JP5831944B2

JP5831944B2 - 質量分析計内の四重極からのｒｆ電圧を測定するための装置

Info

Publication number: JP5831944B2
Application number: JP2012532430A
Authority: JP
Inventors: ジョンバンダーメイ，
Original assignee: ディーエイチテクノロジーズデベロップメントプライベートリミテッド
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2030-10-07
Also published as: WO2011041902A1; EP2486583A1; US20110084690A1; US9714960B2; EP2486583A4; JP2013507725A; CA2788225A1; CA2788225C

Description

（関連出願の引用）
本願は、米国特許出願第６１／２５０，１４２号（２００９年１０月９日出願、名称「ＡｐｐａｒａｔｕｓＦｏｒＭｅａｓｕｒｉｎｇＲｆＶｏｌｔａｇｅＦｒｏｍＡＱｕａｄｒｕｐｏｌｅＩｎＡＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ」）に基づく優先権を主張する。該出願は、参照により本明細書に引用される。

（技術分野）
本明細書は、概して、質量分析計に関し、具体的には、質量分析計内の四重極からのＲＦ電圧を測定するための装置に関する。

概して、質量分析計内の四重極に印加されるＲＦ電圧の精密な制御は、印加されるＲＦ電圧が、一般的に、四重極内のイオンの放出および／または濾過に寄与するため望ましい。故に、ＲＦ電圧が印加される精度は、四重極の正確性および信頼性に影響を及ぼす。ＲＦ電圧を制御するために、ＲＦ電圧は、概して、ＲＦ検出器を介して測定され、ＲＦ電源は、フィードバックループ内でＲＦ検出器によって制御される。図２は、従来技術による、ＲＦ検出器を描写しており、そこでは、整流ダイオードアレイが、整流されたＲＦ電圧の平均を提供するためのＲＣフィルタ等の平均化回路と組み合わせて、ＲＦ電圧を測定するために使用される。しかしながら、そのようなＲＦ検出器は、ダイオード内の逆漏れ電流に悩まされ、これは、ひいては、四重極内の質量ドリフトおよびダイオードの破壊をもたらす、検出器内の不安定性につながる。

本明細書の第１の側面は、質量分析計内の四重極からのＲＦ電圧を測定するための装置を提供する。装置は、四重極のＲＦ電圧を整流し、整流されたＲＦ電圧を生成するための少なくとも１つの整流ダイオード回路を備える。装置はさらに、電流／電圧変換器として構成される、少なくとも１つの演算増幅器を備え、少なくとも１つの演算増幅器の負の入力が、少なくとも１つの整流ダイオード回路内の少なくとも１つのダイオードの出力に接続され、少なくとも１つの演算増幅器の正の入力が、接地され、少なくとも１つの演算増幅器内の出力が、負の入力とのフィードバックループ内にあることにより、少なくとも１つのダイオードからの逆漏れ電流を減少させる。

装置はさらに、ＲＦ電圧が所与の量だけ減少されるように、四重極を少なくとも１つの整流ダイオード回路から絶縁するための所与の静電容量の少なくとも１つのコンデンサを備えることができる。

装置はさらに、整流されたＲＦ電圧の平均を提供するための少なくとも１つの演算増幅器に追従するＲＣフィルタを備えることができる。

少なくとも１つの整流ダイオード回路は、１つのＲＦ電源のＲＦ電圧を整流するように有効化されることができ、ＲＦ電源は、四重極に電圧を供給するためのものである。

少なくとも１つの整流ダイオード回路は、少なくとも２つのＲＦ電源のＲＦ電圧を整流するように有効化されることができ、ＲＦ電源は、四重極を含む少なくとも１つの四重極にＲＦ電圧を供給するためのものである。

装置はさらに、四重極および四重極にＲＦ電圧を供給するための少なくとも１つのＲＦ電源のうちの少なくとも１つに接続するための少なくとも１つのコネクタを備えることができる。

装置はさらに、四重極にＲＦ電圧を供給するためのＲＦ電源を制御するためのフィードバックループに接続するための少なくとも１つのコネクタを備えることができ、少なくとも１つのコネクタは、測定された整流されたＲＦ電圧を決定することができるように、演算増幅器の出力と通信する。

本明細書の第２の側面は、質量分析計内の四重極からのＲＦ電圧を測定するための方法を提供する。方法は、四重極のＲＦ電圧を整流し、整流されたＲＦ電圧を生成するための少なくとも１つの整流ダイオード回路と、電流／電圧変換器として構成される、少なくとも１つの演算増幅器とを備える回路を提供するステップであって、少なくとも１つの演算増幅器の負の入力が、少なくとも１つの整流ダイオード回路内の少なくとも１つのダイオードの出力に接続され、少なくとも１つの演算増幅器の正の入力が、接地され、少なくとも１つの演算増幅器内の出力が、負の入力とのフィードバックループ内にあることにより、少なくとも１つのダイオードからの逆漏れ電流を減少させる、ステップと、回路を介してＲＦ電圧を測定するステップとを含む。

回路はさらに、ＲＦ電圧が所与の量だけ減少されるように、四重極を少なくとも１つの整流ダイオード回路から絶縁するための所与の静電容量の少なくとも１つのコンデンサを備えることができる。

回路はさらに、整流されたＲＦ電圧の平均を提供するための少なくとも１つの演算増幅器に追従するＲＣフィルタを備えることができる。

回路はさらに、四重極および四重極にＲＦ電圧を供給するための少なくとも１つのＲＦ電源のうちの少なくとも１つに接続するための少なくとも１つのコネクタを備えることができる。

回路はさらに、回路を、四重極にＲＦ電圧を供給するためのＲＦ電源を制御するためのフィードバックループに接続するための少なくとも１つのコネクタを備えることができ、少なくとも１つのコネクタは、測定された整流されたＲＦ電圧が決定されることができるように、演算増幅器の出力と通信する。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
質量分析計内の四重極からのＲＦ電圧を測定するための装置であって、
該四重極の該ＲＦ電圧を整流し、整流されたＲＦ電圧を生成するための少なくとも１つの整流ダイオード回路と、
電流／電圧変換器として構成される少なくとも１つの演算増幅器と
を備え、
該少なくとも１つの演算増幅器の負の入力が、該少なくとも１つの整流ダイオード回路内の少なくとも１つのダイオードの出力に接続され、該少なくとも１つの演算増幅器の正の入力が、接地され、該少なくとも１つの演算増幅器の出力が、該負の入力とのフィードバックループ内にあることにより、該少なくとも１つのダイオードからの逆漏れ電流を減少させる、装置。
（項目２）
前記ＲＦ電圧が所与の量だけ減少されるように前記四重極を前記少なくとも１つの整流ダイオード回路から絶縁するために、所与の静電容量の少なくとも１つのコンデンサをさらに備える、項目１に記載の装置。
（項目３）
前記整流されたＲＦ電圧の平均を提供するために、前記少なくとも１つの演算増幅器に追従するＲＣフィルタをさらに備える、項目１に記載の装置。
（項目４）
前記少なくとも１つの整流ダイオード回路は、１つのＲＦ電源のＲＦ電圧を整流するために有効化され、該ＲＦ電源は、前記四重極にＲＦ電圧を供給するためのものである、項目１に記載の装置。
（項目５）
前記少なくとも１つの整流ダイオード回路は、少なくとも２つのＲＦ電源のＲＦ電圧を整流するために有効化され、該ＲＦ電源は、前記四重極を含む少なくとも１つの四重極にＲＦ電圧を供給するためのものである、項目１に記載の装置。
（項目６）
少なくとも１つのコネクタをさらに備え、該少なくとも１つのコネクタは、前記四重極と、前記四重極に前記ＲＦ電圧を供給するための少なくとも１つのＲＦ電源とのうちの少なくとも１つに接続する、項目１に記載の装置。
（項目７）
前記四重極に前記ＲＦ電圧を供給するためのＲＦ電源を制御するためのフィードバックループに接続するための少なくとも１つのコネクタをさらに備え、該少なくとも１つのコネクタは、測定された整流されたＲＦ電圧が決定されることができるように、前記演算増幅器の出力と通信する、項目１に記載の装置。
（項目８）
質量分析計内の四重極からのＲＦ電圧を測定する方法であって、
回路を提供するステップであって、
該回路は、該四重極の該ＲＦ電圧を整流し、整流されたＲＦ電圧を生成するための少なくとも１つの整流ダイオード回路と、電流／電圧変換器として構成される少なくとも１つの演算増幅器とを備え、
該少なくとも１つの演算増幅器の負の入力が、該少なくとも１つの整流ダイオード回路内の少なくとも１つのダイオードの出力に接続され、該少なくとも１つの演算増幅器の正の入力が、接地され、該少なくとも１つの演算増幅器の出力が、該負の入力とのフィードバックループ内にあることにより、該少なくとも１つのダイオードからの逆漏れ電流を減少させる、ステップと、
該回路を介して該ＲＦ電圧を測定するステップと
を含む、方法。
（項目９）
前記回路は、前記ＲＦ電圧が所与の量だけ減少されるように前記四重極を前記少なくとも１つの整流ダイオード回路から絶縁するために、所与の静電容量の少なくとも１つのコンデンサをさらに備える、項目８に記載の方法。
（項目１０）
前記回路は、前記整流されたＲＦ電圧の平均を提供するために、前記少なくとも１つの演算増幅器に追従するＲＣフィルタをさらに備える、項目８に記載の方法。
（項目１１）
前記少なくとも１つの整流ダイオード回路は、１つのＲＦ電源のＲＦ電圧を整流するために有効化され、該ＲＦ電源は、前記四重極に電圧を供給するためのものである、項目８に記載の方法。
（項目１２）
前記少なくとも１つの整流ダイオード回路は、少なくとも２つのＲＦ電源のＲＦ電圧を整流するために有効化され、該ＲＦ電源は、前記四重極を含む少なくとも１つの四重極にＲＦ電圧を供給するためのものである、項目８に記載の方法。
（項目１３）
前記回路は、少なくとも１つのコネクタをさらに備え、該少なくとも１つのコネクタは、前記四重極と、前記四重極に前記ＲＦ電圧を供給するための少なくとも１つのＲＦ電源とのうちの少なくとも１つに接続する、項目８に記載の方法。
（項目１４）
前記回路は、該回路を、前記四重極に前記ＲＦ電圧を供給するためのＲＦ電源を制御するためのフィードバックループに接続するための少なくとも１つのコネクタをさらに備え、該少なくとも１つのコネクタは、測定された整流されたＲＦ電圧が決定されることができるように、前記演算増幅器の出力と通信する、項目８に記載の方法。

実施形態を、以下の図を参照して説明する。
図１は、非限定的実施形態による、質量分析計のブロック図を描写する。図２、４から６は、従来技術による、質量分析計内の四重極に供給されるＲＦ電圧を測定するための回路の概略図を描写する。図３は、従来技術のための非限定的実施形態による質量分析計内の四重極に供給されるＲＦ電圧を測定するための回路内のダイオードにわたる電圧降下を描写する。図２、４から６は、従来技術による、質量分析計内の四重極に供給されるＲＦ電圧を測定するための回路の概略図を描写する。図２、４から６は、従来技術による、質量分析計内の四重極に供給されるＲＦ電圧を測定するための回路の概略図を描写する。図２、４から６は、従来技術による、質量分析計内の四重極に供給されるＲＦ電圧を測定するための回路の概略図を描写する。図７から９は、非限定的実施形態による、質量分析計内の四重極に供給されるＦＲ電圧を測定するための回路の概略図を描写する。図７から９は、非限定的実施形態による、質量分析計内の四重極に供給されるＦＲ電圧を測定するための回路の概略図を描写する。図７から９は、非限定的実施形態による、質量分析計内の四重極に供給されるＦＲ電圧を測定するための回路の概略図を描写する。

図１は、質量分析計１００を描写しており、質量分析計１００は、イオンガイド１３０と、四重極１４０と、衝突セル１５０（例えば、フラグメンテーションモジュール）と、飛行時間（ＴｏＦ）検出器１６０とを備え、質量分析計１００は、イオン源１２０からＴｏＦ検出器１６０へとイオンビームを伝送するように有効化される。いくつかの実施形態では、質量分析計１００はさらに、イオン性材料をイオン化するためのイオン源１２０の制御、四重極１４０に供給されるＲＦ電力の制御、および質量分析計１００のモジュールのイオンの輸送の制御を含むが、それらに限定されない、質量分析計１００の動作を制御するためのプロセッサ１８５を備えることができる。動作時、イオン性材料が、イオン源１２０に導入される。イオン源１２０は、概して、イオン性材料をイオン化し、イオンガイド１３０（また、イオンガイド１３０が質量分析に関与しないことを示す、Ｑ０として識別される）に輸送されるイオンビームの形態として、イオン１９０を生成する。イオン１９０は、イオンガイド１３０から、質量フィルタとして動作することができ、後述のように、イオン１９１を濾過し、放出するように制御することができる四重極１４０（また、Ｑ１として識別される）に輸送される。次いで、放出されたイオン１９１は、フラグメンテーションのために、衝突セル１５０（また、ｑ２として識別される）に、次いで、質量スペクトルの生成のために、ＴｏＦ検出器１６０に輸送することができる。そうすることによって、イオン１９１は、ＴｏＦ検出器１６０を通る経路１９７を追従し、好適な検出器表面１９８に衝突し、経路１９７を進行するのにかかる飛行時間は、イオンの質量対電荷比の平方根に比例する。いくつかの実施形態では、衝突セル１５０は、イオン１９１を濾過し、放出するように制御することができる、四重極１４０に類似する、四重極を備える。

さらに、描写されていないが、質量分析計１００は、イオン源１２０、イオンガイド１３０、四重極質量フィルタ１４０、衝突セル１５０、および／またはＴｏＦ検出器１６０に好適な真空を提供するために、任意の適切な数の真空ポンプを備えることができる。いくつかの実施形態では、質量分析計１００のある要素間に真空差をもたらすことができることを理解されたい。例えば、真空差は、概して、イオン源１２０が大気圧にあって、イオンガイド１３０が真空下にあるように、イオン源１２０とイオンガイド１３０との間に印加される。同じく描写されていないが、質量分析計１００はさらに、任意の適切な数のコネクタと、電源と、ＲＦ（無線周波数）電源と、ＤＣ（直流）電源と、ガス源（例えば、イオン源１２０および／または衝突セル１５０用）と、質量分析計１００の動作を可能にするための任意の他の好適な構成要素とを備えることができる。

質量分析計１００はさらに、質量分析計１００内の四重極に供給されるＲＦ電圧を測定するための装置１９８を備え、装置１９８は、概して、後述のように、ＲＦ検出器を備える。質量分析計１００はさらに、質量分析計内の四重極１００、例えば、四重極１４０および衝突セル１５０のうちの少なくとも１つに、ＲＦ電圧およびＲＦ電力を提供するための装置１９９を備える。装置１９９は、四重極１４０および衝突セル１５０のうちの少なくとも１つが、イオン１９１を濾過および放出するように制御されるように有効化し、概して、ＲＦ電源を備える。一般に、装置１９８は、ＲＦ電圧が、装置１９９を介して、四重極に供給されるように、装置１９９とのフィードバックループ内にあって、ＲＦ電圧は、装置１９８を介して測定され、ＲＦ電圧は、測定に基づいて調節される。フィードバックループは、プロセッサ１８５を介して、制御することができる。さらに、装置１９８は、四重極１４０（および／または衝突セル１５０）に供給されるＲＦ電圧が、装置１９８によって測定可能であるように、四重極１４０（および／または衝突セル１５０）および／または装置１９９に接続することができることを理解されたい。

いくつかの実施形態では、装置１９９は、複数のＲＦ電源を備えることができ、それぞれ、少なくとも１つの四重極にＲＦ電圧を提供するためのものである。いくつかの実施形態では、装置１９９は、質量分析計１００内の各四重極に対して、少なくとも２つの電源を備える（所与の四重極内の各対のロッドに対して１つ）。

従来技術では、ＲＦ検出器は、図２に描写される回路２００のものに類似する回路を備え、そこでは、ＲＦ電源Ｖ１およびＶ２はそれぞれ、四重極にＲＦ電圧を供給するためのＲＦ電源（例えば、装置１９９内）を表す。例えば、Ｖ１は、四重極内の第１の対のロッドにＲＦ電圧を供給することができ、Ｖ２は、四重極内の第２の対のロッドにＲＦ電圧を供給することができる。ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、およびＤ９は、四重極に供給されるＲＦ電圧を整流し、整流されたＲＦ電圧を生成するための整流ダイオード回路を形成する。コンデンサＣ１およびＣ２サーバは、電圧が、コンデンサＣ１およびＣ２のそれぞれの静電容量に基づいて、所与の量だけ減少されるように、整流ダイオード回路から四重極を絶縁する。抵抗器Ｒ２およびコンデンサＣ３は、順方向に整流されたＲＦ電圧の平均が、抵抗器Ｒ４にわたって測定されることができるように、整流ダイオード回路から順方向に整流されたＲＦ電圧を受け取るように有効化された平均化回路（例えば、ＲＣフィルタ）を形成する。同様に、抵抗器Ｒ３およびコンデンサＣ４は、逆方向に整流されたＲＦ電圧の平均が、抵抗器Ｒ５にわたって測定されることができるように、整流ダイオード回路から逆方向に整流されたＲＦ電圧を受け取るように有効化された平均化回路を形成する。Ｒ１およびＲ６は、電流／電圧を変換するように有効化される。

コンデンサＣ１、Ｃ、Ｃ３、Ｃ４および抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６の値は、任意の好適な値をとることができ、任意の好適な回路モデル化ソフトウェアを介して決定することができる。さらに、コンデンサＣ１、Ｃ、Ｃ３、Ｃ４および抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６の値は、回路２００の所望の利得および／または所望の平均化の程度に依存することができる。具体的非限定的実施形態では、コンデンサＣ１、Ｃ２はそれぞれ、約数ｐＦであって、コンデンサＣ３、Ｃ４はそれぞれ、約数ｎＦであって、抵抗器Ｒ１、Ｒ６はそれぞれ、約数百オームであって、抵抗器Ｒ２、Ｒ３はそれぞれ、約１キロオームから数十キロオームであって、抵抗器Ｒ４、Ｒ５はそれぞれ、約数メガオームである。ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ９はそれぞれ、任意の好適なダイオードを備えることができる。具体的非限定的例示的実施形態では、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ９はそれぞれ、ＳｃｈｏｔｔｋｙダイオードＤ１Ｎ５７１１を備えることができるが、しかしながら、任意の好適なダイオードも、本実施形態の範囲内である。

次に、図３を参照すると、例えば、ＲＦ電圧がダイオードＤ１に印加される時の、ダイオードＤ１にわたるモデル化された電圧降下を表す、曲線３００が描写されている。曲線３００は、ＲＦ電圧が印加されるのに伴って、その間に交互する、区分３０１ａによって部分的に表される、複数の正の区分と、区分３０１ｂによって部分的に表される、複数の負の区分とを備える。一般に、区分３０１ａは、例えば、ダイオードＤ１にわたる逆方向バイアス電圧降下を表し、区分３０１ｂは、ダイオードＤ１にわたる順方向バイアス電圧降下を表す。区分３０１ｂから、印加された逆方向バイアス電圧によって、ダイオードが、概して、大型抵抗器のように作用するため、逆方向バイアス電圧降下が、順方向バイアス電圧降下より遥かに大きい可能性があることが理解される（例えば、描写されるように、約１Ｖと比較して、１０Ｖを上回る）。故に、ダイオードからの逆漏れ電流は、非常に大きくなる傾向がある。この大きな逆方向バイアス電圧降下および逆漏れ電流は、ダイオード内に問題を生じさせ、抵抗器Ｒ４（または、抵抗器Ｒ５）にわたる測定された平均整流電圧、ならびにダイオード、したがって、回路２００全体の不安定性に影響し、ひいては、電圧が供給されている四重極内の質量ドリフト、および最終的に、ダイオードの破壊をもたらす。質量ドリフトが、ダイオードが、不安定となるために生じ、測定される平均整流ＲＦ電圧が、実際の平均整流ＲＦ電圧と異なり始める。

図３はさらに、後述される曲線３５０および区分３５１ａ、３５１ｂを描写する。

次に、図４を参照すると、従来技術による、ＲＦ電圧を測定するために、ＲＦ検出器内で使用することができる、回路４００が描写されている。回路４００は、回路２００に類似するが、しかしながら、対照的に、回路４００は、四重極のための電源を表す１つのＲＦ電源Ｖ７を備え、さらに、コンデンサＣ９は、コンデンサＣ１に類似し、ダイオードＤ４、Ｄ１０は、整流ダイオード回路を形成する。抵抗器Ｒ１０、Ｒ１１およびコンデンサＣ１０は、順方向に整流されたＲＦ電圧の平均が、抵抗器Ｒ１４にわたって測定されることができるように、整流ダイオード回路から順方向に整流されたＲＦ電圧を受け取るように有効化される順電圧平均化回路を形成する。抵抗器Ｒ２０、Ｒ２１およびコンデンサＣ１４は、逆方向に整流されたＲＦ電圧の平均が、抵抗器Ｒ１４にわたって測定されることができるように、整流ダイオード回路から逆方向に整流されたＲＦ電圧を受け取るように有効化される逆電圧平均化回路を形成する。ダイオードＤ４にわたる電圧降下は、ＲＦ電圧が印加される時の曲線３００のものに類似し、逆電圧バイアス降下と関連付けられた類似した問題を有している。

コンデンサＣ９、Ｃ１０、Ｃ１４および抵抗器Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１４、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２の値は、任意の好適な値をとることができ、任意の好適な回路モデル化ソフトウェアを介して、決定することができる。さらに、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１４および抵抗器Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１４、Ｒ２０、Ｒ２１の値は、回路４００の所望の利得および／または所望の平均化の程度に依存することができる。具体的非限定的実施形態では、コンデンサＣ９は、約数ｐＦであって、コンデンサＣ１０、Ｃ１４はそれぞれ、約数ｎＦであって、抵抗器Ｒ１０、Ｒ１２はそれぞれ、約数百オームであって、抵抗器Ｒ１１、Ｒ２１はそれぞれ、約１キロオームから数十キロオームであって、抵抗器Ｒ１４、Ｒ２２はそれぞれ、約数メガオームである。ダイオードＤ４、Ｄ１０はそれぞれ、任意の好適なダイオードを備えることができる。具体的非限定的例示的実施形態では、ダイオードＤ４、Ｄ１０はそれぞれ、ＳｃｈｏｔｔｋｙダイオードＤ１Ｎ５７１１を備えることができるが、しかしながら、任意の好適なダイオードも本実施形態の範囲内である。

次に、図５を参照すると、従来技術による、ＲＦ電圧を測定するために、ＲＦ検出器内で使用することができる、回路５００が描写されている。回路５００は、回路４００に類似し、同一要素は、同一番号を有するが、しかしながら、対照的に、回路４００は、順方向に整流されたＲＦ電圧の平均が、抵抗器Ｒ１にわたって測定されることができるように、抵抗器Ｒ１０、Ｒ１１およびコンデンサＣ１０から形成される、順電圧平均化回路を備える。しかしながら、回路４００と比較して、回路５００は、逆平均電圧平均化回路を欠いており、逆方向に整流された電圧は、単に、接地に送電される。静電容量および抵抗の類似値が、図４を参照して前述のように、使用することができる。

前述のように、回路２００、３００、４００、５００はすべて、各それぞれの整流ダイオード回路内のダイオードのうちの少なくとも１つにわたって、大きな逆方向バイアス電圧降下に悩まされ、ダイオード内の不安定性、ＲＦ電圧が供給されている四重極内の質量ドリフト、および最終的に、ダイオードの破壊につながる。故に、装置１９８は、ダイオード整流回路内の少なくとも１つのダイオードからの逆漏れ電流を減少させるように有効化される。

例えば、図６を参照すると、それぞれ、四重極内の一対のロッドのためのＲＦ電源を表す、ＲＦ電源Ｖ３、Ｖ４に接続される回路６００を備える装置１９８の非限定的実施形態が描写されている。一般に、回路６００は、回路２００に類似し、回路２００のコンデンサＣ１、Ｃ２に類似する、コンデンサＣ５、Ｃ６と、コンデンサＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ９から形成される整流ダイオード回路に類似する、ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８から形成される整流ダイオード回路とを備える。加えて、回路６００は、平均順方向整流ＲＦ電圧が、抵抗器Ｒ３０にわたって測定されることができるように、抵抗器Ｒ８およびコンデンサＣ７によって形成される第１の平均化回路と、平均逆方向整流ＲＦ電圧が、抵抗器Ｒ３１にわたって測定されることができるように、抵抗器Ｒ９およびコンデンサＣ８によって形成される第２の平均化回路とを備える。

回路６００はさらに、電流／電圧変換器として構成される、少なくとも１つの演算増幅器Ｕ５、Ｕ６を備え、少なくとも１つの演算増幅器Ｕ５、Ｕ６の負の入力は、少なくとも１つの整流ダイオード回路内の少なくとも１つのダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ９の出力に接続され、少なくとも１つの演算増幅器Ｕ５、Ｕ６の正の入力は、接地され、少なくとも１つの演算増幅器Ｕ５、Ｕ６の出力は、少なくとも１つの演算増幅器Ｕ５、Ｕ６の負の入力とのフィードバックループ内にあって、少なくとも１つのダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ９からの逆漏れ電流を減少させる。

例えば、演算増幅器Ｕ５の負の入力は、ダイオードＤ５、Ｄ６の出力に接続され、ダイオードＤ５は、ＲＦ電源Ｖ３に（コンデンサＣ５を介して）接続され、ダイオードＤ６は、ＲＦ電源Ｖ４に（コンデンサＣ６を介して）接続される。ダイオードＤ５を非限定的実施例として挙げると、演算増幅器Ｕ５の負の入力は、ダイオードＤ５の出力に接続され、演算増幅器Ｕ５の正の入力は、接地されるため、演算増幅器Ｕ５は、反転増幅器として作用する。かつ、演算増幅器Ｕ５の負の入力は、演算増幅器Ｕ５の出力とのフィードバックループ内にあるため、負の入力は、概して、正の入力に一致し、正の入力は、接地されるため、Ｖ_-＝Ｖ_＋≒０（式中、Ｖ_-は、演算増幅器Ｕ５の負の入力における電圧であって、Ｖ_＋は、演算増幅器Ｕ５の正の入力における電圧である）となる。故に、演算増幅器Ｕ５は、ダイオードＤ５からの任意の電流を減少させる。

故に、ダイオードＤ５にわたる逆方向バイアス電圧降下が大きくなり、その結果、漏れ電流も大きくなるように、逆方向バイアス電圧がダイオードＤ５に印加されると、演算増幅器Ｕ５は、フィードバックループを介して、逆電圧降下を減少させる。例えば、図３はさらに、例えば、ＲＦ電圧が、ＲＦ電源Ｖ３から、ダイオードＤ５に印加された時の、ダイオードＤ５にわたるモデル化された電圧降下を表す、曲線３５０を描写する。曲線３００および３５０は、明確にするために、１８０°位相がずれて描写されていることを理解されたい。曲線３５０は、ＲＦ電圧が印加されるのに伴って、その間に交互する、区分３５１ａによって部分的に表される、複数の正の区分と、区分３５１ｂによって部分的に表される、複数の負の区分とを備える。一般に、区分３５１ａは、例えば、ダイオードＤ１にわたる逆方向バイアス電圧降下を表し、区分３５１ｂは、ダイオードＤ１にわたる順方向バイアス電圧降下を表す。区分３５１ａおよび区分３５１ｂから、逆方向バイアス電圧降下は、演算増幅器Ｕ５による漏れ電流の減少のため、順方向バイアス電圧降下に類似することが理解される。さらに、曲線３００および３５０の比較から、回路５００のダイオードＤ５の逆方向バイアス電圧は、演算増幅器Ｕ５によって提供される逆方向バイアス漏れ電流の減少のため、回路２００のダイオードＤ１の逆方向バイアス電圧と比較して低下していることが理解される。

さらに、演算増幅器Ｕ５は、ダイオードＤ６内の逆方向バイアス漏れ電流を減少させることにおいて、類似役割を果たすことが理解される。さらに、演算増幅器Ｕ６は、ダイオードＤ７、Ｄ８内の逆方向バイアス漏れ電流を減少させることにおいて、類似役割を果たすことが理解される。

故に、各それぞれの整流ダイオード回路内のダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８のうちの少なくとも１つにわたる大きな逆方向バイアス電圧降下は、少なくとも１つの演算増幅器Ｕ５、Ｕ６によって減少され、これは、ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８内のより優れた安定性へとつながり、故に、ＲＦ電圧が供給されている四重極内の質量ドリフトを減少させ、ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８の破壊の可能性が低くなるため、ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８の寿命を延長させる。

さらに、装置１９８は、ＲＦ電源Ｖ３、Ｖ４および／またはＲＦ電圧が供給されている関連付けられた四重極に接続するための任意の好適な数のコネクタを備えることができることが理解される。いくつかの実施形態では、装置１９８は、抵抗器Ｒ３０および／またはＲ３１にわたる電圧を測定することができるように、任意の好適な数のコネクタを備える。いくつかの実施形態では、装置１９８はさらに、抵抗器Ｒ３０および／またはＲ３１にわたって測定された電圧が、四重極１４０（および／または衝突セル１５０）に供給されるＲＦ電圧を制御するための装置１９９とのフィードバックループに送り込まれることができるように、装置１９９および／またはプロセッサ１８５への出力を備える。

コンデンサＣ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８および抵抗器Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１２、Ｒ３０、Ｒ３１の値は、任意の好適な値をとることができ、任意の好適な回路モデル化ソフトウェアを介して、決定することができる。さらに、コンデンサＣ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８および抵抗器Ｒ７、Ｒ８、Ｒ１２の値は、回路６００の所望の利得および／または所望の平均化の程度に依存することができる。具体的非限定的実施形態では、コンデンサＣ５、Ｃ６はそれぞれ、約数ｐＦであって、コンデンサＣ７、Ｃ８はそれぞれ、約数ｎＦであって、抵抗器Ｒ７、Ｒ１２はそれぞれ、約数百オームであって、抵抗器Ｒ８、Ｒ９はそれぞれ、約１キロオームから数十キロオームであって、抵抗器Ｒ３０、Ｒ３１はそれぞれ、約数メガオームである。ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８はそれぞれ、任意の好適なダイオードを備えることができる。具体的非限定的例示的実施形態では、ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８はそれぞれ、ＳｃｈｏｔｔｋｙダイオードＤ１Ｎ５７１１を備えることができるが、しかしながら、任意の好適なダイオードも本実施形態の範囲内である。演算増幅器Ｕ５、Ｕ６はそれぞれ、任意の好適な演算増幅器を備えることができる。非限定的例示的実施形態では、演算増幅器はそれぞれ、低雑音演算増幅器ＬＴ１８０６を備えることができるが、しかしながら、任意の好適な演算増幅器も本実施形態の範囲内である。さらに、演算増幅器はそれぞれ、好適な電源および／または好適な電圧Ｖｅｅ、Ｖｃｃを供給する電源に接続されることが理解される。

次に、図７を参照すると、回路７００を備える、装置１９８の代替実施形態が描写されている。回路７００は、回路４００に類似し、単一ＲＦ電源Ｖ１０からの平均整流電圧を測定するように有効化され、ダイオードＤ４に類似するダイオードＤ１１と、ダイオードＤ１０に類似するダイオードＤ１２とを備え、ダイオードＤ１１、Ｄ１２は、整流ダイオード回路を形成する。回路７００はさらに、平均化回路を備え、第１の平均化回路は、平均順方向バイアス電圧が、抵抗器Ｒ３５にわたって測定されることができるように、抵抗器Ｒ１６およびコンデンサＣ１２を備え、第２の平均化回路は、平均順方向バイアス電圧が、抵抗器Ｒ３６にわたって測定されることができるように、抵抗器Ｒ１７およびコンデンサＣ１３を備える。しかしながら、回路７００は、前述のように、ダイオードＤ１１の逆方向バイアス電流を減少させるための演算増幅器Ｕ７と、ダイオードＤ１２の逆方向バイアス電流を減少させるための演算増幅器Ｕ８とを含む。静電容量および抵抗の類似値、ならびに類似ダイオードおよび演算増幅器が、図６を参照して前述のように、使用することができる。

次に、図８を参照すると、回路８００を備える、装置１９８の代替実施形態が描写されている。回路８００は、回路５００に類似し、単一ＲＦ電源Ｖ１１からの平均整流電圧を測定するように有効化され、ダイオードＤ４に類似するダイオードＤ１３と、ダイオードＤ１０に類似するダイオードＤ１４とを備え、ダイオードＤ１３、Ｄ１４は、整流ダイオード回路を形成する。回路８００はさらに、平均順方向バイアス電圧が、抵抗器Ｒ３９にわたって測定されることができるように、抵抗器Ｒ３８およびコンデンサＣ１５を備える、平均化回路を備える。逆方向バイアス電圧は、ダイオードＤ１４を介して、接地にパスされる。しかしながら、回路８００は、前述のように、ダイオードＤ１３の逆方向バイアス電流を減少させるための演算増幅器Ｕ９を含む。静電容量および抵抗の類似値、ならびに類似ダイオードおよび演算増幅器が、図６を参照して前述のように、使用することができる。

次に、図９を参照すると、回路９００を備える、装置１９８の代替実施形態が描写されている。回路８００は、回路９００に類似し、単一ＲＦ電源Ｖ１２からの平均整流電圧を測定するように有効化され、ダイオードＤ１３に類似するダイオードＤ１５と、ダイオードＤ１４に類似するダイオードＤ１６とを備え、ダイオードＤ１５、Ｄ１６は、整流ダイオード回路を形成する。回路９００はさらに、平均順方向バイアス電圧が、抵抗器Ｒ４２にわたって測定されることができるように、抵抗器Ｒ４１およびコンデンサＣ１７を備える、第１の平均化回路を備える。回路９００はさらに、平均逆方向バイアス電圧が、抵抗器Ｒ４５にわたって測定されることができるように、抵抗器Ｒ４４およびコンデンサＣ１８を備える、第２の平均化回路を備える。演算増幅器Ｕ１０は、ダイオードＤ１５からの逆漏れ電流を減少させるための演算増幅器Ｕ９に類似する。しかしながら、回路９００はさらに、平均逆方向整流ＲＦ電圧の測定の際、ダイオードＤ１６の逆方向バイアス電流を減少させるための演算増幅器Ｕ１を備える。静電容量および抵抗の類似値、ならびに類似ダイオードおよび演算増幅器が、図６を参照して前述のように、使用することができる。

さらに、装置１９８および／または回路６００および／または回路７００および／または回路８００および／または回路９００は、少なくとも投入されているＲＦ電源から四重極に供給されるＲＦ電圧を測定するための方法において提供することができることが理解される。

当業者であれば、いくつかの実施形態において、質量分析計１００の機能性は、予めプログラムされたハードウェアもしくはファームウェア要素（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）等）、または他の関連する構成要素を使用して実装できることを理解するであろう。他の実施形態において、質量分析計１００の機能は、計算装置の動作のためのコンピュータが読み取り可能なプログラムコードを記憶する、コードメモリ（図示せず）にアクセスする計算装置を使用して達成することができる。コンピュータが読み取り可能なプログラムコードは、固定され、有形であり、かつこれらの構成要素によって直接的に読み取り可能である、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶することができる（例えば、可撤性ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、固定ディスク、ＵＳＢドライブ）。代替として、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードは、遠隔で記憶することができるが、伝送媒体上でネットワーク（インターネットが挙げられるが、これに限定されない）に接続されたモデムまたは他のインターフェースデバイスを介して、これらの構成要素に伝送可能であり得る。伝送媒体は、非無線媒体（例えば、光、および／またはデジタル、および／またはアナログ通信線）もしくは無線媒体（例えば、マイクロ波、赤外線、自由空間光学、または他の伝送スキーム）、またはそれらの組み合わせとなり得る。

当業者は、実施形態を実装するためのさらに多くの代替の実装例および修正例があること、および前述の実装例および実施例は、１つ以上の実施形態の例証に過ぎないことを理解するであろう。したがって、範囲は、本明細書に添付される特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims

質量分析計内の四重極からのＲＦ電圧を測定するための装置であって、
該四重極の該ＲＦ電圧を整流し、整流されたＲＦ電圧を生成するための少なくとも１つの整流ダイオード回路と、
電流／電圧変換器として構成される少なくとも１つの演算増幅器と
を備え、
該少なくとも１つの整流ダイオード回路は、１つのＲＦ電源のＲＦ電圧を整流するために有効化され、該ＲＦ電源は、該四重極にＲＦ電圧を供給するためのものであり、
該少なくとも１つの演算増幅器の負の入力が、該少なくとも１つの整流ダイオード回路内の少なくとも１つのダイオードの出力に接続され、該少なくとも１つの演算増幅器の正の入力が、接地され、該少なくとも１つの演算増幅器の出力が、該負の入力とのフィードバックループ内にあることにより、該少なくとも１つのダイオードからの逆漏れ電流を減少させる、装置。
前記ＲＦ電圧が所与の量だけ減少されるように前記四重極を前記少なくとも１つの整流ダイオード回路から絶縁するために、所与の静電容量の少なくとも１つのコンデンサをさらに備える、請求項１に記載の装置。
前記整流されたＲＦ電圧の平均を提供するために、前記少なくとも１つの演算増幅器に追従するＲＣフィルタをさらに備える、請求項１に記載の装置。
前記少なくとも１つの整流ダイオード回路は、少なくとも２つのＲＦ電源のＲＦ電圧を整流するために有効化され、該ＲＦ電源は、前記四重極を含む少なくとも１つの四重極にＲＦ電圧を供給するためのものである、請求項１に記載の装置。
少なくとも１つのコネクタをさらに備え、該少なくとも１つのコネクタは、前記四重極と、前記四重極に前記ＲＦ電圧を供給するための少なくとも１つのＲＦ電源とのうちの少なくとも１つに接続する、請求項１に記載の装置。
前記四重極に前記ＲＦ電圧を供給するためのＲＦ電源を制御するためのフィードバックループに接続するための少なくとも１つのコネクタをさらに備え、該少なくとも１つのコネクタは、測定された整流されたＲＦ電圧が決定されることができるように、前記演算増幅器の出力と通信する、請求項１に記載の装置。
質量分析計内の四重極からのＲＦ電圧を測定する方法であって、
回路を提供するステップであって、該回路は、該四重極の該ＲＦ電圧を整流し、整流されたＲＦ電圧を生成するための少なくとも１つの整流ダイオード回路と、電流／電圧変換器として構成される少なくとも１つの演算増幅器とを備え、該少なくとも１つの整流ダイオード回路は、１つのＲＦ電源のＲＦ電圧を整流するために有効化され、該ＲＦ電源は、該四重極にＲＦ電圧を供給するためのものであり、該少なくとも１つの演算増幅器の負の入力が、該少なくとも１つの整流ダイオード回路内の少なくとも１つのダイオードの出力に接続され、該少なくとも１つの演算増幅器の正の入力が、接地され、該少なくとも１つの演算増幅器の出力が、該負の入力とのフィードバックループ内にあることにより、該少なくとも１つのダイオードからの逆漏れ電流を減少させる、ステップと、
該回路を介して該ＲＦ電圧を測定するステップと
を含む、方法。
前記回路は、前記ＲＦ電圧が所与の量だけ減少されるように前記四重極を前記少なくとも１つの整流ダイオード回路から絶縁するために、所与の静電容量の少なくとも１つのコンデンサをさらに備える、請求項７に記載の方法。
前記回路は、前記整流されたＲＦ電圧の平均を提供するために、前記少なくとも１つの演算増幅器に追従するＲＣフィルタをさらに備える、請求項７に記載の方法。
前記少なくとも１つの整流ダイオード回路は、少なくとも２つのＲＦ電源のＲＦ電圧を整流するために有効化され、該ＲＦ電源は、前記四重極を含む少なくとも１つの四重極にＲＦ電圧を供給するためのものである、請求項７に記載の方法。
前記回路は、少なくとも１つのコネクタをさらに備え、該少なくとも１つのコネクタは、前記四重極と、前記四重極に前記ＲＦ電圧を供給するための少なくとも１つのＲＦ電源とのうちの少なくとも１つに接続する、請求項７に記載の方法。
前記回路は、該回路を、前記四重極に前記ＲＦ電圧を供給するためのＲＦ電源を制御するためのフィードバックループに接続するための少なくとも１つのコネクタをさらに備え、該少なくとも１つのコネクタは、測定された整流されたＲＦ電圧が決定されることができるように、前記演算増幅器の出力と通信する、請求項７に記載の方法。