KR20210035103A

KR20210035103A - 실시간 분석 및 신호 최적화를 통한 전하 검출 질량 분광분석법

Info

Publication number: KR20210035103A
Application number: KR1020207038036A
Authority: KR
Inventors: 마틴 에프 재롤드; 벤자민 이 드레이퍼
Original assignee: 더 트러스티즈 오브 인디애나 유니버시티
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2021-03-31
Also published as: JP7306727B2; AU2019281714A1; EP4376051A2; CA3100838A1; WO2019236140A1; EP3803951B1; JP2021527301A; AU2019281714B2; CN112673451B; US20220230866A1; US11682545B2; CN112673451A; US20210210332A1; EP4376051A3; EP3803951A1; US11315780B2

Abstract

전하 검출 질량 분광분석계는, 정전기 선형 이온 트랩(ELIT) 또는 오르비트랩, ELIT 또는 오르비트랩으로 이온을 공급하기 위한 이온 소스, ELIT 또는 오르비트랩에 동작 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 증폭기, ELIT 또는 오르비트랩에 그리고 증폭기(들)에 커플링되는 프로세서, 및 이온 소스에 의해 공급되는 단일의 이온을 내부에 가두려고 시도하는 트래핑 이벤트의 일부로서 ELIT 또는 오르비트랩을 제어하도록, 트래핑 이벤트의 지속 기간에 걸쳐 증폭기(들)에 의해 생성되는 출력 신호에 기초하여 이온 측정 정보를 기록하도록, 측정 정보에 기초하여, ELIT 또는 오르비트랩의 제어가 단일의 이온을 가두는 것으로 귀결되었는지, 어떠한 이온도 가두지 않는 것으로 귀결되었는지 또는 다수의 이온을 가두는 것으로 귀결되었는지의 여부를 결정하도록, 그리고 트래핑 이벤트 동안 단일의 이온이 가두어지는 경우에만 측정 정보로부터 이온 질량 또는 질량 대 전하 비율을 계산하도록 프로그래밍되는 프로세서를 포함할 수도 있다.

Description

실시간 분석 및 신호 최적화를 통한 전하 검출 질량 분광분석법

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 2018년 6월 4일자로 출원된 미국 특허 가출원 일련번호 제62/680,245호의 이익 및 그에 대한 우선권을 주장하는데, 이 특허의 개시는 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합된다.

정부의 권리

본 발명은 국립 과학 재단이 수여하는 CHE1531823 하에서의 정부의 지원으로 만들어졌다. 미국 정부는 본 발명에 대한 소정의 권리를 가지고 있다.

기술 분야

본 개시는 일반적으로 전하 검출 질량 분광분석법 기기(charge detection mass spectrometry instrument)에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 그러한 기기를 사용하여 질량 및 전하 측정을 수행하는 것에 관한 것이다.

질량 분광분석법(Mass Spectrometry)은 이온 질량 및 전하에 따라 재료의 기체 이온을 분리하는 것에 의해 재료의 화학적 성분의 식별을 제공한다. 그러한 분리된 이온의 질량을 결정하기 위한 다양한 기기 및 기술이 개발되었으며, 하나의 그러한 기술은 전하 검출 질량 분광분석법(charge detection mass spectrometry; CDMS)으로 알려져 있다. CDMS에서, 각각의 이온에 대한 이온 질량은, 통상적으로 "m/z"로 지칭되는 측정된 이온 질량 대 전하 비율 및 측정된 이온 전하의 함수로서 개별적으로 결정된다.

초기 CDMS 검출기를 사용한 m/z 및 전하 측정에서의 높은 레벨의 불확실성은, 이온이 전하 검출 실린더를 통해 왔다갔다(back and forth) 발진하도록 만들어지는 정전기 선형 이온 트랩(electrostatic linear ion trap; ELIT) 검출기의 개발로 이어졌다. 그러한 전하 검출 실린더를 통한 이온의 다수의 통과는 각각의 이온에 대한 다중 측정을 제공하고, 전하 측정에서의 불확실성은 n^1/2로 감소한다는 것이 나타났는데, 여기서 n은 전하 측정의 횟수이다.

CDMS가 종래에는 각각의 이온에 대해 질량이 직접적으로 결정되는 단일 입자 접근법이기 때문에, 단일의 이온이 가두어지고(trapped) ELIT 내에서 발진하도록 만들어진다. 그러나, 단일 이온 트래핑 이벤트(single-ion trapping event)에 대한 조건은 엄격하게 제한되는데, 유입하는 이온 신호 강도가 너무 낮으면 대부분의 이온 트래핑 이벤트가 비어 있을 것이고 유입하는 이온 신호 강도가 너무 높으면 다수의 이온이 가두어질 것이기 때문이다. 또한, 종래의 CDMS 시스템에서 각각의 이온에 대해 수집되는 측정치의 분석이 수집 시간보다 훨씬 더 오래 걸리기 때문에, 분석 프로세스는 오프라인에서; 예를 들면, 밤새 또는 이온 측정 및 수집 프로세스로부터 벗어난 어떤 다른 시간에 통상적으로 발생한다. 결과적으로, 이온 측정이 이루어지고 훨씬 이후까지는 이온 트래핑 이벤트가 비어 있는지 또는 다수의 이온을 포함하는지의 여부가 통상적으로 알려지지 않는다. 따라서, 그러한 CDMS 시스템 및 기술에서 개선을 추구하는 것이 바람직하다.

본 개시는 첨부된 청구범위에서 기재되는 피쳐 중 하나 이상, 및/또는 다음의 피쳐 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 하나의 양태에서, 전하 검출 질량 분광분석계(charge detection mass spectrometer)는, 정전기 선형 이온 트랩(ELIT) 또는 오르비트랩(orbitrap), ELIT 또는 오르비트랩에 이온을 공급하도록 구성되는 이온 소스, ELIT 또는 오르비트랩에 동작 가능하게(operatively) 커플링되는 입력을 구비하는 적어도 하나의 증폭기, ELIT 또는 오르비트랩에 그리고 적어도 하나의 증폭기의 출력에 동작 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 프로세서, 및 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 프로세서로 하여금, (i) 이온 소스에 의해 공급되는 단일의 이온을 내부에 가두려고 시도하도록 이온 트래핑 이벤트의 일부로서 ELIT 또는 오르비트랩을 제어하게 하는, (ii) 이온 트래핑 이벤트의 지속 기간 동안 적어도 하나의 증폭기에 의해 생성되는 출력 신호에 기초하여 이온 측정 정보를 기록하게 하는, (iii) 기록된 이온 측정 정보에 기초하여, ELIT 또는 오르비트랩의 제어가 내부에 단일의 이온을 가두는 것으로 귀결되었는지, 어떠한 이온도 가두지 않는 것으로 귀결되었는지 또는 다수의 이온을 가두는 것으로 귀결되었는지 여부를 결정하게 하는, 그리고 (iv) 트래핑 이벤트 동안 ELIT 또는 오르비트랩에 단일의 이온이 가두어진 경우에만 기록된 이온 측정 정보에 기초하여 이온 질량 및 이온 질량 대 전하 비율 중 적어도 하나를 계산하게 하는 명령어를 내부에 저장한 적어도 하나의 메모리를 포함할 수도 있다.

다른 양태에서, 정전기 선형 이온 트랩(ELIT) 또는 오르비트랩, ELIT 또는 오르비트랩에 이온을 공급하도록 구성되는 이온 소스, 및 ELIT 또는 오르비트랩에 동작 가능하게 커플링되는 입력을 구비하는 적어도 하나의 증폭기를 포함하는 전하 검출 질량 분광분석계를 동작시키기 위한 방법이 제공된다. 방법은: 프로세서를 사용하여, 이온 소스에 의해 공급되는 단일의 이온을 내부에 가두려고 시도하도록 이온 트래핑 이벤트의 일부로서 ELIT 또는 오르비트랩을 제어하는 것, 프로세서를 사용하여, 이온 트래핑 이벤트의 지속 기간에 걸쳐 적어도 하나의 증폭기에 의해 생성되는 출력 신호에 기초하여 이온 측정 정보를 기록하는 것, 기록된 이온 측정 정보에 기초하여, ELIT 또는 오르비트랩의 제어가 내부에 단일의 이온을 가두는 것으로 귀결되었는지, 어떠한 이온도 가두지 않는 것으로 귀결되었는지 또는 다수의 이온을 가두는 것으로 귀결되었는지의 여부를 프로세서를 사용하여 결정하는 것, 및 트래핑 이벤트 동안 단일의 이온이 ELIT 또는 오르비트랩에 가두어지는 경우에만 기록된 이온 측정 정보에 기초하여 이온 질량 및 이온 질량 대 전하 비율 중 적어도 하나를 계산하는 것을 포함할 수도 있다.

또 다른 양태에서, 전하 검출 질량 분광분석계는, 전기 선형 이온 트랩(ELIT) 또는 오르비트랩, ELIT 또는 오르비트랩에 이온을 공급하도록 구성되는 이온 소스, ELIT 또는 오르비트랩의 동작을 제어하기 위한 수단, ELIT 또는 오르비트랩에 그리고 ELIT 또는 오르비트랩을 제어하기 위한 수단에 동작 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 프로세서, 적어도 하나의 프로세서에 커플링되는 디스플레이 모니터, 및 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 프로세서로 하여금, (i) 제어 그래픽 유저 인터페이스(graphic user interface; GUI) 애플리케이션을 실행하게 하는, (ii) 디스플레이 모니터 상에 제어 GUI 애플리케이션의 제어 GUI - 제어 GUI는 ELIT 또는 오르비트랩의 적어도 하나의 대응하는 동작 파라미터에 대한 적어도 하나의 선택 가능한 GUI 엘리먼트를 포함함 - 를 생성하게 하는, (iii) 제어 GUI와의 유저 상호 작용을 통해, 적어도 하나의 선택 가능한 GUI 엘리먼트의 선택에 대응하는 제1 유저 커맨드를 수신하게 하는, 그리고 (iv) 제1 유저 커맨드의 수신에 응답하여 ELIT 또는 오르비트랩의 적어도 하나의 대응하는 동작 파라미터를 제어하도록 ELIT 또는 오르비트랩의 동작을 제어하기 위한 수단을 제어하게 하는 명령어를 내부에 저장한 적어도 하나의 메모리를 포함할 수도 있다.

여전히 다른 양태에서, 전하 검출 질량 분광분석계는, 정전기 선형 이온 트랩(ELIT) 또는 오르비트랩, ELIT 또는 오르비트랩에 이온을 공급하도록 구성되는 이온 소스, 이온 소스와 ELIT 또는 오르비트랩 사이에서 배치되는 이온 강도 또는 흐름 제어 장치, ELIT 또는 오르비트랩에 그리고 이온 강도 또는 흐름 제어 장치에 동작 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 프로세서, 및 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 프로세서로 하여금, (i) 이온 소스로부터의 단일의 이온을 내부에 가두려고 시도하도록 다수의 연속하는 트래핑 이벤트의 각각의 일부로서 ELIT 또는 오르비트랩을 제어하게 하는, (ii) 다수의 연속하는 트래핑 이벤트의 각각에 대해, 트래핑 이벤트가 ELIT 또는 오르비트랩에서 단일의 이온을 가두었는지, 이온을 가두지 않았는지 또는 다수의 이온을 가두었는지의 여부를 결정하게 하는, 그리고 (iii) 다수의 연속하는 트래핑 이벤트의 과정 동안, 단일 이온 트래핑 이벤트의 발생을 최대화하기 위해 단일 이온 트래핑 이벤트의 발생에 비해 이온 트래핑 없음 이벤트(no ion trapping event) 및 다중 이온 트래핑 이벤트(multiple ion trapping event)의 발생을 최소화하는 방식으로 이온 소스로부터 ELIT 또는 오르비트랩으로의 이온의 강도 또는 흐름을 제어하도록 이온 강도 또는 흐름 제어 장치를 선택적으로 제어하게 하는 명령어를 내부에 저장한 적어도 하나의 메모리를 포함할 수도 있다.

또 다른 양태에서, 전하 검출 질량 분광분석계는, 정전기 선형 이온 트랩(ELIT) 또는 오르비트랩, ELIT 또는 오르비트랩에 이온을 공급하도록 구성되는 이온 소스, ELIT 또는 오르비트랩에 동작 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 증폭기, 이온 소스와 ELIT 또는 오르비트랩 사이에서 배치되는 질량 대 전하 필터, ELIT 또는 오르비트랩에 그리고 적어도 하나의 증폭기에 동작 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 프로세서, 및 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 프로세서로 하여금, (i) 오로지, 선택된 질량 대 전하 비율 또는 질량 대 전하 비율의 범위 내의 이온으로 하여금, 이온 소스로부터 ELIT 또는 오르비트랩 안으로 흐르게 하도록 질량 대 전하 필터를 제어하게 하는, (ii) 질량 대 전하 필터에 의해 공급되는 단일의 이온을 내부에 가두려고 시도하도록 다수의 연속하는 트래핑 이벤트의 각각의 일부로서 ELIT 또는 오르비트랩을 제어하게 하는, (iii) 다수의 연속하는 트래핑 이벤트의 각각에 대해, 트래핑 이벤트의 지속 기간에 걸쳐 적어도 하나의 증폭기에 의해 생성되는 이온 측정 정보로부터, 트래핑 이벤트가 단일 이온 트래핑 이벤트인지, 이온 트래핑 없음 이벤트(no ion trapping event)인지 또는 다중 이온 트래핑 이벤트인지의 여부를 결정하게 하는, 그리고 (iv) 다수의 연속하는 트래핑 이벤트의 각각에 대해, 이온 트래핑 이벤트가 단일 이온 트래핑 이벤트인 것으로 결정되는 경우에만 이온 측정 정보로부터 이온 질량 및 이온 질량 대 전하 비율 중 적어도 하나의 형태로 이온 분포 정보를 계산하게 하는 - 계산된 이온 분포 정보는 선택된 질량 대 전하 비율을 갖는 또는 선택된 질량 대 전하 비율 범위 내의 이온에 대해서만 정보를 포함함 - 명령어를 내부에 저장한 적어도 하나의 메모리를 포함할 수도 있다.

여전히 또 다른 양태에서, 이온을 분리하기 위한 시스템은, 샘플로부터 이온을 생성하도록 구성되는 이온 소스, 생성된 이온을, 질량 대 전하 비율의 함수로서 분리하도록 구성되는 제1 질량 분광분석계, 제1 질량 분광분석계를 빠져나가는 이온을 수용하도록 배치되며 제1 질량 분광분석계를 빠져나가는 이온을 해리하도록 구성되는 이온 해리 스테이지(ion dissociation stage), 이온 해리 스테이지를 빠져나가는 해리된 이온을 질량 대 전하 비율의 함수로서 분리하도록 구성되는 제2 질량 분광분석계, 및 전하 검출 질량 분광분석계(CDMS)가 제1 질량 분광분석계 및 이온 해리 스테이지 중 어느 하나를 빠져나가는 이온을 수용할 수 있도록 이온 해리 스테이지와 병렬로 커플링되는 상기 설명된 양태 중 임의의 하나 이상의 조합의 CDMS를 포함할 수도 있는데, 제1 질량 분광분석계를 빠져나가는 프리커서 이온(precursor ion)의 질량은 CDMS를 사용하여 측정되고, 임계 질량 미만의 질량 값을 갖는 프리커서 이온의 해리된 이온의 질량 대 전하 비율은 제2 질량 분광분석계를 사용하여 측정되고, 임계 질량 이상의 질량 값을 갖는 프리커서 이온의 해리된 이온의 질량 대 전하 비율 및 전하 값은 CDMS를 사용하여 측정된다.

도 1은 제어 및 측정 컴포넌트가 커플링된 정전기 선형 이온 트랩(ELIT)의 실시형태를 포함하는 CDMS 시스템의 단순화된 다이어그램이다.
도 2a는, M1의 미러 전극이 내부에서 이온 투과 전기장(ion transmission electric field)을 생성하도록 제어되는 도 1에서 예시되는 ELIT의 이온 미러(M1)의 확대도이다.
도 2b는, M2의 미러 전극이 내부에서 이온 반사 전기장(ion reflection electric field)을 생성하도록 제어되는 도 1에서 예시되는 ELIT의 이온 미러(M2)의 확대도이다.
도 3은 도 1에서 예시되는 프로세서의 실시형태의 단순화된 다이어그램이다.
도 4a 내지 도 4c는 ELIT 내에서 적어도 하나의 이온을 포획하기 위한 그리고 이온(들)으로 하여금 이온 미러 사이 사이에서 그리고 전하 검출 실린더를 통해 왔다갔다 발진하게 하여 다중 전하 검출 이벤트를 측정하고 기록하기 위한 이온 미러 및 전하 생성기의 순차적 제어 및 동작을 설명하는 도 1의 ELIT의 단순화된 다이어그램이다.
도 5는 이온 측정 이벤트 데이터가 CDMS 기기에 의해 생성될 때 그것을 실시간으로 분석하기 위한 프로세스의 실시형태의 단순화된 플로우차트이다.
도 6a는 도 1의 CDMS 기기의 유저에 의한 실시간 가상 제어를 위한 그래픽 유저 인터페이스의 실시형태의 개략적인 예시이다.
도 6b는 CDMS 기기에 의해 생성되는 이온 측정 이벤트 데이터의 실시간 분석으로부터 유래하는 출력 데이터의 예시적인 콜렉션의 개략적인 예시이다.
도 6c는, 이온 측정 이벤트 데이터가 CDMS 기기에 의해 생성될 때 그것의 실시간 분석으로부터 유래하는 출력 데이터로부터 구성되고 있는 히스토그램의 실시간 스냅샷이다.
도 7a는, 도 1 및 도 3에서 예시되는 것과 유사한, 그리고 ELIT에 의한 단일 이온 트래핑 이벤트를 최적화하기 위해 이온 유입구 상태(ion inlet condition)를 제어하기 위한 이온 소스와 ELIT 사이에서 개재되는 장치의 실시형태를 포함하는 CDMS 시스템의 단순화된 다이어그램이다.
도 7b는 도 7a에서 예시되는 장치의 가변 어퍼쳐 디스크 형성 부분(variable aperture disk forming part)의 단순화된 다이어그램이다.
도 8은 도 1 및 도 3에서 예시되는 것과 유사한, 그리고 이온 소스와 ELIT 사이에서 개재되는 질량 필터의 실시형태를 포함하는 CDMS 시스템의 단순화된 다이어그램이다.
도 9a는 예시적인 생물학적 샘플의 도 1의 CDMS에 의해 생성되는 완전한 질량 스펙트럼의 플롯이다.
도 9b는 도 9a의 완전한 질량 스펙트럼을 생성하기 위해 사용되는 동일한 샘플에 대한 도 8의 CDMS에 의해 생성되는 질량 스펙트럼의 플롯인데, 여기서 완전한 질량 스펙트럼의 명시된 범위 내의 질량을 갖는 이온은 ELIT에 의한 분석 이전에 질량 필터에 의해 제거된다.
도 10a는, ELIT의 상류의 이온 소스의 일부를 형성할 수도 있는 및/또는 ELIT를 빠져나가는 이온(들)을 추가로 프로세싱하기 위해 ELIT의 하류에 배치될 수도 있는 예시적인 이온 프로세싱 기기를 도시하는, 도 1, 도 7a 및 도 7b 및 도 8의 CDMS 기기 중 임의의 것을 포함하는 이온 분리 기기의 실시형태의 단순화된 블록도이다.
도 10b는, 종래의 이온 프로세싱 기기를 본원에서 예시되고 설명되는 CDMS 시스템의 실시형태 중 임의의 것과 결합하는 예시적인 구현예를 도시하는, 도 1, 도 7a 및 도 7b 및 도 8의 CDMS 기기 중 임의의 것을 포함하는 이온 분리 기기의 다른 실시형태의 단순화된 블록도이다.

본 개시의 원리에 대한 이해를 촉진하는 목적을 위해, 이제, 첨부의 도면에서 도시되는 다수의 예시적인 실시형태에 대한 참조가 이루어질 것이며, 그들을 설명하기 위해 특정한 언어가 사용될 것이다.

본 개시는 이온 전하, 질량 대 전하 및 질량을 측정하고 결정하기 위한 정전기 선형 이온 트랩(ELIT)을 포함하는 전하 검출 질량 분광분석계(CDMS)의 동작을 실시간으로 제어하기 위한 장치 및 기술에 관한 것이다. 본 개시의 목적을 위해, 어구 "전하 검출 이벤트"는 전하 검출기를 통해 한 번 통과하는 이온에 의해 ELIT의 전하 검출기 상에서 유도되는 전하의 검출로서 정의되고, 어구 "이온 측정 이벤트"는 선택된 횟수 또는 선택된 시간 기간 동안 전하 검출기를 통해 왔다갔다하는 이온의 발진으로부터 유래하는 전하 검출 이벤트의 콜렉션(collection)으로서 정의된다. 전하 검출기를 통해 왔다갔다하는 이온의 발진이 ELIT 내에서의 이온의 제어된 트래핑(trapping)으로부터 유래하기 때문에, 하기에서 상세하게 설명될 바와 같이, 어구 "이온 측정 이벤트"는, 대안적으로, 본원에서 "이온 트래핑 이벤트" 또는 단순히 "트래핑 이벤트"로서 또한 지칭될 수도 있고, 어구 "이온 측정 이벤트", "이온 트래핑 이벤트", "트래핑 이벤트" 및 이들의 변형어는 서로 동의어인 것으로 이해될 것이다.

이제 도 1을 참조하면, 제어 및 측정 컴포넌트가 커플링된 정전기 선형 이온 트랩(ELIT)(14)의 실시형태를 포함하는 CDMS 시스템(10)이 도시되어 있다. 예시된 실시형태에서, CDMS 시스템(10)은 ELIT(14)의 유입구(inlet)에 동작 가능하게 커플링되는 이온 소스(12)를 포함한다. 도 10a와 관련하여 추가로 설명될 바와 같이, 이온 소스(12)는, 예시적으로, 샘플로부터 이온을 생성하기 위한 임의의 종래의 디바이스 또는 장치를 포함하고, 하나 이상의 분자 특성에 따라 이온의 전하 상태를 분리, 수집, 필터링, 단편화(fragmenting) 및/또는 정규화 또는 시프팅하기 위한 하나 이상의 디바이스 및/또는 기기를 더 포함할 수도 있다. 어떤 식으로든 제한하는 것으로 간주되어서는 안되는 하나의 예시적인 예로서, 이온 소스(12)는, 종래의 질량 분광분석계의 유입구에 커플링되는, 종래의 전기 분무 이온화 소스(electrospray ionization source), 매트릭스 지원 레이저 탈착 이온화(matrix-assisted laser desorption ionization; MALDI) 소스 또는 등등을 포함할 수도 있다. 질량 분광분석계는, 예를 들면, 비행 시간(time-of-flight; TOF) 질량 분광분석계, 리플렉트론(reflectron) 질량 분광분석계, 푸리에 변환 이온 사이클로트론 공명(Fourier transform ion cyclotron resonance; FTICR) 질량 분광분석계, 4 극자(quadrupole) 질량 분광분석계, 삼중 4 극자(triple quadrupole) 질량 분광분석계, 자기 섹터 질량 분광분석계, 또는 등등을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지는 않는 임의의 종래의 설계를 가질 수도 있다. 임의의 경우에, 질량 분광분석계의 이온 유출구(outlet)는 ELIT(14)의 이온 유입구에 동작 가능하게 커플링된다. 이온이 생성되는 샘플은 임의의 생물학적 또는 다른 재료일 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, CDMS 시스템(10)은 ELIT(14) 대신 또는 그에 추가하여 오르비트랩(orbitrap)을 포함할 수도 있다.

예시된 실시형태에서, ELIT(14)는, 예시적으로, 접지 챔버 또는 실린더(ground chamber 또는 ground cylinder; GC)에 의해 둘러싸이는 그리고 양단에 각각 배치되는 대향하는 이온 미러(M1, M2)에 동작 가능하게 커플링되는 전하 검출기(charge detector; CD)를 포함한다. 이온 미러(M1)는 이온 소스(12)와 전하 검출기(CD)의 하나의 단부 사이에서 동작 가능하게 배치되고, 이온 미러(M2)는 전하 검출기(CD)의 반대 단부에서 동작 가능하게 배치된다. 각각의 이온 미러(M1, M2)는 그 안에서 각각의 이온 미러 영역(R1, R2)을 정의한다. 이온 미러(M1, M2)의 영역(R1, R2), 전하 검출기(CD), 및 전하 검출기(CD)와 이온 미러(M1, M2) 사이의 공간은, 하기에서 더욱 상세하게 설명될 바와 같이, ELIT(14)를 통과하고 이온 미러(M1, M2) 사이에 있는 이상적인 이온 이동 경로를 예시적으로 나타내는 중심에서(centrally) 관통하는 길이 방향 축(longitudinal axis; 20)을 함께 정의한다.

예시된 실시형태에서, 전압 소스(V1, V2)는 이온 미러(M1, M2)에 전기적으로 각각 연결된다. 각각의 전압 소스(V1, V2)는, 예시적으로, 다수인 N 개의 프로그래밍 가능한 또는 제어 가능한 전압을 선택적으로 생성하도록 제어될 수도 있는 또는 프로그래밍될 수도 있는 하나 이상의 스위칭 가능 DC 전압 소스를 포함하는데, 여기서 N은 임의의 양의 정수일 수도 있다. 그러한 전압의 예시적인 예는, 하기에서 상세하게 설명될 바와 같이, 이온 미러(M1, M2)의 각각의 두 개의 상이한 동작 모드 중 하나를 확립하기 위해 도 2a 및 도 2b와 관련하여 하기에서 설명될 것이다. 임의의 경우에, 이온은, ELIT(14) 내에서, 전압 소스(V1, V2)에 의해 선택적으로 확립되는 전기장의 영향 하에서 전하 검출기(CD) 및 이온 미러(M1, M2)를 중심에서 통과하여 연장되는 길이 방향 축(20)에 가깝게 이동한다.

전압 소스(V1, V2)는, 예시적으로, 프로세서(16)에 의해 실행될 때, 프로세서(16)로 하여금, 각각의 이온 미러(M1, M2)의 영역(R1, R2) 내에서, 이온 투과 전기장 및 이온 반사 전기장(ion transmission field; TEF, ion reflection electric field; REF)을 선택적으로 각각 확립하기 위한 소망되는 DC 출력 전압을 생성하도록 전압 소스(V1, V2)를 제어하게 하는 명령어를 내부에 저장한 메모리(18)를 포함하는 종래의 프로세서(16)에 다수인 P 개의 신호 경로에 의해 전기적으로 연결되어 도시된다. P는 임의의 양의 정수일 수도 있다. 몇몇 대안적인 실시형태에서, 전압 소스(V1, V2) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 하나 이상의 일정한 출력 전압을 선택적으로 생성하도록 프로그래밍 가능할 수도 있다. 다른 대안적인 실시형태에서, 전압 소스(V1, V2) 중 하나 또는 둘 모두는 임의의 소망되는 형상의 하나 이상의 시간에 따라 변하는(time-varying) 출력 전압을 생성하도록 구성될 수도 있다. 대안적인 실시형태에서, 더 많은 또는 더 적은 전압 소스가 미러(M1, M2)에 전기적으로 연결될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.

전하 검출기(CD)는, 예시적으로, 전하 감지 전치 증폭기(charge sensitive preamplifier; CP)의 신호 입력에 전기적으로 연결되는 전기적으로 전도성인 실린더 형태로 제공되며, 전하 전치 증폭기(charge preamplifier; CP)의 신호 출력은 프로세서(16)에 전기적으로 연결된다. 전압 소스(V1, V2)는, 예시적으로, 하기에서 상세하게 설명되는 바와 같이, ELIT(14)에 진입하는 이온을 선택적으로 가두고, 가두어진 이온이 전하 검출기(CD)를 반복적으로 통과하도록 가두어진 이온으로 하여금 내부에서 이온 미러(M1, M2) 사이에서 왔다갔다 발진하게 하는 방식으로 제어된다. 이온이 ELIT(14) 내에 가두어지고 이온 미러(M1, M2) 사이에서 왔다갔다 발진하는 상태에서, 전하 전치 증폭기(CP)는, 예시적으로, 이온이 이온 미러(M1, M2) 사이에서 전하 검출 실린더(CD)를 통과할 때 전하 검출 실린더(CD) 상에서 유도되는 전하(CH)를 검출하고, 그에 대응하여 전하 검출 신호(charge detection signal; CHD)를 생성하기 위해 종래의 방식으로 동작 가능하다. 전하 검출 신호(CHD)는, 예시적으로, 발진 주기 값의 형태로 기록되고, 이와 관련하여, 각각의 발진 주기 값은 단일의, 각각의 전하 검출 이벤트에 대한 이온 측정 정보를 나타낸다. 복수의 그러한 발진 주기 값은 각각의 이온 측정 이벤트 동안(즉, 이온 트래핑 이벤트 동안) 가두어진 이온에 대해 측정 및 기록되고, 이온 측정 이벤트에 대한 결과적으로 나타나는 복수의 기록된 발진 주기 값, 즉 기록된 이온 측정 정보의 콜렉션은, 하기에서 상세하게 설명될 바와 같이, 이온 전하, 질량 대 전하 비율 및/또는 질량 값을 결정하도록 프로세싱된다. 다중 이온 측정 이벤트는 이러한 방식으로 프로세싱되며, 샘플의 질량 대 전하 비율 및/또는 질량 스펙트럼은, 예시적으로, 하기에서 또한 자세하게 설명될 바와 같이, 실시간으로 구성된다.

이제 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 도 1에서 묘사되는 ELIT(14)의 이온 미러(M1, M2)의 실시형태가 각각 도시된다. 예시적으로, 이온 미러(M1, M2)는, 각각이 4 개의 이격되어 떨어진 전기적으로 전도성인 미러 전극의 종속 접속식 배열(cascaded arrangement)을 포함한다는 점에서 서로 동일하다. 이온 미러(M1, M2)의 각각에 대해, 제1 미러 전극(30₁)은 두께(W1)를 가지며 중심을 관통하는 직경(P1)의 통로를 정의한다. 엔드캡(32)은 제1 미러 전극(30₁)의 외부 표면에 부착되거나 또는 그렇지 않으면 커플링되고, 각각, 대응하는 이온 미러(M1, M2)에 대한 및/또는 그로부터의 이온 입구(entrance) 및/또는 출구(exit)로서 역할을 하는 중앙을 관통하는 어퍼쳐(A1)를 정의한다. 이온 미러(M1)의 경우, 엔드 캡(32)은 도 1에서 예시되는 이온 소스(12)의 이온 출구에 커플링되거나, 또는 그 이온 출구의 일부이다. 각각의 엔드캡(32)에 대한 어퍼쳐(A1)는, 예시적으로, 직경(P2)을 갖는다.

각각의 이온 미러(M1, M2)의 제2 미러 전극(30₂)은, 폭(W2)을 갖는 공간만큼, 제1 미러 전극(30₁)으로부터 떨어져 이격된다. 제2 미러 전극(30₂)은, 미러 전극(30₁)과 같이, 두께(W1)를 가지며, 중심을 관통하는 직경(P2)의 통로를 정의한다. 각각의 이온 미러(M1, M2)의 제3 미러 전극(30₃)은, 마찬가지로, 폭(W2)의 공간만큼 제2 미러 전극(30₂)으로부터 떨어져 이격된다. 제3 미러 전극(30₃)은 두께(W1)를 가지며 중심을 관통하는 폭(P1)의 통로를 정의한다.

제4 미러 전극(30₄)은 폭(W2)의 공간만큼 제3 미러 전극(30₃)으로부터 떨어져 이격된다. 제4 미러 전극(30₄)은, 예시적으로, W1의 두께를 가지며, 전하 검출기(CD) 주위에 배치되는 접지 실린더(GC)의 각각의 단부에 의해 형성된다. 제4 미러 전극(30₄)은 중심을 관통하는 어퍼쳐(A2)를 정의하는데, 이것은, 예시적으로, 형상이 원추형이고, 접지 실린더(GC)의 내면(internal face)에서 정의되는 직경(P3)으로부터 접지 실린더(GC)의 외면(external face)(이것은 또한 각각의 이온 미러(M1, M2)의 내면임)에서의 직경(P1)까지 접지 실린더(GC)의 내면과 외면 사이에서 선형적으로 증가한다.

미러 전극(30₁-30₄) 사이에서 정의되는 공간은, 몇몇 실시형태에서, 공극(void), 즉 진공 갭일 수도 있고, 다른 실시형태에서, 그러한 공간은 하나 이상의 전기적으로 비전도성인, 예를 들면, 유전성인 재료로 충전될 수도 있다. 미러 전극(30₁-30₄) 및 엔드캡(32)은, 축 방향으로 정렬되고, 즉, 동일 직선 상에 있고, 그 결과, 길이 방향 축(22)이 각각의 정렬된 통로를 중심에 관통하고 또한 어퍼쳐(A1, A2)를 중심에서 관통한다. 미러 전극(30₁-30₄) 사이의 공간이 하나 이상의 전기적으로 비전도성인 재료를 포함하는 실시형태에서, 그러한 재료는, 마찬가지로, 자신을 관통하는 각각의 통로를 정의할 것인데, 통로는, 미러 전극(30₁-30₄)을 통해 정의되는 통로와 축 방향으로 정렬되고, 즉, 그 통로와 동일 직선 상에 있고, 예시적으로, P2 또는 더 큰 직경을 갖는다. 예시적으로, P1 > P3 > P2이지만, 비록 다른 실시형태에서는, 다른 상대적 직경 배열이 가능하다.

영역(R1)은 이온 미러(M1)의 어퍼쳐(A1, A2) 사이에서 정의되고, 다른 영역(R2)은, 마찬가지로, 이온 미러(M2)의 어퍼쳐(A1, A2) 사이에서 정의된다. 영역(R1, R2)는, 예시적으로, 형상에서 그리고 볼륨에서 서로 동일하다.

상기에서 설명되는 바와 같이, 전하 검출기(CD)는, 예시적으로, 폭(W3)의 공간만큼 이온 미러(M1, M2) 중 대응하는 미러 사이에서 배치되며 그들 사이에서 떨어져 이격되는 가늘고 긴(elongated) 전기적으로 전도성인 실린더의 형태로 제공된다. 하나의 실시형태에서, W1 > W3 > W2이고, P1 > P3 > P2이지만, 대안적인 실시형태에서, 다른 상대적인 폭 배열이 가능하다. 임의의 경우에, 길이 방향 축(20)은, 예시적으로, 전하 검출 실린더(CD)를 통해 정의되는 통로를 통해 중심에서 연장되고, 그 결과, 길이 방향 축(20)은 이온 미러(M1, M2) 및 전하 검출 실린더(CD)의 조합을 통해 중심에서 연장된다. 동작에서, 접지 실린더(GC)는, 예시적으로, 각각의 이온 미러(M1, M2)의 제4 미러 전극(30₄)이 항상 접지 전위에 있도록, 접지 전위로 제어된다. 몇몇 대안적인 실시형태에서, 이온 미러(M1, M2) 중 어느 하나 또는 둘 모두의 제4 미러 전극(30₄)은 임의의 소망되는 DC 기준 전위로, 또는 스위칭 가능한 DC 또는 다른 시간에 따라 변하는 전압 소스로 설정될 수도 있다.

도 2a 및 도 2b에서 예시되는 실시형태에서, 전압 소스(V1, V2) 각각은, 각각이 네 개의 DC 전압(D1-D4)을 생성하도록, 그리고 전압(D1-D4)을 각각의 이온 미러(M1, M2)의 미러 전극(30₁-30₄)의 각각의 이온 미러에 공급하도록 구성된다. 미러 전극(30₁-30₄) 중 하나 이상이 항상 접지 전위에서 유지되는 몇몇 실시형태에서, 하나 이상의 그러한 미러 전극(30₁-30₄)은, 대안적으로, 각각의 전압 공급부(V1, V2)의 접지 기준에 전기적으로 연결될 수도 있고 대응하는 하나 이상의 전압 출력(D1-D4)은 생략될 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 미러 전극(30₁-30₄) 중 임의의 두 개 이상이 동일한 넌제로 DC 값으로 제어되어야 하는 실시형태에서, 임의의 그러한 두 개 이상의 미러 전극(30₁-30₄)은 전압 출력(DC1-DC4) 중 단일의 하나에 전기적으로 연결될 수도 있고, 전압 출력(DC1-DC4) 중 나머지 전압 출력은 생략될 수도 있다.

각각의 이온 미러(M1, M2)는, 예시적으로, 각각의 전압 소스(V1, V2)에 의해 생성되는 전압(D1-D4)이 이온 미러(M1, M2)의 각각의 영역(R1, R2)에서 이온 투과 전기장(ion transmission electric field; TEF)을 확립하는 이온 투과 모드(도 2a)와, 각각의 전압 소스(V1, V2)에 의해 생성되는 전압(D1-D4)이 이온 미러(M1, M2)의 각각의 영역(R1, R2)에서 이온 반사 전기장(ion reflection electric field; REF)을 확립하는 이온 반사 모드(도 2b) 사이에서, 전압(D1-D4)의 선택적인 인가에 의해, 제어 가능하고 스위칭 가능하다. 도 2a의 예에 의해 예시되는 바와 같이, 일단 이온 소스(12)로부터의 이온이 이온 미러(M1)의 유입구 어퍼쳐(A1)를 통해 이온 미러(M1)의 영역(R1) 안으로 날아가면, 이온은, V1의 전압(D1-D4)의 선택적인 제어를 통해 이온 미러(M1)의 영역(R1)에서 확립되는 이온 투과 전기장(TEF)에 의해 ELIT(14)의 길이 방향 축(20)을 향해 집속된다(focused). 이온 미러(M1)의 영역(R1)에서의 투과 전기장(TEF)의 집속 효과의 결과로서, 접지 챔버(GC)의 어퍼쳐(A2)를 통해 이온 미러(M1)의 영역(R1)을 빠져나가는 이온은, 즉, 길이 방향 축(20)에 가까운 전하 검출기(CD)를 통한 이온 이동의 경로를 유지하기 위해, 전하 검출기(CD) 안으로의 그리고 전하 검출기(CD)를 통과하는 폭이 좁은 궤적을 달성한다. 전압 소스(V2)의 전압(D1-D4)의 유사한 제어를 통해 이온 미러(M2)의 영역(R2) 내에서 동일한 이온 투과 전기장(TEF)이 선택적으로 확립될 수도 있다. 이온 투과 모드에서, M2의 어퍼쳐(A2)를 통해 전하 검출 실린더(CD)로부터 영역(R2)에 진입하는 이온은, 이온이 이온 미러(M2)의 어퍼쳐(A1)를 빠져나가도록, 영역(R2) 내의 이온 투과 전기장(TEF)에 의해 길이 방향 축(20)을 향해 집속된다.

도 2b의 예에 의해 예시되는 바와 같이, V2의 전압(D1-D4)의 선택적인 제어를 통해 이온 미러(M2)의 영역(R2)에서 확립되는 이온 반사 전기장(REF)은, M2의 이온 유입구 어퍼쳐(ion inlet aperture)(A2)를 통해 전하 검출 실린더(CD)로부터 이온 영역(R2)에 진입하는 이온을 감소시켜 정지시키도록, 이온 궤적(42)에 의해 묘사되는 바와 같이 정지된 이온을 M2의 어퍼쳐(A2)를 다시 통과하여 M2에 인접한 전하 검출 실린더(CD)의 단부 안으로 반대 방향으로 가속시키도록, 그리고 이온 미러(M1)를 향해 전하 검출기(CD)를 반대 방향으로 통과하는 이온의 폭이 좁은 궤적을 유지하기 위해 이온 미러(M2)의 영역(R2) 내의 중앙의 길이 방향 축(20)을 향해 이온을 집속시키도록 역할을 한다. 전압 소스(V1)의 전압(D1-D4)의 유사한 제어를 통해 이온 미러(M1)의 영역(R1) 내에서 동일한 이온 반사 전기장(REF)이 선택적으로 확립될 수도 있다. 이온 반사 모드에서, M1의 어퍼쳐(A2)를 통해 전하 검출 실린더(CD)로부터 영역(R1)에 진입하는 이온은, 영역(R1) 내에서 확립되는 이온 반사 전기장(REF)에 의해 감속되어 정지되고, 그 다음, M1의 어퍼쳐(A2)를 다시 통과하여 M1에 인접한 전하 검출 실린더(CD)의 단부 안으로 반대 방향으로 가속되고, 그리고 전하 검출기(CD)를 다시 통과하여 이온 미러(M1)를 향하는 이온의 폭이 좁은 궤적을 유지하도록 이온 미러(M1)의 영역(R1) 내에서 중앙의 길이 방향 축(20)을 향해 집속된다. ELIT(14)의 길이를 순회하며(traverse), 방금 설명된 바와 같이 이온 미러(M1, M2) 사이에서 이온이 전하 검출 실린더(CD)를 통해 왔다갔다 계속 이동하는 것을 가능하게 하는 방식으로 이온 영역(R1, R2)내의 이온 반사 전기장(REF)에 의해 반사되는 이온은, ELIT(14) 내에서 가두어지는 것으로 간주된다.

각각의 이온 미러(M1, M2)를, 상기에서 설명되는 이온 투과 및 반사 모드로 제어하기 위해 전압 소스(V1, V2)에 의해 각각 생성되는 출력 전압(D1-D4)의 예시적인 세트가 하기의 표 I에서 도시되어 있다. DC1-DC4의 다음의 값은 단지 예로서만 제공된다는 것, 및 DC1-DC4 중 하나 이상 것의 다른 값이 대안적으로 사용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.

이온 미러(M1, M2) 및 전하 검출 실린더(CD)가 그들을 관통하는 원통형 통로를 정의하는 것으로 도 1 내지 도 2b에서 예시되지만, 대안적인 실시형태에서, 이온 미러(M1, M2) 중 어느 하나 또는 둘 모두 및/또는 전하 검출 실린더(CD)는, 길이 방향 축(20)이 중심을 관통하는 통로(들) 중 하나 이상이 원형이 아닌 단면 영역 및 프로파일을 나타내도록, 그들을 관통하는 비원통형 통로를 정의할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 여전히 다른 실시형태에서, 단면 프로파일의 형상에 관계없이, 이온 미러(M1)를 통해 정의되는 통로의 단면 영역은 이온 미러(M2)를 통해 정의되는 통로와는 상이할 수도 있다.

이제 도 3을 참조하면, 도 1에서 예시되는 프로세서(16)의 실시형태가 도시된다. 예시된 실시형태에서, 프로세서(16)는 전하 전치 증폭기(CP)에 의해 생성되는 전하 검출 신호(CHD)를 수신하는 입력 및 종래의 아날로그 대 디지털(Analog-to-Digital; A/D) 컨버터(42)의 입력에 전기적으로 연결되는 출력을 구비하는 종래의 증폭기 회로(40)를 포함한다. A/D 컨버터(42)의 출력은 제1 프로세서(50)(P1)에 전기적으로 연결된다. 증폭기(40)는 전하 전치 증폭기(CP)에 의해 생성되는 전하 검출 신호(CHD)를 증폭하도록 종래의 방식으로 동작 가능하며, A/D 컨버터는, 이어서, 증폭된 전하 검출 신호를 디지털 전하 검출 신호(charge detection signal; CDS)로 변환하도록 종래의 방식으로 동작 가능하다. 프로세서(50)는, 예시된 실시형태에서, 하기에서 상세하게 설명될 바와 같이, 각각의 전하 검출 이벤트에 대한 전하 검출 신호(CDS)를 수신하도록 그리고 각각의 그러한 이벤트에 대한 관련된 전하 및 타이밍 측정 데이터를 실시간 분석을 위해 하류의 프로세서(52)로 전달하도록 동작 가능하다.

도 3에서 예시되는 프로세서(16)는, 전하 전치 증폭기(CP)에 의해 생성되는 전하 검출 신호(CHD)를 수신하는 제1 입력, 임계 전압 생성기(TG)에 의해 생성되는 임계 전압(CTH)을 수신하는 제2 입력(46) 및 프로세서(50)에 전기적으로 연결되는 출력을 구비하는 종래의 비교기(44)를 더 포함한다. 비교기(44)는 임계 전압(CTH)값의 크기에 대한 전하 검출 신호(CDH)의 크기에 의존하는 트리거 신호(TR)를 자신의 출력에서 생성하도록 종래의 방식으로 동작 가능하다. 하나의 실시형태에서, 예를 들면, 비교기(44)는, CHD가 CTH보다 더 작은 한, 기준 전압, 예를 들면, 접지 전위에서 또는 그 근처에서 "비활성" 트리거 신호(TR)를 생성하도록 동작 가능하고, CHD가 CTH 이상일 때, 회로부(40, 42, 44, 46, 50)의 공급 전압 또는 그 근처에서 또는 다르게는 비활성 TR 신호와 구별 가능한 "활성" TR 신호를 생성하도록 가능하다. 대안적인 실시형태에서, 비교기(44)는, CHD가 CTH보다 더 작은 한, 공급 전압에서 또는 그 근처에서 "비활성" 트리거 신호(TR)를 생성하도록 동작 가능할 수도 있고, CHD가 CTH 이상일 때 기준 전위에서 또는 그 근처에서 "활성" 트리거 신호(TR)를 생성하도록 동작 가능하다. 기술 분야의 숙련된 자는, 트리거 신호(TR)의 "비활성" 및 "활성" 상태를 확립하기 위해 사용될 수도 있는 다른 상이한 트리거 신호 크기 및/또는 상이한 트리거 신호 극성을, 그러한 상이한 트리거 신호 크기 및/또는 상이한 트리거 신호 극성이 프로세서(50)에 의해 구별 가능한 한, 인식할 것이고, 임의의 그러한 다른 상이한 트리거 신호 크기 및/또는 상이한 트리거 신호 극성은 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 임의의 경우에, 비교기(44)는, 추가적으로, 기준 전압과 공급 전압 사이의 출력의 신속한 스위칭을 방지하기 위해 소망되는 양의 히스테리시스를 포함하도록 종래의 방식으로 설계될 수도 있다.

프로세서(50)는, 예시적으로, 임계 전압 제어 신호(THC)를 생성하도록 그리고 임계치 생성기(46)의 동작을 제어하도록 THC를 임계치 생성기(46)에 공급하도록 동작 가능하다. 몇몇 실시형태에서, 프로세서(50)는, 소망되는 크기 및/또는 극성을 갖는 CTH를 생성하도록 임계 전압 생성기(46)를 제어하는 방식으로 임계 전압 제어 신호(THC)의 생성을 제어하도록 프로그래밍되거나 또는 프로그래밍 가능할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 유저는, 소망되는 크기 및/또는 극성을 갖는 CTH를 생성하도록 임계 전압 생성기(46)를 마찬가지로 실시간으로 제어하는 방식으로 임계 전압 제어 신호(THC)의 생성을 제어하기 위해, 예를 들면, 하기에서 설명될 바와 같이 가상 제어 및 시각화 유닛(56)을 통해 하류의 프로세서(52)를 통해, 프로세서(50)에게 명령어를 실시간으로 제공할 수도 있다. 어느 경우든, 임계 전압 생성기(46)는, 예시적으로, 몇몇 실시형태에서, 디지털 임계 제어 신호(THC)에 의해 정의되는 극성 및 크기를 갖는 아날로그 임계 전압(CTH)을 생성하기 위해, 디지털 임계 제어 신호(THC)의 디지털 형태에 응답하도록 구성되는 종래의 제어 가능한 DC 전압 소스의 형태로, 예를 들면, 단일의 직렬 디지털 신호 또는 다수의 병렬 디지털 신호의 형태로, 구현된다. 몇몇 대안적인 실시형태에서, 임계 전압 생성기(46)는, 디지털 임계 제어 신호(THC)에 의해 정의되는 크기를 갖는, 몇몇 실시형태에서 극성을 갖는, 아날로그 임계 전압(CTH)을 생성하기 위해 직렬 또는 병렬 디지털 임계 전압(TCH)에 응답하는 종래의 디지털 대 아날로그(digital-to-analog; D/A) 컨버터의 형태로 제공될 수도 있다. 몇몇 그러한 실시형태에서, D/A 컨버터는 프로세서(50)의 일부를 형성할 수도 있다. 기술 분야의 숙련된 자는, 제어 신호(THC)의 하나 이상의 디지털 및/또는 아날로그 형태에 응답하여 소망되는 크기 및/또는 극성의 임계 전압(CTH)을 선택적으로 생성하기 위한 다른 종래의 회로 및 기술을 인식할 것이고, 임의의 그러한 다른 종래의 회로 및/또는 기술은 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.

프로세서(50)에 의해 수행되는 전술한 기능에 추가하여, 프로세서(50)는 또한, 이온 미러(M1, M2)의 영역(R1, R2) 내에서 이온 투과 및 반사 전기장을 각각 선택적으로 확립하기 위해, 도 2a, 도 2b와 관련하여 상기에서 설명되는 바와 같이 전압 소스(V1, V2)를 제어하도록 동작 가능하다. 몇몇 실시형태에서, 프로세서(50)는 전압 소스(V1, V2)를 제어하도록 프로그래밍되거나 또는 프로그래밍 가능하다. 다른 실시형태에서, 전압 소스(들)(V1 및/또는 V2)는, 예를 들면, 하기에서 설명될 바와 같이 가상 제어 및 시각화 유닛(56)을 통해 하류의 프로세서(52)를 통해, 유저에 의해 실시간으로 프로그래밍될 수도 있거나 또는 다르게는 제어될 수도 있다. 어느 경우에서든, 프로세서(50)는, 하나의 실시형태에서, 예시적으로, 임계 전압(CTH)의 크기 및/또는 극성이 결정되는 또는 유도되는 임계 제어 신호(들)(TCH)를 생성하기 위해, 그리고 전압 소스(V1, V2)를 제어하기 위해, 전하 검출 이벤트에 대한 그리고 이온 측정 이벤트에 대한 전하 검출 신호(CDS)를 수집 및 저장하도록 프로그래밍되는 또는 다르게는 유저에 의해 지시받는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA)의 형태로 제공된다. 이 실시형태에서, 도 1과 관련하여 설명되는 메모리(18)는 FPGA의 프로그래밍으로 통합되고, 그 일부를 형성한다. 대안적인 실시형태에서, 프로세서(50)는 하나 이상의 종래의 마이크로프로세서 또는 컨트롤러 및 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 컨트롤러에 의해 실행될 때, 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 컨트롤러로 하여금 방금 설명된 바와 같이 동작하게 하는 명령어를 내부에 저장한 하나 이상의 수반되는 메모리 유닛의 형태로 제공될 수도 있다. 다른 대안적인 실시형태에서, 프로세싱 회로(50)는, 순전히, 상기에서 설명되는 바와 같이 동작하도록 설계되는 하나 이상의 종래의 하드웨어 회로의 형태로, 또는 하나 이상의 그러한 하드웨어 회로 및 상기에서 설명되는 바와 같이 동작하도록 메모리에 저장되는 명령어를 실행하도록 동작 가능한 적어도 하나의 마이크로프로세서 또는 컨트롤러의 조합으로서 구현될 수도 있다.

도 3에서 묘사되는 프로세서(16)의 실시형태는 또한, 예시적으로, 제1 프로세서(50)에 그리고 또한 적어도 하나의 메모리 유닛(54)에 커플링되는 제2 프로세서(52)를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 프로세서(52)는, 디스플레이 모니터, 하나 이상의 입력 및/또는 출력 디바이스 또는 등등과 같은 하나 이상의 주변장치 디바이스를 포함할 수도 있지만, 다른 실시형태에서, 프로세서(52)는 임의의 그러한 주변장치 디바이스를 포함하지 않을 수도 있다. 임의의 경우에, 프로세서(52)는, 예시적으로, 이온 측정 이벤트를 실시간으로, 즉, 이온 측정 이벤트가 프로세서(50)에 의해 수집됨에 따라, 분석하기 위한 적어도 하나의 프로세스를 실행하도록 구성된다, 즉 프로그래밍된다. 전하 검출 신호(CDS)를 통해 프로세서(50)에 의해 수신되는 전하 크기 및 검출 타이밍 데이터의 형태의 데이터는, 예시적으로, 각각의 이온 측정 이벤트의 완료시 프로세싱 및 분석을 위해 프로세서(50)로부터 프로세서(52)로 직접적으로 전달된다. 프로세서(52)는, 예시적으로, 그러한 데이터의 수집/저장 및 분석 둘 모두를 수행하도록 동작 가능한 고속 서버의 형태로 예시적으로 제공된다. 하나 이상의 고속 메모리 유닛(54)이 프로세서(52)에 커플링되고, 프로세서(52)에 의해 수신 및 분석되는 데이터를 저장하도록 동작 가능하다. 하나의 실시형태에서, 하나 이상의 메모리 유닛(54)은, 예시적으로, 프로세서(52)에 의해 사용되고 있는 또는 사용될 데이터를 저장하기 위한 적어도 하나의 로컬 메모리 유닛, 및 데이터를 장기간 저장하기 위한 적어도 하나의 영구적 저장 메모리 유닛을 포함한다.

하나의 실시형태에서, 프로세서(52)는, 예시적으로, 네 개의 Intel®(인텔) Xeon™(제온) 프로세서(예를 들면, E5-465L v2, 12 코어, 2.4 GHz)를 갖는 Linux®(리눅스) 서버(예를 들면, OpenSuse Leap 42.1)의 형태로 제공된다. 이 실시형태에서, 종래의 Windows®(윈도우즈) PC(예를 들면, i5-2500K, 4 코어, 3.3 GHz)와 비교하여, 단일 이온 측정 이벤트 파일의 평균 분석 시간에서의 100 배가 넘는 개선이 실현된다. 마찬가지로, 이 실시형태의 프로세서(52)는, 고속/고성능 메모리 유닛(들)(54)과 함께, 예시적으로, 데이터 저장 속도에서 100 배가 넘는 개선을 제공한다. 기술 분야의 숙련된 자는 프로세서(52)로서 구현될 수도 있는 하나 이상의 다른 고속 데이터 프로세싱 및 분석 시스템을 인식할 것이며, 임의의 그러한 하나 이상의 다른 고속 데이터 프로세싱 및 분석 시스템은 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.

예시된 실시형태에서, 메모리 유닛(54), 예를 들면, 로컬 메모리 유닛은, 예시적으로, CDMS 시스템(10)의 유저에 의한 실시간 가상 제어를 위한 그래픽 유저 인터페이스(graphic user interface; GUI)("실시간 제어 GUI")를 제공하기 위해 프로세서(52)에 의해 실행 가능한 명령어를 내부에 저장한다. 그러한 실시간 제어 GUI의 하나의 실시형태는 도 6a의 예에 의해 예시되고 하기에서 상세하게 설명될 것이다. 메모리 유닛(54)은 또한, 분석 중인 샘플에 대한 이온 질량 스펙트럼 정보를 결정하기 위해 이온 측정 이벤트 데이터가 ELIT(14)에 의해 생성될 때 그것을 실시간으로 분석하기 위한 프로세서(52)에 의해 실행 가능한 명령어를 내부에 저장한다("실시간 분석 프로세스"). 실시간 분석 프로세스의 하나의 실시형태에서, 프로세서(52)는, 이온 측정 이벤트 데이터가 프로세서(50)에 의해 수집될 때, 즉, "이온 측정 이벤트"(이 용어는 상기에서 정의되는 바와 같음)를 구성하는 다수의 "전하 검출 이벤트"(이 용어는 상기에서 정의되는 바와 같음)의 각각 동안 측정되는 전하 크기 및 전하 검출 타이밍 정보의 형태로 수집될 때, 프로세서(50)로부터 그것을 수신하도록, 각각의 그러한 이온 측정 이벤트가 종료될 때 그러한 이온 측정 이벤트 데이터의 파일을 생성하도록, 각각의 그렇게 생성된 이온 측정 이벤트 파일이 비어 있는 트래핑 이벤트인지, 단일 이온 트래핑 이벤트인지 또는 다중 이온 트래핑 이벤트인지의 여부를 결정하기 위해 그것을 실시간으로 프로세싱하도록, 이온 전하, 질량 대 전하 및 질량 데이터를 결정하기 위해 단일 이온 트래핑 이벤트 파일만을 프로세싱하도록, 그리고 새로운 이온 측정 데이터가 이용 가능하게 되면 그것을 사용하여 분석 중인 샘플에 대한 질량 스펙트럼 정보를 생성하고 연속적으로 업데이트하도록 동작 가능하다. 그러한 실시간 분석 프로세스의 예시적인 실시형태는 하기의 도 5와 관련하여 상세하게 설명될 것이다.

몇몇 실시형태에서, 상기에서 간략히 설명되는 실시간 제어 GUI는 프로세서(52)로부터 직접적으로 관리될 수도 있는데, 여기서 CDMS 시스템(10) 및 특히 ELIT(14)의 동작 파라미터는, 예를 들면, 실시간으로 또는 임의의 시간에 선택될 수도 있고, 출력 파일 관리 및 디스플레이가 관리될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 프로세서(16)는 도 3의 예에 의해 예시되는 바와 같이 프로세서(52)에 커플링되는 별개의 프로세서(56)를 포함한다. 그러한 실시형태에서, 프로세서(56)는, 예시적으로, 널리 알려져 있고 사용되는 그래프 유틸리티 및 데이터 프로세싱 프로그램이 이용 가능한 종래의 프로세서 또는 프로세싱 시스템이다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 프로세서(56)는 설치된 하나 이상의 그러한 그래프 유틸리티 및 데이터 프로세싱 프로그램을 포함하는 종래의 Windows® 기반의 퍼스널 컴퓨터(personal computer; PC)의 형태로 구현된다. 기술 분야의 숙련된 자는 프로세서(56)로서 사용하기에 적합할 수도 있는 다른 종래의 프로세서 또는 프로세싱 시스템을 인식할 것이며, 임의의 그러한 다른 종래의 프로세서 또는 프로세싱 시스템은 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.

임의의 경우에, 프로세서(56)를 포함하는 실시형태에서, 프로세서(56)를 통해 액세스 가능한 유저 친화적인 실시간 제어 GUI를 제공하기 위해 그래픽 유저 인터페이스(GUI), 예를 들면, RTA GUI가 포함된다. 하나의 실시형태에서, 실시간 제어 GUI는 메모리(54)에 저장되고 프로세서(52)에 의해 실행되며, 프로세서(56)는, 예를 들면, 두 개의 프로세서(52, 56) 사이의 보안 쉘(secure shell; ssh) 연결을 통해 프로세서(52)로부터 유저 GUI에 액세스하기 위해 사용된다. 대안적인 실시형태에서, 실시간 제어 GUI는 프로세서(56) 상에 저장되어 실행될 수도 있다. 어느 경우든, 프로세서(56)는, 예시적으로, 유저가 실시간 제어 GUI를 통해 CDMS(10)의 실시간 동작의 그리고 실시간 분석 프로세스의 모든 양태를 시각화 및 제어할 수도 있게 하는, 그리고 유저가 실시간 분석 프로세스의 제어 하에서 CDMS 기기에 의해 생성되는 실시간 출력 데이터 및 스펙트럼 정보를 또한 시각화할 수도 있게 하는 가상 제어 및 시각화(virtual control and visualization; VCV) 유닛으로서 작용한다. 그러한 실시간 제어 GUI의 예시적인 화면은 도 6a 내지 도 6c에서 예시되며 하기에서 상세하게 설명될 것이다.

도 2a 및 도 2b와 관련하여 상기에서 간략히 설명되는 바와 같이, 전압 소스(V1, V2)는, 예시적으로, 이온 소스(12)로부터 ELIT(14) 안으로 도입되는 이온을 ELIT(14)를 통해 빠져나가게 안내하도록, 그리고 그 다음, 단일의 이온으로 하여금 ELIT(14) 내에서 선택적으로 가두어지고 구속되게 하고, 그 결과, 가두어진 이온이 M1과 M2 사이에서 왔다갔다 발진할 때 그것이 전하 검출기(CD)를 반복적으로 통과하도록, 이온 미러(M1)의 영역(R1)에서 그리고 이온 미러(M2)의 영역(R2)에서 이온 투과 전기장 및 이온 반사 전기장을 선택적으로 확립하는 방식으로, 예를 들면, 프로세서(52)를 통해 및/또는 프로세서(56)를 통해, 프로세서(50)에 의해 제어된다. 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, ELIT(14)의 이온 미러(M1, M2)의 그러한 순차적인 제어 및 동작의 예를 묘사하는 도 1의 ELIT(14)의 단순화된 다이어그램이 도시된다. 다음의 예에서, 프로세서(52)는 프로그래밍에 따라 전압 소스(V1, V2)의 동작을 제어하는 것으로 설명될 것이지만, 전압 소스(V1)의 동작 및/또는 전압 소스(V1)의 동작은 상기에서 간략하게 설명되는 바와 같이 프로세서(56)를 통해 유저에 의해 적어도 부분적으로 실질적으로 제어될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.

도 4a에서 예시되는 바와 같이, ELIT 제어 시퀀스는, 프로세서(52)가, 이온 미러(M1)의 영역(R1) 내에서 이온 투과 전기장을 확립하는 것에 의해 이온 미러(M1)를 이온 투과 동작 모드(T)로 제어하도록 전압 소스(V1)를 제어하는 것 및 또한, 마찬가지로, 이온 미러(M2)의 영역(R2) 내에서 이온 투과 전기장을 확립하는 것에 의해 이온 미러(M2)를 이온 투과 동작 모드(T)로 제어하도록 전압 소스(V2)를 제어하는 것으로 시작한다. 결과적으로, 이온 소스(12)에 의해 생성되는 이온은 이온 미러(M1)로 전달되고, 그들이 전하 검출 실린더(CD)를 통과할 때, 영역(R1)에 확립되는 이온 투과 전기장(TEF)에 의해 길이 방향 축(20)을 향해 집속된다. 그 다음, 이온은 전하 검출 실린더(CD)를 통과하여 이온 미러(M2)로 이동하는데, 여기서 M2의 영역(R2) 내에서 확립되는 이온 투과 전기장은, 이온이 도 4a에서 묘사되는 이온 궤적(60)에 의해 예시되는 바와 같이 M2의 출구 어퍼쳐(A1)를 통과하도록, 길이 방향 축(20)을 향해 이온을 집속시킨다. 몇몇 실시형태에서, ELIT(14)의 하나 이상의 동작 조건은, ELIT(14)의 동작을 제어하기 위해, 도 4a에서 예시되는 상태 동안, 예를 들면, 상기에서 설명되는 유저 인터페이스를 통해 제어될 수도 있는데, 그 몇몇 예는 도 6a와 관련하여 하기에서 설명될 것이다. 대안적으로 또는 추가적으로, ELIT(14) 내에서 단일 이온 트래핑을 최적화하는 방식으로, 도 4a에서 예시되는 상태의 일부로서 또는 그 상태와는 별개로, 이온 유입구 상태를 제어하기 위해, 하나 이상의 장치가 이온 소스(12)와 ELIT(14) 사이에서 개재될 수도 있다. 그러한 장치의 하나의 예가 도 7a 및 도 7b에서 예시되는데, 이것은 하기에서 상세하게 설명될 것이다.

이제 도 4b를 참조하면, 이온 미러(M1, M2)의 둘 모두가, 예를 들면, 프로세서(50)에 의해 포착되는 전하 검출 신호(CDS)를 모니터링하는 것 및 필요에 따라 ELIT(14)의 하나 이상의 동작 파라미터 또는 조건을 조정/수정하는 것에 의해, 선택된 시간 기간 동안 및/또는 자신들을 관통하는 성공적인 이온 투과가 달성될 때까지 이온 투과 동작 모드에서 동작하고 있은 이후, 프로세서(52)는, 예시적으로, 도시되는 바와 같이 이온 미러(M1)를 이온 투과 동작 모드(T)에서 유지하는 동안, 이온 미러(M2)의 영역(R2) 내에서 이온 반사 전기장을 확립하는 것에 의해 이온 미러(M2)를 이온 반사 동작 모드(R)로 제어하게끔 전압 소스(V2)를 제어하도록 동작 가능하다. 결과적으로, 이온 소스(12)에 의해 생성되는 적어도 하나의 이온은 이온 미러(M1)에 진입하고 도 4a와 관련하여 방금 설명된 바와 같이 적어도 하나의 이온이 이온 미러(M1)를 통해 전하 검출 실린더(CD)로 전달되도록 영역(R1)에서 확립되는 이온 투과 전기장에 의해 길이 방향 축(20)을 향하여 집속된다. 그 다음, 이온(들)은 전하 검출 실린더(CD)를 통해 이온 미러(M2)로 전달되는데, M2의 영역(R2) 내에서 확립되는 이온 반사 전기장은, 도 4b의 이온 궤적(62)에 의해 예시되는 바와 같이, 이온/이온들로 하여금, 반대 방향으로 그리고 다시 전하 검출 실린더(CD)로 이동하게 하도록 이온(들)을 반사한다.

이제 도 4c를 참조하면, 이온 미러(M2)의 영역(R2)에서 이온 반사 전기장이 확립된 이후, 프로세서(52)는, 이온(들)을 ELIT(14) 내에서 가두기 위해 이온 미러(M2)를 이온 반사 모드(R)에서 유지하면서, 이온 미러(M1)의 영역(R1) 내에서 이온 반사 전기장을 확립하는 것에 의해 이온 미러(M1)를 이온 반사 동작 모드(R)로 제어하게끔 전압 소스(V1)를 제어하도록 동작 가능하다. 몇몇 실시형태에서, 프로세서(52)는, 예시적으로, "랜덤 트래핑 모드(random trapping mode)" 또는 "연속 트래핑 모드(continuous trapping mode)"에서 ELIT(14)를 제어하도록 동작 가능하다, 즉, 그렇게 하도록 프로그래밍되는데, "랜덤 트래핑 모드"에서, 프로세서(52)는, 선택된 시간 기간 동안 도 4b에서 예시되는 상태에서, 즉, M1이 이온 투과 모드에 있고 M2가 이온 반사 모드에 있는 상태에서 ELIT(14)가 동작한 이후, 이온 미러(M1)를 반사 동작 모드(R)로 제어하도록 동작 가능하다. 선택된 시간 기간이 경과될 때까지, ELIT(14)는 도 4b에서 예시되는 상태에서 동작하도록 제어된다.

적어도 하나의 이온이 ELIT(14) 내에서 이동하고 있다는 어떠한 확인도 없이 이온 반사 동작 모드로의 M1의 타이밍 조절된 제어에 기인하여, 랜덤 트래핑 동작 모드를 사용하여 ELIT(14)에서 적어도 하나의 이온을 가둘 확률은 상대적으로 낮다. 랜덤 트래핑 동작 모드 동안 ELIT(14) 내의 가두어진 이온의 수는 Poisson(푸아송) 분포를 따르며, 단일 이온 트래핑 이벤트의 수를 최대화하도록 이온 유입구 신호 강도가 조정된 상태에서, 랜덤 트래핑 모드에서 트래핑 이벤트의 단지 약 37 %만이 단일의 이온을 포함할 수 있다는 것일 밝혀졌다. 이온 유입구 신호 강도가 너무 작으면, 대부분의 트래핑 이벤트는 비어 있을 것이고, 너무 크면, 대부분은 다수의 이온을 포함할 것이다.

다른 실시형태에서, 프로세서(52)는, 내부에 단일의 이온을 가둘 실질적으로 더 큰 확률을 예시적으로 유지하는 "트리거 트래핑 모드"에서 ELIT(14)를 제어하도록 동작 가능하다, 즉 프로그래밍된다. 트리거 트래핑 모드의 제1 버전에서, 프로세서(50)는 비교기(44)에 의해 생성되는 트리거 신호(TR)를 모니터링하도록 그리고 트리거 신호(TR)가 자신의 "비활성" 상태를 "활성" 상태로 변경하는 경우, ELIT(14) 내에 이온을 가두도록 이온 미러(M1)를 반사 동작 모드(R)로 제어하게끔 전압 소스(V1)를 제어하도록 동작 가능하다. 몇몇 실시형태에서, 프로세서(50)는, 트리거 신호(TR)의 상태의 변화의 검출 즉시 이온 미러(M1)를 반사 모드(R)로 제어하게끔 전압 소스(V1)를 제어하도록 동작 가능할 수도 있고, 다른 실시형태에서, 프로세서(50)는, 트리거 신호(TR)의 상태의 변화의 검출에 후속하여 미리 정의된 또는 선택 가능한 지연 기간의 만료시 이온 미러(M1)를 반사 모드(R)로 제어하게끔 전압 소스(V1)를 제어하도록 동작 가능할 수도 있다. 임의의 경우에, 자신의 "비활성" 상태로부터 "활성" 상태로의 트리거 신호(TR)의 상태의 변화는 전하 전치 증폭기(CP)에 의해 생성되는 전하 검출 신호(CHD)가 임계 전압(CTH)에 도달하거나 또는 그것을 초과하는 것으로부터 유래하고, 따라서, 내부에 포함되는 이온에 의해 전하 검출 실린더(CD) 상에서 유도되는 전하의 검출에 대응한다. 이온이 그렇게 전하 검출 실린더(CD) 내에 포함된 상태에서, 이온 미러(M1)를 반사 동작 모드(R)로 제어하기 위한 전압 소스(V1)의 프로세서(50)에 의한 제어는, 랜덤 트래핑 모드에 비해, ELIT(14) 내에서 단일의 이온을 가둘 상당히 향상된 확률로 나타난다. 따라서, 도 4b에서 예시되는 바와 같이 이온이 이온 미러(M1)를 통해 ELIT(14)에 진입하고 전하 검출 실린더(CD)를 통해 이온 미러(M2)를 향해 처음 통과하는 것 또는 이온 미러(M2)의 영역(R2) 내에서 확립되는 이온 반사 전기장에 의해 검출된 이후 다시 전하 검출 실린더(CD)를 통과하는 것 중 어느 하나로서 검출되는 경우, 이온 미러(M1)는 ELIT(14) 내에서 이온을 가두기 위해 도 4c에서 예시되는 바와 같이 반사 모드(R)로 제어된다. 랜덤 트래핑 동작 모드와 관련하여 상기에서 간략하게 설명되는 바와 같이 트리거 트래핑을 사용하여 신호 강도를 최적화하는 것이 또한 바람직하다. 최적화된 이온 유입구 신호 강도를 갖는 트리거 트래핑 모드에서, 예를 들면, 여기에서 단일 이온 트래핑 이벤트 및 모든 획득된 트래핑 이벤트의 비율로서 정의되는 트래핑 효율성은, 랜덤 트래핑에서의 37 %와 비교하여, 90 %에 근접할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 그러나, 이온 유입구 신호 강도가 너무 크면, 트래핑 효율성은 90 % 미만이 될 것이고 이온 유입구 신호 강도를 감소시키는 것이 필요할 것이다.

트리거 트래핑 모드의 제2 버전에서, 도 4b에서 예시되는 프로세스 또는 단계는 생략되거나 또는 우회되고, ELIT(14)가 도 4a에서 예시되는 바와 같이 동작하는 상태에서, 프로세서(50)는, 비교기(44)에 의해 생성되는 트리거 신호(TR)를 모니터링하도록 그리고 트리거 신호(TR)가 자신의 "비활성" 상태에서 "활성" 상태로 변하면/변하는 경우 각각의 이온 미러(M1, M2)를 반사 동작 모드(R)로 제어하여 ELIT(14) 내에 이온을 가두게끔 또는 포획하게끔 전압 소스(V1, V2) 둘 모두를 제어하도록 동작 가능하다. 따라서, 이온이 이온 미러(M1)를 통해 ELIT(14)에 진입하였고 도 4a에서 예시되는 바와 같이 전하 검출 실린더(CD)를 통해 이온 미러(M2)를 향해 처음으로 통과하는 것으로 검출되는 경우, 이온 미러(M1 및 M2) 둘 모두는, ELIT(14) 내에서 이온을 가두기 위해, 도 4c에서 예시되는 바와 같이 반사 모드(R)로 제어된다.

임의의 경우에, ELIT(14) 내에 이온을 가두기 위해 이온 미러(M1, M2) 둘 모두가 이온 반사 동작 모드(R)로 제어된 상태에서, 이온은, 이온 미러(M1 및 M2)의 영역(R1 및 R2)에서 각각 확립되는 대향하는 이온 반사 전기장에 의해, 도 4c에서 묘사되는 이온 궤적(64)에 의해 예시되는 바와 같이 그리고 상기에서 설명되는 바와 같이 매번 전하 검출 실린더(CD)를 통과하면서, 이온 미러(M1과 M2) 사이에서 왔다갔다 발진하게 된다. 하나의 실시형태에서, 프로세서(50)는, 이온이 선택된 횟수 전하 검출 실린더(CD)를 통과할 때까지, 도 4c에서 예시되는 동작 상태를 유지하도록 동작 가능하다. 대안적인 실시형태에서, 프로세서(50)는, M1(및 몇몇 실시형태에서 M2)을 이온 반사 동작 모드(R)로 제어한 이후, 선택된 시간 기간 동안 도 4c에서 예시되는 동작 상태를 유지하도록 동작 가능하다. 어느 한 실시형태에서, 도 4c에서 예시되는 상태에서 소비되는 사이클의 수 또는 시간은, 예시적으로, 도 6a와 관련하여 하기에서 설명될 바와 같이, 유저 인터페이스를 통해 제어될 수도 있으며, 임의의 경우에, 전하 검출 실린더(CD)를 통한 이온의 각각의 통과로부터 유래하는 이온 검출 이벤트 정보는 프로세서(50)에 일시적으로 저장된다. 이온이 선택된 횟수만큼 전하 검출 실린더(CD)를 통과하였거나 또는 시간의 선택된 기간 동안 이온 미러(M1, M2) 사이에서 왔다갔다 발진한 경우, 프로세서(50)에서 저장되는 전하 검출 이벤트의 총 수는 이온 측정 이벤트를 정의하고, 이온 측정 이벤트가 완료시, 이온 측정 이벤트를 정의하는 저장된 이온 검출 이벤트는 프로세서(52)로 전달되거나, 또는 프로세서(52)에 의해 검색된다. 그 다음 도 4a 내지 도 4c에서 예시되는 시퀀스는 도 4a에서 예시되는 시퀀스로 복귀하는데, 여기서 전압 소스(V1, V2)는, 상기에서 설명되는 바와 같이, 이온 미러(M1, M2)의 영역(R1, R2) 내에서 이온 투과 전기장을 각각 확립하는 것에 의해 이온 미러(M1, M2)를 각각 이온 투과 동작 모드(T)로 제어하도록 제어된다. 그 다음, 예시된 시퀀스는 소망되는 횟수만큼 반복된다.

이제 도 5를 참조하면, 이온 소스(12)에 의해 이온이 생성되는 주어진 샘플에 대한 도 4a 내지 도 4c에서 예시되는 반복된 시퀀스 동안 이온 측정 이벤트 정보가 프로세서(50)에 의해 수집되었을 때 프로세서(50)에 의해 수집되는 이온 측정 이벤트 정보를 연속적으로 프로세싱하고 분석하기 위해 상기에서 간략하게 설명되는 실시간 분석 프로세스(80)의 실시형태를 예시하는 플로우차트가 도시되어 있다. 예시적으로, 실시간 분석 프로세스(80)는, 프로세서(52)에 의해 실행될 때, 프로세서(52)로 하여금, 하기에서 설명되는 단계를 실행하게 하는 명령어의 형태로 메모리(54)에 저장된다. 프로세스(80)는, 예시적으로, 단계(82)에서 시작하는데, 여기서, 프로세서(52)는, 분석될 복수의 이온 측정 이벤트의 각각에 대한 전하 검출 이벤트 데이터를 저장할 출력 파일을 생성하도록 동작 가능하다. 그 이후, 그리고 단계(84)로 시작하여, 프로세서(52)는 상기에서 설명되는 바와 같이 이벤트 종료시 프로세서(50)로부터 이온 측정 이벤트 정보의 각각의 새로운 콜렉션을 수신하고 프로세싱하도록 동작 가능하다. 단계(84)에서, 프로세서(52)는 생성된 이온 측정 이벤트 파일을 열도록 그리고 프로세서(50)로부터 수신되는 포맷되지 않은 이온 측정 이벤트 정보를 정수 어레이로 판독하도록 동작 가능하다.

각각의 이온 측정 파일은, 예시적으로, 하나의 이온 측정 이벤트에 대한(즉, 하나의 이온 트래핑 이벤트에 대한) 전하 검출 데이터를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 각각의 이온 측정 파일은 또한, 예시적으로, 전압 소스(V1, V2)가 상기에서 설명되는 바와 같이 이온 투과 모드와 이온 반사 모드 사이에서 왔다갔다 전환될 때 전하 검출 실린더(CD) 상에서 유도되는 노이즈를 포함하는 짧은 사전 트래핑 기간(pre-trapping period) 및 사후 트래핑 기간(post-trapping period)을 더 포함한다. 예시적으로, 트래핑 이벤트 기간은 수 밀리초(ms)와 수십 초 사이의 범위에 이를 수 있는데, 통상적인 트래핑 이벤트 기간은 10 ms와 30 초 사이의 범위에 이른다. 도 1 내지 도 3에서 예시되고 상기에서 상세하게 설명되는 CDMS(10)와 함께, 100 ms의 예시적인 트래핑 이벤트 기간이 예시적으로 사용될 수도 있는데, 이 예시적인 트래핑 이벤트 기간이 전하 결정에서의 불확실성과 데이터 수집 속도 사이의 허용 가능한 밸런스를 제공하기 때문이다.

임의의 경우에, 프로세스(80)는 단계(84)로부터 단계(86)로 진행하는데, 여기서 포맷되지 않은 이온 측정 이벤트 정보를 포함하는 이온 측정 파일이 사전 프로세싱된다. 하나의 실시형태에서, 프로세서(52)는, 단계(86)에서, 이온 검출 이벤트 정보만을 포함하도록, 즉, 사전 트래핑 및 사후 트래핑 노이즈 정보를 포함하는 실시형태에서 그것을 제거하도록 정수 어레이를 절단하는 것, 및 그 다음 계산 효율성의 목적을 위해 그 어레이를 2의 가장 가까운 멱승으로 제로 패딩하는 것에 의해 이온 측정 파일을 사전 프로세싱하도록 동작 가능하다. 예시적인 예로서, 트래핑 이벤트 기간이 100 ms인 실시형태에서, 단계(86)의 완료는 예시적으로 262144 개의 포인트로 나타난다.

단계(86)에 후속하여, 프로세스(80)의 하나의 실시형태는, 프로세서(52)가 CDMS 시스템(10)에서 그리고 CDMS 시스템(10)에 의해 생성되는 저주파 노이즈를 제거하기 위해 사전 프로세싱된 이온 측정 파일의 데이터를 고역 통과 필터를 통해 통과시키는 단계(88)를 포함한다. 그러한 저주파 노이즈가 존재하지 않는 또는 최소 허용치가 아닌 실시형태에서, 단계(88)는 생략될 수도 있다. 그 이후, 단계(90)에서, 프로세서(52)는 이온 측정 파일에 있는 데이터, 즉, 이온 측정 파일을 구성하는 전하 검출 이벤트의 전체 시간 도메인 콜렉션의 푸리에 변환(Fourier Transform)을 계산하도록 동작 가능하다. 프로세서(52)는, 예시적으로, 예를 들면, 종래의 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT) 알고리즘과 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 임의의 종래의 디지털 푸리에 변환(digital Fourier Transform; DFT) 기술을 사용하여 그러한 푸리에 변환을 계산하도록 동작 가능하다.

그 이후, 단계(92)에서, 결과적으로 나타나는 주파수 도메인 스펙트럼은 피크에 대해 스캔된다. 하나의 실시형태에서, 피크는 노이즈 플로어의 제곱 평균 제곱근 편차(root-mean-square-deviation; RMSD)의 배수, 예를 들면, 6 배를 초과하여 상승하는 임의의 크기로 정의된다. 배수(6)는 단지 예로서만 제공된다는 것, 및 다른 배수가 대신 사용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 기술 분야의 숙련된 자는 푸리에 변환된 이온 측정 파일 데이터에서 주파수 도메인 피크를 정의하기 위한 다른 적절한 기술을 인식할 것이며, 임의의 그러한 다른 적절한 기술은 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.

단계(92)에 후속하여, 프로세서(52)는, 단계(94)에서, 피크 발견 단계(92)의 결과를 프로세싱하는 것에 의해 이온 측정 파일에 트래핑 이벤트 식별자를 할당하도록 동작 가능하다. 피크 발견 단계(92)에서 피크가 발견되지 않는 경우, 이온 측정 파일은 비어 있는 트래핑 또는 이온 이벤트 없음으로서 식별된다. 피크가 발견되면, 프로세서(52)는 주파수 도메인 이온 측정 파일 데이터의 기본 주파수로서 가장 큰 크기를 갖는 피크를 식별하도록 동작 가능하다. 그 다음, 프로세서(52)는 나머지 피크가 기본 주파수의 고조파 주파수(harmonic frequency)에서 위치 결정되는지의 여부를 결정하기 위해 기본 피크에 대한 나머지 피크를 프로세싱하도록 동작 가능하다. 그렇지 않다면, 이온 측정 파일은 다중 이온 트래핑 이벤트(multiple ion trapping event)로서 식별된다. 나머지 피크가 모두 기본의 고조파 주파수에서 위치 결정되는 경우, 이온 측정 파일은 단일 이온 트래핑 이벤트로서 식별된다.

단계(94)에 후속하여, 이온 측정 파일이 다중 트래핑 이벤트로서 식별되는 경우, 프로세서(52)는, 단계(96)에서, 그렇게 식별된 이온 측정 파일을 메모리(54)(예를 들면, 장기간 또는 영구적 메모리)에 저장하도록 동작 가능하다. 다중 트래핑 이벤트는 후속하는 이온 질량 결정 단계에서 포함되지 않으며, 따라서, 샘플의 질량 스펙트럼 분포에 기여하지 않을 것이다. 따라서, 프로세스(80)는 단계(94)로부터 단계(106)로 진행한다.

이온 측정 파일이 비어 있는 트래핑 이벤트로서 또는 단일 이온 트래핑 이벤트로서 식별되는 경우, 프로세스(80)는 또한 단계(94)로부터 단계(98)로 진행한다. 비어 있는 트래핑 이벤트 파일은, 예시적으로, 단계(98)로 진행하는데, 그 이유는, 그들이 실제로는 전체 이온 측정 이벤트 미만 동안 가두어졌을 수도 있는 약하게 하전된 이온에 대한 전하 검출 이벤트를 포함할 수도 있기 때문이다. 단계(90)에서 계산되는 전체 이벤트 푸리에 변환에서 그러한 약하게 하전된 이온에 대한 주파수 도메인 피크의 크기는 상기에서 설명되는 피크 결정 임계치를 초과하지 않을 수도 있고, 따라서, 이온 측정 파일은, 비록 이온 측정 파일이 그럼에도 불구하고 유용한 전하 검출 이벤트 데이터를 포함할 수도 있더라도, 단계(94)에서, 비어 있는 트래핑 이벤트로서 식별되었을 수도 있다. 따라서, 단계(94)에서 이온 측정 파일을 비어 있는 트래핑 이벤트로서 식별하는 것은, 예비의 그러한 식별을 나타내며, 파일이 실제로 비어 있는 트래핑 이벤트인지의 여부 또는 샘플의 질량 스펙트럼 분포에 기여할 수도 있는 이온 검출 이벤트 정보를 대신 포함할 수도 있는지의 여부를 결정하기 위해, 파일의 추가적인 프로세싱이 단계(98 및 100)에서 수행된다.

단계(98)에서, 프로세서(52)는, 프로세서(52)가 이온 측정 파일의 시간 도메인 전하 검출 데이터의 시작에서 정보의 작은 섹션 또는 윈도우의 푸리에 변환을 계산하는 푸리에 변환 윈도우 프로세스를 취하도록 동작 가능하다. 그 이후, 단계(100)에서, 프로세서(52)는 피크에 대해 단계(98)에서 계산되는 푸리에 변환의 주파수 도메인 스펙트럼을 스캔하도록 동작 가능하다. 예시적으로, 프로세서(52)는 단계(92)와 관련하여 상기에서 설명되는 동일한 피크 발견 기술을 사용하여 단계(100)를 실행하도록 동작 가능하지만, 다른 실시형태에서, 하나 이상의 대안적 또는 추가적 피크 발견 기술이 단계(100)에서 사용될 수도 있다. 임의의 경우에, 단계(100)에서 피크가 발견되지 않으면, 프로세스(80)는 단계(98)로 루프백하는데, 여기서, 프로세서(52)는 윈도우 사이즈를, 예를 들면, 미리 정의된 증분 양만큼, 현재의 윈도우의 사이즈의 미리 정의된 또는 동적 분율(fraction)만큼 또는 어떤 다른 양만큼 증가시키도록, 그리고 이온 측정 파일의 시간 도메인 전하 검출 신호 데이터의 시작에서 정보의 새로운 윈도우의 푸리에 변환을 다시 계산하도록 동작 가능하다.

피크가 발견될 때까지 단계(98 및 100)는 반복적으로 실행된다. 윈도우가 궁극적으로 이온 측정 파일의 모든 시간 도메인 전하 검출 데이터를 포함하도록 확장되었을 때 어떠한 피크도 발견되지 않는 경우, 이온 측정 파일은 프로세서(52)에 의해 최종적으로 비어 있는 트래핑 이벤트로서 식별되고, 프로세서(52)는, 그 이후, 단계(102)에서, 그렇게 식별된 이온 측정 파일을 메모리(54)(예를 들면, 장기간 또는 영구적 메모리)에 저장하도록 동작 가능하다. 단계(98 및 100)의 반복 실행으로부터 유래하는 검증된 또는 확인된 비어 있는 트래핑 이벤트는 후속하는 이온 질량 결정 단계에 포함되지 않으며, 따라서, 샘플의 질량 스펙트럼 분포에 기여하지 않을 것이다. 따라서, 프로세스(80)는 단계(102)로부터 단계(106)로 진행한다.

단계(98 및 100)의 윈도우화 프로세스 동안 피크가 발견되면, 주파수 도메인 피크가 발견되는 대응하는 최소 윈도우 사이즈가 기록되고, 프로세스(80)는 단계(104)로 진행한다. 비어 있는 트래핑 이벤트로서 미리 식별되는 이온 측정 파일의 윈도우화 프로세스 동안 피크가 발견되는 경우, 이온 측정 파일은 단일 이온 트래핑 이벤트로서 다시 식별되고 이 파일의 프로세싱은 단계(104)로 진행된다.

단계(104)에서, 프로세서(52)는 이온 측정 파일의 시간 도메인 전하 검출 신호 데이터에 걸쳐 단계(98/100)에서 발견되는 최소 윈도우 사이즈를 증분적으로 스캔하도록 동작 가능한데, 이온 측정 파일은 단일 이온 트래핑 이벤트로서 원래 식별되는 파일 또는 비어 있는 트래핑 이벤트로서 예비적으로 식별되지만, 그러나 그 다음, 단계(98/100)의 실행 동안 단일 이온 트래핑 이벤트로서 다시 식별되는 파일일 수도 있다. 임의의 경우에, 단계(104)에서, 프로세서(52)는 최소 윈도우 사이즈 스캔의 각각의 스테이지에서, 윈도우의 현재 위치 내에 포함되는 시간 도메인 전하 검출 정보의 푸리에 변환을 계산하도록, 그리고 윈도우 내의 주파수 도메인 데이터의 발진 주파수 및 크기를 결정하도록 동작 가능하다.

이들 값으로부터, 트래핑 이벤트 길이, 평균 질량 대 전하, 이온 전하 및 질량 값은 단계(106)에서 공지된 관계를 사용하여 결정되고, 이들 값은 이온 측정 이벤트 파일의 일부를 형성한다. 예를 들면, 이온 발진 사이클의 수를 고려하면, 질량 대 전하는 계산된 푸리에 변환으로부터 바로 결정되는 기본 주파수(ff)의 제곱에 반비례하고, 이온 전하는 푸리에 변환의 기본 주파수 크기에 비례한다. 몇몇 경우에, FFT의 고조파 주파수 중 하나 이상의 크기(들)는, 이온 전하(z)를 결정하는 목적을 위해 기본 주파수의 크기에 추가될 수도 있다. 임의의 경우에, 이온 질량(m)은, 그 다음, 평균 질량 대 전하 및 전하 값의 함수로서 계산된다. 도 6c의 예에 의해 묘사되는 바와 같이, 프로세서(52)는, 예시적으로, 이온 측정 이벤트 정보가 이용 가능하게 되고 방금 설명된 바와 같이 실시간 분석 프로세스(80)에 따라 프로세서(52)에 의해 프로세싱될 때, 각각의 이온 측정 이벤트 파일의 이온 질량 및 질량 대 전하 값으로부터 질량 대 전하 비율 및 질량 스펙트럼을 실시간으로 구성한다. 대안적인 실시형태에서, 프로세서(52)는, 단계(106)에서, 질량 대 전하 스펙트럼 또는 질량 스펙트럼만을 구성하도록 동작 가능할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 전체 이온 측정 이벤트 동안 가두어진 상태로 남아 있는 이온만이 질량 또는 질량 대 전하 분포에 기여하도록 허용되지만, 다른 실시형태에서, 전체 이온 측정 이벤트 미만 동안 가두어지는 이온은 질량 또는 질량 대 전하 분포에서 포함될 수도 있다. 트래핑 이벤트, 즉 이온 측정이 서로 독립적이기 때문에, 방금 설명된 데이터 분석 단계의 대부분은, 도 5의 단계(84-104)를 둘러싸는 점선 경계(108)에 의해 묘사되는 바와 같이, 총 분석 시간을 최소화하도록 또는 적어도 감소시키도록 다중 스레딩될 수 있다. 임의의 경우에, 프로세스(80)는, 예시적으로, 다른 이온 측정 이벤트 파일을 프로세싱하기 위해 단계(106)로부터 다시 단계(84)로 루프한다. 임의의 특정한 샘플 - 이온은 이온 소스(12)에 의해 이 임의의 특정한 샘플로부터 생성됨 - 에 대해 다수의, 예를 들면, 수백 또는 수천 개 이상의 이온 트래핑 이벤트가 통상적으로 실행되고, 이온 질량 대 전하, 이온 전하 및 이온 질량 값은 방금 설명된 프로세스(80)를 사용하여 각각의 그러한 이온 트래핑 이벤트에 대한 이온 측정 이벤트 파일로부터 결정/계산된다.

이제 도 6a를 참조하면, 도 3과 관련하여 상기에서 간략하게 설명되는 실시간 제어 GUI의 실시형태가 도시되어 있다. 예시된 실시형태에서, 실시간 제어 GUI는, 일반적으로 CDMS 시스템(10)의 그리고 특히 ELIT(14)의 동작을 제어하기 위한 복수의 선택 가능한 GUI 엘리먼트를 각각 포함하는 다수의 제어 섹션을 묘사하는 가상 제어 패널(120)의 형태로 제공된다. 하나의 그러한 제어 섹션은, 연속(즉, 랜덤) 트래핑과 트리거 트래핑 사이에서 선택하기 위한 선택 가능한 GUI 엘리먼트를 예시적으로 포함하는 트래핑 모드 섹션(122)인데, 이들 트래핑 모드는 상기에서 설명되는 바와 같다. 예시된 제어 패널(120)에서, 유저는 랜덤 또는 연속 트래핑을 선택하였다.

예시된 가상 제어 패널(120)에 포함되는 다른 제어 섹션은, 선택된 트래핑 모드에 대한 ELIT(14)의 동작에 관련이 있는 타이밍 파라미터를 설정하기 위한 GUI 엘리먼트를 예시적으로 포함하는 ELIT 타이밍 섹션(124)이다. 도 6a에서 예시되는 예에서, 상기에서 설명되는 바와 같이 트래핑 모드 섹션(122)에서 연속 트래핑 모드가 선택되었으며, ELIT 타이밍 섹션(124)의 상단에서의 강조 표시된 탭은, 따라서, ELIT 타이밍 파라미터 GUI 엘리먼트가 연속 트래핑 모드에 관련이 있다는 것을 나타낸다. 도 6a에서 또한 예시되는 바와 같이, 트리거 트래핑 모드가 선택되는 경우 상이한 탭이 강조 표시될 것이다. 도시되는 바와 같이 섹션(122)에서 선택되는 연속 트래핑 모드의 경우, ELIT 타이밍 섹션(124)은, 여기서는 예시적으로 1.0 ms에서 설정되는, 트래핑 이벤트 사이의("트랩 시간 사이의") 타이밍을 선택하기 위한 GUI 엘리먼트를 예시적으로 포함한다. 도 5에서 예시되는 프로세스(80)의 단계(86)와 관련하여 상기에서 설명되는 바와 같이, 여기서는 예시적으로 각각 0.1 ms 및 0.8 ms에서 설정되는 사전 트랩 및 사후 트랩 파일 기록 시간을 선택하기 위한 GUI 엘리먼트가 또한 제공된다. 연속 트래핑 모드에 대해 도 4b 및 도 4c와 관련하여 상기에서 설명되는 바와 같이, 이온 미러(M2)를 이온 반사 모드로 제어하도록 전압 소스(V2)를 제어한 이후 이온 미러(M1)를 이온 반사 모드로 제어하도록 전압 소스(V1)를 제어하는 것 사이의 지연 시간("프론트 캡(Front Cap) 지연 시간")을 선택하기 위한 GUI 엘리먼트가 또한 제공된다. 여기서, 지연 시간은 0.5 ms에서 설정된다. 마지막으로, 본원에서 이온 측정 이벤트 시간으로 또한 지칭되는 트래핑 시간, 즉 가두어진 이온이 이온 미러(M1, M2) 사이에서 그리고 ELIT(14)의 전하 검출 실린더(CD)를 통해 왔다갔다 발진하도록 허용되는 시간을 선택하기 위한 선택 가능한 GUI 엘리먼트가 제공된다. 이 예에서, 트래핑 시간은 99 ms에서 설정된다.

예시된 가상 제어 패널(120)에 포함되는 다른 제어 섹션은, 분석가(analyst)의 목록으로부터 분석가를 선택하기 위한, 정규 또는 LC 분석을 시작하기 위한 그리고 진행 중인 분석을 중지하기 위한 GUI 엘리먼트를 예시적으로 포함하는 분석 섹션(126)이다.

예시된 가상 제어 패널(120)에 포함되는 또 다른 제어 섹션은, 분석의 결과가 메모리(54)에서 프로세서(52)에 의해 저장될 폴더의 이름을 입력하기 위한 GUI 필드를 예시적으로 포함하는 폴더 명명 섹션(folder naming section; 128)이다.

예시된 가상 제어 패널(120)에 포함되는 여전히 다른 제어 섹션은, 상기에서 설명되는 실시간 분석 프로세스를 시작 및 중지하기 위한 선택 가능한 GUI 엘리먼트를 예시적으로 포함하는 데이터 획득 섹션(130)이다. 예시된 실시형태에서, 데이터 획득 섹션(130)은, 또한 예시적으로, 이온 카운트 GUI를 선택적으로 보기 위한 선택 가능한 "이온 카운트" GUI 엘리먼트를 포함한다.

이제 도 6b를 참조하면, 상기에서 설명되는 실시간 분석 프로세스로부터 유래하는 출력 데이터의 예시적인 콜렉션이 도시된다. 예시된 예에서, 각각의 라인(행)은 파일 이름을 식별하는 라인 또는 행에서 제1 아이템(134)을 갖는 단일의 트래핑 이벤트 파일을 나타낸다. 비어 있는 트래핑 이벤트 파일(136)은 제로에 의해 식별되고, 다중 트래핑 이벤트 파일(138)은 "다중 이온 이벤트"로 표시된다. 각각의 단일 이온 트래핑 이벤트는 질량 대 전하 비율(m/z) 값(140), 전하(z) 값(142), 이온 질량(m) 값(144) 및 총 트래핑 시간(시간)(146)을 포함할 것이다. 예시된 예에서, 0.968...의 트래핑 시간은, 이온이 도 6a에서 예시되는 제어 패널(120)에서 설정되는 전체 트래핑 시간 동안 트래핑되었다는 것을 나타낸다. 이 예에서 총 트래핑 시간은 100 ms(제어 패널(120)에서 선택되는 99 ms"트랩 시간" 및 1.0 ms "트랩 시간 사이" 파라미터를 포함함)이지만, 시간 도메인 신호의 작은 섹션은 전하 전치 증폭기(CP)가 이온 투과 모드와 이온 반사 모드 사이에서 전환되는 이온 미러 전위로부터 복구하는 것을 허용하도록 버려진다.

이제 도 6c를 참조하면, 이온 측정 이벤트 데이터가 ELIT(14)에 의해 생성될 때 그것의 실시간 분석으로부터 유래하는 출력 데이터로부터 구성되고 있는 히스토그램을 포함하는 분석 결과 GUI의 실시간 스냅샷을 포함하는 예시적인 디스플레이 GUI가 도시된다. 예시적으로, GUI는 디스플레이 GUI의 표시를 제어하기 위한 선택 가능한 GUI 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 섹션을 포함한다. 예를 들면, 디스플레이 선택 섹션(137)은, 예시적으로, 질량 대 전하 히스토그램 및 질량 히스토그램의 디스플레이를 선택하기 위한, 그리고 저 전하 또는 표준 전하 이온에 대한 분석 파라미터를 선택하기 위한 GUI 엘리먼트를 포함한다. 도 6c에서, 저 전하 분석 파라미터가 선택되었고, 결과적으로 나타나는 이온 질량 스펙트럼(135)이 디스플레이 GUI에서 디스플레이되는데, 그것은 스냅샷이 촬상된 포인트까지의 누적된 데이터를 나타낸다. 이온 전하 디스플레이 제어 섹션(139)은, 예시적으로, 이온 전하 빈 사이즈(ion charge bin size)뿐만 아니라 히스토그램에서 디스플레이될 이온의 전하 상한(upper charge limit) 및 전하 하한(lower charge limit)을 선택하기 위한 GUI 엘리먼트를 포함한다. 유사한 이온 질량 디스플레이 제어 섹션(141)은, 마찬가지로, 도 6c에서 예시되는 예에서 묘사되는 바와 같이, 이온 질량 빈 사이즈뿐만 아니라 질량 히스토그램이 디스플레이 섹션(137)에서 선택될 때 히스토그램에서 디스플레이될 이온의 질량 상한 및 하한을 선택하기 위한 GUI 엘리먼트를 포함한다. 디스플레이 섹션(137)에서 질량 대 전하 히스토그램이 선택되는 경우, 제어 섹션(141)은, 유사하게, 이온 질량 대 전하 비율 빈 사이즈뿐만 아니라 히스토그램에서 디스플레이될 이온의 질량 대 전하 비율 상한 및 하한을 선택하기 위한 GUI 엘리먼트를 포함할 것이다. 트래핑 효율성 모니터 섹션(143)은, 예시적으로, 단일 이온, 다중 이온 및 비어 있는 트래핑 이벤트의 현 시점에서의 집계(running tally)를 추적 및 디스플레이하고, 또한 예시적으로, 결과적으로 나타나는 트래핑 효율성을 디스플레이한다. 상기에서 언급되는 바와 같이, 임의의 시간에 도달하는 이온에 대한 최대 달성 가능한 단일 이온 트래핑 효율성은 37 %이며, 따라서, 도 6c의 섹션(143)에서 디스플레이되는 35.7 %의 트래핑 효율성은 최대 트래핑 효율성에 가깝다.

실시간 제어 GUI를 통한 실시간 분석 프로세스 및 분석 결과의 실시간 시각화의 조합은, 예시적으로, 일반적으로는 CDMS 시스템(10)의 및/또는 구체적으로는 ELIT(14)의 하나 이상의 동작 파라미터를 선택적으로 최적화하기 위해, 및/또는 분석 결과를 하나 이상의 선택 가능한 범위로 선택적으로 제한하기 위해, CDMS 시스템(10)의 동작을 실시간으로 수정할 기회를 제공한다. 예를 들면, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, CDMS 시스템(150)의 다른 실시형태가 도시되어 있다. CDMS 시스템(150)은, 상기에서 상세하게 설명되는 CDMS 시스템(10)과 많은 점에서 동일하고, 이와 관련하여, 유사한 컴포넌트를 식별하기 위해 유사한 번호가 사용된다. 특히, 이온 소스(12)는, ELIT(14)가 그러한 것처럼, 예시적으로, 상기에서 설명되는 바와 같다. 도 7a 및 도 7b에 구체적으로 도시되지는 않지만, CDMS 시스템(150)은 또한 도 1 내지 도 3에서 예시되는 바와 같이 자신에게 커플링되며 상기에서 설명되는 바와 같이 동작 가능한 전기 컴포넌트 및 전압 소스를 포함한다는 것이 이해될 것이다. CDMS(150)는, 이온 소스(12)를 빠져나가는 그리고 ELIT(14)에 진입하는 이온의 신호 강도를, 비어 있는 트래핑 이벤트 및/또는 다중 이온 트래핑 이벤트에 비해 단일 이온 트래핑 이벤트의 수를 최대화하는, 그에 의해, 이온 측정 이벤트 수집 시간을 감소시키는 방식으로 수정하기 위해, 예를 들면, 실시간 제어 GUI의 유저에 의해 선택적으로 또는 프로세서(52)에 의해 자동적으로 제어될 수도 있는 이온 소스(12)와 ELIT(14) 사이에서 개재되는 장치(152)의 실시형태의 CDMS 시스템(150)에서의 포함에 의해, 예시적으로, CDMS 시스템(10)과는 상이하다.

예시된 실시형태에서, 이온 신호 강도 제어 장치(152)는 구동 샤프트(158)를 통해 가변 어퍼쳐 부재(156)에 동작 가능하게 커플링되는 전기 제어 모터(154)를 포함하는 가변 어퍼쳐 제어 장치의 형태를 취한다. 예시된 실시형태에서, 가변 어퍼쳐 부재(156)는, 예시적으로, 도시되는 바와 같이 ELIT(14)의 이온 미러(M1)로의 이온 입구와 정렬하도록 ELIT(14)의 길이 방향 축(20)과 정렬하여 배치되는 공통 반경(162)에 중심을 모두 두며 그 공통 반경(162)을 따르는 상이한 직경의 관통하는 다수의 어퍼쳐(160₁-160_L)를 정의하는 회전 가능한 디스크의 형태로 제공된다. 변수(L)는 임의의 양의 정수일 수도 있으며, 도 7b에서 예시되는 예에서, 여덟 개의 그러한 어퍼쳐(160₁-160₈)는 디스크(156)의 중심 포인트에 예시적으로 커플링되는 구동 샤프트(158)로부터 떨어져 이격되는 반경(162) 주위에서 그 반경(162)에 중심을 두고 균등하게 분포되는데, 어퍼쳐(160₁-160₈)의 직경은, 예시적으로, 가장 작은 직경의 어퍼쳐(160₁)와 가장 큰 직경의 어퍼쳐(160₈) 사이에서 직경이 증분적으로 증가한다.

모터(154)는, 예시적으로, 모터 제어 신호(MC)에 응답하여, 어퍼쳐(160₁-160₈) 중 하나가 축(120)과 정렬되는 위치로부터, 어퍼쳐(160₁-160₈) 중 다음 어퍼쳐, 또는 선택된 하나가 축(120)과 정렬되는 위치로 디스크(156)를 회전시키도록 구성되는 정밀 회전 위치 결정 모터(precision rotary positioning motor)이다. 몇몇 실시형태에서 모터(154)는 단일의 방향, 즉 시계 방향 또는 반시계 방향으로만 디스크(156)를 회전시키도록 동작 가능하고, 다른 실시형태에서, 모터(154)는 디스크(156)를 어느 방향으로든 회전시키도록 동작 가능하다. 몇몇 실시형태에서, 모터(154)는 연속 구동 모터일 수도 있고, 다른 실시형태에서, 모터(154)는 스텝 구동(step-drive) 또는 스테퍼 모터일 수도 있다. 몇몇 실시형태에서 모터(154)는 단일 속도 모터일 수도 있고, 다른 실시형태에서, 모터(154)는 가변 속도 모터일 수도 있다.

동작에서, 모터(154)는, 예시적으로, 어퍼쳐(160₁-160₈) 중 소망되는 어퍼쳐를, ELIT(14)에 진입하는 이온의 궤적과 일렬로 선택적으로 배치하도록 제어된다. 더 작은 직경의 어퍼쳐는 자신을 관통하는 이온의 흐름을 제한하는 것에 의해 더 큰 직경의 어퍼쳐에 비해 ELIT(14)에 진입하는 이온의 신호 강도를 감소시키고, 더 큰 직경의 어퍼쳐는 자신을 관통하는 이온의 흐름을 증가시키는 것에 의해 더 작은 직경의 어퍼쳐에 비해 ELIT(14)에 진입하는 이온의 신호 강도를 증가시킨다. 샘플 조성, CDMS 및 ELIT 컴포넌트의 치수 및 다른 요인에 따라, 어퍼쳐(160₁-160₈) 중 적어도 하나는, 비어 있는 트래핑 이벤트의 수와 및/또는 다중 이온 트래핑 이벤트의 수와 비교하여, 더 많은 수의 단일 이온 트래핑 이벤트로 나타날 것이다. 예를 들면, 어퍼쳐 직경을 증가시키는 것은, 유입하는 이온의 신호 강도를 증가시킬 것이고, 따라서, 비어 있는 트래핑 이벤트의 수를 감소시킬 것이다. 다른 한편으로, 어퍼쳐 직경을 감소시키는 것은 유입하는 이온의 신호 강도가 감소시킬 것이고, 따라서, 다중 이온 트래핑 이벤트의 수를 감소시킬 것이다. 따라서, 어퍼쳐(160₁-160₈) 중 하나는, 비어 있는 이온 트래핑 이벤트 및 다중 이온 트래핑 이벤트 둘 모두를 최소화하는 것에 의해 유입하는 이온의 신호 강도를 최적화할 것이고, 그에 의해, 비어 있는 이온 트래핑 이벤트(empty ion trapping event)에 비해 그리고 또한 다중 이온 트래핑 이벤트에 비해 단일 이온 트래핑 이벤트의 수를 최대화할 것이다.

몇몇 실시형태에서, 어퍼쳐(160₁-160₈) 중 소망되는 하나의 선택은 CDMS(150)의 유저에 의해 수행되는 수동 프로세스일 수도 있다. 그러한 실시형태에서, 실시간 제어 GUI는, 예시적으로, 모터(154)로 하여금 디스크(156)를 어퍼쳐(160₁-160₈) 중 대응하는 또는 소망되는 하나로 구동하게 하는 방식으로 모터 제어 신호(MC)를 제어하기 위한 하나 이상의 선택 가능한 GUI 엘리먼트를 포함하는 어퍼쳐 제어 섹션을 포함할 것이다. 도 6c에서 예시되는 디스플레이 GUI의 트래핑 효율성 모니터 섹션(143)을 보는 것에 의해, 유저는 단일 이온 트래핑 효율성을 최대화하도록 가변 어퍼쳐 제어 장치(152)를 선택적으로 제어할 수도 있다. 대안적인 실시형태에서, 또는 실시간 제어 GUI를 통한 선택 가능한 옵션으로서, 메모리(54)는, 프로세서(52)에 의해 실행될 때, 프로세서(52)로 하여금, 트래핑 효율성을 모니터링하게 하는 그리고 단일 이온 트래핑 이벤트를 최대화하도록 가변 어퍼쳐 제어 장치(152)를 자동적으로 제어하게 하는 명령어를 포함할 수도 있다.

기술 분야의 숙련된 자는, 비어 있는 트래핑 이벤트에 비해 및/또는 다중 이온 트래핑 이벤트에 비해 단일 이온 트래핑 이벤트를 최대화하기 위해 ELIT(14)에 진입하는 이온의 강도 또는 흐름을 제어하기 위한 다른 구조체 및/또는 기술을 인식할 것이고, 임의의 그러한 다른 구조체 및/또는 기술은 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 대안적인 이온 강도 또는 흐름 제어 장치의 하나의 비제한적인 예로서, 도 7a 및 도 7b에서 예시되는 모터(154) 및 디스크(156)는 단일의 가변 직경 어퍼쳐를 구비하는 장치에 의해 대체될 수도 있는데, 여기서, 단일의 어퍼쳐의 직경은 상기에서 설명되는 바와 같이 소망되는 어퍼쳐로, 수동으로 또는 자동적으로, 제어될 수도 있다. 다른 비제한적인 예로서, 모터(154) 및 디스크(156)는 선형 구동 모터 및 공통 선형 경로를 따라 배열되고 중앙에 배치되는 어퍼쳐를 구비하는 플레이트 또는 다른 구조체로 대체될 수도 있는데, 여기서, 선형 구동 모터는, ELIT에 진입하는 이온이 선택된 어퍼쳐를 통과해야만 하도록 축(20)과 정렬하기 위해 어퍼쳐의 선형 경로를 따라 어퍼쳐 중 하나를 선택하도록 상기에서 설명되는 바와 같이 유사하게 제어될 수도 있다. 대안적인 이온 강도 또는 흐름 제어 장치의 또 다른 비제한적인 예로서, 종래의 이온 트랩이 이온 소스(12)와 ELIT(14) 사이에 배치될 수도 있다. 그러한 이온 트랩은 시간이 지남에 따라 이온을 축적하기 위해 종래의 방식으로 제어될 수도 있고, 이 이온 트랩의 개방 및 ELIT(14)의 개방/폐쇄 타이밍은, 예를 들면, 예컨대, 시간 경과에 따른 질량 대 전하 필터링 효과를 평균하기 위해 이온 트랩과 ELIT 사이의 타이밍을 제어하는 것에 의해, 특정한 질량 대 전하 값에 대한 차별을 방지하면서 단일 이온 트래핑 이벤트의 수를 최대화하도록 실시간으로 조정될 수도 있다. 대안적으로, 이 타이밍은, 단일 이온 트래핑 이벤트를 또한 최대화하면서, 특정한 질량 대 전하 값 또는 범위를 갖는 이온을 우선적으로 트래핑하도록 조정될 수도 있다. 그러한 이온 트랩은, 예시적으로, 종래의 RF 트랩(예를 들면, 4 극자(quadrupole), 6 극자(hexapole) 또는 분할된 4 극자) 또는 다른 ELIT의 형태로 구현될 수도 있다.

도 8을 참조하면, CDMS 시스템(180)의 다른 예시적인 실시형태가 도시되어 있는데, 실시간 제어 GUI를 통한 실시간 분석 프로세스 및 분석 결과의 실시간 시각화의 조합은, CDMS 시스템(180)의 다른 예시적인 실시형태와 함께, 예시적으로, 하나 이상의 소망되는 범위로의 분석 결과의 선택적 제한을 제공한다. CDMS 시스템(180)은, 상기에서 상세하게 설명되는 CDMS 시스템(10)과 많은 점에서 동일하고, 이와 관련하여, 유사한 컴포넌트를 식별하기 위해 유사한 번호가 사용된다. 특히, 이온 소스(12)는, ELIT(14)가 그러한 것처럼, 예시적으로, 상기에서 설명되는 바와 같다. 도 8에 구체적으로 도시되지는 않지만, CDMS 시스템(180)은 또한 도 1 내지 도 3에서 예시되는 바와 같이 자신에게 커플링되며 상기에서 설명되는 바와 같이 동작 가능한 전기 컴포넌트 및 전압 소스를 포함한다는 것이 이해될 것이다. CDMS(180)는, 결과적으로 나타나는 질량 스펙트럼이 선택된 범위의 이온 질량 대 전하 비율 또는 질량 대 전하 비율의 범위로 유사하게 제한되도록 ELIT(14)에 진입하는 이온을 선택된 질량 대 전하 비율 또는 이온 질량 대 전하 비율의 범위로 제한하기 위해, 예를 들면, 실시간 제어 GUI의 유저에 의해 선택적으로 또는 프로세서(52)에 의해 자동적으로 제어될 수도 있는 ELIT(14)와 이온 소스(12) 사이에서 개재되는 질량 대 전하 필터(182)의 한 실시형태의 CDMS 시스템(180)에서의 포함에 의해 CDMS 시스템(10)과는 예시적으로 상이하다.

예시된 실시형태에서, 질량 대 전하 필터(182)는 CDMS(180)의 길이 방향 축(20)을 중심으로 서로 떨어져 이격되는 네 개의 가늘고 긴 로드(rod)를 포함하는 종래의 4 극자 디바이스의 형태를 취한다. 가늘고 긴 로드 중 두 개의 대향하는 로드는 도 8에서 184로서 표시되고, 가늘고 긴 로드 중 다른 두 개의 대향하는 로드는 186으로서 표시된다. 질량 대 전하 필터 전압 소스(188)(V_MF)는, 두 개의 대향 로드(184)가 도시되는 바와 같이 다른 두 개의 대향 로드(186)와 180 도 위상이 벗어나게 되도록 종래의 방식으로 4 극자 로드에 전기적으로 연결된다. 질량 대 전하 필터 전압 소스(188)는 예시적으로 하나 이상의 시간에 따라 변하는 전압 소스, 예를 들면, 종래의 RF 전압 소스(들)를 포함할 수도 있고, 몇몇 실시형태에서 하나 이상의 DC 전압 소스를 포함할 수도 있다. 선택된 주파수의 하나 이상의 시간에 따라 변하는 전압을 생성하기 위한 및/또는 하나 이상의 DC 전압을 생성하기 위한 프로세서(52)에 의한 전압 소스(188)를 제어를 위해 프로세서(52)와 질량 필터 전압 소스(188) 사이에서 임의의 수인 K 개의 신호 라인이 커플링될 수도 있는데, 여기서 K는 임의의 정수일 수도 있다.

동작에서, 질량 대 전하 필터 전압 소스(188)에 의해 생성되는 전압(들)은, 선택적으로, 오로지, 선택된 질량 대 전하 비율 또는 질량 대 전하 비율 범위의 이온으로 하여금, 질량 대 전하 필터(182)를 통해 ELIT(14)로 전달되게 하도록 제어된다. 따라서, 오로지 그러한 이온만이 이온 측정 이벤트에 포함될 것이고, 따라서, 그 분석 결과로부터 유래하는 질량 또는 질량 대 전하 비율 스펙트럼에 포함될 것이다. 몇몇 실시형태에서, 질량 대 전하 필터 전압 소스(188)에 의해 생성되는 하나 이상의 전압의 선택은 CDMS(180)의 유저에 의해 수행되는 수동 프로세스에 의할 수도 있다. 그러한 실시형태에서, 실시간 제어 GUI는, 예시적으로, 선택되어 필터(182)를 통해 ELIT(14)로 전달될 이온의 대응하는 질량 대 전하 비율 또는 질량 대 전하 비율의 범위를 선택하기 위해, 전압 소스(188)에 의해 생성되는 전압(들)을 제어하기 위한 하나 이상의 선택 가능한 GUI 엘리먼트를 포함하는 질량 대 전하 필터 제어 섹션을 포함할 것이다. 그러한 선택은 샘플 분석의 시작에서 실행될 수도 있거나 또는 도 6c에서 예시되는 디스플레이 GUI에서 실시간으로 구성되는 질량 스펙트럼을 본 이후 실행될 수도 있다. 후자의 예가 도 9a 및 도 9b에서 예시되어 있다.

도 9a를 참조하면, B 형 간염 바이러스(hepatitis B virus; HBV) 캡씨드(capsid)의 샘플이 실시간으로 수집되고 있을 때, 그것에 대한 이온 카운트 대 이온 질량(메가 달톤(mega-Dalton) 또는 MDa 단위)의 질량 분포 플롯(190)이 도시되어 있다. 플롯(190)은 도 6c에서 예시되는 분석 결과 GUI의 일부이며, 따라서 상기에서 설명되는 실시간 분석 프로세스에 따라 HBV 샘플의 실시간 질량 스펙트럼이 프로세서(152)에 의해 구성되고 있음에 따라 그것을 나타낸다는 것이 이해되어야 한다. 도 9a에서 예시되는 질량 분포(190)의 수집의 시점에서, 스펙트럼은, 예시적으로, 26.7 분에 걸쳐 기록되는 15,999 개의 트래핑 이벤트로부터의 5,737 개의 이온을 포함한다. 도 9a에서 묘사되는 바와 같이, 질량 분포(190)는 많은 수의 저 질량 종(species)(예를 들면, < 500kDa) 및 4MDa 근처의 더 적은 수의 더 큰 질량 종을 포함하는데, 4 MDa는 4.1 MDa를 간신히 넘는 HBV Cp149 T = 149 캡씨드에 대한 예상 질량에 가깝다.

도 9a에서 예시되는 분석에서, 유저(분석가)는 질량 스펙트럼(190)을 지배하는 저 질량 종에 관심이 없을 수도 있다. 그러한 만큼, CDMS가 단일 입자 기술인 상태에서, 저 질량 이온을 가두고 분석하는 데 소비되는 시간은 고 질량 이온을 가두고 분석하기 위해 또한 사용할 수 없기 때문에, 이온 수집 및 분석 시간의 많은 부분이 낭비되었다. 저 질량 이온의 수집 및 분석을 방지하기 위해, 전압 소스(들)(188)는, 예시적으로, 시간에 따라 변하는 전압(예를 들면, RF)만을 생성하도록, 그에 의해, 질량 대 전하 필터(182)로 하여금 고역 통과 질량 대 전하 필터로서 작용하게 하고 그에 의해 선택된 질량 대 전하 비율 또는 질량 대 전하 비율의 범위를 초과하는 이온만을 통과하게 하도록 제어될 수도 있다. RF 전용 4 극자에서, 통과할 최저 질량 대 전하 비율은 전압 소스(188)에 의해 생성되는 시간에 따라 변하는 전압의 주파수에 의존한다는 것이 일반적으로 공지되어 있다. 하나의 예시적인 실험에서, 전압 소스(188)에 의해 4 극자 질량 필터(182)에 인가되는 시간에 따라 변화하는 전압의 주파수는 120 kHz로 설정되었고, (도 9a에서 예시되는 플롯을 생성하기 위해 사용되는) B 형 간염 바이러스(HBV) 캡씨드의 동일한 샘플이 실시간으로 수집되고 있을 때, 그것에 대한 이온 카운트 대 이온 질량(메가 달톤 또는 MDa 단위)의 결과적으로 나타나는 질량 분포 플롯(192)이 도 9b에서 도시되어 있다. 전압 소스(188)에 의해 생성되는 RF 전용 전압의 주파수가 120 kHz로 설정되면, ELIT(14)에서 가두어지는 대부분의 이온은 400kDa보다 더 큰 질량을 가지며, 그에 의해, 스펙트럼(192)으로부터 도 9a의 스펙트럼(190)에서 존재하는 많은 수의 저 질량 종(예를 들면, < 500 kDa)을 생략한다. 따라서, 도 9b에서 예시되는 스펙트럼(192)을 생성하기 위한 대부분의 이온 수집 및 분석 시간은 더 큰 질량 이온을 가두고 분석하는 데 소비되었다. RF 전용 4 극자는 질량 필터라기 보다는 질량 대 전하 필터로서 동작한다는 것을 유의해야 하는데, 이것은 도 9b에서의 질량 컷오프가 예리하지 않은 이유이다. 400kDa보다 더 큰 질량을 갖는 가두어진 이온의 플롯(192)은, 도 9a의 질량 분포에서 명확하지 않았던 약 3.1 MDa의 질량에서 저 강도 피크를 포함한다는 것을 또한 유의해야 한다.

전압 소스(188)는, 예시적으로, 4 극자 필터(182)로 하여금, 선택된 질량 대 전하 비율 값을 초과하는 질량 대 전하 비율을 갖는 이온만을 통과시키는 고역 통과 질량 대 전하 필터로서 작용하게 하기 위해, 명시된 주파수에서 전압의 시간에 따라 변하는 세트(예를 들면, 180 도 벗어난 위상)만을 인가하도록 제어될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 대안적으로, 질량 대 전하 필터 전압 소스(188)는, 예시적으로, 4 극자 필터(182)로 하여금, 질량 대 전하 비율의 선택된 범위 내의 질량 대 전하 비율 값을 갖는 이온만을 통과시키는 대역 통과 필터로서 작용하게 하기 위해, 선택된 크기를 갖는(예를 들면, 4 극자 로드의 상이한 대향하는 쌍에 인가되는 반대 극성을 갖는) dc 전압 및 명시된 주파수에서 전압의 시간에 따라 변하는 세트의 조합을 인가하도록 제어될 수도 있는데, 여기서 전압의 시간에 따라 변하는 세트의 주파수 및 DC 전압의 세트의 크기는, 함께, 통과 가능한 질량 대 전하 비율의 범위를 정의한다. ELIT(14)에 진입하는 이온의 질량 대 전하 비율 범위가 제한되지 않을 여전히 다른 실시형태에서, 4 극자 필터(182)는, 예시적으로, ELIT(14)에 진입하는 이온을 그 길이 방향 축(20)을 향해 집속시키기 위해, DC 전용 4 극자로서, 즉, 4 극자 로드의 대향하는 쌍으로 그리고 그 대향하는 쌍 사이에서 DC 전압만을 인가하는 것에 의해 동작될 수도 있다.

기술 분야의 숙련된 자는, ELIT(14)에 진입하는 이온의 질량 대 전하 비율 범위를 제한하기 위한 다른 구조체 및/또는 기술을 인식할 것이며, 임의의 그러한 다른 구조체 및/또는 기술은 이 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 하나의 비제한적인 예로서, 질량 대 전하 필터(182)는, 대안적으로, 종래의 6 극자 또는 8 극자(octupole) 이온 가이드의 형태를 취할 수도 있다. 다른 비제한적인 예로서, 질량 대 전하 필터(182)는, 대안적으로, 이온 소스를 빠져나가는 이온을 내부에 가두기 위해 그리고 질량 대 전하 비율의 선택된 범위 내의 이온만이 빠져나가는 것을 허용하고 따라서 ELIT(14)에 진입하는 것을 허용하기 위해, 종래의 방식으로 동작 가능한 하나 이상의 종래의 이온 트랩의 형태를 취할 수도 있다.

이제 도 10a를 참조하면, 본원에서 예시되고 설명되는 ELIT(14)를 포함할 수도 있는, 그리고 본원에서 예시되고 설명되는 전하 검출 질량 분광분석계(CDMS)(10, 150, 180)를 포함할 수도 있는, 그리고 ELIT(14)의 상류에서 이온 소스(12)의 일부를 형성할 수도 있는 임의의 수의 이온 프로세싱 기기를 포함할 수도 있는 및/또는 ELIT(14)를 빠져나가는 이온(들)을 추가로 프로세싱하기 위해 ELIT(14)의 하류에 배치될 수도 있는 임의의 수의 이온 프로세싱 기기를 포함할 수도 있는 이온 분리 기기(200)의 한 실시형태의 단순화된 블록도가 도시된다. 이와 관련하여, 이온 소스(12)는, 이온 소스(12)의 일부일 수도 있거나 또는 그 일부를 형성할 수도 있는 다수인 Q 개의 이온 소스 스테이지(IS₁-IS_Q)를 포함하는 것으로 도 10a에서 예시되어 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이온 프로세싱 기기(210)는 ELIT(14)의 이온 유출구에 커플링되는 것으로 도 10a에서 예시되는데, 여기서 이온 프로세싱 기기(210)는 임의의 수의 이온 프로세싱 스테이지(OS₁-OS_R)를 포함할 수도 있고, 여기서 R은 임의의 양의 정수일 수도 있다.

이온 소스(12)에 초점을 맞추면, ELIT(14)에 진입하는 이온 소스(12)는, 이온 소스 스테이지(IS₁-IS_Q)의 하나 이상의 형태에서, 상기에서 설명되는 바와 같은 이온의 하나 이상의 종래 소스일 수도 있거나 또는 그들을 포함할 수도 있고, 하나 이상의 분자 특성에 따라(예를 들면, 이온 질량, 이온 질량 대 전하, 이온 이동성, 이온 유지 시간(ion retention time), 또는 등등에 따라) 이온을 분리하기 위한 하나 이상의 종래의 기기 및/또는 이온을 수집 및/또는 저장하기 위한(예를 들면, 하나 이상의 4 극자, 6 극자 및/또는 다른 이온 트랩), (예를 들면, 이온 질량, 이온 질량 대 전하, 이온 이동성, 이온 유지 시간 및 등등과 같은 하나 이상의 분자 특성에 따라) 이온을 필터링하기 위한, 이온을 단편화하거나 또는 다르게는 해리하기 위한, 이온 전하 상태를 정규화하거나 또는 시프팅하기 위한, 및 등등을 위한 하나 이상의 종래의 이온 프로세싱 기기를 더 포함할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 이온 소스(12)는, 임의의 그러한 종래의 이온 소스, 이온 분리 기기 및/또는 이온 프로세싱 기기의, 임의의 순서의, 하나의 또는 임의의 조합을 포함할 수도 있다는 것, 및 몇몇 실시형태는 임의의 그러한 종래의 이온 소스, 이온 분리 기기 및/또는 이온 프로세싱 기기의 다수의 인접한 또는 떨어져 이격된 것들을 포함할 수도 있다는 것이 이해될 것인데, 그 몇몇 비제한적인 예가 도 7a, 도 7b에서 그리고 도 8에서 예시된다. 하나 이상의 질량 분광분석계를 포함하는 임의의 구현예에서, 임의의 하나 이상의 그러한 질량 분광분석계는 본원에서 설명되는 형태 중 임의의 것으로 구현될 수도 있다.

이제 이온 프로세싱 기기(210)를 참조하면, 기기(210)는, 이온 프로세싱 스테이지(OS₁-OS_R) 중 하나 이상의 형태에서, 하나 이상의 분자 특성에 따라(예를 들면, 이온 질량, 이온 질량 대 전하, 이온 이동성, 이온 유지 시간, 또는 등등에 따라) 이온을 분리하기 위한 하나 이상의 종래의 기기 및/또는 이온을 수집 및/또는 저장하기 위한(예를 들면, 하나 이상의 4 극자, 6 극자 및/또는 다른 이온 트랩), (예를 들면, 이온 질량, 이온 질량 대 전하, 이온 이동성, 이온 유지 시간 및 등등과 같은 하나 이상의 분자 특성에 따라) 이온을 필터링하기 위한, 이온을 단편화하거나 또는 다르게는 해리하기 위한, 이온 전하 상태를 정규화하거나 또는 시프팅하기 위한, 및 등등을 위한 하나 이상의 종래의 이온 프로세싱 기기일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 이온 프로세싱 기기(110)는, 임의의 그러한 종래의 이온 분리 기기 및/또는 이온 프로세싱 기기의, 임의의 순서의, 하나의 또는 임의의 조합을 포함할 수도 있다는 것, 및 몇몇 실시형태는 임의의 그러한 종래의 이온 분리 기기 및/또는 이온 프로세싱 기기의 다수의 인접한 또는 떨어져 이격된 것들을 포함할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 하나 이상의 질량 분광분석계를 포함하는 임의의 구현예에서, 임의의 하나 이상의 그러한 질량 분광분석계는 본원에서 설명되는 형태 중 임의의 것으로 구현될 수도 있다.

어떤 식으로든 제한하는 것으로 간주되어서는 안되는, 도 10a에서 예시되는 이온 분리 기기(200)의 하나의 특정한 구현예로서, 이온 소스(12)는, 예시적으로, 3 개의 스테이지를 포함하고, 이온 프로세싱 기기(210)는 생략된다. 이 구현예에서, 이온 소스 스테이지(IS₁)는 종래의 이온 소스, 예를 들면, 전기 분무, MALDI, 또는 등등이고, 이온 소스 스테이지(IS₂)는 종래의 이온 필터, 예를 들면, 4 극자 또는 6 극자 이온 가이드이고, 이온 소스 스테이지(IS₃)는 상기에서 설명되는 타입 중 임의의 것의 질량 분광분석계이다. 이 실시형태에서, 이온 소스 스테이지(IS₂)는, 하류의 질량 분광분석계에 의한 분석을 위해 소망되는 분자 특성을 갖는 이온을 미리 선택하기 위해, 그리고 그러한 미리 선택된 이온만을 질량 분광분석계로 전달하기 위해, 종래의 방식으로 제어되는데, 여기서, ELIT(14)에 의해 분석되는 이온은 질량 대 전하 비율에 따라 질량 분광분석계에 의해 분리되는 미리 선택된 이온일 것이다. 이온 필터를 빠져나가는 미리 선택된 이온은, 예를 들면, 명시된 이온 질량 또는 질량 대 전하 비율을 갖는 이온, 명시된 이온 질량 또는 질량 대 전하 비율을 초과하는 및/또는 그 미만의 이온 질량 또는 이온 질량 대 전하 비율을 갖는 이온, 이온 질량 또는 질량 대 전하 비율의 명시된 범위 내의 이온 질량 또는 질량 대 전하 비율을 갖는 이온, 또는 등등일 수도 있다. 이 예는 도 8에서 예시되는 CDMS 시스템(180)의 실시형태의 하나의 가능한 변형예를 예시한다. 이 예의 몇몇 대안적 구현예에서, 이온 소스 스테이지(IS₂)는 질량 분광분석계일 수도 있고 이온 소스 스테이지(IS₃)는 이온 필터일 수도 있으며, 이온 필터는, 다르게는, 하류의 ELIT(14)에 의한 분석을 위해 소망되는 분자 특성을 가질 수도 있는, 질량 분광분석계를 빠져나가는 이온을 미리 선택하기 위해 방금 설명된 바와 같이 동작 가능할 수도 있다. 이것은 도 8의 예에 의해 예시되는 구성이다. 이 예의 다른 대안적인 구현예에서, 이온 소스 스테이지(IS₂)는 이온 필터일 수도 있고, 이온 소스 스테이지(IS₃)는, 다른 이온 필터가 후속되는 질량 분광분석계를 포함할 수도 있는데, 여기서 이온 필터 각각은 방금 설명되는 바와 같이 동작하고, 따라서 도 8에서 예시되는 예의 또 다른 변형예로서 역할을 한다.

어떤 식으로든 제한하는 것으로 간주되어서는 안되는, 도 10a에서 예시되는 이온 분리 기기(200)의 다른 특정한 구현예로서, 이온 소스(12)는, 예시적으로, 2 개의 스테이지를 포함하고, 이온 프로세싱 기기(210)는 다시 생략된다. 이 예시적인 구현예에서, 이온 소스 스테이지(IS₁)는 종래의 이온 소스, 예를 들면, 전기 분무, MALDI 또는 등등이고, 이온 소스 스테이지(IS₂)는 상기에서 설명되는 타입 중 임의의 것의 종래의 질량 분광분석계이다. 이것은, ELIT(14)가 질량 분광분석계를 빠져나가는 이온을 분석하도록 동작 가능한 도 1과 관련하여 상기에서 설명되는 구현예이다.

어떤 식으로든 제한하는 것으로 간주되어서는 안되는, 도 10a에서 예시되는 이온 분리 기기(200)의 또 다른 특정한 구현예로서, 이온 소스(12)는, 예시적으로, 2 개의 스테이지를 포함하고, 이온 프로세싱 기기(210)는 생략된다. 이 예시적인 구현예에서, 이온 소스 스테이지(IS₁)는, 예를 들면, 전기 분무, MALDI, 또는 등등과 같은 종래의 이온 소스이고, 이온 프로세싱 스테이지(OS₂)는 종래의 단일의 또는 다수의 스테이지의 이온 이동성 분광분석계이다. 이 구현예에서, 이온 이동성 분광분석계는, 이온 이동성의 하나 이상의 기능에 따라 시간이 지남에 따라 이온 소스 스테이지(IS₁)에 의해 생성되는 이온을 분리하도록 동작 가능하며, ELIT(14)는 이온 이동성 분광분석계를 빠져나가는 이온을 분석하도록 동작 가능하다. 이 예의 대안적인 구현예에서, 이온 소스(12)는 이온의 종래의 소스의 형태의 단일의 스테이지(IS₁)만을 포함할 수도 있고, 이온 프로세싱 기기(210)는 단독 스테이지(OS₁)로서(또는 다중 스테이지 기기(210)의 스테이지(OS₁)로서) 종래의 단일의 또는 다중 스테이지 이온 이동성 분광분석계를 포함할 수도 있다. 이러한 대안적인 구현예에서, ELIT(14)는 이온 소스 스테이지(IS₁)에 의해 생성되는 이온을 분석하도록 동작 가능하고, 이온 이동성 분광분석계(OS₁)는 이온 이동성의 하나 이상의 기능에 따라 시간이 지남에 따라 ELIT(14)를 빠져나가는 이온을 분리하도록 동작 가능하다. 이 예의 다른 대안적인 구현예로서, 단일의 또는 다수의 스테이지의 이온 이동성 분광분석계는 이온 소스 스테이지(IS₁) 및 ELIT(14) 둘 모두에 후속될 수도 있다. 이 대안적인 구현예에서, 이온 소스 스테이지(IS₁)에 후속하는 이온 이동성 분광분석계는, 이온 이동성의 하나 이상의 기능에 따라 시간이 지남에 따라 이온 소스 스테이지(IS₁)에 의해 생성되는 이온을 분리하도록 동작 가능하며, ELIT(14)는 이온 소스 스테이지 이온 이동성 분광분석계를 빠져나가는 이온을 분석하도록 동작 가능하고, ELIT(14)에 후속하는 이온 프로세싱 스테이지(OS₁)의 이온 이동성 분광분석계는 이온 이동성의 하나 이상의 기능에 따라 시간이 지남에 따라 ELIT(14)를 빠져나가는 이온을 분리하도록 동작 가능하다. 이 단락에서 설명되는 실시형태의 임의의 구현예에서, 추가적인 변형예는 이온 소스(12)에서 및/또는 이온 프로세싱 기기(210)에서 단일의 또는 다수의 스테이지의 이온 이동성 분광분석계의 상류에 및/또는 하류에 동작 가능하게 배치되는 질량 분광분석계를 포함할 수도 있다.

어떤 식으로든 제한하는 것으로 간주되어서는 안되는, 도 10a에서 예시되는 이온 분리 기기(200)의 여전히 다른 특정한 구현예로서, 이온 소스(12)는, 예시적으로, 2 개의 스테이지를 포함하고, 이온 프로세싱 기기(210)는 생략된다. 이 예시적인 구현예에서, 이온 소스 스테이지(IS₁)는, 분자 유지 시간(molecule retention time)에 따라 용액에서 분자를 분리하도록 구성되는 종래의 액체 크로마토그래프(chromatograph), 예를 들면, HPLC 또는 등등이고, 이온 소스 스테이지(IS₂)는 이온의 종래의 소스, 예를 들면, 전기 분무 또는 등등이다. 이 구현예에서, 액체 크로마토그래프는 용액에서 분자 성분을 분리하도록 동작 가능하고, 이온 소스 스테이지(IS₂)는 액체 크로마토그래프를 빠져나가는 용액 흐름으로부터 이온을 생성하도록 동작 가능하며, ELIT(14)는 이온 소스 스테이지(IS₂)에 의해 생성되는 이온을 분석하도록 동작 가능하다. 이 예의 대안적인 구현예에서, 이온 소스 스테이지(IS₁)는, 대신, 용액에서 분자를 사이즈별로 분리하도록 동작 가능한 종래의 사이즈 배제 크로마토그래프(size-exclusion chromatograph; SEC)일 수도 있다. 다른 대안적인 구현예에서, 이온 소스 스테이지(IS₁)는, 종래의 SEC가 후속되는 종래의 액체 크로마토그래프 또는 그 반대의 것을 포함할 수도 있다. 이 구현예에서, 이온은 두 번 분리된 - 한 번은 분자 유지 시간에 따르고, 후속하는 두 번째는 분자 사이즈에 따름, 또는 그 반대 - 용액으로부터 이온 소스 스테이지(IS₂)에 의해 생성된다. 이 단락에서 설명되는 실시형태의 임의의 구현예에서, 추가적인 변형예는 이온 소스 스테이지(IS₂)와 ELIT(14) 사이에 동작 가능하게 배치되는 질량 분광분석계를 포함할 수도 있다.

이제 도 10b를 참조하면, 다중 스테이지 질량 분광분석계 기기(230)를 예시적으로 포함하는 그리고 고질량 이온 분석 컴포넌트로서 구현되는 본원에서 예시되고 설명되는 이온 질량 검출 시스템(10, 150, 180), 즉, CDMS를 또한 포함하는 이온 분리 기기(220)의 다른 실시형태의 단순화된 블록도가 도시되어 있다. 예시된 실시형태에서, 다중 스테이지 질량 분광분석계 기기(230)는, 본원에서 예시되고 설명되는 바와 같은, 이온 소스(IS)(12), 후속하며 커플링되는 제1 종래의 질량 분광분석계(MS1)(232), 예를 들면, 충돌 유도 해리(collision-induced dissociation; CID), 표면 유도 해리(surface-induced dissociation; SID), 전자 포획 해리(electron capture dissociation; ECD) 및/또는 광 유도 해리(photo-induced dissociation; PID) 또는 등등 중 하나 이상에 의해 질량 분광분석계(232)를 빠져나가는 이온을 해리하도록 동작 가능한 후속하며 커플링되는 종래의 이온 해리 스테이지(ID)(234), 후속하며 커플링되는 제2 종래의 질량 분광분석계(MS2)(236), 예를 들면, 마이크로 채널 플레이트 검출기 또는 다른 종래의 이온 검출기와 같은, 후속하는 종래의 이온 검출기(D)(238)를 포함한다. 이온 질량 검출 시스템(10, 150, 180), 즉 CDMS는, 이온 질량 검출 시스템(10, 150, 180), 즉 CDMS가 질량 분광분석계(236)로부터 및/또는 이온 해리 스테이지(232)로부터 이온을 선택적으로 수신할 수도 있도록 이온 해리 스테이지(234)와 병렬로 커플링된다.

예를 들면, 이온 분리 기기(230)만을 사용하는 MS/MS는 잘 확립된 접근법인데, 이 경우, 특정한 분자량(molecular weight)의 프리커서 이온은, 그들의 m/z 값에 기초하여 제1 질량 분광분석계(232)(MS1)에 의해 선택된다. 질량 선택 프리커서 이온(mass selected precursor ion)은, 예를 들면, 이온 해리 스테이지(234)에서, 충돌 유도 해리, 표면 유도 해리, 전자 포획 해리 또는 광 유도 해리에 의해 단편화된다. 그 다음, 단편 이온(fragment ion)은 제2 질량 분광분석계(236)(MS2)에 의해 분석된다. MS1 및 MS2 둘 모두에서 프리커서 및 단편 이온의 m/z 값만이 측정된다. 높은 질량 이온의 경우, 전하 상태는 분석되지 않으며, 따라서, m/z 값에만 단독으로 기초하여 특정한 분자량을 가진 프리커서 이온을 선택하는 것은 가능하지 않다. 그러나, 기기(230)를 본원에서 예시되고 설명되는 CDMS(10, 150, 180)에 커플링하는 것에 의해, 좁은 범위의 m/z 값을 선택하고, 그 다음, CDMS(10)를 사용하여 m/z 선택 프리커서 이온(m/z selected precursor ion)의 질량을 결정하는 것이 가능하다. 질량 분광분석계(232, 236)는, 예를 들면, 자기 섹터 질량 분광분석계, 비행 시간(time-of-flight) 질량 분광분석계 또는 4 극자 질량 분광분석계 중 하나 또는 이들의 임의의 조합일 수도 있지만, 대안적인 실시형태에서는, 다른 질량 분광분석계 타입이 사용될 수도 있다. 임의의 경우에, MS1을 빠져나가는 공지된 질량을 가진 m/z 선택 프리커서 이온은 이온 해리 스테이지(234)에서 단편화될 수 있고, 그 다음, 결과적으로 나타나는 단편 이온은 MS2에 의해(이 경우 m/z 비율만이 측정됨) 및/또는 CDMS 기기(10, 150, 180)에 의해(이 경우 m/z 비율 및 전하가 동시에 측정됨) 분석될 수 있다. 낮은 질량 단편, 즉, 임계 질량 값, 예를 들면, 10,000 Da(또는 다른 질량 값) 미만의 질량 값을 갖는 프리커서 이온의 해리된 이온은, 따라서, MS2를 사용하여, 종래의 MS에 의해 분석될 수 있고, 한편 높은 질량 단편(이 경우, 전하 상태는 분석되지 않음), 즉, 임계 질량 값 이상인 질량 값을 갖는 프리커서 이온의 해리된 이온은 CDMS(10)에 의해 분석될 수 있다.

첨부의 도면에서 예시되고 상기에서 설명되는 시스템(10, 150, 180, 200, 220) 중 임의의 것에서 구현되는 바와 같은, ELIT(14)의 다양한 컴포넌트의 치수 및 그 안에서 확립되는 전기장의 크기는, 예시적으로, 한 번의 완전한 발진 사이클 동안 전하 검출 실린더(CD) 내에서 이온에 의해 소비되는 시간 및 전하 검출 실린더(CD) 및 이온 미러(M1, M2)의 조합을 순회하는(traversing) 이온에 의해 소비되는 총 시간의 비율에 대응하는, ELIT(14) 내에서의 이온 발진의 소망되는 듀티 사이클을 확립하도록 선택될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 대략 50 %의 듀티 사이클은 측정된 신호의 고조파 주파수 성분으로부터 유래하는 기본 주파수 크기 결정에서 노이즈를 감소시키는 목적에 대해 바람직할 수도 있다. 예를 들면, 50 %와 같은 소망되는 듀티 사이클을 달성하기 위한 그러한 치수 및 동작 고려 사항에 관련되는 세부 사항은, 2018년 1월 12일자로 출원된 공동 계류 중인 미국 특허 출원 일련번호 제62/616,860호, 2018년 6월 4일자로 출원된 공동 계류 중인 미국 특허 출원 일련번호 제62/680,343호 및 2019년 1월 11일자로 출원된 공동 계류 중인 국제 특허 출원 제PCT/US2019/______호 - 이들 모두의 발명의 명칭은 "ELECTROSTATIC LINEAR ION TRAP DESIGN FOR CHARGE DETECTION MASS SPECTROMETRY"임 - 에서 예시되고 설명되는데, 이들의 개시 모두는 참조에 의해 그들 전체가 본원에 명시적으로 통합된다.

하나 이상의 전하 검출 최적화 기술이, 예를 들면, 트리거 트래핑 또는 다른 전하 검출 이벤트를 위해, 첨부의 도면에서 예시되고 본원에서 설명되는 시스템(10, 150, 180, 200, 220) 중 임의의 것에서 ELIT(14)와 함께 사용될 수도 있다는 추가로 이해될 것이다. 몇몇 그러한 전하 검출 최적화 기술의 예는, 2018년 6월 4일자로 출원된 공동 계류 중인 미국 특허 출원 일련번호 제62/680,296호 및 2019년 1월 11일자로 출원된 공동 계류 중인 국제 특허 출원 제PCT/US2019/______호 - 이들 둘 모두의 발명의 명칭은 "APPARATUS AND METHOD FOR CAPTURING IONS IN AN ELECTROSTATIC LINEAR ION TRAP"임 - 에서 예시되고 설명되는데, 이들의 개시 둘 모두는 참조에 의해 그들 전체가 본원에 명시적으로 통합된다.

하나 이상의 전하 캘리브레이션 또는 재설정 장치가 첨부의 도면에서 예시되고 본원에서 설명되는 시스템(10, 150, 180, 200, 220) 중 임의의 것에서 ELIT(14)의 전하 검출 실린더(CD)와 함께 사용될 수도 있다는 것이 추가로 이해될 것이다. 하나의 그러한 전하 캘리브레이션 또는 재설정 장치의 예는, 2018년 6월 4일자로 출원된 공동 계류 중인 미국 특허 출원 제62/680,272호에서 그리고 2019년 6월 11일자로 출원된 공동 계류 중인 국제 특허 출원 제PCT/US2019/______호에서 예시되고 설명되는데, 이들 둘 모두의 발명의 명칭은 "APPARATUS AND METHOD FOR CALIBRATING OR RESETTING A CHARGE DETECTOR"이며, 이들의 개시 둘 모두는 참조에 의해 그들 전체가 본원에 명시적으로 통합된다.

첨부의 도면에서 예시되고 본원에서 설명되는 ELIT(14)는, 또한 첨부의 도면에서 예시되고 본원에서 설명되는 시스템(10, 150, 180, 200, 220) 중 임의의 것의 일부로서, 대안적으로, 두 개 이상의 ELIT 또는 ELIT 영역을 갖는 적어도 하나의 ELIT 어레이의 형태로 및/또는 두 개 이상의 ELIT 영역을 포함하는 임의의 단일의 ELIT에서 제공될 수도 있다는 것, 및 본원에서 설명되는 개념은 하나 이상의 그러한 ELIT 및/또는 ELIT 어레이를 포함하는 시스템에 바로 적용 가능하다는 것이 여전히 또한 이해될 것이다. 몇몇 그러한 ELIT 및/또는 ELIT 어레이의 예는, 2018년 6월 4일자로 출원된 공동 계류 중인 미국 특허 출원 일련번호 제62/680,315호 및 2019년 1월 11일자로 출원된 공동 계류 중인 국제 특허 출원 제PCT/US2019/______호 - 이들 둘 모두의 발명의 명칭은 "ION TRAP ARRAY FOR HIGH THROUGHPUT CHARGE DETECTION MASS SPECTROMETRY"임 - 에서 예시되고 설명되는데, 이들의 개시 둘 모두는 참조에 의해 그들 전체가 본원에 명시적으로 통합된다.

하나 이상의 이온 소스 최적화 장치 및/또는 기술이, 첨부의 도면에서 예시되고 본원에서 설명되는 시스템(10, 150, 180, 200, 220) 중 임의의 것의 일부로서 또는 그 임의의 것과 조합하여 본원에서 예시되고 설명되는 이온 소스(12)의 하나 이상의 실시형태와 함께 사용될 수도 있다는 것이 추가로 이해될 것인데, 그들 하나 이상의 이온 소스 최적화 장치 및/또는 기술의 몇몇 예는, 2018년 6월 4일자로 출원되고 발명의 명칭이 "HYBRID ION FUNNEL-ION CARPET (FUNPET) ATMOSPHERIC PRESSURE INTERFACE FOR CHARGE DETECTION MASS SPECTROMETRY"인 공동 계류 중인 미국 특허 출원 일련번호 제62/680,223호에서, 그리고 2019년 1월 11일자로 출원된 발명의 명칭이 "INTERFACE FOR TRANSPORTING IONS FROM AN ATMOSPHERIC PRESSURE ENVIRONMENT TO A LOW PRESSURE ENVIRONMENT"인 공동 계류 중인 국제 특허 출원 제PCT/US2019/______호에서 예시되고 설명되며, 이들의 개시 둘 모두는 참조에 의해 그들 전체가 본원에 명시적으로 통합된다.

첨부의 도면에서 예시되며 본원에서 설명되는 시스템(10, 150, 180, 200, 220) 중 임의의 것에서 ELIT(14)는 오르비트랩으로 대체될 수도 있다는 것이 여전히 또한 이해될 것이다. 그러한 실시형태에서, 첨부의 도면에서 예시되고 상기에서 설명되는 전하 전치 증폭기는 종래의 설계의 하나 이상의 증폭기로 대체될 수도 있다. 하나의 그러한 오르비트랩의 예가, 2018년 11월 20일자로 출원된 공동 계류 중인 미국 특허 출원 일련번호 제62/769,952호 및 2019년 1월 11일자로 출원된 공동 계류 중인 국제 특허 출원 일련번호 제PCT/US2019/______호 - 이들 둘 모두의 발명의 명칭은 "ORBITRAP FOR SINGLE PARTICLE MASS SPECTROMETRY"임 - 에서 예시되고 설명되는데, 이들의 개시 둘 모두는 참조에 의해 그들 전체가 본원에 명시적으로 통합된다.

하나 이상의 이온 유입구 궤적 제어 장치 및/또는 기술은, ELIT(14) 내의 다수의 개개의 이온의 동시 측정을 제공하기 위해, 첨부의 도면에서 예시되고 본원에서 설명되는 시스템(10, 150, 180, 200, 220) 중 임의의 것의 ELIT(14)와 함께 사용될 수도 있다는 것이 여전히 추가로 이해될 것이다. 몇몇 그러한 이온 유입구 궤적 제어 장치 및/또는 기술의 예는, 2018년 12월 3일자로 출원된 공동 계류 중인 미국 특허 출원 일련번호 제62/774,703호 및 2019년 1월 11일자로 출원된 공동 계류 중인 국제 특허 출원 제PCT/US2019/______호 - 이들 둘 모두의 발명의 명칭은 "APPARATUS AND METHOD FOR SIMULTANEOUSLY ANALYZING MULTIPLE IONS WITH AN ELECTROSTATIC LINEAR ION TRAP"임 - 에서 예시되고 설명되는데, 이들의 개시 둘 모두는 참조에 의해 그들 전체가 본원에 명시적으로 통합된다.

본 개시가 전술한 도면 및 설명에서 상세하게 예시되고 설명되었지만, 이들은 특성에서의 제한이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 단지 예시적인 실시형태만이 도시되고 설명되었다는 것 및 모두 본 개시의 취지 내에 속하는 모든 변경예 및 수정예는 보호되도록 소망된다는 것이 이해된다. 예를 들면, 첨부의 도면에서 예시되고 본원에서 설명되는 ELIT(14)는 단지 예로서 제공된다는 것, 및 상기에서 설명되는 개념, 구조 및 기술은 다양한 대안적인 설계의 ELIT에서 직접적으로 구현될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 임의의 그러한 대안적인 ELIT 설계는, 예를 들면, 두 개 이상의 ELIT 영역, 더 많은, 더 적은 및/또는 상이하게 성형된 이온 미러 전극, 더 많은 또는 더 적은 전압 소스, 전압 소스 중 하나 이상에 의해 생성되는 더 많은 또는 더 적은 DC 또는 시간에 따라 변하는 신호, 추가적인 전기장 영역을 정의하는 하나 이상의 이온 미러, 또는 등등 중 임의의 하나 또는 그 조합을 포함할 수도 있다.

Claims

전하 검출 질량 분광분석계(charge detection mass spectrometer)로서,
정전기 선형 이온 트랩(electrostatic linear ion trap; ELIT) 또는 오르비트랩,
상기 ELIT 또는 오르비트랩에 이온을 공급하도록 구성되는 이온 소스,
상기 ELIT 또는 오르비트랩에 동작 가능하게(operatively) 커플링되는 입력을 구비하는 적어도 하나의 증폭기,
상기 ELIT 또는 오르비트랩에 그리고 상기 적어도 하나의 증폭기의 출력에 동작 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 프로세서, 및
상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, (i) 상기 이온 소스에 의해 공급되는 단일의 이온을 내부에 가두려고 시도하도록 이온 트래핑 이벤트(ion trapping event)의 일부로서 상기 ELIT 또는 오르비트랩을 제어하게 하는, (ii) 상기 이온 트래핑 이벤트의 지속 기간 동안 상기 적어도 하나의 증폭기에 의해 생성되는 출력 신호에 기초하여 이온 측정 정보를 기록하게 하는, (iii) 상기 기록된 이온 측정 정보에 기초하여, 상기 ELIT 또는 오르비트랩의 상기 제어가 내부에 단일의 이온을 가두는 것으로 귀결되었는지, 어떠한 이온도 가두지 않는 것으로 귀결되었는지 또는 다수의 이온을 가두는 것으로 귀결되었는지의 여부를 결정하게 하는, 그리고 (iv) 상기 트래핑 이벤트 동안 상기 ELIT 또는 오르비트랩에 단일의 이온이 가두어진 경우에만 상기 기록된 이온 측정 정보에 기초하여 이온 질량 및 이온 질량 대 전하 비율 중 적어도 하나를 계산하게 하는 명령어를 내부에 저장한 적어도 하나의 메모리를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, (v) (i) 내지 (iv)를 반복적으로 실행하는, 그리고 (vi) 복수의 상이한 이온 트래핑 이벤트의 각각에 대한 상기 이온 질량 및 상기 이온 질량 대 전하 비율 중 상기 적어도 하나의 상기 계산된 것의 히스토그램을 구성하게 하는 명령어를 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제2항에 있어서,
(vi)는 상기 ELIT 또는 오르비트랩의 상기 제어가 단일의 이온을 내부에 가두는 것으로 귀결되었다는 각각의 결정 및 상기 이온 질량 및 상기 이온 질량 대 전하 비율 중 상기 적어도 하나의 후속하는 계산에 후속하여 상기 히스토그램을 실시간으로 구성하는 것을 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제1항 또는 제2항에 있어서,
디스플레이 모니터를 더 포함하되,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 히스토그램을 디스플레이하도록 상기 디스플레이 모니터를 제어하게 하는 명령어를 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제3항에 있어서,
디스플레이 모니터를 더 포함하되,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 히스토그램의 구성을 실시간으로 디스플레이하도록 상기 디스플레이 모니터를 제어하게 하는 명령어를 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, (i) 내지 (iv)를 반복적으로 실행하게 하는, 그리고, 단일 이온 트래핑 이벤트(single ion trapping event), 이온 트래핑 없음 이벤트(no ion trapping event) 및 다중 이온 트래핑 이벤트(multiple ion trapping event)의 실행 합계(running total)를 디스플레이하도록 상기 디스플레이 모니터를 제어하게 하는 명령어를 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 ELIT는 상기 이온 소스에 그리고 상기 적어도 하나의 프로세서에 동작 가능하게 커플링되고, 상기 적어도 하나의 증폭기는 상기 ELIT에 그리고 상기 적어도 하나의 프로세서에 동작 가능하게 커플링되는 전하 전치 증폭기(charge preamplifier)를 포함하고, 상기 ELIT는 제1 통로를 정의하는 제1 이온 미러, 제2 통로를 정의하는 제2 이온 미러 및 자신을 관통하는 제3 통로를 정의하는 전하 검출 실린더를 포함하되, 상기 제1, 제2 및 제3 통로는, 길이 방향 축(longitudinal axis)이 상기 제1, 제2 및 제3 통로의 각각을 중심에서 통과하도록 상기 제1 이온 미러와 제2 이온 미러 사이에 배치되는 상기 전하 검출 실린더와 동축으로 정렬되고, 상기 제1 이온 미러는, 상기 이온 소스에 의해 공급되는 이온이 상기 ELIT에 진입하는 이온 유입구 어퍼쳐(ion inlet aperture)를 정의하고,
상기 전하 검출 질량 분광분석계는 상기 적어도 하나의 프로세서에 그리고 상기 제1 및 제2 이온 미러에 동작 가능하게 커플링되며 내부에서 이온 투과 전기장 또는 이온 반사 전기장을 선택적으로 확립하도록 구성되는 적어도 하나의 전압 소스를 더 포함하되, 상기 이온 투과 전기장은 상기 제1 및 제2 이온 미러의 각각의 이온 미러를 통과하는 이온을 상기 길이 방향 축을 향해 집속하고, 상기 이온 반사 전기장은 상기 전하 검출 실린더로부터 상기 제1 및 제2 이온 미러의 각각의 이온 미러에 진입하는 이온으로 하여금 정지하게 하고 상기 이온을 상기 길이 방향 축을 향해 또한 집속하면서 다시 상기 전하 검출 실린더를 통과하여 상기 제1 및 제2 이온 미러 중 나머지 미러를 향해 반대 방향으로 가속하게 하고,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 이온 소스에 의해 공급되는 이온이 상기 ELIT를 통과하도록 상기 제1 및 제2 이온 미러의 각각에서 상기 이온 투과 전기장을 선택적으로 확립하게끔 상기 적어도 하나의 전압 소스를 제어하는 것, 후속하여, 상기 ELIT 내에 가두어지는 임의의 이온 또는 이온들이 상기 제1 이온 미러와 제2 이온 미러 사이에서 상기 전하 검출 실린더를 통해 왔다갔다 발진하도록 상기 제1 및 제2 이온 미러의 각각에서 이온 반사 전기장을 선택적으로 확립하게끔 상기 적어도 하나의 전압 소스를 제어하는 것에 의해, 내부에 상기 단일의 이온을 가두려고 시도하도록 상기 ELIT를 제어하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 적어도 제1 시간 기간 동안 또는 축 방향에서 상기 전하 검출 실린더를 관통하여 이동하는 적어도 하나의 각각의 이온에 의해 상기 전하 검출 실린더 상에서 유도되는 적어도 하나의 대응하는 전하로부터 유래하는 상기 전하 전치 증폭기 신호에 의해 적어도 하나의 전하 검출 신호가 생성될 때까지 상기 제1 및 제2 이온 미러의 각각에서 상기 이온 투과 전기장을 확립하도록 상기 적어도 하나의 전압 소스를 제어하는 것, 후속하여, 상기 제2 이온 미러에서 상기 이온 반사 전기장을 확립하도록 상기 적어도 하나의 전압 소스를 제어하는 것, 후속하여, 지연 기간 이후, 상기 제1 이온 미러에서 상기 이온 반사 전기장을 확립하도록 상기 적어도 하나의 전압 소스를 제어하는 것에 의해 연속 트래핑 프로세스에 따라 상기 단일의 이온을 내부에 가두려고 시도하도록 상기 ELIT를 제어하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 적어도 제1 시간 기간 동안 또는 축 방향에서 상기 전하 검출 실린더를 관통하여 이동하는 적어도 하나의 각각의 이온에 의해 상기 전하 검출 실린더 상에서 유도되는 적어도 하나의 대응하는 전하로부터 유래하는 상기 전하 전치 증폭기 신호에 의해 적어도 하나의 전하 검출 신호가 생성될 때까지 상기 제1 및 제2 이온 미러의 각각에서 상기 이온 투과 전기장을 확립하도록 상기 적어도 하나의 전압 소스를 제어하는 것, 후속하여, 상기 제2 이온 미러에서 상기 이온 반사 전기장을 확립하도록 상기 적어도 하나의 전압 소스를 제어하는 것, 후속하여, 축 방향에서 상기 전하 검출 실린더를 관통하여 이동하는 이온에 의해 상기 전하 검출 실린더 상에서 유도되는 대응하는 전하로부터 유래하는 상기 전하 전치 증폭기 신호에 의해 생성되는 전하 검출 신호에 응답하여 상기 제1 이온 미러에서 상기 이온 반사 전기장을 확립하도록 상기 적어도 하나의 전압 소스를 제어하는 것에 의해 제1 트리거 트래핑 프로세스에 따라 상기 단일의 이온을 내부에 가두려고 시도하도록 상기 ELIT를 제어하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 제1 및 제2 이온 미러의 각각에서 상기 이온 투과 전기장을 확립하도록 상기 적어도 하나의 전압 소스를 제어하는 것, 후속하여, 상기 전하 검출 실린더를 관통하여 축 방향에서 이동하는 이온에 의해 상기 전하 검출 실린더 상에서 유도되는 대응하는 전하로부터 유래하는 상기 전하 전치 증폭기 신호에 의해 생성되는 전하 검출 신호에 응답하여 상기 제1 및 제2 이온 미러의 각각에서 상기 이온 반사 전기장을 확립하도록 상기 적어도 하나의 전압 소스를 제어하는 것에 의해 제2 트리거 트래핑 프로세스에 따라 상기 단일의 이온을 내부에 가두려고 시도하도록 상기 ELIT를 제어하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 제1 및 제2 이온 미러의 각각에서의 상기 이온 반사 전기장을 확립하기 위한 상기 적어도 하나의 전압 소스의 상기 제어에 후속하여, 상기 트래핑 이벤트의 상기 지속 기간 동안 상기 전하 전치 증폭기 신호에 의해 생성되는 각각의 전하 검출 신호를 상기 적어도 하나의 메모리에 저장하는 것에 의해 상기 이온 측정 정보를 기록하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 소스를 빠져나가고 상기 ELIT 또는 오르비트랩에 진입하는 이온의 강도 또는 흐름을 다중 이온 트래핑 이벤트 및 이온 트래핑 없음 이벤트를 최소화하는 이온 강도 또는 이온 흐름으로 제어하기 위한 수단을 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 소스와 상기 ELIT 또는 오르비트랩 사이에 동작 가능하게 배치되는 적어도 하나의 이온 질량 대 전하 필터,
상기 적어도 하나의 프로세서에 그리고 상기 이온 질량 대 전하 필터에 동작 가능하게 커플링되는 적어도 다른 전압 소스, 및
선택된 질량 대 전하 비율을 갖는 이온만을 또는 선택된 범위의 질량 대 전하 비율 값을 갖는 이온만을 상기 이온 질량 대 전하 필터를 관통하여 상기 ELIT 또는 오르비트랩으로 전달하기 위해 상기 이온 질량 대 전하 필터가 응답하는 적어도 하나의 선택된 전압을 생성하도록 상기 적어도 다른 전압 소스를 제어하기 위한 수단을 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 적어도 하나의 메모리의 파일에 상기 이온 측정 정보를 저장하는 것에 의해 상기 이온 측정 정보를 기록하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제14항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 파일에 저장되는 상기 이온 측정 정보의 주파수 도메인 스펙트럼을 생성하도록 상기 파일에 저장되는 상기 이온 측정 정보의 푸리에 변환(Fourier Transform)을 계산하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제15항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 기록된 이온 측정 정보의 상기 푸리에 변환을 계산하기 이전에 상기 기록된 이온 측정 정보에서 저주파수 노이즈를 제거하도록 상기 저장된 파일에 포함되는 상기 이온 측정 정보를 고역 통과 필터 알고리즘을 통해 통과하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 주파수 도메인 스펙트럼에서 피크의 위치를 결정하고 식별하도록 상기 기록된 이온 측정 정보의 상기 주파수 도메인 스펙트럼을 스캔하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제17항에 있어서,
상기 기록된 이온 측정 정보의 상기 주파수 도메인 스펙트럼은 노이즈 플로어(noise floor)를 정의하고,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 노이즈 플로어의 미리 정의된 배수보다 더 큰 임의의 크기를 상기 주파수 도메인 스펙트럼에서의 피크로서 식별하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제17항 또는 제18항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 기록된 이온 측정 정보의 상기 스캔된 주파수 스펙트럼에서 어떠한 피크도 위치 결정되지 않는 경우 상기 ELIT 또는 오르비트랩의 상기 제어가 내부에 어떠한 이온도 가두어지지 않는 것으로 귀결되었다는 것을 결정하게 하고, 그 다음, 상기 이온 트래핑 이벤트를 비어 있는 트래핑 이벤트(empty trapping event)로서 예비 식별하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 기록된 이온 측정 정보의 상기 스캔된 주파수 도메인 스펙트럼에서 피크가 위치 결정되는 경우, 상기 위치 결정된 피크 중 가장 큰 크기를 갖는 피크를 상기 주파수 도메인 스펙트럼의 기본 주파수로서 식별하게 하고, 상기 위치 결정된 피크 중 나머지 피크가 상기 기본 주파수에 대한 고조파 주파수에서 위치 결정되는지의 여부를 결정하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제20항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 위치 결정된 피크 중 나머지 피크가 상기 기본 주파수에 대한 고조파 주파수에서 위치 결정되지 않는 경우 상기 ELIT 또는 오르비트랩의 상기 제어가 내부에 다수의 이온을 가두는 것으로 귀결되었다는 것을 결정하게 하고, 그 다음, 상기 이온 트래핑 이벤트를 다중 이온 트래핑 이벤트(multiple ion trapping event)로서 식별하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제20항 또는 제21항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 위치 결정된 피크 중 나머지 피크가 상기 기본 주파수에 대한 고조파 주파수에서 위치 결정되는 경우 상기 ELIT 또는 오르비트랩의 상기 제어가 내부에 단일의 이온을 가두는 것으로 귀결되었다는 것을 결정하게 하고, 그 다음, 상기 이온 트래핑 이벤트를 단일 이온 트래핑 이벤트(single ion trapping event)로서 식별하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제19항 또는 제22항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 이온 트래핑 이벤트가 비어 있는 이온 트래핑 이벤트(empty ion trapping event) 또는 단일 이온 트래핑 이벤트로서 예비 식별되는 경우, (a) 상기 기록된 이온 측정 정보의 윈도우의 대응하는 주파수 도메인 스펙트럼을 생성하도록 상기 파일의 시작에서 상기 기록된 이온 측정 정보의 윈도우 - 상기 윈도우는 기록된 이온 측정 정보 데이터 포인트의 미리 정의된 수로서 정의되는 윈도우 사이즈를 가짐 - 의 푸리에 변환을 계산하게 하는, (b) 내부에서 피크를 위치 결정하고 식별하도록 상기 기록된 이온 측정 정보의 상기 윈도우의 상기 주파수 도메인 스펙트럼을 스캔하게 하는, (c) 상기 기록된 이온 측정 정보의 상기 윈도우의 상기 스캔된 주파수 도메인 스펙트럼에서 어떠한 피크도 위치 결정되지 않는 경우, 상기 윈도우 사이즈를 증가시키고 (a) 및 (b)를 다시 실행하게 하는, 그리고 (d) 피크가 위치 결정될 때까지 또는 상기 윈도우 사이즈가 상기 파일에 저장되는 상기 기록된 이온 측정 정보의 모두를 포함하도록 증가될 때까지 (a) 내지 (c)를 반복하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제23항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 이온 트래핑 이벤트가 비어 있는 이온 트래핑 이벤트로서 예비 식별되는 경우, 상기 ELIT 또는 오르비트랩의 상기 제어가 내부에 어떠한 이온도 가두어지지 않는 것으로 귀결되었다는 것을 확인하게 하는 그리고 상기 기록된 이온 측정 정보의 상기 윈도우의 상기 스캔된 주파수 도메인 스펙트럼에서 어떠한 피크도 위치 결정되지 않고 상기 윈도우 사이즈가 상기 파일에 저장되는 상기 기록된 이온 측정 정보의 모두를 포함하도록 증가된 경우 상기 이온 트래핑 이벤트를 비어 있는 트래핑 이벤트로서 최종적으로 식별하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제23항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 기록된 이온 측정 정보의 상기 윈도우의 상기 스캔된 주파수 도메인 스펙트럼에서 피크가 위치 결정되는 경우 상기 윈도우 사이즈를 저장하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제25항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 트래핑 이벤트가 비어 있는 트래핑 이벤트로서 예비 식별되는 경우 상기 트래핑 이벤트를 단일 이온 트래핑 이벤트로서 재식별하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, (e) 상기 파일에 저장되는 상기 기록된 이온 측정 정보에 걸쳐 상기 저장된 윈도우 사이즈를 갖는 상기 윈도우를 증분적으로 스캔하게 하고 상기 윈도우의 각각의 증분에서, (i) 상기 기록된 이온 측정 정보의 상기 윈도우의 대응하는 주파수 도메인 스펙트럼을 생성하도록 상기 기록된 이온 측정 정보의 상기 윈도우의 푸리에 변환을 계산하게 하는, 그리고 (ii) 상기 기록된 이온 측정 정보의 상기 윈도우의 상기 스캔된 주파수 도메인 스펙트럼의 상기 주파수 도메인 데이터의 발진 주파수 및 크기를 결정하게 하는, 그리고 (f) 상기 발진 주파수 및 크기 결정에 기초하여 평균 이온 질량 대 전하 비율, 평균 이온 전하 및 평균 이온 질량을 계산하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
정전기 선형 이온 트랩(ELIT) 또는 오르비트랩, 상기 ELIT 또는 오르비트랩에 이온을 공급하도록 구성되는 이온 소스, 및 상기 ELIT 또는 오르비트랩에 동작 가능하게 커플링되는 입력을 구비하는 적어도 하나의 증폭기를 포함하는 전하 검출 질량 분광분석계를 동작시키는 방법으로서,
프로세서를 사용하여, 상기 이온 소스에 의해 공급되는 단일의 이온을 내부에 가두려고 시도하도록 이온 트래핑 이벤트의 일부로서 상기 ELIT 또는 오르비트랩을 제어하는 단계,
상기 프로세서를 사용하여, 상기 이온 트래핑 이벤트의 지속 기간 동안 상기 적어도 하나의 증폭기에 의해 생성되는 출력 신호에 기초하여 이온 측정 정보를 기록하는 단계,
상기 기록된 이온 측정 정보에 기초하여, 상기 ELIT 또는 오르비트랩의 상기 제어가 내부에 단일의 이온을 가두는 것으로 귀결되었는지, 어떠한 이온도 가두지 않는 것으로 귀결되었는지 또는 다수의 이온을 가두는 것으로 귀결되었는지의 여부를 상기 프로세서를 사용하여 결정하는 단계, 및
상기 트래핑 이벤트 동안 단일의 이온이 상기 ELIT 또는 오르비트랩에 가두어지는 경우에만 상기 기록된 이온 측정 정보에 기초하여 이온 질량 및 이온 질량 대 전하 비율 중 적어도 하나를 계산하는 단계를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계를 동작시키는 방법.
전하 검출 질량 분광분석계로서,
정전기 선형 이온 트랩(ELIT) 또는 오르비트랩,
상기 ELIT 또는 오르비트랩에 이온을 공급하도록 구성되는 이온 소스,
상기 ELIT 또는 오르비트랩의 동작을 제어하기 위한 수단,
상기 ELIT 또는 오르비트랩에 그리고 ELIT 또는 오르비트랩을 제어하기 위한 상기 수단에 동작 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 프로세서,
상기 적어도 하나의 프로세서에 커플링되는 디스플레이 모니터, 및
상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, (i) 제어 그래픽 유저 인터페이스(graphic user interface; GUI) 애플리케이션을 실행하게 하는, (ii) 상기 디스플레이 모니터 상에 상기 제어 GUI 애플리케이션의 제어 GUI - 상기 제어 GUI는 상기 ELIT 또는 오르비트랩의 적어도 하나의 대응하는 동작 파라미터에 대한 적어도 하나의 선택 가능한 GUI 엘리먼트를 포함함 - 를 생성하게 하는, (iii) 상기 제어 GUI와의 유저 상호 작용을 통해, 상기 적어도 하나의 선택 가능한 GUI 엘리먼트의 선택에 대응하는 제1 유저 커맨드를 수신하게 하는, 그리고 (iv) 상기 제1 유저 커맨드의 수신에 응답하여 상기 ELIT 또는 오르비트랩의 상기 적어도 하나의 대응하는 동작 파라미터를 제어하도록 상기 ELIT 또는 오르비트랩의 동작을 제어하기 위한 상기 수단을 제어하게 하는 명령어를 내부에 저장한 적어도 하나의 메모리를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제29항에 있어서,
상기 ELIT는 상기 이온 소스에 그리고 상기 적어도 하나의 프로세서에 동작 가능하게 커플링되고, 상기 ELIT와 상기 적어도 하나의 프로세서 사이에서 동작 가능하게 커플링되는 전하 전치 증폭기를 더 포함하되,
상기 ELIT는, 트래핑 이벤트의 일부로서, 상기 이온 소스로부터의 이온을 내부에 가두려는 시도에서 상기 ELIT를 랜덤하게 폐쇄하는 연속 트래핑 모드에 따라, 또는 내부에 상기 이온을 가두려는 시도에서 상기 ELIT 내부에 포함되는 이온의 상기 전하 전치 증폭기에 의한 검출에 후속하여 상기 ELIT를 폐쇄하는 트리거 트래핑 모드에 따라 제어 가능하고,
상기 적어도 하나의 선택 가능한 GUI 엘리먼트는 연속 트래핑 GUI 엘리먼트 및 트리거 트래핑 GUI 엘리먼트를 포함하고,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 제1 유저 커맨드가 상기 연속 트래핑 GUI 엘리먼트의 선택에 대응하는 경우 상기 연속 트래핑 모드에서 동작하게끔 그리고 상기 제1 유저 커맨드가 상기 트리거 트래핑 GUI 엘리먼트의 선택에 대응하는 경우 상기 트리거 트래핑 모드에서 동작하게끔 상기 ELIT를 제어하도록 상기 ELIT의 동작을 제어하기 위한 상기 수단을 제어하게 하는 명령어를 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제29항 또는 제30항에 있어서,
상기 적어도 하나의 선택 가능한 GUI 엘리먼트는 트래핑 시간 GUI 엘리먼트를 포함하고,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 선택된 트래핑 시간을 상기 제1 유저 커맨드로서 상기 트래핑 시간 GUI 엘리먼트를 통해 수신하게 하는, 그리고 상기 선택된 트래핑 시간 동안 폐쇄된 상태로 남아 있게끔 상기 ELIT를 제어하도록 상기 ELIT의 동작을 제어하기 위한 상기 수단을 제어하게 하는 명령어를 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제30항 또는 제31항에 있어서,
상기 제1 유저 커맨드가 상기 연속 트래핑 GUI 엘리먼트의 선택에 대응하는 경우, 상기 적어도 하나의 선택 가능한 GUI 엘리먼트는 지연 시간 GUI 엘리먼트를 더 포함하고,
상기 연속 트래핑 모드의 일부로서 상기 프로세서는 상기 ELIT의 한쪽 단부를 폐쇄하도록 동작 가능하고,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 선택된 지연 시간을 다른 유저 커맨드로서 상기 지연 시간 GUI 엘리먼트를 통해 수신하게 하는, 그리고 상기 ELIT의 상기 한쪽 단부를 폐쇄한 이후 상기 선택된 지연 시간이 경과하는 경우 상기 ELIT의 반대쪽 단부를 폐쇄하게끔 상기 ELIT를 제어하도록 상기 ELIT의 동작을 제어하기 위한 상기 수단을 제어하게 하는 명령어를 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제29항에 있어서,
상기 적어도 하나의 선택 가능한 GUI 엘리먼트는 시작 GUI 엘리먼트 및 중지 GUI 엘리먼트를 포함하고,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 제1 유저 커맨드가 상기 시작 GUI 엘리먼트의 선택에 대응하는 경우 상기 이온 소스에 의해 상기 ELIT로 공급되는 이온을 측정하게끔 그리고 상기 제1 유저 커맨드가 상기 중지 GUI 엘리먼트의 선택에 대응하는 경우 상기 이온 소스에 의해 상기 ELIT로 공급되는 이온의 측정을 중지하게끔 상기 ELIT를 제어하도록 상기 ELIT의 동작을 제어하기 위한 상기 수단을 제어하게 하는 명령어를 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제29항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, (v) 상기 디스플레이 모니터 상에 상기 제어 GUI 애플리케이션의 디스플레이 GUI - 상기 디스플레이 GUI는 상기 ELIT 또는 오르비트랩에 의해 생성되는 이온 측정 정보의 히스토그램의 실시간 구성 및 상기 디스플레이 GUI의 적어도 하나의 표시 파라미터(presentation parameter)를 수정 또는 선택하기 위한 적어도 하나의 선택 가능한 GUI 엘리먼트를 포함함 - 를 생성하게 하는, (vi) 상기 제어 GUI와의 유저 상호 작용을 통해, 상기 디스플레이 GUI의 적어도 하나의 표시 파라미터를 수정 또는 선택하기 위한 상기 적어도 하나의 선택 가능한 GUI 엘리먼트의 선택에 대응하는 제2 유저 커맨드를 수신하게 하는, 그리고 (vii) 상기 제2 유저 커맨드의 수신에 응답하여 상기 디스플레이 GUI의 상기 적어도 하나의 대응하는 표시 파라미터를 수정 또는 선택하도록 상기 디스플레이 GUI를 제어하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제34항에 있어서,
상기 디스플레이 GUI의 적어도 하나의 표시 파라미터를 수정 또는 선택하기 위한 상기 적어도 하나의 선택 가능한 GUI 엘리먼트는 질량 대 전하 GUI 엘리먼트 및 질량 GUI 엘리먼트를 포함하고,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 제2 유저 커맨드가 상기 질량 대 전하 GUI 엘리먼트의 선택에 대응하는 경우 상기 ELIT 또는 오르비트랩에 의해 생성되는 상기 이온 측정 정보의 질량 대 전하 비율 히스토그램을 디스플레이하도록 상기 디스플레이 GUI를 제어하게 하는 그리고 상기 제2 유저 커맨드가 상기 질량 GUI 엘리먼트의 선택에 대응하는 경우 상기 ELIT 또는 오르비트랩에 의해 생성되는 상기 이온 측정 정보의 질량 히스토그램을 디스플레이하도록 상기 디스플레이 GUI를 제어하게 하는 명령어를 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제34항 또는 제35항에 있어서,
상기 디스플레이 GUI의 적어도 하나의 표시 파라미터를 수정 또는 선택하기 위한 상기 적어도 하나의 선택 가능한 GUI 엘리먼트는 저 전하 GUI 엘리먼트 및 표준 전하 GUI 엘리먼트를 포함하고,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 제2 유저 커맨드가 상기 저 전하 GUI 엘리먼트의 선택에 대응하는 경우 저 전하 상태를 갖는 이온에 대해 상기 ELIT 또는 오르비트랩에 의해 생성되는 이온 측정 정보를 상기 히스토그램에서 디스플레이하도록 상기 디스플레이 GUI를 제어하게 하는 그리고 상기 제2 유저 커맨드가 상기 표준 전하 GUI 엘리먼트의 선택에 대응하는 경우 표준 전하 상태를 갖는 이온에 대해 상기 ELIT 또는 오르비트랩에 의해 생성되는 이온 측정 정보를 상기 히스토그램에서 디스플레이하도록 상기 디스플레이 GUI를 제어하게 하는 명령어를 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제34항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디스플레이 GUI의 적어도 하나의 표시 파라미터를 수정 또는 선택하기 위한 상기 적어도 하나의 선택 가능한 GUI 엘리먼트는 전하 하한 GUI 엘리먼트(lower charge limit GUI element) 및 전하 상한 GUI 엘리먼트(upper charge limit GUI element)를 포함하고,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 전하 하한 및 전하 상한 GUI 엘리먼트 각각에 대한 상기 제2 유저 커맨드에 의해 선택되는 값 사이의 전하 상태를 갖는 이온에 대한 이온 측정 정보만을 상기 히스토그램에서 디스플레이하도록 상기 디스플레이 GUI를 제어하게 하는 명령어를 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디스플레이 GUI의 적어도 하나의 표시 파라미터를 수정 또는 선택하기 위한 상기 적어도 하나의 선택 가능한 GUI 엘리먼트는 질량 또는 질량 대 전하 비율 하한 GUI 엘리먼트(lower mass or mass-to-charge ratio limit GUI element) 및 질량 또는 질량 대 전하 비율 상한 GUI 엘리먼트(upper mass or mass-to-charge ratio limit GUI element)를 포함하고,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 질량 또는 질량 대 전하 비율 하한 및 질량 또는 질량 대 전하 비율 상한 GUI 엘리먼트 각각에 대한 상기 제2 유저 커맨드에 의해 선택되는 값 사이의 질량 또는 질량 대 전하 비율을 갖는 이온에 대한 이온 측정 정보만을 상기 히스토그램에서 디스플레이하도록 상기 디스플레이 GUI를 제어하게 하는 명령어를 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제34항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, (viii) 복수의 이온 트래핑 이벤트의 각각에 대한 상기 ELIT 또는 오르비트랩에 의해 생성되는 이온 측정 정보를 기록하게 하는, (ix) 상기 복수의 이온 트래핑 이벤트의 각각에 대해, 상기 각각의 기록된 이온 측정 정보에 기초하여, 상기 이온 트래핑 이벤트가 단일 이온 트래핑 이벤트인지, 이온 트래핑 없음 이벤트인지 또는 다중 이온 트래핑 이벤트인지의 여부를 결정하게 하는, 그리고 (x) 상기 단일 이온 트래핑 이벤트, 상기 이온 트래핑 없음 이벤트 및 상기 다중 이온 트래핑 이벤트의 실시간 실행 합계를 상기 제어 GUI 애플리케이션의 상기 디스플레이 GUI에서 포함하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
전하 검출 질량 분광분석계로서,
정전기 선형 이온 트랩(ELIT) 또는 오르비트랩,
상기 ELIT 또는 오르비트랩에 이온을 공급하도록 구성되는 이온 소스,
상기 이온 소스와 상기 ELIT 또는 오르비트랩 사이에서 배치되는 이온 강도 또는 흐름 제어 장치,
상기 ELIT 또는 오르비트랩에 그리고 상기 이온 강도 또는 흐름 제어 장치에 동작 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 프로세서, 및
상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, (i) 상기 이온 소스로부터의 단일의 이온을 내부에 가두려고 시도하도록 다수의 연속하는 트래핑 이벤트의 각각의 일부로서 상기 ELIT 또는 오르비트랩을 제어하게 하는, (ii) 상기 다수의 연속하는 트래핑 이벤트의 각각에 대해, 상기 트래핑 이벤트가 상기 ELIT 또는 오르비트랩에서 단일의 이온을 가두었는지, 이온을 가두지 않았는지 또는 다수의 이온을 가두었는지의 여부를 결정하게 하는, 그리고 (iii) 상기 다수의 연속하는 트래핑 이벤트의 과정 동안, 단일 이온 트래핑 이벤트의 발생을 최대화하기 위해 상기 단일 이온 트래핑 이벤트의 발생에 비해 이온 트래핑 없음 이벤트 및 다중 이온 트래핑 이벤트의 발생을 최소화하는 방식으로 상기 이온 소스로부터 상기 ELIT 또는 오르비트랩으로의 이온의 강도 또는 흐름을 제어하도록 상기 이온 강도 또는 흐름 제어 장치를 선택적으로 제어하게 하는 명령어를 내부에 저장한 적어도 하나의 메모리를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
전하 검출 질량 분광분석계로서,
정전기 선형 이온 트랩(ELIT) 또는 오르비트랩,
상기 ELIT 또는 오르비트랩에 이온을 공급하도록 구성되는 이온 소스,
상기 ELIT 또는 오르비트랩에 동작 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 증폭기,
상기 이온 소스와 상기 ELIT 또는 오르비트랩 사이에서 배치되는 질량 대 전하 필터,
ELIT 또는 오르비트랩에 그리고 상기 적어도 하나의 증폭기에 동작 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 프로세서, 및
상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, (i) 오로지, 선택된 질량 대 전하 비율 또는 질량 대 전하 비율의 범위 내의 이온으로 하여금, 상기 이온 소스로부터 상기 ELIT 또는 오르비트랩 안으로 흐르게 하도록 상기 질량 대 전하 필터를 제어하게 하는, (ii) 상기 질량 대 전하 필터에 의해 공급되는 단일의 이온을 내부에 가두려고 시도하도록 다수의 연속하는 트래핑 이벤트의 각각의 일부로서 상기 ELIT 또는 오르비트랩을 제어하게 하는, (iii) 상기 다수의 연속하는 트래핑 이벤트의 각각에 대해, 상기 트래핑 이벤트의 지속 기간에 걸쳐 상기 적어도 하나의 증폭기에 의해 생성되는 이온 측정 정보로부터, 상기 트래핑 이벤트가 단일 이온 트래핑 이벤트인지, 이온 트래핑 없음 이벤트인지 또는 다중 이온 트래핑 이벤트인지의 여부를 결정하게 하는, 그리고 (iv) 상기 다수의 연속하는 트래핑 이벤트의 각각에 대해, 상기 이온 트래핑 이벤트가 단일 이온 트래핑 이벤트인 것으로 결정되는 경우에만 상기 이온 측정 정보로부터 이온 질량 및 이온 질량 대 전하 비율 중 적어도 하나의 형태로 이온 분포 정보를 계산하게 하는 - 상기 계산된 이온 분포 정보는 선택된 질량 대 전하 비율을 갖는 또는 선택된 질량 대 전하 비율 범위 내의 이온에 대해서만 정보를 포함함 - 명령어를 내부에 저장한 적어도 하나의 메모리를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제1항 내지 제27항 및 제29항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 ELIT는 상기 이온 소스에 그리고 상기 적어도 하나의 프로세서에 동작 가능하게 커플링되고, 상기 ELIT는 제1 이온 미러와 제2 이온 미러 사이에서 배치되는 전하 검출 실린더를 포함하고, 상기 ELIT는, 내부에 가두어지는 이온이, 한 번의 완전한 발진 사이클 동안 상기 전하 검출 실린더를 통해 이동하는 상기 이온에 의해 소비되는 시간 및 상기 제1 및 제2 이온 미러 및 상기 전하 검출 실린더의 조합을 순회하는(traversing) 상기 이온에 의해 소비되는 총 시간의 비율에 대응하는, 대략 50 %의 듀티 사이클을 가지고 상기 제1 이온 미러와 상기 제2 이온 미러 사이에서 상기 전하 검출 실린더를 통해 왔다갔다 발진하도록 구성되고 제어되는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제1항 내지 제27항 및 제29항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 ELIT는 상기 이온 소스에 그리고 상기 적어도 하나의 프로세서에 동작 가능하게 커플링되고, 상기 ELIT는, 대응하는 복수의 ELIT 영역 중 하나를 형성하도록 각각의 이온 미러 사이에서 각각 배치되는 복수의 축 방향으로 정렬된 전하 검출 실린더를 포함하고, 상기 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 복수의 ELIT 영역의 각각에서 단일의 이온을 연속적으로 가두도록 상기 ELIT를 제어하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제1항 내지 제27항 및 제29항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 ELIT는 상기 적어도 하나의 프로세서에 동작 가능하게 각각 커플링되는 복수의 ELIT를 포함하고,
상기 이온 소스로부터의 이온을 상기 복수의 ELIT의 각각으로 안내하기 위한 수단을 더 포함하고,
상기 메모리에 저장되는 상기 명령어는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 복수의 ELIT의 각각에서 단일의 이온을 연속적으로 가두도록, 상기 ELIT 및 상기 이온 소스로부터의 이온을 상기 복수의 ELIT의 각각으로 안내하기 위한 상기 수단을 제어하게 하는 명령어를 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제1항 내지 제27항 및 제29항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 소스는 샘플로부터 이온을 생성하도록 구성되는 이온 소스, 및 상기 생성된 이온을 적어도 하나의 분자 특성의 함수로서 분리하도록 구성되는 적어도 하나의 이온 분리 기기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 이온 분리 기기를 빠져나가는 이온은 상기 ELIT 또는 오르비트랩에 공급되는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제45항에 있어서,
상기 적어도 하나의 이온 분리 기기는, 이온을 질량 대 전하 비율의 함수로서 분리하기 위한 적어도 하나의 기기, 이온을 이온 이동성의 함수로서 시간적으로 분리하기 위한 적어도 하나의 기기, 이온을 이온 유지 시간(ion retention time)의 함수로서 분리하기 위한 적어도 하나의 기기 및 이온을 분자 사이즈의 함수로서 분리하기 위한 적어도 하나의 기기 중 하나 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제45항에 있어서,
상기 적어도 하나의 이온 분리 기기는 질량 분광분석계(mass spectrometer) 및 이온 이동성 분광분석계(ion mobility spectrometer) 중 하나 또는 이들의 조합을 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제45항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 소스와 상기 적어도 하나의 이온 분리 기기 사이에 배치되는 적어도 하나의 이온 프로세싱 기기를 더 포함하되, 상기 이온 소스와 상기 적어도 하나의 이온 분리 기기 사이에 배치되는 상기 적어도 하나의 이온 프로세싱 기기는, 이온을 수집 또는 저장하기 위한 적어도 하나의 기기, 분자 특성에 따라 이온을 필터링하기 위한 적어도 하나의 기기, 이온을 해리하기 위한 적어도 하나의 기기 및 이온 전하 상태를 정규화하기 위한 또는 시프팅하기 위한 적어도 하나의 기기 중 하나 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제45항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 이온 분리 기기와 상기 ELIT 또는 오르비트랩 사이에 배치되는 적어도 하나의 이온 프로세싱 기기를 더 포함하되, 상기 적어도 하나의 이온 분리 기기와 상기 ELIT 또는 오르비트랩 사이에 배치되는 상기 적어도 하나의 이온 프로세싱 기기는, 이온을 수집 또는 저장하기 위한 적어도 하나의 기기, 분자 특성에 따라 이온을 필터링하기 위한 적어도 하나의 기기, 이온을 해리하기 위한 적어도 하나의 기기 및 이온 전하 상태를 정규화하기 위한 또는 시프팅하기 위한 적어도 하나의 기기 중 하나 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제45항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 ELIT 또는 오르비트랩은 자신으로부터의 이온 방출을 허용하도록 구성되고,
상기 ELIT 또는 오르비트랩을 빠져나가는 이온을 수용하도록 그리고 상기 수용된 이온을 적어도 하나의 분자 특성의 함수로서 분리하도록 배치되는 적어도 하나의 이온 분리 기기를 더 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제50항에 있어서,
상기 ELIT 또는 오르비트랩과 상기 적어도 하나의 이온 분리 기기 사이에서 배치되는 적어도 하나의 이온 프로세싱 기기를 더 포함하되, 상기 ELIT 또는 오르비트랩과 상기 적어도 하나의 이온 분리 기기 사이에서 배치되는 상기 적어도 하나의 이온 프로세싱 기기는, 이온을 수집 또는 저장하기 위한 적어도 하나의 기기, 분자 특성에 따라 이온을 필터링하기 위한 적어도 하나의 기기, 이온을 해리하기 위한 적어도 하나의 기기 및 이온 전하 상태를 정규화하기 위한 또는 시프팅하기 위한 적어도 하나의 기기 중 하나 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제50항에 있어서,
상기 ELIT 또는 오르비트랩을 빠져나가는 이온을 수용하도록 그 자체가 배치되는 상기 적어도 하나의 이온 분리 기기를 빠져나가는 이온을 수용하도록 배치되는 적어도 하나의 이온 프로세싱 기기를 더 포함하되, 상기 ELIT 또는 오르비트랩을 빠져나가는 이온을 수용하도록 배치되는 상기 적어도 하나의 이온 분리 기기를 빠져나가는 이온을 수용하도록 배치되는 상기 적어도 하나의 이온 프로세싱 기기는, 이온을 수집 또는 저장하기 위한 적어도 하나의 기기, 분자 특성에 따라 이온을 필터링하기 위한 적어도 하나의 기기, 이온을 해리하기 위한 적어도 하나의 기기 및 이온 전하 상태를 정규화하기 위한 또는 시프팅하기 위한 적어도 하나의 기기 중 하나 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
제45항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 ELIT 또는 오르비트랩은 자신으로부터의 이온 방출을 허용하도록 구성되고,
상기 ELIT 또는 오르비트랩을 빠져나가는 이온을 수용하도록 배치되는 적어도 하나의 이온 프로세싱 기기를 더 포함하되, 상기 ELIT 또는 오르비트랩을 빠져나가는 이온을 수용하도록 배치되는 상기 적어도 하나의 이온 프로세싱 기기는, 이온을 수집 또는 저장하기 위한 적어도 하나의 기기, 분자 특성에 따라 이온을 필터링하기 위한 적어도 하나의 기기, 이온을 해리하기 위한 적어도 하나의 기기 및 이온 전하 상태를 정규화하기 위한 또는 시프팅하기 위한 적어도 하나의 기기 중 하나 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 전하 검출 질량 분광분석계.
이온을 분리하기 위한 시스템으로서,
샘플로부터 이온을 생성하도록 구성되는 이온 소스,
상기 생성된 이온을, 질량 대 전하 비율의 함수로서 분리하도록 구성되는 제1 질량 분광분석계,
상기 제1 질량 분광분석계를 빠져나가는 이온을 수용하도록 배치되며 상기 제1 질량 분광분석계를 빠져나가는 이온을 해리하도록 구성되는 이온 해리 스테이지(ion dissociation stage),
상기 이온 해리 스테이지를 빠져나가는 해리된 이온을 질량 대 전하 비율의 함수로서 분리하도록 구성되는 제2 질량 분광분석계, 및
전하 검출 질량 분광분석계(charge detection mass spectrometer; CDMS)가 상기 제1 질량 분광분석계 및 상기 이온 해리 스테이지 중 어느 하나를 빠져나가는 이온을 수용할 수 있도록 상기 이온 해리 스테이지와 병렬로 커플링되는 제1항 내지 제27항 및 제29항 내지 제41항 중 어느 한 한의 상기 CDMS를 포함하되,
상기 제1 질량 분광분석계를 빠져나가는 프리커서 이온(precursor ion)의 질량은 CDMS를 사용하여 측정되고, 임계 질량 미만의 질량 값을 갖는 프리커서 이온의 해리된 이온의 질량 대 전하 비율은 상기 제2 질량 분광분석계를 사용하여 측정되고, 상기 임계 질량 이상의 질량 값을 갖는 프리커서 이온의 해리된 이온의 질량 대 전하 비율 및 전하 값은 상기 CDMS를 사용하여 측정되는, 이온을 분리하기 위한 시스템.