質量分析計においてイオンをフィルタリングするための方法、システムおよび装置
イオンをフィルタリングするための方法および質量分析計が提供される。質量分析計は、概して、イオンガイドと、四重極質量フィルタと、衝突セルと、飛行時間（ＴｏＦ）検出器とを備え、かつイオンビームをＴｏＦ検出器に透過することが可能である。質量分析計は、イオンビームの中のイオンが実質的に断片化されないままであり、四重極質量フィルタが、イオンガイドおよび記衝突セルのうちのいずれかの中の圧力よりもかなり低い圧力で動作するように、ＭＳモードで動作する。四重極質量フィルタは、関心のある範囲外のイオンをイオンビームからフィルタリングして、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを残すように、帯域通過モードで動作する。関心のある範囲内のイオンは、ＴｏＦ検出器で分析される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、概して、質量分析計に関し、具体的には、質量分光計でイオンをフィルタリングするための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析計がＭＳモードで動作するときに、イオンビームのイオン集団全体は、サンプリングされるが、概して断片化されない。しかしながら、イオン集団は、しばしば、広い質量範囲全体にわたって散乱する種を含有する。関心のある質量範囲が、イオンビームの中に存在するイオンの質量範囲よりも非常に狭いときに、ある問題が起こり得る。具体的には、連続するイオン流が直交飛行時間（ＴｏＦ）質量分析計で記録されるときに、観察される可能性がある１つの問題は、到着イベントの「ラップアラウンド」である。「ラップアラウンド」は、ＴｏＦ繰り返し率が比較的に高く、関心のある質量範囲を記録するのに十分であり、さらに、ビームの中に存在する高ｍ／ｚの種がより遅く飛行するときに起こり、したがって、次の抽出と関連して到着する可能性があり、それによって、次の抽出のスペクトルを汚染する。換言すれば、高ｍ／ｚの種がより遅く飛行するので、該種は、元のＴｏＦ抽出ウィンドウの代わりに、結果として生じるＴｏＦ抽出に現れる可能性があり、したがって、実際には存在しない低質量の種として現れる。同じく関心のある質量範囲外にイオンが存在することに関連する、別の問題は、該イオンが、ＴｏＦ検出器の検出能力を「使い果たす」ことである。関心のある質量範囲外のイオン種の強い存在があるときには、該種が依然としてＴｏＦ検出器に到着しているので、検出器の飽和が起こる可能性がある。加えて、検出器の寿命を短縮する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書の第１の側面は、質量分析計でイオンをフィルタリングするための方法を提供し、質量分析計は、イオンガイドと、四重極質量フィルタと、衝突セルと、飛行時間（ＴｏＦ）検出器とを備え、質量分析計は、イオンビームをＴｏＦ検出器に透過することが可能である。方法は、イオンビームの中のイオンが実質的に断片化されないままであり、四重極質量フィルタが、イオンガイドおよび衝突セルのうちのいずれかの圧力よりもかなり低い圧力で動作するように、質量分析計をＭＳモードで動作させるステップを含む。方法は、関心のある範囲外のイオンをイオンビームからフィルタリングして、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを残すように、四重極質量フィルタを帯域通過モード動作させるステップをさらに含む。方法は、関心のある範囲内のイオンをＴｏＦ検出器で分析するステップをさらに含む。
【０００４】
関心のある範囲の低質量境界および高質量境界は、四重極質量フィルタに印加されるＲＦ電圧およびＤＣ電圧の組み合わせによって規定することができる。四重極質量フィルタに印加されるＲＦ電圧およびＤＣ電圧は、四重極質量フィルタの安定線図に基づいて決定することができる。関心のある範囲外のイオンがイオンビームからフィルタリングされるように、四重極質量フィルタを帯域通過モードで動作させるステップは、四重極質量フィルタの安定線図上の動作線の傾斜が変化し、それによって、低質量境界および高質量境界を制御するように、ＲＦ電圧およびＤＣ電圧を調整するステップを含むことができる。安定線図は、マシューの方程式から導出することができる。ＲＦ電圧およびＤＣ電圧は、質量分析計で獲得される異なる透過ウィンドウについてデータを補間することによって決定することができる。
【０００５】
関心のある範囲内のイオンをＴｏＦ検出器で分析するステップは、質量分析計のデューティサイクルを増加させるように、ＴｏＦ抽出をオーバーパルシングするステップを含むことができる。方法は、関心のある範囲の幅をオーバーパルシングと協調させるステップをさらに含むことができる。
【０００６】
方法は、衝突セルからのイオンをＴｏＦ検出器で分析する前に、衝突セルを介して、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを断片化するステップをさらに含むことができる。衝突セルを介して、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを断片化するステップは、関心のある範囲内のイオンの運動エネルギーを、断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、および衝突セルの圧力を、断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、のうちの少なくとも１つによって起こり得る。方法は、衝突セルの中の関心のある範囲内のイオンを断片化するステップと、関心のある範囲内のイオンが、断片化されずに衝突セルを通過することを可能にするステップとを交互に行うステップと、分析のために、ＴｏＦ検出器で断片化された、および断片化されていないイオンの質量スペクトルを収集するステップと、をさらに含むことができる。方法は、関心のある断片化された範囲外のイオンの少なくとも一部分がイオンビームからフィルタリングされ、イオンビームの中の関心のある断片化された範囲内のイオンを残すように、ＲＦおよびＤＣ電圧の組み合わせを衝突セルに印加することによって、衝突セルを帯域通過モードで動作させるステップをさらに含むことができる。
【０００７】
イオンガイドおよび衝突セルの圧力は、ｍトルの範囲であり、四重極質量フィルタの圧力は、１０−５トルの範囲とすることができる。
【０００８】
本明細書の第２の側面は、イオンガイドと、四重極質量フィルタと、衝突セルと、飛行時間（ＴｏＦ）検出器とを備える、イオンをフィルタリングするための質量分析計を提供する。質量分析計は、イオンガイドからＴｏＦ検出器にイオンビームを透過することが可能である。質量分析計は、イオンビームの中のイオンが、実質的に断片化されていないままであり、四重極質量フィルタが、イオンガイドおよび衝突セルのうちのいずれかの圧力よりもかなり低い圧力で動作するように、ＭＳモードで動作することがさらに可能である。質量分析計は、関心のある範囲外のイオンがイオンビームからフィルタリングされて、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを残すように、四重極質量フィルタを帯域通過モード動作させることがさらに可能である。質量分析計は、関心のある範囲内のイオンをＴｏＦ検出器で分析することがさらに可能である。
【０００９】
関心のある範囲の低質量境界および高質量境界は、四重極質量フィルタに印加されるＲＦ電圧およびＤＣ電圧の組み合わせによって規定することができる。四重極質量フィルタに印加されるＲＦ電圧およびＤＣ電圧は、四重極質量フィルタの安定線図に基づいて決定することができる。関心のある範囲外のイオンがイオンビームからフィルタリングされるように、四重極質量フィルタを帯域通過モードで動作させるために、質量分析計は、四重極質量フィルタの安定線図上の動作線の傾斜が変化し、それによって、低質量境界および高質量境界を制御するように、ＲＦ電圧およびＤＣ電圧を調整することがさらに可能である。ＲＦ電圧およびＤＣ電圧は、質量分析計で獲得される異なる透過ウィンドウについてデータを補間することによって決定することができる。
【００１０】
関心のある範囲内のイオンをＴｏＦ検出器で分析することは、質量分析計のデューティサイクルを増加させるように、ＴｏＦ抽出をオーバーパルシングすることを含む。質量分析計は、関心のある範囲の幅をオーバーパルシングと協調させることがさらに可能であり得る。
【００１１】
質量分析計は、衝突セルからのイオンをＴｏＦ検出器で分析する前に、衝突セルを介して、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを断片化することがさらに可能であり得る。衝突セルを介して、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを断片化することは、関心のある範囲内のイオンの運動エネルギーを、断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、および衝突セルの圧力を、断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、のうちの少なくとも１つによって起こり得る。質量分析計は、衝突セルの中の関心のある範囲内のイオンを断片化することと、関心のある範囲内のイオンが、断片化されずに衝突セルを通過することを可能にすることとを交互に行うこと、および分析のために、ＴｏＦ検出器で断片化された、および断片化されていないイオンの質量スペクトルを収集すること、がさらに可能であり得る。質量分析計は、関心のある断片化された範囲外のイオンの少なくとも一部分がイオンビームからフィルタリングされ、関心のある断片化された範囲内のイオンがイオンビームの中に残るように、ＲＦおよびＤＣ電圧の組み合わせを衝突セルに印加することによって、衝突セルを帯域通過モードで動作させることがさらに可能であり得る。
【００１２】
イオンガイドおよび衝突セルの圧力は、ｍトルの範囲であり、四重極質量フィルタの圧力は、１０−５トルの範囲とすることができる。
【００１３】
実施形態を、以下の図を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、限定的でない実施形態による、四重極質量フィルタを介して関心のある範囲内のイオンをフィルタリングすることが可能である、質量分析計のブロック図である。
【図２】図２は、限定的でない実施形態による、質量分析計の四重極質量フィルタの安定線図の概略図である。
【図３】図３は、限定的でない実施形態による、四重極質量フィルタでいかなるフィルタリングも起こらなかったときに、図１の質量分析計のＴｏＦ検出器から収集される代表的な質量スペクトルの概略図である。
【図４】図４は、限定的でない実施形態による、質量スペクトルでラップアラウンドが起こったときに、図１の質量分析計のＴｏＦ検出器から収集される代表的な質量スペクトルの概略図である。
【図５】図５は、限定的でない実施形態による、関心のある範囲内のイオンが四重極質量フィルタを介してフィルタリングされたときに、図１の質量分析計のＴｏＦ検出器から収集される代表的な質量スペクトルの概略図である。
【図６】図６は、限定的でない実施形態による、質量分析計で関心のある範囲内のイオンをフィルタリングするための方法６００のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、質量分析計を表し、質量分析計は、イオンガイド１３０と、四重極質量フィルタ１４０と、衝突セル１５０（例えば、断片化モジュール）と、飛行時間（ＴｏＦ）検出器１６０とを備え、質量分析計１００は、イオン源１２０からＴｏＦ検出器１６０にイオンビームを透過することが可能である。いくつかの実施形態において、質量分析計１００は、イオン源１２０がイオン性材料をイオン化するのを制御すること、および質量分析計１００のモジュール間のイオンの移送を制御することを含むが、これらに限定されない、質量分析計１００の動作を制御するための、プロセッサ１８５をさらに備えることができる。具体的には、プロセッサ１８５は、以下に説明するように四重極質量フィルタ１４０を制御し、ＴｏＦ検出器１６０を介して獲得される質量スペクトルを処理することがさらに可能である。いくつかの実施形態において、質量分析計１００は、生成物質量スペクトルを記憶するための任意の好適なメモリデバイスをさらに備える。
【００１６】
動作中に、イオン性材料がイオン源１２０の中に導入される。イオン源１２０は、概して、イオン性材料をイオン化して、イオンビームの形態でイオン１９０を生成するが、該イオンは、イオンガイド１３０に移送される（Ｑ０としても識別され、イオンガイド１３０が質量分析に一切関与していないことを示す）。イオンガイド１３０の圧力は、イオン１９０と搬送ガスとの間に十分な数の衝突を起こさせて、イオン１９０がイオンガイド１３０の長さに沿って移動する間にイオンの衝突集束を可能にするように制御される。いくつかの実施形態において、イオンガイド１３０の圧力は、約５ｍトルであるように制御される。他の実施形態において、イオンガイド１３０の圧力は、例えば１〜１００ｍトルの範囲内で、任意の好適な値に制御することができる。
【００１７】
イオン１９０は、電場および／または圧力差を介して、イオンガイド１３０から四重極質量フィルタ１４０（Ｑ１としても識別される）に移送され、四重極質量フィルタ１４０は、下記で説明される様式で、関心のある範囲外のイオンがイオンビームからフィルタリングされ、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオン１９１が残るように、帯域通過モードで動作することが可能である。
【００１８】
次いで、四重極質量フィルタ１４０から放出されたイオン１９１は、任意の好適な電場を介して、衝突セル１５０（ｑ２としても識別される）に移送することができる。いくつかの実施形態において、質量分析計１００は、衝突セル１５０を通過するイオン１９１が実質的に断片化されないままであるように、ＭＳモードで動作する。イオン１９１は、その後、任意の好適な電場および／または圧力差を介して、質量分析のためのＴｏＦ検出器１６０に移送され、その結果、イオンスペクトルの生成が得られる。
【００１９】
一般に、四重極質量フィルタ１４０は、イオン１９０の有効なフィルタリングのために、かつ四重極質量フィルタ１４０でイオン１９０のいかなる衝突および／または断片化も起こらないことを確実にするように、イオンガイド１３０または衝突セル１５０のうちのいずれかの圧力よりもかなり低い圧力で動作していることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態において、四重極質量フィルタ１４０の圧力は、約１０−５トル（すなわち、１０−２ｍトル）であるように制御することができる。少ない割合のイオン１９０のだけが、約１０−４トル未満で四重極質量フィルタ１４０において衝突を受けることを理解されたい。いくつかの実施形態において、四重極質量フィルタ１４０は、１０−７トル等の非常に低い圧力で動作することが可能であり得、これは、概して、相当な付加コストを伴って達成されるが、必ずしも付加的な利益を伴わない。前述のように、イオンガイド１３０の圧力は、イオンガイド１３０が、イオン源１２０（実質的に大気圧である）と四重極質量フィルタ１４０との間の圧力差として部分的に作用するように、約５ｍトルの圧力に制御することができる。さらに、いくつかの実施形態において、衝突セル１５０は、イオン１９１がＴｏＦ検出器１６０に進入する前に該イオンの断片化および衝突焦束を引き起こす圧力に制御される。いくつかの実施形態において、衝突セル１５０は、約５ｍトルの圧力に制御される。
【００２０】
しかしながら、質量分析計１００がＭＳモードで動作するときに、イオン１９１が衝突セル１５０に進入する運動エネルギーは、イオン１９１の実質的な断片化を引き起こさないように、例えば四重極質量フィルタ１４０と衝突セル１５０との間でイオンを加速する好適な電場を印加することによって、十分低くなるように制御される。しかしながら、前述のように、四重極質量フィルタ１４０の圧力は、衝突セル１５０の圧力およびイオンガイド１３０の圧力よりもかなり低く、例えば、本例示的実施形態において、四重極質量フィルタ１４０の圧力は、衝突セル１５０の圧力およびイオンガイド１３０の圧力よりも約２桁低い。他の実施形態において、四重極質量フィルタ１４０の圧力は、衝突セル１５０の圧力およびイオンガイド１３０の圧力より少なくとも２桁低い。
【００２１】
質量分析計１００の中のイオン１９１の非断片化（ＭＳモード）と断片化（ＭＳＭＳモード）との間の移行は、イオンガイド１３０と衝突セル１５０とのＤＣ電圧間の電圧差が増加したときに起こり、それによって、より高い運動エネルギーを、衝突セル１５０に進入するイオン１９１に与える。イオン１９１の断片化が起こり始めるエネルギーは、概して、調査中の化合物、すなわち、イオン源１２０に導入されるイオン性材料の性質に依存するものと理解されたい。
【００２２】
さらに、いくつかの実施形態では、非断片化（ＭＳ）モードにおいて、衝突セル１５０は、断片化が起こらないように、四重極質量フィルタ１４０の圧力と同程度の低い圧力で動作させることができることを理解されたい。しかしながら、衝突セル１５０をＭＳモードにおいて低い圧力で動作させることにはある不利な点がある。第１に、イオン１９１の分析は、イオン１９１がＭＳモードでは断片化されず、ＭＳＭＳモードでは断片化される、ＭＳモードとＭＳＭＳモードとの間の迅速な切り替えを含み得ることである。衝突セル１５０の圧力が、（イオン１９１の運動エネルギーではなく）これらのモード間で変化するように制御される場合、衝突セル１５０の圧力の制御は、概して、迅速に行わなければならず、これは、質量分析計１００の提供および構築に対する付加的な機器（ポンプ等）を必要とし、したがって、付加的な出費、ならびに分析手順の複雑化を必要とする。実際に、そのような付加的な機器を伴わない状態では、イオン１９１がより高い運動エネルギー（例えば、約１０−５トル）を有するときに、断片化を防止するために必要とされる低圧力まで排気する時間が長くなる可能性があり、そのように行うことは、質量分析計１００のスループットをかなり低下させる。代替として、衝突セル１５０の圧力変化を迅速化するために、ＣＡＤガス管理システムを質量分析計１００に組み込むことができるが、これは、質量分析計１００に対してかなりの複雑さおよびコストを加える可能性がある。
【００２３】
衝突セル１５０を非断片化モードにおいて高い圧力で動作させるもう１つの理由は、衝突セル１５０の中のガスの存在がイオンビームの衝突集束につながるので、イオンガイド１３０と衝突セル１５０との間の領域における機械的整合の問題を低減することである。衝突セル１５０の圧力が、断片化のＭＳＭＳモードと非断片化のＭＳモードとの間で変動する場合、ＴＯＦ検出器１５０におけるイオンビームの同調は、これらのモードのそれぞれについて異なり得、異なる校正パラメータを伴う。しかし、衝突セル１５０の圧力がＭＳモードおよびＭＳＭＳモードの双方で十分に高く（すなわち、同じ、または同程度に）保たれる場合、衝突セル１５０を出るイオンは、衝突焦束により、どちらのモードでも同じ性質を有することになる。したがって、例示的実施形態において、衝突セル１５０の圧力は、同じ圧力（約５ｍトル）に維持される一方で、四重極質量フィルタ１４０の圧力は、この領域を通過する大部分のイオンについて、質量フィルタ１４０内でいかなる衝突も起こらないことを確実にするように、かなり低い（約１０−５トル）。四重極質量フィルタ１４０の圧力が高過ぎる場合は、イオンと残存する分子との間で衝突が起こり、イオン１９０の損失につながる。
【００２４】
さらに、図示されていないが、質量分析計１００は、イオン源１２０、イオンガイド１３０、四重極質量フィルタ１４０、衝突セル１５０、および／またはＴｏＦ検出器１６０に好適な真空を提供するために、任意の適切な数の真空ポンプを備えることができる。いくつかの実施形態において、質量分析計１００のある要素間には圧力差が作成され得、例えば、圧力差は、概して、イオン源１２０とイオンガイド１３０との間に印加され、よって、イオン源１２０は、大気圧であり、イオンガイド１３０は、真空状態であることを理解されたい。同じく図示されていないが、質量分析計１００は、任意の適切な数のコネクタと、電源と、ＲＦ（無線周波数）電源と、ＤＣ（直流）電源と、ガス源（例えば、イオン源１２０および／または衝突セル１５０用）と、質量分析計１００の動作を可能にするための任意の他の好適な構成要素とをさらに備えることができる。
【００２５】
イオン源１２０は、イオン性材料をイオン化するための、任意の好適なイオン源を備える。イオン源１２０には、エレクトロスプレーイオン源、イオンスプレーイオン源、コロナ放電デバイス等が挙げられるが、これに限定されない。これらの実施形態において、イオン源１２０は、任意の好適な様式でイオン性をイオン源１２０に分配させる（例えば、溶出させる）ことが可能である、液体クロマトグラフィシステム等の、質量分離システム（図示せず）に接続することができる。
【００２６】
いくつかの限定的でない実施形態において、イオン源１２０は、マトリクス支援レーザ脱離／イオン化（ＭＡＬＤＩ）イオン源を備えることができ、イオン性材料の試料は、最初に、概して平行移動ステージを備えることができるＭＡＬＤＩプレート上に分配される。それに応じて、イオン源１２０は、ＭＡＬＤＩイオン源の中に挿入することができるＭＡＬＤＩプレートを介して、イオン性材料を受け取り、任意の好適な順序で、イオン性材料の試料をイオン化することが可能である。これらの実施形態において、任意の適切な数のサンプルを伴うプレートがその上に分配された任意の適切な数のＭＡＬＤＩを、ＭＡＬＤＩイオン源に挿入する前に調製することができる。しかしながら、概して、イオン源１２０は、概して限定的でなく、任意の好適なイオン源が本実施形態の範囲内にあることを理解されたい。
【００２７】
イオン源１２０で生成されるイオン１９０は、例えば真空差、および／または好適な電場、および／または搬送ガスを介して、イオンガイド１３０に移送される。イオンガイド１３０は、概して、四重極ロッドセットが挙げられるが、これに限定されない、任意の好適な多重極またはＲＦイオンガイドを備えることができる。イオンガイド１３０は、概して、イオン１９０を冷却および集束させることが可能であり、さらに、大気圧であるイオン源１２０と、質量分析計１００の以降のかなり低い圧力である真空モジュールとの間のインターフェースとしての役割を果たすことができる。
【００２８】
イオン１９１は、次いで、例えば任意の好適な真空差および／または好適な電場を介して、四重極質量フィルタ１４０に移送される。前述のように、四重極質量フィルタ１４０は、イオン１９０の断片化および／または散乱損失を防止するために、スループットを確実にするために、そして、比較的に狭いフィルタリング能力が可能であることを確実にするために、イオンガイド１３０または衝突セル１５０よりもかなり低い圧力で操作される（例えば、１ａｍｕ、または代替として１ｍ／ｚという低さである。「ａｍｕ」および「ｍ／ｚ」は、概して、代替可能に使用できることを理解されたい）。一般に、四重極質量フィルタ１４０は、関心のある範囲外からのイオンが、イオンビームの中のイオン１９０からフィルタリングされ、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオン１９１が残るように、帯域通過モードで動作することが可能である。一般に、四重極質量フィルタ１４０のフィルタリング能力は、プロセッサ１８５によって制御することができる、少なくともＲＦ電源１９５およびＤＣ電源１９６を介して制御される。さらに、図１に示されるＲＦ電源１９５と、ＤＣ電源１９６と、四重極質量フィルタ１４０との間の接続は、概略的なものに過ぎないこと、および四重極質量フィルタ１４０の極のそれぞれへの、ならびにＲＦ電源１９５とＤＣ電源１９６との間の実際の接続は、関心のある範囲内のイオン１９１をフィルタリングするための四重極質量フィルタ１４０を制御するのに好適であることを理解されたい。
【００２９】
イオン１９１は、次いで、衝突セル１５０に移送される。質量分析計１００がＭＳＭＳモードで動作している場合、イオン１９１は、生成物イオンが生成されるように断片化することができる。しかしながら、本実施形態において、質量分析計１００は、ＭＳモードで動作し、衝突セル１５０は、イオン１９１が実質的に断片化されないままであるように、低エネルギーモード（および／または代替として、低圧力）で動作することを理解されたい。したがって、イオン１９１は、イオンスペクトル（すなわち、質量スペクトル）の分析および生成のために、ＴｏＦ検出器１６０に移送される。ＴｏＦ検出器１６０は、直交飛行時間（ＴＯＦ）検出器、リフレクトロンＴｏＦ検出器、タンデム型ＴｏＦ検出器等が挙げられるが、これらに限定されない、任意の好適な飛行時間質量検出器モジュールを備えることができる。
【００３０】
ここで、四重極質量フィルタ１４０に戻ると、関心のある範囲の低質量境界および高質量境界は、四重極質量フィルタ１４０に印加されるＲＦ電圧のおよびＤＣ電圧の組み合わせによって規定されることを理解されたい。さらに、四重極質量フィルタ１４０のフィルタリングは、概して、安定線図に従って動作することを理解されたい。例えば、限定的でない実施形態による、安定線図２００の概略図が図２に示される。一般に、低質量境界および高質量境界を制御するために四重極質量フィルタ１４０に印加されるＲＦおよびＤＣ電圧は、安定線図２００等の安定線図に基づいて決定することができる。
【００３１】
一般に、安定線図２００は、当業者には知られているように、マシューの方程式から導出することができる。安定線図２００は、ＤＣ電源１９６を介して四重極質量フィルタ１４０に印加されるＤＣ電圧に依存する、変数ａと、ＲＦ電力源１９５を介して四重極質量フィルタ１４０に印加されるＲＦ電圧に依存する、変数ｑとの関数である。さらにまた、変数ａおよびｑは、どちらも、所与のイオンの質量電荷比（ｍ／ｚ）に反比例する。安定線図２００は、「良好な真空」、すなわち、イオンと緩衝液ガス分子との間にいかなる衝突もないという前提条件に基づいて導出される。緩衝ガス分子との衝突は、断片化および散乱損失のため、四重極質量フィルタのイオン透過に対して有害な影響を有する可能性がある。曲線２０１は、四重極質量フィルタ１４０の安定性を表す。曲線２０１の下側に位置するａおよびｑの組み合わせは、所与のイオンについて、その軌道が安定しており、かつ四重極質量フィルタの境界の範囲内にとどめられる、四重極質量フィルタ１４０の安定した動作モードを表す。曲線２０１の上側のａおよびｑの組み合わせは、イオン運動が不安定であり、イオンが最終的に四重極質量フィルタ１４０の電極に当たる一方で、四重極質量フィルタ１４０の縦軸に沿って進行することを表す。さらに、線２０２は、所与の一組のＲＦおよびＤＣ電圧について、異なるｍ／ｚ値を伴うイオンが全てこの線に沿って分布するので、当業者には知られているように、四重極質量フィルタ１４０の動作線を表す。線２０２と曲線２０１との間の交差点２０３は、四重極質量フィルタ１４０によってフィルタリングされたイオン１９１の関心のある質量範囲を表す。本質的には、線２０２は、四重極質量フィルタ１４０に進入することができるイオンの質量の全範囲を表し、動作線２０２上の交差点の範囲内にある質量のイオンだけが、四重極質量フィルタ（すなわち、交差点２０３）を通過する。さらに、ＲＦおよびＤＣ電圧を比例的に調整することによって、動作線２０２の傾斜は、同じ状態のままである一方で、四重極質量フィルタ１４０によってフィルタリングされたイオンの質量の境界は、例えば、異なる質量が交差点２０３の範囲内にあるように、イオンの質量を線２０２の上下に移動させることによって制御することができる。従来技術において、交差点２０３は、質量分析計１００の良好な解像度を確実にするために、特に、質量分析計１００がＭＳＭＳモードで動作するときに、意図的に狭く保たれる（例えば、１ａｍｕという低さ）。さらに、質量分析計１００の解像度は、四重極質量フィルタ１４０の圧力に依存し、したがって、四重極質量フィルタ１４０を低圧力に保つ付加的な理由である。
【００３２】
しかしながら、線２０２の傾斜および交差点は、四重極質量フィルタ１４０に独立して印加されるＲＦ電圧（例えば、振幅、周波数、絶対平均値等）およびＤＣ電圧（例えば、平均値）を変動させることによって制御することができる。例えば、線２０４は、ＤＣ電圧がゼロボルトである状態の四重極質量フィルタ１４０の動作線を表し、よって、四重極質量フィルタ１４０は、低質量カットオフ範囲を超える全てのイオン１９０を透過する（すなわち、関心のある範囲は、四重極質量フィルタ１９０のＲＦ電圧、および周波数、ならびに寸法によって決定されるカットオフ質量を超える、四重極質量フィルタ１４０全質量範囲である）。線２０４は、明確にするために安定線図２００のｘ軸からのオフセットであるように示されているが、線２０４は、ｘ軸に沿って延びていることを理解するよう留意されたい。
【００３３】
したがって、ＲＦおよびＤＣ電圧を独立して調整することによって、線２０５等の動作線を生成することができ、安定線図２００上の線２０５の傾斜は、ＲＦおよびＤＣ電圧に従って変化し、それによって、線２０５と曲線２０１との間の交差点２０６によって表される高質量境界、および線２０５と曲線２０１との間の交差点２０７によって表される低質量境界を制御する。さらに、関心のある領域の低質量境界および高質量境界の再現性は、四重極質量フィルタ１４０の圧力に依存する。低質量境界および高質量境界は、四重極質量フィルタ１４０におけるイオン１９０と搬送ガスとの間の相互作用の除去により、高真空状態の下でより良好に規定され、かつ安定するものと予期される。
【００３４】
いくつかの実施形態において、安定線図２００等の線図は、関心のある範囲内のイオン１９１が四重極質量フィルタ１４０を通して透過される一方で、関心のある範囲外のイオンが概して廃棄されるように、イオン１９１について関心のある範囲を取得するためのＲＦおよびＤＣ電圧を決定するために使用することができる。他の実施形態において、四重極質量フィルタ１４０は、安定線図２００等の安定線図に従って動作するものと理解されるが、関心のある範囲を制御するためのＲＦおよびＤＣ電圧は、質量分析計１００で獲得される異なる透過ウィンドウ（すなわち、異なる関心のある範囲）について取得されるデータを補間することによって決定される。例えば、既知の試料をイオン源１２０に導入することができ、そして、ＲＦ電源１９５およびＤＣ電源１９６からのＲＦおよびＤＣ電圧は、それぞれ、関心のある範囲の幅を、特に関心のある範囲の低質量境界および高質量境界を変化させるように制御することができる。換言すれば、異なる質量透過ウィンドウのデータ、例えば、関心のある範囲の低質量境界および高質量境界に対する異なるＲＦおよびＤＣ電圧の効果を概説するデータを、質量分析計１００で獲得することができる。
【００３５】
ここで、四重極質量１４０においていかなるフィルタリングも起こらなかったときに、ＴｏＦ検出器１６０から収集される代表的な質量スペクトル３００の概略図を表す、図３を参照する。これらの実施形態において、質量スペクトルは、質量種Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、およびＧから成り、質量種Ｇは、質量種Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦよりも相対的に高い質量を伴う。このように、質量種Ｇは、質量分析計１００を通してＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦよりも遅い速度で進行し、具体的には、質量四重極分析器１４０からＴｏＦ検出器１６０までより遅い速度で進行する。したがって、質量分析計１００の抽出速度に応じて、質量種Ｇは、スペクトルの中で「ラップアラウンド」する可能性があり、限定的でない実施形態による、図４に示されるように、次の質量スペクトル４００の中に低質量種として誤って現れる。したがって、質量種Ｇが関心のある範囲外である場合は、関心のある範囲の少なくとも高質量境界を制御して質量種Ｇをイオン１９１から除去するために、質量四重極質量フィルタ１４０に印加されるＲＦおよびＤＣ電圧を制御することが望ましい。図３に戻ると、四重極質量フィルタ１４０は、１００ｍ／ｚの低質量境界および４００ｍ／ｚの高質量境界を伴う、関心のある質量範囲３１０を有するように制御することができる。したがって、質量種Ｇがイオン１９１からフィルタリングされる一方で、質量種Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦは、イオン１９１に含まれ、限定的でない実施形態による、図５に示される質量スペクトル５００をもたらす。
【００３６】
そのようなフィルタリングは、質量分析計１００のデューティサイクルを増加させるように、ＴｏＦ検出器１６０をオーバーパルシングすることをさらに可能にする。一般に、質量スペクトル３００または質量スペクトル４００等の質量スペクトルを獲得することができるように、イオン１９１からＴｏＦ検出器１６０の中へのイオン１９１の第１の位置が抽出されるという点で、イオン１９１のＴｏＦ検出器１６０の中への進入は、切片でサンプリングされることを理解されたい。ＴｏＦ検出器１６０に注入されたイオン１９１の第１の部分は、次いで、図１に示されるように、ＴｏＦ検出器１６０を通して経路１９７上を進行し、より軽いイオンは、より重いイオンよりも速く進行し、好適な検出器表面１９８に影響を与え、経路１９７を進行するのにかかる飛行時間は、イオンの質量電荷比の２乗根に比例する。一般に、質量分析計１００は、イオン１９１の第１の部分が検出表面１９８で収集されるまで、イオン１９１の第２の部分がＴｏＦ検出器１６０の中に抽出されないように制御される。しかしながら、概してより良好な効率のために好まれる、より短いサイクル、すなわち、より高い抽出速度は、図４に示されるラップアラウンド効果につながり、したがって、質量分析計１００に導入される試料が概して未知である場合は、誤った質量スペクトルにつながる。
【００３７】
いずれの場合においても、関心のある範囲外のイオンをフィルタリングして除去するように、四重極質量フィルタ１４０を制御することによって、関心のある範囲内のイオン１９１を残し、質量分析計１００のデューティサイクルを増加させるように、ＴｏＦ抽出のオーバーパルシングを利用することができ、そこでは、イオン１９１の第１の部分が検出表面１９８に到達する前に、イオン１９１の第２の部分がＴｏＦ検出器１６０の中に抽出される。したがって、デューティサイクルが増加し、ラップアラウンド効果が取り除かれる。
【００３８】
いくつかの実施形態において、ラップアラウンドが検出される一方で、質量分析計１００がオーバーパルシングモードで動作している場合に、ラップアラウンドが取り除かれるまで、関心のある質量範囲が減少する可能性があるという点で、関心のある質量範囲の幅は、オーバーパルシングと協調させることができる。例えば、第２の質量スペクトルが、第１の質量スペクトルには存在しない低質量種を含む場合は、ラップアラウンドが起こっていると判断することができ、また、低質量種が、実際は、イオン１９１の第２の部分がＴｏＦ検出器１６０の中に導入される前に、検出器表面１９８に到達するまでの十分な時間が与えられた、関心のある範囲内の高質量種であると判断することができる。関心のある範囲の高質量境界は、次いで、高質量種を取り除くために低下させることができ、オーバーパルシングと協調する関心のある質量範囲の幅をもたらす。
【００３９】
さらなる実施形態において、質量分析計１００は、衝突セル１５０からのイオンをＴｏＦ検出器１６０で分析する前に、イオン１９１が衝突セル１５０の中で断片化されるように、ＭＳＭＳモードで動作させることができる。したがって、イオン１９１は、ＴｏＦ検出器１６０で分析される断片化されたイオンを生成するように断片化される。これらの実施形態のうちのいくつかにおいて、イオン１９１は、衝突セル１５０内で該断片化を引き起こすのに十分な運動エネルギーを伴って衝突セル１５０に進入する。他の実施形態において、衝突セル１５０内の圧力は、前述のように、断片化を引き起こすように制御することができる。
【００４０】
さらなる実施形態において、衝突セル１５０は、関心のある断片化された範囲外のイオンの少なくとも一部分が、イオンビームからフィルタリングされ、イオンビームの中の関心のある断片化された範囲内のイオンを残すように、ＲＦおよびＤＣ電圧の組み合わせを衝突セル１４０に印加することによって、四重極質量フィルタ１４０に類似した、帯域通過モードで動作させることができる。例えば、衝突セル１５０が四重極質量フィルタ１４０に類似した四重極を備える実施形態において、断片化されたイオンは、衝突セル１５０に印加されるＲＦおよびＤＣ電圧を制御することによって、前述したものに類似した様式でフィルタリングすることができる。緩衝ガスの存在のため、衝突セル１５０のフィルタリングの鋭さが、四重極質量フィルタ１４０のフィルタリングよりも劣っている可能性があることを理解されたい。
【００４１】
ここで、質量分析計でイオンをフィルタリングするための方法６００を示す、図６を参照する。方法６００の説明を援助するために、方法６００は、質量分析計１００を使用して実行されるものと仮定する。さらに、方法６００に関する以下の論議は、質量分析計１００およびその種々の構成要素のさらなる理解につながるであろう。しかしながら、質量分析計１００および／または方法６００は、変動する可能性があり、必ずしも相互に関連して本明細書に論じられるように機能するわけではなく、また、そのような変形例が本実施形態の範囲内であることを理解されたい。
【００４２】
ステップ６１０で、質量分析計１００は、イオンビームの中のイオン１９０および／またはイオン１９１が実質的に断片化されないままであるように、ＭＳモードで動作する。例えば、イオンガイド１３０と衝突セル１５０との間の電位差は、衝突セル１５０に進入するイオンが実質的に断片化されないままである（例えば、イオンが、ある運動エネルギーを伴って衝突セル１５０に進入し、それによってイオンは、実質的に断片化されないままである）ように制御することができる。代替として、または、イオンガイド１３０と衝突セル１５０との間の電位差の制御と組み合わせて、衝突セル１５０の圧力は、衝突セル１５０に進入するイオンが実質的に断片化されないままであるように制御することができる。プロセッサ１８５は、質量分析計１００をＭＳモードで動作させるために、質量分析計１００の好適な構成要素を制御することができることを概して理解されたい。
【００４３】
さらに、四重極質量フィルタ１４０の圧力は、関心のある質量領域の上下の境界の有効かつ再現可能な制御のために低下させられることを理解されたい。さらに、四重極質量フィルタ１４０は、イオンガイド１３０または衝突セル１５０のいずれかよりもかなり低い圧力で動作していることを理解されたい。
【００４４】
ステップ６２０で、イオン源１２０で生成されたイオン１９０は、四重極質量フィルタ１４０に注入される。プロセッサ１８５は、イオン１９０を四重極質量フィルタ１４０の中に注入するために、量分析計１００の好適な構成要素を制御することができることを概して理解されたい。
【００４５】
ステップ６３０で、四重極質量フィルタ１４０は、関心のある範囲外のイオンをイオンビームからフィルタリングし、イオンビームの中のイオン１９１を関心のある範囲に残すように、帯域通過モードで動作する。例えば、関心のある範囲は、ＲＦ電圧源１９５およびＤＣ電圧源１９６の動作を介して、それぞれ、好適なＲＦおよびＤＣ電圧を選択することによって選択することができる。具体的には、関心のある範囲の低質量境界および高質量境界は、四重極質量フィルタ１４０に印加されるＲＦ電圧およびＤＣ電圧の組み合わせによって規定することができる。好適なＲＦおよびＤＣ電圧は、関心のある範囲外のイオンがイオンビームからフィルタリングされるように、前述した安定線図２００等の四重極質量フィルタ１４０の安定線図に基づいて決定することができる。さらに、ＲＦおよびＤＣ電圧は、四重極質量フィルタ１４０の安定線図上の動作線の傾斜が変化し、それによって、低質量境界および高質量境界を制御するように調製することができる。
【００４６】
代替として、ＲＦおよびＤＣ電圧は、既知の試料の質量分析計１００の中への導入を介して事前に実行される校正／提供プロセス中に、質量分析計１００で獲得される異なる透過ウィンドウのデータを補間すること、ＲＦおよびＤＣ電圧を調整すること、および既知の資料の帯域通過範囲に対するそれらの効果を測定することによって、決定することができる。
【００４７】
いずれにしても、プロセッサ１８５は、関心のある範囲内のイオンがイオンビームからフィルタリングされるように、四重極質量フィルタ１４０を帯域通過モードで動作させるために、質量分析計１００の好適な構成要素を制御することができることを概して理解されたい。
【００４８】
ステップ６４０で、イオン１９１は、ＴｏＦ検出器１６０によって分析される。いくつかの実施形態において、ステップ６４０は、前述のように、質量分析計１００のデューティサイクルを増加させるように、ＴｏＦ抽出をオーバーパルシングするステップを含むことができる。これらの実施形態のうちのいくつかにおいて、オーバーパルシングは、関心のある範囲の幅と協調させることができる。プロセッサ１８５は、分析および／またはオーバーパルシングの協調を可能にするように、質量分析計１００の好適な構成要素を制御することができることを概して理解されたい。
【００４９】
いくつかの実施形態において、方法６００は、例えば、イオン１９１の運動エネルギーを、衝突セル１５０で断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、および衝突セル１５０の圧力を、イオン１９１の断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、のうちの少なくとも１つによって、衝突セル１５０からのイオンをＴｏＦ検出器１６０で分析する前に、衝突セル１５０でイオン１９１を断片化するステップをさらに含むことができる。これらの実施形態のうちのいくつかにおいて、前述のように、衝突セル１５０は、関心のある断片化された範囲外のイオンの少なくとも一部分がイオンビームからフィルタリングされ、イオンビームの中の関心のある断片化された範囲内のイオンを残すように、ＲＦおよびＤＣ電圧の組み合わせを衝突セル１５０に印加することによって、四重極質量フィルタ１４０と同様に、帯域通過モードで動作させることができる。したがって、イオン１９０は、最初に、四重極質量フィルタ１４０でフィルタリングしてイオン１９１を残すことができる。イオン１９１は、次いで、衝突セル１５０で断片化することができ、断片化されたイオンは、同じような手法でフィルタリングすることができる。
【００５０】
いくつかの実施形態において、プロセッサ１８５は、質量分析計１００を、イオン１９０が前述のように帯域通過モードで動作する四重極質量フィルタ１４０でフィルタリングされる、帯域通過モードで動作するように制御することができ、さらに、ＴｏＦ検出器１６０を介して、断片化を伴わない、および断片化を伴う、の間で質量スペクトル交互に収集するように、質量分析計を制御することができることをさらに理解されたい。断片化を伴う、および断片化を伴わない個々の質量スペクトルは、イオン組成、ある化学基の存在、ある構成要素の存在に関する定量的情報等が挙げられるが、これらに限定されない、情報を抽出するために、数学的ツールによってさらに処理することができる。
【００５１】
いずれにしても、関心のある範囲外のイオンがイオンビームからフィルタリングされ、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを残すように、四重極質量フィルタ１４０を帯域通過モードで動作させることによって、ラップアラウンドの問題に対処する。さらに、イオンビームから関心のある範囲外のイオンを取り除くことによって、ＴｏＦ検出器１６０の検出能力に対処し、これは、ＴｏＦ検出器１６０の寿命も長くする。
【００５２】
当業者であれば、いくつかの実施形態において、質量分析計１００の機能性は、予めプログラムされたハードウェアもしくはファームウェア要素（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）等）、または他の関連する構成要素を使用して実装できることを理解するであろう。他の実施形態において、質量分析計１００の機能は、計算装置の動作のためのコンピュータが読み取り可能なプログラムコードを記憶する、コードメモリ（図示せず）にアクセスする計算装置を使用して達成することができる。コンピュータが読み取り可能なプログラムコードは、固定され、有形であり、かつこれらの構成要素によって直接的に読み取り可能である、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶することができる（例えば、可撤性ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、固定ディスク、ＵＳＢドライブ）。代替として、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードは、遠隔で記憶することができるが、伝送媒体上でネットワーク（インターネットが挙げられるが、これに限定されない）に接続されたモデムまたは他のインターフェースデバイスを介して、これらの構成要素に伝送可能であり得る。伝送媒体は、非無線媒体（例えば、光、および／またはデジタル、および／またはアナログ通信線）もしくは無線媒体（例えば、マイクロ波、赤外線、自由空間光学、または他の伝送スキーム）、またはそれらの組み合わせとなり得る。
【００５３】
当業者は、実施形態を実装するためのさらに多くの代替の実装例および修正例があること、および前述の実装例および実施例は、１つ以上の実施形態の例証に過ぎないことを理解するであろう。したがって、範囲は、本明細書に添付される特許請求の範囲によってのみ限定される。
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、概して、質量分析計に関し、具体的には、質量分光計でイオンをフィルタリングするための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析計がＭＳモードで動作するときに、イオンビームのイオン集団全体は、サンプリングされるが、概して断片化されない。しかしながら、イオン集団は、しばしば、広い質量範囲全体にわたって散乱する種を含有する。関心のある質量範囲が、イオンビームの中に存在するイオンの質量範囲よりも非常に狭いときに、ある問題が起こり得る。具体的には、連続するイオン流が直交飛行時間（ＴｏＦ）質量分析計で記録されるときに、観察される可能性がある１つの問題は、到着イベントの「ラップアラウンド」である。「ラップアラウンド」は、ＴｏＦ繰り返し率が比較的に高く、関心のある質量範囲を記録するのに十分であり、さらに、ビームの中に存在する高ｍ／ｚの種がより遅く飛行するときに起こり、したがって、次の抽出と関連して到着する可能性があり、それによって、次の抽出のスペクトルを汚染する。換言すれば、高ｍ／ｚの種がより遅く飛行するので、該種は、元のＴｏＦ抽出ウィンドウの代わりに、結果として生じるＴｏＦ抽出に現れる可能性があり、したがって、実際には存在しない低質量の種として現れる。同じく関心のある質量範囲外にイオンが存在することに関連する、別の問題は、該イオンが、ＴｏＦ検出器の検出能力を「使い果たす」ことである。関心のある質量範囲外のイオン種の強い存在があるときには、該種が依然としてＴｏＦ検出器に到着しているので、検出器の飽和が起こる可能性がある。加えて、検出器の寿命を短縮する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書の第１の側面は、質量分析計でイオンをフィルタリングするための方法を提供し、質量分析計は、イオンガイドと、四重極質量フィルタと、衝突セルと、飛行時間（ＴｏＦ）検出器とを備え、質量分析計は、イオンビームをＴｏＦ検出器に透過することが可能である。方法は、イオンビームの中のイオンが実質的に断片化されないままであり、四重極質量フィルタが、イオンガイドおよび衝突セルのうちのいずれかの圧力よりもかなり低い圧力で動作するように、質量分析計をＭＳモードで動作させるステップを含む。方法は、関心のある範囲外のイオンをイオンビームからフィルタリングして、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを残すように、四重極質量フィルタを帯域通過モード動作させるステップをさらに含む。方法は、関心のある範囲内のイオンをＴｏＦ検出器で分析するステップをさらに含む。
【０００４】
関心のある範囲の低質量境界および高質量境界は、四重極質量フィルタに印加されるＲＦ電圧およびＤＣ電圧の組み合わせによって規定することができる。四重極質量フィルタに印加されるＲＦ電圧およびＤＣ電圧は、四重極質量フィルタの安定線図に基づいて決定することができる。関心のある範囲外のイオンがイオンビームからフィルタリングされるように、四重極質量フィルタを帯域通過モードで動作させるステップは、四重極質量フィルタの安定線図上の動作線の傾斜が変化し、それによって、低質量境界および高質量境界を制御するように、ＲＦ電圧およびＤＣ電圧を調整するステップを含むことができる。安定線図は、マシューの方程式から導出することができる。ＲＦ電圧およびＤＣ電圧は、質量分析計で獲得される異なる透過ウィンドウについてデータを補間することによって決定することができる。
【０００５】
関心のある範囲内のイオンをＴｏＦ検出器で分析するステップは、質量分析計のデューティサイクルを増加させるように、ＴｏＦ抽出をオーバーパルシングするステップを含むことができる。方法は、関心のある範囲の幅をオーバーパルシングと協調させるステップをさらに含むことができる。
【０００６】
方法は、衝突セルからのイオンをＴｏＦ検出器で分析する前に、衝突セルを介して、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを断片化するステップをさらに含むことができる。衝突セルを介して、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを断片化するステップは、関心のある範囲内のイオンの運動エネルギーを、断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、および衝突セルの圧力を、断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、のうちの少なくとも１つによって起こり得る。方法は、衝突セルの中の関心のある範囲内のイオンを断片化するステップと、関心のある範囲内のイオンが、断片化されずに衝突セルを通過することを可能にするステップとを交互に行うステップと、分析のために、ＴｏＦ検出器で断片化された、および断片化されていないイオンの質量スペクトルを収集するステップと、をさらに含むことができる。方法は、関心のある断片化された範囲外のイオンの少なくとも一部分がイオンビームからフィルタリングされ、イオンビームの中の関心のある断片化された範囲内のイオンを残すように、ＲＦおよびＤＣ電圧の組み合わせを衝突セルに印加することによって、衝突セルを帯域通過モードで動作させるステップをさらに含むことができる。
【０００７】
イオンガイドおよび衝突セルの圧力は、ｍトルの範囲であり、四重極質量フィルタの圧力は、１０−５トルの範囲とすることができる。
【０００８】
本明細書の第２の側面は、イオンガイドと、四重極質量フィルタと、衝突セルと、飛行時間（ＴｏＦ）検出器とを備える、イオンをフィルタリングするための質量分析計を提供する。質量分析計は、イオンガイドからＴｏＦ検出器にイオンビームを透過することが可能である。質量分析計は、イオンビームの中のイオンが、実質的に断片化されていないままであり、四重極質量フィルタが、イオンガイドおよび衝突セルのうちのいずれかの圧力よりもかなり低い圧力で動作するように、ＭＳモードで動作することがさらに可能である。質量分析計は、関心のある範囲外のイオンがイオンビームからフィルタリングされて、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを残すように、四重極質量フィルタを帯域通過モード動作させることがさらに可能である。質量分析計は、関心のある範囲内のイオンをＴｏＦ検出器で分析することがさらに可能である。
【０００９】
関心のある範囲の低質量境界および高質量境界は、四重極質量フィルタに印加されるＲＦ電圧およびＤＣ電圧の組み合わせによって規定することができる。四重極質量フィルタに印加されるＲＦ電圧およびＤＣ電圧は、四重極質量フィルタの安定線図に基づいて決定することができる。関心のある範囲外のイオンがイオンビームからフィルタリングされるように、四重極質量フィルタを帯域通過モードで動作させるために、質量分析計は、四重極質量フィルタの安定線図上の動作線の傾斜が変化し、それによって、低質量境界および高質量境界を制御するように、ＲＦ電圧およびＤＣ電圧を調整することがさらに可能である。ＲＦ電圧およびＤＣ電圧は、質量分析計で獲得される異なる透過ウィンドウについてデータを補間することによって決定することができる。
【００１０】
関心のある範囲内のイオンをＴｏＦ検出器で分析することは、質量分析計のデューティサイクルを増加させるように、ＴｏＦ抽出をオーバーパルシングすることを含む。質量分析計は、関心のある範囲の幅をオーバーパルシングと協調させることがさらに可能であり得る。
【００１１】
質量分析計は、衝突セルからのイオンをＴｏＦ検出器で分析する前に、衝突セルを介して、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを断片化することがさらに可能であり得る。衝突セルを介して、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを断片化することは、関心のある範囲内のイオンの運動エネルギーを、断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、および衝突セルの圧力を、断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、のうちの少なくとも１つによって起こり得る。質量分析計は、衝突セルの中の関心のある範囲内のイオンを断片化することと、関心のある範囲内のイオンが、断片化されずに衝突セルを通過することを可能にすることとを交互に行うこと、および分析のために、ＴｏＦ検出器で断片化された、および断片化されていないイオンの質量スペクトルを収集すること、がさらに可能であり得る。質量分析計は、関心のある断片化された範囲外のイオンの少なくとも一部分がイオンビームからフィルタリングされ、関心のある断片化された範囲内のイオンがイオンビームの中に残るように、ＲＦおよびＤＣ電圧の組み合わせを衝突セルに印加することによって、衝突セルを帯域通過モードで動作させることがさらに可能であり得る。
【００１２】
イオンガイドおよび衝突セルの圧力は、ｍトルの範囲であり、四重極質量フィルタの圧力は、１０−５トルの範囲とすることができる。
【００１３】
実施形態を、以下の図を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、限定的でない実施形態による、四重極質量フィルタを介して関心のある範囲内のイオンをフィルタリングすることが可能である、質量分析計のブロック図である。
【図２】図２は、限定的でない実施形態による、質量分析計の四重極質量フィルタの安定線図の概略図である。
【図３】図３は、限定的でない実施形態による、四重極質量フィルタでいかなるフィルタリングも起こらなかったときに、図１の質量分析計のＴｏＦ検出器から収集される代表的な質量スペクトルの概略図である。
【図４】図４は、限定的でない実施形態による、質量スペクトルでラップアラウンドが起こったときに、図１の質量分析計のＴｏＦ検出器から収集される代表的な質量スペクトルの概略図である。
【図５】図５は、限定的でない実施形態による、関心のある範囲内のイオンが四重極質量フィルタを介してフィルタリングされたときに、図１の質量分析計のＴｏＦ検出器から収集される代表的な質量スペクトルの概略図である。
【図６】図６は、限定的でない実施形態による、質量分析計で関心のある範囲内のイオンをフィルタリングするための方法６００のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、質量分析計を表し、質量分析計は、イオンガイド１３０と、四重極質量フィルタ１４０と、衝突セル１５０（例えば、断片化モジュール）と、飛行時間（ＴｏＦ）検出器１６０とを備え、質量分析計１００は、イオン源１２０からＴｏＦ検出器１６０にイオンビームを透過することが可能である。いくつかの実施形態において、質量分析計１００は、イオン源１２０がイオン性材料をイオン化するのを制御すること、および質量分析計１００のモジュール間のイオンの移送を制御することを含むが、これらに限定されない、質量分析計１００の動作を制御するための、プロセッサ１８５をさらに備えることができる。具体的には、プロセッサ１８５は、以下に説明するように四重極質量フィルタ１４０を制御し、ＴｏＦ検出器１６０を介して獲得される質量スペクトルを処理することがさらに可能である。いくつかの実施形態において、質量分析計１００は、生成物質量スペクトルを記憶するための任意の好適なメモリデバイスをさらに備える。
【００１６】
動作中に、イオン性材料がイオン源１２０の中に導入される。イオン源１２０は、概して、イオン性材料をイオン化して、イオンビームの形態でイオン１９０を生成するが、該イオンは、イオンガイド１３０に移送される（Ｑ０としても識別され、イオンガイド１３０が質量分析に一切関与していないことを示す）。イオンガイド１３０の圧力は、イオン１９０と搬送ガスとの間に十分な数の衝突を起こさせて、イオン１９０がイオンガイド１３０の長さに沿って移動する間にイオンの衝突集束を可能にするように制御される。いくつかの実施形態において、イオンガイド１３０の圧力は、約５ｍトルであるように制御される。他の実施形態において、イオンガイド１３０の圧力は、例えば１〜１００ｍトルの範囲内で、任意の好適な値に制御することができる。
【００１７】
イオン１９０は、電場および／または圧力差を介して、イオンガイド１３０から四重極質量フィルタ１４０（Ｑ１としても識別される）に移送され、四重極質量フィルタ１４０は、下記で説明される様式で、関心のある範囲外のイオンがイオンビームからフィルタリングされ、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオン１９１が残るように、帯域通過モードで動作することが可能である。
【００１８】
次いで、四重極質量フィルタ１４０から放出されたイオン１９１は、任意の好適な電場を介して、衝突セル１５０（ｑ２としても識別される）に移送することができる。いくつかの実施形態において、質量分析計１００は、衝突セル１５０を通過するイオン１９１が実質的に断片化されないままであるように、ＭＳモードで動作する。イオン１９１は、その後、任意の好適な電場および／または圧力差を介して、質量分析のためのＴｏＦ検出器１６０に移送され、その結果、イオンスペクトルの生成が得られる。
【００１９】
一般に、四重極質量フィルタ１４０は、イオン１９０の有効なフィルタリングのために、かつ四重極質量フィルタ１４０でイオン１９０のいかなる衝突および／または断片化も起こらないことを確実にするように、イオンガイド１３０または衝突セル１５０のうちのいずれかの圧力よりもかなり低い圧力で動作していることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態において、四重極質量フィルタ１４０の圧力は、約１０−５トル（すなわち、１０−２ｍトル）であるように制御することができる。少ない割合のイオン１９０のだけが、約１０−４トル未満で四重極質量フィルタ１４０において衝突を受けることを理解されたい。いくつかの実施形態において、四重極質量フィルタ１４０は、１０−７トル等の非常に低い圧力で動作することが可能であり得、これは、概して、相当な付加コストを伴って達成されるが、必ずしも付加的な利益を伴わない。前述のように、イオンガイド１３０の圧力は、イオンガイド１３０が、イオン源１２０（実質的に大気圧である）と四重極質量フィルタ１４０との間の圧力差として部分的に作用するように、約５ｍトルの圧力に制御することができる。さらに、いくつかの実施形態において、衝突セル１５０は、イオン１９１がＴｏＦ検出器１６０に進入する前に該イオンの断片化および衝突焦束を引き起こす圧力に制御される。いくつかの実施形態において、衝突セル１５０は、約５ｍトルの圧力に制御される。
【００２０】
しかしながら、質量分析計１００がＭＳモードで動作するときに、イオン１９１が衝突セル１５０に進入する運動エネルギーは、イオン１９１の実質的な断片化を引き起こさないように、例えば四重極質量フィルタ１４０と衝突セル１５０との間でイオンを加速する好適な電場を印加することによって、十分低くなるように制御される。しかしながら、前述のように、四重極質量フィルタ１４０の圧力は、衝突セル１５０の圧力およびイオンガイド１３０の圧力よりもかなり低く、例えば、本例示的実施形態において、四重極質量フィルタ１４０の圧力は、衝突セル１５０の圧力およびイオンガイド１３０の圧力よりも約２桁低い。他の実施形態において、四重極質量フィルタ１４０の圧力は、衝突セル１５０の圧力およびイオンガイド１３０の圧力より少なくとも２桁低い。
【００２１】
質量分析計１００の中のイオン１９１の非断片化（ＭＳモード）と断片化（ＭＳＭＳモード）との間の移行は、イオンガイド１３０と衝突セル１５０とのＤＣ電圧間の電圧差が増加したときに起こり、それによって、より高い運動エネルギーを、衝突セル１５０に進入するイオン１９１に与える。イオン１９１の断片化が起こり始めるエネルギーは、概して、調査中の化合物、すなわち、イオン源１２０に導入されるイオン性材料の性質に依存するものと理解されたい。
【００２２】
さらに、いくつかの実施形態では、非断片化（ＭＳ）モードにおいて、衝突セル１５０は、断片化が起こらないように、四重極質量フィルタ１４０の圧力と同程度の低い圧力で動作させることができることを理解されたい。しかしながら、衝突セル１５０をＭＳモードにおいて低い圧力で動作させることにはある不利な点がある。第１に、イオン１９１の分析は、イオン１９１がＭＳモードでは断片化されず、ＭＳＭＳモードでは断片化される、ＭＳモードとＭＳＭＳモードとの間の迅速な切り替えを含み得ることである。衝突セル１５０の圧力が、（イオン１９１の運動エネルギーではなく）これらのモード間で変化するように制御される場合、衝突セル１５０の圧力の制御は、概して、迅速に行わなければならず、これは、質量分析計１００の提供および構築に対する付加的な機器（ポンプ等）を必要とし、したがって、付加的な出費、ならびに分析手順の複雑化を必要とする。実際に、そのような付加的な機器を伴わない状態では、イオン１９１がより高い運動エネルギー（例えば、約１０−５トル）を有するときに、断片化を防止するために必要とされる低圧力まで排気する時間が長くなる可能性があり、そのように行うことは、質量分析計１００のスループットをかなり低下させる。代替として、衝突セル１５０の圧力変化を迅速化するために、ＣＡＤガス管理システムを質量分析計１００に組み込むことができるが、これは、質量分析計１００に対してかなりの複雑さおよびコストを加える可能性がある。
【００２３】
衝突セル１５０を非断片化モードにおいて高い圧力で動作させるもう１つの理由は、衝突セル１５０の中のガスの存在がイオンビームの衝突集束につながるので、イオンガイド１３０と衝突セル１５０との間の領域における機械的整合の問題を低減することである。衝突セル１５０の圧力が、断片化のＭＳＭＳモードと非断片化のＭＳモードとの間で変動する場合、ＴＯＦ検出器１５０におけるイオンビームの同調は、これらのモードのそれぞれについて異なり得、異なる校正パラメータを伴う。しかし、衝突セル１５０の圧力がＭＳモードおよびＭＳＭＳモードの双方で十分に高く（すなわち、同じ、または同程度に）保たれる場合、衝突セル１５０を出るイオンは、衝突焦束により、どちらのモードでも同じ性質を有することになる。したがって、例示的実施形態において、衝突セル１５０の圧力は、同じ圧力（約５ｍトル）に維持される一方で、四重極質量フィルタ１４０の圧力は、この領域を通過する大部分のイオンについて、質量フィルタ１４０内でいかなる衝突も起こらないことを確実にするように、かなり低い（約１０−５トル）。四重極質量フィルタ１４０の圧力が高過ぎる場合は、イオンと残存する分子との間で衝突が起こり、イオン１９０の損失につながる。
【００２４】
さらに、図示されていないが、質量分析計１００は、イオン源１２０、イオンガイド１３０、四重極質量フィルタ１４０、衝突セル１５０、および／またはＴｏＦ検出器１６０に好適な真空を提供するために、任意の適切な数の真空ポンプを備えることができる。いくつかの実施形態において、質量分析計１００のある要素間には圧力差が作成され得、例えば、圧力差は、概して、イオン源１２０とイオンガイド１３０との間に印加され、よって、イオン源１２０は、大気圧であり、イオンガイド１３０は、真空状態であることを理解されたい。同じく図示されていないが、質量分析計１００は、任意の適切な数のコネクタと、電源と、ＲＦ（無線周波数）電源と、ＤＣ（直流）電源と、ガス源（例えば、イオン源１２０および／または衝突セル１５０用）と、質量分析計１００の動作を可能にするための任意の他の好適な構成要素とをさらに備えることができる。
【００２５】
イオン源１２０は、イオン性材料をイオン化するための、任意の好適なイオン源を備える。イオン源１２０には、エレクトロスプレーイオン源、イオンスプレーイオン源、コロナ放電デバイス等が挙げられるが、これに限定されない。これらの実施形態において、イオン源１２０は、任意の好適な様式でイオン性をイオン源１２０に分配させる（例えば、溶出させる）ことが可能である、液体クロマトグラフィシステム等の、質量分離システム（図示せず）に接続することができる。
【００２６】
いくつかの限定的でない実施形態において、イオン源１２０は、マトリクス支援レーザ脱離／イオン化（ＭＡＬＤＩ）イオン源を備えることができ、イオン性材料の試料は、最初に、概して平行移動ステージを備えることができるＭＡＬＤＩプレート上に分配される。それに応じて、イオン源１２０は、ＭＡＬＤＩイオン源の中に挿入することができるＭＡＬＤＩプレートを介して、イオン性材料を受け取り、任意の好適な順序で、イオン性材料の試料をイオン化することが可能である。これらの実施形態において、任意の適切な数のサンプルを伴うプレートがその上に分配された任意の適切な数のＭＡＬＤＩを、ＭＡＬＤＩイオン源に挿入する前に調製することができる。しかしながら、概して、イオン源１２０は、概して限定的でなく、任意の好適なイオン源が本実施形態の範囲内にあることを理解されたい。
【００２７】
イオン源１２０で生成されるイオン１９０は、例えば真空差、および／または好適な電場、および／または搬送ガスを介して、イオンガイド１３０に移送される。イオンガイド１３０は、概して、四重極ロッドセットが挙げられるが、これに限定されない、任意の好適な多重極またはＲＦイオンガイドを備えることができる。イオンガイド１３０は、概して、イオン１９０を冷却および集束させることが可能であり、さらに、大気圧であるイオン源１２０と、質量分析計１００の以降のかなり低い圧力である真空モジュールとの間のインターフェースとしての役割を果たすことができる。
【００２８】
イオン１９１は、次いで、例えば任意の好適な真空差および／または好適な電場を介して、四重極質量フィルタ１４０に移送される。前述のように、四重極質量フィルタ１４０は、イオン１９０の断片化および／または散乱損失を防止するために、スループットを確実にするために、そして、比較的に狭いフィルタリング能力が可能であることを確実にするために、イオンガイド１３０または衝突セル１５０よりもかなり低い圧力で操作される（例えば、１ａｍｕ、または代替として１ｍ／ｚという低さである。「ａｍｕ」および「ｍ／ｚ」は、概して、代替可能に使用できることを理解されたい）。一般に、四重極質量フィルタ１４０は、関心のある範囲外からのイオンが、イオンビームの中のイオン１９０からフィルタリングされ、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオン１９１が残るように、帯域通過モードで動作することが可能である。一般に、四重極質量フィルタ１４０のフィルタリング能力は、プロセッサ１８５によって制御することができる、少なくともＲＦ電源１９５およびＤＣ電源１９６を介して制御される。さらに、図１に示されるＲＦ電源１９５と、ＤＣ電源１９６と、四重極質量フィルタ１４０との間の接続は、概略的なものに過ぎないこと、および四重極質量フィルタ１４０の極のそれぞれへの、ならびにＲＦ電源１９５とＤＣ電源１９６との間の実際の接続は、関心のある範囲内のイオン１９１をフィルタリングするための四重極質量フィルタ１４０を制御するのに好適であることを理解されたい。
【００２９】
イオン１９１は、次いで、衝突セル１５０に移送される。質量分析計１００がＭＳＭＳモードで動作している場合、イオン１９１は、生成物イオンが生成されるように断片化することができる。しかしながら、本実施形態において、質量分析計１００は、ＭＳモードで動作し、衝突セル１５０は、イオン１９１が実質的に断片化されないままであるように、低エネルギーモード（および／または代替として、低圧力）で動作することを理解されたい。したがって、イオン１９１は、イオンスペクトル（すなわち、質量スペクトル）の分析および生成のために、ＴｏＦ検出器１６０に移送される。ＴｏＦ検出器１６０は、直交飛行時間（ＴＯＦ）検出器、リフレクトロンＴｏＦ検出器、タンデム型ＴｏＦ検出器等が挙げられるが、これらに限定されない、任意の好適な飛行時間質量検出器モジュールを備えることができる。
【００３０】
ここで、四重極質量フィルタ１４０に戻ると、関心のある範囲の低質量境界および高質量境界は、四重極質量フィルタ１４０に印加されるＲＦ電圧のおよびＤＣ電圧の組み合わせによって規定されることを理解されたい。さらに、四重極質量フィルタ１４０のフィルタリングは、概して、安定線図に従って動作することを理解されたい。例えば、限定的でない実施形態による、安定線図２００の概略図が図２に示される。一般に、低質量境界および高質量境界を制御するために四重極質量フィルタ１４０に印加されるＲＦおよびＤＣ電圧は、安定線図２００等の安定線図に基づいて決定することができる。
【００３１】
一般に、安定線図２００は、当業者には知られているように、マシューの方程式から導出することができる。安定線図２００は、ＤＣ電源１９６を介して四重極質量フィルタ１４０に印加されるＤＣ電圧に依存する、変数ａと、ＲＦ電力源１９５を介して四重極質量フィルタ１４０に印加されるＲＦ電圧に依存する、変数ｑとの関数である。さらにまた、変数ａおよびｑは、どちらも、所与のイオンの質量電荷比（ｍ／ｚ）に反比例する。安定線図２００は、「良好な真空」、すなわち、イオンと緩衝液ガス分子との間にいかなる衝突もないという前提条件に基づいて導出される。緩衝ガス分子との衝突は、断片化および散乱損失のため、四重極質量フィルタのイオン透過に対して有害な影響を有する可能性がある。曲線２０１は、四重極質量フィルタ１４０の安定性を表す。曲線２０１の下側に位置するａおよびｑの組み合わせは、所与のイオンについて、その軌道が安定しており、かつ四重極質量フィルタの境界の範囲内にとどめられる、四重極質量フィルタ１４０の安定した動作モードを表す。曲線２０１の上側のａおよびｑの組み合わせは、イオン運動が不安定であり、イオンが最終的に四重極質量フィルタ１４０の電極に当たる一方で、四重極質量フィルタ１４０の縦軸に沿って進行することを表す。さらに、線２０２は、所与の一組のＲＦおよびＤＣ電圧について、異なるｍ／ｚ値を伴うイオンが全てこの線に沿って分布するので、当業者には知られているように、四重極質量フィルタ１４０の動作線を表す。線２０２と曲線２０１との間の交差点２０３は、四重極質量フィルタ１４０によってフィルタリングされたイオン１９１の関心のある質量範囲を表す。本質的には、線２０２は、四重極質量フィルタ１４０に進入することができるイオンの質量の全範囲を表し、動作線２０２上の交差点の範囲内にある質量のイオンだけが、四重極質量フィルタ（すなわち、交差点２０３）を通過する。さらに、ＲＦおよびＤＣ電圧を比例的に調整することによって、動作線２０２の傾斜は、同じ状態のままである一方で、四重極質量フィルタ１４０によってフィルタリングされたイオンの質量の境界は、例えば、異なる質量が交差点２０３の範囲内にあるように、イオンの質量を線２０２の上下に移動させることによって制御することができる。従来技術において、交差点２０３は、質量分析計１００の良好な解像度を確実にするために、特に、質量分析計１００がＭＳＭＳモードで動作するときに、意図的に狭く保たれる（例えば、１ａｍｕという低さ）。さらに、質量分析計１００の解像度は、四重極質量フィルタ１４０の圧力に依存し、したがって、四重極質量フィルタ１４０を低圧力に保つ付加的な理由である。
【００３２】
しかしながら、線２０２の傾斜および交差点は、四重極質量フィルタ１４０に独立して印加されるＲＦ電圧（例えば、振幅、周波数、絶対平均値等）およびＤＣ電圧（例えば、平均値）を変動させることによって制御することができる。例えば、線２０４は、ＤＣ電圧がゼロボルトである状態の四重極質量フィルタ１４０の動作線を表し、よって、四重極質量フィルタ１４０は、低質量カットオフ範囲を超える全てのイオン１９０を透過する（すなわち、関心のある範囲は、四重極質量フィルタ１９０のＲＦ電圧、および周波数、ならびに寸法によって決定されるカットオフ質量を超える、四重極質量フィルタ１４０全質量範囲である）。線２０４は、明確にするために安定線図２００のｘ軸からのオフセットであるように示されているが、線２０４は、ｘ軸に沿って延びていることを理解するよう留意されたい。
【００３３】
したがって、ＲＦおよびＤＣ電圧を独立して調整することによって、線２０５等の動作線を生成することができ、安定線図２００上の線２０５の傾斜は、ＲＦおよびＤＣ電圧に従って変化し、それによって、線２０５と曲線２０１との間の交差点２０６によって表される高質量境界、および線２０５と曲線２０１との間の交差点２０７によって表される低質量境界を制御する。さらに、関心のある領域の低質量境界および高質量境界の再現性は、四重極質量フィルタ１４０の圧力に依存する。低質量境界および高質量境界は、四重極質量フィルタ１４０におけるイオン１９０と搬送ガスとの間の相互作用の除去により、高真空状態の下でより良好に規定され、かつ安定するものと予期される。
【００３４】
いくつかの実施形態において、安定線図２００等の線図は、関心のある範囲内のイオン１９１が四重極質量フィルタ１４０を通して透過される一方で、関心のある範囲外のイオンが概して廃棄されるように、イオン１９１について関心のある範囲を取得するためのＲＦおよびＤＣ電圧を決定するために使用することができる。他の実施形態において、四重極質量フィルタ１４０は、安定線図２００等の安定線図に従って動作するものと理解されるが、関心のある範囲を制御するためのＲＦおよびＤＣ電圧は、質量分析計１００で獲得される異なる透過ウィンドウ（すなわち、異なる関心のある範囲）について取得されるデータを補間することによって決定される。例えば、既知の試料をイオン源１２０に導入することができ、そして、ＲＦ電源１９５およびＤＣ電源１９６からのＲＦおよびＤＣ電圧は、それぞれ、関心のある範囲の幅を、特に関心のある範囲の低質量境界および高質量境界を変化させるように制御することができる。換言すれば、異なる質量透過ウィンドウのデータ、例えば、関心のある範囲の低質量境界および高質量境界に対する異なるＲＦおよびＤＣ電圧の効果を概説するデータを、質量分析計１００で獲得することができる。
【００３５】
ここで、四重極質量１４０においていかなるフィルタリングも起こらなかったときに、ＴｏＦ検出器１６０から収集される代表的な質量スペクトル３００の概略図を表す、図３を参照する。これらの実施形態において、質量スペクトルは、質量種Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、およびＧから成り、質量種Ｇは、質量種Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦよりも相対的に高い質量を伴う。このように、質量種Ｇは、質量分析計１００を通してＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦよりも遅い速度で進行し、具体的には、質量四重極分析器１４０からＴｏＦ検出器１６０までより遅い速度で進行する。したがって、質量分析計１００の抽出速度に応じて、質量種Ｇは、スペクトルの中で「ラップアラウンド」する可能性があり、限定的でない実施形態による、図４に示されるように、次の質量スペクトル４００の中に低質量種として誤って現れる。したがって、質量種Ｇが関心のある範囲外である場合は、関心のある範囲の少なくとも高質量境界を制御して質量種Ｇをイオン１９１から除去するために、質量四重極質量フィルタ１４０に印加されるＲＦおよびＤＣ電圧を制御することが望ましい。図３に戻ると、四重極質量フィルタ１４０は、１００ｍ／ｚの低質量境界および４００ｍ／ｚの高質量境界を伴う、関心のある質量範囲３１０を有するように制御することができる。したがって、質量種Ｇがイオン１９１からフィルタリングされる一方で、質量種Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦは、イオン１９１に含まれ、限定的でない実施形態による、図５に示される質量スペクトル５００をもたらす。
【００３６】
そのようなフィルタリングは、質量分析計１００のデューティサイクルを増加させるように、ＴｏＦ検出器１６０をオーバーパルシングすることをさらに可能にする。一般に、質量スペクトル３００または質量スペクトル４００等の質量スペクトルを獲得することができるように、イオン１９１からＴｏＦ検出器１６０の中へのイオン１９１の第１の位置が抽出されるという点で、イオン１９１のＴｏＦ検出器１６０の中への進入は、切片でサンプリングされることを理解されたい。ＴｏＦ検出器１６０に注入されたイオン１９１の第１の部分は、次いで、図１に示されるように、ＴｏＦ検出器１６０を通して経路１９７上を進行し、より軽いイオンは、より重いイオンよりも速く進行し、好適な検出器表面１９８に影響を与え、経路１９７を進行するのにかかる飛行時間は、イオンの質量電荷比の２乗根に比例する。一般に、質量分析計１００は、イオン１９１の第１の部分が検出表面１９８で収集されるまで、イオン１９１の第２の部分がＴｏＦ検出器１６０の中に抽出されないように制御される。しかしながら、概してより良好な効率のために好まれる、より短いサイクル、すなわち、より高い抽出速度は、図４に示されるラップアラウンド効果につながり、したがって、質量分析計１００に導入される試料が概して未知である場合は、誤った質量スペクトルにつながる。
【００３７】
いずれの場合においても、関心のある範囲外のイオンをフィルタリングして除去するように、四重極質量フィルタ１４０を制御することによって、関心のある範囲内のイオン１９１を残し、質量分析計１００のデューティサイクルを増加させるように、ＴｏＦ抽出のオーバーパルシングを利用することができ、そこでは、イオン１９１の第１の部分が検出表面１９８に到達する前に、イオン１９１の第２の部分がＴｏＦ検出器１６０の中に抽出される。したがって、デューティサイクルが増加し、ラップアラウンド効果が取り除かれる。
【００３８】
いくつかの実施形態において、ラップアラウンドが検出される一方で、質量分析計１００がオーバーパルシングモードで動作している場合に、ラップアラウンドが取り除かれるまで、関心のある質量範囲が減少する可能性があるという点で、関心のある質量範囲の幅は、オーバーパルシングと協調させることができる。例えば、第２の質量スペクトルが、第１の質量スペクトルには存在しない低質量種を含む場合は、ラップアラウンドが起こっていると判断することができ、また、低質量種が、実際は、イオン１９１の第２の部分がＴｏＦ検出器１６０の中に導入される前に、検出器表面１９８に到達するまでの十分な時間が与えられた、関心のある範囲内の高質量種であると判断することができる。関心のある範囲の高質量境界は、次いで、高質量種を取り除くために低下させることができ、オーバーパルシングと協調する関心のある質量範囲の幅をもたらす。
【００３９】
さらなる実施形態において、質量分析計１００は、衝突セル１５０からのイオンをＴｏＦ検出器１６０で分析する前に、イオン１９１が衝突セル１５０の中で断片化されるように、ＭＳＭＳモードで動作させることができる。したがって、イオン１９１は、ＴｏＦ検出器１６０で分析される断片化されたイオンを生成するように断片化される。これらの実施形態のうちのいくつかにおいて、イオン１９１は、衝突セル１５０内で該断片化を引き起こすのに十分な運動エネルギーを伴って衝突セル１５０に進入する。他の実施形態において、衝突セル１５０内の圧力は、前述のように、断片化を引き起こすように制御することができる。
【００４０】
さらなる実施形態において、衝突セル１５０は、関心のある断片化された範囲外のイオンの少なくとも一部分が、イオンビームからフィルタリングされ、イオンビームの中の関心のある断片化された範囲内のイオンを残すように、ＲＦおよびＤＣ電圧の組み合わせを衝突セル１４０に印加することによって、四重極質量フィルタ１４０に類似した、帯域通過モードで動作させることができる。例えば、衝突セル１５０が四重極質量フィルタ１４０に類似した四重極を備える実施形態において、断片化されたイオンは、衝突セル１５０に印加されるＲＦおよびＤＣ電圧を制御することによって、前述したものに類似した様式でフィルタリングすることができる。緩衝ガスの存在のため、衝突セル１５０のフィルタリングの鋭さが、四重極質量フィルタ１４０のフィルタリングよりも劣っている可能性があることを理解されたい。
【００４１】
ここで、質量分析計でイオンをフィルタリングするための方法６００を示す、図６を参照する。方法６００の説明を援助するために、方法６００は、質量分析計１００を使用して実行されるものと仮定する。さらに、方法６００に関する以下の論議は、質量分析計１００およびその種々の構成要素のさらなる理解につながるであろう。しかしながら、質量分析計１００および／または方法６００は、変動する可能性があり、必ずしも相互に関連して本明細書に論じられるように機能するわけではなく、また、そのような変形例が本実施形態の範囲内であることを理解されたい。
【００４２】
ステップ６１０で、質量分析計１００は、イオンビームの中のイオン１９０および／またはイオン１９１が実質的に断片化されないままであるように、ＭＳモードで動作する。例えば、イオンガイド１３０と衝突セル１５０との間の電位差は、衝突セル１５０に進入するイオンが実質的に断片化されないままである（例えば、イオンが、ある運動エネルギーを伴って衝突セル１５０に進入し、それによってイオンは、実質的に断片化されないままである）ように制御することができる。代替として、または、イオンガイド１３０と衝突セル１５０との間の電位差の制御と組み合わせて、衝突セル１５０の圧力は、衝突セル１５０に進入するイオンが実質的に断片化されないままであるように制御することができる。プロセッサ１８５は、質量分析計１００をＭＳモードで動作させるために、質量分析計１００の好適な構成要素を制御することができることを概して理解されたい。
【００４３】
さらに、四重極質量フィルタ１４０の圧力は、関心のある質量領域の上下の境界の有効かつ再現可能な制御のために低下させられることを理解されたい。さらに、四重極質量フィルタ１４０は、イオンガイド１３０または衝突セル１５０のいずれかよりもかなり低い圧力で動作していることを理解されたい。
【００４４】
ステップ６２０で、イオン源１２０で生成されたイオン１９０は、四重極質量フィルタ１４０に注入される。プロセッサ１８５は、イオン１９０を四重極質量フィルタ１４０の中に注入するために、量分析計１００の好適な構成要素を制御することができることを概して理解されたい。
【００４５】
ステップ６３０で、四重極質量フィルタ１４０は、関心のある範囲外のイオンをイオンビームからフィルタリングし、イオンビームの中のイオン１９１を関心のある範囲に残すように、帯域通過モードで動作する。例えば、関心のある範囲は、ＲＦ電圧源１９５およびＤＣ電圧源１９６の動作を介して、それぞれ、好適なＲＦおよびＤＣ電圧を選択することによって選択することができる。具体的には、関心のある範囲の低質量境界および高質量境界は、四重極質量フィルタ１４０に印加されるＲＦ電圧およびＤＣ電圧の組み合わせによって規定することができる。好適なＲＦおよびＤＣ電圧は、関心のある範囲外のイオンがイオンビームからフィルタリングされるように、前述した安定線図２００等の四重極質量フィルタ１４０の安定線図に基づいて決定することができる。さらに、ＲＦおよびＤＣ電圧は、四重極質量フィルタ１４０の安定線図上の動作線の傾斜が変化し、それによって、低質量境界および高質量境界を制御するように調製することができる。
【００４６】
代替として、ＲＦおよびＤＣ電圧は、既知の試料の質量分析計１００の中への導入を介して事前に実行される校正／提供プロセス中に、質量分析計１００で獲得される異なる透過ウィンドウのデータを補間すること、ＲＦおよびＤＣ電圧を調整すること、および既知の資料の帯域通過範囲に対するそれらの効果を測定することによって、決定することができる。
【００４７】
いずれにしても、プロセッサ１８５は、関心のある範囲内のイオンがイオンビームからフィルタリングされるように、四重極質量フィルタ１４０を帯域通過モードで動作させるために、質量分析計１００の好適な構成要素を制御することができることを概して理解されたい。
【００４８】
ステップ６４０で、イオン１９１は、ＴｏＦ検出器１６０によって分析される。いくつかの実施形態において、ステップ６４０は、前述のように、質量分析計１００のデューティサイクルを増加させるように、ＴｏＦ抽出をオーバーパルシングするステップを含むことができる。これらの実施形態のうちのいくつかにおいて、オーバーパルシングは、関心のある範囲の幅と協調させることができる。プロセッサ１８５は、分析および／またはオーバーパルシングの協調を可能にするように、質量分析計１００の好適な構成要素を制御することができることを概して理解されたい。
【００４９】
いくつかの実施形態において、方法６００は、例えば、イオン１９１の運動エネルギーを、衝突セル１５０で断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、および衝突セル１５０の圧力を、イオン１９１の断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、のうちの少なくとも１つによって、衝突セル１５０からのイオンをＴｏＦ検出器１６０で分析する前に、衝突セル１５０でイオン１９１を断片化するステップをさらに含むことができる。これらの実施形態のうちのいくつかにおいて、前述のように、衝突セル１５０は、関心のある断片化された範囲外のイオンの少なくとも一部分がイオンビームからフィルタリングされ、イオンビームの中の関心のある断片化された範囲内のイオンを残すように、ＲＦおよびＤＣ電圧の組み合わせを衝突セル１５０に印加することによって、四重極質量フィルタ１４０と同様に、帯域通過モードで動作させることができる。したがって、イオン１９０は、最初に、四重極質量フィルタ１４０でフィルタリングしてイオン１９１を残すことができる。イオン１９１は、次いで、衝突セル１５０で断片化することができ、断片化されたイオンは、同じような手法でフィルタリングすることができる。
【００５０】
いくつかの実施形態において、プロセッサ１８５は、質量分析計１００を、イオン１９０が前述のように帯域通過モードで動作する四重極質量フィルタ１４０でフィルタリングされる、帯域通過モードで動作するように制御することができ、さらに、ＴｏＦ検出器１６０を介して、断片化を伴わない、および断片化を伴う、の間で質量スペクトル交互に収集するように、質量分析計を制御することができることをさらに理解されたい。断片化を伴う、および断片化を伴わない個々の質量スペクトルは、イオン組成、ある化学基の存在、ある構成要素の存在に関する定量的情報等が挙げられるが、これらに限定されない、情報を抽出するために、数学的ツールによってさらに処理することができる。
【００５１】
いずれにしても、関心のある範囲外のイオンがイオンビームからフィルタリングされ、イオンビームの中の関心のある範囲内のイオンを残すように、四重極質量フィルタ１４０を帯域通過モードで動作させることによって、ラップアラウンドの問題に対処する。さらに、イオンビームから関心のある範囲外のイオンを取り除くことによって、ＴｏＦ検出器１６０の検出能力に対処し、これは、ＴｏＦ検出器１６０の寿命も長くする。
【００５２】
当業者であれば、いくつかの実施形態において、質量分析計１００の機能性は、予めプログラムされたハードウェアもしくはファームウェア要素（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）等）、または他の関連する構成要素を使用して実装できることを理解するであろう。他の実施形態において、質量分析計１００の機能は、計算装置の動作のためのコンピュータが読み取り可能なプログラムコードを記憶する、コードメモリ（図示せず）にアクセスする計算装置を使用して達成することができる。コンピュータが読み取り可能なプログラムコードは、固定され、有形であり、かつこれらの構成要素によって直接的に読み取り可能である、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶することができる（例えば、可撤性ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、固定ディスク、ＵＳＢドライブ）。代替として、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードは、遠隔で記憶することができるが、伝送媒体上でネットワーク（インターネットが挙げられるが、これに限定されない）に接続されたモデムまたは他のインターフェースデバイスを介して、これらの構成要素に伝送可能であり得る。伝送媒体は、非無線媒体（例えば、光、および／またはデジタル、および／またはアナログ通信線）もしくは無線媒体（例えば、マイクロ波、赤外線、自由空間光学、または他の伝送スキーム）、またはそれらの組み合わせとなり得る。
【００５３】
当業者は、実施形態を実装するためのさらに多くの代替の実装例および修正例があること、および前述の実装例および実施例は、１つ以上の実施形態の例証に過ぎないことを理解するであろう。したがって、範囲は、本明細書に添付される特許請求の範囲によってのみ限定される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量分析計においてイオンをフィルタリングする方法であって、該質量分析計は、イオンガイドと、四重極質量フィルタと、衝突セルと、飛行時間（ＴｏＦ）検出器とを備え、該質量分析計は、イオンビームを該ＴｏＦ検出器に透過することが可能であり、
該方法は、
該イオンビームの中のイオンが実質的に断片化されないままであり、該四重極質量フィルタが、該イオンガイドおよび該衝突セルのうちのいずれかの圧力よりも実質的に低い圧力で動作するように、該質量分析計をＭＳモードで動作させることと、
関心のある範囲外のイオンを該イオンビームからフィルタリングして、該イオンビームの中の該関心のある範囲内のイオンを残すように、該四重極質量フィルタを帯域通過モードで動作させることと、
該関心のある範囲内の該イオンを該ＴｏＦ検出器で分析することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記関心のある範囲の低質量境界および高質量境界は、前記四重極質量フィルタに印加されるＲＦ電圧およびＤＣ電圧の組み合わせによって規定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記四重極質量フィルタに印加される前記ＲＦ電圧および前記ＤＣ電圧は、該四重極質量フィルタの安定線図に基づいて決定される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記関心のある範囲外のイオンが前記イオンビームからフィルタリングされるように、前記四重極質量フィルタを帯域通過モードで動作させることは、該四重極質量フィルタの安定線図上の動作線の傾斜が変化することによって、前記低質量境界および前記高質量境界を制御するように、前記ＲＦ電圧および前記ＤＣ電圧を調整することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記安定線図は、マシューの方程式から導出される、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記ＲＦ電圧および前記ＤＣ電圧は、前記質量分析計で獲得される異なる透過ウィンドウについてデータを補間することによって決定される、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記関心のある範囲内の前記イオンを前記ＴｏＦ検出器で分析することは、前記質量分析計のデューティサイクルを増加させるように、ＴｏＦ抽出をオーバーパルシングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記関心のある範囲の幅を前記オーバーパルシングと協調させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記衝突セルからのイオンを前記ＴｏＦ検出器で分析する前に、前記衝突セルを介して、前記イオンビームの中の前記関心のある範囲内の前記イオンを断片化することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記衝突セルを介して、前記イオンビームの中の前記関心のある範囲内の前記イオンを断片化することは、該関心のある範囲内のイオンの運動エネルギーを、前記断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、および前記衝突セルの圧力を、該断片化を引き起こすのに十分な値に制御することのうちの少なくとも１つによって起こる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記衝突セルの中の前記関心のある範囲内の前記イオンを断片化することと、該関心のある範囲内のイオンが、断片化されずに該衝突セルを通過することを可能にすることとを交互に行うことと、分析のために、前記ＴｏＦ検出器において、断片化されたイオンおよび断片化されていないイオンの質量スペクトルを収集することとをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
関心のある断片化された範囲外の前記イオンの少なくとも一部分が前記イオンビームからフィルタリングされ、該イオンビームの中の該関心のある断片化された範囲内のイオンを残すように、ＲＦ電圧およびＤＣ電圧の組み合わせを前記衝突セルに印加することによって、該衝突セルを帯域通過モードで動作させることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記イオンガイドおよび前記衝突セルの圧力は、ｍトルの範囲であり、前記四重極質量フィルタの前記圧力は、１０−５トルの範囲である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
イオンをフィルタリングする質量分析計であって、
該質量分析計は、
イオンガイドと、四重極質量フィルタと、衝突セルと、飛行時間（ＴｏＦ）検出器とを備え、該質量分析計は、
該イオンガイドから該ＴｏＦ検出器にイオンビームを透過することと
該イオンビームの中のイオンが、実質的に断片化されていないままであり、該四重極質量フィルタが、該イオンガイドおよび該衝突セルのうちのいずれかの圧力よりもかなり低い圧力で動作するように、ＭＳモードで動作することと
関心のある範囲外のイオンが該イオンビームからフィルタリングされて、該イオンビームの中の該関心のある範囲内のイオンを残すように、該四重極質量フィルタを帯域通過モード動作させることと、
該関心のある範囲内の該イオンを該ＴｏＦ検出器で分析することと
を行うことが可能である、質量分析計。
【請求項１５】
前記関心のある範囲の低質量境界および高質量境界は、前記四重極質量フィルタに印加されるＲＦ電圧およびＤＣ電圧の組み合わせによって規定される、請求項１４に記載の質量分析計。
【請求項１６】
前記四重極質量フィルタに印加される前記ＲＦ電圧および前記ＤＣ電圧は、前記四重極質量フィルタの安定線図に基づいて決定される、請求項１５に記載の質量分析計。
【請求項１７】
前記関心のある範囲外のイオンが前記イオンビームからフィルタリングされるように、前記四重極質量フィルタを帯域通過モードで動作させるために、前記質量分析計は、該四重極質量フィルタの前記安定線図上の動作線の傾斜が変化することによって、前記低質量境界および前記高質量境界を制御するように、前記ＲＦ電圧および前記ＤＣ電圧を調整することがさらに可能である、請求項１６に記載の質量分析計。
【請求項１８】
前記ＲＦ電圧および前記ＤＣ電圧は、前記質量分析計で獲得される異なる透過ウィンドウについてデータを補間することによって決定される、請求項１５に記載の質量分析計。
【請求項１９】
前記関心のある範囲内の前記イオンを前記ＴｏＦ検出器で分析することは、前記質量分析計のデューティサイクルを増加させるように、ＴｏＦ抽出をオーバーパルシングすることを含む、請求項１４に記載の質量分析計。
【請求項２０】
前記関心のある範囲の幅を前記オーバーパルシングと協調させることがさらに可能である、請求項１９に記載の質量分析計。
【請求項２１】
前記衝突セルからのイオンを前記ＴｏＦ検出器で分析する前に、該衝突セルを介して、前記イオンビームの中の前記関心のある範囲内の前記イオンを断片化することがさらに可能である、請求項１４に記載の質量分析計。
【請求項２２】
前記衝突セルを介して、前記イオンビームの中の前記関心のある範囲内のイオンを断片化することは、該関心のある範囲内のイオンの運動エネルギーを、該断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、および、前記衝突セルの圧力を、該断片化を引き起こすのに十分な値に制御することのうちの少なくとも１つによって起こる、請求項２１に記載の質量分析計。
【請求項２３】
前記衝突セルの中の前記関心のある範囲内の前記イオンを断片化することと、該関心のある範囲内の前記イオンが、断片化されずに該衝突セルを通過することを可能にすることとを交互に行うこと、ならびに、分析のために、前記ＴｏＦ検出器において、断片化されたイオンおよび断片化されていないイオンの質量スペクトルを収集することがさらに可能である、請求項２１に記載の質量分析計。
【請求項２４】
関心のある断片化された範囲外の前記イオンの少なくとも一部分が前記イオンビームからフィルタリングされ、該イオンビームの中の該関心のある断片化された範囲内のイオンを残すように、ＲＦ電圧およびＤＣ電圧の組み合わせを衝突セルに印加することによって、前記衝突セルを帯域通過モードで動作させることがさらに可能である、請求項２１に記載の質量分析計。
【請求項２５】
前記イオンガイドおよび前記衝突セルの圧力は、ｍトルの範囲であり、前記四重極質量フィルタの前記圧力は、１０−５トルの範囲である、請求項１４に記載の質量分析計。
【請求項１】
質量分析計においてイオンをフィルタリングする方法であって、該質量分析計は、イオンガイドと、四重極質量フィルタと、衝突セルと、飛行時間（ＴｏＦ）検出器とを備え、該質量分析計は、イオンビームを該ＴｏＦ検出器に透過することが可能であり、
該方法は、
該イオンビームの中のイオンが実質的に断片化されないままであり、該四重極質量フィルタが、該イオンガイドおよび該衝突セルのうちのいずれかの圧力よりも実質的に低い圧力で動作するように、該質量分析計をＭＳモードで動作させることと、
関心のある範囲外のイオンを該イオンビームからフィルタリングして、該イオンビームの中の該関心のある範囲内のイオンを残すように、該四重極質量フィルタを帯域通過モードで動作させることと、
該関心のある範囲内の該イオンを該ＴｏＦ検出器で分析することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記関心のある範囲の低質量境界および高質量境界は、前記四重極質量フィルタに印加されるＲＦ電圧およびＤＣ電圧の組み合わせによって規定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記四重極質量フィルタに印加される前記ＲＦ電圧および前記ＤＣ電圧は、該四重極質量フィルタの安定線図に基づいて決定される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記関心のある範囲外のイオンが前記イオンビームからフィルタリングされるように、前記四重極質量フィルタを帯域通過モードで動作させることは、該四重極質量フィルタの安定線図上の動作線の傾斜が変化することによって、前記低質量境界および前記高質量境界を制御するように、前記ＲＦ電圧および前記ＤＣ電圧を調整することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記安定線図は、マシューの方程式から導出される、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記ＲＦ電圧および前記ＤＣ電圧は、前記質量分析計で獲得される異なる透過ウィンドウについてデータを補間することによって決定される、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記関心のある範囲内の前記イオンを前記ＴｏＦ検出器で分析することは、前記質量分析計のデューティサイクルを増加させるように、ＴｏＦ抽出をオーバーパルシングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記関心のある範囲の幅を前記オーバーパルシングと協調させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記衝突セルからのイオンを前記ＴｏＦ検出器で分析する前に、前記衝突セルを介して、前記イオンビームの中の前記関心のある範囲内の前記イオンを断片化することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記衝突セルを介して、前記イオンビームの中の前記関心のある範囲内の前記イオンを断片化することは、該関心のある範囲内のイオンの運動エネルギーを、前記断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、および前記衝突セルの圧力を、該断片化を引き起こすのに十分な値に制御することのうちの少なくとも１つによって起こる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記衝突セルの中の前記関心のある範囲内の前記イオンを断片化することと、該関心のある範囲内のイオンが、断片化されずに該衝突セルを通過することを可能にすることとを交互に行うことと、分析のために、前記ＴｏＦ検出器において、断片化されたイオンおよび断片化されていないイオンの質量スペクトルを収集することとをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
関心のある断片化された範囲外の前記イオンの少なくとも一部分が前記イオンビームからフィルタリングされ、該イオンビームの中の該関心のある断片化された範囲内のイオンを残すように、ＲＦ電圧およびＤＣ電圧の組み合わせを前記衝突セルに印加することによって、該衝突セルを帯域通過モードで動作させることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記イオンガイドおよび前記衝突セルの圧力は、ｍトルの範囲であり、前記四重極質量フィルタの前記圧力は、１０−５トルの範囲である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
イオンをフィルタリングする質量分析計であって、
該質量分析計は、
イオンガイドと、四重極質量フィルタと、衝突セルと、飛行時間（ＴｏＦ）検出器とを備え、該質量分析計は、
該イオンガイドから該ＴｏＦ検出器にイオンビームを透過することと
該イオンビームの中のイオンが、実質的に断片化されていないままであり、該四重極質量フィルタが、該イオンガイドおよび該衝突セルのうちのいずれかの圧力よりもかなり低い圧力で動作するように、ＭＳモードで動作することと
関心のある範囲外のイオンが該イオンビームからフィルタリングされて、該イオンビームの中の該関心のある範囲内のイオンを残すように、該四重極質量フィルタを帯域通過モード動作させることと、
該関心のある範囲内の該イオンを該ＴｏＦ検出器で分析することと
を行うことが可能である、質量分析計。
【請求項１５】
前記関心のある範囲の低質量境界および高質量境界は、前記四重極質量フィルタに印加されるＲＦ電圧およびＤＣ電圧の組み合わせによって規定される、請求項１４に記載の質量分析計。
【請求項１６】
前記四重極質量フィルタに印加される前記ＲＦ電圧および前記ＤＣ電圧は、前記四重極質量フィルタの安定線図に基づいて決定される、請求項１５に記載の質量分析計。
【請求項１７】
前記関心のある範囲外のイオンが前記イオンビームからフィルタリングされるように、前記四重極質量フィルタを帯域通過モードで動作させるために、前記質量分析計は、該四重極質量フィルタの前記安定線図上の動作線の傾斜が変化することによって、前記低質量境界および前記高質量境界を制御するように、前記ＲＦ電圧および前記ＤＣ電圧を調整することがさらに可能である、請求項１６に記載の質量分析計。
【請求項１８】
前記ＲＦ電圧および前記ＤＣ電圧は、前記質量分析計で獲得される異なる透過ウィンドウについてデータを補間することによって決定される、請求項１５に記載の質量分析計。
【請求項１９】
前記関心のある範囲内の前記イオンを前記ＴｏＦ検出器で分析することは、前記質量分析計のデューティサイクルを増加させるように、ＴｏＦ抽出をオーバーパルシングすることを含む、請求項１４に記載の質量分析計。
【請求項２０】
前記関心のある範囲の幅を前記オーバーパルシングと協調させることがさらに可能である、請求項１９に記載の質量分析計。
【請求項２１】
前記衝突セルからのイオンを前記ＴｏＦ検出器で分析する前に、該衝突セルを介して、前記イオンビームの中の前記関心のある範囲内の前記イオンを断片化することがさらに可能である、請求項１４に記載の質量分析計。
【請求項２２】
前記衝突セルを介して、前記イオンビームの中の前記関心のある範囲内のイオンを断片化することは、該関心のある範囲内のイオンの運動エネルギーを、該断片化を引き起こすのに十分な値に制御すること、および、前記衝突セルの圧力を、該断片化を引き起こすのに十分な値に制御することのうちの少なくとも１つによって起こる、請求項２１に記載の質量分析計。
【請求項２３】
前記衝突セルの中の前記関心のある範囲内の前記イオンを断片化することと、該関心のある範囲内の前記イオンが、断片化されずに該衝突セルを通過することを可能にすることとを交互に行うこと、ならびに、分析のために、前記ＴｏＦ検出器において、断片化されたイオンおよび断片化されていないイオンの質量スペクトルを収集することがさらに可能である、請求項２１に記載の質量分析計。
【請求項２４】
関心のある断片化された範囲外の前記イオンの少なくとも一部分が前記イオンビームからフィルタリングされ、該イオンビームの中の該関心のある断片化された範囲内のイオンを残すように、ＲＦ電圧およびＤＣ電圧の組み合わせを衝突セルに印加することによって、前記衝突セルを帯域通過モードで動作させることがさらに可能である、請求項２１に記載の質量分析計。
【請求項２５】
前記イオンガイドおよび前記衝突セルの圧力は、ｍトルの範囲であり、前記四重極質量フィルタの前記圧力は、１０−５トルの範囲である、請求項１４に記載の質量分析計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１３−５０４１４６（Ｐ２０１３−５０４１４６Ａ）
【公表日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２７１６６（Ｐ２０１２−５２７１６６）
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２０１０／００１３５７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２６２２８
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【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２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２０１０／００１３５７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２６２２８
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【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）】
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