مطيافية زمن الطيران

مطيافية زمن الطيران الكتلي ( TOFMS ) هي طريقة في مطيافية الكتلة تُحدد فيها نسبة كتلة الأيون إلى شحنته عن طريق قياس زمن الطيران . تُسرّع الأيونات بواسطة مجال كهربائي ذي شدة معلومة. ^{[ 1 ]} ينتج عن هذا التسريع أن يمتلك الأيون نفس الطاقة الحركية لأي أيون آخر له نفس الشحنة. تعتمد سرعة الأيون على نسبة كتلته إلى شحنته (تصل الأيونات الأثقل ذات الشحنة نفسها إلى سرعات أقل، على الرغم من أن الأيونات ذات الشحنة الأعلى ستزداد سرعتها أيضًا). يُقاس الزمن الذي يستغرقه الأيون للوصول إلى كاشف على مسافة معلومة. يعتمد هذا الزمن على سرعة الأيون، وبالتالي فهو مقياس لنسبة كتلته إلى شحنته. من خلال هذه النسبة والمعايير التجريبية المعروفة، يمكن تحديد هوية الأيون.

ترتبط طاقة الوضع لجسيم مشحون في مجال كهربائي بشحنة الجسيم وبقوة المجال الكهربائي:

${\displaystyle E_{\mathrm {p} }=qU\,}$

1

حيث E _p هي طاقة الوضع، و q هي شحنة الجسيم، و U هو فرق الجهد الكهربائي (المعروف أيضًا باسم الجهد).

عندما يتم تسريع الجسيم المشحون داخل أنبوب زمن الطيران (أنبوب زمن الطيران) بواسطة الجهد U ، تتحول طاقته الكامنة إلى طاقة حركية . الطاقة الحركية لأي كتلة هي:

${\displaystyle E_{\mathrm {k} }={\frac {1}{2}}mv^{2}}$

2

في الواقع، تتحول طاقة الوضع إلى طاقة حركية، مما يعني أن المعادلتين ( 1 ) و( 2 ) متساويتان.

${\displaystyle E_{\mathrm {p} }=E_{\mathrm {k} }\,}$

3

${\displaystyle qU={\frac {1}{2}}mv^{2}\,}$

4

لن تتغير سرعة الجسيم المشحون بعد تسارعه لأنه يتحرك في أنبوب قياس زمن الطيران الخالي من المجال. ويمكن تحديد سرعة الجسيم في أنبوب قياس زمن الطيران لأن طول مسار الأيون ( d ) معروف، ويمكن قياس زمن طيران الأيون ( t ) باستخدام مُرقّم عابر أو مُحوّل زمني رقمي .

هكذا،

${\displaystyle v={\frac {d}{t}}\,}$

5

ونستبدل قيمة v في ( 5 ) في ( 4 ).

${\displaystyle qU={\frac {1}{2}}m\left({\frac {d}{t}}\right)^{2}\,}$

6

إعادة ترتيب ( 6 ) بحيث يتم التعبير عن وقت الرحلة بواسطة كل شيء آخر:

${\displaystyle t^{2}={\frac {d^{2}}{2U}}{\frac {m}{q}}\,}$

7

بأخذ الجذر التربيعي نحصل على الوقت،

${\displaystyle t={\frac {d}{\sqrt {2U}}}{\sqrt {\frac {m}{q}}}\,}$

8

تم تجميع هذه العوامل المتعلقة بوقت الرحلة بشكل مقصود.${\displaystyle {\frac {d}{\sqrt {2U}}}}$يحتوي على ثوابت لا تتغير من حيث المبدأ عند تحليل مجموعة من الأيونات في نبضة تسارع واحدة. وبالتالي، يمكن التعبير عن ( 8 ) على النحو التالي:

${\displaystyle t=k{\sqrt {\frac {m}{q}}}\,}$

9

حيث k هو ثابت تناسب يمثل العوامل المتعلقة بإعدادات وخصائص الجهاز.

( 9 ) يكشف بشكل أوضح أن زمن طيران الأيون يتغير مع الجذر التربيعي لنسبة كتلته إلى شحنته ( m/q ).

لنفترض مثالًا واقعيًا لجهاز مطياف الكتلة MALDI ذي زمن الطيران، والذي يُستخدم لإنتاج طيف كتلة الببتيدات الناتجة عن هضم التربسين لبروتين ما . لنفترض أن كتلة ببتيد واحد ناتج عن هضم التربسين هي 1000 دالتون ( Da ). عادةً ما يكون تأين الببتيدات الناتج عن MALDI أيونات +1، لذا فإن q = e في كلتا الحالتين. لنفترض أن الجهاز مضبوط لتسريع الأيونات بجهد U = 15000 فولت (15 كيلوفولت أو 15 kV). ولنفترض أن طول أنبوب الطيران 1.5 متر ( وهو الطول النموذجي). جميع العوامل اللازمة لحساب زمن طيران الأيونات معروفة الآن للمعادلة ( 8 )، والتي تُحسب أولًا لأيون كتلته 1000 Da. 

${\displaystyle t={\frac {1.5\;\mathrm {m} }{\sqrt {2(15000\;\mathrm {V} )}}}{\sqrt {\frac {(1000\;\mathrm {Da} )(1.660538921\times 10^{-27}\;\mathrm {kg\;Da} ^{-1})}{+1.602\times 10^{-19}\;\mathrm {C} }}}}$

10

لاحظ أنه كان لا بد من تحويل الكتلة من دالتون (Da) إلى كيلوغرام (kg) لتمكين حساب المعادلة بالوحدات الصحيحة. يجب أن تكون القيمة النهائية بالثواني.

${\displaystyle t=2.788\times 10^{-5}\;\mathrm {s} }$

وهو ما يعادل حوالي 28 ميكروثانية . إذا كان هناك أيون ببتيد تريبسين أحادي الشحنة بكتلة 4000 دالتون، وهو أكبر بأربع مرات من كتلة 1000 دالتون، فسيستغرق ضعف الوقت، أو حوالي 56 ميكروثانية لعبور أنبوب الطيران، لأن الوقت يتناسب مع الجذر التربيعي لنسبة الكتلة إلى الشحنة.

يمكن تحسين دقة قياس الكتلة في مطياف الكتلة MALDI -TOF المحوري، حيث يتم إنتاج الأيونات في الفراغ، وذلك بالسماح للدفقة الأولية من الأيونات والجسيمات المتعادلة الناتجة عن نبضة الليزر بالوصول إلى حالة التوازن، والسماح للأيونات بقطع مسافة معينة عموديًا على صفيحة العينة قبل تسريعها إلى أنبوب الطيران. يستغرق توازن الأيونات في عمود البلازما الناتج أثناء عملية الامتزاز/التأين حوالي 100 نانوثانية أو أقل، وبعد ذلك تبدأ معظم الأيونات، بغض النظر عن كتلتها، بالتحرك من السطح بسرعة متوسطة. وللتعويض عن تباين هذه السرعة المتوسطة وتحسين دقة قياس الكتلة، اقتُرح تأخير استخراج الأيونات من مصدر الأيونات باتجاه أنبوب الطيران لبضع مئات من النانوثانية إلى بضع ميكروثانية بالنسبة لبداية نبضة ليزر قصيرة (عادةً بضع نانوثانية). تُعرف هذه التقنية باسم "التركيز المتأخر زمنيا" ^{[ 3 ]} لتأيين الذرات أو الجزيئات عن طريق التأيين متعدد الفوتونات المعزز بالرنين أو عن طريق التأيين بتأثير الإلكترون في غاز مخفف و"الاستخلاص المتأخر" ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} للأيونات المنتجة بشكل عام عن طريق إزالة الامتزاز/التأيين بالليزر للجزيئات الممتصة على الأسطح المستوية أو البلورات الدقيقة الموضوعة على سطح مستو موصل.

يشير مصطلح الاستخلاص المتأخر عمومًا إلى نمط تشغيل مصادر الأيونات الفراغية، حيث يتأخر بدء المجال الكهربائي المسؤول عن تسريع (استخلاص) الأيونات إلى أنبوب الطيران لفترة قصيرة (200-500 نانوثانية) بالنسبة لحدث التأين (أو الامتزاز/التأين). ويختلف هذا عن حالة مجال الاستخلاص الثابت، حيث تتسارع الأيونات فور تكوّنها. يُستخدم الاستخلاص المتأخر مع مصادر أيونات MALDI أو مصادر أيونات الامتزاز/التأين بالليزر (LDI)، حيث تُنتَج الأيونات المراد تحليلها في سحابة متوسعة تتحرك من لوحة العينة بسرعة عالية (400-1000  متر/ثانية). ولأن سُمك حزم الأيونات الواصلة إلى الكاشف مهم لدقة الكتلة، فقد يبدو للوهلة الأولى أن السماح لسحابة الأيونات بالتوسع أكثر قبل الاستخلاص أمر غير بديهي. يُعد الاستخراج المتأخر بمثابة تعويض عن الزخم الأولي للأيونات: فهو يوفر نفس أوقات الوصول إلى الكاشف للأيونات ذات نسب الكتلة إلى الشحنة نفسها ولكن بسرعات أولية مختلفة.

في عملية الاستخلاص المؤجل للأيونات المنتجة في الفراغ، تبدأ الأيونات ذات الزخم الأقل في اتجاه الاستخلاص بالتسارع عند جهد أعلى نظرًا لبُعدها عن لوحة الاستخلاص عند تشغيل مجال الاستخلاص. وعلى العكس، تبدأ الأيونات ذات الزخم الأمامي الأكبر بالتسارع عند جهد أقل لأنها أقرب إلى لوحة الاستخلاص. عند الخروج من منطقة التسارع، تتسارع الأيونات الأبطأ في مؤخرة عمود الأيونات إلى سرعة أكبر من الأيونات الأسرع في مقدمة العمود. لذا، بعد الاستخلاص المؤجل، تكون سرعة مجموعة الأيونات التي تغادر مصدر الأيونات مبكرًا أقل في اتجاه التسارع مقارنةً بمجموعة أخرى تغادره لاحقًا ولكن بسرعة أكبر. عند ضبط معايير مصدر الأيونات بشكل صحيح، تلحق مجموعة الأيونات الأسرع بالمجموعة الأبطأ عند مسافة معينة من المصدر، وبالتالي ترصد لوحة الكشف الموضوعة عند هذه المسافة وصول هاتين المجموعتين من الأيونات في آنٍ واحد. وبطريقته الخاصة، يعمل التطبيق المتأخر لمجال التسارع كعنصر تركيز أحادي البعد لزمن الرحلة.

يمكن تصحيح توزيع الطاقة الحركية في اتجاه مسار الأيونات باستخدام عاكس أيوني. ^{[ 7 ] [ 8 ]} يستخدم العاكس الأيوني مجالًا كهرساكنًا ثابتًا لعكس حزمة الأيونات نحو الكاشف. تخترق الأيونات ذات الطاقة الأعلى العاكس الأيوني بعمق أكبر، وتسلك مسارًا أطول قليلًا إلى الكاشف. أما الأيونات الأقل طاقة، ذات نسبة الكتلة إلى الشحنة نفسها، فتخترق العاكس الأيوني لمسافة أقصر، وبالتالي تسلك مسارًا أقصر إلى الكاشف. يوضع السطح المستوي لكاشف الأيونات (عادةً ما يكون صفيحة قنوات دقيقة ، MCP) عند المستوى الذي تصل إليه الأيونات ذات نسبة الكتلة إلى الشحنة نفسها ولكن بطاقات مختلفة في الوقت نفسه، محسوبًا بالنسبة لبداية نبضة الاستخلاص في مصدر الأيونات. تُعرف نقطة الوصول المتزامن للأيونات ذات نسبة الكتلة إلى الشحنة نفسها ولكن بطاقات مختلفة باسم بؤرة زمن الطيران. ومن المزايا الإضافية لترتيب إعادة قياس زمن الطيران (re-TOF) مضاعفة مسار الطيران في طول محدد لجهاز قياس زمن الطيران.

مصراع برادبري -نيلسن هو نوع من بوابات الأيونات المستخدمة في مطياف الكتلة بتقنية زمن الطيران (TOF) ومطياف حركة الأيونات ، بالإضافة إلى مطياف الكتلة بتقنية زمن الطيران (TOF ) بتحويل هادامارد . ^{[ 9 ]} يُعد مصراع برادبري-نيلسن مثاليًا لمحدد الأيونات السريع الموقوت (TIS)، وهو جهاز يُستخدم لعزل الأيونات ضمن نطاق كتلي ضيق في مطياف الكتلة MALDI المتسلسل (TOF/TOF). ^{[ 10 ]}

تُوصَّل مصادر الأيونات المستمرة (وأكثرها شيوعًا التأين بالرذاذ الإلكتروني، ESI) عادةً بمحلل الكتلة بتقنية زمن الطيران (TOF ) عبر "الاستخلاص المتعامد"، حيث تُسرَّع الأيونات المُدخلة إلى محلل الكتلة على طول المحور العمودي على اتجاه حركتها الأصلي. يسمح التسريع المتعامد، بالإضافة إلى تبريد الأيونات بالتصادم، بفصل إنتاج الأيونات في مصدر الأيونات عن تحليل الكتلة. في هذه التقنية، يُمكن تحقيق دقة عالية جدًا للأيونات المُنتَجة في مصادر MALDI أو ESI. قبل دخول منطقة التسريع المتعامد أو وحدة النبض، تُركَّز الأيونات المُنتَجة في المصادر المستمرة (ESI) أو النبضية (MALDI) (تُبرَّد) في حزمة  قطرها 1-2 مم عن طريق التصادم مع غاز متبقٍ في موجهات متعددة الأقطاب بترددات الراديو. يعمل نظام من العدسات الكهروستاتيكية المُثبَّتة في منطقة فراغ عالٍ قبل وحدة النبض على جعل الحزمة متوازية لتقليل تباعدها في اتجاه التسريع. لقد وفر الجمع بين التبريد التصادمي للأيونات والتسارع المتعامد TOF ^{[ 12 ] [ 13 ]} زيادة كبيرة في دقة مطياف الكتلة TOF الحديث من بضع مئات إلى عدة عشرات الآلاف دون المساس بالحساسية.

مطيافية زمن الطيران بتحويل هادامارد (HT-TOFMS) هي نمط من أنماط تحليل الكتلة يُستخدم لزيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء في مطيافية زمن الطيران التقليدية (TOFMS) بشكل ملحوظ. ^{[ 14 ]} فبينما تحلل مطيافية زمن الطيران التقليدية حزمة أيونية واحدة في كل مرة، منتظرةً وصول الأيونات إلى الكاشف قبل إدخال حزمة أيونية أخرى، تستطيع مطيافية زمن الطيران بتحويل هادامارد تحليل عدة حزم أيونية في آنٍ واحد أثناء انتقالها في أنبوب الطيران. ^{[ 15 ]} تُشفّر حزم الأيونات عن طريق تعديل نفاذية شعاع الأيونات بسرعة، بحيث تسبق الأيونات الأخف (وبالتالي الأسرع) من جميع حزم الكتلة المنطلقة مبدئيًا من الشعاع الأيونات الأثقل (وبالتالي الأبطأ). ^{[ 16 ]} تُنتج هذه العملية تداخلًا بين العديد من توزيعات زمن الطيران المُلتفة على شكل إشارات. ثم تُستخدم خوارزمية تحويل هادامارد لإجراء عملية فك الالتفاف، مما يُساعد على إنتاج معدل تخزين طيفي للكتلة أسرع من مطيافية زمن الطيران التقليدية وغيرها من أجهزة فصل الكتلة المماثلة. ^{[ 14 ]}

تقنية قياس الطيف الكتلي الترادفي ( TOF/TOF ) هي طريقة تستخدم جهازي قياس طيف كتلي يعملان بتقنية زمن الطيران بالتتابع. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} ولتسجيل الطيف الكامل للأيونات الأولية (الأيونات الأصلية)، تعمل تقنية TOF/TOF في وضع MS. في هذا الوضع، تُختار طاقة ليزر النبض أعلى بقليل من عتبة بدء MALDI للمادة المستخدمة، وذلك لضمان التوازن بين الحصول على جميع الأيونات الأصلية وتقليل تفتت الأيونات نفسها. عند التشغيل في وضع الترادفي (MS/MS)، تُزاد طاقة الليزر بشكل كبير فوق عتبة MALDI. يقوم مطياف الكتلة الأول بتقنية زمن الطيران (وهو في الأساس أنبوب طيران ينتهي بمحدد أيوني زمني) بعزل الأيونات الأولية المختارة باستخدام مرشح سرعة، عادةً من نوع برادبري-نيلسن، بينما يقوم مطياف الكتلة الثاني بتقنية زمن الطيران (الذي يشمل المعجل اللاحق، وأنبوب الطيران، ومرآة الأيونات، وكاشف الأيونات) بتحليل أيونات التجزئة. تنتج أيونات التجزئة في مطياف الكتلة MALDI TOF/TOF عن اضمحلال الأيونات الأولية المهتزة فوق مستوى تفككها في مصدر MALDI (اضمحلال ما بعد المصدر ^{[ 21 ]} ). يمكن إضافة تجزئة أيونية إضافية، تُنفذ في خلية تصادم عالية الطاقة، إلى النظام لزيادة معدل تفكك الأيونات الأولية المهتزة. تتضمن بعض التصاميم مثبطات إشارة الأيونات الأولية كجزء من مطياف الكتلة الثاني بتقنية زمن الطيران لتقليل الحمل الفوري للتيار على كاشف الأيونات.

يتميز مطياف الكتلة رباعي الأقطاب ذو زمن الطيران (QToF-MS) بتكوين مشابه لمطياف الكتلة الترادفي، حيث يتكون من رباعي أقطاب لفصل الكتلة وسداسي أقطاب لخلية التصادم، ولكن بدلاً من رباعي أقطاب ثانٍ لفصل الكتلة، يُستخدم محلل كتلة ذو زمن طيران. ^{[ 22 ] [ 23 ]} يمكن لكلا رباعيي الأقطاب العمل في وضع الترددات الراديوية فقط للسماح لجميع الأيونات بالمرور إلى محلل الكتلة بأقل قدر من التفتت. ^{[ 22 ]} ولزيادة دقة الطيف، يستفيد النظام من التفكك الناتج عن التصادم . بمجرد وصول الأيونات إلى أنبوب الطيران، يقوم مولد نبضات الأيونات بإرسالها لأعلى باتجاه العاكس ثم تعود لأسفل إلى الكاشف. وبما أن مولد نبضات الأيونات ينقل نفس الطاقة الحركية إلى جميع الجزيئات، فإن زمن الطيران يتحدد بكتلة المادة المراد تحليلها.

يتميز جهاز QToF بقدرته على قياس الكتلة بدقة تصل إلى أربعة أرقام عشرية، ويُستخدم بكثرة في التحليلات الصيدلانية والسمية كطريقة فحص لنظائر الأدوية. ^{[ 24 ]} ويتم تحديد الهوية من خلال جمع طيف الكتلة ومقارنته بمكتبات أطياف الكتلة الترادفية. ^{[ 25 ]}

يتكون مطياف الكتلة بتقنية زمن الطيران (TOFMS) من محلل كتلة وكاشف. يُستخدم مصدر أيوني (نبضي أو مستمر) في تجارب زمن الطيران المخبرية، ولكنه غير ضروري لمحللات زمن الطيران المستخدمة في الفضاء، حيث توفر الشمس أو الغلاف الأيوني للكواكب الأيونات. يمكن أن يكون محلل الكتلة بتقنية زمن الطيران أنبوب طيران خطي أو عاكسًا. يتكون كاشف الأيونات عادةً من كاشف لوحة القنوات الدقيقة أو مضاعف انبعاث ثانوي سريع (SEM) حيث تكون لوحة المحول الأولى ( الداينود ) مسطحة. ^{[ 26 ]} تُسجل الإشارة الكهربائية من الكاشف بواسطة محول زمني رقمي (TDC) أو محول تناظري رقمي سريع (ADC). يُستخدم محول TDC غالبًا مع أجهزة زمن الطيران ذات التسارع المتعامد (oaTOF).

تقوم محولات الوقت إلى رقمي بتسجيل وصول أيون واحد في فترات زمنية منفصلة؛ حيث يفصل مزيج من التشغيل العتبوي ومميز الكسر الثابت (CFD) بين الضوضاء الإلكترونية وأحداث وصول الأيونات. يحول CFD نبضات كهربائية غاوسية الشكل مدتها نانوثانية ذات سعات مختلفة، مُولَّدة على مصعد MCP، إلى نبضات ذات شكل مشترك (مثل النبضات المتوافقة مع دوائر منطق TTL/ESL) تُرسَل إلى محول الوقت إلى رقمي. يوفر استخدام CFD نقطة زمنية تتوافق مع موضع ذروة الإشارة، بغض النظر عن تغير سعة الذروة الناتج عن تغير كسب MCP أو SEM. تتميز محولات CFD السريعة ذات التصميمات المتقدمة بأوقات توقف تساوي أو تقل عن ضعفي زمن استجابة كاشف الأيونات (يتراوح زمن استجابة MCP ذي القنوات بعرض 2-5 ميكرون بين 0.2 نانوثانية و0.8 نانوثانية، اعتمادًا على زاوية القناة)، مما يمنع التشغيل المتكرر من نفس النبضة. يمكن أن تصل دقة الضربة المزدوجة (الوقت الميت) لـ TDC متعدد الضربات الحديث إلى 3-5 نانوثانية.

يُعدّ كاشف TDC كاشفًا للعدّ، إذ يتميّز بسرعة فائقة (تصل دقتها إلى بضعة بيكو ثانية)، إلا أن نطاقه الديناميكي محدودٌ لعدم قدرته على عدّ الأحداث بدقة عند اصطدام أكثر من أيون واحد به في آنٍ واحد (أي خلال زمن التوقف الخاص بكاشف TDC). ونتيجةً لهذا النطاق الديناميكي المحدود، يكون عدد الأيونات (الأحداث) المسجلة في طيف الكتلة الواحد أقل من العدد الحقيقي. ويمكن التغلب على هذه المشكلة باستخدام تصميم كاشف متعدد القنوات: عبارة عن مصفوفة من المصاعد الصغيرة المتصلة بمجموعة MCP مشتركة، بالإضافة إلى عدة كواشف CFD/TDC، حيث يسجل كل كاشف CFD/TDC الإشارات من مصعد صغير منفرد. وللحصول على قمم ذات شدة مقبولة إحصائيًا، يُصاحب عدّ الأيونات جمع مئات أطياف الكتلة الفردية (ما يُعرف بالرسم البياني). وللوصول إلى معدل عدّ عالٍ جدًا (يقتصر فقط على مدة طيف TOF الفردي، والتي قد تصل إلى بضعة ميلي ثانية في إعدادات TOF متعددة المسارات)، يُستخدم معدل تكرار عالٍ جدًا لاستخلاص الأيونات إلى أنبوب TOF. تعمل أجهزة تحليل الكتلة التجارية ذات التسارع المتعامد بتقنية زمن الطيران (TOF) عادةً  بمعدلات تكرار تتراوح بين 5 و20 كيلوهرتز. في أطياف الكتلة المجمعة الناتجة عن جمع عدد كبير من أحداث الكشف عن الأيونات الفردية، تمثل كل قمة مدرجًا تكراريًا ناتجًا عن جمع عدد التكرارات في كل خانة. ولأن تسجيل وصول الأيونات الفردية باستخدام محول الوقت الرقمي (TDC) لا يُنتج سوى نقطة زمنية واحدة، فإن هذا المحول يُلغي جزءًا من عرض القمة الناتج عن زمن الاستجابة المحدود لكل من كاشف MCP والمضخم الأولي. وينعكس هذا على دقة قياس الكتلة.

 تقوم محولات التناظرية إلى الرقمية الحديثة فائقة السرعة (10 جيجا عينة/ثانية) بتحويل تيار الأيونات النبضي من كاشف MCP إلى إشارة رقمية على فترات زمنية منفصلة (100 بيكو ثانية).  تتميز محولات التناظرية إلى الرقمية الحديثة ذات 8 أو 10 بت بتردد 10 جيجاهرتز بنطاق ديناميكي أعلى بكثير من محولات الوقت إلى الرقمية (TDC)، مما يسمح باستخدامها في أجهزة MALDI-TOF ذات تيارات الذروة العالية. لتسجيل الإشارات التناظرية السريعة من كواشف MCP، يجب مطابقة مقاومة مصعد الكاشف بدقة مع دائرة الإدخال لمحولات التناظرية إلى الرقمية ( المضخم الأولي ) لتقليل تأثير "الرنين". يمكن تحسين دقة الكتلة في أطياف الكتلة المسجلة باستخدام محولات التناظرية إلى الرقمية فائقة السرعة باستخدام كواشف MCP ذات مسام صغيرة (2-5 ميكرون) ذات أزمنة استجابة أقصر.

التأين بالليزر بمساعدة المصفوفة (MALDI) هو تقنية تأين نبضية تتوافق بسهولة مع مطياف الكتلة ذي زمن الطيران (TOF MS).

تستفيد تقنية التصوير المقطعي بمسبار الذرات أيضًا من مطيافية زمن الطيران.

يستخدم التحليل الطيفي للتزامن بين الإلكترون الضوئي والأيون الضوئي التأين الضوئي الناعم لاختيار الطاقة الداخلية للأيون وقياس الطيف الكتلي بتقنية زمن الطيران لتحليل الكتلة.

تستخدم مطيافية الكتلة للأيونات الثانوية عادةً مطيافات الكتلة ذات زمن الطيران للسماح بالكشف المتوازي عن أيونات مختلفة بقدرة فصل عالية للكتلة.

اقترح ستيفان روتزينجر استخدام مطياف الكتلة TOF مع كاشف مبرد لقياس طيف الجزيئات الحيوية الثقيلة . ^{[ 27 ]}

في عام 1948، أبلغ كلٌ من إيه إي كاميرون ودي إف إيغرز الابن، العاملان في مجمع الأمن القومي Y-12 ، عن جهاز مطياف الكتلة ذي زمن الطيران المبكر، والذي سُمي "فيلوسيترون". وكانت الفكرة قد طُرحت قبل ذلك بعامين، في عام 1946، من قِبل دبليو إي ستيفنز من جامعة بنسلفانيا ، خلال جلسة عُقدت عصر يوم جمعة في اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . ^{[ 28 ] [ 29 ]} وفي عام 1953، أبلغ ستيفنز عن تصميم مُحسَّن قادر على فصل الهيدروكربونات الحلقية حتى سيكلوهيبتان باستخدام جهاز صُنع في مختبرات إيسو، مُشيرًا إلى أن القيود الرئيسية كانت "تتمثل أساسًا في الحساسية وانبعاث الغازات من مصدر الأيونات". ^{[ 30 ]} وبحلول عام 1955، أصبح من الممكن فصل المركبات ذات الكتل التي تزيد عن 100 غ/مول. ^{[ 3 ]}

• برنامج تعليمي لتقنية قياس زمن الطيران (TOF MS) في بيئة الطيران الآلي (IFR/JIC)
• دليل استخدام مطياف الكتلة بتقنية زمن الطيران (TOF) من منتجات جوردان
• برنامج تعليمي حول مطياف الكتلة بتقنية زمن الطيران (TOF-MS) في جامعة بريستول
• شركة كور للتكنولوجيا – مقدمة في مطيافية زمن الطيران الكتلي