JP2023541045A - 電子活性化解離デバイスおよび方法における内部断片化の低減 - Google Patents

Abstract

第１の軸に沿って正荷電前駆イオンを誘導するように適合されているＲＦ電極を有する、イオン反応器具内の１つまたはそれより多くの補助電極と、反応生成物への前駆イオンの電子活性化解離が生じ得るような、第１の軸に対する横断方向の第２の軸に沿った電子ビームの導入のための電子源とを使用するイオン隔離装置および方法またはシステムであって、補助電極は、第２の中心軸に沿って前駆イオンを隔離しながら反応生成物の選択的抽出を可能にするように補完的ＡＣ信号を印加するように構成されている。例えば、補完的ＡＣ信号は、そうでなければ前駆イオン（および／または、同一分子質量を有するが異なる電荷状態を有する低減電荷種）が励起させられるであろう周波数を抑制するノッチを伴うノッチ付き白色雑音信号を備え得る。

Description

（関連出願）
本願は、２０２０年９月１０日に出願された「Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題する米国仮出願第６３／０７６，７８５号の優先権を主張し、米国仮出願第６３／０７６，７８５号は、参照によってその全体が本明細書に援用される。

（分野）
本明細書における教示は、質量分析のための活性化イオン反応に関し、より具体的には、電子活性化解離（ＥＡＤ）を実施するための方法およびシステムに関する。

（背景）
イオン反応は、典型的には、正または負のいずれかに荷電したイオンと、正もしくは負に荷電した別のイオンまたは電子であり得る別の荷電種との反応を伴う。電子活性化解離（ＥＡＤ）では、例えば、荷電種は、電子ビームであり、イオンに対する電子衝突は、イオンの断片化をもたらす。ＥＡＤは、質量分析（ＭＳ）において生体分子を解離させるために使用されており、液体クロマトグラフィ質量分析／質量分析（ＬＣ－ＭＳ／ＭＳ）における通常のプロテオミクスから、トップダウン分析（無消化）、デノボシーケンシング（異常なアミノ酸配列の発見）、翻訳後修飾の研究（グリコシル化、リン酸化等）、タンパク質間相互作用（タンパク質の機能的研究）までの広い範囲の可能性として考えられる用途を網羅し、小分子の同定も含む能力を提供してきた。

ＥＡＤのための機構は、例えば、０～３ｅＶの運動エネルギーを有する電子を使用した電子捕獲解離（ＥＣＤ）高温ＥＣＤ（５～１０ｅＶの運動エネルギーを伴う電子）および高エネルギー電子イオン化解離（ＨＥＥＩＤ）（１３ｅＶを上回る運動エネルギーを伴う電子）を含むことができる。これらの電子活性化解離は、従来の衝突誘起または活性化解離（ＣＩＤまたはＣＡＤ）に相補的であると見なされ、高度なＭＳデバイスに組み込まれてきた。

以降、本教示における用語「ＥＡＤ」の使用は、あらゆる形態の電子関連解離技法を包含し、運動エネルギーの任意の具体的な程度における電子の使用に限定されないと理解されるべきである。

従来のＭＳシステムでは、イオンが軸方向において器具を通過するときに電子が前駆体正イオンと衝突するように、電子が、横断方向ビームとして導入される（または、器具内に一時的にトラップされる）。例えば、質量分析計は、その中で電子ビームがイオンおよび電子ビームの両方の独立した制御を用いて分析イオンビームの中に直交して注入される分岐ＲＦイオントラップ構造を含むことができる。さらなる詳細に関して、２０１４年５月２９日に出願されたＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１４／００８９３号（参照によってその全体が本明細書に援用される）を参照されたい。そのようなデバイスは、「流動」モードまたは同時トラップモードのいずれかにおいて動作することができる。

電子の横断方向ビームがＭＳ器具内に注入されると、電子ビームは、電子が、器具を通過するイオンと最も効率的に相互作用（すなわち、解離）し得る領域の中に集束させられ、方向付けられるように制御されなければならない。電子活性化解離は、タンパク質および他の大きいサイズの生体分子のトップダウンシーケンシングのための非常に有望な技法である。

これらの状況では、典型的には、荷電前駆体分子は、典型的には３０＋またはそれより高い高プロトン化電荷状態を有する。理想的には、分子の一開裂のみを誘発し、例えば、タンパク質分析の場合、１つのＮ末端およびＣ末端断片対のみを生成することが、所望されるであろう。しかしながら、生成される断片は、別の電子および断片を容易にさらに捕捉し得る高電荷状態も有する。例えば、第２の電子がＮ末端断片によって捕捉されたとき、このプロセスは、より短いＮ末端断片を生成するだけではなく、もとのタンパク質のＮ末端を有していない断片も生成する。このタイプの断片は、内部断片と呼ばれる。

タンパク質のトップダウンシーケンシングでは、内部断片における開始アミノ酸残基および終了アミノ酸残基の組み合わせの可能性が多すぎるため、そのような内部断片は、シーケンシングのために有用ではない。そのような内部断片は、前駆体ｍ／ｚのまわりに背景雑音を導入する。これは、高荷電末端断片を見出すことの難度を大幅に増加させ、典型的には、タンパク質の分析可能なサイズを約３００アミノ酸残基より下に制限する。

故に、分子、特に大きい高荷電生体分子の電子活性化解離中に内部断片化を低減させ得るデバイスおよび方法の必要性が、存在する。

（概要）
本教示によると、分子の電子活性化解離中、特に、大きい高荷電生体分子の解離中に内部断片化を低減させ得るイオン反応のための方法、システム、およびデバイスが、開示される。

本教示の一局面では、イオン反応を実施するための方法が、開示され、方法は、少なくとも１つの複数の電極によって画定された、第１の中心軸に沿って延在している第１の経路を介して、解離器具内へと複数のイオンを導入するステップであって、入力レンズ電極が、第１の経路の一端に近接して配置され、出力レンズ電極が、第１の経路の他端に近接して配置されている、ステップと、第２の中心軸に沿って延在している第２の経路を介して、電子源から電子を導入するステップであって、該第２の経路は、イオンおよび電子が相互作用し得るように、交差領域において第１の経路と交差している、ステップと、第２の中心軸に沿った隔離領域内の前駆イオンを単離するためにアクティベートされ得る少なくとも１つの補助電極を提供するステップとを含む。

前駆イオンは、好ましくは、高分子量イオンである。隔離は、好ましくは、磁場と併せて、補助電極（単数または複数）に電位を印加することによって生じる。隔離は、「壁」電位を提供する補助電極を用いて、線形無線周波数（ＲＦ）四重極構造によって前駆イオンに選択的に印加され得る。前駆イオンは、隔離領域内の電子ビームによって解離される。プロダクトイオンが、ＲＦ四重極に与えられる補完的ＡＣ信号によって励起させられたとき、解離した反応生成物は、隔離領域から選択的に除去され得る。質量および／または電荷における差異のため、反応生成物が、隔離を克服し、未反応前駆イオンのみをさらなる電子ビーム暴露に曝されたままにし得る。したがって、前駆イオンのほぼ全てが、最終的に、第２の電子相互作用の起こりやすさを低減させることによって、より実質的に少ない内部断片が形成される状態で解離され得る。

本教示による方法は、少なくとも２つの補助電極、すなわち、第１の軸に平行な、第１の軸の片側上に配置されている１つの補助電極と、第１の軸に平行な、第１の軸の反対側上に配置されている別の補助電極とを提供することをさらに含み得る。方法は、前駆イオンが、それらと電子ビームと相互作用し得る第２の経路に閉じ込められたままであるように、少なくとも１つの補助電極にＤＣ電位を印加し、前駆イオンを制御することをさらに含む。

ある実施形態では、１つまたはそれより多くの補助電極は、前駆イオン入口レンズに近位である一端から、反応生成物抽出レンズに近位である第２の端まで、第１の軸に平行に延在している細長い構造であり得る。例えば、１つまたはそれより多くの補助電極は、各々、第１の軸に最も近いステム部分を伴う細長いＴ形状を有し得る。代替として、１つまたはそれより多くの補助電極は、ノッチ付きＴ形状を有し得る。

本教示の方法は、応答ｍ／ｚ値を有するイオンを励起させる補完的ＡＣ信号を用いてＲＦ電極の少なくとも１つのセットを駆動することによって、前駆イオンの電子活性化解離に続いて、反応プロダクトイオンを選択的に励起させることをさらに含み得る。選択的抽出は、例えば、駆動信号の固定イオントラップＲＦ周波数および振幅によって、前駆イオンを励起させるであろう周波数を抑制しながら、補完的ＡＣ信号の周波数を変動させ、反応プロダクトイオンの共鳴励起を誘発することを達成し得る。方法は、第１の軸の抽出端における抽出レンズ電極の電位を低下させることによって、励起させられた反応プロダクトイオンを選択的に抽出することをさらに含み得る。

本発明の別の局面では、第１の軸に沿って正荷電前駆イオンを誘導するように適合されているＲＦ電極と、電子によるイオンの電子活性化解離が生じ得るような、第１の軸に対する横断方向の経路に沿った電子ビームの導入のための電子源とを有するイオン反応装置における使用のための１つまたはそれより多くの補助電極が、開示され、補助電極は、電位が電極に印加されたときに電子ビーム経路内へと前駆イオンを駆動するように、第１の軸に平行な配置に関して適合されている。

一実施形態では、補助電極は、第１の経路（イオン経路）の長さの少なくとも５０パーセントに沿って延在し、好ましくは、第１の経路の７５パーセントを上回るものに沿って延在し、より好ましくは、第１の経路の実質的に全長に沿って延在する細長い電極であり得、例えば、一端においてイオン入口レンズの近位で終端し、他端においてイオン抽出レンズの近位で終端する補助電極であり得る。ある実施形態では、２つの補助電極、すなわち、第１の経路に平行に、上方に延在している１つの電極と、第１の経路に平行に、下方に延在している他の電極とが、イオン反応セルにおいて展開され得る。（用語「上方」および「下方」は、単に、理解を容易にするために使用される。例えば、別の向きにおいて、補助電極の１つは第１の経路に平行に、左側に延在し得る一方、他の電極は、第１の経路に平行に、左側に延在する）。

ある実施形態では、補助電極の一方または両方は、図面をさらに参照して解説されるように、細長い「Ｔ」形状を有し得る。細長い電極は、直線、湾曲であり得、または第１の経路に対して反転「Ｖ」を形成し得る。代替として、細長い電極は、第１（イオン）および第２の（電子）経路の交点においてより開放した領域をもたらすように、ノッチ付きにされ得る。

使用時、補助電極（単数または複数）は、電極のアクティベーションに応じて、第２の中心軸に沿って隔離領域内のイオン（例えば、前駆イオン）を隔離するように作用する。

別の局面によると、本教示の補助電極は、例えば、その少なくとも第１の区分が第１の中心軸まわりに四重極配向において配列されている電極の第１のセットを備える電子活性化解離を実施するためのシステムにおいて展開され得、電極の第１のセットの第１の区分は、イオン源から前駆イオンを受け取るための近位入口端を伴う、該第１の中心軸に沿って延在している第１の経路の第１の部分を画定するように、近位入口端から遠位端まで、第１の中心軸に沿って軸方向に延在している。

システムは、電極の第２のセットも含み、その少なくとも第１の区分が、第１の経路の第２の部分を画定するように第１の中心軸まわりに四重極配向において配列されており、短手方向経路が、電極の第２のセットの近位端と電極の第１のセットの遠位端との間で延在するように、該電極の第２のセットの第１の区分が、近位端から遠位出口端まで、該第１の中心軸に沿って軸方向に延在し、電極の第２のセットの近位端は、電極の第１のセットの遠位端から離されており、該短手方向経路は、実質的に第１の中心軸に直交し、交差領域において第１の経路と交差している第２の中心軸に沿って、第１の軸端から第２の軸端まで延在している。

ある実施形態では、電極の第１および第２のセットの電極は、長手方向区分および短手方向区分を有するＬ字形電極であり、電極の第１および第２のセットの各電極の長手方向区分は、それぞれ、電極の第１および第２のセットの第１の区分を画定し、電極の第１および第２のセットの各電極の短手方向区分は、短手方向経路を画定し、電極の第１のセットからの電極のうちの２つの短手方向区分、および電極の第２のセットからの電極のうちの２つの短手方向区分は、短手方向経路の第１の軸端と交差領域との間に、第２の中心軸周りの四重極配向において配列されている短手方向電極のセットを定義するように向けられている。

システムは、該電子が、該交差領域に向かう第１の短手方向において該短手方向経路を通して進行するように、第２の中心軸に沿って複数の電子を導入するための、短手方向経路の第１の軸端に近接して配置されている電子源と、電位が補助電極に印加されたときに電子ビーム経路内へと前駆イオンを駆動するように第１の軸に平行に配置されている、少なくとも１つの補助電極とをさらに含み得る。

ある実施形態では、補助電極は、第１の軸に平行な、第１の軸の片側上に配置されている第１の電極と、第１の軸に平行な、第１の軸の反対側上に配置されている第２の補助電極とを含み得る。

本教示のシステムでは、１つまたはそれより多くの補助電極は、ここでも、前駆イオン入口レンズに近位である一端から、反応生成物抽出レンズに近位である第２の端まで、第１の軸に平行に延在している細長い構造である。例えば、補助電極（単数または複数）は、第１の軸に最も近いステム部分を伴う細長いＴ形状を有し得る。代替として、１つまたはそれより多くの補助電極は、ノッチ付きＴ形状を有し得る。

システムは、応答ｍ／ｚ値を有するイオンを励起させる補完的ＡＣ信号を用いて四重極電極の少なくとも１つのセットを駆動することによって、前駆イオンの電子活性化解離に続いて、反応プロダクトイオンを選択的に励起させるための駆動回路をさらに備え得る。

本出願人の教示のこれらのおよび他の特徴が、本明細書に記載されている。

当業者は、下記に説明される図面が例証の目的のためにすぎないことを理解するであろう。図面は、本出願人の教示の範囲をいかようにも限定することを意図されていない。

図１は、イオン反応セルの一般的概略図を描写している。

図２は、本教示のある実施形態による断面図を描写している。

図３Ａは、ラインＩ－Ｉに沿った図２の断面図を描写している。

図３Ｂは、ラインＩＩ－ＩＩに沿った図２の断面図を描写している。

図４は、本教示のある実施形態による電子注入のある実施例の簡略側面図を描写している。

図５は、本教示の一実施形態による電子ビームの集束および脱集束効果の簡略側面図を描写している。

図６は、本教示の一実施形態による装置内へのイオンの注入およびトラップを描写している。

図７は、本教示のある実施形態による装置からのイオンまたはイオン反応の反応生成物の排出を描写している。

図８は、イオンおよび電子が継続的に注入され、イオン電子相互作用の結果としてのプロダクトイオンの流れが継続的に排出される本教示のある実施形態の継続モード動作を描写している。

図９は、磁場の配向を例示している本教示のある実施形態の断面図を描写している。

図１０は、本教示による、補助電極を伴うイオン反応セルの概略斜視図である。

図１１Ａは、図１０の装置における使用のための補助電極の一実施形態の概略斜視図である。

図１１Ｂは、図１０の装置における使用のための補助電極の別の実施形態の概略斜視図である。

図１２は、本教示による、イオンの共鳴励起を誘発するための例示的四重極ＲＦ駆動信号を示した、補助電極を伴うイオン反応セルの概略斜視図である。

図１３は、図１２の駆動信号を発生させるための例示的回路である。

図１４Ａは、図１０の装置における電子ビーム経路の上側分岐９５における、本教示に従って閉じ込められている正荷電前駆イオンの概略図である。

図１４Ｂは、図１０の装置における電子ビーム経路の下側分岐９５における、本教示に従って閉じ込められている正荷電前駆イオンの概略図である。

図１５は、図１０の装置から選択的に抽出される反応プロダクトイオンの概略図である。

図１６は、反応生成物の抽出を選択的に可能にしながら電子ビーム経路内に前駆イオンを閉じ込めるための１つまたはそれより多くの補助電極のための駆動回路の概略図である。

（詳細な説明）
明確化のために、以下の議論は、本出願人の教示の実施形態の種々の局面を詳述する一方、ある具体的詳細を省略することが便宜的または適切であるときは常にそうする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、簡潔性の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全ての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、本開示の範囲から逸脱することなく、説明される実施形態が共通の一般知識による改変または変形を受けやすくあり得ることが、明白であろう。以下の実施形態の詳細な説明は、本出願人の教示の範囲をいかようにも限定するものとして見なされるべきではない。

図１を参照すると、本教示のある実施形態の一般的概略図が、描写されている。イオン反応セル１は、入力として、イオン２および荷電種３である一連の反応物質を受け取る。随意に、光子または光４の形態にあるエネルギーが、追加される。光４は、レーザ源から取得されることができ、好ましくは、紫外線または赤外線スペクトル内のいずれかの光である。イオン２は、正（カチオン）または負（アニオン）に荷電した任意のイオンであり得る。荷電種３は、電子または正もしくは負のいずれかに荷電したイオンであり得る。下記により詳細に説明されるように、ある好ましい実施形態では、荷電種は、短手方向においてイオン２まで伝送され、反応セル１を通過し、衝突および反応を誘発する電子のビームである。荷電種が電子であるとき、電子源は、タングステンもしくはトリウム処理タングステンフィラメント等のフィラメントまたはＹ_２Ｏ_３カソード等の他の電子源であり得る。その反応デバイスは、ヘリウム（Ｈｅ）および窒素（Ｎ_２）等の冷却ガスを含むこともできる。冷却ガスの典型的な圧力は、１０^－２～１０^－４トルであり得る。フィラメント電子源は安価であるため、典型的には、それが使用されるが、酸素残留ガスの存在下ではあまりロバストではない。他方、Ｙ_２Ｏ_３から作製されるカソードは、より高価な電子源であるが、酸素中でよりロバストであり、そのため、ラジカル－酸素反応を使用したデノボシーケンシングのために有用であることができる。動作時、典型的には、１～３アンペアの電流が、電子源を加熱するために印加され、これは、１～１０ワットの熱電力を生成する。利用される磁石が存在する場合、その温度を永久磁石の磁化が喪失されるそのキュリー温度より低く保つように、電子源のヒートシンクシステムが、配設されることができる。磁石を冷却する他の公知の方法も、利用されることができる。

イオン反応セル１の内側において、イオン２および荷電種３は、光子４の随意の追加とともに、全て相互作用する。利用される反応物質の性質に応じて、相互作用は、プロダクトイオン５の形成をもたらすいくつかの現象を生じさせることができ、プロダクトイオン５は、次いで、潜在的には他の未反応イオン２および／または状況によっては可能性として荷電種３とともにイオン反応セル１から抽出または排出されることができる。

イオン２がカチオンであり、荷電種３が電子であるとき、カチオンは、電子を捕捉し得、イオン２と荷電種３との間の相互作用がもとのイオン２の断片であるプロダクトイオン５の形成をもたらす電子捕獲解離を受け得る。イオン２がカチオンであり、荷電種３がアニオンであるとき、イオン２と荷電種３との間の相互作用は、電子が荷電種３からイオン２へと移動させられ、これがイオン２を断片化させる電子移動解離であり得る。イオン反応セルから排出された種の流れは、１つもしくはそれより多くのイオン２および／もしくはその断片、またはそれらの混合物から成ることができる。

加えて、電子関連断片化に関して、高温ＥＣＤ、高エネルギー電子イオン化解離（ＨＥＥＩＤ）、活性イオンＥＣＤ（ＡＩ－ＥＣＤ）、有機物からのイオンの電子衝撃励起（ＥＩＥＩＯ）、電子脱離解離（ＥＤＤ）、負ＥＴＤ、および負イオンＥＣＤが、実装されることができる。例えば、イオン２がカチオンであるとき、ＥＣＤ、ＥＴＤ、および高温ＥＣＤが実装され得る一方、イオン２がアニオンである場合、ＥＤＤ、負ＥＴＤ、負イオンＥＣＤが、使用されることができる。荷電種３が適切に選択された場合、陽子移動反応も、実装されることができる。

ここで図２を参照すると、本教示のある実施形態のある局面によるイオン反応装置１０の側面図が、描写されている。切り欠かれた断面として示されているが、外側円筒形筐体２９および内側円筒形筐体３０は、第１の中心軸１２と、第１の軸端１３と、第２の軸端１４とを有する、第１の経路１１を囲んでいる。この経路は、イオン２がイオン反応装置１０の中へと進入するための通路を提供する。

レンズ電極（１５、１６）が、第１の経路１１の各端に据え付けられている。レンズ電極１５は、イオン２が装置１０の中へと進入することを可能にし、レンズ電極１６は、未反応のイオン２またはプロダクトイオン５の装置１０からの排出を制御する。レンズ電極は、軸端に直接据え付けられる必要はなく、軸端のすぐ外側に、近接して据え付けられることができる。理解されるように、デバイスの対称的な性質に起因して、イオンの方向は、周辺のイオン輸送デバイスが適切に構成されている場合、イオン２がレンズ電極１６を通して進入し、レンズ電極１５を通して退出することに伴って反転させられることができる。

装置１０は、内側円筒形筐体３０に搭載された四重極電極の第１のセット１７を備え、電極１７は、四重極型配列において第１の中心軸１２のまわりに配列されている。ここでは、好ましい動作のために、四重極が具体的に具体化されているが、六重極、八重極等を含む任意の多重極の配列も、利用され得る。図では、４つの四重極電極のうち２つのみが、描写されており、他の２つの電極は、描写されている電極の後ろにある。四重極電極１７内に描写されている２つの電極について、電極は、反対の極性を有する。四重極電極のこれらの第１のセット１７は、四重極の中点である第１の中心軸１２に向かってイオン２を誘導し得るＲＦ場を発生させるようにＲＦ電圧を電極に提供する役割を果たすＲＦ電圧源およびコントローラ（図示せず）に接続されている。

また、内側円筒形筐体３０に搭載されている四重極電極の第２のセット１８（２つのみが、描写されており、他の２つは、後ろにある）が、四重極電極の第１のセット１７から離れてわずかな距離を空けて据え付けられ、その距離は、電極の第１のセット１７と第２のセット１８との間に、ほぼ円筒形に成形された間隙１９を形成する。第１の四重極１７および第２の四重極１８は、同一の中心軸１２を共有し、四重極の第１のセット１７のロッドは、四重極の第２のセット１８と直線状に並んでいる。円筒形形状として描写されているが、この間隙の形状が重要であるのではなく、四重極の第１のセット１７と第２のセット１８との間に間隙が存在することが重要であることを理解されたい。例えば、四重極が同一の構成を有するとしても、この形状は、長方形箱形状であるものとしても説明され得る。この四重極電極の第２のセット１８は、四重極電極の第２のセット１８の中点である中心軸１２に向かってイオン２および／またはプロダクトイオン５を誘導する役割を果たし得るＲＦ場を発生させるようにＲＦ電圧を電極に提供する役割を果たすＲＦ電圧源およびコントローラ（図示せず）にも取り付けられる。

内側および外側円筒形筐体は、第１の軸端２２と第２の軸端２３とを有する第２の中心軸２１を有する第２の経路２０の挿入のための切り欠き部を有する。この第２の経路２０は、装置１０内への荷電種３の輸送のための通路を提供する。第１および第２の経路は、実質的に相互に直交し、交点２４において出会い、この交点は、第１の中心軸１２および第２の中心軸２１に沿う。それぞれ図２のラインＩ－ＩおよびラインＩＩ－ＩＩにおいて得られる断面図である図３Ａおよび図３Ｂにより簡単に描写されている四重極電極の第１のセット１７における４つの電極の各々は、例えば、各電極対における各電極（２５ａ、２５ｂ）が反対の極性を有し、それぞれ、電極対における他の電極（２５ｂ、２５ａ）の交点を横切って真向いにある等、電極の第２のセット１８における４つの電極のうちの１つと対にされることができる。電極（２６ａ、２６ｂ）を伴う電極対に関しても、類似の関係が、存在する。

電極の第２のセット１８における２つの残りの電極と対を成す電極の第１のセット１７における２つの残りの電極にも、同一の関係が、適用される。電極のこの向きは、交点２４と第２の経路２０の第１の軸端２２との間に発生させられるＲＦ場が交点２４と第２の経路２０の第２の軸端２３との間に発生させられるＲＦ場に対して逆位相となることをもたらす。電極のこの構成のため、ＲＦ場は、中心軸２１上には本質的に存在しない。

第２の経路２０の第１の軸端２２は、交点２４へと向かう第２の経路２０内への伝送のための電子を発生させるために使用されるべき、電子フィラメント２７を含み、またはそれに近接して有する。第１の軸端２２はまた、装置１０内への電子の進入を制御するための１つまたはそれより多くの好適な電極ゲート２８を含み、またはそれに近接して有することができる。永久磁石等の磁場源（図示せず）が、第２の経路２０に平行である磁場を実装するように構成される。この磁場は、荷電種が電子である場合、ＥＣＤ、高温ＥＣＤ、ＨＥＥＩＤ、ＥＤＤ、および負イオンＥＣＤが実装されているときに有用である。荷電種が試薬アニオンであり、例えば、起こっている反応がＥＴＤ反応であるシナリオを含むとき、磁場源および磁場は、必要とされない。

間隙の存在は、四重極ＲＦ場が間隙エリア内においてより弱いセルの側を通したイオンの漏出につながり得る。これは、典型的には、この漏出を防止するように位置付けられた平板電極である「極」電極の使用によって軽減されることができる。極電極は、垂直に整列させられ、他の電極から離されている。極電極上の正電気バイアスが、開口部から荷電イオンおよび反応生成物等を反発させる役割を果たす。理解されるように、このブロッキング電極は、好適な電圧源に電気的に接続される。

再び図２を参照すると、ある実施形態では、四重極に印加されるＲＦ周波数は、約４００ｋＨｚ～１．２ＭＨｚの範囲内であり、好ましくは、ＲＦ周波数は、約８００ｋＨｚである。

ここで図４を参照すると、イオン反応デバイス４０の側面図における別の実施形態の描写が、示されており、ここでは、荷電種３、具体的には、電子のみが、注入される。イオン反応デバイス４０は、第１の中心軸４２を有する第１の経路４１を含み、経路４１は、第１の軸端４３と、第２の軸端４４とを有する。イオン反応デバイス４０からのイオンの進入および排出の制御を可能にする電極レンズ（４５、４６）が、第１の経路４１の各端に据え付けられている。装置４１は、概してＬ字形であり、第１の中心軸４２のまわりに配列された四重極電極の第１のセット４７を備える。図では、４つの四重極電極のうち２つのみが、描写されており、他の２つの電極は、描写されている電極の後ろにある。四重極電極４７内に描写されている２つの電極について、電極は、反対の極性を有する。同様に概してＬ字型である四重極電極の第２のセット４８（２つのみが、描写されており、他の２つは、後ろにある）が、四重極電極の第１のセット４７から離れるようにわずかな距離を空けて据え付けられ、その距離は、電極の第１のセット４７と第２のセット４８との間に、しっかりとほぼ円筒形に成形された間隙４９を形成する。

四重極電極４８内に描写されている２つの電極について、電極は、反対の極性を有する。四重極電極の第１のセット４７および第２のセット４８の各々における上部に描写された電極は、極性において相互に反対である。当業者によって理解されるように、四重極電極の各セットの示されていない２つの電極は、例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示されている構成等、四重極電極の極性と一致する極性を有する。

第２の経路５０は、第１の軸端５２と、第２の軸端５３とを有する第２の中心軸５１を有する。この第２の経路は、荷電種の装置４０内への輸送のための通路を提供する。電極のこの向きは、（第１の経路４１および第２の経路５０の）交点と第２の経路５０の第１の軸端５２との間に発生させられるＲＦ場が、（第１の経路４１および第２の経路５０の）交点と該第２の経路５０の該第２の軸端５３との間に発生させられるＲＦ場に対して逆位相となることをもたらす。第２の経路５０の第１の軸端５２は、第２の経路５０内への伝送のための電子６０を発生させるために使用されるべき電子フィラメント５７を含み、またはそれに近接して据え付けられている。第１の軸端５２は、第２の経路に沿って装置の中に電子を方向付ける役割を果たす好適な電極ゲート６３も含み、またはそれの近傍に近接して据え付けられることができる。

極電極５８は、装置４０内への電子６０の進入をさらに制御し、イオンおよび反応生成物が逃散しないように遮断する役割も果たす。別の極電極５９が、第２の経路５０の第２の軸端５３に存在し、またはそれに近接して据え付けられる。磁場発生器（図示せず）が、第２の経路に平行な磁場をもたらすような方法において位置付けられ、向けられている。磁場の方向は、第１の軸端５２から第２の軸端５３への方向、またはその逆のいずれかであることができる。この磁場は、荷電種が電子である場合、ＥＣＤ、高温ＥＣＤ、ＨＥＥＩＤ、ＥＩＥＩＯ、ＥＤＤ、および負イオンＥＣＤが実装されているときに有用である。グリッド６１は、電子フィラメント５７の近傍にある、またはそれに近接している電子６０を切り替えるゲートとして作用するように位置付けられることができる。ＲＦ場は、装置４０へと進入するにつれて集束された電子６０を、第１の経路４１と第２の経路５０との交点に接近するにつれて脱集束された状態にさせる。電子６０が交点を通過するときに、ＲＦ場の極性の反転が、電子６０を再び集束された状態にさせる。これは、第１の経路に対する法線方向における電子のより均一な分布をもたらし、装置４０内でのイオン電子相互作用の機会を増大させ、これは、より良好な感度をもたらすこともできる。電子ビームは、局所的な誘引電位をもたらす。

電子脱集束効果のより明確な図が、図５に描写されており、そこでは、装置７０が、四重極電極の第１のセット７１および四重極電極の第２のセット７２を伴う装置４０に類似する方式において構成されている。ある実施形態では、＋１Ｖの電位を有する電子レンズが、電子ビーム経路の入口および出口に配置され、これらは、電子ビームの集束を補助するために使用される。簡潔性のために、他の部分は、繰り返されない。装置７０内への電子６０の流れは、それらが中心点７４に接近するにつれて脱集束するが、中心点を通過するときに再び集束されることが分かる。０．１Ｔの磁場（図示せず）が、電子方向の通路に平行に、およびそれに沿って整列させられる。ここでも、この磁場は、荷電種が電子である場合、ＥＣＤ、高温ＥＣＤ、ＨＥＥＩＤ、ＥＩＥＩＯ、ＥＤＤ、および負イオンＥＣＤが実装されているときに有用である。ＲＦ場は、最大振幅１００Ｖであることができ、電子ビームエネルギーは、中心において０．２ｅＶであることができる。

図６および図７は、従来のトラッピング様式において、本発明のある実施形態に従って装置１００によって発生させられるイオントラップ効果の側面図を描写している。第１の軸端１０３と、第２の軸端１０４とを備える第１の経路１０１は、第１の軸端１０３から注入されるべきイオンの流路を提供する。第１の軸端１１２と、第２の軸端１１３とを備える第２の経路１１０も、フィラメント１１４によって発生させられる電子ビームのための経路を提供する。ＲＦ電圧源の適切なセットに取り付けられた四重極電極の１つのセット１０７（２つのみが、描写されており、他の２つは、後ろにある）は、中心軸１０２に対して、四重極電極１０７における中点にイオンを誘導するように方向付けられ、イオンを誘導する役割を果たす。四重極電極の第２のセット１０８（２つのみが、描写されており、他の２つは、後ろにある）は、四重極電極の第１のセット１０７から離れるようにわずかな距離を空けて据え付けられ、四重極電極の第１のセット１０７と第２のセット１０８との間の距離が、電極のセット間に間隙１０９を形成する。この四重極電極の第２のセット１０８は、中心軸１０２に対して、四重極電極１０８の間の中点にイオンを誘導する役割を果たす。四重極電極１０７内に描写されている２つの電極について、電極は、反対の極性を有する。四重極電極１０８内に描写されている２つの電極について、電極は、反対の極性を有する。四重極電極の第１のセット１０７および第２のセット１０８の各々における上部に描写されている電極は、極性において相互に反対である。当業者によって理解されるように、四重極電極の各セットの示されていない２つの電極は、例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示されている構成等、四重極電極の極性と一致する極性を有する。磁場発生器（図示せず）は、第２の経路の方向に平行に、かつ第２の中心軸１１１と一直線に配向された磁場をもたらす。ここでも、この磁場は、荷電種が電子である場合、ＥＣＤ、高温ＥＣＤ、ＥＩＥＩＯ、ＨＥＥＩＤ、ＥＤＤ、および負イオンＥＣＤが実装されているときに有用である。入口レンズ電極１０５および出口レンズゲート電極１０６は、それぞれ、装置１００内へのイオンの流入および流出を制御する。この実施形態では、入口レンズ電極１０５は、装置１００内へのイオンの流入を可能にする電位に設定される一方、出口レンズ電極１０６は、装置からのイオンの流出を一時的に防止するために十分に高い電位を有する。

第２の経路は、第２の経路１１０の軸端１１２、１１３を通したイオンの流出を防止する正にバイアスされた極電極１１５、１１６も含み、またはそれに近接して据え付けられている。この実施形態では、イオンが注入されると、電子ビームが、最初はオフにされ、荷電種は、第２の経路１１０を介して装置１００へと進入しない。このように、装置１００は、注入されたイオンが第１の経路１０１と第２の経路１１０との間の交点に蓄積されるイオントラップとして機能する。

十分なイオンが蓄積されているとき、装置１００内へのイオンの流入を防止するように、レンズ電極１０５の電位が、増大させられ、それによって、イオンの進入および退出を防止する。次いで、電子が極電極１１５の開口を通して装置１００の中に通過し得るように、電子ビームが、オンにされることができる。このとき、電子は、イオンと相互作用し、ＥＡＤを受け、その結果、プロダクトイオンへの断片化をもたらし得る。十分な断片化が生じると、フィラメント１１４は、オフにされることができ、レンズ電極１０５の電位は、増大させられることができ、レンズ電極１０６の電位は、低下させられることができ、それによって、図７に描写されているように第２の軸端１０４を通したプロダクトイオンの退出を可能にする。より効率的なトラップを取得するために、例えば、ヘリウムまたは窒素ガス等の冷却ガスが、デバイス１００内に導入されてもよい。第１の四重極１０７および第２の四重極１０８からの電極の各々は、第１の中心軸１０２に対して実質的に平行に向けられた電極の第１の部分を有する一方、第２の部分は、第２の中心軸に対して実質的に平行に向けられている。各電極の各部分が所与の電極に関して同一の極性を有しているため、電極は、集合的に、中心軸１０２および中心軸１１１の両方へとイオンを方向付けるトラップとして作用することができる。このように、装置１００は、２次元トラップ、より精密には、２つの方向における線形トラップとして作用する。図６では、第１の部分と第２の部分との間に滑らかな丸みを帯びた遷移部を有するものとして描写されているが、鋭的な角等の他の構成も、利用されることができる。図６および図７の各々において装置の下方に示されているものは、中心軸１０２に沿った装置内の水平方向における正イオンに関する空間電位のグラフである。

図６では、入口での電位は、入射単離イオンのものにほぼ等しく、したがって、イオンが通過し、装置へと進入することを可能にし、出口に存在する電位は、装置へと進入する単離イオンのものより高く、したがって、イオンは、装置の右側を通して退出せず、トラップされた状態になる。図７では、入口電位は、より高く、それによって、イオンが入口を通して戻るように退出することを防止する一方、出口における電位は、プロダクトイオンのものより低く、それによって、イオンが装置から退去することを可能にする。

図８は、イオンが継続的にレンズ１０５を通して進入し、電子１１７が継続的に開口を通して極電極１１５内へと進入する同時トラッピングモードにおける装置１００の動作の側面図を描写している。イオンと電子１１７との間の相互作用は、プロダクトイオンの断片化および形成をもたらすＥＡＤを引き起すことができる。これらのプロダクトイオンおよび未反応のイオンが、レンズ電極１０６が開放位置と閉鎖位置との間で切り替わる半継続的方式において、レンズ電極１０６を通して装置から抽出される。閉鎖位置にあるとき、レンズ電極の中に位置している電位は、装置内に含まれるイオンのものより高く、それによって、ＥＡＤ反応が起こり得るようにイオンを蓄積させ、滞留および反応時間の増大を可能にする。イオンが抽出されることになると、レンズ電極１０６が、レンズ内の電位を低下させることによって開放され、プロダクトイオンが除去されることを可能にする。図８の装置１００の下方に示されているものは、レンズ１０６の閉鎖位置および開放位置を表す高電位と低電位との間で発振する出口電位を示した正イオンに関する電位の水平空間表現である。

ここで図９を参照すると、本教示による別のシステム２００が、２つの四重極の間に直列に挿入された状態で側面図に描写されている。四重極ロッド２１８を有する四重極フィルタＱ１が、装置２００の上流に据え付けられ、イオンのトラップ／誘導／その他を行う役割を果たし、装置２００の入口にイオン源を提供する。四重極ロッド２１９を有する四重極Ｑ２が、さらなる分析または処理のために装置２００の下流に据え付けられ、プロダクトイオンおよび未反応イオンを受け取り、四重極内でこれらの種のトラップ／誘導／単離／その他のいずれかを行う役割を果たすことができる。装置は、前述に説明された装置に類似しており、簡潔性のために、詳細には説明されない。装置２００は、第１の経路２０１と、第２の経路２１０とを有する。装置２００は、各１つが第２の経路２１０の第１の軸端２１２または第２の軸端２１３のいずれかに配置されている２つのフィラメントを含む。この構成は、一方のフィラメントが使用されており、突然、動作不可能な状態になった場合に、中断時間が生じない、または最小限となるように他方のフィラメントがスペアとして使用され、アクティベートされ得るように、フィラメントの独立した動作を可能にする。

付加的な四重極の使用を具体的に例示しているが、他のタイプのデバイスも、本教示による装置の前または後のいずれかに据え付けられ得ることを理解されたい。例えば、デバイスは、種々のイオンガイド、フィルタ、トラップ、微分移動度および電界非対称イオン移動度分析計を含むイオン移動度デバイス、ならびに飛行時間型質量分析計等の他の質量分析デバイスを含むことができる。種々の実施形態では、電子制御光学系およびイオン制御光学系は、完全に分離され、そのため、両方の荷電粒子に関する独立動作が、可能である。電子に関して、電子エネルギーは、電子源とイオン経路および荷電種経路間の交点との間の電位差によって制御されることができる。荷電種経路は、ゲート電極の使用によって、オン／オフ方式において制御されることができる。レンズが、第２の経路のいずれかの軸端に、またはそれに近接して位置付けられることができ、正にバイアスされると、そのような種が電子であるとき、荷電種を集束させる。他の経路を通して導入されたイオンは、正にバイアスされているため、レンズの近傍において安定である。本発明の設計は、六重極または八重極ＲＦ電極構造等のより高次の多重極構造にも適用可能であることも理解されたい。

電子活性化解離に関する付加的な教示に関して、２０１５年１２月２１日に出願された「Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題する米国特許出願公開第２０１８０００５８１０号、２０１４年５月２９日に出願された「Ｉｎｌｉｎｅ Ｉｏｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｃｅｌｌ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」と題するＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１４／００８９３号、および２０１２年１２月６日に出願された「Ｉｏｎ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｉｏｎ Ｔｒａｐ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」と題するＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１２／００２６２１号（それらの各々は、参照によってその全体が本明細書に援用される）を参照されたい。

図１０は、図２において平面図で描写されているものに類似しているイオン反応器具１０Ａの概略斜視図を描写している。付随の構成要素は、説明を明確にするために省略されている。イオン反応装置１０Ａは、第１の中心軸１２と、第１の軸端１３と、第２の軸端１４とを有する第１の経路１１を含む。この経路は、イオン２がイオン反応装置１０の中へと進入するための経路を提供する。

レンズ電極が、第１の経路１１の各端に据え付けられている。入口レンズ電極１５は、イオンが経路（図示せず）の反対端において装置１０Ａおよび第２の（出口）レンズ電極の中へと進入することを可能にし、装置１０Ａからの未反応イオンまたは反応プロダクトイオンの吐出を制御する。レンズ電極は、軸端に直接据え付けられる必要はなく、軸端のすぐ外側に、近接して据え付けられることができる。理解されるように、デバイスの対称的な性質に起因して、イオンの方向は、周辺のイオン輸送デバイスが適切に構成されている場合、イオンがレンズ電極１６を通して進入し、レンズ電極１５を通して退出することに伴って、逆転させられることができる。

装置１０Ａは、内側円筒形筐体（図示せず）に搭載された四重極電極の第１のセット１７を備え、電極１７は、四重極型配列において第１の中心軸１２のまわりに配列されている。ここでは、四重極が具体的に具体化されているが、六重極、八重極等を含む、任意の多重極の配列も、利用され得るが、殆どの事例では、四重極配列が、好ましい。図では、４つの四重極電極のうちの２つのみが、描写されており、他の２つの電極は、描写されている電極の後ろにある。四重極電極１７内に描写されている２つの電極１７Ａおよび１７Ｂについて、電極は、反対の極性を有する。四重極電極の１７これらの第１のセットが、四重極の中点である、第１の中心軸１２に向かってイオンを誘導し得る、ＲＦ場を発生させるように、ＲＦ電圧を電極に提供する役割を果たす、ＲＦ電圧源およびコントローラ（図示せず）に接続されている。

同様に内側円筒形筐体３０に搭載された四重極電極の第２のセット１８は、四重極電極の第１のセット１７から離れてわずかな距離を空けて据え付けられ、その距離は、電極の第１のセット１７と第２のセット１８との間に、ほぼ円筒形に成形された間隙を形成する。第１の四重極１７および第２の四重極１８は、同一の中心軸１２を共有し、四重極の第１のセット１７のロッドは、四重極の第２のセット１８と直線状に並んでいる。円筒形形状として描写されているが、この間隙の形状が重要であるのではなく、四重極の第１のセット１７と第２のセット１８との間に間隙が存在することが重要であることを理解されたい。例えば、四重極が同一の構成を有するとしても、この形状は、長方形箱形状であるものとしても説明され得る。四重極電極のこの第２のセット１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、および１８Ｄは、四重極電極の第２のセット１８の中点である中心軸１２に向かって前駆イオンおよび／または反応プロダクトイオンを誘導する役割を果たし得るＲＦ場を発生させるようにＲＦ電圧を電極に提供する役割を果たすＲＦ電圧源およびコントローラ（図示せず）にも取り付けられる。

内側および外側円筒形筐体は、第２の中心軸２１を有する第２の経路２０の挿入のための切り欠き部を有する。この第２の経路２０は、装置１０内への荷電種（例えば、電子）の輸送のための経路を提供する。第１および第２の経路は、実質的に相互に直交し、装置１０Ａの内側の交点において出会い、この交点は、第１の中心軸１２および第２の中心軸２１に沿う。四重極電極の第１のセット１７における４つの電極の各々は、例えば、各電極対における各電極（１７Ａ、１７Ｂ）が反対の極性を有し、それぞれ、電極対における他の電極（１８Ｂ、１８Ａ）の交点を横切って真向かいにある等、電極の第２のセット１８における４つの電極のうちの１つと対にされることができる。電極を伴う電極対に関しても、類似の関係が、存在する。

電極の第２のセット１８Ｃおよび１８Ｄにおける２つの残りの電極と対を成す電極の第１のセット１７（図示せず）における２つの残りの電極にも、同一の関係が、適用される。電極のこの向きは、交点点２４と第２の経路２０の第１の軸端２２との間に発生させられるＲＦ場が交点２４と第２の経路２０の第２の軸端２３との間に発生させられるＲＦ場に対して逆位相となることをもたらす。電極のこの構成のため、ＲＦ場は、中心軸２１上には本質的に存在しない。

第２の経路２０の第１の軸端は、装置１０Ａ内の交点へと向かう第２の経路２０内への伝送のための電子を発生させるために使用されるべき（上記に説明された）電子フィラメントを含み、またはそれに近接して有する。第１の軸端は、装置１０Ａ内への電子の進入を制御するための、１つまたはそれより多くの好適な電極ゲートも含み、またはそれに近接して有することができる。永久磁石等の磁場源（図示せず）が、第２の経路２０に平行である磁場を実装するように構成される。この磁場は、荷電種が電子である場合、ＥＣＤ、高温ＥＣＤ、ＨＥＥＩＤ、ＥＤＤ、および負イオンＥＣＤが実装されているときに有用である。

間隙の存在は、四重極ＲＦ場が間隙エリア内においてより弱いセルの側を通したイオンの漏出につながり得る。これは、典型的には、この漏出を防止するように位置付けられた平面電極である「極」電極の使用によって軽減されることができる。極電極は、垂直に整列させられ、他の電極から離されている。極電極上の正電荷が、開口部から荷電イオンおよび反応生成物等を反発させる役割を果たす。理解されるように、このブロッキング電極は、好適な電圧源に電気的に接続される。

本教示による２つの補助電極９０および９２も、図１０に示されている。これらの補助電極は、下記にさらに詳細に説明されるように、電位が補助電極に印加されたときに電子ビーム経路内へと前駆イオンを駆動するように、第１の軸に平行な配置に関して適合されている。

図１１Ａでは、補助電極が、装置１０Ａの全ての他の要素が除去された状態で、単独で示されている。ある実施形態では、補助電極９０および９２２は、各々、概して、前駆イオン入口レンズに近位である一端から、反応生成物抽出レンズに近位である第２の端まで、第１の軸に平行に延在している細長い構造である。ある実施形態では、図１１Ａに示されているように、電極９０および９２は、第１の軸に最も近いステム部分２１を伴う細長いＴ形状を有し得る。図１１Ｂに図示されている代替実施形態では、補助電極９０Ａおよび９０Ｂは、Ｔ形状であるが、イオンの交差領域および電子の経路内に中心ノッチ９４および９６を有する。

図１２は、図１０に示されているものに類似している、本教示による装置の別の斜視図である。上側および下側補助電極９０および９２の一部が、四重極電極をよく見るために除去されている。補助電極９０、９２の一方または両方に電位（位置バイアス）を印加することによって、正荷電前駆イオンは、それらが電子ビーム経路の前部または電子ビーム経路の後部のいずれか（または両方）に留まっている場合、イオン経路から軸１２に沿って駆動され、電子ビーム経路内へと（軸２１に沿って）押し進められる。前駆イオンが隔離されると、電子ビームは、（上記に説明されたように）活性化され、第２の軸２１に沿った電子の流れ（「Ｂ」とラベルされている）を送達し、前駆イオンの電子活性化解離を誘発し得る。

図１２は、四重極電極に印加され、反応プロダクトイオンを抽出し得る信号も図示している。本質的に、励起信号の変形が、第１の四重極１７の上流Ｌ形状電極（１７Ａ～１７Ｄ）および第２の四重極のＬ形状下流電極（１８Ａ～１８Ｄ）に印加され得る。

図１３は、四重極電極を駆動する際に有用である回路の一実施形態の例証的回路略図である。これらの信号の正味の効果は、その質量／電荷比率に応じて、装置１２Ａに存在するイオンの類に共鳴励起を与えることである。応答ｍ／ｚを有するイオンは、それらが補助電極９０および／または９２の隔離電位を克服し得る点まで励起させられる。イオン抽出レンズ（図示せず）を開放することによって、あまり励起させられていない他のイオンが電子ビーム経路２０内に（軸２１に沿って）隔離されたままである一方、これらの励起させられたイオンは、装置１２Ａから選択的に抽出され得る。励起信号の周波数を掃引することによって、種々のｍ／ｚ特性を有するイオンが、選択的に励起させられ得る。

したがって、本教示によると、１つまたはそれより多くのノッチ（信号が抑制される周波数のサブセット）を有するパターンに従って周波数を変調させることによって、特定のｍ／ｚを有するイオンを除き、隔離領域内に存在するイオンの全てが、励起させられ、隔離を逃れることを可能にされ得る。例えば、白色雑音信号が、そうでなければ前駆イオンが励起させられるであろう周波数に対応する周波数ノッチを用いて印加され得、白色雑音補完ＡＣは、それらが電子ビームとさらに相互作用し得るように、前駆イオンを留めながら、反応プロダクトイオンを選択的に抽出し得る。ノッチが、そうでなければ、同一分子質量を有するが異なる電荷を有する低減電荷種が励起させられるであろう周波数にさらに対応する場合、白色雑音補完ＡＣは、前駆イオンおよび低減電荷種が電子ビームとさらに相互作用し得るようにそれらを留めながら、断片イオンを選択的に抽出し得る。

本教示の結果として、前駆イオンがさらなるＥＡＤ処理のために隔離されたままである一方、電子活性化解離（ＥＡＤ）によって生成された反応プロダクトイオンが、さらなる内部断片化が生じ得る前に迅速に装置から除去され、それによって、反応プロダクトイオンの全収率を同様に増加させ得る。

隔離のプロセスが、図１４Ａおよび図１４Ｂにさらに図示されている。装置のこれらの断面図では、前駆イオンは、（入力レンズ電極１５の電位を一時的に低下させることによって）軸１２に沿った装置内への進入を可能にされている。電位がレンズ電極１５上で上昇させられ、類似バイアスが抽出レンズ電極１６と、補助電極９２と、併用補助電極９０（本図に示されていない）とに印加されたとき、正荷電前駆イオンは、電子ビーム経路の上側分岐９５または下側分岐９７（または両方の領域）の中へと推進される。

図１５は、電子ビーム経路の下側分岐における隔離からの反応プロダクトイオン９９の選択的抽出を図示している。上記に説明されたように、四重極駆動信号の周波数が特定の値に調節されたとき、特定のｍ／ｚを有する反応プロダクトイオンが、励起させられ、隔離を逃れることを可能にされ、抽出レンズ電極１６上の電位を低下させることによって抽出されることができる。

図１６は、ノッチ付き白色雑音信号を発生させるように構成されている駆動回路１５０の概略図である。回路１５０は、周波数変調器１５２（例えば、白色雑音信号を発生させることが可能である周波数混合器）と、ノッチフィルタ１５４とを含み得る。ノッチフィルタ１５４は、１つまたはそれより多くの補助電極９２および／または９４に信号を印加する前に、前駆イオン（好ましくは、同一分子質量を有するが異なる電荷状態を有する低減電荷種）の共鳴周波数を抑制するように構成されている。または、ノッチングの同一機能性は、デジタル波形発生によって行われることができる。デジタル波形発生器は、白色雑音を生成するようにプログラムされるが、所定の周波数成分が、白色雑音から除去される。

多数の変更が、本教示の範囲から逸脱することなく、開示される実施形態に行なわれることを理解されたい。前述の図、および実施例は、具体的要素を指すが、これは、限定ではなく、実施例および例証のみであるように意図される。当業者によって、種々の変更が、付属の請求項によって包含される本教示の範囲から逸脱することなく、開示される実施形態への形態および詳細において行なわれ得ることを理解されたい。

Claims (29)

1. イオン隔離装置であって、
   イオン反応器具における使用のための少なくとも第１の補助電極であって、前記イオン反応器具は、第１の軸に沿って正荷電前駆イオンを誘導するように適合されているＲＦ電極と、反応生成物への前記前駆イオンの電子活性化解離が生じ得るような、前記第１の軸に対する横断方向の経路に沿った電子ビームの導入のための電子源とを有し、前記補助電極は、電位が前記補助電極に印加されたときに前記電子ビーム経路内へと前駆イオンを駆動するように、前記第１の軸に平行な配置に関して適合されている、少なくとも第１の補助電極と、
   前記反応生成物が前記器具から選択的に抽出されている間、前記電子ビーム経路内に前駆イオンを閉じ込めるように、前記少なくとも１つの補助電極に補完的ＡＣ信号を印加するための駆動回路と
   を備える装置。
2. 前記駆動回路は、ノッチフィルタをさらに備え、前記駆動回路は、前記少なくとも１つの補助電極にノッチ付き白色雑音信号を印加するように構成され、それによって、前記ノッチフィルタは、そうでなければ前記前駆イオンが励起させられるであろう周波数を抑制する、請求項１に記載の装置。
3. 前記駆動回路は、ノッチ付き白色雑音波形を生成するデジタル波形発生器をさらに備え、前記駆動回路は、前記少なくとも１つの補助電極にノッチ付き白色雑音信号を印加するように構成され、それによって、前記ノッチフィルタは、そうでなければ前記前駆イオンが励起させられるであろう周波数を抑制する、請求項１に記載の装置。
4. 前記第１の補助電極は、前記第１の軸に平行な、前記第１の軸の片側上の配置に関して適合されており、前記装置は、前記第１の軸に平行な、前記第１の軸の反対側上の配置に関して適合されている第２の補助電極をさらに備える、請求項１に記載の装置。
5. 前記少なくとも１つの補助電極は、前駆イオン入口レンズに近位である一端から、反応生成物抽出レンズに近位である第２の端まで、前記第１の軸に平行に延在している細長い構造である、請求項１に記載の装置。
6. 前記少なくとも１つの補助電極は、前記第１の軸に最も近いステム部分を伴う細長いＴ形状を有し、随意に、前記少なくとも１つの補助電極は、ノッチ付きＴ形状を有する、請求項１に記載の装置。
7. イオン反応を実施するための方法であって、
   少なくとも１つの複数の電極によって画定された、第１の中心軸に沿って延在している第１の経路を介して、解離器具内へと複数のイオンを導入することであって、入力レンズ電極が、前記第１の経路の一端に近接して配置され、出力レンズ電極が、前記第１の経路の他端に近接して配置されている、ことと、
   第２の中心軸に沿って延在している第２の経路を介して、電子源から電子を導入することであって、前記第２の経路は、イオンおよび電子が相互作用し得るように、交差領域において第１の経路と交差している、ことと、
   前記第２の中心軸に沿った１つまたはそれより多くの隔離領域内のイオンを隔離するためにアクティベートされ得る少なくとも１つの補助電極を提供することと、
   前記器具からの反応生成物の選択的抽出を可能にするように前記少なくとも１つの補助電極に補完的ＡＣ信号を印加することと
   を含む方法。
8. 前記方法は、少なくとも２つの補助電極、すなわち、前記第１の軸に平行な、前記第１の軸の片側上に配置されている１つの補助電極と、前記第１の軸に平行な、前記第１の軸の反対側上に配置されている別の補助電極とを提供することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つの補助電極に補完的ＡＣ信号を印加する前記ステップは、反応生成物が抽出され得る間、前駆イオンが、それらが電子ビームと相互作用し得る前記第２の経路に閉じ込められたままであるように、前記少なくとも１つの補助電極に前記補完的ＡＣ信号を印加し、反応生成物を選択的に励起させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
10. 前記補完的ＡＣ信号は、ノッチ付き白色雑音信号をさらに備え、それによって、前記白色雑音信号におけるノッチは、そうでなければ前記前駆イオンが励起させられるであろう周波数を抑制する、請求項７に記載の方法。
11. 前記駆動回路は、ノッチ付き白色雑音波形を生成するデジタル波形発生器をさらに備え、前記駆動回路は、前記少なくとも１つの補助電極にノッチ付き白色雑音信号を印加するように構成され、それによって、前記デジタル的に発生させられた白色雑音は、そうでなければ前記前駆イオンが励起させられるであろう抑制された周波数を有する、請求項７に記載の方法。
12. 白色雑音信号は、前記前駆イオンと、同一分子質量を有するが異なる電荷状態を有する低減電荷種との共鳴周波数においてノッチングされている、請求項１０に記載の方法。
13. 前記少なくとも１つの補助電極は、前駆イオン入口レンズに近位である一端から、反応生成物抽出レンズに近位である第２の端まで、前記第１の軸に平行に延在している細長い構造である、請求項７に記載の方法。
14. 前記少なくとも１つの補助電極は、前記第１の軸に最も近いステム部分を伴う細長いＴ形状を有する、請求項７に記載の方法。
15. 前記少なくとも１つの補助電極は、ノッチ付きＴ形状を有する、請求項７に記載の方法。
16. 前記方法は、応答ｍ／ｚ値を有するイオンを励起させる補完的ＡＣ信号を用いてＲＦ電極の少なくとも１つのセットを駆動することによって、前記前駆イオンの電子活性化解離に続いて、反応プロダクトイオンを選択的に励起させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
17. 前記方法は、前記第１の軸の抽出端における抽出レンズ電極の電位を低下させることによって、励起させられた反応プロダクトイオンを選択的に抽出することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
18. 補完的ＡＣ信号を印加する前記ステップは、反応生成物が抽出され得る間、前駆イオンが、それらが電子ビームと相互作用し得る前記第２の経路に閉じ込められたままであるように、反応生成物を選択的に励起させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
19. 補完的ＡＣ信号を印加する前記ステップは、前記少なくとも１つの補助電極にノッチ付き白色雑音信号を印加することをさらに含み、それによって、前記ノッチフィルタは、そうでなければ前記前駆イオンが励起させられるであろう周波数を抑制する、請求項７に記載の方法。
20. 補完的ＡＣ信号を印加する前記ステップは、前記少なくとも１つの補助電極にノッチ付き白色雑音信号を印加することをさらに含み、それによって、前記デジタル波形発生器は、そうでなければ前記前駆イオンが励起させられるであろう抑制される周波数を伴う白色雑音波を生成する、請求項７に記載の方法。
21. 白色雑音信号は、前記前駆イオンと、同一分子質量を有するが異なる電荷状態を有する低減電荷種との共鳴周波数においてノッチングされている、請求項１０に記載の方法。
22. 電子活性化解離を実施するためのシステムであって、
    電極の第１のセットであって、前記電極の第１のセットの少なくとも第１の区分が、第１の中心軸まわりに四重極配向において配列されており、前記電極の第１のセットの前記第１の区分は、前記第１の中心軸に沿って延在している第１の経路の第１の部分を画定するように、近位入口端から遠位端まで、前記第１の中心軸に沿って軸方向に延在し、前記近位入口端は、イオン源から前駆イオンを受け取るためのものである、電極の第１のセットと、
    電極の第２のセットであって、前記電極の第２のセットの少なくとも第１の区分が、前記第１の経路の第２の部分を画定するように前記第１の中心軸まわりに四重極配向において配列されており、前記電極の第２のセットの前記第１の区分は、近位端から遠位出口端まで、前記第１の中心軸に沿って軸方向に延在し、前記電極の第２のセットの前記近位端は、短手方向経路が前記電極の第２のセットの前記近位端と前記電極の第１のセットの前記遠位端との間に延在するように、前記電極の第１のセットの前記遠位端から離されており、前記短手方向経路は、実質的に前記第１の中心軸に直交し、交差領域において前記第１の経路と交差している第２の中心軸に沿って、第１の軸端から第２の軸端まで延在し、
    前記電極の第１および第２のセットの電極は、長手方向区分および短手方向区分を有するＬ字形電極であり、前記電極の第１および第２のセットの各電極の前記長手方向区分は、それぞれ、前記電極の第１および第２のセットの前記第１の区分を画定し、前記電極の第１および第２のセットの各電極の前記短手方向区分は、前記短手方向経路を画定し、前記電極の第１のセットからの前記電極のうちの２つの前記短手方向区分、および前記電極の第２のセットからの前記電極のうちの２つの前記短手方向区分は、前記短手方向経路の第１の軸端と前記交差領域との間の前記第２の中心軸まわりに四重極配向において配列されている短手方向電極のセットを定義するように向けられている、
    電極の第２のセットと、
    前記電子が、前記交差領域に向かう第１の短手方向において前記短手方向経路を通して進行するように、前記第２の中心軸に沿って複数の電子を導入するための、前記短手方向経路の前記第１の軸端に近接して配置されている電子源と、
    電位が前記補助電極に印加されたときに前記電子ビーム経路内へと前駆イオンを駆動するように前記第１の軸に平行に配置されている少なくとも１つの補助電極と、
    前記反応生成物が前記器具から選択的に抽出されている間、前記電子ビーム経路内に前駆イオンを閉じ込めるように、前記少なくとも１つの補助電極に補完的ＡＣ信号を印加するための駆動回路と
    を備えるシステム。
23. 前記システムは、前記第１の軸に平行な、前記第１の軸の片側上の配置に関して適合されている第１の電極をさらに備え、前記第１の軸に平行な、前記第１の軸の反対側上の配置に関して適合されている第２の補助電極をさらに備える、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記少なくとも１つの補助電極は、前駆イオン入口レンズに近位である一端から、反応生成物抽出レンズに近位である第２の端まで、前記第１の軸に平行に延在している細長い構造である、請求項２２に記載のシステム。
25. 前記少なくとも１つの補助電極は、前記第１の軸に最も近いステム部分を伴う細長いＴ形状を有する、請求項２２に記載のシステム。
26. 前記少なくとも１つの補助電極は、ノッチ付きＴ形状を有する、請求項２５に記載のシステム。
27. 前記駆動回路は、応答ｍ／ｚ値を有するイオンを励起させる駆動信号を用いて四重極電極の少なくとも１つのセットを駆動することによって、前記前駆イオンの電子活性化解離に続いて、反応プロダクトイオンを選択的に励起させるための回路をさらに備える、請求項２２に記載のシステム。
28. 前記駆動回路は、ノッチフィルタをさらに備え、前記駆動回路は、前記少なくとも１つの補助電極にノッチ付き白色雑音信号を印加するように構成され、それによって、前記ノッチフィルタは、そうでなければ前記前駆イオンが励起させられるであろう周波数を抑制する、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記駆動回路は、デジタル波形発生器をさらに備え、前記駆動回路は、前記少なくとも１つの補助電極にノッチ付き白色雑音信号を印加するように構成され、それによって、前記デジタル波形発生器は、そうでなければ前記前駆イオンが励起させられるであろう抑制される周波数を伴う白色雑音信号を生成する、請求項２７に記載のシステム。

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