离子迁移谱装置及方法与流程

本发明涉及质谱仪技术领域，特别是涉及离子迁移谱装置及方法。

背景技术：

四极杆-飞行时间串联质谱仪由于其快速、高质量精度、高稳定性和重复性等特点，已成为商业质谱仪的主流之一。这些质谱仪通常前置气相色谱或者液相色谱，以预先将复杂的样品分离。近年来，离子迁移谱(ionmobility)技术与质谱的联用得到了长足发展，由于离子迁移谱技术与色谱技术的正交分离特性，可大大提高色谱-质谱分析的分离能力和峰容量。目前离子迁移谱技术有多个种类，其中应用最广泛的是较低气压下(通常为1torr到4torr)的迁移管(driftcell)迁移谱技术，其工作方式与现代四极杆-飞行时间质谱仪非常匹配。因此，离子迁移管-四极杆-飞行时间质谱几乎成为研究级仪器的标准配置。

目前的离子迁移管-四极杆-飞行时间质谱，或者离子迁移管-飞行时间质谱，在比如文献j.am.soc.massspectrom.(2014)25：563-571中描述，通常有如下的问题：(1)由于迁移管的分辨能力与长度为正比关系，导致仪器装置的长度大大增加，不利于在普通实验室使用；(2)很多情况下，比如对于含量很低但组分较简单的样品，分析者不需要离子迁移率分析而只需要单独的四极杆-飞行时间质谱模式，但现有的装置和方法中，离子仍然需要通过离子迁移管，通常离子迁移管的传输效率很低，所以造成了显著的灵敏度损失；(3)迁移管上需要施加较高的迁移电压，因此其上游或下游装置需要更高幅值的电压以推动离子，不仅对电源提出较高要求，而且容易造成电压击穿。因此，存在对新的离子迁移谱装置和方法的需求，用以解决上述问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种离子迁移谱装置及方法，用于解决现有技术中的无法选择是否经过离子迁移管而造成离子传输效率低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种离子迁移谱装置，包括：离子源，用于提供离子；离子导引装置，其包括：内部连通的至少三端：第一导引端、第二导引端和第三导引端，离子能从其中任意一端进入或离开所述离子导引装置；所述第一导引端供离子源提供的离子进入；所述第三导引端连通于后级装置；与所述第二导引端一一对应的至少一个离子迁移管，用于传输离子和/或进行离子迁移率分析，每个离子迁移管包括内部连通的第一 迁移管端和第二迁移管端，所述第二迁移管端连通于一第二导引端；离子存储装置，与每个离子迁移管的第一迁移管端相连通，用于存储离子或逐出离子。

于本发明的一实施例中，所述离子导引装置导引离子从第二导引端经进入离子迁移管，经所述离子迁移管后，沿第一迁移管端进入离子存储装置，一段时间后离子从所述离子存储装置被脉冲式逐出，所述逐出离子经过一离子迁移管进行离子迁移率分离，分离后的离子进入所述离子导引装置，从所述第三导引端输出至所述后级装置。

于本发明的一实施例中，所述离子导引装置令其内的离子进行以下方式传输：导引从离子源产生并进入离子导引装置的离子，不经过所述离子迁移管和离子存储装置，直接从第三导引端输出至所述后级装置。

于本发明的一实施例中，所述后级装置包括：用于质谱分析的质量分析器。

于本发明的一实施例中，所述质量分析器为飞行时间质量分析器。

于本发明的一实施例中，所述后级装置包括：相连的四极杆质量分析器、碰撞腔及飞行时间质量分析器。

于本发明的一实施例中，所述的离子迁移谱装置，包括：检测器，其与所述离子存储装置相邻，检测从第二迁移管端传输到达第一迁移管端过程中进行离子迁移率分离后的离子。

于本发明的一实施例中，所述离子导引装置呈t字形结构，所述t字形结构的三端分别为所述第一导引端、第二导引端和第三导引端。

于本发明的一实施例中，所述第一导引端和第三导引端分别为所述t字形结构两侧的相对两端，所述第二导引端为t字形结构的中部一端。

于本发明的一实施例中，所述第一导引端和第二导引端分别为所述t字形结构两侧的相对两端，所述第三导引端为t字形结构的中部一端。

于本发明的一实施例中，所述离子迁移谱装置用于实现第一功能：所述离子导引装置导引离子从第二导引端经进入离子迁移管，经所述离子迁移管后，沿第一迁移管端进入离子存储装置，一段时间后离子从所述离子存储装置被脉冲式逐出，所述逐出离子经过一离子迁移管进行离子迁移率分离，分离后的离子进入所述离子导引装置，从所述第三导引端输出至所述后级装置；所述离子迁移谱装置用于实现第二功能：从离子源产生并进入所述离子导引装置的离子直接从第三导引端输出至所述后级装置；其中，所述第一功能和第二功能是交替进行的。

于本发明的一实施例中，所述离子导引装置有至少两个，所述两个离子导引装置间直接或间接连通。

于本发明的一实施例中，所述至少两个离子迁移管中，其中一个用于离子传输，其中另一个用于离子迁移率分析。

于本发明的一实施例中，所述离子迁移谱装置用于实现：离子从所述离子源通过所述其中一个离子导引装置，经过与其连通的所述作为离子传输装置的离子迁移管进入所述离子存储装置；之后，从所述离子存储装置被逐出并经过所述作为离子迁移率分析器的离子迁移管，进行离子迁移率分离，分离后的离子通过与所述作为离子迁移率分析器的离子迁移管连通的另一个离子导引装置进入后级装置。

于本发明的一实施例中，所述至少两个离子导引装置间通过四极杆质量分析器连通。

于本发明的一实施例中，所述至少两个离子导引装置间通过四极杆质量分析器和碰撞腔连通。

于本发明的一实施例中，所述离子迁移谱装置用于实现：离子被所述四极杆质量分析器选择产生母离子，经碰撞腔解离产生子离子；子离子进入与碰撞腔出口端通过一离子导引装置连通的一离子迁移管进行离子迁移率分离；在所述离子存储装置内选择所需要的迁移率范围内的离子并逐出至另一离子迁移管内进行第二次离子迁移率分离以供实现串联离子迁移谱分析；其中，所述另一迁移管通过另一离子引导装置连通至四极杆分析器入口端。

于本发明的一实施例中，所述离子迁移谱装置用于实现：各所述离子迁移管和离子存储装置均作为离子传输用，离子被所述四极杆质量分析器选择产生母离子，经碰撞腔解离产生子离子，经过一离子导引装置、一离子迁移管、离子存储装置、另一离子导引装置、及另一离子迁移管而再次进入所述四极杆质量分析器和碰撞腔，选择离子并解离产生孙离子，以供实现多次串联质谱分析。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种离子迁移谱方法，包括：通过离子源产生离子；通过离子导引装置来导引离子，其中，所述离子导引装置包括：内部连通的至少三端：第一导引端、第二导引端和第三导引端，离子能从其中任意一端进入或离开所述离子导引装置；所述第一导引端供离子源提供的离子进入；所述第三导引端连通于后级装置；通过与所述第二导引端一一对应的至少一个离子迁移管来传输离子和/或进行离子迁移率分析，其中，每个离子迁移管包括内部连通的第一迁移管端和第二迁移管端，所述第二迁移管端连通于一第二导引端；通过离子存储装置来存储离子或逐出离子，其中，所述离子存储装置与每个离子迁移管的第一迁移管端相连通。

于本发明的一实施例中，所述的离子迁移谱方法，包括：通过所述离子导引装置导引离子从第二导引端经进入连通的离子迁移管；经所述离子迁移管后，沿所述离子迁移管的第一 迁移管端进入离子存储装置；一段时间后，通过所述离子存储装置脉冲式逐出逐出离子；所述逐出离子经一所述离子迁移管进行离子迁移率分离，分离后的离子进入所述离子导引装置，从所述第三导引端输出至所述后级装置。

于本发明的一实施例中，所述的离子迁移谱方法，包括：通过所述离子导引装置导引从离子源产生并进入离子导引装置的离子，不经过所述离子迁移管和离子存储装置，直接从第三导引端输出至所述后级装置。

于本发明的一实施例中，所述的离子迁移谱方法，包括：通过所述离子迁移谱装置交替进行第一功能及第二功能；其中，所述第一功能包括：导引离子从第二导引端经进入连通的离子迁移管，经所述离子迁移管后，沿所述离子迁移管的第一迁移管端进入离子存储装置，一段时间后离子从所述离子存储装置被脉冲式逐出，所述离子经过一所述离子迁移管进行离子迁移率分离，分离后的离子进入所述离子导引装置，从所述第三导引端输出至所述后级装置；所述第二功能包括：从离子源产生并进入所述离子导引装置的离子直接从第三导引端输出至所述后级装置。

于本发明的一实施例中，所述离子导引装置有至少两个，所述两个离子导引装置间直接或间接连通。

于本发明的一实施例中，所述至少两个离子迁移管中，其中一个用于离子传输，其中另一个用于离子迁移率分析。

于本发明的一实施例中，所述的离子迁移谱方法，包括：令离子从所述离子源通过所述其中一个离子导引装置，经过与其连通的所述作为离子传输装置的离子迁移管进入所述离子存储装置；从所述离子存储装置被逐出并经过所述作为离子迁移率分析器的离子迁移管，进行离子迁移率分离，分离后的离子通过与所述作为离子迁移率分析器的离子迁移管连通的另一个离子导引装置进入后级装置。

于本发明的一实施例中，所述至少两个离子导引装置间通过四极杆质量分析器和碰撞腔连通。

于本发明的一实施例中，所述的离子迁移谱方法，包括：通过所述四极杆质量分析器对离子进行选择以产生母离子；令所述母离子经所述碰撞腔解离产生子离子；令所述子离子进入与碰撞腔出口端通过一离子导引装置连通的一离子迁移管进行离子迁移率分离；在所述离子存储装置内选择所需要的迁移率范围内的离子并逐出至另一离子迁移管内进行第二次离子迁移率分离以供实现串联离子迁移谱分析；其中，所述另一迁移管通过另一离子引导装置连通至四极杆分析器入口端。

于本发明的一实施例中，所述的离子迁移谱方法，包括：将各所述离子迁移管和离子存储装置均作为离子传输用，通过所述四极杆质量分析器选择离子以产生母离子；令所述母离子经碰撞腔解离产生子离子；令所述自离子经过一离子导引装置、一离子迁移管、离子存储装置、另一离子导引装置、及另一离子迁移管而再次进入所述四极杆质量分析器和碰撞腔，选择离子并解离产生孙离子，以供实现多次串联质谱分析。

如上所述，本发明的离子迁移谱装置及方法，所述离子迁移谱装置包括：离子源，用于提供离子；离子导引装置，其包括：内部连通的至少三端：第一导引端、第二导引端和第三导引端，离子能从其中任意一端进入或离开所述离子导引装置；所述第一导引端供离子源提供的离子进入；所述第三导引端连通于后级装置；与所述第二导引端一一对应的至少一个离子迁移管，用于传输离子和/或进行离子迁移率分析，每个离子迁移管包括内部连通的第一迁移管端和第二迁移管端，所述第二迁移管端连通于一第二导引端；离子存储装置，与每个离子迁移管的第一迁移管端相连通，用于存储离子或逐出离子；通过选择不同的离子路径，可进行离子迁移谱分析或进行直接离子传输。

此外相比现有技术，本发明在实际使用中还有如下优点：

1、该装置与四极杆-飞行时间质谱联用时，离子迁移管的延伸方向与仪器主轴方向垂直，与飞行管的延伸方向平行，因此仪器的长度仍然保持与普通的四极杆-飞行时间质谱相同，而高度只取决于飞行管的高度；仪器的尺寸不会增加。

2、切换到四极杆-飞行时间质谱单独使用的模式时，离子不经过迁移管，避免了灵敏度损失；这种方式也减少了离子在通路上的驻留时间，可提高某些模式下的分析速度。

3、高幅值的电压仅仅需要在离子迁移管和存储装置上，而迁移管上、下游的其它装置可保持原来的电压，不仅电源装置简单，而且可有效避免电压击穿的风险。

附图说明

图1为本发明第一实施方式的一个实施例中的离子迁移谱装置的结构示意图；

图2为本发明第一实施方式的一个实施例中的离子迁移谱装置在一个典型的分析周期内的电压-时序图；

图3a及图3b为本发明第一实施方式中离子导引装置实现的两个实施例的结构示意图；

图3c为图3b中部分电极的侧视结构示意图。

图4a及图4b为对本发明第一实施方式中离子导引装置进行迁移率分析工作模式下的计算机仿真所得到的离子轨迹图；

图4c为对本发明第一实施方式中离子导引装置进行离子直接传输模式下的计算机仿真所得到的离子轨迹图；

图5a至5c为本发明第一实施方式中离子存储装置的三个实施例的结构示意图；

图5d为图5c实施例中环形电极的结构示意图。

图6为本发明第一实施方式中离子迁移谱装置与四极杆-正交飞行时间质谱联用的一个实施例；

图7为本发明第一实施方式中离子迁移谱装置与四极杆-正交飞行时间质谱联用的又一实施例；

图8为本发明的第二实施方式的一个实施例中离子迁移谱装置的结构示意图；

图9为本发明的第三实施方式的一个实施例中离子迁移谱装置的结构示意图；

图10为本发明的第三实施方式的另一实施例中离子迁移谱装置的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图10。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，显示本发明的离子迁移谱装置在第一实施例方式中的一个实施例的结构示意图；图中，1为离子导引装置，优选为分段的多级杆，其具有三端(如图示分别为第一导引端11、第二导引端12、第三导引端13)做为离子入口或出口，所述离子导引装置优选为呈t字形结构；第一导引端11与离子源2相接，离子源2可以直接产生离子，如大气压电喷雾离子源(esi)、电子轰击离子源(ei)等。第三导引端13与下级装置5相接，下级装置5可以是质量分析器或者后级离子导引装置等，优选为四极杆-飞行时间质谱装置。第二导引端12接离子迁移管3。离子迁移管3具有两端，定义为与第二导引端12相接的第二迁移管端32和与之相对的第一迁移管端31，所述第一迁移管端31与离子存储装置4相接。

本实施方式中的设备具有至少两种工作模式，且可以在两种模式间快速切换。第一种为迁移率分析模式，第二种为非迁移率分析模式，或者称为直接传输模式。

在第一种模式中，从离子源2产生的离子(通常为连续离子流)，经过第一导引端11进入离子导引装置1，在离子导引装置1的中部位置处发生向上偏转，从第二导引端12离开该离子导引装置1，并从第二迁移管端32进入离子迁移管3，此时离子迁移管3仅作为离子传输用；连续的离子流经过离子迁移管3从第一迁移管端31进入离子存储装置4，离子在该离子存储装置4内被囚禁、存储；一段时间后，将离子存储装置4靠近第一迁移管端31处的离子门关闭(离子门的实现形式后文将作说明)，优选的，同时清空离子迁移管3中残余的离子；然后将靠近第一迁移管端31的离子门打开，脉冲式将离子从存储装置4逐出到离子迁移管3，离子将按迁移率产生分离，被分离的离子通过第二迁移管端32、第二导引端12重新进入离子导引装置1，在中心位置被90度偏转，沿第三导引端13进入后级装置5，以进行质量分析。

在第二种模式中，从离子源2产生的离子，经过第一导引端11进入离子导引装置1，不发生偏转，直接从第三导引端13进入后级装置5，进行质量分析或再进行离子导引。该模式不经过离子迁移管3和离子存储装置4，一是避免了离子在迁移管内的损失，因此可得到很高的灵敏度；二是减少了离子的驻留时间，在一些分析模式，比如快速极性切换模式下，可得到很高的分析速度。

在第一种模式中，为了提高离子的利用效率，可以不进行清空离子的步骤，而通过离子门的操作将暂时没用到的离子先存储起来。即：连续离子流通过迁移管进入离子存储装置4，一段时间后将第一导引端11电位抬高，离子源处的离子被阻挡在第一导引端11前面，暂时存储下来；再过一段时间，等离子导引装置1和离子迁移管3内的离子全部进入离子存储装置4，将离子存储装置4的离子门关闭；然后再将离子存储装置4的离子脉冲逐出进行迁移率分析；等离子全部通过第三导引端13，或等整个分析周期完成，将第一导引端11的电位恢复，离子正常传输，开始下个分析周期。这样，离子的利用效率将接近100％。为了提高离子在离子迁移管3中的传输效率，可以施加射频电场，需注意到射频电场通常对离子有加热作用，从而会限制分辨率。可以优选的使用类似美国专利us6639213中的周期性聚焦的直流电场，具有接近100％的离子传输效率，同时保证较高的迁移谱分辨率。

上述实施方式还可以包含一个检测器6，其位于离子存储装置4的一侧，和离子存储装置4间是可选择地连通于所述离子迁移管3的；如果是中间有开孔的检测器，也可以位于离子迁移管3的第一迁移管端31。在另一种模式中，离子源2处产生的离子从离子导引装置1 的第二导引端12，以脉冲方式进入离子迁移管3，到达检测器6进行检测，这样可直接进行离子迁移率分析。

上述实施方式的第一种模式中，一个典型的电压时间序列如图2所示。图中的离子门即位于上述各端，其结构可为业内熟知的圆孔透镜，或者栅网电极等；图中推斥电极为离子存储装置4中的电极，可位于图1中的6处附近，其结构可为圆孔电极，或者板状电极等。0～t1为离子从离子源2进入离子导引装置1，再通过离子迁移管3进入离子存储装置4的过程，t1时刻将第一导引端11离子门关闭，t1～t2为装置1和3内残留的离子进入离子存储装置4的过程，t2时刻将第一迁移管端31离子门打开，进行迁移率分析。

离子迁移管需要施加几千伏甚至更高的迁移电压以达到较高的分辨，通常的离子迁移管-四极杆-飞行时间质谱中，需要随之上浮迁移管上游或下游装置的电压，比如，上游电喷雾离子源的电压可能达到1万伏以上，因此很容易发生电压击穿而损坏仪器。而在本发明上述第一种模式中，需要施加高电压的部分，仅仅包括离子迁移管3的第一迁移管端，以及离子存储装置4。这部分的高电压需要快速的切换以完成所述的电压时间序列。而在离子源2、离子导引装置1和后级装置5中，不需要高电压，因此前、后级其它的装置不需要上浮高电压。在第二种模式中，由于不需使用离子迁移管3和离子存储装置4，所以高电压也不需要施加。

以上描述的第一种模式(即迁移率分析模式)和第二种模式(即直接传输模式)，可相互交替进行。比如，在同一个色谱流出峰内，进行完一次迁移率分析模式，再进行一次直接传输模式，然后一直循环下去。或者两种方式彼此有一定的重合时间，比如，迁移率分析模式下，离子从离子导引装置1进入离子迁移管3，在等待离子完全通过离子迁移管3进入离子存储装置4的时间内，t型离子导引装置1切换到直接传输模式，被直接传输的离子可以到后级装置5进行质谱分析，等到在离子存储装置4里的离子被完全冷却好，并准备进行迁移率分析前，离子导引装置1切换回迁移率分析模式，以等待进行迁移率分析。以此再一直循环进行。

图3a及图3b为本发明第一实施方式中，离子导引装置的两个实施例。其中图3a显示为分段四极杆离子导引，实际中也可使用六极杆、八极杆等其它多极场形式；图3b显示为矩形的电极阵列，实际中也可使用圆形等电极形状，图3c中显示图3b中虚框部分电极的左或右视图，具有向上的开口，而其他电极的侧视可以为方形。另外，t字形状的离子导引装置仅为一种示例方式，实际也可使用l型，或者y型等具有三端的导引装置；该离子导引装置的典型工作气压为0.01torr～10torr，优选为与离子迁移管3相同的气压，即为1torr～4torr。

图4a至4c为对离子导引装置在第一工作模式下进行计算机仿真得到的离子轨迹图；其 中图4a为离子从离子源2经过该离子导引装置1的第一导引端11到第二导引端12至离子迁移管3的离子轨迹，图4b为离子从离子迁移管3经过该第二导引端12再回到离子导引装置1中然后从第三导引端13进入后级装置5的离子轨迹，图4c为离子从离子源2经过离子导引装置1的第一导引端11直接从第三导引端13进入后级装置5的离子轨迹。仿真中的气压为1torr，离子的质量数为500。三种情况下，离子的传输效率均达到了100％。

图5a至5c为本发明第一实施方式中，离子存储装置的三个实施例；对该离子存储装置的要求是，较高的离子存储容量，以及较高的离子出射效率。这三个实施例中，都采用了双层的网状电极7作为离子门，双层网状电极的好处是可以有效减少离子存储装置内的电场和迁移管内电场的相互影响，而且可以使得离子在存储时尽量靠近网状电极7，减少出射离子束的轴向展宽。这三个实施例都采用了环形电极阵列的形式，该形式具有较高的离子存储容量，电极上都施加射频电场以高效的束缚、存储离子。但是在离子逐出时采用的聚焦方式不同。其中，图5a是离子存储装置4a的电极沿轴向的截面示意图，图中“+”“-”表示幅值相等、相位相反的射频电压，该实施例中，通过改变交替射频电场的电极数目，使得射频势垒在出口处非常靠近离子存储装置4a的轴线，以聚焦离子；图5b的离子存储装置4b采用类似专利us6107628中的方式，使用逐渐缩小的环形电极来聚焦离子；图5c的离子存储装置4c采用类似专利us20150206731的方式，离子存储装置具有多个环形电极41c，图5d显示其中一个环形电极41c的形状的例子，通过绝缘物或断开部分而将每个环形电极分成两段并沿轴线逐渐变化，每个环形电极41c两段间施加偏置电压，以达到聚焦离子的效果。除去这些形式，还可以采用各种业内已知的三维离子阱、直线离子阱或离子阱阵列等。

图6为本发明第一实施方式中的离子导引装置与四极杆-正交飞行时间质谱联用的一个实施例；其中8为电喷雾离子源，9为大气压接口，2为前级离子导引，1为所述离子导引装置，3为离子迁移管，4为离子存储装置，5为质量分析器(可为四极杆)，用于选出母离子，10为碰撞腔，用于产生子离子，11为飞行时间质谱，用于子离子的高分辨率质量分析。离子导引装置1的长度可以很短，比如100mm，所以整个装置长度与不加迁移管时的长度基本一致；而飞行质谱的高度主要取决于飞行管的高度，比如在飞行管为1m的情况下，迁移管3的长度也可以接近1m，该长度下可以取得非常高的迁移谱分辨率。

图7为本发明第一实施方式中的离子导引装置与四极杆-正交飞行时间质谱联用的另一个实施例。在本实施例中，离子导引装置1与相关的离子迁移管3、离子存储装置4都位于碰撞腔10的下游，以及飞行时间质谱11的上游。这样可以对碰撞产生的子离子进行迁移率分析。

图8显示为本发明的第二实施方式的一个实施例；相比于第一实施方式，该方式中将离子源2和离子迁移管3(以及附属的离子存储装置4)相对离子导引装置1a的位置互换。该方式在迁移率分析模式中，被迁移管分离而出射的离子，不需要经过偏转就可以进入后级装置5。避免了离子因偏转而可能产生的分辨率损失。因此相比第一实施方式，该方式可取得更高的迁移谱分辨率，但是该方式中仪器的长度要相应增加，但仍然比传统的方式要短一些。

图9为本发明的第三实施方式的一个实施例。该方式中有两个离子迁移管12和13，一一分别连接于两个离子导引装置14及15的两个第二迁移管端，当然数量并非以此为限；其中，离子迁移管12用于离子传输到离子存储装置4，因此实际上是用于离子导引，可施加射频电场以提高离子传输效率；13为传统用途的离子迁移管，用于离子迁移率分析。该实施例中，离子存储装置4的入口和出口需要分开布置，以连接于两个离子迁移管12和13。同时，需要连接的两个离子导引装置14和15(可为t型、或者l型)直接相连，两个离子导引装置14和15间可以有一个真空接口16，这样两者可处于不同的气压。靠近离子源的离子导引装置14的气压与两个离子迁移管12和13的气压基本一致，而另外一个离子导引装置15处于更低的气压，这种情况下，离子从离子迁移管出射后的迁移率损失可以有效的避免。

图10为本发明的第三实施方式的另一个实施例。本实施例仍然是离子迁移谱跟四极杆-飞行时间质谱联用的一个例子。本例包含两个离子导引装置14和15，分别与两个迁移管12和13相连，迁移管12和13可以都是弯曲的，并通过离子存储装置4相接。t型离子导引14的出口一端接例如四极杆形式的质量分析器5，而离子导引装置15的入口一端接碰撞腔10的出口。在一种迁移率分析模式下，离子从导引装置14进入离子迁移管12进行传输，在存储装置4进行存储，然后返回离子迁移管12进行迁移率分析，再通过离子导引装置14依次进入质量分析器5、碰撞腔10、离子导引装置15、飞行时间质谱10，进行串联质谱分析，这种模式中离子迁移管13不被使用。另一种工作模式下，迁移管12不被使用，离子先经过碰撞腔10进行解离，子离子通过离子导引装置15、离子迁移管13进入离子存储装置4，再返回离子迁移管13进行迁移率分析，以及后面的飞行时间质谱分析。

除去这两种模式，还有多种组合模式，比如，离子迁移管12和13以及离子存储装置4均作为离子传输用，此时离子经过离子导引14，经四极杆质量分析器5选出母离子，进入碰撞腔10解离产生子离子，然后依次经过离子导引装置15、离子迁移管13、离子存储装置4、离子迁移管12、离子导引装置14，重新进入质量分析器5来选择子离子，然后进入碰撞腔10产生孙离子，这种方式为ms3串联质谱分析，甚至可循环进行msn串联质谱分析；再比如，离子迁移管12和13均作为离子迁移率分析用，此时离子可从离子导引装置15脉冲式进 入离子迁移管13进行迁移率分离，离子存储装置4选出所需离子迁移率范围的离子，存储后脉冲逐入离子迁移管12进行迁移率分离，这种方式为ims-ims串联迁移率分析；以上方式均可以自由组合，或者交替、穿插使用，以达到不同的分析目的。

结合上述各实施例的原理，本发明还可提供应用于上述设备中的离子迁移谱方法，以实现离子迁移率分析及/或其它所需分析。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。