(57)【要約】      （修正有）【課題】質量分析計(MS)システムにおいてイオン源を交換する方法を提供する。【解決手段】イオン源は、イオン化容積、少なくとも１つのイオン化要素、及び少なくとも１つの収束要素を含み、MSシステムは、イオン源、イオン源を収容する真空チャンバ150、及びインターロックチャンバ120を含む。方法は、インターロックチャンバと真空チャンバとの間の弁140を開き、開いた弁を介してイオン源をインターロックチャンバの中へ移動して弁を閉じ、イオン源をインターロックチャンバから取り除くことを含む。イオン源は更に、実質的に１回の動作でドッキングステーションにプラグ接続するための手段を含み、ドッキングステーションは、イオン源とプラグ接続する際にイオン源の動作のために十分な電気接続を行う。【選択図】図１Ａ
2011151008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源（161）、前記イオン源を収容する真空チャンバ（150）、及びインターロックチャンバを含む質量分析計（ＭＳ）システム（160）において、イオン化容積、少なくとも１つのイオン化要素および少なくとも１つの収束要素を含む前記イオン源を交換する方法であって、
前記インターロックチャンバ（120）と前記真空チャンバ（150）との間の弁（140）を開き、
前記開いた弁を介して前記イオン源（161）を前記インターロックチャンバの中へ移動して、前記弁を閉じ、
前記イオン源を前記インターロックチャンバから取り除くことを含む、方法。
【請求項２】
前記弁を開く前に、パージガスを前記インターロックチャンバの中へ注入することにより前記インターロックチャンバをパージし、前記真空チャンバの内部の圧力を所定の低い圧力値未満に維持しながら、前記インターロックチャンバの内部の圧力が前記低い圧力値未満になるまで前記インターロックチャンバの前記パージガスを真空引きすることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
冷却ガスを前記インターロックチャンバの中へ注入することにより、前記インターロックチャンバの中の前記イオン源を所定の温度まで冷却することを更に含み、前記冷却ガスが前記インターロックチャンバの内部の圧力を所定の高い圧力値より上まで調整する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記真空チャンバの内部の圧力を前記低い圧力値未満に維持しながら、着脱可能な伝達ラインを前記イオン源との係合から引き戻すことを更に含み、前記伝達ラインが、試料を前記ＭＳシステムに供給する注入装置に接続されている、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記インターロックチャンバと前記真空チャンバとの間の弁を開く前に、前記インターロックチャンバの内部の圧力を自動的に判定し、
前記インターロックチャンバの内部の圧力が前記低い圧力値より大きい場合に、前記弁が開かれることを阻止することを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記冷却ガスが前記パージガスと同じである、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
交換イオン源を前記インターロックチャンバの中へ配置し、
前記パージガスを前記インターロックチャンバの中へ注入することにより前記インターロックチャンバをパージし、
前記インターロックチャンバの内部の圧力が前記低い圧力値未満になるまで前記インターロックチャンバの前記パージガスを真空引きし、
前記インターロックチャンバと前記真空チャンバとの間の弁を開き、
前記開いた弁を介して、前記交換イオン源を前記インターロックチャンバから前記真空チャンバの中へ移動して、前記弁を閉じることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記真空チャンバ内の前記交換イオン源を動作温度より上まで、所定のベークアウト時間期間の間、加熱し、
前記ベークアウト時間期間の後に、調整および動作のために前記動作温度まで、前記真空チャンバ内の前記交換イオン源を冷却することを更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記イオン源を前記インターロックチャンバから前記真空チャンバの中へ移動することが、
前記開いた弁を介して、プローブの遠位端部において係合した前記イオン源と共に前記プローブを付勢し、前記イオン源が並進運動および回転の自由度でもって前記プローブの遠位端部において浮動し、
前記イオン源がドッキングステーションと自動位置合わせするまで、前記開いた弁を介して、前記プローブを長手方向軸に沿って前記真空チャンバの中へ滑り込ませることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
イオン源（1260）であって、
イオン容積と、
イオン化要素（1264、1265）と、
収束要素（1261、1262）とを含み、
前記イオン源が、実質的に１回の動作でドッキングステーション（1280）にプラグ接続されるように構成され、前記ドッキングステーションが、前記イオン源の動作のために、前記イオン源とプラグ接続される際に十分な電気接続を行う、イオン源。
【請求項１１】
請求項１０に記載のイオン源と、前記イオン源と取り外し可能に係合されるハンドルとを含み、前記ハンドルは、前記ハンドルを係合する場合に前記イオン源を収容する容器に係合するように更に構成されている、イオン源アセンブリ。
【請求項１２】
ヒータを更に含む、請求項１０に記載のイオン源。
【請求項１３】
センサを更に含む、請求項１０に記載のイオン源。
【請求項１４】
前記イオン化要素がフィラメントアセンブリである、請求項１０に記載のイオン源。
【請求項１５】
２つのフィラメントアセンブリを含む、請求項１４に記載のイオン源
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析計のイオン源を交換するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、質量分析計は、試料から生じたイオンを測定し、試料の分子含有量の同定と定量を可能にする。質量分析計は、後続の収束、フィルタリング、検出および分析のために試料をイオン化するためのイオン源を含む。イオン源は、例えば、イオン容積（即ち、イオン化が生じるイオン源の小さい区域）、１つ又は複数のイオン化要素（例えば、タングステン又はレニウムのようなフィラメントのワイヤ、電子反射器、コンタクトピン及び支持部分を一般に含む構造）、及び静電レンズのような１つ又は複数のイオン収束要素を含む。イオン容積（volume：体積）およびレンズの内面は、使用するにつれて汚れる。更に、イオン化要素のフィラメントワイヤは、数時間の使用後に断線し、全フィラメント構造、即ちイオン化要素は、質量分析計の最も一般的な消耗品にされる。質量分析計の感度および性能は、イオン容積および任意の収束要素を含むイオン源の清浄度、及び動作可能なイオン化機構、即ち固体電気接続を有する損傷を受けていないフィラメントワイヤに依存するので、イオン源は、（完全に又は部分的に）清浄にされる必要があり、イオン化要素は、日常保守実務に従って交換される必要がある。
【０００３】
従来、交換プロセスは、非常に時間がかかり、一般に最低でも約４時間を必要とする。質量分析計は、電源を落として（遮断して）、ゆっくり冷却および通気する必要があり、それは必然的に動作真空状態を失うことを含む。更に、交換イオン源の性能は、８時間以上の間（例えば、一夜の間）ベーキング及び平衡させることが可能である場合、改善される。従来のイオン源の交換プロセスに必要な大部分の時間は、質量分析計の冷却および通気、その後に交換イオン源が設置されるやいなや、加熱、並びに真空状態およびバックグランドの許容できるレベルを達成することに対処することに費やされる。汚染されたイオン源を清浄なイオン源と交換、又はフィラメントアセンブリ（例えば、イオン化要素）を取り替えるのに必要な実際の時間は比較的短く、即ち、ひとたび質量分析計が冷却されて大気圧に通気されるやいなやである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０２４２７４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、イオン容積は、電源を落として真空状態を壊すことなしに質量分析計から取り外され得る（特許文献１）。しかしながら、イオン化要素、例えばフィラメントアセンブリを取り外すことは一般に、構造の複雑性および堅牢な電気接続の必要性に起因して、電源を落とすことを必要とする。従って、本発明の課題は、このような技術的な問題を克服、又は少なくとも緩和することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、イオン源、イオン源を収容する真空チャンバ、及びインターロックチャンバを含む質量分析計（ＭＳ）システムにおいて、イオン化容積、少なくとも１つのイオン化要素および少なくとも１つの収束要素を含む前記イオン源を交換する方法が提供され、その方法は、インターロックチャンバと前記真空チャンバとの間の弁（140）を開き、開いた弁を介してイオン源をインターロックチャンバの中へ移動して、弁を閉じ、イオン源をインターロックチャンバから取り除くことを含む。
【０００７】
また、本発明の一実施形態によれば、イオン源が提供され、そのイオン源は、イオン化容積と、イオン化要素と、収束要素とを含み、イオン源が、実質的に１回の動作でドッキングステーションにプラグ接続されるように構成され、ドッキングステーションが、イオン源の動作のために、イオン源とプラグ接続される際に十分な電気接続を行う。
【０００８】
例示的な実施形態は、添付図面と共に読まれた場合に以下の詳細な説明から最も良く理解される。様々な特徴要素は、必ずしも一律の縮尺に従って描かれていないことが強調される。実際には、寸法は、説明を明確にするために任意に増減され得る。適用できる及び実用的である限り、同じ参照符号は同様の要素を指す。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、真空チャンバの真空状態を壊すことなしに、真空チャンバから全イオン源を取り外すことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】代表的な実施形態による、着脱可能なイオン源を含む質量分析システムを示すブロック図である。
【図１Ｂ】代表的な実施形態による、着脱可能なイオン源を含む質量分析システムを示すブロック図である。
【図１Ｃ】代表的な実施形態による、着脱可能なイオン源を含む質量分析システムを示すブロック図である。
【図２】代表的な実施形態による、着脱可能なイオン源および伸縮自在の伝達先端部の透視図である。
【図３】代表的な実施形態による、着脱可能なイオン源および伸縮自在の伝達先端部の斜視図である。
【図４】代表的な実施形態による、質量分析システムのインターロックチャンバ及び真空チャンバの斜視図である。
【図５】代表的な実施形態による、質量分析計からイオン源を取り外すための方法を示す流れ図である。
【図６】代表的な実施形態による、質量分析計からイオン源を交換するためにインターロックチャンバをパージングするための方法を示す流れ図である。
【図７Ａ】代表的な実施形態による、質量分析計からイオン源を交換するためにインターロックチャンバを真空引きするための方法を示す流れ図である。
【図７Ｂ】代表的な実施形態による、質量分析計からイオン源を交換するためにインターロックチャンバを真空引きするための方法を示す流れ図である。
【図７Ｃ】代表的な実施形態による、質量分析計からイオン源を交換するためにインターロックチャンバを真空引きするための方法を示す流れ図である。
【図８】別の代表的な実施形態による、イオン源を冷却するための方法を示す流れ図である。
【図９】代表的な実施形態による、イオン源を質量分析計の中へ戻すための方法を示す流れ図である。
【図１０】代表的な実施形態による、質量分析計においてイオン源を交換するためのアルゴリズムを実行するようにプログラミングされた処理ユニットを示す機能ブロック図である。
【図１１】従来のイオン源を示す機能ブロック図である。
【図１２】代表的な実施形態による、質量分析システムの着脱可能なイオン源を示すブロック図である。
【図１３】代表的な実施形態による、質量分析計を通気した後にイオン源を交換するための方法を示す流れ図である。
【図１４Ａ】代表的な実施形態による、改良型キャップの斜視図である。
【図１４Ｂ】代表的な実施形態による、改良型キャップ、及び着脱可能なイオン源の斜視図である。
【図１４Ｃ】代表的な実施形態による、保護容器、改良型キャップ、及び着脱可能なイオン源の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態は、真空チャンバの真空状態を壊すことなしに、真空チャンバから全イオン源を取り外す、並びにイオン源が質量分析計システムから迅速に取り外され得るための方法を提供する。様々な実施形態において、イオン源は、ドッキングステーションに対して実質的に１回の動作でプラグ接続またはプラグを抜かれるように構成される。従って、イオン源は真空状態を壊すことなしに取り外されることが可能である。
【００１２】
本発明の実施形態は、イオン容積だけでなく全イオン源も着脱可能にすることを可能にし、当該全イオン源は、イオン容積、収束要素、及び最大の消耗部品、イオン化要素、例えばフィラメントアセンブリを含む。更に、様々な実施形態は、分析の最高性能を達成するための時間を短くし、ひとたび清浄で動作可能な交換イオン源が、交換イオン源用の清浄な収納装置を提供することにより設置されやいなや、方法とハードウェアが真空インターロックチャンバから汚染物質をパージし、方法とハードウェアはひとたび質量分析計から取り外された高温のイオン源を迅速に冷却し、方法とハードウェアは、任意の汚染物質を取り除くために動作温度より上に交換イオン源を迅速に加熱する。交換イオン源を迅速に加熱する能力は、例えばヒータ／センサのアセンブリを交換イオン源の一部として含めることにより対処される。更に、様々な実施形態は、装置の損傷を防止する及びユーザに危害を加えることを防止するために、高度の自動化を含む交換方法を提供する。最後に、完全な「通気しない」システムの値段は或るユーザにひどく高いはずであり、様々な実施形態は、時間、複雑性、及び従来の方法および装置により必要とされた多数のワイヤの接続を外して再接続することに含まれる間違いの危険性を伴わずに通気モードで全イオン源を交換するための方法および装置も提供する。様々な実施形態で説明されるイオン源（容積、収束およびイオン化要素を含む）は、任意の固締具または配線された接続を取り外す必要性なしに取り外されて設置されることができ、清浄な収納装置のキャップは、清浄で完全に機能するイオン源の取り外し又は設置中に清浄な手袋さえの必要性も排除するツールとして使用され得る。
【００１３】
以下の詳細な説明において、説明の目的であり制限することを目的としていない、特定の細部を開示する例示的な実施形態は、本教示に従って実施形態の完全な理解を提供するために説明される。しかしながら、当業者には明らかなように、本明細書に開示された特定の細部から逸脱する、本教示に従った他の実施形態は、添付の特許請求の範囲内にとどまる。更に、良く知られたデバイス及び方法の説明は、例としての実施形態の説明を不明瞭にしないように省略され得る。係る方法およびデバイスは本教示の範囲内にある。
【００１４】
図１Ａは、代表的な実施形態による、質量分析計に着脱可能なイオン源を有するシステムを示す機能ブロック図である。
【００１５】
図１Ａを参照すると、質量分析システム１００ａは、質量分析計（ＭＳ）１６０の主真空チャンバ１５０に弁１４０を介して接続されたインターロックチャンバ１２０を含む。また、ＭＳ１６０は、着脱可能なイオン源１６１、分析器／検出器１６２、高真空ポンプ１７０及び粗引きポンプ又はバッキングポンプ１７２を含む真空／ポンプシステム、及び様々な電子回路モジュール（図示せず）及びソフトウェア（処理ユニット１８０により示される）も含む。ガスクロマトグラフ（ＧＣ）装置のような注入装置１５５は、伝達ライン１５６を介して試料をイオン源１６１に提供する。真空チャンバ１５０は、例えば、着脱可能なイオン源１６１及び様々な試料の分子含有量を同定するための分析器／検出器１６２を含む、真空マニホールドとすることができる。
【００１６】
真空チャンバ１５０は、真空システムにより提供される真空状態を維持するために封止（密封）される。例えば、高真空ポンプ１７０は、ターボ分子ポンプ又は油拡散ポンプとすることができ、バッキングポンプ１７２は、回転翼型ポンプ又はダイヤフラムポンプとすることができる。図示された実施形態において、バッキングポンプ１７２は、以下で説明されるように、高真空ポンプ１７０を支援する、並びに第１および第２の弁１４２及び１４４を用いてインターロックチャンバ１２０を真空引きすることの双方に役立つ。
【００１７】
一実施形態において、インターロックチャンバ１２０と真空チャンバ１５０との間の弁１４０は、ゲート弁である。ゲート弁１４０は、例えば、電磁弁を介して開閉される加圧ラインを介して、空気圧で（例えば、０．４５〜０．５５ＭＰａ（６５〜８０psi）を必要とする）動作され得る。一般に、ゲート弁は、信頼性が高く、押し込み式（positive：確動、強制的な）シーリング及び故障センサを含み、図５のブロック５１８と５２４及び図９のブロック９１８と９２６に関連して後述されるように、故障センサは、弁１４０が完全に開いていない又は完全に閉じていないときを検出するために使用され得る。例えば、弁１４０は、供給ラインが減圧された場合に部分的に開く又は閉じるだけとすることができる。更に、故障センサは、図５及び図９に関連して後述される、パージ及び／又は冷却ガスのインターロックチャンバ１２０への導入を不能にするために処理ユニット１８０をトリガする故障状態を検出することができる。当然のことながら、弁１４０は、本教示の範囲から逸脱せずに、電磁動作可能なゲート弁、バタフライ弁、ボール弁、プラグ弁などのような様々な他のタイプの弁として実現され得る。
【００１８】
様々な実施形態において、分析器／検出器１６２は、例えば、１つ又は複数の質量分析器、フラグメンテーション装置、及び検出器を含むことができる。一般に、イオン源１６１は、同定されるべき分子を含む試料を受け取り、当該試料をイオン化して質量分析器／検出器１６２にイオンを供給する。質量分析器（単数または複数）は、例えば、四重極質量分析器または四重極飛行時間型（Ｑ−ＴＯＦ）質量分析器、磁場型質量分析器、又はイオントラップ分析器を含む、質量分析器の任意のタイプ又は当該タイプの組合せとすることができる。
【００１９】
イオン源１６１は、真空チャンバ１５０から着脱可能であるが、動作温度および真空状態は、必要に応じて適切なパージガスを用いてインターロックチャンバ１２０をパージングして真空引きした後で、プローブ１１０を操作することにより弁１４０を介してインターロックチャンバ１２０の中へイオン源１６１を移動させ、適切な冷却ガスを用いてインターロックチャンバ１２０の内部のイオン源１６１を冷却するることにより維持される。着脱可能にするために、イオン源１６１は、図１２に関連して後述されるＭＳ１６０のインターフェース回路（図１Ａに示されず）に接続されたドッキングステーションの対応するソケットに、イオン源１６１の様々な構成要素となされた電気接続が着脱可能に挿入可能であるように構成される必要がある。交換イオン源１６１は新しいイオン源または清浄にされたイオン源とすることができる。
【００２０】
図示された実施形態において、パージガス及び冷却ガスは同じ（例えば、窒素ガス）であり、ガス源１３０からガス注入ライン１３１を介してインターロックチャンバ１２０内へ供給される。代替の実施形態において、本教示の範囲から逸脱せずに、同じ又は異なるガスを用いて、それぞれの注入弁を介して、パージガスは、パージガス源から供給されることができ、冷却ガスは別個の冷却ガス源から供給され得る。
【００２１】
処理ユニット１８０は、インターロックチャンバ１２０、弁１４０、注入装置１５５、質量分析計電子回路モジュール、真空システム（例えば、高真空ポンプ１７０及びバッキングポンプ１７２）、パージ及び冷却ガス遮断弁（図示せず）、真空引き弁１４２及び１４４、伝達ライン１５６、補助の流量モジュール（図示せず）など含む様々な構成要素に接続されて（波線により示される）、後述されるイオン源１６１の交換プロセスの全て又は一部を自動化し、フェイルセーフの特徴を提供する。ユーザは、ディスプレイ１８２、及びキーボード、マウス、ジョイスティック、サムホイールなどのようなインターフェース手段（図示せず）の使用を可能にするグラフィカルユーザーインターフェース１８１を介して処理ユニット１８０と相互作用することができる。処理ユニット１８０の実施形態は、図１０に関連して以下でより詳細に説明される。別々に示されているが、理解されるべきは、処理ユニット１８０は、様々な実施形態において、ＭＳ１６０及び注入装置１５５の一方またはそれらの任意の組合せの中に含められ得る。
【００２２】
図示された実施形態において、イオン源１６１は、プローブ１１０により係合されることができ、ＭＳ１６０のドッキングステーション及びインターフェース回路から切り離されて、開いた弁１４０を介してインターロックチャンバ１２０の中へ摺動可能に移動することができる。例えば、プローブ１１０は、近接端部にハンドルを有し、バネ仕掛けの留め具、磁気的留め具、バイオネット留め具または他のタイプの留め具（catch：止め具、キャッチ）のような係合機構を遠位端部に有することができる。一般に、プローブ１１０は、インターロックチャンバ１２０及び弁１４０を介して真空チャンバ１５０の中へ挿入され、係合機構を用いてイオン源１６１に取り付けるために回転される、又は別の方法で操作され、弁１４０を介してインターロックチャンバ１２０の中へ引き入れられる。様々な実施形態において、プローブ１１０は、ユーザにより手動で、又はコントローラ（例えば、処理ユニット１８０）により自動的に動作され得る。
【００２３】
イオン源１６１は、少なくともイオン容積、１つ又は複数のイオン化要素（例えば、フィラメントアセンブリ）、一連のレンズ又は収束要素、及び注入装置１５５と接続して機能するための手段を含む。一実施形態において、イオン源１６１は、図９のブロック９２８に関連して後述される、ベークアウト時間期間の間に交換イオン源１６１を加熱することを支援するための内部ヒータ及びセンサを更に含む。イオン源１６１の例は、図１２により提供され、図１２は、代表的な実施形態による、着脱可能なイオン源１２６０及び対応するドッキングステーション１２８０を示す。更に、交換イオン源１６１は、例えば、プローブ１１０と同じタイプの接続を用いて、イオン源１６１を固定するように構成されたキャップ及び乾燥剤を有するボトル又は容器に収納され得る。図１４Ａ〜図１４Ｃは、代表的な実施形態による、保護容器、キャップ、及び着脱可能なイオン源の斜視図を示す。容器およびキャップは、容器内に交換イオン源１６１を封止して懸架し、挿入されるまで交換イオン源１６１の超清浄で／乾燥した状態を維持する。
【００２４】
イオン源１６１のイオン化要素は、消耗品であり、ひいては有限寿命を有する。定期保守は一般に、分析中にイオン化要素が故障して、予想外の休止時間および試料の損失を生じることを防止するためにイオン化要素を交換するために行われる。従来、イオン源１６１を清浄にすることに応じてイオン化要素を交換するために、同じ長時間の点検手順が必要とされた。イオン源１６１は２つのイオン化要素を含むことができるが、ユーザは、この予定休止時間に起因して、故障時に最初に故障したイオン化要素を即座に交換することを決心することができない。しかしながら、様々な実施形態による着脱可能なイオン源１６１は、設置されるための能力、及び短い時間期間（例えば、約３０分〜６０分）で始動して完全な感度で動作する能力を清浄なイオン源（又は、例えばイオン化要素の１つだけ又は交換されるべき他の構成要素）に提供する。
【００２５】
ＭＳ１６０の動作モードに応じて、イオン源１６１のイオン化要素のフィラメントから放出された電子は、例えば電子衝撃（ＥＩ）モードの動作においてのように、被分析物をイオン化および断片化（フラグメント化）の双方を行うことができる。しかしながら、化学イオン化（ＣＩ）モードの動作では、フィラメントから放出された電子は、メタン、アンモニア、イソブテンなどのような二次試薬ガスの分子を優先的にイオン化する。試薬ガスのイオンは、その後、被分析物をイオン化し、被分析物の特質に応じて、正および負の被分析物イオンを生じさせる。特に、イオン源１６１の構造は、それがＥＩイオン源であるか、又はＣＩイオン源であるかに応じて、わずかに変化する可能性がある。例えば、アパーチャのサイズは、ＣＩイオン源においてより小さく、ＣＩイオン源において互いに接続された特定のレンズ要素は、ＥＩイオン源において分離しており、ＥＩイオン源で使用される主な材料（例えば、インコネル）は、ＣＩイオン源で使用される主な材料（例えば、モリブデン）とは異なる等である。しかしながら、基本構造は概して同じであるので、イオン源１６１は、イオン源１６１がＥＩイオン源、ＣＩイオン源、又は互換性のある構成を有する別のタイプのイオン源であることに関わらず、上述したように、（真空チャンバ１５０を通気せずに）ドッキングステーションに着脱可能に挿入可能である。従って、様々な実施形態によれば、本教示の範囲から逸脱せずに、イオン源１６１は、同じタイプ又は異なるタイプの新しい又は清浄なイオン源に交換され得る。
【００２６】
例えば、ＧＣ装置または直接挿入固体プローブのような、注入装置１５５は、ＭＳ１６０に入力される試料を制御するように構成された任意のタイプの装置とすることができる。真空チャンバ１５０は、イオン源１６１を注入装置１５５と接続して動作させるための伝達ライン１５６を含む。例えば、注入装置１５５がＧＣ装置である場合、イオン源１６１の対応する開口に物理的に挿入される先端部を有するように構成されたＧＣカラムは、伝達ライン１５６を介して挿入される。伝達ライン１５６は真空チャンバ１５０に（真空気密に）固定され、ＧＣカラムは、真空チャンバ１５０内のイオン源１６１に係合するために伝達ラインを介して滑動することができる。ＧＣカラムは伝達ライン１５６のＧＣ端部に（真空気密に）固定される。
【００２７】
図１Ｂは、別の代表的な実施形態による、着脱可能なイオン源を質量分析計に有するシステムを示す機能ブロック図である。
【００２８】
図１Ｂは、質量分析システム１００ｂを示し、質量分析システム１００ｂは、ＭＳ１６０の主真空チャンバ１５０に弁１４０を介して接続されたインターロックチャンバ１２０を含む。また、ＭＳ１６０は、着脱可能なイオン源１６１、分析器／検出器１６２、高真空ポンプ１７０及び粗引きポンプ又はバッキングポンプ１７２を含む真空／ポンプシステム、及び様々な電子回路モジュール（図示せず）及びソフトウェア（処理ユニット１８０により示される）も含む。例えば、ＧＣ装置のような注入装置１５５は、伝達ライン１５６を介して試料をイオン源１６１に供給する。真空チャンバ１５０は、例えば、着脱可能なイオン源１６１及び被分析物試料を同定および定量化するための分析器／検出器１６２を含む、真空マニホールドとすることができる。
【００２９】
例えば、高真空ポンプ１７０は、ターボ分子ポンプ又は油拡散ポンプとすることができ、バッキングポンプ１７２は、回転翼型ポンプ又はダイヤフラムポンプとすることができる。しかしながら、図１Ａの質量分析計システム１００ａとは異なり、質量分析計システム１００ｂのインターロックチャンバ１２０は、弁１４５を介してインターロックチャンバを真空引きするための独立した専用のバッキングポンプ１７５を含み、例えば、そのバッキングポンプ１７５も回転翼型ポンプ又はダイヤフラムポンプとすることができる。専用のバッキングポンプ１７５を使用することにより、２つの弁１４２及び１４４が単一の弁１４５に置き換えられ、かくしてインターロックチャンバ１２０をポンピングするときの１つのステップが排除されるので、インターロックチャンバ１２０の真空引き動作の効率が増大する。例えば、専用のバッキングポンプ１７５を使用する場合、インターロックチャンバ１２０の真空引き中に高真空ポンプ１７０の性能に悪影響を及ぼす恐れがないため、プロセスの１つのステップが排除されるだけでなく、単一の弁１４５が高いコンダクタンスの弁とすることができるので、インターロックチャンバ１２０を真空引きするために必要な時間が低減される。
【００３０】
図１Ｃは、別の代表的な実施形態による、着脱可能なイオン源を質量分析計に有するシステムを示す機能ブロック図である。
【００３１】
図１Ｃは、質量分析システム１００ｃを示し、質量分析システム１００ｃは、図１Ａ及び図１Ｂに関連して上述されたように、ＭＳ１６０、ＭＳ１６０の主真空チャンバ１５０に弁１４０を介して接続されたインターロックチャンバ１２０、及び伝達ライン１５６を介して試料をＭＳ１６０の着脱可能なイオン源１６１に供給するための注入装置１５５を含む。ＭＳ１６０は、高真空ポンプ１７０、及び粗引きポンプ又はバッキングポンプ１７２を含む真空／ポンプシステムを含む。
【００３２】
質量分析システム１００ｃにおいて、例えば、図１Ａに示された二方弁１４２及び１４４は、バッキングポンプ１７２と高真空ポンプ１７０との間に配置された１つの三方弁１４７に置き換えられる。弁１４７は、インターロックチャンバ１２０に向かうノーマルクローズのポート、及びバッキングポンプ１７２に向かう共通ポートを含む。この実施形態において、弁１４７は高いコンダクタンスを有し、かくして通常動作中に高真空ポンプ１７０を支援するために必要な機能を制限しない。
【００３３】
インターロックチャンバ１２０の真空引き中に、三方弁１４７は、高真空ポンプ１７０に対して閉じられ、所定時間の間、インターロックチャンバ１２０に対して開かれる。例えば、弁１４７が切り換えられるこの最初の時間の間に、インターロックチャンバ１２０は、雰囲気から、高真空ポンプ１７０を支援するように弁１４７を戻すように切り換える必要性がある前の約０．１３３ＫＰａ（１Ｔｏｒｒ）の直下まで迅速に真空引きされる。高真空ポンプ１７０は、補助真空側ラインの圧力が上昇する時間の間に、性能または信頼性に悪影響を及ぼさずに、支援のない密閉された短い期間を許容することができる。高真空ポンプ１７０のタイプ及びサイズに応じて、補助真空側ラインの圧力が所定のレベル（例えば、計器（図示せず）で監視される）に到達する場合、バッキングポンプ１７２の支援機能を回復する必要がある。
【００３４】
従って、図１Ｃは、高真空ポンプ１７０の通常動作を維持すると同時に、インターロックチャンバ１２０が弁１４０を開くために必要なレベルに真空引きされるまで、三方弁１４７がインターロックチャンバ１２０を交互に真空引きするために短い期間に開閉される構成を示す。次いで、弁１４７はバッキングポンプ１７２と高真空ポンプ１７０との間で開いたままであり、それは弁１４７の通常動作位置である。図１Ａの質量分析計システム１００ａとは異なり、インターロックチャンバ１２０の真空引きの流れに同時に開かれる高真空ポンプ１７０を保護するために、低いコンダクタンスの経路を介してインターロックチャンバ１２０をゆっくりと真空引きする必要はない。それどころか、弁１４７により、高真空ポンプ１７０が時間期間に完全に切り離されることが可能になるので、インターロックチャンバ１２０が単一のバッキングポンプを用いる場合に、より速く、より効率的に真空引きされ得る。
【００３５】
図２は、代表的なイオン源１６１、及び伝達ライン１５６の接続部分の透視図である。イオン源１６１は、イオン源１６１と注入装置１５５を関連して動作するように接続するために、伝達ライン１５６（加熱され得る）の伸縮自在の伝達先端部２２０を受容するように構成されたアパーチャ２１０を含む。伝達ライン１５６は、真空チャンバ１５０内の真空状態を維持しながら、フランジ２４４（図３に示される）を介して真空チャンバ１５０の側面に接続され、伝達先端部２２０は、ベロー２３０（図３に示される）によって、図２及び図３に示されるように、水平方向に移動する。一実施形態において、伝達先端部２２０は、手動レバーを用いて、イオン源１６１と接続して機能するためにアパーチャ２１０の中へ伸長され、及びアパーチャ２１０から引き戻されてイオン源１６１の取り外しを可能にする。しかしながら、代替の実施形態において、本教示の範囲から逸脱せずに、伝達先端部２２０は、電気モータ、カム、空気圧シリンダなどのような様々な手段により、手動で又はコントローラ（例えば、処理ユニット１８０）により自動で移動することができる。例えば、伝達先端部２２０の移動は、伝達ライン１５６の移動軸に平行に配置された空気シリンダ（図示せず）、及び例えば、三方電磁弁により制御された圧力ラインにより提供され得る。代表的な実施形態において、シリンダは、例えば、ソレノイドにより駆動される単動式、バネ復帰式シリンダとすることができる。
【００３６】
図３は、代表的なイオン源１６１、及び伝達先端部２２０がイオン源１６１から切り離されたような「外れた」位置にある伝達ライン１５６の接続部分の透視図である。図３は、イオン源１６１の断面部分を含み、伸長された伝達先端部２２０を案内するための実質的に円錐形の挿入部分を含むことができるアパーチャ２１０を示す。ＧＣカラムは、ベロー２３０に包含される伝達先端部２２０の内部にある。上述したように、伝達先端部２２０は、アパーチャ２１０を介してイオン源１６１に伸長され、イオン源１６１から引き戻され得る。当然のことながら、伝達ライン１５６及び／又は伝達先端部２２０を引き戻す他の手段が、本教示の範囲から逸脱せずに利用され得る。
【００３７】
清浄なイオン源１６１に加えて、ＭＳ１６０の感度は、イオン源１６１のイオン容積の内面の内径に対する伸縮自在な伝達先端部２２０及びＧＣカラムの位置、並びにイオン源１６１のイオン容積の内部の圧力にも依存する。従って、伝達先端部２２０及びＧＣカラムは、一定のコンダクタンスの短い管状アパーチャ２１０を通過して、イオン源１６１内の正確な位置で末端をなす。
【００３８】
図４は、代表的な実施形態による、質量分析システムのインターロックチャンバ及び真空チャンバの斜視図である。
【００３９】
図４を参照すると、ヒンジ部分３５１により真空チャンバ１５０の突出部分１５１の前部の外面に接続されたインターロックチャンバ１２０が、開いた位置で示される。閉じた位置にある場合、インターロックチャンバ１２０及び真空チャンバ１５０は、突出部分１５１を介して気密シールを形成する。様々な実施形態において、インターロックチャンバ１２０を真空チャンバ１５０及び／又は突出部分１５１と接続する他の手段が、本発明の範囲から逸脱せずに利用され得る。インターロックチャンバ１２０は、形状において概して円筒形として示される内側部分３２１を含むが、本教示の範囲から逸脱せずに、他の形状が利用され得る。イオン源１６１は、除去プロセス中に内側部分３２１の中へ移動する。真空チャンバ１５０は同様に内側部分３５２を含む。
【００４０】
インターロックチャンバ１２０の内側部分３２１及び真空チャンバ１５０の内側部分３５２は、弁１４０の動作を通じて結合されることができ、弁１４０は、空気圧式ゲート弁として代表的な実施形態で示されたが、他のタイプの弁が様々な実施形態に利用され得る。弁１４０は、弁開口部１４１及びゲート１４３を含み、ゲート１４３は弁開口部１４１を横切って滑動することにより開閉する。ゲート１４３の動作は、例えば処理ユニット１８０により制御され得る。ゲート１４３は、透視図のために部分的に開いた位置で示される。ゲート１４３が完全に開いた位置にある場合、イオン源は、真空チャンバ１５０からインターロックチャンバ１２０の中へ移動することができ、以下で説明されるインターロックチャンバ１２０のパージング及び真空引きがその後に続く。
【００４１】
イオン源１６１は、移動した位置で示され、この場合、イオン源はプローブ１１０の遠位端部に取り付けられている。図示されたように、イオン源１６１は、例えば、以下の図５に関連して説明されるプロセスに従って、真空チャンバからインターロックチャンバ１２０の中へ移動したばかりの汚染されたイオン源、或いは新しいフィラメントアセンブリ又は他の部分を必要とするイオン源とすることができ、当該イオン源は、インターロックチャンバ１２０が開かれた後でインターロックチャンバ１２０の外へ前方に押し出され、ユーザがプローブ１１０からイオン源１６１を物理的に切り離すことが可能になる。代案として、図４のイオン源１６１は、例えば、以下の図９に関連して説明されるプロセスに従って、イオン源１６１の真空チャンバ１５０内への挿入を可能にするためにプローブ１１０に取り付けられたばかりの清浄な又は新しい交換イオン源とすることができる。イオン源１６１がインターロックチャンバ１６１内へ引き込まれた後、当該インターロックチャンバは、弁１４０を介してイオン源１６１の挿入のために真空チャンバ上に閉じられる。図４は、イオン源１６１のアパーチャ２１０を明確に示し、当該アパーチャは、イオン源１６１が真空チャンバ１５０内に配置されるやいなや、伸縮自在の伝達先端部２２０を受容するように構成される。
【００４２】
図５は、代表的な実施形態による、質量分析計からイオン源を交換するための方法を示す流れ図である。様々な実施形態において、図５に示された方法の全て又は一部は、本教示の範囲から逸脱せずに、例えば処理ユニット１８０により実行されるソフトウェアアルゴリズムの制御下で、自動的に実施され得る。
【００４３】
プロセスはブロック５１０から始まり、そのブロック５１０において、イオン源１６１をＭＳ１６０から取り外すための要求が受け取られる。例えば、ユーザは、システム１００に知らせるＧＵＩ１８１を介して、イオン源１６１が取り外されるべきである命令を発行することができる。一実施形態において、ユーザは、例えば、累積使用時間、或いはイオン源１６１の動作効率または動作状態の何らかの測定値に基づいて、イオン源１６１が交換されることを必要とするＭＳ１６０によるメッセージ、警告、又は他の指示に応答することができる。例えば、イオン源１６１の１つ又は複数のイオン化要素（例えば、フィラメントアセンブリ）は、故障を示すことができ、或いは最近の調整ファイルがＭＳ１６０により分析されて、クリーニングが有益であることを示すことができる。
【００４４】
応答において、イオン源１６１及び／又はＭＳ１６０が、ブロック５１２において、イオン源１６１の除去のために準備される。例えば、イオン源の熱区域、イオン源のレンズ及びイオン化要素は、電源を切られ、分析器／検出器１６２の四重極および／または他のフィルタリング装置は、所定のベークアウト温度（例えば、２００℃）に設定され得る。また、処理ユニット１８０は、インターロックチャンバ１２０が閉じられているか又は弁１４０において真空チャンバ１５０に取り付けられているかを確認するためにユーザに質問することができる。一実施形態において、処理ユニット１８０は、インターロックチャンバ１２０が閉じられて封止されたときを示す信号を、インターロックチャンバ１２０又は遠隔のセンサ（図示せず）から受け取る。次いで、処理ユニット１８０が係る信号を受け取っていない場合、イオン源１６１を取り外すために必要な後続の動作が阻止または不能にされ、及び／又は障害が、例えばディスプレイ１８２上に示される。
【００４５】
ブロック５１４は、インターロックチャンバ１２０がガス源１３０により供給されるパージガスを用いてパージされるパージ動作を示す。パージ動作の目的は、弁１４０を開く前にインターロックチャンバ１２０から湿気、空気、及び汚染物質を除去することである。これは、以下で説明される真空引き動作の後でインターロックチャンバ１２０の内部の圧力が依然として真空チャンバ１５０の内部の圧力より１０〜１０００倍大きい可能性があり、伝達ライン１５６を含むＭＳ１６０の様々な要素が高温のままであるからである。従って、イオン源１６１、分析器／検出器１６２などへの損傷を避けるために、ゲート１４０が開かれるときはいつでも、酸素、水などの急増（サージ）を最小限にすることが重要である。上述したように、パージ動作は、本教示の範囲から逸脱せずに、例えば、処理ユニット１８０の制御下で完全に自動化され得るか、例えば手動操作の弁および圧力計器の監視を通じた完全な手作業とすることができるか、又は双方の何らかの組合せとすることができる。
【００４６】
代表的な実施形態による、例示的なパージ動作が図６に示される。図６を参照すると、インターロックチャンバ１２０とガス源１３０を接続するパージガス弁がブロック６２０において開かれ、それによりパージガスがガス注入ライン１３１を介してインターロックチャンバ１２０に入ることが可能になる。パージガスは、例えば乾性窒素ガスとすることができるが、他のガス又はガスの組合せを使用してもよい。ブロック６２２において、インターロックチャンバの内部の圧力は、圧力に必要な時間に対してインターロックチャンバ１２０の内部の圧力を確認して様々な所定のレベルに達するために、圧力計器（図示せず）を用いて監視される。
【００４７】
監視に基づいて、ブロック６２４において、圧力が所定の第１の時間期間内に所定の目標値を超えたか否かが判定される。例えば、パージガス弁が約６０秒間、開かれることができ、その時間中に、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力が約５秒の所定の第１の時間期間内に約１０１．３ＫＰａ（７６０Ｔｏｒｒ）の目標値を超えたか否かが判定される。圧力が第１の時間期間内に所定の目標値を超えていない場合（ブロック６２４：Ｎｏ）、ブロック６２５において、障害が、例えばディスプレイ１８２に表示される。
【００４８】
圧力が所定の第１の時間期間内に所定の目標値を超えている場合（ブロック６２４：Ｙｅｓ）、ブロック６２６において、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力が所定の第２の時間期間にわたって所定の目標値に維持されているか否かが判定される。例えば、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力が少なくとも約６０秒、又はどんなに長くてもパージガス弁が開いたままである所定の第２の時間期間に約１０１．３ＫＰａ（７６０Ｔｏｒｒ）の目標値（又はその近く）に留まっているか否かが判定され得る、。
【００４９】
圧力が所定の第２の時間期間に所定の目標値に維持されない場合（ブロック６２６：Ｎｏ）、ブロック６２５において、障害が、例えばディスプレイ１８２に表示される。圧力が所定の第２の時間期間に所定の目標値またはその近くで維持されている場合（ブロック６２６：Ｙｅｓ）、ブロック６２８において、パージガス弁が閉じられ、プロセスが図５に戻る。上述したように、本教示の範囲から逸脱せずに、パージガス弁の開閉、並びに圧力と時間の監視は、完全に自動化されるか、完全な手作業とすることができるか、又は双方の何らかの組合せとすることができる。
【００５０】
再び図５を参照すると、ブロック５１６は、インターロックチャンバ１２０からパージガスを抜いて、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力が真空チャンバ１５０の内部の低い圧力（例えば、真空状態）に近づけられる真空引き動作を示すが、インターロックチャンバ１２０の圧力は、依然として真空チャンバ１５０の圧力よりも１０〜１０００倍大きい可能性がある。ブロック５１８において、真空チャンバ１５０の内部の低い圧力（例えば、真空状態）を実質的に維持しながら、弁１４０が開かれることができる。ブロック５１４により示されたパージ動作と同様に、ブロック５１６により示された真空引き動作は、本教示の範囲から逸脱せずに、例えば、処理ユニット１８０の制御下で完全に自動化され得るか、例えば手動操作の弁および圧力計器の監視を通じた完全な手作業とすることができるか、又は双方の何らかの組合せとすることができる。
【００５１】
図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃは、代表的な実施形態による、真空チャンバからイオン源１６１を取り外すためにインターロックチャンバ１２０を真空引きするための代替の例示的な方法を示す流れ図である。代表的な方法は、システム１００の構成に依存する。特に、図７Ａに示された方法は、システム１００がインターロックチャンバ１２０の低い圧力を生成するための、及び真空チャンバ１５０の高真空ポンプ１７０を支援するための単一のバッキングポンプ（例えば、図１Ａに示されたようなバッキングポンプ１７２）を含む場合に実施され得る。単一のバッキングポンプ１７２が利用される場合、インターロックチャンバ１２０は２つのガス排気弁、即ち、制限を有する弁１４２（例えば、ブリード弁）及び制限を有さない弁１４４を有する。図７Ｂに示された方法は、インターロックチャンバ１２０及び真空チャンバ１５０の高真空ポンプ１７０のそれぞれが対応する専用のバッキングポンプを有するように、システム１００が複数のバッキングポンプ（例えば、図１Ｂに示されたようなバッキングポンプ１７２及び１７５）を含む場合に実施され得る。複数のポンプが利用される場合、インターロックチャンバ１２０は、制限を有さない１つのガス排気弁１４５を有することができる。図７Ｃに示された方法は、システム１００が三方弁１４７を介して高真空ポンプ１７０に接続された単一のバッキングポンプ（例えば、図１Ｃに示されたようなバッキングポンプ１７２）を含む場合に実施され得る。
【００５２】
図７Ａを参照すると、ブロック７２２においてインターロックチャンバ１２０の第１のガス排気弁１４２が開かれ、それによりパージガスがバッキングポンプ１７２によりインターロックチャンバ１２０から吸い出され、ポンプフィルタを介して排気として出される。第１のガス排気弁１４２は、例えば約１０−３ｌ／ｓの制限を有するブリード弁とすることができ、それはインターロックチャンバ１２０を出るパージガスの流れを制限する。ブロック７２４において、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力が圧力計器（図示せず）を用いて監視され、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力が所定の目標値に降下したときが判定される。
【００５３】
監視に基づいて、ブロック７２６において、圧力が、所定の第１の時間期間内に所定の第１の目標値未満に降下したか否かが判定される。例えば、インターロックチャンバ１２０の圧力は、約１０秒以内に約１０１．３ＫＰａ（７６０Ｔｏｒｒ）の圧力未満に降下するべきである。圧力が所定の第１の時間期間内に所定の第１の目標値未満に降下しない場合（ブロック７２６：Ｎｏ）、ブロック７２５において、障害が、例えばディスプレイ１８２に表示される。圧力が所定の第１の時間期間内に所定の目標値未満に降下する場合（ブロック７２６：Ｙｅｓ）、ブロック７２８において、圧力が所定の第２の時間期間内に所定の第２の目標値未満に降下したか否かが判定される。例えば、インターロックチャンバ１２０の圧力は、第１のガス排気弁を開いている約５分以内に約６．６７ＫＰａ（５０Ｔｏｒｒ）の圧力未満に降下すべきである。圧力が所定の第２の時間期間内に所定の第２の目標値未満に降下しない場合（ブロック７２８：Ｎｏ）、ブロック７２５において、障害が、例えばディスプレイ１８２に表示される。
【００５４】
圧力が所定の第２の時間期間で所定の第２の値未満に降下する場合（ブロック７２８：Ｙｅｓ）、ブロック７３０において、インターロックチャンバ１２０の第２のガス排気弁１４４が開かれる。一実施形態において、第２のガス排気弁１４４を開くことは、圧力が第２の目標値に到達したときに自動的にトリガされ得る。また、一実施形態において、第２のガス排気弁１４４は、第１のガス排気弁１４２と同時に開かれ得る。第２のガス排気弁１４４は、制限を備えておらず、従って、第１のガス排気弁１４２よりも大きいオリフィス（例えば、約０．３ｃｍ（０．１２０インチ））を有する。これにより、バッキングポンプ１７２によりインターロックチャンバ１２０から吸い出されて排気として出されるパージガスの邪魔のない流れが可能になる。ブロック７３２において、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力が圧力計器を用いて監視され、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力が所定のレベルに降下するときが判定される。
【００５５】
監視に基づいて、ブロック７３４において、圧力が、所定の第３の時間期間内に所定の第３の目標値未満に降下したか否かが判定される。例えば、インターロックチャンバ１２０の圧力は、第２のガス排気弁１４４を開いている約５分以内に約１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）の圧力未満に降下すべきである。圧力が所定の第３の時間期間内に所定の第３の目標値未満に降下しない場合（ブロック７３４：Ｎｏ）、ブロック７２５において、障害が、例えばディスプレイ１８２に表示される。圧力が所定の第３の時間期間内に所定の第３の目標値未満に降下する場合（ブロック７３４：Ｙｅｓ）、ブロック７３６において、第１及び第２のガス排気弁１４２及び１４４が閉じられ、プロセスが図５に戻る。上述したように、本教示の範囲から逸脱せずに、ガス排気弁１４２及び１４４の開閉、並びに圧力と時間の監視は、完全に自動化されるか、完全な手作業とすることができるか、又は双方の何らかの組合せとすることができる。
【００５６】
また、上述したように、インターロックチャンバ１２０の真空引きは、単一のポンプ（例えば、バッキングポンプ１７２）の使用を可能にするために図７Ａの２つのステップで行われ、当該単一のポンプは、真空チャンバ１５０に真空を提供するための高真空ポンプ１７０を支援し、並びにインターロックチャンバ１２０を真空引きする。制限器を備えた第１のガス排気弁１４２は、バッキングポンプ１７２とインターロックチャンバ１２０との間で開かれる。制限器は、パージガス（例えば、窒素）の大きな流入が高真空ポンプ１７０の方へ、及び真空チャンバ１５０内へと逆に進むことを防止する。係るパージガスの突然の激しい流れにより、高真空ポンプ１７０が止められ、場合によってはその寿命が脅かされる。更に、バッキングポンプ１７２からの流体は、高真空ポンプ１７０を介して真空チャンバ１５０の中へ送られ、場合によってはＭＳ１６０の敏感な素子を汚染する。更に、弁１４０が開いている間（例えば、図５のブロック５１８）に第１及び第２のガス排気弁１４２及び１４４が開いたままである場合、高真空ポンプ１７０はバッキングポンプ１７２を反対方向に引き、場合によってはバッキングポンプ１７２からの汚染物質が弁１４０を介して真空チャンバ１５０の中へ進む。しかしながら、インターロックチャンバ１２０が約６．６７ＫＰａ（５０Ｔｏｒｒ）まで真空引きされれば、第２の（非制限）弁１４４を介したその後のガスの流れ（圧力を約１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）にする）は、非常に低くいので、任意の悪影響が高真空ポンプ１７０又はＭＳ１６０に生じることができない。
【００５７】
図７Ｂは、インターロックチャンバ１２０及び真空チャンバ１５０に接続された高真空ポンプ１７０のそれぞれが専用のバッキングポンプ、即ちバッキングポンプ１７５及び１７２をそれぞれ有する場合の代表的な真空引きプロセスを示す。これは、単一のバッキングポンプを使用することに関する潜在的な問題を回避する。図７Ｂを参照すると、ブロック７４２において、インターロックチャンバ１２０のガス排気弁１４５が開かれ、パージガスがバッキングポンプ１７５によりインターロックチャンバ１２０から吸い出され、排気として出される。ガス排気弁１４５は、図７Ａに関連して上述された第２のガス排気弁１４４と同様に、制限を有していない。
【００５８】
ブロック７４４において、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力が圧力計器（図示せず）を用いて監視され、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力が所定のレベルに降下したときが判定される。監視に基づいて、ブロック７４６において、圧力が、所定の時間期間内に所定の目標値未満に降下したか否かが判定される。例えば、インターロックチャンバ１２０の圧力は、約５秒以内に約１０１．３ＫＰａ（７６０Ｔｏｒｒ）の圧力、及び約５分以内に約１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）の圧力未満に降下するべきである。圧力が所定の時間期間内に所定の目標値未満に降下しない場合（ブロック７４６：Ｎｏ）、ブロック７４５において、障害が、例えばディスプレイ１８２に表示される。圧力が所定の時間期間内に所定の目標値未満に降下する場合（ブロック７４６：Ｙｅｓ）、ブロック７５０において、ガス排気弁が閉じられ、プロセスが図５に戻る。上述したように、本教示の範囲から逸脱せずに、ガス排気弁１４５の開閉、並びに圧力と時間の監視は、手動、自動、又は双方の何らかの組合せとすることができる。
【００５９】
図７Ｃは、インターロックチャンバ１２０及び高真空ポンプ１７０が、三方弁１４７を介して同じバッキングポンプ、即ちバッキングポンプ１７２に接続された場合の代表的な真空引きプロセスを示す。上述したように、弁１４７は、３つのポートを有し、第１のポートは高真空ポンプ１７０の補助真空側ラインと接続され、第２のポートはバッキングポンプ１７２と接続され、第３のポートはインターロックチャンバ１２０と接続される。通常動作において、第１及び第２のポートが開かれ、第３のポートが閉じられる。
【００６０】
図７Ｃを参照すると、ブロック７６２において、高真空ポンプ１７０への弁１４７の第１のポートが閉じられ、インターロックチャンバ１２０への弁１４７の第３のポートが開かれ、パージガスがバッキングポンプ１７２によりインターロックチャンバ１２０から吸い出されて、排気として出される。バッキングポンプ１７２への弁１４７の第２のポートはプロセスの全体にわたって開いたままである。一実施形態において、弁１４７は、図７Ａに関連して上述された第２のガス排気弁１４４と同様に、制限を有さず、インターロックチャンバ１２０は、例えば約０．１３３ＫＰａ（１Ｔｏｒｒ）直下に迅速に真空引きされる。
【００６１】
ブロック７６４において、高真空ポンプ１７０の補助真空側ラインの圧力が監視される。例えば、補助真空側ラインの圧力は、計器（例えば、インターロックチャンバ１２０の圧力を監視するために使用される計器とは異なる）を用いてリアルタイムに監視され得る。図示された実施形態において、監視に従って、ブロック７６５において、図７Ｂに関連して上述されたように、インターロックチャンバの圧力が所定の時間期間内に所定の目標値未満に降下したか否かが判定される。例えば、インターロックチャンバ１２０の圧力は、約５秒以内に約１０１．３ＫＰａ（７６０Ｔｏｒｒ）の圧力、及び約５分以内に約１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）の圧力未満に降下するべきである。当然のことながら、ブロック７６６で行われる補助真空側ラインの圧力の判定に基づいて、真空引きが一時停止されている時間は、以下で説明されるように、所定の時間期間へ組み入れられる必要がある。圧力が所定の時間期間内に所定の目標値未満に降下しない場合（ブロック７６５：Ｎｏ）、ブロック７７１において、障害が、例えばディスプレイ１８２に表示される。圧力が所定の時間期間内に所定の目標値未満に降下する場合（ブロック７６５：Ｙｅｓ）、プロセスはブロック７６６を続ける。上述したように、本教示の範囲から逸脱せずに、排気ガス弁１４７の開閉、並びに補助真空側ラインの圧力、インターロックチャンバの圧力、及び様々な時間の監視は、手動、自動、又は双方の何らかの組合せとすることができる。
【００６２】
ブロック７６６において、補助真空側ラインの圧力が所定のレベルより上に上昇したか否かが判定される。補助真空側ラインの圧力が所定のレベルを超えていないと判定される場合（ブロック７６６：Ｎｏ）、ブロック７７０において、インターロックチャンバ１２０の圧力が所定の目標値未満であるか否かが判定される。インターロックチャンバ１２０の圧力が目標値未満でない場合（ブロック７７０：Ｎｏ）、高真空ポンプ１７０への弁１４７の第１のポートは、閉じられたままであり、インターロックチャンバ１２０への弁１４７の第３のポートは開いたままであり、それによりインターロックチャンバ１２０の真空引きは継続することが可能になり、プロセスはブロック７６４に戻る。インターロックチャンバ１２０の圧力が目標値未満である場合（ブロック７７０：Ｙｅｓ）、ブロック７７２において、高真空ポンプ１７０への弁１４７の第１のポートは開かれ、インターロックチャンバ１２０への弁１４７の第３のポートは閉じられ、真空引きが停止され、プロセスが図５に戻る。
【００６３】
再びブロック７６６を参照すると、高真空ポンプ１７０の補助真空側ラインの圧力が所定の目標値を超えていると判定される場合（ブロック７６６：Ｙｅｓ）、ブロック７６８において、所定の時間期間の間に高真空ポンプ１７０への弁１４７の第１のポートは開かれ、インターロックチャンバ１２０への弁１４７の第３のポートが閉じられ、一時的にインターロックチャンバ１２０の真空引きを中止する。従って、高真空ポンプ１７０がバッキングポンプ１７２と再接続され、それにより高真空ポンプ１７０及びバッキングポンプ１７２が、高真空ポンプ１７０の補助真空側ラインにおいて低い圧力（例えば、真空）を再確立することが可能になる。次いで、プロセスはブロック７６２に戻り、ここで高真空ポンプ１７０への弁１４７の第１のポートが閉じられ、インターロックチャンバ１２０への弁１４７の第３のポートが開かれ、インターロックチャンバ１２０をバッキングポンプ１７２と再接続することにより、真空引きが継続されることが可能になる。代替の実施形態において、時間期間（リアルタイムで測定される）の間に、高真空ポンプ１７０への弁１４７の第１のポートが開かれ、インターロックチャンバ１２０への弁１４７の第３のポートが閉じられることができ、高真空ポンプ１７０の補助真空側ラインにおいて再確立されるべき低い圧力を実際に得る。また、代替の実施形態において、（所定の補助真空側ラインの圧力値とは対照的に）所定の時間期間との比較は、ブロック７６６で行われることができ、高真空ポンプ１７０の補助真空側ラインにおける圧力および結果としての真空チャンバ１５０の圧力が著しい影響を受けない短い時間期間のみ、高真空ポンプ１７０への弁１４７の第１のポートが閉じられ、且つインターロックチャンバ１２０への弁１４７の第３のポートが開かれることが可能になる。
【００６４】
再び図５を参照すると、ひとたびインターロックチャンバ１２０がパージングされて真空引きされれば、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力は、真空チャンバ１５０の内部の圧力に実質的に近い。従って、ブロック５１８において、インターロックチャンバ１２０と真空チャンバ１５０との間の弁１４０が開かれる。低減された圧力差に起因して、インターロックチャンバ１２０から真空チャンバ１５０へのガスの急増（サージ）は、高真空ポンプ１７０により迅速に吸い出されることができ、接続されたインターロックチャンバ１２０と真空チャンバ１５０を、弁１４０が開かれる前の真空チャンバ１５０と同じ高真空圧力のままにする。一実施形態において、弁１４０は、インターロックチャンバの内部の圧力が適切な目標値に降下したことを示す信号に基づいて、処理ユニット１８０の制御下で自動的に開かれる。更に、一実施形態において、ブロック５２２に関連して後述されるように、検査が、例えば処理ユニット１８０により自動的に実行され、イオン源１６１をインターロックチャンバ１２０の中へ移動しようとする前に弁１４０が完全に開いていることが確認される。弁１４０が完全に開いていない場合、障害の表示が提供される。
【００６５】
注入装置１５５をイオン源１６１と接続する伝達ライン１５６は、ブロック５２０で引き戻される。一実施形態において、イオン源１６１が移動する軸は、伝達ライン１５６の軸に実質的に直交（又は交差）することができ、かくしてイオン源１６１を移動するために伝達ライン１５６が一時的に引き戻される必要がある。一実施形態において、伝達ラインは、処理ユニット１８０の制御下で、三方向電磁弁を開くことにより付勢される空気シリンダ、サーボモータなどを用いて自動的に引き戻される。代案として、伝達ライン１５６は、イオン源１６１から伝達ライン１５６の伝達先端部２２０を引き出すようにベロー（例えば、図３のベロー２３０）を付勢するように構成されたレバー（図示せず）、或いはホイール、ボタンなどのような他の装置を用いて手動で引き戻され得る。代案として、本教示の範囲から逸脱せずに、伝達ライン１５６は、ベローのほかに何らかの他の引き戻し方法（例えば、滑りシールのような）を用いて引き戻されるように構成され得る。
【００６６】
ブロック５２２において、イオン源１６１が、開いた弁１４０を介して真空チャンバ１５０からインターロックチャンバ１２０の中へ物理的に移動されるが、真空チャンバ１５０の内部の圧力と温度は実質的に維持される（即ち、真空チャンバ１５０の真空状態が維持され、ＭＳ１６０の全ての構成要素は動作温度のままである）。一実施形態において、イオン源１６１は、プローブ１１０を用いて手動でインターロックチャンバ１２０の中へ移動される。上述したように、例えば、プローブ１１０は、インターロックチャンバ１２０及び弁１４０を介して真空チャンバ１５０の中へ挿入され、バイオネット留め具または他の接続機構でイオン源１６１に取り付けるために回転され、弁１４０を介してインターロックチャンバ１２０の中へ引き入れられることができる。様々な実施形態において、プローブ１１０は、処理ユニット１８０の制御下で自動化され得る。ひとたびイオン源１６１がインターロックチャンバ１２０の中へ移動したならば、弁１４０はブロック５２４で閉じられる。一実施形態において、ユーザは、ブロック５２４において、処理ユニット１８０からのソフトウェアのプロンプトに応じて弁１４０を閉じる。同じプロンプトは、ブロック５２６に関連して後述されるように、ソフトウェア制御の冷却シーケンスをトリガすることができる。
【００６７】
ブロック５２６は、イオン源１６１がインターロックチャンバ１２０内で冷却ガスを用いて冷却される動作を示す。代表的な実施形態による、例示的な冷却動作は、図８に示される。図８を参照すると、イオン源１６１の温度および対応する冷却期間がブロック８２０で求められる。例えば、イオン源１６１の温度が測定され、対応する冷却期間が、測定された温度に基づいて処理ユニット１８０により求められ得る。代案として、イオン源１６１の温度および／または適切な冷却期間は、ＭＳ１６０及び／又はイオン源１６１の既知の動作特性に基づいて推定され得る。
【００６８】
ブロック８２２において、インターロックチャンバ１２０及びガス源１３０を接続する冷却ガス弁（パージガス弁と同じとすることができる）が開かれ、冷却ガスが、ガス注入ライン１３１を介してインターロックチャンバ１２０に入ることが可能になる。ブロック８２４において、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力が圧力計器（図示せず）を用いて監視され、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力が所定のレベルを超えたときが判定される。監視に基づいて、ブロック８２６において、圧力が所定の時間期間内に所定の目標値を超えたか否かが判定される。例えば、インターロックチャンバ１２０の圧力は、約１０秒以内に約１０１．３ＫＰａ（７６０Ｔｏｒｒ）の圧力を超えるべきである。圧力が所定の時間期間内に所定の目標値を超えていない場合（ブロック８２６：Ｎｏ）、ブロック８４５において、障害が、例えばディスプレイ１８２に表示される。
【００６９】
圧力が所定の時間期間内に所定の目標値を超えている場合（ブロック８２６：Ｙｅｓ）、ブロック８２８において、イオン源１６１がインターロックチャンバ１２０内で冷却期間の間に冷却されることが可能になる。例えば、ブロック８２０において、ＭＳ１６０内のイオン源１６１の温度が約２３０℃であったことが求められた場合、冷却期間は、イオン源１６１がインターロックチャンバ１２０内にとどまる約１０分であると求められる。上述されたように、温度に対応する冷却期間は、処理ユニット１８０により、例えば冷却期間および温度に関連する、予め格納されたデータベースにアクセスすることにより求められ得る。代替の実施形態において、イオン源１６１が所望の温度（例えば、１００℃）に実際に冷却されたときがわかるように、イオン源１６１の温度は、インターロックチャンバ１２０内でリアルタイムで監視され得る。
【００７０】
ひとたびイオン源１６１が冷却されたならば、ブロック８３０において、冷却ガス弁が閉じられ、プロセスは図５に戻る。上述されたように、本教示の範囲から逸脱せずに、冷却ガス弁の開閉、並びに圧力と時間の監視は、完全に自動化されるか、完全な手作業とすることができるか、又は双方の何らかの組合せとすることができる。
【００７１】
図５を再び参照すると、ひとたびイオン源１６１がインターロックチャンバ１２０内で冷却されたならば、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力は、実質的に周囲圧力と同じである。従って、ブロック５２８において、インターロックチャンバ１２０が開かれ、イオン源１６１を取り外すことが可能になる。例えば、図３及び図４に示された実施形態において、インターロックチャンバ１２０は、ヒンジ部材３５１で開いた位置まで枢動されることにより開かれる。プローブ１１０の端部に依然として取り付けられているイオン源１６１は、例えば、図４に示されるように、開いたインターロックチャンバ１２０の外へ押されることができ、この場合、イオン源は、プローブ１１０から手動で取り外され得る。
【００７２】
一実施形態において、処理ユニット１８０は、例えば、温度および／または冷却に費やされた時間および／またはインターロックチャンバ１２０の内部の圧力に基づいて、インターロックチャンバ１２０を開いても安全であるときをユーザに通知する。また、インターロックチャンバ１２０は、処理ユニット１８０により制御可能なロッキング機構を含み、ユーザが早めにインターロックチャンバ１２０を開き、それにより高温のイオン源１６１の表面の酸化、及び／又はユーザに対する危害が生じる可能性を防止する。
【００７３】
一実施形態において、冷却ガスがインターロックチャンバの中へ流れることが可能になる前に、図５のブロック５２４に続いて、検査が、例えば処理ユニット１８０により自動的に実行されて、弁１４０が完全に閉じられていることが確認される。弁１４０が完全に閉じられていない及び／又は弁１４０の閉じた状態が確認されることができない場合、障害表示が提供されて、インターロックチャンバ１２０が所定位置にロックされる。一実施形態において、インターロックチャンバ１２０は、ソフトウェアのロックを用いて所定位置にロックされ得る。特に、やはり図示された構成において、弁１４０が完全に閉じられていない場合にインターロックチャンバ１２０を開くことはできない。その理由は、真空チャンバ１５０の真空状態がインターロックチャンバ１２０を所定位置に堅固に保持するからである。
【００７４】
イオン源１６１が取り除かれた後、新しい又は清浄なイオン源（イオン源１６１とも呼ばれる）がプローブ１１０の端部に取り付けられる。図９は、代表的な実施形態に従って、イオン源１６１をＭＳ１６０の中へ戻すための方法を示す流れ図である。
【００７５】
図９を参照すると、ブロック９１０において、例えば、処理ユニット１８０により、イオン源１６１を戻すための要求が受け取られる。例えば、ユーザは、システム１００に知らせるＧＵＩ１８１を介して、新しいイオン源１６１がＭＳ１６０の中へ挿入されるべきである命令を発行することができる。応答において、ブロック９１２において、イオン源１６１がプローブ１１０の端部に取り付けられていること、及びインターロックチャンバ１２０が閉じられたことが確認される。例えば、処理ユニット１８０は、それに応じてＧＵＩ１８１及びディスプレイ１８２を介してユーザに問い合わせ、ユーザにより入力される確認応答を待つことができる。代替の実施形態において、処理ユニット１８０は、遠隔センサ、インターロックチャンバ１２０、プローブ１１０からの電気信号、及び／又はイオン源１６１の状態、インターロックチャンバ１２０が閉じられて封止されたことを自動的に示す遠隔センサ（図示せず）からの電気信号を受け取ることができる。また、処理ユニット１８０は、インターロックチャンバ１２０が閉じられ、又は弁１４０において真空チャンバ１５０に取り付けられたことを確認するためにユーザに問い合わせることができる。処理ユニット１８０が係る信号を受信していない場合、イオン源１６１の挿入に必要な後続の動作は、阻止され又は不能にされ、及び／又は障害が、例えばディスプレイ１８２上に示される。
【００７６】
ブロック９１４及び９１６はそれぞれ、パージ動作および真空引き動作を示す。ブロック９１４のパージ動作において、インターロックチャンバ１２０は、図６に関連して上述されたように、ガス源１３０により供給されるパージガスを用いてパージされる。パージ動作の目的は、インターロックチャンバ１２０から湿気、空気、及び汚染物質を除去することである。パージ動作は、本教示の範囲から逸脱せずに、例えば、処理ユニット１８０の制御下で完全に自動化され得るか、例えば手動操作の弁および圧力計器の監視を通じた完全な手作業とすることができるか、又は双方の何らかの組合せとすることができる。ブロック９１６の真空引き動作において、パージガスがインターロックチャンバ１２０から抜かれ、そのため図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃに関連して上述されたように、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力は真空チャンバ１５０内の圧力に近い。弁１４０が、ブロック９１８で開かれることができるが、真空チャンバ１５０の内部の低い圧力は維持される。真空引き動作および弁１４０を開くことは、本教示の範囲から逸脱せずに、例えば、処理ユニット１８０の制御下で完全に自動化され得るか、例えば手動操作の弁および圧力計器の監視を通じた完全な手作業とすることができるか、又は双方の何らかの組合せとすることができる。
【００７７】
様々な実施形態において、ブロック９１４のパージ動作は、図５及び図６のブロック５１４に関連して説明されたパージ動作と実質的に同じように実行されることができ、ブロック９１６の真空引き動作は、図５のブロック５２６、並びに図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃに関連して説明された真空引き動作と実質的に同じように実行され得る。従って、これらの説明は、図９に関連して繰り返されない。
【００７８】
真空引き動作の後、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力は実質的により低く、例えば、符号化された又は手動で観測される設定点圧力未満であり、そのため弁１４０が開いても安全であると同時に、真空状態が真空チャンバ１５０において維持される。ブロック９１８において、弁１４０が開かれることができるが、真空チャンバ１５０の内部の低い圧力は維持される。言い換えれば、パージガスが抜かれ、そのため、ひとたび弁１４０が開かれるならば、インターロックチャンバ１２０及び真空チャンバ１５０は、高真空ポンプ１７０及びそのバッキングポンプ１７２のポンプ動作の下で同じ高真空圧力に釣り合わされる。図７Ａのブロック７３６及び図７Ｂのブロック７５０に関連してそれぞれ上述されたように、ガス排気弁１４２、１４４及び１４５は、弁１４０が開かれる前に閉じられる必要があり、それにより高真空ポンプ１７０がバッキングポンプ１７２又は１７５に逆らってポンプ動作（ポンピング）することが防止される。同様に、図７Ｃのブロック７７２に関連して上述されたように、三方向ガス排気弁１４７は、弁１４０が開かれる前にバッキングポンプ１７２とインターロックチャンバ１２０との間を閉じる必要があり、それにより高真空ポンプ１７０がバッキングポンプ１７２に逆らってポンプ動作することが防止される。一実施形態において、弁１４０は、インターロックチャンバの内部の圧力が適切な目標値未満に減少したことを示す信号に基づいて、処理ユニット１８０の制御下で自動的に開かれる。更に、一実施形態において、ブロック９２０に関連して後述されるように、検査が、例えば処理ユニット１８０により自動的に実行され、イオン源１６１を真空チャンバ１５０の中へ移動しようとする前に弁１４０が完全に開いていることが確認される。弁１４０が完全に開いていない場合、障害の表示が提供される。
【００７９】
ブロック９２０において、イオン源１６１は、開いた弁１４０を介してインターロックチャンバ１２０から真空チャンバ１５０の中へ物理的に移動されるが、真空チャンバ１５０の内部の圧力は、実質的に同じままである（即ち、真空チャンバ１５０の真空状態は保持される）。イオン源１６１は、プローブ１１０を用いて真空チャンバ１５０の中へ手動で移動され得る。一実施形態において、プローブ１１０は、実質的に自己整合（自動位置合わせ）であり、それにより真空チャンバ１５０の真空状態が、プローブ１１０及びイオン源１６１を係合へと引っ張ることが可能になる。ユーザは、短い距離だけイオン源１６１を手動で押すことができ、イオン源１６１がＭＳ１６０内の電気コンタクトに固定されることを確実にする。また、一実施形態において、プローブ１１０は、イオン源１６１が遠位端部において、高度の並進運動および回転の自由度でもって浮動するように構成される。これにより、例えばイオン源１６１の電気コンタクトピンが、ドッキングステーションの対応するソケットと適切に自動位置合わせされることが可能になる。
【００８０】
ひとたび真空チャンバ１５０の内部に配置されるならば、ブロック９２２において、イオン源１６１はプローブ１１０から外され、プローブ１１０はインターロックチャンバ１２０の中へ移動される。様々な実施形態において、プローブ１１０の動作は、処理ユニット１８０の制御下で自動化され得る。
【００８１】
ひとたびイオン源１６１が真空チャンバ１５０の中へ挿入されたならば、ブロック９２４において、イオン源１６１の導通が確認される。例えば、イオン源１６１のヒータ、センサ及び／又はフィラメント回路の導通が、処理ユニット１８０により検出され得る。フィラメントの開放のような様々な障害が検出された場合、障害が、例えばディスプレイ１８２上に表示され得る。ひとたび挿入されたイオン源１６１の導通が確認されれば、ブロック９２６において、プローブ１１０はインターロックチャンバ１２０に移動され、弁１４０が閉じられる。一実施形態において、前述したように、ブロック９２６に続いて、パージガス又は冷却ガスがインターロックチャンバ１２０を一時的に満たすことが可能になる前に、インターロックチャンバ１２０が開かれることができるか、又はイオン源１６１が真空チャンバから取り外されることができるように、検査が、例えば処理ユニット１８０により自動的に実行され、弁１４０が完全に閉じられていることが確認される。弁１４０が完全に閉じられていない、及び／又は弁１４０の閉じた状態が確認されることができない場合、障害表示が提供されて、インターロックチャンバ１２０が所定位置にロックされる。
【００８２】
一実施形態において、イオン源１６１及びシステム１００の様々な熱区域は、ＭＳ１６０の動作前に、ブロック９２８においてベークアウト時間期間の間に加熱される。例えば、イオン源１６１は約３２０℃まで加熱されることができ、伝達ライン１５６は約３４０℃まで加熱されることができ、分析器／検出器１６２は約２００℃まで加熱され得る。ひとたび全ての区域が、例えば約３〜４分でそれぞれの設定温度に達するならば、それらは、例えば約８分〜約２０分とすることができるベークアウト時間期間の間に保持される。次いで、当該区域は、それぞれの動作温度まで冷却され、当該動作温度は、イオン源１６１については約２３０℃であり、伝達ラインについては約２８０℃であり、分析器／検出器１６２については約１５０℃である。例えば、冷却は約１５分かかるかもしれない。
【００８３】
一実施形態において、ヒータ及びセンサが着脱可能なイオン源１６１内に含められるので、上述した急速な加熱シーケンスが可能である。例えば、ヒータは、イオン源１６１の重要な要素（例えば、リペラー及び本体）間に挟まれた４０Ｗのヒータとすることができる。ヒータの配置により、これらの要素が急激に加熱されることが可能になり、且つ最小の時間量で残留水をはじくことが可能になる。別の実施形態において、ヒータの抵抗回路は、例えば、焼結窒化アルミニウム、又は真空状態においてでさえも、最大の熱伝達をもたらす表面平坦性特性を有する他の超清浄な材料の円板に入れられ得る。
【００８４】
ブロック９３０において、伝達ライン１５６は、注入装置１５５をイオン源１６１と接続するために伸長される。様々な実施形態において、伝達ライン１５６は、ベロー（例えば、ベロー２３０）、又は滑りシールのような他の可動真空気密カップリングを付勢するように構成された、電磁弁を介して付勢される空気シリンダ、サーボモータなどを用いて、処理ユニット１８０の制御下で自動的に伸長される。代案として、伝達ライン１５６は、ベロー、又は他の可動真空気密カップリングを付勢するように構成された、レバー（図示せず）、或いはホイール又はボタンなどのような他の装置を用いて手動で伸長され得る。伸縮自在の伝達ライン１５６は、伝達ライン１５６の伝達先端部２２０をイオン源１６１の中へ（例えば、アパーチャ２１０を介して）挿入するための手段を提供する。
【００８５】
熱区域が設定され、伝達ライン１５６が伸長された後、短い調整アルゴリズムが実行されて、ＭＳ１６０の構成要素を調整し、空気と水の検査をすることができる。次いで、ＭＳ１６０は、ＭＳ１６０を遮断、冷却、通気、又は再加熱せずに、新たな又は清浄なイオン源１６１を用いる動作の準備が整う。
【００８６】
一実施形態において、インターロックチャンバ１２０は、イオン源１６１が交換された後に、真空チャンバ１５０から取り除かれ得る。例えば、インターロックチャンバ１２０のパージ及び／又は冷却ガス弁（単数または複数）が開かれて（例えば、約１秒間）、インターロックチャンバ１２０の内部の圧力を増加させることができる。次いで、インターロックチャンバ１２０は、開かれ及び／又は取り除かれることができ、カバーがゲート１４０及び真空チャンバ１５０の突出部分１５１の上に取り付けられて掛止され得る。代案として、インターロックチャンバ１２０は真空チャンバ１５０に接続されたままにすることができ、この場合、ガス排気弁（単数または複数）は、次の使用に準備して清浄なインターロックチャンバ１２０を維持するために開かれ得る。
【００８７】
従って、上述したように、図５〜図９に示された代表的なプロセスにより、ＭＳ１６０及び注入装置１５５の熱区域の全てが、動作温度の高温、並びに汚れた及び清浄なイオン源１６１の除去および挿入、又は異なるタイプのイオン源（例えば、ＥＩ及びＣＩイオン源）の除去および挿入の間の平衡状態を維持することが可能になる。対照的に、従来の保守は、全ての熱区域をオフにして（電源を切って）、例えば１００℃未満まで冷却することが必要である。従って、様々な実施形態のイオン源１６１は、上述したように、約３０分または１時間以内で、交換されて完全な感度で動作することができる。更に、高真空ポンプ１７０は全力で動作し続けることができ、そのため真空チャンバ１５０及びＭＳ１６０の様々な要素が動作真空状態のままであることができる。更に、イオン源１６１以外に、ＭＳ１６０の要素はどれも、汚染物質または酸素／水にさらされない。
【００８８】
図１２は、代表的な実施形態による、質量分析システムの着脱可能なイオン源を示すブロック図である。図１１は、図１２に示された着脱可能なイオン源１６１と比較するために、従来のイオン源を示す機能ブロック図である。
【００８９】
図１１を参照すると、従来のイオン源１１６０は、第１の収束要素１１６１、第２の収束要素１１６２、第３の収束要素１１６３、並びに第１及び第２のイオン化要素１１６４と１１６５を含む。加熱および検出要素１１６６は、第１の収束要素１１６１に隣接する。図示されたように、質量分析計のインターフェース回路基板１１７０に配線で接続された６本のリード線が存在し、それらはリード線の端部の矢印により示されるように、第１の収束要素１１６１、第３の収束要素１１６３、並びに第１及び第２のイオン化要素１１６４と１１６５にそれぞれ、手動でプラグ接続される必要がある。更に、ヒータ及びセンサ要素１１６６に配線で接続された４本のリード線が存在し、それらは各リード線の端部の矢印により示されるように、インターフェース回路基板１１７０に手動でプラグ接続される必要がある。更に、２つのつまみねじ（図示せず）が、例えば第２の収束要素１１６２を介して、質量分析計の筐体にイオン源１１６０を固定する。
【００９０】
イオン源１１６０を質量分析計から取り外すために、全てのリード線は最初に、ユーザによりそれぞれの要素１１６１、１１６３、１１６４、１１６５、及びインターフェース回路基板１１７０から物理的にプラグを抜かれる必要がある。同様に、イオン源１１６０を質量分析計へ挿入するために、全てのリード線は最初に、それぞれの要素１１６１、１１６３、１１６４、１１６５、及びインターフェース回路基板１１７０へ物理的にプラグ接続される必要がある。手作業のリード線のプラグ抜き及びプラグ接続は、時間の浪費につながり、間違いが生じやすい。また、ユーザが、リード線および／またはインターフェース回路基板１１７０にアクセスするために真空チャンバの内部に物理的に到達する必要があるので、質量分析計は、完全に通気されて冷却される必要がある。従って、例えば、プローブ１１０を用いて、切り離し／接続が遠隔的に行われることができないので、イオン源１１６０は、様々な実施形態（例えば、質量分析計システム１００ａ、１００ｂ、１００ｃ）に従って、質量分析計システムに組み込まれることができない。
【００９１】
これに対して、代表的な実施形態による、図１２に示された着脱可能なイオン源１２６０は、ドッキングステーション１２８０を含み、当該ドッキングステーションは、質量分析計（例えば、質量分析計１６０）のインターフェース回路基板１２７０に永久的に配線された、イオン源１２６０の動作に必要な全てのリード線を有する。イオン源１２６０は、第１の収束要素１２６１、第２の収束要素１２６２、第３の収束要素１２６３、並びに第１及び第２のイオン化要素１２６４と１２６５を含む。加熱および検出要素１２６６は、第１の収束要素１２６１に隣接する。
【００９２】
各矢印により示されるように、加熱および検出要素１２６６は、４つのピンを介してドッキングステーション１２８０の第１のセクション１２８１にプラグ接続し、第１のイオン化要素１２６４は、２つのピンを介して第２のセクション１２８２にプラグ接続する。また、各矢印により更に示されるように、第１及び第２の収束要素１２６１と１２６２は、それぞれ１つのピンを介して第３のセクション１２８３にプラグ接続し、第２のイオン化要素１２６５は、２つのピンを介して第４のセクション１２８４にプラグ接続し、及び第３の収束要素１２６３は、１つのピンを介して第５のセクション１２８５にプラグ接続する。特に、全ての矢印は同じ方向（即ち、挿入の方向）を指しており、それは、イオン源１２６０が、イオン源１２６０をドッキングステーション１２８０内に位置合わせして、イオン源１２６０の様々な要素に対応するピンがドッキングステーション１２８０の対応するソケットに入るように、挿入方向にイオン源１２６０を滑動する又は押すことにより、インターフェース回路基板１２７０に電気接続され得ることを示す。更に、イオン源１２６０は、全てのピンが挿入された場合にドッキングステーション１２８０内に機械的に固定されるので、図１１に関連して上述されたつまみねじは必要ない。イオン源１２６０は、矢印とは反対の方向（即ち、抜き取り方向）にイオン源１２６０を簡単に滑動する又は引っ張ることにより、イオン源１２６０の様々な要素に対応するピンがドッキングステーション１２８０の対応するソケットから切り離され、ドッキングステーション１２８０から取り除かれる。
【００９３】
従って、代表的なイオン源１２６０は、ユーザがイオン源１２６０、インターフェース回路基板１２７０及び／又はリード線およびプラグに物理的に接触する必要なしに、ドッキングステーション１２８０に挿入および接続され、並びにドッキングステーション１２８０から切り離され及び引き出されることができる。従って、イオン源１２６０は、上述したように、真空チャンバ１５０を通気または冷却する必要なしに、例えば、プローブ１１０を用いて、遠隔的に質量分析計１６０に対して挿入され及び引き出され得る。例えば、イオン源１２６０は、図５のブロック５２２に関連して説明されたように、プローブ１１０に取り付けられ、インターロックチャンバ１２０の中へ移動することができるが、真空チャンバ１５０の真空状態が維持される。同様に、例えば、イオン源１２６０は、図９のブロック９２０に関連して説明されたように、プローブ１１０に取り付けられ、真空チャンバ１５０へ挿入され得るが、真空チャンバ１５０の真空状態が維持される。
【００９４】
従って、様々な実施形態に従って、イオン化要素（例えば、消耗品である２つの全フィラメントアセンブリ）及び任意にヒータ／センサアセンブリを含む全イオン源は、上述したように、ドッキングステーションを用いて、着脱可能および交換可能である。全ての電気接続は、フィラメントアセンブリ及びヒータのような電流通過素子に対してさえも、信頼性のある接続を提供する堅牢なピン／ソケット型コネクタである。かくして、様々な実施形態は、複雑なフィラメントアセンブリ及びヒータのような素子（要素）に対して着脱可能な方式の堅牢な電気接続を提供する。例えば、破損したフィラメントアセンブリを取り外す及び交換する能力は、ユーザに明白な利点を提供する。着脱可能なイオン源にヒータ（及びセンサ）を含めることは、迅速に加熱し、最小量の時間で優れた性能に到達する手段を提供し、ユーザに更に利点を提供する。
【００９５】
イオン源はプローブに剛性に取り付けられ得るが、本発明は、着脱可能な要素を静止した要素と位置合わせする作業を首尾よく成し遂げるために、浮動マウントを組み込む実施形態も提供する。イオン源は、それがドッキングステーションと自動位置合わせされることを可能にする高度の並進運動および回転の自由度でもってプローブの端部で浮動する。例えば、イオン源は、そのイオン源がプローブに対してあらゆる方向に傾斜および僅かに移動することができるように、フレキシブルなようにプローブに結合される。幾つかの実施形態において、プローブは、プローブの残りの部分に対して揺動する先端部を有するように構成され、イオン源がこの先端部に結合される。かくして、プローブ／イオン源の組合せがドッキングステーションに近づくにつれて、ドッキングステーションの形状構成が、浮動するイオン源、及びドッキングステーションの対応するソケットとの精密な（及び信頼性のある）係合のためにそのピンコンタクトを案内する働きをする。更に、複数のピンとソケットの係合は、質量分析計内で静止した状態のままである四重極フィルタに対して、着脱可能なイオン源に備わっている収束要素の正確な位置合わせを提供する追加の機能を果たす。同様に、ピン及びソケットの係合は、磁石アセンブリ（質量分析計内で静止した状態のままである）により生成された磁界でもってフィラメントの正確な位置合わせを提供する。着脱可能なイオン源をこれら静止した要素と正確に位置合わせする能力は、質量分析計の再現性および性能に非常に影響する。
【００９６】
また、新たな／清浄なイオン源を挿入した後で、最もタイムリーに品質分析を提供するために、イオン源は、高温で少なくとも瞬間的にベークアウトされる必要がある。従って、ヒータ及び熱伝達経路は、堅牢で、信頼性があり、清浄で、且つ効率的でなければならない。実施形態は、着脱可能なイオン源またはその一部に堅固に固定された、焼結窒化アルミニウムのヒータのような高性能ヒータを提供することにより、交換後に最高の性能へ迅速に戻る必要性に対処する。ヒータ／センサをイオン源アセンブリに組み込むことは、不変の熱伝導経路を確立することにより重要な要素への熱伝達を最適化し、当該不変の熱伝導経路は、ヒータ及びセンサがイオン源アセンブリの一体部分でない限り、確実に実現されることができない。
【００９７】
完全な「自動および通気しない」システム（例えば、完全な「自動および通気しない」システムは或るユーザには法外な価格である）に対する代案として、代替の実施形態は、従来のシステムの通気モードにおいてイオン源の交換に必要な多数のワイヤの切り離し及び再接続に含まれる時間、複雑性、及び間違いの危険性を伴わずに、通気モードにおいて消耗品のフィラメントアセンブリを含む全イオン源を交換するための手段を提供する。例えば、図１２に関連して上述されたように、イオン源が通気しない又は通気される手順に従って交換される場合に、イオン源は、上記の説明に従って任意の固締具または配線接続を取り外す必要性なしに、取り外され及び設置され得る。更に、イオン源アセンブリに含められた高性能ヒータは、イオン源を迅速に且つ効率的に加熱および清浄化するための手段を提供し、かくしてイオン源が通気しない手順又は通気される手順を通じて交換されようとなかろうと、全性能動作状態に迅速に到達する。更に、前述されたように、清浄な収納容器に収納されたイオン源は、そのイオン源が通気しない手順又は通気される手順を介して設置されようとなかろうと、全性能動作状態に更に迅速に到達する。
【００９８】
図１３は、代表的な実施形態による、質量分析計を通気した後にイオン源を交換するための方法を示す流れ図である。図１４Ａ、図１４Ｂ、及び図１４Ｃは、代表的な実施形態による、清浄な保護容器、改良型キャップ、及び着脱可能なイオン源の斜視図である。
【００９９】
図１３を参照すると、質量分析計（例えば、ＭＳ１６０）のイオン源（例えば、イオン源１６１）を交換するために、真空チャンバ（例えば、真空チャンバ１５０）の冷却および通気を含むブロック１３１０において、質量分析計は、最初に冷却されて通気される。ブロック１３１２において、ＭＳ１６０の機器カバーが開けられて（手動で）、あらゆる外部配線が切り離される。ＭＳ分析器（例えば、分析器／検出器１６２）にアクセスするためのアクセスドアが、ブロック１３１４で開けられる。
【０１００】
ブロック１３１６において、汚染されている、破損したフィラメントを有する、又は交換される必要があるイオン源は、清浄な収納容器１４２０の改良型キャップ１４１０を用いてＭＳ分析器から引っ張り出され、それらの例は図１４Ａ〜図１４Ｃに示される。特に、図１４Ａを参照すると、キャップ１４１０は、キャップ１４１０の内面に隆起部分１４１２及びコネクタボタン１４１４を含む。コネクタボタン１４１４の構成は、上述したプローブ１１０の遠位端部の留め具と実質的に同じとすることができ、そのため同じ着脱可能なイオン源（例えば、イオン源１６１）が、通気しないモード及び通気モードで使用され得る。例えば、図１４Ｂを参照すると、イオン源１６１は、このようにコネクタボタン１４１４を介してキャップ１４１０の内面に接続される。次いで、イオン源１６１は、図１４Ｃに示されるように収納容器１４２０の中へ挿入され得るか、又は処分される。従って、イオン源１６１は、従来のＭＳ分析器から従来のイオン源を取り外すのに必要であったような、ユーザが清浄な手袋を装着する必要なしに（キャップ１４１０のみがイオン源に接触するので）、又はユーザが手動で（例えば、図１１に示されたように従来のイオン源に接続された）多数のワイヤを切り離し、且つつまみねじ又は他の固定機構を外す必要なしに、ＭＳ分析器から取り外され得る。
【０１０１】
ブロック１３１８において、新しい又は清浄である、或いは破損していないフィラメントを有する交換イオン源を、清浄な収納容器１４２０のキャップ１４１０を用いて、ＭＳ分析器の中へ滑り込ませる。例えば、交換イオン源１６１は、図１４Ｃに示されるように、清浄な環境である収納容器１４２０内に予め封止されることができる。交換イオン源１６１が接続されたキャップ１４１０は、清浄な収納容器１４２０から簡単に取り外され、次いで交換イオン源１６１をＭＳ分析器の中へ物理的に挿入するためのツールとして使用され、ユーザが交換イオン源１６１に触れる必要はない。言い換えれば、キャップ１４１０は、通気モードにおいてＭＳシステムのイオン源を除去および挿入するハンドル又はツール（道具）として使用され得る。特に、キャップ１４１０の使用は、除去または挿入のプロセス中に、ユーザが清浄な手袋をはめる必要性をなくす。更に、ユーザは、手動で（例えば、図１１に示されたように従来のイオン源に接続された）多数のワイヤを接続すること、及び従来のＭＳ分析器に従来のイオン源を挿入するために必要とされたような、つまみねじ又は他の固定機構を再接続することは必要ない。
【０１０２】
交換イオン源１６１の挿入後、ブロック１３２２において、ＭＳシステムは電源を入れられ（turn on：スイッチを入れる）、ユーザは、所望の温度および性能のレベルを待つ。上述したように、交換イオン源１６１は既に清浄であるので、及び高性能ヒータが様々な実施形態においてイオン源アセンブリに含められ得るので、ＭＳシステムは、通気およびイオン源の交換後に、従来のＭＳシステムよりも迅速に全性能動作状態に到達する。
【０１０３】
図１０は、代表的な実施形態による、質量分析計においてイオン源を交換するためのアルゴリズムを実行するようにプログラミングされた処理ユニットを示す機能ブロック図である。即ち、図１０は、代表的な実施形態による、質量分析計１６０からイオン源１６１を取り外すためのプロセスを完全に又は部分的に実行する処理ユニット１８０の１つの代表的な実施形態を示す。
【０１０４】
処理ユニット１８０に示される様々な「部品」は、ソフトウェア制御のマイクロプロセッサ、例えば、プロセッサ１０２１、配線論理回路、ファームウェア、又はそれらの組合せを用いて、物理的に実現され得る。また、部品は、説明の目的のために代表的な処理ユニット１８０において機能的に分離されているが、それらは任意の物理的な具現化形態において様々に組み合わせられ得る。
【０１０５】
図示された実施形態において、処理ユニット１８０は、プロセッサ１０２１、メモリ１０２２、バス１０２９、及びインターフェース１０２５〜１０２６を含む。プロセッサ１０２１は、メモリ１０２２と協働して、様々な実施形態によるイオン源の除去および交換プロセスを含む１つ又は複数の論理的または数学的アルゴリズムを実行するように構成される。プロセッサ１０２１は同様に、様々な試料で質量分析を実行するためにＭＳ１６０及び注入装置１５５の基本的な機能を制御するような他のプロセスも実行することができる。プロセッサ１０２１は、ハードウェア、ファームウェア、又はソフトウェアのアーキテクチャの任意の組合せから構築され、様々な機能を実行することを可能にする実行可能なソフトウェア／ファームウェア、実行可能なコードを格納するためのそれ自体のメモリ（例えば、不揮発性メモリ）を含むことができる。代案として、実行可能なコードは、以下で説明されるメモリ１０２２内の指定された記憶場所に格納され得る。一実施形態において、プロセッサ１０２１は、例えば、マイクロソフト社から入手可能なWindows（登録商標）オペレーティングシステム、ノベル社から入手可能なNetWare（登録商標）オペレーティングシステム、又はサンマイクロシステムズ社から入手可能なUnix（登録商標）オペレーティングシステムのような、オペレーティングシステムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）とすることができる。オペレーティングシステムは、処理ユニット１８０の他のプログラムの実行を制御する。
【０１０６】
メモリ１０２２は、任意の数、タイプ、及び不揮発性読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１０２３及び揮発性ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０２４の組合せとすることができ、例えば、様々な実施形態によるイオン源の除去および交換動作、並びに携帯機器の地理的な位置測定の基本的な機能に対して、プロセッサ１０２１（及び／又は他の構成要素）により実行可能なコンピュータプログラム及びソフトウェアアルゴリズム及び／又は信号のような様々なタイプの情報を格納する。ＲＯＭ１０２３及びＲＡＭ１０２４により概して示されるように、メモリ１０２２は、任意の数、タイプ、及びディスクドライブ、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消却プログラム可能型読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＣＤ、ＤＶＤ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ドライブなどのような有形のコンピュータ読み取り可能記憶媒体の組合せを含むことができる。更に、メモリ１０２２は、例えば、図８のブロック８２８に関連して上述されたような、イオン源１６１の動作温度と対応する冷却期間との間の所定の関連付けを格納することができる。
【０１０７】
更に、上述されたように、処理ユニット１８０は、命令を受け取る、問い合わせを提示する、障害表示を提供するなどのために、ユーザと相互作用することができる。例えば、図１０の図示された実施形態において、ユーザ及び／又は他のコンピュータは、例えば、Ｉ／Ｏインターフェース１０２５を介して様々な入力装置（単数または複数）を用いて、及びＧＵＩ１８１を含むことができるディスプレイインターフェース１０２６を介して様々なディスプレイを用いて、処理ユニット１８０と相互作用することができる。入力装置は、キーボード、キーパッド、トラックボール、マウス、タッチパッド又はタッチセンサー式ディスプレイなどを含むことができる。
【０１０８】
様々な実施形態において、図５〜図９の動作は、代表的な実施形態に従って、処理ユニット１８０のような装置により実行可能な処理モジュールとして実現され得る。処理モジュールは、処理ユニット１８０及び／又はプロセッサ１０２１の一部とすることができ、例えば、指定された動作を実行するように構成されたソフトウェア、配線論理回路製品、及び／又はファームウェアの任意の組合せとして実現され得る。特に、ソフトウェアモジュールは、Ｃ＋＋、Ｃ＃又はJava（登録商標）のような、任意の様々なコンピューテング言語で書かれたソースコードを含むことができ、例えば、メモリ１０２２に関連して上述されたコンピュータ読み取り可能記憶媒体のような、有形のコンピュータ読み取り可能記憶媒体に格納される。一実施形態において、ソフトウェアモジュールは、プロセッサ１０２１により実行可能なソフトウェア命令のセットすることができる。
【０１０９】
例示的な実施形態
本発明の例示的な実施形態は、以下のものを制限されずに含む。即ち、
１．イオン源、前記イオン源を収容する真空チャンバ、及びインターロックチャンバを含む質量分析計（ＭＳ）システムにおいて、イオン容積、少なくとも１つのイオン化要素および少なくとも１つの収束要素を含む前記イオン源を交換する方法であって、
前記インターロックチャンバと前記真空チャンバとの間の弁を開き、
前記開いた弁を介して前記イオン源を前記インターロックチャンバの中へ移動して、前記弁を閉じ、
前記イオン源を前記インターロックチャンバから取り除くことを含む、方法。
２．前記弁を開く前に、パージガスを前記インターロックチャンバの中へ注入することにより前記インターロックチャンバをパージし、前記真空チャンバの内部の圧力を所定の低い圧力値未満に維持しながら、前記インターロックチャンバの内部の圧力が前記低い圧力値未満になるまで前記インターロックチャンバの前記パージガスを真空引きすることを更に含む、実施形態１の方法。
３．冷却ガスを前記インターロックチャンバの中へ注入することにより、前記インターロックチャンバの中の前記イオン源を所定の温度まで冷却することを更に含み、前記冷却ガスが前記インターロックチャンバの内部の圧力を所定の高い圧力値より上まで調整する、実施形態１又は２の方法。
４．前記イオン源を前記真空チャンバから移動する前に、着脱可能な伝達ラインを前記イオン源との係合から引き戻すことを更に含み、前記伝達ラインが、試料を前記ＭＳシステムに供給する注入装置に接続されている、実施形態１〜３の何れか１つの方法。
５．前記インターロックチャンバと前記真空チャンバとの間の弁を開く前に、前記インターロックチャンバの内部の圧力を自動的に判定し、
前記インターロックチャンバの内部の圧力が前記低い圧力値より大きい場合に、前記弁が開かれることを阻止することを更に含む、実施形態１〜４の何れか１つの方法。
６．前記イオン源を前記インターロックチャンバから取り除くことが、
前記弁を閉じた後に前記インターロックチャンバを開くことを含み、前記インターロックチャンバは、前記インターロックチャンバの内部の圧力が前記高い圧力値未満である場合に開かれることができない、実施形態３〜５の何れか１つの方法。
７．前記冷却ガスが前記パージガスと同じである、実施形態３〜６の何れか１つの方法。
８．交換イオン源を前記インターロックチャンバの中へ配置し、
前記パージガスを前記インターロックチャンバの中へ注入することにより前記インターロックチャンバをパージし、
前記インターロックチャンバの内部の圧力が前記低い圧力値未満になるまで前記インターロックチャンバの前記パージガスを真空引きし、
前記インターロックチャンバと前記真空チャンバとの間の弁を開き、
前記開いた弁を介して、前記交換イオン源を前記インターロックチャンバから前記真空チャンバの中へ移動して、前記弁を閉じることを更に含む、実施形態１〜７の何れか１つの方法。
９．前記真空チャンバ内の前記交換イオン源を動作温度より上まで、所定のベークアウト時間期間の間、加熱し、
前記ベークアウト時間期間の後に、調整および動作のために前記動作温度まで、前記真空チャンバ内の前記交換イオン源を冷却することを更に含む、実施形態８の方法。
１０．交換イオン源を前記インターロックチャンバの中へ配置し、
前記パージガスを前記インターロックチャンバの中へ注入することにより前記インターロックチャンバをパージし、
前記インターロックチャンバの内部の圧力が前記低い圧力値未満になるまで前記インターロックチャンバの前記パージガスを真空引きし、
前記インターロックチャンバと前記真空チャンバとの間の弁を開き、
前記開いた弁を介して、前記交換イオン源を前記インターロックチャンバから前記真空チャンバの中へ移動して、前記弁を閉じ、
前記真空チャンバの内部の圧力を前記低い圧力値未満に維持しながら、前記着脱可能な伝達ラインを前記イオン源へと係合するように挿入することを更に含む、実施形態４の方法。
１１．前記インターロックチャンバをパージすることが、
前記インターロックチャンバの第１の弁を開いて、前記パージガスが前記インターロックチャンバを満たすことを可能にし、前記インターロックチャンバの内部の圧力が前記高い圧力値より上まで増大する、実施形態２の方法。
１２．前記インターロックチャンバを真空引きすることが、
前記インターロックチャンバの前記第１の弁を閉じ、
前記インターロックチャンバの第２の弁を開いて、前記パージガスの初期部分が前記インターロックチャンバを出ていくことを可能にして、前記インターロックチャンバの内部の圧力が所定の中間圧力値未満に減少し、
前記インターロックチャンバの第３の弁を開いて、前記パージガスの追加部分が前記インターロックチャンバを出ていくことを可能にして、前記インターロックチャンバの内部の圧力が前記低い圧力値未満に更に減少することを含む、実施形態１１の方法。
１３．前記インターロックチャンバの前記第１の弁を開いた後に、前記高い圧力値が所定の第１の時間期間内に得られなかった場合に、前記インターロックチャンバの前記第２の弁を開いた後に、前記中間圧力値が所定の第２の時間期間内に得られなかった場合に、又は前記インターロックチャンバの前記第３の弁を開いた後に、前記低い圧力値が所定の第３の時間期間内に得られなかった場合に、自動的に障害を示すことを更に含む、実施形態１２の方法。
１４．前記インターロックチャンバを真空引きすることが、
前記インターロックチャンバの前記第１の弁を閉じ、
前記インターロックチャンバの第２の弁を開いて、前記パージガスが前記インターロックチャンバを出ていくことを可能にして、前記インターロックチャンバの内部の圧力が前記低い圧力値未満まで減少することを含む、実施形態１１の方法。
１５．前記イオン源を前記インターロックチャンバから前記真空チャンバの中へ移動することが、
前記開いた弁を介して、プローブの遠位端部において係合した前記イオン源と共に前記プローブを付勢し、前記イオン源が並進運動および回転の自由度でもって前記プローブの遠位端部において浮動し、
前記イオン源がドッキングステーションと自動位置合わせするまで、前記開いた弁を介して、前記プローブを長手方向軸に沿って前記真空チャンバの中へ滑り込ませることを含む、実施形態１〜１４の何れか１つの方法。
１６．コンピュータプロセッサにより実行可能なプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記プログラムが実施形態１〜１５の何れか１つの方法を実行するためのコードを含む、コンピュータ読み取り可能媒体。
１７．真空チャンバ、インターロックチャンバ及びイオン源を含む質量分析計（ＭＳ）システムにおいて、イオン容積、少なくとも１つのイオン化要素および少なくとも１つの収束要素を含む前記イオン源を交換するために、コンピュータプロセッサにより実行可能なプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能媒体であって、
パージガスを前記インターロックチャンバの中へ注入することにより前記インターロックチャンバをパージするためのパージのコードセグメントと、
前記真空チャンバの内部の圧力を所定の低い圧力値未満に維持しながら、前記インターロックチャンバの内部の圧力が前記低い圧力値未満になるまで、前記パージガスを放出するために前記インターロックチャンバの少なくとも１つの排気口弁を開くことにより前記インターロックチャンバの前記パージガスを真空引きするための真空引きのコードセグメントと、
前記インターロックチャンバの真空引き後に前記インターロックチャンバと前記真空チャンバとの間の弁を開き、前記イオン源が前記開いた弁を介して前記インターロックチャンバの中へ移動することを可能にし、前記イオン源が前記インターロックチャンバ内に入った後に前記弁を閉じるための弁制御のコードセグメントと、
冷却ガスを前記インターロックチャンバの中へ注入することにより、前記インターロックチャンバの中の前記イオン源を所定の温度まで冷却し、前記冷却ガスが前記インターロックチャンバの内部の圧力を所定の高い圧力値より上まで調整して、前記イオン源を前記インターロックチャンバから取り除くことを可能にするための冷却のコードセグメントを含む、コンピュータ読み取り可能媒体。
１８．前記真空チャンバの内部の圧力を前記低い圧力値未満に維持しながら、着脱可能な伝達ラインを前記イオン源との係合から引き戻すための引き戻しのコードセグメントを更に含み、前記伝達ラインが、試料を前記ＭＳシステムに供給する注入装置に接続されている、実施形態１７のコンピュータ読み取り可能媒体。
１９．イオン源であって、
イオン容積、イオン化要素、収束要素を含み、
前記イオン源が、実質的に１回の動作でドッキングステーションにプラグ接続されるように構成され、前記ドッキングステーションが、前記イオン源の動作のために、前記イオン源とプラグ接続される際に十分な電気接続を行う、イオン源。
２０．ヒータを更に含む、実施形態１９のイオン源。
２１．センサを更に含む、実施形態１８又は１９のイオン源。
２２．前記イオン化要素がフィラメントアセンブリである、実施形態１９〜２１の何れか１つのイオン源。
２３．２つのフィラメントアセンブリを含む、実施形態１９〜２１の何れか１つのイオン源。
２４．前記イオン源が、電子衝撃イオン源または化学イオン化イオン源である、実施形態１９〜２３の何れか１つのイオン源。
２５．実施形態１９〜２４の実施形態の何れか１つのイオン源と、前記イオン源と取り外し可能に係合されるハンドルとを含み、前記ハンドルは、前記ハンドルを係合する場合に前記イオン源を収容する容器に係合するように更に構成されている、イオン源アセンブリ。
２６．実施形態１９〜２４の実施形態の何れか１つのイオン源と、ドッキングステーションと、前記イオン源を収容する真空チャンバと、インターロックチャンバと、前記インターロックチャンバに対して前記真空チャンバを開くように動作可能な弁と、質量分析計と、検出器とを含む、質量分析計システム。
２７．前記イオン源が、被分析物を受け取るために伸縮自在の伝達ラインに接続される、実施形態２６の質量分析計システム。
【０１１０】
本明細書において特定の実施形態が開示されたが、依然として本発明の概念および範囲内にある様々な変形形態が可能である。係る変形形態は、本明細書、図面、及び特許請求の範囲を精査した後で明白になるであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲内を除いて制限されない。
【符号の説明】
【０１１１】
120  インターロックチャンバ
140  弁
150  真空チャンバ
155  注入装置
160  質量分析計システム
161、1260  イオン源
1264、1265  イオン化要素
1261、1262  収束要素
1280  ドッキングステーション
【図１Ａ】
2011151008.tif 000003
【図１Ｂ】
2011151008.tif 000004
【図１Ｃ】
2011151008.tif 000005
【図２】
2011151008.tif 000006
【図３】
2011151008.tif 000007
【図４】
2011151008.tif 000008
【図５】
2011151008.tif 000009
【図６】
2011151008.tif 000010
【図７Ａ】
2011151008.tif 000011
【図７Ｂ】
2011151008.tif 000012
【図７Ｃ】
2011151008.tif 000013
【図８】
2011151008.tif 000014
【図９】
2011151008.tif 000015
【図１０】
2011151008.tif 000016
【図１１】
2011151008.tif 000017
【図１２】
2011151008.tif 000018
【図１３】
2011151008.tif 000019
【図１４Ａ】
2011151008.tif 000020
【図１４Ｂ】
2011151008.tif 000021
【図１４Ｃ】
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