JP2023500646A - フーリエ変換質量分析の方法およびシステム - Google Patents

Abstract

種々の側面では、本明細書に開示される方法およびシステムは、２つの動作モード、すなわち、透過モードおよび捕捉モードにおいてフーリエ変換質量分析（ＦＴＭＳ）四重極分析器を動作させることが可能である。捕捉モードにおいて、イオンは、最初に、励起パルスを受け、検出のためにＦＴＭＳ質量分析器から射出されることに先立って、ＦＴＭＳ質量分析器内で捕捉および冷却される。しかしながら、透過モードにおいて、ＦＴＭＳ質量分析器は、励起パルスが、ＦＴＭＳ質量分析器を通して連続的に透過されているイオンビームのイオンに印加されるため、より迅速な分析を提供し得る。

Description

（関連出願の相互参照）
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、２０１９年１０月３０日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｆ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」と題された、米国仮出願第６２／９２８，０５２号の優先権を主張する。

本教示は、概して、質量分析に関し、より具体的には、種々の異なる質量分析計において採用され得る、フーリエ変換質量分析器を組み込む方法およびシステムに関する。

質量分析（ＭＳ）は、定量的用途および定性的用途の両方を伴う、試験物質の元素組成を決定するための分析技法である。例えば、ＭＳは、未知の化合物を同定し、分子中の元素の同位体組成を決定し、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し、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。

フーリエ変換は、時間ドメイン信号を周波数ドメインに、または逆も同様に変換するために使用される、数学的アルゴリズムである。フーリエ変換質量分析（ＦＴＭＳ）の公知の技法では、イオンが、励起され、それらの発振が、時間ドメインにおいて測定される。フーリエ変換が、次いで、イオンの測定された時間ドメイン発振を周波数ドメインに変換するために使用される。イオンの発振の周波数は、イオンの質量／電荷比（ｍ／ｚ）に反比例するため、フーリエ変換から求められた周波数は、ｍ／ｚ値に変換され、質量スペクトルが、生成される。

ＦＴＭＳは、時として、他のタイプの質量分析よりも良好な解像力および質量正確度を提供することができるが、改良された分解能、感度、ならびに／もしくは速度を提供する、改良されたＦＴＭＳシステムおよび方法の必要性が残っている。

本教示の種々の側面によると、ＦＴＭＳを実施するための改良された方法およびシステムが、開示される。ＦＴＭＳの公知の技法は、概して、それらの励起を引き起こすことに先立って、イオンを捕捉および冷却するための比較的に長いステップを要求する一方、本明細書に開示される方法およびシステムの種々の実施形態は、２つの動作モード、すなわち、透過モードならびに捕捉モードにおいてＦＴＭＳ分析器を動作させることが可能である。透過モードの間、例えば、本教示の種々の側面によるＦＴＭＳ質量分析器は、励起パルスが、ＦＴＭＳ質量分析器を通して連続的に透過されているイオンビームのイオンに印加されるため、捕捉モードに対してより迅速な分析を提供し得る。しかしながら、透過モードにおいて発生される時変信号から計算された質量スペクトルが、不十分な強度および／または分解能を提供する事例では、例えば、ＦＴＭＳ質量分析器は、代わりに、捕捉モードにおいて動作するようにトリガされることができ、イオンビームからのイオンは、最初に、励起パルスを受けること、および検出のためのＦＴＭＳ質量分析器からの励起されたイオンの射出に先立って、ＦＴＭＳ質量分析器内で捕捉ならびに冷却される。

本教示の種々の側面によると、例えば、ＦＴＭＳ質量分析器が動作される動作モードに応じて、改良された分解能、感度、および／または速度を提供し得る、改良されたＦＴＭＳベースの方法ならびにシステムが、開示される。ある側面では、質量分析を実施する方法が、提供され、本方法は、透過モードおよび捕捉モードのうちの１つにおいて動作するように四重極アセンブリをトリガするステップと、複数のイオンを四重極アセンブリの中に透過させるステップとを含む。種々の側面では、四重極アセンブリは、四重極ロッドセットと、複数の補助電極とを備え、四重極ロッドセットは、イオンを受け取るための入力端と、それを通してイオンが四重極ロッドセットから退出する出力端とを備え、退出レンズが、四重極ロッドセットの出力端に隣接して配置される。透過モードにあるとき、イオンを四重極アセンブリの中に透過させる間、イオンは、イオンの半径方向閉じ込めのための場を発生させるように、四重極ロッドセットのロッドのそれぞれに少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）電圧を印加することによって、その中にイオンを捕捉することなく、四重極アセンブリを通して透過され（ＤＣロッドオフセットおよび／またはＤＣ分解電圧が、加えて、透過モードにおいて四重極ロッドセットのロッドに印加されることができる）、電圧パルスが、その長期周波数において四重極を通して透過されているイオンの少なくとも一部の半径方向発振を励起するように、四重極アセンブリを横断して印加され、該出力端に近接するフリンジ場が、該励起されたイオンが、四重極ロッドセットから退出するにつれて、該励起されたイオンの少なくとも一部の該半径方向発振を軸方向発振に変換する。一方、捕捉モードにあるとき、四重極アセンブリの中に透過されたイオンは、イオンが四重極アセンブリの中に透過されている間、ｉ）少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧および少なくとも１つのＲＦ電圧を四重極ロッドセットの四重極ロッドのそれぞれに印加し、ｉｉ）１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を複数の補助電極に印加し、ｉｉｉ）ＤＣ電圧およびＲＦ電圧を退出レンズに印加することによって、その中に捕捉される。イオンが、四重極アセンブリ内で捕捉および冷却された後、例えば、電圧パルスが、その長期周波数において四重極アセンブリ内に捕捉されたイオンの少なくとも一部における半径方向発振を励起するように、四重極アセンブリを横断して印加される。励起されたイオンは、次いで、四重極ロッドセットから軸方向に射出される。透過モードまたは捕捉モードのいずれかにおいて、本方法はさらに、四重極ロッドセットから退出する該励起されたイオンの少なくとも一部を検出し、時変信号を発生させるステップを含んでもよい。ある側面では、四重極ロッドセットから退出するイオンの分析スペクトルが、時変信号から取得されてもよい。実施例として、分析スペクトルが、周波数ドメイン信号を発生させるために、時変信号のフーリエ変換を実施することによって取得されることができる。種々の側面では、分析スペクトルは、イオンビームの強度およびその中の特定のｍ／ｚの１つまたはそれを上回るイオンの強度のうちの少なくとも１つを含む、イオンビーム組成情報を提供することができる。

四重極アセンブリは、非限定的実施例として、ユーザによる選択によって、特定の器具、実験、および／またはサンプルの先験的もしくは経験的知識に基づいて、および／または以前の分析から取得されたデータに基づいてを含む、種々の理由から透過モードおよび捕捉モードのうちの１つにおいて動作するように（例えば、手動で、もしくはコントローラの制御下等で自動的に）トリガされてもよい。実施例として、四重極アセンブリは、先行する分析の結果に基づいて、透過モードにおける動作から捕捉モードに切り替えられることができる。いくつかの側面では、四重極アセンブリは、分析スペクトルにおける１つまたはそれを上回る特定のｍ／ｚの少なくとも１つのイオンの強度が、ある閾値を下回る事例において、透過モードから捕捉モードに切り替えられてもよい。加えて、または代替として、四重極アセンブリは、分析スペクトルの分解能を増加させるために、透過モードから捕捉モードに切り替えられてもよい。実施例として、四重極アセンブリは、分析スペクトルにおける１つまたはそれを上回る特定のｍ／ｚの少なくとも１つのイオンのＦＷＭＨが、ある閾値を上回る事例において、透過モードから捕捉モードに切り替えられてもよい。

四重極アセンブリは、種々の構成を有してもよい。いくつかの側面では、例えば、四重極ロッドセットは、入力端から出力端まで中心縦方向軸に沿って延在する、ロッドの第１の対と、ロッドの第２の対とを備えてもよく、四重極ロッドセットのロッドは、各対のロッドが、中心縦方向の対向する側上に配置されるように、中心縦方向軸から離間される一方、複数の補助電極は、その対向する側上に中心縦方向軸に沿って延在する、補助電極の対を備えてもよく、補助電極はそれぞれ、ロッドの第１の対の単一のロッドとロッドの第２の対の単一のロッドとの間に間置される。いくつかの関連する側面では、電圧パルスは、四重極ロッドセットの第１および第２の対のうちの一方のロッドを横断して印加されてもよい。いくつかの側面では、電圧パルスは、代わりに、補助電極を横断して印加されてもよい。種々の側面では、補助電極の対は、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）電極であってもよい。加えて、または代替として、複数の電極はまた、四重極ロッドセットを囲繞し、入力端と補助電極の対との間に配置される、カラー電極を備えてもよい。

透過モードまたは捕捉モードの間に印加される電圧パルスの振幅および持続時間は、例えば、特定の用途に基づいて選択されることができる。実施例として、電圧パルスは、約１０ナノ秒（ｎ秒）～約１ミリ秒の範囲内、例えば、約１マイクロ秒～約１００マイクロ秒の範囲内、または約５マイクロ秒～約５０マイクロ秒の範囲内、もしくは約１０マイクロ秒～約３０マイクロ秒の範囲内の持続時間を有することができる。さらに、電圧パルスは、例えば、約１０ボルト～約１００ボルトの範囲内の振幅を有することができる。例えば、電圧パルスの振幅は、約２０ボルト～３０ボルトの範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、電圧パルスは、双極性電圧として、すなわち、一方のロッドへの正の電圧および別のもの（典型的には、斜めに対向するロッド）への負の電圧の印加を介して印加される。他の実施形態では、電圧パルスは、単一のロッドに印加されてもよい。種々の側面では、透過モードおよび捕捉モードの間に印加される電圧パルスは、振幅ならびに／もしくは持続時間において変動することができる。

ある側面では、本方法はさらに、捕捉モードにあるとき、四重極アセンブリ内に圧力およびガス流を印加し、その中に捕捉されるイオンを冷却するステップを含むことができる。いくつかの側面では、本方法はさらに、補助電極に印加されるＤＣ電圧および退出レンズのＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回るものを調節するステップを含むことができる。

ある側面では、本方法はさらに、透過モードにあるとき、四重極を通して選択されたｍ／ｚ範囲のイオンの一部を選択的に透過させるために、分解ＤＣ電圧を四重極ロッドセットに印加するステップを含むことができる。

本教示の種々の側面によると、複数のイオンを発生させるためのイオン源と、四重極ロッドセットと、複数の補助電極とを備える、四重極アセンブリであって、該四重極ロッドセットは、イオンを受け取るための入力端と、それを通してイオンが四重極ロッドセットから退出する出力端とを備える、四重極アセンブリとを備える、質量分析計システムが、提供される。退出レンズが、四重極ロッドセットの出力端に隣接して配置される。種々の側面では、本システムはまた、四重極アセンブリに結合される、１つまたはそれを上回る電力供給源と、時変信号を発生させるように、四重極ロッドセットから退出するイオンの少なくとも一部を検出するための検出器とを備えてもよい。本システムの種々の構成要素に動作的に結合される、コントローラもまた、提供され、コントローラは、透過モードおよび捕捉モードのうちの１つにおいて動作するように四重極アセンブリをトリガするように構成されてもよい。透過モードにおいて、コントローラは、イオンの半径方向閉じ込めのための場を発生させ、その中にイオンを捕捉することなく、四重極アセンブリを通してイオンを透過させるように、四重極ロッドセットのロッドのそれぞれに少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）電圧を印加するために、１つまたはそれを上回る電力供給源を制御し、その長期周波数において四重極を通して透過されているイオンの少なくとも一部の半径方向発振を励起するように、四重極アセンブリを横断して電圧パルスを印加するために、１つまたはそれを上回る電力供給源を制御するように構成されてもよく、該出力端に近接するフリンジ場が、該励起されたイオンが、四重極ロッドセットから退出するにつれて、該励起されたイオンの少なくとも一部の該半径方向発振を軸方向発振に変換する。透過モードにおいて、コントローラは、四重極アセンブリ内にイオンを捕捉するように、ｉ）少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧および少なくとも１つのＲＦ電圧を四重極ロッドセットの四重極ロッドのそれぞれに印加し、ｉｉ）１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を複数の補助電極に印加し、ｉｉｉ）ＤＣ電圧およびＲＦ電圧を退出レンズに印加するために、１つまたはそれを上回る電力供給源を制御し、その長期周波数において四重極アセンブリ内に捕捉されたイオンの少なくとも一部の半径方向発振を励起するように、四重極アセンブリを横断して電圧パルスを印加するために、１つまたはそれを上回る電力供給源を制御し、四重極ロッドセットから励起されたイオンを軸方向に射出するために、１つまたはそれを上回る電力供給源を制御するように構成されてもよい。コントローラはまた、透過モードまたは捕捉モードのいずれかにおいて、時変信号から四重極ロッドセットから退出するイオンの分析スペクトルを発生させるように構成されてもよい。実施例として、コントローラは、透過モードまたは捕捉モードのいずれかにおいて、電圧パルスによって励起されるイオンの情報を含有する周波数ドメイン信号を発生させるように、該時変信号のフーリエ変換を実施するように構成されてもよい。

いくつかの側面では、コントローラは、以前の分析スペクトルに基づいて、四重極アセンブリを透過モードから捕捉モードに切り替えるように構成されてもよい。例えば、コントローラは、分析スペクトルにおける１つまたはそれを上回る特定のｍ／ｚの少なくとも１つのイオンの強度が、ある閾値を下回る事例において、四重極アセンブリを透過モードから捕捉モードに切り替えるように構成されてもよい。代替として、または加えて、コントローラは、分析スペクトルの分解能を増加させるために、四重極アセンブリを透過モードから捕捉モードに切り替えるように構成されてもよい。例えば、コントローラは、分析スペクトルにおける１つまたはそれを上回る特定のｍ／ｚの少なくとも１つのイオンのＦＷＭＨが、ある閾値を上回る事例において、四重極アセンブリを透過モードから捕捉モードに切り替えるように構成されてもよい。

ある側面では、本システムはさらに、少なくとも１つのガス入口と、少なくとも１つのガス出口とを備え、コントローラはさらに、四重極アセンブリ内の圧力およびガス流を調節するために、ガス入口ならびにガス出口を制御するように構成されてもよい。実施例として、コントローラは、四重極アセンブリを約０．５×１０^－５～約５×１０^－５トルの範囲内の圧力に維持し、捕捉モードの間に四重極アセンブリ内のイオンを冷却するために、ガス入口およびガス出口を制御するように構成されてもよい。

ある実施形態では、そのコンテンツが、質量分析の方法を実施するように、プロセッサ上で実行される命令を伴う、プログラムを含む、非一過性かつ有形コンピュータ可読記憶媒体を含む、コンピュータプログラム製品が、開示される。本方法は、システムを提供するステップを含み、本システムは、１つまたはそれを上回る明確に異なるソフトウェアモジュールを備え、明確に異なるソフトウェアモジュールは、動作モード選択モジュールと、透過モードモジュールと、捕捉モードモジュールと、分析モジュールとを備える。本方法はさらに、動作モード選択モジュールを使用して、四重極アセンブリおよびそれと関連付けられる退出レンズを動作させるために、透過モードならびに捕捉モードのうちの１つを選択するステップを含み、四重極アセンブリは、四重極ロッドセットと、四重極ロッドセットのロッドの間に配置される、複数の補助電極とを備え、該四重極ロッドセットは、イオンを受け取るための入力端と、それを通してイオンが四重極ロッドセットから退出する出力端とを備え、退出レンズは、四重極ロッドセットの出力端に隣接して配置される。透過モードにあるとき、透過モードモジュールは、イオンの半径方向閉じ込めのための場を発生させるように、四重極ロッドセットのロッドのそれぞれに少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）電圧を印加することによって、その中にイオンを捕捉することなく、四重極アセンブリを通してイオンを透過させ、その長期周波数において四重極を通して透過されているイオンの少なくとも一部の半径方向発振を励起するように、四重極アセンブリを横断して電圧パルスを印加するために使用され、該出力端に近接するフリンジ場が、該励起されたイオンが、四重極ロッドセットから退出するにつれて、該励起されたイオンの少なくとも一部の該半径方向発振を軸方向発振に変換する。捕捉モードにあるとき、捕捉モードモジュールは、四重極アセンブリの中にイオンを透過させる間、ｉ）少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧および少なくとも１つのＲＦ電圧を四重極ロッドセットの四重極ロッドのそれぞれに印加し、ｉｉ）１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を複数の補助電極に印加し、ｉｉｉ）ＤＣ電圧およびＲＦ電圧を退出レンズに印加することによって、四重極アセンブリの中に透過されたイオンを捕捉し、その長期周波数において四重極アセンブリ内に捕捉されたイオンの少なくとも一部の半径方向発振を励起するように、四重極アセンブリを横断して電圧パルスを印加し、四重極ロッドセットから励起されたイオンを軸方向に射出するために使用される。分析モジュールは、透過モードまたは捕捉モードのいずれかにおいて、検出器によって提供される時変信号から四重極ロッドセットから退出するイオンの分析スペクトルを発生させるために使用される。

本教示の種々の側面のさらなる理解が、下記に簡潔に説明される、関連付けられる図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって取得されることができる。

図１は、出願人の教示の種々の側面による、例示的質量分析計システムを図式的に描写する。

図２Ａは、出願人の教示の種々の側面による、図１のシステムにおける使用のために好適な例示的四重極アセンブリを図式的に描写する。図２Ｂ－Ｄは、図２Ａに識別される場所における四重極アセンブリの概略断面を表す。 図２Ａは、出願人の教示の種々の側面による、図１のシステムにおける使用のために好適な例示的四重極アセンブリを図式的に描写する。図２Ｂ－Ｄは、図２Ａに識別される場所における四重極アセンブリの概略断面を表す。 図２Ａは、出願人の教示の種々の側面による、図１のシステムにおける使用のために好適な例示的四重極アセンブリを図式的に描写する。図２Ｂ－Ｄは、図２Ａに識別される場所における四重極アセンブリの概略断面を表す。 図２Ａは、出願人の教示の種々の側面による、図１のシステムにおける使用のために好適な例示的四重極アセンブリを図式的に描写する。図２Ｂ－Ｄは、図２Ａに識別される場所における四重極アセンブリの概略断面を表す。

図３は、種々の実施形態による、四重極アセンブリが透過モードの間に制御される方法を描写する、例示的な一連のタイミング図である。

図４は、種々の実施形態による、四重極アセンブリが捕捉モードの間に制御される方法を描写する、例示的な一連のタイミング図である。

図５Ａは、種々の実施形態による、透過モードにおいて取得される時変信号を例示し、図５Ｂおよび５Ｃは、それから導出される周波数ドメインおよび質量スペクトルに対応する。図５Ｄは、同一のサンプルからのものであるが、捕捉モードにおいて四重極アセンブリを動作させる間に発生される質量スペクトルを例示する。

図６は、出願人の教示の種々の側面による、四重極アセンブリとの併用のために好適なコントローラの例示的実装を図式的に描写する。

図７は、出願人の教示の種々の側面による、質量分析計システムを動作させる例示的方法を描写する。

図８は、出願人の教示の種々の側面による、質量分析計システムを動作させる別の例示的方法を描写する。

詳細な説明
明確化のために、以下の議論が、そうすることが便宜的または適切であるときは常に、ある具体的詳細を省略しながら、本出願人の教示の実施形態の種々の側面を詳述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する特徴の議論は、若干略記され得る。周知の構想または概念もまた、簡潔にするために、詳細には議論されない場合がある。当業者は、本出願人の教示のいくつかの実施形態が、実施形態の徹底的な理解を提供するためにのみ本明細書に記載される、あらゆる実装において具体的に説明される詳細のうちのあるものを要求しない場合が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が、本開示の範囲から逸脱することなく、共通の一般的知識に従って、改変または変動を受けやすくあり得ることが明白となるであろう。実施形態の以下の詳細な説明は、いかなる様式でも本出願人の教示の範囲を限定すると見なされるものではない。本明細書に使用されるように、用語「約」および「実質的に等しい」は、例えば、現実世界における測定または取扱手順を通して、これらの手順における不慮の誤差を通して、組成物または試薬の製造、源、もしく純度における差異を通して、および同等物を通して起こり得る、数値量の変動を指す。典型的には、本明細書に使用されるような用語「約」および「実質的に」は、記載される値の１／１０、例えば、±１０％だけ記載される値または値の範囲を上回る、もしくは下回ることを意味する。例えば、約３０％または実質的に３０％に等しい濃度値は、２７％～３３％の濃度を意味することができる。その用語はまた、そのような変動が従来技術によって実践される既知の値を包含しない限り、同等であるとして当業者によって認識されるであろう変動を指す。

本明細書に例示されるものは、例えば、ＦＴＭＳ質量分析器が動作される動作モードに応じて、分析の改良された分解能、感度、および／または速度を提供し得る、ＦＴＭＳベースの方法ならびにシステムである。公知のＦＴＭＳベースの技法は、概して、それらのコヒーレントな励起を引き起こすことに先立って、イオンを捕捉および冷却することを要求する一方、本明細書に開示される方法およびシステムは、捕捉モード（捕捉されたイオンが励起パルスを受ける）において四重極アセンブリを動作させ得るだけではなく、代替として、より迅速な透過モード（四重極アセンブリを通して連続的に透過されているイオンが励起パルスを受ける）において四重極アセンブリを動作させ得る。すなわち、本教示による四重極アセンブリは、例えば、ユーザ選好、特定の器具、実験、および／またはサンプルに関する経験に応じて、ならびに／もしくは以前の質量分光分析から取得されたデータに基づいて、透過モードおよび捕捉モードのうちの１つにおいて動作するように（例えば、手動で、またはコントローラの制御下等で自動的に）トリガされてもよい。実施例として、透過モードにおいて動作する四重極アセンブリからの実験結果が、不十分な強度および／または分解能を示す場合、四重極アセンブリは、捕捉されたイオンのより多い集団が、励起パルスによって引き起こされる、比較的に長い過渡電場を並行して受け得るように、捕捉モードにおいて動作するようにトリガされることができる。このように、四重極アセンブリは、非常に迅速なデータ入手（例えば、約０．５～１ｋＨｚ）を提供する動作モードと、比較的に低速のデータ入手率（例えば、約１０Ｈｚ）においてであるが、増加された感度および／またはスペクトル分解能を提供する動作モードとの間で切り替わるように構成されてもよい。

本明細書に説明されるシステム、デバイス、および方法は、多くの異なる質量分析システムと併せて使用されることができるが、本教示による使用のための例示的質量分析システム１００が、図１に図式的に図示される。質量分析システム１００が、１つの可能性として考えられる構成のみを表し、本教示に従って修正される他の質量分析システムもまた、同様に使用され得ることを理解されたい。図１に描写される例示的実施形態に図式的に示されるように、質量分析システム１００は、概して、イオン化チャンバ１１０内でイオンを発生させるためのイオン源１０２と、第１の真空チャンバ１１２内に格納される、衝突集束イオンガイドＱ０と、１つまたはそれを上回る質量分析器（そのうちの１つは、本教示による四重極アセンブリ１２０である）を含有する、下流真空チャンバ１１４と、下記に別様に議論されるようなシステム１００の種々の構成要素の動作を制御するためのコントローラ１０９とを含む。例示的な第２の真空チャンバ１１４は、３つの四重極（すなわち、伸長ロッドセット質量フィルタ１１５（Ｑ１とも称される）、衝突セル１１６（ｑ２とも称される）、および四重極アセンブリ１２０）を格納するものとして描写されるが、より多いまたはより少ない質量分析器もしくはイオン処理要素が、本教示に従って、システム内に含まれ得ることを理解されたい。質量フィルタ１１５および衝突セル１１６は、概して、便宜上、本明細書では四重極（すなわち、それらは、４つのロッドを有する）と称されるが、伸長ロッドセット１１５、１１６は、他の好適な多重極構成であってもよい。例えば、衝突セル１１６は、六重極、八重極等を備えることができる。また、質量分析システムが、全て非限定的実施例として、三段四重極、線形イオントラップ、四重極飛行時間、オービトラップ、または他のフーリエ変換質量分析システムのうちのいずれかを備え得ることを理解されたい。

例示的質量分析計システム１００の種々の段はそれぞれ、図１を参照して付加的に詳細に議論されるであろう。最初に、イオン源１０２は、概して、分析されるべきサンプルからイオンを発生させるように構成され、本教示に従って修正される、任意の公知の、または以降に開発されるイオン源を備えることができる。本教示との併用のために好適なイオン源の非限定的実施例は、とりわけ、大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）源、エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）源、連続イオン源、パルス化イオン源、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）イオン源、マトリクス支援レーザ脱離／イオン化（ＭＡＬＤＩ）イオン源、グロー放電イオン源、電子衝撃イオン源、化学イオン化源、または光イオン化イオン源を含む。

イオン源１０２によって発生されるイオンは、最初に、サンプリングオリフィス板１０４内の開口を通して引き込まれる。示されるように、イオンは、オリフィス板１０４とスキマ１０６との間に位置する中間圧力チャンバ１１０（例えば、機械的ポンプ（図示せず）によって約１トル～約４トルの範囲内の圧力まで排気される）を通して通過し、次いで、入口オリフィス１１２ａを通して透過され、幅狭の高集束イオンビームを発生させるように、衝突集束イオンガイドＱ０に進入する。種々の実施形態では、イオンは、より大きい直径のサンプリングオリフィスを用いてイオンの効率的な輸送を可能にするために、ガス力学および無線周波数場の組み合わせを利用する、１つまたはそれを上回る付加的真空チャンバならびに／もしくは四重極（例えば、ＱＪｅｔ（登録商標）四重極または他のＲＦイオンガイド）を横断することができる。衝突集束イオンガイドＱ０は、概して、それに沿ってイオンが透過される縦方向軸を囲繞し、それに平行な４つのロッドを備える、四重極ロッドセットを含む。当技術分野で公知であるように、イオンガイドＱ０の構成要素への種々のＲＦおよび／またはＤＣ電位の印加は、（例えば、真空チャンバ１１２の圧力と併せて）イオンの衝突冷却を引き起こし、イオンビームは、次いで、さらなる処理のために、ＩＱ１（例えば、オリフィス板）内の退出開口を通して下流質量分析器の中に透過される。その中にイオンガイドＱ０が格納される、真空チャンバ１１２は、そのような衝突冷却を提供するために好適な圧力までチャンバを排気するために動作可能なポンプ（図示せず、例えば、ターボ分子ポンプ）と関連付けられることができる。例えば、真空チャンバ１１２は、約１ミリトル～約３０ミリトルの範囲内の圧力まで排気されることができるが、他の圧力も、本目的または他の目的のために使用されることができる。例えば、いくつかの側面では、真空チャンバ１１２は、四重極ロッドの圧力×長さが、２．２５×１０^－２トル－ｃｍを上回るような圧力に維持されることができる。Ｑ０の真空チャンバ１１２と隣接するチャンバ１１４との間に配置されるレンズＩＱ１は、２つのチャンバを隔離し、それを通してイオンビームがさらなる処理のためにＱ０から下流チャンバ１１４の中に透過される、開口１１２ｂを含む。

真空チャンバ１１４は、イオンガイドチャンバ１１２のものよりも低く、例えば、約１×１０^－６トル～約１．５×１０^－３トルの範囲内で維持され得る圧力まで排気されることができる。例えば、真空チャンバ１１４は、ターボ分子ポンプによって提供される圧送に起因して、および／またはガス入口ならびに出口（図示せず）を制御するための外部ガス供給源の使用を通して、約８×１０^－５トル～約１×１０^－４トル（例えば、５×１０^－５トル～約５×１０^－４トル）の範囲内の圧力に維持されることができるが、他の圧力も、本目的または他の目的のために使用されることができる。イオンは、短太ロッドＳＴ１を介して四重極質量フィルタ１１５に進入する。当業者によって理解されるであろうように、四重極質量フィルタ１１５は、着目イオンまたは着目イオンの範囲を選択するように動作され得る、従来の透過ＲＦ／ＤＣ四重極質量フィルタとして動作されることができる。実施例として、四重極質量フィルタ１１５は、質量分解モードにおける動作のために好適なＲＦ／ＤＣ電圧を提供されることができる。理解されるはずであるように、質量フィルタ１１５のロッドの物理的および電気的性質を考慮して、印加されるＲＦおよびＤＣ電圧に関するパラメータが、質量フィルタ１１５が、選定されたｍ／ｚ比の透過窓を確立し、したがって、これらのイオンが、大部分が擾乱されずに質量フィルタ１１５を横断し得るように選択されることができる。しかしながら、窓から外れるｍ／ｚ比を有するイオンは、四重極内で安定した軌道を達成せず、質量フィルタ１１５を横断しないように妨げられ得る。本動作モードが、質量フィルタ１１５のための１つの可能性として考えられる動作モードにすぎないことを理解されたい。実施例として、いくつかの側面では、質量フィルタ１１５は、イオンビームの実質的に全てのイオンが、大部分が擾乱されずに質量フィルタ１１５を通して通過する（例えば、Ｍａｔｈｉｅｕパラメータｑ＝０．９０８において、およびそれを下回って安定するイオン）ように、分解ＤＣ電圧が、利用されない、ＲＦ専用透過モードにおいて動作されることができる。代替として、質量フィルタ１１５と衝突セル１１６との間のレンズＩＱ２は、四重極質量フィルタ１１５が、イオントラップとして動作されるように、質量フィルタ１１５のロッドよりもはるかに高いオフセット電位に維持されることができる。また、当技術分野で公知であるように、進入レンズＩＱ２に印加される電位は、質量フィルタ１１５内に捕捉されるイオンが、例えば、イオントラップとしても動作され得る、衝突セル１１６の中に加速され得るように、選択的に低下される（例えば、質量選択的に走査される）ことができる。

質量フィルタ１１５によって透過されたイオンは、フィルタ後短太ロッドＳＴ２（例えば、四重極から退出するイオンの透過を改良するＲＦ専用短太ロッドのセット）およびレンズＩＱ２を通して四重極１１６の中に通過することができ、これは、示されるように、加圧コンパートメント内に配置されることができ、約１ミリトル～約３０ミリトルの範囲内の圧力において衝突セルとして動作するように構成されることができるが、他の圧力も、本目的または他の目的のために使用されることができる。好適な衝突ガス（例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等）が、イオンビーム中のイオンを熱平衡化および／または断片化するために、ガス入口（図示せず）を用いて提供されることができる。いくつかの実施形態では、四重極１１６および進入ならびに退出レンズＩＱ２およびＩＱ３への好適なＲＦ／ＤＣ電圧の印加は、随意の質量フィルタリングならびに／もしくは捕捉を提供することができる。同様に、四重極１１６もまた、イオンビームの実質的に全てのイオンが、大部分が擾乱されずに衝突セル１１６を通して通過するように、ＲＦ専用透過モードにおいて動作されることができる。

衝突セル１１６によって透過されるイオンは、隣接する四重極アセンブリ１２０の中に通過し、これは、図１に示されるように、上流でＩＱ３および短太ロッドＳＴ３によって境界され、下流で退出レンズ１１７によって境界される。四重極アセンブリ１２０は、衝突セル１１６のものに対して減少された動作圧力において、例えば、約１×１０^－６トル～約１．５×１０^－３トル（例えば、約５×１０^－５トル）の範囲内の圧力において動作されることができるが、他の圧力も、本目的または他の目的のために使用されることができる。

図２および３Ａ－Ｃを参照して下記に詳細に議論されるように、四重極アセンブリ１２０は、四重極ロッドセットと、複数の補助電極とを含む。概して、四重極アセンブリ１２０は、アセンブリ１２０の構成要素への種々の電気信号の印加を通して、２つのモードにおいて動作するように構成される。例えば、（分解ＤＣ電圧の有無を問わず）四重極ロッドへのＲＦ電圧の印加は、（例えば、捕捉を伴わずに）それらが透過モードにおいて四重極ロッドセットを通して通過するにつれて、イオンの半径方向閉じ込めを提供することができる一方、四重極アセンブリ１２０の種々の構成要素へのＲＦおよびＤＣ電圧の印加は、イオンが（それを通して直接透過される代わりに）その中で捕捉ならびに冷却されることを可能にすることができる。衝突セル１１６に関して図１に示されるように、四重極アセンブリ１２０はまた、四重極アセンブリ１２０内に捕捉されたイオンを冷却することを可能にするために、（例えば、真空チャンバ１１４に対する）圧力および／またはガス流率の独立した制御を可能にする、ガス入口ならびに出口（図示せず）を有する加圧コンパートメント内に格納されることができる。

また、透過モードにあるとき、イオンビームが、衝突セル１１６から受け取られ、（例えば、イオンを捕捉することなく）四重極アセンブリ１２０を通して連続的に透過されている間、四重極アセンブリ１２０を横断する励起パルスの印加は、励起されたイオンが、検出器１１８による検出のために退出レンズ１１７を通して四重極アセンブリ１２０から退出するにつれて、四重極アセンブリ１２０の出力端に近接するフリンジ場が、半径方向発振を軸方向発振に変換し得るように、イオンの少なくとも一部（好ましくは、全て）の半径方向発振を励起し、それによって、時変イオン信号を発生させることができる。一方、捕捉モードにおいて、四重極アセンブリ１２０の中に透過されたイオンが、捕捉および冷却された後、四重極アセンブリ１２０を横断する励起パルスの印加は、捕捉されたイオンにおいて半径方向発振を励起することができ、これは、次いで、退出レンズ１１７を通して四重極アセンブリ１２０から軸方向に射出されてもよい。捕捉モードにおける四重極アセンブリ１２０から射出されるイオンの検出器１１８による検出もまた、時変イオン信号を発生させることができる。下記にさらに詳細に議論されるように、検出器１１８と通信する、システムコントローラ１０９は、検出されたイオンの質量スペクトルを導出するために、透過モードまたは捕捉モードのいずれかにおいて発生された時変イオン信号に対して（例えば、１つまたはそれを上回るプロセッサを介して）動作することができる。いくつかの側面では、コントローラは、別の分析スペクトルの発生のためのイオンビームの反応測定に続いて、（例えば、システムコントローラ１０９の制御下で）異なる動作モードにおいて動作されるように四重極アセンブリ１２０をトリガしてもよい。

示されるように、図１の例示的質量分析システム１００は、加えて、特定のＭＳ用途に応じて、種々の異なる動作モードのために質量分析システム１００の要素を構成するように、ＲＦおよび／またはＤＣ成分を伴う電位を四重極ロッド、種々のレンズ、ならびに補助電極に印加するように、コントローラ１０９によって制御され得る、１つまたはそれを上回る電源１０７、１０８を含む。コントローラ１０９もまた、実行されるタイミングシーケンスに対する共同制御を提供するために、種々の要素に連結され得ることを理解されたい。故に、コントローラ１０９は、本明細書に別様に議論されるように質量分析システム１００を制御するために、協調方式で種々の成分を供給する電源に制御信号を提供するように構成されることができる。実施例として、コントローラ１０９は、全て非限定的実施例として、情報を処理するためのプロセッサと、質量スペクトルデータを記憶するためのデータ記憶装置と、実行されるべき命令とを含んでもよい。コントローラ１０９が、単一の構成要素として描写されるが、（ローカルまたは遠隔にかかわらず）１つまたはそれを上回るコントローラが、質量分析計システム１００を本明細書に説明される方法のうちのいずれかに従って動作させるように構成され得ることを理解されたい。加えて、いくつかの実装では、コントローラ１０９は、ディスプレイ（例えば、情報をコンピュータユーザに表示するためのブラウン管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ））等の出力デバイスならびに／もしくは情報およびコマンド選択（例えば、動作モードの選択）をプロセッサに通信するための英数字ならびに他のキーおよび／またはカーソル制御装置を含む、入力デバイスと動作的に関連付けられてもよい。本教示のある実装と一貫して、コントローラ１０９は、例えば、データ記憶装置内に含有される、もしくは記憶デバイス（例えば、ディスク）等の別のコンピュータ可読媒体からメモリに読み込まれる、１つまたはそれを上回る命令の１つまたはそれを上回るシーケンスを実行する。１つまたはそれを上回るコントローラは、ハードウェアまたはソフトウェア形態をとってもよく、例えば、コントローラ１０９は、質量分析計システム１００を本明細書に別様に説明されるように動作させるように実行される、その中に記憶されるコンピュータプログラムを有する、好適にプログラムされたコンピュータの形態をとってもよいが、本教示の実装は、ハードウェア回路およびソフトウェアの任意の具体的組み合わせに限定されない。例えば、コントローラ１０９と関連付けられる種々のソフトウェアモジュールが、図７を参照して下記に議論されるような本明細書に説明される例示的方法を実施するために、プログラマブル命令を実行してもよい。

ここで図２Ａ－Ｄを参照すると、本教示の種々の側面による、四重極ロッドセット２２２と、複数の補助電極２３０ａ－ｃとを備える、四重極アセンブリ２２０が、描写される。示されるように、四重極ロッドセット２２２は、入力端から（例えば、イオン源１０２に向かって）出力端まで（例えば、検出器１１８に向かって）延在する、中心縦方向軸（Ｚ）の周囲に配置され、それに平行である、４つの平行ロッド電極２２２ａ－ｄから成る。図２Ｂ－Ｄの断面に最も詳細に示されるように、ロッド２２２ａ－ｄは、円筒形形状（すなわち、円形断面）を有し、各ロッド２２２ａ－ｄの最内表面は、中心軸（Ｚ）から等距離に配置され、ロッド２２２ａ－ｄはそれぞれ、サイズおよび形状において相互に同等である。ロッド２２２ａ－ｄは、概して、ロッドの２つの対（例えば、Ｘ軸上に配置されるロッド２２２ａ、ｃを備える第１の対およびＹ軸上に配置されるロッド２２２ｂ、ｄを備える第２の対）に群化され、各対のロッドは、中心軸（Ｚ）の対向する側上に配置され、それに、同じ電気信号が、印加されることができる。ロッド２２２ａ－ｄのそれぞれと中心軸（Ｚ）との間の最小距離は、各ロッド２２２ａ－ｄの最内表面が、２ｒ_０の最小距離だけ中心縦方向軸（Ｚ）を横断するそのロッド対において他のロッドの最内表面から分離されるように、距離ｒ_０によって定義される。ロッド２２２ａ－ｄが、円筒形として描写されるが、ロッド２２２ａ－ｄの断面形状、サイズ、および／または相対的間隔が、当技術分野で公知であるように、変動され得ることを理解されたい。例えば、いくつかの側面では、ロッド２２２ａ－ｄは、方程式

に従って、半径方向内部双曲線面を呈することができ、式中、ｒ_０（場半径）は、四重極場を発生させるために、電極の間の内接円の半径である。

ロッド２２２ａ－ｄは、導電性であり（すなわち、それらは、金属または合金等の任意の伝導性材料から作製されることができ）、１つまたはそれを上回る電気信号が、単独で、または組み合わせて、各ロッド２２２ａ－ｄに印加され得るように、１つまたはそれを上回る電力供給源に結合されることができる。当技術分野で公知であるように、四重極ロッドセット２２２のロッド２２２ａ－ｄへの無線周波数（ＲＦ）電圧の印加は、四重極ロッド２２２ａ－ｄのうちの１つまたはそれを上回るものに並行して印加される選択可能な量の分解ＤＣ電圧の有無を問わず、それらが四重極ロッドセット２２２を通して通過するにつれて、イオンを半径方向に閉じ込める四重極場を発生させるために効果的であり得る。概して、当技術分野で公知であるように、四重極ロッドセット２２２を通して透過されているイオンの少なくとも一部のための半径方向に閉じ込める四重極場を生成するために、電力システムは、ロッドオフセット電圧（ＲＯ）＋［Ｕ－Ｖｃｏｓ Ωｔ］の電位をロッド２２２ａ、ｃの第１の対に印加することができ、式中、Ｕは、ＤＣ電圧源２０８ａによって提供される分解ＤＣ電気信号の大きさであり、Ｖは、ＲＦ電圧源２０７ａによって提供されるＲＦ信号のゼロツーピーク振幅であり、Ωは、ＲＦ信号の角周波数であり、ｔは、時間である。電力システムはまた、ロッド２２２ａ、ｃの第１の対およびロッド２２２ｂ、ｄの第２の対に印加される電気信号が、分解ＤＣ信号の極性（すなわち、Ｕの符号）において異なる一方、電気信号のＲＦ部分が、相互と１８０°位相外れであろうように、ＲＯ－［Ｕ－Ｖｃｏｓ Ωｔ］の電気信号をロッド２２２ｂ、ｄの第２の対に印加することができる。四重極ロッドセット２２２が、したがって、ＤＣ／ＲＦ比の好適な選定によって選択されたｍ／ｚ範囲のイオンを選択的に透過させる、四重極質量フィルタとして構成され得ることが、当業者によって理解されるであろう。代替として、四重極ロッドセット２２２が、Ｍａｔｈｉｅｕパラメータｑ＝０．９０８において、およびそれを下回って安定する、四重極ロッドセット２２２に進入するイオンが、ロッド２２２ａ－ｄに衝突することなく、四重極ロッドセット２２２を通して透過されるであろうように、ＤＣ分解電圧（Ｕ）が、印加されない、ＲＦ専用透過モードにおいて動作され得ることを理解されたい。

上記に議論されるようなＲＦ専用または質量フィルタモードにおいて四重極ロッドを動作させるために、ＲＦ電圧源２０７ａならびに／もしくはＤＣ電圧源２０８ａに電気的に結合されることに加えて、四重極アセンブリ２２０の四重極ロッド２２２ａ－ｄのうちの１つまたはそれを上回るものは、本明細書に別様に議論されるように、透過または捕捉モードのいずれかにおいて四重極アセンブリ２２０を横断して時間的に短い励起パルスを印加するために、パルス化電圧源２０８ｃに結合されることができる。種々の実施形態では、励起パルスは、急峻な前縁を有する非常に幅狭の双極性励起パルスを備えることができる。例えば、パルス化電圧源２０８ｃは、双極性電圧パルスをＸロッド（すなわち、ロッド２２２ａ、ｃの第１の対）に印加することができるが、他の実施形態では、双極性パルス化電圧は、代わりに、Ｙロッド（すなわち、ロッド２２２ｂ、ｄの第２の対）に印加されることができる。この場合では、双極性パルスは、正の電圧が、ロッド対の一方のロッド（例えば、ロッド２２２ａ）に印加されると同時に、同一の振幅の負の電圧が、ロッド対の他方のロッド（例えば、ロッド２２２ｃ）に印加されることを意味する。

一般に、種々のパルス振幅および持続時間が、採用されることができる。多くの実施形態では、パルス幅が長いほど、本教示に従って、半径方向発振を発生させるために利用されるパルス振幅は、より小さくなる。種々の実施形態では、印加される電圧パルスの振幅は、例えば、約５ボルト～約１００ボルトの範囲内または約２０ボルト～約３０ボルトの範囲内であり得るが、他の振幅もまた、使用されることができる。さらに、電圧パルスの持続時間（パルス幅）は、例えば、約１０ナノ秒（ｎ秒）～約１ミリ秒の範囲内、例えば、約１マイクロ秒～約１００マイクロ秒の範囲内または約１マイクロ秒～約５マイクロ秒の範囲内であり得るが、他のパルス持続時間もまた、使用されることができる。

電圧パルスと関連付けられる波形は、本教示に従って、急速な広帯域励起信号を提供することを目的として、種々の異なる形状を有することができる。実施例として、例示的電圧パルスは、方形時系列形状を備えてもよい。いくつかの実施形態では、電圧パルスの立ち上がり時間、すなわち、電圧パルスがゼロ電圧から増加し、その最大値に到達するまでにかかる持続時間は、例えば、約１～１００ｎ秒の範囲内であり得る。他の実施形態では、電圧パルスは、異なる時間形状を有することができる。

図２Ａを具体的に参照すると、入力レンズＩＱ３が、四重極ロッドセット２２２の入力端に近接して配置されて示され（図１のＳＴ３は、明確化のために図２Ａにおいて省略される）、退出レンズ２１７が、四重極ロッドセット２２２の出力端に近接して配置される。コントローラ２０９の制御下で動作するＤＣ電圧源２０８ｂ、ｃは、それぞれ、ＤＣ電圧を入力レンズＩＱ３および退出レンズ２１７に印加することができる（例えば、約１～５０Ｖの範囲内で四重極ロッド２２２ａ－ｄに印加されるＤＣオフセットに対して誘引性である）。いくつかの実施形態では、入力レンズＩＱ３に印加されるＤＣ電圧は、四重極ロッドセット２２２の中へのイオンの進入を促進する電場の発生を引き起こす。さらに、退出レンズ２１７へのＤＣ電圧の印加は、四重極ロッドセット２２２からのイオンの退出を促進することができる。同様に、入力レンズＩＱ３および退出レンズ２１７は、ＲＦ信号がそれに印加され得るように、ＲＦ電力供給源に結合されてもよい。例えば、図２Ａに示されるように、コントローラ２０９の制御下で動作するＲＦ電圧源２０７ｂは、ＲＦ信号を退出レンズ２１７に印加することができる。レンズＩＱ３および２１７が、種々の異なる方法で実装され得ることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、レンズは、それを通してイオンが通過する開口部を有する板の形態であり得る。他の実施形態では、レンズのうちの少なくとも一方（または両方）は、メッシュとして実装されることができる。上記のように、四重極ロッドセット２２２の入力端および出力端においてＲＦ専用ブルベーカレンズＳＴ２、ＳＴ３もまた、存在することができる。

上記のように、本教示の種々の側面による四重極アセンブリは、加えて、図２Ａ－Ｄの例示的四重極アセンブリ２２０に示されるように、カラー電極２３０ｃと、複数の線形加速器（ＬＩＮＡＣ）電極２３０ａ、ｂとを備え得る、複数の補助電極を含む。概して、補助電極は、導電性であり（すなわち、それらは、金属または合金等の任意の伝導性材料から作製されることができ）、１つまたはそれを上回る電気信号が、単独で、または組み合わせて、各補助電極に印加され得るように、１つまたはそれを上回る電力供給源に結合されることができる。図２Ａ－Ｄに描写される四重極アセンブリ２２０は、３つの補助電極を含むが、より多いまたはより少ない補助電極が、本教示に従って利用されることができる。例えば、種々の代替実施形態では、カラー電極は、提供される必要はなく、複数の補助電極は、ＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂの対のみを含んでもよい。代替として、例えば、いくつかの実施形態では、４つのＬＩＮＡＣ電極が、提供されることができ、そのそれぞれは、四重極ロッドセットのロッドの間に間置される。

図２Ｃの断面に示されるように、カラー電極２３０ｃは、四重極ロッドセット２２２の中心部分を囲繞し、本明細書に別様に議論されるように、イオン捕捉および／または射出を補助するために、カラー電極２３０ｃにＤＣ電圧を印加し得る、コントローラ１０９の制御下で動作するＤＣ電圧源２０８ｅに結合されてもよい。カラー電極２３０ｃが、円筒形管であるものとして描写されるが、カラー電極２３０ｃの断面形状、サイズ、および／または相対的間隔が、本教示の種々の側面に従って、変動され得ることを理解されたい。

ここで図２Ａおよび図２Ｄの断面を具体的に参照すると、ＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂは、カラー電極２３０ｃと四重極ロッドセット２２２の出力端との間で縦方向軸（Ｚ）に沿って延在する。図２Ｄに最も詳細に示されるように、ＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂは、ＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂのそれぞれが、ロッド２２２ａ、ｃの第１の対の単一のロッドとロッド２２２ｂ、ｄの第２の対の単一のロッドとの間に間置されるように、縦方向軸の対向する側上に配置される、Ｔ形電極の対を備える。図２Ａに示されるように、ＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂの半径方向部分は、四重極ロッドセット２２２の長さに沿ってテーパ状になる。すなわち、カラー電極２３０ｃに隣接するＬＩＮＡＣ電極の最内表面は、四重極ロッドセット２２２の出力端に隣接するＬＩＮＡＣ電極の最内表面よりも短い距離だけ縦方向軸から分離される。下記に議論されるように、（例えば、ＤＣ電圧源２０８ｆを介した）ＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂへのＤＣ電圧の印加に応じて、本テーパ状化は、四重極アセンブリが、捕捉モードにおいて動作している間、半径方向に発振するイオンを軸方向に射出することに役立つ、軸（Ｚ）に沿った電場成分を確立する。ＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂが、Ｔ形断面を有するものとして描写されるが、ロッド２３０ａ、ｂの断面形状、サイズ、および／または相対的間隔が、当技術分野で公知であるように、変動され得ることを理解されたい。例えば、いくつかの側面では、補助電極２３０ａ、ｂは、円形断面積を有する４つのロッドを備え、ロッドは、電極２３０ａ、ｂの最内表面が、それらが四重極ロッドセット２２２の出力端により近接するにつれて、軸（Ｚ）からより遠くなるように、傾斜することができる（例えば、中心軸に対して非平行である）。

透過モードにおける四重極アセンブリの動作

上記のように、四重極アセンブリ２２０は、透過モードにおいて動作するように（例えば、手動で、またはコントローラ２０９の制御下等で自動的に）トリガされてもよい。いくつかの側面では、透過モードおよび捕捉モードのうちの１つは、デフォルト動作モードを表してもよく、これは、例えば、ユーザによる選択に応じて、特定の器具、実験、および／またはサンプルの先験的もしくは経験的知識に基づいて、および／または以前の分析から取得されたデータに基づいて、切り替えられてもよい。

透過モードにおいて（例えば、イオンビームが、四重極アセンブリ２２０の中に、かつそれを通して連続的に透過されるにつれて）、種々のロッド２２２ａ－ｄへのＲＦ電圧の印加は、四重極アセンブリ２２０内の半径方向に閉じ込める四重極場の発生をもたらすことができる。四重極ロッドセット２２２に印加されるＲＦ信号に加えて、種々の側面では、四重極ロッド２２２ａ－ｄは、加えて、選定されたｍ／ｚ比のイオンのみが、入力端から出力端に連続的に透過され得るようにロッドセット２２２を動作させるように、ロッドオフセット（ＲＯ）電圧および／または分解ＤＣ電圧（例えば、上記に議論されるような±Ｕ）を印加するためのＤＣ電圧源２０８ａに結合されてもよい。種々の側面では、コントローラ２０９は、加えて、電圧源２０８ｅ、ｆに、透過モードの間に四重極ロッド２２２ａ－ｄに印加されるＲＯに同等であるＤＣ電圧を、それぞれ、カラー電極２３０ｃおよび／またはＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂに印加させることができる。四重極アセンブリ２２０内の電場は、概して、半径方向に閉じ込める四重極場であるが、これはまた、四重極ロッドセット２２２の入力端および出力端の近傍のフリンジ場によって特徴付けられる。実施例として、四重極ロッドセット２２２の出力に近接する領域における四重極電位の減少は、フリンジ場の発生をもたらすことができ、これは、四重極の縦方向に沿った（ｚ方向に沿った）成分を呈することができる。いくつかの実施形態では、本電場の振幅は、四重極ロッドセット２２２の縦方向軸（Ｚ）からの増加する半径方向距離の関数として増加することができる。下記により詳細に議論されるように、そのようなフリンジ場は、四重極アセンブリ２２０内のイオンの半径方向および軸方向運動を結合するために、本教示に従って利用されることができる。

例証として、任意の特定の理論に限定されるわけではないが、四重極ロッド２２２ａ－ｄへのＲＦ電圧の印加は、以下の関係に定義されるように、２次元四重極電位の発生をもたらすことができる。

式中、

は、接地に対して測定される電位を表し、ｘおよびｙは、イオンの伝搬の方向に垂直な（すなわち、ｚ方向に垂直な）平面を定義するデカルト座標を表す。上記の電位によって発生される電磁場は、電位の空間勾配を取得することによって計算されることができる。

再び、任意の特定の理論に限定されるわけではないが、最初の近似では、四重極ロッドセット２２２の入力端および出力端の近傍のフリンジ場と関連付けられる電位は、下記に示されるように、関数ｆ（ｚ）による入力端および出力端の近傍の２次元四重極電位の減少によって特徴付けられ得る。

式中、

は、フリンジ場と関連付けられる電位を表し、

は、上記に議論される２次元四重極電位を表す。２次元四重極場の減少に起因するフリンジ電場の軸方向成分

は、以下のように説明されることができる。

下記により詳細に議論されるように、そのようなフリンジ場は、軸方向に発振するイオンが、検出器２１８によって検出され得るように、四重極ロッド２２２ａ－ｄのうちの１つまたはそれを上回るものへの電圧パルスの印加を介して励起されるイオンの半径方向発振の軸方向発振への変換を可能にする。

継続して図２Ａを参照すると、四重極アセンブリ２２０は、電圧パルスを四重極ロッド２２２ａ－ｄのうちの少なくとも１つに印加するために、パルス化電圧源２０８ｃに結合されることができる。例えば、パルス化電圧源２０８ｃは、双極性電圧パルスをロッド２２２ａ、ｃの第１の対に印加することができるが、他の実施形態では、双極性パルス化電圧は、代わりに、ロッド２２２ｂ、ｄの第２の対に印加されることができる。励起パルスは、概して、四重極ロッド２２２ａ－ｄのうちの１つまたはそれを上回るものに印加されるものとして本明細書に説明されるが、本教示の種々の側面によるいくつかの代替実施形態では、パルス化電圧源２０８ｄは、代わりに、例えば、励起パルスが、電極２３０ａ、ｂに印加され得るように（例えば、正の電圧が電極２３０ａに印加され、負の電圧が電極２３０ｂに印加される）、補助電極２３０ａ、ｂのうちの１つまたはそれを上回るものに結合されてもよい。いずれにしても、四重極を通して通過するイオンは、通常、単一の励起パルスにのみ暴露される。いったん励起されたイオンの「スラグ」が、下記に議論されるように四重極ロッドセット２２２を通して通過すると、付加的励起パルスが、トリガされ得る。これは、約５００～１，０００回のデータ入手周期が、毎秒収集されるように、１～２ｍ秒毎に起こることができる。

任意の特定の理論に限定されるわけではないが、透過モードにおける（例えば、２つの対向する四重極ロッド２２２ａ、ｃを横断する）電圧パルスの印加は、四重極アセンブリ２２０内に過渡電場を発生させる。本過渡電場への四重極ロッドセット２２２内のイオンの暴露は、それらの長期周波数においてそれらのイオンのうちの少なくともいくつかを半径方向に励起することができる。そのような励起は、異なる質量／電荷（ｍ／ｚ）比を有するイオンを包含することができる。言い換えると、短い時間的持続時間を有する励起電圧パルスの使用は、四重極ロッドセット２２２内のイオンの広帯域半径方向励起を提供することができる。再び、任意の特定の理論に限定されるわけではないが、半径方向に励起されたイオンが、出力端の近傍の四重極ロッドセット２２２の端部部分に到達するにつれて、それらは、励起されたイオンの少なくとも一部の半径方向発振が、軸方向発振に変換され得るように、退出フリンジ場と相互作用するであろう。

軸方向に発振するイオンは、したがって、検出器２１８が、軸方向に発振するイオンの検出に応答して、時変イオン信号を発生させるように、退出レンズ２１７を介して四重極ロッドセット２２２から退出し、検出器２１８に到達することができる。当技術分野で公知であり、本教示に従って修正される、種々の検出器が、採用され得ることを理解されたい。好適な検出器のいくつかの実施例は、限定ではないが、Ｐｈｏｔｏｎｉｓ Ｃｈａｎｎｅｌｔｒｏｎ Ｍｏｄｅｌ ４８２２ＣおよびＥＴＰ電子増倍管Ｍｏｄｅｌ ＡＦ６１０等の変換電極または高エネルギーダイノード（ＨＥＤ）であり得る、従来の電子増倍管を含む。軸方向に発振するイオンの検出に応答して検出器２１８によって発生される時変信号の分析が、分析モジュールに関して下記に付加的に詳細に説明されるであろう。

図３は、種々の実施形態による、四重極アセンブリ２２０が透過モードにおいて制御される方法を図式的に描写する、例示的な一連のタイミング図３００である。タイミング図３１０および３３０は、イオンが、四重極アセンブリ２２０を横断する５つの双極性励起パルスの印加の間に上流分析器（例えば、図１の衝突セル１１６）から連続的に受け取られることを示す。イオンが、四重極アセンブリ２２０内で受け取られるにつれて、四重極ロッド２２２へのＲＦ電圧信号の印加は、Ｍａｔｈｉｅｕパラメータｑ＝０．９０８（すなわち、Ｕ＝０であるとき）において、およびそれを下回って安定するイオンが、ロッド２２２ａ－ｄに衝突することなく、四重極ロッドセット２２２を通して透過されるであろうように、半径方向に閉じ込める四重極場を発生させる。いくつかの付加的側面では、ロッドセット２２２に印加される分解ＤＣ電圧およびロッドセット２２２に印加されるＲＦ信号の振幅の比率の好適な選定によって、四重極アセンブリ２２０が、四重極アセンブリ２２０の入力端において受け取られたイオンの一部のみが、ロッド２２２ａ－ｄに衝突することなく、それを通して透過されるであろうように、選択されたｍ／ｚ範囲のイオンを選択的に透過させる質量フィルタとして構成され得ることを理解されたい。種々の側面では、退出レンズ２１７は、コントローラ２０９の制御下で動作する電圧源２０８ｃを介してロッドセット２２２に印加されるＲＯ電圧に対してわずかに誘引性のＤＣ電位に維持されることができる。非限定的実施例として、ロッドセット２２２が＋２０Ｖ ＤＣオフセットに維持される四重極アセンブリ２２０を通して透過されている正イオンに関して、退出レンズ２１７のＤＣ電位は、イオンに対してより低く正であり得る（例えば、より誘引性であり、約＋１０Ｖ ＤＣ）。

タイミング図３４０におけるように退出レンズ電圧を調節しなければ、例えば、タイミング図３３０における各励起パルスは、それらの長期周波数において四重極アセンブリ２２０を通して透過されているそれらのイオンのうちの少なくともいくつかの広帯域半径方向励起を提供し得る。タイミング図３７０に示されるように、第１の励起パルスに対応する半径方向に励起されたイオンの第１の「スラグ」は、図式的に描写される時変発振信号を発生させるように、励起されたイオンの少なくとも一部の半径方向発振が、検出器２１８によって検出される軸方向発振に変換されるように、退出フリンジ場と相互作用する。連続イオンビームが、透過モードにおいて動作するときに四重極アセンブリ２２０を通して透過されるため、いったん第１の励起パルスからもたらされる第１の発振信号が、漸減すると、別の励起パルスが、トリガされ、別の発振信号が、入手されることができる。約１ｍ秒持続する信号に関して、約１，０００個のそのようなトレースが、入手されることができるというよりは、データが、１ｋＨｚ入手率において入手されることができる。

捕捉モードにおける四重極アセンブリの動作

上記に例示される透過モードと対照的に、本教示の種々の側面によるコントローラが、代替として、イオンが、最初に、電圧パルスによるそれらの励起に先立って、四重極アセンブリ内に捕捉されるように、四重極ロッド、補助電極、および／または関連付けられるレンズへのＲＦならびに／もしくはＤＣ成分を伴う種々の電位の印加を通して、捕捉モードにおいて動作するように四重極アセンブリをトリガすることができる。

例えば、図２Ａを参照すると、上流分析器（例えば、図１の衝突セル１１６）から受け取られたイオンは、例えば、半径方向に閉じ込める四重極場を発生させるために、電圧源２０７ａおよび２０８ａに、それぞれ、ＲＦ電圧ならびにＤＣ電圧を四重極ロッド２２２ａ－ｄに印加させることによって、四重極アセンブリ２２０内に捕捉されてもよい。いくつかの側面では、四重極ロッドセット２２２に印加されるオフセット（ＲＯ）ＤＣ電圧が、端部電極から離れるように電位ウェルを発生させるように、進入レンズＩＱ３および／または退出レンズ２１７に対して、四重極アセンブリ２２０の中に透過されているイオンにより誘引性であり得ることが、当業者によって理解されるであろう。加えて、いくつかの側面では、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧が、（例えば、電圧源２０８ｅ、ｆを制御することによって）複数の補助電極に印加されてもよい。例えば、コントローラ２０９は、電圧源２０８ｅに、ＤＣ電圧をカラー電極２３０ｃに印加させ、電圧源２０８ｆに、ＤＣ電圧を複数のＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂに印加させてもよい。また、いくつかの側面では、ＲＦ電圧およびＤＣ電圧のうちの少なくとも１つが、イオンが退出レンズ２１７を通して下流に透過されないように防止するために、（例えば、電圧源２０７ｂおよび２０８ｃを制御することによって）退出レンズ２１７に印加されてもよい。

本教示に照らして当業者によって理解されるであろうように、四重極アセンブリ２２０内にイオンを捕捉するために利用される種々の構成要素に印加される電圧信号は、例えば、着目イオンの極性に応じて選択されることができる。例えば、充填および冷却の間に四重極アセンブリ２２０内に正イオンを捕捉するために、コントローラ２０９は、ｉ）電圧源２０８ｆに、第１のＤＣ ＬＩＮＡＣ電圧をＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂに印加させ、ｉｉ）電圧源２０８ｅに、第１のＤＣ ＬＩＮＡＣ電圧よりも負である第１のＤＣカラー電圧をカラー電極２３０ｃに印加させ、ｉｉｉ）電圧源２０８ｃに、第１のＤＣ ＬＩＮＡＣ電圧よりも正である第１のＤＣ退出レンズ電圧を退出レンズ２１７に印加させることができる。そのような状況では、四重極アセンブリ２２０に進入する正イオンは、カラー電極２３０ｃおよびＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂが、概して、より誘引性（負）の電位を提供する一方、四重極ロッド２２２ａ－ｄに印加されるＲＦ信号が、半径方向閉じ込めを提供するため、四重極アセンブリ２２０の退出レンズ２１７から軸方向に反発され得る。

しかしながら、充填および冷却の間の負イオンの捕捉に関して、コントローラ２０９は、代わりに、ｉ）電圧源２０８ｆに、第１のＤＣ ＬＩＮＡＣ電圧をＬＩＮＡＣ電極３３０に印加させ、ｉｉ）電圧源２０８ｅに、第１のＤＣ ＬＩＮＡＣ電圧よりも正である第１のＤＣカラー電圧をカラー電極２３０ｃに印加させ、ｉｉｉ）電圧源２０８ｃに、第１のＤＣ ＬＩＮＡＣ電圧よりも負である第１のＤＣ退出レンズ電圧を退出レンズ２１７に印加させることができる。したがって、四重極アセンブリ２２０に進入する負イオンは、カラー電極２３０ｃおよび／または補助電極２３０ａ、ｂが、概して、より誘引性（正）の電位を提供するため、四重極アセンブリ２２０の下流領域から反発され得る。

図４は、本教示の種々の例示的実施形態による、正イオンを捕捉、励起、および射出するために、四重極アセンブリ２２０が捕捉モードにおいて制御される方法を図式的に描写する、例示的な一連のタイミング図４００である。タイミング図４１０は、正イオン（例えば、生成イオンおよび残りの選択された前駆体イオン）が、例えば、約１０ｍ秒であり得る時間の周期にわたって四重極アセンブリ２２０の中に導入されることを示す。正イオンが、四重極アセンブリ２２０の中に導入された、または四重極アセンブリ２２０が、イオンで充填された後、正イオンは、タイミング図４２０に示されるような時間の周期にわたって冷却されてもよい。イオン冷却に関する本時間周期は、非限定的実施例として、約５０ｍ秒であってもよい。タイミング図４４０、４５０、および４５０に図式的に示されるように、イオン導入ならびに冷却周期の間、カラー電極２０３ｃは、－８００Ｖ ＤＣに維持される一方、ＬＩＮＡＣ電極２０３ａ、ｂは、－５０Ｖ ＤＣに維持され、退出レンズ２１７は、＋５０Ｖ ＤＣに維持される。加えて、いくつかの側面では、正イオンが、代替として、退出レンズ２１７に誘引され、それから反発されるように、ＲＦ電圧が、退出レンズ２１７（およびまた進入レンズＩＱ３）に印加されることができる。図４に示されないが、また、捕捉および冷却の間の四重極ロッド２２２へのＲＦ電圧信号の印加が、イオンが、中心軸（Ｚ）に向かって駆動されるように、半径方向に閉じ込める四重極場を提供し得ることを理解されたい。このように、四重極アセンブリ２２０に進入する正イオンは、退出レンズ２１７を通して射出されないように防止されることができる。冷却周期はまた、それらが、端部電極に印加されるＲＦ信号の交互する誘引／反発電位の影響に起因して、Ｚ軸を横断して半径方向に、かつＺ軸に沿って軸方向に発振するため、イオンを減速させ得る。

四重極アセンブリ２２０内に正イオンまたは負イオンのいずれかを捕捉するための上記の条件が、本教示による、可能性として考えられる制御信号の一実施例にすぎないことを理解されたい。当技術分野で公知であるように、イオンに関する電位ウェルが、例えば、軸方向閉じ込めを提供するために、端部電極（例えば、進入レンズＩＱ３および退出レンズ２１７）に対する適切なＤＣならびに／もしくはＲＦ電圧の選択によって、カラー電極２３０ｃおよび／または補助電極２３０ａ、ｂに関係なく四重極ロッドセット２２２内に発生されることができる一方、四重極ロッド２２２ａ－ｄに印加されるＲＦ信号は、半径方向閉じ込めを提供する。四重極ロッドセット２２２に印加されるオフセット（ＲＯ）ＤＣ電圧もまた、例えば、端部電極が維持されるＤＣ電位に応じて、（例えば、端部電極から離れるように）四重極アセンブリの中心内に電位ウェルを発生させるために利用されることができる。

いずれにしても、退出レンズ２１７を通して下流端から退出しないように防止されるイオンは、いくつかの側面では、ガス分子との衝突を通してイオンを迅速に冷却することを補助するように、透過モードの間に四重極アセンブリ２２０内のガス圧力に対してより高い動作ガス圧力を受けることができる。非限定的実施例として、捕捉モードにあるときの四重極アセンブリ２２０に関する背景圧力は、透過モードにあるときよりも低くなるように、例えば、約０．５×１０^－５～５×１０^－４トルの範囲内に低減されることができる。そのような側面では、コントローラ２０９は、動作モードに応じて、ガス入口および出口によって提供される圧力ならびに／もしくはガス流率を制御することができる。いったんイオンが、冷却されると、それらは、励起されることができる。

捕捉モードにおいて、コヒーレントな励起が、四重極アセンブリ２２０の捕捉されたイオンを励起するために使用され、任意の短波形励起であり得る。種々の実施形態では、短波形励起は、例えば、１０μ秒未満で立ち上がる急峻な前縁を伴う短波形を生成する。短波形励起は、例えば、正のＤＣ電圧が、四重極ロッドセット２２２の１つのロッドに印加されると同時に、同一の振幅電圧の負のＤＣ電圧が、四重極ロッドセット２２２の別のロッドに印加される、非常に幅狭の双極性励起パルスであり得る。種々の側面では、関数発生器が、例えば、約５Ｖの振幅および０．５～５μ秒の幅を呈する方形パルス等の励起パルスを生成するために使用されることができる。増幅器もまた、例えば、トロイダル変圧器を使用して、双極性方式で５Ｖ入力から約５Ｖ ＤＣ～１００Ｖ ＤＣの範囲内の振幅を有する励起パルスを提供するために使用されることができる。双極性励起パルスは、例えば、四重極ロッドセット２２２のＸロッド（すなわち、図２Ｂに示されるようなロッド２２２ａ、ｃ）の間に印加されることができる。代替として、励起パルスは、四重極ロッドセット２２２のＹロッド（すなわち、図２Ｂに示されるようなロッド２２２ｂ、ｄ）の間、またはさらには補助ＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂの間に双極性パルスを印加することによって、四重極アセンブリを横断して印加されることができる。

種々の実施形態では、検出器２１８に向かうコヒーレントに発振されるイオンの軸方向射出が、四重極アセンブリ２２０のカラー電極２３０ｃおよびＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂの電圧、ならびに退出レンズ２１７に印加される電圧を適切に調節することによって遂行されることができる。好ましくは、検出器２１８は、コヒーレンスの損失を防止するために十分に速いが、フーリエ変換質量分析に典型的な高分解能を提供するために十分に遅い射出されたイオンの発振を検出するように構成される。本教示のある側面では、検出の本所望の率は、例えば、精密なタイミングシーケンスに従って四重極アセンブリ２２０の種々の構成要素および退出レンズ２１７へのＲＦならびに／もしくはＤＣ電位の印加を制御することによって、精密な率において四重極アセンブリ２２０からコヒーレントに発振するイオンを軸方向に射出することによって遂行されてもよい。

例えば、コントローラ２０９は、協調方式で、ＤＣ電圧源２０８ｅを制御することによってカラー電極２３０ｃのＤＣ電圧を調節し、ＤＣ電圧源２０８ｆを制御することによってＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂのＤＣ電圧を調節し、それぞれ、ＤＣ電圧源２０８ｃおよびＲＦ電圧源２０７ｂを制御することによって退出レンズ２１７のＤＣならびにＲＦ電圧を調節することができる。

再び図４を参照すると、タイミング図４３０は、四重極アセンブリ２２０内に捕捉される例示的正イオンを発振させるために使用される幅狭の双極性ＤＣ電圧励起パルスを描写する。時間および周波数は、反比例するため、時間ドメイン内のより幅狭の励起パルスは、より幅広い周波数スペクトルを生成し、これは、より広いｍ／ｚ範囲のイオンが、同一のパルスによって励起され得ることを意味する。上記に説明されるように、例示的な幅狭の双極性ＤＣ電圧励起パルスは、四重極ロッドセット２２２のＸロッド（すなわち、ロッド２２２ａ、ｃ）の間に印加される。タイミング図５３０の双極性ＤＣ電圧励起パルスは、例えば、約５Ｖ ＤＣ～１００Ｖ ＤＣの範囲内の振幅および１～５μ秒の幅を有する。

再び図４を参照すると、四重極アセンブリ２２０内に捕捉されるイオンが、タイミング図４３０における励起パルスによって励起された後、それらは、ある時間の周期にわたってＬＩＴのイオンをメータアウト制御するように、四重極アセンブリ２００の補助電極２３０ａ－ｃの電極および退出レンズ２１７の電圧を調節することによって、軸方向に射出される。上記のように、一度にイオンの全てを射出することは、十分に高い分解能を提供するために十分な持続時間の信号を提供しない場合がある。

例えば、図４に例示される正イオンを射出するために、コントローラ２０９は、カラー電極２３０ｃのＤＣ電圧を第１のＤＣカラー電圧（例えば、－８００Ｖ ＤＣ）から第２のＤＣカラー電圧（例えば、－２００Ｖ ＤＣ）に変更し、退出レンズ２１７のＤＣ電圧を第１のＤＣ退出レンズ電圧（例えば、＋５０Ｖ ＤＣ）から、第１のＤＣカラー電圧よりも負ではないが、依然として第１のＬＩＮＡＣ電圧（例えば、－５０Ｖ ＤＣ）よりも負である、第２の退出レンズ電圧（例えば、－５０Ｖ ＤＣ）に変更するように構成される。第２の退出レンズ電圧は、第１のＬＩＮＡＣ電圧と同一である。

タイミング図４４０は、励起パルスの直後の退出レンズのＤＣ電圧の変化を示す。例えば、＋５０Ｖから－５０Ｖへの退出レンズ２１７のＤＣ電圧の変化は、正イオンを退出レンズ２１７により誘引させる。しかしながら、本電圧は、イオンの全てが四重極２２０から直ちに退出しないように防止するように、カラー電極２３０ｃの第２のＤＣカラー電圧よりも依然として正である。

タイミング図４５０は、励起パルスの直後のカラー電極２３０ｃのＤＣ電圧の変化を示す。例えば、－８００Ｖから－２００Ｖへのカラー電極２３０ｃのＤＣ電圧の変化は、正イオンを四重極アセンブリ２２０にあまり誘引させず、したがって、射出される可能性がより高い。しかしながら、－２００Ｖは、正イオンに関して退出レンズ２１７の－５０Ｖよりも誘引性（負）であるため、正イオンが、直ちに四重極アセンブリ２２０から離れないような障壁が、残っている。

タイミング図４６０は、ＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂの電圧が、本例示的実施形態において変化しないが、代わりに、励起パルスの前後に－５０Ｖに留まることを示す。図２Ａに示されるように、ＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｃのテーパ状化に起因して、ＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂは、軸方向電場成分を生成し、これは、退出レンズ２１７に向かって軸方向に正イオンを加速させる。ＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂのＤＣ電圧は、励起パルス後に変化しないため、イオンの加速は、励起パルスの前後に起こる。しかしながら、イオンは、退出レンズ２１７の電圧が、ＬＩＮＡＣ電極の電圧（例えば、－５０Ｖ ＤＣ）よりもはるかに正（例えば、＋５０Ｖ ＤＣ）であるため、励起パルスの前に四重極アセンブリ２２０から射出されない。励起パルス後、ＬＩＮＡＣ電極２３０ａ、ｂと同一の電圧（例えば、－５０Ｖ ＤＣ）への退出レンズの電圧の調節は、ＬＩＮＡＣ電極によって発生される軸方向電場成分によって加速されるイオンに関するいかなる電圧障壁も、もはや存在しないため、正イオンを射出させる。

コヒーレントに発振するイオンは、したがって、検出器２１８による検出（例えば、破壊的検出）およびタイミング図４５０に示されるような図式的に描写される時変発振信号のために、退出レンズ２４０を通して四重極アセンブリから軸方向に射出される。

分析モジュール

図２Ａに描写されるような例示的分析モジュール２０９ａは、検出器２１８から検出された時変信号を受信し、その信号に対して動作し、検出されたイオンと関連付けられる質量スペクトルを発生させるために、コントローラ２０９と関連付けられてもよい。より具体的には、図５Ａ－Ｄに示されるように、分析モジュール２０９ａは、時変信号（図５Ａのその例示的信号のような）を受信し、そのフーリエ変換を取得し、周波数ドメイン信号（図５Ｂにおけるような）を発生させることができる。分析器は、次いで、Ｍａｔｈｉｅｕパラメータａおよびｑとイオンのｍ／ｚとの間の関係を使用して、周波数ドメイン信号（図５Ｂ）を質量スペクトル（図５Ｃ）に変換することができる。

式中、ｚは、イオン上の電荷であり、Ｕは、ロッド上の分解ＤＣ電圧であり、Ｖは、ＲＦ電圧振幅であり、Ωは、ＲＦの角周波数であり、ｒ_０は、四重極の特徴的寸法である。半径方向座標ｒは、以下の方程式によって与えられる。

加えて、パラメータｑ＜約０．４であるとき、パラメータβは、以下の方程式によって与えられ、

基本長期周波数は、以下のように決定される。

パラメータａ＝０であり、パラメータｑ＜約０．４である条件下では、長期周波数は、下記の近似関係によって特定のイオンのｍ／ｚに関連する。

βの厳密な値は、ａおよびｑのＭａｔｈｉｅｕパラメータの観点からの連続分数式である。本連続分数式は、参考文献Ｊ． Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍ． Ｖｏｌ ３２， ３５１－３６９ （１９９７）（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）に見出されることができる。

ｍ／ｚと長期周波数との間の関係は、代替として、周波数のセットを下記の方程式に当てはめることを通して決定されることができる。

式中、ＡおよびＢは、決定されるべき定数である。

検出器２１８によって発生された時変信号が変換されると、発生された周波数ドメイン信号は、したがって、上記に議論されるような透過または捕捉モードのいずれかにおける電圧パルスの印加の結果として、それらの長期周波数において励起されたイオンビーム内のイオンのｍ／ｚ分布に関する情報を含有する。そのような情報は、例えば、各ｍ／ｚにおける信号強度（検出を可能にするように十分に励起されたその特定のｍ／ｚのイオンの数を示す）を描写する、「質量スペクトル」として公知の図６に示されるようなプロットに提示されることができる。

図５Ａ－Ｄの例示的実施形態では、図５Ａ－Ｃは、上記に議論されるような透過モードにおいて動作する間に励起パルスを印加した結果を例示する。図５Ｃの質量スペクトルを具体的に参照すると、より高いｍ／ｚのイオンを表すピークが、より低いｍ／ｚのピークに対して減少された分解能（例えば、より幅広いピーク形状）を呈することを理解されたい。本教示の種々の側面によると、分析器２０９ａは、例えば、以下の公式を使用して、これらのピークのうちの１つまたはそれを上回るものの分解能を計算してもよい。

当技術分野で公知であるように、Δ（ｍ／ｚ）は、ピーク高の規定されたパーセンテージにおけるピーク幅を表し得る。実施例として、ピーク高の５０％（すなわち、全幅半値（ＦＷＨＭ））における特定のｍ／ｚに関するΔ（ｍ／ｚ）を決定することが、一般的であるが、分解能を決定するための任意の他の公知の技法が、利用されてもよい。種々の側面では、１つの動作モードにおける発生された質量スペクトルの１つまたはそれを上回るピークの計算された分解能は、例えば、計算された分解能をある閾値（例えば、デフォルト閾値、ユーザによって選択された閾値）と比較することによって、四重極アセンブリが透過または捕捉モードのうちの他方において動作するように切り替えられ得るかどうかを決定するために利用されてもよい。いくつかの実施形態では、本教示による四重極アセンブリは、約１００～約１，０００の範囲内の分解能を伴う質量スペクトルを発生させるために採用されることができ、例えば、決定された分解能が、ある閾値を下回る（例えば、１００を下回る、５００を下回る）場合、動作するようにトリガされることができる。

以下の実施例は、本教示の種々の側面のさらなる解明のために提供され、必ずしも本教示を実践する最適な方法または取得され得る最適な結果を提供することを意図していない。図５の例示的質量スペクトル（図５Ａのもののような時変信号から導出され得る）を参照して、質量スペクトルが、Ｑ３の対向する四重極ロッドが、それに双極性励起信号を提供するように構成されるパルス化電圧源に結合された、修正された４０００ ＱＴＲＡＰ（登録商標）を使用して取得された。イオンが、ネブライザ支援エレクトロスプレーイオン源（図示せず）によって、０．１７ｐｍｏｌ／μＬのレセルピン溶液を含有するサンプルから発生された。レセルピンイオン（ｍ／ｚ ６０９）が、Ｑ１において選択され、衝突セルｑ２において断片化され、ｑ２からの生成イオンおよび非断片化前駆体イオンが、修正されたＱ３を通して透過されるにつれて、双極性電圧パルス（１Ｖ ＤＣ、０．５μ秒）を受けた。図５Ｃに示されるように、ピーク幅は、ｍ／ｚの増加に伴って増加し、１９５＋は、０．９０ａｍｕのＦＷＨＭを有し、３９７＋は、２．７ａｍｕにおいて測定され、６０９＋は、５．９ａｍｕである。本教示の種々の側面によると、分析モジュール２０９ａは、より高いｍ／ｚのイオンを表すピークのうちの１つまたはそれを上回るものが、不十分な分解能であり、したがって、コントローラが、代わりに、捕捉モードにおいて動作するように四重極アセンブリを切り替え得ると決定してもよい。図５Ｄは、捕捉モードへのそのような切替に続く、図５Ｃと同一のサンプルから取得される質量スペクトルを表す。図５Ｃのように、レセルピンイオン（ｍ／ｚ ６０９）が、Ｑ１において選択され、衝突セルｑ２において断片化されたが、双極性電圧パルス（３Ｖ ＤＣ、１．０μ秒）の印加に先立って、Ｑ３において捕捉（および５０ｍ秒にわたって冷却）された。図５Ｄの質量スペクトルにおけるより急峻なピークが、特に、より高いｍ／ｚのそれらのイオンに関して、図５Ｃに対して増加された分解能を示すことを理解されたい。図５Ｄに示されるように、ｍ／ｚ１９５＋の生成イオンは、０．１１ａｍｕのＦＷＨＭを有し、３９７＋は、０．２５ａｍｕにおいて測定され、６０９＋は、０．４４ａｍｕであり、そのそれぞれは、図５Ｃのより迅速な入手における対応するイオンに対して分解能において大幅に改良されている。

コントローラ（例えば、図１のコントローラ１０９）は、種々の異なる方法でハードウェアおよび／またはソフトウェアにおいて実装されることができる。実施例として、図６は、本教示による、分析を実施するために利用されるその種々のモジュールの動作を制御するためのプロセッサ６１０を含む、コントローラ６０９のある実施形態を図式的に描写する。示されるように、コントローラ６０９は、命令およびデータを記憶するために、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６２０と、永久メモリ６３０とを含む。通信モジュール６４０が、コントローラ６０９が、検出器（例えば、図１の検出器１１８）と通信し、例えば、検出されたイオン信号を受信し、本明細書に別様に説明されるような種々の電極、レンズ、および／または電力供給源と通信することを可能にする。通信バス６５０が、コントローラ６０９の種々の構成要素が相互と通信することを可能にする。

コントローラ６０９はまた、本明細書に別様に議論されるように、検出器から受信された時変イオン信号を（例えば、フーリエ変換を介して）周波数ドメイン信号に変換し、周波数ドメイン信号に基づいて、検出されたイオンの質量スペクトルを計算するために、分析モジュール６６０を含む。動作モード選択モジュール６７０が、四重極アセンブリの動作モードを選択する、例えば、四重極アセンブリを透過モードまたは捕捉モードにおいて動作させるかどうかを選択するために利用される。（例えば、動作モード選択モジュール６７０によって決定されるような）動作モードに応じて、本教示による四重極アセンブリは、透過モードまたは捕捉モードのうちの１つにおいて動作され、個別の透過モードモジュール６８０もしくは捕捉モードモジュール６９０は、例えば、本明細書に別様に議論されるような適切なタイミングシーケンスに従って、種々の構成要素へのＲＦおよび／またはＤＣ電位の印加を制御することによって、四重極アセンブリならびに／もしくは退出レンズを動作させることができる。

本教示の種々の側面による、質量分析計システムを（例えば、図６のコントローラ６０９を介して）動作させる例示的方法７００が、図７に描写される。ステップ７０１において、イオンが、四重極アセンブリの中に透過される。動作モードに応じて、イオンは、励起パルスが印加されるにつれて四重極アセンブリを通して連続的に透過される（透過モード）か、または励起パルスがそれに印加される前に四重極アセンブリ内に捕捉される（捕捉モード）かのいずれかである。上記のように、コントローラは、ユーザによる選択に基づいて、特定の器具、実験、および／またはサンプルの先験的もしくは経験的知識に基づいて、および／または以前の分析から取得されたデータ（例えば、図６の分析モジュール６６０によって提供されるデータ）に基づいて、ある動作モードにおいて動作するように四重極アセンブリをトリガすることができる。最初に透過モードを参照すると、ステップ７０２において、イオンが、イオンの半径方向閉じ込めのための場を発生させるように、四重極ロッドセットのロッドのそれぞれに少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）電圧を印加することによって、イオンを捕捉することなく、四重極アセンブリを通して透過されることができ、電圧パルスが、その長期周波数においてイオンの少なくとも一部の半径方向発振を励起するように、四重極アセンブリを横断して印加されることができる。透過モードにおいて励起されたイオンは、四重極アセンブリの出力端に近接するフリンジ場と相互作用し、励起されたイオンが、四重極アセンブリから退出するにつれて、半径方向発振を軸方向発振に変換する。ステップ７０３において、検出器は、軸方向に発振するイオンを検出し、時変信号を発生させる。周波数スペクトルが、時変信号から決定され（ステップ７０４）、したがって、質量スペクトルが、それから計算されることができる（ステップ７０５）。

しかしながら、捕捉モードにおいて、四重極アセンブリは、最初に、例えば、本明細書に別様に議論されるように、トラップの中に透過されたイオンが、出力端を通して退出しないように防止されるように、四重極アセンブリの種々の構成要素へのＤＣおよびＲＦパルスの印加を通して、ステップ７０６においてイオンで充填される。ステップ７０７において、捕捉されたイオンは、随意に、ある時間の周期にわたって冷却されてもよく、随意に、四重極アセンブリ内のイオンを衝突冷却するためのガス流の提供を伴う。その後、ステップ７０８において、電圧パルスが、捕捉されたイオンの半径方向発振を励起するように、四重極アセンブリを横断して印加されることができる。ステップ７０３において、捕捉モードにおいて励起されたイオンは、例えば、本明細書に別様に議論されるように、四重極アセンブリの種々の構成要素およびその関連付けられる退出レンズへのＤＣならびにＲＦ電圧信号の協調されたシーケンスを印加することによって、軸方向に射出される。検出器が、ステップ７０４において軸方向に射出されたイオンを検出し、周波数スペクトルが、時変信号から決定される（ステップ７０５）。質量スペクトルが、次いで、それから計算されることができる（ステップ７０６）。

本教示の種々の側面による、質量分析計システムを（例えば、図６のコントローラ６０９を介して）動作させる別の例示的方法８００が、図８に描写され、四重極アセンブリは、ステップ８０１において（例えば、デフォルトで、ユーザの選択に従って）透過モードにおいて動作するように開始される。ステップ８０２において、イオンが、四重極アセンブリの中に透過される。透過モードにおいて動作して、電圧パルスが、透過されたイオンに印加され、励起されたイオンのその検出が、本明細書に別様に議論されるように、質量スペクトルを発生させるために使用されることができる（ステップ８０３）。結果として生じる質量スペクトルは、次いで、ステップ８０４において、透過モードにおいて発生された質量スペクトルが、十分な強度および／または分解能であることを確認するために、（例えば、分析モジュールによって）分析される、もしくはユーザに提示されることができる。該当する場合、連続イオンビームの１つまたはそれを上回る付加的「スラグ」が、分析されることができる。しかしながら、透過モードにおける質量スペクトルの強度および／または分解能が、十分ではない場合、四重極アセンブリは、本明細書に別様に議論されるように、付加的イオンが、四重極の中に透過され（ステップ８０５）、そこで、それらが、捕捉モードにおいて質量スペクトルを発生させる（ステップ８０６）ように、捕捉され、冷却され、励起され、それから軸方向に射出されるように、捕捉モードに切り替えられることができる。図８に示唆されるように、捕捉モードにおいてデータを取得した後、例えば、四重極アセンブリは、透過モードと関連付けられるより迅速なデータ入手に戻ることができる。

当業者は、種々の変更が、本発明の範囲から逸脱することなく、上記の実施形態に行われ得ることを理解するであろう。さらに、当業者は、一実施形態の特徴が、別の実施形態のものと組み合わせられ得ることを理解するであろう。

Claims (20)

1. 質量分析を実施する方法であって、
   複数のイオンを、四重極ロッドセットと、複数の補助電極とを備える四重極アセンブリの中に透過させるステップであって、前記四重極ロッドセットは、前記イオンを受け取るための入力端と、それを通してイオンが前記四重極ロッドセットから退出する出力端とを備え、退出レンズが、前記四重極ロッドセットの出力端に隣接して配置される、ステップと、
   透過モードおよび捕捉モードのうちの１つにおいて動作するように前記四重極アセンブリをトリガするステップであって、
   前記透過モードにおいて、前記イオンを前記四重極アセンブリの中に透過させる前記ステップの間、前記方法は、
   前記イオンの半径方向閉じ込めのための場を発生させるように、前記四重極ロッドセットのロッドのそれぞれに少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）電圧を印加することによって、前記四重極アセンブリの中にイオンを捕捉することなく、前記四重極アセンブリを通して前記イオンを透過させるステップと、
   その長期周波数において前記四重極を通して透過されている前記イオンの少なくとも一部の半径方向発振を励起するように、前記四重極アセンブリを横断して電圧パルスを印加するステップであって、前記出力端に近接するフリンジ場が、前記励起されたイオンが、前記四重極ロッドセットから退出するにつれて、前記励起されたイオンの少なくとも一部の前記半径方向発振を軸方向発振に変換する、ステップと
   を含み、
   前記捕捉モードにおいて、前記方法はさらに、
   前記イオンを前記四重極アセンブリの中に透過させる前記ステップの間に、ｉ）少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧および少なくとも１つのＲＦ電圧を前記四重極ロッドセットの四重極ロッドのそれぞれに印加し、ｉｉ）１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を前記複数の補助電極に印加し、ｉｉｉ）ＤＣ電圧およびＲＦ電圧を前記退出レンズに印加することによって、前記四重極アセンブリの中に透過された前記イオンを捕捉するステップと、
   その長期周波数において前記四重極アセンブリ内に捕捉された前記イオンの少なくとも一部の半径方向発振を励起するように、前記四重極アセンブリを横断して電圧パルスを印加するステップと、
   前記四重極ロッドセットから前記励起されたイオンを軸方向に射出するステップと
   を含む、ステップと、
   前記透過モードおよび捕捉モードのうちの１つにおいて動作する前記四重極ロッドセットから退出する前記励起されたイオンの少なくとも一部を検出し、時変信号を発生させるステップと
   を含む、方法。
2. 前記時変信号から前記四重極ロッドセットから退出する前記イオンの分析スペクトルを取得するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記分析スペクトルを取得するステップは、前記電圧パルスによって励起される前記イオンの情報を含有する周波数ドメイン信号を発生させるように、前記時変信号のフーリエ変換を実施するステップを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記透過および捕捉モードのうちの１つにおいて動作するように前記四重極アセンブリをトリガするステップは、前記四重極アセンブリを前記透過モードから前記捕捉モードに切り替えるステップを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記四重極アセンブリは、前記分析スペクトルにおける１つまたはそれを上回る特定のｍ／ｚの少なくとも１つのイオンの強度が、ある閾値を下回る事例において、前記透過モードから前記捕捉モードに切り替えられる、請求項４に記載の方法。
6. 前記四重極アセンブリは、前記分析スペクトルの分解能を増加させるために、前記透過モードから前記捕捉モードに切り替えられ、
   随意に、前記四重極アセンブリは、前記分析スペクトルにおける１つまたはそれを上回る特定のｍ／ｚの少なくとも１つのイオンのＦＷＭＨが、ある閾値を上回る事例において、前記透過モードから前記捕捉モードに切り替えられる、
   請求項４に記載の方法。
7. 前記四重極ロッドセットは、前記入力端から前記出力端まで中心縦方向軸に沿って延在する、ロッドの第１の対と、ロッドの第２の対とを備え、前記四重極ロッドセットのロッドは、各対の前記ロッドが、前記中心縦方向軸の対向する側上に配置されるように、前記中心縦方向軸から離間され、
   前記複数の補助電極は、その対向する側上に前記中心縦方向軸に沿って延在する補助電極の対を備え、前記補助電極はそれぞれ、前記ロッドの第１の対の単一のロッドと前記ロッドの第２の対の単一のロッドとの間に間置される、
   請求項１に記載の方法。
8. 前記四重極アセンブリを横断して前記電圧パルスを印加するステップは、前記四重極ロッドセットの第１および第２の対のうちの一方の前記ロッドを横断して前記電圧パルスを印加するステップを含み、
   随意に、前記四重極アセンブリを横断して前記電圧パルスを印加するステップは、前記補助電極を横断して前記電圧パルスを印加するステップを含む、
   請求項７に記載の方法。
9. 前記補助電極の対は、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）電極を備える、請求項７に記載の方法。
10. 前記複数の電極はさらに、前記四重極ロッドセットを囲繞し、前記入力端と前記補助電極の対との間に配置されるカラー電極を備える、請求項７に記載の方法。
11. 捕捉モードにおいて、前記方法はさらに、前記四重極アセンブリ内に圧力およびガス流を印加し、前記四重極アセンブリの中に捕捉される前記イオンを冷却する、請求項１に記載の方法。
12. 質量分析計システムであって、
    複数のイオンを発生させるためのイオン源と、
    四重極ロッドセットと、複数の補助電極とを備える四重極アセンブリであって、前記四重極ロッドセットは、前記イオンを受け取るための入力端と、それを通してイオンが前記四重極ロッドセットから退出する出力端とを備える、四重極アセンブリと、
    前記四重極ロッドセットの出力端に隣接して配置される退出レンズと、
    前記四重極アセンブリに結合される１つまたはそれを上回る電力供給源と、
    時変信号を発生させるように、前記四重極ロッドセットから退出するイオンの少なくとも一部を検出するための検出器と、
    コントローラであって、
    透過モードおよび捕捉モードのうちの１つにおいて動作するように前記四重極アセンブリをトリガすることであって、
    前記透過モードにおいて、前記コントローラはさらに、
    前記イオンの半径方向閉じ込めのための場を発生させ、前記四重極アセンブリの中に前記イオンを捕捉することなく、前記四重極アセンブリを通して前記イオンを透過させるように、前記四重極ロッドセットのロッドのそれぞれに少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）電圧を印加するために、前記１つまたはそれを上回る電力供給源を制御することと、
    その長期周波数において前記四重極を通して透過されている前記イオンの少なくとも一部の半径方向発振を励起するように、前記四重極アセンブリを横断して電圧パルスを印加するために、前記１つまたはそれを上回る電力供給源を制御することであって、前記出力端に近接するフリンジ場が、前記励起されたイオンが、前記四重極ロッドセットから退出するにつれて、前記励起されたイオンの少なくとも一部の前記半径方向発振を軸方向発振に変換することと
    を行うように構成され、
    前記透過モードにおいて、前記コントローラはさらに、
    前記四重極アセンブリ内に前記イオンを捕捉するように、ｉ）少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧および少なくとも１つのＲＦ電圧を前記四重極ロッドセットの四重極ロッドのそれぞれに印加し、ｉｉ）１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を前記複数の補助電極に印加し、ｉｉｉ）ＤＣ電圧およびＲＦ電圧を前記退出レンズに印加するために、前記１つまたはそれを上回る電力供給源を制御することと、
    その長期周波数において前記四重極アセンブリ内に捕捉された前記イオンの少なくとも一部の半径方向発振を励起するように、前記四重極アセンブリを横断して電圧パルスを印加するために、前記１つまたはそれを上回る電力供給源を制御することと、
    前記四重極ロッドセットから前記励起されたイオンを軸方向に射出するために、前記１つまたはそれを上回る電力供給源を制御することと
    を行うように構成される、ことと、
    前記透過モードまたは前記捕捉モードのいずれかにおいて、前記時変信号から前記四重極ロッドセットから退出する前記イオンの分析スペクトルを発生させることと
    を行うように構成される、コントローラと
    を備える、質量分析計システム。
13. 前記コントローラは、前記透過モードまたは前記捕捉モードのいずれかにおいて、前記電圧パルスによって励起される前記イオンの情報を含有する周波数ドメイン信号を発生させるように、前記時変信号のフーリエ変換を実施するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記コントローラは、前記分析スペクトルに基づいて、前記四重極アセンブリを前記透過モードから前記捕捉モードに切り替えるように構成される、請求項１２に記載のシステム。
15. 前記コントローラは、前記分析スペクトルにおける１つまたはそれを上回る特定のｍ／ｚの少なくとも１つのイオンの強度が、ある閾値を下回る事例において、前記四重極アセンブリを前記透過モードから前記捕捉モードに切り替えるように構成される、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記コントローラは、前記分析スペクトルの分解能を増加させるために、前記四重極アセンブリを前記透過モードから前記捕捉モードに切り替えるように構成され、
    随意に、前記コントローラは、前記分析スペクトルにおける１つまたはそれを上回る特定のｍ／ｚの少なくとも１つのイオンのＦＷＭＨが、ある閾値を上回る事例において、前記四重極アセンブリを前記透過モードから前記捕捉モードに切り替えるように構成される、
    請求項１４に記載のシステム。
17. 前記四重極ロッドセットは、前記入力端から前記出力端まで中心縦方向軸に沿って延在するロッドの第１の対と、ロッドの第２の対とを備え、前記四重極ロッドセットのロッドは、各対の前記ロッドが、前記中心縦方向軸の対向する側上に配置されるように、前記中心縦方向軸から離間され、
    前記複数の補助電極は、その対向する側上に前記中心縦方向軸に沿って延在する補助電極の対を備え、前記補助電極はそれぞれ、前記ロッドの第１の対の単一のロッドと前記ロッドの第２の対の単一のロッドとの間に間置される、
    請求項１２に記載のシステム。
18. 前記透過モードまたは捕捉モードのいずれかにおいて、前記コントローラは、前記四重極ロッドセットの第１および第２の対のうちの一方の前記ロッドを横断して電圧パルスを印加するために、前記１つまたはそれを上回る電力供給源を制御するように構成され、
    随意に、前記透過モードまたは捕捉モードのいずれかにおいて、前記コントローラは、前記補助電極を横断して前記電圧パルスを印加するために、前記１つまたはそれを上回る電力供給源を制御するように構成される、
    請求項１７に記載のシステム。
19. 前記補助電極の対は、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）電極を備え、
    随意に、前記複数の電極はさらに、前記四重極ロッドセットを囲繞し、前記入力端と前記補助電極の対との間に配置されるカラー電極を備える、
    請求項１７に記載のシステム。
20. 少なくとも１つのガス入口と、少なくとも１つのガス出口とをさらに備え、前記コントローラはさらに、前記四重極アセンブリ内の圧力およびガス流を調節するために、前記ガス入口ならびにガス出口を制御するように構成され、
    随意に、前記コントローラは、前記四重極アセンブリを約０．５×１０^－５～約５×１０^－５の範囲内の圧力に維持し、捕捉モードの間に前記四重極アセンブリ内の前記イオンを冷却するために、前記ガス入口およびガス出口を制御するように構成される、
    請求項１３に記載のシステム。

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