(57)【要約】イオンガイドの中のイオンを伝送するための方法およびシステムが、本明細書に提供される。本出願人の教示の種々の側面によると、本方法およびシステムは、イオンガイドに流入するガス流に同伴されたイオンの少なくとも一部を、ガス噴流から抽出させ、ガス流の１つまたはそれを上回る経路に沿って下流に誘導させることができ、イオンを欠いたガスは、イオンガイドから除去されることができる。いくつかの実施形態では、ガス流から抽出されるイオンは、例えば、ＲＦ集束を介して、質量分析器等の後続処理段階の中へ流入するように、イオンを集束させることができる、集束領域内に誘導されることができる。
2017508239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近位入口端から遠位出口端まで中心軸に沿って縦方向に延在する、少なくとも２つの対向側壁を備える、エンクロージャであって、前記近位入口端は、前記中心軸上に配置される入口オリフィスを通してガス流中に同伴される複数のイオンを受容するように構成される、エンクロージャと、
前記近位端と遠位端との間の前記エンクロージャ内に配置される、障害物であって、前記エンクロージャの前記中心軸から前記ガス流の少なくとも一部を偏向させる、障害物と
を備え、
前記対向側壁のそれぞれは、前記障害物の近位で前記エンクロージャの前記中心軸から前記同伴されたイオンを偏向させるための電場を発生させるよう、ＲＦおよびＤＣ電圧が印加される、複数の電極と、前記障害物の遠位で前記中心軸に向かって前記偏向されたイオンを集束させるためにＲＦ電位が印加される、少なくとも１つの電極とを備える、イオンガイド。
【請求項２】
前記対向側壁のうちの少なくとも１つは、それを通って前記ガス流の少なくとも一部が前記エンクロージャから流出することができる、窓を画定する、請求項１に記載のイオンガイド。
【請求項３】
前記エンクロージャはさらに、前記対向側壁の間に配置される対向壁電極によって画定され、前記対向壁電極は、それらが前記ガス流の外側にあるように前記中心軸に対してオフセットされる、請求項１に記載のイオンガイド
【請求項４】
前記対向壁電極の間の距離は、それらの長さの少なくとも一部に沿って変動する、請求項３に記載のイオンガイド。
【請求項５】
前記対向壁電極の内面は、前記中心軸に沿ったそれらの長さの少なくとも一部に沿って、前記中心軸と非平行である、請求項３に記載のイオンガイド。
【請求項６】
前記対向側壁の前記複数の電極は、複数の多角形導電面を備える、請求項１に記載のイオンガイド
【請求項７】
前記対向側壁は、近位端から遠位端まで縦軸に沿って延在する、印刷回路基板を備える、請求項１に記載のイオンガイド
【請求項８】
前記複数の電極は、前記印刷回路基板の非伝導性部分によって隣接する電極から分離される、導電面を備える、請求項７に記載のイオンガイド。
【請求項９】
前記対向側壁はさらに、ＲＦ信号のみが印加される、複数の電極を備える、請求項１に記載のイオンガイド。
【請求項１０】
前記複数の電極は、前記ガス流の実質的に外側で最小電位を定義するように構成される、請求項１に記載のイオンガイド。
【請求項１１】
前記入口端および出口端における電場は、実質的に四重極ＲＦ場である、請求項１に記載のイオンガイド。
【請求項１２】
四重極ＲＦ集束場を発生させるように構成される、前記出口端における複数のロッドをさらに備える、請求項１１に記載のイオンガイド。
【請求項１３】
エンクロージャの入口端において、ガス流中に同伴される複数のイオンを受容するステップであって、前記エンクロージャは、前記近位入口端から遠位出口端まで中心軸の周囲で縦方向に延在し、前記エンクロージャは、対向側壁のそれぞれが複数の電極を有する、前記中心軸に沿って縦方向に延在する、少なくとも２つの対向側壁を備える、ステップと、
前記中心軸から前記同伴されたイオンの少なくとも一部を偏向させるために前記エンクロージャ内に電場を発生させるよう、ＲＦおよびＤＣ電位を前記対向側壁の少なくとも対向する一対の前記複数の電極に印加するステップと、
前記偏向されたイオンを偏向させた後、前記ガス流の少なくとも一部を前記エンクロージャから流出するための開口部に偏向させるステップと、
下流質量分析器への伝送のために前記偏向されたイオンを集束させるステップと
を含む、イオンを伝送する方法。
【請求項１４】
前記対向側壁のうちの少なくとも１つは、それを通して前記ガス流の少なくとも一部が前記エンクロージャから除去される、窓を画定する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記エンクロージャはさらに、前記対向側壁の間に配置される対向壁電極によって画定され、前記対向壁電極は、それらがガス流の外側にあるように前記中心軸に対してオフセットされる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の電極は、実質的に前記対向壁電極に沿って最小電位を定義するように構成される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記対向壁電極の間の距離は、それらの長さの少なくとも一部に沿って変動する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記対向側壁は、それぞれ、非伝導性部分によって分離される複数の実質的に平面的な導電面を画定する、印刷回路基板を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記非伝導性部分のうちの少なくともいくつかは、相互と垂直ではない、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記非伝導性部分のうちの少なくともいくつかは、前記印刷回路基板の縦軸と平行または垂直ではない、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、２０１３年１２月３１日に出願された米国仮出願第６１／９２２，３１９号に対する優先権を主張するものであり、該米国仮出願の全体は、参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
本明細書における教示は、質量分析のための方法および装置に関し、より具体的には、イオンガイドおよびイオンを移送するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
質量分析（ＭＳ）は、定量的および定質的用途の両方において、サンプル物質の元素分子を判定するための分析技法である。例えば、ＭＳは、その断片を観察することによって、未知の化合物を同定する、分子中の元素の同位体組成物を判定する、および特定の化合物の構造を判定するため、ならびにサンプル中の特定の化合物の量を定量化するために有用であり得る。
【０００４】
質量分析では、サンプル分子は、概して、イオン源を使用して、イオンに変換され、次いで、分離され、１つまたはそれを上回る下流質量分析器によって検出される。ほとんどの大気圧イオン源の場合、イオンは、真空チャンバ内に配置されたイオンガイドへの流入に先立って、入口オリフィスを通って通過する。イオンガイドに印加される無線周波数（ＲＦ）電圧は、イオンが、質量分析器が配置される、後続のより低い圧力の真空チャンバ内に移送されるにつれて、半径方向集束を提供することができる。イオン源とイオンガイドとの間の入口オリフィスのサイズの増加は、イオンガイドに流入するイオンの数を増加させることができるが（イオン損失を相殺し、潜在的に、下流検出の感度を増加させることができる）、増加したガス流からの第１の段階の真空チャンバ内のより高い圧力は、周囲ガス分子との衝突増加の結果、イオンを集束させるイオンガイドの能力を低減させ得る。
【０００５】
故に、下流分析器へのイオン移送効率を維持し、高感度を達成しながら、イオンガイドに流入するイオンの数を最大限にするための質量分析計システムおよび方法の必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一側面によると、本出願人の教示のある実施形態は、近位入口端から遠位出口端まで中心軸に沿って縦方向に延在する、少なくとも２つの対向側壁を備える、エンクロージャであって、近位入口端は、中心軸上に配置される入口オリフィスを通してガス流中に同伴される複数のイオンを受容するように構成される、エンクロージャと、近位端と遠位端との間の該エンクロージャ内に配置される、障害物であって、エンクロージャの該中心軸からガス流の少なくとも一部を偏向させる、障害物とを備える、イオンガイドに関する。本教示の種々の側面によると、該対向側壁のそれぞれは、該障害物の近位でエンクロージャの中心軸から該同伴されたイオンを偏向させるための電場を発生させるよう、ＲＦおよびＤＣ電圧が印加される、複数の電極と、該障害物の遠位で中心軸に向かって該偏向されたイオンを集束させるためにＲＦ電位が印加される、少なくとも１つの電極とを備える。いくつかの側面では、遠位出口端は、出口オリフィスを通して集束されたイオンを下流質量分析器に伝送するように構成されることができる。
【０００７】
対向側壁は、種々の構成を有することができる。例えば、一側面では、対向側壁のうちの少なくとも１つは、それを通ってガス流がエンクロージャから流出することができる、窓を画定する。例えば、（例えば、中心軸上に配置される）障害物は、対向側壁のそれぞれの中に画定される窓へガス流の少なくとも一部を偏向させるように構成されることができる。
【０００８】
種々の側面では、エンクロージャはさらに、対向側壁の間に配置される対向壁電極によって画定されることができる。例えば、対向壁電極は、対向側壁の長さの少なくとも一部に沿って延在することができる。いくつかの側面では、対向壁電極は、ＲＦ信号を対向壁電極に印加するための電源に連結されることができる。一側面では、対向壁電極は、それらがガス流の外側にあるように中心軸に対してオフセットされる。加えて、いくつかの側面では、対向壁電極の間の距離は、それらの長さの少なくとも一部に沿って変動することができる。例えば、対向壁電極の内面は、中心軸に沿ったそれらの長さの少なくとも一部に沿って、中心軸と非平行であり得る。
【０００９】
対向側壁の複数の電極は、種々の構成を有することができる。例えば、複数の電極は、複数の多角形導電面を備えることができる。例えば、多角形導電面のうちの少なくとも１つは、全て非限定的実施例として、実質的に三角形、四辺形、五角形、六角形、七角形、または八角形であり得る。関連側面では、多角形導電面のうちの少なくとも１つの対向辺は、非平行であり得る。他の関連側面では、多角形導電面のうちの少なくとも１つの隣接辺は、非垂直であり得る。
【００１０】
種々の側面では、複数の電極のうちの少なくとも１つは、２つの軸に沿って非対称であり得る。例えば、複数の電極のうちの少なくとも１つは、非長方形であり得る。
【００１１】
いくつかの側面では、複数の電極は、実質的に平面的な導電面を備えることができる。種々の側面では、対向側壁は、近位端から遠位端まで縦軸に沿って延在する、印刷回路基板を備える。例えば、複数の電極は、印刷回路基板の非伝導性部分によって隣接する電極から分離される、導電面を備えることができる。いくつかの側面では、非伝導性部分のうちの少なくともいくつかは、相互と垂直ではない。一側面では、非伝導性部分のうちの少なくともいくつかは、印刷回路基板の縦軸と平行または垂直ではない。
【００１２】
一側面では、対向側壁はさらに、ＲＦ信号のみが印加される、複数の電極を備える。
【００１３】
いくつかの側面では、印加されるＤＣ電位は、中心軸からの着目イオンの偏向を引き起こすよう、１つまたはそれを上回る着目イオンと同一の極性を有する。
【００１４】
いくつかの側面では、複数の電極は、該ガス流の実質的に外側で（例えば、着目イオンの）最小電位を定義するように構成されることができる。
【００１５】
種々の側面では、入口端および出口端における電場は、実質的に四重極または多極ＲＦ場である。一例として、イオンガイドは、多極ＲＦ集束場を発生させるように構成される、入口端における複数のロッドを備えることができる。一側面では、複数対の対向入口ロッドに印加されるＲＦ信号は、相互と異なる位相であり得る。
【００１６】
種々の側面では、イオンガイドはさらに、四重極または多極ＲＦ集束場を発生させるように構成される、出口端における複数のロッドを備えることができる。
【００１７】
いくつかの側面では、エンクロージャは、約１〜約２０トルの範囲内の真空圧力に維持されることができる。
【００１８】
一側面によると、本出願人の教示のある実施形態は、イオンを伝送するための方法に関する。本方法によると、ガス流中に同伴される複数のイオンは、エンクロージャの入口端において受容され、該エンクロージャは、近位入口端から遠位出口端まで中心軸の周囲で縦方向に延在し、該エンクロージャは、対向側壁のそれぞれが複数の電極を有する、中心軸に沿って縦方向に延在する、少なくとも２つの対向側壁を備える。本方法はまた、中心軸から該同伴されたイオンの少なくとも一部を偏向させるためにエンクロージャ内に電場を発生させるよう、ＲＦおよびＤＣ電位を対向側壁の少なくとも対向する一対の複数の電極に印加するステップと、該偏向されたイオンを偏向させた後、ガス流の少なくとも一部をエンクロージャから流出するための開口部に偏向させるステップと、下流質量分析器への伝送のために該偏向されたイオンを集束させるステップとを含むことができる。
【００１９】
いくつかの側面では、対向側壁のうちの少なくとも１つは、それを通してガス流の少なくとも一部がエンクロージャから除去される、窓を画定する。
【００２０】
種々の実施形態では、エンクロージャはさらに、対向側壁の間に配置される対向壁電極によって画定され、対向壁電極は、それらがガス流の外側にあるように該中心軸に対してオフセットされる。いくつかの側面では、イオンガイドは、実質的に対向壁電極に沿うが、そこに着目イオンを引き寄せるよう、わずかな距離（例えば、約１〜３ｍｍ）によってそこから分離される最小電位を定義する。
【００２１】
一側面によると、本出願人の教示のある実施形態は、イオン源と、イオン源からガス流中に同伴される複数のイオンを受容するように構成される入口開口を有する、近位入口板と、複数のイオンを質量分析器に伝送するように構成される出口開口を有する、遠位出口板とを備える、質量分析計システムに関する。種々の側面では、イオンガイドは、入口板と出口板との間に配置されることができ、イオンガイドは、近位入口端から遠位出口端まで中心軸に沿って縦方向に延在する、少なくとも２つの対向側壁を備える、エンクロージャを含むことができ、近位入口端は、入口開口からガス流および同伴されたイオンを受容するように構成される。障害物が、エンクロージャの該中心軸からガス流の少なくとも一部を偏向させるために該エンクロージャ内に配置され、該対向側壁は、該障害物の近位でエンクロージャの中心軸から該同伴されたイオンを偏向させるための電場を発生させるよう、ＲＦおよびＤＣ電圧が印加される、複数の対向伝導性領域と、該障害物の遠位で中心軸に向かって該偏向されたイオンを集束させるためにＲＦ電位が印加される、少なくとも１つの対向伝導性領域とを備える。
【００２２】
本出願人の教示のこれらおよび他の特徴が、本明細書に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
当業者は、以下に説明される図面が、例証目的にすぎないことを理解するであろう。図面は、本出願人の教示の範囲をいかようにも限定することを意図しない。
【００２４】
【図１】図１は、概略図において、本出願人の教示の種々の実施形態の一側面による、イオンガイドを備える、例示的質量分析計システムを描写する。
【００２５】
【図２】図２は、図１の例示的イオンガイドの斜視図を描写する。
【００２６】
【図３】図３は、概略図において、本出願人の教示の種々の側面による、図１のイオンガイドで使用するための例示的ＰＣＢ側壁であって、配列された複数の電極を備える、ＰＣＢ側壁を描写する。
【００２７】
【図４】図４は、種々の側面による、イオンガイドであって、図３に示されるようなＰＣＢ側壁を備えるイオンガイドに印加された、例示的電位を概略的に描写する。
【００２８】
【図５】図５は、ＰＣＢ側壁に印加された図４の例示的電位を有する、図１のイオンガイドを横断している間にカチオンによって受けられた例示的力を概略的に描写する。
【００２９】
【図６】図６は、ＰＣＢ側壁に印加された図４の例示的電位を有する、図１のイオンガイドを通して伝送される種々のｍ／ｚ比のイオンの模擬経路を描写する。
【００３０】
【図７】図７は、概略図において、本出願人の教示の種々の実施形態の一側面による、イオンガイドで使用するための別の例示的ＰＣＢ側壁を描写する。
【００３１】
【図８】図８は、図７に示されるＰＣＢ側壁を利用する例示的イオンガイドに印加された例示的電位を概略的に描写する。
【００３２】
【図９】図９は、図８で描写されるイオンガイドを横断している間にカチオンによって受けられた例示的力を概略的に描写する。
【００３３】
【図１０】図１０は、図８によるプロトタイプイオンガイドを利用する、イオン透過の例示的データを描写する。
【００３４】
【図１１】図１１は、概略図において、本出願人の教示の種々の実施形態の一側面による、イオンガイドで使用するための別の例示的ＰＣＢ側壁を描写する。
【００３５】
【図１２】図１２は、図１１に示されるＰＣＢ側壁を利用する例示的イオンガイドに印加された例示的電位を概略的に描写する。
【００３６】
【図１３】図１３は、図１２のイオンガイドを横断している間にカチオンによって受けられた例示的力を概略的に描写する。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
明確にするために、以下の議論は、本出願人の教示の実施形態の種々の側面を詳説するが、そうすることが便宜的または適切である場合、ある具体的詳細が省略されることを理解されるであろう。例えば、代替実施形態における同一または類似特徴の議論は、ある程度、省略され得る。周知の発想または概念はまた、簡潔にするために、それほど詳細に議論されない場合がある。当業者は、本出願人の教示のいくつかの実施形態が、全ての実装において、実施形態の完全な理解を提供するためだけに本明細書に記載される、ある具体的に説明される詳細を要求するわけではない場合があることを認識するであろう。同様に、説明される実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく、共通の一般的知識に従って、改変または変形例を被り得ることは、明白であろう。以下の発明を実施するための形態は、本出願人の教示の範囲をいかようにも限定するものと見なされない。
【００３８】
イオンガイド内でイオンを伝送するための方法およびシステムが、本明細書に提供される。本出願人の教示の種々の側面によると、本方法およびシステムは、イオンガイドに流入するガス流中に同伴されるイオンの少なくとも一部をガス噴流から抽出させ、ガス流の経路から別個の１つまたはそれを上回る経路に沿って、下流に誘導させることができる（イオンを欠いたガスは、イオンガイドから除去されることができる）。いくつかの実施形態では、ガス流から抽出されたイオンは、イオンが、例えば、質量分析器等の後続処理段階への入口内へのＲＦ集束を介して集束され得る、集束領域内に誘導されることができる。
【００３９】
ここで図１を参照すると、本出願人の教示の種々の側面による、例示的質量分析システム１００が、図式的に図示される。当業者によって理解されるように、質量分析システム１００は、本明細書に説明されるシステム、デバイス、および方法の種々の側面による、１つのみの可能性として考えられる構成を表す。図１に示されるように、例示的質量分析システム１００は、概して、着目サンプルからイオンを発生させるためのイオン源１１０と、イオンガイド１４０と、イオン処理デバイス（本明細書では、概して、質量分析器１１２として指定される）とを備える。
【００４０】
唯一の質量分析器１１２が、示されるが、当業者は、質量分析システム１００が、イオンガイド１４０の下流に付加的質量分析器要素を含むことができることを理解するであろう。したがって、イオンガイド１４０を含有する真空チャンバ１１４を通して伝送されるイオンは、１つまたはそれを上回る質量分析器要素を含有する１つまたはそれを上回る付加的差動ポンプ式真空段階を通して移送されることができる。例えば、いくつかの側面では、三連四重極質量分析計は、約２．３トルの圧力に維持される第１の段階と、約６ｍトルの圧力に維持される第２の段階と、約１０−５トルの圧力に維持される第３の段階とを含む、３つの差動ポンプ式真空段階を備えてもよい。第３の真空段階は、例えば、検出器と、それらの間に位置する衝突セル（Ｑ２）を伴う、２つの四重極質量分析器（例えば、Ｑ１およびＱ３）とを含有することができる。システム内にいくつかの他のイオン光学要素が存在してもよいことは、当業者に明白となるであろう。本実施例は、限定を意味するものではなく、また、本明細書に説明されるイオンガイドが、上昇した圧力においてイオンをサンプリングする、多くの質量分析計システムに適用可能であり得ることは、当業者に明白となるであろう。これらとして、当技術分野において公知の時間飛行（ＴＯＦ）、イオントラップ、四重極、または他の質量分析器が挙げられ得る。
【００４１】
さらに、図１のイオン源１１０は、エレクトロスプレイイオン化（ＥＳＩ）源として描写されるが、当業者は、イオン源１１０は、例えば、とりわけ、連続イオン源、パルスイオン源、エレクトロスプレイイオン化（ＥＳＩ）源、大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）源、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）イオン源、マトリクス支援レーザ脱離／イオン化（ＭＡＬＤＩ）イオン源、グロー放電イオン源、電子衝突イオン源、化学イオン化源、または光イオン化イオン源を含む、事実上、当技術分野において公知の任意のイオン源であることができることを理解するであろう。非限定的実施例として、サンプルは、加えて、液体クロマトグラフ分離を含む、自動またはインラインサンプル調製を受けることができる。
【００４２】
図１に示されるように、イオンガイド１４０は、真空チャンバ１１４内に含有されることができる。種々の側面では、真空チャンバ１１４は、イオン源１１０からイオンを受容するための入口オリフィス１１８を有する、オリフィス板１１６を含む。真空チャンバ１１４は、加えて、それを通して、イオンガイド１４０によって伝送されるイオンが、例えば、１つまたはそれを上回るイオン処理デバイス（例えば、質量分析器１１２）を格納する、下流真空チャンバ１１６に移送されることができる、出口レンズ１２２内に出口開口１２０を含むことができる。当業者によって理解されるように、真空チャンバ１１４、１１６は、当技術分野において公知のように、準大気圧まで真空化されることができる。一例として、機械的ポンプ１２４、１２６（例えば、ターボ分子ポンプ、回転ポンプ）が、真空チャンバ１１４、１１６を、それぞれ、適切な圧力まで真空化するために使用されることができる。
【００４３】
種々の側面では、イオン源１１０によって発生されるイオンは、真空チャンバ１１４内に伝送され、真空チャンバに流入するガスが、入口オリフィス１１８を通して膨張するにつれて、ガスの超音速流中に同伴されることができる。典型的には、例えば、米国特許第７，２５６，３９５号および第７，２５９，３７１号（それぞれ、参照することによって全体として本明細書に組み込まれる）に説明される、超音速自由噴流膨張と称される、本現象は、真空チャンバ１１４を通して同伴されたイオンを軸方向に移送するのを補助する。しかしながら、ガス流に同伴されるイオンを下流分析器内に伝送するように半径方向ＲＦ集束のみに依拠する、先行技術のイオンガイドは、イオンの超音速ガス流内の周囲ガス分子との衝突による、より高い圧力環境内においてイオンを集束する際に困難点を被り得る。したがって、先行技術のシステムは、概して、例えば、真空チャンバ内のガス流および圧力を、同伴されるイオンが、依然として、下流処理のために、後続チャンバ内に伝送するための狭小ビームに集束され得るようなレベルに維持するように、入口オリフィス１１８のサイズを限定する。
【００４４】
本出願人の教示の種々の側面によると、イオンガイド１４０は、入口端１４０ａから出口端１４０ｂまで延在し、概して、出口オリフィス１２０を通って真空チャンバ１１４から流出する前にイオンが通過する、エンクロージャを画定する。イオンガイド１４０は、イオンガイド１４０の縦方向中心軸（Ａ）に沿って、入口オリフィス１１８を通って流動するガス内に同伴されるイオンを、その入口端１４０ａにおいて受容する。例えば、図１および２に示されるように、入口端１４０ａは、半径方向に指向された力をガス流内のイオンに提供するよう、中心軸（Ａ）の周囲に配置された複数の入口ロッド１５８を備えることができる。上記で議論されるように、イオンガイド１４０の本領域中のガス流内の分子とのイオンの衝突は、イオンがコヒーレントイオンビームに集束されることを防止し得るが、入口ロッド１５８に印加されるＲＦ信号は、イオンが流入時にイオンガイド１４０の壁に対して最初に失われることを防止するように、実質的に中心軸に沿ってイオンを維持する、四重極ＲＦ場を発生させるために十分であり得る。
【００４５】
イオンガイド１４０の入口ロッド１５８を横断した後、イオン（およびガス流）は、ガス流からイオンの少なくとも一部を抽出する（例えば、分離する）ために電位が印加されることができる、複数の伝導性要素によって実質的に境界される、エンクロージャの一部に流入する。例えば、種々の側面では、イオンガイド１４０は、イオンガイド１４０に流入するイオンをガス流の外に、および／または中心軸（Ａ）から変位させるように構成されることができる。一例として、イオンガイド１４０を通して伝送される際のイオンの平均半径方向位置は、中心軸（Ａ）からオフセットされることができる。図１および２に示されるように、エンクロージャは、中心軸（Ａ）の対向側に沿って延在する２つの実質的に平面的な側壁１４２（明確にする目的で、「左」対向側壁１４２ａのみが描写されている）によって、ならびに少なくとも部分的にイオンガイド１４０の長さに沿って対向側壁１４２ａ、ｂの間に延在する上部および底部対向電極１４４ａ、ｂ（以降では「壁電極１４４」）によって境界されることができる。
【００４６】
描写された例示的実施形態では、例えば、対向平面側壁１４２は、それぞれ、非伝導性部分１４５によって分離される複数の実質的に平面的な電極１４３を画定する、印刷回路基板（ＰＣＢ）を備えることができる。以下でさらに議論されるように、ＲＦおよび／またはＤＣ電圧は、イオンガイド１４０を通したイオンの移動（例えば、中心軸（Ａ）に対するイオンの移動）を制御するために、対向側壁１４２および壁電極１４４の種々の伝導性部分に印加されることができる。また、対向側壁１４２の種々の電極１４３の構成（例えば、形状／サイズ／位置）（およびそれに印加される電位）は、ガス流によってイオンに最初に付与された軸方向運動量の影響下で、イオンがイオンガイド１４０を横断するにつれて、イオンの半径方向偏差を制御するように、本教示に従って選択されることができる。
【００４７】
側壁１４２に適用されるような「左」および「右」という用語、ならびに壁電極１４４に適用されるような「上部」および「底部」という用語は、イオンガイド１４０の種々の部分およびそれらの動作を実証するために使用されるにすぎないが、本教示によるイオンガイドの特定の構成を限定するものとして解釈されるべきではないことを理解されたい。一例として、実質的に平面的な側壁１４２ａ、ｂが、代わりに、イオンガイド１４０の中心軸（Ａ）の上方および下方に配置されることができる一方で、対向壁電極１４４は、中心軸の左および右側にあることを理解されたい。また、壁電極１４４は、対向側壁１４２ａ、ｂの間に延在すると述べられるが、側壁および電極が相互に連結される（例えば、密閉される）ことは必要ではないと理解されるであろう。むしろ、側壁および電極によって「束縛される」と言われるエンクロージャは、概して、その内側でイオンの軌道が束縛される、容積を備えることができる。
【００４８】
また、実質的に平面的な側壁１４２ａ、ｂおよび対向壁電極１４４によって境界される空間は、入口ロッド１５８によって画定される空間と軸方向に整合させられることができるが、平面側壁１４２ａ、ｂおよび対向壁電極１４４によって画定される空間の最大「高さ」（すなわち、図１および２の対向壁電極１４４の間の距離）は、対応する対向入口ロッド１５８の間の距離より大きくあり得る。当業者によって理解されるように、入口オリフィス１１８に流入すると、自由噴流膨張を受けるガスは、減速し、一般的にマッハディスクと称されるものを形成するように再圧縮する。再圧縮後に、ガス流の半径方向境界は、概して、バレル衝撃構造によって画定される。本教示の種々の側面によると、対向入口電極１５８の間の距離（および実際に平面側壁１４２ａ、ｂの間の距離）は、本バレル衝撃構造の半径方向境界に実質的に適応するように構成されることができる一方で、エンクロージャの「高さ」（すなわち、対向壁電極１４４の間の距離）は、ガス流およびイオンがそれを通って横断するにつれてイオンガイド１４０の種々の部分に印加される電位の影響下で、イオンが壁電極１４４のうちの１つまたはそれを上回るものに向かってバレル衝撃構造から外へ移動させられるための付加的空間を提供する。
【００４９】
下流（図１の左から右）に続けて、イオンガイド１４０はまた、イオンの少なくとも一部（例えば、イオンの少なくとも大部分、８０％）がガス流から抽出された後に、イオンガイド１４０から外へガス流を偏向させるための障害物１５２も備える。障害物１５２は、ガス流を偏向させるための種々の構成を有することができるが、図１および２の例示的イオンガイド１４０に示されるように、ガス流が表面１５２ａと衝突し、エンクロージャの所定の部分に向かって指向されるように、中心軸（Ａ）上に配置される少なくとも１つの上流平面１５２ａを備える。例えば、表面１５２ａは、そこから偏向されるガスが（例えば、対向平面側壁１４２および壁電極１４４のうちの少なくとも１つに形成される出口窓１４８を介して）イオンガイド１４０から外へ実質的に指向されるように、ガス流の主軸に対して角度付けられることができる。図２で最も良く見られるように、例えば、障害物１５２は、ガス流が分割されて２つの出口窓１４８（そのうちの１つだけが示されている）に指向されるように、中心軸（Ａ）上の頂点から下流に延在する２つの平面１５２ａを備えることができる。また、本教示を踏まえて、ガス流内に同伴される種々の分子（例えば、大および／または中性分子、イオン化チャンバ中で溶解することができない溶媒の液滴）が、障害物１５２と衝突し、および／またはガス流とともにエンクロージャから外へ指向されることができ、それによって、それらが質量分析計システム１００により深く透過することを防止し、下流要素の汚染を防止することに役立つことが理解されるであろう。
【００５０】
ガス流が障害物１５２においてエンクロージャから外へ指向されると、次いで、ガス流から抽出されたイオンは、レンズ１２２の出口開口１２０を通したエンクロージャの出口端１４０ｂにおける伝送のために再集束させられる（例えば、中心軸（Ａ）に向かって偏向される）ことができる。エンクロージャからガス流の少なくとも一部を除去することによって、障害物１５２の周囲で偏向されるイオンは、ガス流の周囲ガス分子とのイオンの衝突の低減した可能性により、（例えば、ＲＦ四重極を介して）より容易に集束させられることができる。例えば、壁電極１４４の間の距離は、本明細書のその他で議論されるように、障害物１５２を通過した後に中心軸（Ａ）へ戻るイオンの偏向を助長するように、それらの下流端上で減少することができる。また、図２で最も良く見られるように、イオンガイド１４０は、加えて、出口開口１２０を通して質量分析器１１２の中へ伝送されるコヒーレントイオンビームにイオンを再集束させることに役立つように、障害物１５２の下流に配置される出口電極１７８を含むことができる。
【００５１】
ここで図３を参照すると、本教示の種々の側面による例示的ＰＣＢ側壁１４２が概略的に描写されている。図３に示されるように、例示的ＰＣＢ側壁１４２は、近位入口端１４６ａから遠位出口端１４６ｂまで縦軸（Ｂ）に沿って延在する、実質的に平面的な表面を備える。また、示されるように、ＰＣＢ側壁１４２は、本明細書のその他で議論されるように、それを通してガス噴流の少なくとも一部が偏向されることができる、窓１４８を画定する。本教示を踏まえて当業者によって理解されるように、各ＰＣＢ側壁１４２の内面（すなわち、それを通してイオンが伝送されるチャンバに対面する表面）の部分は、ＲＦおよび／またはＤＣ電位が印加されることができる、伝導性材料を含むことができる。非限定的実施例として、伝導性部分は、銅、銀、または金を含むことができる。本教示の種々の側面によると、導電面の種々の部分は、表面の伝導性部分が相互から電気的に絶縁されるように、非伝導性部分によって分離されることができる。例えば、図３に示されるように、非伝導性部分は、ＰＣＢ側壁１４２を、明確に異なる電位が印加されることができる、７つの明確に異なる領域に分割するように構成されることができ、それによって、７つの実質的に平面的な電極を形成するが、本教示によると、より多いまたは少ない領域がＰＣＢ側壁１４２によって画定されてもよい。
【００５２】
本明細書の教示によると、伝導性部分または電極は、種々の構成を有することができ、本明細書のその他で議論されるように、イオンガイド１４０を通したイオンの移動を制御するための種々のパターンで配列されることができる。一例として、側壁１４２を形成する電極は、相互と同一または異なる形状を有する、複数の多角形を備えることができる。一例として、電極は、全て非限定的実施例として、実質的に三角形（例えば、図３の電極（６））、四辺形、五角形（例えば、電極（１））、六角形（例えば、電極（４））、七角形（例えば、電極（３））、またはさらに多くの辺（例えば、電極（８））であり得る。また、複数の電極は、非平行対向辺を有する、１つまたはそれを上回る電極（例えば、縁１４６ｄおよび非伝導性部分３５が平行ではない）、非直角で（例えば、電極（１）の頂点において）延在する隣接辺を有する、１つまたはそれを上回る電極、および２つの軸に沿って非対称性を示す１つまたはそれを上回る電極（例えば、電極（５））を含むことができる。例えば、図３に示されるように、描写された例示的電極のうちのいずれも、正方形または長方形ではない。同様に、非伝導性部分のうちの少なくともいくつかは、非直角で交差することができ（例えば、非伝導性部分１４、１５）、および／または縦軸（Ｂ）と平行もしくは直角ではない。
【００５３】
ここで、図３を参照してＰＣＢ側壁１４２の電極領域のそれぞれが詳細に議論されるが、伝導性領域の構成（例えば、パターン、サイズ、形状）は、ガス噴流からのイオンの抽出、少なくとも部分的にＰＣＢ側壁１４２によって画定されるエンクロージャからのガス噴流の方向転換、および／または下流質量分析器に伝送するためのイオンの再集束を可能にするように、本教示に従って修正されることができることは、本開示の範囲内である。図３に示されるように、いくつかの側面では、ＰＣＢ側壁の入口端１４６ａは、ＰＣＢ側壁１４２の残りの部分に対して縮小した幅を有することができ、図１および２を参照して上記で説明されるように、入口ロッド１５８と併せて、入口オリフィス１１８からガス噴流を受容するための上流集束領域を形成するように構成されることができる。電極（１）は、ＰＣＢ側壁１４２の縦軸（Ｂ）に沿って、入口端１４６ａから出口端１４６ｂに向かって延在し、図１に示されるようなイオンガイド１４０の中心軸（Ａ）に沿って中心に置かれることができる。上記で議論されるように、入口ロッド１５８の間の距離に対する入口ロッド１５８より遠位のエンクロージャの増大した「高さ」（すなわち、図１の壁電極１４４の間の距離）は、イオンが壁電極１４４の少なくとも１つに向かってバレル衝撃構造から外へ移動させられるための付加的空間を提供することができる。したがって、入口ロッド１５８の遠位端において、ＰＣＢ側壁は、広がり（例えば、ＰＣＢ側壁１４２の縦軸（Ｂ）と実質的に垂直に延在し）、それによって、電極（２）および（３）の近位縁を画定することができる。したがって、電極（１）は、ＰＣＢ側壁１４２の入口端１４６ａから遠位に延在し、電極（２）および（３）の近位縁を越えて遠位に継続するが、電極（１）の幅は、電極（１）が縦軸（Ｂ）上で終端するまで遠位に延在するにつれて直線的に減少する。２つの非伝導性部分１４、２４、すなわち、ＰＣＢ側壁１４２の縦軸（Ｂ）に対して上向きの非直角における１つの非伝導性部分２４、およびＰＣＢ側壁１４２の縦軸（Ｂ）に対して下向きの非直角における１つの非伝導性部分１４が、電極（１）および電極（２）の接合部から延在する。上向きに延在する非伝導性部分２４は、ＰＣＢ側壁１４２の長さの大部分に沿って上向きに延在し、窓１４８の長さに沿ってＰＣＢ側壁の縦軸（Ｂ）と平行になり、次いで、ＰＣＢ側壁１４２の出口端１４６ｂに先立って縦軸（Ｂ）と再び平行になる前に、縦軸（Ｂ）に向かって急に戻る。したがって、電極（２）の上および下縁は、それぞれ、ＰＣＢ側壁１４２の上縁１４６ｃおよび非伝導性部分２４によって画定され、ＰＣＢ側壁１４２の遠位端１４６ｂによって画定される遠位縁で終端する。
【００５４】
同様に、２つの非伝導性部分１５、３５、すなわち、ＰＣＢ側壁１４２の縦軸（Ｂ）に対して下向きの非直角における１つの非伝導性部分３５、およびＰＣＢ側壁１４２の縦軸（Ｂ）に対して上向きの非直角における１つの非伝導性部分１５が、電極（１）および電極（３）の接合部から延在する。
【００５５】
電極（３）は、電極（３）の上および下縁が、それぞれ、最初に電極（１）および電極（３）の接合部から下向きに延在する非伝導性部分３５によって、およびＰＣＢ側壁１４２の下縁１４６ｄによって、画定され、ＰＣＢ側壁１４２の遠位端１４６ｂによって画定される遠位縁で終端するように、ＰＣＢ側壁１４２の縦軸（Ｂ）の周囲の電極（２）の左右対称像を表す。
【００５６】
下向きの非直角において電極（１）および電極（２）の接合部から延在する非伝導性部分１４が、窓１４８の下近位角まで延在する一方で、上向きの非直角において電極（１）および電極（３）の接合部から延在する非伝導性部分１５は、窓１４８の上近位角まで延在する。これらの下向きおよび上向きに延在する非伝導性部分１４、１５は、ＰＣＢ側壁１４２の縦軸（Ｂ）において相互に交差し、それによって、電極（１）の遠位端、および窓１４８の近位縁までＰＣＢ側壁１４２の縦軸（Ｂ）に沿って非伝導性部分１４、１５の間に延在する電極（６）の近位頂点を画定する。
【００５７】
電極（４）は、電極（１）および電極（２）の接合部から延在し、その上縁において最初に上向きに延在する非伝導性部分２４によって、その下縁において下向きに延在する非伝導性部分１４によって、次いで、非伝導性部分１４、１５の交差点から延在する、上向きに延在する非伝導性部分１５によって、最終的に、窓１４８の上縁によって境界される。
【００５８】
電極（５）は、電極（５）が電極（１）および電極（３）の接合部から延在し、その下縁において最初に下向きに延在する非伝導性部分３５によって、その上縁において上向きに延在する非伝導性部分１５によって、次いで、非伝導性部分１４、１５の交差点から延在する、下向きに延在する非伝導性部分１４によって、最終的に、窓１４８の下縁によって境界されるように、ＰＣＢ側壁１４２の縦軸（Ｂ）の周囲の電極（４）の左右対称像を表す。
【００５９】
電極（４）および（５）は、それぞれ、電極（２）の下縁における非伝導性部分２４と電極（３）の上縁における非伝導性部分３５との間で、ＰＣＢ側壁１４２の縦軸（Ｂ）に対して実質的に垂直に延在する、非伝導性部分４７、５７において遠位に終端する。実質的に垂直な非伝導性部分４７、５７とともに、窓１４８の遠位縁は、電極（２）および（３）の間でＰＣＢ側壁１４２の遠位端１４６ｂまで下流に延在する、Ｙ字形電極（７）の近位縁を画定する。
【００６０】
ここで図４および５を参照すると、イオンガイド１４０の種々の要素は、本明細書の教示によると、イオンガイドを通したイオンの移動を制御するように、そこに印加された電位を有することができる。一例として、入口ロッド１５８、対向ＰＣＢ側壁１４２ａ、ｂの種々の領域、および／または上部ならびに底部対向壁電極１４４ａ、ｂは、入口オリフィス１１８に流入するガス噴流からイオンを抽出し、ガス流の経路から分離している１つまたはそれを上回る経路に沿ってイオンを下流に誘導するように構成される電場を発生させるよう、それに印加された多様な電位のパターンを有することができる。種々の側面では、次いで、抽出されたイオンが、下流質量分析器１１２の中への移送のために、例えば、ＲＦ集束を介して、コヒーレントイオンビームに集束されることができるように、抽出されたイオンを欠いたガス噴流は、イオンガイド１４０から除去されることができる。
【００６１】
図４に示されるように、ガス噴流およびその中に同伴されたイオンは、最初に、上部および底部入口ロッド１５８によって、ならびに左および右ＰＣＢ側壁１４２ａ、ｂによって境界される領域中のイオンガイド１４０の入口端１４０ａに流入する。１つまたはそれを上回る電力供給部（図示せず）は、イオンの半径方向集束を提供する四重極ＲＦ場を発生させるよう、ＲＦ電位を入口ロッド１５８およびＰＣＢ側壁１４２の電極（１）に印加するように構成されることができる。当業者によって理解されるように、例えば、第１の位相（すなわち、位相Ｂ）のＲＦ電位を入口ロッド１５８に、反対の位相（すなわち、同一の規模を有することができるが、位相Ｂと１８０°位相がずれている位相Ａ）のＲＦ電位を（１４２ｂが示されていないが、ＰＣＢ側壁１４２ａ、ｂの両方の）電極（１）に印加することによって、入口領域中の四重極ＲＦ場は、実質的に中心軸に沿ってガス流に同伴されるイオンを維持して、イオンが流入時にイオンガイド１４０の壁に対して失われることを防止するために効果的であり得る。
【００６２】
つまり、図５の断面図（１）において概略的に描写されるように、入口ロッド１５８およびＰＣＢ側壁１４２ａ、ｂの電極（１）によって発生させられるＲＦ場は、イオンが入口領域に流入するにつれて、中心軸（Ａ）に向かって半径方向に指向された力を提供する。
【００６３】
図４に示されるように、電極（４）が、電極（１）と同一である、それに印加された位相ＡのＲＦ電位を有することができる一方で、中心軸（Ａ）の反対側のそのミラー電極（５）は、ＤＣ電位（例えば、カチオンの場合は正である、着目イオンの同一極性のＤＣ電位）を補充された位相ＡのＲＦ電位を有することができる。このようにして、図５の断面図（２）に示されるように、電極（５）の近位に延在する部分は、入口領域から流出するイオンを中心軸（Ａ）から上向きに推進するために効果的である、反発ＤＣ力を発生させる。図４に示されるように、偏向されたイオンが上壁電極１４２ａを衝打しないが、むしろ、本軸方向位置におけるＲＦ集束場およびＤＣ反発力の重畳によって形成される、中心軸（Ａ）からオフセットされた電位ウェルの中に定着しようとするように、位相ＢのＲＦ電位もまた、上部および底部対向壁電極１４４ａ、ｂ（ならびにＰＣＢ側壁１４２の電極（２））に印加されることができる。（側壁１４２の電極（２）および（３）に印加されるＲＦ信号は、それぞれ、壁電極１４４ａ、ｂによって発生させられる電場を補充できることが理解されるであろう。）また、イオンが、ガス流によってそれに付与される軸方向速度により、イオンガイド１４０を下流に横断し続けると、電極の形状および／または構成ならびにそれに印加される電位によって発生させられる、変化する電場は、各軸方向位置における最小電位がイオンの移動を選択的に推進するように、本教示に従って操作されることができると当業者によって理解されるであろう。
【００６４】
例えば、イオンが、位相ＢのＲＦ電位および反発ＤＣ電位が印加される、電極（６）の近位端を通り越して伝送されると、イオンは、断面図３に示されるように、ＰＣＢ側壁１４２に印加された位相ＡのＲＦ電位ならびに上壁電極１４４ａおよび電極（６）に印加された位相ＢのＲＦ電位によって発生させられる実質的に四重極のＲＦ場上で重畳される、電極（５）および（６）によって発生させられる反発ＤＣ力の影響下で、中心軸（Ａ）からさらに駆動される。したがって、イオンは、中心軸（Ａ）から離れてガス噴流の外側で維持され、大部分は、イオンガイド１４０を横断するにつれて、そのバレル衝撃構造を維持することができる。本明細書のその他で議論されるように、それによってイオンがガス流から抽出されると、次いで、ガス噴流は、例えば、ＰＣＢ側壁１４２ａ、ｂ内の出口窓１４８を通して、イオンガイド１４０から外へ指向されることができる。
【００６５】
当業者によって理解されるように、障害物１５２もまた、イオンガイド１４０を通して伝送されるにつれてイオンの移動を制御するよう、それに印加される電位を有することができる。一例として、そこから方向転換されているイオンを集束させるよう、ＲＦ電位が障害物１５２に印加されることができるように、障害物１５２は、電源に連結されることができる。一例として、図５の断面図４において示されるように、位相ＢのＲＦ電位は、イオンが、本領域中で中心軸（Ａ）と実質的に平行に延在している、障害物１５２と上壁電極１４４ａとの間に延在するチャネルの中心で実質的に集束させられるように、障害物１５２に印加されることができる。
【００６６】
ガス流からのそれらの初期軸方向運動量の影響下で障害物１５２を通過した後、イオンは、壁電極１４４ａの中心軸（Ａ）に向かった急旋回により、中心軸（Ａ）に向かって戻って指向される。つまり、壁電極１４４ａに印加される位相ＢのＲＦ電位は、例えば、図５の断面図５に示されるように、イオンが出口端１４２ｂに向かって移動するにつれて、イオンの軌道が下向きに押動されるように、イオンが電極１４４ａに衝打することを防止する。同様に、壁電極１４４ｂ上の同一のＲＦ電位は、イオンが中心軸（Ａ）を越えて過剰に偏向されることを防止する。むしろ、ＰＣＢ側壁１４２の電極（７）に印加される位相ＡのＲＦ電位および壁電極１４４ａ、ｂに印加される位相ＢのＲＦ電位の組み合わせは、例えば、図５の断面図６に示されるように、実質的に中心軸（Ａ）上でコヒーレントイオンビームにイオンを集束させるために効果的であり得る。また、図２を参照して上記のように、イオンガイド１４０は、加えて、収束壁電極１４４と併せて集束四重極ＲＦ場を発生させて、出口開口１２０を通した伝送のためにイオンを緊密に集束させるよう、ＲＦ信号が電極１７８に印加されることができる、障害物１５２の下流に配置された出口電極１７８を含むことができる。
【００６７】
本教示を踏まえて、電極のサイズ、形状、およびパターン、ならびにそれに印加される電位を含む、種々のパラメータが、本教示によるイオンガイドを通したイオンの伝送を最適化するよう、選択されることができることが理解されるであろう。ポンプ（図示せず）は、イオンガイド１４０を含有する真空チャンバ１１４を適切な準大気圧まで真空化するように動作されることができる。一例として、ポンプは、約３〜１３ｍ３／時のスピードで動作し、約１トル〜約２０トル（例えば、約２〜３トル、約２．４トル）の範囲内の準大気圧を真空チャンバ内で発生させるように選択されることができる。入口オリフィス１１８は、種々のサイズを有することができ、例えば、入口オリフィスは、約０．５ｍｍ〜約１．５ｍｍの直径を有することができる。イオンが同伴される超音速ガス流は、中心軸（Ａ）に沿って、それぞれ、約５ｍｍだけ中心軸から離間された内面を有する、ＰＣＢ側壁１４２と入口ロッド１５８との間で、イオンガイド１４０の入口端１４０ａに流入することができる。壁電極１４４は、種々のサイズおよび形状であり得るが、例えば、図１で描写される実施形態では、壁電極１４４は、約１５ｍｍの中心軸からの最大距離を有する、内面を有することができ、ＰＣＢ側壁の内面は、中心軸（Ａ）からの分離を実質的にそれらの全長に沿って約５ｍｍに維持する。中心軸（Ａ）上に配置され、中心軸（Ａ）に対して約３０度で角度付けられた１つまたはそれを上回る偏向表面１５２ａを有することができる、障害物５２は、中心軸（Ａ）に対して直角な約１０ｍｍ〜約１５ｍｍの幅を有することができる。図１に描写される例示的実施形態では、障害物５２は、中心軸（Ａ）の周囲で中心に置かれ、約３０〜１００ｍｍ（例えば、入口端１４０ａから約５０ｍｍ）の範囲内で位置付けられることができる。イオンガイド１４０によって偏向されて集束させられるイオンは、約１ｍｍ〜約３ｍｍの直径を有することができる、出口開口１２０を通して伝送される。
【００６８】
イオンガイド１４０の種々の部分に印加されるＲＦおよびＤＣ電位は、ガス流からの着目イオンの抽出および下流質量分析器への伝送のためのそれらの再集束を提供するように、本教示に従って選択されることができる。非限定的実施例として、中心軸（Ａ）からイオンを偏向させるためにＰＣＢ側壁の電極（５）に印加されるＤＣ電位が、約＋１Ｖ〜約＋３０Ｖの範囲内であり得る一方で、ＲＦ電位は、約５００ｋＨｚ〜約３ＭＨｚの範囲内の周波数において約１０Ｖ０−ｐ〜約１５０Ｖ０−ｐの範囲内であり得る。
【００６９】
したがって、図１のイオンガイド１４０の例示的プロトタイプを通した種々のｍ／ｚのイオンの移動のシミュレーションを描写する、図６に示されるように、ガス流中でイオンガイド１４０に流入するイオンは、最初に、中心軸（Ａ）に沿って集束させられ、上壁電極１４４ａに向かって（出口窓１４８を介してエンクロージャから外へガス流を方向転換させることができる）障害物１５２の周囲でガス流から外へ偏向させられ、コヒーレントイオンビームとして伝送するために障害物の下流で再集束させられる。
【００７０】
ここで図７−９を参照すると、別の例示的イオンガイド７４０が概略的に描写されている。イオンガイド７４０は、入口ロッド７５８と、非伝導性部分によって分離される複数の電極領域を有するＰＣＢ側壁７４２と、ＰＣＢ側壁７４２の間に延在する壁電極７４４とを含むという点で、図１−６を参照して上記で説明されるものに類似する。
【００７１】
図７を参照すると、本教示の種々の側面による例示的ＰＣＢ側壁７４２が概略的に描写されている。ＰＣＢ側壁７４２の電極領域は、図３で描写される例示的ＰＣＢ側壁１４２を参照して上記で議論されるものと実質的に類似するが、例示的ＰＣＢ側壁７４２が９つの電極領域を備えるように、最上および最下電極（図３の電極（２）および（３））がそれぞれ２つの電極に分割されるという点で異なる。例えば、図７に示されるように、非伝導性部分４７、５７は、図３のように電極（２）および（３）の下および上縁において終端しないが、むしろ窓７４８からＰＣＢ側壁７４２の上および下縁７４２ｃ、７４２ｄまで、ＰＣＢ側壁７４２の縦軸（Ｂ）に対して実質的に垂直に延在する。したがって、異なる電気信号が、例えば、以下で議論されるように、電極（３）および電極（９）のそれぞれに印加されることができる。
【００７２】
ここで図８を参照すると、壁電極７４４もまた、ＰＣＢ側壁７４２の電極（２）および（３）の形状に対応するよりもむしろ、壁電極７４４の内面の間の距離がそれらの上流端に沿って実質的に一定のままであるという点で、上記で説明されるものと異なる。つまり、壁電極１４４の内面が、最初に入口ロッド１５８と整合させられ、電極１４４ａ、ｂが下流に延在するにつれて方向転換する（すなわち、壁電極７４４が、より強いＲＦ場を発生させて、入口端７４０ａと障害物７５２との間で中心軸（Ａ）から偏向されたイオンを集束させるよう、図３の電極（４）に沿ったイオンの進行経路と対応する）一方で、図８で描写される例示的実施形態では、壁電極７４４の間の距離は、それらの上流端に沿って実質的に一定であり、それらの下流端の上のみで変動する。このようにして、イオンは、より容易に（例えば、より迅速に）イオンガイド７４０の中心軸（Ａ）から偏向されてもよいが、イオンはまた、（図４と同一のＲＦ電位を仮定して）本領域中のＲＦ場の減少した強度により、電極（４）の中心に沿って、より少ない上流集束を受けてもよい。それにもかかわらず、図８および９に示されるように、壁電極７４４の間の距離は、本明細書のその他で議論されるように、障害物７５２を通過した後に中心軸（Ａ）に戻るイオンの偏向を助長するように、それらの下流端において減少する。
【００７３】
また、図８および９に示されるように、ＰＣＢ側壁７４２の種々の領域に印加される電位はまた、イオンガイド７４０を横断するイオンに、イオンガイド１４０において受けられるものに対して異なる電場を受けさせるよう、図４および５を参照して上記で説明されるものに対して異なり得る。一例として、ガス噴流およびその中に同伴されたイオンが、最初に、上部および底部入口ロッド７５８ａ、ｂによって、ならびにＰＣＢ側壁７４２によって境界される領域中で、イオンガイド７４０の入口端７４０ａに流入すると、底部入口ロッド７５８ｂに印加される反発ＤＣ電位が、図８の断面１に示されるように、上部ロッド７５８ａに向かって（および中心軸（Ａ）から離して）イオンを推進する。上部入口ロッド７５８ａに印加されるＲＦ信号は、イオンが上部入口ロッド７５８ａに接触することを防止し得るが、イオンの軌道は、即時に中心軸（Ａ）から方向転換し始めるであろうことが理解されるであろう。
【００７４】
加えて、図４のイオンガイド１４０のように、電極（３）に印加されているＲＦ単独信号よりもむしろ、イオンガイド７４０の電極（３）は、入口ロッド７５８から流出するイオンを上向きに中心軸（Ａ）から離してより迅速に偏向させるために効果的な付加的反発ＤＣ力を発生させるよう、ＤＣ電位（例えば、電極（５）に印加されるものと同一の極性および規模）を補充されることができる。（ＰＣＢ側壁７４２の非伝導性部分５７が電極（３）に対して電極（９）を隔離するため、それでもなお、イオンガイド７４０の出口端７４０ｂにおいて四重極ＲＦ場を発生させるよう、ＲＦ単独信号が電極（９）に印加されてもよい。）さらに、上記のように、壁電極７４４の間の増加した距離は、イオンガイド７４０の電極（３）によって発生させられる付加的反発ＤＣ力によって、イオンがより容易に中心軸（Ａ）から偏向され得るように、入口端において減少した反ＲＦ場強度を提供してもよい。
【００７５】
図７−９で実証されるように、本教示によるイオンガイドはまた、それを通って横断するイオンの移動を選択的に制御するよう、電極および／または信号の種々の構成を提供されることができると理解されたい。さらに、本教示を踏まえて、イオンガイド７４０（および実際に本教示による任意のイオンガイド）の種々の部分に印加される特定の電位は、図１０を参照して以下で議論されるように、それを通したイオンの伝送を最適化するように選択されることができると理解されるであろう。
【００７６】
図１０は、ＰＣＢ側壁７４２の種々の部分に印加されるＤＣおよびＲＦ電位の規模を変動させながら、イオンガイド７４０を通して伝送された着目イオン（ニューロテンシン３＋）の検出された強度の例示的データを描写する。図１０Ａを参照すると、ＰＣＢ側壁７４２の電極（３）、（５）、および（６）に印加されるＤＣ電位が、＋５０Ｖに設定される一方で、ＲＦ電位の規模は、全て１．４２ＭＨｚの周波数において０Ｖ０−ｐから漸増された。図１０Ａで描写されるように、着目イオンの検出された強度は、ＲＦ信号の規模が約１４５Ｖ０−ｐまで増加させられると増加し、その後、検出された強度が減退し、次いで、約１７０Ｖ０−ｐの破壊電圧において消滅する。一方で、図１０Ｂは、ＰＣＢ側壁７４２の電極（３）、（５）、および（６）に印加されたＤＣ電位が、約−１０Ｖから＋２５Ｖまで漸増された一方で、ＲＦ電位の規模が（１．４２ＭＨｚの周波数において）１４５Ｖ０−ｐに維持されたときの着目イオンの検出された強度を描写する。図１０Ａで描写されるように、着目イオンは、負のＤＣ値において検出されなかった（すなわち、イオンはガス流から外へ偏向されたが、カチオンの場合、誘引電極と衝突した）。しかしながら、着目イオンの検出された強度は、ＤＣ信号の規模が最大＋１０Ｖまで増加させられると増加し、その後、（おそらく、イオンガイドの壁上の偏向されたイオンの損失により）検出された強度が減退した。例えば、本教示を踏まえて、より小さいｍ／ｚ比を有するイオンは、概して、より大きいｍ／ｚ比を有するイオンより早く、または速い速度で、中心軸から（すなわち、ガス流から外へ）偏向されるであろうことが理解されるであろう。したがって、いかなる特定の理論にも束縛されないが、より低いｍ／ｚおよび／またはより高いｍ／ｚのイオンが用途に応じて適切に捕捉されることを確実にするように、ＤＣ偏向電圧を制限および／または調節することが必要であり得る。これらのプロットに基づいて、本教示によるイオンガイドの部分に印加される種々の信号は、着目イオンの最大伝送のためにイオンガイドを調整するよう、変更されることができることを理解されたい。つまり、ユーザは、ガス噴流から外へ、かつ障害物の周囲の着目イオンの偏向された軌道を最適化するように、ＰＣＢ側壁の電極に印加されるＲＦおよびＤＣ信号等のパラメータを選択することができる。したがって、イオンガイド７４０に提供される制御信号（例えば、種々の電極に印加されるＲＦおよびＤＣ信号の振幅）は、より多くのイオンがガス流から隔離されることを可能にするように調節可能であり得、それによって、デバイスの感度を潜在的に向上させる。
【００７７】
ここで図１１−１３を参照すると、別の例示的イオンガイド１１４０が概略的に描写されている。上記で説明されるイオンガイド１４０および７４０のように、イオンガイド１１４０は、入口ロッド１１５８と、非伝導性部分によって分離される複数の電極領域を有するＰＣＢ側壁１１４２と、ＰＣＢ側壁１１４２の間に延在する壁電極１１４４とを含む。また、図１１を具体的に参照すると、ＰＣＢ側壁１１４２の電極領域は、図３で描写される例示的ＰＣＢ側壁１４２を参照して上記で議論されるものと実質的に類似するが、例示的ＰＣＢ側壁１１４２が９つの電極領域を備えるように、最上および最下電極（図３の電極（２）および（３））がそれぞれ２つの電極に分割されるという点で異なる。例えば、図１０に示されるように、ＰＣＢ側壁の上縁１１４６ｃと窓１１４８の近位縁における非伝導性部分２４との間で、ＰＣＢ側壁１１４２の縦軸（Ｂ）に対して実質的に垂直に延在する、非伝導性部分２８は、以下で議論されるように、異なる電気信号が電極（２）および電極（８）のそれぞれに印加されることができるように、電極（２）の遠位縁および電極（８）の近位縁を画定する。同様に、ＰＣＢ側壁の下縁１１４６ｄと窓１１４８の近位縁における非伝導性部分３５との間で、ＰＣＢ側壁１１４２の縦軸（Ｂ）に対して実質的に垂直に延在する、非伝導性部分３９は、異なる電気信号がまた、電極（３）および電極（９）のそれぞれに印加されることもできるように、電極（３）の遠位縁および電極（９）の近位縁を画定する。
【００７８】
ここで図１２および１３を参照すると、ＰＣＢ側壁１１４２の種々の領域に印加される電位はまた、イオンガイド１１４０を横断するイオンに、イオンガイド１４０および７４０において受けられるものに対して異なる電場を受けさせるよう、上記で説明されるものに対して異なり得る。一例として、ガス噴流およびその中に同伴されたイオンが、最初にイオンガイド１１４０の入口端１１４０ａに流入すると、上部および底部入口ロッド１１５８ａ、ｂならびにＰＣＢ側壁１１４２に印加されるＲＦ信号および反発ＤＣ電位が、中心軸に沿ってイオンを集束させるための半径方向に指向された力を発生させることができる（さらに軸外で入口端１１４０ａに流入するイオンのために反発がより強くなるであろうため、ＤＣ場の正味効果もイオンを集束させるであろう）。
【００７９】
加えて、図４のイオンガイド１４０のように電極（２）および（３）に印加されているＲＦ単独信号よりもむしろ、イオンガイド１１４０の電極（２）および（３）は、反発ＤＣ電位を補充されることができる。電極（１）によって中心軸（Ａ）に沿って発生させられるＤＣ場を踏まえて、入口ロッドを通して伝送されるイオンは、例えば、図１３の断面図２に示されるように、（例えば、中心軸（Ａ）に対するそれらの場所に応じて）ＲＦ単独信号が印加される電極（４）または（５）のいずれか一方に向かって引き寄せられる。イオンが下流に進み続けると、電極（６）に印加されるＤＣ電位は、イオンの分割群をさらに方向転換し、電極（４）および（５）の中心に沿ってこれらのイオンを集束させるように作用する。障害物１１５２の近位端の下流で、例えば、図１３の断面図４において示されるように、各チャネル内のイオンが、（例えば、一方で（電極（８）上のＲＦ信号によって補充される）障害物１５２および壁電極１１４４ａに印加される位相ＢのＲＦ信号、他方で電極（４）および（５）に印加される位相ＡのＲＦ信号によって発生させられる）実質的に四重極のＲＦ場を受けるように、ＤＣ場が消滅する。
【００８０】
障害物１１５２を通過した後、各チャネル内のイオンは、収束壁電極に印加される（例えば、位相Ｂの）ＲＦ電位により、中心軸（Ａ）に向かって戻って指向され、出口開口１１２０を通した伝送のために集束四重極ＲＦ場によって集束させられることができる。ガス流の少なくとも一部がイオンガイド１１４０から除去されると、イオンガイド１１４０は、下流伝送のためにコヒーレントイオンビームへのイオンの集束を可能にしてもよい。
【００８１】
本明細書で議論されるイオンガイドに流入するイオンの初期軸方向速度は、いくつかの側面では、ガス噴流から除去されると、イオンガイドの長さに沿ってイオンを移送するために十分であり得るが、イオンの軸方向運動は、例えば、軸方向ＤＣ場をイオンガイド内に発生させることによって、補完されることができることを理解されるであろう。一例として、対向壁電極１１４４は、ＤＣ「梯子」を発生させ、イオンガイド１１４０を横断するにつれて、イオンの軸方向移動を加速または減速させるように、そこに印加される種々のＤＣ電圧とともに、その長さに沿ってセグメント化されることができる。
【００８２】
本明細書で使用される見出しは、編成目的のためにすぎず、限定として解釈されない。本出願人の教示は、種々の実施形態と併せて説明されたが、本出願人の教示が、そのような実施形態に限定されることを意図するものではない。対照的に、本出願人の教示は、当業者によって理解されるように、種々の代替、修正、および均等物を包含する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図１１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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