JP7416865B2 - 飛行時間型質量分析器に関する改善 - Google Patents
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Description
飛行時間型質量分析計は、第1の電極および第2の電極を含み、第2の電極は、第1の電極との間にイオン飛行経路の一部を画定する距離だけ第1の電極から離隔され、
アセンブリはさらに、第1の電極を支持するための第1の支持部を含み、第1の支持部は、真空チャンバの内面と第1の電極との間に配置され、
第1の支持部は、真空チャンバの内面の少なくとも一部と第1の電極との間の相対的な移動を許容し、
真空チャンバの内面と第1の電極とは、熱的に結合されている、アセンブリが提供される。
第1の電極を含む第1のイオン光学ミラーであって、第1の電極は、ケルビン当たりのm/z比のシフトを有する、第1のイオン光学ミラーと、
第2の電極を含む第2のイオン光学ミラーであって、第2の電極は、ケルビン当たりのm/z比のシフトを有し、第2のイオン光学ミラーは、第1のイオン光学ミラーとの間にイオン飛行経路の一部を画定する距離だけ第1のイオン光学ミラーと離隔されている、第2のイオン光学ミラーと、
第1の接続点において第1の電極に接続され、第2の接続点において第2の電極に接続された、コネクタであって、コネクタは、ケルビン当たりのm/z比のシフトを有し、コネクタは、基準温度において第1の接続点と第2の接続点との間に第1の長さを画定する、コネクタと、を含み、
第1の長さ、第1の接続点および第2の接続点の位置、ならびにコネクタの材料は、第1のイオン光学ミラーおよび第2のイオン光学ミラーの電極におけるケルビン当たりのm/z比のシフトの合計を補償するよう選択される、マルチ反射飛行時間型質量分析器が提供される。
質量分析器を収容するための真空チャンバと、
真空チャンバ内の表面を加熱するように構成されたヒータと、
1つ以上の冷却チャネルであって、1つ以上のチャネルを通して冷却媒体を移送することにより真空チャンバ内の表面を冷却するように構成された、1つ以上の冷却チャネルと、
真空チャンバの外面を囲む断熱材と、を含む装置が提供される。
ヒータを作動させて80~120Kで4~24時間真空チャンバ内の表面を加熱することと、
ヒータを停止することと、
1つ以上のファン/ポンプを作動させて4~12時間冷却チャネルを通る冷却媒体を駆動することと、を含む方法である。
以下に示される表1のデータは、質量分析器がmr-TOF分析器である本発明の第2の態様を利用したアセンブリによって達成された熱補償を示すものである。換言すれば、アセンブリは、コネクタ160を利用する図5および図6に示されたものと同様の構成を含むものであった。この構成においては、以上に説明されたように、分析器は、第1の電極51aを含む第1のイオン光学ミラー50と、第2の電極61bを含む第2のイオン光学ミラー60と、を含む。第2のイオン光学ミラー60は、第1のイオン光学ミラー50との間のイオン飛行経路の一部を画定する距離だけ、第1のイオン光学ミラー50から離隔されている。第1の接続点161において第1の電極51aに接続され、第2の接続点162において第2の電極に接続された、コネクタ160が利用された。第1のイオン光学ミラー50は、第1の複数の電極51を含み、第2のイオン光学ミラー60は、第2の複数の電極61を含む。第1の電極51aは、第1の複数の電極51のうち、第2の複数の電極61から最も遠い電極である。第2の電極61aは、第2の複数の電極61のうち、第1の複数の電極51から最も遠い電極である。第1の複数の電極51の電極は、電極スペーサ140として以上に説明された、これらの間にあるスペーサ140によって分離されている。第2の複数の電極61の電極は、これらの間にあるスペーサ140によって分離されている。表1におけるデータを得るために使用された構成においては、利用された第1のイオン光学ミラー50と第2のイオン光学ミラー60との間の間隔は8mmであった。
Claims (60)
- 真空チャンバおよび飛行時間型質量分析計を含むアセンブリであって、前記飛行時間型質量分析計は、前記真空チャンバ内に収容され、
前記飛行時間型質量分析計は、第1の電極および第2の電極を含み、前記第2の電極は、前記第1の電極との間にイオン飛行経路の一部を画定する距離だけ前記第1の電極から離隔され、
前記アセンブリはさらに、前記第1の電極を支持するための第1の支持部を含み、前記第1の支持部は、前記真空チャンバの内面と前記第1の電極との間に配置され、
前記第1の支持部は、前記真空チャンバの前記内面の少なくとも一部と前記第1の電極との間の相対的な移動を許容するように構成され、
前記真空チャンバの前記内面と前記第1の電極とは、熱的に結合されており、
前記真空チャンバは、1つ以上の可撓性熱伝導体によって前記第1の電極および/または前記第2の電極に熱的に結合されている、アセンブリ。 - 前記アセンブリはさらに、前記第2の電極を支持するための第2の支持部を含み、前記第2の支持部は、前記真空チャンバの前記内面と前記第2の電極との間に配置され、前記第2の支持部は、前記真空チャンバの前記内面の少なくとも一部と前記第2の電極との間の相対的な移動を許容するように構成されている、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記真空チャンバの前記内面と前記第2の電極とは、熱的に結合されている、請求項1に記載のアセンブリ。
- 各可撓性熱伝導体は、1つ以上の熱伝導性ワイヤを含む、請求項1に記載のアセンブリ。
- 各可撓性熱伝導体は、前記可撓性熱伝導体をそれぞれの電極に接続するように構成された第1のマウントと、前記可撓性熱伝導体を前記真空チャンバの前記内面に接続するように構成された第2のマウントと、を含む、請求項4に記載のアセンブリ。
- 前記1つ以上の熱伝導性ワイヤは、前記第1のマウントと前記第2のマウントとの間に延在し、前記第1のマウントおよび前記第2のマウントは熱伝導性である、請求項5に記載のアセンブリ。
- 前記第1のマウントは、前記それぞれの電極から電気的に絶縁されている、請求項5または6に記載のアセンブリ。
- 前記第1のマウントと前記それぞれの電極とを離隔するように構成されたスペーサをさらに含み、前記スペーサは好ましくは、電気絶縁性材料で形成されている、請求項5又は6に記載のアセンブリ。
- 前記それぞれの電極と接触した前記第1のマウントの表面は、電気的に絶縁性である、請求項5又は6に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部は、熱伝導性であり、それにより前記真空チャンバの前記内面を前記それぞれの電極に熱的に結合する、請求項1~6のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部は、前記それぞれの電極を支持するように構成された表面を含み、前記表面が電気的に絶縁性である、請求項1~6のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部は、前記真空チャンバの前記内面の少なくとも一部に対する、前記それぞれの電極の相対的な並進を許容する、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部は、1つ以上の回転可能な要素を含み、各回転可能な要素は、前記それぞれの電極を支持するように構成された曲面を有する、請求項12に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部および/または前記第2の支持部は、熱伝導性であり、それにより前記真空チャンバの前記内面を前記それぞれの電極に熱的に結合する、請求項2に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部および/または前記第2の支持部は、前記それぞれの電極を支持するように構成された表面を含み、前記表面が電気的に絶縁性である、請求項2に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部および/または前記第2の支持部は、前記真空チャンバの前記内面の少なくとも一部に対する、前記それぞれの電極の相対的な並進を許容する、請求項2に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部および/または前記第2の支持部は、1つ以上の回転可能な要素を含み、各回転可能な要素は、前記それぞれの電極を支持するように構成された曲面を有する、請求項2に記載のアセンブリ。
- 各回転可能な要素は、球であり、前記球は、ホルダによって受容され、前記球が前記ホルダに対して回転可能となるようにされ、前記ホルダは、前記真空チャンバの前記内面に結合されている、請求項13又は17に記載のアセンブリ。
- 前記真空チャンバの前記内面は、各回転可能な要素を受容するための相補的な凹部を含む、請求項13又は17に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部と前記第2の支持部は、一体的に形成されている、請求項2、14~17のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部は、潤滑層を含み、前記潤滑層は、電気的に絶縁性である、請求項1~5、12及び13のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部は、低い摩擦係数を有し、かつ電気絶縁性材料で形成された層を含む、請求項1~5、12及び13のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部は、前記真空チャンバの前記内面から前記それぞれの電極を懸架するように構成されている、1本以上のワイヤを含む、請求項1~5、12及び13のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部は、前記真空チャンバの前記内面と前記第1の電極との間に延在する1つ以上のばねを含む、請求項1~5、12及び13のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部および/または前記第2の支持部は、潤滑層を含み、前記潤滑層は、電気的に絶縁性であり、好ましくは、前記第1の支持部は、前記潤滑層の第1の部分であり、前記第2の支持部は、前記潤滑層の第2の部分であり、より好ましくは、前記第1の支持部と前記第2の支持部は、一体的に形成されている、請求項2、14~17のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部および/または前記第2の支持部は、低い摩擦係数を有し、かつ電気絶縁性材料で形成された層を含み、好ましくは、前記第1の支持部は、前記層の第1の部分であり、前記第2の支持部は、前記層の第2の部分であり、より好ましくは、前記第1の支持部と前記第2の支持部は、一体的に形成されている、請求項2、14~17のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部および/または前記第2の支持部は、前記真空チャンバの前記内面から前記それぞれの電極を懸架するように構成されている、1本以上のワイヤを含む、請求項2、14~17のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記第1の支持部は、前記真空チャンバの前記内面と前記第1の電極との間に延在する1つ以上のばねを含み、及び/又は前記第2の支持部は、前記真空チャンバの前記内面と前記第2の電極との間に延在する1つ以上のばねを含む、請求項2、14~17のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記飛行時間型質量分析計は、マルチ反射飛行時間型質量分析計であり、マルチ反射飛行時間型質量分析器は、少なくとも前記第1の電極を含む第1のイオン光学ミラーと、少なくとも前記第2の電極を含む第2のイオン光学ミラーと、を含み、前記第2のイオン光学ミラーは、前記第1のイオン光学ミラーとの間に少なくとも前記イオン飛行経路の一部を画定する距離だけ、前記第1のイオン光学ミラーから離隔されている、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記第1のイオン光学ミラーは、互いから離隔された第1の複数の電極を含み、および/または、前記第2のイオン光学ミラーは、互いから離隔された第2の複数の電極を含む、請求項29に記載のアセンブリ。
- 前記飛行時間型質量分析計は、マルチターン飛行時間型質量分析計であり、マルチターン飛行時間型質量分析器は、少なくとも前記第1の電極を含む第1の静電セクタと、少なくとも前記第2の電極を含む第2の静電セクタと、を含み、前記第2の静電セクタは、前記第1の静電セクタとの間に少なくとも前記イオン飛行経路の一部を画定する距離だけ、前記第1の静電セクタから離隔されている、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記第1の静電セクタは、互いから離隔された第1の複数の電極を含み、および/または、前記第2の静電セクタは、互いから離隔された第2の複数の電極を含み、好ましくは、前記第1の電極は、前記第1の複数の電極のうち前記第2の静電セクタから最も離れた電極であり、および/または、前記第2の電極は、前記第2の複数の電極のうち前記第1の静電セクタから最も離れた電極である、請求項31に記載のアセンブリ。
- 前記第1の電極は、前記第1の複数の電極のうち前記第2のイオン光学ミラーから最も離れた電極であり、前記第2の電極は、前記第2の複数の電極のうち前記第1のイオン光学ミラーから最も離れた電極である、請求項30に記載のアセンブリ。
- 前記第1の電極は、ケルビン当たりのm/z比のシフトを有し、前記第2の電極は、ケルビン当たりのm/z比のシフトを有し、
前記アセンブリはさらに、第1の接続点において前記第1の電極に接続され、かつ第2の接続点において前記第2の電極に接続された、コネクタを含み、前記コネクタは、ケルビン当たりのm/z比のシフトを有し、前記コネクタは、基準温度において前記第1の接続点と前記第2の接続点との間に第1の長さを画定し、
前記第1の長さ、前記第1の接続点および前記第2の接続点の位置、ならびに前記コネクタの材料は、前記第1および前記第2の電極における前記ケルビン当たりのm/z比のシフトの合計を補償するよう選択される、請求項1に記載のアセンブリ。 - マルチ反射飛行時間型質量分析器であって、
第1の電極を含む第1のイオン光学ミラーであって、前記第1の電極は、ケルビン当たりのm/z比のシフトを有する、第1のイオン光学ミラーと、
第2の電極を含む第2のイオン光学ミラーであって、前記第2の電極は、ケルビン当たりのm/z比のシフトを有し、前記第2のイオン光学ミラーは、前記第1のイオン光学ミラーとの間にイオン飛行経路の一部を画定する距離だけ前記第1のイオン光学ミラーと離隔されている、第2のイオン光学ミラーと、
第1の接続点において前記第1の電極に接続され、第2の接続点において前記第2の電極に接続された、コネクタであって、前記コネクタは、ケルビン当たりのm/z比のシフトを有し、前記コネクタは、基準温度において前記第1の接続点と前記第2の接続点との間に第1の長さを画定する、コネクタと、を含み、
前記第1の長さ、前記第1の接続点および前記第2の接続点の位置、ならびに前記コネクタの材料は、前記第1および前記第2のイオン光学ミラーの前記第1および第2の電極における前記ケルビン当たりのm/z比のシフトの合計を補償するよう選択される、マルチ反射飛行時間型質量分析器。 - 前記補償は、前記コネクタならびに前記第1および前記第2のイオン光学ミラーの前記第1および第2の電極の前記ケルビン当たりのm/z比のシフトの合計が、±10ppm/Kより小さくなるような、好ましくは±5ppm/Kより小さくなるような、より好ましくは±3ppm/Kより小さくなるような、さらに好ましくは±2ppm/Kより小さくなるような、最も好ましくは±1ppm/Kより小さくなるようなものである、請求項35に記載のマルチ反射飛行時間型質量分析器。
- 前記第1のイオン光学ミラーは、第1の複数の電極を含み、および/または、前記第2のイオン光学ミラーは、第2の複数の電極を含む、請求項35に記載のマルチ反射飛行時間型質量分析器。
- 前記第1の電極は、前記第1の複数の電極のうち前記第2のイオン光学ミラーから最も離れた電極であり、および/または、前記第2の電極は、前記第2の複数の電極のうち前記第1のイオン光学ミラーから最も離れた電極である、請求項37に記載のマルチ反射飛行時間型質量分析器。
- 前記第1の長さ、前記第1の接続点および前記第2の接続点の位置、ならびに前記コネクタの材料は、前記第1の複数の電極および前記第2の複数の電極のすべての電極の前記ケルビン当たりのm/z比のシフトの合計を補償するよう選択される、請求項37に記載のマルチ反射飛行時間型質量分析器。
- 前記補償は、前記コネクタならびに前記第1の複数の電極および前記第2の複数の電極のすべての電極の前記ケルビン当たりのm/z比のシフトの合計が、±10ppm/Kより小さくなるような、好ましくは±5ppm/Kより小さくなるような、より好ましくは±3ppm/Kより小さくなるような、さらに好ましくは±2ppm/Kより小さくなるような、最も好ましくは±1ppm/Kより小さくなるようなものである、請求項39に記載のマルチ反射飛行時間型質量分析器。
- 前記第1のイオン光学ミラーは、互いから離隔された第1の複数の電極を含み、および/または、前記第2のイオン光学ミラーは、互いから離隔された第2の複数の電極を含み、
前記第1の長さ、前記第1の接続点および前記第2の接続点の位置、ならびに前記コネクタの材料は、前記第1の複数の電極および前記第2の複数の電極のすべての電極の前記ケルビン当たりのm/z比のシフトの合計を補償するよう選択される、請求項35に記載のマルチ反射飛行時間型質量分析器。 - 前記補償は、前記コネクタならびに前記第1および前記第2の電極の前記ケルビン当たりのm/z比のシフトの合計が、±10ppm/Kより小さくなるような、好ましくは±5ppm/Kより小さくなるような、より好ましくは±3ppm/Kより小さくなるような、さらに好ましくは±2ppm/Kより小さくなるような、最も好ましくは±1ppm/Kより小さくなるようなものである、請求項35に記載のマルチ反射飛行時間型質量分析器。
- 前記コネクタの熱膨張係数は、前記第1および第2の電極の熱膨張係数よりも小さく、好ましくは、前記コネクタの熱膨張係数は、前記第1および第2の電極の熱膨張係数の1/2以下であり、より好ましくは、前記コネクタの熱膨張係数は、前記第1および第2の電極の熱膨張係数の1/5以下であり、最も好ましくは、前記コネクタの熱膨張係数は、前記第1および第2の電極の熱膨張係数の1/10以下である、請求項36~40のいずれか一項に記載のマルチ反射飛行時間型質量分析器。
- 前記コネクタの熱膨張係数は、前記第1の複数および第2の複数の電極の熱膨張係数よりも小さく、好ましくは、前記コネクタの熱膨張係数は、前記第1の複数および第2の複数の電極の熱膨張係数の1/2以下であり、より好ましくは、前記コネクタの熱膨張係数は、前記第1の複数および第2の複数の電極の熱膨張係数の1/5以下であり、最も好ましくは、前記コネクタの熱膨張係数は、前記第1の複数および第2の複数の電極の熱膨張係数の1/10以下である、請求項37~40のいずれか一項に記載のマルチ反射飛行時間型質量分析器。
- 前記コネクタは、前記第1の電極の長手方向に対して横方向に延在し、好ましくは、前記コネクタは、前記第1の電極の長手方向に垂直に延在する、請求項35~40のいずれか一項に記載のマルチ反射飛行時間型質量分析器。
- 前記コネクタは、第1のコネクタであり、前記分析器はさらに、第3の接続点において前記第1の電極に接続され、第4の接続点において前記第2の電極に接続された、第2のコネクタを含み、前記第2のコネクタは、前記基準温度において、前記第3の接続点と前記第4の接続点との間の第2の長さを画定し、前記第2のコネクタは、前記第1のコネクタから離隔され、好ましくは、(i)前記第2のコネクタは、前記第1のコネクタに平行である、及び/又は(ii)前記第2のコネクタは、前記第1の電極の長手方向において前記第1のコネクタから離隔されている、及び/又は(iii)前記第2の電極の長手方向は、前記第1の電極の長手方向に対して0~5度の角度をなし、前記第2の長さ、前記第3の接続点および前記第4の接続点の位置、ならびに前記第2のコネクタの材料は、前記第1の電極と前記第2の電極との角度が、前記第1および第2の電極および前記コネクタの熱膨張の後に、±0.01°以内、好ましくは±0.001°以内に維持されるよう選択される、請求項35~40のいずれか一項に記載のマルチ反射飛行時間型質量分析器。
- 前記コネクタは、第1のコネクタであり、前記分析器はさらに、第3の接続点において前記第1の電極に接続され、第4の接続点において前記第2の電極に接続された、第2のコネクタを含み、前記第2のコネクタは、前記基準温度において、前記第3の接続点と前記第4の接続点との間の第2の長さを画定し、前記第2のコネクタは、前記第1のコネクタから離隔され、好ましくは、(i)前記第2のコネクタは、前記第1のコネクタに平行である、及び/又は(ii)前記第2のコネクタは、前記第1の電極の長手方向において前記第1のコネクタから離隔されている、及び/又は(iii)前記第2の電極の長手方向は、前記第1の電極の長手方向に対して0~5度の角度をなし、前記第2の長さ、前記第3の接続点および前記第4の接続点の位置、ならびに前記第2のコネクタの材料は、前記第1の電極と前記第2の電極との角度が、前記第1の複数および第2の複数の電極および前記コネクタの熱膨張の後に、±0.01°以内、好ましくは±0.001°以内に維持されるよう選択される、請求項37~40のいずれか一項に記載のマルチ反射飛行時間型質量分析器。
- 前記アセンブリはさらに、
1つ以上の冷却チャネルであって、前記1つ以上の冷却チャネルは、前記1つ以上の冷却チャネルを通して冷却媒体を移送することにより前記真空チャンバ内の表面を冷却するように構成されている、1つ以上の冷却チャネルと、
前記真空チャンバ内の前記表面を加熱するように構成されたヒータと、
前記真空チャンバの外面を囲む断熱材と、を含む、請求項1に記載のアセンブリ。 - 真空チャンバ内の表面から、前記表面を加熱し続いて冷却することにより、汚染物を除去するため気体放出を行うための装置であって、前記装置は、
質量分析器を収容するための前記真空チャンバと、
前記真空チャンバ内の前記表面を加熱するように構成されたヒータと、
1つ以上の冷却チャネルであって、前記冷却チャネルは、前記1つ以上の冷却チャネルを通して冷却媒体を移送することにより前記真空チャンバ内の前記表面を冷却するように構成されている、1つ以上の冷却チャネルと、
前記真空チャンバの外面を囲む断熱材と、を含み、
好ましくは、前記質量分析器は、請求項1に記載のマルチ反射飛行時間型質量分析器である、装置。 - 前記1つ以上の冷却チャネルは、前記真空チャンバのまわりにおよび/または前記真空チャンバを通って延在する、請求項49に記載の装置。
- 前記ヒータは、前記断熱材と前記真空チャンバの前記外面との間にある、請求項49に記載の装置。
- 前記1つ以上の冷却チャネルは、前記断熱材により囲まれている、請求項49に記載の装置。
- 前記1つ以上の冷却チャネルは、少なくとも部分的に前記真空チャンバを通って、および/または少なくとも部分的に前記真空チャンバの前記外面のまわりに延在する、請求項49に記載の装置。
- 前記冷却チャネルの各々は、入口と出口との間に延在し、好ましくは、前記入口および前記出口は、前記真空チャンバの1つ以上の壁における凹部および/または開口として形成される、請求項49に記載の装置。
- 各冷却チャネルは、前記真空チャンバの壁内の凹部として形成され、好ましくは、各冷却チャネルは、前記真空チャンバの外壁における凹部として形成され、より好ましくは、前記真空チャンバの前記外面において形成された前記凹部は、前記断熱材により被覆されている、請求項49に記載の装置。
- 各冷却チャネルは、前記断熱材の内面内の凹部として形成される、請求項49に記載の装置。
- 好ましくは、各冷却チャネルは、チューブにより形成される、請求項49に記載の装置。
- 前記1つ以上の冷却チャネルの少なくとも1つは、前記1つ以上の冷却チャネルの少なくとも1つを通って流れる冷却媒体を受容するように構成された1つ以上のヒートシンクを含む、請求項49に記載の装置。
- 前記冷却チャネルの少なくとも1つはさらに、前記冷却チャネルを通る前記冷却媒体を駆動するように構成された1つ以上のファンを含む、請求項49に記載の装置。
- 前記ヒータおよび/または前記1つ以上のファンの起動および停止を制御するように構成されたコントローラをさらに含み、好ましくは、前記コントローラは、前記ヒータの停止の後に前記1つ以上のファンを起動するように構成されている、請求項59に記載の装置。
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