JP7323946B2 - 電荷検出器を較正または再設定する装置および方法 - Google Patents
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Description
[0001] 本願は、2018年6月4日に出願された米国仮特許出願第62/680,272号の権利および優先権を主張し、2019年1月11日に出願された国際特許出願第PCT/US2019/013284号の一部継続出願である。これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。
[0002] 本開示は、一般的には、電荷検出機器(instrument)に関し、更に特定すれば、このような機器の較正装置および方法に関する。
[0069] 以下の例は、3つの具体的な用途を例示するために提示されるものである。1つでは、電荷検出シリンダCD上にそれぞれ正味の電荷を堆積または分与する電荷注入プロセスの一部として自由電荷28を選択的に生成するために、電荷生成器CGを制御する。1つでは、電荷検出シリンダ上に電荷を選択的に誘発する電荷誘発プロセスの一部として、電荷生成器CGを制御する。1つでは、荷電粒子の質量および電荷を測定するELITの通常動作中に電荷検出信号上に高周波電荷を選択的に誘発し、検出された高周波電荷を処理し、それによって提供される情報を使用して、電荷プリアンプの利得におけるあらゆるドリフトを経時的に補償するために、電荷プリアンプ較正プロセスの一部として、電荷生成器CGを制御する。尚、これらの用途は一例として提示されるに過ぎず、本明細書において説明する概念を限定するように理解しては絶対にならないことは理解されよう。
Claims (15)
- 利得ドリフト補償を含む電荷検出質量分光分析計(CDMS)であって、
第1および第2イオン・ミラー間に配置された電荷検出シリンダを有する静電線形イオン・トラップ(ELIT)と、
前記ELITにイオンを供給するように構成されたイオン源と、
高周波電荷を生成する電荷生成器と、
前記電荷検出シリンダに結合された入力と、前記電荷検出シリンダ上に誘発された電荷に対応する電荷検出信号を生成するように構成された出力とを有する電荷感応プリアンプと、
プロセッサと、
を備え、前記プロセッサが、(a)前記電荷生成器を制御して、前記電荷検出シリンダ上に高周波電荷を誘発し、(b)前記第1および第2イオン・ミラーの動作を制御して、前記イオン源からのイオンを内部に捕捉し、その後前記捕捉されたイオンが前記電荷検出シリンダを通過し対応する電荷をその上に誘発する毎に、前記第1および第2イオン・ミラー間で、前記捕捉されたイオンを前後に発振させ、(c)前記電荷感応プリアンプによって生成された前記電荷検出信号を処理して(i)前記電荷生成器によって前記電荷検出シリンダ上に誘発された前記高周波電荷に基づく関数として利得係数を判定し、(ii)前記電荷検出信号において、前記捕捉されたイオンが前記電荷検出シリンダを通過することによって前記電荷検出シリンダ上に誘発された電荷に起因する部分の振幅を、前記利得係数の関数として修正するように構成される、CDMS。 - 請求項1記載のCDMSにおいて、前記プロセッサが、
前記電荷感応プリアンプによって生成された前記電荷検出信号を処理して、上記(b)の前に、前記電荷生成器によって前記電荷検出シリンダ上に誘発された前記高周波電荷の集合体の基本周波数の平均振幅を判定し、
前記捕捉されたイオンが前記電荷検出シリンダを通過することによって前記電荷検出シリンダ上に誘発された電荷の新たな検出毎に、前記集合体に、前記電荷検出シリンダ上に誘発された最新の高周波電荷を追加し、前記集合体から、前記電荷検出シリンダ上に誘発された最も古い高周波電荷を削除することによって、前記電荷生成器によって前記電荷検出シリンダ上に誘発された前記高周波電荷の集合体を連続的に更新し、前記高周波電荷の更新された集合体の基本周波数の新たな平均振幅を判定し、
前記利得係数を前記平均および前記新たな平均の関数として判定する
ように構成される、CDMS。 - 請求項2記載のCDMSであって、更に、前記プロセッサならびに前記第1および第2イオン・ミラーに動作可能に結合され、その内部にイオン透過電界またはイオン反射電界を選択的に確立するための電圧を生成するように構成された少なくとも1つの電圧源を備え、
前記イオン透過電界が、前記第1および第2イオン・ミラーのそれぞれ1つを通過するイオンを、前記第1および第2イオン・ミラーの各々ならびに前記電荷検出シリンダを中央で通過する長手方向軸に向けて収束させるように構成され、
前記イオン反射電界が、前記電荷検出シリンダから前記第1および第2イオン・ミラーのそれぞれ1つに入射するイオンを、停止させ、逆方向に前記電荷検出シリンダを通り前記第1および第2イオン・ミラーの他方に向けて加速させつつ、前記イオンを前記長手方向軸に向けて収束させるようにも構成され、
前記プロセッサが、前記第1および第2イオン・ミラーの動作を制御して、前記イオン源からのイオンを内部に捕捉するように構成され、最初に、前記少なくとも1つの電圧源を制御して、前記イオン源によって供給されたイオンが、前記第1イオン・ミラーに定められたイオン入射アパーチャを通って前記ELITに入射するように、少なくとも前記第1イオン・ミラー内に前記イオン透過電界を確立し、次いで前記少なくとも1つの電圧源を制御して、前記第1および第2イオン・ミラー内に前記イオン反射電界を確立することによって、前記イオンを前記ELIT内に捕捉し、前記捕捉されたイオンが前記電荷検出シリンダを通過し対応する電荷をその上に誘発する毎に、前記第1および第2イオン・ミラー間で前記捕捉されたイオンを前後に発振させ、
前記プロセッサが、前記電荷生成器を制御して、前記イオンが前記電荷検出シリンダを繰り返し通過するに連れて、前記電荷検出シリンダ上に前記高周波電荷を継続的に誘発するように構成される、CDMS。 - 請求項1から3までのいずれか1項記載のCDMSであって、更に、メモリを備え、前記プロセッサが、前記電荷検出信号を前記電荷感応プリアンプから受け取り、前記受け取った電荷検出信号を、前記イオンが既定の回数または既定の時間期間だけ前記第1および第2イオン・ミラー間で前後に発振するイオン測定イベントの期間にわたって前記メモリに記録するように構成され、
前記プロセッサが、前記記録した電荷検出信号を処理して、イオン電荷値と、イオン質量電荷比およびイオン質量の内少なくとも1つとを判定するように構成される、CDMS。 - 請求項4記載のCDMSにおいて、前記プロセッサが、前記第1および第2イオン・ミラーの少なくとも1つを制御して、前記イオン測定イベントの後に、前記捕捉されたイオンを前記ELITから出射させ、その後、前記第1および第2イオン・ミラーの少なくとも1つを制御して、他のイオンを前記ELIT内に捕捉し、前記他のイオンが前記電荷検出シリンダを通過する毎に、前後に発振させるように構成される、CDMS。
- 請求項3記載のCDMSにおいて、前記プロセッサが、前記少なくとも1つの電圧源を制御して、前記捕捉されたイオンが、前記第1ミラーに定められたイオン入射アパーチャを通過し、または前記第2イオン・ミラーに定められたイオン出射アパーチャを通過して前記ELITから出射するように、前記イオン透過電界を前記第1および第2イオン・ミラーの少なくとも1つに確立することによって、前記捕捉されたイオンを前記ELITから出射させるように、前記第1および第2イオン・ミラーの少なくとも1つを制御するように構成される、CDMS。
- 請求項5または6記載のCDMSにおいて、前記プロセッサが、(1)前記第1および第2イオン・ミラーを制御して、イオンを前記ELITに捕捉し、前記捕捉されたイオンを、イオン測定イベントの期間中前記第1および第2イオン・ミラー間を前後に発振させ、続いて(2)前記第1および第2イオン・ミラーの少なくとも1つを制御して、前記捕捉されたイオンを前記ELITから出射させ、(3)連続イオン測定イベントの回数だけ上記(1)および上記(2)を繰り返させ、
前記プロセッサが、前記電荷生成器を制御して、(4)少なくとも上記(1)および上記(2)の間、前記電荷検出シリンダ上に前記高周波電荷を継続的に誘発し、(5)それぞれの捕捉されたイオンが前記電荷検出シリンダを通過することによって前記電荷検出シリンダ上に誘発される電荷の新たな検出毎に、新たな利得係数を判定し、(6)前記電荷検出信号の内、前記それぞれの捕捉されたイオンが電荷検出シリンダを通過する毎に前記電荷検出シリンダ上に誘発される電荷に起因する部分の振幅を、それぞれの新たな利得係数の関数として修正するように構成される、CDMS。 - 請求項1から7までのいずれか1項記載のCDMSにおいて、前記電荷生成器が、
前記電荷検出シリンダから離間されたアンテナと、
前記アンテナに動作可能に結合された電圧源または電流源と、
を備え、
前記プロセッサが、前記電圧源または電流源を制御して、選択された電圧または電流を前記アンテナに高周波数で印加するように構成され、
前記アンテナが、前記選択された電圧または電流に応答して、前記アンテナと前記電荷検出シリンダとの間に対応する高周波電界を確立し、前記電荷検出シリンダ上に前記高周波電荷を誘発する、CDMS。 - イオン分離のためのシステムであって、
請求項1から8までのいずれか1項記載のCDMSであって、前記イオン源が試料からイオンを生成するように構成される、CDMSと、
前記生成されたイオンを、少なくとも1つの分子特性の関数として分離するように構成された少なくとも1つのイオン分離機器と、
を備え、
前記少なくとも1つのイオン分離機器から出射したイオンが前記ELITに供給される、システム。 - 請求項9記載のシステムにおいて、前記電荷検出シリンダ中を移動するイオンによって費やされる時間と、1回の完全な発振サイクル中に前記第1および第2イオン・ミラーならびに前記電荷検出シリンダの組み合わせを横断するイオンによって費やされる総時間との比率に対応する、約50%のデューティ・サイクルで、前記ELITの内部に捕捉されたイオンが、前記第1および第2イオン・ミラー間で前記電荷検出シリンダ中を前後に発振するように、前記ELITが構成および制御される、システム。
- 請求項9または10記載のシステムにおいて、前記ELITが前記イオン源および前記プロセッサに動作可能に結合され、前記ELITが、2つ以上のELIT領域を有するELITアレイを含み、
前記プロセッサが、前記ELITアレイを制御して、前記2つ以上のELIT領域の各々において単一イオンを捕捉するように構成される、システム。 - 請求項9または10記載のシステムであって、前記プロセッサに動作可能に結合されたELITアレイを含み、前記ELITアレイが2つ以上のELITを有し、
前記プロセッサが、前記ELITアレイを制御して、前記2つ以上のELITの各々において単一イオンを捕捉するように構成される、システム。 - 請求項9から12までのいずれか1項記載のシステムであって、更に、前記イオン源と前記少なくとも1つのイオン分離機器との間に位置付けられた少なくとも1つのイオン処理機器を備え、
前記イオン源と前記少なくとも1つのイオン分離機器との間に位置付けられた前記少なくとも1つのイオン処理機器が、イオンを収集または格納する少なくとも1つの機器と、分子特性にしたがってイオンをフィルタリングする少なくとも1つの機器と、イオンを解離させる少なくとも1つの機器と、イオン荷電状態を正規化または移す少なくとも1つの機器との内の1つまたは任意の組み合わせを含む、システム。 - 請求項9から13までのいずれか1項記載のシステムであって、更に、前記少なくとも1つのイオン分離機器と前記ELITとの間に位置付けられた少なくとも1つのイオン処理機器を備え、
前記少なくとも1つのイオン分離機器と前記ELITとの間に位置付けられた前記少なくとも1つのイオン処理機器が、イオンを収集または格納する少なくとも1つの機器と、分子特性にしたがってイオンをフィルタリングする少なくとも1つの機器と、イオンを解離させる少なくとも1つの機器と、イオン荷電状態を正規化または移す少なくとも1つの機器との内の1つまたは任意の組み合わせを含む、システム。 - イオン分離のためのシステムであって、
試料からイオンを生成するように構成されたイオン源と、
前記生成されたイオンを質量電荷比の関数として分離するように構成された第1質量分光分析計と、
前記第1質量分光分析計から出射したイオンを受け取るように位置付けられ、前記第1質量分光分析計から出射したイオンを解離させるように構成されたイオン解離ステージと、
前記イオン解離ステージから出射した解離イオンを、質量電荷比の関数として分離するように構成された第2質量分光分析計と、
請求項1から8までのいずれか1項記載のCDMSであって、前記CDMSが前記第1質量分光分析計および前記イオン解離ステージのいずれかから出射したイオンを受け取ることができるように、前記イオン解離ステージと並列に結合される、CDMSと、
を備え、
前記第1質量分光分析計から出射した先駆イオンの質量が、前記CDMSを使用して測定され、閾値質量未満の質量値を有する先駆イオンの解離イオンとの質量電荷比が、前記第2質量分光分析計を使用して測定され、前記閾値質量以上の質量値を有する先駆イオンの解離イオンとの質量電荷比および電荷値が、前記CDMSを使用して測定される、システム。
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