(57)【要約】集積化容量性検出器を有する分光計を開示する。集積化容量性検出器は、コレクタ（２２０）からのイオン電流を、変化する電圧に積分する。検出器は、分光計中のイオンを受けるように構成されたコレクタと、誘電体（２２８）と、コレクタ側とは反対の誘電体の側でコレクタと重なるように配置されたプレート（２３２）とを有する。検出器は増幅器（２２６）をも有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面及び第２の面を有するコレクタであって、前記第１の面は、前記コレクタに向かって移動したイオンを検出するように構成されているコレクタと、
前記第２の面に近接する誘電体素子と、
入力端及び出力端を有する増幅器と、
前記誘電体素子に近接するとともに前記コレクタに対向する容量性プレート素子であって、前記増幅器の出力端に結合している容量性プレート素子と
を有している検出器を備える分光計。
【請求項２】
請求項１に記載の分光計において、前記誘電体素子は、プリント回路基板を有している分光計。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の分光計において、前記コレクタ、前記誘電体素子、および前記容量性プレート素子は、前記増幅器の帰還ループにおけるキャパシタとして機能する分光計。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の分光計において、前記コレクタは前記増幅器の入力端に結合され、これにより前記増幅器、前記コレクタ、前記誘電体素子、および前記容量性プレート素子は、容量性トランスインピーダンス増幅器を構成している分光計。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の分光計において、前記容量性プレート素子、前記誘電体素子、および前記コレクタは、前記コレクタからのイオン電流を電圧として積分するように構成された積分回路を有している分光計。
【請求項６】
請求項３〜５の何れか一項に記載の分光計において、前記キャパシタに結合され、前記キャパシタを選択的にリセットするように構成されたリセット回路をさらに有している分光計。
【請求項７】
請求項３〜６の何れか一項に記載の分光計において、前記増幅器は、演算増幅器を有し、前記キャパシタは、前記演算増幅器のダイオードを介して放電させることにより選択的にリセットされるように構成されている分光計。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の分光計において、前記誘電体素子に近接する前記コレクタを囲む保護リングを有している分光計。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の分光計において、前記誘電体素子は、空隙、プリント回路基板、セラミック、熱可塑性物質、ガラス、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ＰＦＴＥの少なくとも１つを有している分光計。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の分光計において、前記分光計は、ほぼ大気圧で動作するように構成されたイオン移動度分光計である分光計。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の分光計において、前記容量性プレート素子と前記コレクタとが約４４平方ミリメートルの面積に亘って重なっている分光計。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載の分光計において、少なくともイオンピークを通過するまでイオンを受けるように構成されたトランスインピーダンス増幅器に結合された第２のコレクタをさらに有している分光計。
【請求項１３】
誘電体の第１の面上に支持されたコレクタに向かって移動したイオンを受けるように構成されている当該コレクタと、
前記第１の面の側とは反対側の前記誘電体の第２の面上に前記コレクタと重なる形態で配置されたプレート素子と、
入力端及び出力端を有し、前記入力端に前記コレクタが結合され、前記出力端に前記プレート素子が結合されている増幅器と
を有している検出器を備える分光計。
【請求項１４】
請求項１３に記載の分光計において、前記検出器は、前記コレクタからのイオン電流を電圧に積分する積分器として構成されている分光計。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の分光計において、ほぼ大気圧で動作するように構成されたイオン移動度分光計をさらに有している分光計。
【請求項１６】
請求項１３〜１５の何れか一項に記載の分光計において、前記誘電体は、プリント回路基板を有し、前記増幅器は、前記プリント回路基板により支持されている分光計。
【請求項１７】
請求項１３〜１６の何れか一項に記載の分光計において、前記コレクタと前記プレート素子との重なり部分、および前記誘電体が、前記増幅器の帰還ループ内に配置されたキャパシタとして作用するように構成されている分光計。
【請求項１８】
請求項１３〜１７の何れか一項に記載の分光計において、前記キャパシタを選択的にリセットするように構成されたリセット回路をさらに有している分光計。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の分光計において、前記増幅器は、少なくとも１つの入力保護ダイオードを有しており、前記リセット回路は、スイッチング素子と抵抗性素子とを有しており、前記スイッチング素子は、前記プレート素子を前記増幅器の前記少なくとも１つの入力保護ダイオードに選択的に結合させるように構成されている分光計。
【請求項２０】
イオンを受けるように構成されたコレクタであって、キャパシタの第１のプレートとして構成配置されている当該コレクタと、
前記コレクタに近接する誘電体と、
前記誘電体に対して前記コレクタ側とは反対側に配置されたキャパシタの第２のプレートとして構成されたプレートと、
入力端、出力端及び帰還ループを有する増幅素子と
を有し、
前記キャパシタが前記帰還ループ内に構成されている分光計。
【請求項２１】
請求項２０に記載の分光計において、前記誘電体は、空気、ポリイミド、セラミック、熱可塑性物質、ガラス、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ＰＦＴＥの少なくとも１種類を有している分光計。
【請求項２２】
請求項２０又は２１に記載の分光計において、前記コレクタ、誘電体、プレート及び増幅素子は、積分器として構成配置されている分光計。
【請求項２３】
請求項２２に記載の分光計において、前記積分器は、加算用ジャンクションを有し、前記分光計は、前記加算用ジャンクションに直接結合させることなく前記積分器をリセットさせるように構成されたリセット回路をさらに有している分光計。
【請求項２４】
請求項１〜２３の何れか一項に記載の分光計において、前記コレクタを前記分光計のドリフト管の端部に向けて配置し、前記ドリフト管からイオンを収集するようにした分光計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出器装置、特に、分光計（スペクトロメータ）用検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イオン移動度分光計（“ＩＭＳ”）、電界非対称イオン移動度分光計（“ＦＡＩＭＳ”）又は微分型移動度分光計（“ＤＭＳ”）装置は、爆発物、薬物、ブリスター及び神経ガス等のような物質を検出するのにしばしば用いられている。分光計は代表的に、疑わしい物質又は検体を含む空気の試料が気体又は蒸気として供給される検出セルを有している。検出セルは、大気圧で又はその付近で動作するものであり、検出セルに沿って電圧勾配を生じさせるように電圧が加えられる電極を有している。
【０００３】
空気の試料中の分子は、放射線源、紫外線（“ＵＶ”）源又はコロナ放電のような手段によりイオン化され、一端の静電ゲートによりセルのドリフト領域内に入れられる。イオン化された分子は、コレクタに対するイオンの寸法に依存する速度でセルの反対側の端部に移動し、コレクタ内に電流パルスを生じさせる。コレクタ内に生じた電流は電圧に変換され、増幅される。セルに沿った飛行時間を測定することにより、イオンを同定することができる。
【０００４】
ここまでに述べた主題は、背景技術の部分への記述の結果として単に従来技術とみなされるべきものではない。同様に、これまで述べた又はこの主題と関連する問題も従来技術で以前から認識されていたものとして前提されるべきものではない。ここまでに述べた主題は、それ自体で本発明ともなりうる種々の手法を単に表しているものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願第６１／６５４，４２６号
【特許文献２】米国特許第６，０５１，８３２号
【特許文献３】米国特許第６，２５５，６２３号
【特許文献４】米国特許第５，９５２，６５２号
【特許文献５】米国特許第４，５５１，６２４号
【特許文献６】米国特許第６，４５９，０７９号
【特許文献７】米国特許第６，４９５，８２４号
【発明の概要】
【０００６】
集積化（integrated）容量性検出器を有する分光計を開示する。これら分光計は、分子をイオンに基づいて同定するために所望の（関心のある）試料の分子をイオン化するのに用いられる。一例では、イオンが分光計内の室（チャンバ）に沿って移動し、コレクタにより収集される。生じたイオン信号は、集積化容量性検出器により増幅される。
【０００７】
本発明の一態様では、分光計を提供する。分光計は検出器を有している。検出器はコレクタを備え、コレクタは、コレクタに向けて移動したイオンを受けるように構成された第１の面と、第２の面とを有している。検出器は更に、コレクタの第２の面に近接する誘電体素子を有している。検出器はまた、入力端及び出力端を備える増幅器を有している。検出器はさらに、誘電体素子に近接しているとともにコレクタに対向している容量性プレート素子を有している。容量性プレート素子は増幅素子の出力端に結合されている。
【０００８】
他の態様でも、分光計を提供する。分光計は検出器を有している。検出器はコレクタを備え、コレクタは、誘電体の第１の面上に支持されたコレクタに向けて移動するイオンを受けるように構成されている。検出器はまた、第１の面の側とは反対側の誘電体の第２の面上に、コレクタと重なる形態で配置されたプレート素子を有する。検出器はまた、入力端及び出力端を備える増幅器を有している。コレクタは入力端に電気的に結合されている。プレート素子は出力端に電気的に結合されている。
【０００９】
本発明の他の例は、分光計に関するものである。分光計は、イオンを収集するように構成したコレクタを有する。コレクタは、キャパシタの第１のプレートとして構成され、配置されている。分光計はまた、コレクタに近接する誘電体を有している。分光計はまた、キャパシタの第２のプレートとして構成され、誘電体に対しコレクタ側とは反対側に配置されたプレートを有している。分光計はまた、入力端、出力端及び帰還ループを備える増幅素子を有している。キャパシタは帰還ループ内に構成されている。
【００１０】
上述した「発明の概要」は、以下の「発明を実施するための形態」で更に説明される簡単な形態での概念の選択を導入するためのものである。この「発明の概要」は、特許請求の範囲の主題の重要な特徴又は基本的な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲の主題の範囲を決定する際の補助として用いることを意図するものでもない。
【００１１】
本発明の詳細な説明を添付図面につき説明する。図面では、参照符号の最も左側の数字が、この参照符号が最初に現れる図面の番号を表している。以下の説明及び図面での異なる事例における同じ参照符号の使用により、同様な又は同じ要素を表すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施例による、集積化容量性検出器を有する代表的なＩＭＳ装置を示す略図である。
【図２】図２は、例えば図１に示す代表的なＩＭＳ装置に対する集積化容量性検出器として用いうる集積化容量性検出器の一実施例を示す詳細図である。
【図３】図３は、例えば図２に示す構成配置より成る回路のようなトランスインピーダンス増幅器回路の一実施例を示す略図である。
【図４】図４は、図２に示す構成配置より成る回路の他の実施例を示す略図である。
【図５】図５は、集積化容量性検出器及び第２の検出器を有するＩＭＳ装置の他の実施例を示す略図である。
【図６】図６は、リセット回路を有する検出器の一実施例を示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、所望の試料における分子の電気的なイオン化を実施するイオン移動度分光計（“ＩＭＳ”）１００のような代表的な分光計を示す略図である。ＩＭＳ１００は、第１の壁部１０４から第２の壁部１０６まで延在する細長状のハウジング１０２を有している。ハウジング１０２には第１の壁部１０４に近接して入口１０８が設けられている。入口１０８を経てハウジング１０２内に所望の分子が引き入れられる。ハウジング１０２は、流体連結状態のイオン化室１１０及びドリフト室１１２を規定するが、これらはドリフト室１１２へのイオンの流れを制御しうるゲート１１４により互いに分離されている。イオン化室１１０は、ニッケル６３放射源のような放射線源、コロナ放電装置、光イオン化源又は所望の試料をイオン化するその他の適切な種類のイオン化源としうるイオン化源１１６を有している。ドリフト室１１２は、イオンを（図１に示す状態で）左から右に移動させるのに有効な電位勾配をドリフト室１１２の長手方向に沿って生じさせる、ドリフト室１１２に沿って離間させた電極対１１８を有している。ドリフト室１１２内でハウジング１０２の第２の壁部１０６に近接して検出器１２２のコレクタ１２０が設けられている。イオンは、これらのイオンがコレクタ１２０に接触すると検出される。
【００１４】
所望の分子のイオン化は種々の方法で達成することができる。例えば、プラズマ中で形成されたイオンを用いた種々の多段階プロセスを介して、分子をイオン化することができる。
【００１５】
実施例では、反応イオンをコロナにより発生させる。反応イオンが所望の分子をイオン化する。例えば、イオン源がイオンを形成し、その後これらのイオンが引き出されて所望の分子をイオン化する。反応イオンは、イオン化室内の、イオン化ガス（例えば、窒素及び空気中のガス）や、水等のような他のガスとすることができる。所望の分子の断片化が可能であるが、イオン化は“ソフト”イオン化となるように制御し、これにより分子の断片化を最少化して単一電荷、例えば、プラス１又はマイナス１の電荷を有する分子を選択するようにする。
【００１６】
一実施例では、ＩＭＳは、ゲート１１４が開放された後、イオンがコレクタ１２０に到達するまでどの位の時間を要するかを計時する。この飛行時間は内在する分子と関連付けることができる。イオンの移動度は、イオンと関連付けられた分子を同定するのに用いられる。例えば、コンピュータを用いて、検出器１２２の出力を既知のイオンのプラズマグラムライブラリと比較することができる。コレクタ１２０から放出されるイオン電流は概して、極めて小さい。従って、以下に更に説明するように、検出器１２２は、イオン電流を増幅する増幅素子１２６を含む増幅回路１２４を含む。
【００１７】
検出器１２２の出力端は測定システム１２３に結合させることができる。実施例の測定システム１２３には、以下に更に説明するように、アナログ‐デジタル変換器、デジタル‐アナログ変換器、増幅素子、プロセッサ等を設けることができる。プロセッサは、これらを形成する材料により、又はこれらプロセッサに採用される処理機構により制限されない。例えば、プロセッサは、半導体及びトランジスタ（例えば、電子的な集積回路（“ＩＣ”））の双方又は何れか一方で構成されてもよい。実施例には、適切な他の測定システム１２３を設けることができる。
【００１８】
プロセッサにはメモリを含めることができる。メモリは、ＩＭＳを動作させる命令、データ等のプログラムのようなデータを記憶することができる。単一のメモリ装置を用いることができるが、ランダムアクセスメモリ（“ＲＡＭ”）、ハードディスクメモリ、リムーバブルメディアメモリ、外部メモリ及びその他の種類のコンピュータ可読記憶媒体のような、種々の種類のメモリ及びこれらの組合せ（例えば、タンジブルメモリ）を採用することができる。
【００１９】
イオンは第２の壁部１０６に向かってドリフト室１１２を流れる。コレクタ１２０は第２の壁部１０６に近接して位置する。図示の例では、コレクタ１２０は、誘電体１２８により支持されている。誘電体１２８は適切な如何なる誘電体とすることができ、図示の例ではポリイミドより成るプリント回路基板（“ＰＣＢ”）である。コレクタ１２０は、適切な如何なる材料（例えば、銅や、その他の金属や、導電性材料等）、又はこれらの材料の組合により構成することができ、ＰＣＢ上に堆積させるか或いは適切な手段によりＰＣＢに結合させることができる。
【００２０】
図２は、例えば、図１に示す代表的なＩＭＳ装置に設けられる集積化容量性検出器として用いられうる容量性検出器の一実施例を示す詳細図である。コレクタ２２０は、イオンを収集するのに適した領域にまたがってＰＣＢ２２８上に堆積されている。一実施例では、ＰＣＢ２２８は、直径が約７．５ミリメートルで正方形の面積が約４４平方ミリメートルのほぼ円形状である。他の適切な形状、直径及び面積も考えられる。一実施例では、コレクタ２２０の寸法を、正確な検出が可能な程度に充分に小さくする。図示の実施例では、コレクタ２２０は、保護リング２３０で囲まれている。保護リング２３０は、導電性材料、金属等のような適切な如何なる材料からも形成しうる。
【００２１】
コレクタ２２０とは反対側のＰＣＢ２２８の側には容量性プレート素子２３２が支持されている。容量性プレート素子２３２は、適切な如何なる材料（例えば、銅、その他の金属、導電性材料等）又はこれらの材料の組合せにより構成でき、適切な手段により、ＰＣＢ上に堆積させるか又はＰＣＢに結合させることができる。
【００２２】
平行プレートキャパシタは、これらプレートの重なり面の面積と、これらプレート間の距離間隔と、次式による誘電定数（比誘電率）とに基づくキャパシタンスを有している。
Ｃ＝（ｋ・８．８５４・１０−12・Ａ／Ｄ）・１・１０−12
ここで、ｋは誘電体材料の誘電定数であり、Ａはプレートの重なり面積であり、Ｄはプレート間の距離であり、Ｃはキャパシタのキャパシタンスである。
【００２３】
容量性プレート素子２３２とコレクタ２２０との重なり部分がＰＣＢ２２８とともに、キャパシタとして作用するように構成され、容量性プレート素子２３２と重なるコレクタ２２０の部分がキャパシタの一方のプレートとして作用し、ＰＣＢ２２８が誘電体として作用し、容量性プレート素子２３２がキャパシタの他方のプレートとして作用する。容量性プレート素子２３２は、以下に更に説明するように、目的とする適用分野に対する目的のキャパシタンスを達成するための、コレクタ２２０の面積の一部に重なる面積を有するような寸法とする。一実施例では、ＰＣＢ２２８を、約３．４の誘電定数を有するポリイミドから形成する。容量性プレート素子２３２は、コレクタ２２０に重なる約４４平方ミリメートルの面積を有するような寸法とする。ＰＣＢ２２８の厚さは約１．５ミリメートルとする。従って、コレクタ２２０、容量性プレート素子２３２およびＰＣＢ２２８により構成されるキャパシタのキャパシタンスは約０．８８３ピコファラッドである。種々の適用分野に適した他のキャパシタンスとなる他の構成配置も考えられる。
【００２４】
以下に更に説明するように、誘電体とともに、容量性プレート素子２３２とコレクタ２２０との重なり部分により形成されるキャパシタ、および、コレクタ２２０は、トランスインピーダンス増幅器回路の加算用ジャンクションノードを形成する。加算用ジャンクションノードは増幅素子２２６の第１の入力端２３４に結合されている。
【００２５】
図２を更に参照するに、増幅素子２２６は、適切な如何なる種類の演算増幅器とすることができる。更に、他の適切な種類の増幅素子も考えられる。演算増幅器２２６の第１の入力端２３４は演算増幅器の反転入力端である。演算増幅器２２６は、演算増幅器２２６の非反転入力端である第２の入力端２３６も有している。演算増幅器２２６の第２の入力端２３６は接地されている。演算増幅器２２６はまた、出力端２３８を有している。出力端２３８は容量性プレート素子２３２に結合されている。
【００２６】
図３は、図２に示す装置により形成される回路を示す略図である。図２の容量性プレート素子２３２、誘電体２２８及びコレクタ２２０により形成されるキャパシタは、増幅素子３２６の帰還ループ内に配置された帰還キャパシタ３４０として機能する。帰還キャパシタ３４０とコレクタ３２０とは、演算増幅器３２６の反転入力端３３４に結合された加算用ジャンクションノード３４２に接続されている。
【００２７】
図３の回路は、その入力端に供給される電流を低インピーダンス出力に変換する容量性トランスインピーダンス増幅器として機能する。イオンがコレクタ３２０に衝突すると、イオン信号により電荷をキャパシタ３４０の両端間に蓄積させ、演算増幅器３２６の出力は入力信号の極性に応じて正又は負の方向に増大する。従って、図示の回路は積分器として動作し、コレクタ３２０からのイオン電流を増大電圧として積分する。
【００２８】
電荷がキャパシタ３４０に蓄積され、キャパシタ３４０がその動作限界に達すると、キャパシタ３４０が放電を要求されてリセットされる。一実施例では、キャパシタ３４０は、リセット用のスイッチング回路３４４と並列に結合されている。キャパシタ３４０をリセットしたい場合、リセット用のスイッチング回路３４４のスイッチを閉じ、これによりキャパシタ３４０をリセットさせて放電させることができる。実施例では、リセット用のスイッチング回路３４４にまた、電圧の変化率を制御して瞬時電流を制限するために、抵抗性素子を含みうる。
【００２９】
図４は、キャパシタ４４０を放電させる他の構成配置を有する図２に示す装置より成る回路を示す略図である。種々の演算増幅器４２６が入力保護ダイオードを構成する。演算増幅器４２６の出力端に結合された容量性プレート素子４３２は接地されるようにスイッチングされる。従って、キャパシタに蓄積された電荷は、演算増幅器４２６の保護ダイオードを介して放出される。ある実施例では、抵抗性素子が、放電中の瞬時電流を制限するために設けられる。
【００３０】
演算増幅器４２６は、電力を演算増幅器４２６に与える給電接続ラインを有する。ある例では、演算増幅器４２６の給電接続ラインを接地することにより、キャパシタ４４０がリセットされる。これにより、キャパシタ４４０に蓄積された電荷は、演算増幅器の内部ダイオード構造部を介して放出される。ある実施例では、瞬時電流を制限して、電圧の変化率を制御するために、抵抗性素子が設けられる。
【００３１】
他の実施例では、演算増幅器４２６の給電接続ラインを部分的に又は完全に反転させることにより、キャパシタ４４０はリセットされる。この場合、キャパシタ４４０に蓄積されている電荷は、演算増幅器の内部ダイオード構造部を介して放出される。ある実施例では、電圧の変化率を制御して瞬時電流を制限するために、抵抗性素子が設けられる。
【００３２】
更に他の実施例では、分光計１００はさらに、極性切換セル内にイオン発生器を有する。キャパシタ４４０をリセットする代わりに、イオン発生器は、キャパシタを逆極性の向きに変えるために用いられる。
【００３３】
上述したところでは、キャパシタ４４０をリセットすることに関して説明したが、例えば、“Capacitive Transimpedance Amplifier With Offset ”と題する米国特許出願第６１／６５４，４２６号明細書の一実施例で説明されているように、キャパシタ４４０をリセットすることなく、検出器１２２をオフセット構成配置に用いるようにすることもできることも考えられる。この米国特許出願は、本出願との同時出願であって本出願の譲受人に譲渡されたものであり、その内容の全ては参考のためにここに導入されるものである。
【００３４】
図５は、分光計５００の他の実施例を示している。分光計５００は、図１の分光計１００とほぼ同じ構成素子を有しているが、分光計５００はさらに、第２のコレクタ５４６と、第２の演算増幅器５４８と、演算増幅器５４８の帰還ループ内に配置された抵抗性素子５５０とを備えている。抵抗性素子５５０と第２のコレクタ５４６とは、第２の演算増幅器５４８の反転入力端５５４に結合されたジャンクション５５２に結合されている。第２の演算増幅器５４８の非反転入力端５５６は接地されている。
【００３５】
動作に当っては、所望の試料がイオン化室５１０内に引き入れられ、イオン化源５１６が試料をイオン化する。イオンがドリフト室５１２を通過するようにするためにゲート１１４が開放されるのに続く第１の時間部分の間、イオンが第２のコレクタ５４６により収集される。この時間部分の間、第１のコレクタ５２０及びその関連の回路はリセット状態に保持されている。イオン化源５１６によるイオン化の結果、代表的に、反応イオンのピーク（従って、反応イオンのピーク電流）が得られる。反応イオンのピークを通過するまで、第２のコレクタ５４６及びその関連の回路が用いられる。しかし、反応イオンのピーク後は、第１のコレクタ５２０及びその関連の回路はもはやリセット状態に保持されず、これらのみで又は第２のコレクタ５４６と組合せて用いてイオンの流れを監視する。上述した構成配置をこのように用いて、イオンスペクトルの選択部分を増大させることができる。
【００３６】
図６は、検出器６２２の他の実施例を示す。本例では、演算増幅器６２６の出力端は抵抗性素子６５７に結合されている。抵抗性素子６５７は、スイッチ６５９に結合されており、スイッチ６５９は、閉じられると抵抗性素子６５７を接地する。スイッチ６５９が開放すると、抵抗性素子６５７は、第２の増幅素子６６１、一実施例では、計装用増幅器又は第２の演算増幅器の非反転入力端に結合される。第２の演算増幅器６６１の出力端は帰還キャパシタ６４０に結合されている。この構造に基づくと、帰還キャパシタ６４０の両端間の電荷を、システムの現状や入力信号とは無関係に変えることができる。スイッチ６５９が閉じられると、第２の増幅素子６６１に接続された容量性プレート素子６３２における電圧を、第２の増幅素子の供給電圧内の如何なるレベルにも駆動しうる。キャパシタ６４０の反対側のプレートは、逆並列接続ダイオード６６３により接地電位付近になる。これらダイオード６６３は個別素子として示しているが、一実施例では、これらのダイオードは、第１の増幅素子６２６の入力回路内に組み込まれる。従って、一実施例では、追加の構成素子又は加算用ジャンクションノード６４２への追加の接続ラインを設けることなしに、キャパシタ６４０をリセットすることができる。
【００３７】
誘電体１２８、および、コレクタ１２０とは反対側の誘電体１２８の側に示された構成素子は、種々の例においてドリフト室１１２及びハウジング１０２の内側又は外側に配置することができる。又、ある実施例では、積分器、誘電体等の加算ジャンクションをハウジング１０２内に配置し、これらの素子を何らかの手段により適切に遮蔽するようにしうることも考えられる。
【００３８】
上述した実施例における容量性素子は平行プレート型のキャパシタである観点で説明したが、他の容量性の構成を使用することも考えられる。更に、上述した実施例では、ＰＣＢを誘電体１２８として作用させているが、ＰＣＢを他の構成上の技術と関連させて用いて、容量性プレート素子１３２とコレクタ１２０との間に空隙を形成するようにしうることも考えられる。
【００３９】
更に、増幅回路１２６を図面中に概略的に略図示しているが、増幅回路１２６をＰＣＢ１２８により支持することが考えられる。他の実施例では、増幅回路１２６を誘電体から分離させることができる。
【００４０】
容量性トランスインピーダンス増幅器を有する検出器の実施例によれば、熱雑音を回避又は減少させ、低雑音信号を生成することができる。
【００４１】
一実施例では、トランスインピーダンス増幅器により、外部の雑音源からの遮蔽を達成するとともに雑音の導入を回避するようにしうる。他の実施例では、トランスインピーダンス増幅器により、広帯域幅を達成するようにしうる。更に他の実施例では、トランスインピーダンス増幅器により、電気的な漏洩を回避するようにしうる。
【００４２】
大気圧で動作するように構成したＩＭＳの特定の実施例と組合せて集積化容量性検出器を説明したが、集積化容量性検出器の実施例を、ＦＡＩＭＳ及びＤＭＳを含む種々の異なる分光計の構成とともに用いることが考えられる。集積化容量性検出器の実施例を用いうると考えられる代表的な分光計装置は、例えば、米国特許第６，０５１，８３２号（発明者：Bradshaw等）、米国特許第６，２５５，６２３号（発明者：Turner等）、米国特許第５，９５２，６５２号（発明者：Taylor等）、米国特許第４，５５１，６２４号（発明者：Spangler等）、米国特許第６，４５９，０７９号（発明者：Machlinski氏等）及び米国特許第６，４９５，８２４号（発明者：Atkinson）に開示されている。これらの各米国特許の開示内容はここに導入しうるが、その全ては参考のためである。
【００４３】
「から成る」、「有する」、「含む」および「包含する」という語句は、別に言及しない限り、開放型の語句として解釈されるべきである。本明細書での値の範囲の言及は単に、その範囲内に収まるそれぞれの別個の値を言及する簡便な方法として役立つことを意図し、本明細書で別に言及しない限り、それぞれの別個の値は、ここで別個に列挙された場合には、本明細書に組み込まれる。ここに開示した方法は、特に断らない限り適切な如何なる順序でも実行しうるものである。ここで述べた何れかの例や全ての例又は代表的な言語（例えば、“のような”）の使用は、単に本発明を良好に示すためのものであり、別に主張しない限り本発明の範囲を限定するものではない。明細書中の言語は、請求項に記載されていない要素が本発明を実現するのに必須であるとして解釈されるべきものではない。
【００４４】
追加の実施例では、ここに開示した構造、技術等を種々の分析装置に用いることができる。従って、本明細書全体に亘ってＩＭＳ装置につき説明したが、上述した技術、方法、構造等を種々の分析装置に用いることができる。これらの装置は、機能性を制限して（例えば、装置を肉薄にして）或いは機能性を強固にして（例えば、装置を肉厚にして）構成することができる。従って、装置の機能性は、装置のソフトウェア又はハードウェアリソース、例えば、処理能力、メモリ（例えば、データ記憶能力）、解析能力等に関連付けることができる。例えば、質量分析計（“ＭＳ”）のようなイオン化処理を含む他の種類の分光分析にコロナ源を用いることもできる。
【００４５】
上述したところでは、増幅器及び増幅素子を参照したが、増幅器又は増幅素子は、単一の素子に限定されるものではない。それどころか、これらの用語にはある実施例では、複数の素子、集積回路又は増幅に適した他の何らかの構成を含む回路を包含するようにすることができる。
【００４６】
上述したところでは、本発明の実施例を構造的に説明したが、その構造や、その構造的及び機能的な双方又は何れか一方の等価物を方法で実行しうる。
【００４７】
上述したところでは、本発明を実行する上で本発明者にとって既知の最良のモードを含む本発明の好適実施例を説明した。しかし、上述したことを考慮することにより、これらの好適実施例の変形例も当業者にとって明らかとなりうるものである。本発明者は、熟練した当業者がこのような変形例を適切なものとして採用することを期待するものであり、又本発明者は、本発明をここに明瞭に述べたこと以外で実行することを意図しているものである。従って、本発明には、適用法令で許容されている特許請求の範囲に述べられている主題の変形及び等価の全てを含むものである。更に、上述した素子のあらゆる可能な変形の如何なる組合せも、ここで他に指示されてないか又は状況で明瞭に矛盾していない限り本発明に含まれるものである。
【００４８】
本発明を、構造上の特徴と方法論的作用との双方又は何れか一方に特有の言語で説明したが、特許請求の範囲に規定した本発明は必ずしも上述した特有の特徴又は作用に限定されるものではない。むしろ、これらの特徴及び作用は、特許請求の範囲に開示した発明を実行する例示的形態として開示したものである。
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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