分析器を使用して荷電粒子を分離する方法であって、荷電粒子のビームを分析器を通して飛行させ、荷電粒子のビームが、分析器内部で分析器の分析器軸（ｚ）の方向で少なくとも１回の全振動を受けるとともに主飛行経路に沿って軸（ｚ）の周りを周回するステップと、ビームが分析器を通って飛行するときにビームの円弧発散を制約するステップと、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を含む方法が提供される。上記方法を行うための分析器も提供される。好ましくは、発散を制約するために少なくとも１つの円弧集束レンズが使用され、この円弧集束レンズは、ビームの各側に位置された１対の対向した電極を備えることがある。実質的に同じｚ座標に位置された円弧集束レンズのアレイを使用することができ、アレイ内の円弧集束レンズが円弧方向で離隔配置され、アレイがｚ軸の周りに少なくとも部分的に延在し、それにより、ビームが分析器を通って飛行するときにビームの円弧発散を複数回制約する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析器を使用して荷電粒子を分離する方法であって、
荷電粒子のビームを前記分析器を通して飛行させ、荷電粒子のビームが、前記分析器内部で前記分析器の分析器軸（ｚ）の方向で少なくとも１回の全振動を受けるとともに主飛行経路に沿って前記軸（ｚ）の周りを周回するステップと、
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と、
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
を含む方法。
【請求項２】
前記分析器が２つの対向するミラーを備え、各ミラーが、前記軸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生成し、荷電粒子の前記ビームが、前記ミラーの間での反射によって、前記分析器体積内部で前記分析器軸（ｚ）の方向で少なくとも１回の全振動を受ける請求項１に記載の方法。
【請求項３】
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をさらに含み、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請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記粒子が軸ｚの周りで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飛行時間を測定するステップを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ｚ軸の方向での前記少なくとも１回の全振動が、実質的に単調和運動である請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記分析器が、前記分析器内部での荷電粒子の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、前記方法が、前記ビームの円弧発散を制約するために、荷電粒子の前記ビームを前記少なくとも１つの円弧集束レンズに通すステップを含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
１つまたは複数の円弧集束レンズが、ｚ＝０平面またはその近くに位置される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
１つまたは複数の円弧集束レンズが、ｚ軸に沿った前記ビームの最大変向点の一方または両方に隣接して位置される請求項６に記載の方法。
【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複数回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】
前記ビームが、実質的に前記ミラー間での各振動後に、制約された円弧発散を有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ビームが、実質的に前記ミラーからの各反射後に、制約された円弧発散を有する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記装置が複数の円弧集束レンズを備える請求項６〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の円弧集束レンズが、実質的に同じｚ座標に位置された円弧集束レンズのアレイを形成し、前記アレイが、前記円弧方向で前記ｚ軸の周りに少なくとも部分的に延在する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
円弧集束レンズの前記アレイが、ｚ＝０からオフセットされて、前記主飛行経路が振動中にそれ自体に交差する座標に位置される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記円弧方向での複数の円弧集束レンズの離隔が周期的である請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
ｚ軸に沿った各振動後に、前記レンズが配置されるｚ座標において前記円弧方向で前記ビームが進む距離だけ、前記複数の円弧集束レンズが前記円弧方向で離隔される請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の円弧集束レンズが、角度θラジアンだけ前記円弧方向で離隔され、ここでθ＜＜２πであり、前記ビームが、各全振動ごとに、角度４π＋／−θラジアンだけ前記円弧方向で分析器軸の周りを周回する請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の円弧集束レンズが、角度θラジアンだけ前記円弧方向で離隔され、ここでθ＜＜２πであり、前記ビームが、各半振動ごとに、角度２π＋／−θラジアンだけ前記円弧方向で分析器軸の周りを周回する請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの円弧集束レンズが、前記ビームの各側に位置される１対の対向した電極を備える請求項６〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記１対の対向した電極の各電極が、実質的に円形状であり、および／または滑らかな弧状の縁部を有する請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記１対の対向した電極が、１対の一部片レンズ電極アセンブリを備え、前記一部片レンズ電極アセンブリが、複数の円弧集束レンズを提供するように形作られる請求項１９または２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記一部片レンズ電極アセンブリが、複数の滑らかな弧の形状を備える縁部を有する請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記一部片レンズ電極アセンブリが、前記円弧方向で前記ｚ軸の周りに少なくとも部分的に延在する請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記１つまたは複数の円弧集束レンズがそれぞれ、互いに電気絶縁された複数の半径方向で積層された電極を備える請求項６〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記分析器が、円弧方向で前記ｚ軸の周りに少なくとも部分的に延在する１つまたは複数のベルト電極アセンブリを備える請求項１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記分析器が、少なくとも２つのベルト電極アセンブリを備え、前記主飛行経路の各側に１つのベルト電極アセンブリが配置される請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記１つまたは複数のベルト電極アセンブリが、前記円弧集束レンズから電気絶縁され、前記ｚ方向で前記円弧集束レンズの縁部を越えて延在する請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記１つまたは複数のベルト電極アセンブリが、円筒形の形態であるか、または前記１つまたは複数のベルト電極アセンブリが位置される場所での分析器電場の等電位面を近似する形状を有する区域の形態である請求項２５〜２７のいずれか一項に記載の方法。
【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、前記外側システムが前記内側システムを取り囲み、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生成し、荷電粒子分析器がさらに、前記ビームが前記軸ｚの周りを周回する一方で前記分析器内部での荷電粒子の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荷電粒子分析器。
【請求項３３】
１つまたは複数の円弧集束レンズが、前記ｚ＝０平面またはその近くに位置される請求項３２に記載の分析器。
【請求項３４】
１つまたは複数の円弧集束レンズが、ｚ軸に沿った前記ビームの最大変向点の一方または両方に隣接して位置される請求項３２または３３に記載の分析器。
【請求項３５】
前記装置が、実質的に同じｚ座標に位置された円弧集束レンズのアレイを形成する複数の円弧集束レンズを備え、前記円弧集束レンズが前記円弧方向で離隔配置され、前記アレイが、前記円弧方向で前記ｚ軸の周りに少なくとも部分的に延在する請求項３２〜３４のいずれか一項に記載の分析器。
【請求項３６】
円弧集束レンズの前記アレイが、ｚ＝０からオフセットされて、前記主飛行経路が振動中にそれ自体に交差するｚ座標に位置される請求項３５に記載の分析器。
【請求項３７】
前記円弧方向での前記複数の円弧集束レンズの離隔が周期的である請求項３５または３６に記載の分析器。
【請求項３８】
ｚ軸に沿った各振動後に、前記レンズが配置されるｚ座標において前記円弧方向で前記ビームが進む距離だけ、前記複数の円弧集束レンズが前記円弧方向で離隔される請求項３７に記載の分析器。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの円弧集束レンズが、前記ビームの各側に位置される１対の対向した電極を備える請求項３２〜３８のいずれか一項に記載の分析器。
【請求項４０】
前記１対の対向した電極の各電極が、実質的に円形状であり、および／または滑らかな弧状の縁部を有する請求項３９に記載の分析器。
【請求項４１】
前記１対の対向した電極が、１対の一部片レンズ電極アセンブリを備え、前記一部片レンズ電極アセンブリが、複数の円弧集束レンズを提供するように形作られる請求項３９または４０に記載の分析器。
【請求項４２】
前記一部片レンズ電極アセンブリが、複数の滑らかな弧の形状を備える縁部を有する請求項４１に記載の分析器。
【請求項４３】
前記一部片レンズ電極アセンブリが、前記円弧方向で前記ｚ軸の周りに少なくとも部分的に延在する請求項４１または４２に記載の分析器。
【請求項４４】
前記１つまたは複数の円弧集束レンズがそれぞれ、互いに電気絶縁された複数の半径方向で積層された電極を備える請求項３２〜３８のいずれか一項に記載の分析器。
【請求項４５】
前記分析器が、円弧方向で前記ｚ軸の周りに少なくとも部分的に延在する１つまたは複数のベルト電極アセンブリを備える請求項３２〜４４のいずれか一項に記載の分析器。
【請求項４６】
前記分析器が、少なくとも２つのベルト電極アセンブリを備え、前記ビームの前記主飛行経路の各側に１つのベルト電極アセンブリが配置される請求項４５に記載の分析器。
【請求項４７】
前記１つまたは複数のベルト電極アセンブリが、前記円弧集束レンズから電気絶縁され、前記ｚ方向で前記円弧集束レンズの縁部を越えて延在する請求項４５または４６に記載の分析器。
【請求項４８】
前記１つまたは複数のベルト電極アセンブリが、円筒形の形態であるか、または前記１つまたは複数のベルト電極アセンブリが位置される場所での分析器電場の等電位面を近似する形状を有する区域の形態である請求項４５〜４７のいずれか一項に記載の分析器。
【請求項４９】
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３２〜４８のいずれか一項に記載の分析器。
【請求項５０】
請求項３２〜４９のいずれか一項に記載の分析器を備える質量分光計。
【請求項５１】
前記分析器が、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５０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２０１２−５２８４３３（Ｐ２０１２−５２８４３３Ａ）
【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２０１２−５１２３７９（Ｐ２０１２−５１２３７９）
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５７３４２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３６５３４
【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）】