"サンプル入口および出口の間において基板間で流路を画定する、間隔を空けた1対の基板と、前記流路内に配置され、各電極が各基板にそれぞれ結合された間隔を空けた1対のフィルタ電極を有するイオンフィルタと、前記イオンフィルタ電極の両端にバイアス電圧および非対称の周期的電圧を印加して、前記フィルタを通過するイオン流路を制御する電子コントローラとを備えた、検出システム用の超小型非対称電界イオン移動度フィルタ。請求項1において、さらに、前記イオンフィルタの下流に、前記フィルタを出たイオンを検出する検出器を備えた超小型フィルタ。請求項2において、前記検出器は複数の分割体を有し、これらの分割体は前記流路に沿って分割されて、イオンの軌道に従ってイオンを空間的に分離する超小型フィルタ。請求項1において、さらに、前記電子コントローラに応答して、選択イオンが前記フィルタを通過する際にこれら選択イオンを閉じ込める閉じ込め電極を備えた超小型フィルタ。請求項4において、前記閉じ込め電極がシリコンである超小型フィルタ。請求項5において、前記シリコン電極が前記1対の基板の間隔を空けるスペーサとして作用する超小型フィルタ。請求項1において、さらに、前記流路を加熱するヒータを備えた超小型フィルタ。請求項7において、前記ヒータが前記イオンフィルタ電極を包含する超小型フィルタ。請求項8において、前記電子コントローラが、さらに、前記フィルタ電極を通して電流を選択的に供給して、前記フィルタ電極を加熱する手段を備えた超小型フィルタ。請求項1において、前記基板がガラスである超小型フィルタ。請求項10において、前記ガラスがパイレックス登録商標である超小型フィルタ。請求項1において、さらに、前記フィルタの上流に、前記サンプル入口からの流体流れをイオン化するイオン化源を備えた超小型フィルタ。請求項12において、前記イオン化源が放射線源を有する超小型フィルタ。請求項12において、前記イオン化源が紫外線ランプを有する超小型フィルタ。請求項12において、前記イオン化源がコロナ放電装置を有する超小型フィルタ。請求項1において、さらに、清浄空気を前記流路内に導入する清浄空気入口を備えた超小型フィルタ。請求項1において、さらに、前記流路を通る流体流れを調節する、前記流路に連通するポンプを備えた超小型フィルタ。サンプル入口および出口の間に流路を有するハウジングと、前記流路内に配置され、間隔を空けた1対のフィルタ電極を有するイオンフィルタと、前記イオンフィルタ電極の両端にバイアス電圧および非対称の周期的電圧を印加して、前記フィルタを通過するイオン流路を制御する電子コントローラと、前記イオンフィルタの下流の分割された検出器であって、これら分割された各分割体が前記流路に沿って分割されて、イオンの軌道に従ってイオンを空間的に分離する検出器とを備えた、非対称電界イオン移動度フィルタおよび検出システム。請求項18において、さらに、前記電子コントローラに応答して、選択イオンが前記フィルタを通過する際にこれら選択イオンを閉じ込める閉じ込め電極を備えた、非対称電界イオン移動度フィルタおよび検出システム。請求項19において、前記閉じ込め電極がシリコンである、非対称電界イオン移動度フィルタおよび検出システム。請求項20において、前記シリコン電極が前記1対のフィルタ電極の間隔を空けるスペーサとして作用する、非対称電界イオン移動度フィルタおよび検出システム。請求項18において、さらに、前記流路を加熱するヒータを備えた、非対称電界イオン移動度フィルタおよび検出システム。請求項22において、前記ヒータが前記イオンフィルタ電極を包含する、非対称電界イオン移動度フィルタおよび検出システム。請求項23において、前記電子コントローラが、さらに、前記フィルタ電極を通して電流を選択的に供給して、前記フィルタ電極を加熱する手段を備えた、非対称電界イオン移動度フィルタおよび検出システム。請求項18において、さらに、前記フィルタの上流に、前記サンプル入口からの流体流れをイオン化するイオン化源を備えた、非対称電界イオン移動度フィルタおよび検出システム。請求項25において、前記イオン化源が放射線源を有する、非対称電界イオン移動度フィルタおよび検出システム。請求項25おいて、前記イオン化源が紫外線ランプを有する、非対称電界イオン移動度フィルタおよび検出システム。請求項25において、前記イオン化源がコロナ放電装置を有する、非対称電界イオン移動度フィルタおよび検出システム。請求項18において、さらに、清浄空気を前記流路内に導入する清浄空気入口を備えた、非対称電界イオン移動度フィルタおよび検出システム。請求項18において、さらに、前記流路を通る流体流れを調節する、前記流路に連通するポンプを備えた、非対称電界イオン移動度フィルタおよび検出システム。サンプル入口および出口の間に少なくとも1つの流路を確定するハウジングと、前記ハウジング内に配置され、各イオンフィルタが間隔を空けた1対のフィルタ電極をそれぞれ有する、複数のイオンフィルタと、前記各対のイオンフィルタ電極の両端にバイアス電圧および非対称の周期的電圧を印加して前記各フィルタを通過するイオン流路を制御する電子コントローラとを備えた、非対称電界イオン移動度フィルタアレイ。請求項31において、前記各イオンフィルタが前記流路の1つに組み合わせられるフィルタアレイ。請求項31において、さらに、前記各イオンフィルタの下流に、前記各フィルタを出たイオンを検出する検出器を備えたフィルタアレイ。請求項33において、前記各検出器が複数の分割体を有し、これらの分割体は前記流路に沿って分割されて、イオンの軌道に従ってイオンを空間的に分離するフィルタアレイ。請求項31において、さらに、前記電子コントローラに応答して、イオンが前記各フィルタを通過する際にこれらのイオンを閉じ込める複数の閉じ込め電極を備えたフィルタアレイ。請求項35において、前記各閉じ込め電極がシリコンであるフィルタアレイ。請求項36において、前記シリコン電極が前記1対のフィルタ電極の間隔を空けるスペーサとして作用するフィルタアレイ。請求項31において、さらに、前記少なくとも1つの流路を加熱するヒータを備えたフィルタアレイ。請求項38において、前記ヒータが前記各イオンフィルタ電極対を包含するフィルタアレイ。請求項38において、前記電子コントローラが、さらに、前記各フィルタ電極対を通して電流を選択的に供給して、前記フィルタ電極を加熱する手段を備えたフィルタアレイ。請求項31において、さらに、前記各フィルタの上流に、前記サンプル入口からの流体流れをイオン化するイオン化源を備えたフィルタアレイ。請求項41において、前記イオン化源が放射線源を有するフィルタアレイ。請求項41において、前記イオン化源が紫外線ランプを有するフィルタアレイ。請求項41において、前記イオン化源がコロナ放電装置を有するフィルタアレイ。請求項31において、さらに、清浄空気を前記少なくとも1つの流路内に導入する清浄空気入口を備えたフィルタアレイ。請求項31において、さらに、前記各流路を通る流体流れを調節する、前記各流路に連通するポンプを備えたフィルタアレイ。サンプル入口および出口の間に流路を有するハウジングと、前記流路内に配置され、間隔を空けた1対のフィルタ電極を有するイオンフィルタと、前記イオンフィルタ電極の両端に非補償型非対称の周期的電圧を印加して前記イオンフィルタを通過するイオン流路を制御する電子コントローラと、検出する選択イオンの種類をターゲットとするために、前記周期的電圧のデューティサイクルを選択的に調整する選択回路とを備えた検出システム用の非補償型非対称電界イオン移動度フィルタ。請求項47において、さらに、前記イオンフィルタの下流に、前記フィルタを出たイオンを検出する検出器を備えたイオン移動度フィルタ。請求項48において、前記検出器は複数の分割体を有し、これらの分割体は前記流路に沿って分割されて、イオンの軌道に従ってイオンを空間的に分離するイオン移動度フィルタ。請求項48において、さらに、前記電子コントローラに応答して、イオンが前記フィルタを通過する際にこれらイオンを閉じ込める閉じ込め電極を備えたイオン移動度フィルタ。請求項50において、前記閉じ込め電極がシリコンであるイオン移動度フィルタ。請求項51において、前記シリコン電極が前記1対のフィルタ電極の間隔を空けるスペーサとして作用するイオン移動度フィルタ。請求項47において、さらに、前記流路を加熱するヒータを備えたイオン移動度フィルタ。請求項51において、前記ヒータが前記イオンフィルタ電極を包含するイオン移動度フィルタ。請求項54において、前記電子コントローラが、さらに、前記フィルタ電極を通して電流を選択的に供給して、前記フィルタ電極を加熱する手段を備えたイオン移動度フィルタ。請求項47において、さらに、前記フィルタの上流に、前記サンプル入口からの流体流れをイオン化するイオン化源を備えたイオン移動度フィルタ。請求項56において、前記イオン化源が放射線源を有するイオン移動度フィルタ。請求項56において、前記イオン化源が紫外線ランプを有するイオン移動度フィルタ。請求項56において、前記イオン化源がコロナ放電装置を有する移動度フィルタ。請求項47において、さらに、清浄空気を前記流路内に導入する清浄空気入口を備えたイオン移動度フィルタ。請求項47において、さらに、前記流路を通る流体流れを調節する、前記流路に連通するポンプを備えたイオン移動度フィルタ。サンプル入口および出口の間に流路を有するハウジングと、前記流路内に配置され、間隔を空けた1対のフィルタ電極を有するイオンフィルタと、前記流路を横切る1対の閉じ込め電極と、前記イオンフィルタ電極の両端に第1バイアス電圧および非対称の周期的電圧を印加し、前記閉じ込め電極の両端に第2バイアス電圧を印加して、前記フィルタを通過するイオンの流路を制御する電子コントローラとを備えた、非対称電界イオン移動度フィルタ。請求項62において、さらに、前記イオンフィルタの下流に、前記フィルタを出たイオンを検出する検出器を備えたフィルタ。請求項63において、前記検出器は複数の分割体を有し、これらの分割体は前記流路に沿って分割されて、イオンの軌道に従ってイオンを空間的に分離するフィルタ。請求項62において、前記閉じ込め電極がシリコンであるフィルタ。請求項65において、前記シリコン電極が前記1対のフィルタ電極の間隔を空けるスペーサとして作用するフィルタ。請求項62において、さらに、前記流路を加熱するためのヒータを備えているフィルタ。請求項67において、前記ヒータが前記イオンフィルタ電極を包含するフィルタ。請求項67において、前記ヒータが前記閉じ込め電極を包含するフィルタ。請求項68において、前記電子コントローラが、さらに、前記フィルタ電極を通して電流を選択的に供給して、前記フィルタ電極を加熱する手段を備えたフィルタ。請求項68において、前記電子コントローラが、さらに、前記閉じ込め電極を通して電流を選択的に供給して、前記閉じ込め電極を加熱する手段を備えたフィルタ。請求項62において、さらに、前記フィルタの上流に、前記サンプル入口からの流体流れをイオン化するイオン化源を備えたフィルタ。請求項71において、前記イオン化源が放射線源を有するフィルタ。請求項71において、前記イオン化源が紫外線ランプを有するフィルタ。請求項71において、前記イオン化源がコロナ放電装置を有するフィルタ。請求項62において、さらに、清浄空気を前記流路内に導入する清浄空気入口を備えたフィルタ。請求項62において、さらに、前記流路を通る流体流れを調節する、前記流路に連通するポンプを備えたフィルタ。図1のFAIM分析計10は、ポンプ14によって、矢印12で示すように、入口16からイオン化領域18内にガスを吸引して作動する。イオン化されたガスは、イオンフィルタを構成する平行電極プレート20,22の間を通過し、流路26を流れる。プレート20,22の間を通過する際に、ガスイオンは、電極プレート20,22間の非対称交番電界に曝される。この非対称交番電界は、電子コントローラ30に応答して電圧発生器28からプレートに印加される電圧によって発生する。イオンがフィルタ24を通過する際に、一部のイオンはプレート20,22により中性化するが、他のイオンは通過して、検出器32により検出される。検出器32は所定の電位の上側電極33と、通常は接地された下側電極35を有する。上側電極33はイオンを電極35に向かって下方に偏向させる。しかし、いずれの電極もイオンおよび電極に印可された電圧に依存してイオンを検出できる。さらに、上側電極33を第1検出器として使用し、下側電極35を第2検出器として使用することにより、複数のイオンを検出できる。電子コントローラ30は、例えば、増幅器34およびマイクロプロセッサ36を有してもよい。増幅器34は検出器32で集められた電荷の関数である検出器32の出力を増幅し、この出力をマイクロプロセッサ36に提供して分析させる。同様に、仮想線で示す増幅器34を設けて、電極33を検出器として利用できる。図2に示すように、ガス流れ12を横切る交番非対称電界40を通過する際に、イオン38は、電界40によって経路42a,42b,42cに沿って揺れ動く。一般に電極40は直流の±1000~2000ボルトの範囲にあり、最大電界強度は40,000V/cmを有する。特定のイオンが取る経路は、そのイオンの質量、サイズ、断面積および電荷の関数である。イオンが、一旦、電極20または22に達すると、中性化される。第2の電界である、バイアスすなわち補償電界44は、一般に、±2000V/cmまたは直流の±100ボルトの範囲であり、プレート20,22に印可されたバイアス電圧と、図1のマイクロプロセッサ36に応答する電圧発生器28とによって、電極20,22の間に同時に誘導され、所定の選択イオン種類をフィルタ24に通過させて検出器32で検出させる。補償電界44は一定バイアスであり、交番非対称電界40にオフセットを与えて、イオン38cのような所定の選択イオンを検出器32まで通過させる。したがって、適切なバイアス電圧により、特定のイオンの種類が経路42cを進行し、一方で不要なイオンが経路42a,42bを進行してプレート20,22に到達すると中性化する。FAIM分析計10の出力は、所定のバイアス電圧44に対する検出器32での電荷量の測定値である。所定の補償バイアス電圧において設定されるフィルタ24を長くすれば、検出器32に蓄積する電荷は多くなる。しかし、所定の電圧範囲にわたって補償電圧44を掃引することによって、サンプルガス12の完全なスペクトルが得られる。本発明にかかるFAIM分析計は、所定のガスサンプルに対する完全なスペクトルを作成するのに、一般に、30秒よりも短く、1秒のように僅かな時間で済む。ガスサンプルの完全なスペクトルを提供するために、補償バイアス電圧44を変化させて、検出される種類を変えることができる。例えば、図3Aに濃度ピーク46で示すように、バイアス電圧3.5ボルトでアセトンが検出された。これは、83ppb十億分の一のように低い濃度でも検出された。これに対して、図3Bに示すように、6.5ボルトのバイアス電圧で、ジエチルメチルアミンのピーク48が、280ppbのような低い濃度でも検出された。図4のフィルタ24は、1インチ25.4mmサイズのようなフィルタである。分析計10は、間隔の空いた基板52,54および電極20,22を有する。これら基板52,54は、例えば、ニューヨーク市コーニング社製のコーニングガラスから入手できるパイレックス登録商標のようなガラスであり、電極20,22は、例えば、金、チタン、またはプラチナであり、基板52,54にそれぞれ取付けまたは形成されている。基板52,54は、それぞれスペーサ56a,56bによって間隔が空けられ、これらスペーサは、シリコンウェーハをエッチングまたはダイシングして形成されている。スペーサ56a,56bの厚みが、電極20,22間の距離を画定する。さらに、同一の電圧、一般に直流の±10~1000ボルトをシリコンスペーサ56a,56bに印加することによって、スペーサ56a,56bは電極となる。これらスペーサ56a,56bは、閉じ込め電界58を生成し、良好なサンプルスペクトルを得るために、イオン流路を図1の流路26の中心に導くかまたは閉じ込める。イオンを閉じ込めるために、スペーサ電極56a,56bを同一電圧として、イオンを流路26の中心に押すことが必要である。これにより、より多数のイオンが検出器34に衝突するようにイオンを保って、システムの感度が向上する。しかし、これは、本発明の必須の制限事項ではない。分析計10の精度と高信頼動作を維持するために、電極20,22に堆積した中性化イオンを除去する必要がある。これは、流路26を加熱することにより達成できる。例えば、図1のコントローラ30が仮想線で示す電流源29を備えることにより、マイクロプロセッサ36に応答して、電極20,22に電流Iを供給してプレートを加熱し、堆積した中性化分子を除去できる。同様に、電流Iを図4のスペーサ電極56a,56bに代わりに供給して流路26を加熱し、プレート20,22から中性化分子を除去できる。図5のパッケージ化されたFAIM分析計は、そのサイズを1インチ25.4mm×1インチ×1インチにまで減少できる。ポンプ14は基板52上に取り付けられ、ガスサンプルを入口16内に吸入する。ガスサンプルのイオン化の前後に、再循環ポンプ14aによって清浄な乾燥空気を図1の流路26内に導入できる。電子コントローラ30を、分析計10のハウジングを形成する基板52,54に結合するシリコン制御層60にエッチングしてもよい。基板52,54および制御層60を、例えば陽極接合を使用して一体に結合し、超小型のFAIM分析計を実現できる。小型ポンプ14,14aは、ガスサンプル12の分析をさらに促進する大容量スループットを提供する。ポンプ14,14aは、例えば、小型遠心空気圧縮機ロータまたは超小型ポンプ1~4リットル/分の流量を持つが装着された従来の小型ディスクドライブモータであってもよい。ポンプ14の一例は、フロリダ州クリアウォータのセンシダインインコーポレーテッドから市販されている。本発明によるFAIM分析計は特定のガスサンプルのスペクトルを高速で作成するが、フィルタ32のアレイを用いてそれに要する時間をさらに短縮できる。図6のFAIM分析計10は、フィルタアレイ62、単一の入口16、および単一の流路26を有してもよい。サンプルガス12は、イオン化源18を通過後、閉じ込め電極56a~56hによってフィルタアレイ62に導かれる。イオン化源18は、紫外線光源、放射線源、またはコロナ放電装置などである。フィルタアレイ62は、例えば、1対のフィルタ電極20a~20eおよび22a~22eを有する。各電極対に異なる補償バイアス電圧44図2を印可し、かつ各電極対を異なる電圧範囲に渡って掃引することにより、異なるイオン種類を同時に検出して、掃引時間を大幅に短縮できる。さらに、アレイ62は、分析計のサイズに依存して任意の数のフィルタを有してもよい。検出器アレイ64は検出器32a~32eを有し、複数の選択イオン種類を同時に検出し、その結果、ガスサンプル12のスペクトルを得るのに要する時間が短縮される。電極対は同一の非対称周期的AC電圧40を共有する。清浄乾燥空気を、再循環ポンプ14a図5を介して清浄空気入口66から流路26に導入してもよい。清浄空気の導入することで、湿度に対するFAIM分析計の感度を低下させることができる。さらに、清浄乾燥空気を使用せずに分析計を作動し、かつ既知のガスサンプルが装置内に導入された場合、得られるスペクトルは水分濃度に応じて所定のサンプルの標準スペクトルから変化するため、この装置を湿度センサとしても使用できる。フィルタアレイ62の各フィルタ24a~24eおよび検出器アレイ64の各フィルタ各フィルタ32a~32eが同一流路26を共有する代わりに、図7の個々の流路26a~26eを設けることにより、各流路を、例えば入口16a、イオン化領域18a、閉じ込め電極56a、56b、イオンフィルタ電極対20a,22a、検出器電極対33a,35a、および出口ポート68aと組み合わせることができる。作動中、サンプルガス12は、図8のサンプル入口16aから入り、例えばコロナ放電装置18aによりイオン化される。イオン化されたサンプルは、閉じ込め電極56aによりイオンフィルタ24aに向かって導かれる。イオンがイオンフィルタ電極20aと22aとの間を通過するとき、不要なイオンは中性化され、一方、選択イオンはフィルタ24aを通過して、検出器32aにより検出される。図9に示すように、複数の同時検出がベンゼンのピーク50とアセトンのピーク51でなされており、本発明によるアレイフィルタおよび検出器の利点が示されている。また、選択イオンの種類を検出するのに、補償バイアス電圧を必ずしも要しないことが判明した。図10のフィルタ24の電極20,22に印可される非対称の周期的電圧のデューティサイクルを変化させることにより、プレート電極20,22に一定バイアス電圧を印加する必要がなくなる。電圧発生器28は、制御電子回路30に応答して、非対称の交流電圧40のデューティサイクルを変化させる。図11に示すように、周期的電圧のデューティサイクルを変化させることにより、選択イオン32cの経路を制御できる。これに限定されるわけではないが、例として、電界40のデューティサイクルを、25の高レベルのピーク70と、75の低レベルの谷72にすると、イオン38cはプレート20に接近して中性化される。しかし、電圧40aのデューティサイクルを40のピーク70aにまで変化させることにより、イオン38cは中性化されることなくプレート20,22間を通過する。一般に、デューティサイクルは10~50の高レベルおよび90~50の低レベルの間で変化できる。したがって、電界40のデューティサイクルを変化させることにより、バイアス電圧を必要とせずに、イオン流路を制御できる。FAIM分析計の分解能をさらに改良するために、図12のように検出器32を分割してもよい。これにより、イオンがフィルタ電極20,22の間でフィルタを通過する際に、サイズ、電荷、および断面積によって決定される各軌道42c~42cを有する各イオン38c~38cを空間的に検出できる。これにより、検出器分割体32はあるイオン種類の濃度を検出し、検出器分割体32は異なるイオン種類の濃度を検出し、各分割体が特定のイオン種類を検出するため、スペクトル分解能が向上する。本発明の特定の形態をいくつかの図面で示し、その他を示していないが、この理由は、単に便宜的なものであり、各形態を本発明にしたがった他の形態のいずれかまたはすべてに組み合わせることができる。他の実施形態は当業者には理解されるであろう。また他の実施形態は特許請求の範囲に含まれる。"