(57)【要約】  イオンの運動エネルギーを減少させるようにイオンを冷却する冷却セル４を備える、質量分析器が開示される。冷却セル４は、イオンを受け入れ、またはその中に前記イオンを生成し、実質的に囲まれた領域を画定する壁から形成されるチャンバと、前記チャンバを取り囲み、チャンバの１つまたは複数の壁から熱を奪うように、冷却液を含んで配置されおよび構成される冷却ジャケット１６とを有する。質量分析器はさらに、イオンが冷却された後、冷却セル４からイオンを受け入れる質量分析計６をさらに備える。本発明は質量分析前にイオンの運動エネルギーを減少し、よって質量分析計６の分解能を向上する。質量分析計は、望ましくは飛行時間型質量分析計である。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンを受け入れ、またはその中にイオンを生成し、実質的に囲まれた領域を画定する壁から形成されるチャンバと、
前記チャンバを取り囲み、１つまたは複数の前記チャンバの壁から熱を奪うように、冷却液を含んで配置されおよび構成される冷却ジャケットと、
を有する、イオンの運動エネルギーを減少させるようにイオンを冷却する冷却セルを備え、
前記イオンが冷却された後、前記冷却セルから前記イオンを受け入れる質量分析計をさらに備える、質量分析器。
【請求項２】
前記冷却ジャケットが、前記冷却液を受け入れる液体吸込管路、および前記冷却液を前記冷却ジャケットから放出する液体送出管路を備える、請求項１に記載の質量分析器。
【請求項３】
前記冷却液を前記吸込管路を通して前記ジャケット内へ流し、前記ジャケットを通して、それから前記送出管路を通して前記ジャケット外へ流す手段をさらに備える、請求項２に記載の質量分析器。
【請求項４】
前記吸込管路および／または前記送出管路の熱膨張または収縮に適応するように、前記吸込管路および／または前記送出管路が据付面に対して移動しうる方法で、前記吸込管路および／または前記送出管路の少なくとも一部が前記質量分析器の前記据付面に接合される、請求項２または３に記載の質量分析器。
【請求項５】
冷却ジャケット内の冷却液の結果としてチャンバ内部で冷却されるガスをチャンバ内に供給するため、チャンバの壁を通って伸びるガス管路をさらに備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の質量分析器。
【請求項６】
前記チャンバが、前記チャンバが冷却されるイオンを受け入れるのを可能にするイオン入口孔と、冷却されたイオンが前記チャンバを出るのを可能にするイオン出口孔と、前記チャンバが冷却されるガスを受け入れるのを可能にするガス管路吸込口開口部とを備え、前記冷却チャンバの壁が、前記イオン入口孔、前記イオン出口孔および前記ガス管路吸込口開口部を除いて十分に囲まれた領域を画定する、請求項５に記載の質量分析器。
【請求項７】
使用中、前記冷却セルチャンバ内部のガス圧が真空筐体のガス圧より高いように、前記冷却セルが真空筐体内または真空筐体の間に配置された、請求項５または６に記載の質量分析器。
【請求項８】
前記チャンバが、前記チャンバの対向する長手方向の端部でイオン入口孔およびイオン出口孔を有する細長形のチャンバであり、前記ガス吸込管路開口部が、前記チャンバの前記長手方向の端部の間の前記チャンバの長手方向の中央領域のチャンバ壁を通して配置された、請求項６または７に記載の質量分析器。
【請求項９】
前記ガス吸込管路が、チャネルを通って伸び、前記冷却ジャケットを通って前記冷却セルチャンバへ到達する、請求項５〜８のいずれか一項に記載の質量分析器。
【請求項１０】
イオンが前記チャンバの１つまたは複数の壁に衝突しないように、イオンを前記チャンバ内に閉じ込める電界および／または磁界を生成する手段をさらに備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の質量分析器。
【請求項１１】
前記チャンバを通して、および出口孔の外へイオンを送る手段を備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の質量分析器。
【請求項１２】
前記冷却セルにより冷却されたイオンが前記質量分析計において受け入れられ、一方で前記イオンが前記冷却セルに入る前の前記イオンの運動エネルギーに対してなお冷却されるように、前記質量分析計が配置され前記質量分析器が構成された、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の質量分析器。
【請求項１３】
前記質量分析計が飛行時間型質量分析計、任意選択的に直交加速飛行時間型質量分析計である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の質量分析器。
【請求項１４】
実質的に囲まれた領域を画定する壁を有するチャンバと、前記チャンバを取り囲む冷却ジャケットとを備えるイオン冷却セルを提供するステップと、
前記チャンバ内にイオンを提供するステップと、
前記チャンバの１つまたは複数の壁から熱を奪うように前記冷却ジャケット内へ冷却液を供給し、それによって前記チャンバ内のガスおよび前記チャンバ内のイオンを冷却するステップと、
前記冷却されたイオンを質量分析するステップと、
を含む、質量分析方法。
【請求項１５】
前記冷却液を吸込管路を通して前記ジャケット内へ流し、前記ジャケットを通して、それから送出管路を通して前記ジャケット外へ流すステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記送出管路を通って前記ジャケットを出る冷却液が冷却され、前記吸込管路を通って前記ジャケット内に再循環される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ガスを前記チャンバの壁を通して前記チャンバ内へ供給するステップをさらに含む、
請求項１４、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記チャンバがさらにイオン入口孔およびイオン出口孔を備え、前記チャンバ内のガス圧が前記イオン入口孔および／またはイオン出口孔における前記チャンバの外側のガス圧より高いような割合で前記ガスが前記チャンバ内へ供給される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
イオンが前記チャンバの１つまたは複数の壁に衝突しないように、電界および／または磁界を用いて前記イオンを前記チャンバ内に閉じ込めるステップをさらに含む、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
イオンを前記ガスを通して前記チャンバ内へ誘導し、前記チャンバの出口孔の外へ出すステップをさらに含む、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
飛行時間型質量分析計内で、任意選択的に直交加速飛行時間型質量分析計内で前記冷却されたイオンを質量分析するステップを含む、請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
イオンをイオン冷却領域に供給するステップと、
前記イオンから運動エネルギーを奪うことにより、前記イオンを冷却された状態に冷却するステップと、
前記冷却された状態のイオンを質量分析計に供給するステップと、
前記イオンを質量分析するステップと、
を含む、質量分析方法。
【請求項２３】
前記イオンが、レーザ冷却により直接冷却される、または感応レーザ冷却により間接的に冷却される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
その上に配置された被検体を有するターゲットプレートを提供するステップと、
前記ターゲットプレートを冷却するステップと、
被検体イオンを生成するように前記冷却されたターゲットプレート上に配置された前記被検体にレーザを放射するステップと、
前記イオンを質量分析するステップと、
を含む、質量分析方法。
【請求項２５】
イオンを断片化するためターゲットプレートを提供するステップと、
前記ターゲットプレートを冷却するステップと、
前駆イオンを娘イオンに断片化するように、前記前駆イオンを前記冷却されたターゲットプレート上へ向けるステップと、
前記娘イオンを質量分析するステップと、
を含む、質量分析方法。
【請求項２６】
前記ターゲットプレートから熱を奪うため、冷却液の使用により前記ターゲットプレートが冷却される、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記イオンが、飛行時間型質量分析計、任意選択的に直交加速飛行時間型質量分析計により質量分析される、請求項２２〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
使用中に被検体がその上に配置されるターゲットプレートと、
前記ターゲットプレートを冷却する手段と、
使用中にレーザ光が前記被検体に当たり被検体イオンを生成するように、前記レーザ光を生成し前記ターゲットプレート上へ向ける手段と、
前記被検体イオンを質量分析する質量分析計と、
を備える、質量分析器。
【請求項２９】
ターゲットプレート上に衝突するイオンを断片化するターゲットプレートと、
前記ターゲットプレートを冷却する手段と、
使用中に前駆イオンがターゲットプレート上に衝突し、娘イオンに断片化するように、前記前駆イオンを前記ターゲットプレート上へ向ける手段と、
前記娘イオンを質量分析する質量分析計と、
を備える、質量分析器。
【請求項３０】
前記ターゲットプレートから熱を奪うため、液体冷却剤を前記ターゲットプレートに供給する手段を備える、請求項２８または請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記質量分析計が飛行時間型質量分析計、任意選択的に直交加速飛行時間型質量分析計である、請求項２８〜３０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２０１２年５月２２日出願の米国仮特許出願第６１／６５０，０１８号、および２０１２年５月１８日出願の英国特許出願第１２０８８１２．６号の優先権および受益を主張する。これらの出願の全体の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、質量分析計の分解能を向上する機器および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
高性能の飛行時間型（ＴＯＦ）質量分析計の分解能を限定する主な収差は、イオンの「ターンアラウンドタイム」によることが知られている。従って、ＴＯＦ質量分析計の最大分解能は、分析されるイオンの直交速度の幅に逆比例する値に根本的に限定され、そのため、これを可能な限り減少することが望ましい。空間収束、機械的誤差および線幅検出のような他の収差は、それほど修正が困難ではない。
【０００４】
ＴＯＦ質量分析計内のイオンのターンアラウンドタイムによる収差ｄＴＯＦをｄＴＯＦ＝２ｕ／ａと定義してもよく、ここで「ｕ」はイオンの最初の直交速度成分であり、「ａ」はＴＯＦ質量分析計の抽出領域内のプッシャにより生成される電界がイオンにもたらす加速度である。従ってイオンのターンアラウンドタイムによる収差を、イオンの最初の速度成分「ｕ」を減少することにより、またはイオンの加速度「ａ」を増加することにより減少することが可能である。最初の速度成分「ｕ」を減少し、よってイオンのターンアラウンドタイムを減少する公知の技術は、ＴＯＦ質量分析計のプッシャ構体の上流側に位置決められたアインツェル伝達レンズの使用を含む。レンズは、イオンビームの物理的サイズを拡大し、一方でその直交速度成分を減少するよう設計される。しかしこのシステムは、プッシャ電界の形成に比較的大きな領域を必要とする欠点がある。
【０００５】
機械的スリットを用いて、速い直交速度「ｕ」のイオンのプッシャ領域への通過を制限することにより直交速度の幅を減少することもまた可能である。イオンを軸に沿ってスリットに向け、スリットを通してもよい。イオンがスリットに到着する時間まで、比較的遅い直交速度のイオンのみがスリットを通るよう軸に十分近接した状態を保ち、ＴＯＦ質量分析計のプッシャ電極によりサンプリングされる。他のイオンは、スリットにより阻止される。イオンビームを平行化することによるこのイオン拒絶方法は、スリットを通して送られるイオンのＴＯＦ質量分解能を増す利点を持つが、スリットにより阻止されたイオンは質量分析不可能なので、機器の感度を減少する欠点を持つ。さらに、イオンの軸方向エネルギーが十分高くない場合、そのときスリットの表面上の電位がスリットを通過するイオンの通過に影響しうる。
【０００６】
ターンアラウンドタイムを減少する他の技術は、より大きい電界を使用してイオンの加速度「ａ」を増加することである。これを、ＴＯＦ質量分析計のプッシャ電極により高い電圧を印加することにより、またはより短い長さに同一の電位差を印加することにより得てもよい。しかし、より高い電圧の供給はより多く電力を使用および浪費し、より高価である。また、比較的短い長さに比較的高い電位差を加えることは、絶縁破壊につながりかねない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、向上した質量分析器および向上した質量分析方法の提供が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、イオンを受け入れ、またはその中にイオンを生成し、実質的に囲まれた領域を画定する壁から形成されるチャンバと、前記チャンバを取り囲み、前記チャンバの１つまたは複数の壁から熱を奪うように、冷却液を含んで配置されおよび構成される冷却ジャケットとを有する、イオンの運動エネルギーを減少させるようにイオンを冷却する冷却セルを備え、前記冷却セルから前記イオンを受け入れる質量分析計をさらに備える、質量分析器を提供する。
【０００９】
本発明は、イオンの運動エネルギーおよびそれらの速度範囲を減少し、それでイオンのターンアラウンドタイムによる収差が減少されるので、特にＴＯＦ質量分析計内で、イオンが質量分析されるとき向上した分解能を提供する。
【００１０】
冷却ジャケットは、望ましくは、前記冷却液を受け入れる液体吸込管路、および冷却液を冷却ジャケット外に放出する液体送出管路を備える。これは、新しく冷却された冷却液を冷却セルチャンバの壁の周辺に循環させ、それから吸収された熱をチャンバから奪うために、冷却ジャケットから除去することを可能にする。機器は、望ましくは、冷却液を吸込管路を通してジャケット内へ流し、ジャケットを通して、それから送出管路を通してジャケット外へ流すポンプのような手段を備える。冷却ジャケットを出る冷却液を、それから冷却し、冷却ジャケットの吸込管路内に再循環してもよい。これを達成するのに、任意の適切な冷却技術を使用してもよい。冷却液は、液体が望ましいが、蒸気またはガスはそれより望ましくないかもしれない。冷却液の例は、液体、蒸気またはガス相窒素またはヘリウムを含む。
【００１１】
吸込管路および／または送出管路の少なくとも一部を、吸込管路および／または送出管路の熱膨張または収縮に適応するように、それが据付面に対して移動しうる方法で、質量分析器の据付面に接合してもよい。例えば、ベローメカニズムを吸込管路および／または送出管路の一部を据え付けるのに使用してもよく、そこで、管路の長さが膨張または収縮するときベローメカニズムは長さが変化し、それで管路が据付面に連結された状態を保持する。
【００１２】
雰囲気ガスをチャンバ内へ供給するため、チャンバの壁を通してガス管路を提供してもよい。その後、このガスは、冷却ジャケット内の冷却液がチャンバの壁を冷却した結果チャンバ内で冷却される。冷却されたガスの分子はチャンバ内部のイオンとぶつかり、衝突冷却によりイオンからエネルギーを奪う。次に、チャンバの冷却された壁によってこのエネルギーは順にガスから奪われ、その後、それは冷却ジャケットによりチャンバの壁から奪われる。
【００１３】
チャンバの１つまたは複数の壁は、望ましくはチャンバの内側と外側の間で圧力差があるように、望ましくは雰囲気ガスを含むための実質的に囲まれた領域を形成する。冷却セルは、望ましくは真空チャンバ内に収容される。
【００１４】
望ましくは、チャンバが、前記チャンバが冷却されるイオンを受け入れるのを可能にするイオン入口孔と、冷却されたイオンが前記チャンバを出るのを可能にするイオン出口孔と、前記チャンバが冷却されるガスを受け入れるのを可能にするガス管路吸込口開口部を備える。前記冷却チャンバの壁は、前記イオン入口孔、前記イオン出口孔および前記ガス管路吸込口開口部を除いて十分に囲まれた領域を画定してもよい。
【００１５】
冷却セルチャンバ内部のガス圧を選択的に変えるように、ガス管路またはガス管路吸込口開口部内へのガス流量を制御可能に変える手段を提供してもよい。これを、チャンバ内部のガス圧、およびよってイオンが冷却される速度を選択するのに使用してもよい。代わりに、または加えて、冷却セルチャンバ内部のガス圧を選択的に変えるように、冷却セルチャンバから出るガス流量を制御可能に変える手段を提供してもよい。これもまた、チャンバ内部のガス圧、およびよってイオンが冷却される速度を選択するのに使用してもよい。
【００１６】
チャンバは、望ましくはチャンバの対向する長手方向の端部でイオン入口孔およびイオン出口孔を有する細長形のチャンバであり、そこではガス吸込管路開口部が、チャンバの長手方向の端部の間の長手方向の中央領域内のチャンバ壁を通って配置される。開口部は、望ましくはチャンバに沿って中程にある。
【００１７】
冷却セルは、望ましくは使用中、前記冷却セルチャンバ内部のガス圧が真空筐体のガス圧より高いように、真空筐体内または真空筐体の間に配置される。イオン入口孔および／またはイオン出口孔におけるチャンバの外側のガス圧は、望ましくはチャンバ内部、例えばチャンバの中央のガス圧と比較して低い。チャンバ外の低圧領域はイオンを質量分析器を通して容易に移すことを可能にし、一方で冷却セルチャンバ内の高圧領域は、チャンバ内のイオンとガスの間の衝突冷却によりイオンを効率的に冷却することを可能にする。
【００１８】
ガス吸込管路は、望ましくはチャネルを通って伸び、冷却ジャケットを通って冷却セルチャンバに到達する。これは、最適な冷却のため冷却ジャケットが冷却セルチャンバを取り囲むことを可能にし、一方でガスがチャンバの所望の部分に供給されることを可能にする。
【００１９】
チャンバは、望ましくは、イオン入口孔およびイオン出口孔を有する、端部間で伸びる細長形のチャンバであり、冷却ジャケットを前記端部間のチャンバの円周に沿って巻いてもよい。
【００２０】
質量分析器は、望ましくは、イオンが前記チャンバの１つまたは複数の壁に衝突しないように、イオンを前記チャンバ内に閉じ込める電界および／または磁界を生成する手段をさらに備える。複数の電極を有するイオンガイドまたはイオントラップをチャンバ内に配置し、イオンガイドまたはイオントラップ内にイオンを閉じ込めるように、１つまたは複数の電圧源がこれらの電極に１つまたは複数の電圧を供給してもよい。イオンを閉じ込めるように、これらの電極にＲＦ電圧を印加してもよい。イオンガイドまたはイオントラップを、イオントンネルを形成するように整列された開口部とともに配置された多極ロッドセットまたは複数の開口された電極から形成してもよい。しかし、別の電極構造を有するイオンガイドまたはイオントラップを採用してもよい。
【００２１】
チャンバは出口孔を備え、それを通してイオンを質量分析計内への通路の出口へ配置してもよい。イオンガイドは、望ましくはイオンをこの出口孔外へ通すよう配置される。冷却セルは、チャンバに沿ってＤＣ電圧勾配を印加する電極配置のような、チャンバを通して、および出口孔の外へイオンを送る手段を備えてもよい。これは、冷却セル内の雰囲気ガスを通してイオンを送るのに有用でありうる。あるいは、イオンを出口孔外に向けるようガス流を設定してもよい。チャンバはまた、望ましくは分離した入口孔を備え、それを通してイオンがチャンバ内へ入ってもよい。イオンガイドは望ましくは、イオンを入口孔から出口孔に導くように配置される。
【００２２】
冷却ジャケットは、望ましくは１つまたは複数のチャンバ壁と断熱層の間に配置される。これは、冷却ジャケットがチャンバの外側の空気から熱を吸収することを防ぎ、よって冷却液を再冷却および再循環する冷却システムにかかる負荷を減少するのを補助する。
【００２３】
前記冷却セルにより冷却されたイオンが前記質量分析計において受け入れられ、一方で前記イオンが前記冷却セルに入る前の前記イオンの運動エネルギーに対してなお冷却されるように、前記質量分析計が配置され前記質量分析器が構成される。
【００２４】
質量分析計は、望ましくは飛行時間型質量分析計、より望ましくは直交加速飛行時間型質量分析計である。そのようなタイプの質量分析計はイオンの運動エネルギーを減少し、およびターンアラウンドタイムの収差を減少し、よって分解能を向上するので、本発明は特に、そのようなタイプの質量分析計で好都合である。しかし、質量分析を向上するために、他のタイプの質量分析計で本発明を使用可能であると考えられる。
【００２５】
冷却セル自身はそれ自身の権利において、および本発明の他の態様から新規性を有すると考えられ、従ってイオンの運動エネルギーを減少するためにそれらを冷却する冷却セルを提供し、冷却セルは、イオンを受け入れ、またはその中にイオンを生成し、実質的に囲まれた領域を画定する壁から形成されるチャンバと、前記チャンバを取り囲み、１つまたは複数の前記チャンバの壁から熱を奪うように、冷却液を含んで配置されおよび構成される冷却ジャケットとを有する。
【００２６】
冷却セルは、質量分析器の冷却セルに関して本明細書に前述した機能のいずれの１つまたは組み合わせを含んでもよい。
【００２７】
本発明はまた、実質的に囲まれた領域を画定する壁を有するチャンバと、前記チャンバを取り囲む冷却ジャケットとを備えるイオン冷却セルを提供するステップと、前記チャンバ内にイオンを提供するステップと、前記チャンバの１つまたは複数の壁から熱を奪うように前記冷却ジャケット内へ冷却液を供給し、それによって前記チャンバ内のガスおよび前記チャンバ内のイオンを冷却するステップと、前記冷却されたイオンを質量分析するステップとを含む、質量分析方法を提供する。
【００２８】
方法は、本明細書で前述の質量分析器の使用を含んでもよい。
【００２９】
方法は、望ましくは前記冷却液を吸込管路を通して前記ジャケット内へ流し、前記ジャケットを通して、それから送出管路を通して前記ジャケット外へ流すステップをさらに含む。前記送出管路を通って前記ジャケットを出る冷却液が、冷却され、前記吸込管路を通って前記ジャケット内に再循環されてもよい。
【００３０】
方法は、前記ガスを前記チャンバの壁を通して前記チャンバ内へ供給するステップをさらに含んでもよい。
【００３１】
チャンバは、望ましくはイオン入口孔およびイオン出口孔を備え、前記チャンバ内のガス圧が前記イオン入口孔および／またはイオン出口孔における前記チャンバの外側のガス圧より高いような割合で前記ガスを前記チャンバ内へ供給してもよい。
【００３２】
イオンが前記チャンバの１つまたは複数の壁に衝突しないように、電界および／または磁界を用いて前記イオンを前記チャンバ内に閉じ込めてもよい。
【００３３】
方法は、イオンを前記チャンバを通して誘導し、前記チャンバの出口孔の外へ出すステップをさらに含んでもよい。
【００３４】
方法は、望ましくは飛行時間型質量分析計、より望ましくは直交加速飛行時間型質量分析計内で前記イオンを質量分析するステップを含む。
【００３５】
本発明はまた、実質的に囲まれた領域を画定する壁および前記チャンバを取り囲む冷却ジャケットを有するチャンバを備えるイオン冷却セルを提供するステップと、前記チャンバ内にイオンを提供するステップと、チャンバの１つまたは複数の壁から熱を奪い、それによってチャンバ内のガスおよびチャンバ内のイオンを冷却するよう、冷却ジャケット内に冷却液を供給するステップを含むイオンを冷却する方法を提供する。
【００３６】
イオンの冷却方法は、質量分析の方法内でイオンの冷却方法に関して本明細書に前述の機能のいずれの１つまたはいずれの２つ以上のあらゆる組み合わせを含んでもよい。
【００３７】
質量分析およびイオンの質量電荷比の検出の向上のためにイオンの運動エネルギーを減少する構想は、それ自身の権利において新規性を有すると考えられる。従って本発明は、イオンをイオン冷却領域に供給するステップと、前記イオンから運動エネルギーを奪うことにより、前記イオンを冷却された状態に冷却するステップと、前記冷却された状態のイオンを質量分析計に供給するステップと、前記イオンを質量分析するステップとを含む、質量分析方法を提供する。
【００３８】
イオンは、望ましくはレーザ冷却により直接冷却され、または感応レーザ冷却により間接的に冷却されてもよい。そのようなレーザ冷却の形態は、イオンを捕捉するのを可能にするためそれらのエネルギーを減少するような他の目的のために当業界で公知である。しかし、冷却されたイオンが向上した分解能で質量分析可能であるように、イオンを冷却するためにレーザ冷却を使用するのは公知であるとは考えられない。誤解を避けるために、本明細書で使用する感応レーザ冷却の語は、粒子の冷却にレーザが使用され、それからそれらの粒子がイオンを冷却するためイオンと相互作用することを意味するよう意図する。例えば、粒子はレーザ冷却により直接冷却される原子イオンであってもよく、それから他のイオンを冷却するため、冷却された原子イオンは質量分析される他のイオンと相互作用する。この技術は、大きな有機分子からのイオンのような、レーザ冷却により直接冷却不可能なイオンの冷却に有用である。
【００３９】
本発明はまた、ターゲットプレートの使用で生成されたイオンの冷却（すなわちイオンの運動エネルギーの減少）を考える。例えば、これらの技術を、ターゲットプレートを使用して生成されたイオンの質量分析中の質量の分解能を向上するため使用してもよい。これらの技術をまた、イオンの捕捉を向上するような他の目的でイオンを冷却するのに使用可能である。
【００４０】
従って他の観点から、本発明は、その上に配置された被検体を有するターゲットプレートを提供するステップと、前記ターゲットプレートを冷却するステップと、被検体イオンを生成するように前記冷却されたターゲットプレート上に配置された前記被検体にレーザを放射するステップと、前記イオンを質量分析するステップとを含む質量分析方法を提供する。
【００４１】
他の観点から、本発明は、イオンを断片化するためターゲットプレートを提供するステップと、前記ターゲットプレートを冷却するステップと、前駆イオンを娘イオンに断片化するように、前記前駆イオンを前記冷却されたターゲットプレート上へ向けるステップと、前記娘イオンを質量分析するステップとを含む質量分析方法を提供する。
【００４２】
前述の後者２つの方法のターゲットプレートを、ターゲットプレートから熱を奪うため、冷却液の使用により冷却してもよい。
【００４３】
ターゲットプレートを利用する前述の方法で、イオンを飛行時間型質量分析計、任意選択的に直交加速飛行時間型質量分析計により質量分析してもよい。
【００４４】
本発明はまた、使用中に被検体がその上に配置されるターゲットプレートと、前記ターゲットプレートを冷却する手段と、使用中にレーザ光が前記被検体に当たり被検体イオンを生成するように、前記レーザ光を生成し前記ターゲットプレート上へ向ける手段と、前記被検体イオンを質量分析する質量分析計とを備える質量分析器も提供する。
【００４５】
本発明はまた、ターゲットプレート上に衝突するイオンを断片化するターゲットプレートと、前記ターゲットプレートを冷却する手段と、使用中に前駆イオンがターゲットプレート上に衝突し、娘イオンに断片化するように、前記前駆イオンを前記ターゲットプレート上へ向ける手段と、前記娘イオンを質量分析する質量分析計とを備える質量分析器も提供する。
【００４６】
ターゲットプレートを備える前述の質量分析器は、前記ターゲットプレートから熱を奪うため、液体冷却剤を前記ターゲットプレートに供給する手段を備えてもよい。
【００４７】
ターゲットプレートを備える前述の質量分析器内で、質量分析計は望ましくは飛行時間型質量分析計、任意選択的に直交加速飛行時間型質量分析計である。
【００４８】
本明細書に記載されたそれぞれの質量分析器の一般的な任意の機能を以下に記す。質量分析器はさらに、下記を備えてもよい。
（ａ）（ｉ）エレクトロスプレーイオン化（「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）マトリックス支援レーザ脱離イオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源、（ｖ）レーザ脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源、（ｖｉ）大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源、（ｖｉｉ）シリコン上脱離イオン化（「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）電界イオン化（「ＦＩ」）イオン源、（ｘｉ）電界脱離（「ＦＤ」）イオン源、（ｘｉｉ）誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオン源、（ｘｉｉｉ）高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオン源、（ｘｉｖ）液体二次イオン質量分析（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源、（ｘｖ）脱離エレクトロスプレーイオン化（「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支援レーザ脱離イオン化イオン源、（ｘｖｉｉｉ）サーモスプレーイオン源、（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）マトリックス支援導入イオン化（「ＭＡＩＩ」）イオン源、および（ｘｘｖｉ）溶媒支援導入イオン化（「ＳＡＩＩ」）イオン源からなる群から選択されるイオン源、および／または
（ｂ）１つまたは複数の連続したまたはパルスイオン源、および／または
（ｃ）１つまたは複数のイオンガイド、および／または
（ｄ）１つまたは複数のイオン移動分離装置および／または１つまたは複数のフィールド非対称イオン移動度スペクトロメータ装置、および／または
（ｅ）１つまたは複数のイオントラップまたは１つまたは複数のイオントラップ領域、および／または
（ｆ）（ｉ）衝突誘導解離（「ＣＩＤ」）断片化装置、（ｉｉ）表面誘起解離（「ＳＩＤ」）断片化装置、（ｉｉｉ）電子移動解離（「ＥＴＤ」）断片化装置、（ｉｖ）電子捕捉解離（「ＥＣＤ」）断片化装置、（ｖ）電子衝突または衝撃解離断片化装置、（ｖｉ）光誘起解離（「ＰＩＤ」）断片化装置、（ｖｉｉ）レーザ誘導解離断片化装置、（ｖｉｉｉ）赤外線放射誘導解離装置、（ｉｘ）紫外線誘導解離装置、（ｘ）ノズルスキマーインタフェース断片化装置、（ｘｉ）インソース断片化装置、（ｘｉｉ）インソース衝突誘起解離断片化装置、（ｘｉｉｉ）熱源または温源断片化装置、（ｘｉｖ）電界誘導断片化装置、（ｘｖ）磁界誘導断片化装置、（ｘｖｉ）酵素消化または酵素分解断片化装置、（ｘｖｉｉ）イオン−イオン反応断片化装置、（ｘｖｉｉｉ）イオン−分子反応断片化装置、（ｘｉｘ）イオン−原子反応断片化装置、（ｘｘ）イオン−準安定イオン反応断片化装置、（ｘｘｉ）イオン−準安定分子反応断片化装置、（ｘｘｉｉ）イオン−準安定原子反応断片化装置、（ｘｘｉｉｉ）アダクトイオンまたはプロダクトイオンを形成するようイオンを反応させるイオン−イオン反応装置、（ｘｘｉｖ）アダクトイオンまたはプロダクトイオンを形成するようイオンを反応させるイオン−分子反応装置、（ｘｘｖ）アダクトイオンまたはプロダクトイオンを形成するようイオンを反応させるイオン−原子反応装置、（ｘｘｖｉ）アダクトイオンまたはプロダクトイオンを形成するようイオンを反応させるイオン−準安定イオン反応装置、（ｘｘｖｉｉ）アダクトイオンまたはプロダクトイオンを形成するようイオンを反応させるイオン−準安定分子反応装置、（ｘｘｖｉｉｉ）アダクトイオンまたはプロダクトイオンを形成するようイオンを反応させるイオン−準安定原子反応装置、および（ｘｘｉｘ）電子イオン化解離（「ＥＩＤ」）断片化装置からなる群から選択される１つまたは複数の衝突、断片または反応セル、および／または
（ｇ）（ｉ）四重極質量分析計、（ｉｉ）２Ｄまたはリニア四重極質量分析計、（ｉｉｉ）ポール（Ｐａｕｌ）または３Ｄ四重極質量分析計、（ｉｖ）ペニングトラップ質量分析計、（ｖ）イオントラップ質量分析計、（ｖｉ）磁気セクタ質量分析計、（ｖｉｉ）イオンサイクロトロン共鳴（「ＩＣＲ」）質量分析計、（ｖｉｉｉ）フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析計、（ｉｘ）静電気またはオービトラップ質量分析計、（ｘ）フーリエ変換静電気またはオービトラップ質量分析計、（ｘｉ）フーリエ変換質量分析計、（ｘｉｉ）飛行時間型質量分析計、（ｘｉｉｉ）直交加速飛行時間型質量分析計、および（ｘｉｖ）リニア加速飛行時間型質量分析計からなる群から選択される質量分析計、および／または
（ｈ）１つまたは複数のエネルギー分析計または静電気エネルギー分析計、および／または
（ｉ）１つまたは複数のイオン検出器、および／または
（ｊ）（ｉ）四重極質量フィルタ、（ｉｉ）２Ｄまたはリニア四重極イオントラップ、（ｉｉｉ）ポール（Ｐａｕｌ）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）磁気セクタマスフィルタ、（ｖｉｉ）飛行時間型マスフィルタ、および（ｖｉｉｉ）ウィーンフィルタからなる群から選択される１つまたは複数のマスフィルタ、および／または
（ｋ）イオンを振動する装置またはイオンゲート、および／または
（ｌ）実質的に連続したイオンビームをパルスイオンビームに変換する装置。
【００４９】
質量分析器は、
（ｉ）外側のたる状の電極および同軸の内側の紡錘状の電極を備え、作動の第１のモードでイオンがＣ−トラップへ送られ、それからオービトラップ（ＲＴＭ）質量分析計内へ注入され、第２のモードでイオンがＣ−トラップへ送られ、それから衝突セルまたは電子移動解離装置へ送られ、少なくとも一部のイオンが断片イオンに断片化され、それから断片イオンはオービトラップ（ＲＴＭ）質量分析計内へ注入される前にＣ−トラップへ送られる、Ｃ−トラップおよびオービトラップ（ＲＴＭ）質量分析計、および／または
（ｉｉ）それぞれが開口部を有する複数の電極を備え、使用中それを通してイオンが送られ、電極の間隔がイオンパスの長さに沿って増加し、イオンガイドの上流部の電極の開口部が第１の直径を有し、イオンガイドの下流部の電極の開口部が第１の直径より小さい第２の直径を有し、使用中ＡＣまたはＲＦ電圧の反対の相が連続する電極に印加される、積層リングイオンガイドをさらに備えてもよい。
【００５０】
実施形態によると、質量分析器は、ＡＣまたはＲＦ電圧を電極へ供給するように配置し適用された装置をさらに備える。ＡＣまたはＲＦ電圧は、望ましくは（ｉ）５０Ｖピーク・トゥ・ピーク未満、（ｉｉ）５０〜１００Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｉｉｉ）１００〜１５０Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｉｖ）１５０〜２００Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｖ）２００〜２５０Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｖｉ）２５０〜３００Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｖｉｉ）３００〜３５０Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｖｉｉｉ）３５０〜４００Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｉｘ）４００〜４５０Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｘ）４５０〜５００Ｖピーク・トゥ・ピーク、および（ｘｉ）５００Ｖピーク・トゥ・ピーク超からなる群から選択される振幅を有する。
【００５１】
ＡＣまたはＲＦ電圧は、望ましくは（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超からなる群から選択される周波数を有する。
【００５２】
本発明の冷却セルは、望ましくは直交加速飛行時間型質量分析計内のプッシャ電極の上流側で使用される。冷却セルはセルを離れるイオンの速度の幅を減少し、よって飛行時間型（ＴＯＦ）機器内のイオンの「ターンアラウンドタイム」（ｄＴＯＦ）による収差を減少する。これは、機器の分解能の改善につながる。
【００５３】
より詳細には、構想は温度の低下、よって被検体イオンの運動エネルギーをＴＯＦ質量分析計内での質量分析直前に減少することを含む。高性能のＴＯＦシステムでは、イオンの「ターンアラウンドタイム」は主な分解能を限定する収差である。修正がそれほど困難でない他の収差を無視すると、ＴＯＦ機器の最大分解能は、イオンの直交速度の幅に逆比例する値に根本的に限定される。従って、この速度の幅を可能な限り減少することが望ましい。
【００５４】
最初の直交イオン速度成分は、イオンが存在する雰囲気ガスの温度の平方根に比例する。従って、雰囲気ガスを冷却することによりＴＯＦシステムの最大分解能を向上可能である。従来のＴＯＦ機器内の雰囲気ガスの温度がＴｃｏｎｖで、その雰囲気ガスの温度がＴｃｏｌｄに下降する場合、本発明はＴｃｏｎｖ／Ｔｃｏｌｄの平方根の係数により達成可能な最大分解能を増加する。例として、従来のＴＯＦ機器内の雰囲気ガスが３００ケルビンで、本発明の望ましい実施形態で雰囲気ガスの温度が液体窒素で７７Ｋまで冷却されると仮定すると、分解能の改善はおよそ２倍である。同様に、望ましい実施形態により雰囲気ガスが液体ヘリウムを用いて４Ｋまで冷却される場合、改善はおよそ９の係数であろう。
【００５５】
本発明は冷却技術を適用してセル内の雰囲気ガスの温度を低下させることにより、冷却セル内のイオンの運動エネルギーを減少する。低温の雰囲気ガスは、雰囲気ガス分子とイオンの間の衝突冷却を通してイオンの運動エネルギーを減少するようはたらく。望ましい実施形態は、衝突冷却セルを離れるイオンの速度の幅を減少する効果を有し、ＴＯＦ質量分析計内の「ターンアラウンドタイム」（ｄＴＯＦ）の減少および分解能の改善に導く。
【００５６】
望ましい方法による被検体イオンの冷却によって、イオンの速度と空間分布（すなわち位相空間）の結果は、イオンが冷却セルを離れる前に明らかに圧縮される。これは、定められた（または必要とされる）イオン伝達についての分解能を向上し、別の言い方をすれば、定められたまたは必要とされる分解能でより高度の伝達を提供する。向上した分解能および／または向上した伝達の利点を利用するためには、ある程度のイオンビーム倍率および視準を提供するよう適切に設計されたアインツェル伝達光学系を使用するのが望ましい。
【００５７】
本発明の種々の実施形態を、例示の目的のみで、以下の図を参照して記載する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１Ａ】イオン冷却セルを含む、質量分析器の一部の望ましい実施形態を示す。
【図１Ｂ】図１Ａのイオン冷却セルを通る断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
本発明の望ましい実施形態を、図を参照して記載する。図１Ａは、四重極ロッドセット２、イオン冷却セル４および直交加速飛行時間型質量分析計６を備える質量分析器の部分を示す。イオンは四重極ロッドセット２を通してイオン冷却セル４内に導かれ、イオン冷却セル４内でイオンの運動エネルギーは減少される。イオンが冷却された後、それらは伝達光学系８を介してＴＯＦ質量分析計６の抽出領域内へ移される。
【００６０】
前述のように、ＴＯＦ質量分析計６内の質量分析前にイオンの運動エネルギーを減少するように、イオン冷却セル４が設けられる。冷却セル４は、周囲壁１０およびエンドプレート１２により形成される内部チャンバを有する。イオンはエンドプレート１２のうちの１つの入口孔を通ってチャンバ内に入り、他のエンドプレート１２の出口孔を通ってチャンバを出る。イオンを入口孔から出口孔へ導くため、四重極ロッドセット１４がチャンバ内に配置される。
【００６１】
冷却ジャケット１６が、チャンバの周囲壁１０周辺に設けられる。冷却ジャケット１６は、壁を取り囲む包囲空間を提供し、冷却液を受け入れる。冷却ジャケット１６は、冷却液を受け入れる吸込管路１８、および冷却液を放出する送出管路２０を備える。吸込管路および送出管路はベロー２４を介して支持面２２に据え付けられ、ベロー２４は、吸込管路１８、および送出管路２０が熱収縮および膨張を示して長さが変化するときでも、管路が支持面２２に保持されるよう構成される。冷却セルは、冷却ジャケット１６の外側周辺に配置された断熱層２６を備える。細管路２８が、雰囲気ガスをチャンバの壁１０を通してイオンが含まれる領域内へ送り込むため設けられる。
【００６２】
望ましい実施形態の動作を記載する。四重極２により送られたイオンが、冷却セル４の入口孔内へ通される。四重極２を、予め定められた質量電荷比のイオンを選択的に通すマスフィルタとして作動してもよく、または単にイオンガイドとして作動してもよい。イオンは、イオン冷却セル４のチャンバ内に入り、イオンがチャンバの壁１０に衝突するのを防ぐ四重極ロッドセット１４内に半径方向に閉じ込められる。この半径方向の閉じ込めは、当業界でよく知られるように、ロッドセット１４の電極にＲＦ電位を印加することにより得られる。雰囲気ガスもチャンバ内に存在し、細管路２８によりチャンバ壁１０を通して供給される。
【００６３】
イオンはその後、以下の技術により冷却される。冷却液、例えば液体窒素または液体ヘリウムが、冷却ジャケット１６の吸込管路１８内に流入される。この冷却液はジャケット１６を通って送出管路２０から出て、そうするときにチャンバの壁１０から熱を取り除く。冷却液を、送出管路２０を出た後再冷却し、吸込管路１８内に再循環してもよい。この処理がチャンバの壁１０を冷却し、これが順にチャンバ内の雰囲気ガスから熱を奪う。雰囲気ガスの分子がチャンバ内のイオンとぶつかり、それで雰囲気ガスがイオンからエネルギーを奪う。従って冷却ジャケット１６は、最終的にイオンからエネルギーを奪うよう機能し、よってイオンの運動エネルギーを減少する。
【００６４】
冷却セルが望ましくは真空チャンバ内に配置されるので、エンドプレート１２内の開口部は、望ましくは冷却セルのチャンバ内に低温の雰囲気ガスを含有するのを補助するよう、差動排気開口部としてはたらく。これらのエンドプレート１２を、冷却ジャケット１６との熱伝導により冷却してもよい。冷却セルチャンバ内の圧力は、従来の排気方法または冷却ジャケット１６自身がもたらす低温冷却のどちらかを用いて、比較的低く（例えば数ｍＢａｒ）に維持すべきである。
【００６５】
冷却ジャケット１６を取り囲む熱絶縁物２６が、冷却ジャケットが冷却セルの外側の空気から熱を吸収するのを防ぐのを補助する。これは冷却ジャケット１６の熱負荷を減少し、冷却液の蒸発率、および／または冷却液が冷却ジャケット内に再循環される前にそれを冷却するのに必要とされる冷却電力を最小化する。二軸延伸ポリエチレンテレフタレートのような複数層の放熱遮蔽物質を、冷却ジャケット周辺に巻いて、放熱からの熱負荷を減少してもよい。特に液体ヘリウムに近い温度で実施されたとき、複数の冷却ジャケットを使用してもよい。
【００６６】
熱伝導度が低い支持部３０を用いて、冷却セルの種々の構成要素を支持することが望ましい。例えば、調整可能なさらに薄いチタン機械的支持部を提供してもよい。冷却液吸込口および送出口を、熱膨張に適応するよう薄い壁状のステンレス鋼およびベロー２４を通してシステムに接合してもよい。＋／−のＲＦ電圧をイオン冷却セル内の四重極ロッドに印加するよう、熱伝導度が低いワイヤを使用してもよい。
【００６７】
イオンが充分冷却された後、それらは出口孔へ移動され、伝達光学系８を通してＴＯＦ質量分析計６の抽出領域内に送られる。イオンを、例えばＤＣ電位勾配を用いることにより、チャンバを通って誘導しチャンバの外へ出してもよい。それからＴＯＦ質量分析計６内でそれらが質量分析され、イオンの運動エネルギーが減少したので、分析の向上がもたらされる。
【００６８】
望ましい実施形態に関連して本発明を記載したが、添付の請求項に記載する本発明の範囲から逸脱することなく、形態および詳細において種々の変更をなしえることが当業者に理解されるであろう。例えば、拡張圧縮システム、スターリングエンジン、パルス管冷凍機、ジュール・トムソン効果冷却装置または熱電ペルチェ装置のような記載された方法以外の冷却方法を、冷却液および冷却ジャケットの冷却に使用可能である。
【００６９】
本発明はまた、イオンを質量分析する前にそれらを冷却する他の方法も考える。例えば、レーザ冷却または感応レーザ冷却を用いてイオンを冷却し、それらの運動エネルギーを減少してもよい。
【００７０】
本発明はまた、イオンの生成または分離に使用されるターゲットプレートの冷却も考える。例えば、ＳＩＤ（表面誘起解離）ターゲットプレートを、質量分析前に本明細書に記載された技術を用いて冷却してもよい。
【図１Ａ】
2015521349.tif 000003
【図１Ｂ】
2015521349.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月20日(2015.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンを受け入れ、またはその中にイオンを生成し、実質的に囲まれた領域を画定する壁から形成されるチャンバと、
前記チャンバを取り囲み、１つまたは複数の前記チャンバの壁から熱を奪うように、冷却液を含んで配置されおよび構成される冷却ジャケットと、
を有する、イオンの運動エネルギーを減少させるようにイオンを冷却する冷却セルを備え、
前記イオンが冷却された後、前記冷却セルから前記イオンを受け入れる質量分析計をさらに備え、
前記イオンの速度の幅が前記冷却セルに入る前の前記イオンの速度の幅に対して減少されるように、前記冷却セルにより冷却されたイオンが前記質量分析計において受け入れられおよび質量分析され、一方で前記イオンが前記冷却セルに入る前の前記イオンの運動エネルギーに対してなお冷却されるよう、質量分析計が配置され質量分析器が構成された、
質量分析器。
【請求項２】
前記冷却ジャケットが、前記冷却液を受け入れる液体吸込管路、および前記冷却液を前記冷却ジャケットから放出する液体送出管路を備える、請求項１に記載の質量分析器。
【請求項３】
前記冷却液を前記吸込管路を通して前記ジャケット内へ流し、前記ジャケットを通して、それから前記送出管路を通して前記ジャケット外へ流す手段をさらに備える、請求項２に記載の質量分析器。
【請求項４】
前記吸込管路および／または前記送出管路の熱膨張または収縮に適応するように、前記吸込管路および／または前記送出管路が据付面に対して移動しうる方法で、前記吸込管路および／または前記送出管路の少なくとも一部が前記質量分析器の前記据付面に接合される、請求項２または３に記載の質量分析器。
【請求項５】
冷却ジャケット内の冷却液の結果としてチャンバ内部で冷却されるガスをチャンバ内に供給するため、チャンバの壁を通って伸びるガス管路をさらに備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の質量分析器。
【請求項６】
前記チャンバが、前記チャンバが冷却されるイオンを受け入れるのを可能にするイオン入口孔と、冷却されたイオンが前記チャンバを出るのを可能にするイオン出口孔と、前記チャンバが冷却されるガスを受け入れるのを可能にするガス管路吸込口開口部を備え、前記冷却チャンバの壁が、前記イオン入口孔、前記イオン出口孔および前記ガス管路吸込口開口部を除いて十分に囲まれた領域を画定する、請求項５に記載の質量分析器。
【請求項７】
使用中、前記冷却セルチャンバ内部のガス圧が真空筐体のガス圧より高いように、前記冷却セルが真空筐体内または真空筐体の間に配置された、請求項５または６に記載の質量分析器。
【請求項８】
前記チャンバが、前記チャンバの対向する長手方向の端部でイオン入口孔およびイオン出口孔を有する細長形のチャンバであり、前記ガス吸込管路開口部が、前記チャンバの前記長手方向の端部の間の前記チャンバの長手方向の中央領域のチャンバ壁を通して配置された、請求項６または７に記載の質量分析器。
【請求項９】
前記ガス吸込管路が、チャネルを通って伸び、前記冷却ジャケットを通って前記冷却セルチャンバへ到達する、請求項５〜８のいずれか一項に記載の質量分析器。
【請求項１０】
イオンが前記チャンバの１つまたは複数の壁に衝突しないように、イオンを前記チャンバ内に閉じ込める電界および／または磁界を生成する手段をさらに備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の質量分析器。
【請求項１１】
前記チャンバを通して、および出口孔の外へイオンを送る手段を備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の質量分析器。
【請求項１２】
前記質量分析計が飛行時間型質量分析計、任意選択的に直交加速飛行時間型質量分析計である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の質量分析器。
【請求項１３】
実質的に囲まれた領域を画定する壁を有するチャンバと、前記チャンバを取り囲む冷却ジャケットとを備えるイオン冷却セルを提供するステップと、
前記チャンバ内にイオンを提供するステップと、
前記チャンバの１つまたは複数の壁から熱を奪うように前記冷却ジャケット内へ冷却液を供給し、それによって前記チャンバ内のガスおよび前記チャンバ内のイオンを冷却するステップと、
前記冷却されたイオンを質量分析し、前記イオンの速度の幅が前記冷却セルに入る前の前記イオンの速度の幅に対して減少されるように、質量分析される前記イオンが、前記イオンが前記冷却セルに入る前の前記イオンの運動エネルギーに対して冷却されるステップと、
を含む、質量分析方法。
【請求項１４】
前記冷却液を吸込管路を通して前記ジャケット内へ流し、前記ジャケットを通して、それから送出管路を通して前記ジャケット外へ流すステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記送出管路を通って前記ジャケットを出る冷却液が冷却され、前記吸込管路を通って前記ジャケット内に再循環される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ガスを前記チャンバの壁を通して前記チャンバ内へ供給するステップをさらに含む、請求項１３、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記チャンバがさらにイオン入口孔およびイオン出口孔を備え、前記チャンバ内のガス圧が前記イオン入口孔および／またはイオン出口孔における前記チャンバの外側のガス圧より高いような割合で前記ガスが前記チャンバ内へ供給される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
イオンが前記チャンバの１つまたは複数の壁に衝突しないように、電界および／または磁界を用いて前記イオンを前記チャンバ内に閉じ込めるステップをさらに含む、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
イオンを前記ガスを通して前記チャンバ内へ誘導し、前記チャンバの出口孔の外へ出すステップをさらに含む、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
飛行時間型質量分析計内で、任意選択的に直交加速飛行時間型質量分析計内で前記冷却されたイオンを質量分析するステップを含む、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
イオンをイオン冷却領域に供給するステップと、
前記イオンから運動エネルギーを奪うことにより、前記イオンを冷却された状態に冷却するステップと、
前記冷却された状態のイオンを質量分析計に供給するステップと、
前記イオンを質量分析し、前記イオンの速度の幅が前記冷却セルに入る前の前記イオンの速度の幅に対して減少されるように、質量分析される前記イオンが、前記イオンが前記冷却セルに入る前の前記イオンの運動エネルギーに対して冷却されるステップと、
を含む、質量分析方法。
【請求項２２】
前記イオンが、レーザ冷却により直接冷却される、または感応レーザ冷却により間接的に冷却される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
その上に配置された被検体を有するターゲットプレートを提供するステップと、
前記ターゲットプレートを冷却するステップと、
被検体イオンを生成するように前記冷却されたターゲットプレート上に配置された前記被検体にレーザを放射するステップと、
前記イオンを質量分析するステップと、
を含む、質量分析方法。
【請求項２４】
イオンを断片化するためターゲットプレートを提供するステップと、
前記ターゲットプレートを冷却するステップと、
前駆イオンを娘イオンに断片化するように、前記前駆イオンを前記冷却されたターゲットプレート上へ向けるステップと、
前記娘イオンを質量分析するステップと、
を含む、質量分析方法。
【請求項２５】
前記ターゲットプレートから熱を奪うため、冷却液の使用により前記ターゲットプレートが冷却される、請求項２３または２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記イオンが、飛行時間型質量分析計、任意選択的に直交加速飛行時間型質量分析計により質量分析される、請求項２１〜２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
使用中に被検体がその上に配置されるターゲットプレートと、
前記ターゲットプレートを冷却する手段と、
使用中にレーザ光が前記被検体に当たり被検体イオンを生成するように、前記レーザ光を生成し前記ターゲットプレート上へ向ける手段と、
前記被検体イオンを質量分析する質量分析計と、
を備える、質量分析器。
【請求項２８】
ターゲットプレート上に衝突するイオンを断片化するターゲットプレートと、
前記ターゲットプレートを冷却する手段と、
使用中に前駆イオンがターゲットプレート上に衝突し、娘イオンに断片化するように、前記前駆イオンを前記ターゲットプレート上へ向ける手段と、
前記娘イオンを質量分析する質量分析計と、
を備える、質量分析器。
【請求項２９】
前記ターゲットプレートから熱を奪うため、液体冷却剤を前記ターゲットプレートに供給する手段を備える、請求項２７または２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記質量分析計が飛行時間型質量分析計、任意選択的に直交加速飛行時間型質量分析計である、請求項２７〜２９のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2015521349.tif 000005
2015521349.tif 000006
2015521349.tif 000007
2015521349.tif 000008