【手続補正書】
【提出日】平成25年6月27日(2013.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量分析装置において、
チャンバを備え、
前記チャンバに荷電粒子を導入するための導入装置を備え、
荷電粒子に作用を及ぼす少なくとも１つのフィールドを生成するためのフィールド生成装置を備え、
前記少なくとも１つのフィールドは周方向トラッピング作用成分を有しており、該周方向トラッピング作用成分は、該周方向トラッピング作用成分のエネルギミニマム部により画成され回転軸心と前記チャンバの周縁部との間を延在する少なくとも１本のチャネルを形成し、前記フィールド生成装置は更に、前記回転軸心を中心として該周方向トラッピング作用成分を回転させるように構成されており、該質量分析装置の使用中に、荷電粒子が該周方向トラッピング作用成分によって周方向に拘束されて前記少なくとも１本のチャネルの中に閉じ込められ該周方向トラッピング作用成分と共に回転させられることにより、荷電粒子に遠心力が作用するようにしてあり、
前記少なくとも１つのフィールドは径方向バランシング作用成分を有しており、該径方向バランシング作用成分は、少なくとも前記少なくとも１本のチャネルの近傍領域において、その強度が前記回転軸心を中心とした径方向位置に関して単調増加しており、それによって、該質量分析装置の使用中に、前記遠心力と該径方向バランシング作用成分との複合影響下において荷電粒子が前記少なくとも１本のチャネルの中をそのチャンバに沿って移動し、もって、荷電粒子がその電荷質量比に応じて１つまたは複数の荷電粒子軌道を形成するようにしてあり、
少なくとも１つの荷電粒子軌道を検出するための検出装置を備える、
ことを特徴とする質量分析装置。
【請求項２】
前記周方向トラッピング作用成分は周方向トラッピング用フィールドにより提供され、前記径方向バランシング作用成分は径方向バランシング用フィールドにより提供されることを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
【請求項３】
前記周方向トラッピング作用成分は周方向トラッピング用フィールドにより提供され、前記径方向バランシング作用成分は該周方向トラッピング用フィールドの成分であることを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
【請求項４】
前記エネルギミニマム部は、周方向トラッピング作用成分の強度が実質的にゼロになる位置に対応しており、また好ましくは前記周方向トラッピング作用成分のゼロクロス点に対応しており、該ゼロクロス点は、該ゼロクロス点の一方の側では第１方向であり該ゼロクロス点の他方の側では前記第１方向に対して逆方向の第２方向であるところの点であることを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
【請求項５】
前記フィールド生成装置は、前記チャンバ内の前記回転軸心を中心とした部分角度領域にのみ前記周方向トラッピング作用成分を生成するようにしてあることを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
【請求項６】
前記周方向トラッピング用フィールドは電界であることを特徴とする請求項２又は３記載の質量分析装置。
【請求項７】
前記フィールド生成装置は周方向トラッピング用フィールド生成用電極アセンブリを備えており、該周方向トラッピング用フィールド生成用電極アセンブリは、複数本のトラッピング電極または複数個のトラッピング電極要素と、前記複数本のトラッピング電極のうちの少なくとも幾つかまたは前記複数個のトラッピング電極要素のうちの少なくとも幾つかに電圧を印加するように構成された電圧源とを備えていることを特徴とする請求項６記載の質量分析装置。
【請求項８】
前記周方向トラッピング用フィールド生成用電極アセンブリは、前記回転軸心と前記チャンバの周縁部との間を延在する少なくとも２本のトラッピング電極を備えており、好ましくはそれらトラッピング電極は、前記回転軸心を中心としたそれらトラッピング電極の間の角度間隔が等間隔とされていることを特徴とする請求項７記載の質量分析装置。
【請求項９】
前記周方向トラッピング用フィールド生成用電極アセンブリは、各々が前記回転軸心と前記チャンバの周縁部との間を夫々の経路に沿って延在する少なくとも２列のトラッピング電極要素アレイを備えており、好ましくはそれらトラッピング電極要素アレイは、前記回転軸心を中心とした角度間隔が等間隔とされていることを特徴とする請求項７記載の質量分析装置。
【請求項１０】
前記周方向トラッピング用フィールド生成用電極アセンブリは、前記回転軸心と前記チャンバの周縁部との間に２次元的に配設された複数個のトラッピング電極要素から成るトラッピング電極要素アレイを備えており、好ましくは前記複数個のトラッピング電極要素は、直交格子パターン、六方格子パターン、細密充填パターン、または、同心円パターンを成すように配列されていることを特徴とする請求項７記載の質量分析装置。
【請求項１１】
前記トラッピング電極または前記トラッピング電極要素は、高電気抵抗のポリマーまたはシリコンから成ることを特徴とする請求項７記載の質量分析装置。
【請求項１２】
前記径方向バランシング作用成分は、前記チャンバの複数の部分角度領域のうちの、少なくとも１つの第１部分角度領域においてはその作用方向が第１方向であり、少なくとも１つの第２部分角度領域においてはその作用方向が第１方向とは逆方向の第２方向であり、前記第１部分角度領域及び前記第２部分角度領域は、前記周方向トラッピング作用成分のエネルギミニマム部により画成される第１チャネル及び第２チャネルに該当する領域であることを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
【請求項１３】
前記径方向バランシング用フィールドは磁界であることを特徴とする請求項２記載の質量分析装置。
【請求項１４】
前記フィールド生成装置はマグネットアセンブリを備えており、該マグネットアセンブリは、該マグネットアセンブリの互いに対向する磁極の間に前記チャンバが配設されるように構成されていることを特徴とする請求項１３記載の質量分析装置。
【請求項１５】
前記径方向バランシング用フィールドは電界であることを特徴とする請求項２記載の質量分析装置。
【請求項１６】
前記フィールド生成装置は、前記チャンバに近接して配設された少なくとも１つのバランシング電極を備えた径方向バランシング用フィールド生成用電極アセンブリを備えており、該バランシング電極は、該バランシング電極に電圧が印加されたときに、フィールド強度が径方向位置に関して単調増加する径方向バランシング用フィールドを生成する形状に形成されていることを特徴とする請求項１５記載の質量分析装置。
【請求項１７】
前記フィールド生成装置は、前記回転軸心に対して同心的に配設され誘電体により互いに絶縁された複数のリング形電極を備えた径方向バランシング用フィールド生成用電極アセンブリと、前記複数のリング形電極に個別に電圧を印加する電圧源とを備えていることを特徴とする請求項１５記載の質量分析装置。
【請求項１８】
前記径方向バランシング作用成分は、周方向トラッピング用フィールドの成分であり、前記周方向トラッピング用フィールド生成用電極アセンブリは、前記トラッピング電極上の電圧又はトラッピング電極要素アレイが、前記回転軸心側の該トラッピング電極又はアレイの端部と前記チャンバの周縁部側の該トラッピング電極の端部との間で位置に応じて変化しているようにすることで、フィールド強度が径方向位置に関して単調増加する径方向バランシング用フィールドを生成するように構成されていることを特徴とする、請求項１２記載の質量分析装置。
【請求項１９】
前記検出装置は、少なくとも１つの荷電粒子軌道の軌道半径を測定するように構成されているか、又は１つまたは複数の所定半径を有する荷電粒子軌道を検出するように構成されているか、又は１つまたは複数の荷電粒子軌道から荷電粒子を収集するための収集装置から成ることを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
【請求項２０】
質量分析方法において、
チャンバに荷電粒子を導入するステップを含み、
周方向トラッピング作用成分と径方向バランシング作用成分とを有し荷電粒子に作用を及ぼす少なくとも１つのフィールドを生成するステップであって、前記周方向トラッピング作用成分は、該周方向トラッピング作用成分のエネルギミニマム部により画成され回転軸心と前記チャンバの周縁部との間を延在する少なくとも１本のチャネルを形成し、前記径方向バランシング作用成分は、少なくとも前記少なくとも１本のチャネルの近傍領域において、その強度が前記回転軸心を中心とした径方向位置に関して単調増加しているようにする、フィールド生成ステップを含み、
前記回転軸心を中心として該周方向トラッピング作用成分を回転させ、それによって、荷電粒子が該周方向トラッピング作用成分によって周方向に拘束されて前記少なくとも１本のチャネルの中に閉じ込められ該周方向トラッピング作用成分と共に回転させられることにより、荷電粒子に遠心力が作用するようにし、更に、前記遠心力と前記径方向バランシング作用成分との複合影響下において荷電粒子が前記少なくとも１本のチャネルの中をそのチャネルに沿って移動し、もって、荷電粒子がその電荷質量比に応じて１つまたは複数の荷電粒子軌道を形成するようにするステップを含み、
少なくとも１つの荷電粒子軌道を検出するステップを含む、
ことを特徴とする質量分析方法。
【請求項２１】
前記周方向トラッピング作用成分は周方向トラッピング用フィールドにより提供され、前記径方向バランシング作用成分は径方向バランシング用フィールドにより提供されるようにすることを特徴とする請求項２０記載の質量分析方法。
【請求項２２】
前記周方向トラッピング作用成分は周方向トラッピング用フィールドにより提供されるようにし、前記径方向バランシング作用成分は該周方向トラッピング用フィールドの成分であるようにすることを特徴とする請求項２０記載の質量分析方法。
【請求項２３】
前記チャンバ内の前記回転軸心を中心とした部分角度領域にのみ前記周方向トラッピング作用成分が生成されるようにすることを特徴とする請求項２０記載の質量分析方法。
【請求項２４】
前記周方向トラッピング用フィールドは電界であることを特徴とする請求項２０記載の質量分析方法。
【請求項２５】
前記径方向バランシング用フィールドは磁界であることを特徴とする請求項２１又は２２記載の質量分析方法。
【請求項２６】
前記径方向バランシング用フィールドは電界であることを特徴とする請求項２１又は２２記載の質量分析方法。
【請求項２７】
荷電粒子が運動しているときに前記径方向バランシング作用成分の強度及び／または形状を変化させることにより荷電粒子軌道の軌道半径に調節を加えるステップを更に含むことを特徴とする請求項２０記載の質量分析方法。
【請求項２８】
少なくとも１つの荷電粒子軌道を検出する前記検出ステップは、少なくとも１つの荷電粒子軌道の軌道半径を測定するステップと、１つまたは複数の所定径方向位置において荷電粒子を検出するステップと、１つまたは複数の荷電粒子軌道から粒子を回収するステップの何れか１つのステップから成ることを特徴とする請求項２０記載の質量分析方法。
【請求項２９】
複数の荷電粒子が混在している試料中の荷電粒子を類別する方法において、
複数の荷電粒子が混在している試料をチャンバの中へ導入するステップと、
請求項２０記載の方法を実行するステップと、
を含むことを特徴とする荷電粒子類別方法。
【請求項３０】
荷電粒子の質量を測定する方法において、
荷電粒子の試料をチャンバの中へ導入するステップと、
請求項２０記載の方法を実行するステップと、その際に、前記検出するステップが、少なくとも１つの荷電粒子軌道の半径を測定するステップを含み、
少なくとも１つの軌道半径測定値に基づいて荷電粒子の質量を算出するステップと、
を含むことを特徴とする荷電粒子質量測定方法。
【請求項３１】
荷電粒子の質量を測定する方法において、
荷電粒子の試料をチャンバの中へ導入するステップと、
請求項２０記載の方法を実行するステップと、その際に、前記検出するステップが、１つまたは複数の所定径方向位置の荷電粒子を検出し、該荷電粒子が運動しているときに前記径方向バランシング作用成分の強度及び／または形状を変化させることにより荷電粒子軌道の軌道半径に調節を加えるステップを含み、
前記径方向バランシング作用成分の変化量と前記所定径方向位置とに基づいて荷電粒子の質量を算出するステップと、
を含むことを特徴とする荷電粒子質量測定方法。
【請求項３２】
所与の検出対象粒子を検出する粒子検出方法において、
粒子の試料をチャンバの中へ導入するステップと、請求項２０記載の方法を実行するステップと、を含み、
前記検出するステップが、１つまたは複数の所定径方向位置の荷電粒子と、少なくとも１つの前記所定径方向位置を前記検出対象粒子の既知質量に対応した径方向位置として、前記検出対象粒子が存在することを示す、前記少なくとも１つの所定径方向位置における荷電粒子とを検出するステップを含むことを特徴とする粒子検出方法。
【請求項３３】
複数の粒子が混在している試料中から所与の抽出対象粒子を抽出する粒子抽出方法において、
複数の粒子が混在している試料をチャンバの中へ導入するステップと、請求項２０記載の方法を実行するステップと、を含み、
前記検出するステップが、前記抽出対象粒子の質量に基づいて決定された軌道半径を有する選択された荷電粒子軌道から粒子を抽出するために、１つまたは複数の荷電粒子軌道から荷電粒子を収集するステップを含むことを特徴とする粒子抽出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
図８に、図６に示した装置で生成することのできる電圧分布の形状を模式図で示した。この電圧分布では、径方向位置が外側へ行くほど、周方向トラッピング用電界の正弦波状に変化している電界の振幅が増大しており、このように電界の振幅が増大しているのは、上で説明したようにトラッピング電極の長手方向に電位差が生じているからである。この図８の電圧分布に、更に、径方向バランシング用電界が重ね合わされることにより、図４に示した電圧分布が得られる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３８】
図６を参照して上で説明した周方向フィールド電極アセンブリは、それを用いることで、径方向作用成分と周方向作用成分との両方を有する電界を生成することのできる電極アセンブリである。この電極アセンブリで生成された電界がそれら２つの作用成分を有するのは、この電極アセンブリの複数本の電極の回転軸心８側の端部とチャンバ周縁部側の端部との間に電位差を付与しているからである。ただしその電位差は、それら電極の材料の電気抵抗によって発生させているに過ぎず、そのため、単調増加するような径方向作用成分を生成するには、この径方向フィールドの形状に更なる制御を加えることが望まれる。図１７に示した本発明の第３の実施の形態では、リング形のチャンバ２の一方の面に複数個の電極要素がアレイ状に配設されている。それら複数個の電極要素３０ａ、３０ｂ、…は、放射状に延在する複数本の電極要素列３０を成すように配列されており、それによって、前述の電極アセンブリのように複数本の線状電極を等角度間隔で配設したものと類似した電極集合体が構成されている。個々の電極要素の電圧レベルを個別に制御することによって、周方向の電圧分布のみならず径方向の電圧分布をも制御することが可能となっている。また、そのような制御を行うために、複数個の電極要素３０ａ、３０ｂ、…の各々に電圧を印加するように構成された電圧源３５を備えている。先に説明した実施の形態と同様に、印加する電圧の制御は電圧源３５それ自体が行うようにしてもよく、電圧源３５に接続した制御装置５が行うようにしてもよい。そして、個々の電極要素に印加する電圧を時間と共に変化させることによって電界を回転させる。この具体例では、個々の電極要素に印加する電圧はＶ＋ｄＶで表され、ここでＶは径方向電圧であり、ｄＶは周方向電圧である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2012533148.tif 000001