JP2001503196A - 飛行時間質量分析計及びそれに対する検出器 - Google Patents
飛行時間質量分析計及びそれに対する検出器Info
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 飛行時間質量分析計(1)であって、 分析されるべき試料から反復的にイオン群を生成するイオン・ソース(1乃至 24)と、 前記イオン群の各々内に含まれる少なくとも一部のイオンを、実質的に同一の 軸線(25)に沿った運動エネルギー成分を具備させて、該軸線(25)に沿っ てドリフト領域(24)に入らせるイオン加速手段(21)であり、前記ドリフ ト領域(24)内においてそれらイオンがそれらの質量対電荷比に従って時間に 関して分離させられることから成るイオン加速手段(21)と、 前記ドリフト領域(24)通過後のイオンを受け取るべく配置されたイオン検 出器(27)と、 前記ドリフト領域(24)を通る前記イオンの通過時間を決定する手段(29 ,30)と、 1つ以上の通過時間を有するイオンの数を決定する手段(29,30)と、を 備え、 前記イオン検出手段(27)が、 各々が相互に異なる実効面積を有し、その上に前記イオンから生成された前記 イオン或は粒子が突き当たることになる少なくとも2つの収集電極(36,38 ;39)であり、前記イオンの到着を登録する別々の手段(28)をそれぞれに 関連して有し、当該収集電極(36,38;39)の各々とその関連された登録 する手段(28)が、別のイオン到着を登録できない期間である、より早期のイ オン到着の結果として生ずる不感時間を有することから成る少なくとも2つの収 集電極(36,38;39)を含み、 1つ以上の選択された通過時間を有するイオンの数を決定する前記手段(29 ,30)が、 前記収集電極の内の最大の収集電極を含む1つ以上の電極で前記選択された通 過時間の1つのものとして登録されたイオン到着の数をカウントするカウント手 段(29,30)を含み、それらの電極に対して前記選択通過時間でのイオン到 着率が所定値を超えておらず、該所定値を上回ると前記不感時間の出現がその電 極で登録されたイオン到着の数に甚大な誤差を生ずることになることを特徴とす る飛行時間質量分析計。 2. 前記イオン検出手段(27)が、前記ドリフト領域(24)を立ち去 るイオンを受け取り、且つ、前記イオン検出手段(27)への各イオンの到着に 応じて電子バーストを作り出す少なくとも1つの荷電粒子贈倍手段(31,32 )を更に含み、前記収集電極(36,38;39)が前記バースト内に含まれる 電子を受け取るように構成されている、請求項1に記載の飛行時間質量分析計。 3. 前記少なくとも1つの荷電粒子贈倍手段(31,32)が、チャネル ・プレート電子贈倍器(31,32)を含む、請求項2に記載の飛行時間質量分 析計。 4. 前記ドリフト領域(24)を立ち去るイオンを受け取るべく、且つ、 前記荷電粒子贈倍手段(31,32)に対して突き当たる二次粒子を生成すべく 配置された別個の変換電極を更に含む、請求項2或は3の内の何れか一項に記載 の飛行時間質量分析計。 5. 前記少なくとも2つの収集電極(36,38;39)が2つ以上のプ レート状電極を含む、任意の先行する請求項の内の一項に記載の飛行時間質量分 析計。 6. 前記2つ以上のプレート状電極が同一平面内に配置されている、請求 項5に記載の飛行時間質量分析計。 7. 前記収集電極が2つの収集電極(36,38;39)を含み、それら の内のより大きい収集電極が、より小さい収集電極(39)の実効面積の、2倍 から20倍、好ましくは約8倍の実効面積を有することからなる2つの収集電極 (36,38;39)を含む、請求項5或は6の内の何れか一項に記載の飛行時 間質量分析計。 8. 前記収集電極が少なくとも1つのプレート状電極(43)の前方に配 置された少なくとも1つの部分的透過性電極(42;50)を含み、前記少なく とも1つの部分的透過性電極(42;50)が入射イオン/電子の束の一部を使 用中に妨害し、残りを前記少なくとも1つのプレート状電極(43)へ伝達する 、請求項1乃至4の内の何れか一項に記載の飛行時間質量分析計。 9. 前記砂区とも1つの部分的透過性電極が少なくとも1つのグリッド電 極(42)を含む、請求項8に記載の飛行時間質量分析計。 10. 前記少なくとも1つの部分的透過性電極が少なくとも1つのワイヤ電 極(50)を含む、請求項8に記載の飛行時間質量分析計。 11. 前記カウント手段(29,30)が前記選択通過時間の1つとして、 (a)前記電極の内の最大電極であり、その最大電極に対して、前記選択通過 時間での到着率が所定値を超えおらず、該所定値を上回ると前記不感時間の出現 がその電極で登録されたイオン到着の数に甚大な誤差を生ずることから成る最大 電極と、 (b)もし存在すれば、前記(a)で規定されたものよりも小さい少なくとも 1つの電極と、 で登録(又は記録)されたイオン到着の数をカウントする、任意の先行する請求 項の内の何れか一項に記載の飛行時間質量分析計。 12. イオンの到着を登録する前記手段(28)が、それの関連された収集 電極(36,38;39)上の電圧が該収集電極(36,38;39)に対する 荷電粒子の到着に応じて予め選択されたレベルを上回って上昇すると、ディジタ ル信号を生成する高速弁別器(28)を含む、任意の先行する請求項の内の何れ か一項に記載の飛行時間質量分析計。 13. イオンの前記ドリフト領域(24)を通る通過時間を決定する前記手 段が、イオン群が前記ドリフト領域(24)に入ると始動され、且つ、前記収集 電極(36,38;39)に関連された前記弁別器(28)からのディジタル信 号の前記生成に応じてディジタル経過時間信号を生成する多重停止時間ディジタ イザを含む、請求項12に記載の飛行時間質量分析計。 14. 前記ディジタル経過時間信号が、各信号が関連された収集電極(36 ,38;39)を示すフラグを伴って、ディジタル・メモリ内に保存される、請 求項13に記載の飛行時間質量分析計。 15. 前記カウント手段(29,30)が前記最大電極を決定することであ り、その最大電極に対して、前記選択通過時間での前記イオン到着率が所定値を 超えおらず、該所定値を上回ると前記不感時間の出現がその電極で登録されたイ オン到着の数に甚大な誤差を生ずることから成る最大電極の決定の為に、より小 さな電極でのイオン到着率の測定から前記電極でのイオン到着率を予想して、前 記電極の内の最大電極を選択して、該最大電極に対してそのように予想されたイ オン到着率がその電極に対する前記所定値を超えないように為す、任意の先行す る請求項の内の何れか一項に記載の飛行時間質量分析計。 16. 前記カウント手段(29,30)が前記最大電極を決定することであ り、その最大電極に対して、前記選択通過時間での前記イオン到着率が所定値を 超えおらず、該所定値を土回ると前記不感時間の出現がその電極で登録されたイ オン到着の数に甚大な誤差を生ずることから成る最大電極の決定の為に、不感時 間修正アルゴリズムを用いて各電極での真のイオン到着率を計算し、前記電極の 内の最大電極を選択して、該最大電極に対してそうして計算されたイオン到着率 がその電極に対する前記所定値を超えないように為す、請求項1乃至14の内の 何れか一項に記載の飛行時間質量分析計。 17. 前記所定値が、その値を超えると不感時間修正が正確性の所望程度ま で為され得ないことを示すような値である、請求項1乃至16の内の何れか一項 に記載の飛行時間分析計。 18. 前記所定値が、その電極でのイオン・カウントとより小さい電極での イオン・カウントとの比が実質的に一定に保持される最高イオン到着率となるよ うに先行する実験によって決定される、請求項1乃至16の内の何れか一項に記 載の飛行時間質量分析計。 19. 前記所定値が、その電極でのイオン・カウントとより小さい電極での イオン・カウントとの比が、不感時間修正アルゴリズムを用いて、少なくともよ り大きな電極に関連されたデータの修正の後に実質的に一定に保持される最高イ オン到着率となるように先行する実験によって決定される、請求項1乃至16の 内の何れか一項に記載の飛行時間質量分析計。 20. 飛行時間質量分析方法であって、 分析されるべき試料からイオン群を反復的に生成する段階と、 前記イオン群の各々内に含まれる少なくとも一部のイオンを、それらイオンが 実質的に同一の軸線(25)に沿った運動エネルギー成分を有するように加速す る段階であり、それらイオンの前記軸線(25)に沿ってのドリフト領域(24 )の引き続く通過の間、それらイオンをそれらイオンの質量対電荷比に従って時 間に関して分離させられることから成る段階と、 前記イオンの前記ドリフト領域(24)の通過後、該イオンの内の少なくとも 一部を検出する段階と、 そのようにして検出されたイオンの各々に対して、前記ドリフト領域(24) を通るそれぞれの通過時間を決定する段階と、 1つ或はそれ以上の選択された通過時間を有するイオンの数を決定する段階と 、の諸段階を含み、 前記イオンの内の少なくとも一部を検出する前記段階が、それらイオン或はそ れらイオンから生成された粒子を異なる実効面積の少なくとも2つの収集電極( 36,38;39)に対して突き当たらせることを含み、それら収集電極(36 ,38;39)の各々及びそれに関連された登録手段(28)がより早期のイオ ン到着の結果として別のイオン到着を登録できない期間としての不感時間を有し ており、 前記収集電極の内の最大の収集電極を含む1つ以上の電極で前記選択された通 過時間の1つのものとして登録されたイオン到着の数をカウントすることを含み 、その最大電極に対して前記選択通過時間でのイオン到着率が所定値を超えてお らず、該所定値を上回ると前記不感時間の出現がカウントされたイオンの数に甚 大な誤差を生ずることになる、ことを特徴とする飛行時間質量分析方法。 21. 前記最大電極を決定する段階であり、その最大電極に対して、前記選 択通過時間での前記イオン到着率が所定値を超えおらず、該所定値を上回ると前 記不感時間の出現がその電極で登録されたイオン到着の数に甚大な誤差を生ずる ことから成る最大電極の決定の為に、より小さな電極でのイオン到着率の測定か ら前記電極でのイオン到着率を予想して、前記電極の内の最大電極を選択して、 該最大電極に対してそのように予想されたイオン到着率がその電極に対する前記 所定値を超えないように為す段階を更に含む、請求項20に記載の飛行時間質量 分析方法。 22. 前記最大電極を決定する段階であり、その最大電極に対して、前記選 択通過時間での前記イオン到着率が所定値を超えおらず、該所定値を上回ると前 記不感時間の出現がその電極で登録されたイオン到着の数に甚大な誤差を生ずる ことから成る最大電極の決定の為に、不感時間修正アルゴリズムを用いて各電極 での真のイオン到着率を計算し、前記電極の内の最大電極を選択して、該最大電 極に対してそうして計算されたイオン到着率がその電極に対する前記所定値を超 えないように為す段階を更に含む、請求項20に記載の飛行時間質量分析方法。 23. 前記所定値が、その値を超えると不感時間修正が正確性の所望程度ま で為され得ないことを示すような値である、請求項20乃至22の内の何れか一 項に記載の飛行時間分析方法。 24. 前記所定値が、その電極でのイオン・カウントとより小さい電極での イオン・カウントとの比が実質的に一定に保持される最高イオン到着率となるよ うに先行する実験によって決定される、請求項20乃至22の内の何れか一項に 記載の飛行時間質量分析方法。 25. 前記所定値が、その電極でのイオン・カウントとより小さい電極での イオン・カウントとの比が、不感時間修正アルゴリズムを用いて、少なくともよ り大きな電極に関連されたデータの修正の後に実質的に一定に保持される最高イ オン到着率となるように先行する実験によって決定される、請求項20乃至22 の内の何れか一項に記載の飛行時間質量分析方法。
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