(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長いロッドセットを有する質量分析計システムを操作する方法であって、前記ロッドセットは、第１の端部と、第２の端部と、複数のロッドと、中心縦軸とを有し、
ａ）前記ロッドセット内へとイオンを入射することと、
ｂ）前記複数のロッド間にＲＦ場を生成し、前記ロッドセット内に前記イオンを半径方向に閉じ込めることであって、前記ＲＦ場は、前記ロッドセットの長さの少なくとも一部に沿って変動し、各イオンに対して、対応する第１の軸方向力を提供して、前記イオンに作用し、前記ロッドセット内で第１の軸方向に前記イオンを押出す、ことと、
ｃ）各イオンに対して、対応する第２の軸方向力を提供し、前記ロッドセット内で前記第１の軸方向と反対の第２の軸方向に前記イオンを押出すことと
を含み、前記対応する第１の軸方向力は、前記対応する第２の軸方向力に対して、前記中心縦軸に対して直角の任意の方向における前記中心縦軸からの前記イオンの半径方向変位に伴って増加し、前記イオンが、前記中心縦軸から離れて半径方向距離の閾値の値未満にある場合、前記第１の対応する軸方向力は、前記対応する第２の軸方向力未満であって、前記イオンが、前記中心縦軸に対して直角の任意の方向における前記半径方向距離の前記閾値の値を上回って前記中心縦軸から離れて半径方向に変位される場合、前記対応する第１の軸方向力は、前記対応する第２の軸方向力を超える、方法。
【請求項２】
ｄ）第１のイオン群を半径方向に励起し、前記中心縦軸からの前記第１のイオン群の関連する半径方向振幅を増加させることであって、前記第１のイオン群内の各イオンに対して、前記イオンに作用する前記対応する第１の軸方向力が、前記イオンに作用する前記対応する第２の軸方向力を超え、前記ロッドセット内で前記ロッドセットの第２の端部に向かって前記第１のイオン群を押出す、ことと、
ｅ）第２のイオン群を半径方向に閉じ込め、前記第１のイオン群の前記関連する半径方向振幅より小さい関連する半径方向振幅を有することであって、前記第２のイオン群内の各イオンに対して、前記イオンに作用する前記対応する第２の軸方向力が、前記イオンに作用する前記第１の軸方向力を超え、前記ロッドセット内で前記ロッドセットの第２の端部と反対の前記ロッドセットの第１の端部に向かって前記第２のイオン群を押出す、ことと
をさらに含み、前記第１のイオン群は、第１の質量範囲内にあって、前記第２のイオン群は、前記第１の質量範囲から外れた第２の質量範囲内にある、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ｄ）は、前記ロッドセットの前記第２の端部から前記第１のイオン群を出射することをさらに含み、
ｅ）は、ｄ）の間、前記ロッドセット内に前記第２のイオン群を保持することをさらに含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ｄ）は、ｉ）半径方向共鳴励起のための補助信号を提供することと、ｉｉ）前記ＲＦ場のＲＦ振幅を第１のレベルまで増加させて、前記第１のイオン群を前記補助信号と共鳴させ、前記第１のイオン群を半径方向に励起することとを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
ｄ）およびｅ）の後に、
ｆ）前記第２のイオン群を半径方向に励起し、前記中心縦軸からの前記第２のイオン群の前記関連する半径方向振幅を増加させることであって、前記第２のイオン群内の各イオンに対して、前記イオンに作用する前記対応する第１の軸方向力が、前記イオンに作用する前記対応する第２の軸方向力を超え、前記ロッドセット内で前記ロッドセットの第２の端部に向かって、前記第２のイオン群を押出す、ことと、
ｇ）前記第２のイオン群の前記関連する半径方向振幅より小さい関連する半径方向振幅を有するように第３のイオン群を半径方向に閉じ込めることであって、第３のイオン群内の各イオンに対して、前記イオンに作用する前記対応する第２の軸方向力が、前記イオンに作用する前記第１の軸方向力を超え、前記ロッドセット内で前記ロッドセットの第２の端部と反対の前記ロッドセットの第１の端部に向かって、前記第３のイオン群を押出す、ことと
をさらに含み、前記第３のイオン群は、前記第２の質量範囲から外れた第３の質量範囲内にある、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
ｆ）は、前記ロッドセットの第２の端部から前記第２のイオン群を出射することをさらに含み、
ｇ）は、ｆ）の間、前記ロッドセット内に第３のイオン群を保持することをさらに含む、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ｄ）は、ｉ）半径方向共鳴励起のための補助信号を提供することと、ｉｉ）前記ＲＦ場のＲＦ振幅を第１のレベルまで増加させて、前記第１のイオン群を前記補助信号と共鳴させ、前記第１のイオン群を半径方向に変位させることとを含み、
ｆ）は、前記ＲＦ場の前記ＲＦ振幅を第２のレベルまで増加させて、前記第２のイオン群を前記補助信号と共鳴させ、前記第２のイオン群を半径方向に励起することを含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ＲＦ場の前記ＲＦ振幅は、前記第１のレベルから前記第２のレベルまで、継続的に走査される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ｃ）は、各イオンに対して、前記対応する第２の軸方向力を提供する第２の軸方向場を提供することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の軸方向場は、前記ロッドセットの第１の端部と第２の端部との間に提供される障壁場であって、
各イオンに対して、ｉ）前記イオンが、前記中心縦軸から離れて前記半径方向距離の前記閾値の値未満にある場合、前記障壁場は、前記障壁場と前記ロッドセットの前記第１の端部との間に前記イオンを含むように動作可能であって、ｉｉ）前記イオンが、前記半径方向距離の前記閾値の値を上回って、前記中心縦軸から離れて半径方向に変位される場合、前記対応する第１の軸方向力は、前記障壁場を越えて、前記ロッドセット内で前記イオンを押出すように動作可能である、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＲＦ場は、多極性ＲＦ半径方向場であって、前記多極性ＲＦ半径方向場は、前記第１の端部から前記第２の端部へと前記ロッドセットに沿って減退する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記多極性ＲＦ半径方向場は、前記第１の端部から前記第２の端部へと実質的に線形に減退する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ロッドセットと連動して第２のロッドセットを操作することであって、前記第２のロッドセットは、第１の分解能で、前記ロッドセットの第２の端部から軸方向に出射される前記第１のイオン群を受け取るように位置付けられている、こと
をさらに含み、前記第２のロッドセットは、前記第１の分解能より高い第２の分解能で、前記第１のイオン群を軸方向に出射するように構成されている、請求項３に記載の方法。
【請求項１４】
前記ロッドセットは、上流イオン密度を有し、前記第２のロッドセットは、下流イオン密度を有し、前記方法は、前記下流イオン密度を前記上流イオン密度より低く維持して、前記第２の分解能を前記第１の分解能より高く維持することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
質量分析計システムであって、
イオン源と、
ロッドセットであって、縦軸方向に沿って延在する複数のロッドと、前記イオン源からイオンを入射するための第１の端部と、前記ロッドセットの前記縦軸を横断するイオンを出射するための第２の端部とを有する、ロッドセットと、
ｉ）前記ロッドセットにＲＦ電圧を提供して、前記ロッドセットの前記複数のロッド間にＲＦ場を生成し、前記ロッドセット内に前記イオンを半径方向に閉じ込めるＲＦ電圧供給モジュールであって、前記ロッドセットは、前記ＲＦ場が、前記ロッドセットの少なくとも一部に沿って変動し、各イオンに対して、前記イオンに作用する対応する第１の軸方向力を提供して、前記ロッドセット内で第１の軸方向に前記イオンを押出すように構成されているＲＦ電圧供給モジュールと、
ｉ）前記ロッドセットに二次的電圧を提供して、各イオンに対して、前記ロッドセットの少なくとも前記一部に沿って、対応する第２の軸方向力を提供し、前記ロッドセット内で前記第１の軸方向と反対の第２の軸方向に前記イオンを押出すことのための二次的電圧供給モジュールと
を含み、前記対応する第１の軸方向力は、前記対応する第２の軸方向力に対して、前記中心縦軸に対して直角の任意の方向における前記中心縦軸からの前記イオンの半径方向変位に伴って増加し、前記イオンが、前記中心縦軸から離れて半径方向距離の閾値の値未満にある場合、前記第１の対応する軸方向力は、前記対応する第２の軸方向力未満であり、前記イオンが、前記中心縦軸に対して直角の任意の方向において前記半径方向距離の前記閾値の値を上回って前記中心縦軸から離れて半径方向に変位される場合、前記対応する第１の軸方向力は、前記対応する第２の軸方向力を超える、システム。
【請求項１６】
前記複数のロッドは、前記第１の端部から前記第２の端部への前記第１の軸方向において前記縦軸から発散的に広がる、請求項１５に記載の質量分析計システム。
【請求項１７】
前記複数のロッドは、前記縦軸から離れる０．１％乃至３％の勾配を有する、請求項１６に記載の質量分析計システム。
【請求項１８】
前記複数のロッドは、前記縦軸から離れる０．１５％乃至２％の勾配を有する、請求項１６に記載の質量分析計システム。
【請求項１９】
前記複数のロッドは、前記縦軸から実質的に線形に発散的に広がる、請求項１６に記載の質量分析計システム。
【請求項２０】
前記複数のロッド内の各ロッドは、複数のセグメントを含み、各ロッドに供給される前記ＲＦ電圧のＲＦ振幅は、各ロッドの隣接するセグメント間で変動する、請求項１５に記載の質量分析計システム。
【請求項２１】
各ロッドの前記隣接するセグメントの各対は、コンデンサおよびレジスタによって電気的に結合され、前記コンデンサおよびレジスタは、前記第１の端部により近い隣接するセグメントから前記第２の端部により近い隣接するセグメントへと前記ＲＦ振幅を低減するように共同して動作可能である、請求項２０に記載の質量分析計システム。
【請求項２２】
前記コンデンサの静電容量および前記レジスタの抵抗は、各ロッドの前記隣接するセグメントの各対に対して選択され、前記ＲＦ振幅は、前記ロッドセットの長さに沿って、セグメントからセグメントへと実質的に等量ずつ低減される、請求項２１に記載の質量分析計システム。
【請求項２３】
前記二次的電圧供給モジュールは、前記ロッドセットに接続され、前記ロッドセットの隣接するセグメントのうちの少なくとも１つの対間にＤＣオフセット電位を提供し、
前記第２の軸方向場は、前記ＤＣオフセット電位によって提供される障壁場であって、
各イオンに対して、ｉ）前記イオンが、前記中心縦軸から離れて前記半径方向距離の前記閾値の値未満にある場合、前記障壁場は、前記障壁場と前記ロッドセットの前記第１の端部との間に前記イオンを含むように動作可能であり、ｉｉ）前記イオンが、前記半径方向距離の前記閾値の値を上回って前記中心縦軸から離れて半径方向に変位される場合、前記対応する第１の軸方向力は、前記障壁場を越えて前記ロッドセット内で前記イオンを押出すように動作可能である、
請求項２０に記載の質量分析計システム。
【請求項２４】
前記複数のセグメントは、前記ロッドの一端における第１の端部セグメントと、前記ロッドの第１の端部と反対の前記ロッドの第２の端部における第２の端部セグメントとを含み、
前記二次的電圧供給モジュールは、前記第１の端部セグメントに第１のＤＣ電圧を供給するための第１のＤＣ供給部と、前記第２の端部セグメントに第２のＤＣ電圧を供給するための第２のＤＣ供給部とを含み、前記第１のＤＣ電圧が前記第２のＤＣ電圧とは異なることにより、前記対応する第２の軸方向力を提供する、請求項２０に記載の質量分析計システム。
【請求項２５】
前記複数のロッドは、前記ＲＦ電圧供給モジュールから前記ＲＦ電圧を受け取って前記ＲＦ場を生成し、
前記ロッドセットは、二次的軸方向場を提供する複数の補助電極をさらに含み、各イオンに対して、前記二次的軸方向力を提供し、前記二次的電圧供給モジュールは、前記複数の補助電極に電気的に結合され、前記二次的軸方向場を提供する、
請求項１５に記載の質量分析計システム。
【請求項２６】
前記複数のロッド内の各ロッドは、
外部導電性表面と、
前記外部導電性表面上の螺旋軌道に沿って設置されるインダクタであって、前記螺旋軌道に沿って誘導効果を提供し、前記ＲＦ場を変動させるように動作可能な螺旋インダクタと
を含む、請求項２５に記載の質量分析計システム。
【請求項２７】
前記複数のロッド内の各ロッドに対して、前記インダクタは、前記螺旋軌道に沿って、前記外部導電性表面に切削された溝を含む、請求項２６に記載の質量分析計システム。
【請求項２８】
前記複数のロッド内の各ロッドに対して、前記インダクタは、前記外部導電性表面上の前記螺旋軌道に沿って設置された絶縁体を含む、請求項２６に記載の質量分析計システム。
【請求項２９】
前記ロッドセットの前記第２の端部から軸方向に出射されるイオンを受け取るように位置付けられている第２のロッドセットであって、前記ＲＦ電圧供給モジュールは、前記第２のロッドセットに接続され、前記第２のロッドセット内にＲＦ場を生成し、前記第２のロッドセット内に前記イオンを半径方向に閉じ込める、第２のロッドセットと、
選択された質量対電荷比に基づいて、前記ＲＦ電圧供給モジュールを制御するためのコントローラであって、並行して、ｉ）前記ロッドセットに半径方向励起場を提供して前記選択された質量対電荷比のイオンを半径方向に励起することによって、前記選択された質量対電荷比の前記イオンに作用する前記第１の軸方向力が、前記第２の軸方向力を超え、前記ロッドセットを通して前記選択された質量対電荷比の前記イオンを押出して、前記ロッドセットの前記第２の端部から前記選択された質量対電荷比の前記イオンを軸方向に出射し、ｉｉ）前記ロッドセットと連動して前記第２のロッドセットを構成することによって、前記第２のロッドセットは、前記選択された質量対電荷比の前記イオンを軸方向に出射するように構成されている、コントローラと
をさらに含む、請求項１５に記載の質量分析計システム。
【請求項３０】
前記ロッドセットは、前記ロッドセットの部分を含む上流部分であって、前記上流部分に沿って前記ＲＦ場が変動し、各イオンに対して、前記イオンに作用する前記対応する第１の軸方向力を提供して、前記ロッドセット内で前記第１の軸方向内の前記イオンを押出す、上流部分と、前記縦軸方向に沿って、実質的に一定のＲＦ場を提供するように構成されている下流部分とを含む、請求項１５に記載の質量分析計システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、質量分析法に関し、より具体的には、強度が半径方向位置に伴って増加する軸方向電場を使用する質量選択的軸方向輸送のための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの種類の質量分析計が知られており、イオンの構造を決定するトレース分析のために広く使用されている。これらの分析計は、典型的には、イオンの質量対電荷比（「ｍ／ｚ」）に基づいて、イオンを分離させる。そのような質量分析計システムの１つは、質量選択的軸方向出射を伴うものである（例えば、２００１年１月２３日発行の特許文献１（Ｈａｇｅｒ）参照）。本特許は、その中に選択された質量対電荷比のイオンがトラップされる細長いロッドセットを含む線形イオントラップについて記載している。これらのトラップされたイオンは、非特許文献１に記載されているように、質量選択的方法で、軸方向に出射され得る。質量選択的軸方向出射ならびに他の種類の質量分析法システムでは、異なるイオンの軸方向位置を制御することは、時として有利となるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，１７７，６６８号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｌｏｎｄｒｙ  ａｎｄ  Ｈａｇｅｒ  ｉｎ  ”Ｍａｓｓ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ａｘｉａｌ  Ｅｊｅｃｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ  Ｉｏｎ  Ｔｒａｐ，”  Ｊ  Ａｍ  Ｓｏｃ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍ  ２００３，  １４，  １１３０−１１４７
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態のある側面によると、第１の端部と、第２の端部と、複数のロッドと、中心縦軸とを有する、細長いロッドセットを有する質量分析計を操作する方法が提供される。本方法は、ａ）ロッドセット内へとイオンを入射することと、ｂ）複数のロッド間にＲＦ場を生成し、ロッドセット内にイオンを半径方向に閉じ込めることであって、ＲＦ場は、ロッドセットの長さの少なくとも一部に沿って変動し、各イオンに対して、イオンに作用する対応する第１の軸方向力を提供して、第１の軸方向にイオンを押出す、ことと、ｃ）各イオンに対して、対応する第２の軸方向力を提供し、第１の軸方向と反対の第２の軸方向にイオンを押出すこととを含み、対応する第１の軸方向力は、対応する第２の軸方向力に対して、中心縦軸に対して直角の任意の方向における中心縦軸からのイオンの半径方向変位に伴って増加することによって、イオンが、中心縦軸から閾値半径方向距離未満にある場合、第１の対応する軸方向力は、対応する第２の軸方向力未満であって、イオンが、中心縦軸に対して直角の任意の方向における閾値半径方向距離を上回って、中心縦軸から半径方向に変位される場合、対応する第１の軸方向力は、対応する第２の軸方向力を超える。
【０００６】
本発明の第２の実施形態のある側面によると、ａ）イオン源と、ｂ）ロッドセットであって、縦軸方向に沿って延在する複数のロッドと、イオン源からイオンを入射するための第１の端部と、ロッドセットの縦軸を横断するイオンを出射するための第２の端部とを有するロッドセットと、ｃ）ｉ）ロッドセットにＲＦ電圧を提供して、ロッドセットの複数のロッド間にＲＦ場を生成し、ロッドセット内にイオンを半径方向に閉じ込めるＲＦ電圧供給モジュールであって、ロッドセットは、ＲＦ場が、ロッドセットの少なくとも一部に沿って変動し、各イオンに対して、イオンに作用する対応する第１の軸方向力を提供して、第１の軸方向にイオンを押出すように構成されているＲＦ電圧供給モジュールと、ｄ）ｉ）ロッドセットに二次的電圧を提供して、各イオンに対して、対応する第２の軸方向力を提供し、第１の軸方向と反対の第２の軸方向にイオンを押出す二次的電圧供給モジュールとを含み、対応する第１の軸方向力が、対応する第２の軸方向力に対して、中心縦軸に対して直角の任意の方向における中心縦軸からのイオンの半径方向変位に伴って増加することによって、イオンが、中心縦軸からの閾値半径方向距離未満にある場合、第１の対応する軸方向力は、対応する第２の軸方向力未満であって、イオンが、中心縦軸に対して直角の任意の方向において閾値半径方向距離を上回って、中心縦軸から半径方向に変位される場合、対応する第１の軸方向力は、対応する第２の軸方向力を超える、質量分析計システムが提供される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
細長いロッドセットを有する質量分析計システムを操作する方法であって、上記ロッドセットは、第１の端部と、第２の端部と、複数のロッドと、中心縦軸とを有し、
ａ）上記ロッドセット内へとイオンを入射することと、
ｂ）上記複数のロッド間にＲＦ場を生成し、上記ロッドセット内に上記イオンを半径方向に閉じ込めることであって、上記ＲＦ場は、上記ロッドセットの長さの少なくとも一部に沿って変動し、各イオンに対して、対応する第１の軸方向力を提供して、上記イオンに作用し、第１の軸方向に上記イオンを押出す、ことと、
ｃ）各イオンに対して、対応する第２の軸方向力を提供し、上記第１の軸方向と反対の第２の軸方向に上記イオンを押出すことと
を含み、上記対応する第１の軸方向力は、上記対応する第２の軸方向力に対して、上記中心縦軸に対して直角の任意の方向における上記中心縦軸からの上記イオンの半径方向変位に伴って増加し、上記イオンが、上記中心縦軸から閾値半径方向距離未満にある場合、上記第１の対応する軸方向力は、上記対応する第２の軸方向力未満であって、上記イオンが、上記中心縦軸に対して直角の任意の方向における上記閾値半径方向距離を上回って上記中心縦軸から半径方向に変位される場合、上記対応する第１の軸方向力は、上記対応する第２の軸方向力を超える、方法。
（項目２）
ｄ）第１のイオン群を半径方向に励起し、上記中心縦軸からの上記第１のイオン群の関連する半径方向振幅を増加させることであって、上記第１のイオン群内の各イオンに対して、上記イオンに作用する上記対応する第１の軸方向力が、上記イオンに作用する上記対応する第２の軸方向力を超え、上記ロッドセットの第２の端部に向かって上記第１のイオン群を押出す、ことと、
ｅ）第２のイオン群を半径方向に閉じ込め、上記第１のイオン群の上記関連する半径方向振幅より小さい関連する半径方向振幅を有することであって、上記第２のイオン群内の各イオンに対して、上記イオンに作用する上記対応する第２の軸方向力が、上記イオンに作用する上記第１の軸方向力を超え、上記ロッドセットの第２の端部と反対の上記ロッドセットの第１の端部に向かって上記第２のイオン群を押出す、ことと
をさらに含み、上記第１のイオン群は、第１の質量範囲内にあって、上記第２のイオン群は、上記第１の質量範囲から外れた第２の質量範囲内にある、項目１に記載の方法。
（項目３）
ｄ）は、上記ロッドセットの上記第２の端部から上記第１のイオン群を出射することをさらに含み、
ｅ）は、ｄ）の間、上記ロッドセット内に上記第２のイオン群を保持することをさらに含む、
項目２に記載の方法。
（項目４）
ｄ）は、ｉ）半径方向共鳴励起のための補助信号を提供することと、ｉｉ）上記ＲＦ場のＲＦ振幅を第１のレベルまで増加させて、上記第１のイオン群を上記補助信号と共鳴させ、上記第１のイオン群を半径方向に励起することとを含む、項目２に記載の方法。
（項目５）
ｄ）およびｅ）の後に、
ｆ）上記第２のイオン群を半径方向に励起し、上記中心縦軸からの上記第２のイオン群の上記関連する半径方向振幅を増加させることであって、上記第２のイオン群内の各イオンに対して、上記イオンに作用する上記対応する第１の軸方向力が、上記イオンに作用する上記対応する第２の軸方向力を超え、上記ロッドセットの第２の端部に向かって、上記第２のイオン群を押出す、ことと、
ｇ）上記第２のイオン群の上記関連する半径方向振幅より小さい関連する半径方向振幅を有するように第３のイオン群を半径方向に閉じ込めることであって、第３のイオン群内の各イオンに対して、上記イオンに作用する上記対応する第２の軸方向力が、上記イオンに作用する上記第１の軸方向力を超え、上記ロッドセットの第２の端部と反対の上記ロッドセットの第１の端部に向かって、上記第３のイオン群を押出す、ことと
をさらに含み、上記第３のイオン群は、上記第２の質量範囲から外れた第３の質量範囲内にある、項目３に記載の方法。
（項目６）
ｆ）は、上記ロッドセットの第２の端部から上記第２のイオン群を出射することをさらに含み、
ｇ）は、ｆ）の間、上記ロッドセット内に第３のイオン群を保持することをさらに含む、
項目５に記載の方法。
（項目７）
ｄ）は、ｉ）半径方向共鳴励起のための補助信号を提供することと、ｉｉ）上記ＲＦ場のＲＦ振幅を第１のレベルまで増加させて、上記第１のイオン群を上記補助信号と共鳴させ、上記第１のイオン群を半径方向に変位させることとを含み、
ｆ）は、上記ＲＦ場の上記ＲＦ振幅を第２のレベルまで増加させて、上記第２のイオン群を上記補助信号と共鳴させ、上記第２のイオン群を半径方向に励起することを含む、
項目６に記載の方法。
（項目８）
上記ＲＦ場の上記ＲＦ振幅は、上記第１のレベルから上記第２のレベルまで、継続的に走査される、項目１に記載の方法。
（項目９）
ｃ）は、各イオンに対して、上記対応する第２の軸方向力を提供する第２の軸方向場を提供することを含む、項目１に記載の方法。
（項目１０）
上記第２の軸方向場は、上記ロッドセットの第１の端部と第２の端部との間に提供される障壁場であって、
各イオンに対して、ｉ）上記イオンが、上記中心縦軸からの上記閾値半径方向距離未満にある場合、上記障壁場は、上記障壁場と上記ロッドセットの上記第１の端部との間に上記イオンを含むように動作可能であって、ｉｉ）上記イオンが、上記閾値半径方向距離を上回って、上記中心縦軸から半径方向に変位される場合、上記対応する第１の軸方向力は、上記障壁場を越えて、上記イオンを押出すように動作可能である、
項目９に記載の方法。
（項目１１）
上記ＲＦ場は、多極性ＲＦ半径方向場であって、上記多極性ＲＦ半径方向場は、上記第１の端部から上記第２の端部へと上記ロッドセットに沿って減退する、項目１に記載の方法。
（項目１２）
上記多極性ＲＦ半径方向場は、上記第１の端部から上記第２の端部へと実質的に線形に減退する、項目１１に記載の方法。
（項目１３）
上記ロッドセットと連動して第２のロッドセットを操作することであって、上記第２のロッドセットは、第１の分解能で、上記ロッドセットの第２の端部から軸方向に出射される上記第１のイオン群を受け取るように位置付けられている、こと
をさらに含み、上記第２のロッドセットは、上記第１の分解能より高い第２の分解能で、上記第１のイオン群を軸方向に出射するように構成されている、項目３に記載の方法。
（項目１４）
上記ロッドセットは、上流イオン密度を有し、上記第２のロッドセットは、下流イオン密度を有し、上記方法は、上記下流イオン密度を上記上流イオン密度より低く維持して、上記第２の分解能を上記第１の分解能より高く維持することをさらに含む、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
質量分析計システムであって、
イオン源と、
ロッドセットであって、縦軸方向に沿って延在する複数のロッドと、上記イオン源からイオンを入射するための第１の端部と、上記ロッドセットの上記縦軸を横断するイオンを出射するための第２の端部とを有する、ロッドセットと、
ｉ）上記ロッドセットにＲＦ電圧を提供して、上記ロッドセットの上記複数のロッド間にＲＦ場を生成し、上記ロッドセット内に上記イオンを半径方向に閉じ込めるＲＦ電圧供給モジュールであって、上記ロッドセットは、上記ＲＦ場が、上記ロッドセットの少なくとも一部に沿って変動し、各イオンに対して、上記イオンに作用する対応する第１の軸方向力を提供して、第１の軸方向に上記イオンを押出すように構成されているＲＦ電圧供給モジュールと、
ｉ）上記ロッドセットに二次的電圧を提供して、各イオンに対して、上記ロッドセットの少なくとも上記一部に沿って、対応する第２の軸方向力を提供し、上記第１の軸方向と反対の第２の軸方向に上記イオンを押出すことのための二次的電圧供給モジュールと
を含み、上記対応する第１の軸方向力は、上記対応する第２の軸方向力に対して、上記中心縦軸に対して直角の任意の方向における上記中心縦軸からの上記イオンの半径方向変位に伴って増加し、上記イオンが、上記中心縦軸から閾値半径方向距離未満にある場合、上記第１の対応する軸方向力は、上記対応する第２の軸方向力未満であり、上記イオンが、上記中心縦軸に対して直角の任意の方向において上記閾値半径方向距離を上回って上記中心縦軸から半径方向に変位される場合、上記対応する第１の軸方向力は、上記対応する第２の軸方向力を超える、システム。
（項目１６）
上記複数のロッドは、上記第１の端部から上記第２の端部への上記第１の軸方向において上記縦軸から発散的に広がる、項目１５に記載の質量分析計システム。
（項目１７）
上記複数のロッドは、上記縦軸から離れる０．１％乃至３％の勾配を有する、項目１６に記載の質量分析計システム。
（項目１８）
上記複数のロッドは、上記縦軸から離れる０．１５％乃至２％の勾配を有する、項目１６に記載の質量分析計システム。
（項目１９）
上記複数のロッドは、上記縦軸から実質的に線形に発散的に広がる、項目１６に記載の質量分析計システム。
（項目２０）
上記複数のロッド内の各ロッドは、複数のセグメントを含み、各ロッドに供給される上記ＲＦ電圧のＲＦ振幅は、各ロッドの隣接するセグメント間で変動する、項目１５に記載の質量分析計システム。
（項目２１）
各ロッドの上記隣接するセグメントの各対は、コンデンサおよびレジスタによって電気的に結合され、上記コンデンサおよびレジスタは、上記第１の端部により近い隣接するセグメントから上記第２の端部により近い隣接するセグメントへと上記ＲＦ振幅を低減するように共同して動作可能である、項目２０に記載の質量分析計システム。
（項目２２）
上記コンデンサの静電容量および上記レジスタの抵抗は、各ロッドの上記隣接するセグメントの各対に対して選択され、上記ＲＦ振幅は、上記ロッドセットの長さに沿って、セグメントからセグメントへと実質的に等量ずつ低減される、項目２１に記載の質量分析計システム。
（項目２３）
上記二次的電圧供給モジュールは、上記ロッドセットに接続され、上記ロッドセットの隣接するセグメントのうちの少なくとも１つの対間にＤＣオフセット電位を提供し、
上記第２の軸方向場は、上記ＤＣオフセット電位によって提供される障壁場であって、
各イオンに対して、ｉ）上記イオンが、上記中心縦軸から上記閾値半径方向距離未満にある場合、上記障壁場は、上記障壁場と上記ロッドセットの上記第１の端部との間に上記イオンを含むように動作可能であり、ｉｉ）上記イオンが、上記閾値半径方向距離を上回って上記中心縦軸から半径方向に変位される場合、上記対応する第１の軸方向力は、上記障壁場を越えて上記イオンを押出すように動作可能である、
項目２０に記載の質量分析計システム。
（項目２４）
上記複数のセグメントは、上記ロッドの一端における第１の端部セグメントと、上記ロッドの第１の端部と反対の上記ロッドの第２の端部における第２の端部セグメントとを含み、
上記二次的電圧供給モジュールは、上記第１の端部セグメントに第１のＤＣ電圧を供給するための第１のＤＣ供給部と、上記第２の端部セグメントに第２のＤＣ電圧を供給するための第２のＤＣ供給部とを含み、上記第１のＤＣ電圧が上記第２のＤＣ電圧とは異なることにより、上記対応する第２の軸方向力を提供する、項目２０に記載の質量分析計システム。
（項目２５）
上記複数のロッドは、上記ＲＦ電圧供給モジュールから上記ＲＦ電圧を受け取って上記ＲＦ場を生成し、
上記ロッドセットは、二次的軸方向場を提供する複数の補助電極をさらに含み、各イオンに対して、上記二次的軸方向力を提供し、上記二次的電圧供給モジュールは、上記複数の補助電極に電気的に結合され、上記二次的軸方向場を提供する、
項目１５に記載の質量分析計システム。
（項目２６）
上記複数のロッド内の各ロッドは、
外部導電性表面と、
上記外部導電性表面上の螺旋軌道に沿って設置されるインダクタであって、上記螺旋軌道に沿って誘導効果を提供し、上記ＲＦ場を変動させるように動作可能な螺旋インダクタと
を含む、項目２５に記載の質量分析計システム。
（項目２７）
上記複数のロッド内の各ロッドに対して、上記インダクタは、上記螺旋軌道に沿って、上記外部導電性表面に切削された溝を含む、項目２６に記載の質量分析計システム。
（項目２８）
上記複数のロッド内の各ロッドに対して、上記インダクタは、上記外部導電性表面上の上記螺旋軌道に沿って設置された絶縁体を含む、項目２６に記載の質量分析計システム。
（項目２９）
上記ロッドセットの上記第２の端部から軸方向に出射されるイオンを受け取るように位置付けられている第２のロッドセットであって、上記ＲＦ電圧供給モジュールは、上記第２のロッドセットに接続され、上記第２のロッドセット内にＲＦ場を生成し、上記第２のロッドセット内に上記イオンを半径方向に閉じ込める、第２のロッドセットと、
選択された質量対電荷比に基づいて、上記ＲＦ電圧供給モジュールを制御するためのコントローラであって、並行して、ｉ）上記ロッドセットに半径方向励起場を提供して上記選択された質量対電荷比のイオンを半径方向に励起することによって、上記選択された質量対電荷比の上記イオンに作用する上記第１の軸方向力が、上記第２の軸方向力を超え、上記ロッドセットを通して上記選択された質量対電荷比の上記イオンを押出して、上記ロッドセットの上記第２の端部から上記選択された質量対電荷比の上記イオンを軸方向に出射し、ｉｉ）上記ロッドセットと連動して上記第２のロッドセットを構成することによって、上記第２のロッドセットは、上記選択された質量対電荷比の上記イオンを軸方向に出射するように構成されている、コントローラと
をさらに含む、項目１５に記載の質量分析計システム。
（項目３０）
上記ロッドセットは、上記ロッドセットの部分を含む上流部分であって、上記上流部分に沿って上記ＲＦ場が変動し、各イオンに対して、上記イオンに作用する上記対応する第１の軸方向力を提供して、上記第１の軸方向内の上記イオンを押出す、上流部分と、上記縦軸方向に沿って、実質的に一定のＲＦ場を提供するように構成されている下流部分とを含む、項目１５に記載の質量分析計システム。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
当業者は、後述される図面が、例証目的にすぎないことを理解するであろう。図面は、出願人の教示の範囲をいかようにも制限することを意図するものではない。
【図１】図１は、グラフとして、本発明の実施形態のある側面による、正の軸方向電場を提供する四重極ロッドセット内の種々の半径方向振幅に対する軸方向位置の関数として、Ｖ／ｍｍ単位で軸方向場をプロットする。
【図２】図２は、グラフとして、セグメント化されたロッドセットのセグメントのＲＦ振幅の変動状態を例証するものであって、ロッド間の内接円が、０．０２０の勾配を伴って発散的に広がる（ｄｉｖｅｒｇｅ）ロッドをシミュレーションする。
【図３】図３は、概略図として、ある実施形態による、セグメント化されたロッドセットを含むシステムを例証する。
【図４Ａ】図４Ａは、グラフとして、図５の回路に対して、結合コンデンサを選択し、発散的に広がるロッドセットをシミュレーション可能であることを例証する。
【図４Ｂ】図４Ｂは、グラフとして、図４Ａの結果を提供するために使用可能な結合コンデンサの値を例証する。
【図５】図５は、概略図として、螺旋実施形態用の等価回路を例証する。
【図６Ａ】図６Ａは、横断断面図として、ある実施形態による、テーパＴ−電極を伴う、四重極ロッドアレイを例証する。
【図６Ｂ】図６Ｂは、縦断断面図として、図６ＡのテーパＴ−電極を例証する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に詳述するように、軸方向場は、半径方向ＲＦ場の強度を軸方向に変動させることによって、言い換えると、半径方向ＲＦ場内に軸方向依存性を導入することによって、多極性ロッドセット内に提供され得る。半径方向ＲＦ場の強度は、いくつかの方法において、軸方向位置の関数として変動し得る。一方法は、セグメント化されたロッドを使用することであって、隣接するセグメントは、容量結合される。別の方法は、誘導性ロッドを使用することである。３つ目の方法は、発散的に広がるロッドを使用することである。本３つ目の方法は、説明目的として、直下に記載される。例えば、その中のロッド間の内接円の半径が、出口端に向かって１または２％のみ発散的に広がる線形イオントラップでは、半径方向位置に伴って二次的に増加する軸方向場が、提供され得る。平衡化負の軸方向場が、本正の軸方向電場と重畳され得る場合、イオン選別が可能である可能性がある。平衡化する負軸方向場が、半径方向位置に伴って、正の軸方向電場ほど急速に増加しない有効強度を有する場合、本平衡化する負軸方向場は、正の軸方向電場と重畳され、比較的高い半径方向振幅によって、イオンを出口端に向かって押出し得る一方、熱化されたイオンは、入口端に蓄積する。
【０００９】
差し当たって、熱化されたイオンは、入口端に凝集されると仮定し、それらが半径方向に励起される場合、出口端に向かう正の正味軸方向力を被ることになり、その正の軸方向力は、半径方向位置の増加に伴って二次的に増加する。イオンが出口端に向かって移動するにつれて、その有効ｑ値（マシュー安定性パラメータ）は、軸方向位置の増加に伴って減少する。しかしながら、任意の特定の軸方向位置では、イオンのｑ値は、経時的に、ＲＦ振幅が正に傾斜するにつれて、増加するであろう。したがって、イオンが出口に向かって移動するにつれて、その永年周波数は減少するが、ＲＦ振幅の増加に応答して、その永年周波数は増加するであろう。推定上、容認可能な質量分解能を伴う、非常に効率的軸方向出射をもたらす動作パラメータを識別可能なはずである。これらの動作パラメータは、セルまたは多極の長さ、ロッドの発散的に広がる角度、平衡化力の特別な特性、ＲＦ振幅の走査速度、および半径方向共鳴励起にために使用される補助ＲＦ場の振幅を含み得る。
【００１０】
質量選択的軸方向位置決めを達成するために、上述の正の軸方向力は、負の軸方向力によって平衡化され得ることによって、熱化されたイオンは、線形イオントラップ（ＬＩＴ）の入口端に向かって、特定の軸方向範囲内に集中され得る。平衡化軸方向力に対して、いくつかの可能性が存在する。１つの可能性は、四重極ロッドに印加される弱四重極ＤＣであり得る。別の可能性は、多極性トラップ場の漸近線上に半径方向に位置付けられる、縦方向テーパＴ−電極であり得る。第３の可能性は、隣接するロッドセグメントに異なるＤＣオフセット電位を印加することによって生成され得る、単純なロッド−オフセット軸方向障壁である。第４の可能性は、例えば、米国特許第５，８４７，３８６号（段落１３および図３２参照）に記載されるように、縦方向テーパＴ−電極をセグメント化された補助ロッドと置換することであろう。第５の可能性は、抵抗結合されたロッドセグメントの一方の端部に異なるＤＣオフセット電位を印加することであろう。
【００１１】
入口端に向かって、平衡化軸方向力を提供する方法の１つは、例えば、米国特許出願公開第２００６／０２８９７４４号に記載のように、正確な極性の四重極ＤＣによるものであるだろう。本方法の可能性として考えられる不利点の１つは、四重極ＤＣによって生成される軸方向力もまた、半径方向位置に伴って二次的に増加し、それは、平衡化力が、半径方向位置に伴って、出口に向かう軸方向力ほど著しく増加しない場合、より単純となるであろうことである。第２の不利点は、走査線がｑ−軸上になく、最高質量イオンの付随して生じる損失を伴うことであるだろう。
【００１２】
考えられる別の要因は、四重極ＤＣによって生成される軸方向力の方向が、２つの極間のイオンの半径方向運動の相対的振幅に依存することである。熱イオンは、引力極のロッド間により高い半径方向振幅を有する傾向にあり得、ロッドが発散的に広がる場合、それらのイオンは、入口端に向かって正味力を受けるであろうため、本特性は、有利に作用し得る。加えて、イオンが、反発極のロッド間で励起される場合、出口に向かって加速され得る。実際、米国特許出願公開第２００６／０２８９７４４号に記載されるように、並列ロッドの長さにわたって、四重極ＤＣを抵抗的に降下させるのではなく、四重極ＤＣは、発散的に広がるロッドに均一に印加され得る。しかしながら、これは、四重極場のＤＣおよびＲＦ成分によって生成される力の相対的強度のため、実装が困難であり得る。すなわち、比較的弱四重極ＤＣによって生成される軸方向場は、恐らく、ＲＦからの付随する寄与により圧倒され得る。四重極ＤＣの強度が、ＲＦ振幅に対し、軸方向力が匹敵する点まで増加される場合、トラップ可能な質量範囲は、非常に制限され得る。
【００１３】
考えられる別の要因は、ある半径方向に励起されるイオンが、方位角方向（ａｚｉｍｕｔｈａｌｌｙ）に分散されるであろう程度であって、それは、正味軸方向力の強度に大幅に影響するであろうためである。上記の電位の多極性展開における四重極ならびに緩衝ガスとの衝突は、方位角方向分散に寄与するであろう。
【００１４】
平衡化軸方向力を提供するための別の選択肢は、半径方向四重極ＲＦ場の漸近線上のＲＦロッド間に位置付けられる、テーパＴ−電極であるだろう。本方法には、少なくとも２つの利点が存在するであろう。利点の１つは、最も重いイオンの安定性が、四重極ＤＣによって損なわれないことである。別の利点は、平衡化軸方向力が、半径方向振幅に伴って、それほど著しく増加しないことである。実際、対向するロッドの平面上では、テーパＴ−電極による軸方向力は、半径方向振幅に伴って、実質的に減少する。したがって、イオンの半径方向運動が、主に一極面に制限される場合、平衡化軸方向力は、半径方向振幅の増加に伴って減少する一方、正の軸方向力は増加し得る。しかしながら、緩衝ガスとの衝突および上記の電位の多極性展開における四重極は、半径方向に励起されるイオンの有意な方位角方向分散をもたらし、平衡化軸方向力の強度は、その方位角方向分散の程度に伴って変動し得る。
【００１５】
（ロッドオフセット電位）
平衡化軸方向力のための第３の選択肢は、多極性ロッドアレイの隣接するセグメント間のＤＣロッド−オフセット電位である。すなわち、熱化されたイオンは、ロッドのＤＣ電気的導通の断絶によって特徴化される軸方向範囲の出口端において、軸方向に閉じ込められ得る。四重極ロッドアレイの２つの区画間のＤＣオフセット電位は、その強度が半径方向位置に伴ってほとんど変動しない軸方向障壁を提供し得る。その結果、思慮深く選択されたオフセット電位は、熱化された（低半径方向振幅）イオンのための閉じ込め障壁を提供する一方、より高い半径方向振幅を伴うイオン（正の軸方向力がより強力である）は、透過されるであろう。
【００１６】
（セグメント化された補助電極）
抵抗結合される隣接するセグメントを伴う、セグメント化された補助電極を採用する第４の選択肢は、テーパＴ−電極を使用する利点と、方位角方向非均一性の不利点とを共有する。しかしながら、セグメント化された補助電極は、テーパＴ−電極に優る少なくとも３つの利点を有する。最も重要なことは、対向端部に接続される独立ＤＣ供給部によって、抵抗結合されるセグメントを伴う補助電極は、軸方向電場を提供することであって、その最大強度は、遥かに大きく、その強度は、Ｔ−電極によって提供される軸方向場より遥かに広範囲にわたって変動し得る。多用途性の向上に加え、セグメント化されたＴ−電極は、プリント回路基板として安価に製造されるという付加的利点を有する。
【００１７】
（正の軸方向力−理論）
１ＲＦサイクルわたって平均される２Ｄ四重極場内の一価のイオンが受ける電位は、式（Ｌｏｎｄｒｙ，  Ｆ．  Ａ．  ａｎｄ  Ｈａｇｅｒ，  Ｊ．  Ｗ．，  ”Ｍａｓｓ−Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ａｘｉａｌ  Ｅｊｅｃｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ  Ｉｏｎ  Ｔｒａｐ”，  Ｊ  Ａｍ  Ｓｏｃ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍ  ２００３，  １４，  １１３０−１１４７，  Ｅｑ．  ２０．参照）によって、低いｑにおいて、最良近似まで求められ得ることが確証されている。
【００１８】
【化１】
0005709742.tif 000002
式中、Ωは、ＲＦ駆動の角周波数であって、ＸおよびＹは、１ＲＦサイクルにわたって平均されたイオンの半径方向位置を定義し、ｍ／Ｑは、キログラム／クーロン単位におけるイオンの質量対電荷比であって、ｑは、マシュー安定性パラメータである。
【００１９】
ロッドに印加されるＲＦ電圧の振幅および内接円の半径を陽に＜φ２Ｄ＞ＲＦを表すと、式１は、以下となる。
【００２０】
【化２】
0005709742.tif 000003
式中、Ｖ０は、印加されるＲＦ電圧の振幅であって、ｒ０は、内接円の半径である。ここで、内接円の半径は、以下に従って、勾配に伴って、ｚの関数として、線形に増加すると仮定する。
【００２１】
【化３】
0005709742.tif 000004
したがって、式２は、以下となる。
【００２２】
【化４】
0005709742.tif 000005
以下のように、イオンの永年運動の近似値を求める。
【００２３】
【化５】
0005709742.tif 000006
式中、Ｔは、永年周期であって、以下に従って、１永年周期にわたる＜φ２Ｄ＞ＲＦの予測値を計算可能である。
【００２４】
【化６】
0005709742.tif 000007
式６を解いて、以下を求める。
【００２５】
【化７】
0005709742.tif 000008
式中、Ｘ０およびＹ０は、それぞれ、ｘならびにｙ方向におけるイオンの永年運動の振幅である。しかしながら、本近似値の正確性は、マシュー安定性パラメータｑが増加するにつれて減退することに留意されたい。具体的には、ｑが０．４を超えて増加するにつれて、式７は、平均電位および付随して生じる軸方向場を大幅に過大評価するであろう。たとえそうであっても、いずれかの点から開始する必要がある。
【００２６】
電場の軸方向成分は、以下のように、式７の電位を微分することによって求められ得る。
【００２７】
【化８】
0005709742.tif 000009
明らかに、軸方向場は、軸方向位置に伴って変動する。電場の軸方向成分＜＜Ｅｚ，ｑｕａｄ＞ＲＦ＞ｓｅｃが、図１のグラフにおいて、α＝０．０２０に対する１０ｒ０の軸方向範囲にわたる軸方向位置の関数として示される。
【００２８】
（発散的に広がるｒ０のシミュレーション）
発散的に広がるロッドセット内の電位場が、軸方向位置ｚの関数として単調減少ことは、式４から明らかである。したがって、発散的に広がるｒ０の影響は、等価単調減少電場電位が提供される、ロッドセットの他の構成または配列によってシミュレーションされ得る。
【００２９】
式２の電場電位のための式は、ロッドセットの長さに沿って、一定のｒ０および均一印加ＲＦ電圧Ｖ０を仮定する。軸方向依存性ＲＦ電圧Ｖ（ｚ）を有するように式２を書き換え、式２および４の右辺を等しくすることによって、
【００３０】
【化９】
0005709742.tif 000010
は、軸方向依存性電圧Ｖ（ｚ）のための式を提供し、半径ｒ０の並列ロッドセットに印加される際、均一ＲＦ電圧Ｖ０が印加される場合、発散的に広がるｒ０に対して生成される電場電位をシミュレーションすることが見出される。したがって、ＲＦ印加電圧が、式９に従って、軸方向変動を有するロッドセット構成を使用して、発散的に広がるｒ０の影響をシミュレーション可能である。
【００３１】
セグメント化されたロッドを使用して、セグメント化されたロッドの一端にＲＦ信号を印加し、セグメント化されたロッドの隣接するセグメントを結合コンデンサと接続することによって、軸方向範囲にわたって印加されるＲＦ振幅を変動させることが可能である。結合コンデンサの適切な選択によって（かつ、十分に多数のロッドセグメントを仮定して）、軸方向依存性が、単調に減少する限り、ＲＦ振幅の任意の軸方向依存性は、近似され得る。したがって、線形発散的に広がるｒ０は、一定のｒ０のＬＩＴのセグメント化された軸方向範囲によって、実験的にシミュレーションされ得る。
【００３２】
内接円が式３に従って増加するロッドをシミュレーションするために、セグメント化されたロッドセットの離散セグメントに印加されるＲＦ振幅は、式９に従って変動し得る。α＜０．０１の場合、式９は、直線によって、十分に近似され得る。代替として、αに伴って増加する式９の非線形性が、考慮され得る。例えば、図２の実線は、並列ロッド上のＲＦ振幅が、α＝０．０２０をシミュレーションするために、１０ｒ０の軸方向範囲にわたる軸方向位置の関数として変化する必要があるであろう状況を示す。図２では、破線は、比較のために、単に、端点を直線で接続する。図２では、直線近似値は、ある状況では、適切であり得ることが明白である。
【００３３】
（セグメント化されたアレイ）
図３は、入口端から開始し、セグメント化されたロッドセット３１０の出口端に向かって移動する、セグメント化されたロッドセット３１０の離散セグメントに単調減少ＲＦ振幅を提供するために使用され得るＲＣネットワーク３００を示す。ＲＣネットワーク３００は、ＲＦ源３２０と、２つのＤＣオフセット電源３３０、３４０と、結合コンデンサ３５０と、レジスタ３６０とを含む。ＲＦ源３２０は、結合コンデンサ３５０およびレジスタ３６０を介して、セグメント化されたロッドセット３１０（図３では、Ｓ０からＳｎとして示される）の個々のセグメントに結合される。Ｓ１からＳｎ−１のロッドセット３１０の隣接するセグメントの各対は、対応するコンデンサ−レジスタの並列の組み合わせによって、電気的に結合される。セグメント化されたロッドセットのセグメントＳ０およびＳ１、ならびにセグメントＳｎ−１およびＳｎは、対応するコンデンサのみによって、電気的に結合される。
【００３４】
ＲＣネットワーク３００は、終端コンデンサ３７０およびインダクタ３８０、３９０をさらに含み得る。終端コンデンサ３７０は、ＲＣネットワーク３００内に含まれ、セグメント化されたロッドセット３１０のＲＦ振幅特性を浮遊容量の影響を受け難くする。ＤＣオフセット電源３３０、３４０は、インダクタ３８０、３９０を通して、セグメント化されたロッドセット３１０のＡ極およびＢ極に接続され、ＲＦ電圧３２０が短絡するのを防止する。また、ＤＣオフセット電源３３０は、インダクタ３８０のみを通して、セグメント化されたロッドセット３１０のセグメントＳｎに結合される一方、ＤＣオフセット電源３４０は、インダクタ３９０を通して、セグメント化されたロッドセット３１０のセグメントＳ１からＳｎ−１に結合されることを理解されたい。
【００３５】
ロッドセグメントの物理長および半径ｒ０を与えることによって、式９は、αの異なる選択された値に対して解かれ、発散的に広がるロッドセットをシミュレーションする個々のロッドセグメントＳ０からＳｎ−１に印加されるＲＦ電圧の値を決定することが可能である。言い換えると、セグメントＳｉの軸方向位置Ｚｉは、セグメントの物理長および数から決定可能であって、次いで、式９に代入され、そのセグメントの印加されるＲＦ電圧Ｖｉを決定する。本プロセスは、セグメント化されたロッドセット３１０内の各セグメントに対して繰り返され、単調減少ＲＦ電圧プロファイルを決定可能である。次いで、複素回路分析が、セグメント化されたロッドセット３１０の長さにわたって、必要とされる単調減少ＲＦ振幅を提供するであろう結合コンデンサ３５０の値を解くために用いられ得る。ロッドセグメントＳ０からＳｎ−１は、回路分析内の接地（ＲＦ電圧３２０の負の端子）の等価静電容量としてモデル化され得る。レジスタ３６０は、印加されるＲＦに影響しないように十分に大きいが、大きな時定数または位相シフトを導入しないように十分に小さくなるように選択されるべきである。式９を使用して設計される結合コンデンサ３５０の値によって、ＲＣネットワーク３００内のセグメント化されたロッドセット３１０は、発散的に広がるｒ０をシミュレーションする。
【００３６】
セグメント化されたロッドセットの使用を確認し、発散的に広がるｒ０をシミュレーションするために、図３のＲＣネットワーク３００に対して、セグメントＳ１からＳ１６を長さ４ｍｍおよびｒ０＝４．１７ｍｍをとる、１８−セグメントロッドセット（すなわち、ｎ＝１７）が求められた。加えて、以下の条件が指定された。各セグメントＳ１からＳｎ−１の接地に対する静電容量は、０．５９ｐＦである。セグメントＳｎの接地に対する静電容量は、１０ｐＦである。結合レジスタ３６０はすべて、１００ｋΩである。終端コンデンサ３７０は、１２ｐＦである。インダクタ３８０、３９０は、５０ｍＨであって、内部抵抗は、１２５Ωである。
【００３７】
これらのシミュレーションパラメータを考慮して、結果が、図４ａおよび４ｂに示される。図４ａの実線は、式９によって求められるように、２％の発散的広がりを伴う発散的に広がるロッドセットに対して必要とされるＲＦプロファイルを示す。図４ａの三角形は、図４ｂに指定される値を有する結合コンデンサ３６０が使用され、セグメント化されたロッドセット３１０のセグメントを接続する場合における、各セグメント上のＲＦ振幅を表す。言い換えると、図４ｂに示される静電容量値は、ロッドセグメントに印加されるＲＦ電圧が、意図されるように図４ａの実線を追跡するようなＲＣネットワーク３００の複素回路分析を通して決定される。ＲＣネットワーク３００が、実際に、これらの結合コンデンサ３５０を使用して解法される場合、各セグメントに対して必要とされるＲＦ電圧は、予測通りに観察される。したがって、図４ａおよび４ｂは、セグメント化されたロッドセットの使用を確認し、発散的に広がるｒ０をシミュレーションする。
【００３８】
（螺旋実装）
軸方向に減退する四重極ＲＦ半径方向場を生成する別の方法は、レーザを使用して導電性塗膜に螺旋を切削し、金めっきセラミックロッドの一部をインダクタに替えることである。レーザを使用して、導電性塗膜に螺旋を切削し代替として、導電性ロッドは、同一目標を達成するために、好適に絶縁されたワイヤによって巻かれ得る。ロッドの誘導性部分にわたるＲＦ増加は、 要求に応じて、軸方向位置に伴って増加（または、配向に応じて、減少）するＲＦ四重極場をもたらし得る。
【００３９】
図５は、上述の螺旋実施形態のための等価回路を示す。ＬＣＲ負荷は、標識されるように、ロッドの螺旋部分および終端成分を表す。各成分は、以下に記載される。
（ＲＦ振幅） 
ＶＲＦは、螺旋の一部に印加されるＲＦ駆動である。
【００４０】
Ｖｔｅｒｍは、螺旋の端部におけるＲＦ電圧である（Ｖｔｅｒｍ＞ＶＲＦ）。
【００４１】
（螺旋負荷）
Ｌｓｐｉｒａｌ＝Ｋμ０ｎ２ｌπｒ２は、螺旋のインダクタンスである。
式中、μ０は、自由空間の透磁率であって（セラミックの磁化率はごく少量であると仮定）、ｎは、単位長当たりの巻数であって、ｌは、螺旋の長さであって、ｒは、ロッドの半径である。因数Ｋは、螺旋の有限長を考慮する（Ｐａｕｌ  Ｌｏｒｒａｉｎ  ａｎｄ  Ｄａｌｅ  Ｃｏｒｓｏｎ，  ”Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄｓ  ａｎｄ  Ｗａｖｅｓ，  Ｓｅｃｏｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，”  Ｗ．  Ｈ．  Ｆｒｅｅｍａｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｓａｎ  Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ，  １９７０参照）。
【００４２】
Ｃｓｐｉｒａｌは、ロッドの螺旋部分の静電容量である。
【００４３】
Ｒｓｐｉｒａｌは、以下のように、巻数に依存する螺旋の抵抗である。
【００４４】
【化１０】
0005709742.tif 000011
式中、ｐは、金の抵抗率であって、Ｌは、トレースの長さであって、Ａは、トレースの断面積であって、ｔは、金トレースの厚さであって、ｗは、螺旋を切削するために使用されるレーザビームの幅である。
【００４５】
（終端負荷）
Ｌｔｅｒｍは、ロッドの螺旋部分にＤＣオフセット電圧を提供する電源を絶縁するために使用される、インダクタのインダクタンスである。
【００４６】
Ｃｔｅｒｍは、螺旋の端部と接地との間の終端コンデンサの静電容量である。
【００４７】
Ｒｔｅｒｍは、ロッドの螺旋部分にＤＣオフセット電圧を提供する電源を絶縁するために使用される、インダクタの抵抗である。
【００４８】
（負の平衡化軸方向力）
正の軸方向場が、直ぐ上に記載される螺旋実装によって、またはロッドの長さにわたって減退するＲＦ振幅をセグメント化されたロッドセットに提供することによって、あるいは出口端に向かって発散的に広がるロッドによって、提供されるかどうかに関わらず、本正の軸方向力を平衡化する負の軸方向力が、依然として、イオン選別を促進するためにロッドセット内に提供され得る。上述のように、本負の軸方向力を提供する種々の方法が存在し、それらは、以下に詳細に記載される。
【００４９】
発散的に広がるロッドに印加される四重極ＤＣは、負の軸方向力を提供し、正の軸方向力を平衡化し得る。しかしながら、上述のように強度の方位角方向依存性および制限された質量範囲は、四重極ＤＣによって生成される軸方向場の望ましくない副作用である。
【００５０】
（テーパＴ−電極）
本発明の実施形態によるテーパＴ−電極は、図６Ａおよび６Ｂの断面図に例証される。具体的には、図６Ａ、四重極ロッドアレイ１０００のｘ−ｙ面の横断断面図として、四重極場の漸近線上に設置されるテーパＴ−電極１００２を例証する。図６Ｂは、図６Ａの四重極ロッドアレイ１００のテーパＴ−電極１００２を例証する。示されるように、テーパＴ−電極は、四重極ロッドアレイの隣接するロッド間に設置される。四重極ロッドアレイは、対向するロッドＡの一対と、対向するロッドＢの別の対とを含む。図６Ｂに示されるように、各テーパＴ−電極は、ロッドアレイ１０００の長さに沿ってテーパとなる突起１００４を含む。
【００５１】
Ｔ−電極によって提供される軸方向電場の強度は、テーパの勾配と、Ｔ−電極に印加されるＤＣ電位の強度および極性とによって制限される。Ｔ−電極と同様に設置されるセグメント化された補助電極は、より制限的でない代替を提供し得る。上述のように、抵抗結合される隣接するセグメントおよび対向する端部に接続される独立ＤＣ供給部によって、セグメント化された補助電極は、軸方向電場を提供し、その強度は、類似供給部によって駆動される、Ｔ−電極によって提供される軸方向より遥かに広範囲にわたって変動し得る。
【００５２】
同様に作用し得る同一主題の別の変形例は、中心軸方向に向かうその突起が比較的に大きい、超短非テーパＴ−電極の使用であろう。これらによって生成される負の軸方向力は、熱化されたイオン上の正の軸方向力を平衡化するために適度であり得るが、本負の軸方向力は、それ自体では、出口端近傍で熱化されたイオンを入口に戻すことはないであろう。
【００５３】
（ロッドオフセット電位）
別の可能性は、ロッドセグメント（セグメントロッドセットの場合）にわたって、ロッド−オフセットを変動させることであって、それは、半径方向および方位角方向の両方に比較的均一性の軸方向場を提供し得る。そのような方式は、単純に、各レジスタチェーンの一方端に独立ＤＣ供給部を接続することによって、実装され得る。本方式の弱点は、ＤＣ電位の降下によって、レジスタにわたって熱が生成さ得ることである。
【００５４】
同一主題に関するある変形例は、２つの隣接するロッドセグメント間に単一ＤＣロッド−オフセット電位を印加することであろう。本構成は、前段落に論じられるより軸方向に均一な場ではなく、調節可能な高さの単一軸方向障壁を提供するであろう。思慮深く選択されたオフセット電位は、熱化された（低半径方向振幅）イオンに対して閉じ込め障壁を提供し得る一方、正の軸方向力がより強力なより高い半径方向振幅を伴うイオンは、透過されるであろう。
【００５５】
（いくつかの一般的観点）
本発明におけるいくつかの実施形態のいくつかの側面によると、イオンは、ロッドセット内に入射される。ロッドセットの複数のロッド間に提供されるＲＦ場を使用して、ロッドセット内にイオンを半径方向に閉じ込める。本ＲＦ場は、ロッドセットの長さの少なくとも一部に沿って変動し、各イオンに対して、イオンに作用する対応する第１の軸方向力を提供して、第１の軸方向（典型的には、ロッドセットの出口端に向かうが、必ずしもそうではない）にイオンを押出す。上述のように、ＲＦ場の本変動は、例えば、縦軸方向から０．１％乃至３％の勾配で、または代替として、縦軸方向から０．１５％乃至２％の勾配で、ロッドを若干発散的に広げることによって提供され得る。代替として、上述のように、セグメント化された電極または螺旋実装を使用して、ＲＦ場に本変動あるいはある他の変動を提供し得る。
【００５６】
各イオンに対して、対応する第２の軸方向力が提供され、第１の軸方向と反対の第２の軸方向（例えば、第２の軸方向は、ロッドセットの入口の方向であり得る）にイオンを押出し得る。同様に、上述のように、対応する第１の軸方向力は、対応する第２の軸方向力に対して、中心縦軸に対して直角の任意の方向における中心縦軸からのイオンの半径方向変位に伴って増加し得ることによって、イオンが、中心縦軸から閾値半径方向距離未満にある場合、対応する第１の軸方向力は、対応する第２の軸方向力未満である。イオンが、閾値半径方向距離を上回って、中心縦軸に対して直角の任意の方向に、中心縦軸から半径方向に変位される場合、対応する第１の軸方向力は、対応する第２の軸方向力を超える。
【００５７】
本発明の実施形態のある側面による動作モードに従って、第１のイオン群は、半径方向に励起され、中心縦軸に対して、その関連する半径方向振幅を増加させ得ることによって、本第１のイオン群内の各イオンに対して、イオンに作用する対応する第１の軸方向力は、対応する第２の軸方向力を超え、イオンに作用し、ロッドセットの第２の端部に向かって第１のイオン群を押出す。いくつかの実施形態によると、本第１のイオン群は、当技術分野において周知のように、半径方向共鳴励起のためのロッドの少なくともいくつかに補助ＲＦ信号を提供し、次いで、同様に当技術分野において周知のように、ＲＦ場のＲＦ振幅を第１のレベルまで増加し、第１のイオン群を補助信号と共鳴させ、第１のイオン群を半径方向に励起することによって、半径方向に励起され得る。
【００５８】
同時に、本第１のイオン群が半径方向に励起されるにつれて、第１のイオン群と異なるｍ／ｚを有する第２のイオン群は、半径方向に閉じ込められ得ることによって、第１のイオン群の関連する半径方向振幅より小さい関連する半径方向振幅を有し、第２のイオン群内の各イオンに対して、イオンに作用する対応する第２の軸方向力は、イオンに作用する第１の軸方向力を超え、ロッドセットの第２の端部と反対のロッドセットの第１の端部に向かって第２のイオン群を押出す。本第１のイオン群は、第２のイオン群の第２の質量範囲から外れる第１の質量範囲内にあり得る。
【００５９】
対応する第１の軸方向力が、第２のイオン群ではなく、第１のイオン群に対して、対応する第２の軸方向力を超えるにつれて、第１のイオン群は、ロッドセットの第２の端部から出射され得る一方、第２のイオン群は、ロッドセット内に保持される。
【００６０】
本発明のいくつかの実施形態によると、本第１のイオン群は、例えば、その後の質量分析のために、第２の質量分析計に対して軸方向に出射され得る。その場合、対応する第１および第２の軸方向力を提供するために使用されるロッドセットを使用して、非常に多数のイオンを保存し、これらのイオンのその後の質量分析のために、選択されたイオン群を下流質量分析計へと周期的かつ高速出射可能である。これは、下流質量分析計内の空間電荷問題を低減し得る。
【００６１】
いくつかの実施形態によると、ＲＦ場のＲＦ振幅は、第１のイオン群を補助信号と共鳴させるために好適な第１のレベルから、第２のイオン群を補助信号と共鳴させるために選択された第２のレベルへと継続的に走査され得、第２のレベルの時点において、第２のイオン群は、半径方向に励起され、対応する第１の軸方向力は、第２のイオン群に対して、対応する第２の軸方向力を超えるであろう。同時に、第３のイオン群が、第２のイオン群の関連する半径方向振幅より小さい関連する半径方向振幅を有するように半径方向に閉じ込められ、第３のイオン群内の各イオンに対して、イオンに作用する対応する第２の軸方向力は、イオンに作用する第１の軸方向力を超え、ロッドセットの第２の端部と反対のロッドセットの第１の端部に向かって第３のイオン群を押出す。第３のイオン群は、第２のイオン群（ならびに第１のイオン群）の第２の質量範囲から外れる第３の質量範囲を有し得る。第１のイオン群に関連した上述と同様に、次いで、第２のイオン群も、その後の質量分析または他の処理のために、下流質量分析計に対して軸方向に透過され得る。
【００６２】
対応する第２の軸方向力は例えば、２つの隣接するロッドセグメント間、またはロッドセグメントとレンズとの間の単一ＤＣロッド−オフセット電位によってもたらされる障壁場によって提供され得る第２の軸方向場によって生じ得る。次いで、イオンが、中心縦軸から閾値半径方向距離未満にある場合（対応する第１の軸方向力が、そのイオンに対して、対応する第２の軸方向力未満である）、本障壁場は、障壁場とロッドセットの第１の端部との間にイオンを閉じ込めるように動作可能であり得る。反対に、イオンが、閾値半径方向距離を上回って、中心縦軸から半径方向に変位される場合、対応する第１の軸方向力は、障壁場を越えてイオンを押出すように動作可能であり得る。
【００６３】
いくつかの実施形態では、ロッドセットを通る線に沿って変動するＲＦ場は、第１の端部から第２の端部へとロッドセットに沿って軸方向に減退する、多極性ＲＦ半径方向場である。任意に、本多極性ＲＦ半径方向場は、ロッドセットの第１から第２の端部へと、実質的に線形に、または任意の単調減少関数形式に従って、減退してもよい。任意に、ロッドセットの第１の端部は、ロッドセットの入口端であってもよく、ロッドセットの第２の端部は、入口端と反対の出口端であってもよい。
【００６４】
本発明の実施形態のある側面によると、半径方向ＲＦ場の強度を軸方向に変動させることによって提供される軸方向場を伴う、ロッドセットまたはロッドセットの一部は、例えば、米国特許第６，１７７，６６８号（Ｈａｇｅｒ）に記載されるような従来の質量選択的軸方向出射を伴う、ロッドセットまたはロッドセットの一部と組み合わせられることによって、有益となり得る。例えば、２つのロッドセットは、協働して動作され得る。第１または上流ロッドセットは、第１のロッドセットの軸方向に沿って変動して軸方向場を提供する半径方向ＲＦ場を提供するように構成され得る。対照的に、第２または下流ロッドセットに提供されるＲＦ場は、第２または下流ロッドセットの縦軸方向に沿って、実質的に一定に維持され、第２または下流ロッドセットは、第１または上流ロッドセットの軸方向場を含まず、代わりに、従来の質量選択的軸方向出射に依存し、イオンを軸方向に出射する。
【００６５】
比較的に多数のイオンが、上流ロッドセット内に保存され得る。次いで、特定の選択された質量対電荷比を有する特定の着目イオンが、上流ロッドセット内に保存されるイオンから選択され得る。本選択された質量対電荷比に基づいて、コントローラは、上流および下流ロッドセットの両方に接続されるＲＦ電圧供給モジュールを制御可能である。上流ロッドセットの場合、ＲＦ電圧供給モジュールは、双極または四重極励起場等の励起場を提供し、例えば、上流ロッドセット内の選択された質量対電荷比のイオンを半径方向に励起し得るが、それに限定されない。選択された質量対電荷比のイオンが、中心軸からの半径方向変位を増加するにつれて、軸方向場は、イオンに作用する対応する第１の軸方向力を提供し、上流ロッドセットおよび下流ロッドセットの出口端に向かって、第１の軸方向下流方向にイオンを押出し得る。選択された質量対電荷比のこれらの半径方向に変位されるイオンに対して、本第１の軸方向力は、反対または平衡化方向に作用する第２の軸方向力（第２の軸方向力は、上述のように提供され得る）を超え、選択された質量対電荷比のこれらのイオンは、上流ロッドセットの出口端に向かって押出され、上流ロッドセットから軸方向に出射される。
【００６６】
いくつかの実施形態では、軸方向場は、上流ロッドセットの上流端においてのみ半径方向ＲＦ場の強度を軸方向に変動させることによって、その上流端においてのみ、上流ロッドセット内に提供され得る。これは、少なくとも２つの理由から有利であり得る。第１に、上流ロッドセットの出口端の漏れ場（ｆｒｉｎｇｉｎｇ  ｆｉｅｌｄ）からある距離において、選択された質量対電荷比のイオンを半径方向に変位させることは、好ましい可能性がある。すなわち、イオンが、漏れ場またはその近傍で半径方向に変位される場合、これは、イオンビームの半径方向分散を増加させ得る。言い換えると、同一質量対電荷比のイオン群に対して、中心軸方向からのその半径方向変位の変動は、漏れ場の近傍において半径方向に励起される場合、より大きくなり得る。本半径方向分散は、励起されたイオンがロッドセットの下流端の小開口を通して押出される必要があるため、望ましくない可能性がある。具体的には、本半径方向分散は、上流ロッドセットの下流または出口端の小開口を通過するイオンの確率を低下させ得るため、効率性を低減させ得る。
【００６７】
本理由に加え、ＲＦ半径方向場の強度が、漏れ場またはその近傍で変動され、イオンもまた、漏れ場の近傍で半径方向に励起される場合、半径方向分散における変動増加が、半径方向に励起された選択されたイオン群に付与される軸方向エネルギーの変動増加につながり得ることによって、それらのイオンに付与される軸方向エネルギーの範囲は、漏れ場から上流ロッドセットの上流端における半径方向に励起される場合より高変動を有することになるであろう。これは、選択された質量対電荷比のイオンの一部を下流ロッドセットに出射させ得、非常に多くの軸方向エネルギーが、下流ロッドセットおよび下流ロッドセットの出口障壁の両方を通して、無制御に放出される。
【００６８】
また、上述のコントローラを使用して、ＲＦ電圧供給モジュールを制御し、第１または上流ロッドセットと連動するように第２または下流ロッドセットを構成することによって、第２のロッドセットは、選択された質量対電荷比のイオンを軸方向に出射するように構成され得る。
【００６９】
協働して動作する２つのロッドセットの本組み合わせを使用して、質量分析計の効率性および分解能問題の両方の解決を試みることが可能である。具体的には、上述のように、ロッドセットに提供される半径方向ＲＦ場の強度を軸方向に変動させることによって軸方向場を提供されるロッドセットを使用して、比較的に高空間電荷密度でイオンを保存可能である。さらに、そのような軸方向場を使用して、比較的に高効率性で、例えば、８０％の効率性で、本上流ロッドセットから選択されたイオンを軸方向に出射可能である。これは、非常に有利なことに、従来の質量選択的軸方向出射によって達成され得る、高空間電荷密度を伴うロッドセットからの軸方向出射の低効率性に匹敵し得る。残念ながら、本高効率性は、低分解能を犠牲にすることになり得る。
【００７０】
故に、下流ロッドセットを使用して、比較的に高効率性かつ低分解能で、上流ロッドセットから軸方向に出射される選択された質量対電荷比のイオンを受け取り可能である。下流ロッドセットは、大部分が、選択された質量対電荷比のイオンのみ含み得るという理由から、下流ロッドセット内の空間電荷密度は、比較的に低く維持され得るため、選択された質量対電荷比のイオンは、比較的に高分解能で、下流ロッドセットから軸方向に出射され得る。一般に、分解能は、より大きな空間電荷密度に対して低下する。
【００７１】
上流ロッドセットは、遥かに高いイオン集団密度を保存するために使用され得るため、下流ロッドセットより遥かに高圧で上流ロッドセットを操作することは、有利となる可能性がある。しかしながら、これは、必要ではない場合がある。例えば、本発明のいくつかの実施形態によると、直上に記載される上流および下流ロッドセットは、単一ロッドセットと置換され得る。実際、そのような単一ロッドセットは、例えば、図３に示されるように、セグメント化されたロッドセットであり得る。
【００７２】
上述および図３に示されるように、端部セグメントＳ０およびＳｎは、中間セグメントに容量結合され得るが、抵抗結合されない。さらに、セグメントＳ０およびＳｎは、任意の好適な長さであり得る。したがって、その上流端において半径方向ＲＦ場を変動させ、結果として生じる軸方向場を提供し、その下流端において比較的に従来の動作を伴うように構成されているロッドセットの場合、セグメントＳｎは、長くされ得る。本実施形態では、半径方向ＲＦ場は、セグメントＳｎに沿って、実質的に不変であり得ることによって、軸方向依存性半径方向場および結果として生じる軸方向力は、Ｓｎ内に提供されないであろう。代替として、付加的セグメント、例えば、Ｓｎ＋１が提供され得る。そのような実施形態では、Ｓｎ−１は、セグメントＳ０からＳｎ−１を含む上流部分と、セグメントＳｎ＋１を含むロッドセットの下流部分との間のロッドセットの中間部分を表すであろう。
【００７３】
本発明のこれらの実施形態によると、半径方向ＲＦ場が変動され、軸方向場を提供するロッドセットの上流部分は、直ぐ上に記載される上流ロッドセットと同様の方法で操作され得る一方、セグメントＳｎ＋１を含む単一ロッドセットの下流部分は、上述の第２または下流ロッドセットに従って、比較的に従来の方法で操作され得る。当然ながら、これらの実施形態の両方では、半径方向ＲＦ場の変動によって提供される軸方向によりもたらされる軸方向力に対して作用する平衡化力は、上流ロッドセットまたは単一ロッドセットの上流端においてのみ提供され得る。
【００７４】
上述の実施形態と同様に、イオン集団の大部分は、好ましくは、セグメントＳ１からＳｎ−１を含むロッドセットの上流部分内に維持され得る。ロッドセットの上流および下流端の両方が、協働して操作され得ることによって、選択された質量対電荷比のイオンのみ、最初に、ロッドセットの上流端内の励起場によって半径方向に変位され、半径方向ＲＦ場の変動によって生成される軸方向場は、セグメントＳｎおよびＳｎ＋１に向かって下方にこれらのイオンを押出し、二次的または平衡化軸方向力を克服し、可能性として、セグメントＳｎで提供される生じ得る障壁場を貫通し、セグメントＳｎ＋１を含むロッドセットの部分内へと押出される。セグメントＳｎ＋１を含むロッドセットの下流端では、選択された質量対電荷比のイオンは、例えば、比較的に高分解能で、従来の質量選択的軸方向出射によって、軸方向に出射され得る。上述のように、セグメントＳｎ＋１は、軸方向出射のために使用されるため、セグメントＳｎ＋１に沿った半径方向ＲＦ場は、実質的に一定に維持され得る。
【００７５】
本明細書で使用される見出しは、編成目的のためにすぎず、記載される主題をいかようにも制限するものと解釈されない。
【００７６】
出願人の教示が、種々の実施形態および側面に関連して記載されるが、出願人の教示をそのような実施形態または側面に限定することを意図するものではない。対照的に、出願人の教示は、当業者には理解されるように、種々の代替、修正、および同等物を包含する。したがって、添付の請求項の範囲内において、本発明は、本明細書に具体的に記載されるものと別様に実践され得ることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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