JP2013532893A - 放射方向振幅支援トランスファのための線形イオントラップ - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書は、概して、質量分析計に関し、さらに具体的には、放射方向振幅支援トランスファのための線形イオントラップに関する。
質量選択的軸方向放出(MSAE)は、イオンを選択し、放射方向励起を印加することによって軸に沿ってイオンを放出するために、質量分析計の線形イオンガイドにおいて使用される技法である。イオンは、RF(無線周波数)四重極電場によって放射方向に、およびイオンガイドの端部に印加される静的DC(直流)ポテンシャルによって軸方向に捕捉される。軸方向力は、放射方向励起の振幅に依存しているイオンガイドの外縁領域で軸方向に発展する擬似ポテンシャルにより発生する。振幅が高いときに、放射方向に励起されたイオンが放出される。
線形イオントラップ1500、1600の中のRF電極の間の増加する放射距離と、
線形イオントラップ1500、1600の場合のように、RF電極の形状の変化と、
線形イオントラップ1500の少なくとも一部分の場合のように、RF電極がテーパ状であることと、
線形イオントラップ1600の少なくとも一部分の場合のように、RF電極が階段状であることと、
第1組のRF電極1713および出口領域1709に隣接する第2組の電極1715が、RF電場における差を生じさせる回路を介している、線形イオントラップ1700を提供することと、のうちの少なくとも1つによって、RF勾配を提供することができる。
Claims (32)
- 放射方向振幅支援トランスファ(RAAT)のための質量分析計であって、
該質量分析計は、
イオン源と、
第1の軸方向加速領域であって、該第1の軸方向加速領域は、該質量分析計の長手軸に沿って、該イオン源からのイオンの少なくとも一部分を軸方向に加速する、第1の軸方向加速領域と、
該イオン源から該イオンを受容するように配設される少なくとも1つの線形イオントラップであって、該少なくとも1つの線形イオントラップは、
該イオンを中に受容する入口領域と、
該少なくとも1つの線形イオントラップから外へ放射方向に励起されたイオンをトランスファさせる出口領域と、
少なくとも1つのDC(直流)電極であって、該少なくとも1つのDC電極は、DCポテンシャル障壁を印加して、励起されていないイオンが該少なくとも1つの線形イオントラップから流出することを防止する、少なくとも1つのDC電極と、
該入口領域と該出口領域との間の放射方向励起領域であって、該放射方向励起領域は、該少なくとも1つの線形イオントラップに捕捉された該イオンを選択的に放射方向に励起して、該放射方向に励起されたイオンを産生する、放射方向励起領域と、
第2の軸方向加速領域であって、該第2の軸方向加速領域は、RF電場強度の低減によって産生される擬似ポテンシャルに起因して該放射方向に励起されたイオンを該出口領域に向かって該長手軸に沿ってさらに加速することにより、放射方向に励起されない該励起されていないイオンが該少なくとも1つの線形イオントラップの中にとどまっている間に、該第1の軸方向加速領域および該第2の軸方向加速領域に起因する、該放射方向に励起されたイオンへの力の複合効果は、該放射方向に励起されたイオンが該DCポテンシャル障壁を克服するようにさせる、第2の軸方向加速領域と
を含む、少なくとも1つの線形イオントラップと、
検出デバイスであって、該検出デバイスは、該少なくとも1つの線形イオントラップから流出する該放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を受容し、分析する、検出デバイスと
を含む、質量分析計。 - 前記第1の軸方向加速領域は、前記イオン源と前記少なくとも1つの線形イオントラップとの間に位置し、該第1の軸方向領域の中における加速は、長手方向DCポテンシャルを前記イオンの前記少なくとも一部分に提供することによって起こる、請求項1に記載の質量分析計。
- 前記第1の軸方向加速領域は、前記出口領域より前の、前記少なくとも1つの線形イオントラップの中に位置し、該第1の軸方向領域の中における加速は、
該第1の軸方向加速領域の中に前記RF電場における差を提供することであって、該提供することにより、前記放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をそこで生成する、ことと、
該第1の軸方向加速において長手方向DCポテンシャルを提供することと
のうちの少なくとも1つによって起こる、請求項1に記載の質量分析計。 - 前記RF電場における前記差を前記提供することは、前記第1の加速領域の中にRF勾配を提供することを含む、請求項3に記載の質量分析計。
- 前記少なくとも1つのイオントラップは、RF電極を含み、該RF電極の間の放射方向距離が、前記第1の軸方向加速領域の中において増加することにより、前記RF電場における前記差を前記提供することは、該距離の変化に起因して起こる、請求項4に記載の質量分析計。
- 前記RF電極の間の前記距離は、該RF電極の形状の変化に起因する、請求項5に記載の質量分析計。
- 前記RF電極は、
前記第1の軸方向加速領域の中で直径が減少することと、
該第1の軸方向加速領域の中でテーパ状であることと、
該第1の軸方向加速領域の中で階段状であることと
のうちの少なくとも1つに該当する、請求項5に記載の質量分析計。 - 前記第1の加速領域は、前記放射方向励起領域と前記出口領域との間にあり、前記少なくとも1つの線形イオントラップは、該放射方向励起領域の中の第1組のRF電極と、該第1の加速領域の中の第2組の電極とを含み、該第2組のRF電極は、該放射方向励起領域と該第1の加速領域との間の前記RF電場の変化を引き起こす回路を介して該第1組のRF電極に電気的に接続されることにより、該RF電場における前記差が、該RF電場の変化によって引き起こされる、請求項3に記載の質量分析計。
- 前記第2の軸方向加速領域は、前記出口領域に隣接し、前記少なくとも1つのDC電極は、該出口領域に隣接して位置する、請求項4に記載の質量分析計。
- 前記第2の軸方向加速領域は、前記第1の加速領域と前記出口領域との間に位置し、前記少なくとも1つのDC電極は、該第1の加速領域と該出口領域との間に位置する、請求項4に記載の質量分析計。
- 前記放射方向励起領域は、前記放射方向に励起されたイオンを産生する少なくとも1組のRF電極と、前記長手方向DCポテンシャルを提供する少なくとも1組のDC電極とを含み、前記第2の軸方向加速領域は、前記出口領域に隣接し、該少なくとも1つのDC電極は、該出口領域に隣接して位置する、請求項3に記載の質量分析計。
- 前記少なくとも1組のDC電極の間の距離は、該DC電極の入口端から該DC電極の出口端まで増加し、それにより、前記長手方向DCポテンシャルを提供する、請求項11に記載の質量分析計。
- 前記少なくとも1組のDC電極の各々は、前記長手方向DCポテンシャルを産生する一連の対向DC電極を含み、該一連の対向DC電極は、該一連の各連続した電極におけるDCポテンシャルステップとして、該長手方向DCポテンシャルを前記イオンに印加するように独立して制御される、請求項11に記載の質量分析計。
- 前記放射方向励起領域は、前記第1の軸方向加速領域を含み、前記放射方向に励起されるイオンへの長手軸方向力は、該放射方向励起領域の中の分割RF電極に起因し、該分割RF電極は各々、それぞれのDC電圧が印加されており、該DC電圧は、該放射方向加速領域の入口端から該放射方向加速領域の出口端まで減少する、請求項1に記載の質量分析計。
- 前記放射方向励起領域は、前記第1の軸方向加速領域を含み、前記放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、該放射方向励起領域の中のRF電極上の抵抗被覆に起因する、請求項1に記載の質量分析計。
- 前記第1の軸方向加速領域は、前記放射方向励起領域と前記端部トラップとの間にあり、該第1の軸方向加速領域の中において前記長手方向DCポテンシャルの差を前記提供することは、
選択的な放射方向励起中に該放射方向加速領域の中において前記イオンを捕捉するために、該第1の軸方向加速領域の中において第1のDCポテンシャルを印加することであって、該第1のDCポテンシャルは、該放射方向励起領域の中におけるDCポテンシャルよりも大きい、ことと、
該第1のDCポテンシャルよりも小さく、かつ該放射方向励起領域の中の該DCポテンシャルよりも小さい第2のDCポテンシャルを、該第1の軸方向加速領域の中に印加することであって、該印加することにより、該放射方向励起領域の中のイオンが、該第1の軸方向加速領域を通して加速され、該長手方向DCポテンシャルおよび前記擬似ポテンシャルに起因する、前記放射方向に励起されるイオンへの力の組み合わせが、該放射方向に励起されたイオンが前記DCポテンシャル障壁を克服するようにさせることと
を含む、請求項2に記載の質量分析計。 - 前記放射方向励起領域は、前記放射方向に励起されたイオンを産生する少なくとも1組のRF電極と、減少するDCポテンシャルを提供する少なくとも1組のDC電極とを含み、前記第2のDCポテンシャルを印加する前に、該減少するDCポテンシャルは、該放射方向励起領域の中に印加され、したがって、該放射方向に励起されたイオンに付加的な加速力を印加する、請求項16に記載の質量分析計。
- 前記少なくとも1つの線形イオントラップは、
AC(交流)電場と、
RF電圧を選択されたイオンに対する不安定閾値に近づけることと、
該RF電圧を励起の持続時間にわたって該不安定閾値に、またはそれ以上に増加させ、次いで、該RF電圧を下げることと、
のうちの少なくとも1つを介して前記放射方向に励起されたイオンを産生することに使用可能にされる、請求項1に記載の質量分析計。 - 前記第2の軸方向加速領域は、前記出口領域に隣接することと、該出口領域の前にあることとのうちの少なくとも1つに該当する、請求項1に記載の質量分析計。
- 質量分析計における放射方向振幅支援トランスファ(RAAT)のための方法であって、
該方法は、
イオン源の中においてイオンを産生することと、
第1の軸方向加速領域の中において、該質量分析計の長手軸に沿って該イオンの少なくとも一部分を軸方向に加速することと、
第2の軸方向加速領域の中において擬似ポテンシャルを、イオントラップの中の放射方向に励起されたイオンに印加することであって、該擬似ポテンシャルが、RF電場強度の低減によって産生され、それにより、放射方向に励起されない励起されていないイオンが、少なくとも1つの線形イオントラップの中にとどまっている間に、該第1の軸方向加速領域および該第2の軸方向加速領域に起因する、該放射方向に励起されたイオンへの力の複合効果が、該放射方向に励起されたイオンがDC(直流)ポテンシャル障壁を克服するようにさせ、該線形イオントラップは、該イオン源から該イオンを受容するように配設され、該少なくとも1つの線形イオントラップは、該イオンを中に受容する入口領域と、放射方向に励起されたイオンを該少なくとも1つの線形イオントラップから外にトランスファさせる出口領域と、該DCポテンシャル障壁を印加して、該励起されていないイオンが該少なくとも1つの線形イオントラップから流出することを防止する少なくとも1つのDC電極と、該少なくとも1つの線形イオントラップの中に捕捉された該イオンを選択的に放射方向に励起することにより、該放射方向に励起されたイオンを産生する、該入口領域と該出口領域との間の放射方向励起領域とを含む、ことと、
検出デバイスにおいて該放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を分析することと
を含む、方法。 - 前記少なくとも1つの線形イオントラップは、
AC(交流)電場と、
RF電圧を選択されたイオンの不安定閾値に近づけることと、
該RF電圧を励起の持続時間にわたって増加させ、次いで、該RF電圧を下げることと
のうちの少なくとも1つを介して前記放射方向に励起されたイオンを産生することに使用可能にされる、請求項20に記載の方法。 - 質量分析計における放射方向振幅支援トランスファ(RAAT)のための方法であって、
該方法は、
イオンをイオン源からRAATに使用可能な線形イオントラップの中に放出することと、
該イオンの少なくとも一部分を放射方向に励起して、該線形イオントラップの中において放射方向に励起されたイオンを産生することと、
該質量分析計の長手軸に沿って、該イオンおよび該放射方向に励起されたイオンのうちの少なくとも1つを加速することであって、該加速することは、該放射方向に励起することの前、および該放射方向に励起することの後のうちの少なくとも1つにおいて起こる、ことと、
RF電場強度の低減によって産生される擬似ポテンシャルに起因して、該放射方向に励起されたイオンを該長手軸に沿ってさらに加速することであって、該加速することにより、放射方向に励起されない該イオンが、該線形イオントラップの中にとどまっている間に、該加速することおよびさらに加速すること起因する、該放射方向に励起されたイオンへの力の組み合わせは、該放射方向に励起されたイオンがDCポテンシャル障壁を克服し、該線形イオントラップから流出するようにさせることと
を含む、方法。 - 前記加速することは、前記放射方向に励起することの前に起こり、該加速することは、前記イオン源と前記線形イオントラップとの間においてさらに起こる、請求項22に記載の方法。
- 前記加速することは、
前記出口領域より前の前記線形イオントラップの中にRF電場における差を提供することであって、該提供することにより、前記放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をその間に生成する、ことと、
前記イオンおよび該放射方向に励起されたイオンのうちの少なくとも1つに長手方向DCポテンシャルを提供することと
のうちの少なくとも1つによって起こる、請求項22に記載の方法。 - 前記RF電場における前記差を前記提供することは、
前記線形イオントラップの中のRF電極の間の増加する放射方向距離と、
該RF電極の形状の変化と、
該線形イオントラップの少なくとも第1の部分の中の該RF電極の直径の減少と、
該RF電極が該線形イオントラップの少なくとも第2の部分においてテーパ状であることと、
該RF電極が該線形イオントラップの少なくとも第3の部分において階段状であることと、
該線形イオントラップが、第1組のRF電極と、前記出口領域に隣接する少なくとも第2組のRF電極とを含むことであって、該第2組のRF電極は、該RF電場における該差を引き起こす回路を介して、該第1組のRF電極に電気的に接続される、ことと
のうちの少なくとも1つによってRF勾配を提供することを含む、請求項24に記載の方法。 - 前記長手方向DCポテンシャルを前記提供することは、少なくとも1組のDC電極の間の距離を増加させることによって起こり、該少なくとも1組のDC電極は、前記線形イオントラップの中において長手方向に延在する、請求項22に記載の方法。
- 前記長手方向DCポテンシャルを前記提供することは、前記線形イオントラップの中において長手方向に延在する一連の対向DC電極を提供することによって起こり、該一連の対向DC電極は、該長手方向DCポテンシャルを産生し、該一連の対向DC電極は、該長手方向DCポテンシャルを該一連の各連続した電極におけるDCポテンシャルステップとして前記イオンに印加するよう独立して制御される、請求項22に記載の方法。
- 前記放射方向励起領域は、前記第1の軸方向加速領域を含み、前記放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、該放射方向励起領域の中の分割RF電極に起因し、該分割RF電極は各々、それぞれのDC電圧が印加されており、該DC電圧は、該放射方向加速領域の入口端から該放射方向加速領域の出口端まで減少する、請求項22に記載の方法。
- 前記放射方向励起領域は、前記第1の軸方向加速領域を含み、前記放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、該放射方向励起領域の中のRF電極上の抵抗被覆に起因する、請求項22に記載の方法。
- 前記線形イオントラップから前記放射方向に励起されたイオンを抽出することをさらに含み、該抽出することは、
前記出口領域に隣接して第1のDCポテンシャルを印加することであって、該第1のDCポテンシャルを印加することにより、選択的な放射方向励起中に該線形イオントラップの放射方向加速領域の中に該イオンを捕捉し、該第1のDCポテンシャルは、該放射方向励起領域の中のDCポテンシャルよりも大きい、ことと、
該出口領域に隣接して第2のDCポテンシャルを印加することであって、該第2のDCポテンシャルは、該第1のDCポテンシャルよりも小さく、かつ該放射方向励起領域の中の該DCポテンシャルよりも小さく、その結果、該放射方向励起領域の中のイオンが、該出口領域へと加速され、前記長手方向DCポテンシャルおよび前記擬似ポテンシャルに起因する、該放射方向に励起されたイオンへの前記力の組み合わせは、該放射方向に励起されたイオンが前記DCポテンシャル障壁を克服するようにさせる、ことと
による、請求項22に記載の方法。 - 前記第2のDCポテンシャルを印加する前に、前記放射方向励起領域の中に減少するDCポテンシャルを印加し、したがって、前記放射方向に励起されたイオンに付加的な加速力を印加することをさらに含む、請求項28に記載の方法。
- 放射方向振幅支援トランスファ(RAAT)のための質量分析計であって、
該質量分析計は、
イオン源と、
イオンを該イオン源から受容するように配設される少なくとも1つの線形イオントラップであって、該少なくとも1つの線形イオントラップは、
該イオンを中に受容する入口領域と、
放射方向に励起されたイオンを該少なくとも1つの線形イオントラップから外へトランスファさせる出口領域と、
少なくとも1つのDC(直流)電極であって、該少なくとも1つのDC電極は、DCポテンシャル障壁を印加して、該励起されていないイオンが該少なくとも1つの線形イオントラップから流出することを防止する、少なくとも1つのDC電極と、
該入口領域と該出口領域との間の放射方向励起領域であって、該放射方向励起領域は、該線形イオントラップに捕捉された該イオンを選択的に放射方向に励起することにより、AC(交流)電場の印加を介して放射方向に励起されたイオンを産生する、放射方向励起領域と
を含む、少なくとも1つの線形イオントラップと、
該放射方向励起領域と該少なくとも1つの線形イオントラップの出口との間の軸方向加速領域であって、該軸方向加速領域は、該軸方向加速領域の中にRF電場における差を提供することによって、該イオン源からの該イオンの少なくとも一部分を該質量分析計の長手軸に沿って軸方向に加速して、該放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をそこで生成し、該RF電場における該差は、
該少なくとも1つの線形イオントラップの中のRF電極の間の増加する距離と、
該RF電極の形状の変化と、
該線形イオントラップの少なくとも第1の部分の中の該RF電極の直径の減少と、
該RF電極が該線形イオントラップの少なくとも第2の部分においてテーパ状であることと、
該RF電極が該線形イオントラップの少なくとも第3の部分において階段状であることと、
該線形イオントラップが、第1組のRF電極と、該出口領域に隣接する少なくとも第2組のRF電極とを含むことであって、該第2組のRF電極は、該RF電場における該差を引き起こす回路を介して、該第1組のRF電極に電気的に接続される、ことと
のうちの少なくとも1つからのRF勾配によって提供される、軸方向加速領域と、
該放射方向励起領域と該出口との間の少なくとも1つの電極であって、該少なくとも1つの電極は、該励起されていないイオンが該出口に到達することを防止するDC(直流)ポテンシャル障壁を提供し、該放射方向に励起されたイオンへの該擬似ポテンシャル長手軸方向力は、該DCポテンシャル障壁を克服することにより、該放射方向に励起されたイオンが該DCポテンシャル障壁を克服し、該少なくとも1つのイオントラップから流出する、少なくとも1つの電極と
検出デバイスであって、該検出デバイスは、該少なくとも1つのイオントラップから流出する該放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を受容し、分析する、検出デバイスと
を含む、質量分析計。
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