本発明は、前駆イオンを発生するためのイオン源と、前駆イオンからフラグメントイオンを発生するためのイオンフラグメンテーション手段と、イオンの運動エネルギー分布を収束するためのリフレクトロンと、イオン検出器とを含む質量分析計を提供し、質量分析計は、使用に際してイオンフラグメンテーション手段より後かつリフレクトロンより前にイオンに作用する軸方向空間分布の収束手段も含み、軸方向空間分布の収束手段は、分析計のイオン光軸方向におけるイオンの空間分布を縮小するように動作可能である。適切には、軸方向空間分布の収束手段は、開口または高透過率のグリッドであってもよい２つの電極（５２、５４）を有するセルを備える。パルス静電場は、対象前駆イオン（５６、５８）がパルサ（５０）へと入った時点で第１の電極（５２）へ高電圧パルス（６０）を印加することによって発生される。この間、第２の電極（５４）は０Ｖに保持される。
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本発明は、特定の質量対電荷比を有するイオンの焦点合わせを、その特定の質量対電荷比を有するイオンの焦点合わせのための電場を最適化することにより改善することに関する。具体的には、イオンの無非点収差焦点合わせが、異なる質量対電荷比のイオンに対してイオン光学レンズ（５０）に印加される電圧を、それらのイオンがレンズを通過するときに調節することにより改善されることができる。一実施形態では、Ｄ／Ａ変換器（３２）および増幅器（３４）が、高電圧コンデンサ（３６）により高電圧直流電源装置（３８）に交流結合される。Ｄ／Ａ（変換器３２）は低電圧波形を生成し、低電圧波形は増幅器（３４）により増幅され、次に、高電圧電源（３８）の出力に付加され、その結果、所望の電圧波形が生成され、イオンがレンズを通過するときにイオン光学レンズ（５０）に印加される。
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レーザー脱離によって高真空状態においてトラップの外部で形成されるイオンの過剰な内部エネルギーを抑制するために、四重極イオントラップ内でガスをパルス化する方法が開示される。パルス化ガスを導入する場合、トラップが通常的に動作される圧力よりも大きい圧力が数ｍｓにわたって実現され得る。これらの高圧過渡現象下で、並進運動の冷却の過程が加速され、イオンは解離が起こる前に熱化衝突を行なう。制御されないフラグメンテーション（熱化）と増強感度の最小化が約１ｍＴｏｒｒの閾値を超える圧力で観察される。
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荷電粒子（例えば光電子）スペクトロメータは、解析される試料の組成に関するエネルギースペクトラムを生成する第１のモード、および解析される試料の表面の荷電粒子画像を生成する第２のモードで動作可能である。検出器が、双方の動作モードで生成される荷電粒子を検出するために用いられる。スペクトロメータの動作方法は、第１と第２のどちらのモードが用いられるか選択し、検出器がそれに従って動作される工程を含む。
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