JP7092798B2 - 多重反射飛行時間型質量分析器および多重反射飛行時間型質量分析方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2017年5月5日に出願された英国特許出願第1707208.3号の優先権および利益を主張する。参照により本出願の内容全体が本明細書に組み込まれる。
イオン加速器と、
第1の次元(x次元)においてイオンを反射するために配置され、第2の次元(z次元)において延伸された2つのイオンミラーと、
イオン検出器と、を含み、
前記イオン加速器は、イオンが前記第2の次元(z次元)を移動しながら前記第1の次元(x次元)において前記イオンミラー間で繰り返し反射されるように前記イオンを前記第1の次元に対して角度をなして前記イオンミラーのうちの第1のイオンミラー内まで加速するように配置および構成され、
前記イオンは、前記イオン加速器から前記検出器まで移動するときに前記第2の次元(z次元)において空間的に集束されず、
前記質量分析器は、≧5%のデューティーサイクルと、≧20,000の分解能とを有し、前記第1の次元(x次元)における前記2つのイオンミラーの反射点間の距離が≦1000mmであり、前記質量分析器は、前記イオンが前記第2の次元(z次元)において前記イオン加速器から前記検出器までの≦700mmの距離を移動するように構成された、多重反射飛行時間型質量分析器を提供する。
イオン加速器と、
第1の次元(x次元)においてイオンを反射するために配置され、第2の次元(z次元)において延伸された2つのイオンミラーと、
イオン検出器と、を含み、
前記イオン加速器は、イオンが前記第2の次元(z次元)を移動しながら前記イオンが前記第1の次元(x次元)において前記イオンミラー間で繰り返し反射されるように前記イオンを前記第1の次元に対して角度をなして前記イオンミラーのうちの第1のイオンミラー内まで加速するように配置および構成され、
前記イオンは、前記イオンミラーのうちの1つのイオンミラーから前記イオンミラーのうちの他のイオンミラーまでn回通過するように反射され、前記イオンは前記n回のうちの≧60%の間、前記第2の次元(z次元)において空間的に集束されない多重反射飛行時間質量分析器を提供する。
イオン加速器と、
第1の次元(x次元)においてイオンを反射するために配置され、第2の次元(z次元)において延伸された2つのイオンミラーと、
イオン検出器と、を含み、
前記イオン加速器は、イオンが前記第2の次元(z次元)を移動しながら前記第1の次元(x次元)において前記イオンが前記イオンミラー間で繰り返し反射されるように、前記イオンを、角度をなして前記イオンミラーのうちの第1のイオンミラー内まで加速するように配置および構成された、多重反射飛行時間型質量分析器を提供する。
イオン加速器と、
第1の次元(x次元)においてイオンを反射するために配置され、第2の次元(z次元)において延伸された2つのイオンミラーと、
イオン検出器と、を含み、
前記イオン加速器は、イオンが前記第2の次元(z次元)を移動しながら前記イオンが前記第1の次元(x次元)において前記イオンミラー間で繰り返し反射されるように前記イオンを前記第1の次元に対して角度をなして前記イオンミラーのうちの第1のイオンミラー内まで加速するように配置および構成され、
前記イオンは、前記イオン加速器から前記検出器まで移動するときに前記第2の次元(z次元)において空間的に集束されず、
前記質量分析器は、≧5%のデューティーサイクルと、≧20,000の分解能とを有し、前記第1の次元(x次元)における前記2つのイオンミラーの反射点間の距離が≦1000mmであり、前記質量分析器は、前記イオンが前記第2の次元(z次元)において前記イオン加速器から前記検出器までの≦700mmの距離を移動するように構成された、多重反射飛行時間型質量分析器を提供する。
上式で、Dはイオンパケットがイオン加速器によって直角方向に加速されるときのイオンパケットの第2の次元(z次元)における長さ(すなわち、イオン加速器の直交加速領域の第2の次元における長さ)であり、Lは、第2の次元における、イオン加速器の直交加速領域の中心からイオン検出器の検出領域の中心までの距離であり、(m/z)は分析するイオンの質量対電荷比であり、(m/z)maxは分析したい対象の最大質量対電荷比である。
イオン加速器と、
第1の次元(x次元)においてイオンを反射するために配置され、第2の次元(z次元)において延伸された2つのイオンミラーと、
イオン検出器と、を含み、
前記イオン加速器は、イオンが前記第2の次元(z次元)を移動しながら前記第1の次元(x次元)において前記イオンミラー間で繰り返し反射されるように前記第1の次元に対して角度をなして前記イオンを前記イオンミラーのうちの第1のイオンミラー内まで加速するように配置および構成され、
前記イオンは、前記イオンミラーのうちの1つのイオンミラーから前記イオンミラーのうちの他のイオンミラーまでn回通過するように反射され、前記イオンは前記n回のうちの≧60%の間、前記第2の次元(z次元)において空間的に集束されない多重反射飛行時間型質量分析器を提供する。
本発明の前記第1の態様に関して記載されている質量分析器を設けることと、
イオンが前記第2の次元(z次元)を移動しながら前記第1の次元(x次元)において前記イオンミラー間で繰り返し反射されるように前記第1の次元に対して角度をなして前記イオンミラーのうちの第1のイオンミラー内まで前記イオンを加速させるように、前記イオン加速器を制御することと、を含み、前記第1の次元(x次元)における前記2つのイオンミラーの反射点間の距離が≦1000mmであり、前記イオンは前記第2の次元(z次元)において前記イオン加速器から前記検出器まで≦700mmの距離を移動し、前記イオンは前記イオン加速器から前記検出器まで移動するときに前記第2の次元(z次元)において空間的に集束されず、 前記イオンは、前記検出器によって検出され、≧5%のデューティーサイクルおよび≧20,000の分解能で飛行時間型質量分析される飛行時間型質量分析方法も提供する。
本発明の前記第2の態様に関して記載されている質量分析器を設けることと、
イオンが前記第2の次元(z次元)を移動しながら前記第1の次元(x次元)において前記イオンミラー間で繰り返し反射されるように前記第1の次元に対して角度をなして前記イオンミラーのうちの第1のイオンミラー内まで前記イオンを加速させるように、前記イオン加速器を制御することと、を含み、
前記イオンは、前記イオンミラーのうちの1つのイオンミラーから前記イオンミラーのうちの他のイオンミラーまでn回通過するように反射され、前記イオンは前記n回のうちの≧60%の間、前記第2の次元(z次元)において空間的に集束されない飛行時間型質量分析方法も提供する。
Claims (26)
- 多重反射飛行時間型質量分析器であって、
イオン加速器と、
第1の次元(x次元)においてイオンを反射するために配置され、第2の次元(z次元)において延伸された2つのイオンミラーと、
イオン検出器と、を含み、
前記イオン加速器は、イオンが前記第2の次元(z次元)を移動しながら前記第1の次元(x次元)において前記イオンミラー間で繰り返し反射されるように前記イオンを前記第1の次元に対して角度をなして前記イオンミラーのうちの第1のイオンミラー内まで加速するように配置および構成され、
前記イオンは、前記イオン加速器から前記イオン検出器まで移動するときに前記第2の次元(z次元)において空間的に集束されず、
前記質量分析器は、≧5%のデューティーサイクルと、≧20,000の分解能とを有し、前記第1の次元(x次元)における前記2つのイオンミラーの反射点間の距離が≦800mmであり、前記質量分析器は、前記イオンが前記第2の次元(z次元)において前記イオン加速器から前記イオン検出器までの≦700mmの距離を移動するように構成され、
前記イオン加速器と、前記イオンミラーと、前記イオン検出器とは、前記イオンが前記イオン加速器から前記イオン検出器まで移動しながら前記イオンミラーによって13回以下反射されるように配置および構成されており、並びに、
(i)前記質量分析器は、イオンを前記イオン加速器内に誘導するためのイオンガイドに結合され、且つ、前記質量分析器は、前記イオンガイドを加熱するためのヒータを含み、及び/または、(ii)前記質量分析器は、前記イオン加速器の電極を加熱するためのヒータを含む、
多重反射飛行時間型質量分析器。 - 各ミラーは、イオンの一次飛行時間集束が、前記第1の次元に対して直角な面(y-z面)における前記イオンの位置とは実質的に独立しているように配置および構成された少なくとも4つの電極を有する、請求項1に記載の質量分析器。
- 前記質量分析器は前記イオンを前記イオン加速器に供給するためのイオン源に結合され、前記イオン源は、前記イオン加速器が前記第2の次元(z次元)を移動する前記イオン源からのイオンを受け取るように配置された、請求項1または2に記載の質量分析器。
- 前記質量分析器は≧10%のデューティーサイクルを有する、請求項1ないし3のいずれかに記載の質量分析器。
- 前記質量分析器は、前記イオンが前記第2の次元(z次元)において前記イオン加速器から前記イオン検出器までの第1の距離を移動するように構成され、前記イオン加速器は、前記第2の次元(z次元)において初期長を有するイオンのパケットをパルス送出するように構成され、前記第1の距離と初期長とは、前記質量分析器が≧5%のデューティーサイクルを有するようになされた、請求項1ないし4のいずれかに記載の質量分析器。
- 前記質量分析器は≧30,000の分解能を有する、請求項1ないし5のいずれかに記載の質量分析器。
- 前記第2の次元(z次元)における前記イオン加速器から前記イオン検出器までの距離は、≦650mm、≦600mm、≦550mm、≦500mm、≦480mm、≦460mm、≦440mm、≦420mm、≦400mm、≦380mm、≦360mm、≦340mm、≦320mm、≦300mm、≦280mm、≦260mm、≦240mm、≦220mm、または≦200mmのうちの1つであり、および/または、
前記第2の次元(z次元)における前記イオン加速器から前記イオン検出器までの前記距離は、≧100mm、≧120mm、≧140mm、≧160mm、≧180mm、≧200mm、≧220mm、240mm、≧260mm、≧280mm、≧300mm、≧320mm、≧340mm、≧360mm、≧380mm、または、≧400mm≧のうちの1つである、請求項1ないし6のいずれかに記載の質量分析器。 - 前記第1の次元(x次元)における前記2つのイオンミラーの反射点間の距離は、≦750mm、≦700mm、≦650mm、≦600mm、550mm、≦500mm、≦450mm、または≦400mmであり、および/または、
前記第1の次元(x次元)における前記2つのイオンミラーの反射点間の距離は、≧350mm、≧360mm、≧380mm、≧400mm、≧450mm、≧500mm、≧550mm、≧600mm、≧650mm、≧700mm、または≧750mmである、請求項1ないし7のいずれかに記載の質量分析器。 - 前記イオン加速器と、前記イオンミラーと、前記イオン検出器とは、前記イオンが前記イオン加速器から前記イオン検出器まで移動しながら前記イオンミラーによってx回反射されるように配置および構成され、
xは、≧2、≧3、≧4、≧5、≧6、≧7、≧8、≧9、≧10、または≧11であり、および/または、
xは、≦12、≦11、≦10、≦9、≦8、≦7、≦6、≦5、≦4、≦3、または≦2であり、および/または、
xは3ないし10であるか、xは4ないし9であるか、xは5ないし10であるか、xは3ないし6であるか、xは4ないし5であるか、または、xは5ないし6である、請求項1ないし8のいずれかに記載の質量分析器。 - 前記イオンは、前記第2の次元(z次元)において前記イオン加速器から前記イオン検出器までの100mmと400mmの間の距離を移動し、
前記第1の次元(x次元)における前記イオンミラーの反射点間の距離は、300mmと700mmの間であり、
前記イオンは前記イオン加速器から前記イオン検出器まで移動しながら前記イオンミラーによって3回と6回の間の回数反射される、請求項1ないし9のいずれかに記載の質量分析器。 - イオンが、前記第2の次元(z次元)において、≦140eV、≦120eV、≦100eV、≦90eV、≦80eV、≦70eV、≦60eV、≦50eV、≦40eV、≦30eV、≦20eV、または≦10eVのエネルギーで移動し、および/または、
イオンが、第2の次元(z次元)において、≧120eV、≧100eV、≧90eV、≧80eV、≧70eV、≧60eV、≧50eV、≧40eV、≧30eV、≧20eV、または≧10eVのエネルギーで移動する、請求項1ないし10のいずれかに記載の質量分析器。 - 前記イオン加速器は、前記イオンを加速するためにyV/mmの電界を発生するように構成され、
yは、≧700、≧650、≧600、≧580、≧560、≧540、≧520、≧500、≧480、≧460、≧440、≧420、≧400、≧380、≧360、≧340、≧320、≧300、≧280、≧260、≧240、≧220、または≧200であり、および/または、
yは、≦700、≦650、≦600、≦580、≦560、≦540、≦520、≦500、≦480、≦460、≦440、≦420、≦400、≦380、≦360、≦340、≦320、≦300、≦280、≦260、≦240、≦220、または≦200である、請求項1ないし11のいずれかに記載の質量分析器。 - 前記イオンが前記イオンミラー間で反射されるときに実質的に電界のない領域を通って移動するように、前記イオンミラー間に実質的に電界のない前記領域が配置された、請求項1ないし12のいずれかに記載の質量分析器。
- 前記イオンは、実質的に電界のない前記領域にあるときに運動エネルギーEを有し、
Eは、≧1keV、≧2keV、≧3keV、≧4keV、≧5keV、≧6keV、≧7keV、≧8keV、≧9keV、10keV、≧11keV、≧12keV、≧13keV、≧14keV、または≧15keVであり、および/または、
Eは、≦15keV、≦14keV、≦13keV、≦12keV、≦11keV、≦10keV、≦9keV、≦8keV、≦7keV、≦6keV、または≦5keV、および/または、5keVと10keVの間である、請求項13に記載の質量分析器。 - 前記イオンガイドおよび/または前記イオン加速器を、≧100℃、≧110℃、≧120℃、≧130℃、≧140℃、または≧150℃の温度に加熱するように配置および構成されたヒータを含む、請求項1ないし14のいずれかに記載の質量分析器。
- 前記イオン加速器はグリッドレスイオン加速器である、請求項1ないし15のいずれかに記載の質量分析器。
- 前記質量分析器は、前記イオン加速器に向かって通過する前記イオンをコリメートするためのスリットコリメータに結合され、前記コリメータは、前記第1の次元(x次元)においてイオンをコリメートするように構成された、請求項1ないし16のいずれかに記載の質量分析器。
- 前記質量分析器は、前記第1の次元(x次元)および/または、前記第1および第2の次元の両方に対して直角な次元(y次元)において前記イオン加速器に向かって通過する前記イオンのビームを拡大するように配置および構成されたイオン光学系に結合されている、請求項1ないし17のいずれかに記載の質量分析器。
- 前記質量分析器は、前記イオンが前記イオン加速器に入射する前に前記イオンを空間的に、または質量対電荷比またはイオン移動度に応じて、第2の次元(z次元)において分離するためのイオン分離器に結合されている、請求項1ないし18のいずれかに記載の質量分析器。
- 多重反射飛行時間型質量分析器であって、
イオン加速器と、
第1の次元(x次元)においてイオンを反射するために配置され、第2の次元(z次元)において延伸された2つのイオンミラーと、
イオン検出器と、を含み、
前記イオン加速器は、イオンが前記第2の次元(z次元)を移動しながら前記第1の次元(x次元)において前記イオンミラー間で繰り返し反射されるように前記第1の次元において前記イオンを前記第1の次元に対して角度をなして前記イオンミラーのうちの第1のイオンミラー内まで加速するように配置および構成され、
前記イオンは、前記イオンミラーのうちの1つのイオンミラーから前記イオンミラーのうちの他のイオンミラーまでn回通過するように反射され、前記イオンは前記n回のうちの≧60%の間、周期的レンズにより前記第2の次元(z次元)において空間的に集束されず、
前記2つのイオンミラーの反射点間の距離が≦800mmであり、前記イオン加速器と、前記イオンミラーと、前記イオン検出器とは、前記イオンが前記イオン加速器から前記イオン検出器まで移動しながら前記イオンミラーによって13回以下反射されるように配置および構成されており、並びに、
(i)前記質量分析器は、イオンを前記イオン加速器内に誘導するためのイオンガイドに結合され、且つ、前記質量分析器は、前記イオンガイドを加熱するためのヒータを含み、及び/または、(ii)前記質量分析器は、前記イオン加速器の電極を加熱するためのヒータを含む、
多重反射飛行時間型質量分析器。 - 前記イオンは、前記n回のうちの≧65%、≧70%、≧75%、≧80%、≧85%、≧90%、または≧95%の間、周期的レンズによって第2の次元(z次元)において空間的に集束されない、請求項20に記載の質量分析器。
- 前記質量分析器は≧5%のデューティーサイクルを有する、請求項20または21に記載の質量分析器。
- 前記質量分析器は≧20,000の分解能を有する、請求項20、21または22に記載の質量分析器。
- 前記質量分析器は、前記イオンが前記第2の次元(z次元)において前記イオン加速器から前記イオン検出器までの≦700mmの距離を移動するように構成された、請求項20ないし23のいずれか一項に記載の質量分析器。
- 飛行時間型質量分析方法であって、
請求項1ないし19のいずれか一項に記載の質量分析器を設けることと、
イオンが前記第2の次元(z次元)を移動しながら前記イオンが前記第1の次元(x次元)において前記イオンミラー間で繰り返し反射されるように前記イオンを前記第1の次元に対して角度をなして前記イオンミラーのうちの第1のイオンミラー内まで加速させるように、前記イオン加速器を制御することと、を含み、前記第1の次元(x次元)における前記2つのイオンミラーの反射点間の距離が≦800mmであり、前記イオンは前記第2の次元(z次元)において前記イオン加速器から前記イオン検出器までの≦700mmの距離を移動し、前記イオンは前記イオン加速器から前記イオン検出器まで移動するときに前記第2の次元(z次元)において空間的に集束されず、
前記イオンは、前記イオン検出器によって検出され、≧5%のデューティーサイクルおよび≧20,000の分解能で飛行時間型質量分析される飛行時間型質量分析方法。 - 飛行時間型質量分析方法であって、
請求項20ないし24のいずれか一項に記載の質量分析器を設けることと、
イオンが前記第2の次元(z次元)を移動しながら前記第1の次元(x次元)において前記イオンミラー間で繰り返し反射されるように前記イオンを前記第1の次元に対して角度をなして前記イオンミラーのうちの第1のイオンミラー内まで加速させるように、前記イオン加速器を制御することと、を含み、
前記イオンは、前記イオンミラーのうちの1つのイオンミラーから前記イオンミラーのうちの他のイオンミラーまでn回数通過するように反射され、前記イオンは前記n回のうちの≧60%の間、周期的レンズによって前記第2の次元(z次元)において空間的に集束されない飛行時間型質量分析方法。
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