JP2024515789A - 質量分析計用マイクロチャネルカートリッジ - Google Patents

Abstract

質量分析計用のカートリッジアセンブリは、２つの検出器プレートを含む。２つの検出器プレートの各々は、（ａ）２つの検出器プレートの各々の第１の側面から２つの検出器プレートの各々の第２の側面までの複数のチャネルを画定する活性領域、および（ｂ）複数のクランプ領域を含む。スペーサは、２つの検出器プレートの間に配置され、複数のクランプ領域の各々と位置合わせされた複数のクランプタブを含む。ワッシャは、第２の検出器プレートに近接して配置され、複数のクランプタブの各々と位置合わせされた複数のクランプブロックを含む。カートリッジハウジングは、第１の検出器プレートに隣接して配置された第１の部分、および第２の検出器プレートに隣接して配置された第２の部分を含み、締結具は、第１の部分および第２の部分にまたがる。付勢要素は、ワッシャと第１の部分との間に配置される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年４月２９日に出願された米国仮出願第６３／１８１，５２２号の優先権および利益を主張するＰＣＴ国際特許出願として２０２２年４月２９日に出願されており、その出願は参照により本明細書に組み込まれる。

背景
マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）は、例えば、質量分析計（ＭＳ）デバイスにおいて、単一粒子（電子、イオン、および中性子）の検出に使用される平面構成要素である。ＭＣＰは（例えば、対になって）積み重ねられ、イオンはそこを通過し、そこでイオンは検出のためにアノードに送達される前に増倍される。固体リムがない固体実装パッドを有する積層ＭＣＰは、ＭＣＰカートリッジ内で慎重に組み立てられなければならない。

概要
一態様では、本技術は、質量分析計用のカートリッジアセンブリに関し、カートリッジアセンブリは、２つの検出器プレートであって、２つの検出器プレートの各々が、（ａ）２つの検出器プレートの各々の第１の側面から２つの検出器プレートの各々の第２の側面までの複数のチャネルを画定する活性領域、および（ｂ）複数のクランプ領域を含む、２つの検出器プレートと、２つの検出器プレートの間に配置されたスペーサであって、スペーサが複数のクランプタブを含み、複数のクランプタブの各々が複数のクランプ領域の各々と位置合わせされる、スペーサと、２つの検出器プレートのうちの第２の検出器プレートに近接して配置されたワッシャであって、ワッシャが複数のクランプブロックを含み、複数のクランプブロックの各々が、複数のクランプタブの各々と位置合わせされる、ワッシャと、２つの検出器プレートのうちの第１の検出器プレートに隣接して配置された第１のハウジング部分、および第２の検出器プレートに隣接して配置された第２のハウジング部分を含む、カートリッジハウジングと、第１のハウジング部分および第２のハウジング部分にまたがる複数の締結具と、ワッシャと第１のハウジング部分との間に配置された付勢要素とを含む。一例では、複数のクランプ領域は、２つの検出器プレートの各々の周囲に近接して配置される。別の例では、複数のクランプ領域は、２つの検出器プレートの各々のチャネルなし部分を含む。さらに別の例では、複数のクランプタブの各々は、スペーサの周囲から外側に延在する。また別の例では、ワッシャは、内側リングおよび外側リングを含み、クランプブロックは、内側リングから延在する。

上記態様の別の例では、内側リングは、第２の検出器プレートに対して上昇させられる。一例では、付勢要素は、ワッシャの外側部分に近接して配置された軸方向傾斜コイルばねを含む。

別の態様では、本技術は、質量分析計用のカートリッジアセンブリに関し、カートリッジアセンブリは、入力検出器プレートであって、入力検出器プレートが、入力検出器プレートの入力側から入力検出器プレートの出力側まで延在する複数の入力プレートチャネルを画定する、入力検出器プレートと、出力検出器プレートであって、出力検出器プレートが、出力検出器プレートの入力側から出力検出器プレートの出力側まで延在する複数の出力プレートチャネルを画定し、入力検出器プレートおよび出力検出器プレートが、共通軸に沿って位置合わせされる、出力検出器プレートと、入力検出器プレートの出力側および出力検出器プレートの入力側と接触するスペーサと、出力検出器プレートの出力側と接触して配置されたワッシャと、入力検出器プレートの入力側と接触して配置された入力ハウジング部分と、ワッシャ、出力検出器プレート、スペーサ、および入力検出器プレートの各々を入力ハウジング部に向かって付勢するためにワッシャと接触する付勢要素とを含む。一例では、複数の入力プレートチャネルの各々および複数の出力プレートチャネルの各々は、共通軸に対してある角度で配置されたチャネル軸と、それぞれ、入力プレートおよび出力プレートの各々の入力側によって画定された入力チャネル口と、それぞれ、入力プレートおよび出力プレートの各々の出力側によって画定された出力チャネル口とを含む。別の例では、複数の入力プレートチャネルは、入力プレートチャネルのハウジングサブセットを含み、入力プレートチャネルのハウジングサブセットの入力チャネル口は、入力ハウジング部分によって塞がれ、入力プレートチャネルのハウジングサブセットの出力チャネル口は塞がれない。さらに別の例では、複数の入力プレートチャネルは、入力プレートチャネルのスペーササブセットを含み、入力プレートチャネルのスペーササブセットの入力チャネル口は塞がれず、入力プレートチャネルのスペーササブセットの出力チャネル口は、スペーサによって塞がれる。また別の例では、複数の出力プレートチャネルは、出力プレートチャネルのスペーササブセットを含み、出力プレートチャネルのスペーササブセットの入力チャネル口は、スペーサによって塞がれ、出力プレートチャネルのスペーササブセットの出力チャネル口は塞がれない。

上記態様の別の例では、複数の出力プレートチャネルは、出力プレートチャネルのワッシャサブセットを含み、出力プレートチャネルのワッシャサブセットの入力チャネル口は塞がれず、出力プレートチャネルのワッシャサブセットの出力チャネル口は、ワッシャによって塞がれる。一例では、出力検出器プレートは、複数の出力プレートチャネルがないことを特徴とするクランプ領域を含む。別の例では、ワッシャは、出力検出器プレートの出力側上のクランプ領域に接触し、スペーサは、出力検出器プレートの入力側上のクランプ領域に接触する。さらに別の例では、付勢要素は、ワッシャの内径よりも大きい内径を有する軸方向傾斜コイルばねを含む。また別の例では、カートリッジアセンブリは、出力ハウジング部分をさらに含み、軸方向傾斜コイルばねは、出力ハウジング部分から離れるようにワッシャを付勢する。

別の態様では、本技術は、カートリッジを組み立てる方法に関し、方法は、入力ハウジング部分に対して入力検出器プレートを位置決めすることであって、入力検出器プレートが複数の入力プレートクランプ領域を含み、入力ハウジング部分が複数のプレート支持機構を含む、ことと、入力検出器プレートに対してスペーサを位置決めすることであって、スペーサが複数のクランプタブを含む、ことと、スペーサに対して出力検出器プレートを位置決めすることであって、出力検出器プレートが複数の出力プレートクランプ領域を含む、ことと、出力検出器プレートに対してワッシャを位置決めすることであって、ワッシャが複数のクランプブロックを含む、ことと、ワッシャに対して付勢要素を位置決めすることと、付勢要素に対して出力ハウジング部分を位置決めすることであって、複数のプレート支持機構、複数の入力プレートクランプ領域、複数のクランプタブ、複数の出力プレートクランプ領域、および複数のクランプブロックが位置合わせされる、こととを含む。一例では、方法は、入力ハウジング部分に出力ハウジング部分を締結することをさらに含み、入力ハウジング部分に出力ハウジング部分を締結することは、付勢要素からの付勢力をワッシャ、出力検出器プレート、スペーサ、入力検出器プレート、および入力ハウジング部分の各々に加える。別の例では、方法は、入力ハウジング部分、入力検出器プレート、スペーサ、出力検出器プレート、およびワッシャの各々の周囲に近接する付勢要素で付勢力を加えることをさらに含む。

図１Ａおよび図１Ｂは検出器アセンブリの斜視図および分解斜視図を示す。 図１Ａおよび図１Ｂは検出器アセンブリの斜視図および分解斜視図を示す。

図２は図１Ａおよび図１Ｂの検出器アセンブリ内で使用されるマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）カートリッジの分解斜視図を示す。

図３は図３Ａおよび図３Ｂの断面図の位置を示している、図２のＭＣＰカートリッジの上面図を示す。

図３Ａは図３のＭＣＰカートリッジのクランプ領域断面図を示す。

図３Ｂは図３のＭＣＰカートリッジの非クランプ領域断面図を示す。

図４Ａは図３ＢのＭＣＰカートリッジの一部分の部分拡大断面図を示す。

図４Ｂは図３ＢのＭＣＰカートリッジの別の部分の部分拡大断面図を示す。

図５は検出器アセンブリ用のカートリッジを組み立てる方法を示す。

詳細な説明
ＭＣＰカートリッジの慎重な組立ては、適切な性能のため、およびＭＣＰの損傷を防ぐために重要である。例えば、ＭＣＰは、プレートの最大平坦度を実現するようにクランプされるべきである。マウントおよびスタックの構成は、ＭＣＰチャネル内に有害な放電を発生させる可能性があるガスをＭＣＰチャネル内に閉じ込めてはならない。上部メタライゼーションから下部メタライゼーションまでの各ＭＣＰの縁部の周りの沿面経路は、いかなる導体との接触によっても短絡されるべきではない。クランプ力は、衝撃および振動に反応するＭＣＰの移動を防止するのに十分でなければならない。最後に、上部および下部のＭＣＰを付勢してそれらの電子増倍機能を実行するために、上部および下部のＭＣＰに電気的接触が行われなければならない。

本明細書に記載されたカートリッジは、ＭＣＰまたはＭＣＰカートリッジもしくは検出器システムの他の構成要素への損傷を制限または排除するためにいくつかの機構を含み、あるいはそれらは他の方法で性能を改善する。例では、カートリッジは、以下の機構のうちの１つ以上を含む場合がある。入力ハウジング部分は、入力ＭＣＰ上の固体実装パッドまたはクランプ領域に接触するためにプレート支持機構を含む場合がある。入力ハウジング部分はまた、入力ＭＣＰの周囲と接触する隆起した円形リップを有する開口部を含む場合がある。出力ハウジング部分にも同様の構造が存在する場合がある。スペーサは、入力ＭＣＰおよび出力ＭＣＰ上のクランプ領域に位置合わせされたクランプタブを含む場合がある。ハウジングの一部分は、ＭＣＰを閉じ込め、スペーサを位置合わせし、入力ハウジングを出力ハウジングから絶縁し、ＭＣＰの縁部を両方のハウジングから絶縁するために、ＭＣＰの周りの絶縁体として作用することができる。傾斜コイルばねの形態の付勢要素は、出力ＭＣＰにワッシャを押し付ける均一で十分に制御された力を提供するために利用される場合がある。出力ハウジング部分は、ばね、ワッシャ、ＭＣＰ、およびスペーサを圧縮し、定位置に保持する。構成要素は、マイクロチャネルが構成要素に接触することによって両端で塞がれないように構成される。ＭＣＰの正しい角度位置合わせを容易にするために位置合わせマーキングが含まれる場合があり、それはチャネルの正しい換気を実現するために重要であり得る。さらに、すべての部品は、平坦性を保証するために正確な公差で作られる。

上述されたように、本明細書に記載されたカートリッジの構成は、マイクロチャネルが両端でブロックされないことを保証する。これにより、検出器計器の安全な動作状態へのより迅速なポンプダウンが可能になり、ＭＣＰの放電の危険が最小限に抑えられる。さらに、それは入力ＭＣＰに最大の平坦性を提供し、したがって、飛行時間（ＴｏＦ）測定における反り誘起ジッタを低減する。検出器のユーザにとって、これは準備状態へのポンプダウン時間を最小化し、早期ＭＣＰ障害のコストおよび不都合を回避し、計器の分解能を最大化する。

図１Ａおよび図１Ｂは、質量分析計（ＭＳ）システム用の検出器アセンブリ１００の斜視図および分解斜視図を示し、同時に記載される。検出器１００は、複数のプリント回路基板（ＰＣＢ）１０２、１０４を含む。当技術分野で知られているように、上部ＰＣＢ１０２は、他の構成要素の中でも、１つ以上のプリアンプを支持するか、または含むことができ、下部ＰＣＢ１０４は、他の構成要素の中でも、アノード、変圧器、フェンスなどを支持するか、または含むことができる。ポッティングされた変圧器筐体１０６は、２つのＰＣＢ１０２、１０４にまたがっている。１つ以上の支柱１１０は、筐体１０６の反対側のＰＣＢ１０２、１０４の部分に剛性を提供する。ベース１１０は、当技術分野で知られているように、１つ以上の微細ワイヤグリッドを含み、検出器アセンブリ１００の底部を形成する。ベース１１０と下部ＰＣＢ１０４との間にはＭＣＰカートリッジ２００が挟まれており、ＭＣＰカートリッジ２００は以下でさらに詳細に記載される。カートリッジ２００は、ベース１１０から突出する複数の支柱１１２に固定される。質量分析計の質量分析器部分からのイオンは、質量分析器を検出器内の電界から遮蔽するように機能する、ベース１１０内のグリッドを通って検出器アセンブリ１００に入る。イオンは、カートリッジ２００内の入力ＭＣＰ（後述）に衝突し、二次電子を生成し、二次電子は入力ＭＣＰおよび出力ＭＣＰでさらに増倍される。ＭＣＰからの電子の出力パルスは、電流パルスとして１つ以上のアノード上で捕捉される。電流パルスは、アノード上に存在する高電圧から出力信号経路を絶縁する、筐体１０６内の１つ以上の変圧器を通って伝達される。電流パルスは、検出器からの出力パルスを生成するために、電子プリアンプ回路によってさらに増幅され整形される。

図２は、図１Ａおよび図１Ｂの検出器アセンブリ内で使用されるＭＣＰカートリッジ２００の分解斜視図を示す。イオンは、下方から図１Ａおよび図１Ｂの検出器アセンブリ（したがって、図２のカートリッジ２００）に入り、カートリッジを通過した電子はその出力側に出ることが理解される。このイオンの流れは、入力Ｉの矢印および出力Ｏの矢印によって図２～図３Ｂに示されている。したがって、図２～図３Ｂでは、記載された各構成要素は、入力側（一般に、前記構成要素の下側）および出力側（一般に、前記構成要素の上側）の両方を有する。さらに、同じもしくは同様のタイプの複数の構成要素（または同じ構成要素の複数の部分）が利用される場合、それらもまた、以下に記載されるように、ＭＣＰカートリッジ２００内のそれらの相対位置に応じて、「入力」構成要素または「出力」構成要素であると記載される場合がある。さらに、様々な構成要素は、共通軸Ａに沿って位置合わせされる。これらの相対位置を念頭に置いて、次に図２が詳細に記載される。

カートリッジ２００は、そのハウジング２０２を形成する複数の構成要素を含む。ハウジングの入力ハウジング部分は、構成要素２０２ａおよび２０２ｂを含む。入力ハウジング部分２０２ａおよび２０２ｂの両方は、その中に開口部２０４ａ、２０４ｂを画定する。下部入力ハウジング部分２０２ａは、例えば、機械的締結具を用いて、図１Ａおよび図１Ｂに示す支柱１１２に固定することができる複数のフランジ２０６を含む。上部入力ハウジング部分２０２ｂは、ねじまたはボルト２０８などの１つ以上の締結具を用いて下部入力ハウジング部分２０２ａに固定することができる。他の例では、（圧入締結具もしくは締まりばめ締結具などの）他のタイプの機械的締結具、接着剤、またはそれらの組合せが、２つの入力ハウジング部分（導体として作用する）２０２ａ、（絶縁体として作用する）２０２ｂを固定するために使用される場合がある。２つの入力ハウジング部分２０２ａは、入力ＭＣＰ２１２への電圧の導体として作用し、複数のプレート支持機構２１０を含み、そのうちの４つが図２に示されている。プレート支持機構２１０は、開口部２０４ａに近接して配置され、入力ＭＣＰ２１２の個別の所定の部分に接触するように構成および配置された突起、フランジ、または他の拡大部分を含む場合がある。例では、入力ハウジング部分２０２ｂは、絶縁体として作用し、カートリッジ２００の他の構成要素を受け入れ位置合わせするように構成された周囲を含むことができる開口部２０４ｂを画定する。

入力ＭＣＰ２１２は、マイクロチャネルプレートであり、単一粒子（例えば、イオン、電子、中性子など）および低強度の衝突放射線の検出に使用される平面構成要素である。入力ＭＣＰ２１２は、高抵抗材料から作られた本体２１４を含み、約２ｍｍの厚さを有する場合がある。本体２１４は、本体２１４のいわゆる「活性領域」内に小さい管またはスロット（例えば、マイクロチャネル）の規則的な配列を含む。活性領域は具体的に示されていないが、１つ以上のマイクロチャネルが存在する本体２１４の任意の部分と見なされる場合がある。各マイクロチャネルは、入力チャネル口によって入力ＭＣＰ２１２の入力側に画定され、出力チャネル口によって入力ＭＣＰ２１２の出力側に画定される。マイクロチャネルは、本体２１４の表面のかなりの部分にわたって高密度に分散し、直径が約５マイクロメートルであり得る。マイクロチャネルは約６マイクロメートルの間隔を開ける場合があり、互いに実質的に平行に分散する場合がある。例では、マイクロチャネルは、表面に対して小さい角度で（例えば、法線から約１２°）、または（例えば、入力ビームがＭＣＰ２１２に対してある角度にある場合）それに直交して、ＭＣＰ２１２に入ることができる。マイクロチャネルは、それらのサイズが小さいために図２に正確に示すことができないが、マイクロチャネル２１６の１つの円形分散が例示目的で拡大されて示されている。

入力ＭＣＰ２１２はまた、入力ＭＣＰ２１２の周囲または周辺に近接して配置された複数のクランプ領域２１８を含む。４つのクランプ領域２１８が示されているが、任意の数が利用されてもよい。クランプ領域２１８は、その中にいかなるマイクロチャネル２１６もないことを特徴とし、したがってクランプ領域２１８をチャネルなしにする。カートリッジ２００が組み立てられると、各クランプ領域２１８は、入力ハウジング部分２０２ａ、２０２ｂ上のプレート支持機構２１０のうちの１つと位置合わせされる。本明細書でより詳細に記載されるように、この位置合わせは、カートリッジ２００のクランプ力が入力ＭＣＰ２１２の適切な領域に分散することを保証するのに役立つ。

スペーサ２２０は、入力ＭＣＰ２１２に隣接して配置される。スペーサ２２０は、入力ＭＣＰ２１２の外径よりも小さい外径Ｄｓｏを含む。複数のクランプタブ２２２が、スペーサ２２０の周囲または周辺から延在している。カートリッジ２００が組み立てられると、各クランプタブ２２２は、入力ＭＣＰ２１２上のクランプ領域２１８のうちの１つと位置合わせされる。さらに、スペーサ２２０は、（入力ＭＣＰ２１２に関して）上述された活性領域のかなりの部分を少なくとも部分的に画定することができる中央開口部２２４を画定する。より具体的には、開口部２２４は、入力ＭＣＰ２１２内のマイクロチャネルの大部分がスペーサ２２０自体によって塞がれないようにサイズ調整される。マイクロチャネルは、イオンを検出するために入力側と出力側の両方で完全に塞がれてはならない。可能な限り多数のマイクロチャネルが両側で塞がれないように、スペーサ２２０をサイズ調整し、マイクロチャネルを配置することが有利であり得る。クランプタブ２２２は、出力ＭＣＰ２２６の個別の所定の部分に接触するように構成および配置される。

出力検出器プレート２２６は、入力ＭＣＰ２１２とほぼ同様または同一のマイクロチャネルプレートである。出力ＭＣＰ２２６はまた、入力ＭＣＰ２２６の周囲または周辺に近接して配置された複数のクランプ領域２３２を含む。４つのクランプ領域２３２が示されているが、任意の数が利用されてもよい。クランプ領域２３２は、その中にいかなるマイクロチャネル２３０もないことを特徴とし、したがってクランプ領域２３２を「チャネルなし」にする。カートリッジ２００が組み立てられると、各クランプ領域２３２は、スペーサ２２０上のクランプタブ２２２のうちの１つと位置合わせされる。本明細書でより詳細に記載されるように、この位置合わせは、カートリッジ２００のクランプ力が出力ＭＣＰ２２６の適切な領域に分散することを保証するのに役立つ。

ワッシャ２３４は、出力ＭＣＰ２２６に隣接して配置される。ワッシャ２３４は、図３Ａ、図３Ｂ、および図４Ｂを参照してさらに記載される内側リング２３６および外側リング２３８を含む。ワッシャ２３４はまた、ワッシャ２３４の入力側に（図示されていないが、破線領域２４０に位置する）複数のクランプブロック２４０を含む。カートリッジ２００が組み立てられると、各クランプブロック２４０は、出力ＭＣＰ２２６上のクランプ領域２３２のうちの１つと位置合わせされる。さらに、ワッシャ２３４は、出力ＭＣＰ２２６の活性領域のかなりの部分を少なくとも部分的に包含することができる中央開口部２４２を画定する。より具体的には、開口部２４２は、出力ＭＣＰ２２６内のマイクロチャネルの大部分がワッシャ２３４自体によって塞がれないようにサイズ調整される。マイクロチャネルは、イオンを検出するために入力側と出力側の両方で完全に塞がれてはならない。可能な限り多数のマイクロチャネルが両側で塞がれないように、ワッシャ２３４をサイズ調整し、マイクロチャネルを配置することが有利であり得る。ワッシャ２３４は、その出力面のほぼ全体に沿って付勢要素２４４に接触するように配置される。

付勢要素２４４は、ワッシャ２３４全体に均等に付勢力を分散させる、ワッシャ２３４と接触する軸方向傾斜コイルばねであり得る。したがって、ワッシャ２３４と入力ハウジング部分２０２ａ、２０２ｂとの間の残りの構成要素に対する力の分散も、均一かつ一貫したままである。ワッシャ２３４に対するばね付勢要素２４４の力は、ばね２４４と出力ハウジング部分２４６との間の接触によって少なくとも部分的に引き起こされる。外側ハウジング部分２４６は、ボルトまたはねじなどの機械的締結具２５０を受け入れるように構成されたいくつかのフランジ２４８を含む。ボルトまたはねじ２５０は、出力ハウジング部分２４８から延在し、入力ハウジング部分２０２ａ、２０２ｂに固定されて、２つのハウジング部分２４８、２０２ａ、２０２ｂを一緒に引っ張る。これにより、カートリッジ２００の内部構成要素に対してばね２４４の力が均等に加えられる。特に、力は、主に様々な構成要素、すなわち、クランプブロック２４０、クランプ領域２３２、クランプタブ２２２、クランプ領域２１８、およびプレート支持機構２１０の接触面に沿って加えられる。

図３は、図３Ａおよび図３Ｂに示す断面図の位置を示している、図２のＭＣＰカートリッジ２００の上面図を示す。図３Ａに示す構成要素は、図２との関連で上述されており、必ずしもこれ以上記載されない。上面図では、出力ＭＣＰ２２６は、出力ハウジング部２４６によって画定された開口部を通して見ることができる。図３Ａは図３のＭＣＰカートリッジ２００のクランプ領域の断面図を示す。その様々な構成要素の入力側および出力側は上述されており、入力ハウジング部分２０６ａの開口部２０４ａ内へのイオンの移動方向を示すために、入力Ｉおよび出力Ｏの矢印も例示目的で示されている。ばね２４４は、出力ハウジング部分２４６内に形成された凹部２５２内に少なくとも部分的に配置される。凹部２５２は、ばね２４４の変形されていない高さよりも低い高さを有する。したがって、カートリッジ２００が組み立てられると、ばね２４４は出力ハウジング部分２４６とワッシャ２３４（例えば、その外側リング２３８）との間で圧縮される。これにより、上述されたように、カートリッジ２００の他の構成要素に対して下方に圧縮力Ｆが発生し、均等に分散する。

ばね力は、入力ＭＣＰ２１４および出力ＭＣＰ２２６の周囲に均等に近接して（入力Ｉ側に向かって）下方に分散するが、カートリッジ２００は、圧縮力Ｆが（クランプ領域２３２、２１８とほぼ位置合わせされた）カートリッジ２００の特定の位置を通って伝達されるように構成される。この圧縮力Ｆの分散に関連して、図３Ａはまた、図２に関して上述されたクランプブロック２４０を示す。クランプブロック２４０は、ばね２４４からのより均一な圧縮力Ｆの伝達を可能にする、内側リング２３６に近接するその下方のワッシャ２３４の拡大部分である。圧縮力Ｆは、出力ＭＣＰ２２６のクランプ領域２３２、スペーサ２２０のクランプタブ２２２、入力検出器プレート２１４のクランプ領域２１８、および入力ハウジング部分２０６ａのプレート支持機構２１０によって画定された経路を通過する。上述されたように、クランプ領域２３２、２１８は、その中にマイクロチャネルがないことを特徴とする。したがって、マイクロチャネルプレート２３２、２１８は、その両側で他の構造（例えば、クランプブロック２４０およびクランプタブ２２２）によって接触されることが許容される。これらのクランプ領域２３２、２１８にはマイクロチャネルが存在しないので、その中にガスが蓄積する危険はない。入力検出器プレート２１４、出力ＭＣＰ２２６、および他の構成要素の横方向の移動は、入力ハウジング部分２０６ｂ内のそれらの構成要素の位置によって防止される。

図３Ｂは、図３のＭＣＰカートリッジ２００の非クランプ領域の断面図を示す。図３Ｂに示す構成要素のうちのいくつかは、図２および図３Ａとの関連で上述されており、必ずしもこれ以上記載されない。図３Ｂの非クランプ領域の断面図との間の１つの顕著な違いは、クランプブロック２４０、クランプ領域２３２、クランプタブ２２２、およびクランプ領域２１８がないことであり、これらはすべて図３Ａで見られる。そのため、スペーサ２２０の一部は入力検出器プレート２１４および出力ＭＣＰ２２６と接触しているので、スペーサ２２０によって一方の側で塞がれたマイクロチャネルが他方の側で塞がれないことが重要であり、その結果、内部にガスが蓄積する可能性がある。したがって、図３Ｂから分かるように、スペーサ２２０、ワッシャ２３４、または入力ハウジング部分２０６ａに接触する入力検出器プレート２１４および出力ＭＣＰ２２６の領域では、それらの要素の接触はその片側のみであり、したがって、それらの位置のマイクロチャネルがその両側で塞がれないことが保証される。この状態は、図４Ａにより詳細に示されている。

図４Ａは、図３のＭＣＰカートリッジ２００の部分拡大断面図を示す。説明の目的で、カートリッジの関連部分は、それを通るいくつかのマイクロチャネル３０２を画定する入力ＭＣＰ２１４を含む。マイクロチャネル３０２は、簡単にするために直線として示され、より多くの場合、マイクロチャネル（またはその個別の部分）は、ＭＣＰ２１４の側面に対してある角度で配置される。図４Ａはまた、この場合にはスペーサ２２０である閉塞要素を示している。他の位置では、閉塞要素は、（入力ＭＣＰに関連する）プレート支持構造、または（出力ＭＣＰに関連する）スペーサもしくはワッシャ、または何らかの他の構成要素であり得る。一般に、「閉塞要素」は、特定のＭＣＰの入力側Ｉまたは出力側Ｏに位置する場合がある。各チャネル３０２は、入力チャネル口３０４および出力チャネル口３０６を含む。各マイクロチャネル３０４の少なくとも一方の口３０４、３０６は、残留ガスの除去を保証し、それによって潜在的に損傷を与える放電を防止するために、塞がれないままでなければならない。ＭＣＰ２１４に高電圧を印加する前にマイクロチャネル内の真空圧力が十分に低くない場合、マイクロチャネル内にグロー放電が形成される可能性がある。グロー放電における電力損失は、ＭＣＰ２１４に局所的な熱損傷を引き起こす。したがって、マイクロチャネル３０２ａの場合、入力チャネル口３０４ａおよび出力チャネル口３０６ａの両方が塞がれていない。マイクロチャネル３０２ｂの場合、入力チャネル口３０４ｂは塞がれていないが、出力チャネル口３０６ｂは塞がれている。

図４Ｂは、図３のＭＣＰカートリッジ２００の別の部分の部分拡大断面図を示す。図４Ｂに示すいくつかの構成要素は、図３Ａ～図３Ｂ（および他の図）との関連で上述されており、そのため、必ずしもこれ以上記載されない。上述されたように、ワッシャ２３４は、内側リング２３６および外側リング２３８を含む。内側リング２３６は、内側リング出力凹部３０８および内側リング入力凹部３１０によって部分的に画定される。内側リング出力凹部３０８は、付勢要素２４４上で下方に圧縮されたときに出力ハウジング部分２４６を収容するためにクリアランスを提供する。内側リング入力凹部３１０は、そうでなければスペーサ２２０の上方に配置されることになるワッシャ２３４の底部を効果的に上昇させる。その内側リング入力凹部３１０が存在しなかった場合、その下のマイクロチャネルは、（ワッシャ２３４による）上方および（スペーサ２２０による）下方の両方で塞がれる。なお、この内側リング入力凹部３１０は、クランプブロック２４０がクランプ領域２３２と接触している図３Ａには存在しない。ワッシャ３４５はまた、出力ＭＣＰ２２６の周囲の上方に位置する外側リング入力凹部３１２を含む。この位置にワッシャ材料がないことにより、ワッシャ２３４と出力ＭＣＰ２２６の露出縁部との間の接触による電圧の短絡が防止される。同様の入力ハウジング部分凹部３１４が入力ハウジング部分２０６ａによって画定されて、入力ＭＣＰ２１４との接触およびその短絡が防止される。

図５は検出器アセンブリ用のカートリッジを組み立てる方法５００を示す。方法５００は、動作５０２で開始し、入力ハウジング部分に対して入力検出器プレートを位置決めする。入力検出器プレートは、その周囲に均等に分散され得る複数の入力プレートクランプ領域を含む。さらに、入力ハウジング部分は、複数のプレート支持機構、望ましくは入力プレートクランプ領域の数と同数のプレート支持機構を含む。フローは動作５０４に進み、入力検出器プレートに対してスペーサを位置決めする。スペーサは、やはりクランプ領域の数と同様の数の複数のクランプタブを含む。動作５０６において、スペーサに対して出力検出器プレートを位置決めすることが実行される。出力検出器プレートはまた、やはり入力プレートクランプ領域に対応する数である複数の出力プレートクランプ領域を含む。動作５０８において、出力検出器プレートに対してワッシャを位置決めすることが実行される。ワッシャは、クランプ領域の数に等しい複数のクランプブロックを含む。動作５１０は、ワッシャに対して付勢要素を位置決めすることを含み、その例は本明細書の他の箇所に記載されている。動作５１２は、付勢要素に対して出力ハウジング部分を位置決めすることを含む。付勢要素の弾性により、この動作はまた、付勢要素からの付勢力をワッシャ、出力検出器プレート、スペーサ、入力検出器プレート、および入力ハウジング部分の各々に加え、それらはすべて位置合わせされる。付勢力は、様々な接触する構成要素の相対位置を考慮して、識別された要素の各々の周囲に近接して加えられる。カートリッジの組立てを完了するために、動作５１４、すなわち入力ハウジング部分に出力ハウジング部分を締結することが実行される。この動作は、ハウジングを一緒に固定し、半径方向ばねがさらに圧縮されるにつれて付勢力をさらに加え調整することもできる。

本開示は、添付の図面を参照して本技術のいくつかの例を記載したが、可能な例のいくつかのみが示された。しかしながら、他の態様は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載された例に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの例は、本開示完璧かつ完全であり、可能な例の範囲を当業者に完全に伝えるように提供された。

本明細書では具体例が記載されたが、本技術の範囲はそれらの具体例に限定されない。当業者は、本技術の範囲内にある他の例または改善を認識するであろう。したがって、特定の構造、動作、または媒体は、説明のための例としてのみ開示されている。本技術による例はまた、本明細書で特に明記されない限り、一般的に開示されているが組み合わせて明示的に例示されていない要素または構成要素を組み合わせることができる。本技術の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその中の均等物によって定義される。

以下が特許請求される。

Claims (20)

1. 質量分析計用のカートリッジアセンブリであって、前記カートリッジアセンブリが、
   ２つの検出器プレートであって、前記２つの検出器プレートの各々が、（ａ）前記２つの検出器プレートの各々の第１の側面から前記２つの検出器プレートの各々の第２の側面までの複数のチャネルを画定する活性領域、および（ｂ）複数のクランプ領域を備える、２つの検出器プレートと、
   前記２つの検出器プレートの間に配置されたスペーサであって、前記スペーサが、複数のクランプタブを備え、前記複数のクランプタブの各々が、前記複数のクランプ領域の各々と位置合わせされる、スペーサと、
   前記２つの検出器プレートのうちの第２の検出器プレートに近接して配置されたワッシャであって、前記ワッシャが、複数のクランプブロックを備え、前記複数のクランプブロックの各々が、前記複数のクランプタブの各々と位置合わせされる、ワッシャと、
   カートリッジハウジングであって、前記カートリッジハウジングが、
   前記２つの検出器プレートのうちの第１の検出器プレートに隣接して配置された第１のハウジング部分と
   前記第２の検出器プレートに隣接して配置された第２のハウジング部分と
   を備える、カートリッジハウジングと、
   前記第１のハウジング部分および前記第２のハウジング部分にまたがる複数の締結具と、
   前記ワッシャと前記第１のハウジング部分との間に配置された付勢要素と
   を備える、カートリッジアセンブリ。
2. 前記複数のクランプ領域が、前記２つの検出器プレートの前記各々の周囲に近接して配置される、請求項１に記載のカートリッジアセンブリ。
3. 前記複数のクランプ領域が、前記２つの検出器プレートの各々のチャネルなし部分を備える、請求項１～２のいずれかに記載のカートリッジアセンブリ。
4. 前記複数のクランプタブの各々が、前記スペーサの周囲から外側に延在する、請求項１～３のいずれかに記載のカートリッジアセンブリ。
5. 前記ワッシャが、内側リングおよび外側リングを備え、前記クランプブロックが、前記内側リングから延在する、請求項１～４のいずれかに記載のカートリッジアセンブリ。
6. 前記内側リングが、前記第２の検出器プレートに対して上昇させられる、請求項５に記載のカートリッジアセンブリ。
7. 前記付勢要素が、前記ワッシャの外側部分に近接して配置された軸方向傾斜コイルばねを備える、請求項１～６のいずれかに記載のカートリッジアセンブリ。
8. 質量分析計用のカートリッジアセンブリであって、前記カートリッジアセンブリが、
   入力検出器プレートであって、前記入力検出器プレートが、前記入力検出器プレートの入力側から前記入力検出器プレートの出力側まで延在する複数の入力プレートチャネルを画定する、入力検出器プレートと、
   出力検出器プレートであって、前記出力検出器プレートが、前記出力検出器プレートの入力側から前記出力検出器プレートの出力側まで延在する複数の出力プレートチャネルを画定し、前記入力検出器プレートおよび前記出力検出器プレートが、共通軸に沿って位置合わせされる、出力検出器プレートと、
   前記入力検出器プレートの前記出力側および前記出力検出器プレートの前記入力側と接触するスペーサと、
   前記出力検出器プレートの前記出力側と接触して配置されたワッシャと、
   前記入力検出器プレートの前記入力側と接触して配置された入力ハウジング部分と、
   前記ワッシャ、前記出力検出器プレート、前記スペーサ、および前記入力検出器プレートの各々を前記入力ハウジング部に向かって付勢するために前記ワッシャと接触する付勢要素と
   を備える、カートリッジアセンブリ。
9. 前記複数の入力プレートチャネルの各々および前記複数の出力プレートチャネルの各々が、
   前記共通軸に対してある角度で配置されたチャネル軸と、
   それぞれ、前記入力プレートおよび前記出力プレートの各々の前記入力側によって画定された入力チャネル口と、
   それぞれ、前記入力プレートおよび前記出力プレートの各々の前記出力側によって画定された出力チャネル口と
   を備える、請求項８に記載のカートリッジアセンブリ。
10. 前記複数の入力プレートチャネルが、入力プレートチャネルのハウジングサブセットを備え、入力プレートチャネルの前記ハウジングサブセットの前記入力チャネル口が、前記入力ハウジング部分によって塞がれ、入力プレートチャネルの前記ハウジングサブセットの前記出力チャネル口が塞がれない、請求項９に記載のカートリッジアセンブリ。
11. 前記複数の入力プレートチャネルが、入力プレートチャネルのスペーササブセットを備え、入力プレートチャネルの前記スペーササブセットの前記入力チャネル口が塞がれず、入力プレートチャネルの前記スペーササブセットの前記出力チャネル口が、前記スペーサによって塞がれる、請求項９～１０のいずれかに記載のカートリッジアセンブリ。
12. 前記複数の出力プレートチャネルが、出力プレートチャネルのスペーササブセットを備え、出力プレートチャネルの前記スペーササブセットの前記入力チャネル口が、前記スペーサによって塞がれ、出力プレートチャネルの前記スペーササブセットの前記出力チャネル口が塞がれない、請求項９～１１のいずれかに記載のカートリッジアセンブリ。
13. 前記複数の出力プレートチャネルが、出力プレートチャネルのワッシャサブセットを備え、出力プレートチャネルの前記ワッシャサブセットの前記入力チャネル口が塞がれず、出力プレートチャネルの前記ワッシャサブセットの前記出力チャネル口が、前記ワッシャによって塞がれる、請求項９～１２のいずれかに記載のカートリッジアセンブリ。
14. 前記出力検出器プレートが、前記複数の出力プレートチャネルがないことを特徴とするクランプ領域を備える、請求項８～１３のいずれかに記載のカートリッジアセンブリ。
15. 前記ワッシャが、前記出力検出器プレートの出力側上の前記クランプ領域に接触し、前記スペーサが、前記出力検出器プレートの入力側上の前記クランプ領域に接触する、請求項１４に記載のカートリッジアセンブリ。
16. 前記付勢要素が、前記ワッシャの内径よりも大きい内径を有する軸方向傾斜コイルばねを備える、請求項８～１５のいずれかに記載のカートリッジアセンブリ。
17. 出力ハウジング部分をさらに備え、前記軸方向傾斜コイルばねが、前記出力ハウジング部分から離れるように前記ワッシャを付勢する、請求項１６に記載のカートリッジアセンブリ。
18. カートリッジを組み立てる方法であって、前記方法が、
    入力ハウジング部分に対して入力検出器プレートを位置決めすることであって、前記入力検出器プレートが、複数の入力プレートクランプ領域を備え、前記入力ハウジング部分が、複数のプレート支持機構を備える、ことと、
    前記入力検出器プレートに対してスペーサを位置決めすることであって、前記スペーサが、複数のクランプタブを備える、ことと、
    前記スペーサに対して出力検出器プレートを位置決めすることであって、前記出力検出器プレートが、複数の出力プレートクランプ領域を備える、ことと、
    前記出力検出器プレートに対してワッシャを位置決めすることであって、前記ワッシャが、複数のクランプブロックを備える、ことと、
    前記ワッシャに対して付勢要素を位置決めすることと、
    前記付勢要素に対して出力ハウジング部分を位置決めすることであって、前記複数のプレート支持機構、前記複数の入力プレートクランプ領域、前記複数のクランプタブ、前記複数の出力プレートクランプ領域、および前記複数のクランプブロックが、位置合わせされる、ことと
    を含む、方法。
19. 前記入力ハウジング部分に前記出力ハウジング部分を締結することをさらに含み、前記入力ハウジング部分に前記出力ハウジング部分を締結することが、前記付勢要素からの付勢力を前記ワッシャ、前記出力検出器プレート、前記スペーサ、前記入力検出器プレート、および前記入力ハウジング部分の各々に加える、請求項１８に記載の方法。
20. 前記入力ハウジング部分、前記入力検出器プレート、前記スペーサ、前記出力検出器プレート、および前記ワッシャの各々の周囲に近接する前記付勢要素で付勢力を加えることをさらに含む、請求項１８または１９のいずれかに記載の方法。

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