JP2009526353A - 無線周波数イオンガイド - Google Patents

Abstract

２つ以上のイオン収束要素および気体チャネリングスリーブを有するイオンガイドが記述される。気体チャネリングスリーブ内のイオン移送空間は、ポンプポートと流体連絡している。吸引デバイスは、ポンプポートを介してイオン移送空間から気体を吸引するために用いられ、気体の流れを作る。イオン移送空間におけるイオンは、気体の流れによって、イオンガイドのイオン入口端部からイオン出口端部に移送される。いくつかの例は、ロッドがイオン収束要素として用いられる多重極イオンガイドを含む。気体チャネリングスリーブはロッドの周りに合っている。別の例において、環状体またはリング形状のイオン収束要素がイオン収束要素として用いられる。別の例において、イオン収束リングのセットは、絶縁体の間に取り付けられ、気体不浸透性側壁を有するシリンダーを形成する。シリンダー自体は、気体チャネリングスリーブとして用いられる。

Description

本開示はイオンガイドに関する。より詳細には、本開示はイオンを移送するために用いられる無線周波数（ＲＦ）イオンガイドに関する。

イオンガイドは、分析計ならびにイオンを移送するためおよび他の目的のための他のデバイスにおいて用いられる。イオンはイオン源を用いて提供される。ほとんどの大気圧イオン源に関して、イオンは、イオン入口端部においてイオンガイドに入る前に、開口部またはスキマー（ｓｋｉｍｍｅｒ）を通過する。無線周波数信号がイオンガイドに印加され、イオンガイド内においてイオンの放射状の収束を提供し得る。その結果、イオンガイドを通る移送効率は非常に高くなり得る。

マトリックス支援レーザ脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ）、表面増強レーザ脱離イオン化（ＳＥＬＤＩ）および他のイオン源を含む一部のイオン源は、より低い圧力領域においてイオンを生成する能力がある。そのようなイオン源がイオンガイドと共に用いられるとき、イオン源は多重極のイオン入口端部に隣接して配置され得、その結果、イオン生成領域および多重極は同じ圧力に維持され得る。イオン源から生成されるイオンのうちの一部は、イオンガイドに入る。源とイオンガイドとの間に圧力の差がほとんどないか、または全くないとき、イオンは、典型的には、同じ極性を有するイオン間の空間電荷斥力によってイオンガイドの長さに沿って前進させられる。特定の実験中に新しいイオンが生成され、イオンガイドに入ると、以前に生成されたイオンは空間電荷斥力によってイオンガイドの長さに沿って前進させられる。空間電荷効果は、イオンガイドを介してイオンを前進させるが、その効果は、多数の望ましくない結果を導き得る。例えば、イオンに対する軸力の程度は、同じ極性の他のイオンの数および近さの両方に依存する。その結果、空間電荷が支配的な駆動力であるとき、イオンガイドを介するイオンの移送は、むらがあり、遅い。サンプルが標的上で空乏となるまで除去され得るＭＡＬＤＩ計量実験に関して、サンプルからのイオン分離度は最初に高く、次いで実験の経過により０に減衰する。従って、空間電荷力は、最初に強く、次いで減衰し、その結果、実験の終了近くに生成されるイオンはイオンガイドを介してより弱く前進させられる。このことは、高スループット計量に適さない、大まかでかつ変化しやすいピーク形状に導き得る。さらに、空間電荷力は本質的に無指向性であるので、該空間電荷力が軸方向へのイオンの移動に関する最も重要な駆動力を含むとき、イオン損失はより大きくなることが予期される。

以前のデバイスより効率的なイオン移送機構をイオンガイドに提供して、イオンガイドの長さに沿ってより効率的かつ再生可能にイオンを移送することが望ましい。

（概要）
第１の局面に従う一例において、出願人の教示は、イオン入口端部およびイオン出口端部を有するイオンガイドにおいてイオンを移送する方法を提供する。該方法は、イオンガイド内にイオン収束場を提供することと、イオン出口端部に隣接する領域を含むイオン収束場の長さの少なくとも一部に沿って気体の流れを生成することとを包含する。

この局面の別の例において、イオンガイドは、少なくとも２つの極を有する多重極のイオンガイドであり、イオン収束場は無線周波数信号を極に印加することによって提供される。

この局面の別の例において、イオン収束場はイオンガイドの軸に沿って生成され、気体の流れは、軸に少なくとも部分的に沿って提供される。

この局面の別の例において、気体の流れは、極の周りにスリーブを配置し、かつスリーブを介して気体を吸引することによって生成される。

この局面の別の例において、イオンガイドは、点在する絶縁体によって分離される複数の電導性リングから形成され、各絶縁体は、隣接するリングに対して封印され、気体の流れは、リングおよび絶縁体を介して気体を吸引することによって生成される。

この局面の別の例において、イオンガイドは、互いに間隔を置いて配置される複数のリングから構成され、前記気体の流れは、リングの周りにスリーブを配置し、かつスリーブを介して気体を吸収することによって生成される。

この局面の別の例において、概ね平衡した軸方向の場は、第１のＲＦ信号を第１の極に、第２のＲＦ信号を第２の極に印加することによって生成され、第１のＲＦ信号および第２のＲＦ信号は、ほぼ等しい大きさを有するが、互いに１８０°位相がずれている。

この局面の別の例において、方法は、イオンガイドの入口端部に隣接して配置されるイオン源からイオンを生成することを包含し、生成されたイオンは、気体の流れによって、イオンガイドアセンブリのイオン入口端部からイオンガイドのイオン出口端部に移送される。

この局面の別の例において、追加の気体の流れは、イオンガイドのイオン入口端部を通って生成される。オプションで、追加の気体の流れは、イオン入口端部に隣接して制限され得る。

この局面の別の例において、気体の流れは、イオン入口端部に隣接して始まり、イオンガイドのイオン出口端部を通って継続する。オプションで、気体の流れは、レンズまたは他の制限的要素を用いてイオン入口端部に隣接して制限され得る。

出願人の教示の別の局面の例は、軸の周りに配置される複数のイオン収束要素と、軸の少なくとも一部分に沿って気体の流れを運ぶためのスリーブとを備えているイオンガイドを提供する。

この局面の別の例において、イオン収束要素は、第１の極および第２の極を含み、第１の極は少なくとも２つの第１の極ロッドを含み、第２の極は少なくとも２つの第２の極ロッドを含み、スリーブは、第１の極ロッドおよび第２の極ロッドの周りに配置される。

この局面の別の例において、イオンガイドは、イオン入口端部およびイオン出口端部を有し、スリーブは、イオン入口端部とイオン出口端部との間に延びる。

この局面の別の例において、イオンガイドは、イオン入口端部に隣接するスリーブに取り付けられるスリーブキャップを備え、スリーブキャップは、軸に整列されるキャップ開口部を有する。

この局面の別の例において、イオン収束要素は、絶縁体によって分離される複数のリングを含み、リングおよび絶縁体は一緒にスリーブを形成する。

この局面の別の例において、イオン収束要素は、軸の周りに配置され、かつスリーブ内に配置される複数のリングを含む。

出願人の教示の別の局面の例は、イオン入口端部およびイオン出口端部を有するイオンガイドアセンブリであって、軸の周りに配置される複数のイオン収束要素と、軸の少なくとも一部分に沿って気体の流れを運ぶためのスリーブと、スリーブを介して気体を吸引するための吸引デバイスとを備えているイオンガイドアセンブリを提供する。

この局面の別の例において、イオンガイドアセンブリは、イオン入口端部に隣接するスリーブに取り付けられるスリーブキャップを備えている。

この局面の別の例において、イオンガイドは、質量分析計の差動ポンプ領域（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ｐｕｍｐｅｄ ｒｅｇｉｏｎ）内に置かれ、その結果、付加的な気体の流れが、２つの真空段の間の圧力差の結果、イオンガイド入口の中に生成される。

出願人の教示のこれらおよび他の局面は、より詳細に以下に記述される。

いくつかの例がここで図面を参照して詳細に記述され、図面において同様な要素は同様な参照番号によって識別される。

（例の説明）
第１の例のイオンガイド１００を例示する図１および図２がまず参照される。イオンガイド１００は、取り付けブラケット１０２、４つのロッド１０４ａ〜ｄ、気体チャネリングスリーブ１０６ならびに一対の絶縁体１０８および１０９を備えている。イオンガイド１００は、イオン入口端部１１０およびイオン出口端部１１２を有する。

取り付けブラケット１０２は、ベースフランジ１１４およびバリアフランジ１１６を有する。本例において、ベースフランジ１１４およびバリアフランジ１１６は、取り付けブラケット１０２と一体化して形成され、スリーブサポート１２０によって離されている。スリーブサポート１２０は、概ね円筒形の内壁１２２を有する。

スリーブサポート１２０は、複数のスリーブ位置決めアーム１２４を含む。スリーブ１０６は、スリーブサポート１２０内に配置され、内壁１２２内にぴったり合っている。スリーブ１０６は、その外側の周囲に形成される移動止め１２６を有する。移動止め１２６は、スリーブ位置決めアーム１２４に対して置かれており、その結果、スリーブ１０６は、イオンガイド１００のイオン出口端部１１２にあるベースフランジ１１４から間隔をあけて配置される。移動止め１２６は、ベースフランジに対して、スリーブ１０６およびロッド１０４ａ〜ｄの適切な位置決めを確実にする。スリーブ１０６は、止めねじ（図示されていない）を用いて正しい位置に固定される。止めねじは、ねじ切りされた開口部を通ってスリーブサポート１２０にねじ込まれ、スリーブを係合させる。当業者は、止めねじを用い、ブラケット１０２に対して固定された位置にスリーブ１０６を保持することを理解する。

スリーブ１０６は、（Ｘ−Ｙ平面において見たとき）円形の断面を有し、内壁１２２の断面に一致し、スリーブ１０６がスリーブサポート１２０内にぴったり収まることを可能にし、イオンガイド軸１１３に中心を合わせられる。スリーブ１０６はロッド１０４を囲む。

別の例示的なイオンガイドにおいて、スリーブは、スリーブを配置するために移動止めまたは支持アームを用いない別の方法で、サポートブラケット内に、またはサポートブラケットに取り付けられ得る。例えば、スリーブは、サポートブラケット内の特定な位置に固定され得る。別の実施形態において、スリーブはブラケットの取り付け点に固定され得、スリーブおよびブラケットは摩擦ばめマウント（ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｆｉｔ ｍｏｕｎｔ）を有し得ない。別の実施形態において、スリーブは、その実施形態に適切な任意の方法で、多重極の周りに取り付けられ得る。

絶縁体１０８および１０９は、スリーブ１０６内に取り付けられる。絶縁体１０８および１０９は、該絶縁体を貫通し、固定ねじ１３０を受け入れるように形作られる一連の固定開口部１２８を有する。取り付けブラケット１０２およびスリーブ１０６は、固定開口部１２８がアクセスされることを可能にする対応する開口部１３２および１３４を有する。ロッド１０４は、ねじ１３０を用いて絶縁体１０８および１０９に取り付けられる。ロッド１０４は、ねじ１３０を受け入れるようにねじ切りされる。絶縁体１０８および１０９は、電気的に伝導性がなく、ロッド１０４を互いに電気的に絶縁するように働く。

本例において、絶縁体１０８および１０９は、摩擦によってスリーブ１０６内の正しい位置に保持される。別の例示的なイオンガイドにおいて、絶縁体１０８および１０９は、ねじ、ボルトまたは接着剤などのファスナーを用いてスリーブ１０６の内面に固定され得る。

ロッド１０４ａ〜ｄは、四重極を形成し、イオン収束要素として動作する。気体チャネリングスリーブを用いる他のイオンガイドは、５つ以上のロッドを含み得る。そのような例および本例におけるロッドは、多重極を形成する。ロッド１０４は、本例において、多重極軸１１３から等距離にかつそれに平行に配置されるが、当該分野において公知の任意の手段によって取り付けられ得る。ロッド１０４ａおよび１０４ｃは、軸１１３の周りに互いに反対に配置され、Ｘ軸を規定する。同様に、ロッド１０４ｂおよび１０４ｄは、軸１１３の周りに互いに反対に配置され、Ｘ軸に垂直であるＹ軸を規定する。Ｚ軸はＸおよびＹ軸の両方に対して垂直に規定される。軸１１３はＺ軸上にある。この例において、ロッド１０４は円形の断面を有し、各ロッドは軸を有する。ロッド１０４の軸は、Ｚ軸に垂直に取られた断面において見られるとき正方形を規定する。

ロッド１０４は、円形の断面を有する。本開示は、円筒形ロッドと共に用いることに限定されなく、放物線ロッド、四角形ロッドまたは双曲線ロッドなどの任意の断面のロッドと共に用いられ得る。

ロッド１０４ａおよび１０４ｃは共に電気的に連結され、共にＸ極を形成する。（該連結は図に示されていない。一例において、電気的コネクタは、各ロッドを取り付けるために用いられるねじ１３０のうちの１つとワイヤに連結されロッドを連結するコネクタとの間に取り付けられる）。ロッド１０４ｂおよび１０４ｄは共に電気的に連結され、Ｙ極を形成する。

Ｘ極およびＹ極は、ＲＦ信号源（図示されていない）に結合され、該ＲＦ信号源はＲＦ信号を極に印加する。ＲＦ信号は、イオンガイドの長さに沿ってイオン収束場を提供するように構成される。ＲＦ信号は、ほぼ等しい大きさを有するが、極に対して１８０°位相がずれていて、四重極の軸１１３に沿った平衡のＲＦ場を提供する。あるいは、平衡でないＲＦ信号が極に印加され得る。

ブラケット１０２は、気体不浸透性材料から作られる。本例において、ブラケット１０２はステンレス鋼から作られる。他の例において、ブラケット１０２は、別の金属またはプラスチックまたはナイロンなどの気体不浸透性材料から作られ得る。ブラケット１０２は、ベースフランジ１１４に隣接する複数の開口部１１８を有する。出口プレート１５８は、イオンガイドのイオン出口端部１１２に隣接するブラケット１０２に取り付けられる。出口プレート１５８は、イオンがイオンガイド１００から出ることが可能なイオン出口開口部１６０を有する。イオン出口開口部１６０は、軸１１３を中心とする。

図３を参照すると、図３は、ハウジング１４０内に取り付けられ、イオンガイドアセンブリ１３９を形成するイオンガイド１００を例示する。ハウジング１４０は、取り付けフランジ１４２を有し、取り付けフランジ１４２は、取り付け開口部１４１を用いて、イオン源もしくは質量分析計などのイオン処理デバイス（またはそれらの両方）内か、またはそれらにハウジング１４０を取り付けるために用いられ得る。ハウジング１４０はまた、イオンガイドシートフランジ１４４と、イオンガイドチャンバ１４６と、ポンプポート１４８と、ポンプ取り付けフランジ１５０とを有する。イオンガイド１００は、イオンガイドチャンバ１４６の中に挿入され、ベースフランジ１１４は、シートフランジ１４４に対して配置される。Ｖｉｔｏｎなどの適切な材料から作られるｏリング（図示されていない）は、真空密閉を達成するために用いられ得る。イオンガイドチャンバ１４６は、円形の断面を有し、イオンガイドの取り付けブラケット１０２を受けるような大きさに合わせて作られる。

ポンプフランジ１５０は、気体管１５３（図４）を受けるように適合され、気体管１５３は、あら引きポンプ（ｒｏｕｇｈｉｎｇ ｐｕｍｐ）１５４（図４）またはポンプポートから気体を吸引するために用いられ得る別の吸引デバイスに接続される。あるいは、吸引デバイスは、ポンプフランジ１５０に直接に連結され得る。本例において、気体管１５３は、複数のねじを用いてポンプフランジ１５０に連結される。他の実施形態において、ねじ、クリップ、接着剤、ホースクランプなどの任意の他の固定デバイス、または締りマウント（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｍｏｕｎｔ）が、あら引きポンプまたはその他の吸引デバイスを取り付けるために用いられ得る。

イオンガイドのイオン入口端部１１０からイオン出口端部１１２に延び、ロッド１０４が配置されるスリーブ内に含まれる空間の容積は、イオン移送スペース１５６と呼ばれ得る。開口部１１８は、イオン移送スペース１５６とイオンガイドチャンバ１４６とを接続し、その結果、気体はそれらの間を流れ得る。ポンプポート１４８は、イオンガイドチャンバ１４８に接続される。

あら引きポンプ１５４がハウジング１４０に取り付けられ、起動されると、あら引きポンプ１５４は、イオンガイドアセンブリからポンプポート１４６内の気体を吸引し、イオン入口端部１１０において始まる気体の流れ１５７を作り、該気体の流れは、イオン出口端部１１２と、開口部１１８と、イオンガイドチャンバ１４６と、ポンプポート１４８とを通過し、あら引きポンプを通ってイオンガイドアセンブリから出る。イオンガイド１００の長さに沿って、気体の流れ１５７は、イオン入口端部１１０からイオン出口端部１１２へのイオン移送を増強する。イオンは、ロッド１０４に適用されるＲＦ場によって収束されるので、イオン出口端部１１２を越える気体の流れ１５７に従わない。イオンは、軸１１３に沿ってその動作を継続し、イオン出口開口部１６０を通ってイオンガイドから出る。

図４を参照すると、図４は、ＭＡＬＤＩ（マトリックス支援レーザ脱離イオン化）イオン源１６４およびイオン処理デバイス１６６と共に使用されるイオンガイドアセンブリ１３９を例示する。ＭＡＬＤＩイオン源１６４は、サンプルプレート１７０と、マトリックス溶液１７２と、レーザ１７４とを有する。イオン化され、多重極アセンブリ１３９を介して移送される分子を含むサンプルは、マトリックスベースと組み合わされる。サンプルおよびマトリックスの溶液は混合され、マトリックス溶液１７２を形成し、マトリックス溶液１７２は、次いで、サンプルおよびマトリックスが共結晶化する（ｃｏ−ｃｒｙｓｔａｌｉｚｅ）サンプルプレート上に堆積される。あるいは、サンプルは、マトリックスベースの必要のない適切な表面上に堆積され得る。

イオン処理デバイス１６６は、ベースフランジ１１４においてイオン出口開口部１６０に隣接して取り付けられる。イオン処理デバイス１６６は、イオン検出器、質量分析器（これはイオン検出器を含み得る）または、イオン選択、イオン処理またはイオン検出の段（ｓｔａｇｅ）の組合せなどのイオン分析デバイスまたはイオン処理デバイスの任意のタイプであり得る。

多重極アセンブリ１３９は、次のように用いられる。

ＲＦ信号源は、起動され、Ｘ極およびＹ極にＲＦ信号を印加する。印加されたＲＦ信号は、典型的には、多重極軸１１３に沿って収束場を作る。

あら引きポンプ１５４は、起動され、気体の流れ１５７を提供する。ＲＦ信号源およびあら引きポンプ１５４は、実験と実験の間も動作中のままであり得る。信号源およびあら引きポンプが起動された後に、個々の実験は次のように行なわれる。

個々の実験を行なうために、レーザ１７４が起動される。レーザ１７４が起動されると、レーザ１７４は、マトリックス溶液１７２にレーザビーム１７８を放出する。マトリックス溶液１７２内のサンプルは、イオン化され、サンプルから生じるイオンは、イオン入口端部１１０において多重極アセンブリの中に流入し始める。標的のプレートから多重極アセンブリへのイオンの流れは、プレートと入口との間の電場の印加によって促進される。イオン移送空間１２２を通るイオンの流れは、部分的には前述の空間電荷斥力によるものであり、気体の流れ１５７によって増強される。

Ｘ極およびＹ極に印加されるＲＦ信号は、多重極アセンブリに入るイオンの少なくとも一部を多重極軸に沿って放射状に収束させる。これらの収束されるイオンは、イオンガイド１００の長さに沿ってイオン出口端部１１２にまで引かれ、イオン処理デバイス１６６の中に排出される。

一連の実験は、レーザ１７４を繰返し起動および停止することおよび／またはサンプルプレートを移動することによって行われ得る。

次に、図５を参照すると、図５は、イオン処理デバイス１６６として用いられる質量分析計を有する図４の構成を用いて生成される質量スペクトル１８０を例示する。質量分析計は、イオン検出器を含み、この例に関して、質量分析器は、動作の選択された反応監視するモードで動作される。検出器に到達するイオンは、カウントされ、質量スペクトル１８０は、時間経過に対するイオン検出器によって毎秒カウント（ｃｐｓ）されるイオンをプロットする。質量分析計は、衝突セル（ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｃｅｌｌ）すなわち選択されたイオンのみが段を通って移送されることを可能にする様々なイオン選択段を含み得る。イオンが質量分析計において選択された場合、イオンはイオン検出器に到達し、特定のイオンが選択およびカウントされることが可能となる。オプションで、イオン移送空間の中へのイオンの進入を増強するために、ＤＣオフセットがＭＡＬＤＩサンプルプレート１７０もしくはロッド１０４、または両方に適用され得る。

質量スペクトル１８０は、いくつかの連続した実験の間に、時間に対する、イオン検出器に到達するハロペリドールフラグメントイオンのカウントを例示する。ハロペリドールのサンプルは、マトリックスベースと混合され、マトリックス溶液１７２を形成する。多重極アセンブリ１００は、ＲＦ信号源およびあら引きポンプ１５４を起動することによって起動される。各試験は、ある時間レーザ１７４を起動し、次いでレーザを停止することによって行なわれる。

ハロペリドールの別々のサンプルに関して生成されたデータに対応する４つのピーク１８２は、質量スペクトル１８０に示されるように約０．３分以内に生成された。ピークの各々は、ピーク幅１８２ｗ（本目的のために、ピークの開始から毎秒イオンカウントが５０００未満に下がるまでの期間として定義される）を有する。さらに、各ピークは、テール１８２ｔ（イオンカウントが５０００未満に下がった後に毎秒イオンカウントが０に再び下がるまでの期間として定義される）を有する。

次に、図６を参照すると、図６は、スリーブを含まない公知のイオン移送多重極アセンブリ（図示されていない）を用いて生成される質量スペクトル１９０を例示する。先行技術の多重極アセンブリは、多重極アセンブリ内の圧力を減少するあら引きポンプを含む。先行技術の多重極アセンブリはまた、ＲＦ信号を多重極の極に印加するための信号源を含む。ハロペリドールフラグメントに対応するイオンのカウントの３つのピーク１９２は、同じ時間フレームにわたり得られるような質量スペクトル１９０において示される。

質量スペクトル１８０および１９０を生成するために、レーザ１７４は各試験の最初に同じ時間だけ起動された。先行する試験からのイオンがイオン検出器によってもはやカウントされなくなったとき、引続きの試験が開始された。

図５および図６を共に参照すると、質量スペクトル１８０および１９０が比較され得る。質量スペクトル１９０のピーク１９２は、質量スペクトル１８０におけるピーク１８２のピーク幅１８２ｗより広いピーク幅１９２ｗを有する。質量スペクトル１９０のピークのテール１９２ｔはまた、質量スペクトル１８０におけるピーク１８２のピーク幅１８２ｔより長い。ピークの合計長（ピーク幅をテール幅に結合する）は、ピーク１９２に関するよりピーク１８２に関して大幅に短い。ピーク１８２の高さは、ピーク１９２に関する約５０，０００ｃｐｓの高さに比較して、約１２０，０００ｃｐｓである。最後に、ピーク１８２は互いに非常に類似している。比較すると、ピーク１９２は、類似していなく、事実、特にテール期間において全く異なっている。

気体チャネリングスリーブの使用は、ピーク１８２が、ピーク１９２より、狭く（ピーク幅、テール長および全長において）、ピーク高さにおいてはるかに大きく、面積および形状の点で再生可能であり、頻繁に生成されることを可能にする。さらに、ピーク１８２の形状は、ピーク１９２より一貫性があり、反復可能である。気体チャネリングスリーブの使用は、質量スペクトル１９０におけるピーク１９２より高く、狭く、近接する間隔のピーク１８２によって示されるように、イオンガイドによるイオンのより高いスループットを可能にする。

オプションで、気体源は、イオンガイドのイオン入口端部１１０において気体を提供するために用いられ得る。そのような気体は、気体の流れ１５７の一部としてイオン移送空間を介して引かれる。そのような気体の流れを提供することは、気体の流れ１５７を増強し、イオン移送空間におけるイオンに対する軸方向の抵抗を増加させ、それによって、イオン入口端部１１０からイオン出口端部１１２にイオンをより効率的に運ぶ。

気体チャネリング技術は、任意の圧力レベルで動作するイオンガイドにおいて用いられ得る。該技術は、特に、０．１トル以上の圧力で動作するイオンガイドと共に用いることが有用である。但し、該技術はより低い圧力のイオンガイドと共に用いられ得る。

次に、図７を参照すると、図７は、第２の例示的なイオンガイド２００を例示する。イオンガイド２００は、イオンガイドのイオン入口端部においてスリーブ２０６に取り付けられるスリーブキャップ２０９を含む。この例において、スリーブキャップ２０９は円錐の形状をしている。本発明に従うイオンガイドアセンブリの他の例において、スリーブキャップは異なる形状であり、イオンガイド２００のイオン入口端部においてスリーブ２０６を横切って延びる平らなキャップであり得る。

イオンは、イオン源からイオン移送空間２５６に入る。さらに、気体の流れ２５７は、キャップ開口部２０９において始まる。スリーブキャップ２０９は、イオン入口端部２１０の中への気体の流れを制限し、あら引きポンプ（または別の吸引デバイス）がイオン移送空間において圧力を設定するために用いられるとき、圧力差が、イオン移送空間２５６とＭＡＬＤＩイオン化領域との間（ＭＡＬＤＩプレートとイオンガイドのイオン入口端部および隣接のマトリックス溶液との間）に作られることを可能にする。例えば、気体は、イオン化領域の中に抜かれ、イオン移送空間２５６において存在し得るより高い圧力型をイオン化領域において可能にし得る。

スリーブキャップ２０９はまた、マトリックス溶液２４４に隣接する、イオン除去の点の近くの気体抵抗を増加させることによって、キャップ開口部２０９を通る気体の流れを増強するように働き得る。イオン移送空間２５６に入るイオンの数は、増加した気体抵抗によって増加され得る。キャップはまた、イオンガイドアセンブリの前に（しかし固定されていない）配置される円錐の形態をとり得、圧力差のある領域を分離させる。これらの状況において、気体は円錐を介して拡張し、イオンガイド入口の中に入り、スリーブは、イオンガイドの全長に沿ってこの流れを補う。

次に、図８を参照すると、図８は、別の例示的なイオンガイド３００を例示する。イオンガイド３００は、互いに間隔をあけ配置される複数のイオン収束リング３０４を含む。ＲＦ信号源（図示されていない）は、第１のＲＦ信号をリング３０４の第１のグループに印加し、第２のＲＦ信号をリング３０４の第２のグループに印加する。本例において、リングは、第１および第２のグループの中に交互に設置され、その結果、第１のグループにおける各隣接する対のリングは、それらの間に第２のグループからのリングを有する。逆もまた同様である。第１および第２のＲＦ信号は、イオンガイドの軸３１３に沿ってイオンを収束するように構成される。スリーブ３０６は取り付けブラケット３０２内に配置される。絶縁体３０８は、スリーブ３０６に取り付けられ、リング３０４は、絶縁体３０８に取り付けられる。絶縁体３０８は、摩擦または機械的もしくは接着性のファスナー（図示されていない）を用いて、スリーブ３０６およびリング３０４に取り付けられ得る。イオンガイド３００は、ハウジング内に据え付けられ、吸引デバイスが連結され得るイオンガイドアセンブリを形成する。イオンガイド３００はイオンガイド１００と同じ方法で用いられ、イオン入口端部３１０からイオン出口端部３１２にイオンを移送する。吸引デバイスが起動されているとき、スリーブ３０６は、概ね、軸３１３に沿って気体の流れ３５７を運ぶ。リングは追加のＤＣオフセットを有し、気体の流れの他にイオンの動作をさらに促進する。

次に、図９を参照すると、図９は、別の例示的なイオンガイド４００を例示する。イオンガイド３００と同様に、イオンガイド４００は、イオン収束リング４０４を用いイオンガイドの軸に沿ってイオンを収束する。リング４０４は、リング間に取り付けられ隣接するリングを電気的に絶縁する絶縁体４０８によって離される。リング４０４および絶縁体４０８は、密閉され、側壁に沿って気体不浸透性であるシリンダーを形成する。リング４０４および絶縁体４０８は、不導体のプレート４０９を用いて取り付けブラケットに取り付けられる。気体不浸透性の側壁は、気体チャネリングスリーブ４０６として機能を果たし、別のスリーブは必要ない。イオンガイド４００は、ハウジング内に取り付けられ、イオンガイドを形成する。吸引デバイスは、イオンガイド４００の長さに沿って気体の流れ４５７を提供するために用いられる。気体の流れは、イオン入口端部４１０からイオン出口端部４１２にイオンを移送する。

いくつかの例が記述された。気体チャネリングスリーブを用いるイオンガイドの特定の構造は、イオンガイドが共に用いられるデバイスの構造および動作によって、変更され得る。

イオンガイド２００に類似の他の例において、スリーブキャップは、スリーブ２０６と一体化して形成され得る。同様に、スリーブキャップは、スリーブ３０６と接続して用いられ得、スリーブキャップはイオンガイド４００における側壁４０６に取り付けられ得る。あるいは、イオンガイド１００、２００、３００および４００は、気体の流れを制限する開口部または円錐の後に配置され得る。

気体チャネリングスリーブを用いるイオンガイドにおいて生成される気体の流れは、空間電荷斥力効果、または気体拡張から生じイオンガイド入口の中に入る追加の気体の流れを増加させ、多重極アセンブリを介してイオンの流れを増強する。イオン移送気体の流れはまた、イオン移送を増強し得るかまたは方向付け得る他の機構と共同して用いられ得る。例えば、傾いたロッドまたは抵抗性のロッドは、多重極アセンブリの長さに沿って一定でない場を作るために用いられ得る。ＲＦ信号のロッドへの印加はまた、多重極アセンブリに沿ってイオン移送を増強し得る。そのような実施形態において、第１および第２の極に印加されるＲＦ信号は、等しい大きさではなく、互いに１８０°位相がずれていない場合もある。気体チャネリングスリーブの使用は、これらおよび他のイオン移送の構造および技術と共用できる。

イオンガイド１００および２００は、四重極に関連して記述される。気体チャネリングスリーブは、５つ以上のロッドを有し、３つ以上の極を有し得る任意の多重極アセンブリと共に用いられ得る。

これまでに記述された例は、主として、イオン移送空間内に気体の流れを提供しないイオン源に関連して例示されている。本技術はまた、エレクトロスプレーイオン源などの気体の流れ内にイオンを提供するイオン源と共に用いることにも適している。エレクトロスプレーイオン源は、イオンを移送する気体流にイオンを注入する。気体流は、イオンガイドの長さの少なくとも一部分にわたりイオンガイドの軸に沿ってイオンを移送する。本発明を用いて追加の気体の流れを生成することによって、そのようなイオン源からのイオンの移送が増強され得る。

出願人の教示の精神および範囲から逸脱することなく、様々な他の修正および変更がこれらの例示的な実施形態になされ得、該出願人の教示の精神および範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

図１は、第１の例のイオンガイドの斜視図である。 図２は、第１の例のイオンガイドの斜視断面図である。 図３は、第１のイオンガイドアセンブリの斜視断面図である。 図４は、使用中の第１のイオンガイドアセンブリの断面側面図である。 図５は、第１の例のイオンガイドアセンブリを用いて生成される例の質量スペクトルである。 図６は、従来技術のイオンガイドを用いて生成される例の質量スペクトルである。 図７は、第２の例のイオンガイドの斜視断面図である。 図８は、第３の例のイオンガイドの斜視断面図である。 図９は、第４の例のイオンガイドの斜視断面図である。

Claims (21)

1. イオン入口端部およびイオン出口端部を有するイオンガイドにおいてイオンを移送する方法であって、該方法は、
   （ａ）該イオンガイド内にイオン収束場を提供することと、
   （ｂ）該イオン出口端部に隣接する領域を含む該イオン収束場の長さの少なくとも一部に沿って気体の流れを生成することと
   を包含する、方法。
2. 前記イオンガイドは、少なくとも２つの極を有する多重極のイオンガイドであり、前記イオン収束場は無線周波数信号を該極に印加することによって提供される、請求項１に記載の方法。
3. 前記気体の流れは、前記イオンガイドの軸に少なくとも部分的に沿って提供される、請求項１に記載の方法。
4. 前記気体の流れは、前記極の周りにスリーブを配置し、かつ該スリーブを介して気体を吸引することによって生成される、請求項１に記載の方法。
5. 前記イオンガイドは、点在する絶縁体によって分離される複数の電導性リングから形成され、各絶縁体は、隣接するリングに対して封印され、前記気体の流れは、該リングおよび該絶縁体を介して気体を吸引することによって生成される、請求項１に記載の方法。
6. 前記イオンガイドは、互いに間隔を置いて配置される複数のリングから構成され、前記気体の流れは、該リングの周りにスリーブを配置し、かつ該スリーブを介して気体を吸収することによって生成される、請求項１に記載の方法。
7. 前記イオン収束場は、第１のＲＦ信号を第１の極に、第２のＲＦ信号を第２の極に印加することによって生成され、該第１のＲＦ信号および該第２のＲＦ信号は、ほぼ等しい大きさを有するが、互いに１８０°位相がずれている、請求項１に記載の方法。
8. 前記イオンガイドの入口端部に隣接して配置されるイオン源からイオンを生成することをさらに包含し、該生成されたイオンは、前記気体の流れによって、イオンガイドアセンブリのイオン入口端部から該イオンガイドのイオン出口端部に移送される、請求項１に記載の方法。
9. 前記イオンガイドに対して上昇した圧力においてイオンを生成することと、該イオンガイドに入る前に１つ以上の圧力分化要素を介して該イオンを通過させることとをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
10. 追加の気体の流れは、前記イオンガイドの前記イオン入口端部を介して生成される、請求項１に記載の方法。
11. 前記追加の気体の流れは、前記イオン入口において制限される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記気体の流れは、前記イオンガイドの前記イオン入口端部を介して生成される、請求項１に記載の方法。
13. 前記追加の気体の流れは前記イオン入口において制限される、請求項１２に記載の方法。
14. （ａ）軸の周りに配置される複数のイオン収束要素と、
    （ｂ）該軸の少なくとも一部分に沿って気体の流れを運ぶためのスリーブと
    を備えている、イオンガイド。
15. 前記イオン収束要素は、第１の極および第２の極を含み、該第１の極は少なくとも２つの第１の極ロッドを含み、該第２の極は少なくとも２つの第２の極ロッドを含み、前記スリーブは、該第１の極ロッドおよび該第２の極ロッドの周りに配置される、請求項１４に記載のイオンガイド。
16. 前記イオンガイドは、イオン入口端部およびイオン出口端部を有し、スリーブは、該イオン入口端部の少なくとも一部分と該イオン出口端部との間に延びる、請求項１５に記載のイオンガイド。
17. 前記イオン入口端部に隣接する前記スリーブに取り付けられるスリーブキャップをさらに備え、該スリーブキャップは、イオンが該イオンガイドに入ることを可能にするキャップアパーチャを有する、請求項１６に記載のイオンガイド。
18. 前記イオン収束要素は、絶縁体によって分離される複数のリングを含み、該リングおよび絶縁体は一緒に前記スリーブを形成する、請求項１４に記載のイオンガイド。
19. 前記イオン収束要素は、前記軸の周りに配置され、かつ前記スリーブ内に配置される複数のリングを含む、請求項１４に記載のイオンガイド。
20. イオン入口端部およびイオン出口端部を有するイオンガイドアセンブリであって、
    （ａ）軸の周りに配置される複数のイオン収束要素と、
    （ｂ）該軸の少なくとも一部分に沿って気体の流れを運ぶためのスリーブと、
    （ｃ）該スリーブを介して気体を吸引するための吸引デバイスと
    を備えている、イオンガイドアセンブリ。
21. 前記イオン入口端部に隣接する前記スリーブに取り付けられるスリーブキャップをさらに備えている、請求項２０に記載のイオンガイドアセンブリ。

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