱体cd1，其中接地室gc1的一个端部限定一个离子镜m1的镜电极中的一个，并且接地室gc1的相反端部限定另一离子镜m2的镜电极中的一个，并且其中离子镜m1、m2设置在电荷检测圆柱体202的相反端部处。离子镜m1说明性地在结构和功能上与图1-2b中图示的离子镜m1-m3中的每个相同，并且离子镜m2说明性地在结构和功能上与图1-2b中图示的离子镜m4相同。电压源v1(说明性地在结构和功能上与图1-2b中图示的电压源v1相同)操作性地联接到离子镜m1，并且另一电压源v2(说明性地在结构和功能上与图1-2b中图示的电压源v4相同)操作性地联接到离子镜m2。离子镜m1限定离子入口孔口ai1，其说明性地在结构和功能上与图2a中图示的离子镜mx的孔口a1相同，并且离子镜m2限定出口孔口ao1，其说明性地在结构和操作上与上面关于图1和图2b描述的离子镜m4的孔口ca相同。纵向轴线241居中地延伸穿过elit 202，并且说明性地平分孔口ai1和ao1。电荷前置放大器cp1电联接到电荷检测圆柱体cd1，并且说明性地在结构和功能上与图1中图示且上面描述的电荷前置放大器cp1相同。
75.elit 204说明性地与刚刚描述的elit 202相同，其中离子镜m3、m4对应于elit 202的离子镜m1、m2，其中电压源v3、v4对应于elit 202的电压源v1、v2，并且其中入口/出口孔口ai2/ao2限定纵向轴线242，纵向轴线242延伸穿过elit 204并且说明性地平分孔口ai2、ao2。电荷放大器cp2电联接到elit 204的电荷检测圆柱体cd2，并且说明性地在结构和功能上与图1中图示且上面描述的电荷前置放大器cp2相同。
76.elit 206同样说明性地与刚刚描述的elit 202相同，其中离子镜m5、m6对应于elit 202的离子镜m1、m2，其中电压源v5、v6对应于elit 202的电压源v1、v2，并且其中入口/出口孔口ai3/ao3限定纵向轴线243，纵向轴线243延伸穿过elit 206并且说明性地平分孔口ai3、ao3。电荷放大器cp3电联接到elit 206的电荷检测圆柱体cd3，并且说明性地在结构和功能上与图1中图示且上面描述的电荷前置放大器cp3相同。
77.电压源v1-v6以及电荷前置放大器cp1-cp3操作性地联接到处理器210，处理器210包括如关于图1描述的存储器212，其中存储器212说明性地具有储存在其中的指令，当由处理器210执行时，该指令使处理器210控制电压源v1-v6的操作，以在离子传输操作模式和离子反射操作模式之间控制离子镜m1-m6，如上面描述的。备选地，电压源v1-v6中的一个或多个可能够编程成如描述地操作。在任何情况下，储存在存储器212中的指令进一步说明性地包括如下的指令：当由处理器210执行时，该指令使处理器接收、处理和记录(储存)由电荷前置放大器cp1-cp3检测的电荷信号，并且处理记录的电荷信号信息，以计算在elit 202、204、206中的每个内捕获的离子的质量，如上面描述的。说明性地，处理器210联接到一个或多个外围装置214，一个或多个外围装置214可与上面关于图1描述的一个或多个外围装置20相同。
78.在图6中图示的实施例中，示出离子转向阵列208的实施例，离子转向阵列208操作性地联接在离子源12与elit阵列205中的每个elit 202、204、206的离子入口孔口ai
1-ai3之间。离子源12说明性地如关于图1和/或图5描述的那样，并且配置成经由离子孔口ia生成离子并将该离子供应至离子转向阵列208。离子转向电压源v
st
操作性地联接到处理器210和离子转向阵列208并联接在处理器210与离子转向阵列208之间。如下面将详细地描述的，处理器210说明性地配置(即，编程)成控制离子转向电压源v
st
，以使离子转向阵列208将离开离子源12的离子孔口ia的离子经由elit 202、204和206的相应的入口孔口ai
1-ai3选择性地转向和导引到elit 202、204和206中。处理器210进一步配置(即，编程)成控制电压源v1-v6，以使elit 202、204、206的离子镜m1-m6选择性地在离子传输模式与离子反射模式之间切换，以由此在elit 202、204、206中的每个中俘获至少一个离子，并且然后使这样的离子在相应的离子镜m1/m2、m3/m4和m5/m6之间来回振荡，并穿过elit 202、204、206的相应的电荷检测圆柱体cd1-cd3，以便测量和记录由相应的电荷前置放大器cp1-cp3检测的离子电荷检测事件，如上面描述的。
79.离子转向阵列208说明性地包括3组四个导电垫p1-p4、p5-p8和p9-p12，它们布置在两个间隔开的平面基底中的每个上，使得平面基底中的一个上的导电垫p1-p12中的每个与另一基底上的导电垫中的相应一个对准并面向其。在图6中图示的实施例中，仅示出基底220中的一个。
80.现在参考图7a-7c，示出离子转向阵列208的部分，其图示离子转向阵列208的控制和操作，以选择性地将离子转向至期望的位置。如由图7b和图7c中的示例示出的，离子转向
208的图示部分的电压源dc1-dc4控制成使沿着由箭头a指示的方向离开离子源12的离子孔口ia的离子将方向改变近似90度，以便沿着与elit 202的离子入口孔口ai1对准(即，共线)的路径引导。尽管在附图中未图示，但是任何数量的常规平面离子毯和/或其它常规离子聚焦结构可用于聚焦离开离子源的离子孔口ia的离子轨迹，和/或用于将由离子转向阵列208选择性地改变的离子轨迹与相应的elit 202、204、206的离子入口孔口ai
1-ai3对准。
81.具体地参考图7a，4个大致相同且间隔开的导电垫p1
1-p41的图案在具有相反的外主表面220b的一个基底220的内主表面220a上形成，并且4个大致相同且间隔开的导电垫p1
2-p42的相同图案在具有相反的外表面222b的另一基底222的内主表面222a上形成。基底220、222的内表面220a、222a以大体平行的关系间隔开，并且导电垫p1
1-p41并置在导电垫p1
2-p42中的相应导电垫之上。基底220、222的间隔开的内主表面220a和222a在它们之间说明性地限定宽度为距离d
p
的通道或空间225。在一个实施例中，通道225的宽度d
p
为近似5 cm，然而在其它实施例中，距离d
p
可大于或小于5 cm。在任何情况下，基底220、222一起构成离子转向阵列208的图示部分。
82.相对的垫对p31、p32和p41、p42在相对的垫对p11、p12和p21、p22的上游，并且相对的垫对p11、p12和p21、p22相反地在相对的垫对p41、p42和p31、p32的下游。在这点上，穿过通道225的“未改变的离子行进方向”(如该用语在本文中使用的)为“上游”，并且大体上与离开离子源12的离子的方向a平行。基底220、222的横向边缘220c、222c对准(如相反的横向边缘220d、222d那样)，并且穿过通道225的“改变的离子行进方向”(如该用语在本文中使用的)从对准的边缘220c、222c朝向对准的边缘220d、222d，并且大体上垂直于这样的对准的边缘220c、222c和220d、222d两者。
83.在图6中图示的实施例中，离子转向电压源v
st
说明性地配置成产生至少12个可切换的dc电压，它们各自操作性地连接到相应相对的成对导电垫p1-p12。12个dc电压dc1-d4中的四个在图7a中图示。第一dc电压dc1电连接到并置导电垫p11、p12中的每个，第二dc电压dc2电连接到并置导电垫p21、p22中的每个，第三dc电压dc3电连接到并置导电垫p31、p32中的每个，并且第四dc电压dc4电连接到并置导电垫p41、p42中的每个。在图示的实施例中，例如经由处理器210和/或经由电压源v
st
的编程，独立地控制dc电压dc1-dc12中的每个，然而在备选实施例中，dc电压dc1-dc12中的两个或更多个可作为群组一起被控制。在任何情况下，将理解的是，尽管电压dc1-dc12图示和公开为dc电压，但是本公开设想了其它实施例，其中电压源v
st
备选地或另外配置成产生任何数量的ac电压(诸如，例如一个或多个rf电压)，并且配置成将任何一个或多个这样的ac电压供应至导电垫中的对应导电垫或导电垫对，和/或供应至一个或多个离子毯或包括它们的实施例中的其它离子聚焦结构。
84.现在参考图7b和图7c，图6中图示的离子转向通道阵列208的操作将使用图7a和图7b的四个相对的成对导电垫p11/p12、p21/p22、p31/p32和p41/p42作为说明性示例来描述。将理解的是，图6中的基底220上图示的四个导电垫p5-p8和四个导电垫p9-p12同样各自包括设置在相应的基底220、222的内表面220a、222a上的相对、对准且并置的导电垫对，并且这样的每组相对的四对导电垫能够由电压源v
st
产生的相应的可切换dc(和/或ac)电压dc5-dc12来控制。在任何情况下，为了说明清晰起见，在图7b和图7c中省略dc电压dc1-dc4，并且替代地，由电压源v
st
产生并施加于连接的成对导电垫p11/p12、p21/p22、p31/p32和p41/p42的dc电压dc1-dc4以图形方式表示。具体地参考图7b，离子转向阵列208的图示部分在如下的
状态下示出：在该状态下，基准电位v
ref
施加于导电垫对p11/p12、p21/p22中的每个，并且小于v
ref
的电位-xv施加于导电垫对p31/p32和p41/p42中的每个。说明性地，v
ref
可为任何正电压或负电压，或者可为零伏特(例如，接地电位)，并且-xv可为小于v
ref
的任何电压、正电压、负电压或零电压，以便建立电场e1，电场e1与基底220、222的侧部220c/222c和220d/222d平行并且在未改变的离子行进方向上延伸，即，从下游导电垫对p11/p12、p21/p22朝向上游导电垫对p31/p32和p41/p42，如图7b中描绘的。利用如图7b中图示地建立的电场e1，经由离子孔口ia离开离子源12的离子a进入下游导电垫对p11/p12、p21/p22之间的通道225，并且沿着未改变的离子行进方向230由电场e1转向或导引(或引导)，未改变的离子行进方向230与电场e1在相同的方向上，并且与离子源12的离子孔口ia对准(即，共线)。这样的离子a说明性地沿着未改变的行进方向导引穿过通道225，如图7b中图示的。
85.现在具体地参考图7c，当将离子a的方向从图7b中图示的未改变的离子行进方向改变为改变的离子行进方向为期望的时，由电压源v
st
产生的dc电压dcl、dc3切换成使得基准电位v
ref
施加于导电垫对p21/p22、p31/p32中的每个，并且小于v
ref
的电位-xv施加于导电垫对p11/p12、p41/p42中的每个，以便建立电场e2，电场e2垂直于基底220、222的侧部220c/222c和220d/222d并且在未改变的离子行进方向上延伸，即，从基底220、222的侧部220c/222c朝向基底220、222的侧部220d/222d，如图7c中描绘的。利用如图7c中图示地建立的电场e2，经由离子孔口ia离开离子源12并进入通道225的离子a沿着改变的离子行进方向240由电场e2转向或导引(或引导)，改变的离子行进方向240与电场e2在相同的方向上，并且与离子源12的离子孔口ia对准(即，共线)。这样的离子a说明性地在导电垫对p11/p12、p41/p42之间沿着未改变的行进方向导引穿过通道225，如图7c中图示的。在一些实施例中，可使用一个或多个常规离子毯和/或其它常规离子聚焦结构，以沿着图7c中图示的离子轨迹240限制离子。
86.再次参考图6，储存在存储器212中的指令说明性地包括如下的指令：当由处理器210执行时，该指令使处理器210控制离子转向电压源v
st
，以按如下的方式选择性地产生和切换电压dc1-dc12：该方式沿着离子转向阵列208导引离子并顺序地将至少一个离子引导到每个相应的elit 202、204、206的每个离子入口孔口ai
1-ai3中，并且还控制电压源v1-v6，以按如下的方式选择性地产生和切换由其产生的dc电压：该方式在它们的离子传输模式和离子反射模式之间控制相应的离子镜m1-m6，以俘获由离子转向阵列208导引到每个elit 202、204、206中的至少一个离子，并且然后，在处理器210将相应的离子电荷检测信息记录在存储器214中时，使每个(多个)俘获离子在每个elit 202、204、206的相应离子镜m1-m6之间来回振荡，如上面关于图1-4b描述的。借助于图8a-8f，这样的过程的一个示例将描述为对一个或多个带正电荷的离子操作，然而将理解的是，过程100可备选地对一个或多个带负电荷的粒子操作。在以下描述中，对导电垫p1-p12中的任何具体的一个或多个的引用将理解为是指分别设置在基底220、222的内表面220a、222a上的相对的、并置的、间隔开的成对导电垫，如由关于图7a的示例图示的，并且对施加于导电垫p1-p12中的任何具体的一个或多个的电压的引用将理解为施加于这样的相对的、并置的、间隔开的成对导电垫两者，如由关于图7b和图7c的示例图示的。将进一步理解的是，图8a-8f中图示的dc电压v
ref
可为任何正电压或负电压，或者可为零伏特(例如，接地电位)，并且也在图8a-8f中图示的dc电压-xv可为小于v
ref
的任何电压、正电压、负电压或零电压，以便在通道225内建立对应的电场，该
对应的电场在从受控于v
ref
的导电垫朝向受控于-xv的导电垫的方向上延伸，如由图7b和图7c中的示例图示的。
87.参考图8a，处理器210能够操作成控制电压源v
st
，以将-xv施加于垫p5-p7中的每个，并且将v
ref
施加于垫p1-p4中的每个。在一些实施方式中，v
st
将v
ref
施加于垫p9-p12中的每个(如图8a中描绘的)，然而在其它实施方式中，v
st
可被控制成将-xv施加于垫p9-p12中的每个。在任何情况下，在离子转向阵列208的通道225内由这样的电压施加产生的电场将穿过通道225离开离子源12的离子孔口ia的离子沿着图示的离子轨迹250在未改变的离子行进方向上抽拉。
88.参考图8b，处理器210随后能够操作成控制电压源v
st
，以将施加于垫p2和p4的电压切换到-xv，并且另外维持p1、p3和p5-p12处的先前施加的电压。由这样的切换的电压施加产生的在离子转向阵列208的通道225中建立的电场将离子沿着改变的离子行进方向沿着离子轨迹250朝向elit 202的m1的离子入口孔口ai1转向，该离子先前沿着图8a中图示的离子轨迹250在未改变的离子行进方向上从离子源12行进。在该切换的同时、之前或之后，处理器210能够操作成控制电压源v1和v2，以产生电压，该电压使离子镜m1和m2两者在它们的离子传输模式下操作，例如，如关于图1-2b描述的。结果，沿着离子轨迹252行进穿过离子转向阵列208的通道225的离子穿过m1引导到elit 202的入口孔口ai1中，并且由离子镜m1和m2中的每个中建立的离子传输场传输穿过m1，穿过电荷检测圆柱体cd1以及穿过m2，还如由图8b中描绘的离子轨迹252图示的。在一些实施例中，一个或多个常规离子毯和/或其它常规离子聚焦结构可操作性地定位在离子转向阵列208与elit 202的离子镜m1之间，以将沿着离子轨迹252行进的离子引导到elit 202的离子入口孔口ai1中。在任何情况下，处理器210能够在其后的某个时刻操作成控制v2，以产生电压，该电压使离子镜m2从离子传输操作模式切换到离子反射操作模式(例如，还如关于图1-2b描述的)，以便将离子向后朝向m1反射。m2的该切换的定时说明性地取决于elit 202的操作是在随机俘获模式下还是在触发俘获模式下由处理器210控制，如关于图3描述的。
89.参考图8c，处理器210随后能够操作成控制电压源v1，以产生电压，该电压使离子镜m1从离子传输模式切换到离子反射操作模式。m1的该切换的定时说明性地取决于elit 202的操作是在随机俘获模式下还是在触发俘获模式下由处理器210控制(如关于图3描述的)，但是在任何情况下，m1到其离子反射模式的切换在elit 202内俘获至少一个离子，如由图8c中描绘的离子轨迹252图示的。在至少一个这样的离子在elit 202内俘获的情况下，并且在m1和m2两者分别由电压源v1和v2控制以在它们的离子反射模式下操作的情况下，在elit 202内俘获的(多个)离子在每次穿过电荷检测圆柱体cd1并在其上感应对应的电荷时在离子镜m1和m2之间来回振荡，该对应的电荷由电荷前置放大器cp1检测并由处理器210记录在存储器212中，如上面关于图3描述的。
90.在控制elit 202(如刚刚描述的)的同时或之后，并且在(多个)离子在离子镜m1、m2之间在elit 202内来回振荡的情况下，处理器210能够操作成控制v
st
，以将施加于垫p2和p4的电压切换回到v
ref
，将施加于垫p5-p8的电压从-xv切换到v
ref
，并且将施加于垫p9-p12的电压从v
ref
切换到-xv，还如图8c中图示的。在离子转向阵列208的通道225中由这样的电压施加产生的电场再次将穿过通道225离开离子源12的离子孔口ia的离子沿着图示的离子轨迹250在未改变的离子行进方向上抽拉。
91.现在参考图8d，处理器210随后能够操作成控制电压源v
st
，以将施加于垫p6和p8的电压切换到-xv，并且另外维持p1-p4、p5、p7和p9-p12处的先前施加的电压。由这样的切换的电压施加产生的在离子转向阵列208的通道225内建立的电场将离子沿着改变的离子行进方向沿着离子轨迹254朝向elit 204的m2的离子入口孔口ai2转向，该离子先前沿着图8c中图示的离子轨迹250在未改变的离子行进方向上从离子源12行进。在该切换的同时、之前或之后，处理器210能够操作成控制电压源v3和v4，以产生电压，该电压使离子镜m3和m4两者在它们的离子传输模式下操作。结果，沿着离子轨迹254行进穿过离子转向阵列208的通道225的离子穿过m3引导到elit 204的入口孔口ai2中，并且由离子镜m3和m4中的每个中建立的离子传输场传输穿过m3，穿过电荷检测圆柱体cd2以及穿过m4，还如由图8d中描绘的离子轨迹254图示的。在一些实施例中，一个或多个常规离子毯和/或其它常规离子聚焦结构可操作性地定位在离子转向阵列208与elit 204的离子镜m3之间，以将沿着离子轨迹254行进的离子引导到elit 204的离子入口孔口ai2中。在任何情况下，处理器210能够在其后的某个时刻操作成控制v4，以产生电压，该电压使离子镜m4从离子传输操作模式切换到离子反射操作模式，以便将离子向后朝向m3反射。m4的该切换的定时说明性地取决于elit 204的操作是在随机俘获模式下还是在触发俘获模式下由处理器210控制，如关于图3描述的。
92.在图8d中图示的操作状态之后，处理器210能够操作(类似地如关于图8c描述的)成控制电压源v3，以产生电压，该电压使离子镜m3从离子传输模式切换到离子反射操作模式。m3的该切换的定时说明性地取决于elit 204的操作是在随机俘获模式下还是在触发俘获模式下由处理器210控制(如关于图3描述的)，但是在任何情况下，m3到其离子反射模式的切换在elit 204内俘获至少一个离子，如由图8e中描绘的离子轨迹254图示的。在至少一个这样的离子在elit 204内俘获的情况下，并且在m3和m4两者分别由电压源v3和v4控制以在它们的离子反射模式下操作的情况下，在elit 204内俘获的(多个)离子在每次穿过电荷检测圆柱体cd2并在其上感应对应的电荷时在离子镜m3和m4之间来回振荡，该对应的电荷由电荷前置放大器cp2检测并由处理器210记录在存储器212中，如上面关于图3描述的。在图8e中图示的操作状态下，离子同时在elit 202和204中的每个内来回振荡，并且从电荷前置放大器cp1和cp2中的每个获取的离子电荷/定时测量值因此同时由处理器210收集并储存。
93.在控制elit 204(如刚刚关于图8e描述的)的同时或之后，并且在(多个)离子同时在elit 202和204中的每个内振荡的情况下，处理器210能够操作成控制v
st
，以将施加于垫p6和p8的电压切换回到v
ref
，使得垫p1-p12被控制至图8c中图示的电压。在离子转向阵列208的通道225中由这样的电压施加产生的电场再次将穿过通道225离开离子源12的离子孔口ia的离子沿着图示的离子轨迹250在未改变的离子行进方向上抽拉，如图8c中图示的。此后，处理器210能够操作成控制电压源v
st
，以将施加于垫p9和p11的电压切换到v
ref
，并且另外维持p1-p8、p5和p11-p12处的先前施加的电压。由这样的切换的电压施加产生的在离子转向阵列208的通道225内建立的电场将离子沿着改变的离子行进方向沿着离子轨迹256朝向elit 206的离子镜m5的离子入口孔口ai3转向，该离子先前沿着图8c中图示的离子轨迹250在未改变的离子行进方向上从离子源12行进。在该切换的同时、之前或之后，处理器210能够操作成控制电压源v5和v6，以产生电压，该电压使离子镜m5和m6两者在它们的离子传输模式下操作。结果，沿着离子轨迹253行进穿过离子转向阵列208的通道225的离子穿过m5
引导到elit 206的入口孔口ai3中，并且由离子镜m5和m6中的每个中建立的离子传输场传输穿过m5，穿过电荷检测圆柱体cd3以及穿过m6，如由图8e中描绘的离子轨迹256图示的。在一些实施例中，一个或多个常规离子毯和/或其它常规离子聚焦结构可操作性地定位在离子转向阵列208与elit 206的离子镜m5之间，以将沿着离子轨迹256行进的离子引导到elit 206的离子入口孔口ai3中。
94.在任何情况下，处理器210能够在其后的某个时刻操作成控制v6，以产生电压，该电压使离子镜m6从离子传输操作模式切换到离子反射操作模式，以便将离子向后朝向m5反射。m6的该切换的定时说明性地取决于elit 206的操作是在随机俘获模式下还是在触发俘获模式下由处理器210控制，如关于图3描述的。此后，处理器210能够操作(类似地如关于图8c描述的)成控制电压源v5，以产生电压，该电压使离子镜m5从离子传输模式切换到离子反射操作模式。m5的该切换的定时说明性地取决于elit 206的操作是在随机俘获模式下还是在触发俘获模式下由处理器210控制(如关于图3描述的)，但是在任何情况下，m5到其离子反射模式的切换在elit 206内俘获至少一个离子，如由图8f中描绘的离子轨迹256图示的。在至少一个这样的离子在elit 206内俘获的情况下，并且在m5和m6两者分别由电压源v5和v6控制以在它们的离子反射模式下操作的情况下，在elit 206内俘获的(多个)离子在每次穿过电荷检测圆柱体cd3并在其上感应对应的电荷时在离子镜m5和m6之间来回振荡，该对应的电荷由电荷前置放大器cp3检测并由处理器210记录在存储器212中，如上面关于图3描述的。在图8f中图示的操作状态下，离子同时在elit 202、204和206中的每个内来回振荡，并且从电荷前置放大器cp1、cp2和cp3中的每个获取的离子电荷/定时测量值因此同时由处理器210收集并储存。
95.还如图8f中图示的，在控制elit 206(如刚刚描述的)的同时或之后，并且在(多个)离子同时在elit 202、204和206中的每个内振荡的情况下，处理器210能够操作成控制v
st
，以将施加于垫p5-p8的电压切换到-xv，并将施加于p10和p12的电压切换到v
ref
(或者将施加于p9和p11的电压切换到-xv)，使得垫p1-p12被控制至图8a中图示的(或者如关于8a描述的)电压。在离子转向阵列208的通道225中由这样的电压施加产生的电场再次将穿过通道225离开离子源12的离子孔口ia的离子沿着图示的离子轨迹250在未改变的离子行进方向上抽拉，如图8a中图示的。
96.在离子在elit 202、204和206中的每个内来回振荡达总离子循环测量时间或测量循环的总数之后，例如，如上面关于图3中图示的过程100的步骤126描述的，处理器210能够操作成控制电压源v1-v6，以将离子镜m1-m6中的每个切换到它们的离子传输操作模式，由此使在其中俘获的离子分别经由离子出口孔口ao
1-ao3离开elit 202、204、206。离子质量检测系统200的操作然后说明性地返回到上面关于图8b描述的操作。同时或在另一方便的时间，记录的离子电荷/定时测量值的集合由处理器210处理(例如，如关于图3中图示的过程100的步骤140描述的)，以确定由elit 202、204、206中的每个相应一个处理的离子质量。
97.取决于许多因素(包括但不限于elit 202、204、206的尺寸、穿过每个elit 202、204、206的离子的一个或多个振荡频率，以及每个elit 202、204、206中的测量循环的总数/总离子循环测量时间)，离子可同时在elit 202、204和206中的至少两个内来回振荡，并且从电荷前置放大器cp1、cp2和cp3中的相应电荷前置放大器获取的离子电荷/定时测量值可因此同时由处理器210收集并储存。例如，在图8f中图示的实施例中，离子同时在elit 202、
204和206中的至少两个内来回振荡，并且从电荷前置放大器cp1、cp2和cp3中的每个获取的离子电荷/定时测量值因此同时由处理器210收集并储存。在其它实施例中，elit 202的测量循环的总数或总离子循环测量时间可在至少一个离子在elit 206内俘获之前到期，如上面描述的。在这样的情况下，处理器210可控制电压源v1和v2，以将离子镜m1和m2切换到它们的传输操作模式，由此在使至少一个离子在elit 206内振荡之前使在其中振荡的(多个)离子通过离子镜m2离开。在这样的实施例中，离子可不同时在所有elit 202、204和206内来回振荡，而是可在任何一个时间同时在elit 202、204和206中的至少两个内来回振荡。
98.现在参考图9，示出离子质量检测系统300，其包括具有联接到其的控制和测量构件的静电线性离子阱(elit)阵列302的又一实施例。在图示的实施例中，elit阵列302包括三个单独的elit e1-e3，它们各自与图6中图示的elit 202、204、206相同地配置。在图9中图示的实施例中，说明性地在结构和功能上与图1-2b中图示的电压源v1相同的电压源v1操作性地联接到每个elit e1-e3的离子镜m1，并且说明性地在结构和功能上与图1-2b中图示的电压源v4相同的另一电压源v2操作性地联接到每个elit e1-e3的离子镜m2。在备选的实施例中，elit e1-e3中的两个或更多个的离子镜m1可合并成单个离子镜，和/或elit e1-e3中的两个或更多个的离子镜m2可合并成单个离子镜。在任何情况下，电压源v1、v2电联接到处理器304，并且三个电荷前置放大器cp1-cp3电联接在处理器304与elit e1-e3中的相应一个的相应电荷检测圆柱体cd1-cd3之间。存储器306说明性地包括指令，当由处理器304执行时，该指令使处理器304控制电压源v1和v2，以控制elit e1-e3的操作，如下面描述的。说明性地，处理器304操作性地联接到一个或多个外围装置308，一个或多个外围装置308可与上面关于图1描述的一个或多个外围装置20相同。
99.离子质量检测系统300在一些方面与离子质量检测系统200相同，因为离子质量检测系统300包括操作性地联接到离子转向阵列208的离子源12，其结构和操作如上面描述。储存在存储器306中的指令进一步说明性地包括如下的指令：当由处理器304执行时，该指令使处理器304控制离子转向阵列电压源v
st
，如下面描述的。
100.在图9中图示的实施例中，离子质量检测系统300进一步说明性地包括三个常规离子阱it1-it3，它们各自具有相应的离子入口ti
1-ti3和相反的离子出口to
1-to3。离子阱it1说明性地定位在成组导电垫p1-p4与elit e1的离子镜m1之间，使得居中地延伸穿过elit e1的纵向轴线241将it1的离子入口ti1和离子出口to1平分，并且还在垫对p1/p2和p3/p4之间居中地经过，如图9中图示的。离子阱it2类似地定位在成组导电垫p5-p8与elit e2的离子镜m1之间，使得居中地延伸穿过elit e2的纵向轴线242将it2的离子入口ti2和离子出口to2平分并且还在垫对p5/p6和p7/p8之间居中地经过，并且离子阱it3同样定位在成组导电垫p9-p12与elit e3的离子镜m1之间，使得居中地延伸穿过elit e3的纵向轴线243将it3的离子入口ti3和离子出口to3平分并且还在垫对p9/p10和p11/p12之间居中地经过。离子阱it1-it3可各自为任何常规离子阱，其示例可包括但不限于常规四极离子阱、常规六极离子阱等。
101.离子阱电压源v
it
操作性地联接在处理器304与离子阱it1-it3中的每个之间。电压源v
it
说明性地配置成产生合适的dc和ac(例如，rf)电压，以用于以常规方式单独且独立地控制离子阱it1-it3中的每个的操作。
102.处理器304说明性地配置(例如，编程)成控制离子转向阵列电压源v
st
，以将离开离
子源12的离子孔口ia的一个或多个离子(如关于图8a-8f描述的)顺序地转向到相应离子阱it1-it3中的每个的离子入口ti
1-ti3中。在一些实施例中，一个或多个常规离子毯和/或其它离子聚焦结构可定位在离子转向阵列208与离子阱it1-it3中的一个或多个之间，以将离子从离子转向阵列208引导到相应离子阱it1-it3的离子入口ti
1-ti3中。处理器304进一步配置(例如，编程)成控制离子阱电压源v
it
，以产生对应的控制电压，以用于将离子阱it1-it3的离子入口ti
1-ti3控制成在其中接受离子，并且用于将常规中的离子阱it1-it3控制成在其中俘获或限制这样的离子。
103.当离子阱it1-it3填充有离子时，处理器304配置(即，编程)成控制v1和v2，以产生合适的dc电压，其将elit e1-e2的离子镜m1和m2控制成在它们的离子传输操作模式下操作，使得其中包含的任何离子分别经由离子出口孔口ao
1-ao3离开。当经由离子转向阵列208和离子阱it1-it3的控制(如刚刚描述的)，至少一个离子在离子阱it1-it3中的每个内俘获时，处理器304配置(即，编程)成控制v2，以产生合适的dc电压，其将elit e1-e3的离子镜m2控制成在它们的离子反射操作模式下操作。此后，处理器304配置成控制离子阱电压源v
it
，以产生合适的电压，其使相应离子阱it1-it3的离子出口to
1-to3同时开启，以将其中俘获的至少一个离子经由相应离子镜m1的相应离子入口孔口ai
1-ai3引导到elit e1-e3中的相应一个中。当处理器304确定至少一个离子进入每个elit e1-e3时，例如，在离子阱it1-it3的同时开启之后或由电荷前置放大器cp1-cp3中的每个进行的电荷检测之后的某一时间段的流逝之后，处理器304能够操作成控制电压源v1，以产生合适的dc电压，其将elit e1-e3的离子镜m1控制成在它们的离子反射操作模式下操作，由此在elit e1-e3中的每个内俘获至少一个离子。
104.在每个elit e1-e3的离子镜m1和m2在离子反射操作模式下操作的情况下，每个elit e1-e3中的至少一个离子在每次穿过电荷检测圆柱体cd1-cd3中的相应一个时同时在m1和m2之间来回振荡。电荷检测圆柱体cd1-cd3上感应的对应电荷由相应的电荷前置放大器cp1-cp3检测，并且由电荷前置放大器cp1-cp3产生的电荷检测信号由处理器304储存在存储器306中，并且随后由处理器304处理(例如，如关于图3中图示的过程100的步骤140描述的)，以确定由elit e1-e3中的每个相应一个处理的离子的质量。
105.尽管离子质量检测系统200和300的实施例分别在图6-8f和图9中图示为各自包括三个elit，但是将理解的是，这样的系统200、300中的任一个或两者可备选地包括更少(例如，2个)或更多(例如，4个或更多个)的elit。任何这样的备选实施例中的多种构件的控制和操作将大体上遵循上面描述的概念，并且本领域技术人员将认识到，实现任何这样的备选(多个)实施例所需的对系统200和/或系统300的任何修改将仅涉及机械步骤。另外，尽管离子质量检测系统200和300的实施例分别在图6-8f和图9中图示为各自包括示例离子转向阵列208，但是将理解的是，一个或多个其它离子导引结构可备选地或另外用于转向或导引离子(如上面描述的)，并且任何这样的备选(多个)离子引导结构旨在落入本公开的范围内。作为一个非限制性示例，dc四极束偏转器阵列可与系统200、300中的任一个或两者一起使用，以转向或导引离子，如描述的。在这样的实施例中，一个或多个聚焦透镜和/或离子毯也可用于将离子聚焦到多种离子阱中，如上面描述的。
106.现在参考图10，示出电荷检测质谱仪仪器400的实施例，其表示图9中图示的仪器300的变体。在图10中图示的仪器400中，离子源区域402中生成的离子由离子阱418捕获并
储存在离子阱418中，并且离子阱418然后以脉冲模式控制，以选择性地将储存在其中的离子供应至离子质量和电荷检测器434。仪器400因此能够配置和操作成在离子阱418中捕获和储存生成的离子，并且然后以脉冲方式控制离子阱418，以可控制地将时间压缩离子包供应至离子质量和电荷检测器434(例如，以单级静电线性离子阱(elit)434的形式)。在一些实施例中，离子阱418的离子出口可与检测器434的离子入口间隔开一距离，该距离允许在其间行进的离子根据它们的质荷比值及时分离。通过在这样的实施例中改变从离子阱418释放离子与在检测器434中捕获离子之间的延迟时间，可因此俘获具有不同质荷比窗口或范围的离子。在一些实施例中，离子过滤器424定位在离子阱418与检测器434之间，并且在这样的实施例中，离子过滤器424能够控制成根据质荷比过滤离开离子阱418的离子，以备选地或另外选择或限制由离子阱418供应至检测器434的离子的质荷比或质荷比范围。
107.如上面简要地描述的，图10中图示的仪器400包括离子源区域402，离子源区域402配置成生成离子并将生成的离子供应至离子阱418的离子入口。在图示的实施例中，离子源区域402包括离子源404，离子源404经由毛细管406联接到源区域408。在一些实施例中，毛细管406可为温度控制的，例如，加热和/或冷却。在任何情况下，源区域408操作性地联接到泵p1，并且泵p1能够操作成将区域408控制至真空，使得区域408限定第一差动泵送区域。离子源404说明性地定位在源区域404外部，例如，在大气压力或其它压力下，并且配置成经由毛细管406将离子从样品供应至源区域408。在一些这样的实施例中，离子源404为常规电喷雾离子源(esi)。在这样的实施例中，esi源404操作性地联接到电压源450的输出v1，并且电压源450配置成在v1处产生合适的dc或时变信号，以用于控制esi源404的操作。在任何情况下，离子源404从其中生成离子的样品说明性地为生物材料，然而在其它实施例中，样品可为或包括非生物材料。
108.在其中离子源404定位在差动泵送源区域408外部并且能够操作成生成离子并将离子供应至源区域408(如上面描述的)的一些实施例中，源区域408可说明性地包括离子处理对接部410，其配置成高效地将具有宽质量分布的离子传输至离子阱418的离子入口。在一些这样的实施例中，对接部410可说明性地包括漂移管412，漂移管412具有定位成邻近于毛细管406的离子出口端部或与其间隔开的开放端部，并且具有联接到漏斗区域414的一个端部的相反端部，漏斗区域414从漂移管412的端部至横截面减小的离子出口渐缩。离子毯416可操作性地联接到漏斗区域414的离子出口，并且可限定穿过其的离子通路，该离子通路联接到离子阱418的离子入口。电压源450的至少一个输出v2电联接到对接部410，并且将数量k个dc和/或时变电压信号供应至对接部401，以控制其操作，其中k可为任何正整数。仪器400的中心纵向轴线a说明性地居中地穿过刚刚描述且在下面进一步描述的多种离子入口和出口。在包括其的实施例中，对接部410说明性地在其中限定虚拟射流干扰器，该虚拟射流干扰器配置成干扰气体射流，该气体射流由穿过毛细管406并到差动泵送区域408中的气流生成，以热化离子并将离子聚焦到离子阱418中。涉及对接部410的实施例的结构和操作的另外的细节在标题均为hybrid ion funnel-ion carpet (funpet) atmospheric pressure interface for charge detection mass spectrometry的共同待决国际专利申请no. pct/us2019/013274(2019年1月11日提交)和pct/us2019/035379(2019年6月4日提交)中图示和描述，这两个国际专利申请的公开内容通过引用以其整体明确并入本文中。
109.在一些备选实施例中，源区域408可不包括对接部410。在其它备选实施例中，离子
源404可以以一个或多个其它常规离子源的形式提供，其中的一个或多个可定位在源区域408外部，和/或其中的一个或多个可定位在源区域408内部。在一些这样的实施例中，源区域408可包括对接部410，并且在其它这样的实施例中，对接部410可被省略。
110.离子阱418的离子入口说明性地由中心孔口限定，该中心孔口穿过电连接到电压源450的输出v3的导电板、网格等420形成。离子阱418的离子出口沿着中心轴线a与离子入口间隔开，并且同样说明性地由中心孔口限定，该中心孔口穿过电连接到电压源450的另一输出v5的导电板、网格等422形成。另一泵p2操作性地联接到离子阱418，并且能够说明性地操作成将离子阱418泵送至比源区域408的压力更低的压力(例如，更高的真空)，使得离子阱418限定第二差动泵送区域。在一些实施例中，p2配置并能够操作成将离子阱418控制至10-100毫巴的压力，然而在其它实施例中，p2可将离子阱418控制至该范围之外的压力。在一些实施例中，气体源gs可操作性地联接到离子阱418，并且在这样的实施例中，可能够操作成将缓冲剂或其它气体供应至离子阱418的内部。在一些这样的实施例中，气体选择成使得与其的离子碰撞引起离子能量的降低。在一个实施例中，离子阱418配置为常规六极离子阱，然而在备选实施例中，离子阱418可具有其它常规配置(例如，四极、八极等)。在任何情况下，离子阱418将典型地包括包绕轴线a的许多细长的导电棒，电压源450的输出v4操作性地联接到该许多细长的导电棒。说明性地，输出v4以如下的方式联接到棒：该方式使相对的每组或每对棒与其它相对的棒对异相，并且输出电压v4说明性地为时变的(例如，射频)电压。在一些实施例中，v4可进一步包括一个或多个dc电压。
111.离子阱418的操作为常规的，因为电压v3和v5为可控制的dc电压，它们被控制成允许离子经由离子入口进入阱418，以使离子俘获在其中，并且从离子出口释放离子。例如，电压v3说明性地被控制至dc电位，其设定离子能量。在包括其的实施例中，气体源gs供应背景气体，进入离子阱418的离子与该背景气体碰撞，以热化多余的动能，该多余的动能由离子从从源区域408到离子阱418中的气流拾取。时变电压v4操作成将离子限制在径向方向上，并且电压v5被控制成将离子俘获在离子阱418内并从离子阱418喷射离子。例如，为了通过离子阱418传输离子，v5典型地被控制至小于v4的电位的电位，而为了收集并储存(即，俘获)离子，电位b5说明性地提高到离子不再穿过离子阱418的离子出口传输的电位。
112.在一些实施例中，如上面简要地描述的，仪器400可包括具有离子入口的质荷比过滤器424，该离子入口说明性地联接到离子阱418的离子出口或者与其集成。离子出口沿着中心轴线a与过滤器424的离子入口间隔开，并且说明性地由中心孔口限定，该中心孔口穿过电连接到电压源450的又一输出v7的导电板、网格等426形成。另一泵p3操作性地联接到过滤器424，并且能够说明性地操作成将过滤器424泵送至比离子阱418的压力更低的压力(例如，更高的真空)，使得过滤器424限定第三差动泵送区域。在一些实施例中，气体源gs可操作性地联接到过滤器424。
113.质荷比过滤器424说明性地以常规四极质荷过滤器的形式提供，然而在备选实施例中，过滤器424可以以六极、八极或其它常规配置的形式提供。在任何情况下，质荷比过滤器424将典型地包括包绕轴线a的许多细长的导电棒，电压源450的输出v6操作性地联接到该许多细长的导电棒。说明性地，输出v6以如下的方式联接到棒：该方式使相对的每组或每对棒与其它相对的棒对异相，并且输出电压v6说明性地为时变的(例如，射频)电压。在一些实施例中，v6可进一步包括一个或多个dc电压。
114.在一些实施例中，电压v7设定成充分地低于电压v5的电压，以使离子传输穿过过滤器424。在其它实施例中，电压v7可类似于v5的电压切换，以便将过滤器424操作为第二离子阱。在任何情况下，在其中电压v6仅为时变的(例如，仅rf)实施例中，质荷比过滤器424说明性地操作为高通过滤器，从而仅允许高于选择的质荷比值的离子穿过过滤器424。选择的质荷比值说明性地随时变的电压v6的量值变化。在这样的实施例中，质荷比过滤器424因此操作为高质荷比过滤器，以仅预选离子(即，使离子经过)，该离子具有高于可选择的质荷比阈值的质荷比。在一些备选实施例中，电压v6包括时变和dc分量，质荷比过滤器424说明性地操作为带通过滤器，从而仅允许在选择的质荷比范围内的离子穿过过滤器424。选择的质荷比范围说明性地随时变和dc分量的量值变化。在这样的实施例中，质荷比过滤器424因此操作为质荷比带式过滤器，以仅预选离子(即，使离子经过)，该离子具有在可选择的离子质荷比范围内的质荷比。
115.在一些备选实施例中，质荷比过滤器424可定位在离子阱418的上游。在这样的实施例中，过滤器424可以以刚刚描述的任何模式控制，以仅使离子进入离子阱418，该离子具有在指定的质荷比范围内的质荷比。在一些这样的实施例中，质荷比过滤器424可定位在离子阱418的上游和下游。在这样的实施例中，可说明性地控制离子阱418上游的质荷比过滤器424，以仅使具有在选择的质荷比范围内的质荷比的离子经过，并且可控制离子阱418下游的质荷比过滤器424，以仅使具有在选择的质荷比范围的子集内的质荷比的离子经过。备选地，可控制两个质荷比过滤器424，以仅使具有在相同质荷比范围内的质荷比的离子经过。在该后面的实施例中，可控制上游质荷比过滤器424，以仅使具有在选择的质荷比范围内的质荷比的离子进入离子阱418，并且离子阱418下游的质荷比过滤器424可用于允许离开离子阱418的离子在它们至检测器434的途中穿过质荷比过滤器424时及时分离。
116.在一些备选实施例中，常规漂移管可替代(即，代替)质荷比过滤器424。在一些这样的实施例中，通过漂移管限定的轴向通路可具有恒定的横截面面积。在一些这样的实施例中，漂移管可利用由电压源450产生的一个或多个电压来配置和控制，以沿径向聚焦沿轴向行进穿过其的离子。在其它实施例中，邻近于其离子出口端部的漂移管的至少一部分可为漏斗形的，即，其中轴向通路的横截面面积在离子出口的方向上减小。在一些这样的实施例中，至少漏斗区段利用由电压源450产生的一个或多个电压配置和控制，以沿径向聚焦沿轴向行进穿过其的离子，并且在其它实施例中，整个漂移管可利用由电压源450产生的一个或多个电压配置和控制，以沿径向聚焦沿轴向行进穿过其的离子。在一些这样的实施例中，板或网格426可用常规离子毯替换，该常规离子毯限定穿过其的中心孔口，其中离子毯利用由电压源450产生的一个或多个电压配置和控制，以将离子进一步聚焦到孔口中且穿过该孔口至仪器400的下一级。
117.仪器400进一步包括具有离子入口的第四差动泵送区域428，该离子入口联接到质荷比过滤器424的离子出口或者与质荷比过滤器424的离子出口集成。第四泵p4操作性地联接到区域428，并且配置成将区域428泵送至比过滤器424的压力更小的压力。在图示的实施例中，第四差动泵送区域428包括离子透镜和偏转器430，其后接有电连接到电压源450的电压输出v8的常规能量分析器432。在一个实施例中，能量分析器432为双半球偏转能量分析器(hda)，其配置成传输以130 ev/z的标称离子能量为中心的离子能量的窄带。在备选实施例中，能量分析器432可以以其它常规形式实施，和/或配置成传输以其它离子能量值为中
心的离子能量。
118.仪器400进一步包括离子质量和电荷检测器434，在图示的实施例中，离子质量和电荷检测器434以单级静电线性离子阱(elit)的形式提供。elit配置大体上为单级elit 14，其在图1-2b中图示且在上面详细地描述。例如，elit 434包括间隔开的端盖436、438，间隔开的端盖436、438中的每个说明性地表示图2a和图2b中图示的离子镜mx的面向半部，其中检测圆柱体440定位在它们之间。elit 434操作性地联接到泵p5，泵p5配置并控制成在由elit室限定的第五差动泵送区域内建立压力(例如，真空)。在一个实施例中，泵p5被控制成在近似10-9
毫巴的elit 434内建立压力，然而在其它实施例中，泵p5可被控制成在elit室内建立更高或更低的压力。
119.常规电荷敏感前置放大器442的输入电连接到电荷检测圆柱体440，并且前置放大器442的输出电联接到常规处理器444的输入。处理器444说明性地包括存储器446或者联接到存储器446，能够由处理器444执行以控制如将在下面描述的仪器444的操作的指令储存在存储器446中。在一些实施例中，处理器444经由数量p个信号路径操作性地联接到一个或多个外围装置pd 448，其中p可为任何正整数。在一些实施例中，处理器444还可经由数量m个信号路径电连接到电压源450，其中m可为任何正整数。在这样的实施例中，处理器444可编程成控制电压源450的操作。在备选实施例中，电压源450本身可能够编程和/或可人工控制。在任何情况下，电荷敏感前置放大器442、处理器444、存储器446以及(多个)外围装置448全部说明性地如上面关于图1描述的那样。
120.电压源450的电压输出v9电连接到离子镜436，并且电压源450的另一电压输出v10电连接到离子镜438。将理解的是，电压v9和v10各自说明性地包括许多不同的可切换电压，以用于控制离子镜436、438中的相应离子镜的操作，如由图2a和图2b中的示例图示并且在上面详细地描述的，并且elit 434在这样的电压v9和v10的控制之下的操作还如上面关于图1-4e中描绘的每个级描述的那样。
121.现在参考图10和图11，cdms仪器400的脉冲操作包括对至少电压v5、v9和v10的选择性控制。将理解的是，对应于在v5的情况下的离子储存或俘获状态(即，离子俘获和储存在离子阱418内的v5电压)或在离子镜436、438的情况下的离子俘获或反射状态(即，v9和v10电压，其使离子镜436、438在它们的反射模式下操作以在其中从电荷检测圆柱体440接收离子)的电压v5、v9和v10的高状态使离子的行进方向反转，并且使离子加速向后穿过电荷检测圆柱体440并朝向另一个离子镜，使得离子在每次穿过检测圆柱体440时俘获在elit 434内并且在离子镜436、438之间来回振荡，如上面描述的。电压v5、v9和v10的低状态对应于传输状态，即，离子从离子阱418释放和喷射并且使离子镜436、438在它们的传输模式下操作以使离子传输穿过其的电压，如上面描述的。
122.离子源404响应于由电压源450产生的电压v1，以生成离子。在一些实施例中，处理器444能够操作成执行储存在存储器446中的指令，以将电压v1控制成使离子源404生成离子。在备选实施例中，电压源450本身可如此编程，或者电压源450可人工控制，以产生v1。在任何情况下，生成的离子穿过源区域408且进入离子阱418。在其中源区域408包括对接部410的实施例中，电压源450能够操作成产生一个或多个电压v2，以用于将对接部410控制成使离子穿过对接部410，如上面简要地描述的。在任何情况下，由电压源450产生的电压v3控制离子阱418的离子入口，以将从源区域408进入的离子的能量设定为目标能量，例如，近似
130 ev/z。最初，如图11中指示的，(多个)电压v5设定为俘获状态，以在离子阱418中捕获、俘获和积累生成的离子，并且电压v9和v10设定为传输状态，以通过允许朝向elit 434行进的任何离子穿过其来清除elit 434。
123.仪器400的脉冲操作开始于(多个)电压v5切换至传输状态达tw的脉冲宽度持续时间，在这之后，(多个)电压v5再次切换回至俘获状态。脉冲宽度持续时间tw为可选择的(即，可调节的)，并且在该时间期间，储存在离子阱418中的离子从其中释放或喷射并到区域424中，并且响应于由电压v5和v7建立的电场朝向elit 434行进。在其中区域424包括质荷比过滤器的实施例中，仅离子穿过区域424且进入区域428，该离子具有选择用于通过(多个)电压v6经过的质荷比值。离子穿过区域428并且进入elit 434的离子镜436，该离子具有关于能量分析器432的传输能量在能量的窄带中的能量，并且具有在该窄带之外的能量的离子远离elit 434的离子入口偏转。
124.在(多个)电压v5转变至离子传输状态以从离子阱418释放离子之后的延迟时间t
d1
到期时，后离子镜或端盖438上的电压v10从传输状态切换为俘获或反射状态。此后从电荷检测圆柱体440进入后离子镜或端盖438的离子因此由其中建立的离子反射电场在方向上反转，并且由离子反射电场加速向后穿过电荷检测圆柱体440而朝向前离子镜或端盖436，如上面关于图2a和图2b详细地描述的。在(多个)电压v5转变至离子传输状态以从离子阱418释放离子之后的另一延迟时间t
d2
到期时，前离子镜或端盖436上的电压v9从传输状态切换为俘获或反射状态。在电压v9至俘获或反射状态的这样的切换时，电荷检测圆柱体440中或者后离子镜或端盖438中的离子将因此俘获在elit 434内，并且在离子镜436、438两者处于它们的反射模式的情况下，在每次穿过电荷检测圆柱体440并在其上感应对应的电荷时，俘获的(多个)离子将在离子镜436、438之间来回振荡，如上面描述的。如图11中描绘的，(多个)离子将保持俘获在elit 434内达俘获时间段t
trap
，并且在俘获时间段t
trap
结束时，电压v9和v10返回至它们的传输状态，以在再次开始序列之前清空elit 434。响应于由穿过其的离子在电荷检测圆柱体上感应的电荷的检测由电荷前置放大器442产生的所得的电荷检测信号将由处理器444处理(如上面描述的)，以确定俘获的(多个)离子的质量和电荷。在一些实施例中，如刚刚描述地控制电压，以便在elit 434中俘获单个离子，并且在其它实施例中，可控制电压，以在elit 434中俘获多于一个离子。
125.通过在离子阱418中积累和储存离子，并且然后从阱418可控制地释放离子，使得它们到达elit 434与离子镜436、438的开启和闭合(即，分别为传输模式和反射模式)同步，cdms仪器400的脉冲模式操作提供改进的检测效率。
126.在离子阱418的离子出口与电荷检测圆柱体440的前端部之间存在相当大的距离d1(例如，0.86 m)，如图10中图示的。在一个实施例中，d1为近似0.86米，然而在备选实施例中，d1可大于或小于0.86米。在任何情况下，离子行进d1所花费的时间取决于其动能和其质荷比(m/z)。由于能量分析器432仅传输窄动能分布内的离子，因此该转变或行进时间主要取决于离子m/z。如果脉冲宽度持续时间tw为短的，则m/z值的范围将俘获达给定的总延迟时间td，其中td为(多个)电压v5至离子传输状态的转变(即，tw处的v5的下降沿，其对应于离子阱418的离子出口的开启以及离子从其的释放或喷射)与电压v9至离子俘获或反射状态的转变(即，tw处的v5的后续上升沿之后的v9的上升沿，其对应于elit 434的离子镜436的闭合(即，反射模式)以及elit 434中的(多个)离子的对应俘获)之间的时间，即，td=t
d1
+t
d2
。
在这些情况之下，当前端盖切换至反射模式时，可俘获的最大质荷比m/z
max
(即，最慢的)离子为刚刚进入检测圆柱体的离子：m/z
max
=2ee[t
d2
/d
12
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)。
[0127]
在等式1中，e为元电荷，e为离子能量，并且d1如上面描述并在图10中示出的那样。可俘获的最小质荷比m/z
min
(即，最快的)离子为如下的离子：该离子行进穿过电荷检测圆柱体440，由后离子镜或端盖438反射，向后行进穿过电荷检测圆柱体440，并且当电压v9切换至反射状态时，就要离开前离子镜或端盖436：m/z
min
=2ee[t
d2
/(d1+2d2+d3)2]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)。
[0128]
在等式2中，d2为电荷检测圆柱体440的长度，并且d3为相应的离子镜436、438的离子入口/出口与电荷检测圆柱体440的对应端部之间的距离。产生等式(2)中的2d2是因为离子来回行进穿过电荷检测圆柱体440，并且d3由端盖中花费的时间产生。在elit 434的一些实施例中，d2=d3，使得离子行进穿过电荷检测圆柱体440所花费的时间等于行进穿过每个端盖436、438所花费的时间。在这样的实施例中，等式(2)归纳为以下：m/z
min
=2ee[t
d2
/(d1+3d2)2]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)。
[0129]
可俘获的最大m/z与最小m/z的比率因此由以下给出：m/z
max
/m/z
min
=(d1+3d2)2/d
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)。
[0130]
因此，可俘获的m/z值的范围与离子能量和延迟时间td无关。较长的延迟时间使m/z窗口偏移至较大的m/z值，但是m/z窗口的相对宽度保持不变。如上面描述的，其中d2=d3的cdms仪器400的最大m/z值与最小m/z值的比率为1.38，因此可利用单个延迟时间td俘获的m/z窗口的宽度为m/z
min
至1.38
×
m/z
min
。例如，如果延迟时间td设定成使得25 kda为可俘获的最小m/z值，则具有高达34.5 kda的m/z值的离子可同时俘获。
[0131]
示例截短的乙型肝炎病毒(hbv)衣壳蛋白(cp149)组装在300 mm氯化钠中达24小时，透析到100 mm乙酸铵(sigma aldrich，99.999%痕量金属基)中，并在使用之前储存达至少一周(以给组装错误时间自我纠正)。衣壳蛋白的初始浓度为1 mg/ml。组装主要产生由120个衣壳蛋白二聚体组成的二十面体t=4衣壳(在直径方面，约32 nm)，连同具有90个蛋白质二聚体的较少量(在该情况下，约5%)的二十面体t=3衣壳。hbv在300 mm nacl中组装的假临界浓度为3.7
ꢀµ
m，并且因此最终衣壳浓度为约0.22
ꢀµ
m。储备溶液样品由具有6 kda截止值的尺寸排阻色谱仪(sec)纯化。纯化溶液的等分试样然后利用100 mm乙酸铵稀释至范围从0.05
ꢀµ
g/ml到100
ꢀµ
g/ml的所需浓度。
[0132]
丙酮酸激酶(pk)在乙酸铵中以10 mg/ml制备。储备溶液的等分试样由具有6 kda截止值的sec纯化。纯化的溶液然后利用100 mm乙酸铵稀释至2 mg/ml。
[0133]
图12a示出使用图10中图示且在上面描述的cdms仪器400测量的hbv样品的两个代表性质量分布的部分。示出针对两种浓度的结果：在图12a中标识为500的10
ꢀµ
g/ml(hbv储备溶液的100倍稀释)，以及在图12a中标识为502的0.5
ꢀµ
g/ml(2000倍稀释)。图12a中示出的cdms分布被记录达16.6分钟(10000个俘获事件)，并用25 kda bin绘制。在10
ꢀµ
g/ml浓度(标识为500)处，在约4.05 mda的质量处存在主峰，接近hbv cp149的t=4衣壳的预期质量。在0.5
ꢀµ
g/ml浓度(标识为502)处，峰几乎消失。注意，cdms中的杂散信号率非常小，因为离子被测量达相对长的时间(100 ms)。hbv t=4衣壳离子携带约140个元电荷，并且随机噪声
信号可在100 ms的时间段内伪装成该量值的离子信号的可能性非常小。因此，感兴趣区域中的背景噪声同样非常小。
[0134]
应当注意，电喷雾液滴中包含的分析物的数量可影响检测效率。对液滴中存在的衣壳的平均数量的估计可说明性地从浓度和液滴大小获得。初级电喷雾液滴的平均大小可继而从电喷雾条件估计。对于70 nm的估计液滴大小而言，在hbv储备溶液的浓度(1 mg/ml)处，每个液滴的衣壳平均数量为约0.025(即，40个液滴中有1个包含衣壳)。
[0135]
图12b示出在3.8 mda到4.4 mda范围内的积分计数对从0.5 μg/ml至10 μg/ml的hbv浓度的对数图504。点为测量值，并且线说明性地为最小二乘拟合。对于响应与浓度的对数图而言，预期斜率为1.0，并且观察到接近1.0的斜率。例如，在图12b的图504中，斜率为1.031。基于这些结果，hbv t=4衣壳的检测限可取为约0.5
ꢀµ
g/ml。这对应于1.1
×
10
−
10
摩尔/l或6.6
×
10
10
粒子/ml。在16.6分钟的收集时段期间，近似1.3
ꢀµ
l溶液被电喷雾。考虑到这一点，检测限因此为约0.14飞摩尔或8.6
×
107粒子。在16.6分钟的数据采集时间期间，检测19个离子。因此，hbv t=4衣壳的检测效率为约2.2
×
10-7
。
[0136]
图13a示出针对正常模式(即，非脉冲)(在图13a中标识为602)和如本文中描述的脉冲模式(在图13a中标识为600)两者的针对浓度为1
ꢀµ
g/ml的hbv衣壳的由cdms仪器400测量的质量分布的比较。显然，利用脉冲模式测量的分布600中的强度远大于在正常(非脉冲)模式下测量的分布602中的强度；正常模式分布包含15个离子，并且脉冲模式分布包含3695个离子，因此本示例中的强度增益为246。
[0137]
图13b示出正常(非脉冲)模式606与脉冲模式604之间的质量分布的另一比较。在该情况下，正常模式分布606利用0.5
ꢀµ
g/ml的浓度测量，并且脉冲模式分布604利用0.05
ꢀµ
g/ml的浓度测量。正常模式分布606包含8个离子，并且脉冲模式分布604包含145个离子，因此强度增益为181(考虑到浓度差异)。
[0138]
强度增益取决于俘获效率、脉冲宽度tw以及延迟时间t
d1
和t
d2
(全部在图11中描绘)。发现来自离子阱418中俘获的离子的信号在电喷雾源404关闭之后持续超过20秒，从而指示离子高效地俘获在离子阱418中。如果脉冲宽度tw太短，则对于使离子离开离子阱418而言，不存在足够的时间。另一方面，如果脉冲宽度tw太长，则在离子阱418中积累离子的益处丧失并且信号接近非脉冲模式的值。发现来自脉冲操作模式的强度增益平均为约200，其中脉冲宽度tw以及延迟时间t
d1
和t
d2
优化。对于2800 da的m/z而言，应当注意，620中仅约1个离子可在cdms仪器400的非脉冲操作模式下俘获。通过在脉冲模式下操作(如上面描述的)，在非脉冲模式下大部分信号丧失可恢复。在本文中图示和描述的脉冲操作模式的情况下，hbv t=4衣壳的检测限低约200倍：5.5
×
10-13
摩尔/l或3.3
×
108粒子/ml。这对应于1.3
ꢀµ
l样品的约0.7阿托摩尔或4.3
×
105粒子。利用脉冲操作模式的hbv t=4衣壳的检测效率为约4.4
×
10-5
(即，利用非脉冲模式的检测效率的200倍)。
[0139]
利用由脉冲模式cdms提供的高灵敏度，将许多离子同时注射到elit中为相对容易的。然而，虽然分析多个离子俘获事件并确定几个同时俘获的离子的m/z值和电荷为可行的，但是elit 434内的离子-离子相互作用可引起轨迹和能量波动，这降低m/z解析能力。因为具有类似m/z值的多个离子的俘获可导致数据分析的错误，所以附图中描绘的测量限于样品，其中(平均而言)每个俘获事件俘获一个离子。俘获离子的分布为泊松分布，并且当平均俘获效率为约1.0时，大约三分之一的俘获事件为空的，另外三分之一包含单个离子，并
且其余三分之一包含两个或多个离子。对于10
ꢀµ
g/ml的样品浓度而言，在脉冲模式下俘获的离子数量比平均每个事件中一个要大得多，并且样品必须稀释，以用于执行附图中描绘的测量。
[0140]
如上所述，hbv衣壳蛋白的组装导致除了t=4之外的少量较小的t=3衣壳。t=4离子的平均m/z为28700 da，并且t=3离子的平均m/z为25500 da。这些m/z值的比率为1.13，其落入可同时俘获的范围内。在这一点上，图14示出使用cdms仪器400测量的hbv的cdms质量分布700、702，其示出在约3.0 mda处的t=3峰和在4.05 mda处的t=4峰。分布702在正常操作条件(即，非脉冲)之下利用cdms仪器400测量，并且分布700利用在脉冲模式下操作的cdms仪器400测量(如上面描述的)。hbv蛋白浓度对于非脉冲(分布702)而言为100
ꢀµ
g/ml，并且对于脉冲(分布700)而言为1
ꢀµ
g/ml。t=3衣壳的分数(来自积分计数)在正常模式分布702中为0.0435，并且在脉冲模式分布700中为0.0470。然而，正常模式分布702中的检测效率与(m/z)
1/2
成比例，因为较大的m/z(即，较慢的)离子在elit 434的可俘获区域中花费较长时间。在cdms仪器400的脉冲模式操作中，elit 434的可俘获区域中的所有离子被俘获，并且这些离子的检测效率不取决于m/z比。在针对检测效率校正正常模式比率之后，比率增加到0.0461(与脉冲模式的0.0470相比)。因此，强度比没有受到脉冲操作模式的显著影响。
[0141]
如果m/z分布比上面描述的m/z
min
到1.38
×
m/z
min
窗口更宽，则可调整总延迟时间td，以俘获分布的不同部分。例如，图15示出使用cdms仪器400测量的丙酮酸激酶(pk)样品的cdms质量分布。质量分布804在正常(即，非脉冲的)条件之下测量，其中由于pk四聚体(230 kda)、八聚体(460 kda)、十二聚体(690 kda)以及十六聚体(920 kda)而产生的峰为明显的。在脉冲模式下同时传输所有低聚物为不可能的。然而，通过调整延迟时间td，传输不同的m/z带为可能的。质量分布800在脉冲模式下测量，其中延迟时间td被优化，以传输包括四聚体的m/z值(传输范围从约6600 da到9150 da的m/z值)，并且质量分布802在脉冲模式下测量，其中延迟时间td被优化，以传输八聚体和十二聚体。在两种情况下，传输的最小和最大质荷比的比率接近于上面预测的值(1.38)。选择m/z分布的部分的能力在许多应用中为有价值的。例如，因为单独的离子在cdms中处理，所以不花费时间处理不包含有用信息的离子为有益的。因此，如刚刚描述的，区分不包含有用信息的m/z分布的部分为有价值的。许多样品包含相当大量的低质量离子，其可使用该方法区分。
[0142]
在刚刚描述的仪器400的图示的实施例中，离子质量和电荷检测器434以单级静电线性离子阱(elit)的形式提供，然而将理解的是，在其它实施例中，离子质量和电荷检测器434可备选地以多级elit(例如，如本文中关于图1-4e描述的elit 14)或多个单级elit(例如，如本文中关于图6-8f描述的)，或在一些实施例中，一个或多个轨道阱(例如，如下面描述的共同待决国际专利申请no. pct/us2019/013278中公开的)的形式提供。在前两种情况下，仪器400的操作可与上面阐述的系统10、200的描述一致地修改，以将离子顺序地供应至多个elit或elit级中的每个。在图1-4e中图示且在上面描述的类型的多级elit的情况下，将注意，每个elit区域(例如，e1、e2和e3)将远离离子阱418间隔逐渐更大的距离，使得最小和最大质荷比值将针对每个有些不同。将进一步注意，如由上面等式(4)给出的，可俘获在elit区域中的每个内的质荷比范围将在值方面随着elit区域与离子阱418的距离增加而逐渐减小。
[0143]
将理解的是，可说明性地选择附图中图示且在上面描述的任何elit和/或阵列14、
linear ion trap的共同待决国际专利申请no. pct/us2019/013285中图示和描述，该国际专利申请的公开内容通过引用以其整体明确并入本文中。
[0149]
还将进一步理解的是，在本文中图示和描述的离子质量检测系统10、60、80、200、300、400中的一个或多个中，至少一个elit可备选地以轨道阱的形式提供，其中一些示例在于2019年1月11日提交并且标题为orbitrap for single particle mass spectrometry的共同待决国际专利申请no. pct/us2019/013278中图示和描述，该国际专利申请的公开内容通过引用以其整体明确并入本文中。
[0150]
将进一步理解的是，cdms仪器400可另外包括为图5a中图示且在上面描述的离子质量检测系统的实施例(即，包括为离子质量检测系统10、200、300的备选方案)。同样，将理解的是，cdms仪器400可另外包括为图5b中图示且在上面描述的离子质量检测系统的实施例(即，包括为离子质量检测系统10、200、300的备选方案)。
[0151]
虽然本发明在前述附图和描述中详细地图示和描述，但是本发明在性质上将被视为说明性的而非限制性的，理解的是，仅本发明的说明性实施例被示出和描述，并且在本发明的精神内的所有变化和修改期望被保护。