(57)【要約】  質量分析計装置と、細長いロッドセットを有する質量分析計を動作させる方法とを提供する。上記ロッドセットは、入口端、出口端、複数のロッドおよび長手方向軸を有し、上記方法は、（ａ）ロッドセットの入口端にイオンを入れる工程と、（ｂ）複数のロッド間にＲＦ電界を生成して、ロッドセット内にイオンを径方向に閉じ込める工程と、（ｃ）ロッドセット内に静的軸方向電界を提供する工程と、（ｄ）ロッドセット内の振動性軸方向電界を提供して、静的軸方向電界を打ち消すことにより、イオンを第１の群のイオンと第２の群のイオンに分離する工程であって、振動性軸方向電界はロッドセットの長手方向軸に沿って変化する、工程とを含む。
2007536530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口端、出口端、複数のロッドおよび長手方向軸を有する細長いロッドセットを有する質量分析計を動作させる方法であって、
（ａ）前記ロッドセットの前記入口端にイオンを入れる工程と、
（ｂ）前記複数のロッド間にＲＦ電界を生成して、前記ロッドセット内に前記イオンを径方向に閉じ込める工程と、
（ｃ）前記ロッドセット内に静的軸方向電界を提供する工程と、
（ｄ）前記ロッドセット内に、前記ロッドセットの長手方向軸に沿って変化する振動性軸方向電界を提供して、前記静的軸方向電界を打ち消すことにより、前記イオンを第１の群のイオンと第２の群のイオンに分離する工程と、を有してなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記工程（ｄ）は、前記イオンを前記第１の群のイオンと前記第２の群のイオンに分離するための質量電荷比を選択することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記質量電荷比に基づき前記振動性軸方向電界の振幅と前記静的軸方向電界の振幅の少なくとも一つを選択する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記質量電荷比に基づき前記振動性軸方向電界の周波数を選択する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記ロッドセットの前記出口端に隣接する出口部材における出口電界を生成することにより前記ロッドセット内にイオンを捕獲する工程をさらに含み、
前記工程（ｃ）は、前記出口電界と前記ＲＦ電界の少なくとも一つを使用することにより前記静的軸方向電界を提供することを含み、
前記工程（ｄ）は、前記出口電界と前記ＲＦ電界の少なくとも一つを使用することにより前記振動性軸方向電界を提供することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記出口電界は静的ＤＣ成分と交番ＡＣ成分を含み、
前記静的軸方向電界は、前記ＲＦ電界のＤＣロッドオフセットと前記出口電界の前記静的ＤＣ成分との間のＤＣ電位差により提供され、
前記振動性軸方向電界は前記出口電界の前記交番ＡＣ成分により提供されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記工程（ｃ）は、前記静的軸方向電界を使用して、長手方向軸に略平行な第１の方向に、前記イオンに対し作用する軸方向力を提供することを含み、
前記工程（ｄ）は、前記振動性軸方向電界を使用して、前記第１方向と反対の第２の方向に、前記イオンに対し作用する慣性力を提供することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の方向は前記入口端から前記出口端に向かうことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記工程（ｄ）は、前記第１の群のイオンを軸方向に放出すると同時に前記第２の群のイオンを保持することを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記工程（ｂ）は前記ロッドセットの質量選択的放出領域内に前記イオンを捕獲することをさらに含み、前記質量選択的放出領域は障壁電極から前記ロッドセットの前記出口端に向かって延在し、障壁電界が、前記イオンを前記質量選択的放出領域に捕獲するために前記障壁電極において提供されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記質量選択的放出領域と前記出口端との間隔をあける工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記工程（ｄ）は、前記第１の群のイオンを長手方向軸に沿った第１の捕獲場所に、前記第２の群のイオンを長手方向軸に沿った前記第１捕獲場所から間隔をあけた第２の捕獲場所に、捕獲する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記工程（ｃ）は、前記静的軸方向電界を使用して、前記ロッドセットの長手方向軸に略平行な第１の方向に、前記イオンに対し作用する軸方向力を提供することを含み、
前記工程（ｄ）は、前記振動性軸方向電界を使用して、前記第１方向と反対の第２の方向に、前記イオンに対し作用する慣性力を提供することを含み、
前記慣性力は、前記ロッドセットの長手方向軸に沿った前記軸方向力に対して変化し、
前記慣性力は、前記第１捕獲場所における前記第１の群のイオンに対する軸方向力と、前記第２の捕獲場所における前記第２の群のイオンに対する軸方向力とを等しくすることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第１の放出段階において、前記静的軸方向電界と前記振動性軸方向電界の少なくとも一つを変化させて、前記第１の群のイオンを軸方向に放出すると同時に前記第２の群のイオンを保持する工程と、
第２の放出段階において、前記静的軸方向電界と前記振動性軸方向電界の少なくとも一つを変化させて、前記第２の群のイオンを軸方向に放出する工程と、を連続してさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の放出段階中に、前記軸方向に放出された第１の群のイオンの少なくとも一部を検知する工程と、
前記第２の放出段階中に、前記軸方向に放出された第２の群のイオンの少なくとも一部を検知する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の放出段階中に、前記軸方向に放出された第１の群のイオンの少なくとも一部を断片化する工程と、
前記第２の放出段階中に、前記軸方向に放出された第２の群のイオンの少なくとも一部を断片化する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記工程（ｄ）は、前記ロッドセットの長手方向軸に沿った前記振動性軸方向電界の極性を変化させて、イオンを捕獲するための複数の領域を提供することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
（ａ）イオン源と、
（ｂ）ロッドセットであって、長手方向軸に沿って延在する複数のロッドと、前記イオン源からのイオンを入れるための入口端と、前記ロッドセットの長手方向軸を通過するイオンを放出するための出口端とを有するロッドセットと、
（ｃ）前記ロッドセットの前記複数のロッド間にＲＦ電界を生成するための電源モジュールあって、（ｉ）前記振動性軸方向電界は前記ロッドセットの長手方向軸に沿って変化し、（ｉｉ）選択された静的軸方向電界と選択された振動性軸方向電界が互いに相殺し合い、選択された質量電荷比に基づいて前記イオンを第１の群のイオンと第２の群のイオンとに分離するように、前記ロッドセットに結合されて前記選択された静的軸方向電界と前記選択された振動電界を提供する電源モジュールと、を備えることを特徴とする質量分析計装置。
【請求項１９】
前記ロッドセットの出口端の出口部材であって、前記電源モジュールは、前記ロッドセット内に前記イオンを捕獲するために前記出口部材における出口電界を提供するように動作可能である、出口部材と、
前記出口部材のそばの前記イオンを貯蔵するための質量選択的放出領域と、をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の質量分析計装置。
【請求項２０】
前記出口部材は、前記質量選択的放出領域と前記出口端との間隔をあけるために、前記出口端から前記ロッドセットの前記入口端に向かって延在することを特徴とする請求項１９に記載の質量分析計装置。
【請求項２１】
前記出口部材は、前記ロッドセットの前記複数のロッドのロッド毎に、前記ロッドの出口セグメントを含むことを特徴とする請求項２０に記載の質量分析計装置。
【請求項２２】
前記ロッドセットの前記複数のロッドの各ロッドは一連のセグメントを含み、
前記電源モジュールは、前記一連のセグメントのセグメント毎に、独立して制御可能な電圧を前記セグメントに供給するための、前記セグメントに結合されたセグメント特有の電源を含むことを特徴とする請求項１８に記載の質量分析計装置。
【請求項２３】
前記ロッドセットの前記複数のロッドの各ロッドは一連のセグメントを含み、
前記電源モジュールは、前記ロッドセットの前記入口端で第１のセグメントに、前記ロッドセットの前記出口端で最後のセグメントに、電気的に結合され、選択されたＡＣ電圧と選択されたＤＣ電圧を前記ロッドセットの前記第１のセグメントと最後のセグメントとの間に供給し、
前記一連のセグメントの各セグメントは、前記第１セグメントを除いて、前記一連のセグメントにおける先行するセグメントに電気的に結合されることを特徴とする請求項１８に記載の質量分析計装置。
【請求項２４】
各容量性分圧器が抵抗器とキャパシタとを含む複数の容量性分圧器をさらに含み、
前記一連のセグメントの各セグメントは、前記第１のセグメントを除き、前記複数の容量性分圧器のうちの一意的に関連付けられた容量性分圧器により、前記一連のセグメントにおける先行するセグメントに電気的に結合されることを特徴とする請求項２３に記載の質量分析計装置。
【請求項２５】
前記一連のセグメントは、前記一連のセグメントにおける異なるセグメント間で、前記選択された静的軸方向電界と前記選択された振動電界を変化させるように長さが変化することを特徴とする請求項２４に記載の質量分析計装置。
【請求項２６】
前記複数の容量性分圧器は、前記一連のセグメントにおける異なるセグメント間で、前記選択された静的軸方向電界と前記選択された振動電界の少なくとも一つを変化させるように、抵抗とキャパシタンスの少なくとも一つが変化することを特徴とする請求項２４に記載の質量分析計装置。
【請求項２７】
前記質量分析計装置はタンデム質量分析計装置であり、さらなる処理のために、前記ロッドセットから放出されるイオンを受け取るための、前記ロッドセットの下流に設定される第２のロッドセットをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の質量分析計装置。
【請求項２８】
前記セグメントに特有の電源は、イオンを捕獲するための複数の領域を提供するために、前記一連のセグメントにおける隣接するセグメントとは反対極性のＡＣ電圧を供給するように動作可能であることを特徴とする請求項２２に記載の質量分析計装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に質量分析法に関し、より詳しくは、選択的な軸方向放出のための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのタイプの質量分析計が知られており、これらはイオン構造を判断するための微量成分分析用に広く利用されている。これらの分析計は、通常、イオンの質量電荷比（ｍ／ｚ）に基づいてイオンを分離する。
【０００３】
例えば、タンデム質量分析計は、質量選択部と、それに続いてフラグメンテーションセルと、次に質量分解部とを含むと考えられる。通常、ＭＳ／ＭＳ解析では、一つの前駆イオンあるいは親イオンが第１の質量選択部において選択される。残りのイオンはこの第１の質量選択部において除去される。次に、対象の親イオンあるいは前駆イオンはフラグメンテーションセル（ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｃｅｌｌ）において断片化される。次に、これらの断片（ｆｒａｇｍｅｎｔ）は下流の質量分解部に供給され、対象の特定の断片が選択される。残りの断片は、通常、除去される。
【０００４】
この手法は、タンデム質量分析法が検体物質の混合物を解析するために利用された場合に非効率的である。すなわち、一タイプのイオンがＭＳ／ＭＳ試験の前駆体として選択されると、混合物の他の物質を表わすイオンは除去され失われることになる。また、他の物質を表わすイオンもまた対象であれば、これら他の対象のイオンに着目し、次のＭＳ／ＭＳ分析を実行する必要があり、したがってこれらの試験を行なう時間と費用が増える。
【０００５】
タンデム質量分析法の別の動作モードは「前駆イオン走査」と呼ばれる。この動作モードでは、最初のロッド部と下流のフラグメンテーションセルとの間のフィルタリング窓が、選択的に前駆イオンを入れるためにゆっくりと変形される。次に、これら前駆イオンのそれぞれは、フラグメンテーションセルにおいて断片化され、そしてフラグメンテーションスペクトルを生成するために必要に応じ他のＭＳ／ＭＳ計器により、フラグメンテーションセルの下流でさらなる質量分析にかけられる。異なるイオンに対して生成されたこれらのフラグメンテーションスペクトルから、所望のフラグメンテーションスペクトルを識別することができる。また、しかしながら、この動作モードにおいては、大部分のイオンが除去されるので効率は非常に低い。例えば、フィルタリング窓が１トムソン（Ｔｈｏｍｓｏｎ）で、かつ、走査期間が１０００トムソンの場合、計器の全体効率は、当該の単一前駆イオンのＭＳ／ＭＳ試験と比較して、１／１０００に低下するであろう。従って、混合物の異なる成分を表わすイオンのすべてを、貯蔵することができ、かつ、上述のような効率損失無しに選択ベースでフラグメンテーション段階に導入することができれば、ＭＳ／ＭＳ作業は、感度と効率の両方の点から実質的に改善されるであろう。
【０００６】
タンデム質量分析計は、また、四重極型質量分析器を上流に備えてもよく、この分析器では、ＲＦ／ＤＣイオンガイドを使用して、狭い幅のｍ／ｚ値範囲内のイオンを下流の「飛行時間」（「ＴＯＦ」）分析器に送り、そこで既知経路に渡るイオンの飛行時間を測定することによりそのｍ／ｚを判定することができる。
【０００７】
四重極型質量分析器とは異なり、ＴＯＦ分析器は、質量フィルタの走査パラメータを必要とせずに完全な質量スペクトルを記録し、それにより、より好適なデューティサイクルとより高い獲得速度（すなわち、分析工程におけるより迅速なターンアラウンド）を提供できる。一部の質量分析計では、ＲＦイオンガイドは直交ＴＯＦ質量分析器に接続され、ここでは、そのイオンガイドは、ＴＯＦ分析器にイオンを送るためのものであるか、あるいはフラグメントイオンを生成しＴＯＦ分析器にフラグメントイオン（残りのすべての親イオンに加えて）を送るための衝突セルとして使用される。直交ＴＯＦ質量分析器とイオンガイドとを組み合わせることは、分析用のＴＯＦ分析器にイオンを送る好都合な方法である。
【０００８】
イオンガイドを使用する直交ＴＯＦ質量分析計の少なくとも２つの動作モードを採用することが、今日知られている。
【０００９】
第１のモードでは、連続的なイオンの流れは、衝突セルと質量フィルタからなる無線周波数のみの四重極型イオンガイドから出て、ＴＯＦ分析器の抽出領域に導かれる。この流れは、次に、通常のＴＯＦの方法で検出用ＴＯＦ抽出パルスにより試料採取される。この動作モードは、例えば、非特許文献１に記載されるようにデューティサイクル損失を有する。
【００１０】
第２の動作モードは、Ｃｈｅｒｎｕｓｈｅｖｉｃｈらにより、および特許文献１と２に説明される。このモードは、特定のｍ／ｚ値（すなわち、厳密に定義された範囲内のｍ／ｚ値）を有するイオンがＴＯＦの抽出領域内で一塊にして集められるように、２次元のイオンガイドからイオンをパルスにより取り出す工程を含む。この動作モードは、イオンガイドとＴＯＦ間の送出損失を低減するが、イオン速度のｍ／ｚ比率依存性のために、小範囲のｍ／ｚからのイオンのみしか正しく同期することができなく、ＴＯＦ分析器により効果的に検知することができる狭い範囲のｍ／ｚ（典型的には、ｍｍａｘ／ｍｍｉｎ≒２）に帰着する。したがって、広範囲の質量を有するイオンを記録しなければならない場合、すべてのスペクトルを記録するためには、重なり合うｍ／ｚ範囲に特有のパラメータを有する複数のパルスを送信する必要がある。送信窓の外のイオンが抑制されるかまたは失われるので、これは非効率な結果をもたらす。この損失を回避する一つの方法は、本発明の譲受人に譲渡されている特許文献３に提案されている。この特許では、イオンの移動度段階はＴＯＦ分析器の上流に採用される。イオンの移動時間はイオンのｍ／ｚ値と幾分相関がある。これによりパルスモードにおけるＴＯＦ窓の調整が可能となるので、ＴＯＦ窓は、イオン移動段階から抽出するイオンのｍ／ｚに常に合わせられ得る。しかしながら、分析計装置に移動度段階を追加することにより、装置の複雑性とコストが増加する。さらに、パルスによる放出を使用することと、対応するＴＯＦ窓の連続的な調節により、分析計に対するサイクルタイムまたはプロセスターンアラウンドにおける最適な効率が妨げられる。
【特許文献１】米国特許第５，６８９，１１１号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２８５，０２７号明細書
【特許文献３】米国特許第６，７４４，０４３号明細書
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，２００１，Ｖｏｌ．３６，８４９〜８６５，Ｃｈｅｒｎｕｓｈｅｖｉｃｈ  ｅｔ  ａｌ．
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様に基づき、入口端、出口端、複数のロッドおよび長手方向軸を有する細長いロッドセットを有する質量分析計を動作させる方法が提供される。本方法は、（ａ）ロッドセットの入口端にイオンを入れる工程と、（ｂ）複数のロッド間にＲＦ電界を生成して、ロッドセット内にイオンを径方向に閉じ込める工程と、（ｃ）ロッドセット内に静的軸方向電界を提供する工程と、（ｄ）ロッドセット内に、ロッドセットの長手方向軸に沿って変化する振動性軸方向電界（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ  ａｘｉａｌ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ）を提供して静的軸方向電界を打ち消すことにより、イオンを第１の群のイオンと第２の群のイオンに分離する工程とを有してなる。
【００１２】
本発明の第２の態様によると、質量分析計装置は、（ａ）イオン源と、（ｂ）長手方向軸に沿って延在する複数のロッドと、イオン源からのイオンを入れるための入口端と、ロッドセットの長手方向軸を通過するイオンを放出するための出口端とを有する、ロッドセットと、（ｃ）ロッドセットの複数のロッド間にＲＦ電界を生成するための電源モジュールであって、（ｉ）振動性軸方向電界がロッドセットの長手方向軸に沿って変化し、（ｉｉ）選択された静的軸方向電界と選択された振動性軸方向電界が互いに相殺し合い、選択された質量電荷比に基づいてイオンを第１の群のイオンと第２の群のイオンとに分離するように、ロッドセットに結合されて選択された静的軸方向電界と選択された振動電界を供給する電源モジュールと、を備える。
【００１３】
本発明の好適な態様につき、添付の図面を参照し、以下に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に、本発明の好適な態様に基づくイオンガイド２０を概略図により図示する。イオンガイド２０は一組のロッド２２により表わされ、径方向にイオンを閉じ込めるためにＲＦ電圧がロッド電源２２ａにより（既知の方法で）これらに印加される。イオンガイド２０の末端は、適切な電圧を出口電源２５ａから電極２５に供給することにより閉塞することができる。この出口電極電圧は静的なＤＣ成分と交番ＡＣ成分とを含むことができる。イオンは、出口電極２５と、イオンガイド２０内の軸方向電界分布に影響を及ぼすように配置された補助障壁電極３０との間の領域２７に捕獲することができる。適切な電圧が電源３０ａにより障壁電極３０に供給される。
【００１５】
イオンガイド２０の動作サイクルは、図１の線３５、３７、４０で示すイオンガイド２０の軸に沿った電位分布の略図により示される。分布電位３５により表される蓄積期間中、イオンはイオンガイド２０を充填することができる。一定時間経過後、これらイオンのうちの選択された群は、障壁電極３０に適切な電圧を印加して障壁電極３０の反対側の異なるｍ／ｚ範囲のイオンを捕獲することにより、イオンガイド２０内の他のイオンから隔離される（選択された当該イオンは、領域２７の出口電極２５隣接部分に捕獲される）。この中間期間のイオンガイドの軸に沿った電位分布は、図１の線３７により図示される。次に、最終期間の線４０により表される分布電位においては、領域２７内に捕獲されたイオンは、出口障壁２５に、あるいは主ロッド２２に、あるいは出口障壁２５と主ロッド２２の両方に、印加されるＡＣまたはＤＣ電位の少なくとも一つの振幅を変化させることにより、イオンガイド２０から質量選択的に放出される。
【００１６】
例えば、ロッドオフセットと出口障壁２５との間のＤＣ電位差が、イオンを出口に向かって引っ張る軸方向力を生成するようになっている。同時に、出口障壁２５に印加されるＡＣ電圧は、出口障壁からイオンを反発させる質量依存慣性力を生成する。これらの２つの力の全体的な効果は、ＤＣおよびＡＣ電圧の振幅により定められる閾値を超えたｍ／ｚを有するイオンを押して出口障壁２５を通過させることができ、一方、この閾値より小さいｍ／ｚを有するイオンは出口障壁２５によりイオンガイド２０内に保持される。イオンのこの質量選択的な軸方向放出は、異なるｍ／ｚのイオンが軸方向に放出される、異なる電位分布を示す点線４５による分布電位４０に例示される。この手段により、出口障壁２５に、またはロッド２２に、あるいは出口障壁２５とロッド２２の両方に印加されるＡＣおよび／またはＤＣ電圧を変化させることにより、イオンをイオンガイド２０から順次、抽出することができる。ＡＣ電圧による慣性力もまたＡＣ電圧の周波数に依存し得るので、この周波数もまた、イオン放出のためのｍ／ｚ閾値を走査するために変化させることができる。
【００１７】
図２に、本発明の第２の好適な態様に基づくイオンガイド１２０を概略図により図示する。図２のイオンガイド１２０では、ロッド電源１２２ａによりイオンガイド１２０に提供されるＲＦ電界は、イオンガイド１２０の出口に向かって減少させることが多い。この結果、イオンビームの径方向の閉じ込め強度は出口に向かって減少し、したがって、トラップを出るイオンの空間的分布および速度的分布を広げ得る。さらに、出口近くのフリンジング電場におけるＲＦ電界とＡＣ電界によって引き起こされる運動の不要な結合は、さらに空間的分布および速度的分布を歪め得る。図２のイオンガイド１２０は、この問題に対処するための機能を含む。
【００１８】
図１のイオンガイド２０と同様に、図２のイオンガイド１２０は一組のロッド１２２を含み、径方向にイオンを閉じ込める既知の方法でＲＦ電界はそれらに印加される。イオンガイド１２０の末端は、出口電源１２５ａにより供給される適切な電圧を分割領域１２５の各ロッドへ印加することより閉塞することができ、この分割領域１２５は図１のイオンガイド２０の出口障壁２５を置換している。この出口電圧は静的なＤＣ成分と交番ＡＣ成分を含んでよい。イオン１２７は、分割領域１２５と、イオンガイド１２０における軸方向電界分布に影響を及ぼすように配置された補助障壁電極１３０との間に捕獲することができる。適切な電圧が、電源１３０ａにより障壁電極１３０に供給される。
【００１９】
イオンガイド１２０の動作サイクルは、図２の線１３５、１３７、１４０で示すイオンガイド１２０の軸に沿った電位分布の略図により示される。分布電位１３５により表される蓄積期間中に、イオンはイオンガイド１２０を充填することができる。一定時間経過後、これらイオンのうち選択された群は、障壁電極１３０に適切な電圧を印加することにより、障壁電極１３０の反対側の異なるｍ／ｚのイオンを捕獲することによりイオンガイド１２０内の他のイオンから隔離される（選択された当該イオンは、分割領域１２５に隣接する領域１２７に捕獲される）。この中間期間におけるイオンガイド１２０の軸に沿った電位分布は、図２の線１３７により図示される。次に、最終期間の線１４０により表される分布電位においては、捕獲されたイオンは、分割領域１２５に、あるいは主ロッド１２２に、あるいは分割領域１２５と主ロッド１２２の両方に、印加されるＡＣまたはＤＣ電位の少なくとも一つの振幅を変化させることにより、イオンガイド１２０から質量選択的に放出され得る。この時、ＡＣおよびＤＣ電位は軸方向力および反作用慣性力を生成するために使用され、選択された閾値を超えるｍ／ｚを有するイオンを押して分割領域１２５を通過させる一方、この閾値より小さいｍ／ｚを有するイオンは、分割領域１２５と障壁電極１３０との間のイオンガイド１２０内に保持される。イオンのこの質量選択的放出（ｍａｓｓ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｅｊｅｃｔｉｏｎ）は、異なるｍ／ｚのイオンが軸方向に放出される異なる電位分布を示す点線１４５により分布電位１４０に例示される。この手段により、図１のイオンガイド２０と同様にして、分割領域１２５に、またはロッド１２２に、あるいは分割領域１２５とロッド１２２の両方に、印加されるＡＣおよび／またはＤＣ電圧を変化させることにより、イオンを、イオンガイド１２０から順次、抽出することができる。さらに、分割領域１２５は、イオンビームをイオンガイド１２０の出口に向かって径方向に閉じ込め、これによりイオンガイド１２０を出るイオンの空間的分布および速度分布を狭くする。
【００２０】
図３に、本発明の第３の好適な態様に基づくイオンガイド２２０を概略図により図示する。イオンガイド２２０はロッド２２２からなり、分割電極または分割領域２２５がイオンガイド２２０の末端における出口障壁を設ける。ロッド電源２２２ａによってイオンガイド２２０のロッド２２２に印加されるのと同じＲＦ電圧が、セグメント電源２２５ａ、２２８ａ、２３０ａによって分割電極２２５、２２８、２３０にもそれぞれ印加され、イオンガイド２２０内にイオンビームを径方向に閉じ込める。もちろん、異なるＲＦ電圧、そして異なるＲＦ周波数ですら異なるセグメントに使用できるので、ロッド２２２の残りに印加されるものと同じＲＦ電圧を分割電極２２５、２２８、２３０のそれぞれに必ずしも印加する必要はない（但し、これらの電圧と周波数はイオンビームを径方向に閉じ込めるとものとする）。
【００２１】
図３のイオンガイド２２０の動作サイクルは、図１のイオンガイド２０の動作サイクルと似ている。すなわち、イオンは、分割領域２２５と分割領域２３０との間の分割領域２２８に隣接する領域２２７内に捕獲することができる。イオンガイド２２２の動作サイクルは、イオンガイド２２０の軸に沿った電位分布２３５、２３７、２４０により示される。分布電位２３５により表される蓄積期間中に、イオンはイオンガイド２２０を充填することができる。一定時間経過後、これらイオンのうち選択された群は、異なるｍ／ｚ範囲のイオンを分割領域２３０の反対側で捕獲するために、分割領域２３０に適正電圧を印加することによりイオンガイド２２０内の他のイオンから隔離される（選択された当該イオンは分割領域２３０と２２５の間に捕獲される）。この中間期間におけるイオンガイドの軸に沿った電位分布は、図３の線２３７により図示される。次に、最終期間の線２４０により表される分布電位において、分割領域２２５のロッドのそれぞれに、あるいは主ロッド２２２のそれぞれに、あるいは分割領域２２５と主ロッド２２２の両方に、印加されるＡＣまたはＤＣ電位の少なくとも一つの振幅を変えることにより、捕獲されたイオンはイオンガイド２２０から質量選択的に放出される。
【００２２】
図４に、本発明の第４の好適な態様に基づくイオンガイド３２０を概略図により図示する。イオンガイド３２０は複数のセグメント３２５に分割される。イオンガイド３２０の出口は図４の右側に設置される。同じＲＦ電圧をイオンガイドの各セグメントに印加することでイオンビームを径方向に閉じ込めることができる。複数のセグメント３２５のセグメント毎に、個々のバイアス電圧（例えば、ｉ番目のセグメントのＵｉ）をＲＦ電圧と重ね合わせて軸方向の電界を制御することができる。最初の２つのセグメント対するＵｉ（すなわち、Ｕ１、Ｕ２）を図４に示す。一般に、各バイアス電圧Ｕｉは、すべてのバイアス電圧が連携して、イオンガイド３２０の軸に沿った所望の任意のプロフィルを提供できるように、個々に選択される。図示のように、個々のバイアス電圧Ｕ１とＵ２は、独立に制御可能な電源Ｐ１とＰ２によりそれぞれのセグメントに供給される。一般に、バイアス電圧Ｕｉは独立に制御可能な電源Ｐｉによりロッドセットの各ロッドに供給される。
【００２３】
複数のセグメント３２５の個々のセグメントに対する個別電源ＰＳｉについて、図４ａにさらに詳細に例示する。図示のように、各個別電源は付随の抵抗器３２６とキャパシタ３２８を含む。抵抗器３２６は、それぞれのセグメントに印加される特定のＤＣ電圧を決定する役割を主として担い、一方、キャパシタ３２８は、それぞれのセグメントに供給されるＡＣ電圧を決定する役割を主として担う。
【００２４】
図示のように、個々のセグメントＰＳｉに印加される電圧Ｕｉ（ｔ）は、また、時間の関数とすることができる。例えば、バイアス電圧は、Ｕｎ＝Ａｎ＋Ｂｎ×ｓｉｎ（Ωｔ）の形式を取ってもよい。ここで、Ａｎはバイアス電圧のＤＣ成分、ＢｎはＡＣ電圧発振の振幅、ΩはＡＣ発振のサイクル周波数である。異なるバイアス電圧をイオンガイド３２０の異なるセグメントに印加できるようにすることで、ＤＣ軸方向力と実効ＡＣ力をイオンガイド３２０の軸に沿って所望どおりに変化させることができる。
【００２５】
ＤＣ軸方向力と実効ＡＣ力の可能な分布プロフィルを、図４の線３３０、３３５、３４０、３４５に図示する。実線３３０は、イオンガイド３２０の出口３２７に向かってイオンを押すＤＣ電気力を表わす。図１〜図３に関連し上に説明した構成と同様に、複数のセグメント３２５の各セグメントに印加されるＡＣ電圧は、反対方向に作用する実効電界を生成しイオンを押してイオンガイド３２０の出口３２７から離すような方式で、イオンガイド３２０の長さに沿って変化する。図４に示す例では、ＡＣ電圧による実効電界はイオンガイド３２０の入口に向かって減少する。異なるｍ／ｚのイオンの慣性力は破線３３５、３４０、３４５により表される。破線３３５、３４０、３４５は、簡潔のため直線として示されるが、実際には、これらの慣性力は階段関数で表されるであろう。ここでは、慣性力は、イオンガイド３２０の複数のセグメント３２５の各セグメントに渡って一定のままであり、新しいセグメントにおいて異なる慣性力に急激に変化する。しかしながら、好ましくは、イオンガイド３２０の軸に沿った複数のセグメント３２５の各セグメントの寸法は、これらの階段関数が直線３３５、３４０、３４５に近づくように、可能な限り小さくすべきである。
【００２６】
イオンは、一方向のＤＣすなわち軸方向力が反対方向に作用する慣性力とつり合った領域のイオンガイド３２０において捕獲され得る。例えば、破線３３５で表される慣性力に従うｍ／ｚを有するイオンはイオンガイド３２０の領域３３７において捕獲され、一方、破線３４０で表される慣性力に従うｍ／ｚを有するイオンは領域３４２において捕獲され得る。破線３４５で表される慣性力に従うｍ／ｚを有するイオンは、この場合に供給されるＡＣおよびＤＣ電位では捕獲されず、出口端３２７を介しイオンガイド３２０から軸方向に放出され得るということに留意されたい。
【００２７】
各セグメントに印加されるバイアス電圧を変えることにより、イオンをイオンガイド３２０の出口端３２７に向かって移動させることができ、ｍ／ｚ比率に基づき順次、抽出することができる。
【００２８】
図１〜図３のイオンガイドには共通の制約がある。障壁電極と、出口電極または出口ロッドセグメントとの間の質量選択的放出領域が非常に小さい。その結果、これらのイオンガイドは空間電荷に対し極めて限られた容積を有する。言いかえれば、非常に少数のイオンのみが、図１〜図３の質量選択領域２７、１２７、２２７それぞれの中に入ることが許される。対照的に、図４のイオンガイド３２０は、異なるｍ／ｚのイオンがトラップの異なる領域を占めることができ、それにより局部的な電荷密度を低減するので、空間電荷に対してはるかに大きな容積を有する。さらに、軸方向電位の相対的変化は、図１〜図３に示されるイオンガイドに比べて低減することができる（ロッド径がすべての場合に対し同じであると仮定する）。軸方向電界の変化は、ガウスの定理（ｄｉｖ  Ｅ＝０）の結果として、常に、径方向の電界の変化に帰着するということに留意されたい。したがって、軸方向に急速に電界を変えることは、イオントラップの径方向の閉じ込め能力を制限し得る。
【００２９】
図４のイオンガイド３２０の一つの欠点は、複数のセグメント３２５の各セグメントに、独立して制御されるＡＣおよびＤＣ電圧と、イオンビームを径方向に閉じ込めるために複数のセグメント３２５の各セグメントに印加されなければならないＲＦ電圧とを供給する多数の電源ＰＳｉを必要とするので電気的な観点からいくぶん複雑であるということである。しかしながら、ＡＣおよびＤＣ電圧の軸方向分布の選択の柔軟性を犠牲にするが、より単純な電気的な構造を用いてイオンガイド内の変更可能な軸方向電界を実現することができる。これら相反する切実な要求間の様々な妥協物を、図５、５ａ、５ｂの変形において例示する。
【００３０】
図５に、本発明の第５の態様に基づくイオンガイド４２０を概略図により例示する。イオンガイド４２０は複数のセグメント４２５を含む。イオンガイド４２０において、複数の抵抗性および容量性分圧器４５５は、電源４２２から各セグメントの各ロッドにＡＣおよびＤＣ電圧を供給するために使用される。各抵抗性および容量性分圧器４５５はキャパシタ４５７と抵抗器４５９とを含む。一実施形態では、複数の抵抗性および容量性分圧器４５５の各抵抗器４５９は同じ値を有し、複数の抵抗性および容量性分圧器４５５の各キャパシタ４５７は同じ値を有する。この選択肢は、製造上の理由から最も好都合なものかもしれない。次に、不均一な軸方向電界は、図５に示すように、イオンガイド４２０の軸に沿ったセグメント４２５の長さを変えることにより提供することができる。あるいは、不均一な軸方向電界を提供するために分圧器４５５の抵抗器４５９とキャパシタ４５７の値を変えてもよいであろう。キャパシタ４５７はイオンガイド４２０に沿ったＡＣ電圧プロフィルを主に定義し、一方、抵抗器はイオンガイドに沿ったＤＣ電圧プロフィルを定義することに留意されたい。図４と図５の変形は、電気的な容易性と、イオンガイドに提供される軸方向電界における変化を制御する能力との間の妥協の両極端を表わす。しかしながら、これらの両極端の間で多くの中間的妥協が可能である。これらのうちの２つを図５ａと図５ｂに例示する。
【００３１】
図５ａに、本発明の第６の態様に基づくイオンガイド４２０’を概略図により図示する。明確にするため、アポストロフィーを加えた同じ参照符号が、図５に関連して上に述べたものと同様な素子を明示するために使用される。しかしながら、簡略化のため、図５の説明は図５ａに関しては繰り返さない。
【００３２】
図５のイオンガイド４２０に印加されるＡＣ電圧プロフィルとＤＣ電圧プロフィルは、電源４２２だけでなく、抵抗器４５９およびキャパシタ４５７によって予め決められている。対照的に、図５ａのイオンガイド４２０’の電源の構成は、時間経過と共にとともにＤＣ電圧プロフィルではなくＡＣ電圧プロフィルを容易に変えられるようにしている（もちろん、印加するＤＣの大きさを変えることができる）。すなわち、イオンガイド４２０’に沿ったＤＣ電圧プロフィルを提供するために単一のＤＣ電源４２２’が使用される。このＤＣ電圧プロフィルは、抵抗器４５９’の抵抗値に基づきイオンガイド４２０’の複数のセグメント４２５’間で変化する。したがって、この電圧プロフィルの形を変える場合は、必ず抵抗器４５９’の抵抗値を変える。
【００３３】
しかしながら、個々のＡＣ電源は各セグメントに供給される。すなわち、各セグメントｉはキャパシタ４５７を介しＡＣ電源Ｉ（ＰＳｉ）に連結される。これら個々のＡＣ電源は独立して制御可能なので、複数のセグメント４２５’の各セグメントに供給されるＡＣ電圧は、個々に制御することができる。
【００３４】
図５ｂに、本発明の第７の態様に基づくイオンガイド４２０”を概略図により図示する。明確にするため、二重のアポストロフィーを加えた同じ参照符号が、図５に関連して上に述べたものと同様の素子を明示するために使用される。しかしながら、簡略化のため、図５の説明は図５ｂに関しては繰り返さない。
【００３５】
図５ｂにおいて、状態は図５ａのものに対して逆にされる。すなわち、単一のＡＣ電源４２２”は、キャパシタ４５７”を介し、イオンガイド４２０”の複数のセグメント４２５”の各セグメントに連結される。この場合、もちろん、これらのＡＣ電圧プロフィルの大きさをＡＣ電源４２２”により変えることができるが、イオンガイド４２０”に提供されるＡＣ電圧プロフィルは、キャパシタ４５７”の値により予め決められている。しかしながら、対照的に、個々のそして独立して制御可能なＤＣ電源ｉは、複数のセグメント４２５”のｉ番目のセグメントに供給される。この個々の電源は、抵抗器４５９”により関連するセグメントに接続される。この場合、イオンガイド４２０”に沿って提供されるＤＣ電圧プロフィルは、各セグメントに対する個々のＤＣ電源を独立して制御することにより時間経過と共に変化させることができる。
【００３６】
図６に、本発明の好適な態様に基づくイオン分離方法をフローチャートにより例示する。図６のフローチャートの工程５０２では、イオンはロッドセットの入口端に入れられる。次に、工程５０４では、ロッドセットの出口端に隣接するロッドセットの出口部材において出口電界を生成することにより、およびロッドセット内に径方向にイオンを閉じ込めるためにロッドセットのロッド間にＲＦ電界を生成することにより、イオンをロッドセットの内に捕獲する。工程５０６では、イオンを少なくとも２つの異なる群のイオンに分離するための質量電荷比が選択される。次に工程５０８と５１０それぞれでは、静的軸方向電界および振動性軸方向電界がロッドセット内に提供されて、イオンを第１の群のイオンと第２の群のイオンに分離する。静的軸方向電界と振動性軸方向電界の両方は、工程５０４で生成された出口電界とＲＦ電界のいずれかまたは両方を使用して生成することができる。静的軸方向電界は、長手方向軸に略平行な第１の方向にイオンに作用する軸方向力を提供するために使用され、一方、振動性軸方向電界は、第１の方向と反対の第２の方向にイオンに作用する慣性力を提供するために使用される。本発明の一つの態様によると、第２の方向は、入口端からロッドセットの出口端に向かう。
【００３７】
振動電界の全対の力は、以下の式で近似できることは周知である〔「不均一ＲＦ電界：低速度イオンを有する処理の研究のための多目的ツール」ディータガーリッヒ（１９９２年）、状態選択および状態間イオン分子反応力学、Ｃ．Ｙ．Ｎｇ、Ｍ．バエル編集、化学物理学の進歩シリーズ、第８２巻、Ｊ．ウィリー＆サンズ（Ｊ．Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ）（１９９２）」〕〔“Ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  ＲＦ  Ｆｉｅｌｄｓ：Ａ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｔｏｏｌ  Ｆｏｒ  Ｔｈｅ  Ｓｔｕｄｙ  Ｏｆ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  Ｗｉｔｈ  Ｓｌｏｗ  Ｉｏｎｓ”ｂｙ  Ｄｉｅｔｅｒ  Ｇｅｒｌｉｃｈ（１９９２）−ｆｒｏｍ：Ｓｔａｔｅ−Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  ａｎｄ  Ｓｔａｔｅ−ｔｏ−Ｓｔａｔｅ  Ｉｏｎ−Ｍｏｌｅｃｕｌｅ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ，ｅｄｉｔｅｄ  ｂｙ  Ｃ．Ｙ．Ｎｇ  ａｎｄ  Ｍ．Ｂａｅｒ．  Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｓｅｒｉｅｓ，ＬＸＸＸＩＩ，Ｊ．ウィリー＆サンズ（Ｊ．Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ）（１９９２）〕
【数１】
2007536530.tif 000003
【００３８】
振動電界により提供される慣性力は質量に依存することに留意されたい。したがって、静的軸方向電界により提供される質量非依存の軸方向力の反作用と、振動性軸方向電界により提供される質量依存の慣性力とにより、イオンのｍ／ｚに基づいて分離することができる。また、上記の式から、慣性力が提供されるためには、振動性軸方向電界がロッドセットの長手方向軸に沿って変化しなければならないということに留意されたい。
【００３９】
静的軸方向電界と振動性軸方向電界は、様々な方法で提供することができる。例えば、静的軸方向電界は、ＲＦ電界のＤＣロッドオフセットと出口電界の静的なＤＣ成分との間のＤＣ電位差により提供することができ、一方、振動電界は出口電界の交番ＡＣ成分により提供される。
【００４０】
選択された質量電荷比に依存して、振動性軸方向電界または静的軸方向電界の少なくとも一つを調整して所望の分離を行うことができる。例えば、振動性軸方向電界の振幅を調整して慣性力を変化させ、それによって分離が発生するｍ／ｚ閾値を変化させることができる。あるいは、静的軸方向電界の振幅を変化させて、分離のためのｍ／ｚ閾値を変更することができる。別の変形によると、振動性軸方向電界の周波数を変化させて、分離のためのｍ／ｚ閾値を変更することができる。
【００４１】
工程５１２では、振動性軸方向電界または静的軸方向電界の少なくとも一つを質量電荷比に基づいて調整して、第２の群のイオンをロッドセット内に保持しつつ第１の群のイオンを軸方向に放出する。工程５１２の前に、第１の群のイオンと第２の群のイオンの両方はロッドセットの質量選択的放出領域内に捕獲されることが好ましい。質量選択的放出領域は、障壁電極からロッドセットの出口端に向かって延在する。障壁電界は、質量選択的放出領域内にイオンを捕獲するために障壁電極に提供される。
【００４２】
質量選択的放出領域は、図２と図３に示すように出口端から間隔をあけることが好ましい。
【００４３】
あるいは、図４と図５に示すように、第１の群のイオンを第１の捕獲場所で捕獲し、一方、第２の群のイオンを第１の捕獲場所から間隔をあけた第２の捕獲場所で捕獲してもよい。これは、慣性力が第１捕獲場所で第１の群のイオンの軸方向力と等しく、第２の捕獲場所で第２の群のイオンの軸方向力と等しくなるように、ロッドセットの長手方向軸に沿った軸方向力に対して変化する振動性軸方向電界により提供される慣性力の結果である。こうして、異なる群のイオン（異なるｍ／ｚ比率を有するイオン）をロッドセットの長径に沿った異なる点で捕獲することができるので、イオン電荷をロッドセットの長手方向に沿って間隔をあけて配置することができる。
【００４４】
本発明の好適な態様によると、反作用慣性力と軸方向力は、タンデム質量分析計の上流の質量分析計に使用される。次に、工程５１４では、第１の群のイオンがこの上流の質量分析計から軸方向に放出された後、この第１の群のイオンは、タンデム質量分析計の他の構成部内でさらに処理される。例えば、第１の群のイオンはフラグメンテーションセルにおいて断片化され、これらの断片が続いて検出されてもよく、あるいは、第１の群のイオン自身が軸方向放出工程５１２の後に検知されてもよい。工程５１２の軸方向に放出された第１の群のイオンの検出は、例えばＴＯＦ分析器によるものでよい。この場合、重いイオンに、ＴＯＦ分析器を通過する走行上の有利なスタートを与えるために、軽いイオンが保持される一方で、重いイオンはＴＯＦ分析器に対し軸方向に放出されることが好ましい。その後、軽いイオンは軸方向にＴＯＦ分析器へ放出される。
【００４５】
したがって、工程５１６に示すように、第２の群のイオンは、静的軸方向電界と振動性軸方向電界の少なくとも一つを変化させることにより軸方向に放出される。次に、上記工程５１４と同様に工程５１８では、第２の群のイオンはさらに処理されることとなる。
【００４６】
図７に、本発明のさらに別の態様に基づくタンデム質量分析計構造６００をブロック図で例示する。タンデム質量分析計構造６００は、イオンを図４、４ａ、５、５ａ、５ｂのいずれかのイオンガイドのような質量選択的放出トラップ６０４に入れるイオン源６０２含む。図６に関連して説明したように、イオンは質量選択的放出トラップ６０４内で捕獲される。次に、選択的な質量電荷比に基づき、イオンを第１の群のイオンと第２の群のイオンに分離するために静的軸方向電界と振動性軸方向電界が質量選択的放出トラップ内に提供される。軸方向電界は第１の方向にイオンに作用する軸方向力を提供するために使用され、一方、振動性軸方向電界は第１の方向と反対の第２の方向にイオンに作用する慣性力を提供するために使用される。次に、慣性力または軸方向力の一つは、質量選択的放出トラップ６０４からフラグメンテーションセル６０６に、第１の群のイオンを軸方向に放出するために使用される。フラグメンテーションセル６０６において第１の群のイオンは、断片化されて軸方向に放出され、そして質量分析計６０８において検出され得る。フラグメンテーションセル６０６からの第１の群のイオンの断片を放出したあと、後続の断片化と質量分析計６０８による下流の検出のために第２の群のイオンを質量選択的放出トラップ６０４からフラグメンテーションセル６０６へ軸方向に放出することができる。
【００４７】
図８に、本発明の別の態様に基づくＭＳ／ＭＳ構造をブロック図で例示する。この態様において、イオンはイオン源７０２から放出され、そして第１のフラグメンテーションセル７０６に供給される前に最初の質量選択のための第１の質量分析計７０４を通過させられる。フラグメンテーションセル７０６内では、第１の質量分析計７０４において選択されたイオンが断片化される。次に、すべての断片は、図４、４ａ、５、５ａ、５ｂに関連して上に説明したイオンガイドのいずれかを含む質量選択的放出トラップ７０８に対し軸方向に放出される。質量選択的放出トラップ７０８内では、選択的な質量電荷比に基づき、フラグメントイオンは、静的軸方向電界と振動性軸方向電界を上述のように使用することにより少なくとも２つの異なる群のイオンに分割される。次に、この複数のフラグメントイオンのうちの選択された群は、さらなる断片化のための第２のフラグメンテーションセル７１０に対し軸方向に放出される。次に、生成された断片は、第３の質量分析計７１２に対し軸方向に放出され、そこで検出される。これらの生成された断片が第２のフラグメンテーションセル７１０から軸方向に放出された後、質量選択的放出トラップ７０８内に貯蔵された他のフラグメントイオンの群を、要望通り第２のフラグメンテーションセル７１０に対し軸方向に放出することができ、そして処理は継続される。
【００４８】
図９に、本発明の別の態様に基づくイオンガイド８２０を概略図により図示する。イオンガイド８２０は、複数のセグメント８２５と、入口セグメント８２２および出口セグメント８２４に分割される。図４のイオンガイド３２０と同様に、複数のセグメント８２５のセグメント毎に、個々のバイアス電圧Ｕｉは、ＲＦ電圧と重ね合わされて、軸方向電界を制御することができる。最初の２つのセグメント対するＵｉ（すなわち、Ｕ１、Ｕ２）を図９に示す。一般に、各バイアス電圧Ｕｉは、すべてのバイアス電圧が連携してイオンガイド８２０の軸に沿った所望の任意のプロフィルを提供できるように、個々に選択される。個々のバイアス電圧Ｕ１とＵ２は、独立に制御可能な電源Ｐ１とＰ２によりそれぞれのセグメントに供給される。一般に、バイアス電圧Ｕｉは独立に制御可能な電源Ｐｉによりロッドセット内の各セグメントに供給される。この実施形態では、複数のセグメント８２５のうちの個々のセグメントに対する個別電源Ｐｉは、複数のセグメント８２５内の隣接するセグメントと反対極性のＡＣ電圧を供給する。したがって、Ｐ１が、複数のセグメント８２５内の第１のセグメントに印加された負のＡＣ電圧からなると、ｉが奇数のすべてのＰｉは負のＡＣ成分からなり、ｉが偶数のすべてのＰｉは正のＡＣ成分からなる。ガーリッヒ（Ｇｅｒｌｉｃｈ）の式を適用するとＡＣプロフィル８３５が得られ、ここでは、擬電位井戸が各セグメントの中央に向かって供給され、隣接するセグメントが接続される点で最高値に達する。
【００４９】
イオンを捕獲するため、ＤＣ電界８５５はゼロまたは小さい値に設定することができ、一方、ＡＣ電圧は適度に高い値に維持される。十分な回数の衝突後、イオンは擬電位井戸の底近くの領域８４２に沈殿し得る。
【００５０】
この構成の結果、離散的な群のイオン８４２を、個々のセグメントの中心に向かって軸方向に集めることができ、そして複数のセグメント８２５における異なるセグメントの接合点で非常に低いイオン濃度とすることができる。したがって、図９の構成は、イオンガイド８２０の長手方向軸に沿ってイオンを軸方向に分散する。
【００５１】
イオンを質量選択的に放出するために、個々のセグメントにＤＣ電圧を印加することにより、出口に向かって傾斜する新しいＤＣ電位プロフィル８３０が印加される。この新しいＤＣ電位プロフィル８３０はＤＣ電界８５５に置き換わる。ＡＣプロフィル８３５による慣性力は質量に依存し、ＤＣ電位８３０による軸方向力はそうでないので、軽いイオンが保持される一方で、重いイオンはイオンガイド８２０から軸方向に放出され得る。ＤＣ電位８３０を増加するか、ＡＣ電位８３５の振幅を低減するか、ＡＣ周波数を増加するか、あるいはそれらの組み合わせにより、イオンをイオンガイド８２０から順次、放出することができる。
【００５２】
本発明のその他の変形および変更は可能である。例えば、図５に関連して示し記載したものに加えて他の電気的な構成を使用して、イオンガイドの個々セグメントにＡＣおよびＤＣ電圧を供給することができるであろう。さらに、軸方向電界とイオンガイドを生成する他の方法を適用して線形イオントラップ内に所望の電界を生成することができる。例えば、ロッド上の導電性皮膜をセグメントの代わりに使用することができ、あるいは追加の補助電極を使用して軸方向電界を生成することができる。これら方法の大部分は米国特許第５，８４７，３８６号明細書と米国特許第６，１１１，２５０号明細書に要約される。さらに、上記イオンガイド、特に図４に関連して説明したイオンガイドは、ＤＣ電位により供給される軸方向力がイオンを出口に向かって押す一方で、慣性力がイオンを出口から反発させると説明したが、この構成は、ＤＣ電位による軸方向力がイオンを出口から反発させる一方で、慣性力がイオンを出口に向かって押すように容易に逆にすることができるであろう。あるいは、必要に応じ、イオンガイドはイオンを入口へ送るように構成することができるであろう。このような変更あるいは変形はすべて、ここに添付された特許請求の範囲により規定される本発明の範囲と趣旨に属すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、概略図により、イオンガイドを図示するとともに本発明の好適な実施形態によるイオンガイドの軸に沿った電位分布を簡略に示す。
【図２】図２は、概略図により、イオンガイドを図示するとともに本発明の第２の好適な実施形態によるイオンガイドの軸に沿った電位分布を簡略に示す。
【図３】図３は、概略図により、イオンガイドを図示するとともに本発明の第３の好適な実施形態によるイオンガイドの軸に沿った電位分布を簡略に示す。
【図４−１】図４は、概略図により、イオンガイドを図示するとともに本発明の第４の好適な実施形態によるイオンガイドの軸に沿った電位分布を簡略に示す。
【図４−２】図４ａは、概略図により、個別電源装置と共に図４のイオンガイドをさらに詳細に図示する。
【図５−１】図５は、本発明の第５の好適な態様に基づくイオンガイドを概略図により図示する。
【図５−２】図５ａは、本発明の第６の好適な態様に基づくイオンガイドを概略図により図示する。
【図５−３】図５ｂは、本発明の第７の好適な態様に基づくイオンガイドを概略図により図示する。
【図６】図６は、本発明の別の態様に基づくイオンの分離方法をフローチャートにより図示する。
【図７】図７は、本発明の一実施形態によるＭＳ／ＭＳ構成をブロック図により図示する。
【図８】図８は、本発明の別の態様に基づく第２のＭＳ／ＭＳ構成をブロック図により図示する。
【図９】図９は、本発明の別の態様に基づくイオンガイドを概略図により図示する。
【図１】
2007536530.tif 000004
【図２】
2007536530.tif 000005
【図３】
2007536530.tif 000006
【図４】
2007536530.tif 000007
【図４ａ】
2007536530.tif 000008
【図５】
2007536530.tif 000009
【図５ａ】
2007536530.tif 000010
【図５ｂ】
2007536530.tif 000011
【図６】
2007536530.tif 000012
【図７】
2007536530.tif 000013
【図８】
2007536530.tif 000014
【図９】
2007536530.tif 000015
【国際調査報告】
2007536530.tif 000016
2007536530.tif 000017