JP6553044B2 - 質量分光法のためのイオントラップにおける同時の正および負イオンの蓄積 - Google Patents
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Description
本出願は、2013年12月24日に出願された米国仮出願第61/920,552号に対して優先権を主張する。上記文献は、その全体として参照することによって本明細書において援用される。
本教示は、質量分析計、および質量分光法を行うための方法に関し、具体的には、正および負イオンの同時捕捉を提供することができる、質量分光法で使用するためのイオン反応デバイスに関する。
一側面では、複数のイオンを受容するためのイオン入射入口と、それを通ってイオンがデバイスから出ることができるイオン放出出口とを備える、質量分析計において使用するためのイオン反応デバイスが開示される。反応デバイスはさらに、該イオン入射入口を介して複数のアニオンおよびカチオンを受容するように構成される軸方向領域を提供するように、相互に対して配置される複数の非線形ロッドと、該アニオンおよびカチオンが閉じ込められることができる、軸方向領域と連通している複数の捕捉領域とを含む。DC電圧源は、受容されたアニオンおよびカチオンを空間的に分離し、該捕捉領域のうちの1つの中へアニオンを、該捕捉領域のうちのもう1つの中へカチオンを誘導するために、該軸方向領域の少なくとも一部内に電場を生成するように、該ロッドのうちの少なくとも2本を横断してDC電圧を印加するように適合される。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
(項目1)
イオン反応デバイスであって、
イオン入射入口およびイオン放出出口であって、上記イオン入射入口は、複数のイオンを受容し、イオンは、上記イオン放出出口を通って上記デバイスから出ることができる、イオン入射入口およびイオン放出出口と、
複数の非線形ロッドおよび複数の捕捉領域であって、上記複数の非線形ロッドは、上記イオン入射入口を介して複数のアニオンおよびカチオンを受容するように構成された軸方向領域を提供するように、相互に対して配置され、上記複数の捕捉領域は、上記軸方向領域と連通し、上記アニオンおよびカチオンが閉じ込められることができる、複数の非線形ロッドおよび複数の捕捉領域と、
上記受容されたアニオンおよびカチオンを空間的に分離し、上記捕捉領域のうちの1つの中へ上記アニオンを、上記捕捉領域のうちのもう1つの中へ上記カチオンを誘導するために、上記軸方向領域の少なくとも一部内に電場を生成するように、上記ロッドのうちの少なくとも2本を横断してDC電圧を印加するように適合されている、DC電圧源と
を備える、イオン反応デバイス。
(項目2)
上記非線形ロッドは、L字形ロッドである、項目1に記載のイオン反応デバイス。
(項目3)
上記L字形ロッドは、一対の四重極ロッドセットを備える、項目2に記載のイオン反応デバイス。
(項目4)
上記ロッドセットは、一方のセットの中の各ロッドが、他方のセットの中のそれぞれのロッドの下方に配置され、それと実質的に一致するように、相互に対して積み重ねられている、項目1に記載のイオン反応デバイス。
(項目5)
上記L字形ロッドのそれぞれは、縦部分と、上記縦部分に対する角度を形成する横部分とを含む、項目4に記載のイオン反応デバイス。
(項目6)
上記軸方向領域は、上記ロッドの上記縦部分によって空間的に画定されている、項目5に記載のイオン反応デバイス。
(項目7)
上記複数の捕捉領域は、上記ロッドの上記横部分によって空間的に画定された2つの捕捉領域を備え、上記捕捉領域のそれぞれは、上記軸方向領域と連通している近位開口部から遠位開口部まで延在する、項目6に記載のイオン反応デバイス。
(項目8)
第1および第2のレンズをさらに備え、上記レンズのうちの一方は、上記捕捉領域のうちの一方の上記遠位開口部に近接して配置され、上記レンズのうちの他方は、他方の捕捉領域の上記遠位開口部に近接して配置され、上記レンズは、上記捕捉領域のうちのそれぞれの領域中の上記アニオンおよびカチオンの捕捉を促進するために、上記レンズへのDCバイアス電圧の印加のために適合されている、項目7に記載のイオン反応デバイス。
(項目9)
上記複数のロッドの上流に配置された第3のレンズをさらに備え、上記第3のレンズは、上記第3のレンズへのDC電圧の印加のために適合され、上記第3のレンズは、上記イオン入射入口を形成するオリフィスを有するプレートを備える、項目8に記載のイオン反応デバイス。
(項目10)
上記複数のロッドの下流に配置された第4のレンズをさらに備え、上記第4のレンズは、上記第4のレンズへのDC電圧の印加のために適合され、上記第4のレンズは、上記イオン放出出口を形成するオリフィスを有するプレートを備える、項目9に記載のイオン反応デバイス。
(項目11)
上記捕捉領域の上記近位開口部に近接して上記軸方向領域中に配置された第5のレンズをさらに備える、項目10に記載のイオン反応デバイス。
(項目12)
上記DC電圧源は、上記軸方向領域の少なくとも一部の中で双極子電場を生成するように、1つの端子において上記電極の一部に、別の端子において上記電極の別の一部に接続されることと、上記DC電圧源の各端子において、上記四重極対のうちの一方の2本のロッド、および他方の四重極対の2本のロッドに接続されることとのうちの1つであり、一方の対の上記2本のロッドは、上記軸方向領域の少なくとも一部の中で双極子電場を生成するように、他方の対の上記2本のロッドに対して垂直に積み重ねられる、項目1に記載のイオン反応デバイス。
(項目13)
RF電圧を上記ロッドに印加するための第1のRF源をさらに備え、上記第1のRF源は、上記アニオンおよびカチオンの半径方向閉じ込めを提供するように構成されている、項目1に記載のイオン反応デバイス。
(項目14)
RF電圧を上記ロッドに印加するための第2のRF源をさらに備え、上記第2のRF源は、上記アニオンおよびカチオンの軸方向閉じ込めを提供するように構成されている、項目13に記載のイオン反応デバイス。
(項目15)
上記第1および第2のRF源は、同一の周波数および異なる周波数のうちの1つを有するRF電圧を上記ロッドに印加するように構成されている、項目14に記載のイオン反応デバイス。
(項目16)
質量分析計であって、
複数のイオン源であって、上記源のうちの少なくとも1つは、アニオンを生成するように適合され、上記源のうちのもう1つは、カチオンを生成するように適合されている、複数のイオン源と、
上記アニオンおよびカチオンを受容するように構成されたイオン反応デバイスであって、上記反応デバイスは、
イオン入射入口およびイオン放出出口であって、上記イオン入射入口は、複数のイオンを受容し、イオンは、上記イオン放出出口を通って上記デバイスから出ることができる、イオン入射入口およびイオン放出出口と、
複数の非線形ロッドおよび複数の捕捉領域であって、上記複数の非線形ロッドは、上記イオン入射入口を介して複数のアニオンおよびカチオンを受容するように構成された軸方向領域を提供するように、相互に対して配置され、上記複数の捕捉領域は、上記軸方向領域と連通し、上記アニオンおよびカチオンが閉じ込められることができる、複数の非線形ロッドおよび複数の捕捉領域と、
上記受容されたアニオンおよびカチオンを空間的に分離し、上記捕捉領域のうちの1つの中へ上記アニオンを、上記捕捉領域のうちのもう1つの中へ上記カチオンを誘導するために、上記軸方向領域の少なくとも一部内に電場を生成するように、上記ロッドのうちの少なくとも2本を横断してDC電圧を印加するように適合されている、DC電圧源と
を備える、イオン反応デバイスと、
上記反応デバイスの上流に配置されたDC偏向器であって、上記偏向器は、それぞれ、上記イオン源から上記アニオンおよびカチオンを受容するための第1および第2の入口ポートを有し、かつ上記反応デバイスと連通している出口ポートを有する、DC偏向器と
を備え、
上記DC偏向器は、上記受容されたアニオンおよびカチオンを上記出口ポートに誘導するように構成されている、質量分析計。
(項目17)
上記DC偏向器は、四重極DC偏向器を備える、項目16に記載の質量分析計。
(項目18)
上記DC偏向器と上記反応デバイスとの間に配置され、所望の範囲内のm/z比を有するカチオンおよびアニオンを選択するための四重極レンズをさらに備える、項目17に記載の質量分析計。
(項目19)
アニオンおよびカチオンのうちの1つを生成するための上記源と上記DC偏向器との間に配置され、上記DC偏向器への送達のための所望の範囲内のm/z比を有するカチオンおよびアニオンのうちの1つを選択するための四重極レンズをさらに備える、項目17に記載の質量分析計。
(項目20)
質量分析計において使用するためのイオン反応デバイスであって、
複数の非線形電極であって、上記複数の非線形電極のそれぞれは、縦区画と、上記縦区画とゼロではない角度を形成する横区画とを含み、上記電極は、上記電極の上記縦区画が、1つ以上の上流イオン源から複数のアニオンおよびカチオンを受容するためのイオン入射ポートを有する軸方向領域をその間に提供し、上記横区画が、イオンが捕捉されることができる複数の領域を提供するように、相互に対して配置されている、複数の非線形電極と、
DC電圧源であって、上記DC電圧源は、上記軸方向領域の少なくとも一部の中において、上記アニオンおよび上記カチオンが上記入射ポートを通って伝搬するにつれてそれらを空間的に分離するためのDC電場を生成し、上記捕捉領域のうちの1つの中へ上記アニオンを、上記捕捉領域のうちのもう1つの中へ上記カチオンを誘導するように、上記電極のうちの少なくとも2つを横断して電圧を印加するように構成されている、DC電圧源と
を備える、イオン反応デバイス。
本教示は、概して、質量分析計および質量分光法を行うための方法に関する。本教示による質量分析計は、1つ以上の上流イオン源から受容されるアニオンおよびカチオンを異なる捕捉領域の中へ誘導するためにDC双極子場を採用する、イオン反応デバイス(本明細書ではキメラトラップとも称される)を含むことができる。捕捉されたアニオンおよびカチオンは、後に、解放されて混合されることができる。以下でさらに詳細に議論されるように、アニオンおよびカチオンの混合は、分光計の下流構成要素による分析のためにプロダクトイオンを生成することができる、イオン・イオン相互作用をもたらし得る。
Claims (19)
- イオン反応デバイスであって、
イオン入射入口およびイオン放出出口であって、前記イオン入射入口は、複数のイオンを受容し、イオンは、前記イオン放出出口を通って前記デバイスから出ることができる、イオン入射入口およびイオン放出出口と、
複数の非線形ロッドおよび複数の捕捉領域であって、前記複数の非線形ロッドは、前記イオン入射入口を介して複数のアニオンおよびカチオンを受容するように構成された軸方向領域を提供するように、相互に対して配置され、前記複数の捕捉領域は、前記軸方向領域と連通し、前記アニオンおよびカチオンが閉じ込められることができる、複数の非線形ロッドおよび複数の捕捉領域と、
前記受容されたアニオンおよびカチオンを空間的に分離し、前記複数の捕捉領域のうちの1つの中へ前記アニオンを、前記複数の捕捉領域のうちのもう1つの中へ前記カチオンを誘導するために、前記軸方向領域の少なくとも一部内に電場を生成するように、前記ロッドのうちの少なくとも2本を横断してDC電圧を印加するように適合されているDC電圧源と
を備え、
前記複数の非線形ロッドのそれぞれは、縦部分と横部分とを含み、
前記軸方向領域は、前記複数の非線形ロッドの縦部分によって空間的に画定されており、
前記複数の捕捉領域は、前記複数の非線形ロッドの横部分によって空間的に画定されている、イオン反応デバイス。 - 前記非線形ロッドは、L字形ロッドである、請求項1に記載のイオン反応デバイス。
- 前記L字形ロッドは、一対の四重極ロッドセットを備える、請求項2に記載のイオン反応デバイス。
- 前記一対の四重極ロッドセットのうちの一方の四重極ロッドセットおよび前記一対の四重極ロッドセットのうちの他方の四重極ロッドセットは、相互に対して垂直方向に積み重ねられている、請求項3に記載のイオン反応デバイス。
- 前記横部分は、前記縦部分に対する角度を形成する、請求項4に記載のイオン反応デバイス。
- 前記複数の捕捉領域は、前記ロッドの前記横部分によって空間的に画定された2つの捕捉領域を備え、前記捕捉領域のそれぞれは、前記軸方向領域と連通している近位開口部から遠位開口部まで延在する、請求項1に記載のイオン反応デバイス。
- 第1のレンズおよび第2のレンズをさらに備え、前記レンズのうちの一方は、前記複数の捕捉領域のうちの一方の前記遠位開口部に近接して配置され、前記レンズのうちの他方は、他方の捕捉領域の前記遠位開口部に近接して配置され、前記レンズは、前記複数の捕捉領域のうちのそれぞれの領域中の前記アニオンおよびカチオンの捕捉を促進するために、前記レンズへのDCバイアス電圧の印加のために適合されており、前記アニオンおよび前記カチオンは、DC偏向器によって前記イオン入射入口から前記イオン放出出口に向かう方向に移動させられる、請求項6に記載のイオン反応デバイス。
- 前記アニオンおよび前記カチオンが移動させられる前記方向とは反対の方向である前記複数のロッドの上流に配置された第3のレンズをさらに備え、前記第3のレンズは、前記第3のレンズへのDC電圧の印加のために適合され、前記第3のレンズは、前記イオン入射入口を形成するオリフィスを有するプレートを備える、請求項7に記載のイオン反応デバイス。
- 前記アニオンおよび前記カチオンが移動させられる前記方向と同じ方向である前記複数のロッドの下流に配置された第4のレンズをさらに備え、前記第4のレンズは、前記第4のレンズへのDC電圧の印加のために適合され、前記第4のレンズは、前記イオン放出出口を形成するオリフィスを有するプレートを備える、請求項8に記載のイオン反応デバイス。
- 前記捕捉領域の前記近位開口部に近接して前記軸方向領域中に配置された第5のレンズをさらに備える、請求項9に記載のイオン反応デバイス。
- 前記DC電圧源は、前記軸方向領域の少なくとも一部の中で双極子電場を生成するように、1つの端子において前記複数の非線形ロッドの一部に、別の端子において前記複数の非線形ロッドの別の一部に接続されることと、前記DC電圧源の各端子において、一対の四重極ロッドセットのうちの一方の2本のロッド、および前記一対の四重極ロッドセットのうちの他方の2本のロッドに接続されることとのうちの1つであり、前記一対のうちの一方の前記2本のロッドは、前記軸方向領域の少なくとも一部の中で双極子電場を生成するように、前記一対のうちの他方の前記2本のロッドに対して垂直に積み重ねられる、請求項1に記載のイオン反応デバイス。
- RF電圧を前記ロッドに印加するための第1のRF源をさらに備え、前記第1のRF源は、前記アニオンおよびカチオンの半径方向閉じ込めを提供するように構成されている、請求項1に記載のイオン反応デバイス。
- RF電圧を前記ロッドに印加するための第2のRF源をさらに備え、前記第2のRF源は、前記アニオンおよびカチオンの軸方向閉じ込めを提供するように構成されている、請求項12に記載のイオン反応デバイス。
- 前記第1のRF源および前記第2のRF源は、同一の周波数および異なる周波数のうちの1つを有するRF電圧を前記ロッドに印加するように構成されている、請求項13に記載のイオン反応デバイス。
- 質量分析計であって、
複数のイオン源であって、前記源のうちの少なくとも1つは、アニオンを生成するように適合され、前記源のうちのもう1つは、カチオンを生成するように適合されている、複数のイオン源と、
前記アニオンおよびカチオンを受容するように構成されたイオン反応デバイスであって、前記反応デバイスは、
イオン入射入口およびイオン放出出口であって、前記イオン入射入口は、複数のイオンを受容し、イオンは、前記イオン放出出口を通って前記デバイスから出ることができる、イオン入射入口およびイオン放出出口と、
複数の非線形ロッドおよび複数の捕捉領域であって、前記複数の非線形ロッドは、前記イオン入射入口を介して複数のアニオンおよびカチオンを受容するように構成された軸方向領域を提供するように、相互に対して配置され、前記複数の捕捉領域は、前記軸方向領域と連通し、前記アニオンおよびカチオンが閉じ込められることができる、複数の非線形ロッドおよび複数の捕捉領域と、
前記受容されたアニオンおよびカチオンを空間的に分離し、前記複数の捕捉領域のうちの1つの中へ前記アニオンを、前記複数の捕捉領域のうちのもう1つの中へ前記カチオンを誘導するために、前記軸方向領域の少なくとも一部内に電場を生成するように、前記ロッドのうちの少なくとも2本を横断してDC電圧を印加するように適合されているDC電圧源と
を備える、イオン反応デバイスと、
前記反応デバイスの上流に配置されたDC偏向器であって、前記偏向器は、それぞれ、前記イオン源から前記アニオンおよびカチオンを受容するための第1の入口ポートおよび第2の入口ポートを有し、かつ、前記反応デバイスと連通している出口ポートを有する、DC偏向器と
を備え、
前記DC偏向器は、前記受容されたアニオンおよびカチオンを前記出口ポートに誘導するように構成されおり、
前記複数の非線形ロッドのそれぞれは、縦部分と横部分とを含み、
前記軸方向領域は、前記複数の非線形ロッドの縦部分によって空間的に画定されており、
前記複数の捕捉領域は、前記複数の非線形ロッドの横部分によって空間的に画定されている、質量分析計。 - 前記DC偏向器は、四重極DC偏向器を備える、請求項15に記載の質量分析計。
- 前記DC偏向器と前記反応デバイスとの間に配置され、所望の範囲内のm/z比を有するカチオンおよびアニオンを選択するための四重極レンズをさらに備える、請求項16に記載の質量分析計。
- アニオンおよびカチオンのうちの1つを生成するための前記源と前記DC偏向器との間に配置され、前記DC偏向器への送達のための所望の範囲内のm/z比を有するカチオンおよびアニオンのうちの1つを選択するための四重極レンズをさらに備える、請求項16に記載の質量分析計。
- 質量分析計において使用するためのイオン反応デバイスであって、
複数の非線形電極であって、前記複数の非線形電極のそれぞれは、縦区画と、前記縦区画とゼロではない角度を形成する横区画とを含み、前記電極は、前記電極の前記縦区画が、1つ以上の上流イオン源から複数のアニオンおよびカチオンを受容するためのイオン入射ポートを有する軸方向領域をその間に提供し、前記横区画が、イオンが捕捉されることができる複数の捕捉領域を提供するように、相互に対して配置されている、複数の非線形電極と、
DC電圧源であって、前記DC電圧源は、前記軸方向領域の少なくとも一部の中において、前記アニオンおよび前記カチオンが前記入射ポートを通って伝搬するにつれてそれらを空間的に分離するためのDC電場を生成し、前記複数の捕捉領域のうちの1つの中へ前記アニオンを、前記複数の捕捉領域のうちのもう1つの中へ前記カチオンを誘導するように、前記電極のうちの少なくとも2つを横断して電圧を印加するように構成されている、DC電圧源と
を備える、イオン反応デバイス。
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