(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の範囲の質量対電荷比を有するイオンだけを質量選択的透過するために第１の質量フィルタを使用して、イオンを質量フィルタリングすることと、
前記第１の範囲の質量対電荷比のサブセットである、第２の範囲の質量対電荷比を有するイオンだけを透過する、第２の質量フィルタを使用して、前記第１の質量フィルタによって透過された前記イオンを質量フィルタリングすることと
を含み、
前記第１の質量フィルタの少なくとも１つの電極は、前記電極全体に伸びる開口部を含み、かつ／または前記電極の一部にだけ伸びる凹部を含み、前記開口部および／または凹部は、前記第１の質量フィルタ内で不安定なイオンが、前記第１の質量フィルタによって透過されないように、前記開口部に入るか、もしくはそれを通過し、かつ／または前記凹部に入るように、配置および構成され、
前記第１の質量フィルタによって透過された前記イオンが、前記第１の質量フィルタと前記第２の質量フィルタとの間に配置されたＲＦ専用イオンガイドを使用して、前記第２の質量フィルタ内にガイドされる、
イオンを質量フィルタリングする方法。
【請求項２】
前記第１の質量フィルタおよび／または第２の質量フィルタは、四重極質量フィルタなどの、多極質量フィルタである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
透過したいイオンを前記電極間に閉じ込めて、透過したくないイオンを不安定にして、前記電極間に閉じ込めないために、ＲＦおよびＤＣ電圧を、前記第１の質量フィルタの電極および／または前記第２の質量フィルタの電極に印加することを含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の質量フィルタの上流に配置された第２のイオンガイドを使用して、前記イオンを前記第１の質量フィルタにガイドすること
を含む、請求項１〜３のうちのいずれか一に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の質量フィルタの前記電極の少なくとも１つは、前記電極全体に伸びる開口部を含み、かつ／または前記電極の一部だけに伸びる凹部を含み、前記開口部および／もしくは凹部は、前記第２の質量フィルタ内で不安定なイオンが、前記第２の質量フィルタによって透過されないように、前記開口部に入るか、もしくはそれを通過し、かつ／または前記凹部に入るように、配置および構成される、請求項１〜４のうちのいずれか一に記載の方法。
【請求項６】
前記開口部または凹部を有する前記電極は、前記質量フィルタの長さに沿った方向に細長く、かつ、前記開口部は、溝付き開口部であるか、または前記凹部は溝付き凹部である、請求項１〜５のうちのいずれか一に記載の方法。
【請求項７】
前記電極によって生じた電場をサポートするために、前記開口部または凹部の上またはその中に導電グリッドまたはメッシュを配置することを含む、請求項１〜６のうちのいずれか一に記載の方法。
【請求項８】
前記開口部または凹部に入るか、またはそれを通過するイオンは、検出されず、中和または廃棄される、請求項１〜７のうちのいずれか一に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の質量フィルタの前記電極の少なくとも一部は加熱される、請求項１〜８のうちのいずれか一に記載の方法。
【請求項１０】
間隙によって分割される軸方向セグメントを有する電極の軸方向に分割された多極ロッドセットから形成された質量フィルタにイオンを供給することと、
所望の範囲内の質量対電荷比を有するイオンが前記電極によって閉じ込められ、前記質量フィルタに沿ってそれを透過するように、前記電極に電圧を印加することであって、前記所望の範囲外の質量対電荷比を有するイオンは不安定であり、それらが前記質量フィルタによって除去されるように、前記間隙に入るかまたはそれを通過する、前記電極に電圧を印加することと
を含む、イオンを質量フィルタリングする方法。
【請求項１１】
ＡＣまたはＲＦ電圧を、前記質量フィルタの前記電極に印加することを含み、前記ＡＣまたはＲＦ電圧の周波数は１ＭＨｚ未満、または１ＭＨｚを上回る、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ロッドセットの少なくとも１つのロッドの前記軸方向セグメントの少なくとも一部は、同じＤＣ電圧で維持され、かつ／または、
前記ロッドセットの少なくとも１つのロッドの前記軸方向セグメントの少なくともｙ％は、同じＤＣ電圧で維持され、ｙは、５以上；１０以上；１５以上；２０以上；２５以上；３０以上；３５以上；４０以上；４５以上；５０以上；５５以上；６０以上；６５以上；７０以上；７５以上；８０以上；８５以上；９０以上；もしくは９５以上：から選択され、かつ／または、
ＤＣ電圧勾配は、前記質量フィルタに沿って維持されない、
請求項１０または請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記軸方向セグメントの少なくとも一部は、前記質量フィルタの前記縦軸に沿って、５ｍｍ以下；４ｍｍ以下；３ｍｍ以下；２ｍｍ以下；１ｍｍ以下；０．８ｍｍ以下；０．６ｍｍ以下；０．４ｍｍ以下；０．２ｍｍ以下；または０．１ｍｍ以下：から選択された厚さを有する、請求項１０、請求項１１または請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記間隙の少なくとも一部は各々、０．５ｍｍ以上；１ｍｍ以上；１．５ｍｍ以上；２ｍｍ以上；２．５ｍｍ以上；３ｍｍ以上；３．５ｍｍ以上；４ｍｍ以上；４．５ｍｍ以上；５ｍｍ以上；６ｍｍ以上；７ｍｍ以上；８ｍｍ以上；９ｍｍ以上；または１０ｍｍ以上：の前記質量フィルタの前記縦軸に沿った長さを有する、請求項１０〜請求項１３のいずれか一に記載の方法。
【請求項１５】
前記質量フィルタ（複数可）によって透過されたイオンを検出すること、および／または質量フィルタ（複数可）によって透過されたイオンを質量分析すること、および／または前記質量フィルタ（複数可）によって透過されたイオンをイオン移動度分析することをさらに含む、請求項１〜１４のうちのいずれか一に記載の方法を含む質量分析および／またはイオン移動度分光分析の方法。
【請求項１６】
複数の電極を含む第１の質量フィルタと、
前記第１の質量フィルタによって透過されたイオンを受け取るために前記第１の質量フィルタの下流に配置された、複数の電極を含む第２の質量フィルタと、
前記第１の質量フィルタと前記第２の質量フィルタとの間に配置され、前記第１の質量フィルタによって透過された前記イオンを前記第２の質量フィルタ内にガイドするＲＦ専用イオンガイドと、
１つ以上の電圧源と、
コントローラであって、
前記第１の質量フィルタが第１の範囲の質量対電荷比を有するイオンだけを質量選択的透過できるように、前記第１の質量フィルタに電圧を印加するように前記１つ以上の電圧源を制御することであって、前記第１の質量フィルタの前記電極の少なくとも１つは、前記電極全体に伸びる開口部を含み、かつ／または前記電極の一部だけに伸びる凹部を含み、前記電圧が前記第１の質量フィルタに印加されると、イオンが前記第１の質量フィルタ内で不安定になり、それらが、前記第１の質量フィルタによって前記第２の質量フィルタに透過されないように、前記開口部に入るか、もしくはそれを通過し、かつ／または前記凹部に入るように、前記開口部および／または凹部は配置および構成される、前記１つ以上の電圧源を制御することと、
前記第２の質量フィルタが前記第１の質量フィルタによって透過されたイオンを質量フィルタリングできるように、前記第２の質量フィルタに電圧を印加し、それにより、前記第２の質量フィルタは、前記第１の範囲の質量対電荷比のサブセットである第２の範囲の質量対電荷比を有するイオンだけを透過するように、前記１つ以上の電圧源を制御することと、
を行うようにセットアップされて構成されたコントローラと
を備える、質量分析計。
【請求項１７】
間隙によって分割される軸方向セグメントを有する電極の軸方向に分割された多極ロッドセットと、
所望の範囲内の質量対電荷比を有するイオンが前記電極によって閉じ込められ、前記質量フィルタに沿ってそれを透過するように、前記電極に電圧を印加するように配置および構成された１つ以上の電圧源であって、前記所望の範囲外の質量対電荷比を有するイオンは不安定であり、それらが前記質量フィルタによって除去されるように、前記間隙に入るか、またはそれを通過する、１つ以上の電圧源と
を備える、質量フィルタ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の質量フィルタを含み、前記質量フィルタによって透過されたイオンを検出または分析するための検出器または分析器をさらに含む、質量分析計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年５月２９日に出願された英国特許出願第１５０９２４３．０号からの優先権およびその利益を主張し、その内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に、質量分析計および／またはイオン移動度分光計、特に、特定の範囲の質量対電荷比内のイオンを選択的に透過する質量フィルタに関する。
【背景技術】
【０００３】
特定の範囲の質量対電荷比内のイオンを選択的に透過するために四重極質量フィルタを使用することが知られている。四重極質量フィルタは、四重極電場内の安定条件を満足するイオンを透過し、安定条件は、無次元パラメータｑおよびａによって次のように定義される：
【数１】
0006746617.tif 000002
【数２】
0006746617.tif 000003
式中、ｅはイオンの電荷であり、Ｖは四重極電極に印加されるＲＦ電圧の振幅であり、ｒ０は、四重極のロッド間の内接半径であり、ωは四重極に印加されるＲＦ電圧の角周波数（ラジアン／秒単位）であり、ｍはイオンの質量、およびＵは分解ＤＣ電圧である。
【０００４】
不安定なイオン軌道となるａおよびｑの値を有するイオンは、一般に、四重極のロッドに衝突して、失われる。この性質は、四重極ロッドセットが質量フィルタとして使用される場合に活用され、それにより、質量フィルタによって透過したくないイオンの大多数がロッド電極の内表面に衝突する。しかし、時間とともにロッドの内表面がイオンによって汚染され、電子電荷がそれらの表面上に蓄積する。最終的に、汚染された表面の局所的帯電により、質量フィルタの性能低下となる。これは、透過率の低下、分解能の損失または不良なピーク形状となり得る。これが生じると、質量フィルタは、真空槽から取り除いて清掃する必要がある。
【０００５】
従って、改善された質量分析計および／またはイオン移動度分光計、質量分析および／またはイオン移動度分光分析の改善された方法、ならびに改善された質量フィルタを提供することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】英国特許出願２３８８７０５号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様から、
第１の範囲の質量対電荷比を有するイオンだけを質量選択的透過するために第１の質量フィルタを使用して、イオンを質量フィルタリングすることと、
第１の範囲の質量対電荷比のサブセットである、第２の範囲の質量対電荷比を有するイオンだけを透過する、第２の質量フィルタを使用して、第１の質量フィルタにより透過されたイオンを質量フィルタリングすることと
を含み、
第１の質量フィルタの少なくとも１つの電極は、電極全体に伸びる開口部を含み、かつ／または電極の一部にだけ伸びる凹部を含み、開口部および／または凹部は、第１の質量フィルタ内で不安定なイオンが、開口部に入るか、もしくはそれを通過し、かつ／または凹部に入り、そのため第１の質量フィルタによって透過されないように、配置および構成される、
イオンを質量フィルタリングする方法を提供する。
【０００８】
本発明は、低分解能の第１の質量フィルタを高分解能の第２の質量フィルタの上流に提供する。第１の質量フィルタは、不必要な背景イオンの大多数を除去し、従って、これらのイオンが第２の質量フィルタの電極に衝突して表面帯電を生じるのを防ぎ得る。これは、第２の質量フィルタの性能を長期間に渡って維持する。表面帯電の第１の質量フィルタへの影響は、第２の質量フィルタに対する影響ほど重大ではなく、従って、第１の質量フィルタを使用すると、高分解能質量フィルタだけの使用と比較して、機器全体の透過特性が改善される。さらに、第１の質量フィルタの少なくとも１つの電極内の開口部および／または凹部は、第１の質量フィルタ内で不安定な軌道を有するイオンの一部もしくは全部が、電極を通過するか、または第１の質量フィルタの中心軸に最も近い電極の表面から離れている電極の表面上に衝突するように、構成される。そのため、第１の質量フィルタ上の表面帯電は、比較的低く維持され、それにより、第１の質量フィルタの良好な透過特性を維持する。
【０００９】
英国特許出願２３８８７０５号（特許文献１）は、分析フィルタの汚染を回避するために、高分解能分析フィルタの上流での低分解能犠牲フィルタの使用を開示する。しかし、犠牲フィルタは、犠牲フィルタ内で不安定なイオンが開口部または凹部に入るか、または通過するように、配置および構成される、全体に伸びる開口部またはその一部だけに伸びる凹部を有する電極を含んでいない。イオンは、イオン透過軸に近い犠牲フィルタ内の電極の表面に衝突し、これらの表面は比較的迅速に汚染されて、電極の表面帯電を生じる。そのため、犠牲フィルタの性能は、比較的迅速に低下する。
【００１０】
疑義の生じるのを避けるために、本発明の第１の態様に従った第２の範囲の質量対電荷比は、第１の範囲の質量対電荷比よりも狭く、第１の範囲の質量対電荷比内である。第２の範囲の質量対電荷比は、単一の質量対電荷比だけのイオンを透過することが可能であり得る。
【００１１】
第１の範囲の質量対電荷比は、第１の質量フィルタによって任意の所与の時に同時に透過可能な質量対電荷比の範囲であり得、第２の範囲の質量対電荷比は、第２の質量フィルタによって実質的に前記所与の時に同時に透過可能な質量対電荷比の範囲であり得る。
【００１２】
第１の質量フィルタおよび／または第２の質量フィルタは、四重極質量フィルタなどの、多極質量フィルタであり得る。
【００１３】
本方法は、透過したいイオンを電極間に閉じ込めて、透過したくないイオンを不安定にして、電極間に閉じ込めないために、ＲＦおよびＤＣ電圧を、第１の質量フィルタの電極および／または第２の質量フィルタの電極に印加することを含み得る。ＲＦおよびＤＣ電圧は、第１の質量フィルタ内で不安定なイオンの少なくとも一部が電極内の前記開口部および／または凹部に入るか、もしくは通過するように、印加され得る。
【００１４】
本方法は、同じ振幅および／または周波数を有するＲＦ電圧を第１および第２の質量フィルタの電極に印加すること、ならびに第２の質量フィルタより低い振幅ＤＣ分解電圧を第１の質量フィルタに印加することを含み得る。
【００１５】
第１および／または第２の質量フィルタによって除去されたイオンの少なくとも一部は、それぞれ、第１および／または第２の質量フィルタの電極に衝突し得る。第１の質量フィルタより少ないイオンが、第２の質量フィルタの電極に衝突し得る。
【００１６】
第１の範囲の質量対電荷比は、第２の範囲の質量対電荷比と実質的に同じ質量対電荷比を中心とし得る。
【００１７】
第２の質量範囲は、第１の質量範囲のｘ％の幅を有し得、ｘは、９５以上；９０以上；８５以上；８０以上；７５以上；７０以上；６５以上；６０以上；５５以上；５０以上；４５以上；４０以上；３５以上；３０以上；２５以上；２０以上；１５以上；１０以上；および５以上：から成る群から選択される。
【００１８】
本方法は、（ｉ）第１の質量フィルタによって透過されたイオンを、第１の質量フィルタと第２の質量フィルタとの間に、任意選択として直接間に、配置された第１のイオンガイドを使用して、第２の質量フィルタにガイドすること、および／または（ｉｉ）第１の質量フィルタの上流に、任意選択としてすぐ上流に、配置された第２のイオンガイドを使用して、イオンを第１の質量フィルタにガイドすること、を含み得る。任意選択として、第１のイオンガイドおよび／または第２のイオンガイドは、ＲＦ電位のみが印加されてＤＣ電位は印加されないＲＦ専用イオンガイドである。
【００１９】
第１のイオンガイドに印加されるＲＦ電圧の振幅は、第１および／または第２の質量フィルタの電極に印加されるＲＦ電圧の振幅より小さいか、または同じであり得る。
【００２０】
第２のイオンガイドに印加されるＲＦ電圧の振幅は、第１および／または第２の質量フィルタの電極に印加されるＲＦ電圧の振幅より小さいか、または同じであり得る。
【００２１】
第１のイオンガイドに印加されるＲＦ電圧の振幅は、第２のイオンガイドに印加されるＲＦ電圧の振幅と同じであり得る。
【００２２】
第１のイオンガイドは、イオンが不安定になることなく第２の質量フィルタに入ることができるように、第２の質量フィルタの入口でフリンジ電場を制御するように、配置および提供され得る。
【００２３】
第２のイオンガイドは、イオンが不安定になることなく第１の質量フィルタに入ることができるように、第１の質量フィルタの入口でフリンジ電場を制御するように、配置および提供され得る。
【００２４】
第１および／または第２のイオンガイドは、四重極イオンガイドなどの、多極イオンガイドであり得る。しかし、イオンガイドの軸に沿って間隔を空けた、開口部を備えた複数の電極から形成されて、イオンが開口部を通ってガイドされるように操作される、イオントンネルイオンガイドなどの、他のイオンガイドも使用され得る。
【００２５】
本方法は、該第２の範囲の質量対電荷比の下限値以下の、第１の閾値以上の質量対電荷比を有するイオンだけを透過するように第１のイオンガイドを質量フィルタとして操作すること；および／または該第２の範囲の質量対電荷比以上の、第２の閾値以下の質量対電荷比を有するイオンだけを透過するように第１のイオンガイドを質量フィルタとして操作することを含み得る。
【００２６】
第１の閾値は、第１の範囲と第２の範囲の質量対電荷比の下限値の間であり得る。
【００２７】
第２の閾値は、第１の範囲と第２の範囲の質量対電荷比の上限値の間であり得る。
【００２８】
本方法は、前記第１の範囲の質量対電荷比の下限値以下の、第３の閾値以上の質量対電荷比を有するイオンだけを透過するように第２のイオンガイドを質量フィルタとして操作すること；および／または前記第１の範囲の質量対電荷比以上の、第４の閾値以下の質量対電荷比を有するイオンだけを透過するように第１のイオンガイドを質量フィルタとして操作することを含み得る。
【００２９】
第２の質量フィルタの電極の少なくとも１つおよび／もしくは第１のイオンガイドの電極の少なくとも１つおよび／もしくは第２のイオンガイドの電極の少なくとも１つは；電極全体に伸びる開口部を含み得かつ／または電極の一部だけに伸びる凹部を含み、開口部および／もしくは凹部は、第２の質量フィルタまたはイオンガイド内で不安定なイオンが、第２の質量フィルタまたはイオンガイドによって透過されないように、開口部に入るか、もしくは通過し、かつ／または凹部に入るように、配置および構成され得る。第２の質量フィルタがその電極の少なくとも１つにかかる開口部または凹部を含むことは、第２の質量フィルタによって除去されるイオンから開口部または凹部を備えた電極の汚染を低減するので、好都合である。しかし、例えば、イオンガイド内で不安定なイオンからの汚染を低減するためなど、第１および／または第２のイオンガイドの電極の少なくとも１つに開口部または凹部を提供することにより、何らかの利益も得られる。
【００３０】
開口部および／または凹部は、質量フィルタもしくはイオンガイド内で不安定な軌道を有するイオンの一部もしくは全部が電極を通過するか、または質量フィルタもしくはイオンガイドの中心軸に最も近い電極の表面から離れている電極の表面に衝突するように構成される。これは、質量フィルタまたはイオンガイドを通るイオン透過軸に近接した電極の表面帯電を排除または低減し、従って、良好なイオン透過特性を維持する。
【００３１】
開口部または凹部を有する電極は、質量フィルタもしくはイオンガイドの長さに沿った方向に細長くてもよく、開口部は、溝付き開口部であり得るか、または凹部は溝付き凹部である。
【００３２】
開口部および／または凹部は、電極の長さの一部にだけわたって伸び得る。複数のかかる開口部および／または凹部は、電極の長さに沿って配置され得ることも考えられる。代替として、開口部および／または凹部は、電極の長さ全体にわたって伸び得る。例えば、開口部は電極を２つの別個の部分に分割し得ると考えられる。
【００３３】
開口部または凹部は、断面積が質量フィルタまたはイオンガイドの中心軸から離れる方向に増大し得、例えば、その結果、断面積は、放射状に外側方向に漸減するように増大する。
【００３４】
前述のように、第１の質量フィルタ、第２の質量フィルタ、第１のイオンガイドまたは第２のイオンガイドのいずれか１つは、四重極ロッドセットなどの、電極の多極ロッドセットであり得る。全ロッド電極を含め、ロッドセット内の任意の数の電極は、本明細書で説明する開口部および／または凹部を含み得る。
【００３５】
本方法は、電極によって生じた電場をサポートするように、開口部または凹部の上またはその中に導電グリッドまたはメッシュを配置することを含み得る。
【００３６】
開口部または凹部に入るか、または通過するイオンは、検出されない可能性があり、中和または廃棄され得る。
【００３７】
第１の質量フィルタの電極の少なくとも１つおよび／または第２の質量フィルタの電極の少なくとも１つおよび／または第１のイオンガイドの電極の少なくとも１つおよび／または第２のイオンガイドの電極の少なくとも１つは；縦軸に沿って１つ以上の間隙によって間隔を空けたセグメントを含むように軸方向に分割され得、任意選択として、間隙は、質量フィルタまたはイオンガイド内で不安定なイオンが、質量フィルタまたはイオンガイドによって透過されないように、間隙に入るか、または通過するように配置および構成される。
【００３８】
第１の質量フィルタおよび／または第２の質量フィルタおよび／または第１のイオンガイドおよび／または第２のイオンガイドの電極の全部が分割され得る。
【００３９】
電極セグメントの少なくとも一部は、前記開口部または凹部を含み得る。
【００４０】
第１の質量フィルタおよび／または第２のイオンガイドの電極の少なくとも一部は、加熱され得る。第１の質量フィルタおよび／または第２のイオンガイドを加熱すると、汚染が、第１の質量フィルタおよび／または第２のイオンガイドの電極上で凝縮するのを防ぐか、または抑制し、従って、これらの構成要素の表面帯電を低減する。電極を加熱すると、電極の熱膨張を引き起こし得る。しかし、第１の質量フィルタは第２の質量フィルタよりも低い分解能を有し、かつ第２のイオンガイドはイオンを分解する必要がないので、電極加熱の効果は、第２の質量フィルタの電極が加熱された場合よりも問題となることが少ない。例えば、第２の質量フィルタが加熱された場合、機器は使用前に数時間、安定させるためにそのままにしておく必要があり得る。
【００４１】
第２の質量フィルタは加熱されなくてもよい。これは、第２の質量フィルタ内の電極の熱膨張およびその分解能への関連した悪影響を回避する。
【００４２】
第１のイオンガイドは未加熱であり得る。これは、加熱した第１の質量フィルタと、未加熱の第２の質量フィルタとの間に断熱層を提供し、その結果として、第２の質量フィルタへの熱伝達を最小限にし、そうでなければ、その性能に悪影響を及ぼすであろう。しかし、第１のイオンガイドは加熱され得ると考えられる。
【００４３】
ＲＦ専用後置フィルタは、第２の質量フィルタの下流に提供され得、それは、未加熱であり得る。
【００４４】
任意選択として、第２のイオンガイドの電極の少なくとも一部は、加熱され得る。
【００４５】
望ましくはないが、第２の質量フィルタの電極の少なくとも一部は、加熱され得ると考えられる。
【００４６】
電極が加熱される実施形態では、電極は、以下から成る群から選択された温度まで加熱され得る：４０℃以上； ５０℃以上；６０℃以上；８０℃以上；１００℃以上；１２０℃以上；１４０℃以上；１６０℃以上；１８０℃以上；２００℃以上；および１００℃〜３００℃の間。
【００４７】
第１の質量フィルタおよび／または第２の質量フィルタ（任意選択で、および／または第１のイオンガイドおよび／または第２のイオンガイド）内の圧力は、実質的に同じであり得る。第１の質量フィルタおよび／または第２の質量フィルタ（および／または第１のイオンガイドおよび／または第２のイオンガイド）内の圧力は、１０−７ミリバール〜１０−４ミリバールの範囲内であり得る。これらの装置全部は、同じ圧力で維持され得る。
【００４８】
第１の質量フィルタおよび／または第２の質量フィルタ（任意選択で、および／または第１のイオンガイドおよび／または第２のイオンガイド）内の圧力は、９×１０−３ミリバール以下または１０−７〜９×１０−３ミリバールの間のいずれかであり得る。代替として、第１の質量フィルタおよび／または第２の質量フィルタ（任意選択で、および／または第１のイオンガイドおよび／または第２のイオンガイド）内の圧力は、以下から成る群から選択され得る：（i）０．０００１ミリバール未満；（ii）０．０００１〜０．００１ミリバール；（iii）０．００１〜０．０１ミリバール；（iv）０．０１〜０．１ミリバール；（v）０．１〜１ミリバール；（vi）１〜１０ミリバール；（vii）１０〜１００ミリバール；（viii）１００〜１０００ミリバール；および（ix）１０００ミリバール超。
【００４９】
第１の質量フィルタおよび／または第２の質量フィルタ（任意選択で、および／または第１のイオンガイドおよび／または第２のイオンガイド）は、単一の真空槽内に配置され得る。
【００５０】
本方法は、ＡＣまたはＲＦ電圧を、第１の質量フィルタおよび／または第２の質量フィルタ（任意選択で、および／または第１のイオンガイドおよび／または第２のイオンガイド）の電極に印加することを含み得、ＡＣまたはＲＦ電圧の周波数は１ＭＨｚ未満、または１ＭＨｚを上回る。代替として、周波数は、以下から成る群から選択され得る：（i）１００ｋＨｚ未満；（ii）１００〜２００ｋＨｚ；（iii）２００〜３００ｋＨｚ；（iv）３００〜４００ｋＨｚ；（v）４００〜５００ｋＨｚ；（vi）０．５〜１．０ＭＨｚ；（vii）１．０〜１．５ＭＨｚ；（viii）１．５〜２．０ＭＨｚ；（ix）２．０〜２．５ＭＨｚ；（x）２．５〜３．０ＭＨｚ；（xi）３．０〜３．５ＭＨｚ；（xii）３．５〜４．０ＭＨｚ；（xiii）４．０〜４．５ＭＨｚ；（xiv）４．５〜５．０ＭＨｚ；（xv）５．０〜５．５ＭＨｚ；（xvi）５．５〜６．０ＭＨｚ；（xvii）６．０〜６．５ＭＨｚ；（xviii）６．５〜７．０ＭＨｚ；（xix）７．０〜７．５ＭＨｚ；（xx）７．５〜８．０ＭＨｚ；（xxi）８．０〜８．５ＭＨｚ；（xxii）８．５〜９．０ＭＨｚ；（xxiii）９．０〜９．５ＭＨｚ；（xxiv）９．５〜１０．０ＭＨｚ；および（xxv）１０．０ＭＨｚ超。
【００５１】
第１の質量フィルタは、第２の質量フィルタよりも長さが短くてもよい。
【００５２】
本方法は、第２の質量フィルタによって透過されたイオンを検出すること、および／または第２の質量フィルタによって透過されたイオンを質量分析すること、および／または第２の質量フィルタによって透過されたイオンをイオン移動度分析することを含み得る。
【００５３】
前述のように少なくとも１つの開口部または凹部を備えた電極を有する質量フィルタは、新規であり、それ自体で発明であると考えられる。
【００５４】
それに応じて、本発明の第２の態様は、
複数の電極から形成された質量フィルタにイオンを供給することであって、電極の少なくとも１つは、電極全体にわたって伸びる開口部を含み、かつ／または電極の一部だけに伸びる凹部を含むこと、ならびに
所望の範囲内の質量対電荷比を有するイオンが電極によって閉じ込められ、質量フィルタに沿ってそれを透過するように、電極に電圧を印加することであって、前記所望の範囲外の質量対電荷比を有するイオンは不安定であり、それらが質量フィルタによって除去されるように開口部に入るかもしくは通過し、かつ／または凹部に入ること
を含み、
開口部に入るかもしくは通過し、かつ／または凹部に入るイオンは検出されず、中和もしくは廃棄される、
イオンを質量フィルタリングする方法を提供する。
【００５５】
電極内に溝付き開口部を有する多極イオントラップが知られている。イオントラップから溝付き開口部を通してイオンを質量選択的放出するように、ＲＦ電圧が電極に印加される。イオンは次いで、イオン検出器で検出される。しかし、不要なイオンが電極の内表面に衝突して、表面帯電を生じるのを回避するために、開口部または凹部が、質量フィルタの電極内に提供でき、そうでなければ、質量フィルタの透過特性に影響を及ぼし得ることは認識されていない。
【００５６】
質量フィルタは、本発明の第１の態様に関して前述した第１および／または第２のフィルタの特徴のいずれかを有し得る。
【００５７】
例えば、質量フィルタの電極は、所望の範囲内の質量対電荷比を有するイオンが、それに沿って透過される中心軸を画定し得、不安定なイオンは、前記開口部または凹部の入口に入り、かつ、前記入口は、中心軸に面した電極の表面内に配置される。
【００５８】
開口部および／または凹部は、質量フィルタ内で不安定な軌道を有するイオンの一部もしくは全部が電極を通過するか、または質量フィルタの中心軸に最も近い電極の表面から離れている電極の表面に衝突するように構成される。従って、電極の内表面は、不要なイオンによって汚染されず、従って、質量フィルタの透過特性に影響を及ぼさない。
【００５９】
開口部または凹部を有する電極は、質量フィルタの長さに沿った方向に細長くてもよく、開口部は溝付き開口部であり得るか、または凹部は溝付き凹部であり得る。
【００６０】
開口部および／または凹部は、電極の長さの一部にだけわたって伸び得る。複数のかかる開口部および／または凹部は電極の長さに沿って配置され得ることも考えられる。代替として、開口部および／または凹部は、電極の長さ全体にわたって伸び得る。例えば、開口部は電極を２つの別個の部分に分割し得ると考えられる。
【００６１】
開口部または凹部は、断面積が質量フィルタの中心軸から離れる方向に増大し得、例えば、その結果、断面積は、放射状に外側方向に漸減するように増大する。
【００６２】
開口部または凹部は、細長くてもよく、質量フィルタの縦軸に沿った方向に縦に伸び得る。代替として、開口部または凹部は、質量フィルタの周囲の周辺に、部分的に、または完全に伸び得る。
【００６３】
電極によって生じた電場をサポートするために、開口部または凹部の上もしくはその中に導電グリッドまたはメッシュを配置し得る。
【００６４】
質量フィルタは多極質量フィルタであり得、複数の電極は、ロッドセット電極であり得る。例えば、質量フィルタは、四重極質量フィルタであり得る。
【００６５】
全ロッド電極を含め、ロッドセット内の任意の数の電極は、本明細書で説明する開口部および／または凹部を含み得る。例えば、前記複数の電極の少なくとも２つ、少なくとも３つ、または少なくとも４つの各々は、前記開口部および／または凹部の１つを含む。
【００６６】
本方法は、イオンを質量フィルタリングするために、前記電極に、ＲＦ電圧だけを印加して、ＤＣ電圧を印加しないことを含み得る。代替として、本方法は、イオンを質量フィルタリングするために、前記電極に、ＲＦ電圧およびＤＣ電圧を印加することを含み得る。
【００６７】
質量フィルタの電極の少なくとも一部は加熱され得る。電極（複数可）は、以下から成る群から選択された温度まで加熱され得る：４０℃以上； ５０℃以上；６０℃以上；８０℃以上；１００℃以上；１２０℃以上；１４０℃以上；１６０℃以上；１８０℃以上；２００℃以上；４０℃〜２２０℃の間；および５０℃〜２００℃の間。
【００６８】
これまで、汚染および表面帯電を低減するために、開口部または凹部を備えた電極の使用を説明してきた。しかし、代替として、本明細書では、汚染および表面帯電を低減するために、電極は、軸方向に分割され得ることが考えられる。
【００６９】
それに応じて、第３の態様から、本発明は、
間隙によって分割される軸方向セグメントを有する電極の軸方向に分割された多極ロッドセットから形成された質量フィルタにイオンを供給すること、ならびに
所望の範囲内の質量対電荷比を有するイオンが電極によって閉じ込められ、質量フィルタに沿ってそれを透過するように、電極に電圧を印加することであって、前記所望の範囲外の質量対電荷比を有するイオンは不安定であり、それらが質量フィルタによって除去されるように間隙に入るかもしくは通過すること
を含む、イオンを質量フィルタリングする方法を提供する。
【００７０】
本方法および質量フィルタは、質量フィルタの電極が軸方向に分割されて、開口部または凹部を必ずしも含む必要がないことを除いて、本発明の第１または第２の態様に関して前述した任意の特徴を有し得る。しかし、任意の個々の軸方向セグメントは開口部または凹部の１つを含み得ると考えられる。
【００７１】
例えば、質量フィルタは、四重極質量フィルタであり得る。
【００７２】
透過したいイオンを電極間で閉じ込めて、透過したくないイオンを不安定にして、電極間に閉じ込めないために、質量フィルタの電極にＲＦおよびＤＣ電圧が印加され得、例えば、不安定なイオンは放射状に励起され得る。
【００７３】
質量フィルタ内で不安定なイオンの少なくとも一部が電極内の前記間隙に入るか、またはそれを通過するように、ＲＦおよびＤＣ電圧が印加され得る。
【００７４】
本方法は、例えば、電極によって生じた電場をサポートするために、導電グリッドまたはメッシュを間隙の上に配置することを含み得る。
【００７５】
間隙に入るか、またはそれを通過するイオンは、検出されず、中和または廃棄される。
【００７６】
質量フィルタの電極の少なくとも一部は、例えば、以下から成る群から選択された温度まで加熱され得る：４０℃以上； ５０℃以上；６０℃以上；８０℃以上；１００℃以上；１２０℃以上；１４０℃以上；１６０℃以上；１８０℃以上；２００℃以上；および１００℃〜３００℃の間。
【００７７】
本方法は、ＡＣまたはＲＦ電圧を、質量フィルタの電極に印加することを含み得、ＡＣまたはＲＦ電圧の周波数は１ＭＨｚ未満、または１ＭＨｚを上回る。
【００７８】
ロッドセットの少なくとも１つのロッドの軸方向セグメントの少なくとも一部は、同じＤＣ電圧で維持され得る。代替として、または追加として、ロッドセットの少なくとも１つのロッドの軸方向セグメントの少なくともｙ％は、同じＤＣ電圧で維持され得、ｙは、５以上；１０以上；１５以上；２０以上；２５以上；３０以上；３５以上；４０以上；４５以上；５０以上；５５以上；６０以上；６５以上；７０以上；７５以上；８０以上；８５以上；９０以上；または９５以上：から選択される。代替として、または追加として、ＤＣ電圧勾配は、質量フィルタに沿って維持されなくてもよい。
【００７９】
軸方向セグメントの少なくとも一部は、質量フィルタの縦軸に沿って以下から選択された厚さを有し得る：５ｍｍ以下；４ｍｍ以下；３ｍｍ以下；２ｍｍ以下；１ｍｍ以下；０．８ｍｍ以下；０．６ｍｍ以下；０．４ｍｍ以下；０．２ｍｍ以下；または０．１ｍｍ以下。質量フィルタによって透過したくない放射状に不安定なイオンが、電極に衝突するのではなく、セグメント間の間隙を通過できるようにするために、比較的薄い電極が使用され得る。
【００８０】
間隙の少なくとも一部は各々、０．５ｍｍ以上；１ｍｍ以上；１．５ｍｍ以上；２ｍｍ以上；２．５ｍｍ以上；３ｍｍ以上；３．５ｍｍ以上；４ｍｍ以上；４．５ｍｍ以上；５ｍｍ以上；６ｍｍ以上；７ｍｍ以上；８ｍｍ以上；９ｍｍ以上；または１０ｍｍ以上：の、質量フィルタの縦軸に沿った長さを有し得る。質量フィルタによって透過したくない放射状に不安定なイオンが、電極に衝突するのではなく、セグメント間の間隙を通過できるようにするために、比較的大きな間隙が使用され得る。
【００８１】
本発明は、本明細書で説明する方法を含む、質量分析および／またはイオン移動度分光分析の方法も提供する。本方法は、質量フィルタ（複数可）によって透過されたイオンを検出すること、および／または質量フィルタ（複数可）によって透過されたイオンを質量分析すること、および／または質量フィルタ（複数可）によって透過されたイオンをイオン移動度分析することをさらに含み得る。
【００８２】
本発明の第１の態様は、
複数の電極を含む第１の質量フィルタ；
第１の質量フィルタによって透過されたイオンを受け取るために第１の質量フィルタの下流に配置された複数の電極を含む第２の質量フィルタ；
１つ以上の電圧源；および
コントローラであって、
第１の質量フィルタが第１の範囲の質量対電荷比を有するイオンだけを質量選択的透過できるように、第１の質量フィルタに電圧を印加するように前記１つ以上の電圧源を制御することであって、第１の質量フィルタの電極の少なくとも１つは、電極全体に伸びる開口部を含み、かつ／または電極の一部だけに伸びる凹部を含み、前記電圧が第１の質量フィルタに印加されると、イオンが第１の質量フィルタ内で不安定になり、それらが、第１の質量フィルタによって第２の質量フィルタまで透過されないように、開口部に入るか、もしくはそれを通過し、かつ／または凹部に入るように、開口部および／または凹部は配置および構成される、前記１つ以上の電圧源を制御すること、ならびに
第２の質量フィルタが第１の質量フィルタによって透過されたイオンを質量フィルタリングできるように、第２の質量フィルタに電圧を印加し、それにより、第２の質量フィルタは、第１の範囲の質量対電荷比のサブセットである第２の範囲の質量対電荷比を有するイオンだけを透過するように、前記１つ以上の電圧源を制御すること、
を行うようにセットアップされて構成されたコントローラ
を含む、質量分析計またはイオン移動度分光計も提供する。
【００８３】
分光計は、本明細書で説明する方法のいずれかを実行し得るように配置および構成され得る。特に、コントローラは、本明細書で説明する方法を実行するようにセットアップおよび構成され得る。
【００８４】
本発明の第２の態様は、
電極の少なくとも１つは、電極全体に伸びる開口部を含み、かつ／または電極の一部だけに伸びる凹部を含む、複数の電極；ならびに
所望の範囲内の質量対電荷比を有するイオンが電極によって閉じ込められ、質量フィルタに沿ってそれを透過するように、電極に電圧を印加するように配置および構成された１つ以上の電圧源であって、前記所望の範囲外の質量対電荷比を有するイオンが不安定で、それらが質量フィルタによって除去されるように、開口部に入るか、もしくはそれを通過し、かつ／または凹部に入る、１つ以上の電圧源
を備えた、質量フィルタであって、
質量フィルタは、開口部に入るか、もしくはそれを通過し、かつ／または凹部に入るイオンが、検出されず、中和もしくは廃棄されるように、表面に衝突するように配置および構成される、
質量フィルタも提供する。
【００８５】
質量フィルタは、本発明の第２の態様に関して、本明細書で説明する方法のいずれかを実行するように配置および構成され得る。具体的には、質量フィルタは、本明細書で説明する方法を実行するようにセットアップおよび構成されたコントローラを有し得る。
【００８６】
本発明の第３の態様は、
間隙によって分割される軸方向セグメントを有する電極の軸方向に分割された多極ロッドセット、および
所望の範囲内の質量対電荷比を有するイオンが電極によって閉じ込められ、質量フィルタに沿ってそれを透過するように、電極に電圧を印加するように配置および構成された１つ以上の電圧源であって、前記所望の範囲外の質量対電荷比を有するイオンは不安定で、それらが質量フィルタによって除去されるように、間隙に入るか、もしくはそれを通過する、１つ以上の電圧源
を備えた、質量フィルタも提供する。
【００８７】
質量フィルタは、本発明の第３の態様に関して、本明細書で説明する方法のいずれかを実行するように配置および構成され得る。具体的には、質量フィルタは、本明細書で説明する方法を実行するようにセットアップおよび構成されたコントローラを有し得る。
【００８８】
例えば、質量フィルタは、ＡＣまたはＲＦ電圧を、質量フィルタの電極に印加するようにセットアップおよび構成され得、ＡＣまたはＲＦ電圧の周波数は１ＭＨｚ未満、または１ＭＨｚを上回る。
【００８９】
質量フィルタは、ロッドセットの少なくとも１つのロッドの軸方向セグメントの少なくとも一部を、同じＤＣ電圧で維持するようにセットアップおよび構成され得る。代替として、または追加として、質量フィルタは、ロッドセットの少なくとも１つのロッドの軸方向セグメントの少なくともｙ％を、同じＤＣ電圧で維持するようにセットアップおよび構成され得、ｙは、５以上；１０以上；１５以上；２０以上；２５以上；３０以上；３５以上；４０以上；４５以上；５０以上；５５以上；６０以上；６５以上；７０以上；７５以上；８０以上；８５以上；９０以上；または９５以上：から選択される。代替として、または追加として、質量フィルタは、ＤＣ電圧勾配が、質量フィルタに沿って維持されないようにセットアップおよび構成され得る。
【００９０】
軸方向セグメントの少なくとも一部は、質量フィルタの縦軸に沿って以下から選択された厚さを有し得る：５ｍｍ以下；４ｍｍ以下；３ｍｍ以下；２ｍｍ以下；１ｍｍ以下；０．８ｍｍ以下；０．６ｍｍ以下；０．４ｍｍ以下；０．２ｍｍ以下；または０．１ｍｍ以下。質量フィルタによって透過したくない放射状に不安定なイオンが、電極に衝突するのではなく、セグメント間の間隙を通過できるようにするために、比較的薄い電極が使用され得る。
【００９１】
間隙の少なくとも一部は各々、０．５ｍｍ以上；１ｍｍ以上；１．５ｍｍ以上；２ｍｍ以上；２．５ｍｍ以上；３ｍｍ以上；３．５ｍｍ以上；４ｍｍ以上；４．５ｍｍ以上；５ｍｍ以上；６ｍｍ以上；７ｍｍ以上；８ｍｍ以上；９ｍｍ以上；または１０ｍｍ以上：の、質量フィルタの縦軸に沿った長さを有し得る。質量フィルタによって透過したくない放射状に不安定なイオンが、電極に衝突するのではなく、セグメント間の間隙を通過できるようにするために、比較的大きな間隙が使用され得る。
【００９２】
イオンが、検出されず、中和または廃棄されるように、間隙に入るか、またはそれを通過するイオンが表面に衝突するように、質量フィルタは、配置および構成され得る。
【００９３】
本発明は、本明細書で説明する質量フィルタを含み、質量フィルタによって透過されたイオンを検出または分析するための検出器または分析器をさらに含む、質量分析計および／またはイオン移動度分光計も提供する。
【００９４】
本発明の第１の態様に関して説明する方法では、第１の質量フィルタは、電極全体に伸びる開口部および／または電極の一部にだけ伸びる凹部を必ずしも含む必要がないと考えられる。
【００９５】
それに応じて、第４の態様から、本発明は、
第１の範囲の質量対電荷比を有するイオンだけを質量選択的透過するために第１の質量フィルタを使用してイオンを質量フィルタリングすること；および
第１の範囲の質量対電荷比のサブセットである第２の範囲の質量対電荷比を有するイオンだけを透過する、第２の質量フィルタを使用して、第１の質量フィルタによって透過されたイオンを質量フィルタリングすること
を含む、イオンを質量フィルタリングする方法を提供する。
【００９６】
第４の態様の方法は、第１の質量フィルタが、電極全体に伸びる開口部および／または電極の一部にだけ伸びる凹部を必ずしも含む必要がないことを除いて、本発明の第１の態様に関して説明する特徴のいずれかを含み得る。
【００９７】
本発明の第４の態様は、
第１の質量フィルタ；
第１の質量フィルタによって透過されたイオンを受け取るために第１の質量フィルタの下流に配置された第２の質量フィルタ；
１つ以上の電圧源；ならびに
コントローラであって、
第１の質量フィルタが第１の範囲の質量対電荷比を有するイオンだけを質量選択的透過できるように、第１の質量フィルタに電圧を印加するように前記１つ以上の電圧源を制御すること、および
第２の質量フィルタが第１の質量フィルタによって透過されたイオンを質量フィルタリングできるように、第２の質量フィルタに電圧を印加し、それにより、第２の質量フィルタは、第１の範囲の質量対電荷比のサブセットである第２の範囲の質量対電荷比を有するイオンだけを透過するように、前記１つ以上の電圧源を制御すること
を行うように構成されたコントローラ
を備えた、質量分析計またはイオン移動度分光計も提供する。
【００９８】
第４の態様の分光計は、第１の質量フィルタが、電極全体に伸びる開口部および／または電極の一部にだけ伸びる凹部を必ずしも含む必要がないことを除いて、本発明の第１の態様に関して説明する特徴のいずれかを含み得る。
【００９９】
本明細書で説明する分光計は、
（ａ）以下から成る群から選択されたイオン源：（i）電子スプレーイオン化（「ＥＳＩ」）イオン源；（ii）大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源；（iii）大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）イオン源；（iv）マトリックス補助レーザー脱着イオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源；（v）レーザー脱着イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源；（vi）大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源；（vii）シリコン上脱着イオン化（「ＤＩＯＳ」）イオン源；（viii）電子衝撃（「ＥＩ」）イオン源；（ix）化学イオン化（「ＣＩ」）イオン源；（x）フィールドイオン化（「ＦＩ」）イオン源；（xi）フィールド脱着（「ＦＤ」）イオン源；（xii）誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオン源；（xiii）高速原子衝突（「ＦＡＢ」）イオン源；（xiv）液体二次イオンマススペクトロメトリー（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源；（xv）脱着電子スプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源；（xvi）ニッケル６３放射性イオン源；（xvii）大気圧マトリックス補助レーザー脱着イオン化イオン源；（xviii）熱スプレーイオン源；（xix）大気サンプリンググロー放電イオン化（「ＡＳＧＤＩ」）イオン源；（xx）グロー放電（「ＧＤ」）イオン源；（xxi）インパクタイオン源；（xxii）リアルタイム直接分析（「ＤＡＲＴ」）イオン源；（xxiii）レーザースプレーイオン化（「ＬＳＩ」）イオン源；（xxiv）ソニックスプレーイオン化（「ＳＳＩ」）イオン源；（xxv）マトリックス補助インレットイオン化（「ＭＡＩＩ」）イオン源；（xxvi）溶媒支援インレットイオン化（「ＳＡＩＩ」）イオン源；（xxvii）脱着電子スプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源；および（xxviii）レーザーアブレーション電子スプレーイオン化（「ＬＡＥＳＩ」）イオン源；ならびに／または
（ｂ）１つ以上の連続またはパルスイオン源；ならびに／または
（ｃ）１つ以上のイオンガイド；ならびに／または
（ｄ）１つ以上のイオン移動度分離装置および／もしくは１つ以上の非対称場イオン移動度分光計装置；ならびに／または
（ｅ）１つ以上のイオントラップもしくは１つ以上のイオントラッピング領域；ならびに／または
（ｆ）以下からなる群から選択された１つ以上の衝突、フラグメンテーションもしくは反応セル：（i）衝突誘起解離（「ＣＩＤ」）フラグメンテーション装置；（ii）表面誘起解離（「ＳＩＤ」）フラグメンテーション装置；（iii）電子移動解離（「ＥＴＤ」）フラグメンテーション装置；（iv）電子捕獲解離（「ＥＣＤ」）フラグメンテーション装置；（v）電子衝突または衝突解離フラグメンテーション装置；（vi）光誘起解離（「ＰＩＤ」）フラグメンテーション装置；（vii）レーザー誘起解離フラグメンテーション装置；（viii）赤外線放射誘起解離装置；（ix）紫外線放射誘起解離装置；（x）ノズルスキマーインタフェースフラグメンテーション装置；（xi）インソースフラグメンテーション装置；（xii）インソース衝突誘起解離フラグメンテーション装置；（xiii）熱もしくは温度源フラグメンテーション装置；（xiv）電場誘起フラグメンテーション装置；（xv）磁場誘起フラグメンテーション装置；（xvi）酵素消化または酵素分解フラグメンテーション装置；（xvii）イオン・イオン反応フラグメンテーション装置；（xviii）イオン分子反応フラグメンテーション装置；（xix）イオン原子反応フラグメンテーション装置；（xx）イオン準安定イオン反応フラグメンテーション装置；（xxi）イオン準安定分子反応フラグメンテーション装置；（xxii）イオン準安定原子反応フラグメンテーション装置；（xxiii）イオンを反応させて付加イオンもしくはプロダクトイオンを形成するためのイオン・イオン反応装置；（xxiv）イオンを反応させて付加イオンもしくはプロダクトイオンを形成するためのイオン分子反応装置；（xxv）イオンを反応させて付加イオンもしくはプロダクトイオンを形成するためのイオン原子反応装置；（xxvi）イオンを反応させて付加イオンもしくはプロダクトイオンを形成するためのイオン準安定イオン反応装置；（xxvii）イオンを反応させて付加イオンもしくはプロダクトイオンを形成するためのイオン準安定分子反応装置；（xxviii）イオンを反応させて付加イオンもしくはプロダクトイオンを形成するためのイオン準安定原子反応装置；および（xix）電子イオン化解離（「ＥＩＤ」）フラグメンテーション装置；ならびに／または
（ｇ）以下からなる群から選択された質量分析器：（i）四重極質量分析器；（ii）２Ｄもしくは線形四重極質量分析器；（iii）ポールもしくは３Ｄ四重極質量分析器；（iv）ペニングトラップ質量分析器；（v）イオントラップ質量分析器；（vi）磁場型質量分析器；（vii）イオンサイクロトロン共鳴（「ＩＣＲ」）質量分析器；（viii）フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析器；（ix）クアドロ対数ポテンシャル分布を有する静電場を生成するように配置された静電質量分析器：（x）フーリエ変換静電質量分析器；（xi）フーリエ変換質量分析器；（xii）飛行時間質量分析器；（xiii）直交加速飛行時間質量分析器；および（xiv）線形加速飛行時間質量分析器；ならびに／または
（ｈ）１つ以上のエネルギー分析器もしくは静電エネルギー分析器；ならびに／または
（ｉ）１つ以上のイオン検出器；ならびに／または
（ｊ）以下からなる群から選択された１つ以上の質量フィルタ：（i）四重極質量フィルタ；（ii）２Ｄまたは線形四重極イオントラップ；（iii）ポールまたは３Ｄ四重極イオントラップ；（iv）ペニングイオントラップ；（v）イオントラップ；（vi）磁場型質量フィルタ；（vii）飛行時間質量フィルタ；および（viii）ウィーンフィルタ；ならびに／または
（ｋ）イオンをパルスするための装置もしくはイオンゲート；ならびに／または
（ｌ）実質的に連続するイオンビームをパルスイオンビームへ変換する装置
を含み得る。
【０１００】
分光計は、誘導検出および時間領域信号を質量対電荷比領域信号もしくはスペクトルに変換する時間領域信号処理を採用する静電イオントラップまたは質量分析器を含み得る。前記信号処理は、フーリエ変換、確率解析、フィルタ対角化、順方向フィッティング（ｆｏｒｗａｒｄ  ｆｉｔｔｉｎｇ）または最小二乗フィッティングを含み得るが、それらに制限されない。
【０１０１】
分光計は、
（i）Ｃトラップおよび、クアドロ対数ポテンシャル分布をもつ静電場を形成する外側のバレル様電極と内側の同軸スピンドル様電極を備える質量分析器であって、第１の操作モードで、イオンは、Ｃ型トラップに送られ、次いで、質量分析器に注入され、第２の操作モードでは、イオンは、Ｃトラップに、次いで、衝突セルもしくは電子移動解離装置に送られて、少なくとも一部のイオンがフラグメントイオンにフラグメント化され、フラグメントイオンは、Ｃ型トラップに送られた後に、質量分析器に注入される、Ｃトラップおよび質量分析器、ならびに／または、
（ii）使用時にイオンを透過させる開口部を各々有する複数の電極を備える積層リング型イオンガイドであって、電極間の間隔がイオン通路の長さ方向に沿って増大し、イオンガイドの上流部分における電極内の開口部が第１の直径を有し、イオンガイドの下流部分における電極内の開口部が第１の直径よりも小さい第２の直径を有し、かつ、使用時に、連続する電極に、逆位相のＡＣ又はＲＦ電圧が印加される、イオンガイド
のいずれかを含み得る。
【０１０２】
分光計は、ＡＣまたはＲＦ電圧を電極に供給するように配置および適合された装置を含み得る。ＡＣまたはＲＦ電圧は、好ましくは、以下からなる群から選択された振幅を有する：（i）５０Ｖ未満のピークツーピーク；（ii）５０〜１００Ｖのピークツーピーク；（iii）１００〜１５０Ｖのピークツーピーク；（iv）１５０〜２００Ｖのピークツーピーク；（v）２００〜２５０Ｖのピークツーピーク；（vi）２５０〜３００Ｖのピークツーピーク；（vii）３００〜３５０Ｖのピークツーピーク；（viii）３５０〜４００Ｖのピークツーピーク；（ix）４００〜４５０Ｖのピークツーピーク；（x）４５０〜５００Ｖのピークツーピーク；および（xi）５００Ｖ超のピークツーピーク。
【０１０３】
ＡＣまたはＲＦ電圧は、好ましくは、以下からなる群から選択された周波数を有する：（i）１００ＫＨｚ未満；（ii）１００〜２００ＫＨｚ；（iii）２００〜３００ＫＨｚ；（iv）３００〜４００ＫＨｚ；（v）４００〜５００ＫＨｚ；（vi）０．５〜１．０ＭＨｚ；（vii）１．０〜１．５ＭＨｚ；（viii）１．５〜２．０ＭＨｚ；（ix）２．０〜２．５ＭＨｚ；（x）２．５〜３．０ＭＨｚ；（xi）３．０〜３．５ＭＨｚ；（xii）３．５〜４．０ＭＨｚ；（xiii）４．０〜４．５ＭＨｚ；（xiv）４．５〜５．０ＭＨｚ；（xv）５．０〜５．５ＭＨｚ；（xvi）５．５〜６．０ＭＨｚ；（xvii）６．０〜６．５ＭＨｚ；（xviii）６．５〜７．０ＭＨｚ；（xix）７．０〜７．５ＭＨｚ；（xx）７．５〜８．０ＭＨｚ；（xxi）８．０〜８．５ＭＨｚ；（xxii）８．５〜９．０ＭＨｚ；（xxiii）９．０〜９．５ＭＨｚ；（xxiv）９．５〜１０．０ＭＨｚ；および（xxv）１０．０ＭＨｚ超。
【０１０４】
分光計は、イオン源の上流にクロマトグラフィーまたは他の分離装置を含み得る。クロマトグラフィー分離装置は、液体クロマトグラフィーまたはガスクロマトグラフィー装置を含み得る。分離装置は：（ｉ）キャピラリー電気泳動（「ＣＥ」）分離装置；（ii）キャピラリー電気クロマトグラフィー（「ＣＥＣ」）分離装置；（iii）実質的に剛性のセラミックベース多層微小流体基板（「セラミックタイル」）分離装置；または（iv）超臨界流体クロマトグラフィー分離装置、を含み得る。
【０１０５】
イオンガイドは、以下からなる群から選択された圧力で維持され得る：（i）０．０００１ミリバール未満；（ii）０．０００１〜０．００１ミリバール；（iii）０．００１〜０．０１ミリバール；（iv）０．０１〜０．１ミリバール；（v）０．１〜１ミリバール；（vi）１〜１０ミリバール；（vii）１０〜１００ミリバール；（viii）１００〜１０００ミリバール；および（ix）１０００ミリバール超。
【０１０６】
分析物イオンは、電子移動解離フラグメンテーション装置において電子移動解離（「ＥＴＤ」）フラグメンテーションを受け得る。分析物イオンは、イオンガイドまたはフラグメンテーション装置内のＥＴＤ試薬イオンと相互作用させられ得る。
【０１０７】
任意選択として、電子移動解離を起こさせるために：（ａ）試薬イオンと相互作用すると、分析物イオンがフラグメント化されるか、もしくは解離を誘起されて、プロダクトイオンもしくはフラグメントイオンを形成し；かつ／または（ｂ）電子が１つ以上の試薬アニオンつまり負の電荷を持つイオンから１つ以上の多価分析物カチオンつまり正の電荷を持つイオンに移動されると、多価分析物カチオンつまり正の電荷を持つイオンの少なくとも一部が解離を誘起されて、プロダクトイオンまたはフラグメントイオンを形成し；かつ／または（ｃ）中性試薬ガス分子もしくは原子または非イオン性試薬ガスと相互作用すると、分析物イオンがフラグメント化されるか、もしくは解離を誘起されて、プロダクトイオンもしくはフラグメントイオンを形成し；かつ／または（ｄ）電子が１つ以上の中性、非イオン性または非荷電塩基性ガスもしくは蒸気から１つ以上の多価分析物カチオンつまり正の電荷を持つイオンに移動されると、多価分析物カチオンつまり正の電荷を持つイオンの少なくとも一部が解離を誘起されて、プロダクトイオンもしくはフラグメントイオンを形成し；かつ／または（ｅ）電子が１つ以上の中性、非イオン性または非荷電超塩基試薬ガスもしくは蒸気から１つ以上の多価分析物カチオンつまり正の電荷を持つイオンに移動されると、多価分析物カチオンつまり正の電荷を持つイオンの少なくとも一部が解離を誘起されて、プロダクトイオンまたはフラグメントイオンを形成し；かつ／または（ｆ）電子が１つ以上の中性、非イオン性または非荷電アルカリ金属ガスもしくは蒸気から１つ以上の多価分析物カチオンつまり正の電荷を持つイオンに移動されると、多価分析物カチオンつまり正の電荷を持つイオンの少なくとも一部が解離を誘起されて、プロダクトイオンまたはフラグメントイオンを形成し；かつ／または（ｇ）電子が１つ以上の中性、非イオン性または非荷電ガス、蒸気もしくは原子から１つ以上の多価分析物カチオンつまり正の電荷を持つイオンに移動されると、多価分析物カチオンつまり正の電荷を持つイオンの少なくとも一部が解離を誘起されて、プロダクトイオンまたはフラグメントイオンを形成し、１つ以上の中性、非イオン性または非荷電ガス、蒸気もしくは原子は：（i）ナトリウム蒸気もしくは原子；（ii）リチウム蒸気もしくは原子；（iii）カリウム蒸気もしくは原子；（iv）ルビジウム蒸気もしくは原子；（v）セシウム蒸気もしくは原子；（vi）フランシウム蒸気もしくは原子；（vii）Ｃ６０蒸気または原子；および（viii）マグネシウム蒸気もしくは原子：から成る群から選択される。
【０１０８】
多価分析物カチオンつまり正の電荷を持つイオンは好ましくは、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質または生体分子を含む。
【０１０９】
任意選択として、電子移動解離を起こさせるために：（ａ）試薬アニオンつまり負の電荷を持つイオンは芳香族多環式炭化水素もしくは置換芳香族多環式炭化水素から導出され；かつ／または（ｂ）試薬アニオンつまり負の電荷を持つイオンは：（i）アントラセン；（ii）９，１０ジフェニルアントラセン；（iii）ナフタレン；（iv）フッ素；（v）フェナントレン；（vi）ピレン；（vii）フルオランテン；（viii）クリセン；（ix）トリフェニレン；（x）ペリレン；（xi）アクリジン；（xii）２，２’ジピリジル；（xiii）２，２’ビキノリン；（xiv）９−アントラセンカルボニトリル；（xv）ジベンゾチオフェン；（xvi）１，１０’−フェナントロリン；（xvii）９’アントラセンカルボニトリル；および（xviii）アントラキノン、から成る群から導出され；かつ／または（ｃ）試薬アニオンつまり負の電荷を持つイオンは、アゾベンゼンアニオンもしくはアゾベンゼンラジカルアニオンを含む。
【０１１０】
電子移動解離フラグメンテーションのプロセスは、分析物イオンを試薬イオンと相互作用させることを含み得、試薬イオンは、ジシアノベンゼン、４−ニトロトルエンまたはアズレン試薬イオンを含む。
【発明の効果】
【０１１１】
本発明の実施形態によれば、低性能分解四重極が主要で分析的な四重極の前に配置される。主要で分析的な四重極は、低性能四重極によって透過された質量対電荷比値のサブセットを透過するように設定される。両方の四重極は、対象の質量対電荷比を実質的に中心とする透過窓を備えて設定される。主要で分析的な四重極によって透過される質量対電荷比値の範囲は、低性能四重極によって透過されるものよりも著しく小さい。第１の、低性能四重極内で不安定な軌道を持つイオンは、低性能四重極のロッドに引き込まれる。これは、不必要な背景イオンの大多数が主要で分析的な四重極のロッドを汚染するのを防ぎ、従って、分析的な四重極の性能が長期間にわたって維持される。
【０１１２】
四重極ロッド電極の局所帯電の主要な影響は、高分解能での透過が影響を受けることである。例えば、分析的な四重極は、対象のイオンを中心として、０．２〜２ａｍｕの質量対電荷比透過範囲で操作され得る。しかし、分析的な四重極が、著しく低分解能で、例えば、対象の質量対電荷比を中心として１０〜５０ａｍｕの質量対電荷比透過範囲で操作される場合、対象の質量対電荷比の透過への表面帯電の影響はほとんど深刻ではない。
【０１１３】
ここで、本発明の様々な実施形態を、ほんの一例として、添付の図を参照して、説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】主要で分析的な四重極の上流に置かれた前置フィルタを含む従来技術の機器の概略図を示す。
【図２】前置フィルタと主要で分析的な四重極との間に低分解能の分析的な四重極を含むことを除いて、図１に示す配置に対応する、本発明の第１の実施形態に従った機器の概略図を示す。
【図３】低分解能の分析的な四重極と主要で分析的な四重極との間に前置フィルタを含むことを除いて、図２に示す実施形態に対応する、本発明の別の実施形態に従った機器の概略図を示す。
【図４】本発明の一実施形態に従った、溝付き開口部を備えた電極を有する四重極ロッドセットの断面図を示す。
【図５】本発明の一実施形態に従った、溝付き凹部を備えた電極を有する四重極ロッドセットの断面図を示す。
【図６】本発明の一実施形態に従って、軸方向に分割される四重極ロッドセットの斜視図を示す。
【図７】異なる機器を通るイオンの相対的な透過を示す。
【図８】イオンがロッド電極上に衝突する機器内の位置を示す。
【図９】イオンが分析的な四重極内のロッド電極上に衝突する位置を示す。
【図１０】イオンが前置フィルタ四重極内のロッド電極上に衝突する位置を示す。
【図１１】帯域通過フィルタの一実施形態を示す。
【図１２】低質量カットフィルタの一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１１５】
図１は、主要で分析的な四重極４のすぐ上流に置かれた短いＲＦ専用前置フィルタまたはブルーベイカーレンズ２を含む、従来技術の機器の概略図の（ｙ−ｚ平面における）断面図を示す。このＲＦ専用前置フィルタ２は、主要で分析的な四重極質量フィルタ４に印加されるＲＦ電圧の振幅の略５０〜９０％を有するＲＦ電圧を供給される。前置フィルタの目的は、イオンが、不安定になることまく、また、主要で分析的な四重極質量フィルタ４に印加される分解ＤＣの影響を最初に経験することなく、ＲＦ閉じ込め環境に入るのを可能にするために、主要な分解四重極の入口でのフリンジング場を制御することである。イオンを質量フィルタリングするために、ＲＦ電圧およびＤＣ分解電圧が主要で分析的な四重極質量フィルタ４に印加される。ＲＦ専用後置フィルタ６も、下流の装置（図示せず）への受け入れのためにイオンを調整するために、分析的な四重極質量フィルタ４の出口で提供される。
【０１１６】
図２は、本発明の一実施形態に従った機器の概略図の（ｙ−ｚ平面における）断面図を示す。本機器は、主要で分析的な四重極質量フィルタ４のすぐ上流に配置された、比較的短い、低性能の分析的な四重極質量フィルタ８をさらに含むことを除いて、図１に示すものに似ている。短いＲＦ専用前置フィルタまたはブルーベイカーレンズ２は、短い分析的な四重極質量フィルタ８のすぐ上流に配置され得る。１つ以上のＲＦ専用後置フィルタ６は、主要で分析的な四重極質量フィルタ４の下流に配置され得る。
【０１１７】
動作中、ＲＦ電圧源１２はＲＦ電圧を前置フィルタまたはブルーベイカーレンズ２の電極に印加する。前置フィルタまたはブルーベイカーレンズ２は、四重極ロッドセットを含み得る。ＤＣ電圧は前置フィルタまたはレンズ２に印加されなくてもよい。ＲＦ電圧源１４およびＤＣ電圧源１６は、ＲＦおよびＤＣ電圧を、それぞれ、低性能の分析的な四重極質量フィルタ８の電極に印加し、それにより、低性能の分析的な四重極質量フィルタ８は第１の範囲の質量対電荷比を有するイオンだけを透過できる。ＲＦ電圧源１８およびＤＣ電圧源２０は、ＲＦおよびＤＣ電圧を、それぞれ、主要で分析的な四重極質量フィルタ４の電極に印加し、それにより、主要で分析的な四重極質量フィルタ４は、低性能の分析的な四重極質量フィルタ８によって透過される第１の範囲の質量対電荷比よりも狭い、第２の範囲の質量対電荷比を有するイオンだけを透過できる。ＲＦ電圧源２２は、ＲＦ電圧を、四重極ロッドセットを含み得る、後置フィルタ６の電極に印加する。ＤＣ電圧は、後置フィルタ６に印加されなくてもよい。コントローラ２４は、前述の電圧源を制御するために提供される。
【０１１８】
使用中、イオンは、前置フィルタまたはレンズ２に送られ、前置フィルタまたはレンズ２を通って、低性能の分析的な四重極質量フィルタ８にガイドされる。前置フィルタまたはレンズ２に印加されるＲＦ電圧は、フリンジ場に起因した低性能の分析的な四重極質量フィルタ８への入口での透過損失を低減するために、低性能の分析的な四重極質量フィルタ８および／または主要で分析的な四重極質量フィルタ４に印加されるＲＦ電圧よりも低い振幅であり得る。ＲＦ電圧源１３は、特定のカットオフ質量対電荷比を上回るイオンだけを放射状に閉じ込めるＲＦ電圧を印加するように制御され得るので、ＲＦ専用前置フィルタまたはレンズ２は、低質量カットフィルタとしても機能し得る。
【０１１９】
イオンは、次いで、低性能の分析的な四重極質量フィルタ８に送られる。質量フィルタ８に印加されるＲＦおよびＤＣ電圧は、第１の範囲の質量対電荷比内のイオンだけを、放射状に閉じ込め、従って、質量フィルタ８の出口に送る。この範囲外の質量対電荷比を有するイオンは、質量フィルタ８によって、例えば、質量フィルタ８の電極に放射状に励起されることにより、除去される。これらのイオンは、質量フィルタ８の出口に送られない。
【０１２０】
第１の範囲の質量対電荷比内のイオンは、次いで、主要で分析的な質量フィルタ４に送られる。主要で分析的な質量フィルタ４に印加されるＲＦおよびＤＣ電圧は、第２の、もっと狭い範囲の質量対電荷比内のイオンだけを、放射状に閉じ込め、従って、主要で分析的な質量フィルタ４の出口に送る。第２の範囲外の質量対電荷比を有するイオンは、主要で分析的な質量フィルタ４によって、例えば、質量フィルタ４の電極に放射状に励起されることにより、除去される。これらのイオンは、主要で分析的な質量フィルタ４の出口に送られない。低性能の分析的な四重極質量フィルタ８を提供すると、第２の範囲外の質量対電荷比の多くのイオンが主要で分析的な質量フィルタ４の上流で除去できる。そのため、これらのイオンは、主要な分析フィルタ４によって除去される必要がなく、従って、主要な分析フィルタ４の電極に衝突しない。これは、主要な分析フィルタ４の汚染を防ぐのに役立ち、そのイオン透過特性を低下し得る、主要な分析フィルタ４の表面帯電を低減する。
【０１２１】
低性能の分析的な四重極質量フィルタ８は、主要な分析フィルタ４と同じ振幅および周波数ＲＦ電圧を備え得る。従って、それらは同じＲＦ電圧源を有し得ることが理解されるであろう。しかし、低性能の分析的な四重極質量フィルタ８は、主要な分析フィルタ４よりも低い振幅ＤＣ電圧を備え得、それにより、低性能の分析的な四重極質量フィルタ８に対する分解能は、主要で分析的な質量フィルタ４よりも低いが、両方の質量フィルタ８、４の設定した質量透過窓は、実質的に同じ質量対電荷比値を中心とし得る。
【０１２２】
主要な質量フィルタ４によって透過される第２の範囲の質量対電荷比内のイオンは、下流に、例えば、後置フィルタ６に送られる。後置フィルタに印加されるＲＦ電圧は、これらのイオンを放射状に閉じ込め、その結果、それらは下流にガイドされる。
【０１２３】
低分解能質量フィルタ８と主要で分析的な質量フィルタ４との間のフリンジング場は、主要で分析的な質量フィルタ４の性能低下を引き起こし得ることが認識されている。より詳細には、動作可能な質量分解能における主要で分析的な質量フィルタの透過は、これらのフリンジング場によって低減され得る。図３は、これを克服するための実施形態の概略図を示す。
【０１２４】
図３は、本発明の別の実施形態に従った機器の概略図を示す。この機器は、さらにＲＦ専用前置フィルタ３０が、低性能の四重極質量フィルタ８と主要で分析的な質量フィルタ４との間に直接配置されることを除いて、図２に示すものに対応する。前置フィルタ３０は、四重極ロッドセットを含み得る。ＲＦ電圧源３２は、イオンを前置フィルタ３０内に放射状に閉じ込めて、それらを低分解能質量フィルタ８と主要で分析的な質量フィルタ４との間にガイドするために、ＲＦ電圧を前置フィルタ３０の電極に印加するように、コントローラ２４によって制御される。ＲＦ専用前置フィルタ３０は、主要で分析的な質量フィルタ４を低分解能質量フィルタ８から効果的に遮断する。この機器では、主要で分析的な質量フィルタ８の性能は、従って、損なわれない。
【０１２５】
動作中、前置フィルタ２および３０に印加されるＲＦ電圧の振幅は、同じであり得る。そのため、電圧源１２および３２は、同じ供給であり得る。前置フィルタ２および３０に印加されるＲＦ電圧は、例えば、低性能質量フィルタ８および／または主要で分析的な四重極４に印加されるＲＦ電圧の振幅の略６７％であり得る。
【０１２６】
典型的な動作パラメータを使用した操作例をここで説明する。所与の周波数ωで、主要で分析的な質量フィルタ４の電極に印加される、ＲＦ電圧、Ｖの振幅は、質量対電荷比Ｍを有する対象のイオンがｑ＝０．７０６の値をもつように設定され得る。これは、主要で分析的な質量フィルタ４に対するマシュー安定線図の頂点の真下の点であり得る。
【０１２７】
ＲＦ専用前置フィルタ２は、ｑ＞０．９０８のような質量対電荷比値を有するイオンが不安定になって、前置フィルタ２の電極に引き込まれるように、低質量カットオフとして機能する。
【０１２８】
前置フィルタ２、３０に印加されるＲＦ電圧の振幅が主要で分析的な質量フィルタ４の電極ロッドに印加されるものの６７％である場合、前置フィルタ２、３０の低質量カットオフ値ＭＬは、次の式によって与えられる：
【数３】
0006746617.tif 000004
従って、ＭＬを下回る質量対電荷比を有する全てのイオンは、前置フィルタ２の電極に引き込まれる。
【０１２９】
低分解能質量フィルタ８は、通常、２０Ｄａの質量対電荷比透過窓で動作し得る。これらの条件下では、質量透過窓が対象の質量対電荷比Ｍを中心とすると仮定して、Ｍ＋／−１０Ｄａの質量対電荷比値だけが主要で分析的な質量フィルタ４に送られる。主要で分析的な質量フィルタ４は通常、０．５〜１Ｄａの質量対電荷比透過窓で動作し、それも、対象の質量対電荷比Ｍを中心とし得る。
【０１３０】
前述のように、低分解能質量フィルタ４の存在は、不要なイオンの大多数が、主要で分析的な質量フィルタ４の電極に衝突しないことを確実にし、従って、主要で分析的な質量フィルタ４の電極の汚染およびそれに続く帯電を最小限にする。
【０１３１】
多数の不要なイオンは、前置フィルタ２および低分解能質量フィルタ８の電極の表面に衝突する。これらの装置の両方の性能は、（例えば、それらは比較的低分解能で動作されるので）表面汚染および帯電に対してより堅牢であるが、これらの装置は最終的には、それらを通したイオン透過が影響を受けるほど十分に汚染され得る。これらの構成要素の表面汚染を低減するために、細長い溝付き開口部または溝付き凹部がロッド電極内に提供され得、それにより、これらの装置内で不安定な軌道を有するイオンの全部または一部が、ロッド電極を通過するか、または中心イオン透過軸に最も近い表面から離れているか、もしくはそれから遮断されている、表面に衝突する。
【０１３２】
図４は、前述した低性能質量フィルタ８の一実施形態の（ｘ−ｙ平面における）断面図を示す。質量フィルタ８は、ｚ方向に伸びる縦軸を有する４つの細長いロッド電極４２〜４８を含む。ＲＦ電圧源１４は、当技術分野で周知のように、逆位相のＲＦ閉じ込め電圧を異なるロッド電極に供給するために提供される。ＤＣ電源１６は、当技術分野で周知のように、反極性のＤＣ分解電圧を異なるロッド電極に供給するために提供される。ロッド電極４２〜４８の各々は、質量フィルタを通るイオン光軸に面したイオン入口開口部から、質量フィルタから放射状に外側に向いたイオン出口開口部まで、電極全体に伸びる、先細になった溝付き開口部４３を含む。スロット４３は、イオン入口開口部からイオン出口開口部の方向へ外側に先細になる、すなわち、スロット４３は、イオン入口開口部からイオン出口開口部の方向へ増大するｘ−ｚ平面における断面積を有する。従来型の四重極ロッド電極、すなわち、スロット４３を有していないロッド電極、の電場特性を実質的に維持するために、グリッドまたはメッシュ電極４５が、各スロット４３のイオン入口開口部の上に提供され得る。
【０１３３】
図４は、質量フィルタ８が透過させるように設定される質量対電荷比よりも高い質量対電荷比を有する正イオンの、すなわち、第１の範囲外の質量対電荷比のイオンに対する、軌道４７を示す。これらのイオンは、質量フィルタ８をｙ方向にスロット４３から出る。図４は、質量フィルタ８が透過させるように設定される質量対電荷比よりも低い質量対電荷比を有する負イオンの、すなわち、第１の範囲外の質量対電荷比のイオンに対する、軌道４９も示す。これらのイオンは、質量フィルタ８をｘ方向にスロット４３から出る。従って、質量フィルタ８は、これらのフィルタ処理されたイオンが電極４２〜４８に衝突することなく、それ故、フィルタ処理されたイオンが電極４２〜４８の表面汚染および帯電を生じることなく、イオンを除去できることが理解されるであろう。フィルタ処理されたイオンの一部は、電極４２〜４８、イオン入口開口部とイオン出口開口部との間の溝付き開口部４３の側壁に衝突し得る。しかし、たとえこれが表面汚染および帯電を生じても、これは、質量フィルタ８を通るイオン光軸から離れて起こり、従って、問題となることは少ない。
【０１３４】
図５は、低性能質量フィルタ８の別の実施形態の（ｘ−ｙ平面における）断面図を示す。この実施形態は、ロッド電極４２〜４８の各々は、電極全体に伸びる開口部４３ではなく、電極の内表面に溝付き凹部５０を含むことを除いて、図４に関して示して説明したものと同じである。各凹部５０は、質量フィルタ８を通るイオン光軸に面したイオン入口開口部から、質量フィルタ８から放射状に外側に向いたイオン出口開口部まで、そのそれぞれの電極４２〜４７の一部に伸びる。凹部５０は、イオン入口開口部からイオン出口開口部（図示せず）の方向へ外側に先細になり得る、すなわち、凹部５０は、イオン入口開口部からイオン出口開口部の方向へ増大するｘ−ｚ平面における断面積を有し得る。従来型の四重極ロッド電極、すなわち、凹部５０を有していないロッド電極、の電場特性を実質的に維持するために、グリッドまたはメッシュ電極４５が、各凹部５０のイオン入口開口部の上に提供され得る。
【０１３５】
図５は、質量フィルタ８が透過させるように設定される質量対電荷比よりも高い質量対電荷比を有する正イオンの、すなわち、第１の範囲外の質量対電荷比のイオンに対する、軌道５２を示す。これらのイオンは、ｙ方向に移動して、質量フィルタ８の電極４２、４６内の凹部５０に入る。図５は、質量フィルタ８が透過させるように設定される質量対電荷比よりも低い質量対電荷比を有する負イオンの、すなわち、第１の範囲外の質量対電荷比のイオンに対する、軌道５４も示す。これらのイオンは、ｘ方向に移動して、質量フィルタ８の電極４４、４８内の凹部５０に入る。従って、質量フィルタ８は、これらのフィルタ処理されたイオンが、イオン透過軸に面した電極４２〜４８の内表面に衝突することなく、それ故、フィルタ処理されたイオンが、これらの表面で、電極４２〜４８の表面汚染および帯電を生じることなく、イオンを除去できることが理解されるであろう。そのため、質量フィルタ８を通る安定した軌道をもつイオンは、汚染した領域上の表面帯電から遮断される。
【０１３６】
図６は、低性能質量フィルタ８の別の実施形態の斜視図を示す。質量フィルタ８は、質量フィルタ８の電極４２〜４８が開口部４３または凹部５２を含む必要がないことを除いて、前述の質量フィルタと同じ方法で構成されて動作する。質量フィルタ８のロッド電極４２〜４８の各々は、縦方向（ｚ方向）に、ロッドセットの軸方向セグメント間に間隙６０を置いて、分割される。質量フィルタ８は、前述と同じ方法で操作され、それにより、第１の範囲外の質量対電荷比を有するイオンは安定して閉じ込められず、質量フィルタ８によって透過されない程度まで放射状に励起される。間隙６０は、不安定なイオンが衝突し得る電極４２〜４８の表面積を減少させ、従って、これらの電極４２〜４８の表面帯電および汚染を低減する。質量フィルタ８の要求される分解能が、フィルタ処理されたイオンによって汚染され得る表面積を最小限にするために維持されるという条件で、縦方向（ｚ方向）での電極セグメント間の軸方向間隔が、可能な限り大きくなるように選択され得、かつ／または縦方向（ｚ方向）での電極セグメントの厚さは、可能な限り小さくなるように選択され得る。
【０１３７】
電極４２〜４８は（ｘ−ｙ平面において）円形断面を有するが、他の形状も使用され得る。例えば、電極は、実質的に（ｘ−ｙ平面において）双曲線であり得るか、または実質的に円形の内輪を有し得る（例えば、輪状であり得る）。
【０１３８】
図４および図５に示す構成は、質量フィルタ８のイオン光軸に近い汚染をさらに低減するために、図６に関して示して説明する方法で軸方向に分割され得るとも考えられる。
【０１３９】
質量フィルタ８の電極内に溝付き開口部および／または溝付き凹部を提供すると、質量分解能が増大するにつれて対象のイオンの透過を低減し得るので、四重極質量フィルタの分析性能に影響を及ぼし得る。しかし、低分解能では、四重極の透過は著しくは影響されず、従って、この配置は、高分解能の分析的な四重極質量フィルタ４を保護するために使用される低分解能帯域通過質量対電荷比フィルタ８としての使用に少なくとも適する。
【０１４０】
ＲＦ専用前置フィルタ装置２内の低質量対電荷比イオンの不安定性は、分解四重極質量フィルタの場合のように、方向性ではない可能性がある。しかし、溝付き開口部および／または溝付き凹部が、かかる前置フィルタ２に提供され得るか、または前置フィルタ２は、表面汚染の程度を低減し、表面帯電の影響を低下させるために、分割され得る。
【０１４１】
図３に示す機器の動作の原理を示すために、イオン光学モデル（ＳＩＭＩＯＮ  ８）が構築された。ＲＦ専用四重極フィルタ２および３０、ならびに低分解能の分析的な四重極質量フィルタ８は各々、１６ｍｍの長さであった。分析的な四重極質量フィルタ４は１３０ｍｍの長さであった。全部のロッド電極は、６ｍｍの半径を有し、半径５．３３ｍｍの内接円を形成するように配置された。全てのロッドに印加されるＲＦ電圧の周波数は１．１８５ＭＨｚに設定された。主要で分析的な質量フィルタ４は、５５６の質量対電荷比を透過するように設定された。これは、１６０１．８ＶのＲＦ振幅（０ピーク）に対応する。同じ振幅のＲＦ電圧が低分解能質量フィルタ８に印加された。低分解能質量フィルタ８は、先細ではない溝付き開口部をモデルとした。スロットの各々は、ｘ方向またはｙ方向のいずれかで１ｍｍの幅を有した。ＲＦ専用フィルタ２および３０に印加されるＲＦ電圧の振幅は、主要で分析的な質量フィルタ４の振幅の６７％、すなわち、１０７３．２Ｖ（０ピーク）に設定された。四重極組立体に入るイオンの運動エネルギーは、１ｅＶとしてモデル化された。２６８．７Ｖの分解ＤＣ電圧が主要で分析的な質量フィルタ４に印加され、その結果、略０．５Ｄａの質量対電荷比透過窓となった。機器全体を通して５５６の質量対電荷比を有するイオンの透過への影響を調べるために、異なるＤＣ分解電圧が、６０、４０、２０および１０Ｄａの論理上の質量対電荷比透過窓に対応する低分解能質量フィルタ８に印加されているとしてモデル化された。
【０１４２】
図７は、前述したモデルの結果を示す。それは、低分解能質量フィルタ８の異なる条件下での、ｍ／ｚ＝５５４．４〜ｍ／ｚ＝５５５．６の狭い四重極スキャンに対して、５５６の質量対電荷比を有するイオンの集合（ｅｎｓｅｍｂｌｅ）の相対的な透過を示す。グラフ７０は、図１に示す従来技術の機器の配置に対する５５６の質量対電荷比を有するイオンの相対的な透過を示す。３つの密接したグラフ７２、７４、７６は、図３に示す本発明の実施形態に対する相対的な透過を示す。これらの透過グラフ７２、７４、７６は、この装置の論理上の分解能が、それぞれ８０Ｄａ、４０Ｄａおよび２０Ｄａになるように、低分解能質量フィルタ８に対して設定されたＤＣ分解電圧で生成された。これらの設定に対してイオン透過における全体的な急低下は見られなかった。しかし、グラフ７８は、低分解能質量フィルタ８への１０ａｍｕの論理上の透過窓の結果を示し、透過における４０〜５０％の低下となる。
【０１４３】
図８は、５８６の質量対電荷比を有するイオンが図３の四重極４、８、および３０によって境界された内接円の半径を出るｚおよびｙ方向の位置を示す。溝付き低分解能質量フィルタ８は、５５６の質量対電荷比を中心として、２０Ｄａの質量対電荷比を透過するように設定された。図８から、５８６の質量対電荷比を持つ（透過されるように設定された中心質量対電荷比よりも３０ａｍｕ高い）全イオンの９７％が、ロッド内の１ｍｍのスロットの位置に対応する、ｙ方向に＋／−０．５ｍｍの放射状範囲内で、かつ低分解能質量フィルタ８の長さに対応する、ｚ方向に１６ｍｍ内で、ロッドの内表面に到達することがわかる。５８６の質量対電荷比を有するイオンは、ＲＦ専用前置フィルタ３０に入射しないことがわかる。５８６の質量対電荷比を有するイオンの３％だけが主要で分析的な質量フィルタ４の電極にその長さの最初の１６ｍｍ内で入射する。従って、低分解能質量フィルタ８は、主要で分析的な質量フィルタ４が５８６の質量対電荷比を持つ不要なイオンによって汚染されるのを保護することは明らかである。
【０１４４】
図９は、ｙ方向に移動して、低分解能質量フィルタ８のロッドの表面に達するイオンの数対、ロッド内のスロット４３の中心に対するそれらのｘ方向での位置のヒストグラムを示す。データは、１０８０の質量対電荷比を有するイオンに対して、図８に関して説明したのと同じ条件下で、モデル化された。イオンの大多数はロッド内の１ｍｍ幅のスロットを通過し、そのため、ロッド上の表面汚染の大きな一因とはならないことが分かる。式３に関して前述したように、２８９（＝５５６×０．５２）を下回る質量対電荷比はＲＦ専用前置フィルタ２内で不安定になり、前置フィルタ２のロッド電極に引き込まれる。
【０１４５】
図１０は、ｙ方向に移動して、前置フィルタ２のロッドの表面に達するイオンの数対、ロッドの中心に対するそれらのｘ方向での位置のヒストグラム１００を示し；また、ｘ方向に移動して、前置フィルタ２のロッドの表面に達するイオンの数対、ロッドの中心に対するそれらのｙ方向での位置のヒストグラム１０２を示す。データは、１８４の質量対電荷比を有するイオンに対して、図８に関して説明したのと同じ条件下で、モデル化された。図１０から、放出は、図９に示す分解四重極に対するものよりも方向性が少ないが、この質量対電荷比のイオンは、ｘおよびｙ次元の両方においてロッドに向かって放出されることが分かる。この場合、前置フィルタロッド２の各々における２ｍｍ幅のスロットによって、低質量イオンの略５０％がそのスロットを通過する結果となり、従って、前置フィルタ２における表面汚染の大きな一因ではないことが分かる。このＲＦ前置フィルタ２には、装置の性能に著しい影響を及ぼすことなく、さらに大きいスロットでさえ備えられ得、表面汚染のさらなる低減となる。
【０１４６】
ＲＦ専用前置フィルタ３０は、主要で分析的な質量フィルタ４に入る条件を、主要で分析的な質量フィルタ４の透過および分解能に理想的な状態に維持するために、溝付き開口部または溝付き凹部を有していなくてもよい。この前置フィルタ３０は、前置フィルタ２と同じＲＦ振幅で維持され得る。そのため、前置フィルタ３０内のロッド電極の表面に入射するイオンは実質的にないであろう。
【０１４７】
説明した条件下で、５８６Ｄａより大きくて、５２６より小さい質量対電荷比を持つかなりの数のイオンは、低分解能の分析的な質量フィルタ８または前置フィルタ２のスロットに入るか、またはそれを通過することが予期され得ることが理解されるであろう。従って、これらのイオンは、汚染および表面帯電に起因した性能低下の大きな一因ではないであろう。
【０１４８】
低性能質量フィルタ８は、より高性能の分析的な質量フィルタ４の稼働寿命を保護して延ばすために使用されていると説明してきたが、説明する開口部は、低質量カットオフまたは質量対電荷比帯域通過が要求される他の多くの用途に対して使用され得る。
【０１４９】
例えば、図１１は、低減された表面汚染特性を有する低分解能帯域通過質量フィルタを示す。本機器は、前述したタイプの縦の溝付き開口部または溝付き凹部を有する第１のＲＦ専用フィルタ１１０、その後に、前述したタイプの溝付き開口部または溝付き凹部を有する低性能の分析的な質量フィルタ１１２、その後に、前述したタイプであるが、溝付き開口部も溝付き凹部も有していない、第２のＲＦ専用質量フィルタ１１４を含む。この機器は、例えば、前述したような主要で分析的な質量フィルタ４以外の、またはそれに加えて、別の下流の分析装置の前に、堅牢な帯域通過フィルタとして使用され得る。例えば、下流の分析装置は、イオントラップまたは飛行時間質量分析器であり得る。
【０１５０】
代替として、図１１の機器は、別個の分析装置の下流に配置された低性能の堅牢な帯域通過フィルタとして使用され得る。例えば、帯域通過フィルタは、イオン移動度分離器（ＩＭＳ）の下流に配置され得る。帯域通過フィルタによって通される質量対電荷比の範囲は固定であり得るか、または上流装置からのイオンの引渡しと同期してスキャンされ得る。例えば、帯域通過フィルタは、特定の荷電状態に対応する上流のＩＭＳ装置から溶出するイオンを選択するために使用され得る。これは、所与の荷電状態のイオンは、イオン移動度と質量対電荷比との間の関係に従う傾向があり、ＩＭＳ装置および帯域通過フィルタは、かかる関係に従うイオンだけを透過させるために組み合わせて使用され得るので、達成され得る。
【０１５１】
図１２は、単純で、堅牢な低質量カットフィルタ１２０を示す。本フィルタは、表面汚染を最小限にするために、前述したタイプの縦のスロットまたは溝を有するＲＦ専用四重極ロッドのセットを含む。この装置は、例えば、あるイオン移動度ドリフト時間および（例えば、最大）質量対電荷比値を持つイオンが下流の質量分析器に到達するのを防ぐために、ＩＭＳ装置の下流で使用され得る。同じ荷電状態であるが、異なる質量対電荷比を有するイオンはフィルタで受け取られ得るが、質量対電荷比値の１つのイオンだけが透過され得るので、これは、異なる荷電状態のイオンを分け隔てるために使用され得る。
【０１５２】
説明する配置の全てにおいて、電極、または軸方向に分割された電極内に、溝付き開口部または溝付き凹部が存在すると、電極の表面汚染を低減させ、従って、様々な質量フィルタおよび／または下流の質量分析器もしくはイオン移動度分析器の稼働寿命を延ばす。
【０１５３】
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、当業者には、形式および詳細における様々な変更が、添付の特許請求の範囲に明記する本発明の範囲から逸脱することなく、行われ得ることが理解されるであろう。
【０１５４】
例えば、ロッド内の溝付き開口部および／もしくは溝付き凹部は、ロッドの長さの一部だけにわたって存在し得るか、またはロッドの全長にわたって存在し得る。
【０１５５】
低分解能質量フィルタ８の上流にＲＦ専用前置フィルタ２が存在することは、操作のために必須でなくてもよい。これは、質量フィルタ８は比較的低分解能で動作し、従って、入る条件は、質量対電荷比透過窓の中心のイオンに対して透過に著しい影響を与えない可能性があるからである。この場合、低質量対電荷比は、１つのセットの溝付き開口部から放出され得、高質量対電荷比は、質量フィルタ８の別のセットの溝付き開口部から放出され得る。
【０１５６】
異なるロッドセットの内接半径は異なり得ると考えられる。
【０１５７】
各ロッドセットを通るイオンのエネルギーを制御するために、異なるＤＣ電圧が異なるロッドセットに印加され得る。
【０１５８】
イオンが不安定になると、イオンが溝付き開口部または凹部の方向に移動するのを支援するために、双極子励起電圧が、低分解能質量フィルタ８および／またはＲＦ専用フィルタ２に印加され得る。
【０１５９】
主要で分析的な質量フィルタ４は、表面汚染を低減するために、低分解能質量フィルタ８に関して説明したように、開口部もしくは凹部を含むか、または軸方向に分割され得るとも考えられる。
【図１】
0006746617.tif 000005
【図２】
0006746617.tif 000006
【図３】
0006746617.tif 000007
【図４】
0006746617.tif 000008
【図５】
0006746617.tif 000009
【図６】
0006746617.tif 000010
【図７】
0006746617.tif 000011
【図８】
0006746617.tif 000012
【図９】
0006746617.tif 000013
【図１０】
0006746617.tif 000014
【図１１】
0006746617.tif 000015
【図１２】
0006746617.tif 000016