飛行時間質量分光分析に有用な方法および分析器が提供される。荷電粒子を分離する方法が、２つの対向するミラーを備える分析器を提供するステップを含み、各ミラーが、軸ｚに沿って細長い内側および外側電場定義電極システムを備え、外側システムが内側システムを取り囲み、それらの間に分析器体積を画定し、ミラーが、ｚ軸に沿って対向する電場を備える電場を分析器体積内部に生成し、電場のｚ軸に沿った強度が平面ｚ＝０で最小であり、方法がさらに、分析器を通して荷電粒子のビームを飛行させ、荷電粒子のビームが、分析器体積内部でｚ軸の周りを周回し、一方のミラーから他方のミラーに少なくとも１回反射し、それによりミラー内部に最大変向点を定義するステップを含み、最大変向点での電場のｚ軸に沿った強度がＸであり、電場のｚ軸に沿った絶対強度が、平面ｚ＝０と各ミラーでの最大変向点の間でｚ軸に沿った方向の２／３以下にわたって｜Ｘ｜／２未満であり、方法がさらに、荷電粒子の飛行時間に従って荷電粒子を分離するステップと、複数のｍ／ｚを有する荷電粒子の少なくともいくつかを分析器から出射する、または複数のｍ／ｚを有する荷電粒子の少なくともいくつかを検出するステップとを含み、出射または検出するステップが、粒子がｚ軸の周りで同じ回数の周回を経た後に行われる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子を分離する方法であって、
２つの対向するミラーを備える分析器を提供するステップを含み、各ミラーが、軸ｚに沿って細長い内側および外側電場定義電極システムを備え、前記外側システムが前記内側システムを取り囲み、それらの間に分析器体積を画定し、それにより、前記電極システムが電気的にバイアスされたときに、前記ミラーが、ｚ軸に沿って対向する電場を備える電場を分析器体積内部に生成し、電場のｚ軸に沿った強度が平面ｚ＝０で最小であり、方法がさらに、
分析器を通して荷電粒子のビームを飛行させ、荷電粒子のビームが、分析器体積内部でｚ軸の周りを周回し、一方のミラーから他方のミラーに少なくとも１回反射し、それによりミラー内部に最大変向点を定義するステップを含み、最大変向点での電場のｚ軸に沿った強度がＸであり、電場のｚ軸に沿った絶対強度が、平面ｚ＝０と各ミラーでの最大変向点の間でｚ軸に沿った方向の２／３以下にわたって｜Ｘ｜／２未満であり、方法がさらに、
荷電粒子の飛行時間に従って前記荷電粒子を分離するステップと、
複数のｍ／ｚを有する荷電粒子の少なくともいくつかを前記分析器から出射する、または複数のｍ／ｚを有する荷電粒子の少なくともいくつかを検出するステップとを含み、前記出射または検出するステップが、前記粒子が前記ｚ軸の周りで同じ回数の周回を経た後に行われる方法。
【請求項２】
電場のｚ軸に沿った絶対強度が、平面ｚ＝０と各ミラーでの最大変向点との間でｚ軸に沿った距離の（ｉ）２／３〜１／３、（ｉｉ）０．６〜０．４、（ｉｉｉ）０．５５〜０．４５、（ｉｖ）０．５２〜０．４２、および（ｖ）約０．５の範囲の１つまたは複数にわたって｜Ｘ｜／２未満である請求項１に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項３】
電場のｚ軸に沿った絶対強度が、平面ｚ＝０と各ミラーでの最大変向点との間でｚ軸に沿った距離の１／３以下にわたって｜Ｘ｜／３未満である請求項２に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項４】
前記ビームは、一方のミラーから他方のミラーに反射するときに、ｚ軸の方向で実質的に単調和運動の少なくとも１回の振動を受ける請求項１、２、または３に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項５】
ｚ軸の方向での実質的に単調和運動の振動が振動周波数であり、ｚ軸の周りでの周回運動が周回周波数であり、周回周波数対振動周波数の比が０．７１〜５．０である請求項４に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項６】
各反射ごとに、荷電粒子のビームが、π／２^1/2ラジアンよりも大きく回転する請求項１〜５のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項７】
電場が、前記ミラーでの最大変向点間でｚ軸に沿った長さの少なくとも半分に沿って実質的に線形である請求項１〜６のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項８】
荷電粒子が、ｚ軸の方向での振動の全時間の半分未満、ｚ軸に沿って実質的に一定の速度で飛行する請求項１〜７のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項９】
前記ビームが前記分析器を通って飛行するときに、前記ビームの円弧発散を制約するステップを含む請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
荷電粒子の前記ビームが前記分析器を通って飛行するときに、前記荷電粒子の前記ビームを少なくとも１つの円弧集束レンズに通す請求項９に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項１１】
前記ビームが主飛行経路上で分析器を通って飛行し、方法が、外部入射軌道、内部入射軌道、内部出射軌道、および外部出射軌道の少なくとも１つに沿ってさらに荷電粒子の前記ビームを向けるステップをさらに含み、方法が、あらゆる軌道間、または１つまたは複数の軌道と主飛行経路の間での移行時または移行前に、ビーム方向および／またはビーム内の粒子の運動エネルギーを変えるステップをさらに含む請求項１〜１０のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項１２】
前記ビームが、ｚ＝０平面またはその近くで主飛行経路を進行し始める請求項１１に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項１３】
前記ビームが前記主飛行経路を進行し始める点で、入射時に少なくとも半径方向ｒで前記ビームを偏向するステップを含む請求項１１または１２に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項１４】
分析器体積の外部に位置されたパルスイオン源から前記分析器体積に前記ビームを入射するステップを含む請求項１〜１３のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項１５】
入射偏向器を通して前記分析器体積内に前記ビームを入射するステップであって、前記入射偏向器の出口アパーチャが前記主飛行経路の進行開始点に位置するステップを含む請求項１〜１４のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項１６】
前記入射偏向器の入口アパーチャが前記分析器体積の外部に位置する請求項１５に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項１７】
前記入射偏向器が電気セクタまたはミラーである請求項１５または１６に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項１８】
ｚ＝０平面またはその近くで、前記荷電粒子の少なくともいくつかを主飛行経路から出射するステップを含む請求項１〜１７のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項１９】
前記荷電粒子の少なくともいくつかが前記主飛行経路から出る点で、出射時に少なくとも半径方向ｒで前記荷電粒子の少なくともいくつかを偏向するステップを含む請求項１〜１８のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項２０】
前記分析器体積から出射偏向器を通して前記荷電粒子の少なくともいくつかを出射するステップであって、前記出射偏向器の入口アパーチャが前記主飛行経路上に位置するステップを含む請求項１〜１９のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項２１】
前記出射偏向器の出口アパーチャが前記分析器体積の外部にある請求項２０に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項２２】
前記出射偏向器が電気セクタまたはミラーである請求項２０または２１に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項２３】
前記主飛行経路から荷電粒子処理デバイスに前記荷電粒子の少なくともいくつかを出射するステップを含み、前記荷電粒子処理デバイスが、荷電粒子検出器、後段加速デバイス、イオン貯蔵デバイス、衝突または反応セル、フラグメンテーションデバイス、質量分析デバイスの１つまたは複数を備える請求項１〜２２のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項２４】
前記ビームが前記主飛行経路を進行し始める、および／または前記荷電粒子の少なくともいくつかが前記主飛行経路から出る場所の近傍で、一方または両方のミラーの外側電場定義電極システムの狭窄部分を通して、前記分析器体積に前記ビームを入射する、および／または前記荷電粒子の少なくともいくつかを前記分析器体積から出射するステップを含む請求項１〜２３のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項２５】
荷電粒子検出器を前記分析器体積の外部に位置させるステップと、前記検出器によって検出するために、前記荷電粒子の少なくともいくつかを前記分析器体積から出射するステップとを含む請求項１〜２４のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項２６】
荷電粒子検出器の検出面と前記ビームの時間的焦点面とを実質的に同じ位置にするステップを含む請求項１〜２５のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項２７】
前記荷電粒子を検出する前に前記荷電粒子の少なくともいくつかを後段加速するステップを含み、前記後段加速が、前記分析器体積の外部に位置された後段加速器によって行われる請求項１〜２６のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項２８】
選択された粒子とは異なるすべての他の粒子を前記分析器から出射することによって、１つまたは複数のｍ／ｚの選択された粒子を前記分析器体積内部で隔離するステップを含む請求項１〜２７のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項２９】
イオンが、前記主飛行経路からずれるように偏向され、それにより前記分析器体積内部の検出面に衝突する請求項１〜２８のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項３０】
前記ビームが前記分析器を通って進むときに前記イオンビームの位置を最適化するためのプロセスの一部として、および／または自動利得制御のプロセスの一部として、および／または検出器の利得を調節するためのプロセスの一部として、前記検出面に衝突するイオンを検出するステップを含む請求項２９に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項３１】
前記ｚ軸の周りで前記粒子が同じ回数の周回を経た後に、前記荷電粒子の少なくともいくつかの前記分析器を通る飛行時間を測定するステップと、測定された飛行時間から質量スペクトルを構成するステップとをさらに含む請求項１〜３０のいずれか一項に記載の荷電粒子を分離する方法。
【請求項３２】
２つの対向するミラーを備える荷電粒子分析器であって、各ミラーが、軸ｚに沿って細長い内側および外側電場定義電極システムを備え、外側システムが内側システムを取り囲み、それらの間に分析器体積を画定し、使用時、分析器を通して荷電粒子のビームを飛行させ、荷電粒子のビームが、分析器体積内部でｚ軸の周りを周回するとともに一方のミラーから他方のミラーに少なくとも１回反射し、それによりミラー内部に最大変向点を定義し、電極システムが電気的にバイアスをかけられるとき、ミラーが、ｚ軸に沿った対向する電場を備える電場を分析器体積内部に生成し、電場のｚ軸に沿った強度が平面ｚ＝０で最小であり、最大変向点での電場のｚ軸に沿った強度がＸであり、電場のｚ軸に沿った絶対強度が、平面ｚ＝０と各ミラーでの最大変向点の間でｚ軸に沿った距離の２／３以下にわたって｜ｘ｜／２未満であり、荷電粒子分析器がさらに、
出射器、または検出器の少なくとも一部を備え、出射器、または検出器の少なくとも一部が、前記分析器体積内部に位置されて、それぞれビームからの少なくとも前記いくつかの荷電粒子を前記分析器体積から出射し、または前記分析器体積内部で検出し、前記少なくともいくつかの粒子が複数のｍ／ｚを有し、前記出射または検出が、少なくともいくつかの粒子が軸ｚの周りで同じ回数の周回を経た後に行われる荷電粒子分析器。
【請求項３３】
一方または両方のミラーの内側電場定義電極システムを少なくとも部分的に取り囲む、分析器体積内部に位置された少なくとも１つのベルト電極アセンブリを備える請求項３２に記載の荷電粒子分析器。
【請求項３４】
前記ビームが分析器を通って飛行するときに、前記ビームの円弧発散を制約するための少なくとも１つの円弧集束レンズを備える請求項３２または３３のいずれか一項に記載の荷電粒子分析器。
【請求項３５】
実質的に同じｚ座標でｚ軸の周りに位置された複数の円弧集束レンズを備える請求項３４に記載の荷電粒子分析器。
【請求項３６】
一方または両方のミラーの前記外側電場定義電極システムが、前記ビームが前記主飛行経路を進行し始める、および／または前記荷電粒子の少なくともいくつかが前記主飛行経路から出る場所の近傍で、狭窄部分を有する請求項３２〜３５のいずれか一項に記載の荷電粒子分析器。
【請求項３７】
前記狭窄部分が、ｚ＝０平面またはその近くに位置される請求項３６に記載の荷電粒子分析器。
【請求項３８】
前記狭窄部分が少なくとも１つのアパーチャを有し、前記アパーチャを通して、前記ビームが前記分析器体積内に入射され、および／または前記荷電粒子の少なくともいくつかが前記分析器体積の外に出射される請求項３６または３７に記載の荷電粒子分析器。
【請求項３９】
パルスイオン源を備える入射器を備え、前記パルスイオン源が、前記分析器体積の外部に位置される請求項３２〜３８のいずれか一項に記載の荷電粒子分析器。
【請求項４０】
前記パルスイオン源が、湾曲リニアイオントラップ（Ｃトラップ）である請求項３９に記載の荷電粒子分析器。
【請求項４１】
前記偏向器の前記出口アパーチャが前記主飛行経路の進行開始点にある入射偏向器を備える請求項３２〜４０のいずれか一項に記載の荷電粒子分析器。
【請求項４２】
前記偏向器が電気セクタまたはミラーである請求項４１に記載の荷電粒子分析器。
【請求項４３】
前記入射偏向器が、請求項３６〜３８のいずれか一項に記載の狭窄部分のアパーチャを通して位置される請求項４１または４２に記載の荷電粒子分析器。
【請求項４４】
前記出射器が出射偏向器を備え、前記偏向器の入口アパーチャが前記主飛行経路上に位置された請求項３２〜４３のいずれか一項に記載の荷電粒子分析器。
【請求項４５】
前記出射偏向器が電気セクタまたはミラーである請求項４４に記載の荷電粒子分析器。
【請求項４６】
前記出射偏向器が、請求項３６〜３８のいずれか一項に記載の狭窄部分のアパーチャを通して位置される請求項４４または４５に記載の荷電粒子分析器。
【請求項４７】
前記出射器および前記分析器が存在し、さらに、出射された粒子の少なくともいくつかを検出するための前記分析器体積の外部に位置された検出器を備える請求項３２〜４６のいずれか一項に記載の荷電粒子分析器。
【請求項４８】
前記検出器が、請求項３６〜３８のいずれか一項に記載の狭窄部分に隣接して位置される請求項４７に記載の荷電粒子分析器。
【請求項４９】
前記検出器が、検出すべき少なくともいくつかの粒子の時間的焦点面と同じ位置にされた検出面を有する請求項３２〜４８のいずれか一項に記載の荷電粒子分析器。
【請求項５０】
前記分析器体積の外部に、かつ前記検出器の上流に位置された後段加速器を備える請求項４８または４９に記載の荷電粒子分析器。
【請求項５１】
さらに、使用時、イオンが前記分析器体積内部に位置された検出器に衝突するようにイオンを前記主飛行経路から偏向するように構成される偏向器を備える請求項３２〜５０のいずれか一項に記載の電荷粒子分析器。
【請求項５２】
請求項３２〜５１のいずれか一項に記載の電荷粒子分析器を備える質量分光計。
【請求項５３】
前記電荷分析器が、前駆体またはフラグメントイオンの高い質量分解能の飛行時間分析を行うように構成される、タンデム式質量分光分析に適するように構成された請求項５２に記載の質量分光計。

【図８】

【図９ａ】

【図９ｂ】

【図９ｃ】

【図９ｄ】

【図１０ａ】

【図１０ｂ】

【図１０ｃ】

【図１０ｄ】

【図１０ｅ】

【図１０ｆ】

【図１１ａ】

【図１１ｂ】

【図１１ｃ】

【図１１ｄ】

【図１１ｅ】

【図１２ａ】

【図１２ｂ】

【図１２ｃ】

【図１３ａ】

【図１３ｂ】

【図１３ｃ】

【図１３ｄ】

【図１４ａ】

【図１４ｂ】

【図１４ｃ】

【図１５】

【図１６ａ】

【図１６ｂ】

【図１６ｃ】

【図１６ｄ】

【図１７ａ】

【図１７ｂ】

【図１７ｃ】

【図１７ｄ】

【図１７ｅ】

【図１８ａ】

【図１８ｂ】

【図１８ｃ】

【図１８ｄ】

【図１９ａ】

【図１９ｂ】

【図１９ｃ】

【図１９ｄ】

【図２０ａ】

【図２０ｂ】

【図２０ｃ】

【図２０ｄ】

【図２０ｅ】

【図２１ａ】

【図２１ｂ】

【図２１ｃ】

【図２１ｄ】

【図２２】

【図２３ａ】

【図２３ｂ】

【図２３ｃ】

【図２４ａ】

【図２４ｂ】

【図２４ｃ】

【図２５】

【図２６ａ】

【図２６ｂ】

【図２６ｃ】

【図２６ｄ】

【図２６ｅ】

【図２６ｆ】

【図２６ｇ】

【図２６ｈ】

【図２６ｉ】

【図２７】

【図２８ａ】

【図２８ｂ】

【図２９ａ】

【図２９ｂ】

【図２９ｃ】

【図２９ｄ】

【図２９ｅ】

【図２９ｆ】

【図３０】

【図３１ａ】

【図３１ｂ】

【図３１ｃ】

【公表番号】特表２０１２−５２８４３２（Ｐ２０１２−５２８４３２Ａ）
【公表日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１２３７８（Ｐ２０１２−５１２３７８）
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５７３４０
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３６５３３
【国際公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（５０８３０６５６５）サーモ　フィッシャー　サイエンティフィック　（ブレーメン）　ゲーエムベーハー (20)
【Ｆターム（参考）】