JP2005528745A - 質量分析計内の影を減らす方法と装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、トラップされたイオンをトラップして質量分析するための四重極ロッド・セットを用いる質量分析計にしばしば発生する影のゴースト・ピークの問題に対処するものである。この問題は、ロッドの長さに沿った不規則に分散された電圧勾配の結果として起こる。３つの解決方法が示される。第１の方法はロッド・セットの導電特性を改善することを含む。第２の方法は少なくとも１つの連続的な軸方向ＤＣ電界をトラッピング四重極ロッド・セットに印加し、イオンをトラップの所定の領域に向かわせて電圧勾配をなくすことを含む。別の方法は、１つ以上の離散的な軸方向電界を印加してトラップの軸方向の次元に沿った１つ以上のポテンシャル障壁を作る（最初にイオンをトラップするのに用いられた障壁に加えて）ことを含む。これらの障壁は異なる電圧勾配のイオンが互いに平衡することを防ぐ。

Description

本発明は一般に質量分析計の分野に関するもので、より詳しく述べると、イオン・トラップ内に含まれるイオンを質量分析することにより得られる質量スキャンから「ゴースト・ピーク」などの影を減らすまたは除く方法に関する。

四重極質量分析計はこれまで貫流する装置、すなわち、イオンの連続的な流れが四重極に入って出てゆく装置として用いられてきた。しかし最近は同じ四重極質量分析計が、直線イオン・トラップと質量分析計とが結合されたものとして用いられるようになった。すなわち、直線イオン・トラップは四重極の容積内にイオンを蓄積して抑制する。直線イオン・トラップの特徴は細長い多重極ロッド・セットであって、２次元のＲＦ電界を用いてイオンを半径方向に抑制し、ＤＣ障壁すなわちトラッピング電界を用いてイオンを軸方向に抑制する。適当な充填時間の後で、例えば半径方向または軸方向の放出技術を用いて、トラップされたイオンを質量に従ってスキャンアウトする。イオンのトラッピングと質量分析の機能を結合した四重極質量分析計の例が、とりわけ、バイエル(Bier)他の米国特許第５，４２０，４２５号と、ヘージャ(Hager)の米国特許第６，１７７，６６８号と、２００２年１２月４日出願で本出願の被譲渡人に譲渡された同時継続出願の米国特許出願第１０／３１０，０００号に述べられている。この明細書で参照することによりここに援用する。

かかる四重極質量分析計では、質量スキャンを行うとゴースト・ピーク（すなわち、主ピークの近くに現れる随伴ピーク）が現われて、質量スキャンを疑わしものにすることがある。この一例を図１Ａに示す。この図の質量スキャン７８の特色は主質量ピーク８２である。主ピーク８２の低質量側にある随伴ピーク８０がゴースト・ピーク、すなわち影(artifact)である。主ピーク８２の高質量側にある小さなピーク８４は正当なアイソトープ・ピークである。かかるスペクトログラムはＡｇｉｌｅｎｔ（ＴＭ）製のアセトニトリルと水とで薄められた市販の標準溶液（製品番号ＥＳ Ｍｉｘ Ｇ２４２１Ａ）を用いて描かれたものである。四重極ロッド・セットをイオン・トラップと質量分析計とが結合されたものとして動作させたとき、この種の影が多数の質量分析計で観察されている。質量が大きくなると影のピークの厳しさが増し、質量の分離が質量と共に増える。すなわち、質量が大きいとき問題は最悪になる。また、分解能が最良である低いスキャン速度(例えば、２５０Ｄａ／ｓ)のときにも問題は非常に顕著であった。装置の経年数やロッドの長さも要因であった。パラメータ条件（主として、イオンを軸方向にトラップするのに用いられる出口レンズなどの端セクション部材の障壁ポテンシャル）に従って影のピークは最小になるが、主ピークの強さは犠牲になる。また、測定器やその調整方法に従って、影のピークは主ピークの高質量側にも低質量側にも出る。

本発明は、この望ましくない現象を減らし、また場合によってはなくすことができる。
影は、トラップする四重極ロッド・セットの長さに沿って分散される不規則に分散された電圧勾配のために起こると考えられる。これにより、イオン・トラップ内には異なる運動エネルギーの、空間的に分散され孤立したイオン集団が生じる。イオンがトラップから出るとき、同じｍ／ｚ値を持つ孤立したイオン集団が異なる時刻に出口端に現れる。トラップから出るイオンはトラップの長さ全体のどこからでも出るので、同じｍ／ｚ値のイオンが同じように挙動せずにゴースト・ピークを生じる。

本発明は影の問題に対して３つの可能な解決方法を提供する。第１の方法はロッド・セットの冶金学的性質（特に導電特性）を改善することを含む。第２の方法は、トラップする四重極ロッド・セットに少なくとも１つの連続的な軸方向ＤＣ電界を印加してイオンを最終的に放出するトラップの所定の領域にイオンを向かわせて、孤立したイオン集団をなくすことである。第３の方法は、少なくとも１つの離散的な軸方向電界を印加してトラップの軸方向の次元に沿ってポテンシャル障壁を作る（最初にイオンをトラップするのに用いられる障壁の他に）ことにより、イオン・トラップを区画することである。これらの障壁は孤立したイオン集団がトラップに沿って互いに平衡するのを防ぐ。

本発明の１つの態様では、入口端と縦軸と遠端とを有する細長いロッド・セットを有する質量分析計を動作させる方法を提供する。この方法は、（ａ）入口端を介してイオンを前記ロッド・セット内に導入し、（ｂ）ロッドと遠端の近くの障壁電界との間にＲＦ電界を作ることにより、ロッド・セット内に導入された少なくとも複数のイオンをトラップし、（ｃ）イオンをトラップした後、ロッド・セットの内部に少なくとも１つの追加の障壁電界を確立して、トラップされたイオンの少なくとも２つの区画を画定し、（ｄ）選択された質量対電荷比の少なくとも複数のイオンを、全部ではなく選択された区画から放出し、（ｅ）少なくとも複数の放出されたイオンを検出することを含む。
好ましい実施の形態では、イオンは１つの区画だけから検出される。

この方法は、イオンを軸方向に（すなわち、縦軸に沿って）または半径方向に（すなわち、縦軸を横切って）放出する質量分析計で実現することができる。軸方向に放出する質量分析計では、遠端はトラップされたイオンの出口端として機能し、好ましくは１つの追加の障壁電界を作り、選択された区画はこの追加の障壁電界と遠端／出口端の近くの障壁電界との間に画定される。半径方向に放出する質量分析計では、選択された区画はロッド・セットに沿った任意の場所に定義してよく、好ましくは検出器を設けて、実質的に選択された区画だけから放出するイオンを検出する。

本発明の別の態様では、質量分析計であって、或る容積を定義する多重極ロッド・セットと、ロッド・セットに接続し、この容積内にＲＦ電界を生成して選択された範囲の質量対電荷比のイオンを第１および第２の直交する次元に沿って抑制するための電源手段と、第１および第２の次元と実質的に直交する第３の次元に沿ってこの容積内にイオンを導入してトラップするための手段と、トラップされたイオンの少なくとも２つの区画を画定するための手段と、全部ではなく選択された区画からイオンを検出するための手段とを備える質量分析計を提供する。

本発明の別の態様では、イオンを２つの次元内に抑制するための２次元のＲＦ電界と、これらの２つの次元に実質的に垂直の方向にイオンを抑制するための少なくとも１つの障壁ポテンシャルとを用いるイオン・トラップの改善を提供する。この改善は、トラップされたイオンの少なくとも２つの区画を定義するための手段と、全部ではなく少なくとも１つの区画からイオンを放出して検出するための手段とを含む。

本発明の別の態様では、入口端と縦軸と遠端とを有する細長いロッド・セットを有する質量分析計を動作させる別の方法を提供する。この方法は、（ａ）入口端を介してイオンをロッド・セット内に導入し、（ｂ）ロッドの間にＲＦ電界を作ることによりまた遠端の近くに障壁電界を作ることにより、ロッド・セット内に導入された少なくとも複数のイオンをトラップし、（ｃ）縦軸に沿って少なくとも１つのＤＣ電界を確立して、前記トラップされたイオンをロッド・セットにより画定される容積の所定の領域に向かわせ、（ｄ）選択された質量対電荷比の少なくとも複数のイオンを所定の領域から放出し、（ｅ）少なくとも複数の放出されたイオンを検出することを含む。

この方法は、イオンを軸方向または半径方向に放出する質量分析計で実現することができる。軸方向に放出する質量分析計では、遠端はトラップされたイオンの出口端として機能し、イオンはロッド・セットの遠端に向かわせられる。半径方向に放出する質量分析計では、所定の領域はロッド・セットに沿った任意の場所にあってもよく、好ましくは検出器を設けて、実質的にこの領域だけから放出するイオンを検出する。

好ましい実施の形態では、ＤＣ電界はロッド・セットの近くに設けられたバイアスされた電極のセットにより確立される。これらの各電極はステムを含むＴ型の断面を有し、ステムの深さはロッド・セットの長さに沿って異なり、縦軸に沿って実質的に均一の電界を与える。

本発明者の理論では、影の問題はリニア・イオン・トラップ（ＬＩＴ）に用いられるロッドの冶金学的性質とその形状とが原因である。最初は、一般にステンレス・スチールで作られた新しいロッド・セットと交換すればこの問題は解決すると考えた。また多くの場合に、新しいロッド・セットを取り付けると影のピークはなくなるが、数時間または数日経過するとまた影が現れると考えた。

図２は、１つの四重極ロッド・セットＱ３が、リニア・イオン・トラップと質量分析計とが結合されたものとして動作するトリプル四重極質量分析計装置１０を示す。実験はかかる装置で行われ、本発明はこの型の質量分析計で用いてよい（ただし、これに限定されない）。

より詳しく述べると、装置１０はイオン源１２を含む。これは電気スプレイ、イオン・スプレイ、コロナ放電装置、またはその他の周知のイオン源でよい。イオン源１２からのイオンはアパーチャ・プレート１６内のアパーチャ１４を通って送られる。プレート１６の反対側にカーテン・ガス室１８があり、カーテン・ガスがガス源（図示しない）からここに供給される。カーテン・ガスは、コーネル研究基金(Cornell Research Foundation Inc.)の米国特許第４，８６１，９８８号に記載されているように、アルゴンや窒素やその他の不活性ガスでよい。上記特許は適当なイオン・スプレイ装置も開示している。この特許の内容をここに援用する。

次に、イオンはオリフィス・プレート２０内のオリフィス１９を通って、差動ポンプで排気される真空室２１に入る。次にイオンはスキマ・プレート２４内のアパーチャ２２を通って、差動ポンプで排気される第２の室２６に入る。一般に差動ポンプで排気される室２１内の圧力は１トルまたは２トル程度であり、差動ポンプで排気される第２の室２６（質量分析計の第１室と見なされることが多い）は約７ミリトルまたは８ミリトルの圧力まで真空排気される。

室２６内に、従来のＲＦ専用の多重極イオン・ガイドＱ０がある。その機能はイオンを冷却して収束させることであって、室２６内にある比較的高いガス圧力により助けられる。室２６は、大気圧のイオン源１２と低圧真空室との間のインターフェースとしての役目もあり、次の処理の前にイオン・ストリームから更にガスを除去する働きをする。

インターカッド(interquad)アパーチャＩＱ１は室２６と第２の主真空室３０とを分離する。第２の室３０内に、ＳＴ（スタッビーズ（stubbies)の略で、軸長の短いロッドであることを示す）と書かれているＲＦ専用のロッドがあり、これはブルベーカ(Brubaker)レンズの役目をする。四重極ロッド・セットＱ１は、約１から３ｘ１０^-５トルに真空排気された真空室３０内にある。第２の四重極ロッド・セットＱ２は、ガス室３４から衝突ガスを供給される衝突セル３２内にある。トムソン(Thomson)とジョリフェ(Jolliffe)の米国特許第６，１１１，２５０号に教示されているように、衝突セル３２は出口端に向かって軸方向電界を形成するよう設計する。上記特許の全内容はここに援用される。セル３２は一般に約５ｘ１０^-4トルから１０^-2トルの範囲の圧力に保たれ、室３０内にあって、両端にインターカッド・アパーチャＩＱ２，ＩＱ３を含む。Ｑ２の後に、３５で示す第３の四重極ロッド・セットＱ３と、出口レンズ４０とがある。

Ｑ３内の各ロッドは約１０ｍｍの半径と約１２０ｍｍの長さとを有するが、他のサイズも考えられ、また実際に用いられる。ロッドはできるだけ理想的な形状（例えば、完全な円、または完全な双曲面）に近くて、質量分析に必要な実質的な四重極電界を作ることが望ましい。Ｑ３内の向かい合うロッドは好ましくは約２０ｍｍ離れているが、他の間隔も考えられ、また実際に用いられる。Ｑ３領域内の圧力は通常はＱ１内の圧力と同じで、１から３ｘ１０^-５トルである。出口レンズ４０を通って軸方向に出るイオンを検出するために検出器７６を設ける。

ＲＦ用の電源３７と、ＲＦ／ＤＣ用の電源３６と、ＲＦ／ＤＣおよび補助ＡＣ用の電源３８とを設けて、四重極Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３に接続する。Ｑ０はＲＦ専用の多重極イオン・ガイドとして動作し、その機能は、米国特許第４，９６３，７３６号に教示されているように、イオンを冷却して収束させることである。上記特許の内容はここに援用される。Ｑ１は標準の分解ＲＦ／ＤＣ四重極である。ＲＦ電圧とＤＣ電圧とは、注目の前駆イオンまたは或る範囲のイオンだけをＱ２に送るように選択される。Ｑ２はガス源３４から衝突ガスを供給され、前駆イオンを解離してフラグメント・イオンを作る。Ｑ３は直線イオン・トラップとして動作し、解離されない前駆イオンだけでなくフラグメント・イオンをトラップするのに用いられる。次に、軸方向放出技術を用いて、質量に依存してイオンをＱ３からスキャンアウトする。Ｑ３は標準の分解ＲＦ／ＤＣ四重極としても機能する。

例示の実施の形態では、イオン源１２からのイオンは真空室３０に送られる。必要であれば、この技術で周知のように四重極ロッド・セットに印加されるＲＦ＋ＤＣ電圧を操作して、選択されたｍ／ｚ値（または質量対電荷比の範囲）の前駆イオンをＱ１で選択してよい。前駆イオンを選択した後、Ｑ１とＱ２との間の適当な電圧降下によりイオンを加速してＱ２内に送り、米国特許第５，２４８，８７５号に教示されているように、フラグメンテーションを誘発させる。上記特許の内容はここに援用される。フラグメンテーションの程度は、衝突セルＱ２内の圧力とＱ１とＱ２との間のポテンシャル差とにより部分的に制御することができる。例示の実施の形態では、Ｑ１とＩＱ２との間には約４０−８０ボルトのＤＣ電圧降下がある。

フラグメント・イオンは解離されない前駆イオンと共に、その運動量と、Ｑ２とＱ３との間の周囲圧力勾配とにより、Ｑ３内に運ばれる。適当な充填時間の後、ＩＱ３に阻止ポテンシャルを与えて、前駆イオンとそのフラグメント・イオンとをＱ３内にトラップする。Ｑ３内にトラップされると、前駆イオンとそのフラグメント・イオンとは直線イオン・トラップから質量選択的にスキャンアウトされて、ＭＳ／ＭＳまたはＭＳ²スペクトルを生成する。

図３は四重極Ｑ３に与えられる波形のタイミング図の詳細を示す。初期段５０で、ＩＱ３のＤＣ阻止ポテンシャルを下げて、好ましくは約５−１０００ｍｓの範囲（好ましくは５０ｍｓ）の間、直線イオン・トラップを充填する。
次は冷却段５２で、トラップ内のイオンをＱ３内で約１０ｍｓの間、冷却または熱運動化する。冷却段はオプションであって、実際には省略してよい。

冷却段の後に質量スキャンすなわち質量分析段５４が続き、ここでイオンをＱ３から質量に従って軸方向にスキャンアウトする。図の実施の形態では、Ｑ３内にイオンをトラップするのに用いられるＲＦ電圧に補助二重極ＡＣ電圧を重ねて、一組の極対にｘまたはｙ方向（軸方向に直角である）に印加する。補助ＡＣ電圧の周波数ｆ_auxは、好ましくは軸放出を行うことが知られている所定の周波数ω_ejecに設定する（各直線イオン・トラップは、その正確な形状に基づいて最適な軸放出のための幾分異なる周波数を有してよい)。同時に、Ｑ３のＲＦ電圧とＱ３の補助ＡＣ電圧との振幅をランプする、すなわちスキャンする。本被譲渡人に譲渡された同時継続する２００２年５月３０日出願の米国特許出願第１０／１５９，７６６号に教示されているように、この技術は軸放出の分解能を高める。この文書の内容をここに援用する。
質量スキャニングの後、次の段５６でＱ３から全てのイオンを出して空にする。この段では、トラップを空にするために全ての電圧を下げる。

装置１０内でＱ３から発生する影の現象を調べると、Ｑ３ＬＩＴから軸方向にスキャンされるイオンはＱ３ロッド・セットの長さに沿った任意の場所から出ることができるし実際に出るが、同じｍ／ｚ値のイオンが必ずしも同時にはトラップから出ないことが知られている。したがって、Ｑ３ロッド・セットの長さに沿った、電圧勾配により互いに孤立したイオンの集団がある、すなわち、異なるイオン集団は少し異なる電圧ポテンシャルに付勢されるので少し異なる運動エネルギーを有する、と考えられる。経験によると、異なるロッド・セットは異なる孤立したイオン集団を有する可能性があり、これはＱ３ロッド・セット上に不規則に分散された電圧勾配が存在することを意味する。

このように、ＬＩＴ内の或るイオン集団は他のイオン集団とは異なる運動エネルギーを有してよい。したがって、離散的なまたは異なるイオン集団は、ＩＱ３と、Ｑ３ＬＩＴの向かい合う端にある出口レンズとを含む電圧勾配すなわち障壁から反射すると予想される。Ｑ３の長さすなわち軸方向の次元に沿って不規則に分散された電圧勾配すなわち障壁を生じる他の機構も働いている可能性がある。

伝送特性に影響を与える不規則に分散された電圧障壁すなわち勾配は、恐らく元素または酸化物である表面合成物が異なるために生じるロッドの表面ポテンシャルの不均一から起こると考えられる。影の影響が徐々に発生する理由は酸化のためであろう。かかる不規則性のためにロッド表面上の仕事関数が変動し、したがって、ロッドに沿った異なる位置での実効ＲＦ電圧振幅が変動すると考えられる。ゲルリッヒ(Gerlich)、ディータ(Dieter)の「不均質のＲＦ電界： 遅いイオンを持つプロセスの研究のための種々のツール(Inhomogeneous RF Fields: A Versatile Tool For The Study of Processes With Slow Ions)」、Advance in Chemical Physics Series, Vol. 52, pages 75-81, 1992、を参照のこと。

ＬＩＴ内の影の問題に対して３つの可能な解決方法がある。第１の方法はロッド・セットの冶金学的性質（得に導電特性）を改善することを含む。第２の方法は連続的な軸方向電界をＬＩＴ四重極ロッド・セットに印加してイオンをトラップの出口端に向かわせて、孤立したイオン集団をなくすことを含む。リナックスをこの目的に用いたときのＬＩＴの挙動について調査した。第３の方法は離散的な軸方向電界を印加してトラップの軸方向の次元に沿って１つ以上のポテンシャル障壁を作ることを含む。かかる障壁は、トラップに沿って孤立しているイオン集団が互いに妨害し合うのを防ぐ。四重極ロッド・セットを囲むバイアスされた金属被覆リングを用いてポテンシャル障壁を作ったときのＬＩＴの挙動を調べた。第２および第３の方法は、検出されたイオン内に孤立したイオン集団をなくすための手段を与える。第１の方法は、ロッドの冶金学的性質から生じる不規則なポテンシャル勾配を改善するための手段を与える。

１． 改善された冶金学的性質
影の問題を減らす１つの方法はロッド・セットの冶金学的性質を改善して導電特性を良くし、酸化しにくくすることである。従来、ロッド・セットは従来の機械加工法を用いてステンレス・スチールで作られた。かかる方法は特定のロッド長さを超えると厳しい許容レベルを必ずしも満たすことができない（質量分析に必要な実質的な四重極電界を作るには高い許容範囲が重要である）ので、精密な許容範囲のロッド・セットを作るための他の材料と製作方法が開発された。例えば、本被譲渡人は金被覆のセラミック・ロッドを用いた比較的長いロッド・セットを開発した。次の実験は、Ｑ３ロッドとして金被覆のセラミック・ロッドと金被覆のステンレス・スチール・ロッドとを用いて行った。

９つの金被覆のロッド・セットを用いると、９セット中８セットの影の影響が少なくとも１つの方向または他の方向（方向は、ロッドをＱ２に向けまたは逆に検出器に向けて置いたと定義する）で許容レベルまで減少したことが観察された。１つのロッド・セットだけが両方向で合格であった。金の層は改善された均一の導電層を形成するので、ロッドに沿った不規則な電圧障壁すなわち勾配を減らすと考えられる。しかし、ロッド・セットに金被覆することは影のピークの厳しさを減らす助けになるだけであって、この現象を完全に除くことはできなかった。
金ではなく、他の金属アモルファス被覆でも十分である。

２． 連続的な軸方向電界
別の方法はＱ３ＬＩＴ内に１つ以上の軸方向電界を作るまたは与えることである。ここで「連続的」電界と呼ぶ種類の軸方向電界は、Ｑ３の長さ全体に沿ってトラップされたイオンをロッド・セットの出口端の方に押しやるすなわち向けるよう機能する。これはトラップされたイオンを集めて、離散的なイオン集団をなくす効果を有する。また軸方向電界により、軸方向に放出するよう選択された所定のｍ／ｚ値の実質的に全てのイオンは実質的に同時にトラップから出る。

図４Ａと図４Ｂは、連続的な軸方向電界を印加するのに用いてよい装置の一例である「マニトバ」型のリナックス１００の半径方向と軸方向の断面図をそれぞれ示す。リナックはＱ３の主四重極ロッド３５の間に導入された４個の追加の電極１０２を含む。種々の電極の形が可能であるが、好ましい電極はＴ型の断面を有する。リナック電極は同じＤＣポテンシャル１０４に保たれるが、ステム部１０６の深さｄは図４Ｂに示すように異なり、Ｑ３の軸方向の次元に沿ってほぼ均一な電界を与える。これに関するより詳細な情報は、ロボダ(Loboda)他の「多重極イオン・ガイド内に軸方向電界を作るための新しいリナックＩＩ電極の形状(Novel Linac II Electrode Geometry for Creating an Axial Field in a Multipole Ion Guide)」, Eur. J. Mass Spectrom., 6, 531-536(2000)、を参照のこと。その内容がここに援用される。リナック１００は連続的なＤＣ軸方向電界（記号的に電界線１０８で示す）を作り、これがＱ３ロッド・セットの出口端に向かってイオンを押しやる力を与える。影の現象はこの方法を用いることにより実質的になくすことができる。

図３を参照すると、軸方向電界はイオン導入段５０の間は好ましくはオフなので、トラップの空間電荷特性は影響されない（充填時間中に軸方向電界をオンにすると充填時間が短縮される）。放出の間は、イオンが出るに従って空間電荷効果は軸方向電界により小さくなる、および／または補償される。

ゴースト影ピークを小さくするには、異なるロッド・セットに対して異なる軸方向勾配が必要であることが分かった。したがって、異なるロッド・セットは個別に調整しなければならない。実験的に、ＬＩＴの長さが約２０ｍｍのときは０．０５から０．１５ボルト／ｃｍのポテンシャル勾配が必要である。測定器の間の違いを補償するために、この値はアプリケーションによって変えてよい。また、正と負のモードのイオンでは異なる極性の軸方向電界が必要である。

リナック１００を用いると、ＩＱ３の付近のリナック電界の間に或る相互作用があって、イオン導入段５０の間、Ｑ３へのイオンの伝送に影響を与えることが分かった。これは、リナック１００の位置をロッド・セットの端に対して調整することにより克服することができた。より詳細に述べると、ＤＣ電界はＩＱ３とＱ３ロッド・セットの端とにより作られる縁電界と相互作用する。この相互作用はトラップを充填するイオンに影響を与えてその充填量を減らす。この相互作用を避けるため、リナック電極の端をロッド・セットの端から１ｍｍから４ｍｍ離す。一般に縁電界はロッド半径の約１／２（図の実施の形態では約６ｍｍ）の距離だけロッド・セット内に入る。したがって、この相互作用を高めるには約４ｍｍのギャップで十分である。また、適当な電圧を印加すると、通常のＲＦ／ＤＣ分解の動作モードはリナック・ハードウエアが存在しても余り影響されないようである。

影の問題をなくすために連続的な軸方向電界を直線イオン・トラップ内に作る代替的な方法として種々の他の機構を用いることができる。これらの多くのものが、トムソンとジョリフェの米国特許第５，８４７，３８６号と第６，１１１，２５０号とに述べられている。これらの特許はここに援用される。これらの特許はイオンがトラップされていない標準の分解四重極セルまたは衝突セル内に補助の軸方向電界を作ることを述べているが、これらの多くはイオン・トラップで用いることができる。

簡単に述べると、上の特許に述べられているように、１つ以上のロッド・セット内に軸方向電界を作るには、ロッドを先細にし(図８から図１１)、ロッドを互いに或る角度で配置し(図１２から図１５)、ロッドをセグメント化し(図１６、図１７)、ロッドの回りにセグメント化されたケースを設け（図１８、図１９）、抵抗性被覆のまたはセグメント化された補助ロッドを設け（図１８、図１９）、各ロッドに沿って間隔をあけた一組の導電金属バンドを設けてバンドの間に抵抗性被覆を行い(図２０)、抵抗性外部被覆と導電性内部被覆とを持つ管として各ロッドを形成し(図２１、図２２)、上記の任意の２つ以上を組み合せ、または任意の他の適当な方法を用いる。

詳しく述べると、図８から図１１は軸方向電界を与える先細のロッド・セット２６２を示す。ロッド・セット２６２は、共に等しく先細にした２対のロッド２６２Ａと２６２Ｂとで構成する。一方の対２６２Ａの向きを示すと、ロッドの広い端２６４Ａはロッド・セットの内部容積２６８の入口２６６にあり、狭い端２７０Ａはロッド・セットの出口端２７２にある。他方の対２６２Ｂの向きを示すと、その広い端２６４Ｂは内部容積２６８の出口端２７２にあり、その狭い端２７０Ｂは入口２６６にある。ロッドは中心縦軸２６７を定義する。各対のロッド２６２Ａ、２６２Ｂは電気的に互いに接続され、電源２４８の一部を形成するＲＦ発電機２７４からＲＦポテンシャルが各対に(絶縁コンデンサＣ２を通して)印加される。別のＤＣ電圧が各対に印加される。例えば、電圧Ｖ１がＤＣ源２７６−１から一方の対２６２Ａに、また電圧Ｖ２が２７６−２から他方の対２６２Ｂに印加される。先細のロッド２６２Ａと２６２Ｂとは絶縁されたホルダまたは支持（図示しない）内にあるので、ロッドの中心は正方形の４隅にある。他の間隔を用いて望ましい電界を与えてよい。例えば、ロッドの広い端の中心を狭い端の中心より中心軸２６７の近くに置いてよい。

図１２から図１５は、軸方向電界を与える角度付きロッド・セット２６２を示す。図の中のダッシュ付き番号は図８から図１１の番号に対応する部分を示す。図１２から図１５では、ロッドの直径は同じであるが、一方の対２６２Ａ^’の端２６４Ａ^’は一端で四重極の軸２６７^’に近付けて置かれ、他方の対２６２Ｂ^’の端２６８Ｂ^’は他端で中心軸２６７^’に近付けて置かれる。上の両方の場合に、ＤＣ電圧は一端と他端とで異なる軸ポテンシャル（すなわち、軸２６７のポテンシャル）を与える。好ましくはこの差は滑らかであるが、階段状の差でもよい。どちらの場合も、軸方向電界は軸２６７に沿って作られる。

図１６と図１７は、２対の平行な円筒ロッド２９６Ａ、２９６Ｂから成る、軸方向電界を与えるセグメント化されたロッド・セット２９６を示す。これは通常の方法で配置されるが、縦軸方向に６つのセグメント２９６Ａ−１から２９６Ａ−６と、２９６Ｂ−１から２９６Ｂ−６とに分割されている（セクション２９６Ｂ−１から２９６Ｂ−６は別に示さない）。隣接するセグメントすなわちセクションの間の隙間９８は非常に小さく、例えば約０．５ｍｍである。各Ａセクションと各Ｂセクションには絶縁コンデンサＣ３を介してＲＦ発電機２７４から同じＲＦ電圧が供給されるが、それぞれには抵抗器Ｒ１からＲ６を介して異なるＤＣ電圧Ｖ１からＶ６が供給される。セクション２９６Ａ−１と２９６Ｂ−１とは電圧Ｖ１を受け、セクション２９６Ａ−２と２９６Ｂ−２とは電圧Ｖ２を受ける。以下同じである。これは、垂直軸に軸方向電圧、水平軸にロッド・セットに沿った距離をプロットした図１６に３０２で示すように、ロッド・セット２９６の中心縦軸３００に沿って階段状電圧を作る。セクション毎の別個のＤＣ電源によりまたは抵抗分割器網を持つ１つの電源により、別個のポテンシャルを生成して各セクションに供給することができる。

図１８、図１９は軸方向の電界を与えるロッドの回りのセグメント化されたケースを示す。この装置では、四重極ロッド３１６Ａ、３１６Ｂは従来のものであるが、６個のセグメント３１８−１から３１８−６に分割され絶縁リング３２０で分離された円筒形金属ケースすなわちシェル３１８で囲まれている。四重極の中心軸３２２の電界は、ロッド３１６Ａ、３１６Ｂのポテンシャルとケース３１８のポテンシャルとに従う。ケースの正確な寄与は中心軸３２２からケースまでの距離に従い、適当なモデリング・プログラムにより決定することができる。ケースはセグメントに分割されるが、図１６と図１７の場合と同じように、すなわち勾配を段階状に近似して、軸方向電界を作ることができる。

図２０は各ロッドに沿って間隔をあけた一組の導電金属バンドを示す。これは軸方向電界を与えるようにバンドの間に抵抗性被覆を有する。図２０は単一ロッド３５６の四重極を示す。ロッド３５６は図に示すように５個の取り囲む導電金属バンド３５８−１から３５８−５を有し、ロッドを４個のセグメント３６０に分割する。残りのロッド表面、すなわち各セグメント３６０は抵抗材料で被覆され、スクエア当たり２．０オームから５０オームの間の表面抵抗率を有する。５個のバンドを選んだのは設計の複雑さと最大軸方向電界との間で妥協した結果であり、１つの制約は抵抗表面で発生する熱である。ＲＦは金属バンド３５８−１から３５８−５に印加される。別個のＤＣポテンシャルＶ１からＶ５がＲＦ阻止チョークＬ１からＬ５をそれぞれ介して各金属バンド３５８−１から３５８−５に印加される。

図２１−図２４は、軸方向電界を与える抵抗性被覆の、またはセグメント化された補助ロッドを示す。ロッド３７０は、外面に導電性の高い１対の端金属バンド３７４を有する絶縁セラミック管３７２として形成する。バンド３７４は外部抵抗性の外面被覆３７６により分離する。管３７２の内部は導電金属３７８で被覆する。管３７２の壁は比較的薄く、例えば約０．５ｍｍから１．０ｍｍである。外部抵抗性表面３７６の表面抵抗は通常はスクエア当たり１．０メグオームから１０メグオームの間である。Ｖ１とＶ２とで示されているＤＣ電圧差が２個の金属バンド３７４により抵抗表面３７６に接続され、ＲＦは内部導電金属表面３７８に接続される。外面３７６は高抵抗率であって外面内の電子がＲＦに応答する（約１．０ＭＨｚの周波数で）のを制限するので、ＲＦはほとんど減衰せずに抵抗表面を通ることができる。同時に、電圧源Ｖ１はロッド３７０の長さに沿ってＤＣ勾配を確立し、やはり軸方向のＤＣ電界を確立する。図２３と図２４では、各四重極ロッド３７９は低抵抗率（例えば、スクエア当たり３００オーム）の表面材料で被覆され、ＲＦポテンシャルはＲＦ源３８０から従来の方法でロッドに印加される。別個のＤＣ電圧Ｖ１とＶ２とがＲＦチョーク３８１−１から３８１−４を通して４個のロッド全ての各端に印加される。ロッド３７９の表面の抵抗が低いのでＲＦ電界に実質的に影響を与えないが、ロッドの長さに沿ったＤＣ電圧勾配を形成して軸方向電界を確立する。抵抗率は高すぎてはならない。さもないと抵抗熱が発生する（または、抵抗性被覆を持つ外部ロッドすなわちシェルを用いてよい）。

トラップされたイオンを質量検出のために半径方向に放出するＬＩＴに連続的な軸方向電界を印加してもよいことを認識すべきである。かかるＬＩＴ１５０の例を図７Ａに示す。これは３つのセクション、すなわち、細長い中心セクション１５４と、入口端セクション１５２と、出口端セクション１５６とで構成する。各セクションは２対の向かい合う電極を含む。トラッピング・モードでは、端セクション１５２、１５６は中心セクション１５４より高いＤＣポテンシャルに保たれる。トラップを充填するには、入口セクション１５２のＤＣポテンシャルを下げる。適当な充填時間の後、このＤＣポテンシャルを上げてトラップの中心セクション１５４内にポテンシャル井戸を形成して、イオンを軸方向に抑制する。

細長いアパーチャ１６０を中心セクション１５４の電極構造内に形成して、トラップされたイオンが質量選択的に半径方向（トラップの軸方向の次元に垂直の方向）に放出できるようにする。ロッドに印加されるＲＦ電圧とＤＣ電圧とを操作して、四重極電界内の選択されたイオンを不安定にする。トラップの長さに沿って存在して不安定になったこれらのイオンは細長いアパーチャ１６０を通って中心セクション１５４から出る。または、アパーチャを省略して、位相同期した共振放出電界を中心セクション１５４内の両方のロッドの対に印加することにより、ロッドの間の空間内でイオンを半径方向に放出してよい。図示していないが検出器を設けて、半径方向に放出されたイオンを受ける。
入口端セクション１５２は中心アパーチャを有するプレートで置換してよく、同様に、出口端セクション１５６もプレートで置換してよい。

ロッド・セットの長さ全体からイオンを放出するのではなく、上に述べた任意の技術を用いて逆極性の２つの軸方向電界（矢印１５５ａと１５５ｂで示す）を確立して、イオンを中心セクション１５４の中心領域１８０に、またはロッドの間の特定の点または領域に向かわせることができる。選択された領域から出てくるイオンだけを受けまたは数えるように検出器（図示しない）を形成しまたは遮蔽してよい。または、１つの軸方向電界を確立してイオンを入口端セクション１５２または出口端セクション１５６に向かわせ、かかるセクションだけから出てくるイオンを検出するように適当に形成されまたは遮蔽された検出器を用いてよい。

３． 離散的な軸方向電界
図５の略図に示すように、セラミックなどの非導電性材料で作られたカラー１１８により四重極ロッド・セットＱ３を両端付近で支持する。各カラー１１８は、金属被覆してロッド・セットの回りにあるが四重極のロッド１２２から電気的に絶縁された導電リング１２０ａと１２０ｂとを形成する部分を有する。適当にバイアスされたＤＣポテンシャルを各リング１２０ａと１２０ｂとに与えると、ＬＩＴ容積内に離散的な電圧障壁が作られる。なぜなら、リング１２０ａと１２０ｂとにより作られた半径方向電界のごく一部が四重極内に入り込むからである。トムソンとジョリフェの米国特許第５，８４７，３８６号を参照していただきたい。金属リング１２０ａと１２０ｂとにより誘導された電圧障壁を制御することにより、Ｑ３ＬＩＴ内のイオン集団を制御することができる。好ましくは、ＩＱ３レンズを第１の（すなわち上流の）金属被覆リング１２０ａに電気的に結合し、第２の（すなわち下流の）金属被覆リング１２０ｂを独立のＤＣ電源１２８により制御する。

図６の修正されたタイミング図に示すように、質量スキャンアウト段５４の間は、ＩＱ３レンズのＤＣ電圧をＱ３のＤＣオフセット電圧（特に示さない）より下げて、ＩＱ３に向かって加速されたイオンの反射を防ぐ。上流の金属被覆リング１２０ａはＩＱ３に結合されているので、このリング１２０ａからＱ３に余り大きな電圧障壁は誘導されない。しかし下流の金属被覆リング１２０ｂを適当にバイアスした場合は、イオンはこのリング１２０ｂと出口レンズ４０との間の領域１３０内にトラップされるので、リング１２０ｂとＩＱ３との間のイオンは領域１３０内に入ることができず、トラップされたイオン区画が形成される。したがって、リング１２０ｂと出口レンズ４０とにより定義される領域１３０内のイオンだけが軸方向に放出されて質量スキャンで記録される。この技術により、図１Ｂの質量スペクトル９０に示すように影の問題はきれいになくなる。図１Ｂは図１Ａの質量スキャンと同じ動作条件の下であるが、好ましい金属被覆リング１２０ｂを設けて作動させて描いたものである。

ゴースト影ピークをなくすには、下流のリング１２０ｂのＤＣポテンシャルを異なるロッド・セットについて別々に調整する必要がある。下流のリング１２０ｂに印加されるＤＣ電圧はＬＩＴ毎に変わる。電圧は低い方は２００Ｖから高い方は１５００Ｖまで変わる。金属被覆リング１２０ｂのポテンシャルの設定が高すぎると、ピークの高質量側にピークの尾引きが起こることがある。

代替的に種々の他の機構を用いて、Ｑ３の軸方向の次元に沿って離散的なポテンシャル障壁を作ることができる。これは、ロッドをセグメント化し（例えば、図１６と図１７に示すように）、異なるＤＣオフセット電圧を印加することを含む。または図８Ｂに示すように、ロッドの直径を先細にして中心２６３の直径を端部より大きくしてよい。
また、かかる離散的な軸方向電界技術を、図７Ａを参照して上に述べたように、また図７Ｂに示すように適当に修正して、トラップされたイオンを質量検出のために半径方向に放出するＬＩＴに適用してよい。

図７Ｂに示すように、中心セクション１５４のロッドはセラミックなどの材料で作られた非導電性カラー１６５により支持してよい。各カラー１６５は、金属被覆してロッド・セットの回りにあるが四重極のロッドから電気的に絶縁された導電リング１７０ａと１７０ｂとを形成する部分を有する。適当にバイアスされたＤＣポテンシャルを各リング１７０ａと１７０ｂとに与えると、中心セクション１５４内に離散的な電圧障壁が作られる。なぜなら、リング１７０ａと１７０ｂとにより作られた電界のごく一部が中心セクション１５４内に入り込むからである。動作を説明すると、これらの障壁はトラップが充填された後に印加されて、リング１７０ａと１７０ｂとの間の領域１８０内に第２のポテンシャル井戸を作る。イオンはこの領域１８０に出入りすることができないので、中心セクション内にトラップされたイオンの区画が形成される。アパーチャ１６０を短くし、または検出器を好ましくは短くし、および／または遮蔽して、領域１８０から出るイオンだけを数えるようにする。このようにして、トラップの長さに沿った不規則の電圧勾配から生じる任意の孤立したイオン集団が質量スキャンを妨害することを防ぎ、影の現象を最小にする。

認識されるように、トラップされたイオンを放出する区画は、代替的に入口セクション１５２と上流リング１７０ａとの間に定義される領域、または端セクション１５６と下流リング１７０ｂとの間に定義される領域でよい。また認識されるように、トリプル四重極測定器を提示して説明したが、本発明は、イオン・トラップの上流のロッド・セットを省略してイオン源をイオン・トラップ／質量分析計の結合されたロッド・セットに直接結合する装置で用いることができる。また当業者が認識するように、本発明の精神から逸れることなくここに説明した実施の形態に多くの変更と修正を行ってよい。

上述の本発明の態様は、本発明の原理の単なる例を示す特定の実施の形態の説明と添付の図面から明らかになる。
影のゴースト・ピークが存在することを示す質量スペクトログラムである。 図１Ａと同じ条件の下で得られた影のゴースト・ピークのない質量スペクトログラムである。このスペクトログラムは図５に示す影除去器具を用いて作られた。 本発明を用いてよい直線イオン・トラップ（Ｑ３）を有するトリプル四重極質量分析計の略図である。 図２に示す直線イオン・トラップ（Ｑ３）を制御するのに用いられる種々の波形を示すタイミング図である。 軸方向ＤＣ電界を作るためのリナックス（追加の電極）を持つ修正された四重極ロッド・セット／直線イオン・トラップの半径方向の断面図を示す。 軸方向ＤＣ電界を作るためのリナックス（追加の電極）を持つ修正された四重極ロッド・セット／直線イオン・トラップの軸方向の断面図を示す。 ロッド・セットの軸方向の次元に沿ったポテンシャル障壁を生成するためのバイアスされた金属被覆リングを備える修正された四重極ロッド・セット／直線イオン・トラップの透視図である。 図５に示す修正された直線イオン・トラップを制御するのに用いられる種々の波形を示すタイミング図である。 トラップから半径方向に放出されるイオンを検出する修正された四重極ロッド・セット／直線イオン・トラップの略図である。トラップは軸方向電界を作るための手段を含む。 トラップから半径方向に放出されるイオンを検出する修正された四重極ロッド・セット／直線イオン・トラップの略図である。トラップは、ロッド・セットの軸方向の次元に沿ったポテンシャル障壁を生成するためのバイアスされた金属被覆リングを備える。 直線イオン・トラップの四重極ロッド・セットの１つの代わりにまたは追加して用いられる、軸方向電界を生成するための先細のロッド・セットの２つのロッドの側面図である。 図８のロッド・セットの入口端の端面図である。 図８のロッド・セットの中心の断面図である。 図８のロッド・セットの出口端の端面図である。 直線イオン・トラップの四重極ロッド・セットの１つの代わりにまたは追加して用いられる、軸方向電界を生成するための修正されたロッド・セットの２つのロッドの側面図である。 図１２のロッド・セットの入口端の端面図である。 図１２のロッド・セットの中心の断面図である。 図１２のロッド・セットの出口端の端面図である。 直線イオン・トラップの四重極ロッド・セットの１つの代わりにまたは追加して用いられる、軸方向電界を生成するための修正されたロッド・セットの２つのロッドの側面図である。 図１６のロッド・セットの端面図とその電気接続とを示す。 直線イオン・トラップの四重極ロッド・セットの１つの代わりにまたは追加して用いられる、軸方向電界を生成するための別の修正されたロッド・セットの２つのロッドの側面図である。 図１８のロッド・セットの端面図とその電気接続とを示す。 直線イオン・トラップの四重極ロッド・セットの１つの代わりにまたは追加して用いられる、軸方向電界を生成するための別の修正されたロッド・セットの側面図である。 直線イオン・トラップの四重極ロッド・セットの１つの代わりにまたは追加して用いられる、軸方向電界を生成するための別の修正されたロッド・セットの側面図である。 図２１のロッド・セットの中心の断面図である。 更に別の修正されたロッド・セットの略図である。 図２３のロッド・セットの端面図である。

Claims (34)

1. 入口端と縦軸と前記入口端の遠端とを有する細長いロッド・セットを有する質量分析計を動作させる方法であって、
   （ａ） 前記入口端を介してイオンを前記ロッド・セット内に導入し、
   （ｂ） 前記ロッドと前記遠端の近くの障壁電界との間にＲＦ電界を作ることにより、前記ロッド・セット内に導入された少なくとも複数のイオンをトラップし、
   （ｃ） イオンをトラップした後、前記ロッド・セットの内部に少なくとも１つの追加の障壁電界を確立して、トラップされたイオンの少なくとも２つの区画を画定し、
   （ｄ） 選択された質量対電荷比の少なくとも複数のイオンを、全部ではなく選択された前記区画から放出し、
   （ｅ） 少なくとも複数の前記放出されたイオンを検出する、
   ステップを含む、質量分析計を動作させる方法。
2. イオンは前記区画の１つだけから検出される、請求項１記載の質量分析計を動作させる方法。
3. ステップ（ｃ）の前に、前記入口端の近くに障壁電界を作るステップを含む、請求項２記載の質量分析計を動作させる方法。
4. １つの追加の障壁電界を作り、前記選択された区画は前記追加の障壁電界と前記遠端の近くの前記障壁電界との間に画定される、請求項２または３記載の質量分析計を動作させる方法。
5. 前記遠端は前記イオンの出口端として機能し、
   前記ＲＦ電界と前記出口端の近くの障壁電界とは前記選択された区画内にある前記出口端の近くの抽出領域内で交互作用して縁電界を作り、
   少なくとも前記抽出領域内のイオンは質量選択的に付勢されて前記出口端の近くの障壁電界を克服し、前記ロッド・セットから前記縦軸に沿って放出される、
   請求項４記載の質量分析計を動作させる方法。
6. 前記イオンは前記縦軸を横切る１つ以上の方向に放出され、実質的に前記選択された区画だけからのイオンが検出される、請求項２または３記載の質量分析計を動作させる方法。
7. 前記ロッド・セットの各ロッドは細長いアパーチャを含み、前記ロッド・セットを質量選択的な不安定モードで動作させるとイオンは前記アパーチャを通って放出される、請求項６記載の質量分析計を動作させる方法。
8. 前記トラップされたイオンを質量選択的共振的に励起させてイオンを前記横方向に放出させる、請求項６記載の質量分析計を動作させる方法。
9. １つの追加の障壁電界が作られ、前記選択されトラップされたイオンの区画は前記追加の障壁電界と前記遠端の近くの障壁電界との間にある、請求項６記載の質量分析計を動作させる方法。
10. ２つの追加の障壁電界が作られ、前記選択されトラップされたイオンの区画は前記２つの追加の障壁電界の間にある、請求項６記載の質量分析計を動作させる方法。
11. １つの追加の障壁電界が作られ、前記選択されトラップされたイオン区画は前記追加の障壁電界と前記入口端の近くの障壁電界との間にある、請求項６記載の質量分析計を動作させる方法。
12. 或る容積を定義する多重極ロッド・セットと、
    前記ロッド・セットに接続して、前記容積内にＲＦ電界を生成して選択された範囲の質量対電荷比のイオンを第１および第２の直交する次元に沿って抑制するための電源手段と、
    前記第１および第２の次元と実質的に直交する第３の次元に沿ってイオンを前記容積内に導入してトラップするための手段と、
    トラップされたイオンの少なくとも２つの区画を画定するための手段と、
    全部ではなく選択された前記区画からイオンを検出するための手段と、
    を備えた質量分析計。
13. イオンは前記区画の１つだけから検出される、請求項１２記載の質量分析計。
14. 前記第３の次元に沿ってイオンを導入してトラップするための前記手段は前記ロッド・セットのイオン入口端の近くに障壁電界を作るための手段を含む、請求項１３記載の質量分析計。
15. イオンは前記第３の次元に沿った前記容積から放出され、前記第３の次元に沿ってイオンをトラップするための前記手段は前記ロッド・セットの出口端の近くに障壁電界を作るための手段を含む、請求項１４記載の質量分析計。
16. 前記ＲＦ電界と前記出口端の近くの障壁電界とは前記選択された区画内にある前記出口端の近くの抽出領域内で交互作用して縁電界を作り、
    少なくとも前記抽出領域内のイオンは質量選択的に付勢されて前記出口端の近くの障壁電界を克服し、前記ロッド・セットから前記第３の次元に沿って放出される、
    請求項１５記載の質量分析計。
17. 前記区画化手段は前記容積を囲む少なくとも１つのＤＣバイアスされた導電リングを含む、請求項１２記載の質量分析計。
18. 前記イオンは前記第１および第２の次元に沿って放出され、実質的に前記選択された区画だけからのイオンが検出される、請求項１４記載の質量分析計。
19. 前記ロッド・セットの各ロッドは細長いアパーチャを含み、前記ロッド・セットを質量選択的な不安定モードで動作させるとイオンは前記アパーチャを通って放出される、請求項１８記載の質量分析計。
20. 前記トラップされたイオンを質量選択的に共振的に励起するとイオンは前記第１および第２の次元に放出される、請求項１８記載の質量分析計。
21. イオンを２つの次元内に抑制するための２次元のＲＦ電界と、前記２つの次元に実質的に垂直の方向にイオンを抑制するための少なくとも１つの障壁ポテンシャルとを用いるイオン・トラップにおいて、
    トラップされたイオンの少なくとも２つの区画を画定するための手段と、
    全部ではなく少なくとも１つの区画からイオンを放出して検出するための手段と、
    を含む改善。
22. イオンは前記区画の１つだけから検出される、請求項２１記載の改善。
23. 入口端と縦軸と前記入口端の遠端とを有する細長いロッド・セットを有する質量分析計を動作させる方法であって、
    （ａ） 前記入口端を介してイオンを前記ロッド・セット内に導入し、
    （ｂ） 前記ロッドの間にＲＦ電界を作ることによりまた前記遠端の近くに障壁電界を作ることにより、前記ロッド・セット内に導入された少なくとも複数のイオンをトラップし、
    （ｃ） 前記トラップされたイオンを前記ロッド・セットにより定義される容積の所定の領域に向かわせ、
    （ｄ） 選択された質量対電荷比の少なくとも複数のイオンを前記所定の領域から放出し、
    （ｅ） 少なくとも複数の前記放出されたイオンを検出する、
    ステップを含む、質量分析計を動作させる方法。
24. 前記イオンを向かわせることは前記縦軸に沿って少なくとも１つのＤＣ電界を確立することにより行う、請求項２３記載の質量分析計を動作させる方法。
25. 前記ＤＣ電界は前記ロッド・セットの近くに設けられたバイアスされた電極のセットにより確立され、各前記電極はステムを含むＴ型の断面を有し、前記ステムの深さは前記ロッド・セットの長さ全体で異なるので前記縦軸に沿って実質的に均一の電界を作る、請求項２４記載の質量分析計を動作させる方法。
26. 入口端と出口端と縦軸とを有する細長いロッド・セットを有する質量分析計を動作させる方法であって、
    （ａ） 前記入口端を介してイオンを前記ロッド・セット内に導入し、
    （ｂ） 前記ロッドの間にＲＦ電界を作ることによりまた前記出口端の近くに障壁電界を作ることにより、前記ロッド・セット内に導入された少なくとも複数のイオンをトラップし、
    （ｃ） 前記縦軸に沿ってＤＣ電界を確立してイオンを前記出口端に向かわせ、
    （ｄ） 選択された質量対電荷比の少なくとも複数のイオンを軸方向に放出し、
    （ｅ） 少なくとも複数の前記放出されたイオンを検出する、
    ステップを含む、質量分析計を動作させる方法。
27. 前記ＤＣ電界は前記ロッド・セットの近くに設けられたバイアスされた電極のセットにより確立される、請求項２６記載の質量分析計を動作させる方法。
28. 各前記電極はステムを含むＴ型の断面を有し、前記ステムの深さは前記ロッド・セットの所定の長さ全体で異なる、請求項２７記載の質量分析計を動作させる方法。
29. 入口端と縦軸と前記入口端の遠端とを有する細長いロッド・セットを有する質量分析計を動作させる方法であって、
    （ａ） 前記入口端を介してイオンを前記ロッド・セット内に導入し、
    （ｂ） 前記ロッドの間にＲＦ電界を作ることによりまた前記遠端の近くに障壁電界を作ることにより、前記ロッド・セット内に導入された少なくとも複数のイオンをトラップし、
    （ｃ） 前記縦軸に沿って少なくとも１つのＤＣ電界を確立してイオンを前記縦軸に沿って所定の領域に向かわせ、
    （ｄ） 選択された質量対電荷比の少なくとも複数のイオンを、前記縦軸を横切る方向に放出し、
    （ｅ） 少なくとも複数の前記放出されたイオンを検出する、
    ステップを含む、質量分析計を動作させる方法。
30. 前記ＤＣ電界は前記ロッド・セットの近くに設けられた１つ以上のバイアスされた電極のセットにより確立される、請求項２９記載の質量分析計を動作させる方法。
31. 各前記電極はステムを含むＴ型の断面を有し、前記ステムの深さは前記ロッド・セットの所定の長さ全体で異なる、請求項３０記載の質量分析計を動作させる方法。
32. 入口端と縦軸と前記入口端の遠端とを有して或る容積を定義する細長いロッド・セットと、
    前記入口端を介してイオンを前記ロッド・セット内に導入するための手段と、
    前記ロッドの間にＲＦ電界を作ることによりまた前記遠端の近くに障壁電界を作ることにより、前記ロッド・セット内に導入された少なくとも複数のイオンをトラップするための手段と、
    前記縦軸に沿って少なくとも１つのＤＣ電界を確立して前記トラップされたイオンを前記ロッド・セットにより定義される所定の領域に向かわせるための手段と、
    選択された質量対電荷比の少なくとも複数のイオンを前記所定の領域から放出するための手段と、
    少なくとも複数の前記放出されたイオンを検出するための手段と、
    を備えた質量分析計。
33. 前記ＤＣ電界は前記ロッド・セットの近くに設けられた１つ以上のバイアスされた電極のセットにより確立される、請求項３２記載の質量分析計。
34. 各前記電極はステムを含むＴ型の断面を有し、前記ステムの深さは前記ロッド・セットの所定の長さ全体で異なる、請求項３３記載の質量分析計。

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