(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを受容し、受容した前記イオンビームを出力イオンビームに処理して、前記出力イオンビームを、出力方向に進ませ、且つ、前記出力方向に対して垂直な平面における空間分布を持たせるように構成されるイオン光学装置であって、この空間分布が、前記平面の一方の次元において、前記平面の他方の次元よりも延伸され、それによって延伸軸を画定する、イオン光学装置と、
前記出力方向に沿って進む前記出力イオンビームを受容するように配置される、対向する細長い電極の第１及び第２の対を備える、四重極型イオン光学デバイスであって、前記対向する細長い電極の第１及び第２の対が、前記対向する細長い電極の第１及び第２の対の延伸方向に対して垂直な平面における受け入れ軸を画定し、前記受け入れ軸が、前記四重極型イオン光学デバイスに対するイオンの受け入れが最大となる軸である、四重極型イオン光学デバイスと、を備える質量分析計であって、
前記対向する細長い電極の第１及び第２の対が、実質的には、前記空間分布によって画定される前記延伸軸に対して前記受け入れ軸を一致させるように配向されており、
前記イオン光学装置が、受容した前記イオンビームを少なくとも１つの偏向角度で偏向させることによって、受容した前記イオンビームを出力イオンビームに処理するように構成されており、前記偏向角度が４５度よりも大きく、前記イオン光学装置が、偏向軸の周りで受容した前記イオンビームを偏向させるように構成され、
前記対向する細長い電極の第２の対が、正の直流電位を受容するように連結され、
前記四重極型イオン光学デバイスが、前記対向する細長い電極の第２の対の間の軸が前記偏向軸と整列するように配置されている、質量分析計。
【請求項２】
前記受け入れ軸が、前記空間分布によって画定される前記延伸軸と、３０度、２０度、１５度、１０度、または５度のうちの１つの内で一致する、請求項１に記載の質量分析計。
【請求項３】
前記出力イオンビームの前記空間分布が、ほぼ楕円形の広がりを有し、前記延伸軸が、前記楕円形の広がりの長軸によって画定される、請求項１又は２に記載の質量分析計。
【請求項４】
前記出力イオンビームの前記空間分布が、矩形の広がりを有し、前記延伸軸が、前記矩形の対角線によって画定される、請求項１又は２に記載の質量分析計。
【請求項５】
前記対向する細長い電極の第１の対が、負の直流電位を受容するように連結され、前記対向する細長い電極の第２の対が、正の直流電位を受容するように連結され、
前記受け入れ軸が、前記対向する細長い電極の第１の対の間の軸である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項６】
前記対向する細長い電極の第１及び第２の対の各々が、ＲＦ電位のみを受容するように連結され、
前記受け入れ軸が、前記対向する細長い電極の第１の対のうちの１つと前記対向する細長い電極の第２の対のうちの１つとの間の第１の間隙と、前記第１の間隙の反対側の第２の間隙との間で画定される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項７】
前記イオン光学装置によって受容される前記イオンビームが、初期進行方向、及び前記初期進行方向に対して垂直な平面における初期空間分布を有し、
前記初期空間分布が、前記平面内で回転対称である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項８】
前記偏向角度がおよそ９０度である、請求項１に記載の質量分析計。
【請求項９】
前記イオン光学装置によって受容される前記イオンビームを生成するように配置されるイオン源を更に備え、
前記質量分析計が、前記イオンビームの進行方向が前記イオン源と前記イオン光学装置との間で同じままであるように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項１０】
前記四重極型イオン光学デバイスが、第１の四重極型イオン光学デバイスであり、
前記質量分析計が、前記第１の四重極型イオン光学デバイスの下流に、少なくとも１つの更なる四重極型イオン光学デバイスを備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項１１】
前記第１の四重極型イオン光学デバイスが、前記出力イオンビームにおいて受容されたイオンの質量選択によって、第１のイオンビームを提供するように構成されている、請求項１０に記載の質量分析計。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの更なる四重極型イオン光学デバイスが、前記第１の四重極型イオン光学デバイスの下流の第２の四重極型イオン光学デバイスと、前記第２の四重極型イオン光学デバイスの下流の第３の四重極型イオン光学デバイスとを含む、請求項１０又は１１に記載の質量分析計。
【請求項１３】
前記第１の四重極型イオン光学デバイスが、前記出力イオンビームにおいて受容されたイオンから第１のイオンビームを提供するように構成され、
前記第２の四重極型イオン光学デバイスが、前記第１のイオンビームを受容し、前記第１のイオンビームにおいて受容されたイオンの衝突セルとして作動するように構成されている、請求項１２に記載の質量分析計。
【請求項１４】
前記第２の四重極型イオン光学デバイスが、ガスで充填されるように配置されている、請求項１３に記載の質量分析計。
【請求項１５】
前記第１の四重極型イオン光学デバイスが、前記出力イオンビームにおいて受容されたイオンの質量選択によって、第１のイオンビームを提供するように構成され、
前記第２の四重極型イオン光学デバイスが、前記第１のイオンビームにおいて受容されたイオンから第２のイオンビームを提供するように構成され、
前記第３の四重極型イオン光学デバイスが、前記第２のイオンビームにおいて受容されたイオンの質量選択によって、第３のイオンビームを提供するように構成されている、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項１６】
前記第１の四重極型イオン光学デバイスが、前記出力イオンビームにおいて受容されたイオンから第１のイオンビームを提供するように構成され、
前記少なくとも１つの更なる四重極型イオン光学デバイスが、第２の四重極型イオン光学デバイスを含み、前記第２の四重極型イオン光学デバイスは、前記第１の四重極型イオン光学デバイスからの前記第１のイオンビームを受容するように構成される対向する細長い電極の第３及び第４の対を備える、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項１７】
前記第１のイオンビームの進行方向に対して垂直な平面において、前記対向する細長い電極の第３及び第４の対が、前記対向する細長い電極の第１及び第２の対に対して、第１の回転角だけ回転されるように配向されている、請求項１６に記載の質量分析計。
【請求項１８】
前記第２の四重極型イオン光学デバイスが、前記第１のイオンビームにおいて受容されたイオンから第２のイオンビームを提供するように構成され、
前記少なくとも１つの更なる四重極型イオン光学デバイスが、第３の四重極型イオン光学デバイスを含み、
前記第３の四重極型イオン光学デバイスが、前記第２の四重極型イオン光学デバイスからのイオンビームを受容するように構成された対向する細長い電極の第５及び第６の対を備える、請求項１６又は１７に記載の質量分析計。
【請求項１９】
前記第２のイオンビームの進行方向に対して垂直な平面において、前記対向する細長い電極の第５及び第６の対が、前記対向する細長い電極の第３及び第４の対に対して、第２の回転角だけ回転されるように配向されている、請求項１８に記載の質量分析計。
【請求項２０】
前記イオン光学装置が、四重極ロッド電極機構を備え、
前記出力方向に対して垂直な平面において、前記対向する細長い電極の第１及び第２の対が、前記イオン光学装置の前記四重極ロッド電極機構に対して、初期回転角だけ回転されるように配向されている、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項２１】
前記イオン光学装置が、質量フィルタとして作動するように構成されている、請求項２０に記載の質量分析計。
【請求項２２】
前記第１の回転角、前記第２の回転角、及び前記初期回転角のうちの１つ以上が３０〜６０度である、請求項１７又は１９〜２１のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項２３】
前記第１の回転角、前記第２の回転角、及び前記初期回転角のうちの１つ以上が約４５度である、請求項２２に記載の質量分析計。
【請求項２４】
前記第１の回転角、前記第２の回転角、及び前記初期回転角のうちの１つ以上が７５〜１０５度である、請求項１７又は１９〜２１のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項２５】
前記第１の回転角、前記第２の回転角、及び前記初期回転角のうちの１つ以上が約９０度である、請求項２４に記載の質量分析計。
【請求項２６】
前記イオン光学装置が、四重極ロッド電極機構を備え、
前記四重極型イオン光学デバイスが、前記出力イオンビームにおいて受容されたイオンの衝突セルとして作動するように構成されているか、又は、前記四重極型イオン光学デバイスが、前記出力イオンビームにおいて受容されたイオンを質量選択するように構成されている、請求項１〜２５のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項２７】
前記四重極型イオン光学デバイスが、前記出力イオンビームにおいて受容されたイオンを集束させるための入射レンズ、及び前記四重極型イオン光学デバイスを退出するイオンの集束のための出射レンズのうちの１つまたは両方を備える、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項２８】
前記四重極型イオン光学デバイスが、前記出力イオンビームにおいて受容されたイオンから第１のイオンビームを提供するように構成され、
前記質量分析計が更に、前記第１のイオンビームを受容し、前記第１のイオンビームから集束イオンビームを生成するように構成されたイオン集束要素を備え、前記集束イオンビームが、前記集束イオンビームの進行方向に対して垂直な平面における空間分布を有し、前記イオン集束要素が更に、前記集束イオンビームの前記空間分布が実質的に対称であるように構成されている、請求項１〜２７のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項２９】
前記イオン集束要素が、四重極型イオン光学デバイスを備える、請求項２８に記載の質量分析計。
【請求項３０】
前記対向する細長い電極の第１及び第２の対の各々が、円形、楕円形、双極線形、及び矩形のうちの１つである形状を有する断面を伴うロッド電極である、請求項１〜２９のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項３１】
質量分析の方法であって、
イオン光学装置によりイオンビームを受容するステップと、
前記イオン光学装置により、受容した前記イオンビームを出力イオンビームに処理して、前記出力イオンビームを、出力方向に進ませ、且つ、前記出力方向に対して垂直な平面における空間分布を持たせる処理ステップであって、この空間分布が、前記平面の一方の次元において、前記平面の他方の次元よりも延伸され、それによって延伸軸を画定する、前記処理ステップと、
対向する細長い電極の第１及び第２の対を備える、四重極型イオン光学デバイスにより、前記出力方向に沿って進む前記出力イオンビームを受容する受容ステップであって、前記対向する細長い電極の第１及び第２の対が、前記対向する細長い電極の第１及び第２の対の延伸方向に対して垂直な平面における受け入れ軸を画定し、前記受け入れ軸が、前記四重極型イオン光学デバイスに対するイオンの受け入れが最大となる軸である、前記受容ステップと、を含み、
前記対向する細長い電極の第１及び第２の対が、実質的には、前記空間分布によって画定される前記延伸軸に対して前記受け入れ軸を一致させるように配向されており、
前記イオン光学装置が、受容した前記イオンビームを少なくとも１つの偏向角度で偏向させることによって、受容した前記イオンビームを出力イオンビームに処理するように構成されており、前記偏向角度が４５度よりも大きく、前記イオン光学装置が、偏向軸の周りで受容した前記イオンビームを偏向させるように構成され、
前記対向する細長い電極の第２の対が、正の直流電位を受容するように連結され、
前記四重極型イオン光学デバイスが、前記対向する細長い電極の第２の対の間の軸が前記偏向軸と整列するように配置されている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四重極型イオン光学デバイス（例えば、四重極型イオントラップデバイスまたはイオン蓄積デバイス）を備える質量分析計に関し、特に三連四重極型質量分析計に関する。対応する質量分析の方法もまた考察される。
【背景技術】
【０００２】
四重極型イオン光学デバイスを用いる質量分析計については周知である。そのような計器の具体的な例としては、タンデム質量分析に関して典型的に使用される、三連四重極型質量分析計が挙げられる。これは、第１の質量選択四重極型デバイスＱ１と、イオンをフラグメント化するための衝突セルとして作動する第２の四重極型デバイスＱ２と、第３の質量分解四重極型質量分析計Ｑ３とを備える。Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｉｎｃ．により製造されている、ＴＳＱ８０００（ＲＴＭ）またはＴＳＱ  Ｑｕａｎｔｕｍ（ＲＴＭ）等の、この種類の計器の多くの例が公知である。更なる四重極型デバイスＱ０が、予備マスフィルタ、イオンガイド、またはフラグメント化セルとして使用するために提供される場合がある。これにより、ＭＳn操作が可能となり得る。
【０００３】
各四重極型デバイスは、２つの対向する電極の対として配置される、４つの平行ロッドを備える。一般に、ロッド電極の対は、高周波（ＲＦ）電圧及び任意選択で直流電圧の逆位相をそれらに印加する。質量分析四重極子は、一般に、電極に対してＲＦ及びＤＣを印加するが、一方で衝突セルまたはイオンガイドとして作動する四重極子は、典型的にはＲＦのみを印加する。しかしながら、ある特定の四重極型デバイスは、例えば、ビーム成形または静電レンズのアレイの場合、静電圧のみをそれらに印加する場合がある。これらのロッドは、円形、楕円形、または双極線形の断面を有し得る。あるいは、これらのロッドは、ｆｌａｔａｐｏｌｅまたは四角い四重極子（ｓｑｕａｒｅ  ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ）と呼ばれる構成においては、矩形の断面を有し得、平坦ロッド電極（ｆｌａｔ  ｒｏｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と呼ばれる。平坦ロッド電極は、傾斜した縁部または直線の縁部を有し得る。全ての場合において、ロッドは細長く、イオンはロッドの延伸方向に沿って進む。典型的には、１つの四重極型デバイス内のロッドは、別の四重極型デバイスのものと同様に、イオンの進行方向に対して垂直な平面において配向される。
【０００４】
しかし、ロッドの相対的配向が異なっている計器の例が存在する。例えば、ＴＳＱ  Ｑｕａｎｔｕｍ（ＲＴＭ）計器においては、Ｑ１及びＱ３デバイス内のロッドの相対的配向は同一であるが、湾曲したＱ２衝突セルに関して４５度回転されている。このような回転の変化が考察されてきたが、これらは実験的な試行錯誤に基づくものである。また、最適な手法は決定されておらず、そのような最適化に関する原理も特定されていない。したがって、四重極型イオン光学デバイスにおけるロッドの相対的配向を設定することによる、質量分析計の性能の改善は、未だ確実に可能なわけではない。
【発明の概要】
【０００５】
こうした背景の下、請求項１に従う質量分析計、及び請求項３４に従う質量分析の方法が提供される。他の好ましい、任意選択の、有利な特色が、請求項において定義される。
【０００６】
四重極型デバイスの上流にあるイオン光学装置が、イオンの空間分布（角度分布を含み得る）を非対称にさせる。具体的には、空間分布は、典型的にはある軸に沿って細長くなり、例えば、空間分布の広がりが楕円形になる場合、空間分布は楕円の長軸に沿って細長くなり得、空間分布の広がりが矩形になる場合（通常、丸い角を有する）、空間分布は矩形のある対角線（もしくは複数の対角線）に沿って、または矩形の長軸に沿って細長くなり得る。四重極型デバイスは、イオンの受け入れが最大となる、受け入れ軸を有する。例えば、負の直流電位が印加される対向するロッドの第１の対と、正の直流電位が印加される対向するロッドの第２の対とを伴う四重極型デバイスの場合、受け入れ軸は、対向するロッドの第１の対の間において画定され得る。別の例においては、四重極型デバイスは平坦で細長い電極を有してもよく、受け入れ軸は、電極のうちの２つの間の間隙と、電極のうちのその他の２つの間の対向する間隙とによって画定され得る（特に、これらの間隙の中心の間）。受け入れ軸を空間分布の延伸軸に対して一致させることによって、四重極型デバイスへのイオンの受け入れは著しく改善される。
【０００７】
代替的または追加的意味において、特定のシナリオが考慮され得る。イオン光学装置は、イオンビームを有意に偏向させ、イオンビームの空間分布を対称的なものから非対称に変更することができる（上に考察した通り）。例えば、４５度を上回る偏向、特に約９０度の偏向が、そのような変更をもたらし得る。加えて、またはあるいは、不正確または不適当な機械的または電子的調節が、イオンビームのいくらかの軸外れをもたらすか、またはイオンビームに、理想と比較して僅かに傾いた主軸を持たせる場合があり、これもまた非対称の空間分布につながる。
【０００８】
イオン光学装置はまた四重極ロッド（例えば、屈曲四重極型デバイス）を備えてもよく、四重極型デバイスのロッドは、ある角度で、イオン光学装置の四重極ロッドに対して回転されるように配向され得る。この角度は約４５度であるか、または３０〜６０度であってもよく、一部の実施形態においては３５〜５５度であってもよい。イオンビームの空間分布の広がりがより楕円形である場合には、４５度の角度がより適切であり得、イオンビームの空間分布の広がりがより矩形である場合には、異なる角度（４５度から約１０〜１５度異なる）がより好適であり得る。
【０００９】
本発明の利点としては、四重極型イオン光学デバイスの出力における、特にピークの質量がより低い側（いわゆる、「左」翼）における、より良好な透過及びより良好なピーク形状を挙げることができる。これは、より短い四重極型イオン光学デバイスを使用して、同一の性能を達成すること、及び／または機械的不耐性に対する頑強性の改善を提供することを可能にし得る。
【００１０】
直ぐ上において考察した場合においては、四重極型デバイスは、質量分析計のＱ１デバイスであり得る。加えて、またはあるいは、四重極型デバイスは、Ｑ２またはＱ３デバイス等の、質量分析計のＱ１デバイスの下流にあり得る。そして、四重極型デバイスのロッドは、例えば上に考察した値または範囲の角度で、直ぐ上流の四重極型デバイスの四重極ロッドに対して回転されるように配向され得る。例えば、Ｑ２デバイスはＱ１デバイスに対して回転されてもよく、Ｑ３デバイスはＱ２デバイスに対して回転されてもよい。
【００１１】
本発明はいくつかの方法で実践することができ、これより、好ましい実施形態について、単なる例として、また添付の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に従って動作し得るＩＣＰ質量分析計の概略的実施形態の図である。
【図２Ａ】ロッドの延伸方向に対して垂直な平面における、公知の四重極型デバイスのロッドの断面を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａと比較したロッドの回転を示す、ロッドの延伸方向に対して垂直な平面における、本開示に即した四重極型デバイスのロッドの断面を示す図である。
【図３】イオンの、図２Ｂに従う四重極型デバイス内に入る模擬的動作、そこを通る模擬的動作、ならびにそこから出る模擬的動作を例証する図である。
【図４】図３の模擬実験の場合の、質量に対するイオンの透過及び損失を表す図である。
【図５】図３の模擬実験における、四重極型デバイスへの入口での、特定の質量のイオンの例示的空間分布を示す図である。
【図６Ａ】図３の模擬実験における、四重極型デバイスへの入口での、異なる特定の質量のイオンの更なる例示的空間分布を示す図である。
【図６Ｂ】図３の模擬実験における、四重極型デバイスへの入口での、異なる特定の質量のイオンの更なる例示的空間分布を示す図である。
【図６Ｃ】図３の模擬実験における、四重極型デバイスへの入口での、異なる特定の質量のイオンの更なる例示的空間分布を示す図である。
【図６Ｄ】図３の模擬実験における、四重極型デバイスへの入口での、異なる特定の質量のイオンの更なる例示的空間分布を示す図である。
【図７】図３の模擬実験における、四重極型デバイスの出口での、特定の質量のイオンの例示的空間分布を示す図である。
【図８】図２Ｂと比較したロッドの回転を示す反応セルの場合の、ロッドの延伸方向に対して垂直な平面における、本開示に即した平坦ロッド電極を有する四重極型デバイスのロッドの断面を示す図である。
【図９】３次元的視点における、図１の構成に基づく実施形態に従う３つの四重極型デバイスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず図１を参照すると、この実施形態においては特にＩＣＰトーチであるイオン源１０と、サンプラーコーン２０と、スキマーコーン３０と、イオン光学装置４０と、第１の四重極型（Ｑ１）質量フィルタ５０と、四重極型衝突／反応セル（Ｑ２）６０と、差動排気孔７０と、第２の四重極型（Ｑ３）質量フィルタ８０と、イオン検出部９０と、を備える、ＩＣＰ質量分析計の概略的実施形態が表されている。Ｑ３質量フィルタ８０は、質量分析部または質量分析部の一部と見なされ得る。特に、示されるデバイスの配向を参照するために、方向基準軸（「ｘ」及び「ｚ」）もまた示されている。第３の基準軸（「ｙ」）は、ｘ及びｚ基準軸の両方に対して直交する方向の軸である（換言すれば、ページから出てくる）。
【００１４】
この好ましい実施形態においては、イオンは、ＩＣＰトーチ１０において生成され、サンプラー２０及びスキマー３０を介して真空内に導入され、（屈曲）イオン光学装置４０を通して輸送され、Ｑ１四重極型質量フィルタ５０によって選択される。Ｑ１質量フィルタ５０は、Ｑ２反応セル６０及びＱ３質量フィルタ８０と比較して相対的に短く、そのように概略的に表されていることに留意されたい。また、Ｑ１質量フィルタ５０の真空条件は、後続の段階の真空条件ほど厳しくはない。これは、Ｑ１質量フィルタ５０がより短く、それ故にイオンがこのデバイスの内部において分子と衝突するリスクが減少することに起因し得る。ここで、イオン光学装置４０及びＱ１質量フィルタ５０は、実質的に同じ圧力で動作する。選択された質量範囲のイオンが四重極型反応セル６０内へと通され、その反応生成物がイオン光学装置及び差動排気孔７０を通って分析用の四重極型質量フィルタＱ３、８０内へと導かれ、高ダイナミックレンジ検出部９０、例えばＳＥＭによって検出される。制御部（図示せず）が分析計を動作させる。この制御部は、典型的にはコンピュータプロセッサを備える。コンピュータプログラムが、プロセッサによって実行される場合、本発明の方法に従って動作するように分析計を制御することを可能にする。この構成に従う質量分析計を動作させる方法については、我々の同時係属中の特許出願ＧＢ１５１６５０８．７において考察されており、この出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００１５】
質量分解四重極型デバイス（Ｑ１四重極型質量フィルタ５０及び／または分析用四重極型質量フィルタＱ３、８０）は、多くの場合、前置フィルタ及び／または後置フィルタを有する。これらの目的は、四重極型デバイスの前のレンズ開口部から四重極子へのイオンの効果的な輸送（前置フィルタの場合）、または四重極デバイスからその後ろのレンズ開口部及び下流の光学装置への輸送（後置フィルタの場合）を補助することである（また、それを確実にすることを目的とする）。これらのデバイスはイオン輸送をサポートするのみであるため、本明細書において特に下で考察される考慮事項のうちのいずれも変更することはない。それ故に、これらのデバイスについてはここでしか言及されないが、任意の実装形態において含むことができる。
【００１６】
抽出領域（イオン源１０、サンプラーコーン２０、スキマーコーン３０）から現れるイオンビームは、高度な回転対称性を有する。回転対称性は、例えば多数の測定にまたがるイオンビームの平均空間分布を見た場合、少なくとも顕著である。機械的不正確さの場合、特定のイオンビームは、対称性から不規則または偶然の偏差を有し得るが、規則的な偏差ではない。換言すれば、これは優先的配向を有する（例えば、多数の測定にまたがって平均された場合）偏差である。この文脈においては、イオンビームがそれに沿って進行する軸が、対称軸である。イオン光学装置４０は、抽出されたイオンビームを９０°偏向させる。偏向されたイオンビームは、イオンビームの進行方向によって定義された軸周囲での回転対称性を最早有しない。具体的には、イオンが広いエネルギー分布を有する場合、これらのイオンは依然として同じ点（Ｑ１質量フィルタ５０の入射レンズ）に集束されるが、それらの角度分布は異なることになる。
【００１７】
具体的には、イオン光学装置４０が、図１の図面の平面において、イオンビームをより広く広がらせる。機械的不正確さが起こる場合、より大きな角度分布が結果として生じ得るか、または好ましい配向を伴う規則的な偏差が存在し得る（例えば、多数の測定にまたがって平均された場合）。この分布の一部の具体的な例を、下において考察する。
【００１８】
図２Ａを参照すると、ロッドの延伸方向に対して垂直な平面における、公知の四重極型デバイスのロッドの断面が示されている。四重極型デバイスについて周知であるように、２つの対向するロッドの対が示されている。対向するロッド電極の第１の対５１は、それらに負の直流電位を印加する。対向するロッド電極の第２の対５２は、それらに正の直流電位を印加する。図１及び後続の図面との比較を目的として、２次元平面におけるｘ基準軸及びｙ基準軸も示されている。四重極型デバイスにおけるイオンのガイドのために、ＲＦ電位もまた、典型的にはこれらのロッド電極に印加される。しかしながら、これらについては簡潔性を目的として図示されていない。
【００１９】
図２Ｂを参照すると、ロッドの延伸方向に対して垂直な平面における、本開示に即した四重極型デバイスのロッドの断面が示されている。図２Ａと同様に、ｘ基準軸及びｙ基準軸が、前の図と同じ配向で示されている。同様に、負の直流電位が印加される対向するロッド電極の第１の対５１と、正の直流電位が印加される対向するロッド電極の第２の対５２とが示されている。これらのロッド電極は、図２Ａに示されているロッド電極と比較すると、２次元平面内で４５°回転されている。したがって、ここでは、負の直流電位が印加されるロッド電極５１はｘ軸と整列している。これはまた、上に考察したように、イオンビームの空間分布（また、この文脈においては、これは角度分布も含み得る）が延伸される軸でもある。
【００２０】
そのような配向の利点を観察するために、図２Ｂに従う四重極型デバイスを用いて、模擬実験を実行した。ここで図３を参照すると、イオンの、そのような四重極型デバイス内に入る模擬的動作、そこを通る模擬的動作、ならびにそこから出る模擬的動作が例証されている。基準軸（「ｚ」及び「ｙ」）が、先の図面との比較のために示されている。模擬実験は、陽イオンの場合に適用された。しかしながら、本発明は、様々なイオン光学装置及び電極における極性を適切に変更することにより、陰イオンの場合にも同等に適用されることが直ぐに理解されるであろう。この図面においては、四重極型デバイスは、Ｑ１質量フィルタ５０であると仮定される。入射レンズ５５が、四重極型デバイス５０の上流に提供され、出射レンズ５６が、四重極型デバイス５０の下流に提供されている。出射レンズ５６の下流に試験的平面５７もまた示されている。加えて、図面の右手側において開始され、左側に移動する模擬的イオン経路５８が示されている。模擬実験の場合、イオンは、均一なビーム密度と、直径１ｍｍの円形の対称的空間分布とを有する平行ビームとして開始される。具体的には、入射レンズ５５が、この平行ビームを、空間分布及び角度分布を有するビームへと変換させる。
【００２１】
次に図４を参照すると、この模擬実験の場合の、質量に対するイオンの透過及び損失の曲線が表されている。透過（受け入れ）曲線１０１は、四重極型デバイス５０によって透過されたイオンの部分を示しており、損失曲線１０２は、四重極型デバイス５０の出口において失われたイオンの部分を示している。模擬的四重極型デバイス５０は、質量が２４０ａｍｕのイオンを受け入れるように名目上設定された。それ故に、透過曲線１０１は、ピーク内の質量位置２４０を伴うピークを示している。しかしながら、質量位置２４０は、ピークの中心に位置するわけではないことに留意されたい。実際、透過曲線１０１の中心は、およそ２３８．８ａｍｕの質量にある。それ故に、四重極型デバイス５０の較正が非常に望ましい。損失曲線１０２によって示されるように、ピークの両翼においてイオンが失われている。四重極子の全体的な透過がゼロに近づいているとき、イオンは、四重極型デバイス内で、または四重極型デバイスの始まりにおいて除かれている。しかしながら、ピークの両翼においては、多くのイオンが、四重極型デバイス５０の退出領域において失われている。
【００２２】
それ故に、四重極型デバイス５０への入口におけるイオンの空間分布に対するより詳細な調査が有意義である。次に図５を参照すると、模擬実験の結果に基づく、四重極型デバイスへの入口での、四重極子を通って透過された公称質量２３９のイオンの例示的空間分布が示されている。これは、図２Ｂに示されるｘ軸及びｙ軸に従ってプロットされている。いくつかの問題点に留意されたい。まず、この平面におけるイオンビームの回転対称性が失われていることが直ぐに確認できる。イオンビームはｙ方向に押し潰されており、それ故にｘ方向に比較的延伸されている。正の直流電位が印加されているロッド電極５２により近いｙ軸において、イオンが失われているようである。実際、イオンの空間分布はより矩形に見受けられる。この空間分布は、ある特定の公称質量を透過させるように構成される四重極型デバイスについて示されているが、更なる模擬実験が、この公称受け入れ質量の変更は、この空間分布の形状に影響を及ぼさないようであることを示した。
【００２３】
上の分析は、透過曲線１０１のピークの中心について考察している。図６Ａを参照すると、図３の模擬実験における、四重極型デバイスへの入口での更なる例示的空間分布が示されており、透過曲線のピークの「左」翼、具体的には質量２３５．４８ａｍｕに着目している。ここでまた、ｘ，ｙ平面におけるイオンの空間分布が示されている。ここでは、ｘ軸に沿う受け入れが、ｙ軸に沿う受け入れよりも遥かに高度である。ここでもまた、模擬実験の結果によって、四重極型デバイスがそれに向けて構成されている受け入れ質量を変更しても、この結果は変わらないことが示されている。この結果として、この受け入れ範囲内においてより配向されているビーム分布は、より急勾配のピーク翼と、より良好な存在比感度をもたらし得ることが見て取れる。
【００２４】
次に図６Ｂを参照すると、図３の模擬実験における、四重極型デバイスへの入口での、質量２４１．９の別の例示的空間分布が示されている。これは、受け入れ曲線ピークの「右」翼にある。この例においては、状況はより不透明である。実際、この質量においては、空間分布の回転対称性はほぼ維持されている。
【００２５】
図６Ｃを参照すると、図３の模擬実験における、四重極型デバイスへの入口での、質量２４２ａｍｕの透過イオンについての別の空間分布が示されている。質量における僅かな変化でも、回転対称性は最早保存されておらず、受け入れはｙ方向よりもｘ方向において大きい。
【００２６】
四重極型デバイスの公称受け入れ質量が４０ａｍｕに変更された場合、類似の結果が観察された。しかしながら、四重極型デバイスの公称質量を質量８．２ａｍｕにおけるＬｉピークを調査するように調節したとき、異なる結果が観察された。ここで図６Ｄを参照すると、図３の模擬実験における、四重極型デバイスへの入口での、Ｌｉピークの「右」翼のイオンについての空間分布が示されている。ここでは、受け入れは、ｙ方向を支持するように見受けられる。これは、ピークの「右」翼における受け入れが、ピークの「左」翼における受け入れと同様に配向されるように見受けられる中程度及びより高い質量と対照的である。一部のシナリオにおいては、１ａｍｕ少ない質量に対する分解能が達成できる、ピークの「左」翼を支持することがより望ましくあり得る。それ故に、低い質量において、透過曲線１０１のピークの「右」翼が異なる構成を支持し得るという事実には、有意な関連性は存在し得ない。
【００２７】
それ故に、これらの結果に基づいて、以下の点が観察されることになる。全体的な透過にとっては、正の直流電位が印加されるロッド電極５２が、イオン光学装置４０によって提供される９０°の偏向の回転軸と同じ軸において配向されるように、四重極型デバイス５０を配向することが有利である。換言すれば、四重極型デバイスにおいてイオンの受け入れが最大となる軸は、実質的には、イオンの空間分布の延伸軸と一致するように配向される。この配向はまた、透過曲線ピークの「左」翼における全ての質量についてのピーク形状の翼を改善するようである（あるいは、ｍ＜Ｍと表現され、ここでＭは四重極型デバイスの公称受け入れ質量であるか、または透過曲線ピークの中央の質量である）。同等に、この配向はまた、透過曲線ピークの「右」翼における少なくとも４０ａｍｕの（またはそれを上回る）質量についてのピーク形状を改善するようである（あるいは、ｍ＞Ｍ）。
【００２８】
Ｑ１の前のイオンビーム分布が均質でないか、または均質にはなり得ない場合、Ｑ１（またはより一般的には、任意の下流の四重極子）は、負の直流電圧を有するライン接続ロッド（ｌｉｎｅ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ  ｒｏｄ）がより広いビーム分布に沿うように配向されるべきである。これの特別な場合として、任意の偏向または屈曲要素がＱ１の前に存在する場合（「Ｚ型屈曲」または「Ｚ型レンズ」等の複数回屈曲する要素を含む）、Ｑ１は、正の直流電圧を有するライン接続ロッドが、その屈曲軸または偏向軸に対して平行であるように位置付けられるべきである。Ｑ１の配向を、更に１０度または１５度回転させることが、僅かながらより有利となり得る（可能性としては、イオンビームの矩形の空間分布の見地からは、それによって四重極子の受け入れ軸が、その矩形分布の対角線とより一致するため）。
【００２９】
概略すれば、これは、イオンビームを受容し、受容したイオンビームを出力イオンビームへと処理して、それにより、出力イオンビームを出力方向に進ませ、出力方向に対して垂直な平面における空間分布（角度分布であってもよい）を持たせるように構成されるイオン光学装置であって、この空間分布が、平面の一方の次元において、平面の他方の次元よりも延伸され、それによって延伸軸を画定する、イオン光学装置と、出力方向に沿って進む出力イオンビームを受容するように配置される、対向する細長い電極の第１及び第２の対を備える、四重極型イオン光学デバイスとを備える、質量分析計として表現することができる。この対向する細長い電極の第１及び第２の対が、対向する細長い電極の第１及び第２の対の延伸方向に対して垂直な平面における（または、出力方向に対して垂直な背面における）受け入れ軸を画定する。この受け入れ軸は、四重極型イオン光学デバイスに対するイオンの受け入れが最大となる軸と見なすことができる。対向する細長い電極の第１及び第２の対は、実質的には、空間分布によって画定される延伸軸に対して受け入れ軸を一致させるように配向される。
【００３０】
同等に、質量分析の一般的方法が提供され得、この方法は、イオン光学装置においてイオンビームを受容することと；イオン光学装置において受容したイオンビームを出力イオンビームへと処理して、それにより、前記出力イオンビームを出力方向に進ませ、出力方向に対して垂直な平面における空間分布を持たせることであって、この空間分布が、平面の一方の次元において、平面の他方の次元よりも延伸され、それによって延伸軸を画定する、処理することと；四重極型イオン光学デバイスにおいて、出力方向に沿って進む出力イオンビームを受容することとを含む。四重極型イオン光学デバイスは、対向する細長い電極の第１及び第２の対を備え、この対向する細長い電極の第１及び第２の対が、対向する細長い電極の第１及び第２の対の延伸方向に対して垂直な平面における受け入れ軸を画定する。この受け入れ軸は、四重極型イオン光学デバイスに対するイオンの受け入れが最大となる軸である。対向する細長い電極の第１及び第２の対は、実質的には、空間分布によって画定される延伸軸に対して受け入れ軸を一致させるように配向される。
【００３１】
任意選択であり、好ましく、かつ／または有利ないくつかの特色を、質量分析計及び質量分析の方法の両方に応用することができる。これらは本明細書において更に定義され、一部は構造的なものとして定義される場合があるが、それらは方法ステップとして同等に実装することができる。同等に、任意の方法ステップを、例えば、質量分析計（またはその特定の部分）を制御してステップを実行するように構成される制御部というやり方で、構造的特色として実装することができる。
【００３２】
イオンの空間分布は、２つ以上の延伸軸を画定し得る（しかし、ある特定の場合においては、１つしか存在しない場合がある）。これは、典型的な空間分布の広がりによって画定される形状に依存し得る。楕円または矩形について考察してきたが、これらは両方とも２つ以上の延伸軸を画定し得る。一般に、複数の延伸軸が画定される場合、それらのうちで最も長いものが、受け入れ軸を一致させる延伸軸であり得る。例えば、楕円においては、楕円の長軸が延伸軸と見なされ得る。矩形の場合、矩形の対角線が好ましい延伸軸であり得る（また、一部の場合においては、矩形の広がりが２本の対角線を画定する場合があり、この矩形の広がりが形状として完璧ではない場合、これらの対角線の長さは互いに異なる場合がある）。矩形の広がりの長さ寸法もまた、延伸軸と見なされ得る（空間分布は幅よりも長さ寸法において延伸されているため）が、これはあまり好ましくない場合がある。受け入れ軸と延伸軸との間の一致は、精密である必要はない場合がある。例えば、受け入れ軸は、空間分布によって画定される延伸軸と、３０度、２５度、２０度、１５度、１０度、５度、２度、及び１度のうちの１つの内部で一致し得る。２つ以上の延伸軸が考慮され得る場合、例えば楕円形よりも、より矩形の形状を有する広がりを伴う空間分布の場合、より大きな差異が特に適用され得る。
【００３３】
四重極型イオン光学デバイスは、様々な異なる構成から選択することができる。一部の構成においては、対向する細長い電極の第１の対が、負の直流電位を受容するように連結され、前記対向する細長い電極の第２の対が、正の直流電位を受容するように連結される。例えば、これにはリニアイオントラップが含まれ得、またはより好ましくは、透過四重極子もしくは四重極型質量フィルタが含まれ得る。そのような場合においては、受け入れ軸は、対向する細長い電極の第１の対によって（その間で）画定される軸であり得る。
【００３４】
四重極型イオン光学デバイスの別の構成においては、対向する細長い電極の第１及び第２の対は、直流電位を受容するようには構成されず、かつ／またはＲＦ電位のみを受容するように構成される。この場合、受け入れ軸は、対向する細長い電極の第１の対のうちの１つと対向する細長い電極の第２の対のうちの１つとの間の第１の間隙と、第１の間隙の反対側の第２の間隙との間で画定され得る。換言すれば、受け入れ軸は、電極間の２つの向かい合う間隙の間で画定され得る。電極間の２つの向かい合う間隙の間で画定される受け入れ軸を伴うこの配置は、細長い電極の対がＲＦ電圧のみを伴って提供される場合に特に好ましくあり得る。
【００３５】
一部の実施形態においては、対向する細長い電極の第１及び第２の対の各々は、典型的には丸い（例えば、円形、楕円形、または双極線形）断面を伴うロッド電極である。他の実施形態においては、対向する細長い電極の第１及び第２の対の各々は、平坦で細長い電極である（ロッド電極と比較して、断面が相対的に矩形である）。これは、上述されるように、「ｆｌａｔａｐｏｌｅ」または四角い四重極子と称される場合がある。どちらの場合においても、四重極型イオン光学デバイスは、任意選択で、出力イオンビームにおいて受容されたイオンを集束させるための入射レンズ、及び四重極型イオン光学デバイスを退出するイオンの集束のための出射レンズのうちの１つまたは両方を備える。
【００３６】
イオン光学装置によって受容されるイオンビームが、初期進行方向、及び第１の進行方向に対して垂直な平面における初期空間分布を持つことが理解され得る。一部の実施形態においては、初期空間分布は、平面内で回転対称である。したがって、イオン光学装置は、イオンビームの空間分布を相対的に対称的なものから非対称に変更させ、具体的には少なくとも１つの方向において延伸させ得る。イオン光学装置は、四重極ロッド電極機構を備えてもよく、（出力イオンビームにおいて受容されたイオンを質量選択する）質量フィルタとして作動するか、出力イオンビームにおいて受容されたイオン用の衝突セルとして作動するか、またはある特定の距離を通じてイオンをガイドするイオンガイドとして作動するように構成され得る。
【００３７】
ある実施形態においては、イオン光学装置は、受容したイオンビームをある角度または複数の角度で偏向（または屈曲）させることによって（例えば、「Ｚ型レンズ」等の屈曲要素の組み合わせを用いて）、受容したイオンビームを出力イオンビームへと処理するように構成される。偏向角度は、典型的には４５度超（または一部の場合においては少なくとも４５度）である。４５度以上の角度は、イオンビームの空間分布を非対称にし得る。偏向角度は、例えば最大１００度であり得る。好ましくは、偏向角度はほぼ９０度（例えば、±１、２、５、または１０度）である。この意味においては、イオン光学装置は、受容したイオンビームを、少なくとも１つの偏向軸または回転軸の周囲で、また潜在的には、複数の偏向軸または回転軸の周囲で偏向（または屈曲）させるように構成され得る。独立であってもよく、本明細書に開示される任意の他の態様と結び付けられてもよい態様においては、対向する細長い電極の第２の対が正の直流電位を受容するように連結される場合、四重極型イオン光学デバイスは、対向する細長い電極の第２の対の間の軸が偏向軸（または偏向軸のうちの１つまたは２つ以上）と整列するように、配置される。したがって、一般化されたイオン光学装置は、上に考察したイオン光学装置４０と対応し得る。しかしながら、必ずしも上記の通りであるとは限らず、一般化されたイオン光学装置は、例えばＱ１質量フィルタ５０及びＱ２セル６０を含む、イオン光学装置４０の下流のもの等、別のイオン光学デバイスと対応してもよい。
【００３８】
好ましい実施形態においては、質量分析計は、イオン光学装置によって受容されるイオンビームを生成するように配置されるイオン源、好ましくはＩＣＰイオン源を更に備える。そして、質量分析計は、イオンビームの進行方向が、イオン源とイオン光学装置との間で同じままであるように構成され得る。
【００３９】
任意選択で、前置フィルタが、四重極型イオン光学デバイスの上流（また好ましくは、イオン光学装置の下流）において提供される。この前置フィルタは、四重極型イオン光学デバイスの直ぐ上流のレンズ開口部から四重極型イオン光学デバイスへのイオンの効果的な輸送をサポートまたは補助するように構成され得る。加えて、またはあるいは、後置フィルタを、四重極型イオン光学デバイスの下流に提供してもよい。この後置フィルタは、四重極型イオン光学デバイスから四重極型イオン光学デバイスの直ぐ下流のレンズ開口部へのイオンの効果的な輸送をサポートまたは補助するように構成され得る。
【００４０】
複数の場合においては、イオン光学装置は、出力イオンビームにおけるイオンの質量対電荷比が、少なくとも閾値、例えば１０ａｍｕ、２０ａｍｕ、４０ａｍｕ、１００ａｍｕのうちの１つであるように構成される。上述されるように、この手法は、一部の場合において高質量のイオンにとっては好ましくない場合がある。
【００４１】
ここから、より具体的な実施形態について説明していく。次に図７を参照すると、図３の模擬実験における、四重極型デバイスの出口での（つまり、イオンが試験平面５７に衝突した際の）イオンの例示的空間分布が示されている。これは、Ｕのピークの特定の公称質量２３９ａｍｕにおけるものである。ここでは、ｙ軸が支持されているのが確認される。例示的空間分布は図示されていないが、更なる模擬実験によって、これは全ての質量に関して、ならびに全ての質量におけるピークの両翼に関して妥当であることが示されている。それ故に、第１の四重極型デバイス５０の出口からイオンビームを受け取る、この場合においてはＱ２反応セル６０である下流の四重極型デバイスは、Ｑ１質量フィルタ５０である上流の四重極型イオン光学デバイスに関して、９０°回転されるべきであるように見受けられる。これは、典型的には、第２の下流の四重極型デバイスがその対向する電極の対に対して直流電圧を印加させている場合に成り立つ。換言すれば、その直流電位（極性）が、第１の四重極子の直流電位に関して９０度回転され得る。
【００４２】
しかしながら、そのような回転角度は、必ずしも上記の通りであるとは限らない。実践においては、Ｑ２反応セル６０は、異なる種類の四重極型デバイスであり得る。具体的には、Ｑ２が、例えば衝突セルとして使用される、ＲＦ専用四重極子を備え得る実施形態、及び／またはｆｌａｔａｐｏｌｅ構成が考慮され得る。ＲＦ専用四重極子の場合においては、ロッドは、円形、楕円形、双極線形、または矩形の断面を有し得る。上記のように、そのようなｆｌａｔａｐｏｌｅ構成のロッドは、矩形の断面を有する。特に、ｆｌａｔａｐｏｌｅのロッド電極に、直流電位は印加されない。それ故に、受け入れは各ロッドに対して同じである。実践においては、受け入れは、ロッド間の対角線においてより高い。
【００４３】
次に図８を参照すると、図２Ｂと比較したロッドの回転を示す反応セルの場合の、ロッドの延伸方向に対して垂直な平面における、平坦ロッド電極を有する四重極型デバイスのロッドの断面を示す図である。同じｘ軸及びｙ軸が示されている。ＲＦ平坦ロッド電極６１は、図２Ｂを参照して説明された、Ｑ１四重極型デバイス５０の丸みを帯びた直流運搬（ＤＣ−ｃａｒｒｙｉｎｇ）ロッド電極と比較して、４５°効果的に回転されている。
【００４４】
上記の見地から、Ｑ１のＤＣ／ＲＦ四重極型デバイス５０のエミッタンス（全ての質量及びピークの両翼について）と、Ｑ２のＲＦ専用衝突／反応セル６０の受け入れとは、両方のデバイスのロッド配向が、互いに対して４５°回転されている場合に最も良好に組み合わされることが示唆される。換言すれば、衝突セルが（効果的な）四重極電場を有する場合、それはＱ１四重極電場に向かって４５°傾けて配向されるべきである。
【００４５】
衝突／反応セル６０等のＲＦ専用四重極型デバイスのエミッタンスはまた、中間軸からある特定の距離を有するイオンについてのロッド間の位置を支持する。換言すれば、そのようなＲＦ専用四重極型デバイスのエミッタンスは、その受け入れと類似する空間的プロファイルを有する。この理由から、Ｑ３、８０のロッドは、衝突セル６０（ＣＣＴ）のロッドに対して４５°回転されるべきことが示唆される。換言すれば、衝突セルが（効果的な）四重極電場を有する場合、Ｑ３四重極電場は衝突セル四重極電場に向かって４５°傾けて配向されるべきである。
【００４６】
ＳＥＭ検出部９０の位置付け及び開口部は、全体的な透過にとって重要ではないようである。これは、検出器の受け入れが広いためであり得る。これはまた、Ｑ３、８０と検出部９０との間における加速電圧が大きいため、筋が通っているようである。
【００４７】
３つの四重極型デバイス全体での相対的構成を見ることが有用である。それ故に、ここで図９を参照すると、３次元的視点における、図１の構成に基づく実施形態に従う３つの四重極型デバイスの概略図が例証されている。同一のデバイスが表されている場合、同一の参照番号が使用されている。それ故に、イオン光学装置４０、第１の四重極型（Ｑ１）質量フィルタ５０、四重極型衝突／反応セル（Ｑ２）６０、及び第２の四重極型（Ｑ３）質量フィルタ８０が示されている。イオンビーム２００の経路、ならびに４カ所でのビーム断面の角度分布（ある程度までは空間分布の表現であり得る）の描写もまた、（例証目的で）示されている。これらの場所とは、イオン光学装置４０の直ぐ上流の第１の分布２０１、Ｑ１質量フィルタ５０への入口での第２の分布２１０、Ｑ２セル６０への入口（つまり、Ｑ１の出口）での第３の分布２２０、及びＱ３質量フィルタ８０への入口（つまり、Ｑ２の出口）での第４の分布２３０である。また、イオン光学装置４０によってもたらされた偏向軸Ａが更に示されている。
【００４８】
第１の分布２０１はほぼ対称的であり、イオン光学装置４０によって引き起こされた９０度のビーム偏向の結果として延伸された、第２の分布２１０と対照的である。Ｑ１質量フィルタ５０は、負の直流電位が印加される、対向する細長い電極の第１の対５１ａと、正の直流電位が印加される、対向する細長い電極の第２の対５２ａとを備える。対向する細長い電極の第１の対５１ａは、第１の分布２１０の延伸軸と整列するように配向されている。別の意味においては、対向する細長い電極の第２の対５２ａが、イオン光学装置４０に起因する偏向軸Ａと整列するように配向されている。
【００４９】
第３の分布２２０は、第２の分布２１０と比較すると９０度回転されている。しかしながら、Ｑ２セル６０は平坦電極６１（図８に示されるものに従う）を備えるＲＦ専用「ｆｌａｔａｐｏｌｅ」四重極型デバイスであるため、デバイスの受け入れ軸は、電極間の間隙によって画定される。それ故に、平坦電極６１の配向は、Ｑ１質量フィルタ５０のロッド電極５１及び５２の配向と比較して、４５度ずれている。
【００５０】
Ｑ３質量フィルタ８０は、負の直流電位が印加される、対向する細長い電極の第１の対５１ｂと、正の直流電位が印加される、対向する細長い電極の第２の対５２ｂとを備える。第４の分布２３０は（第２の分布２１０または第３の分布２２０よりも対称的であるが）延伸され、対向する細長い電極の第１の対５１ｂが、第４の分布２３０の延伸軸と整列するように配向されている。それ故に、Ｑ３質量フィルタ８０の配向は、Ｑ２セル６０の配向と比較して４５度ずれており、したがってＱ１質量フィルタ５０の配向と比較して９０度ずれている。
【００５１】
概略すれば、以下のことについて更に考察できる。当業者であれば、四重極型イオン光学デバイスを、第１の四重極型イオン光学デバイスと考慮し得る。第１の四重極型イオン光学デバイスは、出力イオンビームにおいて受容されたイオンの質量選択によって、第１のイオンビームを提供するように構成され得る。質量分析計は、任意選択で、第１の四重極型イオン光学デバイスの下流に、少なくとも１つの更なる四重極型イオン光学デバイスを備える。例えば、この少なくとも１つの更なる四重極型イオン光学デバイスには、第１の四重極型イオン光学デバイスの下流の第２の四重極型イオン光学デバイスが含まれ得る。一部の実施形態においては、この少なくとも１つの更なる四重極型イオン光学デバイスには、更に、第２の四重極型イオン光学デバイスの下流の第３の四重極型イオン光学デバイスが含まれ得る。
【００５２】
イオン光学装置（四重極型イオン光学デバイスの上流）が四重極ロッド電極機構を備える場合、（四重極型イオン光学デバイスの）対向する細長い電極の第１及び第２の対は、有益なことには、出力方向に対して垂直な平面において、イオン光学装置の四重極ロッド電極機構に対して、初期回転角だけ回転されるように配向される。初期回転角は、典型的には、少なくとも３０度（もしくは３０度超）であり、かつ／または６０度以下（もしくは６０度未満）であり、好ましくは約４５度である。あるいは、初期回転角は、少なくとも７５度（もしくは７５度超）であり、かつ／または１０５度以下（もしくは１０５度未満）であり、この場合、好ましくは約９０度であり得る。
【００５３】
第２の四重極型イオン光学デバイスは、有利なことには、第１のイオンビームを受容するように構成される。有益なことには、第２の四重極型イオン光学デバイスは、第１の四重極型イオン光学デバイスからの第１のイオンビームを受容するように構成される対向する細長い電極の第３及び第４の対を備える。第１のイオンビームの進行方向（及び／または対向する細長い電極の第３及び第４の対の延伸方向）に対して垂直な平面において、対向する細長い電極の第３及び第４の対は、好ましくは、対向する細長い電極の第１及び第２の対に対して、第１の回転角だけ回転されるように配向される。第１の回転角は、典型的には、少なくとも３０度（もしくは３０度超）であり、かつ／または６０度以下（もしくは６０度未満）（特に、対向する細長い電極の第１及び第２の対に直流電位が印加され、対向する細長い電極の第３及び第４の対に直流電位が印加されないか、もしくはＲＦ電位のみが印加される場合、または逆の場合）であり、この場合、好ましくは約４５度である。あるいは、第１の回転角は、少なくとも７５度（もしくは７５度超）であり、かつ／または１０５度以下（もしくは１０５度未満）であり、好ましくは約９０度であり得る。これは、第１及び第２の四重極型イオン光学デバイスの両方が、ＤＣ／ＲＦデバイスである場合に成り立ち得る。
【００５４】
好ましい実施形態においては、第２の四重極型イオン光学デバイスは更に、第１のイオンビームにおいて受容されたイオンの衝突セルとして作動するように構成される。それにより、受容したイオンのフラグメント化及び／または衝突冷却が可能となり得る。この場合において、第２の四重極型イオン光学デバイスは、ガスで充填されるように配置され得る。加えて、またはあるいは、第２の四重極型イオン光学デバイスは、第１のイオンビームにおいて受容されたイオンから第２のイオンビームを提供するように構成され得る。
【００５５】
第３の四重極型イオン光学デバイスは、好ましくは、第２のイオンビームにおいて受容されたイオンの質量選択によって、第３のイオンビームを提供するように構成される。有利なことには、第３の四重極型イオン光学デバイスは、第２の四重極型イオン光学デバイスからのイオンビームを受容するように構成される、対向する細長い電極の第５及び第６の対を備える。第２のイオンビームの進行方向に対して垂直な平面において、対向する細長い電極の第５及び第６の対は、対向する細長い電極の第３及び第４の対に対して、第２の回転角だけ回転されるように配向され得る。第２の回転角は、典型的には、少なくとも３０度（もしくは３０度超）であり、かつ／または６０度以下（もしくは６０度未満）（特に、対向する細長い電極の第３及び第４の対に直流電位が印加されないか、もしくはＲＦ電位のみが印加され、対向する細長い電極の第５及び第６の対に直流電位が印加される場合、または逆の場合）であり、この場合、好ましくは約４５度である。あるいは、第２の回転角は、少なくとも７５度（もしくは７５度超）であり、かつ／または１０５度以下（もしくは１０５度未満）であり、好ましくは約９０度であり得る。これは、例えば、対向する細長い電極の第３及び第４の対、ならびに対向する細長い電極の第５及び第６の対の両方が、ＤＣ／ＲＦ電極である場合に成り立ち得る。
【００５６】
対向する細長い電極の第３及び第４の対は、各々、丸い断面（円形、楕円形、双極線形）または矩形の断面のロッド電極であり得る（第３及び第４の対の電極の各々は、典型的には、同じ形状を有し、好ましくは同じサイズの断面を有する）。典型的には、対向する細長い電極の第３及び第４の対の断面は矩形である。同様に、対向する細長い電極の第５及び第６の対は、各々、丸い断面（円形、楕円形、双極線形）または矩形の断面のロッド電極であり得る（第５及び第６の対の電極の各々は、典型的には、同じ形状を有し、好ましくは同じサイズの断面を有する）。典型的には、対向する細長い電極の第５及び第６の対の断面は丸い。
【００５７】
具体的な実施形態について記載してきたが、当業者であれば、様々な修正及び代替形態が可能であることを理解するであろう。例えば、代替的手法は、イオンビームをより均一な形状に形成するため、Ｑ１四重極型デバイス５０とＱ２衝突セル６０との間で、（静的）四重極電場を伴うイオン集束要素を適用することであり得る。
【００５８】
概略すれば、質量分析計は、任意選択で、第１のイオンビームを受容し、第１のイオンビームから集束イオンビームを生成するように構成されるイオン集束要素を更に備える。集束イオンビームは、集束イオンビームの進行方向に対して垂直な平面における空間分布を持つ。有利なことには、イオン集束要素は、集束イオンビームの空間分布が実質的に対称であるように構成される。有益なことには、イオン集束要素は、四重極型イオン光学デバイスを備える。より好ましくは、イオン集束要素の四重極型イオン光学デバイスは、静的四重極電場を生成するように構成される。
【００５９】
イオン光学装置４０は、典型的には、イオンビームを１回または数回屈曲または反射する。イオン光学装置は、イオンビームの空間分布を非対称にするために、イオンビームの方向における９０度の屈曲をもたらす必要はない。例えば、不正確または不適当な機械的または電子的調節が、イオンビームのいくらかの軸外れをもたらすか、またはイオンビームに、理想と比較して僅かに傾いた主軸を持たせる場合がある。別の手法においては、平行な回転軸を伴う屈曲要素を組み合わせてもよく、イオンビームの方向における「ｚ型」または「ドッグレッグ」な変化につながる。そのようなイオン光学装置が、複数の実施形態におけるイオン光学装置４０に加えて、またはそれに対する代替形態として提供されてもよい。
【００６０】
それ故に、依然として本発明の範囲内に留まりながら、本発明の前述の実施形態に対する変形を為し得ることが理解されるであろう。本明細書に開示される各特徴は、別段の記載がない限り、同一、等価、または同様の目的を果たす代替的な特徴と置き換えられてもよい。したがって、別段の記載がない限り、開示される各特徴は、包括的な一連の等価または同様の特徴の一例に過ぎない。
【００６１】
特許請求の範囲を含め、本明細書で使用する場合、文脈による別段の指示がない限り、本明細書における用語の単数形は、複数形を含むように解釈されるものとし、その逆も同様である。例えば、文脈による別段の指示がない限り、特許請求の範囲を含めて、本明細書における単数形の言及、例えば「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」（１つのアナログデジタル変換器等）は、「１つまたは複数の」（例えば、１つまたは複数のアナログデジタル変換器）を意味する。本開示の説明及び特許請求の範囲の全体にわたり、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、及び「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」という語、ならびにこれらの語の変形、例えば「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、または同様のものは、「限定されないが含む」ことを意味し、他の構成要素を除外することを意図しない（かつ除外しない）。
【００６２】
本明細書において提供されるありとあらゆる例、または例示的言語（「例として」、「等」、「例えば」、及び同様の言語）の使用は、本発明をより良好に例証することを意図するものに過ぎず、別段の主張がない限り、本発明の範囲の限定を示すものではない。本明細書中のいかなる言語も、任意の特許請求されていない要素が本発明の実践に対して必須であるように示すものとして解釈されるべきではない。
【００６３】
本明細書に記載されるいかなるステップも、別段の記載がない限り、または文脈が別段必要としない限り、任意の順序で、または同時に行われてよい。
【００６４】
本明細書に開示される特徴の全ては、そのような特徴及び／またはステップの少なくとも一部が相互排他的である組み合わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わされてよい。特に、本発明の好ましい特徴は、本発明の全ての態様に対して適用可能であり、任意の組み合わせで使用されてよい。同様に、非本質的な組み合わせで記載される特徴は、別々に（組み合わせずに）使用されてよい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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