KR20210049713A - 이온 소스 및 반응 셀을 포함한 질량 분석기 및 그것들을 사용한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

Abstract

이온화를 돕도록 이온들을 형성하고 및/또는 반응 가스를 도입하기 위해 종들을 이온화하기 위한 두 개의 챔버들을 포함한 질량 분석기의 특정 구성들이 설명된다. 몇몇 경우들에서, 제 1 챔버는 제 1 가스의 전자 충격을 허용하기 위해 전자들을 수신할 수 있다. 제 2 챔버는 이온들 및 제 2 가스가 상호작용하도록 허용하기 위해 제 1 챔버로부터 제 2 가스 및 이온들을 수신할 수 있다. 제 1 가스 또는 제 2 가스 또는 양쪽 모두는 피분석물을 포함할 수 있다.

Description

이온 소스 및 반응 셀을 포함한 질량 분석기 및 그것들을 사용한 시스템들 및 방법들

우선권 출원

본 출원은 2018년 4월 20일에 출원된, 미국 출원 번호 제15/958,781호와 관련되며, 그것에 대한 우선권과 그 이익을 주장한다.

기술분야

본 출원은 질량 분석에 관한 것이며, 보다 상세하게는 전자 충격 이온화 및/또는 화학적 이온화에 의존하는 이온 소스에 관한 것이다. 이온 소스 및 반응 셀을 포함한 질량 분석기가 설명된다.

종래의 질량 분광법 기술들은 분석을 위한 피분석물 이온들의 형성에 의존한다. 전기분무 이온화, 화학적 이온화, 및 전자 충격 이온화 기술들과 같은, 다수의 이온화 기술들이 알려져 있다. 그러나, 기존의 기술들은 종종 유연성이 부족하다. 따라서, 새로운 이온화 기술들, 및 이러한 기술들에 의존한 장치 및 질량 분석기들에 대한 요구가 여전히 있다.

특정 양태들이 이온 소스들 및 이온 소스들과 반응 셀을 포함하는 질량 분석기들을 참조하여 설명된다.

일 양태에서, 질량 분석기는 제 1 가스 유입구, 제 1 가스 유입구의 반대편에 있는 가스 유출구, 전자 유입구, 및 전자 수집기를 포함하는 챔버, 전자 소스로서, 상기 전자 소스와 상기 전자 수집기 사이에서의 경로를 따라 전자 빔으로서 챔버의 전자 유입구로 전자들을 제공하도록 구성된, 상기 전자 소스, 및 반응 셀로서, 반응 셀의 유입구를 통해 챔버의 가스 유출구에 유동적으로 결합된, 상기 반응 셀을 포함하되, 상기 반응 셀은 로드 세트 및 제 2 가스 유입구를 포함하고, 상기 반응 셀은 상기 제 2 가스가 반응 셀의 유입구를 통해 수신된 제 1 가스와 상호작용하도록 허용하기 위해 제 2 가스 유입구를 통해 제 2 가스를 수신하도록 구성되는, 상기 반응 셀을 포함한다.

특정 실시예들에서, 상기 로드 세트는 사중극 로드 세트, 육중극 로드 세트, 또는 팔중극 로드 세트를 포함한다. 특정 예들에서, 상기 챔버는 제 1 가스 유입구에 인접한 하전 요소를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 상기 질량 분석기는 반응 셀의 가스 유출구와 유입구 사이에 이온 광학 기기(ion optics)를 포함한다. 특정 예들에서, 상기 질량 분석기는 반응 셀의 로드 세트에 열적으로 결합된 가열 요소를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 상기 전자 소스는 제 1 가스 유입구를 통해 도입된 가스 흐름에 횡방향 경로에서 챔버로 전자들을 도입하도록 구성된다. 다른 예들에서, 전자 소스는 제 1 가스 유입구를 통해 도입된 가스 흐름과 동축인 경로에서 챔버로 전자들을 도입하도록 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 전자 소스는 전자 유입구를 통해 챔버로 전자들을 가속화하기 위해 자기장을 제공하도록 구성된 도전성 나선형 코일을 포함한다.

또 다른 양태에서, 방법은 이온화된 제 1 가스 산물들을 제공하기 위해 제 1 가스 유입구, 상기 제 1 가스 유입구의 반대편에 있는 가스 유출구, 전자 유입구, 및 전자 수집기를 포함하는 챔버를 포함한 질량 분석기로 제 1 가스를 도입하는 단계, 및 챔버의 가스 유출구에 유동적으로 결합된 다운스트림 반응 셀로 이온화된 제 1 가스 산물들을 제공하는 단계로서, 상기 반응 셀은 로드 세트 및 제 2 가스 유입구를 포함하고, 제 2 가스는 상기 제 2 가스가 챔버의 가스 유출구로부터 수신된 제 1 가스와 상호작용하도록 허용하기 위해 상기 제 2 가스 유입구를 통해 제공되는, 상기 이온화된 제 1 가스 산물들을 제공하는 단계를 포함한다.

특정 실시예들에서, 이온화된 제 1 가스 산물들은 이온화된 피분석물을 포함한다. 몇몇 경우들에서, 제 2 가스는 피분석물 이온들을 파편화(fragment)하기 위해 반응 셀에 의해 가스 유출구로부터 수신된 이온화된 피분석물과 반응한다. 다른 예들에서, 제 2 가스는 피분석물 이온들의 부가물들을 제공하기 위해 반응 셀에 의해 가스 유출구로부터 수신된 이온화된 피분석물과 반응한다. 부가적인 실시예들에서, 제 2 가스는 암모니아, 메탄 및 이소부틴 중 적어도 하나를 포함한다. 몇몇 예들에서, 상기 방법은 제 1 가스와 동축으로 화학적 이온화 가스를 챔버로 제공하는 것을 포함한다. 특정 예들에서, 전자들은 가스 유입구를 통해 유입되는 가스 흐름에 횡방향 경로에서 전자 소스로부터 챔버로 제공된다. 다른 예들에서, 전자들은 가스 유입구를 통해 유입되는 가스 흐름에 동축인 경로에서 전자 소스로부터 챔버로 제공된다. 몇몇 경우들에서, 반응 셀은 사중극 로드 세트, 육중극 로드 세트 또는 팔중극 로드 세트를 포함한다.

또 다른 양태에서, 이온 소스는 제 1 가스 유입구, 상기 제 1 가스 유입구의 반대편에 있는 가스 유출구, 전자 유입구, 및 전자 수집기를 포함하는 챔버, 및 전자 유입구를 통해 챔버로 전자들을 가속화하기 위해 자기장을 제공하도록 구성된 도전성 나선형 코일을 포함한 전자 소스를 포함한다.

부가적인 양태에서, 질량 분광계는 샘플 도입 디바이스, 여기에서 설명된 바와 같은 질량 분석기, 및 질량 분석기로부터 선택된 이온들을 수신하도록 구성된 검출기를 포함한다.

부가적인 양태들, 구성들 및 예들이 설명된다.

특정 구성들이 수반된 도면들을 참조하여 설명된다:
도 1은 몇몇 실시예들에 따른, 질량 분광계에서 존재할 수 있는 특정 컴포넌트들의 블록도이다;
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 몇몇 예들에 따른, 각각 사중극, 육중극, 및 팔중극 로드 세트들의 예시이다;
도 3은 몇몇 예들에 따른, 질량 분석기의 부분을 형성하는, 2-챔버 이온화 소스의 개략적인 블록도이다;
도 4는 도 2의 이온화 소스의 전자 가속기의 개략적인 블록도이다;
도 5는 질량 분석기의 부분을 형성하는, 교번하는 전자 충격 이온화 소스 및 다운스트림 반응 셀의 개략적인 블록도이다;
도 6은 몇몇 예들에 따른, 반응 가스와의 반응에 의해 생성될 수 있는 특정 이온 생성물들의 예시이다; 및
도 7은 몇몇 예들에 따른, 특정 반응 가스들과의 반응에 의해 생성될 수 있는 특정 이온 생성물들의 예시이다.

특정 구성들이 질량 분광계에서 사용될 수 있는 질량 분석기를 제공하기 위해 반응 셀과 함께 사용될 수 있는 이중 이온화 챔버에 대해 설명된다. 몇몇 예들에서, 이중 이온화 챔버의 일 챔버는 다운스트림 반응 셀에 제공되는 피분석물을 이온화하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 가스 피분석물은 반응 셀 내에서 피분석물을 이온화하기 위해 이온화된 가스(이온 소스의 챔버에서 생성된)와 함께 반응 셀로 도입될 수 있다. 대안적으로, 이온 소스는 온전한 분자 이온들을 생성하며 온전한 분자 이온들을 다운스트림 반응 셀로 제공할 수 있다. 용어 "다운스트림"은 일반적으로 시스템에서 가스 흐름의 방향을 나타내며, 다운스트림 컴포넌트는 일반적으로 가스가 도입되는 유입구로부터 더 멀리 떨어진다(업스트림 컴포넌트보다). 몇몇 경우들에서, 제 1 챔버는 제 1 챔버에서 제 1 가스의 전자 충격을 허용하기 위해 전자들을 수신할 수 있다. 제 2 챔버는 생성된 이온들 및 제 2 가스가 상호작용, 예컨대 충돌하거나 또는 반응하도록 제 1 챔버로부터 제 2 가스 및 생성된 이온들을 수신할 수 있다. 제 1 가스 또는 제 2 가스 또는 양쪽 모두는 피분석물을 포함할 수 있다. 평균 축 장(axizl field)은 원한다면 반응 셀에 존재할 수 있다. 광이온화 소스들이 존재하며 가스 또는 피분석물 또는 양쪽 모두를 이온화하는 것을 돕기 위해 축방향 전자 플럭스 경로를 따라 배치될 수 있다.

몇몇 경우들에서, 여기에서 설명된 이온 소스들은 그 후 다운스트림 반응 셀로 제공되는 가스를 이온화하기 위해 사용될 수 있다. 가스 피분석물은 다운스트림 반응 셀로 제공되며 피분석물을 이온화하고 및/또는 피분석물 부가물 제품들을 형성하기 위해 상호작용, 예컨대, 충돌하거나 또는 반응하거나 또는 양쪽 모두를 하도록 허용될 수 있다. 결과적인 이온화된 피분석물 및/또는 피분석물 부가물 제품들은 질량-대-전하(m/z) 비율에 기초하여 이온들을 선택하기 위해 다운스트림 질량 필터/선택기로 제공될 수 있다. 선택된 이온들은 그 후 검출기를 사용하여 검출될 수 있다. 다른 인스턴스들에서, 이온 소스는 피분석물이 다운스트림 반응 셀로 제공되기 전에 피분석물을 이온화할 수 있다.

전자 충격 이온화 소스들("EI")은 다양한 애플리케이션들을 위해 GC-MS와 함께 널리 사용된다. 통상적으로 EI는 피분석물들에 대한 양적 및 구조적 정보를 획득하기 위해 사용되는 파편 이온(fragment ion)들의 보다 높은 부분들을 생성한다. EI의 사용은 미량(low abundance)의 모이온(parent ion)을 야기할 수 있다. 여기에서 설명된 디바이스들 및 시스템들은 온전한 분자 이온들을 제공하며 또한 동시에 제어된 압력으로 이온-분자 반응들을 모니터링하기 위한 챔버로서 기능하기 위해 사용될 수 있다. 요구되지 않지만, 시스템은 통상적으로 이온 소스, 반응 셀 및 질량 필터/선택기를 포함한다. 예를 들어, 이온 소스는 적분 반응 셀을 포함할 수 있거나, 또는 질량 분석기는 이온 소스 및 반응 셀(및 질량 필터/선택기)을 포함할 수 있다.

특정 실시예들에서, 질량 분광계의 특정 컴포넌트들의 개략도가 도 1에서 도시된다. 시스템(50)은 샘플 도입 디바이스(52), 이온 소스(54), 반응 셀(56), 질량 필터/선택기(58) 및 검출기(60)를 포함한다. 몇몇 경우들에서, 이온 소스(54), 반응 셀(56) 및 질량 필터/선택기(58)는 이하에서 보다 상세하게 주지되는 바와 같이 질량 분석기에서 함께 존재할 수 있다. 예를 들어, 이온 소스(54), 반응 셀(56) 및 질량 필터/선택기(58)는 질량 분석기(53)에 존재할 수 있다. 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 반응 셀(56)은 통상적으로 사중극 로드 세트(72)(도 2a 참조) 또는 육중극 로드 세트(74)(도 2b 참조) 또는 팔중극 로드 세트(76)(도 2c 참조)를 포함한다. 원한다면, 로드 세트는 링 가이드로 대체될 수 있다. 예를 들어, 링 가이드는 방사상 계를 국한시킨 넓은 질량 범위, 평균 축 장, 및 피분석물을 가두기 위한 능력을 제공할 수 있다. 로드 세트들의 로드들은 정사각형 단면을 갖는 것으로 도시되지만, 다른 로드 형태들이 대신에 반응 셀에서 사용될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 반응 셀은 질량 분석기에서 이온 소스와 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 5는 2-챔버/셀 이온화 소스들을 통합하는 질량 분석기들(300, 300')을 예시한다. 분석기(300)는 전자 충격, 화학적 이온화 또는 양쪽 모두 또는 다른 수단에 의해 이온들을 생성할 수 있다. 이를 위해, 예시적인 질량 분석기(300)는 하우징에 화학적 이온화 챔버(316)를 포함한 이온화 셀을 포함한다. 하우징은 일반적으로, 금속 또는 합금과 같은, 일반적으로 도전성 재료로 형성된, 형태가 직사각형(정사각형 또는 직사각형 면들을 가진) 또는 원통형일 수 있다. 하우징에 대한 예시적인 치수들은 약 10mm 내지 200mm 사이에 있을 수 있다. 실시예에서, 하우징의 치수들은 24.5mm × 12mm × 25.4mm일 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 하우징은 다른 형태들을 가질 수 있으며 - 바람직하게는 평면에 대해 대칭 - 직기둥(원형, 타원형, 직사각형, 또는 다른 형태 기반을 가진), 구형 등일 수 있다. 챔버(316)는 가스 유입구(340), 및 일반적으로 챔버(316)의 반대 측면들 상에 위치된 가스 유출구(342)를 포함한다. 챔버 유출구(342)는 일반적으로 질량 분석기(300)의 가이드 축(320)과 동축이다.

특정 구성들에서, 챔버 유입구(340)는 피분석물의 적절한 소스에 유동적으로 결합될 수 있으며, 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이 샘플 도입 디바이스(52)에 유동적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 샘플 도입 디바이스(52)는 GC 시스템, LC 시스템, 네뷸라이저, 분무기, 분무 노즐 또는 헤드 또는 질량 분석기(300)의 이온 소스로 가스 또는 액체 샘플을 제공할 수 있는 다른 디바이스들일 수 있다. 고체 샘플들이 사용되는 경우에, 샘플 도입 디바이스(52)는 직접 샘플 분석(DSA) 디바이스 또는 고체 샘플들로부터 피분석물 종들을 도입할 수 있는 다른 디바이스들을 포함할 수 있다. 요구되지 않지만, 챔버 유입구(340)로 제공된 피분석물은 통상적으로 가스 형태로 제공된다. 피분석물은, 예를 들어, 가스 크로마토그래프, 주변 샘플링 디바이스들, 또는 다른 적절한 피분석물 소스들로부터 공급될 수 있다.

챔버 유입구(340)는 또한 챔버(316) 내에서 화학적 이온화를 야기하기 위해 도입된 피분석물과 상호작용하고 반응할 수 있는 제 2 가스의 도입을 허용할 수 있다. 제 2 가스는, 예를 들어, 챔버 유입구(340)를 통해 도입된 피분석물과 동축으로 도입될 수 있다. 제 2 가스는 화학적으로 가스 피분석물과 반응하거나(그에 의해 반응 가스로서 동작하는), 또는 간단히 물리적으로 가스 피분석물에 충격을 줄 수 있다(그에 의해 충격 가스로서 동작하는). 통상적으로, 화학적 이온화는 피분석물의 최소 파편화에 의해 성취된다. 비-피분석물 가스의 이온화 전위가 피분석물의 이온화 전위보다 크다면, 피분석물 이온들의 생성은 유리해질 수 있다.

제 2 가스는, 예를 들어, 도입된 피분석물과 동축으로 도입될 수 있다. 이해될 바와 같이, 적절한 제 2 가스는 그 외, 예를 들어, 챔버 유입구(340)에 근접하거나 또는 챔버(316)의 벽들 상에서의 다른 곳에 있는 추가 가스 유입구(구체적으로 예시되지 않음)에 의해, 챔버(316)로 도입될 수 있다.

몇몇 예들에서 화학적 이온화가 챔버(316) 내에서 발생할 때, 이온들은 도입된 반응 가스로부터 생성된 이온들과의 (중성) 피분석물 분자들의 충돌을 통해 생성될 수 있다. 예시적인 화학적 반응 가스들은 메탄, 암모니아, 이소부틴 또는 다른 가스들을 포함한다. 반응 가스는 통상적으로 인입하는 전자들이 우선적으로 반응 가스를 이온화하도록 타겟 피분석물로 매우 과도하게 도입된다. 일단 반응 가스가 이온화되면, 프로톤부가(protonation) [M + XH+ -> M- H+ +X], 수소화물 추출(hyride abstraction) [MH + X+ -> M+ + XH], 부가물 형성 [M + X+ -> M-X+], 전하 교환 [M + X+ -> M+ + X]와 같은, 타겟 피분석물과의 다양한 화학적 반응들이 발생할 수 있으며, 여기에서 M, MH는 피분석물을 나타내지만, XH+, X+는 반응 가스로부터 도출된 종들이다.

몇몇 예들에서, 충격 가스는 희가스(He, Ne, Ar, Kr, Xe), 질소와 같은 불활성 가스, 또는 NO 또는 CO와 같은 단순한 이원자 가스일 수 있다. 충격 가스가 사용되면, 충격 가스는 이온화될 수 있으며, 그 후 상대적인 이온화 에너지들에 의존하여 피분석물들을 이온화하기 위해 선택적으로 사용될 수 있다: X + e- -> X+ (충격 가스의 이온화). X+ + M -> M+ + X (피분석물 M의 이온화 에너지 < 충격 가스 X의 이온화 에너지이면). 그렇지 않다면, 어떤 반응도 없다. 상이한 충격 가스들은 상이한 고유 이온화 에너지들을 갖는다.

특정 예들에서, 피분석물 및 반응 가스는 챔버(316)의 일 측면 상에서, 챔버 유입구(340)로부터, 그것의 반대 측면으로 이동하며, 그 경로를 따라 이온화된다. 인가된 전압을 가진, 하전 요소(346), 예컨대, 렌즈 또는 이온 광학 기기는, 그것이 챔버 유출구(342)를 향해 이동함에 따라, 챔버(316) 내에서 이온들을 가속화할 수 있다. 하전 요소(346)는 직사각형 플레이트의 형태를 취할 수 있거나, 또는 챔버 유출구(342)로 배향된 원통 축을 갖고, 예를 들어, 약 2mm 내지 약 4mm의 외부 직경 및 약 4 내지 약 8mm이 길이를 가진, 중공 원통으로서 형성될 수 있으며, 이온이 챔버 유출구(342)를 빠져나갈 때 하전 요소(346)를 통해 피분석물이 이동하도록 배치될 수 있다. 인가된 전압은 범위 -400 내지 +400V에 있을 수 있지만 다른 전압들이 사용될 수 있다.

몇몇 예들에서, 다수의 전자 유입구들(334)(도 5)은 챔버(316)의 추가의, 제 3 측면 상에 위치될 수 있으며, 챔버 유입구(340) 및 챔버 유출구(342) 사이에서의 경로에 일반적으로 횡방향 경로를 따르는 빔으로서 전자들의 도입을 허용한다. 그러나, 원한다면, 전자들은 예를 들어, 미국 특허 번호 제7,060,987호에서 설명된 바와 같이, 가스 흐름들과 동축인 방향으로 제공될 수 있다. 도입된 전자들은 그것들이 챔버 유출구(342)로 전달될 때 챔버(316) 내에서 피분석물 및 반응 가스에 충격을 줄 수 있다. 특정 실시예들에서, 전자 소스의 형태의 예시적인 전자 소스 및 가속기(100)(도 3 참조)는, 전자 유입구들(334)의 각각을 공급할 수 있다. 전자 유입구들(334)은 가속기(100)로부터 챔버(316)로 전자들을 위한 집속 렌즈(focusing lens)들로서 동작할 수 있다. 이를 위해, 전자 유입구들(334)은 챔버(316)의 나머지로부터 전기적으로 절연될 수 있는 도전성 플레이트 또는 그것의 부분에 형성될 수 있다. 전자 유입구들(334)은 전자들이 통과하도록 허용하기 위해 배치될 수 있다. 예를 들어 범위 0 내지 +400V에 있는, 적절한 전압이 플레이트에 인가될 수 있거나, 또는 플레이트는 접지될 수 있다. 전자 수집기(350)는 전자 유입구(334) 반대편에 위치될 수 있으며 도입된 전자를 가속화하고 조향하는 것을 도울 수 있다. 적절한 전압(예컨대, 0 내지 250V)이 전자 수집기(350)에 인가될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 축방향 전자 빔은 챔버(316)에 어떤 가스도 갖지 않고 애퍼처(342)를 통해 직접 제공될 수 있다. 전자 빔은 반응 가스를 갖거나 또는 그것 없이 개구(364)를 통해 캐리어 가스를 갖고 피분석물을 흐르게 하는 반응 셀(390)로 들어갈 수 있다. 몇몇 구성들에서, 반응 셀 볼륨은 챔버(316)로부터 이온화된 원자들에 근접한 볼륨으로 반응 셀(390)에 들어가는 피분석물을 국한시킬 수 있다.

특정 실시예들에서, 전자 가속기(100)의 예시가 도 4에서 보다 상세하게 도시되며, 일반적으로 챔버(316) 내에서 전자들의 이동 축에 평행한 축 주위에 감긴, 도전성 나선형 코일들(102)의 형태를 취한다. 코일들(102)은 약 밀리미터 크기(예컨대, 0.5mm 내지 3mm 또는 약 1mm)의 보이드를 형성하기 위해서, 및 cm당 약 10개 턴들의 와인딩 밀도로 감길 수 있다. 이해될 바와 같이, 코일(102)로의 임의의 인가된 전기 전류는, 결과적으로 또한 일반적으로 코일 축(104)을 따르는 자기장을 발생시킨다. 코일(102)의 직렬 저항, 또는 내재 저항은 코일(102)로 흐르는 전류를 제한할 수 있다. 자기장의 크기는, 통상의 기술자들에 의해 이해되는 방식들로, 코일(102)로의 인가된 전류에 의해 제어될 수 있다. 코일(102)은 텅스텐과 같은, 전자 방출 재료로 형성될 수 있거나, 또는 또 다른 소스로부터 도입될 수 있다. 전자들은 축(104)를 따라 도입되며, 챔버(316)의 전자 유입구들(334)로의 전자들의 도입 이전에, 자기장에 의해 가속된, 전자 빔으로서 집속된다. 가속된 전자들은 따라서, 피분석물(및 챔버 유입구(340)로부터 챔버 유출구(342)로 가로지르는 반응 가스)과 충돌하기 위해, 초기 잘 정의된 속도를 갖고, 챔버(316)에 들어갈 수 있다.

몇몇 경우들에서, 가속기(100)는 로렌츠 힘(Lorentz force) - F = qv × B에 의해 전자들을 가속시킬 수 있으며, 여기에서 F, v, 및 B는 전자 속도 벡터, 및 코일들(102)에 의해 생성된 자기장의, 자기장 벡터를 나타내며 q는 전하를 나타낸다. 그것들의 벡터 외적(전자 전하에 의해 스케일링됨)은 전자 상에서의 힘을 결정한다. 결과적인 힘 F는 전하 q를 가진 입자의 속도 v, 자기장 벡터 B 양쪽 모두에 수직이다. 결과로서, 전자 속도는 축(104)을 따르는 방향으로, 또는 구심력으로서 동작하는 F를 가진 코일(102)의 축 주위에 중심을 둔 원 운동에 제한된다. 코일(102)는 직선 축 주위에 감길 것이다. 그러나, 코일(102)이 비-선형 축 주위에 감기는, 다른 기하학적 구조들이 가능할 수 있으며 - 코일(102)은, 예를 들어, 아크, 곡선 등 주위에 감길 수 있다.

도 3을 다시 참조하면, 챔버 유출구(342)는 챔버(316)의 벽에 형성될 수 있으며, 집속 렌즈(360)로서 동작할 수 있다. 추가 집속 렌즈(352)가 챔버 유출구(342) 주위에 위치될 수 있다. 챔버 유출구(342)에서 챔버(316)를 빠져나간 이온들은 분석기 축(320)과 대체로 유사한 축 상에서 빠져나갈 수 있다.

몇몇 경우들에서, 다운스트림 반응 셀(370)은 챔버(316)로부터 이온화된 가스(예컨대, 피분석물 및 선택적으로 반응 가스)를 수신할 수 있다. 추가 가스는 (제 2) 가스 유입구(364)에 의해 반응 셀(370)로 도입될 수 있다. 뿐만 아니라, 가열 요소(366)는 부가적인 열 에너지를 제공하기 위해 반응 셀(370)을 가열할 수 있다. 반응 셀(370)은, 예를 들어, 섭씨 300 내지 500도 사이로 가열될 수 있다.

몇몇 구성들에서, 반응 셀(370)은, 예를 들어 그 내용이 여기에서 참조로서 통합되는, 미국 특허 번호 제7,868,289호에서 설명된 바와 같이, 분석기 축(320)에 대해 사중극으로 배열된 로드 세트(382)를 포함한 제 1 스테이지(380), 및 제 1 스테이지(380) 아래로, 축(320) 주위에서 사중극으로 추가로 배열된 로드 세트(392)를 포함한 제 2 스테이지(390)를 가진 2 스테이지 반응 셀의 형태를 취할 수 있다. 원한다면, 로드 세트는 대신에, 각각, 도 2b 및 도 2c에서 도시된 바와 같이 육중극 로드 세트 또는 팔중극 로드 세트일 수 있다. 적절한 전압들이 축(320)에 대해 일반적으로 정현파 격납 필드를 제공하기 위해, 및 축(320)을 따라 이온들을 유도하기 위해 로드 세트(380)에 인가될 수 있다. 로드 세트(382)는, 예를 들어, 이 기술분야에 알려진 바와 같이 충돌 셀로서 동작할 수 있으며, 이것은 이온이 셀로 집속하는 것을 돕기 위해서 및/또는 이온 에너지를 조정하기 위해 프리-필터를 가질 수 있다. 축 장이 또한 로드 세트(382)에 인가될 수 있다. 적절한 로드 세트는 예를 들어 미국 특허 번호 제7,868,289호에서 상세하게 설명된다.

2-스테이지 반응 셀을 가진 실시예들에서, 반응 전위(E_ION)는 반응 에너지를 선택하기 위해, 반응 셀(370)의, 각각 제 1 및 제 2 스테이지들(380, 390) 사이에서 인가되고 스패닝할 수 있다. 낮은 반응 전위는 분자 이온 형성을 선호할 수 있지만 높은 에너지는 파편화를 선호할 수 있는다. 반응 셀(370) 내에서의 반응 가스는 챔버(316)를 빠져나간 이온화된 피분석물과 상호작용할 수 있다. 이러한 반응은 또한 챔버 유출구(342)를 빠져나간 이온화된 피분석물의 이온화를 선택적으로 야기할 수 있다. 파편화된 피분석물은 또한 챔버 유출구(342)를 빠져나가며, 가스 유입구(364)를 통해 반응 셀(370)로 도입된 반응 가스에 의해, 다운스트림 반응 셀(370)에서 추가로 이온화될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 예를 들어 도 5에 묘사된 질량 분석기(300')로서, 챔버(316)(도 3)는 전자 충격 챔버(314)로 대체될 수 있어서, 전자 충격이 피분석물의 화학적 이온화를 대신하여 사용되도록 허용한다. 이온화될 가스는 따라서, 챔버 유입구(340)에 의해, 반응 가스 없이 챔버(314)로 도입될 수 있다. 전자 충격은 챔버 유입구(340)에 의해 도입된 이러한 가스를 이온화하고 및/또는 파편화할 수 있다. 다시, 도입된 가스는 챔버(314)의 일 측면 상에서 챔버 유입구(340)로부터 챔버 유출구(342)를 향해 반대 측면으로 이동하며 그것의 경로를 따라 이온화된다. 그것에 인가된 적절한 전압을 가진, 하전 요소 또는 리펠러(336)는, 그것들이 챔버 유출구(342)를 향해 이동함에 따라, 챔버(314) 내에서 이온들을 가속화할 수 있다.

다수의 전자 유입구들(334)은, 챔버(314)의 추가의, 제 3 측면 상에 있으며, 챔버 유입구(340)와 챔버 유출구(342) 사이에서의 경로에 일반적으로 횡방향 경로를 따라 전자들의 도입을 허용한다. 도입된 전자들은 그것이 챔버 유입구(340)로부터 챔버 유출구(342)로 전달될 때 가스에 충격을 주어 그것의 이온화를 돕거나 또는 이를 야기할 수 있다.

챔버(314)와 함께 사용될 수 있는, 전자 소스의 형태의, 예시적인 전자 소스 및 가속기(100)가 다시 도 4에서 묘사되며, 전자 유입구들(334)의 각각을 공급할 수 있다. 전자 유입구들(334)은 도입된 전자들에 대한 집속 렌즈들로서 동작할 수 있다. 전자 유입구들(334)의 반대편에 위치된 전자 수집기(350')는 전자들을 가속화하고 조향하는 것을 도울 수 있다. 적절한 전압(예컨대, 0 내지 250V)이 전자 수집기(350')에 인가될 수 있다.

챔버 유출구(342)를 빠져나간 피분석물은 제 1 집속 렌즈(360)(예컨대, 챔버(316)의 벽에 형성된) 및 추가의 다운스트림 집속 렌즈(352)에 의해 집속될 수 있다. 다운스트림 반응 셀(370')은 챔버(314)로부터 이온화된 및/또는 파편화된 가스를 수신한다. 상호작용 가스는 유입구(364')에 의해 셀(370')로 도입될 수 있다. 뿐만 아니라, 가열 요소(366')는 반응 셀(370')을 가열할 수 있다. 반응 셀(370')은 축(320)에 대해 사중극으로 배열된 로드 세트(392')를 포함한 제 1 스테이지(390')를 갖는 단일 스테이지 반응 셀 - 예를 들어 충돌 셀일 수 있는 - 의 형태를 취할 수 있다. 반응 셀(370')에서 상호작용 가스는 챔버(314)를 빠져나간 이온화된 가스와 상호작용할 수 있다. 이러한 반응 가스는 또한 챔버 유출구(342)를 빠져나간 이온화된 가스 및 도입된 가스의 상호작용을 선택적으로 야기할 수 있다.

단지 예시 목적들을 위해, 챔버(314)로 도입된 피분석물 A에 대한 예시적인 반응들이 도 6에서 도시된다. B/C는 충격/반응 가스들이다. 선택적으로, 반응 셀(370')은 셀(314)을 빠져나간 이온들을 냉각시키기 위해 적절하게 가압될 수 있다. 질소, 아르곤 또는 주변 온도 이하에 있는 다른 가스들과 같은 불활성 가스들이 사용될 수 있다.

또 다르게, 피분석물 가스는 도 5의 챔버(314)의 챔버 유입구(340)로 도입될 수 있다. 전자 충격은 피분석물 가스가 이온화하고 및/또는 파편화하게 할 수 있다. 이온화된 및/또는 파편화된 피분석물은 챔버 유출구(342)를 빠져나가며, 또한 유입구(364')에 의해 반응 셀(370')로 도입된 가스와 상호작용할 수 있다.

일 실시예에서, 피분석물 가스는 유입구(364')로 도입될 수 있으며 적절한 화학적 이온화 또는 다른 피분석물 가스가 챔버 유입구(340)에 의해 챔버(314)로 도입될 수 있다. 챔버(314)로 도입된 피분석물 A, 및 반응 셀(370')의 유입구(364')로 도입된 피분석물 가스들(An1, An2)에 대한 예시적인 반응들이 도 7에서 도시된다. 이 기술분야에 알려진 바와 같이, 다른 반응 경로들은 부가물 형성 및/또는 클러스터 이온 형성을 포함할 수 있다.

결과적인 이온화된 피분석물은 질량 분석기(300)의 다운스트림 스테이지들에서 추가 분석을 위해 축(320)을 따라 아래쪽으로 넘겨질 수 있다. 따라서 질량 분석기는, 예를 들어, 질량 필터/선택기(58)(도 1 참조) 및/또는 반응 셀(370)의 아래쪽에 있는 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 예를 들어, 질량 분석기는 다운스트림 스캐닝 질량 분석기, 자기 섹터 분석기(예컨대, 단일 및 이중-집속 MS 디바이스들에서의 사용을 위한), 사중극 질량 분석기, 이온 트랩 분석기(예컨대, 사이클로트론들, 사중극 이온 트랩들), 비과 시간 분석기들(예컨대, 매트릭스-보조 레이저 탈착된 이온화 비과 시간 분석기들), 및 상이한 질량-대-전하 비율을 가진 종들을 분리할 수 있는 다른 적절한 질량 분석기들을 포함할 수 있다. 질량 분석기는 이온들을 선택하고 및/또는 식별하기 위해, 직렬로 배열된 둘 이상의 상이한 다운스트림 디바이스들, 예컨대 탠덤 MS/MS 디바이스들 또는 삼중 사중극 디바이스들을 포함할 수 있다. 다운스트림 검출기는 질량 분석기로부터 이온들을 수신할 수 있다. 예시적인 검출기들은, 이에 제한되지 않지만, 본 개시의 이익을 고려해볼 ‹š, 전자 증배관들, 패러데이 컵들, 코팅된 사진 플레이트들, 신틸레이션 검출기들 등, 및 이 기술분야에서의 통상의 기술자에 의해 선택될 다른 적절한 디바이스들을 포함한다. 다른 질량 분석기 컴포넌트들이 또한 원한다면 포함될 수 있다.

시스템들 및 질량 분석기들을 동작시키기 위해 사용되는 다양한 전압들, 가스 압력들 등은 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 시스템 또는 기구의 부분이거나 또는 기구와 함께 사용되는, 연관된 디바이스, 예컨대, 컴퓨터, 랩탑, 모바일 디바이스 등에 존재할 수 있는 프로세서가 존재할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 반응 셀의 로드들로 제공된 전압들, 반응 셀에서의 압력들, 챔버(316)로 제공된 가스의 유형 또는 양을 제어하기 위해 사용될 수 있으며 질량 필터/선택기를 제어할 수 있고 및/또는 검출기에 의해 사용될 수 있다. 이러한 프로세스들은 사용자 개입에 대한 요구 없이 프로세서에 의해 자동으로 수행될 수 있거나 또는 사용자는 사용자 인터페이스를 통해 파라미터들을 입력할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 아이덴티티 및 각각의 분자가 샘플에 얼마나 많이 존재하는지를 결정하기 위해 하나 이상의 교정 곡선과 함께 신호 세기들 및 파편 피크들을 사용할 수 있다. 특정 구성들에서, 프로세서는 예를 들어, 샘플 도입 디바이스, 이온화 소스들, 질량 분석기, 검출기 등을 제어하기 위해, 하나 이상의 컴퓨터 시스템들 및/또는 예를 들어, 마이크로프로세서를 포함하고 및/또는 시스템을 동작시키기 위한 적절한 소프트웨어를 포함한 공통 하드웨어 회로부에 존재할 수 있다. 몇몇 예들에서, 검출 디바이스 자체는 그 자신의 각각의 프로세서, 운영 시스템 및 다양한 분자들의 검출을 허용하기 위한 다른 특징들을 포함할 수 있다. 프로세서는 시스템에 일체형일 수 있거나 또는 하나 이상의 액세서리 보드들, 인쇄 회로 보드들 또는 시스템의 컴포넌트들에 전기적으로 결합된 컴퓨터들 상에 존재할 수 있다. 프로세서는 통상적으로 시스템의 다른 컴포넌트들로부터 데이터를 수신하고 요구되거나 또는 원한다면 다양한 시스템 파라미터들의 조정을 허용하기 위해 하나 이상의 메모리 유닛들에 전기적으로 결합된다. 프로세서는 Unix, Intel PENTIUM-형 프로세서, Motorola PowerPC, Sun UltraSPARC, Hewlett-Packard PA-RISC 프로세서들, 또는 임의의 다른 유형의 프로세서에 기초한 것들과 같은 범용 컴퓨터의 부분일 수 있다. 하나 이상의 임의의 유형의 컴퓨터 시스템은 기술의 다양한 실시예들에 따라 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 시스템은 단일 컴퓨터에 연결될 수 있거나 또는 통신 네트워크에 의해 접속된 복수의 컴퓨터들 중에 분포될 수 있다. 네트워크 통신을 포함한, 다른 기능들이 수행될 수 있으며 기술은 임의의 특정 기능 또는 기능들의 세트를 갖는 것에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 다양한 양태들은 범용 컴퓨터 시스템에서 실행하는 특수화된 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 시스템은 디스크 드라이브, 메모리, 또는 데이터를 저장하기 위한 다른 디바이스와 같은, 하나 이상의 메모리 디바이스들에 연결된 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리는 통상적으로 시스템들의 동작 동안 프로그램들, 교정 곡선들, 전압 값들, 압력 값들 및 데이터 값들을 저장하기 위해 사용된다. 컴퓨터 시스템의 컴포넌트들은 하나 이상의 버스들(예컨대, 동일한 기계 내에 통합되는 컴포넌트들 간에) 및/또는 네트워크(별개의 이산 기계들 상에 존재하는 컴포넌트들 간에)를 포함할 수 있는, 상호연결 디바이스에 의해 결합될 수 있다. 상호연결 디바이스는 시스템의 컴포넌트들 사이에서 교환될 통신들(예컨대, 신호들, 데이터, 지시들)을 위해 제공한다. 컴퓨터 시스템은 통상적으로, 시스템의 빠른 제어를 허용하기 위해 프로세싱 시간, 예컨대, 수 밀리 초, 수 마이크로 초 이하 내에서 명령들을 수신하고 및/또는 발행할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 제어는 각각의 로드, 검출기 파라미터들 등으로 제공된 샘플 도입, 반응 셀 로드 전압들 및/또는 주파수들을 제어하기 위해 구현될 수 있다. 프로세서는 통상적으로 예를 들어, 직류 소스, 교류 소스, 배터리, 연료 전지 또는 다른 전원들 또는 전원들의 조합들일 수 있는 전원에 전기적으로 결합된다. 전원은 시스템의 다른 컴포넌트들에 의해 공유될 수 있다. 시스템은 또한 하나 이상의 입력 디바이스들, 예를 들어, 키보드, 마우스, 트랙볼, 마이크로폰, 터치 스크린, 수동 스위치(예컨대, 오버라이드 스위치) 및 하나 이상의 출력 디바이스들, 예를 들어, 인쇄 디바이스, 디스플레이 스크린, 스피커를 포함할 수 있다. 또한, 시스템은 통신 네트워크(상호연결 디바이스 외에 또는 그것에 대한 대안으로서)에 컴퓨터 시스템을 연결하는 하나 이상의 통신 인터페이스들을 포함할 수 있다. 시스템은 또한 시스템들에 존재하는 다양한 전기 디바이스들로부터 수신된 신호들을 변환하기 위해 적절한 회로부를 포함할 수 있다. 이러한 회로부는 인쇄 회로 보드 상에 존재할 수 있거나 또는 적절한 인터페이스, 예컨대 직렬 ATA 인터페이스, ISA 인터페이스, PCI 인터페이스 등을 통해 또는 하나 이상의 무선 인터페이스들, 예컨대, 블루투스, Wi-Fi, 근거리장 통신 또는 다른 무선 프로토콜들 및/또는 인터페이스들을 통해 인쇄 회로 보드에 전기적으로 결합되는 별개의 보드 또는 디바이스 상에 존재할 수 있다.

특정 실시예들에서, 여기에서 설명된 시스템들에서 사용된 저장 시스템은 통상적으로 프로세서에 의해 실행될 프로그램 또는 프로그램에 의해 프로세싱될 매체상에 또는 그것에 저장된 정보에 의해 사용될 수 있는 소프트웨어의 코드들이 저장될 수 있는 컴퓨터 판독 가능한 및 기록 가능한 비휘발성 기록 매체를 포함한다. 매체는, 예를 들어, 하드 디스크, 고체 상태 드라이브 또는 플래시 메모리일 수 있다. 프로세서에 의해 실행될 프로그램 또는 지시들은 국소적으로 또는 원격으로 위치될 수 있으며 상호연결 메커니즘, 통신 네트워크 또는 다른 수단들에 의해 원한다면 프로세서에 의해 검색될 수 있다. 통상적으로, 동작 시, 프로세서는 데이터가 비휘발성 기록 매체로부터 매체가 하는 것보다 빠른 프로세서에 의한 정보로의 액세스를 허용하는 또 다른 메모리로 판독되게 한다. 이러한 메모리는 통상적으로 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 또는 정적 메모리(SRAM)와 같은, 휘발성, 랜덤 액세스 메모리이다. 그것은 저장 시스템에 또는 메모리 시스템에 위치될 수 있다. 프로세서는 일반적으로 집적 회로 메모리 내에서 데이터를 조작하며 그 후 프로세싱이 완료된 후 매체로 데이터를 복사한다. 다양한 메커니즘들이 매체 및 집적 회로 메모리 요소 사이에서 데이터 움직임을 관리하기 위해 알려져 있으며 기술은 이에 제한되지 않는다. 기술은 또한 특정 메모리 시스템 또는 저장 시스템에 제한되지 않는다. 특정 실시예들에서, 시스템은 또한, 특수하게-프로그램된, 특수-목적 하드웨어, 예를 들어, 애플리케이션-특정 집적 회로(ASIC) 또는 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA)를 포함할 수 있다. 기술의 양태들은 소프트웨어, 하드웨어 또는 펌웨어, 또는 그것의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 방법들, 동작들, 시스템들, 시스템 요소들 및 컴포넌트들이 상기 설명된 시스템들의 부분으로서 또는 독립적인 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 특정 시스템들이 기술의 다양한 양태들이 실시될 수 있는 일 유형의 시스템으로서 예로서 설명되지만, 양태들은 설명된 시스템상에서 구현되는 것에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 다양한 양태들은 상이한 아키텍처 또는 컴포넌트들을 가진 하나 이상의 시스템들 상에서 실시될 수 있다. 시스템은 고-레벨 컴퓨터 프로그래밍 언어를 사용하여 프로그램 가능한 범용 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다. 시스템들은 또한 특수하게 프로그램된, 특수 목적 하드웨어를 사용하여 구현될 수 있다. 시스템들에서, 프로세서는 통상적으로 Intel Corporation으로부터 이용 가능한 잘 알려진 펜티엄 클래스 프로세서들과 같은, 상용 프로세서이다. 많은 다른 프로세서들이 또한 상업적으로 이용 가능하다. 이러한 프로세서는 보통 예를 들어, Microsoft Corporation으로부터 이용 가능한 Window 95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000(Window ME), Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8 또는 Windows 10 운영 시스템들, Apple로부터 이용 가능한 MAC OS X, 예컨대, Snow Leopard, Lion, Mountain Lion 또는 다른 버전들, Sun Microsystems로부터 이용 가능한 Solaris 운영 시스템, 또는 다양한 소스들로부터 이용 가능한 UNIX 또는 Linux 운영 시스템들일 수 있는 운영 시스템을 실행한다. 많은 다른 운영 시스템들이 사용될 수 있으며, 특정 실시예들에서, 명령들 또는 지시들의 단순한 세트가 운영 시스템으로서 기능할 수 있다. 뿐만 아니라, 프로세서는 하나 이상의 큐비트들을 사용하여 하나 이상의 기능들을 수행하도록 설계된 양자 프로세서로서 설계될 수 있다.

특정 예들에서, 프로세서 및 운영 시스템은 고-레벨 프로그래밍 언어들에서의 애플리케이션 프로그램들이 기록될 수 있는 플랫폼을 함께 정의할 수 있다. 기술은 특정 시스템 플랫폼, 프로세서, 운영 시스템, 또는 네트워크에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 개시의 이익을 고려해볼 때, 본 기술은 특정 프로그래밍 언어 또는 컴퓨터 시스템에 제한되지 않는다는 것이 이 기술분야의 숙련자들에게 명백해야 한다. 뿐만 아니라, 다른 적절한 프로그래밍 언어들 및 다른 적절한 시스템들이 또한 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 특정 예들에서, 하드웨어 또는 소프트웨어는 인지형 아키텍처, 신경망들 또는 다른 적절한 구현예들을 구현하도록 구성될 수 있다. 원한다면, 컴퓨터 시스템의 하나 이상의 부분들은 통신 네트워크에 결합된 하나 이상의 컴퓨터 시스템들에 걸쳐 분포될 수 있다. 이들 컴퓨터 시스템들은 또한 범용 컴퓨터 시스템들일 수 있다. 예를 들어, 다양한 양태들은 하나 이상의 클라이언트 컴퓨터들로 서비스(예컨대, 서버들)를 제공하거나, 또는 분산형 시스템의 부분으로서 전체 태스크를 수행하도록 구성된 하나 이상의 컴퓨터 시스템들 간에 분배될 수 있다. 예를 들어, 다양한 양태들은 다양한 실시예들에 따라 다양한 기능들을 수행하는 하나 이상의 서버 시스템들 간에 분포된 컴포넌트들을 포함하는 클라이언트-서버 또는 다중-티어 시스템상에서 수행될 수 있다. 이들 컴포넌트들은, 통신 프로토콜(예컨대, TCP/IP)을 사용하여 통신 네트워크(예컨대, 인터넷)를 통해 통신하는 실행 가능한, 중간(예컨대, IL) 또는 해석(예컨대, Java) 코드일 수 있다. 기술은 임의의 특정 시스템 또는 시스템들의 그룹상에서 실행하는 것에 제한되지 않는다는 것이 또한 이해되어야 한다. 또한, 기술은 임의의 특정 분산형 아키텍처, 네트워크, 또는 통신 프로토콜에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.

몇몇 경우들에서, 다양한 실시예들은, 예를 들어, SQL, SmallTalk, Basic, Java, Javascript, PHP, C++, Ada, Python, iOS/Swift, Ruby on Rails 또는 C#(C-샤프)와 같은, 오브젝트-지향 프로그래밍 언어를 사용하여 프로그램될 수 있다. 다른 오브젝트-지향 프로그래밍 언어들이 또한 사용될 수 있다. 대안적으로, 함수, 스크립팅, 및/또는 논리 프로그래밍 언어들이 사용될 수 있다. 다양한 구성들이 비-프로그램된 환경(예컨대, 브라우저 프로그램의 윈도우에서 보여질 때, 그래픽-사용자 인터페이스(GUI)의 양태들을 렌더링하거나 또는 다른 기능들을 수행하는 HTML, XML 또는 다른 포맷으로 생성된 문서들)에서 구현될 수 있다. 특정 구성들은 프로그램된 또는 비-프로그램된 요소들, 또는 그것의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 시스템들은 모바일 디바이스, 태블릿, 랩탑 컴퓨터 또는 유선 또는 무선 인터페이스를 통해 통신하며 원한다면 원격으로 시스템들의 동작을 허용할 수 있는 다른 휴대용 디바이스들 상에 존재하는 것들과 같은 원격 인터페이스를 포함할 수 있다.

특정 예들에서, 프로세서는 또한, 분자량들, 질량-대-전하 비율 및 다른 공통 정보를 포함할 수 있는, 분자들, 그것들의 이온화 또는 파편화 패턴들 등의 데이터베이스를 포함하거나 또는 그것으로의 액세스를 가질 수 있다. 메모리에 저장된 지시들은 소프트웨어 모듈을 실행하거나 또는 시스템에 대한 루틴을 제어할 수 있으며, 이것은 실제로 시스템의 제어 가능한 모델을 제공할 수 있다. 프로세서는 시스템들의 상이한 컴포넌트들에 대한 제어 파라미터들 또는 값들, 예컨대, 상이한 로드 전압들, 상이한 압력들 등을 결정하기 위해 프로세서에서 실행된 하나 또는 소프트웨어 모듈들과 함께 데이터베이스로부터 액세스된 정보를 사용할 수 있다. 시스템에서 상이한 시스템 컴포넌트들에 연결된 제어 지시들 및 출력 인터페이스들을 수신하기 위해 입력 인터페이스들을 사용하여, 프로세서는 시스템에 대한 활성 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 검출기 디바이스, 샘플 도입 디바이스, 이온 소스들 및 시스템의 다른 컴포넌트들을 제어할 수 있다.

특정 특정 예들이 여기에서 설명된 기술의 사용들 중 일부를 예시하기 위해 설명된다.

예 1

아르곤 가스 및 휘발성 유기 화합물들을 포함한 샘플은 질량 분석기(300)의 챔버 유입구(340)를 통해 챔버(316)로 도입될 수 있다. 사용된 전압들 및 압력들에 의존하여, 소스는 온전한 분자 이온들 또는 파편 이온들을 다운스트림 반응 셀(370)로 제공할 수 있다.

예 2

질량 분석기를 동작시키는 또 다른 모드에서, 아르곤 가스 자체는 임의의 피분석물 없이 챔버(316)로 제공될 수 있다(예컨대, 챔버 유입구(340)를 통해). 약 12eV의 에너지 분포를 가진 생성된 아르곤 이온 빔은 반응 셀(370)로 유도될 수 있다. 피분석물 증기가 그 후 5 내지 10 밀리토르(milliTorr)의 압력으로 반응 셀로 도입될 수 있다(예컨대, 유입구(364)를 통해). 아르곤 이온과의 충돌 시 12eV 미만의 이온화 전위를 가진 피분석물 분자들은 이온화되며 온전한 분자 이온으로서 남아있다. 이들 이온들은 다운스트림 사중극 질량 필터 또는 다른 질량 필터를 사용하여 분해된 질량일 수 있다.

예 3

예 2에서 사용된 것과 유사하지만 다운스트림 반응 셀(370)로 제공되기 전에 아르곤 이온들의 부가적인 여기를 가진 셋 업이 사용될 수 있다. 아르곤 이온들은 그것들이 샘플 분자와 충돌되는 반응 셀(370)에 들어가기 전에 약 40eV로 활동적으로(energetically) 여기될 수 있다.

예 4

챔버(316)에서 사용된 조건들은 온전한 분자 이온들을 선호하거나 또는 생성하기 위해 최적화될 수 있다. 챔버(316)에서 생성된 이온들의 에너지는 반응 셀로 제공되기 전에 약 3eV로 조정될 수 있다. 암모니아 반응 가스는 원하는 압력, 예컨대, 15 밀리토르로 반응 셀에 부가될 수 있다. 암모니아의 양성자 친화성(854 KJ/mol)이 높으므로, 분자 이온과의 충돌들은 분자 이온들에 대한 암모니아 부가물들의 형성을 야기할 수 있다. 이들 이온들은 다운스트림 사중극 질량 필터 또는 다른 질량 필터를 사용하여 분해될 수 있다.

여기에서 개시된 예들의 요소들을 도입할 때, 관사들("a", "an", "the", 및 "상기")은 요소들 중 하나 이상이 있음을 의미하도록 의도된다. 용어들("포함하는", "포함시키는" 및 "갖는")은 제약을 두지 않으며 나열된 요소들이 아닌 부가적인 요소들이 있을 수 있음을 의미하도록 의도된다. 본 개시의 이익을 고려해볼 때, 예들의 다양한 컴포넌트들은 다른 예들에서의 다양한 컴포넌트들과 상호 교환되거나 또는 대체될 수 있다는 것이 이 기술분야의 통상의 기술자에 의해, 인식될 것이다.

특정 양태들, 예들 및 실시예들이 상기 설명되었지만, 본 개시의 이익을 고려해볼 ‹š, 개시된 예시적인 양태들, 예들 및 실시예들의 부가들, 대체들, 수정들이 가능하다는 것이 이 기술분야의 통상의 기술자에 의해 인식될 것이다.

Claims (22)

1. 질량 분석기에 있어서,
   제 1 가스 유입구, 상기 제 1 가스 유입구의 반대편에 있는 가스 유출구, 전자 유입구, 및 전자 수집기를 포함하는 챔버;
   전자 소스로서, 상기 전자 소스와 상기 전자 수집기 사이에서의 경로를 따라 전자 빔으로서 상기 챔버의 상기 전자 유입구로 전자들을 제공하도록 구성된, 상기 전자 소스; 및
   반응 셀로서, 상기 반응 셀의 유입구를 통해 상기 챔버의 가스 유출구에 유동적으로(fluidically) 결합된, 상기 반응 셀을 포함하되, 상기 반응 셀은 로드 세트(rod set) 및 제 2 가스 유입구를 포함하고, 상기 반응 셀은 제 2 가스가 상기 반응 셀의 유입구를 통해 수신된 제 1 가스와 상호작용하도록 허용하기 위해 상기 제 2 가스 유입구를 통해 상기 제 2 가스를 수신하도록 구성되는, 질량 분석기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 로드 세트는 사중극 로드 세트(quadrupolar rod set)를 포함하는, 질량 분석기.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 로드 세트는 육중극 로드 세트(hexapolar rod set)를 포함하는, 질량 분석기.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 로드 세트는 팔중극 로드 세트(octopolar rod set)를 포함하는, 질량 분석기.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 챔버는 상기 제 1 가스 유입구에 인접한 하전 요소를 포함하는, 질량 분석기.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 반응 셀의 유입구와 가스 유출구 사이에 이온 광학 기기들(ion optics)을 더 포함하는, 질량 분석기.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 반응 셀의 로드 세트에 열적으로(thermally) 결합된 가열 요소를 더 포함하는, 질량 분석기.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 전자 소스는 상기 제 1 가스 유입구를 통해 도입된 가스 흐름에 횡방향 경로에서 상기 챔버로 전자들을 도입하도록 구성되는, 질량 분석기.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 전자 소스는 상기 제 1 가스 유입구를 통해 도입된 가스 흐름과 동축인 경로에서 상기 챔버로 전자들을 도입하도록 구성되는, 질량 분석기.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응 셀의 유출구에 유동적으로 결합된 질량 필터를 더 포함하는, 질량 분석기.
11. 방법에 있어서,
    이온화된 제 1 가스 산물(gas product)들을 제공하기 위해 제 1 가스 유입구, 상기 제 1 가스 유입구의 반대편에 있는 가스 유출구, 전자 유입구, 및 전자 수집기를 포함하는 챔버를 포함하는 질량 분석기로 제 1 가스를 도입하는 단계; 및
    상기 챔버의 가스 유출구에 유동적으로 결합된 다운스트림 반응 셀로 상기 이온화된 제 1 가스 산물들을 제공하는 단계로서, 상기 반응 셀은 로드 세트 및 제 2 가스 유입구를 포함하고, 제 2 가스는 상기 제 2 가스가 상기 챔버의 가스 유출구로부터 수신된 제 1 가스와 상호작용하도록 허용하기 위해 상기 제 2 가스 유입구를 통해 제공되는, 상기 제 1 가스 산물들을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 이온화된 제 1 가스 산물들은 이온화된 피분석물(analyte)을 포함하는, 방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제 2 가스는 피분석물 이온들을 파편화(fragment)하기 위해 상기 반응 셀에 의해 상기 가스 유출구로부터 수신된 이온화된 피분석물과 반응하는, 방법.
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 제 2 가스는 피분석물 이온들의 부가물들을 제공하기 위해 상기 반응 셀에 의해 상기 가스 유출구로부터 수신된 이온화된 피분석물과 반응하는, 방법.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제 2 가스는 암모니아, 메탄, 및 이소부틴 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
16. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 1 가스와 동축으로 상기 챔버로 화학적 이온화 가스를 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
17. 청구항 11에 있어서,
    전자들은 상기 가스 유입구를 통해 유입되는 가스 흐름에 횡방향 경로에서 상기 전자 소스로부터 상기 챔버로 제공되는, 방법.
18. 청구항 11에 있어서,
    전자들은 상기 가스 유입구를 통해 유입되는 가스 흐름에 동축인 경로에서 상기 전자 소스로부터 상기 챔버로 제공되는, 방법.
19. 청구항 11에 있어서,
    상기 반응 셀은 사중극 로드 세트를 포함하는, 방법.
20. 청구항 11에 있어서,
    상기 반응 셀은 육중극 로드 세트 또는 팔중극 로드 세트를 포함하는, 방법.
21. 이온 소스에 있어서,
    제 1 가스 유입구, 상기 제 1 가스 유입구의 반대편에 있는 가스 유출구, 전자 유입구, 및 전자 수집기를 포함하는 챔버; 및
    상기 전자 유입구를 통해 상기 챔버로 전자들을 가속화하기 위해 자기장을 제공하도록 구성된 도전성 나선형 코일을 포함한 전자 소스를 포함하는, 이온 소스.
22. 질량 분광계에 있어서,
    샘플 도입 디바이스;
    상기 샘플 도입 디바이스에 유동적으로 결합되는 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에서 청구된 질량 분석기; 및
    상기 질량 분석기로부터 선택된 이온들을 수신하도록 구성된 검출기를 포함하는, 질량 분광계.

Images