JP6703007B2 - フーリエ変換質量分析計 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１５年４月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／１５２，８７２号の利益を主張するものであり、該米国仮特許出願の内容は、その全体が参照により本明細書中に援用される。

フーリエ変換は、時間ドメイン内の信号を周波数ドメイン内の信号に、またはその逆に変換するために使用される、周知の数学的アルゴリズムである。フーリエ変換質量分析法（ＦＴＭＳ）では、イオンは、励起され、その発振が、時間ドメイン内で測定される。フーリエ変換は、次いで、イオンの測定された時間ドメイン発振を周波数ドメインに変換するために使用される。イオンの発振の周波数は、イオンの質量／電荷比（ｍ／ｚ）と反比例するため、フーリエ変換から見出される周波数は、ｍ／ｚ値に変換され、質量スペクトルが、生成される。

ＦＴＭＳを行う質量分析計の２つのタイプは、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（ＦＴＩＣＲ）質量分析計およびｏｒｂｉｔｒａｐ（オービトラップ）である。ＦＴＩＣＲ質量分析計は、軸方向静磁場を使用して、イオンを半径方向に閉じ込め、四重極電場を使用して、イオンを軸方向に閉じ込める、Ｐｅｎｎｉｎｇトラップ内にイオンをトラップする。イオンは、イオンをその共鳴サイクロトロン周波数に励起させる磁場に直交する電場によって発振される。

ｏｒｂｉｔｒａｐは、外側バレル状電極と、同軸内側スピンドル状電極とを含む。これらの電極間に印加される不均質電場は、イオンを軸方向に発振させる。ＦＴＩＣＲ質量分析計およびｏｒｂｉｔｒａｐは両方とも、時間ドメイン内のイオンの発振を間接的に測定する。それらは、近傍電極内のイオンによって生成されるイメージ電流として時間ドメイン発振を測定する。

ＦＴＭＳは、他のタイプの質量分析法より優れた解像力および質量正確度を提供する。しかしながら、ＦＴＭＳは、概して、複雑なまたは特殊目的の器具類を要求する。ＦＴＭＳはまた、典型的には、他のタイプの質量分析法より圧力に敏感である。その結果、より優れた解像力および質量正確度の利点を提供しながら、従来の器具類の複雑性および圧力要件を低減させ得る、ＦＴＭＳのための付加的システムおよび方法が、必要とされる。

線形イオントラップ（ＬＩＴ）四重極を使用した破壊的フーリエ変換質量分析法（ＦＴＭＳ）質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するためのシステムが、開示される。本システムは、四重極と、出射レンズと、破壊的検出器と、プロセッサとを含む。

四重極は、四重極ロッドと、複数の補助電極とを含む。四重極ロッドは、イオンを受容するための入口端と、イオンを吐出するための出射端とを有する。出射レンズは、四重極ロッドの出射端の近傍の四重極ロッドと同軸方向に位置する。破壊的検出器は、出射レンズと同軸方向に位置し、出射レンズの他側上に位置する。プロセッサは、四重極、出射レンズ、および破壊的検出器と通信する。

四重極をイオンで充填し、いったん充填されると、イオンを冷却するために、プロセッサは、四重極のガス入口および出口を制御することによって、圧力およびガス流動を四重極内に印加する。充填および冷却の間、イオンを四重極内にトラップするために、プロセッサは、直流（ＤＣ）電圧および無線周波数（ＲＦ）電圧を四重極ロッドに、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を複数の補助電極に、かつＤＣ電圧およびＲＦ電圧を出射レンズに印加する。充填および冷却後、イオンをコヒーレントに発振させるために、プロセッサは、コヒーレント励起を四重極ロッドのうちの少なくとも２つのロッド間に印加する。コヒーレント励起が印加された後、コヒーレントに発振するイオンを出射レンズを通して検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出するために、プロセッサは、複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、出射レンズのＤＣ電圧を変化させる。

ＬＩＴ四重極を使用した破壊的ＦＴＭＳ質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するための方法が、開示される。

四重極は、プロセッサを使用して、四重極のガス入口および出口を制御することにより、イオンで充填され、イオンは、圧力およびガス流動を四重極内で印加することによって冷却される。四重極は、イオンを受容するための入口端およびイオンを吐出するための出射端を有する、四重極ロッドを含む。四重極はまた、複数の補助電極を含む。出射レンズが、四重極ロッドの出射端の近傍の四重極ロッドと同軸方向に位置する。破壊的検出器が、出射レンズと同軸方向に位置し、出射レンズの他側上に位置する。

イオンは、プロセッサを使用して、ＤＣ電圧およびＲＦ電圧を四重極ロッドに、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を複数の補助電極に、かつＤＣ電圧およびＲＦ電圧を出射レンズに印加することによって、充填および冷却の間、四重極内にトラップされる。

イオンは、プロセッサを使用して、コヒーレント励起を四重極ロッドのうちの少なくとも２つのロッド間に印加することによって、充填および冷却後、コヒーレントに発振される。

コヒーレントに発振するイオンは、プロセッサを使用して、複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、出射レンズのＤＣ電圧を変化させることによって、コヒーレント励起が印加された後、出射レンズを通して検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出される。

非一過性かつ有形のコンピュータ可読記憶媒体を含み、そのコンテンツが、ＬＩＴ四重極を使用した破壊的ＦＴＭＳ質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するための方法を行うように、プロセッサ上で実行される命令を伴うプログラムを含む、コンピュータプログラム製品が、開示される。本方法は、システムを提供するステップであって、システムは、１つまたはそれを上回る固有のソフトウェアモジュールを備え、固有のソフトウェアモジュールは、充填および冷却制御モジュールと、励起制御モジュールと、吐出制御モジュールとを備える、ステップを含む。

充填および冷却制御モジュールは、四重極のガス入口および出口を制御することによって、四重極をイオンで充填し、圧力およびガス流動を四重極内で印加することによって、イオンを冷却する。四重極は、イオンを受容するための入口端およびイオンを吐出するための出射端を有する、四重極ロッドを含む。四重極はまた、複数の補助電極を含む。出射レンズが、四重極ロッドの出射端の近傍の四重極ロッドと同軸方向に位置する。破壊的検出器が、出射レンズと同軸方向に位置し、出射レンズの他側上に位置する。

充填および冷却制御モジュールは、ＤＣ電圧ならびに無線周波数ＲＦ電圧を四重極ロッドに、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を複数の補助電極に、かつＤＣ電圧およびＲＦ電圧を出射レンズに印加することによって、充填および冷却の間、イオンを四重極内にトラップする。

励起制御モジュールは、コヒーレント励起を四重極ロッドのうちの少なくとも２つのロッド間に印加することによって、充填および冷却後、イオンをコヒーレントに発振させる。吐出制御モジュール１４３０は、複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、出射レンズのＤＣ電圧を変化させることによって、コヒーレント励起が印加された後、コヒーレントに発振するイオンを出射レンズを通して検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出する。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
線形イオントラップ（ＬＩＴ）四重極を使用した破壊的フーリエ変換質量分析法（ＦＴＭＳ）質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するためのシステムであって、
イオンを受容するための入口端およびイオンを吐出するための出射端を有する、四重極ロッドと、複数の補助電極とを含む、四重極と、
前記四重極ロッドの出射端の近傍の前記四重極ロッドと同軸方向に位置する、出射レンズと、
前記出射レンズと同軸方向に位置し、前記出射レンズの他側上に位置する、破壊的検出器と、
前記四重極、前記出射レンズ、および前記破壊的検出器と通信する、プロセッサであって、
前記四重極をイオンで充填し、いったん充填されると、前記イオンを冷却するために、前記四重極のガス入口および出口を制御することによって、圧力およびガス流動を前記四重極内に印加することと、
前記充填および冷却の間、前記イオンを前記四重極内にトラップするために、直流（ＤＣ）電圧および無線周波数（ＲＦ）電圧を前記四重極ロッドに、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を前記複数の補助電極に、かつＤＣ電圧およびＲＦ電圧を前記出射レンズに印加することと、
前記充填および冷却後、前記イオンをコヒーレントに発振させるために、コヒーレント励起を前記四重極ロッドのうちの少なくとも２つのロッド間に印加することと、
前記コヒーレント励起が印加された後、前記コヒーレントに発振するイオンを前記出射レンズを通して前記検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出するために、前記複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、前記出射レンズのＤＣ電圧を変化させることと
を行う、プロセッサと、
を備える、システム。
（項目２）
前記プロセッサは、前記コヒーレントに発振するイオンが、コヒーレンスの喪失を防止するために十分に高速であるが、高分解能スペクトルを前記コヒーレントに発振するイオンから計算するために十分に長い期間時間にわたって、前記コヒーレントに発振するイオンを前記破壊的検出器に提供するために十分に低速で吐出されるように、前記補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、前記出射レンズのＤＣ電圧を変化させる、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記プロセッサは、前記四重極のガス入口および出口を制御し、０．５×１０ ^−５ 〜５×１０ ^−５ ｔｏｒｒの値において、前記圧力を前記四重極内に印加する、項目１に記載のシステム。
（項目４）
前記複数の補助電極は、前記四重極ロッドの中心部分を囲繞するカラー電極と、前記出射端の近傍に位置する複数の線形加速器（Ｌｉｎａｃ）電極とを備え、
前記充填および冷却の間、前記イオンを前記四重極内にトラップするために、前記プロセッサは、ＤＣ電圧を前記カラー電極に、ＤＣ電圧を前記複数のＬｉｎａｃ電極に印加することによって、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を前記複数の補助電極に印加し、
前記コヒーレントに発振するイオンを軸方向に吐出するために、前記プロセッサは、前記カラー電極のＤＣ電圧を変化させることによって、前記複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させる、
項目１に記載のシステム。
（項目５）
前記コヒーレント励起は、双極ＤＣ励起パルス電圧を含む、項目１に記載のシステム。
（項目６）
前記プロセッサは、前記四重極のうちの少なくとも２つのロッド間に設置される周波数発生器およびトロイダル変圧器を制御することによって、前記双極ＤＣ励起パルス電圧を前記四重極のうちの少なくとも２つのロッドに印加する、項目５に記載のシステム。
（項目７）
前記プロセッサは、０．５〜５μｓのパルス幅を伴う前記双極ＤＣ励起パルス電圧を印加する、項目６に記載のシステム。
（項目８）
前記プロセッサは、前記コヒーレントに発振するイオンが、１５〜３０ｍｓの時間期間にわたって、前記出射レンズを通して前記破壊的検出器に吐出されるように、前記カラー電極のＤＣ電圧を変化させ、前記出射レンズのＤＣ電圧を変化させる、項目４に記載のシステム。
（項目９）
前記充填および冷却の間、正イオンを前記四重極内にトラップするために、前記プロセッサは、第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧を前記複数のＬｉｎａｃ電極に、前記第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より負の第１のＤＣカラー電圧を前記カラー電極に、かつ前記第１のＤＣ
Ｌｉｎａｃ電圧より正の第１のＤＣ出射レンズ電圧を前記出射レンズに印加する、項目４に記載のシステム。
（項目１０）
前記コヒーレント励起が印加された後、前記コヒーレントに発振する正イオンを前記出射レンズを通して前記検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出するために、前記プロセッサは、前記カラー電極のＤＣ電圧を前記第１のＤＣカラー電圧から第２のＤＣカラー電圧に変化させ、前記出射レンズのＤＣ電圧を前記第１のＤＣ出射レンズ電圧から第２の出射レンズ電圧に変化させ、前記第２のＤＣカラー電圧は、前記第１のＤＣカラー電圧より負ではないが、依然として、前記第１のＬｉｎａｃ電圧より負であって、前記第２の出射レンズ電圧は、前記第１のＬｉｎａｃ電圧と同一である、項目９に記載のシステム。
（項目１１）
前記充填および冷却の間、負イオンを前記四重極内にトラップするために、前記プロセッサは、第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧を前記複数のＬｉｎａｃ電極に、前記第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より正の第１のＤＣカラー電圧を前記カラー電極に、かつ前記第１のＤＣ
Ｌｉｎａｃ電圧より負の第１のＤＣ出射レンズ電圧を前記出射レンズに印加する、項目４に記載のシステム。
（項目１２）
前記コヒーレント励起が印加された後、前記コヒーレントに発振する負イオンを前記出射レンズを通して前記検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出するために、前記プロセッサは、前記カラー電極のＤＣ電圧を前記第１のＤＣカラー電圧から第２のＤＣカラー電圧に変化させ、前記出射レンズのＤＣ電圧を前記第１のＤＣ出射レンズ電圧から第２の出射レンズ電圧に変化させ、前記第２のＤＣカラー電圧は、前記第１のＤＣカラー電圧より正ではないが、依然として、前記第１のＬｉｎａｃ電圧より正であって、前記第２の出射レンズ電圧は、前記第１のＬｉｎａｃ電圧と同一である、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
前記複数のＬｉｎａｃ電極の各Ｌｉｎａｃ電極の半径方向寸法は、前記複数のＬｉｎａｃ電極に印加されるＤＣ電圧によって生成される電場の成分が、前記コヒーレントに発振するイオンを前記四重極ロッドの出射端に向かって軸方向に加速させるように、前記四重極の軸に沿ってテーパ状である、項目４に記載のシステム。
（項目１４）
前記プロセッサはさらに、ある時間期間にわたって、前記コヒーレントに発振するイオンが前記破壊的検出器に衝打するにつれて、前記破壊的検出器によって生成される強度をメモリ内に記録し、フーリエ変換を使用して、前記時間期間にわたって記録された強度を周波数スペクトルに変換し、前記コヒーレントに発振するイオンの質量スペクトルを前記周波数スペクトルから計算する、項目１に記載のシステム。
（項目１５）
線形イオントラップ（ＬＩＴ）四重極を使用した破壊的フーリエ変換質量分析法（ＦＴＭＳ）質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するための方法であって、
プロセッサを使用して、前記四重極のガス入口および出口を制御することにより、四重極をイオンで充填し、圧力およびガス流動を前記四重極内で印加することによって、前記イオンを冷却するステップであって、
前記四重極は、イオンを受容するための入口端およびイオンを吐出するための出射端を有する、四重極ロッドと、複数の補助電極とを含み、
出射レンズが、前記四重極ロッドの出射端の近傍の前記四重極ロッドと同軸方向に位置し、
破壊的検出器が、前記出射レンズと同軸方向に位置し、前記出射レンズの他側上に位置する、ステップと、
前記プロセッサを使用して、直流（ＤＣ）電圧および無線周波数（ＲＦ）電圧を前記四重極ロッドに、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を前記複数の補助電極に、かつＤＣ電圧およびＲＦ電圧を前記出射レンズに印加することによって、前記充填および冷却の間、前記イオンを前記四重極内にトラップするステップと、
前記プロセッサを使用して、コヒーレント励起を前記四重極ロッドのうちの少なくとも２つのロッド間に印加することによって、前記充填および冷却後、前記イオンをコヒーレントに発振させるステップと、
前記プロセッサを使用して、前記複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、前記出射レンズのＤＣ電圧を変化させることによって、前記コヒーレント励起が印加された後、前記コヒーレントに発振するイオンを前記出射レンズを通して前記検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出するステップと、
を含む、方法。
（項目１６）
非一過性かつ有形のコンピュータ可読記憶媒体を備える、コンピュータプログラム製品であって、そのコンテンツは、線形イオントラップ（ＬＩＴ）四重極を使用した破壊的フーリエ変換質量分析法（ＦＴＭＳ）質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するための方法を行うように、プロセッサ上で実行される命令を伴うプログラムを含み、前記方法は、
システムを提供するステップであって、前記システムは、１つまたはそれを上回る固有のソフトウェアモジュールを備え、前記固有のソフトウェアモジュールは、充填および冷却制御モジュールと、励起制御モジュールと、吐出制御モジュールとを備える、ステップと、
前記充填および冷却制御モジュールを使用して、前記四重極のガス入口および出口を制御することにより、四重極をイオンで充填し、圧力およびガス流動を前記四重極内で印加することによって、前記イオンを冷却するステップであって、
前記四重極は、イオンを受容するための入口端およびイオンを吐出するための出射端を有する、四重極ロッドと、複数の補助電極とを含み、
出射レンズが、前記四重極ロッドの出射端の近傍の前記四重極ロッドと同軸方向に位置し、
破壊的検出器が、前記出射レンズと同軸方向に位置し、前記出射レンズの他側上に位置する、
ステップと、
前記充填および冷却制御モジュールを使用して、直流（ＤＣ）電圧および無線周波数（ＲＦ）電圧を前記四重極ロッドに、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を前記複数の補助電極に、かつＤＣ電圧およびＲＦ電圧を前記出射レンズに印加することによって、前記充填および冷却の間、前記イオンを前記四重極内にトラップするステップと、
前記励起制御モジュールを使用して、コヒーレント励起を前記四重極ロッドのうちの少なくとも２つのロッド間に印加することによって、前記充填および冷却後、前記イオンをコヒーレントに発振させるステップと、
前記吐出制御モジュールを使用して、前記複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、前記出射レンズのＤＣ電圧を変化させることによって、前記コヒーレント励起が印加された後、前記コヒーレントに発振するイオンを前記出射レンズを通して前記検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出するステップと、
を含む、コンピュータプログラム製品。

本出願人の教示のこれらおよび他の特徴も、本明細書に記載される。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
線形イオントラップ（ＬＩＴ）四重極を使用した破壊的フーリエ変換質量分析法（ＦＴＭＳ）質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するためのシステムであって、
イオンを受容するための入口端およびイオンを吐出するための出射端を有する、四重極ロッドと、複数の補助電極とを含む、四重極と、
上記四重極ロッドの出射端の近傍の上記四重極ロッドと同軸方向に位置する、出射レンズと、
上記出射レンズと同軸方向に位置し、上記出射レンズの他側上に位置する、破壊的検出器と、
上記四重極、上記出射レンズ、および上記破壊的検出器と通信する、プロセッサであって、
上記四重極をイオンで充填し、いったん充填されると、上記イオンを冷却するために、上記四重極のガス入口および出口を制御することによって、圧力およびガス流動を上記四重極内に印加することと、
上記充填および冷却の間、上記イオンを上記四重極内にトラップするために、直流（ＤＣ）電圧および無線周波数（ＲＦ）電圧を上記四重極ロッドに、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を上記複数の補助電極に、かつＤＣ電圧およびＲＦ電圧を上記出射レンズに印加することと、
上記充填および冷却後、上記イオンをコヒーレントに発振させるために、コヒーレント励起を上記四重極ロッドのうちの少なくとも２つのロッド間に印加することと、
上記コヒーレント励起が印加された後、上記コヒーレントに発振するイオンを上記出射レンズを通して上記検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出するために、上記複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、上記出射レンズのＤＣ電圧を変化させることと
を行う、プロセッサと、
を備える、システム。
（項目２）
上記プロセッサは、上記コヒーレントに発振するイオンが、コヒーレンスの喪失を防止するために十分に高速であるが、高分解能スペクトルを上記コヒーレントに発振するイオンから計算するために十分に長い期間時間にわたって、上記コヒーレントに発振するイオンを上記破壊的検出器に提供するために十分に低速で吐出されるように、上記補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、上記出射レンズのＤＣ電圧を変化させる、項目１に記載のシステム。
（項目３）
上記プロセッサは、上記四重極のガス入口および出口を制御し、０．５×１０ ^−５ 〜５×１０ ^−５ ｔｏｒｒの値において、上記圧力を上記四重極内に印加する、項目１に記載のシステム。
（項目４）
上記複数の補助電極は、上記四重極ロッドの中心部分を囲繞するカラー電極と、上記出射端の近傍に位置する複数の線形加速器（Ｌｉｎａｃ）電極とを備え、
上記充填および冷却の間、上記イオンを上記四重極内にトラップするために、上記プロセッサは、ＤＣ電圧を上記カラー電極に、ＤＣ電圧を上記複数のＬｉｎａｃ電極に印加することによって、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を上記複数の補助電極に印加し、
上記コヒーレントに発振するイオンを軸方向に吐出するために、上記プロセッサは、上記カラー電極のＤＣ電圧を変化させることによって、上記複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させる、
項目１に記載のシステム。
（項目５）
上記コヒーレント励起は、双極ＤＣ励起パルス電圧を含む、項目１に記載のシステム。
（項目６）
上記プロセッサは、上記四重極のうちの少なくとも２つのロッド間に設置される周波数発生器およびトロイダル変圧器を制御することによって、上記双極ＤＣ励起パルス電圧を上記四重極のうちの少なくとも２つのロッドに印加する、項目５に記載のシステム。
（項目７）
上記プロセッサは、０．５〜５μｓのパルス幅を伴う上記双極ＤＣ励起パルス電圧を印加する、項目６に記載のシステム。
（項目８）
上記プロセッサは、上記コヒーレントに発振するイオンが、１５〜３０ｍｓの時間期間にわたって、上記出射レンズを通して上記破壊的検出器に吐出されるように、上記カラー電極のＤＣ電圧を変化させ、上記出射レンズのＤＣ電圧を変化させる、項目４に記載のシステム。
（項目９）
上記充填および冷却の間、正イオンを上記四重極内にトラップするために、上記プロセッサは、第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧を上記複数のＬｉｎａｃ電極に、上記第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より負の第１のＤＣカラー電圧を上記カラー電極に、かつ上記第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より正の第１のＤＣ出射レンズ電圧を上記出射レンズに印加する、項目４に記載のシステム。
（項目１０）
上記コヒーレント励起が印加された後、上記コヒーレントに発振する正イオンを上記出射レンズを通して上記検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出するために、上記プロセッサは、上記カラー電極のＤＣ電圧を上記第１のＤＣカラー電圧から第２のＤＣカラー電圧に変化させ、上記出射レンズのＤＣ電圧を上記第１のＤＣ出射レンズ電圧から第２の出射レンズ電圧に変化させ、上記第２のＤＣカラー電圧は、上記第１のＤＣカラー電圧より負ではないが、依然として、上記第１のＬｉｎａｃ電圧より負であって、上記第２の出射レンズ電圧は、上記第１のＬｉｎａｃ電圧と同一である、項目９に記載のシステム。
（項目１１）
上記充填および冷却の間、負イオンを上記四重極内にトラップするために、上記プロセッサは、第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧を上記複数のＬｉｎａｃ電極に、上記第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より正の第１のＤＣカラー電圧を上記カラー電極に、かつ上記第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より負の第１のＤＣ出射レンズ電圧を上記出射レンズに印加する、項目４に記載のシステム。
（項目１２）
上記コヒーレント励起が印加された後、上記コヒーレントに発振する負イオンを上記出射レンズを通して上記検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出するために、上記プロセッサは、上記カラー電極のＤＣ電圧を上記第１のＤＣカラー電圧から第２のＤＣカラー電圧に変化させ、上記出射レンズのＤＣ電圧を上記第１のＤＣ出射レンズ電圧から第２の出射レンズ電圧に変化させ、上記第２のＤＣカラー電圧は、上記第１のＤＣカラー電圧より正ではないが、依然として、上記第１のＬｉｎａｃ電圧より正であって、上記第２の出射レンズ電圧は、上記第１のＬｉｎａｃ電圧と同一である、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
上記複数のＬｉｎａｃ電極の各Ｌｉｎａｃ電極の半径方向寸法は、上記複数のＬｉｎａｃ電極に印加されるＤＣ電圧によって生成される電場の成分が、上記コヒーレントに発振するイオンを上記四重極ロッドの出射端に向かって軸方向に加速させるように、上記四重極の軸に沿ってテーパ状である、項目４に記載のシステム。
（項目１４）
上記プロセッサはさらに、ある時間期間にわたって、上記コヒーレントに発振するイオンが上記破壊的検出器に衝打するにつれて、上記破壊的検出器によって生成される強度をメモリ内に記録し、フーリエ変換を使用して、上記時間期間にわたって記録された強度を周波数スペクトルに変換し、上記コヒーレントに発振するイオンの質量スペクトルを上記周波数スペクトルから計算する、項目１に記載のシステム。
（項目１５）
線形イオントラップ（ＬＩＴ）四重極を使用した破壊的フーリエ変換質量分析法（ＦＴＭＳ）質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するための方法であって、
プロセッサを使用して、上記四重極のガス入口および出口を制御することにより、四重極をイオンで充填し、圧力およびガス流動を上記四重極内で印加することによって、上記イオンを冷却するステップであって、
上記四重極は、イオンを受容するための入口端およびイオンを吐出するための出射端を有する、四重極ロッドと、複数の補助電極とを含み、
出射レンズが、上記四重極ロッドの出射端の近傍の上記四重極ロッドと同軸方向に位置し、
破壊的検出器が、上記出射レンズと同軸方向に位置し、上記出射レンズの他側上に位置する、ステップと、
上記プロセッサを使用して、直流（ＤＣ）電圧および無線周波数（ＲＦ）電圧を上記四重極ロッドに、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を上記複数の補助電極に、かつＤＣ電圧およびＲＦ電圧を上記出射レンズに印加することによって、上記充填および冷却の間、上記イオンを上記四重極内にトラップするステップと、
上記プロセッサを使用して、コヒーレント励起を上記四重極ロッドのうちの少なくとも２つのロッド間に印加することによって、上記充填および冷却後、上記イオンをコヒーレントに発振させるステップと、
上記プロセッサを使用して、上記複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、上記出射レンズのＤＣ電圧を変化させることによって、上記コヒーレント励起が印加された後、上記コヒーレントに発振するイオンを上記出射レンズを通して上記検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出するステップと、
を含む、方法。
（項目１６）
非一過性かつ有形のコンピュータ可読記憶媒体を備える、コンピュータプログラム製品であって、そのコンテンツは、線形イオントラップ（ＬＩＴ）四重極を使用した破壊的フーリエ変換質量分析法（ＦＴＭＳ）質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するための方法を行うように、プロセッサ上で実行される命令を伴うプログラムを含み、上記方法は、
システムを提供するステップであって、上記システムは、１つまたはそれを上回る固有のソフトウェアモジュールを備え、上記固有のソフトウェアモジュールは、充填および冷却制御モジュールと、励起制御モジュールと、吐出制御モジュールとを備える、ステップと、
上記充填および冷却制御モジュールを使用して、上記四重極のガス入口および出口を制御することにより、四重極をイオンで充填し、圧力およびガス流動を上記四重極内で印加することによって、上記イオンを冷却するステップであって、
上記四重極は、イオンを受容するための入口端およびイオンを吐出するための出射端を有する、四重極ロッドと、複数の補助電極とを含み、
出射レンズが、上記四重極ロッドの出射端の近傍の上記四重極ロッドと同軸方向に位置し、
破壊的検出器が、上記出射レンズと同軸方向に位置し、上記出射レンズの他側上に位置する、
ステップと、
上記充填および冷却制御モジュールを使用して、直流（ＤＣ）電圧および無線周波数（ＲＦ）電圧を上記四重極ロッドに、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を上記複数の補助電極に、かつＤＣ電圧およびＲＦ電圧を上記出射レンズに印加することによって、上記充填および冷却の間、上記イオンを上記四重極内にトラップするステップと、
上記励起制御モジュールを使用して、コヒーレント励起を上記四重極ロッドのうちの少なくとも２つのロッド間に印加することによって、上記充填および冷却後、上記イオンをコヒーレントに発振させるステップと、
上記吐出制御モジュールを使用して、上記複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、上記出射レンズのＤＣ電圧を変化させることによって、上記コヒーレント励起が印加された後、上記コヒーレントに発振するイオンを上記出射レンズを通して上記検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出するステップと、
を含む、コンピュータプログラム製品。

当業者は、以下に説明される図面が例証目的にすぎないことを理解するであろう。図面は、本教示の範囲をいかようにも限定することを意図しない。

図１は、本教示の実施形態が実装され得る、コンピュータシステムを図示する、ブロック図である。 図２は、種々の実施形態による、フーリエ変換質量分析法（ＦＴＭＳ）のために修正される、従来の三連四重極質量分析計の例示的概略図である。 図３は、種々の実施形態による、Ｑ３四重極の電極と、Ｑ３四重極から検出器へのコヒーレントに発振するイオンの精密な軸方向吐出レートを制御するために使用される出射レンズの例示的概略図である。 図４は、種々の実施形態による、Ｑ３四重極の線形加速器（Ｌｉｎａｃ）電極の例示的軸方向図である。 図５は、種々の実施形態による、Ｑ３四重極のＬｉｎａｃ電極の例示的側面図である。 図６は、種々の実施形態による、線形イオントラップ（ＬＩＴ）がＦＴＭＳを行うために制御される方法を示す、例示的一連のタイミング図である。 図７は、種々の実施形態による、ＦＴＭＳを行うＬＩＴから３ｍｓの期間にわたって吐出される、コヒーレントに発振するイオンの検出された強度の例示的プロットである。 図８は、種々の実施形態による、ＦＴＭＳを行うＬＩＴから３０ｍｓの期間にわたって吐出されるコヒーレントに発振するイオンの検出された強度の例示的プロットである。 図９は、種々の実施形態による、フーリエ変換を図８のイオン分解信号に適用することによって得られる、周波数スペクトルの一部の例示的プロットである。 図１０は、種々の実施形態による、ＦＴＭＳを行うＬＩＴから３０ｍｓの期間にわたって吐出されるレセルピンのコヒーレントに発振する生成イオンおよび残留前駆体イオンの検出された強度の例示的プロットである。 図１１は、種々の実施形態による、フーリエ変換を図１０のイオン分解信号に適用することによって得られる周波数スペクトルの例示的プロットである。 図１２は、種々の実施形態による、３４９．５ｋＨｚ〜３５５．５ｋＨｚの図１１の周波数スペクトルの拡大部分の例示的プロットである。 図１３は、種々の実施形態による、ＬＩＴ四重極を使用した破壊的ＦＴＭＳ質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するための方法を示す、フロー図である。 図１４は、種々の実施形態による、ＬＩＴ四重極を使用した破壊的ＦＴＭＳ質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するための方法を行う、１つまたはそれを上回る固有のソフトウェアモジュールを含む、システムの概略図である。

本教示の１つまたはそれを上回る実施形態が、詳細に説明される前に、当業者は、本教示が、その用途において、以下の発明を実施するための形態に記載される、または図面に図示される、構造、構成要素の配列、およびステップの配列の詳細に限定されないことを理解されるであろう。また、本明細書で使用される語句および専門用語は、説明の目的のためのものであって、限定と見なされないべきであることも理解されたい。
コンピュータ実装システム

図１は、本教示の実施形態が実装され得る、コンピュータシステム１００を図示する、ブロック図である。コンピュータシステム１００は、情報を通信するためのバス１０２または他の通信機構と、情報を処理するためのバス１０２と結合されるプロセッサ１０４とを含む。コンピュータシステム１００はまた、プロセッサ１０４によって実行されるべき命令を記憶するためにバス１０２に結合される、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的記憶デバイスであることができる、メモリ１０６を含む。メモリ１０６はまた、プロセッサ１０４によって実行されるべき命令の実行の間、一時的変数または他の中間情報を記憶するために使用されてもよい。コンピュータシステム１００はさらに、プロセッサ１０４のための静的情報および命令を記憶するためにバス１０２に結合される、読取専用メモリ（ＲＯＭ）１０８または他の静的記憶デバイスを含む。磁気ディスクまたは光ディスク等の記憶デバイス１１０が、提供され、情報および命令を記憶するためにバス１０２に結合される。

コンピュータシステム１００は、情報をコンピュータユーザに表示するために、バス１０２を介して、ブラウン管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のディスプレイ１１２に結合されてもよい。英数字および他のキーを含む、入力デバイス１１４も、情報およびコマンド選択をプロセッサ１０４に通信するために、バス１０２に結合される。別のタイプのユーザ入力デバイスは、方向情報およびコマンド選択をプロセッサ１０４に通信するため、かつディスプレイ１１２上のカーソル移動を制御するためのマウス、トラックボール、またはカーソル方向キー等のカーソル制御１１６である。本入力デバイスは、典型的には、デバイスが平面内の位置を規定することを可能にする、２つの軸、すなわち、第１の軸（すなわち、ｘ）および第２の軸（すなわち、ｙ）における２自由度を有する。

コンピュータシステム１００は、本教示を行うことができる。本教示のある実装によると、結果は、プロセッサ１０４がメモリ１０６内に含有される１つまたはそれを上回る命令の１つまたはそれを上回るシーケンスを実行することに応答して、コンピュータシステム１００によって提供される。そのような命令は、記憶デバイス１１０等の別のコンピュータ可読媒体からメモリ１０６の中に読み込まれてもよい。メモリ１０６内に含有される命令のシーケンスの実行は、プロセッサ１０４に、本明細書に説明されるプロセスを行わせる。代替として、有線回路が、本教示を実装するために、ソフトウェア命令の代わりに、またはそれと組み合わせて、使用されてもよい。したがって、本教示の実装は、ハードウェア回路およびソフトウェアの任意の具体的組み合わせに限定されない。

種々の実施形態では、コンピュータシステム１００は、ネットワークを横断して、コンピュータシステム１００のような１つまたはそれを上回る他のコンピュータシステムに接続され、ネットワーク化されたシステムを形成することができる。ネットワークは、プライベートネットワークまたはインターネット等の公共ネットワークを含むことができる。ネットワーク化されたシステムでは、１つまたはそれを上回るコンピュータシステムは、データを記憶し、他のコンピュータシステムに供与することができる。データを記憶および供与する、１つまたはそれを上回るコンピュータシステムは、クラウドコンピューティングシナリオでは、サーバまたはクラウドと称され得る。１つまたはそれを上回るコンピュータシステムは、例えば、１つまたはそれを上回るウェブサーバを含むことができる。データをサーバまたはクラウドに送信し、そこから受信する、他のコンピュータシステムは、例えば、クライアントまたはクラウドデバイスと称され得る。

用語「コンピュータ可読媒体」は、本明細書で使用されるように、実行のための命令をプロセッサ１０４に提供することに関与する、任意の媒体を指す。そのような媒体は、限定ではないが、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含む、多くの形態をとってもよい。不揮発性媒体は、例えば、記憶デバイス１１０等の光学または磁気ディスクを含む。揮発性媒体はメモリ１０６等の動的メモリを含む。伝送媒体は、バス１０２を備える、ワイヤを含む、同軸ケーブル、銅ワイヤ、および光ファイバを含む。

コンピュータ可読媒体またはコンピュータプログラム製品の一般的形態は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、可撓性ディスク、ハードディスク、磁気テープ、もしくは任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク、任意の他の光学媒体、サムドライブ、メモリカード、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、およびＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、またはそこからコンピュータが読み取られることができる、任意の他の有形媒体を含む。

種々の形態のコンピュータ可読媒体が、実行のための１つまたはそれを上回る命令の１つまたはそれを上回るシーケンスをプロセッサ１０４に搬送する際に関わってもよい。例えば、命令は、最初に、遠隔コンピュータの磁気ディスク上で搬送されてもよい。遠隔コンピュータは、命令をその動的メモリにロードし、モデムを使用した電話回線を経由して、命令を送信することができる。コンピュータシステム１００のローカルのモデムは、データを電話回線上で受信し、赤外線送信機を使用して、データを赤外線信号に変換することができる。バス１０２に結合される赤外線検出器は、赤外線信号で搬送されるデータを受信し、データをバス１０２上に置くことができる。バス１０２は、データをメモリ１０６に搬送し、そこからプロセッサ１０４が、命令を読み出し、実行する。メモリ１０６によって受信された命令は、随意に、プロセッサ１０４による実行前または後のいずれかにおいて、記憶デバイス１１０上に記憶されてもよい。

種々の実施形態によると、方法を行うようにプロセッサによって実行されるように構成される命令は、コンピュータ可読媒体上に記憶される。コンピュータ可読媒体は、デジタル情報を記憶するデバイスであることができる。例えば、コンピュータ可読媒体は、ソフトウェアを記憶するために当技術分野において公知のようなコンパクトディスク読取専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）を含む。コンピュータ可読媒体は、実行されるように構成される命令を実行するために好適なプロセッサによってアクセスされる。

本教示の種々の実装の以下の説明は、例証および説明の目的のために提示されている。包括的なものではなく、本教示を開示される精密な形態に限定するものでもない。修正および変形例が、前述の教示に照らして可能性として考えられる、または本教示の実践から得られてもよい。加えて、説明される実装は、ソフトウェアを含むが、本教示は、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせとして、またはハードウェア単独において実装されてもよい。本教示は、オブジェクト指向および非オブジェクト指向プログラミングシステムの両方を用いて実装されてもよい。

（ＬＩＴ ＦＴＭＳ）
前述のように、フーリエ変換質量分析法（ＦＴＭＳ）は、他のタイプの質量分析法より優れた解像力および質量正確度を提供する。しかしながら、ＦＴＭＳは、概して、複雑なまたは特殊目的の器具類を要求する。ＦＴＭＳはまた、典型的には、他のタイプの質量分析法より圧力に敏感である。その結果、より優れた解像力および質量正確度の利点を提供しながら、従来の器具類の複雑性および圧力要件を低減させることができる、ＦＴＭＳのための付加的システムおよび方法が、必要とされる。

種々の実施形態では、コヒーレント励起が、線形イオントラップ（ＬＩＴ）を使用して、高分解能および高質量正確度ＦＴＭＳを提供するために、軸方向イオン吐出と結合される。本ＦＴＭＳシステムの複雑性および圧力要件は、従来のＬＩＴのイオン経路および真空システムを使用することによって、従来のシステムと比較して低減される。取得時間もまた、従来のＦＴＭＳシステムより改良される。

ＬＩＴを使用したＦＴＭＳは、以前にも提案されている。例えば、米国特許第４，７７５，６７０号、第６，４０３，９５５号、および第８，３６２，４１８号は全て、ＬＩＴ内でイオン信号のフーリエ変換を行うステップを説明している。全３つの特許はまた、非破壊的かつ間接的に、近傍電極によって生成されるイメージ電流からイオン発振を測定するステップについても説明している。加えて、米国特許第４，７７５，６７０号および第６，４０３，９５５号は、パルス状励起を使用して、イオン発振を生成するステップを説明している。

しかしながら、いずれも、従来のＬＩＴのイオン経路および真空システムを使用して、ＦＴＭＳを提供することを提案していない。以前は、本業界では、従来のＬＩＴのイオン経路および破壊的イオン検出器を使用してイオン発振を検出することは、不可能であると考えられていた。

例えば、イオンコヒーレンスが、ＦＴＭＳのために必要とされる。イオンは、それらが全て同一位相で発振するとき、コヒーレントに発振すると言われる。コヒーレント発振は、コヒーレント励起を使用して生成されることができる。一例示的コヒーレント励起は、短波形励起である。短波形は、短時間期間にわたって存在する、波形である。例示的短波形は、パルスである。短波形励起は、広質量／電荷比（ｍ／ｚ）範囲のイオンをコヒーレントに移動または発振させることができる。しかしながら、短波形励起によって励起されるイオンは、短時間期間にわたってのみ、コヒーレントに発振する。その結果、励起されるイオンは、コヒーレンスが喪失される前に、従来のＬＩＴの破壊的イオン検出器によって検出される必要がある。

同時に、ＦＴＭＳ分解能は、コヒーレントイオン発振信号が利用可能な時間量に依存する。言い換えると、コヒーレントイオン発振信号が、より長い時間期間にわたって測定される場合、より高い分解能が得られることができる。その結果、コヒーレント励起によって励起されるイオンはまた、典型的ＦＴＭＳ分解能を提供するために十分に長い時間期間にわたって測定される必要がある。本明細書に説明される種々の実施形態の本発明以前は、質量分析法産業は、コヒーレンスの喪失を防止するために十分に高速であるが、ＦＴＭＳの典型的高分解能を提供するために十分に低速でイオン発振を破壊的に検出することが可能なシステムおよび方法を得ることが不可能であった。

図２は、種々の実施形態による、ＦＴＭＳのために修正される、従来の三連四重極質量分析計の例示的概略図２００である。図２の三連四重極質量分析計は、例えば、Ｓｃｉｅｘ製４０００ＱＴｒａｐ（Ｒ）である。図２の三連四重極質量分析計は、従来のイオン経路および真空システムを含む。

従来のイオン経路は、イオン化された分子がイオン源（図示せず）によって生成されることから始まる。イオン化された分子は、オリフィス２０１およびスキマ２０２を通して通過し、Ｑ０四重極２０５に到達する。Ｑ０四重極２０５は、イオン化された分子を集束させるために使用される。Ｑ１四重極２１０は、イオン（前駆体イオン）のサブセットを選択するために使用される。Ｑ１四重極２１０は、Ｑ１四重極２１０がイオンのサブセットを選択することを可能にする、電圧源（図示せず）からの電圧を受電する。電圧源は、順に、プロセッサ（図示せず）によって制御される。Ｑ１四重極２１０はさらに、イオンのサブセットをＱ２四重極２２０に伝送する。

Ｑ２四重極２２０では、イオンのサブセットは、断片化され、生成イオンを生成する。Ｑ２四重極２２０は、例えば、衝突セルである。Ｑ２四重極２２０は、質量解析のために、生成イオンをＱ３四重極２３０に伝送する。Ｑ３四重極２３０は、ＬＩＴである。

図２の三連四重極質量分析計のイオン経路は、従来通りであるが、器具自体は、いくつかの修正を含む。例えば、Ｑ０四重極２０５、Ｑ１四重極２１０、Ｑ２四重極２２０、およびＱ３四重極２３０のための無線周波数（ＲＦ）ならびに直流（ＤＣ）電力供給源（図示せず）は、独立して、かつ個々に、プロセッサ（図示せず）によってアドレス指定可能である。Ｑ１四重極２１０およびＱ２四重極２２０は、例えば、約１．０ＭＨｚにおいて動作される。Ｑ３四重極２３０は、例えば、１．５ＭＨｚ弱において動作される。

Ｑ３四重極２３０は、ＦＴＭＳのために、生成イオンおよび任意の残留する選択された前駆体イオンをトラップし、励起するために使用される。Ｑ３四重極２３０のための背景圧力は、例えば、約０．５×１０^−５〜５×１０^−５ｔｏｒｒの範囲であることができる。従来のＦＴＭＳ器具は、例えば、高分解能のために、約１０^−９および１０^−１０ｔｏｒｒの真空圧力を要求する。

コヒーレント励起が、Ｑ３四重極２３０のイオンを励起させるために使用される。コヒーレント励起は、任意の短波形励起であることができる。種々の実施形態では、短波形励起は、１０μｓ未満以内に上昇する、急峻な立ち上がり縁を伴う短波形を生成する。短波形励起は、例えば、非常に狭い双極励起パルスであることができる。関数発生器２３５が、双極励起パルスを生成するために使用される。関数発生器２３５は、例えば、約５Ｖの振幅および０．５〜５μｓの幅を伴う方形パルスを提供する。関数発生器２３５は、例えば、トロイダル変圧器を使用して、双極方式において、約＋／−５〜４０Ｖを５Ｖ入力から提供するための増幅器を含む。双極励起パルスは、例えば、Ｑ３四重極２３０のＸ個のロッド間に印加される。双極とは、正電圧が、一方のロッドに印加され、同時に、同一電圧が、別のロッドに対して負に印加されることを意味する。

前述のように、Ｑ３四重極２３０内の双極励起パルスは、生成イオンおよび任意の残留する選択された前駆体イオンをコヒーレントに発振させる。コヒーレントに発振するイオンは、Ｑ３四重極２３０および出射レンズ２４０によって、Ｑ３四重極２３０から軸方向に吐出される。軸方向に吐出されるコヒーレントに発振するイオンは、次いで、検出器２５０に衝打し、破壊的に検出される。検出器２５０は、例えば、従来の電子乗算器である。電子乗算器は、例えば、変換電極または高エネルギーダイノード（ＨＥＤ）であることができる。

検出器２５０からのイオン分解信号は、プロセッサ（図示せず）によって受信され、メモリ（図示せず）内に記録される。イオン分解信号は、例えば、１μｓのデータ取込時間を用いて記録される。これは、例えば、数百ｋＨｚまで解析され得る、分解の周波数を限定する。

前述のように、種々の実施形態の重要な側面は、コヒーレンスの喪失を防止するために十分に高速であるが、ＦＴＭＳの典型的高分解能を提供するために十分に低速でイオン発振を破壊的に検出することである。本所望の検出レートは、精密なレートで、コヒーレントに発振するイオンをＱ３四重極２３０から軸方向に吐出することによって遂行される。本精密な軸方向吐出レートは、Ｑ３四重極２３０および出射レンズ２４０の具体的電極を制御することによって得られる。

図３は、種々の実施形態による、Ｑ３四重極から検出器へのコヒーレントに発振するイオンの精密な軸方向吐出レートを制御するために使用される、Ｑ３四重極の電極および出射レンズの例示的概略図３００である。最初に、イオンは、Ｘ個のロッド３１０間に接続されるトロイダル変圧器（図示せず）を使用して、Ｘ個のロッド３１０間に双極励起を印加することによって、コヒーレントに発振させられる。Ｘ個のロッド３１０はまた、これらが質量選択的軸方向吐出のために従来使用される同一ロッドであるため、Ａ極ロッドとも呼ばれ得る。

種々の実施形態では、検出器３６０に向かう全コヒーレントに発振されるイオンの軸方向吐出は、Ｑ３四重極のカラー電極３２０および線形加速器（Ｌｉｎａｃ）電極３３０の電圧と、出射レンズ３４０の電圧とを適切に調節することによって遂行される。例えば、それぞれ、カラー電極３２０のＤＣ電圧は、ＤＣ電圧源３２１を制御することによって調節され、Ｌｉｎａｃ電極３３０のＤＣ電圧は、ＤＣ電圧源３３１を制御することによって調節され、出射レンズ３４０のＤＣおよびＲＦ電圧は、ＤＣ電圧源３４１およびＲＦ電圧源３４２を制御することによって調節される。出射レンズ１４０のトラップ場は、ＤＣおよびＲＦ電圧からの寄与を含むことに留意されたい。電圧源３２１、３３１、３４１、および３４２は、例えば、プロセッサ３５０によって制御される。

図４は、種々の実施形態による、Ｑ３四重極のＬｉｎａｃ電極４１０の例示的軸方向図４００である。Ｌｉｎａｃ電極４１０の垂直部分４１１は、水平部分４１２よりＱ３四重極の軸に近くなるように、Ｑ３四重極のロッド（図示せず）間に設置される。水平部分４１２は、したがって、Ｑ３四重極のロッドの円周の外側にある。

図５は、種々の実施形態による、Ｑ３四重極のＬｉｎａｃ電極５１０の例示的側面図５００である。図５は、Ｌｉｎａｃ電極５１０の垂直部分５１１の垂直高さが、Ｑ３四重極の軸の方向に沿ってテーパ状であることを示す。Ｌｉｎａｃの水平部分５１２は、Ｑ３四重極の軸の方向に沿って高さまたは幅が変動しない。図３に戻ると、Ｌｉｎａｃ電極３３０の垂直部分が、示される。図３では、Ｌｉｎａｃ電極３３０の垂直部分もまた、Ｑ３四重極の軸に沿ってテーパ状であるように示される。Ｌｉｎａｃ電極３３０の垂直部分は、それらが出射レンズ３４０により近くなるにつれて、Ｑ３四重極の軸からより離れるように、テーパ状であることに留意されたい。本テーパ状は、Ｑ３四重極の軸に沿って、コヒーレント発振イオンを軸方向に吐出することに役立つ電場成分を確立する。

図６は、種々の実施形態による、ＬＩＴがＦＴＭＳを行うために制御される方法を示す、例示的一連のタイミング図６００である。ＬＩＴは、プロセッサ（図示せず）を使用して制御される。タイミング図６１０は、生成イオンおよび残留する選択された前駆体イオンが、ある時間期間にわたって、ＬＩＴの中に導入されることを示す。イオン導入のための本時間期間は、約１０ｍｓである。イオンがＬＩＴの中に導入される、またはＬＩＴがイオンで充填された後、イオンは、冷却される。タイミング図６２０は、イオンを冷却するための時間期間を示す。イオンを冷却するための本時間期間は、約５０ｍｓである。いったんイオンが冷却されると、それらは励起されることができる。

タイミング図６３０は、イオンをＬＩＴ内で発振させるために使用される、狭い双極ＤＣ電圧励起パルスを示す。時間および周波数は、反比例するため、時間ドメイン内の励起パルスが狭いほど、より広い周波数スペクトルを生成する。より広い周波数スペクトルとは、より広いｍ／ｚ範囲のイオンが同一パルスによって励起されることができることを意味する。前述のように、狭い双極ＤＣ電圧励起パルスが、ＬＩＴのＸ個のロッド間に印加される。タイミング図６３０の双極ＤＣ電圧励起パルスは、例えば、±５Ｖ〜±４０Ｖの振幅および１〜５μｓの幅を有する。

ＬＩＴ内の全イオンが、励起パルスによって励起された後、それらは、軸方向に吐出される。前述のように、単に、全イオンを迅速に吐出し、それらを一度に破壊的に検出することは、十分に高い分解能を提供するために十分な持続時間の信号を提供しないであろう。その結果、ＬＩＴの電極および出射レンズの電圧は、ある時間期間にわたって、ＬＩＴのイオンを計測するように制御される。

タイミング図６４０は、励起パルス直後の出射レンズのＤＣ電圧の変化を示す。ＤＣ電圧は、例えば、正イオンに関して、＋５０Ｖから−５０Ｖに変化される。本変化は、正イオンを出射レンズにより誘引的にする。しかしながら、本電圧は、依然として、ＬＩＴのカラー電極の電圧より正にされる。これは、イオンが全てＬＩＴから直ちに出射することを防止する。

タイミング図６５０は、励起パルス直後のＬＩＴのカラー電極のＤＣ電圧の変化を示す。ＤＣ電圧は、例えば、正イオンに関して、−８００Ｖから−２００Ｖに変化される。負電圧におけるこのより正の変化は、正イオンをＬＩＴにあまり誘引的ではないものにし、ＬＩＴから離れる可能性をより高くする。しかしながら、−２００Ｖは、依然として、出射レンズの−５０Ｖより負であるため、障壁は、正イオンがＬＩＴから直ちに離れないように残る。

タイミング図６６０は、ＬＩＴのＬｉｎａｃ電極の電圧が変化しないことを示す。Ｌｉｎａｃ電極のＤＣ電圧は、励起パルスの前および後は、−５０Ｖである。図３および５に示されるＬｉｎａｃ電極のテーパ状に起因して、Ｌｉｎａｃ電極の一定ＤＣ電圧は、ＬＩＴの軸に沿って電場成分を生成する。本電場成分は、イオンを出射レンズに向かって軸方向に加速させる。Ｌｉｎａｃ電極のＤＣ電圧は、励起パルス後に変化しないため、イオンの加速が、励起パルス前および後に生じる。

イオンは、出射レンズの電圧がＬｉｎａｃ電極の電圧よりはるかに正であるため、励起パルス前にＬＩＴから吐出されない。しかしながら、励起パルス後、出射レンズは、Ｌｉｎａｃ電極と同一電圧が与えられる。これは、Ｌｉｎａｃ電極によって生成される電場成分によって加速されるイオンのための任意の電圧障壁がもはや存在しないため、イオンを吐出させる。

要するに、Ｌｉｎａｃ電極に印加されるＤＣ電圧によって生成される軸方向電場成分は、正イオンをＬＩＴのカラー電極から出射レンズに軸方向に指向する。殆どの正イオンは、カラー電極がＬｉｎａｃ電極よりはるかに負である電圧を有するため、励起パルス前にＬｉｎａｃ電極によってカラー電極近傍のＬＩＴから加速されない。また、励起パルス前にＬｉｎａｃ電極によって加速されるそれらの正イオンさえ、出射レンズがＬｉｎａｃ電極よりはるかに正である電圧を有するため、吐出されない。

しかしながら、励起パルス後、カラー電極の電圧は、より正にされ、出射レンズの電圧は、Ｌｉｎａｃ電極と同一の電圧が与えられる。これらの電圧の変化は、より正のイオンが、励起パルス後、Ｌｉｎａｃ電極によってカラー電極近傍のＬＩＴから加速されることを可能にする。それらはまた、励起パルス後にＬｉｎａｃ電極によって加速されるそれらの正イオンが、出射レンズを通して吐出されることを可能にする。再び、正イオンは、カラー電極の電圧が、依然として、Ｌｉｎａｃ電極および出射レンズより負であるため、励起パルス後、Ｌｉｎａｃ電極によって生成される軸方向電場成分によって直ちに加速および吐出されない。その結果、正イオンは、経時的に計測される。

タイミング図６７０は、検出器によって検出されたイオン信号を示す。本略図は、イオンが励起パルス前に検出されないことを示す。しかしながら、励起パルス後、多くの異なるイオン発振が、検出される。加えて、これらの発振は、ある時間期間にわたって検出される。これらの発振は、例えば、１５〜３０ｍｓにわたって検出される。そのような時間期間は、従来のＦＴＭＳ器具に典型的である高分解能質量スペクトルを提供するために十分な信号を提供する。加えて、タイミング図６１０、６２０、６３０、および６７０は、本タイプのＬＩＴ ＦＴＭＳが、従来のＦＴＭＳ器具と等しい、またはそれより優れた総全体的取得時間を有することを示す。例えば、総取得時間は、イオンを充填および冷却する時間を含め、６０〜９０ｍｓである。イオンを充填および冷却する時間を伴わない場合、取得時間は、１５〜３０ｍｓとなる。

図７は、種々の実施形態による、ＦＴＭＳを行うＬＩＴから３ｍｓの期間にわたって吐出されるコヒーレントに発振するイオンの検出された強度の例示的プロット７００である。コヒーレントに発振するイオンの検出された強度は、イオン分解信号７１０によって表される。イオン分解信号７１０の短い３ｍｓ時間期間は、フーリエ変換がイオン分解信号７１０に適用された後、不良周波数分解能を生成する。イオン分解信号７１０の短時間期間は、例えば、ＬＩＴのカラー電極および複数のＬｉｎａｃ電極ならびに出射レンズのための電圧の不良選択によって生成された。

図８は、種々の実施形態による、ＦＴＭＳを行うＬＩＴから３０ｍｓの期間にわたって吐出されるコヒーレントに発振するイオンの検出された強度の例示的プロット８００である。コヒーレントに発振するイオンの検出された強度は、イオン分解信号８１０によって表される。イオン分解信号８１０の時間期間は、図７におけるイオン分解信号７１０の時間期間より約１０倍長い。本より長い時間期間は、フーリエ変換がイオン分解信号８１０に適用された後、良好な周波数分解能を生成する。イオン分解信号８１０の長時間期間は、例えば、ＬＩＴのカラー電極および複数のＬｉｎａｃ電極ならびに出射レンズのための電圧の正しい選択によって生成された。

図９は、種々の実施形態による、図８のフーリエ変換をイオン分解信号８１０に適用することによって得られる周波数スペクトルの一部の例示的プロット９００である。図９に示される周波数スペクトルの一部は、良好な周波数分解能が図８のイオン分解信号８１０から得られることを示す。実際、ピーク９１０等の図９に示される周波数スペクトルの一部のピークは、８０Ｈｚと広い。高分解能質量スペクトルは、高分解能周波数スペクトルから得られることができる。

ＬＩＴが双極ＤＣ電圧励起パルスおよび破壊的検出を使用してＦＴＭＳを正常に行うことができることを検証するために、６０９のｍ／ｚを伴うレセルピン前駆体イオンが、３ａｍｕ前駆体イオン質量選択窓を伴う三連四重極のＱ１四重極内で選択され、３５ｅＶ衝突エネルギーを伴う三連四重極のＱ２衝突セル内で断片化された。

レセルピンの生成イオンおよび残留前駆体イオンは、次いで、ＬＩＴとして構成される三連四重極のＱ３四重極内でトラップおよび冷却された。Ｑ３四重極のチャンバ圧力は、２．３×１０^−５ｔｏｒｒであった。１．５μｓの幅を伴う６Ｖ方形波双極ＤＣ電圧励起パルスが、レセルピンの生成イオンおよび残留前駆体イオンに印加された。励起パルスは、イオンをＱ３四重極内でコヒーレントに発振させた。Ｑ３四重極のカラー電極のＤＣ電圧および出射レンズのＤＣ電圧は、次いで、Ｑ３四重極から１５ｍｓを上回る期間にわたってコヒーレントに発振するイオンを吐出するように変化された。吐出されたコヒーレントに発振するイオンは、検出器によって破壊的に検出され、記録された。

図１０は、種々の実施形態による、ＦＴＭＳを行うＬＩＴから３０ｍｓの期間にわたって吐出されるレセルピンのコヒーレントに発振する生成イオンおよび残留前駆体イオンの検出された強度の例示的プロット１０００である。図１０は、レセルピンの生成イオンおよび残留前駆体イオンのイオン分解信号１０１０が１５ｍｓを上回ってコヒーレンスを維持することを示す。

図１１は、種々の実施形態による、フーリエ変換を図１０のイオン分解信号１０１０に適用することによって得られる周波数スペクトルの例示的プロット１１００である。図１１の周波数スペクトルは、レセルピンの生成イオンおよび残留前駆体イオンが得られたことを示す。２１５．８ｋＨｚにおけるピーク１１１０は、６０９のｍ／ｚに対応し、これは、レセルピン前駆体イオンのｍ／ｚである。３０５．０ｋＨｚにおけるピーク１１２０は、４４８のｍ／ｚに対応し、これは、レセルピンの生成イオンのｍ／ｚである。３５３．０ｋＨｚにおけるピーク１１３０は、３９７のｍ／ｚに対応し、これは、レセルピンの生成イオンのｍ／ｚである。３９３．０ｋＨｚにおけるピーク１１４０は、３６４のｍ／ｚに対応し、これは、レセルピンの生成イオンのｍ／ｚである。４３１．７ｋＨｚにおけるピーク１１５０は、レセルピン前駆体イオンの周波数の２倍に対応する。

図１２は、種々の実施形態による、３４９．５ｋＨｚ〜３５５．５ｋＨｚの図１１の周波数スペクトルの拡大部分の例示的プロット１２００である。図１１の周波数スペクトルの本拡大部分は、イオンに対応する周波数ピークの分解能が約７０〜８０Ｈｚ（半値全幅）であることを示す。例えば、３５３．０ｋＨｚにおけるピーク１２３０は、３９７のｍ／ｚに対応し、これは、レセルピンの生成イオンのｍ／ｚである。

（破壊的ＦＴＭＳのためにイオンを励起および吐出するためのシステム）
図３に戻ると、システム３００は、種々の実施形態による、破壊的ＦＴＭＳ質量解析のためにイオンをコヒーレントに励起し、吐出するためのシステムである。システム３００は、四重極と、出射レンズ３４０と、破壊的検出器３６０と、プロセッサ３５０とを含む。四重極は、四重極ロッド３１０と、複数の補助電極とを含む。四重極ロッド３１０は、イオンを受容するための入口端と、イオンを吐出するための出射端とを有する。

種々の実施形態では、複数の補助電極は、カラー電極３２０と、複数のＬｉｎａｃ電極３３０とを含む。カラー電極３２０は、四重極ロッド３１０の中心部分を囲繞する。複数のＬｉｎａｃ電極３３０は、四重極ロッド３１０の出射端の近傍に位置する。種々の代替実施形態では、複数の補助電極は、単一セットの補助電極を含む。例えば、複数の補助電極は、単に、複数のＬｉｎａｃ電極３３０を含むことができる。

出射レンズ３４０は、四重極ロッド３１０の出射端の近傍の四重極ロッド３１０と同軸方向に位置する。破壊的検出器３６０は、出射レンズ３４０と同軸方向に位置し、出射レンズ３４０の他側上に位置する。

プロセッサ３５０は、限定ではないが、コンピュータ、マイクロプロセッサ、または制御信号を送信および受信し、データを処理することが可能な任意のデバイスであることができる。プロセッサ３５０は、例えば、図１のコンピュータシステム１００であることができる。種々の実施形態では、プロセッサ３５０は、四重極、出射レンズ３４０、および破壊的検出器３６０と通信する。

四重極をイオンで充填し、いったん充填されると、イオンを冷却するために、プロセッサ３５０は、四重極のガス入口および出口（図示せず）を制御することによって、圧力およびガス流動を四重極内に印加する。プロセッサ３５０は、四重極のガス入口および出口を制御し、例えば、０．５×１０^−５〜５×１０^−５ｔｏｒｒの値において、圧力を四重極内に印加する。

充填および冷却の間、イオンを四重極内にトラップするために、プロセッサ３５０は、直流（ＤＣ）電圧および無線周波数（ＲＦ）電圧を四重極ロッド３１０に、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を複数の補助電極に、かつＤＣ電圧およびＲＦ電圧を出射レンズ３４０に印加する。例えば、プロセッサ３５０は、ＤＣ電圧源（図示せず）を制御することによって、ＤＣ電圧を四重極ロッド３１０に印加し、ＲＦ電圧源（図示せず）を制御することによって、ＲＦ電圧を四重極ロッド３１０に印加する。プロセッサ３５０は、ＤＣ電圧源３４１を制御することによって、ＤＣ電圧を出射レンズ３４０に、かつＲＦ電圧源３４２を制御することによって、ＲＦ電圧を出射レンズ３４０に印加する。

種々の実施形態では、充填および冷却の間、イオンを四重極内にトラップするために、プロセッサは、ＤＣ電圧をカラー電極３２０に、かつＤＣ電圧を複数のＬｉｎａｃ電極３３０に印加することによって、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を複数の補助電極に印加する。プロセッサ３５０は、例えば、ＤＣ電圧源３２１を制御することによって、ＤＣ電圧をカラー電極３２０に印加する。プロセッサ３５０は、例えば、ＤＣ電圧源３３１を制御することによって、ＤＣ電圧を複数のＬｉｎａｃ電極３３０に印加する。

充填および冷却後、イオンをコヒーレントに発振させるために、プロセッサ３５０は、コヒーレント励起を四重極ロッド３１０のうちの少なくとも２つのロッド間に印加する。種々の実施形態では、四重極ロッド３１０のうちの少なくとも２つのロッド間に印加されるコヒーレント励起は、双極ＤＣ励起パルス電圧である。プロセッサ３５０は、例えば、少なくとも２つのロッド間に設置される周波数発生器（図示せず）およびトロイダル変圧器（図示せず）を制御することによって、双極ＤＣ励起パルス電圧を少なくとも２つのロッドに印加する。プロセッサは、例えば、０．５〜５μｓのパルス幅を伴う双極ＤＣ励起パルス電圧を印加する。

コヒーレント励起が印加された後、コヒーレントに発振するイオンを出射レンズ３４０を通して検出のための破壊的検出器３６０に軸方向に吐出するために、プロセッサ３５０は、複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、出射レンズ３４０のＤＣ電圧を変化させる。種々の実施形態では、プロセッサは、カラー電極３２０のＤＣ電圧を変化させることによって、複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させる。プロセッサ３５０は、例えば、ＤＣ電圧源３２１を制御することによって、カラー電極３２０のＤＣ電圧を変化させる。

プロセッサ３５０は、コヒーレントに発振するイオンが、例えば、コヒーレンスの喪失を防止するために十分に高速であるが、高分解能スペクトルをコヒーレントに発振するイオンから計算するために十分に長い期間時間にわたって、コヒーレントに発振するイオンを破壊的検出器３６０に提供するために十分に低速で吐出されるように、複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、出射レンズ３４０のＤＣ電圧を変化させる。種々の実施形態では、プロセッサ３５０は、コヒーレントに発振するイオンが、１５〜３０ｍｓの時間期間にわたって、出射レンズを通して破壊的検出器３６０に吐出されるように、カラー電極３２０のＤＣ電圧を変化させ、出射レンズ３４０のＤＣ電圧を変化させる。

種々の実施形態では、充填および冷却の間、正イオンを四重極内にトラップするために、プロセッサ３５０は、第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧を複数のＬｉｎａｃ電極３３０に、第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より負の第１のＤＣカラー電圧をカラー電極３２０に、かつ第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より正の第１のＤＣ出射レンズ電圧を出射レンズ３４０に印加する。コヒーレント励起が印加された後、コヒーレントに発振する正イオンを出射レンズ３４０を通して検出のための破壊的検出器３６０に軸方向に吐出するために、プロセッサ３５０は、カラー電極３２０のＤＣ電圧を第１のＤＣカラー電圧から第２のＤＣカラー電圧に変化させ、出射レンズ３４０のＤＣ電圧を第１のＤＣ出射レンズ電圧から第２の出射レンズ電圧に変化させる。第２のＤＣカラー電圧は、第１のＤＣカラー電圧より負ではないが、依然として、第１のＬｉｎａｃ電圧より負である。第２の出射レンズ電圧は、第１のＬｉｎａｃ電圧と同一である。

充填および冷却の間、負イオンを四重極内にトラップするために、プロセッサ３５０は、第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧を複数のＬｉｎａｃ電極３３０に、第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より正の第１のＤＣカラー電圧をカラー電極３２０に、かつ第１のＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より負の第１のＤＣ出射レンズ電圧を出射レンズ３４０に印加する。コヒーレント励起が印加された後、コヒーレントに発振する負イオンを出射レンズ３４０を通して検出のための破壊的検出器３６０に軸方向に吐出するために、プロセッサ３５０は、カラー電極３２０のＤＣ電圧を第１のＤＣカラー電圧から第２のＤＣカラー電圧に変化させ、出射レンズ３４０のＤＣ電圧を第１のＤＣ出射レンズ電圧から第２の出射レンズ電圧に変化させる。第２のＤＣカラー電圧は、第１のＤＣカラー電圧より正ではないが、依然として、第１のＬｉｎａｃ電圧より正である。第２の出射レンズ電圧は、第１のＬｉｎａｃ電圧と同一である。

種々の実施形態では、複数のＬｉｎａｃ電極３３０の各Ｌｉｎａｃ電極の半径方向寸法は、複数のＬｉｎａｃ電極３３０に印加されるＤＣ電圧によって生成される電場の成分が、コヒーレントに発振するイオンを四重極ロッド３１０の出射端に向かって軸方向に加速させるように、四重極の軸に沿ってテーパ状である。

種々の実施形態では、プロセッサ３５０はさらに、ある時間期間にわたって、コヒーレントに発振するイオンが破壊的検出器３６０に衝打するにつれて、破壊的検出器３６０によって生成される強度をメモリ内に記録する。プロセッサ３５０は、フーリエ変換を使用して、時間期間にわたって記録された強度を周波数スペクトルに変換する。プロセッサ３５０は、コヒーレントに発振するイオンの質量スペクトルを周波数スペクトルから計算する。

（破壊的ＦＴＭＳのためにイオンを励起および吐出するための方法）
図１３は、種々の実施形態による、ＬＩＴ四重極を使用した破壊的ＦＴＭＳ質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するための方法１３００を示す、フロー図である。

方法１３００のステップ１３１０では、四重極は、プロセッサを使用して、四重極のガス入口および出口を制御することにより、イオンで充填され、イオンは、圧力およびガス流動を四重極内で印加することによって冷却される。四重極は、イオンを受容するための入口端およびイオンを吐出するための出射端を有する、四重極ロッドを含む。四重極はまた、複数の補助電極を含む。出射レンズが、四重極ロッドの出射端の近傍の四重極ロッドと同軸方向に位置する。破壊的検出器が、出射レンズと同軸方向に位置し、出射レンズの他側上に位置する。

ステップ１３２０では、イオンは、プロセッサを使用して、ＤＣ電圧およびＲＦ電圧を四重極ロッドに、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を複数の補助電極に、かつＤＣ電圧およびＲＦ電圧を出射レンズに印加することによって、充填および冷却の間、四重極内にトラップされる。

ステップ１３３０では、イオンは、プロセッサを使用して、コヒーレント励起を四重極ロッドのうちの少なくとも２つのロッド間に印加することによって、充填および冷却後、コヒーレントに発振される。

ステップ１３４０では、コヒーレントに発振するイオンは、プロセッサを使用して、複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、出射レンズのＤＣ電圧を変化させることによって、コヒーレント励起が印加された後、出射レンズを通して検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出される。

（破壊的ＦＴＭＳのためにイオンを励起および吐出するためのコンピュータプログラム製品）
種々の実施形態では、コンピュータプログラム製品は、有形コンピュータ可読記憶媒体を含み、そのコンテンツは、ＬＩＴ四重極を使用した破壊的ＦＴＭＳ質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するための方法を行うように、プロセッサ上で実行される命令を伴うプログラムを含む。本方法は、１つまたはそれを上回る固有のソフトウェアモジュールを含む、システムによって行われる。

図１４は、種々の実施形態による、ＬＩＴ四重極を使用した破壊的ＦＴＭＳ質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するための方法を行う、１つまたはそれを上回る固有のソフトウェアモジュールを含む、システム１４００の概略図である。システム１４００は、充填および冷却制御モジュール１４１０と、励起制御モジュール１４２０と、吐出制御モジュール１４３０とを含む。

充填および冷却制御モジュール１４１０は、四重極のガス入口および出口を制御することにより、四重極をイオンで充填し、圧力およびガス流動を四重極内で印加することによって、イオンを冷却する。四重極は、イオンを受容するための入口端およびイオンを吐出するための出射端を有する、四重極ロッドを含む。四重極はまた、複数の補助電極を含む。出射レンズが、四重極ロッドの出射端の近傍の四重極ロッドと同軸方向に位置する。破壊的検出器が、出射レンズと同軸方向に位置し、出射レンズの他側上に位置する。

充填および冷却制御モジュール１４１０は、ＤＣ電圧および無線周波数ＲＦ電圧を四重極ロッドに、１つまたはそれを上回るＤＣ電圧を複数の補助電極に、かつＤＣ電圧およびＲＦ電圧を出射レンズに印加することによって、充填および冷却の間、イオンを四重極内にトラップする。

励起制御モジュール１４２０は、コヒーレント励起を四重極ロッドのうちの少なくとも２つのロッド間に印加することによって、充填および冷却後、イオンをコヒーレントに発振させる。吐出制御モジュール１４３０は、複数の補助電極の１つまたはそれを上回るＤＣ電圧のうちの１つまたはそれを上回る電圧を変化させ、出射レンズのＤＣ電圧を変化させることによって、コヒーレント励起が印加された後、コヒーレントに発振するイオンを出射レンズを通して検出のための破壊的検出器に軸方向に吐出する。

本教示は、種々の実施形態と併せて説明されたが、本教示をそのような実施形態に限定されることを意図しない。対照的に、本教示は、当業者によって理解されるように、種々の代替、修正、および均等物を包含する。特に、本実施形態は、カラー電極およびＬｉｎａｃ電極を組み込むが、補助電極の他の組み合わせも、使用され、コヒーレントに励起されるイオンを線形イオントラップ内で計測することができることに留意されたい。

さらに、種々の実施形態を説明する際、本明細書は、方法および／またはプロセスをステップの特定のシーケンスとして提示し得る。しかしながら、方法またはプロセスが本明細書に記載されるステップの特定の順序に依拠しない限り、方法またはプロセスは、説明されるステップの特定のシーケンスに限定されるべきではない。当業者が理解するであろうように、ステップの他のシーケンスも、可能性として考えられ得る。したがって、本明細書に記載されるステップの特定の順序は、請求項に関する限定として解釈されるべきではない。加えて、方法および／またはプロセスを対象とする請求項は、そのステップの実施を書かれた順序に限定されるべきではなく、当業者は、シーケンスが変動されてもよく、依然として、種々の実施形態の精神および範囲内にあることを容易に理解し得る。

Claims (15)

1. 線形イオントラップ（ＬＩＴ）四重極を使用した破壊的フーリエ変換質量分析法（ＦＴＭＳ）質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するためのシステムであって、
   イオンを受容するための入口端およびイオンを吐出するための出射端を有する四重極ロッドと、前記四重極ロッドの中心部分を囲繞するカラー電極と、前記カラー電極と前記出射端との間に位置する複数の線形加速器（Ｌｉｎａｃ）電極とを含む四重極と、
   前記四重極ロッドの出射端の近傍で前記四重極ロッドと同軸方向に位置する出射レンズと、
   前記出射レンズと同軸方向に位置し、前記出射レンズの他側上に位置する破壊的検出器と、
   前記四重極、前記出射レンズ、および前記破壊的検出器と通信するプロセッサであって、
   前記四重極をイオンで充填し、いったん充填されると、前記イオンを冷却するために、前記四重極のガス入口および出口を制御することによって、圧力およびガス流動を前記四重極内に印加することと、
   前記充填および冷却の間、前記イオンを前記四重極内にトラップするために、直流（ＤＣ）電圧および無線周波数（ＲＦ）電圧を前記四重極ロッドに、ＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧を前記複数の線形加速器（Ｌｉｎａｃ）電極に、第１の誘引ＤＣカラー電圧を前記カラー電極に、かつ第１の反発ＤＣ出射レンズ電圧およびＲＦ電圧を前記出射レンズに印加することと、
   前記充填および冷却後、前記イオンをコヒーレントに発振させるために、コヒーレント励起を前記四重極ロッドのうちの少なくとも２つのロッド間に印加することと、
   前記コヒーレント励起が印加された後、前記コヒーレントに発振するイオンを前記出射レンズを通して検出のための前記破壊的検出器に軸方向に吐出するために、前記出射レンズの第１の反発ＤＣ出射レンズ電圧を第２の誘引ＤＣ出射レンズ電圧に変化させ、前記カラー電極の第１の誘引ＤＣカラー電圧を、前記第１の誘引ＤＣカラー電圧よりは前記コヒーレントに発振するイオンに誘引的ではないが前記第２の誘引ＤＣ出射レンズ電圧よりは前記コヒーレントに発振するイオンに誘引的である第２の誘引ＤＣカラー電圧に変化させることと
   を行う、プロセッサと、
   を備える、システム。
2. 前記プロセッサは、前記コヒーレントに発振するイオンが、コヒーレンスの喪失を防止するために十分に高速であるが、高分解能スペクトルを前記コヒーレントに発振するイオンから計算するために十分に長い期間時間にわたって、前記コヒーレントに発振するイオンを前記破壊的検出器に提供するために十分に低速で吐出されるように、前記カラー電極の第１の誘引ＤＣカラー電圧を変化させ、前記出射レンズの第１の反発ＤＣ出射レンズ電圧を変化させる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記プロセッサは、前記四重極のガス入口および出口を制御して、０．５×１０^−５〜５×１０^−５ｔｏｒｒの値において、前記圧力を前記四重極内に印加する、請求項１に記載のシステム。
4. 前記コヒーレント励起は、双極ＤＣ励起パルス電圧を含む、請求項１に記載のシステム。
5. 前記プロセッサは、前記四重極のうちの前記少なくとも２つのロッド間に設置される周波数発生器およびトロイダル変圧器を制御することによって、前記双極ＤＣ励起パルス電圧を前記四重極のうちの前記少なくとも２つのロッドに印加する、請求項４に記載のシステム。
6. 前記プロセッサは、０．５〜５μｓのパルス幅を伴う前記双極ＤＣ励起パルス電圧を印加する、請求項５に記載のシステム。
7. 前記プロセッサは、前記コヒーレントに発振するイオンが、１５〜３０ｍｓの時間期間にわたって、前記出射レンズを通して前記破壊的検出器に吐出されるように、前記カラー電極の第１の誘引ＤＣカラー電圧を変化させ、前記出射レンズの第１の反発ＤＣ出射レンズ電圧を変化させる、請求項１に記載のシステム。
8. 前記充填および冷却の間、正イオンを前記四重極内にトラップするために、前記第１の誘引ＤＣカラー電圧は、前記ＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より負であり、前記第１の反発ＤＣ出射レンズ電圧は、前記ＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より正である、請求項１に記載のシステム。
9. 前記コヒーレント励起が印加された後、前記コヒーレントに発振する正イオンを前記出射レンズを通して検出のための前記破壊的検出器に軸方向に吐出するために、前記第２の誘引ＤＣカラー電圧は、前記第１の誘引ＤＣカラー電圧より負ではないが、依然として、前記ＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より負であり、前記第２の誘引ＤＣ出射レンズ電圧は、前記ＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧と同一である、請求項８に記載のシステム。
10. 前記充填および冷却の間、負イオンを前記四重極内にトラップするために、前記カラー電極の第１の誘引ＤＣカラー電圧は、前記ＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より正であり、前記出射レンズの第１の反発ＤＣ出射レンズ電圧は、前記ＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より負である、請求項１に記載のシステム。
11. 前記コヒーレント励起が印加された後、前記コヒーレントに発振する負イオンを前記出射レンズを通して検出のための前記破壊的検出器に軸方向に吐出するために、前記カラー電極の第２の誘引ＤＣカラー電圧は、前記カラー電極の第１の誘引ＤＣカラー電圧より正ではないが、依然として、前記ＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧より正であり、前記第２の誘引ＤＣ出射レンズ電圧は、前記ＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧と同一である、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記複数の線形加速器（Ｌｉｎａｃ）電極の各Ｌｉｎａｃ電極の半径方向寸法は、前記複数の線形加速器（Ｌｉｎａｃ）電極に印加されるＤＣ電圧によって生成される電場の成分が、前記コヒーレントに発振するイオンを前記四重極ロッドの出射端に向かって軸方向に加速させるように、前記四重極の軸に沿ってテーパ状である、請求項１に記載のシステム。
13. 前記プロセッサはさらに、ある時間期間にわたって、前記コヒーレントに発振するイオンが前記破壊的検出器に衝打するにつれて、前記破壊的検出器によって生成される強度をメモリ内に記録し、フーリエ変換を使用して、前記時間期間にわたって記録された強度を周波数スペクトルに変換し、前記コヒーレントに発振するイオンの質量スペクトルを前記周波数スペクトルから計算する、請求項１に記載のシステム。
14. 線形イオントラップ（ＬＩＴ）四重極を使用した破壊的フーリエ変換質量分析法（ＦＴＭＳ）質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するための方法であって、
    プロセッサを使用して、前記四重極のガス入口および出口を制御することにより、四重極をイオンで充填し、圧力およびガス流動を前記四重極内で印加することによって、前記イオンを冷却することであって、
    前記四重極は、イオンを受容するための入口端およびイオンを吐出するための出射端を有する四重極ロッドと、前記四重極ロッドの中心部分を囲繞するカラー電極と、前記カラー電極と前記出射端との間に位置する複数の線形加速器（Ｌｉｎａｃ）電極とを含み、
    出射レンズが、前記四重極ロッドの出射端の近傍で前記四重極ロッドと同軸方向に位置し、
    破壊的検出器が、前記出射レンズと同軸方向に位置し、前記出射レンズの他側上に位置する、ことと、
    前記プロセッサを使用して、直流（ＤＣ）電圧および無線周波数（ＲＦ）電圧を前記四重極ロッドに、ＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧を前記複数の線形加速器（Ｌｉｎａｃ）電極に、第１の誘引ＤＣカラー電圧を前記カラー電極に、かつ第１の反発ＤＣ出射レンズ電圧およびＲＦ電圧を前記出射レンズに印加することによって、前記充填および冷却の間、前記イオンを前記四重極内にトラップすることと、
    前記プロセッサを使用して、コヒーレント励起を前記四重極ロッドのうちの少なくとも２つのロッド間に印加することによって、前記充填および冷却後、前記イオンをコヒーレントに発振させることと、
    前記プロセッサを使用して、前記出射レンズの第１の反発ＤＣ出射レンズ電圧を第２の誘引ＤＣ出射レンズ電圧に変化させ、前記第１の誘引ＤＣカラー電圧を、前記第１の誘引ＤＣカラー電圧よりは前記コヒーレントに発振するイオンに誘引的ではないが前記第２の誘引ＤＣ出射レンズ電圧よりは前記コヒーレントに発振するイオンに誘引的である第２の誘引ＤＣカラー電圧に変化させることによって、前記コヒーレント励起が印加された後、前記コヒーレントに発振するイオンを前記出射レンズを通して検出のための前記破壊的検出器に軸方向に吐出することと、
    を含む、方法。
15. 非一過性かつ有形のコンピュータ可読記憶媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、そのコンテンツは、線形イオントラップ（ＬＩＴ）四重極を使用した破壊的フーリエ変換質量分析法（ＦＴＭＳ）質量解析のために、イオンをコヒーレントに励起し、吐出するための方法を行うように、プロセッサ上で実行される命令を伴うプログラムを含み、前記方法は、
    システムを提供することであって、前記システムは、１つ以上のソフトウェアモジュールを備え、前記１つ以上のソフトウェアモジュールは、充填および冷却制御モジュールと、励起制御モジュールと、吐出制御モジュールとを備える、ことと、
    前記充填および冷却制御モジュールを使用して、前記四重極のガス入口および出口を制御することにより、四重極をイオンで充填し、圧力およびガス流動を前記四重極内で印加することによって、前記イオンを冷却することであって、
    前記四重極は、イオンを受容するための入口端およびイオンを吐出するための出射端を有する四重極ロッドと、前記四重極ロッドの中心部分を囲繞するカラー電極と、前記カラー電極と前記出射端との間に位置する複数の線形加速器（Ｌｉｎａｃ）電極とを含み、
    出射レンズが、前記四重極ロッドの出射端の近傍で前記四重極ロッドと同軸方向に位置し、
    破壊的検出器が、前記出射レンズと同軸方向に位置し、前記出射レンズの他側上に位置する、ことと、
    前記充填および冷却制御モジュールを使用して、直流（ＤＣ）電圧および無線周波数（ＲＦ）電圧を前記四重極ロッドに、ＤＣ Ｌｉｎａｃ電圧を前記複数の線形加速器（Ｌｉｎａｃ）電極に、第１の誘引ＤＣカラー電圧を前記カラー電極に、かつ第１の反発ＤＣ出射レンズ電圧およびＲＦ電圧を前記出射レンズに印加することによって、前記充填および冷却の間、前記イオンを前記四重極内にトラップすることと、
    前記励起制御モジュールを使用して、コヒーレント励起を前記四重極ロッドのうちの少なくとも２つのロッド間に印加することによって、前記充填および冷却後、前記イオンをコヒーレントに発振させることと、
    前記吐出制御モジュールを使用して、前記出射レンズの第１の反発ＤＣ出射レンズ電圧を第２の誘引ＤＣ出射レンズ電圧に変化させ、前記第１の誘引ＤＣカラー電圧を、前記第１の誘引ＤＣカラー電圧よりは前記コヒーレントに発振するイオンに誘引的ではないが前記第２の誘引ＤＣ出射レンズ電圧よりは前記コヒーレントに発振するイオンに誘引的である第２の誘引ＤＣカラー電圧に変化させることによって、前記コヒーレント励起が印加された後、前記コヒーレントに発振するイオンを前記出射レンズを通して検出のための前記破壊的検出器に軸方向に吐出することと、
    を含む、コンピュータプログラム製品。