JP7171638B2 - 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。
ビリティに従って時間的または空間的に分散させるための第1の電場を含む。装置は、さらに、分散されたイオンパケットを、より狭いピークのより少数のトラッピング領域内に再グループ化または併合するための第2の断続的な進行波を含む。一実施形態では、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を変えることによってより狭いピーク領域内に併合される。
にデバイスに印加される一定または可変の電場を含む。装置は、さらに、はるかに大きなピーク強度およびS/Nの最終分離を生じさせるように、部分的な分離による空間電荷効果の減少後に適用される、イオンを狭化または圧縮するための追加のイオンコンプレッサを含む。
態も含むことが明らかとなろう。したがって、この説明は、例示的であり限定的ではないとみなされるべきである。本発明は、様々な変形形態および代替構造が可能であるが、開示された特定の形態に本発明を限定する意図はなく、逆に本発明は、特許請求の範囲において定められた本発明の趣旨および範囲に入る全ての変形形態、代替構造および均等物を包含すると理解されたい。
期分布についての半値全幅(FWHM)は、約16mmであった。
Claims (26)
- イオン操作装置であって:
複数のイオンを含むイオンパケットを受け取り、該複数のイオンを、各々のピーク幅を有する1つ以上の第1領域イオンサブパケットに分離する進行波電場を生成するよう構成された第1領域;
該第1領域とは別の第2領域であって、
該1つ以上の第1領域イオンサブパケットのうちの第1のイオンサブパケットであって、該イオンパケットの複数のイオンのうちの第1の部分を含む第1のイオンサブパケットを受け取り、
第1の伝播方向に沿って進行する進行波電場であって、受け取った該第1のイオンサブパケットを該第1の伝播方向に沿って誘導し、該第1のイオンサブパケットから圧縮されたイオンサブパケットを生成するよう構成された、該第1の伝播方向に沿って変化する区間を有する進行波電場を生成する、
よう構成された第2領域、
を含む、装置。 - 前記進行波電場は、前記第2領域の第1サブ領域から該第2領域の第2サブ領域に進行し、該進行波電場の変化するデューティサイクルが、該第1サブ領域における第1のデューティサイクルから該第2サブ領域における第2のデューティサイクルに変化する、請求項1に記載のイオン操作装置。
- 前記第1のデューティサイクルから前記第2のデューティサイクルへのデューティサイクルの変化が、前記第1サブ領域における前記第1のイオンサブパケットから前記第2サブ領域における前記圧縮されたイオンサブパケットを生成するよう構成される、請求項2に記載のイオン操作装置。
- 前記第2領域がさらに、前記1つ以上の第1領域イオンサブパケットのうちの第2のイオンサブパケットであって、前記イオンパケットの複数のイオンのうちの第2の部分を含む第2のサブパケットを受け取り、該第2のイオンサブパケットを前記圧縮されたイオンサブパケットに併合するよう構成される、請求項2に記載のイオン操作装置。
- 前記第1のイオンサブパケットが第1の時間的期間を有し、前記第2のイオンサブパケットが第2の時間的期間を有し、前記圧縮されたイオンサブパケットが第3の時間的期間を有する、請求項4に記載のイオン操作装置。
- 前記第3の時間的期間が、前記第1の時間的期間よりも小さい、請求項5に記載のイオン操作装置。
- 前記第1のイオンサブパケットが第1の空間的パルス長を有し、前記第2のイオンサブパケットが第2の空間的パルス長を有し、前記圧縮されたイオンサブパケットが第3の空間的パルス長を有する、請求項4に記載のイオン操作装置。
- 前記第3の空間的パルス長が、前記第1の空間的パルス長よりも小さい、請求項7に記載のイオン操作装置。
- 前記進行波電場が、前記第1サブ領域と第2サブ領域の間の境界で前記第1のデューティサイクルから第2のデューティサイクルに変化する、請求項2に記載のイオン操作装置。
- 前記第1領域におけるイオンパケットの第2の伝播方向が、前記第2領域における前記受け取られた第1のイオンサブパケットの前記第1の伝播方向に対して直交する、請求項1に記載のイオン操作装置。
- 前記第1領域におけるイオンパケットの第2の伝播方向が、前記第2領域における前記受け取られた第1のイオンサブパケットの前記第1の伝播方向に対して平行である、請求項1に記載のイオン操作装置。
- 前記第1領域におけるイオンパケットの第2の伝播方向と、前記第2領域における前記受け取られた第1のイオンサブパケットの前記第1の伝播方向が、互いに対して0度~359度の間の任意の角度で位置合わせされる、請求項1に記載のイオン操作装置。
- 前記第1のイオンサブパケットから生成された前記圧縮されたイオンサブパケットが、変化するデューティサイクルに基づき、該第1のイオンサブパケットよりも狭いピーク幅を有する、請求項1に記載のイオン操作装置。
- 前記第1の伝播方向に沿って進行する進行波電場が、変化するデューティサイクルを有する、請求項1に記載のイオン操作装置。
- イオン操作装置の第1領域によって、複数のイオンを含むイオンパケットを受け取る工程、
該第1領域において、該複数のイオンを、各々のピーク幅を有する1つ以上の第1領域イオンサブパケットに分離するよう構成された進行波電場を生成する工程、
該イオン操作装置の第2領域によって、該1つ以上の第1領域イオンサブパケットのうちの第1のイオンサブパケットを受け取る工程であって、該第1のイオンサブパケットが、該イオンパケットの複数のイオンのうちの第1部分を含み、該第2領域が該第1領域と別である、工程、
該第2領域において、第1の伝播方向に沿って進行する進行波電場を生成する工程であって、該進行波電場が、受け取った該第1のイオンサブパケットを該第1の伝播方向に沿って誘導し、該第1のイオンサブパケットから圧縮されたイオンサブパケットを生成するよう構成された、該第1の伝播方向に沿って変化する区間を有する、工程、
を含む、方法。 - 前記進行波電場は、前記第2領域の第1サブ領域から該第2領域の第2サブ領域に進行し、該進行波電場の変化するデューティサイクルが、該第1サブ領域における第1のデューティサイクルから該第2サブ領域における第2のデューティサイクルに変化する、請求項15に記載の方法。
- 前記第1のデューティサイクルから前記第2のデューティサイクルへのデューティサイクルの変化が、前記第1サブ領域における前記第1のイオンサブパケットから前記第2サブ領域における前記圧縮されたイオンサブパケットを生成するよう構成される、請求項16に記載の方法。
- 前記第2領域によって、前記1つ以上の第1領域イオンサブパケットのうちの第2のイオンサブパケットを受け取る工程であって、該第2のイオンサブパケットが、前記イオンパケットの複数のイオンのうちの第2の部分を含む工程、および
該第2のイオンサブパケットを前記圧縮されたイオンサブパケットに併合する工程、
をさらに含む、請求項16に記載の方法。 - 前記第1のイオンサブパケットが第1の時間的期間を有し、前記第2のイオンサブパケットが第2の時間的期間を有し、前記圧縮されたイオンサブパケットが第3の時間的期間を有する、請求項18に記載の方法。
- 前記第1のイオンサブパケットが第1の空間的パルス長を有し、前記第2のイオンサブパケットが第2の空間的パルス長を有し、前記圧縮されたイオンサブパケットが第3の空間的パルス長を有する、請求項18に記載の方法。
- 前記第1領域におけるイオンパケットの第2の伝播方向が、前記第2領域における前記受け取られた第1のイオンサブパケットの前記第1の伝播方向に対して直交する、請求項15に記載の方法。
- 前記第1領域におけるイオンパケットの第2の伝播方向が、前記第2領域における前記受け取られた第1のイオンサブパケットの前記第1の伝播方向に対して平行である、請求項15に記載の方法。
- 前記第1のイオンサブパケットから生成された前記圧縮されたイオンサブパケットが、変化するデューティサイクルに基づき、該第1のイオンサブパケットよりも狭いピーク幅を有する、請求項15に記載の方法。
- 前記第1の伝播方向に沿って進行する進行波電場が、変化するデューティサイクルを有する、請求項15に記載の方法。
- イオン操作装置であって:
複数のイオンを含むイオンパケットを受け取るよう構成された、第1領域;
第1領域とは別の第2領域であって、
該イオンパケットの複数のイオンのうちの第1の部分を含む第1のイオンサブパケットを受け取り、
第1の伝播方向に沿って進行する進行波電場であって、受け取った該第1のイオンサブパケットを該第1の伝播方向に沿って誘導し、該第1のイオンサブパケットから圧縮されたイオンサブパケットを生成するよう構成された、該第1の伝播方向に沿って変化する区間を有する進行波電場を生成する、
よう構成された第2領域、
を含み、
該進行波電場は、該第2領域の第1サブ領域から該第2領域の第2サブ領域に進行し、該進行波電場の変化するデューティサイクルが、該第1サブ領域における第1のデューティサイクルから該第2サブ領域における第2のデューティサイクルに変化し、
該第2領域がさらに、該イオンパケットの複数のイオンパケットのうちの第2の部分を含む第2のイオンサブパケットを受け取り、該第2のイオンサブパケットを該圧縮されたイオンサブパケットに併合するよう構成される、
イオン操作装置。 - 前記第1の伝播方向に沿って進行する進行波電場が、変化するデューティサイクルを有する、請求項25に記載のイオン操作装置。
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