JP2021534560A - 汚染を低減させ、質量分析法システムのロバスト性を向上させるためのrf/dcカットオフ - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、2018年8月24日に出願され、「RF/DC Cutoff to Reduce Contamination and Enhance Robustness of MassSpectrometer Systems」と題された、米国仮出願第62/722,440号の優先権を主張する。
本開示は、質量分析法に関し、より具体的には、イオンを伝送するために多極イオンガイドを利用する方法および装置に関する。
質量分析法(MS)は、定量的および定質的用途の両方を伴う試験基質の基本組成を決定するための解析技法である。例えば、MSは、未知の化合物を同定するために、分子中の元素の同位体組成を決定するために、およびその断片化を観察することによって特定の化合物の構造を決定するために、ならびにサンプル中の特定の化合物の量を定量化するために、使用されることができる。
本開示は、イオンをイオン源から質量分析計の下流構成要素に伝送するための向上されたイオンガイドの必要性が存在するという認識を包含する。本開示は、質量分析法システムの大部分のイオン光学系(例えば、レンズ)が、それを通したその伝送の間、イオンの集束ずれに起因して、イオン堆積を被るため、したがって、実質的汚染(例えば、感度の損失)に続いて、有意に異なる挙動を呈し得ることを認識する。汚損した表面を定期的に清掃し、感度を維持することが、有益であり得る。フロントエンド構成要素(例えば、カーテンプレート、オリフィスプレート、フロントエンドイオンガイド等)の表面は、清掃が比較的に容易であり得るが、下流高真空チャンバ(例えば、Q0、Q1、IQ1)内に含有される、構成要素の汚損は、真空チャンバが、清掃に先立って、通気され、実質的に分解されなければならないため、時間および/または費用をもたらし得る。質量分析法システムの構成要素の汚染を制御するための方法およびシステムが、本明細書に提供される。いくつかの側面では、そのような方法およびシステムは、イオン源の安定性を維持しながら、および/またはそれによってイオンを持続的に生産しながら、動作可能であって、特に有用である。質量分析法システム内に格納される敏感な構成要素の中へのイオンの伝送を低減させることによって、本開示のシステムは、スループットの増加、ロバスト性の改良、および/または汚損した構成要素を通気/分解/清掃するために典型的に要求される、休止時間の短縮を呈する。
本開示の側面に関連する種々の用語は、明細書および請求項全体を通して使用される。本開示がより容易に理解されるために、ある用語が、最初に、下記に定義される。以下の用語および他の用語に関する付加的定義は、明細書全体を通して記載される。
明確にするために、以下の議論は、そうすることが便宜的または適切である場合、ある具体的詳細を省略しながら、本出願者の教示の実施形態の種々の側面を詳説するであろうことを理解されたい。例えば、代替実施形態における同様または類似特徴の議論は、若干、簡略化され得る。周知の考えまたは概念もまた、簡潔にするために、さらに詳細に論じられない場合がある。当業者は、本出願者の教示のいくつかの実施形態が、実施形態の完全な理解を提供するためだけに本明細書に記載される、具体的に説明される詳細のあるものを全ての実装において要求しない場合もあることを認識するであろう。同様に、説明される実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく、一般的常識に従って、代替または変形例を受け入れる余地があり得ることが明白となるであろう。以下の発明を実施するための形態は、本出願者の教示の範囲をいかようにも限定するものと見なされないものとする。
以下の実施例は、本開示のいくつかの実施形態および側面を図示する。種々の修正、追加、代用、および同等物が、本開示の精神または範囲を改変することなく実施されることができる、そのような修正および変形例は、続く請求項に定義されるような本開示の範囲内に包含されることが、当業者に明白であろう。本開示は、これらの実施例を参照することによって、より完全に理解されるであろう。以下の実施例は、いかようにも、本開示または請求される開示を限定するものではなく、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
本開示は、本開示のある特定の実施形態および実施例において明示的に議論されたが、当業者は、本開示は、そのような実施形態または実施例に限定されることを意図するものではないことを理解するであろう。対照的に、本開示は、当業者によって理解されるであろうように、そのような特定の実施形態および/または実施例の種々の代替、修正、および均等物を包含する。
Claims (21)
- 質量分析法システムであって、前記質量分析法システムは、
イオンを発生させるためのイオン源と、
前記イオンを受け取るために前記イオン源の下流に位置付けられたイオンガイドチャンバと
を備え、
前記イオンガイドチャンバは、
前記イオン源によって発生させられたイオンを受け取るための入口オリフィスと、
イオンを前記イオンガイドチャンバから少なくとも1つの質量分析器を格納している真空チャンバの中に伝送するための少なくとも1つの出口オリフィスと、
前記イオンガイドチャンバ内に配置された多極イオンガイドと
を備え、
前記多極イオンガイドは、
前記入口オリフィスに隣接して配置された近位端から前記少なくとも1つの出口オリフィスに隣接して配置された遠位端まで延びている四重極ロッドセットであって、前記四重極ロッドセットは、第1の対のロッドおよび第2の対のロッドを備え、各ロッドは、中心縦軸から間隔を置かれ、それと並んで延びている、四重極ロッドセットと、
前記四重極ロッドセットの少なくとも一部に沿って、前記中心縦軸から間隔を置かれ、それと並んで延びている複数の補助電極であって、前記複数の補助電極のうちの少なくとも1つの補助電極は、前記四重極ロッドセットのロッドの各々間に挿入されており、それによって、前記補助電極の各々は、前記第1の対のロッドのうちの単一のロッドおよび前記第2の対のロッドのうちの単一のロッドに隣接している、複数の補助電極と、
前記多極イオンガイドに結合された少なくとも1つの電力供給源と
を備え、
前記少なくとも1つの電力供給源は、
i)第1の周波数および第1の位相で前記第1の対のロッドに印加される第1のRF電圧と、
ii)前記第1の周波数に等しい第2の周波数および前記第1の位相と反対の第2の位相で前記第2の対のロッドに印加される第2のRF電圧と、
iii)前記補助電極に印加される複数の補助電気信号と
を提供するように動作可能であり、
前記複数の補助電気信号は、
a)前記補助電極のうちの第1の対に印加される第1のDC電圧と、
b)前記補助電極のうちの第2の対に印加される第2のDC電圧と
を含み、
前記第1および第2の印加されるDC電圧は、反対符号を有する、質量分析法システム。 - 前記第1および第2の印加されるDC電圧は、実質的に同一振幅を有する、請求項1に記載の質量分析法システム。
- 前記第1および第2の対の前記補助電極の各々は、前記中心縦軸に関連して互いに半径方向に反対側に配置された2つの電極を備えている、請求項1に記載の質量分析法システム。
- 前記第1および第2の対の前記補助電極は、各対の各補助電極が他方の対の2つの補助電極に隣接して位置付けられているように配置されている、請求項3に記載の質量分析法システム。
- 前記イオンガイドチャンバは、約1mTorr〜約30mTorrの範囲内の圧力に維持されている、請求項1に記載の質量分析法システム。
- 前記少なくとも1つの電力供給源は、
前記第1のRF電圧を前記第1の対のロッドに印加し、前記第2のRF電圧を前記第2の対の前記ロッドに印加するように動作可能である少なくとも1つのRF電圧源と、
DCオフセット電圧を前記四重極ロッドセットのうちの少なくとも1つに印加するように動作可能である少なくとも1つのDC電圧源と、
DC電圧を前記第1の対の補助電極に印加するように動作可能である第1の補助DC電圧源と、
DC電圧を前記第2の対の補助電極に印加するように動作可能である第2の補助DC電圧源と
を備えている、請求項1に記載の質量分析法システム。 - 前記第1および第2の印加される補助DC電圧の大きさは、前記DCオフセット電圧と異なる、請求項1に記載の質量分析法システム。
- 少なくとも1つのコントローラをさらに備えている、請求項1に記載の質量分析法システム。
- 前記少なくとも1つのコントローラは、前記補助電極への前記第1および第2の印加される補助DC電圧を調節するように構成されることができる、請求項8に記載の質量分析法システム。
- 前記少なくとも1つのコントローラは、前記多極イオンガイドから伝送されるイオンを減衰させるように、前記四重極ロッドセットのうちの少なくとも1つに印加されるDCオフセット電圧に対して、前記補助電極に印加される前記第1および第2の補助DC電圧を調節するように構成されることができる、請求項9に記載の質量分析法システム。
- 前記少なくとも1つのコントローラは、前記多極イオンガイドから伝送されるイオンをフィルタ処理および/またはイオンをカットオフするように、前記四重極ロッドセットが維持されるDCオフセット電圧に対して、第1および第2の印加される補助DC電圧を調節するように構成されることができる、請求項9に記載の質量分析法システム。
- 前記複数の補助電極のうちの補助電極は、長さによって特徴付けられ、前記補助電極の長さの各々は、前記四重極ロッドセットの前記対のロッドの長さより小さい、請求項1に記載の質量分析法システム。
- 前記イオン源は、イオンを複数のイオン強度で発生させるように構成されることができる、請求項11に記載の質量分析法システム。
- 前記補助DC電圧は、約±1V〜約±200Vの範囲内の大きさを有する、請求項1に記載の質量分析法システム。
- 前記第1および第2のRF電圧の各々は、約50V〜約1000Vの範囲内の振幅と、約0.3MHz〜約2.5MHzの範囲内の周波数とを有する、請求項1に記載の質量分析法システム。
- 質量分析法システムであって、前記質量分析法システムは、
イオンを発生させるためのイオン源と、
イオンガイドチャンバと
を備え、
前記イオンガイドチャンバは、
前記イオン源によって発生させられたイオンを受け取るための入口オリフィスと、
イオンを前記イオンガイドチャンバから少なくとも1つの質量分析器を格納している真空チャンバの中に伝送するための少なくとも1つの出口オリフィスと、
前記イオンガイドチャンバ内に配置された多極イオンガイドと
を備え、
前記多極イオンガイドは、
前記入口オリフィスに隣接して配置された近位端から前記少なくとも1つの出口オリフィスに隣接して配置された遠位端まで延びている四重極ロッドセットであって、前記四重極ロッドセットは、第1の対のロッドおよび第2の対のロッドを備え、各ロッドは、中心縦軸から間隔を置かれ、それと並んで延びている、四重極ロッドセットと、
前記中心縦軸の少なくとも一部に沿って、それから半径方向に間隔を置かれ、それと並んで延びている複数の補助電極を備えている補助電極アセンブリであって、前記複数の補助電極は、約5mm〜約20mmの長さを有する複数の導電性ステムを備え、前記複数の導電性ステムは、前記四重極ロッドセットのロッド間に挿入され、延びており、それによって、前記補助電極の各ステムは、前記第1の対のロッドのうちの単一のロッドおよび前記第2の対のロッドのうちの単一のロッドに隣接している、複数の補助電極と、
前記多極イオンガイドに結合された少なくとも1つの電力供給源と
を備え、
前記少なくとも1つの電力供給源は、
i)第1の周波数および第1の位相における前記第1の対のロッドへの第1のRF電圧と、
ii)前記第1の周波数に等しい第2の周波数および前記第1の位相と反対の第2の位相における前記第2の対のロッドへの第2のRF電圧と、
iii)前記補助電極アセンブリに印加される補助電気信号と
を提供するように動作可能である、質量分析法システム。 - 前記補助電極アセンブリは、約0.1mm〜約50mmの範囲内の厚さを有する、請求項16に記載の質量分析法システム。
- イオンを処理する方法であって、前記方法は、
イオン源によって発生させられたイオンをイオンガイドチャンバの入口オリフィスを通して受け取るステップと、
イオンを前記イオンガイドチャンバ内に配置された多極イオンガイドを通して伝送するステップであって、前記多極イオンガイドは、
前記入口オリフィスに隣接して配置された近位端から少なくとも1つの出口オリフィスに隣接して配置された遠位端まで延びている四重極ロッドセットであって、前記四重極ロッドセットは、第1の対のロッドおよび第2の対のロッドを備え、前記ロッドの各々は、中心縦軸から間隔を置かれ、それと並んで延びている、四重極ロッドセットと、
前記四重極ロッドセットの少なくとも一部に沿って、前記中心縦軸から間隔を置かれ、それと並んで延びている複数の補助電極であって、前記複数の補助電極のうちの少なくとも1つの補助電極は、前記四重極ロッドセットのロッドの各々間に挿入されており、それによって、前記補助電極の各々は、前記第1の対のロッドのうちの単一のロッドおよび前記第2の対のロッドのうちの単一のロッドに隣接している、複数の補助電極と、
前記多極イオンガイドに結合された少なくとも1つの電力供給源と
を備えている、ステップと、
第1の周波数および第1の位相で第1のRF電圧を前記第1の対のロッドに印加するステップと、
前記第1の周波数に等しい第2の周波数および前記第1の位相と反対の第2の位相で第2のRF電圧を前記第2の対に印加するステップと、
第1の補助DC電圧を前記補助電極のうちの第1の対に印加するステップと、
第2の補助DC電圧を前記補助電極のうちの第2の対に印加するステップであって、前記第2の補助DC電圧は、前記第1のDC電圧に対して同一電圧および反対符号を有する、ステップと、
イオンを前記イオンガイドチャンバから前記少なくとも1つの出口オリフィスを通して少なくとも1つの質量分析器を格納している真空チャンバの中に伝送するステップと
を含む、方法。 - 前記第1の補助DC電圧を印加するステップおよび前記第2の補助DC電圧を印加するステップは、前記四重極ロッドセットが維持されるDCオフセット電圧と異なる振幅を有する、DC電圧を印加するステップを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記多極イオンガイドから伝送されるイオンのm/zカットオフを発生させるように、前記補助電極に提供される前記第1および第2の補助DC電圧を調節するステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記多極イオンガイドは、前記イオン源がイオンを2つ以上のイオン強度で発生させるとき、前記第1および第2の印加される補助DC電圧の実質的に同一振幅がカットオフを発生させるように特性付けられ、前記カットオフは、前記2つ以上のイオン強度の各イオン強度におけるそれらのm/zに従って選択されたイオンの前記多極イオンガイドからの伝送を限定する、請求項18に記載の方法。
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