質量分析計であって、RFイオン閉じ込め装置と、前記RFイオン閉じ込め装置の下流側に配置される飛行時間型質量分析器であって、直交加速抽出領域を備える飛行時間型質量分析器と、を備え、前記質量分析計が、さらに、前記RFイオン閉じ込め装置の下流側に配置されるイオンビームエキスパンダであって、使用時に、前記RFイオン閉じ込め装置から出力されるイオンビームを拡大して、前記直交加速抽出領域において前記イオンビームが3mmより大きな直径または最大断面幅を有するように構成および配置されるイオンビームエキスパンダを備える、質量分析計。請求項1に記載の質量分析計であって、前記イオンビームエキスパンダは、使用時に、前記RFイオン閉じ込め装置から出力される前記イオンビームを拡大して、前記直交加速抽出領域において前記イオンビームがxmmの直径または最大断面幅を有するように構成および配置され、xがi3-4、ii4-5、iii5-6、iv6-7、v7-8、vi8-9、vii9-10、viii10-11、ix11-12、x12-13、xi13-14、xii14-15、xiii15-16、xiv16-17、xv17-18、xvi18-19、xvii19-20、xviii20-21、xix21-22、xx22-23、xxi23-24、xxii24-25、xxiii25-26、xxiv26-27、xxv27-28、xxvi28-29、xxvii29-30、xxviii30-31、xxix31-32、xxx32-33、xxxi33-34、xxxii34-35、xxxiv35-36、xxxiv36-37、xxxv37-38、xxxvi38-39、xxxvii39-40およびxxxviii>40からなる群から選択される、質量分析計。請求項1または2のいずれか一項に記載の質量分析計であって、前記RFイオン閉じ込め装置が、イオンガイドまたはイオントラップを備える、質量分析計。請求項1、2または3のいずれか一項に記載の質量分析計であって、前記イオンビームエキスパンダが、1つ以上のアインツェルレンズを備える、質量分析計。請求項1~4のいずれか一項に記載の質量分析計であって、前記質量分析計が、さらに、第1の真空チャンバと、第2の真空チャンバと、前記第1の真空チャンバと前記第2の真空チャンバとの間に配置される差動ポンプ開口部とを備え、前記RFイオン閉じ込め装置が前記第1の真空チャンバ内に設置されると共に、前記飛行時間型質量分析器が前記第2の真空チャンバ内に配置される、質量分析計。請求項5に記載の質量分析計であって、前記イオンビームエキスパンダは、前記第1の真空チャンバ内に配置される第1のアインツェルレンズと、前記第2の真空チャンバ内に配置される第2のアインツェルレンズと、を備える、質量分析計。請求項1~6のいずれか一項に記載の質量分析計であって、前記飛行時間型質量分析器が、プッシャー電極と第1のグリッド電極とを備え、前記直交加速抽出領域が、前記プッシャー電極と前記第1のグリッド電極との間に配置され、使用時に、前記直交加速抽出領域内に位置する少なくとも一部のイオンが直交加速されて、前記飛行時間型質量分析器のドリフト領域内に入る、質量分析計。請求項7に記載の質量分析計であって、前記RFイオン閉じ込め装置のイオン出口と前記直交加速抽出領域の長手方向中点との間の距離Lが、i>100mm、ii100-120mm、iii120-140mm、iv140-160mm、v160-180mm、vi180-200mm、vii200-220mm、viii220-240mm、ix240-260mm、x260-280mm、xi280-300mm、xii300-320mm、xiii320-340mm、xiv340-360mm、xv360-380mm、xvi380-400mmおよびxvii>400mmからなる群から選択される、質量分析計。請求項7または8のいずれか一項に記載の質量分析計であって、前記飛行時間型質量分析器が、さらに、前記第1のグリッド電極の下流側に配置される第2のグリッド電極と、前記第2のグリッド電極の下流側であってイオン検出器の上流側に配置されるフィールドフリー領域と、を備える、質量分析計。請求項9に記載の質量分析計であって、イオンが、前記第1のグリッド電極から前記第2のグリッド電極に移動し、反対方向に反射されることなく、前記フィールドフリー領域を通って前記イオン検出器に入るように、前記飛行時間型質量分析器が配置される、質量分析計。請求項1~9のいずれか一項に記載の質量分析計であって、前記飛行時間型質量分析器がリフレクトロンを備える、質量分析計。請求項1~11のいずれか一項に記載の質量分析計であって、使用時に前記RFイオン閉じ込め装置から出力される前記イオンビームが、第1の断面積と第1の位置的拡散と第1の速度拡散とを有し、前記直交加速抽出領域内の前記イオンビームが、第2の断面積と第2の位置的拡散と第2の速度拡散とを有し、i前記第2の位置的拡散が前記第1の位置的拡散よりも大きい、および/または、ii特定位置における前記第2の速度拡散が特定位置における前記第1の速度拡散よりも小さい、および/または、iii前記第1の断面積の最大直径または最大断面幅が前記第2の断面積の最大直径または最大断面幅よりも小さい、質量分析計。請求項1~12のいずれか一項に記載の質量分析計であって、前記飛行時間型質量分析器が陽イオンを分析するように配置および構成され、前記質量分析計は、さらに、陰イオンを分析するように配置および構成される別の飛行時間型質量分析器を備え、前記別の飛行時間型質量分析器は、前記飛行時間型質量分析器に隣接するように配置される、質量分析計。質量分析の方法であって、RFイオン閉じ込め装置と、前記RFイオン閉じ込め装置の下流側に配置される飛行時間型質量分析器であって直交加速抽出領域を備える飛行時間型質量分析器と、を準備する工程と、前記RFイオン閉じ込め装置から出力されるイオンビームを拡大して、前記直交加速抽出領域において前記イオンビームが3mmより大きな直径または最大断面幅を有するようにする工程と、を備える方法。質量分析計であって、陽イオンを分析するように配置および構成される第1の飛行時間型質量分析器と、陰イオンを分析するように配置および構成される第2の飛行時間型質量分析器と、を備え、前記第2の飛行時間型質量分析器は、前記第1の飛行時間型質量分析器に隣接するように配置される、質量分析計。請求項15に記載の質量分析計であって、前記質量分析計は、前記第1および前記第2の飛行時間型質量分析器に共通なプッシャー電極を備え、前記第1の飛行時間型質量分析器が、さらに、第1のグリッド電極と第2のグリッド電極とドリフト領域とイオン検出器とを備え、前記第2の飛行時間型質量分析器が、さらに、第1のグリッド電極と第2のグリッド電極とドリフト領域とイオン検出器とを備える、質量分析計。請求項15または16のいずれか一項に記載の質量分析計であって、イオンが、前記第1のグリッド電極から前記第2のグリッド電極に移動し、反対方向に反射されることなく、前記フィールドフリー領域を通って前記イオン検出器に入るように、前記第1および前記第2の飛行時間型質量分析器が配置される、質量分析計。請求項15または16のいずれか一項に記載の質量分析計であって、前記第1および前記第2の飛行時間型質量分析器がリフレクトロンを備える、質量分析計。質量分析の方法であって、第1の飛行時間型質量分析器と第2の飛行時間型質量分析器とを、前記第2の飛行時間型質量分析器が前記第1の飛行時間型質量分析器に隣接配置されるように準備する工程と、前記第1の飛行時間型質量分析器を用いて陽イオンを分析する工程と、前記第2の飛行時間型質量分析器を用いて陰イオンを分析する工程と、を備える方法。質量分析計であって、直交加速抽出領域を有する飛行時間型質量分析器を備え、前記質量分析計が、さらに、イオンビームエキスパンダであって、イオンビームを拡大して、前記直交加速抽出領域において前記イオンビームが3mmより大きな、4mmより大きな、5mmより大きな、6mmより大きな、7mmより大きな、8mmより大きな、9mmより大きなまたは10mmより大きな直径または最大断面幅を有するように配置および構成されるイオンビームエキスパンダを備える、質量分析計。質量分析の方法であって、直交加速抽出領域を有する飛行時間型質量分析器を準備する工程と、イオンビームを拡大して、前記直交加速抽出領域において前記イオンビームが3mmより大きな、4mmより大きな、5mmより大きな、6mmより大きな、7mmより大きな、8mmより大きな、9mmより大きなまたは10mmより大きな直径または最大断面幅を有するようにする工程と、を備える方法。質量分析計であって、飛行時間型質量分析器の上流側に配置される装置であって、直交加速されて前記飛行時間型質量分析器内に入るイオンのターンアラウンドタイムを短縮するように配置および構成される装置を備える、質量分析計。請求項22に記載の質量分析計であって、前記装置がイオンビームエキスパンダを備える、質量分析計。質量分析の方法であって、イオンが直交加速されて飛行時間型質量分析器内に入る前のイオンのターンアラウンドタイムを短縮する工程を備える方法。請求項24に記載の方法であって、前記ターンアラウンドタイムを短縮する工程が、イオンビームエキスパンダを用いる工程を備える、方法。質量分析計であって、飛行時間型質量分析器の上流側に配置されるイオンビームエキスパンダであって、イオンビームを拡大し、直交加速されて前記飛行時間型質量分析器内に入る前記イオンビームのイオンのターンアラウンドタイムを短縮するように配置および構成されるイオンビームエキスパンダを備える、質量分析計。質量分析の方法であって、飛行時間型質量分析器の上流側でイオンビームを拡大して、直交加速されて前記飛行時間型質量分析器内に入る前記イオンビームのイオンのターンアラウンドタイムを短縮するようにする工程を備える方法。本発明の好適な実施形態を、最初に上述の式1を参照して説明する。式1を速度voの観点から書き換えると、以下のようにターンアラウンドタイムtの関係が得られる。項mvはイオンビームの運動量を示し、プッシャー領域の幅Lpは、飛行時間型質量分析器のプッシャーまたは抽出領域におけるイオンビームの範囲または幅に対して本質的に直線性を有する。イオン光学における基本定理は、移動粒子雲に関して、相空間における粒子密度pは不変であるというリウヴィルLiouvilleの定理であるGeometricalChargedParticleOptics幾何学的荷電粒子光学HaraldHRoseSpringerSeriesinOpticalSciences142。ここで、px、pyおよびpzは、3つの直交座標軸方向の運動量を示す。リウヴィルLiouvilleの定理によると、所定の体積を相空間で占める時間t1における粒子雲は、後の時間tnにおいて形状が変わる可能性はあるが、体積の大きさは変わらない。電磁場を用いて体積を減少させようという試みは無駄であるが、次段の操作の前にビームを開口部に通す集束できないイオンを受け入れないことによって、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。一次近似によって、リウヴィルの定理は3つの独立空間座標x、yおよびzに分割される。3つの独立した相空間面積の観点からイオンビームを説明することができる。イオンビームがイオン光学システムを通って進むにつれて、その形状は変化するが、総面積は変わらない。この概念を図5に示す。図5に示す光学システムはN個の光学素子を備え、各素子は、相空間の形状を変化させる一方で、その面積は変化させない。好適な実施形態は、この原理を用いて、直交加速飛行時間型質量分析器による分析に最も適したイオンビームを用意する。相空間の保存の結果、Δxpx項が一定になり、大きな間隔のプッシャー領域に広がるようにビームを拡大することにより、速度拡散velocityspreadが低下する。これは、式4において、ΔxpxがLpmv項に比例するためである。プッシャー領域に最も良く適合する伝達光学を綿密に設計することにより、ターンアラウンドタイムtを以下のように推定できる。好適な実施形態において、大きな位置的拡散positionalspreadΔxを集束する直交加速飛行時間型質量分析器を用いて、最適化ビーム拡大伝達光学と共に、ターンアラウンドタイム効果により収差を大幅に削減した最適な2段式ワイリー‐マクラーレンWileyMcLaren線形飛行時間型質量分析器を実現することができる。比較的大きなプッシャー間隔すなわち、第1の加速段により、比較的大きな第2の加速段および比較的長いフィールドフリー領域が得られる。この結果、飛行時間型質量分析器は、比較的長い飛行時間を有し、実用的な機器の構成が可能になる。拡大イオンビームの空間集束条件が成立すると仮定すると、ターンアラウンドタイムは、プッシャー電極2に印加されるプッシャーパルスVpの大きさまたは振幅のみに依存し、電場VpLpに依存しない。直交加速飛行時間型質量分析器の直交加速抽出領域に到達するイオンビームの初期条件は、バッファガスの存在下で、積層リング型イオンガイドstackedringionguide:SRIGのようなRFイオン光学素子によって規定される場合がある。イオンガイド内のイオンは、気体分子の熱運動によりRF素子からの出力に対してマスクウェルの速度分布に従う傾向がある。周知の質量分析計のRFイオン光学素子から出力されるイオンビームの断面積は、通常、1~2mmの大きさである。本発明の好適な実施形態において、イオンビームエキスパンダは、RF閉じ込め装置またはイオンガイドの下流側に位置し、少なくとも2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍または20倍のイオンビーム拡大率を実現するように望ましくは配置される1つ、2つまたは3つ以上のアインツェルレンズを備える。したがって、一実施形態において、イオンビームエキスパンダは、飛行時間型質量分析器の直交加速領域に到達したイオンビームの断面積を約5~10mm、10~15mm、15~20mm、20~25mmまたは25~30mmに増大させる効果があることが望ましい。一実施形態において、イオンビームが20mmに拡大される。当然のことながら、飛行時間型質量分析器のプッシャー領域におけるイオンビームの直径20mmは、周知の市販の飛行時間型質量分析器の場合よりもかなり大きい。図6に、本発明の好適な実施形態を示す。積層リング型イオンガイドstackedringionguide:SRIG6を真空チャンバに備える。第1のアインツェルレンズ7がイオンガイド6の出口に備えられ、イオンガイド6から出力されるイオンビームを差動ポンプ開口部8を通して集束させる。イオンビームは、イオンガイド6を収容する真空チャンバの下流側に配置される別の真空チャンバ内に備えられる第2のアインツェルレンズ9により平行になる。平行イオンビーム10は、次に、飛行時間型質量分析器の直交加速抽出領域またはプッシャー領域に進む。直交加速抽出領域またはプッシャー領域は、プッシャー電極2またはその等価物および第1のグリッド電極3またはその等価物との間の領域と定義される。イオンビーム10は、第2のアインツェルレンズ9を通過して平行になった後、フィールドフリー領域11に入ることが望ましい。第2のアインツェルレンズ9と飛行時間型質量分析器のプッシャー領域との間に図示しない開口部を備えるようにしてもよい。好適な実施形態において、イオンビーム10は開口部により減衰されない。一実施形態において、開口部の直径は約20mmでもよい。プッシャー領域につながるこの開口部は、通常1~2mmの直径の周知の市販の質量分析計における同等の開口部と比べて、非常に大きいことは明らかである。好適な実施形態において、第1のアインツェルレンズ7の上流側端部およびRF閉じ込め装置6の出口とプッシャー領域の中心との間の距離12は約300mmである。この距離も、周知の市販の質量分析計における同等の長さが100mm前後であるのに対して、非常に長い。図6から当業者には自明のことであるが、好適な実施形態において、ビームエキスパンダすなわち、アインツェルレンズ7、9の働きにより、位置的拡散positionalspreadが増大するにつれて任意の所定位置における速度拡散velocityspreadが減少するため、相空間の総面積は保持される。図6に、相空間の変化による傾斜楕円を示す。これは、プッシャー領域におけるイオンの位置とその速度との間に良い相関が成り立つことを示す。これは、第2のレンズ9からプッシャー領域の中心まで比較的長いフィールドフリー領域FFR11を考えた場合に予想される。比較的長いフィールドフリー領域により、光学軸から離れた位置に高速イオンが移動する時間を考慮に入れることができる。図7Aにイオンの位置と速度との間の相関関係を点線で示す。飛行時間電圧を調節することにより、この影響による収差を取り除くことができるため、図7Bに示すように傾斜が平らになる。この結果、ビーム拡大と相空間の保存とにより元のΔvの値から縮小されたターンアラウンドタイムに寄与する残留速度拡散Δvのみが残る。SIMIONRTMおよび社内で設計した剛体球モデルを用いて速度拡散velocityspreadのシミュレーションを行なった。剛体球モデルは、積層リング型イオンガイドstackedringionguide:SRIGにおける残留気体分子との衝突のシミュレーションを行なうものである。本発明の一実施形態においてビームエキスパンダを通るイオンの相空間特性の変化を図8に示す。図9Aの表に示すパラメータと共に、2段式直交加速飛行時間型質量分析器の比較的大きなプッシャーに対する入力ビームパラメータとしてこのイオン条件を用いた。このような質量分析器における分解能>3000のシミュレーションを図9Bに示す。図10Aに、本発明の好適な実施形態において得られるヨウ化ナトリウムの質量スペクトルを示す。図10Bに、図10Aに示す質量スペクトルで観察される個々のイオンピークを、求めた分解能と共に示す。実験結果が理論モデルとよく一致することが分かる。質量分析計において、高速クロマトグラフの時間スケール内で陽イオンモードと陰イオンモードとの間でイオン化極性を切り替えることが一般的に求められている。1度のクロマトグラフ測定で両方のイオン極性モードにおける定量を実施するために、切り替え時間は数十ミリ秒でなければならない。ミリ秒の時間スケールでイオン源自体のイオン化モードを切り替えることは容易であるが、直交加速飛行時間型質量分析器の極性の切り替えは、電源とイオン検出器に負荷がかかるという問題がある。また、電源は、スイッチを入れた後安定するまでにかなりの時間がかかる。スイッチをいれて比較的低い電圧を四重極質量分析器に印加することは比較的容易であるため、このような問題は四重極質量分析計には存在しない。このため、高速で陽イオン/陰イオンを切り替える場合には、四重極質量分析計が機器として選択される。直交加速飛行時間型質量分析器において、飛行管およびイオン検出器一般的には、マイクロチャンネルプレートは、接地電位よりも数キロボルト低い電位に保持される場合があるたとえば、陽イオン検出の場合に-8kV。この高電圧により、極性間で高速に切り替えを行なうための電源の問題が生じる。切り替え時間および切り替え速度が速ければ速いほど、電源からより大きな電力が必要となる。また、このような高速切り替えにより、機器にアークが生じ、感度の高いイオン検出器および関連電子機器に損傷を与える可能性がある。本発明の一実施形態において、質量分析計は、2つの隣接する直交加速飛行時間型質量分析器を備える。このような構成を図11A陽イオンを分析する場合および図11B陰イオンを分析する場合に示す。好適な実施形態において、質量分析器の一方が実験の間中ずっと陽イオンを検出するように構成されると共に、質量分析器の他方が実験の間中ずっと陰イオンを検出するように構成されることが望ましい。このように2つの質量分析器をコンパクトに配置することによって、高電圧飛行管およびフロート式検出器の電源の高速切り替えが不要になる。図11Aに、プッシャー電極13と第1のグリッド電極14a、14bの間に配置されるプッシャー領域または直交加速抽出領域にイオンが到達する実施形態を示す。陽イオンを検出するように機器を設定した場合、イオンは直交加速されて、第1のグリッド電極14aと第2のグリッド電極15aとフィールドフリー領域とイオン検出器16aとを備える第1の飛行時間型質量分析器内に入る。第1のグリッド電極14aは接地または0Vに保持されることが望ましく、また、飛行管は-8kVに保持されることが望ましい。2kVの振幅を有する電圧パルスをプッシャー電極13に印加することが望ましい。第2の飛行時間型質量分析器は、第1のグリッド電極14bと第2のグリッド電極15bとフィールドフリー領域とイオン検出器16bとを備える。第1のグリッド電極14bは接地または0Vに保持されることが望ましく、また、飛行管は8kVに保持されることが望ましい。この結果、望ましくは、陽イオンが直交方向にのみ加速され、第1の飛行時間型質量分析器内に入り、イオン検出器16aで検出される。図11Bに、プッシャー電極13と第1のグリッド電極14a、14bの間に配置されるプッシャー領域または直交加速抽出領域にイオンが到達する実施形態を示す。陰イオンを分析するように機器を設定した場合、イオンは直交加速されて、第2の飛行時間型質量分析器内に入る。第1のグリッド電極14bは接地または0Vに保持されることが望ましく、また、飛行管は8kVに保持されることが望ましい。-2kVの振幅を有する電圧パルスをプッシャー電極13に印加することが望ましい。この結果、望ましくは、陰イオンが直交方向にのみ加速され、第2の飛行時間型質量分析器内に入り、イオン検出器16bで検出される。一実施形態において、2つの直交加速飛行時間型質量分析器が同一の拡張プッシャー電極と第1のグリッドプレートまたは電極14a、14bとを共有するようにしてもよい。プッシャーパルスまたはプッシャー電極13に印加される電圧パルスの極性を選択することにより、イオンをいずれかの分析器に入力させることができる。図12に、各々リフレクトロンを有する2つの飛行時間型質量分析器を備える質量分析計に関する別の実施形態を示す。この実施形態において、プッシャー電極17と第1のグリッド電極18a、18bとの間に配置されるプッシャー領域または直交加速抽出領域にイオンが到達する。陽イオンを検出するように機器を設定した場合、イオンは直交加速されて、第1のグリッド電極18aと第2のグリッド電極19aとフィールドフリー領域とレフレクトロンとイオン検出器20aとを備える第1の飛行時間型質量分析器内に入る。第1のグリッド電極18aは接地または0Vに保持されることが望ましく、また、飛行管は-8kVに保持されることが望ましい。2kVの振幅を有する電圧パルスをプッシャー電極17に印加することが望ましい。第2の飛行時間型質量分析器は、第1のグリッド電極18bと第2のグリッド電極19bとフィールドフリー領域とリフレクトロンとイオン検出器20bとを備える。第1のグリッド電極18bは接地または0Vに保持されることが望ましく、また、飛行管は8kVに保持されることが望ましい。この結果、望ましくは、陽イオンが直交方向にのみ加速され、第1の飛行時間型質量分析器内に入り、イオン検出器20aで検出される。図示しない別の実施形態において、プッシャー電極17と第1のグリッド電極18a、18bとの間に配置されるプッシャー領域または直交加速抽出領域にイオンが到達する。陰イオンを分析するように機器を設定した場合、イオンは直交加速されて、第2の飛行時間型質量分析器内に入る。第1のグリッド電極18bは接地または0Vに保持されることが望ましく、また、飛行管は8kVに保持されることが望ましい。-2kVの振幅を有する電圧パルスをプッシャー電極17に印加することが望ましい。この結果、望ましくは、陰イオンが直交方向にのみ加速され、第2の飛行時間型質量分析器内に入り、イオン検出器20bで検出される。一つの実施形態において、各々望ましくはリフレクトロンを備える2つの直交加速飛行時間型質量分析器が、同一の拡張プッシャーpusher電極17と第1のグリッドプレートまたは電極18a、18bとを共有するようにしてもよい。プッシャーパルスの極性を選択することにより、イオンをいずれかの分析器に入力させることができる。以上、本発明をその好適な実施形態を参照して詳述したが、当業者には自明のことであるが、特許請求の範囲に記載される本発明の要旨を逸脱しない範囲において、形態や詳細において、種々の変形や変更が可能である。