(57)【要約】      （修正有）【課題】イオンミラーを持ち、直角に加速するマスフィルターを組み入れた質量分析計を提供する。【解決手段】  直交加速電極９を含むマスフィルターが、開示されている。マスフィルターに入るイオンは、一次加速領域２中で、直交加速電極９により、直角に加速され、飛行空間３に入る。イオン６、７、８は、その後、リフレクトロン４により反射され、マスフィルターの出口領域に向かって向けられる。所望な質量電荷比を有するイオンは、直交加速電極９に印加された電圧パルスが、最大からゼロまでであるときに、一次加速領域２に到着するように配置される。所望な質量電荷比を有するイオンは、それらが直角方向に、ゼロ速度成分を有するように、直角に減速される。従って、所望な質量電荷比を有するイオンは、軸方向にマスフィルターを出る。【選択図】  図１Ａ
2005190994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１またはそれ以上の電極と、１またはそれ以上のイオンミラーとを含むマスフィルターであり、
前記電極が、使用時に、前記１またはそれ以上の電極から遠ざかって、少なくとも幾つかのイオンを直角に加速するため、１またはそれ以上の第１の電圧パルスが、前記１またはそれ以上の電極に印加される電極であり、かつ
前記イオンミラーが、前記マスフィルターの第１または出口領域に向かって、前記イオンが通常移動するように、直角に加速された少なくとも幾つかのイオンを反射するためのイオンミラーであり、
所望の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンまたは、第１の所望な範囲以内の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンが、前記マスフィルターの前記第１または出口領域に接近するにつれて、前記第１のイオンが、使用時に、１またはそれ以上の電場によって、直角に減速されるか、またはさもなければ直角に遅延されるマスフィルター。
【請求項２】
請求項１に記載のマスフィルターであり、イオンが、実質的に軸方向に前記マスフィルターへ入るように配置され、前記軸方向が、直角方向に対して実質的に直交するマスフィルター。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマスフィルターであり、前記１またはそれ以上の電極が、直角方向における前記少なくとも幾つかのイオンを、直角に加速するための、プッシャーおよび／またはプラー電極を１またはそれ以上含むマスフィルター。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載のマスフィルターであって、前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスが、(i) < 50 V; (ii) 50-100 V; (iii) 100-150 V; (iv) 150-200 V; (v) 200-250 V; (vi) 250-300 V; (vii) 300-350 V; (viii) 350-400 V; (ix) 400-450 V; (x) 450-500 V; (xi) 500-550 V; (xii) 550-600 V; (xiii) 600-650 V; (xiv) 650-700 V; (xv) 700-750 V; (xvi) 750-800 V; (xvii) 800-850 V; (xviii) 850-900 V; (xix) 900-950 V; (xx) 950-1000 V; (xxi) 1000-1050 V; (xxii) 1050-1100 V; (xxiii) 1100-1150 V; (xxiv) 1150-1200 V; (xxv) 1200-1250 V; (xxvi) 1250-1300 V; (xxvii) 1300-1350 V; (xxviii) 1350-1400 V; (xxix) 1400-1450 V; (xxx) 1450-1500 V; (xxxi) 1500-1550 V; (xxxii) 1550-1600 V; (xxxiii) 1600-1650 V; (xxxiv) 1650-1700 V; (xxxv) 1700-1750 V; (xxxvi) 1750-1800 V; (xxxvii) 1800-1850 V; (xxxviii) 1850-1900 V; (xxxix) 1900-1950 V; (xxxx) 1950-2000 V; および (xxxxi) > 2000 Vからなる群から選択される振幅を有するマスフィルター。
【請求項５】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスが、持続時間ｔパルスを有するマスフィルター。
【請求項６】
請求項５に記載のマスフィルターであって、ｔパルスが、(i) < 1 μs; (ii) 1-2 μs; (iii) 2-3 μs; (iv) 3-4 μs; (v) 4-5 μs; (vi) 5-6 μs; (vii) 6-7 μs; (viii) 7-8 μs; (ix) 8-9 μs; (x) 9-10 μs; (xi) 10-11 μs; (xxii) 11-12 μs; (xxiii) 12-13 μs; (xiv) 13-14 μs; (xv) 14-15 μs; (xvi) 15-16 μs; (xvii) 16-17 μs; (xviii) 17-18 μs; (xix) 18-19 μs; (xx) 19-20 μs; (xxi) 20-21 μs; (xxii) 21-22 μs; (xxiii) 22-23 μs; (xxiv) 23-24 μs; (xxv) 24-25 μs; (xvi) 25-26 μs; (xvii) 26-27 μs; (xviii) 27-28 μs; (xxix) 28-29 μs; (xxx) 29-30 μs; および (xxxi) > 30 μsからなる群から選択されるマスフィルター。
【請求項７】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスが、持続時間ｔスタートを有する遅滞期間の後、印加されるマスフィルター。
【請求項８】
請求項７に記載のマスフィルターであって、ｔスタートが、(i) < 1 μs; (ii) 1-2 μs; (iii) 2-3 μs; (iv) 3-4 μs; (v) 4-5 μs; (vi) 5-6 μs; (vii) 6-7 μs; (viii) 7-8 μs; (ix) 8-9 μs; (x) 9-10 μs; (xi) 10-11 μs; (xxii) 11-12 μs; (xxiii) 12-13 μs; (xiv) 13-14 μs; (xv) 14-15 μs; (xvi) 15-16 μs; (xvii) 16-17 μs; (xviii) 17-18 μs; (xix) 18-19 μs; (xx) 19-20 μs; (xxi) 20-21 μs; (xxii) 21-22 μs; (xxiii) 22-23 μs; (xxiv) 23-24 μs; (xxv) 24-25 μs; (xvi) 25-26 μs; (xvii) 26-27 μs; (xviii) 27-28 μs; (xxix) 28-29 μs; (xxx) 29-30 μs; および (xxxi) > 30 μsからなる群から選択されるマスフィルター。
【請求項９】
請求項７または８に記載のマスフィルターであって、前記遅滞期間ｔスタートが、イオン源において、またはイオン発生領域において、イオンが最初に発生したときから測定されるマスフィルター。
【請求項１０】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスが、方形波を含むマスフィルター。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載のマスフィルターであって、前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスが、直線状、傾斜状、階段状、非直線状、正弦波状または曲線状の波形を含むマスフィルター。
【請求項１２】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、使用時に、前記マスフィルターに入るイオンが、軸方向において非ゼロの速度成分を有するマスフィルター。
【請求項１３】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、使用時に、前記マスフィルターに入るイオンが、直角方向において実質的にゼロの速度成分を有するマスフィルター。
【請求項１４】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、直角方向において、実質的にゼロの速度成分を有するように、前記電場の１またはそれ以上により、使用時に、前記第１のイオンの少なくとも幾つかが、直角に減速されるか、またはさもなければ、直角に遅延されるマスフィルター。
【請求項１５】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、前記電場の１またはそれ以上により、使用時に、前記第１のイオンの少なくとも幾つかが、直角に減速されるか、またはさもなければ、直角に遅延されるが、しかし、軸方向において実質的に非ゼロの速度成分を維持するマスフィルター。
【請求項１６】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、前記第１のイオン以外の少なくとも幾つかのイオンが、直角方向において実質的に非ゼロの速度成分で持続するように、前記イオンが、１またはそれ以上の電場により、使用時に、ほんの部分的に直角に減速されるか、またはさもなければ、ほんの部分的に直角に遅延されるマスフィルター。
【請求項１７】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、１またはそれ以上の電場により、使用時に、前記第１のイオン以外の少なくとも幾つかのイオンが、ほんの部分的に直角に減速されるか、またはさもなければ、ほんの部分的に直角に遅延されるが、しかし、軸方向において実質的に非ゼロの速度成分を維持するマスフィルター。
【請求項１８】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、使用時に、前記第１のイオン以外の少なくとも幾つかのイオンが、直角方向において実質的に非ゼロの速度成分を持続するため、前記イオンが、実質的に直角に減速されないか、またはさもなければ、直角に遅延されないマスフィルター。
【請求項１９】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、使用時に、前記第１のイオン以外の少なくとも幾つかのイオンが、軸方向において実質的に非ゼロの速度成分を維持しながら持続するため、前記イオンが、実質的に直角に減速されないか、またはさもなければ、直角に遅延されないマスフィルター。
【請求項２０】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、前記第１のイオンが、１またはそれ以上の範囲ｘ以内にある質量電荷比または複数の質量電荷比を有し、ｘが、(i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250; (vi) 250-300; (vii) 300-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; (xxi) 1000-1050; (xxii) 1050-1100; (xxiii) 1100-1150; (xxiv) 1150-1200; (xxv) 1200-1250; (xxvi) 1250-1300; (xxvii) 1300-1350; (xxviii) 1350-1400; (xxix) 1400-1450; (xxx) 1450-1500; (xxxi) 1500-1550; (xxxii) 1550-1600; (xxxiii) 1600-1650; (xxxiv) 1650-1700; (xxxv) 1700-1750; (xxxvi) 1750-1800; (xxxvii) 1800-1850; (xxxviii) 1850-1900; (xxxix) 1900-1950; (xxxx) 1950-2000; および(xxxxi) > 2000からなる群から選択されるマスフィルター。
【請求項２１】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、使用時に、前記第１のイオンが、前記マスフィルターを出るマスフィルター。
【請求項２２】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、使用時に、前記第１のイオン以外のイオンが、前記マスフィルター内で実質的に減衰または消滅するマスフィルター。
【請求項２３】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、使用時に、前記第１のイオンの少なくとも幾つかが、軸方向において非ゼロの速度成分で、前記マスフィルターを出るマスフィルター。
【請求項２４】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、使用時に、前記第１のイオンの少なくとも幾つかが、直角方向において実質的にゼロの速度成分で、前記マスフィルターを出るマスフィルター。
【請求項２５】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、前記マスフィルターが、前記１またはそれ以上の電極と、前記１またはそれ以上のイオンミラーとの間に配置された飛行空間の１またはそれ以上を含むマスフィルター。
【請求項２６】
請求項２５に記載のマスフィルターであって、
イオンが、前記１またはそれ以上の電極から、前記１またはそれ以上のイオンミラーに向かって移動するにつれて、使用時に、１またはそれ以上の電位勾配が、少なくとも一部の前記飛行空間にわたって維持され、
前記１またはそれ以上の電位勾配が、前記１またはそれ以上のイオンミラーに向かって少なくとも幾つかのイオンを更に加速させるように作用するマスフィルター。
【請求項２７】
請求項２５または２６に記載のマスフィルターであって、
イオンが、前記１またはそれ以上のイオンミラーから、前記１またはそれ以上の電極に向かって移動するにつれて、使用時に、１またはそれ以上の電位勾配が、少なくとも一部の前記飛行空間にわたって維持され、
それらイオンが前記１またはそれ以上の電極に接近するにつれて、前記１またはそれ以上の電位勾配が、少なくとも幾つかの前記イオンを減速させるように作用するマスフィルター。
【請求項２８】
請求項２５、２６または２７に記載のマスフィルターであって、使用時に、少なくとも一部の前記飛行空間が、１またはそれ以上のフィールドフリー領域を含み、
それら前記１またはそれ以上のフィールドフリー領域中のイオンが、前記１またはそれ以上のフィールドフリー領域中、前記１またはそれ以上のイオンミラーに向かって移動するにつれて、前記１またはそれ以上のフィールドフリー領域中の前記イオンが、加速も減速もされないマスフィルター。
【請求項２９】
請求項２５〜２８のいずれかに記載のマスフィルターであって、使用時に、少なくとも一部の前記飛行空間が、１またはそれ以上のフィールドフリー領域を含み、
それら前記１またはそれ以上のフィールドフリー領域中のイオンが、前記１またはそれ以上のフィールドフリー領域中、前記１またはそれ以上のイオンミラーから、前記１またはそれ以上の電極に向かって移動するにつれて、前記１またはそれ以上のフィールドフリー領域中の前記イオンが、加速も減速もされないマスフィルター。
【請求項３０】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、前記１またはそれ以上のイオンミラーが、１またはそれ以上のリフレクトロンを含むマスフィルター。
【請求項３１】
請求項３０に記載のマスフィルターであって、直線状または非直線状の電場勾配が、前記リフレクトロンまたはイオンミラーの１またはそれ以上以内に維持されるマスフィルター。
【請求項３２】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、
使用時に、所望でない質量または質量電荷比を有し、前記１またはそれ以上のイオンミラーにより反射されている少なくとも幾つかの第２のイオンが、前記マスフィルターの前記第１または出口領域に接近し、１またはそれ以上の電場により反射されるマスフィルター。
【請求項３３】
請求項３２に記載のマスフィルターであって、少なくとも幾つかの前記第２のイオンが、前記１またはそれ以上の電場により、飛行空間の中へ反射されるマスフィルター。
【請求項３４】
請求項３２または３３に記載のマスフィルターであって、
少なくとも幾つかの前記第２のイオンが、前記マスフィルターの前記第１または出口領域から離れて、前記１またはそれ以上の電場により反射されるマスフィルター。
【請求項３５】
請求項３２、３３または３４に記載のマスフィルターであって、前記第２のイオンが、(i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250; (vi) 250-300; (vii) 300-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; (xxi) 1000-1050; (xxii) 1050-1100; (xxiii) 1100-1150; (xxiv) 1150-1200; (xxv) 1200-1250; (xxvi) 1250-1300; (xxvii) 1300-1350; (xxviii) 1350-1400; (xxix) 1400-1450; (xxx) 1450-1500; (xxxi) 1500-1550; (xxxii) 1550-1600; (xxxiii) 1600-1650; (xxxiv) 1650-1700; (xxxv) 1700-1750; (xxxvi) 1750-1800; (xxxvii) 1800-1850; (xxxviii) 1850-1900; (xxxix) 1900-1950; (xxxx) 1950-2000; および (xxxxi) > 2000からなる群から選択される質量電荷比を有するイオンを含むマスフィルター。
【請求項３６】
先行するクレームのいずれかに記載のマスフィルターであって、
使用時に、所望でない質量または質量電荷比を有し、前記１またはそれ以上のイオンミラーにより反射されている少なくとも幾つかの第３のイオンが、前記マスフィルターの前記第１または出口領域に接近し、ほんの部分的に直角に減速されるか、またはさもなければ、ほんの部分的に直角に遅延されるマスフィルター。
【請求項３７】
請求項３６に記載のマスフィルターであって、少なくとも幾つかの前記第３のイオンが、前記マスフィルターの前記第１または出口領域を通して持続するマスフィルター。
【請求項３８】
請求項３７に記載のマスフィルターであって、使用時に、少なくとも幾つかの前記第３のイオンが、前記マスフィルターから出ないマスフィルター。
【請求項３９】
請求項３７または３８に記載のマスフィルターであって、使用時に、少なくとも幾つかの前記第３のイオンが、前記１またはそれ以上の電極に突き当たるマスフィルター。
【請求項４０】
請求項３７、３８または３９に記載のマスフィルターであって、使用時に、少なくとも幾つかの前記第３のイオンが、前記マスフィルター以内で実質的に減衰または消滅するマスフィルター。
【請求項４１】
請求項３６〜４０のいずれかに記載のマスフィルターであって、前記第３のイオンが、(i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250; (vi) 250-300; (vii) 300-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; (xxi) 1000-1050; (xxii) 1050-1100; (xxiii) 1100-1150; (xxiv) 1150-1200; (xxv) 1200-1250; (xxvi) 1250-1300; (xxvii) 1300-1350; (xxviii) 1350-1400; (xxix) 1400-1450; (xxx) 1450-1500; (xxxi) 1500-1550; (xxxii) 1550-1600; (xxxiii) 1600-1650; (xxxiv) 1650-1700; (xxxv) 1700-1750; (xxxvi) 1750-1800; (xxxvii) 1800-1850; (xxxviii) 1850-1900; (xxxix) 1900-1950; (xxxx) 1950-2000; および(xxxxi) > 2000からなる群から選択される質量電荷比を有するイオンを含むマスフィルター。
【請求項４２】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、使用時に、第４範囲以内に質量または質量電荷比を有する少なくとも幾つかの第４のイオンが、直角に加速されずに前記マスフィルターを通して通過し、一方、異なる質量または質量電荷比を有する少なくとも幾つかの他のイオンが、直角に加速されるマスフィルター。
【請求項４３】
請求項４２に記載のマスフィルターであって、前記第４のイオンが、(i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250; (vi) 250-300; (vii) 300-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; (xxi) 1000-1050; (xxii) 1050-1100; (xxiii) 1100-1150; (xxiv) 1150-1200; (xxv) 1200-1250; (xxvi) 1250-1300; (xxvii) 1300-1350; (xxviii) 1350-1400; (xxix) 1400-1450; (xxx) 1450-1500; (xxxi) 1500-1550; (xxxii) 1550-1600; (xxxiii) 1600-1650; (xxxiv) 1650-1700; (xxxv) 1700-1750; (xxxvi) 1750-1800; (xxxvii) 1800-1850; (xxxviii) 1850-1900; (xxxix) 1900-1950; (xxxx) 1950-2000; および (xxxxi) > 2000からなる群から選択される質量電荷比を有するイオンを含むマスフィルター。
【請求項４４】
請求項４２または４３に記載のマスフィルターであって、使用時に、少なくとも幾つかの前記第４のイオンが、前記マスフィルターの出口まで前方へ伝達されるマスフィルター。
【請求項４５】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、使用時に、第５範囲以内に質量または質量電荷比を有する少なくとも幾つかの第５のイオンが、直角に加速されずに前記マスフィルターを通して通過し、一方、異なる質量または質量電荷比を有する少なくとも幾つかの他のイオンが、直角に加速されるマスフィルター。
【請求項４６】
請求項４５に記載のマスフィルターであって、前記第５のイオンが、(i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250; (vi) 250-300; (vii) 300-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; (xxi) 1000-1050; (xxii) 1050-1100; (xxiii) 1100-1150; (xxiv) 1150-1200; (xxv) 1200-1250; (xxvi) 1250-1300; (xxvii) 1300-1350; (xxviii) 1350-1400; (xxix) 1400-1450; (xxx) 1450-1500; (xxxi) 1500-1550; (xxxii) 1550-1600; (xxxiii) 1600-1650; (xxxiv) 1650-1700; (xxxv) 1700-1750; (xxxvi) 1750-1800; (xxxvii) 1800-1850; (xxxviii) 1850-1900; (xxxix) 1900-1950; (xxxx) 1950-2000; および (xxxxi) > 2000からなる群から選択される質量電荷比を有するマスフィルター。
【請求項４７】
請求項４５または４６に記載のマスフィルターであって、使用時に、少なくとも幾つかの前記第５のイオンが、前記マスフィルターの出口まで前方へ伝達されるマスフィルター。
【請求項４８】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、使用時に、第６範囲以内に質量または質量電荷比を有する少なくとも幾つかの第６のイオンが、前記マスフィルターに入ると実質的に直ちに、直角に加速されるマスフィルター。
【請求項４９】
請求項４８に記載のマスフィルターであって、使用時に、少なくとも幾つかの前記第６のイオンが、前記マスフィルターの前記入口領域の一部を形成するプレートまたは電極と衝突するように配置されるマスフィルター。
【請求項５０】
請求項４８または４９に記載のマスフィルターであって、使用時に、少なくとも幾つかの前記第６のイオンが、前記マスフィルター以内で実質的に減衰または消滅されるマスフィルター。
【請求項５１】
請求項４８、４９または５０に記載のマスフィルターであって、前記第６のイオンが、(i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250; (vi) 250-300; (vii) 300-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; (xxi) 1000-1050; (xxii) 1050-1100; (xxiii) 1100-1150; (xxiv) 1150-1200; (xxv) 1200-1250; (xxvi) 1250-1300; (xxvii) 1300-1350; (xxviii) 1350-1400; (xxix) 1400-1450; (xxx) 1450-1500; (xxxi) 1500-1550; (xxxii) 1550-1600; (xxxiii) 1600-1650; (xxxiv) 1650-1700; (xxxv) 1700-1750; (xxxvi) 1750-1800; (xxxvii) 1800-1850; (xxxviii) 1850-1900; (xxxix) 1900-1950; (xxxx) 1950-2000; および(xxxxi) > 2000からなる群から選択される質量電荷比を有するイオンを含むマスフィルター。
【請求項５２】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、１またはそれ以上の第２の電圧パルスが、使用時に、前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスの前に、前記１またはそれ以上の電極に、印加されるマスフィルター。
【請求項５３】
請求項５２に記載のマスフィルターであって、前記１またはそれ以上の第２の電圧パルスが、持続時間ｔ（１）ONを有するマスフィルター。
【請求項５４】
請求項５３に記載のマスフィルターであって、ｔ（１）ONが、(i) < 1 μs; (ii) 1-2 μs; (iii) 2-3 μs; (iv) 3-4 μs; (v) 4-5 μs; (vi) 5-6 μs; (vii) 6-7 μs; (viii) 7-8 μs; (ix) 8-9 μs; (x) 9-10 μs; (xi) 10-11 μs; (xxii) 11-12 μs; (xxiii) 12-13 μs; (xiv) 13-14 μs; (xv) 14-15 μs; (xvi) 15-16 μs; (xvii) 16-17 μs; (xviii) 17-18 μs; (xix) 18-19 μs; (xx) 19-20 μs; (xxi) 20-21 μs; (xxii) 21-22 μs; (xxiii) 22-23 μs; (xxiv) 23-24 μs; (xxv) 24-25 μs; (xvi) 25-26 μs; (xvii) 26-27 μs; (xviii) 27-28 μs; (xxix) 28-29 μs; (xxx) 29-30 μs; および (xxxi) > 30 μsからなる群から選択されるマスフィルター。
【請求項５５】
請求項５２、５３または５４に記載のマスフィルターであって、
前記１またはそれ以上の第２の電圧パルスが前記１またはそれ以上の電極に印加される後であり、かつ、前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスの前に、
前記１またはそれ以上の電極に印加された電圧が、時間ｔ（１）OFFの期間の間、減じられるマスフィルター。
【請求項５６】
請求項５５に記載のマスフィルターであって、ｔ（１）OFFが、(i) < 1 μs; (ii) 1-2 μs; (iii) 2-3 μs; (iv) 3-4 μs; (v) 4-5 μs; (vi) 5-6 μs; (vii) 6-7 μs; (viii) 7-8 μs; (ix) 8-9 μs; (x) 9-10 μs; (xi) 10-11 μs; (xxii) 11-12 μs; (xxiii) 12-13 μs; (xiv) 13-14 μs; (xv) 14-15 μs; (xvi) 15-16 μs; (xvii) 16-17 μs; (xviii) 17-18 μs; (xix) 18-19 μs; (xx) 19-20 μs; (xxi) 20-21 μs; (xxii) 21-22 μs; (xxiii) 22-23 μs; (xxiv) 23-24 μs; (xxv) 24-25 μs; (xvi) 25-26 μs; (xvii) 26-27 μs; (xviii) 27-28 μs; (xxix) 28-29 μs; (xxx) 29-30 μs; および (xxxi) > 30 μsからなる群から選択されるマスフィルター。
【請求項５７】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、使用時に、第７範囲以内に質量または質量電荷比を有する少なくとも幾つかの第７のイオンが、前記マスフィルターに入ると実質的に直ちに、直角に加速されるマスフィルター。
【請求項５８】
請求項５７に記載のマスフィルターであって、使用時に、少なくとも幾つかの前記第７のイオンが、前記マスフィルターの前記入口領域の一部を形成するプレートまたは電極と衝突するように配置されるマスフィルター。
【請求項５９】
請求項５７または５８に記載のマスフィルターであって、使用時に、少なくとも幾つかの前記第７のイオンが、前記マスフィルター以内で実質的に減衰または消滅されるマスフィルター。
【請求項６０】
請求項５７、５８または５９に記載のマスフィルターであって、前記第７のイオンが、 (i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250; (vi) 250-300; (vii) 300-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; (xxi) 1000-1050; (xxii) 1050-1100; (xxiii) 1100-1150; (xxiv) 1150-1200; (xxv) 1200-1250; (xxvi) 1250-1300; (xxvii) 1300-1350; (xxviii) 1350-1400; (xxix) 1400-1450; (xxx) 1450-1500; (xxxi) 1500-1550; (xxxii) 1550-1600; (xxxiii) 1600-1650; (xxxiv) 1650-1700; (xxxv) 1700-1750; (xxxvi) 1750-1800; (xxxvii) 1800-1850; (xxxviii) 1850-1900; (xxxix) 1900-1950; (xxxx) 1950-2000; および(xxxxi) > 2000からなる群から選択される質量電荷比を有するイオンを含むマスフィルター。
【請求項６１】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、１またはそれ以上の第３の電圧パルスが、使用時に、前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスの後で、前記１またはそれ以上の電極に印加されるマスフィルター。
【請求項６２】
請求項６１に記載のマスフィルターであって、前記１またはそれ以上の第３の電圧パルスが、持続時間ｔ（２）ONを有するマスフィルター。
【請求項６３】
請求項６２に記載のマスフィルターであって、ｔ（２）ONが、(i) < 1 μs; (ii) 1-2 μs; (iii) 2-3 μs; (iv) 3-4 μs; (v) 4-5 μs; (vi) 5-6 μs; (vii) 6-7 μs; (viii) 7-8 μs; (ix) 8-9 μs; (x) 9-10 μs; (xi) 10-11 μs; (xxii) 11-12 μs; (xxiii) 12-13 μs; (xiv) 13-14 μs; (xv) 14-15 μs; (xvi) 15-16 μs; (xvii) 16-17 μs; (xviii) 17-18 μs; (xix) 18-19 μs; (xx) 19-20 μs; (xxi) 20-21 μs; (xxii) 21-22 μs; (xxiii) 22-23 μs; (xxiv) 23-24 μs; (xxv) 24-25 μs; (xvi) 25-26 μs; (xvii) 26-27 μs; (xviii) 27-28 μs; (xxix) 28-29 μs; (xxx) 29-30 μs; および (xxxi) > 30 μsからなる群から選択されるマスフィルター。
【請求項６４】
請求項６１、６２または６３に記載のマスフィルターであって、
前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスが、前記１またはそれ以上の電極に印加される後で、かつ、前記１またはそれ以上の第３の電圧パルスが、前記１またはそれ以上の電極に印加される前に、
前記１またはそれ以上の電極に印加された電圧が、時間ｔ（２）OFFの期間の間、減じられるマスフィルター。
【請求項６５】
請求項６４に記載のマスフィルターであって、ｔ（２）OFFが、(i) < 1 μs; (ii) 1-2 μs; (iii) 2-3 μs; (iv) 3-4 μs; (v) 4-5 μs; (vi) 5-6 μs; (vii) 6-7 μs; (viii) 7-8 μs; (ix) 8-9 μs; (x) 9-10 μs; (xi) 10-11 μs; (xxii) 11-12 μs; (xxiii) 12-13 μs; (xiv) 13-14 μs; (xv) 14-15 μs; (xvi) 15-16 μs; (xvii) 16-17 μs; (xviii) 17-18 μs; (xix) 18-19 μs; (xx) 19-20 μs; (xxi) 20-21 μs; (xxii) 21-22 μs; (xxiii) 22-23 μs; (xxiv) 23-24 μs; (xxv) 24-25 μs; (xvi) 25-26 μs; (xvii) 26-27 μs; (xviii) 27-28 μs; (xxix) 28-29 μs; (xxx) 29-30 μs; および (xxxi) > 30 μsからなる群から選択されるマスフィルター。
【請求項６６】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、前記第１のイオンが、前記マスフィルターに入る直前または直ちに、第１範囲の角度相違△θ1を有するマスフィルター。
【請求項６７】
先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターであって、前記第１のイオンが、前記マスフィルターから出る直前または直ちに、第２範囲の角度相違△θ2を有するマスフィルター。
【請求項６８】
請求項６６および６７に記載のマスフィルターであって、前記第１範囲の角度相違対前記第２範囲の角度相違の比△θ1／△θ2が、(i) > 1; (ii) 1-1.1; (iii) 1.1-1.2; (iv) 1.2-1.3; (v) 1.3-1.4; (vi) 1.4-1.5; (vii) 1.5-1.6; (viii) 1.6-1.7; (ix) 1.7-1.8; (x) 1.8-1.9; (xi) 1.9-2.0; および (xii) > 2からなる群から選択されるマスフィルター。
【請求項６９】
質量分析計であって、先行する請求項のいずれかに記載のマスフィルターを含む質量分析計。
【請求項７０】
請求項６９に記載の質量分析計であって、前記マスフィルターの上流に配置されたイオン源をさらに含む質量分析計。
【請求項７１】
請求項７０に記載の質量分析計であって、前記イオン源が、（ｉ）エレクトロスプレー（「ＥＳＩ」）イオン源；（ｉｉ）大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）イオン源；（ｉｉｉ）大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源；（ｉｖ）レーザー脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源；（ｖ）誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオン源；（ｖｉ）電子衝撃（「ＥＩ」）イオン源；（ｖｉｉ）化学イオン化（「ＣＩ」）イオン源；（ｖｉｉｉ）フィールドイオン化（「ＦＩ」）イオン源；（ｉｘ）高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオン源；（ｘ）液体二次イオン質量分析（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源；（ｘｉ）大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源；（ｘｉｉ）フィールドデソープション（「ＦＤ」）イオン源；（ｘｉｉｉ）マトリックス支援レーザーイオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源；（ｘｉｖ）シリコン上脱離／イオン化（「ＤＩＯＳ」）イオン源；および（ｘｖ）脱離エレクトロスプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源からなる群から選択される質量分析計。
【請求項７２】
請求項７０または７１に記載の質量分析計であって、前記イオン源が、連続イオン源を含む質量分析計。
【請求項７３】
請求項７０または７１に記載の質量分析計であって、前記イオン源が、パルス状イオン源を含む質量分析計。
【請求項７４】
請求項６９〜７５のいずれかに記載の質量分析計であって、前記マスフィルターの下流に配置された質量分析器をさらに含む質量分析計。
【請求項７５】
請求項７４に記載の質量分析計であって、前記質量分析器が、（ｉ）直交加速飛行時間質量分析器；（ｉｉ）軸方向加速飛行時間質量分析器；（ｉｉｉ）四重極質量分析器；（ｉｖ）ペニング質量分析器；（ｖ）フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析器；（ｖｉ）２Ｄまたは直線状の四重極イオントラップ；（ｖｉｉ）ポールまたは３Ｄの四重極イオントラップ；および（ｖｉｉｉ）扇形磁場質量分析器からなる群から選択される質量分析計。
【請求項７６】
イオンのビームの角度相違を減じる装置であって、
前記装置が、１またはそれ以上の電極と、１またはそれ以上のイオンミラーとを含み、
前記電極が、使用時に、前記１またはそれ以上の電極から遠ざかって、少なくとも幾つかのイオンを直角に加速するため、１またはそれ以上の第１の電圧パルスが、前記１またはそれ以上の電極に印加される電極であり、かつ
前記イオンミラーが、前記マスフィルターの第１または出口領域に向かって前記イオンが通常移動するように、直角に加速された少なくとも幾つかのイオンを反射するためのイオンミラーであり、
所望の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンまたは、第１の所望な範囲以内の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンが、前記マスフィルターの前記第１または出口領域に接近するにつれて、前記第１のイオンが、使用時に、１またはそれ以上の電場によって、直角に減速されるか、またはさもなければ直角に遅延される装置。
【請求項７７】
イオンをマスフィルタリングする方法であって、
前記方法が、
１またはそれ以上の電極を準備し、
前記１またはそれ以上の電極から遠ざかって、少なくとも幾つかのイオンを直角に加速するため、１またはそれ以上の第１の電圧パルスを前記１またはそれ以上の電極に対して印加し、
前記イオンが、前記マスフィルターの第１または出口領域に向かって通常移動するように、直角に加速された少なくとも幾つかのイオンを反射させ、かつ
所望の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンまたは、第１の所望な範囲以内の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンが、前記マスフィルターの前記第１または出口領域に接近するにつれて、
前記第１のイオンを、１またはそれ以上の電場を用いて、直角に減速させるか、またはさもなければ、直角に遅延させることを含む方法。
【請求項７８】
イオンのビームの角度相違を減じる方法であって、
前記方法が、
１またはそれ以上の電極を準備し、
前記１またはそれ以上の電極から遠ざかって、少なくとも幾つかのイオンを直角に加速するため、１またはそれ以上の第１の電圧パルスを前記１またはそれ以上の電極に対して印加し、
前記イオンが、前記マスフィルターの第１または出口領域に向かって通常移動するように、直角に加速された少なくとも幾つかのイオンを反射させ、かつ
所望の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンまたは、第１の所望な範囲以内の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンが、前記マスフィルターの前記第１または出口領域に接近するにつれて、
前記第１のイオンを、１またはそれ以上の電場を用いて、直角に減速させるか、またはさもなければ、直角に遅延させることを含む方法。
【請求項７９】
装置であって、
操作の第１モードにおいて、前記装置が、マスフィルターとして作用し、
前記マスフィルターが、所望な質量電荷比を有するイオンが、直角方向において非ゼロの速度成分を有するように、直角に加速され、かつ、前記直角方向において実質的にゼロの速度成分を有するように、その後、直角に減速されるマスフィルターである装置。
【請求項８０】
請求項７９に記載の装置であって、前記操作の第１モードにおいて、所望でない質量電荷比を有するイオンが、前記直角方向において非ゼロの速度成分を有するように、直角に加速され、その後、それらイオンが、前記直角方向において非ゼロの速度成分を持続して持つように、ほんの部分的に直角に減速される装置。
【請求項８１】
請求項７９または８０に記載の装置であって、操作の第２モードにおいて、前記装置が、操作の非マスフィルタリングモードにおいて作動する装置。
【請求項８２】
請求項８１に記載の装置であって、前記操作の第２モードにおいて、前記装置が、前記装置への入口で受け止めたイオンの少なくとも５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９９％または実質的に１００％を、前記装置の出口に、伝達する装置。
【請求項８３】
操作の第１モードにおいて、マスフィルターとして作用させるため、装置を作動させることを含む方法であって、
前記操作の第１モードにおいて、前記方法は、
所望な質量電荷比を有するイオンが、直角方向において非ゼロの速度成分を有するように、前記イオンを直角に加速すること、およびその後、
それらイオンが、前記直角方向において実質的にゼロの速度成分を有するように、前記イオンを直角に減速することを含む方法。
【請求項８４】
請求項８３に記載の方法であって、前記操作の第１モードにおいて、前記方法が、
前記イオンが、前記直角方向において非ゼロの速度成分を有するように、所望でない質量電荷比を有するイオンを直角に加速すること、およびその後、
それらイオンが持続して前記直角方向において非ゼロの速度成分を有するように、前記イオンをほんの部分的に直角に減速すること
を更に含む方法。
【請求項８５】
請求項８３または８４に記載の方法であって、イオンがマスフィルターされていない操作の第２モードにおいて、前記装置を操作することを更に含む方法。
【請求項８６】
請求項８５に記載の方法であって、前記装置が前記操作の第２モードであるとき、前記方法が、
前記装置の入口で受け止められたイオンの少なくとも５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９９％または実質的に１００％を、前記装置の出口に、伝達することを更に含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスフィルターと、マスフィルターを組み入れた質量分析計とに関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の質量電荷比を有する親イオンを選択するために、質量分析計においてマスフィルターを用いることが知られている。選択された親イオンは、その後、例えば、衝突セルまたはフラグメンテーションセルにおいて断片化されてもよく、生じたフラグメントイオンは、その後、質量分析器により質量分析されてもよい。特定の質量電荷比を有する親イオンを選択するのに最も一般に用いられる前記マスフィルターは、四重極ロッドセット質量分析器である。しかし、ウィーン（Wien）フィルターと、ブラッドベリー・ニールソン（Bradbury-Nielsen）イオンゲートとを含む、他の種類のマスフィルターが、知られている。
【０００３】
ウィーン・フィルターは、交差した電場および磁場を通して、イオンのビームを通過させることにより、作動する。もし、
【０００４】
【数１】
2005190994.tif 000003
【０００５】
［前記式中、ＥおよびＢは、それぞれ、電場強度および磁場強度である］
であれば、質量ｍ、電荷ｑおよび速度ｖを有するイオンは、前記フィルターを通して一貫して通過するであろう。従って、イオンビーム中の全てのイオンが、本質的に同じエネルギーを有する場合、そのとき、特定の質量電荷比を有するイオンのみが、前記要求速度を有し、前記フィルターを通して屈折せずに通過するであろう。しかし、不都合なことに、ウィーン・フィルターの分解能は、前記イオンビームにより体験された、交差した電場および磁場の絶対等級に依存する。高い磁場は、非常に大きな電磁石を必要とするので、そのときは、ウィーン・フィルターを組み入れている最大の分解能の質量分析計は、実際には、特により高い質量電荷比において、かなり制限される。約４００の最大質量電荷比分解能は、ウィーン・フィルターを組み入れている公知の質量分析計について、普通である。前記質量電荷比分解能Ｒは、以下のように定義される：
【０００６】
【数２】
2005190994.tif 000004
【０００７】
［前記式中、△ｍは、質量電荷比ｍで伝達された質量電荷比ウインドウである］。ウィーン・フィルターを形成するのに必要な種々の成分の大きな物理サイズは、その限定された分解能に加えて、その使用を、原子物理学およびイオン注入のような特定の特殊化された領域に委ねている。
【０００８】
四重極ロッドセットマスフィルターは、それに反して、相対的にコンパクトであり、市販の質量分析計において一般的に用いられている。四重極ロッドセットマスフィルターは、２つの電気的に接続されている対の円柱状ロッド電極を含み、それらに、ＲＦとＤＣ電圧の両方が印加されている。所定のＲＦ周波数について、ならびに適切なセッティングのＲＦおよびＤＣ電圧で、非常に限られた範囲の質量電荷比を有するイオンのみが、四重極ロッドセットマスフィルターを通して、安定な軌道を有するであろう。従って、特定の質量電荷比を有するイオンのみが、四重極ロッドセットマスフィルターにより、伝達されるであろう。他の質量電荷比を有するイオンは、前記ロッドセットマスフィルター内で不安定な軌道を有し、前記円柱状ロッド電極と衝突するので、従って、システムに対して消滅する。
【０００９】
四重極ロッドセットマスフィルターは、それらが、数千の分解能を有しうる点で、特に有利である。しかし、不都合なことに、効果的に作動させるために、四重極ロッドセットマスフィルターには、マスフィルターされるイオンビームが、相対的に低エネルギーを有するべきであることが、必要である。四重極ロッドセットマスフィルターはまた、相対的に限定された質量電荷比範囲を有し、非常に高い許容誤差で、製造され、かつ組み立てられなければならない。さらに、四重極ロッドセットマスフィルターは、そのようなマスフィルターと共に用いられる特定のＲＦパワーサプライが、物質的に相対的に大きいという問題に苦しめられる。これは、コンパクトなベンチトップ型質量分析計を提供しようとするときには、特に問題を含むものである。
【００１０】
ブラッドベリー・ニールソン・イオンゲートは、マスフィルターとして用いられることができる。前記イオンゲートは、例えば、質量分析計［イオンが、前記飛行空間を横断するのに、それらの質量電荷比に応じて、異なる時間がかかる質量分析計］の飛行空間において、備えられてもよい。前記イオンゲートは、相対的に小さな範囲の質量電荷比を有するイオンのみが伝達されるように、配置されてもよい。このことは、前記静電気イオンゲートを、重要な質量電荷比を有するイオンの到着時間と等しい時間に、迅速に開け、その後閉じることにより、達成される。
【００１１】
ブラッドベリー・ニールソン・イオンゲートは、平行電極を含み、その間に、イオンビームが向けられている。電場は、使用時に、前記イオンゲートの電極の間に創られる。前記電場は、創られたとき、それらの最初の進路から離れて、イオンのビームをそらすのに充分であり、従って、そのイオンゲートは、電場が創られたとき、閉じられたか、またはさもなければ、０％の伝達を有すると考えられる。前記ゲートを開けるか、またはさもなければ、１００％の伝達を提供するために、前記電極間で維持された前記電場は、スイッチでＯＦＦにするか、またはさもなければ、非常に短期間の時間の間に、ゼロに減じられる。これにより、所望な質量電荷比を有するイオンが、電場によりそらされることなく、前記イオンゲートを通して通過することが可能になる。所望の質量電荷比を有するイオンが、伝達されるや否や、前記電場は、回復され、前記イオンゲートにその後到着するイオンは、それらの最初の進路から離れて、そらされる。
【００１２】
理論上は、ブラッドベリー・ニールソン・イオンゲートの前記質量電荷比範囲は、無制限である。しかし、実際には、ブラッドベリー・ニールソン・イオンゲートで達成可能な分解能は、がっかりすることに低く、例えば、二つの電極配置については約２０〜５０、多電極配置については１００〜２００のオーダーになりがちである。イオンビームの進路に非常に近い電極の配置は、また、前記イオンゲートが、マスフィルターとして用いられないときでさえも、イオン伝達における消失に導きがちである。というのも、幾つかのイオンが、さらに、前記電極を突き当てがちであるからである。その結果、ブラッドベリー・ニールソン・イオンゲートは、市販の質量分析計において、マスフィルターとして通常用いられない。
【００１３】
ある一定の特定の速度を有するイオンを全て伝達する飛行時間マスフィルターはまた、ウィーン・フィルターのように、知られている。しかし、不都合なことに、異なる質量電荷比を有するが、偶然、実質的に同じ速度を有するイオンは、そのようなマスフィルターにより、同時に伝達される。このことは、多数の異なるシナリオにおいて、問題となりうる。例えば、もし、プリカーサーまたは親イオンが、断片化すると（自発的に、衝突またはフラグメンテーションセルにおいて、ポストソース分解、または衝突誘起解離のいずれかにより）、生じるフラグメントイオンは、対応するプリカーサーまたは親イオンと本質的に同じ速度を保持するであろう。従って、もしプリカーサーまたは親イオンが、飛行時間マスフィルターの上流で断片化すれば、そのとき、対応する非断片化親イオンと共に、フラグメントイオンは、前記飛行時間マスフィルターにより、同時に伝達される。従って、前記飛行時間マスフィルターは、実質的に異なる質量電荷比を有するイオンを、実質的に同時に伝達するであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、通常のマスフィルターに関連した多数の問題が存在するのが、明らかである。
【００１５】
従って、改良されたマスフィルターを提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の観点によれば、マスフィルターが提供される。前記マスフィルターは、１またはそれ以上の電極と、１またはそれ以上のイオンミラーとを含むマスフィルターであり、
前記電極が、使用時に、前記１またはそれ以上の電極から遠ざかって、少なくとも幾つかのイオンを直角に加速するため、１またはそれ以上の第１の電圧パルスが、前記１またはそれ以上の電極に印加される電極であり、かつ
前記イオンミラーが、前記マスフィルターの第１または出口領域に向かって、前記イオンが通常移動するように、直角に加速された少なくとも幾つかのイオンを反射するためのイオンミラーであり、
所望の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンまたは、第１の所望な範囲以内の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンが、前記マスフィルターの前記第１または出口領域に接近するにつれて、前記第１のイオンが、使用時に、１またはそれ以上の電場によって、直角に減速されるか、またはさもなければ、直角に遅延される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
前記イオンは、実質的に軸方向に、前記マスフィルターに入るように配置され、前記軸方向は、直角方向に対して実質的に直交するのが好ましい。
【００１８】
前記１またはそれ以上の電極は、直角方向における少なくとも幾つかのイオンを、直角に加速するための、プッシャーおよび／またはプラー電極を１またはそれ以上含むのが好ましい。
【００１９】
前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスは、 (i) < 50 V; (ii) 50-100 V; (iii) 100-150 V; (iv) 150-200 V; (v) 200-250 V; (vi) 250-300 V; (vii) 300-350 V; (viii) 350-400 V; (ix) 400-450 V; (x) 450-500 V; (xi) 500-550 V; (xii) 550-600 V; (xiii) 600-650 V; (xiv) 650-700 V; (xv) 700-750 V; (xvi) 750-800 V; (xvii) 800-850 V; (xviii) 850-900 V; (xix) 900-950 V; (xx) 950-1000 V; (xxi) 1000-1050 V; (xxii) 1050-1100 V; (xxiii) 1100-1150 V; (xxiv) 1150-1200 V; (xxv) 1200-1250 V; (xxvi) 1250-1300 V; (xxvii) 1300-1350 V; (xxviii) 1350-1400 V; (xxix) 1400-1450 V; (xxx) 1450-1500 V; (xxxi) 1500-1550 V; (xxxii) 1550-1600 V; (xxxiii) 1600-1650 V; (xxxiv) 1650-1700 V; (xxxv) 1700-1750 V; (xxxvi) 1750-1800 V; (xxxvii) 1800-1850 V; (xxxviii) 1850-1900 V; (xxxix) 1900-1950 V; (xxxx) 1950-2000 V; および (xxxxi) > 2000 Vからなる群から選択される振幅を有するのが好ましい。
【００２０】
前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスは、持続時間ｔパルスを有するのが好ましく、ｔパルスは、(i) < 1 μs; (ii) 1-2 μs; (iii) 2-3 μs; (iv) 3-4 μs; (v) 4-5 μs; (vi) 5-6 μs; (vii) 6-7 μs; (viii) 7-8 μs; (ix) 8-9 μs; (x) 9-10 μs; (xi) 10-11 μs; (xxii) 11-12 μs; (xxiii) 12-13 μs; (xiv) 13-14 μs; (xv) 14-15 μs; (xvi) 15-16 μs; (xvii) 16-17 μs; (xviii) 17-18 μs; (xix) 18-19 μs; (xx) 19-20 μs; (xxi) 20-21 μs; (xxii) 21-22 μs; (xxiii) 22-23 μs; (xxiv) 23-24 μs; (xxv) 24-25 μs; (xvi) 25-26 μs; (xvii) 26-27 μs; (xviii) 27-28 μs; (xxix) 28-29 μs; (xxx) 29-30 μs; および (xxxi) > 30 μsからなる群から選択されるのが好ましい。
【００２１】
前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスは、持続時間ｔスタートを有する遅滞期間の後、印加されるのが好ましく、ｔスタートは、(i) < 1 μs; (ii) 1-2 μs; (iii) 2-3 μs; (iv) 3-4 μs; (v) 4-5 μs; (vi) 5-6 μs; (vii) 6-7 μs; (viii) 7-8 μs; (ix) 8-9 μs; (x) 9-10 μs; (xi) 10-11 μs; (xxii) 11-12 μs; (xxiii) 12-13 μs; (xiv) 13-14 μs; (xv) 14-15 μs; (xvi) 15-16 μs; (xvii) 16-17 μs; (xviii) 17-18 μs; (xix) 18-19 μs; (xx) 19-20 μs; (xxi) 20-21 μs; (xxii) 21-22 μs; (xxiii) 22-23 μs; (xxiv) 23-24 μs; (xxv) 24-25 μs; (xvi) 25-26 μs; (xvii) 26-27 μs; (xviii) 27-28 μs; (xxix) 28-29 μs; (xxx) 29-30 μs; および (xxxi) > 30 μsからなる群から選択されるのが好ましい。
【００２２】
前記遅滞期間ｔスタートは、イオン源において、またはイオン発生領域において、イオンが最初に発生したときから測定されるのが好ましい。
【００２３】
前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスは、方形波を含むのが好ましい。しかし、他の実施形態によれば、前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスは、直線状、傾斜状、階段状、非直線状、正弦波状もしくは曲線状の波形または電圧プロフィールを有する電圧パルスを含んでもよい。
【００２４】
好ましい実施形態によれば、 前記マスフィルターに入るイオンは、軸方向において非ゼロの速度成分を有するのが好ましく、直角方向において実質的にゼロの速度成分を有するのが好ましい。前記直角方向は、前記軸方向に対して９０°であるのが好ましい。直角方向において実質的にゼロの速度成分を有するように、前記電場の１またはそれ以上により、前記第１のイオンの少なくとも幾つかが、直角に減速されるか、またはさもなければ、直角に遅延されるのが好ましい。前記電場により、前記第１のイオンの少なくとも幾つかは、直角に減速されるか、またはさもなければ、直角に遅延されるが、しかし、軸方向において実質的に非ゼロの速度成分を維持するのが好ましい。
【００２５】
前記第１のイオン以外の少なくとも幾つかのイオンは、直角方向において実質的に非ゼロの速度成分で持続するのが好ましいため、これらのイオンは、１またはそれ以上の電場により、ほんの部分的に直角に減速されるか、またはさもなければ、ほんの部分的に直角に遅延されるのが好ましい。前記第１のイオン以外の少なくとも幾つかのイオンは、１またはそれ以上の電場により、ほんの部分的に直角に減速されるか、またはさもなければ、ほんの部分的に直角に遅延されるが、軸方向において実質的に非ゼロの速度成分を維持するのが好ましい。
【００２６】
実施形態によれば、前記第１のイオン以外の少なくとも幾つかのイオンは、前記イオンが、直角方向において実質的に非ゼロの速度成分を持続するため、実質的に直角に減速されないか、またはさもなければ、直角に遅延されない。前記第１のイオン以外の少なくとも幾つかのイオンは、前記イオンが軸方向において実質的に非ゼロの速度成分を維持しながら持続するため、実質的に直角に減速されないか、またはさもなければ、直角に遅延されないのが好ましい。
【００２７】
前記第１のイオンは、１またはそれ以上の範囲ｘ以内にある質量電荷比または複数の質量電荷比を有し、ｘは、 (i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250; (vi) 250-300; (vii) 300-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; (xxi) 1000-1050; (xxii) 1050-1100; (xxiii) 1100-1150; (xxiv) 1150-1200; (xxv) 1200-1250; (xxvi) 1250-1300; (xxvii) 1300-1350; (xxviii) 1350-1400; (xxix) 1400-1450; (xxx) 1450-1500; (xxxi) 1500-1550; (xxxii) 1550-1600; (xxxiii) 1600-1650; (xxxiv) 1650-1700; (xxxv) 1700-1750; (xxxvi) 1750-1800; (xxxvii) 1800-1850; (xxxviii) 1850-1900; (xxxix) 1900-1950; (xxxx) 1950-2000; および (xxxxi) > 2000からなる群から選択されるのが好ましい。
【００２８】
前記第１のイオンは、前記マスフィルターを出るのが好ましく、使用時に、第１のイオン以外のイオンは、前記マスフィルター内で実質的に減衰または消滅するマスフィルターが好ましい。前記第１のイオンの少なくとも幾つかは、軸方向において非ゼロの速度成分で、前記マスフィルターを出るのが好ましい。前記第１のイオンの少なくとも幾つかは、直角方向において実質的にゼロの速度成分で、前記マスフィルターを出るのが好ましい。
【００２９】
前記マスフィルターは、前記１またはそれ以上の電極と、前記１またはそれ以上のイオンミラーとの間に配置された飛行空間の１またはそれ以上を含むのが好ましい。イオンが、前記１またはそれ以上の電極から、前記１またはそれ以上のイオンミラーに向かって移動するにつれて、１またはそれ以上の電位勾配は、少なくとも一部の前記飛行空間にわたって維持されるのが好ましい。前記１またはそれ以上の電位勾配は、前記１またはそれ以上のイオンミラーに向かって、少なくとも幾つかのイオンを更に加速させるように作用するのが好ましい。イオンが、前記１またはそれ以上のイオンミラーから、前記１またはそれ以上の電極に向かって移動するにつれて、１またはそれ以上の電位勾配は、前記飛行空間の少なくとも一部にわたって維持されるのが好ましい。前記１またはそれ以上の電位勾配は、それらイオンが、１またはそれ以上の電極に接近するにつれて、少なくとも幾つかの前記イオンを減速させるように作用するのが好ましい。
【００３０】
先の実施形態ほどではないが、好ましい実施形態によれば、少なくとも一部の前記飛行空間は、１またはそれ以上のフィールドフリー領域を含んでもよい。前記１またはそれ以上のフィールドフリー領域におけるイオンは、前記１またはそれ以上のフィールドフリー領域中、前記１またはそれ以上のイオンミラーに向かって移動するにつれて、加速も減速もされないのが好ましい。前記１またはそれ以上のフィールドフリー領域中のイオンは、また、前記１またはそれ以上のフィールドフリー領域中、前記１またはそれ以上のイオンミラーから、前記１またはそれ以上の電極に向かって移動するにつれて、加速も減速もされないのが好ましい。
【００３１】
好ましい実施形態によれば、前記１またはそれ以上のイオンミラーは、１またはそれ以上のリフレクトロンを含む。直線状または非直線状の電場勾配は、前記リフレクトロンまたはイオンミラーの１またはそれ以上以内に維持されることができる。
【００３２】
所望でない質量または質量電荷比を有し、前記１またはそれ以上のイオンミラーにより反射されている少なくとも幾つかの第２イオンは、前記マスフィルターの前記第１または出口領域に接近し、１またはそれ以上の電場により反射されるのが好ましい。少なくとも幾つかの前記第２のイオンは、前記１またはそれ以上の電場により、飛行空間の中へ反射されるのが好ましい。少なくとも幾つかの前記第２のイオンは、前記１またはそれ以上の電場により、前記マスフィルターの前記第１または出口領域から離れて、反射されるのが好ましい。
【００３３】
前記第２のイオンは、 (i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250; (vi) 250-300; (vii) 300-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; (xxi) 1000-1050; (xxii) 1050-1100; (xxiii) 1100-1150; (xxiv) 1150-1200; (xxv) 1200-1250; (xxvi) 1250-1300; (xxvii) 1300-1350; (xxviii) 1350-1400; (xxix) 1400-1450; (xxx) 1450-1500; (xxxi) 1500-1550; (xxxii) 1550-1600; (xxxiii) 1600-1650; (xxxiv) 1650-1700; (xxxv) 1700-1750; (xxxvi) 1750-1800; (xxxvii) 1800-1850; (xxxviii) 1850-1900; (xxxix) 1900-1950; (xxxx) 1950-2000; および (xxxxi) > 2000からなる群から選択される質量電荷比を有するイオンを含むのが好ましい。
【００３４】
好ましい実施形態によれば、所望でない質量または質量電荷比を有し、前記１またはそれ以上のイオンミラーにより反射されている少なくとも幾つかの第３のイオンは、前記マスフィルターの前記第１または出口領域に接近し、ほんの部分的に直角に減速されるか、さもなければ、ほんの部分的に直角に遅延される。少なくとも幾つかの前記第３のイオンは、前記マスフィルターの前記第１または出口領域を通して持続するのが好ましい。少なくとも幾つかの前記第３のイオンは、前記マスフィルターから出ないのが好ましい。好ましい実施形態によれば、少なくとも幾つかの前記第３のイオンは、前記１またはそれ以上の電極に突き当たる。
【００３５】
少なくとも幾つかの前記第３のイオンは、前記マスフィルター以内で実質的に減衰または消滅するのが好ましい。
【００３６】
前記第３のイオンは、(i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250; (vi) 250-300; (vii) 300-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; (xxi) 1000-1050; (xxii) 1050-1100; (xxiii) 1100-1150; (xxiv) 1150-1200; (xxv) 1200-1250; (xxvi) 1250-1300; (xxvii) 1300-1350; (xxviii) 1350-1400; (xxix) 1400-1450; (xxx) 1450-1500; (xxxi) 1500-1550; (xxxii) 1550-1600; (xxxiii) 1600-1650; (xxxiv) 1650-1700; (xxxv) 1700-1750; (xxxvi) 1750-1800; (xxxvii) 1800-1850; (xxxviii) 1850-1900; (xxxix) 1900-1950; (xxxx) 1950-2000; および (xxxxi) > 2000からなる群から選択される質量電荷比を有するイオンを含むのが好ましい。
【００３７】
実施形態によれば、第４範囲以内に質量または質量電荷比を有する少なくとも幾つかの第４のイオンは、直角に加速されずに、前記マスフィルターを通して通過し、一方、異なる質量または質量電荷比を有する少なくとも幾つかの他のイオンは、直角に加速される。前記第４のイオンは、 (i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250; (vi) 250-300; (vii) 300-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; (xxi) 1000-1050; (xxii) 1050-1100; (xxiii) 1100-1150; (xxiv) 1150-1200; (xxv) 1200-1250; (xxvi) 1250-1300; (xxvii) 1300-1350; (xxviii) 1350-1400; (xxix) 1400-1450; (xxx) 1450-1500; (xxxi) 1500-1550; (xxxii) 1550-1600; (xxxiii) 1600-1650; (xxxiv) 1650-1700; (xxxv) 1700-1750; (xxxvi) 1750-1800; (xxxvii) 1800-1850; (xxxviii) 1850-1900; (xxxix) 1900-1950; (xxxx) 1950-2000; および (xxxxi) > 2000からなる群から選択される質量電荷比を有するイオンを含むのが好ましい。
【００３８】
少なくとも幾つかの前記第４のイオンは、前記マスフィルターの出口まで前方へ伝達されるのが好ましく、前記マスフィルターから現れるか、または発せられるのが好ましい。
【００３９】
実施形態によれば、第５範囲以内に質量または質量電荷比を有する少なくとも幾つかの第５のイオンは、直角に加速されずに前記マスフィルターを通して通過し、一方、異なる質量または質量電荷比を有する少なくとも幾つかの他のイオンは、直角に加速される。前記第５のイオンは、 (i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250; (vi) 250-300; (vii) 300-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; (xxi) 1000-1050; (xxii) 1050-1100; (xxiii) 1100-1150; (xxiv) 1150-1200; (xxv) 1200-1250; (xxvi) 1250-1300; (xxvii) 1300-1350; (xxviii) 1350-1400; (xxix) 1400-1450; (xxx) 1450-1500; (xxxi) 1500-1550; (xxxii) 1550-1600; (xxxiii) 1600-1650; (xxxiv) 1650-1700; (xxxv) 1700-1750; (xxxvi) 1750-1800; (xxxvii) 1800-1850; (xxxviii) 1850-1900; (xxxix) 1900-1950; (xxxx) 1950-2000; および (xxxxi) > 2000からなる群から選択される質量電荷比を有するのが好ましい。
【００４０】
少なくとも幾つかの前記第５のイオンは、前記マスフィルターの出口まで前方へ伝達されるのが好ましく、前記マスフィルターから現れるか、または、発せられるのが好ましい。
【００４１】
実施形態によれば、第６範囲以内に質量または質量電荷比を有する少なくとも幾つかの第６のイオンは、前記マスフィルターに入ると実質的に直ちに、直角に加速される。少なくとも幾つかの前記第６のイオンは、前記マスフィルターの前記入口領域の一部を形成するプレートまたは電極と衝突するように配置されるのが好ましい。少なくとも幾つかの前記第６のイオンは、前記マスフィルター以内で実質的に減衰または消滅されるのが好ましい。前記第６のイオンは、(i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250; (vi) 250-300; (vii) 300-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; (xxi) 1000-1050; (xxii) 1050-1100; (xxiii) 1100-1150; (xxiv) 1150-1200; (xxv) 1200-1250; (xxvi) 1250-1300; (xxvii) 1300-1350; (xxviii) 1350-1400; (xxix) 1400-1450; (xxx) 1450-1500; (xxxi) 1500-1550; (xxxii) 1550-1600; (xxxiii) 1600-1650; (xxxiv) 1650-1700; (xxxv) 1700-1750; (xxxvi) 1750-1800; (xxxvii) 1800-1850; (xxxviii) 1850-1900; (xxxix) 1900-1950; (xxxx) 1950-2000; および(xxxxi) > 2000からなる群から選択される質量電荷比を有するイオンを含むのが好ましい。
【００４２】
実施形態によれば、１またはそれ以上の第２の電圧パルスが、使用時に、前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスの前に、前記１またはそれ以上の電極に、印加される。前記１またはそれ以上の第２の電圧パルスは、持続時間ｔ（１）ONを有するのが好ましく、前記ｔ（１）ONは、 (i) < 1 μs; (ii) 1-2 μs; (iii) 2-3 μs; (iv) 3-4 μs; (v) 4-5 μs; (vi) 5-6 μs; (vii) 6-7 μs; (viii) 7-8 μs; (ix) 8-9 μs; (x) 9-10 μs; (xi) 10-11 μs; (xxii) 11-12 μs; (xxiii) 12-13 μs; (xiv) 13-14 μs; (xv) 14-15 μs; (xvi) 15-16 μs; (xvii) 16-17 μs; (xviii) 17-18 μs; (xix) 18-19 μs; (xx) 19-20 μs; (xxi) 20-21 μs; (xxii) 21-22 μs; (xxiii) 22-23 μs; (xxiv) 23-24 μs; (xxv) 24-25 μs; (xvi) 25-26 μs; (xvii) 26-27 μs; (xviii) 27-28 μs; (xxix) 28-29 μs; (xxx) 29-30 μs; および (xxxi) > 30 μsからなる群から選択されるのが好ましい。
【００４３】
前記１またはそれ以上の第２の電圧パルスが、前記１またはそれ以上の電極に印加される後であり、かつ前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスの前に、前記１またはそれ以上の電極に印加された電圧が、時間ｔ（１）OFFの期間の間、減じられるのが好ましい。ｔ（１）OFFは、(i) < 1 μs; (ii) 1-2 μs; (iii) 2-3 μs; (iv) 3-4 μs; (v) 4-5 μs; (vi) 5-6 μs; (vii) 6-7 μs; (viii) 7-8 μs; (ix) 8-9 μs; (x) 9-10 μs; (xi) 10-11 μs; (xxii) 11-12 μs; (xxiii) 12-13 μs; (xiv) 13-14 μs; (xv) 14-15 μs; (xvi) 15-16 μs; (xvii) 16-17 μs; (xviii) 17-18 μs; (xix) 18-19 μs; (xx) 19-20 μs; (xxi) 20-21 μs; (xxii) 21-22 μs; (xxiii) 22-23 μs; (xxiv) 23-24 μs; (xxv) 24-25 μs; (xvi) 25-26 μs; (xvii) 26-27 μs; (xviii) 27-28 μs; (xxix) 28-29 μs; (xxx) 29-30 μs; および (xxxi) > 30 μsからなる群から選択されるのが好ましい。
【００４４】
実施形態によれば、第７範囲以内に質量または質量電荷比を有する少なくとも幾つかの第７のイオンは、前記マスフィルターに入ると実質的に直ちに、直角に加速される。少なくとも幾つかの前記第７のイオンは、前記マスフィルターの前記入口領域の一部を形成するプレートまたは電極と衝突するように配置されるのが好ましい。少なくとも幾つかの前記第７のイオンは、前記マスフィルター以内で実質的に減衰または消滅されるのが好ましい。前記第７のイオンは、 (i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250; (vi) 250-300; (vii) 300-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; (xxi) 1000-1050; (xxii) 1050-1100; (xxiii) 1100-1150; (xxiv) 1150-1200; (xxv) 1200-1250; (xxvi) 1250-1300; (xxvii) 1300-1350; (xxviii) 1350-1400; (xxix) 1400-1450; (xxx) 1450-1500; (xxxi) 1500-1550; (xxxii) 1550-1600; (xxxiii) 1600-1650; (xxxiv) 1650-1700; (xxxv) 1700-1750; (xxxvi) 1750-1800; (xxxvii) 1800-1850; (xxxviii) 1850-1900; (xxxix) 1900-1950; (xxxx) 1950-2000; および (xxxxi) > 2000からなる群から選択される質量電荷比を有するイオンを含むのが好ましい。
【００４５】
１またはそれ以上の第３の電圧パルスは、使用時に、前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスの後で、前記１またはそれ以上の電極に印加されるのが好ましい。前記１またはそれ以上の第３の電圧パルスは、持続時間ｔ（２）ONを有するのが好ましく、前記ｔ（２）ONは、 (i) < 1 μs; (ii) 1-2 μs; (iii) 2-3 μs; (iv) 3-4 μs; (v) 4-5 μs; (vi) 5-6 μs; (vii) 6-7 μs; (viii) 7-8 μs; (ix) 8-9 μs; (x) 9-10 μs; (xi) 10-11 μs; (xxii) 11-12 μs; (xxiii) 12-13 μs; (xiv) 13-14 μs; (xv) 14-15 μs; (xvi) 15-16 μs; (xvii) 16-17 μs; (xviii) 17-18 μs; (xix) 18-19 μs; (xx) 19-20 μs; (xxi) 20-21 μs; (xxii) 21-22 μs; (xxiii) 22-23 μs; (xxiv) 23-24 μs; (xxv) 24-25 μs; (xvi) 25-26 μs; (xvii) 26-27 μs; (xviii) 27-28 μs; (xxix) 28-29 μs; (xxx) 29-30 μs; および (xxxi) > 30 μsからなる群から選択されるのが好ましい。
【００４６】
前記１またはそれ以上の第１の電圧パルスが、前記１またはそれ以上の電極に印加される後で、かつ、前記１またはそれ以上の第３の電圧パルスが、前記１またはそれ以上の電極に印加される前に、前記１またはそれ以上の電極に印加された電圧は、時間ｔ（２）OFFの期間の間、減じられるのが好ましい。ｔ（２）OFFは、(i) < 1 μs; (ii) 1-2 μs; (iii) 2-3 μs; (iv) 3-4 μs; (v) 4-5 μs; (vi) 5-6 μs; (vii) 6-7 μs; (viii) 7-8 μs; (ix) 8-9 μs; (x) 9-10 μs; (xi) 10-11 μs; (xxii) 11-12 μs; (xxiii) 12-13 μs; (xiv) 13-14 μs; (xv) 14-15 μs; (xvi) 15-16 μs; (xvii) 16-17 μs; (xviii) 17-18 μs; (xix) 18-19 μs; (xx) 19-20 μs; (xxi) 20-21 μs; (xxii) 21-22 μs; (xxiii) 22-23 μs; (xxiv) 23-24 μs; (xxv) 24-25 μs; (xvi) 25-26 μs; (xvii) 26-27 μs; (xviii) 27-28 μs; (xxix) 28-29 μs; (xxx) 29-30 μs; および (xxxi) > 30 μsからなる群から選択されるのが好ましい。
【００４７】
本発明の好ましい特徴は、前記第１のイオンが、前記マスフィルターに入る直前または直ちに、第１範囲の角度相違△θ1を有するのが好ましいことである。前記第１のイオンが、前記マスフィルターから出る直前または直ちに、第２範囲の角度相違△θ2を有するのが好ましい。前記第１範囲の角度相違対前記第２範囲の角度相違の比△θ1／△θ2は、(i) > 1; (ii) 1-1.1; (iii) 1.1-1.2; (iv) 1.2-1.3; (v) 1.3-1.4; (vi) 1.4-1.5; (vii) 1.5-1.6; (viii) 1.6-1.7; (ix) 1.7-1.8; (x) 1.8-1.9; (xi) 1.9-2.0; および (xii) > 2からなる群から選択されるのが好ましい。
【００４８】
本発明の観点によれば、前述のようなマスフィルターを含む質量分析計が提供される。
【００４９】
前記質量分析計は、前記マスフィルターの上流に配置されたイオン源を含むのが好ましい。前記イオン源は、（ｉ）エレクトロスプレー（「ＥＳＩ」）イオン源；（ｉｉ）大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）イオン源；（ｉｉｉ）大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源；（ｉｖ）レーザー脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源；（ｖ）誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオン源；（ｖｉ）電子衝撃（「ＥＩ」）イオン源；（ｖｉｉ）化学イオン化（「ＣＩ」）イオン源；（ｖｉｉｉ）フィールドイオン化（「ＦＩ」）イオン源；（ｉｘ）高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオン源；（ｘ）液体二次イオン質量分析（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源；（ｘｉ）大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源；（ｘｉｉ）フィールドデソープション（「ＦＤ」）イオン源；（ｘｉｉｉ）マトリックス支援レーザーイオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源；（ｘｉｖ）シリコン上脱離／イオン化（「ＤＩＯＳ」）イオン源；および（ｘｖ）脱離エレクトロスプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源からなる群から選択されるのが好ましい。
【００５０】
前記イオン源は、連続イオン源またはパルス状イオン源を含んでもよい。前記質量分析計は、さらに質量分析器を含むのが好ましく、その質量分析器は、前記マスフィルターの下流に配置されるのが好ましい。前記質量分析器は、（ｉ）直交加速飛行時間質量分析器；（ｉｉ）軸方向加速飛行時間質量分析器；（ｉｉｉ）四重極質量分析器；（ｉｖ）ペニング質量分析器；（ｖ）フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析器；（ｖｉ）２Ｄまたは直線状の四重極イオントラップ；（ｖｉｉ）ポールまたは３Ｄの四重極イオントラップ；および（ｖｉｉｉ）扇形磁場質量分析器からなる群から選択されるのが好ましい。
【００５１】
本発明の別の観点によれば、前記イオンのビームの角度相違を減じるための装置が提供され、前記装置は、１またはそれ以上の電極と、１またはそれ以上のイオンミラーとを含み、
前記電極は、使用時に、前記１またはそれ以上の電極から遠ざかって、少なくとも幾つかのイオンを直角に加速するため、１またはそれ以上の第１の電圧パルスが、前記１またはそれ以上の電極に印加される電極であり、かつ
前記イオンミラーは、前記マスフィルターの第１または出口領域に向かって前記イオンが通常移動するように、直角に加速された少なくとも幾つかのイオンを反射するためのイオンミラーであり、
所望の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンまたは、第１の所望な範囲以内の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンは、前記マスフィルターの前記第１または出口領域に接近するにつれて、前記第１のイオンは、使用時に、１またはそれ以上の電場によって、直角に減速されるか、またはさもなければ、直角に遅延される。
【００５２】
前記装置のさらなる実施形態は、前記装置が、上述の前記マスフィルターと同じ成分を含むことを意図している。
【００５３】
本発明の別の観点によれば、イオンをマスフィルタリングする方法が提供され、その方法は、
１またはそれ以上の電極を準備し、
前記１またはそれ以上の電極から遠ざかって、少なくとも幾つかのイオンを直角に加速するため、１またはそれ以上の第１の電圧パルスを前記１またはそれ以上の電極に対して印加し、
前記イオンが、前記マスフィルターの第１または出口領域に向かって通常移動するように、直角に加速された少なくとも幾つかのイオンを反射させ、かつ
所望の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンまたは、第１の所望な範囲以内の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンが、前記マスフィルターの前記第１または出口領域に接近するにつれて、
１またはそれ以上の電場を用いて、前記第１のイオンを、直角に減速させるか、またはさもなければ、直角に遅延させることを含む。
【００５４】
本発明の別の観点によれば、イオンのビームの角度相違を減じる方法が提供され、その方法は、
１またはそれ以上の電極を準備し、
前記１またはそれ以上の電極から遠ざかって、少なくとも幾つかのイオンを直角に加速するため、１またはそれ以上の第１の電圧パルスを前記１またはそれ以上の電極に対して印加し、
前記イオンが、前記マスフィルターの第１または出口領域に向かって通常移動するように、直角に加速された少なくとも幾つかのイオンを反射させ、かつ
所望の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンまたは、第１の所望な範囲以内の質量もしくは質量電荷比を有する第１のイオンが、前記マスフィルターの前記第１または出口領域に接近するにつれて、
１またはそれ以上の電場を用いて、前記第１のイオンを、直角に減速させるか、またはさもなければ、直角に遅延させることを含む。
【００５５】
本発明の別の観点によれば、装置が提供され、操作の第１モードにおいて、前記装置は、マスフィルターとして作用する装置であり、前記マスフィルターは、所望な質量電荷比を有するイオンが、直角方向において非ゼロの速度成分を有するように、直角に加速され、かつ、前記直角方向において実質的にゼロの速度成分を有するように、その後、直角に減速されるマスフィルターである。
【００５６】
前記操作の第１モードにおいて、所望でない質量電荷比を有するイオンは、前記直角方向において非ゼロの速度成分を有するように、直角に加速され、その後、それらイオンが、前記直角方向において非ゼロの速度成分を持続して持つように、ほんの部分的に直角に減速されるのが好ましい。
【００５７】
前記装置が、操作の非マスフィルタリングモード（すなわち、イオンが、マスフィルターされていない）において作動する前記操作は、また、操作の第２モードにおいて作動されてもよい。操作の第２モードにおいて、前記装置は、前記装置への入口で受け止めたイオンの少なくとも少なくとも５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９９％または実質的に１００％を、前記装置の出口に、伝達するのが好ましい。
【００５８】
本発明の別の観点によれば、操作の第１モードにおいて、マスフィルターとして作用させるため、装置を作動させることを含む方法が提供され、前記操作の第１モードにおいて、前記方法は、
所望な質量電荷比を有するイオンが、直角方向において非ゼロの速度成分を有するように、前記イオンを直角に加速すること、およびその後、
それらイオンが、前記直角方向において実質的にゼロの速度成分を有するように、前記イオンを直角に減速することを含む。
【００５９】
前記操作の第１モードにおいて、その方法は、
前記イオンが、前記直角方向において非ゼロの速度成分を有するように、所望でない質量電荷比を有するイオンを直角に加速すること、およびその後、
それらイオンが持続して前記直角方向において非ゼロの速度成分を有するように、前記イオンをほんの部分的に直角に減速することを更に含むのが好ましい。
【００６０】
好ましい実施形態は、新しいタイプのマスフィルターに関する。好ましいマスフィルターが、特定の質量電荷比を有するイオンを抜き出す、またはさもなければ選択するために、イオンの軸方向速度を利用しない点で、好ましいマスフィルターは、公知の飛行時間マスフィルターと、相違する。代わりに、好ましい実施形態による前記マスフィルターは、一次加速領域から外へ、飛行空間の中へ、イオンを直角に加速する（すなわち、イオンを、前記イオンの当初軸方向に対して実質的に９０°である直角方向に加速する）のが好ましい。前記イオンは、イオンミラーに向かって進み、その後入るのが好ましい。前記イオンミラーは、前記イオンを反射して前記飛行空間の中へ戻し、前記一次加速領域に向かって戻すのが好ましい。前記イオンは、前記一次加速領域に向かって前記飛行空間を通して通過するにつれて、前記イオンミラーにより反射された後、部分的に減速されるのが好ましい。特定の厳密な時間に、前記一次加速領域に戻るイオンは、一部の前記一次加速領域にわたって維持された、時間変化する電場により、更に直角に減速されるか、または遅延されるように配置されるのが好ましい。直角方向における速度のそれらの成分が、実質的にゼロまで減じられるのが好ましい一方、軸方向における速度のそれらの成分は、実質的に非ゼロのままであるのが好ましいように、所望な質量電荷比を有するイオンは、遅延されるか、またはさもなければ、直角に減速されるのが好ましい。前記選択されたイオンは、その後、前記マスフィルターから発せられ、前方へ伝達されるのが好ましい。前記好ましいマスフィルターの操作のマスフィルタリングモードは、前記イオンの軸方向速度に依存しないのが好ましいので、そのとき、好ましいマスフィルターは、前記イオン（これらは、マスフィルターされる予定である）の前記当初軸的、空間的、エネルギーおよび時間的な分布により、実質的に影響を受けないのが好ましい。好ましいマスフィルターは、従って、公知のマスフィルターと比較して、特に有利である。
【００６１】
好ましいマスフィルターは、ある実施形態において、前記一次加速領域中に配置された１またはそれ以上の直交加速電極への、好ましくは相対的に長い、好ましくは相対的に高い電圧パルスの印加により、前記一次加速領域から外へ、イオンを直角に加速してもよい。従って、イオンビームにおける全てのイオンは、本質的に同じエネルギーを獲得するであろう。前記イオンは、その後、イオンミラーに向かって加速され、その後、前記イオンミラーにより、前記一次加速領域に向かって戻って反射されるのが好ましい。所望の質量電荷比を有するイオンが、前記一次加速領域に接近するにつれて、前記高電圧パルス（このパルスは、当初、前記イオンを直角に加速した）が、いまや、時間の有限期間において最大電圧からゼロまで落ちるとき、これらの特定のイオンは、その後、前記一次加速領域に厳密な時間に到着することにより、完全に直角に減速されるのが好ましい。特定の厳密な時間に、前記１またはそれ以上の直交加速電極に印加された前記電圧パルスをＯＦＦに切り替えることにより、特定の質量電荷比を有し、前記一次加速領域に到着するイオンは、前記イオンが当初経験した直交加速の大きさと実質的に同じ大きさの、直角方向において、減速を経験するであろう。従って、特定の所望の質量電荷比を有するイオンは、前記マスフィルターを通して、直角方向における速度のそれらの成分がゼロにまで戻って減じ、従って、それらの最初の軸方向進路に戻るであろう。
【００６２】
特定の質量電荷比を有するイオンは、従って、前記マスフィルターの一次加速領域中に好ましくは配置された直交加速電極の１またはそれ以上に印加された好ましくは相対的に高い電圧パルスの１またはそれ以上の長さまたは持続時間の正確なタイミングにより、選択されるのが好ましい。所望な質量電荷比を有するイオンが、前記マスフィルターにより前方へ伝達されるのが好ましい一方、相対的に小さい質量電荷比を有するイオンは、それらが前記イオンミラーにより反射され、電圧パルスの、前記１またはそれ以上の一次加速電極への印加により、前記１またはそれ以上の直交加速電極が依然、エネルギーを与えられるときに前記一次加速領域に到着するように配置されるのが好ましい。前記イオンは、従って、電場が前記一次加速領域中に存在するときに到着する。前記電場により、相対的に小さい質量電荷比を有するイオンは、直角に減速され、反射され、その後、直角に再加速されて前記飛行空間中へ戻されるであろう。そのようなイオンは、その後、システムに対して消滅するのが好ましい。
【００６３】
相対的に高い質量電荷比を有するイオンは、前記一次加速領域（前記イオンミラーにより反射されている）に、前記１またはそれ以上の直交加速電極が、好ましくは、これ以上エネルギーを与えられないとき、すなわち、電圧パルスが、好ましくは、前記１またはそれ以上の直交加速電極に印加されないとき、到着するように配置されるのが好ましい。前記イオンは、従って、電場が、前記一次加速領域に存在しないときに、前記一次加速領域に、到着するのが好ましい。 従って、直角方向に部分的に減速されているが、相対的に高い質量電荷比を有するイオンが、前記一次加速領域に向かって、前記飛行空間を通して戻って通過するにつれて、前記イオンは、前記一次加速領域中で更にまたは完全に直角に減速されない。その結果、これらのイオンは、直角方向において非ゼロの速度成分で進み続け、それゆえ、純粋に速度の軸方向成分を有することに戻らない。実施形態によれば、そのようなイオンは、前記直交加速電極の１つまたは、前記マスフィルターの別の部分と衝突するよう配置され、それゆえ、システムに対して消滅してもよい。
【００６４】
好ましいマスフィルターは、公知マスフィルターと比較して、多数の利点を有する。好ましいマスフィルターは、イオンの前記軸方向速度を基にした特定の質量電荷比を有するイオンを選択しないので、その際、軸方向エネルギー分布および時間分布は、前記好ましいマスフィルターの操作に不利に働かないのが好ましい。その結果、対応する親イオンがそれらの最終エネルギーまたは速度まで加速された後、解離事象から生じる所望でないフラグメントイオンは、通常の飛行時間マスフィルターとは異なり、有利に、前記好ましいマスフィルターにより、前方へ伝達されないのが好ましい。前記好ましいマスフィルターの別の利点は、前記１またはそれ以上の直交加速電極に印加された好ましくは高電圧パルスが、好ましくは非常に速い上昇および／または落下時間を要求とせず、それゆえ、複雑で高価な速い電子電圧供給は要求されないことである。
【００６５】
前記マスフィルターが、使用時でないか、またはさもなければ、非マスフィルタリングモードの操作において、高い（例えば、１００％）イオン伝達でイオンガイドとして作用するように配置されるとき、前記イオンビームと抵触するように前記マスフィルターを通して通過するイオンビームの進路に充分近くに存在する電極はない。イオンは、従って、前記マスフィルター中でいずれの電極とも衝突しないので、前記マスフィルターは、非マスフィルタリングモードの操作中、イオンガイドとして用いられるとき、実質的に１００％イオン伝達効率を有するのが好ましい。例えば、イオンが、前記イオンゲートを形成する電極と衝突し得、それゆえ、非マスフィルタリングモードの操作で用いられてとき、そのようなイオンゲートが、イオン伝達効率＜１００％を典型的に有するブラッドベリー・ニールソン・イオンゲートのような、他の公知マスフィルターでは、そういう場合はない。
【００６６】
前記好ましいマスフィルターの別の利点は、前記１またはそれ以上の直交加速電極に印加された１またはそれ以上の高電圧パルスの長さおよび／または持続時間を正確にタイミングをはかることにより、前記マスフィルターによりマスフィルターされているイオンビームの相違を減じることが可能であり、それゆえ、前記好ましいマスフィルターは、イオンビームの焦点を合わせるのが有利であることである。前記マスフィルターは、従って、その後のステージの質量分析計（前記好ましいマスフィルターの下流に配置されるのが好ましい）を通して、イオンの伝達を増加させるのに用いられることができる。
【００６７】
本発明の様々な実施形態を、ここに説明するが、例示のためのみであり、添付の図面を参照する。
【００６８】
本発明の好ましい実施形態を、図１Ａを参照してここに説明する。図１Ａは、好ましい実施形態によるマスフィルターのＳＩＭＩＯＮ（ＲＴＭ）シミュレーションを示す。イオン源１は、好ましい実施形態によるマスフィルターの上流に配置されて示されている。前記マスフィルターは、入口開口部５ａと、１またはそれ以上の直交加速電極９を含む一次加速領域２と、前記一次加速領域２に隣接して配置された飛行空間３と、イオンミラーまたはリフレクトロン４（前記飛行空間３から出るイオンを受け止め、それらを前記飛行空間３に反射して戻すように配置されている）と、出口開口部５ｂとを含む。前記マスフィルターは、真空チャンバーの効果を真似るために、接地チャンバー１２中の前記マスフィルターを理論的には囲うことにより、模擬実験された。しかし、前記接地チャンバー１２は、ほとんど提供されず、前記シミュレーションにおいて前記マスフィルターを通してのイオンの通過を形に表すための目的で、示されており、好ましい実施形態による本当のマスフィルターにおいて実際には、要求されないことは、評価されるであろう。
【００６９】
異なる質量電荷比を有する３つのイオン６、７、８の軌道は、それらが前記マスフィルターに入り、それを通して通過するにつれて、似てきた。３つのイオン６、７、８は、それぞれ、１０００、１５００および２０００の質量電荷比を有する。前記マスフィルターを通しての前記イオン６、７、８のそれぞれの軌道は、図１Ａに示す。軸方向またはｘ−方向は、直交またはｙ−方向に対して、９０°であるのが好ましく示される。
【００７０】
前記シミュレーションにおける前記３つのイオン６、７、８を、前記イオン源１の領域において、＋５００Ｖから０Ｖに加速されて模擬実験を行った。前記イオン６、７、８が、前記イオン源１から発せられるか、またはさもなければ、前記イオン源１において発生した後、２．５μｓの時間で、８．３７４μｓの持続時間を有する＋７５０Ｖ電圧パルスを、一次加速領域２中に配置された前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加した。前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された前記電圧パルスは、８．３７４μｓの時間期間の間、０Ｖから＋７５０Ｖへ、前記１またはそれ以上の直交加速電極９の電位を上昇させる効果を有していた。前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された電圧パルスは、従って、前記イオン６、７、８を、一次加速領域２の外に、前記隣接する飛行空間３の中に、直角に加速する電場を発生する効果を有していた。図１Ａ〜１Ｃに関連して示され、説明された実施形態における印加された電圧パルスは、５０ｎｓの上昇時間を有するとして、すなわち、前記１またはそれ以上の直交加速電極９の電位について、０Ｖから＋７５０Ｖまで増加または上昇させるのに５０ｎｓかかったとして、模擬実験された。同様に、印加された電圧パルスは、５０ｎｓの下降時間を有するとして、すなわち、前記１またはそれ以上の直交加速電極９の電位について、＋７５０Ｖから０Ｖに下降するか、または減じるのに、５０ｎｓかかったとして、模擬実験された。
【００７１】
図１Ｂは、好ましい実施形態による前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された高電圧パルスのタイミングを示す、電圧タイミング・ダイヤグラムを示す。前記イオン源１またはさもなければ、前記マスフィルターの上流に配置されたイオン発生領域からのイオンの形成、発生または解離後、特定の遅延時間ｔスタートの後に、前記高電圧パルスを、１またはそれ以上の直交加速電極９に印加した。図１Ａに示す特定のシミュレーションについて、前記遅延時間ｔスタートは、２．５μｓであった。前記上昇時間ｔ上昇および前記下降時間ｔ下降は、５０ｎｓであった。前記相対的に高い電圧パルスの前記持続時間ｔパルスは、ゼロから最大電圧まで上昇または増加させ、その後、振幅を減じることなく、この最大電圧において留まるための、前記電圧パルスについての時間（ｔ上昇）とするのが好ましい。図１Ａ〜１Ｃを参照して示され、説明された特定の実施形態において、前記電圧パルスは、８．３７４μｓの持続時間ｔパルスを有した。
【００７２】
遅延時間ｔスタート、上昇時間ｔ上昇、電圧パルス持続時間ｔパルス、下降時間ｔ下降および前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された電圧パルスの振幅は、選択されるべきイオンの質量電荷比と前記マスフィルターの全体の形状とに依り、図１Ａ〜１Ｃを参照して説明された実施形態から変更され、異なっていてもよいことが、認められるであろう。電圧パルスは、負の極性を有してもよく、前記１またはそれ以上の直交加速電極９は、電圧パルスが、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加されないとき、０より上または下に電位を維持されてもよいことも認められるであろう。当該分野の当業者は、また、前記絶対電圧（その電圧で、前記１またはそれ以上の直交加速電極９が維持される）が、電位（その電位で、前記１またはそれ以上の直交加速電極９が使用時に維持される）における相対的な変化が存在するという事実よりも重要ではないことも、認めるであろう。
【００７３】
好ましい実施形態による前記飛行空間３は、フィールドフリー領域ではないのが好ましく、むしろ図１Ｃに示されるように、前記一次加速領域２の外に直角に加速されたイオンが、前記飛行空間３を通して、前記イオンミラーまたはリフレクトロン４に向かって通過するにつれて、前記飛行空間３にわたって維持されている非ゼロ電位勾配のため、前記イオンが、さらに直角に加速されるのが好ましい領域を含むのが、好ましい。図１Ａで模擬実験された前記３つのイオン６、７、８は、したがって、前記イオンミラーまたはリフレクトロン４の入り口に向かって、前記飛行空間３に入るとすぐ、さらに直角に加速されるのが好ましい（すなわち、図１Ａに示す前記ｙ−方向に加速される）。前記イオンミラーまたはリフレクトロン４は、前記飛行空間３に隣接して配置されるのが好ましく、前記飛行空間３から出るイオンを受け止めるのが好ましい。前記イオンミラーまたはリフレクトロン４は、前記イオン６、７、８を反射して、前記飛行空間３中に戻すのが好ましく、ゆえに、前記イオン６、７、８を、前記マスフィルターの出口の一般的方向または出口領域内で、前記一次加速領域２に戻るよう方向を向けるのが好ましい。しかし、前記イオンが、例えば、前記マスフィルター以内でさらに逸らされることにより、図１Ａに示されたのと異なるふうに前記マスフィルターから出るよう配置される他の実施形態が考えられる。
【００７４】
図１Ａ〜１Ｃに関連して上記で示し、説明した特定の実施形態において、前記イオンミラーまたはリフレクトロン４の前記入口領域（または前記イオンミラーまたはリフレクトロン４の前記入口領域または部分を形成する前記電極）は、−２７５０Ｖの電位で保たれるか、または維持されるのが好ましい。前記イオンミラーまたはリフレクトロン４の最後尾領域または部分（または前記イオンミラーまたはリフレクトロン４の最後尾に配置された、前記イオンミラーまたはリフレクトロン４の前記電極）は、＋４０００Ｖの電位に保たれるのが好ましい。前記イオンミラーまたはリフレクトロン４の前記入口領域と前記最後尾領域との間に、前記イオンミラーまたはリフレクトロン４以内に配置された電極は、−２７５０Ｖから＋４０００Ｖの間の中間電位で保たれるか、または維持されるのが好ましい。前記イオンミラーまたはリフレクトロン４以内で維持された前記電位勾配のプロフィールは、説明を容易にするため、図１Ｃ中、直線状で示されている。しかし、実際には、および／または他の実施形態によれば、前記イオンミラーまたはリフレクトロン４以内の前記電位勾配は、階段状、曲線状、指数関数の、またはさもなければ、非直線状電位勾配 プロフィールを含んでもよい。
【００７５】
一旦、前記イオン６、７、８が、前記イオンミラーまたはリフレクトロン４に入ると、前記イオン６、７、８が、前記イオンミラーまたはリフレクトロン４以内で反射されるように、前記イオン６、７、８は、前記イオンミラーまたはリフレクトロン４以内の遅延電位フィールドに付されるのが好ましい。前記イオン６、７、８は、それらが、その後、前記飛行空間３に再度入るように、その後、前記イオンミラーまたはリフレクトロン４を出るのが好ましい。前記飛行空間３に再度入るとすぐ、前記イオン６、７、８は、前記一次加速領域２と、前記マスフィルターの出口の一般的方向に向かい、率いるにつれ、それらが、その後、前記飛行空間３を通して戻って通過するのが好ましい。前記イオンミラーおよびリフレクトロン４により反射された前記イオン６、７、８が、前記飛行空間３を通して戻って通過するにつれ、前記イオン６、７、８は、前記遅延電位勾配（前記飛行空間３にわたって維持されるのが好ましい）のみにより、ｙ−方向に部分的に直角に減速されるのが好ましい。それらイオン６、７、８が、前記一次加速領域２から前記イオンミラーまたはリフレクトロン４に向かって進むとき、前記イオン６、７、８を当初はさらに直角に加速するのに用いられた、前記飛行空間にわたって維持され前記電位勾配は、いまやしたがって、それらイオン６、７、８が前記一次加速領域２に向かって戻るように向けるにつれ、前記イオン６、７、８を、部分的に直角に減速するのに用いられるのが好ましい。前記イオン６、７、８の速度の前記軸方向成分は、前記一次加速領域２、飛行空間３およびイオンミラー４のすみずみにわたって、実質的に同一で存続するのが好ましい。前記部分的に直角に減速されたイオン６、７、８は、図１Ａを参照してより明らかに理解されるように、その後、前記一次加速領域２に再度入るのが好ましい。
【００７６】
前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された電圧パルスは、＋７５０Ｖの振幅と、８．３７４μｓの持続時間を有するのが好ましい。前記１またはそれ以上の直交加速電極９の電位は、その後、前記電圧パルス持続時間の終点で、０Ｖ（または先ほどではないが、好ましくは、別の異なる電位または電圧に）に戻るのが好ましい。
【００７７】
前記１またはそれ以上の直交加速電極９への相対的に高い電圧パルスの適用は、異なるふうに異なる質量電荷比を有する前記イオン６、７、８に影響を及ぼすのが好ましい。１０００の最も低い質量電荷比を有するイオン６は、前記電圧パルスが前記１またはそれ以上の直交加速電極９に適用されたとき、１５００および２０００のより高い質量電荷比を有する前記イオン７、８より、さらに前記マスフィルターの入口領域の中に進むのが好ましい。１０００の最も低い質量電荷比を有するイオン６は、また、一旦、それらが直角に加速されたら、前記飛行空間３を通して、もっとも速い飛行時間を有するであろう。従って、１０００の質量電荷比を有するイオン６は、前記イオンミラーまたはリフレクトロン４により反射されて前記飛行空間３を出、比較的より高い質量電荷比を有する他のイオン７、８より前に、前記一次加速領域２に到達するであろう。
【００７８】
前記１またはそれ以上の直交加速電極９に適用されたより高い電圧パルスの持続時間は、前記１またはそれ以上の直交加速電極９が、＋７５０Ｖ電圧パルスにより依然エネルギーを好ましくは与えられているとき、１０００の質量電荷比を有するイオンが、前記飛行空間３を出、前記一次加速領域２に到着するようなものが好ましい。従って、１０００の質量電荷比を有し、前記一次加速領域２に接近し、リフレクトロン４上で、前記イオンミラーにより反射されたイオン６は、直角に減速されるか、または遅延され、しかし、その後、前記一次加速領域２にわたって維持された前記電場により、飛行空間３内にまた反射されて戻されるのが好ましい。前記飛行空間３に再度入るとすぐ、１０００の質量電荷比を有する前記イオン６は、（例えば、前記マスフィルターの一部と衝突することにより）システムに対して消滅されるようにするか、または配置されるのが好ましい。
【００７９】
２０００の最も高い質量電荷比を有するイオン８は、前記飛行空間３を通して、最も遅い飛行時間を有する。前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された前記最も高い電圧パルスの前記持続時間は、前記１またはそれ以上の直交加速電極９が、前記最も高い電圧パルスによりエネルギーをもはや与えられないのが好ましいとき、すなわち、前記１またはそれ以上の直交加速電極９が、０Ｖで維持されるのが好ましいとき（または、他の電位もしくは電圧の幾つか）、２０００の質量電荷比を有するイオン８が、前記飛行空間３を出、前記一次加速領域２に到着するようなものが好ましい。従って、２０００の質量電荷比を有するイオン８は、それらが、前記イオンミラーまたはリフレクトロン４を通して、前記飛行空間３に戻って通過するにつれ、部分的に直角に減速されるか、または遅延されるが、前記イオン８は、前記一次加速領域２中の直交またはｙ−方向に、さらに直交減速または直交遅延を経験しないであろう。これは、前記イオン８が、前記一次加速領域２に到着したとき、前記一次加速領域２にわたった前記電位勾配が、実質的にゼロであるのが好ましいからである。従って、前記イオン８は、それゆえ、それらが前記一次加速領域２に入り、それを通して通過するにつれて、前記直交またはｙ−方向に非ゼロの速度成分を有するであろう。これらのイオン８は、それゆえ、前記直交加速電極９のいずれか一つと衝突するか、または前記マスフィルターの別の部分と衝突する前に、前記一次加速領域２を通して持続するのが好ましい。前記イオン８は、それゆえ、システムに対して消滅するよう配置されるか、または消滅するようにされるのが好ましい。
【００８０】
前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された相対的に高い電圧パルスの持続時間は、１５００の質量電荷比を有するイオン７が、前記飛行空間３を出、前記イオンミラー４により反射されており、前記一次加速領域２に接近するとき、前記一次加速領域２にわたって維持された前記電位勾配は、前記イオン７が前記一次加速領域２にさらに接近するにつれて、時間とともに変化（すなわち、減少する）し始めるのが好ましいように、前記イオン７が、前記飛行空間３を通して飛行時間を有するように配置されるようなものが好ましい。前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された電圧パルスが、有限な下降時間（例えば、好ましい実施形態によれば、５０ｎｓ）を有するのが好ましいので、その後、遅延電位勾配は、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された前記電圧パルスの有限な下降時間にわたって、強度または振幅において好ましくはゼロに（または先ほどではないが、好ましくは低い値に）減じるであろう、前記一次加速領域２にわたって、維持されるのが好ましい。
【００８１】
従って、１５００の質量電荷比を有するイオン７は、前記飛行空間３中に前記イオン６、７、８を本来直角に加速する、前記加速インパルスまたは直交加速に対し、厳密には逆の効果を有するであろう、前記一次加速領域２中においてのみ、直行またはｙ−方向に、遅延インパルスまたは直交減速を経験するように配置されるのが好ましい。前記飛行空間３内に前記イオン６、７、８を本来直角に加速する前記インパルスに対して等しく、かつ逆のインパルスを受ける結果、１５００の質量電荷比を有する前記イオン７は、直交またはｙ−方向に速度のそれらの成分（ゼロに減じられるのが好ましく（または、先ほどではないが、好ましくはゼロの近くに）、それゆえに、それらの最初に戻り、好ましくは前記マスフィルターを通して、図１Ａ中、ｘ−方向により示されたように、軸方向、進路または飛行方向１０に戻る）を有するのが好ましい。前記減速インパルスの結果は、したがって、１５００の質量電荷比を有する前記所望のイオン７の速度の直行成分は、軸方向またはｘ−方向における前記所望のイオン７の速度の成分が、好ましくは影響を及ぼされない一方、ゼロに減じられる（または、先ほどではないが、好ましくはゼロの近くに）のが好ましい。所望のイオン７は、したがって、純粋に軸方向の速度成分を有するのに戻るのが好ましい。所望の質量電荷比を有する前記イオン７は、その後、出口開口部５ｂ（前記マスフィルターの下流の一部を形成するのが好ましい）を経て、前記マスフィルターを出るのが好ましい（軸方向またはｘ−方向である必要はないのが好ましい）。前記イオン７に対応するイオン７のビームは、図１Ａに示すように、前記マスフィルターから出る。
【００８２】
図１Ｃは、本発明の好ましい実施形態による、前記一次加速領域２、前記飛行空間３および前記イオンミラー４にわたって維持された電位勾配を説明する。この実施形態によれば、前記一次加速領域２は、０Ｖで当初維持されるのが好ましい。前記１またはそれ以上の直交加速電極９は、その後、０Ｖから＋７５０Ｖにパルス状にされるのが好ましく、その結果、７５０Ｖ電位勾配は、前記一次加速領域２にわたって維持されるのが好ましい。この電位勾配は、イオン６、７、８を、前記直交またはｙ−方向において、前記一次加速領域２から出て、前記飛行空間３内に、実質的に直角に加速されるようにさせるのが好ましい。前記飛行空間３内に通過した前記イオン６、７、８は、その後、それらが、前記飛行空間３にわたって維持されるのが好ましい加速電位勾配のため、前記飛行空間３を通して通過するにつれて、前記直交またはｙ−方向において、さらに直角に加速されるのが好ましい。
【００８３】
前記イオン６、７、８は、前記イオン６、７、８が、その後、前記イオンミラー４以内で好ましくは減速されるとすぐ、その後、前記イオンミラー４に達するのが好ましい。前記イオン６、７、８は、前記イオン６、７、８が、好ましくは、前記飛行空間３に再度入るように、その後、反射され、前記イオンミラー４の外に加速されるのが好ましい。前記イオン６、７、８は、前記飛行空間３に再度入るので、前記イオン６、７、８は、前記イオンミラー４に対して、それらを先にさらに直角に加速した、同じ電位勾配を経験するのが好ましい。しかし、前記飛行空間３にわたって維持された電位勾配は、いまや、作用して、前記イオン６、７、８を、前記直交またはｙ−方向において部分的に遅延または部分的に直角に減速する。前記直交またはｙ−方向に部分的に直角に減速された前記イオン６、７、８は、その後、前記飛行空間３を出て、前記一次加速領域２に再度入るのが好ましい。前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された前記高電圧パルスの持続時間は、所望な質量電荷比を有するイオンが、さらに、直角に減速されるかまたは、前記直交もしくはｙ−方向において速度のそれらの成分が、ゼロまで好ましくは減じるように、前記所望な質量電荷比を有するイオンが、時間とともに迅速に減少する遅延電位勾配か、または、インパルスを、一次加速領域２において体験するようなものが好ましい。所望な質量電荷比を有するイオンは、それゆえ、速度の非ゼロ軸方向（またはｘ−方向）成分を、好ましくは前記一次加速領域２において速度の実質的にゼロ直交（またはｙ−方向）成分を、有することで終わるように配置されるのが好ましい。もし、例えば、所望のイオンが、前記マスフィルター以内で、その後、さらにそらされ、かつ／または加速され、かつ／または減速されるとき、前記マスフィルターから発せられるか、または現れる所望のイオンが、直角方向において、非ゼロの速度成分を有していてもよい、先の実施形態ほどではないが、好ましい実施形態が、考えられる。
【００８４】
図１Ａ〜１Ｃを参照して示され、説明された特定の実施形態によれば、それらの質量電荷比にかかわりなく、イオンは、前記飛行空間３内に直角に加速されるのが好ましく、しかし、所望な質量電荷比を有するイオンのみは、ゼロまで減じられた速度のそれらの直交成分を有するのが好ましく、ゆえに、前記マスフィルターから現れ、そこから前方へ伝達されるのが好ましい。
【００８５】
図１Ａ〜１Ｃを参照して示され、説明された実施形態のバリエーションを、ここに、図２Ａおよび２Ｂを参照して説明する。この第２の実施形態によれば、前記イオン源１は、図１Ａ〜１Ｃに示し、説明された第１の実施形態よりも、前記マスフィルターから更に離れて位置するのが好ましい。前記イオン源１と前記マスフィルターとの間の拡張された領域は、前記イオン源１から発せられるイオンが、それらの質量電荷比により、異なる時間に前記マスフィルターへ入り口に到着するのが好ましい、すなわち、イオンは、それらが、前記イオン源１から前記マスフィルターの入口まで通過するにつれ、それらの質量電荷比に従い、一時的に分離するか、または分散するのが好ましいように、付加的な飛行空間として作用するのが好ましい。
【００８６】
図２Ａおよび２Ｂに関して示され、説明された特定の実施形態は、図１Ａ〜１Ｃに関して示され、説明された第１の実施形態と、相対的に低い質量電荷比を有するイオンが、前記飛行空間３内に直角に加速されることなく、前記マスフィルターを通して、真直ぐに伝達されるのが好ましい点で相違する。これは、高い電圧パルスが、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に好ましくは印加される前に、相対的に低い質量電荷比を有するイオンが、前記マスフィルターを通して通過し、前記マスフィルターから出るように手配することにより達成される。
【００８７】
同様にして、相対的に高い質量電荷比を有するイオンは、また、前記飛行空間３中に直角に加速されずに、前記マスフィルターを通して真直ぐに伝達されるのが好ましい。これは、高い電圧パルスを、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加し、前記１またはそれ以上の直交加速電極９が、もはやエネルギーを与えられない後のみに、相対的に高い質量電荷比を有するイオンを、前記マスフィルターに到着するように手配することにより達成されるのが好ましい。
【００８８】
したがって、図２Ａおよび２Ｂに関して開示され、説明された第２の実施形態によれば、相対的に低い質量電荷比を有するイオンと、相対的に高い質量電荷比を有するイオンは、前記飛行空間３内に、直角に加速されることなく、前記マスフィルターを通して真直ぐに伝達されるのが好ましいことは、明らかであろう。中間の質量電荷比を有するイオンは、しかし、前記マスフィルター以内で直角に加速されるのが好ましく、したがって、マスフィルタリングの好ましい方法に付されるのが好ましい。
【００８９】
図２Ａに示された特定の実施形態において、前記イオン源１を、図１Ａに関して示され、説明された第１の実施形態においてよりも、前記マスフィルターの前記入口５ａから更に離れて、９０ｍｍ配置されたとして、模擬実験した。図２Ａおよび２Ｂに関して示され、説明された特定のシミュレーションにおいて、４００、１５００および７０００の質量電荷比を有する３つのイオンを、前記イオン源１により、または前記イオン源１以内で、５００ｅＶのエネルギーまで加速されたとして模擬実験した。前記マスフィルターを、その後、前記スタートまたは遅延時間ｔスタートを増加させた以外は、図１Ａ〜１Ｃを参照して示された第１の実施形態に関して上述の操作のモードと類似の操作のモードで、作動させた。特に、前記スタートまたは遅延時間ｔスタートは、前記イオン源１においてイオンが発生したときから、高い電圧パルスが、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に最初に印加されたときまでの時間に関する。図２Ｂに示され、説明された第２の実施形態において、前記スタートまたは遅延時間ｔスタートを、２．５μｓから１４．５μｓまで増加させるのが好ましい。前記スタートまたは遅延時間ｔスタートにおける増加により、電圧パルスを、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加する前に、４００の相対的に低い質量電荷比を有するイオンを、前記マスフィルターを通して真直ぐに通過させ、前記マスフィルターの出口に到達させることができる。前記スタートまたは遅延時間ｔスタートは、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に高い電圧パルスの印加から生じる電場の存在により、１５００の所望な質量電荷比を有するイオンが、前記マスフィルターに入り、前記飛行空間２内に直角に加速されるように配置されるように、また、位置づけられる。前記スタートまたは遅延時間ｔスタートおよび、電圧パルスｔパルスの長さまたは持続時間は、前記高い電圧パルスが、前記１またはそれ以上の直交加速電極９にもはや印加されない後のみ、７０００の相対的に高い質量電荷比を有するイオンが、前記マスフィルターの入口に達するように、配置されるのが好ましい。従って、７０００の質量電荷比を有するイオンは、前記飛行空間３内に直角に加速されることなく、前記マスフィルターを通して、真直ぐに伝達される。前記シミュレーションにより、４００、１５００および７０００の質量電荷比を有する３つのイオン全てが、前記マスフィルターにより前方へ伝達されたことが示される。
【００９０】
図２Ａに関して説明された第２の実施形態において、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された前記高電圧パルスのタイミングを示す電圧タイミング・ダイヤグラムを、図２Ｂに示す。説明を容易にするためのみ、前記高い電圧パルスの前記有限上昇および下降時間は、示していない。しかし、前記上昇時間および前記下降時間は、両方とも５０ｎｓが好ましい。
【００９１】
図２Ａおよび２Ｂに関して上述の第２の実施形態のバリエーションを、ここに、図３Ａおよび３Ｂを参照して説明する。第３の実施形態によれば、前記１またはそれ以上の直交加速電極９は、＋７５０Ｖの電圧（０Ｖに対立するものとして）で当初維持されるのが好ましい。前記１またはそれ以上の直交加速電極９は、時間ｔ（１）ONの特定の期間（１１．５μｓが好ましい）の間、この相対的に高い電位のままであるのが好ましい。その結果、前記高電圧パルスが、時間期間ｔ（１）ONの間、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に、印加される一方、前記マスフィルターの入り口に到着するイオンは、前記マスフィルターに入ると直ちに、そらされるか、またはさもなければ、直角に加速されるのが好ましい。前記マスフィルターの前記入口開口部５ａは、前記マスフィルターに入るとすぐ、直ちにそらされるか、またはさもなければ、直角に加速されるイオンが、前記飛行空間３内に通過するのを防止されるのが好ましいが、代わりに、前記マスフィルターの一部の前記入口開口部５ａに衝突するように配置されるのが好ましく、ゆえに、システムに対して消滅するように、配置されるのが好ましい。しかし、前記イオンは、前記飛行空間３に当初入ってもよく、しかし、前記イオンは、それらが、前記飛行空間３（または前記マスフィルターの他の領域）中のプレートまたは電極に衝突し、ゆえに、システムに対して消滅するように配置される、先の実施形態ほどではないが好ましい他の実施形態が、考えられる。
【００９２】
当初時間期間ｔ（１）ON（その間に、高い電圧パルスが、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加されるのが好ましい）後、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された電圧は、その後、時間ｔ（１）OFFの期間（３μｓが好ましい）の間、０Ｖ（または相対的に低い電位）に減じられるのが好ましい。前記１またはそれ以上の直交加速電極９の電位は、前記マスフィルターの前記入口開口部５ａに、中間の質量電荷比（重要な質量電荷比を有するイオンを含むのが好ましい）を有するイオンが到着する直前に、それゆえ、ゼロ（または相対的に低い電位）に減じられるのが好ましい。
【００９３】
時間期間ｔ（１）ONおよびｔ（１）OFFの適当な調節により、特定の質量電荷比より少ない質量電荷比を有するイオンは、前記マスフィルターの前記入口開口部５ａで直ちにそらされ、ゆえに、システムに対して消滅するのが好ましい。一方、中間の範囲以内の質量電荷比を有するイオンは、それらが、その後、直角に加速され、マスフィルタリングの好ましい方法に付されるのが好ましいように、前記マスフィルター内に更に入るようにさせるのが好ましい。時間期間ｔ（１）OFFの後、前記１またはそれ以上の直交加速電極９は、その後、図１Ａ〜１Ｃおよび図２Ａ〜２Ｂに関して上述の第１および第２の実施形態と同様にして、相対的に高い電位でパルス状にされるか、または維持されるのが好ましい。前記１またはそれ以上の直交加速電極９は、それゆえ、時間期間ｔパルス（８．３７４μｓが好ましい）の間、相対的に高い電圧（例えば、７５０Ｖの相対的に高い電圧）で、維持されるのが好ましい。従って、中間の範囲以内の質量電荷比を有するイオンは、前記直交またはｙ−方向において、前記飛行空間３内に直角に加速されるのが好ましく、その結果、特定の所望イオンは、所望イオンを直角に加速し、その後完全に直角に減速する前記好ましいマスフィルタリング方法により、選択されるであろう。他の質量電荷比を有するイオンが、システムに対して消滅するように配置されるのが好ましい一方、所望のイオンは、それゆえ、前記マスフィルターの出口から現れるのが好ましい。所望の質量電荷比を有するイオンが、好ましくは前記軸方向またはｘ−方向に戻った後、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された電圧は、その後、時間ｔ（２）OFF（３μｓが好ましい）の期間の間、０Ｖ（または相対的に低い電位または電圧）で維持され、前記所望のイオンが前記マスフィルターを出るのを可能にするのが好ましい。時間期間ｔ（２）OFFの後、前記１またはそれ以上の直交加速電極９の電位を、その後、もう一度、相対的に高い電圧（例えば、＋７５０Ｖの相対的に高い電圧）まで上げるのが好ましい。前記１またはそれ以上の直角に加速電極９に印加された前記相対的に高い電圧は、その後、更なる時間期間ｔ（２）ON（例えば、１０μｓまたはそれより長くてもよい）の間、ＯＮのままであるのが好ましい。前記１またはそれ以上の直交加速電極９に、高電圧を印加する結果は、相対的に高い質量電荷比を有し、前記マスフィルターの入り口にかろうじて接近または到着したイオン（先に約２６μｓを発生した後）が、その後、前記マスフィルターの前記入り口５ａに入ると直ちにそらされるか、または直角に加速されるのが好ましいことである。第３の実施形態によれば、それゆえ、相対的に低い質量電荷比を有するイオンと、また、相対的に高い質量電荷比を有するイオンは、それらが、前記飛行空間３内に通過しないように配置されるのが好ましく、しかし、むしろ、それらが、前記マスフィルターの一部の入口開口部５ａまたは前記マスフィルターの別の部分と衝突し、ゆえに、システムに対して消滅するように配置されるのが好ましい。非常に低く、かつ／または非常に高い質量電荷比を有するイオンは、前記飛行空間３に入ることを可能にされるが、しかし、その後、前記飛行空間３中または前記マスフィルターの他の領域中に位置するプレートまたは電極と衝突することを可能にしてもよい、先の実施形態ほどではないが好ましい他の実施形態が、考えられる。非常に低く、かつ／または非常に高い質量電荷比を有するイオンが、前記マスフィルターの異なる部分または領域にそらされる実施形態が、また、考えられる。
【００９４】
図３Ｂには、図３Ａに関して模擬実験され、説明された第３の実施形態について、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された電圧に関するタイミング・ダイヤグラムを示す。単純にするため、高電圧パルスの前記有限上昇およ下降時間は、示していないが、好ましい実施形態によれば、前記電圧パルスは、５０ｎｓの上昇および／または下降時間を有する。
【００９５】
前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された電圧は、１１．５μｓの時間期間ｔ（１）ONの間、当初ＯＮまたは高いままであるのが好ましいことは、図３Ｂから、理解できる。前記１またはそれ以上の直交加速電極に印加された電圧は、その後、ＯＦＦに切り替えられるか、または、遅延時間期間ｔ（１）OFF（好ましくは３μｓの遅延時間期間ｔ（１）OFF）の間、低いままであるのが好ましい。前記１またはそれ以上の直交加速電極９は、その後、図２Ｂに関して上述の第２の実施形態と同様にして、８．３７４μｓの時間期間ｔパルスの間、エネルギーを与えられるのが好ましい。前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された電圧は、その後、ＯＦＦに切り替えられるか、またはさらなる遅延時間期間ｔ（２）OFF（好ましくは３μｓのさらなる遅延時間期間ｔ（２）OFF）の間、低いままであるのが好ましい。前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された電圧は、その後、ＯＮに切り替えられるか、または、時間ｔ（２）ON（少なくとも１０μｓの時間ｔ（２）ONであるのが好ましい）のさらなる期間の間、高いままであるのが好ましい。
【００９６】
前記１またはそれ以上の直交加速電極９の電位が、好ましくはゼロ（またはさもなければ、相対的に低い）であるときの前記２つの短い遅延時間期間ｔ（１）OFFおよびｔ（２）OFFの幅が、時間ウインドウ（その間に、イオンは、前記マスフィルターに入り前記マスフィルターを去ることができる）を効果的に決定するのが好ましい。図３Ｂは、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された電圧パルスの振幅が、時間期間ｔ（１）ON、ｔパルスおよびｔ（２）ONの間と同じであるのが好ましいことを示すが、他の実施形態によれば、前記電圧パルスの振幅は、時間期間ｔ（１）ONの間、および／または時間期間ｔパルスの間、および／または時間期間ｔ（２）ONの間、全て異なっているように、多様であるか、または異なっていてもよい。同様に、前記１またはそれ以上の直交加速電極９は、時間期間ｔ（１）ON、ｔ（１）OFF、ｔパルス、ｔ（２）OFFおよびｔ（２）ONの間、７５０Ｖおよび０Ｖ以外の電位で維持されていてもよいことは、理解されるであろう。
【００９７】
イオンゲートを組み入れる、公知の飛行時間マスフィルターおよび公知のマスフィルターは、軸方向エネルギーまたは速度の当初有限幅を有する前記イオンのため、それらの総体的な分解能が、減じるという問題に苦しんでいる。好ましい実施形態によるマスフィルターの重要な利点は、前記好ましいマスフィルターは、軸方向速度の当初幅を有する前記イオンのための、いかなる影響も、相対的に、実質的でなければ、完全に影響を受けないことである。図４には、同じ質量電荷比を有するが、しかし、相対的に幅広い範囲の当初軸方向速度を有する１０のイオンの軌道のＳＩＭＩＯＮ（ＲＴＭ）シミュレーションを示す。前記イオンは、好ましい実施形態による前記マスフィルター以内で直交またはｙ−方向に、直角に加速されていた。図４に示す例において、前記１０のイオンは、０ｅＶから４５ｅＶの範囲の軸方向エネルギーの幅を有していた。前記１０のイオンは、その後、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された電圧パルスにより、直角に加速された。軸方向イオンエネルギーにおけるそのような大きな幅は、実際に経験するであろうものよりずっと大きいが、図４に示す結果は、好ましい実施形態による前記マスフィルターが、選択されるべき前記イオンが、当初軸方向エネルギーまたは速度の幅広い範囲を有するときでさえ、それにもかかわらず、所望な質量電荷比を有するイオンを効果的に選択できることを説明するのに用いられる。図４から理解されるように、前記イオンが、軸方向エネルギーの幅広い範囲を有するという事実にもかかわらず、全ての前記イオンが、それらの最初の（軸方向）進路に戻り、続いて、前記マスフィルターから現れるように、それらは、直角に加速され、その後、続いて、直角に減速された。同じ質量電荷比と、同じ当初軸方向エネルギーを有するが、しかし、異なる作成時間（creation times）を有するイオンをシュミレーションすることにより、同様の結果が得られた。
【００９８】
図５には、前記マスフィルターによりフィルターされた前記イオンが、実験的に遭遇するかもしれないような、エネルギーと位置の当初分布を有するとき、好ましい実施形態によるマスフィルターの性能のシミュレーションの結果を示す。１５００の質量電荷比を有するが、しかし、異なる当初エネルギーと位置を有する５４０イオンの全体を、シュミレーションした。シュミレーションされた前記イオンは、イオンの６つの異なる群中に配置され、各群は、９０のイオンを含んでいた。６つの群のイオンは、２つの異なるスタート・エネルギーと、３つの異なるスタート位置を表わす。イオンの異なる群の前記当初スタート条件は、図６Ａに要約した、すなわち、前記イオンは、−０．１ｍｍ、０ｍｍまたは＋０．１ｍｍの当初位置のいずれかを有し、０．２ｅＶまたは０．５ｅＶの当初運動エネルギーのいずれかを有していた。群以内の全ての９０のイオンは、当初イオン軌道の近似ｃｏｓ2θ分布を有するように当初分布されていたとして、模擬実験された。当初イオン軌道は、前記イオン源１に対して約法線に向けられた。当初イオン軌道のそのような分布は、図６Ｂに示す。前記５４０イオンの全ては、前記マスフィルターの出口開口部５ｂを通して、前方へ伝達されたことは、図５から、明らかである。
【００９９】
図５に模擬実験された特定の条件について、実際上の物体（そこから、前記イオンは、前記マスフィルターを出たあと、発生したようにみえる）のサイズは、増加している。前記イオンの最終軌道を戻って追跡することにより、実際上の物体は、シュミレーションされた特定の条件について、約１．３ｍｍと決定された。これは、質量選択前の物体のサイズにおいて、約ｘ６増加を意味し、前記イオンビームの明るさが減じる結果になる。
【０１００】
イオンビームの明るさは、軸方向において、単位立体角あたりの電流密度で定義される。その結果、明るさは、前記ビームの断面積と、前記ビーム相違の２乗との積に逆比例している。従って、前記イオンビームの幅広さにおける増加は、その明るさにおける減少を引き起こすであろう。
【０１０１】
図７には、図５および図６Ａ〜６Ｂに関して上述した前記シミュレーションにおける５４０イオン全ての角度相違のプロットを示す。前記イオンの角度相違は、前記好ましいマスフィルターによりマスフィルターされる前と、前記好ましいマスフィルターにより、マスフィルターされる後にも、両方で示される。質量選択の前に、前記イオンは、０．２ｅＶの運動エネルギーを有するイオンについて、約＋１．１°から−１．１°の範囲の角度相違の幅を、０．５ｅＶの運動エネルギーを有するイオンについて、約＋１．７°から−１．７°の範囲の角度相違の幅を有していた。
【０１０２】
質量選択の後、前記イオンビームの角度相違は、いまや、著しく減じたことが理解される。前記角度相違は、いまや、０．５ｅＶの運動エネルギーを有するイオンについては＋１．１から−１．０の範囲であり、０．２ｅＶの運動エネルギーを有するイオンについては、＋１．１から−０．１の範囲である。従って、好ましい実施形態による前記マスフィルターは、０．５ｅＶの運動エネルギーを有するイオンの角度相違を３８％だけ減じ、０．２ｅＶイオンの運動エネルギーを有するイオンの角度相違を４５％だけ減じる効果を有する。
【０１０３】
図５に示されたシミュレーションに示されたように、ポイント・イオン源１から発生されたイオンについて、最適な集中を達成し、ｘ２またはそれ以上の因子により、前記イオンの角度相違を減じることが可能である。異なる空間的位置で創られたイオンについて、前記イオンの全体の集中を向上させるために、動的な電圧パルスが、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加されてもよい更なる実施形態が、考えられる。例えば、直線状ランプ、正弦波状または指数関数の電圧波形は、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加された、方形波または他の電圧パルスのＤＣレベルに重ねられてもよい。
【０１０４】
前記好ましいマスフィルターの付加的な利点は、それゆえ、前記マスフィルターが、同時に、選択されたイオンの角度相違（ゆえに、速度幅）を減じながら、イオンビームからの特定の質量電荷比を有するイオンを選択するのに用いられてもよいことである。このことにより、前記イオンが、その後、続いて、質量分析のため、直交加速飛行時間質量分析器に通過しても、往復の全時間の効果が減じられることを可能にする。その結果、前記好ましいマスフィルターは、そのような質量分析器が、好ましい実施形態によるマスフィルターと関連して用いられるとき、飛行時間質量分析器の質量分解能において、著しく向上させることができる。
【０１０５】
単独の長いパルスよりむしろ、２またはそれ以上の一連の短いパルスとして、高い電圧パルスが、前記１またはそれ以上の直交加速電極９に印加されてもよい実施形態が考えられる。直角に加速されるか、または、直角に減速されたイオンに対してＯＮのままである、単独の電圧パルスを用いる代わりに、２つの別々の電圧パルスを用いてもよく、１つは、低くスタートして、高くパルス状になり、前記イオンを加速し、１つは、高くスタートして、低くパルス状になり、前記イオンを減速する更なる実施形態が、考えられる。
【０１０６】
実施形態によれば、前記一次加速領域２は、前記電極の静電容量を減じるために、２またはそれ以上の領域に、分裂されてもよい。
【０１０７】
実施形態において、相対的に短い電圧パルスを、それらに、全て一定の運動量を与えることにより、当初、前記イオンを加速するために、前記１またはそれ以上の直角加速電極９に印加してもよい。相対的に長い電圧パルスは、一旦、それらが前記一次加速領域２に戻されたら、その後、直角に減速された前記イオンに印加されてもよい。別の実施形態によれば、前記イオンは、相対的に長い電圧パルスを用いて当初加速されてもよく、しかし、その後、一旦、実質的に全ての前記所望な所望な質量電荷比を有するイオンが、前記一次加速領域２に再度入ったときのみ、スタートする相対的に短い電圧パルスを用いて直角に減速されてもよい。
【０１０８】
先の実施形態ほどではないが、好ましい実施形態によれば、１またはそれ以上のグリッドまたはグリッド電極は、前記飛行空間３に備えられ、その結果、前記イオンは、前記イオンミラーまたはリフレクトロン４に到達する前、および／または後に、フィールドフリー領域を通して進んでもよい。
【０１０９】
先の実施形態ほどではないが、好ましい別の実施形態によれば、前記イオンを反射する代わりに、前記イオンは、代わりに、ｙ方向中、第２の加速領域相殺において、減速され、それにより、フィルターされたビームとフィルターされていないビームとの間に相殺を生じてもよい。
【０１１０】
好ましい実施形態によるマスフィルターが、イオントラップのような別の装置と連結されてもよい実施形態も、また、考えられる。前記マスフィルターは、本来、イオンビームの相違を減じるのに用いられてもよく、実際に、前記マスフィルターは、前記装置が、イオンガイドとして単独で作用し、前記マスフィルターの入り口で受け止められた全てのイオンを実質的に伝達する非マスフィルタリング・モードの操作において、作動されてもよい。
【０１１１】
本発明を、好ましい実施形態を参照して説明したが、当該分野の当業者には、添付する特許請求の範囲に記載の本発明の範囲から逸脱せずに、形態および詳細における種々の変更を、行うことができることは、理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１Ａ】図１Ａは、第１の実施形態によるマスフィルターにより、直角に加速されている、異なる質量電荷比を有する３つのイオンのＳＩＭＩＯＮ（ＲＴＭ）シミュレーションを示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、好ましいマスフィルターの直交加速電極に印加された高電圧パルスの、遅延時間とパルス持続時間とを説明する対応する電圧タイミング・ダイヤグラムを示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、直交加速パルスが、前記一次加速領域中、１またはそれ以上の直交加速電極に印加される最中および後に、前記一次加速領域にわたって、飛行空間にわたって、イオンミラー以内に維持された、電位勾配を説明する、対応する可能性あるエネルギー ダイヤグラムを示す。
【図２Ａ】図２Ａは、相対的に低い質量電荷を有するイオンと、相対的に高い質量電荷比を有するイオンが、前記マスフィルターにより直角に加速されず、しかし、その代わりに、前記マスフィルターを通して、まっすぐに通過する第２の実施形態のＳＩＭＩＯＮ（ＲＴＭ）シミュレーションを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、第２の実施形態によるマスフィルターの直交加速電極に印加された、高電圧パルスの遅延時間とパルス持続時間を説明する、対応する電圧タイミング・ダイヤグラムを示す。
【図３Ａ】図３Ａは、相対的に低い質量電荷比を有するイオンと、相対的に高い質量電荷比を有するイオンが、前記マスフィルターの入口開口部と、衝突するように配置されている、第３の実施形態のＳＩＭＩＯＮ（ＲＴＭ）シミュレーションを示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第３の実施形態によるマスフィルターの直交加速電極に印加された、高電圧パルスの遅延時間およびパルス持続時間を説明する対応する電圧タイミング・ダイヤグラムを示す。
【図４】図４は、同じ質量電荷比を有するが、しかし、当初軸方向エネルギーの範囲を有するイオンの好ましいマスフィルターを通した、異なる軌道を説明する。
【図５】図５は、前記マスフィルターに到着するイオンが、当初の運動エネルギーと位置の分布を有するとき、好ましいマスフィルターを通した、イオンの６つの群の異なる軌道のＳＩＭＩＯＮ（ＲＴＭ）シミュレーションを示す。
【図６Ａ】図６Ａは、図５でシュミレートされたイオンの６つの群の当初運動エネルギーおよび位置を表の形で示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、特定の群におけるイオンが、有するとして模擬実験された、その当初軌道の分布を説明する。
【図７】図７は、前記好ましいマスフィルターにより、直角に加速される前と後の両方で、図５に示すシミュレーションにおいて模擬実験されたイオンの全ての角度相違を示す。
【符号の説明】
【０１１３】
１  イオン源
２  一次加速領域
３  飛行空間
４  イオンミラーまたはリフレクトロン
５ａ  入口開口部
５ｂ  出口開口部
９  直交加速電極
１０  軸方向、進路または飛行方向
１２  接地チャンバー
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2005190994.tif 000015
【図７】
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【外国語明細書】
2005190994000001.pdf