(57)【要約】  装置は、長手イオン伝播方向に対して第１の閉じ込め方向に内方横方向に、閉じ込め容積の一部分内で間にイオンを閉じ込める第１の対の対向電極配置であって、各対向電極配置がＲＦ電極配置を含み、ＲＦ電極配置は、第１の対の対向電極配置間にイオン閉じ込めをもたらすようにＲＦ電極配置のなかの隣接するＲＦ電極間で交流位相を有する非バイアスＲＦ電圧を受けるように位置する、第１の対の対向電極配置と、第１の閉じ込め方向を補完する第２の閉じ込め方向に内方横方向に、閉じ込め容積内で第２の対間にイオンを閉じ込める第２の対の対向電極配置であって、第２の対の各対向電極配置がＲＦ電極配置を含み、ＲＦ電極配置は、隣接するＲＦ電極間で交流位相を有する非バイアスＲＦ電圧を受ける、第２の対の対向電極配置と、を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって：
長手イオン伝播方向に対して第１の閉じ込め方向に内方横方向に、閉じ込め容積の閉じ込め容積部分内で第１の対の対向電極配置間にイオンを閉じ込めるように位置する第１の対の対向電極配置であって、第１の対の各対向電極配置がＲＦ電極配置を含み、該ＲＦ電極配置は、第１の対の対向電極配置間にイオン閉じ込めをもたらすように第１の対の対向電極配置のＲＦ電極配置のなかの隣接するＲＦ電極間で交流位相を有する非バイアスＲＦ電圧を受けるように位置する、第１の対の対向電極配置と；
該第１の対の対向電極配置とは別個であり、第１の閉じ込め方向を補完する第２の閉じ込め方向に内方横方向に、閉じ込め容積内で第２の対の対向電極配置間にイオンを閉じ込めるように位置する第２の対の対向電極配置であって、第２の対の各対向電極配置がＲＦ電極配置を含み、該ＲＦ電極配置は、第２の対の対向電極配置のＲＦ電極配置のなかの隣接するＲＦ電極間で交流位相を有する非バイアスＲＦ電圧を受けるように位置する、第２の対の対向電極配置と
を含む、前記装置。
【請求項２】
第１および第２のイオン閉じ込め方向は、イオン伝播方向に対して相互に直交する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第１および第２の対の対向電極配置は、逆極性のイオンを閉じ込めるように位置する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
閉じ込め容積に沿ってイオンを移動、分離またはトラップするように可変ＤＣ電圧を受け対応する進行波を生成するように、第１の対の対向電極配置のなかの隣接するＲＦ電極間に位置し、イオン伝播方向に対して長手方向列に延びる複数の進行波電極を含む、進行波電極配置をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
第１および第２の対の対向電極配置は、閉じ込め容積部分内で異なるイオン種を実質的にオーバーラップしないイオン群に横方向に分離させるように位置する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
第２の対の対向電極配置の各ＲＦ電極配置のＲＦ電極は、第２の閉じ込め方向に対して横方向に積み重ねられ、第２の対の対向電極配置のＲＦ電極は、閉じ込め容積に沿って長手方向に延び第２の閉じ込め方向におけるイオンの閉じ込めをもたらす、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
積み重ねられた各ＲＦ電極は、第２の閉じ込め方向に横方向に延びる１つまたはそれ以上の実質的に平坦な面を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
ＲＦ電極は、ワイヤ電極である、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
第２の対の対向電極配置のなかの少なくとも２つのＲＦ電極は、非矩形閉じ込め断面をもたらすように、閉じ込め容積部分の縁で延びている、請求項６に装置。
【請求項１０】
第２の対の各対向電極配置は、第２の閉じ込め方向に閉じ込め容積内にイオンを閉じ込めるように位置する進行波電極配置を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
各進行波電極配置は、可変ＤＣ電圧を受け、第２の閉じ込め方向に内方に閉じ込め容積内にイオンを閉じ込めるように対応する進行波を生成するように、閉じ込め容積に沿って長手方向に延び第２の閉じ込め方向に互いに間隔を置いて配置された複数の進行波電極を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
進行波電極配置は、閉じ込め容積の閉じ込め容積部分に隣接する延長閉じ込め容積部分内にイオンを閉じ込めるように位置する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
第２の対の対向電極配置のＲＦ電極は、閉じ込め容積に沿って長手方向に延び、第２の閉じ込め方向に互いに間隔を置いて配置される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
進行波電極は、第２の対の対向電極配置のなかの隣接するＲＦ電極間に位置する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
第１および第２の対の対向電極配置は、閉じ込め容積部分と延長閉じ込め容積部分とを含む無電極ギャップを画成する対向面上に位置する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
可変ＤＣ電圧を受けイオン伝播方向に沿ってイオンを移動、分離またはトラップするように対応する進行波を生成するように、第１の対の対向電極配置のなかの隣接するＲＦ電極間に位置し、イオン伝播方向に対して長手方向列に延びる複数の進行波電極を含む、進行波電極配置をさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
閉じ込め容積は、第１のイオン導管を画成し、装置は、第１のイオン導管から間隔を置いて配置された第２のイオン導管をさらに含み、該第２のイオン導管は、複数の電極配置を含み、該電極配置のうちの少なくとも１つは、第１または第２の対の対向電極配置の一対向電極配置である、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
隣接するＲＦ電極間の交流位相は、１８０度位相外れである、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
閉じ込め容積は、湾曲状またはテーパ状である、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
方法であって：
イオンを、長手イオン伝播方向に沿って移動させるように閉じ込め容積に受け入れることと；
非バイアスＲＦ場をもたらす第１の対向電極配置を用いて、該第１の対向電極配置間に第１の横方向内方に閉じ込め容積内にイオンを閉じ込めることと；
非バイアスＲＦ場をもたらすように位置するＲＦ電極を含む第２の対向電極配置を用いて、第１の内方向を補完する第２の横方向内方に閉じ込め容積内にイオンを閉じ込めることと
を含む、前記方法。
【請求項２１】
第２の内方向にイオンを閉じ込めることは、非バイアスＲＦ場をもたらすように、第２の対向電極配置の一対の対向配置のＲＦ電極に非バイアスＲＦ電圧をもたらすことを含み、各対向配置は、積層体のなかの隣接し合うＲＦ電極が交流位相を有する該積層体を形成し、各ＲＦ電極は、第２の内方向におけるイオンの閉じ込めをもたらすように閉じ込め容積に沿って長手方向に延びる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
第２の内方向におけるイオンの閉じ込めは、閉じ込め容積の延長閉じ込め領域内に非バイアスＲＦ場および第１の内方向でのイオン閉じ込めをもたらすように、第２の対向電極配置の一対の対向電極配置のＲＦ電極に非バイアスＲＦ電圧をもたらすことを含み、さらに、延長閉じ込め領域内において第２の内方向にイオンを閉じ込めるように対応する進行波をもたらすように、一対の対向電極配置のＲＦ電極間に交互に配置された一対の対向電極配置の進行波電極に可変ＤＣ電圧をもたらすことを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
受けられ閉じ込められるイオンは、逆極性を有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
装置であって：
イオン伝播方向に対して直交する第１の閉じ込め方向に内方に、閉じ込め容積の閉じ込め容積部分内で第１の対の対向電極配置間にイオンを閉じ込めるように位置する第１の対の対向電極配置であって、第１の対の各対向電極配置がＲＦ電極配置を含み、該ＲＦ電極配置は、第１の対の対向電極配置間にイオン閉じ込めをもたらすように第１の対の対向電極配置のＲＦ電極配置のなかの隣接するＲＦ電極間で交流位相を有する非バイアスＲＦ電圧を受けるように位置する、第１の対の対向電極配置と；
該第１の対の対向電極配置とは別個であり、第１の閉じ込め方向およびイオン伝播方向に対して相互に直交する第２の閉じ込め方向に内方に、閉じ込め容積内で第２の対の対向電極配置間にイオンを閉じ込めるように位置する第２の対の対向電極配置であって、第２の対の各対向電極配置がＲＦ電極配置を含み、該ＲＦ電極配置は、第２の対の対向電極配置のＲＦ電極配置のなかの隣接するＲＦ電極間で交流位相を有する非バイアスＲＦ電圧を受けるように位置する、第２の対の対向電極配置と；
イオン伝播方向に沿ってイオンを移動させるように可変ＤＣ電圧を受け対応する進行波を生成するように、第１の対の対向電極配置のなかの隣接するＲＦ電極間に位置し、イオン伝播方向に対して平行な列に延びる複数の進行波電極を含む、進行波電極配置と；
を含み、
ここで、第１および第２の対の対向電極配置は、逆極性のイオンを閉じ込めるように位置する
前記装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦政府支援の通知
本発明は、連邦政府エネルギー省により授与された協定ＤＥ−ＡＣ０５−７６ＲＬ０１８３０の政府支援により行われた。政府は発明に対して一定の権利を持つ。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み入れる、２０１６年９月８日出願の米国特許出願第１５／２６０，０４６号の利得を主張するものである。
【０００３】
本分野は、イオン操作装置に関する。
【背景技術】
【０００４】
イオン操作技術は、材料検出および材料分析、ならびに組成物形成に関する新しい適用の発見を可能にし、たとえば質量分析に関する、ますます有用な工具および器具の作成を促進した。しかし、同一または異なる極性のイオンを操作することに関する問題は残っている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
開示の技術の一態様によれば、装置は、長手イオン伝播方向に対して第１の閉じ込め方向に内方横方向に、閉じ込め容積の閉じ込め容積部分内で第１の対の対向電極配置間にイオンを閉じ込めるように位置する第１の対の対向電極配置であって、第１の対の各対向電極配置がＲＦ電極配置を含み、ＲＦ電極配置は、第１の対の対向電極配置間にイオン閉じ込めをもたらすように第１の対の対向電極配置のＲＦ電極配置のなかの隣接するＲＦ電極間で交流位相を有する非バイアスＲＦ電圧を受けるように位置する、第１の対の対向電極配置と、第１の対の対向電極配置とは別個であり、第１の閉じ込め方向を補完する第２の閉じ込め方向に内方横方向に、閉じ込め容積内で第２の対の対向電極配置間にイオンを閉じ込めるように位置する第２の対の対向電極配置であって、第２の対の各対向電極配置がＲＦ電極配置を含み、ＲＦ電極配置は、第２の対の対向電極配置のＲＦ電極配置のなかの隣接するＲＦ電極間で交流位相を有する非バイアスＲＦ電圧を受けるように位置する、第２の対の対向電極配置と、を含む。
【０００６】
開示の技術のいくつかの典型的な実施形態では、第２の対の対向電極配置の各ＲＦ電極配置のＲＦ電極は、第２の閉じ込め方向に対して横方向に積み重ねられ、第２の対の対向電極配置のＲＦ電極は、閉じ込め容積に沿って長手方向に延び第２の閉じ込め方向におけるイオンの閉じ込めをもたらす。開示の技術のさらなる典型的な実施形態では、第２の対の各対向電極配置は、第２の閉じ込め方向に閉じ込め容積内にイオンを閉じ込めるように位置する進行波電極配置を含む。
【０００７】
開示の技術の他の態様によれば、方法は、イオンを、長手イオン伝播方向に沿って移動させるように閉じ込め容積に受け入れることと、非バイアスＲＦ場をもたらす第１の対向電極配置を用いて、第１の対向電極配置間に第１の横方向内方に閉じ込め容積内にイオンを閉じ込めることと、非バイアスＲＦ場をもたらすように位置するＲＦ電極を含む第２の対向電極配置を用いて、第１の内方向を補完する第２の横方向内方に閉じ込め容積内にイオンを閉じ込めることと、を含む。
【０００８】
開示の技術のいくつかの典型的な方法実施形態では、第２の内方向にイオンを閉じ込めることは、非バイアスＲＦ場をもたらすように、第２の対向電極配置の一対の対向配置のＲＦ電極に非バイアスＲＦ電圧をもたらすことを含み、各対向配置は、積層体のなかの隣接し合うＲＦ電極が交流位相を有する積層体を形成し、各ＲＦ電極は、第２の内方向におけるイオンの閉じ込めをもたらすように閉じ込め容積に沿って長手方向に延びる。開示の技術のさらなる典型的な方法実施形態では、第２の内方向におけるイオンの閉じ込めは、閉じ込め容積の延長閉じ込め領域内に非バイアスＲＦ場および第１の内方向でのイオン閉じ込めをもたらすように、第２の対向電極配置の一対の対向電極配置のＲＦ電極に非バイアスＲＦ電圧をもたらすことを含み、さらに、延長閉じ込め領域内において第２の内方向にイオンを閉じ込めるように対応する進行波をもたらすように、一対の対向電極配置のＲＦ電極間に交互に配置された一対の対向電極配置の進行波電極に可変ＤＣ電圧をもたらすことを含む。
【０００９】
開示の技術のさらなる一態様によれば、装置は、イオン伝播方向に対して直交する第１の閉じ込め方向に内方に、閉じ込め容積の閉じ込め容積部分内で第１の対の対向電極配置間にイオンを閉じ込めるように位置する第１の対の対向電極配置であって、第１の対の各対向電極配置がＲＦ電極配置を含み、ＲＦ電極配置は、第１の対の対向電極配置間にイオン閉じ込めをもたらすように第１の対の対向電極配置のＲＦ電極配置のなかの隣接するＲＦ電極間で交流位相を有する非バイアスＲＦ電圧を受けるように位置する、第１の対の対向電極配置と、第１の対の対向電極配置とは別個であり、第１の閉じ込め方向およびイオン伝播方向に対して相互に直交する第２の閉じ込め方向に内方に、閉じ込め容積内で第２の対の対向電極配置間にイオンを閉じ込めるように位置する第２の対の対向電極配置であって、第２の対の各対向電極配置がＲＦ電極配置を含み、ＲＦ電極配置は、第２の対の対向電極配置のＲＦ電極配置のなかの隣接するＲＦ電極間で交流位相を有する非バイアスＲＦ電圧を受けるように位置する、第２の対の対向電極配置と、イオン伝播方向に沿ってイオンを移動させるように可変ＤＣ電圧を受け対応する進行波を生成するように、第１の対の対向電極配置のなかの隣接するＲＦ電極間に位置し、イオン伝播方向に対して平行な列に延びる複数の進行波電極を含む、進行波電極配置と、を含み、ここで、第１および第２の対の対向電極配置は、逆極性のイオンを閉じ込めるように位置する。
【００１０】
本発明のおよび上記その他の目的、特徴、および利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】例示的なイオン操作装置の等角斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａのイオン操作装置の端面図である。
【図２Ａ】異なる極性のイオンを操作する例示的なイオン操作装置の上面図である。
【図２Ｂ】図２Ａのイオン操作装置例の端面図である。
【図３Ａ】異なる極性のイオンを操作する他の例示的なイオン操作装置の上断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａのイオン操作装置例の端面図である。
【図４】非矩形断面を有する他のイオン操作装置の一例の図である。
【図５】多数のイオン導管を有する他のイオン操作装置の一例の図である。
【図６Ａ】他の例示的なイオン操作装置の等角斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａのイオン操作装置例の上面図である。
【図６Ｃ】図６Ａのイオン操作装置例の端面図である。
【図７】異なる極性のイオンを操作する他の例示的なイオン操作装置の上断面図である。
【図８】イオン操作装置のさらなる例の端面図である。
【図９】イオン操作装置のさらなる例の端面図である。
【図１０】イオン操作装置のさらなる例の端面図である。
【図１１】他の例示的なイオン操作装置の端面図である。
【図１２】他の例示的なイオン操作装置の上面図である。
【図１３】他の例示的なイオン操作装置の上面図である。
【図１４】開示の技術による例示的な方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本出願および特許請求の範囲で使用される場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、明示しない限り複数も含む。さらに、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」を意味する。さらに、用語「連結された」は、連結されたアイテム間の中間要素の存在を排除しない。
【００１３】
本明細書に記載のシステム、装置、および方法は、いかなる形でも限定と解釈されるべきではない。代わりに、本開示は、単独で、また互いに対する様々な組み合わせおよびより下位組み合わせで、開示されている様々な実施形態のすべての新奇かつ非自明な特徴および態様を対象とする。開示のシステム、方法、および装置は、いかなる特定の態様もしくは構成またはこれらの組み合わせにも限定されるものではなく、開示のシステム、方法、および装置は、いかなる１つもしくはそれ以上の特定の利点が存在することも、または問題が解決されることも必要とするものではない。任意の動作理論は、説明を助長するが、開示のシステム、方法および装置は、そのような動作理論に限定されない。
【００１４】
説明の便宜上、開示のいくつかの方法の動作について特定の順序で説明するが、後述する特有の言語によって特定の順序付けが必要とされない限り、この説明方法は並べ替えを包含することを理解されたい。たとえば、場合によっては、順次説明する動作を並べ替えることができ、または同時に実行することができる。さらに、話を簡単にするために、添付の図面は、開示されているシステム、方法、および装置を他のシステム、方法、および装置とともに使用することができる様々な形態を示さないことがある。加えて、本説明では、開示されている方法について説明するために、「作製する（ｐｒｏｄｕｃｅ）」および「もたらす（ｐｒｏｖｉｄｅ）」のような用語を使用することがある。これらの用語は、実行される実際の動作を高いレベルで抽象化したものである。これらの用語に対応する実際の動作は、特定の実装形態に応じて変わり、当業者には容易に認識することができる。いくつかの例では、値、手順、または装置は、「最低」、「最良」、「最小」などと言及される。そのような描写は、多くの使用される機能的代替案から選択することができることを示すためのものであり、そのような選択は、他の選択よりも、より良い、より小さいまたはそうでなくてより好ましい必要はないと理解されよう。
【００１５】
いくつかの例は、イオン移動またはイオン閉じ込めに対応するように概括されたもう１つの長手方向および横方向に関して説明されている。方向は、典型的には、イオン移動、トラッピングおよび閉じ込めに適用され、様々な形状、サイズおよび構成の１つまたはそれ以上の容積を画成するように配置される１つまたはそれ以上の電極によって生成される電場によってもたらされる。方向は、単一パス、多数パス、双方向移動、内方移動、外方移動、または移動の範囲に対応することができる。実際のイオン移動パスは、変化し、電極配置および対応する電極によって生成される電場の様々な特性、ならびに閉じ込め容積に受け入れられるイオンの位置、極性、移動または他の特性に応じて決まる。本明細書で言及される方向は、概括されており、実際の特定の粒子の動きは、典型的には、生成された電場、および電場と関連して伝播するイオンの電気移動度に相当する。
【００１６】
開示される技術は、損失を最小限に抑えたまたは無損失でイオンを操作するように、電場を用いて、電場により画成される経路、トラップ、導管およびスイッチを生み出すことを含む、イオンを操作するデバイス、装置および方法を対象とする。いくつかの実施形態では、互いに離れて位置する１つまたはそれ以上の表面上に位置する電極アレイ間にもたらされる容積内で、イオン分離、輸送、パス切り替えおよびトラッピングの複雑な順序の実施が可能になる。いくつかの例では、イオン閉じ込め場は、バイアスされていない無線周波数（ＲＦ）電場によってもたらされる。さらなる例では、イオン閉じ込め場は、バイアスされていないＲＦ電場および進行波電場によってもたらされる。典型例では、逆極性のイオンが、ＲＦ電場またはＲＦおよび進行波電場を用いて移動、トラップまたは操作される。ＲＦ電場は、典型的には、イオンが電極に接近することを阻止し閉じ込めをもたらす交流ＲＦ場配置を形成するように、隣接するＲＦ電極によって生成されるＲＦ電場が典型的には約１８０°位相外れであるように、印加される。閉じ込めは、ある（たとえば、約０．００１トル未満から約１０００トルまでの）圧力の範囲にわたって、かつ、イオンに関連のある有用で広範囲の調節可能な質量／電荷数（ｍ／ｚ）にわたってもたらされる。いくつかの例では、イオンは、質量分光分析による分析のため、または質量分光計を用いて操作され、ここでは、たとえばｍ／ｚが２０から約５，０００超であるといったような有用なｍ／ｚ範囲にわたってイオンを容易に操作するのに、約０．１トル未満から約５０トルまでの圧力が使用できる。いくつかの例では、イオン閉じ込め容積中には、ガスまたは反応物が含まれる。ＲＦ電極および進行波電極からなる配置は、電極配置間の容積またはギャップ内におけるイオントラップおよび／または導管の作成を可能にする対応する電位を受け、それによって同一または異なる極性のイオンの無損失または実質的に無損失の収納および／または移動が、静的または重畳するＤＣ電位の印加のないことも含めて、達成される。たとえば、無損失操作は、対応するイオン閉じ込め容積内に注入されたイオンの０．１％、１％または５％未満の損失を含むことがある。
【００１７】
進行波は、典型的には、１つまたはそれ以上の列に配置された複数の電極にＤＣ電位を動的に印加することによって生み出される。進行波電極セットは、直列に位置する進行波電極の１つまたはそれ以上の列によって形成される。ＤＣ電位が進行波電極列のなかの隣接する電極間で変化すると、ＤＣ電位の時間依存変化に基づいた速度で、進行波が形成される。変化する進行波特性は、イオン閉じ込めの生成、無損失輸送およびイオン分離を含む、異なるイオン移動度を有するイオンの様々な動きに影響を与え、それを操作することができる。いくつかの例では、進行波と関連して、イオンは、複数時間など延長した持続時間の間、イオン閉じ込め容積内に無損失に閉じ込められる。１つのそのような特性は、イオン分離を可能にするように、進行波とともに移動するまたはそれに乗って進むより高い移動度を有するイオン、および進行波の上で転がり進行波に遅れるより低い移動度を有するイオンについての、進行波速度である。他のそのような特性は、進行波の振幅であり、進行波の振幅を相応に増加させることでより低いイオン移動度のイオンを輸送することができる。進行波振幅は、典型的には、イオン移動度特性および所望のイオン操作に基づいて、０Ｖよりも大きく、３０Ｖまで、５０Ｖまで、８０Ｖまで、１００Ｖまで、またはそれを上回る範囲内で選択される。進行波速度は、典型的には、イオン移動度特性および所望のイオン操作に基づいて、５ｍ／ｓ未満、２０ｍ／ｓ未満、５０ｍ／ｓ未満、１００ｍ／ｓ未満、２００ｍ／ｓ未満、または５００ｍ／ｓ未満の範囲内で選択される。進行波周波数は、典型的には、１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの間で選択される。
【００１８】
図１Ａおよび図１Ｂは、入口アパーチャ１０４からイオン閉じ込め容積１０６にイオン１０２を受け入れ、入口アパーチャ１０４から出口アパーチャ１０５にイオン１０２を輸送することを含む、イオン１０２を伝播、分離、トラップおよび／または移動させるように位置するイオン操作装置１００の一例を示している。イオン閉じ込め容積１０６は、全体的に、第１の対の対向電極配置１０８ａ、１０８ｂと、第２の対の対向電極配置１１０ａ、１１０ｂとの間に画成される。イオン伝播軸１１２は、イオン閉じ込め容積１０６に沿って延び、イオン１０２についての略長手伝播方向を示す。いくつかの例では、イオン１０２は、逆極性を有し、入口アパーチャ１０４から出口アパーチャ１０５へとイオン閉じ込め容積１０６を通って移動する。典型例では、対向電極配置１０８ａ、１０８ｂは、鏡映構造を有し、対向電極配置１１０ａ、１１０ｂは、鏡映構造を有し、それによってイオン閉じ込め容積を通るイオン伝播軸に対して直交する対称閉じ込め領域が形成される。さらなる例では、電極配置、または電極配置の諸部分は、同一でない、または鏡映になっていない。
【００１９】
典型例では、対向電極配置１０８ａ、１０８ｂは、電極１１４の配置をそれぞれ含む。電極１１４は、イオン閉じ込め容積１０６の長さに沿って延び、同一または異なる極性のイオンの閉じ込めをもたらすように、ＤＣ電圧でバイアスされない典型的には１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの周波数範囲内の１つまたはそれ以上のＲＦ電圧を受けるように位置する。電極１１４は、電極１１４のうちの隣接し合う電極によって受けられるＲＦ電圧が互いに約１８０°位相外れであるように、交互にＲＦ電圧を受けるように配置される。ＲＦ電圧が印加されると、電極１１４は、対向電極配置１０８ａ、１０８ｂ間のイオン閉じ込め容積１０６内に、イオン伝播軸１１２すなわち図示の対向電極配置１０８の平行構造内側のイオン閉じ込め容積１０６を通る長手方向パスに対して略直交する、もしくは垂直な内方向１１５に横方向に、イオン１０２を移動させ、閉じ込める。電極１１４によって受けられるＲＦ電圧は、時間の経過とともに、または隣接する電極１１４間で、たとえば周波数および振幅に関して、異なってよい。
【００２０】
対向電極配置１０８ａ、１０８ｂは、さらに、隣接する電極１１４間に位置する１つまたはそれ以上の進行波電極配置１１６をそれぞれ含む。いくつかの例では、進行波電極配置１１６は、隣接する電極１１４間に交互に位置する。さらなる例では、２つ以上の進行波電極配置１１６が、隣接する電極１１４間に位置し、追加的な例では、２つ以上の電極１１４が、隣接する進行波電極配置１１６間に位置する。進行波電極配置１１６は、イオン閉じ込め容積１０６の長さまたは長さの一部分に沿って延び別個の経時変化ＤＣ電圧を受けるように位置する、複数の電極セグメントのような一連の電極１１７をそれぞれ含むことができる。ＤＣ電圧は、選択された進行波電極配置１１６に沿って進行波を生成するように、経時的に変化する。進行波は、イオン伝播軸１１２の方向またはイオン閉じ込め容積１０６の長手方向範囲の方向などの進行波の方向に関連するイオン閉じ込め容積１０６内のイオン１０２の移動、正味の移動、分離またはトラッピングを生じさせる。いくつかの例では、波速度または振幅などの進行波特性は、異なる進行波電極配置１１６間で異なる。
【００２１】
典型例では、対向電極配置１１０ａ、１１０ｂは、複数の電極１１８をそれぞれ含む。各電極１１８は、イオン閉じ込め容積１０６の長さに沿って互いに平行に延び、電極積層体を形成するように内方向１１５に平行な方向に互いに間隔を置いて配置される。複数の電極１１８のそれぞれは、同一または異なる極性のイオンの閉じ込めをもたらすように、ＤＣ電圧でバイアスされないたとえば１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内にあるようなＲＦ電圧を受けるように位置する。複数の電極１１８はそれぞれ、複数の電極１１８のなかの隣接し合う電極によって受けられるＲＦ電圧が互いに約１８０°位相外れであるように、交互にＲＦ電圧を受ける。電極１１８によって受けられるＲＦ電圧は、電極１１４によって受けられるもと同一である必要はなく、多くの例で同一でなく、たとえば周波数および振幅に関して、経時的にまたは隣接する電極１１８間で異なってもよい。ＲＦ電圧が印加されると、電極１１８は、内方向１１５を補完または支援する内方向１１９において横方向にイオン閉じ込め容積１０６内にイオン１０２を移動させ、閉じ込める。典型例では、内方向１１９は、イオン伝播軸１１２および内方向１１５に対して略直交する。電極１１８は、（たとえば内方向１１９に対して平行な）横方向に延びる幅を有することができ、したがって電極１１８は、実質的に平坦である。いくつかの実施形態では、イオン伝播軸１１２は、湾曲または屈曲している。さらなる例では、横方向内方１１５、１１９は、互いに、またはイオン伝播軸１１２に対して直交しない。電極１１８によって生成されるＲＦ場は、適当なイオン閉じ込めをもたらすように十分な電場侵入を有する。
【００２２】
図２Ａおよび図２Ｂは、イオン２０２を操作し、３つのイオンセット２０４ａ〜２０４ｃにして閉じ込め容積２０６内に閉じ込める、イオン操作装置２００の典型例を示している。閉じ込め容積２０６は、第１の対の対向電極配置２０８ａ、２０８ｂ間に画成される。第１の対の対向電極配置２０８ａ、２０８ｂは、閉じ込め容積２０６内へと延びるＲＦ電場をもたらすＲＦ電極２１０を含む。ＲＦ電極２１０は、隣接するＲＦ電極２１０間で（たとえば、１８０°）位相がずれている。第１の対の対向電極配置２０８ａ、２０８ｂは、さらに、複数の進行波電極セット２１２を含む。進行波電極セット２１２は、図２Ａの全体的に上もしくは下またはその両方に向かうイオン伝播方向２１４に沿った、イオン２０２の移動、分離またはトラップのために位置する進行波電極２１３を含む。たとえば、イオン２０２は、開口端からイオン閉じ込め容積に挿入され、横方向および／または長手方向に分けられまたは広げられて閉じ込め容積２０６内で複数のイオン群にされる。
【００２３】
閉じ込め容積２０６は、さらに、第２の対の対向電極配置２１６ａ、２１６ｂ間に画成される。対向電極配置２１６ａ、２１６ｂは、図２Ｂに示されるように鉛直方向に延びイオン伝播方向２１４に対して略直交する第１の方向において互いに間隔を置いて配置される複数のＲＦ電極２１８を有するそれぞれの電極積層体を形成する。ＲＦ電極２１８は、閉じ込め容積２０６内へと延びる電場を生成し、少なくともＲＦ電極２１８から遠ざかり閉じ込め容積２０６内へと入る第２の方向において閉じ込め容積２０６内におけるイオンの横方向の閉じ込めを支援するまたはもたらすように、隣接するＲＦ電極２１８間において位相シフトされる。ＲＦ電極２１８によってもたらされる閉じ込めは、全体的に、閉じ込め容積２０６からのイオン２０２の脱出を阻止する、またはＲＦ電極２１８および対応する表面に対するイオン２０２の接触を阻止することを支援するように、ＲＦ電極２１０によってもたらされる横方向閉じ込めを補完する。典型例では、第２の方向は、積層体のＲＦ電極２１８がその方向に間隔を置いて配置される第１の方向に対して略直交し、かつ、イオン伝播方向２１４に対して直交する。
【００２４】
進行波の振幅に相当する、０Ｖ〜２０Ｖの間の非対称な進行波電圧が、進行波電極セット２１２に印加される。１００ｍ／ｓの進行波速度は、進行波電極セット２１２内の隣接する進行波電極２１３間で進行波電圧を変えることによって生成される。進行波の持続時間は、１つまたはそれ以上の隣接する進行波電極２１３が、同一または異なる電圧を有することができるように変えることができる。各イオンセット２０４ａ〜２０４ｃは、６２２のｍ／ｚを有するが、イオンセット２０４ａ、２０４ｃのイオン２０２は、正極性を有し、イオンセット２０４ｂのイオン２０２は、負極性を有する。イオンセット２０４ａ〜２０４ｃのイオン２０２を閉じ込め容積２０６内に閉じ込めるように、１５０ＶのＲＦ電圧がＲＦ電極２１０、２１８に印加される。負帯電イオン２０４ｂは、全体的に、閉じ込め容積２０６の中央領域に閉じ込められ、正帯電イオン２０４ａ、２０４ｃは、全体的に、中央領域に隣接する側方領域に閉じ込められる。いくつかの例では、側方領域は、中央領域にオーバーラップすることができ、したがって異なる極性のイオンは閉じ込め容積２０６内で分離されオーバーラップした状態になることができ、他の例では、側方領域は、中央領域から離れることができ、したがって異なる極性のイオンは閉じ込め容積２０６内で分離されオーバーラップしない。
【００２５】
図３Ａおよび図３Ｂは、イオン操作装置２００と実質的に類似の電極配置を有するイオン操作装置３００を示している。一対の対向電極配置３０２ａ、３０２ｂは、イオン操作装置３００の閉じ込め容積３１０内に伝播するイオン３０８の閉じ込めのために伝播方向３０６に沿って延びるＲＦ電極３０４を含み、さらに、やはりまた伝播方向３０６に沿って延びる進行波電極セット３１４を形成する進行波電極３１２を含む。他の対の対向電極配置３１６ａ、３１６ｂは、やはりまた伝播方向３０６に沿って延びるＲＦ電極３１８を含む。ＲＦ電極３０４、３１８は、閉じ込め容積３１０内においてイオン３０８を横方向に閉じ込めイオン３０８の無損失操作をもたらすように、閉じ込め容積３１０内へと延びるＲＦ電場をもたらす。伝播方向３０６は、閉じ込め容積３１０内の中央に位置する軸に対応するように図示されているが、イオン３０８は、その軸自体の方に閉じ込められるわけではないと理解されよう。図示のように、イオン３０８は、６２２のｍ／ｚを有し、３つの別個のイオンセット３２０ａ〜３２０ｃを含む。ここで、イオンセット３２０ａ、３２０ｃは、負極性を有し、イオンセット３２０ｂは、正極性を有する。イオン３０８を閉じ込め容積３１０内に移動させるように、−１０Ｖ〜１０Ｖの間で変更される対称的な進行波電圧が進行波電極セット３１４の進行波電極３１２に印加される。負帯電イオンセット３２０ａおよび正帯電イオンセット３２０ｂは、全体的に、対称的に位置する隣り合った側方領域に閉じ込められ、負帯電イオンセット３２０ｃのイオン３０８は、イオンセット３２０ａの反対の側方領域内に伝播する。（たとえば）対称から非対称への進行波電圧の変化は、共通の閉じ込め容積内に伝播する逆極性のイオン間での異なる分離を生じさせることができる。
【００２６】
図４は、イオン操作装置４００の一例の端面図である。イオン操作装置４００は、対向する一対の電極配置４０２ａ、４０２ｂを含む。対向する一対の電極配置４０２ａ、４０２ｂは、複数のＲＦ電極４０４と、複数のＲＦ電極４０４のなかの隣接するＲＦ電極間に介在する複数の進行波電極配置４０６とそれぞれ含む。イオン操作装置４００は、さらに、一対の電極配置４０２に隣接して位置し、互いに隣り合って位置し間隔を置いて配置される複数のＲＦ電極４１０をそれぞれ含む、他の対向する一対の電極配置４０８ａ、４０８ｂを含む。対の対向電極配置４０２、４０８は、イオン閉じ込め領域４１２を画成するように位置する。イオン閉じ込め容積は、全体的に、やはりまた図４の平面内へと延びる電極４０４、４１０として形成される。イオン閉じ込め領域４１２は、イオン操作装置４００の異なる例の間で、または同じ装置４００内で、矩形および非矩形の形状を含む様々な形状を有することができる。たとえば、異なるＲＦ電極４１０が、異なる量だけ閉じ込め領域内へと延びることができる。いくつかの例では、イオン閉じ込め領域４１２内へと向かうＲＦ電極４１０の範囲は、先細、拡大、湾曲、合流（ｍｅｒｇｉｎｇ）または他の形状のイオン閉じ込め容積を形成するように、長さに沿って異なる。
【００２７】
図５は、別個のイオン導管を画成する２つのイオン閉じ込め領域５０２、５０４を含む、例示的なイオン操作装置５００の端面図である。第１の対の対向電極配置５０６ａ、５０６ｂ、および第２の対の対向電極配置５０８ａ、５０８ｂは、イオン閉じ込め領域５０２を囲繞し、画成する。第３の対の対向電極配置５１０ａ、５１０ｂ、および第４の対の対向電極配置５１２ａ、５１２ｂは、イオン閉じ込め領域５０４を囲繞し、画成する。それぞれの例において、電極配置５０８ｂ、５１２ａの電極の一部またはすべては、イオン閉じ込め領域５０２、５０４が共通の電極境界を共有するように、共通のものである。対の対向電極配置５０６、５１０の電極は、閉じ込められるイオンの伝播の方向に沿って、図５の平面内へと延びるＲＦ電極５１４を含む。隣接し合うＲＦ電極５１４は、典型的には、たとえば約１８０°の位相外れ関係を有する。進行波電極５１６は、隣接するＲＦ電極５１４間に位置し、イオン導管内に伝播するイオンの移動および閉じ込めをもたらす。対の対向電極配置５０８、５１２の電極は、ＲＦ電極５１８を含む。ＲＦ電極５１８は、やはりまた、典型的には、隣接するＲＦ電極５１８間に位相外れ関係を有する。いくつかの例では、隣接し合うイオン導管は、イオン閉じ込め領域の他の側部が共通の電極境界を共有するように配置してもよい。たとえば、電極配置５０６ａ、５１０ｂの電極は、共通の境界を形成し図５の平面内においてイオン閉じ込め領域５０２に隣り合ってイオン閉じ込め領域５０４を配置するように、共通のものであってよい。
【００２８】
図６Ａ〜図６Ｃは、閉じ込め容積６０２内にイオンを閉じ込めるように位置するイオン操作装置６００の他の例を示している。第１の対の対向電極セット６０４ａ、６０４ｂは、閉じ込め容積６０２の２つの対向する境界線６０５ａ、６０５ｂを画成するように配置される。各電極セット６０４ａ、６０４ｂは、閉じ込め容積６０２の対向端部６１０、６１２間に延びる、複数の進行波電極セット６０６と、ＲＦ電極６０８とを含む。ＲＦ電極６０８は、第１の対の電極セット６０４間、たとえば対向する端部６１０、６１２間の長手イオン移動方向に略直交する第１の横方向閉じ込め方向に、イオン閉じ込めをもたらす。進行波電極セット６０６は、たとえば、端部６１０から端部６１２、端部６１２から端部６１０、閉じ込め容積６０２内でのトラップになるように端部６１０、６１２のうちの一方から、閉じ込め容積６０２内で分離されて異なるイオン群となるように端部６１０、６１２のうちの一方からなど、対向する端部６１０、６１２間にある閉じ込め容積６０２内でイオン移動をもたらす進行波電場を生成するように、各進行波電極セット６０６の進行波電極６１４間にＤＣ進行波電圧をもたらす。
【００２９】
第２の対の対向電極セット６１６ａ、６１６ｂは、第１の横方向閉じ込め方向を補完する第２の横方向閉じ込め方向において、２つの対向する境界線６１７ａ、６１７ｂ間の閉じ込め容積６０２内にイオンの閉じ込めをもたらすように配置される。いくつかの例では、第２の閉じ込め方向は、第１の閉じ込め方向およびイオン移動方向に対して相互に直交してよい。さらなる例では、追加の横方向閉じ込め方向が、第１および第２の横方向閉じ込め方向を補完する。電極セット６１６ａは、中央閉じ込め容積部分６２２に隣接する閉じ込め容積部分６２０の両端に間隔を置いて配置される一対の対向電極配置６１８ａ、６１８ｂを含む。各対向電極配置６１８ａ、６１８ｂは、対向する端部６１０、６１２間に延びる、複数のＲＦ電極６２４と、複数の進行波電極６２６とを含む。ＲＦ電極６２４は、イオンを対向電極配置６１８から遠ざかるように閉じ込め容積部分６２０内で移動させ、進行波電極６２６は、イオンを閉じ込め容積境界線６１７ａから遠ざかり中央閉じ込め容積部分６２２の方に向かう第２の横方向イオン閉じ込め方向に移動させるまたは閉じ込めるように位置する。
【００３０】
電極セット６１６ｂは、中央閉じ込め容積部分６２２に隣接する閉じ込め容積部分６３０の両端に間隔を置いて配置され、複数のＲＦ電極６３２および複数の進行波電極６３４をそれぞれ含む、同様の一対の対向電極配置６２８ａ、６２８ｂを含む。ＲＦ電極６３２は、イオンを対向電極配置６２８から遠ざかるように閉じ込め容積部分６２２内で移動させ、進行波電極６３４は、イオンを閉じ込め容積境界線６１７ｂから遠ざかり中央閉じ込め容積部分６２２の方に向かう第２の横方向イオン閉じ込め方向に移動させるように位置する。それぞれの例において、対向電極配置６１６ａ、６１６ｂは、電極配置６０４ａ、６１８ａ、６２８ａの電極が第１の共通表面に関連付けられ、電極配置６０４ｂ、６１８ｂ、６２８ｂの電極が第１の共通表面から間隔を置いた第２の共通表面に関連付けられるように、対向電極配置６０４ａ、６０４ｂから隣接して延びる。たとえば、第１および第２の共通表面は、電極配置がそれぞれの表面上に形成された、プリント回路板とすることができる。いくつかの例では、ピーク・ツゥ・ピーク（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）電圧、波速度、持続時間などを含む進行波特性は、進行波電極６２６および進行波電極セット６０６について同じである。追加的な例では、進行波特性は、進行波電極６２６、６３４間を含め、異なってよい。電極６０８に関連したＲＦ場特性は、ＲＦ電極６２４、６３２によって生じるＲＦ場特性と同じまたは異なってよい。
【００３１】
図７は、例示的なイオン操作装置７００の上面図であり、イオン操作装置７００は、ともに閉じ込め容積７０４内に閉じ込められる、正極性を有する第１のセットのイオン（黒）７０２と、第１のセットのイオン７０２と比べて、負極性を有する第２のセットのイオン（濃い灰色）７０３とを含む。閉じ込め容積７０４は、第１の電極セット７０６と、第１の電極セット７０６と対向してそこから間隔を置いて配置された第２の電極セットとの間に画成される。第２の電極セットは、閉じ込め容積７０４内に閉じ込められた第１および第２のセットのイオン７０２、７０３の図示のために省略してある。典型例では、第２の電極セットは、第１の電極セット７０６の実質的な鏡映コピー（ｍｉｒｒｏｒ  ｃｏｐｙ）である。
【００３２】
第１の電極セット７０６は、一連に延びる複数の進行波電極７１０をそれぞれ含む複数の進行波電極セット７０８を含む。進行波電極７１０は、進行波速度、振幅、周波数、波高持続期間など、所定の進行波特性の一連の進行波電極７１０に沿って移動する進行波電場に対応する別個の可変ＤＣ電圧を受けるように位置する。進行波電極セット７０８に関連する進行波特性は、典型的には、進波電極７１０の列の方向に沿った第１および第２のセットのイオン７０２、７０３の分離、トラッピングまたは移動に対応する。複数のＲＦ電極７１２は、進行波電極セット７０８間に介在し、第１および第２のセットのイオン７０２、７０３が第１の電極セット７０６に衝突することを阻止する、または別のやり方で閉じ込め容積７０４（たとえば、ＲＦ電極７１２と進行波電極７１０との間）から脱出することを阻止する。
【００３３】
第１の電極セット７０６は、さらに、進行波電極セット７０８およびＲＦ電極７１２と類似の、イオン操作装置７００に沿って延びる複数の進行波電極７１６をそれぞれ含む一対の対向進行波電極セット７１４ａ、７１４ｂを含む。対向進行波電極セット７１４ａ、７１４ｂは、直交してなど、進行波電極セット７０８の長さに沿って向けられる第１および第２のセットのイオン７０２、７０３の全体的な移動方向に対して異なる方向に移動する進行波電場に対応する別個の可変ＤＣ電圧を受けるように位置する。第１の電極セット７０６は、さらに、複数のＲＦ電極７１６を含む。複数のＲＦ電極７１６は、ＲＦ電極７１６および対向進行波電極セット７１４ａ、７１４ｂへの第１および第２のセットのイオン７０２、７０３の伝播を阻止する。進行波電極セット７１４ａ、７１４ｂによって形成される進行波の特性は、ＲＦ電極７１２によってもたらされる閉じ込めを補完する閉じ込め容積７０４内における第１および第２のセットのイオン７０２、７０３の横方向閉じ込めまたは保護をもたらすように選択される。
【００３４】
図示の例では、第１および第２のセットのイオン７０２、７０３は、閉じ込め容積７０４の側方領域７１６ａ、７１６ｂ内へと延びる。ＲＦ電極７１６は、対応する側方領域７１６ａ、７１６ｂ内におけるＲＦ電極７１６および進行波電極セット７１４ａ、７１４ｂの方に向かうイオンの移動を阻止する。イオン伝播パスに沿って第１および第２のセットのイオン７０２、７０３を移動させる進行波電極セット７０８に対応する進行波特性は、１００ｍ／ｓの進行波速度、および±１５Ｖの対称振幅を含む。閉じ込め容積７０４内における第１および第２のセットのイオン７０２、７０３の閉じ込めをもたらす対向進行波電極セット７１４ａ、７１４ｂに対応する進行波特性は、３０ｍ／ｓの進行波速度、および±２０Ｖの対称振幅を含む。
【００３５】
図８は、ハウジング部材部材８１０、８１２のそれぞれの内面８０６、８０８上に位置する一対の対向電極配置８０２、８０４を含む例示的なイオン操作装置８００の投入端を示している。対向電極配置８０２、８０４の電極または電極セットは、図８の平面内へと延び、対向電極配置８０２、８０４間に画成されるイオン閉じ込め容積８１４内に伝播するイオンを閉じ込めるように位置する。各対向電極配置８０２、８０４は、図８の平面内へとイオン閉じ込め容積８１４内にイオンを移動させるように位置する複数の進行波電極セット８１６と、矢印８２０によって全体的に示される内方横方向における移動によってイオン閉じ込め容積８１４内においてイオンを閉じ込めるように位置する一対の対向進行波電極セット８１８ａ、８１８ｂとを含む。各対向電極配置８０２、８０４は、さらに、内面８０６、８０８から遠ざかる内方横方向にイオンを閉じ込める複数のＲＦ電極８２２を含む。図示のように、ＲＦ電極によってもたらされる閉じ込めの内方横方向は、矢印８２０によって示される内方横方向に対して略直交するが、閉じ込め方向は、電極配置の形状、対応する電場強度、イオン特性（たとえば、移動度、極性、ｍ／ｚなど）、閉じ込め容積の形状などに基づいて変更できると理解されよう。
【００３６】
図９は、他の例示的なイオン操作装置９００を端部から見た図である。イオン操作装置９００は、たとえば円形断面として図示される複数のワイヤ電極９０６をそれぞれ含む、一対の対向電極配置９０２、９０４を含む。ワイヤ電極９０６は、対向電極配置９０２、９０４間に画成される内側イオン閉じ込め容積９０８内に伝播するイオンの閉じ込めをもたらすように位置するＲＦ電極と、イオン閉じ込め容積９０８内に伝播するイオンの閉じ込めまたはイオン閉じ込め容積９０８内のイオンの移動をもたらすように位置する複数の進行波電極セットとを含むことができる。図１０は、他の例示的なイオン操作装置１０００を端部から見た図である。第１の対の対向電極配置１００２、１００４は、複数のワイヤ電極をそれぞれ含みイオン閉じ込め容積１００８の両端に位置する複数の進行波ワイヤ電極セット１００６を含む。第１の対の対向電極配置１００２、１００４は、さらに、隣接する進行波電極セット１００６間に交互に位置し第１の対の対向電極配置１００２、１００４間のイオンの閉じ込めをもたらす、複数のＲＦワイヤ電極１０１０を含む。第２の対の対向電極配置１０１２、１０１４は、第２の対の対向電極配置１０１２、１０１４間のイオン閉じ込め容積１００８内にイオン閉じ込めをもたらすように位置する複数の隣接し合うＲＦワイヤ電極１０１６を含む。
【００３７】
図１１には、例示的なイオン操作装置１１００が示されており、イオン操作装置１１００は、図１１の平面内へと延び閉じ込め容積１１０６の両端に間隔を置いて配置される一対の対向湾曲電極配置１１０２、１１０４を含む。いくつかの例では、対向湾曲電極配置１１０２、１１０４は、進行波電圧を受け閉じ込め容積１１０６内に閉じ込められたイオンを図１１の平面内へとまたはそこから外に移動させるように位置する複数の進行波電極セット１１０８を含む。隣同士で交流位相であるＲＦ電極１１１０は、典型的には、閉じ込め容積１１０６内のイオンがＲＦ電極１１１０および進行波電極セット１１０８に接触またはその近くに到達することを阻止し、閉じ込め容積１１０６内にイオンを閉じ込めるために、隣接する進行波電極セット１１０８間に介在される。
【００３８】
各対向湾曲電極配置１１０２、１１０４は、進行波電極セット１１０８およびＲＦ電極１１１０に隣接して位置する、対向する対の電極配置１１１２、１１１４を含む。いくつかの実施形態では、対向する対の電極配置１１１２、１１１４は、ＲＦ電極１１１０によってもたらされる閉じ込めを補完するように、進行波電極セット１１０８間の閉じ込め容積１１０６内へとイオンを内方に向けるように位置する一対の対向進行波電極セット１１１６を含む。対向する対の電極配置１１１２、１１１４は、さらに、複数のＲＦ電極１１１８を含む。複数のＲＦ電極配置１１１８は、ＲＦ電極１１１０と類似または同じであってよく、対向進行波電極セット１１１６の進行波電極間に交互に位置する。追加的な実施形態では、対向する対の電極配置１１１２、１１１４は、進行波電極セット１１１６の進行波電極の平面内に複数のＲＦ電極１１１８を含む。さらなる実施形態では、ＲＦ電極の端積層部１１２０は、イオンが閉じ込め容積１１０６から脱出することをさらに阻止するように位置する。典型例では、隣接し合うＲＦ電極は、１８０°位相外れである。
【００３９】
図１２にあるイオン操作装置１２００の一例は、第２のテーパ状電極配置に対向する第１のテーパ状電極配置１２０２を含む。第２のテーパ状電極配置は、示されている装置１２００の上面図では、明確化のため省略してある。イオンが内部で分離、トラップまたは移動されるイオン閉じ込め容積は、第１のテーパ状電極配置１２０２と、第２のテーパ状電極配置との間に画成される。典型例では、第２のテーパ状電極配置は、実質的に、第１のテーパ状電極配置１２０２の鏡映構造である。テーパ状電極配置１２０２は、列の長さに沿って先細りし電極列の長さ方向に対応する方向にイオン閉じ込め容積内においてイオン移動を引き起こす進行波電極１２０６の列を有する複数の進行波電極配置１２０４を含む。テーパ状電極配置１２０２は、さらに、たとえば進行波電極配置１２０８ａについては図１２の左から右、進行波電極配置１２０８ｂについては右から左である、略内側方向のイオン移動を引き起こすそれぞれの進行波電極１２１０の列を有する一対の対向進行波電極配置１２０８ａ、１２０８ｂを含む。複数の介在ＲＦ電極１２１２は、イオンが第１のテーパ状電極配置１２０２および第２のテーパ状電極配置に接触することを阻止するように位置する。
【００４０】
図１３は、例示的なイオン操作装置１３００を示しており、イオン操作装置１３００は、湾曲軸１３０３に沿って延びるイオン閉じ込め容積を形成するように、第１の湾曲電極配置１３０２と、第１の湾曲電極配置１３０２に対向しそれから間隔を置いて配置される第２の湾曲電極配置（図示せず）とを含む。複数の湾曲進行波電極列１３０４は、イオン閉じ込め容積の湾曲形状に沿ったイオンの移動を引き起こすようにＤＣ進行波電圧を受けるように位置する進行波電極１３０６を含む。いくつかの例では、進行波電極１３０６は、区分的（ｐｉｅｃｅ−ｗｉｓｅ）湾曲形状を形成する線形セグメントであってよい。複数のＲＦ電極１３０８は、隣接する進行波電極列１３０４間に位置する。いくつかの例では、対向する一対の進行波電極セット１３１０ａ、１３１０ｂは、イオン閉じ込め容積内におけるイオンの閉じ込め、分離またはトラッピングをもたらすように、湾曲軸１３０３の接線に対して略垂直または直交する内方横方向にイオンを向けるように位置する。複数のＲＦ電極１３１２は、進行波電極セット１３１０ａ、１３１０ｂの電極間に位置し、イオンが、ＲＦ電極１３１２、電極セット１３１０ａ、１３１０ｂ、または対応する表面であって上にＲＦ電極１３１２および電極セット１３１０ａ、１３１０ｂが取り付けられる、形成される、または別のやり方で位置する対応する表面に接触することを阻止するように、ＲＦ電圧を受けるように位置する。いくつかの例では、ＲＦ電極１３１２の端積層部は、たとえば湾曲軸１３０３に対して略直交する内方横方向におけるイオン閉じ込め容積内におけるイオンの追加の閉じ込めをもたらすように、縁電極１３１３ａ、１３１３ｂから平面内へとまたはそこから外に延びることができる。ＲＦ電極１３１２の端積層部があるさらなる例では、進行波電極セット１３１０ａ、１３１０ｂは省略することができる。
【００４１】
図１４の流れ図は、同一または異なるイオン極性のイオンを含むイオンを操作するための例示的な方法１４００を示している。方法段階（ｍｅｔｈｏｄ  ａｃｔ）１４０２では、長手イオン伝播方向に対して、イオンの通過輸送（ｔｈｒｏｕｇｈ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）、分離、トラッピングなどを含むイオンの移動のために閉じ込め容積内にイオンを受ける。方法段階１４０４では、非バイアスＲＦ場をもたらす第１の対向電極配置を用いて、イオンを、第１の対向電極配置間の第１の横方向内方に閉じ込め容積内に閉じ込める。いくつかの例では、第１の内方向は、イオン伝播方向に対して直交する、または垂直である。方法段階１４０６では、非バイアスＲＦ場をもたらすように位置するＲＦ電極を含む第２の対向電極配置を用いて、イオンを、第１の横方向内方を補完する第２の内方横方向に閉じ込める。イオンは、イオンの無損失伝播のための第１の電極配置と第２の電極配置との間のイオン閉じ込め容積内において、閉じ込められたイオンになる。特定の例では、閉じ込めの第２の内方向は、イオン伝播方向および第１の内方向に対して相互に直交する。
【００４２】
典型例では、第２の内方向におけるイオンの閉じ込めは、非バイアスＲＦ場をもたらすように、第２の対向電極配置の一対の対向配置のＲＦ電極に非バイアスＲＦ電圧をもたらすことを含む。各対向配置は、積層体のなかの隣接し合うＲＦ電極が交流位相を有する、積層体を形成する。各ＲＦ電極は、第２の内方向におけるイオンの閉じ込めをもたらすように、イオン伝播方向に沿って延びる。他の典型例では、第２の内方向におけるイオンの閉じ込めは、閉じ込め容積の延長閉じ込め領域内に、非バイアスＲＦ場および第１の内方向でのイオン閉じ込めをもたらすように、第２の対向電極配置の一対の対向電極配置のＲＦ電極に非バイアスＲＦ電圧をもたらすことを含み、さらに、延長閉じ込め領域において第２の内方向にイオンを移動させるように対応する進行波を生成するように、一対の対向電極配置のＲＦ電極間に交互に配置される一対の対向電極配置の進行波電極に可変ＤＣ電圧をもたらすことを含む。
【００４３】
本開示の技術の原理を適用することができる多くの可能な実施形態の観点から、例示の実施形態は、典型的な例に過ぎず、本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではないことを認識されたい。これらの説明で特に対応された代替例は、単に例示に過ぎず、本明細書に記載の実施形態に対するすべての可能な代替例を構成するものではない。たとえば、本明細書に記載のシステムの様々な構成要素は、機能において、および使用において組み合わせることができる。したがって、添付の特許請求の範囲および趣旨の範囲に入るすべてを特許請求する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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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【国際調査報告】
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