JP2024507511A - ネスト化された静電線形イオントラップおよびそれを動作させる方法 - Google Patents

Abstract

ＥＬＩＴを動作させる方法およびシステムが本明細書中に援用される。本教示の様々な局面にしたがうと、各グループがＥＬＩＴ内の異なる経路長に沿って振動する場合、イオンの２つの異なるグループの同時捕捉を可能にし得るＥＬＩＴが提供される。本教示の様々な局面にしたがうと、中心において穴を有し、中心軸に沿って整列させられた電極プレートの第１の組および第２の組を備えているＥＬＩＴが提供される。いくつかの局面において、検出器は、電極プレートの第１の組と電極プレートの第２の組との間に配置され得る。ＥＬＩＴはまた、１つ以上の電圧源と、該１つ以上の電圧源に動作可能に結合されたコントローラとを備えている。

Description

（関連出願）
本願は、２０２１年２月２６日に出願され、“Ｎｅｓｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｌｉｎｅａｒ Ｉｏｎ Ｔｒａｐｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ”と題された米国仮出願第６３／１５４，４４５号に対する優先権を主張するものであり、該米国仮出願の内容は、全体が参照により本明細書中に援用される。

（分野）
本教示は、概して、静電線形イオントラップ（ＥＬＩＴ）を使用してイオンを分析する方法およびシステムに関する。

静電線形イオントラップ（ＥＬＩＴ）は、典型的に、中心ピックアップ電極の両側の電極イオンミラー（リフレクトロン）間に、軸に沿ってイオンが閉じ込められる質量分析器である。ＥＬＩＴにおけるイオンの平均運動エネルギー（平均速度）は、注入方法、電極の幾何学的形状、および捕捉電位によって固定される。結果として、ＥＬＩＴ内のイオンは、質量対電荷比（ｍ／ｚ）固有の平均速度で端部から端部まで軸に沿って前後に振動する。リフレクトロン間のイオン振動は、電流を生成し、以下のように、イオン振動の周波数は、捕捉されたイオンのｍ／ｚを計算するために使用され得る：
ここで、ｋおよびｂは、実験的に決定された定数である。このようにして、ピックアップ電極上に誘導された電荷は、質量スペクトルを計算するために、デジタル化され、Ｆｏｕｒｉｅｒ変換（ＦＴ）を受け得る。公知のＥＬＩＴの実施例は、例えば、Ｄｚｉｅｋｏｎｓｋｉらによって、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ ４１０：１２－２１ （２０１６）において掲載された“Ｖｏｌｔａｇｅ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｒｉｆｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｌｉｎｅａｒ ｉｏｎ ｔｒａｐ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ ｕｓｉｎｇ ｍｉｒｒｏｒ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ”（非特許文献１）と題された論文において記載されており、該論文の教示は、全体が参照により本明細書中に援用されている。

ＰＣＴ公開第ＷＯ２０２０／１２１１６６号（特許文献１）（これも、全体が参照により本明細書中に援用される）は、別の例示的ＥＬＩＴを記載しており、それは、低分解能で幅広いｍ／ｚ範囲を分析するか、またはより高い分解能でより狭いｍ／ｚ範囲を分析するかのいずれかを行うように代替的に動作させられ得る。ＥＬＩＴの軸方向長は、固定された獲得時間およびイオン運動エネルギーに対して、ＦＴ分解能に反比例し（例えば、より長い振動経路長は、より低い振動周波数をもたらす）、ＰＣＴ公開第ＷＯ２０２０／１２１１６６号は、ＥＬＩＴの様々な電極に対する電圧の選択的印加を通して振動経路長を調節し、それによって、イオン注入の各イオンＥＬＩＴ分析に対するｍ／ｚ範囲および／または分解能の選択を可能にし得るシステムを提供している。そのようなシステムは、例えば、並行して稼働する異なる分析パラメータを有する２つ以上のＥＬＩＴを必要とすること（例えば、部品の複製を必要とする）なしに、または、ＥＬＩＴをリフレクトロンの異なる構成を有する異なるＥＬＩＴと物理的に交換するために真空を破壊すること（例えば、ダウンタイムおよび熟練労働を必要とする）なしに、トラップの中に注入された全てのイオンに対するＥＬＩＴ分析のパラメータをユーザが選択することを可能にする。

しかしながら、静電線形イオントラップ（ＥＬＩＴ）を使用してイオンを分析する改良された方法およびシステムに対する必要性が残っている。

国際公開第２０２０／１２１１６６号

Ｄｚｉｅｋｏｎｓｋｉ ｅｔ ａｌ．"Ｖｏｌｔａｇｅ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｒｉｆｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｌｉｎｅａｒ ｉｏｎ ｔｒａｐ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ ｕｓｉｎｇ ｍｉｒｒｏｒ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ"Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ ４１０：１２－２１ （２０１６）

電圧が高い質量分解能／精度を達成するためにＥＬＩＴ分析窓の全体にわたって安定していなければならないので、従来のＥＬＩＴにおける電力供給部は、多くの場合、非常に長い時間定数（数ミリ秒から数秒、そして数分）を示すフィルタリングネットワークを有する。したがって、従来のシステムにおいて、リフレクトロンに印加される電位を調節する前にＥＬＩＴ分析が完了させられるのを待たなければならないだけではなく、これらの電位がそれらの最終的な調節された値まで傾斜させられ、ＥＬＩＴが必要な安定化基準を達成するまで、トラップが使用不可能なままでもあり、イオン振動経路長に対する変更が必要とされる場合、ＥＬＩＴのデューティサイクルを減少させる可能性がある。本教示の特定の局面にしたがうと、ＥＬＩＴ内で各グループが異なる経路長に沿って振動する場合、イオンの異なる２つの異なるグループの同時捕捉を可能にし、それによってデューティサイクルを改良し得るシステムおよび方法が提供される。

本教示の様々な局面にしたがうと、中心において穴を有し、中心軸に沿って整列させられた電極プレートの第１の組および第２の組を備えているＥＬＩＴが提供される。いくつかの局面において、検出器は、電極プレートの第１の組と電極プレートの第２の組との間に配置され得る。ＥＬＩＴはまた、１つ以上の電圧源と、該１つ以上の電圧源に動作可能に結合されたコントローラとを備えており、該コントローラは、電圧を電極の第１の組および第２の組のプレートの第１のグループに印加し、プレートの第１のグループに、中心軸に沿った第１の経路長内にイオンの第１のグループを捕捉させることと、それと同時に、電圧を第１の組および第２の組のプレートの第２のグループに印加し、プレートの第２のグループに、中心軸に沿った第２の経路長内にイオンの第２のグループを捕捉させることであって、第２の経路長は、第１の経路長よりも長い、こととを行うように構成されている。

様々な局面において、コントローラは、プレートの第２のグループに、イオンの第１のグループが第１の経路長内に捕捉されている間に、イオンの第２のグループを第２の経路長内に捕捉させるようにさらに構成され得る。いくつかの関連する局面において、コントローラは、電極プレートの第１の組および第２の組の中へのイオンの第１のグループおよび第２のグループの注入を制御するように構成され得る。実施例として、コントローラは、イオンの第１のグループおよび第２のグループが電極プレートの第１の組および第２の組の中に注入される上流のイオントラップに動作可能に結合され得る。

特定の局面において、システムは、イオンの振動を検出する少なくとも１つの検出器を備え得る。例えば、いくつかの局面おいて、少なくとも１つの検出器は、電極プレートの第１の組と電極プレートの第２の組との間に配置され得る。いくつかの関連する局面において、少なくとも１つの検出器は、第１の経路長に沿って振動しているイオンの第１のグループによって誘導された電流と、第２の経路長に沿って振動しているイオンの第２のグループによって誘導された電流とを測定するように構成され得る。いくつかの局面において、システムは、第１の経路長に沿って振動しているイオンの第１のグループによって誘導された電流を測定するように構成された第１の検出器と、第２の経路長に沿って振動しているイオンの第２のグループによって誘導された電流を測定するように構成された第２の検出器とを備え得る。

本教示の様々な局面にしたがうと、イオンの第１のグループおよび第２のグループは、極性および注入エネルギーのうちの少なくとも１つが異なり得る。

特定の例示的局面において、プレートの第１のグループおよびプレートの第２のグループは、いかなるプレートも共有していない。

様々な局面において、プレートの第１のグループおよびプレートの第２のグループの各々は、少なくとも１つの捕捉プレート、ターニングポイントの近くの電場の曲率を変化させる少なくとも１つのプレート、およびイオンを半径方向に閉じ込める少なくとも１つのプレートを含み得る。追加的にまたは代替的に、いくつかの局面において、プレートの第１のグループは、第１の組からの少なくとも４つのプレートと、第２の組からの少なくとも４つのプレートとを含み、プレートの第２のグループは、第１の組からの少なくとも４つのプレートと、第２の組からの少なくとも４つのプレートとを含む。

いくつかの例示的局面において、システムはまた、１つ以上のスイッチを備え得、コントローラは、１つ以上の電圧源からの電圧を第１の組および第２の組に印加することにより、第１の経路長を選択することであって、第１の経路長を選択することが、プレートの第１のグループに、第１の経路長内のイオンの第３のグループを捕捉させることと、１つ以上の電圧源からの電圧を第１の組および第２の組に印加することにより、第２の経路長を選択することであって、第２の経路長を選択することが、プレートの第２のグループに、第２の経路長内のイオンの第３のグループを捕捉させることと、を行うように、１つ以上のスイッチにさらに動作可能に接続されている。

本教示にしたがうと、ネスト化された電極の様々なグループが提供され得る。例えば、いくつかの局面において、システムは、第２の経路長よりも長い中心軸の第３の経路長内にイオンを捕捉するように中心軸に沿って位置する第１の組および第２の組のプレートの第３のグループを備え得る。

本教示の様々な局面にしたがうと、静電イオントラップ（ＥＬＩＴ）を動作させる方法が提供され、該方法は、１つ以上の電圧源からの電圧を電極プレートの第１の組および電極プレートの第２の組のプレートの第１のグループに印加することであって、電極プレートの第１の組および第２の組の各電極プレートは、中心において穴を有し、中心軸に沿って整列させられており、電圧の印加は、イオンの第１のグループが、プレートの第１のグループによって画定された中心軸に沿った第１の経路長内に捕捉されるようにすることと、それと同時に、１つ以上の電圧源からの電圧を電極プレートの第１の組および第２の組の第２のグループに印加し、プレートの第２のグループが、中心軸に沿った第２の経路長内にイオンの第２のグループを捕捉するように構成されるようにすることであって、第２の経路長は、第１の経路長よりも長い、こととを含む。

いくつかの例示的局面において、少なくとも１つの検出器は、電極プレートの第１の組と電極プレートの第２の組との間に配置され得、方法は、第１の経路長に沿って振動しているイオンの第１のグループによって誘導された電流と、第２の経路長に沿って振動しているイオンの第２のグループによって誘導された電流とを少なくとも１つの検出器を用いて測定することをさらに含む。いくつかの代替的な局面において、第１の検出器は、第１の経路長に沿って振動しているイオンの第１のグループによって誘導された電流を測定し得、第２の検出器は、第２の経路長に沿って振動しているイオンの第２のグループによって誘導された電流を測定し得る。関連する局面において、第１の検出器は、例えばイオンの振動グループのオーバーラップに起因して第２の経路長に沿って振動しているイオンの第１のグループによって誘導された電流を同時に測定し得る。

様々な局面において、本教示にしたがう方法は、イオンの第１のグループが第１の経路長内に捕捉されている間に、第２の経路長内にイオンの第２のグループを捕捉することをさらに含み得る。関連する局面において、イオンの第１のグループの振動の周波数は、第２の経路長内でイオンの第２のグループを捕捉した後に、検出され得る。いくつかのそのような局面において、イオンの第１のグループおよび第２のグループの振動は、同時に実施され得る。代替的に、イオンの第１のグループの振動の周波数は、イオンの第２のグループを第２の経路長内に捕捉する前に検出され得る。

本教示の様々な局面にしたがうと、コンピュータプログラム製品が提供され、該コンピュータプログラム製品は、非一過性かつ有形のコンピュータ読み取り可能な格納媒体を備えており、該非一過性かつ有形のコンピュータ読み取り可能な格納媒体の内容物は、本明細書中に記載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有するプログラムを含む。

本教示のこれらの特徴およびその他の特徴は、本明細書中に記載されている。

当業者は、以下に記載される図面が例示目的のものにすぎないことを理解し得る。図面は、本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、本教示の様々な実施形態の局面にしたがう例示的ＥＬＩＴの概略図である。

図２は、本教示の様々な実施形態の局面にしたがう、イオンを捕捉するために電極の内側グループがアクティべートされる図１のＥＬＩＴの概略図である。

図３は、本教示の様々な実施形態の局面にしたがう、イオンを捕捉するために電極の外側グループがアクティベートされる図１のＥＬＩＴの概略図である。

図４は、本教示の様々な実施形態の局面にしたがう、イオンの２つのグループを捕捉するために内側電極および外側電極がアクティベートされる図１のＥＬＩＴの概略図である。

図５は、本教示の様々な実施形態の局面にしたがう、図１のＥＬＩＴを動作させる例示的方法を示すフローチャートである。

図６は、本教示の様々な実施形態の局面にしたがう、図１のＥＬＩＴを動作させる別の例示的方法を示すフローチャートである。

図７は、本教示の実施形態が本教示の様々な局面にしたがって実装され得るコンピュータシステムを図示するブロック図である。

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様々な局面を詳述しているが、そうすることが好都合または適切である場合にはいつも、特定の具体的な詳細を省略することが理解され得る。例えば、代替的な実施形態における議論等または類似の特徴は、いくらか省略され得る。周知のアイディアまたは概念も、簡略化のためにあまり詳細に議論されない。当業者は、本出願人の教示のいくつかの実施形態が、全ての実装において具体的に記載された詳細のうちの特定のものを必要としないことがあり得、それらは実施形態の徹底的な理解を提供するために本明細書中に記載されているに過ぎないということを認識し得る。同様に、記載された実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなしに、通常の一般的な知識にしたがう改変またはバリエーションを受け得るということは明白であり得る。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何らかの方法で限定するものとしてみなされるべきではない。

本明細書中で使用される場合、用語「約」および「実質的に等しい」は、例えば実世界における測定または取り扱い手順を通して、これらの手順における不意の誤差を通して、組成物または試薬の製造、供給源、または純度の差異を通して、およびその他のものを通して生じ得る数量のバリエーションを参照する。通常、本明細書中で使用されるときの用語「約」および「実質的に」は、言及された値または値の範囲または完全な条件または状態よりも１０％大きいまたは小さいことを意味する。例えば、約３０％の濃度値または３０％に実質的に等しい濃度値は、２７％～３３％の濃度を意味し得る。本用語はまた、当業者によって同等であると認識され得るバリエーションをそのようなバリエーションが従来技術によって実施される既知の値を包含しない限りにおいて参照する。

本教示の様々な局面にしたがうシステムおよび方法は、ＥＬＩＴ内の電極の異なるグループに対する捕捉電位の同時印加を提供する。特定の局面において、システムおよび方法は、ＥＬＩＴ内の２つの異なる経路長に沿って、イオンの２つの異なるグループ（例えば、それらのｍ／ｚ範囲、注入エネルギー、および／または極性が異なるイオングループ）を捕捉し得る。このようにして、低分解能を伴うより幅広いｍ／ｚ範囲の分析とより高い分解能を伴うより狭いｍ／ｚ範囲の分析との間で様々なＥＬＩＴ電極を切り替えた後にＥＬＩＴを安定化させることに関連付けられたダウンタイムが低減され得、それによって、ＥＬＩＴのデューティサイクルを改良し得る。例えば、特定の局面において、イオンの第１のグループは、ＥＬＩＴの中に注入され得、第１の経路長を画定している内側リフレクトロン間で捕捉され得る。このイオンの第１のグループは、第１の経路長に沿って振動するが、外側リフレクトロンに印加される電位は、第１のグループの分析に影響することなしに、調節され得る。そのようにして、外側リフレクトロンに印加される電位は、例えばイオンの第１のグループの注入後および／またはそれらの分析中に安定化され得る。いくつかの局面において、本教示は、イオンの第１のグループに対して異なる特性を示すイオンの第２のグループの注入をさらに提供し、それによって、第２のグループは、イオンの第１のグループが捕捉され、および／または分析されている間、第２のより長い経路長を画定している外側リフレクトロン間に捕捉され得る。様々な局面において、内側リフレクトロンは、イオンの第１のグループの振動の周波数の検出に続いて接地され得、その後、イオンの第２のグループの振動周波数によって生成された電荷が検出され得る。このようにして、ユーザは、従来のシステムにおけるようにイオンの第１のグループの分析後までＥＬＩＴの中にイオンの第２のグループを注入するのを待つ必要がなく、さらには、内側リフレクトロンがほぼ瞬間的に接地電位を達成し得るので、イオンの第１のグループの分析後に、ＥＬＩＴが安定するのをさらに待つ必要がない。

図１は、本教示の様々な局面にしたがう、イオンを質量分析するための複数の整列された電極プレートと検出器１０２（例えば、ピックアップ電極）とを備えている例示的ＥＬＩＴ １００の実施形態を概略的に描写している。例示的ＥＬＩＴ １００は、コントローラ１２０をさらに備えており、該コントローラ１２０は、本明細書中で別途議論されるように、ＥＬＩＴの動作中に複数の電極プレートに印加される電位を制御するために、１つ以上の電圧源１４０および１つ以上のスイッチ１６０に動作可能に結合されている。

図１に示されているように、例示的電極プレートの各々は、中心開口部（それを通して、中心軸（Ａ）が、延びている）を備えている。図１の電極プレートは、略平面状として示されており、一緒に円筒形構造を表しているが、当業者は、個々の電極の形状、サイズ、および個数（およびトラップの全体的形状）が、本教示にしたがってＥＬＩＴを実施するときのイオンの移動を制御するための様々な構成を有し得ることを理解し得る。例えば、Ｈｏｇａｎらの“Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｌｉｎｅａｒ Ｉｏｎ Ｔｒａｐ ｆｏｒ Ｃｈａｒｇｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，” Ｊ． Ａｍ． Ｓｏｃ． Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．，２９：２０８６－２０９５ （２０１８）を参照されたい（該論文の教示は、全体的に参照により本明細書中に援用される）。

概して、複数の電極プレートは、イオンが各組からの電極間で中心軸に沿って振動し得るように、２つの組に分離される。例えば、図１に示されているように、電極プレートの第１の組１０４は、検出器１０２の１つの側（例えば、左側）に配置されており、電極プレートの第２の組１０６は、検出器１０２の反対側（例えば、右側）に配置されている。検出器１０２は、様々な構成を有し得るが、概して、本明細書中で別途議論されるように、振動イオンによって作られた誘導された画像電流または画像電荷を測定するために使用される。図１に示されている検出器１０２は、概して、本明細書中では中心ピックアップ電極として記載されているが、検出器１０２は、第１の組１０４と第２の組１０６との間に配置される必要はないことが理解され得る。実際、当業者は、イオン振動の検出は、電極プレート自体によって、複数の電極またはその他の形状の電極を使用して実施され得ることを理解し得る。特定の例示的局面において、少なくとも２つの電極が提供され得、少なくとも２つの電極は、描写された中心ピックアップ電極１０２、第１の組の１つ以上のプレート、第２の組の１つ以上のプレート、およびそれらの組み合わせによって表されている。振動周波数または複数の振動周波数を取得するために、検出器１０２によって測定されたデジタル化された信号に対してＦｏｕｒｉｅｒ変換（ＦＴ）が実施され得、上で述べたように、振動周波数または複数の振動周波数は、１つ以上の振動イオンのｍ／ｚに依存し、それによって、振動イオンのｍ／ｚが、計算されることができる。

本教示の様々な局面にしたがうと、第１の組１０４および第２の組１０６の電極プレートは、概してネスト化された静電イオントラップとして動作するように、様々な電位の印加を通して構成され得る。すなわち、第１の組および第２の組の電極の第１のグループは、イオン振動のための第１の経路長を画定している第１の内側トラップとして動作し得、内側トラップの電極を包囲している電極の第２のグループは、同軸イオン振動のための第２のより長い経路長を画定している第２の外側トラップとして動作し得る。図１に示されるように、例えば、電極プレートの第１の組１０４は、概して、第１のグループ１０４ａ／１０６ａのうちのプレート１０４ａと、第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂのうちのプレート１０４ｂとを備えている。同様に、電極プレートの第２の組１０６は、概して、第１のグループ１０４ａ／１０６ａのプレート１０６ａと、第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂのプレート１０６ｂとを備えている。第１のグループ１０４ａ／１０６ａは、一緒に、それらが第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂに対してトラップの中心に向かって（すなわち、検出器１０２に向かって）配置されるという点において、内側電極を表している。示されているように、各セット１０４、１０６の端部電極１０４ｃ、１０６ｃは、中心軸（Ａ）に沿ったＥＬＩＴ １００からのイオンの導入および／または除去を可能にする。追加的に、内側電極１０４ｄ、１０６ｄのうちの１つ以上（例えば、検出器１０２に隣接する）は、アインツェルレンズとしての機能を果たすようにバイアスされ、それによって、例えば検出器チューブ１０２を通して振動イオンビームを半径方向に集束させ得る。

ここで、図２を参照すると、図１のＥＬＩＴ １００は、本教示の様々な局面にしたがう第１の構成において描写されており、該第１の構成において、コントローラ１２０は、注入されたイオン１５が内側の第１のグループ１０４ａ／１０６ａの電極１０４ａおよび電極１０６ａによって捕捉されるように、第１の組１０４および第２の組１０６の電極に電位を印加するように１つ以上の電圧源１４０および／または１つ以上のスイッチ１６０を制御する（コントローラ１２０、電圧源１４０、およびスイッチ１６０は、明確化のために図２においては示されていない）。当業者には理解され得るように、第１のグループ１０４ａ／１０６ａの各電極プレートに印加される静電電位は、その内部でのイオン１５の捕捉を提供するように制御され得る。図２において概略的に示されているように、イオン１５は、端部電極１０４ｃ（本明細書中ではイオン入口として参照される）を通して軸方向に注入され、例えば経路長Ｌ_１を有する経路１１５に沿って電極の第１の組１０４と電極の第２の組１０６との間で軸方向に振動する。検出器１０２は、経路１１５に沿って振動しているイオン１５によって作られた誘導された画像電荷または画像電流を測定するために使用され得る。様々な局面において、第１のグループ１０４ａ／１０６ａが、経路長Ｌ_１内にイオンを捕捉するために利用されているとき、コントローラ１０２は、第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂがイオンの分析に関与しないように、第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂに電圧が印加されるようにし得る。様々な実施形態において、第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂの１つ以上のプレートは、例えばＥＬＩＴ １００の中へのイオン１５の注入またはＥＬＩＴ １００からのイオン１５の排出中、イオン１５を集束させるために使用され得る。

第１のグループ１０４ａおよび／または１０６ａの電極プレートは、本教示の様々な局面にしたがうと、ＥＬＩＴ １００においてイオンを捕捉するための様々な構成を有し得る。第１のグループ１０４ａ／１０６ａは、１０個の電極プレートを備えているものとして図２において描写されているが（例えば、グループ１０４ａ／１０６ａは、プレート１０４ａ_１－５および１０６ａ_１－５を備えている）、グループ１０４ａ／１０６ａは、本教示にしたがってイオンを捕捉するために有効な任意の個数のプレートを備え得ることが理解され得る。特定の局面において、少なくとも１つの捕捉プレートおよび最少で３つのプレートが、各ターニングポイント（例えば、イオン振動の方向が逆転される場所）の近くの電場の曲率を変化させ、イオンをトラップのそれらの行程全体にわたって半径方向に閉じ込めるために使用される。結果として、第１のグループ１０４ａ／１０６ａは、第１の組１０４からの少なくとも４つのプレートと、第２の組１０６からの少なくとも４つのプレートとを含み得る。様々な局面において、例えば、電極が成形されている場合（すなわち、電極がＨｏｇａｎらに関して上述されたような円筒形構造によって表されていない場合）、より少ない電極が各グループにおいて使用され得る。しかしながら、非限定的実施例として図２において描写されているように、第１のグループ１０４ａ／１０６ａの電極１０４ａは、１つ以上の捕捉プレート１０４ａ_１（例えば、左側端点または振動のターニングポイントを実質的に画定している）と、ターニングポイントの近くの電場の曲率を変更させる１つ以上のプレート１０４ａ_２－４と、イオン１５を半径方向に閉じ込める１つ以上のプレート１０４ａ_５とを備える。同様に、第１のグループ１０４ａ／１０６ａの対向電極１０６ａは、１つ以上の捕捉プレート１０６ａ_１（例えば、右側ターニングポイントを実質的に画定している）と、ターニングポイントの近くの電場の曲率を変化させる１つ以上のプレート１０６ａ_２－４と、イオン１５を半径方向に閉じ込める１つ以上のプレート１０６ａ_５とを備え得る。当業者は、本教示に照らして、グループ１０４ａ／１０６ａの電極１０４ａおよび各対応する電極１０６ａに印加される電位は、例えば、イオン１５がターニングポイント間で振動する場合、捕捉、電場の曲率の変更、およびイオン１５の半径方向の閉じ込めのうちの１つ以上を提供するように制御され得ることを理解し得る。第１のグループ１０４ａ／１０６ａにおける対応するプレート（例えば、１０４ａ_ｎおよび１０６ａ_ｎ）に印加される電位、および／またはこのグループの中心に対する第１のグループ１０４ａ／１０６ａにおける対応するプレートの位置は、同じであることも、異なることもある。いくつかの実施形態において、第１のグループ１０４ａ／１０６ａの対応するプレート（例えば、１０４ａ_ｎおよび１０６ａ_ｎ）は、図２において示されているように、検出器１０２から同一距離に位置し得、かつ／またはイオン１５を捕捉するとき、それらに対して印加される同一電位を有するように制御され得る。

ここで図３を参照すると、図１のＥＬＩＴ １００は、本教示の様々な局面にしたがう第２の構成において描写されており、該第２の構成において、コントローラ１２０は、注入されたイオン１５が代わりに外側グループ１０４ｂ／１０６ｂの電極１０４ｂ、１０６ｂによって捕捉されるように、第１の組１０４および第２の組１０６の電極に電位を印加するように１つ以上の電圧源１４０および／または１つ以上のスイッチ１６０を制御する。上述のように、第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂの各電極プレート１０４ｂ、１０６ｂに印加された静電電位は、例えば経路長Ｌ_２を有する経路１２５に沿ってイオン１５の捕捉を提供するように制御され得ることが理解され得る。ここでも、検出器１０２は、経路１２５に沿って振動しているイオン１５によって作られた誘導された画像電荷または画像電流を測定するために使用され得る。様々な局面において、第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂが経路長Ｌ_２内にイオンを捕捉するために利用されているとき、コントローラ１０２は、例えば、イオン１５を半径方向に集束させることにより、電圧がイオンの分析に干渉しないように第１の内側グループ１０４ａ／１０６ａに印加されるようにし得る。

グループ１０４ｂ／１０６ｂの電極プレートも、本教示の様々な局面にしたがうと、ＥＬＩＴ １００内にイオンを捕捉するための様々な構成を有し得、他方のグループ１０４ａ／１０６ａと同じ個数または異なる個数のプレートを備え得る。しかしながら、示されているように、グループ１０４ｂ／１０６ｂのプレート１０４ｂは、１つ以上の捕捉プレート１０４ｂ_１（例えば、左側ターニングポイントを実質的に画定している）と、ターニングポイントの近くの電場の曲率を変化させるための１つ以上のプレート１０４ｂ_２－４と、イオン１５を半径方向に閉じ込める１つ以上のプレート１０４ｂ_５とを備え得る。同様に、グループ１０４ｂ／１０６ｂのプレート１０６ｂは、１つ以上の捕捉プレート１０６ｂ_１（例えば、右側ターニングポイントを画定している）と、ターニングポイントの近くの電場の曲率を変化させるための１つ以上のプレート１０６ｂ_２－４と、イオン１５を半径方向に閉じ込める１つ以上のプレート１０６ｂ_５とを備え得る。さらに、グループ１０４ｂ／１０６ｂの各プレート１０４ｂおよび対応するプレート１０６ｂ（例えば、１０４ｂ_ｎおよび１０６ｂ_ｎ）に印加される電位は、イオン１５がグループ１０４ｂ／１０６ｂのターニングポイント間で振動する場合、捕捉、電場の曲率の変更、およびイオン１５の半径方向の閉じ込めのうちの１つ以上を提供するように制御され得ることが理解され得る。グループ１０４ｂ／１０６ｂにおける対応するプレート（例えば、１０４ｂ_ｎおよび１０６ｂ_ｎ）に印加される電位、および／またはこの外側グループの中心に対するグループ１０４ｂ／１０６ｂにおける対応するプレートの位置は、同じであることも、異なることもある。いくつかの例示的実施形態において、グループ１０４ｂ／１０６ｂの対応するプレート（例えば、１０４ｂ_ｎおよび１０６ｂ_ｎ）は、図３において示されているように、検出器１０２から同一距離に位置し得、かつ／またはイオン１５を捕捉するとき、それらに対して印加される同一電位を有するように制御され得る。

ここで図２および図３を比較すると、図３におけるＥＬＩＴ １００の構成は、図２の経路長Ｌ_１よりもはるかに長い経路長Ｌ_２を提供している。様々な局面において、コントローラ１２０は、イオン１５の分析のために適用されるべき経路長Ｌ_１またはＬ_２を（例えば、自動的にまたはユーザの指図のもとで）選択し得る。実施例として、コントローラ１２０は、（図２におけるように）イオン１５が経路長Ｌ_１を有する第１の経路１１５に沿って振動するように、第１の内側グループ１０４ａ／１０６ａのプレートによってイオン１５を捕捉するようにＥＬＩＴ １００を動作させるように１つ以上の電圧源１２０および／またはスイッチ１４０を制御し得る。代替的に、コントローラ１２０は、イオン１５が第２の外側グループ１０４ｂ／１０６ｂによって捕捉され、より長い経路長Ｌ_２を有する第２の経路１２５に沿って振動するようにＥＬＩＴ １００に動作させ得る。図２と図３との間の経路長の相対的な差異に起因して、いくつかの局面において、ＥＬＩＴ １００は、相対的に高い分解能、狭いｍ／ｚ範囲の構成（図２）または相対的に低い分解能、広範なｍ／ｚ範囲の構成（図３）のいずれかを使用して、全ての注入されたイオン２５が分析されるように動作させられ得ることが理解され得る。様々な実施形態において、これらのモード間の切り替えは、サンプル分析間で実施され得る。例えば、コントローラ１２０は、第１の組１０４および第２の組１０６に印加される電位を１つ以上のスイッチ１６０（例えば、電気的スイッチまたは電気化学的スイッチ）に調節させ、ＥＬＩＴ １００に図２の第１の経路長Ｌ_１と図３の第２の経路長Ｌ_２との間で変化させ得る。

ＥＬＩＴ １００の特定の電極プレートに対する電位の印加が、セット１０４、１０６の中から電極の様々なグループが選択され、様々な長さの追加的なイオン経路を生成することをさらに可能にし、その結果、単一のＥＬＩＴが異なる分析の必要性に適合することを可能にすることが、本教示に照らして理解され得る。非限定的実施例として、図３のプレート１０４ｂ_５および１０６ｂ_５に印加される電位は、これらのプレートがイオン振動のエンドポイントとしての役割を果たす捕捉プレートを表すように調節され得、その一方で、プレート１０４ａ_１および１０６ａ_１に印加される電位は、ターニングポイントの近くの電場の曲率を変更させるように設定され得る。さらに、本教示はまた、電極の１つ以上の追加的なネスト化されたグループが提供され得（例えば、別の内側グループまたは外側グループを追加する）、それによって、Ｌ_１および／またはＬ_２よりも長いまたは短い経路長を有する１つ以上の追加的な経路に沿ったイオンの捕捉を可能にし得ることも提供するということが理解され得る。

上述のように、コントローラ１２０は、例えば、イオン注入の前に所望の経路長を選択することにより、（図２におけるように）経路長Ｌ_１を有する第１の経路１１５に沿って、または（図３におけるように）より長い経路長Ｌ_２を有する第２の経路１２５に沿ってのうちのいずれかで、ＥＬＩＴ １００に、注入されたイオン１５の全てを代替的に捕捉させ得る。しかしながら、本教示の様々な局面はまた、第１のグループ１０４ａ／１０６ａおよび第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂの両方に対する捕捉電位の同時印加を提供する。例えば、ＥＬＩＴ １００は、まず、図２において示されているように、ＥＬＩＴ １００の内側グループ１０４ａ／１０６ａ内のイオンの第１のグループ１５の捕捉を可能にし得る。上述のように、イオン１５は、端部電極１０４ｃを通して軸方向に注入され、経路長Ｌ_１を有する経路１１５に沿って軸方向に振動し得、その最中、イオン１５は、検出器１０２によって分析され得る。この注入中、例えば、コントローラ１０２は、イオンの半径方向集束を補助するように、第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂに、電圧が印加されるようにし得る。しかしながら、後続の分析のために経路長を調節するために第１の組１０４および第２の組１０６に印加される電位を調節する前にイオン１５の分析が完了するのを待つのではなく、経路１１５に沿ったイオンの第１のグループの捕捉後、電極の第２の外側グループ１０４ｂ／１０６ｂに印加される電位は、調節され、安定化させられ得る。ここで、図４を参照すると、該図４は、イオンの第１のグループが既に捕捉され、図２におけるように経路長Ｌ_１に沿って振動している様子を描写しており、コントローラ１０２は、経路長Ｌ_２を有する第２の経路１２５に沿ってイオンの第２のグループ２５を捕捉するために、第２の外側グループ１０４ｂ／１０６ｂに印加される電位が調節されるようにする。上述のように、例えば、第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂのプレートに印加される電位は、プレート１０４ｂ_１、１０６ｂ_１に捕捉プレート（例えば、経路１２５のターニングポイントを実質的に画定する）としての機能を果たさせ、プレート１０４ｂ_２－４、１０６ｂ_２－４がターニングポイントの近くの電場の曲率を変更させるように構成されるようにし、プレート１０４ｂ_５、１０６ｂ_５に半径方向閉じ込めを提供させるように構成され得る。

イオンの第１のグループ１５は、第１のグループ１０４ａ／１０６ａの捕捉プレート１０４ａ_１と捕捉プレート１０６ａ_１との間の経路１１５に沿って捕捉されるので、第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂの電極に印加される電位は、いくつかの局面において、第１の経路長Ｌ_１に沿って生成された電場に実質的に影響することなしに、かつ／または第１の経路１１５に沿ったイオンの第１のグループ１５の振動に実質的に影響することなしに、調節され得る。すなわち、外側の第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂの電極に印加される電位は、まず、イオンの第１のグループ１５の分析が完了されるのを待つことなしに、提供され得る。さらに、これらの電位は、それらの最終値まで傾斜させられ得、外側グループ１０４ｂ／１０６ｂは、内側グループ１０４ａ／１０６ａ内のイオンの第１のグループ１５の振動中、十分な安定化基準を達成し得、それによって、ＥＬＩＴ分析窓の全体にわたって電圧安定性を確保するために使用される電力供給フィルタによって引き起こされる遅延を低減させ得るか、または排除し得る。

上述のように、外側グループ１０４ｂ／１０６ｂが、内側グループ１０４ａ／１０６ａ内のイオンの第１のグループ１５の振動の最中、第２の経路１２５に沿ってイオンを捕捉するように構成され得るだけではなく、本教示の特定の局面は、イオンの第１のグループ１５が内側グループ１０４ａ／１０６ａ内に捕捉されている間、イオンの第２のグループ２５の注入および捕捉をさらに提供する。すなわち、特定の局面において、イオンの第２のグループ２５は、（例えば、図２に示されているような）ＥＬＩＴ １００内のイオンの第１のグループ１５の振動中に注入され得る。図４に示されているように、例えばコントローラ１２０は、第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂのプレートに、捕捉電場を生成させ、経路長Ｌ_２を有する経路１２５に沿って外側グループ１０４ｂ／１０６ｂの電極によって捕捉され得るイオンの第２のグループ２５の軸方向注入をさらに可能にする。したがって、イオンの２つの異なるグループ１５、２５は、２つの異なる経路長Ｌ_１、Ｌ_２に沿ってＥＬＩＴ １００内に同時に捕捉され得る。例えば、コントローラ１０２は、イオン入口（１０４ｃ）の中にイオンを伝送するための当該技術分野において公知のまたは今後開発されるイオントラップ（示されていない）またはその他のイオン制御要素に動作可能に結合され得、コントローラは、例えばイオン注入のタイミングを制御するように構成されていることが理解され得る。この第２のグループ２５の注入に続いて、２つの異なるグループ１５、２５は、例えばイオンおよび／またはイオンビームの特性の差異に起因して、それらのそれぞれの経路１１５、１２５に沿って振動し得る。実施例として、第１のグループ１５および第２のグループ２５のイオンは、極性が異なり得、その結果、内側捕捉プレート１０４ａ_１，１０４ｂ_１に印加される電位は、第１のグループ１５のターニングポイントにおいて他方のグループ２５のイオンを跳ね返し、それらの向きを逆転させるのに有効ではない。追加的にまたは代替的に、イオンの第２のグループ２５は、例えば内側捕捉プレート１０４ａ_１，１０４ｂ_１によって設けられたバリアを克服するために十分なエネルギーを用いて注入され、維持され得る。

第１のグループ１５および第２のグループ２５のイオンは、本教示にしたがう様々な方法で分析され得る。実施例として、いくつかの局面において、ＥＬＩＴ １００は、それらのそれぞれの経路長Ｌ_１、Ｌ_２に沿って振動している第１のグループ１５および第２のグループ２５のイオンの同時分析を提供し得る。そのような場合、中心検出器１０２上で誘導された電荷は、イオンの両方のグループの振動を反映し得、それは、その後、第１のグループ１５および第２のグループ２５の両方におけるイオンの様々なｍ／ｚ比を決定するために使用され得る。さらに、上述のように、別の検出器（例えば、第２のグループ１０４ｂ／１０６ｂの電極のうちの１つ以上）が、第２のイオングループ２５の分析を分離するために、第２の経路１２５に沿った第２のグループ２５の振動によって誘導された電荷を特に測定するために利用され得る（例えば、第１のグループ１５は、その経路１１５の外側に配置されたそのような検出器上に電荷を誘導しないであろう）。

上述のようにイオンのグループ１５、２５の両方を同時に分析するのではなく、本教示はまた、イオンの第２のグループ２５が、イオンの第１のグループ１５の後に分析され得ることを提供する。例えば、第１のグループ１５のイオンの振動が分析された後（例えば、検出器１０２が、経路１１５に沿って振動しているイオン１５によって作られた誘導された画像電荷または画像電流を測定した後）、第２のグループ２５のイオンが、注入され得る。注目すべきことに、上述のように、外側グループ１０４ｂ／１０６ｂに印加される電位は、内側グループ１０４ａ／１０６ａ内のイオンの第１のグループ１５の注入および捕捉に続いて、それらの最終値まで傾斜させられ得、十分な安定化基準を達成し得るが、イオンの第１のグループ１５の分析が完了されるのを待つ必要はない。いくつかの局面において、イオンの第１のグループ１５の分析に続いて、内側グループ１０４ａ／１０６ａに印加される電位は、イオンの第２のグループ２５の分析の前にＥＬＩＴ １００からイオンの第１のグループ１５を除去するように、イオンの第２のグループ２５の注入前、注入中、注入後、調節され得る。実施例として、コントローラ１０２は、内側グループ１０４ａ／１０６ａの電極に印加される電位が、イオンの第１のグループ１５がトラップから排出させられるように調節されるようにし得る。イオンの第２のグループの注入前、注入中、注入後のイオンの第１のグループ１５の排出は、様々な方法で達成され得る。いくつかの例示的局面において、内側グループの捕捉プレート１０４ａ_１，１０４ｂ_１に印加される捕捉電位は、イオンの第１のグループ１５が内側トラップから離れ、不安定になり、排出されるように、下げられ得る。代替的に、内側グループ１０４ａ／１０６ｂの１つ以上の電極の電位は、イオンの第１のグループ１５が不安定になり、排出されるように、不安定性を引き起こすようにわずかに（例えば、約１００Ｖまたはそれ未満）調節され得る。この変更は、静的であり得るか、または、排出を引き起こすためにパルス列として印加され得ることが理解され得る。代替的に、いくつかの例示的局面において、内側グループ１０４ａ／１０６ａの電極は、例えば、第２のグループ２５の注入の直前に接地され得、それによって、イオンの第１のグループ１５の排出を引き起こし得る。電力供給フィルタが概して長い時間定数を示し、それによって、様々な非ゼロ電圧間の電位を調節することが傾斜および安定化のために相当な時間を必要とし得るが、イオンの第１のグループ１５の不安定性および排出（例えば、内側グループ１０４ａ／１０６ａの電極の接地）を引き起こすための上述の電位に対する小さな変更は、ほぼ瞬時に起こり得ることが理解され得る。このようにして、本教示の特定の局面は、有益にも、第１のグループ１５のイオンの分析後、ほぼ瞬時（例えば、約１００マイクロ秒未満）に第２のグループ２５のイオンの分析を提供し、それによって、従来の捕捉に対してＥＬＩＴ １００のデューティサイクルを低減させる。

ここで図５を参照すると、本教示の様々な局面にしたがってＥＬＩＴを動作させる例示的方法５００を示すフローチャートが描写されている。方法５００のステップ５１０において、ネスト化されたＥＬＩＴは、第１の経路長を示す第１の経路に沿ってネスト化された電極の内側グループ内にイオンの第１のグループを捕捉するように構成され得る。例えば、コントローラは、１つ以上の電力供給部にネスト化された電極の内側グループに捕捉電位を印加させ得る。その後、ステップ５２０において、イオンの第１のグループは、イオンの第１のグループが第１の経路長に沿って振動するように、ＥＬＩＴの中に注入され、ネスト化された電極の内側グループ内に捕捉され得る。例えば、コントローラは、上流のイオン処理要素に、ＥＬＩＴの中への注入のためにイオンの第１のグループを放出または伝送させ得る。代替的に、ＥＬＩＴのイオン入口上の電位は、イオンの第１のグループの進入を可能にするように調節され得る。

イオンの第１のグループの注入および捕捉に続いて、ステップ５３０において、ネスト化された電極の外側グループに印加される電位は、イオンの第２のグループを内部に捕捉するようにＥＬＩＴを構成するように調節され得る。例えば、コントローラは、１つ以上の電力供給部に、ネスト化された電極の外側グループに捕捉電位を印加させ得る。その後、ステップ５４０において、イオンの第２のグループは、イオンの第２のグループが第２の経路長を示す第２の経路に沿って振動するように、ＥＬＩＴの中に注入され、ネスト化された電極の外側グループ内に捕捉され得る。例えば、コントローラは、ＥＬＩＴの中への注入のために、上流のイオン処理要素に、イオンの第２のグループを放出または伝送させ得る。代替的に、ＥＬＩＴのイオン入口上の電位は、イオンの第２のグループの進入を可能にするように、調節され得る。

本明細書中で別途議論されるように、それぞれの経路長に沿ったイオンのグループの各々の振動の周波数は、各グループの質量スペクトルを決定するために、検出され、分析され得る。いくつかの例示的局面において、ステップ５５０ａにおけるイオンの第１のグループの検出および分析は、ステップ５３０においてネスト化された電極の外側グループに電位が印加された後、かつステップ５４０においてイオンの第２のグループがその内部に捕捉された後、起こり得る。イオンの第２のグループの検出および分析が、その後、ステップ５６０ａにおいて起こり得る。いくつかの代替的局面において、イオンの第１のグループの検出および分析は、ステップ５３０においてネスト化された電極の外側グループに電位が印加された後、しかしステップ５４０においてイオンの第２のグループが注入されてしまう前、ステップ５５０ｂにおいて、起こり得る。イオンの第２のグループの検出および分析が、その後、ステップ５６０ｂにおいて起こり得る。

ここで図６を参照すると、本教示の様々な局面にしたがってＥＬＩＴを動作させるための例示的方法６００を示すフローチャートが描写されている。ステップ６１０において、コントローラは、最初に第１の経路長（例えば、図２のＬ_１または図３のＬ_２）を選択し、イオンの次のグループを分析し、それに応じて、ステップ６２０において、ＥＬＩＴを構成し得る。例えば、コントローラは、１つ以上の電力供給部に、ネスト化された電極の内側グループまたは外側グループのいずれかに捕捉電位を印加させ得る。ステップ６３０において、分析されるべきイオンが注入され、捕捉され得、検出された振動の周波数が、注入されたイオンの質量スペクトルを決定するために使用される。ステップ６３０における分析に続いて、コントローラは、後続の分析が同じ経路長を利用するかまたは異なる経路長を利用するかを決定し得る。経路長に対する変更が必要とされない場合、第１の経路長を画定しているネスト化された電極に印加される電位を調節することなしに、分析される第１のグループの分析の直後、イオンの次のグループが注入され得る。しかしながら、コントローラが、第２の異なる経路長が次のサンプルを分析するために使用されるべきであると決定した場合、コントローラは、ステップ６４０におけるように、１つ以上の電力供給部に、ネスト化された電極の異なるグループに捕捉電位を印加させ得る。その後、ステップ６５０におけるように、イオンが注入され、第２の経路長内に捕捉され得、振動の検出された周波数が、このイオンのグループの質量スペクトルを決定するために使用される。

図７は、本教示の実施形態が実装され得るコンピュータシステム７００を図示しているグロック図である。コンピュータシステム７００は、情報を通信するためのバス７２２またはその他の通信機構と、情報を処理するためにバス７２２に結合されたプロセッサ７２０とを含む。コンピュータシステム７００はまた、メモリ７２４を含み、該メモリ７２４は、プロセッサ７２０によって実行されるべき命令を格納するためにバス７２２に結合されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）またはその他のダイナミック格納デバイスであり得る。メモリ７２４はまた、プロセッサ７２０によって実行されるべき命令の実行中に一時的変数またはその他の中間情報を格納するためにも使用され得る。コンピュータシステム７００は、プロセッサ７２０に対する静的情報または命令を格納するために、バス７２２に結合された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）７２６またはその他の静的格納デバイスをさらに含む。例えば磁気ディスクまたは光学ディスク等の格納デバイス７２８が提供され、格納デバイス７２８は、情報および命令を格納するために、バス７２２に結合される。

コンピュータシステム７００は、コンピュータユーザに情報を表示するために、バス７２２を介して、例えばブラウン管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のディスプレイ７３０に結合され得る。英数字キーまたはその他のキーを含む入力デバイス７３２が、プロセッサ７２０に情報およびコマンド選択を通信するために、バス７２２に結合される。ユーザ入力デバイスの別のタイプは、プロセッサ７２０に方向情報およびコマンド選択を通信し、ディスプレイ７３０上のカーソル移動を制御するためのマウス、トラックボール、またはカーソル方向キー等のカーソル制御部７３４である。この入力デバイスは、通常は、第１の軸（すなわち、ｘ）および第２の軸（すなわち、ｙ）の２つの軸における２自由度を有しており、それは、デバイスが平面内の位置を特定することを可能にする。

コンピュータシステム７００は、本教示を実施し得る。本教示の特定の実装と整合して、結果は、プロセッサ７２０がメモリ７２４内に含まれた１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行することに応答して、コンピュータシステム７００によって提供される。そのような命令は、例えば格納デバイス７２８等の別のコンピュータ読み取り可能な媒体からメモリ７２４の中に読み取られ得る。メモリ７２４におけるこれらの命令のシーケンスの実行は、プロセッサ７２０に、本明細書中に記載されているプロセスを実施させる。代替的に、有線接続された回路網が、本教示を実装するために、ソフトウェア命令の代わりにまたはソフトウェア命令との組み合わせで使用され得る。したがって、本教示の実装は、ハードウェア回路網およびソフトウェアの何らかの固有の組み合わせに限定されるものではない。例えば、本教示は、様々な実施形態にしたがってＥＬＩＴを動作させる方法を実施するための１つ以上の別個のソフトウェアモジュール（例えば、制御モジュール、注入モジュール、ＦＴモジュール）を含むシステムによって実施され得る。

様々な実施形態において、コンピュータシステム７００は、ネットワークを横断して、コンピュータシステム７００等の１つ以上のその他のコンピュータシステムに接続され、ネットワーク化されたシステムを形成し得る。ネットワークは、プライベートネットワークまたは例えばインターネット等のパブリックネットワークを含み得る。ネットワーク化されたシステムにおいて、１つ以上のコンピュータシステムは、データを格納し、その他のコンピュータシステムにデータをサーブし得る。データを格納およびサーブする１つ以上のコンピュータシステムは、クラウドコンピューティングのシナリオにおいて、サーバまたはクラウドとして参照され得る。１つ以上のコンピュータシステムは、例えば１つ以上のウェブサーバを含み得る。サーバまたはクラウドにデータを送信し、サーバまたはクラウドからデータを受信するその他のコンピュータシステムは、例えばクライアントデバイスまたはクラウドデバイスとして参照され得る。

本明細書中で使用されるときの用語「コンピュータ読み取り可能な媒体」は、実行のためにプロセッサ７２０に命令を提供することに関与する任意の媒体を参照している。そのような媒体は、限定されるものではないが、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含む多くの形態をとり得る。不揮発性媒体は、例えば、格納デバイス７２８等の光学ディスクまたは磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、例えばメモリ７２４等のダイナミックメモリを含む。伝送媒体は、バス７２２を構成するワイヤを含む同軸ケーブル、銅線、光ファイバを含む。

コンピュータ読み取り可能な媒体またはコンピュータプログラム製品の一般的な形態は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、または任意のその他の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスク、任意のその他の光学媒体、サムドライブ、メモリカード、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、およびＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ、任意のその他のメモリチップまたはカートリッジ、または任意のその他の有形媒体（コンピュータは、そこから読み取ることができる）を含む。

コンピュータ読み取り可能な媒体の様々な形態は、実行のために、１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスをプロセッサ７２０に搬送することに関与し得る。例えば、命令は、最初に、リモートコンピュータの磁気ディスク上で搬送され得る。リモートコンピュータは、そのダイナミックメモリの中に命令をロードし、モデムを使用して命令を電話回線を介して命令を送信し得る。コンピュータシステム７００に対してローカルなモデムは、電話回線上でデータを受け取り、赤外線トランスミッタを使用して、データを赤外線信号に変換し得る。バス７２２に結合された赤外線検出器は、赤外線信号において搬送されたデータを受け取り、バス７２２上にデータを配置し得る。バス７２２は、データをメモリ７２４に搬送し、プロセッサ７２０は、該メモリ７２４から命令を取り出し、実行する。メモリ７２４によって受け取られた命令は、随意に、プロセッサ７２０による実行の前または後のいずれかにおいて、格納デバイス７２８上に格納され得る。

本教示の様々な実装に関する本明細書中の記載は、図示および記載の目的のために提示されている。それは網羅的なものではなく、本教示を開示されたままの形態に限定しない。修正およびバリエーションは、上記教示に照らして可能である、または、本教示の実践から獲得され得る。追加的に、記載された実装は、ソフトウェアを含むが、本教示は、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせまたはハードウェア単独で実装され得る。本教示は、オブジェクト指向のプログラミングシステムおよび非オブジェクト指向のプログラミングシステムの両方を用いて実装され得る。

本明細書中で使用されているセクション見出しは、編成を目的としたものに過ぎず、限定として解釈されるべきではない。本出願人の教示は、様々な実施形態と関連して記載されているが、本出願人の教示がそのような実施形態に限定されることは意図されていない。対照的に、本出願人の教示は、当業者によって理解され得るように、様々な代替物、修正、および均等物を包含する。

Claims (21)

1. 静電線形イオントラップ（ＥＬＩＴ）であって、前記ＥＬＩＴは、
   中心において穴を有し、中心軸に沿って整列させられた電極プレートの第１の組と、
   中心において穴を有し、前記中心軸に沿って整列させられた電極プレートの第２の組と、
   １つ以上の電圧源と、
   前記１つ以上の電圧源に動作可能に結合されたコントローラと
   を備え、
   前記コントローラは、
   前記１つ以上の電圧源からの電圧を前記電極の第１の組および第２の組のプレートの第１のグループに印加し、前記プレートの第１のグループに、前記中心軸に沿った第１の経路長内にイオンの第１のグループを捕捉させることと、それと同時に、
   前記１つ以上の電圧源からの電圧を前記第１の組および前記第２の組のプレートの第２のグループに印加し、前記プレートの第２のグループが前記中心軸に沿った第２の経路長内にイオンの第２のグループを捕捉するように構成されるようにすることと
   を行うように構成され、
   前記第２の経路長は、前記第１の経路長よりも長い、静電線形イオントラップ（ＥＬＩＴ）。
2. 前記コントローラは、前記イオンの第１のグループが前記第１の経路長内に捕捉されている間に、前記プレートの第２のグループに前記イオンの第２のグループを第２の経路長内に捕捉させるようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記コントローラは、前記電極プレートの第１の組および第２の組の中への前記イオンの第１のグループおよび第２のグループの注入を制御するように構成されている、前記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
4. 前記コントローラは、上流のイオントラップに動作可能に結合され、前記イオンの第１のグループおよび第２のグループは、前記上流のイオントラップから、前記電極プレートの第１の組および第２の組の中に注入される、請求項３に記載のシステム。
5. 前記電極プレートの第１の組と前記電極プレートの第２の組との間に配置された少なくとも１つの検出器をさらに備えている、前記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記少なくとも１つの検出器は、前記第１の経路長に沿って振動している前記イオンの第１のグループによって誘導された電流と、前記第２の経路長に沿って振動している前記イオンの第２のグループによって誘導された電流とを測定するように構成されている、請求項５に記載のシステム。
7. 前記少なくとも１つの検出器は、前記第１の経路長に沿って振動している前記イオンの第１のグループによって誘導された前記電流を測定するように構成された第１の検出器と、前記第２の経路長に沿って振動している前記イオンの第２のグループによって誘導された前記電流を測定するように構成された第２の検出器とを備えている、請求項５～６のいずれか１項に記載のシステム。
8. 前記イオンの第１のグループと前記イオンの第２のグループとは、極性および注入エネルギーのうちの少なくとも１つにおいて異なる、前記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
9. 前記プレートの第１のグループおよび前記プレートの第２のグループは、いかなるプレートも共有していない、前記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
10. 前記プレートの第１のグループおよび前記プレートの第２のグループの各々は、少なくとも１つの捕捉プレート、ターニングポイントの近くの電場の曲率を変化させるための少なくとも１つのプレート、およびイオンを半径方向に閉じ込めるための少なくとも１つのプレートを含む、前記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
11. 前記プレートの第１のグループは、前記第１の組からの少なくとも４つのプレートと、第２の組からの少なくとも４つのプレートとを含み、前記プレートの第２のグループは、前記第１の組からの少なくとも４つのプレートと、第２の組からの少なくとも４つのプレートとを含む、前記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
12. １つ以上のスイッチをさらに備えており、
    前記コントローラは、
    前記１つ以上の電圧源からの電圧を前記第１の組および前記第２の組に印加することによって前記第１の経路長を選択し、前記第１の経路長を選択することは、前記プレートの第１のグループにイオンの第３のグループを前記第１の経路長内に捕捉させることと、
    前記１つ以上の電圧源からの電圧を前記第１の組および前記第２の組に印加することによって前記第２の経路長を選択し、前記第２の経路長を選択することは、前記プレートの第２のグループに前記イオンの第３のグループを前記第２の経路長内に捕捉させることと
    を行うように、前記１つ以上のスイッチにさらに動作可能に接続されている、前記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
13. 前記第１の組および前記第２の組のプレートの第３のグループは、前記第２の経路長よりもより長い前記中心軸の第３の経路長内にイオンを捕捉するために、前記中心軸に沿って位置している、前記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
14. 静電イオントラップ（ＥＬＩＴ）を動作させる方法であって、前記方法は、
    １つ以上の電圧源からの電圧を電極プレートの第１の組および電極プレートの第２の組のプレートの第１のグループに印加することであって、前記電極プレートの第１の組および第２の組の各電極プレートは、中心において穴を有し、中心軸に沿って整列させられており、前記電圧の印加は、イオンの第１のグループが前記プレートの第１のグループによって画定された前記中心軸に沿った第１の経路長内に捕捉されるようにする、ことと、それと同時に、
    前記１つ以上の電圧源からの電圧を前記電極プレートの第１の組および第２の組のプレートの第２のグループに印加し、前記プレートの第２のグループが前記中心軸に沿った第２の経路長内にイオンの第２のグループを捕捉するように構成されるようにすることと
    を含み、
    前記第２の経路長は、前記第１の経路長よりもより長い、方法。
15. 少なくとも１つの検出器が、前記電極プレートの第１の組と前記電極プレートの第２の組との間に配置されており、前記方法は、前記第１の経路長に沿って振動している前記イオンの第１のグループによって誘導された電流と、前記第２の経路長に沿って振動している前記イオンの第２のグループによって誘導された電流とを少なくとも１つの検出器を用いて測定することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記第１の経路長に沿って振動している前記イオンの第１のグループによって誘導された前記電流を第１の検出器を用いて測定することと、
    前記第２の経路長に沿って振動している前記イオンの第２のグループによって誘導された前記電流を第２の検出器を用いて測定することと
    をさらに含む、請求項１４～１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記イオンの第１のグループが前記第１の経路長内に捕捉されている間に、前記第２の経路長内に前記イオンの第２のグループを捕捉することをさらに含む、請求項１４～１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記イオンの第２のグループを前記第２の経路内に捕捉した後、前記イオンの第１のグループの振動の周波数を検出することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記イオンの第２のグループを前記第２の経路長内に捕捉する前、前記イオンの第１のグループの振動の周波数を検出することをさらに含む、請求項１４～１６のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記イオンの第１のグループおよび前記イオンの第２のグループは、極性および注入エネルギーのうちの少なくとも１つにおいて異なる、請求項１４～１９のいずれか１項に記載の方法。
21. コンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は、非一過性かつ有形のコンピュータ読み取り可能な格納媒体を備えており、前記非一過性かつ有形のコンピュータ読み取り可能な格納媒体の内容物は、請求項１４～２０のいずれか１項に記載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有するプログラムを含む、コンピュータプログラム製品。

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