离子迁移率分离

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年7月24日提交的英国专利申请第2011470.8号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及通过离子迁移率来分离离子的离子迁移率分析仪，例如通过确定它们通过离子迁移率分离区的行进时间来确定它们的离子迁移率。

背景技术

在传统的离子迁移率分离器(IMS)装置中，离子聚集在设置在离子分离区上游端的离子阱中。这些离子随后被脉冲到分离区中，并且被驱动通过布置在其中的背景气体，使得离子根据它们通过背景气体的迁移率而分离。可以通过静态DC电势梯度或者通过沿着分离区重复移动DC势垒来驱动离子通过背景气体。不同迁移率的离子在不同时间离开IMS装置，并且在下游离子检测器中检测到。任何给定离子的迁移率然后可以根据离子被脉冲到分离区中和检测到该离子的时间之间的持续时间来确定。可替代地，IMS装置可以仅用于通过迁移率分离离子，而不是确定离子的迁移率。

发明内容

本发明提供了一种用于分析离子的仪器，该仪器包括：第一装置，该第一装置被配置为在任何给定时间向前传输具有限制范围的物理化学属性值的离子，并且随着时间改变所述范围，使得第一装置能够在不同时间传输具有不同物理化学属性值的离子；以及离子迁移率分离器，该离子迁移率分离器用于接收由第一装置传输的离子；其中仪器被配置成使得任何给定离子进入离子迁移率分离器并开始与其他离子分离的时间由其被第一装置传输的时间定义。

在离子迁移率分离器的上游提供滤质器的布置是已知的。然而，据发明人所知，在这种传统的布置中，离子总是在滤质器的下游被捕获并且被脉冲到离子迁移率分离区中。为了定义离子迁移率分离循环的开始，这种捕获和脉冲被认为是必要的。与这种布置相比，本发明的发明人已经认识到，使用滤质器本身(或选择性传输离子的其他装置)的操作特性来定义离子迁移率分离循环的开始时间是有优势的。

该仪器可以被配置成使得离子不会被轴向捕获在第一装置和离子迁移率分离器之间。

与传统的离子迁移率分离器相比，由于本发明的实施方案不将离子捕获和将离子脉冲到离子迁移率分离区中，所以能够改进实验的时间尺度、复杂性和占空比。

第一装置可以是滤质器并且物理化学属性可以是质荷比。

滤质器可以被配置成在任何给定时间(即在一个或多个质量传输窗口内)向前传输具有一个或多个限制范围的质荷比的离子，并且随时间推移改变每个所述范围的上限和/或下限，使得滤质器能够在不同时间传输具有不同质荷比的离子。

例如，滤质器可以是解析四极杆组滤质器，向其施加RF电压和DC电压，使得只有在窗口内具有一个或多个质荷比的离子能够向前传输。可替代地，滤质器可以是陷波滤质器，宽带AC频率波形被应用到该陷波滤质器，从而喷射除了以对应于宽带频率波形的一个或多个陷波部分的频率振荡的离子之外的所有离子。因此，每个陷波的单一频率或频率范围限定了滤质器的质荷比传输窗口。

可替代地，物理化学属性可以是质荷比，但第一装置可以是质量选择离子阱。

离子阱可以被配置为在任何给定时间(即，在一个或多个质荷比喷射窗口内)质量选择性地喷射和向前传输具有一个或多个限制范围的质荷比的离子，并且随时间推移改变每个所述范围的上限和/或下限，使得离子阱能够在不同时间喷射和向前传输具有不同质荷比的离子。

可替代地，物理化学属性可为离子迁移率或微分离子迁移率。

因此，第一装置可以是离子迁移率过滤器或微分离子迁移率过滤器，诸如FAIMS装置。

第一装置可以被配置为在改变所传输的所述范围之前的一段时间内传输每个范围的物理化学属性值，其中所述时间段短于所述范围内最高迁移率离子通过离子迁移率分离器的传输时间。

该仪器可以包括离子迁移率分离器下游的质量分析仪，该质量分析仪用于对已经被离子迁移率分离器分离的离子或者源自其的离子进行质量分析。

质量分析仪可以针对由第一装置选择性传输的物理化学属性值的每个所述范围周期性地对离子进行多次质量分析。换句话说，质量分析仪可以针对离子迁移率分离器的每个分离循环对离子进行多次质量分析。

质量分析仪可以是飞行时间质量分析仪，诸如正交加速飞行时间质量分析仪。可替代地，质量分析仪可以是四极杆组质量分析仪或另一种类型的质量分析仪。

该仪器可以包括设置在离子迁移率分离器下游的离子检测器；其中该仪器被配置为基于所述受限范围的物理化学属性值的改变时间和所述给定离子或源自其的离子随后在离子检测器被检测到的时间，来确定任何给定离子通过离子迁移率分离器的传输时间。

离子检测器可以是上述质量分析仪的检测器。

该仪器可以具有处理器和电子电路，该电子电路基于第一装置被改变以传输新范围的物理化学属性值和随后在离子检测器检测到离子(或源自其的离子)之间的持续时间来确定离子的离子迁移率。该仪器可以使用改变第一装置以传输新范围的物理化学属性值的时间和随后在离子检测器检测到不同离子的时间，来确定在相同的离子迁移率分离循环中分离的多种不同离子的离子迁移率。

第一装置定义了任何给定物理化学属性值的离子进入离子迁移率分离器的时间，并且因此定义了这些离子的离子迁移率分离的开始时间。这与传统离子迁移率分析仪形成对比，该传统离子迁移率分析仪通过使用离子阱来积累离子并将离子脉冲到离子迁移率分离器的分离区中来定义离子迁移率分离的开始时间。本发明的实施方案使用所述第一装置来提供取决于物理化学属性值的离子迁移率分离循环的开始时间，这使得能够进行比传统装置更具选择性的分析，并且还使得能够基于物理化学属性和离子迁移率两者进行分离。

该仪器可以被配置为根据所述传输时间来确定所述给定离子的离子迁移率或碰撞截面。

该仪器可以包括位于离子迁移率分离器下游的质量分析仪，该质量分析仪用于确定其接收的离子的质荷比，其中该仪器被配置为同时记录每个离子的质荷比以及该离子或其源自的离子的传输时间或离子迁移率。

每个离子的质荷比和传输时间(或离子迁移率)以相互关联的方式被记录。

由于记录了每个离子的质谱数据，使得它与其通过离子迁移率分离器的离子迁移率或传输时间相关联，因此可以处理该数据(例如，通过计算机处理器)从而解析在离子迁移率或质荷比之一上重叠的离子。另外或可替代地，可以处理数据以确定离子的电荷状态，因为具有给定电荷状态的离子的质荷比和迁移率倾向于遵循一种趋势。

该仪器可以被配置为使得在第一模式下，由第一装置传输的前体离子在第一装置和质量分析仪或离子检测器之间基本上不被裂解或反应，使得在质量分析仪或离子检测器处基本上仅检测到前体离子。

在这种模式下，该仪器可以确定前体离子的质荷比和离子迁移率。该数据可用于例如确定离子的电荷状态。例如，然后可以根据电荷状态过滤质谱数据。

该仪器可以包括离子迁移率分离器下游的裂解装置或反应装置，该裂解装置或反应装置被配置为在第二模式下将从离子迁移率分离器接收的至少一些离子进行裂解或反应，从而形成碎片离子或产物离子。

在第二模式下，由第一装置传输的前体离子在第一装置和质量分析仪或离子检测器之间被裂解或反应，使得碎片离子或产物离子在质量分析仪或离子检测器处被检测到(连同任何剩余的未裂解或未反应的前体离子)。

在这种模式下，仪器可以确定碎片离子或产物离子(以及任何剩余的前体离子)的质荷比，以及可选地确定它们所源自的前体离子的离子迁移率。

该仪器可以被配置为将碎片离子或产物离子与其各自的前体离子相关联，例如，基于它们的检测时间和/或基于检测到的碎片离子或产物离子的离子信号强度分布与任何检测到的未裂解或未反应的前体离子的离子信号强度分布相匹配。

该仪器可以包括在第一装置和离子迁移率分离器之间的裂解装置或反应装置，该裂解装置或反应装置被配置为在第三模式中下将从第一装置接收的至少一些前体离子进行裂解或反应，从而形成第一碎片离子或第一产物离子。

该第一碎片离子或第一产物离子以及任何剩余的未裂解化或未反应的前体离子被输送到离子迁移率分离器中，并根据它们的迁移率进行分离。

第一碎片离子或第一产物离子可以在离子迁移率分离器的下游基本上不被裂解或反应。

可替代地，第一碎片离子或第一产物离子可以在离子迁移率分离器的下游被裂解或反应(例如，以上文关于第二模式描述的方式)，从而形成第二代碎片离子或第二代产物离子。

根据本文描述的实施方案进行的裂解或反应可以是根据任何已知类型的裂解或反应。例如，离子可以通过碰撞诱导解离(CID)、电子转移解离(ETD)、电子捕获解离(ECD)、表面诱导解离(SID)等来裂解。离子可以与试剂离子或中性分子反应，从而形成不同的产物离子。当进行两个阶段或多个阶段的裂解或反应中的一者时，可以预期的是，相同类型或不同类型的裂解或反应可在不同阶段进行。可替换地，可以预期的是，在一个阶段进行裂解，在另一个阶段进行反应。

本发明还提供了一种使用本文描述的仪器分析离子的方法。

因此，本发明提供了一种根据离子迁移率分离离子的方法，该方法包括：提供如上所述的仪器；控制第一装置，以便在任何给定时间向前传输具有受限范围的物理化学属性值的离子；以及在离子迁移率分离器中分离由第一装置传输的离子；其中控制第一装置，使得随着时间改变所述范围，使得第一装置在不同时间传输具有不同物理化学属性值的离子；并且其中任何给定离子进入离子迁移率分离器并开始与其他离子分离的时间由其被第一装置传输的时间来定义。

控制第一装置的步骤可以包括向第一装置的电极施加电压。类似地，改变所述范围的步骤可以包括改变施加到第一装置的至少一个电极的一个或多个电压。

由第一装置传输到离子迁移率分离器的前体离子可能不会被轴向捕获在第一装置和离子迁移率分离器之间。

该方法可以包括另一种模式，在该模式中，它将由第一装置传输的至少一些前体离子进行裂解或反应，以形成碎片离子或产物离子；以及将碎片离子或产物离子以及任何剩余的前体离子传输到离子迁移率分离器，而不会在第一装置和离子迁移率分离器之间轴向捕获任何离子。

本发明还提供一种质谱分析方法，该方法包括上述方法，以及在离子迁移率分离器下游对离子进行质量分析。

本发明还提供一种离子迁移率光谱测定方法，该方法包括上述方法，检测离子迁移率分离器下游的离子，以及根据它们的检测时间确定传输通过离子迁移率分离器的离子的离子迁移率。

该方法可用于识别和/或量化分析物离子。

附图说明

现在将仅通过示例并参考附图来描述各种实施方案，其中：

图1示出了本发明实施方案的示意图；

图2A-图2F示出了根据本发明的实施方案获得的数据；

图3示出了本发明实施方案的器械的示意图；

图4A-图4C示出了使用图3的实施方案获得的数据；以及

图5示出了根据本发明的实施方案在不同实验中如何扫描滤质器的曲线图。

具体实施方式

图1示出了本发明的实施方案的示意图，包括离子源2、四极杆组滤质器4、离子迁移率分离器(IMS)6和质量分析仪8。

在操作中，离子由离子源2生成并传递到滤质器4。将电压施加到滤质器4，使得它仅能够在给定时间在特定质荷比传输窗口内传输离子。具有该窗口之外的质荷比的离子被过滤掉并且不被滤质器4传输。因此，由滤质器4传输的离子的质荷比可以由在离子传输时施加到滤质器4的电压来确定(在确定施加的电压和传输的m/z范围之间的关系的合适的校准程序之后)。可替代地，在任何给定时间由滤质器4传输的离子的质荷比可由质量分析仪8确定。

可以随时间扫描滤质器4的质荷比传输窗口，使得(仅)不同的质荷比能够在不同的时间被滤质器4传输。可以控制施加到滤质器4上的电压，以便连续地和渐进地扫描质荷比传输窗口，或者通过不同的质荷比数值步进质荷比传输窗口，使得滤质器4能够在不同的时间透射不同的质荷比。如果质荷比传输窗口是步进的，则在步进到下一个质荷比传输位置之前，它暂停一段停留时间。

由滤质器4传输的离子进入IMS装置6，该IMS装置根据离子穿过IMS装置6的分离区的离子迁移率来分离离子。IMS装置可以是漂移管IMS装置，其中静态DC梯度促使离子穿过分离区中存在的背景气体，从而导致离子根据它们的迁移率分离。可替代地，IMS装置6可以是行波IMS装置，其中一个或多个DC势垒沿着IMS装置6的分离区重复行进，以便根据离子通过该气体的离子迁移率以不同的速率推动离子通过其中的背景气体(例如，如US6791078中所述，其被并入本文)。重要的是，IMS装置6不包括积累离子并将离子脉冲到分离区中的离子阱。相反，离子被引入IMS装置6的时间由滤质器4控制，这将在下文进一步更详细地描述。从IMS装置6洗脱的离子被传输到质量分析仪8中并且被质量分析和检测，例如通过飞行时间(TOF)质量分析仪。

IMS装置6可以仅通过迁移率来分离离子，或者任何给定离子的离子迁移率可以由该离子通过IMS装置6所花费的持续时间来确定。滤质器4的质荷比传输窗口的连续扫描或步进确定任何给定质荷比的离子何时能够进入IMS装置6，并且质量分析仪8检测已经离开IMS装置6的离子。这样，离子通过IMS装置6所花费的持续时间可以从滤质器4的质量传输窗口移动到新的质荷比传输位置与随后在质量分析仪8中检测到离子的时间之间经过的时间来确定。在质量传输窗口步进并在每个质量传输位置保持一段停留时间的实施方案中，停留时间理想地相当于或小于限定IMS装置6的分辨能力的扩散极限，使得停留时间不会显著降低IMS分辨率。

在质量分析仪8是TOF质量分析仪的实施方案中，TOF质量分析仪的引出区域可以间歇地将离子以一定速率推向飞行时间区域，使得它针对IMS装置6的每个分离循环执行多次质量分析，即在移动滤质器4的质量传输窗口以传输另一个质荷比之前的多次。这使得能够检测来自IMS装置6的离子的不同洗脱时间。也可以记录离子从TOF质量分析仪的引出区域到其检测器的飞行时间，并用于以正常方式确定离子的质荷比。

尽管质量分析仪8已被描述为TOF质量分析仪，但是它也可以是另一种类型的质量分析仪。例如，质量分析仪8可以是四极质量分析仪，其具有四极杆组滤质器，随后是离子检测器。在这种质量分析仪中，电压被施加到四极杆组滤质器，使得它具有质荷比传输窗口，该窗口在任何给定时间仅能够传输单一质荷比，而质荷比在该窗口之外的离子被滤出，并且不被滤质器传输。施加到滤质器上的电压随时间变化，从而使质荷比传输窗口随时间连续扫描或步进，使得(仅)不同的质荷比能够在不同的时间被滤质器传输。如果在离子检测器处检测到离子，则可以根据检测到该离子时施加到滤质器的电压来确定该离子的质荷比(在确定施加的电压和传输的m/z范围之间的关系的适当校准程序之后)。对于上游IMS装置6的每个分离循环，可以在质荷比的范围内多次扫描质量分析仪的滤质器(或者在多个m/z比之间步进多次)，即在滤质器4的质量传输窗口移动到另一个质荷比之前多次扫描。可替代地，在目标操作模式中滤质器可以被设置为在上游IMS装置6的分离循环的持续时间内传输单个m/z区域。

可替代地，可以设想，在IMS装置6的下游提供离子检测器，以便检测离子以确定它们的离子迁移率，而不需要离子检测器作为质量分析仪8的一部分。这种布置可用于其中离子的质荷比未在IMS装置6的下游确定的实施方案中。例如，离子的质荷比可能无法确定，或者可根据在对应于所检测到的离子已经被滤质器4传输的时间施加到滤质器4的电压来确定所检测到的离子的质荷比。

尽管滤质器4已经被描述为四极滤质器，但是它可替代地可以是不同类型的滤质器或装置，其在不同时间将不同质荷比的离子选择性地质量传输到IMS装置6。例如，滤质器4可以是陷波滤质器，例如在美国专利8952320中描述的，该专利并入本文。在本发明的实施方案中，在相对高的振幅下具有相对宽的频率范围的宽带激励波形被施加到四极杆组滤质器4的电极，但是在该频率范围内提供了不施加激励频率(或者仅施加小振幅频率)的陷波。这使得滤质器4排出并过滤掉所有具有对应于不在陷波部分中的宽带激发波形的频率的特征频率的离子。相反，具有对应于陷波部分的频率(或小范围的频率)的长期频率的离子被向前传输到IMS装置6。然后，陷波部分所处的频率随时间变化，使得(仅)不同质荷比的离子能够在不同时间被滤质器4传输。

可替代地，可以提供质量选择离子阱而不是滤质器4，该质量选择离子阱在不同时间选择性地将(仅)不同质荷比的离子质量喷射到IMS装置6。

可替代地，不是使用滤质器或质量选择离子阱来选择性地将离子传输到IMS装置6，而是可以根据另一物理化学属性来选择性地传输离子。例如，可以根据离子迁移率或微分离子迁移率将离子选择性地传输到IMS装置6。可以在IMS装置6的上游提供离子迁移率过滤器或微分离子迁移率分离器，诸如FAIMS装置。施加到这种离子迁移率过滤器或微分离子迁移率分离器的电压可以设置成使得它在任何给定时间向前传输具有有限范围的离子迁移率或微分离子迁移率的离子。然后，可以随时间改变电压，以便随时间改变所述受限范围，使得具有不同离子迁移率或微分离子迁移率的离子在不同时间被传输。

可以设想，离子可以或可以不在仪器内裂解或反应。例如，离子可以在滤质器4和IMS装置6之间的位置处裂解或反应以产生碎片离子或产物离子。可以根据在对应于产物离子碎片的母体已经被滤质器4传输的时间施加到滤质器4的电压值来确定任何给定的所检测到的碎片离子或产物离子的母体的质荷比。因此，可以将在质量分析仪8处检测到的每个碎片离子或产物离子与其各自的母离子相关联。可替代地或另外，离子可以在仪器的其他位置(诸如滤质器4的上游和/或IMS装置6的下游)处裂解或反应。因此，应当理解，实施方案可以用于执行多反应监测(MRM)实验。

图2A-图2F示出了根据本发明的实施方案获得的数据。

图2A示出了输注简单的肽混合物的热图曲线。x轴表示由滤质器4传输的离子的质荷比(m/z)。y轴表示由质量分析仪8检测到的离子通过IMS装置6的漂移时间。绘制的点的亮度表示表所检测到的离子强度，更亮的点表示更强的离子信号。因此，图2A的每个垂直列中的数据点示出了由滤质器4传输的每个质荷比的离子的漂移时间。

使用四极滤质器4和设置在滤质器4下游的行波IMS装置6获得数据，其中IMS装置6中的背景气体是压力为3mbar的氮气。四极滤质器4具有约1amu的质量传输窗口，并在0.1s的时间内在从m/z＝614到m/z＝630的质荷比范围内进行扫描。因此，四极滤质器4的质量传输窗口在大约6.25ms内扫描每个质荷比值(即0.1s扫描除以16的质量范围)。因此，滤质器4在任何给定时间仅允许一种特定质荷比的离子进入IMS装置6。然后，从滤质器4的质量传输窗口能够传输该离子到在IMS装置6的下游检测到该离子的时间之间的持续时间来确定每个离子的漂移时间。由于滤质器4的质量传输窗口随时间进行扫描，所以具有不同质荷比的离子只能在不同的时间进入IMS装置6。

图2B示出了对于图2A中的数据(未示出离子的漂移时间数据)作为质荷比的函数所检测到的离子信号的强度。记录的每个质量峰都是在大约6.5ms的时间尺度内记录的。

再次参考图2A，可以看出，即使当滤质器4传输单个质荷比时，也观察到多个离子迁移率峰。这可以从所检测到的每个质荷比的离子沿y轴的分布及其强度看出。对于单个质荷比，可以检测到多个离子迁移率峰，因为具有相同标称质荷比但不同电荷状态的离子在通过IMS装置6时具有不同的漂移时间。不同电荷状态的离子倾向于遵循将漂移时间与质荷比相关联的不同趋势线。

图2C和图2D分别示出了图2A和图2B的数据，仅针对相对低电荷态的离子；而图2E和图2F分别示出了图2A和图2B的数据，仅针对相对高电荷态的离子。可以看出，这表明由于离子迁移率分离，通过质荷比未解析的不同电荷状态(例如m/z 619和621之间)的离子可以被完全解析。由于离子迁移率很好地分辨了不同的电荷状态，这表明使用滤质器4在大约6.25ms的时间内引入每个标称质荷比的离子不会显著破坏装置的离子迁移率分辨率。

图3示出了可用于执行本文所述的方法Waters Synapt G2-Si Q-ToF质谱仪的示意图。可以通过在注射入口12处将样品从液相色谱分离器注射到仪器中来操作该仪器。样品从针喷射到电离室14中。样品电离发生，从而形成样品离子。已电离的样品离开电离室并且离子流向第一真空区16。离子通过第一真空区16转移并进入到离子导向器18中。离子导向器最初沿着具有相对较大横截面积的部分20引导离子，然后将离子聚焦到离轴部分22中的较小横截面积中。然后，离子被转移到另一个离子导向器24中，并转移到四极滤质器26中。离子可以在或可以不在离子导向器18和/或离子导向器24中裂解。

四极滤质器26以上面参照图1描述的方式进行操作，使得在不同的时间传输不同的质荷比。由滤质器26传输的离子进入下游真空室28。然后，离子进入单元30，该单元通常作为离子阱进行操作，但是根据本发明的实施方案，可以不轴向捕获离子，并且可以(或可以不)进行操作以裂解通过其中的离子。

然后，离子被传输到离子迁移率分离器34中。与已知技术相反，进入离子迁移率分离器34的离子传输由滤质器26直接控制，而不是由将离子脉冲进入离子迁移率分离器中的离子阱控制。离子根据它们在迁移率分离器34内的离子迁移率被暂时分离，该迁移率分离器可以如上文关于图1所描述的那样操作。

当离子离开离子迁移率分离器34时，它们可以被传递到正交加速ToF质量分析仪的ToF推动器区域40(可选地经由传输单元36和透镜38)。推动器区域40可以在离子迁移率分离器34的每个洗脱循环期间(即，对于滤质器26的每个停留时间)被脉冲多次。这样，具有小范围离子迁移率的离子组被脉冲到飞行管42和反射器44中，在其中它们被反射到检测系统46。记录离子从推进器40到检测系统46的飞行时间，并用于以正常方式确定离子的质荷比。此外，可以确定离子通过离子迁移率分离器34的传输时间(并因此可选地确定离子的离子迁移率)。对于任何给定的离子，这可以从滤质器26切换以便能够传输该离子(或母体)的时间到在检测系统46处检测到该离子的时间之间的持续时间来确定。

根据一个实施方案，亮氨酸脑啡肽m/z＝556.3的离子在源离子导向器24中通过碰撞诱导解离而裂解。得到的碎片离子向下游传输到滤质器26，控制该滤质器以在0.1秒内在从m/z＝400到m/z＝650范围内扫描其质量传输窗口。由滤质器26传输的离子随后在单元30中被碰撞诱导离解而裂解，从而产生第二代碎片离子。然后，包括第二代碎片离子和一些未裂解的第一代离子的所得离子在IMS装置34中被分离。与具有相对较高的质荷比和较低的离子迁移率的离子相比，具有相对较低的质荷比并因此具有相对较高的离子迁移率的第二代碎片离子相对较快地通过IMS装置34。剩余的第一代碎片离子和第二代碎片离子两者的离子迁移率分离同时发生。

图4A-图4C示出了根据该实施方案获得的数据。图4A示出了热图，其中y轴表示质荷比(即由滤质器26传输的第一代碎片离子和在碰撞单元30中产生的第二代碎片离子的质荷比)，x轴表示由TOF质量分析仪检测的离子通过IMS装置34的漂移时间，并且绘制的点的亮度表示检测的离子的强度(更亮的点表示更强的离子信号)。图4A中曲线顶部的数据点遵循相对较浅的对角线趋势，其质荷比随着漂移时间而增加。这些数据点表示已经被滤质器26传输但没有在碰撞单元30中裂解的第一代碎片离子。可以看出，数据点的相对陡峭的对角线趋势与这些第一代碎片离子中的每一者相关联。这些更陡的趋势中的每一个趋势都对应于从第一代碎片离子中的一者中得到的第二代碎片离子。因此，第二代碎片离子能够与它们各自的第一代碎片离子相关联。

图4B示出了对于图4A中的数据(未示出离子的漂移时间数据)作为质荷比的函数所检测到的离子信号的强度。图4C示出了对应于图4A的三维图，除了在z轴上示出了所检测到的离子的强度，而不是通过如图4A所绘出的点的亮度。

由四极滤质器26选择的第一代碎片离子和在IMS装置34之前形成的第二代碎片离子的碰撞截面值可以根据通过IMS装置的漂移时间来计算。为了帮助计算离子的碰撞截面值，可以在不同的四极滤质器扫描条件和/或不同的IMS装置分离条件下进行两个或更多个实验。举一个简单的例子，假设在两个不同的实验中使用了两个不同的四极滤质器扫描，并假设质荷比传输窗口在两次扫描中随时间线性移动。对于试验中的任何一个实验，离子在第一次扫描中到达检测器的所测量时间可以表示为

t

其中m/z是离子的质荷比，t

因此，第一个实验的所测量的到达时间可以由等式1表示，而第二个实验的所测量的到达时间可以由下面的等式2表示，因为a和b的值是不同的：

t′

上面的等式1和等式2可以一起求解，以给出迁移率为K的离子通过IMS装置的传输时间：

从等式3可以看出，两次扫描需要具有不同的梯度(a′≠a)。

然后，已知函数t

图5示出了根据本发明的实施方案在两个实验中如何扫描滤质器26的曲线图。在该实施方案中，在第一个实验中，在时间段T内从质荷比m

更一般地，四极滤质器扫描不需要是线性的和/或通过IMS装置的传输时间可能依赖于质荷比。在离开IMS装置的离子和在检测器处被检测的离子之间，还可能存在已知的质荷比相关延迟和/或迁移率K相关延迟。在这些更一般的情况下，相应的方程可以数值求解。时间测量的不确定性可能会传播到迁移率传输时间和/或迁移率K和质荷比测量的不确定性中。该数值方法还可以适用于采用多于两种不同的四极滤质器扫描和/或在不同的IMS装置分离条件下(例如，行波IMS装置中的不同行波设置)执行多于两种不同的IMS分离的情况。合适的数值方法包括最小二乘拟合和贝叶斯正演模拟方法等。

为了精确计算离子的碰撞截面值，确定离子通过四极滤质器和任何下游离子光学器件的传输时间可能是有用的，该传输时间不是由于IMS装置中的分离造成的。然后，可以考虑这些与质荷比相关的传输时间，以更精确地计算碰撞截面值。为此，可以在IMS装置运行和不运行的情况下测量离子的传输时间，例如通过在IMS背景气体处于正常IMS运行压力的第一模式下测量传输时间，然后在IMS背景气体处于相对较低压力的第二模式下测量传输时间，使得离子迁移率分离可以忽略不计。然后可以比较来自两种模式的数据，以计算与质荷比相关的离子的传输时间，并将其作为因素计入碰撞截面计算中。

尽管已参考优选实施方案描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求书中所阐述的本发明的范围的情况下，可以做出形式和细节上的各种改变。

例如，尽管已经关于图5描述了两次线性四极扫描，但是这可以由单次滤质器扫描代替，该单次滤质器扫描将方向反转一次或多次(例如，以V形或W形)，或者以平滑的方式(例如，正弦曲线)在两个质荷比数值之间反复上下扫描。

尽管上文已经描述了两个阶段的裂解或反应，但是可以预期，在IMS装置中分离之后，可以执行进一步的裂解或反应步骤，以形成第三代碎片离子。在检测到的离子是在IMS装置之后形成的碎片离子的实施方案中，上面的等式3和等式4给出了相应前体离子的迁移率传输时间和质荷比。例如，在第一个实验中，可以产生和检测第二代离子，然后在第二个实验中，可以产生和检测第三代离子。来自第二个实验的第三代产物离子可以基于它们的检测时间与来自第一个实验的第二代碎片离子相关联，因为第三代离子刚好在检测器之前产生，因此与它们相对应的第二代前体离子将被同时检测到。