JP3738207B2 - 多種質量フィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に、多種プラズマの粒子をそれらの粒子の質量−電荷比に応じて分離するのに有用な装置および方法に関する。さらに詳しくは、本発明は処理される多種プラズマの衝突密度よりも低いプラズマ密度で作動するプラズマ質量フィルタに関する。本発明は特に、しかし制限はしないが、多種プラズマから２つ以上の異なる部分に帯電粒子を分離および隔離するフィルタとして有用である。
【０００２】
【従来の技術】
複合材料をその成分元素に分離することが望まれる多くの理由がある。多くのそのような理由があるように、それを達成できる多くのやり方および方法がある。その１つに、幾つかの複合または組み合わせ材料は、ふるい、振り分け器および偏向器（ダイバータ）のような手段によって機械的に分離できることは十分に周知である。さらに、複合材料を別々の部分に分離するのに化学的処理がしばしば有用であることは周知である。しかしながら、幾つかの複合材料は処理するのが極めて困難であり、それ故に、より一般的な処理方法に容易に任せることができない。特に、核廃棄物はこのような複合材料である。
【０００３】
最近、それらの材料をまず蒸発させ、その後、蒸発した成分元素を互いに分離することでそれらの材料を処理するために、努力が行われている。そのような１つの処理はプラズマ遠心分離機の使用を必要とする。プラズマ遠心分離では、プラズマ中の帯電粒子は共通軸線のまわりに回転され、その回転時に互いに衝突するようにされる。そのような衝突の結果、重たい質量粒子は軽い質量粒子よりも回転軸線から遠くへ移動する。従って、粒子はそれらのそれぞれの質量に応じて分離される。しかしながら、より最近になって、プラズマ・フィルタが開発され、そのフィルタはプラズマ遠心分離が依存する物理的原理よりも格段に難しい物理的原理に依存する。
【０００４】
プラズマ・フィルタの例およびその作動方法は、「プラズマ質量フィルタ」と題する発明に関するオーカワ氏に付与された米国特許第６０９６２２０号に記載されており、その発明は本発明と同じ譲受人に譲渡されている。特にプラズマ遠心分離と相違して、プラズマ・フィルタは衝突密度よりも小さいプラズマ密度で作動することが重要である。定義によれば、また本明細書で使用されるように、衝突周波数に対するサイクロトロン角度周波数の比が１よりも大きい（すなわち、ω_c／ν＞１）ときに衝突密度が生じる。別な表現をすれば、その衝突密度よりも小さい密度を有するプラズマ中では、帯電粒子がプラズマ中の他の帯電粒子と衝突するまえに、少なくとも１つの軌道回転を経験する可能性は高い。従って、プラズマ遠心分離とは非常に異なって、プラズマ・フィルタは帯電粒子間の衝突を回避する。プラズマ・フィルタをプラズマ遠心分離と区別する他の概念は、軌道運動する帯電粒子の軌道を選択的に拘束するために交差する電界および磁界がプラズマ・フィルタに使用できることである。特に、上述したオーカワ氏によるプラズマ質量フィルタに関して開示されたように、決定可能な分離質量Ｍ_cよりも小さい質量−電荷比を有する帯電粒子は、回転軸線と、その回転軸線から半径方向距離「ａ」の位置との間の空間内で拘束される。円筒形のプラズマ質量フィルタのチャンバに関してはオーカワ氏により既に開示されているように、Ｍ_c＝ｅａ²Ｂ²／（８Ｖ_ctr）であり、この式には半径「ａ」、均一な軸線方向の磁界「Ｂ」、および中心電圧「Ｖ_ctr」を有するパラボラ形状の半径方向の電圧プロフィルがあり、円筒部材の壁は接地されている。分離すべき重いイオンの電荷は「ｅ」である。
【０００５】
複合材料を２部分よりも多くの部分に分離することが望まれ、または必要とされることが起こり得る。例えば、核廃棄物を３以上の成分部分に分離することが望まれ得る。例えば、１つの部分は、最大限に注意を要する環境のもとで廃棄しなければならない放射性の有害な原子核成分とされる。これとは反対に、複合材料の他の部分は他のさまざまな処理に有用とされ得る。さらに他の部分は、より一般的な通常の手段によって廃棄できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述に照らして本発明の目的は、多種プラズマを２部分よりも多い成分部分に分離できる多種質量フィルタを提供することである。本発明の他の目的は、異なる質量−電荷比の帯電粒子をそれぞれの異なる領域へ導く軌道に効果的に拘束して分けて集めるようにする多種質量フィルタを提供することである。本発明のさらに他の目的は、比較的簡単に製造でき、使用が容易で、比較的に費用効果の良好な多種質量フィルタを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
粒子を分離するための本発明による多種質量フィルタは、軸線を定めるチャンバを含み、そのチャンバ内に特に形成された交差する電界および磁界（Ｅ×Ｂ）を有する。本発明では、チャンバの軸線に沿って正電圧Ｖ_ctrを有すると共に、その軸線からチャンバの壁での接地へ向かって半径方向に広がるように配向された線形的に強まる電界（Ｅ）が形成される。これに対して磁界（Ｂ）はチャンバ内を軸線と一般に平行に延在するように形成される。
【０００８】
上述したことに留意して、記号「ａ_z」は軸線上の任意の「ｚ」位置における前記軸線からの半径方向距離を表す。同様に、記号「Ｂ_z」は軸線上の同じく任意の「ｚ」位置での磁界の強さを表している。正イオン電荷を表す「ｅ」を用いて分離質量の式はＭ_cz＝ｅａ_z ²Ｂ_z ²／（８Ｖ_ctr）となり、半径０と半径ａ₂との間の半径による電圧に二次式の関係を有し、壁における電圧は壁が接地しているので０となる。Ｍ_czを数式で示すことができるので、Ｍ_czよりも小さい質量−電荷比を有する粒子はチャンバ内の交差する電界および磁界によって、軸線と、その軸線から半径距離ａ_zの位置との間で拘束される。これと反対に、Ｍ_czよりも大きい質量−電荷比を有する粒子は、軸線から半径距離ａ_zの位置を超えて排出されることになる。本発明で意図するように、粒子がチャンバの軸線のまわりを軌道運動できるようになされる条件のもとで、交差する電界および磁界と相互に作用するように多種プラズマがチャンバに導入される。特に、本発明の目的のために、この多種プラズマは比較的小さな質量−電荷比の粒子（Ｍ₁）、中間的な質量−電荷比の粒子（Ｍ₂）、および比較的大きい質量−電荷比の粒子（Ｍ₃）を含むことが意図されている。さらに、この多種プラズマは、前記チャンバ内で所定の衝突密度よりも小さな密度を有することが意図される。本発明では、衝突密度は全ての粒子Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃がチャンバ内で衝突周波数ν_colを有すると考えることで定められる。それらの粒子はまた、交差する電界および磁界（Ｅ×Ｂ）に応じてそれぞれのサイクロトロン周波数ω_m1，ω_m2，ω_m3を有する。従って、本明細書で定めるように、ω_m1＞ω_m2＞ω_m3＞ν_colであるときは常に衝突密度が生じる。別な表現をすれば、所定の衝突密度は、ω_m3と衝突周波数との比が１よりも大きい（すなわち、ω_m3／ν_col＞１）、好ましくは１よりも非常に大きいときに定められる。
【０００９】
本発明の結果として、交差する電界および磁界（Ｅ×Ｂ）が形成されて、粒子（Ｍ₁）の各々に関する第１の軌道、粒子（Ｍ₂）の各々に関する第２の軌道、および粒子（Ｍ₃）の各々に関する第３の軌道がそれぞれ確立される。さらに、交差する電界および磁界（Ｅ×Ｂ）は各々の粒子Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃をそれぞれの軌道に沿ってそれぞれ第１、第２、第３の領域へ向かわせて、粒子（Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃）を質量−電荷比に応じて分離する。
【００１０】
本発明の１実施例では、磁界（Ｂ）は軸線に沿って変化される。この実施例では、チャンバおよび磁界Ｂはいずれもチャンバ軸線に沿ってチャンバを通過する磁束の保存を維持するように形成される。特にこの実施例では、そのチャンバを多種プラズマが通過する間にそのプラズマが移動する軸線に沿った方向においてチャンバ壁は軸線から距離を隔てられる。しかしながら磁束の保存がなされるべきために、項「ａ_z ²Ｂ_z」はＭ_czの式において実質的に一定に保持されねばならない。従って、この実施例のチャンバの横断面の変化（すなわち、「ａ_z」の変化）により、磁界Ｂ_zも変化しなければならない。本発明では、軸線に対して実質的に直角な平面内に配置され、チャンバを取り囲む磁気コイルを使用することによって達成できる。これらのコイルは、軸線に沿って必要とされる磁界の強さを確立するように制御される。本発明によれば、「ａ_z」が増大するときにａ_z ²Ｂ_zを一定に保持するために、Ｂ_zは減少される。従ってこの実施例では、Ｍ_c3よりも大きい粒子Ｍ₃は第３の領域へ排出され、Ｍ_c2よりも大きい粒子Ｍ₂は第２の領域へ排出される（ａ₂＞ａ₃およびＢ₂＜Ｂ₃）。
【００１１】
本発明の他の実施例では、チャンバ内の磁界（Ｂ）は軸線に沿って実質的に一定となるように保持される。しかしながら電界（Ｅ）は、特定の形状に確立される。特に電界は、軸線から半径方向外方へ向かって第１の比率で線形に強まる。この第１の比率の強さの増大は半径方向距離ａ₂に亘って生じ、第１の領域を定める。これはまた、分離質量Ｍ_c2＝ｅｒ₂ ²Ｂ²／（８^*（Ｖ_ctr−Ｖ₂））を確立し（ここで、Ｖ₂はａ₂（ｒ₂）における電圧である）、Ｍ_c2よりも大きいＭ₃，Ｍ₂はいずれも第１の領域から排出される。しかしながら軸線から半径方向距離ａ₂（ｒ₂）の位置で電界は強さを減少され、その後第２の小さな比率で半径方向外方へ向かって線形に強さが増大する。ａ₂（ｒ₂）と、半径方向距離ａ₃（ｒ₃）との間に、第２の小さな比率での電界の強さの増大は分離質量Ｍ_c3＝ｅ（ｒ₃ ²−ｒ₂ ²）Ｂ²／（８^*Ｖ₂）を確立し、ここでＶ₃はａ₃（ｒ₃）における電圧であり、一般に０である。Ｍ₃はＭ_c3よりも大きく、Ｍ₂はＭ_c3よりも小さいので、粒子Ｍ₃は第２の領域から第３の領域へ排出されるが、Ｍ₂は排出されない。この実施例では、第３の領域はチャンバの壁であることが好ましい。しかしながら第１および第２の領域はチャンバから軸線方向に延在する。本発明で意図されるように、この実施例における電界（Ｅ）の特定の形状は同芯の電極リングまたは螺旋電極を使用して確立できる。それらの電極は軸線に対して実質的に直角に配向されて平面内に配置される。
【００１２】
本発明の新規な特徴ならびに本発明そのものは、いずれも構造およびその作動について以下の説明に関連して添付図面から最もよく理解されるであろう。図中、同じ符号は同じ部分を示している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１をまず参照すれば、本発明によるプラズマ多種質量フィルタの１実施例が示されており、全体に符号１０を付されている。示すように、フィルタ１０はチャンバ１２を含み、チャンバ１２は壁１４で囲まれている。チャンバ１２は端部１６と端部１８とを有し、全体として長手方向軸線２０を定めており、その軸線２０はチャンバ１２の長さに沿ってその中心を延在している。フィルタ１０はまた複数の磁気コイル２２も含み、コイル２２ａ，２２ｂ，２２ｃはその例示である。示すようにコイルは軸線２０に対して直角な互いに平行なそれぞれの平面内で配向されている。この構造により、磁界（Ｂ）がチャンバ１２内に確立され、これは一般に軸線２０の方向に延在する。リング電極または螺旋電極（図１には示されていない）を含み得る電気ユニットがチャンバ１２内に半径方向に配向された電界（Ｅ）を確立し、それ故にチャンバ１２内に交差した電界および磁界（Ｅ×Ｂ）を確立する。
【００１４】
本発明のために意図するように、フィルタ１０は少なくとも３種の粒子を含む多種プラズマ２４を処理することに使用される。これらの粒子はそれぞれの質量−電荷比によって区別される。図示したように、比較的小さい質量−電荷比の帯電粒子はＭ₁を付されている。中間的な質量−電荷比の帯電粒子はＭ₂を、また比較的大きい質量−電荷比の帯電粒子はＭ₃を付されている。交差した電界および磁界（Ｅ×Ｂ）が粒子Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃をチャンバ１２内でどのようにして移動させるかという巧妙さは、図１および図２を対照することで最もよく認識されるであろう。
【００１５】
図１および図２はいずれも、本発明の１実施例に関しての軸線２０から壁１４に至る半径方向距離（図中「ａ」を付されている）がフィルタ１０の長さに沿って変化することを示している。従ってチャンバ１２の形状は、端部１８における半径方向距離「ａ」が端部１６における半径方向距離「ａ」よりも大きくされている。さらに説明するために、軸線２０に沿う位置を示すために小文字「ｚ」を使用して考える。この表示方法により、ｚが２として示されるべき位置では、その位置での半径方向距離はａ_z＝ａ₂（ｒ₂）となり、磁界の強さはＢ_z＝Ｂ₂となる。ｚが３として示されるべき位置では、ａ_z＝ａ₃（ｒ₃）、Ｂ_z＝Ｂ₃となる。図２に示すように、チャンバ１２の形状は、ａ₂（ｒ₂）がａ₃（ｒ₃）よりも大きい。これと反対に、磁界の強さは半径補距離が増大するにつれて弱まる。従ってｚが３で示される位置での磁界の強さＢ₃は、ｚが２で示される位置での磁界の強さＢ₂よりも大きい。重要なことは、この関係がフィルタ１０の軸線２０に沿って保持され、磁束（ａ_z ²Ｂ_z）がチャンバ１２内で実質的に一定に保持されることである（例えば、ａ₂ ²Ｂ₂＝ａ₃ ²Ｂ₃）。
【００１６】
壁１４の形状を予め定め、またチャンバ１２内の磁界の強さを制御することにより、上述した分離質量の式はチャンバ１２を３つの別々の領域に効果的に分けるように定めることができる。詳しくは、軸線２０に沿う特定の「ｚ」位置におけるＭ_czとして所定の値を定めることにより、多種プラズマ２４中の粒子Ｍ₁は、それらの粒子が第１の領域２６で捕集されるようにチャンバ１２を完全に通過させる軌道上に拘束される。これは、粒子Ｍ₁が壁１４に衝突しないようにすることで実行することができる。図１および図２に示すように、フィルタ１０の１実施例では、第１の領域２６はフィルタ１０の端部１８を超えた位置に配置される。
【００１７】
上述で説明されるように、チャンバ１２内での粒子Ｍ₁の拘束は、チャンバ１２内に特定の条件を確立することで達成される（例えば、Ｍ_c2＝ｅｒ₂ ²Ｂ²／（８^*（Ｖ_ctr−Ｖ₂））およびＭ_c3＝ｅ（ｒ₃ ²−ｒ₂ ²）Ｂ²／（８^*Ｖ₂））。Ｍ₁＜Ｍ_c2＜Ｍ_c3であるので、Ｍ_c2およびＭ_c3に関する条件は、粒子Ｍ₁がチャンバ１２の壁１４に至ることを防止するような粒子Ｍ₁の軌道を確立する。これに対してＭ_c2＜Ｍ₂＜Ｍ_c3であるので、多種プラズマ２４中の粒子Ｍ₂は、粒子Ｍ₂を第２の領域２８へ導く軌道に従って移動する。さらに、Ｍ_c2＜Ｍ_c3＜Ｍ₃であるので、粒子Ｍ₃は第２の領域２８へ進入する前にそれらの粒子Ｍ₃を第３の領域３０へ導く軌道に従って移動する。今説明した条件に関して、チャンバ１２内に実質的に一定した磁束が形成されることを想起されたい。それ故に、磁界は端部１６から端部１８へと軸線２０に沿って移動するように広がる磁力線３２を有することになる。図２に示された磁力線３２ａ〜３２ｃは単なる例示である。
【００１８】
本発明によるフィルタの他の実施例が図３に示されており、全体を符号４０で示されている。示すように、フィルタ４０は実質的に円筒形のチャンバ４２を有しており、このチャンバは長手方向軸線２０上に芯出しされ、壁４４で画成されている。さらに、複数の磁気コイル４６（磁気コイル４６ａ，４６ｂは単なる例示である）を含み、これらの磁気コイルが実質的に均一な磁界Ｂを確立し、その磁界はチャンバ４２を通って軸線２０とほぼ平行な方向へ延在している。電界Ｅが磁界Ｂと交差してチャンバ内に形成されて、チャンバ４２内に交差した電界および磁界（Ｅ×Ｂ）を確立している。本発明で意図されるように、電極リング４８または螺旋電極５０のいずれかを使用する関連技術分野で周知の方法により電界Ｅを形成することができる。電界Ｅの特徴はおそらく図４を参照することで最もよく認識されるであろう。
【００１９】
図４で、接地された壁４４と軸線２０に沿って延在する正電圧Ｖ_ctrとの間に電界Ｅが確立されることが分かるであろう。本発明によれば、電界Ｅはチャンバ４２内において半径方向距離「ａ₂」（ｒ₂）に沿って軸線２０から外方へ向かって変化率５２で増大するプロフィルを有する。半径方向距離「ａ₂」（ｒ₂）の位置で電界Ｅは断続的に減少し、その後半径方向距離「ａ₂」（ｒ₂）の位置から半径方向距離「ａ₃」（ｒ₃）の位置まで外方へ向かって変化率５４で連続して増大する。示すように、変化率５２は変化率５４よりも大きい。
【００２０】
再び述べるが上述した分離質量の式、すなわちＭ_cz＝ｅａ_z ²Ｂ_z ²／（８Ｖ_ctr）を使用して、チャンバ４２（図３および図４）はチャンバ１２（図１および図２）のように３つの別々の領域に効果的に分けることができる。しかしながら、チャンバ４２の例では、これは電界Ｅの構成による結果となる。Ｅ／ｒ比は一定であるが内側領域と外側領域との間で強さが変化するので、この例の分離質量は変更されねばならない。すなわち、Ｍ_c2＝ｅＢ²／（４^*（Ｅ₂／ｒ））＝ｅｒ₂ ²Ｂ²／（８^*（Ｖ_ctr−Ｖ₂））であり、平均半径はｒ＝ｒ₂／２、軸線とｒ₂との間の平均電界はＥ₂＝（Ｖ_ctr−Ｖ₂）／ｒ₂、またＭ_c3＝ｅＢ²／（４^*（Ｅ₃／ｒ））＝ｅ（ｒ₃ ²−ｒ₂ ²）Ｂ²／（８^*Ｖ₂）であり、外側領域の平均半径はｒ＝（ｒ₃＋ｒ₂）／２、ｒ₂とｒ₃との間の平均電界はＶ₃＝０であるのでＥ₃＝Ｖ₂／（ｒ₃−ｒ₂）である。軸線上の電圧Ｖ_ctrおよびｒ₂におけるＶ₂はそれぞれの分離質量を選定するために外部から制御される。
【００２１】
図４を参照すれば、式Ｍ_c2＝ｅｒ₂ ²Ｂ²／（８^*（Ｖ_ctr−Ｖ₂））を満たすことにより、Ｍ₁＜Ｍ_c2＜Ｍ_c3であれば、粒子Ｍ₁は軸線２０から距離「ａ₂」（ｒ₂）を超えて半径方向へ移動しないチャンバ４２内の軌道上を移動するように拘束される。従って、粒子Ｍ₁はチャンバ４２から一般に軸線２０に沿って延在する第１の領域５６へ排出される。これと反対に、粒子Ｍ₂，Ｍ₃はそのように拘束されず、第１の領域５６を取り囲む第２の領域５８へそれらの粒子を導く軌道を有することになる。特に、第２の領域５８は軸線２０から距離「ａ₂」（ｒ₂）を超えて第１の領域５６の外側に位置する。
【００２２】
チャンバ４２内の電界Ｅの形状により、分離質量の式Ｍ_c3＝ｅ（ｒ₃ ²−ｒ₂ ²）Ｂ²／（８^*Ｖ₂）は粒子Ｍ₂を第２の領域５８に拘束するのに使用できるが、粒子Ｍ₃は拘束できない。その代わりに、粒子Ｍ₃は第３の領域への軌道に従って移動することができる。この場合、第３の領域は、実際には壁４４である。従って図４に示すように、多種プラズマ２４がチャンバ４２に導入されると、粒子Ｍ₁ｆチャンバ４２内で拘束されてそこから第１の領域５６へ排出される。これと反対に粒子Ｍ₂は第１の領域５６を超えて粒子Ｍ₃と共に処理されるようになされる。さらに粒子Ｍ₂はチャンバ４２内で拘束され、そこから第２の領域５８へ排出される。しかしながら粒子Ｍ₃は第１の領域５６または第２の領域５８のいずれでも拘束されず、その代わりに壁４４に直接に衝突する。粒子Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃はその後それぞれの領域から収集される。
【００２３】
本明細書で詳細に図示し説明した多種質量の粒子フィルタは先に述べた目的を達成して利点を得ることが完全にできるが、これは本発明の現在好ましいと考えられる実施例の単なる説明であること、および特許請求の範囲に記載された以外の本明細書で示した構造およびデザインの細部に限定することは意図されていないことを理解しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプラズマ・フィルタのチャンバの１実施例の斜視図である。
【図２】図１の線２−２に沿って見たプラズマ・フィルタのチャンバの実施例の横断面図である。
【図３】本発明によるプラズマ・フィルタのチャンバの代替実施例の斜視図である。
【図４】図３の線４−４に沿って見たプラズマ・フィルタのチャンバの代替実施例の横断面図である。
【符号の説明】
１０ フィルタ
１２ チャンバ
１４ 壁
１６，１８ 端部
２０ 軸線
２２ａ〜２２ｃ 磁気コイル
２４ 多種プラズマ
２６ 第１の領域
２８ 第２の領域
３０ 第３の領域
３２ａ〜３２ｃ 磁力線
４０ フィルタ
４２ チャンバ
４４ 壁
４６ａ，４６ｂ 磁気コイル
５０ 螺旋電極
５２，５４ 変化率
５６ 第１の領域
５８ 第２の領域

Claims (4)

1. 質量に応じて粒子を分離する多種質量フィルタであって、
   チャンバと、
   比較的小さな質量−電荷比の粒子（Ｍ₁）、中間的な質量−電荷比の粒子（Ｍ₂）、および比較的大きい質量−電荷比の粒子（Ｍ₃）を含み、前記チャンバ内で所定の衝突密度よりも小さな密度を有する多種プラズマを与える手段と、
   前記粒子（Ｍ₁）の各々に関する第１の軌道、前記粒子（Ｍ₂）の各々に関する第２の軌道、および前記粒子（Ｍ₃）の各々に関する第３の軌道をそれぞれ確立するために、また前記第１の軌道上の前記粒子（Ｍ₁）の各々を前記チャンバから第１の領域へ、前記第２の軌道上の前記粒子（Ｍ₂）の各々を前記チャンバから第２の領域へ、および前記第３の軌道上の前記粒子（Ｍ₃）の各々を前記チャンバから第３の領域へそれぞれ向かわせて、前記粒子（Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃）を質量−電荷比に応じて分離するために、前記チャンバ内で磁界と交差する電界（Ｅ×Ｂ）を形成する手段とを含む多種質量フィルタ。
2. 前記チャンバは軸線を定めており、前記電界（Ｅ）は前記軸線から半径方向へ向かって強まり、また前記軸線に沿って正電圧Ｖ_ctrを有し、前記電界（Ｅ）が前記軸線から実質的に半径方向に広がるように形成されており、「ａ_z」は軸線方向の「ｚ」位置での前記軸線からの半径方向距離を表し、「Ｂ_z」は軸線方向の「ｚ」位置での磁界の強さを表し、「ｅ」は正イオン電荷を表しており、また前記形成する手段が、
   第１の磁気手段と、
   第２の磁気手段と、
   前記軸線に沿ってａ_z ²Ｂ_zを実質的に一定に保持するために前記第１の磁気手段および前記第２の磁気手段を作動させる制御手段とを含み、前記第１の磁気手段は分離質量Ｍ_c3＝ｅ（ｒ₃ ²−ｒ₂ ²）Ｂ²／（８^*Ｖ₂）を定め、実質的に前記Ｍ₃だけを前記チャンバから前記第３の領域へ排出するためにＭ₃はＭ_c3よりも大きくされており、また前記第２の磁気手段は分離質量Ｍ_c2＝ｅｒ₂ ²Ｂ²／（８^*（Ｖ_ctr−Ｖ₂））を定めており、実質的に前記Ｍ₂だけを前記チャンバから前記第２の領域へ排出するためにＭ₂はＭ_c2よりも大きい請求項１に記載されたフィルタ。
3. 前記チャンバは軸線を定めており、前記磁界（Ｂ）は前記軸線に沿って実質的に一定していて、前記軸線に実質的に平行に配向されており、前記電界（Ｅ）は前記軸線に沿って正電圧Ｖ_ctrを有し、前記電界（Ｅ）が前記軸線から実質的に半径方向に広がるように形成されており、「ｅ」は正イオン電荷を表しており、また前記形成する手段が、
   前記軸線と半径方向距離ａ₂（ｒ₂）の位置との間に半径方向外方へ向かって第１の比率で強まる電界を形成して前記第１の領域を定め、分離質量Ｍ_c2＝ｅｒ₂ ²Ｂ²／（８^*（Ｖ_ctr−Ｖ₂））を定めており、粒子Ｍ₃およびＭ₂を前記第１の領域から前記第２の領域へ排出するためにＭ₃およびＭ₂はＭ_c2よりも大きい第１の電気手段と、
   前記半径方向距離ａ₂（ｒ₂）の位置と半径方向距離ａ₃（ｒ₃）の位置との間に半径方向外方へ向かって第２の比率で強まる電界を形成して、分離質量Ｍ_c3＝ｅ（ｒ₃ ²−ｒ₂ ²）Ｂ²／（８^*Ｖ₂）を定めており、粒子Ｍ₃を前記第２の領域から前記第３の領域へ排出するためにＭ₃はＭ_c3よりも大きい第２の電気手段とを含んでいる請求項１に記載された多種質量フィルタ。
4. 質量に応じて粒子を分離する多種質量フィルタであって、
   チャンバと、
   比較的小さな質量−電荷比の粒子（Ｍ₁）、中間的な質量−電荷比の粒子（Ｍ₂）、および比較的大きい質量−電荷比の粒子（Ｍ₃）を含み、前記チャンバ内で所定の衝突密度よりも小さな密度を有する多種プラズマを与える手段と、
   前記チャンバ内で前記粒子（Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃）をそれぞれの軌道上で移動させるために、前記チャンバ内に磁界と交差する電界（Ｅ×Ｂ）を確立する手段と、前記チャンバの第１の近傍に前記粒子Ｍ₁，Ｍ₂を拘束するために（Ｅ×Ｂ）を形成する第１の形成手段と、
   前記チャンバの第２の近傍に前記粒子Ｍ₂を拘束するために（Ｅ×Ｂ）を形成する第２の形成手段と含む多種質量フィルタ。

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