JP5646444B2 - 小型質量分析計システム - Google Patents
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Description
Q=SP 式1
によって与えられ、ただしSは、ポンプの速度であり、Pは、圧力である。多くの異なる種類の真空ポンプがあるが、しかしすべての場合において排気速度は、ポンプのサイズおよび重量に関連する。式1によると、大きなポンプが、低い圧力および高いガス処理量を同時に達成するために必要とされる。
a.実質的に大気圧で動作し、エレクトロスプレーイオン化法、マイクロスプレーイオン化法、ナノスプレーイオン化法、化学イオン化法、またはそれらの派生法を採用するイオン源と、
b.システムのイオンガイド真空チャンバ内に提供されたrfイオンガイドであって、イオンガイドは、イオンガイド真空チャンバへの入口と出口との間にイオンの通路を規定し、イオンガイドの寸法および形状は、ガスが通ってイオンガイドから流出できる開口が10cm2未満の全面積を有するような寸法および形状であることと、
c.システムの質量分析器真空チャンバ内に提供された質量分析器と、
をさらに備え、
rfイオンガイドおよび質量分析器を含む真空チャンバは、約5×10-2Torrよりも低い圧力で作用可能に排気され、システムの他の真空チャンバは、提供される場合には、約50Torrよりも高い圧力で作用可能に排気される。
C=11.6A 式3
を使用して計算でき、ただしAは、開口の面積である。それ故に、第一近似では、上述の従来のイオンガイドは、313L/sのガス源とポンプとの間の全コンダクタンスを提示し、一方上述の小型四重極イオンガイドは、たった8.5L/sの全コンダクタンスを提示し、そして一般に、小型イオンガイドの例となると理解されよう。シミュレーションまたは他の計算は、他のイオンガイド設計のコンダクタンスについての概算、または実際には多極イオンガイドのコンダクタンスについてのより正確な概算をもたらすことになる。それにもかかわらず、本教示によると、小型イオンガイドの寸法および形状は、ガスがそれを通って流出できるすき間が100L/s未満のコンダクタンスを提示するようなものである。具体的な構成は、全コンダクタンスが10L/s未満であるような寸法および形状を含んでもよい。
Q=C(P1−P2) 式4
によって上流圧力P1と下流圧力P2との間の差に関連している。
Claims (26)
- 複数の真空チャンバを備えた小型質量分析計システムであって、
a.実質的に大気圧で動作し、エレクトロスプレーイオン化法、マイクロスプレーイオン化法、ナノスプレーイオン化法、化学イオン化法、またはそれらの派生法を採用するイオン源と、
b.前記システムのイオンガイド真空チャンバ内に提供されたrfイオンガイドであって、前記イオンガイドは、前記イオンガイド真空チャンバへの入口と出口との間にイオンの通路を規定し、前記イオンガイドの寸法および形状は、ガスが通って前記イオンガイドから流出できる開口が10cm2未満の全面積を有するような寸法および形状であることと、
c.前記システムの質量分析器真空チャンバ内に提供された質量分析器と、
をさらに備え、
前記rfイオンガイドおよび前記質量分析器を含む前記真空チャンバは、約5×10-2Torrよりも低い圧力で作用可能に排気され、前記システムの他の真空チャンバは、提供される場合には、約50Torrよりも高い圧力で作用可能に排気されることを特徴とするシステム。 - 前記イオンガイドチャンバおよび質量分析器真空チャンバの各々は、ポンプに結合され、前記イオンガイドチャンバでの実効排気速度は、作用可能に、前記質量分析器チャンバでの実効排気速度よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- ガスが通って前記イオンガイドから流出できる前記開口は、6cm2未満の全面積を有することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- ガスが通って前記イオンガイドから流出できる前記開口は、2cm2未満の全面積を有することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記イオンガイドは、約10L/s未満のコンダクタンスを提供するように寸法が決められ、構成されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記イオンガイドは、約100L/s未満のコンダクタンスを提供するように寸法が決められ、構成されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記イオンガイドは、前記rfイオンガイドの近辺での圧力と前記イオンガイドの長さとの積が0.01Torr・cmよりも大きくなるように、前記イオンガイドの近辺での作用可能な前記圧力と組み合わせて選択される長さを有することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記イオンガイドチャンバおよび前記質量分析器チャンバは、開口によって隔てられ、前記イオンガイドから出る前記イオンの40%よりも多くが、前記開口を通って次の真空チャンバに作用可能に伝送されることを特徴とする請求項7に記載のシステム。
- 前記イオンガイドは、前記rfイオンガイドの近辺での圧力と前記イオンガイドの長さとの積が0.01Torr・cmよりも大きく、0.02Torr・cm未満であるように、前記イオンガイドの近辺での作用可能な前記圧力と組み合わせて選択される長さを有することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記イオンガイドチャンバおよび前記質量分析器チャンバは、開口によって隔てられ、前記イオンガイドから出る前記イオンの40%よりも多くが、前記開口を通って次の真空チャンバに作用可能に伝送されることを特徴とする請求項9に記載のシステム。
- 前記開口を通り抜けたイオンの軸方向の平均運動エネルギーは、作用可能に、前記イオンガイドへの注入エネルギーよりも実質的に小さいことを特徴とする請求項8に記載のシステム。
- 前記イオンガイドチャンバおよび質量分析器チャンバの各々に結合される前記ポンプは、少なくとも1つのターボ分子ポンプから選択され、フォアライン排気は、少なくとも1つの隔膜ポンプによって提供されることを特徴とする請求項2に記載のシステム。
- 筐体をさらに備え、前記イオンガイドチャンバおよび質量分析器チャンバの各々ならびにそれに結合される少なくとも1つのポンプは、前記筐体内に提供されることを特徴とする請求項2に記載のシステム。
- 前記イオンガイドは、四重極イオンガイドであることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記イオンガイドは、多極イオンガイドであることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記イオンガイドは、リングが重なった形状のイオンガイドであることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記質量分析器は、四重極質量フィルターであることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記質量分析器は、イオントラップであることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記イオンガイドチャンバおよび質量分析器チャンバを排気するように作用可能に構成される分流ターボ分子ポンプを備えたことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記イオンガイドチャンバは、ターボ分子ポンプによって排気され、前記ターボ分子ポンプのロータ軸は、前記rfイオンガイドの中心軸に平行であることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記イオンガイドチャンバの前に提供される差動排気流れ分割インターフェースを備えたことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記イオンガイドチャンバおよび質量分析器チャンバの上流に提供される差動排気流れ分割インターフェースチャンバを備え、前記システムは、大気圧イオン化源によって発生されるイオンが、前記質量分析器への導入より前に前記インターフェースおよび前記イオンガイドを通って作用可能に伝送できるように構成されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記イオンガイドチャンバへの前記ガスの流量が、前記質量分析器チャンバへの前記ガスの流量よりも2桁大きいように構成されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記イオンガイドおよび質量分析器の各々は、波形発生器に作用可能に接続され、前記システムは、前記rf成分だけが前記イオンガイドに作用可能に結合されるように構成されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 第2のイオンガイドチャンバに提供される第2のrfイオンガイドを備えたことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 第1および第2のrfイオンガイドは、単一のチャンバ中の単一のイオンガイドを複製するように構成されることを特徴とする請求項25に記載のシステム。
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