(57)【要約】イオンをその測定のために捕捉するシステムは、静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）と、ＥＬＩＴにイオンを供給するように構成されたイオン源と、ＥＬＩＴに動作可能に結合されたプロセッサと、メモリとを含むことができる。メモリには、イオン源によって供給されたイオンがＥＬＩＴに入射することを可能にするために、ＥＬＩＴを開くための少なくとも１つの制御信号を生成し、イオン源から開いたＥＬＩＴに入射するイオンの周波数に対応するイオン入射周波数を判定し、目標イオン電荷値を生成しまたは受け取り、目標イオン電荷値および判定したイオン入射周波数の関数として、最適閾値を判定し、ＥＬＩＴ内にあるイオンの電荷が最適閾値を超えるとき、ＥＬＩＴを閉じることによって、イオンをＥＬＩＴ内に捕捉するための少なくとも１つの制御信号を生成するために、プロセッサによって実行可能な命令が格納されている。【選択図】図５Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンをその測定のために捕捉するシステムであって、
静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）と、
前記ＥＬＩＴにイオンを供給するように構成されたイオン源と、
前記ＥＬＩＴに動作可能に結合されたプロセッサと、
命令が内部に格納されている少なくとも１つのメモリと、
を備え、
前記命令が前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、前記少なくとも１つのプロセッサに、（ｉ）前記イオン源によって供給されたイオンがＥＬＩＴに入射することを可能にするために、前記ＥＬＩＴを開くための少なくとも１つの制御信号を生成させ、（ｉｉ）前記イオン源から前記開いたＥＬＩＴに流入するイオンの周波数に対応するイオン入射周波数を判定させ、（ｉｉｉ）目標イオン電荷値を生成させまたは受け取らせ、（ｉｖ）前記目標イオン電荷値および判定したイオン入射周波数の関数として、最適閾値を判定させ、（ｖ）前記ＥＬＩＴ内にあるイオンの電荷が前記最適閾値を超えるとき、前記ＥＬＩＴを閉じることによって、前記イオンを前記ＥＬＩＴ内に捕捉するための少なくとも１つの制御信号を生成させる、システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、前記ＥＬＩＴが、第１通路を定める第１イオン・ミラーと第２イオン通路を定める第２イオン・ミラーと、第３貫通通路を定める電荷検出シリンダとを含み、前記第１、第２、および第３通路の各々の中心を前記ＥＬＩＴの長手方向軸が通過するように、前記第１、第２、および第３通路が、前記第１および第２イオン・ミラーの間に位置付けられた前記電荷検出シリンダと同軸状に整列され、前記第１イオン・ミラーがイオン入射アパーチャを定め、前記イオン源によって供給されたイオンが、前記イオン入射アパーチャを通って前記ＥＬＩＴに入射する、システム。
【請求項３】
請求項２記載のシステムであって、更に、前記プロセッサならびに前記第１および第２イオン・ミラーに動作可能に結合され、イオン透過電界またはイオン反射電界を内部に選択的に確立するための電圧を生成するように構成された少なくとも１つの電圧源を備え、前記イオン透過電界が、前記第１および第２イオン・ミラーのそれぞれを通過するイオンを、前記長手方向軸に向けて収束させるように構成され、前記イオン反射電界が、前記電荷検出シリンダから前記第１および第２イオン・ミラーのそれぞれに入射するイオンを、停止させ、逆方向に前記電荷検出シリンダを通り前記第１および第２イオン・ミラーの他方に向けて加速させつつ、前記イオンを前記長手方向軸に向けて収束させるように構成される、システム。
【請求項４】
請求項３記載のシステムにおいて、前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記少なくとも１つの電圧源を制御することによって、前記ＥＬＩＴを開くための少なくとも１つの制御信号を生成させる命令を含み、前記イオン源によって供給されたイオンが前記第１イオン・ミラーに流入し次いで前記電荷検出シリンダおよび前記第２イオン・ミラーを通過するように、前記第１および第２イオン・ミラーに前記イオン透過電極を確立し、前記電荷検出シリンダを通過して流れる各イオンが、それぞれの電荷を前記電荷検出シリンダ上に誘発する、システム。
【請求項５】
請求項３または請求項４記載のシステムにおいて、前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記少なくとも１つの電圧源を制御することによって、前記ＥＬＩＴを閉じるための少なくとも１つの制御信号を生成させる命令を含み、前記ＥＬＩＴ内にあるイオンの電荷が最適閾値を超えるとき、前記第１および第２イオン・ミラー内にイオン反射電界を同時に確立することによって、前記ＥＬＩＴ内に前記イオンを捕捉し、前記電荷検出シリンダを通過する毎に、前記捕捉されたイオンに、前記第１および第２イオン・ミラー間において前後に発振させ、対応する電荷を前記電荷検出シリンダ上に誘発する、システム。
【請求項６】
請求項３または請求項４記載のシステムにおいて、前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記少なくとも１つの電圧源を制御することによって、前記ＥＬＩＴを閉じるための少なくとも１つの制御信号を生成させる命令を含み、前記最適閾値を判定した後に前記第２イオン・ミラー内に前記イオン反射電界を確立し、前記イオン反射電界が前記第２イオン・ミラー内に確立された後、前記ＥＬＩＴ内にあるイオンの電荷が前記最適閾値を超えたときに、前記イオン反射電界を前記第１イオン・ミラー内に確立するように前記少なくとも１つの電圧源を制御することによって、前記ＥＬＩＴ内に前記イオンを捕捉し、前記第１および第２イオン・ミラー内に確立された前記イオン反射電界が一緒に、前記電荷検出シリンダを通過する毎に、前記捕捉されたイオンに前記第１および第２イオン・ミラー間において前後に発振させ、前記電荷検出シリンダ上に対応する電荷を誘発する、システム。
【請求項７】
請求項４から６までのいずれか１項記載のシステムであって、更に、前記イオン入射周波数を決定し、前記決定したイオン入射周波数を前記プロセッサに供給する手段を備える、システム。
【請求項８】
請求項２から６までのいずれか１項記載のシステムであって、更に、前記電荷検出シリンダに動作可能に結合された入力と、前記プロセッサに動作可能に結合された出力とを有する電荷プリアンプを備え、前記電荷プリアンプが、前記電荷検出シリンダを通過するイオンによって電荷が前記電荷検出シリンダ上に誘発される毎に、前記出力において電荷検出信号を生成するように構成され、
前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記イオン源から前記ＥＬＩＴに入射した前記イオンが前記電荷検出シリンダを通過するときに前記電荷プリアンプによって生成された前記電荷検出信号を監視し、前記監視した電荷検出信号の周波数を判定することによって、前記イオン入射周波数を判定させる命令を含む、システム。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項記載のシステムであって、更に、前記目標イオン電荷値のユーザ入力に応答して、前記目標イオン電荷値を前記プロセッサに供給する手段を備える、システム。
【請求項１０】
請求項１から８までのいずれか１項記載のシステムであって、更に、ディスプレイ・モニタを備え、前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、１つ以上の選択可能なＧＵＩエレメントを含む制御グラフィック・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）を表示し、前記１つ以上の選択可能なＧＵＩエレメントとのユーザ対話処理によって、前記目標イオン電荷値を受け取るように、前記ディスプレイ・モニタを制御させる命令を含む、システム。
【請求項１１】
請求項１から８までのいずれか１項記載のシステムにおいて、前記プロセッサが第１プロセッサであり、更に、
ディスプレイ・モニタと、
第２プロセッサであって、１つ以上の選択可能なＧＵＩエレメントを含む制御グラフィック・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）を表示するように前記ディスプレイ・モニタを制御し、前記１つ以上の選択可能なＧＵＩエレメントとのユーザ対話処理によって前記目標イオン電荷値を受け取り、前記受け取った目標イオン電荷値を前記第１プロセッサに供給するようにプログラミングされた第２プロセッサと、
を備え、
前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記第１プロセッサによって実行されると、前記第１プロセッサに、前記目標イオン電荷値を前記第２プロセッサから受け取らせる命令を含む、システム。
【請求項１２】
請求項１から８までのいずれか１項記載のシステムにおいて、前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記目標イオン電荷値を生成させる命令を含む、システム。
【請求項１３】
請求項１２記載のシステムにおいて、前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、（ｖｉ）前記イオンが前記ＥＬＩＴ内に捕捉される捕捉イベント時間期間にわたって前記ＥＬＩＴが閉じられた後、前記ＥＬＩＴを開くための少なくとも１つの制御信号を生成させ、（ｖｉｉ）前記生成した目標イオン電荷値を増分電荷値だけ修正させ、（ｖｉｉｉ）前記修正した目標イオン電荷値を使用して、（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｖ）、および（ｖ）を繰り返させる命令を含む、システム。
【請求項１４】
請求項１３記載のシステムにおいて、前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、目標イオン電荷値の範囲にわたって（ｖｉ）から（ｖｉｉｉ）までを繰り返させる命令を含む、システム。
【請求項１５】
請求項２から６までおよび９から１４までのいずれか１項記載のシステムであって、更に、
前記電荷検出シリンダに動作可能に結合された入力と、前記プロセッサに動作可能に結合された出力とを有する電荷プリアンプであって、前記電荷検出シリンダを通過するイオンによって電荷が前記電荷検出シリンダ上に誘発される毎に、前記出力において電荷検出信号を生成するように構成される、電荷プリアンプと、
前記プロセッサに結合された入力と出力とを有する閾値生成回路と、
前記電荷プリアンプの出力に結合された第１入力と、前記閾値生成回路の出力に結合された第２入力と、前記プロセッサに結合された出力とを有する比較回路と、
を備え、
前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記最適閾値に等しい信号を出力に生成するように前記閾値生成回路を制御させ、前記比較器の出力を監視させ、前記電荷プリアンプによって生成された前記電荷検出信号の振幅(magnitude)が前記最適閾値を超えたことによって生じる前記比較器の出力の状態変化に応答して、前記ＥＬＩＴを閉じるための前記少なくとも１つの制御信号を生成させる命令を含む、システム。
【請求項１６】
請求項８から１４までのいずれか１項記載のシステムであって、更に、
前記プロセッサに結合された入力と出力とを有する閾値生成回路と、
前記電荷プリアンプの出力に結合された第１入力と、前記閾値生成回路の出力に結合された第２入力と、前記プロセッサに結合された出力とを有する比較回路と、
を備え、
前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記最適閾値に等しい信号を前記出力に生成するように前記閾値生成回路を制御させ、前記比較器の出力を監視させ、前記電荷プリアンプによって生成された前記電荷検出信号の振幅(magnitude)が前記最適閾値を超えたことによって生じる前記比較器の出力の状態変化に応答して、前記ＥＬＩＴを閉じるための前記少なくとも１つの制御信号を生成させる命令を含む、システム。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６記載のシステムであって、更に、前記電荷プリアンプの出力と前記比較器の第１入力との間に結合されたバンドパス・フィルタを備え、前記バンドパス・フィルタが、前記電荷プリアンプによって生成された前記電荷検出信号を、前記電荷検出シリンダ上におけるノイズの周波数範囲未満の既定の周波数帯域に制限する、システム。
【請求項１８】
請求項１５または請求項１６記載のシステムであって、更に、前記電荷プリアンプの出力と前記比較器の第１入力との間に結合された信号整形増幅器を備え、前記信号整形増幅器が、前記電荷プリアンプによって生成される電荷検出信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの各々において、ガウス形状パルスを生成する、システム。
【請求項１９】
請求項１から１８までのいずれか１項記載のシステムにおいて、前記メモリが複数の最適閾値マップを内部に格納してあり、各マップが、異なるイオン入射周波数に対して対応する電荷値にマッピングされた複数の最適閾値を含み、
前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記目標イオン電荷値および前記決定したイオン入射周波数に基づいて、前記メモリに格納されている複数の最適閾値マップから１つ以上を選択することによって、前記最適閾値を決定させ、前記目標イオン電荷値および前記決定したイオン入射周波数に基づいて、前記複数の最適閾値マップから選択した１つ以上から、前記最適閾値を決定させる命令を含む、システム。
【請求項２０】
請求項２から６までおよび９から１４までのいずれか１項記載のシステムであって、更に、前記電荷検出シリンダに動作可能に結合された入力と、前記プロセッサに動作可能に結合された出力とを有する電荷プリアンプを備え、前記電荷プリアンプが、前記電荷検出シリンダを通過するイオンによって、電荷が前記電荷検出シリンダ上に誘発される毎に、電荷検出信号を前記出力に生成するように構成され、
前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記イオンが前記ＥＬＩＴ内に捕捉される捕捉イベントの期間にわたる前記イオンの電荷の繰り返し検出に起因して前記電荷プリアンプによって生成された前記電荷検出信号を記録させる命令を含む、システム。
【請求項２１】
請求項８および１５から１９までのいずれか１項記載のシステムにおいて、前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記イオンが前記ＥＬＩＴ内に捕捉される捕捉イベントの期間にわたる前記イオンの電荷の繰り返し検出に起因して前記電荷プリアンプによって生成された前記電荷検出信号を記録させる命令を含む、システム。
【請求項２２】
請求項２０または請求項２１記載のシステムにおいて、前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記記録された電荷検出信号を処理させて、前記捕捉されたイオンの電荷、ならびに前記捕捉されたイオンの質量電荷比および質量の内少なくとも１つを判定させる命令を含む、システム。
【請求項２３】
請求項２２記載のシステムにおいて、前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記決定した最適閾値、前記判定したイオン入射周波数、および前記捕捉されたイオンの前記判定した電荷の関数として、補正係数を決定させ、前記イオン源によって前記ＥＬＩＴに供給された前記イオンにおけるイオンの相対的な豊富さを反映するために、前記補正係数によって、前記測定されたイオンの強度を補正させる命令を含む、システム。
【請求項２４】
請求項２３記載のシステムにおいて、前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記決定したイオン入射周波数、および前記捕捉されたイオンの前記判定した電荷の関数として、前記捕捉されたイオンの検出周波数を判定させ、前記判定した検出周波数、前記決定した最適閾値、および前記捕捉されたイオンの前記判定した電荷の関数として、前記補正係数を決定させる命令を含む、システム。
【請求項２５】
請求項２４記載のシステムにおいて、前記メモリが、複数の検出周波数マップを内部に格納してあり、各検出周波数マップが、最適閾値およびイオン電荷振幅値の異なる対に対して対応するイオン入射周波数値にマッピングされた複数の検出周波数値を含み、
前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記捕捉されたイオンの前記判定した電荷、前記決定した最適閾値、および前記判定したイオン入射周波数に基づいて、前記メモリに格納されている複数の検出周波数マップから１つ以上を選択することにより、前記検出周波数を判定させ、前記捕捉されたイオンの前記判定した電荷、前記決定した最適閾値、および前記判定したイオン入射周波数に基づいて前記複数の検出周波数マップから選択した１つ以上から、前記検出周波数を判定させる命令を含む、システム。
【請求項２６】
請求項２５記載のシステムにおいて、前記メモリが、複数の補正係数マップを内部に格納してあり、各補正係数マップが、最適閾値およびイオン電荷振幅値の異なる対に対して対応する検出周波数値にマッピングされた複数の補正係数値を含み、
前記メモリに格納された前記命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記捕捉されたイオンの前記判定した電荷、前記決定した最適閾値、および前記判定した検出周波数に基づいて、前記メモリに格納されている前記複数の補正係数マップから１つ以上を選択することによって、前記補正係数を決定させ、前記捕捉されたイオンの前記判定した電荷、前記決定した最適閾値、および前記判定した検出周波数に基づいて、前記複数の補正係数マップから選択した１つ以上から前記補正係数を決定させる命令を含む、システム。
【請求項２７】
イオン分離システムであって、
請求項１から２６までのいずれか１項記載のイオン捕捉システムであって、前記イオン源が試料からイオンを生成するように構成される、イオン捕捉システムと、
前記生成されたイオンを、少なくとも１つの分子特性の関数として分離するように構成された少なくとも１つのイオン分離機器と、
を備え、
前記少なくとも１つのイオン分離機器を出射したイオンが前記ＥＬＩＴに供給される、イオン分離システム。
【請求項２８】
請求項２７記載のシステムにおいて、前記ＥＬＩＴが、第１および第２イオン・ミラー間に配置された電荷検出シリンダを含み、前記ＥＬＩＴが、前記電荷検出シリンダ中を移動するイオンによって費やされる時間と、１回の完全な発振サイクル中に前記第１および第２イオン・ミラーならびに前記電荷検出シリンダの組み合わせを横断するイオンによって費やされる総時間との比率に対応する、約５０％のデューティ比で、前記ＥＬＩＴの内部に捕捉されたイオンが、前記第１および第２イオン・ミラー間で前記電荷検出シリンダ中を前後に発振するように、構成および制御される、システム。
【請求項２９】
請求項２７または請求項２８記載のシステムにおいて、前記ＥＬＩＴが、前記イオン源および前記プロセッサに動作可能に結合され、前記ＥＬＩＴが、複数の軸方向に整列された電荷検出シリンダを含み、各々が、対応する複数のカスケード状ＥＬＩＴ領域の１つを形成するために、それぞれのイオン・ミラー間に配置され、前記メモリに格納された命令が、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記複数のＥＬＩＴ領域の各々において単一イオンを連続的に捕捉するように、前記ＥＬＩＴを制御させる命令を含む、システム。
【請求項３０】
請求項２７または請求項２８記載のシステムにおいて、前記ＥＬＩＴが、各々前記プロセッサに動作可能に結合された複数のＥＬＩＴを含み、
前記システムが、更に、前記少なくとも１つのイオン分離機器から前記複数のＥＬＩＴの各々にイオンを案内する手段を含み、前記メモリに格納された命令が、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記複数のＥＬＩＴの各々に連続的に単一イオンを捕捉するように、前記ＥＬＩＴおよび前記少なくとも１つのイオン分離機器から前記複数のＥＬＩＴの各々にイオンを案内する前記手段を制御させる命令を含む、システム。
【請求項３１】
請求項２７から３０までのいずれか１項記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つのイオン分離機器が、質量電荷比の関数としてイオンを分離する少なくとも１つの機器、イオン移動度の関数としてイオンを時間的に分離する少なくとも１つの機器、イオン保持時間の関数としてイオンを分離する少なくとも１つの機器、および分子サイズの関数としてイオンを分離する少なくとも１つの機器の内の１つまたは任意の組み合わせを含む、システム。
【請求項３２】
請求項３１記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つのイオン分離機器が、質量分光分析計およびイオン移動度分光分析計の内の１つまたは組み合わせを含む、システム。
【請求項３３】
請求項２７から３２までのいずれか１項記載のシステムであって、更に、前記イオン源と前記少なくとも１つのイオン分離機器との間に位置付けられた少なくとも１つのイオン処理機器を備え、前記イオン源と前記少なくとも１つのイオン分離機器との間に位置付けられた前記少なくとも１つのイオン処理機器が、 イオンを収集または格納する少なくとも１つの機器、分子特性にしたがってイオンをフィルタリングする少なくとも１つの機器、イオンを解離させる少なくとも１つの機器、およびイオン荷電状態を正規化するまたは移す少なくとも１つの機器の内の１つまたは任意の組み合わせを含む、システム。
【請求項３４】
請求項２７から３３までのいずれか１項記載のシステムであって、更に、前記少なくとも１つのイオン分離機器と前記ＥＬＩＴとの間に位置付けられた少なくとも１つのイオン処理機器を備え、前記少なくとも１つのイオン分離機器と前記ＥＬＩＴとの間に位置付けられた前記少なくとも１つのイオン処理機器が、イオンを収集または格納する少なくとも１つの機器、分子特性にしたがってイオンをフィルタリングする少なくとも１つの機器、イオンを解離させる少なくとも１つの機器、およびイオン荷電状態を正規化するまたは移す少なくとも１つの機器の内の１つまたは任意の組み合わせを含む、システム。
【請求項３５】
請求項２７から３４までのいずれか１項記載のシステムにおいて、 前記ＥＬＩＴが、イオンがそこから出射することを許容するように構成され、
前記システムが、更に、前記ＥＬＩＴから出射したイオンを受け取り、前記受け取ったイオンを少なくとも１つの分子特性の関数として分離するように位置付けられた少なくとも１つのイオン分離機器を備える、システム。
【請求項３６】
請求項３５記載のシステムであって、更に、前記ＥＬＩＴと前記少なくとも１つのイオン分離機器との間に位置付けられた少なくとも１つのイオン処理機器を備え、前記ＥＬＩＴと前記少なくとも１つのイオン分離機器との間に位置付けられた前記少なくとも１つのイオン処理機器が、イオンを収集または格納する少なくとも１つの機器、分子特性にしたがってイオンをフィルタリングする少なくとも１つの機器、イオンを解離させる少なくとも１つの機器、およびイオン荷電状態を正規化するまたは移す少なくとも１つの機器の内の１つまたは任意の組み合わせを含む、システム。
【請求項３７】
請求項３５記載のシステムであって、更に、前記少なくとも１つのイオン分離機器から出射したイオンを受け取るように位置付けられた少なくとも１つのイオン処理機器を備え、前記少なくとも１つのイオン分離機器自体が前記ＥＬＩＴから出射したイオンを受け取るように位置付けられ、前記ＥＬＩＴから出射したイオンを受け取るように位置付けられた前記少なくとも１つのイオン分離機器から出射したイオンを受け取るように位置付けられた前記少なくとも１つのイオン処理機器が、イオンを収集または格納する少なくとも１つの機器、分子特性にしたがってイオンをフィルタリングする少なくとも１つの機器、イオンを解離させる少なくとも１つの機器、およびイオン荷電状態を正規化するまたは移す少なくとも１つの機器の内の１つまたは任意の組み合わせを含む、システム。
【請求項３８】
請求項２７から３４までのいずれか１項記載のシステムにおいて、前記ＥＬＩＴが、イオンがそこから出射することを許容するように構成され、前記システムが、更に、前記ＥＬＩＴから出射したイオンを受け取るように位置付けられた少なくとも１つのイオン処理機器を備え、前記ＥＬＩＴから出射したイオンを受け取るように位置付けられた前記少なくとも１つのイオン処理機器が、イオンを収集または格納する少なくとも１つの機器、分子特性にしたがってイオンをフィルタリングする少なくとも１つの機器、イオンを解離させる少なくとも１つの機器、およびイオン荷電状態を正規化するまたは移す少なくとも１つの機器の内の１つまたは任意の組み合わせを含む、システム。
【請求項３９】
イオン分離システムであって、
試料からイオンを生成するように構成されたイオン源と、
前記生成されたイオンを質量電荷比の関数として分離するように構成された第１質量分光分析計と、
前記第１質量分光分析計から出射したイオンを受け取るように位置付けられ、前記第１質量分光分析計から出射したイオンを解離させるように構成されたイオン解離ステージと、
前記イオン解離ステージから出射した解離イオンを、質量電荷比の関数として分離するように構成された第２質量分光分析計と、
請求項２７記載のシステムが、前記第１質量分光分析計および前記イオン解離ステージのいずれかから出射したイオンを受け取ることができるように、前記イオン解離ステージと並列に結合された請求項２７記載のシステムであって、電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ）である、請求項２７記載のシステムと、
を備え、
前記第１質量分光分析計から出射した先駆イオンの質量が、前記ＣＤＭＳを使用して測定され、閾値質量未満の質量値を有する前駆イオンの解離イオンの質量電荷比が、前記第２質量分光分析計を使用して測定され、前記閾値質量以上の質量値を有する先駆イオンの解離イオンの質量電荷比および電荷値が、前記ＣＤＭＳを使用して測定される、イオン分離システム。
【請求項４０】
イオン源によって供給されたイオンを、その測定のために、静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）内に捕捉する方法であって、
（ｉ）前記イオン源によって供給されたイオンがＥＬＩＴに入射することを可能にするために、前記プロセッサによって、前記ＥＬＩＴを開くための少なくとも１つの制御信号を生成するステップと、
（ｉｉ）前記プロセッサによって、前記イオン源から前記開いたＥＬＩＴに流入するイオンの周波数に対応するイオン入射周波数を判定するステップと、
（ｉｉｉ）前記プロセッサによって目標イオン電荷値を生成するまたは受け取るステップと、
（ｉｖ）前記プロセッサによって、前記目標イオン電荷値および判定したイオン入射周波数の関数として、最適閾値を判定するステップと、
（ｖ）前記プロセッサによって、前記ＥＬＩＴ内にあるイオンの電荷が前記最適閾値を超えるとき、前記ＥＬＩＴを閉じるための少なくとも１つの制御信号を生成し、前記イオンを前記ＥＬＩＴ内に捕捉するステップと、
を含む、方法。
【請求項４１】
請求項４０記載の方法において、前記ＥＬＩＴが、第１通路を定める第１イオン・ミラーと第２イオン通路を定める第２イオン・ミラーと、第３貫通通路を定める電荷検出シリンダとを含み、前記第１、第２、および第３通路の各々の中心を前記ＥＬＩＴの長手方向軸が通過するように、前記第１、第２、および第３通路が、前記第１および第２イオン・ミラーの間に位置付けられた前記電荷検出シリンダと同軸状に整列され、前記第１イオン・ミラーがイオン入射アパーチャを定め、前記イオン源によって供給されたイオンが、前記イオン入射アパーチャを通って前記ＥＬＩＴに入射し、
少なくとも１つの電圧源が、前記プロセッサならびに前記第１および第２イオン・ミラーに動作可能に結合され、イオン透過電界またはイオン反射電界を内部に選択的に確立するための電圧を生成するように構成され、前記イオン透過電界が、前記第１および第２イオン・ミラーのそれぞれを通過するイオンを、前記長手方向軸に向けて収束させるように構成され、前記イオン反射電界が、前記電荷検出シリンダから前記第１および第２イオン・ミラーのそれぞれに入射するイオンを、停止させ、逆方向に前記電荷検出シリンダを通り前記第１および第２イオン・ミラーの他方に向けて加速させつつ、前記イオンを前記長手方向軸に向けて収束させるように構成され、
前記ＥＬＩＴを開くための前記少なくとも１つの制御信号を生成するステップが、前記イオン源によって供給されたイオンが前記第１イオン・ミラーに入射し次いで前記電荷検出シリンダをおよび前記第２イオン・ミラーを通過するように、前記第１および第２イオン・ミラーに前記イオン透過電極を確立し、前記電荷検出シリンダを通過する各イオンがそれぞれの電荷を前記電荷検出シリンダ上に誘発するように、前記プロセッサによって、前記少なくとも１つの電圧源を制御するステップを含む、方法。
【請求項４２】
請求項４１記載の方法において、前記ＥＬＩＴを閉じるための前記少なくとも１つの制御信号を生成するステップが、前記ＥＬＩＴ内にあるイオンの電荷が最適閾値を超えるとき、前記プロセッサによって前記少なくとも１つの電圧源を制御して、前記第１および第２イオン・ミラー内にイオン反射電界を同時に確立することによって、前記ＥＬＩＴ内に前記イオンを捕捉し、前記電荷検出シリンダを通過する毎に、前記捕捉されたイオンに、前記第１および第２イオン・ミラー間において前後に発振させ、対応する電荷を前記電荷検出シリンダ上に誘発するステップを含む、方法。
【請求項４３】
請求項４１記載の方法において、前記ＥＬＩＴを閉じるための前記少なくとも１つの制御信号を生成するステップが、前記プロセッサによって、前記少なくとも１つの電圧源を制御して、前記最適閾値を判定した後に前記第２イオン・ミラー内に前記イオン反射電界を確立し、前記イオン反射電界が前記第２イオン・ミラー内に確立された後、前記ＥＬＩＴ内にあるイオンの電荷が前記最適閾値を超えたときに、前記少なくとも１つの電圧源を制御して、前記イオン反射電界を前記第１イオン・ミラー内に確立することによって前記ＥＬＩＴ内に前記イオンを捕捉し、前記捕捉されたイオンが前記電荷検出シリンダを通過する毎に、前記第１および第２イオン・ミラー内に確立された前記イオン反射電界が一緒に、前記捕捉されたイオンを前記第１および第２イオン・ミラー間において前後に発振させ、前記電荷検出シリンダ上に対応する電荷を誘発するステップを含む、方法。
【請求項４４】
請求項４０から４３までのいずれか１項記載の方法において、更に、前記電荷検出シリンダに動作可能に結合された入力と、前記プロセッサに動作可能に結合された出力とを有する電荷プリアンプを備え、前記電荷プリアンプが、前記電荷検出シリンダを通過するイオンによって電荷が前記電荷検出シリンダ上に誘発される毎に、前記出力において電荷検出信号を生成するように構成され、前記イオン入射周波数を判定するステップが、前記プロセッサによって、前記イオン源から前記ＥＬＩＴに入射した前記イオンが前記電荷検出シリンダを通過するときに前記電荷プリアンプによって生成された前記電荷検出信号を監視し、前記監視した電荷検出信号の周波数を判定するステップを含む、方法。
【請求項４５】
請求項４０から４４までのいずれか１項記載の方法において、前記プロセッサに結合された電子装置またはデバイスの制御を通じて、ユーザから前記プロセッサによって前記目標イオン電荷値を受け取る、方法。
【請求項４６】
請求項４０から４４までのいずれか１項記載の方法であって、更に、１つ以上の選択可能なＧＵＩエレメントを含む制御グラフィック・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）を表示するように、前記プロセッサによって制御されるディスプレイ・モニタを備え、
前記目標イオン電荷値が、前記１つ以上の選択可能なＧＵＩエレメントとのユーザ対話処理によって受け取られる、方法。
【請求項４７】
請求項４０から４４までのいずれか１項記載の方法において、前記目標イオン電荷値が、前記プロセッサによって生成される、方法。
【請求項４８】
請求項４７記載の方法であって、更に、
（ｖｉ）前記イオンが前記ＥＬＩＴ内に捕捉される捕捉イベント時間期間にわたって前記ＥＬＩＴが閉じられた後、前記ＥＬＩＴを開くための少なくとも１つの制御信号を生成するステップと、
（ｖｉｉ）前記生成した目標イオン電荷値を増分電荷値だけ修正するステップと、
（ｖｉｉｉ）前記修正した目標イオン電荷値を使用して、（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｖ）、および（ｖ）を繰り返すステップと、
を含む、方法。
【請求項４９】
請求項４８記載の方法であって、更に、目標イオン電荷値の範囲にわたって（ｖｉ）から（ｖｉｉｉ）までを繰り返すステップを含む、方法。
【請求項５０】
請求項４４から４９までのいずれか１項記載の方法であって、更に、前記プロセッサに結合された入力と出力とを有する閾値生成回路と、前記電荷プリアンプの出力に結合された第１入力と、前記閾値生成回路の出力に結合された第２入力と、前記プロセッサに結合された出力とを有する比較回路とを備え、
前記方法が、更に、前記プロセッサによって、前記最適閾値に等しい信号を出力に生成するように前記閾値生成回路を制御するステップと、前記プロセッサによって前記比較器の出力を監視するステップと、前記電荷プリアンプによって生成された前記電荷検出信号の振幅(magnitude)が前記最適閾値を超えたことによって生じる前記比較器の出力の状態変化に応答して、前記プロセッサによって、前記ＥＬＩＴを閉じるための前記少なくとも１つの制御信号を生成するステップとを含む、方法。
【請求項５１】
請求項５０記載の方法であって、更に、前記電荷プリアンプによって生成された前記電荷検出信号を、前記電荷検出シリンダ上におけるノイズの周波数範囲未満の既定の周波数帯域に制限するステップを含む、方法。
【請求項５２】
請求項５０または５１記載の方法であって、前記電荷プリアンプによって生成された前記電荷検出信号を整形し、その立ち上がりおよび立ち下がりエッジの各々において、ガウス形状パルスを生成するステップを含む、方法。
【請求項５３】
請求項４０から５２までのいずれか１項記載の方法であって、更に、前記プロセッサによって、複数の最適閾値マップをメモリに格納するステップを含み、各マップが、異なるイオン入射周波数に対して対応する電荷値にマッピングされた複数の最適閾値を含み、
前記最適閾値を決定するステップが、前記プロセッサによって、前記目標イオン電荷値および前記決定したイオン入射周波数に基づいて、前記メモリに格納されている複数の最適閾値マップから１つ以上を選択するステップと、更に前記プロセッサによって、前記目標イオン電荷値および前記決定したイオン入射周波数に基づいて前記複数の最適閾値マップから選択した１つ以上から、前記最適閾値を決定するステップを含む、方法。
【請求項５４】
請求項４４から５３までのいずれか１項記載の方法であって、更に、前記プロセッサによって、前記イオンが前記ＥＬＩＴ内に捕捉される捕捉イベントの期間にわたる前記イオンの電荷の繰り返し検出に起因して前記電荷プリアンプによって生成された前記電荷検出信号を記録するステップを含む、方法。
【請求項５５】
請求項５４記載の方法であって、更に、前記プロセッサによって、前記記録された電荷検出信号を処理して、前記捕捉されたイオンの電荷、ならびに前記捕捉されたイオンの質量電荷比および質量の内少なくとも１つを判定するステップを含む、方法。
【請求項５６】
請求項５５記載の方法であって、更に、前記プロセッサによって、前記決定した最適閾値、前記決定したイオン入射周波数、および前記捕捉されたイオンの前記判定した電荷の関数として、補正係数を決定するステップと、前記プロセッサによって、前記イオン源によって前記ＥＬＩＴに供給された前記イオンにおけるイオンの相対的な豊富さを反映するために、前記補正係数によって、前記測定されたイオンの強度を補正するステップとを含む、方法。
【請求項５７】
請求項５６記載の方法であって、更に、前記プロセッサによって、前記決定したイオン入射周波数、および前記捕捉されたイオンの前記判定した電荷の関数として、前記捕捉されたイオンの検出周波数を判定するステップと、前記プロセッサによって、前記判定した検出周波数、前記決定した最適閾値、および前記捕捉されたイオンの前記判定した電荷の関数として、前記補正係数を決定するステップとを含む、方法。
【請求項５８】
請求項５７記載の方法であって、更に、前記プロセッサによって、複数の検出周波数マップをメモリに格納するステップを含み、各検出周波数マップが、最適閾値およびイオン電荷振幅値の異なる対に対して対応するイオン入射周波数値にマッピングされた複数の検出周波数値を含み、
前記検出周波数を判定するステップが、前記プロセッサによって、前記捕捉されたイオンの前記判定した電荷、前記決定した最適閾値、および前記決定したイオン入射周波数に基づいて、前記メモリに格納されている複数の検出周波数マップから１つ以上を選択するステップと、前記プロセッサによって、前記捕捉されたイオンの前記判定した電荷、前記決定した最適閾値、および前記判定したイオン入射周波数に基づいて前記複数の検出周波数マップから選択した１つ以上から、前記検出周波数を判定するステップとを含む、方法。
【請求項５９】
請求項５８記載の方法であって、更に、前記プロセッサによって、複数の補正係数マップをメモリに格納するステップを含み、各補正係数マップが、最適閾値およびイオン電荷振幅値の異なる対に対して対応する検出周波数値にマッピングされた複数の補正係数値を含み、
前記補正係数を決定するステップが、前記プロセッサによって、前記捕捉されたイオンの前記判定した電荷、前記決定した最適閾値、および前記判定した検出周波数に基づいて、前記メモリに格納されている前記複数の補正係数マップから１つ以上を選択するステップと、前記プロセッサによって、前記捕捉されたイオンの前記判定した電荷、前記決定した最適閾値、および前記判定した検出周波数に基づいて、前記複数の補正係数マップから選択した１つ以上から前記補正係数を決定するステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互引用
[0001]  本願は、２０１８年６月４日に出願された米国仮特許出願第６２／６８０２９６号の権利および優先権を主張する。この特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。
【０００２】
政府の実施権
[0002]  本発明は、全米科学財団によって授与された契約第ＣＨＥ１５３１８２３の下で政府支援によって行われた。米国政府は本発明において一定の権利を有する。
【０００３】
技術分野
[0003]  本開示は、一般的には、電荷検出質量分析機器(instrument)に関し、更に特定すれば、このような機器による質量および電荷測定の実行に関する。
【従来技術】
【０００４】
[0004]  質量分析法は、イオン質量および電荷にしたがって物質の気体イオンを分離することによって、物質の化学成分の識別を可能にする。このような分離イオンの質量を判定するために、種々の機器および技法が開発されており、このような技法の１つが、電荷検出質量分析法（ＣＤＭＳ：charge detection mass spectrometry）として知られている。ＣＤＭＳでは、イオン質量を、通例「ｍ／ｚ」と呼ばれる、測定イオン質量電荷比、および測定イオン電荷の関数として判定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0005]  早期のＣＤＭＳ検出器では、ｍ／ｚおよび電荷測定において高レベルの不確実性があったことから、静電線形イオン捕捉（ＥＬＳＴ：electrostatic linear ion trap）検出器の開発に至った。この検出器では、イオンを電荷検出シリンダ全域で前後に発振させる。このような電荷検出シリンダを通るイオンの経路(pass)が複数あるので、イオン毎に複数回の測定に対応し(provide for)、電荷測定における不確実性はｎ１／２で減少することが示されている。ここで、ｎは電荷測定回数である。しかしながら、電荷検出器上で拾い上げられる偽りの、無関係な、および／または他の電荷が、有効で検出可能な電荷を電荷検出器のノイズから区別するという課題を突き付ける可能性があり、この影響は、電荷信号レベルが電荷検出器のノイズ・フロアに近づくに連れて、一層顕著になる。したがって、有効な検出可能な電荷の測定範囲を、現行のＥＬＩＴ設計を使用して取得可能な測定範囲よりも広げるＥＬＩＴ設計および／または動作の改良を探求することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0006]  本開示は、添付した請求項において記載された特徴の内１つ以上、および／または以下の特徴およびその組み合わせの内１つ以上を含むことができる。第１の態様において、イオンをその測定のために捕捉するシステムは、静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）と、ＥＬＩＴにイオンを供給するように構成されたイオン源と、ＥＬＩＴに動作可能に結合されたプロセッサと、命令が内部に格納されているメモリとを備えることができ、命令が少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、少なくとも１つのプロセッサに、（ｉ）イオン源によって供給されたイオンがＥＬＩＴに入射することを可能にするために、ＥＬＩＴを開くための少なくとも１つの制御信号を生成させ、（ｉｉ）イオン源から開いたＥＬＩＴに流入するイオンの周波数に対応するイオン入射周波数を判定させ、（ｉｉｉ）目標イオン電荷値を生成させまたは受け取らせ、（ｉｖ）目標イオン電荷値および判定したイオン入射周波数の関数として、最適閾値を判定させ、（ｖ）ＥＬＩＴ内にあるイオンの電荷が最適閾値を超えるとき、ＥＬＩＴを閉じることによって、イオンをＥＬＩＴ内に捕捉するための少なくとも１つの制御信号を生成させる。
【０００７】
[0007]  第２の態様において、イオン源によって供給されたイオンを、その測定のために、静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）内に捕捉する方法を提供する。この方法は、（ｉ）イオン源によって供給されたイオンがＥＬＩＴに入射することを可能にするために、プロセッサによって、ＥＬＩＴを開くための少なくとも１つの制御信号を生成するステップと、（ｉｉ）プロセッサによって、イオン源から開いたＥＬＩＴに流入するイオンの周波数に対応するイオン入射周波数を判定するステップと、（ｉｉｉ）プロセッサによって目標イオン電荷値を生成するまたは受け取るステップと、（ｉｖ）プロセッサによって、目標イオン電荷値および判定したイオン入射周波数の関数として、最適閾値を判定するステップと、（ｖ）プロセッサによって、ＥＬＩＴ内にあるイオンの電荷が最適閾値を超えるとき、ＥＬＩＴを閉じるための少なくとも１つの制御信号を生成し、イオンをＥＬＩＴ内に捕捉するステップとを含むことができる。
【０００８】
[0008]  第３の態様において、イオン分離システムは、以上の態様のいずれかにおいて記載されたイオン捕捉システムを備えることができ、イオン源が試料からイオンを生成するように構成され、少なくとも１つのイオン分離機器が、少なくとも１つの分子特性の関数として、生成されたイオンを分離するように構成され、少なくとも１つのイオン分離機器から出射したイオンが、ＥＬＩＴに供給される。
【０００９】
[0009]  第４の態様において、イオン分離システムは、試料からイオンを生成するように構成されたイオン源と、生成されたイオンを質量電荷比の関数として分離するように構成された第１質量分光分析計と、第１質量分光分析計から出射したイオンを受け取るように位置付けられ、第１質量分光分析計から出射したイオンを解離させるように構成されたイオン解離ステージと、イオン解離ステージから出射した解離イオンを、質量電荷比の関数として分離するように構成された第２質量分光分析計と、第３の態様において先に説明したシステムが、第１質量分光分析計およびイオン解離ステージのいずれかから出射したイオンを受け取ることができるように、イオン解離ステージと並列にこれに結合された第３の態様のシステムであって、電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ）である、第３の態様のシステムとを備えることができ、第１質量分光分析計から出射した先駆イオンの質量が、ＣＤＭＳを使用して測定され、閾値質量未満の質量値を有する前駆イオンの解離イオンの質量電荷比が、第２質量分光分析計を使用して測定され、閾値質量以上の質量値を有する先駆イオンの解離イオンの質量電荷比および電荷値が、ＣＤＭＳを使用して測定される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、制御および測定コンポーネントが結合された、静電線形イオン捕捉（ＥＬＩＴ）の実施形態を含むＣＤＭＳシステムの簡略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示すＥＬＩＴのイオン・ミラーＭ１の拡大図であり、Ｍ１のミラー電極を制御してイオン透過電界を内部に生成する。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１に示すＥＬＩＴのイオン・ミラーＭ２の拡大図であり、Ｍ２のミラー電極を制御してイオン反射電界を内部に生成する。
【図３】図３は、図１に示すプロセッサの実施形態の簡略図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１のＥＬＩＴの簡略図であり、少なくとも１つのイオンをＥＬＩＴ内に捕獲する(capture)ため、そしてイオン・ミラー間および電荷検出シリンダ全域で前後にイオン（１つまたは複数）を発振させて、複数の電荷検出イベントを測定および記録するための、イオン・ミラーおよび電荷生成器のシーケンス制御ならびに動作を明確に示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１のＥＬＩＴの簡略図であり、少なくとも１つのイオンをＥＬＩＴ内に捕獲する(capture)ため、そしてイオン・ミラー間および電荷検出シリンダ全域で前後にイオン（１つまたは複数）を発振させて、複数の電荷検出イベントを測定および記録するための、イオン・ミラーおよび電荷生成器のシーケンス制御ならびに動作を明確に示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図１のＥＬＩＴの簡略図であり、少なくとも１つのイオンをＥＬＩＴ内に捕獲する(capture)ため、そしてイオン・ミラー間および電荷検出シリンダ全域で前後にイオン（１つまたは複数）を発振させて、複数の電荷検出イベントを測定および記録するための、イオン・ミラーおよび電荷生成器のシーケンス制御ならびに動作を明確に示す。
【図５Ａ】図５Ａは、電荷検出シリンダ電荷対時間のプロットであり、電荷検出閾値レベルの一例を、電荷検出シリンダ上においてノイズの多い電荷基準上に載った大振幅の電荷検出信号と比較して示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、電荷検出シリンダ電荷対時間のプロットであり、図３Ａと比較して、ＥＬＩＴのトリガ捕捉動作中における低振幅電荷検出信号と電荷検出シリンダ上のノイズとの組み合わせに基づく誘起に対応するように選択された、変更電荷検出閾値を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、イオン入射周波数の一例についての、検出周波数対比較器閾値のプロットであり、種々の異なる電荷信号振幅に関連付けられた検出周波数および比較器閾値を対にして示す特性図(profile)の一例である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、検出確率対電荷信号振幅のプロットであり、異なる比較器閾値と関連付けられた検出確率および電荷信号振幅を対にして示す特性図の一例である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、検出周波数対イオン入射周波数のプロットであり、所与の比較器閾値および電荷信号振幅対について示す、検出周波数およびイオン入射周波数の特性図の一例である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、補正係数対イオン入射周波数のプロットであり、所与の比較器閾値およびイオン電荷レベル対について示す、補正係数およびイオン入射周波数の一例である。
【図７】図７は、低電荷イオンの検出に基づくＥＬＩＴのトリガ捕捉制御のために、図３に示す比較器閾値を選択および修正するプロセスの実施形態を示すフローチャートである。
【図８Ａ】図８Ａは、図１〜図３に示すＥＬＩＴを含み本明細書において説明するように動作するイオン分離機器の実施形態の簡略ブロック図であり、ＥＬＩＴの上流側のイオン源の一部を形成することができ、および／またはＥＬＩＴから出射したイオン（１つまたは複数）を更に処理するためにＥＬＩＴの下流側に配置することができるイオン処理機器の一例を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図１〜図３に示すＥＬＩＴを含み本明細書において説明するように動作するイオン分離機器の他の実施形態の簡略ブロック図であり、従来のイオン処理機器と、本明細書において示し説明するイオン質量検出システムの実施形態の内任意のものとを組み合わせる実施態様例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0024]  本開示の原理の理解を促進するという目的のために、これより添付図面に示す複数の例示的な実施形態を参照し、これらを説明するために特定的な文言を使用する。
【００１２】
[0025]  本開示は、静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）、および弱く荷電されたイオン(weakly-charge ions)、即ち、電荷の大きさが小さいイオンのＥＬＩＴにおける捕捉を促進するために、トリガ捕捉動作の間に電荷検出閾値を選択および修正する装置および方法に関する。この開示に限って言えば、「電荷検出イベント」(charge detection event)という語句は、イオンが１回ＥＬＩＴの電荷検出器を通過することに伴う電荷の検出と定義する。そして、「イオン測定イベント」(ion measurement event)という語句は、選択された回数または選択された時間期間の、電荷検出器全域にわたるイオンの前後の発振から生じる電荷検出イベントの集合体と定義する。
【００１３】
[0026]  図１を参照すると、制御および測定コンポーネントが結合された、静電線形イオン捕捉（ＥＬＩＴ）１４の実施形態を含む電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ）１０が示されている。図示する実施形態では、ＣＤＭＳ１０は、ＥＬＩＴ１４の入射口に動作可能に結合されたイオン源１２を含む。図７Ａに関して更に説明するが、イオン源１２は、実例として、試料からイオンを生成する任意の従来のデバイスまたは装置を含み、更に、１つ以上の分子特性にしたがってイオンの電荷状態を分離する、収集する、フィルタリングする、断片化する、および／または正規化するもしくは移す(shift)ための１つ以上のデバイスおよび／または機器も含んでもよい。限定とは絶対に解釈してはならない１つの実例として、イオン源１２は、従来のエレクトロスプレー・イオン化源、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ：matrix-assisted laser desorption ionization）源等を含み、従来の質量分光分析計の入射口に結合されてもよい。質量分光分析計は、任意の従来の設計でもよく、例えば、飛行時間（ＴＯＦ：time-of-flight）質量分光分析計、リフレクトロン質量分光分析計、フーリエ変換イオン・サイクロトロン共鳴（ＦＴＩＣＲ：Fourier transform ion cyclotron resonance）質量分光分析計、四重極型質量分光分析計、三連四重極型質量分光分析計、磁場型質量分光分析計等を含むが、これらに限定されるのではない。いずれにしても、質量分光分析計のイオン出射口は、ＥＬＩＴ１４のイオン入射口に動作可能に結合される。イオンが生成される元の試料は、任意の生体または他の材料でもよい。
【００１４】
[0027]  図示する実施形態では、ＥＬＩＴ１４は、実例として、接地チェンバ(ground chamber)または円筒ＧＣによって包囲され、対向するイオン・ミラーＭ１、Ｍ２に動作可能に結合された電荷検出器ＣＤを含む。イオン・ミラーＭ１、Ｍ２は、それぞれ、電荷検出器ＣＤの反対側の両端に位置付けられている。イオン・ミラーＭ１は、イオン源１２と電荷検出器ＣＤの一端部との間に動作可能に位置付けられ、イオン・ミラーＭ２は、電荷検出器ＣＤの逆端に動作可能に位置付けられている。各イオン・ミラーＭ１、Ｍ２は、その内部にそれぞれのイオン・ミラー領域Ｒ１、Ｒ２を定める。イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の領域Ｒ１、Ｒ２、電荷検出器ＣＤ、および電荷検出器ＣＤとイオン・ミラーＭ１、Ｍ２との間の空間は、一緒になって、中心を貫通する長手方向軸２０を定める。長手方向軸２０は、実例として、ＥＬＩＴ１４を貫通し、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の間を通過する理想的なイオン移動路を表す。これについては、以下で更に詳しく説明する。
【００１５】
[0028]  図示する実施形態では、電圧源Ｖ１、Ｖ２が、それぞれ、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２に電気的に接続されている。各電圧源Ｖ１、Ｖ２は、実例として、１つ以上の切り替え可能なＤＣ電圧源を含む。ＤＣ電圧源は、ある数Ｎのプログラム可能または制御可能な電圧を選択的に生成するように、制御またはプログラミングすることができる。ここで、Ｎは任意の正の整数としてよい。以下で詳しく説明するように、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の各々の２つの異なる動作モードの１つを確立するための、このような電圧の実例について、図２Ａおよび図２Ｂに関して以下で説明する。いずれの場合でも、イオンは、ＥＦＬＩＴ１４内において、長手方向軸２０の近くを移動する。長手方向軸２０は、電圧源Ｖ１、Ｖ２によってそれぞれ確立される電界の影響下で、電荷検出器ＣＤおよびイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の中央を貫通する。
【００１６】
[0029]  電圧源Ｖ１、Ｖ２は、実例をあげると、Ｐ本の信号経路によって、電気的に従来のプロセッサ１６に接続されて示されている。プロセッサ１６は、命令が内部に格納されているメモリ１８を含む。命令がプロセッサ１６によって実行されると、それぞれのイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の領域Ｒ１、Ｒ２内に、イオン透過およびイオン反射電界ＴＥＦ、ＲＥＦをそれぞれ選択的に確立するために所望のＤＣ出力電圧を生成するように、プロセッサ１６に電圧源Ｖ１、Ｖ２を制御させる。Ｐは、任意の正の整数としてよい。ある代替実施形態では、電圧源Ｖ１、Ｖ２のいずれかまたは双方は、１つ以上の一定出力電圧を選択的に生成するようにプログラミングされてもよい。他の代替実施形態では、電圧源Ｖ１、Ｖ２のいずれかまたは双方は、任意の所望の形状の１つ以上の時間可変出力電圧を生成するように構成されてもよい。尚、代替実施形態では、もっと多いまたはもっと少ない電圧源をミラーＭ１、Ｍ２に電気的に接続されてもよいことは理解されよう。
【００１７】
[0030]  電荷検出器ＣＤは、実例として、導電性シリンダの形態で設けられている。導電性シリンダは、電荷感応プリアンプ(charge sensitive preamplifier)ＣＰの信号入力に電気的に接続され、電荷プリアンプＣＰの信号出力はプロセッサ１６に電気的に接続されている。イオンがＥＬＩＴ１４内に捕捉され、以下で更に詳しく説明するようにイオン・ミラーＭ１、Ｍ２間で前後に発振することにより、電荷プリアンプＣＰは、実例として、イオンがイオン・ミラーＭ１、Ｍ２間で電荷検出シリンダＣＤを通過するときに電荷検出シリンダＣＤ上に誘発される電荷（ＣＨ）を検出し、それに対応する電荷検出信号（ＣＨＤ）を生成し、電荷検出信号ｃｄｈをプロセッサ１６に供給するように、従来通りに動作可能である。一方、プロセッサ１６は、実例として、電荷プリアンプＣＰによって生成された電荷検出信号ＣＨＤを受け取ってディジタル化し、更にディジタル化した電荷検出信号ＣＨＤをメモリ１８に格納するように動作可能である。
【００１８】
[0031]  更に、プロセッサ１６は、実例として、１つ以上の周辺デバイス２０（ＰＤ）に結合されている。周辺デバイス２０（ＰＤ）は、周辺デバイス信号入力（１つまたは複数）（ＰＤＳ）をプロセッサ１６に供給し、および／またはプロセッサ１６は周辺デバイス２０（ＰＤ）に信号周辺デバイス信号出力(signal peripheral device signal output)（１つまたは複数）（ＰＤＳ）を供給する。ある実施形態では、周辺デバイス２０は、従来のディスプレイ・モニタ、プリンタ、および／または他の出力デバイスの内少なくとも１つを含み、このような実施形態では、メモリ１８は、プロセッサ１６によって実行されると、格納およびディジタル化された電荷検出信号の分析を表示および／または記録するように、プロセッサ１６に、１つ以上のこのような出力周辺デバイス２０を制御させる命令が、内部に格納されている。ある実施形態では、例えば、１つ以上のマイクロチャネル・プレート検出器の形態とした従来のイオン検出器２４が、イオン・ミラーＭ２のイオン出射開口に隣接して位置付けられ、イオン検出器２４の少なくとも１つの出力がプロセッサ１６に電気的に接続される。イオン検出器２４は、ＥＬＩＴ１４のイオン・ミラーＭ２から出射するイオンを検出し、対応するイオン検出信号ＭＣＰをプロセッサ１６に供給するように、従来通りに動作可能である。以下で更に詳しく説明するが、検出器２４からプロセッサ１６に供給されるイオン検出情報は、電荷検出シリンダＣＤを通過するイオンの適正な検出を確保するために、ＥＬＩＴ１４のコンポーネントの１つ以上および／またはＥＬＩＴ１４の動作状態の調節をし易くするように使用することができる。
【００１９】
[0032]  電圧源Ｖ１、Ｖ２は、実例として、以下で詳しく説明するが、ＥＬＩＴ１４に入射するイオンを選択的に捕捉し、捕捉したイオンをイオン・ミラーＭ１、Ｍ２間で前後に発振させて、イオンが繰り返し電荷検出シリンダＣＤを通過するように制御される。複数の電荷および発振周期値が、電荷検出器ＣＤにおいて測定され、記録された結果を処理して、ＥＬＩＴ１４に捕捉されたイオンの質量電荷比、電荷、および質量値を判定する。
【００２０】
[0033]  これより図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、図１に示したＥＬＩＴ１４のイオン・ミラーＭ１、Ｍ２のそれぞれの実施形態が示されている。実例として、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２は互いに同一であり、各々が、離間された４つの導電性ミラー電極のカスケード状配列を含む。イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の各々について、第１ミラー電極３０１は厚さＷ１を有し、直径Ｐ１の中央を貫通する通路を定める。エンドキャップ３２が第１ミラー電極３０１の外面に固定またそうでなければ結合され、中央を貫通する開口Ａ１を定める。開口Ａ１は、対応するイオン・ミラーＭ１、Ｍ２それぞれへおよび／または対応するイオン・ミラーＭ１、Ｍ２それぞれからのイオンの入射口および／または出射口として機能する。イオン・ミラーＭ１の場合、エンドキャップ３２は、図１に示すイオン源１２のイオン出射口に結合されるか、またはその一部となる。各エンドキャップ３２のアパーチャＡ１は、実例として、直径Ｐ２を有する。
【００２１】
[0034]  各イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の第２ミラー電極３０２は、第１ミラー電極３０１から、幅Ｗ２を有する空間だけ離間されている。第２ミラー電極３０２は、ミラー電極３０１と同様、厚さＷ１を有し、直径Ｐ２の中央を貫通する通路を定める。各イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の第３ミラー電極３０３も同様に、第２ミラー電極３０２から幅Ｗ２の空間だけ離間されている。第３ミラー電極３０２は、厚さＷ１を有し、幅Ｐ１の中央を貫通する通路を定める。
【００２２】
[0035]  第４ミラー電極３０４は、第３ミラー電極３０３から幅Ｗ２の空間だけ離間されている。第４ミラー電極３０４は、実例として、Ｗ１の厚さを有し、電荷検出器ＣＤの周囲に配置された接地シリンダＧＣのそれぞれの端部によって形成される。第４ミラー電極３０４は、中央を貫通するアパーチャＡ２を定める。アパーチャＡ２は、実例として、円錐形状をなし、接地シリンダＧＣの内面と外面との間で、接地シリンダＧＣの内面において定められた直径Ｐ３から、接地シリンダＧＣの外面（それぞれのイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の内面でもある）における直径Ｐ１まで線形に増大する。
【００２３】
[0036]  ミラー電極３０１〜３０４の間に定められた空間は、ある実施形態では、空隙、即ち、真空ギャップでもよく、他の実施形態では、このような空間に１つ以上の非導電性、例えば、誘電体材料を充填してもよい。ミラー電極３０１〜３０４およびエンドキャップ３２は、軸方向に整列されており、即ち、共線状であり、長手方向軸２２が、整列された各通路の中央を貫通し、更にアパーチャＡ１、Ａ２の中央を貫通するようになっている。ミラー電極３０１〜３０４間の空間が１つ以上の非導電性材料を含む実施形態では、このような材料も同様に、それらを貫通するそれぞれの通路を定める。これらの通路は、ミラー電極３０１〜３０４を貫通して定められた通路と軸方向に整列され、即ち、 共線状であり、実例としてＰ２以上の直径を有する。実例をあげると、Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ２であるが、他の実施形態では、他の相対的直径構成も可能である。
【００２４】
[0037]  領域Ｒ１が、イオン・ミラーＭ１のアパーチャＡ１、Ａ２間に定められ、他の領域Ｒ２も、同様に、イオン・ミラーＭ２のアパーチャＡ１、Ａ２間に定められている。領域Ｒ１、Ｒ２は、実例をあげると、互いに形状および容積が同一である。
【００２５】
[0038]  先に説明したように、電荷検出器ＣＤは、実例として、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２のそれぞれ対応するものの間に位置付けられ、幅Ｗ３の空間だけ離間された細長い導電性シリンダの形態で設けられている。一実施形態では、Ｗ１＞Ｗ４＞Ｗ２、およびＰ１＞Ｐ３＞Ｐ２であるが、他の実施形態では、他の相対的幅構成も可能である。いずれの場合でも、長手方向軸２２は、実例として、長手方向軸２２がイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の領域Ｒ１、Ｒ２によって定められた通路および電荷検出シリンダＣＤを貫通して定められた通路の複合体の中央を貫通するように、電荷検出シリンダＣＤを貫通して定められた通路の中央を貫通する。動作において、接地シリンダＧＣは、実例として、各イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の第４ミラー電極３０４が常時接地電位となるように、接地電位に制御される。ある代替実施形態では、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２のいずれかまたは双方の第４ミラー電極３０４は、任意の所望のＤＣ基準電位に、または切り替え可能なＤＣに、または他の時間可変電圧源に設定されてもよい。
【００２６】
[0039]  図２Ａおよび図２Ｂに示す実施形態では、電圧源Ｖ１、Ｖ２は、各々、４つのＤＣ電圧Ｄ１〜Ｄ４を生成し、電圧Ｄ１〜Ｄ４をそれぞれのイオン・ミラーＭ１、Ｍ２のミラー電極３０１〜３０４のそれぞれに供給するように各々構成されている。ミラー電極３０１〜３０４の内１つ以上が常時接地電位に保持される実施形態では、このようなミラー電極３０１〜３０４の１つ以上が、代わりに、それぞれの電圧源Ｖ１、Ｖ２の接地基準に電気的に接続されてもよく、対応する１つ以上の電圧出力Ｄ１〜Ｄ４が省略されてもよい。あるいはまたは加えて、ミラー電極３０１〜３０４の内任意の２つ以上が同じ非ゼロＤＣ値に制御される実施形態では、任意のこのような２つ以上のミラー電極３０１〜３０４が電圧出力Ｄ１〜Ｄ４の内の１つに電気的に接続されてもよく、出力電圧Ｄ１〜Ｄ４の内余分なものは省略されてもよい。
【００２７】
[0040]  各イオン・ミラーＭ１、Ｍ２は、実例として、電圧出力Ｄ１〜Ｄ４の選択的印加によって、イオン透過モード（図２Ａ）とイオン反射モード（図２Ｂ）との間で制御可能であり切り替え可能である。イオン透過モードでは、それぞれの電圧源Ｖ１、Ｖ２によって生成された電圧Ｄ１〜Ｄ４がそれぞれの領域Ｒ１、Ｒ２においてイオン透過電界（ＴＥＦ）を確立し、イオン反射モードでは、それぞれの電圧源Ｖ１、Ｖ２によって生成された電圧Ｄ１〜Ｄ４が、それぞれの領域Ｒ１、Ｒ２においてイオン反射電界（ＲＥＦ）を確立する。図２Ａにおける例によって示されるように、一旦イオン源１２からのイオンがイオン・ミラーＭ１の入射アパーチャＡ１を抜けてイオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１に飛び込むと、このイオンは、Ｖ１の電圧Ｄ１〜Ｄ４の選択的制御によってイオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１内に確立されたイオン透過電界ＴＥＦによって、ＥＬＩＴ１４の長手方向２０に向かって収束される。イオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１における透過電界ＴＥＦの収束効果の結果、接地チェンバＧＣのアパーチャＡ２を抜けてイオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１から出射するイオンは電荷検出器ＤＣに入射しこれを貫通する狭い軌道を達成し(attain)、即ち、長手方向軸２０に近い電荷検出器ＧＤを通るイオン移動経路(path of ion travel)を維持する。同じイオン透過電界ＴＥＦが、電圧源Ｖ２の電圧出力Ｄ１〜Ｄ４の同様の制御によって、イオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内において選択的に確立されてもよい。イオン透過モードでは、Ｍ２のアパーチャＡ２を抜けて電荷検出シリンダＧＤから領域Ｒ２に入射するイオンは、 イオン・ミラーＭ２のアパーチャＡ１から出射するように、領域Ｒ２内におけるイオン透過電界ＴＥＦによって、イオンは長手方向軸２０に向けて収束される。
【００２８】
[0041]  図２Ｂにおける例によって示されるように、Ｖ２の電圧Ｄ１〜Ｄ４の選択的制御によってイオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内に確立されたイオン反射電界ＲＥＦは、Ｍ２のイオン入射アパーチャＡ２を抜けて電荷検出シリンダＣＤからイオン領域Ｒ２に入射するイオンを減速および停止させるように作用し、イオン軌道３８によって示すように、イオンを逆方向に加速させて、Ｍ２のアパーチャＡ２を抜けて、Ｍ２に隣接する電荷検出シリンダCＤの端部にまで進ませるように作用し、このイオンをイオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内において中央長手方向軸２2に向けて収束し、電荷検出器CＤを抜けて逆方向にイオン・ミラーＭ１に向かうイオンの狭い軌道を維持するように作用する。同じイオン反射電界ＲＥＦが、電圧源Ｖ１の電圧Ｄ１〜Ｄ４の同様の制御によって、イオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１内に選択的に確立されてもよい。イオン反射モードにおいて、Ｍ１のアパーチャＡ２を抜けて電荷検出シリンダＣＤから領域Ｒ１に入ったイオンは、領域Ｒ１内部に確立されたイオン反射電界ＲＥＦによって減速および停止させられ、次いで逆方向に加速されて、Ｍ１のアパーチャＡ２を抜けてＭ１に隣接する電荷検出シリンダＣＤの端部にまで進められ、イオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１内において中央長手方向軸２２に向かって収束され、電荷検出器ＣＤを抜けてイオン・ミラーＭ２に逆に向かうイオンの狭い軌道を維持する。丁度説明したように、ＥＬＩＴ１４の長さにわたって横断し、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の間において電荷検出シリンダＣＤ中を前後に移動し続けることをイオンに可能にするように、イオン領域Ｒ１、Ｒ２におけるイオン反射電界ＲＥＦによって反射されたイオンは、ＥＬＩＴ１４内に捕捉されたと見なされる。
【００２９】
[0042]  イオン・ミラーＭ１、Ｍ２のそれぞれを、前述のイオン透過および反射モードに制御するために電圧源Ｖ１、Ｖ２によってそれぞれ生成される１組の出力電圧Ｄ１〜Ｄ２の複数の例を、以下の表１に示す。尚、Ｄ１〜Ｄ４の以下の値は、一例として提示されるに過ぎず、Ｄ１〜Ｄ４の内１つ以上に、代わりに他の値を使用してもよいことは理解されよう。
【００３０】
【表１】
2021527303.tif 000003
【００３１】
[0043]  イオン・ミラーＭ１、Ｍ２および電荷検出シリンダＣＤは、図１〜図２Ｂでは、それらを通過する円筒状通路を定めるように示されているが、代替実施形態では、長手方向軸２２が中央を通過する通路（１つまたは複数）の１つ以上が、円形でない断面エリアおよび外周を表すように、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２のいずれかまたは双方、および／または電荷検出シリンダＣＤが、それらを通過する非円筒状通路を定めてもよいことは理解されよう。更に他の実施形態では、断面外周の形状に関係なく、イオン・ミラーＭ１を貫通するように定められる通路の断面エリアは、イオン・ミラーＭ２を貫通するように定められる通路とは異なってもよい。
【００３２】
[0044]  これより図３を参照して、図１に示したプロセッサ１６の実施形態を示す。図示する実施形態では、プロセッサ１６は従来の増幅回路４０を含む。増幅回路４０は、電荷プリアンプＣＰによって生成された電荷検出信号ＣＨＤを受け取る入力と、従来のアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器４２の入力に電気的に接続された出力とを有する。Ａ／Ｄ変換器４２の出力は、第１プロセッサ５０（Ｐ１）に電気的に接続されている。増幅器４０は、電荷プリアンプＣＰによって生成された電荷検出信号ＣＨＤを増幅するように、従来通りに動作可能であり、一方Ａ／Ｄ変換器は、増幅された電荷検出信号をディジタル電荷検出信号ＣＤＳに変換するように、従来通りに動作可能である。プロセッサ５０は、図示する実施形態では、イオン測定イベントにおける電荷検出イベント毎に、電荷検出信号ＣＤＳを格納し、処理回路５０に格納されるイオン測定イベント記録が複数の電荷検出イベント測定値を含むように動作可能である。
【００３３】
[0045]  図３に示すプロセッサ１６は、更に、従来の比較器４４を含む。比較器４４は、電荷プリアンプＣＰによって生成された電荷検出信号ＣＨＤを受け取る第１入力と、閾値電圧生成器（ＴＧ）４６によって生成された閾値電圧ＣＴＨを受け取る第２入力と、プロセッサ５０に電気的に接続された出力とを有する。ある実施形態では、プロセッサ１６は、更に、信号コンディショニング回路４５を含む。信号コンディショニング回路４５は、図３における例によって示すように、電荷検出信号ＣＨＤを受け取る入力と、比較器４４に電気的に接続された出力とを有する。信号コンディショニング回路４５を含まない実施形態では、比較器４４は、その出力においてトリガ信号ＴＲを生成するように、従来通りに動作可能である。トリガ信号ＴＲは、閾値電圧ＣＴＨの振幅(magnitude)に対する電荷検出信号ＣＤＨの振幅に依存する。一実施形態では、例えば、比較器４４は、ＣＨＤがＣＴＨ未満である限り、基準電圧、例えば、接地電位またはその付近の「インナクティブ」トリガ信号ＴＲを生成するように動作可能であり、更にＣＨＤがＣＴＨ以上のとき、回路４０、４２、４４、４５、４６、５０の供給電圧またはその付近の「アクティブ」ＴＲ信号を生成するように動作可能である。代替実施形態では、比較器４４は、ＣＨＤがＣＴＨ未満である限り、供給電圧またはその付近の「インナクティブ」トリガ信号ＴＲを生成するように動作可能であってもあってもよく、更にＣＨＤがＣＴＨ以上のとき、基準電位またはその付近の「アクティブ」トリガ信号 ＴＲを生成するように動作可能である。尚、他の異なるトリガ信号振幅および／または異なるトリガ信号極性も、このような異なるトリガ信号振幅および／または異なるトリガ信号極性がプロセッサ５０によって区別可能である限り、トリガ信号ＴＲの「インナクティブ」および「アクティブ」状態を確立するために使用することができることは、当業者には認められよう。更に、このような他の異なるトリガ信号振幅および／または異なるトリガ信号極性は、本開示の範囲内に該当することを意図していることも理解されよう。いずれの場合でも、比較器４４は、基準電圧と供給電圧との間における出力の素早い切り替わりを防止するために、更に所望量のヒステリシスを含むように、従来通りに設計することもできる。
【００３４】
[0046]  以上で端的に説明した信号コンディショニング回路４５を含むある実施形態では、このような信号コンディショニング回路４５は、実例として、従来のバンドパス・フィルタ回路の形態で設けられてもよい。バンドパス・フィルタ回路は、適正な(legitimate)電荷検出イベント信号を比較器４４に受け渡すが、高周波ノイズ・パルスが比較器４４に達するのを阻止し、これによってノイズによって誘発される検出イベントの可能性を低下させるように構成される。信号コンディショニング回路４５を含む他の実施形態では、このような信号コンディショニング回路４５が、信号整形増幅器の形態で設けられてもよい。信号整形増幅器は、エッジ検出ガウス形状出力信号、即ち、ガウス関数のような形状をした出力信号を生成するように構成される。このような信号整形増幅器は、実例として、電荷検出信号ＣＨＤの立ち上がりエッジを、短いガウス形状パルスに変換し、電荷検出信号ＣＨＤの立ち下がりエッジを反対極性の同様のガウス形状パルスに変換する。この実施形態では、比較器４４は、ガウス形状信号のいずれかが比較器４４の切り替え閾値電圧を超えたときに、「アクティブな」トリガ信号ＴＲを生成する。
【００３５】
[0047]  図示する実施形態では、プロセッサ５０は、閾値電圧生成器４６を制御して、閾値電圧ＣＴＨを生成するように、動作可能、即ち、プログラミングされる。一実施形態では、閾値電圧生成器４６は、従来の制御可能なＤＣ電圧源の形態で実装される。制御可能なＤＣ電圧源は、例えば、１つのシリアル・ディジタル信号または複数のパラレル・ディジタル信号の形態のディジタル閾値制御信号ＴＨＣに応答して、ディジタル閾値制御信号ＴＨＣによって定められる極性および振幅を有するアナログ閾値電圧ＣＴＨを生成するように構成される。代替実施形態では、閾値電圧生成器４６は、従来のディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器の形態で設けられてもよい。ディジタル／アナログ（D／A）変換器は、シリアルまたはパラレル・ディジタル閾値電圧ＴＣＨ に応答して、ディジタル閾値制御信号ＴＨＣによって定められる振幅、およびある実施形態では極性を有するアナログ閾値電圧ＣＴＨを生成するように構成される。このようなある実施形態では、Ｄ／Ａ変換器がプロセッサ５０の一部を形成してもよい。尚、所望の振幅および／または極性の閾値電圧ＣＴＨを選択的に生成するための他の従来の回路および技法も、当業者には認められよう。そして、任意のこのような他の従来の回路および／または技法は、本開示の範囲内に該当することを意図していることは理解されよう。
【００３６】
[0048]  プロセッサ５０によって実行される以上の機能に加えて、プロセッサ５０は、更に、イオン検出器２４を含む実施形態では、イオン検出器２４によって生成された出力信号ＭＣＰを受け取って処理するように、そしてイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の領域Ｒ１、Ｒ２内にそれぞれ選択的にイオン透過および反射電界を確立するように、図２Ａ、図２Ｂに関して先に説明したように、電圧源Ｖ１、Ｖ２を制御するように動作可能である。一実施形態では、プロセッサ５０は、実例として、丁度説明したように、電荷検出イベントおよびイオン測定イベントのために電荷検出信号ＣＤＳを収集および格納し、閾値電圧 ＣＴＨの振幅および／または極性を判定するまたは導き出す元となる閾値制御信号（１つまたは複数）ＴＣＨを生成し、イオン検出信号ＭＣＰに基づいて、更に、比較器４４によって生成された出力信号ＴＲを監視することによって判定された閾値電圧ＣＴＨに対する電荷検出信号ＣＨＤに基づいて、電圧源Ｖ１、Ｖ２を制御するようにプログラミングされたフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ)の形態で設けられる。この実施形態では、図１に関して説明したメモリ１８は、ＦＰＧＡのプログラミングに統合され、その一部を形成する。代替実施形態では、プロセッサ５０は、１つ以上の従来のマイクロプロセッサまたはコントローラ、および命令が内部に格納されている１つ以上の付随するメモリ・ユニットの形態で設けられてもよい。命令が１つ以上のマイクロプロセッサまたはコントローラによって実行されると、１つ以上のマイクロプロセッサまたはコントローラに、丁度説明したように動作させる。他の代替実施形態では、処理回路５０は、先に説明した通りに動作するように設計された１つ以上の従来のハードウェア回路の形態で純粋に、または１つ以上のこのようなハードウェア回路と、先に説明した通りに動作するためにメモリに格納された命令を実行するように動作可能な少なくとも１つのマイクロプロセッサまたはコントローラとの組み合わせとして実装されてもよい。
【００３７】
[0049]  いずれの場合でも、図３に示したプロセッサ１６の実施形態は、更に、実例として、第１プロセッサ５０に結合され、更に１つ以上の周辺デバイス２０にも結合された第２プロセッサ５２を含む。ある実施形態では、プロセッサ５２は１つ以上の周辺デバイス２０を含んでもよい。いずれの場合でも、プロセッサ５２は、実例として、第１プロセッサ５０においておよび／または第１プロセッサ５０によって格納されたイオン測定イベント情報を処理して、イオン電荷、質量電荷、および質量情報を判定するように動作可能である。プロセッサ５２は、イオン質量情報の分析の少なくとも一部の量を判定、表示、格納、および実行するために、イオン測定イベント情報を処理する、即ち、十分な計算パワーを有することができる任意の従来のコンピュータまたはコンピューティング・デバイスの形態で設けられてもよい。一実施形態では、プロセッサ５２は従来のパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）の形態で設けられてもよいが、他の実施形態では、プロセッサ５２は、更に大きなまたは小さなコンピューティング・パワーを有する１つ以上のコンピュータもしくはコンピューティング・デバイスであってもよく、あるいは含んでもよい。
【００３８】
[0050]  先に図２Ａおよび図２Ｂに関して端的に説明したように、電圧源Ｖ１、Ｖ２は、実例として、捕捉されたイオンが、Ｍ１およびＭ２間を前後に発振しながら電荷検出器C Dを通過するように、イオン源１２からＥＬＩＴ１４に導入されＥＬＩＴ１４を通過するイオンを誘導し、次いで単一イオンを選択的にＥＬＩＴ１４内に捕捉させるために、イオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１およびイオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２にそれぞれイオン透過およびイオン反射電界を選択的に確立するように、プロセッサ５０によって制御される。図４Ａ〜図４Ｃを参照すると、図１のＥＬＩＴ１４の簡略図が示され、ＥＬＩＴ１４のイオン・ミラーＭ１、Ｍ２のこのようなシーケンス制御および動作の例を表す。以下の例では、プロセッサ５０は、そのプログラミングに従って、電圧源Ｖ１、V２の動作を制御するというように説明するが、代替実施形態では、電圧源Ｖ１の動作および／または電圧源Ｖ１の動作は、少なくとも部分的に、プロセッサ５２によって、そのプログラミングに従って制御されてもよいことは理解されよう。
【００３９】
[0051]  図４Ａに示すように、ＥＬＩＴ制御シーケンスが開始すると、プロセッサ５２が電圧源Ｖ１を制御して、イオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１内にイオン透過電界を確立することによって、イオン・ミラーＭ１をイオン透過動作モード（Ｔ）に制御し、更に電圧源Ｖ２を制御して、同様にイオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内にイオン透過電界を確立することによって、イオン・ミラーＭ２をイオン透過動作モード（Ｔ）に制御する。その結果、イオン源１２によって生成されたイオンはイオン・ミラーＭ１に入射し、領域Ｒ１内に確立されたイオン透過電界ＴＥＦによって、電荷検出シリンダＣＤ内に進むに連れて、長手方向軸２２に向かって収束される。次いで、イオンは電荷検出シリンダＣＤを通過し、イオン・ミラーＭ２に入射し、ここで、Ｍ２の領域Ｒ２内に確立されているイオン透過電荷がイオンを長手方向軸２２に向けて収束し、イオンは、図４Ａに図示したイオン軌道６０によって示すように、Ｍ２の出射アパーチャＡ１を通過する。図４Ａに示す状態では、Ｍ１およびＭ２は開いており、ＥＬＩＴ１４は完全に開いている。ある実施形態では、イオン検出器２４によって生成されたイオン検出情報は、イオン源１２によって生成された１つ以上のイオンが、丁度説明したように、首尾良くＥＬＩＴ１４に入射しこれを通過するのを確保するために、ＥＬＩＴ１４の１つ以上の動作パラメータまたは状態を調節／修正するために使用される。
【００４０】
[0052]  これより図４Ｂを参照すると、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の双方が選択した時間期間だけ、および／または、例えば、イオン検出器２４によって生成されたイオン検出信号を監視し、必要に応じてＥＬＩＴ１４の１つ以上の動作パラメータまたは状態を調節／修正することによって、イオン透過に成功するまで、イオン透過動作モードで動作した後、プロセッサ５０は、実例として、電圧源Ｖ２を制御して、図示のように、イオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内にイオン反射電界を確立しつつ、イオン・ミラーＭ１をイオン透過動作モード（Ｔ）に維持することによって、イオン・ミラーＭ２をイオン反射動作モード（Ｒ）に制御するように動作可能である。その結果、イオン源１２によって生成されたイオンがイオン・ミラーＭ１に入射し、領域Ｒ１イオン・ミラーＭ１において確立されているイオン透過電界によって長手方向軸２２に向かって収束され、図４Ａに関して丁度説明したように、このイオンがイオン・ミラーＭ１を通過し、電荷検出シリンダＣＤに入射する。 次いで、イオンは、電荷検出シリンダＣＤを通過してイオン・ミラーＭ２に入射し、図４Ｂにおけるイオン軌道６２によって示すように、Ｍ２の領域Ｒ２内に確立されているイオン反射電界がイオンを反射して、即ち、加速させて、逆方向に移動させ、電荷検出シリンダＣＤ内に戻す。図４Ｂに示す状態では、Ｍ１が開いており、Ｍ２は閉じており、したがって、ＥＬＩＴ１４は一端（Ｍ１）において開いており、他端（Ｍ２）において閉じている。
【００４１】
[0053]  これより図４Ｃを参照すると、イオン反射電界がイオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内に確立された後、イオンをＥＬＩＴ１４内に捕捉するために、プロセッサ５０は、電圧源Ｖ１を制御して、イオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１内にイオン反射電界を確立することによって、イオン・ミラーＭ１をイオン反射動作モード（Ｒ）に制御しつつ、イオン・ミラーＭ２をイオン反射動作モード（Ｒ）に維持するように動作可能である。図４Ｃに示す状態では、Ｍ１およびＭ２は閉じており、ＥＬＩＴ１４も同様に閉じている。ある実施形態では、プロセッサ５０は、実例として、ＥＬＩＴ１４を「ランダム捕捉モード」に制御するように動作可能、即ち、プログラミング可能である。ランダム捕捉モードでは、プロセッサ５０は、 ＥＬＩＴが図４Ｂに示した状態、即ち、Ｍ１をイオン透過モード、Ｍ２をイオン反射モードとして、選択した時間期間動作した後、イオン・ミラーＭ１を反射動作モード（Ｒ）に制御するように動作可能である。選択した時間期間が経過し終えるまで、ＥＬＩＴ１４は図４Ｂに示す状態において動作するように制御される。
【００４２】
[0054]  ＥＬＩＴ１４内に少なくとも１つのイオンを捕捉する確率は、ランダム捕捉動作モードを使用すると、少なくとも１つのイオンがＥＬＩＴ１４内に捕捉されているという確認が全くなく、Ｍ１をイオン反射動作モードに時間的に制御するために、比較的低い。ランダム捕捉動作モードの間にＥＬＩＴ１４内に捉えられるイオンの数は、ポアソン分布に従い、ランダムまたは「連続」捕捉は、イオンの内０．１％未満しか捕捉されないので、比較的非効率的であるとの見方が有力である。
【００４３】
[0055]  本開示に特に関連がある他の実施形態では、プロセッサ５２は、ＥＬＩＴ１４を「トリガ捕捉モード」に制御するように動作可能である、即ち、プログラミングされる。トリガ捕捉モードでは、実例として、単一イオンを捕捉する確率が実質的に高くなる。トリガ捕捉モードの第１バージョンでは、プロセッサ５０は、比較器４４によって生成されたトリガ信号ＴＲを監視し、トリガ信号ＴＲが「インナクティブ」から「アクティブ」状態に変化した場合／とき、ＥＬＩＴ１４内にイオンを捕捉するために、電圧源Ｖ１を制御して、イオン・ミラーＭ１を反射動作モード（Ｒ）に制御する。ある実施形態では、プロセッサ５０は、トリガ信号Ｔ Ｒの状態の変化の検出時に直ちに、電圧源Ｖ１を制御して、イオン・ミラーＭ１を反射モード（Ｒ）に制御するように動作可能であってもよく、他の実施形態では、プロセッサ５０は、トリガ信号ＴＲの状態の変化の検出後既定の遅延期間の経過時に、電圧源Ｖ１を制御して、反射モード（Ｒ）にイオン・ミラーＭ１を制御するように動作可能であってもよい。いずれの場合でもトリガ信号ＴＲの「インナクティブ」状態から「アクティブ」状態への状態変化は、電荷プリアンプＣＰによって生成される電荷検出信号ＣＨＤが閾値電圧ＣＴＨに達するかまたは超過することによって生じ、したがって、入射したイオンによって電荷検出シリンダＣＤ上に誘発された電荷の検出に対応する。このように電荷検出シリンダＣＤ内にイオンが入射すると、イオン・ミラーＭ１を反射動作モード（Ｒ）に制御するためのプロセッサ５０による電圧源Ｖ１の制御の結果、ＥＬＩＴ１４内部にイオンを捕捉する確率を、ランダム捕捉モードと比較して(relative to)、実質的に高めることになる。つまり、イオンがイオン・ミラーＭ１を通ってＥＬＩＴ１４に入射し、最初に電荷検出シリンダＣＤを通過してイオン・ミラーＭ２に向かっているとして検出されると、または図４Ｂに示すようにイオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内に確立されているイオン反射電界によって反射された後に逆方向に電荷検出シリンダＣＤを通過したとして検出されると、いずれかの場合でも、このイオンをＥＬＩＴ１４内に捕捉するために、図４Ｃに示すように、イオン・ミラーＭ１を反射モード（Ｒ）に制御する。
【００４４】
[0056]  トリガ捕捉モードの第２バージョンでは、図４Ｂに示したプロセスまたはステップを省略または迂回し、図４Ａに示したようにＥＬＩＴ１４が動作して、プロセッサ５０は、比較器４４によって生成されたトリガ信号ＴＲを監視し、トリガ信号ＴＲが「インナクティブ」から「アクティブ」状態に変化した場合／とき、イオンをＥＬＩＴ１４内に捕捉するために、電圧源Ｖ１、Ｖ２の双方を制御し、それぞれのイオン・ミラーＭ１、Ｍ２を反射動作モード（Ｒ）に制御するように動作可能である。つまり、イオンがイオン・ミラーＭ１を通ってＥＬＩＴ１４に入射し、図４Ａに示すように、最初に電荷検出シリンダＣＤを通過しイオン・ミラーＭ２に向かっているものとして検出されると、イオン・ミラーＭ１およびＭ２は双方共、イオンをＥＬＩＴ１４内に捕捉するために、図４Ｃに示すように反射モード（Ｒ）に制御される。イオン入射信号強度を最適化する従来のトリガ捕捉モードでは、例えば、図５Ａに示し以下で説明するように、ここでは単一イオン捕捉イベントと取得された全ての捕捉イベントとの比率として定義される捕捉効率が、ランダム捕捉の３７％と比較して、９０％に近づくことができることが示されている。
【００４５】
[0057]  いずれの場合でも、イオンをＥＬＩＴ１４内に捕捉するためにイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の双方をイオン反射動作モード（Ｒ）に制御することにより、イオンは、図４Ｃに図示したイオン軌道６４によって示すように電荷検出シリンダＣＤを通過する毎に、イオン・ミラーＭ１およびＭ２の領域Ｒ１およびＲ２内にそれぞれ確立されている逆向きのイオン反射電界によって、イオン・ミラーＭ１およびＭ２間を前後に発振させられる。 一実施形態では、プロセッサ５０は、選択した回数だけイオンが電荷検出シリンダＣＤを通過するまで、図４Ｃに示す動作状態を維持するように動作可能である。代替実施形態では、プロセッサ５０は、Ｍ１（および実施形態によってはＭ２も）イオン反射動作モード（Ｒ）に制御した後、選択した時間期間だけ、図４Ｃに示す動作状態を維持するように動作可能である。イオンが選択した回数だけ電荷検出シリンダＣＤを通過したとき、または選択した時間期間だけイオン・ミラーＭ１、Ｍ２間を前後に発振したとき、図４Ａ〜図４Ｃに示すシーケンスは、図４Ａに示すシーケンスに戻り、プロセッサ５０は、電圧源Ｖ１、Ｖ２を制御して、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の領域Ｒ１、Ｒ２内にそれぞれイオン透過電界を確立することによって、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２をそれぞれイオン透過動作モード（Ｔ）に制御するように動作可能である、即ち、プログラミングされる。次いで、このプロセスは所望の回数だけ繰り返す。
【００４６】
[0058]  図４Ｃに示すように、イオンがイオン・ミラーＭ１、Ｍ２間で前後に発振することにより、イオンがＥＬＩＴ１４を通過する毎に、ＥＬＩＴ１４の電荷検出器ＣＤ上に電荷が誘発される。このように誘導された各電荷は、電荷プリアンプＣＰによって検出され、電荷プリアンプＣＰによって生成された対応する電荷検出信号（ＣＨＤ）は、増幅回路４０によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器４２によってディジタル化され、ディジタル化された電荷検出信号ＣＤＳの振幅およびタイミングが、電荷検出イベントとして、プロセッサ５０によって記録、即ち、格納される。したがって、記録された各電荷検出イベント記録は、実例として、検出された電荷の大きさ(magnitude)に対応するイオン電荷値、および電荷検出イベント間における経過時間に対応する発振周期値(oscillation period value)を含む。選択した回数または選択した時間期間においてイオンの電荷検出器ＣＤを前後に通過する発振によって生ずる電荷検出イベントの集合体は、イオン測定イベント（捕捉イベントとも呼ぶ）を構成する。したがって、この用語は本明細書においてそのように定義される。
【００４７】
[0059]  イオン測定イベント・データ、即ち、イオン測定イベントを構成する電荷検出イベントは、実例として、イオンの電荷、質量電荷比、および質量値を判定するために、プロセッサ５２によって処理される。一実施形態では、イオン測定イベント・データは、プロセッサ１６によって、記録された電荷検出イベントの集合体のフーリエ変換を計算することによって処理される。プロセッサ１６は、実例として、例えば、従来の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムのような、しかしこれに限定されない、任意の従来のディジタル・フーリエ変換（ＤＦＴ）技法を使用して、このようなフーリエ変換を計算するように動作可能である。いずれの場合でも、実例として、プロセッサ１６は次にイオン質量電荷比値（ｍ／ｚ）、イオン電荷値（ｚ）、およびイオン質量値（ｍ）を、各々計算したフーリエ変換の関数として計算するように動作可能である。プロセッサ１６は、実例として、計算した結果をメモリ１８に格納するように、および／または観察および／または更なる分析のために、結果を表示するように周辺デバイス２０の１つ以上を制御するように動作可能である。
【００４８】
[0060]  ＥＬＩＴの対向するイオン・ミラーＭ１、Ｍ２間でＥＬＩＴの電荷検出器ＣＤ中を前後に発振するイオンの質量電荷比（ｍ／ｚ）は、以下の式にしたがって、発振するイオンの基本周波数ｆｆの二乗に反比例することが一般に理解されている。
【００４９】
[0061]  ｍ／ｚ＝Ｃ／ｆｆ２
【００５０】
[0062]  ここで、Ｃはイオン・エネルギの関数であり、更にそれぞれのＥＬＩＴの寸法の関数でもある定数であり、基本周波数ｆｆは、計算されたフーリエ変換から直接決定される。イオン電荷の値ｚは、イオン発振サイクルの回数を考慮に入れて、基本周波数ｆｆの振幅ＦＴＭＡＧに比例する。次いで、イオン質量ｍを、ｍ／ｚおよびｚの積として計算する。場合によっては、イオン電荷ｚを決定する目的のために、ＦＦＴの高調波周波数の１つ以上の振幅（１つまたは複数）を、基本周波数の振幅に追加してもよい。つまり、プロセッサ１６はｍ／ｚ＝Ｃｆｆ２、ｚ＝Ｆ（ＦＴＭＡＧ）およびｍ＝（ｍ／ｚ）（ｚ）を計算するように動作可能である。イオン源１２によってイオンが生成される元のあらゆる個々の試料について、複数の、例えば、数百または数千回、あるいはそれ以上のイオン捕捉イベントが通例実行され、このようなイオン捕捉イベントの各々に対して、イオン質量電荷、イオン電荷、およびイオン質量値を判定／計算する。一方、このような複数のイオン捕捉イベントに対するイオン質量電荷、イオン電荷、およびイオン質量値は組み合わされて、試料に関するスペクトル情報を形成する。このようなスペクトル情報は、実例として、異なる形態をなしてもよい。その例には、イオン・カウント対質量電荷比、イオン電荷対イオン質量（例えば、イオン電荷／質量散乱プロットの形態で）、イオン・カウント対イオン質量、イオン・カウント対イオン電荷等を含むが、これらに限定されるのではない。
【００５１】
[0063]  電荷検出器ＣＤを通過する荷電粒子によって電荷検出器ＣＤ上に電荷が誘発されないと、電荷検出シリンダＣＤは、一例として、基準電荷レベルＣＨＲＥＦまたはその周囲で動作する。電荷検出シリンダＣＤは給電されず、接地されてもいないので、基準電荷レベルＣＨＲＥＦは通例数十個以下の電荷である（即ち、電気素量「ｅ」）が、用途によっては、基準電荷レベルＣＨＲＥＦが数十個の電荷よりも多い場合もある。電荷検出シリンダＣＤ上の基準電荷レベルＣＨＲＥＦは、１つ以上の潜在的に重要な電荷ノイズ源の影響を受け、いずれの時点においても基準電荷レベルが不確実であることの結果として、電荷検出イベントに不確実性を混入させるおそれがある。例えば、このようなノイズは、例えば、平均二乗偏差（ＲＭＳＤ）ノイズの形態であり、平均ＣＨＲＥＦレベルに、少なくとも１０倍以上を追加するおそれがあり、従来のノイズ低減効果を採用しても、ＲＭＳＤノイズを１００未満の電荷(less than 100 or so)に低減することは困難である。このため、図４Ｂおよび図４Ｃに関して説明したような、トリガ捕捉を目的とする閾値ＣＴＨは、電荷ノイズによる比較器４４の誤った作動(false triggering)を回避するため、通例基準電荷レベルＣＨＲＥＦよりも十分に高く設定される。図５Ａを参照すると、例えば、電荷プリアンプＣＰによって生成された電荷検出信号ＣＨＤ対時間のプロットが示されており、電荷ノイズ波形の例７０が、基準電荷レベルＣＨＲＥＦ上に重ね合わせて示されている。このような電荷ノイズ７０の発生源の１つは、電荷感応プリアンプＣＰの入力である。また、外部イベントが原因で生ずるスプリアス・ノイズ、ならびにイオン透過およびイオン反射動作モード間のイオン・ミラーＭ１、Ｍ２のいずれかまたは双方の切り替えに起因して電荷検出シリンダ上に誘導される無関係な電荷と同様に、電荷検出器ＣＤの容量も寄与する。
【００５２】
[0064]  また、時点ｔ１およびｔ２の間で生じたトリガ捕捉イベントの一例７２を、図５Ａに示す。図示する例では、比較的強い電荷を有する少なくとも１つのイオンが、電荷検出シリンダを通過するときに検出され、図示のように、電荷プリアンプによって生成された電荷検出信号ＣＨＤは、電荷ノイズ７０および基準電荷レベルＣＨＲＥＦの組み合わせよりも実質的に大きい。この例では、閾値電圧生成器４６によって比較器４４に印加される閾値電圧ＣＴＨは、基準電荷レベルＣＨＲＥＦ上に載る電荷ノイズ・ピークによってトリガ信号ＴＲの誤った有効化（「偽誘起イベント」）を誘発しないように、電荷ノイズ７０および基準電荷レベルＣＨＲＥＦの組み合わせよりも遙かに高く、更にトリガ捕捉イベント７２の間電荷検出信号ＣＨＤの振幅よりも遙かに低い。一実施形態では、閾値電圧ＣＴＨは、実例として、ポスト−プリアンプ・レベル(post-preamplifier level)に設定される。これは、電荷検出シリンダＣＤ上の電荷レベルＣＨと等価であり、電荷ノイズ７０および基準電荷レベルＣＨＲＥＦの平均的な組み合わせの約５倍、例えば、少なくとも５００電荷以上であるが、他の実施形態では、閾値電圧ＣＴＨはこの値の例よりも高くても低くてもよい。
【００５３】
[0065]  以下に続く説明では、電荷検出シリンダＣＤ上の電荷レベルＣＨに対する閾値電圧ＣＴＨの説明を簡略化するために、図１に示し先に説明したプリアンプＣＰの利得を１．０と仮定する。プリアンプＣＰの利得が１．０である場合、電荷検出信号ＣＨＤ＝ＣＨとなり、したがって、閾値電圧ＣＴＨは、いずれの時点においても、電荷検出シリンダＣＤ上に存在する電荷レベルＣＨと直接比較器４４によって比較されることになる。しかしながら、プリアンプの利得を１．０に仮定するのは、以下の論述を簡略化するために過ぎないこと、そして実際にはプリアンプの利得は１．０よりも大きくてもよいことは理解されよう。したがって、ＣＤＭＳシステム１０のいずれの特定の用途において実施されても、実際の閾値電圧ＣＴＨの制御は、一般に、電荷プリアンプＣＰの利得を考慮に入れる。
【００５４】
[0066]  このような電荷ノイズ７０は、いずれの発生源からであっても望ましくない。何故なら、これは、丁度説明したような、誤った誘起イベントを回避するために、比較器閾値電圧ＣＴＨを人工的に高く設定する必要があるからである。しかしながら、このようにすると、電荷検出信号ＣＨＤの振幅が、ＣＴＨの下に望ましくない程に広い範囲に残ってしまう。このため、比較器４４はトリガ信号ＴＲを有効化できないが、高レベルの電荷ノイズ７０がなければ電荷検出信号ＣＨＤは検出可能であろう。その結果、先に説明したトリガ捕捉の従来のバージョンも、弱く荷電されたイオン、即ち、ＣＨＤ＜ＣＴＨとなる電荷の大きさを有するイオンでは、効果的に行うことができない。
【００５５】
[0067]  しかしながら、弱く荷電されたイオンの多くは、閾値電圧ＣＴＨの特定的な制御によって検出することができる。例えば、以下で示すように、閾値電圧ＣＴＨの振幅と、弱く荷電されたイオン、即ち、低電荷イオンおよび電荷ノイズから生じる電荷検出信号ＣＨＤの対応する検出可能な組み合わせとの間には、確率論的関係が存在する。したがって、図５Ｂにおける例によって示されるように、電荷ノイズ７４は、一般に、例示する閾値電圧ＣＴＨよりも低いままであるが、電荷ノイズ７４と、時点ｔ５およびｔ６の間における電荷ノイズ７４上の低電荷イオン検出イベント７６との組み合わせがＣＴＨよりも高くなり、これによってアクティブなトリガ信号ＴＲが得られる。電荷検出シリンダＣＤ上の電荷ノイズ７４と、弱く荷電されたイオンが電荷検出シリンダＣＤを通過することによって電荷検出シリンダＣＤ上に誘発される低電荷との組み合わせは、このように、閾値電圧ＣＴＨの選択を制御するよって検出可能になる。しかしながら、電荷ノイズ７４のピークだけがＣＴＨを超える場合もあり、その結果、図５Ｂにおいて時点ｔ３およびｔ４の間にあるノイズ・ピーク７８によって示されるように、アクティブなトリガ信号ＴＲがＥＬＩＴ１４による捕捉イベントを誘起する可能性がある。このようなノイズに基づく誘起はいずれも、対応して、空捕捉イベント、即ち、ＥＬＩＴ１４内にイオンが捕捉されない捕捉イベントとなる。以下で説明するように、閾値電圧ＣＴＨの振幅の最適化には、したがって、弱く荷電されたイオンでも捕捉イベントを誘起するのを可能にするだけ十分に閾値電圧ＣＴＨの振幅を小さくしつつ、空捕捉イベントを極力抑えるために閾値電圧ＣＴＨの振幅を十分に大きく維持するという、矛盾する目標の釣り合いを取る必要がある。
【００５６】
[0068]  以下の分析では、実例として、電荷検出シリンダＣＤ上に二乗平均平方根（ＲＭＳ）ノイズ電荷があるガウス・ノイズ・スペクトルを仮定し、ＥＬＩＴ１４のデューティ・サイクルを５０％と仮定する。このデューティ・サイクルは、捕捉イベントの１回の完全な発振サイクル中において、ＥＬＩＴ１４の電荷検出シリンダＣＤにおいてイオンによって費やされる時間と、第１および第２イオン・ミラーＭ１、Ｍ２ならびに電荷検出シリンダＤＣを横断するのに費やされる総時間との比率に対応する。尚、以下の分析結果の数値は、デューティ・サイクルが異なれば、変化するのはもっともであることは理解されよう。これは、分析の残りの部分にも同様に当てはまる。
【００５７】
[0069]  図４Ａ〜図４Ｃに関して先に説明したように、ＥＬＩＴ１４のトリガ捕捉動作において、検出周波数は、本明細書ではＥＬＩＴ１４の電荷検出シリンダＣＤによって毎秒検出可能なイオン数と定義するが、比較器閾値ＣＴＨと、電荷検出シリンダＣＤを通過するこのようなイオンの電荷の大きさ、即ち、電荷検出シリンダＣＤ上の電荷によって誘発され利得が１．０の電荷プリアンプによって検出可能な電荷の大きさ（「電荷信号振幅」(charge signal amplitude)）との双方の関数であることを示すことができる。１．０の利得は、先に端的に説明したように、電荷プリアンプＣＰによって生成され比較器４４によって直接閾値電圧ＣＴＨと比較される電荷検出信号ＣＨＤの振幅が、電荷のそれと等しくなるように、ここで便宜上割り当てられたものである。図６Ａを参照すると、例えば、検出周波数対比較器閾値ＣＴＨ（電荷単位）のプロットが示されており、異なるそれぞれのイオン電荷レベル、即ち、電荷信号振幅と関連付けられた検出周波数および比較器閾値を対にして示す、特性図の一例である。
【００５８】
[0070]  図６Ａに示すグラフ８０は、実例として、ノイズによってランダムに捕捉されたイオンに対する検出周波数を表す。図６Ａに示すように、ノイズ８０による検出周波数は、ほぼＣＴＨ＝１７０ｅ未満において減少する。何故なら、ＣＴＨ＝１７０ｅ未満におけるノイズ誘起イベント間の時間間隔が、イオンがＥＬＩＴ１４に入射することができるためには小さ過ぎるからである。ＣＴＨ＝１７０ｅよりも上では、ノイズ８０の検出周波数は平坦になる。何故なら、捕捉時間が、毎秒ｔ−１回の捕捉イベントの最大値で固定されるからである。ほぼＣＴＨ＝２７０ｅよりも上では、ノイズ８０の検出周波数は減少する。何故なら、この範囲では、ＣＴＨを超えるノイズの発生が、ＣＴＨの振幅が増大するに連れて、自然に減少するからである。また、図６Ａに示すように、ノイズ・トリガ捕捉によって達成される最大検出効率は、０．００１よりも多少低くなる。これは、先に説明したようなランダムまたは連続トリガ捕捉によって達成可能な最大検出効率と同じである。
【００５９】
[0071]  図６Ａに示す残りのグラフ８２〜９２は、ノイズに、５０から３００ｅの範囲を取る異なる電荷信号振幅による電荷信号トリガ捕捉を追加した検出周波数特性を示す。例えば、グラフ８２は５０ｅのイオン電荷レベルまたは電荷信号振幅に対応し、グラフ８４は、１００ｅのイオン電荷レベルまたは電荷信号振幅に対応し、グラフ８６は、１５０ｅのイオン電荷レベルまたは電荷信号振幅に対応し、グラフ８８は、２００ｅのイオン電荷レベルまたは電荷信号振幅に対応し、グラフ９０は、２５０ｅのイオン電荷レベルまたは電荷信号振幅に対応し、グラフ９２は、３００ｅのイオン電荷レベルまたは電荷信号振幅に対応する。各事例において、グラフ８２〜９２は、１つの最大値即ちピークを示す。この最大値即ちピークは、実例として、先に説明した２つの競合する目標から生ずる。ノイズ・トリガ捕捉に関して丁度説明したように、例えば、比較器閾値ＣＴＨを増大させて、それぞれの検出周波数ピークが発生する値よりも大きくすると、その結果、ノイズ＋ＣＴＨを超える電荷信号振幅の発生回数が、対応して減少する。一方、ＣＴＨを減少させて、それぞれの検出周波数ピークが発生する値よりよりも小さくすると、ノイズのみで誘起される捕捉イベントが増え、同様に、捕捉を誘起するために利用可能な時間も短くなる。つまり、このような各電荷信号振幅に対して最適な比較器閾値の大きさＣＴＨは、それぞれの検出周波数ピークにおいて発生し、これによって、対応する電荷信号振幅を有するイオンに対する検出効率を最大化する。
【００６０】
[0072]  更に図６Ａに示すように、最適な比較器閾値の大きさ(magnitude)ＣＴＨは、電荷信号振幅(amplitude)の減少と共に減少する。図示する例では、５０ｅの電荷信号振幅(amplitude)に対する最適比較器閾値の大きさＴ１は、約２６０ｅであり、１００ｅの電荷信号振幅に対する最適比較器閾値の大きさＴ２は、約２８０ｅであり、１５０ｅの電荷信号振幅に対する最適比較器閾値の大きさＴ３は、約３００ｅであり、２００ｅの電荷信号振幅に対する最適比較器閾値の大きさＴ４は、約３２０ｅである等となる。図６Ａには示されていないが、検出周波数グラフ例８０〜９２は、１つのみの特定イオン入射周波数、この場合、１Ｈｚに対して定められている。尚、５０ｅというような小さい電荷振幅とであっても、約２７０ｅの対応する最適比較器閾値ＣＴＨを選択すると、ランダムまたは連続捕捉と比較して、検出確率が１０倍に増大するという結果が得られることは注記してしかるべきである。
【００６１】
[0073]  この説明に限って言うと、イオン入射周波数は、イオン源１２によってＥＬＩＴ１４に供給され、１秒当たりに固定点を通り過ぎる（図４Ａにおける例によって示されるように、イオン・ミラーＭ１のイオン入射アパーチャＡ１を通って）イオンの流れまたはビームにおけるイオンの数と定義する。いずれの場合でも、イオン入射周波数が異なれば、全体的な形状が同じであっても、図６Ａに示す同じ関係にしたがって、異なる複数組の検出周波数特性図が生成される。一般に、イオン入射周波数を高くすると、対応して、それぞれの最適比較器閾値の大きさの各々が増大する。したがって、最適比較器閾値の大きさの値(optimum comparator threshold magnitude value)、即ち、それぞれのピーク検出周波数が発生する値は、電荷信号振幅の関数であり、更にイオン入射周波数の関数である。
【００６２】
[0074]  更に図６Ａに示すように、最大達成可能検出周波数も、電荷信号振幅の減少と共に低下する。この特徴は、図６Ｂにも示されている。図６Ｂは、固定イオン入射周波数、ここでも再度１Ｈｚ、に対する検出確率対電荷信号振幅のプロットを示し、異なる比較器閾値と関連付けられた検出確率および電荷信号振幅の特性図の一例を表す。この図示するプロットでは、例えば、グラフ１００は、２６０ｅの比較器閾値に対する検出確率対電荷信号振幅の関係を表し、グラフ１０２は、２８０ｅの比較器閾値に対する検出確率対電荷信号振幅の関係を表し、グラフ１０４は、３００ｅの比較器閾値に対する検出確率対電荷信号振幅の関係を表し、グラフ１０６は、３２０ｅの比較器閾値に対する検出確率対電荷信号振幅の関係を表す。図６Ａに示したプロットと同様、イオン入射周波数が異なれば、同じ全体的な形状で、図６Ｂに示す同じ関係に従うが、異なる複数組の検出確率対電荷信号振幅特性図が生成される。したがって、検出確率は、比較器閾値の大きさ、電荷信号振幅、およびイオン入射周波数の関数である。
【００６３】
[0075]  また図６Ａに示し先に説明したように、図６Ｂのプロットは、異なるコンテキストでは、比較器閾値ＣＴＨの選択は電荷信号振幅に依存することも実証する。つまり、電荷信号振幅が減少すると、比較器閾値ＣＴＨの大きさも同様に、図６Ａおよび図６Ｂの双方に示すように、電荷信号振幅に対する最適値まで減少するように、制御しなければならない。しかしながら、このようにすると、図６Ｂに最も明白に示すように、振幅が大きい電荷信号程、これに対する検出確率も低下する。何故なら、ノイズ誘起率(noise triggering rate)が高い程、検出効率が低下するからである。更に、図６Ｂは、特定の電荷信号振幅未満では（比較器閾値の大きさ毎に異なる）、各検出確率が低下し、それぞれの特定電荷信号振幅より上では、検出確率の大きさは、比較器閾値の大きさに比例することも示す。図６Ｂに基づいて、図６Ａに示すように、低電荷信号振幅でも起動するように比較器閾値ＣＴＨの大きさを制御するとき、イオン源１２によってＥＬＩＴ１４に供給されるイオンの相対的な豊富さを反映するために、図示した、比較器閾値の大きさ(magnitude)の減少と共に低下する検出確率を使用して、測定されるイオン・スペクトルの強度を補正しなければならないのは明らかである。これに関して、補正係数の編成(arrangement)について図６Ｃおよび図６Ｄに関して以下で説明する。
【００６４】
[0076]  これより図６Ｃを参照すると、検出周波数対イオン入射周波数のプロットが示され、電荷信号振幅および最適比較器閾値の大きさ、ここでは、それぞれ、１対の１５０ｅおよび３００ｅ（例えば、図６Ａに示すグラフ８６およびＴ３の交点に対応する）の例と関連付けられた、検出周波数およびイオン入射周波数のグラフの一例１０８を表す。尚、電荷信号振幅および最適比較器閾値の大きさ(magnitude)の対が異なると、全体的に同じ形状であるが、異なる検出周波数対イオン入射周波数グラフが生成されることは理解されよう。いずれの場合でも、グラフ１０８は、イオン周波数が高くなるに連れて、検出周波数も高くなることを示す。実例として、グラフ１０８は非線形である。何故なら、利用可能な時間内に特定数のイオンだけしか検出できないからである。
【００６５】
[0077]  以上で説明した関係を、検出確率対イオン入射周波数の形態に作り替えると(rearrangement)、実例として、図６Ｃに示す特性図と同様であるが、グラフ１０８のほぼ中点を通過する水平軸を中心として反転された(mirrored)グラフが得られ、これによって、イオン入射周波数を高めることに伴う、検出確率における対応する非線形な低下を実証する。更に、スペクトルにおけるイオン質量の分布が、イオン源１２によってＥＬＩＴ１４に供給されるイオンの流れの分布を反映するように、検出効率において付随する低下を考慮する必要性を証明する。これに関して、図６Ｄは、補正係数（１／検出確率）対検出周波数のプロットを示し、それぞれ、ここでも１５０ｅおよび３００ｅという１対の電荷信号振幅および最適比較器閾値の大きさの例と関連付けられた、補正係数および検出周波数グラフの一例１１０を表す。
【００６６】
[0078]  尚、電荷信号振幅および最適比較器閾値の大きさの対が異なると、全体的に同じ形状であるが、異なる補正係数対イオン検出周波数特性図が得られることは理解されよう。いずれの場合でも、測定されたデータの強度が、イオン源１２によってＥＬＩＴ１４に供給されたイオンの流れにおけるイオンの相対的な豊富さを反映するように、測定されたイオン・スペクトルの強度にしかるべき補正係数を乗算する。更に、適用可能な補正係数が、特性図１１０の急に高くなる部分（例えば、約４．５Ｈｚよりも上）に重ならないように、検出周波数を制限することが望ましい。検出周波数における小さな誤差が補正係数における大きな誤差になるように、この範囲における補正係数を大きくして、検出周波数に強く依存させる。
【００６７】
[0079]  これより図７を参照すると、フローチャートが示され、低電荷イオンによって起動されるＥＬＩＴ１４のトリガ捕捉制御に対して、比較器閾値ＣＴＨを選択および修正するプロセス１５０の実施形態を表す。プロセス１５０は、実例として、図５Ｂ〜図６Ｄに示した概念の一実施態様例を具体化し、実例として、少なくとも部分的に、プロセッサ１６のメモリ１８に格納された命令の形態で設けられる。命令がプロセッサ５０および／または５２によって実行されると、プロセッサ５０および／または５２に、図７に関して以下で説明する動作を実行させる。これに関して、プロセス１５０は、以下では、プロセッサ５０によって実行されるものとして説明するが、プロセス１５０は、代わりに、全体的にまたは部分的に、プロセッサ５２によって、あるいはプロセッサ５０および／またはプロセッサ５２と通信する１つ以上の外部プロセッサによって実行してもよいことは理解されよう。
【００６８】
[0080]  プロセス１５０のある実施形態では、対応するイオンを内部に捕捉するためにＥＬＩＴ１４を起動するための電荷信号振幅の値（１つまたは複数）は、ＣＤＭＳシステム１０のユーザによって人為的に選択されてもよい。このような実施形態の中には、プロセッサ５０および／またはプロセッサ５２が、制御グラフィック・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）プロセスを実行するようにプログラミングされてもよいものもある。このプロセスでは、プロセッサ５０および／またはプロセッサ５２は、１つ以上の電荷信号振幅値を入力するための１つ以上の選択可能なＧＵＩエレメントを含む対応する制御ＧＵＩを表示するために、周辺デバイス２０に含まれる少なくとも１つのディスプレイ・モニタを制御するように動作可能である。代替実施形態では、プロセッサ１６／５０が、電荷信号振幅の値（１つまたは複数）を、例えば、単独で、および／または電荷信号振幅のある範囲の段階毎の掃引を実行し、各増分電荷信号振幅値においてプロセス１５０を実行することによって、選択するようにプログラミングされてもよい。１つ以上の電荷信号振幅値を選択するための他の従来の装置、デバイス、および／または技法も、当業者には想起されよう。更に、任意のこのような他の従来の装置、デバイス、および／または技法は、本開示の範囲に該当することを意図していることは理解されよう。
【００６９】
[0081]  プロセス１５０は、ステップ１５２において開始し、丁度説明したようにトリガ捕捉モードでＥＬＩＴを制御する前に、プロセッサ５０は、図６Ａ〜図６Ｄの内いくつかに示した関係に対応する複数のマップをメモリ１８に格納するように動作可能である。ある実施形態では、プロセス５０は、１つ以上のこのようなマップを作成し、１つ以上の作成したマップをメモリ１８に格納するように動作可能である。あるいはまたは加えて、これらのマップの内１つまたは全部が、従来の方法で、異なるプロセッサおよび／またはシステムを使用して作成され、プロセッサ５０および／またはプロセッサ５２のメモリ１８に転送されてもよい。いずれの場合でも、プロセッサ５０は、実例として、ステップ１５２において、１組の比較器閾値マップ（「ＣＴＨマップ」）を作成し、および／またはメモリ１８に格納するように動作可能である。各マップは、図６Ａに関して先に説明した関係の少なくとも一部を取り込むために、異なるイオン入射周波数に対して最適な比較器閾値および対応する電荷信号振幅の複数の対を含む。図６Ａを非限定的な例として使用すると、グラフ８２、８４、８６、および８８に対する電荷信号振幅が、それぞれ、ＣＨＡ１、ＣＨＡ２、ＣＨＡ３、およびＣＨＡ４である場合、１組のＣＴＨマップの例は、３つの異なるイオン入射周波数Ｆ１＝１Ｈｚ、Ｆ２＝２Ｈｚ、およびＦ３＝３Ｈｚの各々に対して、Ｔ１／ＣＨＡ１、Ｔ２／ＣＨＡ２、Ｔ３／ＣＨＡ３、およびＴ４／ＣＨＡ４という対を含んでもよい。尚、代わりに、これらよりも多いまたは少ないこのようなＣＴＨマップを、これらよりも多いまたは少ないイオン入射周波数値に対して作成および／または格納してもよいこと、および／または任意のこのような数のＣＴＨマップは、もっと多いまたは少ない最適比較器閾値および電荷信号振幅の対を含んでもよいことは理解されよう。いずれの場合でも、１組のＣＴＨマップは、実例として、任意の便利な形態でメモリ１８に格納されればよい。その例には、１つ以上のアレイ、１つ以上のリスト（リンクされたものまたはそれ以外）、１つ以上の表（参照表またはそれ以外）、１つ以上のスプレッドシート、１つ以上のチャート、１つ以上のプロット、１つ以上のグラフ、１つ以上のリレーショナル・データベースまたはデータ構造等を含むことができるが、これらに限定されるのではない。
【００７０】
[0082]  更に、プロセッサ５０は、実例として、ステップ１５２において、１組の検出周波数マップ（「ＤＦマップ」）を作成し、および／またはメモリ１８に格納するように動作可能である。検出周波数マップは、各々、図６Ｃに関して先に説明した関係の複数の最適比較器閾値／電荷信号振幅値インスタンスを取り込むために、最適比較器閾値および電荷信号振幅値の異なる対に対して、対応するイオン入射周波数値にマッピングされた複数の検出周波数値を含む。図６Ｃを非限定的な例として使用すると、１組のＤＦマップの例は、最適比較器閾値／電荷信号振幅値の４つの対Ｔ１／ＣＨＡ１、Ｔ２／ＣＨＡ２、Ｔ３／ＣＨＡ３、およびＴ４／ＣＨＡ４の各々に対して、イオン周波数値および対応する検出周波数値の複数の対を含むことができる。尚、代わりに、これらよりも多いまたは少ないこのようなＤＦマップを、これらよりも多いまたは少ない対の最適比較器閾値／電荷信号振幅値について作成および／または格納してもよいこと、および／または任意のこのような数のＤＦマップが、もっと多いまたは少ない対のイオン周波数値および対応する検出周波数値を含んでもよいことは理解されよう。いずれの場合でも、１組のＤＦマップは、実例として、１組のＣＴＨマップに関して丁度説明したように、任意の便利な形態でメモリ１８に格納されればよい。
【００７１】
[0083]  更に、プロセッサ５０は、実例として、ステップ１５２において、１組の補正係数マップ（「ＣＦマップ」）を作成し、および／またはメモリ１８に格納するように動作可能である。補正係数マップは、各々、図６Ｄに関して先に説明した関係の複数の最適比較器閾値／電荷信号振幅値インスタンスを取り込むために、最適比較器閾値および電荷信号振幅値の異なる対に対して、対応する補正係数値にマッピングされた複数の検出周波数値を含む。図６Ｄを非限定的な例として使用すると、１組のＣＦマップの一例は、最適比較器閾値／電荷信号振幅値の４つの対Ｔ１／ＣＨＡ１、Ｔ２／ＣＨＡ２、Ｔ３／ＣＨＡ３、およびＴ４／ＣＨＡ４の各々に対して、補正係数値および対応する検出周波数値の複数の対を含むことができる。尚、代わりに、これらよりも多いまたは少ないこのようなＣＦマップを、最適比較器閾値／電荷信号振幅値のこれらよりも多いまたは少ない対を作成および／または格納してもよいこと、および／または任意のこのような数のＣＦマップが、補正係数値および対応する検出周波数値のもっと多いまたは少ない対を含んでもよいことは理解されよう。いずれの場合でも、１組のＣＦマップは、実例として、１組のＣＴＨマップに関して丁度説明したように、任意の便利な形態でメモリ１８に格納されればよい。
【００７２】
[0084]  尚、ある用途では、１組のＤＦマップにおける情報を、１組のＣＦマップと組み合わせて、図６Ｂ〜図６Ｄに関して先に説明した関係の複数の最適比較器閾値／電荷信号振幅値インスタンスを１組のマップに取り込むために、最適比較器閾値および電荷信号振幅値の異なる対に対して、対応する補正係数値にマッピングされた複数のイオン入射周波数値を含む１組のマップを形成してもよいことは、当業者には認められよう。また、代替実施形態では、変数ＣＴＨ、ＤＦ、およびＣＦの内１つ以上を、他の測定パラメータおよび／または選択したパラメータに基づいて直接計算してもよいことも理解されよう。このような実施形態では、ステップ１５２において、ＣＴＨ、ＤＦ、およびＣＦに対する１組以上の対応するマップを作成する必要はない。ＣＴＨ、ＤＦ、およびＣＦが全て他の測定パラメータおよび／または選択したパラメータに基づいて直接計算されるという極端な場合では、ステップ１５２を省略してもよい。
【００７３】
[0085]  ステップ１５２に続いて、プロセス１５０はステップ１５４に進み、プロセッサ５０は、図４Ａにおける例によって示されるように、イオン源１２によって生成されたイオンがＥＬＩＴ１４に入射しこれを通過するように、Ｖ１およびＶ２を制御して、Ｍ１およびＭ２を開く（したがって、ＥＬＩＴ１４を開く）ように動作可能である。その後、ステップ１５６において、プロセッサ５０はイオン入射周波数ＩＦを測定するように動作可能である。ステップ１５６の実行時点において、イオン・ビームまたは軌道または流れはイオン源１２から直接電荷検出シリンダＣＤを通過しているので、プロセッサ５０は、実例として、一実施形態では、電荷検出信号ＣＤＳ（例えば、図３参照）を処理して、電荷検出器ＣＤを通過するイオンによって電荷検出器ＣＤ上に誘発される電荷ＣＨの発生の間の時間に関するタイミング情報を判定することによって、イオン入射周波数ＩＦを測定するように動作可能である。他の実施形態では、イオン入射周波数は、代わりにまたは加えて、イオン源１２内および／またはイオン源１２とＥＬＩＴ１４との間にしかるべく位置付けられた１つ以上の従来のセンサによって測定されてもよい。更に他の実施形態では、イオン入射周波数は、代わりにまたは加えて、イオン分離機器、例えば、イオン源１２内に位置付けられた質量アナライザまたは質量分光分析器によって、イオン生成装置またはデバイスとＥＬＩＴ１４のイオン入射口との間で測定またそうでなければ判定されてもよい。
【００７４】
[0086]  ステップ１５６に続いて（またはステップ１５４および／またはステップ１５６の間に）、プロセス１５０はステップ１５８に進み、例えば、ＣＤＭＳ１０のユーザによって、および／または先に説明したように、プロセッサ５０によって自動的に、電荷信号振幅値ＣＨＡを選択する。いずれの場合でも、ステップ１５８において選択されるＣＨＡは、プロセッサ５０にＥＬＩＴ１４を閉じさせて、対応するイオンをその中に捕捉するためのトリガとして使用されることが望まれる電荷の大きさの値である。実例として、ＣＨＡは、図５Ａに示し先に説明したような、強く荷電されたイオンに通常使用される従来の閾値レベル以下の大きさを有する。通例、ＣＨＡは、電荷検出シリンダＣＤ上のノイズ・フロアの丁度上とノイズ＋５００ｅ程との間の値を有するが、他の実施形態では、この範囲例から外れる他のＣＨＡ値が他の実施形態では選択されてもよい。
【００７５】
[0087]  ステップ１５８に続いて、プロセス１５０はステップ１６０に進み、プロセッサ５０は、実例として、測定したイオン入射周波数ＩＦおよび選択した電荷信号振幅値ＣＨＡに基づいて、メモリに格納されているＣＴＨマップから１つ以上を選択するように動作可能である。ある実例では、測定されたＩＦ値が１つのＣＴＨマップに対応することもあり、他の実施形態では、測定されたＩＦ値が２つの異なるＣＴＨマップのＩＦ値の間になることもある。前者の場合では、プロセッサ５０はメモリ１８に格納されている１つのＣＴＨマップを引き出すように動作可能であり、後者の場合では、プロセッサ５０はマップ１８に格納されている２つの異なるＣＴＨマップを引き出すように動作可能である。一旦引き出されると、プロセッサ５０は、マップ（１つまたは複数）を使用して、選択されたＣＨＡ値を対応する最適比較器閾値ＴＨにマッピングするように動作可能である。１つのマップが引き出される実例では、プロセッサ５０は、ＴＨとして、１つの選択したマップに格納されている、選択されたＣＨＡ値と対に組まれた最適比較器閾値を選択するように動作可能である。１つのマップが引き出される他の実例では、選択されたＣＨＡ値が、１つのマップに格納されている２つのＣＨＡ値の間となることもある。このような実例では、プロセッサ５０は、実例として、１つ以上の従来の補間技法または他の推定技法を使用して、適した最適比較器閾値ＴＨを推定するように動作可能である。同様に、２つのＣＴＨマップがメモリから引き出される実例では、２つの選択された表に含まれるデータから適した最適比較器閾値ＴＨを推定するために、従来の補間または他の推定技法を使用してもよい。１組のＣＴＨマップがメモリ１８に格納されていないプロセス１５０の実施形態では、プロセッサ５０は、代わりに、ステップ１６０において、ＣＨＡおよびＩＦに基づいて、図６Ａおよび図６Ｂに示し以上で説明したＣＴＨ、ＣＨＡ、およびＩＦ間の関係に基づく１つ以上の式を使用して、ＣＴＨを計算するように動作可能である。
【００７６】
[0088]  ステップ１６０に続いて、プロセッサ５０は、実例として、ステップ１６２において図４Ｂにおける例によって示されるように、イオン源１２によって生成されたイオンがＥＬＩＴ１４の開いたイオン・ミラーＭ１に入射してそこを通過し、Ｍ２に確立されたイオン反射電界によって反射され、電荷検出シリンダＣＤからＭ２に入射したイオンを捕捉し、次いで捕捉したイオンを逆方向に加速させて電荷検出シリンダＣＤに入射し通過するように、電圧源Ｖ２を制御して、イオン・ミラーＭ２を閉じるように動作可能である。その後ステップ１６４において、プロセッサ５０は、ステップ１６０において１つ以上の格納されているＣＴＨマップから決定された最適比較器閾値ＴＨを生成するために、電圧源４６（図３参照）を制御するように動作可能である。その後ステップ１６６において、プロセッサ５０は、実例として、比較器４４によって生成されたトリガ信号ＴＲを監視して、トリガ信号ＴＲが「インナクティブ」から「アクティブ」に変化したか否か／変化したときを判定するように動作可能であり、これによって、電荷プリアンプＣＰによって生成された電荷検出信号ＣＨＤの振幅(magnitude)が、ステップ１６４の実行の結果電圧源４６によって生成された最適比較器閾値ＴＨの大きさ(magnitude)を超えたことを、プロセッサ５０に知らせる。
【００７７】
[0089]  トリガ信号ＴＲが「インナクティブ」のままでいる間、プロセス１５０は、実例として、ステップ１６８に進み、プロセッサ１５０は、実例として、ステップ１６４の実行以来時間Ｔが経過したか否か、またはユーザ（またはプロセッサ５０）が満了期間(expiry period)を無視したか否か判定するように動作可能である。そうである場合、プロセス１５０はステップ１５４に戻り、他の電荷信号振幅値ＣＨＡの選択のためにプロセス１５０を再実行し、そうでない場合、プロセス１５０はステップ１６６に戻って、ＴＲを監視し続ける。ステップ１６８は、実例として、比較器４４を作動させるために既定の時間期間しか電荷検出信号ＣＨＤに許容しないこと、および／またはユーザもしくはプロセッサ１５０にプロセス１５０を取り消すことおよび再開することを許容することが望ましい場合がある実施形態に含まれる。いずれの場合でも、プロセッサ１５０がステップ１６６においてトリガ信号ＴＲが「インナクティブ」から「アクティブ」に状態を変化させたと判定した場合／とき、プロセス１５０は、実例として、ステップ１６６のＹＥＳ分岐からステップ１７０に進み、プロセッサ１５０は、実例として、Ｖ１を制御してＭ１を閉じるように動作可能であり、これによって、図４Ｃに示し先に説明したように、ＥＬＩＴ１４を閉じ、その中にイオンを捕捉する。
【００７８】
[0090]  ステップ１６２〜１７０の実行は、実例として、図４Ａ〜図４Ｃに関して先に説明したトリガ補足の第１バージョンにしたがってプロセッサ５０によって行われるＥＬＩＴ１４の制御を表す。プロセス１５０の代替実施形態では、プロセッサ５０は、図４Ａ〜図４Ｃに関して同様に先に説明したトリガ補足の第２バージョンにしたがって、ＥＬＩＴ１４を制御するように動作可能でもよい。このような実施形態では、ステップ１６２を省略してもよく、ステップ１７０は、ＥＬＩＴ１４を閉じてその中にイオンを捕捉するために、Ｍ１およびＭ２を一緒にまたは１つずつ閉じるためのＶ１およびＶ２の制御を含むように修正されてもよい。いずれの場合でも、ステップ１７０に続いて、プロセス１５０は、実例として、ステップ１７２に進み、例えば、既定の時間期間または選択可能な時間期間の経過によって、あるいは既定の回数または選択可能な回数のイオン・ミラーＭ１、Ｍ２間におけるイオンの前後への発振によって、ステップ１７０において開始された捕捉イベントが完了したか否か判定するように動作可能である。捕捉イベントが終了するまで、プロセス１５０はステップ１７２のＮＯ分岐からステップ１７２の開始まで繰り返す(loop)。
【００７９】
[0091]  プロセッサ５０がステップ１７２において捕捉イベントが終了したと判定したとき、プロセス１５０はステップ１７４に進み、プロセッサ５０は、実例として、捕捉イベントの間に収集した電荷検出イベント（ＣＤＥ）測定値を処理して、従来のようにして、捕捉イベント中にＥＬＩＴ１４に捕捉されたイオンの質量電荷値（ｍ／ｚ）、電荷（ｚ）、および質量（ｍ）を判定するように動作可能である。
【００８０】
[0092]  ステップ１７４に続いて、プロセス１５０はステップ１７６に進み、プロセッサ５０は、実例として、ステップ１７４において判定された測定イオン電荷ｚ、ステップ１６０において決定されステップ１６４において比較を実行するために使用された最適比較器閾値ＴＨ、およびステップ１５６において測定されたイオン入射周波数ＦＩに基づいて、メモリに格納されている検出周波数（ＤＦ）マップから１つ以上を選択するように動作可能である。ある実例では、測定イオン電荷ｚ、最適比較器閾値ＴＨ、および測定ＩＦ値が一緒に１つのＤＦマップを特定してもよく、他の実施形態では、測定イオン電荷ｚおよび／または最適比較器閾値ＴＨおよび／または測定ＩＦ値が２つ以上の異なるＤＦマップを特定してもよい。ステップ１６０に関して先に説明したように、プロセッサ５０は、ステップ１７６において、１つ以上のＤＦマップ（１つまたは複数）を使用して、例えば、直接および／または１つ以上の従来の補間技法若しくは他の推定技法を使用して、測定ＩＦおよびｚ値を対応する検出周波数ＤＦにマッピングするように動作可能である。メモリ１８に１組のＤＦマップが格納されていないプロセス１５０の実施形態では、プロセッサ５０は、代わりに、ステップ１７６において、最適閾値ＣＴＨならびにＩＦおよびｚの測定値に基づいて、図６Ｃに示し以上で説明したＣＴＨ、イオン電荷振幅、およびＩＦ間の関係に基づく１つ以上の式を使用して、ＤＦを計算するように動作可能である。
【００８１】
[0093]  ステップ１７６に続いて、プロセス１５０はステップ１７８に進み、プロセッサ５０は、実例として、ステップ１７４において判定された測定イオン電荷ｚ、ステップ１６０において決定されステップ１６４において比較を実行するために使用された最適比較器閾値ＴＨ、およびステップ１７４において丁度決定されたばかりの検出周波数ＤＦに基づいて、メモリに格納されている補正係数（ＣＦ）マップから１つ以上を選択するように動作可能である。ある実例では、電荷信号振幅値ＣＨＡ、最適比較器閾値の大きさＴＨ、およびステップ１７６において決定されたＤＦ値が一緒に１つのＣＦマップを特定してもよく、他の実施形態では、測定されたイオン電荷ｚ、および／または最適比較器閾値の大きさＴＨ、および／または決定されたＤＦ値が２つ以上の異なるＣＦマップを特定してもよい。ステップ１６０に関して先に説明したように、プロセッサ５０は、ステップ１７８において、１つ以上のＣＦマップ（１つまたは複数）を使用して、例えば、直接および／または１つ以上の従来の補間技法若しくは他の推定技法を使用して、決定したＤＦ値を対応する補正係数ＣＦにマッピングするように動作可能である。先に説明したように、ＤＦおよびＣＦマップが１組のマップに組み合わせられる代替実施形態では、ステップ１７６および１７８は、同様に、ＣＦ値がこのような１組のマップから決定される１つのステップと置き換えられてもよい。他の代替実施形態では、ステップ１７６および１７８、または丁度説明したばかりの１つのステップは、ステップ１６２〜１７４の内任意の１つ以上の実行の間に実行されてもよい。
【００８２】
[0094]  １組のＣＦマップがメモリ１８に格納されていないプロセス１５０の実施形態では、プロセッサ５０は、代わりに、ステップ１６０において選択されステップ１６４において比較を実行するために使用された最適比較器閾値ＣＴＨ、ステップ１７４において判定された測定イオン電荷ｚ、およびステップ１７６において決定されたＤＦ値に基づいて、図６Ｄに示し以上で説明したＣＴＨ、イオン電荷振幅、およびＤＦ間の関係に基づく１つ以上の式を使用して、ＣＦを計算するように動作可能である。他の代替実施形態では、プロセッサ５０が、ステップ１６０において選択されステップ１６４において比較を実行するために使用された最適比較器閾値ＣＴＨ、ステップ１７４において判定されたイオン電荷ｚの測定値、およびステップ１５６において判定されたＩＦに基づいて、図６Ｃおよび図６Ｄに示し以上で説明したＣＴＨ、イオン電荷振幅、およびＩＦ間の関係に基づく１つ以上の式を使用して、ＣＦを計算するように動作可能であるように、ステップ１７６および１７８を組み合わせてもよい。
【００８３】
[0095]  ステップ１７８に続いて、プロセス１５０はステップ１８０に進み、プロセッサ５０は、実例として、測定されたスペクトルにおけるイオン強度が補正され、イオン源１２によってＥＬＩＴ１４に供給されたイオンの相対的な豊富さを反映するように、ステップ１７４において判定されたイオン測定値の強度と補正係数ＣＦを乗算するように動作可能である。一例として、イオン測定値毎に決定される補正係数ＣＦは、実例として、補正係数ＣＦが含まれると、測定されたイオンのデフォルト・カウント（１．０）が補正係数ＣＦと乗算されるように、検出されたイオン毎に、１．０のデフォルト・カウント値(default count value)に対する重み係数乗数(weighting factor multiplier)として動作する。イオンの検出確率が、例えば、０．５である場合、補正係数はしたがって２．０となり、測定されたイオンの重み付けされたカウント値もしたがって同様に２．０となる。つまり、このイオン例の検出効率は０．５に過ぎないので、測定カウント値は、イオン源１２によってＥＬＩＴ１４に供給されたイオンにおけるそれの半分に過ぎず、したがって、イオン源１２によってＥＬＩＴ１４に供給されるイオンにおいてこのイオンの対応する豊富さを反映するために、正しく２イオンとしてカウントされるように、このイオンの測定カウント値を補正係数で補正しなければならない。
【００８４】
[0096]  ステップ１５８においてユーザが人為的にまたはそれ以外で電荷信号振幅値ＣＨＡを選択するプロセス１５０の実施形態では、プロセス１５０は、実例として、ステップ１８０からステップ１８８に進み、ここでプロセス１５０は終了する。プロセッサ１５０が選択したＣＨＡ値の範囲にわたってＣＨＡを掃引するように動作可能な代替実施形態では、プロセス１８０は、実例として、図７において破線表現で示すように、ステップ１８０の後に追加のステップ１８２を含む。このような実施形態では、ステップ１８２は、実例として、ステップ１８４を含み、ここで、プロセッサ１５０は、プロセス１５０が、選択した範囲内にあるＣＨＡ値の各々を用いて、実行されたか否か判定するように動作可能である。そうである場合、プロセスはステップ１８８において終了する。そうでない場合、プロセス１５０はステップ１８４のＮＯ分岐に従ってステップ１８６に進み、プロセッサ５０は、電荷信号振幅値ＣＨＡを、プログラミングまたは選択された増分刻み値だけ増分するように動作可能であり、その後プロセス１５０はステップ１５４に戻って、新たなＣＨＡ値を使用してプロセス１５０を再実行する。尚、このような実施形態では、新たなＣＨＡ値が既にステップ１８６において選択されているので、ステップ１５８は飛ばされることは理解されよう。
【００８５】
[0097]  これより図８Ａを参照すると、イオン分離機器２００の実施形態の簡略図が示されている。イオン分離機器２００は、本明細書において説明したように構成され動作可能なＥＬＩＴ１４を含むことができ、本明細書において説明したように構成され動作可能な電荷検出質量分光計（ＣＤＭＳ）１０を含むことができ、ＥＬＩＴ１４の上流側においてイオン源１２の一部を形成する任意の数のイオン処理機器を含むことができ、および／またはＥＬＩＴ１４から出射するイオン（１つまたは複数）を更に処理するためにＥＬＩＴ１４の下流側に配置される任意の数のイオン処理機器を含むことができる。これに関して、イオン源１２は、図８Ａでは、Ｑ個のイオン源ステージＩＳ１〜ＩＳＱを含むように示されている。イオン源ステージＩＳ１〜ＩＳＱは、イオン源１２であっても、イオン源１２の一部を形成するのでもよい。ここで、Ｑは任意の正の整数でよい。あるいはまたは加えて、イオン処理機器２１０が、図８Ａにおいて、ＥＬＩＴ１４のイオン出射口に結合されるように示され、イオン処理機器２１０は、任意の数のイオン処理ステージＯＳ１〜ＯＳＲを含むことができる。ここで、Ｒは任意の正の整数でよい。
【００８６】
[0098]  イオン源１２に注目すると、ＥＬＩＴ１４に入射するイオンのイオン源１２は、イオン源ステージＩＳ１〜ＩＳＱの１つ以上の形態で、先に説明したような１つ以上の従来のイオン源であってもまたは含んでもよく、更に、１つ以上の分子特性にしたがって（例えば、イオン質量、イオン質量対電荷、イオン移動性、イオン保持時間等にしたがって）イオンを分離するための１つ以上の従来の機器、および／またはイオンを収集および／または格納するため（例えば、１つ以上の四重極、六重極、および／または他のイオン・トラップ）、イオンをフィルタリングするため（例えば、イオン質量、イオン質量対電荷、イオン移動性、イオン保持時間等のような１つ以上の分子特性にしたがって）、イオンを断片化するまたそうでなければ解離させるため、イオン荷電状態を正規化するまたは移す(shift)ため等の１つ以上の従来のイオン処理機器を含むことができることは理解されよう。尚、イオン源１２は、任意のこのような従来のイオン源、イオン分離機器、および／またはイオン処理機器の内１つまたは任意の組み合わせを任意の順序で含んでもよいこと、そしてある実施形態は、任意のこのような従来のイオン源、イオン分離機器、および／またはイオン処理機器を複数個隣接してまたは離間して含んでもよいことは理解されよう。
【００８７】
[0099]  これよりイオン処理機器２１０に移ると、機器２１０は、イオン処理ステージＯＳ１〜ＯＳＲの１つ以上の形態で、１つ以上の分子特性にしたがって（例えば、イオン質量、イオン質量対電荷、イオン移動性、イオン保持時間等にしたがって）イオンを分離するための１つ以上の従来の機器、および／またはイオンを収集および／または格納するため（例えば、１つ以上の四重極、六重極、および／または他のイオン・トラップまたはガイド）、イオンをフィルタリングするため（例えば、イオン質量、イオン質量対電荷、イオン移動性、イオン保持時間等のような１つ以上の分子特性にしたがって）、イオンを断片化するまたそうでなければ解離させるため、イオン荷電状態を正規化するまたは移すため等の１つ以上の従来のイオン処理機器であってもよく、または含んでもよいことは理解されよう。 尚、イオン処理機器２１０は、任意のこのような従来のイオン分離機器および／またはイオン処理機器の内１つまたは任意の組み合わせを任意の順序で含んでもよいこと、そしてある実施形態は、任意のこのような従来のイオン分離機器および／またはイオン処理機器を複数個隣接してまたは離間して含んでもよいことは理解されよう。１つ以上の質量分光計を含む実施態様ではいずれも、任意の１つ以上のこのような質量分光分析計は、図１に関して先に説明した形態の内任意のもので実装することができる。
【００８８】
[00100]  図８Ａに示すイオン分離機器２００の１つの具体的な実施態様として、イオン源１２は、実例として、３つのステージを含み、イオン処理機器２１０を除外する。これは決して限定と見なしてはならない。この実施態様例では、イオン源ステージＩＳ１は従来のイオン源、例えば、エレクトロスプレイ、ＭＡＬＤＩ等であり、イオン源ステージＩＳ２は、従来のイオン・フィルタ、例えば、四重極または六重極イオン・ガイドであり、イオン源ステージＩＳ３は、本明細書において先に説明した型式の内いずれかの質量分光分析計である。この実施形態では、イオン源ステージＩＳ２は、従来通りに、下流質量分光計による分析のために、所望の分子特性を有するイオンを予め選択し、このように予め選択したイオンだけを質量分光分析計に受け渡すように制御され、ＥＬＩＴ１４によって分析されたイオンが、予め選択されたイオンとなり、質量電荷比にしたがって質量分光分析計によって分離される。予め選択されたイオンがイオン・フィルタから出射すると、例えば、指定されたイオン質量または質量電荷比を有するイオン、指定されたイオン質量またはイオン質量電荷比よりも高いおよび／または低いイオン質量またはイオン質量電荷比を有するイオン、指定されたイオン質量またはイオン質量電荷比の範囲内のイオン質量またはイオン質量電荷比を有するイオン等となることができる。この例の他の代替実施態様では、イオン源ステージＩＳ２がイオン・フィルタであってもよく、イオン源ステージＩＳ３が、質量分光分析計とその後ろにある他のイオン・フィルタを含んでもよく、イオン・フィルタは、各々、丁度説明したように動作する。
【００８９】
[00101]  図８Ａに示すイオン分離機器２００の他の具体的な実施態様として、イオン源１２は、実例として、２つのステージを含み、ここでもイオン処理機器２１０を除外する。これは、決して限定とみなしてはならない。この実施態様例では、イオン源ステージＩＳ１は、従来のイオン源、例えば、エレクトロスプレイ、ＭＡＬＤＩ等であり、イオン源ステージＩＳ２は、本明細書において先に説明した型式の内いずれかの従来の質量分光分析計である。これは、図１に関して先に説明したＣＤＭＳ１０の実施態様であり、この場合、ＥＬＩＴ１４は質量分光分析計を出射したイオンを分析するように動作可能である。
【００９０】
[00102]  図８Ａに示すイオン分離機器２００の更に他の具体的な実施態様として、イオン源１２は、実例として、２つのステージを含み、イオン処理機器２１０を除外する。これは決して限定とみなしてはならない。この実施態様例では、イオン源ステージＩＳ１は、従来のイオン源、例えば、エレクトロスプレイ、ＭＡＬＤＩ等であり、イオン処理ステージＯＳ２は、従来の単一または多重ステージ・イオン移動度分光計である。この実施態様では、イオン移動度分光計は、イオン源ステージＩＳ１によって生成されたイオンを、イオン移動度の１つ以上の関数にしたがって経時的に分離するように動作可能であり、ＥＬＩＴ１４は、イオン移動度分光計から出射したイオンを分析するように動作可能である。この例の代替実施態様では、イオン源１２は、１つのステージＩＳ１のみを、従来のイオン源の形態で含んでもよく、イオン処理機器２１０は、従来の単一または多重ステージ・イオン移動度分光計を、唯一のステージＯＳ１として（または多重ステージ機器２１０のステージＯＳ１として）含んでもよい。この代替実施態様では、ＥＬＩＴ１４は、イオン源ステージＩＳ１によって生成されたイオンを分析するように動作可能であり、イオン移動度分光計ＯＳ１は、ＥＬＩＴ１４から出射したイオンを、イオン移動度の１つ以上の関数にしたがって、経時的に分離するように動作可能である。この例の他の代替実施態様として、単一または多重ステージ・イオン移動度分光計が、イオン源ステージＩＳ１およびＥＬＩＴ１４双方の後ろにあってもよい。この代替実施態様では、イオン源ステージＩＳ１の後ろにあるイオン移動度分光計が、イオン源ステージＩＳ１によって生成されたイオンを、イオン移動度の１つ以上の関数にしたがって経時的に分離するように動作可能であり、ＥＬＩＴ１４が、イオン源ステージのイオン移動度分光計から出射したイオンを分析するように動作可能であり、ＥＬＩＴ１４の後ろにあるイオン処理ステージＯＳ１のイオン移動度分光計が、ＥＬＩＴ１４から出射したイオンを、イオン移動度の１つ以上の関数にしたがって経時的に分離するように動作可能である。
【００９１】
[00103]  図８Ａに示すイオン分離機器２００の更に他の具体的な実施態様として、イオン源１２は、実例として、２つのステージを含み、イオン処理機器２１０を除外する。これは決して限定とみなしてはならない。この実施態様例では、イオン源ステージＩＳ１は従来の液体クロマトグラフ、例えば、分子保持時間にしたがって溶液中の分子を分離するように構成されたＨＰＬＣ等であり、イオン源ステージＩＳ２は、従来のイオン源、例えば、エレクトロスプレイ等である。この実施態様では、液体クロマトグラフは、溶液中の分子成分を分離するように動作可能であり、イオン源ステージＩＳ２は、液体クロマトグラフから出た溶液流からイオンを生成するように動作可能であり、ＥＬＩＴ１４は、イオン源ステージＩＳ２によって生成されたイオンを分析するように動作可能である。この例の代替実施態様では、イオン源ステージＩＳ１は、代わりに、溶液中の分子を大きさによって分離するように動作可能な従来のサイズ排除クロマトグラフィ（ＳＥＣ：size-exclusion chromatograph）にしてもよい。他の代替実施態様では、イオン源ステージＩＳ１が、従来の液体クロマトグラフと、その後ろに従来のＳＥＣとを、またはこの逆を含んでもよい。この実施態様では、イオンが、イオン源ステージＩＳ２によって、２回分離された溶液から生成される。１回目は分子保持時間にしたがって分離され、続いて２回目は分子サイズにしたがって分離される、またはこの逆でもよい。
【００９２】
[00104]  これより図８Ｂを参照すると、イオン分離機器２２０の他の実施形態の簡略ブロック図が示されている。実例として、イオン分離機器２２０は、マルチステージ質量分光分析機器２３０を含み、更に、イオン質量検出システム１０、即ち、本明細書において図示および説明し、高質量イオン分析コンポーネントとして実装したＣＤＭＳも含む。図示する実施形態では、マルチステージ質量分光分析機器２３０は、本明細書において図示および説明したイオン源（ＩＳ）１２、その後ろにありこれに結合された第１の従来の質量分光分析計（ＭＳ１）２３２、その後ろにありこれに結合された従来のイオン解離ステージ（ＩＤ）２３４であって、例えば、衝突誘発解離（ＣＩＤ）、表面誘発解離（ＳＩＤ）、電子捕獲解離（ＥＣＤ）、および／または光誘発解離（ＰＩＤ）等の内１つ以上によって、質量分光分設計２３２から出射したイオンを解離させるように動作可能な、従来のイオン解離ステージ（ＩＤ）２３４、その後ろにある、例えば、マイクロチャネル・プレート検出器または他の従来のイオン検出器のような従来のイオン検出器（Ｄ）２３８を含む。イオン質量検出システム１０、即ち、ＣＤＭＳは、イオン質量検出システム１０、即ち、ＣＤＭＳが、選択的に質量分光分析計２３６および／またはイオン解離ステージ２３２からイオンを受け取ることができるように、イオン解離ステージ２３４と並列に結合されている。
【００９３】
[00105]  例えば、イオン分離機器２３０のみを使用するＭＳ／ＭＳは、定着した手法であり、特定の分子重量の先駆イオンが、それらのｍ／ｚ値に基づいて、第１質量分光分析計２３２（ＭＳ１）によって分離される。質量で選択された先駆イオンは、例えば、衝突誘発解離、表面誘発解離、電子捕獲解離、または光誘発解離によって、イオン解離ステージ２３４において断片化される。断片イオンは、次いで、第２質量分光分析計２３６（ＭＳ２）によって分析される。ＭＳ１およびＭＳ２において、先駆イオンおよび断片イオンのｍ／ｚ値だけが測定される。高質量イオンでは、荷電状態が解明されず、したがってｍ／ｚ値のみに基づいて特定の分子重量の先駆イオンを選択するのは不可能である。しかしながら、機器２３０を、本明細書において図示および説明したＣＤＭＳ１０に結合することによって、ｍ／ｚ値の狭い範囲を選択し、次いでＣＤＭＳ１０を使用して、ｍ／ｚによって選択された先駆イオンの質量を判定することが可能になる。質量分光分析計２３２、２３６は、例えば、磁気セクタ質量分光分析計、飛行時間質量分光分析計、または四重極質量分光分析計の内１つまたは任意の組み合わせでもよいが、代替実施形態では、他の型式の質量分光分析計も使用することができる。いずれの場合でも、ｍ／ｚによって選択され、既知の質量を有し、ＭＳ１から出射した先駆イオンは、イオン解離ステージ２３４において断片化することができ、次いで、結果的に得られた断片イオンをＭＳ２によって（ｍ／ｚ比率のみが測定される）および／またはＣＤＭＳ機器１０によって（ｍ／ｚ比率および電荷が同時に測定される）分析することができる。低質量の断片、即ち、閾値の質量値、たとえば、１０，０００Ｄａ（または他の質量値）よりも低い質量値を有する、先駆イオンの解離イオンは、したがって、従来のＭＳによって、ＭＳ２を使用して分析することができ、一方高質量の断片（電荷状態は解明されていない）、即ち、閾値の質量値以上の質量値を有する、先駆イオンの解離イオンは、ＣＤＭＳによって分析することができる。
【００９４】
[00106]  尚、添付図面において示し先に説明したシステム１０、２００、２２０のいずれかにおいて実装される、ＥＬＩＴ１４の種々のコンポーネントの寸法、およびその中で確立される電界の大きさは、実例として、ＥＬＩＴ１４内において、電荷検出シリンダＣＤにおいてイオンによって費やされる時間と、１回の完全な発振サイクル中にイオンがイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の組み合わせおよび電荷検出シリンダＣＤを横断することによって費やされる総時間との比率に対応する、イオン発振の所望のデューティ・サイクルを確立するように選択することができることは理解されよう。例えば、約５０％のデューティ・サイクルは、測定信号の高調波周波数成分によって行われる基本周波数の振幅判定において、ノイズを低減する目的には望ましいとしてよいことは理解されよう。例えば、５０％のような所望のデューティ・サイクルを達成するためのこのような寸法および動作上の考慮事項に関する詳細は、２０１８年１月１２日に出願された同時係属中の米国特許出願第６２／６１６，８６０号、２０１８年６月４日に出願された同時係属中の米国特許出願第６２／６８０，３４３号、および２０１９年１月１１日に出願された、同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９＿＿＿＿号において図示および説明されている。これらは、全てELECTROSTATIC LINEAR ION TRAP DESIGN FOR CHARGE DETECTION MASS SPECTROMETRY（電荷検出質量分光分析のための静電線形イオン捕捉設計）と題され、これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が全て明示的に本願にも含まれるものとする。
【００９５】
[00107]  更に、１つ以上の電荷較正または再設定装置が、ＥＬＩＴ１４のみと使用されても、および／または添付図面に示し本明細書において説明したシステム１０、２００、２２０のいずれにおいて使用されてもよいことも理解されよう。１つのこのような電荷較正またはリセット装置の例が、２０１８年６月４日に出願された同時係属中の米国特許出願第６２／６８０，２７２号、および２０１９年１月１１日に出願された同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９＿＿＿＿号において図示および説明されている。これらは双方共、APPARATUS AND METHOD FOR CALIBRATING OR RESETTING A CHARGE DETECTOR（電荷検出器を較正または再設定するための装置および方法）と題し、これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が全て明示的に本願にも含まれるものとする。
【００９６】
[00108]  更にまた、添付図面において図示し本明細書において説明したトリガ捕捉技法は、２つ以上のＥＬＩＴを有するまたは２つ以上のＥＬＩＴ領域を有する少なくとも１つのＥＬＩＴアレイを含むシステムおよび／または用途において、２つ以上のＥＬＩＴの各々においておよび／または２つ以上のＥＬＩＴ領域の各々において実装されてもよいことは理解されよう。このようないくつかのＥＬＩＴおよび／またはＥＬＩＴアレイの例は、２０１８年６月４日に出願された同時係属中の米国特許出願第６２／６８０，３１５号、および２０１９年１月１１日に出願された同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９＿＿＿＿号において図示および説明されている。これらは双方共、ION TRAP ARRAY FOR HIGH THROUGHPUT CHARGE DETECTION MASS SPECTROMETRY（高スループット電荷検出質量分光分析のためのイオン・トラップ・アレイ）と題し、これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が全て明示的に本願にも含まれるものとする。
【００９７】
[00109]  更に、１つ以上のイオン源最適化装置および／または技法は、イオン源１２の１つ以上の実施形態と共に、添付図面に示し本明細書において説明したシステム１０、２００、２２０のいずれかの一部として、またはこれと組み合わせて使用されてもよいことも理解されよう。その一部の例が、２０１８年６月４日に出願され、HYBRID ION FUNNEL-ION CARPET (FUNPET) ATMOSPHERIC PRESSURE INTERFACE FOR CHARGE DETECTION MASS SPECTROMETRY（電荷検出質量分光分析のための混成イオン・ファンネル−イオン・カーペット（ＦＵＮＰＥＴ）大気圧インターフェース）と題する同時係属中の米国特許出願第６２／６８０，２２３号、および２０１９年１月１１日に出願に出願され、INTERFACE FOR TRANSPORTING IONS FROM AN ATMOSPHERIC PRESSURE ENVIRONMENT TO A LOW PRESSURE ENVIRONMENT（大気圧環境から低圧環境にイオンを輸送するためのインターフェース）と題する同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９＿＿＿＿号において図示および説明されている。これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が全て明示的に本願にも含まれるものとする。
【００９８】
[00110]  更にまた、添付図面に図示し本明細書において説明したトリガ捕捉技法は、リアル・タイム分析および／またはリアル・タイム制御技法にしたがって動作するように構成されたシステムにおいて、またはこのシステムの一部として実装されてもよいことも理解されよう。その一部の例が、２０１８年６月４日に出願された同時係属中の米国特許出願第６２／６８０，２４５号、および２０１９年１月１１日に出願された同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９＿＿＿＿号において図示および記載されている。双方共、CHARGE DETECTION MASS SPECTROMETRY WITH REAL TIME ANALYSIS AND SIGNAL OPTIMIZATION（リアル・タイム分析および信号最適化を行う電荷検出質量分光分析法）と題し、これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が全て明示的に本願にも含まれるものとする。非限定的な一例として、この節において確認した特許出願に記載されている１つ以上のリアル・タイム制御装置および／または技法は、電荷信号振幅値ＣＨＡの１つ以上の値を選択するため、比較器閾値電圧ＣＴＨの振幅(magnitude)を選択的に制御するように、図３に示す電圧源４４を制御するため、および／または図６Ｄに関して先に説明したように、ＥＬＩＴに入射するイオンの信号強度および／または検出周波数を修正もしくは規制するために使用されてもよい。
【００９９】
[00111]  更にまた、添付図面に図示し本明細書において説明したシステム１０、２００、２２０のいずれにおいても、ＥＬＩＴ１４をオービトラップ(orbitrap)と置き換えてもよいことも理解されよう。このような実施形態では、添付図面に示し先に説明した電荷プリアンプを、従来の設計の１つ以上の増幅器と置き換えてもよい。このようなオービトラップの例は、２０１８年１１月２０日に出願された同時係属中の米国特許出願第６２／７６９，９５２号、および２０１９年１月１１日に出願に出願された同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９＿＿＿＿号において図示および記載されている。双方共、ORBITRAP FOR SINGLE PARTICLE MASS SPECTROMETRY（単一粒子質量分光分析用オービトラップ）と題し、これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が全て明示的に本願にも含まれるものとする。
【０１００】
[00112]  更にまた、本明細書において図示および説明したトリガ補足技法は、１つ以上のイオン入射軌道制御装置および／または技法が、ＥＬＩＴ１４内における複数の個々のイオンの同時測定に対応するために使用されるシステムおよび／または用途において、使用されてもよいことも理解されよう。いくつかのこのようなイオン入射軌道制御装置および／または技法の例は、２０１８年１２月３日に出願された同時係属中の米国特許出願第６２／７７４，７０３号、および２０１９年１月１１日に出願された同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９＿＿＿＿号において図示および記載されている。これらは双方共、APPARATUS AND METHOD FOR SIMULTANEOUSLY ANALYZING MULTIPLE IONS WITH AN ELECTROSTATIC LINEAR ION TRAP（静電線形イオン・トラップによって複数のイオンを同時に分析する装置および方法）と題し、これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が全て明示的に本願にも含まれるものとする。
【０１０１】
[00113]  以上の図面および説明において本開示を詳しく図示し説明したが、これは性質上限定ではなく例示と見なされるものであり、その例示的な実施形態が図示および説明されたに過ぎないこと、そして本開示の主旨に該当する全ての変更および修正は保護されることが望まれることは理解されよう。例えば、添付図面に示し本明細書において説明したＥＬＩＴ１４は、一例として設けられたに過ぎず、以上で説明した概念、構造、および技法は、種々の代替設計のＥＬＩＴにも直接実施できることは理解されよう。このような代替ＥＬＩＴ設計はいずれも、例えば、２つ以上のＥＬＩＴ領域、もっと多いイオン・ミラー電極、もっと少ないイオン・ミラー電極、および／または異なる形状のイオン・ミラー電極、もっと多い電圧源またはもっと少ない電圧源、電圧源の１つ以上によって生成される、もっと多いまたはもっと少ないＤＣもしくは時間可変信号、追加の電界領域を定める１つ以上のイオン・ミラー等の内任意の１つ以上の組み合わせを含んでもよい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
2021527303.tif 000008
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
2021527303.tif 000011
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
2021527303.tif 000013
【図６Ｂ】
2021527303.tif 000014
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
2021527303.tif 000016
【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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