JP2015524164A - 自己共振インダクタを使用するコンパクトな高電圧ｒｆジェネレータ - Google Patents

Abstract

直列共振回路を駆動する能動デバイスを有するＲＦジェネレータを記載する。直列共振回路は自己共振デュアルインダクタを有する。ＲＦジェネレータは容量性負荷を駆動するのに使用することができる。【選択図】図１

Description

本発明は無線周波数（ＲＦ: radio frequency）ジェネレータに関し、より具体的には、インダクタを使用するＲＦジェネレータ回路に関する。

ＲＦジェネレータは、多くの用途、例えば、イオン移動度分光計（ＩＭＳ：ion mobility spectrometers）及び場非対称イオン移動度分光計（ＦＡＩＭＳ：field asymmetric ion mobility spectrometers）又は微分移動度分光計（ＤＭＳ：differential mobility spectrometers）に有用な高周波数信号を発生する。分光計において、空気サンプルにおける分子はイオン化し、またセルの駆動領域に入り込む。イオン化した分子は、セルの反対側端部に向かってコレクタに対するイオンのサイズに基づく速度で流れ、このことがコレクタにおける電流パルスを生ずる。コレクタ内への電流を電圧に変換し、また増幅する。セルに沿う飛行時間を測定することによって、イオンを同定することができる。

上記背景技術の項で述べた要旨は、本発明の背景を述べた結果としての単なる従来技術と仮定すべきではない。同様に、背景技術の項で述べた、又は背景技術の項で述べた要旨に関連する問題は、従来技術で既に認識されていると仮定すべきではない。背景技術の項における要旨は、単に異なるアプローチを表し、それ自体が発明でもある。

直列共振回路を有するＲＦジェネレータ回路について記載する。一実施形態において、ＲＦジェネレータ回路は、２本巻きトロイダルデュアルインダクタを含む直列共振回路を駆動する能動デバイスを有する。このＲＦジェネレータ回路を使用して、高負荷電圧を高周波数で生成し、容量性負荷を駆動する。

一態様において、デュアルインダクタを含む回路の実施形態を提供する。デュアルインダクタはトロイダルコアを有する。この回路はトロイダルコアにおける巻線を有する。巻線は入力部及び出力部を有する。回路は、さらに、トロイダルコアにおける他の巻線を有する。この他の巻線は入力部及び出力部を有する。回路は、さらに、一方の巻線の入力部に対してこの一方の巻線に並列的になるよう電気的に接続したキャパシタを有する。回路は、さらに、他方の巻線の入力部に対してこの他方の巻線に並列的になるよう電気的に接続した他のキャパシタを有する。双方の巻線の出力部は、容量性負荷に電気的に接続するよう構成する。

他の態様において、電源、信号を出力するよう構成した能動デバイス、トロイダルコアにおける１対の巻線を有するデュアルインダクタ、及びキャパシタを備えるＲＦジェネレータ回路を提供する。キャパシタは、デュアルインダクタにおける一方の巻線に電気的に接続する。電源及び能動デバイスを、キャパシタに及びデュアルインダクタにおける一方の巻線に電気的に接続する。デュアルインダクタは、能動デバイスの信号の電圧逓増を生ずるよう構成する。

本発明の他の実施形態は、信号を発生する方法に関する。この方法は、駆動信号を能動デバイスに供給するステップを有する。この方法は、さらに、電源を準備するステップを有する。この方法は、さらに、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ、及びこの２本巻きトロイダルデュアルインダクタにおける少なくとも一方の巻線に並列的になるよう電気的に接続したキャパシタを有する回路を準備するステップを有する。能動デバイス及び電源は前記回路に電気的に接続する。本発明方法は、さらに、２本巻きトロイダルデュアルインダクタに直列になるよう回路に電気的に接続した容量性負荷を駆動するステップを有する。

本発明のこの概要は、簡素化した形式で概念の選択集を紹介するためのものであり、これら概念を以下により詳細に説明する。この発明の概要は、特許請求した要旨の重要な特徴又は基本特徴を同定することを意図せず、特許請求した要旨の範囲を限定するのに用いようとするものでもない。

本発明の詳細を、添付図面を参照しつつ説明する。図面において、参照符号における最左側桁は参照符号が現れる図面の図番を示す。説明及び図面における異なる実施形態において同一参照符号は、同様又は同一の事項を示す。

本発明の実施形態による自己共振デュアルインダクタの概略図である。 本発明の実施形態による直列共振回路における自己共振デュアルインダクタの概略図である。 本発明の実施形態による自己共振デュアルインダクタを有する直列共振回路の実施形態を含むＲＦジェネレータ回路の実施形態の概略図である。 本発明の実施形態による自己共振デュアルインダクタを有する直列共振回路の実施形態を含むＲＦジェネレータ回路の他の実施形態の概略図である。 本発明の実施形態による自己共振デュアルインダクタを有する直列共振回路の実施形態を含むＲＦジェネレータ回路の別の実施形態の概略図である。

図面につき説明する前に、一実施形態において、自己共振デュアルインダクタを有する直列共振回路を駆動する能動デバイスを使用するＲＦジェネレータを設ける。一実施形態において、ＲＦジェネレータは、ＲＦジェネレータの電源電圧よりも高い電圧で少なくとも１メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数の２つの逆位相出力を発生する。このような出力を使用して容量性負荷を駆動することができる。自己共振デュアルインダクタの実施形態を先ず説明する。

図１に２本巻きトロイダルデュアルインダクタ１１０として示した自己共振デュアルインダクタを設ける。２本巻きトロイダルデュアルインダクタ１１０は、ほぼトロイド（円環体）形状のコア１１２を有する。一実施形態において、コア１１２は低透磁性磁気コア（例えば、鉄粉、フェライト、又は他の適当な材料から形成する）とする。とくに、例えば、一実施形態において、コア１１２はＴ８０−６鉄粉から形成する。

コア１１２には１対の巻線１１４及び１１６を巻付ける。巻線１１４及び１１６は絶縁した導体とする。一実施形態において、導体を絶縁する材料は、低ＲＦ損失及び高絶縁破壊電圧特性を有する、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又は他の適当な材料とする。巻線１１４及び１１６は対にする。巻線１１４は、入力部１１８及び出力部１２０を生ずる。同様に、巻線１１６は、入力部１２２及び出力部１２４を生ずる。２本巻きトロイダルデュアルインダクタ１１０の実施形態は、低放射磁場を生じ、幾つかの実施形態において、空隙（エアギャップ）インダクタよりも小さいサイズとなる。さらに、幾つかの実施形態において、２本巻き形態は、巻線相互間の密な対及び簡単な構造をもたらす。一実施形態において、コア１１２はスプリットコアでない（すなわち、空隙を有さない）ものとする。

このような２本巻きトロイダルデュアルインダクタ１１０は種々の回路に使用することができる。図２は、自己共振デュアルインダクタ、例えば、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ２１０を含む直列共振回路２４８を示す。回路２４８に対する一方の入力部２０３は、キャパシタ２４０、及び２本巻きトロイダルデュアルインダクタ２１０における巻線２１４の入力部２１８に電気的に接続する。このキャパシタ２４０は、さらに、電気的に接地する。回路２４８に対する他方の入力部２０５は、キャパシタ２４２、及び２本巻きトロイダルデュアルインダクタ２１０における巻線２１６の入力部２２２に電気的に接続する。キャパシタ２４２は、さらに、電気的に接地する。巻線２１４の出力部２２０はキャパシタ２４４に電気的に接続する。キャパシタ２４４は、さらに、電気的に接地する。巻線２１６の出力部２２４はキャパシタ２４６に電気的に接続する。キャパシタ２４６は、さらに、電気的に接地する。

位相が互いにシフトした２つの入力を、直列共振回路２４８の入力部２０３及び２０５に供給することができる。２本巻きトロイダルデュアルインダクタ２１０のインダクタは対にし、また２本巻きトロイダルデュアルインダクタ２１０は２つの逆位相出力を発生する自己共振デュアルインダクタである。図１及び２に示すように、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ２１０は、巻線２１４及び２１６を流れる電流が互いに逆方向になるよう構成する。２本巻きトロイダルデュアルインダクタ２１０の相互巻回キャパシタンスは直列共振を発生する。

図３は、例えば、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ３１０として示した自己共振デュアルインダクタを有するＲＦジェネレータ回路３２５の実施形態の概略図である。図３に低電圧ＤＣ電源３２６として示した電源を設ける。ＤＣ電源３２６は変圧器３２８に電気的に接続する。変圧器３２８は、２個の出力部３３０及び３３２を有する。変圧器３２８は、互いに位相がずれる２つの出力を出力部３３０及び３３２に発生する。

トランジスタ３３４は、図３にＮＭＯＳ電界効果トランジスタとして示したが、他の実施形態においては、他の適当なトランジスタ（例えば、ＰＭＯＳ ＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＢＪＴ等）を使用する。さらに、任意な他の適当な能動デバイスを使用することができる。トランジスタ３３４は駆動信号を入力部３３６で受取る。トランジスタ３３４のソースは電気的に接地する。

図示の実施形態ではトランジスタ３３４のドレインである、トランジスタ３３４の出力部３３８、及び変圧器３２８の第１出力部３３０は、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ３１０の巻線３１４における入力部３１８に、また第１キャパシタ３４０に電気的に接続する。第１キャパシタ３４０は、巻線３１４に対して並列的に電気的接続し、また電気的に接地する。

変圧器３２８の第２出力部３３２は、第２キャパシタ３４２に、また２本巻きトロイダルデュアルインダクタ３１０の巻線３１６における入力部３２２に、電気的に接続する。第２キャパシタ３４２は、巻線３１６に対して並列的に電気的接続し、また電気的に接地する。

２本巻きトロイダルデュアルインダクタ３１０のインダクタは密に対にする。２本巻きトロイダルデュアルインダクタ３１０は２つの逆位相出力を発生する自己共振デュアルインダクタである。図３に示すように、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ３１０は、巻線３１４及び３１６を流れる電流が互いに逆方向になるよう構成する。出力部３２０及び３２４を使用して、図３にキャパシタ３４４及び３４６として示す容量性負荷（デュアルインダクタにおける任意な漂遊容量を含む）を駆動する。

図３の回路は、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ３１０が図３にキャパシタ３４４及び３４６として示した負荷キャパシタンス（デュアルインダクタにおける任意な漂遊容量を含む）と共振するよう駆動する。直列共振回路３４８は共振周波数で駆動し、出力部３２０及び３２４が入力部３１８及び３２２よりも高い電圧となるよう電圧を逓増させる。高周波信号、及び負荷キャパシタンス３４４及び３４６と共振する２本巻きトロイダルデュアルインダクタ３１０により、低電力を使用して、高電圧出力部３２０及び３２４に高周波数でより高い電圧を発生することができる。したがって、インピーダンス整合直列共振回路３４８は、低電力、高周波数の電圧逓増を生ずる。２本巻きトロイダルデュアルインダクタ３１０は、相互巻回キャパシタンスが直列共振及び大きな電圧逓増を生ずるよう構成する。

一実施形態において、Ｔ８０−６鉄粉コアを有する２本巻きトロイダルデュアルインダクタを設ける。このコアは、２０ミリメートルの外径、及び６ミリメートルの厚さを有する。このコアは２つの巻線を有し、各巻線は３５巻回を有する。このコアを８ＭＨｚ、３０Ｖの電源電圧で駆動するとき、ピーク間電圧３ｋＶの差動出力を得る。

電圧逓増は、インピーダンス整合直列共振回路３４８の品質係数（「Ｑ」）に依存する。直列共振回路３４８の品質係数及び共振周波数の双方とも、複数の異なる因子（例えば、温度、コンポーネント設計等）に基づいて変動する。例えば、フィードバック装置を使用してのフィードバックにより、回路網３４８における出力電圧の調整及び安定化を行うことができる。

一実施形態において、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ３１０に巻付けた小フィードバック巻線３５０（例えば、１巻回）として示したフィードバック装置を設ける。フィードバック巻線３５０を能動デバイス３３４に電気的に接続する。このようにして、ＲＦジェネレータ回路３２５は自己振動し、能動デバイスは直列共振回路３４８を共振周波数で駆動し続ける。このことは、効率的なＲＦジェネレータ回路３２５をもたらす。

図４は、例えば、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ４１０として示した自己共振デュアルインダクタを有するＲＦジェネレータ回路４２５の実施形態の概略図である。図４に低電圧ＤＣ電源４２６として示した電源を設ける。ＤＣ電源４２６は、出力４５４を有するインダクタ４５２に給電する。

図４にトランジスタ４３４として示した能動デバイスも設ける。トランジスタ４３４は駆動信号を入力部４３６で受取る。トランジスタ４３４のソースは電気的に接地する。図示の実施形態においてはＮＭＯＳ電界効果トランジスタのドレインである、トランジスタ４３４の出力部４３８を、ダイオード４５６に対して電気的に直列接続する。

ダイオード４５６、及びインダクタ４５２の出力部４５４は、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ４１０の巻線４１４における入力部４１８に、また第１キャパシタ４４０に電気的に接続する。第１キャパシタ４４０は、巻線４１４に対して並列的に電気的接続し、また電気的に接地する。２本巻きトロイダルデュアルインダクタ４１０の巻線４１６における入力部４２２は電気的に接地する。

出力部４２０及び４２４は、容量性負荷に対して直列接続してこの容量性負荷を駆動する。容量性負荷（２本巻きトロイダルデュアルインダクタ４１０における漂遊容量を含む）は、出力部４２０及び出力部４２４それぞれに接続した負荷キャパシタ４４４及び４４６として図式的に示す。

図４の回路は、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ４１０が図４に示す負荷キャパシタンス４４４及び４４６（２本巻きトロイダルデュアルインダクタ４１０における任意な漂遊容量を含む）と共振するよう駆動する。高周波信号、及び負荷キャパシタンス４４４及び４４６と共振する２本巻きトロイダルデュアルインダクタ４１０により、低電力を使用して、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ４１０における出力部４２０及び４２４に高周波数でより高い電圧を発生することができる。したがって、インピーダンス整合直列共振回路４４８は、低電力、高周波数の電圧逓増を生ずる。２本巻きトロイダルデュアルインダクタ４１０は、相互巻回キャパシタンスが直列共振及び大きな電圧逓増を生ずるよう構成する。

一実施形態において、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ４１０に巻付けた小フィードバック巻線４５０（例えば、１巻回）として示したフィードバック装置を設ける。フィードバック巻線４５０を能動デバイス４３４に電気的に接続する。このようにして、ＲＦジェネレータ回路４２５は、自己振動し、また共振周波数で駆動することができる。このことによって、効率的なＲＦジェネレータ回路４２５をもたらす。

一実施形態において、ダイオード４５６は、ＮＭＯＳ電界効果トランジスタの寄生本体ダイオードが、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ４１０を含む直列共振回路４４８を駆動する初期電圧振幅を固定及び制限するのを防止する。さらに、ダイオード４５６によれば、直列共振回路４４８に電圧を加え、振幅を負に振らせ、直列共振回路４４８に対してより大きい出力を発生することができる。

図５は、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ５１０として示した自己共振デュアルインダクタを有するＲＦジェネレータ回路５２５の他の実施形態を示す。図５に低電圧ＤＣ電源５２６として示した電源を設ける。ＤＣ電源５２６は変圧器５５８に電気的に接続する。この変圧器５５８は２個の出力部５６０及び５６２を有する。

図５にトランジスタ５３４及び５６４として示した２個の能動デバイスも設ける。トランジスタ５３４は駆動信号を入力部５３６で受取る。トランジスタ５３４のソースは電気的に接地する。トランジスタ５３４の出力部５３８、及び変圧器５５８の出力部５６０は、第１キャパシタ５４０に、また２本巻きトロイダルデュアルインダクタ５１０の第１巻線５１４の入力部５１８に電気的に接続する。第１キャパシタ５４０は、巻線５１４に対して並列的に電気的接続し、また電気的に接地する。

トランジスタ５６４も駆動信号を入力部５６６で受取る。トランジスタ５６４のソースは電気的に接地する。トランジスタ５６４の出力部５６８、及び変圧器５５８の出力部５６２は、第２キャパシタ５４２に、また２本巻きトロイダルデュアルインダクタ５１０の第２巻線５１６の入力部５２２に電気的に接続する。第２キャパシタ５４２は、巻線５１６に対して並列的に電気的接続し、また電気的に接地する。

巻線５１４及び５１６の出力部５２０及び５２４は、容量性負荷に対して直列接続してこの容量性負荷を駆動する。容量性負荷（２本巻きトロイダルデュアルインダクタ５１０における漂遊容量を含む）は、出力部５２０及び出力部５２４それぞれに接続した負荷キャパシタ５４４及び５４６として図式的に示す。

図５の回路は、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ５１０が負荷キャパシタンス５４４及び５４６（２本巻きトロイダルデュアルインダクタ５１０における任意な漂遊容量を含む）と共振するよう駆動する。高周波信号、及び負荷キャパシタンス５４４及び５４６と共振する２本巻きトロイダルデュアルインダクタ５１０により、低電力を使用して、２本巻きトロイダルデュアルインダクタ５１０における出力部５２０及び５２４に高周波数でより高い電圧を発生することができる。したがって、インピーダンス整合直列共振回路５４８は、低電力、高周波数の電圧逓増を生ずる。２本巻きトロイダルデュアルインダクタ５１０は、相互巻回キャパシタンスが直列共振及び大きな電圧逓増を生ずるよう構成する。

幾つかの用途は、上述したようなＲＦジェネレータ回路の実施形態によって得られる、高周波数、高電圧の波形を必要とする場合がある。例えば、本願人に譲渡された米国特許出願公開第２０１１／０３００６３８号（参照により全体が本明細書に援用されるものとする）に記載のようなイオン修飾装置は、高周波数波形を利用する。本明細書に記載のＲＦジェネレータ回路の実施形態を使用して、高周波数波形をこのようなイオン修飾装置に供給する。さらに、ＲＦジェネレータ回路の実施形態は様々な他の用途に利用することができる。

本明細書に記載のような２本巻きトロイダルデュアルインダクタを含む直列共振回路を有するＲＦジェネレータの実施形態は、高周波数（例えば、少なくとも数ＭＨｚ）で高出力電圧を供給できる。２本巻きトロイダルデュアルインダクタは、小さいサイズ及び低放射磁場で所望の共振周波数を供給できる。さらに、２本巻きトロイダルデュアルインダクタの巻線相互間の漂遊キャパシタンスは自己共振を発生する。さらに、一実施形態において、２本巻きトロイダルデュアルインダクタは、空隙を必要とせず、密な対を生じ、また構造簡単である。トロイダルコアは任意のリング形状とし、このリングは、必ずしも円形である必要はなく、例えば方形、楕円形、長方形、又は任意な他の閉じた形状とすることができる。一実施形態において、トロイダルコアは円環体（トロイド）形状とする。

各実施形態において、能動デバイスはＮＭＯＳ型電界効果トランジスタとして示したが、他の実施形態において他のトランジスタ（例えば、ＰＭＯＳ ＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＢＪＴ等）を使用する。さらに、任意な他の適当な能動デバイス、例えば、電圧制御インピーダンスを使用することができる。

上述の実施形態につき説明したフィードバック装置及びダイオードを、本明細書に記載したいずれかの実施形態に関連して使用することができる。

自己共振デュアルインダクタは２本巻きトロイダルデュアルインダクタとして示したが、他の実施形態において、他の適当なタイプの自己共振デュアルインダクタを使用する。

一実施形態において、無線周波数信号を供給するＲＦ回路を提供し、このＲＦ回路は、入力部及び出力部を含む一方の巻線、並びに入力部及び出力部を含む他方の巻線を有するデュアルインダクタを備え、前記一方の巻線及び前記他方の巻線は、前記一方の巻線と前記他方の巻線との間に、前記無線周波数信号の周波数を決定するよう選択した寄生キャパシタンスを生ずるよう配列し、また前記双方の巻線の出力部は、容量性負荷に電気的に接続するよう構成する。前記一方の巻線及び前記他方の巻線は、選択した寄生キャパシタンス及びデュアルインダクタのインダクタンスがＲＦ共振周波数を有する共振回路をなすよう空間的に配列することができる。例えば、デュアルインダクタのインダクタンス及び選択した寄生キャパシタンスによって得られる共振周波数は、少なくとも０.５ＭＨｚ、又は少なくとも１ＭＨｚ、又は少なくとも３ＭＨｚとすることができる。これら可能性のうち幾つかにおいて、デュアルインダクタのインダクタンス及び選択した寄生キャパシタンスによって得られる共振周波数は、１５ＭＨｚ未満、又は少なくとも５０ＭＨｚ未満とすることができる。巻線の空間的構成は、巻線の長さを選択、巻線相互間の間隔及び／又は巻線における任意のコーティングの誘電率を含む。一実施形態において、ＲＦ回路は、さらに、容量性負荷を備え、選択した寄生キャパシタンス、及び容量性負荷、及びデュアルインダクタのインダクタンスが互いに連係作用し、ＲＦ共振周波数を有する共振回路を生ずる。容量性負荷は、イオン移動度分光計のイオン修飾装置とすることができる。

デュアルインダクタは、巻線を巻付けるフェライト又は鉄粉コアとすることができる。コアは閉じたループの形状、例えば、トロイド（円環体）にすることができる。幾つかの実施形態において、コアなし、又は非磁気コアを使用することができる。

図面は、図２にキャパシタ２４４，２４６、図３にキャパシタ３４４，３４６、図４にキャパシタ４４４，４４６を示す。これらキャパシタは、デュアルインダクタの巻線相互間に分布したキャパシタンス、巻線の出力間に結合した負荷の任意のキャパシタンスを代表する。それらキャパシタは実際のキャパシタを示すことを意図しない。したがって、図面に示すのは単なる概略に過ぎず、キャパシタンスの大部分は、各出力部と接地との間よりも巻線の出力部相互間である。幾つかの可能性において、キャパシタを、図２に参照符号２４４，２４６で示す部分、図３に参照符号３４４，３４６で示す部分、及び図４に参照符号４４４，４４６で示す部分に追加することができる。

一実施形態において、イオン移動度分光計のためのイオン修飾回路を提供し、このイオン修飾回路は、イオン移動度分光計のドリフトチューブ内のイオンに無線周波数の電界を加えるイオン修飾装置と、入力部及び出力部を含む一方の巻線、並びに入力部及び出力部を含む他方の巻線を有するデュアルインダクタとを備え、前記一方の巻線及び前記他方の巻線は、前記一方の巻線と前記他方の巻線との間に寄生キャパシタンスを生ずるよう構成し、また前記双方の巻線の出力部は、イオン修飾装置に接続し、前記デュアルインダクタの寄生キャパシタンスは、前記デュアルインダクタのインダクタンス及びイオン修飾装置のキャパシタンスに基づいてＲＦ共振周波数を有する共振回路を生ずるよう選択する。一実施形態において、共振周波数は少なくとも３ＭＨｚとし、この実施形態の幾つかの実施例において、共振周波数は１５ＭＨｚ未満とする。この共振回路は本明細書に記載の回路における任意な回路の特徴を有することができる。

イオン修飾装置は、第１電極及び第２電極を有することができ、これら電極は、ドリフトチューブにわたって配列し、ドリフトチューブ内のイオンに対して電極間の無線周波数電界を加えるよう構成する。

一実施形態において、一方の巻線及び他方の巻線は、一方の巻線における交流電流が他方の巻線とは逆位相の交流電流を誘導するよう配列する。

本発明を説明する文脈（とくに、特許請求の範囲の文脈）における「a」、「an」、「the」及び同様の指示対象の使用は、他に断りのない限り、又は文脈で明示しない限り単数形及び複数形の双方をカバーするものと解すべきである。「comprising」、「having」、「including」及び「containing」は、他に断りのない限り制約がない用語（すなわち、「限定しないが含む」という意味）として解すべきである。本明細書における値の範囲に関する記述は、他に断りのない限り、範囲内に納まる各個別の値に個別に言及する簡便表記法として使用することを意図し、また各個別の値は、本明細書に個別に記述されたかのように本明細書に援用される。本明細書に記載の方法のすべては、他に断りのない限り、又は文脈で明示しない限り、任意の適当な順序で行うことができる。任意の及びすべての実施例、又は例示的言葉遣い（例えば、「例えば／のような（such as）」）の使用は、単に本発明をよりよく説明すること意図し、特許請求の範囲で請求しない限り、本発明の範囲を限定することを課するものではない。本明細書における言葉遣いはいかなるものでも、本発明の実施に重要な任意の特許請求される要素を示すものと解すべきではない。

増幅器及び増幅要素に対して言及するが、増幅器又は増幅要素が単独要素に限定することを意図しない。その代わり、これら用語は、幾つかの実施形態において、複数要素を含む回路、集積回路、又は増幅に適する任意な他の構成を包含する。用語「漂遊キャパシタンス」及び「寄生キャパシタンス」は本明細書で互換的に使用されて、互いに近接するよう電荷担持導体を配列することに関連する固有キャパシタンスを意味する。

本発明の好適な実施形態は、本発明を実施するのに本発明者に最良と知られる形態を含めて説明する。それら好適な実施形態の変更形態は、当業者には上述の説明を読むことによって明らかになるであろう。本発明者は、当業者はこのような変更形態を適切に採用することを期待し、また本発明者は、本明細書に特別に記載した以外のやり方で本発明を実施できることを意図する。したがって、本発明は、適用可能な法律で容認される特許請求の範囲で記述された要旨のあらゆる変更例、及び均等物を含む。さらに、すべてのあり得る変更例における上述の要素の任意な組合せも、他に断りのない限り、又は文脈で明示しない限り、本発明に含まれるものである。

構造的特徴及び／又は方法論的行為に特定した用語で本発明を説明してきたが、特許請求の範囲で定義される本発明は、必ずしも説明した特定特徴又は行為に限定するものではない。むしろ、特定特徴又は行為は特許請求した発明を実施する上での例示的形態として開示されたものである。

Claims (28)

1. 無線周波数信号を供給するＲＦ回路であって、
   入力部及び出力部を含む一方の巻線、並びに入力部及び出力部を含む他方の巻線を有するデュアルインダクタを備え、
   前記一方の巻線及び前記他方の巻線は、前記一方の巻線と前記他方の巻線との間に、前記無線周波数信号の周波数を決定するよう選択した寄生キャパシタンスを生ずるよう配列し、また
   前記双方の巻線の出力部は、容量性負荷に電気的に接続するよう構成する、
   ＲＦ回路。
2. 請求項１記載のＲＦ回路において、前記一方の巻線及び前記他方の巻線は、前記選択した寄生キャパシタンス及び前記デュアルインダクタのインダクタンスがＲＦ共振周波数を有する共振回路をなすよう空間的に配列する、ＲＦ回路。
3. 請求項２記載のＲＦ回路において、さらに、容量性負荷を備え、前記選択した寄生キャパシタンス、及び前記容量性負荷、及び前記デュアルインダクタのインダクタンスが、ＲＦ共振周波数を有する共振回路を生ずる、ＲＦ回路。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のＲＦ回路において、前記デュアルインダクタは、巻線を巻付けるフェライト又は鉄粉コアを有する、ＲＦ回路。
5. 請求項４記載のＲＦ回路において、前記コアは閉じたループの形状とし、前記コアに前記一方の巻線及び前記他方の巻線を巻付ける、ＲＦ回路。
6. 請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のＲＦ回路において、前記一方の巻線及び前記他方の巻線は、前記一方の巻線における交流電流が前記他方の巻線における交流電流とは逆位相の交流電流を誘導するよう配列する、ＲＦ回路。
7. 請求項３記載のＲＦ回路において、前記容量性負荷はイオン移動度分光計のイオン修飾装置を構成する、ＲＦ回路。
8. 回路であって、
   トロイダルコア、入力部及び出力部を含んで前記トロイダルコアに巻付ける一方の巻線、並びに入力部及び出力部を含んで前記トロイダルコアに巻付ける他方の巻線を有するデュアルインダクタと、
   前記一方の巻線に並列的になるよう前記一方の巻線の前記入力部に電気的に接続する一方のキャパシタと、
   前記他方の巻線に並列的になるよう前記他方の巻線の前記入力部に電気的に接続する他方のキャパシタと、
   を備え、
   前記双方の巻線の前記出力部は容量性負荷に電気的に接続するよう構成する、回路。
9. 請求項８記載の回路において、さらに、前記デュアルインダクタにおける前記双方の巻線の前記出力部に電気的に接続した容量性負荷を備え、前記回路及び前記容量性負荷が共振回路を形成する、回路。
10. 請求項８又は９記載の回路において、前記トロイダルコアは空隙を持たない、回路。
11. 請求項８〜１０のうちいずれか一項に記載の回路において、前記デュアルインダクタは、前記回路入力部から前記巻線の前記出力部にかけて電圧逓増を生ずるよう構成し、また
    前記デュアルインダクタは、前記デュアルインダクタの前記双方の巻線に互いに逆向きに電流が流れるよう構成する、回路。
12. 請求項８〜１１のうちいずれか一項に記載の回路において、信号を供給する能動デバイスに接続し、また
    前記回路は、前記双方の巻線の前記出力部に増大した電圧の信号を供給する、回路。
13. 請求項８〜１２のうちいずれか一項に記載の回路において、前記一方のキャパシタ及び前記他方のキャパシタは、前記容量性負荷及び前記デュアルインダクタの漂遊キャパシタンスを有する、回路。
14. ＲＦジェネレータ回路であって、
    電源と、
    信号を出力するよう構成した能動デバイスと、
    トロイダルコアに巻付けた１対の巻線を有するデュアルインダクタと、
    前記デュアルインダクタの巻線のうち一方に電気的に接続したキャパシタとを備え、
    前記電源及び前記能動デバイスは、前記キャパシタ及び前記デュアルインダクタの巻線のうち一方に電気的に接続し、また
    前記デュアルインダクタは前記能動デバイスの前記信号における電圧逓増を生ずるよう構成する、ＲＦジェネレータ回路。
15. 請求項１４記載のＲＦジェネレータ回路において、前記電源は、２個の出力部を生じ、前記２個の出力部のうち一方は他方とは位相がずれる変圧器に電気的に接続したＤＣ電源を有し、前記ＲＦジェネレータ回路は、さらに、
    前記デュアルインダクタにおける他方の巻線に電気的に接続した第２キャパシタを備え、
    前記変圧器の前記一方の出力部を前記第２キャパシタ、及び前記デュアルインダクタにおける前記他方の巻線に電気的に接続する、ＲＦジェネレータ回路。
16. 請求項１５記載のＲＦジェネレータ回路において、前記双方の巻線を電流が互いに逆方向に流れる、ＲＦジェネレータ回路。
17. 請求項１４〜１６のうちいずれか一項に記載のＲＦジェネレータ回路において、前記デュアルインダクタは、前記巻線相互間の漂遊キャパシタンスが前記デュアルインダクタの自己共振を生ずるよう構成する、ＲＦジェネレータ回路。
18. 請求項１４〜１７のうちいずれか一項に記載のＲＦジェネレータ回路において、前記デュアルインダクタは、前記巻線の入力部と前記巻線の出力部との間で電圧逓増を生ずるよう構成する、ＲＦジェネレータ回路。
19. 請求項１４〜１８のうちいずれか一項に記載のＲＦジェネレータ回路において、前記デュアルインダクタの他方の巻線を接地する、ＲＦジェネレータ回路。
20. 請求項１４〜１９のうちいずれか一項に記載のＲＦジェネレータ回路において、さらに、前記デュアルインダクタから前記能動デバイスにフィードバックを供給する構成としたフィードバック装置を備える、ＲＦジェネレータ回路。
21. 請求項２０記載のＲＦジェネレータ回路において、前記フィードバック装置は、前記能動デバイスに電気的に接続した前記トロイダルコアにおける巻線を有する、ＲＦジェネレータ回路。
22. 請求項１４〜２１のうちいずれか一項に記載のＲＦジェネレータ回路において、前記能動デバイスはトランジスタを有し、前記ＲＦジェネレータ回路は、さらに、前記能動デバイス及び前記デュアルインダクタにおける前記一方の巻線に直列接続したダイオードを備える、ＲＦジェネレータ回路。
23. 請求項１４〜２１のうちいずれか一項に記載のＲＦジェネレータ回路において、前記能動デバイスは２個のトランジスタを有し、前記２個のトランジスタのうち一方は、前記デュアルインダクタにおける前記一方の巻線に電気的に接続し、また他方のトランジスタは前記デュアルインダクタにおける前記他方の巻線に電気的に接続する、ＲＦジェネレータ回路。
24. 請求項１４〜２３のうちいずれか一項に記載のＲＦジェネレータ回路において、イオン修飾装置に電気的に接続する、ＲＦジェネレータ回路。
25. 信号を発生する方法であって、
    駆動信号を能動デバイスに供給するステップと、
    電源を準備するステップと、
    ２本巻きトロイダルデュアルインダクタ、及び前記２本巻きトロイダルデュアルインダクタの巻線のうち少なくとも一方に並列的に電気的に接続したキャパシタを含む回路を準備する回路準備ステップであって、前記能動デバイス及び前記電源を前記回路に電気的に接続する、該回路準備ステップと、
    前記２本巻きトロイダルデュアルインダクタに対して直列的になるよう前記回路に電気的に接続した容量性負荷を駆動するステップとを有する、方法。
26. 請求項２５記載の方法において、さらに、前記２本巻きトロイダルデュアルインダクタから前記能動デバイスにフィードバックを供給するフィードバック装置を準備するステップを有する、方法。
27. 請求項２５又は２６記載の方法において、さらに、前記信号を前記イオン修飾装置に供給するステップを有する、方法。
28. 請求項２５〜２７のうちいずれか一項に記載の方法において、さらに、前記回路の共振周波数で前記回路を駆動するステップを有する、方法。

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