ソース領域とイオン検出器とを含む飛行時間質量分析器を備える質量分析計であって、使用時に、前記イオン検出器に到達するイオンが、多項式:ΔT=a0a1ΔxT’a2Δx2Ta3Δx3T’’’...によって前記ソース領域内の前記イオンの位置の初期分布Δxに関連づけられるイオン到達時間分布ΔTを有し、前記a1ΔxT’は1次空間的収束項であり、前記a2Δx2Tは2次空間的収束項であり、前記a3Δx3T’’’は3次空間的収束項であり、前記Tは特定の質量電荷比を有するイオンの平均飛行時間であり、前記飛行時間質量分析器は、前記1次空間的収束項と、前記3次空間的収束項と、前記5次空間的収束項との組合せ効果が、前記イオン到達時間分布ΔTを低減するように、非ゼロ5次空間的収束項を導入するように配置および適合される5次空間的収束デバイスをさらに備える質量分析計。ソース領域とイオン検出器とを含む飛行時間質量分析器を備える質量分析計であって、使用時に、前記イオン検出器に到達するイオンが、多項式:ΔT=a0a1ΔxT’a2Δx2Ta3Δx3T’’’...によって前記ソース領域内の前記イオンの位置の初期分布Δxに関連づけられるイオン到達時間分布ΔTを有し、前記a1ΔxT’は1次空間的収束項であり、前記a2Δx2Tは2次空間的収束項であり、前記a3Δx3T’’’は3次空間的収束項であり、前記Tは特定の質量電荷比を有するイオンの平均飛行時間であり、前記飛行時間質量分析器は、前記2次空間的収束項と前記4次空間的収束項との組合せ効果が、前記イオン到達時間分布ΔTを低減するように、非ゼロ4次空間的収束項を導入するように配置および適合される4次空間的収束デバイスをさらに備える質量分析計。前記ソース領域は、引出し段と第1の加速段とを含み、前記4次空間的収束デバイスおよび/または前記5次空間的収束デバイスは、前記ソース領域内に第3段を含み、前記第3段は、i第2の加速段、ii減速段、またはiiiフィールドフリー領域のいずれかを含む、請求項1または2に記載の質量分析計。前記ソース領域内の前記第3段は、使用時に、前記引出し段と同期してパルス状になる、請求項3に記載の質量分析計。前記飛行時間質量分析器は、第1の減速段または加速段と第2の減速段または加速段とを有するリフレクトロンをさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計。前記4次空間的収束デバイスおよび/または前記5次空間的収束デバイスは、前記リフレクトロンを備えた第3の減速段または加速段を含む、請求項5に記載の質量分析計。使用時に、第1電場勾配E1は、前記第1の減速段または加速段の全域で維持され、第2電場勾配E2は、前記第2の減速段または加速段の全域で維持され、第3電場勾配E3は、前記第3の減速段または加速段の全域で維持され、前記E1と前記E2と前記E3とは等しくない、請求項6に記載の質量分析計。前記リフレクトロンは、多重リフレクトロンを含む、請求項5、6または7に記載の質量分析計。前記飛行時間質量分析器は、前記ソース領域と前記リフレクトロンとの中間にドリフト領域をさらに含み、前記4次空間的収束デバイスおよび/または前記5次空間的収束デバイスは、前記ドリフト領域内に設けられた減速段または加速段を含む、請求項5から8のいずれかに記載の質量分析計。1次空間的収束項を導入し、初期速度分布を有するイオンを補償するように配置および適合されるデバイスをさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計。1次空間的収束項を導入し、空間的収束を向上させるように配置および適合されるデバイスをさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計。前記ソース領域の上流に配置されたビームエクスパンダーをさらに備え、前記ビームエクスパンダーは、前記ソース領域内における到達イオンの初期速度分布を低減するように配置および適合される、先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計。前記4次空間的収束デバイスおよび/または前記5次空間的収束デバイスは、ミリメートル単位での前記位置の初期分布Δxの関数としての、ナノ秒単位での前記イオン到達時間分布ΔTが、i<0.1ns、ii<0.9ns、iii<0.8ns、iv<0.7ns、v<0.6ns、vi<0.5ns、vii<0.4ns、viii<0.3ns、ix<0.2ns、x<0.1nsからなる群から選択されるように配置および適合される、先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計。前記飛行時間質量分析器は、直線飛行時間質量分析器または直交加速式飛行時間質量分析器を含む、先行する請求項のいずれかに記載の質量分析計。前記飛行時間質量分析器は、多重飛行時間質量分析器を含む、請求項14に記載の質量分析計。ソース領域とイオン検出器とを含む飛行時間質量分析器を準備することを含む質量分析法であって、前記イオン検出器に到達するイオンが、多項式:ΔT=a0a1ΔxT’a2Δx2Ta3Δx3T’’’...によって前記ソース領域内の前記イオンの位置の初期分布Δxに関連づけられるイオン到達時間分布ΔTを有し、前記a1ΔxT’は1次空間的収束項であり、前記a2Δx2Tは2次空間的収束項であり、前記a3Δx3T’’’は3次空間的収束項であり、前記Tは特定の質量電荷比を有するイオンの平均飛行時間であり、前記方法は、前記1次空間的収束項と、前記3次空間的収束項と、前記5次空間的収束項との組合せ効果が、前記イオン到達時間分布ΔTを低減するように、非ゼロ5次空間的収束項を導入することをさらに含む質量分析法。ソース領域とイオン検出器とを含む飛行時間質量分析器を準備することを含む質量分析法であって、前記イオン検出器に到達するイオンが、多項式:ΔT=a0a1ΔxT’a2Δx2Ta3Δx3T’’’...によって前記ソース領域内の前記イオンの位置の初期分布Δxに関連づけられるイオン到達時間分布ΔTを有し、前記a1ΔxT’は1次空間的収束項であり、前記a2Δx2Tは2次空間的収束項であり、前記a3Δx3T’’’は3次空間的収束項であり、前記Tは特定の質量電荷比を有するイオンの平均飛行時間であり、前記方法は、前記2次空間的収束項と前記4次空間的収束項との組合せ効果が、前記イオン到達時間分布ΔTを低減するように、非ゼロ4次空間的収束項を導入することをさらに含む質量分析法。改善された飛行時間質量分析計を提供することが望まれる。本発明の一態様によると、ソース領域とイオン検出器とを含む飛行時間質量分析器を備える質量分析計であって、使用時に、前記イオン検出器に到達するイオンが、多項式:ΔT=a0a1ΔxT’a2Δx2Ta3Δx3T’’’...によって前記ソース領域内の前記イオンの位置の初期分布Δxに関連づけられるイオン到達時間分布ΔTを有し、前記a1ΔxT’は1次空間的収束項であり、前記a2Δx2Tは2次空間的収束項であり、前記a3Δx3T’’’は3次空間的収束項であり、前記Tは特定の質量電荷比を有するイオンの平均飛行時間であり、前記飛行時間質量分析器は、前記1次空間的収束項および/または前記3次空間的収束項および/または前記5次空間的収束項の組合せ効果が、前記イオン到達時間分布ΔTを低減するように、非ゼロ5次空間的収束項を導入するように配置および適合される5次空間的収束デバイスをさらに備える質量分析計が提供される。本発明の好ましい実施形態によると、好ましくは非ゼロ3次空間的収束項の効果を相殺する5次空間的収束項が導入される。この質量分析計の分解能を向上させる好ましい実施形態によると、イオン検出器におけるイオン到達時間の分布はかなり低減される。本発明の一態様によると、ソース領域とイオン検出器とを含む飛行時間質量分析器を備える質量分析計であって、使用時に、前記イオン検出器に到達するイオンが、多項式:ΔT=a0a1ΔxT’a2Δx2Ta3Δx3T’’’...によって前記ソース領域内の前記イオンの位置の初期分布Δxに関連づけられるイオン到達時間分布ΔTを有し、前記a1ΔxT’は1次空間的収束項であり、前記a2Δx2Tは2次空間的収束項であり、前記a3Δx3T’’’は3次空間的収束項であり、前記Tは特定の質量電荷比を有するイオンの平均飛行時間であり、前記飛行時間質量分析器は、前記2次空間的収束項と前記4次空間的収束項との組合せ効果が、前記イオン到達時間分布ΔTを低減するように、非ゼロ4次空間的収束項を導入するように配置および適合される4次空間的収束デバイスをさらに備える質量分析計が提供される。本発明の好ましさが劣る一実施形態によると、好ましくは非ゼロ2次空間的収束項の効果を相殺する4次空間的収束項が導入される。この質量分析計の分解能を向上させる好ましさが劣る実施形態によると、イオン検出器におけるイオン到達時間の分布はかなり低減される。前記ソース領域は、好ましくは、引出し段と第1の加速段とを含み、前記4次空間的収束デバイスおよび/または前記5次空間的収束デバイスは、好ましくは、前記ソース領域内に第3段を含み、前記第3段は、i第2の加速段、ii減速段、またはiiiフィールドフリー領域のいずれかを含む。前記ソース領域内の前記第3段は、好ましくは、使用時に、前記引出し段と同期してパルス状になる。前記飛行時間質量分析器は、好ましくは、第1の減速段または加速段と第2の減速段または加速段とを有するリフレクトロンをさらに含む。前記4次空間的収束デバイスおよび/または前記5次空間的収束デバイスは、好ましくは、前記リフレクトロン内に設けられた第3の減速段または加速段を含む。一実施形態によると、第1電場勾配E1は、前記第1の減速段または加速段の全域で維持され、第2電場勾配E2は、前記第2の減速段または加速段の全域で維持され、第3電場勾配E3は、前記第3の減速段または加速段の全域で維持される。一実施形態によると、前記E1と前記E2と前記E3とは等しくない。前記リフレクトロンは、好ましくは、多重multipassリフレクトロンを含む。即ち、イオンは、1回より多くイオン検出器に向かって反射される。一実施形態によると、イオンは、ソース領域からイオン検出器へとドリフト領域を通ってW形状の経路を辿る。前記飛行時間質量分析器は、好ましくは、前記ソース領域と前記リフレクトロンとの中間にドリフト領域をさらに含み、前記4次空間的収束デバイスおよび/または前記5次空間的収束デバイスは、好ましくは、前記ドリフト領域内に設けられた減速段または加速段を含む。前記質量分析計は、好ましくは、1次空間的収束項を導入し、初期速度分布を有するイオンを補償するように配置および適合されるデバイスをさらに備える。前記質量分析計は、好ましくは、1次空間的収束項を導入し、空間的収束を向上させるように配置および適合されるデバイスをさらに備える。前記質量分析計は、好ましくは、前記ソース領域の上流に配置されたビームエクスパンダーをさらに備え、前記ビームエクスパンダーは、前記ソース領域内における到達イオンの初期速度分布を低減するように配置および適合される。前記4次空間的収束デバイスおよび/または前記5次空間的収束デバイスは、好ましくは、ミリメートル単位での前記位置の初期分布Δxの関数としての、ナノ秒単位での前記イオン到達時間分布ΔTが、i<0.1ns、ii<0.9ns、iii<0.8ns、iv<0.7ns、v<0.6ns、vi<0.5ns、vii<0.4ns、viii<0.3ns、ix<0.2ns、x<0.1nsからなる群から選択されるように配置および適合される。前記飛行時間質量分析器は、好ましくは、直線飛行時間質量分析器または直交加速式飛行時間質量分析器を含む。前記飛行時間質量分析器は、好ましくは、多重飛行時間質量分析器を含む。本発明の一態様によると、ソース領域とイオン検出器とを含む飛行時間質量分析器を準備することを含む質量分析法であって、前記イオン検出器に到達するイオンが、多項式:ΔT=a0a1ΔxT’a2Δx2Ta3Δx3T’’’...によって前記ソース領域内の前記イオンの位置の初期分布Δxに関連づけられるイオン到達時間分布ΔTを有し、前記a1ΔxT’は1次空間的収束項であり、前記a2Δx2Tは2次空間的収束項であり、前記a3Δx3T’’’は3次空間的収束項であり、前記Tは特定の質量電荷比を有するイオンの平均飛行時間であり、前記方法は、前記1次空間的収束項および/または前記3次空間的収束項および/または前記5次空間的収束項の組合せ効果が、前記イオン到達時間分布ΔTを低減するように、非ゼロ5次空間的収束項を導入することをさらに含む質量分析法が提供される。本発明の一態様によると、ソース領域とイオン検出器とを含む飛行時間質量分析器を準備することを含む質量分析法であって、前記イオン検出器に到達するイオンが、多項式:ΔT=a0a1ΔxT’a2Δx2Ta3Δx3T’’’...によって前記ソース領域内の前記イオンの位置の初期分布Δxに関連づけられるイオン到達時間分布ΔTを有し、前記a1ΔxT’は1次空間的収束項であり、前記a2Δx2Tは2次空間的収束項であり、前記a3Δx3T’’’は3次空間的収束項であり、前記Tは特定の質量電荷比を有するイオンの平均飛行時間であり、前記方法は、前記2次空間的収束項と前記4次空間的収束項との組合せ効果が、前記イオン到達時間分布ΔTを低減するように、非ゼロ4次空間的収束項を導入することをさらに含む質量分析法が提供される。好ましい実施形態は、最終的な空間収束が改善された分解能および/または感度を成し遂げるように援助する、より高次の空間収束収差の確定的な導入deterministicintroductionに関する。質量分析計は、好ましくは、iエレクトロスプレーイオン化ESIイオン源、ii大気圧光イオン化APPIイオン源、iii大気圧化学イオン化APCIイオン源、ivマトリックス支援レーザー脱離イオン化MALDIイオン源、vレーザー脱離イオン化LDIイオン源、vi大気圧イオン化APIイオン源、viiシリコンを用いた脱離イオン化DIOSイオン源、viii電子衝撃EIイオン源、ix化学イオン化CIイオン源、x電界イオン化FIイオン源、xi電界脱離FDイオン源、xii誘導結合プラズマICPイオン源、xiii高速原子衝撃FABイオン源、xiv液体二次イオン質量分析LSIMSイオン源、xv脱離エレクトロスプレーイオン化DESIイオン源、xviニッケル-63放射性イオン源、xvii大気圧マトリックス支援レーザー脱離イオン化イオン源、xviiiサーモスプレーイオン源、xix大気サンプリンググロー放電イオン化ASGDIイオン源、およびxxグロー放電GDイオン源からなる群から選択されるイオン源をさらに含む。質量分析計は、好ましくは、i衝突誘起解離CIDフラグメンテーションデバイス、ii表面誘起解離SIDフラグメンテーションデバイス、iii電子移動解離ETDフラグメンテーションデバイス、iv電子捕獲解離ECDフラグメンテーションデバイス、v電子衝突または衝撃解離フラグメンテーションデバイス、vi光誘起解離PIDフラグメンテーションデバイス、viiレーザー誘起解離フラグメンテーションデバイス、viii赤外線誘起解離デバイス、ix紫外線誘起解離デバイス、xノズル-スキマーインターフェースフラグメンテーションデバイス、xiインソースフラグメンテーションデバイス、xiiインソース衝突誘起解離フラグメンテーションデバイス、xiii熱または温度源フラグメンテーションデバイス、xiv電界誘起フラグメンテーションデバイス、xv磁場誘起フラグメンテーションデバイス、xvi酵素消化または酵素分解フラグメンテーションデバイス、xviiイオン-イオン反応フラグメンテーションデバイス、xviiiイオン-分子反応フラグメンテーションデバイス、xixイオン-原子反応フラグメンテーションデバイス、xxイオン-準安定イオン反応フラグメンテーションデバイス、xxiイオン-準安定分子反応フラグメンテーションデバイス、xxiiイオン-準安定原子反応フラグメンテーションデバイス、xxiiiイオンを反応させて付加物または生成物イオンを形成するためのイオン-イオン反応デバイス、xxivイオンを反応させて付加物または生成物イオンを形成するためのイオン-分子反応デバイス、xxvイオンを反応させて付加物または生成物イオンを形成するためのイオン-原子反応デバイス、xxviイオンを反応させて付加物または生成物イオンを形成するためのイオン-準安定イオン反応デバイス、xxviiイオンを反応させて付加物または生成物イオンを形成するためのイオン-準安定分子反応デバイス、xxviiiイオンを反応させて付加物または生成物イオンを形成するためのイオン-準安定原子反応デバイス、およびxxix電子イオン化解離EIDフラグメンテーションデバイスからなる群から選択される1つまたはそれ以上の衝突、フラグメンテーションまたは反応セルをさらに含む。質量分析計は、使用時にイオンを透過させる開口部を有する複数の電極を備える積層リングイオンガイドをさらに含み得る。これらの電極の間隔は、イオン経路の長さに沿って増加する。イオンガイドの上流セクションにある電極内の開口部は、第1の直径を有し得、イオンガイドの下流セクションにある電極内の開口部は、第1の直径よりも小さい第2の直径を有し得る。逆位相のAC電圧またはRF電圧は、好ましくは、連続した電極に印加される。以下、本発明の様々な実施形態を、例示のみを目的としたその他の実施形態と共に添付の図面を参照しながら、例示目的のみで説明する。以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。式1を速度voについて書き換えると、式1は、以下のようなターンアラウンドタイムt’についての関係になる。mv項は、イオンビームの運動量であり、領域長Lpは、本質的に、プッシャ-におけるビームの広がりに対して直線関係を有する。イオン光学における基本定理としては、リウヴィユの定理が挙げられ、この定理は、以下のことを規定している。移動する雲状のacloudof粒子については、位相空間における粒子密度ρx、px、y、py、z、pzは可変であるGeometricalCharged-ParticleOptics、HaraldH.Rose、SpringerSeriesinOpticalSciences142ここで、px、pyおよびpzは、3つのデカルト座標系方向の運動量を示す。リウヴェユの定理によると、位相空間における特定の容量を満たす、時間t1における雲状の粒子は、後の時間tnにおいてその形状を変化させ得るが、その容量の程度を変化させない。次の操作の前にビームを孔に通過させるaperture収束できないイオンを拒否することによって、位相空間の所望の領域をサンプリングすることは可能であるが、電磁場を用いてこの容量を減少させようとする試みは効果的ではない。1次近似によって、リウヴェユの定理は、3つの独立した空間座標x、yおよびzに分離される。そして、イオンビームは、3つの独立した位相空間の領域に関して描写され得る。その形状は、イオンビームがイオン光学システムを通って前進するにつれて変化するが、それぞれの合計の面積自体は変化しない。この概念は、図5に例示される。図5は、N個の光学素子を含む光学システムを示し、各素子は、位相空間の形状を変化させるが、その面積を変化させない、。位相空間の保持とは、Δxpx項が一定であるため、ビームを拡大することによってより低い速度分布が得られることを意味する。なぜなら、Δxpxは、式4におけるLpmv項に比例するからである。これらのより低い速度分布は、最終的には、一定の引出しフィールドに対して、比例して短いターンアラウンドタイムとなり得る。従って、より大きな位置分布Δxを空間的に収束させる能力をもつ直交加速式飛行時間質量分析計では、引出し領域の前にビームがさらに拡大され、引出し領域におけるフィールドが一定のままである場合には、ターンアラウンドタイムが減少し、これによって、より高い分解能が得られる。あるいは、引出し領域の前にビームが開口部によって切り取られる場合には、開口部のサイズを増加させることができ、ビームがさらに拡大されない場合には、同じ分解能について改善された伝送および感度が得られる。図6Aは、ワイリー/マクラーレン2段ソース、中間フィールドフリー領域および2段リフレクトロンを含む従来の飛行時間幾何学的配置を示す。図6Aに示される従来の飛行時間質量分析器についての典型的な空間収束アプローチは、図7Aおよび図7Bに例示される。幾何学的配置は、図7Aに例示される対向するopposing1次項と共に2次収束を提供するように構成される。得られる残差は、3次項または1次項のそれぞれよりも、より低い絶対時間分布を有する図7B。図6Bは、公知のワイリー/マクラーレン2段ソースが3段ソースに置き換えられた、本発明の好ましい実施形態を示す。ソースの第1段は、図6Aに示される公知のワイリー/マクラーレン2段ソースの引出し領域と同じ引出しフィールドを有する。好ましい実施形態によると、幾何学的配置は、好ましくは、より高次の空間収束項を導入するように構成される。これらのより高次の空間収束項は、好ましくは、奇数乗図8Aを参照を組合せて残差全体を最小限に抑え、また、偶数乗図8Bを参照も組合せて残差全体を最小限に抑えるように配置される。組合せた残差は、図8Cにおいて、図7Bと同じスケール上でプロットされ、好ましい実施形態によると、どのように実質的に改善された空間収束が得られるのかを例示している。図8Cに例示される、好ましい実施形態による改善された空間フォーカスは、図9に示されるビームの拡大を可能にする。図9において、イオンビーム幅は、図7Bと比較して1.5倍に拡大されているが、絶対時間分布は、同等である。一実施形態によると、より幅の広いビームにおけるイオンは、速度分布が低減されており、イオン検出器におけるイオン到達時間の分布の低減が可能になり、これによって分解能が向上する。図6Aおよび図6Bに示される2つの異なる幾何学的配置を比較したシミュレーションを行った。好ましい実施形態による分解能の改善は、図10に例示される。図10に示される破線のピークは、好ましい実施形態により得られる向上した分解能を示し、これは、幅が1.5倍で、それに比例してより低い速度分布を有するイオンビームを受け取る、好ましい3段ソースに対応する。分解能の向上は、実線のピークによって示される従来技術によって得られる分解能と比較される。垂直スケールは、比較用に正規化されているが、実際には、2つのピークの面積は同じである。このシミュレーションにおけるイオンビームの初期条件は、バッファガスの存在下での積層リングRFイオンガイドSRIGによって定義された。イオンは、通常、ビーム断面が1~2mmであるガス分子の熱運動によりRF素子から排出される際、マクスウェルの速度分布を取る。速度分布のシミュレーションは、SIMIONRTMおよび剛体球モデルを用いて実施された。剛体球モデルは、積層リングRFイオンガイドにおける残存ガス分子との衝突をシミュレートした。その後、これらのイオン条件を、異なる幾何学的配置のタイプについての入力ビームパラメータとして用いた。線形1次速度-位置相関関係の補正に用いられる原理と同様の原理を用いて、前引出し位相空間を、図11に示されるように、非線形>1次奇数乗項を含むように配置することも可能である。これらのより高次の項は、絶対時間分布をさらに低減するより高次の奇数乗空間フォーカス項を補償するために用いられ得る。好ましい実施形態は、飛行時間質量分析器のソース領域に3またはそれ以上の段を設けることに関するが、ソースとリフレクトロンとの間の中間フィールドフリー領域内にさらなる加速領域または減速領域が設けられ得る他の実施形態も考えられる。さらなる加速領域、減速領域またはフィールドフリー領域にリフレクトロンが設けられ得る他の実施形態も考えられる。1つまたはそれ以上のさらなる領域がソース領域および/またはフィールドフリー領域および/またはリフレクトロン内に設けられる実施形態も考えられる。好ましい実施形態は、主に、4次空間的収束項および/または5次空間的収束項を導入するように配置および適合されるデバイスに関するが、6次および/または7次および/または8次および/または9次および/またはそれよりも高次の空間的収束項が導入され得るさらなる実施形態も考えられる。本発明を好ましい実施形態を参照しながら説明したが、形式および詳細の様々な変更が、添付の請求の範囲によって定義される発明の範囲から逸脱しないようになされ得ることは、当業者に明白であろう。