施加或者提供數(shù)字波形到微分離子迀移率裝置包括施加或者提供響應(yīng)于信號波形產(chǎn)生的高壓。數(shù)字波形(數(shù)字驅(qū)動的波形)以及所得電壓為有技能的讀者所熟知，并且表征為高壓在兩個電壓水平(高和低電壓水平)之間切換，其中切換由開關(guān)裝置提供，該開關(guān)裝置由低壓以及電流數(shù)字電路控制裝置驅(qū)動。適當(dāng)?shù)?，這樣的低壓信號由直接數(shù)字合成方法(DDS)提供。
[0071]W002/50866，在這里結(jié)合參考，描述了合適的數(shù)字驅(qū)動方法以及儀器(例如圖1中的W002/50866)。它描述了高壓開關(guān)電路，包含在高壓電源和低壓電源之間串聯(lián)連接的兩個開關(guān)組件；兩個開關(guān)組件由低壓數(shù)字信號控制以交替導(dǎo)通或者關(guān)斷，以便使高壓開關(guān)電路在高壓和低壓之間切換以產(chǎn)生高壓矩形波；由數(shù)字信號控制以同時導(dǎo)通或者關(guān)斷。這樣的系統(tǒng)提供了在寬范圍調(diào)節(jié)操作頻率的能力。雖然W002/50866公開的儀器與本發(fā)明的DMS-MS系統(tǒng)無關(guān)，但是本發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施加到在壓力和頻率間隔的特定區(qū)域內(nèi)操作的本發(fā)明的低壓DMS-MS器件時，它會特別有效。數(shù)字驅(qū)動方法提供了該靈活度，特定情況下，有必要將傳送和分離信號應(yīng)用到公共電極。
[0072]適當(dāng)?shù)兀瑑x器包括適合于產(chǎn)生數(shù)字控制信號(數(shù)字波形)的波形發(fā)生器。此類波形發(fā)生器在這里也稱為數(shù)字波形發(fā)生器。適當(dāng)?shù)?，儀器包括電壓切換裝置，該電壓切換裝置響應(yīng)于數(shù)字波形而產(chǎn)生隨時間變化的矩形波。電壓切換裝置可以是波形發(fā)生器(數(shù)字波形發(fā)生器)的一部分。
[0073]適當(dāng)?shù)兀瑑x器包括占空比變化裝置，用于改變矩形波電壓的占空比。在實施方式中，占空比變化裝置是所述的波形發(fā)生器(數(shù)字波形發(fā)生器)。
[0074]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，數(shù)字波形的提供導(dǎo)致性能上的進一步完善。特別的，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，數(shù)字波形與這里規(guī)定的頻率以及下降的壓力結(jié)合可產(chǎn)生非常好的分解能力和離子傳輸。使用數(shù)字驅(qū)動方法的特別優(yōu)點是改善操作靈活性。例如，可達(dá)到更大的頻率范圍。
[0075]適當(dāng)?shù)兀?數(shù)字)波形發(fā)生器適合于產(chǎn)生不同的頻率(例如，頻率范圍)，即，波形發(fā)生器是可變頻率波形發(fā)生器，從而，例如，可以適當(dāng)?shù)卦诒疚墓_的頻率范圍內(nèi)改變響應(yīng)于波形而產(chǎn)生的矩形波電壓的頻率。
[0076]數(shù)字驅(qū)動的另一優(yōu)點是可以實現(xiàn)在不同波形之間非?？?適當(dāng)?shù)?，基本上是瞬間的)的切換。在這里論述這種切換的例子。
[0077]數(shù)字波形的又一優(yōu)點是靈活的占空比，尤其是實現(xiàn)大占空比的可能性。大占空比可以在高和低電場水平之間提供較大的差異并且與擴展的E/N結(jié)合，可以利用迀移率在高和低電場之間的較大差異。適當(dāng)?shù)兀?數(shù)字)波形發(fā)生器適合于產(chǎn)生不同的占空比(例如，占空比范圍)。如上面解釋的，適當(dāng)?shù)兀梢愿淖冺憫?yīng)于低壓數(shù)字波形產(chǎn)生的矩形波電壓的占空比。
[0078]適當(dāng)?shù)?，儀器包括波形切換裝置以在第一波形和第二波形之間切換。例如，這可以允許在第一波形和第二波形之間切換，在第一波形中傳輸具有各種迀移率的離子，在第二波形中根據(jù)離子的微分迀移率分離離子。典型地，這通過選擇具有矩形波形的第一波形和具有方形波形的第二波形實現(xiàn)。
[0079]在實施方式中，波形切換裝置是波形發(fā)生器。因此，優(yōu)選地配置波形發(fā)生器使得可以切換波形。例如，波形發(fā)生器可從第一波形切換成第二波形(第二波形與第一波形不同)。
[0080]在特別優(yōu)選的實施方式中，波形可在第一波形和第二波形之間切換，第一波形具50%的占空比，第二波形具有非50%的占空比(例如超過或者小于50%)。適當(dāng)?shù)?，這允許在尚子傳輸方式和尚子分尚方式之間切換。
[0081]適當(dāng)?shù)?，將波形發(fā)生器被配置成改變占空比，優(yōu)選在0.05到0.5的范圍內(nèi)，以影響離子的分離，特別是具有不同的高電場迀移率的離子。
[0082]如這里更詳細(xì)地論述，操作數(shù)字驅(qū)動方法的另一優(yōu)點是與擴展的(E/N)結(jié)合的不對稱波形的占空比靈活度。E/N的擴展范圍提供了在高和低電場之間迀移率的較大差異。當(dāng)占空比大時僅利用這樣的差異，即，大占空比在高和低電場應(yīng)用之間提供更大的差異。
[0083]典型地，儀器包括用于形成流進第一真空區(qū)域的氣體流動的氣流裝置以便為微分離子迀移率裝置提供氣體介質(zhì)。氣流裝置優(yōu)選是這里描述的進氣系統(tǒng)的一部分。適當(dāng)?shù)兀瑲怏w流動與電離源有關(guān)。因此，尤其優(yōu)選儀器包括用于從電離源形成氣體流動穿過離子入口進入第一真空區(qū)域流動的氣流裝置以便為微分離子迀移率裝置提供氣體介質(zhì)。便利地，這可以通過利用來自電離源的氣體流動來實現(xiàn)。因此，在實施方式中，電離源包含提供所述氣體流動的電離源氣流裝置。
[0084]在實施方式中，通過氣流裝置提供的氣體流動沿著離子光軸攜帶離子穿過儀器，尤其穿過微分離子迀移率裝置。
[0085]由氣流裝置提供的氣體可以與電離源中的氣體相同或者不同。適當(dāng)?shù)?，它是不同的。氣體可以具有不同的成分(例如，不同數(shù)量的相同類型氣體)或者不同的氣體類型。在這樣的實施方式中，氣流裝置優(yōu)選與電離源沒有聯(lián)系。
[0086]替換地或者附加地，儀器包括在使用中提供促使離子穿過儀器尤其穿過微分離子迀移率裝置的電場的離子傳輸電場裝置。適當(dāng)?shù)?，所述電場是縱向的，它與離子光軸基本上對齊(即在離子行進的方向上)。這里所論述的“分段電極”DMS類型(具有在縱向順序排列的多個電極)可用來提供期望的縱向電場。
[0087]在實施方式中，所述電場疊加在由微分離子迀移率裝置提供的微分離子迀移率電場上。
[0088]因此，在實施方式中，為了驅(qū)動離子穿過DMS，微分離子迀移率裝置設(shè)有軸向電場?？梢杂蓚鬏旊x子導(dǎo)向技術(shù)中已知的各種裝置形成軸向電場。例如，通過利用輔助的電阻性的、分段的或者傾斜的桿組，或者通過主桿的電阻性涂敷裝置，或者通過主桿的分段。
[0089]電場驅(qū)動離子穿過迀移率單元具有可以在固定的氣流或者在小氣流中操作DMS的優(yōu)點。
[0090]在實施方式中，DMS器件可以有效地從大氣壓力界面區(qū)去耦合。在其他的實施方式中，它可以用于子環(huán)境壓力離子源或者中壓Maldi離子源。
[0091]例如，當(dāng)希望質(zhì)量分析儀以相對于離子的m/z值的均勾效率同時接收在寬的m/z范圍內(nèi)的離子時，可以使用該實施方式。這樣的質(zhì)量分析儀的例子是離子阱質(zhì)量分析儀、飛行時間(Time-of-Flight，ToF)和講-飛行時間(Trap-ToF)分析儀。從離子入口裝置去親合DMS器件，有可能在第一真空區(qū)域中該離子入口裝置使用設(shè)計成在寬的m/z值上輸送離子的器件。
[0092]在該情況下，當(dāng)以傳輸模式操作DMS器件時，質(zhì)量分析儀將分析全部的離子。以這種方式，DMS可以位于質(zhì)量分析儀的真空艙中并且在DMS性能最優(yōu)且缺少強氣體動態(tài)影響的壓力下操作。適當(dāng)?shù)?，這避免了設(shè)計DMS單元以在強氣體動態(tài)影響下操作的復(fù)雜任務(wù)。
[0093]另一優(yōu)點是如這里描述的離子聚焦裝置可以在對于最大量離子傳輸最優(yōu)的壓力下操作。又一優(yōu)點是可以將可替換的氣體類型引入到不依賴在電離源(例如API)界面中使用的氣體的DMS。如上所述，電離源可以位于真空罩的外部或者在真空罩內(nèi)。
[0094]可以使用任何電離源。電離源可以是環(huán)境壓力電離源、中壓電離源或者真空電離源。
[0095]在電離源位于真空室外部的情形下，適當(dāng)?shù)?，電離源選自靜電噴霧電離(ESI)，解吸靜電噴霧電離(DESI)，化學(xué)電離(Cl)，大氣壓電離(API)，大氣壓MALDI以及Penning電離。
[0096]在某些實施方式中，電離源位于真空罩的電離源真空室中。在這樣的實施方式中，電離源是輔助激光解吸電離源(MALDI)的矩陣，優(yōu)選中壓MALDI源或者高真空MALDI。
[0097]在實施方式中，電離源真空室包含氣體入口，適當(dāng)?shù)?，氣體入口提供到第一真空區(qū)域的氣體流動，如這里所述。
[0098]適當(dāng)?shù)?，第一真空區(qū)域包括第一隔室和第二隔室。也就是說，其中發(fā)生DMS分析的第一真空區(qū)域可被分成兩個室。典型地，每個室是傳統(tǒng)的真空隔室并且以正常方式抽吸。在隔室之間傳輸?shù)碾x子適當(dāng)?shù)赝ㄟ^分離隔室的壁中的合適的孔或者口(例如撇渣器(skimmer))。
[0099]在一些實施方式中，在第一真空區(qū)域中存在兩個以上的真空隔室，例如三個或者四個。
[0100]第一和第二隔室中的壓力實質(zhì)上可以是相同的或者是不同的。優(yōu)選第一隔室中的壓力大于第二隔室中的壓力。在這樣的實施方式中，優(yōu)選將抽吸裝置配置成在第一隔室中提供大于第二隔室中的壓力的壓力。適當(dāng)?shù)?，抽吸裝置允許獨立地調(diào)整第一和第二隔室中的每一個的壓力。
[0101]適當(dāng)?shù)兀瑑x器包括提供氣體到真空罩(例如，到第一和/或第二真空區(qū)域；到第一和/或第二真空隔室)的氣體入口系統(tǒng)。優(yōu)選將氣體入口系統(tǒng)配置成允許單獨調(diào)整流入第一和第二隔室中的氣體。尤其優(yōu)選抽吸裝置和氣體入口裝置提供第一和第二隔室中壓力的單獨調(diào)整。
[0102]然而，在比第二隔室低的壓力下操作第一隔室的儀器也是可能的。
[0103]第一真空區(qū)域(DMS區(qū)域)包含第一和第二真空隔室，微分離子迀移率裝置優(yōu)選位于第一隔室。
[0104]在其他設(shè)置中，微分離子迀移率裝置位于第二隔室。
[0105]在另一實施方式中，微分離子迀移率裝置具有離子入口和離子出口，其中定位微分離子迀移率裝置以使離子入口在第一隔室中并且離子出口在第二隔室中。也就是說，適當(dāng)?shù)?，微分離子迀移率裝置擴展到兩個真空隔室。這具有第一和第二真空隔室中的壓力控制可用于調(diào)整穿過微分離子迀移率裝置的氣流的優(yōu)點。
[0106]第一真空區(qū)域(DMS區(qū)域)可以包括除微分離子迀移率裝置外的部件。例如，離子光聚焦裝置可以位于第一真空區(qū)域，適當(dāng)?shù)?，在微分離子迀移率裝置的前或后。離子光聚焦裝置可以是多極的、離子漏斗或者四極陣列器件。
[0107]在實施方式中，第一真空區(qū)域包括位于微分離子迀移率裝置之前的離子光聚焦裝置。
[0108]在第一真空區(qū)域包含第一和第二真空隔室的情況下，適當(dāng)?shù)?，第一隔室包括離子光聚焦裝置。適當(dāng)?shù)?，獨立于第一真空隔室，第二隔室包括離子光聚焦裝置。
[0109]在實施方式中，第二真空區(qū)域(MS區(qū)域)可以包括除質(zhì)量分析儀之外的部件。例如，第二真空區(qū)域可以包括碰撞冷卻單元，適當(dāng)?shù)?，在離子光軸上位于質(zhì)量分析儀之前。
[0110]第二真空區(qū)域(MS區(qū)域)可以包含兩個或更多個真空隔室。在這樣的設(shè)置中，質(zhì)量分析儀位于一個真空隔室中(MS真空隔室)。適當(dāng)?shù)?，質(zhì)量分析儀位于最近的真空隔室中(也就是說，沿著離子光軸最近的真空隔室)。
[0111]優(yōu)選地，儀器在第一真空區(qū)域中包括與離子入口相關(guān)聯(lián)的氣流修正裝置，氣流修正裝置被配置成減少流進第一真空區(qū)域中的氣流紊流。適當(dāng)?shù)?，將氣流修正裝置配置成在使用中將基本上層流的氣流提供到微分離子迀移率裝置。
[0112]適當(dāng)?shù)?，離子入口在第一真空區(qū)域具有出口部分，氣流修正裝置與離子入口出口部分連接或者鄰近，并且與微分離子迀移率裝置間隔。
[0113]有技能的讀者能選擇用于氣流修正裝置的合適的形狀，并且尤其優(yōu)選為基本上圓錐形的構(gòu)件。
[0114]在實施方式中，適當(dāng)?shù)?，離子入口選自毛細(xì)管以及孔。在電離源位于真空罩外部的設(shè)置中，離子入口提供從真空罩到第一真空區(qū)域的離子路徑。
[0115]微分離子迀移率裝置可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的器件。實際上，本發(fā)明的優(yōu)點是可以容易地改進傳統(tǒng)的DMS單元以便在第一真空區(qū)域內(nèi)操作。當(dāng)壓力以及電壓減少時，可以通過改變碰撞的性質(zhì)增進DMS單元的性能。
[0116]適當(dāng)?shù)?，微分離子迀移率裝置(例如，DMS單元)包含電極配置，該電極配置選自:
[0117](a)兩個平面的平行電極；
[