JP2014527275A - 軸方向放出を用いたｒｆオンリー四重極マスフィルタおよび線形四重極イオントラップの性能向上 - Google Patents

Abstract

ＲＦオンリー四重極ロッドセットマスフィルタまたは質量分析器および軸方向放出を用いた線形四重極イオントラップが開示される。ＲＦオンリー四重極ロッドセットマスフィルタまたは質量分析器および軸方向放出を用いた線形四重極イオントラップは、第１の一対の棒電極、第２の一対の棒電極およびエネルギーフィルタを含む。第１の一対の棒電極は、第２の一対の棒電極よりも長い。電荷比に対する所望の質量を有するイオンは、退出領域において漏れ磁場を経験し、その結果、エネルギーフィルタによって伝送されるだけの十分な軸方向運動エネルギーをイオンが有する。エネルギーフィルタによって伝送されるだけの軸方向運動エネルギーが不十分な他のイオンは減衰する。

Description

〔関連出願の相互参照〕
本出願は、米国仮特許出願シリアル番号第６１／５３７，８００号（出願日：２０１１年９月２２日）および英国特許出願第１１１６０２６．４号（出願日：２０１１年９月１６日）の優先権および恩恵を主張する。本明細書中、これらの出願の内容全体を参考のため援用する。

四重極ロッドセットは周知であり、４つの棒電極を含む。ＲＦオンリー電圧を電極へ付加することにより、四重極ロッドセットがイオンガイドオンリーの動作モードにおいて動作し得る。この動作モードにおいて、イオンはマスフィルタリングされない。あるいは、ＤＣ電圧およびＲＦ電圧の組み合わせを電極へ付加した後、棒電極へ付加された電圧（単数または複数）を走査することにより、四重極ロッドセットがマスフィルタまたは質量分析器として動作し得る。

四重極ロッドセットイオントラップも公知である。「スタビ」として知られる短尺の１組の四重極ロッドを四重極ロッドセットの上流および下流に提供することで、軸方向閉じ込めをイオントラップ内に提供する。また、別の配置構成において、環状の電極を四重極ロッドセットの上流および下流に提供して、軸方向閉じ込めをイオントラップ内に提供することも知られている。電圧の組み合わせを電極へ付加することにより、イオンをイオントラップから共鳴的に励起することができる。

また、ＲＦ電圧のみを棒電極へ付加することにより、四重極ロッドセットをマスフィルタまたは質量分析器として動作させることも知られている。この配置構成において、グリッド電極を四重極ロッドセットの下流に設け、ＤＣ電圧をグリッド電極へ付加する。グリッド電極は、エネルギーフィルタとして機能する。十分な軸方向運動エネルギーを有するイオンのみがＤＣポテンシャル障壁に打ち勝つことができ、エネルギーフィルタを通じて送ることができる。軸方向運動エネルギーが不十分な他のイオンは、ＤＣポテンシャル障壁によって反射される。このようなイオンに起因して、棒電極への影響が常に発生し、システム損失に繋がる。

公知の四重極ロッドセットマスフィルタまたは質量分析器の場合、電荷比に対して所望の質量を有するイオンがラジアル方向に励起され、ロッドに対して失われることなく大きなラジアル偏位をとるように、動作される。四重極ロッドセットの退出領域において、漏れ磁場の存在に起因して、この領域内に存在するイオンのラジアルエネルギーおよび軸方向エネルギーが結合する。そのため、ラジアルエネルギーが比較的高いイオンの場合、比較的高い軸方向運動エネルギーが必要となる。そのため、電荷比に対して所望の質量を有するイオンは、比較的高い軸方向運動エネルギーと共に四重極ロッドセットから発生し、エネルギーフィルタに打ち勝ち、前方へ伝送される。一方、他のイオンは、エネルギーフィルタによって反射され、システムにとって損失となる。

ＲＦオンリー四重極ロッドセットマスフィルタまたは質量分析器は、より低コストの質量分析計において特定の用途を有する。詳細には、マスフィルタまたは質量分析器の場合、ＤＣ電圧供給をロッドセットへ提供する際の要件がないため、従来の四重極マスフィルタまたは質量分析器よりも低価である。さらに、棒電極は、比較的短尺とすることができる。そのため、ＲＦオンリー四重極ロッドセットマスフィルタまたは質量分析器は、占有面積を比較的小さくすることが望まれている小型質量分析計および質量分析計において特に有用である。

軸方向放出を用いた線形四重極イオントラップ（「ＬＱＩＴＷＡＥ」）も公知であり、ＲＦオンリー四重極ロッドセット質量分析器に類似している。さらなる入口電極を四重極ロッドセットの上流に設けることで、イオンを軸方向においてイオントラップ内に閉じ込める。

従来のＲＦオンリー四重極ロッドセット質量分析器の場合、伝送および分解能が比較的低いという問題がある。

軸方向放出を用いた線形四重極イオントラップの場合、従来のＲＦオンリー四重極ロッドセット質量分析器よりも伝送および分解能は比較的優れている。しかし、軸方向放出を用いた線形四重極イオントラップの性能をさらに向上させることがさらに望まれる。

よって、軸方向放出を用いたＲＦオンリー四重極ロッドセット質量分析器および線形四重極イオントラップの性能を向上させることが望まれている。

本発明の一態様によれば、
第１の一対の棒電極、
第２の一対の棒電極、および
エネルギーフィルタを含む四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップが提供される。
ただし、第１の一対の棒電極の物理的特性は、第２の一対の棒電極の物理的特性と異なる。

一実施形態によれば、物理的特性は、軸方向長さを含む。

第１の一対の棒電極は好適には第１の軸方向長さを有し、第２の一対の棒電極は好適には第２の異なる軸方向長さを有する。

第１の軸方向長さと第２の軸方向長さとの間の差Δｘは好適には、（ｉ）＜１ｍｍ、（ｉｉ）１〜２ｍｍ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ、（ｉｖ）３〜４ｍｍ、（ｖ）４〜５ｍｍ、（ｖｉ）５〜６ｍｍ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ、（ｉｘ）８〜９ｍｍ、（ｘ）９〜１０ｍｍ、および（ｘｉ）＞１０ｍｍからなる群から選択される。

一実施形態によれば、物理的特性は、断面外形または形状を含む。

第１の一対の棒電極は好適には、第１の断面直径または外形を有する。第１の断面直径または外形は、四重極ロッドセットマスフィルタまたは質量分析器の退出領域に向かって低減する。

第２の一対の棒電極は好適には、第２の断面直径または外形を有する。第２の断面直径または外形は、四重極ロッドセットマスフィルタまたは質量分析器の退出領域に向かって増加する。

第１の一対の棒電極および第２の一対の棒電極は好適には、第１の上流部および第２の下流部を有する。第１の棒電極および／または第２の棒電極は、第１の上流部において実質的に一定の断面直径または外形を有する。

第１の棒電極および／または第２の棒電極の断面直径または外形は好適には、第２の下流部全体においてまたは第２の下流部に沿って変化する。

第１の一対の棒電極および第２の一対の棒電極は好適には、第１の上流部において断面半径ｒ_０を有し、第１の一対の棒電極は好適には、第２の下流部の退出領域に隣接する断面半径ｒ_１を有し、第２の一対の棒電極は好適には、第２の下流部の退出領域に隣接する断面半径ｒ_２を有し、ｒ_１＞ｒ_０＞ｒ_２である。

第１の上流部は好適には、四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップの軸方向長さのｘ％を含み、ｘは、（ｉ）＜１０％、（ｉｉ）１０〜２０％、（ｉｉｉ）２０〜３０％、（ｉｖ）３０〜４０％、（ｖ）４０〜５０％、（ｖｉ）５０〜６０％、（ｖｉｉｉ）６０〜７０％、（ｉｘ）７０〜８０％、（ｘ）８０〜９０％、（ｘｉ）＞９０％からなる群から選択される。

第１の一対の棒電極は好適には、１つ以上の部分的または全体的な第１の空洞を含む。第１の空洞は、四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップの退出領域に隣接して配置される。

１つ以上の第１の空洞は好適には、第１の一対の棒電極の内方に向かう面上に配置される。

第２の一対または棒電極は好適には、空洞を実質的に含まないかまたは四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップの退出領域に隣接して配置された１つ以上の部分的または全体的な第２の空洞を含み、１つ以上の第２の空洞は、１つ以上の第１の空洞と深さ、サイズ、幅または形態が実質的に異なる。

第１の一対の棒電極および第２の一対の棒電極は好適には直径を有し、１つ以上の第１の空洞および／または１つ以上の第２の空洞のラジアル深さ直径のｙ％であり、ｙは、（ｉ）＜１０％、（ｉｉ）１０〜２０％、（ｉｉｉ）２０〜３０％、（ｉｖ）３０〜４０％、（ｖ）４０〜５０％、（ｖｉ）５０〜６０％、（ｖｉｉｉ）６０〜７０％、（ｉｘ）７０〜８０％、（ｘ）８０〜９０％、および（ｘｉ）９０〜１００％からなる群から選択される。

一実施形態によれば、物理的特性は、棒電極の組成を含む。

一実施形態によれば、物理的特性は、（ｉ）棒電極へ付加された誘電または他のコーティングおよび／または（ｉｉ）棒電極の表面仕上げを含む。

エネルギーフィルタは好適には、１つ以上のグリッド電極を含む。

エネルギーフィルタは好適には、ＤＣポテンシャル障壁および／またはＲＦ擬ポテンシャル障壁を含む。

エネルギーフィルタは好適には、物理的障壁を含む。この物理的障壁は、電荷比に対する所望の質量を有しかつ第１のラジアルエネルギーを有するイオンにより障壁への影響を回避し、電荷比に対して所望されない質量を有しかつ第２のラジアルエネルギーを有するイオンにより障壁へ影響を与えるように、配置される。

第１のラジアルエネルギーは好適には、第２のラジアルエネルギーよりも高いかまたは低い。

一実施形態によれば、電荷比に対する所望の質量を有するイオンは、第１のラジアルエネルギーを有するようにラジアル方向に励起され、マスフィルタ、質量分析器またはイオントラップの退出領域における漏れ磁場に起因して軸方向に加速され、これにより、電荷比に対する所望の質量を有するイオンは、第１の軸方向エネルギーを有する。

一実施形態によれば、電荷比に対して所望されない質量を有するイオンは、第２のラジアルエネルギーを有するようにラジアル方向に励起され、マスフィルタ、質量分析器またはイオントラップの退出領域における漏れ磁場に起因して軸方向に加速され、これにより、電荷比に対して所望されない質量を有するイオンは、第２の軸方向エネルギーを有する。

一実施形態によれば、電荷比に対する所望の質量を有しかつ第１の軸方向エネルギーを有するイオンは、エネルギーフィルタに打ち勝つことができ、四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップから軸方向に発生し、電荷比に対して所望されない質量を有しかつ第２の軸方向エネルギーを有するイオンは、エネルギーフィルタに打ち勝つことができず、実質的に減衰する。

本発明の別の態様によれば、以下を含む四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップが提供される。当該四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップは、
第１の一対の棒電極、
第２の一対の棒電極、および
任意選択的に１つ以上のアパチャを有する出口部材であって、（ｉ）出口部材のうち一部が第２の一対の棒電極よりも第１の一対の棒電極に近接して延びるように出口部材が傾斜または他の場合に配置され、かつ／または、（ｉｉ）１つ以上のアパチャは、第２の一対の棒電極よりも第１の一対の棒電極と共により近接してアライメントされる出口部材を含む。

出口部材は、第１の組成を有する第１の部位と、第２の異なる組成を有する第２の部位とを含み得る。

出口部材は好適には、四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップの退出領域に隣接して配置される。

出口部材は好適には、シート電極またはグリッド電極を含む。

出口部材のうち一部は好適には、棒電極の端面から距離ｄ１において四重極ロッドセットの中央長手方向軸に沿って配置され、ｄ１は、（ｉ）＜１ｍｍ、（ｉｉ）１〜２ｍｍ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ、（ｉｖ）３〜４ｍｍ、（ｖ）４〜５ｍｍ、（ｖｉ）５〜６ｍｍ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ、（ｉｘ）８〜９ｍｍ、（ｘ）９〜１０ｍｍ、および（ｘｉ）＞１０ｍｍからなる群から選択される。

ＤＣおよび／またはＲＦ電圧は好適には、出口部材へ付加される。

一実施形態によれば、電荷比に対する所望の質量を有するイオンは、影響を回避するかまたは出口部材によって伝送され、電荷比に対して所望されない質量を有するイオンは、出口部材によって影響を受けるかまたは減衰される。

四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップは好適には、１つ以上の第１のさらなる電極をさらに含む。これら１つ以上の第１のさらなる電極は、第１の一対の棒電極および第２の一対の棒電極の下流に配置され、エネルギーフィルタまたは出口部材の上流および／または下流に配置され、１つ以上の第１のさらなる電極は、軸方向において四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ内にイオンを閉じ込めるように配置および適合される。

四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップは好適には、１つ以上の第２のさらなる電極をさらに含む。これら１つ以上の第２のさらなる電極は、第１の一対の棒電極第２の一対の棒電極の下流に配置され、エネルギーフィルタまたは出口部材の上流および／または下流に配置され、抽出ＤＣ電圧が１つ以上の第２のさらなる電極へ付加される。

四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップは好適には、１つ以上の入口電極をさらに含む。これら１つ以上の入口電極は、第１の一対の棒電極および第２の一対の棒電極の上流に配置され、１つ以上の入口電極は、軸方向において四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ内にイオンを閉じ込めるように、配置および適合される。

四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップは好適には、デバイスをさらに含む。このデバイスは、ＤＣバイアス電圧を第１の一対の電極および／または第２の一対の電極へ付加して、イオンを第１の一対の棒電極または第２の一対の棒電極とアライメントさせるように、配置および適合される。

一実施形態によれば、第１の一対の電極および／または第２の一対の電極へ付加されるＤＣバイアス電圧が有する振幅は、（ｉ）＜−５０Ｖ、（ｉｉ）−４０〜−３０Ｖ、（ｉｉｉ）−３０〜−２０Ｖ、（ｉｖ）−２０〜−１０Ｖ、（ｖ）−１０〜０Ｖ、（ｖｉ）０〜１０Ｖ、（ｖｉｉ）１０〜２０Ｖ、（ｖｉｉｉ）２０〜３０Ｖ、（ｉｘ）３０〜４０Ｖ、（ｘ）４０〜５０Ｖおよび（ｘｉ）＞５０Ｖからなる群から選択される。

第１の一対の棒電極は好適には、線形電極を含み、かつ／または第２の一対の棒電極は線形電極を含む。

第１の一対の棒電極は好適には、第２の一対の棒電極と平行になるように配置される。

第１の一対の棒電極および／または第２の一対の棒電極は好適には、実質的に円形または双曲線断面を有する。

一実施形態によれば、（ｉ）第１の振幅を有する１つ以上のＲＦオンリー電圧が第１の一対の棒電極へ付加され、かつ／または、第２の振幅を有する１つ以上のＲＦオンリー電圧が第２の一対の棒電極へ付加され、第２の振幅は第１の振幅と同じであるかまたは異なり、または（ｉｉ）第１のＲＦ振幅を有する１つ以上のＤＣおよびＲＦ電圧が第１の一対の棒電極へ付加され、かつ／または、第２のＲＦ振幅を有する１つ以上のＤＣおよびＲＦ電圧が第２の一対の棒電極へ付加され、第２のＲＦ振幅は、第１のＲＦ振幅と同じであるかまたは異なる。

一実施形態によれば、第１の一対の電極および／または第２の一対の電極へ付加されるＲＦ電圧の振幅および／または周波数および／または位相を変更、増加、低減または傾斜させることにより、所望のイオンを四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップから軸方向に発生または放出させるまたは排出させる。

一実施形態によれば、イオンを四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップから発生させるかまたは放出させるまたは排出させことは、（ｉ）質量または質量対電荷比の順序でまたは（ｉｉ）質量または質量対電荷比と逆の順序で行われる。

一実施形態によれば、四重極ロッドセットマスフィルタまたは質量分析器は、ＲＦオンリー四重極ロッドセットマスフィルタまたは質量分析器を含む。

一実施形態によれば、イオントラップは、軸方向放出を用いた線形四重極イオントラップを含む。

本発明の別の態様によれば、
四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップを通じてイオンを誘導することであって、四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップは、第１の一対の棒電極、第２の一対の棒電極およびエネルギーフィルタを含み、第１の一対の棒電極の物理的特性は、第２の一対の棒電極の物理的特性と異なることを含む質量分析方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、
四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップを通じてイオンを誘導することであって、四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップは、第１の一対の棒電極と、第２の一対の棒電極と、エネルギーフィルタと、任意選択的に１つ以上のアパチャを有する出口部材とを含み、（ｉ）出口部材は、出口部材のうち少なくとも一部が第２の一対の棒電極よりも第１の一対の棒電極に近接して延びるように傾斜されるかまたは他の場合に配置され、かつ／または、（ｉｉ）１つ以上のアパチャは、１つ以上のアパチャのうち少なくとも一部が第２の一対の棒電極よりも第１の一対の棒電極に近接するように、アライメントされるまたは他の場合に方向付けられる、誘導することを含む質量分析方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、
第１の一対の棒電極、
第２の一対の棒電極、および
出口部材であって、出口部材は、第１の一対の電極に隣接して配置された第１の組成を有する第１の部位または第１の表面コーティングと、第２の一対の電極に隣接して配置された第２の異なる組成を有する第２の部位または第２の異なる表面コーティングを含む、出口部材を含む、四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップが提供される。

本発明の別の態様によれば、
四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップを通じてイオンを誘導することであって、四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップは、第１の一対の棒電極と、第２の一対の棒電極と、出口部材とを含み、出口部材は、第１の一対の電極に隣接して配置された第１の組成を有する第１の部位または第１の表面コーティングと、第２の一対の電極に隣接して配置された第２の異なる組成を有する第２の部位または第２の異なる表面コーティングとを含む、誘導することを含む質量分析方法が提供される。

本発明の態様によれば、質量分析計のための四重極ロッドセットが提供される。四重極ロッドセットは、４つのロッドを含む。ロッドのうち少なくとも１つまたは２つは第１の軸方向長さを有し、ロッドのうち少なくとも１つまたは２つは第２の異なる軸方向長さを有する。

第１の軸方向長さと、第２の軸方向長さとの間の差Δｘは好適には、（ｉ）＜１ｍｍ、（ｉｉ）１〜２ｍｍ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ、（ｉｖ）３〜４ｍｍ、（ｖ）４〜５ｍｍ、（ｖｉ）５〜６ｍｍ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ、（ｉｘ）８〜９ｍｍ、（ｘ）９〜１０ｍｍおよび（ｘｉ）＞１０ｍｍからなる群から選択される。

本発明の一態様によれば、質量分析計のための四重極ロッドセットが提供される。四重極ロッドセットは、４つのロッドを含む。ｙ四重極ロッドセットの軸方向イオン退出領域に隣接するロッドによって形成された内接半径は、ロッドによって四重極ロッドセットの中央軸方向領域において形成される内接半径と異なり、ロッドのうち１つまたは２つは、四重極ロッドセットの軸方向イオン退出領域に隣接する半径ｒ_１を有し、ロッドのうち１つまたは２つは、四重極ロッドセットの軸方向イオン退出領域に隣接する半径ｒ_２を有し、ｒ_１＞ｒ_２である。

四重極ロッドセットの中央領域において、ロッドは好適には半径ｒ_０を有し、ｒ_１＞ｒ_０＞ｒ_２である。

本発明の一態様によれば、
４つのロッドを含む四重極ロッドセットと、および
四重極ロッドセットの軸方向イオン退出領域にすぐ隣接して配置された出口部材であって、出口部材は、非平面状かつ／または曲線状かつ／または傾斜状である、出口部材とを含む質量分析計が提供される。

出口部材は好適には、シート電極を含む。

シート電極は好適には、イオン伝送が内部を通じて行われる１つ以上のアパチャを含む。

出口部材のうち一部は好適には、四重極ロッドセットの中央長手方向軸に沿って配置され、ロッドの端面から距離ｄ_１において配置され、ｄ_１は、（ｉ）＜１ｍｍ、（ｉｉ）１〜２ｍｍ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ、（ｉｖ）３〜４ｍｍ、（ｖ）４〜５ｍｍ、（ｖｉ）５〜６ｍｍ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ、（ｉｘ）８〜９ｍｍ、（ｘ）９〜１０ｍｍおよび（ｘｉ）＞１０ｍｍからなる群から選択される。

本発明の一態様によれば、
４つのロッドを含む四重極ロッドセットと、および
四重極ロッドセットの軸方向イオン退出領域に隣接して配置された出口部材であって、１つ以上の空洞を有する平面電極を有する、出口部材とを含む質量分析計が提供される。

１つ以上の空洞は好適には、ロッドのうち１つまたは２つとアライメントされる。

出口部材は好適には、四重極ロッドセットの中央長手方向軸から距離ｘｍｍにおいて配置され、ｘは、（ｉ）＜１ｍｍ、（ｉｉ）１〜２ｍｍ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ、（ｉｖ）３〜４ｍｍ、（ｖ）４〜５ｍｍ、（ｖｉ）５〜６ｍｍ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ、（ｉｘ）８〜９ｍｍ、（ｘ）９〜１０ｍｍおよび（ｘｉ）＞１０ｍｍからなる群から選択される。

本発明の一態様によれば、質量分析計のための四重極ロッドセットが提供される。四重極ロッドセットは、４つのロッドを含む。ロッドのうち１つまたは２つは、四重極ロッドセットの軸方向イオン退出領域の近隣に１つ以上の第１の空洞を含む。ロッドのうち１つまたは２つは、軸方向イオン退出領域の近隣の空洞を持たないか、または、軸方向イオン退出領域の近隣に第２の異なる空洞を含む。

１つ以上の第１の空洞および／または１つ以上の第２の空洞は好適には、ロッド中のラジアル空洞を含む。

１つ以上の第１の空洞および／または１つ以上の第２の空洞は好適には、１つ、２つまたは３つの完全な空洞からなる。

４つの四重極ロッドの下流端および／または上流端は好適には、実質的に同一面内に配置される。

別の実施形態による１つ以上の第１の空洞および／または１つ以上の第２の空洞は、部分的であり得る。

１つ以上の第１の空洞および／または１つ以上の第２の空洞は好適には、イオン誘導体積に隣接するロッドの内面内に形成され、イオン誘導体積は、ロッドの内接半径によって規定された体積内に配置される。

１つ以上の第１の空洞および／または１つ以上の第２の空洞は好適には、ロッドの外面内には形成されないため、ロッドの外面は実質的に連続し、ロッドの外面および／または長さに沿って連続する。

本発明の一態様によれば、
四重極ロッドセットを通じてイオンを誘導することであって、四重極ロッドセットは、４つのロッドを含み、ロッドのうち少なくとも１つまたは２つは第１の軸方向長さを有し、ロッドのうち少なくとも１つまたは２つは第２の異なる軸方向長さを有する、誘導することを含む質量分析方法が提供される。

本発明の一態様によれば、
四重極ロッドセットを通じてイオンを誘導することであって、四重極ロッドセットは４つのロッドを含み、四重極ロッドセットの軸方向イオン退出領域に隣接するロッドによって形成された内接半径は、四重極ロッドセットの中央軸方向領域内のロッドによって形成された内接半径と異なり、ロッドのうち１つまたは２つは、四重極ロッドセットの軸方向イオン退出領域に隣接する半径ｒ_１を有し、ロッドのうち１つまたは２つは、四重極ロッドセットの軸方向イオン退出領域に隣接する半径ｒ_２を有し、ｒ_１＞ｒ_２である、誘導することを含む質量分析方法が提供される。

本発明の一態様によれば、
４つのロッドを含む四重極ロッドセットと、四重極ロッドセットの軸方向イオン退出領域にすぐ隣接して配置された出口部材とを通じてイオンを誘導することであって、出口部材は、非平面状かつ／または曲線状かつ／または傾斜状である、誘導することを含む質量分析方法が提供される。

本発明の一態様によれば、
４つのロッドを含む四重極ロッドセットと、四重極ロッドセットの軸方向イオン退出領域に隣接して配置された出口部材とを通じてイオンを誘導することであって、出口部材は、１つ以上の空洞を有する平面電極を含む、誘導することを含む質量分析方法が提供される。

本発明の一態様によれば、
四重極ロッドセットを通じてイオンを誘導することであって、四重極ロッドセットは、４つのロッドを含み、ロッドのうち１つまたは２つは、四重極ロッドセットの軸方向イオン退出領域の近隣に１つ以上の第１の空洞を含み、ロッドのうち１つまたは２つは、軸方向イオン退出領域の近隣に空洞を持たないか、または、軸方向イオン退出領域の近隣に第２の異なる空洞を含む、誘導することを含む質量分析方法が提供される。

好適な実施形態は、ＲＦオンリー四重極分析器と、軸方向放出を用いた線形四重極イオントラップ（「ＬＱＩＴＷＡＥ」）とにおける向上に関連する。

好適な実施形態により、デバイスの退出領域のジオメトリ修正により、ＲＦオンリー四重極のおよび軸方向放出を用いた線形四重極イオントラップの性能特性（分解能／伝送）が向上する。

ジオメトリ修正の結果、出口漏れ磁場の形態が修正され、その結果、性能向上に繋がる。

ＲＦオンリー四重極は、比較的低価のシングルクワッド機器としてまたはハイブリッド機器中のコンポーネントとして用いられ得る。

一実施形態によれば、質量分析計は、以下をさらに含み得る。
（ａ）（ｉ）エレクトロスプレーオン化（「ＥＳＩ」）イオン源、（ｉｉ）大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源、（ｉｉｉ）大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）イオン源、（ｉｖ）マトリックス支援レーザ脱離イオン化法イオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源、（ｖ）レーザ脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源、（ｖｉ）大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源、（ｖｉｉ）シリコン上脱離イオン化（「ＤＩＯＳ」）イオン源、（ｖｉｉｉ）電子衝撃（「ＥＩ」）イオン源、（ｉｘ）化学イオン化（「ＣＩ」）イオン源、（ｘ）フィールドイオン化（「ＦＩ」）イオン源、（ｘｉ）フィールド脱離（「ＦＤ」）イオン源、（ｘｉｉ）誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオン源、（ｘｉｉｉ）高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオン源、（ｘｉｖ）液体二次イオン質量分析（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源、（ｘｖ）脱離エレクトロスプレーオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源、（ｘｖｉ）ニッケル６３放射性イオン源、（ｘｖｉｉ）大気圧マトリックス支援レーザ脱離イオン化法イオン化イオン源、（ｘｖｉｉｉ）サーモスプレーイオン源、（ｘｉｘ）大気サンプリンググロー放電イオン化（「ＡＳＧＤＩ」）イオン源および（ｘｘ）グロー放電（「ＧＤ」）イオン源、からなる群から選択されたイオン源、および／または
（ｂ）１つ以上の連続またはパルスイオン源、および／または、
（ｃ）１つ以上のイオンガイド、および／または、
（ｄ）１つ以上のイオン移動度分離デバイスおよび／または１つ以上のフィールド非対称イオン移動度分析計デバイス、および／または
（ｅ）１つ以上のイオントラップまたは１つ以上のイオントラップ領域、および／または、
（ｆ）１つ以上の衝突、フラグメンテーションまたは反応セルであって、１つ以上の衝突、フラグメンテーションまたは反応セルは、（ｉ）衝突誘起解離（「ＣＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｉ）表面誘起解離（「ＳＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｉｉ）電子移動解離（「ＥＴＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｖ）電子捕獲解離（「ＥＣＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｖ）電子衝突または衝撃解離フラグメンテーションデバイス、（ｖｉ）光誘起解離（「ＰＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｖｉｉ）レーザ誘起解離フラグメンテーションデバイス、（ｖｉｉｉ）赤外線放射誘起解離デバイス、（ｉｘ）紫外線放射誘起解離デバイス、（ｘ）ノズルスキマーインターフェースフラグメンテーションデバイス、（ｘｉ）インソースフラグメンテーションデバイス、（ｘｉｉ）インソース衝突誘起解離フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｉｉ）熱または温度源フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｖ）電界誘起フラグメンテーションデバイス、（ｘｖ）磁界誘起フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉ）酵素消化または酵素分解フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉｉ）イオン間反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉｉｉ）イオン分子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｘ）イオン原子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘ）イオン準安定イオン反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉ）イオン準安定分子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉｉ）イオン準安定原子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉｉｉ）イオン反応により付加または生成イオンを形成するためのイオン間反応デバイス、（ｘｘｉｖ）イオン反応により付加または生成イオンを形成するためのイオン分子反応デバイス、（ｘｘｖ）イオン反応により付加または生成イオンを形成するためのイオン原子反応デバイス、（ｘｘｖｉ）イオン反応により付加または生成イオンを形成するためのイオン準安定イオン反応デバイス、（ｘｘｖｉｉ）イオン反応により付加または生成イオンを形成するためのイオン準安定分子反応デバイス、（ｘｘｖｉｉｉ）イオン反応により付加または生成イオンを形成するためのイオン準安定原子反応デバイスおよび（ｘｘｉｘ）電子イオン化解離（「ＥＩＤ」）フラグメンテーションデバイスからなる群から選択される、１つ以上の衝突、フラグメンテーションまたは反応セル、および／または
（ｇ）質量分析器であって、（ｉ）四重極質量分析器、（ｉｉ）２Ｄまたは線形四重極質量分析器、（ｉｉｉ）ポールまたは３Ｄ四重極質量分析器、（ｉｖ）ペニングトラップ質量分析器、（ｖ）イオントラップ質量分析器、（ｖｉ）磁気セクター質量分析器、（ｖｉｉ）イオンサイクロトロン共鳴（「ＩＣＲ」）質量分析器、（ｖｉｉｉ）フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析器、（ｉｘ）静電またはＯｒｂｉｔｒａｐ質量分析器、（ｘ）フーリエ変換静電またはＯｒｂｉｔｒａｐ質量分析器、（ｘｉ）フーリエ変換質量分析器、（ｘｉｉ）飛行時間質量分析器、（ｘｉｉｉ）直交加速飛行時間質量分析器および（ｘｉｖ）線形加速飛行時間質量分析器からなる群から選択される、質量分析器、および／または
（ｈ）１つ以上のエネルギー分析器または静電エネルギー分析器、および／または
（ｉ）１つ以上のイオン検出器、および／または
（ｊ）１つ以上のマスフィルタであって、（ｉ）四重極マスフィルタ、（ｉｉ）２Ｄまたは線形四重極イオントラップ、（ｉｉｉ）ポールまたは３Ｄ四重極イオントラップ、（ｉｖ）ペニングイオントラップ、（ｖ）イオントラップ、（ｖｉ）磁気セクターマスフィルタ、（ｖｉｉ）飛行時間マスフィルタおよび（ｖｉｉｉ）ウィーンフィルタ、からなる群から選択される１つ以上のマスフィルタ、および／または、
（ｋ）イオンをパルスするためのデバイスまたはイオンゲート、および／または
（ｌ）実質的に連続するイオンビームをパルスイオンビームへ変換するデバイス。

質量分析計は、以下のうちいずれかをさらに含み得る。
（ｉ）外側の樽型電極および同軸方向の内側のスピンドル状電極を含むＣトラップおよびＯｒｂｉｔｒａｐ（ＲＴＭ）質量分析器であって、第１の動作モードにおいて、イオンはＣトラップへと伝送された後、Ｏｒｂｉｔｒａｐ（ＲＴＭ）質量分析器中へと注入され、第２の動作モードにおいて、イオンはＣトラップへと伝送された後、衝突セルまたは電子移動解離デバイスへと伝送され、少なくともいくつかのイオンはフラグメントイオンへフラグメント化され、その後フラグメントイオンはＣトラップへと伝送された後、Ｏｒｂｉｔｒａｐ（ＲＴＭ）質量分析器中へと注入される、ＣトラップおよびＯｒｂｉｔｒａｐ（ＲＴＭ）質量分析器、および／または
（ｉｉ）複数の電極を含む積層リングイオンガイドであって、複数の電極はそれぞれ、使用時において内部を通じてイオンが伝送されるアパチャを有し、電極の間隔は、イオン経路の長さに沿って増加し、イオンガイドの上流部位内の電極内のアパチャは第１の直径を有し、イオンガイドの下流部位内の電極内のアパチャの第２の直径は、第１の直径よりも小さく、使用時において、ＡＣまたはＲＦ電圧の対向する位相が連続する電極へと付加される。

一実施形態によれば、四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップは、デバイスをさらに含む。このデバイスは、ＡＣまたはＲＦ電圧を第１の一対の棒電極および第２の一対の棒電極へ供給するように、配置および適合される。ＡＣまたはＲＦ電圧の振幅は好適には（ｉ）＜５０Ｖピークツーピーク、（ｉｉ）５０〜１００Ｖピークツーピーク、（ｉｉｉ）１００〜１５０Ｖピークツーピーク、（ｉｖ）１５０〜２００Ｖピークツーピーク、（ｖ）２００〜２５０Ｖピークツーピーク、（ｖｉ）２５０〜３００Ｖピークツーピーク、（ｖｉｉ）３００〜３５０Ｖピークツーピーク、（ｖｉｉｉ）３５０〜４００Ｖピークツーピーク、（ｉｘ）４００〜４５０Ｖピークツーピーク、（ｘ）４５０〜５００Ｖピークツーピークおよび（ｘｉ）＞５００Ｖピークツーピークからなる群から選択される。

ＡＣまたはＲＦ電圧の周波数は好適には、（ｉ）＜１００ｋＨｚ、（ｉｉ）１００〜２００ｋＨｚ、（ｉｉｉ）２００〜３００ｋＨｚ、（ｉｖ）３００〜４００ｋＨｚ、（ｖ）４００〜５００ｋＨｚ、（ｖｉ）０．５〜１．０ＭＨｚ、（ｖｉｉ）１．０〜１．５ＭＨｚ、（ｖｉｉｉ）１．５〜２．０ＭＨｚ、（ｉｘ）２．０〜２．５ＭＨｚ、（ｘ）２．５〜３．０ＭＨｚ、（ｘｉ）３．０〜３．５ＭＨｚ、（ｘｉｉ）３．５〜４．０ＭＨｚ、（ｘｉｉｉ）４．０〜４．５ＭＨｚ、（ｘｉｖ）４．５〜５．０ＭＨｚ、（ｘｖ）５．０〜５．５ＭＨｚ、（ｘｖｉ）５．５〜６．０ＭＨｚ、（ｘｖｉｉ）６．０〜６．５ＭＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）６．５〜７．０ＭＨｚ、（ｘｉｘ）７．０〜７．５ＭＨｚ、（ｘｘ）７．５〜８．０ＭＨｚ、（ｘｘｉ）８．０〜８．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｉ）８．５〜９．０ＭＨｚ、（ｘｘｉｉｉ）９．０〜９．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｖ）９．５〜１０．０ＭＨｚおよび（ｘｘｖ）＞１０．０ＭＨｚからなる群から選択される。

以下、本発明の多様な実施形態について、添付図面を参照して、ひとえに例示目的のために付与される他の配置構成と共にひとえに例示目的のために説明する。

エネルギーフィルタを有する公知のＲＦオンリー四重極ロッドセット質量分析器であり、平面グリッド電極、抽出グリッド電極およびイオン検出器を含む。 均衡システムのための軸方向の有効ポテンシャル場対軸方向位置のプロットを示す。同一の振幅ＲＦ電圧が４つのロッド全てへ付加される。不均衡システムにおいて、一対のロッドに第１の振幅を有するＲＦ電圧が供給され、他方の一対のロッドに対し、第２の異なる振幅を有するＲＦ電圧が供給される。 本発明の実施形態による、従来のＲＦオンリー四重極ロッドセット質量分析器およびＲＦオンリー四重極ロッドセット質量分析器の伝送ピークプロットの比較である。一対の棒電極は、他方の一対の棒電極よりも長い。 オフセットロッド配置構成を含む本発明の実施形態を示す。一対の棒電極は、他方の一対の棒電極よりも長い。 四重極ロッドセットの退出領域の近隣において一対の棒電極がテーパー状にされ、他方の一対の棒電極の直径が増加する、本発明の一実施形態を示す。 出口部材が四重極ロッドセットの退出領域に隣接して設けられ、出口部材が一対の棒電極に向かって傾斜する、本発明の別の実施形態を示す。 任意選択的に１つ以上のアパチャを有する出口部材が四重極ロッドセットの退出領域に隣接して配置され、１つ以上のアパチャが複数対の棒電極のうちの１つと選好的にアライメントされる、本発明の別の実施形態を示す。 一対の棒電極が四重極ロッドセットの退出領域の近隣において部分的または全体的な空洞を有する、本発明の実施形態を示す。

先ず、従来の四重極ロッドセット質量分析器の動作について説明する。

従来の四重極ロッドセット質量分析器は、４つの線形棒電極を含む。これら４つの線形棒電極は全て、同じ軸方向長さを有する。質量分解能を達成するために、ＲＦおよびＤＣ電圧が特定の比でロッドへ付加される。

四重極ロッドセット質量分析器の安定線図は、当業者にとって周知であり、（ｙ軸上の）関係を（ｘ軸に沿った）ｑの関数を示す。この関係は、ほぼ三角形の曲線であり、座標（０、０）、（０．７０６、０．２３７）および（０．９０７、０）を含む。

一般的な配置によれば、構成四重極ロッドセット質量分析器は、第１の安定性領域の先端において約ｑ＝０．７０６、ａ＝０．２３７において動作する。この動作は、ＤＣおよびＲＦ電圧の組み合わせを（当業者に周知の方法で）付加することにより、行われる。

しかし、第１の安定性領域の右手縁部において約ｑ＝０．９において安定状態においてＲＦオンリーモードにおいて四重極ロッドセットを質量分析器として動作させることが可能であることも、公知である。このモードにおいて、分解ＤＣは付加されないため、ａ＝０である。ｑ＝０．９０７に近いイオンは不安定に近く、ｑ＜０．９０７である残りのイオン集団よりもラジアル偏位が大きい。ｑ＞０．９０７であるイオンは完全に不安定であり、ロッドに対して失われる。

四重極ロッドセットの退出領域において、漏れ磁場に起因して、イオンのラジアルおよび軸方向エネルギーが結合する。その結果、比較的広範囲にラジアル方向に励起されたイオンが、他のイオンよりも高い軸方向運動エネルギーと共に退出する。このようなイオンの軸方向エネルギー差により、例えばグリッドエネルギーフィルタを用いた質量識別が可能となる。

図１は、ＲＦオンリー四重極ロッドセット質量分析器を含む公知の配置構成を示す。ＲＦオンリー四重極ロッドセット質量分析器は、四重極ロッド１０１と、一対のグリッド電極１０２と、イオン検出器１０３とを含む。第１のグリッド電極は、エネルギーフィルタを含む。第２のグリッド電極には、抽出ＤＣ電圧が付加される。

軸方向放出を用いた線形イオントラップも公知であり、上記したようなＲＦオンリー四重極ロッドセット質量分析器に類似する。補助ＲＦ電圧を電極へ付加して、特定の質量対電荷比を有するイオンを共鳴させ、これにより、これらのイオンのラジアル偏位が増加する。このようにイオンのラジアル偏位を増加させることにより、出口漏れ磁場との相互作用を介して、イオンの軸方向運動エネルギーが増加する。十分な軸方向エネルギーが得られた場合、イオンは出口障壁またはエネルギーフィルタに打ち勝つことができるため、イオントラップから軸方向に排出される。

これらのデバイス双方において、出口漏れ磁場との相互作用は、重要な役割を果たす。

主要四重極ロッドＲＦ電圧の均衡を崩すかまたは主要棒ＲＦの一部をデバイスの退出領域において出口部材（例えば、グリッド）へ付加することにより、ＲＦオンリー四重極質量分析器または軸方向放出を用いた線形四重極イオントラップの伝送／分解能を向上させることが可能であることが公知である。このようにした場合、１つの棒対と出口グリッドとの間の電圧差が低下し、グリッドと他方の棒対との間の電圧差が増加する。その結果、棒対面において軸方向にプロットされた有効電位が低下し、ＲＦ電圧が低下する（またはグリッドＲＦと同相にある棒対も同等になり）、同様に、この面における有効電位に起因して、電界の軸方向コンポーネントも低下する。逆に、他方面内の有効電位は増加する。

図２は、均衡システムのための軸方向位置（４ｍｍのｙ軸位置）の関数としての軸方向有効ポテンシャル場と、ｙロッド上（すなわち、プロット面内において）ＲＦが低下または増加した２０％だけ不均衡なＲＦシステムとの間の関係を示す。

均衡システムにおいて、第２のグリッド電極に起因して、有効な対称擬ポテンシャル障壁が、抽出領域の前方のロッドの端部において観察される。ロッドＲＦ電圧がプロット面内において低下した場合、この障壁は低減する。逆に、ロッドＲＦ電圧が増加した場合、有効擬ポテンシャル障壁の増加が観察される。

正しい極性の少量の分解ＤＣ電圧を付加することにより、イオンが棒対面と確実にアライメントされ、ＲＦ有効ポテンシャル場の軸方向コンポーネントも低下する。このように、面とアライメントされたデバイスから励起イオンを退出させることにより、ＲＦ有効ポテンシャル場を低下させた場合、軸方向運動エネルギーが増加する。その結果、これらのイオンと、他の非励起イオンとの間の識別が可能となる。

逆に、反対極性のＤＣが付加された場合、イオンは、軸方向ＲＦ有効ポテンシャル場が増加した棒対面とアライメントされる。この軸内の励起イオンは、軸方向運動エネルギーの低下およびよって分解能／伝送の低下を示す。

この効果の正確な仕組みは完全には解明されていないものの、このプロセスにおける漏れ磁場の形態の役割は重要である。

出口漏れ磁場の形態は、イオン伝送／放出において重要な役割を果たし、ロッドへ付加される電圧の変更または出口部材／グリッドへの電圧付加により修正することが可能であることが明らかである。

好適な実施形態は、ＲＦオンリー四重極ロッドセット質量分析器または軸方向放出を用いた線形四重極イオントラップの分解能／伝送を向上させるジオメトリ方法に関連する。

本発明の多様な実施形態によれば、退出領域内のロッドまたは出口部材のロッドをジオメトリ修正することにより、出口漏れ磁場領域内の有効電位の形態を修正することができる。正確な形態の修正が適用された場合、伝送／分解能を増加させるような様態で漏れ磁場を修正することができる。低ＤＣ電圧コンポーネントを用いて、イオンを正しい軸内においてアライメントさせることができる（ただし、これは必須ではない）。

一実施形態によれば、ロッドの端部をオフセットさせて、１つの棒対が他方の棒対よりも出口グリッドまたはエネルギーフィルタへとさらに延びるようにする。

図３は、本発明の実施形態による、四重極ロッドセット質量分析器を用いた従来のシステムの伝送ピークプロットの比較を示す。２本のロッドは、他の２本のロッドよりも２ｍｍだけ長い。２ｍｍだけ長いロッドとイオンをアライメントさせるために、従来の非オフセットシステムと比較して、およそｘ２の伝送の増加が確認される。より短いロッドとアライメントされたイオンの場合、およそｘ２の伝送の低下が確認される。

図４は、本発明の実施形態による四重極ロッドセット質量分析器を示す。ｘロッドは、ｙロッドよりもさらに軸方向において延びる。

本発明の別の実施形態によれば、退出領域の近隣におけるロッドの半径またはロッドの内接球ｒ_０を変更することができる。図５に示す本発明の実施形態において、棒電極の半径は、四重極ロッドセットの退出領域の近隣において変化する。図５に示す特定の例において、ｙロッドの半径は、四重極ロッドセットの退出領域に向かって増加するのに対し、ｘロッドの半径は、ロッドセットの退出領域に向かって低減する。ｘロッドおよびｙロッドの直径は、ロッドの上流部において実質的に一定である（すなわち、ロッドの直径は好適には、ロッドの下流部のみにおいて変化する）。

別の実施形態によれば、出口部材が四重極ロッドセットの下流に設けられ得、出口部材の形状を、出口部材のうち少なくとも一部が他方の一対の棒電極よりも一対の棒電極に近接するような形状とする。この実施形態によれば、出口部材の位置は、軸方向において変化する。

図６に示す例において、出口部材を１つの軸において傾斜させることで、ｘロッドよりもｙロッドに近接させる。しかし、当業者であれば、他の多数の変更が出口部材の形状および／または方向において可能であることを理解する。

さらなる実施形態によれば、出口部材は、１つ以上の空洞またはアパチャを含み得る。出口部材内の空洞またはアパチャは好適には、有効電位へ影響を与える。好適な実施形態によれば、１つ以上の空洞、アパチャ、穴部またはスリットを、他方の棒対ではなく１つの棒対と選好的にアライメントさせる。

図７は、本発明の多様な異なる実施形態による出口部材の例を示す。これらの選好的にアライメントさせるのうちいくつかは、空洞またはアパチャを有する。

本発明の多様な実施形態によれば、出口部材に設けられたスリットまたはアパチャは好適には、１つの棒対と整列されるかまたは方向付けられる。

一実施形態によれば、出口部材は、１つの棒対とアライメントされた２つの円形穴部を含み得る。

別の実施形態によれば、出口部材は中央円形要素を含み得、中央円形要素の周囲を包囲する材料はない。中央要素をオフセットさせることで、四重極ロッドセットに対して中央要素を非対称に配置する。

別の実施形態によれば、出口部材は、１つの棒対とアライメントされたさらなる穴部を含む中央円形穴部を含み得る。

別の実施形態によれば、出口部材は、中央円形穴部を含み得る。出口部材をオフセットさせることで、四重極ロッドセットに対して非対称に配置する。

別の実施形態によれば、出口部材は、環状空洞を含み得る。この環状空洞をオフセットさせることで、四重極ロッドセットに対して非対称に配置する。

当業者であれば、さらなる構成が可能であることを理解する。

出口部材はグリッドを含み得るため、出口部材の光軸上の抽出のための空洞についての要求はない。

別の実施形態によれば、退出領域の近隣の主要ロッド中に空洞が設けられ得る。図８に示す例において、例示目的のため、一対の電極のみが図示されており、ロッド全体を切ったスライス全体が退出領域の近隣において除去されている。しかし、他の実施形態が企図され、棒電中の任意の空洞は、完全な空洞ではなく、部分的なものである。さらに、ロッドの内方に向かう面上に空洞を設けることもできる。この実施形態によれば、ロッド外面は中空ではない（すなわち、ロッドの外面上に空洞を設ける必要はない）。

上記した実施形態は、任意の組み合わせで組み合わせることができかつ／または他のジオメトリ修正も可能であることが企図される。

別の実施形態によれば、入口および／または退出領域漏れ磁場を利用または修正することにより、他の複数のデバイスの性能に影響を与えることができる。これらの漏れ磁場を形成する能力は、デバイス（例えば、イオンガイドおよび衝突セル）にとって重要である。

好適なデバイスは、低コストの単一の四重極ロッドセット質量分析器としてまたはハイブリッド機器内のコンポーネントとして用いることができる。ハイブリッド機器において、他の構成も可能である。例えば、既存のハイブリッドジオメトリにおける四重極マスフィルタの代わりに、本発明の実施形態によるＲＦオンリー四重極ロッドセットを用いることができる。

ＲＦオンリー四重極は、鋭い高い質量側および長い低質量テールを有する非対称ピークを発生させる傾向がある点に留意されたい。ＲＦオンリー四重極を鋭い高質量カットオフを特徴とする上流分析器と組み合わせた場合、低質量テールをトリムオフすることができ、これによりピーク形状が向上する。

当業者であれば、本発明の実施形態による棒電極へ付加され得る低ＤＣバイアス電圧は、従来の四重極マスフィルタへ付加される分解ＤＣ電圧に対して異なる影響を有することが理解される。従来の四重極マスフィルタは、およそａ＝０．２３において動作し得、ＤＣ電圧として＋３００〜４００Ｖが第１の一対の棒電極へと付加され、電圧として−３００〜４００Ｖが第２の一対の棒電極へと付加される。その結果、マスフィルタにおいて、質量対電荷比５００の周囲の質量対電荷比伝送窓が狭くなる。これとは対照的に、本発明の実施形態による棒電極へ付加され得る低ＤＣバイアス電圧は、四重極マスフィルタ、質量分析器またはイオントラップがおよそａ＝０．００５において動作することが可能なものである。第１の電極および第２の電極へ付加されるＤＣ電圧の振幅は好適には、＜１０Ｖである。よって、ＤＣバイアス電圧が付加されても、質量範囲または質量伝送窓にはほとんど影響が出ないことが理解される。すなわち、ＤＣバイアス電圧の付加による主な影響により、複数の棒対のうちの１つの方向においてイオンがアライメントされる。

四重極マスフィルタの安定線図は、ｘ安定領域およびｙ安定領域を重畳することにより、形成されることが理解される。これらの２つの図の重複内にあるイオンは、安定しているとみなされる（すなわち、ｘおよびｙ双方において安定している）。これらの図のうちの１つの安定領域内のみにイオンが存在する場合、他方においてイオンが不安定となり、当該軸におおいてロッドと衝突する（すなわち、ｘにおいてはイオンは安定するが、ｙにおいてはイオンは不安定となり、ｙ軸において大きく振動し、ｙロッドと衝突する）。ａ＝０軸（０．９の真上のｑ）上の第１の安定性領域の上限は、ｘ軸およびｙ軸双方において不安定な領域であるため、イオンはいずれの棒対にも均等に衝突する。少量の分解ＤＣが付加された場合、質量走査線を水平方向から若干外すことにより、ｑ＝０．９の近隣の不安定点において、イオンはこれらの軸のうち１つの軸においてのみ不安定となり、よって、ＲＦ走査時においてイオンは１つの棒対間のみにおいて大きく振動し、不安定となる。例えば、正のＤＣをｙロッドへ付加した場合、正イオンはｘ軸ではなくｙ軸において不安定となる。これも、イオンが不安定となり、大きく振動した後漏れ磁場と結合して障壁を通じて放出されることに基づいた放出方法であることが理解される。少量の分解ＤＣコンポーネントは、任意の高レベル分解能を有する従来のマスフィルタとしてロッドを動作させるには不十分である。

本発明について好適な実施形態を参照して述べてきたが、当業者であれば、添付図面中に記載のような本発明の特許請求の範囲から逸脱することなく、形態および詳細において多様な変更が可能であることを理解するであろう。

１０１ 四重極ロッド
１０２ 一対のグリッド電極
１０３ イオン検出器

Claims (48)

1. 四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップであって、
   第１の一対の棒電極と、
   第２の一対の棒電極と、
   エネルギーフィルタと、
   を含み、
   前記第１の一対の棒電極の物理的特性は、前記第２の一対の棒電極の物理的特性と異なる、
   四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
2. 前記物理的特性は軸方向長さを含む、請求項１に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
3. 前記第１の一対の棒電極は第１の軸方向長さを有するとともに、前記第２の一対の棒電極は第２の異なる軸方向長さを有する、請求項１または２に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
4. 前記第１の軸方向長さと前記第２の軸方向長さとの間の差Δｘは、（ｉ）＜１ｍｍ、（ｉｉ）１〜２ｍｍ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ、（ｉｖ）３〜４ｍｍ、（ｖ）４〜５ｍｍ、（ｖｉ）５〜６ｍｍ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ、（ｉｘ）８〜９ｍｍ、（ｘ）９〜１０ｍｍおよび（ｘｉ）＞１０ｍｍからなる群から選択される、請求項３に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
5. 前記物理的特性は、断面外形または形状を含む、請求項１〜４のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
6. 前記第１の一対の棒電極の第１の断面直径または外形は、前記四重極ロッドセットマスフィルタまたは質量分析器の退出領域に向かって低減する、請求項１〜５のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
7. 前記第２の一対の棒電極の第２の断面直径または外形は、前記四重極ロッドセットマスフィルタまたは質量分析器の退出領域に向かって増加する、請求項１〜６のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
8. 前記第１の一対の棒電極および第２の一対の棒電極は、第１の上流部および第２の下流部を有し、前記第１のおよび／または第２の棒電極は、前記第１の上流部において実質的に一定の断面直径または外形を有する、請求項１〜７のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
9. 前記第１のおよび／または第２の棒電極の断面直径または外形は、前記第２の下流部の全体においてまたは前記第２の下流部に沿って変化する、請求項８に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
10. 前記第１の一対の棒電極および第２の一対の棒電極は、前記第１の上流部において断面半径ｒ_０を有し、前記第１の一対の棒電極は、前記第２の下流部の退出領域の近隣において断面半径ｒ_１を有し、前記第２の一対の棒電極は、前記第２の下流部の前記退出領域に隣接して断面半径ｒ_２を有し、ｒ_１＞ｒ_０＞ｒ_２である、請求項８または９に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
11. 前記第１の上流部または前記下流部は、前記四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップの軸方向長さのうちｘ％を含み、ｘは、（ｉ）＜１０％、（ｉｉ）１０〜２０％、（ｉｉｉ）２０〜３０％、（ｉｖ）３０〜４０％、（ｖ）４０〜５０％、（ｖｉ）５０〜６０％、（ｖｉｉｉ）６０〜７０％、（ｉｘ）７０〜８０％、（ｘ）８０〜９０％および（ｘｉ）＞９０％からなる群から選択される、請求項８、９または１０に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
12. 前記第１の一対の棒電極は、前記四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップの退出領域に隣接して配置された１つ以上の部分的または全体的な第１の空洞を含む、請求項１〜１１のうちいずれか記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
13. 前記１つ以上の第１の空洞は、前記第１の一対の棒電極の内方に向かう面上に配置される、請求項１２に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
14. 前記第２の一対または棒電極は、空洞を実質的に含まないまたは前記四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップの退出領域に隣接して配置された１つ以上の部分的または全体的な第２の空洞を含み、１つ以上の第２の空洞は、前記１つ以上の第１の空洞と深さ、サイズ、幅または形態が実質的に異なる、請求項１２または１３に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
15. 前記第１の一対の棒電極および第２の一対の棒電極は直径を有し、前記１つ以上の第１の空洞および／または前記１つ以上の第２の空洞は、前記直径のｙ％のラジアル深さを有し、ｙは、（ｉ）＜１０％、（ｉｉ）１０〜２０％、（ｉｉｉ）２０〜３０％、（ｉｖ）３０〜４０％、（ｖ）４０〜５０％、（ｖｉ）５０〜６０％、（ｖｉｉｉ）６０〜７０％、（ｉｘ）７０〜８０％、（ｘ）８０〜９０％および（ｘｉ）９０〜１００％からなる群から選択される、請求項１２、１３または１４に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
16. 前記物理的特性は、前記棒電極の組成を含む、請求項１〜１５のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
17. 前記物理的特性は、（ｉ）前記棒電極へ付加される誘電または他のコーティング、および／または（ｉｉ）前記棒電極の表面仕上げを含む、請求項１〜１６のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
18. 前記エネルギーフィルタは、１つ以上のグリッド電極を含む、請求項１〜１７のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
19. 前記エネルギーフィルタは、ＤＣポテンシャル障壁および／またはＲＦ擬ポテンシャル障壁を含む、請求項１〜１８のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
20. 前記エネルギーフィルタは物理的障壁を含み、前記物理的障壁は、電荷比に対する所望の質量を有しかつ第１のラジアルエネルギーを有するイオンが前記障壁への影響を回避し、かつ、電荷比に対して所望されない質量を有しかつ第２のラジアルエネルギーを有するイオンが前記障壁に衝突するように、配置される、請求項１〜１９のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
21. 前記第１のラジアルエネルギーは、前記第２のラジアルエネルギーよりも大きいかまたは小さい、請求項２０に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
22. 電荷比に対する所望の質量を有するイオンは、ラジアル方向に励起されて第１のラジアルエネルギーを所有し、前記マスフィルタ、質量分析器またはイオントラップの退出領域における漏れ磁場に起因して軸方向に加速され、これにより、前記電荷比に対する所望の質量を有するイオンは、第１の軸方向エネルギーを所有する、請求項１〜２１のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
23. 電荷比に対して所望されない質量を有するイオンがラジアル方向に励起されて、第２のラジアルエネルギーを所有し、前記マスフィルタ、質量分析器またはイオントラップの退出領域における漏れ磁場に起因して軸方向に加速され、これにより、前記電荷比に対して所望されない質量を有するイオンは、第２の軸方向エネルギーを所有する、請求項２２に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
24. 前記電荷比に対する所望の質量を有しかつ前記第１の軸方向エネルギーを有するイオンは、前記エネルギーフィルタに打ち勝つことができ、前記四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップから軸方向に発生し、前記電荷比に対して所望されない質量を有しかつ前記第２の軸方向エネルギーを有するイオンは、前記エネルギーフィルタに打ち勝つことができず、実質的に減衰する、請求項２２または２３に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
25. 四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップであって、
    第１の一対の棒電極と、
    第２の一対の棒電極と、
    任意選択的に１つ以上のアパチャを有する出口部材であって、（ｉ）前記出口部材のうち一部が前記第２の一対の棒電極よりも前記第１の一対の棒電極に近接して延びるように、前記出口部材が傾斜されるかまたは他の場合に配置され、かつ／または、（ｉｉ）前記１つ以上のアパチャは、前記第２の一対の棒電極よりも前記第１の一対の棒電極とより近接してアライメントされる、出口部材と、
    を含む、四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
26. 前記出口部材は、第１の組成を有する第１の部位および第２の異なる組成を有する第２の部位を含む、請求項２５に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
27. 前記出口部材は、前記四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップの退出領域に隣接して配置される、請求項２５または２６に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
28. 前記出口部材は、シート電極またはグリッド電極を含む、請求項２５、２６または２７に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
29. 前記出口部材の一部は、前記棒電極の端面から距離ｄ_１において前記四重極ロッドセットの中央長手方向軸に沿って配置され、ｄ_１は、（ｉ）＜１ｍｍ、（ｉｉ）１〜２ｍｍ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ、（ｉｖ）３〜４ｍｍ、（ｖ）４〜５ｍｍ、（ｖｉ）５〜６ｍｍ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ、（ｉｘ）８〜９ｍｍ、（ｘ）９〜１０ｍｍおよび（ｘｉ）＞１０ｍｍからなる群から選択される、請求項２５〜２８のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
30. ＤＣおよび／またはＲＦ電圧が前記出口部材へ付加される、請求項２５〜２９のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
31. 電荷比に対する所望の質量を有するイオンは、影響を回避するかまたは前記出口部材によって伝送され、電荷比に対して所望されない質量を有するイオンは、前記出口部材と衝突するかまたは前記出口部材によって減衰される、請求項２５〜３０のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
32. １つ以上の第１のさらなる電極をさらに含み、前記１つ以上の第１のさらなる電極は、前記第１の一対の棒電極および第２の一対の棒電極の下流ならびに前記エネルギーフィルタまたは出口部材の上流および／または下流に配置され、前記１つ以上の第１のさらなる電極は、前記四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ内において軸方向にイオンを閉じ込めるように配置および適合される、請求項１〜３１のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
33. １つ以上の第２のさらなる電極をさらに含み、前記１つ以上の第２のさらなる電極は、前記第１の一対の棒電極および第２の一対の棒電極の１つ以上の第２のさらなる電極ならびに前記エネルギーフィルタまたは出口部材の上流および／または下流に配置され、抽出ＤＣ電圧が前記１つ以上の第２のさらなる電極へと付加される、請求項１〜３２のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
34. １つ以上の入口電極をさらに含み、１つ以上の入口電極は、前記第１の一対の棒電極および第２の一対の棒電極の上流に配置され、前記１つ以上の入口電極は、前記四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ内において軸方向にイオンを閉じ込めるように配置および適合される、請求項１〜３３のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
35. デバイスをさらに含み、前記デバイスは、ＤＣバイアス電圧を前記第１の一対の電極および／または前記第２の一対の電極へと付加して、イオンを前記第１の一対の棒電極または前記第２の一対の棒電極とアライメントさせるように配置および適合される、請求項１〜３４のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
36. 前記第１の一対の電極および／または第２の一対の電極へ付加されるＤＣバイアス電圧の振幅は、（ｉ）＜−５０Ｖ、（ｉｉ）−４０〜−３０Ｖ、（ｉｉｉ）−３０〜−２０Ｖ、（ｉｖ）−２０〜−１０Ｖ、（ｖ）−１０〜０Ｖ、（ｖｉ）０〜１０Ｖ、（ｖｉｉ）１０〜２０Ｖ、（ｖｉｉｉ）２０〜３０Ｖ、（ｉｘ）３０〜４０Ｖ、（ｘ）４０〜５０Ｖおよび（ｘｉ）＞５０Ｖからなる群から選択される、請求項３５に記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
37. 前記第１の一対の棒電極は線形電極を含み、かつ／または、前記第２の一対の棒電極は線形電極を含む、請求項１〜３６のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
38. 前記第１の一対の棒電極は、前記第２の一対の棒電極と平行になるように配置される、請求項１〜３７のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
39. 前記第１の一対の棒電極および／または前記第２の一対の棒電極は、実質的に円形または双曲線の断面を有する、請求項１〜３８のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
40. 使用時において、（ｉ）第１の振幅を有する１つ以上のＲＦオンリー電圧が前記第１の一対の棒電極へ付加され、かつ／または、第２の振幅を有する１つ以上のＲＦオンリー電圧が前記第２の一対の棒電極へ付加され、前記第２の振幅は、前記第１の振幅と同じであるかまたは異なり、または（ｉｉ）第１のＲＦ振幅を有する１つ以上のＤＣおよびＲＦ電圧が前記第１の一対の棒電極へ付加され、かつ／または、第２のＲＦ振幅を有する１つ以上のＤＣおよびＲＦ電圧またはＲＦオンリー電圧が前記第２の一対の棒電極へ付加され、前記第２のＲＦ振幅は、前記第１のＲＦ振幅と同じであるかまたは異なる、請求項１〜３９のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
41. 前記第１の一対の電極および／または前記第２の一対の電極へ付加されるＲＦ電圧の前記振幅および／または周波数および／または位相に対して変更、増加、低減または傾斜を行うことにより、前記四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップから軸方向において所望のイオンを発生または放出させるかまたは排出させる、請求項１〜４０のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
42. 前記四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップからイオンを発生または放出させるまたは排出させることは、（ｉ）質量または質量対電荷比の順序で、または（ｉｉ）質量または質量対電荷比と逆の順序で行われる、請求項１〜４１のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
43. 前記四重極ロッドセットマスフィルタまたは質量分析器は、ＲＦオンリー四重極ロッドセットマスフィルタまたは質量分析器を含む、請求項１〜４２のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
44. 前記イオントラップは、軸方向放出を用いた線形四重極イオントラップを含む、請求項１〜４３のうちいずれかに記載の四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
45. 質量分析方法であって、
    四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップを通じてイオンを誘導することであって、前記四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップは、第１の一対の棒電極、第２の一対の棒電極およびエネルギーフィルタを含み、前記第１の一対の棒電極の物理的特性は、前記第２の一対の棒電極の物理的特性と異なる、こと、
    を含む、質量分析方法。
46. 質量分析方法であって、
    四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップを通じてイオンを誘導することであって、前記四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップは、第１の一対の棒電極と、第２の一対の棒電極と、エネルギーフィルタと、任意選択的に１つ以上のアパチャを有する出口部材とを含み、（ｉ）少なくとも前記出口部材の一部が前記第２の一対の棒電極よりも前記第１の一対の棒電極に近接して延びるように、前記出口部材が傾斜されるかまたは他の場合に配置され、かつ／または、（ｉｉ）前記１つ以上のアパチャのうち少なくとも一部が前記第２の一対の棒電極よりも前記第１の一対の棒電極に近接するように、前記１つ以上のアパチャがアライメントされるまたは他の場合に方向付けられる、こと、
    を含む、質量分析方法。
47. 四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップであって、
    第１の一対の棒電極と、
    第２の一対の棒電極と、
    出口部材であって、前記出口部材は、第１の組成を有する第１の部位または前記第１の一対の電極に隣接して配置された第１の表面コーティングおよび第２の異なる組成を有する第２の部位または前記第２の一対の電極に隣接して配置された第２の異なる表面コーティングを含む、出口部材と、
    を含む、四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップ。
48. 質量分析方法であって、
    四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップを通じてイオンを誘導することであって、前記四重極ロッドセットマスフィルタ、質量分析器またはイオントラップは、第１の一対の棒電極と、第２の一対の棒電極と、出口部材とを含み、前記出口部材は、第１の組成を有する第１の部位または前記第１の一対の電極に隣接して配置された第１の表面コーティングおよび第２の異なる組成を有する第２の部位または前記第２の一対の電極に隣接して配置された第２の異なる表面コーティングを含む、こと、
    を含む、質量分析方法。

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