JP6677826B2 - イオンを空間的に圧縮しイオンモビリティの分解能を向上させる方法および装置 - Google Patents
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Description
本出願は、参照によって本明細書に組み入れられる、2016年5月17日出願の米国特許出願第15/157,217号の利益を主張するものである。
本発明は、エネルギー省により授与された協定DE−AC0576RL01830の政府支援により行われた。政府は発明に対して一定の権利を持つ。
、それをより長い時間に延長することによってより大きくすることができる一方で、より長い注入パルスは、ピークをより広幅にしてしまい、所望のより高い分解能とは相いれない。この問題の解決法がないことは明らかであり、結果的に、しばしば、S/Nを増大させるために、分離を何度も繰り返し、次いでその結果を合計または平均することが必要となる。
Claims (31)
- イオン操作のための装置であって:
イオンを受けて第1の電場を生成するように構成される第1の領域であって、前記第1の電場は、イオンのモビリティに基づきイオンを分散させて複数のイオンパケットにするように構成される進行波を含む、前記第1の領域;および
複数のイオンパケットを受けて、デューティサイクルを有する断続的な進行波を形成する第2の電場を生成するように構成される、第1の領域とは分離した第2の領域であって、前記断続的な進行波は、デューティサイクルを変えることによって複数のイオンパケットの2つまたはそれ以上の隣接するイオンパケットを併合するように構成される、前記第2の領域;
を含む、前記装置。 - イオンパケットは、断続的な進行波のデューティサイクルの変化によってより狭いピーク領域内に再グループ化または併合される、請求項1に記載の装置。
- 第1の電場は、進行波である、請求項1に記載の装置。
- 第1の領域内のイオン運動の方向は、第2の領域内のイオン運動の方向に対して直交して位置合わせされる、請求項1に記載の装置。
- 第1の領域内のイオン運動の方向は、第2の領域内のイオン運動の方向と同じ方向に位置合わせされる、請求項1に記載の装置。
- 第1の領域および第2の領域は、互いに対して0°〜359°の間の任意の角度に位置合わせされる、請求項1に記載の装置。
- イオンピークを圧縮する方法であって、
イオンを、第1の領域および第1の領域とは分離している第2の領域を有するデバイス内に導入する工程;
イオンのモビリティに基づきイオンを分散させて複数のイオンパケットにするように、
第1の電場を第1の領域に印加する工程;および
第2の電場を第2の領域に印加し、断続的な進行波を形成する工程であって、該断続的な進行波は、デューティサイクルを有し、そしてデューティサイクルを変えることによって複数のイオンパケットの2つまたはそれ以上の隣接するイオンパケットを併合するように構成される、工程;
を含む、前記方法。 - イオンパケットの再グループ化または併合を制御するように断続的な進行波のデューティサイクルを変える工程をさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 第1の電場は、進行波である、請求項7に記載の方法。
- 第1の領域内のイオン運動の方向は、第2の領域内のイオン運動の方向に対して直交して位置合わせされる、請求項7に記載の方法。
- 第1の領域内のイオン運動の方向は、第2の領域内のイオン運動の方向と同じ方向に位置合わせされる、請求項7に記載の方法。
- 第1の領域および第2の領域は、互いに対して0°〜359°の間の任意の角度に位置合わせされる、請求項7に記載の方法。
- 断続的な進行波は、イオンを2つまたはそれ以上のトラッピング領域から1つに併合する、請求項7に記載の方法。
- 断続的な進行波は、イオンを4つまたはそれ以上のトラッピング領域から1つに併合する、請求項7に記載の方法。
- 断続的な進行波は、所定範囲のイオンパケットが再グループ化または併合された後、検出よりも前に、非断続的な進行波に置き換えられる、請求項7に記載の方法。
- イオンピークを圧縮する方法であって、
イオンを、第1の領域および第1の領域とは分離している第2の領域を有するデバイス内に導入する工程;
イオンのモビリティに基づきイオンを分散させて複数のイオンパケットにするように、第1の電場を第1の領域に印加する工程;および
第2の電場を第2の領域に印加し、断続的な進行波を形成する工程であって、該断続的な進行波は、デューティサイクルを有し、そしてデューティサイクルを変えることによって複数のイオンパケットの2つまたはそれ以上の隣接するイオンパケットを併合するように構成される、工程;
を含み、
ここで、併合されたイオンパケットは、時間的に、2つまたはそれ以上の隣接するイオンパケットより狭い、
前記方法。 - イオンパケットの再グループ化または併合を制御するように断続的な進行波のデューティサイクルを変える工程をさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 第1の電場は、進行波場である、請求項16に記載の方法。
- 第1の領域および第2の領域は、互いに対して0°〜359°の間の任意の角度に位置
合わせされる、請求項16に記載の方法。 - 断続的な進行波は、イオンを2つまたはそれ以上のトラッピング領域から1つに併合する、請求項16に記載の方法。
- 断続的な進行波は、イオンを4つまたはそれ以上のトラッピング領域から1つに併合する、請求項16に記載の方法。
- 断続的な進行波は、所定範囲のイオンパケットが再グループ化または併合された後、かつ検出よりも前に、非断続的な進行波に置き換えられる、請求項16に記載の方法。
- イオンモビリティ分光分析(IMS)の分解能を向上させる方法であって:
イオンを、第1の領域、第2の領域および第3の領域を有するIMSデバイスに導入する工程であって、ここで第1の領域、第2の領域および第3の領域は重複しない、前記工程;
進行波(TW)を第1の領域に印加することによって、イオンをそれらのモビリティに従って複数のイオンパケットへ分離する工程;
デューティサイクルを有する第2の断続的な進行波を第2の領域に印加し、そして該第2の領域内でデューティサイクルを変化させることにより、複数のイオンパケットの2つまたはそれ以上の隣接するイオンパケットを併合する工程;および
イオンパケットが該分離する工程よりも前の位置に戻される間に分離が行われないように、TWを逆にする工程;
を含む、前記方法。 - TWを逆にする工程の後に、変化するデューティサイクルを含む第3の断続的な進行波を第3の領域に印加することによって、イオンパケットを圧縮する工程をさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 逆にする工程の間、イオン分離は行われない、請求項23に記載の方法。
- 逆にする工程は、TWの速度を低下させるまたは振幅を増大させる工程をさらに含む、請求項23に記載の方法。
- IMSデバイスを物理的に増大させることなく、IMS分離のための経路長を効果的に増大させる、請求項23に記載の方法。
- イオンモビリティ分光分析(IMS)におけるイオン分解能を向上させる装置であって:
イオンを受けるように構成され、そしてイオンのモビリティに従ってイオンを分離し複数のイオンパケットにするように、第1の方向に進行する、一定または可変の電場を生成する分離領域;
2つまたはそれ以上の隣接するイオンパケットを併合し併合されたイオンパケットを生成するための、分離領域とは分離したイオン圧縮領域であって、前記イオン圧縮領域は、デューティサイクルを有し第2の方向に進行する第2の電場を生成するように構成され、ここで第2の電場は、デューティサイクルを変化させることにより併合されたイオンパケットを生成し、併合されたイオンパケットを第2の方向に駆動する、前記イオン圧縮領域;
を含み、
ここで、第2の方向は、第1の方向の反対である、
前記装置。 - IMSデバイスは、SLIM IMSデバイスである、請求項28に記載の装置。
- イオンモビリティ分光分析(IMS)におけるイオン分解能を向上させる装置であって:
イオンを受け、そして、受けたイオンを、それらのモビリティに従って部分的に分離し複数のイオンパケットにするための一定または可変の電場を生成するように構成されるIMSデバイス;
複数のイオンパケットを受け、そして、IMSデバイスによる分離後に、デューティサイクルを変えることによって複数のイオンパケットの2つまたはそれ以上の隣接するイオンパケットを併合するように、その中にデューティサイクルを有する電場を生成するように構成される、第1のイオンコンプレッサ;および
第1のイオンコンプレッサとは分離し、そして、はるかに大きなピーク強度およびS/Nを示す最終分離を生じさせるように、イオンセパレタと第1のイオンコンプレッサを通過後に複数のイオンパケットを受け、複数のイオンパケットの1つまたはそれ以上のイオンパケットを圧縮するように構成される、第2のイオンコンプレッサ;
を含む、前記装置。 - IMSデバイスは、SLIM IMSデバイスである、請求項30に記載の装置。
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