(57)【要約】      （修正有）【解決手段】イオン移動度分光分析方法は、サンプルが第１特性を有するイオンを含んでいるか否かを決定するステップ３０２と、サンプルが第１特性を有するイオンを含んでいると決定する場合に、熱エネルギーを無線周波数（ＲＦ）電界とともに親イオンに印加し、第２特性を有する娘イオンを取得する娘イオン取得ステップ３０６であって、第１特性及び第２特性に基づいて親イオンの少なくとも１つの素性（アイデンティティ）を推定するための、娘イオン取得ステップとを備える。【効果】イオン測定における自由度を増し、またひいては見分けるのが困難なイオン間の相違を解明する能力を改善することができる。【選択図】図３
2018185329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン移動度分光分析方法において、サンプルが第１特性を有するイオンを含んでいる
か否かを決定するステップと；及び
前記サンプルが前記第１特性を有するイオンを含んでいると決定する場合に、熱エネル
ギーを無線周波数（ＲＦ）電界とともに親イオンに印加し、第２特性を有する娘イオンを
取得する娘イオン取得ステップであって、前記第１特性及び前記第２特性に基づいて前記
親イオンの少なくとも１つの素性を推定するための、該娘イオン取得ステップと
を備える、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記サンプルが第１特性を有するイオンを含んでいるか
否かを決定するステップは、ＲＦ電界及び熱エネルギーのうちの一方を印加して、前記サ
ンプルから派生する第１複数イオンを改質するステップを含む、方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記熱エネルギーを印加するステップは、熱エネルギー
を、分光分析装置におけるドリフトチャンバの或る領域に選択した期間にわたり印加する
ステップを含む、方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、前記分光分析装置におけるドリフトチャンバは、ＲＦ電
界を印加するための電極を有し、また前記熱エネルギーは、前記電極に対して選択した距
離内に局在させる、方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記熱エネルギーを無線周波数（ＲＦ）電界とともに印
加するステップは、ＲＦ電界を印加する前に前記熱エネルギーを印加するステップを含む
、方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、さらに、分光分析装置におけるドリフトチャンバの領域
の温度を決定するステップと、及び前記温度が選択した閾値温度よりも低い場合にのみ前
記熱エネルギーを印加するステップとを備える、方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記熱エネルギーを印加するステップは、分光分析装置
におけるドリフトチャンバの領域を、ＲＦ電界の印加なしではイオンを改質するのに不十
分である温度に加熱するステップを含む、方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記熱エネルギーを印加するステップは、分光分析装置
におけるドリフトチャンバの領域を、ＲＦ電界によるイオン改質を促進するよう選択した
温度に加熱するステップを含む、方法。
【請求項９】
イオン移動度分光分析装置において、
サンプルにおけるイオンの特性を決定する特性決定装置と；
分光分析装置の或る領域で前記イオンをＲＦ電界に被曝させ得る電極と；
前記領域を加熱し得るヒータと；
前記電極に対するＲＦ電圧印加及びヒータのうち少なくとも一方を選択的に制御するよ
う構成したコントローラであって、前記決定した特性に基づいて前記熱エネルギー及びＲ
Ｆ電界のうち少なくとも一方を印加する、該コントローラと；
を備える、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１０】
請求項９記載のイオン移動度分光分析装置において、
前記コントローラは、前記サンプルにおけるイオンが第１特性を有すると前記特性決定
装置が決定する場合に、前記電極を動作させ、ＲＦ電界及び熱エネルギーのうち一方を第
１複数イオンに印加し、また
次に、前記第１複数イオンが第２特性を有すると前記特性決定装置が決定する場合に、
前記ＲＦ電界及び熱エネルギーを第２複数イオンに印加するよう構成する、イオン移動度
分光分析装置。
【請求項１１】
請求項９記載のイオン移動度分光分析装置において、前記特性決定装置は、分光分析に
おけるドリフトチャンバと、及び前記ドリフトチャンバ内へのイオン通過を制御するゲー
トとを有し、前記コントローラは、前記ヒータを動作させて熱エネルギーを選択した期間
にわたり印加するよう構成する、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１２】
請求項９記載のイオン移動度分光分析装置において、前記コントローラは、温度が選択
した閾値温度よりも低い場合に、前記ヒータを動作させて熱エネルギーを印加するよう構
成する、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１３】
イオン移動度分光分析装置において、
分光分析装置の或る領域でＲＦ電界をイオンに印加するよう構成したイオン改質器と；
前記領域を加熱するよう構成したヒータと；及び
前記イオン改質器を動作させてＲＦ電界を印加する前に、前記ヒータを動作させて前記
領域を加熱するよう構成したコントローラと
を備える、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１４】
請求項１３記載のイオン移動度分光分析装置において、前記ヒータ及び前記イオン改質
器は、前記ヒータが前記ＲＦ電界によるイオン改質を阻害しないよう配列する、イオン移
動度分光分析装置。
【請求項１５】
請求項１３記載のイオン移動度分光分析装置において、ドリフトチャンバと、前記ドリ
フトチャンバに沿うイオン通過を検出するよう構成した検出器と、及び記ドリフトチャン
バ内へのイオン通過を制御するゲートとを備え、前記ヒータは、前記ドリフトチャンバに
おけるドリフトガス入口；前記ドリフトチャンバ内における前記イオン改質器と前記ゲー
トとの間；前記ドリフトチャンバ内における前記検出器と前記イオン改質器との間；及び
前記イオン改質器付近で前記ドリフトチャンバの壁に担持される位置；よりなるグループ
から選択した位置に配置する、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１６】
請求項１３記載のイオン移動度分光分析装置において、前記ヒータは、前記ドリフトチ
ャンバにおける前記領域を、前記ドリフトチャンバの他の領域よりも多く加熱するよう配
列する、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１７】
請求項１３記載のイオン移動度分光分析装置において、ドリフトチャンバを備え、前記
ドリフトチャンバ内にイオン改質器を配置し、また前記分光分析装置は、赤外放射線を前
記ドリフトチャンバ内の局在領域に印加する赤外放射線源を備える、イオン移動度分光分
析装置。
【請求項１８】
請求項１３記載のイオン移動度分光分析装置において、前記イオン改質器はヒータを有
する、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１９】
請求項１３記載のイオン移動度分光分析装置において、イオンの特性を決定する特性決
定装置を備え、前記コントローラは、前記特性決定装置が選択した１組の特性セットのう
ち１つを有するイオンの存在を示さない限り、前記ヒータを動作させないよう構成する、
イオン移動度分光分析装置。
【請求項２０】
請求項１３記載のイオン移動度分光分析装置において、温度センサを備え、前記コント
ローラは、前記温度が選択した閾値温度より低いものでない限り、前記ヒータを動作させ
ないよう構成する、イオン移動度分光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する本発明は、装置及び方法に関し、とくに、分光分析装置及び分光分
析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン移動度分光分析装置（ＩＭＳ：ion mobility spectrometers）は、関心対象サン
プルからの物質（例えば、分子、原子等々）をイオン化し、またこの結果生じたイオンが
既知の電界の下で既知の距離を移動するのにかかる時間を測定することによって、物質を
識別することができる。イオン飛行時間は検出器によって測定することができ、またこの
飛行時間はイオン移動度に関連する。イオン移動度はイオンの質量及びジオメトリに関連
する。したがって、検出器内でのイオンの飛行時間を測定することによって、イオンの素
性（アイデンティティ）を推定することができる。これら飛行時間はプラズマグラムとし
てグラフィック的又は数値的に表示することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
場合によっては、付加的情報を得るため、無線周波数（ＲＦ）電界を使用して幾つかの
イオンを改質する（例えば、イオン断片化による）ことを用いて、イオンの素性を推定す
ることができる。このことは、イオン測定における自由度を増し、またひいては見分ける
のが困難なイオン間の相違を解明する能力を改善することができる。汚染物が存在する中
で、又は困難な操作条件で測定を実施する場合、又はサンプルが類似のジオメトリ及び質
量等を有する場合、イオン並びにイオン移動度を検出し、また同定するＩＭＳの能力は、
これらの問題を対処する１つの方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施形態は、関心対象サンプルからイオンを改質する変動する、例えば、ＲＦ
の電界と組み合せる熱エネルギーの選択的印加に関する。このことによれば、イオンを改
質するに使用するエネルギーは、電界又は熱エネルギーを単独で使用するときに必要とさ
れるよりも、少なくすることができる。このことは、手持ち用の及び／又はバッテリ動作
の装置のような携帯分光分析装置を改善した効率で動作させることを可能にする。
【０００５】
イオン移動度分光分析装置は、第１特性、例えば、関心対象である１つ又は複数の物質
に関連する飛行時間を有するイオンを含んでいるか否かを決定することができるイオン移
動度分光分析装置は、次に、熱エネルギーを無線周波数（ＲＦ）電界とともに親イオンに
加え、娘イオンを取得するよう動作する。娘イオンは第２特性（例えば、第２飛行時間）
を有する場合があり、これにより、第１特性及び第２特性に基づいて親イオンに対する素
性又は候補素性の選択を決定することができる。
【０００６】
本発明の他の例として、イオン移動度分光分析装置は、イオン改質器であって、分光分
析装置の領域、例えば、イオン改質器に隣接する所定領域において、ＲＦ電界をイオンに
印加するよう構成した、該イオン改質器と；前記領域を加熱するよう構成したヒータと；
及び前記ヒータを動作させて、ＲＦ電界を印加するためのイオン改質器を動作させる前に
領域を加熱するよう構成したコントローラとを備える。この加熱は局在化し、これにより
前記領域を分光分析装置の他の領域よりも多く加熱できるようにする。例えば、イオン改
質器は、分光分析装置のドリフトチャンバにおける領域でＲＦ電界をイオンに印加するよ
う配置し、またヒータは、ドリフトチャンバにおける他の領域よりも多く前記領域を加熱
するよう構成する。
【０００７】
本発明の実施形態を以下に添付図面につき単に例示として説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】分光分析装置の説明図である。
【図２Ａ】図１の分光分析装置の変更例を示す分光分析装置の実施形態の概略図である。
【図２Ｂ】図１の分光分析装置の変更例を示す分光分析装置の実施形態の概略図である。
【図２Ｃ】図１の分光分析装置の変更例を示す分光分析装置の実施形態の概略図である。
【図２Ｄ】図１の分光分析装置の変更例を示す分光分析装置の実施形態の概略図である。
【図２Ｅ】図１の分光分析装置の変更例を示す分光分析装置の実施形態の概略図である。
【図３】分光分析装置を動作させる方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１はイオン移動度分光分析装置（ＩＭＳ）１００を示し、この装置は、ゲート１０６
によってドリフトチャンバ１０４から分離されるイオン化チャンバ１０２を有する。ゲー
ト１０６は、イオン化チャンバ１０２からドリフトチャンバ１０４へのイオン通過を制御
することができる。図１において、イオン化源１１０は物質をイオン化するようイオン化
チャンバ１０２内に配置する。図示のように、ＩＭＳ１００は、物質を関心対象サンプル
からイオン化チャンバ１０２に導入できる入口１０８を備える。
【００１０】
図１に示す実施形態において、ドリフトチャンバ１０４は、イオン化チャンバ１０２と
検出器１１８との間に位置し、これによりイオンはドリフトチャンバを横切って検出器１
１８に到達することができる。ドリフトチャンバ１０４は、ドリフトチャンバ内に電界を
印加してイオンをイオン化チャンバからドリフトチャンバ１０４に沿って検出器１１８に
移動させる一連の電極１２０ａ〜ｄを有する。
【００１１】
ＩＭＳ１００は、検出器１１８への移動経路とは逆方向のドリフトガス流を生ずるよう
構成することができる。例えば、ドリフトガスは、検出器１１８に隣接する位置からゲー
ト１０６に向かって流動することができる。図示のように、ドリフトガス入口１２２及び
ドリフトガス出口１２４を使用して、ドリフトガスをドリフトチャンバに通過させること
ができる。例えば、ドリフトガスとしては、限定しないが、窒素、ヘリウム、空気、再循
環させる空気（例えば、清浄化及び／又は乾燥化される空気）等々がある。
【００１２】
検出器１１８は信号を特性決定装置２００に供給するよう接続することができる。検出
器１１８からの電流フローは特性決定装置２００が使用することができ、イオンが検出器
１１８に到達したかを推定し、またイオンの特性は、イオンがゲート１０６を通過してド
リフトチャンバ１０４に沿って検出器１１８に達するまでの時間に基づいて決定すること
ができる。検出器１１８の実施例は、イオンが検出器１１８に到達したことを示す信号を
発生するよう構成する。例えば、検出器は、帯電させてイオンをキャッチできるようにし
たファラデープレートを有することができる。
【００１３】
電極１２０ａ〜ｄは、検出器１１８に向かってイオンを案内するよう配列し、例えば、
電極１２０ａ〜ｄは、ドリフトチャンバ１０４周りに配列してイオンを検出器１１８に向
けて収束させるようにしたリングを有することができる。図１の実施形態は複数個の電極
１２０ａ〜ｄを有するが、幾つかの実施形態において、２個のみの電極を使用する、又は
単独の電極を使用して検出器１１８と組み合わせ、電界を印加し、イオンを検出器１１８
に案内することができる。他の電極構成も可能であり、例えば、限定しないが、他のジオ
メトリ形状、電気抵抗性及び／又は導電性の（例えば、抵抗性電気導体）コーティング、
例えば、連続的コーティングがある。
【００１４】
無線周波数ＲＦ電極１２６をドリフトチャンバ１０４に配列するが、この配列は、イオ
ン化チャンバから検出器に向かうイオンがＲＦ電極を通過するように行う。ＲＦ電極は、
導体のグリッドを有し、この導体は、ニッケルのような金属により構成することができる
。一実施形態において、導体は直径２０ミクロンとすることができる。一実施形態におい
て、これら導体は３０ミクロン互いに離間させることができる。ＲＦ電極は、２個のグリ
ッドを有し、例えば、互いに離間する２個のグリッドとすることができる。一実施形態に
おいて、２個のグリッド間の間隔は２５０ミクロンとすることができる。ＲＦ電極は、ド
リフトチャンバ１０４の領域内でイオンにＲＦ電界を被曝させる。ＲＦ電極１２６が２個
の電極を有する場合、この被曝領域は、電極間の間隔によって設けることができる。
【００１５】
図１において、ＲＦ電極１２６は、ドリフトチャンバにおける、イオンにＲＦ電界を被
曝させるようＲＦ電極１２６を配列した領域に熱エネルギーを供給するよう配置したヒー
タを有する。図１の実施形態において、ヒータ１２７は、ＲＦ電極１２６の一部とするこ
とができる抵抗性電気導体を有する。
【００１６】
図１に示す実施形態において、特性決定装置２００をコントローラ２０２に接続し、ま
たこのコントローラは、ＲＦ電極１２６に対するＲＦ電圧印加、及びヒータ１２７による
加熱を選択的に制御するよう構成することができる。したがって、コントローラ２０２は
、特性決定装置２００が決定したイオンの特性に基づいて、熱エネルギー及び／又はＲＦ
電界の印加を制御することができる。
【００１７】
分光分析装置１００はガード１２３を有し、このガード１２３は、イオンが実際に検出
器に到達する前にイオンに関連する電界が検出器に達するのを阻止する等電位スクリーン
をなすよう配列した導体を有することができる。このガードは、イオンが検出器１１８に
到達する前に、検出器がイオンの到達を虚偽検出するのを阻止することができる。ガード
１２３は、グリッドとして配列することができる導電材料によって設けることができる。
ガード１２３は、選択した電圧に、例えば、コントローラ２０２によって接続することが
できる。
【００１８】
分光分析装置１００は、ドリフトチャンバ１０４内の温度を感知する、及び感知した温
度に基づく信号をコントローラ２０２に供給するセンサ１０５を有することができる。セ
ンサ１０５はドリフトチャンバ１０４内に配置し、例えば、温度センサ１０５は任意のセ
ンサ、例えば、サーミスタ又は熱電対を有する電気的センサ（例えば、電子センサ）によ
り構成することができる。コントローラ２０２は、温度センサ１０５からの信号を取得し
、また温度が選択した閾値温度よりも低い場合にヒータ１２７を動作させて熱エネルギー
を供給できるよう構成することができる。例えば、コントローラ２０２は、選択した閾値
温度より低くならない限りヒータ１２７が動作しないよう構成することができる。
【００１９】
分光分析装置１００の動作にあたり、サンプルからの物質は、イオン化チャンバ１０２
内に入口１０８から導入することができ、イオン化源１１０によってイオン化することが
できる。コントローラ２０２は、次にゲート１０６を動作させてイオンをドリフトチャン
バ内に導入させ、これにより特性決定装置２００がイオンの特性を（ドリフトチャンバ１
０４内の飛行時間に基づいて）決定することができる。
【００２０】
コントローラ２０２は、特性決定装置２００によりサンプルからのイオンが選択した特
性、例えば、関心対象物質に関連する飛行時間を有していると決定する場合、イオンの素
性を推定する決定を実行できる。この場合、サンプルから一層イオンを取得し、またゲー
ト１０６を動作させてこれらイオンをドリフトチャンバ１０４内に導入させる。次に、コ
ントローラ２０２がＲＦ電極１２６又はヒータ１２７の何れかを動作させて、イオンを例
えば断片化することによって改質させ、次にそれらイオンの第１特性、例えば、それらイ
オンの飛行時間を決定することができる。
【００２１】
コントローラは、さらに、改質したイオンの第１特性が、選択した特性、例えば、関心
対象物質に関連する飛行時間を有する場合、ＲＦ電界及び熱エネルギーをともに印加し、
サンプルからのイオンを改質させ、これら改質したイオンの同一特性、例えば、改質した
イオンに関連する飛行時間を順次測定できる第２特性を決定することができる。
【００２２】
ＲＦ電界と一緒に熱エネルギーを印加することは、ゲート１０６を動作させてドリフト
チャンバ内にイオンを導入させる前に選択した期間にわたり熱エネルギーを供給するよう
構成したコントローラ２０２を備えることができる。実施形態において、コントローラは
、ＲＦ電界とともに熱エネルギーを供給するよう構成することができ、これは、ゲート１
０６を動作させてドリフトチャンバ１０４内にイオンを導入させ、次にヒータ１２７を動
作させてＲＦ電極周囲の領域に熱エネルギーを印加することによって行う。
【００２３】
図１において、ＲＦ電極１２６はヒータ１２７を有する。例えば、ＲＦ電極１２６の１
つ又は複数の導体は、電極をオーム加熱するための電流を受け入れるよう接続することが
でき、またＲＦ電界を供給するのに使用されるＲＦ電圧に加えて供給される電流も含むこ
とができ、例えば、ＤＣ電流がＲＦ電極の１又は複数の導体を導通して発熱できるように
する。
【００２４】
ＲＦ電極１２６はヒータ１２７を含まないようにすることができる。付加的に又は代替
的に、ヒータは導体のグリッドとすることができ、このグリッドはドリフトチャンバを横
切るよう配列することができる。ＲＦ電極１２６をグリッドとする実施形態において、ヒ
ータグリッドのピッチ（例えば、隣接する導体間の間隔）は、ＲＦ電極１２６のピッチに
基づいて選択することができる。ヒータ１２７における導体のピッチは、ＲＦ電極１２６
の導体のピッチと同一にするか、又はＲＦ電極１２６の導体のピッチがヒータにおける導
体のピッチの整数倍となるようにする若しくはその逆の関係となるようにすることができ
る。これら実施形態において、ヒータ１２７及びＲＦ電極１２６の導体構成は、例えば、
イオンが通過するドリフトチャンバの断面がヒータの存在により減少することがないよう
、互いに一致させるよう配列することができる。導体のグリッドは、平行に配列した真直
ぐな導体を有することができ、例えば、導体は互いに交差するよう格子状に配列するか、
又はグリッドの導体と交差しないように配列することができる。
【００２５】
ＲＦ電極１２６がヒータ１２７を含まない場合、ヒータ１２７は、ヒータ１２７とＲＦ
電極１２６との間の電気的相互作用（例えば、容量的及び／又は誘導的な）結合によって
ＲＦ電極１２６がイオンを改質するのを阻害しないよう配列することができる。
【００２６】
ヒータ１２７をＲＦ電極１２６から離間させ、この離間距離は、ＲＦ電極１２６がイオ
ンを改質するのをヒータ１２７が阻害しないよう選択することができる。付加的又は代替
的に、ＲＦ電極に対するヒータのジオメトリ及び／又は向きは、ＲＦ電極１２６がイオン
を改質するのを阻害しないよう選択することができる。ヒータ１２７の電位は、ＲＦ電極
１２６の電位に基づいて、ＲＦ電極１２６がイオンを改質するのをヒータ１２７が阻害し
ないよう選択することができる。幾つかの実施形態において、ヒータ１２７は、ヒータ１
２７とＲＦ電極１２６との間における容量的及び／又は誘導的な結合を回避するようＲＦ
電極に対して相対配置する。幾つかの実施形態において、ヒータ１２７の電圧及び／又は
インピーダンスは、ヒータ１２７とＲＦ電極１２６との間における容量的及び／又は誘導
的な結合を回避するよう選択する。
【００２７】
ヒータ１２７はドリフトガス入口１２２とＲＦ電極１２６との間に配置することができ
、例えば、ガード１２３がヒータ１２７を有することができる。ヒータはＲＦ電極１２６
とドリフトガス出口１２４との間に配置することができ、例えば、ゲート１０６がヒータ
を有することができる。実施形態において、電極１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃがヒータ
を有することができる。ヒータはドリフトガス入口１２２に配置し、ドリフトガスがドリ
フトチャンバ１０４に進入する際に、又は進入する前にドリフトガスを加熱できるように
する。ヒータ１２７は、赤外放射線源のような放射熱源とすることができ、例えば、ＲＦ
電極がＲＦ電界を印加するドリフトチャンバの領域に熱エネルギーを照射し得る構成のレ
ーザーとすることができる。
【００２８】
熱エネルギーを印加するステップは、ＲＦ電極周りの領域を、ＲＦ電界の印加なしでは
イオンを改質するのに不十分な温度に加熱するステップを含む。例えば、熱エネルギーを
印加するステップは、その領域を少なくとも３０℃、例えば少なくとも３５℃、例えば少
なくとも４０℃、及び／又は１２０℃未満の温度、例えば、１００℃未満に加熱するステ
ップを含む。コントローラ２０２は、温度センサからの信号に基づいてヒータ１２７を制
御するよう構成することができる。
【００２９】
特性決定装置２００はタイマーを有することができ、また特性決定装置は、イオンがド
リフトチャンバに導入されている時期と１つ又は複数のイオンが検出器１１８によって検
出されている時期との間における時間を決定するよう接続することができる。イオンがド
リフトチャンバに導入されている時期は、ゲート１０６の動作に基づいて決定することが
できる。
【００３０】
特性決定装置は、この時期に基づいてイオンの特性を決定できる参照テーブルを有する
ことができる。イオンの決定された特性は、リストから選択された１つ又は複数の特性を
含み、このリストは、イオンの飛行時間、イオンの帯電、イオンの質量、イオンの移動度
、及びイオンの質量／帯電比を含むことができる。例えば、飛行時間は、イオンがドリフ
トチャンバ１０４に導入されている時期と検出器に到達する時期との間における時間、例
えば、イオンがドリフトチャンバ１０４に導入させるゲート１０６の作動時期と検出器１
１８に到達する時期との間における時間とすることができる。
【００３１】
コントローラ２０２及び／又は特性決定装置２００は、任意の適正なコントローラによ
って設けることができ、例えば、アナログ及び／又はデジタル論理回路、現場でプログラ
ム可能なゲートアレイ、ＦＰＧＡ特定用途向け集積回路、ＡＳＩＣ、デジタル信号プロセ
ッサ、ＤＳＰ、又はプログラム可能な汎用プロセッサにロードされるソフトウェアによっ
て設けることができる。
【００３２】
図２Ａ〜２Ｅは、図１に示す分光分析装置の様々な変更例の概略図である。
【００３３】
図１および図２Ａ〜２Ｅにおいて、同一参照符号は同一素子を示すのに使用する。
【００３４】
図２Ａは、ヒータ１２７を検出器１１８とＲＦ電極１２６との間におけるドリフトチャ
ンバ１０４内に配置した分光分析装置１００−Ａを示す。ヒータ１２７は、ドリフトチャ
ンバを横切って配置した導体のグリッドのような抵抗性ヒータにより構成することができ
る。
【００３５】
図２Ｂは、ヒータ１２７をＲＦ電極１２６とイオン化チャンバ１０２との間におけるド
リフトチャンバ１０４内に配置した分光分析装置１００−Ｂを示す。ヒータ１２７は、ド
リフトチャンバを横切って配置した導体のグリッドのような抵抗性ヒータにより構成する
ことができる。
【００３６】
図２Ｃは、ヒータ１２７−Ｃをドリフトチャンバ１０４の壁によって担持してドリフト
チャンバ１０４周りに配置した分光分析装置１００−Ｃを示す。ヒータ１２７−Ｃは、Ｒ
Ｆ電極１２６周りにおけるドリフトチャンバ１０４の領域を加熱する抵抗性のフィルム若
しくはテープを有するフィルムヒータにより構成することができる。
【００３７】
図２Ｄは、ヒータ１２７−Ｄをドリフトチャンバ１０４内に流入するドリフトガスを加
熱するようドリフトガス入口１２２に配置した分光分析装置１００−Ｄを示す。図２Ｄの
ヒータ１２７−Ｄは、ドリフトガス入口内及び／又はドリフトガス入口周りに配置するこ
とができ、例えば、ドリフトガス入口１２２の壁によって担持した抵抗性フィルム、コー
ティング又はテープとすることができる。付加的又は代替的に、図２Ｄのヒータ１２７−
Ｄは、ドリフトガス入口を横切るよう配置した導体のグリッドにより構成することができ
る。
【００３８】
図２Ｅは、透過性窓１２９をドリフトチャンバ１０４の壁に設け、放射性熱源１２７−
ＥがＲＦ電極１２６を有するドリフトチャンバの領域に熱エネルギーを放射することがで
きるようにした分光分析装置１００−Ｅを示す。
【００３９】
図３は、分光分析測定を行う方法を示す。分光分析測定が曖昧な結果をもたらす場合（
ステップ２９８）、本発明方法は、曖昧な結果を解消する更なる決定を行う。この場合、
本発明方法は、サンプルが第１特性、例えば、選択した飛行時間を持つイオンを有するか
否かを決定する（ステップ３００）。サンプルが第１特性を有することを決定する場合（
ステップ３０２）、本発明方法は、サンプルからイオンを取得し（ステップ３０４）、エ
ネルギーを印加してイオンを改質し、娘イオンを取得する（ステップ３０６）。エネルギ
ー印加（ステップ３０６）は、無線周波数ＲＦ電界を印加して、又は熱エネルギーを印加
して、又は無線周波数電界とともに熱エネルギーを印加して、娘イオンを取得することを
含む。
【００４０】
次に、娘イオンの第２特性、例えば、娘イオンの飛行時間を決定する（ステップ３０８
）。このことは、第１特性及び娘イオンの第２特性に基づいて、親イオンの素性を推定す
る（ステップ３１０）ことを可能にする。第１特性及び第２特性は、同一パラメータ、例
えば飛行時間の順次の測定値とすることができる。
【００４１】
幾つかの実施形態において、イオン改質なしで行う分光分析測定が曖昧な結果をもたら
す場合（ステップ２９８）、本発明方法は、サンプルからイオンを取得し（ステップ３０
４）、無線周波数ＲＦ電界を印加して、又は熱エネルギーを印加してイオンを改質し、第
１娘イオンを取得する（ステップ３０６）。第１娘イオンの特性、例えば、第１娘イオン
の飛行時間を決定することができる（ステップ３０８）。
【００４２】
更なる情報を取得するため、更なるイオンをサンプルから取得することができ、またＲ
Ｆ電界を熱エネルギーとともにイオンに印加し、イオンを改質して第２娘イオンを取得す
ることができる。次に、これら第２娘イオンの特性、例えば、飛行時間を決定することが
できる（ステップ３０８）。このことは、親イオンの特性及び第１娘イオン及び第２娘イ
オンの特性に基づいて、親イオンの素性を推定する（ステップ３１０）ことを可能にする
。
【００４３】
本発明方法の第１実施例において、方法は、サンプルが第１特性を持っているイオンを
含むか否かを決定するステップと、ＲＦ電界及び／又は熱エネルギーを印加してサンプル
から派生した第１複数イオンを改質するステップとを備える。第２実施例において、熱エ
ネルギー印加するステップは、イオンをドリフトチャンバの領域に導入する前又は後の選
択した期間にわたり分光分析装置のドリフトチャンバ領域に熱エネルギーを印加するステ
ップを含む。この第２実施例は、随意的に第１実施例の特徴を含む。第３実施例において
、分光分析装置のドリフトチャンバは、ＲＦ電界を印加する電極を有し、熱エネルギーは
電極から選択した距離内に局在化する。この第３実施例は、随意的に第１及び第２の実施
例の何れか一方又は双方の特徴を含む。第４実施例において、ＲＦ電界とともに熱エネル
ギーを印加するステップは、ＲＦ電界を印加する前に熱エネルギーを印加するステップを
含む。この第４実施形態は、随意的に第１、第２、及び第３の実施例のうち任意な１つ又
は複数における特徴を含む。第５実施例において、本発明方法は、分光分析装置における
ドリフトチャンバの領域の温度を決定するステップと、温度が選択した閾値温度より低い
場合にのみ熱エネルギーを印加するステップを備える。この第５実施例は、随意的に第１
〜第４の実施例のうち任意な１つ又は複数における特徴を含む。
【００４４】
本発明装置の第１実施例において、イオン移動度分光分析装置は、ＲＦ電界及び熱エネ
ルギーのうち一方を、サンプルのイオンが第１特性を有することを特性決定装置が決定す
る場合に、第１複数イオンに印加し、次いで、第１複数イオンが第２特性を有することを
特性決定装置が決定する場合に、ＲＦ電界及び熱エネルギーを第２複数イオンに印加する
よう構成する。
【００４５】
本発明装置の第２実施例において、特性決定装置は、分光分析装置のドリフトチャンバ
と、ドリフトチャンバへのイオン通過を制御するゲートとを備え、コントローラは、選択
した期間にわたり熱エネルギーを印加するヒータを動作させるよう構成する。この第２実
施例の装置は、随意的に第１実施例における装置の特徴を含む。
【００４６】
本発明装置の第３実施例において、コントローラは、温度が選択した閾値温度よりも低
い場合にヒータを動作させて熱エネルギーを印加するよう構成する。この第３実施例の装
置は、随意的に第１及び第２の実施例における装置の特徴を含む。
【００４７】
本発明装置の第４実施例において、イオン移動度分光分析装置は、分光分析装置の或る
領域におけるイオンにＲＦ電界を印加するよう構成したイオン改質器と；その領域を加熱
するよう構成したヒータと；及びイオン改質器を動作させてＲＦ電界を印加する前にヒー
タを動作させてその領域を加熱するよう構成したコントローラとを備える。この第４実施
例の装置は、随意的に第１及び／又は第２及び／又は第３の実施例における装置の特徴を
含む。
【００４８】
本発明装置の第５実施例において、ヒータ及びイオン改質器は、ヒータがＲＦ電界によ
るイオン改質を阻害しないよう配列する。この第５実施例の装置は、随意的に第１〜第４
の実施例のうち任意の１つ又は複数における装置の特徴を含む。
【００４９】
本明細書の文脈において、ＲＦ電界は、エネルギーを印加して（例えば、イオンにエネ
ルギーを加えて有効温度を上昇させて）イオンを改質するのに適切な周波数特性を有する
任意な他の電界を含むものであると理解されたい。
【００５０】
他の実施例及び変更例は、当業者であれば、本明細書の文脈から明らかであろう。
【００５１】
本発明の態様は、コンピュータプログラム製品、及び本明細書に記載の方法のうち任意
な１つ又は複数を実施するようプロセッサをプログラムする命令を格納する有形な非一時
的媒体のようなコンピュータ可読媒体を提供する。
【図１】
2018185329.tif 000003
【図２Ａ】
2018185329.tif 000004
【図２Ｂ】
2018185329.tif 000005
【図２Ｃ】
2018185329.tif 000006
【図２Ｄ】
2018185329.tif 000007
【図２Ｅ】
2018185329.tif 000008
【図３】
2018185329.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月30日(2018.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン移動度分光分析方法において、サンプルが第１特性を有するイオンを含んでいるか否かを決定するステップと、
前記サンプルが前記第１特性を有するイオンを含んでいると決定する場合に、熱エネルギーを無線周波数（ＲＦ）電界とともに親イオンに印加し、第２特性を有する娘イオンを取得する娘イオン取得ステップであって、前記第１特性及び前記第２特性に基づいて前記親イオンの少なくとも１つの素性を推定するための、該娘イオン取得ステップとを備え、
前記ＲＦ電界は、イオンの移動方向に互いに離間する２個の電極の間に印加されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記サンプルが第１特性を有するイオンを含んでいるか否かを決定するステップは、ＲＦ電界及び熱エネルギーのうちの一方を印加して、前記サンプルから派生する第１複数イオンを改質するステップを含む、方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記熱エネルギーを印加するステップは、熱エネルギーを、分光分析装置におけるドリフトチャンバの或る領域に選択した期間にわたり印加するステップを含む、方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、前記分光分析装置におけるドリフトチャンバは、ＲＦ電界を印加するための前記電極を有し、また前記熱エネルギーは、前記電極に対して選択した距離内に局在させる、方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記熱エネルギーを無線周波数（ＲＦ）電界とともに印加するステップは、ＲＦ電界を印加する前に前記熱エネルギーを印加するステップを含む、方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、さらに、分光分析装置におけるドリフトチャンバの領域の温度を決定するステップと、及び前記温度が選択した閾値温度よりも低い場合にのみ前記熱エネルギーを印加するステップとを備える、方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記熱エネルギーを印加するステップは、分光分析装置におけるドリフトチャンバの領域を、ＲＦ電界の印加なしではイオンを改質するのに不十分である温度に加熱するステップを含む、方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記熱エネルギーを印加するステップは、分光分析装置におけるドリフトチャンバの領域を、ＲＦ電界によるイオン改質を促進するよう選択した温度に加熱するステップを含む、方法。
【請求項９】
イオン移動度分光分析装置において、
サンプルにおけるイオンの特性を決定する特性決定装置と、
分光分析装置の或る領域で前記イオンをＲＦ電界に被曝させ得る電極と、
前記領域を加熱し得るヒータと、
前記電極に対するＲＦ電圧印加及びヒータのうち少なくとも一方を選択的に制御するよう構成したコントローラであって、前記決定した特性に基づいて前記熱エネルギー及びＲＦ電界のうち少なくとも一方を印加する、該コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記サンプルにおけるイオンが第１特性を有すると前記特性決定装置が決定する場合に、前記電極または前記ヒータを動作させ、（１）ＲＦ電界及び（２）熱エネルギーのうち一方を前記サンプルにおける第１複数イオンに印加し、
次に、前記サンプルにおけるイオンが第２特性を有すると前記特性決定装置が決定する場合に、前記ＲＦ電界及び熱エネルギーを前記サンプルにおける第２複数イオンに印加するよう構成されている、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１０】
請求項９記載のイオン移動度分光分析装置において、前記特性決定装置は、分光分析におけるドリフトチャンバと、及び前記ドリフトチャンバ内へのイオン通過を制御するゲートとを有し、前記コントローラは、前記ヒータを動作させて熱エネルギーを選択した期間にわたり印加するよう構成する、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１１】
請求項９記載のイオン移動度分光分析装置において、前記コントローラは、温度が選択した閾値温度よりも低い場合に、前記ヒータを動作させて熱エネルギーを印加するよう構成する、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１２】
イオン移動度分光分析装置において、
イオンの移動方向に互いに離間する２個の電極を有し、分光分析装置の或る領域でＲＦ電界をイオンに印加するよう構成したイオン改質器と、
前記領域を加熱するよう構成したヒータと、
前記イオン改質器を動作させてＲＦ電界を印加する前に、前記ヒータを動作させて前記領域を加熱するよう構成したコントローラと、
を備える、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１３】
請求項１２記載のイオン移動度分光分析装置において、ドリフトチャンバと、前記ドリフトチャンバに沿うイオン通過を検出するよう構成した検出器と、及び前記ドリフトチャンバ内へのイオン通過を制御するゲートとを備え、前記ヒータは、前記ドリフトチャンバにおけるドリフトガス入口、前記ドリフトチャンバ内における前記イオン改質器と前記ゲートとの間、前記ドリフトチャンバ内における前記検出器と前記イオン改質器との間、及び前記イオン改質器付近で前記ドリフトチャンバの壁に担持される位置、よりなるグループから選択した位置に配置する、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１４】
請求項１２記載のイオン移動度分光分析装置において、前記ヒータは、前記ドリフトチャンバにおける前記領域を、前記ドリフトチャンバの他の領域よりも多く加熱するよう配列する、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１５】
請求項１２記載のイオン移動度分光分析装置において、ドリフトチャンバを備え、前記ドリフトチャンバ内にイオン改質器を配置し、また前記分光分析装置は、赤外放射線を前記ドリフトチャンバ内の局在領域に印加する赤外放射線源を備える、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１６】
請求項１２記載のイオン移動度分光分析装置において、前記イオン改質器はヒータを有する、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１７】
請求項１２記載のイオン移動度分光分析装置において、イオンの特性を決定する特性決定装置を備え、前記コントローラは、前記特性決定装置が選択した１組の特性セットのうち１つを有するイオンの存在を示さない限り、前記ヒータを動作させないよう構成する、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１８】
請求項１２記載のイオン移動度分光分析装置において、温度センサを備え、前記コントローラは、前記温度が選択した閾値温度より低いものでない限り、前記ヒータを動作させないよう構成する、イオン移動度分光分析装置。
【請求項１９】
請求項９記載のイオン移動度分光分析装置において、前記イオンをＲＦ電界に被曝させ得る電極は、イオンの移動方向に互いに離間する２個の電極を有する、イオン移動度分光分析装置。
【外国語明細書】
2018185329000001.pdf