(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンガイドであって、
複数の軸方向電極群を備え、
各軸方向電極群は、複数の電極セグメントを備え、
第１の動作モードにおいて、イオンは、非四重極の径方向疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向に閉じ込められ、
第２の動作モードにおいて、イオンは、実質的に四重極の径方向疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向に閉じ込められ、
前記第１の動作モードにおいて、第１及び／又は第３及び／又は第５及び／又は第７の軸方向電極群における大部分又はすべての前記電極セグメントは、実質的に同じ第１位相の第１ＡＣ又はＲＦ電圧に維持される、イオンガイド。
【請求項２】
請求項１に記載のイオンガイドであって、
前記第１の動作モードにおいて、第２及び／又は第４及び／又は第６及び／又は第８の軸方向電極群における大部分又はすべての前記電極セグメントは、実質的に同じ第２位相の前記第１ＡＣ又はＲＦ電圧に維持され、
（ａ）前記第２位相は前記第１位相と異なる、及び／又は、
（ｂ）前記第１位相と前記第２位相との間の位相差は、実質的に１８０度である、又は、
（ｃ）前記第１位相と前記第２位相との間の位相差は（ｉ）０〜１０度、（ｉｉ）１０〜２０度、（ｉｉｉ）２０〜３０度、（ｉｖ）３０〜４０度、（ｖ）４０〜５０度、（ｖｉ）５０〜６０度、（ｖｉｉ）６０〜７０度、（ｖｉｉｉ）７０〜８０度、（ｉｘ）８０〜９０度、（ｘ）９０〜１００度、（ｘｉ）１００〜１１０度、（ｘｉｉ）１１０〜１２０度、（ｘｉｉｉ）１２０〜１３０度、（ｘｉｖ）１３０〜１４０度、（ｘｖ）１４０〜１５０度、（ｘｖｉ）１５０〜１６０度、（ｘｖｉｉ）１６０〜１７０度及び（ｘｖｉｉｉ）１７０〜１８０度からなる群から選択される、イオンガイド。
【請求項３】
請求項２に記載のイオンガイドであって、
（ｉ）前記第１の軸方向電極群は、前記第２の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｉｉ）前記第２の軸方向電極群は、前記第３の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｉｉｉ）前記第３の軸方向電極群は、前記第４の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｉｖ）前記第４の軸方向電極群は、前記第５の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｖ）前記第５の軸方向電極群は、前記第６の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｖｉ）前記第６の軸方向電極群は、前記第７の軸方向電極群と軸方向に隣接する、及び
（ｖｉｉ）前記第７の軸方向電極群は、前記第８の軸方向電極群と軸方向に隣接する、イオンガイド。
【請求項４】
請求項１から請求項３いずれか一項に記載のイオンガイドであって、
前記電極セグメントの少なくとも一部又は全部が、ほぼ四分円、六分円、八分円、平面、長方形、正方形、円形、双曲線又はくさび形状の電極を備える、イオンガイド。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のイオンガイドであって、
１つの動作モードにおいて、イオンは前記イオンガイド内で軸方向に閉じ込められることなく、別の動作モードにおいて、イオンは前記イオンガイド内で軸方向に閉じ込められる、イオンガイド。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のイオンガイドを備えるイオン移動度分光計、イオン分離装置、質量分析器、又は質量分析計。
【請求項７】
イオンを誘導する方法であって、
複数の軸方向電極群を備えるイオンガイドであって、各軸方向電極群が複数の電極セグメントを備えるイオンガイドを準備すること、
非四重極の径方向疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向にイオンを閉じ込める第１の動作モードで前記イオンガイドを操作すること、及び、
実質的に四重極の径方向疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向にイオンを閉じ込める第２の動作モードで前記イオンガイドを操作すること、を備え、
前記第１の動作モードにおいて、第１及び／又は第３及び／又は第５及び／又は第７の軸方向電極群における大部分又はすべての電極セグメントを、実質的に同じ第１位相の第１ＡＣ又はＲＦ電圧に維持する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［クロスリファレンス］
本出願は、２００９年５月２９日に出願された米国仮特許出願No.US61/182,132及び２００９年５月２９日に出願された英国特許出願No.0909292.5に基づく優先権を主張するものであり、前記出願の内容は、参照することにより、その全体があらゆる目的で本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、イオンガイド、質量分析計、イオンを誘導する方法及び質量分析法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＡＣ不均一電場によって荷電粒子又はイオンに印加される時間平均の力は、電場が弱い領域に荷電粒子又はイオンを加速させる。電場の最小値は、一般的に、疑似ポテンシャル井戸又は谷と称される。これに対して、電場の最大値は、一般的に、疑似ポテンシャルの山又は障壁と称される。ＲＦイオンガイドは、イオンガイドの中心軸に沿って疑似ポテンシャル井戸を形成させることによって、この現象を活用するように設計されており、このため、イオンはイオンガイド内で径方向に閉じ込められる。
【０００４】
四重極、六重極、及び八重極ロッドセット等の多極ロッドセットを用いて構成されるイオンガイド等、さまざまな形態のＡＣ又はＲＦイオンガイドが知られている。また、隣接する電極に逆相のＡＣ又はＲＦ電圧が印加される積層リング電極セットを備えるイオントンネル型又は積層リング型イオンガイドも知られている。さらに、サンドイッチ構造平板イオンガイドとも呼ばれる、上部ＤＣ平板電極と下部ＤＣ平板電極とを有し、直径方向に対向するＡＣ又はＲＦ平板電極群を備えるイオンガイドも知られている。
【０００５】
四重極ロッドセット型イオンガイドは、径方向に対称な四重極電場を形成する。理想的な電場を得るためには、ロッドが双曲線断面を有することが必要である。他の種類のロッドを用いて、四重極電場を近似することもできる。たとえば、円形ロッド、凹面ロッドや平面ロッドを用いることができる。四重極ロッドセットは、四重極マスフィルタやリニアイオントラップ、及び、その他これに類する装置等の分析装置に用いられることが多い。ただし、安定な質量範囲が限定されていることや受容特性が低いことから、イオン輸送装置としての使用は限定的である。
【０００６】
イオントンネル型イオンガイドは、質量範囲が広く、底が平坦で側面勾配が急な疑似ポテンシャルにより、優れた受容特性及び透過特性を備える。
【０００７】
イオンガイドの改良が望まれている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の一つの態様は、イオンガイドであって、複数の軸方向電極群を備え、各軸方向電極群は、複数の電極セグメントに径方向にセグメント化されたリング電極又は環状電極を備える。
【０００９】
各軸方向電極群は、望ましくは、複数のほぼ四分円、六分円、又は八分円形状の電極セグメントを備える。別の実施形態において、電極セグメントは異なる形状でもよい。
【００１０】
本発明の別の態様は、イオンガイドであって、複数の軸方向電極群を備え、各軸方向電極群は、望ましくは、複数の電極セグメントを備え、第１の動作モードにおいて、イオンは、非四重極の径方向疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向に閉じ込められ、第２の動作モードにおいて、イオンは、実質的に四重極の径方向疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向に閉じ込められる。
【００１１】
非四重極の径方向疑似ポテンシャル井戸は、たとえば、イオントンネル型イオンガイドのプロファイルと同様のプロファイル、すなわち、底が比較的平坦で側面勾配が急な疑似ポテンシャルを有するものでもよい。
【００１２】
四重極の径方向疑似ポテンシャル井戸は、特に、動作モードにおいて、イオンが径方向にイオンガイドから外に共鳴励起可能であるという効果を備える。
【００１３】
前記第１の動作モードにおいて、第１及び／又は第３及び／又は第５及び／又は第７の（すなわち奇数番目の）軸方向電極群における大部分又はすべての前記電極セグメントは、望ましくは、実質的に同じ第１位相の第１ＡＣ又はＲＦ電圧に維持される。
【００１４】
前記第１の動作モードにおいて、第２及び／又は第４及び／又は第６及び／又は第８の（すなわち偶数番目の）軸方向電極群における大部分又はすべての前記電極セグメントは、望ましくは、実質的に同じ第２位相の前記第１ＡＣ又はＲＦ電圧に維持される。
【００１５】
好適な実施形態において、
（ａ）前記第２位相は前記第１位相と異なる、及び／又は、
（ｂ）前記第１位相と前記第２位相との間の位相差は、実質的に１８０度である。
【００１６】
別の実施形態において、前記第１位相と前記第２位相との間の位相差は（ｉ）０〜１０度、（ｉｉ）１０〜２０度、（ｉｉｉ）２０〜３０度、（ｉｖ）３０〜４０度、（ｖ）４０〜５０度、（ｖｉ）５０〜６０度、（ｖｉｉ）６０〜７０度、（ｖｉｉｉ）７０〜８０度、（ｉｘ）８０〜９０度、（ｘ）９０〜１００度、（ｘｉ）１００〜１１０度、（ｘｉｉ）１１０〜１２０度、（ｘｉｉｉ）１２０〜１３０度、（ｘｉｖ）１３０〜１４０度、（ｘｖ）１４０〜１５０度、（ｘｖｉ）１５０〜１６０度、（ｘｖｉｉ）１６０〜１７０度及び（ｘｖｉｉｉ）１７０〜１８０度からなる群から選択されるものでもよい。
【００１７】
一実施形態において、
（ｉ）前記第１の軸方向電極群は、前記第２の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｉｉ）前記第２の軸方向電極群は、前記第３の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｉｉｉ）前記第３の軸方向電極群は、前記第４の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｉｖ）前記第４の軸方向電極群は、前記第５の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｖ）前記第５の軸方向電極群は、前記第６の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｖｉ）前記第６の軸方向電極群は、前記第７の軸方向電極群と軸方向に隣接する、及び
（ｖｉｉ）前記第７の軸方向電極群は、前記第８の軸方向電極群と軸方向に隣接する。
【００１８】
好適な実施形態において、奇数番目の軸方向電極群と偶数番目の軸方向電極群とが、交互に配置されることが望ましい。
【００１９】
一実施形態において、前記第２の動作モードにおいて、前記第１及び／又は第２及び／又は第３及び／又は第４及び／又は第５及び／又は第６及び／又は第７及び／又は第８の軸方向電極群における１つ又は複数又は１対の電極セグメントは、実質的に同じ第１位相の前記第１ＡＣ又はＲＦ電圧に維持され、前記第１及び／又は第２及び／又は第３及び／又は第４及び／又は第５及び／又は第６及び／又は第７及び／又は第８の軸方向電極群における１つ又は複数又は１対の電極セグメントは、実質的に同じ第２位相の前記第１ＡＣ又はＲＦ電圧に維持される。
【００２０】
好適な実施形態において、前記第２動作モードにおいて、奇数番目の電極セグメントは同じ第１位相の前記第１ＡＣ又はＲＦ電圧に維持され、偶数番目の電極セグメントは、第１位相とは異なる、同じ第２位相の前記第１ＡＣ又はＲＦ電圧に維持される。
【００２１】
他の実施形態において、動作モードにおいて、一部または全部の軸方向電極群における第１及び第４の電極セグメントが同じ第１位相のＡＣ又はＲＦ電圧に維持され、一部または全部の軸方向電極群における第２及び第５の電極セグメントが同じ第２位相のＡＣ又はＲＦ電圧に維持され、一部または全部の軸方向電極群における第３及び第４の電極セグメントが同じ第３位相のＡＣ又はＲＦ電圧に維持されるものでもよい。
【００２２】
他の実施形態において、動作モードにおいて、一部または全部の軸方向電極群における第１及び第５の電極セグメントが同じ第１位相のＡＣ又はＲＦ電圧に維持され、一部または全部の軸方向電極群における第２及び第６の電極セグメントが同じ第２位相のＡＣ又はＲＦ電圧に維持され、一部または全部の軸方向電極群における第３及び第７の電極セグメントが同じ第３位相のＡＣ又はＲＦ電圧に維持され、一部または全部の軸方向電極群における第４及び第８の電極セグメントが同じ第４位相のＡＣ又はＲＦ電圧に維持されるものでもよい。
【００２３】
本発明の実施形態において、１つの軸方向電極群における電極セグメントは、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１以上の異なる位相に維持されるものでもよい。
【００２４】
一実施形態において、前記第２の動作モードにおいて、
（ａ）前記第２位相は前記第１位相と異なる、及び／又は、
（ｂ）前記第１位相と前記第２位相との間の位相差は、実質的に１８０度である。
【００２５】
実施形態において、前記第２の動作モードにおいて、前記第１位相と前記第２位相との間の位相差は（ｉ）０〜１０度、（ｉｉ）１０〜２０度、（ｉｉｉ）２０〜３０度、（ｉｖ）３０〜４０度、（ｖ）４０〜５０度、（ｖｉ）５０〜６０度、（ｖｉｉ）６０〜７０度、（ｖｉｉｉ）７０〜８０度、（ｉｘ）８０〜９０度、（ｘ）９０〜１００度、（ｘｉ）１００〜１１０度、（ｘｉｉ）１１０〜１２０度、（ｘｉｉｉ）１２０〜１３０度、（ｘｉｖ）１３０〜１４０度、（ｘｖ）１４０〜１５０度、（ｘｖｉ）１５０〜１６０度、（ｘｖｉｉ）１６０〜１７０度及び（ｘｖｉｉｉ）１７０〜１８０度からなる群から選択されるものでもよい。
【００２６】
一実施形態において、前記第２の動作モードにおいて、前記第１及び／又は第２及び／又は第３及び／又は第４及び／又は第５及び／又は第６及び／又は第７及び／又は第８の軸方向電極群における隣接しない電極セグメントは、前記同じ第１位相の前記第１ＡＣ又はＲＦ電圧又は前記同じ第２位相の前記第１ＡＣ又はＲＦ電圧に維持される。
【００２７】
望ましくは、前記電極セグメントの少なくとも一部又は全部が、ほぼ四分円、六分円、八分円、平面、長方形、正方形、円形、双曲線又はくさび形状の電極を備える。別の実施形態において、電極セグメントは異なる形状でもよい。
【００２８】
本発明の一つの態様は、イオンガイドであって、複数の軸方向電極群を備え、各軸方向電極群は、少なくとも第１、第２、第３及び第４の電極セグメントを備え、
動作モードにおいて、
（ａ）第１及び／又は第３及び／又は第５及び／又は第７の軸方向電極群における第１及び第２の電極セグメントは、実質的に同じ第１位相の第１ＲＦ電圧に維持される、
（ｂ）第２及び／又は第４及び／又は第６及び／又は第８の軸方向電極群における対応する第１及び第２の電極セグメントは、実質的に同じ第２位相の前記第１ＲＦ電圧に維持される、及び、
（ｃ）前記第１及び／又は第２及び／又は第３及び／又は第４及び／又は第５及び／又は第６及び／又は第７及び／又は第８の軸方向電極群における第３及び第４の電極セグメントは、実質的に同じ第１のＤＣ電圧に維持される。
【００２９】
この実施形態において、前記イオンガイド内のイオンガイドプロファイルは、イオン移動平面内に配置される複数の平面電極であって、隣接する平面電極が逆相のＡＣ又はＲＦ電圧に維持されることが望ましい複数の平面電極を備えるイオンガイドのイオン誘導プロファイルと実質的に同様のものでもよい。
【００３０】
一実施形態において、
（ａ）前記第２位相は前記第１位相と異なる、及び／又は、
（ｂ）前記第１位相と前記第２位相との間の位相差は、実質的に１８０度である、又は、
（ｃ）前記第１位相と前記第２位相との間の位相差は（ｉ）０〜１０度、（ｉｉ）１０〜２０度、（ｉｉｉ）２０〜３０度、（ｉｖ）３０〜４０度、（ｖ）４０〜５０度、（ｖｉ）５０〜６０度、（ｖｉｉ）６０〜７０度、（ｖｉｉｉ）７０〜８０度、（ｉｘ）８０〜９０度、（ｘ）９０〜１００度、（ｘｉ）１００〜１１０度、（ｘｉｉ）１１０〜１２０度、（ｘｉｉｉ）１２０〜１３０度、（ｘｉｖ）１３０〜１４０度、（ｘｖ）１４０〜１５０度、（ｘｖｉ）１５０〜１６０度、（ｘｖｉｉ）１６０〜１７０度及び（ｘｖｉｉｉ）１７０〜１８０度からなる群から選択される。
【００３１】
望ましくは、
（ｉ）前記第１の軸方向電極群は、前記第２の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｉｉ）前記第２の軸方向電極群は、前記第３の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｉｉｉ）前記第３の軸方向電極群は、前記第４の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｉｖ）前記第４の軸方向電極群は、前記第５の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｖ）前記第５の軸方向電極群は、前記第６の軸方向電極群と軸方向に隣接する、
（ｖｉ）前記第６の軸方向電極群は、前記第７の軸方向電極群と軸方向に隣接する、及び
（ｖｉｉ）前記第７の軸方向電極群は、前記第８の軸方向電極群と軸方向に隣接する。
【００３２】
本発明の別の態様は、イオンガイドであって、複数の軸方向電極群を備え、各軸方向電極群は、複数の電極セグメントに径方向にセグメント化されたリング電極又は環状電極を備え、第１の動作モードにおいて、イオンは前記イオンガイド内で軸方向に閉じ込められることなく、第２の動作モードにおいて、イオンは前記イオンガイド内で軸方向に閉じ込められる。
【００３３】
この実施形態において、第２の動作モードでイオンガイドの出口領域にＲＦ電圧を印加して、質量対電荷比依存ポテンシャル（疑似ポテンシャル）障壁を与えるようにしてもよい。
【００３４】
好適な実施形態において、前記第１の動作モードの間、前記イオンガイドのイオン透過特性を変化させるように、第１及び／又は第２及び／又は第３及び／又は第４及び／又は第５及び／又は第６及び／又は第７及び／又は第８の軸方向電極群における少なくとも１つ、２つ、３つ又は４つの電極セグメントに印加したＲＦ電圧の位相を変更または交換可能である。
【００３５】
たとえば、前記第１の動作モードの間、径方向の疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向にイオンが閉じ込められるものでもよく、前記第１の動作モードの間、前記径方向の疑似ポテンシャル井戸のプロファイルは、たとえば、四重極径方向疑似ポテンシャル井戸と非四重極径方向疑似ポテンシャル井戸との間で切り替え可能である。他の実施形態において、径方向の疑似ポテンシャル井戸を、底が平坦で側面勾配が急な疑似ポテンシャル井戸、四重極疑似ポテンシャル井戸、六重極疑似ポテンシャル井戸、八重極疑似ポテンシャル井戸又は異なるプロファイルを有する疑似ポテンシャル井戸の間で切り替え可能としてもよい。
【００３６】
一実施形態において、一部又は全部の軸方向電極群が、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０又は２１以上の電極セグメントを備えるものでもよい。
【００３７】
１つの軸方向電極群における電極セグメントが、望ましくは、
（ａ）使用時にイオンがこれに沿って透過される中央イオン誘導領域の周りに配置される、及び／又は、
（ｂ）１つ以上の軸方向イオン通路に沿ってイオンを誘導する、及び／又は、
（ｃ）前記イオンガイドの軸方向の長さに沿って変化するプロファイルを有する。
【００３８】
一実施形態において、イオンガイドは、イオンを比較的広いイオン受容領域から比較的明確に定義されたイオン誘導領域に向かわせて、イオンの前方透過を最大化する又は最適化することが可能なプロファイルを備えるものでもよい。
【００３９】
一実施形態において、前記イオンガイドが、１、２、３、４〜１０、１０〜１５、１５〜２０、２０〜２５、２５〜３０、３０〜３５、３５〜４０、４０〜４５、４５〜５０、５０〜５５、５５〜６０、６０〜６５、６５〜７０、７０〜７５、７５〜８０、８０〜８５、８５〜９０、９０〜９５、９５〜１００又は１０１以上の軸方向電極群を備えるものでもよい。
【００４０】
望ましくは、１つの軸方向電極群における少なくとも一部または全部の前記電極セグメントを、互いに相対的に異なる電位で維持可能である。
【００４１】
本発明の別の態様は、イオンガイドであって、複数のリング電極又は環状電極を備え、第１の動作モードにおいて、軸方向に隣接する電極を実質的に逆相のＲＦ電圧に維持し、第２の動作モードにおいて、１対の軸方向に隣接する電極の位相を切り替えて、２つの軸方向に隣接する電極を実質的に同じ第１の位相に維持する一方、別の２つの軸方向に隣接する電極を実質的に同じ第２の位相に維持し、前記第１の位相は前記第２の位相と異なる。
【００４２】
他の実施形態において、少なくとも１つの電極の位相を変更して、たとえば、２つの軸方向に隣接する電極の位相差を０度でも１８０度でもないようにするものでもよい。
【００４３】
本発明のまた別の態様は、イオンガイドであって、複数の軸方向電極群を備え、各軸方向電極群が、複数の電極セグメントを備え、第１の動作モードにおいて、軸方向に隣接する軸方向電極群を実質的に逆相のＲＦ電圧に維持し、第２の動作モードにおいて、１対の軸方向に隣接する軸方向電極群の位相を切り替えて、２つの軸方向に隣接する軸方向電極群を実質的に同じ第１の位相に維持する一方、別の２つの軸方向に隣接する軸方向電極群を実質的に同じ第２の位相に維持し、前記第１の位相は前記第２の位相と異なる。
【００４４】
他の実施形態において、少なくとも１つの軸方向電極群の位相を変更して、たとえば、２つの軸方向に隣接する軸方向電極群の位相差を０度でも１８０度でもないようにするものでもよい。
【００４５】
一実施形態において、
（ａ）前記イオンガイドが、（ｉ）<1000mbar、（ｉｉ）<100mbar、（ｉｉｉ）<10mbar、（ｉｖ）<1mbar、（ｖ）<0.1mbar、（ｖｉ）<0.01mbar、（ｖｉｉ）<0.001mbar、（ｖｉｉｉ）<0.0001mbar及び（ｉｘ）<0.00001mbarからなる群から選択される圧力に維持されるように配置及び構成される、及び／又は、
（ｂ）前記イオンガイドが、（ｉ）>1000mbar、（ｉｉ）>100mbar、（ｉｉｉ）>10mbar、（ｉｖ）>1mbar、（ｖ）>0.1mbar、（ｖｉ）>0.01mbar、（ｖｉｉ）>0.001mbar及び（ｖｉｉｉ）>0.0001mbarからなる群から選択される圧力に維持されるように配置及び構成される、及び／又は、
（ｃ）前記イオンガイドが、（ｉ）0.0001~0.001mbar、（ｉｉ）0.001~0.01mbar、（ｉｉｉ）0.01~0.1mbar、（ｉｖ）0.1~1mbar、（ｖ）1~10mbar、（ｖｉ）10~100mbar及び（ｖｉｉ）100~1000mbarからなる群から選択される圧力に維持されるように配置及び構成される。
【００４６】
本発明の特に好適な実施形態において、イオン移動度分離が実質的に観察される圧力未満の圧力で、イオンガイドを操作するようにしてもよい。たとえば、イオンガイドに沿って及びイオンガイド内をイオンが透過する際にイオン移動度に応じてイオンが分離されないように、<10-3mbarの圧力でイオンガイドを操作するようにしてもよい。
【００４７】
本発明の一実施形態において、イオンガイドに沿って及びイオンガイド内をイオンが透過する際にイオン移動度に応じてイオンが実質的に分離されないような動作モードでイオンガイドを操作するようにしてもよい。
【００４８】
本発明の１つの態様は、イオン移動度分光計又は分離装置であって、上述したイオンガイドを備え、
動作モードにおいて、
（ｉ）イオンが、イオン移動度に従って時間的に分離されるように配置される、及び／又は、
（ｉｉ）イオンが、電界強度に応じたイオン移動度変化率に従って時間的に分離されるように配置される。
【００４９】
本発明の１つの態様は、イオントラップ又は質量分析器であって、上述したイオンガイドを備える。
【００５０】
本発明の１つの態様は、質量分析計であって、上述したイオンガイド、又は、上述したイオン移動度分光計又は分離装置、又は、上述したイオントラップ又は質量分析器を備える。
【００５１】
質量分析計は、望ましくは、さらに、
（ａ）前記イオンガイドの上流側に配置されるイオン源であって、（ｉ）エレクトロスプレーイオン化（Electrospray ionization: ESI）イオン源、（ｉｉ）大気圧光イオン化（Atmospheric Pressure Photo Ionization: APPI）イオン源、（ｉｉｉ）大気圧化学イオン化（Atmospheric Pressure Chemical Ionization: APCI）イオン源、（ｉｖ）マトリックス支援レーザー脱離イオン化（Matrix Assisted Laser Desorption Ionization: MALDI）イオン源、（ｖ）レーザー脱離イオン化（Laser Desorption Ionization: LDI）イオン源、（ｖｉ）大気圧イオン化（Atmospheric Pressure Ionization: API）イオン源、（ｖｉｉ）シリコンを用いた脱離イオン化（Desorption Ionization on Silicon: DIOS）イオン源、（ｖｉｉｉ）電子衝撃（Electron Impact: EI）イオン源、（ｉｘ）化学イオン化（Chemical Ionization: CI）イオン源、（ｘ）電界イオン化（Field Ionization: FI）イオン源、（ｘｉ）電界脱離（Field Desorption: FD）イオン源、（ｘｉｉ）誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma: ICP）イオン源、（ｘｉｉｉ）高速原子衝撃（Fast Atom Bombardment: FAB）イオン源、（ｘｉｖ）液体二次イオン質量分析（Liquid Secondary Ion Mass Spectrometry: LSIMS）イオン源、（ｘｖ）脱離エレクトロスプレーイオン化（Desorption Electrospray Ionization: DESI）イオン源、（ｘｖｉ）ニッケル−63放射性イオン源、（ｘｖｉｉ）大気圧マトリックス支援レーザー脱離イオン化（Atmospheric Pressure Matrix Assisted Laser Desorption Ionization）イオン源、（ｘｖｉｉｉ）サーモスプレーイオン源、（ｘｉｘ）大気サンプリンググロー放電イオン化（Atmospheric Sampling Glow Discharge Ionization: ASGDI）イオン源及び（ｘｘ）グロー放電（Glow Discharge: GD）イオン源からなる群から選択される１つ以上のイオン源、及び／又は、
（ｂ）１つ以上の連続又はパルスイオン源、及び／又は、
（ｃ）前記イオンガイドの上流側及び／又は下流側に配置される１つ以上の別のイオン源、及び／又は、
（ｄ）前記イオンガイドの上流側及び／又は下流側に配置される１つ以上のイオン移動度分離装置及び／又は１つ以上の電界非対称イオン移動度分光計（Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometer）、及び／又は、
（ｅ）前記イオンガイドの上流側及び／又は下流側に配置される１つ以上のイオントラップ又は１つ以上のイオン捕捉領域、及び／又は、
（ｆ）前記イオンガイドの上流側及び／又は下流側に配置される１つ以上の衝突、フラグメンテーション（断片化）又は反応セルであって、（ｉ）衝突誘起解離（Collisional Induced Dissociation: CID）フラグメンテーション装置、（ｉｉ）表面誘起解離（Surface Induced Dissociation: SID）フラグメンテーション装置、（ｉｉｉ）電子移動解離（Electron Transfer Dissociation: ETD）フラグメンテーション装置、（ｉｖ）電子捕獲解離（Electron Capture Dissociation: ECD）フラグメンテーション装置、（ｖ）電子衝突（Electron Collision）又は電子衝撃解離（Electron Impact Dissociation)フラグメンテーション装置、（ｖｉ）光誘起解離（Photo Induced Dissociation: PID）フラグメンテーション装置、（ｖｉｉ）レーザー誘起解離（Laser Induced Dissociation）フラグメンテーション装置、（ｖｉｉｉ）赤外線誘起解離装置、（ｉｘ）紫外線誘起解離装置、（ｘ）ノズル・スキマー・インターフェース・フラグメンテーション装置、（ｘｉ）インソースフラグメンテーション装置、（ｘｉｉ）インソース衝突誘起解離（Collision Induced Dissociation）フラグメンテーション装置、（ｘｉｉｉ）熱源又は温度源フラグメンテーション装置、（ｘｉｖ）電場誘起フラグメンテーション装置、（ｘｖ）磁場誘起フラグメンテーション装置、（ｘｖｉ）酵素消化又は酵素分解フラグメンテーション装置、（ｘｖｉｉ）イオン−イオン反応フラグメンテーション装置、（ｘｖｉｉｉ）イオン−分子反応フラグメンテーション装置、（ｘｉｘ）イオン−原子反応フラグメンテーション装置、（ｘｘ）イオン−準安定イオン反応フラグメンテーション装置、（ｘｘｉ）イオン−準安定分子反応フラグメンテーション装置、（ｘｘｉｉ）イオン−準安定原子反応フラグメンテーション装置、（ｘｘｉｉｉ）イオンの反応により付加イオン又はプロダクトイオン（生成イオン）を形成するイオン−イオン反応装置、（ｘｘｉｖ）イオンの反応により付加イオン又はプロダクトイオンを形成するイオン−分子反応装置、（ｘｘｖ）イオンの反応により付加イオン又はプロダクトイオンを形成するイオン−原子反応装置、（ｘｘｖｉ）イオンの反応により付加イオン又はプロダクトイオンを形成するイオン−準安定イオン反応装置、（ｘｘｖｉｉ）イオンの反応により付加イオン又はプロダクトイオンを形成するイオン−準安定分子反応装置、（ｘｘｖｉｉｉ）イオンの反応により付加イオン又はプロダクトイオンを形成するイオン−準安定原子反応装置、及び（ｘｘｉｘ）電子イオン化解離（Electron Ionization Dissociation: EID）フラグメンテーション装置、からなる群から選択される衝突、フラグメンテーション又は反応セル、及び／又は、
（ｇ）（ｉ）四重極質量分析器、（ｉｉ）２次元又はリニア四重極質量分析器、（ｉｉｉ）ポール（Paul）トラップ型又は３次元四重極質量分析器、（ｉｖ）ペニング（Penning）トラップ型質量分析器、（ｖ）イオントラップ型質量分析器、（ｖｉ）磁場型質量分析器、（ｖｉｉ）イオンサイクロトロン共鳴（Ion Cyclotron Resonance: ICR）質量分析器（ｖｉｉｉ）フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance: FTICR）質量分析器、（ｉｘ）静電またはオービトラップ型質量分析器、（ｘ）フーリエ変換（Fourier Transform）静電又はオービトラップ型質量分析器、（ｘｉ）フーリエ変換（Fourier Transform）質量分析器、（ｘｉｉ）飛行時間型（Time of Flight）質量分析器、（ｘｉｉｉ）直交加速飛行時間型（Time of Flight）質量分析器、及び（ｘｉｖ）線形加速飛行時間型（Time of Flight）質量分析器、からなる群から選択される質量分析器、及び／又は、
（ｈ）前記イオンガイドの上流側及び／又は下流側に配置される１つ以上のエネルギー分析器又は静電エネルギー分析器、及び／又は、
（ｉ）前記イオンガイドの上流側及び／又は下流側に配置される１つ以上のイオン検出器、及び／又は、
（ｊ）前記イオンガイドの上流側及び／又は下流側に配置される１つ以上のマスフィルタであって、（ｉ）四重極マスフィルタ、（ｉｉ）２次元又はリニア四重極イオントラップ、（ｉｉｉ）ポール（Paul）又は３次元四重極イオントラップ、（ｉｖ）ペニング（Penning）イオントラップ、（ｖ）イオントラップ、（ｖｉ）磁気セクタ型マスフィルタ、（ｖｉｉ）飛行時間型（Time of Flight: TOF）マスフィルタ、及び（ｖｉｉｉ）ウィーン（Wien）フィルタ、からなる群から選択される１つ以上のマスフィルタ、及び／又は、
（ｋ）前記イオンガイド内へのイオンをパルス状にする装置又はイオンゲート、及び／又は、
（ｌ）、実質的に連続的なイオンビームをパルスイオンビームに変換する装置、のいずれかを備える。
【００５２】
質量分析計は、望ましくは、さらに、
（ｉ）Ｃ型トラップと、外側たる形電極及び同軸の内側紡錘形電極を備える質量分析器と、を備え、第１の動作モードにおいて、イオンは、前記Ｃ型トラップに送られ、次に、前記質量分析器に注入され、第２の動作モードにおいて、イオンは、前記Ｃ型トラップに、次に、衝突セル又は電子移動解離（Electron Transfer Dissociation）装置に送られて、少なくとも一部のイオンがフラグメント（断片）イオンにフラグメント化（断片化）され、前記フラグメントイオンは、前記Ｃ型トラップに送られた後、オービトラップ型質量分析器に注入される、及び／又は、
（ｉｉ）使用時にイオンを透過させる開口部を各々有する複数の電極を備える積層リング型イオンガイドを備え、前記電極間の間隔がイオン通路の長さ方向に沿って増大し、前記イオンガイドの上流部分に配置される電極の開口部が第１の直径を有する一方で、前記イオンガイドの下流部分に配置される電極の開口部が前記第１の直径よりも小径の第２の直径を有し、使用時に、連続する電極に、逆相のＡＣ又はＲＦ電圧を印加する。
【００５３】
本発明の別の態様は、イオンを誘導する方法であって、
複数の軸方向電極群を備えるイオンガイドであって、各軸方向電極群が複数の電極セグメントに径方向にセグメント化されたリング電極又は環状電極を備えるイオンガイドを準備すること、及び、
前記イオンガイドに沿ってイオンを誘導すること、を備える。
【００５４】
本発明の別の態様は、イオンを誘導する方法であって、
複数の軸方向電極群を備えるイオンガイドであって、各軸方向電極群が複数の電極セグメントを備えるイオンガイドを準備すること、
非四重極の径方向疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向にイオンを閉じ込める第１の動作モードで前記イオンガイドを操作すること、及び、
実質的に四重極の径方向疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向にイオンを閉じ込める第２の動作モードで前記イオンガイドを操作すること、を備える。
【００５５】
本発明の別の態様は、イオンを誘導する方法であって、
複数の軸方向電極群を備えるイオンガイドであって、各軸方向電極群が少なくとも第１、第２、第３及び第４の電極セグメントを備えるイオンガイドを準備すること、
第１及び／又は第３及び／又は第５及び／又は第７の軸方向電極群における第１及び第２の電極セグメントを、実質的に同じ第１位相の第１ＲＦ電圧に維持すること、
第２及び／又は第４及び／又は第６及び／又は第８の軸方向電極群における対応する第１及び第２の電極セグメントを、実質的に同じ第２位相の前記第１ＲＦ電圧に維持すること、及び、
前記第１及び／又は第２及び／又は第３及び／又は第４及び／又は第５及び／又は第６及び／又は第７及び／又は第８の軸方向電極群における第３及び第４の電極セグメントを、実質的に同じ第１のＤＣ電圧に維持すること、を備える。
【００５６】
本発明の別の態様は、イオンを誘導する方法であって、
複数の軸方向電極群を備えるイオンガイドであって、各軸方向電極群が複数の電極セグメントに径方向にセグメント化されたリング電極又は環状電極を備えるイオンガイドを準備すること、
前記イオンガイド内で軸方向にイオンを閉じ込めない第１の動作モードで前記イオンガイドを操作すること、及び、
前記イオンガイド内で軸方向にイオンを閉じ込める第２の動作モードで前記イオンガイドを操作すること、を備える。
【００５７】
本発明の別の態様は、イオンを誘導する方法であって、
複数のリング電極又は環状電極を備えるイオンガイドを準備すること、
軸方向に隣接する電極を実質的に逆相のＲＦ電圧に維持する第１の動作モードで前記イオンガイドを操作すること、及び、
１対の軸方向に隣接する電極の位相を切り替えて、２つの軸方向に隣接する電極を実質的に同じ第１の位相に維持する一方、別の２つの軸方向に隣接する電極を前記第１の位相と異なる実質的に同じ第２の位相に維持する第２の動作モードで前記イオンガイドを操作すること、を備える。
【００５８】
本発明の別の態様は、イオンを誘導する方法であって、
複数の軸方向電極群を備えるイオンガイドであって、各軸方向電極群が複数の電極セグメントを備えるイオンガイドを準備すること、
軸方向に隣接する軸方向電極群を実質的に逆相のＲＦ電圧に維持する第１の動作モードで前記イオンガイドを操作すること、及び、
１対の軸方向に隣接する軸方向電極群の位相を切り替えて、２つの軸方向に隣接する軸方向電極群を実質的に同じ第１の位相に維持する一方、別の２つの軸方向に隣接する軸方向電極群を前記第１の位相と異なる実質的に同じ第２の位相に維持する第２の動作モードで前記イオンガイドを操作すること、を備える。
【００５９】
本発明の別の態様は、イオンガイドであって、複数の電極を備え、
第１の動作モードで、第１の電極群が第１位相のＲＦ電圧に維持され、第２の電極群が第１位相と異なる第２位相の前記ＲＦ電圧に維持され、
第２の動作モードで、１つ以上の電極の位相が変更、変化又は切り替えられる。
【００６０】
本発明の別の態様は、イオントラップであって、複数の電極を備え、
第１の動作モードで、第１の電極群が第１位相のＲＦ電圧に維持され、第２の電極群が第１位相と異なる第２位相の前記ＲＦ電圧に維持され、
第２の動作モードで、１つ以上の電極の位相が変更、変化又は切り替えられる。
【００６１】
本発明の別の態様は、イオンを誘導する方法であって、
複数の電極を備えるイオンガイドを準備すること、
第１の電極群を第１位相のＲＦ電圧に維持する一方で、第２の電極群を第１位相と異なる第２位相の前記ＲＦ電圧に維持すること、
１つ以上の電極の位相を変更、変化又は切り替えること、を備える。
【００６２】
本発明の別の態様は、イオンを捕捉する方法であって、
複数の電極を備えるイオントラップを準備すること、
第１の電極群を第１位相のＲＦ電圧に維持する一方で、第２の電極群を第１位相と異なる第２位相の前記ＲＦ電圧に維持すること、
１つ以上の電極の位相を変更、変化又は切り替えること、を備える。
【００６３】
本発明の別の態様は、イオンガイド及び／又はイオントラップであって、複数の軸方向電極群を備え、各軸方向電極群は複数の電極セグメントを備え、
第１の動作モードにおいて、第１のプロファイルを有する第１の径方向の疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向にイオンが閉じ込められ、第２の動作モードにおいて、第１のプロファイルと異なる第２のプロファイルを有する第２の径方向の疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向にイオンが閉じ込められる。
【００６４】
前記第１のプロファイルは、望ましくは、（ｉ）四重極プロファイル、（ｉｉ）六重極プロファイル、（ｉｉｉ）八重極プロファイルからなる群から選択される。
【００６５】
前記第２のプロファイルは、（ｉ）四重極プロファイル、（ｉｉ）六重極プロファイル、（ｉｉｉ）八重極プロファイルからなる群から選択される。
【００６６】
本発明の別の態様は、イオンを誘導する及び／又はイオンを捕捉する方法であって、
複数の軸方向電極群を備えるイオンガイド及び／又はイオントラップであって、各軸方向電極群が複数の電極セグメントを備えるイオンガイド及び／又はイオントラップを準備すること、
第１のプロファイルを有する第１の径方向の疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向にイオンを閉じ込める第１の動作モードで前記イオンガイド及び／又はイオントラップを操作すること、及び、
第１のプロファイルと異なる第２のプロファイルを有する第２の径方向の疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向にイオンを閉じ込める第２の動作モードで前記イオンガイド及び／又はイオントラップを操作すること、を備える。
【００６７】
本発明の別の態様は、質量分析計の制御システムにより実行可能なコンピュータプログラムであって、前記質量分析計が、複数の軸方向電極群を備えるイオンガイドであって、各軸方向電極群が複数の電極セグメントに径方向にセグメント化されたリング電極又は環状電極を備えるイオンガイドを備え、前記コンピュータプログラムは、前記制御システムに、前記イオンガイドを通るようにイオンを誘導させる、ように構成される。
【００６８】
本発明の別の態様は、質量分析計の制御システムにより実行可能なコンピュータプログラムであって、前記質量分析計が、複数の軸方向電極群を備えるイオンガイドであって、各軸方向電極群が複数の電極セグメントを備えるイオンガイドを備え、前記コンピュータプログラムは、前記制御システムに、
（ｉ）非四重極の径方向疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向にイオンを閉じ込める第１の動作モードで前記イオンガイドを操作させ、
（ｉｉ）実質的に四重極の径方向疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向にイオンを閉じ込める第２の動作モードで前記イオンガイドを操作させる、ように構成される。
【００６９】
本発明の他の態様は、質量分析計の制御システムにより実行可能なコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、前記制御システムに、上述した好適な方法のうちの１つ以上の方法を実施させるように構成される。
【００７０】
本発明の別の態様は、コンピュータが実行可能な命令が格納されたコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記命令は、質量分析計の制御システムにより実行可能に構成され、前記質量分析計が、複数の軸方向電極群を備えるイオンガイドであって、各軸方向電極群が複数の電極セグメントに径方向にセグメント化されたリング電極又は環状電極を備えるイオンガイドを備え、
前記コンピュータプログラムが、前記制御システムに、前記イオンガイドを通るようにイオンを誘導させる、ように構成される。
【００７１】
本発明の別の態様は、コンピュータが実行可能な命令が格納されたコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記命令は、質量分析計の制御システムにより実行可能に構成され、前記質量分析計が、複数の軸方向電極群を備えるイオンガイドであって、各軸方向電極群が複数の電極セグメントを備えるイオンガイドを備え、
前記コンピュータプログラムが、前記制御システムに、
（ｉ）非四重極の径方向疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向にイオンを閉じ込める第１の動作モードで前記イオンガイドを操作させ、
（ｉｉ）実質的に四重極の径方向疑似ポテンシャル井戸により前記イオンガイド内で径方向にイオンを閉じ込める第２の動作モードで前記イオンガイドを操作させる、ように構成される。
【００７２】
コンピュータ読み取り可能な媒体は、望ましくは、（ｉ）ROM、（ｉｉ）EAROM、（ｉｉｉ）EPROM、（ｉｖ）EEPROM、（ｖ）フラッシュメモリ、（ｖｉ）光ディスク、（ｖｉｉ）RAM、及び（ｖｉｉｉ）ハードディスクドライブからなる群から選択される。
【００７３】
本発明の他の態様は、コンピュータが実行可能な命令が格納されたコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記命令は、質量分析計の制御システムにより実行可能に構成され、前記コンピュータプログラムは、前記制御システムに、上述した好適な方法のうちの１つ以上の方法を実施させるように構成される。
【００７４】
好適な実施形態は、質量分析計であって、少なくとも２つの異なるモードで操作可能なＲＦイオンガイドを備える。第２の電極群に印加されるＲＦ電圧に対して、第１の電極群に印加されるＲＦ電圧の位相及び／又は振幅及び／又は周波数を変更することにより、モード間を切り替えるようにしてもよい。
【００７５】
好適な実施形態は、単一の機械的電極装置であって、適当なＡＣ又はＲＦ電源に接続される。電極の一部に印加されるＡＣ又はＲＦ電圧の位相、電圧又は周波数を変化させることにより切り替え可能な２つの異なるモードで装置を操作することができる。
【００７６】
本発明の実施形態は、イオンガイドであって、積層リング電極から形成される。各リング電極は、望ましくは、４つの四分円又は複数のセグメントにセグメント化される。一実施形態において、各リング電極が、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１以上のセグメントにセグメント化されるものでもよい。１つの動作モードにおいて、同一位相のＲＦ電圧を、４つの四分円すべて又はセグメント化された電極すべてに印加する。逆位相のＲＦ電圧を、隣接するリング電極を形成する４つの四分円すべて又はセグメント化された電極すべてに印加することが望ましい。この動作モードにおいて、イオンガイド内に生成される電場は、セグメント化されていないリングスタック、すなわち、複数のリング電極を備え、隣接するリング電極を逆相のＲＦ電圧に維持する従来のイオントンネル型イオンガイドにより生成された電場に近い。
【００７７】
ただし、各リングにおいて、一方の位相のＲＦ電圧が一方の直径方向に対向する四分円電極群に印加される一方で、他方の位相のＲＦ電圧が他方の直径方向に対向する四分円電極群に印加されるように、電極の一部に印加されるＲＦ電圧の位相を交換することによって、イオンガイド内部で生成される電場を、四重極ロッドセットにより生成される電場に近いものにすることができる。一実施形態において、一部の電極に印加されるＲＦ電圧の位相を交換することによって、一方がイオントンネル型イオンガイドの特性を有し、他方が四重極ロッドセットの特性を有する２つの異なる動作モード間で、装置を切り替えることができる。
【００７８】
他の実施形態において、電極に印加されるＲＦ電圧の周波数又は振幅を変更することにより、電場の特性を同様に変化させ、これにより、イオンガイドの特性を同様に変化させるようにしてもよい。
【００７９】
さらに別の実施形態において、他の電極集合体を用いて、集合体に含まれる電極の一部に印加されるＡＣ又はＲＦ電圧の位相、周波数又は振幅を変化させることにより、２つ以上の異なる動作モードの切り替えを可能にするようにしてもよい。
【００８０】
以下、本発明のさまざまな実施形態を、例示を目的とした他の構成と共に、ほんの一例として、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１Ａ】従来の積層リング型又はイオントンネル型イオンガイドを示す図。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態における径方向にセグメント化された積層リング型イオンガイドを示す図。
【図２Ａ】従来の径方向にセグメント化された凹面ロッドセットを示す図。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態における径方向にセグメント化された積層リング型イオンガイドを示す図。
【図３Ａ】１つの動作モードにおいて、好適なイオンガイドの異なるレンズにＡＣ又はＲＦ電圧を印加するように利用可能な電気的接続スキームを示す図。
【図３Ｂ】別の動作モードにおいて、好適なイオンガイドの異なるレンズにＡＣ又はＲＦ電圧を印加するように利用可能な電気的接続スキームを示す図。
【図４】本発明の一実施形態におけるセグメント化された積層リング型イオンガイドにおいて、ＲＦ電圧とＤＣ電圧との組み合わせを電極に印加することにより、サンドイッチ構造平板イオンガイドによって生成される電場に近い電場が生成される様子を示す図。
【図５Ａ】本発明の一実施形態における径方向にセグメント化された積層リング型イオンガイドにおいて、各リングが６つのセグメントにセグメント化され、電極に様々な組み合わせのＲＦ電圧が印加される様子を示す図。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態における径方向にセグメント化された積層リング型イオンガイドにおいて、各リングが６つのセグメントにセグメント化され、電極に様々な組み合わせのＲＦ電圧が印加される様子を示す図。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態における径方向にセグメント化された積層リング型イオンガイドにおいて、各リングが６つのセグメントにセグメント化され、電極に様々な組み合わせの３相ＲＦ電圧が印加される様子を示す図。
【図５Ｄ】本発明の一実施形態における径方向にセグメント化された積層リング型イオンガイドにおいて、各リングが６つのセグメントにセグメント化され、電極に様々な組み合わせのＲＦ電圧及びＤＣ電圧が印加される様子を示す図。
【図６Ａ】本発明の一実施形態における径方向にセグメント化されたリング電極のプロファイルの一例を示す図。
【図６Ｂ】本発明の別の実施形態における平面電極のプロファイルの一例を示す図。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態における円形又はロッド形状電極のプロファイルの一例を示す図。
【図６Ｄ】本発明の一実施形態における双曲線電極のプロファイルの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００８２】
本発明の好適な実施形態を説明する。図１Ａに、従来の積層リング型イオンガイド（stacked ring ion guide: SRIG）を示す。図１Ａに示す網掛けと白地は、隣接する平板電極に印加される逆相のＡＣ又はＲＦ電圧を示す。図１Ｂに、本発明の好適な実施形態における径方向にセグメント化された積層リング型イオンガイドであって、各リング電極が径方向に４つの四分円電極にセグメント化された積層リング型イオンガイドを示す。図１Ｂに示すイオンガイド内部の閉じ込め電場は、特にイオンガイドの中央領域において、図１Ａに示す従来の積層リング型イオンガイドの閉じ込め電場に近い。
【００８３】
図２Ａに、凹面構造のロッドを備える従来の四重極ロッドセット型イオンガイドを示す。図２Ａに示す網掛けと白地は、電極に好適に印加される逆相のＡＣ又はＲＦ電圧を示す。図２Ｂに、図２Ａに示す凹面ロッドセットを薄板にセグメント化して、図１Ｂに示す径方向にセグメント化されたイオントンネル型イオンガイドと構造的に同じにした本発明の実施形態を示す。ただし、電極に印加されるＡＣ又はＲＦ電圧は異なる。図２Ｂに示すイオンガイド内部の電場は、特にイオンガイドの中央領域において、セグメント化されていないロッドセットの電場に近い。
【００８４】
図３Ａに、図１Ｂに示すようにイオンガイドにＡＣ又はＲＦ電圧を印加して、各対の隣接電極群に適当な電気的接続を形成する実施形態の電気的接続スキームを示す。２つの独立したＡＣ／ＲＦ電圧源３０１及び３０２を備える。共通基準クロック３０３を用いて、両方の電圧源３０１及び３０２を同期させることが望ましい。図３Ａに示す動作モードにおいて、正の位相のＲＦ電圧を、第１のＲＦ電圧源３０１からレンズ素子Ａ１に、また、第２のＲＦ電圧源３０２からレンズ素子Ａ２に印加する。一方、負の位相のＲＦ電圧を、第２の電圧源３０２からレンズ素子Ｂ１に、また、第１のＲＦ電圧源３０１からレンズ素子Ｂ２に印加する。
【００８５】
図３Ｂに示す第２の動作モードにおいて、第２のＲＦ電圧源３０２は、各出力におけるＲＦ電圧の位相を交換する。レンズ素子Ａ１には第１のＲＦ電圧源３０１から正の位相のＲＦ電圧が印加され続ける一方で、レンズ素子Ａ２には第２のＲＦ電圧源３０２から負の位相のＲＦ電圧が供給される。同様に、レンズ素子Ｂ２には第１のＲＦ電圧源３０１から負の位相のＲＦ電圧が印加され続ける一方で、レンズ素子Ｂ１には第２のＲＦ電圧源３０２から正の位相のＲＦ電圧が印加される。
【００８６】
図４に、図１Ｂ及び図２Ｂで示す同様の径方向にセグメント化されたリング積層アセンブリ又はイオンガイドを用いる実施形態を示す。ただし、電極の一部に印加されるＲＦ電圧の位相を交換する代わりに、電極の一部に印加されるＲＦ電圧の振幅をゼロに減少させる一方で、これらの電極にＤＣ電圧のみを印加することによって、イオントンネル型近似形状から四重極近似形状に変わる。この実施形態は、サンドイッチ構造平板電極イオンガイドで生成される電場を近似する。
【００８７】
図５Ａ〜図５Ｄに、積層リングを６つのセグメントに分割又は径方向にセグメント化させた種々の実施形態を示す。図５Ａに示す実施形態の動作モードにおいて、所定のリングの６つのセグメント全部に（すなわち、軸方向電極セグメント群におけるすべての電極セグメントに）同じ位相のＲＦ電圧を印加する一方で、隣接するリング（すなわち、隣接する軸方向電極群）の６つのセグメント全部を逆の位相のＲＦ電圧に維持する（すなわち、軸方向に隣接するリング電極間及び軸方向電極群間の位相シフトが１８０度である）。このように、このイオンガイドは、従来の積層リング型又はイオントンネル型イオンガイドを近似する。
【００８８】
図５Ｂに、電極の一部に印加されるＲＦ電圧の位相を交換することにより、従来の六重極ロッドセット型イオンガイドの電場に近い電場をイオンガイド内部に生成する第２の動作モードを示す。
【００８９】
図５Ｃに、電極に印加されるＲＦ電圧の位相が０度、６０度又は１２０度のいずれかである第３の動作モードを示す。このモードは、３相六重極ロッドセット型イオンガイドを近似する。
【００９０】
図５Ｄに、電極の一部に印加されるＲＦ電圧の振幅をゼロに減少させる一方で、これらの電極にＤＣ電圧のみを印加する第４の動作モードを示す。このモードは、サンドイッチ構造平板電極イオンガイドの形状を近似する。
【００９１】
図６Ａ〜６Ｄに、本発明の様々な実施形態で使用可能な種々の電極構造の例を示す。図６Ａに、環状プロファイルを有する電極構造を示す。図６Ｂに、直線状プロファイルを有する電極構造を示す。図６Ｃに、円形プロファイルを有する電極構造を示す。図６Ｄに、双曲線プロファイルを有する電極構造を示す。
【００９２】
一実施形態において、上述したような手段で２つの動作モード間を切り替えることにより、１つのモードではイオン透過が主に行なわれ、第２のモードではイオン捕捉が主に行なわれるように、イオンガイドを操作するようにしてもよい。
【００９３】
一実施形態において、上述したような手段で２つの動作モード間を切り換えることにより、１つのモードでは第１の透過特性で主に透過が行なわれ、第２のモードでは第２の透過特性で主に透過が行なわれるように、イオンガイドを操作するようにしてもよい。透過特性の例としては、装置内でのイオンの安定した質量範囲や、装置の低質量カットオフの精度が挙げられる。
【００９４】
一実施形態において、両方の位相の第１のＡＣ又はＲＦ電圧を電極集合体に印加する一方で、電極の一部又は円部に第２のＡＣ又はＲＦで餡つを印加するようにしてもよい。ＡＣ又はＲＦ電圧のいずれか又は両方の位相、周波数又は振幅を変化させることにより、動作モードを切り替えることができる。
【００９５】
一実施形態において、電極の一部に印加されるＡＣ又はＲＦ電圧を、他の電極に印加されるＡＣ又はＲＦ電圧に対して、又は、基準ＡＣ又はＲＦ源に対して、振幅変調（amplitude modulated: AM）又は周波数変調（frequency modulated: FM）させてもよい。
【００９６】
さらに別の実施形態において、他のさまざまな電極集合体を用いて、集合体に含まれる電極の一部に印加されるＡＣ又はＲＦ電圧の位相、周波数又は振幅を変化させることにより、２つ以上の異なる動作モードの切り替えを可能にするようにしてもよい。このような電極集合体の例としては、これに限定されるものではないが、円形でない開口部を有する電極や４つ未満又は５つ以上の四分円にセグメント化される開口部を有する電極が挙げられる。
【００９７】
少なくとも１つの動作モードにおいて、イオンガイド内のイオンの透過が、イオンのイオン移動度又は微分イオン移動度に依存する、又は、装置内を通るガスの流量に依存するような実施形態も可能である。
【００９８】
１つの動作モードにおいて、装置が１つの特定の経路に沿ってイオンを透過させ、第２の動作モードにおいて、第２の特定の経路に沿ってイオンを透過させるような実施形態も可能である。
【００９９】
１つの動作モードにおいて、装置が特定の対象イオンを単離する及び／又はフラグメント化する（断片化する）ような実施形態も可能である。
【０１００】
他の電極に印加されるＡＣ又はＲＦ電圧に対する一部の電極に印加されるＡＣ又はＲＦ電圧の位相シフトを＋／−１８０度の範囲とするような実施形態も可能である。
【０１０１】
位相が時間とともに変化するような実施形態も可能である。
【０１０２】
また、上述した実施形態のいくつかを組み合わせた実施形態も可能である。
【０１０３】
以上、本発明をその好適な実施形態を参照して詳述したが、当業者には自明のことであるが、特許請求の範囲に記載される本発明の要旨を逸脱しない範囲において、形態や詳細において、種々の変形や変更が可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0005738850.tif 000003
【図２Ａ】
0005738850.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
0005738850.tif 000009
【図５Ｂ】
0005738850.tif 000010
【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
0005738850.tif 000013
【図６Ｂ】
0005738850.tif 000014
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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