(57)【要約】本出願人の教示は、高周波（ＲＦ）および交流（ＡＣ）電流の両方のロッドまたは他の電極への同時印加を通して、正および負の電荷の両方のイオンを同時に収容するための多極ロッドセットまたは他の多電極デバイスを組み込む、質量分析計および他のデバイスの操作の際に有用な方法、システム、および装置を提供する。一実施形態において、多極電極セットは、複数の電極対、すなわち２Ｎ個の電極（Ｎは、１より大きい整数）を備える。そのような実施形態では、ＲＦ電圧は、第１の位相で１つおきのロッドに、反対の位相で残りのロッドに印加され得る。
2010532867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の容積内に極性の異なるイオンを閉じ込める方法であって、
複数の２Ｎ個の電極（Ｎは、１より大きい整数）と、高周波（ＲＦ）電圧であって、第１の位相で１つおきのロッドに、反対の位相で残りのロッドに印加される、ＲＦ電圧とを含む、細長多極ロッドセットを提供するステップと、
該ＲＦ電圧に加えて、該ＲＦ周波数と同一またはそれよりも低い周波数であり、実質的に単相で該ロッドセットの全ロッドに印加される、交流電流（ＡＣ）電圧を該ロッドセットに提供するステップと、
該ロッドセットによって画される領域内に極性の異なるイオンを提供するステップと
を包含する、方法。
【請求項２】
複数の対向する電極のセットを含む細長多極ロッドセットを有する、質量分析計を操作する方法であって、
該電極のうちの少なくとも２つに高周波（ＲＦ）電圧を提供するステップと、
該ＲＦ電圧に加えて、該ＲＦ周波数と同一またはそれよりも低い周波数であり、実質的に単相かつ実質的に均一な電圧で、該ロッドセットの全ロッドに印加される、交流電流（ＡＣ）電圧を該ロッドセットに提供するステップと、
該ロッドセットによって画される領域内に極性の異なるイオンを提供するステップと
を包含する、方法。
【請求項３】
前記ＡＣ周波数は、前記ＲＦ周波数よりも低い、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＡＣ周波数は、前記ＲＦ周波数の半分以下である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記多極ロッドセットは、偶数のロッドを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記ＲＦ電圧は、反対の位相で前記対向する電極のセットのうちの少なくとも２つに印加される、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
質量分析計システムであって、
複数の２Ｎ個の電極（Ｎは、１より大きい整数）を含む、多極ロッドセットと、
第１の位相で１つおきのロッドに、反対の位相で残りのロッドにＲＦ電圧を印加するように構成される、高周波（ＲＦ）電圧源と、
該電極セットに接続される、交流電流（ＡＣ）電圧源と
を備え、該ＡＣおよびＲＦ電圧源は、独立に制御可能であって、該ＡＣ電圧源は、実質的に均一な大きさの実質的に単相のＡＣ電圧を該電極セットに提供するように構成され、該ＡＣ周波数は、該ＲＦ周波数と同一またはそれよりも低い周波数である、システム。
【請求項８】
質量分析計システムであって、
複数の対向する電極のセットを含む、多極ロッドセットと、
該対向する電極のセットのうちの少なくとも２つに接続される、高周波（ＲＦ）電圧源と、
該電極のセットに接続される、交流電流（ＡＣ）電圧源と
を備え、該ＡＣおよびＲＦ電圧源は、独立に制御可能であって、該ＡＣ電圧源は、実質的に単相のＡＣ電圧を該電極セットに提供するように構成される、システム。
【請求項９】
前記ＡＣ電圧源は、前記ＲＦ電圧の周波数よりも低い周波数で、ＡＣを前記電極セットに提供するように適合される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＡＣは、前記ＲＦ周波数の半分以下の周波数で提供される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記多極ロッドセットは、偶数のロッドを備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記多極ロッドセットは、偶数の対向するロッドのセットを備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ＲＦ電圧源は、反対の位相のＲＦ電圧を前記少なくとも２つの対向する電極のセットに提供するように適合される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ＲＦおよびＡＣ電圧源は、同一の電源デバイスによって駆動される、請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願人の教示は、質量分析に関する。
【背景技術】
【０００２】
単一の容積内に正および負の極性の両方のイオンを同時にトラップし、互いに反応させるための質量分析計および他のデバイスを使用して、いくつかの種類の分析を実施することは有益である。そのような分析の方法は、例えば、電子移動解離（ＥＴＤ）および陽子または電子の移動反応を含む。
【０００３】
線形イオントラップ（ＬＩＴ）において、正および負の極性の両方のイオンを同時にトラップする際のいくつかの成功は、ＬＩＴの入口および出口の両方に高周波（ＲＦ）交流電流（ＡＣ）電圧を印加することによって達成されている。非特許文献１を参照されたい。また、特許文献１も参照されたい。しかしながら、本アプローチの不利点は、ＬＩＴの両端へのＲＦ場の印加が、例えば、開口、レンズ、質量分析計、または付加的ロッドセットなど分光計の隣接要素の領域内に及ぶことである。これは、例えば、影響が及ぶ要素内のイオンの操作を困難にさせ得る。
【０００４】
線形イオントラップ（ＬＩＴ）における正および負の極性の両方のイオンの同時トラップに対する別のアプローチは、適用される不平衡主要ＲＦ電圧を多極デバイス内のロッドセットに印加することである。非特許文献２を参照されたい。しかしながら、Ｘｉａの刊行物（非特許文献２）の著者らは、例えば、７３ページ"［ｔ］ｈｅ  ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ  ［ＲＦ  ｖｏｌｔａｇｅ］  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  ｃｒｅａｔｅｓ  ａ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｆｏｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｕｔ  ｏｆ  Ｑ３  ａｓ  ｗｅｌｌ  ａｓ  ｉｎｔｏ  Ｑ２．  Ｐｒｅｓｕｍａｂｌｙ  ｆｏｒ  ｔｈｉｓ  ｒｅａｓｏｎ，  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｏｆ  ａｎｉｏｎｓ  ｆｒｏｍ  Ｑ３  ｔｏ  Ｑ２  ｗａｓ  ｆｏｕｎｄ  ｔｏ  ｂｅ  ｈｉｇｈｌｙ  ｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．"に記載されるように、本アプローチが、限定的成功をもたらすことを認識している。本アプローチの別の限界は、不平衡ＲＦ電圧によって生成される有効なポテンシャルバリアが、比較的に小さく、容易に制御可能ではないことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／０７４００４号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｊ．Ｓｙｋａ  ｅｔ  ａｌ．，"Ｐｅｐｔｉｄｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｂｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，"ＰＮＡＳ  ｖｏｌ．１０１，ｎｏ．２６，ｐ９５２８−９５３３，Ｊｕｎｅ  ２００４
【非特許文献２】Ｙ．  Ｘｉａ  ｅｔ  ａｌ．，"Ｍｕｔｕａｌ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｍｏｄｅ  Ｉｏｎ／Ｉｏｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ａ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｉｏｎ  Ｔｒａｐ，"Ｊｏｕｒｎ．  Ａｍｅｒ．  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，Ｖｏｌ．１６，ｐ．７１，２００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本出願人の教示は、高周波（ＲＦ）および交流（ＡＣ）電流の両方のロッドまたは他の電極への同時印加を通して、正および負の電荷の両方のイオンを同時に収容するための多極ロッドセットまたは他の多電極デバイスを組み込む、質量分析計および他のデバイスの操作の際に有用な方法、システム、および装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一側面では、本出願人の教示は、例えば、細長多極ロッド電極セットであって、電極間またはそれによって画される領域を画定するように、互いに対向して配置される複数の電極を備える、電極セットを有する質量分析計を操作する際に有用な方法を提供する。そのような方法は、電極のうちの少なくとも２つに高周波（ＲＦ）電圧を提供するステップと、ＲＦ電圧に加えて、ＲＦ周波数と同一またはそれよりも低い周波数であって、実質的に単相かつ実質的に均一な電圧で、ロッドセットの全ロッドに印加される、交流電流（ＡＣ）電圧をロッドセットに提供するステップと、ロッドセットによって画される領域内に極性の異なるイオンを提供するステップとを備えることが可能である。
【０００９】
別の側面では、本出願人の教示は、質量分析計または質量分析計システムを提供する。そのような質量分析計および／または質量分析計システムは、複数の対向する電極のセットを含む、多極ロッドセットと、対向する電極のセットのうちの少なくとも２つに接続される、高周波（ＲＦ）電圧源と、電極のセットに接続される、交流電流（ＡＣ）電圧源とを備え、ＡＣおよびＲＦ電圧源は、独立に制御可能であって、ＡＣ電圧源は、実質的に均一な大きさの実質的に単相のＡＣ電圧を電極セットに提供するように構成されることが可能である。
【００１０】
いくつかの実施形態では、本出願人の教示による多極電極セットは、複数の電極対、すなわち、２Ｎ個の電極（Ｎは、１より大きい整数）を備える。そのような実施形態では、ＲＦ電圧は、第１の位相で１つおきのロッドに、反対の位相で残りのロッドに、印加可能である。
【００１１】
同一および他の実施形態では、ＡＣおよびＲＦ電源は、供給される電力の周波数および電圧の独立制御のために適合可能である。制御は、例えば、電源に連結される好適に構成されたコントローラを使用する、手動または自動手段によるものであり得る。
【００１２】
そのような方法およびシステムは、イオンおよび他の物質の分析において有用ないくつかの利点をもたらし、多くの種類の周知の質量分析計を通して利用可能な分析的可能性を大幅に向上させる。疑いなく、同様に、新規および未だ予想外の用途が、現在利用可能および未だ開発されていないＭＳデバイスの両方を使用する実装のために開発されるであろう。
【００１３】
本出願人の教示は、添付の図面の図において例証されるが、限定ではなく、例示を意味するものであって、図中、同一参照番号は、同一または対応部分を指すものと意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１ａ】図１ａは、本出願人の教示の実施形態を実装する際の使用に好適な、多極ロッドセットおよび付随する配線構成の概略図である。
【図１ｂ】図１ｂは、本出願人の教示の実施形態を実装する際の使用に好適な、多極ロッドセットおよび付随する配線構成の概略図である。
【図２】図２は、本出願人の教示の実施形態を実装する際の使用に好適な、質量分析計のシステムブロック図である。
【図３】図３は、本出願人の教示の実施形態を実装する際の使用に好適な、質量分析計のシステムブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１ａおよび１ｂは、本出願人の教示を実装する際の使用に好適な、多極ロッド電極セットの概略図である。
【００１６】
図１ａでは、ロッド電極セット１００は、ＲＦ電源１０４およびＡＣ電源１０６に電気的に接続される複数のロッド形状の電極（「ロッド」）１０２を備える。示される実施例では、複数のロッド１０２は、２Ｎロッド（Ｎは、２である）を備え、２Ｎロッドは、対向するセットで配置される。
【００１７】
当業者には理解されるように、本開示に精通すると、多種多様の多極構成が、本出願人の教示を実装する際の使用に好適である。特に、ロッド電極セット１００は、３より大きい任意の偶数のロッドを備え得ることを理解するであろう。今日では、本出願人の教示を実装する際の使用に好適な多くのロッド電極セットが市販されており、図１ａに示されるような四重極配列は、恐らく、最も一般的である。他の構成は、６つ以上のロッドを備え、１つおきにロッドがＲＦ電圧源の一端に接続され、残りは、ＲＦ電源の別端に接続される。
【００１８】
電極セット１００は、概して、図１ａに示されるＸ−Ｙ方向におけるイオンの移動を拘束し得る電磁（例えば、ＲＦおよびＡＣ）場を提供可能な任意の数のロッドを備え得る。例えば、いくつかの方法では、偶数の電極を備えるシステムを概念化および実装することが容易であり得る一方、他の実施形態では、奇数の電極が使用され得ることは、当業者には容易に理解されるであろう。そのような実施形態では、当業者には理解されるように、単純な反対位相整合の代わりに、電極全体に適切に分散されたＲＦおよびＡＣ電圧の位相整合が使用され得る。
【００１９】
当業者には理解されるように、イオン源によって提供されるイオンは、ロッド電極セット１００によって画される領域２００に導入され得る。半径方向閉じ込め（すなわち、Ｘ−Ｙ座標方向に領域２００から放出させないような拘束）のための２つのロッド対１０３、１０５への好適なＲＦ電圧の印加と、入口および出口レンズ（図示せず）への好適なＤＣ電圧の印加を通して、領域２００に導入された単一極性のイオン（すなわち、正または負、陽イオンまたは陰イオン）は、ロッド電極セットによって画される領域２００内に収容され、Ｚ軸に略対応する軸方向のロッドセット長を横断するように誘発され得ると、長い間理解されている。本出願人は、例えば、図１ａおよび１ｂに示される態様において、そのようなＲＦ電圧に重畳されるＡＣ電圧の付加を使用して、電極セットによって画される領域２００内への両極性のイオン（すなわち、陽イオンおよび陰イオン）の収容を成功し得ると判断する。ＡＣ電圧の印加は、イオンを軸方向に閉じ込める有効ポテンシャルＶｅｆｆを生成する。Ｇｅｒｌｉｃｈ（Ｄｉｅｔｅｒ  Ｇｅｒｌｉｃｈ，  "Ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  ＲＦ  Ｆｉｅｌｄｓ：  ａ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｔｏｏｌ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｌｏｗ  Ｉｏｎｓ"，  ｉｎ  Ｓｔａｔｅ−  ｓｅｌｅｃｔｅｄ  ａｎｄ  ｓｔａｔｅ−ｔｏ−ｓｔａｔｅ  ｉｏｎ−ｍｏｌｅｃｕｌｅ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｄｙｎａｍｉｃｓ，  Ｐａｒｔ  Ｊ，  Ｅｄｉｔｅｄ  ｂｙ  Ｃｈｅｕｋ−Ｙｉｕ  Ｎｇ  ａｎｄ  Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｂａｅｒ，  Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  ｖ．  ＬＸＸＸＩＩ，  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，  １９９２）によると、振動電場が、振幅Ｅ（Ｒ）および角周波数Ωによって印加される場合、有効ポテンシャルは、以下のように計算可能である。
Ｖｅｆｆ＝ｑＥ２（Ｒ）／４ｍΩ  （式１）
式中、ｑおよびｍは、電場内の電荷とイオンの質量である。有効ポテンシャルの符号は、イオン電荷のものと同一であるため、両極性のイオンは、印加されるＡＣ電圧によって生成される同一の有効ポテンシャルバリアによって閉じ込め可能である。一方、有効ポテンシャルは、ＡＣ電圧振幅ではなく、電場に依存するため、Ｓｙｋａ  ｅｔ  ａｌ．，２００４によって教示されるように、同一有効ポテンシャルバリアは、ＡＣ電圧がロッドセット１００に印加されるか隣接電極に印加されるかどうかにかかわらず、イオンを軸方向に閉じ込めるように生成可能である。Ｓｙｋａのアプローチと本明細書に開示されるものとの間の差異は、ここで提案される方法では、ＡＣ場が、局所化され、システムの残りに拡散しないことである。
【００２０】
図１ａに示される実施形態では、ＲＦ電源１０４は、ロッドセット１００の４つのポール１０２にＲＦ電流を印加し、ＲＦ電流は、反対の位相において、２つのロッド対１０３、１０５（（＋）および（−）記号の使用によって示される）に印加される。
【００２１】
両極性のイオン（すなわち、陽イオンおよび陰イオン）のロッドセット１００内の領域２００への同時閉じ込めを提供するために、図１ａのＡＣ電源１０６が、図示されるように、ロッド対１０３、１０５が、電源１０４によって提供される反対の位相のＲＦ電流に重畳された同位相のＡＣ電圧を提供するように、単相のＡＣ電圧をロッドセット１００の全ロッド１０２に提供するように適合される。
【００２２】
明確にするために、電源１０４、１０６は、図１ａでは、別個のデバイスとして示される。しかしながら、当業者には理解されるように、単一の好適に構成された電源ユニットによって提供され得る。概して、電源１０４、１０６は、本出願人の教示の実施形態を実装する際に、直流電流（ＤＣ）、交流電流（ＡＣ）、および／または高周波（ＲＦ）電流電圧のうちの任意の１つ以上を電極１０２のうちの１つ以上に提供するように適合可能である。
【００２３】
同一結果として得られる重畳された均一位相ＡＣ電力と反対位相ＲＦ電力示す代替方式が、図１ｂに概略的に示される。
【００２４】
式１に示されるように、有効ポテンシャルバリアの強度は、イオンの質量に反比例する。換言すると、イオンが重いほど、有効バリアは小さくなる。したがって、トラップされるイオンの質量範囲に応じて、ＡＣ電圧振幅を調節することが必要である。
【００２５】
本出願人は、本明細書に記載の態様における電圧および周波数の印加によって、ロッドセット１００の領域２００内に「サドル形状」の有効ポテンシャル場を誘発可能であって、ロッドセットの両端近傍よりも中央において、概して、低いポテンシャルを含むことを確認した。ＲＦおよびＡＣ場の組み合わせは、ロッドセット内の単一の容積内に同時に収容され得るように、軸方向および半径方向の両方に（すなわち、図１ａの全３つのｘ、ｙ、ｚ座標方向）、両電荷状態のイオンをロッドセットの中心に向かってプッシュする傾向にあることが認められている。
【００２６】
概して、当業者に理解されるように、高周波電流は、約１０，０００サイクル／秒（ｃｐｓ）、すなわち、ヘルツ（Ｈｚ）より高い周波数を有するＡＣ電流である。本出願人の教示は、約１０，０００Ｈｚ乃至約１００メガＨｚ（Ｍｈｚ）の範囲のＲＦ電流と、印加されるＲＦ電流の周波数の約半分（１／２）の周波数におけるＡＣ電流とを印加することによって、本明細書によるシステムの初期版を実装する際、改良結果をもたらした。本出願人は、例えば、約１対２（１／２）の比率でＡＣおよびＲＦ周波数を印加することによって、結果として得られる陽イオン−陰イオン閉じ込め場のスペクトルの「穴」の存在を低減可能であって、したがって、正および負の電荷の両方のイオン状態の閉じ込めを改善することを確認した。
【００２７】
さらに、当業者には明白なように、本開示に精通すると、また、本明細書に記載されるＡＣおよびＲＦ電圧の印加は、典型的には、本明細書に記載される質量分析計の衝突チャンバ、分離オリフィス、および他の部分内に提供されるような、イオンの閉じ込めおよび制御を補助するガス圧と併用され得る。
【００２８】
本出願人の教示が有益に実装され得る、現在利用可能なＭＳデバイスの実施例は、四重極、ＴＯＦ（ＱｑＴＯＦおよび他の標準ＴＯＦシステムを含む）、ならびに線形イオントラップ質量分析計を含む。概して、多極要素が採用される任意のＭＳデバイス、特に、正および負の極性のイオンを同時に収容または操作することが想定あるいは所望されるものは、本出願人の教示を実装する際の使用に好適である。現在市販の好適なＭＳデバイスの実施例は、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ／ＭＤＳ  Ｓｃｉｅｘから市販のＡＰＩＴＭ、ＱＴｒａｐ（登録商標）、およびＱＳｔａｒ（登録商標）システムを含む。
【００２９】
図２および３は、本出願人の教示を実装する際の使用に好適な質量分析計のシステムブロック図１０、１０'である。図２および３に示される質量分析計１０、１０'は、それぞれ、ＱｑＴＯＦおよび三連四重極構成を備える。
【００３０】
図２および３に示される実施形態における質量分析計１０、１０'はそれぞれ、陽イオン（正イオン）または陰イオン（負イオン）源１２を備え、本出願人の教示を実装する際の使用に好適な、例えば、エレクトロスプレイ、イオンスプレイ、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）、またはコロナ放電デバイス、あるいは任意の他の周知またはその後開発される源を含み得る。多種多様の好適なイオン源が、現在市販されており、疑いなく、今後、他のものも開発されるであろう。現在利用可能な好適な源の実施例は、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ／ＭＤＳ  Ｓｃｉｅｘから市販のＩｏｎＳｐｒａｙＴＭ、Ｔｕｒｂｏ  ＶＴＭ、ＤｕｏＳｐｒａｙＴＭ、ＮａｎｏＳｐｒａｙ（登録商標）、およびＰｈｏｔｏＳｐｒａｙ（登録商標）デバイスを含む。
【００３１】
源１２からのイオンは、開口プレート１６内の開口１４を通して、カーテンガスチャンバ１８内に誘導され得る。カーテンガスチャンバ１８は、ガス源（図示せず）からのアルゴン、窒素、またはその他、好ましくは、不活性ガス等のカーテンガスを供給され得る。カーテンガスおよびカーテンガスチャンバ１８の導入および採用のための好適な方法は、周知である。
【００３２】
イオンは、カーテンガスチャンバ１８から、オリフィスプレート２０内のオリフィス１９を通して、差動排気される真空チャンバ２１内に通され得る。当業者には理解されるように、カーテンガスチャンバ１８、電場、およびチャンバ１８、２１内のガス圧差の使用を利用して、源１２から放出されるイオンの所望のセットを所望の態様で質量分析計１０'を通して移動させ得る。次いで、そのようなイオンは、スキマープレート２４内の開口２２を通して、第２の差動排気される真空チャンバ２６内に通され得る。典型的には、従来通り実装されるシステムでは、チャンバ２１内の圧力は、約１または２Ｔｏｒｒに維持される一方、チャンバ２６内の圧力は、従来、質量分析計の第１のチャンバとして、適切であると説明される場合が多かった、約７または８ｍＴｏｒｒの圧力に真空化される。
【００３３】
チャンバ２６では、従来のＲＦイオンガイドとしての使用のために構成され得る、多極ロッドセットＱ０、１００が提供され得る。イオンガイドのいくつかの変形例が、現在提供されており、当業者には理解されるように、本開示に精通すると、本出願人の教示を実装する際の使用に好適である。イオンガイドロッドセットＱ０は、例えば、質量分析計内に存在するイオンストリームを冷却および集束させる機能を果たし得、チャンバ２６内に存在する比較的高ガス圧によって、そのような機能を補助し得る。また、チャンバ２６は、典型的には、大気圧で動作し得るイオン源１２と、より低い圧力の真空チャンバ２１、２６との間のインターフェースを提供する機能を果たし、それによって、さらなる処理に先立って、イオンストリームから受容するガスを制御する機能を果たす。
【００３４】
図２および３に示される実施形態では、四重極間の開口ＩＱ１が、チャンバ２６から、第２の主要真空チャンバ３０内に、イオン流を提供する。第２のチャンバ３０では、ＲＦのみの多極ロッドセット１００（「ｓｔｕｂｂｉｅｓ（短く太い）」を表すＳＴと標識され、短軸範囲のロッドを示す）が提供され得、例えば、Ｂｒｕｂａｋｅｒレンズとして機能し得る。
【００３５】
また、多極ロッドセット１００、Ｑ１が、真空チャンバ３０内に提供され得、約１乃至３ｘ１０−５Ｔｏｒｒに真空化され得る。また、チャンバ３０は、衝突セル３２内に第２の多極ロッドセット１００、Ｑ２を備え得、３４で衝突ガスが供給され得、例えば、米国特許第６，１１１，２５０号においてＴｈｏｍｓｏｎおよびＪｏｌｌｉｆｆｅによって教示されるように、出口端に向かって偏向された軸方向電場を提供するように設計され得る。セル３２は、チャンバ３０内に提供され得、両端に四重極間の開口ＩＱ２、ＩＱ３を含み得る。従来通り実装されるシステムでは、セル３２は、典型的には、５ｘ１０−４乃至８ｘ１０−３Ｔｏｒｒの範囲の圧力、より好ましくは、約５ｘ１０−３Ｔｏｒｒの圧力に維持される。
【００３６】
三連四重極ＭＳ分析計１０'を表す、図３に示される実施形態では、源１２からのイオンは、次いで、チャンバ３２からの退出に伴って、出口レンズ４０を介して、第３の多極ロッドセット１００、３５、Ｑ３、例えば、四重極ロッドセット内に通され得る。Ｑ３領域内の圧力は、Ｑ１の場合と同一、すなわち、１乃至３ｘ１０−５Ｔｏｒｒであり得る。例証される実施形態では、検出器７６が、出口レンズ４０を通して流出するイオンを検出するために提供される。
【００３７】
したがって、多極ロッドセット１００、Ｑ３、３５またはＱ２内に提供される正イオンは、負イオン源１５０からの負イオンによって結合され、例えば、Ｊ．Ｗｕ  ｅｔ  ａｌ．，"Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｍｏｄｅ  Ｉｏｎ／Ｉｏｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ａ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｉｏｎ  Ｔｒａｐ"，Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ２００４，７６，５００６−５０１５、およびＳ．ＭｃＬｕｃｋｅｙ  ｅｔ  ａｌ．，"Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ  Ｇｌｏｗ−Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｏｕｒｃｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｒａｃｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ−Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ  ｉｎ  Ａｍｂｉｅｎｔ  Ａｉｒ，Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  １９８８，６０，２２２０−２２２７（それぞれ、参照することによって本明細書に組み込まれる）に詳述されるように、例えば、大気サンプリンググロー放電イオン源（ＡＳＧＤＩ）から、Ｑ３またはＱ２ロッドセット３５／３２の側面から導入される。
【００３８】
多極ロッドセットＱ３またはＱ２（３５または３２）は、本明細書に記載されるＡＣおよびＲＦ電流／電圧が提供されるために、ＡＣ／ＲＦ電源１０４、１０６に連結され、それによって、陰イオンおよび陽イオンの両方を同時に収容するように操作され得る。反応は、Ｑ３および／またはＱ２のいずれかで生じ得る。実際は、後者が、いくつかの理由で望ましい場合がある。例えば、Ｑ２内で衝突冷却が存在する場合があり、そこでイオンを停止および冷却することが、比較的容易であり得、例えば、ロッドセットＱ３、３５は、例えば、質量フィルタまたは質量選択軸方向放出を伴う線形イオントラップ（ＬＩＴ）として用いるために構成され得る。
【００３９】
ＱｑＴＯＦ機器を表す、図２に示される実施形態では、質量分析計１０は、レンズ１２９と、ＴＯＦ質量分析計１３０と、をさらに備える。イオンのチャンバ３０からの退出に伴って、集束レンズ１２９および開口１２８を通して、ＴＯＦ分析計１３０の下方プレート１３７および窓１３５によって画定される抽出ゾーン１３４内に通される。抽出ゾーン１３４を通してゆっくりと移動するイオンは、プレート１３８およびグリッド１３６に印加される電気パルスの使用によって、ならびに加速カラム３８に印加される電圧によって、窓１３５を通して、主要チャンバまたは飛行管１４４内にプッシュされる。イオンミラー１４０が、ＴＯＦ分析計１３０の遠位端に、検出器１４２が、図示されるように、提供され得る。
【００４０】
グリッド１３５、１３６および加速カラム１３８に提供される電場の影響下、イオンパケット１４６が、矢印１５０によって示されるように、イオンミラー１４０に向かって、次いで、検出器１４２内に加速され得る。当業者には理解されるように、パケット１４６内のイオンの質量−電荷（ｍ／ｚ）比は、検出器１４２へのその到着時間を測定することによって判定され得る。
【００４１】
ＴＯＦ質量分析計のために本出願人の教示によってもたらされる特定の利点は、本明細書に記載されるＲＦおよびＡＣ場の印加を使用して、対応するロッドセット（例えば、図２のロッドセット１００、Ｑ２）からの出口を超えた領域内の振動ポテンシャルの存在を防止し、イオンのエネルギー拡散およびＴＯＦ質量分析計にイオンを移動させる際の関連する困難点を防止可能であることである。
【００４２】
図３では、多極ロッドセットＱ３、３５は、本明細書に記載されるＡＣおよびＲＦ電流／電圧が提供されるために、ＡＣ／ＲＦ電源１０４、１０６に連結され、それによって、陰イオンおよび陽イオンの両方を同時に収容するように操作され得る。したがって、ロッドセットＱ３、３５は、例えば、質量フィルタまたは質量選択軸方向放出を伴う線形イオントラップ（ＬＩＴ）として用いるために構成され得る。
【００４３】
図２および３に示される実施形態では、質量分析計１０、１０'は、コントローラ１６０をさらに備える。コントローラ１６０は、質量分析計１０、１０'および付随デバイスによって取得または提供されるデータ信号を受信、格納、および処理するために適合され得る。コントローラ１６０は、例えば、システムのユーザから受け取り、システムコマンドを実装するための好適な入／出力デバイスを含む、ＭＳシステム１０、１０'を制御するために好適なユーザインターフェースをさらに提供し得る。特に、コントローラ１６０は、検出器１４２、７６によって取得されるデータを処理し、そのようなデータの処理によって、少なくとも部分的に決定されたコマンド信号を質量分析計１０、１０'に提供するために適合され得る。
【００４４】
電源３６、３７、３８、１０４、１０６のうちの任意の１つ以上、したがって、デバイス１００の電極Ｑ０、ＳＴ、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３と、ＩＱ１、ＩＱ２、およびＩＱ３における電流／電圧、１８で提供されるカーテンガス圧、チャンバ２１、２６、３０、および３２で提供される圧力、ならびに質量分析計１３０、７６の任意の１つ以上の構成要素は、本明細書に記載されるように、コントローラ１６０によって、全体的または部分的に、自動的に制御され、本明細書に記載の目的を達成し得る。
【００４５】
当業者には理解されるように、コントローラ１６０は、本明細書に記載の目的を達成するために好適な、任意のデータ取得および処理システムまたはデバイスを備えることが可能である。コントローラ１６０は、例えば、好適にプログラムされた、あるいはプログラム可能な汎用または特定用途コンピュータ、もしくは他の自動データ処理デバイスを備えることが可能である。コントローラ１６０は、本明細書に記載されるように、例えば、質量分析計１０、１０'によって実行されるイオン検出走査を制御および監視するため、質量分析計１０、１０'による、源１３および衝突チャンバ３２から提供されるイオンのそのような検出を表すデータを取得および処理するために、適合可能である。故に、コントローラ１６０は、１つ以上のアプリケーションおよびオペレーティングシステムを含む、適切にコード化された構造化プログラミングによって、および任意の必要または所望の揮発性あるいは永続記憶媒体によって、自動および／または双方向制御のために適合される１つ以上の自動データ処理チップを備えることが可能である。当業者には理解されるように、本出願人の教示を実装するために好適な多種多様のプロセッサおよびプログラミング言語が、現在市販されており、疑いなく、今後も開発されるであろう。好適なプロセッサおよびプログラミングを備える、好適なコントローラの実施例は、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ／ＭＤＳ  Ｓｃｉｅｘから市販のＡＰＩ  ５０００ＴＭまたはＡＰＩ  ４０００ＴＭ  ＭＳシステム内に組み込まれるものである。
【００４６】
電源３７、３６、３８、１０４、１０６は、本明細書に開示されるように、種々のＲＦ、ＡＣ、およびＤＣ電圧を提供される種々の四重極に提供するために提供される。例えば、Ｑ０は、例えば、米国特許第４，９６３，７３６号において教示されるように、ＲＦのみの多極イオンガイドＱ０として作動され、イオンを冷却および集束する機能を果たし得る。Ｑ１は、標準的分解ＲＦ／ＤＣ四重極として採用可能である。電源３７、３６によって提供されるＲＦおよびＤＣ電圧は、着目前駆体イオンまたはｍ／ｚの所望の範囲のイオンのみＱ２内に移動させるように選択され得る。Ｑ２は、源３４からの衝突ガスが供給され、前駆体イオンを解離または分裂し、第１世代または後続世代の断片イオンを産生させ得る。また、ＤＣ電圧は、（上述の電源または異なる源のうちの１つ以上を使用して）電極ＩＱ１、ＩＱ２、ＩＱ３および出口レンズ４０に印加され得る。さらに、ＲＦおよびＡＣ電圧／電流が、本明細書に記載されるように、両方の電荷状態のイオンを収容および／または誘導するために、ロッドセット１００、Ｑ０、ＳＴ、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３のいずれかに印加され得る。
【００４７】
種々のロッドセット１００、Ｑ０、ＳＴ、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３に印加されるＤＣ、ＡＣ、およびＲＦ電圧はすべて、コントローラ１６０および適切な入／出力デバイスを使用して、ＭＳシステム１０、１０'の人間のユーザによって制御され得る。コントローラ１６０は、完全または半自動的態様で、そのようなユーザから受信される命令を実装するように適合され得る。
【００４８】
当業者には理解されるように、本開示に精通すると、ロッドセット１００、Ｑ０、ＳＴ、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３のうちの任意の１つ以上は、本明細書に記載されるように、ＲＦおよびＡＣ電流／電圧の好適な印加によって、両電荷状態のイオンの閉じ込めのために採用可能である。そのような当業者にはさらに理解されるように、陰イオンおよび陽イオンのための導入点および源１２、１５０は、本出願人の教示に従って、逆に、または修正され得る。
【００４９】
本出願人の教示は、好ましい実施形態に関連して説明および例証されたが、当業者には明白であるように、多くの変形例および修正例が、その精神および範囲から逸脱することなく成され得、本出願人の教示は、上述の方法または構成の精密な詳細に限定されず、そのような変形例および修正例は、その教示の範囲内に含まれることが意図される。必要範囲内またはプロセス自体に固有の場合を除き、図面を含み、本開示に記載される方法またはプロセスのステップあるいは段階に対する特定の順番は意図されない。多くの場合、プロセスステップの順番は、記載される方法の目的、作用、重要性を変更することなく、可変であり得る。
【００５０】
当業者は、本開示を熟読することによって、添付の請求項内の発明の真の範囲から逸脱することなく、形態または詳細において、種々の変更が成され得ることを理解するであろう。
【００５１】
本明細書で使用されるセクションの見出しは、編成目的のために提供されるものであって、説明される主題を限定するものとしていかようにも解釈されるものではない。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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