1.一種色譜質(zhì)譜儀，包括：
單級或者雙級氣相色譜儀；
半開放式EI源，限定具有在大約(0.1至1)平方厘米之間的面積的源開口以及用于電子束的正偏置狹縫，其中所述源布置在單獨的差動抽吸級中、提供所述電子束中的離子存儲以及提供累積離子的脈動噴射；
多反射飛行時間分析器，具有周期透鏡以及飛行時間檢測器；以及
接口，包括一組聚焦和偏轉(zhuǎn)離子-光學(xué)元件，使所述離子源與所述分析器耦合，使得所述離子源的空間發(fā)射度與所述分析器的接受度匹配以及由于所述空間發(fā)射度的離子信號的時間變寬在所述檢測器處至少被消除至一階泰勒展開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜儀，為了通過頻繁編碼脈沖發(fā)生增大動態(tài)范圍，還包括：(i)同步時鐘，能夠按照編程的非均勻時間間隔以不超過10ns的時間增量觸發(fā)；(ii)脈沖發(fā)生器，能夠按照至少30kHz的平均頻率進(jìn)行脈沖發(fā)生；以及(iii)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，用于譜解碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的質(zhì)譜儀，其中從由下列組成的組選擇所述接口：(i)差動抽吸室，容納所述離子源以及放置在所述離子鏡之間；(ii)一組等時彎曲靜電扇區(qū)，用于所述源的外部安裝；(iii)一組等時彎曲靜電扇區(qū)，用于使離子軌跡移位；(iv)能量過濾器，由靜電扇區(qū)或者與空間聚焦透鏡組合的偏轉(zhuǎn)器組成；(v)具有脈動電力供應(yīng)的透鏡偏轉(zhuǎn)器，用于使氦離子偏轉(zhuǎn)或者用于粗略的質(zhì)量選擇；(vi)無柵離子鏡，放置在所述離子源后面；(vii)彎曲場加速器，內(nèi)置到所述源中，用于等時空間聚焦；(viii)差動孔口，放置在空間聚焦的平面處以及接著是空間聚焦透鏡；(ix)伸縮透鏡系統(tǒng)，用于以加寬角度展度為代價減小空間包大??；以及(x)它們的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的質(zhì)譜儀，其中從由下列組成的組選擇所述MR-TOF分析器的參數(shù)：(i)在0.5m與1.5m之間的蓋至蓋距離；(ii)具有5mm與20mm之間的透鏡間距的周期透鏡；(iii)在7與30m之間的離子飛行路徑；(iv)在3keV與10keV之間的加速電壓；以及(v)它們的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的質(zhì)譜儀，其中所述MR-TOF分析器具有平面或圓柱對稱性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的質(zhì)譜儀，還包括離子轉(zhuǎn)移光學(xué)器件，用于將外部離子引入到所述so-EI源中以及從由下列組成的組選擇的一個源中：(i)化學(xué)電離源；(ii)光化學(xué)電離源；以及(iii)具有調(diào)節(jié)的等離子體的離子源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的質(zhì)譜儀，還包括用于來自從由下列組成的組選擇的一個源的分析物分子的外部傳送的入口：(i)分子束發(fā)生器；(ii)分子分離器，用于分離氦流和分析物流；以及(iii)它們的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的質(zhì)譜儀，其中所述檢測器包括磁性離子至電子轉(zhuǎn)換器、由導(dǎo)電網(wǎng)孔覆蓋的閃爍器以及具有延長使用壽命的光電倍增器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的質(zhì)譜儀，用以提供MS-MS能力，還包括從由下列組成的組選擇的至少一個裝置：(i)定時離子選擇器，用于選擇穿過所述離子源的母離子；(ii)所述so-EI源后面的無柵離子鏡，用于將一次離子同時時間和空間聚焦到碎裂單元中；(iii)內(nèi)置到所述so-EI源中的彎曲場加速器，用于將一次離子同時時間和空間聚焦到碎裂單元中；(iv)表面誘導(dǎo)解離SID單元，面向一次離子包；(v)表面誘導(dǎo)解離SID，相對于母離子包軌跡以滑動角布置；(vi)氣體壓力為P的具有不到1cm的長度L的短CID單元內(nèi)的碰撞誘導(dǎo)解離CID，為在與母離子的單次平均碰撞相對應(yīng)的1cm*mTor與5cm*mTor之間的P*L乘積而被調(diào)節(jié)；(vii)碰撞誘導(dǎo)解離CID單元，通過選擇0.1與0.3cm2之間的所述源開口來布置在所述源內(nèi)；(viii)在碎裂單元之后的脈動加速器；(ix)在碎裂單元之后的空間聚焦透鏡；以及(x)在碎裂單元之后的碎片離子包的后加速；(xi)在碎裂單元之后的轉(zhuǎn)向裝置；以及(xii)它們的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9所述的質(zhì)譜儀，還包括在所述源之后的脈沖發(fā)生器，用于從由下列組成的組選擇的目的：(i)調(diào)節(jié)從所述源脈沖噴射的離子包的時間焦面；(ii)調(diào)節(jié)從所述源脈沖噴射的離子包的能量或者能量展度；以及(iii)將所述源之后的連續(xù)流轉(zhuǎn)換成離子包，接著進(jìn)行所述離子包的能量過濾。
11.一種色譜質(zhì)譜分析的方法，包括下列步驟：
通過單級或者雙級氣相色譜法分離分析物混合物；
將分析物分子注入到具有在大約(0.1至1)cm2之間的開口的電離室中，用于提高分析物分子對比化學(xué)本底之間的比率；
通過穿過狹縫的電子束電離分析物分子，所述狹縫相對于圍繞電離體積的電極正偏置，用于保留分析物離子以及去除二次電子；
脈動噴射離子包；
調(diào)節(jié)空間展度以及過濾所述離子包的能量展度以匹配之后的質(zhì)譜分析的接受度；
調(diào)節(jié)所述離子包的時間波前傾斜度以在離子檢測器處達(dá)到離子信號的最小時間展度；
離子包的脈動或者連續(xù)轉(zhuǎn)向，用于對準(zhǔn)；
在由無場區(qū)域分隔的無柵離子鏡的電場之間的多次等時反射時在時間上分離離子包，以及由放置在所述無場區(qū)域中的周期聚焦透鏡將所述離子包空間限制在漂移方向上；
用飛行時間檢測器檢測所述離子包以形成波形信號；以及
分析所述信號以提取質(zhì)譜以及色譜-質(zhì)譜信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中為了增大所述分析的動態(tài)范圍，按照與所述時間分離步驟處的離子飛行時間相比至少小10倍的周期布置所述離子噴射步驟；以及其中所述方法還包括：
按照不小于離子包時間寬度的時間增量對相鄰脈沖之間具有通常唯一的時間間隔的噴射脈沖進(jìn)行編碼；以及
對與所述譜分析步驟處的多個噴射脈沖相對應(yīng)的部分交疊信號進(jìn)行解碼。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或者12所述的方法，其中所述離子再聚焦和在所述離子電離步驟之后對準(zhǔn)離子包的步驟包括從由下列組成的組選擇的至少一個步驟：(i)容納所述離子鏡之間的所述電離室以及對圍繞所述室的殼體進(jìn)行差動抽吸以使離子包轉(zhuǎn)向最小化；(ii)在所述離子鏡外部容納所述電離室以及通過一組等時彎曲靜電扇區(qū)的電場轉(zhuǎn)移離子包；(iii)用一組彎曲等時靜電扇區(qū)的電場使離子軌跡移位；(iv)在靜電扇區(qū)內(nèi)或者通過使所述離子包在空間上聚焦和偏轉(zhuǎn)來對離子包進(jìn)行能量過濾；(v)使在某個預(yù)設(shè)質(zhì)量閾值以下的氦離子或者離子脈動偏轉(zhuǎn)；(vi)通過放置在所述電離室后面的無柵離子鏡進(jìn)行離子包的等時空間聚焦；(vii)利用布置在所述電離室內(nèi)以及所述電離室之后的等時彎曲場對離子包進(jìn)行脈沖加速；(viii)將離子包空間聚焦到差動孔口中，接著穿過所述孔口空間聚焦以形成基本上平行的離子軌跡；(ix)所述離子包的伸縮聚焦，用于以加寬離子包角度展度為代價減小空間包大??；以及(x)它們的組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13所述的方法，其中所述離子時間分離的步驟特征在于下列中的至少一個：(i)以0.4與1.5m之間的蓋至蓋距離布置所述離子鏡；(ii)按照5mm與20mm之間的周期在漂移方向上布置所述周期空間聚焦；(iii)布置7與30m之間的離子飛行路徑；(iv)通過3與10keV之間的電壓對所注入離子包進(jìn)行加速；以及(v)它們的組合。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14所述的方法，其中離子鏡的電場具有平面或圓柱對稱性。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15所述的方法，還包括：
在所述電離室外部形成分析物離子，以5eV與100eV之間的離子能量將外部形成的離子的連續(xù)離子束轉(zhuǎn)移到所述電離室中；
將所述連續(xù)離子束的一部分脈沖加速到飛行時間分離器中；以及
對于飛行時間分離步驟使如此形成的離子包轉(zhuǎn)向以對準(zhǔn)它們的軌跡，其中從由下列組成的組選擇所述外部電離方法：(i)化學(xué)電離；(ii)光化學(xué)電離；以及(iii)利用調(diào)節(jié)的等離子體的電離。
17.根據(jù)權(quán)利要求11至16所述的方法，其中所述離子注入到所述電離室中的步驟包括下列中的一個：(i)利用超音速氣體射流的準(zhǔn)直在差動抽吸系統(tǒng)內(nèi)形成振動冷分析物分子的引導(dǎo)分子束；(ii)在差動抽吸系統(tǒng)內(nèi)分離色譜氣流和分析物分子流的一部分；以及(iii)它們的組合。
18.根據(jù)權(quán)利要求11至17所述的方法，其中所述檢測步驟包括：
在平行于離子包時間波前的表面處的離子-電子轉(zhuǎn)換；
通過所述轉(zhuǎn)換表面與所述無場區(qū)域之間的電勢差使電子加速；
使二次電子在30度與180度之間進(jìn)行磁轉(zhuǎn)向；
將所述二次電子加速至由導(dǎo)電網(wǎng)孔覆蓋的閃爍器以用于去除靜電帶電，從而每單個電子產(chǎn)生多個光子；以及用光電倍增器檢測所述光子。
19.根據(jù)權(quán)利要求11至18所述的方法，為了提供另外的MS-MS能力，還包括從由下列組成的組選擇的步驟：(i)在所述電離步驟之后的母離子的定時離子選擇；(ii)按照相反方向?qū)㈦x子噴射到放置在所述電離室后面的無柵離子鏡的靜電場中以及將一次離子包同時時間和空間聚焦到在所述電離室內(nèi)部形成或者在所述電離室之后放置的碎裂單元中；(iii)將一次離子同時時間和空間聚焦到在所述電離室內(nèi)以及在所述電離室之后的加速器的彎曲場內(nèi)的碎裂單元中；(iv)在與平行于所述離子包的時間波前放置的表面碰撞時使離子包碎裂，接著進(jìn)行如此形成的碎片離子的延遲脈動提??；(v)在與相對于母離子軌跡以滑動角布置的表面碰撞時使離子包碎裂，接著進(jìn)行如此形成的碎片離子的靜態(tài)或者脈動加速；(vi)布置在氣體壓力為P的具有在1cm以下的長度L的單元內(nèi)的碰撞誘導(dǎo)解離，為與母離子的單次平均碰撞相對應(yīng)的1cm*mTor與5cm*mTor之間的P*L乘積而被調(diào)節(jié)；(vii)通過在來自所述色譜儀的1ml/min氣流下選擇0.1與0.3cm2之間的所述室開口而布置在所述電離室內(nèi)的碰撞誘導(dǎo)解離；(viii)在碎裂步驟之后的脈動加速；(ix)在碎裂步驟之后的空間聚焦；(x)在碎裂步驟之后的碎片離子包的后加速；(xi)在碎裂步驟之后進(jìn)行轉(zhuǎn)向；以及(xii)它們的組合。
20.根據(jù)權(quán)利要求11至19所述的方法，還包括：
針對從由下列組成的組選擇的目的對離子包進(jìn)行脈動加速：(i)在所述離子噴射步驟之后調(diào)節(jié)離子包的時間焦面；(ii)在所述離子噴射步驟之后調(diào)節(jié)離子包的能量或者能量展度；(iii)對所述電離室之后的連續(xù)流或者準(zhǔn)連續(xù)流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，接著進(jìn)行所述脈動加速離子包的能量過濾步驟；以及(iv)它們的組合。
21.根據(jù)權(quán)利要求11至20所述的方法，其中所述離子包再聚焦步驟包括利用在2與5之間的轉(zhuǎn)換因子將寬(7-10mm)以及低發(fā)散離子包(<5-6mrad)轉(zhuǎn)換為大小較小(3-5mm)以及較寬發(fā)散(15-20mrad)包的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求11至21所述的方法，其中為了提高所述分析的動態(tài)范圍，所述方法包括使離子包強度(增益)在離子噴射之間交替以及記錄與不同增益相對應(yīng)的分開數(shù)據(jù)集的步驟，以及其中所述強度交替方法包括從由下列組成的組選擇的一個：(i)使推出脈沖的持續(xù)時間交替以改變電子束電離的持續(xù)時間；(ii)使任何階段處的離子包的空間聚焦交替，較早階段的離子轉(zhuǎn)移優(yōu)先；(iii)使檢測器增益交替；(v)使離子路徑在寬開口與較小面積孔口之間交替；以及(v)它們的組合。
23.根據(jù)權(quán)利要求11至22所述的方法，還包括提高抽吸系統(tǒng)的分析物分子與化學(xué)本底的比率的步驟，從由下列組成的組選擇的一個步驟：(i)用電子電離步驟處采用的多孔磁體的無電鍍鎳封閉或者覆蓋；(ii)在源殼體的渦輪抽吸之后引入另外的氣流以避免油從機械泵擴(kuò)散；(iii)選擇小尺寸的0.5至1L/s的機械泵以在機械抽吸線路中維持足夠粘性的流動，從而阻止油擴(kuò)散；以及(iv)它們的組合。
24.一種質(zhì)譜儀，包括：
半開放式EI源，限定0.1與1平方厘米之間的源開口以及適合于提供累積離子的脈動噴射；
具有飛行時間檢測器的飛行時間分析器；
碎裂單元，為了MS-MS能力并入所述TOF分析器中；以及
從由下列組成的組選擇用于增強質(zhì)譜儀的所述MS-MS能力的裝置：(i)定時離子選擇器，用于選擇穿過所述離子源的母離子；(ii)所述so-EI源后面的無柵離子鏡，用于將一次離子同時時間和空間聚焦到碎裂單元中；(iii)內(nèi)置到所述so-EI源中的彎曲場加速器，用于將一次離子同時時間和空間聚焦到碎裂單元中；(iv)表面誘導(dǎo)解離SID單元，面向一次離子包；(v)表面誘導(dǎo)解離SID，相對于母離子包軌跡以滑動角布置；(vi)氣體壓力為P的具有在1cm以下的長度L的短CID單元內(nèi)的碰撞誘導(dǎo)解離CID，為在與母離子的單次平均碰撞相對應(yīng)的1cm*mTor與5cm*mTor之間的P*L乘積而被調(diào)節(jié)；(vii)碰撞誘導(dǎo)解離CID單元，通過選擇0.1與0.3cm2之間的所述源開口而布置在所述源內(nèi)；(viii)在碎裂單元之后的脈動加速器；(ix)在碎裂單元之后的空間聚焦透鏡；以及(x)在碎裂單元之后的碎片離子包的后加速；(xi)在碎裂單元之后的轉(zhuǎn)向裝置；以及(xii)它們的組合。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的質(zhì)譜儀，其中所述TOF分析器是從由下列組成的組選擇的一個：(i)線性TOF；(ii)單反射TOF；(iii)包括至少一個靜電扇區(qū)的TOF；(iv)多反射TOF分析器。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或者25所述的質(zhì)譜儀，還包括在所述源之后的脈沖發(fā)生器，用于從由下列組成的組選擇的目的：(i)調(diào)節(jié)從所述源脈沖噴射的離子包的時間焦面；(ii)調(diào)節(jié)從所述源脈沖噴射的離子包的能量或者能量展度；以及(iii)將穿過所述源的連續(xù)流轉(zhuǎn)換成離子包，接著進(jìn)行所述離子包的能量過濾；以及(iv)它們的組合。
27.根據(jù)權(quán)利要求24至26所述的質(zhì)譜儀，為了通過頻繁編碼脈沖發(fā)生增大動態(tài)范圍，還包括：(i)同步時鐘，具有按照編程的非均勻的時間間隔以不超過10ns的時間增量觸發(fā)的能力；(ii)脈沖發(fā)生器，具有按照至少30kHz的平均頻率進(jìn)行脈沖發(fā)生的能力；以及(iii)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，用于譜解碼。
28.根據(jù)權(quán)利要求24至27所述的質(zhì)譜儀，還包括從由下列組成的組選擇的接口：(i)差動抽吸室，容納所述離子源以及放置在所述離子鏡之間；(ii)一組等時彎曲靜電扇區(qū)，用于所述源的外部安裝；(iii)一組等時彎曲靜電扇區(qū)，用于使離子軌跡移位；(iv)能量過濾器，由靜電扇區(qū)或者與空間聚焦透鏡組合的偏轉(zhuǎn)器組成；(v)具有脈動電力供應(yīng)的透鏡偏轉(zhuǎn)器，用于使氦離子偏轉(zhuǎn)或者用于粗略的質(zhì)量選擇；(vi)無柵離子鏡，放置在所述離子源后面；(vii)彎曲場加速器，內(nèi)置到所述源中，用于等時空間聚焦；(viii)差動孔口，放置在空間上聚焦的平面處以及接著是空間聚焦透鏡；(ix)伸縮透鏡系統(tǒng)，用于以加寬角度展度為代價減小空間包大??；以及(x)它們的組合。
29.根據(jù)權(quán)利要求24至28所述的質(zhì)譜儀，其中從由下列組成的組選擇所述MR-TOF分析器的參數(shù)：(i)在0.5m與1.5m之間的蓋至蓋距離；(ii)具有5mm與20mm之間的透鏡間距的周期透鏡；(iii)在7與30m之間的離子飛行路徑；(iv)在3keV與10keV之間的加速電壓；以及(v)它們的組合。
30.根據(jù)權(quán)利要求24至29所述的質(zhì)譜儀，其中所述MR-TOF分析器具有平面或圓柱對稱性。
31.根據(jù)權(quán)利要求24至30所述的質(zhì)譜儀，還包括離子轉(zhuǎn)移光學(xué)器件，用于將外部離子引入到所述so-EI源中以及從由下列組成的組選擇的一個源中：(i)化學(xué)電離源；(ii)光化學(xué)電離源；以及(iii)具有調(diào)節(jié)的等離子體的離子源。
32.根據(jù)權(quán)利要求24至31所述的質(zhì)譜儀，還包括用于來自從由下列組成的組選擇的一個源的分析物分子的外部傳送的入口：(i)分子束發(fā)生器；(ii)分子分離器，用于分離氦流和分析物流；以及(iii)它們的組合。
33.根據(jù)權(quán)利要求24至32所述的質(zhì)譜儀，其中所述檢測器包括磁性離子至電子轉(zhuǎn)換器、由導(dǎo)電網(wǎng)孔覆蓋的閃爍器以及具有延長使用壽命的光電倍增器。
34.一種色譜質(zhì)譜分析方法，包括下列步驟：
通過穿過電離室的狹縫的電子束電離分析物分子，所述狹縫相對于圍繞電離體積的電極正偏置，用于保留分析物離子以及去除二次電子；
脈沖噴射離子包；
飛行時間分析器中的離子分離；
用于MS-MS分析的離子碎裂；以及
從由下列組成的組選擇的增強所述MS-MS的至少一個步驟：(i)在所述電離步驟之后母離子的定時離子選擇；(ii)按照相反方向?qū)㈦x子噴射到放置在所述電離室后面的無柵離子鏡的靜電場中以及將一次離子包同時時間和空間聚焦到在所述電離室內(nèi)部形成或者在所述電離室之后放置的碎裂單元中；(iii)將一次離子同時時間和空間聚焦到在所述電離室內(nèi)以及在所述電離室之后的加速器的彎曲場內(nèi)的碎裂單元中；(iv)在與平行于所述離子包的時間波前放置的表面碰撞時使離子包碎裂，接著進(jìn)行如此形成的碎片離子的延遲脈動提??；(v)在與相對于母離子軌跡以滑動角布置的表面碰撞時使離子包碎裂，接著進(jìn)行如此形成的碎片離子的靜態(tài)或者脈動加速；(vi)布置在氣體壓力為P的具有1cm以下的長度L的單元內(nèi)的碰撞誘導(dǎo)解離，為與母離子的單次平均碰撞相對應(yīng)的1cm*mTor與5cm*mTor之間的P*L乘積而被調(diào)節(jié)；(vii)通過在來自色譜儀的1ml/min氣流下選擇0.1與0.3cm2之間的所述電離室開口而布置在所述電離室內(nèi)的碰撞誘導(dǎo)解離；(viii)在碎裂步驟之后的脈動加速；(ix)在碎裂步驟之后的空間聚焦；(x)在碎裂步驟之后的碎片離子包的后加速；(xi)在碎裂步驟之后進(jìn)行轉(zhuǎn)向；以及(xii)它們的組合。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，還包括：
針對從由下列組成的組選擇的目的對離子包進(jìn)行脈動加速：(i)在所述離子噴射步驟之后調(diào)節(jié)離子包的時間焦面；(ii)在所述離子噴射步驟之后調(diào)節(jié)離子包的能量或者能量展度；(iii)對所述電離室之后的連續(xù)流或者準(zhǔn)連續(xù)流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，接著進(jìn)行所述脈動加速離子包的能量過濾步驟；以及(iv)它們的組合。
36.根據(jù)權(quán)利要求34-35所述的方法，其中所述離子包再聚焦步驟包括利用在2與5之間的轉(zhuǎn)換因子將寬(7-10mm)以及低發(fā)散離子包(<5-6mrad)轉(zhuǎn)換為大小較小(3-5mm)以及較寬發(fā)散(15-20mrad)包的步驟。
37.根據(jù)權(quán)利要求34至36所述的方法，其中所述飛行時間分離步驟包括下列組的靜電場中的時間分離：(i)線性無場TOF分析器；(ii)至少一個離子鏡；(ii)兩個離子鏡的平面場；(iv)至少一個靜電扇區(qū)；以及(v)它們的組合。