(57)【要約】静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）アレイは、端部合わせで配列され、各々その中央を貫通する軸方向通路を定める複数の細長電荷検出シリンダと、複数のイオン・ミラー構造であって、各々１対の軸方向に整列された空洞とその中央を貫通する軸方向通路とを定める、複数のイオン・ミラー構造とを含み、異なるイオン・ミラー構造が、各シリンダの対向する両端間に配置され、前方および後方イオン・ミラーが、各々、少なくとも１つの空洞と、その中央を貫通する軸方向通路とを定め、前方イオン・ミラーが電荷検出シリンダの配列の一端に位置付けられ、後方イオン・ミラーが電荷検出シリンダの配列の逆端に位置付けられ、電荷検出シリンダ、イオン・ミラー構造、前方イオン・ミラー、および後方イオン・ミラーの軸方向通路が、同軸状であり、ＥＬＩＴアレイの中央を貫通する長手方向軸を定める。第２の態様において、ＥＬＩＴアレイは、複数の同軸状でないＥＬＩＴ領域を含み、イオンはこれらのＥＬＩＴ領域の各々に選択的に案内される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）アレイであって、
端部合わせで配列され、各々その中央を貫通する軸方向通路を定める複数の細長電荷検出シリンダと、
複数のイオン・ミラー構造であって、各々１対の軸方向に整列された空洞を定め、更に、各々双方の空洞の中央を貫通する軸方向通路を定め、前記複数のイオン・ミラー構造の内異なる１つが、前記細長検出シリンダを構成する各対の対向端(opposing ends)の間に配置される、複数のイオン・ミラー構造と、
前方および後方イオン・ミラーであって、各々、少なくとも１つの空洞と、その中央を貫通する軸方向通路とを定め、前記前方イオン・ミラーが前記複数の電荷検出シリンダの一端に位置付けられ、前記後方イオン・ミラーが前記複数の電荷検出シリンダの逆端(opposite end)に位置付けられた、前方および後方イオン・ミラーと、
を備え、
前記複数の電荷検出シリンダ、前記複数のイオン・ミラー構造、前記前方イオン・ミラー、および前記後方イオン・ミラーの軸方向通路が、互いに軸方向に整列され、前記ＥＬＩＴアレイの中央を通過する長手方向軸を定める、静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）アレイ。
【請求項２】
請求項１記載のＥＬＩＴアレイにおいて、前記複数のイオン・ミラー構造の各々が、１つの空洞を定める１つのイオン・ミラーと、前記イオン・ミラーの一端において前記１つの空洞に対して開く第１アパーチャと、前記イオン・ミラーの逆端において前記１つの空洞に対して開く第２アパーチャと、前記１つの空洞の中央に位置付けられ前記１つの空洞を軸方向に整列された１対の空洞に軸方向に二分するプレートまたはリングとを含み、前記プレートまたはリングが、その内部を貫通し前記軸方向に整列された空洞の双方に対して開く第３アパーチャを定め、
前記ＥＬＩＴアレイの長手方向軸が、前記第１アパーチャ、前記第２アパーチャ、第３アパーチャ、および前記複数のイオン・ミラー構造の各々の前記１対の軸方向に整列された空洞の中央を貫通する、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項３】
請求項１記載のＥＬＩＴアレイにおいて、前記複数のイオン・ミラー構造の各々が、第１および第２イオン・ミラーを含み、前記第１イオン・ミラーが、第１空洞と、前記第１イオン・ミラーの一端において前記第１空洞に対して開く第１アパーチャと、前記第１イオン・ミラーの逆端において前記第１空洞に対して開く第２アパーチャとを定め、前記第２イオン・ミラーが、第２空洞と、前記第２イオン・ミラーの一端において前記第２空洞に対して開く第３アパーチャと、前記第２イオン・ミラーの逆端において前記第２空洞に対して開く第３アパーチャとを定め、前記第１および第２イオン・ミラーが背中合わせに配列され、前記第１および第２空洞が一緒に前記１対の軸方向に整列された空洞を定めるように、前記第１イオン・ミラーの第２アパーチャが前記第２イオン・ミラーの第３アパーチャから離間されると共に前記第２イオン・ミラーの第３アパーチャと軸方向に整列されおり、前記ＥＬＩＴアレイの長手方向軸が、第１から第４までのアパーチャの中央を貫通し、前記複数のイオン・ミラー構造の各々の前記第１および第２空洞の中央を貫通する、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項４】
請求項３記載のＥＬＩＴアレイにおいて、前記第１および第２イオン・ミラーが互いに貼り合わされる、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項記載のＥＬＩＴアレイにおいて、前記前方イオン・ミラーが、第１空洞と、前記前方イオン・ミラーの一端において前記第１空洞に対して開く第１アパーチャと、前記前方イオン・ミラーの逆端において、前記第１空洞に対して開く第２アパーチャと、前記第１空洞の中央に位置付けられ前記第１空洞を第２および第３の軸方向に整列された空洞に軸方向に二分するプレートまたはリングを定め、前記プレートまたはリングが、それを貫通し前記第２および第３の軸方向に整列された空洞の双方に対して開く第３アパーチャを定め、
前記ＥＬＩＴアレイの長手方向軸が、前記前方イオン・ミラーの前記第１アパーチャ、前記第２アパーチャ、第３アパーチャ、ならびに第２および第３の軸方向に整列された空洞の中央を貫通し、
前記前方イオン・ミラーの第１アパーチャが、前記ＥＬＩＴアレイへのイオン入射口を定め、前記前方イオン・ミラーの第２アパーチャが、前記複数の電荷検出シリンダの一端において、前記複数の電荷検出シリンダの内前記１つの露出端に対向して位置付けられる、ＥＬＩＴミラー。
【請求項６】
請求項１から４までのいずれか１項記載のＥＬＩＴアレイにおいて、前記第１イオン・ミラーが、１つの空洞と、前記前方イオン・ミラーの一端において前記前方イオン・ミラーの１つの空洞に対して開く第１アパーチャと、前記前方イオン・ミラーの逆端において前記前方イオン・ミラーの１つの空洞に対して開く第２アパーチャとを定め、
前記ＥＬＩＴアレイの長手方向軸が、前記第１および第２アパーチャならびに前記前方イオン・ミラーの１つの空洞の中央を貫通し、
前記前方イオン・ミラーの第１アパーチャが、前記ＥＬＩＴアレイへのイオン入射口を定め、前記前方イオン・ミラーの第２アパーチャが、前記複数の電荷検出シリンダの前記一端において、前記複数の電荷検出シリンダの内前記１つの露出端に対向して位置付けられる、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項記載のＥＬＩＴアレイにおいて、前記後方イオン・ミラーが、第１空洞と、前記後方イオン・ミラーの一端において前記第１空洞に対して開く第１アパーチャと、前記後方イオン・ミラーの逆端において前記第１空洞に対して開く第２アパーチャと、前記後方イオン・ミラーの第１空洞の中央に位置付けられ、前記後方イオン・ミラーの第１空洞を第２および第３の軸方向に整列された空洞に軸方向に二分するプレートまたはリングとを定め、前記プレートまたはリングが、それを貫通し、前記後方イオン・ミラーの前記第２および第３の軸方向に整列された空洞の双方に対して開く第３アパーチャを定め、
前記ＥＬＩＴアレイの長手方向軸が、前記後方イオン・ミラーの前記第１アパーチャ、前記第２アパーチャ、第３アパーチャ、ならびに前記第２および第３の軸方向に整列された空洞の中央を貫通し、  
前記後方イオン・ミラーの第１アパーチャが、前記複数の電荷検出シリンダの逆端において、前記複数の電荷検出シリンダの内前記１つの露出端に対向して位置付けられ、前記後方イオン・ミラーの第２アパーチャが、前記ＥＬＩＴアレイのイオン出射口を定める、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項８】
請求項１から６までのいずれか１項記載のＥＬＩＴアレイにおいて、前記後方イオン・ミラーが、１つの空洞と、前記後方イオン・ミラーの一端において前記後方イオン・ミラーの１つの空洞に対して開く第１アパーチャと、前記後方イオン・ミラーの逆端において前記後方イオン・ミラーの１つの空洞に対して開く第２アパーチャとを定め、
前記ＥＬＩＴアレイの長手方向軸が、前記第１および第２アパーチャならびに前記後方イオン・ミラーの１つの空洞の中央を貫通し、
前記後方イオン・ミラーの第１アパーチャが、前記複数の電荷検出シリンダの逆端において、前記複数の電荷検出シリンダの前記１つの露出端に対向して位置付けられ、前記後方イオン・ミラーの第２アパーチャが前記ＥＬＩＴアレイのイオン出射口を定める、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項記載のＥＬＩＴアレイであって、更に、前記前方および後方イオン・ミラーの空洞内、ならびに前記複数のイオン・ミラー構造の各々の空洞内に、イオン透過電界またはイオン反射電界をそれぞれ確立する手段を備え、前記イオン透過電界が、前記前方イオン・ミラー、前記後方イオン・ミラー、および前記複数のイオン・ミラー構造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するように構成され、前記イオン反射電界が、前記複数の電荷検出シリンダのそれぞれから、前記前方イオン・ミラー、前記後方イオン・ミラー、および前記複数のイオン・ミラー構造のそれぞれに入射するイオンを停止させ、逆方向に加速させて、前記複数の電荷検出シリンダのそれぞれを逆に通過させつつ、前記イオンを前記長手方向に向けて収束するように構成される、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項１０】
請求項１から８までのいずれか１項記載のＥＬＩＴアレイであって、更に、前記前方イオン・ミラー、前記後方イオン・ミラー、および前記複数のイオン・ミラー構造の各々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その中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、前記前方イオン・ミラー、前記後方イオン・ミラー、および前記複数のイオン・ミラー構造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するように構成され、前記イオン反射電界が、前記複数の電荷検出シリンダのそれぞれから、前記前方イオン・ミラー、後方イオン・ミラー、および前記複数のイオン・ミラー構造のそれぞれに入射するイオンを停止させ、逆方向に加速させて、前記複数の電荷検出シリンダのそれぞれを逆に通過させつつ、前記イオンを前記長手方向に向けて収束するように構成される、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項１１】
請求項１０記載のＥＬＩＴアレイであって、更に、
前記少なくとも１つの電圧源に動作可能に結合されたプロセッサと、命令が格納されているメモリとを備え、前記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、前記前方イオン・ミラーに入射したイオンが、前記前方イオン・ミラー、前記後方イオン・ミラー、前記複数のイオン・ミラー構造の各々、および前記複数の電荷検出シリンダの各々を通過して、前記ＥＬＩＴアレイから出射するように、前記前方イオン・ミラーの各々の前記空洞、前記後方イオン・ミラー、および前記複数のイオン・ミラー構造内にイオン透過電界を確立するために、前記少なくとも１つの電圧源を制御させる、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項１２】
請求項１１記載のＥＬＩＴアレイにおいて、前記メモリに格納されている命令が、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、前記後方イオン・ミラーの前記少なくとも１つの空洞内に前記イオン反射電界を確立しつつ、前記前方イオン・ミラーの空洞および前記複数のイオン・ミラー構造において前記イオン透過電界を維持するために、前記少なくとも１つの電圧源を制御させる命令を含む、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項１３】
請求項１２記載のＥＬＩＴアレイにおいて、前記ＥＬＩＴが、複数の軸方向に整列されたＥＬＩＴ領域を定め、各ＥＬＩＴ領域が、前記複数の電荷検出シリンダの異なる１つと、前記前方イオン・ミラー、前記後方イオン・ミラー、およびその対向端に位置付けられた前記複数のイオン・ミラー構造のそれぞれの空洞とを含み、前記メモリに格納されている命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記複数のイオン・ミラー構造の内、前記後方イオン・ミラーと前記複数のイオン・ミラー構造の前記１つとの間に配置された前記複数のシリンダの前記１つの逆端に位置付けられた１つから開始して、前記複数のイオン・ミラー構造の各々の前記空洞内に前記イオン反射電界を順次確立しつつ、前記前方イオン・ミラーおよび前記残りの複数のイオン・ミラー構造の各々の空洞において前記イオン透過電界を維持するために、前記プロセッサに、前記少なくとも１つの電圧源を制御させ、続いて、前記前方イオン・ミラーに入射するイオンの異なる１つを前記複数のＥＬＩＴ領域の各々に連続的に捕捉し、前記複数のＥＬＩＴ領域の各々に捕捉されたイオンが、前記複数の電荷検出シリンダのそれぞれを通過する毎に、前記前方イオン・ミラー、前記後方イオン・ミラー、および前記複数のイオン・ミラー構造のそれぞれの空洞間で前後に発振するように、前記前方イオン・ミラーの少なくとも１つの空洞内に前記イオン反射電界を確立するために、前記プロセッサに、前記少なくとも１つの電圧源を制御させる命令を含む、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項１４】
請求項１３記載のＥＬＩＴアレイであって、更に、複数の電荷プリアンプを備え、各電荷プリアンプが、前記複数の電荷検出シリンダの内異なる１つに動作可能に結合された入力を有し、更に前記プロセッサに動作可能に結合された出力を有し、前記複数の電荷プリアンプの各々が、それぞれのイオンが通過するときに前記複数の電荷検出シリンダのそれぞれに誘発される電荷の検出時に、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ている命令が、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、前記複数の電荷プリアンプの各々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、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４記載のＥＬＩＴアレイにおいて、前記メモリに格納されている命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記後方イオン・ミラーおよび前記複数のイオン・ミラー構造の対応する下流の１つの空洞内に前記イオン反射電界を確立するために前記少なくとも１つの電圧源を制御してからある時間遅延が経過した後、前記前方イオン・ミラーおよび前記複数のイオン・ミラー構造の内対応する上流の１つの空洞内に前記イオン反射電界を確立するために前記少なくとも１つの電圧源を制御することによって、前記前方イオン・ミラーに入射するイオンの１つを前記複数のＥＬＩＴ領域のいずれかに捕捉するために、前記プロセッサに、前記少なくとも１つの電圧源を制御させる命令を含む、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項１６】
請求項１４記載のＥＬＩＴアレイにおいて、前記メモリに格納されている命令が、更に、前記プロセッサによって実行されると、前記複数の電荷プリアンプのそれぞれによって生成された電荷検出信号の検出時に、前記前方イオン・ミラーおよび前記複数のイオン・ミラー構造の内対応する上流の１つの空洞内に前記イオン反射電界を確立するために前記少なくとも１つの電圧源を制御することによって、前記前方イオン・ミラーに入射する前記イオンの内１つを、前記複数のＥＬＩＴ領域のいずれかに捕捉するために、前記プロセッサに、前記少なくとも１つの電圧源を制御させる命令を含む、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項１７】
請求項１４から１６までのいずれか１項記載のＥＬＩＴアレイにおいて、前記メモリに格納されている命令が、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、前記複数の電荷プリアンプの各々によって生成され記録された前記電荷検出信号に基づいて、それぞれのイオン電荷と、イオン質量電荷比およびイオン質量の内少なくとも１つとを判定させる命令を含む、ＥＬＩＴアレイ。
【請求項１８】
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、
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、
請求項１から１７までのいずれか１項記載のＥＬＩＴアレイであって、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が、前記前方イオン・ミラーを通って前記ＥＬＩＴアレイに入射する、ＥＬＩＴアレイと、
を備える、イオン分離システム。
【請求項１９】
請求項１８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２０】
請求項１８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、イオン分離システム。
【請求項２１】
請求項１８から２０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、分子特性に従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、イオン分離システム。
【請求項２２】
請求項１８から２１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アレイ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アレイ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、分子特性に従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、イオン分離システム。
【請求項２３】
請求項１８から２２までのいずれか１項記載のシステムにおいて、前記システムが、更に、前記ＥＬＩＴアレイ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２４】
請求項２３記載のシステムであって、更に、前記ＥＬＩＴアレイと前記少なくとも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アレイと前記少なくとも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、分子特性に従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２５】
請求項２３記載のシステムであって、更に、前記ＥＬＩＴアレイから出射したイオンを受け取るようにそれ自体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少なくとも１つのイオン処理機器を備え、前記ＥＬＩＴアレイ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、分子特性に従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ずらす少なくとも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２６】
請求項１８から２２までのいずれか１項記載のシステムにおいて、前記システムが、更に、前記ＥＬＩＴアレイ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アレイ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、分子特性に従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２７】
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１から１７までのいずれか１項記載のＥＬＩＴアレイを含む電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ）であって、前記ＣＤＭＳ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に並列に、前記イオン解離ステージに結合された、ＣＤＭＳ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、ＣＤＭＳを使用して測定され、閾値質量未満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２８】
電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ)であって、
イオンを生成し供給するように構成されたイオン源と、
複数のイオン・ミラーと、複数の電荷検出シリンダとを含む静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ)アレイであって、各イオン・ミラーがそれを貫通するそれぞれの軸方向通路を定め、各電荷検出シリンダがそれを貫通するそれぞれの軸方向通路を定め、前記複数のイオン・ミラーおよび電荷検出シリンダが、複数のＥＬＩＴ領域を定めるように配列され、各ＥＬＩＴ領域が、前記複数の電荷検出シリンダの内、前記複数のイオン・ミラーの異なるそれぞれの対の間に位置付けられた異なる１つを含み、前記複数の電荷検出シリンダの各々の前記軸方向通路が、前記複数のイオン・ミラーの前記それぞれの対の前記軸方向通路と整列され、前記イオン源によって供給されたイオンの少なくとも一部を受け取るように構成された、ＥＬＩＴアレイと、
前記複数のＥＬＩＴ領域の各々に、前記イオン源によって供給されたイオンの内異なる１つを捕捉し、前記複数のＥＬＩＴ領域の各々に捕捉されたイオンが前記複数の電荷検出シリンダのそれぞれを通過する毎に、前記複数のイオン・ミラーの前記それぞれの対間で前記イオンを前後に発振させるために、前記複数のイオン・ミラーの各々を制御する手段と、
を備える、電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ)。
【請求項２９】
請求項２８記載のＣＤＭＳにおいて、前記複数のイオン・ミラーの軸方向通路と、前記複数の電荷検出シリンダの軸方向通路が、同軸状となるように、更に前記ＥＬＩＴアレイを貫通する長手方向軸が、前記複数のイオン・ミラーの各々の通路の各々および前記複数の電荷検出シリンダの各々の中央を貫通するように、前記ＥＬＩＴ領域が互いに一致して配列され、
前記複数のイオン・ミラーの各々を制御する前記手段が、前記イオン源によって供給されたイオンを、前記ＥＬＩＴの複数のＥＬＩＴ領域の各々の前記軸方向に整列された通路に入射しこれを通過するように案内する手段を含む、ＣＤＭＳ。
【請求項３０】
請求項２８記載のＣＤＭＳにおいて、前記複数のＥＬＩＴ領域の少なくとも１つの軸方向通路が、前記複数のＥＬＩＴ領域の少なくとも他の１つの軸方向通路と整列されず、
更に、前記イオン源によって供給されたイオンを、前記ＥＬＩＴ領域の各々に選択的に案内する手段を備える、ＣＤＭＳ。
【請求項３１】
請求項２８から３０までのいずれか１項記載のＣＤＭＳであって、更に、
複数の電荷プリアンプであって、各電荷プリアンプが、前記複数の電荷検出シリンダのそれぞれに結合された入力と、出力とを有し、前記複数の電荷プリアンプの各々が、イオンが軸方向に当該電荷プリアンプを通過することによって前記複数の電荷検出シリンダのそれぞれに誘発される電荷の前記それぞれの入力における検出時に、電荷検出信号をその出力において生成するように構成される、複数の電荷プリアンプと、
前記複数の電荷プリアンプの各々の前記出力に動作可能に結合されたプロセッサと、
命令が格納されているメモリと、
を備え、前記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、前記複数の電荷プリアンプの出力を監視させ、前記メモリに複数組の電荷検出信号を記録させ、各組が、前記複数の電荷プリアンプの内異なる１つによって生成され記録された電荷検出信号を含む、ＣＤＭＳ。
【請求項３２】
請求項３１記載のＣＤＭＳにおいて、前記メモリに格納されている命令が、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、前記複数組の記録された電荷検出信号を処理させて、対応する複数のイオン電荷値と、関連するイオン質量電荷比または質量値を判定させる命令を含む、ＣＤＭＳ。
【請求項３３】
請求項２８から３２までのいずれか１項記載のＣＤＭＳにおいて、前記イオン源が、
試料から前記イオンを生成するように構成されたイオン生成器と、
少なくとも１つの分子特性に従って、前記生成されたイオンの少なくとも一部を分離するように構成された少なくとも１つの機器と、
を備え、
前記ＥＬＩＴアレイが、前記分離されたイオンの少なくとも一部を受け取るように構成される、ＣＤＭＳ。
【請求項３４】
請求項３３記載のＣＤＭＳにおいて、前記生成されたイオンの少なくとも一部を分離するように構成された前記少なくとも１つの機器が、イオン質量電荷比にしたがってイオンを分離するように構成された少なくとも１つの質量分光分析計を含む、ＣＤＭＳ。
【請求項３５】
請求項２８から３３までのいずれか１項記載のＣＤＭＳにおいて、前記複数のＥＬＩＴ領域の内少なくとも１つが、当該ＥＬＩＴ領域からイオンが出射することを選択的に許容するように構成され、
更に、少なくとも１つの分子特性に従って、前記複数のＥＬＩＴ領域の前記少なくとも１つから出射した少なくとも一部のイオンを分離する少なくとも１つの機器を備える、ＣＤＭＳ。
【請求項３６】
静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）アレイのイオン入射口に供給されたイオンを測定する方法であって、前記静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）アレイが、複数のイオン・ミラーと、複数の細長電荷検出シリンダとを有し、各細長電荷検出シリンダが、それを貫通するそれぞれの軸方向通路を定め、前記複数の電荷検出シリンダが、カスケード関係で、端部合わせで配列され、前記複数のイオン・ミラーの内異なる１つが、各々の間に位置付けられ、前記複数のイオン・ミラーの内最初および最後のものが、前記カスケード接続配列のそれぞれの逆端に位置付けられ、
前記最初および最後のイオン・ミラーが、それぞれ、前記ＥＬＩＴアレイのイオン入射口およびイオン出射口を定め、前記複数のイオン・ミラーおよび電荷検出シリンダの各々の前記軸方向通路が、互いに共線状であり、その中央を貫通する長手方向軸を定め、軸方向に整列された一連のＥＬＩＴアレイ領域を形成し、各ＥＬＩＴアレイ領域が、前記複数の電荷検出シリンダの１つと、前記複数のイオン・ミラーの内その端部にあるそれぞれの対との組み合わせによって定められ、前記方法が、
イオン透過電界を確立するために前記複数のイオン・ミラーの各々に電圧を印加するように前記少なくとも１つの電圧源を制御して、前記ＥＬＩＴのイオン入射口に入ったイオンに、前記複数のイオン・ミラーおよび電荷検出シリンダの各々ならびに前記ＥＬＩＴアレイのイオン出射口を通過させるステップであって、各イオン透過電界が、通過したイオンを前記長手方向軸に向けて収束するように構成される、ステップと、
前記最後のイオン・ミラーから始めて前記最初のイオン・ミラーで終わるように、前記複数のイオン・ミラーの各々に印加される電圧を順次変更しつつ、前記複数のイオン・ミラーの残りのものに以前に印加された電圧を維持するように、前記少なくとも１つの電圧源を制御して、異なるイオンを前記ＥＬＩＴ領域の各々に順次捕捉するように、前記複数のイオン・ミラーの各々にイオン反射電界を順次確立するステップであって、各イオン反射電界が、前記複数の電荷検出シリンダの隣接する１つからそれぞれのイオン・ミラーに入射したイオンを停止させ、逆方向に加速させて、前記複数の電荷検出シリンダのそれぞれを通過させるように構成される、ステップと、
を含み、
ＥＬＩＴ領域の各々に捕捉された前記イオンが、前記複数の電荷検出シリンダのそれぞれを通過し、対応する電荷を電荷検出シリンダの上に誘発する毎に、その中に確立された前記イオン反射電界の影響下で、前記複数のイオン・ミラーのそれぞれの間で前後に発振する、方法。
【請求項３７】
請求項３６記載の方法であって、更に、
前記複数の電荷検出シリンダの各々において、それぞれの捕捉されたイオンが各々当該電荷検出シリンダを通過したことによって誘発された電荷を検出するステップと、
前記メモリに、それぞれの捕捉されたイオンによって前記複数の電荷検出シリンダの各々に誘発された前記電荷を、それぞれの電荷測定イベントの期間にわたって記録するステップと、
を含む、方法。
【請求項３８】
請求項３７記載の方法において、各電荷測定イベントが、既定時間期間の経過、および前記それぞれのイオンが前記それぞれの電荷検出シリンダを通過する既定の回数のうちの１つによって定められる期間を有する、方法。
【請求項３９】
請求項３８記載の方法であって、更に、前記ＥＬＩＴ領域の各々について、前記記録された電荷に基づいて、イオン電荷と、イオン質量電荷比およびイオン質量の内少なくとも１つとを判定するステップを含む、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６２／６８０，３１５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】
開示分野
[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、電荷検出質量分光分析法（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、このような複数回の電荷測定では、必然的に、現行のＥＬＩＴ設計を使用してイオンｍ／ｚおよび電荷測定値を得ることができる速度に限界がある。したがって、イオンｍ／ｚおよび電荷測定の速度(rate)を、現行のＥＬＩＴ設計を使用して得ることができるものよりも高めるために、ＥＬＩＴ設計および／または動作の改善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、静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）アレイは、端部合わせで(end-to-end)配列され、各々その中央を貫通する軸方向通路を定める複数の細長電荷検出シリンダと、複数のイオン・ミラー構造であって、各々１対の軸方向に整列された空洞を定め、更に、各々双方の空洞の中央を貫通する軸方向通路を定め、複数のイオン・ミラー構造の内異なる１つが、細長検出シリンダを構成する各対の対向端(opposing ends)の間に配置される、複数のイオン・ミラー構造と、前方および後方イオン・ミラーであって、各々、少なくとも１つの空洞と、その中央を貫通する軸方向通路とを定め、前方イオン・ミラーが複数の電荷検出シリンダの一端に位置付けられ、後方イオン・ミラーが複数の電荷検出シリンダの逆端(opposite end)に位置付けられた、前方および後方イオン・ミラーとを備え、複数の電荷検出シリンダ、複数のイオン・ミラー構造、前方イオン・ミラー、および後方イオン・ミラーの軸方向通路が、互いに軸方向に整列され、ＥＬＩＴアレイの中央を通過する長手方向軸を定める。
【０００７】
[0007]  第２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、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、第１の態様において先に記載したＥＬＩＴアレイであって、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、前方イオン・ミラーを通ってＥＬＩＴアレイに入射する、ＥＬＩＴアレイとを備えることができる。
【０００８】
[0008]  第３の態様において、イオン分離システムは、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１の態様において先に記載したＥＬＩＴアレイを含む電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ）であって、ＣＤＭＳ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に並列に、イオン解離ステージに結合された、ＣＤＭＳ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先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。
【０００９】
[0009]  第４の態様において、 電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ)は、イオンを生成し供給するように構成されたイオン源と、複数のイオン・ミラーと、複数の電荷検出シリンダとを含む静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ)アレイであって、各イオン・ミラーがそれを貫通するそれぞれの軸方向通路を定め、各電荷検出シリンダがそれを貫通するそれぞれの軸方向通路を定め、複数のイオン・ミラーおよび電荷検出シリンダが、複数のＥＬＩＴ領域を定めるように配列され、各ＥＬＩＴ領域が、複数の電荷検出シリンダの内、複数のイオン・ミラーの異なるそれぞれの対の間に位置付けられた異なる１つを含み、複数の電荷検出シリンダの各々の軸方向通路が、複数のイオン・ミラーのそれぞれの対の軸方向通路と整列され、イオン源によって供給されたイオンの少なくとも一部を受け取るように構成された、ＥＬＩＴアレイと、複数のＥＬＩＴ領域の各々に、イオン源によって供給されたイオンの内異なる１つを捕捉し、複数のＥＬＩＴ領域の各々に捕捉されたイオンが複数の電荷検出シリンダのそれぞれを通過する毎に、複数のイオン・ミラーのそれぞれの対間でイオンを前後に発振させるために、複数のイオン・ミラーの各々を制御する手段とを備えることができる。
【００１０】
[0010]  第５の態様において、静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ)アレイのイオン入射口に供給されたイオンを測定する方法を提供する。静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）アレイは、複数のイオン・ミラーと、複数の細長電荷検出シリンダとを有し、各細長電荷検出シリンダが、それを貫通するそれぞれの軸方向通路を定め、複数の電荷検出シリンダが、カスケード関係で、端部合わせで配列され、複数のイオン・ミラーの内異なる１つが、各々の間に位置付けられ、複数のイオン・ミラーの内最初および最後のものが、カスケード接続配列のそれぞれの逆端に位置付けられ、最初および最後のイオン・ミラーは、それぞれ、ＥＬＩＴアレイのイオン入射口およびイオン出射口を定め、複数のイオン・ミラーおよび電荷検出シリンダの各々の軸方向通路が、互いに共線状であり、その中央を貫通する長手方向軸を定め、軸方向に整列された一連のＥＬＩＴアレイ領域を形成し、各ＥＬＩＴアレイ領域が、複数の電荷検出シリンダの１つと、複数のイオン・ミラーの内その端部にあるそれぞれの対との組み合わせによって定められる。この方法は、イオン透過電界を確立するために複数のイオン・ミラーの各々に電圧を印加するように少なくとも１つの電圧源を制御して、ＥＬＩＴのイオン入射口に入ったイオンに、複数のイオン・ミラーおよび電荷検出シリンダの各々ならびにＥＬＩＴアレイのイオン出射口を通過させるステップであって、各イオン透過電界が、通過したイオンを長手方向軸に向けて収束するように構成される、ステップと、最後のイオン・ミラーから始めて最初のイオン・ミラーで終わるように、複数のイオン・ミラーの各々に印加される電圧を順次変更しつつ、複数のイオン・ミラーの残りのものに以前に印加された電圧を維持するように、少なくとも１つの電圧源を制御して、異なるイオンをＥＬＩＴ領域の各々に順次捕捉するように、複数のイオン・ミラーの各々にイオン反射電界を順次確立するステップであって、各イオン反射電界が、複数の電荷検出シリンダの隣接する１つからそれぞれのイオン・ミラーに入射したイオンを停止させ、逆方向に加速させて、複数の電荷検出シリンダのそれぞれを通過させるように構成される、ステップとを含むことができ、ＥＬＩＴ領域の各々に捕捉されたイオンが、複数の電荷検出シリンダのそれぞれを通過し、対応する電荷を電荷検出シリンダの上に誘発する毎に、その中に確立されたイオン反射電界の影響下で、複数のイオン・ミラーのそれぞれの間で前後に発振する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、制御および測定コンポーネントに結合された静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）アレイの実施形態を含むイオン質量検出システムの簡略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示すＥＬＩＴアレイのイオン・ミラーの１つであり、イオン・ミラー例の中にイオン透過電界を生成するためにミラー電極を制御する例の拡大図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１に示すＥＬＩＴアレイのイオン・ミラーの１つであり、イオン・ミラー例の中にイオン反射電界を生成するためにミラー電極を制御する他の例の拡大図である。
【図３】図３は、イオン質量および電荷情報を判定するために図１のＥＬＩＴアレイの動作を制御するプロセスの実施形態を示す簡略フローチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、図１のＥＬＩＴアレイの簡略図であり、図３に示すプロセスによる、複数のイオン・ミラーのシーケンス制御および動作を明確に示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１のＥＬＩＴアレイの簡略図であり、図３に示すプロセスによる、複数のイオン・ミラーのシーケンス制御および動作を明確に示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図１のＥＬＩＴアレイの簡略図であり、図３に示すプロセスによる、複数のイオン・ミラーのシーケンス制御および動作を明確に示す。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図１のＥＬＩＴアレイの簡略図であり、図３に示すプロセスによる、複数のイオン・ミラーのシーケンス制御および動作を明確に示す。
【図４Ｅ】図４Ｅは、図１のＥＬＩＴアレイの簡略図であり、図３に示すプロセスによる、複数のイオン・ミラーのシーケンス制御および動作を明確に示す。
【図５Ａ】図５Ａは、本明細書において図示および説明するＥＬＩＴアレイの内任意のものを含むイオン分離機器の実施形態の簡略ブロック図であり、ＥＬＩＴアレイ（１つまたは複数）の上流側にあるイオン源の一部を形成することができ、および／またはＥＬＩＴアレイ（１つまたは複数）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アレイ（１つまたは複数）の下流側に配置することができるイオン処理機器の例を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本明細書において図示および説明するＥＬＩＴアレイの内任意のものを含む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を、本明細書において図示および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組み合わせた実施態様例を示す。
【図６】図６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・トラップ（ＥＬＩＴ）アレイの他の実施形態を含むイオン質量検出システムの簡略図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図６に示すイオン誘導(steering)チャネル・アレイ内に実装することができる単一イオン誘導チャネルの実施形態例の簡略斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示すイオン誘導チャネルの動作モード例を示す簡略斜視図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ａに示すイオン誘導チャネルの他の動作モード例を示す簡略斜視図である。
【図８Ａ】図８Ａは、イオン誘導チャネル・アレイおよびＥＬＩＴアレイの制御および動作例を明確に示す、図６のＥＬＩＴアレイの簡略図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、イオン誘導チャネル・アレイおよびＥＬＩＴアレイの制御および動作例を明確に示す、図６のＥＬＩＴアレイの簡略図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、イオン誘導チャネル・アレイおよびＥＬＩＴアレイの制御および動作例を明確に示す、図６のＥＬＩＴアレイの簡略図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、イオン誘導チャネル・アレイおよびＥＬＩＴアレイの制御および動作例を明確に示す、図６のＥＬＩＴアレイの簡略図である。
【図８Ｅ】図８Ｅは、イオン誘導チャネル・アレイおよびＥＬＩＴアレイの制御および動作例を明確に示す、図６のＥＬＩＴアレイの簡略図である。
【図８Ｆ】図８Ｆは、イオン誘導チャネル・アレイおよびＥＬＩＴアレイの制御および動作例を明確に示す、図６のＥＬＩＴアレイの簡略図である。
【図９】図９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・トラップ（ＥＬＩＴ）アレイの更に他の実施形態を含むイオン質量検出システムの簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[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。
【００１３】
[0025]  本開示は、２つ以上のＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域と、これらのＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域の内少なくとも２つが、その中に捕捉されたイオンの質量電荷比および電荷を測定するために同時に動作するように、これらを制御する手段とを含む静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）アレイに関する。このようにすると、イオン測定の速度は、従来の単一ＥＬＩＴシステムと比較すると、２倍以上に高くなり、対応する全イオン測定時間の短縮も実現される。図１〜図４Ｅに関して以下で詳しく説明する実施形態の例では、ＥＬＩＴアレイは、直列に配列された、例えば、カスケード接続され軸方向に整列された、２つ以上のＥＬＩＴ領域の形態で実装することができ、各ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域にイオンを順次捕捉し、捕捉したイオンの各々を、それぞれのＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域内に位置付けられたそれぞれの電荷検出器中を前後に発振させて、捕捉したイオンの質量電荷比および電荷を測定するように、２つ以上のカスケード状のＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域の各々の反対側の両端にあるイオン・ミラーを制御する。他の実施形態では、図６〜図１０に関して以下で詳しく説明するが、ＥＬＩＴアレイは、互いに対して並列に配列された２つの以上のＥＬＩＴの形態で実装されてもよい。イオンを順次または同時に、並列に配列されたＥＬＩＴの各々に導入する(direct into)ために、イオン誘導アレイを制御することができ、その後、捕捉したイオンをその電荷検出器中で前後に発振させ、捕捉したイオンの質量電荷比および電荷を測定するように、２つ以上のＥＬＩＴを制御する。
【００１４】
[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・トラップ（ＥＬＩＴ）アレイ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、ＥＬＩＴアレイ１４の入射口に動作可能に結合されたイオン源１２を含む。図５に関して説明するが、イオン源１２は、実例として、試料からイオンを生成するための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を分離、収集、フィルタリング、断片化、および／または正規化するための１つ以上のデバイスおよび／または機器も含むことができる。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）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）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、ＥＬＩＴアレイ１４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。
【００１５】
[0027]  図１に示す実施形態では、ＥＬＩＴアレイ１４は、実例として、３つのＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域のカスケード配列、即ち、直列、または端部同士を繋ぐ配列(end-to-end arrangement)という形態で設けられている。３つの別個の電荷検出器ＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３は、各々、それぞれの接地シリンダＧＣ１〜ＧＣ３によって包囲され、対向するイオン・ミラーによって一緒に動作可能に結合されている。第１または前方イオン・ミラーＭ１は、イオン源１２と電荷検出器ＣＤ１の一端との間に動作可能に位置付けられ、第２イオン・ミラーＭ２は、電荷検出器ＣＤ１の逆端と電荷検出器ＣＤ２の一端との間に動作可能に位置付けられ、第３イオン・ミラーＭ３は、電荷検出器ＣＤ２の逆端と電荷検出器ＣＤ３の一端との間に動作可能に位置付けられ、第４または後方イオン・ミラーは、電荷検出器ＣＤ３の逆端に動作可能に位置付けられている。図示する実施形態では、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ３の各々は、軸方向に整列され隣接するが逆向きのイオン・ミラー領域または空洞Ｒ１、Ｒ２を定める。イオン・ミラー領域Ｒ１、Ｒ２は、貫通するアパーチャを定めるプレート、リング、または格子によって互いから分離されている。更に、イオン・ミラーＭ４は、実例として、１つのイオン・ミラー領域または空洞Ｒ１を定める。ある代替実施形態では、イオン・ミラーＭ４はイオン・ミラーＭ１〜Ｍ３と同一であってもよい。即ち、イオン・ミラーＭ４は、軸方向に整列され隣接するが逆向きのイオン・ミラー領域Ｒ１、Ｒを定めてもよい。あるいはまたは加えて、イオン・ミラーＭ１は、単一領域イオン・ミラー、例えば、領域Ｒ２の形態で設けられてもよい。
【００１６】
[0028]  図示する実施形態では、第１イオン・ミラーＭ１の領域または空洞Ｒ２、電荷検出器ＣＤ１、第２イオン・ミラーＭ２の領域または空洞Ｒ１、およびＣＤ１とイオン・ミラーＭ１、Ｍ２との間にある空間が一緒にＥＬＩＴアレイ１４の第１ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１を定め、第２イオン・ミラーＭ２の領域または空洞Ｒ２、電荷検出器ＣＤ２、および第３イオン・ミラーＭ３の領域または空洞Ｒ１、およびＣＤ２とイオン・ミラーＭ２、Ｍ３と間にある空間が一緒にＥＬＩＴアレイ１４の第２ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ２を定め、第３イオン・ミラーＭ３の領域または空洞Ｒ２、電荷検出器ＣＤ３、イオン・ミラーＭ４の領域または空洞Ｒ１、およびＣＤ３とミラー電極Ｍ３、Ｍ４と間にある空間が一緒にＥＬＩＴアレイ１４の第３ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ３を定める。尚、ある代替実施形態では、ＥＬＩＴアレイ１４がもっと少ないカスケード状のＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域、例えば、２つのカスケード状のＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域を含んでもよいこと、そして他の代替実施形態では、ＥＬＩＴアレイ１４がもっと多くのカスケード状のＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域、例えば、４つ以上のカスケード状のＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域を含んでもよいことは理解されよう。このような代替ＥＬＩＴアレイ１４はいずれも、その構造および動作は、図１〜図４Ｅに示し以下で説明する実施形態のそれに概略的に従う。
【００１７】
[0029]  図示する実施形態では、４つの対応する電圧源Ｖ１〜Ｖ４が、それぞれ、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４に電気的に接続されている。各電圧源Ｖ１〜Ｖ４は、実例として、１つ以上の切り替え可能なＤＣ電圧源を含み、Ｎ通りのプログラマブル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は任意の正の整数でよい。以下で詳しく説明するような各イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４の２つの異なる動作モードの内１つを別個におよび／または一緒に確立するためのこのような電圧の例示的な例については、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、長手方向軸２４は、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４の各々の電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３および領域または空洞Ｒ１、Ｒ２の各々の中央を貫通し（そしてイオン・ミラーＭ１〜Ｍ４の各々を貫通して定められたアパーチャの各々の中央を貫通する）、中央軸２４は、電圧源Ｖ１〜Ｖ４によって選択的に確立される電界の影響下で、イオンがＥＬＩＴアレイ１４およびその部分の中を移動するときに沿う、理想的な移動経路を定める。
【００１８】
[0030]  電圧源Ｖ１〜Ｖ４は、実例として、Ｐ本の信号経路によって、従来のプロセッサ１６に電気的に接続されて示されている。従来のプロセッサ１６は、命令が格納されているメモリ１８を含み、プロセッサ１６によって命令が実行されると、プロセッサ１６に、それぞれのイオン・ミラーＭ１〜Ｍ４のイオン・ミラー領域または空洞Ｒ１、Ｒ２内に電界を選択的に確立するための所望のＤＣ出力電圧を生成するように、電圧源Ｖ１〜Ｖ４を制御させる。Ｐは、任意の正の整数でよい。ある代替実施形態では、電圧源Ｖ１〜Ｖ４の１つ以上を、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ム可能であってもよい。他の代替実施形態では、電圧源Ｖ１〜Ｖ４の１つ以上が、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がミラー電極Ｍ１〜Ｍ４に電気的に接続されてもよいことは理解されよう。
【００１９】
[0031]  各電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３は、３つの電荷感応プリアンプＣＰ１〜ＣＰ３の内対応する１つの信号入力に電気的に接続されており、各電荷プリアンプＣＰ１〜ＣＰ３の信号出力は、プロセッサ１６に電気的に接続されている。電荷プリアンプＣＰ１〜ＣＰ３は、各々、実例として、電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３のそれぞれによって検出された検出信号を受け取り、それに対応する電荷検出信号を生成し、この電荷検出信号をプロセッサ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ＣＰ１〜ＣＰ３の各々によって生成された電荷検出信号を受け取ってディジタル化し、ディジタル化した電荷検出信号をメモリ１８に格納するように動作可能である。更に、プロセッサ１６は、実例として、信号入力（１つまたは複数）をプロセッサ１６に供給するおよび／またはプロセッサ１６が信号出力（１つまたは複数）を供給する１つ以上の周辺デバイス２０（ＰＤ）にも結合されている。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、その内部に、プロセッサ１６によって実行されると、ディジタル化され格納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を制御させる命令を格納してある。ある実施形態では、従来のマイクロチャネル・プレート（ＭＰ）検出器２２をＥＬＩＴアレイ１４のイオン出射口に、即ち、イオン・ミラーＭ４のイオン出射口に配置し、プロセッサ１６に電気的に接続してもよい。このような実施形態では、マイクロチャネル・プレート検出器２２は、検出されたイオンおよび／または中性物質(neutrals)に対応する検出信号をプロセッサ１６に供給するように動作可能である。
【００２０】
[0032]  以下で更に詳しく説明するが、電圧源Ｖ１〜Ｖ４は、実例として、異なるイオンが３つの領域Ｅ１〜Ｅ３の各々に捕捉され、電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３のそれぞれを通過する毎に、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４のそれぞれの間でその領域内で発振するように、イオン源１２からＥＬＩＴアレイ１４に入射したイオンを３つの別個のＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３の各々に選択的にそして連続的に案内するように制御される。各電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３において、複数の電荷および発振周期値が測定され、記録された結果は、３つのＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３の各々におけるイオンの電荷、質量電荷比、および質量値を判定するために、処理される。３つのＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３の内少なくとも２つからイオン電荷および質量電荷比の測定値を同時に収集することができるように、３つのＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３の寸法、イオン発振周波数、および３つのＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３の各々におけるイオンの滞在時間を含むがこれらに限定されない複数の要素に応じて、捕捉されたイオンは、３つのＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３の内少なくとも２つにおいて同時に発振し、典型的な実施態様では、３つのＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３の各々において同時に発振する。
【００２１】
[0033]  これより図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、図１のＥＬＩＴアレイ１４のイオン・ミラーＭＸの１つの実施形態が示されており、その構造および動作例を表す。ここで、Ｘ＝１〜４である。図２Ａおよび図２Ｂの各々において、図示するイオン・ミラーＭＸは、７つの軸方向に離間された導電性ミラー・電極のカスケード接続配列を含む。イオン・ミラーＭ２〜Ｍ４の各々に対して、第１電極３０１が、電荷検出器ＣＤＸ−１のそれぞれの周囲に配置された接地シリンダＧＣＸ−１によって形成されている。一方、イオン・ミラーＭ１の第１電極３０１は、イオン源１２（ＩＳ）のイオン出射口によって、またはイオン源１２とＥＬＩＴアレイ１４との間にあるイオン収束または遷移ステージの一部として形成されている。図２Ｂは前者を示し、図２Ａは後者を示す。いずれの場合でも、第１ミラー電極３０１は、その中央を貫通するアパーチャＡＩを定める。アパーチャＡＩは、対応するイオン・ミラーＭＸへのイオン入口(entrance)、および／またはからのイオン出射口(exit)として機能する。イオン・ミラーＭ１の第１電極３０１のアパーチャＡＩは、実例として、ＥＬＩＴアレイ１４へのイオン入射口(inlet)として機能する。アパーチャＡＩは、実例として、円錐形状をしており、ＧＣＸ−１またはＩＳの内面および外面間で、ＧＣＸ−１またはＩＳの内面において定められた第１直径Ｐ１から、ＧＣＸ−１またはＩＳの外面における長い直径Ｐ２まで線形に増大する。第１ミラー電極３０１は、実例として、Ｄ１の厚さを有する。
【００２２】
[0034]  イオン・ミラーＭＸの第２ミラー電極３０２は、第１ミラー電極３０１から離間され、それを貫通する直径Ｐ２の通路を定める。第３ミラー電極３０３は、第２ミラー電極３０２から離間され、同様に、それを貫通する直径Ｐ２の通路を定める。第２および第３ミラー電極３０２、３０３は、実例として、Ｄ２≧Ｄ１の等しい厚さを有する。第４ミラー電極３０４は、第３ミラー電極３０３から離間されている。第４ミラー電極３０４は、それを貫通する直径Ｐ２の通路を定め、実例として、約２Ｄ２および３Ｄ２の間の厚さＤ３を有する。第４ミラー電極３０４の通路内の中央に、実例として、プレート、リング、または格子３０Ａが位置付けられ、それを貫通する直径Ｐ３を有する中央アパーチャＣＡを定める。図示する実施形態では、Ｐ３＜Ｐ１であるが、他の実施形態では、Ｐ３はＰ１以上であってもよい。第５ミラー電極３０５は第４ミラー電極３０４から離間され、第６ミラー電極３０６は第５ミラー電極３０５から離間されている。実例として、第５および第６ミラー電極３０５、３０６は、それぞれ、第３および第２ミラー電極３０３、３０２に等しい。
【００２３】
[0035]  イオン・ミラーＭ１〜Ｍ３の各々に対して、電荷検出器ＣＤＸのそれぞれの周囲に配置された接地シリンダＧＣＸによって、第７ミラー電極３０７が形成されている。一方、イオン・ミラーＭ４の第７電極３０７は、単体電極でよい。何故なら、イオン・ミラーＭ４はシーケンスにおける最後となるからである。いずれの場合でも、第７ミラー電極３０７は、その中央を貫通するアパーチャＡ２を定める。アパーチャＡ２は、イオン・ミラーＭＸへのイオンの入口、および／またはイオン・ミラーＭＸからのイオンの出射口として機能する。アパーチャＡ２は、実例として、アパーチャＡＩの鏡像であり、円錐形であり、ＧＣＸの外面および内面間で、ＧＣＸの外面において定められた長い直径Ｐ２からＧＣＸの内面における短い直径Ｐ１まで線形に減少する。第７ミラー電極３０７は、実例として、Ｄ１の厚さを有する。ある実施形態では、図１における例によって示されるように、シーケンスにおける最後のイオン・ミラー、即ち、図１におけるＭ４は、Ｍ４がミラー電極３０１〜３０３と、プレートまたは格子３０Ａを含むミラー電極３０４の一部のみとだけを含み、Ｍ４が、図２Ａおよび図２Ｂに示すイオン・ミラー領域Ｒ１のみを含むように、プレートまたは格子３０Ａにおいて打ち切ってもよい。このような実施形態では、Ｍ４の中央アパーチャＣＡは、ＥＬＩＴアレイ１４からのイオン出射通路を定める。同様に、シーケンスにおける最初のイオン・ミラー、即ち、図１におけるＭ１は、ある実施形態では、Ｍ１がミラー電極３０５〜３０７と、プレートまたは格子３０Ａを含むミラー電極３０４の一部のみとだけを含み、Ｍ４が、図２Ａおよび図２Ｂに示すイオン・ミラー領域Ｒ２のみを含むように、プレートまたは格子３０Ａにおいて打ち切ってもよい。このような実施形態では、Ｍ１の中央アパーチャＣＡは、ＥＬＩＴアレイ１４へのイオン入射口を定める。
【００２４】
[0036]  ミラー電極３０１〜３０７は、実例として、互いに空間Ｓ１だけ等しく離間されている。ミラー電極３０１〜３０７間のこのような空間Ｓ１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Ｓ１は、１つ以上の非導電体、例えば、誘電体材料で充填されてもよい。ミラー・電極３０１〜３０７は、長手方向軸２４が、整列された各通路の中央を貫通し、更にアパーチャＡＩ、Ａ２、およびＣＡの中央を貫通するように、軸方向に整列されている、即ち、共線状である。空間Ｓ１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、ミラー電極３０１〜３０７を貫通して定められＰ２以上の直径を有する通路と軸方向に整列する、即ち、共線状であるそれぞれの通路を定める。
【００２５】
[0037]  イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４の各々において、ミラー電極３０１のアパーチャＡＩと、プレートまたは格子３０Ａを貫通して定められた中央アパーチャＣＡとの間に、領域Ｒ１が定められる。イオン・ミラーＭ１〜Ｍ３の各々において、プレートまたは格子３０Ａを貫通して定められた中央アパーチャＣＡと、ミラー電極３０７のアパーチャＡ２との間に、隣接する領域Ｒ２が定められる。図示する実施形態では、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ３は、各々、２つの隣接および対向し、即ち、背中合わせで、中央を貫通するアパーチャＣＡを定めるプレート３０Ａによって分離され、軸方向に整列されたイオン・ミラー領域Ｒ１、Ｒ２を定める単一ミラー構造の形態で示されている。ある代替実施形態では、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ３の１つ以上（および／またはＭ４がＭ１〜Ｍ３と同一に構成される実施形態では、Ｍ４も）は、代わりに、別個の、軸方向に整列され、互いに背中合わせで配列され、従来の非導電性スペーサ、例えば、電気絶縁プレートまたはリングによって互いに離間された、イオン・ミラー構造として実装されてもよい。このような実施形態のあるものでは、別個の背中合わせのイオン・ミラー構造は、互いに結合されてもよく、即ち、互いに張り付けられるまたは装着されてもよく、他の実施形態では、このような構造は、互いに離間されるが、物理的に繋ぎ合わせられなくてもよい。図２Ａおよび図２Ｂに示すイオン・ミラー構造から選択した部分をコンポーネント例として使用するこの代替実施形態の１つの実例では、Ｒ１を定めるイオン・ミラーは、長手方向軸２４がアパーチャＣＡを貫通するように、ミラー電極３０１〜３０３、ミラー電極３０３に隣接するミラー電極３０４の横半分(transverse half)、およびミラー電極３０４の露出端に固着されるように変更されたプレート、リング、または格子３０Ａを含んでもよい。対向して面しＲ２を定めるイオン・ミラーも同様に、長手方向軸２４がアパーチャＣＡを通過するように、ミラー電極３０５〜３０７、ミラー電極３０５に隣接するミラー電極３０４の横半分、およびミラー電極３０５の露出端に固着されるように変更されたプレート、リング、または格子３０Ａを含んでもよい。尚、単一構造または分離構造において使用することができＲ１およびＲ２を定める他のイオン・ミラー設計も、当業者には認められよう。そして、このような代替イオン・ミラー設計はいずれも、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。
【００２６】
[0038]  各ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３内において、各々細長い導電性シリンダの形態である、それぞれの電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３は、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４の対応するものの間に位置付けられ、空間Ｓ２だけ離間されている。実例として、Ｓ２＞Ｓ１であるが、代替実施形態では、Ｓ２はＳ２以下であてもよい。いずれの場合でも、各電荷検出シリンダＣＤ１〜ＣＤ３は、実例として、直径Ｐ４の軸方向に貫通する通路を定め、各電荷検出シリンダＣＤ１〜ＣＤ３は、長手方向軸２４が通路の中央を貫通するように、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４に対して方向付けられる。図示する実施形態では、Ｐ１＜Ｐ４＜Ｐ２であるが、他の実施形態では、Ｐ４の直径がＰ１以下、またはＰ２以上であってもよい。各電荷検出シリンダＣＤ１〜ＣＤ３は、実例として、接地シリンダＧＣ１〜ＧＣ３のそれぞれの無電界領域内に配置され、各接地シリンダＧＣ１〜ＧＣ３は、前述のようなイオン・ミラーＭ１〜Ｍ４のそれぞれの間に位置付けられ、それぞれの一部を形成する。動作において、接地シリンダＧＣ１〜ＧＣ３は、実例として、第１および第７電極３０１、３０７が常時接地電位にあるように、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〜Ｍ４の１つ以上における第１および第７電極３０１、３０７のいずれかまたは双方を、任意の所望のＤＣ基準電位に設定してもよく、他の代替実施形態では、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４の１つ以上における第１および第７電極３０１、３０７のいずれかまたは双方を、切り替え可能なＤＣまたは他の時間可変電圧源に電気的に接続してもよい。
【００２７】
[0039]  先に端的に説明したように、電圧源Ｖ１〜Ｖ４は、実例として、イオン源１２からＥＬＩＴアレイ１４に入射するイオンが、ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３の各々に選択的に捕捉されるように制御される。更に具体的には、電圧源Ｖ１〜Ｖ４は、各ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域にイオンを順次、実例として、Ｅ３から始まりＥ１で終わる順序で取り込み、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４のそれぞれの間でＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３のそれぞれにおいて、捕捉された各イオンを発振させるように制御される。このように捕捉され発振する各イオンは、したがって、３つのＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３のそれぞれにおいて、電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３のそれぞれを繰り返し通過し、それぞれの発振イオンが通過する毎に、各電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３において電荷および発振周期値が測定および記録される。測定値は記録され、記録された結果は、３つのイオンの各々の電荷、質量電荷比、および質量値を判定するために処理される。
【００２８】
[0040]  ＥＬＩＴアレイ１４の各ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３内において、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４の領域Ｒ１、Ｒ２内に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電圧源Ｖ１〜Ｖ４を制御することによって、イオンが捕獲され、それぞれのイオン・ミラーＭ１〜Ｍ４の対向する領域間で発振させられる。これに関して、各電圧源ＶＸは、実例として、一実施形態では、７通りのＤＣ電圧ＤＣ１〜ＤＣ７を生成し、電圧ＤＣ１〜ＤＣ７の各々を、それぞれのイオン・ミラーＭＸのミラー電極３０１〜３０７のそれぞれに供給するように構成される。ミラー電極３０１〜３０７の１つ以上が常時接地電位に保持されることになっている実施形態では、１つ以上のこのようなミラー電極３０１〜３０７が交互に電圧源ＶＸ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ＤＣ１〜ＤＣ７を省略してもよい。あるいはまたは加えて、ミラー電極３０１〜３０７の任意の２つ以上が同じ非ゼロＤＣ値に制御されることになっている実施形態では、任意のこのような２つ以上のミラー電極３０１〜３０７が、電圧出力ＤＣ１〜ＤＣ７の内１つに電気的に接続されてもよく、出力電圧ＤＣ１〜ＤＣ７の余分なものを除外してもよい。
【００２９】
[0041]  図２Ａおよび図２Ｂにおける例によって示されるように、各イオン・ミラーＭＸは、電圧ＤＣ１〜ＤＣ７の選択的印加によって、電圧源ＶＸによって生成された電圧ＤＣ１〜ＤＣ７がイオン・ミラーＭＸの領域Ｒ１、Ｒ２の各々においてイオン透過電界を確立するイオン透過モード（図２Ａ）と、電圧源ＶＸによって生成された電圧ＤＣ１〜ＤＣ７がイオン・ミラーＭＸの領域Ｒ１、Ｒ２の各々においてイオン捕捉または反射電界を確立するイオン反射モード（図２Ｂ）との間で制御可能である。イオン透過モードでは、電圧ＤＣ１〜ＤＣ７は、イオン・ミラーＭＸの領域Ｒ１内にイオン透過電極ＴＥＦ１を確立し、イオン・ミラーＭＸの領域Ｒ２内に他のイオン透過電極ＴＥＦ２を確立するように選択される。図２Ａに示すイオン・ミラーのイオン・ミラー領域Ｒ１およびＲ２の各々に、イオン透過電界力線の例を表す。イオン透過電界ＴＥＦ１およびＴＥＦ２は、実例として、イオン・ミラーＭＸ内の中央長手方向軸２４に向けてイオンを収束し、イオンがイオン・ミラーＭＸの領域Ｒ１、Ｒ２双方を通過して隣接する電荷検出シリンダＣＤＸに入射する際に、軸２４の周囲に狭いイオン軌道を維持するように確立される。
【００３０】
[0042]  イオン反射モードでは、電圧ＤＣ１〜ＤＣ７は、イオン・ミラーＭＸの領域Ｒ１内にイオン反射電界ＲＥＦ１を確立し、イオン・ミラーＭＸの領域Ｒ２内に他のイオン反射電界ＲＥＦ２を確立するように選択される。図２Ｂに示すイオン・ミラーのイオン・ミラー領域Ｒ１およびＲ２の各々に、イオン反射電界力線の例を表す。イオン反射電界ＲＥＦ２およびＲＥＦ２は、実例として、それぞれの領域Ｒ１、Ｒ２内を軸方向にＭＸの中央アパーチャＣＡに向かって移動するイオンの方向を逆転させ、中央アパーチャＣＡから軸方向に遠ざかる反対方向に、反射電界ＲＥＦ１、ＲＥＦ２によってイオンを加速させるように確立される。各イオン反射電界ＲＥＦ１、ＲＥＦ２は、このようにする際に、最初に、イオン・ミラーＭＸのそれぞれの領域Ｒ１、Ｒ２に移動するイオンを減速および停止させ、次いで逆方向にそれぞれの領域Ｒ１、Ｒ２を抜けて戻るようにイオンを加速させつつ、イオンを長手方向軸２４に向けて収束し、イオンがそれぞれの領域Ｒ１、Ｒ２に入ったときと反対の方向に、狭い軌道に沿ってイオンがそれぞれの領域Ｒ１、Ｒ２から離れて行くようにする。このように、電荷検出シリンダＣＤＸ−１からイオン・ミラーＭＸの領域Ｒ１に、中央長手方向軸２４に沿ってまたはこれに近接して入射するイオンは、反射電界ＲＥＦ１によって逆に電荷検出シリンダＣＤＸ−１に向けてそしてその内部まで、中央長手方向軸２４に沿ってまたはこれに近接して反射され、電荷検出シリンダＣＤＸからイオン・ミラーＭＸの領域Ｒ２に、中央長手方向軸２４に沿ってまたはこれに近接して入射する他のイオンは、反射電界ＲＥＦ２によって逆に電荷検出シリンダＣＤＸに向けてそしてその内部まで、中央長手方向軸２４に沿ってまたはこれに近接して反射される。丁度説明したこのようなイオン・ミラー間でイオンが電荷検出シリンダＣＤ中を前後に移動し続けることを可能にするように、ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３の長さにわたって横断しそれぞれのイオン・ミラーＭ１〜Ｍ４のイオン領域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、そのＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３内に捕捉されたと考えられる。
【００３１】
[0043]  イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４の内対応するもの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〜Ｖ４によってそれぞれ生成される１組の出力電圧Ｄ１〜Ｄ７の複数の例を、以下の表１に示す。尚、Ｄ１〜Ｄ７の以下の値は、一例として提示されるに過ぎず、Ｄ１〜Ｄ７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。
【００３２】
【表１】
2021527308.tif 000003
【００３３】
[0044]  図２Ａおよび図２Ｂに示し先に説明した例では、電圧源Ｖ１〜Ｖ４は、任意の時点において、同一の電界、例えば、イオン透過電界ＴＥＦまたはイオン反射電界ＲＥＦをイオン・ミラーの各々のイオン・ミラー領域Ｒ１、Ｒ２の各々に確立または維持するように制御される。このような制御は、イオン・ミラー構造の内１つ以上が、前述のような、分離した背中合わせのイオン・ミラーの形態で設けられる実施形態において実行することができる。しかしながら、このような制御はイオン・ミラー制御編成(arrangement)の一例を表すに過ぎないこと、そして代替実施形態では、単一イオン・ミラー構造として設けられようが、分離イオン・ミラー構造として設けられようが、任意の特定の時点または複数の時点において、イオン・ミラーの１つ以上の対向する領域Ｒ１、Ｒ２内に異なる電界を確立するように、電圧源Ｖ１〜Ｖ４（および恐らく１つ以上の追加の電圧源）を制御できることは理解されよう。例えば、図２Ｂに示す構造(arrangement)を使用すると、イオン反射電界ＲＥＦがＲ１およびＲ２に確立され、電圧源Ｖ１〜Ｖ４（および任意の追加の電圧源（１つまたは複数））は、代わりに、Ｒ１にイオン反射電界ＲＥＦを維持しつつ、同時にＲ２内にイオン透過電極ＴＥＦを確立するように、またはこの逆に、選択的に制御することもできる。
【００３４】
[0045]  これより図３を参照すると、プロセス１００の簡略フローチャートが示されている。プロセス１００は、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４を前述したそれらの透過および反射モード間で選択的にそして順次制御して、イオン源１２からＥＬＩＴアレイ１４に入射するイオンを３つの別個のＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３の各々に捕捉させ、捕捉された各イオンが、３つのＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３のそれぞれにおいて、電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３のそれぞれを繰り返し通過するように、電圧源Ｖ１〜Ｖ４を制御するためのものである。それぞれの発振イオンが各電荷検出器を通過する毎に、各電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３において電荷および発信周期値を測定および記録し、次いで記録したデータに基づいて、イオン電荷、質量電荷比、および質量値を判定する。図示する実施形態では、プロセス１００は、実例として、命令の形態でメモリ１８に格納され、命令がプロセッサ１６によって実行されると、プロセッサ１６に先に述べた機能を実行させる。電圧源Ｖ１〜Ｖ４の１つ以上が、プロセッサ１６と独立してプログラマブルである代替実施形態では、プロセス１００の１つ以上の態様は、全体的にまたは部分的に、１つ以上のこのようなプログラマブル電圧源Ｖ１〜Ｖ４によって実行されてもよい。しかしながら、この開示に限って言えば、プロセス１００は、プロセッサ１６のみによって実行されるものとして説明する。図４Ａ〜図４Ｅの補助により、正に荷電されたイオンに対する動作として、プロセス１００について説明するが、プロセス１００は、代わりに、１つ以上の負に荷電された粒子に対しても動作できることは理解されよう。
【００３５】
[0046]  図４Ａを参照すると、プロセス１００はステップ１０２において開始し、プロセッサ１６は、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４の全てをイオン透過モードで動作させ、各々のそれぞれの領域Ｒ１、Ｒ２に確立された透過電界ＴＥＦ１、ＴＥＦ２が、イオンを通過させつつ、イオンを長手方向軸２４に向かって収束させ、ＥＬＩＴアレイ１４を貫通する狭い軌道に従うように動作する仕方で、電圧源Ｖ１〜Ｖ４を制御して、電圧源Ｖ１〜Ｖ４の各々の電圧ＤＣ１〜ＤＣ７を設定するように動作可能である。一実施形態例では、電圧源Ｖ１〜Ｖ４は、実例として、プロセス１００のステップ１０２において、先の表１において例示したように、全通過透過モードにしたがって電圧ＤＣ１〜ＤＣ７を生成するように制御される。いずれの場合でも、イオン透過モードで動作するようにイオン・ミラーＭ１〜Ｍ４を制御するために、ステップ１０２において電圧源Ｖ１〜Ｖ４の各々を設定することにより、イオン源１２からＭ１に入射したイオンは、図４Ａに示すイオン軌道例５０によって例示されるように、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４の全ておよび電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３の全てを通過し、Ｍ４から出射する。このように、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４をそれらのそれぞれの透過モードに制御することにより、図４Ａに示すように、イオン源１２からＥＬＩＴアレイ１４に入射した１つ以上のイオンを、ＥＬＩＴアレイ１４全体に入射させ通過させる。図４Ａに示すイオン軌道５０は、実例として、１つのイオンまたはイオンの集合体を表すこともできる。
【００３６】
[0047]  ステップ１０２に続いて、プロセス１００はステップ１０４に進み、プロセッサ１６は、一時停止し、いつステップ１０６に進むか判定するように動作可能である。ステップ１０２の一実施形態では、ＥＬＩＴアレイ１４は、実例として、「ランダム捕捉モード」で制御される。このモードでは、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４がそれらの透過モードに、選択された時間期間だけ保持され、その間に、イオン源１２によって生成された１つ以上のイオンがＥＬＩＴアレイ１４に入射し、それを通過することが予期される。非限定的な一例として、プロセッサ１６が、ランダム捕捉モードにおいて動作するときに、ステップ１０６に移る前にステップ１０４において費やす、選択された時間期間は、ＥＬＩＴアレイ１４の軸方向長、およびＥＬＩＴアレイ１４に入射するイオンの速度に依存して、約１〜３ミリ秒（ｍｓ）であるが、このような選択時間期間は、他の実施形態では、３ｍｓより長く１ｍｓより短くてもよいことは理解されよう。選択された時間期間が経過するまで、プロセス１００は、ステップ１０４のＮＯ分岐に従い、ステップ１０４の開始に戻る。選択された時間期間の経過後、プロセス１００はステップ１０４のＹＥＳ分岐に従って、ステップ１０６に進む。ステップ１０４のある代替実施形態では、マイクロチャネル・プレート検出器２２を含む実施形態におけるように、プロセッサ１６は、１つ以上のイオンが検出器２２によって検出された後にのみ、ステップ１０６に進む前に、イオンがＥＬＩＴアレイ１４を貫通して移動させられていることを確保するための更に余分な遅延期間を設けて、または設けずに、ステップ１０６に進むように構成されてもよい。他の代替実施形態では、ＥＬＩＴアレイ１４は、実例として、プロセッサ１６によって「トリガ捕捉モード」に制御されてもよい。このモードでは、電荷検出器ＣＤ３においてイオンが検出されるまで、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４がそれらのイオン透過モードに保持される。このような検出まで、プロセス１００はステップ１０４のＮＯ分岐に従い、ステップ１０４の開始に戻る。プロセッサ１６による電荷検出器ＣＤ３におけるイオンの検出は、イオンが電荷検出器ＣＤ３を通過してイオン・ミラーＭ４に向かっていることを示し、プロセッサ１６にステップ１０４のＹＥＳ分岐に従わせ、プロセス１００のステップ１０６に進ませるトリガ・イベントとして役割を果たす。
【００３７】
[0048]  ステップ１０４のＹＥＳ分岐に従い、そして図４Ｂを参照すると、プロセッサ１６は、ステップ１０６において、イオン・ミラーＭ４の動作をイオン透過動作モードからイオン反射動作モードに変化させるまたは切り替えるという仕方で、電圧源Ｖ４を制御して、電圧源Ｖ４の出力電圧ＤＣ１〜ＤＣ７を設定するように動作可能である。イオン反射動作モードでは、イオン反射電界Ｒ４１がＭ４の領域Ｒ１内に確立される。イオン反射電界Ｒ４１は、先に説明したように、Ｍ４の領域Ｒ１に入射する１つ以上のイオンを、図２Ｂに関して先に説明したように、イオン・ミラーＭ３に向けて（そして電荷検出器ＣＤ３を通過して）逆に反射させるように動作する。電圧源Ｖ１〜Ｖ３によって生成される出力電圧ＤＣ１〜ＤＣ７は、それぞれ、ステップ１０６では不変であるので、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ３は、各々、イオン透過モードに留まる。その結果、ＥＬＩＴアレイ１４内をイオン・ミラーＭ４に向けて移動するイオンは、イオン・ミラーＭ３に向かって逆に反射され、図４Ｂに示したイオン軌道５０によって示されるように、イオンがＭ３のイオン入射口に向かって移動するに連れて、軸２４に向かって収束される。
【００３８】
[0049]  ステップ１０６に続いて、プロセス１００はステップ１０８に進み、プロセッサ１６は、一時停止し、いつステップ１１０に進むか判定するように動作可能である。ＥＬＩＴアレイ１４がプロセッサ１６によってランダム捕捉モードで制御されるステップ１０８の実施形態では、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ３は、ステップ１０８において、選択された時間期間だけそれらの透過モードに保持される。この選択された時間期間中に、イオンがＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ３に入射する可能性がある。非限定的な一例として、プロセッサ１６が、ランダム捕捉モードにおいて動作するときに、ステップ１１０に移る前にステップ１０８において費やす、選択された時間期間は、約０．１ミリ秒（ｍｓ）であるが、このような選択時間期間は、他の実施形態では、０．１ｍｓより長くても０．１ｍｓより短くてもよいことは理解されよう。選択された時間期間が経過するまで、プロセス１００は、ステップ１０８のＮＯ分岐に従い、ステップ１０８の開始に戻る。選択された時間期間の経過後、プロセス１００はステップ１０８のＹＥＳ分岐に従って、ステップ１１０に進む。ＥＬＩＴアレイ１４がプロセッサ１６によってトリガ捕捉モードに制御されるステップ１０８の代替実施形態では、イオンが電荷検出器ＣＤ３において検出されるまで、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ３はそれらのイオン透過モードに保持される。このような検出まで、プロセス１００はステップ１０８のＮＯ分岐に従い、ステップ１０８の開始に戻る。プロセッサ１６による電荷検出器ＣＤ３におけるイオンの検出は、イオンが電荷検出器ＣＤ３を貫通して移動していることを確認し、プロセッサ１６にステップ１０８のＹＥＳ分岐に従わせ、プロセス１００のステップ１１０に進ませるトリガ・イベントとして役割を果たす。
【００３９】
[0050]  ステップ１０８のＹＥＳ分岐に従い、そして図４Ｃを参照すると、プロセッサ１６は、ステップ１１０において、イオン・ミラーＭ３の動作をイオン透過動作モードからイオン反射動作モードに変化させるまたは切り替えるという仕方で、電圧源Ｖ３を制御して、電圧源Ｖ３の出力電圧ＤＣ１〜ＤＣ７を設定するように動作可能である。イオン反射動作モードでは、イオン反射電界Ｒ３１がＭ３の領域Ｒ１内に確立され、イオン反射電界Ｒ３２がＭ３の領域Ｒ２内に確立される。その結果、イオンはＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ３内に捕捉され、イオン・ミラーＭ３の領域Ｒ２およびイオン・ミラーＭ４の領域Ｒ１内にそれぞれ確立された反射電界Ｒ３２およびＲ４１のために、図４Ｃに図示するイオン軌道５０３によって示されるように、捕捉されたイオンは、電荷検出シリンダＣＤ３を通過する毎に、Ｍ３とＭ４との間で発振する。イオンが電荷検出シリンダＣＤ３を通過する毎に、シリンダＣＤ３上に電荷を誘発し、この電荷は電荷プリアンプＣＰ３（図１参照）によって検出される。ステップ１１２において、プロセッサ１６は、イオンがイオン・ミラーＭ３、Ｍ４間で、そして電荷検出シリンダＣＤ３中で前後に発振するに連れて、このようなＣＤ３電荷検出イベントの各々の振幅およびタイミングを記録し、それをメモリ１８に格納するように動作可能である。
【００４０】
[0051]  イオン反射電界Ｒ３１は、先に説明したように、Ｍ３の領域Ｒ１に入ったイオンを逆にイオン・ミラーＭ２に向けて（そして電荷検出器ＣＤ２を通って）反射させるように動作する。これは図２Ｂに関して先に説明した通りである。電圧源Ｖ１〜Ｖ２によって生成された出力電圧ＤＣ１〜ＤＣ７は、それぞれ、ステップ１１０およびステップ１１２において不変であるので、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ２は各々イオン透過モードに留まる。その結果、ＥＬＩＴアレイ１４に入射しイオン・ミラーＭ３に向けて移動するイオンは、図４Ｃに図示したイオン軌道５０１、２によって示されるように、イオン・ミラーＭ２に向かって逆に反射され、Ｍ１のイオン入射口に向かって移動するに連れて、軸２４に向かって収束される。
【００４１】
[0052]  ステップ１１０および１１２に続いて、プロセス１００はステップ１１４に進み、プロセッサ１６は一時停止して、いつステップ１１６に進むか判定するように動作可能である。ＥＬＩＴアレイ１４がプロセッサ１６によってランダム捕捉モードで制御されるステップ１１４の実施形態では、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ２は、ステップ１１４において、選択された時間期間だけそれらの透過モードに保持され、この選択された時間期間中に、１つ以上のイオンがＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ２に入射する可能性がある。非限定的な一例として、プロセッサ１６が、ランダム捕捉モードにおいて動作するときに、ステップ１１６に移る前にステップ１１４において費やす、選択された時間期間は、約０．１ミリ秒（ｍｓ）であるが、このような選択時間期間は、他の実施形態では、０．１ｍｓより長くても０．１ｍｓより短くてもよいことは理解されよう。選択された時間期間が経過するまで、プロセス１００は、ステップ１１４のＮＯ分岐に従い、ステップ１０８の開始に戻る。選択された時間期間の経過後、プロセス１００はステップ１１４のＹＥＳ分岐に従って、ステップ１１６に進む。ＥＬＩＴアレイ１４がプロセッサ１６によってトリガ捕捉モードに制御されるステップ１１４の代替実施形態では、イオンが電荷検出器ＣＤ２において検出されるまで、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ２はそれらのイオン透過モードに保持される。このような検出まで、プロセス１００はステップ１１４のＮＯ分岐に従い、ステップ１１４の開始に戻る。プロセッサ１６による電荷検出器ＣＤ２におけるイオンの検出は、イオンが電荷検出器ＣＤ２を貫通して移動していることを確認し、プロセッサ１６にステップ１１４のＹＥＳ分岐に従わせ、プロセス１００のステップ１１６に進ませるトリガ・イベントとして役割を果たす。
【００４２】
[0053]  イオン反射電界Ｒ２１は、先に説明したように、Ｍ２の領域Ｒ１に入ったイオンを逆にイオン・ミラーＭ１に向けて（そして電荷検出器ＣＤ１を通って）反射させるように動作する。これは図２Ｂに関して先に説明した通りである。電圧源Ｖ１によって生成された出力電圧ＤＣ１〜ＤＣ７は、ステップ１１６およびステップ１１８において不変であるので、イオン・ミラーＭ１はイオン透過モードに留まる。その結果、ＥＬＩＴアレイ１４に入射しイオン・ミラーＭ２に向けて移動するイオンは、図４Ｄに図示したイオン軌道５０１によって示されるように、イオン・ミラーＭ１に向かって逆に反射され、Ｍ１のイオン入射口に向かって移動するに連れて、軸２４に向かって収束される。
【００４３】
[0054]  ステップ１１４のＹＥＳ分岐に従って、そしてＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ３にあるイオンがイオン・ミラーＭ３およびＭ３間で電荷検出シリンダＣＤ３中を前後に発振し続けるとき、プロセス１００はステップ１１６に進む。図４Ｄを参照すると、プロセッサ１６は、ステップ１１６において、イオン・ミラーＭ２の動作をイオン透過動作モードからイオン反射動作モードに変化させるまたは切り替えるという仕方で、電圧源Ｖ２を制御して、出力電圧ＤＣ１〜ＤＣ７を設定するように動作可能である。イオン反射動作モードでは、イオン反射電界Ｒ２１がＭ２の領域Ｒ１内に確立され、イオン反射電界Ｒ２２がＭ２の領域Ｒ２内に確立される。その結果、イオンはＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ２内に捕獲され、イオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２およびイオン・ミラーＭ３の領域Ｒ１内にそれぞれ確立された反射電界Ｒ２２およびＲ３１のために、捕捉されたイオンは、図４Ｄに図示したイオン軌道５０２によって示されるように、電荷検出シリンダＣＤ２を通過する毎に、Ｍ２およびＭ３間で発振する。イオンが電荷検出シリンダＣＤ２を通過する毎に、シリンダＣＤ２上に電荷を誘発し、この電荷は電荷プリアンプＣＰ２（図１参照）によって検出される。ステップ１１８において、プロセッサ１６は、イオンがイオン・ミラーＭ２、Ｍ３間で、そして電荷検出シリンダＣＤ２中で前後に発振するに連れて、このようなＣＤ２電荷検出イベントの各々の振幅およびタイミングを記録し、それをメモリ１８に格納するように動作可能である。このように、ステップ１１６に続いて、イオンは、イオン・ミラーＭ３およびＭ４の間で、ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ３の電荷検出シリンダＣＤ３中を前後に発振しており、同時に他のイオンがイオン・ミラーＭ２およびＭ３の間で、ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ２の電荷検出シリンダＣＤ２中を前後に発振している。
【００４４】
[0055]  ステップ１１６およびステップ１１８に続いて、プロセス１００はステップ１２０に進み、プロセッサ１６は一時停止して、いつステップ１２２に進むか判定するように動作可能である。ＥＬＩＴアレイ１４がプロセッサ１６によってランダム捕捉モードで制御されるステップ１２０の実施形態では、イオン・ミラーＭ１がステップ１２０においてその透過動作モードに、選択された時間期間だけ保持され、 この選択された時間期間中に、１つ以上のイオンがＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１に入射する可能性がある。非限定的な一例として、プロセッサ１６が、ランダム捕捉モードにおいて動作するときに、ステップ１２２に移る前にステップ１２０において費やす、選択された時間期間は、約０．１ミリ秒（ｍｓ）であるが、このような選択時間期間は、他の実施形態では、０．１ｍｓより長くても０．１ｍｓより短くてもよいことは理解されよう。選択された時間期間が経過するまで、プロセス１００は、ステップ１２０のＮＯ分岐に従い、ステップ１２０の開始に戻る。選択された時間期間の経過後、プロセス１００はステップ１２０のＹＥＳ分岐に従って、ステップ１２２に進む。ＥＬＩＴアレイ１４がプロセッサ１６によってトリガ捕捉モードに制御されるステップ１２０の代替実施形態では、イオンが電荷検出器ＣＤ１において検出されるまで、イオン・ミラーＭ１はそれらのイオン透過動作モードに保持される。このような検出まで、プロセス１００はステップ１２０のＮＯ分岐に従い、ステップ１２０の開始に戻る。プロセッサ１６による電荷検出器ＣＤ１におけるイオンの検出は、イオンが電荷検出器ＣＤ１を貫通して移動していることを確認し、プロセッサ１６にステップ１２０のＹＥＳ分岐に従わせ、プロセス１００のステップ１２２に進ませるトリガ・イベントとして役割を果たす。
【００４５】
[0056]  ステップ１２０のＹＥＳ分岐に従って、そしてＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ３にあるイオンがイオン・ミラーＭ３およびＭ４間で電荷検出シリンダＣＤ３中を前後に発振し続け、同時にＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ２にある他のイオンがイオン・ミラーＭ２およびＭ３間で電荷検出シリンダＣＤ２中を前後に発振し続けるとき、プロセス１００はステップ１２２に進む。図４Ｅを参照すると、プロセッサ１６は、ステップ１２２において、イオン・ミラーＭ１の動作をイオン透過動作モードからイオン反射動作モードに変化させるまたは切り替えるという仕方で、電圧源Ｖ１を制御して、出力電圧ＤＣ１〜ＤＣ７を設定するように動作可能である。イオン反射動作モードでは、イオン反射電界Ｒ１１がＭ１の領域Ｒ１内に確立され、イオン反射電界Ｒ１２がＭ１の領域Ｒ１内に確立される。その結果、イオンはＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１内に捕獲され、イオン・ミラーＭ１の領域Ｒ２およびイオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内にそれぞれ確立された反射電界Ｒ１２およびＲ２１のために、捕捉されたイオンは、図４Ｅに図示したイオン軌道５０１によって示されるように、電荷検出シリンダＣＤ１を通過する毎に、Ｍ１およびＭ２間で発振する。イオンが電荷検出シリンダＣＤ１を通過する毎に、シリンダＣＤ１上に電荷を誘発し、この電荷は電荷プリアンプＣＰ１（図１参照）によって検出される。ステップ１２４において、プロセッサ１６は、イオンがイオン・ミラーＭ１、Ｍ２間で、そして電荷検出シリンダＣＤ１中で前後に発振するに連れて、このようなＣＤ１電荷検出イベントの各々の振幅およびタイミングを記録し、それをメモリ１８に格納するように動作可能である。このように、ステップ１２２に続いて、イオンは、イオン・ミラーＭ３およびＭ４の間で、ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ３の電荷検出シリンダＣＤ３中を前後に発振しており、同時に他のイオンがイオン・ミラーＭ２およびＭ３の間で、ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ２の電荷検出シリンダＣＤ２中を前後に発振しており、また同時に更に他のイオンがイオン・ミラーＭ１およびＭ２の間で、ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１の電荷検出シリンダＣＤ１中を前後に発振している。
【００４６】
[0057]  ステップ１２２およびステップ１２４に続いて、プロセス１００はステップ１２６に進み、プロセッサ１６は一時停止して、いつステップ１２８に進むか判定するように動作可能である。一実施形態では、プロセッサ１６は、選択された時間期間、即ち、全イオン・サイクル測定時間にわたって、ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３の各々中を同時に前後にイオンが発振することを許容するように構成される、即ち、プログラミングされる。全イオン・サイクル測定時間の間に、イオン検出イベント、即ち、電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３の各々によるものが、プロセッサ１６によって記録される。非限定的な一例として、プロセッサ１６が、ステップ１２８に移る前にステップ１２６において費やす、選択された時間期間は、約１００〜３００ミリ秒（ｍｓ）であるが、このような選択時間期間は、他の実施形態では、３００ｍｓより長くてもまたは１００ｍｓより短くてもよいことは理解されよう。 選択された時間期間が経過するまで、プロセス１００は、ステップ１２６のＮＯ分岐に従い、ステップ１２６の開始に戻る。選択された時間期間の経過後、プロセス１００はステップ１２６のＹＥＳ分岐に従って、ステップ１２８および１４０に進む。プロセス１００のある代替実施形態では、電圧源Ｖ１〜Ｖ４は、実例として、プロセッサ１６によってステップ１２６において、選択された回数だけ、即ち、測定サイクルの総数だけ、電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３中を前後にイオンが発振することを許容するように制御することができ、その間に、イオン検出イベント、即ち、電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３の各々によるイオン検出イベントが、プロセッサ１６によって記録される。プロセッサが電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３の１つ以上の選択された回数のイオン検出イベントをカウントするまで、プロセス１００はステップ１２６のＮＯ分岐に従い、ステップ１２６の開始に戻る。プロセッサ１６による選択された回数のイオン検出イベントの検出は、プロセッサ１６にステップ１２６のＹＥＳ分岐に従わせ、プロセス１００のステップ１２８および１４０に進ませるトリガ・イベントとして役割を果たす。
【００４７】
[0058]  ステップ１２６のＹＥＳ分岐にしたがって、プロセッサ１６は、ステップ１２８において、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４の全ての動作をイオン反射動作モードからイオン透過動作モードに変化させるまたは切り替えるという仕方で、電圧源Ｖ１からＶ４を制御して、各々の出力電圧ＤＣ１〜ＤＣ７を設定するように動作可能である。イオン透過動作モードでは、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４は、各々、イオンがそれらを通過するのを許容するように動作する。実例として、電圧源Ｖ１〜Ｖ４は、実例として、プロセス１００のステップ１２８において、先の表１に示したような全通過透過モードにしたがって電圧ＤＣ１〜ＤＣ７を生成するように制御され、図４Ａに示すイオン軌道５０を再確立する。ここで、（ｉ）ＥＬＩＴアレイ１４内にある全てのイオンが、ＥＬＩＴアレイ１４を通過し抜け出すように、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４の各々において確立されているイオン透過電界ＴＥＦ１、ＴＥＦ２によって、これらのイオンが軸２４に向けて収束され、（ｉｉ）イオン源１２からＭ１に入射した全てのイオンが、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ４の全ておよび電荷検出器ＣＤ１〜ＣＤ３の全てを通過する。
【００４８】
[0059]  ステップ１２８に続いて、プロセッサ１６は、ステップ１３０において、ＥＬＩＴアレイ１４内に収容されているイオンがＥＬＩＴアレイ１４を抜けて移動することを許容するために、選択された時間期間だけ一時停止するように動作可能である。非限定的な一例として、プロセッサ１２が、ステップ１０２に戻ってプロセス１００を再開する前にステップ１３０において費やす、選択された時間期間は、約１〜３ミリ秒（ｍｓ）であるが、このような選択時間期間は、他の実施形態では、３ｍｓより長くてもまたは１ｍｓより短くてもよいことは理解されよう。選択された時間期間が経過するまで、プロセス１００は、ステップ１３０のＮＯ分岐に従い、ステップ１３０の開始に戻る。選択された時間期間の経過後、プロセス１００はステップ１３０のＹＥＳ分岐に従って、ステップ１０２に戻ってプロセス１００を再開する。
【００４９】
[0060]  また、ステップ１２６のＹＥＳ分岐にしたがって、プロセス１００は加えてステップ１４０に進み、丁度説明したプロセス１００のステップ１１２、１１８、および１２４の間に収集されたデータを分析する。図示する実施形態では、データ分析ステップ１４０は、実例として、ステップ１４２を含み、ここで、プロセッサ１６は、電荷プリアンプＣＰ１〜ＣＰ３の各々によって供給され、記録された複数組の格納電荷検出信号のフーリエ変換を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、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、ステップ１４２を実行するように動作可能である。いずれの場合でも、プロセッサ１６は、ステップ１４２において、３つのフーリエ変換ＦＴ１、ＦＴ２、およびＦＴ３を計算するように動作可能である。ＦＴ１は、第１電荷プリアンプＣＰ１によって供給され記録された１組の電荷検出信号、つまり、ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１の電荷検出シリンダＣＤ１によって検出された電荷検出イベントに対応する電荷検出信号のフーリエ変換であり、ＦＴ２は、第１電荷プリアンプＣＰ２によって供給され記録された１組の電荷検出信号、つまり、ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ２の電荷検出シリンダＣＤ２によって検出された電荷検出イベントに対応する電荷検出信号のフーリエ変換であり、ＦＴ３は、第１電荷プリアンプＣＰ３によって供給され記録された１組の電荷検出信号、つまり、ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ３の電荷検出シリンダＣＤ３によって検出された電荷検出イベントに対応する電荷検出信号のフーリエ変換である。
【００５０】
[0061]  ステップ１４２に続いて、プロセス１００はステップ１４４に進み、プロセッサ１６は、３組のイオン質量電荷比値（ｍ／ｚ１、ｍ／ｚ２、およびｍ／ｚ３）、イオン電荷値（ｚ１、ｚ２、およびｚ３）、およびイオン質量値（ｍ１、ｍ２、およびｍ３）を、各々、計算したフーリエ変換値（ＦＴ１、ＦＴ２、ＦＴ３）のそれぞれの関数として計算するように動作可能である。その後、ステップ１４６において、プロセッサ１６は、周辺デバイス２０の１つ以上を制御して、計算結果をメモリ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この結果を表示するように動作可能である。
【００５１】
[0062]  一般に、ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３のいずれかにおいて対向するイオン・ミラー間で前後に発振するイオン（１つまたは複数）の質量電荷比（ｍ／ｚ）は、次の式にしたがって、発振するイオン（１つまたは複数）の基本周波数ｆｆの二乗に反比例することは理解されている。
ｍ／ｚ＝Ｃ／ｆｆ２
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またはＥＬＩＴ領域の寸法の関数である定数であり、基本周波数ｆｆは、それぞれの計算したフーリエ変換から直接判定される。つまり、ｆｆ１は、ＦＴ１の基本周波数であり、ｆｆ２はＦＴ２の基本周波数であり、ｆｆ３は、ＦＴ３の基本周波数である。通例、Ｃは、従来のイオン軌道シミュレーションを使用して決定される。いずれの場合でも、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いれて、それぞれのフーリエ変換ＦＴの基本周波数の振幅(magnitude)ＦＴＭＡＧに比例する。場合によっては、イオン電荷値を判定するために、ＦＦＴの高調波周波数の１つ以上の振幅（１つまたは複数）(magnitude)を、基本周波数の振幅(magnitude)に加算してもよい。いずれの場合でも、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。つまり、第１電荷プリアンプＣＰ１によって供給され記録された１組の電荷検出信号に関して、プロセッサ１６は、ステップ１４４において、ｍ／ｚ１＝Ｃ／ｆｆ１２、ｚ１＝Ｆ（ＦＴＭＡＧＩ）、およびｍ１＝（ｍ／ｚ１）（ｚ１）を計算するように動作可能である。第２電荷プリアンプＣＰ２によって供給され記録された１組の電荷検出信号に関して、プロセッサ１６は、同様に、ステップ１４４において、ｍ／ｚ２＝Ｃ／ｆｆ２２、ｚ２＝Ｆ（ＦＴＭＡＧ２）、およびｍ２＝（ｍ／ｚ２）（ｚ２）を計算するように動作可能であり、第３電荷プリアンプＣＰ３によって供給され記録された１組の電荷検出信号に関して、プロセッサ１６は、同様に、ステップ１４４において、ｍ／ｚ３＝Ｃ／ｆｆ３２、ｚ３＝Ｆ（ＦＴＭＡＧ３）、およびｍ３＝（ｍ／ｚ３）（ｚ３）を計算するように動作可能である。
【００５２】
[0063]  これより図５Ａを参照すると、イオン分離機器６０の実施形態の簡略図が示されている。イオン分離機器６０は、本明細書において図示および説明したＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２の内任意のものを含むことができ、本明細書において図示および説明した電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ）１０、２００、３００の内任意のものを含むことができ、ＥＬＩＴアレイ（１つまたは複数）の上流側においてイオン源１２の一部を形成することができ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ＥＬＩＴアレイ（１つまたは複数）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ＥＬＩＴアレイ（１つまたは複数）の下流側に配置することができ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５Ａ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。あるいはまたは加えて、イオン処理機器７０は、図５Ａでは、ＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２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７０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。
【００５３】
[0064]  イオン源１２に注目すると、ＥＬＩＴ１０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任意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。
【００５４】
[0065]  これより処理機器７０に移ると、機器７０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）、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７０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つ以上の質量分光分析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。
【００５５】
[0066]  図５Ａに示すイオン分離機器６０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７０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、ハイパス・フィルタまたはバンドパス・フィルタとして動作する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のみを質量分光分析計に受け渡すように制御され、ＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２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。この例のある代替実施態様では、イオン源ステージＩＳ２は質量分光分析計であってもよく、そしてイオン源ステージＩＳ３はイオン・フィルタであってもよく、イオン・フィルタは、他の場合では、下流ＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２による分析のために、所望の分子特性を有して質量分光分析計から出射するイオンを予め選択するように、丁度説明したように動作可能であってもよい。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、他のイオン・フィルタの前にある質量分光分析計を含んでもよい。イオン・フィルタは、各々、丁度説明したように動作する。
【００５６】
[0067]  図５Ａに示すイオン分離機器６０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、イオン処理機器７０は除外される。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ＣＭＤＳの実施態様であり、ＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２が、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。
【００５７】
[0068]  図５Ａに示すイオン分離機器６０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７０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、ＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２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７０は、従来の単一または多重ステージ・イオン移動度分光分析計を、唯一のステージＯＳ１として（または多重ステージ機器７０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、ＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２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、ＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２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・イオン移動度分光分析計が、イオン源ステージＩＳ１およびＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２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分析計が、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、ＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２が、イオン源ステージのイオン移動度分光分析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、ＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２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分析計が、ＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２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。この節において説明した実施形態の実施態様のいずれにおいても、追加の異形(additional variant)では、イオン源１２および／またはイオン処理機器２１０における単一または多重ステージ・イオン移動度分光計の上流側および／または下流側に動作可能に位置付けられた質量分光分析計を含むことができる。
【００５８】
[0069]  図５Ａに示すイオン分離機器６０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７０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、ＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２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。この節において説明した実施形態の実施態様のいずれにおいても、追加の異形では、イオン源ステージＩＳ２とＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２との間に動作可能に位置付けられた質量分光分析計を含むことができる。
【００５９】
[0070]  これより図５Ｂを参照すると、イオン分離機器８０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８０は、マルチステージ質量分光分析機器８２を含み、更に、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機器１０、２００、３００の内任意のものも含む。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８２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）８４、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）８６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、質量分光分析計８４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）８６、その後ろにありこれに結合された(followed by an coupled)第２の従来の質量分光分析計（ＭＳ３）８８、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）９０を含む。ＣＤＭＳ１０、２００、３００は、ＣＤＭＳ１０、２００、３００が、選択的に質量分光分析計８４および／またはイオン解離ステージ８６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８６と並列に結合されている。
【００６０】
[0071]  例えば、イオン分離機器８２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８４（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ｈ光誘発解離によって、イオン解離ステージ８６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８６（ＭＳ２）によって分析される。ＭＳ１およびＭＳ２の双方において、先駆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８２を、本明細書において図示および説明したＣＤＭＳ１０、２００、３００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、２００、３００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８４、８８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８６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、２００、３００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、ＣＤＭＳ１０、２００、３００によって分析することができる。
【００６１】
[0072]  これより図６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ている静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）アレイ２０５の他の実施形態を含む他のＣＤＭＳ２００が示されている。図示する実施形態では、ＥＬＩＴアレイ２０５は、３つの別個のＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６を含み、各々、図１に示したＥＬＩＴアレイ１４のＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ３と同一に構成されている。例えば、ＥＬＩＴ２０２は、接地チェンバＧＣ１によって包囲された電荷検出シリンダＣＤ１を含み、接地チェンバＧＣ１の一端部は、１つのイオン・ミラーＭ１のミラー電極の１つを定め、接地チェンバＧＣ１の逆端は他のイオン・ミラーＭ２のミラー電極の１つを定め、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２は電荷検出シリンダ２０２の反対側の両端に配置されている。イオン・ミラーＭ１は、実例として、図１〜図２Ｂに示したイオン・ミラーＭ１〜Ｍ３の各々と構造および機能が同一であり、イオン・ミラーＭ２は、実例として、図１〜図２Ｂに示したイオン・ミラーＭ４と構造および機能が同一である。電圧源Ｖ１は、実例として、図１〜図２Ｂに示した電圧源Ｖ１と構造および機能が同一であり、イオン・ミラーＭ１に動作可能に結合されており、他方の電圧源Ｖ２は、実例として、図１〜図２Ｂに示した電圧源Ｖ４と構造および機能が同一であり、イオン・ミラーＭ２に動作可能に結合されている。イオン・ミラーＭ１は、実例として、図２Ａに示したイオン・ミラーＭＸのアパーチャＡＩと構造および機能が同一である、イオン入射アパーチャＡＩ１を定め、イオン・ミラーＭ２は、実例として、図１および図２Ｂに関して先に説明したイオン・ミラーＭ４のアパーチャＣＡと構造および動作が同一である、出射アパーチャＡＯ１を定める。長手方向軸２４１が、ＥＬＩＴ２０２の中央を貫通し、実例として、アパーチャＡＩ１およびＡＯ１を二分する。電荷プリアンプＣＰ１は、電荷検出シリンダＣＤ１に電気的に結合され、実例として、図１に示し先に説明した電荷プリアンプＣＰ１と構造および機能が同一である。
【００６２】
[0073]  ＥＬＩＴ２０４は、実例として、ＥＬＩＴ２０２のイオン・ミラーＭ１、Ｍ２に対応するイオン・ミラーＭ３、Ｍ４を有する、丁度説明したＥＬＩＴ２０２と同一であり、電圧源Ｖ３、Ｖ４がＥＬＩＴ２０２の電圧源Ｖ１、Ｖ２に対応し、入射／出射アパーチャＡＩ２／ＡＯ２が、ＥＬＩＴ２０４を貫通し、実例としてアパーチャＡＩ２、ＡＯ２を二分する長手方向軸２４２を定める。電荷増幅器ＣＰ２は、ＥＬＩＴ２０４の電荷検出シリンダＣＤ２に電気的に結合され、実例として、図１に示し先に説明した電荷プリアンプＣＰ２と構造および機能が同一である。
【００６３】
[0074]  同様に、ＥＬＩＴ２０６も、実例として、丁度説明したＥＬＩＴ２０２と同一であり、イオン・ミラーＭ５、Ｍ６がＥＬＩＴ２０２のイオン・ミラーＭ１、Ｍ２に対応し、電圧源Ｖ５、Ｖ６がＥＬＩＴ２０２の電圧源Ｖ１、Ｖ２に対応し、入射／出射アパーチャＡＩ３／ＡＯ３が、ＥＬＩＴ２０６を貫通して延び、実例としてアパーチャＡＩ３、ＡＯ３を二分する長手方向軸２４３を定める。電荷増幅器ＣＰ３は、ＥＬＩＴ２０６の電荷検出シリンダＣＤ３に電気的に結合され、実例として、図１に示し先に説明した電荷プリアンプＣＰ３と構造および機能が同一である。
【００６４】
[0075]  電圧源Ｖ１〜Ｖ６、および電荷プリアンプＣＰ１〜ＣＰ３は、図１に関して説明したように、メモリ２１２を含むプロセッサ２１０に動作可能に結合され、メモリ２１２は、実例として、内部に命令が格納されており、プロセッサ２１０によって実行されると、プロセッサ２１０に、前述のようにイオン・ミラーＭ１〜Ｍ６をイオン透過モードとイオン反射モードとの間で制御するように、電圧源Ｖ１〜Ｖ６の動作を制御させる。あるいは、電圧源Ｖ１〜Ｖ６の１つ以上が、前述のように動作するようにプログラミング可能でもよい。いずれの場合でも、メモリ２１２に格納されている命令は、実例として、プロセッサ２１０によって実行されると、プロセッサに、電荷プリアンプＣＰ１〜ＣＰ３によって検出された電荷信号を受け取らせ、処理させ、記録（格納させ）、更に記録した電荷信号情報を処理させて、先に説明したように、ＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６の各々に捕獲されたイオンの質量を計算させる命令を含む。実例として、プロセッサ２１０は、１つ以上の周辺デバイス２１４に結合され、これらは、図１に関して先に説明した１つ以上の周辺デバイス２０と同一であってもよい。
【００６５】
[0076]  図６に示す実施形態において、イオン誘導アレイ２０８の実施形態が示されており、イオン源１２と、ＥＬＩＴアレイ２０５における各ＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６のイオン入射アパーチャＡＩ１からＡＩ３との間に動作可能に結合されている。イオン源１２は、実例として図１および／または図５Ａに関して説明した通りであり、イオンを生成し、イオン・アパーチャＩＡを通じてイオン誘導アレイ２０８に供給するように構成されている。イオン誘導電圧源ＶＳＴは、プロセッサ２１０およびイオン誘導アレイ２０８に、そしてこれらの間に動作可能に結合されている。以下で詳しく説明するが、プロセッサ２１０は、実例として、イオン誘導電圧源ＶＳＴを制御して、イオン誘導アレイ２０８に、イオン源１２のイオン・アパーチャＩＡから出射したイオンを、ＥＬＩＴ２０２、２０４、および２０６に、それぞれの入射アパーチャＡＩ１〜ＡＩ３を通じて選択的に誘導(steer)および案内(guide)させるように構成されている、即ち、プログラミングされている。更に、プロセッサ２１０は、電圧源Ｖ１〜Ｖ６を制御して、ＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６のイオン・ミラーＭ１〜Ｍ６に、イオン透過モードとイオン反射モードとの間で選択的に切り替えさせ、これによってイオンをＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６の各々に捕捉し、次いでこのようなイオンを、それぞれのイオン・ミラーＭ１／Ｍ２、Ｍ３／Ｍ４、およびＭ５／Ｍ６間で、そしてＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６のそれぞれの電荷検出シリンダＣＤ１〜ＣＤ３中で前後に発振させて、前述のように、それぞれの電荷プリアンプＣＰ１〜ＣＰ３によって検出されたイオン電荷検出イベントを測定および記録するように構成されている、即ち、プログラミングされている。
【００６６】
[0077]  ＥＬＩＴ２０２、２０４、および２０６は、図６において、それらのそれぞれの長手方向軸２４１〜２４３が互いに平行となるように配列されるものとして図示されているが、この配列は一例として提示したに過ぎないこと、そして他の配列も考えられることは理解されよう。代替実施形態では、例えば、これらのＥＬＩＴの内１つ以上の長手方向軸が、これらのＥＬＩＴの内１つまたは複数のその他のものの長手方向軸と平行でなくてもよく、および／またはＥＬＩＴの全てでなくても、２本以上の長手方向軸が同軸状であるのでもよい。イオン誘導アレイ２０８を実装する目的のためには、ＥＬＩＴの少なくとも１つの長手方向軸が、残りのＥＬＩＴの１つ以上の長手方向軸と同軸状でないことで十分である。
【００６７】
[0078]  図示する実施形態では、イオン誘導アレイ２０８は、実例として、３組の４つの導電性パッドＰ１〜Ｐ４、Ｐ５〜Ｐ８、およびＰ９〜Ｐ１２を含む。これらは、平面基板の一方の上にある導電性パッドＰ１〜Ｐ１２の各々が、他方の基板上にある導電性パッドのそれぞれと整列しこれに面するように、 ２つの離間された平面基板の各々の上に配列されている。図６に示す実施形態では、基板２２０の一方のみが示されている。
【００６８】
[0079]  これより図７Ａ〜図７Ｃを参照すると、イオン誘導アレイ２０８の一部分が示され、選択的にイオンを所望の位置に誘導するための制御および動作を示す。図７Ｂおよび図７Ｃに一例として示すように、矢印Ａによって示される方向に沿ってイオン源１２のイオン・アパーチャＩＡから出射したイオンを約９０度方向を変化させて、ＥＬＩＴ２０２のイオン入射アパーチャＡＩ１と整列する、即ち、共線状となる経路に沿って導入させるために、イオン誘導２０８の図示する部分の電圧源ＤＣ１〜ＤＣ４を制御する。図面には示されていないが、任意の数の従来の平面イオン・カーペットおよび／または他の従来のイオン収束構造を使用して、イオン源のイオン・アパーチャＩＡから出射したイオン軌道を収束し、および／またはイオン誘導アレイ２０８によって選択的に変更されたイオン軌道を、それぞれのＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６のイオン入射アパーチャＡＩ１〜ＡＩ３と整列することができる。
【００６９】
[0080]  具体的に図７Ａを参照すると、４つの実質的に同一で離間された導電性パッドＰ１１〜Ｐ４１のパターンが、対向する外側主面２２０Ｂを有する１つの基板２２０の内側主面２２０Ａ上に形成され、４つの実質的に同一で離間された導電性パッドＰ１２〜Ｐ４２の同一パターンが、対向する外側面２２２Ｂを有する他の基板２２２の内側主面２２２Ａ上に形成されている。基板２２０、２２２の内面２２０Ａ、２２２Ａは、全体的に平行な関係で離間されており、導電性パッドＰ１１〜Ｐ４１は、導電性パッドＰ１２〜Ｐ４２のそれぞれの上に並置されている。基板２２０、２２２の離間された内側主面２２０Ａおよび２２２Ａは、実例として、幅が距離Ｄｐのチャネルまたは空間２２５をそれらの間に定める。一実施形態では、チャネル２２５の幅Ｄｐは約５ｃｍであるが、他の実施形態では、距離ＤＰは５ｃｍよりも長くてもまたは短くてもよい。いずれの場合でも、基板２２０、２２２は一緒にイオン誘導アレイ２０８の図示する部分を構成する。
【００７０】
[0081]  対向するパッド対Ｐ３１、Ｐ３２およびＰ４１、Ｐ４２は、対向するパッド対Ｐ１１、Ｐ１２およびＰ２１、Ｐ２２の上流側にあり、対向するパッド対Ｐ１１、Ｐ１２およびＰ２１、Ｐ２２は、逆に、対向するパッド対Ｐ４１、Ｐ４２およびＰ３１、Ｐ３２の下流側にある。これに関して、チャネル２２５を通過する「不変イオン移動方向」(unaltered direction of ion travel)は、本明細書においてこの用語が使用される場合、「上流側」であり、イオン源１２から出射するイオンの方向Ａと概略的に平行である。基板２２０、２２２の横方向エッジ２２０Ｃ、２２２Ｃは、整列され、横方向エッジ２２０Ｄ、２２２Ｄと対向し、チャネル２２５を通過する「変更イオン移動方向」(altered direction of ion travel)とは、本明細書においてこの用語が使用される場合、整列されたエッジ２２０Ｃ、２２２Ｃから整列されたエッジ２２０Ｄ、２２２Ｄに向かい、このような整列されたエッジ２２０Ｃ、２２２Ｃおよび２２０Ｄ、２２２Ｄの双方に対して概略的に垂直である。
【００７１】
[0082]  図６に示す実施形態では、イオン誘導電圧源ＶＳＴは、実例として、少なくとも１２通りの切り替え可能なＤＣ電圧を生成するように構成され、これらの電圧は、導電性パッドＰ１〜Ｐ１２のそれぞれの対向する対に、動作可能に接続されている。１２通りのＤＣ電圧の内４つＤＣ１〜ＤＣ４を図７Ａをに示す。第１ＤＣ電圧ＤＣ１は、並置された導電性パッドＰ１１、Ｐ１２の各々に電気的に接続され、第２ＤＣ電圧ＤＣ２は、並置された導電性パッドＰ２１、Ｐ２２の各々に電気的に接続され、第３ＤＣ電圧ＤＣ３は、並置された導電性パッドＰ３１、Ｐ３２の各々に電気的に接続され、第４ＤＣ電圧ＤＣ４は、並置された導電性パッドＰ４１、Ｐ４２の各々に電気的に接続されている。図示する実施形態では、ＤＣ電圧ＤＣ１〜ＤＣ１２の各々は、例えば、プロセッサ２１０によって、および／または電圧源ＶＳＴのプログラミングによって独立して制御されるが、代替実施形態では、ＤＣ電圧ＤＣ１〜ＤＣ１２の内２つ以上が一緒に、一集合体として制御されてもよい。いずれの場合でも、電圧ＤＣ１〜ＤＣ１２をＤＣ電圧として示し開示したが、本開示は、電圧源ＶＳＴが、代わりにまたは加えて、例えば、１つ以上のＲＦ電圧のような、任意の数のＡＣ電圧を生成し、このようなＡＣ電圧の内任意の１つ以上を、導電性パッドの対応するものまたは対に、および／または１つ以上のイオン・カーペットまたは他のイオン収束構造を含む実施形態では、１つ以上のイオン・カーペットまたは他のイオン収束構造に、供給するように構成される他の実施形態も想定していることは理解されよう。
【００７２】
[0083]  これより図７Ｂおよび図７Ｃを参照して、図７Ａおよび図７Ｂの導電性パッドＰ１１／Ｐ１２、Ｐ２１／Ｐ２２、Ｐ３１／Ｐ３２、およびＰ４１／Ｐ４２の４つの対向する対を、実例として使用して、図６に示したイオン誘導チャネル・アレイ２０８の動作について説明する。尚、図６における基板２２０上に示した４つの導電性パッドＰ５〜Ｐ８および４つの導電性パッドＰ９〜Ｐ１２も、同様に、各々それぞれの基板２２０、２２２の内面２２０Ａ、２２２Ａ上に配置され、対向し、整列され、並置された導電性パッド対を含むこと、そしてこのような１組の導電性パッドの４つの対向する対の各々は、電圧源ＶＳＴによって生成されるそれぞれの切り替え可能なＤＣ（および／またはＡＣ）電圧ＤＣ５〜ＤＣ１２によって制御可能であることは理解されよう。いずれの場合でも、ＤＣ電圧ＤＣ１〜ＤＣ４は、図示を明確にするために、図７Ｂおよび図７Ｃにおいては省略されており、代わりに、電圧源ＶＳＴによって生成され、導電性パッドＰ１１／Ｐ１２、Ｐ２１／Ｐ２２、Ｐ３１／Ｐ３２、およびＰ４１／Ｐ４２の接続された対に印加されるＤＣ電圧ＤＣ１〜ＤＣ４が、図によって表されている。具体的に図７Ｂを参照すると、イオン誘導アレイ２０８の図示されている部分は、基準電位ＶＲＥＦが導電性パッド対Ｐ１１／Ｐ１２、Ｐ２１／Ｐ２２の各々に印加され、ＶＲＥＦ未満の電位−ＸＶが導電性パッド対Ｐ３１／Ｐ３２およびＰ４１／Ｐ４２の各々に印加されている状態で示されている。実例として、ＶＲＥＦは任意の正電圧または負電圧でもよく、あるいは０ボルト、例えば、接地電位でもよく、−ＸＶは、図７Ｂに示すように、基板２２０、２２２の辺２２０Ｃ／２２２Ｃおよび２２０Ｄ／２２２Ｄと並列で、不変イオン移動方向に延びる、即ち、下流側の導電性パッド対Ｐ１１／Ｐ１２、Ｐ２１／Ｐ２２から上流側の導電性パッド対Ｐ３１／Ｐ３２およびＰ４１／Ｐ４２に向かって延びる電界Ｅ１を確立するように、ＶＲＥＦ未満の任意の電圧、正、負、またはゼロ電圧でもよい。図７Ｂに示すように確立された電界Ｅ１によって、イオン源１２からイオン・アパーチャＩＡを通って出射したイオンＡは、下流側の導電性パッド対Ｐ１１／Ｐ１２、Ｐ２１／Ｐ２２間のチャネル２２５に入射し、電界Ｅ１によって、不変イオン移動方向２３０に沿って誘導または案内（または導入）される。この方向２３０は、電界Ｅ１と同じ方向であり、イオン源１２のイオン・アパーチャＩＡと整列されている、即ち、共線状である。このようなイオンＡは、実例として、図７Ｂに示すように、不変移動方向に沿って案内され、チャネル２２５を抜ける。
【００７３】
[0084]  これより具体的に図７Ｃを参照する。イオンＡの方向を図７Ｂに示した不変イオン移動方向から変更イオン移動方向に変えることが望まれるとき、基準電位ＶＲＥＦが導電性パッド対Ｐ２１／Ｐ２２、Ｐ３１／Ｐ３２の各々に印加され、ＶＲＥＦ未満の電位−ＸＶが導電性パッド対Ｐ１１／Ｐ１２およびＰ４１／Ｐ４２の各々に印加されて、図７Ｃに示すように、基板２２０、２２２の辺２２０Ｃ／２２２Ｃおよび２２０Ｄ／２２２Ｄに対して垂直であり、不変イオン移動方向、即ち、基板２２０、２２２の辺２２０Ｃ／２２２Ｃから基板２２０、２２２の辺２２０Ｄ／２２２Ｄに向かって延びる電界Ｅ２を確立するように、電圧源ＶＳＴによって生成されるＤＣ電圧ＤＣ１、ＤＣ３を切り替える。図７Ｃに示すように確立された電界Ｅ２によって、イオン源１２から出射しイオン・アパーチャＩＡを通ってチャネル２２５に入射したイオンＡは、電界Ｅ２によって、変更イオン移動方向２４０に沿って誘導または案内（または導入）される。この方向２４０は、電界Ｅ２と同じ方向であり、イオン源１２のイオン・アパーチャＩＡと整列されている、即ち、共線状である。このようなイオンＡは、実例として、図７Ｃに示すように、導電性パッド対Ｐ１１／Ｐ１２、Ｐ４１／Ｐ４２間を不変移動方向に沿って案内され、チャネル２２５を抜ける。ある実施形態では、１つ以上の従来のイオン・カーペットおよび／または他の従来のイオン収束構造を使用して、図７Ｃに示すイオン軌道２４０に沿ってイオンを閉じ込めてもよい。
【００７４】
[0085]  再度図６を参照すると、メモリ２１２に格納されている命令は、実例として、プロセッサ２１０によって実行されると、プロセッサ２１０に、イオンをイオン誘導アレイ２０８に沿って案内させ、順次それぞれのＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６の各イオン入射アパーチャＡＩ１〜ＡＩ３にイオンを導入するという仕方で、電圧ＤＣ１〜ＤＣ１２を選択的に生成し切り替えるために、イオン誘導電圧源ＶＳＴを制御させ、更に、それぞれのイオン・ミラーＭ１〜Ｍ６をそれらのイオン透過モードとイオン反射モードとの間で制御して、イオン誘導アレイ２０８によって各ＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６に案内されたイオンを捕捉し、次いで、図１〜図４Ｂに関して先に説明したように、プロセッサ２１０がそれぞれのイオン電荷検出情報をメモリ２１４に記録しながら、各ＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６のそれぞれのイオン・ミラーＭ１〜Ｍ６間で、捕捉された各イオンを前後に発振させるという仕方で、電圧源Ｖ１〜Ｖ６によって生成されるＤＣ電圧を選択的に生成および切り替えるために、電圧源Ｖ１〜Ｖ６を制御させる命令を含む。図８Ａ〜図８Ｆの補助により、このようなプロセスの一例について、１つ以上の正に荷電されたイオンに作用させるものとして説明するが、プロセス１００は、代わりに、１つ以上の負に荷電された粒子に作用させてもよいことは理解されよう。以下の説明では、導電性パッドＰ１〜Ｐ１２の任意の具体的な１つ以上についての引用は、それぞれ図７Ａに関する例によって示したような、基板２２０、２２２の内面２２０Ａ、２２２Ａ上に配置され、対向し、並置され、離間された導電性パッドの対に言及するものとして理解され、導電性パッドＰ１〜Ｐ１２の任意の具体的な１つ以上に印加される電圧についての引用は、図７Ｂおよび図７Ｃに関する例によって示したような、このように対向し、並置され、離間された導電性パッドの双方の対に適用されるものとして理解されることとする。更に、図８Ａ〜図８Ｆに示すＤＣ電圧ＶＲＥＦは、任意の正電圧または負電圧でもよく、あるいは０ボルト、例えば、接地電位でもよいこと、そして図８Ａ〜図８Ｆに示すＤＣ電圧−ＸＶは、図７Ｂおよび図７Ｃにおける例によって示されるように、ＶＲＥＦに制御される導電性パッドから−ＸＶに制御される導電性パッドに向かう方向に延びるチャネル２２５内に、対応する電界を確立するように、ＶＲＥＦ未満の任意の電圧、正、負、またはゼロ電圧でもよいことは理解されよう。
【００７５】
[0086]  図８Ａを参照すると、プロセッサ２１０は、電圧源ＶＳＴを制御して、−ＸＶをパッドＰ５〜Ｐ７の各々に印加し、ＶＲＥＦをパッドＰ１〜Ｐ４の各々に印加するように動作可能である。ある実施態様では、ＶＳＴは、図８Ａに示すように、ＶＲＥＦをパッドＰ９〜Ｐ１２の各々に印加するが、他の実施態様では、ＶＳＴは、−ＸＶをパッドＰ９〜Ｐ１２の各々に印加するように制御されてもよい。いずれの場合でも、このような電圧印加によってイオン誘導アレイ２０８のチャネル２２５内に結果的に生じる電界は、イオン源１２のイオン・アパーチャＩＡから出射するイオンを、図示するイオン軌道２５０に沿って、チャネル２２５を抜けて不変イオン移動方向に案内する。
【００７６】
[0087]  図８Ｂを参照すると、プロセッサ２１０は、続いて、電圧源ＶＳＴを制御して、パッドＰ２およびＰ４に印加される電圧を−ＶＸに切り替えるように、そしてこれら以外では、Ｐ１、Ｐ３およびＰ５〜Ｐ１２において以前から印加されている電圧を維持するように動作可能である。このように印加電圧を切り替えたことによってイオン誘導アレイ２０８のチャネル２２５に確立される電界は、イオン源１２から図８Ａに示すイオン軌道２５０に沿って不変イオン移動方向に既に移動しているイオンを、イオン軌道２５２に沿った変更イオン移動方向に沿って、ＥＬＩＴ２０２のＭ１のイオン入射アパーチャＡＩ１に向けて誘導する。同時に、この切り替えの前または後に、プロセッサ２１０は、電圧源Ｖ１およびＶ２を制御して、イオン・ミラーＭ１およびＭ２の双方を、例えば、図１〜図２Ｂに関して説明したように、それらのイオン透過モードで動作させる電圧を生成するように動作可能である。その結果、イオン軌道２５２に沿ってイオン誘導アレイ２０８のチャネル２２５を通過したイオンは、Ｍ１を通ってＥＬＩＴ２０２の入射アパーチャＡＩ１に導入され、イオン・ミラーＭ１およびＭ２の各々において確立されたイオン透過電界によって、Ｍ１を通り、電荷検出シリンダＣＤ１を通り、Ｍ２を通り、図８Ｂに示すイオン軌道２５２によっても示されるように、案内される。ある実施形態では、１つ以上の従来のイオン・カーペットおよび／または他の従来のイオン収束構造を、イオン誘導アレイ２０８とＥＬＩＴ２０２のイオン・ミラーＭ１との間に動作可能に位置付けて、イオン軌道２５２に沿って移動するイオンを、ＥＬＩＴ２０２のイオン入射アパーチャＡＩ１に導入してもよい。いずれの場合でも、プロセッサ２１０は、その後のある時点において、例えば、図１〜図２Ｂに関しても説明したように、Ｖ２を制御して、イオン・ミラーＭ２をイオン透過動作モードからイオン反射動作モードに切り替えさせる電圧を生成し、 イオンを逆にＭ１に向けて反射させるように動作可能である。Ｍ２のこの切り替えのタイミングは、実例として、図３に関して説明したように、ＥＬＩＴ２０２の動作が、プロセッサ２１０によって、ランダム捕捉モードで制御されているか、またはトリガ捕捉モードで制御されているかによって異なる。
【００７７】
[0088]  図８Ｃを参照すると、プロセッサ２１０は、続いて、電圧源Ｖ１を制御して、イオン透過モードからイオン反射動作モードにイオン・ミラーＭ１を切り替えさせる電圧を生成するように動作可能である。Ｍ１のこの切り替えのタイミングは、実例として、図３に関して説明したように、ＥＬＩＴ２０２の動作がプロセッサ２１０によってランダム捕捉モードで制御されているか、またはトリガ捕捉モードで制御されているかによって異なるが、いずれの場合でも、Ｍ１をそのイオン反射モードに切り替えることによって、図８Ｃに図示するイオン軌道２５２によって示されるように、イオンをＥＬＩＴ２０２内に捕捉する。イオンがＥＬＩＴ２０２内に捕捉され、Ｍ１およびＭ２の双方がそれぞれ電圧源Ｖ１およびＶ２によってイオン反射モードで動作するように制御されることによって、ＥＬＩＴ２０２内に捕捉されたイオンは、電荷検出シリンダＣＤ１を通過する毎に、イオン・ミラーＭ１およびＭ２間で前後に発振し、電荷検出シリンダＣＤ１上に対応する電荷を誘発する。この電荷は、図３に関して先に説明したように、電荷プリアンプＣＰ１によって検出され、プロセッサ２１０によってメモリ２１２に記録される。
【００７８】
[0089]  同時に、または丁度説明したようなＥＬＩＴ２０２の制御に続いて、そしてイオンがイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の間でＥＬＩＴ２０２内を前後に発振しているとき、プロセッサ２１０は、図８Ｃにも示すように、ＶＳＴを制御して、パッドＰ２およびＰ４に印加されている電圧をＶＲＥＦに切り替え、パッドＰ５〜Ｐ８に印加されている電圧を−ＸＶからＶＲＥＦに切り替え、パッドＰ９〜１２に印加されている電圧をＶＲＥＦから−ＸＶに切り替えるように動作可能である。このような電圧印加によってイオン誘導アレイ２０８のチャネル２２５内に発生する電界は、この場合も、イオン源１２のイオン・アパーチャＩＡから出射するイオンを、図示するイオン軌道２５０に沿って、チャネル２２５を抜けて不変イオン移動方向に案内する。
【００７９】
[0090]  図８Ｄを参照すると、プロセッサ２１０は、続いて、電圧源ＶＳＴを制御して、パッドＰ６およびＰ８に印加されている電圧を−ＸＶに切り替え、更に他にもＰ１〜Ｐ４、Ｐ５、Ｐ７、およびＰ９〜Ｐ１２において以前から印加されている電圧を維持するように動作可能である。このように印加電圧を切り替えたことによってイオン誘導アレイ２０８のチャネル２２５に確立される電界は、イオン源１２から図８Ｃに示すイオン軌道２５０に沿って不変イオン移動方向に既に移動しているイオンを、イオン軌道２５４に沿った変更イオン移動方向に沿って、ＥＬＩＴ２０４のＭ２のイオン入射アパーチャＡＩ２に向けて誘導する。同時に、この切り替えの前または後に、プロセッサ２１０は、電圧源Ｖ３およびＶ４を制御して、イオン・ミラーＭ３およびＭ４の双方を、それらのイオン透過モードで動作させる電圧を生成するように動作可能である。その結果、イオン軌道２５４に沿ってイオン誘導アレイ２０８のチャネル２２５を通過したイオンは、Ｍ３を通ってＥＬＩＴ２０４の入射アパーチャＡＩ２に導入され、イオン・ミラーＭ３およびＭ４の各々において確立されたイオン透過電界によって、Ｍ３を通り、電荷検出シリンダＣＤ２を通り、Ｍ４を通り、図８Ｄに示すイオン軌道２５４によっても示されるように、案内される。ある実施形態では、１つ以上の従来のイオン・カーペットおよび／または他の従来のイオン収束構造を、イオン誘導アレイ２０８とＥＬＩＴ２０４のイオン・ミラーＭ３との間に動作可能に位置付けて、イオン軌道２５４に沿って移動するイオンを、ＥＬＩＴ２０４のイオン入射アパーチャＡＩ２に導入してもよい。いずれの場合でも、プロセッサ２１０は、その後のある時点において、Ｖ４を制御して、イオン・ミラーＭ４をイオン透過動作モードからイオン反射動作モードに切り替えさせる電圧を生成し、イオンを逆にＭ３に向けて反射させるように動作可能である。Ｍ４のこの切り替えのタイミングは、実例として、図３に関して説明したように、ＥＬＩＴ２０４の動作が、プロセッサ２１０によって、ランダム捕捉モードで制御されているか、またはトリガ捕捉モードで制御されているかによって異なる。
【００８０】
[0091]  図８Ｄに示す動作状態に続いて、図８Ｃに関して説明したのと同様に、プロセッサ２１０は、電圧源Ｖ３を制御して、イオン透過モードからイオン反射動作モードにイオン・ミラーＭ３を切り替えさせる電圧を生成するように動作可能である。Ｍ３のこの切り替えのタイミングは、実例として、図３に関して説明したように、ＥＬＩＴ２０４の動作がプロセッサ２１０によってランダム捕捉モードで制御されているか、またはトリガ捕捉モードで制御されているかによって異なるが、いずれの場合では、Ｍ３をそのイオン反射モードに切り替えることによって、図８Ｅに図示するイオン軌道２５４によって示されるように、イオンをＥＬＩＴ２０４内に捕捉する。イオンがＥＬＩＴ２０４内に捕捉され、Ｍ３およびＭ４の双方がそれぞれ電圧源Ｖ３およびＶ４によってそれらのイオン反射モードで動作するように制御されることによって、ＥＬＩＴ２０４内に捕捉されたイオンは、電荷検出シリンダＣＤ２を通過する毎に、イオン・ミラーＭ３およびＭ４間で前後に発振し、電荷検出シリンダＣＤ２上に対応する電荷を誘発する。この電荷は、図３に関して先に説明したように、電荷プリアンプＣＰ２によって検出され、プロセッサ２１０によってメモリ２１２に記録される。図８Ｅに示す動作状態では、イオンは、ＥＬＩＴ２０２および２０４の各々において同時に前後に発振しており、電荷プリアンプＣＰ１およびＣＰ２から取り込まれたイオン電荷／タイミング測定値は、したがって、同時にプロセッサ２１０によって収集および格納される。
【００８１】
[0092]  同時に、または図８Ｅに関して丁度説明したようなＥＬＩＴ２０４の制御に続いて、そしてイオンがＥＬＩＴ２０２および２０４の各々の内で同時に発振しているとき、プロセッサ２１０は、ＶＳＴを制御して、パッドＰ６およびＰ８に印加されている電圧を再度ＶＲＥＦに切り替え、パッドＰ１〜Ｐ１２が、図８Ｃに示す電圧に制御されるように動作可能である。このような電圧印加によってイオン誘導アレイ２０８のチャネル２２５内に発生する電界は、この場合も、イオン源１２のイオン・アパーチャＩＡから出射するイオンを、図８Ｃに示すように、図示するイオン軌道２５０に沿って不変イオン移動方向に案内して、チャネル２２５を抜けさせる。その後、プロセッサ２１０は、電圧源ＶＳＴを制御して、パッドＰ９およびＰ１１に印加されている電圧をＶＲＥＦに切り替え、更に他にもＰ１〜Ｐ８、Ｐ５、およびＰ１１〜Ｐ１２において以前から印加されている電圧を維持するように動作可能である。このように印加電圧を切り替えたことによってイオン誘導アレイ２０８のチャネル２２５に確立される電界は、イオン源１２から図８Ｃに示すイオン軌道２５０に沿って不変イオン移動方向に既に移動しているイオンを、イオン軌道２５６に沿った変更イオン移動方向に沿って、ＥＬＩＴ２０６のイオン・ミラーＭ５のイオン入射アパーチャＡＩ３に向けて誘導する。同時に、この切り替えの前または後に、プロセッサ２１０は、電圧源Ｖ５およびＶ６を制御して、イオン・ミラーＭ５およびＭ６の双方を、それらのイオン透過モードで動作させる電圧を生成するように動作可能である。その結果、イオン軌道２５３に沿ってイオン誘導アレイ２０８のチャネル２２５を通過したイオンは、Ｍ５を通ってＥＬＩＴ２０４の入射アパーチャＡＩ３に導入され、イオン・ミラーＭ５およびＭ６の各々において確立されたイオン透過電界によって、Ｍ５を通り、電荷検出シリンダＣＤ３を通り、Ｍ６を通って、図８Ｅに示すイオン軌道２５６によっても示されるように、案内される。ある実施形態では、１つ以上の従来のイオン・カーペットおよび／または他の従来のイオン収束構造を、イオン誘導アレイ２０８とＥＬＩＴ２０６のイオン・ミラーＭ５との間に動作可能に位置付けて、イオン軌道２５６に沿って移動するイオンを、ＥＬＩＴ２０６のイオン入射アパーチャＡＩ３に導入してもよい。
【００８２】
[0093]  いずれの場合でも、プロセッサ２１０は、その後のある時点において、Ｖ６を制御して、イオン・ミラーＭ６をイオン透過動作モードからイオン反射動作モードに切り替えさせる電圧を生成し、イオンを逆にＭ５に向けて反射させるように動作可能である。Ｍ６のこの切り替えのタイミングは、実例として、図３に関して説明したように、ＥＬＩＴ２０６の動作が、プロセッサ２１０によって、ランダム捕捉モードで制御されているか、またはトリガ捕捉モードで制御されているかによって異なる。その後、図８Ｃに関して説明したのと同様に、プロセッサ２１０は、電圧源Ｖ５を制御して、イオン・ミラーＭ５をイオン透過モードからイオン反射動作モードに切り替えさせる電圧を生成するように動作可能である。Ｍ５のこの切り替えのタイミングは、実例として、図３に関して説明したように、ＥＬＩＴ２０６の動作がプロセッサ２１０によってランダム捕捉モードで制御されているか、またはトリガ捕捉モードで制御されているかによって異なるが、いずれの場合でも、Ｍ５をそのイオン反射モードに切り替えることによって、図８Ｆに図示するイオン軌道２５６によって示されるように、イオンをＥＬＩＴ２０６内に捕捉する。イオンがＥＬＩＴ２０６内に捕捉され、Ｍ５およびＭ６の双方がそれぞれ電圧源Ｖ５およびＶ６によってそれらのイオン反射モードで動作するように制御されることによって、ＥＬＩＴ２０６内に捕捉されたイオンは、電荷検出シリンダＣＤ３を通過する毎に、イオン・ミラーＭ５およびＭ６間で前後に発振し、電荷検出シリンダＣＤ３上に対応する電荷を誘発する。この電荷は、図３に関して先に説明したように、電荷プリアンプＣＰ３によって検出され、プロセッサ２１０によってメモリ２１２に記録される。図８Ｆに示す動作状態では、イオンは、ＥＬＩＴ２０２、２０４、および２０６の各々において同時に前後に発振しており、電荷プリアンプＣＰ１、ＣＰ２、およびＣＰ３から取り込まれたイオン電荷／タイミング測定値は、したがって、同時にプロセッサ２１０によって収集および格納される。
【００８３】
[0094]  また、図８Ｆに示すように、同時に、または丁度説明したようなＥＬＩＴ２０６の制御に続いて、そしてイオンがＥＬＩＴ２０２、２０４、および２０６の各々の内で同時に発振しているとき、プロセッサ２１０は、ＶＳＴを制御して、パッドＰ５〜Ｐ８に印加されている電圧を−ＸＶに切り替え、更にパッドＰ１０およびＰ１２に印加されている電圧をＶＲＥＦに切り替え（または、Ｐ９およびＰ１１に印加されている電圧を−ＸＶに切り替え）、 パッドＰ１〜Ｐ１２が図８Ａに示す（または、図８Ａに関して説明したような）電圧に制御されるように動作可能である。このような電圧印加によってイオン誘導アレイ２０８のチャネル２２５内に発生する電界は、この場合も、イオン源１２のイオン・アパーチャＩＡから出射するイオンを、図８Ａに示すように、図示するイオン軌道２５０に沿って不変イオン移動方向に案内して、チャネル２２５を抜けさせる。
【００８４】
[0095]  例えば、図３に示したプロセス１００のステップ１２６に関して先に説明したように、ＥＬＩＴ２０２、２０４、および２０６の各々において、総イオン・サイクル測定時間にわたって、または測定サイクルの総数にわたって、イオンが前後に発振した後、プロセッサ２１０は、電圧源Ｖ１〜Ｖ６を制御して、イオン・ミラーＭ１〜Ｍ６の各々をそれらのイオン透過動作モードに切り替えるように動作可能であり、これによって、その内部に捕捉されたイオンを、それぞれ、イオン出射アパーチャＡＯ１〜ＡＯ３を通って、ＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６から出射させる。次いで、ＣＤＭＳ２００の動作は、実例として、図８Ｂに関して説明したものに戻る。同時に、または他の都合のよい時点において、記録されたイオン電荷／タイミング測定値の集合体をプロセッサ２１０によって処理して、例えば、図３に示したプロセス１００のステップ１４０に関して説明したように、ＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６のそれぞれによって処理された各イオンの電荷、質量電荷比、および質量値を判定する。
【００８５】
[0096]  ＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６の寸法、各ＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６を通過するイオンの発振の１つまたは複数の周波数、および各ＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６における測定サイクルの総数／総イオン・サイクル測定時間を含むがこれらに限定されない複数の要因に応じて、イオンは、ＥＬＩＴ２０２、２０４、および２０６の内少なくとも２つにおいて同時に前後に発振することができ、したがって、電荷プリアンプＣＰ１、ＣＰ２、およびＣＰ３のそれぞれから取り込まれるイオン電荷／タイミング測定値をプロセッサ２１０によって同時に収集および格納することができる。図８Ｆに示す実施形態では、例えば、イオンは、ＥＬＩＴ２０２、２０４、および２０６の内少なくとも２つにおいて同時に前後に発振し、したがって、電荷プリアンプＣＰ１、ＣＰ２、および ＣＰ３の各々から取り込まれるイオン電荷／タイミング測定値は、プロセッサ２１０によって同時に収集および格納される。他の実施形態では、ＥＬＩＴ２０２の測定サイクルの総数または総イオン・サイクル測定時間が、前述のように、少なくとも１つのイオンがＥＬＩＴ２０６内に捕捉される前に、経過することもある。このような場合、プロセッサ２１０は、電圧源Ｖ１およびＶ２を制御して、イオン・ミラーＭ１およびＭ２をそれらの透過動作モードに切り替え、これによって、イオンがＥＬＩＴ２０６内で発振させられる前に、発振しているイオン（１つまたは複数）をイオン・ミラーＭ２を通って出射させるようにしてもよい。このような実施形態では、イオンはＥＬＩＴ２０２、２０４、および２０６の全てにおいて同時に前後に発振することはできないが、いずれの一時点においても、ＥＬＩＴ２０２，２０４、および２０６の内少なくとも２つにおいて、同時に前後に発振することができる。
【００８６】
[0097]  これより図９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ている静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）アレイ３０２の他の実施形態を含む、更に他のＣＤＭＳ３００が示されている。図示する実施形態では、ＥＬＩＴアレイ３０２は、３つの別個のＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ３を含み、各々、図６に示したＥＬＩＴ２０２、２０４、２０６と同一に構成されている。図９に示す実施形態では、電圧源Ｖ１は、実例として、図１〜図２Ｂに示した電圧源Ｖ１と構造および機能が同一であり、各ＥＬＩＴＥ１〜Ｅ３のイオン・ミラーＭ１に動作可能に結合されており、他の電圧源Ｖ２は、実例として、図１〜図２Ｂに示した電圧源Ｖ４と構造および機能が同一であり、各ＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ３のイオン・ミラーＭ２に動作可能に結合されている。代替実施形態では、ＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ３の内２つ以上のイオン・ミラーＭ１を、１つのイオン・ミラーに併合してもよく、および／またはＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ３の内２つ以上のイオン・ミラーＭ２を１つのイオン・ミラーに併合してもよい。いずれの場合でも、電圧源Ｖ１、Ｖ２は、プロセッサ３０４に電気的にプロセッサ３０４に結合されており、３つの電荷プリアンプＣＰ１〜ＣＰ３は、プロセッサ３０４とＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ３のそれぞれの電荷検出シリンダＣＤ１〜ＣＤ３との間に電気的に結合されている。メモリ３０６は、実例として、命令を含み、この命令がプロセッサ３０４によって実行されると、プロセッサ３０４に、以下で説明するようにＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ３の動作を制御するために、電圧源Ｖ１およびＶ２を制御させる。実例として、プロセッサ３０４は、１つ以上の周辺デバイス３０８に動作可能に結合されている。周辺デバイス３０８は、図１に関して先に説明した１つ以上の周辺デバイス２０と同一でよい。
【００８７】
[0098]  ＣＤＭＳ３００は、ＣＤＭＳ２００といくつかの観点で同一であり、ＣＤＭＳ３００は、イオン誘導アレイ２０８に動作可能に結合されたイオン源１２を含み、イオン誘導アレイ２０８の構造および動作は、先に説明した通りである。メモリ３０６に格納されている命令は、更に、実例として、プロセッサ３０４によって実行されると、以下で説明するように、プロセッサ３０４にイオン誘導アレイ電圧源ＶＳＴを制御させる命令を含む。
【００８８】
[0099]  図９に示す実施形態では、ＣＤＭＳ３００は、更に、実例として、各々それぞれのイオン入射口Ｔ１１〜Ｔ１３と、対向するイオン出射口ＴＯ１〜ＴＯ３を有する、３つの従来のイオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３を含む。イオン・トラップＩＴ１は、実例として、ＥＬＩＴ  Ｅ１の中央を貫通する長手方向軸２４１がＩＴ１のイオン入射口Ｔ１１およびイオン出射口ＴＯ１を二分し、更に図９に示すように、パッド対Ｐ１／Ｐ２およびＰ３／Ｐ４の間の中央を通過するように、１組の導電性パッドＰ１〜Ｐ４とＥＬＩＴ  Ｅ１のイオン・ミラーＭ１との間に位置付けられている。同様に、イオン・トラップＩＴ２は、ＥＬＩＴ  Ｅ２の中央を貫通する長手方向軸２４２がＩＴ２のイオン入射口Ｔ１２およびイオン出射口ＴＯ２を二分し、更に、パッド対Ｐ５／Ｐ６およびＰ７／Ｐ８の間の中央を通過するように、１組の導電性パッドＰ５〜Ｐ８とＥＬＩＴ  Ｅ２のイオン・ミラーＭ１との間に位置付けられている。更に、イオン・トラップＩＴ３も同様に、ＥＬＩＴ  Ｅ３の中央を貫通する長手方向軸２４３がＩＴ３のイオン入射口Ｔ１３およびイオン出射口ＴＯ３を二分し、更に、パッド対Ｐ９／Ｐ１０およびＰ１１／Ｐ１２の間の中央を通過するように、１組の導電性パッドＰ９〜Ｐ１２とＥＬＩＴ  Ｅ３のイオン・ミラーＭ１との間に位置付けられている。イオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３は、各々、任意の従来のイオン・トラップでよく、その例には、従来の四重極イオン・トラップ、従来の六重極イオン・トラップ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。
【００８９】
[00100]  イオン・トラップ電圧源ＶＩＴは、プロセッサ３０４とイオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３の各々との間に動作可能に結合されている。電圧源ＶＩＴは、実例として、従来のようにイオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３の各々の動作を別々にそして個々に制御するのに適したＤＣおよびＡＣ、例えば、ＲＦ電圧を生成するように構成されている。
【００９０】
[00101]  プロセッサ３０４は、実例として、図８Ａ〜図８Ｆに関して説明したように、イオン誘導アレイ電圧源ＶＳＴを制御して、イオン源１２のイオン・アパーチャＩＡから出射する１つ以上のイオンを、それぞれのイオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３の各々のイオン入射口Ｔ１１〜Ｔ１３に順次誘導するように構成されている、例えば、プログラミングされている。ある実施形態では、１つ以上の従来のイオン・カーペットおよび／または他のイオン収束構造を、イオン誘導アレイ２０８とイオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３の内１つ以上との間に位置付けて、イオン誘導アレイ２０８からそれぞれのイオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３のイオン入射口Ｔ１１〜Ｔ１３にイオンを導入してもよい。更に、プロセッサ３０４は、イオン・トラップ電圧源ＶＩＴを制御して、イオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３の入射口Ｔ１１〜Ｔ１３を制御するための対応する制御電圧を生成し、イオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３にイオンを受け入れるように、更に従来通りにイオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３を制御して、このようなイオンをその内部に捕捉し閉じ込めるように構成されている、例えば、プログラミングされている。
【００９１】
[00102]  イオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３にイオンが充填されていると、プロセッサ３０４は、Ｖ１およびＶ２を制御して、ＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ２のイオン・ミラーＭ１およびＭ２がそれらのイオン透過動作モードで動作して、それらの内部を移動するあらゆるイオンがイオン出射アパーチャＡＯ１〜ＡＯ３をそれぞれ通って出て行くように制御するのに適したＤＣ電圧を生成するように構成されている、即ち、プログラミングされている。丁度説明したようにイオン誘導アレイ２０８およびイオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３の制御によって、少なくとも１つのイオンがイオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３の各々に捕捉されると、プロセッサ３０４は、Ｖ２を制御して、ＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ３のイオン・ミラーＭ２がそれらのイオン反射動作モードで動作するように制御するのに適したＤＣ電圧を生成するように構成されている、即ち、プログラミングされている。その後、プロセッサ３０４は、イオン・トラップ電圧源ＶＩＴを制御して、それぞれのイオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３のイオン出射口ＴＯ１〜ＴＯ３を同時に開かせるのに適した電圧を生成し、その中に捕捉されているイオンをＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ３のそれぞれに、それぞれのイオン・ミラーＭ１のそれぞれのイオン入射アパーチャＡＩ１〜ＡＩ３を通じて導入するように構成されている。プロセッサ３０４が、例えば、イオン・トラップＩＴ１〜ＩＴ３の同時開放に続くある時間期間の経過後、または電荷プリアンプＣＰ１〜ＣＰ３の各々による電荷検出に続くある時間期間の経過後に、イオンが各ＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ３に入射したと判定したとき、プロセッサ３０４は、電圧源Ｖ１を制御し、ＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ３のイオン・ミラーＭ１がそれらのイオン反射動作モードで動作するように制御するのに適したＤＣ電圧を生成するように動作可能であり、これによってイオンをＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ３の各々に捕捉する。
【００９２】
[00103]  各ＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ３のイオン・ミラーＭ１およびＭ２がイオン反射動作モードで動作していることにより、各ＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ３におけるイオンは、電荷検出シリンダＣＤ１〜ＣＤ３のそれぞれを通過する毎に、Ｍ１およびＭ２の間で同時に前後に発振する。電荷検出シリンダＣＤ１〜ＣＤ３上に誘導される対応する電荷は、それぞれの電荷プリアンプＣＰ１〜ＣＰ３によって検出され、電荷プリアンプＣＰ１〜ＣＰ３によって生成された電荷検出信号が、プロセッサ３０４によって、メモリ３０６に格納され、例えば、図３に示したプロセス１００のステップ１４０に関して説明したように、続いてプロセッサ３０４によって処理され、ＥＬＩＴ  Ｅ１〜Ｅ３のそれぞれによって処理された各イオンの電荷、質量電荷比、および質量比を判定する。
【００９３】
[00104]  ＣＤＭＳ２００および３００の実施形態は、図６〜図８Ｆおよび図９において、各々３つのＥＬＩＴを有するように図示されているが、このようなシステム２００、３００のいずれかまたは双方が、代わりに、もっと少ない、例えば、２つのＥＬＩＴ、またはもっと多い、例えば、４つ以上のＥＬＩＴを含んでもよいことは理解されよう。このような代替実施形態のいずれにおいても、種々のコンポーネントの制御および動作は、全体的に先に説明した概念に従い、このような代替実施形態（１つまたは複数）のいずれかを実現するために必要とされるシステム２００および／またはシステム３００に対する変更はいずれも機械的ステップのみを伴うことは、当業者には認められよう。加えて、ＣＤＭＳシステム２００および３００の実施形態は、図６〜図８Ｆおよび図９においては、それぞれ、各々がイオン誘導アレイ２０８の一例を含むように示されているが、１つ以上の他のイオン案内構造も代わりにまたは加えて使用して、前述のようにイオンを誘導または案内してもよいこと、そしてこのような代わりのイオン案内構造（１つまたは複数）はいずれも、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。非限定的な一例として、ＤＣ四重極ビーム偏向器のアレイをシステム２００、３００のいずれかまたは双方と共に使用して、前述のようにイオンを誘導または案内してもよい。このような実施形態では、１つ以上の収束レンズおよび／またはイオン・カーペットも使用して、前述のように、種々のイオン・トラップ内にイオンを収束してもよい。
【００９４】
[00105]  尚、添付図面において示し先に説明したシステム１０、６０、８０、２００、３００のいずれにおいても、ＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２のいずれの種々のコンポーネントも、そ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、ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域Ｅ１〜Ｅ３の１つ以上において、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してもよいことは理解されよう。デューティ・サイクルは、それぞれの電荷検出シリンダＣＤ１〜ＣＤ３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対応するイオン・ミラーの組み合わせおよびそれぞれの電荷検出シリンダＣＤ１〜ＣＤ３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。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起因する、基本周波数の振幅判定においてノイズを低減する目的のために、ＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域の１つ以上において望ましいとしてよい。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】
[00106]  更に、ＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２のいずれか１つ以上の電荷検出シリンダ（１つまたは複数）と共に、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、６０、８０、２００、３００のいずれかにおけるＥＬＩＴアレイ１４の領域Ｅ１〜Ｅ３の内いずれか１つ以上において、１つ以上の電荷較正またはリセット装置を使用し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】
[00107]  更に、ＥＬＩＴアレイ１４、２０５、３０２のいずれか１つ以上と共に、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、６０、８０、２００、３００のいずれかにおけるＥＬＩＴアレイ１４の１つ以上の領域Ｅ１〜Ｅ３と共に、例えば、トリガ捕捉または他の電荷検出イベントのために、１つ以上の電荷検出最適化技法を使用してもよいことは理解されよう。このような電荷検出最適化技法のいくつかの例が、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６２／６８０，２９６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 CAPTURING IONS IN AN ELECTROSTATIC LINEAR ION TRAP（静電線形イオン・トラップにおけるイオン捕獲装置および方法）と題題し、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】
[00108]  更にまた、添付図面に示し本明細書において説明したシステム１０、６０、８０、２００、３００のいずれにおいても、１つ以上のイオン源最適化装置および／または技法をイオン源１２の１つ以上の実施形態と共に使用し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６２／６８０，２２３号、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】
[00109]  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、６０、８０、２００、３００はいずれも、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。
【００９９】
[00110]  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システム１０、６０、８０、２００、３００のいずれにおいても、添付図面において図示し本明細書において説明したＥＬＩＴアレイのいずれのＥＬＩＴまたはＥＬＩＴ領域の１つ以上における複数の個々のイオンの同時測定にも対応できるように、１つ以上のイオン入射軌道制御装置および／または技法が実装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。
【０１００】
[00111]  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。
【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】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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