JP5394745B2 - 質量分析計 - Google Patents

Description

本発明は、質量分析計および質量分析の方法に関する。

質量分析は、生物学的に対象となる分子などの分子を同定および定量するための確立された技術である。その圧倒的な速度、感度および特異性ゆえにタンパク質を同定するための主要な技術である。タンパク質を分析するための戦略には、タンパク質を損壊させずに分析するか、またはより一般にはペプチド骨格に沿って予測可能な残基で切断する特定のプロテアーゼを使用してタンパク質を消化することのいずれかが含まれ得る。後者は、質量分析を介する分析により適するより短いペプチド配列を提供する。

これらの実験は、通常エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）を使用するタンデム質量分析計に直接接合された液体クロマトグラフィによって複雑な消化混合物を分離することを含む。ＭＳおよびＭＳ／ＭＳスペクトルは、クロマトグラフ分離全体にわたって集められ得、この情報を直接使用し、データベースを検索して一致する配列を見つけ出し、これにより親タンパク質を同定し得る。

このアプローチを使用して低内因性濃度で存在するタンパク質を同定し得る。しかし、そのような消化混合物は、何千とはいかなくとも何百もの成分を含み得、その多くはクロマトグラフィカラムから共溶出する。消化混合物を分析するために設計された方法は、複雑な混合物内でできるだけ多くのピークを同定することを目的としている。試料が複雑になればなるほど、各個々の前駆体イオンを後のフラグメンテーションのために選択することはますます困難となる。ピーク容量を増加する一つの方法は、大量の親または前駆体イオンを同時にフラグメンテーションし、それらのフラグメントまたは娘イオンを記録する、「ショットガン」として知られる方法である。次いで、フラグメントまたは娘イオンは、それらのＬＣ溶離時間の位置関係の近似度にしたがって親または前駆体イオンと対応づけられる。結局のところ、試料の複雑性が増加するにつれ、当該分野において重要な進歩を刻んだこの方法でさえ時々失敗し得る。

非常に複雑な混合物の問題を扱う別の方法は、分離能力をさらに向上させることである。さらなる直交分離段を付加することは、特に有効であり得る。特に、各分離プロセスに対する時間要件と質量分析計に対する時間要件が重なり合わない場合に有効であり得る。

質量分析による分析の前にイオンを分離するために使用され得る一つの公知方法は、イオン移動度分光分析または気相電気泳動の方法である。ドリフト管またはセルを含むイオン移動度分光計であって、軸方向電界がドリフト管の長さに沿って維持されるイオン移動度分光計が公知である。バッファガスがイオン移動度分光計内に提供される。比較的高い移動度を有するイオンは、イオン移動度分光計に沿って比較的速く移動するが、比較的低い移動度を有するイオンはよりゆっくりと移動する。したがって、イオンは、そのイオン移動度にしたがって時間的に分離される。

イオン移動度分光計は、大気圧もしくはその近傍でまたは０．０１ｍｂａｒという低い圧力に下げられた部分的真空下で動作し得る。開口を有する複数の電極を含む、部分的真空下で動作するイオン移動度分光計が公知であり、ＤＣ電圧勾配が、イオン移動度分光計の長さに沿って維持され、かつ電極は、ＡＣまたはＲＦ電圧源に接続される。ＡＣまたはＲＦ電圧の周波数は、０．１〜３．０ＭＨｚの範囲内であり得る。この形態のイオン移動度分光計は、ＡＣまたはＲＦ電圧が電極に印加されることによってイオン移動度分光計を通るイオンが半径方向に閉じ込められるという点で有利である。イオンが半径方向に閉じ込められるので、イオンを半径方向に閉じ込めないイオン移動度分光計と比べてイオン移送がより高速になる。

イオンが不均一なＲＦ電界によってイオンガイド内に半径方向に閉じ込められ、かつイオンがバッファガスの存在下にイオンガイドの軸に沿って移動するポテンシャルの山または障壁によって推進される、別の形態のイオン移動度分光計が公知である。進行するポテンシャルの障壁の振幅および速度ならびにガスの種類および圧力を適切に選択することによって、イオンがそのイオン移動度にしたがって選択的にポテンシャル障壁を越えることが可能となる。その結果、異なるイオン移動度を有するイオンが異なる速度で輸送され、それにより時間的に分離されることが可能となる。

イオン移動度分離（ＩＭＳ）または気相電気泳動デバイスを使用することによって得られるさらなる分離によって、質量分析計のピーク容量が増加することが知られている。この利点は、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）などの他の分離技術がまた使用されるかどうかにかかわらず得られる。さらに、イオン移動度分離を使用することによって得られる利点は、イオンがまず質量分析され得、次いでフラグメンテーションに誘導され得（ＣＩＤ）、かつその結果得られたフラグメントイオンが質量分析されるタンデム質量分析計（ＭＳ／ＭＳ）に同様に関連する。

直線軸方向電圧勾配を有するドリフト管を含むイオン移動度セパレータにおいて、イオン移動度セパレータの最大分解能力は、比（ｔ_d／Δｔ_d）によって表わされる。ここで、ｔ_dは、ドリフト時間であり、Δｔ_dは、移動度ピークの半値幅である。この比は、デバイスの物理構成によって決定され、以下の関係によって与えられる。

ここで、Ｅは、軸方向電界であり、Ｌは、ドリフト管の長さであり、Ｔは、バッファガス温度である。項z、ｅおよびｋ_Bは、それぞれ、イオン上の電荷数、電子１個の電荷、およびボルツマン定数である。

実際は、電気的破壊が生じる前に印加され得る最大電界強度Ｅが存在する。また、非常に高い電界強度において、デバイスは、非線形になり始める。したがって、通常、ドリフト管の長さは、セパレータの分解能を増加するために増加される。その結果、ドリフト管にわたって印加される電圧が増加される。加えて、従来のドリフト管において、ビームの広がりは、その長さとともに増加し、したがって、ドリフト管の直径は、その長さとともに増加する必要がある。最終的には、機器寸法は、容認できないほどに大きくなる。

ビームの広がりの問題は、低圧（１００ｍｂａｒ未満）で動作するドリフト管において、不均一なＲＦ電界を使用してイオンを半径方向に閉じ込めることによって克服され得る。さらに、大きな電圧を長いドリフト管の長さにわたって印加する必要から生じる困難は、ドリフト管上で重ね合わされた進行波を使用することによって克服され得る。ここでは、比較的低い電圧で十分である。しかし、非常に長いドリフト管の使用によって生じる不都合が残る。

この問題は、イオンをそのイオン移動度にしたがって高い分解能で分離し、次いでイオンを特定のやり方で変更し、次いでさらに得られた生成物をそのイオン移動度にしたがって再度高い分解能で分離する必要がある場合にはさらに複雑となる。例えば、イオン移動度にしたがって分離されたイオンは、その後にガス分子と高エネルギーに衝突させることによって、部分的に展開（unfold）されるか、完全に展開されるか、またはフラグメンテーションされ得る。したがって、ある実験では、イオンをそのイオン移動度にしたがって分離するための長いドリフト管、イオンの展開またはフラグメンテーションを誘起するための衝突領域、および次いで生成物イオンをそのイオン移動度にしたがって分離するための第２のドリフト管が必要とされ得る。各場合において、高い分解能のイオン移動度分離が必要とされ得る。しかし、２つの長いドリフト管を有する質量分析計は、容認できないほど長くなる。

さらに多くの段を必要とするより複雑な実験が想起可能である。例えば、あるさらにより複雑な実験では、第１のＩＭＳ段によるイオンの分離、衝突によって誘起される展開、展開されたイオンの第２のＩＭＳ段による分離、衝突によって誘起されるフラグメンテーション、生成物イオンの第３のＩＭＳ段による分離、および最終的な質量分析が含まれ得る。

特定の実験を行うように設計された装置もフレキシブルではない。例えば、単純な実験だけを行うように設計された装置は、より複雑な実験を行うことができない。逆に、複雑な実験を行うように設計された装置は、性能をある程度損なわずには単純な実験を行うことができない。

したがって、改善された質量分析計を提供することが所望される。

本発明の一局面によると、複数の電極を含む閉ループイオンガイドを含む質量分析計が提供される。

一動作モードにおいて、イオンは、好ましくは、閉ループイオンガイドを、またはその周辺を複数回周回または回転するように構成される。一動作モードにおいて、閉ループイオンガイド内のイオンのうちの少なくとも５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％は、特定の時点で閉ループイオンガイドに沿ってまたは周りで実質的に同じ方向に移動するか、または実質的に同じ向きに回転するように構成され得る。

ゼロでないＤＣ電圧勾配が、好ましくは、イオンガイドの１つ以上の区分または部分にわたって維持される。閉ループイオンガイドの周りの軸方向ＤＣ電圧勾配の積分が好ましくは実質的にゼロである。

イオンガイドは、好ましくは、周回または円形経路または回旋状経路を形成する、曲った、迷路状の、曲がりくねった（tortuous）、らせん状の（serpentine）、または回り道の（circuitous）イオンガイド経路を含む。イオンは、好ましくは、閉ループイオンガイドの周りを移動する際に回転するか、または方向を変更する。

一動作モードにおいて、イオンは、好ましくは、閉ループイオンガイドの周りを回転または循環するように構成される。一動作モードにおいて、イオンは、好ましくは、イオンガイドの少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０回または１０回より多く周回するように構成される。

特に好適な実施形態によると、複数の電極は、好ましくは、開口を有する電極を含み、イオンは、使用時に開口を通って移送される。好ましくは、電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％は、実質的に円形、長方形、正方形または楕円形の開口を有する。

上記好適な実施形態によると、電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％は、実質的に同じサイズであるか、または実質的に同じ面積を有する開口を有する。他の実施形態によると、電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％は、サイズまたは面積がイオンガイドの軸または長さに沿った方向に漸進的により大きくおよび／またはより小さくなる開口を有する。

電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％は、好ましくは、（ｉ）≦１．０ｍｍ、（ｉｉ）≦２．０ｍｍ、（ｉｉｉ）≦３．０ｍｍ、（ｉｖ）≦４．０ｍｍ、（ｖ）≦５．０ｍｍ、（ｖｉ）≦６．０ｍｍ、（ｖｉｉ）≦７．０ｍｍ、（ｖｉｉｉ）≦８．０ｍｍ、（ｉｘ）≦９．０ｍｍ、（ｘ）≦１０．０ｍｍ、および（ｘｉ）＞１０．０ｍｍからなる群から選択される内径または寸法を有する開口を有する。上記好適な実施形態によると、電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％は、（ｉ）５ｍｍ以下、（ｉｉ）４．５ｍｍ以下、（ｉｉｉ）４ｍｍ以下、（ｉｖ）３．５ｍｍ以下、（ｖ）３ｍｍ以下、（ｖｉ）２．５ｍｍ以下、（ｖｉｉ）２ｍｍ以下、（ｖｉｉｉ）１．５ｍｍ以下、（ｉｘ）１ｍｍ以下、（ｘ）０．８ｍｍ以下、（ｘｉ）０．６ｍｍ以下、（ｘｉｉ）０．４ｍｍ以下、（ｘｉｉｉ）０．２ｍｍ以下、（ｘｉｖ）０．１ｍｍ以下、および（ｘｖ）０．２５ｍｍ以下からなる群から選択される軸方向距離だけ互いに離される。

複数の電極のうちの少なくともいくつかは、好ましくは開口を含み、開口の内径または寸法の隣り合う電極間の中心間軸方向間隔に対する比は、（ｉ）＜１．０、（ｉｉ）１．０〜１．２、（ｉｉｉ）１．２〜１．４、（ｉｖ）１．４〜１．６、（ｖ）１．６〜１．８、（ｖｉ）１．８〜２．０、（ｖｉｉ）２．０〜２．２、（ｖｉｉｉ）２．２〜２．４、（ｉｘ）２．４〜２．６、（ｘ）２．６〜２．８、（ｘｉ）２．８〜３．０、（ｘｉｉ）３．０〜３．２、（ｘｉｉｉ）３．２〜３．４、（ｘｉｖ）３．４〜３．６、（ｘｖ）３．６〜３．８、（ｘｖｉ）３．８〜４．０、（ｘｖｉｉ）４．０〜４．２、（ｘｖｉｉｉ）４．２〜４．４、（ｘｉｘ）４．４〜４．６、（ｘｘ）４．６〜４．８、（ｘｘｉ）４．８〜５．０、および（ｘｘｉｉ）＞５．０からなる群から選択される。

一実施形態によると、電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％は、（ｉ）５ｍｍ以下、（ｉｉ）４．５ｍｍ以下、（ｉｉｉ）４ｍｍ以下、（ｉｖ）３．５ｍｍ以下、（ｖ）３ｍｍ以下、（ｖｉ）２．５ｍｍ以下、（ｖｉｉ）２ｍｍ以下、（ｖｉｉｉ）１．５ｍｍ以下、（ｉｘ）１ｍｍ以下、（ｘ）０．８ｍｍ以下、（ｘｉ）０．６ｍｍ以下、（ｘｉｉ）０．４ｍｍ以下、（ｘｉｉｉ）０．２ｍｍ以下、（ｘｉｖ）０．１ｍｍ以下、および（ｘｖ）０．２５ｍｍ以下からなる群から選択される厚さまたは軸方向長さを有する。

好ましさが劣る実施形態によると、イオンガイドは、セグメント化ロッドセットイオンガイドを含み得る。イオンガイドは、例えば、セグメント化四重極、六重極もしくは八重極イオンガイドまたは８個より多くのセグメント化ロッドセットを含むイオンガイドを含み得る。一実施形態によると、イオンガイドは、（ｉ）略または実質的に円形断面、（ｉｉ）略または実質的に双曲面、（ｉｉｉ）円弧または部分円形断面、（ｉｖ）略または実質的に長方形断面、および（ｖ）略または実質的に正方形断面からなる群から選択される断面を有する複数の電極を含み得る。

別の実施形態によると、イオンガイドは、複数のプレート電極を含み得、複数のグループの電極は、イオンガイドの軸方向長さに沿って配置される。各グループの電極は、好ましくは、第１の電極および第２の電極を含む。第１および第２の電極は、好ましくは、実質的に同じ平面内に配置され、かつイオンガイドの中心長軸のいずれか一方の側に配置される。質量分析計は、好ましくは、イオンをイオンガイド内に第１の半径方向に閉じ込めるためにＤＣ電圧またはポテンシャルを第１および第２の電極を印加するための手段をさらに含む。各グループの電極は、好ましくは第３の電極および第４の電極をさらに含む。第３および第４の電極は、好ましくは、第１および第２の電極と実質的に同じ平面内に配置され、かつイオンガイドの中心長軸のいずれか一方の側に第１および第２の電極とは異なる方向に配置される。ＡＣまたはＲＦ電圧を印加するための手段は、好ましくは、イオンをイオンガイド内に第２の半径方向（好ましくは、第１の方向に直交する方向）に閉じ込めるために、ＡＣまたはＲＦ電圧を第３および第４の電極に印加するように構成される。

別の実施形態によると、イオンガイドは、１スタックまたはアレイの平面、プレートまたはメッシュ電極を含み得る。１スタックまたはアレイの平面、プレートまたはメッシュ電極は、好ましくは、複数のまたは少なくとも２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９もしくは２０個の平面、プレートまたはメッシュ電極を含む。好ましくは、平面、プレートまたはメッシュ電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％は、使用時にイオンが走行する平面内に概して配置される。

さらなる実施形態によると、イオンガイドは、１つ以上のロッドセット電極および１つ以上のロッドセット電極の周りに配置される複数のリング電極を含み得る。

質量分析計は、好ましくは、ＡＣまたはＲＦ電圧を閉ループイオンガイドを構成する電極に供給するためのＡＣまたはＲＦ電圧手段をさらに含む。ＡＣまたはＲＦ電圧は、好ましくは、イオンを閉ループイオンガイド内に半径方向に閉じ込めるように作用する擬ポテンシャル井戸を生成する。ＡＣまたはＲＦ電圧は、好ましくは、（ｉ）＜５０Ｖピークトゥピーク、（ｉｉ）５０〜１００Ｖピークトゥピーク、（ｉｉｉ）１００〜１５０Ｖピークトゥピーク、（ｉｖ）１５０〜２００Ｖピークトゥピーク、（ｖ）２００〜２５０Ｖピークトゥピーク、（ｖｉ）２５０〜３００Ｖピークトゥピーク、（ｖｉｉ）３００〜３５０Ｖピークトゥピーク、（ｖｉｉｉ）３５０〜４００Ｖピークトゥピーク、（ｉｘ）４００〜４５０Ｖピークトゥピーク、（ｘ）４５０〜５００Ｖピークトゥピーク、および（ｘｉ）＞５００Ｖピークトゥピークからなる群から選択される振幅を有する。ＡＣまたはＲＦ電圧は、好ましくは、（ｉ）＜１００ｋＨｚ、（ｉｉ）１００〜２００ｋＨｚ、（ｉｉｉ）２００〜３００ｋＨｚ、（ｉｖ）３００〜４００ｋＨｚ、（ｖ）４００〜５００ｋＨｚ、（ｖｉ）０．５〜１．０ＭＨｚ、（ｖｉｉ）１．０〜１．５ＭＨｚ、（ｖｉｉｉ）１．５〜２．０ＭＨｚ、（ｉｘ）２．０〜２．５ＭＨｚ、（ｘ）２．５〜３．０ＭＨｚ、（ｘｉ）３．０〜３．５ＭＨｚ、（ｘｉｉ）３．５〜４．０ＭＨｚ、（ｘｉｉｉ）４．０〜４．５ＭＨｚ、（ｘｉｖ）４．５〜５．０ＭＨｚ、（ｘｖ）５．０〜５．５ＭＨｚ、（ｘｖｉ）５．５〜６．０ＭＨｚ、（ｘｖｉｉ）６．０〜６．５ＭＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）６．５〜７．０ＭＨｚ、（ｘｉｘ）７．０〜７．５ＭＨｚ、（ｘｘ）７．５〜８．０ＭＨｚ、（ｘｘｉ）８．０〜８．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｉ）８．５〜９．０ＭＨｚ、（ｘｘｉｉｉ）９．０〜９．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｖ）９．５〜１０．０ＭＨｚ、および（ｘｘｖ）＞１０．０ＭＨｚからなる群から選択される周波数を有する。

イオンガイドは、好ましくはｎ個の軸方向セグメントを含み、ｎは、（ｉ）１〜１０、（ｉｉ）１１〜２０、（ｉｉｉ）２１〜３０、（ｉｖ）３１〜４０、（ｖ）４１〜５０、（ｖｉ）５１〜６０、（ｖｉｉ）６１〜７０、（ｖｉｉｉ）７１〜８０、（ｉｘ）８１〜９０、（ｘ）９１〜１００、および（ｘｉ）＞１００からなる群から選択される。各軸方向セグメントは、好ましくは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０個または２０個より多くの電極を含む。

軸方向セグメントのうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％の軸方向長さは、好ましくは、（ｉ）＜１ｍｍ、（ｉｉ）１〜２ｍｍ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ、（ｉｖ）３〜４ｍｍ、（ｖ）４〜５ｍｍ、（ｖｉ）５〜６ｍｍ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ、（ｉｘ）８〜９ｍｍ、（ｘ）９〜１０ｍｍ、および（ｘｉ）＞１０ｍｍからなる群から選択される。軸方向セグメントのうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％の間の間隔は、好ましくは、（ｉ）＜１ｍｍ、（ｉｉ）１〜２ｍｍ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ、（ｉｖ）３〜４ｍｍ、（ｖ）４〜５ｍｍ、（ｖｉ）５〜６ｍｍ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ、（ｉｘ）８〜９ｍｍ、（ｘ）９〜１０ｍｍ、および（ｘｉ）＞１０ｍｍからなる群から選択される。

イオンガイドは、好ましくは、（ｉ）＜２０ｍｍ、（ｉｉ）２０〜４０ｍｍ、（ｉｉｉ）４０〜６０ｍｍ、（ｉｖ）６０〜８０ｍｍ、（ｖ）８０〜１００ｍｍ、（ｖｉ）１００〜１２０ｍｍ、（ｖｉｉ）１２０〜１４０ｍｍ、（ｖｉｉｉ）１４０〜１６０ｍｍ、（ｉｘ）１６０〜１８０ｍｍ、（ｘ）１８０〜２００ｍｍ、および（ｘｉ）＞２００ｍｍからなる群から選択される長さを有する。イオンガイドは、好ましくは、少なくとも（ｉ）１０〜２０個の電極、（ｉｉ）２０〜３０個の電極、（ｉｉｉ）３０〜４０個の電極、（ｉｖ）４０〜５０個の電極、（ｖ）５０〜６０個の電極、（ｖｉ）６０〜７０個の電極、（ｖｉｉ）７０〜８０個の電極、（ｖｉｉｉ）８０〜９０個の電極、（ｉｘ）９０〜１００個の電極、（ｘ）１００〜１１０個の電極、（ｘｉ）１１０〜１２０個の電極、（ｘｉｉ）１２０〜１３０個の電極、（ｘｉｉｉ）１３０〜１４０個の電極、（ｘｉｖ）１４０〜１５０個の電極、または（ｘｖ）＞１５０個の電極を含む。

特に好適な実施形態によると、質量分析計は、好ましくは、イオンガイドの長さまたはイオンガイド経路のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に沿って、またはその周りにイオンを駆動または推進するための手段をさらに含む。

イオンを駆動または推進するための手段は、好ましくは、１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくはポテンシャルまたはＤＣ電圧もしくはポテンシャル波形を電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に印加するための手段を含む。１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくはポテンシャルまたはＤＣ電圧もしくはポテンシャル波形は、好ましくは、（ｉ）１つのポテンシャルの山もしくは障壁、（ｉｉ）１つのポテンシャル井戸、（ｉｉｉ）複数のポテンシャルの山もしくは障壁、（ｉｖ）複数のポテンシャル井戸、（ｖ）１つのポテンシャルの山もしくは障壁および１つのポテンシャル井戸の組み合わせ、または（ｖｉ）複数のポテンシャルの山もしくは障壁および複数のポテンシャル井戸の組み合わせを生成する。

１つ以上の過渡ＤＣ電圧またはポテンシャル波形は、好ましくは、繰り返し波形または方形波を含む。使用時に、複数の軸方向ＤＣポテンシャル井戸がイオンガイドの長さに沿って平行移動され得るか、または複数の過渡ＤＣポテンシャルまたは電圧がイオンガイドの軸方向長さに沿って電極に漸進的に印加され得る。

一実施形態によると、質量分析計は、好ましくは、１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくはポテンシャルまたはＤＣ電圧もしくはポテンシャル波形の振幅、高さまたは深さを期間ｔ₁にわたってｘ₁ボルトだけ漸進的に増加するか、漸進的に低減するか、漸進的に変更するか、スキャンするか、直線的に増加するか、直線的に低減するか、段階的、漸進的もしくは他のやり方で増加するか、または段階的、漸進的もしくは他のやり方で低減するように構成および適合される第１の手段を含む。好ましくは、ｘ₁は、（ｉ）＜０．１Ｖ、（ｉｉ）０．１〜０．２Ｖ、（ｉｉｉ）０．２〜０．３Ｖ、（ｉｖ）０．３〜０．４Ｖ、（ｖ）０．４〜０．５Ｖ、（ｖｉ）０．５〜０．６Ｖ、（ｖｉｉ）０．６〜０．７Ｖ、（ｖｉｉｉ）０．７〜０．８Ｖ、（ｉｘ）０．８〜０．９Ｖ、（ｘ）０．９〜１．０Ｖ、（ｘｉ）１．０〜１．５Ｖ、（ｘｉｉ）１．５〜２．０Ｖ、（ｘｉｉｉ）２．０〜２．５Ｖ、（ｘｉｖ）２．５〜３．０Ｖ、（ｘｖ）３．０〜３．５Ｖ、（ｘｖｉ）３．５〜４．０Ｖ、（ｘｖｉｉ）４．０〜４．５Ｖ、（ｘｖｉｉｉ）４．５〜５．０Ｖ、（ｘｉｘ）５．０〜５．５Ｖ、（ｘｘ）５．５〜６．０Ｖ、（ｘｘｉ）６．０〜６．５Ｖ、（ｘｘｉｉ）６．５〜７．０Ｖ、（ｘｘｉｉｉ）７．０〜７．５Ｖ、（ｘｘｉｖ）７．５〜８．０Ｖ、（ｘｘｖ）８．０〜８．５Ｖ、（ｘｘｖｉ）８．５〜９．０Ｖ、（ｘｘｖｉｉ）９．０〜９．５Ｖ、（ｘｘｖｉｉｉ）９．５〜１０．０Ｖ、および（ｘｘｉｘ）＞１０．０Ｖからなる群から選択される。好ましくは、ｔ₁は、（ｉ）＜ｌｍｓ、（ｉｉ）１〜１０ｍｓ、（ｉｉｉ）１０〜２０ｍｓ、（ｉｖ）２０〜３０ｍｓ、（ｖ）３０〜４０ｍｓ、（ｖｉ）４０〜５０ｍｓ、（ｖｉｉ）５０〜６０ｍｓ、（ｖｉｉｉ）６０〜７０ｍｓ、（ｉｘ）７０〜８０ｍｓ、（ｘ）８０〜９０ｍｓ、（ｘｉ）９０〜１００ｍｓ、（ｘｉｉ）１００〜２００ｍｓ、（ｘｉｉｉ）２００〜３００ｍｓ、（ｘｉｖ）３００〜４００ｍｓ、（ｘｖ）４００〜５００ｍｓ、（ｘｖｉ）５００〜６００ｍｓ、（ｘｖｉｉ）６００〜７００ｍｓ、（ｘｖｉｉｉ）７００〜８００ｍｓ、（ｘｉｘ）８００〜９００ｍｓ、（ｘｘ）９００〜１０００ｍｓ、（ｘｘｉ）１〜２ｓ、（ｘｘｉｉ）２〜３ｓ、（ｘｘｉｉｉ）３〜４ｓ、（ｘｘｉｖ）４〜５ｓ、および（ｘｘｖ）＞５ｓからなる群から選択される。

一実施形態によると、質量分析計は、好ましくは、１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくはポテンシャルまたはＤＣ電圧もしくはポテンシャル波形が電極に期間ｔ₂にわたってｘ₂ｍ／ｓだけ印加される速度またはレートを漸進的に増加するか、漸進的に低減するか、漸進的に変更するか、スキャンするか、直線的に増加するか、直線的に低減するか、段階的、漸進的もしくは他のやり方で増加するか、または段階的、漸進的もしくは他のやり方で低減するように構成および適合される第２の手段をさらに含む。好ましくは、ｘ₂は、（ｉ）＜１、（ｉｉ）１〜２、（ｉｉｉ）２〜３、（ｉｖ）３〜４、（ｖ）４〜５、（ｖｉ）５〜６、（ｖｉｉ）６〜７、（ｖｉｉｉ）７〜８、（ｉｘ）８〜９、（ｘ）９〜１０、（ｘｉ）１０〜１１、（ｘｉｉ）１１〜１２、（ｘｉｉｉ）１２〜１３、（ｘｉｖ）１３〜１４、（ｘｖ）１４〜１５、（ｘｖｉ）１５〜１６、（ｘｖｉｉ）１６〜１７、（ｘｖｉｉｉ）１７〜１８、（ｘｉｘ）１８〜１９、（ｘｘ）１９〜２０、（ｘｘｉ）２０〜３０、（ｘｘｉｉ）３０〜４０、（ｘｘｉｉｉ）４０〜５０、（ｘｘｉｖ）５０〜６０、（ｘｘｖ）６０〜７０、（ｘｘｖｉ）７０〜８０、（ｘｘｖｉｉ）８０〜９０、（ｘｘｖｉｉｉ）９０〜１００、（ｘｘｉｘ）１００〜１５０、（ｘｘｘ）１５０〜２００、（ｘｘｘｉ）２００〜２５０、（ｘｘｘｉｉ）２５０〜３００、（ｘｘｘｉｉｉ）３００〜３５０、（ｘｘｘｉｖ）３５０〜４００、（ｘｘｘｖ）４００〜４５０、（ｘｘｘｖｉ）４５０〜５００、および（ｘｘｘｖｉｉ）＞５００からなる群から選択される。好ましくは、ｔ₂は、（ｉ）＜１ｍｓ、（ｉｉ）１〜１０ｍｓ、（ｉｉｉ）１０〜２０ｍｓ、（ｉｖ）２０〜３０ｍｓ、（ｖ）３０〜４０ｍｓ、（ｖｉ）４０〜５０ｍｓ、（ｖｉｉ）５０〜６０ｍｓ、（ｖｉｉｉ）６０〜７０ｍｓ、（ｉｘ）７０〜８０ｍｓ、（ｘ）８０〜９０ｍｓ、（ｘｉ）９０〜１００ｍｓ、（ｘｉｉ）１００〜２００ｍｓ、（ｘｉｉｉ）２００〜３００ｍｓ、（ｘｉｖ）３００〜４００ｍｓ、（ｘｖ）４００〜５００ｍｓ、（ｘｖｉ）５００〜６００ｍｓ、（ｘｖｉｉ）６００〜７００ｍｓ、（ｘｖｉｉｉ）７００〜８００ｍｓ、（ｘｉｘ）８００〜９００ｍｓ、（Ｘｘ）９００〜１０００ｍｓ、（ｘｘｉ）１〜２ｓ、（ｘｘｉｉ）２〜３ｓ、（ｘｘｉｉｉ）３〜４ｓ、（ｘｘｉｖ）４〜５ｓ、および（ｘｘｖ）＞５ｓからなる群から選択される。

一実施形態によると、質量分析計は、一定のゼロでないＤＣ電圧勾配をイオンガイドの長さまたはイオンガイド経路の少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に沿って維持するように構成される手段を含む。

特に好適な実施形態によると、イオンガイドの１つ以上の部分は、イオン移動度分光計またはセパレータ部分、区分または段を含み得る。イオンは、好ましくは、イオン移動度分光計またはセパレータ部分、区分または段において、そのイオン移動度にしたがって時間的に分離するようにされる。

別の実施形態によると、イオンガイドの１つ以上の部分は、フィールド非対称イオン移動度分光計（「ＦＡＩＭＳ」）部分、区分または段を含み得、イオンは、フィールド非対称イオン移動度分光計（「ＦＡＩＭＳ」）部分、区分または段において、そのイオン移動度の電界強度に対する変化速度にしたがって時間的に分離するようにされる。

上記好適な実施形態によると、バッファガスが好ましくは使用時にイオンガイドの１つ以上の区分内に提供される。一動作モードにおいて、イオンは、好ましくは、イオンガイドの部分または領域内でガス分子と相互作用する際にフラグメンテーションせずに衝突により冷却されるように構成される。

一動作モードにおいて、イオンは、好ましくは、イオンガイドの部分または領域内でガス分子と相互作用する際に加熱されるように構成される。

一動作モードにおいて、イオンは、好ましくは、イオンガイドの部分または領域内でガス分子と相互作用する際にフラグメンテーションされるように構成される。

一動作モードにおいて、イオンは、好ましくは、イオンガイドの部分または領域内でガス分子と相互作用する際に展開（unfold）または少なくとも部分的に展開するように構成される。

一動作モードにおいて、イオンは、好ましくは、イオンガイドの部分または領域内に軸方向にトラップされる。

質量分析計は、好ましくは、イオンをイオンガイド中へ注入するための手段を含む。イオンを注入するための手段は、好ましくはイオンガイド中へ注入されるイオンが通り得る、１、２、３個または３個より多くの個別のイオンガイドチャネルまたは入力イオンガイド領域を含み得る。イオンを注入するための手段は、複数の電極を含み得、各電極は、好ましくは、１、２、３個または３個より多くの開口を含む。イオンを注入するための手段は、１つ以上の偏向電極を含み得る。好ましくは、イオンを１つ以上のイオンガイドチャネルまたは入力イオンガイド領域からイオンガイド中へ方向づけるために、１つ以上の電圧が１つ以上の偏向電極に印加される。

一実施形態によると、質量分析計は、好ましくは、イオンをイオンガイドから排出するための手段をさらに含む。イオンを排出するための手段は、好ましくは、イオンガイドから排出されるイオンが通り得る、１、２、３個または３個より多くの個別のイオンガイドチャネルまたは出口イオンガイド領域を含む。イオンを排出するための手段は、複数の電極を含み得、各電極は、１、２、３個または３個より多くの開口を含む。一実施形態によると、イオンを排出するための手段は、好ましくは、１つ以上の偏向電極をさらに含む。好ましくは、イオンをイオンガイドから１つ以上のイオンガイドチャネルまたは出口イオンガイド領域中へ方向づけるために、１つ以上の電圧が１つ以上の偏向電極に印加される。

質量分析計は、好ましくは、一動作モードにおいて、イオンガイドの少なくとも一部分を（ｉ）＞１．０×１０^-3ｍｂａｒ、（ｉｉ）＞１．０×１０^-2ｍｂａｒ、（ｉｉｉ）＞１．０×１０^-1ｍｂａｒ、（ｉｖ）＞１ｍｂａｒ、（ｖ）＞１０ｍｂａｒ、（ｖｉ）＞１００ｍｂａｒ、（ｖｉｉ）＞５．０×１０^-3ｍｂａｒ、（ｖｉｉｉ）＞５．０×１０^-2ｍｂａｒ、（ｉｘ）１０^-4〜１０^-3ｍｂａｒ、（ｘ）１０^-3〜１０^-2ｍｂａｒ、および（ｘｉ）１０^-2〜１０^-1ｍｂａｒからなる群から選択される圧力に維持するための手段を含む。

質量分析計は、好ましくは、一動作モードにおいて、イオンガイドの少なくとも長さＬを圧力Ｐに維持するための手段を含み、積Ｐ×Ｌは、（ｉ）≧１．０×１０^-3ｍｂａｒ ｃｍ、（ｉｉ）≧１．０×１０^-2ｍｂａｒ ｃｍ、（ｉｉｉ）≧１．０×１０^-1ｍｂａｒ ｃｍ、（ｉｖ）≧１ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖ）≧１０ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖｉ）≧１０²ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖｉｉ）≧１０³ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖｉｉｉ）≧１０⁴ｍｂａｒ ｃｍ、および（ｉｘ）≧１０⁵ｍｂａｒ ｃｍからなる群から選択される。

上記好適な実施形態によると、質量分析計は、好ましくは、（ｉ）エレクトロスプレーイオン化（「ＥＳＩ」）イオン源、（ｉｉ）大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源、（ｉｉｉ）大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）イオン源、（ｉｖ）マトリックス支援レーザ脱離イオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源、（ｖ）レーザ脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源、（ｖｉ）大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源、（ｖｉｉ）シリコンを用いた脱離イオン化（「ＤＩＯＳ」）イオン源、（ｖｉｉｉ）電子衝突（「ＥＩ」）イオン源、（ｉｘ）化学イオン化（「ＣＩ」）イオン源、（ｘ）電界イオン化（「ＦＩ」）イオン源、（ｘｉ）電界脱離（「ＦＤ」）イオン源、（ｘｉｉ）誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオン源、（ｘｉｉｉ）高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオン源、（ｘｉｖ）液体二次イオン質量分析（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源、（ｘｖ）脱離エレクトロスプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源、および（ｘｖｉ）ニッケル−６３放射性イオン源からなる群から選択されるイオン源をさらに含む。質量分析計は、連続またはパルス化イオン源をさらに含み得る。

質量分析計は、閉ループイオンガイドの上流および／または内部および／または下流に配置される１つ以上の質量フィルタをさらに含み得る。１つ以上の質量フィルタは、（ｉ）四重極ロッドセット質量フィルタ、（ｉｉ）飛行時間質量フィルタまたは質量分析器、（ｉｉｉ）ウィーンフィルタ、および（ｉｖ）扇形磁場質量フィルタまたは質量分析器からなる群から選択され得る。特に好適な実施形態によると、１つ以上の質量フィルタが閉ループイオンガイドの一部分を形成し得る。

一実施形態によると、質量分析計は、閉ループイオンガイドの上流および／または内部および／または下流に配置される１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップを含み得る。１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップは、
（ｉ）四重極ロッドセット、六重極ロッドセット、八重極ロッドセットまたは８個より多くのロッドを含むロッドセットを含む多重極ロッドセットまたはセグメント化多重極ロッドセットイオントラップまたはイオンガイド、
（ｉｉ）開口を有する複数の電極または少なくとも２、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０もしくは１００個の電極を含むイオントンネルまたはイオンファネルイオントラップまたはイオンガイドであって、使用時にイオンは、開口を通って移送され、電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％は、実質的に同じサイズまたは面積の開口を有するか、またはサイズまたは面積が漸進的により大きくおよび／またはより小さくなる開口を有する、イオントンネルまたはイオンファネルイオントラップまたはイオンガイド、
（ｉｉｉ）１スタックまたはアレイの平面、プレートまたはメッシュ電極であって、１スタックまたはアレイの平面、プレートまたはメッシュ電極は、複数のまたは少なくとも２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９もしくは２０個の平面、プレートまたはメッシュ電極を含むか、または平面、プレートまたはメッシュ電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％は、使用時にイオンが走行する平面内に概して配置される、１スタックまたはアレイの平面、プレートまたはメッシュ電極、および
（ｉｖ）イオントラップまたはイオンガイドの長さに沿って軸方向に配置される複数のグループの電極を含むイオントラップまたはイオンガイドであって、各グループの電極は、（ａ）第１および第２の電極ならびにイオンをイオンガイド内に第１の半径方向に閉じ込めるためにＤＣ電圧またはポテンシャルを第１および第２の電極に印加するための手段と、（ｂ）第３および第４の電極ならびにイオンをイオンガイド内に第２の半径方向に閉じ込めるためにＡＣまたはＲＦ電圧を第３および第４の電極に印加するための手段とを含む、イオントラップまたはイオンガイド
からなる群から選択され得る。

１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップは、好ましくは、イオントンネルまたはイオンファネルイオンガイドまたはイオントラップを含み、電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％は、好ましくは、（ｉ）≦１．０ｍｍ、（ｉｉ）≦２．０ｍｍ、（ｉｉｉ）≦３．０ｍｍ、（ｉｖ）≦４．０ｍｍ、（ｖ）≦５．０ｍｍ、（ｖｉ）≦６．０ｍｍ、（ｖｉｉ）≦７．０ｍｍ、（ｖｉｉｉ）≦８．０ｍｍ、（ｉｘ）≦９．０ｍｍ、（ｘ）≦１０．０ｍｍ、および（ｘｉ）＞１０．０ｍｍからなる群から選択される内径または寸法を有する。

１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップは、好ましくは、イオンを１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップ内に半径方向に閉じ込めるために、ＡＣまたはＲＦ電圧を１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップの複数の電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％に印加するように構成および適合される第２のＡＣまたはＲＦ電圧手段をさらに含む。

１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップは、好ましくは、１ビームまたはグループのイオンを受け取り、１ビームまたはグループのイオンを変換または分割し、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０個の別々のパケットのイオンが任意の特定の時間に１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップ内に閉じ込めおよび／または隔離されるように構成および適合される。各パケットのイオンは、好ましくは、１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップ内に形成される別々の軸方向ポテンシャル井戸内に別々に閉じ込めおよび／または隔離される。

質量分析計は、一動作モードにおいて、少なくともいくつかのイオンを１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップの軸方向長さの少なくとも１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％を通ってまたはそれに沿って上流および／または下流へ駆動するように構成および適合される手段を含み得る。

質量分析計は、少なくともいくつかのイオンを１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップの軸方向長さの少なくとも１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％に沿って下流および／または上流へ駆動するために、１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくはポテンシャルまたは１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくはポテンシャル波形を１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップを形成する電極に印加するように構成および適合される過渡ＤＣ電圧手段をさらに含み得る。

質量分析計は、少なくともいくつかのイオンを１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップの軸方向長さの少なくとも１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％に沿って下流および／または上流へ駆動するために、２つ以上の位相シフトＡＣまたはＲＦ電圧を１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップを形成する電極に印加するように構成および適合されるＡＣまたはＲＦ電圧手段を含み得る。

一実施形態によると、質量分析計は、１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップの少なくとも一部分を（ｉ）＞０．０００１ｍｂａｒ、（ｉｉ）＞０．００１ｍｂａｒ、（ｉｉｉ）＞０．０１ｍｂａｒ、（ｉｖ）＞０．１ｍｂａｒ、（ｖ）＞１ｍｂａｒ、（ｖｉ）＞１０ｍｂａｒ、（ｖｉｉ）＞１ｍｂａｒ、（ｖｉｉｉ）０．０００１〜１００ｍｂａｒ、および（ｉｘ）０．００１〜１０ｍｂａｒからなる群から選択される圧力に維持するように構成および適合される手段をさらに含む。

衝突、フラグメンテーションまたは反応デバイスが閉ループイオンガイドの上流および／または内部および／または下流に設けられ得る。衝突、フラグメンテーションまたは反応デバイスは、好ましくは、衝突誘起解離（「ＣＩＤ」）によってイオンをフラグメンテーションするように構成および適合される。しかし、他の実施形態によると、衝突、フラグメンテーションまたは反応デバイスは、（ｉ）表面誘起解離（「ＳＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｉ）電子移動解離（「ＥＴＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｉｉ）電子捕獲解離（「ＥＣＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｖ）電子衝突または衝撃解離フラグメンテーションデバイス、（ｖ）光誘起解離（「ＰＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｖｉ）レーザ誘起解離フラグメンテーションデバイス、（ｖｉｉ）赤外放射誘起解離デバイス、（ｖｉｉｉ）紫外放射誘起解離デバイス、（ｉｘ）ノズル−スキマ間インターフェースフラグメンテーションデバイス、（ｘ）インソースフラグメンテーションデバイス、（ｘｉ）イオン源衝突誘起解離フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｉ）熱または温度源フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｉｉ）電界誘起フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｖ）磁場誘起フラグメンテーションデバイス、（ｘｖ）酵素消化または酵素分解フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉ）イオン−イオン反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉｉ）イオン−分子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉｉｉ）イオン−原子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｘ）イオン−メタステーブルイオン反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘ）イオン−メタステーブル分子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉ）イオン−メタステーブル原子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉｉ）イオンを反応させて付加物または生成物イオンを形成するためのイオン−イオン反応デバイス、（ｘｘｉｉｉ）イオンを反応させて付加物または生成物イオンを形成するためのイオン−分子反応デバイス、（ｘｘｉｖ）イオンを反応させて付加物または生成物イオンを形成するためのイオン−原子反応デバイス、（ｘｘｖ）イオンを反応させて付加物または生成物イオンを形成するためのイオン−メタステーブルイオン反応デバイス、（ｘｘｖｉ）イオンを反応させて付加物または生成物イオンを形成するためのイオン−メタステーブル分子反応デバイス、および（ｘｘｖｉｉ）イオンを反応させて付加物または生成物イオンを形成するためのイオン−メタステーブル原子反応デバイスからなる群から選択され得る。

質量分析計は、好ましくは、閉ループイオンガイドの上流および／または内部および／または下流に配置される質量分析器をさらに含む。質量分析器は、好ましくは、（ｉ）フーリエ変換（「ＦＴ」）質量分析器、（ｉｉ）フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析器、（ｉｉｉ）飛行時間（「ＴＯＦ」）質量分析器、（ｉｖ）直交加速飛行時間（「ｏａＴＯＦ」）質量分析器、（ｖ）軸方向加速飛行時間質量分析器、（ｖｉ）扇形磁場質量分析器、（ｖｉｉ）ポールまたは３Ｄ四重極質量分析器、（ｖｉｉｉ）２Ｄまたは直線四重極質量分析器、（ｉｘ）ペニングトラップ質量分析器、（ｘ）イオントラップ質量分析器、（ｘｉ）フーリエ変換オービトラップ、（ｘｉｉ）静電イオンサイクロトロン共鳴質量分析器、（ｘｉｉｉ）静電フーリエ変換質量分析器、および（ｘｉｖ）四重極ロッドセット質量フィルタまたは質量分析器からなる群から選択される。

本発明の別の局面によると、複数の電極を含む閉ループイオンガイドを通ってイオンをガイドするステップを含む質量分析の方法が提供される。

本発明の別の局面によると、質量フィルタおよび衝突、フラグメンテーションまたは反応デバイスを含む閉ループイオンガイドを含む質量分析計が提供され、一動作モードにおいて、衝突、フラグメンテーションまたは反応デバイスにおいて生成されるフラグメントまたは娘イオンが閉ループイオンガイドを介して質量フィルタに渡る。

本発明の別の局面によると、質量分析の方法であって、
質量フィルタおよび衝突、フラグメンテーションまたは反応デバイスを含む閉ループイオンガイドを準備するステップと、
衝突、フラグメンテーションまたは反応デバイスにおいて生成されたフラグメントまたは娘イオンを閉ループイオンガイドを介して質量フィルタに渡すステップと
を含む方法が提供される。

本発明の別の局面によると、
複数の電極を含む閉ループイオンガイドと、
一動作モードにおいて、イオンガイドの少なくとも長さＬを圧力Ｐに維持する手段であって、積Ｐ×Ｌは、（ｉ）≧１．０×１０^-3ｍｂａｒ ｃｍ、（ｉｉ）≧１．０×１０^-2ｍｂａｒ ｃｍ、（ｉｉｉ）≧１．０×１０^-1ｍｂａｒ ｃｍ、（ｉｖ）≧１ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖ）≧１０ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖｉ）≧１０²ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖｉｉ）≧１０³ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖｉｉｉ）≧１０⁴ｍｂａｒ ｃｍ、および（ｉｘ）≧１０⁵ｍｂａｒ ｃｍからなる群から選択される、手段と、
ＡＣまたはＲＦ電圧を電極に供給するためのＡＣまたはＲＦ電圧手段であって、ＡＣまたはＲＦ電圧は、使用時に、イオンを閉ループイオンガイド内に半径方向に閉じ込めるように作用する擬ポテンシャル井戸を生成する、ＡＣまたはＲＦ電圧手段と、
一定のゼロでないＤＣ電圧勾配をイオンガイドの長さまたはイオンガイド経路の少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に沿って維持するように構成される手段と、
１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくはポテンシャルまたはＤＣ電圧もしくはポテンシャル波形を電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に印加するための手段と
を含む質量分析計が提供される。

イオンガイドは、好ましくは、イオン移動度分光計もしくはセパレータまたは衝突、フラグメンテーションもしくは反応デバイスを含む。

本発明の別の局面によると、質量分析の方法であって、
複数の電極を含む閉ループイオンガイドを準備するステップと、
一動作モードにおいて、イオンガイドの少なくとも長さＬを圧力Ｐに維持するステップであって、積Ｐ×Ｌは、（ｉ）≧１．０×１０^-3ｍｂａｒ ｃｍ、（ｉｉ）≧１．０×１０^-2ｍｂａｒ ｃｍ、（ｉｉｉ）≧１．０×１０^-1ｍｂａｒ ｃｍ、（ｉｖ）≧１ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖ）≧１０ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖｉ）≧１０²ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖｉｉ）≧１０³ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖｉｉｉ）≧１０⁴ｍｂａｒ ｃｍ、および（ｉｘ）≧１０⁵ｍｂａｒ ｃｍからなる群から選択される、ステップと、
ＡＣまたはＲＦ電圧を電極に供給するためのステップであって、ＡＣまたはＲＦ電圧は、イオンを閉ループイオンガイド内に半径方向に閉じ込めるように作用する擬ポテンシャル井戸を生成する、ステップと、
一定のゼロでないＤＣ電圧勾配をイオンガイドの長さまたはイオンガイド経路の少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に沿って維持するステップと、
イオンを駆動または推進するために、１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくはポテンシャルまたはＤＣ電圧もしくはポテンシャル波形を電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％に印加するステップと
を含む方法が提供される。

従来の２Ｄ直線イオントラップおよび３Ｄ四重極イオントラップは、本発明の意味においては、閉ループイオンガイドを含むと解釈されるべきでない。従来のイオントラップにおいて、イオンは、上記好適な実施形態の意味においては、回り道の（circuitous）イオンガイド経路を辿らない。

上記好適な実施形態にかかる質量分析計は、高分解能イオン移動度分離が可能であり、かつまた、好ましくは、性能を損なわず、かつ過度に大きくならずに単純な実験および複雑な実験の両方を行うことができる。

上記好適な実施形態は、閉ループを形成するように配置される１つ以上のイオンガイドに関する。バッファガスが閉ループイオンガイド中に導入されるか、またはその内に存在する。１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形が好ましくは閉ループイオンガイドの少なくとも１区分に印加される。好ましくは、イオンは、好ましくはイオンガイドの少なくとも１区分に印加される１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形によって、所望の方向へ閉ループイオンガイドを通って、またはそれに沿って推進または駆動される。

上記好適な実施形態によると、イオンを閉ループイオンガイド内に半径方向にイオンガイドの中心軸の周りに閉じ込めるために、ＲＦ電圧が１つ以上の閉ループイオンガイドを構成する電極に印加される。イオンは、好ましくはイオンガイド内の半径方向擬ポテンシャル井戸内に閉じ込められる。

イオンガイドのうちの１つ以上は、四重極ロッドセット、六重極ロッドセット、八重極ロッドセット、セグメント化多重極ロッドセット、積重ねリングセット、イオントンネル、イオンファネルまたは平行プレートアセンブリ（サンドイッチプレート）、またはＲＦ電圧を印加して不均一なＲＦ電界を与え得る電極の他の構成を含み得る。

上記好適な実施形態によると、１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形の進行方向にイオンを推進または駆動するために、１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形が好ましくは上記好適なイオンガイドの電極に印加される。

バッファガスが好ましくはイオンガイドのうちの少なくとも１つにおいて提供され、イオンとガス分子との間の衝突が頻繁に生じるようにされる。ガス分子との衝突を使用して、イオンを冷却するか、またはイオンを加熱するかのいずれかが行われ得る。イオンとガス分子との間の衝突は、イオンの運動に対する抗力（drag）を生じさせ得る。この抗力を利用して、イオンをそのイオン移動度にしたがって分離し得る。

ガス分子との衝突を使用して、イオンを冷却または熱化し、その運動エネルギーが低減されるようにし得る。これは、イオンが閉ループ構成において必要に応じて角の周りでガイドされるべき場合に特に有利である。低エネルギーまたは熱化イオンは、好ましくは、ＲＦイオンガイドの中心軸に向かって崩壊する。ガス分子との衝突によってイオンを冷却するために、１０^-4ｍｂａｒを超える圧力が好ましくは必要とされ、さらに好ましくは１０^-3ｍｂａｒを超える圧力が必要とされる。

ガス分子との衝突をさらにおよび／またはあるいは使用してイオンを加熱し、その内部エネルギーが増加されるようにし得る。これは、イオンが展開および／またはフラグメンテーションされるべき場合に必要とされる。

イオンは、まずイオンを比較的高運動エネルギー（一般に、１０または１５ｅＶより大きい）に加速することによってフラグメンテーションするように誘導され得る。次いで、イオンは、好ましくはガス分子中へ衝突される。あるいは、イオンは、十分に高いガス圧力を有する領域を通って加速され得るか、または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形によって十分に高いガス圧力を有する領域を通って推進され得る。約５００〜１０００ｍ／ｓを超える速度でバッファガスを通って推進された分子イオンは、高エネルギーイオン−分子衝突を起こす。高エネルギーイオン−分子衝突は、好ましくはイオンの内部エネルギーの増加を引き起こし、かつ適宜イオンの展開（unfolding）を引き起こし得る。イオンは、あるいはおよび／またはさらにフラグメンテーションするようにされる。ガス分子との衝突によってイオンを加熱およびフラグメンテーションさせるために、１０^-4ｍｂａｒを超える圧力が好ましくは必要とされ、さらに好ましくは１０^-3ｍｂａｒを超える圧力が必要とされる。

イオンの運動がバッファガスの粘性抗力によって妨げられると、イオンは、そのイオン移動度にしたがって分離され得る。ガス圧力および電界強度が同じ条件の場合、比較的高いイオン移動度を有するイオンは、比較的低いイオン移動度を有するイオンよりも速く走行する。この特徴を使用して、イオンを空間的および時間的に分離し得る。イオンをそのイオン移動度にしたがって分離するために、１０^-2ｍｂａｒを超える圧力が好ましくは提供され、さらに好ましくは１０^-1ｍｂａｒを超える圧力が好ましくは提供される。

好適な一実施形態において、上記好適なイオンガイドのうちの１つ以上における圧力は、衝突によって誘起されるイオンの展開および／またはイオンのフラグメンテーションおよび／またはイオンのそのイオン移動度にしたがった分離を可能にするのに十分であり得る。

イオンガイドのうちの１つ以上においてガスが存在すると、好ましくは、イオンの運動が減衰され、イオンの速度が低減され、最終的に前進方向の運動がすべて失われる。したがって、イオンを前進方向へ駆動する手段を設けることが望ましい。好適な一実施形態において、イオンは、好ましくは１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形によって前進方向へ駆動される。１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形を使用して、所望する限り多くの回数イオンを閉ループイオンガイドの周りで駆動し得る。

好ましさが劣る実施形態によると、イオンは、一定の軸方向ＤＣ電圧勾配によって、閉ループイオンガイドの１区分に沿って、またはその周りで前進方向へ駆動され得る。しかし、ある箇所で電圧勾配がイオンの運動に反対するように作用することなしにＤＣ電圧勾配を閉ループの周りに与えることはできない。反対するＤＣ軸方向電界に対抗してイオンを前進方向に駆動するために、１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形がこの箇所で閉ループイオンガイドの電極に重ね合わされ得る。

好適な一実施形態において、イオンは、１つ以上のイオンディフレクタまたはダイバータ（diverter）によって閉ループイオンガイド中へ導入または切り換えられ得る。さらに、好適な一実施形態において、イオンは、１つ以上のディフレクタまたはダイバータによって閉ループイオンガイドから除去、切り換えまたは進路変更され得る。

ここで、本発明の種々の実施形態を、あくまで例として、添付の図面を参照して説明する。

図１は、本発明の好適な一実施形態にかかる閉ループイオンガイドを示す。

図２は、上記好適な実施形態にかかる閉ループイオンガイドを含む質量分析計を示す。

図３Ａは、イオンを好適な閉ループイオンガイド中へ導入するためのデバイスの断面を示す。図３Ｂは、イオンを好適な閉ループイオンガイドから除去するためのデバイスの断面を示す。

図４Ａ〜図４Ｅは、イオンを好適な閉ループイオンガイドへ導入またはそこから除去するためのデバイスを示す。

図５Ａは、質量電荷比が１００であるイオンが０.５ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションを示す。図５Ｂは、質量電荷比が１００であるイオンが０.５ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションであって、２つの偏向電極に印加される電圧が交換され、イオンが異なるチャネル中へ移送されるようにしたシミュレーションを示す。図５Ｃは、質量電荷比が１０００であるイオンが０.５ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションを示す。図５Ｄは、質量電荷比が１０００であるイオンが０.５ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションであって、２つの偏向電極に印加される電圧が交換され、イオンが異なるチャネル中へ移送されるようにしたシミュレーションを示す。

図６Ａは、質量電荷比が１００であるイオンが１×１０^-2ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションを示す。図６Bは、質量電荷比が１００であるイオンが１×１０^-2ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションであって、２つの偏向電極に印加される電圧が交換され、イオンが異なるチャネル中へ移送されるようにしたシミュレーションを示す。図６Ｃは、質量電荷比が１０００であるイオンが１×１０^-2ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションを示す。図６Ｄは、質量電荷比が１０００であるイオンが１×１０^-2ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションであって、２つの偏向電極に印加される電圧が交換され、イオンが異なるチャネル中へ移送されるようにしたシミュレーションを示す。

図７は、イオンがポテンシャル差に打ち克つように前方へ駆動される（そうしなければ、ポテンシャル差はイオンの前方移送に反対するように作用する）好適なイオンガイドの１区分を模式的に示す。

図８Ａは、質量電荷比が１００であるイオンが０.５ｍｂａｒの圧力に維持される好適なイオンガイドのポテンシャル回復区分を通る際の軌跡のシミュレーションを示す。図８Ｂは、質量電荷比が１０００であるイオンが０.５ｍｂａｒの圧力に維持される好適なイオンガイドのポテンシャル回復区分を通る際の軌跡のシミュレーションを示す。

図９Ａは、質量電荷比が１００であるイオンが１×１０^-2ｍｂａｒの圧力に維持される好適なイオンガイドのポテンシャル回復区分を通る際の軌跡のシミュレーションを示す。図９Ｂは、質量電荷比が１０００であるイオンが１×１０^-2ｍｂａｒの圧力に維持される好適なイオンガイドのポテンシャル回復区分を通る際の軌跡のシミュレーションを示す。

図１０Ａは、イオンを閉ループイオンガイドに導入し、およびそこから除去するための閉ループイオンガイド内蔵手段の一実施形態を示す。図１０Ｂは、イオンを閉ループイオンガイドに導入し、およびそこから除去するための閉ループイオンガイド内蔵手段の別の実施形態を示す。図１０Ｃは、イオンを閉ループイオンガイドに導入し、およびそこから除去するための閉ループイオンガイド内蔵手段のさらなる実施形態を示す。

図１１Ａは、イオンを閉ループイオンガイドに導入し、およびそこから除去するための閉ループイオンガイド内蔵手段、およびイオン導入および除去デバイスのイオン移動度セパレータ段からの分離を可能にする差動ポンプ開口の一実施形態を示す。図１１Ｂは、イオンを閉ループイオンガイドに導入し、およびそこから除去するための閉ループイオンガイド内蔵手段、およびイオン導入および除去デバイスのイオン移動度セパレータ段からの分離を可能にする差動ポンプ開口の別の実施形態を示す。図１１Ｃは、イオンを閉ループイオンガイドに導入し、およびそこから除去するための閉ループイオンガイド内蔵手段、およびイオン導入および除去デバイスのイオン移動度セパレータ段からの分離を可能にする差動ポンプ開口のさらなる実施形態を示す。

図１２は、質量フィルタが閉ループイオンガイドに含まれる実施形態を示す。

ここで、図１を参照して本発明の好適な一実施形態を説明する。この好適な実施形態によると、閉ループイオンガイド１を含む質量分析計が提供される。イオンは、好ましくは閉ループイオンガイド１中へ注入され、かつイオンは、好ましくは、イオンガイド１の周りを数回回転または周回するようにされる。次いで、イオンは、好ましくは、イオンガイド１から排出または除去される。上記好適な実施形態によると、イオンは、好ましくは、イオンガイド１の周りを循環する際に、イオンガイドサーキットのある固定箇所を数回通過する。イオンは、好ましくは、一動作モードにおいてイオンガイド１を数回周回する。

イオンガイド１内のイオンは、好ましくは実質的に同時にイオンガイド１の周りを実質的に同じ方向に移動するようにされる。イオンは、例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０回または１０回より多くイオンガイド１の周りを通過または周回した後、イオンガイド１から排出され得る。

イオンガイド１は、好ましくは円形または曲ったイオンガイド経路を含む。しかし、イオンガイド経路が、曲った相互接続区分を有する１つ以上のまっすぐな区分を含み得る実施形態が考えられる。イオンガイド経路は、比較的複雑であり得る。例えば、イオンガイド経路は、迷路状であるか、曲がりくねっている（tortuous）か、またはらせん状（serpentine）であり得る。２Ｄ直線イオントラップまたは３Ｄイオントラップとは対照的に、イオンは、好ましくは閉ループイオンガイド１の周りを周回する。

バッファガスが好ましくは閉ループイオンガイド１の少なくとも一部分または区分内に提供される。一動作モードにおいて、イオンは、バッファガスとの相互作用によって、衝突により冷却、または、選択的に衝突により加熱され得る。一動作モードにおいて、イオンは、イオンがイオンガイド１の一部分内に存在するガス分子と衝突する際にフラグメンテーションされるように加速され得る。別の動作モードにおいて、イオンガイド１の少なくとも一部分がイオン移動度分光計またはセパレータ区分として動作し得る。イオンは、好ましくは、イオンガイド１のイオン移動度分光計またはセパレータ区分を通って、またはその周りで移動する際に、そのイオン移動度にしたがって時間的に分離される。

上記好適な実施形態によると、１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形が好ましくはイオンガイド１の少なくとも１区分上に重ね合わされるか、またはそれに印加される。重ね合わされた過渡ＤＣポテンシャルまたは電圧は、好ましくはイオンを閉ループイオンガイド１の少なくとも一部分の周りで推進または駆動する。イオンは、好ましくは、１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルまたは電圧がイオンガイド１を構成する電極に漸進的に印加されるのと同じ方向に移動するようにされる。

好ましくは、イオンガイド１は、好ましくは１パルスまたはストリームのイオンを閉ループイオンガイド１中へ導入するように構成されるイオン注入手段２を含む。好ましくは、イオンガイド１はまた、好ましくはイオンのうちの少なくともいくつかを閉ループイオンガイド１から外部へ進路変更するように構成されるイオン排出手段３をさらに含む。イオンガイド１から排出されたイオンは、さらなる分析にかけられ得、かつ／またはイオン検出器（図示せず）によって検出され得る。

上記好適な実施形態によると、閉ループイオンガイド１は、複数の電極を含む積重ねリングイオンガイドを含む。各電極は、好ましくはイオンが使用時に移送される開口を含む。閉ループイオンガイド１を形成する電極の開口は、好ましくはすべて同じサイズである。別の実施形態において、電極のうちの少なくとも６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％または９５％は、実質的に同じサイズの開口を有する。

イオンガイド１の隣り合う電極は、好ましくはＡＣまたはＲＦ電圧源の互いに反対の位相に接続される。ＡＣまたはＲＦ電圧は、好ましくはイオンガイド１の電極に印加され、かつ好ましくはイオンが半径方向擬ポテンシャル井戸内のイオンガイド１内に半径方向に閉じ込められるようにする。

好ましくはイオンガイド１の電極に印加される１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形は、好ましくは、イオンガイド１の長さに沿って、および／またはその周りで有効に移動または回転する１つ以上のポテンシャルの山または障壁を形成する。１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形は、好ましくは、１つ以上のポテンシャルの山または障壁がイオンガイドの長さまたはサーキットに沿って、またはそれの周りで所定の方向に移動するように、イオンガイド１を形成する一続きの電極に漸進的に印加される。イオンは、好ましくは、イオンガイド１に沿って、またはそれの周りで、ポテンシャルの山または障壁が漸進的に電極に印加されるのと同じ方向または向きに推進または駆動される。

イオンガイド１は、好ましくは真空チャンバ内に設けられる。真空チャンバは、好ましくは、使用時に１０^-3〜１０ｍｂａｒの範囲内の圧力に維持される。好ましさが劣る実施形態によると、真空チャンバは、１０ｍｂａｒより大きな圧力から大気圧またはその近傍の圧力までの圧力に維持され得る。好ましさが劣る実施形態によると、真空チャンバは、１０^-3ｍｂａｒより低い圧力で維持され得る。

ガスがイオンガイド１内に存在することによって、好ましくはイオン−分子衝突が生じ、それにより好ましくはイオンが冷却され、その平均運動エネルギーが低減される。イオンの運動エネルギーが低減されると、イオンは、イオンガイド１の中心軸に向かって崩壊する。

あるいは、イオンとガス分子との間の衝突が比較的高エネルギーであるように構成されると、イオンは加熱され、その内部エネルギーが増加される。加熱が十分であれば、生体分子（タンパク質など）などの複雑なイオンが展開または少なくとも部分的に展開され、これによりその断面面積が増加され得る。複雑な分子が展開または部分的に展開すると、これにより、次いでそのイオン移動度の低減が生じる。イオンがさらに加熱されると、イオンは、フラグメントまたは娘イオンにフラグメンテーションするようにされ得る。

イオン−分子衝突が十分に頻繁である場合、バッファガスは、粘性抗力をイオンの運動に与える。ガスの粘性抗力ならびに電極に印加される１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形の１つ以上のポテンシャルの山または障壁の振幅および平均速度が適切に設定される場合、イオンは、イオンガイド１の周りを平行移動されているポテンシャルの山または障壁を、時々、越える。これらの条件下において、イオンは、そのイオン移動度にしたがって分離し始める。イオンの移動度が低ければ低いほど、イオンがイオンガイド１の一部分の周りを平行移動または回転されているポテンシャルの山または障壁を超える可能性が高くなる。その結果、異なるイオン移動度のイオンは、好ましくはイオンガイド１の周りを異なる平均速度で輸送され、したがって時間的に分離される。

閉ループイオンガイド１の１つ以上の段または区分は、イオン移動度分光計またはセパレータ区分を含み得る。ここで、イオンは、好ましくはそのイオン移動度にしたがって時間的に分離される。別の実施形態によると、イオンは、閉ループイオンガイド１の１つ以上の段または区分において、展開または部分的に展開するように誘導され得る。別の実施形態によると、イオンは、閉ループイオンガイド１の１つ以上の段または区分においてフラグメンテーションするように誘導され得る。段または区分の種々の異なる並び換えまたは組み合わせが提供される、さらなる実施形態が考えられる。したがって、例えば、イオン移動度分離段の後段にイオンフラグメンテーション段が設けられ得る。

バッファガスが閉ループイオンガイド１の１つ以上の区分内に提供されると、イオンは、イオン運動に対する所定の程度の抵抗を受ける。したがって、イオンの閉ループイオンガイド１の周りの数回の循環を支援するために、イオンガイド１の少なくとも一部分または区分の周りでイオンを推進または駆動するための手段が好ましくは設けられる。好適な実施形態によると、イオンガイド１からの排出が所望されるまで少なくともいくつかのイオンを実質的に連続に閉ループイオンガイド１の周りで推進するために、１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形がイオンガイド１を形成する電極に印加され得る。

イオンは、一定の軸方向ＤＣ電圧勾配をイオンガイド１の少なくとも一部分に沿って重ね合わせることによって、閉ループイオンガイド１の少なくとも一部分に沿って、またはそれの周りで駆動され得る。しかし、閉ループにおいて、ループの周りの軸方向ＤＣ電圧勾配の積分は、ゼロに等しいのがよい。したがって、イオンを一方向に駆動するためにＤＣ電圧勾配がイオンガイド１の１区分にわたってまたは沿って印加されると、サーキットがそれ自身に接続する閉ループイオンガイド１の周りのある他の箇所で、イオンは、イオンの前方移送に反対するように作用するＤＣ電圧勾配を受ける。

上記好適な実施形態によると、１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形は、イオンがＤＣ電圧勾配を受ける箇所でイオンガイド１を形成する電極に印加され得る。そうしなければ、ＤＣ電圧勾配は、イオンの前方移送に反対するように作用する。過渡ＤＣ電圧またはポテンシャルをイオンガイド１にこの箇所で印加することで、好ましくは、ＤＣ電圧勾配を越えて、わたって、または対抗してイオンを推進することが支援される。そうしなければ、ＤＣ電圧勾配は、イオンの前方移送に反対するように作用する。

別の実施形態によると、イオンガイド１は、イオンが使用時にイオンガイド１の長さにわたってまたは沿って走行する平面において一般にまたは実質的に配置される複数のプレート電極を含み得る。イオンガイド１は、上側および／または下側プレート電極を含み得る。上側および／または下側プレート電極は、軸方向にセグメント化され得る。少なくともいくつかのイオンをイオンガイド１の長さまたは周回の少なくとも一部分に沿って、またはそれの周りで駆動するために、１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形がセグメント化された上側および／または下側プレート電極に印加され得る。イオンが好ましくはイオンガイド.内に半径方向に閉じ込められるように、ＡＣまたはＲＦ電圧の互いに反対の位相が、好ましくは、上側および下側プレート電極の間に配置された隣り合うプレート電極に印加される。１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形が上側および下側プレート電極の間に配置されたプレート電極に印加されてもよい。

好ましさが劣る実施形態によると、閉ループイオンガイド１は、セグメント化ロッドセットイオンガイドを含み得る。隣り合うロッドは、好ましくはＡＣまたはＲＦ供給源の互いに反対の位相に接続される。好ましくはイオンガイドの長さの周りで、およびそれに沿って移動する１つ以上のポテンシャルの山または障壁が形成されるように、１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形が好ましくはロッドセグメントの１つ以上に印加される。１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形は、１つ以上のポテンシャルの山または障壁が好ましくはイオンガイドの軸に沿ってイオンが推進または駆動されるべき方向へ移動するように、好ましくは漸進的に一続きのロッドセグメントに印加される。

好ましさが劣る実施形態によると、イオンガイド１は、リングポール構成を形成するようにロッド電極がリング電極の開口内に設けられるよう、ロッドセットとロッドセットを囲む複数のリング電極との組み合わせを含み得る。隣り合うロッド電極は、好ましくはＡＣまたはＲＦ供給源の互いに反対の位相に接続される。１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルの山または障壁がロッドセット内に形成されるイオンガイド領域内に生成されるように、１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形が、好ましくは、リング電極に印加される。１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形は、１つ以上のポテンシャルの山または障壁がイオンガイドの軸に沿って、またはイオンガイドの周りで、イオンを推進または駆動したい方向へ移動するように、好ましくは漸進的に一続きのリング電極に印加される。

本発明の好適な一実施形態にかかる質量分析計を図２に示す。質量分析計は、好ましくは、イオン源４、イオンを閉ループイオンガイド１中に注入するためのイオンゲートまたはデバイス２、イオンを閉ループイオンガイド１から排出するためのイオンゲートまたはデバイス３、および好ましくはイオンガイド１の下流に配置される質量分析器５を含む。閉ループイオンガイド１中に注入されたイオンは、好ましくは閉ループイオンガイド１の周りを１回以上通過または周回する。少なくともいくつかのイオンは、好ましくはイオンゲートまたはデバイス３によってイオンガイド１から排出され、かつイオンは、好ましくは質量分析器５へ前方移送され、次いで質量分析器５においてイオンは質量分析される。

イオン源４は、レーザ脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源、マトリックス支援レーザ脱離イオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源、またはシリコンを用いた脱離イオン化（「ＤＩＯＳ」）イオン源などのパルス化イオン源を含み得る。あるいは、イオン源４は、連続イオン源を含み得る。イオン源４が連続イオン源を含む場合、イオンを格納し、かつ周期的にイオンを放出するためのイオントラップが閉ループイオンガイド１の上流に設けられ得る。連続イオン源は、エレクトロスプレーイオン化（「ＥＳＩ」）イオン源、大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）イオン源、電子衝突（「ＥＩ」）イオン源、大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源、脱離エレクトロスプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源、化学イオン化（「ＣＩ」）イオン源、高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオン源、液体二次イオン質量分析（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源、電界イオン化（「ＦＩ」）イオン源、または電界脱離（「ＦＤ」）イオン源を含み得る。イオン源４は、別の形態の連続または擬連続イオン源を含み得る。

多重極ロッドセット質量フィルタ、イオンファネル、四重極質量フィルタ、ウィーンフィルタ、飛行時間質量フィルタもしくは質量分析器、または扇形磁場質量フィルタもしくは質量分析器などの１つ以上の質量選択段が閉ループイオンガイド１の上流および／または下流に設けられ得る。

多重極ロッドセットイオンガイド、積重ねリングイオンガイド、イオントンネルイオンガイド、イオンファネルイオンガイドまたは積重ねプレートイオンガイドなどの１つ以上のＡＣまたはＲＦイオンガイドが、イオン源４の下流に、かつ好ましくは、イオンを好適な閉ループイオンガイド１中へ注入するように好ましくは構成されるイオンゲートまたはデバイス２の上流に設けられ得る。

質量分析器５は、好ましくは直交加速飛行時間質量分析器を含む。しかし、他の実施形態によると、質量分析器５は、軸方向加速飛行時間質量分析器、四重極質量分析器、３Ｄ四重極イオントラップ、直線四重極イオントラップ、四重極質量フィルタ、扇形磁場質量分析器、イオンサイクロトロン共鳴質量分析器またはオービトラップ質量分析器を含み得る。質量分析器５は、質量依存性共鳴周波数のフーリエ変換を使用する上記種類の質量分析器の変形例を含み得る。

一実施形態によると、イオンを閉ループガイド１中へ導入または注入するための手段２および／またはイオンを閉ループイオンガイド１から除去または排出するための手段３は、複数のイオン入口および／またはイオン出口ポートを含む積重ねプレートイオンガイド区分を含み得る。イオンガイド区分は、連続ストリームのイオンが１つのイオンガイド経路またはチャネルから別のイオンガイド経路またはチャネルへ合併、分割または切り換えされることを可能にするように構成され得る。

本発明の一実施形態によると、イオンを閉ループイオンガイドに導入するための手段２および／またはイオンを閉ループイオンガイド１から除去または選択するための手段３は、閉ループイオンガイド１の一体部分を形成し得る。イオンを閉ループイオンガイド１中へ導入し、かつ／またはイオンを閉ループイオンガイド１から排出するためのイオン選択デバイス２、３は、閉ループイオンガイド１と実質的に同じ圧力に維持され得る。

図３Ａは、イオンを閉ループイオンガイド１中へ導入または注入するために使用され得るデバイスの断面を示す。図３Ｂは、イオンを閉ループイオンガイド１から除去または排出するために使用され得るデバイスの断面を示す。

図４Ａは、イオンを閉ループイオンガイド１中へ導入するか、またはイオンを閉ループイオンガイド１から除去するかのいずれかのために使用され得る図３Ａおよび図３Ｂに示すデバイスと同様のデバイスの斜視図を示す。図４Ａに示すようなデバイスは、好ましくは、図４Ａ、図４Ｄおよび図４Ｅに示すような、それぞれ２つの円形開口を有する複数のリング電極６を含む第１の区分を有する。２つの開口７、８の間の分離または間隔は、第１の区分の長さに沿って実質的に一定のままであり得る（例えば、図３Ａを参照）。あるいは、図４Ｄに示すような一実施形態によると、電極６のうちの１つは、他の電極内の開口よりも互いの間隔がより狭い２つの開口７、８を含み得る。他の電極内の開口よりも互いの間隔がより狭い２つの開口を有する電極６は、好ましくは１対の偏向電極９、１０に隣接するように配置される。

図３Ａおよび図４Ａは、第１の区分の下流に配置される１対の偏向電極９、１０を示す。偏向電極９、１０の下流にイオンガイドの第２の区分が好ましくは設けられる。イオンガイドの第２の区分は、好ましくは複数のリング電極１１を含む。各リング電極１１は、好ましくは図４Ｂに示すように１つの開口を含む。第２の区分におけるリング電極１１の開口は、好ましくは実質的に同じサイズである。

好ましさが劣る実施形態によると、第１の区分における電極６および第２の区分における電極１１は、非円形開口を含み得る。例えば、電極６、１１は、正方形または三角形開口を含み得る。

上記好適な実施形態によると、第１および／または第２の区分内の隣り合う電極は、好ましくはＡＣまたはＲＦ供給源の互いに反対の位相に接続される。電極６、１１に印加されるＡＣまたはＲＦ電圧は、好ましくはイオンガイド内に形成される擬ポテンシャル井戸内に半径方向にイオンが閉じ込められるようにする。ＡＣまたはＲＦ電圧はまた、イオンをデバイスの中心区分内に閉じ込めるために偏向電極９、１０に印加され得る。

好ましくは使用時にイオンガイド１の第１および／または第２の区分の長さに沿って平行移動される１つ以上のポテンシャルの山または障壁が好ましくは生成されるように、１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形が好ましくは第１および／または第２の区分における電極の１つ以上に印加される。１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧または１つ以上の過渡ＤＣポテンシャルもしくは電圧波形は、１つ以上のポテンシャル山または障壁が好ましくはイオンガイド１の軸に沿って、イオンを推進または駆動したい方向に移動するように、好ましくは一続きの電極に漸進的に印加される。

第１の区分における電極６が２つより多くの開口を含み得、例えば、３つ以上の入力イオンガイドチャネルが設けられることによって、種々の異なるチャネルからのイオンが必要に応じて閉ループイオンガイド１中へ注入されることが可能となる他の実施形態が考えられる。

上記好適な実施形態によると、２つの偏向電極９、１０は、好ましくは使用時にＤＣ電圧が印加され、それにより好ましくは偏向電極９、１０を通過したイオンビームが特定の方向へ進路変更または偏向されるようにする。例えば、図３Ｂおよび図４Ａに示すデバイスは、イオンが１つの開口を有する電極を含むイオンガイドの区分から偏向電極９、１０を通ってイオンガイドの別の区分内に設けられる２つのイオンガイドチャネルのうちの１つに渡るように配置され得る。したがって、イオンは、偏向電極９、１０によってイオンガイド１の区分の２つの開口７、８のうちの１つの内部に配置されるイオンガイド経路中に偏向または進路変更される。

図３Ｂは、閉ループイオンガイド１内のイオンがイオンガイドから２つのチャネルのうちの１つに排出され得る実施形態を示す。２つの偏向電極９、１０は、好ましくは、イオンビームを偏向電極９、１０の下流に配置される電極区分内に設けられる２つのチャネルのうちの１つの中へ偏向するために、ＤＣ電圧がそれらに印加されるように配置される。同様に、図３Ａを参照して、イオンを入力イオンチャネルから閉ループイオンガイド中へガイドするために、適切なＤＣ電圧が偏向電極９、１０に印加され得る。

偏向レンズが好ましくは使用され、イオンを閉ループイオンガイド中へ注入するか、かつ／またはそこから排出する。偏向レンズは、好ましくは１対の電極９、１０を含む。しかし、イオンビームを進路変更または偏向するように構成される３つ以上の電極を含む偏向レンズが設けられ得る他の実施形態が考えられる。偏向レンズまたは偏向電極９、１０によって形成される開口は、好ましくは円形であり、かつ各偏向電極９、１０は、好ましくは半円形開口を含む。しかし、偏向レンズが、非円形開口を一緒になって形成する１つ以上の偏向電極を含み得る他の実施形態が考えられる。

種々のシミュレーションを１対の偏向電極によって分離された２つの区分を含むイオンガイドのコンピュータモデルを使用して行った。シミュレーションは、イオンガイドのモデルを使用して行った。ここで、イオンは、１つのイオンガイド領域内に閉じ込められた。次いで、イオンは、２つの偏向電極によって、偏向電極の下流に配置されるイオンガイドの別の区分内に設けられる２つのイオンガイドチャネルのうちの１つ中に進路変更または偏向された。１つのイオンガイドチャネルを含むイオンガイドの上流区分内の電極の開口の直径を５ｍｍであるとモデル化した。イオンガイドのすべての電極を厚さが０.５ｍｍであり、電極間間隔が１ｍｍであるとしてモデル化した。

２つのイオンガイドチャネルを含むイオンガイドの下流区分内の電極を、直径がそれぞれ４ｍｍの２つの開口を有する電極を含むとしてモデル化した。２つの開口を５ｍｍの間隔（中心間距離）をあけて離されるとしてモデル化した。ただし、２つの偏向電極に最も近い電極は除く。２つの偏向電極に最も近い電極は、それぞれ直径が４ｍｍであり、４．４ｍｍの間隔（中心間距離）をあけて離される２つの開口を有するとしてモデル化した。

２つの偏向電極は、１ｍｍ厚であるとしてモデル化し、かつ２つの偏向電極によって形成される中心開口は、直径が５ｍｍであるとしてモデル化した。２つの偏向電極は、他方の電極から１ｍｍの間隔をあけて離されるとしてモデル化した。

図５Ａ〜図５Ｄは、上記のようなイオンガイドを通るイオン軌跡のＳＩＭＩＯＮコンピュータシミュレーションを示す。ＳＩＭＩＯＮコンピュータシミュレーションにおいて、イオンは、図の右から左へ移動した。使用したＳＩＭＩＯＮモデルは、イオンとバッファガスとの衝突を考慮した。図５Ａ〜図５Ｄに示すシミュレーションした軌跡のすべてについて、バッファガスは、圧力が０.５ｍｂａｒのアルゴンとしてモデル化した。

ＲＦ電圧は、イオンガイドの上流および下流区分内の電極に印加されるとしてモデル化した。電極に印加されるＲＦ電圧は、振幅が２００Ｖピークトゥピークであり、かつ周波数が２.７ＭＨｚであるとしてモデル化した。

振幅が１０Ｖである過渡ＤＣ電圧は、連続する電極対に１０μｓ間印加され、その後次の近接する電極対に印加されるとしてモデル化した。また、偏向電極の上流の電極は、＋１５Ｖの一定のＤＣバイアスに維持されるとしてモデル化し、他方２つの偏向電極の下流に配置される電極は、０ＶのＤＣバイアスに保持されるとしてモデル化した。２つの偏向電極に最も近く、かつ偏向電極の下流に配置される電極は、２Ｖのポテンシャルに保持されるとしてモデル化した。２つの偏向電極は、１８Ｖおよび７Ｖのポテンシャルに保持されるとしてモデル化した。

図５Ａは、質量電荷比が１００である５個のイオンがイオンガイドの区分を通る軌跡を示す。イオンは、イオンガイドの中心軸から±１ｍｍの範囲内に開始位置を有した。イオンは、２つの偏向電極の下流に配置されるイオンガイドの区分における開口のうちの１つにおいて規定されるイオンガイド領域またはチャネル中へうまく方向づけられた。

２つの偏向電極に印加されるＤＣポテンシャルを変更または逆転させることによって、イオンビームがイオンガイド内の２つのチャネルのうちの他方中へガイドされ得ることは明らかである。図５Ｂは、２つの偏向電極に印加されるポテンシャルが交換または逆転された場合のシミュレーション結果を示す。次いで、イオンは、２つの偏向電極の下流に配置されるイオンガイド区分内の２つのチャネルのうちの他方中へ進路変更された。

図５Ｃは、図５Ａに関連して上記したシミュレーションのために使用された条件と同様であるが、イオンの質量電荷比が１０００に増加された条件下のシミュレーション結果を示す。同じく、図５Ｄは、図５Ｂに関連して上記したシミュレーションのために使用された条件と同様であるが、イオンの質量電荷比が１０００に増加された条件下のシミュレーション結果を示す。図５Ａ〜図５Ｄから明らかなように、デバイスがイオンの質量電荷比に関係なくイオンを所望のチャネル中へ進路変更または偏向できる。

図６Ａ〜図６Ｄは、図５Ａ〜図５Ｄに関連してモデル化および上記した条件と同様の条件下であるが、アルゴンガスの圧力を１×１０^-2ｍｂａｒに低減されたとしてモデル化し、かつ電極に印加される過渡ＤＣ電圧の振幅を１Ｖに低減されたとしてモデル化したシミュレーション結果を示す。その他すべてのパラメータは、図５Ａ〜図５Ｄに関連して上記したシミュレーションと同じであった。図６Ａ〜図６Ｄから明らかなように、イオンは、ガス圧力が比較的低く、かつ電極に印加される過渡ＤＣ電圧またはポテンシャルの振幅も比較的低いシミュレーション条件下で所望のチャネル中へ方向づけられた。

上記好適な実施形態にかかる閉ループイオンガイドは、イオンガイドの長さに沿ったある箇所で、イオンの前方移送に反対するように作用する軸方向ＤＣポテンシャル勾配を有し得る。イオンに閉ループの周りで複数回の周回を完了させるために、イオンをポテンシャル勾配を越えて強制、推進または駆動する手段が好ましくは設けられる。そうしなければ、ポテンシャル勾配は、イオンの前方移送に反対する可能性がある。

図７は、どのようにイオンがＤＣポテンシャル勾配に対抗して強制、推進または駆動され得るか（そうしなければ、ポテンシャル勾配は、イオンの前方移送に反対するように作用する）を示すようにモデル化したイオンガイド１２の１区分を示す。図７に示すようなイオンガイド区分１２において、イオンは、イオンガイドの右側から左側へ移送されるとしてモデル化した。イオンの移送は、右から左へ増加するＤＣポテンシャル勾配によって反対される。ポテンシャル勾配の高さは、１５Ｖであるとしてモデル化した。イオンガイド区分１２の電極は、直径が５ｍｍである開口を有するとしてモデル化した。バッファガスは、存在し、かつ０.５ｍｂａｒの圧力に維持されるアルゴンを含むとしてモデル化した。

ＲＦ電圧は、イオンをイオンガイド区分１２内に半径方向に閉じ込めるためにイオンガイド区分１２の電極に印加されるとモデル化した。ＲＦ電圧は、振幅が２００Ｖピークトゥピークであり、かつ周波数が２.７ＭＨｚであるとしてモデル化した。

振幅が２５Ｖである過渡ＤＣ電圧は、連続する電極対に１０μｓ間印加され、その後近接する電極対に印加されるとしてモデル化した。

図８Ａは、質量電荷比が１００であり、かつ図７に示すようなイオンガイド区分１２を通るイオンのＳＩＭＩＯＮシミュレーションの結果を示す。図８Ｂは、質量電荷比が１０００であり、かつイオンガイド区分１２を通るイオンのＳＩＭＩＯＮシミュレーションの結果を示す。両方の場合において、イオンは、イオンガイド区分１２の中心軸から±１ｍｍに開始位置を有するとしてモデル化した。図８Ａおよび８Ｂから明らかなように、イオンガイド区分１２の電極に印加される過渡ＤＣ電圧は、反対するＤＣポテンシャル勾配に対抗してイオンガイド区分１２に沿ってイオンを輸送または強制するのに有効である。

図９Ａは、図８Ａに示したシミュレーションと同様であるが、アルゴンガスのガス圧力を１×１０^-2ｍｂａｒに低減されたとしてモデル化したシミュレーションの結果を示す。図９Ｂは、図８Ｂに示したシミュレーションと同様であるが、１×１０^-2ｍｂａｒに低減されたアルゴンのガス圧力でのシミュレーションの結果を示す。図９Ａおよび図９Ｂに示すシミュレーションにおいて、イオンガイド区分１２の電極に印加される過渡ＤＣ電圧の振幅は、２５Ｖから１５Ｖに低減され、かつ電極に印加されるＲＦ電圧は、２００Ｖピークトゥピークから２６０Ｖピークトゥピークに増加された。図９Ａおよび図９Ｂから明らかなように、イオンは、より低い振幅を有する過渡ＤＣ電圧またはポテンシャルを電極に印加することによって、より低い圧力で、反対するＤＣポテンシャル勾配を越えて駆動され得る。

本発明の種々のさらなる実施形態が考えられ、それらをここで図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して説明する。これらのさらなる実施形態によると、イオンを閉ループイオンガイド中へ導入するための手段およびイオンを閉ループイオンガイドから除去する手段を含むイオンガイドが設けられる。イオンを閉ループイオンガイド中へ導入するための手段およびイオンを閉ループイオンガイドから除去する手段はともに、図１０Ａ〜図１０Ｃにおいてイオン軌跡を切り換えるための手段１３によって模式的に表わされる。

図１０Ａ〜図１０Ｃに示す実施形態において、イオンは、閉ループイオンガイドを構成する各イオンガイド区分１４における連続した電極に過渡ＤＣポテンシャルを印加することによって、閉ループイオンガイドの周りに時計周りに輸送される。イオンが閉ループイオンガイドの周りに反時計方向に輸送され得る他の実施形態が考えられる。図１０Ａに示す実施形態において、イオンは、イオン切り換え区分１３のうちのいくつかにおいて、あるイオンガイドチャネルから別のイオンガイドチャネルへ再方向づけられる。他の区分において、イオンは、あるイオンガイド区分１４から別のイオンガイド区分へ移送される。

イオンガイド区分１４は、まっすぐなまたは曲ったイオンガイド区分のいずれかを含み得る。例えば、図１０Ｃに示す実施形態において、イオンガイド区分１４のうちの１つは、曲ったイオンガイド経路を含む。

図１０Ａ〜図１０Ｃに示す実施形態において、イオン切り換え区分１３は、好ましくはすべてがイオンを閉ループイオンガイド中へ導入し、かつ／またはイオンを閉ループイオンガイドから引き出すための手段を含む。イオン切り換え区分１３はまた、好ましくはイオンを閉ループイオンガイドの１つの区分から次の区分へ方向づける。しかし、また、イオンがイオンガイド区分１４中へ導入され、かつ／またはイオンガイド区分１４から引き出される実施形態が考えられる。

図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して例示および説明した実施形態によると、イオン選択および／または再方向づけデバイスまたは区分１３は、好ましくはイオンガイド区分１４と実質的に同じ圧力に維持される。

イオンガイド区分１４のうちの１つ以上が、イオンがイオンガイド区分１４中へ加速される際に、イオンが好ましくは衝突誘起分解（「ＣＩＤ」）よってフラグメンテーションされてフラグメントまたは娘イオンにされるような圧力に維持され得る実施形態が考えられる。

一実施形態によると、イオンガイド区分１４のうちの１つ以上が、イオンがそのイオン移動度にしたがって分離されるのに最適な圧力に維持され得る。したがって、イオンガイドの１つ以上の区分１４は、イオン移動度分離区分を含み得る。

イオンガイドの一部分が衝突、フラグメンテーションまたは反応セルとして動作される場合、イオンガイド区分は、好ましくは、使用時に、１０^-3〜１０^-1ｍｂａｒの範囲内の圧力に維持され得る。イオンガイドの一部分がイオン移動度セパレータとして動作される場合、イオンガイド区分は、好ましくは、使用時に１０^-1〜１０ｍｂａｒの範囲内の圧力に維持され得る。

図１１Ａ〜図１１Ｃは、差動ポンプ開口１５がイオンガイド区分１４とイオンを導入、引き出し、または再方向づけするための手段１３との間に設けられる本発明のさらなる実施形態を例示する。この実施形態によると、差動ポンプ開口１５を設けることによって、好ましくは閉ループイオンガイドの異なる区分が異なる圧力に維持されることが可能となる。例えば、イオンガイド区分１４のうちの１つ以上は、比較的高い圧力に維持され得、他方他のイオンガイド区分１４は、比較的低い圧力に維持され得る。イオンを導入、引き出し、または再方向づけするための手段１３は、イオンガイド区分１４よりも比較的高いまたは比較的低い圧力に維持され得る。

比較的低い圧力が要求されるイオンガイドの区分にポンプが適用され、かつ比較的高い圧力が要求される区分にガスが導入される場合、２つの区分を分離する差動ポンプ開口１５を隔てて圧力差が確立される。

一実施形態によると、閉ループイオンガイドの１つ以上の区分１４は、使用時に、イオン移動度分離に適した圧力に維持され得、他方閉ループイオンガイドの１つ以上の他の区分は、使用時に、イオンの衝突誘起展開および／またはイオンの衝突誘起フラグメンテーションに適した圧力に維持され得る。

図１２は、質量フィルタ１７が閉ループイオンガイド内に含まれるさらなる実施形態を示す。イオン源（図示せず）からのイオンは、好ましくはイオントラップ１６内にトラップされる。イオンは、好ましくはイオントラップ１６内にとどまり、他方前回に放出された１塊のイオンが分析される。次いで、１塊またはパルスのイオンは、好ましくはイオントラップ１６から放出され、その後合併セル（merger cell）１３に入る。次いで、イオンは、好ましくは合併セル１３から質量フィルタ１７へ渡る。質量フィルタ１７は、好ましくは四重極ロッドセット質量フィルタを含む。しかし、他の実施形態によると、質量フィルタ１７は、別の形態の質量フィルタ含み得る。質量フィルタ１７は、いくつかの異なるモードで動作され得る。質量フィルタ１７は、例えば、低域通過、帯域通過または高域通過質量フィルタ動作モードで動作され得る。

好適な実施形態によると、質量フィルタ１７は、好ましくは、特定の質量電荷比を有する親または前駆体イオンを前方移送し、かつ他の質量電荷比を有するイオンを実質的に減衰するように構成される。次いで、選択された親または前駆体イオンは、好ましくは衝突、フラグメンテーションまたは反応セル１８へ前方移送される。一動作モードにおいて、衝突、フラグメンテーションまたは反応セル１８は、親または前駆体イオンを複数のフラグメントまたは娘イオンにフラグメンテーションするように構成される。次いで、結果として生じるフラグメントまたは娘イオンは、好ましくは衝突、フラグメンテーションまたは反応デバイス１８からダイバータ１９へ渡る。ダイバータ１９は、フラグメントまたは娘イオンをオプションの冷却器セル２１または、あるいは好ましくは閉ループイオンガイドの一部分を形成するイオンガイド１４のいずれかに前方移送するように構成され得る。冷却器セル２１は、パルス化イオンビームを実質的に連続したイオンビームに再合併するように構成され得る。イオンは、好ましくは、冷却器セル２１から好ましくは直交加速飛行時間質量分析器を含む質量分析器２２へ前方移送される。

フラグメントまたは娘イオンがダイバータ１９によって、閉ループイオンガイドの一部分を形成するイオンガイド１４へ渡される場合、次いで、イオンは、好ましくはリターンセル２０に前方移送される。イオンは、好ましくは、合併セル１３および衝突、フラグメンテーションまたは反応セル１８から最後のパルスからのイオンがなくなるまでリターンセル２０に格納され得る。次いで、イオンは、好ましくはリターンセル２０から別のイオンガイド区分１４を介して合併セル１３へ移送される。次いで、フラグメントまたは娘イオンは、好ましくは質量フィルタ１７に渡され得る。質量フィルタ１７は、前方移送するための所定のフラグメントまたは娘イオンを選択し、かつ望ましくない質量電荷比を有する他のイオンを実質的に減衰するように構成され得る。次いで、選択されたフラグメントまたは娘イオンは、好ましくは衝突、フラグメンテーションまたは反応セル１８に渡され、そこでイオンは、フラグメンテーションされて第２世代のフラグメントイオンを形成し得る。

次いで、第２世代のフラグメントイオンは、好ましくは衝突、フラグメンテーションまたは反応セル１８からダイバータ１９中へ渡る。ダイバータ１９は、第２世代のフラグメントイオンをオプションの冷却器セル２１に前方移送するか、またはそのイオンを閉ループイオンガイドの一部分を形成するイオンガイド１４に移送するかのいずれかを行うように構成され得る。第２世代のフラグメントイオンが閉ループイオンガイドのイオンガイド区分１４へ移送される場合、ＭＳⁿ実験が行われ得ることは明らかである。

合併セル１３は、ガスを含んでもよいし、含まなくてもよい。ダイバータセル１９は、好ましくは、イオンビームが、あるイオンガイドチャネルを通って出射するか、または別のイオンガイドチャネルを通って出射するかを制御する。

リターンセル２０は、ガスを含んでもよいし、含まなくてもよい。１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくはポテンシャルまたは１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくはポテンシャル波形は、好ましくは、イオンのダイバータセル１９から合併セル１３への輸送を支援するために、リターンセル２０を構成する電極に印加され得る。

合併セル１３および／または衝突セル１８および／またはダイバータセル１９および／または冷却器セル２１および／またはリターンセル２０は、積重ねリングデバイス、積重ねプレートデバイス、または両方の組み合わせとして、同じプリント回路基盤アセンブリ上に実装され得る。

本発明の種々のさらなる実施形態が考えられる。例えば、種々の異なる並び換えおよび組み合わせで、閉ループイオンガイドの異なる区分が使用時にイオン移動度分離および／または衝突誘起分解に適した圧力で維持され得る実施形態が考えられる。

一動作モードにおいて、イオンは、まず、閉ループイオンガイドを第１回目に周回する際にそのイオン移動度にしたがって分離され得る。次いで、いくつかのイオンが閉ループイオンガイドを第２回目に周回するように選択され得、他方他のイオンは、閉ループイオンガイドから引き出され、そのイオンに対してさらなる分析および／またはイオン検出がなされ得る。第２回目の周回をするように閉ループイオンガイドの周を通過するように方向づけられたこれらのイオンは、さらにそのイオン移動度にしたがって分離され得る。次いで、イオンのうちのいくつかまたはすべてが閉ループイオンガイドから引き出され、そのイオンに対してさらなる分析および／またはイオン検出がなされ得る。あるいは、イオンのうちのいくつかまたはすべては、閉ループイオンガイドを通って、またはそこに沿って通過し、閉ループイオンガイドを３回以上周回し、その後好ましくはさらなる分析および／またはイオン検出のために引き出されるようにし得る。

イオン移動度セパレータまたはイオン移動度分光計として作用する閉ループイオンガイドの分解能は、閉ループイオンガイドの周りのイオンの周回間の所定の条件を変更することによってさらに改善され得る実施形態が考えられる。例えば、イオンを閉ループイオンガイドの周りで駆動するために閉ループイオンガイドの電極に印加される過渡ＤＣ電圧またはポテンシャルの振幅は周回ごとに変化、変更、増加、または低減され得る。同様に、過渡ＤＣ電圧が閉ループイオンガイドの電極に印加されるレートは周回ごとに変化、変更、増加、または低減され得る。

一実施形態によると、イオンガイド区分のうちの１つ以上がポテンシャル回復機能を含み得る。

好ましさが劣る実施形態によると、閉ループイオンガイドは、従来のイオン移動度分光計またはイオン移動度セパレータ区分を含み得る。イオン移動度分光計またはセパレータは、例えば、ドリフト管であって、このドリフト管内に分散された複数のガードリングを含むドリフト管を含み得る。ガードリングは、値の等しい抵抗器によって相互接続され、かつＤＣ電圧源に接続され得る。直線ＤＣ電圧勾配がドリフト管の長さに沿って生成され得る。ガードリングは、ＡＣまたはＲＦ電圧源に接続されなくてもよい。

一実施形態によると、閉ループイオンガイドは、いくつかのリングまたは環状電極またはいくつかのプレート電極を含むイオン移動度分光計またはイオン移動度セパレータ区分を含み得る。イオン移動度分光計またはイオン移動度セパレータ区分を形成する交互電極が、好ましくはＡＣまたはＲＦ電圧源の互いに反対の位相に結合される。ＡＣまたはＲＦ電圧源は、０.１〜１０.０ＭＨｚ、好ましくは０.３〜３.０ＭＨｚ、さらに好ましくは０.５〜２ＭＨｚの範囲の周波数を有するのが好ましい。イオン移動度分光計またはイオン移動度セパレータ区分を構成する電極は、抵抗器を介してＤＣ電圧源に相互接続され得る。ＤＣ電圧源は、一実施形態において、４００Ｖ供給源を含み得る。イオン移動度分光計またはイオン移動度セパレータ区分を形成する電極を相互接続する抵抗器は、実質的に値が等しくあり得る。この場合、直線軸方向ＤＣ電圧勾配が提供され得る。ＤＣ電圧勾配は、閉ループイオンガイドの周りで必要とされる方向にイオンを推進するために維持され得る。印加されるＡＣまたはＲＦ電圧は、好ましくはＤＣ電圧に重ね合わされ、イオンをイオン移動度分光計またはイオン移動度セパレータ区分内に半径方向に閉じ込めるように働く。

上記好ましさが劣る実施形態のうちのいくつかによると、イオンの前方移送に反対するように作用するより大きなポテンシャル差が閉ループイオンガイドの１区分に沿って与えられ得る。これらの実施形態によると、イオンをポテンシャル差を越えて推進するか、またはポテンシャルを回復するために、イオンの前方移送に反対する比較的大きなポテンシャル差を有するイオンガイドのその区分に隣接する電極に、１つ以上の過渡ＤＣ電圧または１つ以上の過渡ＤＣ電圧波形が印加される必要があり得る。

本発明を好適な実施形態を参照して説明してきたが、添付の特許請求の範囲に記載されるような発明の範囲を逸脱することなく種々の変更が形態および詳細においてなされ得ることが当業者に理解される。

図１は、本発明の好適な一実施形態にかかる閉ループイオンガイドを示す。 図２は、上記好適な実施形態にかかる閉ループイオンガイドを含む質量分析計を示す。 図３Ａは、イオンを好適な閉ループイオンガイド中へ導入するためのデバイスの断面を示す。図３Ｂは、イオンを好適な閉ループイオンガイドから除去するためのデバイスの断面を示す。 図４Ａ〜図４Ｅは、イオンを好適な閉ループイオンガイドへ導入またはそこから除去するためのデバイスを示す。 図５Ａは、質量電荷比が１００であるイオンが０.５ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションを示す。図５Ｂは、質量電荷比が１００であるイオンが０.５ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションであって、２つの偏向電極に印加される電圧が交換され、イオンが異なるチャネル中へ移送されるようにしたシミュレーションを示す。図５Ｃは、質量電荷比が１０００であるイオンが０.５ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションを示す。図５Ｄは、質量電荷比が１０００であるイオンが０.５ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションであって、２つの偏向電極に印加される電圧が交換され、イオンが異なるチャネル中へ移送されるようにしたシミュレーションを示す。 図６Ａは、質量電荷比が１００であるイオンが１×１０^-2ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションを示す。図６Bは、質量電荷比が１００であるイオンが１×１０^-2ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションであって、２つの偏向電極に印加される電圧が交換され、イオンが異なるチャネル中へ移送されるようにしたシミュレーションを示す。図６Ｃは、質量電荷比が１０００であるイオンが１×１０^-2ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションを示す。図６Ｄは、質量電荷比が１０００であるイオンが１×１０^-2ｍｂａｒの圧力に維持されるイオンを導入または除去するためのデバイスを通る際の軌跡のシミュレーションであって、２つの偏向電極に印加される電圧が交換され、イオンが異なるチャネル中へ移送されるようにしたシミュレーションを示す。 図７は、イオンがポテンシャル差に打ち克つように前方へ駆動される（そうしなければ、ポテンシャル差はイオンの前方移送に反対するように作用する）好適なイオンガイドの１区分を模式的に示す。 図８Ａは、質量電荷比が１００であるイオンが０.５ｍｂａｒの圧力に維持される好適なイオンガイドのポテンシャル回復区分を通る際の軌跡のシミュレーションを示す。図８Ｂは、質量電荷比が１０００であるイオンが０.５ｍｂａｒの圧力に維持される好適なイオンガイドのポテンシャル回復区分を通る際の軌跡のシミュレーションを示す。 図９Ａは、質量電荷比が１００であるイオンが１×１０^-2ｍｂａｒの圧力に維持される好適なイオンガイドのポテンシャル回復区分を通る際の軌跡のシミュレーションを示す。図９Ｂは、質量電荷比が１０００であるイオンが１×１０^-2ｍｂａｒの圧力に維持される好適なイオンガイドのポテンシャル回復区分を通る際の軌跡のシミュレーションを示す。 図１０Ａは、イオンを閉ループイオンガイドに導入し、およびそこから除去するための閉ループイオンガイド内蔵手段の一実施形態を示す。図１０Ｂは、イオンを閉ループイオンガイドに導入し、およびそこから除去するための閉ループイオンガイド内蔵手段の別の実施形態を示す。図１０Ｃは、イオンを閉ループイオンガイドに導入し、およびそこから除去するための閉ループイオンガイド内蔵手段のさらなる実施形態を示す。 図１１Ａは、イオンを閉ループイオンガイドに導入し、およびそこから除去するための閉ループイオンガイド内蔵手段、およびイオン導入および除去デバイスのイオン移動度セパレータ段からの分離を可能にする差動ポンプ開口の一実施形態を示す。図１１Ｂは、イオンを閉ループイオンガイドに導入し、およびそこから除去するための閉ループイオンガイド内蔵手段、およびイオン導入および除去デバイスのイオン移動度セパレータ段からの分離を可能にする差動ポンプ開口の別の実施形態を示す。図１１Ｃは、イオンを閉ループイオンガイドに導入し、およびそこから除去するための閉ループイオンガイド内蔵手段、およびイオン導入および除去デバイスのイオン移動度セパレータ段からの分離を可能にする差動ポンプ開口のさらなる実施形態を示す。 図１２は、質量フィルタが閉ループイオンガイドに含まれる実施形態を示す。

Claims (12)

1. 閉ループイオンガイドを含む質量分析計であって、
   使用時に移送されるイオンが通る開口を有する複数の電極と、
   イオンを前記閉ループイオンガイド内に半径方向に閉じ込めるように作用する擬ポテンシャル井戸を生成するＡＣまたはＲＦ電圧を前記複数の電極に印加するための手段と、
   前記イオンガイドの長さまたはイオンガイド経路のうちの少なくとも一部に沿って、またはその周りにイオンを駆動または推進するために、１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくはポテンシャルまたはＤＣ電圧もしくはポテンシャル波形を前記イオンガイドの電極のうちの少なくとも一部に漸進的に印加するための手段とを含み、
   前記イオンガイドの１つ以上の部分は、イオン移動度分光計またはセパレータ部分、区分または段を含み、イオンは、前記イオン移動度分光計またはセパレータ部分、区分または段において、そのイオン移動度にしたがって時間的に分離するようにされる質量分析計。
2. 一動作モードにおいて、イオンは、前記閉ループイオンガイドを複数回周回または回転するように構成される、請求項１に記載の質量分析計。
3. 前記質量分析計は、一定のゼロでないＤＣ電圧勾配を前記イオンガイドの長さまたはイオンガイド経路の少なくとも一部に沿って維持するように構成される手段をさらに含む、請求項１または２に記載される質量分析計。
4. 前記質量分析計は、一動作モードにおいて、前記イオンガイドの少なくとも一部分を（ｉ）＞１．０×１０^-3ｍｂａｒ、（ｉｉ）＞１．０×１０^-2ｍｂａｒ、（ｉｉｉ）＞１．０×１０^-1ｍｂａｒ、（ｉｖ）＞１ｍｂａｒ、（ｖ）＞１０ｍｂａｒ、（ｖｉ）＞１００ｍｂａｒ、（ｖｉｉ）＞５．０×１０^-3ｍｂａｒ、（ｖｉｉｉ）＞５．０×１０^-2ｍｂａｒ、（ｉｘ）１０^-4〜１０^-3ｍｂａｒ、（ｘ）１０^-3〜１０^-2ｍｂａｒ、および（ｘｉ）１０^-2〜１０^-1ｍｂａｒからなる群から選択される圧力に維持するための手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載される質量分析計。
5. 前記質量分析計は、一動作モードにおいて、前記イオンガイドの少なくとも長さＬを圧力Ｐに維持するための手段をさらに含み、積Ｐ×Ｌは、（ｉ）≧１．０×１０^-3ｍｂａｒ ｃｍ、（ｉｉ）≧１．０×１０^-2ｍｂａｒ ｃｍ、（ｉｉｉ）≧１．０×１０^-1ｍｂａｒ ｃｍ、（ｉｖ）≧１ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖ）≧１０ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖｉ）≧１０²ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖｉｉ）≧１０³ｍｂａｒ ｃｍ、（ｖｉｉｉ）≧１０⁴ｍｂａｒ ｃｍ、および（ｉｘ）≧１０⁵ｍｂａｒ ｃｍからなる群から選択される、請求項１〜４のいずれかに記載される質量分析計。
6. 前記質量分析計は、イオンを前記イオンガイド中へ注入し、かつ／または前記イオンガイドから排出するための手段を含み、前記イオンを注入し、かつ／または排出するための手段は、前記イオンガイド中へ注入されるイオンおよび／または前記イオンガイドから排出されるイオンが通り得る、１、２、３個または３個より多くの個別のイオンガイドチャネルまたはイオンガイド領域を含む、請求項１〜５のいずれかに記載される質量分析計。
7. 前記イオンを注入し、かつ／または排出するための手段は、１つ以上の偏向電極をさらに含み、使用時に、イオンを前記１つ以上のイオンガイドチャネルまたはイオンガイド領域から前記イオンガイド中へ方向づけ、かつ／またはイオンを前記イオンガイドから前記１つ以上のイオンガイドチャネルまたはイオンガイド領域中へ方向づけるために、１つ以上の電圧が前記１つ以上の偏向電極に印加される、請求項６に記載の質量分析計。
8. 使用時に、バッファガスが前記イオンガイドの１つ以上の区分内に提供される、請求項１〜７のいずれかに記載される質量分析計。
9. 前記質量分析計は、前記閉ループイオンガイドの上流および／または内部および／または下流に配置される、（ｉ）１つ以上の質量フィルタ、（ｉｉ）１つ以上のさらなるイオンガイドまたはイオントラップ、（ｉｉｉ）衝突、フラグメンテーションまたは反応デバイス、および（ｉｖ）質量分析器のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１〜８のいずれかに記載される質量分析計。
10. 質量フィルタと、
    衝突、フラグメンテーションまたは反応デバイスとをさらに含み、
    一動作モードにおいて、前記衝突、フラグメンテーションまたは反応デバイスにおいて生成されるフラグメントまたは娘イオンが前記閉ループイオンガイドを介して前記質量フィルタに渡る、請求項１〜９のいずれかに記載される質量分析計。
11. 使用時に移送されるイオンが通る開口を有する複数の電極を含む閉ループイオンガイドを通ってイオンをガイドするステップと、
    ＡＣまたはＲＦ電圧を前記複数の電極に印加して、イオンを前記閉ループイオンガイド内に半径方向に閉じ込めるように作用する擬ポテンシャル井戸を生成するステップと、
    前記イオンガイドの長さまたはイオンガイド経路のうちの少なくとも一部に沿って、またはその周りにイオンを駆動または推進するために、１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくはポテンシャルまたはＤＣ電圧もしくはポテンシャル波形を前記イオンガイドの電極のうちの少なくとも一部に漸進的に印加するステップとを含み、
    前記イオンガイドの１つ以上の部分は、イオン移動度分光計またはセパレータ部分、区分または段を含み、イオンは、前記イオン移動度分光計またはセパレータ部分、区分または段において、そのイオン移動度にしたがって時間的に分離するようにされる質量分析の方法。
12. 前記閉ループイオンガイドは、質量フィルタおよび衝突、フラグメンテーションまたは反応デバイスを含み、
    前記衝突、フラグメンテーションまたは反応デバイスにおいて生成されたフラグメントまたは娘イオンを前記閉ループイオンガイドを介して前記質量フィルタに渡すステップをさらに含む請求項１１に記載の質量分析の方法。
    

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