(57)【要約】【課題】【解決手段】  誘導線イオンガイド１を含む質量分析計が、開示されている。前記誘導線イオンガイド１は、外部円柱状電極２と内部誘導線電極３とを有する。ＡＣおよびＤＣ電位差は、イオンが、環状ポテンシャル井戸中の前記イオンガイド１以内に放射状に制限されるように、前記外部電極２と前記内部電極３との間に保たれている。前記外部電極２は、セグメントに分けられてもよく、前記イオンガイド１の長さに沿って作られた軸方向ポテンシャル井戸は、付加的な過渡ＤＣ電位を、前記外部電極２を形成する前記セグメントに印加することにより、前記イオンガイド１の長さに沿って移動されてもよい。
2005537627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンガイドを含む質量分析計であって、前記イオンガイドが、外部電極と、前記外部電極内に配置された内部電極とを含み、
前記内部電極に向かって第１半径方向力をイオンが受けるようなＤＣ電位差で、前記内部電極および前記外部電極が、使用時に保たれ、
前記外部電極に向かって第２半径方向力をイオンが受けるように、使用時に、ＡＣ電圧またはＲＦ電圧が、前記内部電極および／または前記外部電極に印加される質量分析計。
【請求項２】
請求項１に記載の質量分析計であって、前記ＡＣ電圧または前記ＲＦ電圧が、前記内部電極に印加された単相のＡＣ電圧またはＲＦ電圧である質量分析計。
【請求項３】
請求項１に記載の質量分析計であって、前記ＡＣ電圧または前記ＲＦ電圧が、前記外部電極に印加された単相のＡＣ電圧またはＲＦ電圧である質量分析計。
【請求項４】
請求項１に記載の質量分析計であって、前記ＡＣ電圧または前記ＲＦ電圧が、二相のＡＣ電圧またはＲＦ電圧であって、第１の相が、前記内部電極に印加され、第２の相が、前記外部電極に印加される質量分析計。
【請求項５】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記ＡＣ電圧または前記ＲＦ電圧が、（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からなる群から選択される周波数を有する質量分析計。
【請求項６】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記ＡＣ電圧または前記ＲＦ電圧の振幅が、（ｉ）＜５０Ｖ頂点間；（ｉｉ）５０−１００Ｖ頂点間；（ｉｉｉ）１００−１５０Ｖ頂点間；（ｉｖ）１５０−２００Ｖ頂点間；（ｖ）２００−３００Ｖ頂点間；（ｖｉ）３００−４００Ｖ頂点間；（ｖｉｉ）４００−５００Ｖ頂点間；（ｖｉｉｉ）５００−６００Ｖ頂点間；（ｉｘ）６００−７００Ｖ頂点間；（ｘ）７００−８００Ｖ頂点間；（ｘｉ）８００−９００Ｖ頂点間；（ｘｉｉ）９００−１０００Ｖ頂点間；（ｘｉｉｉ）１０００−１１００Ｖ頂点間；（ｘｉｖ）１１００−１２００Ｖ頂点間；（ｘｖ）１２００−１３００Ｖ頂点間；（ｘｖｉ）１３００−１４００Ｖ頂点間；（ｘｖｉｉ）１４００−１５００Ｖ頂点間；および（ｘｖｉｉｉ）＞１５００Ｖ頂点間からなる群から選択される質量分析計。
【請求項７】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記外部電極が、使用時に、（ｉ）＜−５００Ｖ；（ｉｉ）−５００から−４００Ｖ；（ｉｉｉ）−４００から−３００Ｖ；（ｉｖ）−３００から−２００Ｖ；（ｖ）−２００から−１００Ｖ；（ｖｉ）−１００から−７５Ｖ；（ｖｉｉ）−７５から−５０Ｖ；（ｖｉｉｉ）−５０から−２５Ｖ；（ｉｘ）−２５から０Ｖ；（ｘ）０Ｖ；（ｘｉ）０−２５Ｖ；（ｘｉｉ）２５−５０Ｖ；（ｘｉｉｉ）５０−７５Ｖ；（ｘｉｖ）７５−１００Ｖ；（ｘｖ）１００−２００Ｖ；（ｘｖｉ）２００−３００Ｖ；（ｘｖｉｉ）３００−４００Ｖ；（ｘｖｉｉｉ）４００−５００Ｖ；（ｘｉｘ）＞５００Ｖからなる群から選択されるＤＣ電位で保たれる質量分析計。
【請求項８】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記内部電極が、使用時に、（ｉ）＜−５００Ｖ；（ｉｉ）−５００から−４００Ｖ；（ｉｉｉ）−４００から−３００Ｖ；（ｉｖ）−３００から−２００Ｖ；（ｖ）−２００から−１００Ｖ；（ｖｉ）−１００から−７５Ｖ；（ｖｉｉ）−７５から−５０Ｖ；（ｖｉｉｉ）−５０から−２５Ｖ；（ｉｘ）−２５から０Ｖ；（ｘ）０Ｖ；（ｘｉ）０−２５Ｖ；（ｘｉｉ）２５−５０Ｖ；（ｘｉｉｉ）５０−７５Ｖ；（ｘｉｖ）７５−１００Ｖ；（ｘｖ）１００−２００Ｖ；（ｘｖｉ）２００−３００Ｖ；（ｘｖｉｉ）３００−４００Ｖ；（ｘｖｉｉｉ）４００−５００Ｖ；（ｘｉｘ）＞５００Ｖからなる群から選択されるＤＣ電位で保たれる質量分析計。
【請求項９】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記外部電極が、使用時に、（ｉ）０．１−５Ｖ；（ｉｉ）５−１０Ｖ；（ｉｉｉ）１０−１５Ｖ；（ｉｖ）１５−２０Ｖ；（ｖ）２０−２５Ｖ；（ｖｉ）２５−３０Ｖ；（ｖｉｉ）３０−４０Ｖ；（ｖｉｉｉ）４０−５０Ｖ；および（ｉｘ）＞５０Ｖからなる群から選択される電位差だけ、前記内部電極が保たれる前記ＤＣ電位より、より正であるＤＣ電位で保たれる質量分析計。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の質量分析計であって、前記外部電極が、使用時に、（ｉ）０．１−５Ｖ；（ｉｉ）５−１０Ｖ；（ｉｉｉ）１０−１５Ｖ；（ｉｖ）１５−２０Ｖ；（ｖ）２０−２５Ｖ；（ｖｉ）２５−３０Ｖ；（ｖｉｉ）３０−４０Ｖ；（ｖｉｉｉ）４０−５０Ｖ；および（ｉｘ）＞５０Ｖからなる群から選択される電位差だけ、前記内部電極が保たれる前記ＤＣ電位より、より負であるＤＣ電位で保たれる質量分析計。
【請求項１１】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記内部電極が、誘導線を含む質量分析計。
【請求項１２】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記内部電極の少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％が、半導体または抵抗線を含み、
使用時に、軸方向ＤＣ電位勾配が、前記内部電極の１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に渡って、ＤＣ電位差を印加することにより、前記内部電極の少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に沿って保たれる質量分析計。
【請求項１３】
請求項１〜１０のいずれかに記載の質量分析計であって、前記内部電極が、円柱状電極を含む質量分析計。
【請求項１４】
請求項１３に記載の質量分析計であって、前記内部電極が、多数の同心円柱状電極を含む質量分析計。
【請求項１５】
請求項１４に記載の質量分析計であって、使用時に、軸方向ＤＣ電位勾配が、前記多数の同心円柱状電極の少なくとも幾つかを異なるＤＣ電位で保つことにより、前記内部電極の少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に沿って保たれる質量分析計。
【請求項１６】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記内部電極が、多数の電極を含む質量分析計。
【請求項１７】
請求項１６に記載の質量分析計であって、イオンが、前記イオンガイドの少なくとも一部に沿って刺激されるように、操作のモードにおいて、軸方向ＤＣ電位勾配が、前記内部電極の長さの少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に沿って保たれる質量分析計。
【請求項１８】
請求項１７に記載の質量分析計であって、前記軸方向ＤＣ電位勾配が、イオンが前記イオンガイドに沿って通過するにつれて、時間とともに、実質的に一定に保たれる質量分析計。
【請求項１９】
請求項１７に記載の質量分析計であって、前記軸方向ＤＣ電位勾配が、イオンが前記イオンガイドに沿って通過するにつれて、時間とともに、変動する質量分析計。
【請求項２０】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記外部電極が、多数の電極を含む質量分析計。
【請求項２１】
請求項２０に記載の質量分析計であって、イオンが前記イオンガイドの少なくとも一部に沿って刺激されるように、操作のモードにおいて、軸方向ＤＣ電位勾配が、前記外部電極の長さの少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に沿って保たれる質量分析計。
【請求項２２】
請求項２１に記載の質量分析計であって、前記軸方向ＤＣ電位勾配が、イオンが前記イオンガイドに沿って通過するにつれて、時間とともに、実質的に一定に保たれる質量分析計。
【請求項２３】
請求項２１に記載の質量分析計であって、前記軸方向ＤＣ電位勾配が、イオンが前記イオンガイドに沿って通過するにつれて、時間とともに変動する質量分析計。
【請求項２４】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記イオンガイドが、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０または＞３０のセグメントを含み、
各セグメントが、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０または＞３０の電極を含み、
セグメントにおける前記電極が、実質的に同一ＤＣ電位で保たれる質量分析計。
【請求項２５】
請求項２４に記載の質量分析計であって、多数のセグメントが、実質的に同一ＤＣ電位で保たれる質量分析計。
【請求項２６】
請求項２４または２５に記載の質量分析計であって、各セグメントが、その次のｎ番目のセグメントと実質的に同一ＤＣ電位で保たれ、ｎが、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０または＞３０である質量分析計。
【請求項２７】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、イオンが、実ポテンシャル障壁または井戸により、前記イオンガイド以内で、軸方向に束縛される質量分析計。
【請求項２８】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記イオンガイドを通るイオンの通過時間が、（ｉ）２０ｍｓまたはそれ未満；（ｉｉ）１０ｍｓまたはそれ未満；（ｉｉｉ）５ｍｓまたはそれ未満；（ｉｖ）１ｍｓまたはそれ未満；および（ｖ）０．５ｍｓまたはそれ未満からなる群から選択される質量分析計。
【請求項２９】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、使用時に、１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形が、第１の軸方向位置に当初準備され、その後、引き続き、前記イオンガイドに沿って第２の異なる軸方向位置に準備され、その後、前記イオンガイドに沿って第３の異なる軸方向位置に準備される質量分析計。
【請求項３０】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、イオンが、前記イオンガイドに沿って刺激されるように、使用時に、１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形が、使用時に、前記イオンガイドの一端から、前記イオンガイドの別の一端まで移動する質量分析計。
【請求項３１】
請求項２９または３０に記載の質量分析計であって、前記１またはそれ以上の過渡ＤＣ電圧が、（ｉ）ポテンシャル丘または壁；（ｉｉ）ポテンシャル井戸；（ｉｉｉ）多ポテンシャル丘または壁；（ｉｖ）多ポテンシャル井戸；（ｖ）ポテンシャル丘または壁とポテンシャル井戸との組み合わせ；または（ｖｉ）多ポテンシャル丘または壁と、多ポテンシャル井戸との組み合わせを創る質量分析計。
【請求項３２】
請求項２９または３０に記載の質量分析計であって、前記１またはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形が、反復波形を含む質量分析計。
【請求項３３】
請求項３２に記載の質量分析計であって、前記１またはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形が、方形波を含む質量分析計。
【請求項３４】
請求項２９〜３３のいずれかに記載の質量分析計であって、前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形の振幅が、時間とともに、実質的に一定のままである質量分析計。
【請求項３５】
請求項２９〜３３のいずれかに記載の質量分析計であって、前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形の振幅が、時間とともに変動する質量分析計。
【請求項３６】
請求項３５に記載の質量分析計であって、前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形の振幅が、（ｉ）時間とともに増加；（ｉｉ）時間とともに増加、その後減少；（ｉｉｉ）時間とともに減少；または（ｉｖ）時間とともに減少、その後増加のいずれかをする質量分析計。
【請求項３７】
請求項２９〜３６のいずれかに記載の質量分析計であって、前記イオンガイドが、上流入口領域、下流出口領域および中間領域を含み、
前記入口領域において、前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形の振幅が、第１の振幅を有し；
前記中間領域において、前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形の振幅が、第２の振幅を有し；かつ
前記出口領域において、前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形の振幅が、第３の振幅を有する質量分析計。
【請求項３８】
請求項３７に記載の質量分析計であって、前記入口領域および／または出口領域が、（ｉ）＜５％；（ｉｉ）５−１０％；（ｉｉｉ）１０−１５％；（ｉｖ）１５−２０％；（ｖ）２０−２５％；（ｖｉ）２５−３０％；（ｖｉｉ）３０−３５％；（ｖｉｉｉ）３５−４０％；および（ｉｘ）４０−４５％からなる群から選択される前記イオンガイドの軸方向全長の割合を含む質量分析計。
【請求項３９】
請求項３７または３８に記載の質量分析計であって、前記第１および／または第３の振幅が、実質的にゼロであり、前記第２の振幅が、実質的に非ゼロである質量分析計。
【請求項４０】
請求項３７、３８または３９に記載の質量分析計であって、前記第２の振幅が、前記第１の振幅より大きく、かつ／または、前記第２の振幅が、前記第３の振幅より大きい質量分析計。
【請求項４１】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形が、使用時に、前記イオンガイドに沿って、第１の速度で通過する質量分析計。
【請求項４２】
請求項４１に記載の質量分析計であって、前記第１の速度が、（ｉ）実質的に一定のままである；（ｉｉ）変動する；（ｉｉｉ）増加する；（ｉｖ）増加し、その後減少する；（ｖ）減少する；（ｖｉ）減少し、その後増加する；（ｖｉｉ）実質的にゼロまで減少する；（ｖｉｉｉ）方向を逆にする；または（ｉｘ）実質的にゼロまで減少し、その後、方向を逆にする質量分析計。
【請求項４３】
請求項４１または４２に記載の質量分析計であって、前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形が、前記イオンガイド以内のイオンを、第２の速度で、前記イオンガイドに沿って、通過させる質量分析計。
【請求項４４】
請求項４３に記載の質量分析計であって、前記第１の速度と前記第２の速度との差異が、１００ｍ／ｓもしくはそれ以下、９０ｍ／ｓもしくはそれ以下、８０ｍ／ｓもしくはそれ以下、７０ｍ／ｓもしくはそれ以下、６０ｍ／ｓもしくはそれ以下、５０ｍ／ｓもしくはそれ以下、４０ｍ／ｓもしくはそれ以下、３０ｍ／ｓもしくはそれ以下、２０ｍ／ｓもしくはそれ以下、１０ｍ／ｓもしくはそれ以下、５ｍ／ｓもしくはそれ以下または１ｍ／ｓもしくはそれ以下である質量分析計。
【請求項４５】
請求項４１〜４４のいずれかに記載の質量分析計であって、前記第１の速度が、（ｉ）１０−２５０ｍ／ｓ；（ｉｉ）２５０−５００ｍ／ｓ；（ｉｉｉ）５００−７５０ｍ／ｓ；（ｉｖ）７５０−１０００ｍ／ｓ；（ｖ）１０００−１２５０ｍ／ｓ；（ｖｉ）１２５０−１５００ｍ／ｓ；（ｖｉｉ）１５００−１７５０ｍ／ｓ；（ｖｉｉｉ）１７５０−２０００ｍ／ｓ；（ｉｘ）２０００−２２５０ｍ／ｓ；（ｘ）２２５０−２５００ｍ／ｓ；（ｘｉ）２５００−２７５０ｍ／ｓ；および（ｘｉｉ）２７５０−３０００ｍ／ｓからなる群から選択される質量分析計。
【請求項４６】
請求項４３、４４または４５に記載の質量分析計であって、前記第２の速度が、（ｉ）１０−２５０ｍ／ｓ；（ｉｉ）２５０−５００ｍ／ｓ；（ｉｉｉ）５００−７５０ｍ／ｓ；（ｉｖ）７５０−１０００ｍ／ｓ；（ｖ）１０００−１２５０ｍ／ｓ；（ｖｉ）１２５０−１５００ｍ／ｓ；（ｖｉｉ）１５００−１７５０ｍ／ｓ；（ｖｉｉｉ）１７５０−２０００ｍ／ｓ；（ｉｘ）２０００−２２５０ｍ／ｓ；（ｘ）２２５０−２５００ｍ／ｓ；（ｘｉ）２５００−２７５０ｍ／ｓ；および（ｘｉｉ）２７５０−３０００ｍ／ｓからなる群から選択される質量分析計。
【請求項４７】
請求項４３に記載の質量分析計であって、前記第２の速度が、前記第１の速度と実質的に同一である質量分析計。
【請求項４８】
請求項２９〜４７のいずれかに記載の質量分析計であって、前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形が、周波数を有し、前記周波数が、（ｉ）実質的に一定のままである、（ｉｉ）変動する、（ｉｉｉ）増加する、（ｉｖ）増加し、その後減少する、（ｖ）減少する、または（ｖｉ）減少し、その後増加する質量分析計。
【請求項４９】
請求項２９〜４８のいずれかに記載の質量分析計であって、前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形が、波長を有し、前記波長が、（ｉ）実質的に一定のままである、（ｉｉ）変動する、（ｉｉｉ）増加する、（ｉｖ）増加し、その後減少する、（ｖ）減少する、または（ｖｉ）減少し、その後増加する質量分析計。
【請求項５０】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、２もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または、２もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形が、前記イオンガイドに沿って、同時に通過する質量分析計。
【請求項５１】
請求項５０に記載の質量分析計であって、前記２もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または、前記２もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形が、（ｉ）同じ方向に、（ｉｉ）反対方向に、（ｉｉｉ）互いの方に向かって、または（ｉｖ）互いに遠ざかって、移動するようにされている質量分析計。
【請求項５２】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形が、繰り返して発生し、使用時に、前記イオンガイドに沿って通過し、前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形を発生する周波数が、（ｉ）実質的に一定のままである、（ｉｉ）変動する、（ｉｉｉ）増加する、（ｉｖ）増加し、その後減少する、（ｖ）減少する、または（ｖｉ）減少し、その後増加する質量分析計。
【請求項５３】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、イオン検出器を更に含み、前記イオン検出器が、前記イオンガイドの前記出口から現れるイオンのパルスで、使用時に、実質的に位相固定されるようにされる質量分析計。
【請求項５４】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、飛行時間質量分析器を更に含み、前記飛行時間質量分析器が、ドリフト空間または飛行空間内へイオンを注入するための電極を含み、前記電極が、前記イオンガイドの前記出口から現れるイオンのパルスと実質的に同期した仕方で、使用時に、エネルギーを与えられるようにされる質量分析計。
【請求項５５】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記イオンガイドの下流に配置されたイオントラップを更に含み、前記イオントラップが、前記イオンガイドの前記出口から現れるイオンのパルスと実質的に同期した仕方で、前記イオントラップからイオンを、蓄え、および／または解離するようにされる質量分析計。
【請求項５６】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記イオンガイドの下流に配置されたマスフィルターを更に含み、前記マスフィルターの質量電荷比伝導ウインドウが、前記イオンガイドの前記出口から現れるイオンのパルスと実質的に同期した仕方で、変更される質量分析計。
【請求項５７】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記イオンガイドが、イオンを受け止めるための入口を１、２または２より多く、および出口を１、２または２より多く含み、その出口から、イオンが、前記イオンガイドから現れる質量分析計。
【請求項５８】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記内部電極が、実質的にＹの形をしている質量分析計。
【請求項５９】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記外部電極が、実質的にＹの形をしている質量分析計。
【請求項６０】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、
前記イオンガイドが、少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口を含み、
前記入口が、第１の軸に沿ってイオンを受け止めるためのものであり、
前記出口から、イオンが、第２の軸に沿って前記イオンガイドから現れ、
前記外部電極および／または前記内部電極が、前記入口と前記出口との間で曲がっている質量分析計。
【請求項６１】
請求項６０に記載の質量分析計であって、前記イオンガイドが、実質的に「Ｓ」の形をしており、かつ／または、ただ一つの変曲点を有する質量分析計。
【請求項６２】
請求項６０または６１に記載の質量分析計であって、前記第２の軸が、前記第１の軸から横に移される質量分析計。
【請求項６３】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、
前記イオンガイドが、少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口を含み、
前記入口が、第１の軸に沿ってイオンを受け止めるためのものであり、
前記出口から、イオンが、第２の軸に沿って前記イオンガイドから現れ、
前記第２の軸が、前記第１の軸に対して角度θだけ傾斜しており、θ＞０°である質量分析計。
【請求項６４】
請求項６３に記載の質量分析計であって、θが、（ｉ）＜１０°；（ｉｉ）１０−２０°；（ｉｉｉ）２０−３０°；（ｉｖ）３０−４０°；（ｖ）４０−５０°；（ｖｉ）５０−６０°；（ｖｉｉ）６０−７０°；（ｖｉｉｉ）７０−８０°；（ｉｘ）８０−９０°；（ｘ）９０−１００°；（ｘｉ）１００−１１０°；（ｘｉｉ）１１０−１２０°；（ｘｉｉｉ）１２０−１３０°；（ｘｉｖ）１３０−１４０°；（ｘｖ）１４０−１５０°；（ｘｖｉ）１５０−１６０°；（ｘｖｉｉ）１６０−１７０°；および（ｘｖｉｉｉ）１７０−１８０°の範囲以内にある質量分析計。
【請求項６５】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記イオンガイドの少なくとも一部が、（ｉ）前記イオンガイドの長さに沿って、サイズおよび／もしくは形が変動する；または（ｉｉ）次第にサイズが先細になる、幅および／もしくは高さを有するかのいずれかである質量分析計。
【請求項６６】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記内部電極が、前記外部電極の中心軸から相殺されるようにされる質量分析計。
【請求項６７】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記内部電極と前記外部電極との間隔が、前記イオンガイドの少なくとも一部に沿って変動する質量分析計。
【請求項６８】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、イオン源を更に含み、前記イオン源が、（ｉ）エレクトロスプレー（「ＥＳＩ」）イオン源；（ｉｉ）大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）イオン源；（ｉｉｉ）大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源；（ｉｖ）マトリックス支援レーザーイオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源；（ｖ）レーザー脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源；（ｖｉ）誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオン源；（ｖｉｉ）電子衝撃（「ＥＩ」）イオン源；（ｖｉｉｉ）化学イオン化（「ＣＩ」）イオン源；（ｉｘ）高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオン源；および（ｘ）液体二次イオン質量分析（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源からなる群から選択される質量分析計。
【請求項６９】
請求項１〜６７に記載の質量分析計であって、パルス状イオン源を更に含む質量分析計。
【請求項７０】
請求項１〜６７に記載の質量分析計であって、連続イオン源を更に含む質量分析計。
【請求項７１】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記イオンガイドが、イオンを受け止めるための入口と、そこからイオンが解離される出口とを有し、
前記イオンガイドの前記入口および／または出口が、前記入口および／または出口でイオンが反射されるような電位で保たれる質量分析計。
【請求項７２】
請求項７１に記載の質量分析計であって、前記イオンガイドの前記入口および／または出口に配置された、リングレンズ、平板電極またはグリッド電極の少なくとも１つを更に含み、
前記少なくとも１つのリングレンズ、平板電極またはグリッド電極が、前記入口および／または出口でイオンが反射されるような電位で保たれるように配置されている質量分析計。
【請求項７３】
請求項７２に記載の質量分析計であって、
イオンが、前記入口および／または出口で反射されるよう、ＡＣ電圧もしくはＲＦ電圧および／またはＤＣ電圧が、前記少なくとも１つのリングレンズ、平板電極又はグリッド電極に供給される質量分析計。
【請求項７４】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、前記イオンガイドの下流に配置された質量分析器を更に含み、
前記質量分析器が、（ｉ）飛行時間質量分析器；（ｉｉ）四重極質量分析器；（ｉｉｉ）フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析器；（ｉｖ）２Ｄ（線状の）四重極イオントラップ；（ｖ）３Ｄ（ポール）四重極イオントラップ；および（ｖｉ）扇形磁場質量分析器からなる群から選択される質量分析計。
【請求項７５】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、操作のモードにおいて、使用時に、前記イオンガイドが、（ｉ）０．０００１ｍｂａｒまたはそれ以上；（ｉｉ）０．０００５ｍｂａｒまたはそれ以上；（ｉｉｉ）０．００１ｍｂａｒまたはそれ以上；（ｉｖ）０．００５ｍｂａｒまたはそれ以上；（ｖ）０．０１ｍｂａｒまたはそれ以上；（ｖｉ）０．０５ｍｂａｒまたはそれ以上；（ｖｉｉ）０．１ｍｂａｒまたはそれ以上；（ｖｉｉｉ）０．５ｍｂａｒまたはそれ以上；（ｉｘ）１ｍｂａｒまたはそれ以上；（ｘ）５ｍｂａｒまたはそれ以上；および（ｘｉ）１０ｍｂａｒまたはそれ以上からなる群から選択される圧力で保たれる質量分析計。
【請求項７６】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、操作のモードにおいて、使用時に、前記イオンガイドが、（ｉ）１０ｍｂａｒまたはそれ以下；（ｉｉ）５ｍｂａｒまたはそれ以下；（ｉｉｉ）１ｍｂａｒまたはそれ以下；（ｉｖ）０．５ｍｂａｒまたはそれ以下；（ｖ）０．１ｍｂａｒまたはそれ以下；（ｖｉ）０．０５ｍｂａｒまたはそれ以下；（ｖｉｉ）０．０１ｍｂａｒまたはそれ以下；（ｖｉｉｉ）０．００５ｍｂａｒまたはそれ以下；（ｉｘ）０．００１ｍｂａｒまたはそれ以下；（ｘ）０．０００５ｍｂａｒまたはそれ以下；および（ｘｉ）０．０００１ｍｂａｒまたはそれ以下からなる群から選択される圧力で保たれる質量分析計。
【請求項７７】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、操作のモードにおいて、使用時に、前記イオンガイドが、（ｉ）０．０００１ｍｂａｒと１０ｍｂａｒとの間；（ｉｉ）０．０００１ｍｂａｒと１ｍｂａｒとの間；（ｉｉｉ）０．０００１ｍｂａｒと０．１ｍｂａｒとの間；（ｉｖ）０．０００１ｍｂａｒと０．０１ｍｂａｒとの間；（ｖ）０．０００１ｍｂａｒと０．００１ｍｂａｒとの間；（ｖｉ）０．００１ｍｂａｒと１０ｍｂａｒとの間；（ｖｉｉ）０．００１ｍｂａｒと１ｍｂａｒとの間；（ｖｉｉｉ）０．００１ｍｂａｒと０．１ｍｂａｒとの間；（ｉｘ）０．００１ｍｂａｒと０．０１ｍｂａｒとの間；（ｘ）０．０１ｍｂａｒと１０ｍｂａｒとの間；（ｘｉ）０．０１ｍｂａｒと１ｍｂａｒとの間；（ｘｉｉ）０．０１ｍｂａｒと０．１ｍｂａｒとの間；（ｘｉｉｉ）０．１ｍｂａｒと１０ｍｂａｒとの間；（ｘｉｖ）０．１ｍｂａｒと１ｍｂａｒとの間；および（ｘｖ）１ｍｂａｒと１０ｍｂａｒとの間からなる群から選択される圧力で保たれる質量分析計。
【請求項７８】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、操作のモードにおいて、使用時に、前記イオンガイドが、（ｉ）１ｘ１０-7ｍｂａｒまたはそれ以上；（ｉｉ）５ｘ１０-7ｍｂａｒまたはそれ以上；（ｉｉｉ）１ｘ１０-6ｍｂａｒまたはそれ以上；（ｉｖ）５ｘ１０-6ｍｂａｒまたはそれ以上；（ｖ）１ｘ１０-5ｍｂａｒまたはそれ以上；および（ｖｉ）５ｘ１０-5ｍｂａｒまたはそれ以上からなる群から選択される圧力で保たれる質量分析計。
【請求項７９】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、操作のモードにおいて、使用時に、前記イオンガイドが、（ｉ）１ｘ１０-4ｍｂａｒまたはそれ以下；（ｉｉ）５ｘ１０-5ｍｂａｒまたはそれ以下；（ｉｉｉ）１ｘ１０-5ｍｂａｒまたはそれ以下；（ｉｖ）５ｘ１０-6ｍｂａｒまたはそれ以下；（ｖ）１ｘ１０-6ｍｂａｒまたはそれ以下；（ｖｉ）５ｘ１０-7ｍｂａｒまたはそれ以下；および（ｖｉｉ）１ｘ１０-7ｍｂａｒまたはそれ以下からなる群から選択される圧力で保たれる質量分析計。
【請求項８０】
先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計であって、操作のモードにおいて、使用時に、前記イオンガイドが、（ｉ）１ｘ１０-7ｍｂａｒと１ｘ１０-4ｍｂａｒとの間；（ｉｉ）１ｘ１０-7ｍｂａｒと５ｘ１０-5ｍｂａｒとの間；（ｉｉｉ）１ｘ１０-7ｍｂａｒと１ｘ１０-5ｍｂａｒとの間；（ｉｖ）１ｘ１０-7ｍｂａｒと５ｘ１０-6ｍｂａｒとの間；（ｖ）１ｘ１０-7ｍｂａｒと１ｘ１０-6ｍｂａｒとの間；（ｖｉ）１ｘ１０-7ｍｂａｒと５ｘ１０-7ｍｂａｒとの間；（ｖｉｉ）５ｘ１０-7ｍｂａｒと１ｘ１０-4ｍｂａｒとの間；（ｖｉｉｉ）５ｘ１０-7ｍｂａｒと５ｘ１０-5ｍｂａｒとの間；（ｉｘ）５ｘ１０-7ｍｂａｒと１ｘ１０-5ｍｂａｒとの間；（ｘ）５ｘ１０-7ｍｂａｒと５ｘ１０-6ｍｂａｒとの間；（ｘｉ）５ｘ１０-7ｍｂａｒと１ｘ１０-6ｍｂａｒとの間；（ｘｉｉ）１ｘ１０-6ｍｂａｒと１ｘ１０-4ｍｂａｒとの間；（ｘｉｉｉ）１ｘ１０-6ｍｂａｒと５ｘ１０-5ｍｂａｒとの間；（ｘｉｖ）１ｘ１０-6ｍｂａｒと１ｘ１０-5ｍｂａｒとの間；（ｘｖ）１ｘ１０-6ｍｂａｒと５ｘ１０-6ｍｂａｒとの間；（ｘｖｉ）５ｘ１０-6ｍｂａｒと１ｘ１０-4ｍｂａｒとの間；（ｘｖｉｉ）５ｘ１０-6ｍｂａｒと５ｘ１０-5ｍｂａｒとの間；（ｘｖｉｉｉ）５ｘ１０-6ｍｂａｒと１ｘ１０-5ｍｂａｒとの間；（ｘｉｘ）１ｘ１０-5ｍｂａｒと１ｘ１０-4ｍｂａｒとの間；（ｘｘ）１ｘ１０-5ｍｂａｒと５ｘ１０-5ｍｂａｒとの間；および（ｘｘｉ）５ｘ１０-5ｍｂａｒと１ｘ１０-4ｍｂａｒとの間からなる群から選択される圧力で保たれる質量分析計。
【請求項８１】
イオンガイドを含む質量分析計であって、
前記イオンガイドが、誘導線電極、円柱状電極またはロッド電極と、外部円柱状電極とを含み、
使用時に、ＡＣ電位差およびＤＣ電位差の両方が、前記誘導線電極、円柱状電極またはロッド電極と、前記外部円柱状電極との間に保たれる質量分析計。
【請求項８２】
質量分析の方法であって、
外部電極と前記外部電極内に配置された内部電極とを含むイオンガイドに沿ってイオンを導き、
前記内部電極に向かって第１半径方向力をイオンが受けるようなＤＣ電位差で前記内部電極および前記外部電極を保ち、
前記外部電極に向かって第２半径方向力をイオンが受けるように、前記内部および／または前記外部電極にＡＣ電圧またはＲＦ電圧を印加することを含む方法。
【請求項８３】
イオンガイドを含む質量分析計であって、
前記イオンガイドが、電気的に伝導性な円柱状チューブ電極中、中心に保持された誘導線を含み、
前記イオンが、前記イオンガイドを通って軸方向に移動されていると同時に、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が、イオンを放射状に保持するために、使用時に、前記誘導線と前記円柱状チューブ電極との間に印加される質量分析計。
【請求項８４】
請求項８３に記載の質量分析計であって、
軸方向ＤＣフィールドが、使用時に、前記誘導線の端の間へのＤＣ電圧の印加により、前記イオンガイドに沿って保たれるように、前記誘導線が、半導体又は抵抗線を含む質量分析計。
【請求項８５】
イオンガイドを含む質量分析計であって、
前記イオンガイドが、多数の外部同心円柱状電極中の中心に保持された誘導線を含み、
イオンが、前記イオンガイドを通って軸方向に移動されていると同時に、前記イオンを放射状に保持するために、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が、使用時に、前記誘導線と前記多数の外部同心円柱状電極との間に印加される質量分析計。
【請求項８６】
請求項８５に記載の質量分析計であって、
軸方向ＤＣフィールドが、使用時に、前記多数の外部円柱状電極へのＤＣ電圧の印加により、前記イオンガイドに沿って保たれる質量分析計。
【請求項８７】
請求項８５または８６に記載の質量分析計であって、
移動性ポテンシャル波動関数が、使用時に、前記外部円柱状電極へ印加され、イオン伝導において助けになる質量分析計。
【請求項８８】
イオンガイドを含む質量分析計であって、
前記イオンガイドが、電気的に伝導性な円柱状チューブ電極中、中心に保持された誘導線を含み、
ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が、使用時に、前記誘導線と前記円柱状チューブ電極との間に印加され、
イオンが、使用時に、前記円柱状チューブ電極または前記誘導線の内壁に衝撃を与え、前記ＡＣ電圧またはＤＣ電圧を調整することにより、二次のイオン解離を引き起こすようにされている質量分析計。
【請求項８９】
イオンガイドを含む質量分析計であって、
前記イオンガイドが、電気的に伝導性な円柱状チューブ電極中、中心に保持された誘導線を含み、
ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が、使用時に、前記誘導線と前記円柱状チューブ電極との間に印加され、
前記ＡＣ電圧または前記ＤＣ電圧が、前記イオンガイド以内でイオンの内部エネルギーにおける増加を引き起こし、それにより、前記イオンの衝突フラグメンテーションまたは衝突誘導解離を引き起こすように調整される質量分析計。
【請求項９０】
イオンガイドを含む質量分析計であって、
前記イオンガイドが、電気的に伝導性な円柱状チューブ電極中の中心に保持された内部円柱状電極を含み、
ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が、イオンが、前記イオンガイドを通って軸方向に移動されていると同時に、使用時に、前記イオンを放射状に保持するために、前記内部円柱状電極と前記円柱状チューブ電極との間に印加される質量分析計。
【請求項９１】
イオンガイドを含む質量分析計であって、
前記イオンガイドが、電気的に伝導性な円柱状チューブ電極中、中心に保持された誘導線を含み、
ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が、イオンが、前記イオンガイドを通って軸方向に移動されていると同時に、使用時に、前記イオンを放射状に保持するために、前記誘導線と前記円柱状チューブ電極との間に印加され、
前記誘導線が、２またはそれ以上のワイヤーに分裂する質量分析計。
【請求項９２】
請求項９１に記載の質量分析計であって、異なるＡＣ電圧またはＤＣ電圧が、前記２またはそれ以上のワイヤーに印加される質量分析計。
【請求項９３】
イオンガイドを含む質量分析計であって、
前記イオンガイドが、電気的に伝導性な円柱状チューブ電極中、中心に保持された誘導線を含み、
前記イオンガイドを通ってイオンが軸方向に移動されていると同時に、前記イオンを放射状に保持するために、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が、使用時に、前記誘導線と前記円柱状チューブ電極との間に印加され、
前記誘導線が、一直線ではない質量分析計。
【請求項９４】
請求項９３に記載の質量分析計であって、前記誘導線が、環状である質量分析計。
【請求項９５】
イオンガイドを含む質量分析計であって、前記イオンガイドが、Ｙの形をしている外部円柱状電極と、Ｙの形をしている内部誘導線電極とを含み、
使用時に、前記外部電極および前記内部電極が、ＡＣ電圧とＤＣ電圧の両方を供給され、
イオンビームが分裂するか、またはイオンビームが合わさるように、前記イオンガイドが配置される質量分析計。
【請求項９６】
イオンガイドを含む質量分析計であって、
前記イオンガイドが、電気的に伝導性な円柱状チューブ電極中、中心に保持された誘導線を含み、
イオンが、前記イオンガイドを通って軸方向に移動されていると同時に、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が、前記イオンを放射状に保持するために、使用時に、前記誘導線と前記円柱状チューブ電極との間に、印加され、
前記イオンガイドが、更にリングレンズ、平板またはグリッドを含み、
イオンが、後方へ反射され、前記イオンガイド以内で捕捉または蓄えられるように、付加的なＤＣ電圧またはＡＣ電圧が、使用時に、前記リングレンズ、平板またはグリッドに印加される質量分析計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析計および質量分析の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオンガイドは、質量分析計中、異なる領域の間、イオンを移動させるのに用いられることが知られている。例えば、イオンガイドは、イオンを、イオン源、衝突セル、質量分析器から、もしくはイオン源、衝突セル、質量分析器に、または異なる気圧の領域の間を移動させるのに用いられることができる。イオンガイドは、また、気体セルとして用いられ、前記イオンを気体と衝突させることにより、連続ビームまたはイオンの束を、衝突的に冷却または加熱するのに用いられてもよい。衝突的冷却により、前記イオンの平均運動エネルギーは減少し、このことは、例えば、飛行時間（「ＴＯＦ」）質量分析器を用いる前記イオンのその後の質量分析において、有利である。代わりに、イオンは、２つの領域の間を移動する間に、イオンガイド内で衝突的に加熱され、前記イオンに分解を引き起こしてもよい。その生成物、娘イオンまたはフラグメンテーションイオンは、その関連する親イオンの化学構造を決定するために、質量分析されてもよい。
【０００３】
通常のイオンガイドは、開口部（そこを通ってイオンが使用時に伝達される）を有する多数の電極を含む、電極の多極平行ロッドセット（例えば、四重極、六重極またはより高い等級のロッドセット）または、電極の積層型同心環状リングセット（すなわち、「イオントンネル」イオンガイド）を含んでもよい。ＡＣ電圧またはＲＦ電圧は、多極ロッドセット中の向かいあうロッドに、または、イオントンネルイオンガイド中の一つおきのリングに、前記向かいあうロッドに、または一つおきのリングに印加された電圧が、正反対の相を有するように、印加される。多極ロッドセットまたはリングセットイオンガイド中の電極の形状は、同質でないＡＣ／ＲＦ電場が、前記イオンガイド内で擬似ポテンシャル井戸またはチャンネルを発生するように、される。前記イオンは、これらのポテンシャル井戸において制限され、前記イオンガイドを通って導かれるのが好ましい。
【０００４】
多極ロッドセットイオンガイド（例えば、四重極、六重極または八重極のロッドセット）に関する重要な問題点は、それらが、比較的複雑な配置物であり、故に、製造するのに比較的高価であることである。複雑さおよび費用は、その多極ロッドセットイオンガイドが、相対的に長距離にわたってイオンを移動することを意図される際には、特に著しい問題となる。
【０００５】
イオンガイドの別の公知の形態は、静電気粒子ガイド（「ＥＰＧ」）（シリンダーの中心軸に沿って作動している誘導線を有する円柱状電極を含む）である。例えば、前記誘導線が、ＤＣ電位（イオンを引き寄せる）と接続し、外部円柱状電極が、ＤＣ電位（イオンをはねつける）に接続するように、異なる静電気ＤＣ電圧を、前記誘導線および前記伝導性外部円柱状電極に印加してもよい。注入されたイオンは、高真空条件下で前記誘導線の周りの楕円状進路をたどるであろう。さもなければ、前記イオンの速度は、気体分子との衝突により失速し、前記イオンは、前記誘導線に当たるとすぐ、放電するであろう。前記誘導線と前記外部円柱状電極との電位差が、前記イオンガイド（前記ポテンシャル井戸の中心が、前記誘導線に位置する）内に急勾配の対数ポテンシャル井戸を発生させる。前記誘導線は、正に荷電したイオンについて、前記外部円柱状電極よりも低い電位にあり、その結果、正イオンが、前記誘導線電極に向かって内に向かって放射状にひきつけられてもよい。前記静電気粒子ガイド内の負に荷電したイオンは、前記外部円柱状電極に向かってひきつけられ、消失されるであろう。代わりに、前記誘導線は、前記外部円柱状電極に関してより高い電位で保たれ、その結果、負のイオンが、前記誘導線に向かって内に向かって放射状にひきつけられ、正に荷電したイオンは、はねつけられてもよい。
【０００６】
前記誘導線にひきつけられる前記正または負のイオンのいくつかは、前記イオンガイドの長さに沿った前記誘導線の周辺の安定な軌道に入る。しかし、他のイオンは、前記誘導線に突き当たり、消失するであろう。前記誘導線とのイオン衝突によるこの伝導損失は、前記誘導線の半径と、前記誘導線イオンガイドに入るイオンのエネルギーおよび空間的分布とに左右されるであろう。前記円柱状電極内の前記ポテンシャル井戸の深さよりも深い、放射状方向における運動エネルギーをイオンが有するときに、著しい伝導損失が起こるであろう。これらのエネルギーのあるイオンは、前記円柱状電極の内部表面に突き当たる傾向があり、中性化されて消失されるであろう。さらに、通常の誘導線イオンガイドが相対的に高圧で作動すれば、著しい伝導損失も、観察される。より高圧で、イオンと中性気体分子との間の衝突間の平均の遊離進路は、前記誘導線イオンガイドの長さよりも著しく短く、故に、前記イオンは、前記イオンガイドを去る前に、多数回、気体分子と衝突する傾向があるであろう。これらの衝突により、前記イオンは運動エネルギーを失わされ、このことにより、前記誘導線内へ、前記イオンを渦巻き形に進ませ、故に、消失させる。
【０００７】
上記問題の観点において、公知誘導線イオンガイドは、イオンと気体分子との間の衝突が起こりそうもない、相対的に低い気体圧の領域を通ってイオンを移動させるのにのみ用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、改善された誘導線イオンガイド、特に相対的に高圧での使用に適する誘導線イオンガイドを提供することが所望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の観点によれば、イオンガイドを含む質量分析計が提供される。前記イオンガイドは、外部電極と、前記外部電極内に配置された内部電極とを含む。使用時に、前記内部電極および前記外部電極は、前記内部電極に向かって第１半径方向力をイオンが受けるようなＤＣ電位差で保たれる。前記外部電極に向かって第２半径方向力をイオンが受けるように、ＡＣ電圧またはＲＦ電圧はまた、前記内部および／または前記外部電極にも印加される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
好ましい実施形態において、前記ＡＣ電圧または前記ＲＦ電圧は、前記内部電極または前記外部電極に印加された、単相のＡＣ電圧またはＲＦ電圧である。代わりに、前記ＡＣ電圧または前記ＲＦ電圧は、第１の相が、前記内部電極に印加され、第２の反対の相が、前記外部電極に印加される、二相のＡＣ電圧またはＲＦ電圧を含んでもよい。前記ＡＣ電圧または前記ＲＦ電圧は、＜１００ｋＨｚ、１００−２００ｋＨｚ、２００−３００ｋＨｚ、３００−４００ｋＨｚ、４００−５００ｋＨｚ、０．５−１．０ＭＨｚ、１．０−１．５ＭＨｚ、１．５−２．０ＭＨｚ、２．０−２．５ＭＨｚ、２．５−３．０ＭＨｚ、３．０−３．５ＭＨｚ、３．５−４．０ＭＨｚ、４．０−４．５ＭＨｚ、４．５−５．０ＭＨｚ、５．０−５．５ＭＨｚ、５．５−６．０ＭＨｚ、６．０−６．５ＭＨｚ、６．５−７．０ＭＨｚ、７．０−７．５ＭＨｚ、７．５−８．０ＭＨｚ、８．０−８．５ＭＨｚ、８．５−９．０ＭＨｚ、９．０−９．５ＭＨｚ、９．５−１０．０ＭＨｚまたは＞１０．０ＭＨｚの周波数を有するのが好ましい。前記ＡＣ電圧または前記ＲＦ電圧の振幅は、＜５０Ｖ頂点間、５０−１００Ｖ頂点間、１００−１５０Ｖ頂点間、１５０−２００Ｖ頂点間、２００−３００Ｖ頂点間、３００−４００Ｖ頂点間、４００−５００Ｖ頂点間、５００−６００Ｖ頂点間、６００−７００Ｖ頂点間、７００−８００Ｖ頂点間、８００−９００Ｖ頂点間、９００−１０００Ｖ頂点間、１０００−１１００Ｖ頂点間、１１００−１２００Ｖ頂点間、１２００−１３００Ｖ頂点間、１３００−１４００Ｖ頂点間、１４００−１５００Ｖ頂点間または＞１５００Ｖ頂点間であるのが好ましい。
【００１１】
１つの実施形態において、前記イオンガイド内に向けられているイオンのパルスのタイミングは、前記電極に印加された前記ＡＣ／ＲＦ電圧と同調されるように、位相固定されていてもよい。イオンは、例えば、前記ＡＣ／ＲＦ電圧がゼロを通って通過するように、好ましい実施形態による前記イオンガイドに入るようにされていてもよい。代わりに、前記相は、固定され、その結果、前記イオンが前記イオンガイドに入るように、前記ＡＣ電圧または前記ＲＦ電圧が、ゼロを通って通過しなくてもよい。例えば、前記ＡＣ／ＲＦ電圧は、イオンが好ましいイオンガイドに入るとき、前記外部電極に向かう方向において、前記イオン上に相対的に大きな力を生じる大きさを前記ＡＣ／ＲＦ電場が有するように、されていてもよい。この仕方において、前記内部電極に向かう角度で前記イオンガイドに当初入るイオンは、前記内部電極に向かって進んであまり接近せず、故に、前記ＡＣ／ＲＦ電場からの放射状運動エネルギーと同程度の放射状運動エネルギーを実質的に得ないであろう。従って、前記内部電極に向かって当初進んでいるイオンは、前記イオンガイドにおいてより安定であり、故に、前記イオンガイドの入口から出口まで伝達され易いであろう。
【００１２】
前記外部電極または前記内部電極は、＜−５００Ｖ、−５００から−４００Ｖ、−４００から−３００Ｖ、−３００から−２００Ｖ、−２００から−１００Ｖ、−１００から−７５Ｖ、−７５から−５０Ｖ、−５０から−２５Ｖ、−２５から０Ｖ、０Ｖ、０−２５Ｖ、２５−５０Ｖ、５０−７５Ｖ、７５−１００Ｖ、１００−２００Ｖ、２００−３００Ｖ、３００−４００Ｖ、４００−５００Ｖまたは＞５００ＶのＤＣ電位で使用時に保たれるのが好ましい。前記外部電極と前記内部電極とのＤＣ電位差は、０．１−５Ｖ、５−１０Ｖ、１０−１５Ｖ、１５−２０Ｖ、２０−２５Ｖ、２５−３０Ｖ、３０−４０Ｖ、４０−５０Ｖおよび＞５０Ｖ、−０．１から−５Ｖ、−５から−１０Ｖ、−１０から−１５Ｖ、−１５から−２０Ｖ、−２０から−２５Ｖ、−２５から−３０Ｖ、−３０から−４０Ｖ、−４０から−５０Ｖまたは＜−５０Ｖの電位差で使用時に保たれていてもよい。
【００１３】
好ましい実施形態において、前記内部電極は、誘導線を含む。少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％の前記内部電極は、半導体又は抵抗線を含んでもよく、使用時に、軸方向ＤＣ電位勾配は、前記内部電極の１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に渡って、ＤＣ電位差を印加することにより、前記内部電極の少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に沿って保たれていてもよい。
【００１４】
さらなる実施形態において、前記内部電極は、円柱状電極または多数の同心円柱状電極を含んでもよい。少なくとも幾つかの前記多数の同心円柱状電極を異なるＤＣ電位で保つことにより、軸方向ＤＣ電位勾配は、前記内部電極の少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に沿って保たれていてもよい。
【００１５】
好ましい実施形態において、前記内部電極および／または前記外部電極は、操作のモードにおいて、軸方向ＤＣ電位勾配が、前記内部電極および／または前記外部電極の長さの少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に沿って保たれるように、多数の電極を含む。その結果、イオンは、前記イオンガイドの少なくとも一部に沿って刺激される。前記軸方向ＤＣ電位勾配は、イオンが前記イオンガイドに沿って通過するにつれて、時間とともに実質的に一定に保たれていてもよい。代わりに、前記軸方向ＤＣ電位勾配は、イオンが前記イオンガイドに沿って通過するにつれて、時間とともに変動してもよい。
【００１６】
前記イオンガイドは、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０または＞３０のセグメントを含み、各セグメントが、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０または＞３０の電極を含んでいてもよい。各セグメントまたは多数のセグメントにおける前記電極は、実質的に同一ＤＣ電位で保たれるのが好ましい。各セグメントは、その次のｎ番目セグメント（ｎは、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０または＞３０である）と実質的に同一のＤＣ電位で保たれてもよい。
【００１７】
好ましい実施形態において、イオンは、実ポテンシャル障壁または井戸により、前記イオンガイド内で軸方向に束縛される。イオンガイドを通るイオンの通過時間は、２０ｍｓまたはそれ未満、１０ｍｓまたはそれ未満、５ｍｓまたはそれ未満、１ｍｓまたはそれ未満、および０．５ｍｓまたはそれ未満からなる群から選択されるのが好ましい。
【００１８】
さらなる実施形態において、１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形は、第１の軸方向位置に当初準備され、その後、引き続き、前記イオンガイドに沿って、第２の異なる軸方向位置、その後、前記イオンガイドに沿って、第３の異なる軸方向位置に準備されてもよい。前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形は、イオンが、前記イオンガイドに沿って刺激されるように、前記イオンガイドの一端から前記イオンガイドの別の一端まで移動してもよい。前記１またはそれ以上の過渡ＤＣ電圧は、ポテンシャル丘もしくは壁、ポテンシャル井戸、多ポテンシャル丘もしくは壁、多ポテンシャル井戸、ポテンシャル丘もしくは壁とポテンシャル井戸との組み合わせ、または、多ポテンシャル丘もしくは壁と多ポテンシャル井戸との組み合わせを創るのが好ましい。前記１またはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形は、反復波形、例えば方形波を含んでもよい。前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形の振幅は、時間とともに、実質的に一定のままであるか、または変動してもよい。前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形の振幅は、時間とともに増加、時間とともに増加し、その後減少、時間とともに減少、または、時間とともに減少し、その後増加してもよい。
【００１９】
好ましい実施形態において、前記イオンガイドは、上流入口領域、下流出口領域および中間領域を含んでもよい。前記入口領域、中間領域および出口領域において、前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形の振幅は、第１の振幅、第２の振幅および第３の振幅をそれぞれ有していてもよい。前記入口領域および／または出口領域は、前記イオンガイドの前記軸方向全長の＜５％；５−１０％、１０−１５％、１５−２０％、２０−２５％、２５−３０％、３０−３５％、３５−４０％または４０−４５％を含んでもよい。前記第１の振幅および／または前記第３の振幅は、実質的にゼロであり、前記第２の振幅は、実質的に非ゼロであるのが好ましい。前記第２の振幅は、前記第１の振幅および／または前記第３の振幅よりも大きい。
【００２０】
さらなる実施形態において、前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形は、第１の速度で、前記イオンガイドに沿って通過する。前記第１の速度は、実質的に一定のままである、変動する、増加する、増加してその後減少する、減少する、減少してその後増加する、実質的にゼロまで減少する、方向を逆にする、または、実質的にゼロまで減少しその後方向を逆にするのいずれかであってもよい。前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形は、前記イオンガイド内のイオンを、前記イオンガイドに沿って第２の速度で通過させるのが好ましい。前記第１の速度および前記第２の速度は、実質的に同じであってもよい。前記第１の速度と前記第２の速度は、１００ｍ／ｓもしくはそれ以下、９０ｍ／ｓもしくはそれ以下、８０ｍ／ｓもしくはそれ以下、７０ｍ／ｓもしくはそれ以下、６０ｍ／ｓもしくはそれ以下、５０ｍ／ｓもしくはそれ以下、４０ｍ／ｓもしくはそれ以下、３０ｍ／ｓもしくはそれ以下、２０ｍ／ｓもしくはそれ以下、１０ｍ／ｓもしくはそれ以下、５ｍ／ｓもしくはそれ以下または１ｍ／ｓもしくはそれ以下だけ相違してもよい。前記第１速度および／または前記第２速度は、１０−２５０ｍ／ｓ、２５０−５００ｍ／ｓ、５００−７５０ｍ／ｓ、７５０−１０００ｍ／ｓ、１０００−１２５０ｍ／ｓ、１２５０−１５００ｍ／ｓ、１５００−１７５０ｍ／ｓ、１７５０−２０００ｍ／ｓ、２０００−２２５０ｍ／ｓ、２２５０−２５００ｍ／ｓ、２５００−２７５０ｍ／ｓまたは２７５０−３０００ｍ／ｓであってもよい。
【００２１】
好ましい実施形態において、前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または前記１もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形は、実質的に一定のままである、変動する、増加する、増加し、その後減少する、減少する、または減少し、その後増加する、周波数または波長を有していてもよい。
【００２２】
さらなる実施形態において、２もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または２もしくはそれ以上の過渡ＤＣ電圧波形は、前記イオンガイドに沿って実質的に同時に通過してもよい。前記２またはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または波形は、同じ方向に、反対方向に、互いの方に向かって、または互いに遠ざかって、移動するようにされていてもよい。１またはそれ以上の前記過渡ＤＣ電圧または波形は、繰り返して発生し、前記イオンガイドに沿って通過してもよい。前記１またはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または波形を発生する周波数は、実質的に一定のままである、変動する、増加する、増加し、その後減少する、減少する、または減少してその後増加してもよい。
【００２３】
別の実施形態において、前記質量分析計は、前記イオンガイドの前記出口から現れるイオンのパルスで、実質的に位相固定されるようにされるイオン検出器を含んでもよい。前記質量分析計は、さらに、または代わりに飛行時間質量分析器を含み、前記飛行時間質量分析器は、ドリフト空間または飛行空間にイオンを注入するための電極を含み、前記電極は、前記イオンガイドの前記出口から現れるイオンのパルスと実質的に同期した仕方でエネルギーを与えられるようにされていてもよい。前記質量分析計は、さらに、または代わりに、前記イオンガイドの下流に配置されたイオントラップを含み、前記イオントラップは、前記イオンガイドの前記出口から現れるイオンのパルスと実質的に同期する仕方で、前記イオントラップからイオンを蓄え、および／または解離するようにされてもよい。前記質量分析計は、前記イオンガイドの下流に配置されたマスフィルターをさらに含んでもよい。前記マスフィルターの質量電荷比伝導ウインドウは、特定の荷電状態を有するイオンを選択するために、前記イオンガイドの前記出口から現れるイオンのパルスと実質的に同期する仕方で変更されてもよい。前記イオンガイドに入るイオンのパルスは、また、前記過渡ＤＣ電位または波形と同期していてもよい。
【００２４】
別の実施形態において、前記イオンガイドは、イオンを受け止めるための入口を１、２、または２より多く、および出口を１、２、または２より多く含んでもよい。その出口から、イオンは、前記イオンガイドから現れる。前記内部電極および／または前記外部電極は、また、実質的にＹの形をしていてもよい。
【００２５】
さらに別の実施形態において、前記イオンガイドは、少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口とを含み、前記入口は、第１の軸に沿って、イオンを受け止めるためであり、前記出口は、そこからイオンが、第２の軸に沿って前記イオンガイドから現れ、前記外部電極および／または前記内部電極は、前記入口と前記出口との間で曲がっている。前記イオンガイドは、例えば、実質的に「Ｓ」の形をしており、かつ／または、ただ一つの変曲点を有していてもよい。前記第２の軸は、また、前記第１の軸から横に移されてもよい。前記第２の軸は、前記第１の軸に対して角度θで傾斜しており、θ＞０°であってもよい。θは、＜１０°、１０−２０°、２０−３０°、３０−４０°、４０−５０°、５０−６０°、６０−７０°、７０−８０°、８０−９０°、９０−１００°、１００−１１０°、１１０−１２０°、１２０−１３０°、１３０−１４０°、１４０−１５０°、１５０−１６０°、１６０−１７０°または１７０−１８０°の範囲以内にあるのが好ましい。
【００２６】
好ましいイオンガイドは、前記イオンガイドの長さに沿って、サイズおよび／もしくは形が変動するか、または、次第にサイズが先細になる、幅および／もしくは高さを有してもよい、少なくとも一部をまた有していてもよい。
【００２７】
先の実施形態ほどではないが、好ましい実施形態において、前記イオンガイドは、前記外部電極の中心軸から相殺されるようにされた内部電極を含んでもよい。前記内部電極と前記外部電極との間隔は、前記イオンガイドの少なくとも一部に沿って変動してもよい。
【００２８】
前記質量分析計は、エレクトロスプレー（「ＥＳＩ」）イオン源、大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）イオン源、大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源、マトリックス支援レーザーイオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源、レーザー脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源、誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオン源、電子衝撃（「ＥＩ」）イオン源、化学イオン化（「ＣＩ」）イオン源、高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオン源または、液体二次イオン質量分析（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源を含むのが好ましい。前記イオン源は、パルス状または連続状であってもよい。
【００２９】
さらなる実施形態において、前記イオンガイドの前記入口および／または出口は、前記イオンガイドの前記入口および／または出口でイオンが反射されるような電位で保たれる。少なくとも１つのリングレンズ、平板電極またはグリッド電極は、前記イオンガイドの前記入口および／または出口に配置されてもよく、イオンが前記イオンガイドの前記入口および／または出口で反射されるような電位で保たれていてもよい。ＡＣ電圧もしくはＲＦ電圧および／またはＤＣ電圧は、イオンが前記イオンガイドの前記入口および／または出口で反射されるよう、少なくとも１つのリングレンズ、平板電極またはグリッド電極に供給されていてもよい。
【００３０】
好ましい実施形態において、前記質量分析計は、さらに、前記イオンガイドの下流に配置された質量分析器を含む。前記質量分析器は、例えば、飛行時間質量分析器、四重極質量分析器、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析器、２Ｄ（線状の）四重極イオントラップ、３Ｄ（ポール）四重極イオントラップまたは扇形磁場質量分析器を含んでもよい。
【００３１】
操作のモードにおいて、前記イオンガイドは、使用時に、相対的に高圧、例えば、０．０００１ｍｂａｒもしくはそれ以上、０．０００５ｍｂａｒもしくはそれ以上、０．００１ｍｂａｒもしくはそれ以上、０．００５ｍｂａｒもしくはそれ以上、０．０１ｍｂａｒもしくはそれ以上、０．０５ｍｂａｒもしくはそれ以上、０．１ｍｂａｒもしくはそれ以上、０．５ｍｂａｒもしくはそれ以上、１ｍｂａｒもしくはそれ以上、５ｍｂａｒもしくはそれ以上、１０ｍｂａｒもしくはそれ以上、１０ｍｂａｒもしくはそれ以下、５ｍｂａｒもしくはそれ以下、１ｍｂａｒもしくはそれ以下、０．５ｍｂａｒもしくはそれ以下、０．１ｍｂａｒもしくはそれ以下、０．０５ｍｂａｒもしくはそれ以下、０．０１ｍｂａｒもしくはそれ以下、０．００５ｍｂａｒもしくはそれ以下、０．００１ｍｂａｒもしくはそれ以下、０．０００５ｍｂａｒもしくはそれ以下、または０．０００１ｍｂａｒもしくはそれ以下で、保たれるのが好ましい。前記イオンガイドは、使用時に、０．０００１ｍｂａｒと１０ｍｂａｒとの間、０．０００１ｍｂａｒと１ｍｂａｒとの間、０．０００１ｍｂａｒと  ０．１ｍｂａｒとの間、０．０００１ｍｂａｒと０．０１ｍｂａｒとの間、０．０００１ｍｂａｒと０．００１ｍｂａｒとの間、０．００１ｍｂａｒと１０ｍｂａｒとの間、０．００１ｍｂａｒと１ｍｂａｒとの間、０．００１ｍｂａｒと０．１ｍｂａｒとの間、０．００１ｍｂａｒと０．０１ｍｂａｒとの間、０．０１ｍｂａｒと１０ｍｂａｒとの間、０．０１ｍｂａｒと１ｍｂａｒとの間、０．０１ｍｂａｒと０．１ｍｂａｒとの間、０．１ｍｂａｒと１０ｍｂａｒとの間、０．１ｍｂａｒと１ｍｂａｒとの間、または１ｍｂａｒと１０ｍｂａｒとの間の圧力で保たれてもよい。
【００３２】
他の実施形態によれば、前記イオンガイドは、使用時に、相対的に低圧、例えば、１ｘ１０-7ｍｂａｒもしくはそれ以上、５ｘ１０-7ｍｂａｒもしくはそれ以上、１ｘ１０-6ｍｂａｒもしくはそれ以上、５ｘ１０-6ｍｂａｒもしくはそれ以上、１ｘ１０-5ｍｂａｒもしくはそれ以上、および５ｘ１０-5ｍｂａｒもしくはそれ以上、１ｘ１０-4ｍｂａｒもしくはそれ以下、５ｘ１０-5ｍｂａｒもしくはそれ以下、１ｘ１０-5ｍｂａｒもしくはそれ以下、５ｘ１０-6ｍｂａｒもしくはそれ以下、１ｘ１０-6ｍｂａｒもしくはそれ以下、５ｘ１０-7ｍｂａｒもしくはそれ以下、または１ｘ１０-7ｍｂａｒもしくはそれ以下で保たれていてもよい。前記イオンガイドは、１ｘ１０-7ｍｂａｒと１ｘ１０-4ｍｂａｒとの間、１ｘ１０-7ｍｂａと５ｘ１０-5ｍｂａｒとの間、１ｘ１０-7ｍｂａｒと１ｘ１０-5ｍｂａｒとの間、１ｘ１０-7ｍｂａｒと５ｘ１０-6ｍｂａｒとの間、１ｘ１０-7ｍｂａｒと１ｘ１０-6ｍｂａｒとの間、１ｘ１０-7ｍｂａｒと５ｘ１０-7ｍｂａｒとの間、５ｘ１０-7ｍｂａｒと１ｘ１０-4ｍｂａｒとの間、５ｘ１０-7ｍｂａｒと５ｘ１０-5ｍｂａｒとの間、５ｘ１０-7ｍｂａｒと１ｘ１０-5ｍｂａｒとの間、５ｘ１０-7ｍｂａｒと５ｘ１０-6ｍｂａｒとの間、５ｘ１０-7ｍｂａｒと１ｘ１０-6ｍｂａｒとの間、１ｘ１０-6ｍｂａｒと１ｘ１０-4ｍｂａｒとの間、１ｘ１０-6ｍｂａｒと５ｘ１０-5ｍｂａｒとの間、１ｘ１０-6ｍｂａｒと１ｘ１０-5ｍｂａｒとの間、１ｘ１０-6ｍｂａｒと５ｘ１０-6ｍｂａｒとの間、５ｘ１０-6ｍｂａｒと１ｘ１０-4ｍｂａｒとの間、５ｘ１０-6ｍｂａｒと５ｘ１０-5ｍｂａｒとの間、５ｘ１０-6ｍｂａｒと１ｘ１０-5ｍｂａｒとの間、１ｘ１０-5ｍｂａｒと１ｘ１０-4ｍｂａｒとの間、１ｘ１０-5ｍｂａｒと５ｘ１０-5ｍｂａｒとの間、または５ｘ１０-5ｍｂａｒと１ｘ１０-4ｍｂａｒとの間の圧力で保たれていてもよい。
【００３３】
別の観点から、本発明は、誘導線電極、円柱状電極またはロッド電極と、外部円柱状電極とを含むイオンガイドを含む質量分析計であって、使用時に、ＡＣ電位差およびＤＣ電位差の両方は、前記誘導線電極、円柱状電極またはロッド電極と、前記外部円柱状電極との間に保たれる質量分析計を提供する。
【００３４】
別の観点から、本発明は、質量分析の方法を提供する。前記方法は、外部電極と前記外部電極内に配置された内部電極とを含むイオンガイドに沿ってイオンを導き、前記内部電極に向かって第１半径方向力をイオンが受けるようなＤＣ電位差で前記内部電極および前記外部電極を保ち、前記外部電極に向かって第２半径方向力をイオンが受けるように、ＡＣ電圧またはＲＦ電圧を前記内部および／または前記外部電極に印加することを含む。
【００３５】
別の観点から、本発明は、イオンガイドを含む質量分析計であって、前記イオンガイドが、電気的に伝導性な円柱状チューブ電極中、中心に保持された誘導線を含み、前記イオンが前記イオンガイドを通って軸方向に移動されていると同時に、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が、使用時に、イオンを放射状に保持するために、前記誘導線と前記円柱状チューブ電極との間に印加される質量分析計を提供する。前記誘導線の端の間へのＤＣ電圧の印加により、軸方向ＤＣフィールドが、使用時に、前記イオンガイドに沿って保たれるように、前記誘導線は半導体又は抵抗線を含むのが好ましい。
【００３６】
別の観点から、本発明は、イオンガイドを含む質量分析計であって、前記イオンガイドが、多数の外部同心円柱状電極中の中心に保持された誘導線を含み、イオンが前記イオンガイドを通って軸方向に移動されていると同時に、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が、使用時に、前記イオンを放射状に保持するために、前記誘導線と前記多数の外部同心円柱状電極との間に印加される質量分析計を提供する。前記多数の外部円柱状電極へのＤＣ電圧の印加により、軸方向ＤＣフィールドは、使用時に前記イオンガイドに沿って保たれるのが好ましい。移動性ポテンシャル波動関数は、使用時に、外部円柱状電極に印加され、イオン伝導において助けになってもよい。
【００３７】
別の観点から、本発明は、イオンガイドを含む質量分析計であって、前記イオンガイドが、電気的に伝導性な円柱状チューブ電極中、中心に保持された誘導線を含み、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が、使用時に、前記誘導線と前記円柱状チューブ電極との間に印加される質量分析計を提供する。前記イオンは、使用時に、前記ＡＣ電圧またはＤＣ電圧を調整することにより、前記円柱状チューブ電極または前記誘導線の内壁に衝撃を与え、二次のイオン解離を引き起こすようにされる。
【００３８】
別の観点から、本発明は、イオンガイドを含む質量分析計であって、前記イオンガイドは、電気的に伝導性な円柱状チューブ電極中、中心に保持された誘導線を含み、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が、使用時に、前記誘導線と前記円柱状チューブ電極との間に印加される質量分析計を提供する。前記ＡＣ電圧または前記ＤＣ電圧は、前記イオンガイド内のイオンの内部エネルギーにおける増加を引き起こし、それにより、前記イオンの衝突フラグメンテーションまたは衝突誘導解離を引き起こすように調整される。
【００３９】
別の観点から、本発明は、イオンガイドを含む質量分析計であって、前記イオンガイドが、電気的に伝導性な円柱状チューブ電極中の中心に保持された内部円柱状電極を含み、イオンが、前記イオンガイドを通って軸方向に移動されていると同時に、前記イオンを放射状に保持するために、前記内部円柱状電極と前記円柱状チューブ電極との間にＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が使用時に印加される質量分析計を提供する。
【００４０】
別の観点から、本発明は、イオンガイドを含む質量分析計であって、前記イオンガイドが、電気的に伝導性な円柱状チューブ電極中、中心に保持された誘導線を含み、前記イオンガイドを通って軸方向に移動されていると同時に、イオンを放射状に保持するために、前記誘導線と前記円柱状チューブ電極との間に、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方を使用時に印加する質量分析計であって、前記誘導線が２またはそれ以上のワイヤーに分裂する質量分析計を提供する。１つの実施形態において、異なるＡＣ電圧またはＤＣ電圧が、前記２またはそれ以上のワイヤーに印加される。
【００４１】
別の観点から、本発明は、イオンガイドを含む質量分析計であって、前記イオンガイドは、電気的に伝導性な円柱状チューブ電極中、中心に保持された誘導線を含み、前記イオンガイドを通って軸方向にイオンが移動されていると同時に、前記イオンを放射状に保持するために、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が、使用時に、前記誘導線と前記円柱状チューブ電極との間に印加されている質量分析計であって、前記誘導線が、一直線ではない質量分析計を提供する。１つの実施形態において、前記誘導線は、環状である。
【００４２】
別の観点から、本発明は、イオンガイドを含む質量分析計であって、前記イオンガイドは、Ｙの形をしている外部円柱状電極と、Ｙの形をしている内部誘導線電極とを含む質量分析計を提供する。使用時に、前記外部電極および前記内部電極は、ＡＣ電圧とＤＣ電圧の両方を提供され、前記イオンガイドは、イオンビームが分裂するか、またはイオンビームが合わさるように配置される。
【００４３】
別の観点から、本発明は、イオンガイドを含む質量分析計であって、前記イオンガイドが、電気的に伝導性な円柱状チューブ電極中、中心に保持された誘導線を含み、イオンが、前記イオンガイドを通って軸方向に移動されていると同時に、前記イオンを放射状に保持するために、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方が、使用時に、前記誘導線と前記円柱状チューブ電極との間に印加される質量分析計を提供する。前記イオンガイドは、さらに、リングレンズ、平板またはグリッドを含み、イオンが、後方へ反射され、前記イオンガイド内に捕捉または蓄えられるように、付加的なＤＣ電圧またはＡＣ電圧が、使用時に、前記リングレンズ、平板またはグリッドに印加される。
【００４４】
好ましい実施形態による前記イオンガイドは、前記内部電極および／または前記外部電極に印加された、ＤＣ電圧およびＡＣ／ＲＦ電圧の両方を有する。通常の誘導線イオンガイドの場合のように、前記内部電極および前記外部電極間の前記ＤＣ電位差が、一つの極性のイオンに、前記内部電極へひきつけられることを引き起こす。しかし、電極の一方または両方に印加された前記ＡＣ／ＲＦ電圧はまた、前記イオンの極性にかかわりなく、前記内部電極から離れてイオンを追い払う力を発生する。記電極間の前記ＡＣ／ＲＦ電場の異質性は、前記内部電極に接近して増加する。両方の極性のイオンは、相対的に高いＡＣ電場異質性の領域から、相対的に低いＡＣ電場異質性の領域へ、移るであろう。従って、両方の極性のイオンは、前記内部誘導線電極から離れて移る傾向にあり、前記外部円柱状電極に向かって移動するであろう。前記内部電極および／または外部電極に印加された前記ＡＣ／ＲＦおよびＤＣ電圧は、従って、特定の極性のイオンに対する力が、前記内部電極および前記外部電極間に配置された環状領域またはチャンネル中で均衡のとれた、擬似ポテンシャル井戸を創る。
【００４５】
好ましい実施形態の前記イオンガイドは、通常の多極ロッドセットおよび積層型リングイオントンネルイオンガイド（イオンガイドの中心軸に沿って並べられた擬似ポテンシャル井戸をＲＦ電圧が発生する）とは相違する。さらに、前記好ましいイオンガイドは、通常の多極ロッドセットイオンガイドよりも製造がより単純でより安価であり、イオンの分析と伝導における柔軟性を増加させて提供する。
【００４６】
好ましい実施形態は、イオンガイドを含み、前記イオンガイドは、外部円柱状電極内の中心に配置された誘導線電極を含む。ＡＣ／ＲＦ電圧およびＤＣ電圧は、前記誘導線および／または前記外部円柱状電極の両方に印加され、それらイオンが前記イオンガイドを通って軸方向に通過すると同時に、環状領域内に前記イオンを放射状に制限するのが好ましい。衝突気体は、前記イオンを衝突的に冷却または、代わりに、前記イオンを衝突的に加熱するために、前記イオンガイド中に存在しても、導入されてもよい。前記誘導線および前記外部電極に印加される電圧ならびに、前記誘導線および前記外部電極の直径は、衝突的冷却または加熱が前記イオンガイド内で生じるか否かを決定する。
【００４７】
前記誘導線内部電極からの半径ｒの関数として、前記誘導線内部電極と前記円柱状外部電極との間で保たれているＤＣ電位差ＶDCによる電位ＶDC（ｒ）は、以下のとおりである。式中、Ｒ線およびＲ円柱は、それぞれ、前記誘導線の半径および円柱状外部電極の半径である。
【００４８】
【数１】
2005537627.tif 000003
【００４９】
前記誘導線および外部電極に印加された前記ＤＣ電位による電位差は、電場ＥDC（ｒ）を発生させる。前記誘導線と前記円柱状電極の間の前記電場強度ＥDC（ｒ）は、前記誘導線に向かった方向に増加し、前記線からの前記半径ｒの関数として、以下に示す。
【００５０】
【数２】
2005537627.tif 000004
【００５１】
前記イオンが断熱的であり、同質でない振動する電場中、相対的にゆっくりと移動する場合、イオン運動は、素早い振動動きにより近似され、前記ＡＣ／ＲＦ電場と同時に発生し、ゆっくりしたドリフト運動に重ね合わせられてもよい。前記ドリフト運動は、前記電場の異質性により引き起こされ、前記イオンが、静電気電位または擬似電位中を移動するかのように、考えられてもよい。
【００５２】
ある瞬間に前記誘導線および外部電極に印加された前記ＡＣ／ＲＦ電圧による電場ＥRF（ｒ）は、前記誘導線からの半径の関数として、以下のとおりである。
【００５３】
【数３】
2005537627.tif 000005
【００５４】
前記誘導線からの半径と、時間ｔとの関数としての前記放射状ＡＣ／ＲＦ電場ＥRF（ｒ，ｔ）は、以下の式のとおりである。式中、ωは、前記ＡＣ／ＲＦ放射状電場の角周波数である。
【００５５】
【数４】
2005537627.tif 000006
【００５６】
前記誘導線からの半径の関数としての前記擬似電位エネルギーＰRF（ｒ）は、以下のとおりである。式中、ｑおよびｍは、それぞれ、前記イオンの電子電荷および質量である。
【００５７】
【数５】
2005537627.tif 000007
【００５８】
前記誘導線からの半径の関数としての、結合有効電位ＶEFF（ｒ）は、前記イオン電荷ｑで分割した前記擬似電位エネルギーＰRF（ｒ）を、前記誘導線および円柱状電極に印加された前記ＤＣ電圧ＶDC（ｒ）による前記電位と合計して、得られる。ＥRF（ｒ）の式および前記ＤＣ電位ＶDC（ｒ）の用語を、前記から代入することにより、以下の結合有効電位ＶEFF（ｒ）が得られる。
【００５９】
【数６】
2005537627.tif 000008
【００６０】
前記擬似ポテンシャル井戸近似には、前記イオン運動が、前記イオンが断熱的であるほどのものであることが要求される。もし前記イオンが断熱的でなければ、そのとき、それらは、前記振動する電場から運動エネルギーを獲得し、前記イオンガイドから排出されるであろう。軸方向成分を有さない、放射状フィールドについての断熱性パラメータＡｄｉａｂ（ｒ）は、以下のとおりである。
【００６１】
【数７】
2005537627.tif 000009
【００６２】
前記ＡＣ／ＲＦ放射状電場ＥRF（ｒ）についての式を、前記断熱性パラメータの式に代入すると、以下のとおりである。
【００６３】
【数８】
2005537627.tif 000010
【００６４】
経験的に、イオンが、相対的に遅く、前記断熱性パラメータが０．４より低い場合、そのとき、前記擬似電位近似は、保持される。
【００６５】
本発明の種々な変更を、以下の図面を参考にして、例示のためのみに、ここに説明する。
【００６６】
好ましい実施形態による誘導線イオンガイドと、他の通常のイオンガイドとの差異を、図１Ａ〜１Ｃに示される幾つかの通常の形態のイオンガイドを参照して説明する。図１Ａは、１セットの平行ロッド電極を含む、通常の四重極ロッドセットイオンガイドを示す。この配置において、同質でないＡＣ／ＲＦ電場が、前記ロッドセットの前記中心軸に沿って、擬似ポテンシャル井戸を発生するように、反対の相のＡＣ／ＲＦ電圧が、隣接するロッドに印加される。イオンは、この擬似ポテンシャル井戸以内に制限され、前記四重極ロッドセットを通して導かれてもよい。図１Ｂは、電極の積層型同心環状リングセットを含む、イオントンネルイオンガイドであって、イオンが、前記リング電極における前記開口部を通して伝達されるイオントンネルイオンガイドを示す。前記開口部は、典型的には、実質的に全て同じサイズである。この配置において、反対の相のＡＣ／ＲＦ電圧が、前記イオントンネルイオンガイドの一つおきのリングに印加され、前記イオンガイドの中心軸に沿って擬似ポテンシャル井戸を発生させ、前記イオンガイドは、前記イオンガイドを通して通過されるイオンを放射状に制限するよう作用する。図１Ｃは、円柱状管電極の前記中心軸に沿って配置された誘導線電極を含む、通常の誘導線イオンガイドを示す。この配置において、負のＤＣ電圧が、前記誘導線に印加され、正のイオンをひきつけ、正のＤＣ電圧が、前記外部円柱状電極に印加され、正のイオンを追い払う。前記誘導線イオンガイドに入るイオンは、高真空の条件下で、前記誘導線の周りの楕円状進路を追うであろう。図１Ｃに示されたような通常の誘導線イオンガイドは、従って、相対的に低圧の領域であって、気体分子とイオンとの衝突が、起こりにくい領域におけるイオンを移動するのにのみ用いられる。さもなければ、前記伝導効率がゼロに近くなる結果、前記イオンの速度は、弱められ、前記イオンは、前記中央の誘導線に当たると同時に、放電するであろう。
【００６７】
図２Ａは、外部円柱状導電性電極２と内部誘導線電極３とを含む、誘導線イオンガイド１を含む本発明の好ましい実施形態を示す。好ましい実施形態によれば、前記外部電極２と前記誘導線電極３は、同軸である。前記誘導線３に向けて１つの極性のイオンをひきつけるために、ＤＣ電位差が、前記外部電極２と前記誘導線３との間に保たれるように、操作において、ＤＣ電圧ＶDCが、前記外部電極２および／または前記内部誘導線３に印加される。それらの極性にかかわらず、イオンが、前記同質でないＡＣ電場により、放射状に外へ向かわせられるように、ＡＣ電圧またはＲＦ電圧ＶRFが、また、前記外部電極２および／または前記誘導線３に印加される。図２Ｂは、さらに好ましい実施形態であって、前記イオンガイド１が、積層型リングセット外部電極２を含み、前記外部電極が、多数の同心円柱状電極２を含む実施形態を示す。この実施形態において、前記内部誘導線電極３は、前記積層型リングセット２の中心軸に沿って配置されている。操作において、ＡＣ／ＲＦおよびＤＣ電圧が、前記誘導線３および、前記外部電極２を形成する前記円柱状電極の少なくとも幾つかに印加される。好ましい実施形態において、異なるＡＣ／ＲＦおよび／またはＤＣ電圧が、少なくとも幾つかの前記円柱状電極２に印加される。従って、軸方向ＤＣ電圧勾配が、前記誘導線イオンガイド１の少なくとも一部に沿って保たれるように、軸方向ＤＣ電場は、ＤＣ電位差を前記円柱状電極２間に維持することにより、創られてもよい。前記軸方向ＤＣ電圧勾配は、前記イオンガイド１の少なくとも一部に沿ってイオンを刺激するのに、または、前記イオンを軸方向に束縛するのに、用いてもよい。さらなる実施形態によれば、時間とともに、前記円柱状電極２に印加されるＤＣ電圧を変化させることにより、進んでいる、または過渡のＤＣ電位波形またはＤＣ電圧を、前記イオンガイド１に印加してもよい。前記過渡ＤＣ電圧または波形は、前記イオンガイド１の少なくとも一部に沿って移動し、前記イオンガイド１に沿ってイオンを刺激してもよい。前記過渡ＤＣ電圧または波形は、一定のまま、または時間とともに変化する、振幅、波長または周波数を有していてもよい。前記過渡ＤＣ電圧または波形は、また、一定のままであるか、または、時間とともに変動するかのいずれかである、周波数において、繰り返して、発生してもよい。１つの実施形態において、２またはそれ以上の過渡ＤＣ電圧または波形は、前記イオンガイドに沿って同時に通過する。
【００６８】
さらなる実施形態において、前記質量分析計は、前記イオンガイド１（その操作は、前記イオンガイドから出るイオンのパルスと同調される）の下流に位置する構成要素を含んでもよい。例えば、イオン検出器、飛行時間質量分析器のプッシャー電極、イオントラップまたはマスフィルターは、過渡ＤＣ電圧が、前記イオンガイド１に印加されるとき、前記イオンガイド１から出るイオンのパルスと実質的に同調していてもよい。
【００６９】
好ましい実施形態によれば、ＤＣおよびＡＣ／ＲＦ電圧は、前記外部電極２および内部電極３の両方に印加される。しかし、他の実施形態によれば、前記ＡＣ／ＲＦおよび／またはＤＣ電圧を、前記外部電極２または前記内部電極３のいずれかに（すなわち、両方ではない）のみ、印加してもよい。
【００７０】
先の実施形態ほどではないが、好ましい実施形態によれば、前記内部電極は、前記外部電極２の中心軸から放射状に移されてもよい。
【００７１】
図３には、ＤＣ電圧のみが、２つの前記電極２、３に印加されるときの、前記誘導線３と前記外部円柱状電極２との間の電位プロフィールを示す。前記外部電極２は、５ｍｍの半径を有し、接地され、前記誘導線３は、０．０２５ｍｍの半径を有し、−１０Ｖで保たれていた。前記外部電極２および前記誘導線３へのＤＣ電圧の印加により、前記誘導線３上に中心を置く、急勾配の対数ポテンシャル井戸が発生した。イオンは、前記イオンの極性に応じて、前記誘導線３にひきつけられるか、前記誘導線３からはねつけられるか、いずれであるのが、明らかである。好ましい実施形態により、前記外部電極２および前記誘導線３に、ＡＣ／ＲＦ電圧を供給することにより、前記誘導線３へイオンをひきつける前記半径方向力は、釣り合っていてもよい。前記ＡＣ／ＲＦ電位による前記電場不均質性により、両方の極性のイオンを、放射状に外へ向けさせる。従って、前記誘導線３および／または前記外部電極２の両方に印加された、前記ＤＣ電圧および前記ＡＣ／ＲＦ電圧を適切に選択することにより、前記内向き半径方向力および前記外向き半径方向力は、前記イオンガイド１を通って伝達されている前記イオンの少なくとも幾つかについて、釣り合っていてもよい。従って、イオンは、前記誘導線３と前記外部電極２との間の環以内の、擬似ポテンシャル井戸中に制限されるのが好ましい。
【００７２】
前記擬似電位概算には、前記イオン運動が、前記イオンが断熱的であるようなものであることを、必要とする。前記イオンが断熱的ではない場合、そのときは、それらは、前記振動的ＡＣ／ＲＦ電場から運動エネルギーを獲得し、故に、前記イオンガイド１から排出されるであろう。前記イオン断熱性は、断熱性パラメータにより、決定されることができる。前記断熱性パラメータは、イオンの質量電荷比、前記誘導線３からのイオンの間隔、前記イオンガイド１の寸法およびＡＣ／ＲＦ電場パラメータに従い変動する。もし、イオンが充分に低い断熱性パラメータを有すれば、そのとき、それらイオンは、断熱的であると言うことができ、故に、前記イオンガイド１以内で安定に存続するであろう。
【００７３】
図４は、１０００の質量電荷比を有するイオンについて、前記誘導線３からの半径の関数としての、前記誘導線３と、前記外部円柱状電極２との間の領域における断熱性パラメータを示す。この例において、前記円柱状電極２は、接地され、前記誘導線３は、−３０Ｖで保たれており、−３０ＶのＤＣ電位差を生じている。前記外部電極２および前記誘導線３は、１１ｒａｄ／μｓ（１．７５ＭＨｚのＡＣ周波数）の周波数を有する９００ＶのＲＦ電圧供給品に接続させた。前記イオンが、前記誘導線３に接近するにつれ（すなわち、半径が減少するにつれ）、前記イオンの前記断熱性パラメータは増加し、前記イオンは、前記振動ＡＣ／ＲＦ電場からエネルギーを集めはじめる。前記断熱性パラメータが閾値（例えば、約０．４）以上に増加する場合、そのとき、前記イオンは、過度の量の運動エネルギーを集め、前記擬似ポテンシャル井戸において、もはや安定ではなくなるであろう。従って、イオンが前記誘導線３にあまりに接近して進む場合、そのとき、それらイオンは、前記イオンガイド１により、伝達されないかもしれない。
【００７４】
それらに印加されたＤＣ電圧による、前記誘導線３と前記外部電極２との間の電位は、イオン質量ｍおよび電荷ｑと無関係である。しかし、前記ＡＣ／ＲＦ電圧による電位は、前記イオンの質量電荷比（ｑ／ｍ）に比例している。故に、前記擬似ポテンシャル井戸の位置および大きさは、前記イオンの質量電荷比の関数である。
【００７５】
図５は、１０００の質量電荷比を有するイオンについて、ＤＣおよびＡＣ／ＲＦ電圧の両方が、前記電極２、３に印加されたときの、前記誘導線３と前記外部円柱状電極２との間の領域における、擬似電位プロフィールを示す。この例において、前記誘導線３は、０．０２５ｍｍの半径を有し、前記外部電極２は、５ｍｍの半径を有する。前記円柱状電極２は接地され、前記誘導線３は、−３０Ｖで保たれ、−３０ＶのＤＣ電位差を生じる。前記外部電極２および前記誘導線３は、また、１１ｒａｄ／μｓの周波数（１．７５ＭＨｚのＡＣ周波数）を有する９００ＶのＲＦ電圧供給品にも接続されている。ＤＣ電圧とＡＣ電圧の組み合わせは、前記誘導線３と外部電極２との間の環における擬似ポテンシャル井戸を提供する。前記擬似ポテンシャル井戸は、中央の誘導線３から、放射状に外に向かって約１．４ｍｍに中心を置く。従って、イオンが、相対的に遅い速度で前記誘導線イオンガイド１に入り、適切に、低い断熱性パラメータを有するとすれば、そのとき、それらは、前記ポテンシャル井戸以内に制限されたままであり、前記イオンガイド１を通って伝達されるであろう。
【００７６】
図６は、ＤＣ電位およびＡＣ／ＲＦ電圧の両方が、前記電極２、３に印加されたとき、１０００の質量電荷比を有するイオンと、２０００の質量電荷比を有するイオンについて、前記誘導線３と、前記外部円柱状電極２との間の領域における擬似電位プロフィールを示す。前記誘導線３は、０．０２５ｍｍの半径を有し、前記外部電極は、５ｍｍの半径を有する。前記円柱状電極２は、接地され、前記誘導線３は、−３０Ｖで保たれて、−３０ＶのＤＣ電位差を生じた。前記外部電極２および前記誘導線３は、また、１１ｒａｄ／μｓ（１．７５ＭＨｚのＡＣ周波数）の周波数を有する９００ＶのＲＦ電圧供給品に接続された。１０００の質量電荷比を有するイオンについての前記擬似電位プロフィールは、実線で示し、２０００のより高い質量電荷比を有するイオンについての前記擬似電位プロフィールは、破線で示した。１０００の質量電荷比を有するイオンは、前記誘導線３から半径約１．４ｍｍに中心を置く擬似ポテンシャル井戸を有し、一方、２０００の質量電荷比を有するイオンは、前記誘導線３から半径約０．９ｍｍに中心を置く、すなわち、前記誘導線３により近い、より深い擬似ポテンシャル井戸を有することが、確認される。
【００７７】
好ましい実施形態において、気体は、前記誘導線イオンガイド１中に存在するか、または前記誘導線イオンガイド１内へ導入される。イオンが、それらの各々の擬似ポテンシャル井戸の底の近くに集まるのに役に立つように、イオンは、前記気体分子との反復性の衝突により、冷却されてもよい。従って、より低い質量電荷比を有するイオンは、前記誘導線３からより大きな半径において、環状領域に集まり、一方、相対的により高い質量電荷比を有するイオンは、前記誘導線３により近い環状領域に集まるであろう。従って、より低い質量電荷比を有するイオンは、相対的により高い質量電荷比を有するイオンよりも、より大きな半径で、前記誘導線３の周りを軌道を描いて回るであろう。そのこと自体は、前記イオンガイド１は、先の実施形態ほどではないが、好ましい実施形態により、それらの質量電荷比に従い、イオンを分離するのに、用いられてもよい。所望の範囲の質量電荷比を有するイオンが、前記誘導線３または前記外部電極２のいずれかに集まるようにされ、故に、前記イオンガイド１から消失されるように、１つの実施形態において、前記外部電極２に、および前記誘導線３に印加されたＡＣ／ＲＦ電圧および／またはＤＣ電圧は、変更または走査されてもよい。イオンは、従って、それらの質量電荷比に従い、ろ過されることができる。
【００７８】
別の実施形態によれば、前記イオンガイド１を形成する前記電極に印加された前記ＡＣ／ＲＦ電圧および／またはＤＣ電圧は、イオンが内部エネルギーの増加に起因し、その結果、衝突フラグメンテーションまたは衝突誘起解離（「ＣＩＤ」）に終わるように、されてもよい。別の実施形態によれば、前記イオンガイド１に印加された前記ＡＣ／ＲＦ電圧および／またはＤＣ電圧は、イオンが、前記外部電極２または前記誘導線３に衝撃を与え、二次のイオン解離（ＳＩＤ）を誘導するように、されてもよい。
【００７９】
好ましい実施形態による誘導線イオンガイド１を通るイオン運動は、ＳＩＭＩＯＮ数値イオン・シミュレーション・プログラム（バージョン７．０）を用いてシュミレーションを行った。その結果生じたシミュレーションを、図７〜１０に示す。
【００８０】
図７は、１０００の質量電荷比および８ｅＶの初期運動エネルギーを有し、前記中心軸から１．４５ｍｍの距離で前記誘導線３に対して４５°、０°および−４５°の角度で解離された３つのイオン４、５、６について、好ましいイオンガイド１を通したイオン運動についてのシミュレーションを示す。前記円柱状電極２および前記誘導線３は、それぞれ、０Ｖ  ＤＣおよび−３０Ｖ  ＤＣで保たれた。前記外部電極２および前記誘導線３はまた、１１ｒａｄ／μｓ（１．７５ＭＨｚのＡＣ周波数）の周波数を有する９００ＶのＲＦ電圧供給品に接続されている。このシミュレーションにおいて、前記イオン４、５、６は、前記擬似ポテンシャル井戸のほぼ中央にある前記誘導線３から半径の位置にある好ましいイオンガイド１へ、前記入口９で解離された。前記誘導線３に対して０°の角度で前記イオンガイド１に入った前記イオン４は、前記誘導線３に実質的に平行であった進路に沿って、前記出口１０へ、前記イオンガイド１の前記入口９から通過した。これらのイオン４は、前記擬似ポテンシャル井戸において安定のままであり、放射状に制限され、前記イオンガイド１を通って伝達された。
【００８１】
前記誘導線３に対して４５°の角度で前記イオンガイド１に入ったイオン５は、それらが、前記印加されたＤＣ電圧による力により、前記誘導線３に向かって元へ引き付けられるまで、前記擬似ポテンシャル井戸の中央から離れて、前記外部電極２に向かって外側に向かって放射状に進んだ。前記ＡＣ／ＲＦフィールドによる力が、それらを、前記外部電極２に向かって元へはねつけるまで、前記イオン５は、その後、前記誘導線３に向かって進み、前記擬似ポテンシャル井戸の中央を通り過ぎた。このように、前記イオン５は、前記擬似ポテンシャル井戸中で放射状に振動し、一方、それらは、前記イオンガイド１に沿って通過する。しかし、前記イオン５が振動するにつれて、それらは、相対的に前記誘導線３に近く、そこにおいて前記放射状電場勾配が高い半径に進む。前記誘導線３からのそのような小さな半径で、前記イオン５の前記断熱性パラメータは増加し、前記イオン５は、もはや断熱的であるとは言えなくなる。従って、それらイオンが、最終的に前記外部電極２に突き当たるように、前記イオン５は、前記振動ＡＣ／ＲＦ電場から運動エネルギーを拾い上げ、過度の放射状エネルギーを有する前記誘導線３からはねつけられる。前記外部電極２に突き当たる前記イオン５は、中和され、前記イオンガイド１により伝達されない。従って、前記ＡＣ／ＲＦ電圧および／またはＤＣ電圧は、前記誘導線３に対して特定の角度で前記イオンガイド１に入るイオンが、伝達されないように、選択されてもよい。
【００８２】
前記誘導線３に対して−４５°の角度で前記イオンガイド１に入ったイオン６は、また、それらイオンが、軸方向に進むにつれて、前記擬似ポテンシャル井戸において、放射状に振動した。前記イオン６は、前記誘導線３の近くを通過し、わずかな量の放射状運動エネルギーを拾い上げるが、前記獲得した運動エネルギーは、過度ではなく、それ自体としては、前記イオン６は、前記外部電極２に突き当たらない。従って、前記イオン６は、前記擬似ポテンシャル井戸において放射状に振動し、前記イオンガイド１の前記入口９から前記出口１０まで伝達される。
【００８３】
図８は、１０００の質量電荷比および４ｅＶの初期運動エネルギーを有し、前記中心軸から１．４５ｍｍの距離で、前記誘導線３に対して４５°、０°および−４５°の角度で解離された３つのイオン４、５、６について、好ましいイオンガイド１を通る前記イオン運動についてのシミュレーションを示す。前記外部円柱状電極２および前記誘導線３は、０Ｖ  ＤＣおよび−３０Ｖ  ＤＣでそれぞれ保たれた。前記外部電極２および前記誘導線３はまた、１１ｒａｄ／μｓ（１．７５ＭＨｚのＡＣ周波数）の周波数を有する９００ＶのＲＦ電圧供給品に接続されている。このシミュレーションにおいて、前記イオン４、５、６は、図７に関して示され、説明された前記イオンの前記初期運動エネルギーの半分を有する。前記イオン４、５、６全ては、前記誘導線３から半径のところに留まる。そこは、前記断熱性パラメータが、前記閾値より低く、その閾値において、イオン４、５、６は、前記ＡＣ／ＲＦ電場から実質的な量の放射状運動エネルギーを獲得することができる。それらの入口角度が前記誘導線３に対して４５°、０°または−４５°のいずれにかかわらず、それ自体は、前記イオン４、５、６全ては、前記イオンガイド１以内に放射状に制限されたままであり、前記イオンガイド１を通して伝達される。
【００８４】
図９は、３０００の質量電荷比および４ｅＶの初期運動エネルギーを有し、前記中心軸から１．４５ｍｍの距離で、前記誘導線３に対して４５°、０°および−４５°の角度で解離された３つのイオン４、５、６について、好ましいイオンガイド１を通るイオン運動についてのシミュレーションを示す。前記外部円柱状電極２および前記誘導線３は、それぞれ、０Ｖ  ＤＣおよび−３０Ｖ  ＤＣで保たれていた。前記外部電極２および前記誘導線３は、また、１１ｒａｄ／μｓ（１．７５ＭＨｚのＡＣ周波数）の周波数を有する９００ＶのＲＦ電圧供給品に接続されている。このシミュレーションにおいて、前記イオンは、図８に関して示され、説明された前記イオンより高い質量電荷比を有し、従って、より深く、かつ前記誘導線３により近い半径に中心を置く擬似ポテンシャル井戸を有する。前記誘導線３に対して０°の角度で、前記擬似ポテンシャル井戸の中心から外に向かって放射状である位置で、前記イオンガイド１に入るイオン４は、それらが、前記イオンガイド１の前記入口９から前記出口１０まで伝達されるにつれて、前記井戸の中心の辺りで振動する。前記誘導線３に対して４５°で前記イオンガイド１に入るイオン５も、それらが前記出口１０まで伝達されるにつれて、前記井戸の中心の辺りを振動する。前記誘導線３に対して−４５°で前記イオンガイドに入るイオン６は、前記誘導線３に向かって当初放射状速度を有し、前記他のイオン４、５よりも前記誘導線３に近づいて進む。従って、前記イオン６は、前記イオン６が、より高い断熱性パラメータを有し、幾らかの運動エネルギーを前記ＡＣ／ＲＦ電場から拾い上げる半径に、達する。しかし、前記イオン６は、前記イオンガイド１において不安定になるのに充分なエネルギーを拾い上げず、故に、前記外部電極２に当たらない。従って、全ての前記イオン４、５、６は、前記イオンガイド１の前記出口１０に伝達される。
【００８５】
図１０は、１０００の質量電荷比および８ｅＶの初期運動エネルギーを有する２つのイオン７、８［前記イオンは、前記中心軸から１．４５  ｍｍの距離で、前記誘導線３に対して４５°の角度で解離される］についてのイオンガイド１を通すイオン運動についてのシミュレーションを示す。前記外部円柱状電極２および誘導線３は、それぞれ、０Ｖおよび−３０Ｖ  ＤＣで保たれる。前記外部電極２および前記誘導線３は、また、１１ｒａｄ／μｓ（１．７５ＭＨｚのＡＣ周波数）の周波数を有する９００ＶのＲＦ電圧供給品に接続されている。このシミュレーションにおいて、０．１Ｖ／ｍｍの付加的な軸方向電場は、前記イオンガイド１の長さに沿って保たれていた。
【００８６】
前記イオンガイド１中に気体が存在しないとき、前記誘導線３に対して４５°の角度で前記イオンガイド１に入るイオン７は、前記誘導線３に相対的に近い半径まで進み、前記ＡＣ／ＲＦ電場から放射状運動エネルギーを拾い上げる。この余分の運動エネルギーは、最終的には、それらイオンが中和され、前記イオンガイド１により伝達されないように、前記イオン７が、前記外部電極２と衝突することを引き起こす。
【００８７】
冷却気体が存在するか、または前記イオンガイド１に導入される場合、そのとき、図１０に示すように、前記イオン８は、前記イオンガイド１を通って全く異なる進路を取る。図１０は、窒素ガスが１ｍｂａｒの圧力で存在するときの前記イオンガイド１を通るイオン８の進路のシミュレーションを示す。前記イオン８と前記気体分子との間の衝突が、それらが前記誘導線３に相対的に近づいて進むとき、前記イオン８に伝えられる運動エネルギーを減らすのに役立つ。従って、前記冷却気体の存在は、前記イオン８が前記ＡＣ／ＲＦ電場から過度の放射状運動を獲得するのを妨げ、それ自体は、前記イオン８は、不安定になること、および前記擬似ポテンシャル井戸から出ることから、妨げられている。
【００８８】
前記イオンガイド１へ導入された前記気体は、最終的に、前記イオンの前記軸方向エネルギーを、前記気体の熱性エネルギーまで減少させる。従って、付加的な軸方向電場は、前記軸方向においてイオン運動を維持するのに適用されてもよい。前記軸方向電場は、軸方向ＤＣ電圧勾配が、前記イオンガイド１の長さの少なくとも一部にわたって保たれるように、前記外部電極２を一連の同心円柱状電極に分離すること、および前記円柱状電極の間のＤＣ電位差を維持することにより、達成することができる。さらなる実施形態において、移動性ポテンシャル波動関数は、前記イオンガイド１を通るイオン伝導において援助するために、前記外側セグメントに分けられた電極２の素子に適用されてもよい。
【００８９】
１つの実施形態において、前記誘導線３は、ＤＣ電位差が前記誘導線３にわたって保たれるときに軸方向ＤＣ電場が発生するように、半導体又は抵抗線を含んでもよい。前記誘導線３は、また、２またはそれ以上の部分の形状を成していたもよく、異なるＡＣ／ＲＦ電圧および／またはＤＣ電圧を有する各部分は、そこに適用される。
【００９０】
前記イオンガイド１は、いずれの形で形成されていてもよい。例えば、前記イオンガイド１は、円形または他の形に曲げられ、イオンを角の周りに導いてもよい。ある実施形態において、前記誘導線３および／または外部電極２は、Ｙの形をしていてもよく、または、さもなければ、イオンのパケットまたはイオンのビームに分裂するか、または合わせるように、されてもよい。
【００９１】
前記外部電極２および内部電極３は、円柱状電極および線である好ましい実施形態に従い、説明されたが、先の実施形態ほどではないが、好ましい実施形態によれば、前記外部電極は、ロッドセットまたはセグメントに分けられたロッドセットを含んでもよく、かつ／または、前記内部電極は、円柱状電極またはロッド電極を含んでもよいことも、検討される。
【００９２】
別の実施形態において、前記イオンガイド１の前記入口９および／または出口１０は、前記イオンガイド１の前記入口９および／または出口１０に接近するイオンが、反射され、前記イオンガイド１内で捕捉または蓄えられてもよいように、より高いか、またはより低い電位にされてもよい。より高いか、またはより低い電位のこれらの領域は、前記イオンガイド１の前記入口９および／または出口１０に実質的に配置された１またはそれ以上のリングレンズ、プレートまたはグリッドに印加されている、付加的なＤＣ電圧および／またはＡＣ／ＲＦ電圧により、発生されてもよい。
【００９３】
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明されたが、形態および詳細における様々な変更を、添付の請求の範囲で説明した本発明の範囲から離れることなく、行うことができることは、当該分野の当業者には理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】図１Ａは、反対の相のＡＣ電圧が隣接するロッドに印加される通常の四重極ロッドセットイオンガイドを示し、図１Ｂは、反対の相のＡＣ電圧が、一つおきのリングに印加される通常のイオントンネルイオンガイドを示し、図１Ｃは、円柱状管電極の中心軸に沿って配置された誘導線を含む通常の誘導線イオンガイドであって、ＤＣ電位差が、前記誘導線と前記外部円柱状電極との間に保たれている誘導線イオンガイドを示す。
【図２】図２Ａは、好ましい実施形態による誘導線イオンガイドであって、前記誘導線イオンガイドは、外部円柱状導電性電極と、前記円柱状電極の中心軸に沿って配置された内部誘導線電極とを含み、ＤＣ電位差は、前記誘導線と円柱状電極との間に保たれ、ＡＣ電圧またはＲＦ電圧が、前記円柱状電極および／または前記誘導線に印加される導電線イオンガイドの概略図を示し、図２Ｂは、前記外部円柱状電極が、セグメントに分けられた更に好ましい実施形態によるイオンガイドの概略図を示す。
【図３】図３は、ＤＣ電圧のみが、前記円柱状電極および前記誘導線に印加されるときの前記誘導線と前記外部円柱状電極との間の領域における電位プロフィールを示す。
【図４】図４は、１０００の質量電荷比を有するイオンについて、前記誘導線と前記外部円柱状電極との間の領域における断熱性パラメータを示す。
【図５】図５は、１０００の質量電荷比を有するイオンについて、ＤＣ電圧とＡＣ／ＲＦ電圧の両方が、前記円柱状電極および誘導線に印加されるときの、前記誘導線と前記外部円柱状電極との間の領域における擬似電位プロフィールを示す。
【図６】図６は、１０００の質量電荷比を有するイオンと、２０００の質量電荷比を有するイオンについて、ＤＣ電圧およびＡＣ／ＲＦ電圧の両方が、前記円柱状電極および前記誘導線に印加されるときの、前記誘導線と、前記外部円柱状電極との間の領域における擬似電位プロフィールを示す。
【図７】図７は、同一の１０００の質量電荷比、および８ｅＶの初期運動エネルギーを有し、前記中心軸から１．４５ｍｍの距離で、前記誘導線に対して４５°、０°および−４５°の角度で解離された、３つのイオンについて、誘導線イオンガイドにおけるイオン運動を説明する、イオンシミュレーションを示す。
【図８】図８は、同一の１０００の質量電荷比、および４ｅＶのより低いエネルギーの初期運動エネルギーを有し、前記中心軸から１．４５ｍｍの距離で、前記誘導線に対して４５°、０°および−４５°の角度で解離された、３つのイオンについて、誘導線イオンガイドにおけるイオン運動を説明する、イオンシミュレーションを示す。
【図９】図９は、同一の３０００の質量電荷比、および４ｅＶの初期運動エネルギーを有し、前記中心軸から１．４５ｍｍの距離で、前記誘導線に対して４５°、０°および−４５°の角度で解離された、３つのイオンについて、誘導線イオンガイドにおけるイオン運動を説明する、イオンシミュレーションを示す。
【図１０】図１０は、１ｍｂａｒの圧力の窒素ガスの存在および不在下の両方で、同一の１０００の質量電荷比を有し、前記イオンが、８ｅＶの初期運動エネルギーを有し、前記中心軸から１．４５ｍｍの距離で、前記誘導線に対して４５°の角度で解離されたイオンについて、誘導線イオンガイドにおけるイオン運動を説明する、イオンシミュレーションを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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