JP6244012B2 - 高スループットを有する多重反射質量分析計 - Google Patents
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Description
[0002]ここに参考文献として援用する米国特許第5017780号は、折り返されたイオン経路を有する多重反射飛行時間型質量分析計(MR−TOF)を開示している。イオン閉じ込めは周期レンズのセットで改善される。MR−TOFは100,000の範囲の分解度に達する。直交加速器(OA)と組み合わされた場合、MR−TOFは低いデューティサイクルを有し、大抵は1%を下る。トラップ変換器と組み合わされた場合、ショット毎のパケット当たりイオン数が1E+3イオンより上ではイオンパケットの空間電荷がMR−TOFの分解度に影響を及ぼす。MR−TOFでの1ms飛行時間を勘案すると、これは毎秒ピーク当たり1E+6未満の略極大信号に相当する。
[0007]高信頼特異的検体同定のために、タンデム質量分析計は次の様に動作し、即ち、親イオンが第1の質量分析計の中で選別され、衝突誘起解離(CID)セルの様な断片化セルの中で断片化されると、次いでフラグメントイオンスペクトルが第2の質量分析計の中で記録される。四重極TOF(Q−TOF)の様な従来式タンデム機器は、狭い質量範囲をフィルタに通す一方で他全てを拒絶する。複合的な混合物を分析する場合、複数のm/z範囲の順次分離が捕捉を緩慢にさせ感度に影響を及ぼす。MS−MS分析の速さ及び感度を上げるために、所謂、「包括的」、「並列」、又は「全質量」のタンデム型、即ち、米国特許第6504148号及び国際公開第01/15201号にはトラップTOF、国際公開第2004008481号にはTOF−TOF、及び米国特許第7507953号にはLT−TOFが記載されており、それら全てをここに参考文献として援用する。
[0012]分析的四重極質量分析部(Q−MS)は、1つのm/z種を通過させ他の種全てを除外する質量フィルタとして動作する。デューティサイクルを改善するために、イオントラップ質量分析計(ITMS)はサイクルで動作しており、即ち、全m/zのイオンがトラップの中へ射入され、次いで質量的に順次放出される。質量依存イオン射出は、RF振幅の傾斜化によって、また特定の種の射出をそれらの永続運動の共鳴励起によって促す補助的なAC信号の支援を受けて、実現されている。ITMSの不都合は、遅い走査速度(走査当たり100−1000ms)と、小さい空間電荷容量―3Dトラップでは3E+3未満、直線状イオントラップでは3E+5未満―と、にある。走査当たり0.1−1秒を勘案すると、最大スループットは3E+6イオン/秒未満に制限される。
[0017]長さ10cmのチャネル大凡100個を有するトラップアレイは、サイクル当たり1E+8イオンを取り扱う能力がある。EFP法は、10us時間分解度での入来イオン流れの高速時間プロファイリングを可能にさせ、翻せばTAサイクル時間を10msまで引き下げることが可能になり、こうしてトラップアレイスループットを1E+10イオン/秒まで持ってゆく。
[0018]高速イオン移動は、重畳された軸方向DC勾配を有するRFイオンガイド内に有効に整備される。先行技術の抵抗性イオンガイドは、薄い抵抗性膜の不安定性又はバルクフェライト内のRF抑制の様な実用上の制限に苦しんでいる。本発明は、SiC材料又はB4C材料のバルク炭素充填抵抗器を採用している改善された抵抗性イオンガイド、二次RFコイルの中央タップを介したDC供給を有する標準的RF回路を使用しながらのDC絶縁導電性トラックとの改善されたRF結合、を提案している。
[0019]二重マイクロチャネルプレート(MCP)及び二次電子増倍管(SEM)の様な現在の飛行時間検出器の大半は、1クーロンの出力電荷を数える寿命を有している。1E+6の検出器利得を勘案すると、検出器は1E+10イオン流束では1000秒も働かない可能性がある。ダリ検出器が長らく知られており、そこではイオンは金属製変換器に当たり、二次電子が静電場によってシンチレータ上へ捕集され、次に光電子増倍管(PMT)が続いている。封止されたPMTの寿命は300Cほどに高くなるかもしれない。しかしながら、検出器は、相当な時間的広がり(数十ナノ秒)を持ち込み、負の二次イオン形成のせいで偽りの信号を持ち込む。
[0022]従来式TOF MSは、信号がTOFスタートパルスと同期された複数の波形に亘って積算される積算式ADCを採用している。データ流束は、PCへの信号転送バスの速さに整合させるべくスペクトル当たり波形数に比例して減らされる。その様なデータシステムは、弱いイオン信号は微量な種を検出するのに波形積算を要することから、自ずとTOF MSの要件に整合する。
[0024]提案されている解決法のセットは、1E+10イオン/秒イオン流束についてMR−TOFの高R2=100,000分解度及び高(〜10%)デューティサイクルのMS単独及びC−MS−MSを提供し、而して、様々な質量分光学的デバイスを先行技術に比べ実質的に改善するものと期待される。
[0038]本発明の上記態様全ては、目標とする性能を危うくすること無く一般的で詳細な方法及び装置を提供するのに必要であると思える。
一般化された方法及び実施形態
[0054]図1をブロック線図のレベルで参照して、本発明の質量分析計11は、イオン源12と、高スループットの粗く包括的な質量分離部13と、時間分離部流れの調整部14と、頻回符号化パルス(EFP)を有するパルス式加速器16と、多重反射飛行時間型(MR−TOF)質量分析計部17と、延長寿命を有するイオン検出器18と、を備えている。CIDセル又はSIDセルの様な断片化セル15が当該調整部14と当該パルス式加速器16の間に挿入されるのは随意である。質量分析計11は、更に、差動ポンピングのための真空室とポンプと壁、段間結合のためのRFガイド、DC、RFパワー供給、パルス生成器、などの様な、複数の示されていない標準的な構成要素を備えている。質量分析計は、同様に示されていないがそれぞれの実施形態に特定の構成要素も備えている。
[0063]1.二重カスケードMS法では、前段の粗い質量分離は、MR−TOFを高い繰り返し率でパルス発振することをスペクトル重なり合い形成無しに可能にさせ、而して、1E+10イオン/秒に上る大きいイオン流れを、高いデューティサイクル(20−30%)で、R2=100,000の高い全体分解度で、しかも機器の空間電荷限界及び検出器限界にストレスを掛けること無く取り扱えるようになる。明解さを期し、この動作法を「二重MS」と呼ぶことにする。
[0068]図2をブロック線図のレベルで参照して、本発明の質量分析計21は、イオン源22と、蓄積式多重チャネルイオンバッファ23と、並列イオントラップのアレイ24と、広口径減衰RFイオンチャネル25と、RFイオンガイド26と、頻回符号化パルス(EFP)を有する直交加速器27と、多重反射質量分析計部28と、延長された寿命を有するイオン検出器29と、を備えている。随意的にイオンガイド25がCIDセルの様な断片化セルとしての機能を果たしていてもよい。質量分析計21は、更に、差動ポンピングのための真空室とポンプと壁、段間結合のためのRFガイド、DC、RFパワー供給、パルス生成器、など、の様な複数の示されていない標準的な構成要素を備えている。
[0079]図3を参照して、四重極DC射出を有する新規性のあるトラップ31が分解度R1〜100での粗い質量分離向けに提案されている。トラップは、Z方向に引き伸ばされた平行な電極32、33、34、35を有する直線状四重極、並びにZ方向の静電イオントラッピングのためのエンドプラグ37、38を備えている。電極32は、トラップ軸Zと整列しているスリット36を有している。エンドプラグ37、38は、アイコン39の軸方向DC分布によって示されている様に数ボルトDCによってバイアスの掛けられている電極32−35の区分であるのが望ましい。代わりのやり方ではエンドプラグはDCバイアスの掛けられた環状電極である。トラップは10mTorrから100mTorrの間の圧力のヘリウムを充填されている。
[0091]図5を参照して、軸方向RFバリアを有するトラップ51は、開口又はスリット53の整列された複数のセットを有するプレート52のセットと、k*RFと注記されている位相及び振幅を有する二次RFコイルからの複数の中間出力を有するRF供給54と、幾つかの調節可能な出力U1...Unを有するDC供給55と、抵抗性分割器56と、を備えている。アイコン57での例示としてのプレート上RF分布によって示されている有効な軸方向RFトラップを形成しながら急勾配の半径方向RFバリアを形成するために、隣接するプレート52の間に交番振幅又は交番位相を形成するように、二次コイルの中間点と終点から取られた両位相のRF信号がプレート52へ印加される。トラップは入口バリア及び出口バリアによって囲まれており、入口RFバリア58は出口バリア59より低くなっている。抵抗性分割器からのDC電位は、軸方向駆り立てDC勾配と二次に近い軸方向DC場の組合せをRFトラップ57の領域中に作り出すように、メガオーム範囲の抵抗器を介してプレート52へ接続されている。而して、軸方向のRFバリア及びDCバリアは四重極に形成されるものに似ており、少なくとも原点近くではそうである。トラップは、10−100mTorのガス圧範囲のガスを充填されている。
[0094]図6を参照して、中ガス圧10−100mTorでの近四重極RF及びDC場の平衡対立という同じ原理を使用した更に別の新規性のあるトラップ即ちハイブリッドトラップ61が提案されている。トラップ61は、RFチャネル62と、四重極ロッド63−65と、射出スリット66を有するロッド65と、を備えている。RFチャネル62はロッドセット63−65に直交の向きにあり、当該RFチャネルはアレイ端への交番RF信号(0及び+RF)及び静電電位U1及び静電電位U2を供給される抵抗性ロッドで形成されている。チャネルの軸での有効RFはRF/2である。RF信号はロッド63及びロッド64へも印加される。調節可能なDCバイアスU3が、イオン射出、ラッピング、及びスリット66を介しての質量依存射出の制御のためにロッド62へ提供される。
[0096]長さL及び半径rを有するイオンの円筒を密集電荷濃度nで閉じ込めるトラップを仮定してみよう。空間電荷場ESCは、円筒内で、ESC=nr/2ε0で増大し、而してイオン円筒面上にUSC=q/4πε0Lに等しい空間電荷電位を形成する。トラップ分解度に及ぼす空間電荷の影響を最小限にするには、空間電荷電位USCは2kT/eより下でなくてはならない。そうするとイオンリボン長さLはL>N/(8πε0KT)でなくてはならず、ここにNは保存素電荷の数である。トラップの中央値走査時間を10msと仮定して、1E+10イオン/秒のスループットを存続させるには、トラップは、N=1E+8に上る電荷を保持しなくてはならず、イオンリボン長さはL>3mでなくてはならない。提案されている1つの解決法は並列動作トラップアレイを配列することである。提案されている別の解決法は、多段(少なくとも二段)トラップを配列することであり、第1のトラップを総電荷に関し低い分解度で動作させ、相対的に狭い質量範囲を第2段のトラップへ回すようにすれば、第2段のトラップは僅かな空間電荷で動作して順次的質量射出の分解度をより高めるはずである。
[0097]図7を参照して、二段トラップアレイ71は、順次的に連通しているイオンバッファ72と、第1のトラップアレイ73と、イオンエネルギー減衰化のためのガスRFガイド74と、第2のトラップアレイ75と、空間的閉じ込めRFチャネル76と、なおいっそう狭い質量範囲の同期通過のための随意的な質量フィルタ77と、を備えている。
トラップアレイ
[0100]電荷スループットを改善するために、トラップアレイの複数の実施形態が提案されている。実施形態は、次の主な事項、即ち、製造の簡便性、個々のトラップチャネルの間の達成可能な精度及び再現性、トラップ全体電気容量の歯止め、イオン射入及び射出の簡便性及び速さ、イオン移動デバイスへのトラップ結合の効率性、差動ポンピングシステムの制限、を考慮して設計されている。
[0103]出口ポートを平面上か又は緩く曲がった円筒状又は球状の面に配置させた軸方向射出イオントラップの平面状アレイであり、平面状アレイには、広口径RFイオンチャネルが続き、次にRFイオン漏斗が続いており、トラップアレイを過ぎてのイオン移動を加速するようにDC勾配がRFチャネル及びRF漏斗へ印加される。
新規性のある構成要素の機械的設計
[0106]図8を参照して、例示としてのトラップアレイ81(図2に24Cとして示されてもいる)は、円筒中心線上に整列している複数の同一の直線状四重極トラップによって形成されている。電極の形状は、単一工作物から、放電機械加工によって、埋め込み型曲線電極82Cを有する外側円筒82、複数の内側電極83、及び複数の埋め込み型曲線電極84Cを有する内側円筒84を形成することによって実現されている。組立体は、セラミックの管形状又はロッド形状のスペーサ85を介して一体に保持されている。埋め込み型電極82C及び84Cは、放物線、円、又は三角形の形状であってもよい。内側円筒84は、幾つかの機械加工溝86を全長EDM製法によるスリット87と整合させて作られている、構造的リッジ86Rと交互配置の複数のスリット86を有している。特徴的なサイズは、内接半径3mm、24個のトラップ即ち15度毎に1トラップを形成する場合の中心直径120mm、及び長さ100mm、である。内側領域は、10−100mTorの範囲にあるヘリウムのガス圧に依存して数ボルトから数十ボルトまでの全体電位降下の伴う軸方向DC場を有する多重極を形成するように抵抗性ロッド88が並べられている。
[0113]既存のTOF検出器は、出力電荷1クーロンと測定される寿命によって特徴付けられている。1E+6の典型的な利得を勘案すると、これは進入1E−6Cに相当する。而して、検出器寿命は、1E+9イオン/秒のイオン流束ではたった1000秒(15分)である。前の単段MCPにシンチレータが続き次いでPMTが続いて成るハイブリッド検出器は市販されている。自身の実験では当該検出器は約10倍長く働き、ということはなお十分ではない。ハイブリッド検出器はシンチレータの上の1ミクロンの金属被覆の破壊が理由で劣化する。本発明は、検出器寿命の改善を、
(a)シンチレータを、静電電荷を表面から除去するための導電性メッシュによって覆うこと、
(b)金属製変換器を高イオンエネルギー(大凡10kEV)で二次電子の磁気的操舵と組み合わせて使用すること、及び(c)信号をイオンチャネルの中へ捕集するための異なる立体角を有する二重PMTを使用するとともに下流の拡大段での能動的信号カットオフのための回路をPMT内に設定すること、によって実現させて提供している。
12 イオン源
13 高スループットの粗く包括的な質量分離部
14 調整部
15 断片化セル
16 頻回符号化パルス(EFP)を有するパルス式加速器
17 多重反射飛行時間型(MR−TOF)質量分析計部
18 イオン検出器
19、20 信号を表すパネル
21 質量分析計(平面型)
21C 質量分析計(円筒型)
22 イオン源
23 蓄積式多重チャネルイオンバッファ(平面型)
23C イオンバッファ(円筒型)
24 トラップアレイ(平面型)
24C トラップアレイ(円筒型)
25 広口径減衰RFイオンチャネル
26 RFイオンガイド
27 頻回符号化パルス(EFP)を有する直交加速器
28 多重反射質量分析計部
29 イオン検出器
31 四重極DC射出を有するトラップ
32、33、34、35 電極
36 スリット
37、38 エンドプラグ
39 軸方向DC分布を表すアイコン
40 四重極の位相を表すアイコン
41 安定性線図
42、43、44 イオン安定性領域
45 四重極フィルタの動作に対応する作用線
46 LTMSの動作に対応する線
47、48、49 トラップの動作に対応する走査線
51 軸方向RFバリアを有するトラップ
52 プレート
53 開口又はスリット
54 RF供給
55 DC供給
56 抵抗性分割器
57 プレート上RF分布を表すアイコン
58 入口RFバリア
59 出口バリア
61 ハイブリッドトラップ
62 RFチャネル
63、64、65 四重極ロッド
66 射出スリット
67 トラッピング領域
71 二段トラップアレイ
72 イオンバッファ
73 第1のトラップアレイ
74 ガスRFガイド
75 第2のトラップアレイ
76 空間的閉じ込めRFチャネル
77 質量フィルタ
78 質量範囲の線図
81 トラップアレイ(円筒状トラップ)
82 外側円筒
82C 埋め込み型曲線電極
83 内側電極
84 内側円筒
84C 埋め込み型曲線電極
85 スペーサ
86 スリット
86R 構造的リッジ
87 スリット
88 抵抗性ロッド
88c セラミック製支持部
91 組立体
92c キャピラリー
92m 多重極
92p 入口ポート
93 イオンチャネル
94 リペラ電極
94g イオンチャネルとリペラ電極の間のギャップ
95 多段イオン漏斗
95a イオン漏斗の軸方向中心RFチャネル
95c 円筒状部分
95e 円錐状部分
95r 円状チャネル
96 最後のリング
97 イオン捕集チャネル
97p 静電リペラプレート
98 閉じ込めイオン漏斗
99 抵抗性多重極
101 抵抗性多重極イオンガイド
102 中央タップ
103、104 二次コイル
105 スイッチ
106 抵抗性ロッド
107 導電性エッジ端子
108 絶縁被覆
109 導電性トラック
111、112 TOF検出器
113 イオンパケット
114 金属製変換器面
114M 磁石
115 単段マイクロチャネルプレート
116 二次電子の軌道
117 メッシュ
118 シンチレータ
119 光子透過性パッド
120 光電子増倍管
Claims (16)
- 高電荷スループット質量スペクトル分析の方法において、
イオン源で所定のm/z範囲を有するイオンを生成する段階と、
少なくとも部分的に円筒状又は球状の面に配列された質量分離部アレイを有する多重チャネルイオントラップを含む第1の質量分離部内で、イオン流れをイオンm/zに従って時間的に粗く10から100の間の分解度で分離する段階と、
飛行時間型質量分析部での高分解度質量スペクトル分析を実施する段階であって、前記第1の質量分離部での時間的分離に因る、前記イオン源で生成されたイオンの前記m/z範囲より狭いm/z範囲のイオン射入時の個々のスタートによって発生する信号間のスペクトルの重なり合いを最小限にする又は回避するために、前記飛行時間型質量分析部のイオン飛行時間に比べ短い期間でトリガされる、飛行時間型質量分析部での高分解度質量スペクトル分析を実施する段階と、を備え、
前記高分解度質量スペクトル分析の分解度は50,000より大きい、方法。 - 前記イオン流れを分離する段階と前記質量スペクトル分析を実施する段階の間にイオン断片化の段階を更に備えており、前記飛行時間型質量分析部のトリガリングパルスは、飛行時間期間内の任意対のトリガリングパルスの間の固有時間間隔について時間符号化されている、請求項1に記載の方法。
- 前記イオン流れを分離する段階は、多重チャネルイオントラップ内での時間分離又は多重チャネルトラップパルス変換器に先行される広口径空間集束飛行時間型分離部内での時間分離を備えている、請求項1又は請求項2に記載の方法。
- 最も豊富なイオン種を前記飛行時間型質量分析部の空間電荷を飽和させること無く分析するために又は検出器の飽和を回避するために、イオン流れが前記第1の質量分離部を一部の時間に亘って迂回する段階と、前記イオン源からのイオン流れの一部を前記飛行時間型質量分析部へ入射させる段階と、を更に備えている請求項1から請求項3の何れか一項に記載の方法。
- 高電荷スループット質量スペクトル分析の方法において、次の段階、即ち、
(a)クロマトグラフィー分離された検体流れについて、イオン源で、初期m/z範囲を有する複数のイオンを生成し、10 10イオン/秒に上るイオン流れを中ガス圧の無線周波数イオンガイドの中へ通す段階と、
(b)前記イオン流れを無線周波数閉じ込めイオンバッファの複数のチャネルの間で割る段階と、
(c)前記イオン流れを前記イオンバッファに蓄積させ、当該蓄積されたイオン流れの少なくとも一部を周期的に、少なくとも部分的に円筒状又は球状の面に配列された質量分離部アレイを有する多重チャネルトラップの中へ射出する段階と、
(d)前記多重チャネルトラップの中のイオンを多重RF及びDCトラッピングチャネルで10mTorから100mTorの間のガス圧のヘリウムガスとの衝突で減衰させる段階であって、前記トラッピングチャネルの数N>10及び個々のチャネルの長さLは積L×N>1メートルとなるように選定されている、イオンを減衰させる段階と、
(e)順次式に、イオンを前記多重チャネルトラップからイオンm/zに従って直接か又は逆の何れかの順で漸進的に射出して、異なるm/zのイオンが10から100の間の分解度R1で時間的に分離されてゆくようにする段階と、
(f)前記多重チャネルトラップからの射出され時間分離されたイオン流れを広く開放されたRFイオンチャネルの中へ受け入れ、0.1−1msより小さい時間的広がりの高速移動を目指したDC勾配でイオンを駆り立てる段階と、
(g)先に実現された0.1−1msより小さい時間的広がりの時間分離を維持しながらに前記イオン流れをRF場によって空間的に閉じ込める段階と、
(h)10eVから100eVの間のイオンエネルギーと、3mmより小さいビーム直径と、直交加速器進入時の3度より小さい角度発散と、を有する細いイオンビームを形成する段階と、
(i)均一なパルス期間又はパルス間の固有時間間隔を形成するように符号化されているパルス期間を有する10kHzから100kHzの間の周波数の前記直交加速器でイオンパケットを形成する段階であって、前記段階(e)での粗分離に因り、前記パケットは前記イオン源で生成された前記初期m/z範囲に比べ少なくとも10倍狭い質量範囲のイオンを含んでいる、イオンパケットを形成する段階と、
(j)瞬時的に狭いm/z範囲を有する前記イオンパケットのイオン飛行時間を、1000amuイオンについて少なくとも300usのイオン飛行時間及び50,000より上の質量分解度を有する多重反射飛行時間型質量分析部の多重反射静電場で分析する段階と、
(k)前記段階(e)の分離を過ぎて、信号を、検出器の進入が0.0001クーロン超を受容するのに十分な寿命を有する検出器によって記録する段階と、を備えている方法。 - 前記段階(e)におけるイオンの順次式射出と、前記段階(j)における分析との間に、イオン断片化の段階を更に備えている、請求項5に記載の方法。
- ダイナミックレンジを拡げることを目的として及び主要検体種を分析するために、前記多重反射飛行時間型質量分析部で、前記初期m/z範囲の原イオン流れの少なくとも一部を入射させ分析する段階を更に備えている、請求項5及び請求項6の何れか一項に記載の方法。
- 前記段階(e)は、一覧、即ち、(i)直線状延長RF四重極アレイからの四重極DC場によるイオン半径方向射出、(ii)直線状延長RF四重極アレイからの共鳴イオン半径方向射出、(iii)RF四重極アレイからの質量選択的軸方向イオン射出、(iv)何れも複数の環状電極間にDC電圧、RF振幅、及びRF位相を分配することによって形成されている半径方向RF閉じ込め、軸方向RFバリア、及びイオン推進のための軸方向DC勾配、を有するRFチャネルのアレイ内での質量選択的軸方向移動、(v)直交RFチャネルを通るイオンによって送給される複数の四重極トラップからのDC場によるイオン射出、のうちの1つの段階を備えている、請求項5から請求項7の何れか一項に記載の方法。
- 前記質量分離部アレイは、整合するトポロジーのイオンバッファ及びイオン捕集チャネルと幾何学的に整合されている、請求項5から請求項9の何れか一項に記載の方法。
- 前記段階(e)での粗分離は、当該段階(e)での粗分離を過ぎてのイオン捕集及びイオン移動を加速するために10mTorから100mTorのガス圧のヘリウム中に配列されている、請求項5から請求項9の何れか一項に記載の方法。
- 前記方法は、前記段階(e)におけるイオンの射出と、前記段階(i)におけるイオンパケットの形成との間に、追加の質量分離の段階を更に備えており、前記追加の質量分離の段階は、一覧、即ち、(1)イオントラップ又はトラップアレイからの質量依存順次イオン射出、(2)質量分析計部での質量フィルタ処理であって、前記段階(e)におけるイオンの射出と質量同期されている質量フィルタ処理、のうちの1つの段階を備えている、請求項5から請求項10の何れか一項に記載の方法。
- タンデム質量分析計において、
T1=1msから100msの時間内に10から100の間の分解度R1でイオンをそれらのm/zに従って順次に射出するための包括的多重チャネルトラップアレイであって、前記包括的多重チャネルトラップアレイは少なくとも部分的に円筒状又は球状の面に配列された質量分離部アレイを含む、包括的多重トラップアレイと、
前記射出されたイオンの大半を捕集する、減衰させる、及び空間的に閉じ込めるための十分に広い入口口径を有する10mTorから100mTorのガス圧のRFイオンチャネルであって、前記包括的多重チャネルトラップアレイの時間分解度を存続させるように十分に短い時間的広がりΔT<T1/R1を目指した軸方向DC勾配を有するRFイオンチャネルと、
多重反射飛行時間型(MR−TOF)質量分析部と、
前記包括的多重チャネルトラップアレイと前記MR−TOF質量分析部の間に設置されている頻回符号化パルス式加速を有する直交加速器と、
前記直交加速器のためのスタートパルスを生成するためのクロック生成器であって、前記スタートパルス間の期間は、当該MR−TOF質量分析部での最も重いm/zイオンの飛行時間に比べ少なくとも10倍短く、前記パルス間の時間間隔は等しいか又は前記飛行時間内の任意対のパルス間の固有間隔について符号化されているかの何れかである、クロック生成器と、
進入イオン流れの0.0001クーロンを超える寿命を有する飛行時間検出器と、を備えているタンデム質量分析計。 - 前記多重チャネルトラップアレイと前記直交加速器の間に断片化セルを更に備えている、請求項12に記載のタンデム質量分析計。
- 前記多重チャネルトラップアレイは、(i)半径方向イオン射出のための四重極DC場を有する直線状延長RF四重極、(ii)共鳴イオン半径方向射出のための直線状延長RF四重極、(iii)質量選択的軸方向イオン射出のためのDC軸方向プラグを有するRF四重極、(iv)環状電極であって、半径方向RF閉じ込めと、軸方向RFバリアと、イオン推進のための軸方向DC勾配と、を有するRFチャネルを形成するように、DC電圧、RF振幅、及びRF位相が電極間に分配されている環状電極、及び(v)DC場によるRFバリアを通ってのイオン射出のために直交RFチャネルを通るイオンによって送給される四重極直線状トラップ、の群のうちの複数のトラップを備えている、請求項12及び請求項13の何れか一項に記載のタンデム質量分析計。
- 前記質量分離部アレイは整合するトポロジーのイオンバッファ及びイオン捕集チャネルと幾何学的に整合されている、請求項12から請求項14の何れか一項に記載のタンデム質量分析計。
- 同一の直線状に延長されている四重極イオントラップのアレイであって、各トラップが、
Z方向に延長されていて、少なくともZ軸に沿った向きにある中心線領域に四重極場を形成する少なくとも4つの主電極であって、前記Z軸は真っ直ぐか又は前記主電極間距離に比べはるかに大きい半径で湾曲しているかの何れかである、少なくとも4つの主電極と、
前記主電極の少なくとも1つの電極のイオン射出スリットであって、前記Z方向に整列しているスリットと、
前記四重極イオントラップのZエッジに配置されていて、前記Zエッジに静電イオンプラギングを形成するZエッジ電極であって、主電極又は環状電極の一区分であるZエッジ電極と、
少なくとも前記主電極の中心線領域に四重極RF場を形成するように逆位相のRF信号を提供するRF生成器と、
少なくとも前記主電極の中心線領域により弱い二重極DC場を有する四重極DC場を形成するように少なくとも2つのロッドへDC信号を提供する可変DC供給と、
軸方向Zトラッピングを提供するように前記Zエッジ電極へ接続されているDC、RF、又はAC供給と、
1mTorから100mTorの範囲のガス圧を提供するためのガス供給又はポンピング手段と、を備えているアレイにおいて、前記可変DC供給は、前記四重極場を傾斜化し、而して前記スリットを介してのイオンm/zと逆の関係の順次イオン射出を生じさせるための手段を有しており、各トラップは、更に、前記四重極イオントラップのスリットを過ぎてのイオンの捕集、移動、及び空間的閉じ込めのためのDC勾配を有する広口径RFチャネルを備えており、前記RFチャネルの寸法は、トラップのサイズとトポロジー及びガス圧によって画定され、
前記トラップは、前記広口径RFチャネルでのより効率的なイオン捕集及びイオン移動のために少なくとも部分的に円筒状又は部分的に球状のイオン放射面を形成するように整列されている、四重極イオントラップのアレイ。
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