JP2022515361A - プログラム可能要素を含む質量分析計のコンポーネントおよびそれらを使用するデバイスおよびシステム - Google Patents

プログラム可能要素を含む質量分析計のコンポーネントおよびそれらを使用するデバイスおよびシステム Download PDF

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Abstract

１つまたは複数の質量分析計のプログラム可能要素を含む、質量分析計のコンポーネントの特定の構成が本明細書に記載されている。場合によっては、質量分析計のプログラム可能要素は、任意の下にある基板またはコンポーネントとは独立して機能することができる電極として構成することができる。１つまたは複数の質量分析計のプログラム可能要素を含む、イオンガイド、レンズ、イオンスイッチ、質量分析器、および質量分析計の他のコンポーネントが記載されている。【選択図】図２Ａ

Description

本明細書に記載の特定の実施形態は、質量分析計のプログラム可能要素を対象とする。より具体的には、本明細書に記載の特定の構成は、所望の特徴または結果を提供するように個別にプログラムすることができる質量分析計のコンポーネントを対象とする。
優先権出願
本願は、２０１８年１２月１３日に提出された米国仮出願第６２／７７９，４１９号の優先権と利益に関し、それを主張するものであり、その開示全体は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
質量分析計は、様々なイオンの質量電荷比の違いに基づいてイオンを分析するのに使用することができる。質量分析計には、様々な機能を実行できる様々なコンポーネントが含まれている。
特定の態様、特徴、実施形態、および構成は、質量分析計のプログラム可能要素（ＭＳＰＥ）を参照して説明されている。質量分析計のプログラム可能要素の正確な構成は変化し得るが、質量分析計のプログラム可能要素は、概して、プログラム可能要素が結合される下にあるコンポーネントまたは基板とは別に、例えば独立して制御できる少なくとも１つのプログラム可能要素を含む。
一態様では、質量分析計のコンポーネントは、基板、および基板に配置された少なくとも１つの質量分析計のプログラム可能電極、例えば、少なくとも１つのプログラム可能電極を備える。いくつかの例では、少なくとも１つのプログラム可能電極は、基板から電気的に分離されている。場合によっては、少なくとも１つのプログラム可能電極は、イオンを受け取るように構成された空間内に電場を提供するように構成されている。特定の例では、質量分析計のコンポーネントの基板はスキマーコーンとして構成され、スキマーコーンは、スキマーコーンの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。他の例では、質量分析計のコンポーネントの基板は、サンプリングコーンとして構成され、サンプリングコーンは、サンプリングコーンの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。いくつかの実施形態では、質量分析計のコンポーネントの基板は、イオンデフレクタの１つのイオン極として構成され、１つの極は、イオン極の表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。他の例では、質量分析計のコンポーネントの基板はレンズとして構成され、レンズは、レンズの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。さらなる例では、質量分析計のコンポーネントの基板は、衝突反応セルのロッドとして構成され、ロッドは、ロッドの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。いくつかの構成では、質量分析計のコンポーネントの基板は、少なくとも１つのロッドセットを含む質量分析器として構成され、少なくとも１つのロッドセットの１つのロッドは、１つのロッドの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。他の構成では、質量分析計のコンポーネントの基板は、飛行時間分析器のレンズとして構成され、レンズは、レンズの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。いくつかの実施形態では、質量分析計のコンポーネントの基板は、イオントラップとして構成され、イオントラップは、イオントラップの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。他の実施形態では、質量分析計のコンポーネントの基板は、少なくとも１つのプログラム可能電極を含む平面イオンガイドとして構成される。
特定の例では、質量分析計のコンポーネントの基板は、誘導デバイスとして構成され、誘導デバイスは、誘導デバイスの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。他の例では、質量分析計のコンポーネントの基板はトーチとして構成され、トーチは、トーチの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。
いくつかの例では、質量分析計のコンポーネントの基板はインジェクターとして構成され、インジェクターは、インジェクターの外面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。他の実施形態では、質量分析計のコンポーネントの基板はネブライザーとして構成され、ネブライザーは、ネブライザーの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。特定の実施形態では、質量分析計のコンポーネントの基板は、スプレーチャンバとして構成され、スプレーチャンバは、スプレーチャンバの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。
特定の例では、質量分析計のコンポーネントの基板は、ドリフト管の集束リングの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含むドリフト管として構成される。
いくつかの例では、質量分析計のコンポーネントは、基板に配置され、基板から電気的に分離された、追加のＭＳＰＥ、例えば、追加のプログラム可能電極をさらに含む。いくつかの構成では、少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極は、イオンを受け取るように構成された空間内に電場を提供するように一緒に構成されている。
２つ以上のＭＳＰＥが存在するいくつかの例では、質量分析計のコンポーネントの基板はスキマーとして構成され、スキマーコーンは、スキマーコーンの表面にそれぞれ配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。２つ以上のＭＳＰＥが存在する他の例では、質量分析計のコンポーネントの基板は、サンプリングコーンとして構成され、サンプリングコーンは、それぞれがサンプリングコーンの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。２つ以上のＭＳＰＥが存在する追加の例では、質量分析計のコンポーネントの基板は、イオンデフレクタの１つの極として構成され、１つの極は、１つの極の表面にそれぞれ配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。２つ以上のＭＳＰＥが存在する特定の実施形態では、質量分析計のコンポーネントの基板はレンズとして構成され、レンズは、それぞれレンズの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。２つ以上のＭＳＰＥが存在する他の実施形態では、質量分析計のコンポーネントの基板は、衝突反応セルの１つのロッドとして構成され、１つのロッドは、それぞれが１つのロッドの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。２つ以上のＭＳＰＥが存在するいくつかの構成では、質量分析計のコンポーネントの基板は、少なくとも１つのロッドセットを含む質量分析器として構成され、少なくとも１つのロッドセットの１つのロッドは、１つのロッドの表面にそれぞれ配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。２つ以上のＭＳＰＥが存在するいくつかの実施形態では、質量分析計のコンポーネントの基板は、飛行時間分析器のレンズとして構成され、レンズは、それぞれレンズの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。２つ以上のＭＳＰＥが存在する他の例では、質量分析計のコンポーネントの基板はイオントラップとして構成され、イオントラップは、それぞれイオントラップの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極である。２つ以上のＭＳＰＥが存在する特定の構成では、質量分析計のコンポーネントの基板は、少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む平面イオンガイドとして構成される。
２つ以上のＭＳＰＥが存在する特定の例では、質量分析計のコンポーネントの基板は、誘導デバイスとして構成され、誘導デバイスは、誘導デバイスの表面にそれぞれ配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。２つ以上のＭＳＰＥが存在するいくつかの例では、質量分析計のコンポーネントの基板はトーチとして構成され、トーチは、トーチの表面にそれぞれ配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。
２つ以上のＭＳＰＥが存在する他の例では、質量分析計のコンポーネントの基板はインジェクターとして構成され、インジェクターは、それぞれインジェクターの外面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。２つ以上のＭＳＰＥが存在する特定の構成では、質量分析計のコンポーネントの基板はネブライザーとして構成され、ネブライザーは、それぞれがネブライザーの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。２つ以上のＭＳＰＥが存在するいくつかの構成では、質量分析計のコンポーネントの基板はスプレーチャンバとして構成され、スプレーチャンバは、それぞれスプレーチャンバの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。２つ以上のＭＳＰＥが存在する他の構成では、質量分析計のコンポーネントの基板は、ドリフト管の集束リングの表面にそれぞれ配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含むドリフト管として構成される。
他の例では、質量分析計のコンポーネントは、それぞれが基板に配置された、ＭＳＰＥアレイ、例えば複数の別個の個別プログラム可能電極を含む電極のアレイを含み得る。いくつかの例では、少なくとも１つのプログラム可能電極は、電極のアレイの電極であり、イオンを受け取るように構成された空間内に電場を提供するように構成されている。
ＭＳＰＥアレイが存在するいくつかの例では、質量分析計のコンポーネントの基板はスキマーコーンとして構成され、スキマーコーンは、スキマーコーンの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。ＭＳＰＥアレイが存在する他の例では、質量分析計のコンポーネントの基板は、サンプリングコーンとして構成され、サンプリングコーンは、サンプリングコーンの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。ＭＳＰＥアレイが存在するさらなる例では、質量分析計のコンポーネントの基板は、イオンデフレクタの１つのイオン極として構成され、１つの極は、イオン極の表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。ＭＳＰＥアレイが存在するいくつかの例では、質量分析計のコンポーネントの基板はレンズとして構成され、レンズは、レンズの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。ＭＳＰＥアレイが存在する他の例では、質量分析計のコンポーネントの基板は、衝突反応セルのロッドとして構成され、ロッドは、ロッドの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。ＭＳＰＥアレイが存在する特定の構成では、質量分析計のコンポーネントの基板は、少なくとも１つのロッドセットを含む質量分析器として構成され、少なくとも１つのロッドセットの１つのロッドは、１つのロッドの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。ＭＳＰＥアレイが存在するいくつかの構成では、質量分析計のコンポーネントの基板は、飛行時間分析器のレンズとして構成され、レンズは、レンズの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。ＭＳＰＥアレイが存在する他の構成では、質量分析計のコンポーネントの基板は、イオントラップとして構成され、イオントラップは、イオントラップの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。ＭＳＰＥアレイが存在する特定の例では、質量分析計のコンポーネントの基板は、少なくとも１つのプログラム可能電極を含む平面イオンガイドとして構成される。
ＭＳＰＥアレイが存在する特定の構成では、質量分析計のコンポーネントの基板は、誘導デバイスとして構成され、誘導デバイスは、誘導デバイスの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。ＭＳＰＥアレイが存在するいくつかの構成では、質量分析計のコンポーネントの基板はトーチとして構成され、トーチは、トーチの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。
ＭＳＰＥアレイが存在する追加の構成では、質量分析計のコンポーネントの基板はインジェクターとして構成され、インジェクターは、インジェクターの外面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。ＭＳＰＥアレイが存在する特定の例では、質量分析計のコンポーネントの基板はネブライザーとして構成され、ネブライザーは、ネブライザーの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。ＭＳＰＥアレイが存在する他の例では、質量分析計のコンポーネントの基板は、スプレーチャンバとして構成され、スプレーチャンバは、スプレーチャンバの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。
いくつかの例では、電極のアレイは、ほぼ同じ厚さの複数の平面電極を含む。
他の例では、電極のアレイは、基板の表面に対して異なる高さの層に配置された複数の電極を含む。
いくつかの実施形態では、電極のアレイは、基板の表面の周りの円周リングに配置された複数の電極を含む。追加の例では、円周リングに配置された複数の電極は、異なるサイズの電極を含む。いくつかの例では、第一の円周リング内の電極は、抵抗器ネットワークを介して互いに電気的に結合されている。
別の態様では、質量分析計のコンポーネントは、プログラム可能な基板と、プログラム可能な基板に配置された少なくとも１つのＭＳＰＥ、例えば、少なくとも１つのプログラム可能電極とを含む。いくつかの例では、少なくとも１つのプログラム可能電極は、プログラム可能な基板から電気的に分離され、少なくとも１つのプログラム可能電極は、イオンを受け取るように構成された空間内に電場を提供するように構成される。
特定の例では、プログラム可能な基板は、プログラム可能な基板に電圧を適用すると凸面を設けるように構成される。他の例では、プログラム可能な基板は、プログラム可能な基板に電圧を適用すると凹面を設けるように構成される。いくつかの例では、プログラム可能な基板は、プログラム可能な基板に磁場を適用すると凸面を設けるように構成される。特定の実施形態では、プログラム可能な基板は、プログラム可能な基板に磁場を適用すると凹面を設けるように構成される。いくつかの例では、プログラム可能な基板は、プログラム可能な基板に熱を加えると凸面を設けるように構成される。他の例では、プログラム可能な基板は、プログラム可能な基板に熱を加えると凹面を設けるように構成される。いくつかの例では、プログラム可能な基板は、プログラム可能な基板に圧力を加えると凸面を設けるように構成される。他の例では、プログラム可能な基板は、プログラム可能な基板に圧力を加えると凹面を設けるように構成される。
さらなる例では、プログラム可能な基板は、形状記憶ポリマーまたは形状記憶合金を含む。いくつかの例では、プログラム可能な基板は誘電エラストマーを含む。
いくつかの構成では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板はスキマーコーンとしてプログラムされ、スキマーコーンは、スキマーコーンの表面に配置された、少なくとも１つのＭＳＰＥ、例えば、少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。他の構成では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、サンプリングコーンとしてプログラムされ、サンプリングコーンは、サンプリングコーンの表面に配置された、少なくとも１つのＭＳＰＥ、例えば、少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。特定の例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、イオンデフレクタの１つのイオン極としてプログラムされ、１つの極は、イオン極の表面に配置された少なくとも１つのＭＳＰＥ、例えば、少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。いくつかの実施形態では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板はレンズとしてプログラムされ、レンズは、レンズの表面に配置された、少なくとも１つのＭＳＰＥ、例えば、少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。特定の例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、衝突反応セルのロッドとしてプログラムされ、ロッドは、ロッドの表面に配置された、少なくとも１つのＭＳＰＥ、例えば少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。他の例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、少なくとも１つのロッドセットを含む質量分析器の１つのロッドとしてプログラムされ、少なくとも１つのロッドセットの１つのロッドは、１つのロッドの表面に配置された少なくとも１つのＭＳＰＥ、例えば、少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。いくつかの実施形態では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、飛行時間分析器のレンズとしてプログラムされ、レンズは、レンズの表面に配置された、少なくともＭＳＰＥ、例えば、少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。他の例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、イオントラップとして構成され、イオントラップは、イオントラップの表面に配置された、少なくとも１つのＭＳＰＥ、例えば少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。
他の実施形態では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、誘導デバイスとしてプログラムされ、誘導デバイスは、誘導デバイスの表面に配置された、少なくとも１つのＭＳＰＥ、例えば、少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。いくつかの例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板はトーチとしてプログラムされ、トーチは、トーチの表面に配置された、少なくとも１つのＭＳＰＥ、例えば、少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。
他の例では、質量分析計のコンポーネントの基板はインジェクターとしてプログラムされ、インジェクターは、インジェクターの外面に配置された、少なくとも１つのＭＳＰＥ、例えば、少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。特定の実施形態において、質量分析計のコンポーネントの基板は、ネブライザーとしてプログラムされ、ネブライザーは、ネブライザーの表面に配置された、少なくとも１つのＭＳＰＥ、例えば、少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。他の例では、質量分析計のコンポーネントの基板はスプレーチャンバとしてプログラムされ、スプレーチャンバは、スプレーチャンバの表面に配置された、少なくとも１つのＭＳＰＥ、例えば、少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。他の例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、ドリフト管の集束リングとしてプログラムされ、ドリフト管は、ドリフト管の表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。いくつかの例では、質量分析計のコンポーネントの基板は、少なくとも１つのＭＳＰＥ、例えば、少なくとも１つのプログラム可能電極を含む平面イオンガイドとしてプログラムされる。
他の例では、質量分析計のコンポーネントは、少なくとも１つの追加のＭＳＰＥ、例えば、プログラム可能な基板に配置され、プログラム可能な基板から電気的に分離された少なくとも１つの追加のプログラム可能電極を含み、少なくとも１つのプログラム可能電極および少なくとも１つの追加のプログラム可能電極は、イオンを受け取るように構成された空間内に電場を提供するように一緒に構成されている。
いくつかの実施形態では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板はスキマーとしてプログラムされ、スキマーコーンは、スキマーコーンの表面にそれぞれ配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。他の実施形態では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、サンプリングコーンとしてプログラムされ、サンプリングコーンは、それぞれがサンプリングコーンの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。
特定の例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、イオンデフレクタの１つの極としてプログラムされ、１つの極は、１つの極の表面にそれぞれ配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。いくつかの例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板はレンズとしてプログラムされ、レンズは、レンズの表面にそれぞれ配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。いくつかの実施形態では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、衝突反応セルの１つのロッドとしてプログラムされ、１つのロッドは、それぞれが１つのロッドの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。他の実施形態では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、少なくとも１つのロッドセットを含む質量分析器の１つのロッドとしてプログラムされ、少なくとも１つのロッドセットのうちの１つのロッドは、それぞれ１つのロッドの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含む。他の例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、飛行時間分析器のレンズとしてプログラムされ、レンズは、レンズの表面にそれぞれ配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。特定の例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、イオントラップとしてプログラムされ、イオントラップは、それぞれイオントラップの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極である。他の例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む平面イオンガイドとしてプログラムされる。
いくつかの例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、誘導デバイスとしてプログラムされ、誘導デバイスは、それぞれが誘導デバイスの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。他の例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板はトーチとしてプログラムされ、トーチは、トーチの表面にそれぞれ配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。
特定の実施形態では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、インジェクターとしてプログラムされ、インジェクターは、それぞれがインジェクターの外面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。いくつかの例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板はネブライザーとしてプログラムされ、ネブライザーは、それぞれがネブライザーの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。特定の例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、スプレーチャンバとしてプログラムされ、スプレーチャンバは、それぞれがスプレーチャンバの表面に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。他の例では、質量分析計のコンポーネントのプログラム可能な基板は、ドリフト管の集束リングとしてプログラムされ、ドリフト管は、ドリフト管の表面にそれぞれ配置された少なくとも１つのプログラム可能電極および追加のプログラム可能電極を含む。
特定の実施形態では、プログラム可能な基板を含む質量分析計のコンポーネントは、それぞれがプログラム可能な基板に配置された複数の別個の個別プログラム可能電極を含む電極のアレイを含み得、少なくとも１つのプログラム可能電極は、電極のアレイの電極であり、イオンを受け取るように構成された空間内に電場を提供するように構成される。特定の例では、電極のアレイは、ほぼ同じ厚さの複数の平面電極を含む。他の例では、電極のアレイは、異なる厚さの複数の平面電極を含む。いくつかの実施形態では、電極のアレイは、プログラム可能な基板の表面に対して異なる高さの層に配置された複数の電極を含む。特定の例では、電極のアレイは、プログラム可能な基板の表面の周りの円周リングに配置された複数の電極を含む。他の例では、円周リングに配置された複数の電極は、異なるサイズの電極を含む。いくつかの実施形態では、第一の円周リング内の電極は、抵抗器ネットワークを介して互いに電気的に結合されている。特定の例では、隣接する円周リングの電極は、異なる電圧でプログラムされる。いくつかの例では、円周リングの電極は異なる電圧でプログラムされている。他の例では、電極のアレイの電極は、ＤＣ電圧で個別にプログラムされる。
別の態様では、質量分析計のスキマーコーンに流体結合されたイオン化源からイオンを受け取るように構成された質量分析計スキマーコーンについて説明する。いくつかの例では、質量分析計スキマーコーンは、イオン化源からイオンを受け取り、受け取ったイオンを下流のコンポーネントに供給するように構成された遠位開口を含むテーパー部材を含み、スキマーコーンは、テーパー部材の表面に少なくとも１つのプログラム可能電極を含み、テーパー部材の表面から電気的に分離され、少なくとも１つのプログラム可能電極は、スキマーコーンとイオン化源との間の空間内に電場を提供するように構成される。
特定の例では、テーパー部材は、プログラム可能な基板を含む。他の例では、スキマーコーンは、テーパー部材の表面に配置された少なくとも１つの追加のプログラム可能電極を含む。いくつかの実施形態では、スキマーコーンは、テーパー部材の表面に配置されたプログラム可能電極のアレイを含む。いくつかの例では、スキマーコーンは、プログラム可能電極と表面との間に配置された絶縁材料を含む。
追加の態様では、イオンを受け取るように構成された質量分析計サンプリングインターフェイスについて説明する。いくつかの例では、質量分析計サンプリングインターフェイスは、サンプリング入口を含むハウジングを含み、ハウジングは、ハウジングの入射面に少なくとも１つのプログラム可能電極を含み、ハウジングの入射面から電気的に分離され、少なくとも１つのプログラム可能電極は、質量分析計のサンプリングインターフェイスの入射面に隣接する電場を提供するように構成されている。
いくつかの実施形態では、ハウジングは、プログラム可能な基板を含む。他の実施形態では、少なくとも１つの追加のプログラム可能電極が入射面に配置されている。特定の例では、プログラム可能電極のアレイが入射面に配置されている。いくつかの例では、絶縁材料が、プログラム可能電極と入射面との間に配置される。
別の態様では、イオンガイドは、複数の別個の極を含む第一の多重極を含み、第一の多重極の少なくとも１つの極は、少なくとも１つの極の表面にプログラム可能電極を含み、プログラム可能電極は、少なくとも１つの極と電気的に分離し、第一の多重極は第一の開口部および第一の開口部に流体結合された第二の開口部を有し、プログラム可能電極は、複数の別個の極によって形成される空間内に電場を提供するように構成され、電場は、第一の開口部を通って第一の多重極に入るイオンの第一の軌道を第二の軌道に変更して、第二の軌道のイオンが第二の開口部を通って第一の多重極から出ることを可能にするのに効果的である。
特定の例では、複数の別個の極のそれぞれは、複数の別個の極のそれぞれの表面に配置された複数のプログラム可能電極を含み、複数の別個の極のそれぞれの電極に供給されるＤＣ電圧は、複数の別個の極によって形成される空間内にＤＣ電場を提供するのに有効である。いくつかの実施形態では、複数の別個の極のそれぞれは、非導電性基板を含む。他の例では、複数の別個の極のそれぞれは、絶縁材料を介して複数のプログラム可能電極から電気的に分離されている。いくつかの例では、１つの極の円周電極リングの各電極は、抵抗器ネットワークを介して互いに電気的に結合されている。特定の実施形態では、絶縁材料は、少なくとも１つの極の表面とプログラム可能電極との間に配置される。他の実施形態では、プログラム可能電極の線形アレイが、少なくとも１つの極の表面に配置されている。いくつかの例では、絶縁材料は、プログラム可能電極の線形アレイの各電極と少なくとも１つの極の表面との間に配置される。
いくつかの例では、電源はプログラム可能電極に電気的に結合されている。他の例では、電源は、ＤＣ電圧、ＡＣ電圧、およびＲＦ電圧のうちの１つまたは複数を供給するように構成される。
別の態様では、入口開口でイオン化源に流体結合してイオンをセルに受容するように構成され、質量分析器に流体結合された出口開口を通してセルからイオンを供給するように構成されたセルが開示される。いくつかの例では、セルは、セルを加圧するために衝突モードでガスを受け取るように構成され、反応モードで反応ガスを受け取るように構成されたガス入口を含み、セルは、ロッドセットをさらに含み、ロッドセットの少なくとも１つのロッドは、ロッドセットの少なくとも１つのロッドの表面にプログラム可能電極を含み、プログラム可能電極は、少なくとも１つのロッドから電気的に分離されている。
特定の例では、プログラム可能電極は、ＤＣ電圧がプログラム可能電極に供給されるときに、ロッドセットによって形成される空間内にＤＣ電場を提供するように構成される。他の例では、ロッドセットの各ロッドは、各ロッドの表面に配置された複数のプログラム可能電極を含み、各ロッドの電極に供給されるＤＣ電圧は、ロッドセットによって形成される空間内にＤＣ電場を提供するのに有効である。いくつかの実施形態では、絶縁材料は、プログラム可能電極と少なくとも１つのロッドとの間に存在する。他の例では、少なくとも１つのロッドは、プログラム可能な基板として構成されている。
追加の態様では、イオンレンズは、第一の表面および第二の表面を含む平面基板と、平面基板の第一の表面にあり、平面基板の第一の表面から電気的に分離されたプログラム可能電極とを含み、プログラム可能電極は、イオンを受け取るように構成された空間内に電場を提供するように構成されている。
いくつかの例では、平面基板はプリント回路基板として構成されている。他の例では、プログラム可能電極は、プリント回路基板のエッチングされた電極である。いくつかの実施形態では、絶縁材料は、プログラム可能電極と第一の表面との間に存在する。他の例では、イオンレンズは、第一の表面に追加のプログラム可能電極を含む。いくつかの例では、プログラム可能電極および追加のプログラム可能電極のそれぞれは、リング電極として構成されている。特定の実施形態では、絶縁材料は、各リング電極と第一の表面との間に存在する。いくつかの例では、イオンレンズは、第一の表面に第三のプログラム可能電極を含む。いくつかの例では、３つのリング電極のそれぞれと第一の表面との間の絶縁材料がある。他の例では、イオンレンズは、少なくとも１つのリング電極に電気的に結合された電源を含む。いくつかの実施形態では、イオンレンズは、プログラム可能電極と追加のプログラム可能電極とを電気的に結合するように構成された第一の抵抗器を備える。他の例では、イオンレンズは、追加のプログラム可能電極と第三のプログラム可能電極とを電気的に結合するように構成された第二の抵抗器を備える。いくつかの実施形態では、第一の抵抗器および第二の抵抗器は、第三のプログラム可能電極に供給される電圧がプログラム可能電極に供給される電圧よりも大きくなるように選択される。他の実施形態では、第一の抵抗器および第二の抵抗器は、プログラム可能電極に供給される電圧が第三のプログラム可能電極に供給される電圧よりも大きくなるように選択される。いくつかの例では、電源は、ＤＣ電圧、ＡＣ電圧、およびＲＦ電圧のうちの１つまたは複数を供給するように構成される。
別の態様では、飛行時間デバイスは、飛行管と、飛行管に配置された複数の独立したレンズを含むレンズ組立体とを含み、レンズ組立体の少なくとも１つのレンズは、少なくとも１つのレンズの基板から電気的に分離されたプログラム可能電極を含み、プログラム可能電極は、イオンを受け取るように構成されたレンズ組立体の空間内に電場を提供するように構成されている。
特定の例では、プログラム可能電極を含むレンズは、検出器の近くに配置されている。他の例では、少なくとも１つのレンズは、少なくとも１つの追加のプログラム可能電極をさらに含む。いくつかの例では、少なくとも１つのレンズは、プログラム可能電極のアレイをさらに含む。他の例では、レンズ組立体の第二のレンズは、プログラム可能電極を含む。いくつかの実施形態では、レンズ組立体の各レンズは、プログラム可能電極を含む。他の例では、絶縁材料は、プログラム可能電極と少なくとも１つのレンズとの間に存在する。いくつかの例では、少なくとも１つのレンズがプログラム可能な基板として構成されている。他の実施形態では、電源は、プログラム可能電極に電気的に結合されている。いくつかの例では、電源は、プログラム可能電極にＤＣ電圧、ＡＣ電圧、およびＲＦ電圧のうちの１つまたは複数を供給するように構成される。
追加の態様では、リフレクトロンは、ハウジングに配置された複数の独立した実質的に平行なレンズを含み、少なくとも１つのレンズは、少なくとも１つのイオンレンズの平面にプログラム可能電極を含み、プログラム可能電極は、少なくとも１つのレンズの平面から電気的に分離され、プログラム可能電極は、リフレクトロンのレンズ間の空間内に電場を提供するように構成される。
いくつかの実施形態では、プログラム可能電極を含むレンズは、検出器の近くに配置される。いくつかの例では、少なくとも１つのレンズは、少なくとも１つの追加のプログラム可能電極をさらに含む。他の実施形態では、少なくとも１つのレンズは、プログラム可能電極のアレイをさらに含む。特定の例では、レンズ組立体の第二のレンズは、プログラム可能電極を含む。いくつかの実施形態では、レンズ組立体の各レンズは、プログラム可能電極を含む。特定の例において、絶縁材料は、プログラム可能電極と少なくとも１つのレンズとの間に存在する。他の例では、少なくとも１つのレンズがプログラム可能な基板として構成されている。いくつかの実施形態では、電源は、プログラム可能電極に電気的に結合されている。他の例では、電源は、プログラム可能電極にＤＣ電圧、ＡＣ電圧、およびＲＦ電圧のうちの１つまたは複数を供給するように構成される。
別の態様では、質量分析器は、それぞれが互いに実質的に平行に配置された複数のロッドを含み、少なくとも１つのロッドは、少なくとも１つのロッドの表面にプログラム可能電極を含み、プログラム可能電極は、少なくとも１つのロッドから電気的に分離されて、プログラム可能電極は、配置されたロッドによって形成される空間内に電場を提供するように構成される。
特定の例では、複数のロッドは四重極として配置され、四重極の少なくとも１つのロッドは、表面にプログラム可能電極を含む。他の例では、質量分析器は、四重極の第二のロッドの表面に第二のプログラム可能電極を含む。他の例では、質量分析器は、四重極の第三のロッドの表面に第三のプログラム可能電極を含む。さらなる例では、質量分析器は、四重極の第四のロッドの表面に第四のプログラム可能電極を含む。いくつかの例では、質量分析器は、プログラム可能電極、第二のプログラム可能電極、第三のプログラム可能電極、および第四のプログラム可能電極のそれぞれに電気的に結合された電源を備える。さらなる例では、質量分析器は、プログラム可能電極のそれぞれと少なくとも１つのロッドとの間、第二のプログラム可能電極と第二のロッドとの間、第三のプログラム可能電極と第三のロッドとの間、および第四のプログラム可能電極と第四のロッドとの間に存在する絶縁材料を含む。いくつかの実施形態では、四重極の各ロッドは、プログラム可能な基板として構成される。他の例では、各ロッドは、形状記憶ポリマーまたは形状記憶合金を含む。いくつかの例では、質量分析器は、少なくとも１つのロッドに少なくとも１つの追加のプログラム可能電極を含む。
別の態様では、双極子イオンガイドは、第一の基板に配置された第一のセットの電極と、第一の基板から空間的に分離された第二の基板に配置された第二のセットの電極とを含み、第一のセットの各電極は独立してプログラム可能であり、第二のセットの各電極は独立してプログラム可能であり、第一のセットおよび第二のセットの電極は、空間的に分離された電極間の空間内に電場を提供して、第一の基板と第二の基板との間のイオンを誘導するように構成される。
特定の構成では、第一のセットの電極の中心電極および第二のセットの電極の中心電極はそれぞれ、双極子イオンガイド内にイオンをトラップするようにプログラムされている。いくつかの実施形態では、第一のセットの電極の中心電極および第二のセットの電極の中心電極は、それぞれ、ＲＦ電圧でプログラムされている。他の実施形態では、第一のセットの電極の中心電極に隣接する電極、および第二のセットの電極の中心電極に隣接する電極は、より正に帯電するようにプログラムされている。他の例では、第一のセットの電極の中心電極および第二のセットの電極の中心電極はそれぞれ、双極子イオンガイドに供給されるイオンをフィルタリングするために差動ＲＦおよびＤＣ電圧でプログラムされる。いくつかの実施形態では、第一の基板および第二の基板のそれぞれは、プログラム可能な基板として構成される。さらなる例では、第一のセットの電極は、線形電極のアレイとして構成される。いくつかの例では、第二のセットの電極は、線形電極のアレイとして構成される。さらなる実施形態では、双極子イオンガイドは、第一のセットの電極および第二のセットの電極のそれぞれに電気的に結合された電源を含む。場合によっては、電源は、ＤＣ電圧、ＡＣ電圧、ＲＦ電圧、またはそれらの組み合わせのうちの１つまたは複数を供給するように構成される。
別の態様では、イオンスイッチは、第一のイオン源に流体結合された第一のイオンガイドであって、第二の基板から空間的に配置された第一の基板を含み、第一のイオンガイドの第一の基板および第二の基板の各々は、電極のそれぞれのセットを含み、電極の各それぞれのセットは、それぞれの基板から電気的に分離され、第一の基板の電極および第二の基板の電極は、空間的に分離された第一の基板および第二の基板の間で空間内に電場を提供するように構成される、第一のイオンガイドを備える。イオンスイッチはまた、第二のイオン源に流体結合された第二のイオンガイドであって、第四の基板から空間的に配置された第三の基板を含み、第一のイオンガイドの第三の基板および第四の基板の各々は、電極のそれぞれのセットを含み、電極の各それぞれのセットは、それぞれの基板から電気的に分離され、第三の基板の電極および第四の基板の電極は、空間的に分離された第三の基板および第四の基板の間の空間内に電場を提供するように構成される、第二のイオンガイドを備える。イオンスイッチはまた、イオンスイッチの第一のモードで第一のイオンガイドからのイオン排出を提供し、イオンスイッチの第一のモードで第二のイオンガイドからのイオン排出を遮断するために、第一のイオンガイドおよび第二のイオンガイドのそれぞれに第一のそれぞれの電圧を供給するように構成されたプロセッサであって、第一のイオンガイドおよび第二のイオンガイドの各々に第二のそれぞれの電圧を供給して、イオンスイッチの第二のモードで第一のイオンガイドからのイオン排出を遮断するように構成され、イオンスイッチの第二のモードで第二のイオンガイドからのイオン排出を提供する、プロセッサを備える。
特定の例では、第一のイオンガイドの第一のセットの電極の中心電極および第一のイオンガイドの第二のセットの電極の中心電極はそれぞれ、第一のイオンガイド内にイオンをトラップするようにプログラムされる。他の例では、第一のイオンガイドの第一の基板の第一のセットの電極の第一の中心電極および第一のイオンガイドの第二の基板の第二のセットの電極の中心電極は、それぞれＲＦ電圧でプログラムされる。いくつかの実施形態では、第二のイオンガイドの第三の基板の第一のセットの電極の中心電極、および第二のイオンガイドの第四の基板の第二のセットの電極の中心電極が、それぞれ、第二のイオンガイド内のイオンをトラップするようにプログラムされている。他の例では、第二のイオンガイドの第三の基板の第一のセットの電極の中心電極、および第二のイオンガイドの第四の基板の第二のセットの電極の中心電極は、それぞれＲＦ電圧でプログラムされている。特定の実施形態では、第一のイオンガイドの第一のセットの電極の中心電極に隣接する電極、および第一のイオンガイドの第二のセットの電極の中心電極に隣接する電極は、より正に帯電するようにプログラムされる。他の例では、第一のイオンガイドの第一のセットの電極の中心電極、および第一のイオンガイドの第二のセットの電極の中心電極はそれぞれ、イオンスイッチに供給されるイオンをフィルタリングするために差動ＲＦおよびＤＣ電圧でプログラムされる。いくつかの例では、第一のイオンガイドの第一の基板および第二の基板のそれぞれは、プログラム可能な基板として構成されている。他の例では、第一のイオンガイドの第一の基板の第一のセットの電極、および第一のイオンガイドの第二の基板の第二のセットの電極は、それぞれ、線形電極のアレイとして構成される。他の例では、第二のイオンガイドの第三の基板の第一のセットの電極、および第四の基板の第二のセットの電極は、それぞれ、線形電極のアレイとして構成される。
追加の態様、特徴、構成、および例について、以下でより詳細に説明する。
質量分析計のプログラム可能要素の特定の例示的な表現、構成、および形態は、添付の図を参照して説明されている。
当業者は、本開示の利点を考慮すると、図面内のコンポーネントが単に説明の目的で提示されており、必ずしも生成できる唯一の表現ではないことを認識する。図面の質量分析計のプログラム可能要素は、異なり得るサイズ、形状、位置、向き、および配置を採用することができ、図面に示される例示的なサイズ、形状、位置、向き、および配置は必要ない。さらに、質量分析計のプログラム可能要素は、より使用者に分かりやすい図を提示し、本明細書で説明されている技術のより良い理解を促進するために、誇張されているか、そうでなければ縮尺通りに描かれていない場合がある。
図１Ａは、特定の実施形態による、質量分析計のブロック図である。 図１Ｂは、特定の実施形態による、質量分析計のプログラム可能要素を備えたイオン源を含む質量分析計のブロック図である。 図１Ｃは、特定の実施形態による、質量分析計のプログラム可能要素を備えた質量分析器を含む質量分析計のブロック図である。 図１Ｄは、特定の実施形態による、質量分析計のプログラム可能要素を備えた検出器を含む質量分析計のブロック図である。 図１Ｅは、特定の実施形態による、質量分析計プログラム可能要素を備えたイオン源および質量分析計プログラム可能要素を備えた質量分析器を含む質量分析計のブロック図である。 図１Ｆは、特定の実施形態による、質量分析計のプログラム可能要素を備えたイオン源および質量分析計のプログラム可能要素を備えた検出器を含む質量分析計のブロック図である。 図１Ｇは、特定の実施形態による、質量分析計プログラム可能要素を備えた質量分析器および質量分析計プログラム可能要素を備えた検出器を含む質量分析計のブロック図である。 図１Ｈは、特定の実施形態による、質量分析計プログラム可能要素を備えたイオン源、質量分析計プログラム可能要素を備えた質量分析器、および質量分析計プログラム可能要素を備えた検出器を含む質量分析計のブロック図である。 図２Ａは、特定の構成による、一般化された質量分析計のプログラム可能要素を示す図である。 図２Ｂは、特定の構成による、電極として構成された２つの質量分析計のプログラム可能要素を示す図である。 図２Ｃは、特定の例による、電極として構成された３つの質量分析計のプログラム可能要素を示す図である。 図２Ｄは、特定の実施形態による、リング電極として構成された質量分析計のプログラム可能要素を示す図である。 図２Ｅは、特定の実施形態による、正方形の電極として構成された質量分析計のプログラム可能要素を示す図である。 図２Ｆは、特定の実施形態による、三角形の電極として構成された質量分析計のプログラム可能要素を示す図である。 図２Ｇは、特定の実施形態による、それぞれがリング電極として構成された２つの質量分析計のプログラム可能要素を示す図である。 図２Ｈは、特定の実施形態による、それぞれがリング電極として構成された２つの質量分析計プログラム可能要素を示す別の図である。 図２Ｉは、特定の実施形態による、電極のアレイとして構成された質量分析計のプログラム可能要素を示す図である。 図２Ｊは、特定の実施形態による、異なる高さで構成された質量分析計のプログラム可能要素を示す図である。 図２Ｋは、特定の例による、積み重ねられた質量分析計のプログラム可能要素を示す図である。 図３Ａは、いくつかの例による、プログラム可能な基板の図である。 図３Ｂは、いくつかの例による、プログラム可能な基板の図である。 図４Ａは、特定の実施形態による、少なくとも１つの質量分析計プログラム可能要素を含む質量分析計のコンポーネントの様々な層を示す。 図４Ｂは、特定の実施形態による、少なくとも１つの質量分析計プログラム可能要素を含む質量分析計のコンポーネントの様々な層を示す。 図４Ｃは、特定の実施形態による、少なくとも１つの質量分析計プログラム可能要素を含む質量分析計のコンポーネントの様々な層を示す。 図５は、いくつかの構成による、サンプル導入デバイスを含む一般化された質量分析計システムを示す図である。 図６は、特定の構成による、質量分析計のプログラム可能要素を含むネブライザーを示す図である。 図７Ａは、特定の構成による、質量分析計のプログラム可能要素を含むスプレーチャンバの１つの図である。 図７Ｂは、特定の構成による、質量分析計のプログラム可能要素を含むスプレーチャンバの別の図である。 図８Ａは、いくつかの例による、誘導結合プラズマイオン源の一般化された概略図を示すブロック図である。 図８Ｂは、いくつかの例による、質量分析計のプログラム可能要素を含む誘導デバイスを示すイオン源の図である。 図９は、いくつかの例による、質量分析計のプログラム可能要素を含むトーチを示すイオン源の図である。 図１０は、いくつかの例による、質量分析計のプログラム可能要素を含むインターフェイスを示すイオン源の図である。 図１１は、いくつかの実施形態による、質量分析計のプログラム可能要素を含むフィン付き誘導コイルを含む誘導結合プラズマイオン源の図である。 図１２は、特定の例による、プレート電極を含む誘導結合プラズマイオン源の図であり、その少なくとも１つは、質量分析計のプログラム可能要素を含む。 図１３は、いくつかの実施形態による、質量分析計のプログラム可能要素を含む円筒形誘導デバイスを含む誘導結合プラズマイオン源の図である。 図１４は、いくつかの例による、質量分析計のプログラム可能要素を含む電子イオン化源の図である。 図１５は、特定の例による、質量分析計のプログラム可能要素を含む化学イオン化源の図である。 図１６は、いくつかの例による、質量分析計のプログラム可能要素を含む場のイオン化源の図である。 図１７は、いくつかの例による、質量分析計のプログラム可能要素を含むレーザー脱離イオン化源の図である。 図１８は、いくつかの例による、質量分析計のプログラム可能要素を含むスプレーイオン化源の図である。 図１９は、いくつかの例による、質量分析計のプログラム可能要素を含むインターフェイスの図である。 図２０は、いくつかの例による、質量分析計のプログラム可能要素を含むインターフェイスを含むシステムの別の図である。 図２１は、いくつかの例による、質量分析器に存在するいくつかのコンポーネントを示す一般的な図である。 図２２は、特定の実施形態による、質量分析計のプログラム可能要素を含むレンズの図である。 図２３は、特定の例による、質量分析計のプログラム可能要素を含むレンズの別の図である。 図２４は、特定の例による、質量分析計のプログラム可能要素を含むレンズの図である。 図２５Ａは、特定の実施形態による、質量分析計のプログラム可能要素を含むイオンガイドの図である。 図２５Ｂは、特定の実施形態による、２つの質量分析計のプログラム可能要素を含むイオンガイドの図である。 図２５Ｃは、特定の実施形態による、３つの質量分析計のプログラム可能要素を含むイオンガイドの図である。 図２５Ｄは、特定の実施形態による、４つの質量分析計のプログラム可能要素を含むイオンガイドの図である。 図２５Ｅは、特定の実施形態による、複数の質量分析計のプログラム可能要素を含む双極イオンガイドの図である。 図２６は、特定の例による、１つまたは複数の質量分析計のプログラム可能要素を含む衝突セル（または衝突／反応セル）の図である。 図２７Ａは、特定の例による、質量分析計のプログラム可能要素を含む四重極質量分析器の図である。 図２７Ｂは、特定の例による、２つの質量分析計のプログラム可能要素を含む四重極質量分析器の図である。 図２７Ｃは、特定の例による、３つの質量分析計のプログラム可能要素を含む四重極質量分析器の図である。 図２７Ｄは、特定の例による、４つの質量分析計のプログラム可能要素を含む四重極質量分析器の図である。 図２８Ａは、特定の例による、四重極の少なくとも１つが質量分析計のプログラム可能要素を含む、二重の四重極質量分析器の図である。 図２８Ｂは、特定の例による、四重極の少なくとも１つが質量分析計のプログラム可能要素を含む、二重の四重極質量分析器の別の図である。 図２８Ｃは、特定の例による、四重極の両者が質量分析計のプログラム可能要素を含む、二重の四重極質量分析器の図である。 図２９Ａは、特定の例による、四重極質量分析器の少なくとも１つが質量分析計のプログラム可能要素を含む、三重の四重極質量分析器の図である。 図２９Ｂは、特定の例による、四重極質量分析器の少なくとも１つが質量分析計のプログラム可能要素を含む、三重の四重極質量分析器の図である。 図２９Ｃは、特定の例による、四重極質量分析器の少なくとも１つが質量分析計のプログラム可能要素を含む、三重の四重極質量分析器の図である。 図２９Ｄは、特定の例による、四重極質量分析器の少なくとも１つが質量分析計のプログラム可能要素を含む、三重の四重極質量分析器の図である。 図２９Ｅは、特定の例による、四重極質量分析器の少なくとも１つが質量分析計のプログラム可能要素を含む、三重の四重極質量分析器の図である。 図２９Ｆは、特定の例による、四重極質量分析器の少なくとも１つが質量分析計のプログラム可能要素を含む、三重の四重極質量分析器の図である。 図２９Ｇは、特定の例による、四重極質量分析器の少なくとも１つが質量分析計のプログラム可能要素を含む、三重の四重極質量分析器の図である。 図３０は、特定の例による、質量分析計のプログラム可能要素を含む線形イオントラップの図である。 図３１Ａは、特定の例による、質量分析計のプログラム可能要素を備えた飛行時間デバイスの図である。 図３１Ｂは、特定の例による、リフレクトロンの少なくとも１つのレンズが質量分析計のプログラム可能要素を含むリフレクトロンの図である。 図３２は、いくつかの例による、質量分析計のプログラム可能要素を含む、イオン移動度ドリフト管の図である。 図３３は、特定の例による、電子増倍管の少なくとも１つのダイノードが質量分析計のプログラム可能要素を含む、電子増倍管検出器の図である。 図３４は、特定の例による、質量分析計のプログラム可能要素を含むファラデーカップ検出器の図である。 図３５は、特定の例による、質量分析計のプログラム可能要素を含むマイクロチャネルプレート検出器の図である。 図３６Ａは、いくつかの例による、質量分析器および検出器に結合された誘導結合プラズマイオン源のブロック図である。 図３６Ｂは、いくつかの例による、質量分析器および検出器に結合された誘導結合プラズマイオン源のブロック図である。 図３６Ｃは、いくつかの例による、質量分析器および検出器に結合された誘導結合プラズマイオン源のブロック図である。 図３６Ｄは、いくつかの例による、質量分析器および検出器に結合された誘導結合プラズマイオン源のブロック図である。 図３６Ｅは、いくつかの例による、質量分析器および検出器に結合された誘導結合プラズマイオン源のブロック図である。 図３６Ｆは、いくつかの例による、質量分析器および検出器に結合された誘導結合プラズマイオン源のブロック図である。 図３６Ｇは、いくつかの例による、質量分析器および検出器に結合された誘導結合プラズマイオン源のブロック図である。 図３７Ａは、いくつかの例によれば、質量分析器および検出器に結合された誘導結合プラズマイオン源以外のイオン源のブロック図である。 図３７Ｂは、いくつかの例によれば、質量分析器および検出器に結合された誘導結合プラズマイオン源以外のイオン源のブロック図である。 図３７Ｃは、いくつかの例によれば、質量分析器および検出器に結合された誘導結合プラズマイオン源以外のイオン源のブロック図である。 図３７Ｄは、いくつかの例によれば、質量分析器および検出器に結合された誘導結合プラズマイオン源以外のイオン源のブロック図である。 図３７Ｅは、いくつかの例によれば、質量分析器および検出器に結合された誘導結合プラズマイオン源以外のイオン源のブロック図である。 図３７Ｆは、いくつかの例によれば、質量分析器および検出器に結合された誘導結合プラズマイオン源以外のイオン源のブロック図である。 図３７Ｇは、いくつかの例によれば、質量分析器および検出器に結合された誘導結合プラズマイオン源以外のイオン源のブロック図である。 図３８は、特定の実施形態による、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析計に結合されたガスクロマトグラフィーデバイスの図である。 図３９は、特定の実施形態による、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析計に結合された液体クロマトグラフィーデバイスの図である。 図４０は、いくつかの例による、調整可能な表面電位を有するプログラム可能電極を含むレンズを示す図である。 図４１は、いくつかの実施形態による、異なる電圧を有するＭＳプログラム可能要素を示す別の図である。 図４２は、いくつかの実施形態による、異なる電圧を有するＭＳプログラム可能要素の電場を示す図である。 図４３Ａは、従来のレンズの図である。 図４３Ｂは、いくつかの例による、図４３Ａのレンズの開口部におけるイオンの分布を示すシミュレーションである。 図４４Ａは、いくつかの例による、ＭＳプログラム可能要素として３つのリング電極を含むレンズの図である。 図４４Ｂは、いくつかの例による、図４４Ａのレンズの開口部におけるイオンの分布を示すシミュレーションである。 図４５Ａは、特定の実施形態による、従来のレンズを使用したリチウムのサンプルの測定を示す強度曲線である。 図４５Ｂは、特定の実施形態による、図４４Ｂに示されるものと同様のレンズを使用したリチウムのサンプルの測定を示す強度曲線である。 図４６Ａは、特定の実施形態による、従来のレンズを使用したマグネシウムのサンプルの測定を示す強度曲線である。 図４６Ｂは、特定の実施形態による、図４４Ｂに示されるものと同様のレンズを使用したマグネシウムのサンプルの測定を示す強度曲線である。 図４７Ａは、特定の実施形態による、従来のレンズを使用したインジウムのサンプルの測定を示す強度曲線である。 図４７Ｂは、特定の実施形態による、図４４Ｂに示されるものと同様のレンズを使用したインジウムのサンプルの測定を示す強度曲線である。 図４８Ａは、特定の実施形態による、従来のレンズを使用した鉛のサンプルの測定を示す強度曲線である。 図４８Ｂは、特定の実施形態による、図４４Ｂに示されるものと同様のレンズを使用した鉛のサンプルの測定を示す強度曲線である。 図４９Ａは、特定の実施形態による従来のレンズを使用したウラニウムのサンプルの測定を示す強度曲線である。 図４９Ｂは、特定の実施形態による、図４４Ｂに示されるものと同様のレンズを使用したウラニウムのサンプルの測定を示す強度曲線である。 図５０は、いくつかの実施形態による、イオンガイドの図である。 図５１は、いくつかの例による、イオンマルチプレクサの図である。 図５２は、いくつかの例による、イオンマルチプレクサの別の図である。 図５３は、特定の構成によるレンズスタックの図である。 図５４は、いくつかの例による、イオンオンデマンドシステムを含むシステムの図である。
質量分析計（ＭＳ）のプログラム可能要素の多くの異なる図を以下に説明して、ＭＳのプログラム可能要素が採用し得る様々な構成のいくつかを説明する。場合によっては、ＭＳプログラム可能要素は、プログラム可能電極または他の導電性デバイスの形態をとることができる。基板の表面に配置、堆積、または存在するＭＳプログラム可能要素が言及されている一方で、ＭＳプログラム可能要素は、同じ基板の２つ以上の異なる表面に配置、堆積、または存在し得るか、または異なる領域に、または異なる構成で、基板の同じ表面に配置することができる。さらに、異なるＭＳプログラム可能要素を有する異なる基板を、互いに結合して、質量分析計において単一のコンポーネントとして機能することができるより大きな基板を提供することができる。場合によっては、ＭＳプログラム可能要素はモジュール式であり得、他のモジュール式ＭＳプログラム可能要素と結合して、質量分析計に機能するコンポーネントを設けることができる。
特定の実施形態では、本明細書に記載のＭＳプログラム可能要素は、ＭＳプログラム可能要素が存在する特定のＭＳコンポーネントに応じて異なる方法で機能することができる。一般に、ＭＳプログラム可能要素の少なくとも一部は導電性であり、電源から適切な電圧、例えば、ＡＣ電圧、ＤＣ電圧、ＲＦ電圧などを受け取り、電場、磁場、またはその両方を、質量計コンポーネントに隣接する、またはその近くの幾分かの空間に設けることができる。本明細書に記載のＭＳプログラム可能要素およびそれらの形状、幾何学形状、位置決めなどは、質量分析計のコンポーネントにおけるＭＳプログラム可能要素の多くの異なる構成および用途のいくつかを説明するために提示される。他の適切な用途および構成は、本開示の利点を考慮して、当技術分野の当業者によって容易に選択されよう。ＭＳプログラム可能要素は、一般に、ＭＳプログラム可能要素が結合されている、任意の下にある基板またはＭＳコンポーネントとは独立して機能することができる。
いくつかの例では、質量分析計の非常に一般的な概略図が図１Ａに示されている。質量分析計１００は、イオン源１０２、イオン源１０２に流体結合された質量分析器１０４、および質量分析器１０４に流体結合された検出器１０６を含む３つのステージを含む。図１Ｂに示されるように、いくつかの構成では、質量分析計１１０は、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素（ＭＳＰＥ）１１３を含むイオン源１１２を含み得る。他の構成では、質量分析計１２０は、図１Ｃに示されるようなＭＳプログラム可能要素１２５を含む質量分析器１２４を含み得る。追加の構成では、質量分析計１３０は、図１Ｄに示されるように、ＭＳプログラム可能要素１３７を含む検出器１３６を含み得る。さらに他の構成では、質量分析計１４０は、ＭＳプログラム可能要素１４３を含むイオン源１４２と、ＭＳプログラム可能要素１４５を含む質量分析器１４４とを含むことができる（図１Ｅを参照）。追加の構成では、質量分析計１５０は、ＭＳプログラム可能要素１５３を含むイオン源１５２と、ＭＳプログラム可能要素１５７を含む検出器１５６とを含み得る（図１Ｆを参照）。さらなる実施形態では、質量分析計１６０は、ＭＳプログラム可能要素１６５を含む質量分析器１６４と、ＭＳプログラム可能要素１６７を含む検出器１６６とを含み得る（図１Ｇを参照）。他の例では、質量分析計１７０は、ＭＳプログラム可能要素を含むイオン源１７２、ＭＳプログラム可能要素１７５を含む質量分析器１７４、およびＭＳプログラム可能要素１７７を含む検出器１７６を含み得る（図１Ｈを参照）。例示の目的で単一のＭＳプログラム可能要素が示されているが、２つ以上のＭＳプログラム可能要素が、図１Ａ～１Ｈに示される任意の１つまたは複数のステージに、必要に応じて存在し得る。
特定の実施形態では、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析計のコンポーネントは、概して、ＭＳプログラム可能要素の存在によってもたらされる制御および／または機能の向上により、ＭＳプログラム可能要素を欠く質量分析計のコンポーネントと区別することができる。ＭＳプログラム可能要素は、概して、基礎となるＭＳコンポーネントまたは基板とは別に制御可能であり、ＭＳプログラム可能要素を構成するその特定のＭＳコンポーネントの追加の調整または制御をもたらす。本明細書に記載の技術のより良い理解を成すために、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析計のコンポーネントのいくつかの一般的な構成が、図２Ａ～２Ｋに示されている。以下に説明するのは、質量分析計のコンポーネントのいくつかの特定の構成、例えば、サンプル導入デバイス、誘導デバイス、トーチ、レンズ、イオンガイド、イオンデフレクタ、衝突セル、衝突反応セル、質量分析器、検出器などであり、ＭＳプログラム可能要素を含む。図２Ａ～２Ｋに示される一般的な構成のいずれかは、特定の質量分析計のコンポーネントにおいて、またはそれらと共に使用することができる、例えば、図２Ａ～２Ｋに示される構成のいずれかは、サンプル導入デバイス、誘導デバイス、トーチ、レンズ、イオンガイド、イオンデフレクタ、衝突セル、衝突反応セル、質量分析器、検出器、または質量分析計の他のコンポーネントに存在し得る。
これより図２Ａを参照すると、基板２０２と、基板２０２に配置されたＭＳプログラム可能要素２０４とを含む一般化された質量分析計のコンポーネント２００が示されている。ＭＳプログラム可能要素２０４は、多くの形態および形状をとることができ、典型的には、基板２０２とは独立して機能および／または制御されるように設計されている。いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素２０４は、電圧がＭＳプログラム可能要素２０４に供給されるときにＭＳプログラム可能要素２０４が電極として機能することができるように、導電性材料を含む。ＭＳプログラム可能要素２０４および基板２０２は、典型的には、互いに電気的に分離されているので、電流は、基板２０２とＭＳプログラム可能要素２０４との間に流れない。ＭＳプログラム可能要素２０４を基板２０２から電気的に分離するための様々な方法および材料が以下で説明され、絶縁材料の使用、信号キャンセル、および他の手段が含まれる。基板２０２が非導電性である場合、電流は一般にＭＳプログラム可能要素２０４から基板２０２に流れないので、絶縁材料および／またはアクティブ信号のキャンセル方法は存在し得ない。ＭＳプログラム可能要素２０４の存在は、下にある基板２０２が非導電性材料およびプラスチック、ポリマーなどのより安価な材料から製造されることを可能にし、多くの異なる基板の形状および構成の形成を可能にする。例えば、基板２０２自体は、以下でより詳細に論じられるように、プログラム可能な基板であり得る。電源２０３は、ＭＳプログラム可能要素２０４に電気的に結合されているものとして示され、電圧、電流、無線周波数、または他の信号をＭＳプログラム可能要素２０４に提供することができる。必要であれば、電源２０３はまた、基板２０２に電気的に結合することができ、または基板２０２は、電源２０３とは別の、それ自体のそれぞれの電源を備えることができる。プロセッサ２０１は、電源２０３および／またはＭＳＰＥ２０４に電気的に結合されて、ＭＳＰＥ２０４に供給される特定の電圧または信号を制御する。以下に説明するＭＳＰＥの他の様々な図では、これらの図面をより明確にするために、電源およびプロセッサは省かれているが、電源は、通常、同様に電圧または他の信号をＭＳＰＥ、基板、または両者に供給することができるよう提示されており、プロセッサはまた、典型的には、システムまたはデバイスの様々なコンポーネントを制御するために、ＭＳＰＥを含むシステムまたはデバイスに存在する。例えば、ＭＳＰＥは、それ自体の各プロセッサを備え得るか、またはＭＳシステムに存在するプロセッサが、ＭＳＰＥを制御するために使用され得る。
特定の構成では、質量分析計のコンポーネントは、それぞれが電極として構成されているか、そうでなければ電流を伝導することができる２つのプログラム可能な質量分析計の要素を含み得る。図２Ｂを参照すると、基板２０６、電極として構成された第一のＭＳプログラム可能要素２０７、および電極として構成された第二のＭＳプログラム可能要素２０８を含む質量分析計のコンポーネント２０５が示されている。要素２０７、２０８のそれぞれは、基板２０６の別個の部位に配置することができ、基板２０６の同じ表面または基板２０６の異なる表面に存在することができ、あるいは互いの上に存在することさえできる。いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素２０７、２０８はそれぞれ、導電性材料（同じであっても異なっていてもよい）を含み、ＭＳプログラム可能要素２０７、２０８はそれぞれ、電圧がＭＳプログラム可能要素２０７、２０８に供給されるときに電極として機能することができる。いくつかの例では、要素２０７、２０８は互いに電気的に結合されているが、他の例では、要素２０７、２０８は互いに電気的に分離されている。他の例では、要素２０７、２０８の一方または両方は、基板２０６から電気的に分離させることができる。基板２０６が非導電性である場合、電流は一般にＭＳプログラム可能要素２０７、２０８から基板２０６に流れないので、絶縁材料および／またはアクティブ信号キャンセル方法は存在し得ない。ＭＳプログラム可能要素２０７、２０８の存在は、下にある基板２０６が非導電性材料およびプラスチック、ポリマーなどのより安価な材料から製造されることを可能にし、多くの異なる基板形状および構成の形成を可能にする。例えば、基板２０６自体は、以下でより詳細に論じられるように、プログラム可能な基板であり得る。要素２０７、２０８が図２Ｂに示されているが、概して同じ形状および寸法を有するため、この構成は、以下でより詳細に説明するものとして必要とされない。
特定の構成では、質量分析計のコンポーネントは、それぞれが電極として構成されているか、そうでなければ電流を伝導することができる３つ以上のプログラム可能な質量分析計要素を含み得る。図２Ｃを参照すると、基板２１１、電極として構成された第一のＭＳプログラム可能要素２１２、電極として構成された第二のＭＳプログラム可能要素２１３、および電極として構成された第三のＭＳプログラム可能要素２１４を含む質量分析計のコンポーネント２１０が示されている。要素２１２、２１３、２１４のそれぞれは、基板２１０の別々の部位に配置することができ、基板２１０の同じ表面または基板２１０の異なる表面に存在することができ、あるいは互いの上に存在することさえできる。いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素２１２、２１３、２１４はそれぞれ、導電性材料（同じであっても異なっていてもよい）を含み、ＭＳプログラム可能要素２１２、２１３、２１４はそれぞれ、電圧がＭＳプログラム可能要素２１２、２１３、２１４に供給されるときに電極として機能することができる。いくつかの例では、要素２１２、２１３、２１４は互いに電気的に結合されているが、他の例では、要素２１２、２１３、２１４が互いに電気的に分離されているか、または要素２１２、２１３、２１４の少なくとも２つが互いに電気的に分離されている。他の例では、要素２１２、２１３、２１４の１つ、２つ、またはすべては、基板２１０から電気的に分離することができる。基板２１０が非導電性である場合、電流は一般にＭＳプログラム可能要素２１２、２１３、２１４から基板２１０に流れないので、絶縁材料および／またはアクティブ信号のキャンセル方法は存在し得ない。ＭＳプログラム可能要素２１２、２１３、２１４の存在は、下にある基板２１０が非導電性材料およびプラスチック、ポリマーなどのより安価な材料から製造されることを可能にし、多くの異なる形状および構成の形成を可能にする。例えば、基板２１０自体は、以下でより詳細に論じられるように、プログラム可能な基板であり得る。要素２１２、２１３、２１４が図２Ｃに示されているが、概して同じ形状および寸法を有するので、この構成は、以下でより詳細に説明するものとして必要とされない。
特定の例では、ＭＳプログラム可能要素は、多くの異なる形状を有する電極として構成することができる。図２Ｄを参照すると、基板２１６と、基板２１６に配置されたリング電極として構成されたＭＳプログラム可能要素２１７とを含む質量分析計のコンポーネント２１５が示されている。ＭＳプログラム可能要素２１７は、多くの形態および形状をとることができ、典型的には、基板２１６とは独立して機能および／または制御されるように設計されている。いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素２１７は、電圧がＭＳプログラム可能要素２１７に供給されるときにＭＳプログラム可能要素２１７がリング電極として機能することができるように、導電性材料を含む。ＭＳプログラム可能要素２１７および基板２１６は、典型的には、互いに電気的に分離されているので、電流は、基板２１６とＭＳプログラム可能要素２１７との間に流れない。ＭＳプログラム可能要素２１７を基板２１６から電気的に分離するための様々な方法および材料が以下で説明され、絶縁材料の使用、信号キャンセル、および他の手段が含まれる。基板２１６が非導電性である場合、電流は一般にＭＳプログラム可能要素２１７から基板２１６に流れないので、絶縁材料および／またはアクティブ信号のキャンセル方法は存在し得ない。ＭＳプログラム可能要素２１７の存在は、下にある基板２１６が非導電性材料およびプラスチック、ポリマーなどのより安価な材料から製造されることを可能にし、多くの異なる基板形状および構成の形成を可能にする。例えば、基板２１６自体は、以下でより詳細に論じられるように、プログラム可能な基板であり得る。
図２Ｅを参照すると、基板２２１と、基板２２１に配置された矩形の電極として構成されたＭＳプログラム可能要素２２２とを含む質量分析計のコンポーネント２２０が示されている。ＭＳプログラム可能要素２２２は、多くの形態および形状をとることができ、例えば、正方形であり、異なる高さを含み、通常、基板２２１とは独立して機能および／または制御されるように設計されている。いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素２２２は、電圧がＭＳプログラム可能要素２２２に供給されるときにＭＳプログラム可能要素２２２が長方形の電極として機能することができるように、導電性材料を含む。ＭＳプログラム可能要素２２２および基板２２１は、典型的には、互いに電気的に分離されているので、電流は、基板２２１とＭＳプログラム可能要素２２２との間に流れない。ＭＳプログラム可能要素２２２を基板２２１から電気的に分離するための様々な方法および材料が以下で説明され、絶縁材料の使用、信号キャンセル、および他の手段が含まれる。基板２２１が非導電性である場合、電流は一般にＭＳプログラム可能要素２２２から基板２２１に流れないので、絶縁材料および／またはアクティブ信号のキャンセル方法は存在し得ない。ＭＳプログラム可能要素２２２の存在は、下にある基板２２１が非導電性材料およびプラスチック、ポリマーなどのより安価な材料から製造されることを可能にし、多くの異なる基板形状および構成の形成を可能にする。例えば、基板２２１自体は、以下でより詳細に論じられるように、プログラム可能な基板であり得る。
図２Ｆを参照すると、基板２２６と、基板２２６に配置された三角形の電極として構成されたＭＳプログラム可能要素２２７とを含む質量分析計のコンポーネント２２５が示されている。ＭＳプログラム可能要素２２７は、多くの形態および形状をとることができ、例えば、異なる高さを含み、典型的には、基板２２６とは独立して機能および／または制御されるように設計されている。いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素２２７は、電圧がＭＳプログラム可能要素２２７に供給されるときにＭＳプログラム可能要素２２７が三角形の電極として機能することができるように、導電性材料を含む。ＭＳプログラム可能要素２２７および基板２２６は、典型的には、互いに電気的に分離されているので、電流は、基板２２６とＭＳプログラム可能要素２２７との間に流れない。ＭＳプログラム可能要素２２７を基板２２６から電気的に分離するための様々な方法および材料が以下で説明され、絶縁材料の使用、信号キャンセル、および他の手段が含まれる。基板２２６が非導電性である場合、電流は一般にＭＳプログラム可能要素２２７から基板２２６に流れないので、絶縁材料および／またはアクティブ信号のキャンセル方法は存在し得ない。ＭＳプログラム可能要素２２７の存在は、下にある基板２２６が、非導電性材料およびプラスチック、ポリマーなどのより安価な材料から製造されることを可能にし、多くの異なる基板形状および構成の形成を可能にする。例えば、基板２２６自体は、以下でより詳細に論じられるように、プログラム可能な基板であり得る。
図２Ｇを参照すると、それぞれがリング電極として構成された２つの質量分析計のプログラム可能要素を示す図が示されている。基板２３１、基板２３１に配置されたリング電極として構成された第一のＭＳプログラム可能要素２３２、および基板２３１に配置されたリング電極として構成された第二のＭＳプログラム可能要素２３３を含む質量分析計のコンポーネント２３０が示されている。この構成では、要素２３２、２３３は互いに横に配置されている。ＭＳプログラム可能要素２３２、２３３は、それぞれ多くの形態および形状をとることができ、典型的には、基板２３１とは独立して機能および／または制御されるように設計され、互いに独立して制御することができる。いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素２３２、２３３はそれぞれ導電性材料を含み、その結果、ＭＳプログラム可能要素２３２、２３３に電圧が供給されると、ＭＳプログラム可能要素２３２、２３３はリング電極として機能することができる。ＭＳプログラム可能要素２３２、２３３および基板２３１は、典型的には、互いに電気的に分離されているので、電流は、基板２３１とＭＳプログラム可能要素２３２、２３３との間に流れない。ＭＳプログラム可能要素２３２、２３３を基板２３１から電気的に分離するための様々な方法および材料が以下で説明され、絶縁材料の使用、信号キャンセル、および他の手段が含まれる。基板２３１が非導電性である場合、電流は一般にＭＳプログラム可能要素２３２、２３３から基板２３１に流れないので、絶縁材料および／またはアクティブ信号キャンセル方法は存在し得ない。ＭＳプログラム可能要素２３１、２３２の存在は、下にある基板２３１が非導電性材料およびプラスチック、ポリマーなどのより安価な材料から製造されることを可能にし、多くの異なる基板形状および構成の形成を可能にする。例えば、基板２３１自体は、以下でより詳細に論じられるように、プログラム可能な基板であり得る。
図２Ｈを参照すると、それぞれがリング電極として構成された２つの質量分析計のプログラム可能要素を示す図が示されている。基板２３６、基板２３６に配置されたリング電極として構成された第一のＭＳプログラム可能要素２３７、および基板２３６に配置されたリング電極として構成された第二のＭＳプログラム可能要素２３８を含む質量分析計のコンポーネント２３５が示されている。この構成では、要素２３７は、要素２３８内に配置されているものとして示されている。ＭＳプログラム可能要素２３７、２３８は、それぞれ多くの形態および形状をとることができ、典型的には、基板２３６とは独立して機能および／または制御されるように設計され、互いに独立して制御することができる。いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素２３７、２３８はそれぞれ導電性材料を含み、それにより、ＭＳプログラム可能要素２３７、２３８に電圧が供給されると、ＭＳプログラム可能要素２３７、２３８はリング電極として機能することができる。ＭＳプログラム可能要素２３７、２３８および基板２３６は、典型的には、互いに電気的に分離されているので、電流は、基板２３６とＭＳプログラム可能要素２３７、２３８との間に流れない。ＭＳプログラム可能要素２３７、２３８を基板２３６から電気的に分離するための様々な方法および材料が以下で説明され、絶縁材料の使用、信号キャンセル、および他の手段を含む。基板２３６が非導電性である場合、電流は一般にＭＳプログラム可能要素２３７、２３８から基板２３６に流れないので、絶縁材料および／またはアクティブ信号のキャンセル方法は存在し得ない。ＭＳプログラム可能要素２３７、２３８の存在は、下にある基板２３６が、非導電性材料およびプラスチック、ポリマーなどのより安価な材料から製造されることを可能にし、多くの異なる基板形状および構成の形成を可能にする。例えば、基板２３６自体は、以下でより詳細に論じられるように、プログラム可能な基板であり得る。
図２Ｉは、電極のアレイとして構成された質量分析計のプログラム可能要素を示す図である。質量分析計のコンポーネント２４０は、基板２４１およびＭＳプログラム可能要素２４２～２４９を含み、それぞれが導電性要素、例えば電極として構成され、それぞれが基板２４１の異なる領域に配置されている。ＭＳプログラム可能要素２４２～２４９は、それぞれ多くの形態および形状（同じであっても異なっていてもよい）をとることができ、通常、基板２４１とは独立して機能および／または制御されるように設計され、互いに独立して制御することができる。いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素２４２～２４９は、それぞれ導電性材料（同じであっても異なっていてもよい）を含み、ＭＳプログラム可能要素２４２～２４９は、電圧がＭＳプログラム可能要素２４２～２４９に供給されるときに電極として機能することができる。ＭＳプログラム可能要素２４２～２４９および基板２４１は、通常、互いに電気的に分離されているので、電流は、基板２４１とＭＳプログラム可能要素２４２～２４９との間に流れない。ＭＳプログラム可能要素２４２～２４９を基板２４１から電気的に分離するための様々な方法および材料が以下で説明され、絶縁材料の使用、信号キャンセル、および他の手段が含まれる。基板２４１が非導電性である場合、電流は一般にＭＳプログラム可能要素２４２～２４９から基板２４１に流れないので、絶縁材料および／またはアクティブ信号のキャンセル方法は存在し得ない。ＭＳプログラム可能要素２４２～２４９の存在は、下にある基板２４１が非導電性材料およびプラスチック、ポリマーなどのより安価な材料から製造されることを可能にし、多くの異なる基板形状および構成の形成を可能にする。例えば、基板２４１自体は、以下でより詳細に論じられるように、プログラム可能な基板であり得る。必要であれば、一行に存在する要素を互いに電気的に結合することも、一列に存在する要素を互いに電気的に結合することもできる。列と行は、図２Ｉに示すように直線的に配置する必要はない。いくつかの実施形態では、他のすべての電極（または電極のいくつかの他の群）は、互いに電気的に結合することができる。各行と列に存在する要素の正確な数は、異なる場合がある。さらに、異なる要素は、異なる形状、高さなどを有し得る。
図２Ｊを参照すると、異なる高さで構成された質量分析計のプログラム可能要素を示す図が示されている。基板２５１、電極として構成された第一のＭＳプログラム可能要素２５２、および電極として構成された第二のＭＳプログラム可能要素２５３を含む質量分析計のコンポーネント２５０が示されている。要素２５２、２５３のそれぞれは、基板２５１の別々の部位に配置することができ、基板２５１の同じ表面または基板２５１の異なる表面に存在することができ、あるいは互いの上に存在することさえできる。いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素２５２、２５３はそれぞれ、導電性材料（同じであっても異なっていてもよい）を含み、ＭＳプログラム可能要素２５２、２５３はそれぞれ、電圧がＭＳプログラム可能要素２５２、２５３に供給されるときに電極として機能することができる。要素２５２、２５３は、異なる高さを含み、必要であれば、異なる形状を含むこともできる。場合によっては、要素２５２、２５３は互いに電気的に結合されているが、他の例では、要素２５２、２５３は互いに電気的に分離されている。他の例では、要素２５２、２５３の一方または両方は、基板２５１から電気的に分離することができる。基板２５１が非導電性である場合、電流は一般にＭＳプログラム可能要素２５２、２５３から基板２５１に流れないので、絶縁材料および／またはアクティブ信号のキャンセル方法は存在し得ない。ＭＳプログラム可能要素２５２、２５３の存在は、下にある基板２５１が非導電性材料およびプラスチック、ポリマーなどのより安価な材料から製造されることを可能にし、多くの異なる基板形状および構成の形成を可能にする。例えば、基板２５１自体は、以下でより詳細に論じられるように、プログラム可能な基板であり得る。
図２Ｋは、積み重ねられた質量分析計のプログラム可能要素を示す図である。ＭＳプログラム可能要素が積み重ねられている場合、ＭＳプログラム可能要素は同じ形状または寸法である必要はない。図２Ｋを参照すると、基板２５６、電極として構成された第一のＭＳプログラム可能要素２５７、および電極として構成され、第一のプログラム可能ＭＳ要素２５７に積み重ねられた第二のＭＳプログラム可能要素２５８を含む質量分析計のコンポーネント２５５が示されている。いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素２５７、２５８はそれぞれ、導電性材料（同じであっても異なっていてもよい）を含み、ＭＳプログラム可能要素２５７、２５８はそれぞれ、電圧がＭＳプログラム可能要素２５７、２５８に供給されるときに電極として機能することができる。要素２５７、２５８は、異なる高さを含み、必要であれば、異なる形状を含むこともできる。場合によっては、要素２５７、２５８は互いに電気的に結合することができるが、他の例では、要素２５７、２５８は互いに電気的に分離されている。例えば、要素２５７、２５８のそれぞれは、絶縁材料２５９、空気によって互いに分離することができ、さもなければ、互いに電気的に分離することができる。他の例では、要素２５７、２５８の一方または両方は、基板２５６から電気的に分離することができる。基板２５６が非導電性である場合、電流は一般にＭＳプログラム可能要素２５７、２５８から基板２５６に流れないので、絶縁材料および／またはアクティブ信号のキャンセル方法は存在し得ない。ＭＳプログラム可能要素２５７、２５８の存在は、下にある基板２５６が非導電性材料およびプラスチック、ポリマーなどのより安価な材料から製造されることを可能にし、多くの異なる基板形状および構成の形成を可能にする。例えば、基板２５６自体は、以下でより詳細に論じられるように、プログラム可能な基板であり得る。図２Ｋでは、２つの要素２５７、２５８が積み重ねられているように示されているが、必要に応じて３つ以上の要素を積み重ねることができる。
当業者には、本開示の利益を考えると、図２Ａ～２Ｋは、ＭＳプログラム可能要素が基板に配置されてＭＳコンポーネントを設けるか、またはＭＳコンポーネントと共に使用することができる多くの異なる構成のいくつかを単に示していることが認識される。ＭＳプログラム可能要素を構成するＭＳコンポーネントの追加の構成は、本開示の利点を考慮して、当業者によって容易に選択される。
基板材料
いくつかの実施形態では、本明細書で使用される質量分析計のコンポーネントの基板は、その質量分析計のコンポーネントの特定の機能に応じて、導電性または非導電性材料から製造することができる。いくつかの実施形態では、基板は、少なくとも１つの金属を含み得、例えば、ステンレス鋼、銅、銀、金または他の材料を含み得る。他の例では、基板は、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケルクロム合金、ランタニド、アクチニド、チタンおよび他の金属、ならびに一般に質量分析計に導入される酸素または他の材料と非反応性である非金属を含む酸化に抵抗する材料から製造することができる。導電性材料がＭＳプログラム可能要素と組み合わせて存在する場合、別個の電圧（または共通する電圧）を基板およびＭＳプログラム可能要素に供給することができるので、基板およびＭＳプログラム可能要素を使用して独立して制御可能な電場（または磁場）をもたらすことができる。他の例では、基板材料は、ポリマー材料を含み得る。例えば、ＭＳプログラム可能要素の存在は、基板が非導電性材料から生成されることを可能にし得、存在する任意の電場および／または磁場は、ＭＳプログラム可能要素によって提供され得る。
いくつかの実施形態では、基板自体がプログラム可能であり得る。プログラム可能な基板は、刺激の適用、例えば、圧力変化、温度変化、電圧の適用、光の適用、電場の適用、磁場の適用などにより、その形状、寸法または特性が変化し得る基板である。いくつかの例では、基板は、例えば、刺激を受けて質量分析計のコンポーネントの全体の形状（および場合によってはＭＳプログラム可能要素によりもたらされる電場の形状）を変えることができる形状記憶ポリマーまたは形状記憶合金などの形状記憶材料を含み得る。例示的な形状記憶ポリマーおよび形状記憶合金には、銅－アルミニウム－ニッケル合金、ニッケル－チタン合金、鉄－マンガンシリコン合金、銅、亜鉛－アルミニウム合金、銅－アルミニウム－ニッケル合金、ポリウレタン、ポリノルボルネン、ポリエチレンオキシドベースの架橋形状記憶ポリマー、ポリエチレンテレフタレート架橋形状記憶ポリマー、桂皮酸またはシンナミリデン酢酸を含む形状記憶材料、カーボンナノチューブ複合材料、カーボンファイバー、カーボンブラックまたはニッケル粉末を含む材料、カーボンナノ粒子を含む材料、マグネタイトナノ粒子を含む材料、ならびにその他の合金および高分子材料が含まれるが、これらに限定されない。図３Ａおよび３Ｂを参照すると、プログラム可能な基板は、第一の温度で第一の状態３１０で示されている。プログラム可能な基板を加熱すると、基板は、その形状を第一の状態３１０から第二の状態または形状３２０に変えることができる（図３Ｂ）。熱を加えると、基板がたわむか曲がり、異なる形状、例えば、図３Ｂに示すように非平面の形状を採る。材料の種類に応じて、基板の形状は、冷却するとその状態３１０に戻ることができるか、または冷却した後でもその形状３２０を保持することができる。いくつかの例では、基板の形状は、電圧、熱、圧力、電場、磁場、またはそれらの組み合わせを基板に適用した後、凸面、凹面、または他の形態をとることができる。
いくつかの例では、例えば、形状記憶ポリマーおよび形状記憶合金などの形状記憶材料は、一方向の形状記憶材料、例えば、刺激が与えられるまで特定の形状を保持するもの、または２つの方向の形状記憶材料、例えば、元の形状を記憶し、刺激が除去されると自動的に元の形状に戻るものであり得る。形状記憶材料が基板に存在するいくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素自体からの刺激を使用して形状または形状記憶材料を変更することができ、例えば、ＭＳＰＥからの電場を刺激として使用することができる。
いくつかの実施形態では、基板は、質量分析計システムのコンポーネントとして機能することができ、コンポーネントが実行することを意図されている正確な機能に応じて異なって構成され得る。基板は一般にＭＳＰＥと接触しているが、本明細書に記載されているように、絶縁材料または他の材料などの介在材料が存在する可能性がある。基板とＭＳＰＥは一般に、システムで目的の機能を提供できる一体型コンポーネントを形成する。
ＭＳプログラム可能要素の材料と製造方法
特定の実施形態では、本明細書に記載のＭＳプログラム可能要素は、導電性および／または半導電性材料を使用して製造することができる。例えば、ＭＳプログラム可能要素材料は、電流を伝導し、および／または電場、磁場、またはその両方をもたらし得る。いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素は、少なくとも１つの金属を含み得、例えば、ステンレス鋼、銅、銀、金または他の材料を含み得る。他の例では、ＭＳプログラム可能要素は、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケルクロム合金、ランタニド、アクチニド、チタンおよび他の金属、ならびに一般に質量分析計に導入される酸素または他の材料と非反応性である非金属を含む酸化に抵抗する材料から製造することができる。他の例では、ＭＳプログラム可能要素は、例えば、刺激を受けてその全体的な形状を変えることができる形状記憶ポリマーまたは形状記憶合金などの形状記憶材料を含み得る。ＭＳプログラム可能要素に存在することができる例示的な形状記憶ポリマーおよび形状記憶合金には、銅－アルミニウム－ニッケル合金、ニッケル－チタン合金、鉄－マンガンシリコン合金、銅、亜鉛－アルミニウム合金、銅－アルミニウム－ニッケル合金、ポリウレタン、ポリノルボルネン、ポリエチレンオキシドベースの架橋形状記憶ポリマー、ポリエチレンテレフタレート架橋形状記憶ポリマー、桂皮酸またはシンナミリデン酢酸を含む形状記憶材料、カーボンナノチューブ複合材料、カーボンファイバー、カーボンブラックまたはニッケル粉末を含む材料、カーボンナノ粒子を含む材料、マグネタイトナノ粒子を含む材料、ならびにその他の合金および高分子材料が含まれるが、これらに限定されない。
特定の実施形態では、ＭＳプログラム可能要素は、電源、例えば、質量分析計の電源またはそれ自体の電源から電圧を受け取り、場をいくつかの質量分析計のコンポーネントの中に（または隣接して）もたらすことができる個別の電極として構成することができる。いくつかの実施形態では、２つ以上のＭＳプログラム可能要素が一緒に機能して、質量分析計のコンポーネントのある部分の中に（またはある部分に隣接して）場をもたらすことができる。他の例では、３つ以上のＭＳプログラム可能要素が一緒に機能して、質量分析計のコンポーネントのある部分の中に（またはある部分に隣接して）場をもたらすことができる。質量分析計のコンポーネントの任意の１つの表面にあるＭＳプログラム可能要素の正確な形状と配置は、ＭＳプログラム可能要素からの望ましい全体的な場の形状または効果に応じて変化する可能性がある。ＭＳプログラム可能要素は、基板の様々な表面、様々な高さ、形状、様々な材料の使用などで存在できる。
いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素は、基板の表面に電極を堆積または他の方法で生成するためのプリント回路基板の技術を使用して生成することができる。他の例では、ＭＳプログラム可能要素は、蒸着され、材料の導電層にエッチングされ、三次元印刷または他の技術などの適切な印刷技術を使用して基板に印刷され得る。ＭＳプログラム可能要素は、一般に、下にある基板の表面に個々の要素、例えば個々の電極として製造され、相互接続または他の適切な接続および結合を使用して、適切な電源に電気的に結合することができる。各ＭＳプログラム可能要素は、個別に制御することも、必要であれば２つ以上の群で制御することもできる。さらに、共通または別個の電圧を任意のＭＳプログラム可能要素に供給することができる。いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素は、ＭＳプログラム可能要素として機能するために基板と共に使用されるか、または基板に配置される、高度に小型化された集積回路、例えば、シリコンＩＣ、ＧａＡｓ ＩＣ、ＳｉＧｅ ＩＣの電極として存在し得る。
特定の例では、ＭＳプログラム可能要素に供給される正確な電圧は、存在するＭＳＰＥのタイプおよびＭＳＰＥが存在するＭＳコンポーネントに応じて変化し得る。さらに、供給される特定の電圧は、存在する任意の開口のサイズに基づいて変化し得る。例えば、大きな開口を有するレンズは、ＭＳＰＥに供給されるより高い電圧を使用して、所望の効果を提供し得る。ＤＣ電圧がＭＳＰＥに供給されるいくつかの実施形態では、ＤＣ電圧は、約－１キロボルトから約＋１キロボルト、例えば、約－１００ボルトＤＣ電圧から約＋１００ボルトＤＣ電圧、または約－５０ボルトＤＣ電圧から約＋５０ボルトのＤＣ電圧または約－１０ボルトのＤＣ電圧から約＋１０ボルトのＤＣ電圧であり得る。ＡＣ電圧がＭＳＰＥに供給される場合、ＡＣ電圧は、約－２キロボルトから約＋２キロボルト、例えば、約－５００ボルトＡＣ電圧から約＋５００ボルトＡＣ電圧、または約－１００ボルトＡＣ電圧から約＋１００ボルトのＡＣ電圧または約－５０ボルトのＡＣ電圧から約＋５０ボルトのＡＣ電圧であり得る。無線周波数（ＲＦ）電圧がＭＳＰＥに供給される場合、ＲＦ電圧は、約－２キロボルトから約＋２キロボルト、例えば、約－５００ボルトのＲＦ電圧から約＋５００ボルトのＲＦ電圧または約－１００ボルトのＲＦ電圧から約＋１００ボルトのＲＦ電圧または約－５０ボルトのＲＦ電圧から約＋５０ボルトのＲＦ電圧であり得る。これらの電圧の値は単に説明のために提示されており、当業者は、本開示の利点を考慮すると、ＭＳＰＥを構成するＭＳコンポーネントの特定の構成に応じて、これらの範囲外の電圧も使用できることを認識する。
本明細書に記載の様々なＭＳプログラム可能素子および基板を製造する際に、プリント回路基板製造技術、蒸着、エッチング、機械加工、リソグラフィ、三次元印刷、または他の適切な技術を含む様々な技術を使用することができる。ＭＳＰＥと基板は、同じ手法または異なる手法を使用して製造できる。一例では、ＭＳプログラム可能要素は、プリント回路基板にある層として存在し得る。ＭＳプログラム可能要素をプリント回路基板上に存在する他の相互接続に電気的に結合するために適切な電気的結合が存在し得、その結果、ＭＳプログラム可能要素に供給される信号、例えば電圧は、プリント回路基板に存在するプロセッサによって制御され得る。他の例では、マスクを基板に配置することができ、ＭＳプログラム可能要素をマスクされていない領域に蒸着して、ＭＳプログラム可能要素を形成することができる。あるいは、図４Ｂおよび４Ｃを参照すると、導電性材料４１３の層全体は、基板４１１の絶縁層４１３に配置され得、選択された領域は、ＭＳプログラム可能要素４２１、４２２を含む質量分析計のコンポーネント４２０を設けるためにエッチング除去され得る。いくつかの例では、導電性インクを使用して、ＭＳプログラム可能要素を基板の表面に印刷することができる。また、三次元印刷技術を使用して、ＭＳプログラム可能要素に選択された形状および幾何学形状を設けることもできる。
電気的分離
特定の実施形態では、本明細書に記載のＭＳプログラム可能要素は、下にある基板から電気的に分離することができる。電気的分離は、材料、方法、デバイスなどを使用して達成することができる。いくつかの例では、電気的分離は、ＭＳプログラム可能要素と基板との間に絶縁材料を含めることによってもたらすことができる。例示的な絶縁材料は、例えば、ガラス、セラミック、ゴム、エラストマー、ポリ塩化ビニルなどのプラスチック、紙、ポリテトラフルオロエチレン、エアギャップ、ガス充填ギャップ（例えば、周囲空気以外のガス）、または他の適切な絶縁材料などの非導電性材料である。
図４Ａを参照すると、基板４０１、絶縁層４０２、および絶縁層４０２に配置された電極として構成されたＭＳプログラム可能要素４０３を含むＭＳプログラム可能要素４００が示されている。絶縁層４０２は、基板４０１の表面全体にわたって、またはＭＳプログラム可能要素４０３が存在する領域にのみ配置することができる。絶縁層４０２は、一般に、基板４０１とＭＳプログラム可能要素４０３との間にいずれかの電流が流れるのを防ぎ、独立した電圧が基板４０１と要素４０３に供給されることを可能にするか、または独立した電圧がＭＳプログラム可能要素４０３にのみ供給されることを可能にするように作用する。絶縁層４０２を製造する際に、プリント回路基板の製造技術、蒸着、エッチング、機械加工、リソグラフィ、三次元印刷、または他の適切な技術を含む様々な技術を使用することができる。一例では、絶縁層は、プリント回路基板にある層として存在し得る。ＭＳプログラム可能要素をプリント回路基板上に存在する他の相互接続に電気的に結合するために適切な電気的結合が存在し得、その結果、ＭＳプログラム可能要素に供給される信号、例えば電圧は、プリント回路基板に存在するプロセッサによって制御され得る。他の例では、マスクを基板に配置することができ、絶縁層をマスクされていない領域に蒸着することができる。いくつかの例では、絶縁性または非導電性インクを使用して、基板の表面に絶縁層を印刷することができる。三次元印刷技術を使用して、絶縁層に選択された形状および幾何学形状を設けることもできる。
いくつかの実施形態では、アクティブ信号のキャンセル方法を実装して、ＭＳプログラム可能要素を基板から電気的に分離することができる。例えば、トランスデューサ、磁場エミッタまたは他の適切なデバイスは、電圧、ＲＦ信号または他の信号を相殺する信号を提供するために存在し得、その結果、基板に提供された信号は、ＭＳプログラム可能要素に渡されない、またはその逆も然りである。いずれか１つの構成に拘束されることなく、アクティブ信号のキャンセルは、波（または波形）を使用して、基板によって提供される対応する波をキャンセルすることができるので、信号は、ＭＳプログラム可能基板に渡されない、またはその逆も然りである。信号キャンセルデバイスによって提供される波は、一般に、基板からのいずれかの信号と干渉するため、正味の波または信号は、振幅がゼロであるか、振幅または強度がゼロに近い。他の例では、シールドがＭＳプログラム可能要素と基板との間に存在し得、その結果、基板からの電場または磁場は、ＭＳプログラム可能要素によって提供される電場または磁場を変化させない。電気的分離は様々な構成で実施することができるが、必要であれば、質量分析計のコンポーネントは、基板からＭＳプログラム可能要素に信号を提供するように構成することができる。このような場合、ＭＳプログラム可能要素は基板に電気的に結合されていると見なされる。
サンプル導入デバイス
特定の実施形態では、ＭＳプログラム可能要素は、サンプル導入デバイスに存在するか、またはサンプル導入デバイスと共に使用することができる。いずれかの構成に拘束されることを望まないが、サンプル導入デバイスは、一般に、液体または気体のサンプルをイオン源に導入するように設計されている。一般的な概略図が図５に示されている。これにおいて、サンプル導入デバイス５１０は、液体または気体のサンプルをイオン源５２０に導入することができるように、イオン源５２０に流体的に結合されている。イオン源５２０は、誘導結合プラズマまたは誘導結合プラズマ以外のイオン源を含み得、例示的なイオン源は、以下でより詳細に論じられる。
いくつかの実施形態では、サンプル導入デバイスは、図６に示されるようにネブライザーとして構成することができる。ネブライザー６００は、誘導ネブライザー、非誘導ネブライザー、または２つのハイブリッドとして構成することができる。例えば、同心、クロスフロー、エントレインド、Ｖ字の溝、平行な経路、拡張させた平行経路、フローブラー、圧電ネブライザーを使用できる。簡略化された形態では、ネブライザー６００は、サンプルが入口６０６または別の管６０４を通して導入される管またはチャンバ６０２を備える。ガスは、ガスの流れに導入されたサンプルを同伴するためにチャンバ６０２に導入され得、その結果、ガスとサンプルの組み合わせは、管６０２の出口６０３を介してイオン源に提供され得る。ポンプ６１０が存在し、ネブライザー６００に流体結合されて、入口６０６を通ってチャンバ６０２にサンプルを提供することができる。ガスは、通常、異なるポートでネブライザー６００に導入され、チャンバ６０２への液体サンプルの導入の前または後（または両方）に液体サンプルと混合することができる。第一のＭＳプログラム可能要素６２０および第二のＭＳプログラム可能要素６２１が存在するものとして示されている。場合によっては、電場を要素６２０、６２１によってもたらして、帯電した分析物をチャンバ６０２の壁から出口６０３に向かって押し出すことができる。要素６２０、６２１は、チャンバ６０２に直接形成することができる（またはそれに一体である）ことができるので、使用者は、機能するネブライザー６００を提供するために要素６２０、６２１を別個に追加する必要はない。２つの要素６２０、６２１が示されているが、２つ未満または２つを超えるＭＳプログラム可能要素が、管６０２に沿ってどこにでも存在し得る。必要であれば、ＭＳプログラム可能要素はまた、管６０４に隣接して、または管６０４上に存在し得る。
特定の実施形態では、サンプル導入デバイスは、図７に示されるようにスプレーチャンバとして構成することができる。スプレーチャンバは、一般に、外側チャンバまたはチューブ７１０および内管７２０を含む。外側チャンバ７１０は、二重補給ガス入口７１２、７１４およびドレイン７１８を備える。補給ガス入口７１２、７１４は、通常、共通のガス源に流体的に結合されているが、必要であれば、異なるガスを使用することができる。必須ではないが、補給ガス入口７１２、７１４は、入口端部７１１に隣接して配置されているように示されている、ただし代わりに、それらは、中央または出口端７１３に向かって配置され得る。内管７２０は、ネブライザーチップ７０５に隣接して配置され、液滴が内管７２０に逆流および／または堆積するのを低減または防止するための補給ガス流を提供するように構成された２つ以上のマイクロチャネル７２２、７２４を備える。内管７２０の構成および配置は、領域７４０、７４２に層流を提供し、これは、外側チャンバ７１０の内面をいずれかの液滴の堆積から保護するように作用する。入口７１２、７１４を介してスプレーチャンバ７００へのガスの導入によって提供される接線方向のガスの流れは、特定のサイズ範囲の粒子（または分析物の分子）を選択するように作用する。内管７２０内のマイクロチャネル７２２、７２４はまた、補給ガス入口７１２、７１４からのガスの流れが内管７２０の表面を液滴の堆積から遮蔽することを可能にするように設計されている。特定の例では、マイクロチャネル７２２、７２４は、同様の方法で構成することができ、例えば、同じサイズおよび／または直径を有することができるが、他の構成では、マイクロチャネル７２２、７２４は、異なるサイズまたは配置であることができる。場合によっては、少なくとも２つ、３つ、４つ、５つ、またはそれより多い別個のマイクロチャネルが、内管７２０に存在することができる。マイクロチャネルの正確なサイズ、形状、および形は異なる場合があり、各マイクロチャネルは同じサイズ、形状、または形である必要はない。いくつかの例では、異なる直径のマイクロチャネルが、所望の遮蔽効果を提供するために、内管の長手方向軸Ｌ１に沿った異なる半径方向平面に存在し得る。ＭＳプログラム可能要素７７１、７７２は、存在するものとして示され、粒子を出口７１３に向けるために外管７１０に電場を提供することによって、粒子を外管７１０の表面から遠ざけるのを助けるために使用することができる。２つのＭＳプログラム可能要素が示されているが、必要であれば、２つ未満または２つを超えるＭＳプログラム可能要素が存在し得る。特定の例では、内管７２０は、外側チャンバ７１０の長手方向軸に沿って一般に増加する内径を有するものとして示されているが、本明細書に記載されているように、この寸法の変化は必要とされない。内管７１０の一部は、層の流れを増強するために「平坦」であるか、または長手方向軸Ｌ１とほぼ平行であり得るか、または代替の構成では、内管７２０の一部は、少なくともある程度の長さ、概ね外管７１０の表面と平行であり得、層の流れを強化するようにする。外側チャンバの内径は、入口端部７１１から出口端部７１３に向かってある点まで増加し、次に出口端部７１３に向かって減少し、その結果、外側チャンバ７１０の内径は、入口端部７１１よりも出口端部７１３で小さくなる。必要であれば、外側チャンバ７１０の内径は、入口端部７１１から出口端部７１３に向かって一定のままであり得るか、または入口端部７１１から出口端部７１３に向かって増加し得る。
ＭＳプログラム可能要素を備えたネブライザーおよびスプレーチャンバは、図解の目的で説明されているが、液体または気体をイオン化源に供給することができる針、入口、インジェクターまたは他の適切なデバイスなどの他のサンプル導入デバイスもまた、ＭＳプログラム可能要素を含み得る。
イオン源
本明細書に記載のプログラム可能なＭＳ要素は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）イオン源および誘導結合プラズマイオン源以外のイオン源を含むイオン源に存在する様々なコンポーネントで使用することができる。ＩＣＰおよび非ＩＣＰ源のコンポーネントの様々な図について、以下で詳しく説明する。
ＩＣＰ源のコンポーネント
ＩＣＰイオン源のコンポーネントの様々な図を以下で説明する。ＩＣＰイオン源の一般化された概略図が図８Ａに示されている。ＩＣＰイオン源８００は、誘導デバイス８０２（および任意選択で容量性デバイス（図示せず））、および誘導デバイス８０２に電気的に結合することができる発生器８０４を備える。発生器８０４は、無線周波数および／または無線周波数電圧を誘導デバイス８０２に供給して、無線周波数エネルギーをトーチ８０６に供給することができる。プラズマガスをトーチ８０６に供給し、誘導デバイス８０２から供給された無線周波数エネルギーの存在下で点火して、トーチ８０６内のプラズマを維持することができる。任意選択のインターフェイス８０８は、トーチ８０６の末端に存在して、トーチ８０６を出るイオン８０９および他の種の収集を可能にし、および／またはイオン８０９および／またはプラズマのいくらかの部分が下流のコンポーネントに供給されるのを阻止することができる。
図８Ｂを参照すると、ＩＣＰ源８１０の１つの構成では、誘導デバイス８１２は、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含み得る。ＩＣＰ源８１０は、誘導コイル８１２と組み合わせたトーチ８１４を備える。誘導コイル８１２は、典型的には、無線周波数発生器（図示せず）に電気的に結合されて、無線周波数エネルギーをトーチ８１４に供給し、誘導結合プラズマ８２０を維持する。本明細書に記載のサンプル導入デバイスを使用して、サンプルをプラズマ８２０に噴霧して、サンプル中の種をイオン化および／または噴霧することができる。サンプルの金属種（または有機種）は、イオン化または噴霧化され、光学技術または質量分析技術または他の適切な技術を使用して検出され得る。ＭＳプログラム可能要素８１６ａ、８１６ｂ、８１７ａ、８１７ｂおよび８１８ａ、８１８ｂは、誘導コイル８１２の表面に存在するものとして示されている。ＭＳプログラム可能要素８１６ａ、８１６ｂ、８１７ａ、８１７ｂおよび８１８ａ、８１８ｂは、ＲＦ発生器（コイル８１２に電気的に結合されたＲＦ発生器と同じまたは異なることができる）に電気的に結合されて、ＲＦエネルギーをトーチ８１４に独立して供給することができる。各ＭＳプログラム可能要素８１６ａ、８１６ｂ、８１７ａ、８１７ｂおよび８１８ａ、８１８ｂは、他のＭＳプログラム可能要素から独立して機能することができる、または共通の半径方向平面に存在するＭＳプログラム可能要素、例えば、ＭＳプログラム可能要素８１６ａ、８１６ｂは、一緒に機能してＲＦエネルギーをトーチ８１４に供給することができる。
特定の実施形態では、本明細書に記載のＭＳプログラム可能要素を、誘導コイルの代わりに使用して、ＲＦエネルギーをトーチに供給することができる。１つの例が図９に示されている。この場合、ＭＳプログラム可能要素９３２、９３３、９３４、および９３５は、トーチ９１４に直接配置されている。例えば、要素９３２～９３５は、トーチ９１４の表面に蒸着、印刷、または他の方法で追加され、トーチ９１４にＲＦエネルギーを供給するために使用され得る。いくつかの実施形態では、冷却開口は、ＭＳプログラム可能要素９３２～９３５に存在して、空気がそれらを通って流れることを可能にし、ＭＳプログラム可能要素９３２～９３５の溶融の可能性を低減し得る。示されていないが、誘導結合イオン源は、１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を備えた誘導コイルと、１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を備えたトーチとを含むことができる。ＭＳＰＥの９３２～９３５のそれぞれは、熱交換を可能にし、トーチ９１４内のプラズマを維持するために、例えば、２００～３００ワットなどの低電力の適用を可能にするために、薄い導電性フィルムとして堆積することができる。
ＩＣＰ源が使用されるいくつかの実施形態では、インターフェイスをトーチの出口に隣接して配置して、下流のコンポーネントを高温プラズマから遮蔽し、および／またはプラズマ自体を終端させることができる。インターフェイスの一例が図１０に示されている。インターフェイス１０１０は、ＩＣＰからイオンを受け取り、それらを、例えば、サンプリングインターフェイス、スキマーコーン、イオン光学系、質量分析器などの下流コンポーネントに提供するように構成された開口部または開口１００３を備えたほぼ平面の基板１００２を備える。インターフェイス１０１０は、リング電極として構成されたＭＳプログラム可能要素１０１５を含むものとして示されている。イオンビームの集束、特定の電荷のイオンの拒絶または反発を支援するため、および／または、さもなければプラズマを出るイオンビームの中心部分のみをサンプリングするために、電圧を要素１０１５に供給することができる。円形の開口部および円形のリング電極が図１０に示されているが、これらの形状は必須ではない。ＭＳプログラム可能要素がインターフェイスに存在する場合、ＭＳプログラム可能要素はまた、誘導コイル（または他の誘導デバイス）、トーチ、またはその両方のうちの１つまたは複数に存在し得る。
特定の実施形態では、誘導コイルは、ラジアルフィンに配置されたプログラム可能なＭＳ要素を含み得るラジアルフィンを含み得る。図１１を参照すると、トーチ１１２０に隣接して配置された複数のラジアルフィンおよびＭＳプログラム可能要素１１１２を含む誘導コイル１１１０が示されている。代わりに、ＭＳプログラム可能要素１１１２は、誘導コイル１１１０の任意の場所に配置することができ、複数のＭＳプログラム可能要素も存在し得る。ＭＳプログラム可能要素１１１２は、トーチ１１２０に別個の場またはエネルギーを供給するように構成することができ、一般に、フィン付き誘導コイル１１１０の残りの部分から電気的に分離されている。
これより図１２を参照すると、プレート電極１２２０、１２２１を含むＩＣＰ源１２００の１つの図が示され、その少なくとも１つは、ＭＳプログラム可能要素１２２５、１２２６を含む。第一のプレート電極１２２０および第二のプレート電極１２２１は、トーチ１２１０を受け入れることができる開口を備えるものとして示されている。例えば、トーチ１２１０は、プレート電極１２２０、１２２１を含む誘導デバイスのある領域の内部に配置することができる。例えば、誘導結合プラズマなどのプラズマまたは他のイオン化／噴霧源１２５０は、トーチ１２１０、およびプレート１２２０、１２２１からの誘導エネルギー、および任意選択で要素１２２５、１２２６からのエネルギーを使用して維持することができる。無線周波数発生器１２３０は、プレート１２２０、１２２１のそれぞれに電気的に結合されたものとして示されている。必要であれば、代わりに単一プレートの電極のみを使用できる。サンプル導入デバイスを使用して、サンプルをプラズマ１２５０に噴霧して、サンプルの種をイオン化および／または噴霧することができる。サンプルにある金属種（または有機種）は、イオン源１２００に流体結合された他の成分を使用して、イオン化または噴霧化および検出することができる。
図１３を参照すると、セクション１３１２ａ、１３１２ｂ、１３１３ａ、１３１３ｂ、１３１４ａおよび１３１４ｂとして示される円筒形ＭＳプログラム可能要素を含む円筒形誘導デバイス１３１０が示されている。セクション１３１２ａおよび１３１２ｂは、トーチ１３２０を受け入れるように構成された中央開口を備えたリング式誘導デバイスの一部を形成する。セクション１３１３ａおよび１３１３ｂはまた、トーチ１３２０を受け入れるように構成された中央開口を備えたリング式誘導デバイスの一部を形成する。セクション１３１４ａおよび１３４２ｂは、トーチ１３２０を受け入れるように構成された中央開口を備えたリング式誘導デバイスの一部を形成する。各セクションは、トーチ１３２０で誘導結合プラズマを維持するために、独立してまたは一緒に機能することができる。
図８Ｂ～１３に示される誘導デバイスの例示的な構成、およびＭＳプログラム可能要素を含む他の適切な誘導デバイスは、図８Ｂ～１３に示されるＩＣＰ源、または他の適切なＩＣＰイオン源のいずれかで使用することができる。様々なＩＣＰイオン源で使用される誘導デバイスおよび／またはトーチは、従来のデバイス、例えば、ファッセルトーチ、または、例えば、米国特許第７，５１１，２４６号明細書、第８，６３３，４１６号明細書、第８，７８６，３９４号明細書、８，８２９，３８６号明細書、第９，４３３，７０２号明細書、第９，５６５，７５７号明細書、または同様のデバイスに記載されているような他のトーチであり得る。
非ＩＣＰ源のコンポーネント
本明細書に記載のＭＳプログラム可能要素はまた、誘導結合プラズマイオン源以外のイオン源で使用することができる。誘導結合プラズマイオン源以外の例示的な源には、電子イオン化源、化学イオン化源、電場イオン化源、光イオン化源、脱離イオン化源、スプレーイオン化源、熱イオン化源、および誘導結合プラズマに欠く他のイオン化源を含むがそれらに限定されない。
図１４を参照すると、ＭＳプログラム可能要素を含む電子イオン化（ＥＩ）源の図が示されている。ＥＩ源１４００は、イオンリペラ１４１０、フィラメント１４１２、電子トラップ１４１４、および出口１４１６を備える。ソースブロック１４０５とフィラメント１４１２との間に電位を適用して、フィラメント１４１２からソースブロック１４０５に電子、例えば、電子トラップ１４１４に向かって移動することができる電子を供給することができる。サンプルがソースブロック１４０５に導入されると、サンプルは電子と衝突してイオン化される可能性がある。この構成では、２つのＭＳプログラム可能要素１４２０、１４２１が、出口１４１６に隣接して配置されているように示されている。要素１４２０、１４２１を使用して、イオンを出口１４１６に向け、ソースブロック１４０５の内面に堆積するイオンの量を減らすことができる。
図１５を参照すると、ＭＳプログラム可能要素を含む化学イオン化（ＣＩ）源の図が示されている。ＣＩ源は、図１４を参照して説明したように、ＥＩ源の同じコンポーネントの多くを共有する。ＣＩ源１５００はまた、例えば、メタン、アンモニア、水、空気またはイソブタンなどのイオン化ガスを受け入れるように構成されたガス入口を含む。ＣＩ源はＥＩと同じように機能するが、イオン化ガスを使用して分析対象物のイオンの形成を促す。ＭＳプログラム可能要素１４２０、１４２１は、化学イオン化プロセスから生成されたイオンを出口１４１６に向け、ソースブロック１４０５の内面に堆積されるイオンの量を減らすために使用することができる。
図１６を参照すると、ＭＳプログラム可能要素を含む電場イオン化源の図が示されている。源１６００は、ガス状分子をイオン化することができる電場を提供するために、典型的にはそれに適用される高電位（２０ｋＶ）を有するエミッタ１６１０を備える。ガス状分子は、表面に配置されたＭＳプログラム可能要素１６３２、１６３４を含むレンズ１６２０を介して下流の質量分析器１６５０に供給することができる。
いくつかの実施形態では、イオン源は、脱着イオン化源として構成され得る。例示的な脱着イオン化源には、高速原子衝撃源、二次イオン脱着源、レーザー脱着源、プラズマ脱着源、および熱脱着源が含まれるが、これらに限定されない。図１７を参照すると、サンプルを含むマトリックス１７２０に入射することができるレーザー光源１７１０を含むレーザー脱着源が示されている。ＭＳプログラム可能要素１７３２、１７３４は、例えば、追加、印刷などをして、入射レーザー光によって生成されたイオンをマトリックス１７２０から下流の質量分析器１７５０に向けて誘導するのを助けるために、マトリックスに配置することができる。ＭＳプログラム可能要素１７３２、１７３４は、例えば、使用前にマトリックス１７２０に印刷することができ、多くの異なる形状および形態をとることができる。
いくつかの例では、スプレーイオン化源、例えば、エレクトロスプレー、サーモスプレー、または他のスプレーイオン化源は、１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を含み得る。図１８を参照すると、エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）源が示されている。ＥＳＩ源は、サンプルおよび１つまたは複数のガスを受け入れることができるキャピラリー１８１０を含み得る。電圧を電源１８２０からキャピラリー１８１０に供給して、キャピラリー１８１０を出る液滴を充電することができる。ＭＳプログラム可能要素１８３２、１８３４は、キャピラリー１８１０の表面に配置され、キャピラリー１８１０から電気的に分離されているものとして示されている。キャピラリー１８１０に供給される電圧およびガス流は、気相でイオン化することができるサンプルのエアロゾルを提供するように作用する。ＭＳプログラム可能要素１８３２、１８３４は、エアロゾルの形成を支援し、および／または帯電したエアロゾルをキャピラリー１８１０から導き出すことができる。
ＩＣＰ源以外のＭＳプログラム可能要素を有する特定のイオン源が記載されているが、ＭＳプログラム可能要素を含む追加の適切なイオン源は、この説明の利点を考慮して、当業者によって選択される。
インターフェイス
本明細書に記載のＭＳプログラム可能要素は、サンプリングコーン、スキマーコーンなどを含む様々なインターフェイスに存在し得る。いずれかの構成に拘束されることを望まないが、インターフェイスは一般に、流入するイオンビームの一部のみを下流の分析器に通過させるように作用する。一般に、インターフェイスは、イオンまたは他の種が通過することを可能にするハウジングおよび開口部を含む。一部の種は、インターフェイスの表面に入射し、システムの下流コンポーネントに供給されない場合がある。
図１９を参照すると、スプレーまたはビームが通過することができる先細の部材本体に遠位開口１９１０を備えるサンプリングコーン１９００の図が示されている。必須ではないが、サンプリングコーンはスキマーコーンと組み合わせて使用されることがよくある。サンプリングコーン１９００は、出口開口１９１２およびＭＳプログラム可能要素１９２０を含み得、これらは、この構成において、内側コーンを取り囲む円形またはリング電極の形態をとる。ＭＳプログラム可能要素１９２０を使用して、イオンを開口１９１２に誘導または方向付けして、イオンが下流のコンポーネントに供給される効率を高めることができる。図示されていないが、スキマーコーンは、図１９に示されているサンプリングコーンと同様の方法で構成することができる。
図２０を参照すると、ＭＳプログラム可能要素（ＭＳＰＥ）を含むインターフェイス２００４は、通常、イオン源２００２と質量分析器２００６との間に配置されるが、インターフェイスはまた、質量分析器のコンポーネント間、質量分析器と検出器間、またはサンプル導入装置とイオン源間に存在することが可能である。
ＭＳプログラム可能要素を構成するインターフェイスは、多くの異なる形状および幾何学形状をとり、必要であれば、平面、非平面、円錐、対称、または非対称であり得る。
イオン光学系および質量分析器
特定の構成では、本明細書に記載のＭＳプログラム可能要素は、１つまたは複数のイオン光学系または質量分析器のコンポーネントで使用することができる。イオン光学系および質量分析器に存在する正確なコンポーネントは、検出される分析物のタイプに応じて変化し得るが、質量分析器に流体結合された特定のイオン光学系の一例が図２１に示されている。任意の特定のシステムのために選択される正確な構成は、例えば、所望のダイナミックレンジ、所望の分析速度、所望の伝送速度、所望の精度、所望の解像度および／または他の要因に依存し得る。一般に、イオン光学系の特定の構成は、イオンビームの発散を減らして、下流のコンポーネントに入る可能性のある全体的なビームの幅を減らすように作用することができる。図２１を参照すると、システム２１００は、一般に、１つまたは複数のイオン光学系２１０２に流体結合された入口２１０１、任意選択のイオンガイドまたはデフレクタ２１０３、任意選択の衝突セル２１０４（または衝突／反応セル）、質量分析器２１０５、および出口２１０６を含む。示されていないが、１つまたは複数の機械的および／またはターボ分子ポンプは、図２１の任意の１つまたは複数のコンポーネントに流体的に結合することができ、コンポーネントが減圧、例えば大気圧よりも低い圧力で動作するようにする。必要であれば、システム２１００を通るイオンの流れを強化するために、入口２１０１から出口２１０６までの圧力勾配が存在し得る。図２１に示されるコンポーネント２１０２～２１０６のうちの任意の１つまたは複数は、ＭＳプログラム可能要素を含み得る。
いくつかの例では、イオン光学系２１０２は、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。他の例では、イオンガイド２１０３は、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。さらなる例では、セル２１０４は、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。追加の例では、質量分析器２１０５は、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。他の実施形態では、イオン光学系２１０２および他のコンポーネント２１０３、２１０４、および２１０５のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。他の例では、イオン光学系２１０２および他のコンポーネント２１０３、２１０４、および２１０５のうちの少なくとも２つは、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。さらなる例では、イオン光学系２１０２および他の３つのコンポーネント２１０３、２１０４、および２１０５の３つすべてが、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。特定の実施形態では、イオンガイド２１０３および他のコンポーネント２１０２、２１０４、および２１０５のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。他の例では、イオンガイド２１０３および他のコンポーネント２１０２、２１０４、および２１０５のうちの少なくとも２つは、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。さらなる例では、イオンガイド２１０３および他の３つのコンポーネント２１０２、２１０４、および２１０５の３つすべてが、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。特定の例では、セル２１０４および他のコンポーネント２１０２、２１０３、および２１０５のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。他の例では、セル２１０４および他のコンポーネント２１０２、２１０３、および２１０５のうちの少なくとも２つは、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。さらなる例では、セル２１０４および他のコンポーネント２１０２、２１０３、および２１０５の３つすべては、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。他の例では、質量分析器２１０５および他のコンポーネント２１０２、２１０３、および２１０４のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。他の例では、質量分析器２１０５および他のコンポーネント２１０２、２１０３、および２１０４のうちの少なくとも２つは、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。さらなる例では、質量分析器２１０５および他のコンポーネント２１０２、２１０３、および２１０４の３つすべてが、少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素を含む。
特定の例では、イオン光学系は、図２２に示されるように、１つまたは複数のレンズを含み得る。単一のレンズが図２２に図解のために示されているが、必要であれば、２つ以上の別個のレンズを含むレンズスタックも存在し得る。レンズ２２００は、一般に、平面基板２２０１と、平面基板２２０１に配置された少なくとも１つのＭＳプログラム可能要素２２０４とを備える。ＭＳプログラム可能要素２２０４は、平面基板２２０１から電気的に分離されて、基板２２０１に供給されるいずれかの電圧とは無関係に、要素２２０４に電圧が供給されることを可能にする。本明細書に記載されるように、要素２２０４は、信号キャンセル技術または他の手段を使用して、要素２２０４と基板２２０１との間に絶縁材料を使用することによって、基板２２０１から電気的に分離することができる。必要であれば、レンズ２２００の基板２２０１自体がプログラム可能であり得る。ＭＳプログラム可能要素２２０４は、レンズ２２００の開口２２０２の周りに配置された正方形の電極として示されているが、代わりに他の形状を使用することもできる。ＭＳプログラム可能要素２２０４は、レンズ２２００の開口２２０２に向かってイオンを向けるために使用することができる。
いくつかの実施形態では、複数のＭＳプログラム可能要素がレンズの表面に存在することができる。図２３を参照すると、レンズ２３００は、基板２３０１、開口２３０２、および開口２３０２の周りに配置されたＭＳプログラム可能要素２３０４、２３０５、２３０６および２３０７を備える。要素２３０４、２３０５、２３０６、および２３０７のそれぞれは、同じ形状およびサイズを有するものとして示されているが、この構成は必須ではなく、要素２３０４～２３０７は、異なる形状、高さ、およびサイズを有することができる。ＭＳプログラム可能要素２３０４～２３０７は、平面基板２３０１から電気的に分離されて、基板２３０１に供給されるいずれの電圧とも無関係に、各要素２３０４～２３０７に電圧が供給されることを可能にする。本明細書に記載されるように、要素２３０４～２３０７は、信号キャンセル技術または他の手段を使用して、要素２３０４～２３０７と基板２３０１との間に絶縁材料を使用することによって、基板２３０１から電気的に分離することができる。必要であれば、レンズ２３００の基板２３０１自体がプログラム可能であり得る。ＭＳプログラム可能要素２３０４～２３０７を使用して、レンズ２３００の開口２３０２に向けてイオンを向けることができる。あるいは、ＭＳプログラム可能要素２３０４～２３０７を使用して、イオンを開口２３０２からはじくことができる。
レンズの別の構成が図２４の側面図に示され、レンズ２４００の反対側の表面に配置されたＭＳプログラム可能要素を備えている。レンズ２４００は、開口２４０２を備えた基板２４０１、基板２４０１の一方の表面２４０１ａに配置された第一のＭＳプログラム可能要素２４０３、および基板２４０１の反対側の表面２４０１ｂに配置された第二のＭＳプログラム可能要素２４０４を備える。ＭＳプログラム可能要素２４０３、２４０４は、平面基板２４０１から電気的に分離されて、基板２４０１に供給されるいずれの電圧とも無関係に、要素２４０３、２４０４のそれぞれに電圧が供給されることを可能にする。本明細書に記載のように、要素２４０３、２４０４は、信号キャンセル技術または他の手段を使用して、要素２４０３、２４０４と基板２４０１との間に絶縁材料を使用することによって、基板２４０１から電気的に分離することができる。必要であれば、レンズ２４００の基板２４０１自体をプログラム可能にすることができる。ＭＳプログラム可能要素２４０３、２４０４は、レンズ２４００の開口２４０２に向かってイオンを向けるために使用することができる。あるいは、ＭＳプログラム可能要素２４０３を使用して、イオンを開口２４０２に向けることができ、ＭＳプログラム可能要素２４０４を使用して、イオンが開口２４０２を通過すると、レンズ２４００からイオンをはじくことができる。必要であれば、ＭＳＰＥの２４０３、２４０４は、基板２４０１の同じ表面または側面に配置することができる。
１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を備える他のレンズの構成もまた、この説明で提供される情報を使用して、当業者によって製造され得る。レンズに存在するＭＳプログラム可能要素の正確な数は、１、２、３、４、またはそれ以上であり得、異なるＭＳ要素は、互いの周りに配置されるか、または互いに別々に配置され得る。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のＭＳプログラム可能要素は、イオンガイドまたはイオンデフレクタで使用することができる。１つの構成に拘束されることなく、イオンガイドまたはデフレクタは、一般に、特定のイオンを１、２、またはそれより多い次元で集束または誘導するように構成される。いくつかの例では、イオンガイドは、光子および／または中性種の除去を支援するために、入ってくるイオンビームを所望の度数だけ曲げることができる。イオンガイドがＭＳプログラム可能要素を含む場合、ＭＳプログラム可能要素は、極自体と独立して機能することができる電極として構成することができる。例えば、第一の電場は極によって提供され得、第二の電場は、イオンガイド内の全体的な電場を調整または変更するために、ＭＳプログラム可能要素によって提供され得る。イオンガイド２５００の一例が図２５Ａに示されている。これは、四重極イオンガイドを設けるために極２５０１、２５０２、２５０３および２５０４を含む。ＭＳプログラム可能要素２５０６は、極２５０１に配置され、極２５０１から電気的に切り離されて、ＭＳプログラム可能要素２５０６が極２５０１とは独立して機能することを可能にするものとして示されている。ＭＳプログラム可能要素２５０６の存在はまた、イオンを誘導するための電場がＭＳプログラム可能要素２５０６によって提供され得るので、極２５０１が非導電性材料を含むか、または非導電性材料で作られることを可能にする。ＭＳプログラム可能要素２５０６の正確な形状および位置決めは変化し得、例示的な形状は、正方形、円形、楕円形、円錐形、放物線状または他の形状を含み得る。ＭＳプログラム可能要素２５０６は、極２５０１、２５０２、２５０３、および２５０４の位置決めによって形成されたイオン空間２５０５に隣接する極２５０１の内面に沿ってどこにでも配置することができる。必要であれば、ＭＳプログラム可能要素２５０５、極２５０１、またはその両方は、基板の全体的な形状および／または特性を変更するための刺激を受け取ることができるプログラム可能基板を含み得る。イオンガイド２５００を使用すると、イオンは空間２５０５に入り、所望の角度、例えば、４５度、６０度、９０度などに案内または曲げることができる。ＭＳプログラム可能要素２５０６を使用して、ビームが曲がる特定の角度を変更できる。
イオンガイドに存在するＭＳプログラム可能要素の正確な数は異なる場合がある。これより図２５Ｂを参照すると、２つのＭＳプログラム可能要素２５０６、２５０７が存在する四重極イオンガイドが示されている。図２５Ｃを参照すると、３つのＭＳプログラム可能要素２５０６、２５０７、２５０８が存在する四重極イオンガイドが示されている。図２５Ｄを参照すると、ＭＳプログラム可能要素２５０６、２５０７、２５０８、２５０９が存在する四重極イオンガイドが示されている。さらに、複数のＭＳプログラム可能要素がイオンガイドの任意の１つの極に存在することができ、例えば、ＭＳＰＥのアレイが四重極イオンガイドの１つ、２つ、３つまたは４つの極に存在することができる。
特定の実施形態では、イオンガイドに存在するＭＳプログラム可能要素は、イオンガイドの極の表面上の異なる高さまたは位置に配置することができ、または異なるプログラム可能要素のアレイとして存在することができる。さらに、図２５Ａ～２５Ｄは、四重極イオンガイドを図として示し、双極子、六極子、八極子、十極子、十二極子、および他の多極イオンガイドは、代わりに、１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を含み得る。例えば、図２５Ｅを参照すると、第一の基板２５５１および第二の基板２５６１を含む双極子イオンガイドが示されている。第一の基板２５５１は、それぞれが基板２５５１から電気的に分離することができ、それぞれが電極として構成される複数のＭＳプログラム可能要素２５５２～２５５６を備える。第二の基板２５６１は、それぞれが基板２５６１から電気的に分離することができ、それぞれが電極として構成される複数のＭＳプログラム可能要素２５６２～２５６６を備える。場合によっては、以下でより詳細に説明するように、中央の上部電極と下部電極（それぞれ、２５５４、２５６４）に差動ＲＦ電圧を供給することができる。外側の電極は、中央のＲＦ給電電極内で（陽イオンをトラップするための）電位壁として機能するように、徐々に正にバイアスすることができる。いくつかの例では、１つまたは複数のイオンガイドをイオンマルチプレクサまたはイオンスイッチで使用して、異なるイオン源から共通のイオン排出にイオンをトラップおよび／または選択／誘導することができる。あるいは、イオンガイドを使用して、単一のイオン源からイオンを受け取り、イオンを２つ以上の下流コンポーネント、例えば、２つ以上の下流検出器または質量分析器に出力することができる。特定の実施形態では、イオンマルチプレクサ内の各イオンガイドは、双極子イオンガイドであり得るか、または１つのイオンガイドは、双極子イオンガイドであり得、別のイオンガイドは、双極子イオンガイドとは異なり得る。イオンガイドを含むイオンマルチプレクサの図を以下に説明する。
特定の実施形態では、本明細書に記載のＭＳプログラム可能要素は、衝突または衝突／反応セルに存在することができる。衝突または衝突反応セルの図が図２６に示されている。図２６は、四重極ロッドセット２６０１、２６０２、２６０３および２６０４を含む衝突セル２６００の一例を示している。ロッド２６０３は、ＭＳプログラム可能要素２６０６を含み、これは、ロッド２６０３から電気的に分離することができ、セル２６００内のイオンを誘導するために使用できるか、またはロッド２６０１、２６０２、２６０３、２６０４によって提供される電場を変更することができる。衝突セル２６００は、例えば、一般に割り当てられた米国特許第８，４２６，８０４号、第８，８８４，２１７号明細書、および第９，１９０，２５３号明細書に記載されているように、衝突／反応セルとして構成することができる。図２６は、図解として四重極の衝突または衝突／反応セルを示しているが、双極子、六極子、八極子、十極子、十二極子および他の多極子が、１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を含む衝突または衝突／反応セルに存在し得る。さらに、２つ、３つ、４つ、またはそれより多いＭＳプログラム可能要素が、１つ、２つ、３つ、またはそれより多いＭＳプログラム可能要素を含むロッド２６０１、２６０２、２６０３、２６０４のうちの任意の１つ以上と共に衝突セル２６００に存在し得るか、またはＭＳプログラム可能要素は、別々のロッドに存在することができる。
特定の構成では、本明細書に記載のＭＳプログラム可能要素は、質量分析器に存在し得る。「質量分析器」という句は、広い意味で使用され、質量電荷比の違いに応じてイオン、原子、および／または分子を分離できるデバイスを指すことを意図している。一例では、質量分析器は、図２７Ａに示されるような四重極ロッドセットの形態をとることができる。四重極ロッドセットは、ロッド２７０１、２７０２、２７０３、および２７０４で構成されている。ロッド２７０１は、ロッド２７０１から電気的に分離されたＭＳプログラム可能要素２７０６を含むものとして示されているので、ＭＳプログラム可能要素２７０６は、ロッド２７０１から独立して機能することができる。図示されていないが、１つまたは複数のイオン光学系は、通常、ロッド２７０１、２７０２、２７０３、２７０４の上流に配置され、検出器（または別の質量分析器）は、ロッド２７０１、２７０２、２７０３および２７０４の下流に配置される。ロッド２７０１、２７０２、２７０３および２７０４の１つの構成では、ロッド２７０１、２７０３は互いに電気的に結合され、ロッド２７０２、２７０４は互いに電気的に結合され、無線周波数（ＲＦ）電圧（通常はＤＣオフセット電圧を伴う）は、ロッドの一方のペアとロッドの他方のペアの間に供給できる。イオンは、ロッド２７０１、２７０２、２７０３、および２７０４の間の空間２７０５に入り、ロッド２７０１、２７０２、２７０３、および２７０４を縦方向に下って移動する。ロッドに供給されるいずれかの特定の電圧の場合、特定の質量電荷比（ｍ／ｚ）のイオンのみがロッドを通過してロッドから出て、検出器または他のコンポーネントに供給される。他のイオンはロッドと衝突し、四重極ロッドセットを出るいずれかのイオンから除去される。ロッド２７０１、２７０２、２７０３、および２７０４に異なるＲＦ電圧を適用すると、異なるｍ／ｚのイオンを選択できる。ロッドの形状は変化する可能性があり、例示的な形状には、円筒形、双曲形状などが含まれる。ＭＳプログラム可能要素２７０６がロッド２７０１の表面に存在する場合、ＭＳプログラム可能要素２７０６からの追加の電場は、ＭＳプログラム可能要素がない場合に存在するであろうものと、空間２７０５において異なる場を備えることができる。ＭＳプログラム可能要素２７０６は、ロッド２７０１、２７０２、２７０３、および２７０４の間の異なる領域での場の微調整または調整を可能にして、いずれの場の欠陥または欠陥をクリーンアップまたは変更することができる。ＭＳプログラム可能要素２７０６に供給される正確な電圧は変動し得、ＤＣ電圧、ＡＣ電圧およびＲＦ電圧を含む。さらに、ＭＳプログラム可能要素の全体的な形状、長さ、高さなどは、必要な場合変えることができる。さらに、２つ以上のＭＳプログラム可能要素がロッド２７０１の表面に存在し得、例えば、２つ、３つ、４つ、またはＭＳプログラム可能要素のアレイがロッド２７０１に存在し得る。あるいは、ＭＳプログラム可能要素は、図２７Ｂ～２７Ｄに示されるように、異なる図に存在するＭＳプログラム可能要素２７０７、２７０８および２７０９を備えた状態で、異なるロッドに存在することができる。
図２７Ａ～２７Ｄが、図として四重極質量分析器を示す一方、双極子、六極子、八極子、十極子、十二極子および他の多極子分析器が、１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を含む多極分析器に存在し得る。例えば、図２７Ｅを参照すると、基板２７５１および２７５２を含み、基板２７５１がそれぞれ電極として構成されたＭＳプログラム可能要素２７５２～２７５６を含む双極子質量分析器が示されている。基板２７６１は、それぞれが電極として構成されたＭＳプログラム可能要素２７６２～２７６６を含む。中央の上部電極および下部電極２７５４、２７６４が、電源からの差動ＲＦ電圧およびＤＣ電圧の両方によって駆動される場合、図２７Ｅに示される構造は、双極子質量分析器として機能できる。
特定の構成では、質量分析器は、タンデムに配置された２つの別個の四重極質量分析器を含み得る。必要であれば、イオントラップなどの介在的なコンポーネントが四重極質量分析器の間に存在し得るか、または四重極質量分析器が互いに直接結合され得る。互いに流体結合された二重または２つの四重極分析器の様々な構成が、図２８Ａ～２８Ｃに示されている。図２８Ａを参照すると、二重四重極質量分析器は、ＭＳプログラム可能要素を備えた第一の四重極２８１０と、第一の四重極２８１０に流体結合された第二の四重極２８２０とを備える。第一の四重極２８１０は、イオン源、またはイオン源と四重極２８１０との間のコンポーネントからイオンを受け取ることができる。あるいは、二重四重極質量分析器は、図２８Ｂに示されるように、ＭＳプログラム可能要素を備えた第二の四重極２８４０に流体結合された第一の四重極２８３０を含み得る。第一の四重極２８３０は、イオン源、またはイオン源と四重極２８３０との間のコンポーネントからイオンを受け取ることができる。さらに、いくつかの構成では、二重四重極質量分析器は、図２８Ｃに示されるように、ＭＳプログラム可能要素を備えた第二の四重極２８６０に流体結合されたＭＳプログラム可能要素を備えた第一の四重極２８５０を含み得る。第一の四重極２８５０は、イオン源またはイオン源と四重極２８５０との間のコンポーネントからイオンを受け取ることができる。図２８Ａ～２８Ｃが、図として２つの四重極質量分析器を示す一方、双極子、六極子、八極子、十極子、十二極子および他の多極分析器は、１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を含む２つの流体結合多極分析器のいずれか一方または両方に存在し得る。
特定の構成では、質量分析器は、直列に配置された３つの別個の四極子を含み得る。必要であれば、イオントラップなどの介在的なコンポーネントが３つの四重極質量分析器の間に存在し得るか、または３つの四重極質量分析器がいずれの介在的なコンポーネントもなく互いに直接結合され得る。
いくつかの例では、互いに流体結合された３つまたは三重の四重極分析器の様々な構成が、図２９Ａ～２９Ｇに示されている。図２９Ａを参照すると、第一の四重極２９０２は、ＭＳプログラム可能要素を含み、四重極２９０４、２９０６は、いずれのＭＳプログラム可能要素をも欠いている。第一の四重極２９０２は、イオン源、またはイオン源と四重極２９０２との間のコンポーネントからイオンを受け取ることができる。図２９Ｂを参照すると、第二の四重極２９１４は、ＭＳプログラム可能要素を含み、四重極２９１２、２９０６は、いずれのＭＳプログラム可能要素をも欠いている。第一の四重極２９１２は、イオン源、またはイオン源と四重極２９１２との間のコンポーネントからイオンを受け取ることができる。図２９Ｃを参照すると、第三の四重極２９１６は、ＭＳプログラム可能要素を含み、四重極２９１２、２９０４は、いずれのＭＳプログラム可能要素をも欠いている。第一の四重極２９１２は、イオン源、またはイオン源と四重極２９１２との間のコンポーネントからイオンを受け取ることができる。図２９Ｄを参照すると、第一の四重極２９０２および第二の四重極２９１４はそれぞれ、ＭＳプログラム可能要素を含み、四重極２９０６は、いずれのＭＳプログラム可能要素をも欠いている。第一の四重極２９０２は、イオン源、またはイオン源と四重極２９０２との間のコンポーネントからイオンを受け取ることができる。図２９Ｅを参照すると、第一の四重極２９０２および第三の四重極２９１６はそれぞれ、ＭＳプログラム可能要素を含み、四重極２９０４は、いずれのＭＳプログラム可能要素をも欠いている。第一の四重極２９０２は、イオン源、またはイオン源と四重極２９０２との間のコンポーネントからイオンを受け取ることができる。図２９Ｆを参照すると、第二の四重極２９１４および第三の四重極２９１６はそれぞれ、ＭＳプログラム可能要素を含み、四重極２９１２は、いずれのＭＳプログラム可能要素をも欠いている。第一の四重極２９１２は、イオン源、またはイオン源と四重極２９１２との間のコンポーネントからイオンを受け取ることができる。図２９Ｇを参照すると、第一の四重極２９０２、第二の四重極２９１４、および第三の四重極２９１６は、それぞれ、ＭＳプログラム可能要素を備える。第一の四重極２９０２は、イオン源、またはイオン源と四重極２９０２との間のコンポーネントからイオンを受け取ることができる。図２９Ａ～２９Ｇが、図として３つの四重極質量分析器を示す一方、双極子、六極子、八極子、十極子、十二極子および他の多極分析器は、１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を含む３つの流体結合多極分析器のいずれか１つ、２つ、または３つに存在し得る。
特定の実施形態では、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析器は、線形トラップ、オービトラップおよび／またはサイクロトロンを含むイオントラップとして構成され得る。イオントラップは、二次元イオントラップ、三次元イオントラップ、およびイオンサイクロトロントラップなどの静的トラップを含む多くの形態をとることができる。一般に、イオントラップは、トラップ内にイオンを「保存」し、ＤＣおよび／またはＲＦ電場を使用してイオンを操作するように機能する。ＭＳプログラム可能要素が存在する場合、ＭＳプログラム可能要素からの電場を使用して、トラップ内のイオンを制御または操作することもできる。線形イオントラップの一例が図３０に示されている。イオントラップ３０００は、レンズ３００１および３００２、それぞれが独立して平面基板またはロッドとして構成することができる基板３０１０および３０２０、および基板３０１０のＭＳプログラム可能要素３０１１、３０１２および３０１３、ならびに基板３０２０にあるＭＳプログラム可能要素３０２１、３０２２、および３０２３を含む。イオントラップ３０００は、ＲＦ電圧を使用してイオンを放射状にトラップし、レンズ３００１、３００２のいずれかからのＤＣバリア、または要素３０１１、３０１３、３０２１および３０２３によって作成されたＤＣバリアを使用して、イオンをトラップ３０００内に閉じ込めることができる。図３０の図解は、１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を含み得る多くの異なるトラップ構成のうちの１つを議論するためだけに提示されている。
いくつかの例では、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析器は、飛行時間デバイスとして構成され得る。いずれか１つの構成に縛られなければ、飛行時間デバイスは、様々な質量のイオンがイオン源から検出器に移動するのにかかる時間を測定する。イオン源を出るイオンは、飛行管内に配置されたリフレクトロン組立体に供給することができる。リフレクトロン組立体は、典型的には、複数の帯電レンズを含み、そのいずれか１つまたは複数は、本明細書に記載されるようなＭＳプログラム可能要素を含み得る。例えば、図３１Ａを参照すると、時間ゲート型イオン源３１０２、レンズスタック３１０４、および検出器３１０６を含む一般化された飛行時間デバイス３１００が示されている。レンズ３１０６のうちのいずれか１つまたは複数は、本明細書に記載されるようなＭＳプログラム可能要素を含み得る。これより図３１Ｂを参照すると、飛行管３１６０内に配置されたリフレクトロン３１５０が示されている。リフレクトロン３１５０のレンズの１つまたは複数（またはすべて）は、１つまたは複数の表面にＭＳプログラム可能要素を含み得る。
いくつかの例では、本明細書に記載のＭＳＰＥは、イオン移動度質量分析計（ＩＭＭＳ）システムまたはそのいくつかのコンポーネントで使用することができる。図３２を参照すると、例えば、集束リング３２１０および３２２０などの複数の集束リングを含むドリフト管３２００が示されている。一般に、ＩＭＭＳシステムは、イオンが選択された雰囲気を均一な電場で選択された長さを通過するのにかかる時間を測定できる。電場は、一般に、ドリフト管３２００の入口３２０２から出口３２０４（図の右側に濃い矢印として示されている）に提供される。この図では、ＭＳＰＥの３２２２、３２２４、および３２４６は、集束リング３２２０に存在するものとして示され、通常、集束リング３２２０から電気的に分離されているため、ＭＳＰＥの３２２２、３２２４、および３２２６のそれぞれに独立した電圧を供給することができる。絶縁材料、信号キャンセルまたは他の手段を使用して、そのような電気的分離をもたらすことができる。ドリフトガスを管３２００に導入することができ、ゲート機構を使用して、イオンを管３２００に導入することができる。ドリフト管内のイオンは、集束リングおよび／またはＭＳＰＥの３２２２、３２２４、および３２２６からの電場を使用して管３２００を通って駆動され、ドリフト管３２００内部の大気にある中性のドリフト分子と相互作用する。イオンは、イオン移動度に基づいて分離し、出口３２０４でドリフト管３２００を出て、ドリフト管３２００に流体的に結合された検出器（図示せず）によって検出またはカウントすることができる。より速いイオン（より高い移動度）が最初に検出器に到達する。ドリフト管の任意の１つの集束リングに存在するＭＳＰＥの正確な数は、３未満または３を超える場合がある。いくつかの実施形態において、ドリフト管の２つ以上の異なる集束リングは、１つ以上のそれぞれのＭＳＰＥを含み得る。他の例では、ドリフト管の各集束リングは、１つまたは複数のそれぞれのＭＳＰＥを含み得る。ドリフト管３２００内の圧力は、所望の分解能を提供するために変えることができる。場合によっては、ＭＳＰＥを使用して、ドリフト管３２００内に非対称の電場をもたらして、ドリフト管３２００によるいくらかのイオンフィルタリングを成すことができる。ドリフトガスは、ドリフト管３２００内のイオンの流れに対して、逆平行、平行、垂直、または他の角度で導入することができる。例示的なドリフトガスには、例えば、ヘリウム、二酸化炭素、窒素およびアルゴンが含まれる。
当業者は、本開示の利益を所与とすると、走査型質量分析器または他の質量分析器を含むがこれらに限定されない、１つ以上のＭＳプログラム可能要素を含む他の質量分析器を設計することができる。例えば、特定の実施形態では、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析器は、走査型分析器または走査型セクター分析器、例えば磁気セクター分析器を構成することができる。いずれか１つの構成に拘束されることを望まなければ、磁気走査セクター分析器は、一般に電磁場を使用して質量電荷比に従ってイオンを分離し、スリットを使用して検出器に提供される質量電荷比を選択する。１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素が、磁気セクター分析器の磁気セクター部分に存在して、セクター分析器内のイオンの軌道をさらに調整または調節することができる。あるいは、またはさらに、ＭＳプログラム可能要素は、二重集束磁気セクター分析器が使用される走査型セクター分析器の電気セクターに存在し得る。
検出器および検出器のコンポーネント
特定の構成では、本明細書に記載のＭＳプログラム可能要素は、イオンを検出するために質量分析器と共に使用することができる１つまたは複数の検出器に存在し得る。例示的な検出器には、電子増倍管、ファラデーカップ、マルチチャネルプレート、または固体検出器、例えば、金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）コンデンサ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）トランジスタ、または金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、または入射イオンを電気信号に変換できるその他のソリッドステートデバイス、または検出器アレイ、例えば、電荷結合デバイスアレイカメラまたは検出器を使用するものが含まれるが、これらに限定されない。
電子増倍管の簡略図を図３３に示す。電子増倍管３３００は、任意選択のコレクタ（またはアノード）３３３５と、コレクタ３３３５の上流にある複数のダイノード３３２６～３３３３とを備える。図示されていないが、ＥＭ検出器３３００のコンポーネントは、通常、管またはハウジング内（真空下）に配置され、イオンビーム３３２０を適切な角度で第一のダイノード３３２６に提供するために集束レンズや他のコンポーネントも含み得る。集束レンズが存在する場合、集束レンズは、必要であればＭＳＰＥを含み得る。ＥＭ検出器３３００を使用する際、イオンビーム３３２０は、第一のダイノード３３２６に入射し、これは、光電効果によって、イオン信号をビーム３３２２として示される電気信号に変換する。いくつかの実施形態では、ダイノード３３２６（およびダイノード３３２７～３３３４）は、イオンを受け取り、表面からの対応する電子の放出を引き起こすことができる、入射表面上の材料の薄膜を含むことができる。イオンビーム３３２０からのエネルギーは、ダイノード３３２６によって、電子の放出によって電気信号に変換される。イオンごとに放出される電子の正確な数は、少なくとも部分的には、材料の仕事関数と入射イオンのエネルギーに依存する。ダイノード３３２６によって放出された二次電子は、下流のダイノード３３２７の一般的な方向に放出される。例えば、分圧器回路または他の適切な回路を使用して、各下流ダイノードに対し、より正の電圧を供給することができる。ダイノード３３２６とダイノード３３２７との間の電位差により、ダイノード３３２６から放出された電子がダイノード３３２７に向かって加速される。加速の正確なレベルは、少なくとも部分的には、使用される利得に依存する。ダイノード３３２７は、通常、ダイノード３３２６よりも正の電圧、例えば、１００から２００ボルトより正に保持されて、ダイノード３３２６によってダイノード３３２７に向かって放出される電子の加速を引き起こす。電子がダイノード３３２７から放出されると、ビーム３３４０によって示されるように、それらは下流のダイノード３３２８に向かって加速される。カスケード機構は、連続する各ダイノードのステージが、上流のダイノードによって放出される電子の数よりも多くの電子を放出する場合に設けられる。結果として生じる増幅された信号は、任意選択のコレクタ３３３５に提供することができ、これは、通常、ＥＭ検出器３３００の１つまたは複数の電気カプラを介して外部回路に電流を出力する。コレクタ３３３５で測定された電流を使用して、１秒あたりに到着するイオンの量、サンプルに存在する特定のイオンの量、例えば選択された質量電荷比を有する特定のイオンの量、またはイオンの他の属性を判定できる。必要であれば、測定された電流を使用して、従来の標準曲線手法を使用してイオンの濃度または量を定量化できる。一般に、検出される電流は、ダイノード３３２６から放出される電子の数に依存し、これは、入射イオンの数およびＥＭデバイス３３００の利得に比例する。利得は、通常、ダイノード３３２６から放出された電子の数に対する、コレクタ３３３５で収集された電子の数として定義される。例えば、５つの電子は各ダイノードで放出され、デバイス３３００は合計８のダイノードを含み、このとき利得は５8または３９万程度である。利得は、デバイス３３００に適用される電圧に依存する。例えば、電圧が増加すると、ダイノード間の電位差が増加し、その結果、特定のダイノードのステージに衝突する電子の入射エネルギーが増加する。いくつかの例では、ダイノード３３２６～３３３５のうちの１つまたは複数は、本明細書に記載されるようなＭＳプログラム可能要素を含み得る。説明のために、１つのＭＳプログラム可能要素３３４０が、第一のダイノード３３２６に存在するものとして示されている。ＭＳプログラム可能要素３３４０は、入ってくるイオン（または放出された電子）をダイノードの特定の部位または領域に向けて誘導するために使用することができる。この領域は、ＥＭダイノードの寿命を延ばすために定期的に変更できる。あるいは、ＭＳプログラム可能要素３３４０によって提供される電場を使用して、イオン（または放出された電子）の焦点をぼやけさせ、それらをダイノードの表面のより広い領域に広げ、例えば、ビームの発散を促進することができる。図示されていないが、必要であれば、ＭＳＰＥは、任意の１つまたは複数のダイノード３３２６～３３３４の間に存在することもできる。
別の図では、ファラデーカップ検出器は、１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を含み得る。図３４を参照すると、真空でイオンを捕捉し、結果として生じる電流を測定して、カップに当たるイオンの数をカウントまたは判定することができるファラデーカップ３４１０が示されている。カップ３４１０は、イオンを測定するために電位計３４２０に電気的に結合されている。ＭＳプログラム可能要素３４３１、３４３３は、カップ３４１０内に存在するものとして示され、イオンを導くための電場を提供することができ、または所望の値未満の運動エネルギーを有するイオンを排除するために使用することさえできる。要素３４３１、３４３３は、通常、カップ３４１０から電気的に分離されているので、要素３４３１、３４３３に別個の電圧を供給することができる。ファラデーカップのＭＳプログラム可能要素の正確な数と形状は異なる場合がある。
他の構成では、ＭＳプログラム可能要素がマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）検出器上に存在し得る。図３５を参照すると、マイクロチャネルプレート３５１０、３５２０およびアノード３５３０を含む二重マイクロチャネルプレート検出器３５００が示されている。プレート３５１０、３５２０は、イオンを電子の雲に変換することによって、入ってくるイオンを増幅するように機能することができる。ＭＣＰ全体に強い電場を適用することにより、個々のマイクロチャネルは連続ダイノード電子増倍管になる。プレート３５１０またはプレート３５２０（または両方）と共に１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素が存在または使用されて、プレート３５１０、３５２０が受ける電場を調整または変更することができる。電子は、プレートの反対側にあるプレート３５１０、３５２０のチャネルを出て、アノード３５３０に集められる。必要であれば、プレート３５１０、３５２０のそれぞれは、それ自体のＭＳプログラム可能要素を含み得る。いくつかの例では、プレート３５１０、３５２０に存在する１つまたは複数のチャネルは、ＭＳプログラム可能要素を含み得る。必要であれば、マルチチャネルプレート検出器の各チャネルは、それぞれのＭＳプログラム可能要素を含み得る。ＭＣＰ検出器はまた、シェブロンＭＣＰ、ＺスタックＭＣＰ、または１つまたは複数のマルチチャネルプレートを含む他の適切なイオン検出器として構成することができる。
ＭＳプログラム可能要素を含むシステム
本明細書に記載のコンポーネントを使用して、様々な機器およびシステムを製造することができる。典型的なシステムでは、１つまたは複数の分析物（既知または未知であり得る）を含むサンプルがシステムに導入され、分析物の同一性および／または量がシステムによって測定される。
図３６Ａを参照すると、ＭＳプログラム可能要素を含む誘導結合プラズマイオン源３６０２、質量分析器３６０４、および検出器３６０６を含むシステム３６００が示されている。代替構成では、システム３６１０は、誘導結合プラズマイオン源３６１２、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析器３６１４、および検出器３６１６を含み得る（図３６Ｂを参照）。別の構成では、システム３６２０は、誘導結合プラズマイオン源３６２２、質量分析器３６２４、およびＭＳプログラム可能要素を含む検出器３６２６を含み得る（図３６Ｃを参照）。追加の構成では、システム３６３０は、ＭＳプログラム可能要素を含む誘導結合プラズマイオン源３６３２、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析器３６３４、および検出器３６３６を備え得る（図３６Ｄを参照）。別の構成では、システム３６４０は、ＭＳプログラム可能要素を含む誘導結合プラズマイオン源３６４２、質量分析器３６４４、およびＭＳプログラム可能要素を含む検出器３６４６を含み得る（図３６Ｅを参照）。別の構成では、システム３６５０は、誘導結合プラズマイオン源３６５２、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析器３６５４、およびＭＳプログラム可能要素を含む検出器３６５６を含み得る（図３６Ｆを参照）。追加の構成では、システム３６６０は、ＭＳプログラム可能要素を含む誘導結合プラズマイオン源３６６２、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析器３６６４、およびＭＳプログラム可能要素を含む検出器３６６６を含み得る（図３６Ｇを参照）。
特定の例では、図３６Ａ～３６Ｇに示されるＩＣＰ源のＭＳプログラム可能要素は、誘導デバイス、トーチ、またはＩＣＰ源のその他のコンポーネントに存在する場合がある。図３６Ａ～３６Ｇには示されていないが、サンプル導入デバイス、インターフェイス、イオン光学系、イオンガイド、衝突セル、衝突反応セル、および他のコンポーネントが、図３６Ａ～３６Ｇに示される任意の１つまたは複数のコンポーネントの間、またはこれらのコンポーネント内に存在し得る。いくつかの例では、図３６Ａ～３６Ｇの質量分析器は、四重極質量分析器、タンデム四重極質量分析器、三重の四重極質量分析器、イオントラップ、走査型セクター質量分析器、飛行時間デバイスまたは他の適切な質量分析器のうちの１つまたは複数として構成され得る。図３６Ａ～３６Ｇに示される検出器は、電子増倍管、マルチチャネルプレート、ファラデーカップ、固体検出器、またはイオンを検出するために使用できる他の適切な検出器を含む多くの形態をとることができる。
様々な非ＩＣＰ機器およびシステムもまた、本明細書に記載のコンポーネントを使用して製造することができる。図３７Ａを参照すると、ＭＳプログラム可能要素３７０２、質量分析器３６０４、および検出器３７０６を含むイオン源３７０２（誘導結合プラズマイオン源以外）を含むシステム３７００が示されている。代替構成では、システム３７１０は、イオン源３７１２（誘導結合プラズマイオン源以外）３７１２、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析器３７１４、および検出器３７１６を含み得る（図３７Ｂを参照）。別の構成では、システム３７２０は、イオン源３７２２（誘導結合プラズマイオン源以外）、質量分析器３７２４、およびＭＳプログラム可能要素を含む検出器３７２６を含み得る（図３７Ｃを参照）。追加の構成では、システム３７３０は、ＭＳプログラム可能要素を含むイオン源３７３２（誘導結合プラズマイオン源以外）、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析器３７３４、および検出器３７３６を含み得る（図３７Ｄを参照）。別の構成では、システム３７４０は、ＭＳプログラム可能要素を含むイオン源３７４２（誘導結合プラズマイオン源以外）、質量分析器３７４４、およびＭＳプログラム可能要素を含む検出器３７４６を含み得る（図３７Ｅを参照）。別の構成では、システム３７５０は、イオン源３５３２（誘導結合プラズマイオン源以外）、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析器３７５４、およびＭＳプログラム可能要素を含む検出器３７５６を含み得る（図３７Ｆを参照）。追加の構成では、システム３７６０は、ＭＳプログラム可能要素を含むイオン源３７６２（誘導結合プラズマイオン源以外）、ＭＳプログラム可能要素を含む質量分析器３７６４、およびＭＳプログラム可能要素を含む検出器３７６６を含み得る（図３７Ｇを参照）。
いくつかの実施形態では、図３７Ａ～３７Ｇに示される非ＩＣＰ源のＭＳプログラム可能要素は、非ＩＣＰイオン源の任意の表面に存在することがある。図３７Ａ～３７Ｇに示されるシステムで使用することができる例示的なイオン非ＩＣＰ源には、電子イオン化源、化学イオン化源、光イオン化源、脱着イオン化源、スプレーイオン化源、熱イオン化源、および他の非ＩＣＰイオン源が含まれるが、これらに限定されない。図３７Ａ～３７Ｇには示されていないが、サンプル導入デバイス、インターフェイス、イオン光学系、イオンガイド、衝突セル、衝突反応セル、および他のコンポーネントが、図３７Ａ～３７Ｇに示される任意の１つまたは複数のコンポーネントの間またはこれらのコンポーネント内に存在し得る。いくつかの例では、図３７Ａ～３７Ｇの質量分析器は、四重極質量分析器、タンデム四重極質量分析器、三重の四重極質量分析器、イオントラップ、走査型セクター質量分析器、飛行時間デバイスまたは他の適切な質量分析器のうちの１つまたは複数として構成され得る。図３７Ａ～３７Ｇに示される検出器は、電子増倍管、マルチチャネルプレート、ファラデーカップ、固体検出器、またはイオンを検出するために使用できる他の適切な検出器を含む多くの形態をとることができる。
特定の実施形態では、本明細書に記載のシステムは、ハイフンでつなぐか、さもなければ何らかの方法で別のシステムに流体結合することができる。図３８を参照すると、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）デバイス３８１０が、１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を含む質量分析計３８２０に結合されて示されている。別の構成では、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）デバイス３９１０は、１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を含む質量分析計３８２０に流体結合することができる（図３９を参照）。ＧＣおよびＬＣデバイスは、分離システム、カートリッジ、チップなどを含む多くの形態をとることができる。
ＭＳプログラム可能要素を含む様々な質量分析計システムおよびＭＳプログラム可能要素を含む質量分析計システムコンポーネントが上で説明されているが、インジェクター、ポンプ、マイクロプロセッサ、コンピュータシステム、コントローラー、制御盤、ハウジングおよび他の電気的および機械的コンポーネントなどの追加のコンポーネントが、本明細書に記載の様々なシステムおよび／またはコンポーネントに存在することも可能である。
特定の実施形態では、本明細書に記載のＭＳプログラム可能要素および質量分析計システムの他のコンポーネントは、１つまたは複数のプロセッサを使用して制御することができる。特定の例では、プロセッサは、システムまたは機器の一部であるか、または関連するデバイス、例えば、機器とともに使用されるコンピュータ、ラップトップ、モバイルデバイスなどに存在することができる。例えば、プロセッサは、ＭＳプログラム可能要素、極、ロッドなどに供給される電圧を制御するために使用することができ、質量分析器を制御することができ、および／または検出器によって使用することができる。このようなプロセスは、使用者の介入を必要とせずにプロセッサによって自動的に実行され得るか、使用者がユーザインターフェイスを介してパラメータを入力することができる。特定の構成では、プロセッサは、１つ以上のコンピュータシステムおよび／または、例えば、システムを操作するための、例えば、ＭＳプログラム可能要素、サンプル導入デバイス、イオン源、質量分析器、検出器などを制御するためのマイクロプロセッサおよび／または適切なソフトウェアを含む、共通のハードウェア回路に存在し得る。いくつかの例では、システムのステージの任意の１つは、それ自体のそれぞれのプロセッサ、オペレーティングシステム、および様々な分析物の検出を可能にする他の要素を備え得る。プロセッサは、システムに統合することができ、またはシステムのコンポーネントに電気結合された１つ以上のアクセサリボード、プリント回路基板、またはコンピュータに存在し得る。プロセッサは典型的には、１つ以上のメモリユニットに電気結合されて、システムの他のコンポーネントからデータを受信し、必要に応じてまたは要望に応じて様々なシステムパラメータを調整できるようにする。プロセッサは、汎用コンピュータの一部、例えば、Ｕｎｉｘ、Ｉｎｔｅｌ ＰＥＮＴＩＵＭタイプのプロセッサ、Ｍｏｔｏｒｏｌａ ＰｏｗｅｒＰＣ、Ｓｕｎ ＵｌｔｒａＳＰＡＲＣ、Ｈｅｗｌｅｔｔ－Ｐａｃｋａｒｄ ＰＡ－ＲＩＳＣのプロセッサ、または任意の他の種類のプロセッサであってもよい。技術の様々な実施形態によれば、任意のタイプのコンピュータシステムのうちの１つ以上を使用し得る。さらに、システムは、単一のコンピュータに接続され得るか、または通信ネットワークによって接続された複数のコンピュータに分散され得る。ネットワーク通信を含む他の機能を実行することができ、技術は任意の特定の機能または機能のセットを有することに限定されないことを理解されたい。汎用コンピュータシステムで実行される特殊なソフトウェアとして、様々な態様を実装し得る。コンピュータシステムは、ディスクドライブ、メモリ、またはデータを格納するための他のデバイスなどの１つ以上のメモリデバイスに接続されたプロセッサを含み得る。メモリは通常、システムの動作中にＭＳプログラム可能要素のパラメータ、プログラム、検量線、分析対象物のピーク、およびデータの値を保存するために使用される。コンピュータシステムのコンポーネントは、１つ以上のバス（例えば、同じマシン内に統合されたコンポーネント間）および／またはネットワーク（例えば、別々の離散マシンに存在するコンポーネント間）を含み得る相互接続デバイスによって結合され得る。相互接続デバイスは、システムのコンポーネント間でやり取りされる通信（例えば、信号、データ、命令）を提供する。コンピュータシステムは、典型的には、処理時間内、例えば、数ミリ秒、数マイクロ秒以下でコマンドを受信および／または発して、システムの迅速な制御を可能にすることができる。例えば、コンピュータ制御を実装して、サンプルの導入、ＭＳＰＥの電圧、質量分析器のコンポーネントに供給される電圧、検出器のパラメータなどを制御し得る。プロセッサは、典型的に、電源に電気的に結合されており、電源は、例えば、直流電源、交流電源、バッテリー、燃料電池もしくは他の電源、または電源の組み合わせであり得る。電源は、システムの他のコンポーネントと共有することができるか、様々なコンポーネントが、それぞれ独自のイオン源を構成できる。システムはまた、１つ以上の入力デバイス、例えば、キーボード、マウス、トラックボール、マイクロフォン、タッチスクリーン、手動スイッチ（例えば、オーバーライドスイッチ）、および１つ以上の出力デバイス、例えば、印刷デバイス、ディスプレイスクリーン、スピーカーを含み得る。さらに、システムは、コンピュータシステムを通信ネットワークに接続する１つ以上の通信インターフェイスを含み得る（相互接続デバイスに加えて、またはその代替として）。システムはまた、システムに存在する様々な電気デバイスから受信した信号を変換するための適切な回路を含み得る。そのような回路は、プリント回路基板に存在することができ、または適切なインターフェイス、例えば、シリアルＡＴＡインターフェイス、ＩＳＡインターフェイス、ＰＣＩインターフェイスなどを通して、または１つ以上のワイヤレスインターフェイス、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ、近距離無線通信、またはその他のワイヤレスプロトコルおよび／またはインターフェイスなどを通して、プリント回路基板に電気結合される別個のボードまたは装置に存在し得る。
特定の実施形態では、本明細書に記載のシステムで使用されるストレージシステムは、典型的には、プロセッサによって実行されるプログラムによって、またはプログラムによって処理される媒体上もしくは媒体中に記憶された情報によって、使用され得る、ソフトウェアのコードが記憶され得るコンピュータ可読および書き込み可能な不揮発性記録媒体を含む。媒体は、例えば、ハードディスク、ソリッドステートドライブまたはフラッシュメモリであり得る。プロセッサによって実行されるプログラムまたは命令は、ローカルまたはリモートに配置することができ、相互接続メカニズム、通信ネットワーク、または必要に応じて他の手段を介してプロセッサによって検索することができる。典型的には、動作中、プロセッサは、データを不揮発性記録媒体から別のメモリに読み取らせ、媒体よりもプロセッサによる情報へのより高速なアクセスを可能にする。このメモリは典型的には、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）またはスタティックメモリ（ＳＲＡＭ）などの揮発性のランダムアクセスメモリである。それは、ストレージシステムまたはメモリシステムに配置され得る。プロセッサは通常、集積回路メモリ内のデータを操作し、処理が完了した後にデータを媒体にコピーする。媒体と集積回路メモリ要素との間のデータ移動を管理するための様々なメカニズムが知られており、技術はそれに限定されない。また、この技術は、特定のメモリシステムまたはストレージシステムに限定されない。特定の実施形態では、システムはまた、特別にプログラムされた、特別な目的のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含み得る。技術の態様は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせで実装され得る。さらに、そのような方法、行為、システム、システム要素およびそれらのコンポーネントは、上記のシステムの一部として、または独立したコンポーネントとして実装され得る。特定のシステムは、技術の様々な態様が実施され得る１つのタイプのシステムとして例として説明されているが、態様は、説明されたシステムに実装されることに限定されないことを理解されたい。異なるアーキテクチャまたはコンポーネントを有する１つ以上のシステムで、様々な態様を実践し得る。システムは、高水準コンピュータプログラミング言語を使用してプログラム可能な汎用コンピュータシステムを備え得る。システムは、特別にプログラムされた特別な目的のハードウェアを使用して実装され得る。
システムでは、プロセッサは典型的には、Ｉｎｔｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な周知のＰｅｎｔｉｕｍクラスのプロセッサなどの市販のプロセッサである。他の多くのプロセッサも市販されている。このようなプロセッサは通常、オペレーティングシステムを実行し、オペレーティングシステムは、例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＷｉｎｄｏｗｓ ９５、Ｗｉｎｄｏｗｓ ９８、Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ、Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００（Ｗｉｎｄｏｗｓ ＭＥ）、Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ、Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｖｉｓｔａ、Ｗｉｎｄｏｗｓ ７、Ｗｉｎｄｏｗｓ ８、もしくはＷｉｎｄｏｗｓ１０のオペレーティングシステム、Ａｐｐｌｅから入手可能なＭＡＣ ＯＳ Ｘ、例えば、Ｓｎｏｗ Ｌｅｏｐａｒｄ、Ｌｉｏｎ、Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｌｉｏｎ、もしくはその他のバージョン、Ｓｕｎ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓから入手可能なＳｏｌａｒｉｓオペレーティングシステム、または様々なソースから入手可能なＵＮＩＸもしくはＬｉｎｕｘオペレーティングシステムであり得る。他の多くのオペレーティングシステムを使用することができ、特定の実施形態では、コマンドまたは命令の単純なセットがオペレーティングシステムとして機能し得る。さらに、プロセッサは、１つまたは複数の量子ビットを使用して１つまたは複数の機能を実行するように設計された量子プロセッサとして設計することができる。
特定の例では、プロセッサとオペレーティングシステムは一緒になって、高水準プログラミング言語のアプリケーションプログラムが書かれ得るプラットフォームを定義し得る。技術は、特定のシステムプラットフォーム、プロセッサ、オペレーティングシステム、またはネットワークに限定されないことを理解されたい。また、本開示の利点を考えると、本技術が特定のプログラミング言語またはコンピュータシステムに限定されないことは当業者にとって明らかであるはずである。さらに、他の適切なプログラミング言語および他の適切なシステムも使用できることを理解されたい。特定の例では、ハードウェアまたはソフトウェアは、認知アーキテクチャ、ニューラルネットワーク、または他の適切な実装態様を実装するように構成することができる。必要であれば、コンピュータシステムの１つ以上の部分を、通信ネットワークに結合された１つ以上のコンピュータシステムに分散させ得る。これらのコンピュータシステムはまた、汎用コンピュータシステムであり得る。例えば、様々な態様は、１つ以上のクライアントコンピュータにサービス（例えば、サーバ）を提供するように、または分散システムの一部として全体的なタスクを実行するように構成された１つ以上のコンピュータシステムに分散され得る。様々な態様は、様々な実施形態による様々な機能を実行する１つ以上のサーバシステム間で分散されたコンポーネントを含むクライアントサーバまたは多層システムで実行され得る。これらのコンポーネントは、通信プロトコル（例えば、ＴＣＰ／ＩＰ）を使用して通信ネットワーク（例えば、インターネット）を介して通信する実行可能、中間（例えば、ＩＬ）またはインタープリットされた（例えば、Ｊａｖａ）コードであり得る。また、技術は、特定のシステムまたはシステムの群での実行に限定されないことも理解されたい。また、技術は特定の分散アーキテクチャ、ネットワーク、または通信プロトコルに限定されないことを理解されたい。
場合によっては、様々な実施形態は、例えば、ＳＱＬ、ＳｍａｌｌＴａｌｋ、Ｂａｓｉｃ、Ｊａｖａ、Ｊａｖａｓｃｒｉｐｔ、ＰＨＰ、Ｃ＋＋、Ａｄａ、Ｐｙｔｈｏｎ、ｉＯＳ／Ｓｗｉｆｔ、Ｒｕｂｙ ｏｎ Ｒａｉｌｓ、またはＣ＃（Ｃシャープ）などのオブジェクト指向プログラミング言語を使用してプログラミングされ得る。他のオブジェクト指向プログラミング言語も使用し得る。あるいは、機能的、スクリプト化、および／または論理プログラミング言語を使用し得る。様々な構成をプログラムされていない環境（例えば、ＨＴＭＬ、ＸＭＬ、またはブラウザプログラムのウィンドウで表示したときに、グラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）の態様をレンダリングしたり、その他の機能を実行したりするその他の形式で作成されたドキュメント）で実装し得る。特定の構成は、プログラムされた要素もしくはプログラムされていない要素、またはそれらの任意の組み合わせとして実装され得る。場合によっては、システムは、モバイルデバイス、タブレット、ラップトップコンピュータ、または有線もしくは無線インターフェイスを介して通信し、必要に応じてシステムのリモート操作を可能にする、他のポータブルデバイスに存在するようなリモートのインターフェイスを備え得る。
特定の例では、プロセッサはまた、分子量、質量電荷比、および他の共通の情報を含むことができる、分子、それらの断片化パターンなどに関する情報のデータベースを含むか、またはそれらにアクセスすることができる。メモリに格納された命令は、システムのソフトウェアモジュールまたは制御ルーチンを実行でき、事実上、システムの制御可能なモデルを提供できる。プロセッサは、データベースからアクセスされた情報を、プロセッサで実行される１つまたはソフトウェアモジュールとともに使用して、システムの様々なコンポーネントの制御パラメータまたは値、例えば様々なＭＳＰＥ電圧、様々な質量分析器のパラメータなどを判定できる。システム内の様々なシステムコンポーネントにリンクされた制御命令と出力インターフェイスを受信するために入力インターフェイスを使用することにより、プロセッサはシステムをアクティブに制御できる。例えば、プロセッサは、検出器、サンプル導入デバイス、イオン化源、電極、質量分析器、ＭＳＰＥ、およびシステムの他のコンポーネントを制御できる。
ある特定の例は、本明細書に記載されている技術のいくつかの態様および特徴をよりよく説明するために記載されている。
実施例１
図４０を参照すると、プログラム可能要素を含むレンズが示されている。レンズ４０００は、開口４０１５を備えたプリント回路基板ラミネート４０１０として構成されている。それぞれが電極として構成された複数のＭＳプログラム可能要素は、ラミネート４０１０の１つまたは複数の表面に配置され、電源に電気的に結合され得る。例えば、共通の電源または各電極は、それ自体の電源に電気的に結合され得る。一構成では、開口４０１５に隣接する電極は、（電圧Ｖ１を供給するために）第一の電源に電気的に結合することができ、表面４０１１の電極は、（電圧Ｖ２を供給するために）第二の電源に電気的に結合することができ、表面４０１２の電極は、（電圧Ｖ３を供給するために）第三の電源に電気的に結合することができる。あるいは、抵抗器ネットワークが様々な電極間に存在し得て、共通の電源を使用することができるが、異なる表面の異なる電極に異なる電圧が供給される。いくつかの例では、抵抗器が存在し、隣接する電極に電気的に結合して、異なる電極に異なる電圧を供給し、イオンを集束および閉じ込めるための「目玉ガラス」のように機能するカスタマイズされた表面電位を供給することができる。この図では、内側リング電圧Ｖ１がより正の電圧でバイアスされると、これらの内側リング電極から提供される＋Ｖｅ電場は、イオンビームを中央開口の開口部４０１５に向かって押すまたは誘導するように作用することができる。提供された電場によるこの方向付けは、ビームの発散を低減するか、またはビームをより狭い直径に集束させるように作用することもできる。ポテンシャル井戸は、レンズの入力側と出力側で異なる場合がある。様々な個々の電極は、平面の四重極、六極子、または八極子として成形されている場合、ＲＦ信号および／またはＤＣ信号で駆動できる。
図４１に示されるデバイスの１つの特定の電圧構成に対して生成され得る様々な電場の絵入りの表現を、図４２に示す。図４２の電圧Ｖ２およびＶ１の正確な差に応じて、生成された電場は、イオンを開口部４１１５の中心に向かって、または開口部４１１５の中心から離れるように押すように作用することができる。この押し込みは、様々な電極に適用される特定の電圧に応じて、ビームの発散を減少させるか、またはビーム発散を増加させることができる。
実施例２
図４３Ａおよび４３Ｂを参照すると、イオンビームが、四重極デフレクタの入口に配置されたレンズ４３２０を備えた従来の四重極デフレクタ４３１０に入るシミュレーションが示されている。四重極デフレクタ４３１０は、入射角から直交方向にビームを誘導するように構成される。入射するイオンビームは比較的幅が広いため、ビームの一部がレンズ４３２０によってブロックされてから、四重極デフレクタに入ることさえできる。この問題を克服するために、レンズの開口部を広げることができるが、金属レンズ４３２０の開口部４３２１を広げると、イオンが、金属レンズよりも小さな開口の開口部直径を有する四重極質量分析器に入る必要があるため、感度の上昇を促さない。
これより、図４４Ａおよび４４Ｂを参照すると、レンズがレンズ４４２０の表面に配置された３つのリング電極４４５０、４４６０、４４７０を含む第二の構成が示されている。この構成では、内側リング電極４４７０に供給される電圧Ｖ１は、リング電極４４６０に供給される電圧Ｖ２よりも大きくすることができる。電圧Ｖ２は、外側リング電極４４５０に供給される電圧Ｖ３よりも大きくすることができる。正の電圧をＶ１として供給することができ、負の電圧をＶ２として供給して、レンズ４４２０の空間４４２１内に電場を供給することができる。相対的な正の電圧Ｖ１および負の電圧Ｖ２は、陽イオンを開口の開口部４４２１に向ける電場を提供することができる。発散の少ないビームは、信号の強度と全体的な感度を向上させることができる。
実施例３
図４３Ｂに示すように、従来のレンズを、また図４４Ｂに示されるものと同様のリング電極を含むレンズを使用して、いくつかの要素の感度を測定するためのいくつかの実験を行った。使用した機器は三重の四重極ＩＣＰ－ＭＳであった。
図４５Ａおよび４５Ｂは、従来のレンズ（図４５Ａ）およびリング電極レンズ（図４５Ｂ）を用いたリチウム（ａｍｕ＝約７）の１ｐｐｂの溶液の結果を示している。
図４６Ａおよび４６Ｂは、従来のレンズ（図４６Ａ）およびリング電極レンズ（図４６Ｂ）を用いたマグネシウム（ａｍｕ＝約２４）の１ｐｐｂの溶液の結果を示している。
図４７Ａおよび４７Ｂは、従来のレンズ（図４７Ａ）およびリング電極レンズ（図４７Ｂ）を用いたインジウム（ａｍｕ＝約１１５）の１ｐｐｂの溶液の結果を示している。
図４８Ａおよび４８Ｂは、従来のレンズ（図４８Ａ）およびリング電極レンズ（図４８Ｂ）を用いた鉛（ａｍｕ＝約２０８）の１ｐｐｂの溶液の結果を示している。
図４９Ａおよび４９Ｂは、従来のレンズ（図４９Ａ）およびリング電極レンズ（図４９Ｂ）を用いたウラニウム（ａｍｕ＝約２３８）の結果を示している。
図４５Ａ～４９Ｂのそれぞれに見られるように、レンズにＭＳプログラム可能要素が存在していることは、測定された要素のそれぞれの感度を増加させた。
実施例４
１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を含む四重極イオンデフレクタを製造できる。図５０を参照すると、極５００２、５００４、５００６および５００８はそれぞれ、アレイのパターンでそれらの内面に配置された複数のＭＳプログラム可能要素（要素５０１１、５０１２、５０１３として群化され、それぞれが電極として構成される）を含むものとして示されている。群５０１１のＭＳＰＥは、一般に、極５００８の同じ半径方向平面に配置されている。同様に、５０１２として群化されたＭＳＰＥは同様の半径方向平面に配置され、５０１３として群化されたＭＳＰＥは同様の半径方向平面に配置される。５０１２として群化されたＭＳＰＥは、ＭＳＰＥの５０１１、５０１３が配置されている半径方向の平面の間に配置される。この実施例では、外側のＭＳプログラム可能要素５０１１、５０１３は、内側のＭＳプログラム可能要素５０１２よりも正である。内側のプログラム可能要素５０１２は、イオンビーム（またはその中の特定のイオン）を閉じ込めるためのポテンシャル井戸を形成することができる。イオン出口５０２１に近いＭＳプログラム可能要素は、入口５００１に近いＭＳプログラム可能要素の電圧と比較して、より多くの負の電圧を含み得る。この構成により、イオンデフレクタによるイオンビームの成形が可能になる。極５００２、５００４、５００６および５００８のそれぞれは、導電性または非導電性であり得るか、および／または極とＭＳプログラム可能要素（極５００２、５００４、５００６および５００８が導電性である）との間に絶縁材料を含み得、電気的にＭＳプログラム可能要素から極を分離するようにする。
実施例５
１つまたは複数のＭＳプログラム可能要素を含むイオンマルチプレクサを製造することができる。図５１を参照すると、図２５Ｅに示されるものと同様の平面双極子イオンガイドを含むコンパクトな平面イオンマルチプレクサを製造することができる。マルチプレクサは、第一のイオンガイド５１１５および第二のイオンガイド５１２５を備えることができる。第一のイオンガイド５１１５は、第一のイオン源５１１０に流体結合することができ、第二のイオンガイド５０２５は、第二のイオン源５１２０に流体結合することができる。第三のイオンガイド５１３５は、ガイド５１１５、５１２５のそれぞれに流体結合することができ、イオンガイド５１１５、５１２５、および５１３５は、一緒に使用して、異なるイオン源５１１０、５１２０から異なるイオンを選択し、選択されたイオンを出力５１５０、例えば、質量分析器、検出器などに供給することができる。異なる源５１１０、５１２０からの異なるイオンを選択し、出力５１５０として供給することができる。
実施例６
複数のイオンガイドを含むイオンのスイッチが図５２に示されている。スイッチ５２００は、複数のＭＳＰＥを含む第一のイオンガイド５２１０、複数のＭＳＰＥを含む第二のイオンガイド５２２０、および複数のＭＳＰＥを含む第三のイオンガイドを備える。スイッチ５２００は、イオン入力５２５０に流体結合されており、イオン入力５２５０から受け取ったイオンを１つまたは複数の下流のコンポーネント５２６０、５２７０に出力することができる。いくつかの例では、下流のコンポーネント５２６０、５２７０のそれぞれは、同じであっても異なっていてもよい質量分析器であり得る。他の例では、下流のコンポーネント５２６０、５２７０のそれぞれは、同じであっても異なっていてもよい検出器であり得る。いくつかの構成では、下流のコンポーネント５２６０、５２７０の１つは、飛行時間デバイスであり得、下流のコンポーネント５２６０、５２７０の他のコンポーネントは、質量分析器、検出器、または飛行時間デバイスであり得る。下流のコンポーネントの他の組み合わせも可能である。プロセッサ５２８０は、イオンガイド５２１０、５２２０、５２３０（および任意選択で他のコンポーネント）に電気的に結合されて、必要に応じてイオンの捕捉および／または放出を制御することができる。
実施例７
レンズスタック５３００の図が図５３に示されており、第一のレンズ５３１０および第二のレンズ５３２０を含む。第一のレンズ５３１０は、それぞれがリング電極として配置されたＭＳＰＥの５３１２、５３１４を含み、第二のレンズ５３２０は、それぞれがリング電極として配置されたＭＳＰＥの５３２２、５３２４を含む。電極５３１４、５３２４が、電極５３１２、５３２２よりも高いので、リング電極５３１２、５３２２は、それぞれ、リング電極５３１４、５３２４内に配置されているように示されている。レンズ５３１０は、レンズ５３１０の中央開口５３１５に向かってイオンを引っ張るように作用することができ、レンズ５３２０の中央開口５３２５にイオンを供給する。電圧をＭＳＰＥの５３１２、５３１４に供給して、イオンを開口５３１５の中央部分に向かって引っ張ることができる。電圧をＭＳＰＥの５３２２、５３２４に供給して、イオンをより狭いビームに維持するか、中央開口５３２５を出るイオンビームの発散または拡散を促進するために使用できる。必要であれば、３つ、４つ、またはそれ以上のレンズがレンズスタックにおいて存在できる。ＭＳＰＥの５３１２、５３１４とＭＳＰＥの５３２２、５３２４は概して互いに反対向きであるが、必要であれば互いに向き合うこともできる。
レンズスタック５３００を使用する異なる構成では、レンズ５３１００を使用して、イオンを開口５３１５に入れることを有効にする前に、レンズ５３１０に沿ってイオンを積み上げる「電気のフェンス」を設けることができる。この効果は、イオンが開口５３１５に通過することを可能にする前に、レンズの電極５３１２、５３１４を使用してイオンの集中を可能にすることができる。
実施例８
「イオンオンデマンド」（ＩＯＤ）システムは、本明細書で説明するＭＳＰＥを使用して作成できる。ＩＯＤの１つの構成では、双極子イオントラップを使用して、特定のタイプのイオンを必要になるまで保持できる。１つの構成が図５４に示されており、ＩＯＤシステム５４２０は、流体結合された質量分析器５４１０の下流に配置されている。質量分析器５４１０を使用して、特定の質量電荷比を有するイオンを選択することができ、これらの選択されたイオンは、ＩＯＤシステム５４２０に存在するＭＳＰＥを含む双極子イオントラップに供給することができる。ＩＯＤシステム５４２０は、機器のキャリブレーション、イオン注入などの下流の操作に必要になるまでイオンを保存できる。その後、ＭＳＰＥの電圧を変更してイオンをＩＯＤシステムから出力して、イオンを双極子イオントラップから押し出すことができる。ＩＯＤシステムの制御は、通常、プロセッサを使用して実行される。
ＩＯＤシステムの他の構成では、ＩＯＤシステムを質量分析器５４１０の上流に配置して、質量分析器５４１０を使用してそれらのイオンを選択および／または分析する必要があるようになるまで、特定のタイプのイオンまたは特定の源からのイオンを保持することができる。
本明細書に開示される実施例の要素を導入するときに、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」は、１つ以上の要素が存在することを意味することを意図している。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」および「ｈａｖｉｎｇ（有する）」という用語は、オープンエンドであり、列記された要素以外の追加的な要素が存在し得ることを意味することを意図している。当業者は、本開示の利点を考慮して、実施例の様々なコンポーネントが、他の実施例において様々なコンポーネントと交換または置換され得ることを認識する。
特定の態様、実施例、および実施形態を上で説明してきたが、当業者は、本開示の利点を考慮して、開示される例示的な態様、構成、実施例、および実施形態の追加、置換、修正、および変更が可能であることを認識する。

Claims (50)

  1. 基板、および前記基板に配置された少なくとも１つのプログラム可能電極を含み、前記少なくとも１つのプログラム可能電極が前記基板から電気的に分離され、前記少なくとも１つのプログラム可能電極が、イオンを受け取るように構成されている空間内に電場を提供するように構成される、質量分析計のコンポーネント。
  2. 前記質量分析計のコンポーネントの前記基板がスキマーコーンとして構成され、前記スキマーコーンが、前記スキマーコーンの表面に配置された前記少なくとも１つのプログラム可能電極を含む、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  3. 前記質量分析計のコンポーネントの前記基板は、サンプリングコーンとして構成され、前記サンプリングコーンは、前記サンプリングコーンの表面に配置された前記少なくとも１つのプログラム可能電極を含む、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  4. 前記質量分析計のコンポーネントの前記基板が、イオンデフレクタの１つのイオン極として構成され、前記１つのイオン極が、前記イオン極の表面に配置された前記少なくとも１つのプログラム可能電極を含む、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  5. 前記質量分析計のコンポーネントの前記基板がレンズとして構成され、前記レンズが、前記レンズの表面に配置された前記少なくとも１つのプログラム可能電極を含む、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  6. 質量分析計のコンポーネントの前記基板は、衝突反応セルのロッドとして構成され、前記ロッドは、前記ロッドの表面に配置された前記少なくとも１つのプログラム可能電極を含む、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  7. 前記質量分析計のコンポーネントの前記基板が、少なくとも１つのロッドセットを含む質量分析器として構成され、前記少なくとも１つのロッドセットのうちの１つのロッドが、前記１つのロッドの表面に配置された前記少なくとも１つのプログラム可能電極を含む、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  8. 前記質量分析計のコンポーネントの前記基板は、飛行時間分析器のレンズとして構成され、前記レンズは、前記レンズの表面に配置された前記少なくとも１つのプログラム可能電極を含む、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  9. 前記質量分析計のコンポーネントの前記基板がイオントラップとして構成され、前記イオントラップが、前記イオントラップの表面に配置された前記少なくとも１つのプログラム可能電極を含む、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  10. 前記質量分析計のコンポーネントの前記基板が誘導デバイスとして構成され、前記誘導デバイスが、前記誘導デバイスの表面に配置された前記少なくとも１つのプログラム可能電極を含む、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  11. 前記質量分析計のコンポーネントの前記基板がトーチとして構成され、前記トーチが、前記トーチの表面に配置された前記少なくとも１つのプログラム可能電極を含む、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  12. 前記質量分析計のコンポーネントの前記基板がインジェクターとして構成され、前記インジェクターが、前記インジェクターの外面に配置された前記少なくとも１つのプログラム可能電極を含む、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  13. 前記質量分析計のコンポーネントの前記基板がネブライザーまたはスプレーチャンバとして構成され、前記ネブライザーまたはスプレーチャンバが、前記ネブライザーまたは前記スプレーチャンバの表面に配置された前記少なくとも１つのプログラム可能電極を含む、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  14. 前記質量分析計のコンポーネントの前記基板が、ドリフト管の集束リングの表面に配置された前記少なくとも１つのプログラム可能電極を含む前記ドリフト管として構成される、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  15. 前記質量分析計のコンポーネントの前記基板が、前記少なくとも１つのプログラム可能電極を含む平面イオンガイドとして構成される、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  16. 前記基板に配置され、前記基板から電気的に分離された追加のプログラム可能電極であって、前記少なくとも１つのプログラム可能電極および前記追加のプログラム可能電極は、前記イオンを受け取るように構成された前記空間内に電場を提供するように一緒に構成される、追加のプログラム可能電極をさらに含む、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  17. 各々が前記基板に配置された複数の別個の個別プログラム可能電極を含む電極のアレイをさらに備え、前記少なくとも１つのプログラム可能電極が、前記電極のアレイの電極であり、前記イオンを受け取るように構成された前記空間内に前記電場を提供するように構成される、請求項１に記載の質量分析計のコンポーネント。
  18. イオンレンズであって、
    第一の表面および第二の表面を含む平面基板、
    前記平面基板の前記第一の表面にあり、前記平面基板の前記第一の表面から電気的に分離されたプログラム可能電極であって、イオンを受け取るように構成された空間内に電場を提供するように構成されたプログラム可能電極を含む、イオンレンズ。
  19. 前記平面基板がプリント回路基板として構成されている、請求項１８に記載のイオンレンズ。
  20. 前記プログラム可能電極は、前記プリント回路基板のエッチングされた電極である、請求項１９に記載のイオンレンズ。
  21. 前記プログラム可能電極と前記第一の表面との間に絶縁材料をさらに備える、請求項１８に記載のイオンレンズ。
  22. 前記第一の表面に追加のプログラム可能電極をさらに備える、請求項１８に記載のイオンレンズ。
  23. 前記プログラム可能電極および前記追加のプログラム可能電極の各々がリング電極として構成される、請求項２２に記載のイオンレンズ。
  24. 各リング電極と前記第一の表面との間に絶縁材料をさらに備える、請求項２３に記載のイオンレンズ。
  25. 前記第一の表面に第三のプログラム可能電極をさらに備える、請求項２３に記載のイオンレンズ。
  26. 各リング電極と前記第一の表面との間に絶縁材料をさらに備える、請求項２５に記載のイオンレンズ。
  27. 少なくとも１つのリング電極に電気的に結合された電源をさらに備える、請求項２６に記載のイオンレンズ。
  28. 前記プログラム可能電極と前記追加のプログラム可能電極とを電気的に結合するように構成された第一の抵抗器をさらに備える、請求項２６に記載のイオンレンズ。
  29. 前記追加のプログラム可能電極と前記第三のプログラム可能電極とを電気的に結合するように構成された第二の抵抗器をさらに備える、請求項２６に記載のイオンレンズ。
  30. 前記第一の抵抗器および第二の抵抗器は、前記第三のプログラム可能電極に供給される電圧が前記プログラム可能電極に供給される電圧よりも大きくなるように選択される、請求項２９に記載のイオンレンズ。
  31. 前記第一の抵抗器および第二の抵抗器は、前記プログラム可能電極に供給される電圧が、前記第三のプログラム可能電極に供給される電圧よりも大きくなるように選択される、請求項２９に記載のイオンレンズ。
  32. 双極子イオンガイドであって、
    第一の基板に配置された第一のセットの電極、および
    前記第一の基板から空間的に分離された第二の基板に配置された第二のセットの電極を含み、前記第一のセットの各電極は独立してプログラム可能であり、前記第二のセットの各電極は独立してプログラム可能であり、前記第一のセットおよび前記第二のセットの前記電極が、前記空間的に分離された電極間の空間内に電場を提供して、前記第一の基板と前記第二の基板との間のイオンを誘導するように構成される、双極子イオンガイド。
  33. 前記第一のセットの電極の中心電極および前記第二のセットの電極の中心電極はそれぞれ、前記双極子イオンガイド内に前記イオンをトラップするようにプログラムされている、請求項３２に記載の双極子イオンガイド。
  34. 前記第一のセットの電極の前記中心電極および前記第二のセットの電極の前記中心電極は、それぞれ、ＲＦ電圧でプログラムされている、請求項３３に記載の双極子イオンガイド。
  35. 前記第一のセットの電極の前記中心電極に隣接する電極および前記第二のセットの電極の前記中心電極に隣接する電極は、より正に帯電するようにプログラムされている、請求項３４に記載の双極子イオンガイド。
  36. 前記第一のセットの電極の中心電極および前記第二のセットの電極の中心電極はそれぞれ、前記双極子イオンガイドに供給されるイオンをフィルタリングするために差動ＲＦおよびＤＣ電圧でプログラムされる、請求項３２に記載の双極子イオンガイド。
  37. 前記第一の基板および前記第二の基板のそれぞれが、プログラム可能な基板として構成されている、請求項３２に記載の双極子イオンガイド。
  38. 前記第一のセットの電極は、線形電極のアレイとして構成される、請求項３２に記載の双極子イオンガイド。
  39. 前記第二のセットの電極が線形電極のアレイとして構成される、請求項３２に記載の双極子イオンガイド。
  40. 前記第一のセットの電極および前記第二のセットの電極のそれぞれに電気的に結合された電源をさらに備える、請求項３２に記載の双極子イオンガイド。
  41. イオンスイッチであって、
    第一のイオン源に流体結合された第一のイオンガイドであって、第二の基板から空間的に配置された第一の基板を含み、前記第一のイオンガイドの前記第一の基板および前記第二の基板のそれぞれは、電極のそれぞれのセットを含み、電極の各それぞれのセットは、そのそれぞれの基板から電気的に分離されており、
    前記第一の基板の前記電極および前記第二の基板の前記電極は、前記空間的に分離された第一の基板と第二の基板との間の空間内に電場を提供するように構成される、第一のイオンガイド、
    第二のイオン源に流体結合された第二のイオンガイドであって、第四の基板から空間的に配置された第三の基板を含み、前記第一のイオンガイドの前記第三の基板および前記第四の基板の各々は、電極のそれぞれのセットを含み、電極の各それぞれのセットは、それぞれの基板から電気的に分離され、前記第三の基板の前記電極および前記第四の基板の前記電極は、前記空間的に分離された第三の基板および第四の基板の間の空間内に電場を提供するように構成される、第二のイオンガイド、および
    前記イオンスイッチの第一のモードで前記第一のイオンガイドからのイオン排出を提供し、前記イオンスイッチの第一のモードで前記第二のイオンガイドからのイオン排出を遮断するために、前記第一のイオンガイドおよび前記第二のイオンガイドのそれぞれに第一のそれぞれの電圧を供給するように構成されたプロセッサであって、前記第一のイオンガイドおよび前記第二のイオンガイドの各々に第二のそれぞれの電圧を供給して、前記イオンスイッチの第二のモードで前記第一のイオンガイドからのイオン排出を遮断するように構成され、前記イオンスイッチの前記第二のモードで前記第二のイオンガイドからのイオン排出を提供する、プロセッサを含むイオンスイッチ。
  42. 前記第一のイオンガイドの前記第一の基板の第一のセットの電極の中心電極、および前記第一のイオンガイドの前記第二の基板の第二のセットの電極の中心電極は、それぞれ、前記第一のイオンガイド内の前記イオンをトラップするようにプログラムされている、請求項４１に記載のイオンスイッチ。
  43. 前記第一のイオンガイドの前記第一の基板の前記第一のセットの電極の前記中心電極、および前記第一のイオンガイドの前記第二の基板の前記第二のセットの電極の前記中心電極は、それぞれＲＦ電圧でプログラムされている、請求項４２に記載のイオンスイッチ。
  44. 前記第二のイオンガイドの前記第三の基板の第一のセットの電極の中心電極、および前記第二のイオンガイドの前記第四の基板の第二のセットの電極の中心電極が、それぞれ、前記第二のイオンガイド内の前記イオンをトラップするようにプログラムされている、請求項４２に記載のイオンスイッチ。
  45. 前記第二のイオンガイドの前記第三の基板の前記第一のセットの電極の前記中心電極、および前記第二のイオンガイドの前記第四の基板の前記第二のセットの電極の前記中心電極は、それぞれＲＦ電圧でプログラムされている、請求項４４に記載のイオンスイッチ。
  46. 前記第一のイオンガイドの前記第一のセットの電極の前記中心電極に隣接する電極、および前記第一のイオンガイドの前記第二のセットの電極の前記中心電極に隣接する電極は、より正に帯電するようにプログラムされている、請求項４２に記載のイオンスイッチ。
  47. 前記第一のイオンガイドの前記第一のセットの電極の中心電極、および前記第一のイオンガイドの前記第二のセットの電極の中心電極はそれぞれ、前記イオンスイッチに供給されるイオンをフィルタリングするために差動ＲＦおよびＤＣ電圧でプログラムされる、請求項４２に記載のイオンスイッチ。
  48. 前記第一のイオンガイドの前記第一の基板および前記第二の基板のそれぞれが、プログラム可能な基板として構成されている、請求項４１に記載のイオンスイッチ。
  49. 前記第一のイオンガイドの前記第一の基板の第一のセットの電極、および前記第一のイオンガイドの前記第二の基板の第二のセットの電極は、それぞれ、線形電極のアレイとして構成されている、請求項４１に記載のイオンスイッチ。
  50. 前記第三の基板の前記第一のセットの電極、および前記第二のイオンガイドの前記第四の基板の前記第二のセットの電極は、それぞれ、線形電極のアレイとして構成される、請求項４９に記載のイオンスイッチ。
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