JP2024509217A - 分岐式質量分光計 - Google Patents

Abstract

質量分光計は、複数のイオンを上流イオン源から受け取るための入口と、それを通してイオンがイオンガイドから出て行く出口とを有する少なくとも１つのイオンガイドと、イオンガイドから出て行くイオンのうちの少なくとも一部を受け取るための入口と、少なくとも２つの出口とを有するイオン経路指定デバイスと、第１の出口に対して位置付けられ、第１の出口を介してイオン経路指定デバイスから出て行くイオンを受け取る第１の質量分光計と、第２の出口に対して位置付けられ、第２の出口を介してイオン経路指定デバイスから出て行くイオンを受け取る第２の質量分光計とを含む。

Description

（関連出願）
本願は、その内容が、その全体として本明細書に組み込まれる２０２１年３月８日に出願され、「Ｂｉｆｕｒｃａｔｅｄ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ」と題された米国仮出願第６３／１５７，９６４号の優先権を主張する。

本開示は、概して、質量分光計および質量分光測定を実施する方法、例えば、分岐したイオン経路を提供し得る質量分光計を対象とし、イオン経路の各々に沿って質量分光計が位置付けられ得る。

質量分光測定（ＭＳ）は、定性的および定量的用途の両方で、試験化学物質の構造を決定するための分析技法である。ＭＳは、未知の化合物を識別し、分子中の原子元素の組成を決定し、その断片化を観察することによって化合物の構造を決定し、混合されたサンプル中の特定の化学化合物の量を定量化するために有用であり得る。質量分光計は、化学成分をイオンとして検出し、したがって、分析物の荷電イオンへの変換が、サンプリングプロセスの間に起こらなければならない。

様々な質量分析器が、前駆体イオンおよび／または前駆体イオンの断片化を介して発生させられる生成イオンの質量分析を提供するために、質量分光計内で採用され得る。そのような質量分析器のいくつかの例は、とりわけ、飛行時間質量分析器および四重極質量分析器を含む。各質量分析器は、ある利点および欠点を提供し得る。例えば、飛行時間および四重極質量分析器は、その分解能、コスト、速度、デューティサイクル、透過効率等において、異なり得る。異なる質量分析器を有する異なる質量分光計（例えば、飛行時間質量分光計および四重極質量分光計）を使用して、サンプルの異なる部分を分析し、１つの質量分析器を介して取得される情報を別の質量分析器を介して取得されるそれで増加させることが可能である。

しかしながら、上記のアプローチは、いくつかの欠点に悩まされる。例えば、そのようなアプローチは、時間がかかり得、複数の質量分光計の所有を要求する。

故に、改良された質量分光計および質量分光測定の方法の必要性が存在する。

一側面では、質量分光計が、開示され、それは、複数のイオンを上流イオン源から受け取るための入口と、それを通してイオンがイオンガイドから出て行く出口とを有する少なくとも１つのイオンガイドと、イオンガイドから出て行くイオンのうちの少なくとも一部を受け取るための入口と、それを通してイオンがイオン経路指定デバイスから出て行き得る少なくとも２つの出口とを有するイオン経路指定デバイスとを備えている。第１の質量分光計が、第１の出口に対して位置付けられ、第１の出口を介してイオン経路指定デバイスから出て行くイオンを受け取り、第２の質量分光計が、第２の出口に対して位置付けられ、第２の出口を介してイオン経路指定デバイスから出て行くイオンを受け取る。

いくつかの実施形態では、質量分光計は、イオン経路指定デバイスの入口を介して受け取られたイオンの２つの出口間での分配を制御するためにイオン経路指定デバイスに動作可能に結合されたコントローラを含むことができる。コントローラは、イオン経路指定デバイスの入口を介して受け取られたイオンが異なる時間間隔中に該出口の各々に向かわせられるための１つ以上の制御信号をイオン経路指定デバイスに印加するように構成されることができる。例えば、コントローラは、イオン受け取りデバイスの入口を介して受け取られたイオンを交互する時間間隔中にその出口に向かわせるための１つ以上の制御信号を印加するように構成されることができる。

いくつかの実施形態では、コントローラは、受け取られたイオンの一部を該出口のうちの１つに、受け取られたイオンの別の部分を他の出口に実質的に同時に向かわせるための１つ以上の制御信号をイオン経路指定デバイスに印加するように構成される。

いくつかの実施形態では、第１質量分光計と第２の質量分光計とは、異なる質量分析器を含む。例として、いくつかのそのような実施形態では、質量分析器のうちの１つは、四重極質量分析器であることができ、他の質量分析器は、飛行時間質量分析器であることができる。

イオン経路指定デバイスは、様々な異なる方法において実装されることができる。例として、いくつかの実施形態では、イオン経路指定デバイスは、分岐四重極構造を有することができる。他の実施形態では、イオン経路指定デバイスは、静電偏向器を含むことができる。いくつかのそのような実施形態では、質量分光計は、イオン経路指定デバイスによって受け取られたイオンのうちの少なくとも一部をその出口のうちの１つに向かわせるためのＤＣ電圧を静電偏向器に印加するためのＤＣ電圧源を含むことができる。例えば、コントローラは、ＤＣ電圧源が異なる時間間隔中に受け取られたイオンをイオン経路指定デバイスの２つの出口の中に向かわせるための１つ以上の電圧パルスを静電偏向器に印加するように、制御信号をＤＣ電圧源に印加するように構成されることができる。

いくつかの実施形態では、第１および第２の質量分光計のうちの少なくとも１つは、イオン経路指定デバイスの出口を通して出て行くイオンの中から、所望の範囲内のｍ／ｚ比を有する前駆体イオンを選択するために、その質量分光計に関連付けられたイオン経路指定デバイスの出口の下流に位置付けられた質量フィルタを含む。

いくつかの実施形態では、衝突セルが、複数の生成イオンを発生させるように、前駆体イオンのうちの少なくとも一部の断片化を引き起こすために、質量フィルタの下流に位置付けられる。いくつかのそのような実施形態では、衝突セルは、多極構成、例えば、四重極構成に配置され、前駆体イオンの半径方向閉じ込めを提供するために、それらへのＲＦおよび／またはＤＣ電圧の印加のために構成された複数のロッドを含むことができる。質量分析器は、生成イオンのうちの少なくとも一部を受け取り、その質量分析を提供するために、衝突セルの下流に配置されることができる。原理上、任意の質量分析器は、採用されることができる。例えば、限定ではないが、質量分析器は、とりわけ、四重極質量分析器、飛行時間質量分析器、静電軌道トラップ、静電線形イオントラップ、ＦＴ－ＩＣＲ、ＭＲ－ＴＯＦ、トロイダルイオントラップのいずれかであることができる。

いくつかの実施形態では、質量フィルタは、多極構成、例えば、四重極構成に配置され、該所望の範囲内のｍ／ｚ比を有するイオンのための選択を促進するための電磁場を発生させるために、それらへのＲＦおよび／またはＤＣ電圧の印加のために構成された複数のロッドを含む。

異なる質量分析器を伴う２つ以上の質量分光計が、単一システムにおいて使用されることができるので、器具の占有面積は、より小さくされることができ、所有コストは、減らされることができ、プラットフォーム間の器具変動性は、最小化されることができる。

本教示の種々の側面のさらなる理解は、下記に簡単に議論される関連付けられた図面と併せて、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、本教示のある実形態による質量分光計を図式的に描写する。 図２は、図１に示される質量分光計の実装の例を図式的に描写する。 図３Ａは、本教示による質量分光計において使用するために好適なイオン経路指定デバイスの例を図式的に描写する。 図３Ｂは、規則的時間間隔において、電極を交互に活性化および非活性化するＤＣ電圧源を図式的に描写する。 図４Ａは、本教示による質量分光計において使用するために好適なイオン経路指定デバイスの別の例を図式的に描写する。 図４Ｂ－４Ｅは、各電極へのＤＣ電圧印加の異なる構成に基づいて複数の出口に経路指定されているイオンを図式的に描写する。 図４Ｂ－４Ｅは、各電極へのＤＣ電圧印加の異なる構成に基づいて複数の出口に経路指定されているイオンを図式的に描写する。 図５は、イオン経路指定デバイスの出口から検出器につながるイオン経路のうちの１つが湾曲される本教示のある実施形態による質量分光計の概略図である。 図６は、レーザビームが複数の前駆体イオンの光解離を引き起こすために採用される図５に描写される質量分光計の実装の例の概略図である。 図７は、本教示のある実施形態によるコントローラの実装の例を図式的に描写する。

本教示は、概して、質量分光計および質量分光測定を実施する関連付けられた方法を対象とし、イオン経路指定デバイス（本明細書では、分岐デバイスとも称される）が、イオンを２つのイオン経路の中に向かわせるために採用され、質量分析器を有する質量分光計ユニットが、２つのイオン経路のうちの各々において組み込まれている。いくつかの実施形態では、１つの経路は、イオンを四重極質量分析器に向かわせ、他のイオン経路は、イオンを飛行時間質量分析器に向かわせる。

種々の用語は、当技術分野におけるその通常の意味に従って、本明細書で使用される。本明細書で使用されるような用語「約」は、最大で１０％の数値の変動を示すように意図される。本明細書で使用されるような用語「実質的に」は、最大で１０％完全な状態または条件からそれ得る条件または状態を指す。

本明細書に説明される実施形態の例は、本教示の側面を実装するための複数のモジュールを含むことができるが、本教示による例示的プロセスの種々の側面も、１つまたは複数のモジュールによって実施され得ることを理解されたい。加えて、コントローラ／制御ユニットという用語が、ハードウェア／ファームウェア／ソフトウェアまたはそれらの組み合わせにおいて実装され得るモジュールを指すことを理解されたい。いくつかの実施形態では、コントローラは、プロセッサと、メモリと、その種々のコンポーネント間の通信を提供するための１つ以上の通信バスとを含むことができる。例えば、質量スペクトルを発生させるためのイオン検出信号の分析等の本明細書に開示される種々の方法を実施するための命令は、１つ以上のメモリモジュール内に記憶され、方法を実装するためにプロセッサによってランタイム中に使用されることができる。

図１は、本教示のある実施形態による質量分光計１００を図式的に描写し、それは、複数のイオンを発生させるためのイオン源１０２と、イオン源によって発生させられるイオンのイオン経路指定デバイス１０６（分岐デバイス）への伝送のための１つ以上の輸送イオン光学系１０４とを含む。例として、輸送イオン光学系１０４は、１つ以上のイオンガイド、イオンレンズ等を含むことができる。

イオン経路指定デバイス１０６は、イオンを輸送イオン光学系１０４から受け取り、受け取られたイオンを少なくとも２つの出口間で分配し、少なくとも２つの出口のうちの１つは、飛行時間（ＴＯＦ）質量分析器を有する質量分光計１０７に接続され、別のものは、四重極質量分析器を有する別の質量分光計１０８に接続されている。質量分光計１０７は、所望の範囲内のｍ／ｚ比を有する受け取られたイオンのうちの少なくとも一部を選択するための質量フィルタと、選択されたイオン（本明細書では、前駆体イオンとも称される）を受け取り、少なくともそれらのうちの一部の断片化を引き起こし、複数の生成イオンを発生させる下流衝突セルとを含む。イオンレンズ等の１つ以上のイオン光学系が、例えば、下記に議論されるように、例えば、イオンが質量フィルタおよび／または衝突セルの中に導入されるとき、イオンを集束させるために、および向かわせるために採用されることができる（質量フィルタ、衝突セル、および関連付けられたイオン光学系は、本明細書では、集合的に、Ｑｑ １０７ａと称される）。飛行時間質量分析器１０７ｂと、飛行時間質量分析器１０７ｂの下流に配置されたイオン検出器１０７ｃとは、生成イオンを受け取り、協働して、生成イオンのある質量スペクトル提供する。

質量分光計１０８は、イオン経路指定デバイス１０６の他の出口を介して受け取られたイオンのうちの少なくとも一部を選択するための質量フィルタ（例えば、四重極質量フィルタ）と、質量フィルタによって選択されたイオン（本明細書では、前駆体イオンとも称される）の少なくとも一部の断片化を引き起こし、複数の生成イオンを発生させるための衝突セルとを含む。四重極質量分析器は、生成イオンを受け取り、当技術分野において公知の様式において、その質量分析を可能にすることができる（質量フィルタ、衝突セル、および下流質量分析器は、集合的に、本明細書では、ＱｑＱ １０８ａと称される）。イオン検出器１０８ｂは、質量検出信号を発生させるために、四重極質量分析器から出て行くイオンを受け取ることができ、質量検出信号は、生成イオンの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る。

図２は、質量分光計１００（本実装は、本明細書では、質量分光計２００と称される）の実装の例を図式的に描写し、それは、複数のイオンを発生させるためのイオン源２０２を含む。様々なイオン源が、本教示の実践において採用されることができる。好適なイオン源のいくつかの例は、限定ではないが、ＭＡＬＤＩ（マトリクス支援レーザ脱離／イオン化）、ＥＳＩ（エレクトロスプレーイオン源）、ナノＥＳＩ、ＡＰＣＩ（大気圧化学イオン化）イオン源を含む。

発生させられたイオンは、カーテンプレート２０４のオリフィス２０４ａと、カーテンプレート２０４の下流に位置付けられ、ガスカーテンチャンバがオリフィスプレート２０６とカーテンプレート２０４との間に形成されるようにカーテンプレート２０４から分離される、オリフィスプレート２０６のオリフィス２０６ａとを通過する。カーテンガス供給源（図示せず）が、カーテンプレート２０４とオリフィスプレート２０６との間に（例えば、窒素の）カーテンガス流動を提供し、大きい中性粒子をクラスタ分離および排気することによって、質量分光計の下流区分を清浄に保つことに役立つことができる。カーテンチャンバは、高い圧力（例えば、大気圧を上回る圧力）において維持されることができる一方、質量分光計の下流区分は、１つ以上の真空ポンプ（図示せず）を通した排気によって１つ以上の選択された圧力において維持されることができる。

本実施形態では、カーテンプレートおよびオリフィスプレートのオリフィス２０４ａおよび２０６ａを通過するイオンは、イオン光学系Ｑｊｅｔ（登録商標）によって受け取られ、Ｑｊｅｔは、質量分光計の下流コンポーネントへの伝送のためのイオンビームを形成するように四重極構成において配置された４つのロッド２０８（そのうちの２つが図２において見えている）を備えている。使用時、イオン光学系Ｑｊｅｔは、ガス動力学および無線周波数場の組み合わせを使用して、カーテンプレート２０６の開口部を通して受け取られたイオンを捕捉し、集束させるために採用されることができる。

イオンビームは、Ｑｊｅｔイオン光学系から出て行き、レンズＩＱ０を介して後続のイオンガイドＱ０の中に集束させられ、Ｑ０は、四重極構成に配置された４つのロッド２１０（その２つが、図２において見えている）を含み、ＲＦおよび／またはＤＣ電圧が、イオンがイオンガイドＱ０を通過するときにイオンを集束させるために、４つのロッド２１０に印加され得る。他の実施形態では、六重極または八重極構成等の他の多極構成も、利用されることができる。いくつかの実施形態では、イオンガイドＱ０の圧力は、例えば、約１ｍＴｏｒｒ～約２５ｍＴｏｒｒの範囲内、例えば、約１０ｍＴｏｒｒに維持されることができる。

イオンガイドＱ０は、本教示のある実施形態によると、イオンレンズＩＱ１と、短太レンズＳＴ１（Ｂｒｕｂａｋｅｒレンズとして機能する）とを介して、イオンをイオン経路指定デバイス２１２に送達する。イオン経路指定デバイス２１２は、イオンガイドＱ０から出て行くイオンがイオン経路指定デバイス２１２に入る入口２１２ａと、第１の出口２１２ｂと、第２の出口２１２ｃとを含み、イオンは、第１の出口２１２ｂおよび第２の出口２１２ｃを通してイオン経路指定デバイス２１２から出て行き得る。

本実施形態では、コントローラ２１４は、イオン経路指定デバイス２１２に動作可能に結合され、下記に議論されるそれら等の事前に定義されたプロトコルに従って、入口２１２ａを介して受け取られたイオンを第１の出口２１２ｂと第２の出口２１２ｃとの間で分配するように、１つ以上の制御信号をイオン経路指定デバイス２１２に印加する。

イオン経路指定デバイス２１２は、様々な異なる方法において実装されることができる。本実施形態では、イオン経路指定デバイス２１２は、静電偏向器として実装される。図３Ａに図式的に示されるように、静電偏向器３００は、第１の電極３０１と第２の電極３０２とを含むことができ、それらは、互いに対向して位置付けられ、第１の通路３０３をそれらの間に提供し、第１の通路３０３は、静電偏向器３００の入口３００ａから第１の出口３００ｂまで延びている。第２の電極３０２は、第２の通路３０５を提供する開口部を含み、イオンは、第１の電極３０１の活性化時、第２の通路３０５を通して、その第２の出口３００ｃを介して、静電偏向器３００から出て行き得る。例えば、電圧源３１０は、第１の電極３０１に電気的に接続され、静電偏向器３００の入口３００ａを介して受け取られたイオンを第２の通路３０５の中に偏向するために、事前に定義されたプロトコルに従って、例えば、選択された時間間隔において第１の電極３０１を活性化するように、電圧パルスを第１の電極３０１に印加し、偏向されたイオンは、第２の通路３０５を通して、第２の出口３００ｃを介して静電偏向器３００から出て行き得る。本実施形態では、ＤＣ電圧源３１０は、コントローラ３１２の制御下で動作し、コントローラ３１２は、電圧パルスを静電偏向器３００の第１の電極３０１に印加するための制御信号をＤＣ電圧源３１０に印加するように構成されている。

例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ３１２は、図３Ｂに図式的に示されるように、規則的時間間隔において、第１の電極３０１を交互に活性化および非活性化するように、ＤＣ電圧源がＤＣ電圧パルスを第１の電極３０１に印加するように、制御信号をＤＣ電圧源３１０に印加するように構成される。さらに、いくつかの実施形態では、電極３０１を活性化することに加え、誘引電圧が、イオンを出口ポート３００ｃに向かって誘導することに役立つように、電極３０２に印加されることができる（例えば、イオンが正に荷電されるとき、負の電圧）。

図４Ａは、イオン経路指定デバイス２１２の実装の別の例を図式的に描写し、それは、分岐四重極構造を有する。図４Ａに図式的に示されるように、分岐四重極構造４００は、第１の電極４０１と、第２の電極４０２と、第３の電極４０３と、第４の電極４０４とを含むことができる。第１の電極４０１および第２の電極４０２は、図４Ａに示されるように、第３の電極４０３および第４の電極４０４に対向して位置付けられる一方、第１の電極４０１および第４の電極４０４は、互いに対角線的に面し、第２の電極４０２および第３の電極４０３は、互いに対角線的に面する。入口４００ａが、第１の電極４０１と第３の電極４０３との間に形成され、第１の出口４００ｂが、第２の電極４０２と第４の電極４０４との間に形成され、第２の出口４００ｃが、第１の電極４０１と第２の電極４０２との間に形成される。さらに、第３の出口４００ｄが、第３の電極４０３と第４の電極４０４との間に形成される。各電極は、電圧源４１０に電気的に接続され、電圧源４１０は、コントローラ４１２の制御下で動作する。コントローラ４１２は、入口４００ａを通して分岐四重極構造４００に入るイオンを第１の出口４００ｂ、第２の出口４００ｃ、または第３の出口４００ｄのうちの１つを通して出て行くように向かわせる（または、操向する）ための制御信号を電圧源４１０に印加するように構成される。

例えば、動作時、正に荷電されたイオンを第１の出口４００ｂのほうに向かわせるために、コントローラ４１２は、図４Ｂに示されるように、第１の電極４０１および第３の電極４０３を活性化し、第２の電極４０２および第４の電極４０４を非活性化することができる。本実施形態では、正のイオンを第１の出口４００ｂのほうに向かわせるために、電極４０２および４０４は、電極４０１および４０３より低い電位に保持されることができる。さらに、正のイオンを第２の出口４００ｃのほうに向かわせるために、電極４０１は、電極４０２および４０３より誘引性の電位に保持されることができる一方、電極４０４は、電極４０２および４０３より反発性電位に保持される。

いくつかの実施形態では、正に荷電されたイオンを第１の出口４００ｂのほうに向かわせるために、コントローラ４１２は、図４Ｄに示されるように、正のＤＣ電圧を第１の電極４０１および第３の電極４０３に印加し、負のＤＣ電圧を第２の電極４０２および第４の電極４０４に印加することができる。正に荷電されるイオンを第２の出口４００ｃのほうに向かわせるために、コントローラ４１２は、図４Ｅに示されるように、電極４０２および４０３に印加される電位に対して正のＤＣ電圧を第４の電極４０４に、電極４０２および４０３に印加される電位に対して負のＤＣ電圧を第１の電極４０１に印加することができる。

コントローラ４１２は、イオン経路指定デバイス４００の入口４００を介して受け取られるイオンが異なる時間間隔中に第１の出口４００ｂ、第２の出口４００ｃ、および第３の出口４００ｄの各々に向かわせられるように、１つ以上の制御信号をイオン経路指定デバイス４００に印加するように構成されることができる。例えば、コントローラ４１２は、交互する時間間隔中にイオンを第１の出口４００ｂ、第２の出口４００ｃ、および第３の出口４００ｄに向かわせるための１つ以上の制御信号を印加するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、コントローラ４１２は、実質的に同時に、受け取られたイオンの一部を出口のうちの１つに、受け取られたイオンの別の部分を出口のうちの別の１つに向かわせるための１つ以上の制御信号をイオン経路指定デバイス４００に印加するように構成され得る。

図１および２を再び参照すると、本実施形態では、質量分光計１０７は、飛行時間質量分析器１０７ｂを含み、質量分光計１０８は、四重極質量分析器１０８ａを含む。

より具体的に、質量分光計１０７は、イオン経路指定デバイス２１２の第１の出口２１２ｂから出て行くイオンを下流イオンガイドＱ１の中に受け取り、Ｑ１は、質量フィルタとして機能するように構成される。本実施形態では、イオンガイドＱ１は、四重極構成に配置された（但し、他の実施形態では、他の多極構成も、採用されることができる）４つのロッド２２２を含み、ＲＦおよび／またはＤＣ電圧が、４つのロッド２２２に印加され得る。いくつかの実施形態では、イオンガイドＱ１は、例えば、約１Ｅ－１６～約１Ｅ－４Ｔｏｒｒの範囲内の圧力に維持され得る真空チャンバ内に据え付けられることができる。

上で記載したように、本実施形態では、イオンガイドＱ１は、四重極ロッド組として構成され、着目イオンおよび／または着目イオン範囲を選択するための従来の透過ＲＦ／ＤＣ四重極質量フィルタとして動作させられることができる。例として、イオンガイドＱ１は、ＲＦおよび／またはＤＣ電圧源を介して、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。例えば、印加されるＲＦおよびＤＣ電圧のパラメータは、イオンガイドＱ１が選定されたｍ／ｚ比の透過窓を確立するように選択されることができ、それによって、これらのイオンは、殆ど混乱させられずにイオンガイドＱ１を横断し得る。しかしながら、透過窓の外側に該当するｍ／ｚ比を有するイオンは、四重極ロッド組内で安定軌道を達成せず、イオンガイドＱ１を横断することを防止され得る。この動作モードは、イオンガイドＱ１のための１つの可能な動作モードにすぎないことを理解されたい。

本実施形態では、イオンガイドＱ１によって選択されたイオンは、短太レンズＳＴ２を介して、衝突セルｑ２の中に集束させられる。本実施形態では、衝突セルｑ２は、入口レンズＩＱ２と、例えば、約１ｍＴｏｒｒ～約１０ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に維持され得る加圧されたコンパートメントとを含むが、他の圧力も、この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）は、衝突セルｑ２によって受け取られたイオンのうちの少なくとも一部を断片化するために、ガス入口（図示せず）を経由して提供されることができる。本実施形態では、衝突セルｑ２は、四重極構成に配置された４つのロッド２２４を含み、ＲＦおよび／またはＤＣ電圧が、前駆体および生成イオンの半径方向閉じ込めを提供し得る電磁場を発生させるために、４つのロッド２２４に印加され得る（本図に示されない１つ以上のＲＦおよび／またはＤＣ電圧源を介して）。

生成イオンは、衝突セルｑ２から、衝突セルｑ２の出口ポートを介して出て行き、出口レンズＩＱ３と、一対のイオンレンズ２１６および２１８とによって、飛行時間質量分析器２２０の中に集束させられる。飛行時間質量分析器２２０は、当技術分野において公知の様式において、生成イオンの質量スペクトルを提供する。

図１および２を継続して参照すると、イオン経路指定デバイス２１２から第２の出口２１２ｃを介して出て行くイオンは、イオンレンズＩＱ４および短太レンズＳＴ３を介して、別の質量フィルタＱ１によって受け取られ、Ｑ１は、イオンの集束を提供する。上で議論される質量フィルタＱ１と同様、質量フィルタＱ１は、質量分解モードにおいて、これらのイオンが、殆ど混乱させられずにＱ１を横断し得るように、選定されるｍ／ｚ比の透過窓を確立するように機能することができる。

再び、質量分光計１０７と同様、質量分光計１０８は、質量フィルタＱ１の下流に位置付けられた別の衝突セルｑ２を含み、それは、短太レンズＳＴ４を介して、質量フィルタＱ１によって選択されたイオンを受け取る。衝突セルｑ２は、上で議論される上記の衝突セルｑ２と同様、上流質量フィルタから受け取られたイオンのうちの少なくとも一部を断片化し、複数の生成イオンを発生させるように機能する。

衝突セルｑ２によって発生させられる生成イオンは、短太レンズＳＴ５を介して下流四重極質量分析器Ｑ３によって受け取られ、ＳＴ５は、生成イオンを四重極質量分析器Ｑ３の中に集束させるように機能する。四重極質量分析器Ｑ３は、四重極構成で互いに対して配置された４つのロッド２３２を含み、それらへのＲＦおよび／またはＤＣ電圧が、生成イオンの質量分析を提供するために、当技術分野において公知の様式において印加され得る。質量フィルタとしての機能を果たす場合、ＲＦおよびＤＣ電圧は、同時に傾斜をつけられ、質量スペクトルを発生させることができる。イオントラップ（隔離なし）としての機能を果たす場合、ＲＦ電圧は、トラップの外にイオンを走査し、質量スペクトルを発生させるために傾斜をつけられる。

いくつかの実施形態では、イオン経路指定デバイス２１２に結合される、質量分光計１０７および１０８のうちの少なくとも１つは、その入口からその検出器まで、湾曲イオン経路を提供することができる。そのような湾曲イオン経路は、ある利点を提供することができる。例えば、下記にさらに詳細に議論されるように、器具の高さ、電子エンクロージャのサイズを減らし、および／または衝突セルの出口に近接した生成イオンのうちの少なくとも一部の紫外線（ＵＶ）光解離を可能にすることができる。

例として、図５は、本教示のある実施形態による質量分光計の概略図であり、その中に四重極質量分析器１０８ａが質量分析のために採用される質量分光計１０８は、湾曲イオン経路を提供するように構成される。上で説明されるように、質量分光計１０８は、イオンレンズＩＱ５および短太レンズＳＴ３を介してイオンを受け取る質量フィルタＱ１を含む。しかしながら、本実施形態では、質量フィルタＱ１の下流に配置された衝突セルｑ２は、衝突セルｑ２の入口からその出口まで延び、四重極構成に従って配置された４つの湾曲ロッドを含む。

本実施形態では、衝突セルｑ２は、ガス（例えば、窒素、アルゴン等）で加圧され、上流質量フィルタＱ１から受け取られたイオンのうちの少なくとも一部の断片化を引き起こす。生成イオンは、次いで、短太レンズＳＴ５と、質量分析器Ｑ３から出て行くイオンを検出する下流イオン検出器２３０とを介して、下流質量分析器Ｑ３によって受け取られる。湾曲衝突セルｑ２に起因して、イオン検出器２３０を含む質量分光計は、飛行時間質量分析器２２０に隣接して、および／またはそれと平行に設置され、それによって、質量分光計システムがよりコンパクトになることを可能にすることができる。

図６は、四重極質量分光計１０８の別の実施形態を示し、それは、図５に描写される分光計に関連して上で議論されるものと同じ構造を有する。しかしながら、この質量分析計では、加圧されたガスを採用し、イオン断片化を引き起こすのではなく、レーザ６０１によって発生させられるレーザビーム６０２（例えば、ＵＶレーザビーム）が、衝突セルｑ２の中に（例えば、その出口に近接して）向かわせられ、衝突セルｑ２によって受け取られたイオンのうちの少なくとも一部の光解離を引き起こす。いくつかの実施形態では、レーザは、衝突セルチャンバ上に搭載され、イオンが活性化ゾーン（例えば、ｑ２、ＩＱ７、ＳＴ５、またはＱ３の出口）内にあるとき、パルスを発するようにされることができる。いくつかの実施形態では、レーザ放射は、窓を介して、衝突セルｑ２の中に導入されることができ、窓は、例えば、（１）ビームを質量分光計の中に導入するために、レーザとｑ２との間に、（２）ビームがｑ２に入ることを可能にするために、ｑ２のエンクロージャ上に位置付けられることができる。さらに、窓は、検出器の後に位置付けられ、ビームが質量分光計チャンバから出て行くことを可能にすることができる。そのような実施形態では、２つの窓は、ＩＱ７の出口孔開口と整列させられることができる。

上で記述されるように、上で議論されるような本教示の種々の側面を実践するために採用されるコントローラは、ハードウェア／ファームウェア／ソフトウェアまたはそれらの組み合わせにおいて実装されることができる。例として、図７は、プロセッサ７０２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）モジュール７０４と、恒久的メモリモジュール７０６と、プロセッサ７０２がコントローラ７００の他のコンポーネントと通信することを可能にする通信バス７０８とを含むコントローラ７００の実装の例を図式的に描写する。いくつかの実施形態では、コントローラ７００の異なる機能を実施するための（例えば、静電偏向器を活性化および非活性化すること、および／またはイオン検出器によって発生させられた検出信号を分析することを行うための）種々の命令が、恒久的メモリモジュール７０６内に記憶されることができ、プロセッサ７０２によってランタイム中にＲＡＭモジュール７０４に転送されることができ、それは、それぞれの機能を実施するためにそれらの命令を実行することができる。

Claims (20)

1. 質量分光計であって、前記質量分光計は、
   少なくとも１つのイオンガイドであって、前記少なくとも１つのイオンガイドは、複数のイオンを上流イオン源から受け取るための入口と、イオンが前記イオンガイドから出て行く出口とを有する、少なくとも１つのイオンガイドと、
   イオン経路指定デバイスであって、前記イオン経路指定デバイスは、前記イオンガイドから出て行く前記イオンのうちの少なくとも一部を受け取るための入口と、少なくとも２つの出口とを有する、イオン経路指定デバイスと、
   前記第１の出口を介して前記イオン経路指定デバイスから出て行くイオンを受け取るために前記第１の出口に対して位置付けられた第１の質量分光計と、
   前記第２の出口を介して前記イオン経路指定デバイスから出て行くイオンを受け取るために前記第２の出口に対して位置付けられた第２の質量分光計と
   を備えている、質量分光計。
2. 前記イオン経路指定デバイスに動作可能に結合されたコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記イオン経路指定デバイスの前記入口を介して受け取られたイオンの前記２つの出口間での分配を制御する、請求項１に記載の質量分光計。
3. 前記コントローラは、前記イオン経路指定デバイスの前記入口を介して受け取られたイオンが異なる時間間隔中に前記出口の各々に向かわせられるように、１つ以上の制御信号を前記イオン経路指定デバイスに印加するように構成されている、請求項１－２のいずれか１項に記載の質量分光計。
4. 前記コントローラは、前記イオン受け取りデバイスの前記入口を介して受け取られたイオンを交互する時間間隔中に前記出口に向かわせるための１つ以上の制御信号を印加するように構成されている、請求項３に記載の質量分光計。
5. 前記コントローラは、前記受け取られたイオンの一部を前記出口のうちの１つに向かわせることと、前記受け取られたイオンの別の部分を他の出口に向かわせることとを実質的に同時に行うための１つ以上の制御信号を前記イオン経路指定デバイスに印加するように構成されている、請求項２に記載の質量分光計。
6. 前記第１質量分光計と第２の質量分光計とは、異なるタイプの質量分析器を備えている、請求項１－５のいずれか１項に記載の質量分光計。
7. 前記第１質量分光計と第２の質量分光計とは、同じタイプの質量分析器を備えている、請求項１－５のいずれか１項に記載の質量分光計。
8. 前記第１および第２の質量分光計のうちの少なくとも１つは、四重極質量分析器を備え、他の質量分光計は、飛行時間質量分析器を備えている、請求項１－６のいずれか１項に記載の質量分光計。
9. 前記イオン経路指定デバイスは、分岐四重極構造を備えている、請求項１－８のいずれか１項に記載の質量分光計。
10. 前記イオン経路指定デバイスは、静電偏向器を備えている、請求項１－８のいずれか１項に記載の質量分光計。
11. 前記受け取られたイオンのうちの少なくとも一部が前記２つの出口のうちの少なくとも１つに向かわせられるようにするためのＤＣ電圧を前記静電偏向器に印加するためのＤＣ電圧源をさらに備えている、請求項１０に記載の質量分光計。
12. 前記コントローラは、前記ＤＣ電圧源が前記受け取られたイオンを異なる時間間隔中に前記２つの出口の中に向かわせるための１つ以上の電圧を前記静電偏向器に印加するように、制御信号を前記ＤＣ電圧源に印加するように構成されている、請求項１１に記載の質量分光計。
13. 前記第１および第２の質量分光計のうちの少なくとも１つは、前記少なくとも１つの質量分光計に関連付けられた前記イオン経路指定デバイスの出口の下流に位置付けられた質量フィルタを備え、前記質量フィルタは、前記出口を通して出て行くイオンの中から、所望の範囲内のｍ／ｚ比を有する前駆体イオンを選択する、請求項１－１２のいずれか１項に記載の質量分光計。
14. 前記質量フィルタの下流に位置付けられた衝突セルをさらに備え、前記衝突セルは、前記前駆体イオンのうちの少なくとも一部の断片化を引き起こし、複数の生成イオンを発生させる、請求項１３に記載の質量分光計。
15. 前記衝突セルは、多極構成に配置された複数のロッドを備え、前記複数のロッドは、前記前駆体イオンの半径方向閉じ込めを提供するためのＲＦおよび／またはＤＣ電圧のそれらへの印加のために構成されている、請求項１４に記載の質量分光計。
16. 前記衝突セルの下流に配置された質量分析器をさらに備え、前記質量分析器は、前記複数の生成イオンのうちの少なくとも一部を受け取り、それらの質量分析を提供する、請求項１４に記載の質量分光計。
17. 前記質量分析器は、四重極質量分析器を備えている、請求項１６に記載の質量分光計。
18. 前記質量分析器は、飛行時間質量分析器を備えている、請求項１６に記載の質量分光計。
19. 前記質量フィルタは、多極構成に配置された複数のロッドを備え、前記複数のロッドは、それらへのＲＦおよび／またはＤＣ電圧の印加のために構成され、前記ＲＦおよび／またはＤＣ電圧の印加は、前記所望の範囲内のｍ／ｚ比を有するイオンのための選択を促進するための電磁場を発生させる、請求項１３に記載の質量分光計。
20. 前記多極構成は、四重極構成を備えている、請求項１９に記載の質量分光計。

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