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質量分析計
説明

質量分析計

セグメント化リニアイオンガイド又はイオントラップを備えるイオンガイド又はイオントラップ(1)が開示される。イオンは、電極にAC又はRF電圧を印加することによってイオンガイド又はイオントラップ(1)内に半径方向に閉じ込められる。静的ポテンシャル井戸がイオンガイド又はイオントラップ(1)の軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持される。経時変化する均一な電界がイオンガイド又はイオントラップ(1)の軸方向長さの少なくとも一部に沿って印加される。静的な軸方向ポテンシャル及び経時変化する軸方向に均一な電界の組み合わせによって、イオンはイオンガイド又はイオントラップ(1)から実質的に共鳴によらずに排出される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、イオンガイド又はイオントラップ、質量分析計、イオンをガイド又はトラップする方法、及び質量分析の方法に関する。
【背景技術】
【0002】
種々のイオントラップ手法が質量分析の分野において公知である。市販の3D又はポールイオントラップは、例えば、多くの異なるタイプの有機分析に対して強力かつ比較的安価なツールを提供する。3D又はポールイオントラップは、一般に円筒対称性を有し、かつ中心円筒リング電極及び2つの双曲線形エンドキャップ電極を備える。動作において、以下の形態のRF電圧がエンドキャップ電極と中心リング電極との間に印加される。
【0003】
【数1】

【0004】
ここで、V0は、印加されたRF電圧のゼロからピークの電圧であり、σは、印加されたRF電圧の振動数である。
【0005】
電極は、二次ポテンシャルが半径及び軸方向の両方に維持されるような物理的間隔及び形状を有する。これらの条件下で、イオンの運動は、Mathieuの方程式によって規定され、安定なイオントラップのための種々の基準は、当業者に周知である。イオンの運動は、比較的低周波の成分である永年運動(secular motion)、及び駆動電圧が変調される周波数に直接関連する比較的高周波の振動又は微小運動(micro-motion)からなる。
【0006】
イオンは、以下によって3D又はポールイオントラップから質量選択的に排出され得る。すなわち、(a)印加されたRF電圧の振幅及び/又は周波数のいずれか一方が変更される質量選択的不安定性、(b)小さな補助RF電圧が対象イオンの永年(secular)周波数と同じ周波数を有するエンドキャップ又はリング電極の一方又は両方に印加される、共鳴による排出、(c)リング電極とエンドキャップ電極との間において維持されるDCバイアス電圧の印加、又は(d)上記手法の組み合わせである。
【0007】
イオンは、通常外部イオン源からエンドキャップ電極のうちの1つにおける小さな穴を介して大半の市販の3D又はポールイオントラップに導入される。一旦イオントラップ内に入ると、次いでイオンは、バッファガスとの衝突によって近熱エネルギーに冷却される。これは、イオントラップのトラップ容積の中心へ向かってイオンを集中させる効果を有する。次いで、特定の質量電荷比を有するイオンは、質量選択的にイオントラップから排出され得る。排出されたイオンは、イオンをイオントラップ内へ導入するための開口を有するエンドキャップ電極に対向するエンドキャップ電極における小さな穴を通ってイオントラップから出射する。次いで、イオントラップから排出されたイオンは、イオン検出器を使用して検出される。
【0008】
3D又はポールイオントラップは、空間電荷容量が比較的低いので、ダイナミックレンジが比較的制限されるという欠点がある。さらに、イオンの損失を最小限に抑えるためにイオン導入の際に正確な条件を維持するように細心の注意を払わなければならない。3Dポールイオントラップ内にイオンを注入することが特に問題であることは、当業者の理解するところである。
【0009】
より最近になって、リニアイオントラップが開発され、市販されてきた。そのようなオントラップは、一般にRF電圧をロッドに印加することでイオンがイオントラップ内に半径方向に閉じ込められるような多重極ロッドセットを備える。半径方向におけるイオンの運動及び安定性は、Mathieuの方程式によって規定され、周知である。イオンは、DC又はRFトラップポテンシャルを多重極ロッドセットのいずれか一方の端部における電極に印加することによってリニアイオントラップ内に軸方向に含まれ得る。イオンの排出は、ロッドの軸方向境界における固有電界歪み及び半径方向励起の組み合わせを使用することによって、イオンをイオントラップからロッドのうちの1つにおけるスロットを通して半径方向に排出するか、又は軸方向に排出するかのいずれか一方により実現され得る。
【0010】
リニアイオントラップは、一般に3D又はポールイオントラップと比較してイオントラップ容量が増加しており、したがって、リニアイオントラップは、一般にダイナミックレンジが実質的により高い。リニアイオントラップは、イオンがイオントラップ内に軸方向に導入され、ある場合には半径方向RF振動トラップポテンシャルに垂直な方向にイオントラップから軸方向に排出されるという重要な利点を有する。これにより、イオンがより効率よくイオントラップへ又はそこから移送されることが可能となり、感度が向上する。したがって、リニアイオントラップは、感度が向上し、イオントラップ容量が比較的大きいので3D又はポールイオントラップよりもますます好ましくなってきている。
【0011】
軸方向排出ではなく半径方向排出を使用するリニアイオントラップの最適性能は、純四重極半径方向ポテンシャル分布及び正確に整形された双曲線形ロッドを使用して実現され得る。しかし、例えば、ロッドの機械的な整列不良による半径方向閉じ込め電界の線形性のずれは、そのようなリニアイオントラップの性能をひどく損ない得る。また、半径方向排出を容易にするようにリニアイオントラップのロッドにスロットを設けると、半径方向電界に著しい歪みを招き得る。これらの歪みは、さらにリニアイオントラップの性能を悪化させ得る。加えて、半径方向排出時に、排出されたイオンを効率よく検出するために1つより多くのイオン検出器を使用する必要があり得る。これは、イオントラップの全体的な複雑性及びコストを増加する。
【0012】
イオンを軸方向にリニアイオントラップから排出することは公知である。しかし、外縁電界(fringe field)を使用してイオンをリニアイオントラップから軸方向排出する性能は、また半径方向電界の線形性における歪みによって影響され得る。イオンの軸方向排出は、イオンを効率良く半径方向に共鳴により排出することに依存する。半径方向電界が非線形であれば、共鳴周波数は、イオン運動の半径が増加するにつれ一定でなくなる。したがって、この動作モードにおけるイオントラップの性能が損なわれる。公知のリニアイオントラップから軸方向にイオンを排出することのさらなる問題は、出射側外縁電界又はその近傍のそれらのイオンのみが実際にはイオントラップから排出されるということである。したがって、リニアイオントラップのダイナミックレンジ及び感度における理論的なゲインは、実際には、イオンが排出される領域が比較的小さいことに起因して、3D又はポールイオントラップと比較して低減され得る。
【0013】
特許文献1(米国特許5783824、日立製作所)は、軸方向DC又は静電電界がイオントラップの長さに沿って維持されるようなリニアイオントラップを開示する。イオンは、排出したいイオンの基本調和振動数で振動する補助の軸方向RFポテンシャルを印加することによって、軸方向に共鳴励起によって排出される。この公知のリニアイオントラップは、他の形態のリニアイオントラップの一般の利点を有するが、さらに、イオンをその質量電荷比の周波数特性で軸方向に強制的に振動させる。これにより、イオンをイオントラップから軸方向に共鳴により排出することが容易になる。
【特許文献1】米国特許5783824(日立製作所)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
特許文献1に開示されるリニアイオントラップは、共鳴励起を使用して、軸方向二次DC又は静電ポテンシャルによって決定される単振動の基本周波数において軸方向にイオンを排出する。しかし、実用において、真の軸方向二次ポテンシャルを生成することは、一つにはイオントラップの端部又は境界における電界緩和効果に起因して、困難である。真の二次軸方向DC又は静電ポテンシャルからのずれによって、イオンの振動数がイオンの振動の振幅に依存することになり、これは、共鳴排出を使用するイオントラップの性能を損なうことになる。
【0015】
したがって、改善されたイオントラップ又はイオンガイドを提供することが導き出される。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明の一態様によると、
複数の電極と、
少なくともいくつかのイオンをイオンガイド又はイオントラップ内に半径方向に閉じ込めるために、AC又はRF電圧を複数の電極のうちの少なくともいくつかに印加するように構成及び適合されるAC又はRF電圧手段と、
第1の動作モードにおいて、1つ以上のDC、実若しくは静的ポテンシャル井戸又は実質的に静的で不均一な電界をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される第1の手段と、
第1の動作モードにおいて、経時変化する実質的に均一な軸方向電界をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される第2の手段と、
第1の動作モードにおいて、少なくともいくつかのイオンをイオンガイド又はイオントラップのトラップ領域から実質的に共鳴によらずに排出し、同時に他のイオンはイオンガイド又はイオントラップのトラップ領域域内に実質的にトラップされたままになるように構成されるように構成及び適合される排出手段と
を備えるイオンガイド又はイオントラップが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
好ましくは、AC又はRF電圧手段は、AC又はRF電圧を複数の電極の少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%に印加するように構成及び適合される。好適な実施形態によると、AC又はRF電圧手段は、(i)<50Vピーク・トゥ・ピーク、(ii)50〜100Vピーク・トゥ・ピーク、(iii)100〜150Vピーク・トゥ・ピーク、(iv)150〜200Vピーク・トゥ・ピーク、(v)200〜250Vピーク・トゥ・ピーク、(vi)250〜300Vピーク・トゥ・ピーク、(vii)300〜350Vピーク・トゥ・ピーク、(viii)350〜400Vピーク・トゥ・ピーク、(ix)400〜450Vピーク・トゥ・ピーク、(x)450〜500Vピーク・トゥ・ピーク、及び(xi)>500Vピーク・トゥ・ピークからなる群から選択される振幅を有するAC又はRF電圧を供給するように構成及び適合される。好ましくは、AC又はRF電圧手段は、(i)<100kHz、(ii)100〜200kHz、(iii)200〜300kHz、(iv)300〜400kHz、(v)400〜500kHz、(vi)0.5〜1.0MHz、(vii)1.0〜1.5MHz、(viii)1.5〜2.0MHz、(ix)2.0〜2.5MHz、(x)2.5〜3.0MHz、(xi)3.0〜3.5MHz、(xii)3.5〜4.0MHz、(xiii)4.0〜4.5MHz、(xiv)4.5〜5.0MHz、(xv)5.0〜5.5MHz、(xvi)5.5〜6.0MHz、(xvii)6.0〜6.5MHz、(xviii)6.5〜7.0MHz、(xix)7.0〜7.5MHz、(xx)7.5〜8.0MHz、(xxi)8.0〜8.5MHz、(xxii)8.5〜9.0MHz、(xxiii)9.0〜9.5MHz、(xxiv)9.5〜10.0MHz、及び(xxv)>10.0MHzからなる群から選択される周波数を有するAC又はRF電圧を供給するように構成及び適合される。
【0018】
好ましくは、第1の手段は、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10又は>10のポテンシャル井戸を維持するように構成及び適合される。第1の手段は、1つ以上の実質的に二次のポテンシャル井戸をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合され得る。あるいは、第1の手段は、1つ以上の実質的に二次でないポテンシャル井戸をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合され得る。
【0019】
好ましくは、第1の手段は、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%に沿って1つ以上のポテンシャル井戸を維持するように構成及び適合される。好適な実施形態によると、第1の手段は、(i)<10V、(ii)10〜20V、(iii)20〜30V、(iv)30〜40V、(v)40〜50V、(vi)50〜60V、(vii)60〜70V、(viii)70〜80V、(ix)80〜90V、(x)90〜100V、及び(xi)>100Vからなる群から選択される深さを有する1つ以上のポテンシャル井戸を維持するように構成及び適合される。
【0020】
好ましくは、第1の手段は、第1の動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さに沿って第1の位置に位置する極小を有する1つ以上のポテンシャル井戸を維持するように構成及び適合される。好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、イオン入射口及びイオン出射口を有し、第1の位置は、イオン入射口から下流に距離Lの位置にあり、及び/又はイオン出射口から上流に距離Lの位置にあり、Lは、(i)<20mm、(ii)20〜40mm、(iii)40〜60mm、(iv)60〜80mm、(v)80〜100mm、(vi)100〜120mm、(vii)120〜140mm、(viii)140〜160mm、(ix)160〜180mm、(x)180〜200mm、及び(xi)>200mmからなる群から選択される。
【0021】
好適な実施形態によると、第1の手段は、1つ以上のDC電圧を電極のうちの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%に供給する1つ以上のDC電圧源を備える。好ましくは、第1の手段は、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って変化又は増加する電界強度を有する電界を提供するように構成及び適合される。
【0022】
好ましくは、第1の手段は、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%に沿って変化又は増加する電界強度を有する電界を提供するように構成及び適合される。
【0023】
好ましくは、第2の手段は、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%に沿って経時変化する均一な軸方向電界を維持するように構成及び適合される。好適な実施形態によると、第2の手段は、1つ以上のDC電圧を電極のうちの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%に供給する1つ以上のDC電圧源を備える。
【0024】
好ましくは、第2の手段は、第1の動作モードにおいて、任意の時点で、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って、実質的に一定の電界強度を有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される。好ましくは、第2の手段は、第1の動作モードにおいて、任意の時点で、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%に沿って、実質的に一定の電界強度を有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される。
【0025】
好ましくは、第2の手段は、第1の動作モードにおいて、経時変化する電界強度を有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される。好ましくは、第2の手段は、第1の動作モードにおいて、少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%だけ経時変化する電界強度を有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される。
【0026】
好ましくは、第2の手段は、第1の動作モードにおいて、方向が経時変化する軸方向電界を生成するように構成及び適合される。好ましくは、第2の手段は、経時変化するオフセットを有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される。
【0027】
第2の手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界を、第1の周波数f1を用いて、又はそれにおいて変化させるように構成及び適合され得る。f1は、(i)<5kHz、(ii)5〜10kHz、(iii)10〜15kHz、(iv)15〜20kHz、(v)20〜25kHz、(vi)25〜30kHz、(vii)30〜35kHz、(viii)35〜40kHz、(ix)40〜45kHz、(x)45〜50kHz、(xi)50〜55kHz、(xii)55〜60kHz、(xiii)60〜65kHz、(xiv)65〜70kHz、(xv)70〜75kHz、(xvi)75〜80kHz、(xvii)80〜85kHz、(xviii)85〜90kHz、(xix)90〜95kHz、(xx)95〜100kHz、及び(xxi)>100kHzからなる群から選択される。好ましくは、第1の周波数f1は、イオンガイド又はイオントラップ内のイオントラップ領域内に位置するイオンのうちの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%又は100%の共鳴周波数又は基本調和振動数よりも大きい。好適な実施形態によると、第1の周波数f1は、イオンガイド又はイオントラップ内のイオントラップ領域内に位置するイオンのうちの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%又は100%の共鳴周波数又は基本調和振動数よりも少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%、110%、120%、130%、140%、150%、160%、170%、180%、190%、200%、250%、300%、350%、400%、450%、又は500%だけ大きい。
【0028】
好適な実施形態によると、前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅を変更及び/又は変化ならびに/あるいはスキャンするように構成及び適合される。好ましくは、前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅を増加するように構成及び適合される。前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅を、実質的に連続的及び/又は線形的及び/又は漸進的及び/又は規則的に増加するように構成及び適合され得る。あるいは、前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅を、実質的に不連続的及び/又は非線形的及び/又は非漸進的及び/又は不規則的に増加するように構成及び適合される。
【0029】
好ましくは、前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振動又は変調の周波数を変更及び/又は変化ならびに/あるいはスキャンするように構成及び適合される。前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振動又は変調の周波数を低減するように構成及び適合され得る。前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振動又は変調の周波数を、実質的に連続的及び/又は線形的及び/又は漸進的及び/又は規則的に低減するように構成及び適合され得る。あるいは、前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振動又は変調の周波数を、実質的に不連続的及び/又は非線形的及び/又は非漸進的及び/又は不規則的に低減するように構成及び適合される。
【0030】
好適な実施形態によると、排出手段は、イオンをイオンガイド又はイオントラップから質量選択的に排出するように構成及び適合される。好ましくは、排出手段は、第1の動作モードにおいて、第1の質量電荷比カットオフより低い質量電荷比を有する実質的にすべてのイオンがイオンガイド又はイオントラップのイオントラップ領域から排出されるように構成及び適合される。
【0031】
好適な実施形態によると、排出手段は、第1の動作モードにおいて、第1の質量電荷比カットオフより高い質量電荷比を有する実質的にすべてのイオンがイオンガイド又はイオントラップのイオントラップ領域内に残るか、貯留されるか、又は閉じ込められるように構成及び適合される。好ましくは、第1の質量電荷比カットオフは、(i)<100、(ii)100〜200、(iii)200〜300、(iv)300〜400、(v)400〜500、(vi)500〜600、(vii)600〜700、(viii)700〜800、(ix)800〜900、(x)900〜1000、(xi)1000〜1100、(xii)1100〜1200、(xiii)1200〜1300、(xiv)1300〜1400、(xv)1400〜1500、(xvi)1500〜1600、(xvii)1600〜1700、(xviii)1700〜1800、(xix)1800〜1900、(xx)1900〜2000、及び(xxi)>2000からなる群から選択される範囲にある。
【0032】
好ましくは、排出手段は、第1の質量電荷比カットオフを増加するように構成及び適合される。排出手段は、第1の質量電荷比カットオフを実質的に連続的及び/又は線形的及び/又は漸進的及び/又は規則的に増加するように構成及び適合され得る。あるいは、排出手段は、第1の質量電荷比カットオフを実質的に不連続的及び/又は非線形的及び/又は非漸進的及び/又は不規則的に増加するように構成及び適合され得る。
【0033】
好適な実施形態によると、排出手段は、第1の動作モードにおいて、イオンを実質的に軸方向にイオンガイド又はイオントラップから排出するように構成及び適合される。好ましくは、イオンは、イオンガイド又はイオントラップ内のイオントラップ領域内にトラップされるか、又は軸方向に閉じ込められるように構成され、イオントラップ領域は長さlを有し、lは、(i)<20mm、(ii)20〜40mm、(iii)40〜60mm、(iv)60〜80mm、(v)80〜100mm、(vi)100〜120mm、(vii)120〜140mm、(viii)140〜160mm、(ix)160〜180mm、(x)180〜200mm、及び(xi)>200mmからなる群から選択される。
【0034】
好ましくは、イオントラップ又はイオンガイドは、リニアイオントラップ又はイオンガイドを備える。
【0035】
一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、多重極ロッドセットイオンガイド又はイオントラップを備える。イオンガイド又はイオントラップは、四重極、六重極、八重極又はより高次の多重極ロッドセットを備え得る。好ましくは、複数の電極は、(i)おおよそ又は実質的に円形状、(ii)おおよそ又は実質的に双曲線形状、(iii)おおよそ又は実質的に弓状又は部分円形状、及び(iv)おおよそ又は実質的に長方形状又は正方形状からなる群から選択される断面を有する。好ましくは、多重極ロッドセットイオンガイド又はイオントラップによって描かれる内接半径は、(i)<1mm、(ii)1〜2mm、(iii)2〜3mm、(iv)3〜4mm、(v)4〜5mm、(vi)5〜6mm、(vii)6〜7mm、(viii)7〜8mm、(ix)8〜9mm、(x)9〜10mm、及び(xi)>10mmからなる群から選択される。
【0036】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、軸方向にセグメント化されるか、又は複数の軸方向セグメントを備える。イオンガイド又はイオントラップは、xの軸方向セグメントを備え得る。xは、(i)<10、(ii)10〜20、(iii)20〜30、(iv)30〜40、(v)40〜50、(vi)50〜60、(vii)60〜70、(viii)70〜80、(ix)80〜90、(x)90〜100、及び(xi)>100からなる群から選択される。好ましくは、各軸方向セグメントは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20又は>20の電極を備える。好ましくは、軸方向セグメントのうちの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%の軸方向長さは、(i)<1mm、(ii)1〜2mm、(iii)2〜3mm、(iv)3〜4mm、(v)4〜5mm、(vi)5〜6mm、(vii)6〜7mm、(viii)7〜8mm、(ix)8〜9mm、(x)9〜10mm、及び(xi)>10mmからなる群から選択される。
【0037】
好ましくは、軸方向セグメントのうちの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%の間隔は、(i)<1mm、(ii)1〜2mm、(iii)2〜3mm、(iv)3〜4mm、(v)4〜5mm、(vi)5〜6mm、(vii)6〜7mm、(viii)7〜8mm、(ix)8〜9mm、(x)9〜10mm、及び(xi)>10mmからなる群から選択される。
【0038】
一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、複数の非伝導性、絶縁性又はセラミックのロッド、突起又はデバイスを備える。イオンガイド又はイオントラップは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20又は>20のロッド、突起又はデバイスを備える。好ましくは、複数の非伝導性、絶縁性又はセラミックのロッド、突起又はデバイスは、ロッド、突起又はデバイスの上、周辺、隣、上方又は近傍に配置される1つ以上の抵抗性又は伝導性のコーティング、層、電極、フィルム又は表面をさらに備える。
【0039】
一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、開口を有する複数の電極を備え得る。イオンは、使用時に、開口を通って移送される。好ましくは、電極のうちの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%は、実質的に同じ大きさであるか、又は実質的に同じ面積である開口を有する。あるいは、電極のうちの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%は、イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った方向に、大きさ又は面積が漸進的により大きくなるか及び/又はより小さくなる開口を有する。
【0040】
一実施形態によると、電極のうちの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%は、(i)≦1.0mm、(ii)≦2.0mm、(iii)≦3.0mm、(iv)≦4.0mm、(v)≦5.0mm、(vi)≦6.0mm、(vii)≦7.0mm、(viii)≦8.0mm、(ix)≦9.0mm、(x)≦10.0mm、及び(xi)>10.0mmからなる群から選択される内径又は寸法を有する開口を有する。
【0041】
一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、複数のプレート又はメッシュ電極を備え得る。前記電極のうちの少なくともいくつかは、使用時にイオンが走行する平面内に概して配置される。好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、複数のプレート又はメッシュ電極を備え、電極のうちの少なくとも50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%又は100%は、使用時にイオンが走行する平面内に概して配置される。イオンガイド又はイオントラップは、少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20又は>20のプレート又はメッシュ電極を備え得る。好ましくは、プレート又はメッシュ電極は、(i)5mm以下、(ii)4.5mm以下、(iii)4mm以下、(iv)3.5mm以下、(v)3mm以下、(vi)2.5mm以下、(vii)2mm以下、(viii)1.5mm以下、(ix)1mm以下、(x)0.8mm以下、(xi)0.6mm以下、(xii)0.4mm以下、(xiii)0.2mm以下、(xiv)0.1mm以下、及び(xv)0.25mm以下からなる群から選択される厚さを有する。
【0042】
好ましくは、プレート又はメッシュ電極は、(i)5mm以下、(ii)4.5mm以下、(iii)4mm以下、(iv)3.5mm以下、(v)3mm以下、(vi)2.5mm以下、(vii)2mm以下、(viii)1.5mm以下、(ix)1mm以下、(x)0.8mm以下、(xi)0.6mm以下、(xii)0.4mm以下、(xiii)0.2mm以下、(xiv)0.1mm以下、及び(xv)0.25mm以下からなる群から選択される距離の間隔を互いにおいて配置される。
【0043】
一実施形態によると、プレート又はメッシュ電極は、AC又はRF電圧が供給される。好ましくは、隣接するプレート又はメッシュ電極は、AC又はRF電圧の互いに逆の位相が供給される。AC又はRF電圧は、(i)<100kHz、(ii)100〜200kHz、(iii)200〜300kHz、(iv)300〜400kHz、(v)400〜500kHz、(vi)0.5〜1.0MHz、(vii)1.0〜1.5MHz、(viii)1.5〜2.0MHz、(ix)2.0〜2.5MHz、(x)2.5〜3.0MHz、(xi)3.0〜3.5MHz、(xii)3.5〜4.0MHz、(xiii)4.0〜4.5MHz、(xiv)4.5〜5.0MHz、(xv)5.0〜5.5MHz、(xvi)5.5〜6.0MHz、(xvii)6.0〜6.5MHz、(xviii)6.5〜7.0MHz、(xix)7.0〜7.5MHz、(xx)7.5〜8.0MHz、(xxi)8.0〜8.5MHz、(xxii)8.5〜9.0MHz、(xxiii)9.0〜9.5MHz、(xxiv)9.5〜10.0MHz、及び(xxv)>10.0MHzからなる群から選択される周波数を有する。好ましくは、AC又はRF電圧の振幅は、(i)<50Vピーク・トゥ・ピーク、(ii)50〜100Vピーク・トゥ・ピーク、(iii)100〜150Vピーク・トゥ・ピーク、(iv)150〜200Vピーク・トゥ・ピーク、(v)200〜250Vピーク・トゥ・ピーク、(vi)250〜300Vピーク・トゥ・ピーク、(vii)300〜350Vピーク・トゥ・ピーク、(viii)350〜400Vピーク・トゥ・ピーク、(ix)400〜450Vピーク・トゥ・ピーク、(x)450〜500Vピーク・トゥ・ピーク、及び(xi)>500Vピーク・トゥ・ピークからなる群から選択される。
【0044】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、イオンガイド又はイオントラップの第1側に配置される第1の外側プレート電極及びイオンガイド又はイオントラップの第2側に配置される第2の外側プレート電極をさらに備える。好ましくは、第1の外側プレート電極及び/又は第2の外側プレート電極に、AC又はRF電圧が印加されるプレート又はメッシュ電極の平均電圧に対するバイアスDC電圧をバイアスするバイアス手段をさらに備える。好ましくは、バイアス手段は、第1の外側プレート電極及び/又は第2の外側プレート電極に、(i)<−10V、(ii)−9〜−8V、(iii)−8〜−7V、(iv)−7〜−6V、(v)−6〜−5V、(vi)−5〜−4V、(vii)−4〜−3V、(viii)−3〜−2V、(ix)−2〜−1V、(x)−1〜0V、(xi)0〜1V、(xii)1〜2V、(xiii)2〜3V、(xiv)3〜4V、(xv)4〜5V、(xvi)5〜6V、(xvii)6〜7V、(xviii)7〜8V、(xix)8〜9V、(xx)9〜10V、及び(xxi)>10Vからなる群から選択される電圧をバイアスするように構成及び適合される。
【0045】
好ましくは、第1の外側プレート電極及び/又は第2の外側プレート電極は、使用時に、DCのみの電圧が供給される。あるいは、第1の外側プレート電極及び/又は第2の外側プレート電極は、使用時に、AC又はRFのみの電圧が供給され得る。別の実施形態によると、第1の外側プレート電極及び/又は第2の外側プレート電極は、使用時に、DC及びAC又はRF電圧が供給され得る。
【0046】
一実施形態によると、1つ以上の絶縁体層が複数のプレート又はメッシュ電極の間に散在、配置、交互配置又はデポジットされる。
【0047】
イオンガイド又はイオントラップは、実質的に曲線状又は非直線状のイオンガイド又はイオントラップ領域を備え得る。
【0048】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、複数の軸方向セグメントを備える。好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、少なくとも5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95又は100の軸方向セグメントを備える。
【0049】
一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、実質的に円形状、楕円状、正方形状、長方形状、規則的又は不規則的断面を有し得る。イオンガイド又はイオントラップは、イオンガイド領域に沿って大きさ及び/又は形状及び/又は幅及び/又は高さ及び/又は長さが変化するイオンガイド領域を有し得る。
【0050】
一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10又は>10の電極を備え得る。好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、少なくとも(i)10〜20の電極、(ii)20〜30の電極、(iii)30〜40の電極、(iv)40〜50の電極、(v)50〜60の電極、(vi)60〜70の電極、(vii)70〜80の電極、(viii)80〜90の電極、(ix)90〜100の電極、(x)100〜110の電極、(xi)110〜120の電極、(xii)120〜130の電極、(xiii)130〜140の電極、(xiv)140〜150の電極、又は(xv)>150の電極を備える。
【0051】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、(i)<20mm、(ii)20〜40mm、(iii)40〜60mm、(iv)60〜80mm、(v)80〜100mm、(vi)100〜120mm、(vii)120〜140mm、(viii)140〜160mm、(ix)160〜180mm、(x)180〜200mm、及び(xi)>200mmからなる群から選択される長さを有する。
【0052】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップを、(i)<1.0×10-1mbar、(ii)<1.0×10-2mbar、(iii)<1.0×10-3mbar、(iv)<1.0×10-4mbar、(v)<1.0×10-5mbar、(vi)<1.0×10-6mbar、(vii)<1.0×10-7mbar、(viii)<1.0×10-8mbar、(ix)<1.0×10-9mbar、(x)<1.0×10-10mbar、(xi)<1.0×10-11mbar、及び(xii)<1.0×10-12mbarからなる群から選択される圧力に維持するように構成及び適合される手段をさらに備える。
【0053】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップを、(i)>1.0×10-3mbar、(ii)>1.0×10-2mbar、(iii)>1.0×10-1mbar、(iv)>1mbar、(v)>10mbar、(vi)>100mbar、(vii)>5.0×10-3mbar、(viii)>5.0×10-2mbar、(ix)10-3〜10-2mbar、及び(x)10-4〜10-1mbarからなる群から選択される圧力に維持するように構成及び適合される手段をさらに備える。
【0054】
好ましくは、動作モードにおいて、イオンは、イオンガイド又はイオントラップ内において、トラップされるが、実質的にフラグメンテーションされない。一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを衝突冷却又は実質的に熱化するように構成及び適合される手段をさらに備える。好ましくは、イオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを衝突冷却又は熱化するように構成及び適合される手段は、イオンがイオンガイド又はイオントラップから排出される前及び/又は後にイオンを衝突冷却又は実質的に熱化するように構成される。
【0055】
一実施形態によると、好ましくは、イオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを実質的にフラグメンテーションするように構成及び適合されるフラグメンテーション手段をさらに備える。好ましくは、フラグメンテーション手段は、衝突誘起解離(「CID」)によってイオンをフラグメンテーションするように構成及び適合される。好ましさの劣る好ましい実施形態によると、フラグメンテーション手段は、表面誘起解離(「SID」)によってイオンをフラグメンテーションするように構成及び適合され得る。
【0056】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、第2の動作モードにおいて、イオンをイオンガイド又はイオントラップから共鳴により、及び/又は質量選択的に排出するように構成及び適合される。
【0057】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、第2の動作モードにおいて、イオンをイオンガイド又はイオントラップからイオン軸方向及び/又は半径方向に排出するように構成及び適合される。
【0058】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、第2の動作モードにおいて、質量選択的不安定性によってイオンを排出するために、電極に印加されるAC又はRF電圧の周波数及び/又は振幅を調節するように構成及び適合される。
【0059】
一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、第2の動作モードにおいて、イオンを共鳴による排出によって排出するために、AC又はRF補助波形又は電圧を複数の電極に重ね合わせるように構成及び適合される。
【0060】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、第2の動作モードにおいて、イオンを排出するために、DCバイアス電圧を複数の電極に印加するように構成及び適合される。
【0061】
一実施形態によると、さらなる動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップは、イオンが質量選択的に及び/又は共鳴によらずにイオンガイド又はイオントラップから排出されることなく、イオンを移送するか、又はイオンを格納するように構成される。
【0062】
さらなる動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップは、イオンを質量フィルタリング又は質量分析するように構成され得る。
【0063】
一実施形態によると、さらなる動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップは、イオンをイオンガイド又はイオントラップから質量選択的に及び/又は共鳴によらずに排出することなく衝突又はフラグメンテーションセルとして作用するように構成され得る。
【0064】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップ内で、イオンガイド又はイオントラップの入射口及び/又は中心及び/又は出射口に最も近い1つ以上の位置にイオンを格納又はトラップするように構成及び適合される手段をさらに備える。
【0065】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいてイオンをイオンガイド又はイオントラップ内にトラップし、イオンをイオンガイド又はイオントラップの入射口及び/又は中心及び/又は出射口に向かって漸進的に移動させるように構成及び適合される手段をさらに備える。
【0066】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、1つ以上の過渡DC電圧又は1つ以上の過渡DC電圧波形を最初に第1の軸方向位置において電極に印加し、1つ以上の過渡DC電圧又は1つ以上の過渡DC電圧波形は、次いでその後にイオンガイド又はイオントラップに沿う第2、次いで第3の異なる軸方向位置に与えられるように構成及び適合される手段をさらに備える。
【0067】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、イオンをイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿ってアージ(urge)するために、1つ以上の過渡DC電圧又は1つ以上の過渡DC電圧波形をイオンガイド又はイオントラップの一端からイオンガイド又はイオントラップの別の端部へ印加、移動又は平行移動するように構成及び適合される手段をさらに備える。好ましくは、1つ以上の過渡DC電圧は、(i)ポテンシャルの山又は障壁、(ii)ポテンシャル井戸、(iii)多重ポテンシャルの山又は障壁、(iv)多重ポテンシャル井戸、(v)ポテンシャル山又は障壁及びポテンシャル井戸の組み合わせ、又は(vi)多重ポテンシャル山又は障壁及び多重ポテンシャル井戸の組み合わせを生成する。
【0068】
一実施形態によると、1つ以上の過渡DC電圧波形は、繰り返し波形又は方形波を備える。
【0069】
一実施形態によると、好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、1つ以上のトラップ静電又はDCポテンシャルをイオンガイド又はイオントラップの第1の端部及び/又は第2の端部において印加するように構成される手段をさらに備える。
【0070】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、1つ以上のトラップ静電ポテンシャルをイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さに沿って印加するように構成される手段をさらに備える。
【0071】
本発明の別の態様によると、上記のようなイオンガイド又はイオントラップを備える質量分析計が提供される。
【0072】
好ましくは、質量分析計は、(i)エレクトロスプレーイオン化(「ESI」)イオン源、(ii)大気圧光イオン化(「APPI」)イオン源、(iii)大気圧化学イオン化(「APCI」)イオン源、(iv)マトリックス支援レーザ脱離イオン化(「MALDI」)イオン源、(v)レーザ脱離イオン化(「LDI」)イオン源、(vi)大気圧イオン化(「API」)イオン源、(vii)シリコンを用いた脱離イオン化(「DIOS」)イオン源、(viii)電子衝突(「EI」)イオン源、(ix)化学イオン化(「CI」)イオン源、(x)電界イオン化(「FI」)イオン源、(xi)電界脱離(「FD」)イオン源、(xii)誘導結合プラズマ(「ICP」)イオン源、(xiii)高速原子衝撃(「FAB」)イオン源、(xiv)液体二次イオン質量分析(「LSIMS」)イオン源、(xv)脱離エレクトロスプレーイオン化(「DESI」)イオン源、(xvi)ニッケル−63放射性イオン源、(xvii)大気圧マトリックス支援レーザ脱離イオン化イオン源、及び(xviii)熱スプレーイオン源からなる群から選択されるイオン源をさらに備える。
【0073】
好ましくは、質量分析計は、連続又はパルス化イオン源をさらに備える。
【0074】
好ましくは、質量分析計は、イオンガイド又はイオントラップの上流及び/又は下流に配置される1つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップをさらに備える。好ましくは、1つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップは、1つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを衝突冷却又は実質的に熱化するように構成及び適合される。1つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップは、イオンがイオンガイド又はイオントラップへ導入される前及び/又は後に1つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを衝突冷却又は実質的に熱化するように構成及び適合され得る。
【0075】
一実施形態によると、質量分析計は、イオンを1つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップからイオンガイド又はイオントラップ内へ導入、軸方向に注入若しくは排出、半径方向に注入若しくは排出、移送、又はパルス化するように構成及び適合される手段をさらに備える。
【0076】
質量分析計は、イオンをイオンガイド又はイオントラップ内へ導入、軸方向に注入若しくは排出、半径方向に注入若しくは排出、移送、又はパルス化するように構成及び適合される手段をさらに備え得る。
【0077】
質量分析計は、1つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを実質的にフラグメンテーションするように構成及び適合される手段をさらに備え得る。
【0078】
好ましくは、質量分析計は、イオンガイド又はイオントラップの上流及び/又は下流に配置される1つ以上のイオン検出器をさらに備える。好ましくは、質量分析計は、イオンガイド又はイオントラップの下流及び/又は上流に配置される質量分析器をさらに備える。好ましくは、質量分析器は、(i)フーリエ変換(「FT」)質量分析器、(ii)フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴(「FTICR」)質量分析器、(iii)飛行時間(「TOF」)質量分析器、(iv)直交加速度飛行時間(「oaTOF」)質量分析器、(v)軸方向加速度飛行時間質量分析器、(vi)扇形磁場質量分析計、(vii)ポール又は3D四重極質量分析器、(viii)2D又は直線四重極質量分析器、(ix)ペニングトラップ質量分析器、(x)イオントラップ質量分析器、(xi)フーリエ変換オービトラップ、(xii)静電フーリエ変換質量分析計、及び(xiii)四重極質量分析器からなる群から選択される。
【0079】
本発明の別の態様によると、
複数の電極を備えるイオンガイド又はイオントラップを準備するステップと、
少なくともいくつかのイオンをイオンガイド又はイオントラップ内に半径方向に閉じ込めるために、AC又はRF電圧を複数の電極のうちの少なくともいくつかに印加するステップと、
第1の動作モードにおいて、1つ以上のDC、実若しくは静的ポテンシャル井戸又は実質的に静的で不均一な電界をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するステップと、
第1の動作モードにおいて、経時変化する実質的に均一な軸方向電界をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するステップと、
少なくともいくつかのイオンをイオンガイド又はイオントラップのトラップ領域から実質的に共鳴によらずに排出し、同時に他のイオンはイオンガイド又はイオントラップのトラップ領域域内に実質的にトラップされたままになるように構成されるステップと
を含むイオンガイド又はトラップ方法が提供される。
【0080】
本発明の別の態様によると、上記のイオンガイド又はトラップ方法を含む質量分析の方法が提供される。
【0081】
本発明の別の態様によると、
複数の電極と、
第1の動作モードにおいて、1つ以上のDC、実若しくは静的ポテンシャル井戸又は実質的に静的で不均一な電界をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される第1の手段と、
第1の動作モードにおいて、経時変化する実質的に均一な軸方向電界をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される第2の手段と、
を備えるイオンガイド又はイオントラップが提供される。
【0082】
本発明の別の態様によると、リニアイオンガイド又はイオントラップであって、イオンをイオンガイド又はイオントラップから実質的に共鳴によらずに質量選択的に排出し、同時に他のイオンは、イオンガイド又はイオントラップ内にトラップされたままであるように構成及び適合される手段を備えるリニアイオンガイド又はイオントラップが提供される。
【0083】
本発明の別の態様によると、イオンをイオンガイド又はイオントラップから実質的に共鳴によらずに質量選択的に排出し、同時に他のイオンをイオンガイド又はイオントラップ内にトラップするステップを備えるイオンガイド又はトラップ方法が提供される。
【0084】
好適な実施形態は、イオンをイオンガイド又はイオントラップの軸のまわりに半径方向に閉じ込めるためにAC又はRF電圧がイオンガイド又はイオントラップを形成する電極に印加されるリニアイオンガイド又はイオントラップに関する。
【0085】
好ましくは、静的なDC軸方向ポテンシャル井戸が好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持される。好ましくは、イオンは、使用時に、静的な軸方向ポテンシャル井戸内にトラップされるように構成される。
【0086】
好適な実施形態によると、さらなる経時変化する均一な軸方向電界は、好ましくはイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持され、好ましくは静的なDC軸方向ポテンシャル井戸の長さと沿って又は交差して実質的に維持される。
【0087】
経時変化する均一な軸方向電界は、好ましくは好適なイオンガイド又はイオントラップのイオントラップ領域に沿って実質的に一定のままである電界強度を有する。しかし、好ましくは、印加される電界の大きさは、経時変化する。
【0088】
好ましくは、経時変化する均一な軸方向電界は、DC電圧を好適なイオンガイド又はイオントラップを形成する電極に印加することによって提供される。不均一なAC又はRF電圧波形を好適なイオンガイド又はイオントラップの長さに沿って印加することによって、軸方向に不均一な経時変化する電界が生成され、したがって、そのような構成は、本発明の範囲内にあるとは意図されないことが理解される。
【0089】
静的なDCポテンシャル井戸と組み合わせて上記好適な実施形態による経時変化する均一な軸方向電界を印加することによって、異なる質量電荷比を有するイオンは、好適なイオンガイド又はイオントラップの軸に沿って振動する。イオンは、イオンの質量電荷比に応じた異なる特性振幅で振動する。この原理によって、イオンは、好適なイオンガイド又はイオントラップから実質的に共鳴によらずに排出されることが可能となる。
【0090】
イオンは、イオンの軸方向振動の最大振幅を漸進的に増加することによって好適なイオンガイド又はイオントラップから排出され得る。好ましくは、比較的低い質量電荷比を有するイオンは、これらのイオンが静的なポテンシャル井戸の閉じ込めから抜け出せる程度に十分大きな振幅で軸方向に振動するようにされ得る。このように、これらのイオンは、好適なイオンガイド又はイオントラップのイオントラップ領域から軸方向に排出されるようになる。したがって、好ましくは、イオンは、好適なイオンガイド又はイオントラップから軸方向にかつ実質的に共鳴によらずに質量選択的に排出される。すなわち、イオンは、イオンの固有共鳴又は基本共鳴周波数に対応する周波数を有する電圧でイオンを励起することによっては、好適なイオンガイド又はイオントラップから排出されない。
【0091】
あくまでも例示を目的として、二次ポテンシャル井戸がイオンガイド又はイオントラップの長さに沿って提供され、次いで二次ポテンシャル井戸の位置が変調される第1の構成が考えられ、より詳細に記載される。これは、静的な軸方向ポテンシャル井戸を提供する必要がある本発明の上記実施形態とは対照的である。第1の構成にかかるポテンシャルプロフィールは、二次ポテンシャル井戸がイオンガイド又はイオントラップに一方の側から他方の側へ軸方向イオントラップ領域を通って又は沿って継続して有効に通過されるように経時変化される。したがって、軸方向DCポテンシャル井戸は、二次軸方向ポテンシャル井戸の極小が参照点のまわりを軸方向に振動するように変化すると考えられ得る。
【0092】
第1の構成によると、二次ポテンシャル井戸の極小の位置は、異なる質量電荷比を有するイオンが好適なイオンガイド又はイオントラップの軸に沿って非共鳴周波数で異なる特性振幅で振動するように実質的に周期的に変化される。次いで、イオンの質量選択的非共鳴軸方向排出は、例えば、軸方向DCポテンシャル井戸の周期的変調の周波数を変更することによって実現される。あるいは、軸方向ポテンシャル極小の振動振幅は、変化され得る。これによりイオンの軸方向振動の特性振幅を増加する。このように、イオンの軸方向振動の振幅は、所望の質量電荷比を有するイオンが軸方向イオントラップ領域を離れるようにされ、したがっては軸方向にイオンガイド又はイオントラップから排出されるように変化され得る。イオンは、イオンガイド又はイオントラップから順次排出され、イオン検出器によって検出され得る。これにより、質量スペクトルが生成できる。
【0093】
第1の構成によると、二次軸方向ポテンシャル井戸の極小の位置は、実質的に対称に変調され得る。イオンは、二次ポテンシャル井戸の変調周波数及び二次ポテンシャル井戸内の運動の周波数に関連する軸方向運動を得るようにされる。
【0094】
第1の構成によると、二次ポテンシャル井戸は、ポテンシャル井戸内にトラップされたイオンの特性基本共鳴又は第1の高調波周波数よりも実質的に高い周波数で変調される。したがって、第1の構成によると、イオンは、イオンガイド又はイオントラップから、共鳴により排出されるのではなく、共鳴によらずに排出されると考えられ得る。
【0095】
好適な実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、多重極ロッドセットを備え得る。セグメント化四重極ロッドセットは、特に好適である。好適な実施形態において、好ましくは、イオンは、軸方向に好適なイオンガイド又はイオントラップに導入される。
【0096】
好適なイオンガイド又はイオントラップは、他の公知のイオントラップと比較して特に有利である。好適な実施形態によると、軸方向ポテンシャル井戸の位置は変調される必要はないが、むしろ、好ましくは、軸方向ポテンシャル井戸は、静的である(例示を目的として記載の第1の構成と対照的である)。
【0097】
好ましくは、イオンは、イオンガイド又はイオントラップの電極に印加され、イオンを半径方向にイオンガイド又はイオントラップ内に閉じ込めるように作用するAC又はRF電圧に直交して好適なイオンガイド又はイオントラップ内に導入される。これは、従来の3D又はポールイオントラップとは対照的である。
【0098】
好適な実施形態によると、イオンは、軸方向及び半径方向の両方に好適なイオンガイド又はイオントラップトラップ内にトラップされる。次いで、イオンは、衝突ガスを好適なイオンガイド又はイオントラップ内に導入することによって、好適なイオンガイド又はイオントラップ内で熱エネルギーに冷却され得る。したがって、好適な実施形態によると、イオンは、質量選択軸方向非共鳴イオン排出の前に、好適なイオンガイド又はイオントラップ内で熱化され得る。
【0099】
好ましくは、好適なイオンガイド又はイオントラップは、デバイスの軸方向の大きさについての物理的な制限は実質的にない。これにより、例えば、従来の3D又はポールイオントラップと比較して、はるかにより大きなポテンシャルイオントラップ容量を実現することができる。
【0100】
他の実施形態によると、より高次の多重極ロッドセット又はイオントンネル若しくはイオンファネルイオンガイド若しくはイオントラップが使用され得る。
【0101】
好適な実施形態によると、適切な周波数及び大きさの励起波形がさらに好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域に沿って印加され得る。
【0102】
さらに、第1の構成にかかるイオン排出モードが上記好適な実施形態にかかるイオン排出モードと併せて使用され得るような好ましさの劣る好ましい実施形態が考えられる。
【0103】
好適なイオンガイド又はイオントラップは、他の公知のイオントラップ及び特に特許文献11(米国特許5783824、日立製作所)に開示のイオントラップと比較して多くの重要な利点がある。1つの利点は、特許文献1に開示の構成とは対照的に、好適なイオンガイド又はイオントラップに沿って維持される軸方向ポテンシャル井戸が二次である必要がないことである。これは、好適なイオンガイド又はイオントラップからのイオン排出が共鳴によらない排出によるという点を強調する。
【0104】
好適なイオンガイド又はイオントラップは、さらなる動作モードにおいて、軸方向DCポテンシャルが除去され得る。これにより好適なイオンガイド又はイオントラップをそのさらなる動作モードにおいて従来のイオンガイド、イオントラップ、質量フィルタ又は質量分析器として使用できるというさらなる利点を有する。
【0105】
好適な実施形態で使用され得る軸方向ポテンシャルの形態は限定されず、実際には多くの異なるポテンシャルプロフィールが使用され得る。例えば、複数の軸方向イオントラップ領域を有するポテンシャルプロフィールなどを含む。
【0106】
好適なイオンガイド又はイオントラップは、好適なイオンガイド又はイオントラップの軸に沿って維持されるポテンシャル井戸が、例えば、それぞれ異なる電圧に維持された多くの別々の電極を有する必要があることによる不完全性又は歪みを受ける場合でさえ、有効に動作可能である。真に連続で滑らかな軸方向ポテンシャルプロフィールを維持することは、実用上の実現が不可能でないにしても困難であることが理解される。したがって、好適な実施形態の重要な利点は、実質的に不規則又は不連続な軸方向ポテンシャル井戸が好適なイオンガイド又はイオントラップの長さに沿って維持される場合に好適なイオンガイド又はイオントラップの性能が影響を受けないことである。
【0107】
ここで本発明の種々の実施形態について、例示のみを目的として与えられるほかの構成とともに、添付の図面を参照し、あくまで例として、説明する。
【0108】
図1は、一実施形態にかかる好適なセグメント化ロッドセットイオンガイド又はイオントラップの断面図である。
【0109】
図2は、第1の例示構成にかかる好適なイオンガイド又はトラップの各セグメントに印加され、イオンガイド又はトラップの長さに沿って二次ポテンシャル井戸を形成するDC又は静電ポテンシャルのプロットとともに示す、好適なセグメント化イオンガイド又はイオントラップの側面図である。
【0110】
図3は、好適なセグメント化イオンガイド又はイオントラップの各セグメントに印加されるDC又は静電ポテンシャルを示す。ここで印加されたDC又は静電ポテンシャルは、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域の境界における電界緩和効果を補償するように構成される。
【0111】
図4は、好適なセグメント化イオンガイド又はイオントラップの各セグメントに印加されるDC又は静電ポテンシャルを示す。ここで印加されたDC又は静電ポテンシャルは、イオンが軸方向イオントラップ中心領域を一旦抜け出すと、イオンはイオンガイド又はイオントラップの外に加速されるように構成される。
【0112】
図5は、軸方向二次ポテンシャル井戸の位置が変調される第1の例示構成にかかる、3つの異なる時点において、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域にわたり維持される軸方向DCポテンシャルプロフィールを示す。
【0113】
図6は、図5を参照して記載する第1の例示構成について、3つの異なる時点において、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域に沿って維持される軸方向電界を示す。
【0114】
図7は、3つの異なる時点において、第1の例示構成にかかるイオンガイド又はイオントラップに沿って維持される軸方向DCポテンシャルプロフィールの例を示し、ここで二次軸方向ポテンシャル井戸の位置が変調される。
【0115】
図8Aは、イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った、質量電荷比200を有するイオンについてのイオン振動振幅を示し、図8Bは、イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った、質量電荷比300を有するイオンについてのイオン振動振幅を示し、図8Cは、イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った、質量電荷比400を有するイオンについてのイオン振動振幅を示す。
【0116】
図9Aは、固定変調周波数における軸方向ポテンシャル井戸の極小の変位振幅をスキャンする際の、質量電荷比200を有するイオンについての時間に対するイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオン運動の計算された振幅のプロットを示し、図9Bは、固定変調周波数における軸方向ポテンシャル井戸の極小の変位振幅をスキャンする際の、質量電荷比300を有するイオンについての時間に対するイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオン運動の計算された振幅のプロットを示し、図9Cは、固定変調周波数における軸方向ポテンシャル井戸の極小の変位振幅をスキャンする際の、質量電荷比400を有するイオンについての時間に対するイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオン運動の計算された振幅のプロットを示す。
【0117】
図10は、第1の例示構成にかかる、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の軸方向変位振幅が時間の関数としてどのようにスキャンされ得るかを示す。
【0118】
図11は、イオンガイド又はイオントラップについての簡略化された正規化安定性図を示す。
【0119】
本発明の種々の実施形態を、本発明の範囲内にあるとは意図されない第1の例示的構成の記載と合わせて、説明する。好適な実施形態によると、好ましくは、図1に示すように構成された双曲線形の電極を有するセグメント化四重極ロッドセットを好ましくは備えるイオンガイド又はイオントラップが提供される。好ましくは、四重極ロッドセットアセンブリ全体の一部を形成する各ロッドは、図2において示すように複数の軸方向セグメントに分割される。好ましくは、好適なイオンガイド又はイオントラップは、種々のセグメントの各々に印加されるDC又は静電ポテンシャルが、所望の関数に緩和できるようにするために十分な数の軸方向セグメントを備える。
【0120】
図1は、好ましくは双曲線形の第1の電極又はロッド対1a、1b及び双曲線形の第2の電極又はロッド対2a、2bを備える好適なイオンガイド又はイオントラップの断面図である。好ましくは、各電極又はロッド1a、1b、2a、2bは、図2に示すように軸方向にセグメント化される。
【0121】
動作において、好ましくは、AC又はRF電圧は、半径方向疑似ポテンシャル井戸を生成するように、好適なイオンガイド又はイオントラップを形成する電極の各々に印加される。疑似ポテンシャル井戸は、好適なイオンガイド又はトラップ内にイオンを半径方向(すなわち、x、y平面内)に閉じ込めるように作用する。
【0122】
好ましくは、第1のロッド対1a、1bを形成する電極に印加されるAC又はRF電圧は、以下の形態である。
【0123】
【数2】

ここで、φ0は、AC又はRF高電圧電源のピーク・トゥ・ピーク電圧の半分であり、tは、時間(単位:秒)であり、Ω0は、AC又はRF電圧源の角周波数(単位:ラジアン/秒)である。
【0124】
好ましくは、第2のロッド対2a、2bを形成する電極に印加されるAC又はRF電圧は、以下の形態である。
【0125】
【数3】

【0126】
したがって、x、y方向におけるポテンシャルは、以下のとおりである。
【0127】
【数4】

ここで、roは、2つのロッド対1a、1b及び2a、2bによって描かれる円の半径である。
【0128】
x、y平面内のイオン運動は、Mathieuの方程式を使用して表現され得る。イオン運動は、イオンの質量電荷比に関する周波数を有するより大きな永年運動(secular motion)に重ね合されたAC又はRF駆動周波数に関する周波数を有する低振幅微小運動(micro-motion)を備えると考えられ得る。Mathieuの方程式の性質は、周知であり、当業者に容易に理解されるように、安定なイオン運動となる解は、無次元のパラメータau及びquについての安定性境界条件をプロットすることによる安定性図を使用して表され得る。
【0129】
上記の実施形態について、パラメータau及びquは、以下のとおりである。
【0130】
【数5】

【数6】

ここで、mは、イオンの分子質量であり、U0は、ロッド対のうちの1つの対に印加されるDC電圧であり、qは、電荷eにイオン上の荷電数をかけたものである。
【0131】
質量分析のための従来の四重極デバイスの動作は、周知である。AC又はRF電圧の電極への印加の時間平均効果は、半径方向の疑似ポテンシャル井戸を形成させる。疑似ポテンシャル井戸のx方向の近似は、以下によって与えられ得る。
【0132】
【数7】

【0133】
x<0.4の値に対するポテンシャル井戸の深さは、以下のように近似される。
【0134】
【数8】

【0135】
四重極は、円筒対称であるので、疑似ポテンシャル井戸のy方向の特性について同一の式が導き出され得る。
【0136】
イオンを半径方向に閉じ込める疑似ポテンシャル井戸に加えて、軸方向DCポテンシャル井戸又はプロフィールは、好ましくは、また好適なイオンガイド又はイオントラップの長さの少なくとも一部に沿って維持される。
【0137】
第1の例示構成によると、軸方向DCポテンシャルは、二次であるが、重要なことに、本発明の好適な実施形態によると、軸方向DCポテンシャル井戸は、二次である必要はない。
【0138】
以下の例示では、二次ポテンシャル井戸を仮定する。第1の例示構成によると、好ましくは、二次ポテンシャル井戸は、好ましくは初期にイオンガイド又はイオントラップの中心又は中央に位置する極小を有する。ポテンシャル井戸が二次であるならば、軸方向DCポテンシャルは、イオンガイド又はイオントラップの中心又は中央(あるいは軸方向ポテンシャル井戸の極小)からの距離又は変位の二乗として増加する。
【0139】
あくまで例示を容易にするためとして、二次ポテンシャル井戸が提供され、二次ポテンシャル井戸の位置が変調される第1の例示構成を考える。この第1の例示構成の考察から、好適な実施形態にかかるイオンガイド又はイオントラップの一般動作原理が明らかとなる。好適な実施形態は、二次ポテンシャル井戸を提供し、その二次ポテンシャル井戸の位置を変調するのではなく、二次でもよいし、そうでなくてもよい静的ポテンシャルが提供され、経時変化する均一な軸方向電界が静的な軸方向ポテンシャル井戸の領域に沿ってさらに印加される点が、第1の例示構成と異なる。
【0140】
第1の例示構成によると、軸方向二次DCポテンシャル井戸の位置は、軸方向二次DCポテンシャル井戸の極小を軸方向又はz方向に振動させるように時間とともに変更又は変調される。したがって、軸方向DC又は静電ポテンシャルプロフィールは、図5を参照してより詳細に説明するように、軸方向に変調される。この実施形態によると、二次DC又は静電軸方向ポテンシャル井戸の極小は、イオンガイド又はイオントラップの中心又は中央のまわりで振動する。
【0141】
第1の構成によると、経時変化するDC又は静電ポテンシャルは、イオンガイド又はイオントラップの長さに沿って維持され、好ましくは以下の形態を有する。
【0142】
【数9】

ここで、kは、軸方向DC二次ポテンシャルの電界定数であり、aは、イオンガイド又はイオントラップに沿った軸方向距離であり(二次ポテンシャルの極小はその分だけ平均位置のまわりを移動する)、Ωは、軸方向二次DCポテンシャルの変調周波数である。
【0143】
あくまで例示を目的として、図2に示すようなイオンガイド又はイオントラップを考える。図2に示すイオンガイド又はイオントラップは、41の軸方向セグメントを備え得る。最も中心又は中央のセグメントは、セグメント番号0と標識して示され、その他のセグメントは、それぞれ1〜20及び1〜−20と標識される。イオンガイド又はイオントラップは、軸方向の全長が2Tであり、長さ2Lのイオントラップ領域を有すると考えられ得る。
【0144】
また、この例示の構成にかかるイオンガイド又はイオントラップの長さに沿って初期に維持される図2のDC軸方向ポテンシャルプロフィールを参照する。イオンガイド又はイオントラップに沿って維持されるDCポテンシャルは、中心又は中央セグメントからセグメント番号±14までの距離又は変位の二乗に比例して増加する。セグメント番号±14は、DCポテンシャル井戸の極小(及び好適なイオンガイド又はイオントラップの中心)から距離±Lの位置にある。±Lよりも大きな距離においては、イオンガイド又はイオントラップの種々のセグメントに印加されるDCポテンシャルは、好ましくは一定である。したがって、軸方向DC二次ポテンシャル井戸から逃れ、したがって±Lよりも大きな距離に変位したイオンは、実質的に電界のない領域に存在する。したがって、これらのイオンは、イオンガイド又はイオントラップの入射口又は出射口に向かって自由に移動し続け、次いでイオンガイド又はイオントラップから出射する。
【0145】
イオンガイド又はイオントラップのセグメント−15〜−20及びセグメント15〜20に印加されるDCポテンシャルは、時間の関数として実質的に一定であり、他方セグメント−14〜14に印加されるポテンシャルは、時間の関数として変化する。したがって、距離±Lは、イオンガイド又はイオントラップ内の軸方向イオントラップ領域に対する境界を定義する。軸方向二次ポテンシャル井戸又は軸方向イオントラップ領域の閉じ込めからうまく逃れるイオンは、イオンガイド又はイオントラップ内に軸方向にもはや閉じ込められず、イオンガイド又はイオントラップから自由に出射する。
【0146】
第1の例示構成によると、距離±Lにおける軸方向イオントラップ領域の境界での電界緩和により、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域のポテンシャル分布は、所望の二次に正確にはならないことがある。
【0147】
電界緩和問題に対応するために、軸方向イオントラップ領域の境界における、又はその周辺の電極に印加されるDC又は静電ポテンシャルは、歪みを補正するように変更され得る。図3は、軸方向イオントラップ領域に対する境界での電界緩和の問題に対応するように意図された構成にかかるイオンガイド又はイオントラップの各セグメントのDCポテンシャルのプロットを示す。イオンガイド又はイオントラップの各セグメントのDCポテンシャルは、セグメント±15〜17のポテンシャルがセグメント±18〜20のポテンシャルよりも高いことを除いて、図2に示すものと実質的に同じである。セグメント±15〜20のDCポテンシャルは、時間の関数として実質的に一定を維持するが、これらのポテンシャルが経時変化し得ると考えられる。
【0148】
図3を参照して上に示し記載した構成は、軸方向イオントラップ領域の境界における電界緩和及び電界貫通の効果が実質的に抑えられ、より正確な、滑らかな、又は連続な軸方向二次ポテンシャルプロフィールがイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域内に維持されるようになり得るという利点がある。
【0149】
図4は、一旦イオンが軸方向イオントラップ領域からうまく逃れ、次いで加速されてイオンガイド又はイオントラップを出射するような別の構成にかかるイオンガイド又はイオントラップの各セグメントのDCポテンシャルのプロットを示す。この構成によると、セグメント±15〜20のポテンシャルは、漸進的に低減する。これらのポテンシャルは経時変化し得ると考えられるが、好ましくは、すべてのセグメント±15〜20のDCポテンシャルは、時間の関数として実質的に一定を維持する。
【0150】
図5は、軸方向二次ポテンシャル井戸の位置を変調することによって、第1の例示構成にかかるイオンガイド又はイオントラップからイオンを共鳴によらずにどのように排出し得るかの一般原理を例示する。図5は、3つの異なる時間t1、t2及びt3におけるイオンガイド又はイオントラップのトラップ領域に沿って維持される際のDC又は静電軸方向ポテンシャルプロフィールを示す。軸方向イオントラップ中心領域の境界は、軸方向位置±Lによって示される。なお、領域−L〜L内に示されるポテンシャルのみが実際にイオンガイド又はイオントラップの電極に印加される。−L未満及びLより大きな距離における破線で示したポテンシャルは、実際にはイオンガイド又はイオントラップの電極に印加されない。
【0151】
図5に示すような第1の時間t1における軸方向ポテンシャルプロフィールは、軸方向二次DCポテンシャル井戸がイオンガイド又はイオントラップに沿って維持されていることに対応する。ここで、二次ポテンシャル井戸の極小は、イオンガイド又はイオントラップの中心又は中央に位置する。軸方向イオントラップ領域に対応するイオンガイド又はイオントラップのセグメントのDCポテンシャルは、DC二次軸方向ポテンシャル井戸の極小が時間とともに第1の方向へ平行移動されるように継続的に経時変化される。DC二次ポテンシャル井戸の極小は、図5に示すようにDC二次ポテンシャル井戸の極小が後の時間t2において最大の正の変位+aに達するまでイオンガイド又はイオントラップの軸に沿って平行移動される。次いで、イオンガイド又はイオントラップのセグメントのポテンシャルは、また図5に示すようにDCポテンシャル井戸の極小がさらに後の時間t3において最大の負の変位−aに達するまでDC二次軸方向ポテンシャル井戸の極小がイオンガイド又はイオントラップの軸に沿って第2の反対方向へ逆に平行移動されるように経時変化される。
【0152】
DC軸方向二次ポテンシャル井戸の位置は、DC軸方向ポテンシャル井戸の極小を好ましくはイオンガイド又はイオントラップの中心又は中央である所定の位置のまわりで振動させるように、上記のような方法で連続的に変化又は変調される。
【0153】
図5を参照して上記した構成によると、軸方向イオントラップ中心領域を定義する境界±Lの間に位置する軸方向セグメントのポテンシャルのみがこのように変調される。±Lに位置する軸方向イオントラップ中心領域の境界を超えた電極のポテンシャルは、経時的に実質的に一定を維持する。
【0154】
軸方向イオントラップ中心領域を軸方向又はz方向に横切って維持される電界Ezは、以下によって与えられる。
【0155】
【数10】

【0156】
図6は、時間t1、t2及びt3においてイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ中心領域にわたり維持されるような(及び上記方程式9に記載のとおりの)軸方向電界を示す。
【0157】
図6においてt1によって示された軸方向電界は、二次ポテンシャル井戸の極小がイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域の中心又は中央に位置する時間t1において軸方向イオントラップ中心領域にわたって維持される軸方向電界を表す。図6においてt2によって示される軸方向電界は、二次ポテンシャル井戸の極小が位置+aに位置する(すなわち、軸方向イオントラップ領域を超える)時間t2において軸方向イオントラップ中心領域にわたって維持される軸方向電界を表す。図6においてt3によって示す軸方向電界は、二次ポテンシャル井戸の極小が位置−a(すなわち、また軸方向イオントラップ中心領域を超える)に位置する時間t3において軸方向イオントラップ中心領域にわたり維持される軸方向電界を表す。したがって、図6から分かるように、直線軸方向電界が、軸方向イオントラップ中心領域にわたって設けられ、このことから、経時変化するオフセットを有すると考えられ得る
【0158】
図7は、特定の例による、軸方向二次DCポテンシャル井戸の極小の変調の際の時間t1、t2又はt3においてイオンガイド又はイオントラップに沿って維持される軸方向DCポテンシャルプロフィールのグラフを示す。この例において、軸方向ポテンシャルは、軸方向距離±Lに位置する境界によって定義される軸方向イオントラップ中心領域を超えて一定に維持される。軸方向トラップポテンシャル±Lの境界は、±29mmに設定され、軸方向二次DCポテンシャル井戸の極小の最大変位±aは、203mmに設定された(すなわち、軸方向イオントラップ中心領域の外側の井戸)。
【0159】
図7においてt1として示される曲線は、二次DC軸方向ポテンシャル井戸の極小が軸方向イオントラップ中心領域の中心又は中央に位置する時間t1においてイオンガイド又はイオントラップに沿って維持される軸方向DCポテンシャルプロフィールを表す。t2として示される曲線は、二次DC軸方向ポテンシャル井戸の極小が位置+aに位置する後の時間t2においてイオンガイド又はイオントラップに沿って維持されるポテンシャルプロフィールを表す。t3として示される曲線は、二次DC軸方向ポテンシャル井戸の極小が位置−aに位置するさらに後の時間t3においてイオンガイド又はイオントラップに沿って維持されるポテンシャルプロフィールを表す。
【0160】
軸方向イオントラップ中心領域内においてイオンにz方向にかかる力Fzは、以下によって与えられる。
【0161】
【数11】

【0162】
軸方向イオントラップ中心領域内のイオンの軸方向又はz軸に沿った加速度Azは、以下によって与えられる。
【0163】
【数12】

【0164】
軸方向イオントラップ中心領域内のイオンの軸方向の運動の方程式は、以下によって与えられる。
【0165】
【数13】

【0166】
当業者に理解されるように、この運動方程式は、強制リニア調和振動子を記載する。この正確な解は、以下のとおりである。
【0167】
【数14】

ここで、z1は、t=0でのイオンの初期z座標であり、Vは、t=0でのイオンのz方向の初期運動エネルギーであり、ωは、
【0168】
【数15】

であり、イオンの単振動運動の基本周波数であり、aは、二次ポテンシャル井戸の軸方向のz方向の変調の振幅であり、Ωは、軸方向二次ポテンシャル井戸の変調の周波数である。
【0169】
この解から、DC軸方向二次ポテンシャル井戸の変調の振幅がt=0において最大となると考えられる。軸方向電界の変調を異なる位相角度で開始すると異なる解が得られ得る。方程式13は、以下のように書き換えられ得る。
【0170】
【数16】

ここで、
【0171】
【数17】

【0172】
方程式14から分かるように、軸方向イオントラップ中心領域内にトラップされたイオンは、イオンの初期運動エネルギーV及び開始位置z1から独立した周波数の組み合わせで振動する。これらの周波数は、上記定義のような基本調和振動数ω、及び周波数
【0173】
【数18】

及び
【0174】
【数19】

である。
【0175】
図8A〜図8Cは、それぞれ質量電荷比200、300及び400を有するイオンについての軸方向のイオン振動の振幅をプロットしたものである。DC軸方向二次ポテンシャル井戸の位置は、図7を参照して記載した特定の例に関して上記したように変調される。
【0176】
イオンの運動は、上記導出の方程式13によって規定される。この特定の例について、二次軸方向DCポテンシャル井戸についての電界定数kは、2378V/m2に設定された。二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位±aは、±202mmに設定された。二次軸方向DCポテンシャル井戸は、1秒当たり1.4×105ラジアン(22.3kHz)の周波数Ωで振動又は変調するようにモデル化された。イオンは、0mmに等しい初期位置z1から開始され、0eVに等しい初期エネルギーVを有するようにモデル化された。
【0177】
図8A〜図8Cから分かるように、より低い質量電荷比を有するイオン(例えば、質量電荷比200を有するイオンに関する図8Aを参照)は、より低い質量電荷比を有するイオン(例えば、質量電荷比400を有するイオンに関する図8Cを参照)と比較して、対応のより高い振動振幅を有する。また、図8A〜図8Cから分かるように、DC軸方向二次ポテンシャル井戸の高周波数変調による周波数
【0178】
【数20】

及び
【0179】
【数21】

における比較的高い周波数運動は、共鳴周波数ωにおいて発生する特徴的により低い周波数の単振動に重ね合わされる。
【0180】
上記方程式12によって表される運動方程式は、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位±aが固定され、かつ軸方向二次ポテンシャル井戸の変調周波数Ωがまた固定されるイオンの運動を考える。軸方向二次DCポテンシャル井戸の変調周波数Ωが一定であり、イオンの基本共鳴周波数ωよりも大きく、かつここで二次軸方向ポテンシャル井戸の最大軸方向変位(a)が時間とともに漸進的に線形的に増加する場合を考えることができる。これらの条件下で、新しい運動方程式が以下のように表され得る。
【0181】
【数22】

【0182】
この方程式に対する解は、以下によって与えられる。
【0183】
【数23】

【0184】
したがって、方程式16は、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位が漸進的に増加される分析スキャン中のイオンの運動を記述する。一構成によると、そのような分析スキャンは、イオンを好適なイオンガイド又はイオントラップから共鳴によらずに排出するために数ミリ秒の期間にわたって行われ得る。そのような構成は、後でより詳細に説明する。
【0185】
図9A〜図9Cは、第1の例示構成にかかる、質量電荷比200、300及び400を有するイオンについて、それぞれイオンの軸方向の振動振幅を時間に対してプロットしたものである。ここで、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位は、時間とともに漸進的に線形的に増加される。イオン運動は、上記のように方程式16によって規定される。二次軸方向ポテンシャルについての電界定数kは、2378V/m2に設定された。軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位±aは、8msの期間にわたり0から400mmへスキャン又は漸進的に増加された。二次ポテンシャル井戸の変調周波数は、1秒当たり1×105ラジアン(16kHz)の周波数Ωに固定された。イオンは、0.1mmに等しい初期位置z1において0eVに等しい初期エネルギーVを有して開始するとモデル化された。
【0186】
図9A〜図9Cの比較から分かるように、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位は、時間とともに漸進的に増加し、イオンの軸方向の最大振動振幅もそれに応じて増加する。また、図9A〜図9Cの比較から明らかなように、比較的低い質量電荷比を有するイオン(例えば、質量電荷比200を有するイオンに関する図9Aを参照)は、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位が同じである場合、比較的高い質量電荷比を有するイオン(例えば、質量電荷比400を有するイオンに関する図9Cを参照)よりも振動振幅が高い。したがって、比較的低い質量電荷比を有するイオンは、比較的より高い質量電荷比を有するイオンより先に、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ中心領域から排出される。
【0187】
図10は、イオンをイオンガイド又はイオントラップから共鳴によらずに排出するために、図9A〜図9Cを参照して説明した構成において使用されるスキャン関数のプロットを示す。y軸は、DC軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位を示し、x軸は、時間を示す。この特定の構成において、DC軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位は、8msの期間にわたり0mmから400mmまで漸進的に線形的に増加された。
【0188】
当業者に理解されるように、軸方向DC静電電圧を印加すると、また半径方向静電ポテンシャルがイオンガイド又はイオントラップ内に生成される。この効果を例示するために、セグメント化円筒が考えられ得る。円筒の軸に沿って重ね合わされる、以下の形態の二次ポテンシャル:
【0189】
【数24】

を考慮すると、x、y、zにおけるポテンシャルが以下によって与えられる。
【0190】
【数25】

ここで、r0は、円筒の半径である。
【0191】
方程式18は、以下によって与えられるラプラス条件を満足する。
【0192】
【数26】

【0193】
したがって、方程式18から分かるように、軸方向に変調された二次DCポテンシャルを円筒の軸に沿って重ね合わせることによって、円筒の中心軸から外側電極へ向かう方向へイオンに力を与える静的な半径方向電界がまた生成される。しかし、AC又はRF電圧を外側電極に印加することによって生成される半径方向疑似ポテンシャル井戸が、軸方向に変調された二次ポテンシャルによってイオンに与えられる半径方向の力に十分に打ち勝つならば、イオンは、半径方向に閉じ込められたままとなる。
【0194】
例示を容易にするために、二次ポテンシャル井戸の位置が変調される第1の例示構成を記載及び考察したが、本発明の上記好適な実施形態は、静的な軸方向ポテンシャル井戸がイオンガイド又はイオントラップのイオントラップ領域の長さに沿って維持され、補助の均一な経時変化する電界が印加されるような、類似するが若干異なる構成に関する。上記好適な実施形態の重要な態様として、第1の例示構成に関して上記に詳細が記載されたものと実質的に等価な一組の方程式が、例えば以下の形態の静的軸方向DCポテンシャルを与えることによって、軸方向及び半径方向の両電界について生成され得る。
【0195】
【数27】

【0196】
好ましくは、以下の形態の補助の経時変化する直線軸方向ポテンシャルが重ね合わされる。
【0197】
【数28】

ここで、cは、方程式9における電界強度定数kaに等価な電界強度定数であり、Ωは、直線軸方向ポテンシャルの振動周波数である。
【0198】
イオンは、イオンの振動振幅が好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ中心領域の境界±L内にイオンが留まるような程度である場合に、好適なイオンガイド又はイオントラップのイオントラップ領域内に軸方向に含まれるか又は閉じ込められるのみとなる。この条件は、好適なイオンガイド又はイオントラップ内の安定なイオントラップの条件を定義するために使用され得る。第1の例示構成又は上記好適な実施形態のいずれか一方にしたがい、以下の形態のさらなる直線軸方向DCポテンシャルDCzが軸方向イオントラップ領域にわたって印加される場合:
【0199】
【数29】

軸方向ポテンシャル井戸の極小の位置がずれて、イオンが不安定となる振動振幅を変化させる。したがって、この方法は、また好適なイオンガイド又はイオントラップを出射するようにイオンを漸進的にスキャンするために使用され得る。
【0200】
好適なイオンガイド又はイオントラップについての安定性図は、変数a、b、k、m、Ω及びLに関して生成され得る。ここで、Lは、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小から軸方向イオントラップ中心領域の各境界までの距離である。
【0201】
図11は、好適なイオンガイド又はイオントラップについての安定性図を示し、安定性及び不安定性領域を示す。y軸は、静的な直線ポテンシャルDCzを印加した結果である平均軸方向ポテンシャルの極小の軸方向変位の正規化された大きさを表す。x軸は、正規化された振動振幅を表す。Z安定と標識された安定性図の領域は、イオンが安定であり、イオンガイド又はイオントラップ内にトラップされたままであることを示す。不安定と標識された領域は、イオンがトラップされたままではなく、イオンガイド又はイオントラップを離れることを示す。+Z不安定と標識された領域は、イオンがイオンガイド又はイオントラップの一端からイオンガイド又はイオントラップを離れることを示す。同様に、−Z不安定と標識された領域は、イオンがイオンガイド又はイオントラップの他端からイオンガイド又はイオントラップを離れることを示す。±Z不安定と標識された領域は、イオンがイオンガイド又はイオントラップの両端からイオンガイド又はイオントラップを離れることを示す。
【0202】
図11に示す安定性図は、イオンがまず好適なイオンガイド又はイオントラップ内で衝突冷却化を受け、そのイオンの振動振幅が、軸方向静電又はDC二次ポテンシャル井戸内のより低い周波数の調和振動の振幅ではなく、例えば、二次ポテンシャル井戸の位置の変調による高周波振動の振幅に主として規定されると仮定する。
【0203】
正規化された振動振幅についての式は、イオンについての異なる初期エネルギーV及び異なる初期位置項z1を含む異なる開始条件を含むように変更され得る。式は、また軸方向二次ポテンシャル井戸の変調の初期開始位相を含むように変更され得る。
【0204】
好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域内のイオンの運動は、衝突減衰ガスを好適なイオンガイド又はイオントラップ内に導入することによって変更され得る。減衰ガスの存在下での運動方程式は、以下のとおりに与えられる。
【0205】
【数30】

ここで、λは、減衰定数であり、イオンの移動度の関数である。
【0206】
イオン移動度は、イオン断面積、減衰ガス数密度、イオン電荷、イオン及びガス分子の質量、ならびに温度の関数である。したがって、減衰ガスの存在下で運動方程式は、またイオンの移動度に依存する。したがって、これらの状況において、安定及び不安定なイオン運動についての条件は、またイオン移動度に依存する。したがって、新しい運動方程式及び安定性図は、異なる減衰条件について生成され得、イオンは、その質量電荷比と同様にそのイオン移動度にしたがっても分離され得る。
【0207】
上記好適な実施形態において、好適なイオンガイド又はイオントラップの各個別セグメントに印加されるDC電圧は、好ましくは個別の低電圧電源を使用して生成される。好ましくは、DC電源の出力は、プログラム可能なマイクロプロセッサによって制御される。静電ポテンシャル関数の軸方向の一般形態は、好ましくは短時間に操作され得る。複雑かつ/又は経時変化するポテンシャルは、好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向に沿って重ね合わされ得る。
【0208】
好適な実施形態において、好ましくは、イオンは、外部のイオン源から好適なイオンガイド又はイオントラップ内へパルス状又は実質的に連続に導入される。外部のイオン源から連続イオンビームを導入する際に、好ましくは好適なイオンガイド又はイオントラップに入射するイオンの初期軸方向エネルギーは、好ましくはAC又はRF電圧を電極に印加することによって所望の範囲内の質量電荷比を有するすべてのイオンが好適なイオンガイド又はイオントラップ内に半径方向に閉じ込められるように構成され得る。イオンは、また軸方向静電ポテンシャルを重ね合わせることによって軸方向にトラップされるようになる。軸方向の初期トラップDC又は静電ポテンシャル関数は、二次であってもよいし、そうでなくてもよく、軸方向DCトラップポテンシャルの極小は、好適なイオンガイド又はイオントラップの中心又は中央に対応してもよいし、そうでなくてもよい。イオンが好適なイオンガイド又はイオントラップ内に導入される際に、軸方向DCポテンシャル井戸は、好ましくは静的である。
【0209】
好適なイオンガイド又はイオントラップ内のイオンの初期トラップは、冷却ガスの非存在下に実現され得る。あるいは、冷却ガスの存在下に実現され得る。
【0210】
一旦イオンが好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域内に閉じ込められると、好ましくは初期エネルギーの広がりは、冷却ガスをイオン閉じ込め又は軸方向イオントラップ領域に導入することによってか、あるいは軸方向イオントラップ領域内にすでに存在する冷却ガスの存在によってかのいずれか一方によって低減され得る。好ましくは、冷却ガスは、10-4〜101mbarの範囲、より好ましくは10-3〜10-1mbarの範囲の圧力に維持され得る。イオンの運動エネルギーは、好ましくは冷却ガス分子との衝突により損なわれ、イオンは、好ましくは熱エネルギーに達する。好ましくは、残留ガス分子と衝突することで最終的にはイオンの振動振幅は低減し、したがってイオンは、軸方向DCポテンシャル井戸の中心又は極小へ落ち込みやすくなる。しかし、イオンは、エネルギーを失うが、半径方向疑似ポテンシャル井戸によって閉じ込められたままとなるので、好適なイオンガイド又はイオントラップから失われない。したがって、好適なイオンガイド又はイオントラップは、イオンがガス分子との衝突によって十分なエネルギーを失った場合に系に対して失われるオービトラップなどの他のイオントラップと比較して特に有利である。このため、オービトラップは、超高真空(UHV)において動作される必要があるという欠点がある。
【0211】
上記好適な実施形態によると、好ましくはイオンの空間的広がり及びエネルギー範囲は最小化されるように、好ましくは異なる質量電荷比のイオンは、好適なイオンガイド又はイオントラップの軸に沿って最低静電ポテンシャル点へ移動するようにされる。
【0212】
一構成によると、一旦イオンが熱的に冷却され、好ましくは軸方向ポテンシャル井戸の極小に位置すると、軸方向ポテンシャル井戸の位置は変調され、振動振幅は増加され得る。軸方向ポテンシャル井戸の変調周波数は、イオンの基本共鳴周波数よりも高くに維持され得る。
【0213】
一構成によると、変調周波数Ωを一定に保持しつつ、軸方向ポテンシャル井戸の極小の軸方向変調の振幅を漸進的に増加することによって、イオンの質量選択的排出を共鳴によらずに開始させ得る。
【0214】
別の構成によると、イオンガイド又はイオントラップからのイオンの質量選択的排出は、軸方向ポテンシャル井戸の変調振幅を一定に保持することによって、及び軸方向ポテンシャル井戸の変調周波数Ωを漸進的に低減することによって実現され得る。
【0215】
別の構成によると、好適なイオンガイド又はイオントラップからの質量選択的排出は、軸方向ポテンシャル井戸の軸方向変調の振幅及び周波数Ωの両方を変化させることによって実現され得る。
【0216】
動作モードにおいて、軸方向ポテンシャル井戸の軸方向変調の周波数及び振幅の両方が固定され、その代わりに、軸方向ポテンシャル井戸の極小の平均位置がイオンガイド又はイオントラップの物理的な寸法に対して移動され得ることがまた考えられる。比較的低い質量電荷比を有するイオンは、軸方向の運動の振幅がより高く、したがって、好ましくは比較的高い質量電荷比を有するイオンより先に、イオンガイド又はイオントラップから排出される。
【0217】
別の動作モードにおいて、軸方向ポテンシャル井戸の軸方向変調の周波数及び振幅がまた固定され、時間平均静電ポテンシャルの極小の位置が固定され得る。この構成によると、軸方向静電ポテンシャル井戸の電界定数kは、漸進的に低下される。この構成において、比較的低い質量電荷比を有するイオンは、比較的高い質量電荷比を有するイオンよりも先に、イオンガイド又はイオントラップから排出される。
【0218】
一構成において、軸方向ポテンシャル井戸の極小は、好ましくはイオンが好適なイオンガイド又はイオントラップの一端のみから排出されるように、好適なイオンガイド又はイオントラップの中心からずらされ得る。
【0219】
好適なイオンガイド又はイオントラップから排出されたイオンは、その後イオン検出器を使用して検出され得る。イオン検出器は、マイクロチャネルプレート(MCP)イオン検出器、チャネルトロン又は離散ダイノード電子倍増管、変換ダイノード検出器などのイオン検出器を備え得る。蛍光体又はシンチレータ検出器及び光倍増管がまた使用され得る。あるいは、好適なイオンガイド又はイオントラップから排出されたイオンは、質量分析計の衝突ガスセル又は別の構成要素に前方移送され得る。一実施形態によると、好適なイオンガイド又はイオントラップから排出されたイオンは、飛行時間質量分析器又は四重極質量分析器などの質量分析器によって質量分析され得る。
【0220】
上記の質量選択的不安定性動作モードに加えて、他の実施形態によると、好適なイオンガイド又はイオントラップは、ある動作モードにおいて、また、例えば、イオンが好適なイオンガイド又はイオントラップから軸方向に共鳴により排出されるような公知の方法で有利に動作され得る。
【0221】
一実施形態によると、イオンは、その基本調和振動数において共鳴により励起され得るが、好適なイオンガイド又はイオントラップから出射するほど十分には励起されなくてもよい。その代わりに、イオンは、イオンの基本共鳴周波数よりも実質的に高い周波数における軸方向ポテンシャル井戸の変調によるさらなる効果によって、又は上記好適な実施形態にかかる共鳴によらないイオン排出方法によって、イオンガイド又はイオントラップから排出され得る。
【0222】
一構成によると、イオン振動の振幅は、上記のように軸方向ポテンシャル井戸の軸方向変調の振幅を増加することによって、又はポテンシャル井戸の軸方向変調の周波数Ωを低減することによって増加され得る。しかし、特定の質量電荷比のイオンが実際に好適なイオンガイド又はイオントラップから排出される前の一時点において、小量の共鳴励起を排出したいイオンの基本共鳴周波数ωに対応する周波数において印加して、その振動振幅を増加するようにし得る。しかし、イオンは部分的に共鳴により励起されるが、イオンは実際には共鳴によらない励起によってイオンガイド又はイオントラップから排出される。
【0223】
上記のようなMS動作モードに加えて、好適なイオンガイド又はイオントラップは、またイオンがフラグメンテーションされ、その結果得られた娘又はフラグメントイオンが次いで質量分析されるMSn実験に使用され得る。好適なイオンガイド又はイオントラップがセグメント化四重極ロッドセットを備える上記好適な実施形態において、特定の質量電荷比を有する対象の親又は前駆体イオンは、RF四重極の周知の半径方向安定性特性を使用して選択され得る。特に、双極共鳴電圧又は分解DC電圧の印加を使用して、特定の質量電荷比を有するイオンを、イオンが四重極に入射する際か、又はイオンが四重極ロッドセット内に初期にトラップされた場合のいずれかにおいて、棄却する。
【0224】
別の実施形態において、前駆体又は親イオンは、軸方向ポテンシャル井戸からの軸方向の共鳴による排出によって選択され得る。この場合、広帯域の励起周波数は、軸方向トラップシステムを形成する電極に同時に印加され得る。次いで、好ましくは、後で分析されるべき所望の前駆体又は親イオンを除くすべてのイオンは、好適なイオンガイド又はイオントラップから排出される。逆フーリエ変換の方法は、特定の所望の質量電荷比を有するイオンを好適なイオンガイド又はイオントラップ内に残しながら、広帯域のイオンを共鳴により排出させるのに適した波形を生成するために使用され得る。
【0225】
別の実施形態において、前駆体又は親イオンは、軸方向静電ポテンシャル井戸からの軸方向の共鳴による排出と本発明の上記好適な実施形態にかかる質量選択的な共鳴によらない排出との組み合わせを使用して選択され得る。
【0226】
一旦所望の前駆体又は親イオンが好適なイオンガイド又はイオントラップ内で単離されると、衝突ガスは、好ましくは好適なイオンガイド又はイオントラップ内に導入又は再導入され得る。次いで、選択された前駆体又は親イオンのフラグメンテーションは、イオンの振動振幅及び、したがって、イオンの速度を増加することによって実現され得る。これは、軸方向ポテンシャル井戸の振動振幅を増加し、静電ポテンシャルの軸方向変調周波数Ωを低減することによって、又は前駆体又は親イオンの高調波振動数ωに対応する周波数において励起波形を重ね合わせることによって実現され得る。
【0227】
別の実施形態によると、フラグメンテーションは、前駆体又は親イオンの振動振幅及び、したがって、イオンの速度を半径方向に増加することによって実現され得る。これは、四重極ロッドに印加されるAC又はRF電圧の周波数又は振幅を変更することによって、又は対象イオンの永年(secular)周波数特性に一致する周波数を有する一対の四重極ロッドに対して双極励起波形を半径方向に重ね合わせることによって実現され得る。これらの手法のうちのいずれかの組み合わせを使用して所望の前駆体又は親イオンを励起し、フラグメンテーションされるのに十分なエネルギーを有するようにさせる。その結果得られたフラグメント又は娘イオンは、次いで上記の方法のいずれかによって質量分析され得る。
【0228】
次いで、イオンを選択し、励起させる処理は、MSn実験が行われるように繰り返される。その結果得られたMSnイオンは、次いで上記記載の方法を使用して好適なイオンガイド又はイオントラップから軸方向に排出され得る。
【0229】
他の実施形態によると、単極、六重極、八重極又はより高次の多重極イオンガイド又はイオントラップがイオンを半径方向に閉じ込めるために使用され得る。より高次の多重極は、より高次の疑似ポテンシャル井戸関数を有する点で特に有利である。より高次の多重極イオンガイド又はイオントラップが共鳴による排出の動作モードにおいて使用される場合、そのような非四重極デバイス内におけるより高次の電界は、半径方向の共鳴損失の起こりやすさを低減する。非線形半径方向電界において、半径方向永年運動の周波数は、イオンの位置に関連し、したがって、イオンは、排出される前に共鳴から外れる。さらに、より高次の多重極イオンガイド内に生成された疑似ポテンシャル井戸の底部は、四重極よりも広く、したがって、非四重極デバイスは、より大きな荷電容量を有する可能性がある。したがって、そのようなデバイスは、全ダイナミックレンジが改善される可能性がある。本発明の実施形態にかかる多重極イオンガイド又はイオントラップのロッドは、双曲線状、円形状、弓状、長方形状又は正方形状の断面を有し得る。好ましさの劣る好ましい実施形態によると、他の断面形状もまた使用され得る。
【0230】
一実施形態によると、重ね合わされた軸方向DC電圧関数は、線形又は非線形であり得る。また、多項式、指数又はより複雑な関数などの非線形電圧関数が使用され得ることが考えられる。
【0231】
上記好適な実施形態によると、好ましくは、静的な軸方向DCポテンシャルが好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域の長さに沿って維持される。
【0232】
余弦又は正弦関数によって記載されたもの以外の周期関数が電圧変調のために使用され得る。例えば、電圧は、デジタルプログラミングを使用して最大値間で段階的に変化され得る。
【0233】
別の実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、セグメント化ロッドセットではなく連続ロッドセットを備え得る。そのような実施形態によると、ロッドは、非伝導性材料(例えば、セラミック又は他の絶縁体)を備え得、非均一抵抗性材料でコーティングされ得る。例えば、ロッドの中心間及びロッドの端部間に電圧を印加すると、軸方向DCポテンシャル井戸が好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域に沿って生成される。
【0234】
一実施形態によると、所望の軸方向DCポテンシャルプロフィールは、好適なイオンガイド又はイオントラップの個々のセグメント又は電極の間に一連の固定又は可変抵抗器を使用して好適なイオンガイド又はイオントラップの各セグメントに展開され得る。
【0235】
別の実施形態において、所望の軸方向DCポテンシャルプロフィールは、好適なイオンガイド又はイオントラップを形成する電極の周辺に又は当該電極と横並びに配置される1つ以上の補助電極によって提供され得る。1つ以上の補助電極は、例えば、セグメント化電極構成、1つ以上の抵抗性被膜電極、又は他の適切な形状の電極備え得る。好ましくは、適切な1つ又は複数の電圧を1つ以上の補助電極に印加することによって、所望の軸方向DCポテンシャルプロフィールが好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域に沿って維持されるようにする。
【0236】
一実施形態において、好適なイオンガイド又はイオントラップは、イオンが使用時に移送される円形状又は非円形状開口を有する複数の電極を備えるAC又はRFリングスタック構成を備える。イオントンネル構成は、例えば、イオンを半径方向に閉じ込めるために使用され得る。そのような実施形態において、好ましくは、極性を変更するAC又はRF電圧は、イオンを半径方向に閉じ込めるための半径方向疑似ポテンシャル井戸を生成するために、イオントンネルデバイスの隣接する環状リングに印加される。好ましくは、軸方向ポテンシャルは、イオントンネルイオンガイド又はイオントラップの長さに沿って重ね合わされ得る。
【0237】
別の実施形態において、イオンの半径方向の閉じ込めは、プレート又は平面電極のスタックを備えるイオンガイドを使用して実現され得る。ここで、互いに逆の位相のAC又はRF電圧が隣接するプレート又は電極に印加される。そのようなプレート又は電極スタックの上部又は底部におけるプレート又は電極には、イオントラップ容積が形成されるように、DC及び/又はRFトラップ電圧が供給され得る。この閉じ込めプレート又は電極は、それ自身がセグメント化され、軸方向トラップ静電ポテンシャル関数が好適なイオンガイド又はイオントラップの長さに沿って重ね合わされるようにし、イオンの質量選択的軸方向排出が上記好適な実施形態にかかる方法を使用して行われ得る。
【0238】
一実施形態によると、複数の軸方向DCポテンシャル井戸が、好適なイオンガイド又はイオントラップの長さに沿って維持又は形成され得る。電極セグメントに印加された重ね合わせDCポテンシャルを操作することによって、イオンは、1つ以上の特定の軸方向イオントラップ領域においてトラップされ得る。次いで、好適なイオンガイド又はイオントラップの特定の領域内のDCポテンシャル井戸内にトラップされたイオンに対して、例えば、1つ以上のイオンをポテンシャル井戸から離れるようにする質量選択的排出が行われる。次いで、1つのポテンシャル井戸から排出されたこれらのイオンは、同じ好適なイオンガイド又はイオントラップ内の第2の又は異なるポテンシャル井戸にその後トラップされ得る。このタイプの動作を利用して、例えば、イオン−イオン相互作用が研究され得る。この動作モードにおけるイオンは、好適なイオンガイド又はイオントラップの一端又は両端から実質的に同時に導入され得る。
【0239】
一実施形態によると、第1のポテンシャル井戸内にトラップされたイオンは、好ましくは所定の質量電荷比又は所定の範囲の質量電荷比を有するイオンのみが第1のポテンシャル井戸から排出されるような共鳴による排出条件下にあり得る。次いで、好ましくは、第1のポテンシャル井戸から排出されたイオンは、第2のポテンシャル井戸へ渡る。次いで、これらのイオンをフラグメンテーションするために、第2のポテンシャル井戸内において共鳴による励起が行われ得る。その結果得られた娘又はフラグメントイオンは、次いで第2のポテンシャル井戸から順次共鳴により排出され、その後軸方向検出される。この処理を繰り返すことにより、第1のポテンシャル井戸内のすべてのイオンについてMS/MS分析が実質的に100%の効率で実行又は記録されることが可能となる。
【0240】
さらなる実施形態によると、2つ以上のポテンシャル井戸が好適なイオンガイド又はイオントラップ内の軸方向イオントラップ領域に沿って維持されることによって、より複雑となる実験を実現することができる。あるいは、この柔軟性を使用して、他の分析手法に導入するためにイオンパケットの特性を調整し得る。
【0241】
本願において、従来のように、イオンは、第1又は基本共鳴周波数において励起することによって共鳴により排出されることが理解される。しかし、また、動作モードにしたがって、イオンは、基本共鳴周波数の第2又はより高次の高調波において励起することによって好適なイオンガイド又はイオントラップから共鳴により励起又は排出され得ることが考えられる。本発明は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界が、イオンガイド又はイオントラップ内に含まれるイオンの第1又は基本共鳴周波数よりも大きな周波数において変化されるような実施形態を含むことが意図される。実質的に均一な軸方向電界の変調周波数は、イオンガイド又はイオントラップ内のイオンの基本共鳴周波数の第2又はより高次の高調周波数(1つ又は複数)に対応してもよいし、しなくてもよい。
【0242】
本発明を好適な実施形態を参照して記載したが、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の範囲から逸脱せずに形態及び詳細において種々の変更がなされ得ることが当業者に理解される。
【図面の簡単な説明】
【0243】
【図1】図1は、一実施形態にかかる好適なセグメント化ロッドセットイオンガイド又はイオントラップの断面図である。
【図2】図2は、第1の例示構成にかかる好適なイオンガイド又はトラップの各セグメントに印加され、イオンガイド又はトラップの長さに沿って二次ポテンシャル井戸を形成するDC又は静電ポテンシャルのプロットとともに示す、好適なセグメント化イオンガイド又はイオントラップの側面図である。
【図3】図3は、好適なセグメント化イオンガイド又はイオントラップの各セグメントに印加されるDC又は静電ポテンシャルを示す。ここで印加されたDC又は静電ポテンシャルは、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域の境界における電界緩和効果を補償するように構成される。
【図4】図4は、好適なセグメント化イオンガイド又はイオントラップの各セグメントに印加されるDC又は静電ポテンシャルを示す。ここで印加されたDC又は静電ポテンシャルは、イオンが軸方向イオントラップ中心領域を一旦抜け出すと、イオンはイオンガイド又はイオントラップの外に加速されるように構成される。
【図5】図5は、軸方向二次ポテンシャル井戸の位置が変調される第1の例示構成にかかる、3つの異なる時点において、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域にわたり維持される軸方向DCポテンシャルプロフィールを示す。
【図6】図6は、図5を参照して記載する第1の例示構成について、3つの異なる時点において、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域に沿って維持される軸方向電界を示す。
【図7】図7は、3つの異なる時点において、第1の例示構成にかかるイオンガイド又はイオントラップに沿って維持される軸方向DCポテンシャルプロフィールの例を示し、ここで二次軸方向ポテンシャル井戸の位置が変調される。
【図8】図8Aは、イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った、質量電荷比200を有するイオンについてのイオン振動振幅を示し、図8Bは、イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った、質量電荷比300を有するイオンについてのイオン振動振幅を示し、図8Cは、イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った、質量電荷比400を有するイオンについてのイオン振動振幅を示す。
【図9A】図9Aは、固定変調周波数における軸方向ポテンシャル井戸の極小の変位振幅をスキャンする際の、質量電荷比200を有するイオンについての時間に対するイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオン運動の計算された振幅のプロットを示す。
【図9B】図9Bは、固定変調周波数における軸方向ポテンシャル井戸の極小の変位振幅をスキャンする際の、質量電荷比300を有するイオンについての時間に対するイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオン運動の計算された振幅のプロットを示す。
【図9C】図9Cは、固定変調周波数における軸方向ポテンシャル井戸の極小の変位振幅をスキャンする際の、質量電荷比400を有するイオンについての時間に対するイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオン運動の計算された振幅のプロットを示す。
【図10】図10は、第1の例示構成にかかる、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の軸方向変位振幅が時間の関数としてどのようにスキャンされ得るかを示す。
【図11】図11は、イオンガイド又はイオントラップについての簡略化された正規化安定性図を示す。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の電極と、
少なくともいくつかのイオンをイオンガイド又はイオントラップ内に半径方向に閉じ込めるために、AC又はRF電圧を前記複数の電極のうちの少なくともいくつかに印加するように構成及び適合されるAC又はRF電圧手段と、
第1の動作モードにおいて、1つ以上のDC、実若しくは静的ポテンシャル井戸又は実質的に静的で不均一な電界を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される第1の手段と、
前記第1の動作モードにおいて、経時変化する実質的に均一な軸方向電界を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される第2の手段と、
前記第1の動作モードにおいて、少なくともいくつかのイオンを前記イオンガイド又はイオントラップのトラップ領域から実質的に共鳴によらずに排出し、同時に他のイオンは前記イオンガイド又はイオントラップの前記トラップ領域域内に実質的にトラップされたままになるように構成されるように構成及び適合される排出手段と
を備えるイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項2】
前記AC又はRF電圧手段は、AC又はRF電圧を前記複数の電極の少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%に印加するように構成及び適合される、請求項1に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項3】
前記AC又はRF電圧手段は、(i)<50Vピーク・トゥ・ピーク、(ii)50〜100Vピーク・トゥ・ピーク、(iii)100〜150Vピーク・トゥ・ピーク、(iv)150〜200Vピーク・トゥ・ピーク、(v)200〜250Vピーク・トゥ・ピーク、(vi)250〜300Vピーク・トゥ・ピーク、(vii)300〜350Vピーク・トゥ・ピーク、(viii)350〜400Vピーク・トゥ・ピーク、(ix)400〜450Vピーク・トゥ・ピーク、(x)450〜500Vピーク・トゥ・ピーク、及び(xi)>500Vピーク・トゥ・ピークからなる群から選択される振幅を有するAC又はRF電圧を供給するように構成及び適合される、請求項1又は2に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項4】
前記AC又はRF電圧手段は、(i)<100kHz、(ii)100〜200kHz、(iii)200〜300kHz、(iv)300〜400kHz、(v)400〜500kHz、(vi)0.5〜1.0MHz、(vii)1.0〜1.5MHz、(viii)1.5〜2.0MHz、(ix)2.0〜2.5MHz、(x)2.5〜3.0MHz、(xi)3.0〜3.5MHz、(xii)3.5〜4.0MHz、(xiii)4.0〜4.5MHz、(xiv)4.5〜5.0MHz、(xv)5.0〜5.5MHz、(xvi)5.5〜6.0MHz、(xvii)6.0〜6.5MHz、(xviii)6.5〜7.0MHz、(xix)7.0〜7.5MHz、(xx)7.5〜8.0MHz、(xxi)8.0〜8.5MHz、(xxii)8.5〜9.0MHz、(xxiii)9.0〜9.5MHz、(xxiv)9.5〜10.0MHz、及び(xxv)>10.0MHzからなる群から選択される周波数を有するAC又はRF電圧を供給するように構成及び適合される、請求項1、2又は3に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項5】
前記第1の手段は、前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10又は>10のポテンシャル井戸を維持するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項6】
前記第1の手段は、1つ以上の実質的に二次のポテンシャル井戸を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項7】
前記第1の手段は、1つ以上の実質的に二次でないポテンシャル井戸を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される、請求項1〜5のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項8】
前記第1の手段は、前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%に沿って1つ以上のポテンシャル井戸を維持するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項9】
前記第1の手段は、(i)<10V、(ii)10〜20V、(iii)20〜30V、(iv)30〜40V、(v)40〜50V、(vi)50〜60V、(vii)60〜70V、(viii)70〜80V、(ix)80〜90V、(x)90〜100V、及び(xi)>100Vからなる群から選択される深さを有する1つ以上のポテンシャル井戸を維持するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項10】
前記第1の手段は、前記第1の動作モードにおいて、前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さに沿って第1の位置に位置する極小を有する1つ以上のポテンシャル井戸を維持するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項11】
前記イオンガイド又はイオントラップは、イオン入射口及びイオン出射口を有し、前記第1の位置は、前記イオン入射口から下流に距離Lの位置にあり、及び/又は前記イオン出射口から上流に距離Lの位置にあり、Lは、(i)<20mm、(ii)20〜40mm、(iii)40〜60mm、(iv)60〜80mm、(v)80〜100mm、(vi)100〜120mm、(vii)120〜140mm、(viii)140〜160mm、(ix)160〜180mm、(x)180〜200mm、及び(xi)>200mmからなる群から選択される、請求項10に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項12】
前記第1の手段は、1つ以上のDC電圧を前記電極のうちの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%に供給する1つ以上のDC電圧源を備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項13】
前記第1の手段は、前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って変化又は増加する電界強度を有する電界を提供するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項14】
前記第1の手段は、前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%に沿って変化又は増加する電界強度を有する電界を提供するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項15】
前記第2の手段は、前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%に沿って前記経時変化する均一な軸方向電界を維持するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項16】
前記第2の手段は、1つ以上のDC電圧を前記電極のうちの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%に供給する1つ以上のDC電圧源を備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項17】
前記第2の手段は、前記第1の動作モードにおいて、任意の時点で、前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って、実質的に一定の電界強度を有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ
【請求項18】
前記第2の手段は、前記第1の動作モードにおいて、任意の時点で、前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%に沿って、実質的に一定の電界強度を有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項19】
前記第2の手段は、前記第1の動作モードにおいて、経時変化する電界強度を有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項20】
前記第2の手段は、前記第1の動作モードにおいて、少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%だけ経時変化する電界強度を有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項21】
前記第2の手段は、前記第1の動作モードにおいて、方向が経時変化する軸方向電界を生成するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項22】
前記第2の手段は、経時変化するオフセットを有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項23】
前記第2の手段は、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界を、第1の周波数f1を用いて、又はそれにおいて変化させるように構成及び適合され、f1は、(i)<5kHz、(ii)5〜10kHz、(iii)10〜15kHz、(iv)15〜20kHz、(v)20〜25kHz、(vi)25〜30kHz、(vii)30〜35kHz、(viii)35〜40kHz、(ix)40〜45kHz、(x)45〜50kHz、(xi)50〜55kHz、(xii)55〜60kHz、(xiii)60〜65kHz、(xiv)65〜70kHz、(xv)70〜75kHz、(xvi)75〜80kHz、(xvii)80〜85kHz、(xviii)85〜90kHz、(xix)90〜95kHz、(xx)95〜100kHz、及び(xxi)>100kHzからなる群から選択される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項24】
前記第1の周波数f1は、前記イオンガイド又はイオントラップ内のイオントラップ領域内に位置するイオンのうちの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%又は100%の共鳴周波数又は基本調和振動数よりも大きい、請求項23に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項25】
前記第1の周波数f1は、前記イオンガイド又はイオントラップ内のイオントラップ領域内に位置するイオンのうちの少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%又は100%の共鳴周波数又は基本調和振動数よりも少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%、110%、120%、130%、140%、150%、160%、170%、180%、190%、200%、250%、300%、350%、400%、450%、又は500%だけ大きい、請求項24に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項26】
前記排出手段は、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅を変更及び/又は変化ならびに/あるいはスキャンするように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項27】
前記排出手段は、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅を増加するように構成及び適合される、請求項26に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項28】
前記排出手段は、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅を、実質的に連続的及び/又は線形的及び/又は漸進的及び/又は規則的に増加するように構成及び適合される、請求項26又は27に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項29】
前記排出手段は、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅を、実質的に不連続的及び/又は非線形的及び/又は非漸進的及び/又は不規則的に増加するように構成及び適合される、請求項26又は27に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項30】
前記排出手段は、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振動又は変調の周波数を変更及び/又は変化ならびに/あるいはスキャンするように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項31】
前記排出手段は、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振動又は変調の周波数を低減するように構成及び適合される、請求項30に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項32】
前記排出手段は、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振動又は変調の周波数を、実質的に連続的及び/又は線形的及び/又は漸進的及び/又は規則的に低減するように構成及び適合される、請求項30又は31に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項33】
前記排出手段は、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振動又は変調の周波数を、実質的に不連続的及び/又は非線形的及び/又は非漸進的及び/又は不規則的に低減するように構成及び適合される、請求項30又は31に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項34】
前記排出手段は、イオンを前記イオンガイド又はイオントラップから質量選択的に排出するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項35】
前記排出手段は、前記第1の動作モードにおいて、第1の質量電荷比カットオフより低い質量電荷比を有する実質的にすべてのイオンが前記イオンガイド又はイオントラップのイオントラップ領域から排出されるように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項36】
前記排出手段は、前記第1の動作モードにおいて、第1の質量電荷比カットオフより高い質量電荷比を有する実質的にすべてのイオンが前記イオンガイド又はイオントラップのイオントラップ領域内に残るか、貯留されるか、又は閉じ込められるように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項37】
前記第1の質量電荷比カットオフは、(i)<100、(ii)100〜200、(iii)200〜300、(iv)300〜400、(v)400〜500、(vi)500〜600、(vii)600〜700、(viii)700〜800、(ix)800〜900、(x)900〜1000、(xi)1000〜1100、(xii)1100〜1200、(xiii)1200〜1300、(xiv)1300〜1400、(xv)1400〜1500、(xvi)1500〜1600、(xvii)1600〜1700、(xviii)1700〜1800、(xix)1800〜1900、(xx)1900〜2000、及び(xxi)>2000からなる群から選択される範囲にある、請求項35又は36に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項38】
前記排出手段は、前記第1の質量電荷比カットオフを増加するように構成及び適合される、請求項35、36又は37に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項39】
前記排出手段は、前記第1の質量電荷比カットオフを実質的に連続的及び/又は線形的及び/又は漸進的及び/又は規則的に増加するように構成及び適合される、請求項38に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項40】
前記排出手段は、前記第1の質量電荷比カットオフを実質的に不連続的及び/又は非線形的及び/又は非漸進的及び/又は不規則的に増加するように構成及び適合される、請求項38に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項41】
前記排出手段は、前記第1の動作モードにおいて、イオンを実質的に軸方向に前記イオンガイド又はイオントラップから排出するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項42】
イオンは、前記イオンガイド又はイオントラップ内のイオントラップ領域内にトラップされるか、又は軸方向に閉じ込められるように構成され、前記イオントラップ領域は長さlを有し、lは、(i)<20mm、(ii)20〜40mm、(iii)40〜60mm、(iv)60〜80mm、(v)80〜100mm、(vi)100〜120mm、(vii)120〜140mm、(viii)140〜160mm、(ix)160〜180mm、(x)180〜200mm、及び(xi)>200mmからなる群から選択される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項43】
前記イオントラップ又はイオンガイドは、リニアイオントラップ又はイオンガイドを備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項44】
前記イオンガイド又はイオントラップは、多重極ロッドセットイオンガイド又はイオントラップを備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項45】
前記イオンガイド又はイオントラップは、四重極、六重極、八重極又はより高次の多重極ロッドセットを備える、請求項44に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項46】
前記複数の電極は、(i)おおよそ又は実質的に円形状、(ii)おおよそ又は実質的に双曲線形状、(iii)おおよそ又は実質的に弓状又は部分円形状、及び(iv)おおよそ又は実質的に長方形状又は正方形状からなる群から選択される断面を有する、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項47】
前記多重極ロッドセットイオンガイド又はイオントラップによって描かれる内接半径は、(i)<1mm、(ii)1〜2mm、(iii)2〜3mm、(iv)3〜4mm、(v)4〜5mm、(vi)5〜6mm、(vii)6〜7mm、(viii)7〜8mm、(ix)8〜9mm、(x)9〜10mm、及び(xi)>10mmからなる群から選択される、請求項44、45又は46のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項48】
前記イオンガイド又はイオントラップは、軸方向にセグメント化されるか、又は複数の軸方向セグメントを備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項49】
前記イオンガイド又はイオントラップは、xの軸方向セグメントを備え、xは、(i)<10、(ii)10〜20、(iii)20〜30、(iv)30〜40、(v)40〜50、(vi)50〜60、(vii)60〜70、(viii)70〜80、(ix)80〜90、(x)90〜100、及び(xi)>100からなる群から選択される、請求項48に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項50】
各軸方向セグメントは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20又は>20の電極を備える、請求項48又は49に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項51】
前記軸方向セグメントのうちの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%の軸方向長さは、(i)<1mm、(ii)1〜2mm、(iii)2〜3mm、(iv)3〜4mm、(v)4〜5mm、(vi)5〜6mm、(vii)6〜7mm、(viii)7〜8mm、(ix)8〜9mm、(x)9〜10mm、及び(xi)>10mmからなる群から選択される、請求項48、49又は50に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項52】
前記軸方向セグメントのうちの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%の間隔は、(i)<1mm、(ii)1〜2mm、(iii)2〜3mm、(iv)3〜4mm、(v)4〜5mm、(vi)5〜6mm、(vii)6〜7mm、(viii)7〜8mm、(ix)8〜9mm、(x)9〜10mm、及び(xi)>10mmからなる群から選択される、請求項48〜51のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項53】
前記イオンガイド又はイオントラップは、複数の非伝導性、絶縁性又はセラミックのロッド、突起又はデバイスを備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項54】
前記イオンガイド又はイオントラップは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20又は>20のロッド、突起又はデバイスを備える、請求項53に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項55】
前記複数の非伝導性、絶縁性又はセラミックのロッド、突起又はデバイスは、前記ロッド、突起又はデバイスの上、周辺、隣、上方又は近傍に配置される1つ以上の抵抗性又は伝導性のコーティング、層、電極、フィルム又は表面をさらに備える、請求項53又は54に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項56】
前記イオンガイド又はイオントラップは、開口を有する複数の電極を備え、使用時にイオンは前記開口を通って移送される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項57】
前記電極のうちの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%は、実質的に同じ大きさであるか、又は実質的に同じ面積である開口を有する、請求項56に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項58】
前記電極のうちの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%は、前記イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った方向に、大きさ又は面積が漸進的により大きくなるか及び/又はより小さくなる開口を有する、請求項56に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項59】
前記電極のうちの少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又は100%は、(i)≦1.0mm、(ii)≦2.0mm、(iii)≦3.0mm、(iv)≦4.0mm、(v)≦5.0mm、(vi)≦6.0mm、(vii)≦7.0mm、(viii)≦8.0mm、(ix)≦9.0mm、(x)≦10.0mm、及び(xi)>10.0mmからなる群から選択される内径又は寸法を有する開口を有する、請求項56、57又は58に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項60】
前記イオンガイド又はイオントラップは、複数のプレート又はメッシュ電極を備え、前記電極のうちの少なくともいくつかは、使用時にイオンが走行する平面内に概して配置される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項61】
前記イオンガイド又はイオントラップは、複数のプレート又はメッシュ電極を備え、前記電極のうちの少なくとも50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%又は100%は、使用時にイオンが走行する平面内に概して配置される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項62】
前記イオンガイド又はイオントラップは、少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20又は>20のプレート又はメッシュ電極を備える、請求項60又は61に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項63】
前記プレート又はメッシュ電極は、(i)5mm以下、(ii)4.5mm以下、(iii)4mm以下、(iv)3.5mm以下、(v)3mm以下、(vi)2.5mm以下、(vii)2mm以下、(viii)1.5mm以下、(ix)1mm以下、(x)0.8mm以下、(xi)0.6mm以下、(xii)0.4mm以下、(xiii)0.2mm以下、(xiv)0.1mm以下、及び(xv)0.25mm以下からなる群から選択される厚さを有する、請求項60、61又は62のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項64】
前記プレート又はメッシュ電極は、(i)5mm以下、(ii)4.5mm以下、(iii)4mm以下、(iv)3.5mm以下、(v)3mm以下、(vi)2.5mm以下、(vii)2mm以下、(viii)1.5mm以下、(ix)1mm以下、(x)0.8mm以下、(xi)0.6mm以下、(xii)0.4mm以下、(xiii)0.2mm以下、(xiv)0.1mm以下、及び(xv)0.25mm以下からなる群から選択される距離の間隔を互いにおいて配置される、請求項60〜63のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項65】
前記プレート又はメッシュ電極は、AC又はRF電圧が供給される、請求項60〜64のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項66】
隣接するプレート又はメッシュ電極は、前記AC又はRF電圧の互いに逆の位相が供給される、請求項65に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項67】
前記AC又はRF電圧は、(i)<100kHz、(ii)100〜200kHz、(iii)200〜300kHz、(iv)300〜400kHz、(v)400〜500kHz、(vi)0.5〜1.0MHz、(vii)1.0〜1.5MHz、(viii)1.5〜2.0MHz、(ix)2.0〜2.5MHz、(x)2.5〜3.0MHz、(xi)3.0〜3.5MHz、(xii)3.5〜4.0MHz、(xiii)4.0〜4.5MHz、(xiv)4.5〜5.0MHz、(xv)5.0〜5.5MHz、(xvi)5.5〜6.0MHz、(xvii)6.0〜6.5MHz、(xviii)6.5〜7.0MHz、(xix)7.0〜7.5MHz、(xx)7.5〜8.0MHz、(xxi)8.0〜8.5MHz、(xxii)8.5〜9.0MHz、(xxiii)9.0〜9.5MHz、(xxiv)9.5〜10.0MHz、及び(xxv)>10.0MHzからなる群から選択される周波数を有する、請求項65又は66に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項68】
前記AC又はRF電圧の振幅は、(i)<50Vピーク・トゥ・ピーク、(ii)50〜100Vピーク・トゥ・ピーク、(iii)100〜150Vピーク・トゥ・ピーク、(iv)150〜200Vピーク・トゥ・ピーク、(v)200〜250Vピーク・トゥ・ピーク、(vi)250〜300Vピーク・トゥ・ピーク、(vii)300〜350Vピーク・トゥ・ピーク、(viii)350〜400Vピーク・トゥ・ピーク、(ix)400〜450Vピーク・トゥ・ピーク、(x)450〜500Vピーク・トゥ・ピーク、及び(xi)>500Vピーク・トゥ・ピークからなる群から選択される、請求項65、66又は67に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項69】
前記イオンガイド又はイオントラップは、前記イオンガイド又はイオントラップの第1側に配置される第1の外側プレート電極及び前記イオンガイド又はイオントラップの第2側に配置される第2の外側プレート電極を備える、請求項60〜68のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項70】
前記第1の外側プレート電極及び/又は前記第2の外側プレート電極に、AC又はRF電圧が印加される前記プレート又はメッシュ電極の平均電圧に対するバイアスDC電圧をバイアスするバイアス手段をさらに備える、請求項69に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項71】
前記バイアス手段は、前記第1の外側プレート電極及び/又は前記第2の外側プレート電極に、(i)<−10V、(ii)−9〜−8V、(iii)−8〜−7V、(iv)−7〜−6V、(v)−6〜−5V、(vi)−5〜−4V、(vii)−4〜−3V、(viii)−3〜−2V、(ix)−2〜−1V、(x)−1〜0V、(xi)0〜1V、(xii)1〜2V、(xiii)2〜3V、(xiv)3〜4V、(xv)4〜5V、(xvi)5〜6V、(xvii)6〜7V、(xviii)7〜8V、(xix)8〜9V、(xx)9〜10V、及び(xxi)>10Vからなる群から選択される電圧をバイアスするように構成及び適合される、請求項70に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項72】
前記第1の外側プレート電極及び/又は前記第2の外側プレート電極は、使用時に、DCのみの電圧が供給される、請求項69、70又は71に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項73】
前記第1の外側プレート電極及び/又は前記第2の外側プレート電極は、使用時に、AC又はRFのみの電圧が供給される、請求項69に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項74】
前記第1の外側プレート電極及び/又は前記第2の外側プレート電極は、使用時に、DC及びAC又はRF電圧が供給される、請求項69、70又は71のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項75】
前記イオンガイド又はイオントラップは、前記複数のプレート又はメッシュ電極の間に散在、配置、交互配置又はデポジットされる1つ以上の絶縁体層をさらに備える、請求項60〜74のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項76】
前記イオンガイド又はイオントラップは、実質的に曲線状又は非直線状のイオンガイド又はイオントラップ領域を備える、請求項60〜75のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項77】
前記イオンガイド又はイオントラップは、複数の軸方向セグメントを備える、請求項60〜76のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項78】
前記イオンガイド又はイオントラップは、少なくとも5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95又は100の軸方向セグメントを備える、請求項77に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項79】
前記イオンガイド又はイオントラップは、実質的に円形状、楕円状、正方形状、長方形状、規則的又は不規則的断面を有する、請求項60〜78のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項80】
前記イオンガイド又はイオントラップは、前記イオンガイド領域に沿って大きさ及び/又は形状及び/又は幅及び/又は高さ及び/又は長さが変化するイオンガイド領域を有する、請求項60〜79のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項81】
前記イオンガイド又はイオントラップは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10又は>10の電極を備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項82】
前記イオンガイド又はイオントラップは、少なくとも(i)10〜20の電極、(ii)20〜30の電極、(iii)30〜40の電極、(iv)40〜50の電極、(v)50〜60の電極、(vi)60〜70の電極、(vii)70〜80の電極、(viii)80〜90の電極、(ix)90〜100の電極、(x)100〜110の電極、(xi)110〜120の電極、(xii)120〜130の電極、(xiii)130〜140の電極、(xiv)140〜150の電極、又は(xv)>150の電極を備える、請求項1〜80のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項83】
前記イオンガイド又はイオントラップは、(i)<20mm、(ii)20〜40mm、(iii)40〜60mm、(iv)60〜80mm、(v)80〜100mm、(vi)100〜120mm、(vii)120〜140mm、(viii)140〜160mm、(ix)160〜180mm、(x)180〜200mm、及び(xi)>200mmからなる群から選択される長さを有する、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項84】
前記イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいて、前記イオンガイド又はイオントラップを、(i)<1.0×10-1mbar、(ii)<1.0×10-2mbar、(iii)<1.0×10-3mbar、(iv)<1.0×10-4mbar、(v)<1.0×10-5mbar、(vi)<1.0×10-6mbar、(vii)<1.0×10-7mbar、(viii)<1.0×10-8mbar、(ix)<1.0×10-9mbar、(x)<1.0×10-10mbar、(xi)<1.0×10-11mbar、及び(xii)<1.0×10-12mbarからなる群から選択される圧力に維持するように構成及び適合される手段をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項85】
前記イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいて、前記イオンガイド又はイオントラップを、(i)>1.0×10-3mbar、(ii)>1.0×10-2mbar、(iii)>1.0×10-1mbar、(iv)>1mbar、(v)>10mbar、(vi)>100mbar、(vii)>5.0×10-3mbar、(viii)>5.0×10-2mbar、(ix)10-3〜10-2mbar、及び(x)10-4〜10-1mbarからなる群から選択される圧力に維持するように構成及び適合される手段をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項86】
動作モードにおいて、イオンは、前記イオンガイド又はイオントラップ内において、トラップされるが、実質的にフラグメンテーションされない、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項87】
前記イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいて、前記イオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを衝突冷却又は実質的に熱化するように構成及び適合される手段をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項88】
前記イオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを衝突冷却又は熱化するように構成及び適合される手段は、イオンが前記イオンガイド又はイオントラップから排出される前及び/又は後にイオンを衝突冷却又は実質的に熱化するように構成される、請求項87に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項89】
前記イオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを実質的にフラグメンテーションするように構成及び適合されるフラグメンテーション手段をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項90】
前記フラグメンテーション手段は、衝突誘起解離(「CID」)によってイオンをフラグメンテーションするように構成及び適合される、請求項89に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項91】
前記フラグメンテーション手段は、表面誘起解離(「SID」)によってイオンをフラグメンテーションするように構成及び適合される、請求項89又は90に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項92】
前記イオンガイド又はイオントラップは、第2の動作モードにおいて、イオンを前記イオンガイド又はイオントラップから共鳴により、及び/又は質量選択的に排出するように構成及び適合される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項93】
前記イオンガイド又はイオントラップは、第2の動作モードにおいて、イオンを前記イオンガイド又はイオントラップからイオン軸方向及び/又は半径方向に排出するように構成及び適合される、請求項92に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項94】
前記イオンガイド又はイオントラップは、前記第2の動作モードにおいて、質量選択的不安定性によってイオンを排出するために、前記電極に印加されるAC又はRF電圧の周波数及び/又は振幅を調節するように構成及び適合される、請求項92又は93に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項95】
前記イオンガイド又はイオントラップは、前記第2の動作モードにおいて、イオンを共鳴による排出によって排出するために、AC又はRF補助波形又は電圧を前記複数の電極に重ね合わせるように構成及び適合される、請求項92、93又は94のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項96】
前記イオンガイド又はイオントラップは、前記第2の動作モードにおいて、イオンを排出するために、DCバイアス電圧を前記複数の電極に印加するように構成及び適合される、請求項92〜95のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項97】
さらなる動作モードにおいて、前記イオンガイド又はイオントラップは、イオンが質量選択的に及び/又は共鳴によらずに前記イオンガイド又はイオントラップから排出されることなく、前記イオンを移送するか、又は前記イオンを格納するように構成される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項98】
さらなる動作モードにおいて、前記イオンガイド又はイオントラップは、イオンを質量フィルタリング又は質量分析するように構成される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項99】
さらなる動作モードにおいて、前記イオンガイド又はイオントラップは、イオンを前記イオンガイド又はイオントラップから質量選択的に及び/又は共鳴によらずに排出することなく衝突又はフラグメンテーションセルとして作用するように構成される、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項100】
前記イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいて、前記イオンガイド又はイオントラップ内で、前記イオンガイド又はイオントラップの入射口及び/又は中心及び/又は出射口に最も近い1つ以上の位置にイオンを格納又はトラップするように構成及び適合される手段をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項101】
イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいてイオンを前記イオンガイド又はイオントラップ内にトラップし、前記イオンを前記イオンガイド又はイオントラップの入射口及び/又は中心及び/又は出射口に向かって漸進的に移動させるように構成及び適合される手段をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項102】
前記イオンガイド又はイオントラップは、1つ以上の過渡DC電圧又は1つ以上の過渡DC電圧波形を最初に第1の軸方向位置において前記電極に印加し、前記1つ以上の過渡DC電圧又は1つ以上の過渡DC電圧波形は、次いでその後に前記イオンガイド又はイオントラップに沿う第2、次いで第3の異なる軸方向位置に与えられるように構成及び適合される手段をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項103】
前記イオンガイド又はイオントラップは、イオンを前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿ってアージ(urge)するために、1つ以上の過渡DC電圧又は1つ以上の過渡DC電圧波形を前記イオンガイド又はイオントラップの一端から前記イオンガイド又はイオントラップの別の端部へ印加、移動又は平行移動するように構成及び適合される手段をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項104】
前記1つ以上の過渡DC電圧は、(i)ポテンシャルの山又は障壁、(ii)ポテンシャル井戸、(iii)多重ポテンシャルの山又は障壁、(iv)多重ポテンシャル井戸、(v)ポテンシャル山又は障壁及びポテンシャル井戸の組み合わせ、又は(vi)多重ポテンシャル山又は障壁及び多重ポテンシャル井戸の組み合わせを生成する、請求項102又は103に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項105】
前記1つ以上の過渡DC電圧波形は、繰り返し波形又は方形波を備える、請求項102、103又は104に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項106】
前記イオンガイド又はイオントラップは、1つ以上のトラップ静電又はDCポテンシャルを前記イオンガイド又はイオントラップの第1の端部及び/又は第2の端部において印加するように構成される手段をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項107】
前記イオンガイド又はイオントラップは、1つ以上のトラップ静電ポテンシャルを前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さに沿って印加するように構成される手段をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項108】
先行する請求項のいずれかに記載のイオンガイド又はイオントラップを備える質量分析計。
【請求項109】
前記質量分析計は、(i)エレクトロスプレーイオン化(「ESI」)イオン源、(ii)大気圧光イオン化(「APPI」)イオン源、(iii)大気圧化学イオン化(「APCI」)イオン源、(iv)マトリックス支援レーザ脱離イオン化(「MALDI」)イオン源、(v)レーザ脱離イオン化(「LDI」)イオン源、(vi)大気圧イオン化(「API」)イオン源、(vii)シリコンを用いた脱離イオン化(「DIOS」)イオン源、(viii)電子衝突(「EI」)イオン源、(ix)化学イオン化(「CI」)イオン源、(x)電界イオン化(「FI」)イオン源、(xi)電界脱離(「FD」)イオン源、(xii)誘導結合プラズマ(「ICP」)イオン源、(xiii)高速原子衝撃(「FAB」)イオン源、(xiv)液体二次イオン質量分析(「LSIMS」)イオン源、(xv)脱離エレクトロスプレーイオン化(「DESI」)イオン源、(xvi)ニッケル−63放射性イオン源、(xvii)大気圧マトリックス支援レーザ脱離イオン化イオン源、及び(xviii)熱スプレーイオン源からなる群から選択されるイオン源をさらに備える、請求項108に記載の質量分析計。
【請求項110】
前記質量分析計は、連続又はパルス化イオン源をさらに備える、請求項108又は109に記載の質量分析計。
【請求項111】
前記質量分析計は、前記イオンガイド又はイオントラップの上流及び/又は下流に配置される1つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップをさらに備える、請求項108、109又は110のいずれかに記載の質量分析計。
【請求項112】
前記1つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップは、前記1つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを衝突冷却又は実質的に熱化するように構成及び適合される、請求項111に記載の質量分析計。
【請求項113】
前記1つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップは、イオンが前記イオンガイド又はイオントラップへ導入される前及び/又は後に前記1つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを衝突冷却又は実質的に熱化するように構成及び適合される、請求項112に記載の質量分析計。
【請求項114】
前記質量分析計は、イオンを前記1つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップから前記イオンガイド又はイオントラップ内へ導入、軸方向に注入若しくは排出、半径方向に注入若しくは排出、移送、又はパルス化するように構成及び適合される手段をさらに備える、請求項111、112又は113に記載の質量分析計。
【請求項115】
前記質量分析計は、イオンを前記イオンガイド又はイオントラップ内へ導入、軸方向に注入若しくは排出、半径方向に注入若しくは排出、移送、又はパルス化するように構成及び適合される手段をさらに備える、請求項111〜114のいずれかに記載の質量分析計。
【請求項116】
前記質量分析計は、前記1つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを実質的にフラグメンテーションするように構成及び適合される手段をさらに備える、請求項111〜115のいずれかに記載の質量分析計。
【請求項117】
前記質量分析計は、前記イオンガイド又はイオントラップの上流及び/又は下流に配置される1つ以上のイオン検出器をさらに備える、請求項108〜116のいずれかに記載の質量分析計。
【請求項118】
前記質量分析計は、前記イオンガイド又はイオントラップの下流及び/又は上流に配置される質量分析器をさらに備える、請求項108〜117のいずれかに記載の質量分析計。
【請求項119】
前記質量分析器は、(i)フーリエ変換(「FT」)質量分析器、(ii)フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴(「FTICR」)質量分析器、(iii)飛行時間(「TOF」)質量分析器、(iv)直交加速度飛行時間(「oaTOF」)質量分析器、(v)軸方向加速度飛行時間質量分析器、(vi)扇形磁場質量分析計、(vii)ポール又は3D四重極質量分析器、(viii)2D又は直線四重極質量分析器、(ix)ペニングトラップ質量分析器、(x)イオントラップ質量分析器、(xi)フーリエ変換オービトラップ、(xii)静電フーリエ変換質量分析計、及び(xiii)四重極質量分析器からなる群から選択される、請求項118に記載の質量分析計。
【請求項120】
複数の電極を備えるイオンガイド又はイオントラップを準備するステップと、
少なくともいくつかのイオンを前記イオンガイド又はイオントラップ内に半径方向に閉じ込めるために、AC又はRF電圧を前記複数の電極のうちの少なくともいくつかに印加するステップと、
第1の動作モードにおいて、1つ以上のDC、実若しくは静的ポテンシャル井戸又は実質的に静的で不均一な電界を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するステップと、
前記第1の動作モードにおいて、経時変化する実質的に均一な軸方向電界を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するステップと、
少なくともいくつかのイオンを前記イオンガイド又はイオントラップのトラップ領域から実質的に共鳴によらずに排出し、同時に他のイオンは前記イオンガイド又はイオントラップの前記トラップ領域域内に実質的にトラップされたままになるように構成されるステップと
を含むイオンガイド又はトラップ方法。
【請求項121】
請求項120に記載のイオンガイド又はトラップ方法を含む質量分析の方法。
【請求項122】
複数の電極と、
第1の動作モードにおいて、1つ以上のDC、実若しくは静的ポテンシャル井戸又は実質的に静的で不均一な電界を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される第1の手段と、
前記第1の動作モードにおいて、経時変化する実質的に均一な軸方向電界を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される第2の手段と、
を備えるイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項123】
リニアイオンガイド又はイオントラップであって、イオンを前記イオンガイド又はイオントラップから実質的に共鳴によらずに質量選択的に排出し、同時に他のイオンは、前記イオンガイド又はイオントラップ内にトラップされたままであるように構成及び適合される手段を備えるリニアイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項124】
イオンをイオンガイド又はイオントラップから実質的に共鳴によらずに質量選択的に排出し、同時に他のイオンを前記イオンガイド又はイオントラップ内にトラップするステップを備えるイオンガイド又はトラップ方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9A】
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【図9B】
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【図9C】
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【図10】
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【図11】
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【公表番号】特表2008−527663(P2008−527663A)
【公表日】平成20年7月24日(2008.7.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−550849(P2007−550849)
【出願日】平成18年1月17日(2006.1.17)
【国際出願番号】PCT/GB2006/000138
【国際公開番号】WO2006/075182
【国際公開日】平成18年7月20日(2006.7.20)
【出願人】(504142097)マイクロマス ユーケー リミテッド (57)
【Fターム(参考)】