(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛行時間型質量分析器（１）であって、
軸（３）と、入口（４）と、出口（５）と有し、質量／電荷比に応じてイオンを一時的に分離するドリフト領域（２）と、
イオンパケットが、イオンビームのもとの方向に対して傾いた初期方向で前記ドリフト領域（２）に入るように、静電場を断続的に印加して、前記イオンビームから前記ドリフト領域（２）の前記入口（４）に前記イオンパケットを入射させるためのイオンパケット発生器（６）と、
前記出口（５）に配置された第１のイオン反射器（１８）であって、前記ドリフト領域（２）を前記第１のイオン反射器（１８）に向かって飛行しているイオンパケットを、前記入口（４）に向かって反射させるための第１のイオン反射器（１８）と、
前記入口（４）に配置された第２のイオン反射器（１９）であって、前記ドリフト領域（２）を前記第２のイオン反射器（１９）に向かって飛行しているイオンパケットを前記第１のイオン反射器（１８）に向かって反射させることによって、前記イオンパケットを、前記第１および第２のイオン反射器のあいだで前記ドリフト領域（２）の少なくとも一部を通って行ったり来たりするように反射させ、前記第２のイオン反射器（１９）においてｎ回反射させる、第２のイオン反射器（１９）と、
前記入口（４）に配置されたイオン検出器（２０）であって、前記第１のイオン反射器（１８）によって反射されたイオンのうちの少なくとも一部のイオンであって前記第２のイオン反射器（１９）においてｎ回の反射を受けたイオンを検出するために配置された、少なくとも１つのイオン検出器（２０）と、
を備え、
前記第２のイオン反射器（１９）における反射の回数ｎは、前記初期方向の前記軸に対する傾きを調整することによって選択される、飛行時間型質量分析器。
【請求項２】
請求項１に記載の飛行時間型質量分析器であって、
前記少なくとも１つのイオン検出器（２０）は、前記イオンパケット発生器（６）と共通の平面内に配置され、前記共通の平面は、前記ドリフト領域（２）の前記軸（３）に垂直で、前記ドリフト領域（２）の前記入口（４）に配置される、飛行時間型質量分析器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の飛行時間型質量分析器であって、
前記第２のイオン反射器（１９）は、前記少なくとも１つのイオン検出器（２０）と前記イオンパケット発生器（６）のあいだに配置される、飛行時間型質量分析器。
【請求項４】
請求項３に記載の飛行時間型質量分析器であって、
前記第２のイオン反射器（１９）は、前記イオン検出器（２０）および前記イオンパケット発生器（６）と同じ平面内に配置される、飛行時間型質量分析器。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の飛行時間型質量分析器であって、
前記イオンパケット発生器（６）は、前記イオンパケットを生成するために、前記イオンビームの方向にほぼ垂直な静電場を断続的に印加する、飛行時間型質量分析器。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の飛行時間型質量分析器であって、
前記分析器（１）は、ｎ＝０又はｎ＝１である第１の低分解能モードと、ｎが第１のモードより大きい値を有する第２の高分解能モードと、の少なくとも２つのモードを有し、
前記イオンが前記ドリフト領域に入る前記初期方向の、前記軸に対する前記傾きを調整することによって、前記少なくとも２つのモードから１つのモードを選択するための手段を備える、飛行時間型質量分析器。
【請求項７】
請求項６に記載の飛行時間型質量分析器であって、
前記モードを選択するための手段は、前記イオンが前記イオンパケット発生器（６）に入る際の初期エネルギと、前記静電場によって前記イオンに付与される直交エネルギとの比を、前記所望のｎの値を導く値に設定する、飛行時間型質量分析器。
【請求項８】
請求項７に記載の飛行時間型質量分析器であって、
前記ｎの値は、前記イオンが前記イオンパケット発生器（６）に入る際の前記初期エネルギを調整することによって選択される、飛行時間型質量分析器。
【請求項９】
請求項７または８に記載の飛行時間型質量分析器であって、
前記イオンが前記イオンパケット発生器（６）に入る際の前記初期エネルギは、それらのイオンが通過する電位勾配の経路によって決定され、前記ｎの値は、前記電位勾配を定めるために使用される電位差を調整することによって選択される、飛行時間型質量分析器。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の飛行時間型質量分析器であって、さらに、
前記イオンパケット発生器（６）の上流に配置され、（ｉ）衝突集束ガスセルと、（ｉｉ）静電イオンエネルギフィルタと、からなる群より選択されるイオンエネルギコリメート装置を備える、飛行時間型質量分析器。
【請求項１１】
質量分析計であって、
イオン源と、
前記イオン源によって生成されたイオンをコリメートし、それらの運動エネルギを均等化するための衝突集束ガスセルと、
請求項１ないし１０のいずれかに記載の、前記衝突集束ガスセルからイオンを受けるように構成されている飛行時間型質量分析器と
を備える、質量分析計。
【請求項１２】
タンデム型質量分析計であって、
イオン源と、
所定範囲の質量／電荷比を有するイオンを伝送させるための第１の質量フィルタと、
前記第１の質量フィルタによって伝送されたイオンを受けて、前記イオンを中性ガス分子との衝突によってフラグメント化し、前記フラグメントイオンをコリメートし、前記フラグメントイオンの運動エネルギを均等化するための衝突集束ガスセルと、
請求項１ないし１０のいずれかに記載の、前記衝突集束ガスセルからイオンを受けるように構成されている飛行時間型質量分析器と、
を備える、タンデム型質量分析計。
【請求項１３】
請求項１２に記載のタンデム型質量分析計であって、
前記第１の質量フィルタは四重極質量分析器である、タンデム型質量分析計。
【請求項１４】
請求項１２に記載のタンデム型質量分析計であって、
前記第１の質量フィルタは四重極イオントラップである、タンデム型質量分析計。
【請求項１５】
軸と、入口（４）と、出口（５）とを有したドリフト領域（２）を飛行する時間を測定することによって、イオンビームの質量／電荷比を決定する方法であって、
もとの方向に飛行している前記イオンビームに断続的に静電場を印加することによって、イオンパケットを、前記イオンビームの前記もとの方向に対して傾いた初期方向で前記ドリフト領域（２）の前記入口（４）から入射させる工程と、
イオンパケットが前記出口（５）に到達したときに、前記イオンパケットを、前記ドリフト領域（２）を前記入口に向かって戻るように第１のイオン反射器（１８）によって反射させる工程と、
前記イオンパケットが前記入口（４）に到達したとき、前記イオンパケットを、前記ドリフト領域（２）を前記第１のイオン反射器（１８）に向かって戻るように第２のイオン反射器（１９）によって反射させることによって、前記イオンパケットを、前記第１および第２のイオン反射器のあいだで行ったり来たりするように反射させ、前記第２のイオン反射器（１９）においてｎ回反射させる工程と、
前記初期方向の前記軸に対する前記傾きを調整することによって、前記第２のイオン反射器（１９）における前記反射の回数ｎを制御する工程と、
前記第１のイオン反射器（１８）によって反射されたイオンのうちの少なくとも一部のイオンであって前記第２のイオン反射器（１９）においてｎ回の反射を受けたイオンを検出する工程と
を備える、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、さらに、
ｎ＝０又はｎ＝１である第１の低分解能モードと、ｎが第１のモードより大きい値を有する第２の高分解能モードとの中から、前記イオンが前記ドリフト領域（２）に入る前記初期方向の前記軸（３）に対する前記傾きを調整することによって、１つのモードを選択する工程を備える、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
モードを１つ選択する前記工程は、前記イオンビームのイオンがイオンパケット発生器（６）に入る際の前記初期エネルギと、前記静電場によって前記イオンに付与される直交エネルギとの比を、前記所望のｎの値を導く値に設定する工程を備える、方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法であって、さらに、
前記イオンが前記イオンパケット発生器（６）に入る前記初期エネルギを調整することによって、前記ｎの値を選択する工程を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリフト領域における集束の有効長さを増加させる目的でイオンミラーまたはイオン反射器が組み込まれた飛行時間型質量分析計に関する。本発明は特に、１つ以上のイオン反射器を有し、イオンパケットが反射される回数を変化させることによって分解能を調整することができる分析計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飛行時間型質量分析計において、イオンの質量／電荷比は、イオンを所定のエネルギまで静電場で加速し、続いてそのイオンが無電界のドリフト領域を通過する飛行時間を測定することによって決定される。ドリフト領域の長さが増加すると、質量／電荷比の近いイオンが時間とともにいっそう分離されるので、このような分析計の質量分解能が、ドリフト領域の長さに依存することは明白である。しかしながら、ドリフト領域の長さは、実際には分析計の物理的なサイズによる制約を受ける。それに、以下で議論するように、ドリフト領域の長さによらずに可能な最大分解能が制限される種類の観測もある。最も顕著な収差は、（ｉ）イオンが生成される加速場における位置の偏差と、（ｉｉ）イオンの生成時にイオンに付与される速度の偏差と、を要因として生じる２種類である。
【０００３】
第１の要因から生じる収差は、ワイリーとマクラーレンによって初めて教示され（Rev. Sci. Instrum. 1955, vol 26(12), pp 1150-1157）、後に多くの文献および特許でも開示された空間集束技術によって、少なくとも部分的に修正することができる。第２の要因から生じる収差は、速度集束による修正を必要とする。やはりワイリーとマクラーレンによって初めて提示され（前掲した文献と同じ）、遅延抽出として知られる技術は、ある程度の速度集束を提供するものとして一般的に使用される方法である。
【０００４】
イオンの初速度の差による影響を低減させる別の方法は、ドリフト領域の端にイオン反射器を提供してイオンを反射させ、イオン源の近くに配置された検出器へとドリフト領域を通って戻らせるものである（例として、マミリン、カラテヴらによるSov. Phys. JETP, 1973, vol 37(1), pp 45-48を参照）。ドリフト領域に向かって高速度でイオン源領域から放出されるイオンは、方向転換される前に、初速度が低いイオンより深くイオン反射器に入り込む。その結果、初速度が大きいイオンが、イオン源と検出器のあいだで飛行する距離は、初速度が小さいイオンのそれより長くなる。したがって、装置のパラメータを取り決め、「初速度が大きい」イオンと「初速度が小さい」イオンとを同時に検出器に到達させることが可能になる。
【０００５】
反射型分析器を使用するもう１つの利点は、イオンがドリフト領域を飛行する距離が、物理的サイズが同じ線形分析器においてイオンが飛行する距離のほぼ２倍の長さであることであり、これによって分解能が向上される。
【０００６】
複数の反射器を用意すれば、イオンパケットを短いドリフト領域に沿って行ったり来たりするように反射させるだけで、反射型の飛行時間型質量分析計の物理的サイズをさらに低減させることが可能になる。しかしながら、反射ごとに伝送の損失（通常は１０％から５０％のあいだ）が生じるので、経路の長さの増加とともに質量のピークが幅広になる（したがって強度が低下する）。
【０００７】
従来技術による多重反射型の飛行時間型質量分析計には、多くのヴァージョンが知られている。チェンおよびスウらによって（Nucl. Sci. J, 1991,vol 28(3), pp 183-189）説明された多重反射型の飛行時間型質量分析計では、平行なイオンミラーを２枚用意することによって、イオンパケットを、一方のミラーの端を通過してイオン検出器で受信される前に一定の回数だけ反射させる。
【０００８】
ドイツ特許ＤＥ４４１８４８９および米国特許第５，８８０，４６６号で説明される分析計は基本的にイオントラップであり、２枚の平行なイオンミラーのあいだでイオンパケットが繰り返し反射され、イオンが従来のイオン検出器に入ることはない。その代わり、発振するイオンパケットによる信号が検出電極に導入され、適切な電子データ処理装置による信号の測定および処理が行われる。英国特許ＧＢ２０８００２１は、電気的な偏向によって様々な角度で入射イオンパケットを反射できるイオンミラーを備えた多重反射型の飛行時間型質量分析計を、図６の実施形態において開示している。その１つの角度では、反射されたパケットをイオン検出器に入射させることによって、適度な分解能のスペクトラムを記録させることができる。別の角度では、反射されたパケットを第２のイオンミラーに方向付け、さらに別のイオン検出器に到達させることによって、経路の長さを増加させ、高分解能のスペクトラムを低感度で記録させることが可能になる。
【０００９】
切り換え可能なイオンミラーを組み込んだ多重反射型の飛行時間型質量分析計が、ウォルニックとプレゼウォカによって教示された（Int. J. Mass Spectrom. and Ion Proc. 1990, vol 96, pp 267-274）。これらのミラーでは、印加される電位を切ることができるので、この場合のイオンパケットは、反射される代わりに偏向されないままミラーを通過してイオン検出器に到達する。経路の長さが様々な分析計を提供するために、適切な電子タイミングおよび制御回路と連携させて様々な構成を使用しても良い。
【００１０】
ソビエト発明者証ＳＵ１７２５２８９は、イオン源と検出器とを２つの反射器のあいだで軸に沿って物理的に移動させることができる多重反射型の分析計を教示している。イオン源から検出器までの距離によって、イオンパケットが反射される回数が制御され、ひいては分析計の分解能が制御される。ピヤダサおよびハカンソンらは、米国特許第５，８８０，４６６号で教示されたものと同様の態様において、２枚の平行なイオンミラーを使用してイオンをトラップする多重反射型の飛行時間型質量分析計を説明している（ Rapid Comm. in Mass Spectrom, 1999 vol 13 pp 620-624）。しかしながらピヤダサは、所定時間後に一方のミラーのスイッチを切ってイオンパケットにミラーを通過させ、従来のイオン検出器に衝突させることによって、イオンの検出を行なっている。このデバイスでは、イオンが反射される回数を、イオンパケットの生成からイオンミラーのスイッチが切られる瞬間までの時間間隔の調整によって変化させても良い。
【００１１】
ホール、ワーズ、スケラーらは、２つのイオンミラーを備え、そのうち第２のイオンミラーがイオン源と検出器のあいだに配置される測定装置を説明している（Int. J. Mass Spectrom. 1999 vol 188 pp189-197）。「三重反射」モードにおけるイオンパケットは、先ずイオン源から第１のミラーに飛行し、次いで第１のミラーにおいて第２のミラーに向かって反射される。イオンパケットは、第２のミラーにおいて再び第１のミラーに向かって反射され、第１のミラーからイオン検出器へと反射される。第１のミラーの入口には、静電レンズ（電界レンズ）が配置されている。このレンズに印加される電位が比較的低い場合は、分析計が単一反射モードで動作するので、第１のイオンミラーに入るイオンパケットは、直接イオン検出器に向かって反射される。このレンズに印加される電位が高い場合は、反射されたイオンパケットが第２のミラーにおいて再び反射されるので、分析計は三重反射モードで動作する。
【００１２】
従来技術によるこれら切り換え可能モードの分析計は、いずれも、レンズ、電源、および／またはイオン検出器などの追加の構成要素を必要とする。
【００１３】
本発明の目的は、単一反射モードおよび多重反射モードの両方において、少なくとも一次の速度集束が可能であり、追加の構成要素が従来のタイプよりも少なくて済むような、モードが切り換え可能な多重反射型飛行時間型質量分析計を提供することである。本発明のもう１つの目的は、可変な分解能を有し且つイオンが直角に入射される飛行時間型質量分析器を提供することである。本発明のさらなる目的は、イオンが反射される回数を変化させることによって分解能を選択することができる、イオンが直角に入射される反射型の飛行時間型質量分析器を提供することである。本発明のもう１つの目的は、従来の多重反射型分析計で可能であるよりも、さらに容易に反射の回数を変化させることができる飛行時間型質量分析器を提供することである。本発明の他の目的は、このような飛行時間型質量分析器を備えた質量分析計およびタンデム質量分析計を提供することである。本発明のもう１つの目的は、イオンが直角に入射される飛行時間型質量分析器において、従来の方法より簡単で且つ用意に実現可能であるような、反射の回数を変化させる方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、イオンが直角に入射される飛行時間型質量分析器またはこのような分析器が組み込まれた質量分析計において、従来の方法より簡単で且つ用意に実現可能であるような、分解能を変化させる方法を提供することである。
【００１４】
【発明の概要】
これらの目的にしたがって、本発明は、１）軸と、入口と、出口とを有し、飛行するイオンが質量／電荷比にしたがって一時的に分離されるドリフト領域と、２）イオンのパケットを、イオンビームの方向に傾いた初期方向でドリフト領域に入射させるために、静電場を断続的に印加して、イオンのパケットを、イオンビームからドリフト領域の入口に入射させるためのイオンパケット発生器と、３）ドリフト領域の出口に配置され、ドリフト領域を自身に向かって飛行するイオンを入口に向かって反射させる第１のイオン反射器と、４）第１のイオン反射器の近くに配置された第２のイオン反射器であって、入射するイオンパケットを反射させ、第１のイオン反射器に向かってドリフト領域を少なくとも部分的に飛行させることによって、イオンのパケットを、第１および第２のイオン反射器のあいだで行ったり来たりするように反射させ、第２のイオン反射器においてｎ回反射させるための、第２のイオン反射器と、５）第１のイオン反射器によって反射され、第２のイオン反射器に入射しないイオンパケットを、少なくとも部分的に検出するように配置された、少なくとも１つのイオン検出器と、を備え、イオンのパケットが第２のイオン反射器において反射される回数ｎは、軸に対する初期方向の傾きを調整することによって選択される、飛行時間型質量分析器を提供する。
【００１５】
好ましい実施形態において、イオン検出器は、ドリフト領域の入口でイオンパケット発生器と同じ平面内に配置されている。この平面は、ドリフト領域の軸に垂直であることが好ましい。さらに別の好ましい実施形態において、第２のイオン反射器は、やはりドリフト領域の軸に垂直な別の平面内において、イオン検出器とイオンパケット発生器のあいだに配置されている。これら２つの平面は、一致していることが最も好ましい。
【００１６】
本発明にしたがった飛行時間型分析器において、イオンパケットがイオンパケット発生器からイオン検出器まで飛行する経路の長さは、ｎの値によって決定される。ｎがゼロならば、分析器は従来のリフレクトロン分析器として機能する。このときイオンパケットは、イオンパケット発生器で生成された後、ドリフト領域を第１のイオン反射器に向かって飛行する。すると第１のイオン反射器が、イオンパケットを、ドリフト領域を通ってイオン検出器に戻るように反射させる。本発明にしたがった分析器がこのようなモードで動作し得るのは、ドリフト領域の軸に対する初期方向の傾きが、第１のイオン反射器で反射されるイオンを、第２のイオン反射器に入射させる代わりに通過させて、直接イオン検出器に入射させるような傾きである場合である。
【００１７】
しかしながら、ドリフト領域の軸に対する初期方向の傾きがｎ＝１に対応するような場合は、イオンパケット発生器から出るイオンは、ドリフト領域を通って第１のイオン反射器に飛行し、第１のイオン反射器において、ドリフト領域を少なくとも部分的に通って第２のイオン反射器に入るように反射される。こうしてイオンパケットは、第１のイオン反射器に戻ってさらに反射され、ドリフト領域を飛行する。しかしながら、イオンパケットがドリフト領域の入口に到達したとき、これらイオンパケットのドリフト領域の軸に対する変位は、第１のイオン反射器における第１の反射後の変位よりも大きくなるので、イオンパケットは、今度は第２のイオン反射器に入る代わりにイオン検出器に入る。以下では、このモードにおける動作を詳細に説明する。したがって、イオンの各パケットは、従来のモード（ｎ＝０）ではドリフト領域を２回飛行するのみであったのに対し、ｎ＝１の場合は４回飛行することになる。その結果、イオンの飛行距離が２倍になるので、ｎ＝１モードはｎ＝０モードより高い質量分解能を実現することができる。しかしながら、各反射ごとにイオンが失われ、ときには５０％もの量が失われるので、残念ながら分解能の向上には感度の低下がともなうのが実情である。
【００１８】
また、本発明にしたがって、ｎ＝２またはそれ以上の値で分析器を動作させることも可能である。これは、ドリフト領域の軸に対する初期方向の傾きとして小さい角度を使用し、軸に対するイオンパケットの変位が、イオンパケットを第２のイオン反射器の代わりにイオン検出器に入射させるのに充分な大きさになるまでに、イオンパケットを、ドリフト領域を６回（ｎ＝２の場合）またはそれ以上飛行させる必要があるようにすることによって、実現される。上述したように、飛行回数の増加にともなって質量分解能が向上するが、同時に感度のさらなる低下もともなう。
【００１９】
したがって、本発明の好ましい実施形態は、低分解能／高感度モードおよび高分解能／低感度モードに対応する少なくとも２つのモード（すなわちｎがゼロまたは低い値である場合のモードと、ｎが高い値である場合のモード）を有した飛行時間型分析器を備える。モードを選択する手段は、ドリフト領域に入るイオンの初期方向の、ドリフト領域の軸に対する傾きを変化させることによってなされる。
【００２０】
最も好ましい実施形態において、ドリフト領域へのイオンの入射は、従来の飛行時間型質量分析器における直交方向の加速のように、イオンパケット発生器を通って飛行するイオンビームの飛行方向にほぼ直交する静電場を、断続的に印加することによってなされる。このように電場を印加すると、イオンビームのセグメントからなるイオンのパケットが、初期方向でドリフト領域に放出される。これは、電場によって付与された直交方向の速度と、イオンパケット発生器を通して付与された横方向のもとの速度とを合成した結果として生じる。速度の直交成分は、もとの速度より遥かに大きいのが通常であるので、イオンパケットは、従来技術による直交型の飛行時間型分析器と同じように、ドリフト領域の軸とほぼ同じ方向でイオンパケット発生器から放出される。上述したように、ドリフト領域におけるイオンの初期の飛行方向と、ドリフト領域の軸の方向とが、分析器の動作モードを決定する。ドリフト領域の軸に対する実際の初期方向の傾きの角度が大きいと、ｎは小さい値（またはゼロ）になり、その角度が小さいと、ｎは大きい値になる。ここで、初期方向ひいては飛行時間型分析器の動作モードであるｎの値が、イオンパケット発生器に入るイオンの初速度と、イオンパケット発生器でイオンに付与される直交方向の速度の比にしたがって決定されることが理解できる。
【００２１】
さらに、イオンの速度は次式：
【００２２】
ｖ＝√（２Ｅ／ｍ）                    （１）
【００２３】
で与えられる（Ｅはイオンの運動エネルギ、ｍはイオンの質量である）ので、イオンパケットがドリフト領域に入る際の角度は、２つの速度成分に対応する方向に分解された運動エネルギＥの比によっても決定される。したがって、好ましい実施形態において、所望の動作モードは、イオンパケット発生器に入る初期のエネルギと、イオンパケット発生器によってイオンに付与される直交方向のエネルギとの比を、結果として所望のｎを導くような値に設定することによって選択される。
【００２４】
式（１）にはイオンの質量が含まれるが、これは上述した比の式によって打ち消されるので、ドリフト領域への入射角はイオンの質量から独立である。
【００２５】
さらに別の好ましい実施形態において、イオンパケット発生器に入るイオンのエネルギは、イオンパケット発生器に近づくイオンを電位勾配で加速することによって制御されるので、イオンがイオンパケット発生器に入る際のエネルギは、開始エネルギと、電位勾配を通じて得られるエネルギとの合計に等しい。したがって、最も良い結果を得るためには、イオンパケット発生器に入る各イオンの開始エネルギを同じ大きさにしなければならない。これは、イオンパケット発生器の上流でイオンエネルギコリメート装置を使用することによって、最も都合良く達成される。このような装置は、衝突集束ガスセルと、静電エネルギフィルタとを（非限定的に）備える。衝突集束ガスセルでは、通り抜けるイオンがセル内の不活性ガス分子と繰り返し衝突させられるので、セルから出るイオンは、そのもとの運動エネルギの如何に関わらず、中性ガス分子の熱エネルギとほぼ等しい大きさの運動エネルギを有するようになる。このような装置は当該分野で周知のものであり、例えば米国特許第４，９６３，７３６号で説明されている。このような装置は、イオンをセル軸の付近に集中させるために高周波の電位を印加し、約１０-2トールの圧力で不活性ガスを導入するような、多極子電極セットを備えて良いのが通常である。このようなセルによって、ほぼ同じ運動エネルギ（一般には約３ｅＶ未満である）を有して全て同じ方向に飛行するイオンからなるイオンビームが生成される。したがって、本発明の好ましい実施形態は、イオン源と、イオン源で生成されたイオンをコリメートし、その運動エネルギを均等化し、それらのイオンを前述したタイプの飛行時間型質量分析器に伝送するための衝突集束ガスセルと、を有した質量分析計を備えても良い。
【００２６】
さらに別の実施形態において、本発明は、イオン源と、所定範囲の質量／電荷比を有したイオンを伝送するための第１の質量フィルタと、第１の質量フィルタによって伝送されたイオンを受けて、中性ガス分子との衝突によってそれらをフラグメント化し、それらのフラグメントイオンをコリメートし、その運動エネルギを均等化して、前述したタイプの飛行時間型質量分析器に伝送するための衝突集束ガスセルと、を有するタンデム質量分析計を備えても良い。上述した第１の質量分析器は、線形の四重極質量フィルタまたは四重極イオントラップからなるのが通常である。また、特に四重極イオントラップからなる場合の第１の質量分析器にガスセルを組み合わせて使用することも、やはり本発明の範囲内である。
【００２７】
本発明のこれら全ての実用的な実施形態において、イオンパケット発生器に近づくイオンを加速する電位勾配の値を調整するだけで、飛行時間型分析器の動作モード（すなわちｎの値）を変化させられことがわかる。この方法は、上述した従来技術で教示されたどの方法よりも遥かに簡単に、多重反射型飛行時間型分析器における反射の回数を変化させることができる。
【００２８】
別の態様から見ると、本発明は、軸と、入口と、出口とを有するドリフト領域を通過するイオンの飛行時間を測定することによって、ビーム状で飛行するイオンの質量／電荷比を決定する方法を提供するものであり、この態様にはさらに、出口に配置された第１のイオン反射器と、第１のイオン反射器の近くに配置され、入射するイオンパケットを、ドリフト領域を少なくとも部分的に飛行するように反射させて返す第２のイオン反射器とが設けられており、この方法は、１）ビーム状のイオンに断続的に静電場を印加することによって、イオンパケットを、ビームのもとの飛行方向に傾いた初期方向でドリフト領域の入口から入射させる工程と、２）パケット状のイオンが出口に到達したら、これらのイオンパケットを、ドリフト領域を入口に向かって戻るように第１のイオン反射器において反射させる工程と、３）第２のイオン反射器に入射するイオンパケットを、第１のイオン反射器に向かって戻るように第２のイオン反射器において反射させることによって、これらのイオンパケットを、第１のイオン反射器と第２のイオン反射器のあいだで行ったり来たりするように反射させ、第２のイオン反射器においてｎ回反射させる工程と、４）第１のイオン反射器で反射されたが第２のイオン反射器には入射しないイオンパケットを、少なくとも部分的にイオン検出器で検出する工程と、を順次実行することを備え、この方法は、イオンパケットが、検出器において検出されるまでに第２のイオン反射器で反射される回数ｎが、軸に対する初期方向の傾きを調整することによって決定される。
【００２９】
好ましい方法において、第２のイオン反射器における反射の回数ｎは、ｎ＝０からｎ＝２までの値のなかから選ばれて良いのが通常であるが、もっと大きい値を使用しても良い。ｎの値の違いの意味に関しては、既に説明済みである。したがって、好ましい方法においては、分析されるイオンの質量／電荷比を、小さい値のｎ（分析器の従来のリフレクトロン動作モードに対応するｎ＝０であることが好ましい）を使用して高感度且つ比較的低分解能で決定しても良いし、あるいは、ｎ＝１またはｎ＝２を使用して高質量分解能且つ低感度で決定しても良い。
【００３０】
本発明は、イオンがドリフト領域に入る初期方向のドリフト領域の軸に対する傾きの角度を調整するだけでこれらのモードを変化させる、簡単で便利な方法を提供する。上述したように、イオンがドリフト領域に入射される初期方向ひいてはｎの値は、イオンパケットをドリフト領域に入射させるために静電場においてビーム状のイオンに付与されるエネルギと、イオンがビーム状で飛行している際に保有していたもとのエネルギとの比に依存している。したがって、本発明にしたがった好ましい方法において、所望の動作モードは、イオンパケットを放出するビーム状イオンの初期のエネルギと、静電場によってイオンに付与されるエネルギとの比を、結果として所望のｎの値を導くような値に設定することによって選択される。静電場は、イオンパケットを実質的に直角の方向でビームから放出させるように構成されることが好ましい。
【００３１】
さらに別の好ましい方法において、ビーム状イオンのエネルギは、静電場を印加してイオンパケットをドリフト領域に放出させる前に、電位勾配でイオンを加速することによって制御される。そして、所望のｎの値を、イオンを加速する電位差を調整するだけで選択することができる。本発明にしたがった方法において、イオンは、電位勾配によって加速される前にイオンエネルギのコリメート装置を通り抜けることが好ましい。このような装置は、衝突集束ガスセルと、静電エネルギフィルタとを（非限定的に）備える。このことによって、イオンがドリフト領域に入射する瞬間に実質的に同じエネルギを有することが保証されるので、イオンがドリフト領域に入る初期方向は、任意の所定のパケットに対して全て同じになる。
【００３２】
本発明はさらに、質量／電荷比を決定されるイオンのビームを生成する工程と、衝突集束ガスセルにビームを通すことにより、イオンをコリメートし、その並進エネルギを均等化する工程と、ドリフト領域を通って飛行するイオンの飛行時間を上述した態様で測定し、イオンの質量／電荷比を決定する工程と、を備える質量分析方法を提供する。本発明はさらに、イオンのビームを生成する工程と、それらのイオンを第１の質量フィルタに通すことによって、所定範囲の質量／電荷比を有するイオンのみを伝送する工程と、不活性ガス分子と衝突させることによって、それらのイオンの少なくとも一部分をフラグメント化する工程と、それらのフラグメントイオンをコリメートし、その並進エネルギを均等化する工程と、ドリフト領域を通って飛行するイオンの飛行時間を上述した態様で測定し、フラグメントイオンの質量／電荷比を決定する工程と、を備えるタンデム型の質量分析方法を提供する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
先ず図１に関し、一般に１で示される飛行時間型質量分析器は、軸３と、入口４と、出口５とを有するドリフト領域２を備える。イオンパケット発生器６は、推進電極７と、３つの引出しグリッド８，９，１０とを備える。第１のイオン反射器１８は出口５の下流に配置され、第２のイオン反射器１９は入口４に配置される。また、図に示すように、入口４にはイオン検出器２０も配置される。分析器は真空ハウジング（１７で示される）内に封入され、適切なポンプシステム（図示せず）によって１０-6トールまたはそれ未満の圧力に維持される。
【００３４】
質量／電荷比を決定されるイオンのビームは、ビーム軸１１に沿ってイオンパケット発生器６に入射し、推進電極７と第１の引出しグリッド８とのあいだを通過する。ビーム収集電極１２は、イオンパケット発生器６によってドリフト領域に入射されないイオンを受けて、それらを附属のイオン検出器１３に向かって偏向させる。検出器は、入射するイオンビームのモニタリングと、そのビームを生成するのに使用された装置の調整とを、飛行時間型分析器自体を使用せずに行なうために使用することができる。
【００３５】
ドリフト領域２は、導電性の飛行チューブ１４で取り囲まれる。これは、ドリフト領域２の入口４において、真空ハウジング１７の窪みに取り付けられた絶縁性フランジ１５から延びるように設けられている。また、フランジ１５には、飛行チューブ１４と同じ電位に維持される導電性フランジ２１も取り付けられている。出口５において、飛行チューブ１４の端は、第１のイオン反射器１８の一部を形成するセラミックロッド１６によってフランジ２２に支えられている。
【００３６】
第１のイオン反射器１８は、１１個の環状電極２３〜３３と、後部の反射器電極３４とを備え、これらは全て、管状のセラミック絶縁体（例えば３５および３６）によって仕切られて、セラミックロッド１６上に支えられている。電極２３はさらに、図１の破線で示される細目の入口グリッドを備える。
【００３７】
第２のイオン反射器１９は、５個の環状電極３７〜４１と、後部の反射器電極４２とを備え、各電極は、管状の絶縁体４６によって仕切られて、セラミックロッド４３，４４上に支えられている。また、フランジ２１に取り付けられた細目の入口グリッド５５も提供される。
【００３８】
イオン検出器２０は、２枚のマイクロチャネルプレート電子増倍板４７を直列に備える。コレクタ電極７３は、増倍板４７によって生成される二次電子を受信するために、増倍板４７の後方に配置されて、平板電極４８に静電結合されている。電極７３および４８によって形成されるコンデンサの誘電材料は、少なくとも８ＫＶまでの電気的遮蔽を提供することができるポリイミドフィルム７２である。固体状の内側円錐状部材４９からなる５０オームの伝送路と、外側円錐状部材５０とは、真空ハウジング１７に設けられた高周波同軸コネクタ５１に電極４８を接続させるために使用される。飛行時間型分析器を最高の感度および分解能で動作させるためには、検出器とその関連エレクトロニクスの周波数応答をギガヘルツ領域にしなければならないので、コレクタ電極４８に対する電気接続を、正確にインピーダンス整合させることが重要になる。フィルム７２によって提供される電気的な絶縁によって、検出器が陰陽両方のイオンに反応することが可能になる。陰イオンを検出するためには、電極７３を高電位に維持することが必要であり、フィルム７２の存在によって、円錐状部材４９とコネクタ５１とが接地電位に維持される。これは、イオン検出器の信号処理装置の接続を容易にするとともに、マイクロチャネルプレート４８の両端の電位差を必要な大きさに維持する。
【００３９】
イオン検出器２０と、第１の反射器１８と、ドリフト領域２と、イオンパケット発生器６とは、従来技術による直交加速型質量分析器に従来から含まれる構成要素であり、詳細な説明は不要であることが理解できる。
【００４０】
次に図２に関し、イオンパケット発生器６に入るイオンは、推進電極７と第１の引出しグリッド８のあいだから、通常は接地電位より数ボルト下の電位ＶINでイオンパケット発生器６に入る。推進電極７と引出しグリッド８および９は、電位ＶINに維持される。引出しグリッド１０と飛行チューブ１４は高電位ＶＴＯＦで維持され、ＶTOFは、陽イオンに使用する場合は−９ｋＶで、陰イオンで使用する場合は＋９ｋＶであるのが通常である。また、第１のイオン反射器１８の入口におけるグリッド２３をもＶTOFに維持することによって、ドリフト領域２を確実に無電界にしている。図２に示されるように、イオン反射器の電極２４〜２３と、後部の反射器電極３４とは、ＶTOFとＶREFLECTのあいだの一連の電位に維持されている。ＶREFLECTは、ＶIN（すなわち陽イオンに対しては＋２．５ｋＶ、陰イオンに対しては−２．５ｋＶ）より約２．５ｋＶ高いのが通常である。その結果、第１のイオン反射器１８に入るイオンは、軌道５２〜５４（図１）によって示されるように、後部の反射器電極３４にヒットする前に反射される。イオン検出器のマイクロチャネルプレート４８の入口は、飛行チューブの電位ＶTOFに維持される。
【００４１】
ドリフト領域にイオンパケットを入射させるためには、推進電極７の電位を一時的にＶp（通常はＶINより約１．５ｋＶ高い）まで高め、それと同時に引出しグリッド８の電位を中間の値に設定することによって、ほぼ線形の電位勾配をイオンパケット発生器６内に形成する。このイオン放出パルスの印加によって、イオンパケット発生器６内のイオンビームのセグメントに含まれるイオンが、入口４からドリフト領域２に入射される。ドリフト領域２の軸３に対する軌道５３の初期方向の傾きの角度が充分に大きいとき、イオンのパケットは、軌道５３に沿ってドリフト領域２を飛行した後、第１のイオン反射器１８によって反射され、ドリフト領域２を飛行してイオン検出器２０に到達する。ドリフト領域２を飛行するあいだに、パケットに含まれるイオンが質量／電荷比にしたがって分離されるので、最も軽いイオン（高速度を有する）は重いイオンより先に検出器に到達する。したがって、検出器でイオンの到達時間を測定することによって、マススペクトラムを記録することができる。この動作モード（すなわち、ドリフト領域を２回通過するのみで、第２のイオン反射器では反射が行われない（ｎ＝０）モード）は、例えばドイツの特許出願ＧＢ２２３３１４９Ａで教示されたような、従来の単一反射ドリフト領域（すなわちリフレクトロン分析器）を備えた従来技術による直交加速型飛行時間分析器のものと同様である。各種電極の位置およびそれらに印加される電位を調整することによって、類似の従来タイプの分析器で行なうのと全く同じように、この動作モードに空間集束（空間フォーカシング）および速度集束を提供しても良いことがわかる。
【００４２】
しかしながら、本発明はさらに、より高い分解能が必要である場合に使用される第２のイオン反射器１９（図１）を追加で組み込んでいる。軌道５２の初期方向の傾きの角度が、ｎ＝０モードで必要とされる角度より小さい場合は、軌道５２に沿ってイオンパケット発生器６から放出される図２に示すイオンは、第１のイオン反射器１８において第２のイオン反射器１９に向かって反射される。すると第２のイオン反射器１９は、ドリフト領域２を軌道５４に沿って第１のイオン反射器１８に向かうようにイオンを反射させる。すると反射器１８は、ドリフト領域２を通ってイオン検出器２０に向かうようにイオンを反射させる。したがって、この動作モードにおけるイオンは、ドリフト領域２を４回飛行し、第２のイオン反射器で１回だけ反射される（すなわちｎ＝１）。その結果、反射回数の増加によって感度が低下するものの、（ドリフト領域を飛行する経路が２倍の長さになるので）より高い質量分解能を達成することが可能になる。本発明を実現するためには、非常にわずかな構成要素を追加するだけで良いことがわかる。第２のイオン反射器１９の後部の反射器電極４２と、その第１の反射電極５５との電位差は、第１のイオン反射器１８における電位差と同じで良く、その理由は、両者で反射されるイオンの運動エネルギが等しいからである。したがって、同じ高圧電源を使用して、両方の反射器に電位を供給することができる。従来技術による直交反射型の分析器を、本発明にしたがった分解能が選択可能な分析器に改良するためには、第２の反射器１９自体以外の大きな構成要素は不要である。
【００４３】
図５は、イオンがドリフト領域を６回飛行する、さらに高分解能の動作モードにおけるイオンの軌道を示している。このモードにおいて、イオンがドリフト領域２に入る初期方向７４は角度７５だけ傾いており、この角度７５は、イオンが、イオン検出器２０に入る前に第２のイオン反射器１９によって２回、第１のイオン反射器１８によって３回反射される（すなわちｎ＝２）ことを保証する充分に小さな角度である。このモードにおけるイオンの軌道を、図１の軌道５４および５３でそれぞれ示される４回飛行モードおよび２回飛行モードと比較しても良い。
【００４４】
第２のイオン反射器１９ではイオンパケットを反射させるだけで良いので、その構造は、第１のイオン反射器１８より小型且つ単純である。これに対して第１の反射器１８は、空間集束も提供できなければならない。このタイプの反射型分析器において、ビーム軸１１に沿って飛行するイオンビームの幅は、推進電極７から引出しグリッド９までの距離と比べてかなり大きい。したがって、抽出パルス（図２のＶP）が印加される際には、軸１１の両側の異なる位置からスタートするイオンが異なる電位勾配を通じて加速される。この影響を適切に補償しないと、質量分解能の著しい低下を招く。しかしながら、電位勾配を適切に選択することによって、この影響を補償するように第１の反射器１８を構成することができる。反射器を、空間集束を提供するように配置することによって、平均の運動エネルギより大きいエネルギを有した所定の質量／電荷比のイオンを、方向転換される前に反射器内で余分に飛行させ、低いエネルギを有するイオンとちょうど同時にドリフト領域の入口４に到着させる。エネルギの低いイオンは、方向転換される前に反射器内で飛行する距離が短い。空間集束は、高速のイオンが余分に飛行する距離が、イオンパケット発生器の放出場におけるスタート位置の変位によって取得された過剰のエネルギをちょうど補償する場合において達成される。
【００４５】
４回飛行および６回飛行の動作モードにおいて、空間集束は、ドリフト領域を通過する１回目および２回目の飛行と、再びドリフト領域を通過する３回目および４回目（ならびにもし存在するならば５回目および６回目）の飛行とにおいて、第１のイオン反射器１８における反射によって達成される。したがって、第２のイオン反射器１９では空間集束を提供する必要がないので、その構造およびサイズは任意で良い。この効果によって、第２のイオン反射器１９のサイズが、２回飛行の動作（すなわち第２のモード）に最適化された分析器において、そのモードの性能に影響することなくイオンパケット発生器とイオン検出器２０のあいだに組み込まれ得る充分に小さい大きさになるので、本発明にしたがった分析器の構成を、大幅に簡略化することが可能になる。空間集束を最適化するためには、第２のイオン反射器を、図１に示すように、イオンパケット発生器６および検出器２０と同じ平面内に配置した方がよい。
【００４６】
次に図３に関し、好ましい実施形態にしたがったタンデム質量分析計は、一般に５６で示される大気圧イオン源と、第１の多極イオンガイド５７と、四重極質量分析器５８と、多極衝突セル５９と、第２の多極イオンガイド６０とを備える。静電レンズ６１は、イオンガイド６０から出るイオンを、上述したタイプの飛行時間型分析器のイオンパケット発生器６に伝送するために提供される。構成要素５６〜６１と、静電レンズ６１の下流に位置する従来タイプの飛行時間型質量分析器とを備えるタンデム型質量分析計は、「Ｑ−ＴＯＦ」質量分析計として英国マイクロマス社から市販されている。したがって、構成要素５６〜６１の構造および動作方法に関しては、簡単な説明を行なうだけで充分である。
【００４７】
チャンバ６４において大気圧のエアゾール６３を生成するために、分析されるサンプルを含んだ溶液が、サンプル導入プローブ６２に組み込まれた導管に導入される。エアゾール６３内のイオンは、ノズル６５を通して抽出され、隔離弁６６を通って真空チャンバ６７に達した後、ノズル６８および６９を通ってイオンガイド５７に達する。イオンガイド５７が、イオンをコリメートして熱運動化し、四重極質量分析器５８に伝送すると、今度は四重極質量分析器５８が、所定範囲の質量／電荷比を有したイオンを多極衝突セル５９に到達させる。ここで、第１の四重極分析器５８から伝送されたイオンの少なくとも一部分が、不活性ガス分子との衝突によってフラグメント化される。カバー７０は、セル５９を取り囲むことによって、セル５９に導入された不活性ガスの圧力を１０-3から１０-2トールの範囲に維持する。そして、第２の多極イオンガイド６０が、衝突セル５９から放出されるイオンを、図１に示すタイプの飛行時間型分析器のイオンパケット発生器６にレンズ６１を通して伝送する。
【００４８】
不活性ガスを導入せずに、衝突セル５９をイオンガイドとして動作させることによって、図３の分析計を、衝突セル５９でイオンをフラグメント化することなく使用できることが理解できる。そして、フラグメント化されていないイオンのビームを、イオンパケット発生器６に直接伝送しても良い。もちろん、質量分析器５８を、任意の所望の質量範囲を有したイオンがイオンパケット発生器６に伝送されるように設定しても良い。
【００４９】
また、四重極質量分析器５８と、衝突セル５９と、第２のイオンガイド６０とを省略し、第１のイオンガイド５７がイオン源５６からレンズ６１に直接イオンを伝送するようにして、飛行時間型分析器のみを有する質量分析計を提供することも、本発明の範囲内である。このような装置では、イオンパケット発生器６に入るイオンが適切に熱運動化されることを確実にするために、イオンガイド５８を充分な圧力（約１０-2トール）で動作させる必要がある。
【００５０】
先に概述したように、図３の分析計に組み込まれた飛行時間型分析器の動作モード（すなわちｎの値）は、イオンパケットがイオンパケット発生器６から出る際の軸３（図１）に対する初期方向によって決定される。この初期方向は、ドリフト領域の入口４に入射させるためにイオンパケット発生器でイオンに印加された静電場と、ビーム軸１１に沿ったそれらイオンのもとの運動エネルギとを、合成させた結果として得られる方向である。イオンガイド５７および／または衝突セル５９と、イオンガイド６０とは、エネルギの広がりが狭いイオンを有した高度にコリメートされたイオンビームを、軸１１に沿って生成する。したがって、パケットがイオンパケット発生器６を出る際の初期方向ひいてはｎの値を、イオンがイオンパケット発生器６に入る際のエネルギを設定することによって決定しても良い。図３の分析計において、これは、図４に示すように、静電レンズ６１の最後の構成要素とイオンパケット発生器６のあいだで適切な加速電位を維持することによってなされる。したがって、第１の電位（通常は約−２０Ｖ）がスイッチ７１（図４）によって選択される場合、イオンは、ほぼ２０ｅＶのエネルギでパケット発生器６に入る。グリッド９と、グリッド１０と、飛行チューブ１４とのあいだの電位差（図２のＶTOF）は、ほぼ１１ｋＶに維持され、第１のイオン反射器１８の電極２３と３４のあいだの電位差は、ほぼ１３．５ｋＶ（図２のＶREFLECT）に維持される。説明したように、イオンパケットは、推進電極７の電位をグリッド９の電位よりＶPだけ高くし（図２）、グリッド８の電位をその中間の値まで高めることによって入射される。ＶPは、通常はほぼ１．５ｋＶである。これらの条件下において、イオンパケットは、例として５２（図１）で示された方向でイオンパケット発生器６を出て、先ずは第１のイオン反射器１８で、次いで第２のイオン反射器１９で反射される。次にイオンパケットは、例として５４で示される軌道を通り、再度第１のイオン反射器１８で反射された後、最終的にはドリフト領域２を４回飛行してイオン検出器２０に到達する。以上で特定した条件下におけるこの動作モード（ｎ＝１）では、長さがほぼ０．５ｍのドリフト領域に対して３０，０００程度の質量分解能を示すのが通常である。
【００５１】
ｎ＝０で質量分析器を動作させるために、スイッチ７１を、レンズ６１とイオンパケット発生器６のあいだにほぼ−６０ボルトが印加されるように設定する。こうして、イオンが大きい運動エネルギを保持するようになると、イオンパケットは、例として５２で示される軌道に沿ってイオンパケット発生器６から出る。ドリフト領域の軸３に垂直な方向のイオンの速度成分が大きくなるので、これらの軌道のドリフト領域軸３に対する傾きの角度は、軌道５２のそれより急である。したがって、イオンは第１のイオンミラー１８で反射されて検出器２０に戻り、ドリフト領域を２回だけ飛行する。このモードでは、長さが０．５ｍのドリフト領域に対して１５，０００の質量分解能を示すのが通常である。しかしながら、ｎ＝１モードの場合は反射の回数が増えるので、ｎ＝０モードで動作される場合の分析計の感度は、ｎ＝１モードで動作される場合の約５倍の高さになる。通常は、反射ごとに１０％から５０％のイオンが失われる。
【００５２】
ｎ＝２での分析器の動作は、図５に示すように、レンズ６１とイオンパケット発生器６のあいだにほぼ−１０ボルトを印加することによって達成されても良い。これによって、軸３に対するイオンの初期方向の傾きの角度が小さくなるので、イオンがドリフト領域を飛行する回数は６回になる。このモードでは４０，０００の分解能が達成されるが、その感度はｎ＝０の場合のわずか１０％程度に過ぎない。
【００５３】
どんな特定の器具においても、３つの動作モードのうち２つのモードのみを提供すれば良いことが理解できる。提供されるモードとしては、最大感度に対応する従来技術による（ｎ＝０）モードと、ｎ＝１またはｎ＝２のいずれかのモードとが、一般に最も適切だと考えられる。しかしながら、ｎ＞０のモードのみを提供することも本発明の範囲内である。これは、例えば携帯用、小型、またはマイクロ製作された分析器において、感度を犠牲にし、所定の分解能に対応する短いドリフト領域を使用する場合に当てはまる。
【００５４】
実際は、２つのモード間で切り換えを行なう際に、入射イオンのエネルギはもちろんＶPおよびＶTOFの電圧（図２）をも調整することによって、最も良い結果を得ることができる。ｎ＝０の動作モードに対する典型的な値は、ＶP＝＋１．５ｋＶおよびＶTOF＝−９ｋＶである。これらの調整によって、すべての動作モードに対して最適な空間集束が保証されるが、これは、高性能の分析器においてのみ必要とされることである。
【００５５】
上述したように、ＶREFLECT電圧を第１のイオン反射器１８に供給する電源は、第２のイオン反射器１９に電圧を供給するのにも使用することができる。したがって、本発明は、単一の低電位のスイッチングのみ（と、高性能分析器の場合はオプションで他の２つの電位と）を備え、且つ従来のどんな多重反射型飛行時間型分光器よりも製造コストが安い、分解能が切り換え可能なコンパクトな飛行時間型質量分析器を提供する非常に簡単な方法を提供することが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】好ましい実施形態にしたがった飛行時間型質量分析器の概略図である。
【図２】好ましい実施形態にしたがった飛行時間型分析器の各種電極に印加される電位を示したグラフである。
【図３】好ましい実施形態にしたがったタンデム型質量分析計の概略図である。
【図４】図１の分析計の動作モードがどのように選択されるかを示した回路図である。
【図５】好ましい実施形態にしたがった高分解能で動作される飛行時間型分析器における、イオンパケットの軌道を示した図である。
【符号の説明】
１…飛行時間型質量分析器
２…ドリフト領域
３…ドリフト領域の軸
４…ドリフト領域の入口
５…ドリフト領域の出口
６…イオンパケット発生器
７…推進電極
８…引出しグリッド
９…引出しグリッド
１０…引出しグリッド
１１…ビーム軸
１２…ビーム収集電極
１３…イオン検出器
１４…導電性飛行チューブ
１５…絶縁性フランジ
１６…セラミックロッド
１７…真空ハウジング
１８…第１のイオン反射器
１９…第２のイオン反射器
２０…イオン検出器
２１…導電性フランジ
２２…フランジ
２３〜３３…環状電極
３４…後部の反射器電極
３５，３６…管状のセラミック絶縁体
３７〜４１…環状電極
４２…後部の反射器電極
４３，４４…セラミックロッド
４６…管状の絶縁体
４７…マイクロチャネルプレート電子増倍板
４８…平板電極
４９…固体状の内側円錐状部材
５０…外側円錐状部材
５１…高周波同軸コネクタ
５２〜５４…軌道
５５…細目の入口グリッド
５６…大気圧イオン源
５７…第１の多極イオンガイド
５８…四重極質量分析器
５９…多極衝突セル
６０…第２の多極イオンガイド
６１…静電レンズ
６２…サンプル導入プローブ
６３…エアロゾール
６４…チャンバ
６５…ノズル
６６…隔離弁
６７…真空チャンバ
６８，６９…ノズル
７０…カバー
７１…スイッチ
７２…ポリイミドフィルム
７３…コレクタ電極
７４…初期方向
７５…角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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