(57)【要約】【課題】イオン移動度分析計を含む装置【解決手段】第１のチャンバ（１０）と第２のチャンバ（５）とを含むマススペクトロメータが開示される。第２のチャンバ（５）は、第１のチャンバ（１０）の下流に位置し、２つのチャンバ（５，１０）間には、チャンバ間アパーチャ（１２）が提供される。第１のチャンバ（１０）内には、イオンガイド（１３）が位置し、第２のチャンバ（５）内には、イオン移動度分析計（６）が位置する。第１のチャンバ（１０）に、ヘリウムガスが提供される。イオンは、比較的低圧の領域からイオン移動度分析計（６）に向かって加速されるに際し、先ず、第１のチャンバ（１０）内に入る。第１のチャンバ（１０）内に提供されるヘリウムガスは、イオンが比較的高圧の領域内へと加速される際のイオンフラグメンテーション効果およびイオン識別効果を最小限に抑える。イオンは、次いで、イオンガイド（１３）によって伝送され、引き続き、第２のチャンバ（５）内に位置するイオン移動度分析計（６）へと伝送される。【選択図】図２
2009543312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のチャンバと、
前記第１のチャンバの下流に位置する第２のチャンバと、
前記第２のチャンバ内に位置するイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器と、
第１の平均密度または平均分子量Ｍ1を有する第１のガスまたはガス混合物を前記第１のチャンバに提供するためのデバイスと、
第２の平均密度または平均分子量Ｍ2を有する第２のガスまたはガス混合物を前記第２のチャンバに提供するためのデバイスであって、Ｍ1＜Ｍ2である、デバイスと、
を備える装置。
【請求項２】
比率Ｍ2／Ｍ1は、(i)≧1.1、(ii)≧1.5、(iii)≧2.0、(iv)≧3.0、(v)≧4.0、(vi)≧5.0、(vii)≧6.0、(viii)≧7.0、(ix)≧8.0、(x)≧9.0、(xi)≧10.0、(xii)≧11.0、(xiii)≧12.0、(xiv)≧13.0、(xv)≧14.0、(xvi)≧15.0、(xvii)≧16.0、(xviii)≧17.0、(xix)≧18.0、(xx)≧19.0、(xxi)≧20.0、(xxii)≧25.0、(xxiii)≧30.0、(xxiv)≧35.0、(xxv)≧40.0、(xxvi)≧45.0、(xxvii)≧50.0、(xxviii)≧55.0、(xxix)≧60.0、(xxx)≧65.0、および(xxxi)≧70.0からなる群より選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
比率Ｍ2／Ｍ1は、(i)1-2、(ii)2-3、(iii)3-4、(iv)4-5、(v)5-6、(vi)6-7、(vii)7-8、(viii)8-9、(ix)9-10、(x)10-11、(xi)11-12、(xii)12-13、(xiii)13-14、(xiv)14-15、(xv)15-16、(xvi)16-17、(xvii)17-18、(xviii)18-19、(xix)19-20、(xx)20-25、(xxi)25-30、(xxii)30-35、(xxiii)35-40、(xxiv)40-45、(xxv)45-50、(xxvi)50-55、(xxvii)55-60、(xxviii)60-65、(xxix)65-70、および(xxx)>70からなる群より選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のチャンバは、イオン注入アパーチャと第１のガス排出口とを有するケースを含む、請求項１、２、または３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間にチャンバ間アパーチャをさらに備える請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記第１のガスまたはガス混合物は、(i)ヘリウム、(ii)水素、(iii)ネオン、(iv)メタン、(v)アンモニア、(vi)窒素、(vii)アルゴン、(viii)キセノン、(ix)空気、および(x)ＳＦ6すなわち六フッ化硫黄からなる群より選択される１つまたは複数のガスを含む、請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記第１のガスまたはガス混合物は、(i)<0.1ミリバール、(ii)≧0.1ミリバール、(iii)≧0.2ミリバール、(iv)≧0.3ミリバール、(v)≧0.4ミリバール、(vi)≧0.5ミリバール、(vii)≧0.6ミリバール、(viii)≧0.7ミリバール、(ix)≧0.8ミリバール、(x)≧0.9ミリバール、(xi)≧1.0ミリバール、(xii)≧1.1ミリバール、(xiii)≧1.2ミリバール、(xiv)≧1.3ミリバール、(xv)≧1.4ミリバール、(xvi)≧1.5ミリバール、(xvii)≧1.6ミリバール、(xviii)≧1.7ミリバール、(xix)≧1.8ミリバール、(xx)≧1.9ミリバール、(xxi)≧2.0ミリバール、(xxii)≧3.0ミリバール、(xxiii)≧4.0ミリバール、(xxiv)≧5.0ミリバール、(xxv)≧6.0ミリバール、(xxvi)≧7.0ミリバール、(xxvii)≧8.0ミリバール、(xxviii)≧9.0ミリバール、および(xxix)≧10.0ミリバールからなる群より選択される圧力で提供される、請求項１ないし６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記第１のガスまたはガス混合物は、(i)0.1-0.5ミリバール、(ii)0.5-1.0ミリバール、(iii)1.0-1.5ミリバール、(iv)1.5-2.0ミリバール、(v)2.0-2.5ミリバール、(vi)2.5-3.0ミリバール、(vii)3.0-3.5ミリバール、(viii)3.5-4.0ミリバール、(ix)4.0-4.5ミリバール、(x)4.5-5.0ミリバール、(xi)5.0-5.5ミリバール、(xii)5.5-6.0ミリバール、(xiii)6.0-6.5ミリバール、(xiv)6.5-7.0ミリバール、(xv)7.0-7.5ミリバール、(xvi)7.5-8.0ミリバール、(xvii)8.0-8.5ミリバール、(xviii)8.5-9.0ミリバール、(xix)9.0-9.5ミリバール、および(xx)9.5-10.0ミリバールからなる群より選択される圧力で提供される、請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記第１のチャンバは、(i)<20mm、(ii)20-40mm、(iii)40-60mm、(iv)60-80mm、(v)80-100mm、(vi)100-120mm、(vii)120-140mm、(viii)140-160mm、(ix)160-180mm、(x)180-200mm、(xi)200-220mm、(xii)220-240mm、(xiii)240-260mm、(xiv)260-280mm、(xv)280-300mm、および(xvi)>300mmからなる群より選択される長さを有する、請求項１ないし８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記第１のチャンバ内に位置する複数の電極を含む第１のイオンガイドをさらに備える請求項１ないし９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
第１のイオンガイドは、(i)<20mm、(ii)20-40mm、(iii)40-60mm、(iv)60-80mm、(v)80-100mm、(vi)100-120mm、(vii)120-140mm、(viii)140-160mm、(ix)160-180mm、(x)180-200mm、(xi)200-220mm、(xii)220-240mm、(xiii)240-260mm、(xiv)260-280mm、(xv)280-300mm、および(xvi)>300mmからなる群より選択される長さを有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１のイオンガイドは、
(i)多重極ロッドセットまたはセグメント化多重極ロッドセット、
(ii)イオントンネルまたはイオンファネル、あるいは
(iii)階層状または配列状の、平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極を含む、請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記多重極ロッドセットまたは前記セグメント化多重極ロッドセットは、四重極ロッドセット、六重極ロッドセット、八重極ロッドセット、または８を超えるロッドを含むロッドセットを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記イオントンネルまたはイオンファネルは、使用時にその中を通してイオンを伝送させるアパーチャを有する複数の電極または少なくとも2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、もしくは100の電極を含み、
前記電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%は、実質的に同サイズすなわち同面積の複数のアパーチャ、またはサイズすなわち面積が漸進的に大きいおよび／もしくは小さい複数のアパーチャを有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%は、(i)≦1.0mm、(ii)≦2.0mm、(iii)≦3.0mm、(iv)≦4.0mm、(v)≦5.0mm、(vi)≦6.0mm、(vii)≦7.0mm、(viii)≦8.0mm、(ix)≦9.0mm、(x)≦10.0mm、および(xi)>10.0mmからなる群より選択される内径すなわち内部寸法を有する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記階層状または配列状の、平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極は、使用時にその中をイオンが移動する平面内に通常、配置される複数のまたは少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、もしくは20の、平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極を含み、
前記平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%は、使用時にその中をイオンが移動する平面内に通常、配置される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記複数の平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極にＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給するためのＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段をさらに備え、
隣り合う平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極は、逆位相の前記ＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１のイオンガイドは、複数の軸方向セグメントまたは少なくとも5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、もしくは100の軸方向セグメントを含む、請求項１２ないし１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記第１のイオンガイドの軸方向長さの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%に沿って少なくとも一部のイオンを動かすために、前記第１のイオンガイドを構成する電極に１以上の過渡ＤＣ電圧もしくは過渡ＤＣ電位、または１以上の過渡ＤＣ電圧波形もしくは過渡ＤＣ電位波形を印加するように構成され適応された過渡ＤＣ電圧手段を、さらに備える請求項１０ないし１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
前記第１のイオンガイドの軸方向長さの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%に沿って少なくとも一部のイオンを動かすために、前記第１のイオンガイドを構成する前記複数の電極に２つまたは３つ以上の位相シフトされたＡＣ電圧またはＲＦ電圧を印加するように構成され適応されたＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段を、さらに備える請求項１０ないし１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記第１のイオンガイドは、イオンを前記第１のイオンガイド内に放射状に閉じ込めるために、前記第１のイオンガイドを構成する前記複数の電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%にＡＣ電圧またはＲＦ電圧を印加するように構成され適応されたＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段をさらに含む、請求項１０ないし２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記ＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段は、前記第１のイオンガイドを構成する前記複数の電極に(i)<50V、(ii)50-100V、(iii)100-150V、(iv)150-200V、(v)200-250V、(vi)250-300V、(vii)300-350V、(viii)350-400V、(ix)400-450V、(x)450-500V、および(xi)>500Vからなる群より選択される最高最低振幅を有するＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給するように構成され適応される、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記ＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段は、前記第１のイオンガイドを構成する前記複数の電極に(i)<100kHz、(ii)100-200kHz、(iii)200-300kHz、(iv)300-400kHz、(v)400-500kHz、(vi)0.5-1.0MHz、(vii)1.0-1.5MHz、(viii)1.5-2.0MHz、(ix)2.0-2.5MHz、(x)2.5-3.0MHz、(xi)3.0-3.5MHz、(xii)3.5-4.0MHz、(xiii)4.0-4.5MHz、(xiv)4.5-5.0MHz、(xv)5.0-5.5MHz、(xvi)5.5-6.0MHz、(xvii)6.0-6.5MHz、(xviii)6.5-7.0MHz、(xix)7.0-7.5MHz、(xx)7.5-8.0MHz、(xxi)8.0-8.5MHz、(xxii)8.5-9.0MHz、(xxiii)9.0-9.5MHz、(xxiv)9.5-10.0MHz、および(xxv)>10.0MHzからなる群より選択される周波数を有するＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給するように構成され適応される、請求項２１または２２に記載の装置。
【請求項２４】
1-100、100-200、200-300、300-400、400-500、500-600、600-700、700-800、800-900、900-1000、または>1000の範囲の質量対電荷比を有する一価のイオンは、前記第１のイオンガイドを通るに際して(i)0-10μs、(ii)10-20μs、(iii)20-30μs、(iv)30-40μs、(v)40-50μs、(vi)50-60μs、(vii)60-70μs、(viii)70-80μs、(ix)80-90μs、(x)90-100μs、(xi)100-110μs、(xii)110-120μs、(xiii)120-130μs、(xiv)130-140μs、(xv)140-150μs、(xvi)150-160μs、(xvii)160-170μs、(xviii)170-180μs、(xix)180-190μs、(xx)190-200μs、(xxi)200-210μs、(xxii)210-220μs、(xxiii)220-230μs、(xxiv)230-240μs、(xxv)240-250μs、(xxvi)250-260μs、(xxvii)260-270μs、(xxviii)270-280μs、(xxix)280-290μs、(xxx)290-300μs、および(xxxi)>300μsのドリフト時間または通過時間を有する、請求項１０ないし２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
前記第１のイオンガイドの少なくとも一部を(i)<0.1ミリバール、(ii)≧0.1ミリバール、(iii)≧0.2ミリバール、(iv)≧0.3ミリバール、(v)≧0.4ミリバール、(vi)≧0.5ミリバール、(vii)≧0.6ミリバール、(viii)≧0.7ミリバール、(ix)≧0.8ミリバール、(x)≧0.9ミリバール、(xi)≧1.0ミリバール、(xii)≧1.1ミリバール、(xiii)≧1.2ミリバール、(xiv)≧1.3ミリバール、(xv)≧1.4ミリバール、(xvi)≧1.5ミリバール、(xvii)≧1.6ミリバール、(xviii)≧1.7ミリバール、(xix)≧1.8ミリバール、(xx)≧1.9ミリバール、(xxi)≧2.0ミリバール、(xxii)≧3.0ミリバール、(xxiii)≧4.0ミリバール、(xxiv)≧5.0ミリバール、(xxv)≧6.0ミリバール、(xxvi)≧7.0ミリバール、(xxvii)≧8.0ミリバール、(xxviii)≧9.0ミリバール、および(xxix)≧10.0ミリバールからなる群より選択される圧力に維持するように構成され適応されたデバイスをさらに備える請求項１０ないし２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
前記第１のイオンガイドの少なくとも一部を(i)0.1-0.5ミリバール、(ii)0.5-1.0ミリバール、(iii)1.0-1.5ミリバール、(iv)1.5-2.0ミリバール、(v)2.0-2.5ミリバール、(vi)2.5-3.0ミリバール、(vii)3.0-3.5ミリバール、(viii)3.5-4.0ミリバール、(ix)4.0-4.5ミリバール、(x)4.5-5.0ミリバール、(xi)5.0-5.5ミリバール、(xii)5.5-6.0ミリバール、(xiii)6.0-6.5ミリバール、(xiv)6.5-7.0ミリバール、(xv)7.0-7.5ミリバール、(xvi)7.5-8.0ミリバール、(xvii)8.0-8.5ミリバール、(xviii)8.5-9.0ミリバール、(xix)9.0-9.5ミリバール、および(xx)9.5-10.0ミリバールからなる群より選択される圧力に維持するように構成され適応されたデバイスをさらに備える請求項１０ないし２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
前記第１のイオンガイドは、イオンのビームを受け取り、任意の特定の時間に少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20の個別のイオングループまたはイオンパケットが前記第１のイオンガイド内に閉じ込められるなおかつ／または隔離されるように前記イオンのビームを変化させるまたは区分けするように構成され適応され、
各イオングループまたは各イオンパケットは、前記第１のイオンガイド内に形成される個別の軸方向ポテンシャル井戸内に個別に閉じ込められるなおかつ／または隔離される、請求項１０ないし２６のいずれかに記載の装置。
【請求項２８】
前記第１のイオンガイドの長さの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%に沿って実質的に同時的に平行移動される少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20の個別の軸方向ポテンシャル井戸を形成するように、第１の電圧手段が構成され適応される、請求項１０ないし２７のいずれかに記載の装置。
【請求項２９】
前記第１のイオンガイドは、(i)イオンが前記第１のイオンガイドによって受け取られる順序および／もしくは忠実度を実質的に維持しつつ、ならびに／または(ii)１以上のイオングループもしくはイオンパケットが前記第１のイオンガイドに沿って平行移動される際にイオンの組成を実質的に維持しつつ、前記第１のイオンガイドによって受け取られるイオンを保持し、および／または閉じ込め、および／または区切るように、ならびに前記第１のイオンガイドの軸方向長さの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%に沿ってイオンを１つまたは複数のイオングループまたはイオンパケットのかたちで平行移動させるように、構成され適応される、請求項１０ないし２８のいずれかに記載の装置。
【請求項３０】
前記第１のイオンガイドは、前記第１のイオンガイド内のイオンを衝突で冷却するか、実質的に熱運動化するか、または運動エネルギを大幅に低減させるように構成され適応される、請求項１０ないし２９のいずれかに記載の装置。
【請求項３１】
前記第２のチャンバは、第２のガス排出口とイオン出口アパーチャとを有するケースを含む、請求項１ないし３０のいずれかに記載の装置。
【請求項３２】
前記第２のガスまたはガス混合物は、(i)ヘリウム、(ii)水素、(iii)ネオン、(iv)メタン、(v)アンモニア、(vi)窒素、(vii)アルゴン、(viii)キセノン、(ix)空気、および(x)ＳＦ6すなわち六フッ化硫黄からなる群より選択される１つまたは複数のガスを含む、請求項１ないし３１のいずれかに記載の装置。
【請求項３３】
前記第２のガスまたはガス混合物は、(i)<0.1ミリバール、(ii)≧0.1ミリバール、(iii)≧0.2ミリバール、(iv)≧0.3ミリバール、(v)≧0.4ミリバール、(vi)≧0.5ミリバール、(vii)≧0.6ミリバール、(viii)≧0.7ミリバール、(ix)≧0.8ミリバール、(x)≧0.9ミリバール、(xi)≧1.0ミリバール、(xii)≧1.1ミリバール、(xiii)≧1.2ミリバール、(xiv)≧1.3ミリバール、(xv)≧1.4ミリバール、(xvi)≧1.5ミリバール、(xvii)≧1.6ミリバール、(xviii)≧1.7ミリバール、(xix)≧1.8ミリバール、(xx)≧1.9ミリバール、(xxi)≧2.0ミリバール、(xxii)≧3.0ミリバール、(xxiii)≧4.0ミリバール、(xxiv)≧5.0ミリバール、(xxv)≧6.0ミリバール、(xxvi)≧7.0ミリバール、(xxvii)≧8.0ミリバール、(xxviii)≧9.0ミリバール、および(xxix)≧10.0ミリバールからなる群より選択される圧力で提供される、請求項１ないし３２のいずれかに記載の装置。
【請求項３４】
前記第２のガスまたはガス混合物は、(i)0.1-0.5ミリバール、(ii)0.5-1.0ミリバール、(iii)1.0-1.5ミリバール、(iv)1.5-2.0ミリバール、(v)2.0-2.5ミリバール、(vi)2.5-3.0ミリバール、(vii)3.0-3.5ミリバール、(viii)3.5-4.0ミリバール、(ix)4.0-4.5ミリバール、(x)4.5-5.0ミリバール、(xi)5.0-5.5ミリバール、(xii)5.5-6.0ミリバール、(xiii)6.0-6.5ミリバール、(xiv)6.5-7.0ミリバール、(xv)7.0-7.5ミリバール、(xvi)7.5-8.0ミリバール、(xvii)8.0-8.5ミリバール、(xviii)8.5-9.0ミリバール、(xix)9.0-9.5ミリバール、および(xx)9.5-10.0ミリバールからなる群より選択される圧力で提供される、請求項１ないし３３のいずれかに記載の装置。
【請求項３５】
前記第２のチャンバは、(i)<20mm、(ii)20-40mm、(iii)40-60mm、(iv)60-80mm、(v)80-100mm、(vi)100-120mm、(vii)120-140mm、(viii)140-160mm、(ix)160-180mm、(x)180-200mm、(xi)200-220mm、(xii)220-240mm、(xiii)240-260mm、(xiv)260-280mm、(xv)280-300mm、および(xvi)>300mmからなる群より選択される長さを有する、請求項１ないし３４のいずれかに記載の装置。
【請求項３６】
前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器は、ガス位相電気泳動デバイスを含む、請求項１ないし３５のいずれかに記載の装置。
【請求項３７】
前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器は、
(i)ドリフト管、
(ii)多重極ロッドセットまたはセグメント化多重極ロッドセット、
(iii)イオントンネルまたはイオンファネル、あるいは
(iv)階層状または配列状の、平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極を含む、請求項１ないし３６のいずれかに記載の装置。
【請求項３８】
前記ドリフト管は、
１つまたは複数の電極と、
軸方向ＤＣ電圧勾配、すなわち前記ドリフト管の軸方向長さの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%に沿って実質的に一定のまたは直線の軸方向ＤＣ電圧勾配を、維持するための手段と、を含む、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記多重極ロッドセットは、四重極ロッドセット、六重極ロッドセット、八重極ロッドセット、または８を超えるロッドを含むロッドセットを含む、
請求項３７に記載の装置。
【請求項４０】
前記イオントンネルまたはイオンファネルは、使用時にその中を通してイオンを伝送させるアパーチャを有する複数の電極または少なくとも2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、もしくは100の電極を含み、
前記電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%は、実質的に同サイズすなわち同面積の複数のアパーチャ、またはサイズすなわち面積が漸進的に大きいおよび／もしくは小さい複数のアパーチャを有する、請求項３７に記載の装置。
【請求項４１】
前記電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%は、(i)≦1.0mm、(ii)≦2.0mm、(iii)≦3.0mm、(iv)≦4.0mm、(v)≦5.0mm、(vi)≦6.0mm、(vii)≦7.0mm、(viii)≦8.0mm、(ix)≦9.0mm、(x)≦10.0mm、および(xi)>10.0mmからなる群より選択される内径すなわち内部寸法を有する、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記階層状または配列状の、平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極は、複数のまたは少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、もしくは20の、平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極を含み、
前記平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%は、使用時にその中をイオンが移動する平面内に通常、配置される、請求項３７に記載の装置。
【請求項４３】
前記平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極の少なくとも一部または少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、もしくは100%は、ＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給され、
隣り合う平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極は、逆位相のＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給される、請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器は、複数の軸方向セグメントまたは少なくとも5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、もしくは100の軸方向セグメントを含む、請求項１ないし４３のいずれかに記載の装置。
【請求項４５】
前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の軸方向長さの少なくとも一部または少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、もしくは100%に沿って少なくとも一部のイオンを動かすために、前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の軸方向長さの少なくとも一部または少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、もしくは100%に沿って、実質的に一定のＤＣ電圧勾配を維持するためのＤＣ電圧手段をさらに備える請求項１ないし４４いずれかに記載の装置。
【請求項４６】
前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の軸方向長さの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%に沿って少なくとも一部のイオンを動かすために、前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器を構成する電極に１以上の過渡ＤＣ電圧もしくは過渡ＤＣ電位、または１以上の過渡ＤＣ電圧波形もしくは過渡ＤＣ電位波形を印加するように構成され適応された過渡ＤＣ電圧手段をさらに備える請求項１ないし４５のいずれかに記載の装置。
【請求項４７】
前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の軸方向長さの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%に沿って少なくとも一部のイオンを動かすために、前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器を構成する電極に２つまたは３つ以上の位相シフトされたＡＣ電圧またはＲＦ電圧を印加するように構成され適応されたＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段を、さらに備える請求項１ないし４６のいずれかに記載の装置。
【請求項４８】
前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器は、(i)<20mm、(ii)20-40mm、(iii)40-60mm、(iv)60-80mm、(v)80-100mm、(vi)100-120mm、(vii)120-140mm、(viii)140-160mm、(ix)160-180mm、(x)180-200mm、(xi)200-220mm、(xii)220-240mm、(xiii)240-260mm、(xiv)260-280mm、(xv)280-300mm、および(xvi)>300mmからなる群より選択される軸方向長さを有する、請求項１ないし４７のいずれかに記載の装置。
【請求項４９】
前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器は、イオンを前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の中に放射状に閉じ込めるために、前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器を構成する電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%にＡＣ電圧またはＲＦ電圧を印加するように構成され適応されたＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段をさらに含む、請求項１ないし４８のいずれかに記載の装置。
【請求項５０】
前記ＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段は、前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の電極に(i)<50V、(ii)50-100V、(iii)100-150V、(iv)150-200V、(v)200-250V、(vi)250-300V、(vii)300-350V、(viii)350-400V、(ix)400-450V、(x)450-500V、および(xi)>500Vからなる群より選択される最高最低振幅を有するＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給するように構成され適応される、請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記ＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段は、前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の電極に(i)<100kHz、(ii)100-200kHz、(iii)200-300kHz、(iv)300-400kHz、(v)400-500kHz、(vi)0.5-1.0MHz、(vii)1.0-1.5MHz、(viii)1.5-2.0MHz、(ix)2.0-2.5MHz、(x)2.5-3.0MHz、(xi)3.0-3.5MHz、(xii)3.5-4.0MHz、(xiii)4.0-4.5MHz、(xiv)4.5-5.0MHz、(xv)5.0-5.5MHz、(xvi)5.5-6.0MHz、(xvii)6.0-6.5MHz、(xviii)6.5-7.0MHz、(xix)7.0-7.5MHz、(xx)7.5-8.0MHz、(xxi)8.0-8.5MHz、(xxii)8.5-9.0MHz、(xxiii)9.0-9.5MHz、(xxiv)9.5-10.0MHz、および(xxv)>10.0MHzからなる群より選択される周波数を有するＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給するように構成され適応される、請求項４９または５０に記載の装置。
【請求項５２】
1-100、100-200、200-300、300-400、400-500、500-600、600-700、700-800、800-900、900-1000、または>1000の範囲の質量対電荷比を有する一価のイオンは、前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器を通るに際して(i)0-1ms、(ii)1-2ms、(iii)2-3ms、(iv)3-4ms、(v)4-5ms、(vi)5-6ms、(vii)6-7ms、(viii)7-8ms、(ix)8-9ms、(x)9-10ms、(xi)10-11ms、(xii)11-12ms、(xiii)12-13ms、(xiv)13-14ms、(xv)14-15ms、(xvi)15-16ms、(xvii)16-17ms、(xviii)17-18ms、(xix)18-19ms、(xx)19-20ms、(xxi)20-21ms、(xxii)21-22ms、(xxiii)22-23ms、(xxiv)23-24ms、(xxv)24-25ms、(xxvi)25-26ms、(xxvii)26-27ms、(xxviii)27-28ms、(xxix)28-29ms、(xxx)29-30ms、(xxxi)30-35ms、(xxxii)35-40ms、(xxxiii)40-45ms、(xxxiv)45-50ms、(xxxv)50-55ms、(xxxvi)55-60ms、(xxxvii)60-65ms、(xxxviii)65-70ms、(xxxix)70-75ms、(xl)75-80ms、(xli)80-85ms、(xlii)85-90ms、(xliii)90-95ms、(xliv)95-100ms、および(xlv)>100msのドリフト時間または通過時間を有する、請求項１ないし５１のいずれかに記載の装置。
【請求項５３】
前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の少なくとも一部を(i)>0.001ミリバール、(ii)>0.01ミリバール、(iii)>0.1ミリバール、(iv)>1ミリバール、(v)>10ミリバール、(vi)>100ミリバール、(vii)0.001-100ミリバール、(viii)0.01-10ミリバール、および(ix)0.1-1ミリバールからなる群より選択される圧力に維持するように構成され適応されたデバイスをさらに備える請求項１ないし５２のいずれかに記載の装置。
【請求項５４】
前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の少なくとも一部を(i)<0.1ミリバール、(ii)≧0.1ミリバール、(iii)≧0.2ミリバール、(iv)≧0.3ミリバール、(v)≧0.4ミリバール、(vi)≧0.5ミリバール、(vii)≧0.6ミリバール、(viii)≧0.7ミリバール、(ix)≧0.8ミリバール、(x)≧0.9ミリバール、(xi)≧1.0ミリバール、(xii)≧1.1ミリバール、(xiii)≧1.2ミリバール、(xiv)≧1.3ミリバール、(xv)≧1.4ミリバール、(xvi)≧1.5ミリバール、(xvii)≧1.6ミリバール、(xviii)≧1.7ミリバール、(xix)≧1.8ミリバール、(xx)≧1.9ミリバール、(xxi)≧2.0ミリバール、(xxii)≧3.0ミリバール、(xxiii)≧4.0ミリバール、(xxiv)≧5.0ミリバール、(xxv)≧6.0ミリバール、(xxvi)≧7.0ミリバール、(xxvii)≧8.0ミリバール、(xxviii)≧9.0ミリバール、および(xxix)≧10.0ミリバールからなる群より選択される圧力に維持するように構成され適応されたデバイスをさらに備える請求項１ないし５３のいずれかに記載の装置。
【請求項５５】
前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の少なくとも一部を(i)0.1-0.5ミリバール、(ii)0.5-1.0ミリバール、(iii)1.0-1.5ミリバール、(iv)1.5-2.0ミリバール、(v)2.0-2.5ミリバール、(vi)2.5-3.0ミリバール、(vii)3.0-3.5ミリバール、(viii)3.5-4.0ミリバール、(ix)4.0-4.5ミリバール、(x)4.5-5.0ミリバール、(xi)5.0-5.5ミリバール、(xii)5.5-6.0ミリバール、(xiii)6.0-6.5ミリバール、(xiv)6.5-7.0ミリバール、(xv)7.0-7.5ミリバール、(xvi)7.5-8.0ミリバール、(xvii)8.0-8.5ミリバール、(xviii)8.5-9.0ミリバール、(xix)9.0-9.5ミリバール、および(xx)9.5-10.0ミリバールからなる群より選択される圧力に維持するように構成され適応されたデバイスをさらに備える請求項１ないし５４のいずれかに記載の装置。
【請求項５６】
前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを収容する真空チャンバをさらに備え、
前記真空チャンバは、入口差動ポンプ式アパーチャと、出口差動ポンプ式アパーチャと、真空ポンプにつながれたポートとを含む、請求項１ないし５５のいずれかに記載の装置。
【請求項５７】
前記入口差動ポンプ式アパーチャと前記第１のチャンバとの間、および／または前記第２のチャンバと前記出口差動ポンプ式アパーチャとの間に、配置された１以上のさらなるイオンガイドをさらに備える請求項５６に記載の装置。
【請求項５８】
前記１つまたは複数のさらなるイオンガイドは、(i)<20mm、(ii)20-40mm、(iii)40-60mm、(iv)60-80mm、(v)80-100mm、(vi)100-120mm、(vii)120-140mm、(viii)140-160mm、(ix)160-180mm、(x)180-200mm、(xi)200-220mm、(xii)220-240mm、(xiii)240-260mm、(xiv)260-280mm、(xv)280-300mm、および(xvi)>300mmからなる群より選択される長さを有する、請求項５７に記載の装置。
【請求項５９】
前記１つまたは複数のさらなるイオンガイドは、
(i)１以上の多重極ロッドセット、もしくは一つのセグメント化多重極ロッドセット、
(ii)１以上のイオントンネルもしくはイオンファネル、または
(iii)１以上の階層状もしくは配列状の、平坦電極、平板電極、もしくはメッシュ電極を含む、請求項５７または５８に記載の装置。
【請求項６０】
0-5ms、5-10ms、10-15ms、15-20ms、20-25ms、25-30ms、30-35ms、35-40ms、40-45ms、45-50ms、50-55ms、55-60ms、60-65ms、65-70ms、70-75ms、75-80ms、80-85ms、85-90ms、90-95ms、95-100ms、または>100msごとに前記イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の中にイオンをパルス供給するための手段をさらに備える請求項１ないし５９のいずれかに記載の装置。
【請求項６１】
請求項１ないし６０のいずれかに記載の装置を備えるマススペクトロメータ。
【請求項６２】
イオン源をさらに備える請求項６１に記載のマススペクトロメータ。
【請求項６３】
前記イオン源は、(i)エレクトロスプレイイオン化（「ＥＳＩ」）イオン源、(ii)大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源、(iii)大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）イオン源、(iv)マトリックス支援レーザ脱離イオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源、(v)レーザ脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源、(vi)大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源、(vii)シリコン上脱離イオン化（「ＤＩＯＳ」）イオン源、(viii)電子衝撃（「ＥＩ」）イオン源、(ix)化学イオン化（「ＣＩ」）イオン源、(x)電界イオン化（「ＦＩ」）イオン源、(xi)電界脱離（「ＦＤ」）イオン源、(xii)誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオン源、(xiii)高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオン源、(xiv)液体二次イオン質量分析（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源、(xv)脱離エレクトロスプレイイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源、(xvi)ニッケル６３放射性イオン源、(xvii)大気圧マトリックス支援レーザ脱離イオン化イオン源、および(xviii)サーモスプレイイオン源からなる群より選択される、請求項６２に記載のマススペクトロメータ。
【請求項６４】
前記イオン源は、パルスイオン源または連続イオン源を含む、請求項６２または６３に記載のマススペクトロメータ。
【請求項６５】
質量分析器をさらに備える請求項６１ないし６４のいずれかに記載のマススペクトロメータ。
【請求項６６】
前記質量分析器は、(i)四重極質量分析器、(ii)２Ｄ型すなわち直線型の四重極質量分析器、(iii)Paulによるすなわち３Ｄ型の四重極質量分析器、(iv)Penningトラップ質量分析器、(v)イオントラップ質量分析器、(vi)磁場型質量分析器、(vii)イオンサイクロトロン共鳴（「ＩＣＲ」）質量分析器、(viii)フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析器、(ix)静電型すなわちオービトラップ型質量分析器、(x)フーリエ変換静電型すなわちオービトラップ型質量分析器、(xi)フーリエ変換質量分析器、(xii)飛行時間型質量分析器、(xiii)直交加速方式飛行時間型質量分析器、および(xiv)軸方向加速方式飛行時間型質量分析器からなる群より選択される、請求項６５に記載のマススペクトロメータ。
【請求項６７】
イオン検出器をさらに備える請求項６１ないし６６のいずれかに記載のマススペクトロメータ。
【請求項６８】
第１のチャンバを提供することと、
前記第１のチャンバの下流に位置する第２のチャンバを提供することと、
前記第２のチャンバ内に位置するイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器を提供することと、
第１の平均密度または平均分子量Ｍ1を有する第１のガスまたはガス混合物を前記第１のチャンバに提供することと、
第２の平均密度または平均分子量Ｍ2を有する第２のガスまたはガス混合物を前記第２のチャンバに提供することであって、Ｍ1＜Ｍ2である、ことと、
を備える方法。
【請求項６９】
請求項６８に記載の方法を備える質量分析法。
【請求項７０】
イオン注入アパーチャと第１のガス排出口とを含む第１のチャンバと、
前記第１のチャンバの下流に位置する、第２のガス排出口とイオン排出アパーチャとを含む第２のチャンバと、
前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間のチャンバ間アパーチャと、
前記第１のチャンバ内に位置するイオンガイドと、
前記第２のチャンバ内に位置するイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器と、
第１の平均密度または平均分子量Ｍ1を有する第１のガスまたはガス混合物を前記第１のチャンバに提供するためのデバイスと、
第２の平均密度または平均分子量Ｍ2を有する第２のガスまたはガス混合物を前記第２のチャンバに提供するためのデバイスであって、Ｍ2／Ｍ1≧４である、デバイスと、
を備える装置。
【請求項７１】
前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとは、同じ真空チャンバ内に位置し、前記真空チャンバは、入口差動ポンプ式アパーチャと、出口差動ポンプ式アパーチャと、真空ポンプにつながれたポートとを含む、請求項７０に記載の装置。
【請求項７２】
イオン注入アパーチャと第１のガス排出口とを含む第１のチャンバを提供することと、
前記第１のチャンバの下流に位置する、第２のガス排出口とイオン排出アパーチャとを含む第２のチャンバを提供することと、
前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間にチャンバ間アパーチャを提供することと、
前記第１のチャンバ内に位置するイオンガイドを提供することと、
前記第２のチャンバ内に位置するイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器を提供することと、
第１の平均密度または平均分子量Ｍ1を有する第１のガスまたはガス混合物を前記第１のチャンバに提供することと、
第２の平均密度または平均分子量Ｍ2を有する第２のガスまたはガス混合物を前記第２のチャンバに提供することであって、Ｍ2／Ｍ1≧４である、ことと、
を備える方法。
【請求項７３】
前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを同じ真空チャンバ内に位置させることをさらに備え、前記真空チャンバは、入口差動ポンプ式アパーチャと、出口差動ポンプ式アパーチャと、真空ポンプにつながれたポートとを含む、請求項７２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン移動度分析計を含む装置、マススペクトロメータ、ならびにイオン移動度分析法および質量分析法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マススペクトロメータの真空チャンバ内に準大気圧条件で提供されるイオン移動度分析計（「ＩＭＳ」）が知られている。通常、イオン移動度分析計を収容するチャンバは、０．１〜１０ミリバールの範囲のガス圧に維持される。イオン移動度分析計を収容するチャンバは、差動ポンプ式の真空チャンバ内に設けることによって、イオン移動度分析計の下流で別の真空チャンバ内に配置される質量分析器に取り込まれるガスを最小限に抑える必要がある。マススペクトロメータ全体の中でのイオン移動度分析計の位置次第では、イオンは、イオン移動度分析計を収容するチャンバに入る前に、比較的低圧の領域を通過していることがある。もしイオンが、イオン移動度分析計を収容するチャンバに入る直前に、比較的低圧の領域を通過している場合は、イオン移動度分析計を収容するチャンバからの著しいガスの流出に逆らって、同チャンバ内へとイオンを向かわせる必要がある。著しいガスの流出に逆らって、イオン移動度分析計を収容するチャンバ内へとイオンを向かわせる必要性は、とりわけ、イオンの一部が比較的脆弱または比較的低移動度である場合に、特に問題となる。なぜならば、比較的高圧のチャンバ内へとイオンを向かわせることを目的とした、比較的高い電場の使用は、イオンフラグメンテーション効果および／またはイオン移動度効果などの望ましくない効果を招くからである。
【０００３】
したがって、イオン移動度分析計を含む改良装置を提供することが望まれている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一態様にしたがって、
第１のチャンバと、
第１のチャンバの下流に位置する第２のチャンバと、
第２のチャンバ内に位置するイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器と、
第１の平均密度または平均分子量Ｍ1を有する第１のガスまたはガス混合物を第１のチャンバに提供するためのデバイスと、
第２の平均密度または平均分子量Ｍ2を有する第２のガスまたはガス混合物を第２のチャンバに提供するためのデバイスであって、Ｍ1＜Ｍ2である、デバイスと、
を備える装置が提供される。
【０００５】
比率Ｍ2／Ｍ1は、(i)≧1.1、(ii)≧1.5、(iii)≧2.0、(iv)≧3.0、(v)≧4.0、(vi)≧5.0、(vii)≧6.0、(viii)≧7.0、(ix)≧8.0、(x)≧9.0、(xi)≧10.0、(xii)≧11.0、(xiii)≧12.0、(xiv)≧13.0、(xv)≧14.0、(xvi)≧15.0、(xvii)≧16.0、(xviii)≧17.0、(xix)≧18.0、(xx)≧19.0、(xxi)≧20.0、(xxii)≧25.0、(xxiii)≧30.0、(xxiv)≧35.0、(xxv)≧40.0、(xxvi)≧45.0、(xxvii)≧50.0、(xxviii)≧55.0、(xxix)≧60.0、(xxx)≧65.0、および(xxxi)≧70.0からなる群より選択されることが好ましい。一実施形態にしたがうと、比率Ｍ2／Ｍ1は、(i)1-2、(ii)2-3、(iii)3-4、(iv)4-5、(v)5-6、(vi)6-7、(vii)7-8、(viii)8-9、(ix)9-10、(x)10-11、(xi)11-12、(xii)12-13、(xiii)13-14、(xiv)14-15、(xv)15-16、(xvi)16-17、(xvii)17-18、(xviii)18-19、(xix)19-20、(xx)20-25、(xxi)25-30、(xxii)30-35、(xxiii)35-40、(xxiv)40-45、(xxv)45-50、(xxvi)50-55、(xxvii)55-60、(xxviii)60-65、(xxix)65-70、および(xxx)>70からなる群より選択することができる。
【０００６】
第１のチャンバは、イオン注入アパーチャと第１のガス排出口とを有するケースを含むことが好ましい。装置は、第１のチャンバと第２のチャンバとの間にチャンバ間アパーチャをさらに含むことが好ましい。
【０００７】
第１のガスまたはガス混合物は、(i)ヘリウム、(ii)水素、(iii)ネオン、(iv)メタン、(v)アンモニア、(vi)窒素、(vii)アルゴン、(viii)キセノン、(ix)空気、および(x)ＳＦ6すなわち六フッ化硫黄からなる群より選択される１つまたは複数のガスを含むことが好ましい。
【０００８】
一実施形態にしたがうと、第１のガスまたはガス混合物は、ヘリウムを少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【０００９】
一実施形態にしたがうと、第１のガスまたはガス混合物は、水素を少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００１０】
一実施形態にしたがうと、第１のガスまたはガス混合物は、ネオンを少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００１１】
一実施形態にしたがうと、第１のガスまたはガス混合物は、メタンを少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%を含む。
【００１２】
一実施形態にしたがうと、第１のガスまたはガス混合物は、アンモニアを少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００１３】
一実施形態にしたがうと、第１のガスまたはガス混合物は、窒素を少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００１４】
一実施形態にしたがうと、第１のガスまたはガス混合物は、アルゴンを少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００１５】
一実施形態にしたがうと、第１のガスまたはガス混合物は、キセノンを少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００１６】
一実施形態にしたがうと、第１のガスまたはガス混合物は、空気を少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００１７】
一実施形態にしたがうと、第１のガスまたはガス混合物は、ＳＦ6すなわち六フッ化硫黄を少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００１８】
第１のガスまたはガス混合物は、(i)<0.1ミリバール、(ii)≧0.1ミリバール、(iii)≧0.2ミリバール、(iv)≧0.3ミリバール、(v)≧0.4ミリバール、(vi)≧0.5ミリバール、(vii)≧0.6ミリバール、(viii)≧0.7ミリバール、(ix)≧0.8ミリバール、(x)≧0.9ミリバール、(xi)≧1.0ミリバール、(xii)≧1.1ミリバール、(xiii)≧1.2ミリバール、(xiv)≧1.3ミリバール、(xv)≧1.4ミリバール、(xvi)≧1.5ミリバール、(xvii)≧1.6ミリバール、(xviii)≧1.7ミリバール、(xix)≧1.8ミリバール、(xx)≧1.9ミリバール、(xxi)≧2.0ミリバール、(xxii)≧3.0ミリバール、(xxiii)≧4.0ミリバール、(xxiv)≧5.0ミリバール、(xxv)≧6.0ミリバール、(xxvi)≧7.0ミリバール、(xxvii)≧8.0ミリバール、(xxviii)≧9.0ミリバール、および(xxix)≧10.0ミリバールからなる群より選択される圧力で提供されることが好ましい。第１のガスまたはガス混合物は、(i)0.1-0.5ミリバール、(ii)0.5-1.0ミリバール、(iii)1.0-1.5ミリバール、(iv)1.5-2.0ミリバール、(v)2.0-2.5ミリバール、(vi)2.5-3.0ミリバール、(vii)3.0-3.5ミリバール、(viii)3.5-4.0ミリバール、(ix)4.0-4.5ミリバール、(x)4.5-5.0ミリバール、(xi)5.0-5.5ミリバール、(xii)5.5-6.0ミリバール、(xiii)6.0-6.5ミリバール、(xiv)6.5-7.0ミリバール、(xv)7.0-7.5ミリバール、(xvi)7.5-8.0ミリバール、(xvii)8.0-8.5ミリバール、(xviii)8.5-9.0ミリバール、(xix)9.0-9.5ミリバール、および(xx)9.5-10.0ミリバールからなる群より選択される圧力で提供されることが好ましい。
【００１９】
一実施形態にしたがうと、第１のチャンバは、(i)<20mm、(ii)20-40mm、(iii)40-60mm、(iv)60-80mm、(v)80-100mm、(vi)100-120mm、(vii)120-140mm、(viii)140-160mm、(ix)160-180mm、(x)180-200mm、(xi)200-220mm、(xii)220-240mm、(xiii)240-260mm、(xiv)260-280mm、(xv)280-300mm、および(xvi)>300mmからなる群より選択される長さを有する。
【００２０】
装置は、第１のチャンバ内に位置する複数の電極を含む第１のイオンガイドをさらに含むことが好ましい。第１のイオンガイドは、(i)<20mm、(ii)20-40mm、(iii)40-60mm、(iv)60-80mm、(v)80-100mm、(vi)100-120mm、(vii)120-140mm、(viii)140-160mm、(ix)160-180mm、(x)180-200mm、(xi)200-220mm、(xii)220-240mm、(xiii)240-260mm、(xiv)260-280mm、(xv)280-300mm、および(xvi)>300mmからなる群より選択される長さを有することが好ましい。
【００２１】
第１のイオンガイドは、
(i)多重極ロッドセットまたはセグメント化多重極ロッドセット、
(ii)イオントンネルまたはイオンファネル、あるいは、
(iii)階層状または配列状の、平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極を含んでよい。
【００２２】
多重極ロッドセットまたはセグメント化多重極ロッドセットは、四重極ロッドセット、六重極ロッドセット、八重極ロッドセット、または８を超えるロッドを含むロッドセットを含むことが好ましい。
【００２３】
イオントンネルまたはイオンファネルは、使用時にその中を通してイオンを伝送させるアパーチャを有する複数の電極または少なくとも2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、もしくは100の電極を含むことが好ましく、電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%は、実質的に同サイズすなわち同面積の複数のアパーチャ、またはサイズすなわち面積が漸進的に大きいおよび／もしくは小さい複数のアパーチャを有する。電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%は、(i)≦1.0mm、(ii)≦2.0mm、(iii)≦3.0mm、(iv)≦4.0mm、(v)≦5.0mm、(vi)≦6.0mm、(vii)≦7.0mm、(viii)≦8.0mm、(ix)≦9.0mm、(x)≦10.0mm、および(xi)>10.0mmからなる群より選択される内径すなわち内部寸法を有することが好ましい。
【００２４】
階層状または配列状の、平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極は、使用時にその中をイオンが移動する平面内に概して配置される複数のまたは少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、もしくは20の、平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極を含むことが好ましく、平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%は、使用時にその中をイオンが移動する平面内に概して配置される。装置は、複数の平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極にＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給するためのＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段をさらに含むことが好ましく、隣り合う平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極は、逆位相のＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給される。
【００２５】
第１のイオンガイドは、複数の軸方向セグメントまたは少なくとも5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、もしくは100の軸方向セグメントを含むことが好ましい。
【００２６】
一実施形態にしたがうと、装置は、第１のイオンガイドの軸方向長さの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%に沿って少なくとも一部のイオンを追い立てるために、第１のイオンガイドを構成する電極に１以上の過渡ＤＣ電圧もしくは過渡ＤＣ電位、または１以上の過渡ＤＣ電圧波形もしくは過渡ＤＣ電位波形を印加するように構成され適応された過渡ＤＣ電圧手段を、さらに含む。
【００２７】
一実施形態にしたがうと、装置は、第１のイオンガイドの軸方向長さの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%に沿って少なくとも一部のイオンを追い立てるために、第１のイオンガイドを構成する複数の電極に２つまたは３つ以上の位相シフトされたＡＣ電圧またはＲＦ電圧を印加するように構成され適応されたＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段を、さらに含む。
【００２８】
第１のイオンガイドは、イオンを第１のイオンガイド内に放射状に閉じ込めるために、第１のイオンガイドを構成する複数の電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%にＡＣ電圧またはＲＦ電圧を印加するように構成され適応されたＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段を、さらに含むことが好ましい。ＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段は、第１のイオンガイドを構成する複数の電極に(i)<50V、(ii)50-100V、(iii)100-150V、(iv)150-200V、(v)200-250V、(vi)250-300V、(vii)300-350V、(viii)350-400V、(ix)400-450V、(x)450-500V、および(xi)>500Vからなる群より選択される最高最低振幅を有するＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給するように構成され適応されることが好ましい。ＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段は、第１のイオンガイドを構成する複数の電極に(i)<100kHz、(ii)100-200kHz、(iii)200-300kHz、(iv)300-400kHz、(v)400-500kHz、(vi)0.5-1.0MHz、(vii)1.0-1.5MHz、(viii)1.5-2.0MHz、(ix)2.0-2.5MHz、(x)2.5-3.0MHz、(xi)3.0-3.5MHz、(xii)3.5-4.0MHz、(xiii)4.0-4.5MHz、(xiv)4.5-5.0MHz、(xv)5.0-5.5MHz、(xvi)5.5-6.0MHz、(xvii)6.0-6.5MHz、(xviii)6.5-7.0MHz、(xix)7.0-7.5MHz、(xx)7.5-8.0MHz、(xxi)8.0-8.5MHz、(xxii)8.5-9.0MHz、(xxiii)9.0-9.5MHz、(xxiv)9.5-10.0MHz、および(xxv)>10.0MHzからなる群より選択される周波数を有するＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給するように構成され適応されることが好ましい。
【００２９】
1-100、100-200、200-300、300-400、400-500、500-600、600-700、700-800、800-900、900-1000、または>1000の範囲の質量対電荷比を有する一価のイオンは、第１のイオンガイドを通るに際して(i)0-10μs、(ii)10-20μs、(iii)20-30μs、(iv)30-40μs、(v)40-50μs、(vi)50-60μs、(vii)60-70μs、(viii)70-80μs、(ix)80-90μs、(x)90-100μs、(xi)100-110μs、(xii)110-120μs、(xiii)120-130μs、(xiv)130-140μs、(xv)140-150μs、(xvi)150-160μs、(xvii)160-170μs、(xviii)170-180μs、(xix)180-190μs、(xx)190-200μs、(xxi)200-210μs、(xxii)210-220μs、(xxiii)220-230μs、(xxiv)230-240μs、(xxv)240-250μs、(xxvi)250-260μs、(xxvii)260-270μs、(xxviii)270-280μs、(xxix)280-290μs、(xxx)290-300μs、および(xxxi)>300μsのドリフト時間または通過時間を有することが好ましい。
【００３０】
装置は、第１のイオンガイドの少なくとも一部を(i)<0.1ミリバール、(ii)≧0.1ミリバール、(iii)≧0.2ミリバール、(iv)≧0.3ミリバール、(v)≧0.4ミリバール、(vi)≧0.5ミリバール、(vii)≧0.6ミリバール、(viii)≧0.7ミリバール、(ix)≧0.8ミリバール、(x)≧0.9ミリバール、(xi)≧1.0ミリバール、(xii)≧1.1ミリバール、(xiii)≧1.2ミリバール、(xiv)≧1.3ミリバール、(xv)≧1.4ミリバール、(xvi)≧1.5ミリバール、(xvii)≧1.6ミリバール、(xviii)≧1.7ミリバール、(xix)≧1.8ミリバール、(xx)≧1.9ミリバール、(xxi)≧2.0ミリバール、(xxii)≧3.0ミリバール、(xxiii)≧4.0ミリバール、(xxiv)≧5.0ミリバール、(xxv)≧6.0ミリバール、(xxvi)≧7.0ミリバール、(xxvii)≧8.0ミリバール、(xxviii)≧9.0ミリバール、および(xxix)≧10.0ミリバールからなる群より選択される圧力に維持するように構成され適応されたデバイスをさらに含むことが好ましい。
【００３１】
装置は、第１のイオンガイドの少なくとも一部を(i)0.1-0.5ミリバール、(ii)0.5-1.0ミリバール、(iii)1.0-1.5ミリバール、(iv)1.5-2.0ミリバール、(v)2.0-2.5ミリバール、(vi)2.5-3.0ミリバール、(vii)3.0-3.5ミリバール、(viii)3.5-4.0ミリバール、(ix)4.0-4.5ミリバール、(x)4.5-5.0ミリバール、(xi)5.0-5.5ミリバール、(xii)5.5-6.0ミリバール、(xiii)6.0-6.5ミリバール、(xiv)6.5-7.0ミリバール、(xv)7.0-7.5ミリバール、(xvi)7.5-8.0ミリバール、(xvii)8.0-8.5ミリバール、(xviii)8.5-9.0ミリバール、(xix)9.0-9.5ミリバール、および(xx)9.5-10.0ミリバールからなる群より選択される圧力に維持するように構成され適応されたデバイスをさらに含むことが好ましい。
【００３２】
第１のイオンガイドは、イオンのビームを受け取り、任意の特定の時間に少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20の個別のイオングループまたはイオンパケットが第１のイオンガイド内に閉じ込められるなおかつ／または隔離されるようにイオンのビームを変化させるまたは区分けするように構成され適応されることが好ましく、各イオングループまたは各イオンパケットは、第１のイオンガイド内に形成される個別の軸方向ポテンシャル井戸内に個別に閉じ込められるなおかつ／または隔離されることが好ましい。
【００３３】
第１のイオンガイドの長さの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%に沿って実質的に同時的に平行移動される少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20の個別の軸方向ポテンシャル井戸を形成するように、第１の電圧手段が構成され適応されることが好ましい。
【００３４】
第１のイオンガイドは、(i)イオンが第１のイオンガイドによって受け取られる順序および／もしくは忠実度を実質的に維持しつつ、ならびに／または(ii)１以上のイオングループもしくはイオンパケットが第１のイオンガイドに沿って平行移動される際にイオンの組成を実質的に維持しつつ、第１のイオンガイドによって受け取られるイオンを保持し、および／または閉じ込め、および／または区切るように、ならびに第１のイオンガイドの軸方向長さの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%に沿ってイオンを１つまたは複数のイオングループまたはイオンパケットのかたちで平行移動させるように構成され適応されることが好ましい。
【００３５】
第１のイオンガイドは、第１のイオンガイド内のイオンを衝突で冷却するか、実質的に熱運動化するか、または運動エネルギを大幅に低減させるように構成され適応されることが好ましい。
【００３６】
第２のチャンバは、第２のガス排出口とイオン出口アパーチャとを有するケースを含むことが好ましい。
【００３７】
第２のガスまたはガス混合物は、(i)ヘリウム、(ii)水素、(iii)ネオン、(iv)メタン、(v)アンモニア、(vi)窒素、(vii)アルゴン、(viii)キセノン、(ix)空気、および(x)ＳＦ6すなわち六フッ化硫黄からなる群より選択される１つまたは複数のガスを含むことが好ましい。
【００３８】
一実施形態にしたがうと、第２のガスまたはガス混合物は、ヘリウムを少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００３９】
一実施形態にしたがうと、第２のガスまたはガス混合物は、水素を少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００４０】
一実施形態にしたがうと、第２のガスまたはガス混合物は、ネオンを少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００４１】
一実施形態にしたがうと、第２のガスまたはガス混合物は、メタンを少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００４２】
一実施形態にしたがうと、第２のガスまたはガス混合物は、アンモニアを少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００４３】
一実施形態にしたがうと、第２のガスまたはガス混合物は、窒素を少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００４４】
一実施形態にしたがうと、第２のガスまたはガス混合物は、アルゴンを少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００４５】
一実施形態にしたがうと、第２のガスまたはガス混合物は、キセノンを少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００４６】
一実施形態にしたがうと、第２のガスまたはガス混合物は、空気を少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００４７】
一実施形態にしたがうと、第２のガスまたはガス混合物は、ＳＦ6すなわち六フッ化硫黄を少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%含む。
【００４８】
第２のガスまたはガス混合物は、(i)<0.1ミリバール、(ii)≧0.1ミリバール、(iii)≧0.2ミリバール、(iv)≧0.3ミリバール、(v)≧0.4ミリバール、(vi)≧0.5ミリバール、(vii)≧0.6ミリバール、(viii)≧0.7ミリバール、(ix)≧0.8ミリバール、(x)≧0.9ミリバール、(xi)≧1.0ミリバール、(xii)≧1.1ミリバール、(xiii)≧1.2ミリバール、(xiv)≧1.3ミリバール、(xv)≧1.4ミリバール、(xvi)≧1.5ミリバール、(xvii)≧1.6ミリバール、(xviii)≧1.7ミリバール、(xix)≧1.8ミリバール、(xx)≧1.9ミリバール、(xxi)≧2.0ミリバール、(xxii)≧3.0ミリバール、(xxiii)≧4.0ミリバール、(xxiv)≧5.0ミリバール、(xxv)≧6.0ミリバール、(xxvi)≧7.0ミリバール、(xxvii)≧8.0ミリバール、(xxviii)≧9.0ミリバール、および(xxix)≧10.0ミリバールからなる群より選択される圧力で提供されることが好ましい。
【００４９】
第２のガスまたはガス混合物は、(i)0.1-0.5ミリバール、(ii)0.5-1.0ミリバール、(iii)1.0-1.5ミリバール、(iv)1.5-2.0ミリバール、(v)2.0-2.5ミリバール、(vi)2.5-3.0ミリバール、(vii)3.0-3.5ミリバール、(viii)3.5-4.0ミリバール、(ix)4.0-4.5ミリバール、(x)4.5-5.0ミリバール、(xi)5.0-5.5ミリバール、(xii)5.5-6.0ミリバール、(xiii)6.0-6.5ミリバール、(xiv)6.5-7.0ミリバール、(xv)7.0-7.5ミリバール、(xvi)7.5-8.0ミリバール、(xvii)8.0-8.5ミリバール、(xviii)8.5-9.0ミリバール、(xix)9.0-9.5ミリバール、および(xx)9.5-10.0ミリバールからなる群より選択される圧力で提供されることが好ましい。
【００５０】
第２のチャンバは、(i)<20mm、(ii)20-40mm、(iii)40-60mm、(iv)60-80mm、(v)80-100mm、(vi)100-120mm、(vii)120-140mm、(viii)140-160mm、(ix)160-180mm、(x)180-200mm、(xi)200-220mm、(xii)220-240mm、(xiii)240-260mm、(xiv)260-280mm、(xv)280-300mm、および(xvi)>300mmからなる群より選択される長さを有することが好ましい。
【００５１】
イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器は、ガス位相電気泳動デバイスを含むことが好ましい。
【００５２】
イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器は、
(i)ドリフト管、
(ii)多重極ロッドセットまたはセグメント化多重極ロッドセット、
(iii)イオントンネルまたはイオンファネル、あるいは
(iv)階層状または配列状の、平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極を含むことが好ましい。
【００５３】
ドリフト管は、１つまたは複数の電極と、軸方向ＤＣ電圧勾配、すなわちドリフト管の軸方向長さの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%に沿って実質的に一定のまたは直線の軸方向ＤＣ電圧勾配を、維持するための手段と、を含むことが好ましい。
【００５４】
多重極ロッドセットは、四重極ロッドセット、六重極ロッドセット、八重極ロッドセット、または８を超えるロッドを含むロッドセットを含むことが好ましい。
【００５５】
イオントンネルまたはイオンファネルは、使用時にその中を通してイオンを伝送させるアパーチャを有する複数の電極または少なくとも2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、もしくは100の電極を含むことが好ましく、電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%は、実質的に同サイズすなわち同面積の複数のアパーチャ、またはサイズすなわち面積が漸進的に大きいおよび／もしくは小さい複数のアパーチャを有する。一実施形態にしたがうと、電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%は、(i)≦1.0mm、(ii)≦2.0mm、(iii)≦3.0mm、(iv)≦4.0mm、(v)≦5.0mm、(vi)≦6.0mm、(vii)≦7.0mm、(viii)≦8.0mm、(ix)≦9.0mm、(x)≦10.0mm、および(xi)>10.0mmからなる群より選択される内径すなわち内部寸法を有する。
【００５６】
階層状または配列状の、平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極は、複数のまたは少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、もしくは20の、平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極を含むことが好ましく、平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%は、使用時にその中をイオンが移動する平面内に概して配置される。平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極の少なくとも一部または少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、もしくは100%は、ＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給されることが好ましく、隣り合う平坦電極、平板電極、またはメッシュ電極は、逆位相のＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給される。
【００５７】
イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器は、複数の軸方向セグメントまたは少なくとも5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、もしくは100の軸方向セグメントを含むことが好ましい。
【００５８】
装置は、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の軸方向長さの少なくとも一部または少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、もしくは100%に沿って少なくとも一部のイオンを追い立てるために、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の軸方向長さの少なくとも一部または少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、もしくは100%に沿って実質的に一定のＤＣ電圧勾配を維持するためのＤＣ電圧手段を、さらに含んでよい。
【００５９】
装置は、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の軸方向長さの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%に沿って少なくとも一部のイオンを追い立てるために、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器を構成する電極に１以上の過渡ＤＣ電圧もしくは過渡ＤＣ電位、または１以上の過渡ＤＣ電圧波形もしくは過渡ＤＣ電位波形を印加するように構成され適応された過渡ＤＣ電圧手段を、さらに含んでよい。
【００６０】
装置は、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の軸方向長さの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%に沿って少なくとも一部のイオンを追い立てるために、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器を構成する電極に２つまたは３つ以上の位相シフトされたＡＣ電圧またはＲＦ電圧を印加するように構成され適応されたＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段を、さらに含んでよい。
【００６１】
イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器は、(i)<20mm、(ii)20-40mm、(iii)40-60mm、(iv)60-80mm、(v)80-100mm、(vi)100-120mm、(vii)120-140mm、(viii)140-160mm、(ix)160-180mm、(x)180-200mm、(xi)200-220mm、(xii)220-240mm、(xiii)240-260mm、(xiv)260-280mm、(xv)280-300mm、および(xvi)>300mmからなる群より選択される軸方向長さを有することが好ましい。
【００６２】
イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器は、イオンをイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の中に放射状に閉じ込めるために、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器を構成する電極の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%にＡＣ電圧またはＲＦ電圧を印加するように構成され適応されたＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段を、さらに含むことが好ましい。
【００６３】
ＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段は、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の電極に(i)<50V、(ii)50-100V、(iii)100-150V、(iv)150-200V、(v)200-250V、(vi)250-300V、(vii)300-350V、(viii)350-400V、(ix)400-450V、(x)450-500V、および(xi)>500Vからなる群より選択される最高最低振幅を有するＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給するように構成され適応されることが好ましい。ＡＣ電圧手段またはＲＦ電圧手段は、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の電極に(i)<100kHz、(ii)100-200kHz、(iii)200-300kHz、(iv)300-400kHz、(v)400-500kHz、(vi)0.5-1.0MHz、(vii)1.0-1.5MHz、(viii)1.5-2.0MHz、(ix)2.0-2.5MHz、(x)2.5-3.0MHz、(xi)3.0-3.5MHz、(xii)3.5-4.0MHz、(xiii)4.0-4.5MHz、(xiv)4.5-5.0MHz、(xv)5.0-5.5MHz、(xvi)5.5-6.0MHz、(xvii)6.0-6.5MHz、(xviii)6.5-7.0MHz、(xix)7.0-7.5MHz、(xx)7.5-8.0MHz、(xxi)8.0-8.5MHz、(xxii)8.5-9.0MHz、(xxiii)9.0-9.5MHz、(xxiv)9.5-10.0MHz、および(xxv)>10.0MHzからなる群より選択される周波数を有するＡＣ電圧またはＲＦ電圧を供給するように構成され適応されることが好ましい。
【００６４】
一実施形態にしたがうと、1-100、100-200、200-300、300-400、400-500、500-600、600-700、700-800、800-900、900-1000、または>1000の範囲の質量対電荷比を有する一価のイオンは、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器を通るに際して(i)0-1ms、(ii)1-2ms、(iii)2-3ms、(iv)3-4ms、(v)4-5ms、(vi)5-6ms、(vii)6-7ms、(viii)7-8ms、(ix)8-9ms、(x)9-10ms、(xi)10-11ms、(xii)11-12ms、(xiii)12-13ms、(xiv)13-14ms、(xv)14-15ms、(xvi)15-16ms、(xvii)16-17ms、(xviii)17-18ms、(xix)18-19ms、(xx)19-20ms、(xxi)20-21ms、(xxii)21-22ms、(xxiii)22-23ms、(xxiv)23-24ms、(xxv)24-25ms、(xxvi)25-26ms、(xxvii)26-27ms、(xxviii)27-28ms、(xxix)28-29ms、(xxx)29-30ms、(xxxi)30-35ms、(xxxii)35-40ms、(xxxiii)40-45ms、(xxxiv)45-50ms、(xxxv)50-55ms、(xxxvi)55-60ms、(xxxvii)60-65ms、(xxxviii)65-70ms、(xxxix)70-75ms、(xl)75-80ms、(xli)80-85ms、(xlii)85-90ms、(xliii)90-95ms、(xliv)95-100ms、および(xlv)>100msのドリフト時間または通過時間を有することが好ましい。
【００６５】
一実施形態にしたがうと、装置は、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の少なくとも一部を(i)>0.001ミリバール、(ii)>0.01ミリバール、(iii)>0.1ミリバール、(iv)>1ミリバール、(v)>10ミリバール、(vi)>100ミリバール、(vii)0.001-100ミリバール、(viii)0.01-10ミリバール、および(ix)0.1-1ミリバールからなる群より選択される圧力に維持するように構成され適応されたデバイスを、さらに含む。
【００６６】
一実施形態にしたがうと、装置は、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の少なくとも一部を(i)<0.1ミリバール、(ii)≧0.1ミリバール、(iii)≧0.2ミリバール、(iv)≧0.3ミリバール、(v)≧0.4ミリバール、(vi)≧0.5ミリバール、(vii)≧0.6ミリバール、(viii)≧0.7ミリバール、(ix)≧0.8ミリバール、(x)≧0.9ミリバール、(xi)≧1.0ミリバール、(xii)≧1.1ミリバール、(xiii)≧1.2ミリバール、(xiv)≧1.3ミリバール、(xv)≧1.4ミリバール、(xvi)≧1.5ミリバール、(xvii)≧1.6ミリバール、(xviii)≧1.7ミリバール、(xix)≧1.8ミリバール、(xx)≧1.9ミリバール、(xxi)≧2.0ミリバール、(xxii)≧3.0ミリバール、(xxiii)≧4.0ミリバール、(xxiv)≧5.0ミリバール、(xxv)≧6.0ミリバール、(xxvi)≧7.0ミリバール、(xxvii)≧8.0ミリバール、(xxviii)≧9.0ミリバール、および(xxix)≧10.0ミリバールからなる群より選択される圧力に維持するように構成され適応されたデバイスを、さらに含む。
【００６７】
一実施形態にしたがうと、装置は、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の少なくとも一部を(i)0.1-0.5ミリバール、(ii)0.5-1.0ミリバール、(iii)1.0-1.5ミリバール、(iv)1.5-2.0ミリバール、(v)2.0-2.5ミリバール、(vi)2.5-3.0ミリバール、(vii)3.0-3.5ミリバール、(viii)3.5-4.0ミリバール、(ix)4.0-4.5ミリバール、(x)4.5-5.0ミリバール、(xi)5.0-5.5ミリバール、(xii)5.5-6.0ミリバール、(xiii)6.0-6.5ミリバール、(xiv)6.5-7.0ミリバール、(xv)7.0-7.5ミリバール、(xvi)7.5-8.0ミリバール、(xvii)8.0-8.5ミリバール、(xviii)8.5-9.0ミリバール、(xix)9.0-9.5ミリバール、および(xx)9.5-10.0ミリバールからなる群より選択される圧力に維持するように構成され適応されたデバイスを、さらに含む。
【００６８】
装置は、第１のチャンバと第２のチャンバとを収容する真空チャンバをさらに含むことが好ましい。真空チャンバは、入口差動ポンプ式アパーチャと、出口差動ポンプ式アパーチャと、真空ポンプにつながれたポートとを含むことが好ましい。
【００６９】
装置は、入口差動ポンプ式アパーチャと第１のチャンバとの間および／あるいは第２のチャンバと出口差動ポンプ式アパーチャとの間に配置された１つまたは複数のさらなるイオンガイドをさらに含むことが好ましい。１つまたは複数のさらなるイオンガイドは、(i)<20mm、(ii)20-40mm、(iii)40-60mm、(iv)60-80mm、(v)80-100mm、(vi)100-120mm、(vii)120-140mm、(viii)140-160mm、(ix)160-180mm、(x)180-200mm、(xi)200-220mm、(xii)220-240mm、(xiii)240-260mm、(xiv)260-280mm、(xv)280-300mm、および(xvi)>300mmからなる群より選択される長さを有することが好ましい。
【００７０】
一実施形態にしたがうと、１つまたは複数のさらなるイオンガイドは、
(i)１以上の多重極ロッドセット、もしくは一つのセグメント化多重極ロッドセット、
(ii)１以上のイオントンネルもしくはイオンファネル、または
(iii)１以上の階層状もしくは配列状の、平坦電極、平板電極、もしくはメッシュ電極を含んでよい。
【００７１】
一実施形態にしたがうと、装置は、0-5ms、5-10ms、10-15ms、15-20ms、20-25ms、25-30ms、30-35ms、35-40ms、40-45ms、45-50ms、50-55ms、55-60ms、60-65ms、65-70ms、70-75ms、75-80ms、80-85ms、85-90ms、90-95ms、95-100ms、または>100msごとにイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器の中にイオンをパルス供給するための手段を、さらに含む。
【００７２】
本発明の別の一態様にしたがって、上述のような装置を含むマススペクトロメータが提供される。
【００７３】
マススペクトロメータは、イオン源をさらに含むことが好ましい。イオン源は、(i)エレクトロスプレイイオン化（「ＥＳＩ」）イオン源、(ii)大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源、(iii)大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）イオン源、(iv)マトリックス支援レーザ脱離イオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源、(v)レーザ脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源、(vi)大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源、(vii)シリコン上脱離イオン化（「ＤＩＯＳ」）イオン源、(viii)電子衝撃（「ＥＩ」）イオン源、(ix)化学イオン化（「ＣＩ」）イオン源、(x)電界イオン化（「ＦＩ」）イオン源、(xi)電界脱離（「ＦＤ」）イオン源、(xii)誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオン源、(xiii)高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオン源、(xiv)液体二次イオン質量分析（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源、(xv)脱離エレクトロスプレイイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源、(xvi)ニッケル６３放射性イオン源、(xvii)大気圧マトリックス支援レーザ脱離イオン化イオン源、および(xviii)サーモスプレイイオン源からなる群より選択されることが好ましい。
【００７４】
イオン源は、パルスイオン源または連続イオン源を含むことが好ましい。
【００７５】
マススペクトロメータは、質量分析器をさらに含むことが好ましい。質量分析器は、(i)四重極質量分析器、(ii)２Ｄ型すなわち直線型の四重極質量分析器、(iii)Paulによるすなわち３Ｄ型の四重極質量分析器、(iv)Penningトラップ質量分析器、(v)イオントラップ質量分析器、(vi)磁場型質量分析器、(vii)イオンサイクロトロン共鳴（「ＩＣＲ」）質量分析器、(viii)フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析器、(ix)静電型すなわちオービトラップ型質量分析器、(x)フーリエ変換静電型すなわちオービトラップ型質量分析器、(xi)フーリエ変換質量分析器、(xii)飛行時間型質量分析器、(xiii)直交加速方式飛行時間型質量分析器、および(xiv)軸方向加速方式飛行時間型質量分析器からなる群より選択されることが好ましい。
【００７６】
マススペクトロメータは、イオン検出器をさらに含むことが好ましい。
【００７７】
本発明の別の一態様にしたがって、
第１のチャンバを提供することと、
第１のチャンバの下流に位置する第２のチャンバを提供することと、
第２のチャンバ内に位置するイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器を提供することと、
第１の平均密度または平均分子量Ｍ1を有する第１のガスまたはガス混合物を第１のチャンバに提供することと、
第２の平均密度または平均分子量Ｍ2を有する第２のガスまたはガス混合物を第２のチャンバに提供することであって、Ｍ1＜Ｍ2である、ことと、
を含む方法が提供される。
【００７８】
本発明の別の一態様にしたがって、上に開示されたような方法を含む質量分析法が提供される。
【００７９】
本発明の別の一態様にしたがって、
イオン注入アパーチャと第１のガス排出口とを含む第１のチャンバと、
第１のチャンバの下流に位置する、第２のガス排出口とイオン排出アパーチャとを含む第２のチャンバと、
第１のチャンバと第２のチャンバとの間のチャンバ間アパーチャと、
第１のチャンバ内に位置するイオンガイドと、
第２のチャンバ内に位置するイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器と、
第１の平均密度または平均分子量Ｍ1を有する第１のガスまたはガス混合物を第１のチャンバに提供するためのデバイスと、
第２の平均密度または平均分子量Ｍ2を有する第２のガスまたはガス混合物を第２のチャンバに提供するためのデバイスであって、Ｍ2／Ｍ1≧４である、デバイスと、
を含む装置が提供される。
【００８０】
第１のチャンバと第２のチャンバとは、同じ真空チャンバ内に位置していることが好ましい。真空チャンバは、入口差動ポンプ式アパーチャと、出口差動ポンプ式アパーチャと、真空ポンプにつながれたポートとを含むことが好ましい。
【００８１】
本発明の別の一態様にしたがって、
イオン注入アパーチャと第１のガス排出口とを含む第１のチャンバを提供することと、
第１のチャンバの下流に位置する、第２のガス排出口とイオン排出アパーチャとを含む第２のチャンバを提供することと、
第１のチャンバと第２のチャンバとの間にチャンバ間アパーチャを提供することと、
第１のチャンバ内に位置するイオンガイドを提供することと、
第２のチャンバ内に位置するイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器を提供することと、
第１の平均密度または平均分子量Ｍ1を有する第１のガスまたはガス混合物を第１のチャンバに提供することと、
第２の平均密度または平均分子量Ｍ2を有する第２のガスまたはガス混合物を第２のチャンバに提供することであって、Ｍ2／Ｍ1≧４である、ことと、
を含む方法が提供される。
【００８２】
方法は、第１のチャンバと第２のチャンバとを同じ真空チャンバ内に位置させることをさらに含むことが好ましい。真空チャンバは、入口差動ポンプ式アパーチャと、出口差動ポンプ式アパーチャと、真空ポンプにつながれたポートとを含むことが好ましい。
【００８３】
好ましい実施形態にしたがうと、第１のチャンバ内にはまたは第１のチャンバへは、ヘリウムガスが提供されることが好ましい。ヘリウムガスがとりわけ有利であるのは、イオンとの重心系衝突エネルギが低く、したがって、第１のチャンバに入るイオンが実質的に分裂しない点で好ましいからである。さらに、イオンは、ヘリウムガスを通り抜ける際に比較的高いイオン移動度を保持し、これは、イオン移動度識別効果を受けない点で好ましい。したがって、一実施形態にしたがうと、イオン移動度分析計を収容しているチャンバ内へとイオンを向かわせるまたは注入するために比較的低強度の電場が使用されてよく、これは、イオン移動度分析計を収容しているチャンバにイオンが入る前に望ましくないイオンフラグメンテーション効果および望ましくないイオン識別効果が生じる可能性を、大幅に低減させることができる。
【００８４】
好ましい実施形態にしたがうと、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器は、準大気圧で提供されることが好ましい。イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器は、過度に高いガス圧力を使用することなく優れた分離特性を呈する点で好ましい。イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器は、実質的に同じ圧力に維持されることが好ましくなおかつアパーチャによって分離されることが好ましい２つのサブチャンバに分割されるチャンバを含む点で好ましい。第１のサブチャンバは、ヘリウムなどの比較的軽いガスを主に含有することが好ましく、比較的低圧のチャンバまたは領域から第１のサブチャンバにイオンが入る際のイオンフラグメンテーション効果および／またはイオン識別効果を最小限に抑えられる点で好ましい。第２のサブチャンバは、アルゴンまたは窒素などの比較的重いガスを主に含有することが好ましく、イオンに対して優れたイオン移動度分離特性を提供できる点で好ましい。
【００８５】
以下の添付の図面を参照にして、本発明の様々な実施形態を、例示目的で提示される装置構成とともに、単なる例として挙げて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】準大気圧に維持されるＩＭＳチャンバ内に位置する従来のイオン移動度分離器すなわちイオン移動度分析計を示しており、ＩＭＳチャンバは、差動式真空チャンバ内に位置する。
【図２】本発明の一実施形態を示しており、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器は、アルゴンまたは窒素などの比較的重いガスを供給される第２のチャンバ内に配置され、その上流には、ヘリウムなどの比較的軽いガスを供給される第１のチャンバが配置され、第１および第２のチャンバは、ともに、差動式真空チャンバ内に位置する。
【発明を実施するための形態】
【００８７】
図１に、従来のイオン移動度分析計のセクションすなわちイオン移動度分析部が示されている。入口差動ポンプ式アパーチャ２と出口差動ポンプ式アパーチャ３とを有する差動ポンプ式チャンバ１が示されている。ＩＭＳチャンバ５内に、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器６が提供される。ＩＭＳチャンバ５は、入口７と出口８とを有しており、差動ポンプ式チャンバ１内に位置している。また、図１に示された差動ポンプ式チャンバ１の上流および下流には、さらなる真空チャンバ（不図示）が位置している。
【００８８】
イオン移動度分析計６は、ガス排出口９を通じてガスで満たされ、またはガスを供給される。ガスは、入口アパーチャ７および出口アパーチャ８の両方を通じてＩＭＳチャンバ５を出て、ＩＭＳチャンバ５を取り囲む差動式真空チャンバ１内に入る。差動式真空チャンバ１をＩＭＳチャンバ５内の圧力より低圧に維持するため、差動式真空チャンバ１は、ポート４を通じて差動式真空チャンバ１につながれた真空ポンプ（不図示）によって排気される。差動式真空チャンバ１から出て隣接する真空チャンバ（不図示）に入るガスは、導通を制限する差動式アパーチャ２，３の使用を通して最小限に抑えられる。
【００８９】
既知の装置構成にしたがうと、イオンは、差動式真空チャンバ１の上流の比較的低圧の領域から入口差動ポンプ式アパーチャ２を通って差動式真空チャンバ１内に入る。イオン移動度分離を中で行わせる中性ガスが、ガス排出口９を通じてＩＭＳチャンバ５に供給される。ＩＭＳチャンバ５に供給されるガスは、入口アパーチャ７および出口アパーチャ８を通って出て周囲の差動式チャンバ１内に入る。したがって、入口差動式アパーチャ２を通って差動式真空チャンバ１に入るイオンは、ＩＭＳチャンバ５内へのイオンの進入に逆らってＩＭＳチャンバ５から脱出する比較的重いガスの著しい流出に逆らって、入口アパーチャ７を通してＩＭＳチャンバ５内へと向かわせる必要がある。イオンは、イオンが比較的高い初期イオンエネルギを有するように構成することによって、なおかつＩＭＳチャンバ５内へとイオンを向かわせるために比較的強い電場を入口差動ポンプ式アパーチャ２とイオン移動度分析計６との間で維持することによって、ＩＭＳチャンバ５内へと向かわせられる。
【００９０】
ひとたびＩＭＳチャンバ５内へと追い立てられると、イオンは、次いで、ＩＭＳチャンバ５内に位置するイオン移動度分析計６内においてイオン移動度分離を経る。自身のイオン移動度にしたがって分離されたイオンは、イオン移動度分析計６の出口に現れ、ＩＭＳチャンバ５からのガスとともに出口アパーチャ８を通じてＩＭＳチャンバ５を出て、差動式真空チャンバ１に入る。イオンは、次いで、出口差動式アパーチャ３を通じて差動式真空チャンバ１を出る。イオンは、次いで、さらなる解析および／または検出のために、差動式真空チャンバ１の下流に配置されたさらなるマススペクトロメータ内セクションへと前進される。
【００９１】
既知の装置構成にしたがうと、イオンは、イオン移動度分離のために使用されまたは提供されなおかつ比較的高い分子量を有するであろうガスの逆流すなわち流出に逆らって、ＩＭＳチャンバ５内へと駆り立てられる。イオンは、ＩＭＳチャンバ５内へと駆り立てられる際に分裂する恐れがある点で不利である。イオンは、また、ＩＭＳチャンバに入る際に望ましくないイオン移動度効果を受ける恐れがある点でやはり不利である。イオン移動度分析計６は、比較的高圧で動作され、または比較的高圧に維持されるが、これは、真空ポンプに対して比較的高性能を要求する恐れがある。さらに、比較的小さい入口アパーチャおよび出口アパーチャを使用しなければならず、これは、システムを通したイオンの伝送を低減させる恐れがある。
【００９２】
図２は、本発明の好ましい一実施形態にしたがったイオン移動度分析計のセクションすなわちイオン移動度分析部を示している。ＩＭＳチャンバ５内に、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器６が提供される。ＩＭＳチャンバ５の上流には、入口アパーチャ１１を有する注入チャンバ１０が提供されることが好ましい。注入チャンバ１０は、チャンバ間アパーチャ１２を通じてＩＭＳチャンバ５につながれる（またはＩＭＳチャンバ５と連絡する）ことが好ましい。注入チャンバ１０内には、イオンガイド１３が位置するまたは提供されることが好ましい。イオンガイド１３は、注入チャンバ１０の入口アパーチャ１１から注入チャンバ１０とＩＭＳチャンバ５との間に配置されたチャンバ間アパーチャ１２へと効率的にイオンを運ぶように構成されることが好ましい。イオンガイド１３は、したがって、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器６へとイオンを前進させるように構成されることが好ましい。
【００９３】
注入チャンバ１０は、所定の圧力に維持されることが好ましく、第１のガス排出口１４を通じてまたは第１のガス排出口１４から放出されることが好ましい第１のガスまたはガス混合物を供給される。第１のガスまたはガス混合物は、実質的に注入チャンバ１０の入口アパーチャ１１を通って注入チャンバ１０を出ることが好ましい。
【００９４】
ＩＭＳチャンバ５は、所定の圧力に維持されることが好ましく、第２のガス排出口９を通じてまたは第２のガス排出口９から放出されることが好ましい第２のガスまたはガス混合物を供給される。第２のガスまたはガス混合物は、実質的にＩＭＳチャンバ５の出口アパーチャ８を通ってＩＭＳチャンバ５を出ることが好ましい。
【００９５】
注入チャンバ１０とＩＭＳチャンバ５とは、同じ差動式真空チャンバ１内に収容されるまたは提供されることが好ましい。差動式真空チャンバ１は、ポート４を通じて差動式真空チャンバ１につながれた真空ポンプ（不図示）による直接排気によって、注入チャンバ１０の圧力およびＩＭＳチャンバ５の圧力より低い圧力に維持されることが好ましい。差動式真空チャンバ１の上流および下流に位置する真空チャンバ（不図示）は、導通を制限する入口差動式アパーチャ１および導通を制限する出口差動式アパーチャ３ゆえに、差動式真空チャンバ１から取り込まれるガスを最小限に抑えられることが好ましい。
【００９６】
イオンは、入口差動式アパーチャ２を通じて差動式真空チャンバ１に入ることが好ましい。イオンは、次いで、入口アパーチャ１１を通じて注入チャンバ１０内へと駆り立てられるすなわち追い立てられることが好ましい。イオンは、注入チャンバ１０内に配置されたイオンガイド１３に沿って伝送されることによって、注入チャンバ１０の中を平行に伝送されることが好ましい。イオンは、次いで、チャンバ間アパーチャ１２を通って注入チャンバ１０からＩＭＳチャンバ５へと移ることが好ましい。イオンは、次いで、ＩＭＳチャンバ５内に配置されたイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器６の中を平行に通されることが好ましい。イオンは、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器６の中を平行に通される際に、時間的に分離されることが好ましい。イオンは、次いで、出口アパーチャ８を通じてイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器６およびＩＭＳチャンバ５を出ることが好ましい。イオンは、次いで、差動式真空チャンバ１を通って伝送されることが好ましく、そして、出口差動式アパーチャ３を通じて差動式真空チャンバ１を出ることが好ましい。
【００９７】
好ましい実施形態にしたがうと、注入チャンバ１０を満たすまたは注入チャンバ１０に供給されることが好ましい第１のガスまたはガス混合物は、イオンが注入チャンバ１０内へと伝送されるすなわち注入される際およびイオンが注入チャンバ１０を通って移動する際に生じるイオンフラグメンテーション効果および／またはイオン識別効果を最小限に抑えるように選択されることが好ましい。第１のガスまたはガス混合物は、ヘリウムガスを含むことが好ましいが、より好ましくないその他の実施形態にしたがってその他のガスが使用されてもよい。
【００９８】
ＩＭＳチャンバ５を満たすまたはＩＭＳチャンバ５に供給されることが好ましい第２のガスまたはガス混合物は、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器６内において効率的なイオン移動度分離が実現されるように選択されることが好ましい。第２のガスまたはガス混合物は、アルゴンガスまたは窒素ガスを含むことが好ましいが、より好ましくないその他の実施形態にしたがってその他のガスが使用されてもよい。
【００９９】
それぞれのチャンバ１０，５に入る第１のガスまたはガス混合物および第２のガスまたはガス混合物の流量は、チャンバの圧力が実質的に同じになるように定めることができる。したがって、好ましい実施形態にしたがうと、基本的に、チャンバ間アパーチャ１２を通るガスの実際的流れは存在しない。少なくとも第一近似によれば、第１のガス排出口１４を通じて注入チャンバ１０に提供されるすなわち供給される実質的に全ての第１のガスまたはガス混合物は、入口アパーチャ１１を通じて注入チャンバ１０を出ると見なすことができる。同様に、第２のガス排出口９を通じてＩＭＳチャンバ５に提供されるすなわち供給される実質的に全ての第２のガスまたはガス混合物は、出口アパーチャ８を通じてＩＭＳチャンバ５を出ると見なすことができる。
【０１００】
実際は、チャンバ間アパーチャ５において、すなわち注入チャンバ１０とＩＭＳチャンバ５との間の境界において、ガスの拡散的混合が少量発生すると考えられる。さらに、２つのチャンバ１０，５間における僅かな圧力不均衡は、結果として、一方のチャンバから他方のチャンバへのガスの実際的流れを少量発生させると考えられる。しかしながら、好ましい実施形態にしたがうと、第１のガスまたはガス混合物と第２のガスまたはガス混合物との混合の程度は、最小限であることが好ましい。
【０１０１】
好ましい実施形態にしたがうと、自身のイオン移動度にしたがって分離されることが望ましい１つまたは複数のイオンパケットは、導通を制限する入口差動式アパーチャ２を通じて比較的低圧の領域から差動式真空チャンバ１内に入ることが好ましい。イオンは、次いで、注入チャンバ１０からの第１のガスまたはガス混合物の流出に逆らって、入口アパーチャ１１を通じて注入チャンバ１０内へと駆り立てられることが好ましい。イオンは、イオンが比較的高い初期イオンエネルギを有するように保証することによって、なおかつ／または注入チャンバ１０内へとイオンを追い立てる適度な電場を入口差動式アパーチャ２と注入チャンバ１０との間で維持することによって、注入チャンバ１０内へと向かわせることができる。注入チャンバ１０内のイオンは、イオンガイド１３によって閉じ込められ前進されることが好ましい。イオンは、次いで、イオンガイド１３を出ることが好ましく、第１のガスまたはガス混合物の中を通って移動しまたはさもなくば伝送され、チャンバ間アパーチャ１２を通ることが好ましい。イオンは、チャンバ間アパーチャ１２を通り、第２のガスまたはガス混合物で満たされることが好ましいＩＭＳチャンバ５内に入ることが好ましい。イオンは、次いで、ＩＭＳチャンバ５内に位置するイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器６内において、イオン移動度に基づく分離を経ることが好ましい。イオン移動度によって分離されたイオンは、次いで、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器６およびＩＭＳチャンバ５を出ることが好ましく、出口アパーチャ８を通じて差動式真空チャンバ１に入ることが好ましい。イオンは、次いで、出口差動式アパーチャ３へと伝送されることが好ましく、次いで、導通を制限する出口差動式アパーチャ３を通じて差動式真空チャンバ１を出て低圧領域に入ることが好ましい。イオンは、次いで、さらなる解析および／または検出のために前進されることが好ましい。差動式真空チャンバ１の下流に配置されることが好ましい真空チャンバ（不図示）内には、質量分析器およびイオン検出器が位置していることが好ましい。
【０１０２】
一実施形態にしたがうと、最初に差動式真空チャンバ１に入るイオンは、ＲＦ専用モードの動作時にはバンドパスデバイスとして動作するまたはＲＦ／ＤＣモードの動作時には質量対電荷比選択フィルタとして動作する四重極ロッドセットなどのマスフィルタデバイスを通過してよい。
【０１０３】
注入チャンバ１０内に配置されるイオンガイド１３は、使用時にその中を通してイオンを伝送させるアパーチャを有する複数の電極を含むことが好ましい。イオンガイド１３に沿って平行移動される複数の軸方向実ポテンシャル井戸を形成し、そうしてイオンをイオンガイド１３の長さ方向に沿って追い立てるまたは進ませるためには、イオンガイド１３の電極に、１以上の過渡ＤＣ電圧もしくは過渡ＤＣ電位、または１以上の過渡ＤＣ電圧波形もしくは過渡ＤＣ電位波形が印加されることが好ましい。イオンガイド１３を構成する電極に対する１以上の過渡ＤＣ電圧もしくは過渡ＤＣ電位、または１以上の過渡ＤＣ電圧波形もしくは過渡ＤＣ電位波形の印加によって、イオンは、チャンバ間アパーチャ１２を通って進められることが好ましい。
【０１０４】
イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器６は、使用時にその中を通してイオンを伝送させるアパーチャを有する複数の電極を含むことが好ましい。イオンをイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器６の長さ方向に沿って追い立てるためには、イオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器６の電極に、１以上の過渡ＤＣ電圧もしくは過渡ＤＣ電位、または１以上の過渡ＤＣ電圧波形もしくは過渡ＤＣ電位波形が印加されることが好ましい。注入チャンバ１０内および／またはＩＭＳチャンバ５内のガス圧は、０．２ミリバールから２ミリバールの範囲内に維持されることが好ましい。
【０１０５】
一実施形態にしたがうと、差動式真空チャンバ１を出るイオンは、四重極マスフィルタ、直線型すなわち二次元型の四重極イオントラップ、Paulによるすなわち三次元型の四重極イオントラップ、飛行時間型マススペクトロメータ、直交加速方式飛行時間型マススペクトロメータ、フーリエ変換ＩＣＲマススペクトロメータ、フーリエ変換オービトラップ型マススペクトロメータ、または磁場型マススペクトロメータなどの、マススペクトロメータに伝送されることが好ましい。
【０１０６】
差動式真空チャンバ１にイオンが入る前にその他のタイプのイオンフィルタリング／解析が用いられるようなさらなる実施形態も考えられる。
【０１０７】
注入チャンバ１０内のイオンガイド１３は、別の一実施形態にしたがうと、多重極ロッドセットイオンガイドまたはＤＣ専用リングスタックイオンガイドを含んでよい。注入チャンバ１０内に存在する第１のガスまたはガス混合物の中を平行にイオンを向かわせるまたは追い立てるために、軸方向ＤＣ電場が用いられても用いられなくてもよい。
【０１０８】
ＩＭＳチャンバ５内に位置するイオン移動度分析計すなわちイオン移動度分離器６は、一実施形態にしたがうと、多重極ロッドセットデバイスまたはＤＣ専用スタックリングデバイスを含んでよい。第２のガスまたはガス混合物の存在下においてイオン移動度分離を実現するために、軸方向ＤＣ電圧勾配が使用されてよい。
【０１０９】
一実施形態にしたがうと、イオンは、連続した流れのかたちでまたはパルス方式で差動式真空チャンバ１に入ってよい。
【０１１０】
一実施形態にしたがうと、イオンは、ゲート方式でＩＭＳチャンバ５内へと解放される前に、イオンガイド１３内に所定の期間にわたって蓄えられてよい。
【０１１１】
一実施形態にしたがうと、差動式真空チャンバ１内では、入口差動式アパーチャ２と注入チャンバ１０への入口アパーチャ１１との間に１つまたは複数のさらなるイオンガイド（不図示）が配置されてよい。
【０１１２】
一実施形態にしたがうと、差動式真空チャンバ１内では、ＩＭＳチャンバ５の出口アパーチャ８と出口差動式アパーチャ３との間に１つまたは複数のさらなるイオンガイド（不図示）が配置されてよい。
【０１１３】
イオンの貯蔵および／または移送および／または操作のために、１つまたは複数のさらなるイオンガイドが配置されてよい。
【０１１４】
本発明は、好ましい実施形態に関連して説明されてきたが、当業者ならば、添付の特許請求の範囲に定められた本発明の範囲から逸脱することなく各種の変更を形態および詳細に加えられることが明らかである。
【図１】
2009543312.tif 000003
【図２】
2009543312.tif 000004
【国際調査報告】
2009543312.tif 000005
2009543312.tif 000006