イオントラップの空間電荷を低減するための方法および装置
イオントラップの過剰充填により引き起こされる電荷空間効果に効果的に対処するためのイオントラップ装置および方法であって、質量分析計の線形イオントラップにおいて有用である装置および方法。一実施形態では、まず、ＬＩＴを充填すると、ＬＩＴ内に小トラップ電位が産生され、次いで、過剰イオンは、ＬＩＴを退出することが可能になり、次いで、質量スペクトルの収集のためのＬＩＴからのイオンのさらなる操作および／または走査の前に、通常のトラップ条件を再確立する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国特許出願第１２／２７２，９９８号（２００８年１１月１８日出願）の継続であり、米国仮出願第６１／０１７，２０３号（２００７年１２月２８日出願）の利益を主張する。上記２つの出願の全内容は、参照により本明細書に引用される。
【背景技術】
【０００２】
質量分析計に用いられるもの等のイオントラップは、分析技法において広く使用されている。全てのイオントラップシステムに共通の問題の１つとして、イオントラップの相対過剰充填によりもたらされる過剰空間電荷と、空間電荷により露呈される干渉とが挙げられ、これによって、トラップイオンから得られる質量スペクトルが歪められる。特に、このような歪みは、いくつかのトラップ走査技法において顕著である。４０００Ｑ Ｔｒａｐシステム（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）等の質量分析計では、最も空間電荷を受けるトラップ走査モードは、強化型質量スペクトル（ＥＭＳ）モードであり、程度は小さいが、空間電荷問題は、強化型分解能（ＥＲ）モードにおいても直面する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
質量分析方法が継続的に進化するにつれて、分解能の改善による分析効率を改善する最近の手法の１つは、感度を改善するために、より明るいイオン源を開発することにあった。しかしながら、作製されるイオン源が明るくなり、かつその使用が広まるにつれて、空間電荷の関連する増加に対処するための必要性がより重要になる。このような空間電荷効果を回避するために用いられているいくつかの手法は、電位をイオントラップのイオン光学系の上流に変調することによって、すなわち、イオン光学系をパルスまたはデフォーカスすることによって、イオントラップの充填時間を最小化し、および／またはイオン源からのイオンビームのデューティサイクルを低減することを含む。しかしながら、これらの全ては、あらゆる事例において効率的な分析を可能にする解決法ではない。結果として、イオントラップ空間電荷に対処するための追加のまたは代替の方法および装置を提供することが有利になるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
種々の実施形態では、本開示は、イオントラップにおける空間電荷効果に対処するための異なる技法を説明する。本技法は、ＬＩＴ内におけるトラップ電位を操作して、過剰イオンを除去することが可能であり、これによって、特定の分析実行が空間電荷効果を受けるリスクを低下させるという見解に基づく。種々の実施形態では、まず、ＬＩＴを充填すると、ＬＩＴ内に小トラップ電位が産生され、次いで、過剰イオンは、ＬＩＴを退出することが可能になり、次いで、質量スペクトルの収集のためのＬＩＴからのイオンのさらなる操作および／または走査の前に、通常のトラップ条件を再確立する。本開示は、以下をさらに提供する。
【０００５】
質量分析装置は、（１）第１の４重極と、出口レンズと、第１の４重極と出口レンズとの間に配置される線形イオントラップとを有し、線形イオントラップは、線形イオントラップの少なくとも２つの異なる区域を画定する少なくとも２つの異なって増強されるゾーンを含む井戸変調器４重極を有し、線形イオントラップが、線形イオントラップの少なくとも２つの異なる区域において交互または同時に電位井戸を形成するように動作可能であり、区域は、第１の４重極に近い近位区域と、出口レンズに近い遠位区域とを含み、線形イオントラップは、第１の４重極から遠位区域に形成される井戸内にイオン集団を装填することが可能である動作が可能であり、井戸変調器４重極の異なって増強されるゾーンの電位の操作によって、これらのイオンのいくつかは、近位区域に形成される井戸を通過することによって、第１の４重極に戻って移行可能であり、近位区域井戸は、これらのイオンの画分を保持し、これによって、線形イオントラップの過剰充填を防止する。例えば、図３Ａ〜図３Ｄを参照されたい。
【０００６】
このような装置は、線形イオントラップに協働し得るように連結されるプログラム可能な制御器であって、
（１）線形イオントラップを、第１の４重極の電位よりも低い電位に保持し、線形イオントラップの遠位区域における電位井戸は、その近位区域の電位未満の電位を有し、これによって、第１の４重極から線形イオントラップへのイオンの移行を可能にすることと、
（２）線形イオントラップの電位を、第１の４重極の電位よりも高いレベルに上昇させ、近位区域の電位を減少させて、その上流端部において、より高い電位壁により部分的に画定される近位区域井戸を形成することと、
（３）遠位区域井戸の電位を、井戸の電位とほぼ同じか、またはそれを上回るレベルまで上昇させて、これにより、遠位区域井戸から第１の４重極にイオンを移行し、遠位区域井戸から近位区域井戸にイオンの画分を移行することと
によって、線形イオントラップの区域の電位を、出口レンズの電位未満のレベルに制御器が操作するための命令を備えるアルゴリズムでプログラミングされる制御器をさらに含む。
【０００７】
このような装置では、アルゴリズムは、（４）ステップ（３）の後に、近位区域の電位を上昇させるか、遠位区域の電位を減少させて、近位区域から遠位区域にイオンを移行する命令をさらに含み、このような装置では、（５）ステップ（４）の後に、検出器における検出のために、線形イオントラップからのイオンを走査する命令をさらに含む。
【０００８】
このような装置では、アルゴリズムは、ステップ（３）によりそこに戻って移行された結果として、第１の４重極に保持されるイオンの装填および処理を可能にするように、ステップ（１）〜（３）を繰り返す命令をさらに含む。
【０００９】
このような装置では、プログラム可能な制御器は、第１の４重極に協働し得るようにさらに連結され、制御器は、制御器がその電位を操作する命令を含むアルゴリズムによりプログラミングされる。
【００１０】
このような装置では、井戸変調器４重極は、１つのトラップ４重極ロッド組と、トラップ４重極のロッドよりも短い少なくとも１つの組の４つの短い補助電極とを有する補助電極補充４重極ロッド組を含み、短い電極の各々は、その組の他の短い電極に実質的に平行に配置され、４重極の異なる対のロッドの間の空間に位置し、組の短い電極は、出口レンズの平面から軸方向に等距離に、かつトラップ４重極の中心軸から半径方向に等距離に位置して、線形イオントラップ４重極内の短い線形ゾーンを形成し、補助電極の各組は、線形イオントラップの他の要素から独立して電気的に増強され、これによって、トラップ４重極ロッド組に沿って、少なくとも２つの異なって増強されるゾーンが画定される。
【００１１】
このような装置では、井戸変調器４重極は、少なくとも２つの区分の区分４重極を備え、各区分は、線形イオントラップの他の要素から独立して電気的に増強され、これによって、区分４重極に沿って少なくとも２つの異なって増強されたゾーンが画定される。
【００１２】
質量分析のための方法は、
（Ｉ）機器の第１の４重極と、その出口レンズとの間に位置する線形イオントラップを有する質量分析装置を提供するステップであって、線形イオントラップは、第１の４重極に近い近位区域とレンズに近い遠位区域とを含む少なくとも２つの区域を含み、区域の各々は、他方の区域とは異なって電気的に増強されるステップと、
（ＩＩ）第１の４重極から線形イオントラップにイオンを移行するように、質量分析計を動作するステップと、
（ＩＩＩ）それに隣接する線形イオントラップの領域の電位よりも低い電位に維持される線形イオントラップの第１の区域において、移行されるイオンをトラップするステップと、
（ＩＶ）トラップ区域から隣接する第１の４重極へイオンを移行するため、および線形イオントラップのその隣接領域の電位よりも低い電位に維持されるトラップの第２の区域においてイオンの画分を保持するために、線形イオントラップ内の電位を調整するステップであって、第２の区域は、ステップ（ＩＩＩ）における第１の区域と同一であるか、または異なるステップと
を伴う。
【００１３】
このような方法では、ステップ（ＩＩ）における移行するステップは、隣接部分が、線形イオントラップの電位よりも高い電位を有するように、（１）線形イオントラップと、（２）線形イオントラップに隣接する第１の４重極の一部分との電位を維持することを伴う。
【００１４】
このような方法は、（Ｖ）線形イオントラップからのステップ（ＩＶ）のイオンの画分を走査するステップと、そこから放出されるイオンを検出するステップとをさらに伴い、これによって、本方法は、放出されたイオンからの対象イオンの検出において、空間電荷干渉を実質的に低減する。
【００１５】
このような方法では、ステップ（ＩＶ）において、第２の区域は、第１の区域とは異なる。このような方法では、ステップ（ＩＶ）において、第２の区域は、線形イオントラップの近位区域であり、第１の区域は、遠位区域である。
【００１６】
このような方法では、ステップ（ＩＶ）において線形イオントラップのトラップ区分から第１の４重極に移行されるイオンは、その４重極に保持され、本方法は、線形イオントラップが走査してそこからイオンを空にした後に、保持されたイオンを線形イオントラップに移行することと、ステップ（ＩＩＩ）および（ＩＶ）を繰り返すこととをさらに伴う。
【００１７】
このような方法は、線形イオントラップからのステップ（ＩＶ）のイオンの画分を走査することと、そこから放出されるイオンを検出することとをさらに含み、これによって、本方法は、放出されたイオンからの関連イオンの検出において、空間電荷干渉を実質的に低減する。
【００１８】
このような方法では、ステップ（ＩＶ）および（Ｖ）は、第１の４重極または線形イオントラップのいずれかにイオンが残らなくなるまで、１回以上繰り返される。
【００１９】
このような方法では、ステップ（ＩＶ）において操作するステップは、隣接部分が、線形イオントラップの電位よりも低い電位を有するように、線形イオントラップの電位、線形イオントラップに隣接する第１の４重極の一部の電位、またはその両方を調整することを伴う。
【００２０】
このような方法では、電位の調整の後、第１の４重極の隣接部分の電位は、線形イオントラップの電位よりも少なくとも５００ｍＶ低い。このような方法では、電位の調整の後、第１の４重極の隣接部分の電位は、線形イオントラップの電位よりも約２０Ｖ以上低い。
【００２１】
このような方法では、出口レンズは、イオンがレンズから時期尚早に退出することを阻止するように、ＬＩＴの残りの要素の電位よりも十分大きい電位に維持される。このような方法では、出口レンズは、線形イオントラップの電位よりも約２００Ｖ大きい電位に維持される。
【００２２】
このような方法では、質量分析装置は、３連４重極質量分析計であり、第１の４重極は、Ｑ３を備える。
【００２３】
このような方法では、ステップ（ＩＩＩ）の第１の区域またはステップ（ＩＶ）の第２の区域は、線形イオントラップの隣接領域よりも少なくともまたは約０．０５Ｖ低い電位に維持される。
【００２４】
さらなる適用範囲は、本明細書に提供する説明により明らかになる。説明および特定の例が、例証目的のためだけに意図され、本開示の範囲を限定することを意図しないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本明細書に説明する図面は、例証目的のためだけのものであり、本開示の範囲を限定することを決して意図しない。
【図１】図１は、３連４重極質量分析計の４重極３（Ｑ３）とその出口レンズとの間に位置する井戸変調器線形イオントラップ（ＬＩＴ）の補助電極補充バージョンの実施形態を図示する。図示する電位プロファイルは、ＬＩＴを充填するために光学系に印加される例示的電位を示す。
【図２】図２は、ＬＩＴからのイオンを走査するために出口レンズの電位を低下させる直前にＬＩＴに印加される電位を図示する電位プロファイルを提示する。Ｑ３は、−２２Ｖに維持するように示される。
【図３】図３、すなわち、図３Ａ〜図３Ｄは、例示的実施形態を示す一連の電位プロファイルを図示し、本例示的実施形態において、電位は、ＬＩＴにおけるイオンの数を制限するように印加される。Ｑ３は、−２２Ｖに維持するように示される。図３Ａは、ある時間の間ＬＩＴが充填された後の、図１の例証に従って印加される電位を示す。本ステップでは、多数のイオンがＬＩＴに入っている。次のステップの図３Ｂでは、補助電極上の電位は、２００Ｖから−２０Ｖに増加し、ＬＩＴの電位オフセットは０Ｖに上昇する。これにより、補助電極の領域における小トラップ電位の形成がもたらされる。イオンの全てが、このトラップ電位に適合することは不可能であり、結果として、イオンの画分は、電位オフセットが低いままであるＱ３領域に戻って流れる。これにより、２つの別々のトラップゾーンにおいて２つの個別のイオン集団がもたらされる。これは、図３Ｃに示される。次のステップにおいて、補助電極に印加される電位を、再び２００Ｖに増加し、図３Ｄに示すように、右側の出口レンズに向かって移動するように小トラップ電位にあるイオンを押し出す。この時点で、ＬＩＴ上の電位は、ＬＩＴからのイオンを走査する直前のステップにおいて使用される電位にある。図２と図３Ｄとの間の主な違いは、ＬＩＴにおけるイオンの数の減少である。
【図４Ａ】図４、すなわち図４Ａおよび図４Ｂは、Ａｇｉｌｅｎｔ社のチューニング混合物から得られる６２２ｍ／ｚイオンについての質量スペクトルを提示する。両方の図面の左の列は、図１および図２に図示する通常のトラップ充填シーケンスを使用して得られた質量スペクトルを示す。右の列は、図３に図示する充填シーケンスを使用して得られた質量スペクトルを示し、この場合、ＬＩＴの容量は、井戸変調器４重極の動作によって効果的に制限されている。Ａｇｉｌｅｎｔチューニング溶液の４つの希釈を使用し、希釈については各図面に注釈が付けられている。各事例における充填時間を０．３ミリ秒に設定した。新しい技法に関する便益は、図４Ｂに示す１／１０および１／１の希釈について明示される。
【図４Ｂ】図４、すなわち図４Ａおよび図４Ｂは、Ａｇｉｌｅｎｔ社のチューニング混合物から得られる６２２ｍ／ｚイオンについての質量スペクトルを提示する。両方の図面の左の列は、図１および図２に図示する通常のトラップ充填シーケンスを使用して得られた質量スペクトルを示す。右の列は、図３に図示する充填シーケンスを使用して得られた質量スペクトルを示し、この場合、ＬＩＴの容量は、井戸変調器４重極の動作によって効果的に制限されている。Ａｇｉｌｅｎｔチューニング溶液の４つの希釈を使用し、希釈については各図面に注釈が付けられている。各事例における充填時間を０．３ミリ秒に設定した。新しい技法に関する便益は、図４Ｂに示す１／１０および１／１の希釈について明示される。
【図５】図５は、１０ミリ秒から１０００ミリ秒までのトラップ充填時間の関数としての、６２２ｍ／ｚについての質量スペクトルを提示する。不希釈試料を使用して、データを入手した。データにおいて空間電荷干渉の徴候はない。
【図６】図６は、従来の充填手順を使用して得た例示的質量スペクトル（上側フレーム）と、本明細書に開示する手順の実施形態を使用して得た別の例示的質量スペクトル（下側フレーム）とを示す。両方について、Ａｇｉｌｅｎｔ社のチューニング溶液の１／１００希釈を使用し、各事例における充填時間は、２００ミリ秒に設定された。質量範囲は、１００から３５０ｍ／ｚであり、幅広い質量範囲において本技法を用いることが可能であることが実証された。
【図７】図７は、電位井戸が本明細書の線形イオントラップにおいて生成可能である２つの例示的フォーマットを図示する。線形イオントラップ４重極要素（１、１０）は、電位井戸（４、４０）を形成可能であるＬＩＴの区域（３、３０）を画定する異なって増強されるゾーン（２、２０）を含むことが可能である。点線は、図示するフォーマットが同一または異なるＬＩＴ４重極組立体において存在可能であることを示す。矢印は、ＬＩＴ入口からＬＩＴ出口までのイオンの流れの方向を図示し、その方向を考慮して、上流壁（５Ａ、５０Ａ）および下流（５Ｂ、５０Ｂ）壁により画定される壁が示される。これらの説明は、非限定的であり、例えば、電位井戸を画定する壁は、同一または異なる電位を有することが可能であり、井戸変調器４重極内における異なる井戸は、同一または異なる電位を有することが可能である。同様に、所与の井戸の深さまたは所与の壁の高さは、任意の所与のイオン分析中に変更可能であり、種々の実施形態では、これらの特徴は、分析中に、ＬＩＴに一時的にだけ存在する。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下の説明は、本質的に単に例示的であり、本開示、用途、または使用を制限するように意図されない。
【００２７】
本明細書において用いる手法は、イオントラップを利用し、この場合、イオントラップの他の要素の電位よりも低い低電位の１つ以上の領域を形成することが可能である。イオントラップが４重極ベースのイオントラップである種々の実施形態では、本明細書の方法は、「井戸変調器４重極」を利用することが可能である。
【００２８】
したがって、本明細書の線形イオントラップのいくつかの実施形態の要素を説明するために本明細書において使用する際、用語の「井戸変調器４重極」は、少なくとも２つの異なる増強ゾーンを有するか、またはそれを有するように補充される４重極組立体を指す。これらの異なるゾーンは、異なる度合いの増強を呈することが可能であり、これは、これらのゾーンが、独立して増強される電極区分もしくは独立して増強される補助電極等の、独立して増強される要素であるか、またはそれを備えるからであるか、あるいは、裸電極表面と抵抗塗膜された電極表面等の異なる材料、または区分４重極における異なる材料の区分を備えるからであり、例えば、交互電極／絶縁体が挙げられ、この場合、絶縁体は、金で塗膜されるセラミック棒の組のように、イオンに対して高度に「可視的」ではなく、金を含まない薄いバンドは例外とする（例えば、裸バンドは、金塗膜のレーザーアブレーションにより形成可能である）。したがって、本明細書の井戸変調器４重極は、補助電極補充４重極、区分４重極、抵抗塗膜ロッドを有する４重極、または異なる増強ゾーンを提供する任意の他の構成を備えることが可能である。
【００２９】
本明細書の井戸変調器４重極内で形成される電位井戸は、ＬＩＴ内における増強ゾーンを、そのゾーンに隣接するＬＩＴの領域の電位よりも低い電位に維持することによって形成され、いくつかの実施形態では、電位井戸は、残りのＬＩＴの電位よりも低い電位でＬＩＴ内において増強ゾーンを維持することによって形成可能である。図７は、線形イオントラップ内において電位井戸を得ることが可能である２つの異なるフォーマットを図示する。このような井戸は、ＬＩＴの異なって増強されるゾーンの電位を減少させることによって、または隣接ゾーンの電位を上昇させることによって、またはその両方によって形成可能である。
【００３０】
各井戸は、その井戸がＬＩＴの隣接領域の電位よりも低い電位を有することによって画定される。電位のより高いこのような各領域は、本明細書において「電位壁」と呼ばれることが可能である。各井戸は、このような１つの「上流」壁であって、ＬＩＴ出口レンズから遠位にある「上流」壁と、このような１つの「下流」壁であって、出口レンズに対して近位にある壁とを有することが可能である。同様に、各井戸と、その中に井戸を形成するように操作可能である（例えば、その中に内在する）各ＬＩＴゾーンとは、上流端および下流端を有すると考えられることが可能である。
【００３１】
上で示唆されたように、本明細書の種々の実施形態では、井戸変調器４重極は、線形イオントラップ、例えば、３連４重極（ＱｑＱ）質量分析計等の質量分析計の線形イオントラップにおいて使用される。このような実施形態では、線形イオントラップ４重極のロッドは、線形イオントラップの技術において有用である円形、楕円形、卵形、双曲線、または任意の他の幾何学的形状である断面を有することが可能である。ロッドは、線形イオントラップ（ＬＩＴ）の中心軸を中心に半径方向に一定の間隔で配置される。ロッドが、テーパ状の端部を有する断面を有する場合、そのテーパ状の端部は、典型的には、線形イオントラップの中心軸に向かって配向されるが、他の配向を使用することが可能である。
【００３２】
付加的または代替的に、電極は、その長さに沿ってテーパ状の輪郭を有することが可能であり、電位が電極に印加されると、電極の長さに沿って、例えば、４重極の長さに沿って軸勾配が産生される。使用する場合、２つまたは４つのテーパ状の電極の組が、典型的には、軸勾配を４重極に沿って産生することが可能になるように４重極のロッドの間に載置される。種々の実施形態では、２つのテーパ状電極、例えば、リニアック電極と、２つの非テーパ状Ｔ字形棒の組み合わせを、ＬＩＴの同一ゾーンにおいて用いることが可能である。このような実施形態では、非テーパ状Ｔ字形棒は浅井戸を提供し、一方、テーパ状の輪郭の電極は、本明細書の方法の異なるステップにおいて、井戸からＬＩＴの出口端部にイオンを移動させる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、本明細書の井戸変調器４重極を備えるＬＩＴは、ＱｑＱ質量分析計において、第１の４重極と第２の４重極との間、または第２の４重極と第３の４重極との間に位置することが可能であるか、またはその第３の４重極として、もしくはその後に位置することが可能である。典型的には、井戸変調器４重極ベースのＬＩＴは、ＱｑＱ質量分析計の最終質量分析４重極（Ｑ３）と、その出口レンズとの間に位置することが可能である。
【００３４】
井戸変調器４重極は、補助電極、区分４重極ロッドの組、抵抗塗膜、およびそれらの組み合わせのうちの１つ以上を有する４重極組立体等の、種々のフォーマットで構築可能である。
【００３５】
本明細書のいくつかの実施形態では、井戸変調器４重極は、１つ以上の組の独立して増強される補助電極を備えることが可能である。補助電極は、補助棒、補助カラー、または他のフォーマットの形式を有することが可能である。補助電極補充線形イオントラップの種々の実施形態では、所与の組の棒において使用する補助電極は、円形、楕円形、卵形、双曲線、Ｔ字形、Ｙ字形、楔形、涙滴状、または補助電極の技術において有用な任意の他の幾何学的形状である断面を有することが可能である。補助電極が、Ｔ字形もしくはＹ字形電極の主要脚部等のテーパ状端部を有する断面を有する場合、または楕円形、卵形、楔形、もしくは涙滴状電極の幅の狭い部分を有する場合、種々の実施形態では、そのテーパ状端部は、線形イオントラップの中心軸、例えば、ＬＩＴ４重極の中心軸に向かって配向可能である。
【００３６】
使用する場合、補助電極は、ＬＩＴの周囲に一定の間隔で分配して、例えば、２つまたは４つを１組にして配置される。典型的には、４つの組を使用する。いくつかの実施形態では、所与の組において使用される補助電極は、カラーの形式を取ることが可能であり、各カラーは、ＬＩＴ４重極ロッドの区分を囲み、そこから独立して増強される。典型的には、セラミックのカラーを使用する場合、カラーの長さに沿って、電位を印加可能である４つの伝導ストライプを有する。固体金属カラーを使用する実施形態では、電極は１つだけしか存在しないが、効果は、同一の電位に維持される４つの別々の電極と同一であり、これは、ＬＩＴのロッドが、ＬＩＴの内部（イオンが保管される）を、ロッドの後方のカラーの部分から遮断するからである。棒またはカラーは、ＬＩＴ４重極ロッドと同一の材料から、またはＬＩＴ４重極ロッドとは異なる材料から作製可能である。いくつかの実施形態では、３つ以上の組の補助電極が、井戸変調器４重極に存在することが可能である。これらは、ＬＩＴ４重極の別々のゾーンまたは重複ゾーンに沿って配置可能である。２つ以上の組の補助電極が存在する場合、このような組は、組の間で同一または異なる形状、サイズ、または材料組成を有する電極を備えることが可能である。
【００３７】
したがって、いくつかの実施形態では、井戸変調器４重極は、（１）１つの４重極ロッドの組と、４重極ロッドよりも短い少なくとも１つの組の４つの短い補助電極であって、短い電極の各々は、その組において他方の短い電極に実質的に平行に配置され、短い電極の各々は、４重極の異なる対のロッドの間の空間に位置し、線形イオントラップ４重極内に短い線形領域を形成するもの、（２）少なくとも２つの区分の区分４重極であって、（１）の補助電極の各組または（２）の各区分は、その残りの要素から独立して電気的に増強され、その結果、４重極組立体は、少なくとも２つの独立して増強されるゾーンを含むもの、を備える組立体であることが可能である。４重極組立体の異なるゾーンは、その一部である線形イオントラップ内において３つ以上の電位井戸を形成するように動作することが可能である。電位井戸は、線形イオントラップの少なくとも２つの異なる区域において、相互に交互にまたは同時に形成可能であり、これらの区域は、線形イオントラップのイオン源（Ａ）に近い近位区域（ＰＳ）と、線形イオントラップのイオン出口ポート（Ｂ）に近い遠位区域（ＤＳ）とを含む。ＰＳは、ＰＳ井戸を形成するように動作可能であり、ＤＳは、ＤＳ井戸を形成するように動作可能である。種々の実施形態では、イオン源（Ａ）は、質量分析計の４重極連続体であることが可能であり、イオン出口ポート（Ｂ）は、質量分析計のレンズであることが可能である。動作中、井戸変調器４重極線形イオントラップを備える質量分析計では、イオン集団が、４重極連続体（Ａ）から、イオントラップの遠位区域（ＤＳ）において形成される井戸に装填可能であり、次いで、これらの遠位区域の井戸に存在するイオンは、近位区域（ＰＳ）に形成される井戸を通過することによって、連続体（Ａ）に戻って移行することが可能であり、近位区域の井戸は、これらのイオンの画分を保持する。これは、例えば、初めにＤＳ井戸を形成し、連続体（Ａ）からＤＳ井戸にイオン集団を装填し、ＰＳ井戸を形成し、ＤＳの電位をＰＳ井戸の電位よりも大きく、かつ出口レンズの電位よりも小さいレベルまで増加させることによって達成可能であり、次いで、イオンは、ＰＳ井戸を横断して、適切に増強される連続体（Ａ）に戻って移行することが可能である。ＰＳ井戸の電位が、その周囲の電位よりも「浅い」プロファイルを有する場合、ＰＳ井戸の電位は、ＤＳ井戸から連続体（Ａ）にＰＳ井戸を通過するイオン集団の画分を保持することが可能である。次いで、ＤＳ電位およびＰＳ電位を操作して、出口レンズ（Ｂ）への供給前に、イオンの画分をＰＳ井戸からＤＳ井戸に移行することが可能である。代替として、イオン集団の画分は、出口レンズへの供給前に、例えば、フラグメンテーションによってイオントラップにおいてさらに処理可能である。
【００３８】
いくつかの実施形態では、本明細書の井戸変調器４重極は、２つまたは３つ以上の区分に分離される区分ＬＩＴ４重極を備えることが可能である。少なくとも１つのこのような区分は、井戸変調器４重極における他の要素の電位とは異なる電位を呈し、例えば、井戸変調器４重極の他の要素から独立して増強される。
【００３９】
いくつかの実施形態では、区分ＬＩＴ４重極の異なる組の区分または異なる組の補助電極等の、井戸変調器４重極の要素は、ＬＩＴ井戸変調器４重極の他の要素から独立して増強されるが、単一のソースからの共通電圧の印加によるか、または同一の電位を呈するように動作されるかにかかわらず相互に共増強可能である。
【００４０】
本明細書のいくつかの実施形態では、井戸変調器４重極は、ＬＩＴ４重極ロッドの組を備えることが可能であり、そのロッドは、その少なくとも１つの区分の表面に適用される抵抗塗膜を有する。例えば、このような塗膜は、ＬＩＴの中心軸に向かって配向されるロッド面の一部等のロッドの側方面に位置することが可能であるか、またはロッドの区分の半径方向表面の周囲にバンドを形成することが可能である。また、抵抗塗膜の他の配置も使用可能であり、塗膜の組における塗膜毎の塗膜の位置は、ＬＩＴの周囲の一定間隔で半径方向の配置の観点からは同一である。
【００４１】
いくつかの実施形態では、抵抗塗膜は、ロッド表面に接合されるガラスまたは他のガラス質材料を備えることが可能である。いくつかのこのような実施形態では、抵抗塗膜は、塗膜材料をロッド表面に焼きなましすることによって形成可能である。いくつかの実施形態では、塗膜材料は、ケイ酸塩ガラス、含鉛ガラス、例えば、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−ＡＩ２Ｏ３−ＳｉＯ２、シリコーンカーバイト、または窒化ケイ素であることが可能であるか、またはそれを備えることが可能である。いくつかの実施形態では、塗膜は、ガラス質フリット材料において分散される金属酸化物またはカーボン粒子の混合物から形成可能である。例えば、これは、ケイ酸プレガラス等のプレガラス粒子において分散される約５０重量％以下の粒子状金属酸化物および／または炭素の混合物から形成可能である。金属酸化物は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、２酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化銅（Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、または酸化バナジウム（Ｖ３Ｏ５）、混合金属酸化物、例えば、チタン−クロム酸化物（ＴｉＣｒ２Ｏ４）、またはそれらの組み合わせのうちのいずれかであることが可能であり、炭素は、例えば、黒鉛であることが可能であり、それらの組み合わせを使用することが可能である。また、有用な抵抗塗膜は、参照により本明細書に組み込まれるＦｏｒｅｍａｎらへの米国特許第４，１２４，５４０号およびＳｐｉｎｄｔへの米国特許第５，７４６，６３５号において説明されるものも含む。いくつかの実施形態では、塗膜は、黒鉛から形成可能であるか、または例えば、参照により本明細書に組み込まれるＭａｌｅｙらへの米国特許第３，７９１，５４６号に説明されるような塗膜等の、金属酸化物および黒鉛の混合物から形成可能である。
【００４２】
いくつかの実施形態では、ＬＩＴ４重極ロッド区分、補助電極補充、抵抗塗膜、および／または他の異なって増強するフォーマットの組み合わせを、本明細書の井戸変調器４重極において使用することが可能である。任意の所与のゾーンでは、所与の組の補助電極の電極、あるいは所与の組のこのような区分のもしくは抵抗塗膜要素または塗膜要素は、協調的に動作可能であり、本明細書の方法では、ＬＩＴ内においてＬＩＴの他の要素の電位よりも高い電位領域または低い電位領域を形成するように動作する。このようなゾーン内の低電位領域を、本明細書の種々の実施形態において、井戸または「電位井戸」と呼ぶことも可能である。
【００４３】
任意のこのような実施形態を使用して、ＬＩＴにおいて異なって増強されるゾーンであって、電位井戸を形成可能であるＬＩＴ区域を画定するゾーンを提供することが可能である。本明細書の種々の実施形態に従って井戸が形成される場合、その電位は、ＬＩＴの隣接ゾーンの電位よりも低い。差異は、イオンの所望の画分を保持するのに十分大きいが、質量分析計の上流４重極連続体、すなわち、質量分析計の４重極連続体の下流にＬＩＴが位置する場合の場所に、過剰イオンが戻るのを可能するのに十分小さくなるように、ユーザによって判断される。井戸とその隣接ゾーンとの間の電位差は、井戸に保持される全電荷に依存し、全電荷は、イオンの数および各イオンの電荷に依存する。種々の実施形態では、電位差は、典型的には、例えば、約５００ｍＶから約５０Ｖであることが可能であり、いくつかの実施形態では、これは、少なくともまたは約１、２、５、または１０Ｖであり、最大または約２５、２０、または１５Ｖであることが可能である。２０Ｖは、いくつかの実施形態において有用な電位差である。２０Ｖ（データを提供する実験において、電位はリニアック電極に印加される）を印加する場合に生成される井戸の深さは、その最深点において約０．０６Ｖである（図３ＢにおけるデルタＶ２）。これは、リニアック電極によって生成される軸上ＤＣ電位である。リニアック電極は、その最近接点においてＬＩＴの中心軸から１０ｍｍ離隔して存在する（電極がその中心軸に近ければ、軸上ＤＣ電位は、リニアック電極に印加する同一の２０Ｖについてより大きくなる）。井戸の深さは、熱運動化されるイオンの保持に十分であるべきであり、これは、井戸の深さが少なくとも０．０２６Ｖであることを意味する（０．０２６ｅＶは、熱エネルギーに相当する）。リニアック電極が２００Ｖの印加電位を有する場合、軸上電位は、約０．６Ｖ（図３ＡにおけるデルタＶ１）であり、これは、空間電荷条件下でＬＩＴにイオンを保持するのに十分な障壁である。
【００４４】
区分ＬＩＴを用いる実施形態では、区分に印加されるＤＣ電位は、すぐ近くの区分に印加されるＤＣ電位の畳み込みを反映する。すなわち、区分が比較的長いのであれば、印加されるＤＣオフセットは、障壁の高さ（または井戸の深さ）になる。区分が短くなると、ＤＣ電位は、その近傍区分からいくらか影響を受ける。補助電極は、より大きな印加電位を用いて、より小さい電位が区分ＬＩＴに印可される場合に認められる同一の軸上電位を産生する。また、電位を区分ロッドに印加することは、補助電極を使用する場合に、ＬＩＴロッドによる電位の遮蔽の問題を回避する（しかしながら、イオンがフィールド半径の５０％を超える半径方向の振幅である場合にのみ遮蔽は問題になる）。当業者が理解するように、絶対電圧の選択は、井戸の形成のために選択される電極設定に依存する。種々の実施形態では、電位差は、ＬＩＴからの過剰イオンの移行中に、イオンのフラグメンテーションの発生を回避するのに十分小さい。４重極連続体の上流（隣接）部分に戻るＬＩＴ装填イオンの移行を達成する目的で、井戸変調器ＬＩＴが質量分析計４重極連続体の後に位置する実施形態では、その上流にある隣接部分の電位は、ＬＩＴにおける電位井戸の形成について上述した電圧差だけ、線形イオントラップの電位よりも低くなることが可能である。
【００４５】
トラップ電位の深さは、トラップの軸に沿った電位差によって制御される。電位差が大きいと、より多くのイオンを保持するより深い電位井戸がもたらされる。これらの電位を調整する能力により、近位井戸が保持可能であるイオンの数を調整することが可能になる。動作中、ユーザは、予備試験を実行して、空間電荷の効果が所与の分析において問題を提示しているか否か、すなわち、電位井戸が深いために、所望の分析について保持されるイオンが多過ぎるか否かを判断することが可能である。問題が見つかる場合は、ユーザは、例えば、分析に適切な減少した数のイオンを保持するように、近位井戸の深さを減少させることができる。種々の実施形態では、電位井戸は、イオントラップの隣接領域の電位に対して、深さが約０．０２５Ｖまたは０．０２６Ｖ以上になるように形成可能である。種々の実施形態では、この深さは、約０．０３、０．０４、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、もしくは０．５以上であることが可能である。いくつかの実施形態では、井戸の深さは、約１Ｖ以上であることが可能である。種々の実施形態では、井戸の深さは、約１０、５、２、１、０．９、０．８、０．７、０．６、または０．５Ｖ以下であることが可能である。このような井戸は、隣接ＬＩＴ領域の電位よりも低い値にその電位を維持することによって形成される。
【００４６】
種々の実施形態では、本明細書の井戸変調器４重極を備えるＬＩＴは、質量分析計の出口レンズに隣接して位置することが可能である。出口レンズは、ＬＩＴの要素の電位よりも大きい電位に維持される。出口レンズと隣接ＬＩＴ要素との間の電位差は、イオンのレンズからの退出をこの退出が所望されるまで阻止するのに十分大きい値になるように、ユーザにより選択される。典型的には、出口レンズは、ＬＩＴの要素よりも、または少なくとも隣接（上流）ＬＩＴ要素から約１Ｖから約５００Ｖ大きい。ＬＩＴ電位オフセットに対する出口レンズにおける電位は、イオンのＬＩＴ進入時のイオンの軸方向運動エネルギーよりも大きい。典型的には、イオンがＱ２衝突セルを出る場合、イオンは熱運動化されており、極めて低い運動エネルギー（０．０２５ｅＶ）で衝突セルを出る。次いで、下流光学系における電位差は、イオンの運動エネルギーを決定し、ＬＩＴの電位オフセットは、最も重要である光学系である。したがって、ＬＩＴとＱ２衝突セルとの間の電位差は、ＬＩＴにおけるイオンの軸方向運動エネルギーを決定するものである。出口レンズは、このエネルギーよりも大きい印加電位を有する。種々の実施形態では、単に、多くの実施形態では、典型的にはＬＩＴから走査される任意のイオンに対して出口レンズに印加される電圧よりも大きいという理由により、２００Ｖの出口レンズ電位は有用である。したがって、出口レンズは、全てのＬＩＴ要素または少なくとも隣接ＬＩＴ要素の電位よりも、例えば、少なくともまたは約５、１０、２０、５０、もしくは１００Ｖ、および最大または約５００、４００、３００、もしくは２５０Ｖ大きい電位に維持することが可能である。種々の実施形態では、これは、２００Ｖの差異であることが可能である。一般に、出口レンズの電位差は、比較的高く、例えば、約１００Ｖ以上に設定される。
【００４７】
本明細書の質量分析方法は、種々の実施形態では、（ａ）質量分析計のＱ３ロッド組と出口レンズとの間に短い線形イオントラップを提供するステップと、（ｂ）イオンを短い線形イオントラップ内に提供するステップと、（ｃ）短い線形イオントラップにおいて、第１のトラップ領域（小トラップ電位）を提供するステップと、（ｄ）第１のトラップ領域（小トラップ電位）においてイオンを蓄積するステップと、（ｅ）第１のトラップ領域（小トラップ電位）からの過剰イオンが第２のトラップ領域（Ｑ３領域）に移動するように、第２のトラップ領域（Ｑ３領域）を生成するステップとを伴うことが可能である。このような方法は、第１のトラップ領域、すなわち小トラップ電位を有する領域においてイオンを走査および検出するステップをさらに含むことが可能である。このような方法は、ステップ（ｃ）において、空間電荷効果を受けずに質量スペクトルを生成するために、所望の数のイオンを含む電位井戸を産生するように最適化される電位を有する第１のトラップ領域（小トラップ電位）を形成するステップを伴うことが可能である。
【００４８】
ＬＩＴは、ある時間の間充填される。図３Ａは、ＬＩＴがある時間の間充填された後の時点における実施形態を図示する。充填ステップが完了すると、イオンは、例えば、走査が実行され、かつＬＩＴのさらなる充填が所望されるまで４重極に進入しなくなる。
【００４９】
本明細書の種々の実施形態では、ＬＩＴから４重極上流に戻る過剰イオンは、その中に保持可能である。いくつかの実施形態では、これらのイオンは、過剰イオンを除去するために、本明細書の方法に従って、次回の処理のために井戸変調器４重極ベースのＬＩＴに再充填可能である。次いで、２回目にＬＩＴに残る再充填されたイオンの画分は、検出するために走査可能である。このような処理は、保持されたイオンを使用して、必要な回数繰り返し可能であり、これは、過剰イオンの全てがトラップから走査されるまで繰り返し可能である。これにより、イオンの新しい集団を質量分析計内に装填する追加のステップを必要とせずに、複数回、例えば、２回または３回の試料測定が可能になる。
【００５０】
種々の実施形態では、近位井戸は、近位端における線形イオントラップの周囲のリニアック電極の組における電位を減少させるとともに、線形イオントラップオフセット電位を増加させることによって形成可能である。増加した線形イオントラップ電位と減少したリニアック電極の電位との合計により、４重極の電位よりも高い電位である井戸が生成される。代替として、４重極オフセット電位とリニアック電極電位とを低下させることによって同一の効果を達成することが可能である。
【００５１】
異なるＬＩＴ部分の異なる材料構成により画定される２つの異なるトラップ領域の使用に関連して上記実施形態について説明したが、トラップ４重極の２つの異なる部分において軸方向電位を単に操作することによって２つの異なるゾーンを生成可能である代替実施形態も想定される。したがって、いくつかの代替実施形態では、イオンは、例えば、図３Ａに図示するように、まず、ＬＩＴを充填することが可能である。次いで、次のステップにおいて、図３Ｂにおいて形成される井戸の代わりに小障壁を形成するために、４重極に最も近いＴ字形棒、リニアック電極、または他の増強要素により形成される障壁を低下させるように実装することが可能である。これにより、出口レンズに近い電位ゾーンにおいてトラップされるイオンの画分が出されて、過剰イオンは、障壁またはＬＩＴ電位よりも電位が低い上流４重極（例えば、Ｑ３）に移動する。上述のようなプログラム可能な制御器は、本明細書のこのような簡略化された代替方法の動作のためにプログラミングされるように容易に修正可能である。
【００５２】
いくつかの代替実施形態では、ＬＩＴは、レンズ、例えば、第１の４重極に近位に位置する「入口」レンズを備えることが可能である。このようなレンズは、本明細書の井戸変調器４重極の２つの電位操作可能なゾーンのうちの１つとしての役割を果たすことが可能である。動作中、レンズ電位は、過剰イオンが第１の４重極内に戻って移動可能になるように低下させることが可能であり、これによって、空間電荷が低減する。残りのＬＩＴは、いくつかのこのような実施形態において、異なって増強される他方のゾーンとしての役割を果たすことが可能である。
【００５３】
入口レンズを含む実施形態では、イオンが線形イオントラップを充填した後に、レンズにおける電位は、線形イオントラップ部分にイオンを閉じ込めるように上昇され得る。次いで、第１の４重極における電位を低下させ得る。次に、レンズにおける電位を、線形イオントラップの電位よりも少し高い電位まで低下させて、線形イオントラップ領域において浅井戸を形成することが可能である。次いで、過剰イオンが、線形イオントラップから第１の４重極に戻って流れることが可能である。次いで、線形イオントラップをイオンが退出または進入することを防止するために、レンズにおける電位を上昇させ得る。次いで、線形イオントラップ中のイオンを質量分析する。
【００５４】
このような実施形態では、４重極の物理的部分以外のＬＩＴの要素のうちの１つは、井戸変調器４重極の２つの電位操作可能ゾーンのうちの１つとしての役割を果たす。いくつかの実施形態では、レンズの電位を操作する代わりに、補助電極の組の電位を低下させることが可能であり、一方、所望のイオンは、ＬＩＴの遠位区域に保持され、過剰イオンが第１の４重極内に戻って移行可能になるように障壁が十分低くなるまで、補助電極電位を低下させる。このような実施形態では、トラップ電位は、依然として遠位区域にある。
【００５５】
同様に、いくつかの代替実施形態では、ＬＩＴ出口レンズは、ＬＩＴの２つの電位操作可能ゾーンのうちの１つとしての役割を果たすことが可能であり、動作中、いくつかの実施形態では、出口レンズは、ＬＩＴに装填されている過剰イオンが、空間電荷を減少させるために出口レンズを単に通過することを可能にするように操作可能であり、次いで、ＬＩＴに残存するイオンを走査することが可能である。いくつかのこのような実施形態では、残りのＬＩＴは、異なって増強される他方のゾーンとしての役割を果たすことが可能である。
【００５６】
本明細書のいくつかの実施形態では、このような代替特徴、例えば、軸方向電位操作、「入口レンズ」操作、および／または出口レンズ操作を、上述の井戸変調器４重極ＬＩＴと併用することが可能である。
【００５７】
（実施例）
実験。全ての実験は、改良型４０００Ｑ Ｔｒａｐ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ， Ｆｏｓｔｅｒ Ｃｉｔｙ， ＣＡ， ＵＳＡの質量分析システム）において、Ｑ３ロッドの組と出口レンズとの間に位置する短い線形イオントラップ（ＳＬＩＴ）を使用して実行される。これは、充填ステップ中に各光学系に印加される電圧とともに、図１に図示される。補助電極に印加される電圧は、本ステップ中、２００Ｖであり、ＳＬＩＴの軸に沿ってΔＶ１の追加の電位を産生する。イオンは、＋によって示される。ＳＬＩＴの充填中、イオン通路の長さに沿った電位は、可能な限り多くのイオンがＳＬＩＴに入るように調整される。ＳＬＩＴが充填された後、ＳＬＩＴにおけるロッドオフセットは、０Ｖまで上昇し、Ｑ３における電位は、低いままである（図２参照）。これは、走査ステップ中に、Ｑ３に残存するエネルギーイオンがＳＬＩＴ中に移行することを防止する。イオンは、Ｑ Ｔｒａｐ製品の全てにおいて利用可能である質量選択軸方向放出（ＭＳＡＥ）の技法を使用して、ＳＬＩＴから走査される。イオンは、３１２ｋＨｚの放出周波数と８１６ｋＨｚの駆動周波数とを使用して、ｑ＝０．８５でＳＬＩＴから走査される。
【００５８】
標準的なチューニング混合物（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ， ＣＡ， ＵＳＡから入手可能）を使用して、これらの実験にイオンを供給する。１：１０、１：１００、および１：１０００の希釈を使用し、図面において１：１と示す不希釈サンプルも使用する。試料は、７．０μｌ／ｍｉｎで注入される。充填時間は、０．３ミリ秒から１０００ミリ秒まで変動する。結果は図４〜図６に提示され、図６は、本方法の種々の実施形態が、幅広い種類の試料濃度および条件下で調査走査を使用する能力を提供することを明示する。本技術の実施形態は、多数の異なる質量分析計との使用およびイオントラップを備える他のシステムとの使用に適用可能である。
【００５９】
図示する実験設定およびデータは、単に、技法を実装可能である方法の一例である。外部（補助）電極の組、区分ロッド組等の使用等によって主要なトラップ電位内における弱トラップ電位を多種多様の方式で提供することが可能である。一方法では、イオンが４重極内に閉じ込められる場合に、４重極支持カラー上の伝導性ストライプに引力電位を印加してもよい。次のステップにおいて、過剰イオンが出るように、主要トラップからの出口を提供する。トラップに残存するイオンのみが、弱いトラップ電位に含まれるイオンである。過剰イオンを除去した後に、残存イオンを、トラップからのイオンの走査中に従来使用していた条件にするように電位を再確立することが可能である。弱いトラップ電位の深さを最適化して、空間電荷の歪み効果を受けずに質量スペクトルを生成するのに十分である所望の数のイオンのみを含む井戸を産生することが可能である。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国特許出願第１２／２７２，９９８号（２００８年１１月１８日出願）の継続であり、米国仮出願第６１／０１７，２０３号（２００７年１２月２８日出願）の利益を主張する。上記２つの出願の全内容は、参照により本明細書に引用される。
【背景技術】
【０００２】
質量分析計に用いられるもの等のイオントラップは、分析技法において広く使用されている。全てのイオントラップシステムに共通の問題の１つとして、イオントラップの相対過剰充填によりもたらされる過剰空間電荷と、空間電荷により露呈される干渉とが挙げられ、これによって、トラップイオンから得られる質量スペクトルが歪められる。特に、このような歪みは、いくつかのトラップ走査技法において顕著である。４０００Ｑ Ｔｒａｐシステム（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）等の質量分析計では、最も空間電荷を受けるトラップ走査モードは、強化型質量スペクトル（ＥＭＳ）モードであり、程度は小さいが、空間電荷問題は、強化型分解能（ＥＲ）モードにおいても直面する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
質量分析方法が継続的に進化するにつれて、分解能の改善による分析効率を改善する最近の手法の１つは、感度を改善するために、より明るいイオン源を開発することにあった。しかしながら、作製されるイオン源が明るくなり、かつその使用が広まるにつれて、空間電荷の関連する増加に対処するための必要性がより重要になる。このような空間電荷効果を回避するために用いられているいくつかの手法は、電位をイオントラップのイオン光学系の上流に変調することによって、すなわち、イオン光学系をパルスまたはデフォーカスすることによって、イオントラップの充填時間を最小化し、および／またはイオン源からのイオンビームのデューティサイクルを低減することを含む。しかしながら、これらの全ては、あらゆる事例において効率的な分析を可能にする解決法ではない。結果として、イオントラップ空間電荷に対処するための追加のまたは代替の方法および装置を提供することが有利になるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
種々の実施形態では、本開示は、イオントラップにおける空間電荷効果に対処するための異なる技法を説明する。本技法は、ＬＩＴ内におけるトラップ電位を操作して、過剰イオンを除去することが可能であり、これによって、特定の分析実行が空間電荷効果を受けるリスクを低下させるという見解に基づく。種々の実施形態では、まず、ＬＩＴを充填すると、ＬＩＴ内に小トラップ電位が産生され、次いで、過剰イオンは、ＬＩＴを退出することが可能になり、次いで、質量スペクトルの収集のためのＬＩＴからのイオンのさらなる操作および／または走査の前に、通常のトラップ条件を再確立する。本開示は、以下をさらに提供する。
【０００５】
質量分析装置は、（１）第１の４重極と、出口レンズと、第１の４重極と出口レンズとの間に配置される線形イオントラップとを有し、線形イオントラップは、線形イオントラップの少なくとも２つの異なる区域を画定する少なくとも２つの異なって増強されるゾーンを含む井戸変調器４重極を有し、線形イオントラップが、線形イオントラップの少なくとも２つの異なる区域において交互または同時に電位井戸を形成するように動作可能であり、区域は、第１の４重極に近い近位区域と、出口レンズに近い遠位区域とを含み、線形イオントラップは、第１の４重極から遠位区域に形成される井戸内にイオン集団を装填することが可能である動作が可能であり、井戸変調器４重極の異なって増強されるゾーンの電位の操作によって、これらのイオンのいくつかは、近位区域に形成される井戸を通過することによって、第１の４重極に戻って移行可能であり、近位区域井戸は、これらのイオンの画分を保持し、これによって、線形イオントラップの過剰充填を防止する。例えば、図３Ａ〜図３Ｄを参照されたい。
【０００６】
このような装置は、線形イオントラップに協働し得るように連結されるプログラム可能な制御器であって、
（１）線形イオントラップを、第１の４重極の電位よりも低い電位に保持し、線形イオントラップの遠位区域における電位井戸は、その近位区域の電位未満の電位を有し、これによって、第１の４重極から線形イオントラップへのイオンの移行を可能にすることと、
（２）線形イオントラップの電位を、第１の４重極の電位よりも高いレベルに上昇させ、近位区域の電位を減少させて、その上流端部において、より高い電位壁により部分的に画定される近位区域井戸を形成することと、
（３）遠位区域井戸の電位を、井戸の電位とほぼ同じか、またはそれを上回るレベルまで上昇させて、これにより、遠位区域井戸から第１の４重極にイオンを移行し、遠位区域井戸から近位区域井戸にイオンの画分を移行することと
によって、線形イオントラップの区域の電位を、出口レンズの電位未満のレベルに制御器が操作するための命令を備えるアルゴリズムでプログラミングされる制御器をさらに含む。
【０００７】
このような装置では、アルゴリズムは、（４）ステップ（３）の後に、近位区域の電位を上昇させるか、遠位区域の電位を減少させて、近位区域から遠位区域にイオンを移行する命令をさらに含み、このような装置では、（５）ステップ（４）の後に、検出器における検出のために、線形イオントラップからのイオンを走査する命令をさらに含む。
【０００８】
このような装置では、アルゴリズムは、ステップ（３）によりそこに戻って移行された結果として、第１の４重極に保持されるイオンの装填および処理を可能にするように、ステップ（１）〜（３）を繰り返す命令をさらに含む。
【０００９】
このような装置では、プログラム可能な制御器は、第１の４重極に協働し得るようにさらに連結され、制御器は、制御器がその電位を操作する命令を含むアルゴリズムによりプログラミングされる。
【００１０】
このような装置では、井戸変調器４重極は、１つのトラップ４重極ロッド組と、トラップ４重極のロッドよりも短い少なくとも１つの組の４つの短い補助電極とを有する補助電極補充４重極ロッド組を含み、短い電極の各々は、その組の他の短い電極に実質的に平行に配置され、４重極の異なる対のロッドの間の空間に位置し、組の短い電極は、出口レンズの平面から軸方向に等距離に、かつトラップ４重極の中心軸から半径方向に等距離に位置して、線形イオントラップ４重極内の短い線形ゾーンを形成し、補助電極の各組は、線形イオントラップの他の要素から独立して電気的に増強され、これによって、トラップ４重極ロッド組に沿って、少なくとも２つの異なって増強されるゾーンが画定される。
【００１１】
このような装置では、井戸変調器４重極は、少なくとも２つの区分の区分４重極を備え、各区分は、線形イオントラップの他の要素から独立して電気的に増強され、これによって、区分４重極に沿って少なくとも２つの異なって増強されたゾーンが画定される。
【００１２】
質量分析のための方法は、
（Ｉ）機器の第１の４重極と、その出口レンズとの間に位置する線形イオントラップを有する質量分析装置を提供するステップであって、線形イオントラップは、第１の４重極に近い近位区域とレンズに近い遠位区域とを含む少なくとも２つの区域を含み、区域の各々は、他方の区域とは異なって電気的に増強されるステップと、
（ＩＩ）第１の４重極から線形イオントラップにイオンを移行するように、質量分析計を動作するステップと、
（ＩＩＩ）それに隣接する線形イオントラップの領域の電位よりも低い電位に維持される線形イオントラップの第１の区域において、移行されるイオンをトラップするステップと、
（ＩＶ）トラップ区域から隣接する第１の４重極へイオンを移行するため、および線形イオントラップのその隣接領域の電位よりも低い電位に維持されるトラップの第２の区域においてイオンの画分を保持するために、線形イオントラップ内の電位を調整するステップであって、第２の区域は、ステップ（ＩＩＩ）における第１の区域と同一であるか、または異なるステップと
を伴う。
【００１３】
このような方法では、ステップ（ＩＩ）における移行するステップは、隣接部分が、線形イオントラップの電位よりも高い電位を有するように、（１）線形イオントラップと、（２）線形イオントラップに隣接する第１の４重極の一部分との電位を維持することを伴う。
【００１４】
このような方法は、（Ｖ）線形イオントラップからのステップ（ＩＶ）のイオンの画分を走査するステップと、そこから放出されるイオンを検出するステップとをさらに伴い、これによって、本方法は、放出されたイオンからの対象イオンの検出において、空間電荷干渉を実質的に低減する。
【００１５】
このような方法では、ステップ（ＩＶ）において、第２の区域は、第１の区域とは異なる。このような方法では、ステップ（ＩＶ）において、第２の区域は、線形イオントラップの近位区域であり、第１の区域は、遠位区域である。
【００１６】
このような方法では、ステップ（ＩＶ）において線形イオントラップのトラップ区分から第１の４重極に移行されるイオンは、その４重極に保持され、本方法は、線形イオントラップが走査してそこからイオンを空にした後に、保持されたイオンを線形イオントラップに移行することと、ステップ（ＩＩＩ）および（ＩＶ）を繰り返すこととをさらに伴う。
【００１７】
このような方法は、線形イオントラップからのステップ（ＩＶ）のイオンの画分を走査することと、そこから放出されるイオンを検出することとをさらに含み、これによって、本方法は、放出されたイオンからの関連イオンの検出において、空間電荷干渉を実質的に低減する。
【００１８】
このような方法では、ステップ（ＩＶ）および（Ｖ）は、第１の４重極または線形イオントラップのいずれかにイオンが残らなくなるまで、１回以上繰り返される。
【００１９】
このような方法では、ステップ（ＩＶ）において操作するステップは、隣接部分が、線形イオントラップの電位よりも低い電位を有するように、線形イオントラップの電位、線形イオントラップに隣接する第１の４重極の一部の電位、またはその両方を調整することを伴う。
【００２０】
このような方法では、電位の調整の後、第１の４重極の隣接部分の電位は、線形イオントラップの電位よりも少なくとも５００ｍＶ低い。このような方法では、電位の調整の後、第１の４重極の隣接部分の電位は、線形イオントラップの電位よりも約２０Ｖ以上低い。
【００２１】
このような方法では、出口レンズは、イオンがレンズから時期尚早に退出することを阻止するように、ＬＩＴの残りの要素の電位よりも十分大きい電位に維持される。このような方法では、出口レンズは、線形イオントラップの電位よりも約２００Ｖ大きい電位に維持される。
【００２２】
このような方法では、質量分析装置は、３連４重極質量分析計であり、第１の４重極は、Ｑ３を備える。
【００２３】
このような方法では、ステップ（ＩＩＩ）の第１の区域またはステップ（ＩＶ）の第２の区域は、線形イオントラップの隣接領域よりも少なくともまたは約０．０５Ｖ低い電位に維持される。
【００２４】
さらなる適用範囲は、本明細書に提供する説明により明らかになる。説明および特定の例が、例証目的のためだけに意図され、本開示の範囲を限定することを意図しないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本明細書に説明する図面は、例証目的のためだけのものであり、本開示の範囲を限定することを決して意図しない。
【図１】図１は、３連４重極質量分析計の４重極３（Ｑ３）とその出口レンズとの間に位置する井戸変調器線形イオントラップ（ＬＩＴ）の補助電極補充バージョンの実施形態を図示する。図示する電位プロファイルは、ＬＩＴを充填するために光学系に印加される例示的電位を示す。
【図２】図２は、ＬＩＴからのイオンを走査するために出口レンズの電位を低下させる直前にＬＩＴに印加される電位を図示する電位プロファイルを提示する。Ｑ３は、−２２Ｖに維持するように示される。
【図３】図３、すなわち、図３Ａ〜図３Ｄは、例示的実施形態を示す一連の電位プロファイルを図示し、本例示的実施形態において、電位は、ＬＩＴにおけるイオンの数を制限するように印加される。Ｑ３は、−２２Ｖに維持するように示される。図３Ａは、ある時間の間ＬＩＴが充填された後の、図１の例証に従って印加される電位を示す。本ステップでは、多数のイオンがＬＩＴに入っている。次のステップの図３Ｂでは、補助電極上の電位は、２００Ｖから−２０Ｖに増加し、ＬＩＴの電位オフセットは０Ｖに上昇する。これにより、補助電極の領域における小トラップ電位の形成がもたらされる。イオンの全てが、このトラップ電位に適合することは不可能であり、結果として、イオンの画分は、電位オフセットが低いままであるＱ３領域に戻って流れる。これにより、２つの別々のトラップゾーンにおいて２つの個別のイオン集団がもたらされる。これは、図３Ｃに示される。次のステップにおいて、補助電極に印加される電位を、再び２００Ｖに増加し、図３Ｄに示すように、右側の出口レンズに向かって移動するように小トラップ電位にあるイオンを押し出す。この時点で、ＬＩＴ上の電位は、ＬＩＴからのイオンを走査する直前のステップにおいて使用される電位にある。図２と図３Ｄとの間の主な違いは、ＬＩＴにおけるイオンの数の減少である。
【図４Ａ】図４、すなわち図４Ａおよび図４Ｂは、Ａｇｉｌｅｎｔ社のチューニング混合物から得られる６２２ｍ／ｚイオンについての質量スペクトルを提示する。両方の図面の左の列は、図１および図２に図示する通常のトラップ充填シーケンスを使用して得られた質量スペクトルを示す。右の列は、図３に図示する充填シーケンスを使用して得られた質量スペクトルを示し、この場合、ＬＩＴの容量は、井戸変調器４重極の動作によって効果的に制限されている。Ａｇｉｌｅｎｔチューニング溶液の４つの希釈を使用し、希釈については各図面に注釈が付けられている。各事例における充填時間を０．３ミリ秒に設定した。新しい技法に関する便益は、図４Ｂに示す１／１０および１／１の希釈について明示される。
【図４Ｂ】図４、すなわち図４Ａおよび図４Ｂは、Ａｇｉｌｅｎｔ社のチューニング混合物から得られる６２２ｍ／ｚイオンについての質量スペクトルを提示する。両方の図面の左の列は、図１および図２に図示する通常のトラップ充填シーケンスを使用して得られた質量スペクトルを示す。右の列は、図３に図示する充填シーケンスを使用して得られた質量スペクトルを示し、この場合、ＬＩＴの容量は、井戸変調器４重極の動作によって効果的に制限されている。Ａｇｉｌｅｎｔチューニング溶液の４つの希釈を使用し、希釈については各図面に注釈が付けられている。各事例における充填時間を０．３ミリ秒に設定した。新しい技法に関する便益は、図４Ｂに示す１／１０および１／１の希釈について明示される。
【図５】図５は、１０ミリ秒から１０００ミリ秒までのトラップ充填時間の関数としての、６２２ｍ／ｚについての質量スペクトルを提示する。不希釈試料を使用して、データを入手した。データにおいて空間電荷干渉の徴候はない。
【図６】図６は、従来の充填手順を使用して得た例示的質量スペクトル（上側フレーム）と、本明細書に開示する手順の実施形態を使用して得た別の例示的質量スペクトル（下側フレーム）とを示す。両方について、Ａｇｉｌｅｎｔ社のチューニング溶液の１／１００希釈を使用し、各事例における充填時間は、２００ミリ秒に設定された。質量範囲は、１００から３５０ｍ／ｚであり、幅広い質量範囲において本技法を用いることが可能であることが実証された。
【図７】図７は、電位井戸が本明細書の線形イオントラップにおいて生成可能である２つの例示的フォーマットを図示する。線形イオントラップ４重極要素（１、１０）は、電位井戸（４、４０）を形成可能であるＬＩＴの区域（３、３０）を画定する異なって増強されるゾーン（２、２０）を含むことが可能である。点線は、図示するフォーマットが同一または異なるＬＩＴ４重極組立体において存在可能であることを示す。矢印は、ＬＩＴ入口からＬＩＴ出口までのイオンの流れの方向を図示し、その方向を考慮して、上流壁（５Ａ、５０Ａ）および下流（５Ｂ、５０Ｂ）壁により画定される壁が示される。これらの説明は、非限定的であり、例えば、電位井戸を画定する壁は、同一または異なる電位を有することが可能であり、井戸変調器４重極内における異なる井戸は、同一または異なる電位を有することが可能である。同様に、所与の井戸の深さまたは所与の壁の高さは、任意の所与のイオン分析中に変更可能であり、種々の実施形態では、これらの特徴は、分析中に、ＬＩＴに一時的にだけ存在する。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下の説明は、本質的に単に例示的であり、本開示、用途、または使用を制限するように意図されない。
【００２７】
本明細書において用いる手法は、イオントラップを利用し、この場合、イオントラップの他の要素の電位よりも低い低電位の１つ以上の領域を形成することが可能である。イオントラップが４重極ベースのイオントラップである種々の実施形態では、本明細書の方法は、「井戸変調器４重極」を利用することが可能である。
【００２８】
したがって、本明細書の線形イオントラップのいくつかの実施形態の要素を説明するために本明細書において使用する際、用語の「井戸変調器４重極」は、少なくとも２つの異なる増強ゾーンを有するか、またはそれを有するように補充される４重極組立体を指す。これらの異なるゾーンは、異なる度合いの増強を呈することが可能であり、これは、これらのゾーンが、独立して増強される電極区分もしくは独立して増強される補助電極等の、独立して増強される要素であるか、またはそれを備えるからであるか、あるいは、裸電極表面と抵抗塗膜された電極表面等の異なる材料、または区分４重極における異なる材料の区分を備えるからであり、例えば、交互電極／絶縁体が挙げられ、この場合、絶縁体は、金で塗膜されるセラミック棒の組のように、イオンに対して高度に「可視的」ではなく、金を含まない薄いバンドは例外とする（例えば、裸バンドは、金塗膜のレーザーアブレーションにより形成可能である）。したがって、本明細書の井戸変調器４重極は、補助電極補充４重極、区分４重極、抵抗塗膜ロッドを有する４重極、または異なる増強ゾーンを提供する任意の他の構成を備えることが可能である。
【００２９】
本明細書の井戸変調器４重極内で形成される電位井戸は、ＬＩＴ内における増強ゾーンを、そのゾーンに隣接するＬＩＴの領域の電位よりも低い電位に維持することによって形成され、いくつかの実施形態では、電位井戸は、残りのＬＩＴの電位よりも低い電位でＬＩＴ内において増強ゾーンを維持することによって形成可能である。図７は、線形イオントラップ内において電位井戸を得ることが可能である２つの異なるフォーマットを図示する。このような井戸は、ＬＩＴの異なって増強されるゾーンの電位を減少させることによって、または隣接ゾーンの電位を上昇させることによって、またはその両方によって形成可能である。
【００３０】
各井戸は、その井戸がＬＩＴの隣接領域の電位よりも低い電位を有することによって画定される。電位のより高いこのような各領域は、本明細書において「電位壁」と呼ばれることが可能である。各井戸は、このような１つの「上流」壁であって、ＬＩＴ出口レンズから遠位にある「上流」壁と、このような１つの「下流」壁であって、出口レンズに対して近位にある壁とを有することが可能である。同様に、各井戸と、その中に井戸を形成するように操作可能である（例えば、その中に内在する）各ＬＩＴゾーンとは、上流端および下流端を有すると考えられることが可能である。
【００３１】
上で示唆されたように、本明細書の種々の実施形態では、井戸変調器４重極は、線形イオントラップ、例えば、３連４重極（ＱｑＱ）質量分析計等の質量分析計の線形イオントラップにおいて使用される。このような実施形態では、線形イオントラップ４重極のロッドは、線形イオントラップの技術において有用である円形、楕円形、卵形、双曲線、または任意の他の幾何学的形状である断面を有することが可能である。ロッドは、線形イオントラップ（ＬＩＴ）の中心軸を中心に半径方向に一定の間隔で配置される。ロッドが、テーパ状の端部を有する断面を有する場合、そのテーパ状の端部は、典型的には、線形イオントラップの中心軸に向かって配向されるが、他の配向を使用することが可能である。
【００３２】
付加的または代替的に、電極は、その長さに沿ってテーパ状の輪郭を有することが可能であり、電位が電極に印加されると、電極の長さに沿って、例えば、４重極の長さに沿って軸勾配が産生される。使用する場合、２つまたは４つのテーパ状の電極の組が、典型的には、軸勾配を４重極に沿って産生することが可能になるように４重極のロッドの間に載置される。種々の実施形態では、２つのテーパ状電極、例えば、リニアック電極と、２つの非テーパ状Ｔ字形棒の組み合わせを、ＬＩＴの同一ゾーンにおいて用いることが可能である。このような実施形態では、非テーパ状Ｔ字形棒は浅井戸を提供し、一方、テーパ状の輪郭の電極は、本明細書の方法の異なるステップにおいて、井戸からＬＩＴの出口端部にイオンを移動させる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、本明細書の井戸変調器４重極を備えるＬＩＴは、ＱｑＱ質量分析計において、第１の４重極と第２の４重極との間、または第２の４重極と第３の４重極との間に位置することが可能であるか、またはその第３の４重極として、もしくはその後に位置することが可能である。典型的には、井戸変調器４重極ベースのＬＩＴは、ＱｑＱ質量分析計の最終質量分析４重極（Ｑ３）と、その出口レンズとの間に位置することが可能である。
【００３４】
井戸変調器４重極は、補助電極、区分４重極ロッドの組、抵抗塗膜、およびそれらの組み合わせのうちの１つ以上を有する４重極組立体等の、種々のフォーマットで構築可能である。
【００３５】
本明細書のいくつかの実施形態では、井戸変調器４重極は、１つ以上の組の独立して増強される補助電極を備えることが可能である。補助電極は、補助棒、補助カラー、または他のフォーマットの形式を有することが可能である。補助電極補充線形イオントラップの種々の実施形態では、所与の組の棒において使用する補助電極は、円形、楕円形、卵形、双曲線、Ｔ字形、Ｙ字形、楔形、涙滴状、または補助電極の技術において有用な任意の他の幾何学的形状である断面を有することが可能である。補助電極が、Ｔ字形もしくはＹ字形電極の主要脚部等のテーパ状端部を有する断面を有する場合、または楕円形、卵形、楔形、もしくは涙滴状電極の幅の狭い部分を有する場合、種々の実施形態では、そのテーパ状端部は、線形イオントラップの中心軸、例えば、ＬＩＴ４重極の中心軸に向かって配向可能である。
【００３６】
使用する場合、補助電極は、ＬＩＴの周囲に一定の間隔で分配して、例えば、２つまたは４つを１組にして配置される。典型的には、４つの組を使用する。いくつかの実施形態では、所与の組において使用される補助電極は、カラーの形式を取ることが可能であり、各カラーは、ＬＩＴ４重極ロッドの区分を囲み、そこから独立して増強される。典型的には、セラミックのカラーを使用する場合、カラーの長さに沿って、電位を印加可能である４つの伝導ストライプを有する。固体金属カラーを使用する実施形態では、電極は１つだけしか存在しないが、効果は、同一の電位に維持される４つの別々の電極と同一であり、これは、ＬＩＴのロッドが、ＬＩＴの内部（イオンが保管される）を、ロッドの後方のカラーの部分から遮断するからである。棒またはカラーは、ＬＩＴ４重極ロッドと同一の材料から、またはＬＩＴ４重極ロッドとは異なる材料から作製可能である。いくつかの実施形態では、３つ以上の組の補助電極が、井戸変調器４重極に存在することが可能である。これらは、ＬＩＴ４重極の別々のゾーンまたは重複ゾーンに沿って配置可能である。２つ以上の組の補助電極が存在する場合、このような組は、組の間で同一または異なる形状、サイズ、または材料組成を有する電極を備えることが可能である。
【００３７】
したがって、いくつかの実施形態では、井戸変調器４重極は、（１）１つの４重極ロッドの組と、４重極ロッドよりも短い少なくとも１つの組の４つの短い補助電極であって、短い電極の各々は、その組において他方の短い電極に実質的に平行に配置され、短い電極の各々は、４重極の異なる対のロッドの間の空間に位置し、線形イオントラップ４重極内に短い線形領域を形成するもの、（２）少なくとも２つの区分の区分４重極であって、（１）の補助電極の各組または（２）の各区分は、その残りの要素から独立して電気的に増強され、その結果、４重極組立体は、少なくとも２つの独立して増強されるゾーンを含むもの、を備える組立体であることが可能である。４重極組立体の異なるゾーンは、その一部である線形イオントラップ内において３つ以上の電位井戸を形成するように動作することが可能である。電位井戸は、線形イオントラップの少なくとも２つの異なる区域において、相互に交互にまたは同時に形成可能であり、これらの区域は、線形イオントラップのイオン源（Ａ）に近い近位区域（ＰＳ）と、線形イオントラップのイオン出口ポート（Ｂ）に近い遠位区域（ＤＳ）とを含む。ＰＳは、ＰＳ井戸を形成するように動作可能であり、ＤＳは、ＤＳ井戸を形成するように動作可能である。種々の実施形態では、イオン源（Ａ）は、質量分析計の４重極連続体であることが可能であり、イオン出口ポート（Ｂ）は、質量分析計のレンズであることが可能である。動作中、井戸変調器４重極線形イオントラップを備える質量分析計では、イオン集団が、４重極連続体（Ａ）から、イオントラップの遠位区域（ＤＳ）において形成される井戸に装填可能であり、次いで、これらの遠位区域の井戸に存在するイオンは、近位区域（ＰＳ）に形成される井戸を通過することによって、連続体（Ａ）に戻って移行することが可能であり、近位区域の井戸は、これらのイオンの画分を保持する。これは、例えば、初めにＤＳ井戸を形成し、連続体（Ａ）からＤＳ井戸にイオン集団を装填し、ＰＳ井戸を形成し、ＤＳの電位をＰＳ井戸の電位よりも大きく、かつ出口レンズの電位よりも小さいレベルまで増加させることによって達成可能であり、次いで、イオンは、ＰＳ井戸を横断して、適切に増強される連続体（Ａ）に戻って移行することが可能である。ＰＳ井戸の電位が、その周囲の電位よりも「浅い」プロファイルを有する場合、ＰＳ井戸の電位は、ＤＳ井戸から連続体（Ａ）にＰＳ井戸を通過するイオン集団の画分を保持することが可能である。次いで、ＤＳ電位およびＰＳ電位を操作して、出口レンズ（Ｂ）への供給前に、イオンの画分をＰＳ井戸からＤＳ井戸に移行することが可能である。代替として、イオン集団の画分は、出口レンズへの供給前に、例えば、フラグメンテーションによってイオントラップにおいてさらに処理可能である。
【００３８】
いくつかの実施形態では、本明細書の井戸変調器４重極は、２つまたは３つ以上の区分に分離される区分ＬＩＴ４重極を備えることが可能である。少なくとも１つのこのような区分は、井戸変調器４重極における他の要素の電位とは異なる電位を呈し、例えば、井戸変調器４重極の他の要素から独立して増強される。
【００３９】
いくつかの実施形態では、区分ＬＩＴ４重極の異なる組の区分または異なる組の補助電極等の、井戸変調器４重極の要素は、ＬＩＴ井戸変調器４重極の他の要素から独立して増強されるが、単一のソースからの共通電圧の印加によるか、または同一の電位を呈するように動作されるかにかかわらず相互に共増強可能である。
【００４０】
本明細書のいくつかの実施形態では、井戸変調器４重極は、ＬＩＴ４重極ロッドの組を備えることが可能であり、そのロッドは、その少なくとも１つの区分の表面に適用される抵抗塗膜を有する。例えば、このような塗膜は、ＬＩＴの中心軸に向かって配向されるロッド面の一部等のロッドの側方面に位置することが可能であるか、またはロッドの区分の半径方向表面の周囲にバンドを形成することが可能である。また、抵抗塗膜の他の配置も使用可能であり、塗膜の組における塗膜毎の塗膜の位置は、ＬＩＴの周囲の一定間隔で半径方向の配置の観点からは同一である。
【００４１】
いくつかの実施形態では、抵抗塗膜は、ロッド表面に接合されるガラスまたは他のガラス質材料を備えることが可能である。いくつかのこのような実施形態では、抵抗塗膜は、塗膜材料をロッド表面に焼きなましすることによって形成可能である。いくつかの実施形態では、塗膜材料は、ケイ酸塩ガラス、含鉛ガラス、例えば、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−ＡＩ２Ｏ３−ＳｉＯ２、シリコーンカーバイト、または窒化ケイ素であることが可能であるか、またはそれを備えることが可能である。いくつかの実施形態では、塗膜は、ガラス質フリット材料において分散される金属酸化物またはカーボン粒子の混合物から形成可能である。例えば、これは、ケイ酸プレガラス等のプレガラス粒子において分散される約５０重量％以下の粒子状金属酸化物および／または炭素の混合物から形成可能である。金属酸化物は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、２酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化銅（Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、または酸化バナジウム（Ｖ３Ｏ５）、混合金属酸化物、例えば、チタン−クロム酸化物（ＴｉＣｒ２Ｏ４）、またはそれらの組み合わせのうちのいずれかであることが可能であり、炭素は、例えば、黒鉛であることが可能であり、それらの組み合わせを使用することが可能である。また、有用な抵抗塗膜は、参照により本明細書に組み込まれるＦｏｒｅｍａｎらへの米国特許第４，１２４，５４０号およびＳｐｉｎｄｔへの米国特許第５，７４６，６３５号において説明されるものも含む。いくつかの実施形態では、塗膜は、黒鉛から形成可能であるか、または例えば、参照により本明細書に組み込まれるＭａｌｅｙらへの米国特許第３，７９１，５４６号に説明されるような塗膜等の、金属酸化物および黒鉛の混合物から形成可能である。
【００４２】
いくつかの実施形態では、ＬＩＴ４重極ロッド区分、補助電極補充、抵抗塗膜、および／または他の異なって増強するフォーマットの組み合わせを、本明細書の井戸変調器４重極において使用することが可能である。任意の所与のゾーンでは、所与の組の補助電極の電極、あるいは所与の組のこのような区分のもしくは抵抗塗膜要素または塗膜要素は、協調的に動作可能であり、本明細書の方法では、ＬＩＴ内においてＬＩＴの他の要素の電位よりも高い電位領域または低い電位領域を形成するように動作する。このようなゾーン内の低電位領域を、本明細書の種々の実施形態において、井戸または「電位井戸」と呼ぶことも可能である。
【００４３】
任意のこのような実施形態を使用して、ＬＩＴにおいて異なって増強されるゾーンであって、電位井戸を形成可能であるＬＩＴ区域を画定するゾーンを提供することが可能である。本明細書の種々の実施形態に従って井戸が形成される場合、その電位は、ＬＩＴの隣接ゾーンの電位よりも低い。差異は、イオンの所望の画分を保持するのに十分大きいが、質量分析計の上流４重極連続体、すなわち、質量分析計の４重極連続体の下流にＬＩＴが位置する場合の場所に、過剰イオンが戻るのを可能するのに十分小さくなるように、ユーザによって判断される。井戸とその隣接ゾーンとの間の電位差は、井戸に保持される全電荷に依存し、全電荷は、イオンの数および各イオンの電荷に依存する。種々の実施形態では、電位差は、典型的には、例えば、約５００ｍＶから約５０Ｖであることが可能であり、いくつかの実施形態では、これは、少なくともまたは約１、２、５、または１０Ｖであり、最大または約２５、２０、または１５Ｖであることが可能である。２０Ｖは、いくつかの実施形態において有用な電位差である。２０Ｖ（データを提供する実験において、電位はリニアック電極に印加される）を印加する場合に生成される井戸の深さは、その最深点において約０．０６Ｖである（図３ＢにおけるデルタＶ２）。これは、リニアック電極によって生成される軸上ＤＣ電位である。リニアック電極は、その最近接点においてＬＩＴの中心軸から１０ｍｍ離隔して存在する（電極がその中心軸に近ければ、軸上ＤＣ電位は、リニアック電極に印加する同一の２０Ｖについてより大きくなる）。井戸の深さは、熱運動化されるイオンの保持に十分であるべきであり、これは、井戸の深さが少なくとも０．０２６Ｖであることを意味する（０．０２６ｅＶは、熱エネルギーに相当する）。リニアック電極が２００Ｖの印加電位を有する場合、軸上電位は、約０．６Ｖ（図３ＡにおけるデルタＶ１）であり、これは、空間電荷条件下でＬＩＴにイオンを保持するのに十分な障壁である。
【００４４】
区分ＬＩＴを用いる実施形態では、区分に印加されるＤＣ電位は、すぐ近くの区分に印加されるＤＣ電位の畳み込みを反映する。すなわち、区分が比較的長いのであれば、印加されるＤＣオフセットは、障壁の高さ（または井戸の深さ）になる。区分が短くなると、ＤＣ電位は、その近傍区分からいくらか影響を受ける。補助電極は、より大きな印加電位を用いて、より小さい電位が区分ＬＩＴに印可される場合に認められる同一の軸上電位を産生する。また、電位を区分ロッドに印加することは、補助電極を使用する場合に、ＬＩＴロッドによる電位の遮蔽の問題を回避する（しかしながら、イオンがフィールド半径の５０％を超える半径方向の振幅である場合にのみ遮蔽は問題になる）。当業者が理解するように、絶対電圧の選択は、井戸の形成のために選択される電極設定に依存する。種々の実施形態では、電位差は、ＬＩＴからの過剰イオンの移行中に、イオンのフラグメンテーションの発生を回避するのに十分小さい。４重極連続体の上流（隣接）部分に戻るＬＩＴ装填イオンの移行を達成する目的で、井戸変調器ＬＩＴが質量分析計４重極連続体の後に位置する実施形態では、その上流にある隣接部分の電位は、ＬＩＴにおける電位井戸の形成について上述した電圧差だけ、線形イオントラップの電位よりも低くなることが可能である。
【００４５】
トラップ電位の深さは、トラップの軸に沿った電位差によって制御される。電位差が大きいと、より多くのイオンを保持するより深い電位井戸がもたらされる。これらの電位を調整する能力により、近位井戸が保持可能であるイオンの数を調整することが可能になる。動作中、ユーザは、予備試験を実行して、空間電荷の効果が所与の分析において問題を提示しているか否か、すなわち、電位井戸が深いために、所望の分析について保持されるイオンが多過ぎるか否かを判断することが可能である。問題が見つかる場合は、ユーザは、例えば、分析に適切な減少した数のイオンを保持するように、近位井戸の深さを減少させることができる。種々の実施形態では、電位井戸は、イオントラップの隣接領域の電位に対して、深さが約０．０２５Ｖまたは０．０２６Ｖ以上になるように形成可能である。種々の実施形態では、この深さは、約０．０３、０．０４、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、もしくは０．５以上であることが可能である。いくつかの実施形態では、井戸の深さは、約１Ｖ以上であることが可能である。種々の実施形態では、井戸の深さは、約１０、５、２、１、０．９、０．８、０．７、０．６、または０．５Ｖ以下であることが可能である。このような井戸は、隣接ＬＩＴ領域の電位よりも低い値にその電位を維持することによって形成される。
【００４６】
種々の実施形態では、本明細書の井戸変調器４重極を備えるＬＩＴは、質量分析計の出口レンズに隣接して位置することが可能である。出口レンズは、ＬＩＴの要素の電位よりも大きい電位に維持される。出口レンズと隣接ＬＩＴ要素との間の電位差は、イオンのレンズからの退出をこの退出が所望されるまで阻止するのに十分大きい値になるように、ユーザにより選択される。典型的には、出口レンズは、ＬＩＴの要素よりも、または少なくとも隣接（上流）ＬＩＴ要素から約１Ｖから約５００Ｖ大きい。ＬＩＴ電位オフセットに対する出口レンズにおける電位は、イオンのＬＩＴ進入時のイオンの軸方向運動エネルギーよりも大きい。典型的には、イオンがＱ２衝突セルを出る場合、イオンは熱運動化されており、極めて低い運動エネルギー（０．０２５ｅＶ）で衝突セルを出る。次いで、下流光学系における電位差は、イオンの運動エネルギーを決定し、ＬＩＴの電位オフセットは、最も重要である光学系である。したがって、ＬＩＴとＱ２衝突セルとの間の電位差は、ＬＩＴにおけるイオンの軸方向運動エネルギーを決定するものである。出口レンズは、このエネルギーよりも大きい印加電位を有する。種々の実施形態では、単に、多くの実施形態では、典型的にはＬＩＴから走査される任意のイオンに対して出口レンズに印加される電圧よりも大きいという理由により、２００Ｖの出口レンズ電位は有用である。したがって、出口レンズは、全てのＬＩＴ要素または少なくとも隣接ＬＩＴ要素の電位よりも、例えば、少なくともまたは約５、１０、２０、５０、もしくは１００Ｖ、および最大または約５００、４００、３００、もしくは２５０Ｖ大きい電位に維持することが可能である。種々の実施形態では、これは、２００Ｖの差異であることが可能である。一般に、出口レンズの電位差は、比較的高く、例えば、約１００Ｖ以上に設定される。
【００４７】
本明細書の質量分析方法は、種々の実施形態では、（ａ）質量分析計のＱ３ロッド組と出口レンズとの間に短い線形イオントラップを提供するステップと、（ｂ）イオンを短い線形イオントラップ内に提供するステップと、（ｃ）短い線形イオントラップにおいて、第１のトラップ領域（小トラップ電位）を提供するステップと、（ｄ）第１のトラップ領域（小トラップ電位）においてイオンを蓄積するステップと、（ｅ）第１のトラップ領域（小トラップ電位）からの過剰イオンが第２のトラップ領域（Ｑ３領域）に移動するように、第２のトラップ領域（Ｑ３領域）を生成するステップとを伴うことが可能である。このような方法は、第１のトラップ領域、すなわち小トラップ電位を有する領域においてイオンを走査および検出するステップをさらに含むことが可能である。このような方法は、ステップ（ｃ）において、空間電荷効果を受けずに質量スペクトルを生成するために、所望の数のイオンを含む電位井戸を産生するように最適化される電位を有する第１のトラップ領域（小トラップ電位）を形成するステップを伴うことが可能である。
【００４８】
ＬＩＴは、ある時間の間充填される。図３Ａは、ＬＩＴがある時間の間充填された後の時点における実施形態を図示する。充填ステップが完了すると、イオンは、例えば、走査が実行され、かつＬＩＴのさらなる充填が所望されるまで４重極に進入しなくなる。
【００４９】
本明細書の種々の実施形態では、ＬＩＴから４重極上流に戻る過剰イオンは、その中に保持可能である。いくつかの実施形態では、これらのイオンは、過剰イオンを除去するために、本明細書の方法に従って、次回の処理のために井戸変調器４重極ベースのＬＩＴに再充填可能である。次いで、２回目にＬＩＴに残る再充填されたイオンの画分は、検出するために走査可能である。このような処理は、保持されたイオンを使用して、必要な回数繰り返し可能であり、これは、過剰イオンの全てがトラップから走査されるまで繰り返し可能である。これにより、イオンの新しい集団を質量分析計内に装填する追加のステップを必要とせずに、複数回、例えば、２回または３回の試料測定が可能になる。
【００５０】
種々の実施形態では、近位井戸は、近位端における線形イオントラップの周囲のリニアック電極の組における電位を減少させるとともに、線形イオントラップオフセット電位を増加させることによって形成可能である。増加した線形イオントラップ電位と減少したリニアック電極の電位との合計により、４重極の電位よりも高い電位である井戸が生成される。代替として、４重極オフセット電位とリニアック電極電位とを低下させることによって同一の効果を達成することが可能である。
【００５１】
異なるＬＩＴ部分の異なる材料構成により画定される２つの異なるトラップ領域の使用に関連して上記実施形態について説明したが、トラップ４重極の２つの異なる部分において軸方向電位を単に操作することによって２つの異なるゾーンを生成可能である代替実施形態も想定される。したがって、いくつかの代替実施形態では、イオンは、例えば、図３Ａに図示するように、まず、ＬＩＴを充填することが可能である。次いで、次のステップにおいて、図３Ｂにおいて形成される井戸の代わりに小障壁を形成するために、４重極に最も近いＴ字形棒、リニアック電極、または他の増強要素により形成される障壁を低下させるように実装することが可能である。これにより、出口レンズに近い電位ゾーンにおいてトラップされるイオンの画分が出されて、過剰イオンは、障壁またはＬＩＴ電位よりも電位が低い上流４重極（例えば、Ｑ３）に移動する。上述のようなプログラム可能な制御器は、本明細書のこのような簡略化された代替方法の動作のためにプログラミングされるように容易に修正可能である。
【００５２】
いくつかの代替実施形態では、ＬＩＴは、レンズ、例えば、第１の４重極に近位に位置する「入口」レンズを備えることが可能である。このようなレンズは、本明細書の井戸変調器４重極の２つの電位操作可能なゾーンのうちの１つとしての役割を果たすことが可能である。動作中、レンズ電位は、過剰イオンが第１の４重極内に戻って移動可能になるように低下させることが可能であり、これによって、空間電荷が低減する。残りのＬＩＴは、いくつかのこのような実施形態において、異なって増強される他方のゾーンとしての役割を果たすことが可能である。
【００５３】
入口レンズを含む実施形態では、イオンが線形イオントラップを充填した後に、レンズにおける電位は、線形イオントラップ部分にイオンを閉じ込めるように上昇され得る。次いで、第１の４重極における電位を低下させ得る。次に、レンズにおける電位を、線形イオントラップの電位よりも少し高い電位まで低下させて、線形イオントラップ領域において浅井戸を形成することが可能である。次いで、過剰イオンが、線形イオントラップから第１の４重極に戻って流れることが可能である。次いで、線形イオントラップをイオンが退出または進入することを防止するために、レンズにおける電位を上昇させ得る。次いで、線形イオントラップ中のイオンを質量分析する。
【００５４】
このような実施形態では、４重極の物理的部分以外のＬＩＴの要素のうちの１つは、井戸変調器４重極の２つの電位操作可能ゾーンのうちの１つとしての役割を果たす。いくつかの実施形態では、レンズの電位を操作する代わりに、補助電極の組の電位を低下させることが可能であり、一方、所望のイオンは、ＬＩＴの遠位区域に保持され、過剰イオンが第１の４重極内に戻って移行可能になるように障壁が十分低くなるまで、補助電極電位を低下させる。このような実施形態では、トラップ電位は、依然として遠位区域にある。
【００５５】
同様に、いくつかの代替実施形態では、ＬＩＴ出口レンズは、ＬＩＴの２つの電位操作可能ゾーンのうちの１つとしての役割を果たすことが可能であり、動作中、いくつかの実施形態では、出口レンズは、ＬＩＴに装填されている過剰イオンが、空間電荷を減少させるために出口レンズを単に通過することを可能にするように操作可能であり、次いで、ＬＩＴに残存するイオンを走査することが可能である。いくつかのこのような実施形態では、残りのＬＩＴは、異なって増強される他方のゾーンとしての役割を果たすことが可能である。
【００５６】
本明細書のいくつかの実施形態では、このような代替特徴、例えば、軸方向電位操作、「入口レンズ」操作、および／または出口レンズ操作を、上述の井戸変調器４重極ＬＩＴと併用することが可能である。
【００５７】
（実施例）
実験。全ての実験は、改良型４０００Ｑ Ｔｒａｐ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ， Ｆｏｓｔｅｒ Ｃｉｔｙ， ＣＡ， ＵＳＡの質量分析システム）において、Ｑ３ロッドの組と出口レンズとの間に位置する短い線形イオントラップ（ＳＬＩＴ）を使用して実行される。これは、充填ステップ中に各光学系に印加される電圧とともに、図１に図示される。補助電極に印加される電圧は、本ステップ中、２００Ｖであり、ＳＬＩＴの軸に沿ってΔＶ１の追加の電位を産生する。イオンは、＋によって示される。ＳＬＩＴの充填中、イオン通路の長さに沿った電位は、可能な限り多くのイオンがＳＬＩＴに入るように調整される。ＳＬＩＴが充填された後、ＳＬＩＴにおけるロッドオフセットは、０Ｖまで上昇し、Ｑ３における電位は、低いままである（図２参照）。これは、走査ステップ中に、Ｑ３に残存するエネルギーイオンがＳＬＩＴ中に移行することを防止する。イオンは、Ｑ Ｔｒａｐ製品の全てにおいて利用可能である質量選択軸方向放出（ＭＳＡＥ）の技法を使用して、ＳＬＩＴから走査される。イオンは、３１２ｋＨｚの放出周波数と８１６ｋＨｚの駆動周波数とを使用して、ｑ＝０．８５でＳＬＩＴから走査される。
【００５８】
標準的なチューニング混合物（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ， ＣＡ， ＵＳＡから入手可能）を使用して、これらの実験にイオンを供給する。１：１０、１：１００、および１：１０００の希釈を使用し、図面において１：１と示す不希釈サンプルも使用する。試料は、７．０μｌ／ｍｉｎで注入される。充填時間は、０．３ミリ秒から１０００ミリ秒まで変動する。結果は図４〜図６に提示され、図６は、本方法の種々の実施形態が、幅広い種類の試料濃度および条件下で調査走査を使用する能力を提供することを明示する。本技術の実施形態は、多数の異なる質量分析計との使用およびイオントラップを備える他のシステムとの使用に適用可能である。
【００５９】
図示する実験設定およびデータは、単に、技法を実装可能である方法の一例である。外部（補助）電極の組、区分ロッド組等の使用等によって主要なトラップ電位内における弱トラップ電位を多種多様の方式で提供することが可能である。一方法では、イオンが４重極内に閉じ込められる場合に、４重極支持カラー上の伝導性ストライプに引力電位を印加してもよい。次のステップにおいて、過剰イオンが出るように、主要トラップからの出口を提供する。トラップに残存するイオンのみが、弱いトラップ電位に含まれるイオンである。過剰イオンを除去した後に、残存イオンを、トラップからのイオンの走査中に従来使用していた条件にするように電位を再確立することが可能である。弱いトラップ電位の深さを最適化して、空間電荷の歪み効果を受けずに質量スペクトルを生成するのに十分である所望の数のイオンのみを含む井戸を産生することが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の４重極と、
出口レンズと、
該第１の４重極と該出口レンズとの間に配置されている線形イオントラップと
を備え、
該線形イオントラップは、該線形イオントラップの少なくとも２つの異なる区域を画定する少なくとも２つの異なって増強されるゾーンを備えている井戸変調器４重極を有し、該線形イオントラップは、該線形イオントラップの少なくとも２つの異なる区域において交互または同時に電位井戸を形成するように動作可能であり、該区域は、該第１の４重極に近い近位区域と、該出口レンズに近い遠位区域とを含み、
該線形イオントラップは、イオン集団が該第１の４重極から該遠位区域に形成されている井戸内に装填されることが可能であるように動作が可能であり、該井戸変調器４重極の異なって増強されるゾーンの電位の操作によって、これらのイオンのいくつかは、該近位区域に形成される井戸を通過することによって、該第１の４重極に戻されることが可能であり、該近位区域井戸は、これらのイオンの画分を保持し、これによって、該線形イオントラップの過剰充填を防止する、
質量分析装置。
【請求項２】
前記線形イオントラップに協働し得るように連結されているプログラム可能な制御器をさらに備え、
該制御器は、該制御器のための命令を備えるアルゴリズムでプログラミングされ、
（１）該線形イオントラップを、前記第１の４重極の電位よりも低い電位に保持し、該線形イオントラップの遠位区域における電位井戸が、該線形イオントラップの近位区域の電位未満の電位を有し、これによって、該第１の４重極から該線形イオントラップへのイオンの移行を可能にすることと、
（２）該線形イオントラップの電位を、該第１の４重極の電位よりも高いレベルに上昇させ、該近位区域の電位を減少させて、該近位区域の上流端部において、より高い電位壁により部分的に画定される近位区域井戸を形成することと、
（３）該遠位区域井戸の電位を、該壁の電位とほぼ同じか、またはそれを上回るレベルまで上昇させて、これにより、該遠位区域井戸から該第１の４重極にイオンを移行し、該遠位区域井戸から該近位区域井戸に該イオンの画分を移行することと
によって、該線形イオントラップの該区域の電位を、前記出口レンズの電位未満のレベルで操作する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アルゴリズムは、
（４）ステップ（３）の後に、前記近位区域の電位を上昇させるか、前記遠位区域の電位を減少させて、該近位区域から該遠位区域にイオンを移行する命令をさらに備えている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記アルゴリズムは、
（５）ステップ（４）の後に、検出器における検出のために、前記線形イオントラップからのイオンを走査する命令をさらに備えている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記アルゴリズムは、ステップ（１）〜（３）を繰り返す命令をさらに備え、ステップ（３）により前記第１の４重極に戻された結果として、該第１の４重極に保持されているイオンの装填および処理を可能にする、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記プログラム可能な制御器は、前記第１の４重極に協働し得るようにさらに連結され、該制御器は、該制御器が該第１の４重極の電位を操作する命令を備えるアルゴリズムによりプログラミングされる、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記井戸変調器４重極は、１つのトラップ４重極ロッド組と該トラップ４重極の該ロッドよりも短い少なくとも１つの組の４つの短い補助電極とを有する補助電極補充４重極ロッド組を備え、
短い電極の各々は、その組の他の短い電極に実質的に平行に配置され、該４重極の異なる対のロッドの間の空間に位置し、
該１つの組の短い電極は、前記線形イオントラップ４重極内の短い線形ゾーンを形成するために、前記出口レンズの平面から軸方向に等距離に、かつ該トラップ４重極の中心軸から半径方向に等距離に位置し、補助電極の各組は、前記線形イオントラップの他の要素から独立して電気的に増強され、これによって、該トラップ４重極ロッド組に沿って、少なくとも２つの異なって増強されるゾーンを画定する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記補助電極は、Ｔ字形の断面を有する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記井戸変調器４重極は、少なくとも２つの区分の区分４重極を備え、各区分は、前記線形イオントラップの他の要素から独立して電気的に増強され、これによって、該区分４重極に沿って少なくとも２つの異なって増強されたゾーンが画定される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
（Ａ）前記２つの区域のうちの１つは、前記出口レンズであるか、または（Ｂ）前記線形イオントラップは、入口レンズをさらに備え、該２つの区域のうちの１つは、該入口レンズである、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
（Ｉ）機器の第１の４重極と、該機器の該出口レンズとの間に位置する線形イオントラップを有する質量分析装置を提供することであって、該線形イオントラップは、該第１の４重極に近い近位区域と該レンズに近い遠位区域とを含む少なくとも２つの区域を備え、該区域の各々は、他方の区域とは異なって電気的に増強される、ことと、
（ＩＩ）該第１の４重極から該線形イオントラップにイオンを移行するように、該質量分析計を動作することと、
（ＩＩＩ）隣接する該線形イオントラップの領域の電位よりも低い電位に維持される該線形イオントラップの第１の区域において、移行されるイオンをトラップすることと、
（ＩＶ）該トラップ区域から該隣接する第１の４重極へイオンを移行するため、および該線形イオントラップのその隣接領域の電位よりも低い電位に維持される該トラップの第２の区域において該イオンの画分を保持するために、該線形イオントラップ内の電位を調整することであって、該第２の区域は、ステップ（ＩＩＩ）における該第１の区域と同一であるか、または異なる、ことと
を含む、質量分析のための方法。
【請求項１２】
ステップ（ＩＩ）における前記移行するステップは、前記隣接部分が、線形イオントラップの電位よりも高い電位を有するように、（１）該線形イオントラップと、（２）該線形イオントラップに隣接する前記第１の４重極の一部分との電位を維持することを伴う、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記方法は、（Ｖ）前記線形イオントラップからのステップ（ＩＶ）のイオンの画分を走査することと、該線形イオントラップから放出されるイオンを検出することとをさらに含み、これによって、該方法は、該放出されたイオンからの対象イオンの検出において、空間電荷干渉を実質的に低減する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ＩＶ）において、前記第２の区域は、前記第１の区域とは異なる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
ステップ（ＩＶ）において、前記第２の区域は、前記線形イオントラップの近位区域であり、前記第１の区域は、遠位区域である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ステップ（ＩＶ）において前記線形イオントラップのトラップ区分から前記第１の４重極に移行されるイオンは、該第１の４重極の中に保持され、前記方法は、該線形イオントラップが走査され該線形イオントラップからイオンを空にした後に、保持されたイオンを該線形イオントラップに移行することと、ステップ（ＩＩＩ）および（ＩＶ）を繰り返すこととをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法は、（Ｖ）前記線形イオントラップからのステップ（ＩＶ）のイオンの画分を走査することと、該線形イオントラップから放出されるイオンを検出することとをさらに含み、これによって、該方法は、該放出されたイオンからの対象イオンの検出において、空間電荷干渉を実質的に低減する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ステップ（ＩＶ）において前記操作することは、前記隣接部分が、線形イオントラップの電位よりも低い電位を有するように、該線形イオントラップの電位、該線形イオントラップに隣接する前記第１の４重極の一部の電位、またはその両方を調整することを伴う、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記電位の調整の後、前記第１の４重極の隣接部分の電位は、前記線形イオントラップの電位よりも少なくとも５００ｍＶ低い、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記電位の調整の後、前記第１の４重極の前記隣接部分の電位は、前記線形イオントラップの電位よりも約２０Ｖ以上低い、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記出口レンズは、イオンが前記線形イオントラップから時期尚早に退出することを阻止するように、該線形イオントラップの残りの要素の電位よりも十分大きい電位に維持される、請求項１１に記載の方法。
【請求項２２】
前記出口レンズは、前記線形イオントラップの電位よりも約２００Ｖ大きい電位に維持される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記質量分析装置は、３連４重極質量分析計を備え、前記第１の４重極は、Ｑ３を備えている、請求項１１に記載の方法。
【請求項２４】
ステップ（ＩＩＩ）の前記第１の区域またはステップ（ＩＶ）の前記第２の区域は、前記線形イオントラップの隣接領域よりも少なくともまたは約０．０５Ｖ低い電位に維持される、請求項１１に記載の方法。
【請求項２５】
（Ａ）前記２つの区域のうちの１つは、前記出口レンズであるか、または（Ｂ）前記線形イオントラップは、入口レンズをさらに備え、該２つの区域のうちの１つは、該入口レンズである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１】
第１の４重極と、
出口レンズと、
該第１の４重極と該出口レンズとの間に配置されている線形イオントラップと
を備え、
該線形イオントラップは、該線形イオントラップの少なくとも２つの異なる区域を画定する少なくとも２つの異なって増強されるゾーンを備えている井戸変調器４重極を有し、該線形イオントラップは、該線形イオントラップの少なくとも２つの異なる区域において交互または同時に電位井戸を形成するように動作可能であり、該区域は、該第１の４重極に近い近位区域と、該出口レンズに近い遠位区域とを含み、
該線形イオントラップは、イオン集団が該第１の４重極から該遠位区域に形成されている井戸内に装填されることが可能であるように動作が可能であり、該井戸変調器４重極の異なって増強されるゾーンの電位の操作によって、これらのイオンのいくつかは、該近位区域に形成される井戸を通過することによって、該第１の４重極に戻されることが可能であり、該近位区域井戸は、これらのイオンの画分を保持し、これによって、該線形イオントラップの過剰充填を防止する、
質量分析装置。
【請求項２】
前記線形イオントラップに協働し得るように連結されているプログラム可能な制御器をさらに備え、
該制御器は、該制御器のための命令を備えるアルゴリズムでプログラミングされ、
（１）該線形イオントラップを、前記第１の４重極の電位よりも低い電位に保持し、該線形イオントラップの遠位区域における電位井戸が、該線形イオントラップの近位区域の電位未満の電位を有し、これによって、該第１の４重極から該線形イオントラップへのイオンの移行を可能にすることと、
（２）該線形イオントラップの電位を、該第１の４重極の電位よりも高いレベルに上昇させ、該近位区域の電位を減少させて、該近位区域の上流端部において、より高い電位壁により部分的に画定される近位区域井戸を形成することと、
（３）該遠位区域井戸の電位を、該壁の電位とほぼ同じか、またはそれを上回るレベルまで上昇させて、これにより、該遠位区域井戸から該第１の４重極にイオンを移行し、該遠位区域井戸から該近位区域井戸に該イオンの画分を移行することと
によって、該線形イオントラップの該区域の電位を、前記出口レンズの電位未満のレベルで操作する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アルゴリズムは、
（４）ステップ（３）の後に、前記近位区域の電位を上昇させるか、前記遠位区域の電位を減少させて、該近位区域から該遠位区域にイオンを移行する命令をさらに備えている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記アルゴリズムは、
（５）ステップ（４）の後に、検出器における検出のために、前記線形イオントラップからのイオンを走査する命令をさらに備えている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記アルゴリズムは、ステップ（１）〜（３）を繰り返す命令をさらに備え、ステップ（３）により前記第１の４重極に戻された結果として、該第１の４重極に保持されているイオンの装填および処理を可能にする、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記プログラム可能な制御器は、前記第１の４重極に協働し得るようにさらに連結され、該制御器は、該制御器が該第１の４重極の電位を操作する命令を備えるアルゴリズムによりプログラミングされる、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記井戸変調器４重極は、１つのトラップ４重極ロッド組と該トラップ４重極の該ロッドよりも短い少なくとも１つの組の４つの短い補助電極とを有する補助電極補充４重極ロッド組を備え、
短い電極の各々は、その組の他の短い電極に実質的に平行に配置され、該４重極の異なる対のロッドの間の空間に位置し、
該１つの組の短い電極は、前記線形イオントラップ４重極内の短い線形ゾーンを形成するために、前記出口レンズの平面から軸方向に等距離に、かつ該トラップ４重極の中心軸から半径方向に等距離に位置し、補助電極の各組は、前記線形イオントラップの他の要素から独立して電気的に増強され、これによって、該トラップ４重極ロッド組に沿って、少なくとも２つの異なって増強されるゾーンを画定する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記補助電極は、Ｔ字形の断面を有する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記井戸変調器４重極は、少なくとも２つの区分の区分４重極を備え、各区分は、前記線形イオントラップの他の要素から独立して電気的に増強され、これによって、該区分４重極に沿って少なくとも２つの異なって増強されたゾーンが画定される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
（Ａ）前記２つの区域のうちの１つは、前記出口レンズであるか、または（Ｂ）前記線形イオントラップは、入口レンズをさらに備え、該２つの区域のうちの１つは、該入口レンズである、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
（Ｉ）機器の第１の４重極と、該機器の該出口レンズとの間に位置する線形イオントラップを有する質量分析装置を提供することであって、該線形イオントラップは、該第１の４重極に近い近位区域と該レンズに近い遠位区域とを含む少なくとも２つの区域を備え、該区域の各々は、他方の区域とは異なって電気的に増強される、ことと、
（ＩＩ）該第１の４重極から該線形イオントラップにイオンを移行するように、該質量分析計を動作することと、
（ＩＩＩ）隣接する該線形イオントラップの領域の電位よりも低い電位に維持される該線形イオントラップの第１の区域において、移行されるイオンをトラップすることと、
（ＩＶ）該トラップ区域から該隣接する第１の４重極へイオンを移行するため、および該線形イオントラップのその隣接領域の電位よりも低い電位に維持される該トラップの第２の区域において該イオンの画分を保持するために、該線形イオントラップ内の電位を調整することであって、該第２の区域は、ステップ（ＩＩＩ）における該第１の区域と同一であるか、または異なる、ことと
を含む、質量分析のための方法。
【請求項１２】
ステップ（ＩＩ）における前記移行するステップは、前記隣接部分が、線形イオントラップの電位よりも高い電位を有するように、（１）該線形イオントラップと、（２）該線形イオントラップに隣接する前記第１の４重極の一部分との電位を維持することを伴う、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記方法は、（Ｖ）前記線形イオントラップからのステップ（ＩＶ）のイオンの画分を走査することと、該線形イオントラップから放出されるイオンを検出することとをさらに含み、これによって、該方法は、該放出されたイオンからの対象イオンの検出において、空間電荷干渉を実質的に低減する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ＩＶ）において、前記第２の区域は、前記第１の区域とは異なる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
ステップ（ＩＶ）において、前記第２の区域は、前記線形イオントラップの近位区域であり、前記第１の区域は、遠位区域である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ステップ（ＩＶ）において前記線形イオントラップのトラップ区分から前記第１の４重極に移行されるイオンは、該第１の４重極の中に保持され、前記方法は、該線形イオントラップが走査され該線形イオントラップからイオンを空にした後に、保持されたイオンを該線形イオントラップに移行することと、ステップ（ＩＩＩ）および（ＩＶ）を繰り返すこととをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法は、（Ｖ）前記線形イオントラップからのステップ（ＩＶ）のイオンの画分を走査することと、該線形イオントラップから放出されるイオンを検出することとをさらに含み、これによって、該方法は、該放出されたイオンからの対象イオンの検出において、空間電荷干渉を実質的に低減する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ステップ（ＩＶ）において前記操作することは、前記隣接部分が、線形イオントラップの電位よりも低い電位を有するように、該線形イオントラップの電位、該線形イオントラップに隣接する前記第１の４重極の一部の電位、またはその両方を調整することを伴う、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記電位の調整の後、前記第１の４重極の隣接部分の電位は、前記線形イオントラップの電位よりも少なくとも５００ｍＶ低い、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記電位の調整の後、前記第１の４重極の前記隣接部分の電位は、前記線形イオントラップの電位よりも約２０Ｖ以上低い、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記出口レンズは、イオンが前記線形イオントラップから時期尚早に退出することを阻止するように、該線形イオントラップの残りの要素の電位よりも十分大きい電位に維持される、請求項１１に記載の方法。
【請求項２２】
前記出口レンズは、前記線形イオントラップの電位よりも約２００Ｖ大きい電位に維持される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記質量分析装置は、３連４重極質量分析計を備え、前記第１の４重極は、Ｑ３を備えている、請求項１１に記載の方法。
【請求項２４】
ステップ（ＩＩＩ）の前記第１の区域またはステップ（ＩＶ）の前記第２の区域は、前記線形イオントラップの隣接領域よりも少なくともまたは約０．０５Ｖ低い電位に維持される、請求項１１に記載の方法。
【請求項２５】
（Ａ）前記２つの区域のうちの１つは、前記出口レンズであるか、または（Ｂ）前記線形イオントラップは、入口レンズをさらに備え、該２つの区域のうちの１つは、該入口レンズである、請求項１１に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１１−５１０４３４（Ｐ２０１１−５１０４３４Ａ）
【公表日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４０６３０（Ｐ２０１０−５４０６３０）
【出願日】平成２０年１１月１９日（２００８．１１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０１２９１０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０８５０８１
【国際公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【出願人】（５１００７５４５７）ディーエイチ テクノロジーズ デベロップメント プライベート リミテッド (35)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１９日（２００８．１１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０１２９１０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０８５０８１
【国際公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【出願人】（５１００７５４５７）ディーエイチ テクノロジーズ デベロップメント プライベート リミテッド (35)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]