JP2013511113A - 質量分光計内の多極に提供するためにｒｆ信号およびａｃ信号を結合する装置および方法 - Google Patents

Abstract

ＲＦおよびＡＣ信号を結合するための装置および方法は、電力を質量分析計の多極に提供する。第１の回路は、異相電力を多極に提供する、ＲＦ電源と、多極と共振ＬＣ回路を形成し、ＲＦ信号に対する電圧利得を提供する、インダクタとと、二次タップを含み、二次タップに注入された信号が、共振ＬＣ回路に通信されるように、ＲＦ電源およびインダクタと並列に接続される、変圧器と、を含む。第２の回路は、同相電力を多極に提供する、ＡＣ電源と、同相電力が、第１の回路に注入され、多極が、同相および異相で同時に動作されるように、二次タップに接続された第２の回路からの出力と、変圧器を介して、多極と共振ＬＣ回路を形成し、ＡＣ信号に対する電圧利得を提供する、インダクタと、を含む。

Description

本明細書は、概して、質量分析計に関し、具体的には、ＲＦ信号およびＡＣ信号を結合し、電力を質量分光計内の多極に提供するための装置および方法に関する。

概して、質量分析計システム内のデューティサイクル損失を低減させることが望ましい。デューティサイクル損失源の１つは、四重極等の多極イオンガイドから放出される異なる質量対電荷比（ｍ／ｚ）のイオンが、その目的地、概して、質量検出器（例えば、飛行時間（ＴｏＦ）検出器）の入口点に到達するのを待機する際である。一般に、高ｍ／ｚを伴うイオンは、より低いｍ／ｚを伴うイオンより低速で進行する。直交ＴＯＦ器具では、デューティサイクルは、ＴＯＦ抽出パルスの繰り返し率によって制限され、これは、順に、重イオンが進行する速度によって制限される。繰り返し率が、最適値を超えて増加する場合、より重いイオンは、適切にサンプリングされず、および／または損失する。本問題は、空間内の所望の場所に、例えば、ＴｏＦ検出器の抽出領域に、同一運動エネルギーで同時に到着するように、所望のシーケンスにおいて、例えば、より重いイオンから開始するｍ／ｚ比の順番において、四重極イオンガイド内にトラップされるイオンを放出させることによって、解決することができる。そのような技法は、充填イオントラップ（例えば、ＦＴ−ＩＣＲトラップ、Ｏｒｂｉｔｒａｐ、および四重極イオントラップ）等の他の用途でも使用することができる。いずれの場合も、そのような解決策は、無線周波数（ＲＦ）および交流（ＡＣ）電圧の両方を四重極電極に同時に印加することによって、提供することができることが分かっている。しかしながら、四重極へのＲＦおよびＡＣ電流の同時印加のための回路は、非常に複雑であり得る。

本明細書の第１の側面は、ＲＦおよびＡＣ信号を結合し、電力を質量分析計内の多極に提供するための装置を提供する。装置は、第１の回路を含む。第１の回路は、ＲＦ信号を介して、異相電力を多極に提供するためのＲＦ電源と、ＲＦ信号に対する電圧利得を提供するために、多極と少なくとも１つの共振ＬＣ回路を形成するための少なくとも１つのインダクタと、二次タップを含む、変圧器であって、二次タップに注入される信号が、少なくとも１つの共振ＬＣ回路に通信されるように、ＲＦ電源に並列に接続され、さらに、少なくとも１つのインダクタに接続される、変圧器と、を含む。装置はさらに、を第２の回路含む。第２の回路は、ＡＣ信号を介して、同相電力を多極に提供するためのＡＣ電源と、同相電力が、第１の回路に注入され、多極が、同相および異相で同時に動作され得るように、二次タップに接続された第２の回路からの出力と、変圧器を介して、多極と共振ＬＣ回路を形成し、ＡＣ信号に対する電圧利得を提供する、少なくとも１つのインダクタと、を含む。

装置はさらに、ＲＦ信号の振幅を制御するために、第１の回路に接続される、少なくとも１つの波形発生器回路を含むことができる。

装置はさらに、ＡＣ信号の振幅を制御するために、第２の回路に接続される、少なくとも１つの波形発生器回路を含むことができる。

第２の回路はさらに、ＡＣ信号に対する電圧利得を提供するための変圧器と、ＡＣ信号に対する電圧利得を提供するために、多極と少なくとも１つの共振ＬＣ回路を形成するための少なくとも１つのさらなるインダクタと、のうちの少なくとも１つを含むことができる。

第１の回路の変圧器は、ＲＦ信号に対するさらなる電圧利得を提供するように有効にすることができる。

ＲＦ電源は、１〜１０ＭＨｚの範囲内で動作することができる。

ＡＣ電源は、１〜１０ＭＨｚの範囲内で動作することができる。

ＲＦ電源およびＡＣ電源はそれぞれ、実質的に、同一周波数で動作することができる。ＲＦ電源およびＡＣ電源はそれぞれ、各ＲＦ信号およびＡＣ信号の追加が、ＡＣ信号の位相および振幅を変動させることによって制御可能である、多極にＲＦ不平衡をもたらすように、実質的に、同一周波数および所定の位相差で動作することができる。

多極は、四重極、六重極、および八重極のうちの少なくとも１つを含むことができる。

本明細書の第２の側面は、ＲＦおよびＡＣ信号を結合し、電力を質量分析計内の多極に提供するための方法を提供する。方法は、第１の回路を動作させ、ＲＦ信号を生成するステップであって、第１の回路は、ＲＦ信号を介して、異相電力を多極に提供するためのＲＦ電源と、ＲＦ信号に対する電圧利得を提供するために、多極と少なくとも１つの共振ＬＣ回路を形成するための少なくとも１つのインダクタと、二次タップを含む、変圧器であって、二次タップに注入される信号が、少なくとも１つの共振ＬＣ回路に通信されるように、ＲＦ電源に並列に接続され、さらに、少なくとも１つのインダクタに接続される、変圧器と、を含む、ステップを含む。方法はさらに、第２の回路を動作させ、ＡＣ信号を生成するステップであって、第２の回路は、ＡＣ信号を介して、同相電力を多極に提供するためのＡＣ電源と、同相電力が、第１の回路に注入され、多極が、同相および異相で同時に動作され得るように、二次タップに接続された第２の回路からの出力と、変圧器を介して、多極と共振ＬＣ回路を形成し、ＡＣ信号に対する電圧利得を提供する、少なくとも１つのインダクタと、を含む、ステップを含む。方法はさらに、二次タップを介して、同相電力を第１の回路に注入し、同相および異相で同時に多極を動作させるステップを含む。

方法はさらに、少なくとも１つの波形発生器回路を介して、第１の回路のＲＦ信号の振幅を制御するステップを含むことができる。

方法はさらに、少なくとも１つの波形発生器回路を介して、第２の回路のＡＣ信号の振幅を制御するステップを含むことができる。

方法はさらに、第２の回路内の変圧器および多極と少なくとも１つの共振ＬＣ回路を形成するための第２の回路内の少なくとも１つのさらなるインダクタのうちの少なくとも１つを介して、ＡＣ信号を増幅するステップを含むことができる。

方法はさらに、第１の回路内の変圧器を使用して、ＲＦ信号に対するさらなる電圧利得を提供するステップを含むことができる。

ＲＦ電源は、１〜１０ＭＨｚの範囲内で動作することができる。

ＡＣ電源は、１〜１０ＭＨｚの範囲内で動作することができる。

方法はさらに、ＲＦ電源およびＡＣ電源のそれぞれを実質的に同一周波数で動作させるステップを含むことができる。方法はさらに、各ＲＦ信号およびＡＣ信号の追加が、ＡＣ信号の位相および振幅を変動させることによって制御可能である、多極にＲＦ不平衡をもたらすように、ＲＦ電源およびＡＣ電力のそれぞれを実質的に同一周波数および所定の位相差で動作させるステップを含むことができる。

多極は、四重極、六重極、および八重極のうちの少なくとも１つを含むことができる。

実施形態が、以下の図を参照して説明される。

図１は、非限定的実施形態による、少なくとも１つの四重極が、所望のシーケンスにおいて、イオンを放出するように制御することができる、質量分析計を描写する。 図２は、非限定的実施形態による、ＲＦ信号およびＡＣ信号を結合し、電力を質量分析計内の四重極に提供するための装置の回路の概略図を描写する。 図３は、非限定的実施形態による、四重極のため回路内に導入されるキャパシタンスを含む、図２の装置の回路の概略図を描写する。 図４は、非限定的実施形態による、ＲＦ信号およびＡＣ信号を結合し、電力を質量分析計内の四重極に提供するための装置の回路の概略図を描写する。 図５は、非限定的実施形態による、ＲＦ信号およびＡＣ信号を結合し、電力を質量分析計内の四重極に提供するための方法を描写する。 図６は、非限定的実施形態による、ＲＦ信号およびＡＣ信号を結合し、電力を質量分析計内の四重極に提供するための装置の回路の概略図を描写する。

図１は、質量分析計を描写し、質量分析計は、イオンガイド１３０と、四重極１４０と、衝突セル１５０（例えば、フラグメンテーションモジュール）と、飛行時間（ＴｏＦ）検出器１６０と、イオン源１２０から、ＴｏＦ検出器１６０へとイオンビームを伝送するように有効にされた質量分析計１００と、を含む。いくつかの実施形態では、質量分析計１００はさらに、イオン源１２０を制御し、イオン性材料をイオン化するステップと、質量分析計１００のモジュール間のイオンの転送を制御するステップと、を含むが、それらに限定されない、質量分析計１００の動作を制御するためのプロセッサ１８５を含むことができる。動作時、イオン性材料は、イオン源１２０に導入される。イオン源１２０は、概して、イオン性材料をイオン化し、イオンガイド１３０（また、イオンガイド１３０が、質量分析に関与しないことを示す、Ｑ０として識別される）に転送される、イオンビームの形態として、イオン１９０を生成する。イオン１９０は、イオンガイド１３０から、質量フィルタとして動作することができる、四重極１４０（また、Ｑ１として識別される）に転送される。次いで、フィルタリングされた、またはフィルタリングされていない、イオンは、後述のように、所望のシーケンスにおいて、イオン１９１を放出するように制御することができる、また、Ｑ２として識別される、衝突セル１５０に流入する。いくつかの実施形態では、イオン１９１は、衝突セル１５０内で分裂することができる。衝突セル１５０は、四重極、六重極、および八重極を含むが、それらに限定されない、任意の好適な多極を含むことができることを理解されたい。次いで、イオン１９１は、質量スペクトルの生成のために、ＴｏＦ検出器１６０に転送される。そうすることによって、イオン１９１は、ＴｏＦ検出器１６０を通して、経路１９７を辿り、好適な検出器表面１９８に衝突し、経路１９７を進行するのにかかる飛行時間は、イオンの質量対電荷比の平方根に比例する。いくつかの実施形態では、衝突セル１５０は、四重極１４０に機械的に類似する、四重極を含む。

さらに、図示されていないが、質量分析計１００は、イオン源１２０、イオンガイド１３０、四重極質量フィルタ１４０、衝突セル１５０、および／またはＴｏＦ検出器１６０に好適な真空を提供するために、任意の好適な数の真空ポンプを含むことができる。いくつかの実施形態では、真空差を質量分析計１００のある要素間に生成することができることを理解されたい。例えば、真空差は、概して、イオン源１２０が、圧力大気圧にあって、イオンガイド１３０が、真空下にあるように、イオン源１２０とイオンガイド１３０との間に印加される。同じく図示されていないが、質量分析計１００は、任意の適切な数のコネクタと、電源と、ＲＦ（無線周波数）電源と、ＤＣ（直流）電源と、ガス源（例えば、イオン源１２０および／または衝突セル１５０用）と、質量分析計１００の動作を可能にするための任意の他の好適な構成要素とをさらに含むことができる。

特に、質量分析計は、ＲＦおよびＡＣ信号を結合し、電力を質量分析計１００内の四重極に提供する、具体的には、電力を衝突セル１５０に提供するための装置１９９を含む。装置１９９は、衝突セル１５０等の四重極に、所望のシーケンスにおいて、例えば、ｍ／ｚ比の順番において、最も重いイオン（すなわち、高ｍ／ｚ比を伴うイオン）が最初に放出され、最も軽いイオン（すなわち、低ｍ／ｚ比を伴うイオン）が最後に放出されるように、イオン１９１を放出するように制御させる。描写される実施形態では、装置１９９は、分裂したイオンが、ｍ／ｚ比の順番で放出され、分裂したイオンが、実質的に同時に、ＴｏＦ検出器１６０に到達するように、衝突セル１５０に接続される。

図２は、ＲＦおよびＡＣ信号を結合し、電力を質量分析計１００等の質量分析計内の四重極２０１（断面として示される）に提供するための装置１９９を描写する。さらに、図３は、装置１９９の種々の回路に導入される等価静電容量を含み、ＲＦおよびＡＣ電圧を四重極２０１に供給する、装置１９９の概略ブロック図を描写する。例えば、いくつかの実施形態では、衝突セル１５０は、四重極２０１を含むことができる。しかしながら、四重極２０１は、単に、例示であって、他の実施形態では、装置１９９は、装置１９９に接続される、２セットの相互接続された電極を特徴とする、質量分析計内の任意の好適な多極（四重極、六重極、および八重極を含むが、それらに限定されない）に、電力を提供することができることを理解されたい。例えば、多極イオンガイドは、一般に、２セットの電極、例えば、「Ａ」セットおよび「Ｂ」セットを伴う、四重極に類似する様式において、給電される。そのようなＡおよびＢセットにかかる電圧は、四重極内の交差接続された電極対にかかる電圧に類似する。例えば、多極が、六重極を含む実施形態では、ＡおよびＢセットはそれぞれ、各セット内に３つの電極を含み、セットＡ内の各電極は、セットＢからの電極と対合される。故に、四重極２０１は、単に、多極の種類の非限定的実施例であって、他の実施形態では、任意の好適な多極が、所望のシーケンスにおいて、イオンを放出するように、装置１９９によって、制御することができることを理解されたい。

いずれの場合も、ＲＦおよびＡＣ信号の両方を四重極２０１に結合することによって、四重極２０１は、ｍ／ｚ比の順番において、イオンを放出するように制御することができる。例えば、四重極が、ｍ／ｚ比の順番において、イオンを放出するように制御されるシステムは、米国特許第７，４５６、３８８号に説明され、参照することによって本明細書に組み込まれる。一般に、ＲＦ信号は、異相電力を四重極２０１の極（例えば、電極）に提供し、ＡＣ信号は、同相電力を四重極２０１の極に提供すると理解されたい。同相電力は、四重極２０１のすべての極が、同相ＡＣ信号によって動作されるモードを含むと理解されたい。

一般に、装置１９９は、第１の回路２１０および第２の回路２２０を含む。第１の回路２１０は、ＲＦ信号を介して、異相電力を四重極２０１に提供するためのＲＦ電源２３０を含む。第１の回路２１０はさらにＲＦ電源２３０からのＲＦ信号に対する電圧利得を提供するために、四重極２０１と少なくとも１つの共振ＬＣ回路を形成するための少なくとも１つのインダクタ２３２、２３４を含む。例えば、図３を参照すると、少なくとも１つのインダクタ２３２、２３４は、四重極２０１の極極間静電容量２３６と共振ＬＣ回路を形成する。図３にさらに描写されるように、四重極２０１はさらに、装置が、四重極２０１と接続されると、極接地間静電容量２３８、２４０を第１の回路２２０に導入する。他の実施形態では、図４を参照して後述のように、装置１９９はさらに、ＲＦ電源２３０からのＲＦ信号に対するさらなる電圧利得を提供するために、少なくとも１つのＬＣ回路を含むことができる。

第１の回路はさらに、変圧器２５０と、二次タップ２５２を含む、変圧器２５０と、を含む。変圧器２５０は、二次タップ２５２に注入される信号が、少なくとも１つのインダクタ２３２、２３４および静電容量２３６によって形成される、共振ＬＣ回路に通信されるように、ＲＦ電源２３０と並列に接続され、さらに、少なくとも１つのインダクタ２３２、２３４に接続される。いくつかの実施形態では、変圧器２５０は、ＲＦ電源２３０からのＲＦ信号に対するさらなる電圧利得を提供するように有効にされる。例えば、変圧器２５０は、ＲＦ電源２３０からのＲＦ信号を漸増（または、所望に応じて、漸減）するように、ＲＦ電源２３０と並列に接続される。

いくつかの実施形態では、装置１９９は、四重極２０１への接続のために、任意の好適な数のコネクタ２５１を含むことができる。四重極２０１内の各対向する対の極は、それぞれのコネクタ２５１に接続されることを理解されたい。描写される実施形態では、装置１９９は、２つのコネクタ２５１を含むが、代替実施形態では、装置２５０は、四重極２０１内の対向する対の極に類似ＲＦ電力信号を置くための装置１９９内に好適な内部配線を伴い、四重極２０１内の各極に対して１つと、４つのコネクタを含むことができる。

第２の回路２２０は、ＡＣ電源２６０から、ＡＣ信号を介して、同相電力を四重極２０１に提供するためのＡＣ電源２６０を含む。第２の回路２２０からの出力２６２は、同相電力（すなわち、第２の回路２２０からの出力）が、第１の回路２１０に注入されるように、変圧器２５０の二次タップ２５２に接続される。故に、四重極２０１は、同相および異相で同時に動作することができる。異相電力は、四重極２０１の対向する極が、ＲＦ信号によって動作されるモードを含み、１対の極上のＲＦ信号の極性が、他の対の極上の極性に対向すると理解されたい。

第２の回路２２０はさらに、変圧器２５０を介して、、四重極２０１と共振ＬＣ回路を形成し、ＡＣ電源２６０からＡＣ信号に対する電圧利得を提供する、少なくとも１つのインダクタ２６４を含む。

いくつかの実施形態では、ＲＦ電源２３０は、１〜１０ＭＨｚの範囲内で動作する。いくつかの実施形態では、ＡＣ電源２６０は、１〜１０ＭＨｚの範囲内で動作する。さらなる実施形態では、ＲＦ電源２３０およびＡＣ電源２６０はそれぞれ、実質的に同一周波数で動作する。これらの実施形態のいくつかでは、ＲＦ電源２３０およびＡＣ電源２６０はそれぞれ、ＲＦ電源２３０からのＲＦ信号およびＡＣ電源２６０からのＡＣ信号の追加が、四重極２０１上にＲＦ不平衡をもたらし、ＲＦ不平衡が、ＡＣ信号の位相および振幅を変動させることによって制御可能であるように、実質的に同一周波数および実質的に一定の位相シフトで動作する。しかしながら、一般に、ＲＦ電源２３０およびＡＣ電源２６０はそれぞれ、任意の好適な周波数、振幅、および位相で動作し、所望のシーケンス、例えば、最も重いイオンから最も軽いイオン（すなわち、最高ｍ／ｚ比から最低ｍ／ｚ比）において、イオンを放出するように四重極２０１を制御することができることを理解されたい。

一般に、回路２１０および２２０は、任意の好適な回路モデル化パッケージを使用して、モデル化することができることを理解されたい。さらに、いくつかの実施形態では、インダクタ２３２、２３４はそれぞれ、数μＨから数十μＨの範囲内の値を有することができる一方、インダクタ２６４は、数十μＨから数百μＨの範囲内の値を有することができる。これらの実施形態では、四重極２０１のキャパシタンス（例えば、キャパシタンス２３６）は、１０から１００ｐＦの範囲内であることができる。さらに、変圧器２５０は、抵抗およびインダクタンスの範囲の任意の好適な組み合わせを有することができ、非限定的実施形態では、一次側および二次側のそれぞれのインダクタンスは、１，０００μＨの範囲内である。しかしながら、回路２１０および２２０の要素の例示的範囲は、過度の限定と見なされず、実際、抵抗、インダクタンス、およびキャパシタンスの範囲の任意の好適な組み合わせは、本実施形態の範囲内である。

ここで、四重極に接続されると、装置１９９の回路に導入される、等価静電容量／抵抗とともに、非限定的実施形態による、装置１９９の回路４００の代替実施形態を描写する、図４を参照する。

具体的には、回路４００は描写されないが、静電容量Ｃ２によって表される、四重極にＲＦ信号を提供するように有効にされる、第１の回路４１０を含む。第１の回路４１０は、ＲＦ電源Ｖ１と、インダクタＬ１、Ｌ２と、キャパシタＣ１と、を含み、抵抗器Ｒ１、Ｒ２とともに、ＲＦ電源Ｖ１からのＲＦ信号に利得を提供するための第１の共振ＬＣ回路を形成する。第１の共振ＬＣ回路は、ＲＦ電源Ｖ１からのＲＦ信号にさらなる利得を提供するための変圧器ＴＸ４の一次巻線にカスケード接続される。変圧器ＴＸ４の二次巻線は、キャパシタＣ６、Ｃ７、抵抗器Ｒ６、Ｒ７、およびインダクタＬ３、Ｌ４に接続され、Ｃ２の極極間四重極静電容量と、ＲＦ電源Ｖ１からのＲＦ信号に利得を提供するための別のＬＣ回路を形成する。実際、Ｌ３とＲ７およびＬ４とＲ６はそれぞれ、ＲＦタンクコイル回路を表す。四重極の極接地間静電容量Ｃ３、Ｃ４もまた、描写される。一般に、第１の回路４１０は、異相電力を四重極に提供し、種々のＬＣ回路および変圧器ＴＸ４は、ＲＦ電源Ｖ１からのＲＦ信号に対する利得を提供することを理解されたい。

さらに、キャパシタＣ１、Ｃ６、Ｃ７、インダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、および抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７は、任意の好適な値であることができ、前述のように、回路２１０に類似する、任意の好適な回路モデル化プログラムを介して、決定することができることを理解されたい。非限定的例示的実施形態では、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７はそれぞれ、約０．１オームから数オームの範囲内であって、静電容量Ｃ１は、約数千ｐＦの範囲内であって、静電容量Ｃ６、Ｃ７はそれぞれ、約数千ｎＦの範囲内であって、静電容量Ｃ３、Ｃ４はそれぞれ、約数十ｐＦの範囲内であって、インダクタＬ１、Ｌ２はそれぞれ、約数十ｎＨから数百ｎＨｓの範囲内であって、インダクタＬ３、Ｌ４はそれぞれ、約数十から数百μＨの範囲内である。しかしながら、回路４００の要素の例示的範囲は、過度の限定と見なされず、実際、抵抗、インダクタンス、およびキャパシタンスの範囲の任意の好適な組み合わせは、本実施形態の範囲内である。

装置１９９の回路４００はさらに、第１の回路４１０に接続される、ＲＦ電源Ｖ１からのＲＦ信号にさらなる制御を提供するために、少なくとも１つの回路４１０ａ、４１０ｂを含むことができる。各回路４１０ａ、４１０ｂは、描写されるように、好適なインピーダンス整合を第１の回路４１０に提供するように配設される、好適なそれぞれのパルス発生器Ｖ４、Ｖ５、それぞれの抵抗器Ｒ１０、Ｒ９、インダクタＬ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、およびキャパシタＣ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１を含む。回路４１０ａ、４０１ｂはそれぞれ、変圧器ＴＸ４の四重極側の第１の回路４１０に接続されることを理解されたい。各回路４１０ａ、４１０ｂは、ＲＦ電源Ｖ１からのＲＦ信号の振幅を制御するように動作することができることを理解されたい。さらに、抵抗器Ｒ１０、Ｒ９、インダクタＬ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、およびキャパシタＣ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１は、任意の好適な値であることができ、任意の好適な回路モデル化プログラムを介して、決定することができることを理解されたい。非限定的例示的実施形態では、抵抗Ｒ９、Ｒ１０はそれぞれ、約数千から数キロオームの範囲内であって、静電容量Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１はそれぞれ、約数ｎＦの範囲内であって、インダクタＬ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０はそれぞれ、約数十ｍＨから数百ｍＨの範囲内である。しかしながら、回路４００の要素の例示的範囲は、過度の限定と見なされず、実際、抵抗、インダクタンス、およびキャパシタンスの範囲の任意の好適な組み合わせは、本実施形態の範囲内である。

装置１９９の回路４００はさらに、ＡＣ信号を四重極に提供するように有効にされる、第２の回路４２０を含む。描写される非限定的例示的実施形態では、第２の回路４２０は、ＡＣ電源Ｖ２と、抵抗器Ｒ３と、インダクタＬ６と、を含むことができる。第２の回路４２０はさらに、抵抗器Ｒ８と、インダクタＬ８と、を含み、四重極のＣ３およびＣ４の極接地間静電容量と別のＬＣ回路を形成する、ＡＣタンクコイルを表し、回路４２０の出力は、変圧器ＴＸ４の二次タップに接続され、前述の変圧器２５０の二次タップ２５２に接続される、第２の回路２２０の出力２６２に類似する。一般に、第２の回路４２０は、同相電力を四重極に提供し、種々のＬＣ回路は、ＡＣ電源Ｖ２からのＡＣ信号に対する利得を提供することを理解されたい。さらに、キャパシタＣ３、インダクタＬ５、Ｌ６、および抵抗器Ｒ３、Ｒ８は、任意の好適な値であることができ、任意の好適な回路モデル化プログラムを介して、決定することができることを理解されたい。

いくつかの実施形態では、第２の回路４２０はさらに、付加的電圧利得をＡＣ電源Ｖ２からのＡＣ信号に提供するために、少なくとも１つの好適な変圧器を含むことができ、少なくとも１つの好適な変圧器の一端は、Ｒ３とＬ６との間の任意の好適な点に接続され、他端は、接地に接続される。

回路４００はさらに、第２の回路４２０に接続され、ＡＣ電源Ｖ２からのＡＣ信号のさらなる制御を提供するための少なくとも１つの回路４２０ａを含むことができる。回路４２０ａは、波形発生器Ｖ３およびＤＣ源Ｖ６のうちの少なくとも１つを含むことができる。波形発生器Ｖ３は、ＡＣ信号のエンベロープの変動を制御することができる一方、ＤＣ源Ｖ６は、ＡＣ信号に一定のエンベロープを追加することができる。回路４２０ａは、任意の好適な点において、第２の回路４２０に、例えば、信号ミキサを介して、ＡＣ電源Ｖ２の出力に接続される。

次に、ＲＦおよびＡＣ信号を結合し、電力を質量分析計内の四重極に提供するための方法５００を描写する、図５を参照する。方法５００の説明を補助するために、方法５００は、装置１９９を使用して行われることが想定されるであろう。さらに、方法５００の以下の議論は、システム１００およびその種々の構成要素のさらなる理解につながるであろう。しかしながら、システム１００および／または方法５００は、可変であることができ、相互に関連して、本明細書に論じられるように正確に作用する必要はなく、そのような変形例は、本実施形態の範囲内であることを理解されたい。

ステップ５１０では、第１の回路２１０、４１０は、ＲＦ信号を生成するように動作され、第１の回路２１０、４１０は、ＲＦ信号を介して、四重極２１０等の四重極に異相電力を提供するためのＲＦ電源２３０、Ｖ１と、ＡＣ信号に対する電圧利得を提供するために、四重極と少なくとも１つの共振ＬＣ回路を形成するための少なくともインダクタ２３２、２３４、Ｌ３、Ｌ４と、ＴＸ４、二次タップ２５２を含む変圧器２５０、ＴＸ４であって、ＲＦ信号に対するさらなる電圧利得を提供する、変圧器２５０、ＴＸ４と、を含む。

ステップ５２０では、第２の回路２２０、４２０は、ＡＣ信号を生成するように動作され、第２の回路２２０、４２０は、ＡＣ信号を介して、四重極に同相電力を提供するためのＡＣ電源２６０、Ｖ２と、二次タップ２５２に接続された第２の回路からの出力２６２と、変圧器２５０、ＴＸ４を介して、四重極と共振ＬＣ回路を形成し、ＡＣ信号に対する電圧利得を提供するための少なくとも１つのインダクタ２６４、Ｌ５と、を含む。

ステップ５３０では、第２の回路２２０、４２０からの同相電力は、二次タップ２５２を介して、第１の回路２１０、４１０に注入され、同相および異相で同時に、四重極を動作させる。

一般に、ステップ５１０〜５３０は、四重極２０１等の四重極が、所望のシーケンスにおいて、イオンを放出するように動作されるように、並行して行うことができることを理解されたい。

さらに、ＲＦ電源２３０、Ｖ１およびＡＣ電源２６０、Ｖ２はそれぞれ、任意の好適な周波数、振幅、および位相で動作することができることを理解されたい。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源２３０、Ｖ１は、１〜１０ＭＨｚの範囲内で動作される。他の実施形態では、ＡＣ電源２６０、Ｖ２は、１〜１０ＭＨｚの範囲内で動作される。さらなる実施形態では、ＲＦ電源２３０、Ｖ１およびＡＣ電源２６０、Ｖ２はそれぞれ、実質的に同一周波数で動作される。これらの実施形態のいくつかでは、方法５００はさらに、各ＲＦ信号およびＡＣ信号の追加が、四重極上にＲＦ不平衡をもたらすように、ＲＦ電源２３０およびＡＣ電源２６０のそれぞれを実質的に同一周波数および一定位相差（例えば、一定の所定の位相差）で動作するステップと、ＡＣ信号の位相および振幅を変動させることによって、ＲＦ不平衡を制御するステップと、を含む。一定の位相差は、任意の好適な回路モデル化ソフトウェアを使用して、および／または所望のＲＦ不平衡が達成されるまで、プロビジョニングプロセスにおいて、ＲＦ電源２３０とＡＣ電源２６０との間の位相差を制御し、次いで、所望のＲＦ不平衡における、ＲＦ電源２３０とＡＣ電源２６０との間の位相差に対して、一定の位相差を設定することによって、決定することができる。

方法５００はさらに、少なくとも１つのＤＣオフセット回路４１０ａ、４１０ｂを介して、ＤＣオフセットをＲＦ信号に提供するステップを含むことができる。方法５００はさらに、ＤＣオフセット回路４２０ａを介して、ＤＣオフセットをＡＣ信号に提供するステップを含むことができる。

方法５００はさらに、第２の回路２２０、４２０内の変圧器ＴＸ３を介して、ＡＣ信号を増幅するステップを含むことができる。

図２、３、および４に描写される実施形態では、変圧器２５２およびＴＸ４は、一次および二次巻線を有する変圧器を含むが、他の実施形態は、他の好適な種類の変圧器を含むことができる。例えば、「２」ではなく、「６」によって先行される、同一番号を有する同一要素を伴う、図２に実質的に類似する、図６を参照する。例えば、インダクタ６３２は、インダクタ２３２に実質的に類似する。しかしながら、変圧器６５０は、自動変圧器を含み、回路６２０の出力６６２は、変圧器６５２の中心タップ６５２に接続され、電源６３０の出力は、自動変圧器の巻線の端部におけるタップに接続される。

故に、回路は、ＲＦおよびＡＣ信号を結合し、電力を質量分析計内の四重極に提供するために提供される。これらの回路は、空間内の所望の場所に、例えば、ＴｏＦ検出器の抽出領域に、同一運動エネルギーによって、同時に到着するように、四重極から、所望のシーケンス、例えば、より重いイオンから開始するｍ／ｚ比の順番において、イオンを放出するように、四重極を制御するために使用することができ。これらの回路はまた、四重極からのイオンの質量選択的軸方向放出、充填イオントラップ（例えば、ＦＴ−ＩＣＲトラップ、Ｏｒｂｉｔｒａｐ）、ＡＣバリア（極性独立である）を使用した線形四重極イオントラップ内における陽および陰イオンの同時捕捉、およびＲＦ／ＤＣフィルタを使用した四重極の向上を含むが、それらに限定されない、用途において、四重極を制御するために使用することができる。しかしながら、そのような用途は、単に、例示と見なされ、そのような用途は、非限定的であって、任意の他の好適な用途は、本実施形態の範囲内であることを理解されたい。

当業者であれば、いくつかの実施形態において、装置１９９の機能性は、予めプログラムされたハードウェアもしくはファームウェア要素（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電気的消去可能プログラマブル読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）等）、または他の関連する構成要素を使用して実装できることを理解するであろう。他の実施形態において、装置１９９の機能性は、計算装置の動作のためのコンピュータ読み取り可能プログラムコードを記憶する、コードメモリ（図示せず）へのアクセスを有する計算装置を使用して達成することができる。コンピュータ読み取り可能プログラムコードは、固定され、有形であり、かつこれらの構成要素によって直接的に読み取り可能である、コンピュータ読み取り可能記憶媒体に記憶することができる（例えば、可撤性ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、固定ディスク、ＵＳＢドライブ）。代替として、コンピュータ読み取り可能プログラムコードは、遠隔で記憶することができるが、伝送媒体上でネットワーク（インターネットが挙げられるが、これに限定されない）に接続されたモデムまたは他のインターフェースデバイスを介して、これらの構成要素に伝送可能であり得る。伝送媒体は、非無線媒体（例えば、光、および／またはデジタル、および／またはアナログ通信線）もしくは無線媒体（例えば、マイクロ波、赤外線、自由空間光学、または他の伝送スキーム）、またはそれらの組み合わせであることができる。

当業者であれば、実施形態を実装するためのさらに多くの代替実装例および修正例があること、ならびに前述の実装例および実施例は、１つ以上の実施形態の例証に過ぎないことを理解するであろう。したがって、範囲は、本明細書に添付される特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (20)

1. ＲＦおよびＡＣ信号を結合し、電力を質量分析計内の多極に提供するための装置であって、
   該ＲＦ信号を介して、異相電力を該多極に提供するためのＲＦ電源と、
   該ＲＦ信号に対する電圧利得を提供するために、該多極と少なくとも１つの共振ＬＣ回路を形成するための少なくとも１つのインダクタと、
   二次タップを含む変圧器であって、該二次タップに注入される信号が、該少なくとも１つの共振ＬＣ回路に通信されるように、該ＲＦ電源に並列に接続され、さらに、該少なくとも１つのインダクタに接続される、変圧器と、
   を含む、第１の回路と、
   該ＡＣ信号を介して、同相電力を該多極に提供するためのＡＣ電源と、
   該同相電力が、該第１の回路に注入され、該多極が、同相および異相で同時に動作され得るように、該二次タップに接続された該第２の回路からの出力と、
   該変圧器を介して、該多極と共振ＬＣ回路を形成し、該ＡＣ信号に対する電圧利得を提供する、少なくとも１つのインダクタと
   を含む、第２の回路と
   を含む、装置。
2. 前記ＲＦ信号の振幅を制御するために、前記第１の回路に接続される、少なくとも１つの波形発生器回路をさらに含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記ＡＣ信号の振幅を制御するために、前記第２の回路に接続される、少なくとも１つの波形発生器回路をさらに含む、請求項１に記載の装置。
4. 前記第２の回路は、
   前記ＡＣ信号に対する電圧利得を提供するための変圧器と、
   該ＡＣ信号に対する電圧利得を提供するために、前記多極と少なくとも１つの共振ＬＣ回路を形成するための少なくとも１つのさらなるインダクタと
   のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記変圧器は、前記ＲＦ信号に対するさらなる電圧利得を提供するように有効にされる、請求項１に記載の装置。
6. 前記ＲＦ電源は、１〜１０ＭＨｚの範囲内で動作する、請求項１に記載の装置。
7. 前記ＡＣ電源は、１〜１０ＭＨｚの範囲内で動作する、請求項１に記載の装置。
8. 前記ＲＦ電源および前記ＡＣ電源は、実質的に、同一周波数で動作する、請求項１に記載の装置。
9. 各前記ＲＦ信号および前記ＡＣ信号の追加が、該ＡＣ信号の位相および振幅を変動させることによって制御可能である前記多極にＲＦ不平衡をもたらすように、前記ＲＦ電源および前記ＡＣ電源はそれぞれ、実質的に、同一周波数および所定の位相差で動作する、請求項７に記載の装置。
10. 前記多極は、四重極、六重極、および八重極のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の装置。
11. ＲＦおよびＡＣ信号を結合し、電力を質量分析計内の多極に提供するための方法であって、
    第１の回路を動作させ、該ＲＦ信号を生成することであって、該第１の回路は、該ＲＦ信号を介して、異相電力を該多極に提供するためのＲＦ電源と、該ＲＦ信号に対する電圧利得を提供するために、該多極と少なくとも１つの共振ＬＣ回路を形成するための少なくとも１つのインダクタと、二次タップを含む、変圧器であって、該二次タップに注入される信号が、該少なくとも１つの共振ＬＣ回路に通信されるように、該ＲＦ電源に並列に接続され、さらに、該少なくとも１つのインダクタに接続される、変圧器とを含む、ことと、
    第２の回路を動作させ、該ＡＣ信号を生成することであって、該第２の回路は、該ＡＣ信号を介して、同相電力を該多極に提供するためのＡＣ電源と、該同相電力が、該第１の回路に注入され、該多極が、同相および異相で同時に動作され得るように、該二次タップに接続された該第２の回路からの出力と、該変圧器を介して、該多極と共振ＬＣ回路を形成し、該ＡＣ信号に対する電圧利得を提供する、少なくとも１つのインダクタと、を含む、ことと、
    該二次タップを介して、該同相電力を該第１の回路に注入し、同相および異相で同時に該多極を動作させることと
    を含む、方法。
12. 少なくとも１つの波形発生器回路を介して、前記第１の回路のＲＦ信号の振幅を制御することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 少なくとも１つの波形発生器回路を介して、前記第２の回路のＡＣ信号の振幅を制御することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記第２の回路内の変圧器と、
    前記多極と少なくとも１つの共振ＬＣ回路を形成するための前記第２の回路内の少なくとも１つのさらなるインダクタと
    のうちの少なくとも１つを介して、前記ＡＣ信号を増幅することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記変圧器を使用して、前記ＲＦ信号に対するさらなる電圧利得を提供することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
16. 前記ＲＦ電源は、１〜１１ＭＨｚの範囲内で動作する、請求項１１に記載の方法。
17. 前記ＡＣ電源は、１〜１１ＭＨｚの範囲内で動作する、請求項１１に記載の方法。
18. 前記ＲＦ電源およびＡＣ電源のそれぞれを実質的に同一周波数で動作させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
19. 各前記ＲＦ信号および前記ＡＣ信号の追加が、該ＡＣ信号の位相および振幅を変動させることによって制御可能である前記多極にＲＦ不平衡をもたらすように、前記ＲＦ電源および前記ＡＣ電力のそれぞれを実質的に同一周波数および所定の位相差で動作させることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記多極は、四重極、六重極、および八重極のうちの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の方法。