(57)【要約】本明細書に説明されるシステムおよび方法は、望ましくない／干渉／汚染イオンが質量分析法システムの高真空チャンバの中に伝送されることを防止しながら、下流の質量分析器への伝送のためにイオンをイオン源から受け取ることができる多極イオンガイドを利用する。種々の側面では、ＲＦおよび／またはＤＣ信号が、多極イオンガイドからのイオンの伝送を制御または操作するように、四重極ロッドセット内に挿入される補助電極に提供されることができる。
2021534560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量分析法システムであって、前記質量分析法システムは、
イオンを発生させるためのイオン源と、
前記イオンを受け取るために前記イオン源の下流に位置付けられたイオンガイドチャンバと
を備え、
前記イオンガイドチャンバは、
前記イオン源によって発生させられたイオンを受け取るための入口オリフィスと、
イオンを前記イオンガイドチャンバから少なくとも１つの質量分析器を格納している真空チャンバの中に伝送するための少なくとも１つの出口オリフィスと、
前記イオンガイドチャンバ内に配置された多極イオンガイドと
を備え、
前記多極イオンガイドは、
前記入口オリフィスに隣接して配置された近位端から前記少なくとも１つの出口オリフィスに隣接して配置された遠位端まで延びている四重極ロッドセットであって、前記四重極ロッドセットは、第１の対のロッドおよび第２の対のロッドを備え、各ロッドは、中心縦軸から間隔を置かれ、それと並んで延びている、四重極ロッドセットと、
前記四重極ロッドセットの少なくとも一部に沿って、前記中心縦軸から間隔を置かれ、それと並んで延びている複数の補助電極であって、前記複数の補助電極のうちの少なくとも１つの補助電極は、前記四重極ロッドセットのロッドの各々間に挿入されており、それによって、前記補助電極の各々は、前記第１の対のロッドのうちの単一のロッドおよび前記第２の対のロッドのうちの単一のロッドに隣接している、複数の補助電極と、
前記多極イオンガイドに結合された少なくとも１つの電力供給源と
を備え、
前記少なくとも１つの電力供給源は、
ｉ）第１の周波数および第１の位相で前記第１の対のロッドに印加される第１のＲＦ電圧と、
ｉｉ）前記第１の周波数に等しい第２の周波数および前記第１の位相と反対の第２の位相で前記第２の対のロッドに印加される第２のＲＦ電圧と、
ｉｉｉ）前記補助電極に印加される複数の補助電気信号と
を提供するように動作可能であり、
前記複数の補助電気信号は、
ａ）前記補助電極のうちの第１の対に印加される第１のＤＣ電圧と、
ｂ）前記補助電極のうちの第２の対に印加される第２のＤＣ電圧と
を含み、
前記第１および第２の印加されるＤＣ電圧は、反対符号を有する、質量分析法システム。
【請求項２】
前記第１および第２の印加されるＤＣ電圧は、実質的に同一振幅を有する、請求項１に記載の質量分析法システム。
【請求項３】
前記第１および第２の対の前記補助電極の各々は、前記中心縦軸に関連して互いに半径方向に反対側に配置された２つの電極を備えている、請求項１に記載の質量分析法システム。
【請求項４】
前記第１および第２の対の前記補助電極は、各対の各補助電極が他方の対の２つの補助電極に隣接して位置付けられているように配置されている、請求項３に記載の質量分析法システム。
【請求項５】
前記イオンガイドチャンバは、約１ｍＴｏｒｒ〜約３０ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に維持されている、請求項１に記載の質量分析法システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの電力供給源は、
前記第１のＲＦ電圧を前記第１の対のロッドに印加し、前記第２のＲＦ電圧を前記第２の対の前記ロッドに印加するように動作可能である少なくとも１つのＲＦ電圧源と、
ＤＣオフセット電圧を前記四重極ロッドセットのうちの少なくとも１つに印加するように動作可能である少なくとも１つのＤＣ電圧源と、
ＤＣ電圧を前記第１の対の補助電極に印加するように動作可能である第１の補助ＤＣ電圧源と、
ＤＣ電圧を前記第２の対の補助電極に印加するように動作可能である第２の補助ＤＣ電圧源と
を備えている、請求項１に記載の質量分析法システム。
【請求項７】
前記第１および第２の印加される補助ＤＣ電圧の大きさは、前記ＤＣオフセット電圧と異なる、請求項１に記載の質量分析法システム。
【請求項８】
少なくとも１つのコントローラをさらに備えている、請求項１に記載の質量分析法システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのコントローラは、前記補助電極への前記第１および第２の印加される補助ＤＣ電圧を調節するように構成されることができる、請求項８に記載の質量分析法システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのコントローラは、前記多極イオンガイドから伝送されるイオンを減衰させるように、前記四重極ロッドセットのうちの少なくとも１つに印加されるＤＣオフセット電圧に対して、前記補助電極に印加される前記第１および第２の補助ＤＣ電圧を調節するように構成されることができる、請求項９に記載の質量分析法システム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのコントローラは、前記多極イオンガイドから伝送されるイオンをフィルタ処理および／またはイオンをカットオフするように、前記四重極ロッドセットが維持されるＤＣオフセット電圧に対して、第１および第２の印加される補助ＤＣ電圧を調節するように構成されることができる、請求項９に記載の質量分析法システム。
【請求項１２】
前記複数の補助電極のうちの補助電極は、長さによって特徴付けられ、前記補助電極の長さの各々は、前記四重極ロッドセットの前記対のロッドの長さより小さい、請求項１に記載の質量分析法システム。
【請求項１３】
前記イオン源は、イオンを複数のイオン強度で発生させるように構成されることができる、請求項１１に記載の質量分析法システム。
【請求項１４】
前記補助ＤＣ電圧は、約±１Ｖ〜約±２００Ｖの範囲内の大きさを有する、請求項１に記載の質量分析法システム。
【請求項１５】
前記第１および第２のＲＦ電圧の各々は、約５０Ｖ〜約１０００Ｖの範囲内の振幅と、約０．３ＭＨｚ〜約２．５ＭＨｚの範囲内の周波数とを有する、請求項１に記載の質量分析法システム。
【請求項１６】
質量分析法システムであって、前記質量分析法システムは、
イオンを発生させるためのイオン源と、
イオンガイドチャンバと
を備え、
前記イオンガイドチャンバは、
前記イオン源によって発生させられたイオンを受け取るための入口オリフィスと、
イオンを前記イオンガイドチャンバから少なくとも１つの質量分析器を格納している真空チャンバの中に伝送するための少なくとも１つの出口オリフィスと、
前記イオンガイドチャンバ内に配置された多極イオンガイドと
を備え、
前記多極イオンガイドは、
前記入口オリフィスに隣接して配置された近位端から前記少なくとも１つの出口オリフィスに隣接して配置された遠位端まで延びている四重極ロッドセットであって、前記四重極ロッドセットは、第１の対のロッドおよび第２の対のロッドを備え、各ロッドは、中心縦軸から間隔を置かれ、それと並んで延びている、四重極ロッドセットと、
前記中心縦軸の少なくとも一部に沿って、それから半径方向に間隔を置かれ、それと並んで延びている複数の補助電極を備えている補助電極アセンブリであって、前記複数の補助電極は、約５ｍｍ〜約２０ｍｍの長さを有する複数の導電性ステムを備え、前記複数の導電性ステムは、前記四重極ロッドセットのロッド間に挿入され、延びており、それによって、前記補助電極の各ステムは、前記第１の対のロッドのうちの単一のロッドおよび前記第２の対のロッドのうちの単一のロッドに隣接している、複数の補助電極と、
前記多極イオンガイドに結合された少なくとも１つの電力供給源と
を備え、
前記少なくとも１つの電力供給源は、
ｉ）第１の周波数および第１の位相における前記第１の対のロッドへの第１のＲＦ電圧と、
ｉｉ）前記第１の周波数に等しい第２の周波数および前記第１の位相と反対の第２の位相における前記第２の対のロッドへの第２のＲＦ電圧と、
ｉｉｉ）前記補助電極アセンブリに印加される補助電気信号と
を提供するように動作可能である、質量分析法システム。
【請求項１７】
前記補助電極アセンブリは、約０．１ｍｍ〜約５０ｍｍの範囲内の厚さを有する、請求項１６に記載の質量分析法システム。
【請求項１８】
イオンを処理する方法であって、前記方法は、
イオン源によって発生させられたイオンをイオンガイドチャンバの入口オリフィスを通して受け取るステップと、
イオンを前記イオンガイドチャンバ内に配置された多極イオンガイドを通して伝送するステップであって、前記多極イオンガイドは、
前記入口オリフィスに隣接して配置された近位端から少なくとも１つの出口オリフィスに隣接して配置された遠位端まで延びている四重極ロッドセットであって、前記四重極ロッドセットは、第１の対のロッドおよび第２の対のロッドを備え、前記ロッドの各々は、中心縦軸から間隔を置かれ、それと並んで延びている、四重極ロッドセットと、
前記四重極ロッドセットの少なくとも一部に沿って、前記中心縦軸から間隔を置かれ、それと並んで延びている複数の補助電極であって、前記複数の補助電極のうちの少なくとも１つの補助電極は、前記四重極ロッドセットのロッドの各々間に挿入されており、それによって、前記補助電極の各々は、前記第１の対のロッドのうちの単一のロッドおよび前記第２の対のロッドのうちの単一のロッドに隣接している、複数の補助電極と、
前記多極イオンガイドに結合された少なくとも１つの電力供給源と
を備えている、ステップと、
第１の周波数および第１の位相で第１のＲＦ電圧を前記第１の対のロッドに印加するステップと、
前記第１の周波数に等しい第２の周波数および前記第１の位相と反対の第２の位相で第２のＲＦ電圧を前記第２の対に印加するステップと、
第１の補助ＤＣ電圧を前記補助電極のうちの第１の対に印加するステップと、
第２の補助ＤＣ電圧を前記補助電極のうちの第２の対に印加するステップであって、前記第２の補助ＤＣ電圧は、前記第１のＤＣ電圧に対して同一電圧および反対符号を有する、ステップと、
イオンを前記イオンガイドチャンバから前記少なくとも１つの出口オリフィスを通して少なくとも１つの質量分析器を格納している真空チャンバの中に伝送するステップと
を含む、方法。
【請求項１９】
前記第１の補助ＤＣ電圧を印加するステップおよび前記第２の補助ＤＣ電圧を印加するステップは、前記四重極ロッドセットが維持されるＤＣオフセット電圧と異なる振幅を有する、ＤＣ電圧を印加するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記多極イオンガイドから伝送されるイオンのｍ／ｚカットオフを発生させるように、前記補助電極に提供される前記第１および第２の補助ＤＣ電圧を調節するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記多極イオンガイドは、前記イオン源がイオンを２つ以上のイオン強度で発生させるとき、前記第１および第２の印加される補助ＤＣ電圧の実質的に同一振幅がカットオフを発生させるように特性付けられ、前記カットオフは、前記２つ以上のイオン強度の各イオン強度におけるそれらのｍ／ｚに従って選択されたイオンの前記多極イオンガイドからの伝送を限定する、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、２０１８年８月２４日に出願され、「ＲＦ／ＤＣ  Ｃｕｔｏｆｆ  ｔｏ  Ｒｅｄｕｃｅ  Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｅｎｈａｎｃｅ  Ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ  ｏｆ    ＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題された、米国仮出願第６２／７２２，４４０号の優先権を主張する。
【０００２】
（分野）
本開示は、質量分析法に関し、より具体的には、イオンを伝送するために多極イオンガイドを利用する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
質量分析法（ＭＳ）は、定量的および定質的用途の両方を伴う試験基質の基本組成を決定するための解析技法である。例えば、ＭＳは、未知の化合物を同定するために、分子中の元素の同位体組成を決定するために、およびその断片化を観察することによって特定の化合物の構造を決定するために、ならびにサンプル中の特定の化合物の量を定量化するために、使用されることができる。
【０００４】
質量分析法では、サンプル分子は、概して、イオン源を使用してイオンに変換され、次いで、１つ以上の質量分析器によって分離および検出される。大部分の大気圧イオン源に関して、イオンは、真空チャンバ内に配置されるイオンガイドへの入射に先立って、入口オリフィスを通過する。従来の質量分析法システムでは、イオンガイドに印加される無線周波数（ＲＦ）信号は、質量分析器が配置される後続のより低い圧力の真空チャンバの中にイオンが移送されるとき、イオンガイドの中心軸に沿った衝突冷却および半径方向集束を提供する。
【０００５】
大気圧におけるイオン化（例えば、化学イオン化、エレクトロスプレーによって）は、概して、サンプル中の分子をイオン化する高効率手段である。イオンの大気イオン化は、着目検体のみならず、干渉／汚染イオンおよび中性分子も大量に生成し得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（要約）
本開示は、イオンをイオン源から質量分析計の下流構成要素に伝送するための向上されたイオンガイドの必要性が存在するという認識を包含する。本開示は、質量分析法システムの大部分のイオン光学系（例えば、レンズ）が、それを通したその伝送の間、イオンの集束ずれに起因して、イオン堆積を被るため、したがって、実質的汚染（例えば、感度の損失）に続いて、有意に異なる挙動を呈し得ることを認識する。汚損した表面を定期的に清掃し、感度を維持することが、有益であり得る。フロントエンド構成要素（例えば、カーテンプレート、オリフィスプレート、フロントエンドイオンガイド等）の表面は、清掃が比較的に容易であり得るが、下流高真空チャンバ（例えば、Ｑ０、Ｑ１、ＩＱ１）内に含有される、構成要素の汚損は、真空チャンバが、清掃に先立って、通気され、実質的に分解されなければならないため、時間および／または費用をもたらし得る。質量分析法システムの構成要素の汚染を制御するための方法およびシステムが、本明細書に提供される。いくつかの側面では、そのような方法およびシステムは、イオン源の安定性を維持しながら、および／またはそれによってイオンを持続的に生産しながら、動作可能であって、特に有用である。質量分析法システム内に格納される敏感な構成要素の中へのイオンの伝送を低減させることによって、本開示のシステムは、スループットの増加、ロバスト性の改良、および／または汚損した構成要素を通気／分解／清掃するために典型的に要求される、休止時間の短縮を呈する。
【０００７】
とりわけ、本開示は、イオンガイドとともに使用される補助電極アセンブリを含む、本明細書に開示されるような質量分析法システムが、そのようなシステムの下流汚染を低減させ得るという認識を包含する。いくつかの実施形態では、本開示は、そのようなイオンガイドおよび補助電極アセンブリのための幾何学形状およびバイアスアプローチを提供する。いくつかの実施形態では、本開示は、そのようなアセンブリを作製および使用する方法を提供する。本開示の補助電極アセンブリの実装は、例えば、複雑な高分子量生物製剤をサンプリングするときを含む、質量分析法システムにおいて有用である。
【０００８】
いくつかの実施形態では、本開示は、イオン源と、イオンガイドとを含む、質量分析法システムを提供する。イオン源は、イオンを発生させ、イオン源の下流に位置付けられる、イオンガイドは、発生させられるイオンを受容し、選択し、送流し、および／または質量分析法システム内でイオン源およびイオンガイドから下流に位置付けられる質量分析器に伝送するために構成されることができる。いくつかの実施形態では、イオンガイドは、入口オリフィスと、少なくとも１つの出口オリフィスとを有する、チャンバ内に配置される。イオンガイドチャンバの入口オリフィスは、イオン源によって発生させられたイオンを受け取る。いくつかの実施形態では、イオンガイドチャンバは、約１ｍＴｏｒｒ〜約３０ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に維持される、または維持されることができる。いくつかの実施形態では、イオンガイドチャンバは、圧力×四重極ロッド長が２．２５×１０−２Ｔｏｒｒ−ｃｍを上回るような圧力に維持される、または維持されることができる。いくつかの実施形態では、イオンガイドチャンバの少なくとも１つの出口オリフィスは、イオン源から受容されるイオンの一部を少なくとも１つの質量分析器を格納している真空チャンバの中に伝送する。
【０００９】
いくつかの実施形態では、本開示は、少なくとも１つの質量分析器を格納し得る、真空チャンバを含む、質量分析法システムを提供する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの質量分析器を格納する、真空チャンバは、イオンガイドチャンバから下流に位置付けられ、そこに流動的に接続されることができる。質量分析器真空チャンバは、低圧に維持される、または維持されることができる。例えば、質量分析器を格納する、真空チャンバは、それが接続される、イオンガイドチャンバを下回る圧力に維持されることができ、例えば、質量分析器真空チャンバの低圧は、約５×１０−５Ｔｏｒｒ等の約１×１０−４Ｔｏｒｒ未満である。質量分析器は、例えば、三重四重極、線形イオントラップ、四重極飛行時間、オービトラップ、または他のフーリエ変換質量分析法システム等を含むことができる。
【００１０】
いくつかの実施形態では、イオンガイドは、多極イオンガイドである。多極イオンガイドは、イオンガイドチャンバ内に配置される、または配置されることができる。いくつかの実施形態では、多極イオンガイドは、入口オリフィスに隣接して配置されるイオンガイドチャンバの近位端から少なくとも１つの出口オリフィスに隣接して配置されるイオンガイドチャンバの遠位端まで延びている四重極ロッドセットを含むことができる。四重極ロッドセットは、第１の対のロッドと、第２の対のロッドとを含むことができる。四重極ロッドセットの各ロッドは、イオンガイドチャンバの中心縦軸から間隔を置かれ、それと並んで延びていることができる。
【００１１】
いくつかの実施形態では、イオンガイドチャンバは、補助電極アセンブリを含むことができる。いくつかの実施形態では、補助電極アセンブリは、複数の補助電極を含むことができる。いくつかの実施形態では、複数の補助電極のうちの補助電極は、イオンガイドチャンバの中心縦軸から間隔を置かれ、それと並んで延びている。いくつかの実施形態では、補助電極は、第１および第２の対の補助電極を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１および第２の対の補助電極は、イオンガイドチャンバの中心縦軸に関連して配置される。実施例として、第１の対の補助電極は、中心縦軸の周囲に互いに半径方向に反対側に配置されることができる。別の実施例では、第１の対の補助電極の補助電極は、第２の対の補助電極と半径方向に反対側に配置されることができる。すなわち、第１の対の補助電極は両方とも、中心縦軸に対して互いに半径方向に隣接して配置される。
【００１２】
いくつかの実施形態では、補助電極アセンブリは、四重極ロッドセットのロッド間に位置付けられる、少なくとも１つの補助電極を含むことができる。いくつかの実施形態では、複数の補助電極は、イオンガイドチャンバ内に配置される、第１および第２の対の四重極ロッドセットのロッドの少なくとも一部から間隔を置かれ、それと並んで延びている。例えば、複数の補助電極のうちの補助電極は、四重極ロッドセットのロッド間に挿入されることができる。いくつかの実施形態では、１つの補助電極は、四重極ロッドセットの第１の対の四重極ロッドからの四重極ロッドおよび四重極ロッドセットの第２の対の四重極ロッドからの四重極ロッドに隣接して位置付けられる。いくつかの実施形態では、１つの四重極ロッドは、第１および第２の対の補助電極のそれぞれからの補助電極に隣接して位置付けられる。
【００１３】
複数の補助電極のうちの補助電極は、厚さ、例えば、約０．１ｍｍ〜約５０ｍｍの厚さ範囲によって特徴付けられることができる。補助電極はまた、その長さによって特徴付けられることができる。例えば、補助電極は、四重極ロッドの四重極ロッドの長さの少なくとも一部に沿って延びていることができる。補助電極はまた、四重極ロッドセットの四重極ロッドの長さに沿って完全に延び得る。いくつかの実施形態では、各補助電極の長さは、四重極ロッドセットの四重極ロッドの長さ未満である。例えば、補助電極は、四重極ロッドセットの四重極ロッドの長さの半分未満（例えば、３３％未満、１０％未満）の長さを有することができる。いくつかの実施形態では、補助電極は、四重極ロッドセットの四重極ロッドの長さに沿って、種々の場所（例えば、四重極ロッドセットの近位３分の１、中央３分の１、または遠位３分の１のうちの１つ以上のもの内）に位置付けられることができる。補助電極は、種々の構成を有することができる。いくつかの実施形態では、補助電極は、丸みを帯びた形状またはＴ形状構成を有することができる。Ｔ形状補助電極は、その全長に沿って、一定Ｔ形状断面積を有することができる。いくつかの実施形態では、複数の補助電極はさらに、約５ｍｍ〜約２０ｍｍの長さを有する複数の導電性ステムを含む。いくつかの実施形態では、補助電極ステムは、四重極ロッドセットの対のロッドに並んで延び、イオンガイドの中心軸を中心として半径方向に配置されることができる。
【００１４】
いくつかの実施形態では、補助電極アセンブリはさらに、各補助電極が他のものに電気的に結合されるように構成され得る、導電性カラーを含むことができる。いくつかの実施形態では、補助電極アセンブリは、相互から電気的に隔離される、補助電極を含むことができる。いくつかの実施形態では、補助電極は、対内で電気的に結合される。いくつかの実施形態では、結合される対の補助電極は、相互から隔離される。例えば、第１および第２の対の補助電極は、第１の対の補助電極が電気的に結合されるように構成され、第２の対の補助電極は、電気的に結合され、第１および第２の対は、相互から電気的に隔離される。
【００１５】
いくつかの実施形態では、本明細書に提供されるような質量分析法システムは、多極イオンガイドに結合される、少なくとも１つの電力供給源を含むことができる。少なくとも１つの電力供給源は、四重極ロッドセットのロッドと電気連通し、電力をロッドに印加するように構成される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの電力供給源は、第１のＲＦ電圧を第１の対の四重極ロッドに、第２のＲＦ電圧を第２の対の四重極ロッドに印加するように構成される、１つ以上のＲＦ源を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１のＲＦ電圧は、第１の周波数および第１の位相で、第１の対の四重極ロッドに印加され、第２のＲＦ電圧は、第１の周波数に等しい第２の周波数および第１の位相と反対の第２の位相で、第２の対の四重極ロッドに印加される。いくつかの実施形態では、電力供給源は、ＤＣオフセット電圧を四重極ロッドセットに印加するように動作可能である少なくとも１つのＤＣ電圧源を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＤＣオフセット電圧は、第１および第２の対の四重極ロッドセットの四重極ロッドに印加される、第１および第２のＤＣ電圧を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１および第２の印加されるＤＣ電圧は、実質的に同一振幅を有する。いくつかの実施形態では、電力供給源は、補完的電気信号を四重極ロッドセットの少なくとも１つの四重極ロッドに提供するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、補完的電気信号は、ＤＣ電圧および／またはＡＣ励起信号のうちの１つである。例えば、電力供給源は、イオンビーム内のイオンの一部と共または略共振する、補完的ＡＣ場を使用して、双極ＤＣ場、四重極ＤＣ場、または共振励起を発生させるように、補完的電気信号を四重極ロッドセットに提供するように動作可能であることができる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの電力供給源は、補助電極と電気連通し、電力をイオンガイドチャンバ内に配置される補助電極に印加するように構成されることができる。例えば、電力供給源は、第１の電気信号を第１の対の補助電極の各補助電極に、第２の補助電気信号を第２の対の補助電極の各補助電極に提供するように動作可能であることができる。いくつかの実施形態では、第１および第２の信号は、実質的に同一である。いくつかの実施形態では、第１および第２の信号は、異なる。例えば、第１および第２の補助電極のセットに印加される第１および第２の補助信号は、ＤＣ電圧を第１の対の補助電極に印加するように構成される、第１のＤＣ電圧源と、ＤＣ電圧を第２の対の補助電極に印加するように構成される、第２のＤＣ電圧源とを含むことができる。いくつかの実施形態では、第１および第２の補助電極に印加される第１および第２のＤＣ電圧は、四重極ロッドセットのロッドに印加されるＤＣオフセット電圧と異なる振幅を有する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの電力供給源は、第１のＤＣ電圧を第１の対の補助電極に、第２のＤＣ電圧を第２の対の補助電極に提供するように動作可能であることができ、第１および第２のＤＣ電圧は、同一振幅を有し、反対符号を有する。いくつかの実施形態では、第１および第２のＤＣ電圧は、同一振幅および同一符号を有する。
【００１７】
いくつかの実施形態では、印加される補助ＤＣ電圧は、約±１Ｖ〜約±２００Ｖの範囲内の振幅を有することができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ電圧は、約５０Ｖ〜約１０００Ｖの範囲内の振幅を有することができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ電圧は、約０．３ＭＨｚ〜約２．５ＭＨｚの範囲内の周波数を有することができる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、本明細書に提供されるような質量分析法システムは、多極イオンガイドに結合される、少なくとも１つのコントローラを含むことができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのコントローラは、少なくとも１つの電力供給源と通信する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのコントローラは、多極イオンガイドの四重極ロッドセットと通信する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのコントローラは、多極イオンガイドの複数の補助電極と通信する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのコントローラは、四重極ロッドセットおよび／または複数の補助電極に印加される電力を調節、制御、または調整するように構成されることができる。
【００１９】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのコントローラは、複数の補助電極に印加される電力を調節、制御、または調整するように構成されることができる。例えば、少なくとも１つのコントローラは、多極イオンガイドに入射するイオンが、下流質量分析法システム構成要素に到達する前に、イオンビームから減衰、カットオフ、フィルタ処理、または除去されるように、第１および第２の対の補助電極に印加される電力を調節する、制御、または調整するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、コントローラは、補助電極に印加される、ＤＣ電圧および／またはＲＦ電圧を調節、制御、または調整するように構成されることができる。例えば、コントローラは、これらの電圧が、四重極ロッドセットが維持されるＤＣオフセット電圧と異なるように、第１および第２の補助電極に印加されるＤＣ電圧を制御するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、コントローラは、第１および第２の印加される補助ＤＣ電圧を実質的に同一振幅または大きさもしくは異なる振幅または大きさに維持するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、コントローラは、第１および第２の印加される補助ＤＣ電圧を実質的に同一振幅または大きさであるが反対符号に維持するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、コントローラは、多極イオンガイドから伝送される、イオンの少なくとも一部を減衰、カットオフ、および／またはフィルタ処理するように、四重極ロッドセットの少なくとも１つのロッドに印加されるＤＣオフセット電圧に対して補助電極に印加される第１および第２の補助ＤＣ電圧を調節、制御、または調整するように構成されることができる。イオンガイドの下流のイオン伝送は、コントローラが、四重極ロッドセットの少なくとも１つのロッドに印加されるＤＣオフセット電圧に対して補助電極に印加される第１および第２の補助ＤＣ電圧を調節するとき、減衰、カットオフ、および／またはフィルタ処理されることができる。いくつかの実施形態では、イオンカットオフは、イオンｍ／ｚに従って生じるように構成されることができる。例えば、コントローラは、高ｍ／ｚイオンカットオフが、達成され、それによって、カットオフが、これらの高ｍ／ｚイオンへの下流光学系の暴露を限定または実質的に防止し得るように、四重極ロッドセットのロッドに印加されるＤＣオフセット電圧に対して補助電極に印加される第１および第２の補助ＤＣ電圧を調節するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、コントローラは、イオン源から受容されるイオンの１５％未満、１０％未満、５％未満、２％未満、１％未満、または０％を伝送するように多極イオンガイドを構成することによって、第１および第２の補助電圧を調節、制御、または調整するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、高ｍ／ｚイオンカットオフは、約４００〜２，０００ａｍｕにあることができる。
【００２０】
いくつかの側面では、本開示はさらに、イオン源によって発生させられたイオンをイオンガイドチャンバの入口オリフィスを通して受け取るステップと、選択されたイオンが下流質量分析器に到達するように、イオンガイドチャンバ内に配置された多極イオンガイドを通して、イオンを選択、送流、および／または伝送するステップとを含み得る、イオンを処理する方法を提供する。いくつかの実施形態では、イオンを選択、送流、および／または伝送する方法は、本明細書に開示される種々の実施形態による、多極イオンガイドを提供するステップを含む。いくつかの実施形態では、多極イオンガイドを通して、イオンを選択する、送流、および／または伝送する方法は、電力を四重極ロッドセットに印加するステップおよび／または電力を補助電極アセンブリに印加するステップを含むことができる。例えば、方法は、第１の周波数および第１の位相で、第１のＲＦ電圧を第１の対の四重極ロッドセットのロッドに印加するステップと、第２の周波数において、第２のＲＦ電圧を第２の対の四重極ロッドセットのロッドに印加するステップとを含むことができる。第１の周波数は、第２の周波数と同一または異なることができる。第１および第２の位相は、互いに同一または反対であることができる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、方法は、電力を補助電極アセンブリの補助電極に印加するステップを含むことができる。例えば、方法は、ＤＣ電圧を第１および第２の補助電極に印加するステップを含むことができる。ＤＣ電圧を第１および第２の補助電極に印加するステップは、第１のＤＣ電圧を第１の補助電極に、第２のＤＣ電圧を第２の補助電極に印加するステップを含むことができ、第１および第２の電圧は、同一または異なる振幅、周波数、および／または位相を含むことができる。いくつかの実施形態では、方法は、四重極ロッドセットが維持されるＤＣオフセット電圧と異なるように、第１および第２のＤＣ電圧を印加するステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、本開示は、多極イオンガイドから伝送されるイオンを減衰、フィルタ処理、および／またはそのカットオフを発生させるために、四重極ロッドセットが維持されるＤＣオフセット電圧に対して第１および第２の補助電極に印加される第１および第２の補助ＤＣ電圧を調節、制御、および／または調整する方法を提供する。いくつかの実施形態では、イオンのカットオフは、そのｍ／ｚに従う。いくつかの実施形態では、イオンカットオフは、高質量イオンのカットオフであることができる。例えば、方法は、高ｍ／ｚイオンカットオフが発生させられるように、ＤＣオフセットに対して誘引性であるように第１および第２の補助電極を調節、制御、および／または調整するステップを含むことができる。
【００２２】
実施例として、方法は、四重極ロッドセットが維持されるＤＣオフセット電圧に対して第１および第２の補助電極に印加される第１および第２の補助ＤＣ電圧を調節、制御、および／または調整するステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、第１および第２の補助電極に印加されるＤＣ電圧は、多極イオンガイドから伝送されるイオンを減衰（すなわち、イオン電流を低減させる）、フィルタ処理、および／またはそのカットオフを発生させる（すなわち、多極イオンガイドから伝送されるイオンのｍ／ｚ範囲を調節する）ために、同一振幅であるが、反対符号を有することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に提供される方法はさらに、四重極ロッドセットの第１の対のロッドに印加されるＲＦ電圧および／または四重極ロッドセットの第２の対のロッドに印加されるＲＦ電圧を調節、制御、および／または調整することによって、多極イオンガイドによって受容されるイオンの伝送を調節、減衰、フィルタ処理、および／または防止するステップを含む。
【００２３】
いくつかの実施形態では、方法は、補完的電気信号を四重極ロッドセットの少なくとも１つのロッドに印加するステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、補完的電気信号は、ＤＣ電圧および／またはＡＣ励起信号のうちの１つであって、イオンビーム内の少なくとも一部のイオンと共振または略共振する、補完的ＡＣ場を使用して、双極ＤＣ場、四重極ＤＣ場、または共振励起を発生させるために有効であり得る。
【００２４】
いくつかの実施形態では、本開示の方法は、イオンガイドチャンバを約１ｍＴｏｒｒ〜約３０ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に維持するステップを含むことができる。例えば、方法は、圧力×四重極ロッドの長さが２．２５×１０−２Ｔｏｒｒ−ｃｍを上回るように、イオンガイドチャンバを圧力に維持するステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、方法は、イオンガイドチャンバ圧力を下流真空チャンバのものより高く、例えば、約１×１０−４Ｔｏｒｒ、約５×１０−５、またはそれ未満に維持するステップを含むことができる。
【００２５】
本開示の前述および他の利点、側面、実施形態、特徴、ならびに目的は、付随の図面に関連して熟読されるとき、以下の発明を実施するための形態を参照することによって、より明白となり、より深く理解されるであろう。
【００２６】
当業者は、下記に説明される図面が例証目的のためだけのものであることを理解するであろう。図面の図は、本出願人の教示の範囲をいかようにも限定することを意図するものではない。一般的実践に従って、図面の種々の特徴は、正確な縮尺で描かれていないことが強調される。対照的に、種々の特徴の寸法は、明確にするために、恣意的に拡大または縮小されているか、またはそのようなこともある。以下の図が、図面内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、概略図において、本出願者の教示の種々の実施形態の一側面による、補助電極を有する多極イオンガイドを含み得る質量分析法システムを図示する。
【００２８】
【図２】図２は、概略図において、図１の質量分析法システムにおいて使用するための本教示の種々の側面による、例示的多極イオンガイドの断面図を描写する。
【００２９】
【図３】図３は、図２の多極イオンガイドの一部の例示的プロトタイプを描写する。
【００３０】
【図４Ａ】図４Ａは、本教示の種々の側面による、質量分析法システムによって処理された３２２Ｄａのｍ／ｚを有するイオンに関する例示的データを描写する。
【００３１】
【図４Ｂ】図４Ｂは、本教示の種々の側面による、質量分析法システムによって処理された６２２Ｄａのｍ／ｚを有するイオンに関する例示的データを描写する。
【００３２】
【図４Ｃ】図４Ｃは、本教示の種々の側面による、質量分析法システムによって処理された９２２Ｄａのｍ／ｚを有するイオンに関する例示的データを描写する。
【００３３】
【図５】図５Ａ−Ｃは、本教示の種々の側面による、イオンを処理するための質量分析法システムによって発生させられる例示的質量スペクトルを描写する。
【００３４】
【図６】図６Ａ−Ｄは、本教示の種々の側面による、イオンを処理するための質量分析法システムによって発生させられる例示的質量スペクトルを描写する。
【００３５】
【図７】図７Ａ−Ｃは、本教示の種々の側面による、イオンを処理するための質量分析法システムによって発生させられる例示的質量スペクトルを描写する。
【００３６】
【図８−１】図８Ａ−Ｆは、本教示の種々の側面による、イオンを処理するための質量分析法システムによって発生させられる例示的質量スペクトルを描写する。
【図８−２】図８Ａ−Ｆは、本教示の種々の側面による、イオンを処理するための質量分析法システムによって発生させられる例示的質量スペクトルを描写する。
【図８−３】図８Ａ−Ｆは、本教示の種々の側面による、イオンを処理するための質量分析法システムによって発生させられる例示的質量スペクトルを描写する。
【００３７】
【図９】図９は、概略図において、図１の質量分析法システムにおいて使用するための本教示の種々の側面による、例示的多極イオンガイドの断面図を描写する。
【００３８】
【図１０】図１０は、概略図において、ＲＦ／ＤＣフィルタが誘引性にバイアスされるときに生じる、誘引性電位井戸を描写する。
【００３９】
【図１１】図１１は、概略図において、ＲＦ／ＤＣフィルタが反発性にバイアスされるときに生じる、反発性軸方向障壁を描写する。
【００４０】
【図１２】図１２は、２つの異なるイオンビーム強度を用いて取得されるｍ／ｚ５６４の抽出されたイオンクロマトグラフに関する例示的データを描写する。
【００４１】
【図１３】図１３は、図２および図９の多極イオンガイドの一部の例示的プロトタイプを描写する。
【００４２】
【図１４】図１４は、概略図において、図１の質量分析法システムにおいて使用するための本教示の種々の側面による、別の例示的多極イオンガイドの断面図を描写する。
【００４３】
【図１５】図１５は、概略図において、図１の質量分析法システムにおいて使用するための本教示の種々の側面による、別の例示的多極イオンガイドの断面図を描写する。
【００４４】
【図１６】図１６は、図１４に従ってバイアスされるＲＦ／ＤＣフィルタに印加されるＤＣ電圧に関する例示的データを描写する。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
（定義）
本開示の側面に関連する種々の用語は、明細書および請求項全体を通して使用される。本開示がより容易に理解されるために、ある用語が、最初に、下記に定義される。以下の用語および他の用語に関する付加的定義は、明細書全体を通して記載される。
【００４６】
本明細書で使用されるように、用語「約」、「およそ」、および「実質的に」は、例えば、実世界における測定または取扱手順を通して、これらの手順における不注意による誤差を通して、電気要素の製造における差異／瑕疵を通して、電気損失を通して生じ得る、数値量における変動だけではなく、そのような変動が先行技術によって実践される既知の値を包含しない限り、均等物であるとして当業者によって認識されるであろう変動を指す。用語「約」、「およそ」、または「実質的に」によって修飾されるかどうかにかかわらず、請求項に列挙される定量値は、列挙される値の均等物、例えば、生じ得るが、当業者によって均等物であると認識されるであろう、そのような値の数値量における変動を含む。
【００４７】
本明細書で使用されるように、文脈から別様に明白ではない限り、用語「ａ」は、「少なくとも１つ」を意味するものと理解され得る。本願において使用されるように、用語「または」は、「および／または」を意味するものと理解され得る。本願では、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜を備えている）」および「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（〜を含む）」は、それ自体によって、もしくは１つ以上の付加的構成要素またはステップとともに提示されるかどうかにかかわらず、箇条書きされた構成要素またはステップを包含するものと理解され得る。別用に述べられない限り、用語「約」および「およそ」は、当業者によって理解されるであろうような標準的変動を許容するものと理解され得る。範囲が、本明細書に提供される場合、終点は、含まれる。本願において使用されるように、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（〜を備えている）」ならびに「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜を備えている）」および「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（〜を備えている）」等の用語の変形例は、他の追加、構成要素、整数、またはステップを除外することを意図するものではない。
【００４８】
本明細書で使用されるように、用語「約」および「およそ」は、均等物として使用される。本願において使用される任意の数字は、約／およその有無にかかわらず、関連技術における当業者によって理解される任意の通常変動を網羅するものと意味される。ある実施形態では、用語「約」または「およそ」は、別様に述べられない限り、または文脈から別様に明白ではない限り、述べられた参照値のいずれか方向における（それを上回る、またはそれ未満である）、２５％、２０％、１９％、１８％、１７％、１６％、１５％、１４％、１３％、１２％、１１％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、またはそれ未満内に該当する、値の範囲を指す（そのような数が可能な値の１００％を超えるであろう場合を除く）。例えば、用語「約」が、述べられた値または値の範囲を述べられた値の１／１０を上回る、またはそれ未満である、例えば、±１０％であることを意味する場合、約＋３ＶＤＣの電圧を要素に印加するステップは、＋２．７ＶＤＣ〜＋３．３ＶＤＣの電圧を意味し得る。
【００４９】
本明細書で使用されるように、用語「実質的に」は、着目特性または性質の全もしくはほぼ全範囲または程度を呈する、定質的条件を指す。当業者は、電気性質が、仮にあるとしても、完了に近づく、および／または完全まで進む、もしくは絶対結果を達成または回避することが稀であることを理解するであろう。「実質的に」は、したがって、本明細書では、その中に固有の完全性の潜在的欠如を捉えるために使用される。値は、いずれかの方向において（それを上回って、またはそれ未満において）、２５％、２０％、１９％、１８％、１７％、１６％、１５％、１４％、１３％、１２％、１１％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、またはそれ未満内の値の範囲内で異なり得る。例えば、値は、５％異なり得る。
【００５０】
（詳細な説明）
明確にするために、以下の議論は、そうすることが便宜的または適切である場合、ある具体的詳細を省略しながら、本出願者の教示の実施形態の種々の側面を詳説するであろうことを理解されたい。例えば、代替実施形態における同様または類似特徴の議論は、若干、簡略化され得る。周知の考えまたは概念もまた、簡潔にするために、さらに詳細に論じられない場合がある。当業者は、本出願者の教示のいくつかの実施形態が、実施形態の完全な理解を提供するためだけに本明細書に記載される、具体的に説明される詳細のあるものを全ての実装において要求しない場合もあることを認識するであろう。同様に、説明される実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく、一般的常識に従って、代替または変形例を受け入れる余地があり得ることが明白となるであろう。以下の発明を実施するための形態は、本出願者の教示の範囲をいかようにも限定するものと見なされないものとする。
【００５１】
大気圧におけるイオン化（例えば、化学イオン化、エレクトロスプレーによって）は、概して、サンプル中の分子をイオン化する高効率手段であるため、着目検体のイオンだけではなく、干渉／汚染イオンおよび中性分子も、大量に生成され得る。本開示は、イオンガイドに入射する着目イオンの数を増加させるために、イオン源とイオンガイドとの間の入口オリフィスのサイズを増加させる（それによって、潜在的に、ＭＳ器具の感度を増加させる）ことが望ましくあり得るが、そのような構成も同様に、より多くの望ましくない分子が、下流真空チャンバと、潜在的に、着目イオンの軌道が電場によって精密に制御される、高真空チャンバの内側に位置する、下流の質量分析器段とに入射することを可能にし得るという認識を包含する。望ましくないイオンおよび中性分子の伝送は、これらの下流の要素を汚損／汚染し得、それによって、質量分析解析に干渉する、および／または高真空チャンバ内の重要な構成要素の清掃によって必要となるコストの増加もしくはスループットの低下につながる。今日の大気圧イオン化源を用いて分析されている、より大量のサンプル装填量および生物学的ベースのサンプルの汚染性質のため、清潔な質量分析器を維持することは、重要な懸念のままである。
【００５２】
下記にさらに詳細に議論されるように、いくつかの実施形態では、多極イオンガイドロッドのセット、例えば、四重極ロッドセットと、四重極ロッドセットのロッド間に散在され得る、複数の補助電極とを含み得る、質量分析法システムにおいて使用するための多極イオンガイドが、開示される。いくつかのそのような実施形態では、２つの対の補助電極が、四重極ロッドセットの対のロッド間に配置される。対の補助電極および四重極ロッドへのＤＣ電圧の印加の様々な設計および配置は、ある利点を提供し得ることが発見されている。例えば、第１の対の補助電極に印加される第１のＤＣ電圧は、第１の大きさ、周波数、および位相を有することができ、第２の対の補助電極に印加される第２のＤＣ電圧は、第２の大きさ、周波数、および位相を有することができる。ＤＣオフセット電圧はまた、四重極ロッドセットのロッドにも印加されることができる。第１および第２の印加されるＤＣ電圧は、第１および第２の補助電極のそれぞれに印加される、同一大きさを有し、ＤＣ電圧が、四重極ロッドセットのロッドに印加されるＤＣオフセット電圧と異なるとき、イオンカットオフが、発生させられる。例えば、そのような配置は、高ｍ／ｚイオンを下流イオン伝送から排除することが可能であり得る。そのような配置はまた、イオンの通過を遅延させ得、例えば、イオン信号不安定性をもたらし得る、電位障壁または電位井戸を発生させることができる。さらに、第１および第２の対の補助電極へのＤＣ電圧が、第２の電圧の符号のものと反対の第１の電圧反対の符号で印加されるとき、不安定性は、低減または排除され、高ｍ／ｚカットオフをもたらすことができる。
【００５３】
本明細書に説明されるシステム、デバイス、および方法は、多くの異なる質量分析法システムとともに使用されることができるが、そのような使用のための例示的質量分析法システム１００が、図１に概略的に図示される。質量分析法システム１００は、本明細書に説明されるシステム、デバイス、および方法の実施形態に従う使用のための１つの可能な質量分析法システムを表すにすぎないことを理解されたい。さらに、他の構成を有する他の質量分析法システムも全て、同様に、本明細書に説明されるシステム、デバイス、および方法に従って使用されることができる。
【００５４】
図１に描写される例示的実施形態に概略的に示されるように、質量分析法システム１００は、概して、Ｊａｍｅｓ  Ｗ．  ＨａｇｅｒおよびＪ．  Ｃ．  Ｙｖｅｓ  Ｌｅ  Ｂｌａｎｃによって共著され、Ｒａｐｉｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（２００３；１７：１０５６−１０６４）において発表された「Ｐｒｏｄｕｃｔ  ｉｏｎ  ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｑ−ｑ−Ｑｌｉｎｅａｒ  ｉｏｎ  ｔｒａｐ（ＱＴＲＡＰ(R)）ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ」と題された記事（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に概して説明され、本教示の種々の側面に従って修正されるようなＱＴＲＡＰ（登録商標）Ｑ−ｑ−Ｑハイブリッド線形イオントラップ質量分析法システムを含むことができる。本明細書に開示されるシステム、デバイス、および方法に従って修正され得る、他の非限定的例示的質量分析法システムは、例えば、「Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｃｅｌｌ  ｆｏｒ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ」と題された米国特許第７，９２６，６８１号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に見出され得る。限定ではないが、本明細書に説明されるものおよび当業者に公知のその他を含む、他の構成もまた、本明細書に開示されるシステム、デバイス、および方法とともに使用されることができる。
【００５５】
図１に示されるように、例示的質量分析法システム１００は、イオン源１０２と、第１の真空チャンバ１１２内に格納される多極イオンガイド１２０（すなわち、Ｑ０）と、第２の真空チャンバ１１４内に格納される１つ以上の質量分析器と、検出器１１６とを含むことができる。例示的第２の真空チャンバ１１４は、３つの質量分析器（すなわち、Ｑ１とＱ２との間のオリフィスプレートＩＱ２と、Ｑ２とＱ３との間のＩＱ３とによって分離される、細長いロッドセットＱ１、Ｑ２、およびＱ３）を格納するが、より多いまたはより少ない質量分析器要素が、本教示に従って、システム内に含まれることもできることを理解されたい。便宜上、細長いロッドセットＱ１、Ｑ２、およびＱ３は、概して、本明細書では、四重極（すなわち、それらは、４つのロッドを有する）と称されるが、細長いロッドセットは、任意の他の好適な多極構成、例えば、六重極、八重極等であることができる。また、１つ以上の質量分析器は、全て非限定的実施例であるが、三連四重極、線形イオントラップ、四重極飛行時間型、Ｏｒｂｉｔｒａｐ、または他のフーリエ変換質量分析法システムのいずれかであることを理解されたい。
【００５６】
図１に示されるように、例示的質量分析法システム１００は、加えて、特定のＭＳ用途に応じて、種々の異なる動作モードのために、ＲＦ、ＡＣ、および／またはＤＣ成分を伴う電位を四重極ロッド、種々のレンズ、および補助電極に印加し、質量分析法システム１００の要素を構成するように、コントローラ１０３によって制御され得る、１つ以上の電力供給源（例えば、ＲＦ電力供給源１０５およびＤＣ電力供給源１０７）を含むことができる。コントローラ１０３はまた、実行されるタイミングシーケンスの共同制御を提供するために、種々の要素に連結されることができることを理解されたい。故に、コントローラは、本明細書のその他で論じられるように、質量分析法システム１００を制御するために、協働方式で種々の構成要素に給電する電源に制御信号を提供するように構成されることができる。
【００５７】
Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２、およびＱ３は、当技術分野において公知のように、例えば、開口レンズＩＱ１、ＩＱ２、およびＩＱ３によって分離され、大気圧下に排気される、隣接するチャンバ内に配置されることができる。一例として、機械的ポンプ（例えば、ターボ分子ポンプ）が、真空チャンバを適切な圧力まで排気するために使用されることができる。出射レンズ１１５は、Ｑ３と検出器１１６との間に位置付けられ、検出器１１６の中へのイオン流動を制御することができる。いくつかの実施形態では、短太ロッドのセットもまた、近隣の対の四重極ロッドセット間に提供され、四重極間のイオンの移送を促進することができる。短太ロッドは、Ｂｒｕｂａｋｅｒレンズとして役割を果たすことができ、例えば、レンズがオフセット電位に維持される場合、隣接するレンズの近傍に形成され得る、任意のフリンジ場との相互作用を最小限にすることに役立つことができる。非限定的実施例として、図１は、イオンの流動をＱ１の中に集束させるためのＩＱ１とＱ１との間の短太ロッドＳＴを描写する。同様に、短太ロッドＳＴは、例えば、細長いロッドセットＱ２の上流および下流にも含まれる。
【００５８】
イオン源１０２は、イオンを発生させるための任意の公知のまたは今後開発されるイオン源であって、本教示に従って修正されることができる。本教示と併用するために好適なイオン源の非限定的実施例として、とりわけ、大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）源、エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）源、連続イオン源、パルスイオン源、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）イオン源、マトリクス支援レーザ脱離／イオン化（ＭＡＬＤＩ）イオン源、グロー放電イオン源、電子衝突イオン源、化学イオン化源、または光イオン化イオン源が挙げられる。
【００５９】
質量分析法システム１００の動作の間、イオン源１０２によって発生させられるイオンは、オリフィスプレート１０４およびスキマ１０６（すなわち、入口オリフィス１１２ａ）内の開口を通して連続的に通過させ、狭小かつ非常に集束されたイオンビームをもたらすことによって、コヒーレントイオンビームの中に抽出されることができる。種々の実施形態では、約１Ｔｏｒｒ〜約４Ｔｏｒｒのおおよその範囲内の圧力まで排気され得るが、他の圧力も、本または他の目的のために使用され得る、中間圧力チャンバ１１０が、オリフィスプレート１０４とスキマ１０６との間に位置することができる。いくつかの実施形態では、イオンは、ガス動態および無線周波数場の組み合わせを使用して、イオンビームの付加的集束および微調整を提供するために、１つ以上の付加的真空チャンバおよび／または四重極（例えば、ＱＪｅｔ(R)四重極または他のＲＦイオンガイド）を横断することができる。
【００６０】
イオン源１０２によって発生させられるイオンは、入口オリフィス１１２ａを通して伝送され、本教示に従って、望ましくないイオン（例えば、干渉／汚染イオン、高質量イオン）がより低い圧力の真空チャンバ１１４の中に伝送されることを防止しながら、さらなる処理のために、イオン源１０２から受容されたイオンの一部を下流の質量分析器の中に伝送するように動作し得る、多極イオンガイド１２０（すなわち、Ｑ０）に入射する。例えば、本教示の種々の側面によると、以下に詳細に論じられるように、多極イオンガイド１２０は、多極イオンガイド１２０の構成要素への種々のＲＦおよび／またはＤＣ電位の印加に応じて、着目イオンが、衝突冷却され（例えば、真空チャンバ１１２の圧力と併せて）、さらなる処理のために、出口開口１１２ｂを通して下流の質量分析器の中に伝送される一方、望ましくないイオンが、多極イオンガイド１２０内で中性化され、それによって、下流の処理ステップにおける汚染および／または干渉の潜在的源を低減させ得るように、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂと、多極イオンガイド１２０の一部に沿って延び、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂ間に挿入される、複数の補助電極１４０とを含むことができる。その中に多極イオンガイド１２０が格納される、真空チャンバ１１２は、チャンバを衝突冷却を提供するために好適な圧力まで排気するように動作可能な機械的ポンプ（図示せず）と関連付けられることができる。例えば、真空チャンバは、約１ｍＴｏｒｒ〜約３０ｍＴｏｒｒのおおよその範囲内の圧力まで排気されることができるが、他の圧力も、本または他の目的のために使用されることができる。例えば、いくつかの側面では、真空チャンバ１１２は、四重極ロッドの圧力×長さが２．２５×１０−２Ｔｏｒｒ−ｃｍを上回るような圧力に維持されることができる。レンズＩＱ１（例えば、オリフィスプレート）が、Ｑ０の真空チャンバと隣接するチャンバとの間に配置され、２つのチャンバ１１２、１１４を隔離することができる。
【００６１】
Ｑ０からレンズＩＱ１の出口開口１１２ｂを通して伝送された後、イオンは、イオンガイドチャンバ１１２のものより低く維持され得る圧力まで排気され得る真空チャンバ１１４内に位置し得る、隣接する四重極ロッドセットＱ１に入射することができる。非限定的実施例として、真空チャンバ１１４は、約１×１０−４Ｔｏｒｒ未満（例えば、約５×１０−５Ｔｏｒｒ）の圧力に維持されることができるが、他の圧力も、本または他の目的のために使用されることができる。当業者によって理解されるであろうように、四重極ロッドセットＱ１は、着目イオンおよび／または着目イオンの範囲を選択するように動作され得る、従来の伝送ＲＦ／ＤＣ四重極質量フィルタとして動作されることができる。一例として、四重極ロッドセットＱ１は、質量分解モードで動作するための好適なＲＦ／ＤＣ電圧が提供されることができる。理解されるはずであるように、Ｑ１の物理および電気特性を考慮して、印加されるＲＦおよびＤＣ電圧に関するパラメータが、Ｑ１が選定されるｍ／ｚ率の伝送窓を確立し、これらのイオンが概して妨害されずにＱ１を横断し得るように、選択されることができる。しかしながら、窓外のｍ／ｚ率を有するイオンは、四重極内で安定した軌道を達成せず、四重極ロッドセットＱ１を横断しないように防止されることができる。本動作モードは、Ｑ１に関する１つの可能な動作モードにすぎないことを理解されたい。一例として、Ｑ１とＱ２との間のレンズＩＱ２は、四重極ロッドセットＱ１がイオントラップとして動作されるように、Ｑ１よりはるかに高いオフセット電位に維持されることができる。そのような様式では、入射レンズＩＱ２に印加される電位は、Ｑ１内にトラップされたイオンが、例えば、イオントラップとしても動作され得る、Ｑ２の中に加速され得るように、選択的に降下される（例えば、質量選択的に走査される）ことができる。
【００６２】
四重極ロッドセットＱ１を通過するイオンは、示されるように、加圧されたコンパートメント内に配置され得、約１ｍＴｏｒｒ〜約３０ｍＴｏｒｒのおおよその範囲内の圧力において、衝突セルとして動作するように構成され得るが、他の圧力も、本または他の目的のために使用され得る、レンズＩＱ２を通して隣接する四重極ロッドセットＱ２の中に通過することができる。好適な衝突ガス（例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等）が、ガス入口（図示せず）を用いて提供され、イオンビーム内のイオンを熱平衡化および／または断片化することができる。いくつかの実施形態では、四重極ロッドセットＱ２ならびに入射および出射レンズＩＱ２およびＩＱ３への好適なＲＦ／ＤＣ電圧の印加は、随意の質量フィルタ処理を提供することができる。
【００６３】
Ｑ２によって伝送されるイオンは、ＩＱ３によって上流と出射レンズ１１５によって下流とに境界される、隣接する四重極ロッドセットＱ３の中に通過することができる。当業者によって理解されるであろうように、四重極ロッドセットＱ３は、Ｑ２のものと比較して低動作圧力、例えば、約１×１０−４Ｔｏｒｒ未満（例えば、約５×１０−５Ｔｏｒｒ）で動作されることができるが、他の圧力も、本または他の目的のために使用されることができる。当業者によって理解されるであろうように、Ｑ３は、いくつかの様式において、例えば、走査ＲＦ／ＤＣ四重極として、または線形イオントラップとして、動作されることができる。Ｑ３を通した処理または伝送に続いて、イオンは、検出器１１６の中に出射レンズ１１５を通して伝送されることができる。検出器１１６は、次いで、本明細書に説明されるシステム、デバイス、および方法に照らして、当業者に公知の様式において動作されることができる。当業者によって理解されるであろうように、本明細書の教示に従って修正される任意の公知の検出器が、イオンを検出するために使用されることができる。
【００６４】
ここで図２および３を参照すると、図１の例示的多極イオンガイド１２０が、より詳細に描写される。最初に、図２に関して、多極イオンガイド１２０は、図１に描写される補助電極１４０の場所を横断する断面概略図で描写される。示され、前述のように、多極イオンガイド１２０は、概して、入口オリフィス１１２ａに隣接して配置される近位入口端から出口開口１１２ｂに隣接して配置される遠位出口端まで延びている、４つのロッド１３０ａ、１３０ｂのセットを含むことができる。ロッド１３０ａ、１３０ｂは、多極イオンガイド１２０の中心軸を囲繞し、それに沿って延び、それによって、それを通してイオンが伝送される、空間を画定する。当技術分野において公知のように、いくつかの実施形態では、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂの各ロッドは、中心軸の両側のロッドが、それに実質的に同じＲＦ信号が印加される、ロッド対をともに形成するように、ＲＦ電力供給源に結合されることができる。すなわち、ロッド対１３０ａは、第１の周波数および第１の位相における第１のＲＦ電圧を第１の対のロッド１３０ａに提供する、第１のＲＦ電力供給源に結合されることができる。一方、ロッド対１３０ｂは、第２の周波数（第１の周波数と同一であり得る）であるが、第１の対のロッド１３０ａに印加されるＲＦ信号と位相が反対である、第２のＲＦ電圧を提供する、第２のＲＦ電力供給源に結合されることができる。当業者によって理解されるであろうように、ＤＣオフセット電圧もまた、四重極ロッドセットのロッド１３０ａ、１３０ｂに印加されることができる。
【００６５】
図２に示されるように、多極イオンガイド１２０は、加えて、同様に中心軸に沿って延びている、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂ間に挿入される複数の補助電極１４０を含むことができる。図２に示されるように、各補助電極１４０は、四重極ロッドセットのロッド１３０ａ、１３０ｂによって別の補助電極１４０から分離されることができる。さらに、補助電極１４０の各々は、第１の対のロッド１３０ａと第２の対のロッド１３０ｂに隣接して、かつその間に配置されることができる。以下に詳細に論じられるように、補助電極１４０の各々は、本明細書のその他に説明されるように、多極イオンガイド１２０からのイオンの伝送を制御または操作するように、補助電気信号を補助電極１４０に提供するために、ＲＦおよび／またはＤＣ電力供給源（例えば、図１の電力供給源１０５および１０７）に結合されることができる。非限定的実施例として、一実施形態では、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂに印加されるＤＣオフセット電圧に等しいＤＣ電圧が、補助電極１４０に印加されることができる。補助電極１４０に印加されるそのような同等ＤＣ電圧は、多極イオンガイドが従来のコリメート四重極イオンガイドとして機能するであろうように、多極イオンガイド１２０内のイオンによって被られる半径方向力に実質的に影響を及ぼさないであろうことを理解されたい。代替として、本教示の種々の側面によると、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂは、第１の周波数および第１の位相で第１の対のロッド１３０ａに印加される第１のＲＦ電圧と、第２の周波数であるが、第２の対のロッド１３０ｂに印加される位相と反対である、（例えば、第１のＲＦ電圧と同一振幅（Ｖ０−ｐ）の）第２のＲＦ電圧とを用いて、ＤＣオフセット電圧に維持されるが、全て非限定的実施例であるが、ｉ）ＤＣオフセット電圧と異なるが、ＲＦ成分を伴わない、ＤＣ電圧と、ｉｉ）第３の振幅および周波数（例えば、第１の周波数と異なる）および第３の位相におけるものであるが、ＤＣ電圧がＤＣオフセット電圧と同等である、ＲＦ信号と、ｉｉｉ）ＤＣオフセット電圧と異なるＤＣ電圧と第３の振幅および周波数ならびに第３の位相におけるＲＦ信号の両方とを含む、種々の補助電気信号が、補助電極１４０に印加されることができる。さらに、本教示の種々の側面による、補助電極１４０に印加される補助ＲＦおよび／またはＤＣ信号は、従来のコリメート用四重極イオンガイド内のイオンの半径方向振幅を増加させるために利用される、当技術分野において公知の他の技法と組み合わせられることができることを理解されたい。そのような例示的技法として、全て非限定的実施例であるが、双極ＤＣ印加、四重極ＤＣ印加、および四重極のロッドに印加される補完ＡＣ信号であって、イオンビーム内のイオンのいくつかと共振もしくはほぼ共振する、ＡＣ信号を使用する、共振励起が挙げられる。
【００６６】
本教示に照らして、補助電極１４０は、種々の構成を有することができることが理解されるであろう。一例として、補助電極１４０は、種々の形状（例えば、丸形、Ｔ形状）を有することができるが、Ｔ形状電極は、長方形ベース１５０から多極イオンガイド１２０の中心軸に向かうステム１６０の延在部が、補助電極の最内伝導性表面が中心軸により近接して配置される（例えば、多極イオンガイド１２０内の場の強度を増加させるために）ことを可能にするため、好ましくあり得る。種々の側面では、Ｔ形状電極は、ステム１６０の最内半径方向表面が補助電極１４０の全長に沿って中心軸から実質的に一定距離のままであるように、その長さに沿って実質的に一定断面を有することができる。丸形補助電極（または他の断面形状のロッド）もまた、本教示の種々の側面に従って使用されることができるが、概して、四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂ間の限定された空間に起因して、四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂと比較してより小さい断面積を呈する、および／または中心軸からのその増加される距離に起因して、より大きい補助電位の印加を要求するであろう。
【００６７】
前述のように、補助電極１４０は、四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂの全長に沿って延びている必要はない。例えば、いくつかの実施形態では、補助電極１４０は、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂの長さの半分未満（例えば、３３％未満、１０％未満）の長さを有することができる。従来のＱ０四重極のロッド電極は、約１０ｃｍ〜約３０ｃｍの範囲内の縦軸に沿った長さを有することができる一方、補助電極１４０は、全て非限定的実施例であるが、１０ｍｍ、２５ｍｍ、または５０ｍｍの長さを有することができる。さらに、図１は、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂの近位端と遠位端との間の中間を中心として配置される補助電極１４０を描写するが、補助電極１４０は、本描写される例示的実施形態と比較してより近位またはより遠位に位置付けられることもできる。一例として、補助電極１４０は、四重極ロッドセットの近位３分の１、中央３分の１、または遠位３分の１のいずれかに配置されることができる。実際、補助電極１４０の比較的により短い長さのため、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂは、補助電極１４０の複数のセットを中心軸に沿った種々の位置に収容することができることを理解されたい。一例として、本教示の範囲内において、質量分析法システム１００は、第１の補助電気信号（例えば、ロッド１３０ａ、１３０ｂのＤＣオフセット電圧と異なるＤＣ電圧）が印加され得る、補助電極の第１の近位セットと、第２の補助電気信号（例えば、ＲＦ成分を有する）が印加され得る、補助電極の１つ以上の遠位セットとを含むことができる。
【００６８】
ここで図３を参照すると、実施形態による、多極イオンガイド１２０の一部の例示的プロトタイプが、描写される。図３に示されるように、多極イオンガイド１２０は、ベース部分１５０と、そこから延びているステム部分１６０とを有する、４つのＴ形状電極１４０を含むことができる。１０ｍｍの長さであって、約６ｍｍの長さのステム１６０を有する、電極１４０は、本教示の種々の側面によると、四重極ロッドセットの所望の場所に搭載され得る、搭載リング１４２に結合されることができる。非限定的実施例として、例示的搭載リング１４２は、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂに（例えば、想像線として示される四重極１３０ａと）しっかりと係合するための切り欠きを備えている。示されるように、ＲＦ電力供給源１０５および／またはＤＣ電力供給源１０７に結合され得る、単一導線１４４もまた、実質的に同じ補助電気信号が補助電極１４０のそれぞれに印加されるように、補助電極１４０のそれぞれに電気的に結合されることができる。
【００６９】
ここで図９を参照すると、図１の別の例示的多極イオンガイド１２０が、さらに詳細に描写される。特に、例示的多極イオンガイド１２０の一部が、描写される。図９に示されるように、多極イオンガイド１２０は、図１に描写される補助電極１４０の場所を横断して断面概略図に描写される。図１にさらに詳細に示され、上記に解説されるように、多極イオンガイド１２０は、概して、入口オリフィス１１２ａに隣接して配置される近位入口端部から出口開口１１２ｂに隣接して配置される遠位出口端部まで延びている、４つのロッド１３０ａ、１３０ｂのセットを含むことができる。ロッド１３０ａ、１３０ｂは、多極イオンガイド１２０の中心軸を囲繞し、それに沿って延び、それによって、それを通してイオンが伝送される、空間を画定する。
【００７０】
多極イオンガイド１２０はさらに、同様に中心軸（想像線で示される）に沿って延びている、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂ間に挿入される、複数の補助電極１４０を含むことができる。各補助電極１４０は、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂのロッドによって、別の補助電極１４０から分離されることができる。さらに、補助電極１４０の各々は、第１の対のロッド１３０ａと第２の対のロッド１３０ｂに隣接して、かつその間に配置されることができる。
【００７１】
補助電極１４０の各々は、本明細書に別様に説明されるように、多極イオンガイド１２０からのイオンの伝送を制御または操作するように、補助電気信号を補助電極１４０に提供するために、ＲＦおよび／またはＤＣ電力供給源（例えば、図１の電力供給源１０５および１０７）に結合されることができる。
【００７２】
非限定的実施例として、本教示の種々の側面によると、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂは、第１の周波数および第１の位相で第１の対のロッド１３０ａに印加される、第１のＲＦ電圧と、第２の周波数であるが、位相が反対である、第２の対のロッド１３０ｂに印加される、（例えば、第１のＲＦ電圧と同一振幅（Ｖ０−ｐ）の）第２のＲＦ電圧とを用いて、ＤＣオフセット電圧に維持されるが、種々の補助電気信号が、補助電極１４０に印加されることができる。図９に示されるように、各補助電極１４０は、そこに印加される同一振幅９１０のＤＣ電圧を有する。特に、図９の概略断面図は、Ｔ形状ＲＦ／ＤＣフィルタ電極と、丸みを帯びた多極イオンガイド電極とを示す。ＲＦ／ＤＣフィルタの全てのＴ形状電極は、同一ＤＣ電圧でバイアスされる。
【００７３】
上記に解説されるように、例えば、各補助電極１４０は、四重極ロッドセットのロッドに印加されるＤＣオフセット電圧と異なる、そこに印加される同一振幅および位相のＤＣ電圧を有する。すなわち、多極イオンガイドのための質量窓処理デバイスが、生成される。本実施形態におけるＤＣ電圧は、多極イオンガイドの四重極ロッドセットのロッドに印加されるＤＣオフセット電圧に対して誘引性または反発性のいずれかであることができる。例えば、そのような実施形態では、印加される補助ＤＣ電圧およびＤＣオフセット電圧における差異は、イオン伝送の高ｍ／ｚカットオフの発生および下流イオン光学系を汚染し得るそのようなイオンの除去をもたらすであろう。
【００７４】
本明細書に開示されるイオンガイドは、概して、約２〜２０ｅ−３Ｔｏｒｒの中性ガス圧力で動作され、約１ＭＨｚのＲＦ周波数および約５０〜１，０００Ｖ０−ｐｅａｋの電圧の半径方向閉じ込めを有する。
【００７５】
いくつかの側面では、本開示は、上記に開示されるようなｍ／ｚカットオフの発生が、より低速のまたは低減されたイオン伝送をもたらし得るという認識を包含する。いくつかの実施形態では、例えば、高圧の環境が、イオンガイド内に存在するとき、イオンは、多数の衝突を被るであろう。いくつかの実施形態では、印加される軸方向場の不在下では、イオンの伝送は、減速するであろう。いくつかの実施形態では、伝送は、事実上（実質的に）、停止するであろう。対照的に、ＡＰＩ質量分析法システムの通常動作の条件下では、概して、これらの減速イオンを多極イオンガイドに沿って、その出口オリフィスに駆動、押動、または伝送するために十分な数の流入イオンが存在する。すなわち、空間電荷誘発押動が、必然的に、生成される。そのような空間電荷誘発押動の大きさは、流入イオンの数密度に依存するであろう。
【００７６】
上記に開示されるようないくつかの実施形態では、ＲＦ／ＤＣフィルタからのＤＣ場の半径方向プロファイルは、多極イオンガイドの軸に沿って、印加されるＤＣ電圧に依存する、小電位井戸または障壁のいずれかを提供する。いくつかの実施形態では、超低局所イオン速度と結合されると、多極イオンガイドの軸に沿った小電位井戸または障壁は、ＲＦ／ＤＣフィルタを通した遷移時間における時間的遅れにつながり得る。
【００７７】
いくつかの実施形態では、多極イオンガイドの軸に沿った小電位井戸または障壁の結果は、高ｍ／ｚカットオフを生じさせる、不安定イオン信号および／またはＤＣ電圧の変化をもたらし得る。
【００７８】
図１０は、例えば、小電位井戸の影響を示す。特に、図１０は、四重極ロッドセットのロッドが、補助電極とともに散在され、誘引性にバイアスされる、ＲＦ／ＤＣフィルタを発生させるときに生じる、誘引性電位井戸の概略である。本明細書に開示されるようなＲＦ／ＤＣフィルタに印加される、誘引性ＤＣ電圧は、その中に流入イオンが捕獲され得る、電位井戸を多極イオンガイド内に生じさせることができる。そのような構成では、イオンは、井戸が発生させられる付加的イオンによって「充填」されるまで捕獲され続けるであろう。本時間の間および井戸が充填されるまで、予期されるより少ないイオンが、多極イオンガイドから出射するであろう。いくつかの実施形態では、そのような配置は、イオン信号安定性不良につながり得る。
【００７９】
いくつかの実施形態では、イオン信号不安定性問題は、イオン束に依存し得る。特に、ＲＦ／ＤＣフィルタを越え、質量分析器に向かう、イオンの通過における重要な要因は、電位井戸が流入イオンから充填され得る速度である。いくつかの側面では、例えば、より低いイオン濃度を有する、分析サンプルは、電位井戸を充填するためにより多くの時間を要求し、高イオン濃度を有する分析サンプルよりイオン信号不安定性を表すであろう。
【００８０】
図１１は、例えば、多極イオンガイドの軸に沿った障壁の影響を示す。特に、図１１は、四重極ロッドセットのロッドが、補助電極とともに散在され、反発性にバイアスされる、ＲＦ／ＤＣフィルタを発生させるときに生じる、反発性軸方向障壁の概略である。いくつかの実施形態では、例えば、図１１に示されるように、ＤＣ電圧が、多極イオンガイドのＤＣオフセットに対して反発性である、ＲＦ／ＤＣフィルタに印加されると、電位障壁が、生成されるであろう。
【００８１】
いくつかの実施形態では、電位障壁は、十分な数のイオンがそのような障壁を克服するために蓄積するまで、ＲＦ／ＤＣフィルタを越えるイオン通過を遅延させるであろう。いくつかの実施形態では、そのような配置は、時間に伴って、信号安定性の損失につながり得る。
【００８２】
いくつかの実施形態では、多極イオンガイドの軸に沿った小電位井戸または障壁のいずれかの結果は、例えば、図１０および図１１に示されるように、高ｍ／ｚカットオフを生じさせる、例えば、不安定イオン信号および／またはＤＣ電圧の変化となり得る。
【００８３】
所与の高ｍ／ｚカットオフを生じさせるために要求されるＤＣ電圧の変化は、図１２に実証される。ｍ／ｚ５６４のイオン信号を表す、２つの抽出されたイオンクロマトグラフプロファイルが、図１２に示される。ＲＦ／ＤＣフィルタ電極は全て、図１２に示される結果として生じるイオンクロマトグラフプロファイルに関して同じようにバイアスされる。多極イオンガイドは、９４０ｋＨｚおよび約３５０Ｖ０−ｐｅａｋの固定電圧であった。補助電圧である、フィルタ電圧（ＤＣボルト）は、多極イオンガイドの四重極ロッドのためのＤＣオフセット電圧に対して−２５０ボルトまで低減される。
【００８４】
データは、高強度イオンビームおよび低強度イオンビームに関する例示的抽出されたイオンクロマトグラフプロファイルを示す。高および低強度イオンクロマトグラフプロファイルは両方とも、ＲＦ／ＤＣフィルタのための１０−ｍｍ長Ｔ形状補助電極を使用して取得された。１つのプロファイルは、高強度イオンビームを有する、ｍ／ｚ５６４のイオン信号を示す。第２のプロファイルは、低強度イオンビームを有する、ｍ／ｚ５６４のイオン信号を示す。図１２の低強度イオンビームを参照すると、イオン信号のカットオフは、約−１６５Ｖで生じる。図１２の高強度イオンビームを参照すると、イオン信号のカットオフは、約−２２０Ｖで生じる。
【００８５】
具体的理論によって拘束されることを所望するわけではないが、図１２の実施例では、約５５Ｖ差である、低および高強度イオンビームのためのカットオフ電圧における差異である、本差異は、誘引性フィルタ電極によって形成される電位井戸の存在下における補助電極との異なるイオン相互作用時間に起因することが考えられる。
【００８６】
いくつかの実施形態では、多極イオンガイドの軸に沿った小電位井戸または障壁のいずれかの結果である、高ｍ／ｚカットオフを生じさせる、不安定イオン信号および／またはＤＣ電圧の変化は、超短電極を使用することによって低減され得る。図１３は、多極イオンガイドの四重極のロッド間に挿入される１３−ｍｍ長ステムを伴う電極のセットを有する、補助電極アセンブリを示す。いくつかの実施形態では、アセンブリは、約０．５−ｍｍ厚である。
【００８７】
特定の理論によって拘束されることを所望するわけではないが、図１３に示されるような電極アセンブリは、多極イオンガイドの軸に沿って発生させられる、電位井戸の幅を最小限にする。いくつかの実施形態では、例えば、誘引性電位井戸は、補助電極アセンブリの補助電極が、誘引性にバイアスされるときに生じ、および／または補助電極アセンブリの補助電極が反発性にバイアスされるとき、反発性軸方向障壁を最小限にする。結果は、具体的高ｍ／ｚカットオフのために要求される電圧に及ぼす変化するイオン電流の影響の低減となる。
【００８８】
上記に解説されるように、いくつかの実施形態では、多極イオンガイドの軸に沿った小電位井戸または障壁のいずれかは、高ｍ／ｚカットオフを生じさせる、不安定イオン信号および／またはＤＣ電圧の変化をもたらし得る。いくつかの実施形態では、例えば、誘引性電位井戸は、補助電極アセンブリの補助電極が誘引性にバイアスされるときに生じ、および反発性軸方向障壁は、補助電極アセンブリの補助電極が反発性にバイアスされるときに低くされる（すなわち、最小限にされる）。結果は、具体的高ｍ／ｚカットオフのために要求される電圧に及ぼされる変化するイオン電流の影響の低減となる。記載されるように、高ｍ／ｚカットオフを生じさせる、不安定イオン信号および／または異なるＤＣ電圧は、誘引性フィルタ電極によって形成される電位井戸の存在下における、補助電極との異なるイオン相互作用時間に起因し得ることが考えられる。
【００８９】
特定の理論によって拘束されることを所望するわけではないが、イオン信号不安定性および変動する高質量カットオフ値のそのような問題は、補助電極アセンブリの補助電極の交互バイアス配置を使用することによって、すなわち、電位井戸または障壁形成を最小限にするような様式においてＲＦ／ＤＣフィルタ電極をバイアスすることによって、克服することができる。
【００９０】
図１４を参照すると、補助電極１４０ａ、１４０ｂ（集合的に、図１の１４０）の場所の例示的多極イオンガイド１２０が、断面概略図に描写される。上記に記載のように、いくつかの実施形態では、多極イオンガイド１２０は、図１の入口オリフィス１１２ａに隣接して配置される近位入口端部から図１の出口開口１１２ｂに隣接して配置される遠位出口端部まで延びている、４つのロッド１３０ａ、１３０ｂのセットを含むことができる。ロッド１３０ａ、１３０ｂは、多極イオンガイド１２０の中心軸（想像線で示される）を囲繞し、それに沿って延び、それによって、それを通してイオンが伝送される、空間を画定する。
【００９１】
前の実施形態と同様に、本実施形態では、本明細書に提供されるような多極イオンガイド１２０はさらに、複数の補助電極、すなわち、補助電極１４０ａ、１４０ｂを含むことができ、これは、図１の入口オリフィス１１２ａに隣接して配置される近位入口端部から図１の出口開口１１２ｂに隣接して配置される遠位出口端部まで延びている。いくつかの実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、部分的に、図１の入口オリフィス１１２ａに隣接して配置される近位入口端部から図１の出口開口１１２ｂに隣接して配置される遠位出口端部まで延びている。いくつかの実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、完全に、図１の入口オリフィス１１２ａに隣接して配置される近位入口端部から図１の出口開口１１２ｂに隣接して配置される遠位出口端部まで延びている。
【００９２】
補助電極１４０ａ、１４０ｂは、種々の構成を有することができる。実施例として、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、種々の形状（例えば、丸みを帯びた形状、Ｔ形状）を有することができるが、Ｔ形状電極は、基部１５０から多極イオンガイド１２０の中心軸に向かったステム１６０の延在部が、補助電極の最内伝導性表面が中心軸のより近くに配置されることを可能にするため、好ましくあり得る（例えば、多極イオンガイド１２０内の場の強度を増加させるために）。
【００９３】
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される補助電極１４０ａ、１４０ｂは、相互および四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂの両方に対するその位置および／またはそこに印加される電圧によって特徴付けられる。
【００９４】
いくつかの実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、中心軸の周囲に半径方向に位置付けられる。いくつかの実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂ間に挿入される。いくつかの実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂ間に均一に間隔を置かれ、その間に挿入される。
【００９５】
本実施形態では、各補助電極１４０ａは、別の補助電極１４０ａの半径方向に反対にあって、各補助電極１４０ｂは、別の補助電極１４０ｂの半径方向に反対にある。すなわち、本実施形態では、各補助電極１４０ａは、単一四重極ロッド１３０ａ、単一四重極ロッド１３０ｂ、および単一補助電極１４０ｂによって、別の補助電極１４０ａから半径方向に分離される。換言すると、本実施形態では、各補助電極１４０ａは、四重極ロッド１３０ａおよび１３０ｂ、および単一補助電極１４０ｂによって、時計回り（および反時計回り）方向に中心軸に対して別の補助電極１４０ａから分離される。
【００９６】
各補助電極１４０ａは、図１４では、別の補助電極１４０ａの半径方向に反対に示され、各補助電極１４０ｂは、別の補助電極１４０ｂの半径方向に反対に示される。
【００９７】
上記に述べられたように、各補助電極１４０ａ、１４０ｂは、本明細書に別様に説明されるように、多極イオンガイド１２０からのイオンの伝送を制御または操作するように、補助電気信号を補助電極１４０ａ、１４０ｂに提供するために、ＲＦおよび／またはＤＣ電力供給源（例えば、図１の電力供給源１０５および１０７）に結合されることができる。
【００９８】
図１４は、補助電極アセンブリの補助電極の交互バイアス配置を使用する、構成を示す。本実施形態では、第１の対の補助電極、例えば、１４０ａは、正にバイアスされ、第２の対の補助電極、例えば、１４０ｂは、負にバイアスされる。補助電極のそのようなバイアスは、電位井戸または障壁形成を最小限にし、それによって、イオン信号不安定性および高質量カットオフ値の変動の両方を低減させることができる。本実施形態では、補助電極１４０ａは、物理的に別個である、または少なくとも補助電極１４０ｂから電気的に隔離されることができる。補助電極は、異なるＤＣ電圧源または同一ＤＣ電圧源に結合されることができる（すなわち、１つの源は、２つ以上の電圧信号を提供するように構成される）。
【００９９】
本実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、ＤＣ電圧を用いてバイアスされる。いくつかの実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、同一振幅を有する、ＤＣ電圧を用いてバイアスされる。いくつかの実施形態では、一対の補助電極１４０ａは、別の対の補助電極１４０ｂと同一振幅を有するが、各対１４０ａ、１４０ｂへのＤＣ電圧の符号が反対である、ＤＣ電圧を用いてバイアスされる。すなわち、いくつかの実施形態では、各対の補助電極１４０ａ、１４０ｂは、同一電圧であるが、反対符号を用いて、バイアスされる。例えば、補助電極１４０ａは、負の（−）電荷を有することができ、補助電極１４０ｂは、正の（＋）電荷を有することができる。本実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、実質的に同一振幅であるが、反対位相を有する、ＤＣ電圧を用いてバイアスされる。
【０１００】
例えば、対の補助電極１４０ａに供給される電圧１４１０は、負であって、対の補助電極１４０ａに供給される電圧１４２０は、正である。
【０１０１】
いくつかの実施形態では、図１４に描写されるようなバイアススキームは、事実上、上記に説明されるイオン信号不安定性および高質量カットオフ値の変動につながり得る、任意の電位井戸および障壁を除去することができる。
【０１０２】
いくつかの実施形態では、そのような配置は、同一振幅の供給電圧１４１０および１４２０を含むことができる。いくつかの実施形態では、供給される電圧１４１０および１４２０は、ＲＦイオンガイドのＤＣオフセット電圧に対して同一振幅および異なる電圧である。いくつかの実施形態では、一対の補助電極１４０ａに供給される電圧１４１０は、負または正であってもよい。いくつかの実施形態では、一対の補助電極１４０ｂに供給される電圧１４２０は、負または正であってもよい。
【０１０３】
図１５を参照すると、補助電極１４０ａ、１４０ｂの場所を示す、例示的多極イオンガイド１２０が、断面概略図に描写される。上記に記載のように、いくつかの実施形態では、多極イオンガイド１２０は、図１の入口オリフィス１１２ａに隣接して配置される近位入口端部から図１の出口開口１１２ｂに隣接して配置される遠位出口端部まで延びている、４つのロッド１３０ａ、１３０ｂのセットを含むことができる。四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂは、多極イオンガイド１２０の中心軸（想像線で示される）を囲繞し、それに沿って延び、それによって、それを通してイオンが伝送される、空間を画定する。
【０１０４】
本明細書に提供されるような多極イオンガイド１２０はさらに、図１の入口オリフィス１１２ａに隣接して配置される近位入口端部から図１の出口開口１１２ｂに隣接して配置される遠位出口端部まで延びている、複数の補助電極１４０ａ、１４０ｂを含むことができる。いくつかの実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、部分的に、図１の入口オリフィス１１２ａに隣接して配置される近位入口端部から図１の出口開口１１２ｂに隣接して配置される遠位出口端部まで延びている。いくつかの実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、完全に、図１の入口オリフィス１１２ａに隣接して配置される近位入口端部から図１の出口開口１１２ｂに隣接して配置される遠位出口端部まで延びている。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、上記に対処されるように、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、種々の構成を有することができる。実施例として、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、種々の形状（例えば、丸みを帯びた形状、Ｔ形状）を有することができるが、Ｔ形状電極は、基部１５０から多極イオンガイド１２０の中心軸に向かったステム１６０の延在部が、補助電極の最内伝導性表面が中心軸のより近くに配置されることを可能にし得るため、好ましくあり得る（例えば、多極イオンガイド１２０内の場の強度を増加させるために）。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される補助電極１４０ａ、１４０ｂは、相互および四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂの両方に対するその位置および／またはそこに印加される電圧によって特徴付けられる。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、中心軸の周囲に半径方向に位置付けられる。補助電極１４０ａ、１４０ｂは、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂ間に挿入される。本実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、四重極ロッドセットの四重極ロッド１３０ａ、１３０ｂ間に均一に間隔を置かれ、その間に挿入される。
【０１０８】
上記に述べられたように、いくつかの実施形態では、各補助電極１４０ａ、１４０ｂは、本明細書に別様に説明されるように、多極イオンガイド１２０からのイオンの伝送を制御または操作するように、補助電気信号を補助電極１４０ａ、１４０ｂに提供するために、ＲＦおよび／またはＤＣ電力供給源（例えば、図１の電力供給源１０５および１０７）に結合されることができる。
【０１０９】
図１５は、補助電極アセンブリの補助電極の交互バイアス配置を使用する、構成を示す。いくつかの実施形態では、そのような交互バイアスされる補助電極１４０ａ、１４０ｂは、電位井戸または障壁形成の形成を最小限にし、それによって、イオン信号不安定性および高質量カットオフ値の変動の両方を低減させ得る。本実施形態では、補助電極１４０ａは、物理的に別個である、または少なくとも補助電極１４０ｂから電気的に隔離されることができる。補助電極は、異なるＤＣ電圧源（すなわち、別の別個の源）または同一ＤＣ電圧源（すなわち、１つの源は、２つ以上の電圧信号に提供するように構成される）に結合されることができる。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、ＤＣ電圧を用いてバイアスされる。いくつかの実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、同一振幅を有する、ＤＣ電圧を用いてバイアスされる。いくつかの実施形態では、一対の補助電極１４０ａは、別の対の補助電極１４０ｂと同一振幅を有するが、各対１４０ａ、１４０ｂへのＤＣ電圧の符号が反対である、ＤＣ電圧を用いてバイアスされる。すなわち、いくつかの実施形態では、各対の補助電極１４０ａ、１４０ｂは、同一電圧であるが、対向符号を用いて、バイアスされる。例えば、補助電極１４０ａは、負の（−）電荷を有することができ、補助電極１４０ｂは、正の（＋）電荷を有することができる。本実施形態では、補助電極１４０ａ、１４０ｂは、実質的に同一振幅であるが、反対位相を有する、ＤＣ電圧を用いてバイアスされる。
【０１１１】
例えば、対の補助電極１４０ａに供給される電圧１５１０は、負であって、対の補助電極１４０ａに供給される電圧１５２０は、正である。いくつかの実施形態では、図１５に描写されるもの等のバイアススキームは、事実上、そうでなければ上記に説明されるイオン信号不安定性および高質量カットオフ値の変動につながり得る、任意の電位井戸および障壁を除去することができる。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、そのような配置は、同一振幅の供給電圧１５１０および１５２０を含むことができる。いくつかの実施形態では、補助電極に印加される電圧１５１０および１５２０は、ＲＦイオンガイドに印加されるＤＣオフセット電圧に対して同一値を有することができるが、異なる。いくつかの実施形態では、一対の補助電極１４０ａに供給される電圧１５１０は、負または正であってもよい。いくつかの実施形態では、一対の補助電極１４０ｂに供給される電圧１５２０は、負または正であってもよい。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、図１５に描写されるようなバイアススキームは、事実上、上記に説明されるイオン信号不安定性および高質量カットオフ値の変動につながり得る、任意の電位井戸および障壁を除去する。
【０１１４】
（実施例）
以下の実施例は、本開示のいくつかの実施形態および側面を図示する。種々の修正、追加、代用、および同等物が、本開示の精神または範囲を改変することなく実施されることができる、そのような修正および変形例は、続く請求項に定義されるような本開示の範囲内に包含されることが、当業者に明白であろう。本開示は、これらの実施例を参照することによって、より完全に理解されるであろう。以下の実施例は、いかようにも、本開示または請求される開示を限定するものではなく、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【０１１５】
前述のように、種々のＲＦおよび／またはＤＣ信号が、本教示によると、多極イオンガイド１２０から下流の真空チャンバ１１４の中へのイオンの伝送を制御または操作するように、補助電極１４０に印加されることができる。前述の教示は、ここで、本教示を限定するのではなく、実証することを前提として、ｉ）ロッド１３０ａ、１３０ｂに印加されるＤＣオフセット電圧と異なるＤＣ電圧（ＲＦ成分を伴わない）が、図２の例示的補助Ｔ形状電極１４０に印加され、ｉｉ）ＲＦ信号が、図２の例示的補助Ｔ形状電極１４０に印加され（電極１４０に印加されるＤＣ電圧は、ＤＣオフセット電圧と同等である）、ｉｉｉ）ロッド１３０ａ、１３０ｂに印加されるＤＣオフセット電圧と異なるＤＣ電圧と、ＲＦ信号の両方が、図２の例示的補助Ｔ形状電極１４０に印加される、以下の実施例を使用して実証されるであろう。
【０１１６】
最初に、図４Ａ−Ｃを参照すると、Ｑ０の四重極ロッド（長さ約１８ｃｍを有する）の近位入口端から下流約１２ｃｍに位置する、長さ約５０ｍｍを有する補助Ｔ形状電極１４０を含むように本教示に従って修正された、４０００ＱＴＲＡＰ（登録商標）システム（ＳＣＩＥＸによって市販）を通した種々のイオンの伝送を実証する、例示的データが、描写される。Ｑ０の四重極ロッドは、−１０ＶＤＣオフセットに維持され、異なる振幅（すなわち、１８９Ｖ０−ｐ、２８３Ｖ０−ｐ、３７８Ｖ０−ｐ、および５６７Ｖ０−ｐ）の種々のＲＦ信号が、四重極ロッドに印加された。四重極ロッドに印加される主駆動ＲＦの周波数は、約１ＭＨｚであって、隣接する四重極ロッドに印加される信号は、互いに位相が反対であった。
【０１１７】
図４Ａ−Ｃは、それぞれ、補助電極に印加されるＤＣ電圧がＤＣオフセット電圧（すなわち、−１０ＶＤＣ）から調節されるにつれて、多極イオンガイドを通して３２２Ｄａ、６２２Ｄａ、および９２２Ｄａのｍ／ｚを呈する、イオンの伝送の変化を描写する。例えば、ここで図４Ａを具体的に参照すると、３２２Ｄａのｍ／ｚを有するイオンの伝送は、四重極ロッドに印加される種々のＲＦ信号毎に、ＤＣオフセット電圧から約±１０〜１５ＶＤＣの補助ＤＣ電圧（すなわち、約−１８〜２２ＶＤＣおよび＋１２〜１５ＶＤＣ）において実質的に停止される。しかしながら、図４Ｂおよび４Ｃに示されるように、増加されるｍ／ｚのイオンに関するＤＣカットオフは、四重極ロッドに印加されるＲＦの振幅に応じて実質的に変動する（概して、Ｖ０−ｐが増加するにつれて、ますますより高い補助ＤＣ電圧が、多極イオンガイドを通したイオンの伝送を停止するために要求される）。一例として、９２２Ｄａのｍ／ｚを有するイオンに関して、カットオフは、１８９Ｖ０−ｐでは、ＤＣオフセット電圧から約±１０ＶＤＣ（すなわち、−２０ＶＤＣおよび０ＶＤＣ）である一方、５６７Ｖ０−ｐでは、カットオフは、ＤＣオフセット電圧から約±２５ＶＤＣ（すなわち、−３５ＶＤＣおよび＋１５ＶＤＣ）である。これらの実施例に照らして、四重極ロッドセットおよび／または補助ＤＣ信号に印加されるＲＦ電圧は、下流の質量分析器への全イオンの伝送を実質的に阻止するように、調節されることができる（例えば、コントローラ１０３を介して）ことを理解されたい。非限定的実施例として、補助ＤＣ電圧は、イオン源によって発生させられる実質的に全イオンのカットオフポイントを超えて、ＤＣオフセット電圧から調節されることができる。前述のデータはまた、四重極ロッドに印加されるＲＦ信号の振幅が、多極イオンガイドを通したイオンの伝送を防止するように、補助ＤＣ電圧とＤＣオフセット電圧との間の差異の増加と別個に、またはそれと連動して同時に減少されることができることを示す。故に、本教示による方法およびシステムは、例えば、検体が連続イオン源（例えば、液体クロマトグラフィの勾配溶出の初めまたは後の部分における）に送達されているサンプル中に存在しないことが既知である、および／または下流の質量分析器（例えば、イオントラップデバイス）が多極イオンガイドを通して以前に伝送されたイオンを処理している、時間周期の間、下流の質量分析器の中へのイオンの流動を停止する（例えば、汚染をさらに低減させる）ことができる。
【０１１８】
図４Ａ−Ｃを継続して参照すると、約−１０ＶＤＣの補助ＤＣ電圧では、多極イオンガイド内の電場は、多極イオンガイドが従来のコリメート四重極として機能するであろうように（すなわち、補助電極が存在さえしないであろうかのように）、補助ＤＣ電圧によって実質的に改変されないであろうことを理解されたい。本教示の種々の側面による方法およびシステムは、望ましくないイオン（例えば、本明細書のその他で、以下の図５Ａ−Ｃに関して具体的に論じられるように、高ｍ／ｚの干渉／汚染イオン）の伝送を低減させるために効果的であり得るが、図４Ａ−Ｃは、驚くことに、多極イオンガイドを通した全体的イオン伝送が、補助ＤＣ信号がＤＣオフセット電圧から調節されるにつれて、従来のコリメート四重極と比較して増加され得ることを実証する。すなわち、図４Ａ−Ｃに示されるように、全体的検出されたイオン電流は、最初に、補助ＤＣ電圧がＤＣオフセット電圧に維持されるときに発生させられるイオン電流と比較して、補助ＤＣ電圧によって増加される。任意の特定の理論によって拘束されるわけではないが、イオン電流の本増加は、補助ＤＣ信号によって引き起こされた多極イオンガイド内のイオンのクラスタ分離の増加に起因し得ると考えられる。これらの重く帯電されたクラスタは、従来のコリメート四重極Ｑ０内で中性化される、および／またはＱ０を通した下流の真空チャンバの中への伝送に続き、下流の光学要素および質量分析器を汚染し得る一方、本教示の種々の側面による方法およびシステムは、驚くことに、多極イオンガイド内のこれらの帯電されたクラスタをクラスタ分離し、それによって、イオンをそこから解放し、潜在的に、典型的には従来のシステム内で喪失される、着目イオンの伝送／検出を可能にするとによって、感度を増加させるために使用されることができる。
【０１１９】
ここで図５Ａ−Ｃを参照すると、Ｑ０の四重極ロッド（長さ約１８ｃｍを有する）の近位入口端から約１２ｃｍ下流に位置する、長さ約５０ｍｍを有する補助Ｔ形状電極を含むように本教示の種々の側面に従って修正された、４０００ＱＴＲＡＰ（登録商標）システムを通したイオン化された標準（Ａｇｉｌｅｎｔ  ＥＳＩ  Ｔｕｎｉｎｇ  Ｍｉｘ、Ｇ２４２１、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）の伝送に続く例示的質量スペクトルが、描写される。Ｑ０の四重極ロッドは、−１０ＶＤＣオフセットに維持され、１８９Ｖ０−ｐのＲＦ信号が、四重極ロッドに印加された。四重極ロッドに印加される主駆動ＲＦの周波数は、約１ＭＨｚであって、隣接する四重極ロッドに印加される信号は、互いに位相が反対であった。
【０１２０】
図５Ａの質量スペクトログラムを生成するために、補助電極は、多極イオンガイドが従来のコリメート四重極として実質的に機能されるように、−１０ＶＤＣ（すなわち、四重極ロッドの同一ＤＣオフセット電圧）に維持された。図５Ｂに関して、補助ＤＣ電圧は、補助ロッドの電圧を−１５ＶＤＣ（ΔＶ＝ＤＣオフセットに対して−５ＶＤＣ）まで減少させることによって、ＤＣオフセット電圧から調節された。すなわち、四重極ロッドと比較すると、補助電極は、イオン源によって発生させられる正イオンに５Ｖより誘引性であった。図５Ｃのスペクトログラムを得るために、補助ＤＣ電圧は、−１９ＶＤＣ（ΔＶ＝−９ＶＤＣ）までさらに減少された。ＲＦ信号は、補助電極に印加されなかった。
【０１２１】
図５Ｂと図５Ａを比較すると、ＤＣオフセット電圧に対して補助ＤＣ電圧を調節する（この場合、減少させ、補助電極を正イオンにより誘引性にする）ことによって、図５Ｂの構成は、高ｍ／ｚイオンをフィルタ処理するために効果的であったことが観察され得る。例えば、識別可能ピークが、図５Ａでは、１５１８．８６Ｄａおよび１５２１．６６Ｄａに存在するが、これらのピークは、図５Ｂには存在しない。実際、図５Ｂでは、約１４００Ｄａを上回るｍ／ｚにおいて、判別可能信号はない。
【０１２２】
図５Ｃと図５Ｂを比較すると、ＤＣオフセット電圧に対して補助ＤＣ電圧をさらに減少させることによって、高ｍ／ｚイオンはさらにフィルタ処理されることが観察される。例えば、識別可能ピークが、図５Ｂでは、９２１．２５Ｄａに存在するが、本ピークは、図５Ｃでは存在しない。実際、図５Ｃでは、約９００Ｄａを超えると、判別可能信号はない。また、低ｍ／ｚイオンのフィルタ処理増加もまた、図５Ｃと図５Ｂを比較すると観察され得るが、本効果は、高域通過フィルタ効果ほど顕著ではないことに留意されたい。例えば、図５Ｂでは、２３５．６６Ｄａに存在する識別可能ピークは、図５Ｃでは存在しない。したがって、本教示の種々の側面によるイオンガイドは、補助ＤＣ信号を調節し、それによって、潜在的に、干渉／汚染イオンが下流の質量分析器に伝送されることを防止することによって、低域通過フィルタ（図５Ｂにおけるように）として、および／または帯域通過フィルタ（図５Ｃにおけるように）として動作されることができることが理解されるであろう。
【０１２３】
ここで図６Ａ−Ｄを参照すると、図５Ａ−Ｃを参照して前述のように実質的に修正された、４０００ＱＴＲＡＰ（登録商標）システムを通したイオン化された標準（Ａｇｉｌｅｎｔ  ＥＳＩ  Ｔｕｎｉｎｇ  Ｍｉｘ、Ｇ２４２１、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）の伝送に続く、例示的質量スペクトルが、描写される。しかしながら、図６Ａ−Ｄの質量スペクトルを得るために、２８３Ｖ０−ｐのＲＦ信号が、四重極ロッドに印加された（依然として、−１０ＶＤＣオフセットに維持される）。図６Ａ−Ｄの実験条件はさらに、電圧を減少させる（すなわち、補助ＤＣ信号を−１０ＶＤＣオフセットに対してより負にする）のではなく、補助ＤＣ電圧が、図６Ｂにおけるように０ＶＤＣ（ΔＶ＝ＤＣオフセットに対して１０ＶＤＣ）、図６Ｃにおけるように＋５ＶＤＣ（ΔＶ＝＋１５ＶＤＣ）、および図６Ｄにおけるように＋９ＶＤＣ（ΔＶ＝＋１９ＶＤＣ）まで補助ロッドの電圧を増加させることによって、ＤＣオフセット電圧から調節されたという点において異なる。すなわち、四重極ロッドと比較して、補助電極は、イオン源によって発生させられる正イオンにより反発性となった。図６Ａ−６Ｄを比較すると、多極イオンガイドは、補助電極が四重極電極に対してますます正（すなわち、正イオンにより反発性）になるにつれて、低ｍ／ｚイオンをより良好にフィルタ処理することが認められる。したがって、本教示の種々の側面による多極イオンガイドは、補助ＤＣ信号をより正にし、それによって、潜在的に、干渉／汚染低ｍ／ｚイオンが下流の質量分析器に伝送されることを防止することによって、高域通過フィルタとして動作されることが理解されるであろう。
【０１２４】
種々の側面によると、本教示による多極イオンガイドは、代替として、または加えて、ＲＦ信号が、多極イオンガイド１２０から下流の真空チャンバ１１４の中へのイオンの伝送を制御または操作するよう、補助電極に印加されるように、ＲＦ電力供給源に結合されることができる。ここで図７Ａ−Ｃを参照すると、Ｑ０の四重極ロッド（長さ約１８ｃｍを有する）の近位入口端から約１２ｃｍ下流に位置する、長さ約１０ｍｍを有する補助Ｔ形状電極を含むように本教示の種々の側面に従って修正された、４０００ＱＴＲＡＰ（登録商標）システムを通したイオン化された標準（Ａｇｉｌｅｎｔ  ＥＳＩ  Ｔｕｎｉｎｇ  Ｍｉｘ、Ｇ２４２１、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）の伝送に続く、例示的質量スペクトルが、描写される。Ｑ０の四重極ロッドは、−１０ＶＤＣオフセットに維持され、２８３Ｖ０−ｐのＲＦ信号が、四重極ロッドに印加された。四重極ロッドに印加される主駆動ＲＦの周波数は、約１ＭＨｚであって、隣接する四重極ロッドに印加される信号は、互いに位相が反対であった。
【０１２５】
図７Ａの質量スペクトログラムを生成するために、補助電極は、多極イオンガイドが従来のコリメート四重極として実質的に機能されるように、−１０ＶＤＣ（すなわち、四重極ロッドの同一ＤＣオフセット電圧）に維持された（すなわち、補助ＲＦ信号は、印加されなかった）。図７Ｂに関して、補助ＤＣ電圧もまた、−１０ＶＤＣに維持されたが、同じ補助ＲＦ信号が、周波数８０ｋＨｚにおいて３００Ｖｐ−ｐで補助電極のそれぞれ（例えば、図２および３の４つの電極１４０）に印加された。同様に、図７Ｃに関しても、補助ＤＣ電圧は、−１０ＶＤＣに維持され、同じ補助ＲＦ信号が、周波数８０ｋＨｚにおいて３５０Ｖｐ−ｐで補助電極のそれぞれに印加された。図７Ａ−Ｃを比較すると、補助電極に印加されるＲＦ信号の振幅の増加は、スペクトルの低ｍ／ｚ部分に殆ど乃至全く影響を及ぼさずに、高ｍ／ｚイオンを質量スペクトルから除去するためにますます効果的となり得ることが観察される。例えば、識別可能ピークが、図７Ａでは、２１１６．２２Ｄａに存在するが、本ピークは、図７Ｂでは、大幅に減衰される。図７Ｃと図７Ｂを比較すると（補助ＲＦ信号の振幅を３５０Ｖｐ−ｐから３００Ｖｐ−ｐに増加後）、高ｍ／ｚイオンがさらにフィルタ処理されることが観察される。例えば、識別可能ピークが、図７Ｂでは、９２０．７７Ｄａおよび１５２２．３６Ｄａに存在するが、これらのピークは、図７Ｃでは存在しない。実際、図７Ｃでは、約９００Ｄａを超えると、判別可能信号はない。したがって、本教示の種々の側面による多極イオンガイドでは、補助電極に印加されるＲＦ信号は、高ｍ／ｚイオンが下流の質量分析器に伝送されることを防止し、それによって、潜在的に、イオン源によって発生させられるイオン中に存在する干渉／汚染イオンの影響を防止するように調節されることができることが理解されるであろう。
【０１２６】
さらに、本教示の種々の側面によると、補助電極に印加される補助ＤＣ信号および補助ＲＦ信号は両方とも、多極イオンガイドからのイオンの伝送を制御または操作するように調節されることができる。ここで図７Ａおよび図８Ａ−Ｆを参照すると、例示的質量スペクトルは、ＤＣおよびＲＦ補助信号の両方への調節の影響を描写する。前述のように、図７Ａの質量スペクトログラムを生成するために、補助電極は、多極イオンガイドが従来のコリメート四重極として実質的に機能されるように、−１０ＶＤＣ（すなわち、四重極ロッドの同一ＤＣオフセット電圧）に維持された（すなわち、補助ＲＦ信号は、印加されなかった）。図８Ａ（図７Ｂと同じ）では、補助ＤＣ電圧は、−１０ＶＤＣに維持されたが、周波数８０ｋＨｚで３００Ｖｐ−ｐにおける同じ補助ＲＦ信号が、補助電極のそれぞれに印加された。図８Ｂ−Ｅのイオンスペクトルに関して、補助ＲＦ信号は、周波数８０ｋＨｚにおいて３００Ｖｐ−ｐに維持された一方、電極に印加される補助ＤＣ電圧は、それぞれ、図８Ｂにおけるように−２５ＶＤＣ（ΔＶ＝ＤＣオフセットに対して−１５ＶＤＣ）、図８Ｃにおけるように−３０ＶＤＣ（ΔＶ＝−２０ＶＤＣ）、図８Ｄにおけるように−３６ＶＤＣ（ΔＶ＝−２６ＶＤＣ）、図８Ｅにおけるように−３８ＶＤＣ（ΔＶ＝−２８ＶＤＣ）、および図８Ｆにおけるように−４５ＶＤＣ（ΔＶ＝−３５ＶＤＣ）に減少された。付随のデータおよび本教示に照らして、ＲＦおよびＤＣ補助信号は両方とも、本明細書に説明される種々の側面に従ってイオンガイドによる所望のフィルタ処理を提供するように調節（例えば、調整）されることができることが、当業者によって理解されるであろう。非限定的実施例として、図８Ａ−Ｆのデータは、ＲＦ信号の印加が、高ｍ／ｚイオンのフィルタ処理のために要求される補助ＤＣ電圧の振幅を低減させることができる一方、低ｍ／ｚイオンが、概して影響されないままであることを実証することを理解されたい（−１９ＶＤＣの補助ＤＣ電圧（ΔＶ＝ＤＣオフセットに対して−９ＶＤＣ）における実質的低ｍ／ｚ除去を描写する、図５Ｃと比較して）。
【０１２７】
ここで図１６を参照すると、ＲＦ／ＤＣフィルタの補助電極に印加され、１，０００ａｍｕにおける高ｍ／ｚカットオフを提供した、ＤＣ電圧を実証する、例示的データが、描写される。図１６におけるグラフは、図１４に示されるような補助電極バイアス配置を使用して入手されたデータを呈する。
【０１２８】
図１６の２つのデータセットは、ＲＦイオンガイド電圧のＤＣオフセット電圧に対して印加される補助電極電圧差に対応する。示される印加される補助電極電圧差は、ＲＦイオンガイド電圧のためのＤＣオフセット電圧に対して補助電極に印加された、付加的電圧である。例えば、６０ボルトＤＣ電圧は、ＲＦイオンガイドのＤＣオフセットの上部に印加される６０ボルトと相関する。ＲＦイオンガイド電圧のためのＤＣオフセット電圧のものを上回って補助電極に印加される電圧は、１，０００ａｍｕにおけるｍ／ｚカットオフを生産する。
【０１２９】
図１４の配置に関して上記に解説されるように、付加的電圧は、同一振幅を用いて、各対の２つの対の補助電極に印加され、１つの対は、負にバイアスされ、別の対は、正にバイアスされる。例えば、６０ボルトＤＣ電圧は、１つの半径方向に反対の対の補助電極に印加されるＲＦイオンガイドのＤＣオフセットの上部に印加される＋６０ボルトと、他の半径方向に反対の対の補助電極に印加されるＲＦイオンガイドのＤＣオフセットの上部に印加される−６０ボルトと相関する。
【０１３０】
２つのデータセットは、２つの異なるイオン強度、具体的には、１０倍を上回るイオンビーム強度における差異を表す。
【０１３１】
データは、ＲＦ／ＤＣフィルタの補助電極に印加されるＤＣ電圧が、異なるイオン強度に関して１，０００ａｍｕの高ｍ／ｚカットオフを達成することを示す。ＲＦイオンガイド電圧のセットおよび補助電極電圧のセット毎に、１，０００ａｍｕの高ｍ／ｚカットオフが、高イオンビーム強度および低イオンビーム強度の両方に関して達成される。すなわち、本実施例では、イオンビーム強度差にもかかわらず、１，０００ａｍｕカットオフをもたらす、補助電極のための付加的ＤＣ電圧のＤＣ電圧値は、事実上、イオンビーム強度データの両セットに関して同じである。
【０１３２】
図１６は、本明細書に提供されるような補助電極の交互バイアスを使用する、ＲＦ／ＤＣフィルタが、高ｍ／ｚカットオフのイオン電流誘発変化を有意に最小限にすることを示す。
【０１３３】
当業者は、本明細書に説明される実施形態および実践の多くの均等物を把握する、または日常的にすぎない実験を使用して解明可能であろう。一例として、種々の構成要素の寸法および種々の構成要素に印加される特定の電気信号に関する明示的値（例えば、振幅、周波数等）は、単に、例示であって、本教示の範囲を限定することを意図するものではない。故に、本発明は、本明細書に開示される実施形態を限定するものではなく、法律の下で可能な限り広範囲であるように解釈されるべきである、以下の請求項から理解されるものとすることを理解されたい。
【０１３４】
本開示は、上記に説明および例示される実施形態に限定されず、添付の請求項の範囲内の変形例および修正が可能である。本明細書で使用される見出しは、編成目的のためにすぎず、限定として解釈されない。本出願人の教示は、種々の実施形態と併せて説明されたが、本出願人の教示が、そのような実施形態に限定されることを意図するものではない。対照的に、本出願人の教示は、当業者によって理解されるように、種々の代替、修正、および均等物を包含する。
【０１３５】
特許、公開出願、技術的記事、および学術的記事を含む、種々の刊行物が、明細書全体を通して引用される。これらの引用される刊行物の各々は、その全体として、あらゆる目的のために、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【０１３６】
（他の実施形態および均等物）
本開示は、本開示のある特定の実施形態および実施例において明示的に議論されたが、当業者は、本開示は、そのような実施形態または実施例に限定されることを意図するものではないことを理解するであろう。対照的に、本開示は、当業者によって理解されるであろうように、そのような特定の実施形態および／または実施例の種々の代替、修正、および均等物を包含する。
【０１３７】
故に、例えば、方法および略図は、文脈から明示的に述べられたまたは明確に要求されない（例えば、そうでなければ動作不能ではない）限り、ステップまたは要素の特定の説明される順序もしくは配置に限定されるように読み取られるべきではない。さらに、異なる実施形態に例示され得る、特定の要素の異なる特徴は、いくつかの実施形態では、互いに組み合わせられてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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