(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン移動度スペクトロメータであって、
イオンを受容するように構成されるドリフト管流入口と、前記ドリフト管流入口と連続腔により連通されたドリフト管流出口とを定め、イオンをイオン移動度の関数として時間的に分離するように構成されるドリフト管を含み、
前記ドリフト管は、前記連続腔の中に、前記ドリフト管流入口と前記ドリフト管流出口の間に両者から離れて第１内部イオンゲートレンズ、前記第１内部イオンゲートレンズと前記ドリフト管流出口との間に第１漏斗部、および、前記第１漏斗部と前記ドリフト管流出口の間に第１イオン活性化領域を定め、
前記第１内部イオンゲートレンズは、前記ドリフト管流入口から前記第１漏斗部の第一端の中へのイオンの通行を妨げるための第１ＤＣ信号レベル、および、前記ドリフト管入口から前記第１漏斗部の第一端へのイオンの通行を可能とするための第２ＤＣ信号レベルに対し反応性を有し、
前記第１漏斗部の第一端は、第１断面積を有する第１開口を定め、および、前記第１漏斗部における前記第一端の対向端である第二端は、第１断面積よりも小さい第２断面積を有する第２開口を定め、
前記第１漏斗部は、前記第１および第２開口の間でイオンを通過させながら半径方向内側に収束させるように構成される腔を、前記第１および第２開口の間の前記第１漏斗部の前記腔の中に定め、
前記第１イオン活性化領域は、イオンの内の少なくともいくつかにおいて選択的に構造変化を誘発するように構成される、イオン移動度スペクトロメータ。
【請求項２】
バッファーガス供給源をさらに含み、
前記ドリフト管が、前記ドリフト管の中に、バッファーガス供給源からバッファーガスを受容するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項３】
前記第１イオン活性化領域と結合される、少なくとも一つの電圧源をさらに含み、前記少なくとも一つの電圧源は、バッファーガスとの衝突を通じて、前記イオンの内の少なくともいくつかを断片化することによって、前記イオンの内の少なくともいくつかの中に構造変化を誘発するのに十分な電場を、前記第１イオン活性化領域中に選択的に確立するように構成されることを特徴とする、請求項２に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項４】
前記第１イオン活性化領域と結合される、少なくとも一つの電圧源をさらに含み、前記少なくとも一つの電圧源は、バッファーガスとの衝突を通じて、前記イオンの内の少なくともいくつかを断片化することなく、前記イオンの内の少なくともいくつかの中に立体配座変化を誘発することによって、前記イオンの内の少なくともいくつかの中に構造変化を誘発するのに十分な電場を、前記第１イオン活性化領域中に選択的に確立するように構成されることを特徴とする、請求項２に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項５】
前記ドリフト管流入口にイオンを供給するように構成されるイオン源領域をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項６】
イオンの、前記イオン源領域から前記ドリフト管流入口への通行を、通常は妨げる第２イオンゲートをさらに含み、前記第２イオンゲートは、イオンの、イオン源領域から前記ドリフト管流入口への通行を可能とするように、イオンゲート制御信号に対し反応性を有することを特徴とする、請求項５に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項７】
前記イオン源領域が、前記イオン源領域の中に第２漏斗部を定め、前記第２漏斗部は、第１断面積を有する第１開口を定める第一端、および、前記第２漏斗部の第１断面積よりも小さい第２断面積を有する第２開口を定める前記第２漏斗部の第一端の対向端である第二端を有し、前記第２漏斗部は、前記第２漏斗部の第１開口においてイオンを受容し、前記第２漏斗部の第２開口を通じて前記ドリフト管流入口にイオンを供給するように構成され、前記第２漏斗部は、前記第２漏斗部の第１および第２開口の間で前記イオンを通過させながら半径方向内側に収束させるように、前記第２漏斗部の前記腔の中の第１および第２開口の間に腔を定めることを特徴とする、請求項５に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項８】
前記第２漏斗部に結合される電圧源をさらに含み、前記電圧源は、前記第２漏斗部内部に第２イオン活性化領域を選択的に創出するように構成され、前記第２漏斗部内部の前記第２イオン活性化領域は、前記第２漏斗部内部のイオンの少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発するように構成されることを特徴とする、請求項７に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項９】
前記第２漏斗部の前記第２開口と前記ドリフト管流入口との間に配置される第２イオンゲートをさらに含み、前記第２イオンゲートは、イオンの前記第２漏斗部から前記ドリフト管流入口への通行を、通常は妨げるが、イオンの前記第２漏斗部から前記ドリフト管流入口への通行を可能とするように、イオンゲート制御信号に対し反応性を有することを特徴とする、請求項７に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項１０】
前記第２漏斗部に結合される電圧源をさらに含み、前記第２漏斗部は、前記第２漏斗部の中に前記第２漏斗部の第１開口を通じて受容されたイオンを収集するように、前記電圧源によって生成される電圧に対して反応性を有し、
前記第２イオンゲートが、前記第２漏斗部の中に収集されたイオンの内の少なくともいくつかの、前記ドリフト管流入口への通行を可能とするように、イオンゲート制御信号に対して反応性を有することを特徴とする、請求項９に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項１１】
前記イオン源領域が、前記イオン源領域に対して外部で発生されたイオンを受容するように構成されることを特徴とする、請求項５に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項１２】
前記イオン源領域が、サンプル源からイオンを発生するように構成されることを特徴とする、請求項５に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項１３】
前記第１および第２制御信号を生成するように構成される電圧源をさらに含み、前記電圧源は、イオンの前記第１イオンゲートへの通行に対し相対的なある指定時間において、第２制御信号を生成するようにプログラム可能であり、それによって、対応する指定の移動度範囲を持つイオンのみが、前記第１イオン活性化領域への通行を可能とされることを特徴とする、請求項１に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項１４】
前記第１漏斗部の第１開口が、前記第１イオンゲートに隣接して配置されることを特徴とする、請求項１に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項１５】
前記第１イオン活性化領域が、前記第１漏斗部の第２末端に近接して配置されることを特徴とする、請求項１４に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項１６】
前記ドリフト管流出口に隣接して配置される第３イオン活性化領域をさらに含み、前記第３イオン活性化領域が、前記ドリフト管流出口を脱出するイオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を選択的に誘発するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項１７】
バッファーガスの供給源をさらに含み、
前記ドリフト管が、前記ドリフト管の中に、前記バッファーガスの供給源からバッファーガスを受容するように構成されることを特徴とする、請求項１６に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項１８】
前記第３イオン活性化領域に結合される、少なくとも一つの電圧源であって、前記バッファーガスとの衝突を通じて、前記ドリフト管流出口から脱出するイオンの内の少なくともいくつかを断片化することによって、前記ドリフト管流出口から脱出するイオンの内の少なくともいくつかの中に構造変化を誘発するのに十分な電場を、前記第３イオン活性化領域中に選択的に確立するように構成される、電圧源をさらに含むことを特徴とする、請求項１７に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項１９】
前記第３イオン活性化領域に結合される、少なくとも一つの電圧源であって、前記バッファーガスとの衝突を通じて、前記ドリフト管流出口から脱出するイオンの内の少なくともいくつかを断片化することなく、前記ドリフト管流出口から脱出するイオンの内の少なくともいくつかの中に立体配座変化を誘発することによって、前記イオンの内の少なくともいくつかの中に構造変化を誘発するのに十分な電場を、前記第３イオン活性化領域中に選択的に確立するように構成される、電圧源をさらに含むことを特徴とする、請求項１７に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項２０】
前記ドリフト管流出口を脱出するイオンを検出し、検出されたイオンを示す電気信号を生成するように配置される、イオン検出器をさらに含むことを特徴とする、請求項１のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項２１】
前記イオン検出器に電気的に結合されるプロセッサーをさらに含み、前記プロセッサーが、前記イオン検出器によって生成される電気信号を処理し、対応するイオン移動度スペクトル情報を決めるように構成されることを特徴とする、請求項２０に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項２２】
前記ドリフト管流出口を脱出するイオンを受容するように配置されるイオン質量スペクトロメータをさらに含み、前記イオン質量スペクトロメータが、前記ドリフト管流出口を脱出する前記イオンの内の少なくともいくつかを、イオンの質量対電荷比の関数として時間的に分離するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項２３】
前記イオン質量スペクトロメータを脱出するイオンを検出し、検出されたイオンを示す電気信号を生成するように配置される、イオン検出器をさらに含むことを特徴とする、請求項２２に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項２４】
前記イオン検出器に電気的に結合されるプロセッサーをさらに含み、前記プロセッサーは、イオンのスペクトル情報を、イオン移動度およびイオンの質量対電荷比の関数として決めるために、前記イオン検出器によって生成される電気信号を処理するように構成されることを特徴とする、請求項２３に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項２５】
前記イオン源領域が、タンパク溶液を含み、
前記イオン源領域が、前記タンパク溶液からタンパクイオンを生成するように構成されることを特徴とする、請求項５に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
【請求項２６】
イオンをイオン移動度の関数として時間的に分離する方法であって、
イオンを、第１ドリフト管領域と、前記第１ドリフト管領域の下流であり、および、漏斗部によって前記第１ドリフト管領域から分離した第２ドリフト管領域とを有する連続腔を有するドリフト管であって、前記漏斗部が前記連続腔中に形成されるドリフト管の、前記第１ドリフト管領域に導入する工程、
前記第１ドリフト管領域において、前記イオンをイオン移動度の関数として時間的に分離する工程、
第１ＤＣ信号レベルに基づいて、イオンの前記第１ドリフト管領域から前記漏斗部の第１開口への通行を妨げるために、および、第２ＤＣ信号レベルに基づいて、イオンの前記第１ドリフト管領域から前記漏斗部の第１開口への通行を可能とするために、前記第１ドリフト管領域と前記漏斗部の第１開口との間に配置される前記連続腔中の内部イオンゲートレンズを操作する工程、
前記漏斗部の第二端を脱出する前記イオンの内の少なくともいくつかにおいて、前記連続腔中の前記漏斗の第二端および前記第２ドリフト管領域の間に形成されたイオン活性化領域の中で構造変化を誘発する工程、および、
前記漏斗部の第二端を脱出する前記イオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発した後、前記漏斗部の第二端を脱出するイオンを、前記第２ドリフト管領域においてイオン移動度の関数として時間的に分離する工程、
を含む方法。
【請求項２７】
前記漏斗部の第二端を脱出する前記イオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発する工程が、前記漏斗部の第二端を脱出する前記イオンを、バッファーガスの存在下に電場に暴露する工程を含み、前記電場が、前記バッファーガスとの衝突を通じて、前記イオンの内の少なくともいくつかを断片化するのに十分な強度を持つことを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記漏斗部の第二端を脱出する前記イオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発する工程が、前記漏斗部の第二端を脱出する前記イオンを、バッファーガスの存在下に電場に暴露する工程を含み、前記電場が、前記バッファーガスとの衝突を通じて、前記イオンの内の少なくともいくつかを断片化することなく、前記イオンの内の少なくともいくつかの中に立体配座変化を誘発するのに十分な強度を持つことを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
指定のイオン移動度範囲を有するイオンのみが、前記第１ドリフト管領域を脱出することを可能とする工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記イオンを前記第１ドリフト管領域に導入する前に、前記イオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記第２ドリフト管領域を脱出する前記イオンの内の少なくともいくつかを、イオン質量対電荷比の関数として時間的に分離する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記第２ドリフト管領域を脱出する前記イオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記第２ドリフト管領域を脱出する前記イオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発した後、前記第２ドリフト管領域を脱出する前記イオンを、イオン質量対電荷比の関数として時間的に分離する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記第１ドリフト管領域に前記イオンを導入する前に、前記イオンを、漏斗構造において通過させながら半径方向内側に収束させる工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項３５】
イオンが前記第２ドリフト管領域を脱出する前に、第２ドリフト管中で、漏斗構造において前記イオンを通過させながら半径方向内側に収束させる工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、分光光度計測の分野に関し、より詳細には、イオンをイオン移動度の関数として時間的に分離するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン移動度スペクトロメータは、荷電粒子の性質を調べるために用いられる分析装置である。一般に、イオン移動度スペクトロメータは、イオンをイオン移動度の関数として時間的に分離する。このような装置では、様々な発生源、例えば、ただしこれらに限定されないが、複雑な生物サンプルを含む発生源から生成される、荷電粒子の性質を調べることが望ましい。
【発明の開示】
【０００３】
本発明は、付属の特許請求の範囲の中に述べられる特性の一つ以上、および／または、下記の特性およびそれらの組み合わせの一つ以上を含んでもよい。イオン移動度スペクトロメータは、イオンを受容するように構成されるドリフト管流入口と、ドリフト管流出口を定めるドリフト管とを含んでもよい。ドリフト管は、イオンを、時間的にイオン移動度の関数として分離するように構成されていてもよい。ドリフト管は、ドリフト管流入口とドリフト管流出口の間に第１イオン活性化領域を定めてもよい。第１イオン活性化領域は、イオンの少なくともいくつかにおいて選択的に構造変化を誘発するように構成されていてもよい。
【０００４】
イオン移動度スペクトロメータは、さらに、バッファーガスの供給源を含んでもよい。ドリフト管は、その中に、バッファーガス供給源からバッファーガスを受容するように構成されていてもよい。イオン移動度スペクトロメータは、さらに、第１イオン活性化領域と結合された、少なくとも一つの電圧源を含んでもよい。この少なくとも一つの電圧源は、バッファーガスとの衝突を通じて、イオンの内の少なくともいくつかを断片化することによって、イオンの内の少なくともいくつかの中に構造変化を誘発するのに十分な強度の電場を、第１イオン活性化領域中に選択的に確立するように構成されていてもよい。それとは別に、少なくとも一つの電圧源は、バッファーガスとの衝突を通じて、イオンの内の少なくともいくつかを断片化することなく、イオンの内の少なくともいくつかの中に立体配座変化を誘発することによって、イオンの内の少なくともいくつかの中に構造変化を誘発するのに十分な強度の電場を、第１イオン活性化領域中に選択的に確立するように構成されていてもよい。
【０００５】
このイオン移動度スペクトロメータは、さらに、ドリフト管流入口にイオンを供給するように構成されるイオン源領域を含んでもよい。イオン移動度スペクトロメータは、さらに、イオンのイオン源領域からドリフト管流入口への通行を、通常は妨げるイオンゲートを含んでもよい。イオンゲートは、イオンのイオン源領域からドリフト管流入口への通行を可能とするように、イオンゲート制御信号に対し反応性を有してもよい。イオン源領域は、その中に漏斗部を定めてもよい。漏斗部は、第１断面積を有する第１開口を定める一端、および、第１断面積よりも小さい第２断面積を有する第２開口を定める対向端を有してもよい。漏斗部は、第１開口においてイオンを受容し、第２開口を通じてドリフト管流入口にイオンを供給するように構成されてもよい。漏斗部は、第１および第２開口の間でイオンを半径方向に収束させるように、第１および第２開口の間に腔を定めてもよい。イオン移動度スペクトロメータは、さらに、漏斗部に結合される電圧源を含んでもよい。電圧源は、漏斗部内部に第２イオン活性化領域を選択的に創出するように構成されていてもよい。漏斗部内部の第２イオン活性化領域は、漏斗部内部のイオンの少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発するように構成されてもよい。イオン移動度スペクトロメータは、さらに、漏斗部の第２開口とドリフト管流入口との間に配置されるイオンゲートを含んでもよい。イオンゲートは、イオンの漏斗部からドリフト管流入口への通行を、通常は妨げてもよい。イオンゲートは、イオンの漏斗部からドリフト管流入口への通行を可能とするように、イオンゲート制御信号に対し反応性を有してもよい。イオン移動度スペクトロメータは、さらに、漏斗部に結合される電圧源を含んでもよい。漏斗部はさらに、その中に、第１開口を通じて受容されたイオンを収集するように、電圧源によって生成される電圧に対し反応性を有していてもよい。イオンゲートは、漏斗部の中に収集されたイオンの内の少なくともいくつかが、ドリフト管流入口へ通行することを可能とするように、イオンゲート制御信号に対し反応性を有していてもよい。イオン源領域は、それに対して外部で発生されたイオンを受容するように構成されていてもよい。それとは別に、またはそれに加えてさらに、イオン供給源は、サンプル源からイオンを発生するように構成されていてもよい。
【０００６】
イオン移動度スペクトロメータは、さらに、ドリフト管流入口とドリフト管流出口の間に配置され、かつ、ドリフト管を、ドリフト管流入口とイオンゲートの間の第１ドリフト管領域、および、イオンゲートとドリフト管流出口の間の第２ドリフト管領域に区分する、イオンゲートを含んでもよい。イオンゲートは、イオンの、第１ドリフト管領域から第２ドリフト管領域への通行を妨げるための第１制御信号、および、イオンの、第１ドリフト管領域から第２ドリフト管領域への通行を可能とするための第２制御信号に対し、反応性を有していてもよい。イオン移動度スペクトロメータは、さらに、第１および第２制御信号を生成するように構成される電圧源を含んでもよい。電圧源は、イオンの第１ドリフト管領域への通行に対し相対的なある指定時間において、第２制御信号を生成するようにプログラム可能であり、これにより、対応する指定の移動度範囲を持つイオンのみが第２ドリフト管領域へ通行することが可能とされてもよい。ドリフト管は、その中で、ドリフト管流入口とドリフト管流出口との間に漏斗部を定めてもよい。漏斗部は、第１断面積を有する第１開口を定める一端、および、第１断面積よりも小さい第２断面積を有する第２開口を定める対向端を有してもよい。漏斗部は、第１開口においてイオンを受容し、第２開口を通じてイオンを供給するように構成されてもよい。漏斗部は、第１および第２開口の間でイオンを半径方向に収束させるように構成される腔を、第１および第２開口の間に定めてもよい。漏斗部の第１開口は、イオンゲートに隣接して配置されてもよく、イオンゲートが、第１ドリフト管領域と漏斗部の第１開口の間に配され、第２ドリフト管領域が、漏斗部の第２末端とドリフト管流出口との間に延びてもよい。イオン活性化領域は、漏斗部の第２末端と、第２ドリフト管領域の間に配置されてもよい。
【０００７】
イオン移動度スペクトロメータは、さらに、ドリフト管流出口に隣接して配置される第３イオン活性化領域を含んでもよい。この第３イオン活性化領域は、ドリフト管流出口を脱出するイオンの内の少なくともいくつかにおいては、さらに、バッファーガス供給源を含んでもよい。ドリフト管は、その中に、バッファーガス供給源からバッファーガスを受容するように構成されていてもよい。イオン移動度スペクトロメータは、さらに、第３イオン活性化領域に結合される、少なくとも一つの電圧源を含んでもよく、電圧源は、バッファーガスとの衝突を通じて、ドリフト管流出口から脱出するイオンの内の少なくともいくつかを断片化することによって、ドリフト管流出口から脱出するイオンの内の少なくともいくつかの中に構造変化を誘発するのに十分な強度の電場を、第３イオン活性化領域中に選択的に確立するように構成されていてもよい。それとは別に、少なくとも一つの電圧源は、バッファーガスとの衝突を通じて、ドリフト管流出口を脱出するイオンの内の少なくともいくつかを断片化することなく、ドリフト管流出口を脱出するイオンの内の少なくともいくつかの中に立体配座変化を誘発することによって、ドリフト管流出口を脱出するイオンの内の少なくともいくつかの中に構造変化を誘発するのに十分な強度の電場を、第３イオン活性化領域中に選択的に確立するように構成されていてもよい。
【０００８】
イオン移動度スペクトロメータは、さらに、ドリフト管流出口を脱出するイオンを検出し、検出されたイオンを示す電気信号を生成するように配置される、イオン検出器を含んでもよい。イオン移動度スペクトロメータは、さらに、イオン検出器に電気的に結合されるプロセッサーを含んでもよい。このプロセッサーは、イオン検出器によって生成される電気信号を処理し、対応するイオン移動度スペクトル情報を決めるように構成されていてもよい。
【０００９】
イオン移動度スペクトロメータは、さらに、ドリフト管流出口を脱出するイオンを受容するように配置されるイオン質量スペクトロメータを含んでもよい。このイオン質量スペクトロメータは、ドリフト管流出口を脱出するイオンの内の少なくともいくつかを、イオンの質量対電荷比の関数として時間的に分離するように構成されてもよい。イオン移動度スペクトロメータは、さらに、イオン質量スペクトロメータを脱出するイオンを検出し、検出されたイオンを示す電気信号を生成するように配置される、イオン検出器を含んでもよい。イオン移動度スペクトロメータは、さらに、イオン検出器に電気的に結合されるプロセッサーを含んでもよい。プロセッサーは、イオンのスペクトル情報を、イオン移動度およびイオンの質量対電荷比の関数として決めるために、イオン検出器によって生成される電気信号を処理するように構成されていてもよい。
【００１０】
イオン移動度スペクトロメータは、イオンを生成するように構成されるイオン源、および、イオン源からのイオンを受容するように構成されるドリフト管流入口とドリフト管流出口とを定めるドリフト管を含んでもよい。ドリフト管は、ドリフト管流入口とドリフト管流出口の間に配置され、かつ、ドリフト管を、ドリフト管流入口とイオンゲートの間の第１ドリフト管領域、および、イオンゲートとドリフト管流出口の間の第２ドリフト管領域に区分する、イオンゲートを含んでもよい。イオンゲートは、イオンの、第１ドリフト管領域から第２ドリフト管領域への通行を妨げるための第１制御信号、および、イオンの、第１ドリフト管領域から第２ドリフト管領域への通行を可能とするための第２制御信号に対し、反応性を有していてもよい。ドリフト管は、ドリフト管流入口およびイオンゲートの間、さらに、ゲートおよびドリフト管流出口の間において、イオンをイオン移動度の関数として時間的に分離するように構成されていてもよい。ドリフト管は、第１ドリフト管領域を脱出するイオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を選択的に誘発するように構成される、イオン活性化領域を定めてもよい。
【００１１】
イオン移動度スペクトロメータは、さらに、バッファーガス供給源を含んでもよい。ドリフト管は、その中にバッファーガス供給源からのバッファーガスを受容するように構成されてもよい。イオン移動度スペクトロメータは、さらに、イオン活性化領域に結合される少なくとも一つの電圧源を含んでもよい。この少なくとも一つの電圧源は、バッファーガスとの衝突を通じて、第１ドリフト管流領域から脱出するイオンの内の少なくともいくつかを断片化することによって、第１ドリフト管流出口から脱出するイオンの内の少なくともいくつかの中に構造変化を誘発するのに十分な強度の電場を、イオン活性化領域中に選択的に確立するように構成されていてもよい。それとは別に、少なくとも一つの電圧源は、バッファーガスとの衝突を通じて、第１ドリフト管領域を脱出するイオンの内の少なくともいくつかを断片化することなく、第１ドリフト管領域を脱出するイオンの内の少なくともいくつかの中に立体配座変化を誘発することによって、第１ドリフト管領域を脱出するイオンの内の少なくともいくつかの中に構造変化を誘発するのに十分な強度の電場を、イオン活性化領域中に選択的に確立するように構成されていてもよい。イオン源は、タンパク溶液を含んでもよい。イオン源は、タンパク溶液からタンパクイオンを生成するように構成されてもよい。イオン移動度スペクトロメータは、さらに、ドリフト管流出口を脱出するイオンを検出するように配置されるイオン検出器を含んでもよい。イオン活性化領域は、ゲートとドリフト管流出口の間に配されるように、ゲートに隣接して配置されてもよい。
【００１２】
イオンをイオン移動度の関数として時間的に分離する方法は、イオンを第１ドリフト管に導入すること、第１ドリフト管でイオンをイオン移動度の関数として時間的に分離すること、第１ドリフト管を脱出するイオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発すること、および、第１ドリフト管を脱出するイオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発した後、第１ドリフト管を脱出するイオンを、第２ドリフト管においてイオン移動度の関数として時間的に分離すること、を含む。
【００１３】
第１ドリフト管を脱出するイオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発することは、第１ドリフト管を脱出するイオンを、バッファーガスの存在下に電場に暴露することを含んでもよく、電場は、バッファーガスとの衝突を通じて、イオンの内の少なくともいくつかを断片化するのに十分な強度を持ってもよい。それとは別に、第１ドリフト管を脱出するイオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発することは、第１ドリフト管を脱出するイオンを、バッファーガスの存在下に電場に暴露することを含んでもよく、電場は、バッファーガスとの衝突を通じて、イオンの内の少なくともいくつかを断片化することなく、イオンの内の少なくともいくつかの中に立体配座変化を誘発するのに十分な強度を持ってもよい。
【００１４】
本方法は、さらに、ある指定のイオン移動度範囲を有するイオンのみの、第１ドリフト管領域からの脱出を可能とすることを含む。
【００１５】
本方法は、さらに、イオンをドリフト管に導入する前に、イオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発することを含んでもよい。
【００１６】
本方法は、さらに、第２ドリフト管を脱出するイオンの内の少なくともいくつかを、イオン質量対電荷比の関数として時間的に分離することを含んでもよい。
【００１７】
本方法は、さらに、第２ドリフト管領域を脱出するイオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発することを含んでもよい。本方法はさらに、第２ドリフト管を脱出するイオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発した後、第２ドリフト管を脱出するイオンを、イオン質量対電荷比の関数として時間的に分離することを含んでもよい。
【００１８】
第１ドリフト管は、単一ドリフト管の第１領域を含んでもよく、第２ドリフト管は、単一ドリフト管の第２領域を含んでもよい。第１ドリフト管を脱出するイオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発することは、第１および第２ドリフト領域の間に配置される、単一ドリフト管のイオン活性化領域において実行されてもよい。
【００１９】
本方法は、さらに、第１ドリフト管を脱出するイオンの内の少なくともいくつかにおいて構造変化を誘発する前に、第１ドリフト管を脱出するイオンを漏斗構造において半径方向に収束させることを含んでもよい。
【００２０】
本方法は、さらに、イオンを第１ドリフト管に導入する前に、漏斗構造においてイオンを半径方向に収束させることを含んでもよい。
【００２１】
方法は、さらに、第２ドリフト管を脱出する前に、第２ドリフト管において漏斗構造においてイオンを半径方向に収束させることを含んでもよい。
【００２２】
イオン移動度スペクトロメータは、イオンを受容するように構成されるドリフト管流入口とドリフト管流出口とを定めるドリフト管、イオン断片化領域、少なくともイオン断片化領域にバッファーガスを供給するように構成されるバッファーガス供給源、少なくともイオン断片化領域に加圧ドーピングガスを供給するように構成されるドーピングガス供給源、および、イオン断片化領域と結合される、少なくとも一つの電圧源、を含んでもよい。ドリフト管は、イオンを、イオン質量対電荷比の関数として時間的に分離するように構成されていてもよい。少なくとも一つの電圧源は、バッファーガスとドーピングガスの混合物との衝突を通じて、イオンの内の少なくともいくつかを断片化するのに十分な強度の電場を、イオン断片化領域に選択的に確立するように構成されてもよい。イオン、およびバッファーガスとドーピングガスの混合物の存在下に、崩壊することなくイオン断片化に維持され得る電場の大きさが、イオン、およびバッファーガスのみの存在下に、崩壊することなくイオン断片化領域に維持され得る電場の大きさよりも大きくなるように、ドーピングガスは選択されてもよい。
【００２３】
イオン断片化領域は、ドリフト管内部に含まれてもよい。それとは別に、イオン断片化領域は、ドリフト管流出口に隣接して配置されてもよい。
【００２４】
イオン移動度スペクトロメータは、さらに、ドリフト管流入口にイオンを供給するように構成されるイオン源を含んでもよい。イオン断片化領域は、イオンの内の少なくともいくつかを、ドリフト管への進入前に、断片化するように配置されてもよい。
【００２５】
バッファーガスはヘリウムであってもよい。ドーピングガスは窒素であってもよい。
【００２６】
バッファーガスとドーピングガスの混合物は、約1〜5モルパーセントの窒素ガス、および約95〜99モルパーセントのヘリウムガスから構成されていてもよい。
【００２７】
イオンおよびバッファーガスの存在下に崩壊することなく維持することが可能な電場の大きさを増す方法は、バッファーガスと混ぜ合わされて混合ガスを形成するドーピングガスを選択する工程であって、イオンおよび混合ガスの存在下に崩壊することなく維持することが可能な電場の大きさが、イオンおよびバッファーガスの存在下に崩壊することなく維持することが可能な電場の大きさよりも大きくなるように、選択する工程、および、ドーピングガスとバッファーガスを混ぜ合わせて混合ガスを形成する工程、を含んでもよい。バッファーガスはヘリウムであってもよい。ドーピングガスは窒素であってもよい。混合ガスは、約1〜5モルパーセントの窒素ガス、および約95〜99モルパーセントのヘリウムガスから構成されていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の原理の理解を進めるために、ここで、添付の図面に示す、いくつかの例示の実施態様を参照し、前記実施態様を説明するために特定的表現を用いる。
【００２９】
ここで図1を参照すると、イオン移動度スペクトロメータ(IMS) 10の、例示の実施態様が示される。この例示の実施態様において、IMS 10は、質量分析器12に結合されるところが示されるが、結合は、IMS 10のイオン流出口が、イオンを、質量分析器12のイオン加速領域に供給するように行われる。IMS 10は、ドリフト管構造に結合されるイオン源を含み、下記に詳述するように、イオン源領域から受容したイオンを、イオン移動度の関数として時間的に分離するように動作することが可能であり、かつ、質量分析器12は、IMS 10から受容したイオンを、通例のやり方で、イオン移動度の関数として時間的に分離するように動作することが可能である。結果として得られるのは、分子情報の二次元のスペクトルであって、その一方はイオン移動度であり、他方はイオンの質量対電荷比である。質量分析器12は、その構造は通例のものでよく、各種従来形式の内の任意のものであってもよく、例えば、ただしこれらに限定されないが、直線的飛行時間(TOF)質量分析器、リフレクトロン飛行時間質量分析器、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（FTICR）質量分析器、またはその他の従来型イオン質量スペクトロメータまたは分析器であってもよい。しかしながら、イオン移動度スペクトロメータ10は、質量分析器12に結合される必要はなく、代わりに、単にイオン移動度に関する一次元情報を生成するように単独で動作することが可能となっていてもよい。そのような分析装置の一実施態様は、後で図18を参照しながら図示し、説明する。
【００３０】
イオン源は、図1では、従来型のエレクトロスプレイ・イオナイザー16を含むものとして例示的に描かれる。前記イオナイザーは、従来型のシリンジポンプを含んでもよい、従来型のシリンジ14によって供給される、溶液のサンプル液滴を受容する入口と、イオン源領域18と流体的に連通する出口とを有する。エレクトロスプレイ・イオナイザー16は、シリンジ14から受容したサンプル液滴をイオン化するよう既知のやり方で動作することが可能であり、これらのイオンを、イオン化液滴、スプレイ、またはミストとしてイオン源領域18に供給する。溶液は、生体分子および／またはその他の分子であっても、または、それらを含んでいてもよい。溶液に含まれる生体分子の例としては、DNA、RNA、一つ以上のタンパク、ペプチド、炭水化物、糖接合体などが挙げられるが、ただしこれらに限定されない。別態様では、サンプルイオンは、一つ以上の、他の、従来型のイオン生成構造および技術によって、任意のタイプのサンプルから生成されてもよく、いずれにしろ、イオン源チェンバー18に供給されてもよいし、および／または、イオン源チェンバー18の内部で生成されてもよい。別のサンプルイオン化構造および技術の例として、レーザー脱離イオン化構造および技術、例えば、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法（MALDI）や、他の放射線源によるサンプルの照射などを含む構造および技術が挙げられるが、ただしこれらに限定されない。
【００３１】
図1のIMS 10のドリフト管構造は、例示的には、任意の数のドリフト管セクションを直列に接続することによって形成され、各ドリフト管セクションは、対向する末端プレート同士の間に、任意の数の電導性および絶縁性リング部材を圧縮して、隣接する電導リング部材のペアの間に絶縁リング部材が配置されるようにすることによって構築される。図示の実施態様では、そのような7個のドリフト管セクション201-207が連結されてIMS 10のドリフト管構造を定める。最初の6個のドリフト管セクション201-206の隣接末端は、対応するドリフト管連結構造211-215によって連結され、最後の2個のドリフト管セクション206および207の隣接末端は、最後のドリフト管セクション207が収まる真空チェンバー22との境界において連結される。一般に、イオン源領域18は、第１のゲート、漏斗部、およびイオン活性化領域であるF1/IA1/G1を定め、7個のドリフト管セクション201-207は、図1に描くように連結されると、第１ドリフト管領域D1、第２のゲート、漏斗部、およびイオン活性化領域であるG2/F2/IA2、第２ドリフト管領域D2、第３漏斗領域F3、および第３イオン活性化領域IA3を定める。第１ドリフト管セクションD1のイオン流入口は、イオン源領域18のイオン流出口に結合され、D1のイオン流出口は、第２ゲート、漏斗部、およびイオン活性化領域G2/F2/IA2のイオン流入口に結合される。第２ゲート、漏斗部、およびイオン活性化領域G2/F2/IA2のイオン流出口は、第２ドリフト管領域D2の流入口に結合され、D2のイオン流出口は、第３漏斗領域F3のイオン流入口に結合される。漏斗領域F3のイオン流出口は、第３イオン活性化領域IA3のイオン流入口に結合され、このIA3は、従来型のスプリットフィールド領域に結合される。スプリットフィールド領域のイオン流出口は、従来型のイオン収束光学系24を介して、従来型の真空チェンバー28の中に収まる質量分析器12のイオン加速領域26に結合される。
【００３２】
図示の実施態様では、質量分析器12は、レフレクトロン飛行型(TOF)質量分析器の形で設けられ、従来型のイオン検出器29が、質量分析器12によって処理されたイオンを検出するように配置される。もう一つのイオン検出器30が、IMS 10のドリフト管構造の長軸と同軸的に配置され、IMS 10を脱出するイオンを検出するのに使用される。例示として、イオン検出器30は、従来型の、マイクロチャンネルプレート（MCP）検出器であってもよい。ただし、他の、既知のイオン検出器を別に使用してもよい。さらに、それとは別に、図示の実施態様においても、また、他の形態の質量分析器12においても、一つ以上のイオン検出器が加えられてもよいことが理解される。いずれにせよ、イオン検出器29およびイオン検出器30は、従来型のプロセッサー32に電気的に接続される。プロセッサー32は、従来型のパーソナルコンピュータ(PC)、ラップトップまたはノートブックコンピュータ、携帯型コンピュータ装置、例えば、携帯情報端末（PDA）、アプリケーション特異的コンピュータ、信号分析器などの内の任意のひとつ以上であってもよいし、任意の一つ以上を含んでもよく、かつ、データ入力装置、例えば、キーボード、キーパッド、ポイント-アンド-クリック装置などと、データ保存装置と、データディスプレイ装置と、他の一つ以上の電子装置との有線または無線通信（インターネット、例えば、ワールドワイドウェッブ、イントラネット、赤外、高周波、ブルートゥースなど）のために構成されるデータ通信装置の内の、任意の一つ以上を含んでもよい。いずれにしろ、イオン検出器29および30は、イオンの到着を検出し、イオン到着時間に対応する電気信号を生成するために、既知のやり方で動作することが可能である。プロセッサー32は、イオン検出器30によって供給される信号を処理し、それから、IMS 10を通過するのに要したイオンドリフト時間を決め、かつ、イオン検出器29によって供給される信号を処理し、それから、質量分析器12を通過するのに要したイオン飛行時間を決めるように動作することが可能である。
【００３３】
例示的には、従来型の真空ポンプ47が、一対の導管49を介して、IMS 10のスプリットフィールド領域に結合される。ポンプ47を動作することによって、真空チェンバー22は、通常、約3x10-5から2x10-4 Torrの間の圧に維持される。ただし、この範囲以外のチェンバー22の動作圧も考慮の対象となる。
【００３４】
IMS 10は、セクション207のイオン流出口末端に隣接するガス流入口を定める。前記流入口は、図14にさらに詳細に描かれる。図1に描かれる実施態様では、第１のガス供給源34が、パイプまたは導管38に結合される出口を持つ第１従来型バルブ36の入口に流体的に結合される。第２のガス供給源40が任意に含まれてもよく、含まれる場合は、もう一つのパイプまたは導管44に結合される出口を持つ第２従来型バルブ42の入口に流体的に結合される。パイプまたは導管38および44は、もう一つのパイプまたは導管46を介し、チェンバー22を経由して、IMS 10によって定められるガス流入口に流体的に結合される。例示的には、第１ガス供給源34はバッファーガスであり、バルブ36は、バッファーガスをIMS 10の内部に選択的に供給するように、制御することが可能である。好適なバッファーガスの例としてはヘリウムが挙げられるが、ただしこれに限定されない。第２ガス供給源40は、下記にさらに詳述するように、第１ガス供給源34によって供給されるバッファーガスと混ぜ合わせるのに好適なドーピングガスであってもよい。好適な混合ガスの例としては、窒素が挙げられるが、ただしこれに限定されない。いずれにしろ、バルブ36および42は、従来の方法で制御されてもよいし、それとは別に、仮想的に図示されるように、プロセッサー32によってプログラムを通じて制御されてもよい。
【００３５】
いくつかの電圧源が、IMS 10の動作、および、質量分析器12の動作を制御する。質量分析器12の動作は従来どおりであり、したがって、図1には、質量分析器12の動作の制御のために必要な電圧源は全く示されていない。IMS 10に関しては、第１DC電圧源VS1、および第１高周波電圧源RF1が、それぞれ、イオン源に電気的に接続され、イオン源には、サンプル溶液14、エレクトロスプレイイオン化装置16、およびイオン源領域18が含まれる。第２DC電圧源VS2、および第２高周波電圧源RF2は、それぞれ、第２ゲート、漏斗部、およびイオン活性化領域G2/F2/IA2に電気的に接続される。プログラム可能な遅延発生器PDGが、第１および第２DC電圧源VS1およびVS2の間に電気的に接続されるが、その目的については後述する。第３DC電圧源VS3、および第３高周波電圧源RF3は、それぞれ、第３漏斗領域F3に電気的に接続される。第４DC電圧源VS4は、セクション207の流出口においてスプリットフィールド領域に電気的に接続される。これらの電圧源それぞれの例示実施態様に関する詳細が後述される。いずれにしろ、電圧源VS1-VS4およびRF1-RF3の内の、任意の一つ以上が、手動制御の、および／または少なくとも半自動的に動作するようにプログラム可能であるような、一つ以上の個別の電圧供給源であるか、および／または、そのような電圧供給源を含んでもよい。それとは別に、またはそれに加えてさらに、電圧源VS1-VS4およびRF1-RF3の内の、任意の一つ以上が、図1に仮想的に描かれるように、プロセッサー32に電気的に接続される、一つ以上の個別の電圧供給源であるか、および／または、そのような電圧供給源を含んでもよく、それによって、プロセッサー32が、少なくとも部分的に、電圧源VS1-VS4およびRF1-RF3の内の任意の一つ以上、および／または、その中に含まれる一つ以上の個別の電圧供給源を制御するようになってもよい。
【００３６】
ここで図2-5を参照すると、IMS 10を含むドリフト管構造の、一つのドリフト管セクションの全体に関する詳細が示される。具体的に言うと、図2-5は、図1の破線ブロック2によって概観される第１ドリフト管領域D1のセクション202に関する詳細を例示する。ただし、セクション202は、他のドリフト管セクション201、203、205、および206の内の任意のものを一般的に代表することが理解されるであろう。特に、図2を参照すると、セクション202は、一連の電導性リング部材50を含み、各1対の、隣接電導リング部材50の間には、絶縁リング部材60が配置される。この例示の実施態様では、ドリフト管セクション202は、16個の電導リング部材50、および17個の絶縁リング部材60を含むところが描かれる。ただし、それとは別に、ドリフト管セクション202は、より多数の、またはより少数のリング部材50および60を含んでもよいことを理解しなければならない。一般に、ドリフト管領域D1およびD2の長さは、これらの領域を形作る、リング部材50および60の数、およりドリフト管末端セクションによって定められ、したがって、これらの領域D1およびD2の長さは、単純に、より多数の、またはより少数のリング部材50および60を含めることによって、および／または、より多数の、またはより少数のドリフト管セクションを含めることによって、変えてもよい。
【００３７】
ここで図3Aを参照すると、電導性ドリフト管リング部材50の内の一つの、例示の一実施態様が示される。この図示の実施態様では、電導性ドリフト管リング部材50は、外径52、および、中心を貫いて延びる環状通路によって定められる、より小さい内径54を有する、環状リング部材である。プレート領域が、リング部材50の外縁および内縁の間に定められ、このプレート領域は、指定の厚みを有する。プレート領域の外縁の直ぐ内側直ぐ内側に、リング部材50は、いくつかの、等しい角度で隔てられた貫通孔55を定める。各貫通孔55は、指定の孔径56を有する。図示の実施態様では、16個の、そのような孔55が示される。ただし、リング部材50は、それとは別に、それよりも多いか、または少ない数の貫通孔55を定めてもよいことが理解されよう。いずれにしろ、孔55は、それぞれ、リング部材50の中心に対し角度“A”だけ隔てられる。図示の実施態様では、リング部材50の対向面同士は同じである。
【００３８】
一対の柱53が、リング部材50を二分する平面の対向末端において、リング部材50の外縁から延びる。各柱53は、二つの隣接孔55の中間に配置される。柱53は、指定の高さ58および指定の幅57を有し、リング部材50のプレート領域と同じ厚みを有する。例示として、リング部材50は、ステンレススチールで構築されてもよい。ただし、それとは別に、またはそれに加えて、他の電導性材料が使用されてもよい。下表Iは、リング部材50の、一つの特定の実施態様に関する、例示の大きさ情報を提供する。ただし、IMS 10の別の実施態様に適合するよう、複数の例示の大きさの内任意の一つ以上を変えてもよいことが理解されよう。
【００３９】
0005449777.tif 000002
【００４０】
ここで図3Bを参照すると、絶縁性ドリフト管部材60の一つの一例示実施態様が示される。この図示の実施態様では、絶縁性ドリフト管リング部材60は、外径62、および、中心を貫いて延びる環状通路によって定められる、より小さい内径64を有する、環状リング部材である。プレート領域が、リング部材60の外縁および内縁の間に定められ、このプレート領域は、指定の厚みを有する。プレート領域の外縁の直ぐ内側に、リング部材60は、いくつかの、等しい角度で隔てられた貫通孔65を定める。各貫通孔65は、指定の孔径66を有する。図示の実施態様では、16個の、そのような孔65が示され、これらの孔は、リング部材50および60が接合されると、図3Aに描かれる例示のリング部材50の16個の孔と、軸揃えされる。ただし、リング部材60は、それとは別に、それよりも多いか、または少ない数の貫通孔65を定めてもよいことが理解される。いずれにしろ、孔65は、それぞれ、リング部材60の中心に対し角度“A”だけ隔てられる。
【００４１】
それぞれ指定の深さ69を有する、一対のチャンネル68が、リング部材60を二分する平面の対向末端において、リング部材60の外縁の中に延びる。各チャンネル68は、二つの隣接孔65の中間に配置される。各チャンネル68は、リング部材50および60が接合されると、リング部材50の外縁から延びる柱53の内の、対応する1本の柱と軸揃えされるので、柱53は、チャンネル68それぞれの幅68aに対して中央に配されることになる。リング部材60はさらに、内縁直近のプレート領域の周囲に、環状チャンネル61を定める。この環状チャンネル61は、チャンネル幅63および内径67を定める。環状チャンネル61は、その中に環状の密閉リング、またはO-リング（図3Bには示さず）を受容する大きさを持つ。図示の実施態様では、リング部材60の対向面同士は同じである。
【００４２】
例示として、絶縁性リンク部材60はDelrin(登録商標)アセタール樹脂で構築されてもよい。ただし、それとは別に、またはそれに加えて、他の絶縁性材料が使用されてもよい。下表IIは、リング部材60の、一つの特定の実施態様に関する、例示の大きさ情報を提供する。ただし、IMS 10の別の実施態様に適合するよう、複数の例示の大きさの内任意の一つ以上を変えてもよいことが理解されよう。
【００４３】
0005449777.tif 000003
【００４４】
再び図2を参照すると、セクション202はさらに、セクション202の各末端において、最後の絶縁性リング部材60に隣接して配置される、一対の電導性ドリフト管末端部材70を含み、次いで、それぞれ対応するドリフト管末端リング部材70に隣接する、一対の電導性ドリフト管末端プレート部材80が配置される。
【００４５】
ここで図3Cを参照すると、電導性ドリフト管部材70の一つの一例示実施態様が示される。この図示の実施態様では、電導性ドリフト管末端リング部材70は、外径72、および、中心を貫いて延びる環状通路によって定められる、より小さい内径74を有する環状リング部材である。プレート領域が、リング部材70の外縁および内縁の間に定められ、このプレート領域は、指定の厚みを有する。リング部材70の外縁と内縁の間に、プレート領域は、いくつかの、等しい角度で隔てられた貫通孔75を定める。各貫通孔75は、指定の孔径76を有する。図示の実施態様では、16個の、そのような孔75が示される。これらの孔は、リング部材70が、ドリフト管セクション202の末端において最後のリング部材60に接合されると、それぞれ、図3Aおよび3Bに描かれる例示のリング部材50および60の、16個の孔55および65と軸揃えされる。ただし、リング部材70は、それとは別に、それよりも多いか、または少ない数の貫通孔75を定めてもよいことが理解される。いずれにしろ、孔75は、それぞれ、リング部材70の中心に対し角度“A”だけ隔てられる。プレート領域の外縁の直ぐ内側に、リング部材70は、さらにいくつかの、等しい角度で隔てられた、交互に現れる貫通孔78および79を定める。各貫通孔は、それぞれ、指定の孔径を有する。図示の実施態様では、16個の、そのような孔が、孔78および79の交互繰り返しパターンとして示される。ただし、リング部材70は、それとは別に、それよりも多いか、または少ない数の貫通孔を定めてもよいことが理解される。いずれにしろ、孔78と79の隣接ペアは、それぞれ、リング部材70の中心に対し角度“A”だけ隔てられる。図示の実施態様では、リング部材70の対向面同士は同じである。リング部材70は、ステンレススチールで構築されてもよい。ただし、それとは別に、またはそれに加えて、他の電導性材料が使用されてもよい。下表IIIは、リング部材70の、一つの特定の実施態様に関する、例示の大きさ情報を提供する。ただし、IMS 10の別の実施態様に適合するよう、複数の例示の大きさの内任意の一つ以上を変えてもよいことが理解されよう。
【００４６】
0005449777.tif 000004
【００４７】
ここで図3Dおよび3Eを参照すると、電導性ドリフト管プレート部材80の一つの一例示実施態様が示される。この図示の実施態様では、電導性ドリフト管末端プレート部材80は、外径82、および、中心を貫いて延びる環状通路によって定められる、より小さい内径84を有する環状プレート部材である。プレート領域が、プレート部材80の外縁および内縁の間に定められ、このプレート領域は、指定の厚みを有する。プレート部材80の外縁と内縁の間に、プレート領域は、いくつかの、等しい角度で隔てられた貫通孔85を定める。各貫通孔85は、指定の孔径86を有する。図示の実施態様では、16個の、そのような孔85が示される。これらの孔は、末端プレート部材80が、ドリフト管セクション202の末端において末端リング部材70に接合されると、それぞれ、図3A-3Cに描かれる例示のリング部材50、60、および70の、16個の孔55、65、および75と軸揃えされる。ただし、プレート部材80は、それとは別に、それよりも多いか、または少ない数の貫通孔85を定めてもよいことが理解される。いずれにしろ、孔85は、それぞれ、プレート部材80の中心に対し角度“A”だけ隔てられる。プレート領域の外縁の直ぐ内側に、プレート部材80は、さらにいくつかの、等しい角度で隔てられた、交互に現れる貫通孔88および89を定める。各貫通孔は、それぞれ、指定の孔径を有する。図示の実施態様では、16個の、そのような孔が、孔88および89の交互繰り返しパターンとして示される。ただし、プレート部材80は、それとは別に、それよりも多いか、または少ない数の貫通孔を定めてもよいことが理解される。いずれにしろ、孔88と89の隣接ペアは、それぞれ、プレート部材80の中心に対し角度“A”だけ隔てられる。
【００４８】
図示の実施態様では、プレート部材80の対向面同士は同じではない。むしろ、プレート部材80の一面、すなわち、図3Dに描かれる面は、末端リング部材70の対応面に接合されるが、一方、プレート部材の反対面、すなわち、図3Eに描かれる面は、異なる形状を持つ。より詳細には、プレート領域を貫通する各孔85は、図3Eに描かれる面において、外径87および指定の深さを有するチャンネル83によって囲まれる。図示の実施態様では、下記にさらに十分に記載されるように、チャンネル83は、ドリフト管セクション202を貫通する圧縮ロッドと嵌合するように構成される、対応する大きさを持つナットを、その中に受容するように構成される。例示として、プレート部材80は、ステンレススチールで構築されてもよい。ただし、それとは別に、またはそれに加えて、他の電導性材料が使用されてもよい。下表IVは、末端プレート部材80の、一つの特定の実施態様に関する、例示の大きさ情報を提供する。ただし、IMS 10の別の実施態様に適合するよう、複数の例示の大きさの内任意の一つ以上を変えてもよいことが理解されよう。
【００４９】
0005449777.tif 000005
【００５０】
再び図2を参照すると、いくつかのロッド90が、一連の接合されたリング50、60、70、およびプレート80の、それぞれ、対応する数の、軸揃えされた孔55、65、75、および85を貫いて延びる。対応する大きさを持つナット92は、各ロッド90の対向末端に嵌合するように構成され、かつ、ナット92は、各ロッド90の対向末端の上を進められて、それによって、リング50、60、70、およびプレート80を合体して圧縮するように構成される。図2および5にもっとも明瞭に示されるように、図示の実施態様では、8本の、このようなロッド90が、リング50、60、70、およびプレート80の、一つ置きの、一組の、軸揃えされた孔55、65、75、および85を貫通し、16個の、対応する大きさを持つナット92が、ロッド90の対向末端に嵌合する。ロッド90の少なくとも対向末端はネジ溝を有し、ナット92も対応するネジ溝を有し、そのため、ナットは、ロッド90の上に進めることが可能となっている。ロッド90の長さは、ナット92がロッド90の上を完全に進められると、リング50、60、70、および80が十分に圧縮され、リング50、60、および70の間に気密なシールを形成する一方、末端プレート80の孔85を囲むチャンネル83の内部に受容され、その際、ロッド90の末端は、ナット90の対向末端と同じ高さに並ぶか、それよりもやや陥凹するように選ばれる。しかしながら、リング50、60、70、および末端プレート80を共に圧縮してドリフト管セクション202を形成するのに、より多い、またはより少ない数のロッド90および対応ナット92を用いてもよい。いずれにしろ、例示として、ロッドおよびナット90は、絶縁材料から形成され、その一例は、ただしそれに限定されないが、ナイロンである。当業者であれば、ロッド90および／またはナット92のために、他にも、好適な絶縁材料の使用が可能であることを認めるであろう。
【００５１】
図2に描かれるように、一連の、等しい値の抵抗器Rが、互いに直列に接続され、各抵抗器Rは、隣接リング50の柱53同士の間に、および、最終リング50、および隣接末端リング70または末端プレート80の柱53同士の間に接続される。本明細書で別様に明記しない限り、抵抗器Rの直列接続を含む抵抗器系列は、第１ドリフト管D1の第１リング50から、第３漏斗セクションF3まで、IMS 10の全長に延びる。組み立て図には示していないが、絶縁リング60に形成されるチャンネル68は、ドリフト管セクション202の柱53同士の間に軸揃えされ、柱53に対する電気的接続のための接近をやり易くする。
【００５２】
ここで図4を参照すると、図2の切断線4-4にそって見た、ドリフト管セクション202の断面が示される。この図において、密閉リング95は、各絶縁リング部材60の両面に形成される環状チャンネル61のそれぞれの中に受容される。例示として、密閉リング95は、リング部材50、60、70、およびプレート部材80が、前述したようにロッド90およびナット92によって圧縮された場合、各絶縁性部材60の両面と、隣接するリング部材50または70との間の気密を促進する、適切な材料から形成される屈曲性O-リングであってもよい。密閉リング95を形成するのに用いられてもよい材料の例としては、ゴム、ナイロン、屈曲性ポリマー材料などが挙げられるが、ただしこれらに限定されない。それとは別に、密閉リング95は、一つ以上の、適切な剛性および／または半剛性材料から形成されてもよい。いずれにしろ、密閉リング95およびリング部材50、60、および70は、ロッド90およびナット92によって圧縮されると、協力して、各末端リング部材70の間においてドリフト管セクション202の内部に気密チェンバーを形成する。
【００５３】
IMS 10のドリフト管セクション201-207は、各ドリフト管セクションの末端プレート部材80、さらに、各セクションのドリフト管末端リング70と協力して、各セクション間に気密接続を形成する、絶縁性接合プレート部材100によって互いに連結される。図6および7を参照すると、絶縁性接合プレート部材100の一つの一例示実施態様が示される。この図示の実施態様では、絶縁性接合プレート部材100は、外径102、および、中心を貫いて延びる環状通路によって定められる、より小さい内径104を有する、環状プレート部材である。段差プレート領域110が、プレート部材100の外縁および内縁の間に定められる。環状の外方プレート領域が、プレート部材100の外縁と、段差プレート領域110の間に延び、外方プレート領域は、指定の厚み120を有する。段差プレート領域110も、形状は環状で、プレート部材100の外方プレート領域と、内縁の間に延びる。段差プレート領域110は、外方プレート領域の厚み120よりも大きい厚み122を有する。段差プレート領域110の厚みは、接合プレート部材100が二つのドリフト管セクションの間に圧縮された場合、段差プレート領域110の面が、ドリフト管末端リング部材70と接合するように選ばれる。
【００５４】
プレート部材100の外縁の直ぐ内側に、外方プレート領域は、いくつかの、等しい角度で隔てられた貫通孔105を定める。各貫通孔は、それぞれ、指定の孔径106を有する。図示の実施態様では、16個の、そのような孔105が示され、各孔105は、プレート部材80および100が接合された場合、図3D、3E、および5に描かれる末端プレート部材80の、16個の孔85と軸揃えされる。ただし、接合プレート部材100は、それとは別に、それよりも多いか、または少ない数の、そのような孔105を定めてもよいことが理解される。いずれにしろ、孔105は、それぞれ、プレート部材100の中心に対し角度“A”だけ隔てられる。外方プレート領域の外縁の直ぐ内側に、プレート部材100はさらに、いくつかの、等しい角度で隔てられた、指定の直径を有する貫通孔108を定める。図示の実施態様では、16個の、そのような孔が示される。ただし、プレート部材100は、それとは別に、それよりも多いか、または少ない数の、そのような孔108を定めてもよいことが理解される。いずれにしろ、孔108は、それぞれ、プレート部材100の中心に対し角度“A”だけ隔てられる。
【００５５】
プレート部材100はさらに、プレート部材100の内縁の直ぐ内側の段差プレート領域の中、および周囲に、環状チャンネル114を定める。この環状チャンネル114は、チャンネル幅116および内径118を定める。環状チャンネル114は、その中に環状の密閉リング、またはO-リング（図6および7には示さず）、例えば、前述の屈曲性O-リング95のようなリングを受容する大きさを持つ。図示の実施態様では、接合プレート部材100の対向面同士は同じである。
【００５６】
例示として、絶縁性接合プレート部材100は、Delrin(登録商標)アセタール樹脂で構築されてもよい。ただし、それとは別に、またはそれに加えて、他の絶縁性材料が使用されてもよい。下表Vは、接合プレート部材100の、一つの特定の実施態様に関する、例示の大きさ情報を提供する。ただし、IMS 10の別の実施態様に適合するよう、複数の例示の大きさの内任意の一つ以上を変えてもよいことが理解されよう。
【００５７】
0005449777.tif 000006
【００５８】
ここで図8、9A、および9Bを参照すると、図6および7の絶縁性接合プレート部材100を使用する、二つの隣接ドリフト管セクションの接続に関する詳細が示される。具体的には、図8、9A、および9Bは、図1の破線ブロック8によってその輪郭が示されている、ドリフト管セクション205および206を接続する、ドリフト管接続構造215に関する詳細を示す。ただし、ドリフト管接続構造215は、他のドリフト管構造211-214の内の任意のものを一般的に代表していることが理解される。特に図8を参照すると、ドリフト管接続構造セクション215は、ドリフト管セクション205の、ドリフト管末端リング70およびドリフト管末端プレート80、ドリフト管セクション206の、ドリフト管末端リング70およびドリフト管末端プレート80、および、ドリフト管セクション205および206の間に配置される接合プレート100を含む。
【００５９】
図2および5と関連して上述したように、図示の例の圧縮ロッド90は、リング50、60、70、およびプレート80の、一つ置きの組の、軸揃えされた孔55、65、75、および85の中を貫いて延びる。図8、9A、および9Bに示すように合体接続されるドリフト管セクションの場合、ロッド90は、一方のドリフト管セクション205または206において、一方の組の、8個の孔55、65、75、および85の中を貫通し、かつ、ロッド90は、他方のドリフト管セクション205または206において、他方の組の、8個の孔55、65、75、および85の中を貫通する。従って、図8、9A、および9Bに示すように、ドリフト管セクション205または206が、その間に配置される接合プレート100によって連結されると、16個のロッド90およびナット92が（一方向から8個が、他方向から8個が）、接合プレート100の16個の孔105のそれぞれを貫通する。図9Bにもっとも明瞭に示されるように、ロッド90およびナット92は、二つのドリフト管セクション205または206が接合されると、各ドリフト管末端プレート80の中に定められるチャンネル83の中に貫入する。
【００６０】
接合プレート100が所定の場所に配されると、二つのドリフト管セクション205または206は、それぞれ、リング70、末端プレート80、および接合プレート100を貫いて定められる孔78および／または79、88および／または89、および108を貫通して延びる、いくつかの固定部材125によって、合体固定される。密閉リング95が、絶縁性接合プレート部材100の両面に形成される各環状チャンネル114の中に受容される。例示として、密閉リング95は、リング部材70と、プレート部材80および100とが、固定部材125によって圧縮合体された場合、絶縁性接合プレート部材100の二つの面と、隣接リング部材70の対応面との間の気密を促進する、適切な材料で形成される、屈曲性O-リングであってよい。この密閉リング95を形成するのに用いられてもよい材料の例としては、ゴム、ナイロン、屈曲性ポリマー材料などが挙げられるが、ただしこれらに限定されない。それとは別に、密閉リング95は、一つ以上の、適切な剛性および／または半剛性材料から形成されてもよい。いずれにしろ、密閉リング95、リング部材70、およびプレート部材100は、固定部材125によって圧縮されると、協力して、ドリフト管セクション205および206によって定められるチェンバー同士の間に気密なシールを形成する。
【００６１】
ここで図10を参照すると、図1のIMS 10のイオン源の、一例示実施態様の部分的断面図が示される。図示の実施態様では、イオン源は、通例型のシリンジ14の針150によって供給される溶液のサンプル小滴を受容する流入口、および、イオン源領域18と流体的に連通する、毛管形状の流出口を有する、通例型のエレクトロスプレイ・イオナイザー16を含む。例示として、毛管152は、内径が、例えば75 μm、外径が、例えば360 μmを有する、通例の、先端引き伸ばし型の毛管であってもよい。毛管152、電導性ワイヤー、およびシリンジ14を結合するエレクトロスプレイ組み立て作業の際、PEEK microteeを用いてもよい。前述したように、エレクトロスプレイ・イオナイザー16は、シリンジ14から受容したサンプル小滴をイオン化し、このイオンを、イオン化小滴、スプレイ、または噴霧としてイオン源領域18に供給するために既知のやり方で動作することが可能である。シリンジ14は、従来型のポンプを含んでもよく、溶液の流速は、例えば、0.25 μL/分としてもよいが、ただしそれに限定されない。溶液は、生体分子、および／または他の分子であってもよく、あるいはそのような分子を含んでいてもよく、これらの分子の例は前述されたとおりである。別態様として、サンプルイオンは、一つ以上の、前述の、他の、従来型イオン発生構造および技術による任意のタイプの、一つ以上のサンプルから発生されてもよく、いずれにしろ、イオン源チェンバー18に供給されてもよいし、および／または、イオン源チェンバー18内部で発生されてもよい。
【００６２】
例示の実施態様では、イオン供給源18は、一対の側壁156および158、前壁160および後壁162の間に定められる、チェンバー154を含む。エレクトロスプレイ・イオナイザー16は、前壁160に取り付けられ、イオナイザー16の毛管152は、前壁160を貫通してチェンバー154の中に延びる。漏斗およびイオン活性化構造であるF1/IA1の後端が、後壁162に取り付けられ、漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1の前端は、後壁162からチェンバー154の中に延びる。漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1は、イオン貫通通路を定め、漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1の前端は、F1/IA1のイオン通路への入口が、毛管154の長軸に対しほぼ中心が揃うように、チェンバー154内に配置される。
【００６３】
例示として、漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1は、図2〜9Bに関して上述したのと同様にして、いくつかの、交互に出現する、電導性および絶縁性リング部材またはレンズを圧縮合体させることによって形成される。得られた漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1は、一般に、第１または前面レンズ164、および最終または後面レンズ166の間に定められる。例示の一実施態様では、漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1は、それぞれが、例えば0.76 mm厚の、Teflon（登録商標）フルオロポリマー樹脂のリング部材によって電気的に分離された、例えば0.5 mm厚の、96個の真鍮電極を圧縮合体させることによって形成される。最初の36個の同心電極、またはレンズは、一定の内径、例えば、25.4 mmの内径を維持し、次いで、直線的に内径を減じさせる、例えば、25.4 mmから2.1 mmに減じさせる34個のレンズが続く。漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1の最終セクションは、直線的に増大する、例えば、2.82 mmから20.45 mmに直線的に増大する内径を有する26個のレンズを含む。絶縁性リング部材が、後端漏斗レンズ166とゲートレンズ(G1)168の間に配置され、もう一つの絶縁性リング部材が、ゲートレンズ168と、第１ドリフト管領域D1の第１リングまたはレンズ170との間に配置される。図10ではさらに、第２および第３リングまたはレンズ172および174が特定される。例示の実施態様では、ゲートレンズ168、および、D1の第１レンズ170は共に、例えば、20.45 mm内径の真鍮レンズである。ゲートレンズ168はさらに、その面の上に、例えば、90%イオン透過度の、ニッケルメッシュのグリッドを含む。例示として、後壁162に対し漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1を取り付けるのに、図2〜5に関連して上述したように、いくつかのロッドおよびナットが使用されてもよい。ただし、このような取り付け構造は、他の、図示の部品の明瞭性を増すことを優先させて、図10では示されていない。
【００６４】
図10に示されるイオン源領域は、いくつかの電圧源によって制御される。例えば、DC電圧源180（VS1）は、イオン源領域および第１ドリフト領域D1にいくつかのDC電圧を供給し、高周波電圧源190（RF1）は、漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1にいくつかの高周波(RF)電圧を供給する。図示の実施態様では、DC電圧源は、サンプル液の針150に対して電気的に接続される、イオン源針出力SNを有する。漏斗1前面レンズ出力F1Fは、漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1の第１レンズ164、エレクトロスプレイ・イオナイザー16（および毛管152）、およびチェンバー154の前壁160に対して、電気的に接続される。それとは別に、毛管152から出たイオンが、漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1へ向かう指向性を強化、または促進するような電場を、毛管152の末端および第１レンズ164の間に創出するように、イオナイザー16、毛管152、および第１レンズ164とは異なるバイアスを第１レンズ164に与えてもよい。いずれにしろ、漏斗1後端レンズ出力F1Bは、漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1の最終または後面レンズ166に電気的に接続され、ゲート１(G1)出力は、ゲートレンズ168に電気的に接続され、ドリフト領域1前面レンズ出力D1Fは、第１ドリフト管領域D1の第１レンズ170に電気的に接続される。ゲート1出力G1はさらに、図1に示される、プログラム可能な遅延発生器PDGに電気的に接続される。RF電圧源190は、従来型のRF電圧源であり、二つのRF電圧φ1およびφ2を発生する。RF電圧φ1は、漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1の第１レンズ164から始めて、一つ置きのレンズに対し、直列コンデンサーCを介して供給され、RF電圧φ2は、漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1の残余のレンズに対し、直列コンデンサーCを介して供給される。図示の実施態様では、電圧φ1およびφ2は、互いに180度位相がずれており、例示の一実施態様では、RF電圧源190は、450 kHzにおいて、50-70 Vp-pのφ1およびφ2電圧を発生する。ただし、それとは別に、RF電圧源190は、IMS 10の別様の実施態様に適合するように、他の周波数において、および／または、他の位相関係の下に、他の電圧を発生するように構成されてもよい。いずれにしろ、一連の抵抗器RRFが、漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1を横断して接続され、各抵抗器RRFは、F1/IA1の隣接するレンズ同士の間に電気的に接続される。前述したように、ドリフト管セクション201-207を横断して接続される一連の抵抗器Rは、本明細書で別様に指示しない限り、D1の第１レンズから始まり、ドリフト管セクション207の末端まで続く。例示の一実施態様では、R = 5 MΩ, 1%、RRF = 1 MΩ, 0.1%、およびC = 1000 pF, 10%であるが、ただし、それとは別に、これらの部品について他の値を使用してもよい。
【００６５】
ここで図11を参照すると、DC電圧源180(VSI)の一実施態様が示される。図示の実施態様では、DC電圧源180は、いくつかの、個別のDC電圧源、および電圧パルス化源を含む。これらの電源は全て、その構造および動作は従来型である。第１DC電圧源DC1は、サンプル針電圧SNを定める正出力、および、漏斗1前面レンズ出力電圧F1Fを定める、別のDC電圧供給源DC2の正出力に電気的に接続される負出力を有する。DC2の負出力は、別のDC電圧供給源DC2の正出力に電気的に接続され、この接続はさらに、漏斗1後面レンズ出力電圧F1Bを定める。DC3の負出力は、別のDC電圧供給源DC4の正出力に電気的に接続され、DC4の負出力は、さらに別のDC電圧供給源DC5の正出力に電気的に接続される。この接続はさらに、ドリフト領域前面レンズ出力電圧D1Fを定める。DC5の負出力は、アース、または他の基準電位に接続される。DC4の正出力はさらに、別のDC電圧源DC6の負出力、および、電圧パルス化源P1の共通入力COMに電気的に接続される。DC6の正出力は、P1のV+入力に電気的に接続され、P1の出力OUTは、ゲート1の出力電圧G1を定める。下表VIは、DC電圧源180の、特定の一実施態様に典型的に見られる、例示の電圧値および／または範囲を表示する。ただし、IMS 10の別様の実施態様に適合させるために、例示の数値および／または範囲の内の任意の一つ以上を変えてもよいことが理解される。
【００６６】
0005449777.tif 000007
【００６７】
いくつかの動作目的を実現するために、DC電圧源180およびRF電圧源190が制御されもよい。例えば、DC電圧源180およびRF電圧源190は、漏斗およびイオン活性化領域F1/IA1においてエレクトロスプレイ・イオナイザー16によって発生されるイオンを収集し、蓄積するように制御されてもよい。表VIに示される、例示のDC源電圧、すなわち、DC5 = D1F = 2285ボルトを用いてこれを実現するために、DC1は、D1Fに対し約2.2キロボルトである、DC電圧をSNにおいて発生するように制御され、DC3は、D1Fに対し約65ボルトであるDC電圧をF1Bにおいて発生するように制御され、DC2は、漏斗およびイオン活性化構造F1/IA1の第１レンズ164と最終レンズ166の間に、約11ボルト／cm（通常）の電場を発生するように制御され、かつ、DC6およびP1は、D1Fに対し約85ボルトであるDC電圧を、G1において発生するように制御される。F1/IA1に蓄積されたイオンの、第１ドリフト管領域D1に向かう進入に対し「開門する(gate)」（例えば、注入する、または進入を可能とする）ことが望ましい場合、P1は、ゲートレンズ168のバイアス電圧G1を、約60ボルトだけ下げるように、例えば、15ボルトにまで下げるように制御される。イオン活性化（この用語は下記に定義される）も、RF電圧源190、および／または、DC電圧源180の、一つ以上の個別電圧源の振幅を制御してF1/IA1内の電場の大きさを適切に制御することによって、F1/IA1内部に選択的に起こるようにすることが可能である。
【００６８】
一般に、ゲートG1を始め、本明細書に記載されるどのイオンゲートも、いくつかの機能の内のどれかを実行するように、選択的に制御されてもよい。例えば、イオンを、ゲートG1を通過させたい場合、ゲートG1の電圧を低い電位に維持する。逆に、ゲートG1を通過するイオンの流れを抑制することが望ましい場合、ゲートG1の電圧を、高い電位に維持する。ゲートに対するイオンの通過を選択的に可能にすることが望ましい場合、ゲートG1の電圧を、適切な持続時間だけ、高電位から低電位へとパルス状にする。さらに、本明細書において上述した、電圧および電場の数値および／または範囲は、例示のためにのみ提供されるもので、本開示は、これらのパラメータに関する他の数値および／または動作範囲も考慮の対象とすることが理解されよう。
【００６９】
ここで図12を参照すると、ドリフト管セクション204の、例示の一実施態様が示される。ドリフト管セクション204は、第１ドリフト管領域D1の末端、第２のイオンゲート、漏斗および活性化領域であるG2/F2/IA2、および、第２ドリフト管領域D2の開始部分、を含む。例示として、第２イオンゲート、漏斗、およびイオン活性化構造G2/F2/IA2は、図2〜9Bに関連して上述したのと同様に、いくつかの、交互に出現する、電導性および絶縁性リング部材またはレンズを圧縮合体させることによって形成される。得られた第２のイオンゲートおよび漏斗であるG2/F2は、一般に、第１または前面レンズ200と、最終または後面レンズ202の間に定められ、第２イオン活性化領域206(IA2)は、一般に、第２ゲートおよび漏斗G2/F2の後面レンズ202と、第２ドリフト管領域D2の第１または前面レンズ204との間に定められる。
【００７０】
第２イオンゲートおよび漏斗G2/F2のイオンゲートは、第１および第２レンズ200、201、および、レンズ200および201の間に配置される絶縁リング部材によって定められる。第１および第２レンズは、それぞれ、例えば0.07 cm厚で、例えば14 cm外径、および、例えば7 cm内径の、環状ステンレススチール部材であり、それぞれグリッドを付着させ、かつ、レンズ200および201の間に配置される絶縁性リング部材は、環状の、例えば0.32 cmのDelrin（登録商標）アセタール樹脂スペーサである。
【００７１】
第２イオンゲートおよび漏斗G2/F2の漏斗構造は、一連の、交互に出現する、電導性リング部材および絶縁性リング部材によって定義される。例示の一実施態様では、第２イオンゲートおよび漏斗G2/F2は、それぞれが、例えば0.32 mm厚の、Delrin（登録商標）アセタール樹脂のリング部材によって電気的に絶縁され、それぞれが、両側に、例えば、24 cmの屈曲性O-リングを受容して、全てのリング部材の間に真空シールを供給するように構成される、例えば0.07 mm厚で外径14cmの、31個の同心円ステンレススチール電極を圧縮合体させることによって形成される。この31個の同心ステンレススチール電極は、例えば、7 cmから0.56 cmに直線的に減少する内径を有する。
【００７２】
図12のドリフト管セクション204は、いくつかの電圧源によって制御される。例えば、DC電圧源208（VS2）は、第１ドリフト管領域D1、第２イオンゲートおよび漏斗G2/F2、第２イオン活性化領域206、および第２ドリフト管領域D2に、いくつかのDC電圧を供給する。高周波電圧源210(RF2)は、第２イオンゲートおよび漏斗構造G2/F2にいくつかの高周波(RF)電圧を供給する。図示の実施態様では、DC電圧源208は、第２イオンゲートおよび漏斗構造G2/F2の第１レンズに電気的に接続される、漏斗2前面レンズ出力F2Fと、第２イオンゲートおよび漏斗構造G2/F2の第２レンズに電気的に接続される、ゲート2出力G2と、第２イオンゲートおよび漏斗構造G2/F2の、最終または後面レンズ202に電気的に接続される、漏斗2後面レンズ出力F2Bと、第２ドリフト管領域D2の第１または前端レンズ204に電気的に接続される、第２ドリフト管前端レンズ出力D2F、とを有する。DC電圧源208はさらに、プログラム可能な遅延発生器PDG（図1参照）によって発生されるプログラム可能な遅延信号PDSを受容する入力を有する。RF電圧源210は、従来型のRF電圧源であり、二つのRF電圧φ1およびφ2を発生する。RF電圧φ1は、第２イオンゲートおよび漏斗構造G2/F2の一つ置きのレンズに対し、直列コンデンサーCを介して供給され、RF電圧φ2は、第２イオンゲートおよび漏斗構造G2/F2の残余のレンズに対し、直列コンデンサーCを介して供給される。一般に、電圧φ1およびφ2は、第２イオンゲートおよび漏斗構造G2/F2に対し、第２ゲートレンズ201の次のレンズから始まって、最終または後面レンズ202の直前に配置されるレンズで終わるように与えられる。RF電圧源190と同様、図示の実施態様では、電圧φ1およびφ2は、位相が互いに180度ずれており、例示の一実施態様では、RF電圧源210は、480 kHzにおいて、100 Vp-pのφ1およびφ2電圧を発生する。ただし、それとは別に、RF電圧源210は、IMS 10の別様の実施態様に適合するように、他の周波数において、および／または、他の位相関係の下に、他の電圧を発生するように構成されてもよい。いずれにしろ、第１ドリフト管領域D1の電導性リング部材を横断して接続される一連の抵抗器Rは、続けて、第２イオンゲート、漏斗、およびイオン活性化領域G2/F2/IA2の各電導性リング部材を横断し、さらに、第２ドリフト管領域D2の電導性リング部材を横断して接続されるが、ただし、二つの例外がある。具体的に言うと、第２イオンゲートの第２レンズは、一連の抵抗器には接続されておらず、第２イオン活性化領域206を横断して、すなわち、電導性リング部材202と204の間には、抵抗器が接続されない。例示の一実施態様では、前述のようにR = 5 MΩ, 1%、およびC = 500 pF, 10%であるが、ただし、それとは別に、これらの部品について他の値を使用してもよい。
【００７３】
ここで図13を参照すると、DC電圧源208（VS2）の例示の一実施態様が示される。図示の実施態様では、DC電圧源208は、いくつかの、個別のDC電圧源、および電圧パルス化源を含む。これらの電源は全て、その構造および動作は従来型である。第１DC電圧源DC8は、漏斗2前面レンズ出力F2Fを定める正出力、および、アース基準に電気的に接続される負出力を有する。別のDC電圧源DC11は、第２ドリフト管前面電圧D2Fを定め、さらに別の電圧源DC12の負出力に電気的に接続される正出力有する。電圧源DC11の負出力は、アース基準に電気的に接続され、電圧源DC12の正出力は、漏斗2後面レンズ電圧F2Bを定める。電圧源DC8の正出力は、別の電圧源DC9の正出力に電気的に接続される。電圧源DC9の負出力は、別の電圧源DC10の負出力に電気的に接続され、さらに、電圧パルス化源P2の共通入力（COM）にも接続される。パルス遅延発生器PDG（図1を参照）によって供給されるパルス遅延信号PDSは、電圧パルス化源P2のパルス遅延入力PDに電気的に接続される。電圧源DC10の正出力は、電圧パルス化源P2のV+入力に電気的に接続され、電圧パルス化源P2の出力OUTは、ゲート2出力電圧G2を定める。下表VIIは、DC電圧源208の、特定の一実施態様に典型的に見られる、例示の電圧値および／または範囲を表示する。ただし、IMS 10の別様の実施態様に適合させるために、例示の数値および／または範囲の内の任意の一つ以上を変えてもよいことが理解される。
【００７４】
0005449777.tif 000008
【００７５】
いくつかの動作目的を実現するために、DC電圧源180およびRF電圧源190が制御されてもよい。例えば、DC電圧源DC8は、第１ドリフト管領域D1を通じて、所望の電場を例えば、約12ボルト/cmに維持するように制御される。同様に、DC電圧源DC8、DC9、DC10、DC11、およびDC12も、非ゲート開放および非イオン活性化動作の下で、第２イオンゲート、漏斗、およびイオン活性化領域G2/F2/IA2を通じて、所望の電場を、例えば、約14ボルト/cmに維持するように制御される。イオンの、第１ドリフト管領域D1から第２ドリフト領域D2への通行に対して「開門する」（例えば、その通行を可能とする）ことが望ましい場合、電圧パルス化源P2は、パルス遅延発生器PDGによって供給されるパルス遅延信号PDSに対して反応し、ゲートレンズ201のバイアス電圧G2を、約20ボルト下げる。図示の実施態様では、パルス遅延発生器PDGは、従来型のパルス発生器、例えば、DG535モデル、Stanford Research Systems, Inc.であって、第１ゲート電圧G1のパルス活性化に対して反応し、プログラム可能な遅延期間後、パルス遅延信号PDSを発生する。遅延期間を適切に選ぶことにより、指定の移動度または移動度範囲を有するイオンのみが、第１ドリフト領域D1から第２ドリフト領域D2へ通過することが可能とされる。それとは別に、プロセッサー32が、G2パルスのタイミングを制御するようにプログラムされていてもよい。いずれにしろ、ある指定の移動度、または移動度範囲を有するイオンのみがD1からD2への通行を可能とするようにG2を制御するというこのプロセスを、以下、「移動度選択」と呼ぶことにする。DC電圧源DC11の振幅に対するDC電圧源DC12の振幅の制御を介して、領域206内の電場の大きさを適切に制御することによって、イオン活性化（この用語は下記に定義する）が、第２イオン活性化領域206において選択的に起こるように誘導することが可能である。この実施態様では、第２イオンドリフト領域D2の第１レンズを定める、電導性リング部材204は、RF電圧源210によって発生されるRF電圧から得られるRF電場が、第２ドリフト管領域D2に拡張しないように防止する、グリッドを含む。それとは別に、RF電圧源210および／または別の好適なRF電圧源は、イオン活性化領域206を横断して電気的に接続されて、イオン活性化領域206の中に、イオン活性化（この用語は後述される）に好適なRF電場を創出してもよいことが理解される。さらに、それとは別に、第２イオンゲート200、201も、第２漏斗領域の末端、またはその近傍に、例えば、第２漏斗構造の最終または後面レンズ202に、またはその近傍に配置してもよいことが理解される。
【００７６】
ここで図14を参照すると、ドリフト管セクション207の、例示の一実施態様が示される。ドリフト管セクション207は、第２ドリフト管領域D2の末端、および第３漏斗構造F3を含む。第３活性化領域IA3は、第３漏斗構造F3のイオン流出口に取り付けられる。例示として、第３漏斗構造F3は、G2/F2/IA2と同様にして、すなわち、いくつかの、交互に出現する、電導性および絶縁性リング部材またはレンズを、図2〜9Bに関連して上述したのと同様に圧縮合体させることによって形成される。得られた第３漏斗構造F3は、一般に、第１または前面レンズ220と、最終または後面レンズ222の間に定められ、例示の一実施態様では、第３漏斗構造F3は、それぞれが、例えば0.32 mm厚の、Delrin（登録商標）アセタール樹脂のリング部材によって電気的に分離され、それぞれが、両側に、例えば、24 cmの屈曲性O-リングを受容して、全てのリング部材の間に真空シールを供給するように構成される、例えば0.07 mm厚で14 cm外径の、31個の同心円ステンレススチール電極を圧縮合体させることによって形成される。この31個の同心ステンレススチール電極は、例えば、7 cmから0.56 cmに直線的に減少する内径を有する。前面レンズ220および最終または後面レンズ222は、F3内のRF電場が、第３イオン活性化領域IA3に拡張しないように防止するために、例えば、90%イオン透過度のグリッドによって覆われる。
【００７７】
第２ドリフト管領域D2および第３漏斗構造F3は、いくつかの電圧源によって制御される。例えば、DC電圧源224（VS3）は、D2およびF3領域にいくつかのDC電圧を供給し、高周波電圧源226(RF3)は、第３イオン漏斗構造F3にいくつかの高周波(RF)電圧を供給する。図示の実施態様では、DC電圧源224は、第３漏斗構造F3の第１レンズ220であり、同時に、第２イオンドリフト領域D2の最終または後面レンズであるレンズに電気的に接続される、漏斗3前面レンズ出力F3Fを有する。漏斗3後面レンズ出力F3Bは、第３漏斗構造F3の最終または後面レンズ222に電気的に接続される。RF電圧源226は、従来型のRF電圧源であり、二つのRF電圧φ1およびφ2を発生する。RF電圧φ1は、第３漏斗構造F3の一つ置きのレンズに対し、直列コンデンサーCを介して供給され、RF電圧φ2は、第３漏斗構造F3の残余のレンズに対し、直列コンデンサーCを介して供給される。一般に、電圧φ1およびφ2は、第３漏斗構造F3に対し、第１または前面レンズ220から始まって、最終または後面レンズ222の前のレンズで終わるように与えられる。RF電圧源190および210と同様、図示の実施態様では、電圧φ1およびφ2は、位相が互いに180度ずれており、例示の一実施態様では、RF電圧源226は、450 kHzにおいて、約70 Vp-pのφ1およびφ2電圧を発生する。ただし、それとは別に、RF電圧源226は、IMS 10の別様の実施態様に適合するように、他の周波数において、および／または、他の位相関係の下に他の電圧を発生するように構成されてもよい。いずれにしろ、第１および第２ドリフト管領域D1およびD2の電導性リング部材を横断して接続される一連の抵抗器Rは、続けて、第３イオン漏斗構造F3の各電導性リング部材を横断して接続される。例示の一実施態様では、前述のようにR = 5 MΩ, 1%、およびC = 500 pF, 10%であるが、ただし、それとは別に、これらの成分について他の値を使用してもよい。
【００７８】
ここで図15を参照すると、DC電圧源224（VS3）の例示の一実施態様が示される。図示の実施態様では、DC電圧源224は、その構造および動作が従来型である、二つの、個別のDC電圧源を含む。第１のDC電圧源DC14は、漏斗3前面レンズ出力F3Fを定める正出力、および、アース基準に電気的に接続される負出力を有する。第２のDC電圧源DC15は、漏斗3後面レンズ出力F3Bを定める正出力、および、アース基準に電気的に接続される負出力を有する。下表VIIIは、DC電圧源224の、特定の一実施態様に典型的に見られる、例示の電圧値および／または範囲を表示する。ただし、IMS 10の別様の実施態様に適合させるために、例示の数値および／または範囲の内の任意の一つ以上を変えてもよいことが理解される。
【００７９】
0005449777.tif 000009
【００８０】
いくつかも動作目的を実現するために、DC電圧源224およびRF電圧源226が制御されてもよい。例えば、DC電圧源DC14は、第２ドリフト管領域D2を通じて、所望の電場を、例えば、約12ボルト/cmに維持するように制御される。同様に、DC電圧源DC14、およびDC15も、第３イオン漏斗構造F3を通じて、所望の電場を、例えば、約17.5ボルト/cmに維持するように制御される。RF電圧源226は、第３漏斗構造F3を通過するイオンを、最大イオン出力で収束させるように制御される。さらに、第漏斗構造F3は図示されていないか、または、付属の第３イオンゲート構造を有するものとして記載されているけれども、それとは別に、第３漏斗構造F3は、このような第３イオンゲート構造を含むように修飾されてもよい。このような第３イオンゲート構造は、図12に関連して上述したように、第２イオンゲート200、201と同一であっても、または近似していてもよく、または、それとは別に、第３漏斗構造の末端に、またはその近傍に、または、第３漏斗構造F3の最終または後面レンズ222、またはその近傍に配置されてもよい。いずれにしろ、もう一つのプログラム可能な遅延発生器が、DC電圧源210（VS2）の、ゲート2出力G2と、DC電圧源224内に含まれる、もう一つの電圧パルス化源との間に電気的に接続が可能であるという点で、第２イオンゲートと同様に動作することが可能である。この第２のプログラム可能な遅延発生器の適切なプログラミングを通じて、第３イオンゲートは、指定の移動度または移動度範囲を有するイオンのみが、第２ドリフト領域D2を通過することを可能とするよう制御することが可能である。それとは別に、プロセッサー32が、第３イオンゲートの制御タイミングを制御することも可能である。いずれにしろ移動度選択は、第２イオンゲートだけでなく、第３イオンゲートが設けられる場合は、その第３イオンゲートでも行うことが可能である。
【００８１】
従来型のスプリットフィールド領域が、第２ドリフト管D1の末端に取り付けられ、この領域は、第３漏斗構造F3の最終レンズ222の中心位置に配される円錐レンズ230を有する。この円錐レンズ230の、より大きい、イオン流入端は、レンズ222に隣接して配置される。ベリリウム-銅（BeCu）レンズ232が、円錐レンズ230の、より小さい、イオン出力端に配置され、スキマーコーン234が、その、より小さい、イオン流入端を、BeCuレンズ232に隣接して配置させ、その、より大きい、イオン出力端を、漏斗構造F3とは遠ざかる方向に開放させる。第３イオン活性化領域IA3がは、第３漏斗構造F3の最終レンズ222とBeCuレンズ232の間に定められ、図14に領域228と表示される。図14に示されるように、真空ライン49およびバッファーガスライン46は、スプリットフィールド領域と嵌合する。ガス導管46は、バッファーガス、例えば、GAS1もしくはGAS2、または、バッファーガスとドーピングガスの混合物、例えば、GAS1とGAS2が、ドリフト管セクション201-207によって形成されるIMS 10の腔に進入、充填することを可能とする。
【００８２】
別の電圧源236(VS4)によって発生される、いくかの電圧が、スプリットフィールド領域の動作を制御するために用いられる。図16を参照すると、DC電圧源236（VS4）の例示の一実施態様が示される。図示の実施態様では、DC電圧源236は、その構造および動作が従来型である、三つの、個別のDC電圧源を含む。第１DC電圧源DC16は、円錐レンズ230に供給される、反転コーン電圧ICを定める正出力、および、アース基準に電気的に接続される負出力を有する。第２のDC電圧源DC17は、BeCUレンズ232に供給される、レンズ電圧Lを定める正出力、および、アース基準に電気的に接続される負出力を有する。第３DC電圧源DC18は、スキマーコーン234に供給されるスキマーコーン電圧SCを定める正出力、および、アース基準に電気的に接続される負出力を有する。下表IXは、DC電圧源236の、特定の一実施態様に典型的に見られる、例示の電圧値および／または範囲を表示する。ただし、IMS 10の別様の実施態様に適合させるために、例示の数値および／または範囲の内の任意の一つ以上を変えてもよいことが理解される。
【００８３】
0005449777.tif 000010
【００８４】
DC電圧源DC15(VS3)およびDC16(VS4)の振幅の制御を介して、領域228内の電場の大きさを適切に制御することによって、イオン活性化（この用語は下記に定義する）が、第３イオン活性化領域IA3において選択的に起こるように誘導することが可能である。一般に、非イオン活性化条件(NACT)下のDC16-DC18の例示の電圧値が、表IXの中央列に例示される。一方、イオン活性化条件（ACT）下の、これらの電圧源の例示電圧値が、表IXの右側列に示される。例示の実施態様では、イオン活性化（この用語は下記に定義する）が、第３イオン活性化領域IA3において選択的に起こるように制御してもよい。
【００８５】
表I〜IX、および、付属の前述の本文に記載される、例示の大きさ情報、電気的成分値情報、および電圧源情報は、二段型のIMS 10、すなわち、二つのドリフト管領域D1およびD2を有するIMSを参照する。IMS 10の二つの段、すなわち、二つのドリフト管領域D1およびD2は、ゲート、漏斗、およびイオン活性化領域G2/F2/IA2によって隔てられ、漏斗、イオン活性化、およびゲート領域F1/IA1/G1領域は、第１ドリフト管領域D1にイオンを供給し、もう一つの漏斗F3、およびイオン活性化領域IA3は、IMS 10のイオン流出口に配置される。この例示の実施態様におけるIMS 10の、これらの領域の長さを、下表Xにまとめる。ただし、これらの例示の長さの内の任意の一つ以上を、IMS 10の別の実施態様に適合するように変えてもよいことが理解されよう。
【００８６】
0005449777.tif 000011
【００８７】
IMS 10の前述の構造は、装置10の全体が、バッファーガス、または複数ガスの混合物によって充満されるのを可能とする、連続腔型のIMS 10を実現する。しかしながら、それとは別に、IMS 10は、ドリフト管領域D1およびD2を異なるバッファーガス、またはガス混合物で充填して、および／または、ドリフト管領域D1およびD2を異なるガス圧において、動作可能となるように構成してもよいこと、そしてこれらの目的のいずれか、または両方を実現するようにIMS 10を修飾することは、当業者にとっては一つの機械的工程であることが理解されるであろう。IMS 10の構造はまた、拡大・縮小することが可能であるので、さらに新たな漏斗／ドリフト管／イオン活性化アッセンブリを加え、または除去して、例えば、直列に連結した複数のドリフト管領域のシステムを創出することを可能とする。
【００８８】
イオン漏斗F1、F2、およびF3は、イオンの半径方向収束を実現し、長いドリフト管領域を貫通する、高度のイオン通過を可能とする。一般に、漏斗のDC電場が、隣接ドリフト管領域D1およびD2で用いられる電場に等しいか、それを上回る場合、高解像度の移動度分離が実現される。これまで、3次元電場配列を用いてイオン軌跡のシミュレーションが行われてきたが、一般に、イオンがドリフト管、例えば、D1またはD2を通ってドリフトするにつれて、それらのイオンは、半径方向外側に分散してかなり大きなクラウドを形成することが明らかにされている。このようなイオンクラウドが、本明細書に図示され、記載されるタイプの漏斗構造、例えば、F1、F2、およびF3を通過すると、この分散クラウドは、半径方向内側に潰れて、次のドリフト管領域に効率的に伝えられる。シミュレーションはさらに、漏斗構造F1、F2、またはF3におけるDC電場が、隣接ドリフト管領域D1およびD2のものよりも高い場合、イオンのほぼ100%を、漏斗構造F1、F2、またはF3中を通過させることが可能であることを示す。それとは別に、漏斗構造F1、F2、またはF3のDC電場が、ある臨界値よりも低いと、イオンは、次第に漏斗に捕捉されるようになる。この、後者の特質は、IMS 10の、さらに新たな動作モードを可能とする。例えば、漏斗のイオン進入末端に配置されるゲート、例えば、本明細書に図示・記載される第２イオンゲートおよび第２漏斗構造G2/Fと組み合わせて、漏斗構造F2またはF3のいずれかを用い、複数のイオンパケットの中から、移動度選別されたイオンを、捕捉し、従って、蓄積するようにしてもよい。
【００８９】
用語「イオン活性化」は、本明細書では、イオン活性化領域IA1、IA2、および／またはIA/3のいずれかにおいて選択的に起こるように誘導可能とするプロセスを特定するために用いられる。本明細書で用いる「イオン活性化」とは、高い電場の存在下に、イオンが、バッファーガス、またはガス混合物と衝突することによって起こる、少なくともいくつかのイオンにおいて構造的変化を誘発するプロセスである。高い電場は、図10および11に関連して前述したIA1の場合と同様、AC電場であってもよいし、および／または、図12-16に関連して前述したIA2およびIA3の場合と同様、DC電場であってもよい。いずれにしろ、イオンにおいて誘発される構造変化は、二つの形の内のいずれかを取ってもよい。まず、十分に高い電場の存在下では、イオンと、バッファーガス、またはガス混合物との高エネルギー衝突によって、イオンの内の少なくともいくつかの断片化が起こるので、十分に高い電場条件の下では、イオン活性化は、イオン断片化に対応する。一方、イオン断片化をもたらすほど十分には高くない、上昇した電場の存在下では、イオンと、バッファーガスまたはガス混合物との衝突は、イオンの内の少なくともいくつかの立体配座変化、すなわち、形状の変化をもたらす。したがって、十分に高いが、イオン断片化をもたらすのに足りるほどには高くない電場条件下では、イオン活性化は、イオンの立体配座変化に対応する。いずれの場合も、イオンの内の少なくともいくつかにおいて誘発される構造変化は、イオン移動度、および／または質量対電荷比の違いをもたらし、それらは、この構造的に変えられたイオンを、続くドリフト管領域および／または質量分析器を通過させると、識別することが可能となる。
【００９０】
IMS 10の図示の実施態様の様々な領域における各種の目的を実現するために、各種電圧源VS1-VS4およびRF1-RF3を制御してもよいことが理解される。例えば、各種電圧源VS1-VS4およびRF1-RF3の制御は、イオン源からのイオンのD1への進入について選択的に開門する（進入を可能とする）ために、第１漏斗およびイオン活性化領域F1/IA1内においてイオン活性化を選択的に誘発するために、D1からのイオンで、指定のイオン移動度、または移動度範囲を持つイオンのみの、D2への進入に対して選択的に開門するために、D1およびD2間においてイオン活性化を選択的に誘発するために、および／または、D2およびイオン検出器30（および、さらにD2および質量分析器12）の間においてイオンを選択的に誘発するために、行ってもよい。ここで、図17A-17Dを参照すると、IMS 10の、4種の、特定の動作モードの例が提示される。ただし、直ぐ上で述べたように、IMS 10については、他の動作モードも可能であることが理解される。
【００９１】
＜動作モードA＞：標準的入れ子型IMS-MS分布。IMS 10の動作モードAは、入れ子型IMS-MSデータの獲得を含み、図17Aに例示される。この動作モードでは、イオンは、エレクトロスプレイ・イオナイザー16によってIMS 10のイオン源領域18にエレクトロスプレイとして導入され、第１漏斗およびイオン活性化領域F1/IA1に進入し、ここに蓄積する。例示として、蓄積時間は、例えば、20から20 msまで変動してよい。RF電圧190は、蓄積イオンを収束させるように、ただし、イオン活性化を誘発しないように制御される。次に、電圧パルス化源P1が、第１ゲートレンズ168に、短い、例えば、50-100 μsのパルスを送り、そうすることによって、第１ドリフト管領域D1へのイオンの進入に対して開門する（可能とする）ように制御される。F1/IA1におけるイオンの蓄積、および同所からのイオンの放出は、第１ドリフト管領域D1の第１レンズ170に印加されるドリフト電圧に対して、G1電圧を上昇および下降することによって実現される。D1へのイオンの進入に対して開門するために、第１ゲートレンズ168に対して使用される同じパルスは、同時に、質量分析器12に付属する同期電圧パルス化源（図示せず）を活性化する。このイオン混合物がD1を通ってドリフトするにつれ、個別のイオン成分が、その移動度の差に基づいて時間的に分離する。さらに、前述したように、イオン混合物は、漏斗構造F2およびF3を通過する際、半径方向に収束される。第２ドリフト管領域D2を脱出するイオンは、第３漏斗F3によって収束されて質量分析器12に導入される。図17Aに示す例では、結果として得られるのは、四つの識別可能なピーク300、302、304、および306を有する、従来の入れ子型ドリフト時間および飛行時間データセットである。この動作モードは、いくつかの目的、例えば、ただしそれらに限定されないが、各ドリフト管領域D1およびD2におけるイオンのドリフト時間の定量、それに続くイオンの移動度選択のための遅延時間の定量、および、前駆イオンの衝突断面の定量を含む目的のために用いてもよい。
【００９２】
＜動作モードB＞：指定のイオン移動度、またはイオン移動度範囲の選択。図17Bの例によって示されるように、G2に同期遅延パルス308を選択的に印加することによって、特定の移動度または移動度範囲を持つイオンのみを、第１ドリフト管領域D1から、第２ドリフト管領域D2へ伝送することが可能となる。図17Bは、G1およびG2に印加されるパルス間の遅延が適切である場合、図17Aのピーク302近辺の移動度を有するイオンが選択されることを示す。単一イオン構造のみが存在するこのような場合、得られるドリフト時間および飛行時間分布は、単一の、狭いピークのみ、例えば、ピーク302のみを含む。しかしながら、一つを超える成分が存在する場合、移動度選択されたイオンをD2で再び分離することが可能である。例えば、ゆっくりと（すなわち測定の時間スケール上で）相互変換する複数の構造の分布が選択された場合がそれに当てはまる。さらに、D1の特性が、D2で分離されることにより解可能であってもよい。D1とD2の間の解像度の差は、D1およびD2の長さを変えることによって拡張することが可能である。例えば、D1のドリフト領域よりも4倍の長さを持つD2のドリフト領域は、2倍の解像力を持つはずである（同じドリフト管フィールドを持つと仮定して）。一方、D2よりもはるかに長いD1領域を用いることによって、高解像度の選択を実現することも可能である。
【００９３】
＜動作モードC＞：移動度選択されたイオンの活性化。前述したように、イオン活性化を、イオン活性化領域IA2において誘発してもよい。IA2を構成する二つのドリフトリング部材202および204の間の電圧を増すことによって、この領域のイオンが活性化される。この領域でイオンが加速されるにつれて、イオンは、バッファーガス、またはガス混合物との衝突を通じてエネルギーを獲得する。このイオン活性化プロセスは、調整度および再現度が高いらしく、高エネルギー条件下、例えば、好適な高電場条件下では、図17Cに示すように広範なイオン断片化を誘発することが可能である。それとは別に、IA2領域は、前述したように、断片化を起こさずに、イオンに立体配座変換を誘発する比較的低エネルギーの活性化条件下動作で動作させることも可能である。高エネルギー条件における、この動作モードを示す仮説的な分布を第１7Cに示す。この図では、移動度選択されたイオン分布302が、断片イオン成分302Fおよび310-320に断片化される。断片化イオン成分302Fは、元のイオン分布302の内、断片化後に残されたものを表し、断片イオン成分310-320は、元のイオン分布302の各種断片を表す。一般に、多様に荷電した前駆イオンから得られる各種断片成分310-320は、元のイオン分布302のものとは異なる、イオン移動度、および／またはイオン質量対電荷比を持つ場合がある。これらの断片は、第２ドリフト管領域D2、および質量分析器12におけるその後の分離によって、結果的にドリフト時間および飛行時間分布において識別することが可能となる。低い活性化エネルギーにおいて生じる新規な立体配座も、元のイオン分布302のものとは異なる、イオン移動度、および／またはイオン質量対電荷比を持つ場合がある。より高いイオン移動度を有するものは、活性化によってよりコンパクトとなった（例えば、潰れた、折り畳みが解けた構造）イオンに対応し、より低いイオン移動度を有するものは、活性化によってより大きな断面（例えば、活性化によって解ける、折り畳み状態）を有するイオンに対応する。
【００９４】
＜動作モードD＞：移動度選択された前駆体から形成された、断片イオンの平行解離。前述したように、イオン活性化は、イオン活性化領域IA3においても誘発されてもよく、この誘発は、事前の移動度選択があってもなくても、G2の制御、および／または、イオン活性化領域IA1および／またはIA2におけるイオン活性化によって、選択的に実行してもよい。IA3の高エネルギー条件下におけるこの動作モードの仮説的な分布を図17Dに示す。この図において、移動度選択イオン分布302は、IA2において、断片イオン成分302Fと310-320に断片化され、このイオン断片302Fおよび310-310はさらに、IA3においてイオン断片の組、3101-A、3121-B、...3181-F、3201-Gに断片化される。この場合、IA3において発生された断片は、これ以上イオン移動度の関数としては時間的に分離されず、したがって、共通の前駆体から発生される断片は同じドリフト時間を有する。しかしながら、IA3において発生した断片イオンは、次いで、質量分析器12を通過するので、断片イオン3101-A、3121-B、...3181-F、3201-Gが、イオン質量・対・電荷比の関数として時間的に分離される。したがって、この動作モードは、平行衝突誘発解離、またはそのある形式、と呼ぶことができる。
【００９５】
図1に関連して上で簡単に触れたように、本開示は、質量分析器12を含まないIMS 10の実施態様を考慮の対象とする。そのようなイオン移動度スペクトロメータ(IMS)350の一つの例示の実施態様が図18に示される。図18に示すIMS 350は、図1-17Dに関連して本明細書において図示し、記載したIMS 10と多くの点で同じであり、類似の数字およびアルファベット文字は、類似の部品を特定するために使用される。IMS 10と同様、IMS 350も、イオン源、次いで第１イオンドリフト管領域D1、次いで、ゲート、漏斗、およびイオン活性化領域であるG2/F2/IA2、次いで第２イオンドリフト管領域D2、次いでもう一つの漏斗F3、およびイオン活性化領域IA3を含む。イオン活性化領域IA3は、真空チェンバー352に結合され、このチェンバー352内、次いでIMS 350内の真空レベルの制御には従来型の真空ポンプ354が使用される。イオン検出器30は、真空チェンバー352の中に静置され、前述したようにプロセッサー32に電気的に接続される。ガス通路または導管46は、図1に示したものと同様の、一つ以上の好適なガス供給源を介して、バッファーガス、または他のガス混合物を受容してもよいが、ただし図を分かり易くするために、そのような構造は図18では省略されている。IMS 350は、その動作を、前述のように制御するように構成される、いくつかのDCおよびRF電圧源を含むことが理解される。ただし、そのような構造も同様に、図を分かり易くするために図18では省略される。IMS 350は、IMS 10に関連して上述した動作のと同様に動作可能であるが、例外として、プロセッサー32によって生成されるイオンスペクトル情報は、必ず一次元のみ、すなわち、イオンドリフト時間として表される。なぜなら、図18に描かれる装置は、質量分析器、またはその他のイオン分離装置を含まないからである。このために、図19には、それぞれ、図17A、17B、および17Cに示される、図1の装置の三つの動作モードA、B、およびCにおける、ドリフト時間・対・イオン強度プロット400、402、404が示される。
【００９６】
図19の、イオン強度プロット400は、前述の図17Aで示した動作モード“A”におけるIMSデータを示す。この動作モードでは、イオンは、エレクトロスプレイ・イオナイザー16によってIMS 350のイオン源領域18にエレクトロスプレイとして導入され、第１漏斗およびイオン活性化領域F1/IA1に進入し、ここに蓄積する。RF電圧190は、蓄積イオンを収束させるように、ただし、イオン活性化を誘発しないように制御される。次に、電圧パルス化源P1が、第１ゲートレンズ168に、短いパルスを送り、そうすることによって、第１ドリフト管領域D1へのイオンの進入に対して開門する（進入を可能とする）ように制御される。F1/IA1におけるイオンの蓄積、および同所からのイオンの放出は、第１ドリフト管領域D1の第１レンズ170に印加されるドリフト電圧に対して、G1電圧を上昇および下降することによって実現される。イオン混合物がD1を通ってドリフトするにつれ、個別のイオン成分が、その移動度の差に基づいて時間的に分離する。さらに、前述したように、イオン混合物は、漏斗構造F2およびF3を通過する際、半径方向に収束される。第２ドリフト管領域D2を脱出するイオンは、第３漏斗F3によって収束されて質量分析器12に導入される。得られたスペクトル400は、いくつかのイオン移動度ピークA-Eを含む。
【００９７】
図19の、イオン強度プロット402は、前述の図17Bで示した動作モード“B”におけるIMSデータを示す。前述したように、G2に同期遅延パルスを選択的に印加することによって、特定の移動度または移動度範囲を持つイオンのみを、第１ドリフト管領域D1から、第２ドリフト管領域D2へ伝送することが可能となる。例示の実施態様では、ピーク“C”の近辺に移動度を有するイオンを選択するように遅延を選んだので、得られたスペクトル402は、単一の、狭いピーク、例えば、ピーク“C”のみを含む。
【００９８】
図19の、イオン強度プロット404は、前述の図17Cで示した動作モード“C”におけるIMSデータを示す。前述したように、イオン活性化領域IA2は、イオン断片化を誘発するように制御されてもよい。例示の実施例では、“B”モードで前述したように、ピーク“C”近辺に移動度を持つイオンが選ばれ、次に、この選ばれたイオンは、IA2において断片化される。この断片化イオンが第２イオンドリフト領域D2を通ってドリフトするにつれ、断片は、そのイオン移動度に従って分離する。したがって、例示の実施態様では、得られたスペクトル404には、IA2で断片化された、移動度選択されたイオンの各種断片の、識別可能なドリフト時間が含まれる。図18に示すイオン移動度装置350は、本明細書に例示し記載する動作モード“D”に従って動作することが可能ではあるが、このモードのプロットは、図19には含まれていない。なぜなら、IA3において断片化されたイオンは、装置350ではそれ以上分離する機会を持てないがために、一次元ドリフト時間プロットでは識別不可能だからである。
【００９９】
図12および13に関連して、かつ、IMS 10および350の、各種例示動作モードの、少なくともいくつかに関連して、イオン活性化は、イオン活性化領域IA1、IA2、およびIA3のいずれにおいても選択的に誘発が可能であることが記載された。例として、図20A-20Fは、IMS 10の第２イオン活性化領域206(IA2)において[M+2H]2+、および[M+3H]3+イオンを活性化するために実験的に使用された、いくつかの異なる電場条件における、質量スペクトルを示す。一般に、より高い荷電状態のイオンは、IA2 206中において、より低い電場において活性化することが可能であるが、これは、活性化エネルギーは、荷電状態と共に変化すると考えることによって説明が可能な結果である。ある任意の荷電状態のイオンの断片化の程度は、図20A-20Fに示されるように、相当の幅に渡って微調整することが可能である。例えば、図20Aは、約6.0ボルトの、電導性リング部材202および204間の電圧差によって、イオン活性化領域206（図12）内に定められる電場に暴露された、[M+2H]2+の質量スペクトル410を示す。図20Bは、約206ボルトの、電導性リング部材202および204間の電圧差によって、イオン活性化領域206内に定められる電場に暴露された、[M+2H]2+の質量スペクトル412を示し、図20Cは、約246ボルトの、電導性リング部材202および204間の電圧差によって、イオン活性化領域206内に定められる電場に暴露された、[M+2H]2+の質量スペクトル414を示す。図20A-20Cは、電導性リング部材202および204間の電圧差を増すことによってイオン活性化領域206の電場が増すにつれて、同様に、[M+2H]2+イオンの断片化も増大することを示す。一方、図20D、20E、および20Fは、それぞれ、約6.0ボルト、約106ボルト、および約126ボルトの、電導性リング部材202および204間の電圧差によって、イオン活性化領域206において定められる電場に暴露された[M+3H]3+イオンの示す、それぞれ、質量スペクトル416、418、および420を示す。図20D-20Fは、[M+2H]2+イオンの場合と同様に、電導性リング部材202および204間の電圧差を増すことによってイオン活性化領域206の電場が増すにつれて、同様に、[M+3H]3+イオンの断片化も増大することを示す。任意の、特定の一組の条件において、断片化パターンはきわめて再現性の高いことが認められている。
【０１００】
断片イオンの移動度および構造に関する情報は、いくつかも基本的な理由のために興味深い。そのような理由の例として、例えば、ただしこれらに限定されないが、解離機序および応用用途の理解、例えば、断片イオンの移動度は、割り当てに対しさらに別の制限を加えることの理解が挙げられる。例として、図21は、y-型イオン、例えば、移動度分布430、432、および438か、またはb-型イオン、例えば、移動度分布434、436、および440かのいずれかから成る、六つの異なる断片のイオン移動度分布を示す。y-型イオンの分布430、432、および438は、それぞれ、単一の、鋭いピークを示すが、一方、b-型イオンの分布434、436、および440は、それぞれ、二峰の兆候を示す。図21から、b-型イオン断片は、少なくとも二つの異なる立体配座として存在するに違いないと結論づけることが可能である。実験誤差の範囲、例えば、約±10%において、b-型イオン断片に観察される二つのピークの比は、それらのイオン断片の発生機序によらず同じであるように見える（すなわち、異なるIA2活性化電圧においても、分布は同じであるように見え、断片化が[M+2H]2+前駆体から開始された場合でも、同じ分布が得られる）ということを指摘すべきである。このことは、構造および成員数は、解離転移状態のために採用された方法によっては影響されないこと、むしろ分布は、解離後、両方の成員数を安定化するらしいこと、を示唆する。さらに、b-型およびy-型イオン（または他のイオン）と関連するピーク差が、これらの断片に内在的であるとすると、移動度次元は、特定の断片型に対しm/zピークを割り当てることを可能にするはずであることにも注目すべきである。ある特定のイオン型の移動度（またはピーク出現）からそのイオン型を区別できることは、新規配列決定のための断片化データの使用を大いに助けると考えられる。
【０１０１】
上述のように、十分に高い電場の存在下でイオンを解離（例えば、断片化）することによって、または、立体配座変化を誘発するほど十分に高くはあるが、断片化を誘発するほどには高くない電場の存在下で、イオンの中に立体配座変化を誘発することによって、イオンを全体として活性化するように、第３イオン活性化領域IA3を制御することが可能である。図17Dに示す例示の動作モードDに関しては、IA2において断片化され、次いで、D2において解像された（すなわち、イオン移動度に従って時間的に分離された）イオン移動度選択イオンの断片を、より特異的に活性化するために、IA3を使用することが可能であることが記載された。あるいはこのプロセスは、移動度選択され、かつ解像された、一次、例えば、1°イオン断片からの、二次、例えば、2°断片の発生であるということもできる。このような2°断片イオンを示す、さらに別の例が、図22A、22B、および22Cに示される。図22Aは、G2を時間t0にてパルス化することによって移動度選択されたイオン分布から生成された1°断片の、ドリフト時間（イオン移動度）・対・飛行時間（イオン質量対電荷比）分布450を表す。図22Aには、1°断片から生じた、二次、または2°断片も示される。垂直線“a”および“b”にそった図22Aの2°断片が、それぞれ、図22Bおよび22Cに再現される。この二つの2°断片は、一致したD2ドリフト時間を有するので、適切な1°断片前駆体と共にグループ化することが可能である。図22Bおよび22Cは、それぞれ、b62+ およびy72+ 1°断片前駆体解離の、例示の質量スペクトルを示す。IA2に関しして上述したように、IA3における断片化も、高度に微調整および再現が可能である。
【０１０２】
これまで、本明細書で提示された、イオン活性化のグラフ表示例は、イオン活性化領域IA2およびIA3のイオン解離または断片化能を示した。イオン解離に用いられるものよりも低い電場で、イオン活性化領域IA1-IA3のいずれでも起こりえる、もう一つのタイプのイオン活性化は、上記では、誘発されるイオンの構造的または立体配座変化と記載された。このタイプの分析を明らかにするために、図23は、[M+7H]7+タンパク、例えば、ユビキチンの、合計ドリフト時間（D1およびD2）分布460と、同じタンパクイオンの、IA2領域での活性化を伴わない移動度選択分布462とを示す。IA2領域のイオン活性化が無い場合の、[M+7H]7+タンパクイオンの分布462は、前記タンパクイオンが、通常は、コンパクトな立体配座として存在することを示唆する。IA2領域が、低エネルギー活性化状態になるように、例えば、電導性リング202と204の間の70.7ボルトの差によって制御された場合、ある構造変化が観察され、ドリフト時間分布464は、この条件下では、[M+7H]7+タンパクイオンは、部分的に折りたたまれた状態で存在することを示す。一方、IA2領域を、もう一つの低活性化状態になるように、例えば、電導性リング202と204の間の105.7ボルトの差によって制御された場合、別の構造変化が観察され、そのドリフト時間分布466は、この条件下では、[M+7H]7+タンパクイオンは、引き延ばされた状態で存在することを示す。したがって、図20は、用いた低エネルギー活性化条件下では、[M+7H]7+タンパクイオンの異なる構造変化は明瞭に観察されるにもかかわらず、[M+7H]7+タンパクイオンの断片化は認められないことを示す。例えば、約70Vの活性化では、コンパクト状態462は、新規分布状態464に変えることができる。これら状態の内のあるものは、最初の構造よりもややコンパクトであってもよいが、大部分は、部分的に折りたたまれた状態で存在するようである。IA2領域に約106Vを印加すると、引き延ばされた構造の方に偏った分布466が得られる。
【０１０３】
従来から、イオン断片化が誘発されるべきチェンバーを満たすために、バッファーガス、例えば、ヘリウムが用いられている。しかしながら、従来型のバッファーガスで満たされたイオン断片化領域に十分高い電場を実現するには限界があり、それは、通常、そのような電場の電気的崩壊が所望の電場強度以下において起こるからである。したがって、従来型のバッファーガスの存在下では、イオン断片化のために所望の電場強度を持続することができない。
【０１０４】
図1に関連して、また、本明細書全体を通じて、IMS 10および／またはIMS 350は、バッファーガス、またはガス混合物で満たされると記載された。ドーピングガスを従来型のバッファーガスと混ぜ合わせ、この混合ガスを、イオン断片化領域に供給することによって、バッファーガス単独で持続可能な電場よりも高い電場の持続が可能になる。したがって、IMS 10または350のイオン断片化領域IA1、IA2、またはIA3に結合される電圧源を制御して、前記イオン断片化領域IA1、IA2、またはIA3において、バッファーガス、例えば、Gas1、およびドーピングガス、例えば、Gas2から成る混合物との衝突を介して、イオンを断片化するのに十分な高さの電場を確立した場合、この電場は、崩壊することなく維持することが可能である。一般に、ドーピングガスの選択は、イオンと、バッファーガスおよびドーピングガスの混合物との存在下に、崩壊することなくイオン断片化領域IA1、IA2、および／またはIA3において持続される電場の強度が、イオンと、バッファーガスのみの存在下に、崩壊することなくイオン断片化領域IA1、IA2、および／またはIA3において持続される電場の強度よりも高くなるように行われる。上に図示し、記載されたイオン分析装置では、約1〜5モルパーセントのドーピングガス、および99〜95モルパーセントのバッファーガスから成る、約1 mTorr〜5 Torrの混合ガスは、イオン活性化領域IA1、IA2、および／またはIA3に確立される電場の大きさを、崩壊することなく、2〜3倍対応増加することを可能とするので、高い質量対電荷比を持つイオンの断片化効率を上げることが見出されている。好適なバッファーガスの一例はヘリウムであり、対応するドーピングガスの好適な選択は窒素である。ただし、バッファーとドーピングガスの他の組み合わせも考慮の対象になる。
【０１０５】
IMS 10および350は、異なるいくつかのモードの内の任意のモードにおいて、各種電圧源について対応する制御を行うことによって、動作動作可能なように制御できることが、今や明らかとなったはずである。前述の動作モードAに対応する、恐らくもっとも単純なケースでは、イオンは、F1/IA1に蓄積され、次にゲートG1が、イオンを、第１ドリフト管領域D1に放出するように制御され、D1においてイオンは、イオン移動度の関数として時間的に分離される。ゲートG2は、全てのイオンが通過するように、すなわち、D1を脱離するイオンが直接第２ドリフト管領域D2に進入するように制御される。D2において、イオンは、イオン移動度の関数としてさらに時間的に分離されつづける。このモードでは、イオン活性化領域IA1、IA2、およびIA3のいずれも活性を持たないので、これらの領域のいずれにおいてもイオン活性化は起こらない。一方、恐らくもっとも複雑な場合では、三つのイオン活性化領域全てが活性を有するので、イオン活性化、例えば、高エネルギー断片化、または低エネルギー誘発構造変化が、IA1、IA2、およびIA3で起こり、第２ドリフト管領域D2に対するゲートG2は、選択されたイオン移動度またはイオン移動度範囲を有するイオンのみを選択的に通過させるように制御される。このモードでは、イオンは、F1/IA1において蓄積、活性化され、次に、この活性化されたイオンは、ゲートG1が、活性化イオンをF1/IA1から放出するように制御されると、第１ドリフト管領域D1に進入する。この活性化イオンは、第１ドリフト管領域D1において、イオン移動度の関数として時間的に分離され、ゲートG2は、選択されたイオン移動度またはイオン移動度範囲を有するイオンのみを通過させるように制御される。次に、この移動度選択された活性化イオンは、再びIA2で活性化され、得られた、2回活性化イオンは、第２ドリフト管領域D2においてイオン移動度の関数として時間的に分離される。2回活性化され時間分離されたこれらのイオンは、次に再びIA3において活性化された後に、IMS 10または350を脱出する。
【０１０６】
各種イオン活性化領域IA1、IA2、およびIA3は、イオンゲートG1およびG2と共に、各種組み合わせで制御されてよく、IMS 10またはIMS 350を前記二つのモードの中間モードにおいて動作動作させるために、いずれのイオン活性化領域IA1、IA2、およびIA3において誘発された電場を選択してもよい。具体的な一中間モードのひとつの例として、IMS 10または350は、F1/IA1においてイオンを蓄積および断片化するように制御されてもよい。次に、ゲートG1は、断片化イオンを第１ドリフト管領域に放出するように制御されてもよく、前記領域において、イオンは、イオン移動度の関数として時間的に分離される。次に、ゲートG2は、選択されたイオン移動度またはイオン移動度範囲を有するイオン断片（単数または複数）のみを通過させるように制御される。第２のイオン活性化領域IA2は、この移動度選択されたイオン断片（単数または複数）を断片化するように制御され、次いでこれらの断片は、第２ドリフト管D2においてイオン移動度の関数として分離された後に、IMS 10または350を脱出する。
【０１０７】
イオン移動度スペクトロメータ10および350は、二段の装置、すなわち、直列に配置された二つのドリフト管D1およびD2として、本明細書では図示され、説明されてきたわけであるが、さらに別のドリフト管セクションが追加されてもよく、Nが任意の正の整数である、N-段イオン移動度スペクトロメータが形成される場合も、本開示の考慮の対象とされることが理解されるであろう。さらに、“N”段の内のいずれの段も、イオン漏斗構造、イオンゲート、およびイオン活性化領域の内の任意のどれか、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。したがって、そのような任意の装置において利用可能な、異なる動作モードの数は、付加される各段毎に確実に増大する。
【０１０８】
前述の図面および説明において、本発明は詳細に図示され、記載されたわけであるが、それらは、例示と見なすべきで、限定的性格のものと見なすべきではない。単に、その例示実施態様のみが図示され、記載されていること、および、本発明の精神内で行われる全ての変更および修飾は、保護が望まれていることを理解しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】図1は、質量分析器に動作可能的に結合されたイオン移動度スペクトロメータの、一例示実施態様の模式図である。
【図２】図2は、図1のイオン移動度スペクトロメータのドリフト管セクションの一つの、拡大された詳細図である。
【図３Ａ】図3Aは、図2のドリフト管セクションの構築に使用される電導性リング部材の前面図である。
【図３Ｂ】図3Bは、図2のドリフト管セクションの構築に使用される絶縁性リング部材の前面図である。
【図３Ｃ】図3Cは、図2のドリフト管セクションの構築に使用される電導性末端リング部材の前面図である。
【図３Ｄ】図3Dは、図2のドリフト管セクションの構築に使用される電導性末端プレート部材の後面図である。
【図３Ｅ】図3Eは、図3Dの電導性末端プレート部材の前面図である。
【図４】図4は、図2のドリフト管セクションの、切断線4-4にそって見た断面図である。
【図５】図5は、図2のドリフト管セクションの端面図である。
【図６】図6は、隣接する二つのドリフト管セクションを合体接続するのに使用される接合リング部材の前面図である。
【図７】図7は、図6の接合リング部材の側面図である。
【図８】図8は、図1のイオン移動度スペクトロメータの、ドリフト管接合構造の一つの拡大図である。
【図９Ａ】図9Aは、図8のドリフト管接合構造の、切断線9A-9Aにそって見た場合の断面図である。
【図９Ｂ】図9Bは、図8のドリフト管接合構造の、切断線9B-9Bにそって見た場合の断面図である。
【図１０】図10は、図1のイオン移動度スペクトロメータのイオン源セクションの、拡大された部分断面図である。
【図１１】図11は、図10のDC電圧源VS1の、例示の一実施態様のブロックダイアグラムである。
【図１２】図12は、第２ゲート、漏斗、およびイオン活性化領域を含む、図1のイオン移動度スペクトロメータのドリフト管セクションの拡大詳細図である。
【図１３】図13は、図12のDC電圧源VS2の、例示の一実施態様のブロックダイアグラムである。
【図１４】図14は、図1のイオン移動度スペクトロメータの、第３漏斗部およびイオン活性化部位を含むドリフト管セクションの、拡大された詳細図である。
【図１５】図15は、図14のDC電圧源VS3の、例示の一実施態様のブロックダイアグラムである。
【図１６】図16は、図14のDC電圧源VS4の、例示の一実施態様のブロックダイアグラムである。
【図１７Ａ】図17Aは、図1の、イオン移動度スペクトロメータと質量分析器との組合せの、例示の一動作モードを示す、イオンドリフト時間・対・イオン飛行時間のプロットである。
【図１７Ｂ】図17Bは、図1の、イオン移動度スペクトロメータと質量分析器との組合せの、別の、例示の動作モードを示す、イオンドリフト時間・対・イオン飛行時間のプロットである。
【図１７Ｃ】図17Cは、図1の、イオン移動度スペクトロメータと質量分析器との組合せの、さらに別の、例示の動作モードを示す、イオンドリフト時間・対・イオン飛行時間のプロットである。
【図１７Ｄ】図17Dは、図1の、イオン移動度スペクトロメータと質量分析器との組合せの、さらに別の、例示の動作モードを示す、イオンドリフト時間・対・イオン飛行時間のプロットである。
【図１８】図18は、図1のイオン移動度スペクトロメータのスタンドアローン実施態様の模式図である。
【図１９】図19は、図17A−17Cに示される、図1のイオン移動度スペクトロメータと質量分析器との組合せと同じ動作モードにおける、図18のイオン移動度スペクトロメータの動作を示す、一連の、ドリフト時間・対・イオン強度プロットを含む。
【図２０Ａ】図20Aは、図1のイオン移動度スペクトロメータの第２活性化領域における、一組の電場条件下で見られる、[M+2H]2+ペプチドイオンの断片化を示す、質量対電荷比・対・イオン強度のプロットである。
【図２０Ｂ】図20Bは、図1のイオン移動度スペクトロメータの第２活性化領域における、別の一組の電場条件下で見られる、[M+2H]2+ペプチドイオンの断片化を示す、質量対電荷比・対・イオン強度のプロットである。
【図２０Ｃ】図20Cは、図1のイオン移動度スペクトロメータの第２活性化領域における、さらに別の一組の電場条件下で見られる、[M+2H]2+ペプチドイオンの断片化を示す、質量対電荷比・対・イオン強度のプロットである。
【図２０Ｄ】図20Dは、図1のイオン移動度スペクトロメータの第２活性化領域における、一組の電場条件下で見られる、[M+3H]3+ペプチドイオンの断片化を示す、質量対電荷比・対・イオン強度のプロットである。
【図２０Ｅ】図20Eは、図1のイオン移動度スペクトロメータの第２活性化領域における、別の一組の電場条件下で見られる、[M+3H]3+ペプチドイオンの断片化を示す、質量対電荷比・対・イオン強度のプロットである。
【図２０Ｆ】図20Fは、図1のイオン移動度スペクトロメータの第２活性化領域における、さらに別の一組の電場条件下で見られる、[M+3H]3+ペプチドイオンの断片化を示す、質量対電荷比・対・イオン強度のプロットである。
【図２１】図21は、選択されたイオンから生成されるイオン断片タイプの特徴的な構造を示す、一連の、ドリフト時間・対・強度プロットを含む。
【図２２Ａ】図22Aは、G2を時間t0にてパルス化することによって移動度選択されたイオン分布から生成された1°および2°断片の、例示の分布を示す、ドリフト時間・対・質量対電荷比のプロットである。
【図２２Ｂ】図22Bは、図22Aの分布の、b62+ 1°断片前駆イオンの解離によって生じた2°断片の、質量対電荷比・対・相対強度のプロットである。
【図２２Ｃ】図22Cは、図22Aの分布の、y72+ 1°断片前駆イオンの解離によって生じた2°断片の、質量対電荷比・対・相対強度のプロットである。
【図２３】図23は、図18のイオン移動度スペクトロメータの、第２イオン活性化領域における、各種低エネルギー電場に対する暴露によって選択されたイオンに誘発された構造変化を示す、一連の、質量対電荷比・対・相対強度のプロットを含む。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２０Ｅ】
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【図２０Ｆ】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３】
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