KR940002515B1 - 공간적으로 분리된 이온원(源)과 검출기를 가진 푸우리에 변환 이온 사이클로트론 공명 질량 분석기 - Google Patents

공간적으로 분리된 이온원(源)과 검출기를 가진 푸우리에 변환 이온 사이클로트론 공명 질량 분석기 Download PDF

Info

Publication number
KR940002515B1
KR940002515B1 KR1019850009732A KR850009732A KR940002515B1 KR 940002515 B1 KR940002515 B1 KR 940002515B1 KR 1019850009732 A KR1019850009732 A KR 1019850009732A KR 850009732 A KR850009732 A KR 850009732A KR 940002515 B1 KR940002515 B1 KR 940002515B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ions
mass
region
icr
cell
Prior art date
Application number
KR1019850009732A
Other languages
English (en)
Other versions
KR860005224A (ko
Inventor
티모시 미크 죤
윌리암 스타크튼 제럴드
Original Assignee
아메리칸 사이아나밋드 캄파니
죤 제이 헤이간
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=24753764&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR940002515(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 아메리칸 사이아나밋드 캄파니, 죤 제이 헤이간 filed Critical 아메리칸 사이아나밋드 캄파니
Publication of KR860005224A publication Critical patent/KR860005224A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR940002515B1 publication Critical patent/KR940002515B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N24/00—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
    • G01N24/14—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects by using cyclotron resonance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34—Dynamic spectrometers
    • H01J49/36—Radio frequency spectrometers, e.g. Bennett-type spectrometers, Redhead-type spectrometers
    • H01J49/38—Omegatrons ; using ion cyclotron resonance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

내용 없음.

Description

공간적으로 분리된 이온원(源)과 검출기를 가진 푸우리에 변환 이온 사이클로트론 공명 질량 분석기
제1도는 이온 사이클로트론 공명(ICR) 검출 셀(cell)을 개요적으로 도시한 것이다.
제2도는 3차원 도면으로 나타내어진 무선 주파수의 4극 전기장에 의해 7테슬라(Tesla) 초전도 솔레노이드 전자석의 보어(bore)내로 유도되어지는 질량 100amu(원자 질량 단위)의 이온의 궤적을 보여주는 컴퓨터 시뮬레이션이다.
제3도는 7개의 테슬라식 초전도 솔레노이드 전자석의 보어내로 이동하는 질량 100amu의 이온도의 궤적을 보여주는 컴퓨터 시뮬레이션이다.
제4도는 정전 렌즈들(electrostatic lenses)의 전형적인 구성을 도시하는 것으로서, (a)는 3중 유공전극(有孔電極) 렌즈이고, (b)는 3중 실린더 렌즈이다.
제5도는 3차원 파단도로 나타내어진 자기장이 없을때 3중 정전 실린더 렌즈를 통과하는 이온 궤적의 컴퓨터 시뮬레이션이다.
제6도는 3차원 파단도로 나타내어진 양의 Z방향으로 증가하는 자기장의 기울기가 존재할때, 3중 정전실린더 렌즈를 통과하는 이온 궤적의 컴퓨터 시뮬레이션이다.
제7도는 단면도로 나타내어진 푸우리에 변환 이온 사이클로트론 공명 질량 분석기의 일 실시예를 개요적으로 도시한 것이다.
제8도는 시료 주입 및 이온화 시스템을 개요적으로 도시한 것이다.
제9도는 본 발명의 장치의 도시된 실시예에 있어서 필수적인 전자적 구성요소들의 상호연결을 보여주는 블록 선도이다.
제10도는 전형적인 푸우리에 변환 이온 사이클로트론 공명실험의 이온 흡착, 여기 및 수집 순서에 있어서 다양한 타이밍을 보여주는 도표이다. 각 경우들에 대한 대표적 지속시간은 오른편에 주어져 있다.
제11도는 디지탈 이득 조절요소를 가진 자동 이득 조절(AGC) 증폭기의 블록 선도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
6 : 추출렌즈 11-16 : 판
19 : 흡착 셀 20 : 스크린
25-28 : 로드 30-32 : 디스크
51 : 진공 하우징 75 : 오리피스
80,81 : 조향판 92 : 주컴퓨터
96 : 펄스 발생기 98 : 주파수 혼합기
100 : 혼합기 프로그래머 102 : RF 전달기
104 : 전치증폭기 106 : 디지타이저
108 : 지동이득 조절증폭기 112 : 전압조절증폭기
114 : 피이크 검출기 116 : 아날로그 디지탈 변환기(ADC)
118 : 디지탈 아날로그 변환기(DAC) 120 : 타이밍 논리회로
122 : 신호 출력증폭기 123 : 선로 여진기
133 : 스위치 134 : 저역 필터
135 : 국부발진기 136 : 완충 기억장치
A,B,C : 제1, 2, 3진공실
본 발명은 질량 분석방법에 관한 것으로서, 특히 이온 사이클로트론 공명 분석을 수행하는 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.
분자 구조의 해명과 많은 화학적 물리적 과정의 연구를 위해 고분해능의 질량 분석법(MS)이 화학분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 미지의 분자에 대한 정확한 질량 측정을 함으로써 화학자는 예상되는 분자구조의 수를 짧은 목록으로 요약할 수 있게 된다. 가장 성능이 좋은 상업적인 고분해능의 분광 분석기로 얻어진 분해능과 질량의 정확도는 아직 스펙트럼의 해석과 화합물의 예상되는 구조에 이르게하는 화학자의 직관적 연역에의 요구를 전적으로 만족시켜 주지는 못하고 있다. 보통의 큰 분자들에 대한 구조 규정 조차도 거의 이루어지지 않고 있고 다른 형태의 분광 분석법도 얻어진 정보를 보충할 필요가 있다. 종래의 주사식 자기 분할 질량 분석기의 진보 속도는 자석의 안정도와 광학 슬릿(slit)의 기술적 한계 때문에 감소되고 있어서, 분해능과 질량 정확도에 있어서의 극적인 개선은 가까운 장래에 이루어지지 않을 것으로 보인다. 또한, 크로마토그래프 기술에 있어서의 최근의 개선은 주사식 자석 분할 계기의 성능을 능가하여 크로마토그래프의 피이크 폭내에서와 같은 가능한 시간내에 스펙트럼을 얻게 되었다.
이온 사이클로트론 공명(ICR)은 고분해능의 질량 분석법의 기술에 주요한 진보를 가져오는 다대한 기회를 제공한다고 생각되어 왔다. 이것은 C.L 윌킨스와 M.L.그로스에 의해 논의된 바 있다. 예를들어, 주사식 자석 분할계기가 1만배의 분해능과 10 내지 15ppm의 질량 정확도를 통상의 실험에서 얻는 반면에 ICR 분석기는 보통 1백만배의 분해능과 1ppm 이하의 질량 정확도를 보여준다. 이러한 수준의 성능 때문에 전적으로 명확한 구조 결정이 이성체를 제외한 대단히큰 분자에 대하여도 가능할 것이다.
ICR 실험에 있어서, 이온들은 인가된 정전기장에 흡착되어 강한 균일 자기장의 존재에 의해 특정 주파수로 사이클로트론과 마그네트론을 따라 궤도 운동을 하게 된다.
단일 질량의 흡착된 이온의 총체적 운동으로 부터 발생하는 측정가능한 전기적 신호는 지수적으로(exponentially) 감소하는 정현파이다(감소율은 이온과 중성 분자들의 충돌 빈도로써 결정된다). 여러개의 상이한 이온 질량에 있어서, 이온 운동은 상이한 주파수와 위상을 갖는 간섭 정현파로 이루어진 복잡한 파동 신호속에서 반사되어진다. 이 시간영역에서의 과도 신호는 "간섭파" 혹은 단순히 "과도파"라고 불린다. 간섭파의 개별 주파수 요소는 푸우리에 변환에 의해 관찰될 수 있는데, 이것은 간섭파를 계수화하고 수치처리 되는 디지탈 컴퓨터의 기억내에 불연속한 2진수 표기를 저장함으로써 편리해진다.
주어진 질량 관찰 범위에 대하여, ICR실험으로 부터 얻어질 수 있는 분해능과 정확도는 시료의 성질에 따라 상이한 요소들에 의해 제한 받는다. 낮은 증기압에서의 고체 시료의 실험에 있어서, 질량 분해능은 간섭파의 저장할 수 있는 디지탈 기억장치의 크기에 의해 제한받고 있으며, 반면에 크로마토그래프에 있어서는 분해능이 질량 분석기내에서 유지할 수 있는 진공의 질에 의해 제한된다. 어떤 경우에도 측정된 질량의 정확도는 조정기능의 정확도에 의해 제한된다.
현재 나와있는 두개의 상업적인 ICR 질량 분석기는 여러 제한을 안고 있다. 기체 및 액체 크로마토그래피 접속법의 통상적인 사용과 다양한 현대적인 이온 발생 기술은 상업적인 계기들의 성능을 능가한다. 이러한 분광 분석기기들에 있어서, 이온은 약 1입방 인치 부피의 흡착 셀(19)내의 동일한 물리적 공간 영역내에서 형성되어 질량 분석된다. ICR 실험에 있어서의 질량 분해능은 압력이 감소함에 따라 증가하고 성능에 있어서의 이득은 10-8torr 또는 그 이하의 동작 압력에서만 얻어진다. 종래기술에 의한 계기들은 크로마토그래프의 시료원으로 사용하기에 부적당한 근본적인 제약을 안고 설계되었는데, 그것은 대기압 근처의 압력으로, 액체 또는 기체를 ICR 셀내로 분사하고 고분해능의 질량 측정을 위한 만족스런 작동 압력을 유지하기가 불가능하다. 결과적으로, 이 계기들의 적용은 지금까지 고체 실험의 범위내에 한정되어 왔다.
크로마토그래피의 시료원에 적합하게 하기 위해, 이온원과 검출영역은 공간적으로 떨어지고 차동적으로 펌프되어 분석기 영역내의 초고도의 진공을 이루어야 한다는 것이 명백하다.
본 발명의 방법과 장치는 질량 분석 단계로 부터 시료 주입 및 이온화 단계를 공간적으로 분리하는 기계적 및 전기적 수단을 제공하여, 기체 및 액체 크로마토그래프의 시료원의 접속과 여러 현대적 이온화 기술의 적용을 쉽게하고, 다이내믹 영역, 분해능, 정확도 및 이온화된 질량의 측정 속도를 개선하는 전자적 수단을 포함한다. 종래의 기술에 의한 질량 분석기에 대한 주요한 개선점은 시료분사/이온원 영역으로 부터 이온의 운반을 위한 정전렌즈들을 사용한데서 찾아진다.
ICR 질량 분석기내에서 이온원과 질량 분석기를 분리하는 또다른 수단은 다른 사람들에 의해 논의되어 왔다. 특히, 스미스와 푸트렐은 이온을 이온원으로 부터 ICR 분석기까지 안내하기 위한 180°의 자력 분할기를 사용하였다. 그들의 장치는 저자장의 전자석의 극 캡 사이에 위치하지만, 그러나 자력 분할기의 배치는 고자장의 초전도 솔레노이드 전자석을 사용하기에는 적절치 않다.저온 자석에 있어서, 매키버등은 극히 긴 약 1m 길이의 4극 로드(rod)를 사용하는 무선 주파수(RF) 4극 전기장을 제공하여 이온원으로부터 분석기 영역까지 이온을 안내하는 것을 제시하였다.
왜 정전 렌즈가 바람직하고, 왜 4극 로드를 사용하는 것이 분광 분석기의 성능에 불필요한 제한을 가하는가 하는데에는 몇가지 이유가 있다. 여기서 설명되는 정전 렌즈를 사용하는 시스템은 자기장의 주축선을 따라 촛점이 맞추어진 정확하게 조준된 이온 비임을 만들어내는데, 이것은 가장 직선형의 궤적을 제공한다. RF 4극 자기장내의 이온의 궤적은 우회적인데 더 긴 경로의 길이는 반작용 충돌 가능성을 증가시킨다. 4극로도를 출발하는 이온들은 높은 속도와 넓게 분산하는 궤적을 가지는데, 이것은 ICR 셀내의 흡착을 어렵게한다. 4극 로드에 의한 고질량의 운반은 비효율적이고 자기장에 수직인 속도요소의 도입은 로드를 타격하고 자기반사를 일으킬 확률을 증가시킨다. 긴 4극 로드는 낮은 펌핑 운반성을 드러내고 한다터의 RF 누설은 ICR 영상 전류의 검출을 방해할 수 있다. 또한, 이들은 제조가 어렵고 비용이 많이 든다.
본 발명에 있어서, 3개의 차동 펌프되는 영역을 포함하는 진공실은 다용도의 주입 시스템과 이온원, 이온을 분석기 영역에 운반하기 위한 이온 광학 시스템 및 ICR 초고 분해능의 질량 분석기를 담지하기 위해 사용된다. ICR셀은 큰보어를 가진 저온 초전도 자석의 균일 자기장내에 위치한다. 저온 자석의 높은 자기장은 분해능이 개선되고 질량 상한점이 자기장의 강화에 따라 높아지기 때문에 바람직하다. 시료는 제1진공실의 이온원 내로 최대 10-3torr의 압력으로 주입되는데, 거기서 시료들은 전자 충격빔(EI), 화학적 이온화법(CI), 가속원자충돌법(FAB) 또는 레이저 이온화법(LI)등 여러 방법중의 한 방법에 의해 휘발화되고 이온화된다. 저온 자석의 솔레노이드 방식 배치에 의해 이온원은 ICR로 부터 약 1.5m 떨어져 위치하는데 정전 렌즈 시스템이 이 거리를 넘어 이온들을 운반하기 위해 사용된다.
이온들은 정전 렌즈에 의해 이온원으로 부터 추출되어 차동적으로 펌프되는 제2진공실로 최대 10-6torr의 압력으로 이동하는데, 거기서 이온들은 저분해능의 질량 필터(주로 RF전용) 모우드에서 동작하는 짧은 RF 4극으로서 고역 질량 필터 역할을 함)로 들어가서 원치 않는 저질량의 이온(용액 또는 기체 운반 이온)을 구별하고 단일 이온 가시 기능을 제공한다. 질량 필터는 운반 효율을 감소시키지 않고 특정 실험에 있어서 전기적으로 폐쇄시킬 수 있다. 질량 필터를 떠나는 이온들은 가속되어 정확하게 조준된 비임으로 초점이 맞추어지는데, 이것은 제2 및 제3진공실 사이에 오리피스(orifice)를 통해 정전 반사판에 의해 조향된다. 최대 10-9torr의 압력으로 제3진공 영역으로 들어가는 이온들은 정전 감속 렌즈들에 의해 다시 초점이 맞추어지는데, 거기서 이온들은 ICR 셀로 들어가기 전에 거의 열(thermal) 속도로 감속된다. 이 구도는 이온에 작용하는 로렌쯔 힘(Lorentz forces ; 속도 (
Figure kpo00001
)와 자기장(
Figure kpo00002
사이의 벡터의 곱)을 최소화시키는 자석의 Z축에 인접하여 움직이는 정확하게 조준된 이온 빔을 만든다.
균일 자기장내에서의 이온의 최초 가속 및 균일 자기장내에서의 최종 감속은 자기장의 구배내에서 움직이는 대전 입자에 관한 반사 현상을 막기 위해 사용된다. 자기 반사는 속도의 수평 요소에 대한 수직요소의 비가 한계값을 초과할 때 발생한다. 속도의 수직(X 및 Y) 요소들은 이온의 열에너지에 의해 결정되기 때문에, 자기 반사는 속도의 Z요소를 충분히 크게함으로써 극복될 수 있다. 그러나, 고속 이온들은 ICR 셀에 쉽게 흡착되지 않고 감속 렌즈들은 이온이 자기장의 균일 영역내로 들어올때 이온을 감속시키기 위해 제공되어야 한다.
전위차(흡착 전압)가 ICR셀의 측판 및 단부판 사이에 인가될때, 이온의 다발은 셀의 크기내로 한정될 수 있다. 10-9torr 이하의 압력에서 이온들은 수분(數分)의 주기로 흡착될 수 있다.이온들은 ICR셀의 측판에 유도되는 영상 전류를 관찰함으로써 검출된다. 이 전류는 증폭되고 디지탈화되어 디지탈 컴퓨터의 기억장치내에 저장된다. 수집후 푸우리에 변환은 주파수와 정확한 질량을 많은 이온들에 대해 동시적으로 측정가능하게 한다.
푸우리에 변환 실험에 있어서, 측정된 신호를 불연속한 디지탈로 표시할 필요성은 다이나믹 영역(수치적으로 표시될 수 있는 최소 신호에 대한 최대 신호의 비)과 분해능 및 질량 정확도에 있어서 제한을 야기한다. 크로마토그래프를 사용하는 ICR 실험에 있어서, 요구되는 다이나믹 영역은 1백만을 상회할 수 있다. 충분한 속도를 가진 현재 나와있는 아날로그-디지탈 변환기는 다이나믹 영역을 수천 정도로 한정한다. 그러므로, 이러한 제한을 극복하고 다이나믹 영역을 이온 흡착의 물성에 의해 부과된 고유 한계까지 확장시키기 위해 전자 회로가 고안되었다. ICR 신호의 불연속한 표시는 주어진 질량에 상응하는 주파수가 2개의 데이타 사이에서 감소할 수 있기 때문에 정확한 질량을 측정하는데 어려움을 초래한다. 이러한 문제는 대단히 큰 디지탈 기억장치와 정학한 질량을 측정하기 위한 내삽(內揷)알고리즘을 사용함으로써 최소화될 수 있다. 보통의 고체 기억장치는 고속 수직으로 큰표를 만들기에는 너무 느리기 때문에 특별한 초고속 분할 완충 기억장치(전송률 200MB/sec 용량 4MB)가 본 장치에 장착되었다. 완충 기억장치내의 연산 및 논리회로는 잡음제거를 위해 신호를 평균화한다.
여기서 설명되는 푸우리에 변환 ICR 질량 분석기의 도시된 실시예는 기체 및 액체 크로마토그래프 주입원 뿐만 아니고 고체 분석의 장점도 가지고 있고 또한 질량 분석의 ICR 방법에서만 기능한 매우 높은 분해능과 질량 정확도를 제공한다. 더우기 몇가지의 휘발화 및 이온화법들(EI,CI,FAB 및 LI)가 디지탈 분해능과 다아나믹 영역을 개선시키는 새로운 전자적 수단에 의해 본 발명은 이온 사이클로트론 공명 질량 분석뿐만 아니고 질량 분광 분석기술에 있어서 진보를 이루었고, 기술적으로 존재하는 요구를 만족시켰다.
ICR 흡착 셀의 실시예는 제1도에 도시되어 있다. 6개의 판(11-16)이 흡착 셀(19)을 구성하는 입방체의 공간을 형성하기 위해 배열되어 있다. 전위는 판의 쌍에 인가되고 자기장(B)은 화살표(18)방향으로 제공된다. 셀의 벽에 인가되는 정전 전위는 인가된 자기장과 공동으로 이온의 운동을 셀의 내부에 제한시키는 힘을 발생시킨다. 이온의 궤도 운동은 무선 발진 전기장을 인가함으로써 더 큰 반경으로 가속될 수 있고, 이 운동은 셀의 벽에 유도되는 전류("영상"전류)를 관찰함으로써 검출될 수 있다. 질량(m)과 전하(q)로된 이온은 스크린(20)을 통과하여 입방체 공간내로 들어가서 자기장(B)내로 움직이므로, 사이클로트론 운동은 w=qB/m의 식으로 근시화된 각(角)주파수를 발생한다(흡착 자기장과 공간 대전 효과에 의해 발생하는 보다 고차(高次)의 항을 가지는 더 정확한 관계식이 있음에 유의할 것). 따라서, 이온화된 질량은 사이클로트론 주파수를 측정함으로써 도출될 수 있다. 더우기 많은 상이한 질량들이 푸우리에 변환기법을 사용하여 동시적으로 측정될 수 있다.
정전 렌즈의 이러한 장점들을 예시하기 위해, 이온의 궤적의 컴퓨터 시뮬레이션이 제2 및 3도에 나타나있다. 제2도는 7테슬라 초전도 자석의 중심으로부터 1미터의 거리에서 로드들(25-28)에 의해 발생된 무선주파수 4극 전기장내로 주사된 이온의 궤적을 보여준다. 자기장의 주축선은 기준 프레임(frame)의 Z방향을 따라 있고 자기장의 강도는 원점(0,0,0)에서 최대이다. 이온의 최초 위치는 X=0, Y=0.001, Z=1미터 일때이고 이온은 Z방향의 위치에서 움직인다. 4극 로드들은 Z=0인 곳에서 정지한다. 도면의 축적은 세부를 충분히 나타내기 위하여 변경되었다. 이 최초의 위치에서, 자기장은 미약하고, 이온은 파동하는 전기장과의 상호작용 때문에 복잡한 발진 동작을 하게 된다. 이온이 강한 자기장의 세기로 움직일 때, 그 운동은 전기적 상호작용에 대한 자기적 상호작용의 우위 때문에 궤도적으로 된다. 만약 전기장의 주파수가 이온에 대한 사이클로트론의 주파수와 조화에 가깝게 된다면, 이온은 큰 궤도로 가속되어 4극 로드와 충돌하거나 자석으로 부터 반사되어 멀어질 것이다. 이온의 최초 속도 질량/전하 비, 54극 로드에 있어서의 첨두간 전압 및 자기장에 있어서의 위치등은 모두 이온의 궤적에 영향을 미친다.
제3도는 4극 전기장을 끈 상태에서, 정전 자기장의 주축선에 평행하게 움직이는 동일 이온(같은 최초 속도 및 위치를 가진)의 궤적의 컴퓨터 시뮬레이션이다. 제2도와의 비교를 위해 도시한 4극 로드는 동작하지 않는다. 자기장의 추축선은 기준 프레임의 z방향을 따라 있고 자기장의 세기는 원점(0,0,0)에서 최대이다. 이온의 최초위치는 X=0, Y=0.001, Z=1미터에서 이고 이온은 양의 Z방향으로 움직인다. 도면의 축척은 세부를 충분히 나타내기 위하여 변경되었다. 명백히, 자기장의 추축선을 따라 가속된 조준된 이온 비임의 발생은 보다 곧바르고 조정가능한 질량 분석기에의 경로를 제공할 것이다. 이 시뮬레이션들에 있어서, 자기장은 비오 사바르(Biot-Savart) 방정식의 수치적 적분에 의해 조사해가 구해지며 4극 전기장은 정확하게 계산된다.
정전 렌즈의 실시예는 제4a 및 b도에 도시되어 있는데, 3중 유공(디스크) 렌즈는 디스크(30-32)로 구성되어 있고 3중 실린더 렌즈가 도시되어 있다. 더 복잡한 구조의 렌즈가 부가적 요소로 구성될 수 있다. 조정가능한 전기 전위(V1,V2및 V3)가 광학특성을 결정하기 위해 각 렌즈 요소에 인가된다. 렌즈 요소들의 물리적 배치와 각 요소에 인가된 전기 전위값에 의존하여 정전 렌즈의 기능은 발산하는 비임의 초점을 맞추는 광학 렌즈의 다양한 기능과 유사할 것이다. 더우기 정전 렌즈들은 이온 비임의 속도를 가속하고 감속하거나 또는 불면으로 있게 할 수 있다. 외부 요소들(예를들어 30과 31 또는 35와 37)에 걸리는 전위들이 같고 중심요소가 상이한 전위에 의해 보유되는 특별한 경우를 아인찔(Einzel)렌즈라고 부른다. 정전 렌즈의 설계에 대한 상세한 취급은 E. 하아팅과 F.H. 리이드의「정전 렌즈」에 나와 있지만 자기장이 있는 경우들은 논의되지 않고 있다. 이 저서에서, 3중 아인찔 실린더 렌즈의 광학적 특성은 정전 경계치 문제의 수치해에 의해 계산되는데, 여기서 전기장은 전위들을 미분하여 얻어지고 자기장은 앞서 설명된 것처럼 계산된다.
아인찔 렌즈(39)를 통과하는 이온 비임의 궤적은 제5 및 6도에 도시된 것처럼 전자기장의 존재에 의해 수정된다. 컴퓨터 시뮬레이션화된 자기장의 존재 혹은 부재시의 각각의 궤적들은 전체에너지 40eV(전자볼트)를 가진 질량 100인 이온에 대해 계산된다. 렌즈와 외부 요소들은 비임의 전위가 V1=V3=40V일때 유지되고 중심요소의 전위(V2)는 -84V이다. 도면의 축척은 충분한 설명을 위해 변경되었다. 즉 실린더는 3.8㎝직경의 길이 1m이고 실린더들 사이의 유격은 3.8㎜이다. 이온 비임의 최초위치와 궤적은 "START"로 표시된 화살표에 의해 적시되어 있다. 제5도에서, 이온 비임은 처음에 렌즈내의 불균일한 전기장과의 상호작용에 의해 움직여지는 속도의 큰 방사상 요소를 가진다.
제6도에서, 자기장이 인가되고 비록 인입되는 이온 비임이 실제적으로 방사속도를 가지고 있어도, 정전렌즈는 작은 사이클로트론 운동이 있다고해도, Z축에 평행하게 운동하는 이탈하는 선(ray)을 발생한다. 이러한 시뮬레이션들은 만족할만한 광학적 특성들이 강한 축방향 자기장 기울기의 존재하에서 비록 이온들이 작은 반경으로 사이클로트론 운동을 하여도 달성될 수 있다는 것을 보여준다. 이 이온들은 정전 렌즈들에 의해 큰 사이클로트론 반경으로 가속되지 않는데 이는 제2도에 도시된 RF 4극 전기장에서의 이온들의 모습과는 대조적이다.
[기계적 구성]
본 발명의 푸우리에 변환 이온 사이클로트론 공명 질량분석기는 제7도에 도시된 바처럼, 3단계의 차동 펌프되는 진공실내에 구성되어 있다. 대부분의 진공 하우징 부품들은 노-칼(NOR-CAL)사(社)에서 공급되고 있다. 스테인레스 스틸의 진공 하우징(51)은 고진공 플랜지(flange)와 파쇄금속 밀폐재로 장비되고 8인치 직경의 관으로 분리된 3개의 6방 관(管) 크로스(cross)를 사용하여 조립된다. 5인치 직경의 진공 하우징의 긴 관부(56)는 저온 초전도 좌석(52)의 6인치 보어 내로 삽입되고 7테슬라의 자기장 세기에서 동작한다. (물론 다른 자기장의 세기로도 작동시킬 수 있다). 진공실의 세 영역(A,B 및 C)은 세개의 저온 진공펌프(63)에 의해 차동적으로 펌프된다. 저온 펌프들은 자기장에서 운전능력, 고속의 펌프속도, 낮은 최종압력, 펌프오일같은 오염물질의 전무함, 및 크로마트그래프의 기체 및 용제의 높은 효율등의 성능 때문에 선택되었다. 벤튜리(Venturi) 및 흡수 펌프를 포함하는 조(祖) 펌프 시스템은 제7도에 도시되지 않았다. 세개의 진공 펌프의 각각은 연결된 게이트 밸브(64)에 의해 진공 하우징(51)으로 부터 격리되어 있다. 또한, 초고진공실 영역(C)은 게이트 밸브(64a)에 의해 시스템의 나머지로부터 격리되어 있다.
고체탐침 및 크로마트그래프 계면(界面)에 대한 시료 주입구 (제7도에는 도시되지 않음)는 이온원(65)에 증기화된 중성 분자들을 공급하는데, 거기서 분자들은 제8도의 개요도에 도시된 바와같이 필라멘트(67)에서 나오는 전자 비임에 의해 곧바로 이온화 되거나 (EI), 또는 주입구(71)를 통과한 시약 기체 이온을 이용한 화학적 이온화에 의해 간접적으로 이온화되거나 또는 레이저(73)에서 나오는 레이저 비임(LI)에 의해 이온화되거나 또는 인입구(71)를 통과한 가속원자 충돌(FAB)에 의해 이온화되는 어느 한가지를 취한다. 분리된 호환(互換)이온원은 이러한 이온화 방법들의 각각을 위해 구성되거나 구입된다. 예를들어, EI/CI결합 이온원은 엑스트라뉴클리어 래보러토리사의 E2-1000형(型)이온원의 개량형으로 구성되었는데, 거기서 방사형의 전자 비임은 필라멘트와 반사판의 제배치에 의해 축방향 비임으로 변화되었고, 이 축방향 비임의 인입을 위해 제거가능한 이온 용적 컵내에 구멍이 만들어졌다. 도시된 모든 부품들이 질량분석기에 동시적으로 연결되어 사용되지는 않는다는 것에 주의해야 한다. 호환 이온원은 시료의 주입 및 이온화의 가전성(可轉性)을 제공하기 위해 사용된다.
제7도를 참조하면, 이온 추출 렌즈(66)는 이온을 제1진공실에서 제2진공실까지 전달하는데, 거기서 이온은 낮은 분해능을 가진 질량 필터(68)(짧은 RF 4극)를 한다하여 크로마토그래프에 나오는 운반 기체 및 용매이온 또는 화학적 이온화 시약 기체 이온을 제거한다. 이러한 낮은 질량의 이온의 존재는 ICR 질량 분석기내의 공간 전하를 증가시키는데, 이것은 분해능을 저하시키고 측정된 사이클로트론 주파수를 변이시킬수가 있다. 도시된 실시에에 있어서, 엑스트라뉴클리어 레보러토리사의 7-162-8형 4극 로드는 양선단에 ELFS가 장착되어 있다(ELFS : Extranuclear Laboratories Field Separator, 로드선단 가까이의 RF전기장의 점진적 감쇠와 DC 전기장의 완전차폐를 발생시켜서 부유 이온들을 조준시키는 전자기장 분리기). 4극 필터는 고역필터로서 작용하는 RF 전용모우드(mode)에서 대개 동작하는데, 선택적인 이온 운반을 위해서는 요구된다면 RF/DC 대역 모우드로 사용될 수 있다. 4극은 또한 어떤 응용예에 있어서는 전자적으로 폐쇄될 수도 있다. 4극 필터는 자기장이 미약한 영역(0.001테슬라 이하)에 위치하고, 이온 궤적은 이러한 미약한 자기장에 의해 실제 영향을 받지 않음에 주의해야 한다.
추출렌즈들(6)사이에 있는 작은 오리피스(75) 및 필터(8)는 진공실(A 및 B)사이의 압력차이를 지탱한다. 정전 3중 실린더 렌즈(69)는 4극 로드로부터 나오는 이온 비임의 촛점을 맞춘다. 정전 조향판(80 및 81)은 각각 비임의 수평 및 수직 편향을 제공하여 자기장의 주축선에 각까운 비임의 위치를 유지시키고 제2 및 제3진공실(B 및 C)사이의 압력차이를 지탱하는 제2오리피스(77)를 관통하는 비임을 적진시킨다.
그리드(grid)관(82)은 이온 비임의 등전위 비행 경로를 제공한다. 그리드 관은 이온 비임의 전기 전위에 담지된 미세 철망의 실린더이다. 이것의 기능은 접지전위에서의 진공하우징에서 나오는 것과 같은 표유(漂游) 전기장들로부터 비임을 차폐시켜서, 고체관에서 얻어질 수 있는 것보다 펌프 기능의 제한은 낮추는 것이다. 한쌍의 정전 3중 실린더 렌즈(83 및 85)는 제2등전위 그리드관(84)내에 공통 요소를 가지며, 이온을 큰 자기장 구배에 대항하여 진공실(c)내로 1m 거리만큼 이동시키기 위한 이온 비임의 부가적인 가속과 조준을 제공한다. 3중 유공 감속 렌즈(86)는 이온 흡착 셀(87)로 들어가기 전에 비임의 속도를 거의 열속도로 낮춘다. ICR 셀(87)은 각각 상자의 면을 이루는 6개의 전기적으로 절연된 금속판으로 이루어지는데, 각 판에 조정가능한 DC 전압을 인가하고 여기 및 반응신호를 도전시키기 위해 도선이 부착된다. (제1도를 참조할 것) 질량 분석계에 접속되는 많은 전기 도선들은 세라믹 고진공 전달재에 의해 진공 하우징내로 들어가게 된다.
이온들이 ICR셀(87)내에 존재할 때, 선단 판(15 및 16)의 전압은 Z축방향의 이온의 이탈을 막기 위해 약 1볼트정도 상승한다. 자기장 및 전기장은 사이클로트론 및 마그네트론 운동을 유도해내서 X-Y 평면에서의 이온의 유실을 방지한다. 따라서, 이온들은 ICR 셀(87)의 용적내에 효과적으로 흡착되고, 거기서 이온들은 상대적으로 긴 시간 주기 동안 관찰될 수 있게 된다. ICR 셀은 양이온 또는 음이온을 흡착하기 위한 정방향 혹은 역방향 DC 전압, 또는 이온들을 여기시키기 위한 펄스화된 교류전압이 선택적으로 가해진다. 소위 "CHIRP"여기라는 것은 주파수가 문제되는 질량 범위를 여기시키기 위한 충분한 범위에 걸친 펄스내에 신속하게 소인(掃引)되어지는 무선주파수이다. 여기는 이온의 동작을 큰 반경으로 가속시키는 것에 상응한다. CHIRP 펄스의 진폭과 지속시간은 정지궤도의 반경을 결정하는데, 그 궤도에서 응집적인 이온의 운동이 관찰된다. 이온의 운동은 미세하게 파동하는 유도전류(즉, 영상전류)를 발생시키는데 이 전류는 셀의 대향판사이와 전류가 증폭되고 검출되는 외부전자회로를 통해 흐른다. 증폭된 영상전류는 디지탈화되어 컴퓨터의 기억장치내에 저장되는데, 거기서 시간영역과도 신호는 푸우리에 변환되어 특정 사이클로트론 주파수와 이온의 정확한 질량을 나타내게 된다.
[전자회로]
질량 분석기에 있어서의 전자회로는 이온 광학 및 크로마토그래프 제어부, 여기 회로, 검출회로 및 디지탈 처리장치의 범주로 세분될 수 있다. 아날로그 및 디지탈 회로의 조직은 제9도의 블록 선도로써 도시되어 있다. 이온원 제어부는 엑스트라뉴클리어 래보러토리 사의 C50-IC형 이온생성기 제어기이고 4극 질량 필터는 같은 제조사의 C50-MS형 질량 제어 전자회로에 의해 조절된다. 이온 광학 제어부(91)는 매우 안정된 프로그램가능한 DC 전원장치인데 이것은 다양한 정전렌즈의 각 요소들과 ICR셀(87)의 벽에 전압을 공급한다. 이 전압들은 32개의 디지탈-아날로그(DA) 변환기(94)(마이크로 네트워크사 모델 DAC-HK2)의 배열을 통해 주 컴퓨터에 의해 제어된다. DA변환기(94)의 출력은 고전압 연산 증폭기(아펙스 마이크로테크놀로지사 모델 PA08)에 의해 증폭되어 -140 볼트와 +140볼트 사이의 영역에 있는 프로그램가능한 전압을 공급한다. 각 렌즈의 전압은 이온 전달을 최적화 하기위해 디지탈축 부호기(付號器)(리튼 인더스트리사 모델 81 BI 256-5-1)의 회전에 의해 수동적으로 조정되거나, 또는 단신(單信)최적화 프로그램을 사용한 주 컴퓨터(92)의 제어하에 조정된다.
도시된 실시예에 있어서, 주 컴퓨터(92)는 MC68020 마이크로 프로세서와 모토롤라사의 VERSAbusTM형 디지탈 버스에 기초한 모토롤라사의 BENCHMARK-20TM형 32비트 탁상형 컴퓨터이다. 질량 분석기의 제어 소프트웨어는 PASCAL과 모토롤라 68020어셈블리 언어로 작성되었고 VERSAdosTM실시간 디스크 작동시스템을 사용하고 있다.
질량분석기에 있어서의 다양한 경우에 대한 타이밍은 프로그램가능한 펄스 발생기(96)에 의해 결정되는데, 이것은 표준 LSI 회로들에서 얻을 수 있는 시간조절회로와 계수를 사용하여 구성된다. 펄스 발생기는 주 컴퓨터(92)의 소프트웨어에 의해 시작되는데, 그것의 세밀하게 시간조절된 출력 펄스는 수개의 다른 전자 모듈(module)들을 트리거(trigger)시키는데 사용된다. 전형적인 FT-ICR 실험을 위한 타이밍 선도는 제10도에 도시되어 있다. CHIRP 여기 펄스는 디지탈 주파수 혼합기(98)(로크랜드사 모델 5100)에서 발생되는데 이것은 정확하게 알려진 주파수 한계 사이에서 예정된 비율로 소인되고 혼합기 프로그래머(100)을 사용하여 진폭이 프로그램된다. 혼합기 프로그래머(100)는 표준 집적회로들로 구성되는데, 주 컴퓨터(92)에 의해 차례로 제어되어 실험에 필요한 동작 파라메터를 설정하고, 펄스 발생기(96)에 의해 트리거된다. CHIRP 펄스는 차동 RF 전달기(102)로 인가되는데, 이것은 ICR셀(87)의 두개의 대향판에 접속된다. CHIRP 전압에 의해 생성되는 발진 전기장은 주어진 질량의 이온을 가속하여 응집 궤도운동을 하게 하는데, 이것은 셀의 측판에 유도되는 영상 전류에 의해 검출될 수 있다.
측정되어지는 영상 전류는 대단히 미소하여 대개 10-12암페어이고 검출회로는 영상전류가 통과하여 흐르는 저항(R)을 포함한다. ICR셀(87)은 높은 임피던스를 나타내고, 대부분 커패시턴스 신호발생기를 나타내기 때문에, 저항(R)의 값은 신호 발생기에의 부하를 피하기위해 대단히 커야(약 108메가오옴)한다. ICR셀의 커패시턴스(C)는 작고(대개 0.2-0.5)피코파라드)이 RC회로의 차단 주파수는 관계된 질량 범위에 상응하는 주파수를 통과시키기에 충분하도록 작아야 한다. 미세한 전압(대개 10-4볼트)은 부하 저항(R)에 걸려서 차동 전치 증폭기(104)에 의해 증폭되는데, 이것은 극히 큰 입력 임피던스와 낮은 입력 커패시턴스, 낮은 잡음특성 및 광 대역을 가져야 한다. 이득이 300이고, 주파수대역이 1㎑에서 5㎒이며, 입력 커패시턴스가 0.25피코파라드이고 임피던스가 108오옴인 적당한 FET 전치 증폭기가 구성되어 있다. 다음의 증폭은 다음에서 설명되어지는 바와 같이 연속 이득단계에서 있게된다.
전형적인 질량 스펙트럼은 큰 피이크 진폭 범위를 가지며, 크로파토그래프 원은 이온원에 넓게 변하는 시료 크기를 공급한다. 따라서, 주어진 이온에 대한 ICR 신호의 강도는 약 1백만배 정도로 변할 수 있다. 이것은 주 신호 디지타이저(106 : digitizer)에 극도로 큰 다이나믹 영역을 요구한다. 요구되는 숫자화의 비율이 5㎒일 때, 현재 나와있는 빠른 디지타이저들은 최대 12비트의 분해능에 그치고 있고, 이것은 단지 4096 : 1의 다이나믹 영역에 해당할 뿐이다. 결과적으로, 증폭연쇄에 있어 제어된 신호 압축을 부여하는 것이 숫자화 과정의 유효 다이나믹 영역을 증가시키는데 필요하다. 본 발명의 장치에 있어서, 신호 압축은 자동 이득 조절 앰프(108)의 회로에 의해 이루어지는데, 이것은 주 디지타이저(106)에 주어진 신호가 ICR 흡착 셀내의 이온의 수와 유형에 상관없이 어떤 실제적인 한계내에서 표면적으로 일정한 피이크 진폭치를 가지고, 숫자화 과정의 다이나믹 영역을 최대화시키는 것을 보장한다. 이 과정을 대수적으로 공식화하자면, 시변 ICR 신호를 V(t)로, 그 최초 피이크간 진폭을 Vpp로 표기할때 일정한 피이크 진폭 Vk는 V(t)에 Fs=Vk/Vpp의 항을 곱하여 얻어진다. 따라서, 1/Vpp의 측정이 요구된다.
도시된 실시예에 있어서, 디지탈 이득 조절 요소를 장비한 혁신적인 자동 이득 조절 회로(108)가 설계되어 구성되어 있다. 이 모듈은 제11도에 기능적인 블록 선도로서 도시되어 있다. 이 회로는 차동 입력과 출력을 가진 20데시벨의 신호 증폭기를 포함한다. 하나의 출력은 전압 조절 증폭기(VCA : 112)에 연결되고, 나머지 하나는 고속 게이트화된 피이크 검출기(114)로 연결된다. 다른 회로 요소들은 12비트의 아날로그-디지탈 변환기(116)와 12비트의 디지탈-아날로그 변환기(118), TTL 타이밍 논리회로(120) 및 신호 출력 증폭기(122)를 포함한다. 전압 조절 증폭기(112 : VCA)의 이득은 DC 제어 전압을 인가함으로써 최소 1000의 범위를 넘어 조절가능해진다. 더우기, VCA(112)의 이득은 인가된 제어전압의 영역에서 매우 선형적(linear)으로 되어야 하는데, 이것은 무선 주파수 회로에서 보통 사용되는 일체형 자동 이득 조절 증폭기의 부류와는 다른 경우이다. 결과적으로, 4방 승산기(모토롤라사, 집적회로 MC1594)가 VCA의 기능을 위해 선택되었고, 약 80데시벨의 선형 이득 영역을 제공한다. 고속 게이트화피이크 검출기(114)도 또한 일체형 집적회로인 프레시젼 모노리틱스사의 PKD-01 쌍극 신호용 IC에 기초하고 있다. 이 회로는 교류 입력신호의 피이크간 진폭에 동일한 DC 출력 전압을 만들어낸다. 작은 DC 잔류편차(약 100㎷)가 내부 다이오드가 항상 도전되도록 입력에 인가된다면, 이 피이크 검출기는 요구되는 RF 신호영역에 걸쳐 적절한 선형성을 가진다.
자동 이득 조절 동작에 있어서, 피이크 검출기(114)는 CHIRP 여기 펄스가 종료하자 마자 타이밍 논리회로(120)에 의해 200마이크로 초 동안 게이트 온(on)된다. 이 검출시기 동안, 과도 ICR 신호의 최초 피이크간 진폭이 제10도의 타이밍 선도에 적시된 것처럼 측정된다. 피이크 검출기의 비례적 DC 출력 전압은 데이타 수집 시기동안의 미소하지만 뚜렷한 편류(偏流)때문에 VCA(112)의 이득에 직접적으로 정정(整定)될 수 없다. 또한, 요구되는 DC 제어 전압은 피이크 진폭에 역비례하고 할산기(割算機)회로는 게이트화된 피이크 검출기(114)와 VCA(112)사이에 삽입되어야 한다. 이것은 원칙적으로 아날로그 회로요소들에 대한 것이지만, 디지탈 회로를 사용하는 것이 더 편리하고 정확하다. 게이트화된 피이크 검출기(114)의 DC 출력은 약 25마이크로 초내에 아날로그-디지탈 변환기(116 : 마이크로 네트워크사, IC ADC-80)에 의해 디지탈화되고 12비트의 2진수로 표시된 피이크 진폭은 처리를 위해 주 컴퓨터(92)로 전송된다. 수치 환산계수(Fs)는 컴퓨터에 의해 계산되어 12비트의 디지탈-아날로그 변환기(118 : 마이크로 네트워크 사, IC DAC-HK)의 2진수 입력단에 인가된다. DAC(118)에 의해 발생된 아날로그 전압은 전위계에 의해 0-1볼트 영역으로 환산되어 VCA(112)로 쓰이는 제4사분면 승산기의 X-입력으로 인가된다. 차동 증폭기에서 나오는 ICR 신호는 승산기의 Y-입력으로 인가되는데, 이 승산기는 약 10의 전체 이득을 위해 구성되어 있다. 승산기(VCA : 112)에서 나오는 일정한 피이크 진폭 신호는 출력 증폭기(122 : 이득 100)로 인가되는데 이것은 계속되는 회로에의 전송을 위해 50오옴의 선로 여진기(線路勵振器)에 출력을 제공한다. 신호 환산계수(Fs)는 주 컴퓨터 또는 자기 디스크 내에 각각의 과도 ICR 신호와 함께 저장되어, 진짜 신호 진폭이 사후 수집 처리 과정에서 복원될 수 있게 하는 수단을 제공한다. 따라서, 정확한 이온 크로마토그래프가 발생될 수 있게 된다.
AGC 동작을 위해 타이밍은 이중 일점주사형 멀티바이브레이터(125 : 74LS221)와 D형 플립-플롭(127) 및 인버터(129)로 구성되는 내부 TTL 논리회로에 의해 제어된다. 제9도의 펄스 발생기(96)에 의해 제공된 포지티브 연부의 논리 전환은 피이크 검출기의 검출 기간을 규정하기 위해 멀티바이브레이터(125)의 선로(126)에 200마이크로 초 동안의 출력을 보낸다. 이 기간이 끝날때, 선로(128)에서의 100나노초의 트리거 펄스가 발생되어 아날로그-디지탈 변환기(116)를 동작시킨다. ADC(116)에서 나오는 변환 종료 펄스(EOC)는 주 컴퓨터(92)로 데이타 전달을 시작하고 다음 과도기를 준비할때 피이크 검출기(114)를 복귀시키는데 사용된다. 주 컴퓨터(92)에서 나오는 논리 펄스는 디지탈-아날로그 변환기(118)를 래치(latch)시킨다. CHIRP 펄스의 끝과 주신호 수집의 시작사이의 임계 시간 간격은 일정한 신호 평균을 보장하기 위해 펄스 발생기(96)의 제어하에 있게 된다.
디지탈 AGC 회로의 다른 잇점들은 명백하다. 예를들면, 위에서 규정된 단순 환산 계수(Fs)를 사용하는 것보다, 교정 다항함수 또는 참조표로써 아날로그 회로의 어떠한 비선형성도 교정할 수 있다. 또한 증폭기의 이득이 내부적으로 컴퓨터의 제어하에 있기 때문에, 과도 신호의 자동적인 특성화가 실시간 내에서 이루어질 수 있다.
제9도에 나타난 바와같이 자동 범위 선택형 자동 이득 조절 증폭기(108)와 주 신호 디지타이저(106)사이에, 두개의 부가적 회로가 삽입되어 있다. 이 회로들은 이중 균형 혼합기(132)인데, 이것은 스위치(133)과 프로그램 가능한 저역필터(134)에 의해 신호선로 안으로 혹은 바깥으로 접속될 수 있다. 또한, 이들은 헤테로다인(heterodyne) 또는 협대역 모우드에서의 질량분석기의 동작을 제공한다. ICR 신호는 관찰된 주파수의 대역폭을 협소화시키고 실험의 질량 분해능을 향상시키기 위해 국부 발진기(135)로 부터의 기준 신호와 혼합(heterodyned)된다. 주파수 혼합은 합과 차의 주파수를 만드는데, 합 요소는 대부분 저역 필터(134)에 의해 제거된다. 필터는 ICR 신호로 부터 고주파 잡음요소를 제거하기 위해 혼합기와는 관계없이 사용될 수 있다.
위에서 설명된 바처럼, ICR 장치는 5매가 헬스까지의 주파수에서 동작하는 12비트의 아날로그-디지탈 변환기(106 : 아날로그 디바이스사, MOD-1205)를 사용한다. 통상의 실험실용 컴퓨터는 질량 분석기의 수치제어 및 처리기능 뿐만 아니라 이러한 고속에서 수집되는 정보수신이 불가능하다. 결과적으로, 고속이고(200메가비이트/초) 가감의 연산 기능을 가진 분할 가능한 완충 기억장치(136)(연산 논리 장치(138)에 의해 제공됨 : ALU)가 디지탈화된 간섭사진을 수신하고 신호 평균화 기능을 제공하기 위해 사용된다. 이러한 고속의 신호 평균기는 DATARAM사에 의해 제조된 WideWordTM대용량 기억장치에 의해 구성되었다. 최소한 메가워드 단위의 32비트 기억장치가 분석적인 ICR 실험에서 충분한 디지탈 분해능을 제공하는데 필요하다. 1메가워드의 기억장치는 2메가헬스의 주파수에서 데이타 수집된 100에서 600달톤(Dalton)의 광대역 스펙트럼에서 질량분해능을 21,000으로 제한할 수 있다. 고 분해능을 갖기 위해서는 헤테로다인(혼합기) 모우드에서의 동작을 필요로 한다.
실험의 엄격한 데이타 처리의 필요성은 디지탈 컴퓨터(92)의 기능에 엄격한 요구를 하게된다. 방대한 데이타 배열은 1초의 시간내에 푸우리에 변환이 되어야 하는데, 이것은 주 컴퓨터의 능력을 넘는 것이다. 이러한 짧은 처리 시간때문에 크로마토그래프 시료의 짧은 지속성으로 부터 나오는 정보의 손실을 피해야할 필요가 있다(모세관 기체 크로마토그래프 및 미세 보어(bore) 액체 크로마토그래프의 피이크치는 단지 수초의 반감폭을 가진다). 따라서, 배열식 처리기(190)라고도 불리우는 연쇄 벡터 연산 처리기가 요구되는 처리시간을 맞추기 위해 사용되어야 한다. 본 발명의 도시된 실시예에 있어서, 주 컴퓨터(92)와 완충 기억장치(136) 및 배열식 처리기(92 : 스카이 컴퓨터스사에서 공급된 고속 벡터 연산 처리기)는 데이타 통과율을 최대화시키기 위해 공통의 버스(142 : 모토롤라사의 VERSAbusTH형)를 공유한다.
이 실험들에서 수집된 방대한 데이타 배열들은 방대한 대량 매체 저장을 필요로 한다. 예를들면, 500메가바이트의 자기 디스크(144)는 미처리된 ICR 간섭사진의 저장을 위한 것인데 단일 크로마토그래프 실험실에서도 완전히 채워진다. 유사한 자기 디스크(146)는 이온화된 질량과 진폭만이 저장될 필요가 있기 때문에 주파수영역 스펙트럼의 저장을 제공한다. 연속 자기 테이프(148)는 스펙트럼의 기록 보존을 위해 사용된다.
이온-분자 반응들은 충돌 기체의 펄스를 사출함으로써 ICR 셀내에서 고찰될 수 있다. 도시된 장치에 있어서, 이것은 솔레노이드 펄스 기체 밸브(150 : 막스텍사, 모델 MV-112 압전 기체 밸브)를 사용함으로써 이루어지는데, 이것은 펄스 발생기(96)의 제어하에 동작된다. 이 밸브(150)는 이온-분자 반응이 발생하는 동안에 반응기체의 일시적 고압(10-3torr)을 만든다. 밸브는 0.001초 이하동안 열려질 수 있고, 고진공은 생성 이온의 ICR 신호의 저압하에서의 관찰을 위해 저온 펌프에 의해 빨리 복원된다.
제9도에 도시된 다른 부분들은 논의를 요하지 않는다. 즉 컴퓨터 키보드(152), 라스터-스캔(raster-scan) 그래픽 디스플레이 오실로 스코프(156) 및 디지탈 플로터(158)등은 모두 통상의 적용예에 사용되는 표준의 상업적 상품들이다.

Claims (16)

  1. a) 내압을 감소기키기 위해 제1, 제2 및 제3의 차동적으로 펌프되는 진공 영역으로 나뉘어지고 구멍들로써 분리된 진공하우징과 ; b) 상기 진공하우징의 상기 제1영역내에서 화학물질들을 주입하고 증기화하고 이온화하는 수단과 ; c) 이온들을 상기 제1영역에서 상기 진공하우징의 상기 제2영역으로 운반하는 수단과 ; d) 상기 진공하우징의 상기 제3영역내에 있는 주축선을 가지며 상기 제2영역내로 신장하는 비균일 영역을 가지는 강한 균일 자기장을 생성하는 수단과 ; e) 상기 자기장의 상기 주축선을 자기장의 비균일한 가장자리 영역내에서 상기 진공하우징의 제2 및 제3영역들을 분리하는 구멍들을 관통하여 이온들의 촛점을 맞추고 가속하고 안내하는 수단과 ; f) 상기 자기장의 균일 영역내에서 이온들을 열속도에 가가이 감속시키는 수단과 ; g) 상기 강한 자기장의 균일한 부분내에서 상기 하우징의 제3초고 진공실 영역내에 위치하여 제한된 공간 부피내에 이온들을 흡착시키기 위한 이온 사이클로트론 공명 질량 분석기와 ; h) 충돌 반응을 일으키기 위해 펄스화된 시약 기체를 상기 셀내로 주입시키는 수단과 ; i) 흡착된 이온들을 큰 궤도반경으로 가속시키는 발진하는 전기장을 제공하여 이온들의 관찰가능한 일정한 운동을 만들어내는 수단 ; 및 j) 흡착된 이온들의 궤도운동의 특성 주파수를 관찰 가능하게 하여 정확한 이온의 질량이 계산될 수 있도록 하는 수단을 포함하는, 증기화된 화학적 시료로부터 양이온 및 음이온화된 분자들의 정확한 질량을 측정하기 위한 푸우리에 변환 이온 사이클로트론 공명 질량 분석기.
  2. 제1항에 있어서, 이온화된 시료로부터 원치않는 이온들을 제거하는 수단과 질량 분해능을 개선하기 위해 헤테로다인 또는 협대역 모우드에서 동작하는 수단을 포함하는 질량 분석기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 진공하우징은 관형부분에 의해 상호 접속되어 있고 작은 오리피스들에 의해 제1, 제2 및 제3영역과 상기 제1, 제2 및 제3영역을 펌프하기 위한 제1, 제2 및 제3저온 고진공펌프로 분리되는 3개의 6방플랜지된 관형 크로스를 포함하며 ; 상기 주입 수단은 고체 화학 시료들의 주입과 증기화를 위한 수단을 포함하며 ; 상기 주입수단은 크로마토그래프 분리기에서 나오는 기체 및 고체 캐리어내에 용해된 화학시료의 주입을 위한 수단과 상기 시료 분자들을 이온화시키는 수단을 포함하며 ; 상기 운반 수단은 상기 주입, 증기화 및 이온화 수단으로부터 이온들을 추출하기 위한 3중 정전 유공렌즈를 포함하며 ; 상기 제거수단은 저분해능의 질량 필터를 포함하고, 원치않는 낮은 질량의 이온들을 제거하고 단일이온 전달을 선택적으로 제공하기 위해 양단에 누설 유전장 분리기를 장착한 짧은 전기 4극 로드를 포함하며 ; 상기 촛점 조절, 가속 및 안내수단은 상기 4극 로드로부터 나오는 이온 비임을 조준하는 정전 3중 실린더 렌즈와 진공하우징의 상기 제2 및 제3영역 사이의 구멍을 통해 이온 비임을 안내하기 위해 수평 및 수직으로 집중된 2쌍의 정전 편향판을 포함하는 질량 분석기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 촛점 조절, 가속 및 안내수단은 한쌍의 3중 정전 실린더 렌즈를 포함하는데, 이 렌즈는 상기 제2 및 제3영역 사이의 구멍에서 나오는 이온들을 가속하고 촛점을 맞추어서 진공하우징의 상기 제3영역을 통해 이온들을 운반하는 정확하게 조준된 비임을 만들고 ; 이온들은 자기장의 주축선을 따라 충분한 속도를 얻어서 자기장의 구배에 따른 운동으로 부터 발생하는 어떤 자연적인 반발력을 극복하고 ; 상기 감속수단은 상기 셀 전방에 위치하여 셀내로 들어가기 전에 이온을 열속도로 감속시켜서 충분한 이온 흡착이 용이해지도록 하는 정전 3중 유공감속 렌즈를 포함하며 ; 상기 이온 사이클로트론 공명 질량분석기 셀은 상자를 이루는 6개의 전기적으로 격리된 금속판들을 포함하는데 이것들은 장치의 상기 제3초고 진공실 영역내에 위치하며 상기 강한 자기장의 균일한 부분내로 삽입되어 전기 및 자기장에서 나오는 힘에 의해 셀의 경계내의 이온들을 흡착하는데 거기서 흡착된 이온들의 존재, 양 및 질량이 결정되며 ; 상기 관측가능케 하는 수단은 ICR 영상 전류의 검출을 위한 디지탈 이득 조절요소를 가진 가변이득 전자 증폭회로를 포함하는데, 상기 회로는 신호진폭의 자동조절을 제공하고, 상기 회로는 신호진폭이 짧은 시간 간격내에 먼저 측정되고 증폭기의 이득이 비례적으로 정정되고, 더 긴 신호 수집 주기동안 일정하게 유지되도록 동작하며, 그래서 회로의 출력 신호가 셀내에 흡착되는 이온의 양에 관계없이 표면적으로 동일한 진폭을 갖도록 하여 크로마토그래프에 의한 질량 분석 실험에서의 측정가능한 신호진폭의 영역이 개선되도록한 질량 분석기.
  5. 제4항에 있어서, 국부 발진기와, 상기 국부 발진기에 의해 공급되는 교류전압과 ICR 신호를 혼합하여 거기서 관찰된 질량 영역을 협소화하고 개선된 분해능과 질량 정확도를 제공하는 수단을 포함하는 질량 분석기.
  6. 제4항에 있어서, 특히 방대한 데이타 배열내의 디지탈화된 ICR 질량 스펙트럼 신호들의 저장과 수치적 신호 평균을 위한 수단을 포함하고, 분할 가능한 초고속 완충 기억장치 및 연산논리회로를 포함함으로서 질량 분석 측정에서 얻어진 분해능과 질량 정확도가 증가된, 상기 ICR 신호를 디지탈화하는 수단을 가진 질량 분석기.
  7. 제6항에 있어서, 초고속 푸우리에 변환 및 다른 수학적 동작을 제공하도록 프로그램된 디지탈 벡터 연산 처리기를 포함함으로써, 특히 방대한 데이타 배열이 단시간의 크로마토그래프 시료원과 신속한 증기화 방향의 삽입 탐침을 병행할 수 있는 시간 주기내에서 수집되고 처리될 수 있는 질량 분석기
  8. a) 내압을 감소시키기 위해 제1, 제2 및 제3의 차동적으로 펌프되는 진공 영역으로 나뉘어지고 구멍들로써 분리된 진공하우징과 ; b) 상기 진공하우징의 상기 제1영역내에서 화학물질들을 주입하고 증기화하고 이온화하는 수단과 ; c) 이온들을 상기 제1영역으로부터 추출하여 상기 제2영역으로 운반하기 위한 3중 정전 유공렌즈들과 ; d) 상기 진공하우징의 상기 제3영역내에 있는 주축선을 가지며 상기 제2영역내로 신장하는 비균일 영역을 갖는 강한 균일 자기장을 생성하는 수단과 ; e) 이온들의 촛점을 맞추는 정전 3중 실린더 렌즈와, 진공하우징의 상기 제2 및 제3영역 사이의 구멍을 통해 이온들을 촛점맞추고 가속하고 안내하도록 수평 및 수직으로 향한 한 쌍의 정전 편향판, 및 상기 제2 및 제3영역 사이의 구멍으로 부터 나온 이온들을 가속하고 촛점을 맞추어서 정확하게 조준된 비임을 만들고 이온들을 진공하우징의 상기 제3영역을 통해 운반함으로써 이온들이 자기장의 주축선을 따라 충분한 속도를 얻어서 자기장의 구배에 따른 운동으로부터 발생하는 어떤 자연적인 반발력을 극복하게 하는 한 쌍의 3중 정전 실린더 렌즈와 ; f) 상기 자기장의 균일 영역내에서 이온들을 열속도까지 감속시키는 정전 3중 유공 감속 렌즈와 ; g) 상기 강한 자기장의 균일한 부분내의 상기 하우징의 제3초고 진공실 영역내에 위치하여 제한된 공간 부피내에서 이온을 흡착하는 이온 사이클로트론 공명 질량 분석기 셀과 ; h) 펄스화된 시약 기체를 상기 셀내에 주입하여 충돌 반응을 일으키는 수단과 ; i) 흡착된 이온들을 큰 궤도반경으로 가속시키는 발진 전기장을 제공하여 이온들의 관찰가능한 일정동작을 발생시키는 수단, 및 j) 흡착된 이온들의 궤도운동의 특성 주파수를 관찰 가능하게 함으로써 정확한 이온의 질량이 계산될 수 있도록 하는 수단을 포함하는, 증기화된 화학시료로부터 양이온 및 음이온화된 분자들의 정확한 질량을 측정하기 위한 푸우리에 변환 이온 시이클론트론 공명 질량 분석기.
  9. 제8항에 있어서, 이온화된 시료로부터 원치않는 이온들을 제거하는 수단을 또한 포함하는 질량 분석기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제거수단은 원치않는 낮은 질량의 이온들을 제거하고 단일이온을 선택적으로 전달하기 위해 누설유전량 분리기가 양단에 장착된 짧은 전기 4극 로드를 가진 낮은 분해능의 질량 필터를 포함하고 ; 상기 이온 사이클로트론 공명 질량 분석기 셀은 상자를 구성하여 본 장치의 상기 제3초고 진공실내에 위치하여 상기 강한 자기장의 균일부분내로 삽입되어 전기 및 자기장에서 생긴 힘에 의해 셀의 경계내의 균일 부분내의 이온들을 흡착시킴으로써 흡착된 이온의 존재, 양 및 질량이 결정되도록 하는 6개의 전기적으로 분리된 금속판들을 포함하고 ; 상기 관찰 가능하게 하는 수단은 ICR 영상전류의 검출을 위해 디지탈 이득 조절요소를 가진 가변이득 전자 증폭회로를 포함하고, 상기 회로는 신호 진폭의 자동조절을 제공하며, 상기 회로는 신호진폭이 짧은 시간 간격내에 우선 측정되고 증폭기의 이득이 비례적으로 설정되어 긴신호 수집 주기동안 일정하도록 동작하고, 그래서 회로의 출력신호가 표면적으로 같은 진폭을 가짐으로써 셀에 흡착되는 이온의 양에 관계없이 크로마토그래프의 질량분석 실험에 있어서의 측정가능한 신호 진폭의 범위가 개선되도록 하는 질량 분석기.
  11. a) 제1영역내에 시료를 주입하고 증기화시키고, b) 시료를 이온화시키며, c) 조준된 비임내의 이온들을 이온 사이클로트론 공명 질량 분석기 셀로 운반하여 이온들이 인가된 전기 및 자기장에 흡착되게 하며, d) 무선 주파수로 탈진하는 전기장을 인가함으로써 흡착된 이온들을 큰 궤도로 가속시키고, e) 이온의 운동에 의해 ICR 셀의 벽내에 유도된 교류의 이온 사이클로트론 주파수를 관찰하여 정확한 이온의 질량을 측정하고 상기 전류의 푸우리에 변환을 디지탈화하여 관찰가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 푸우리에 변환 이온 사이클로트론 공명 분석기에 의한 화학시료의 분석방법.
  12. 제11항에 있어서, 국부발진기에 의해 공급되는 교류전압과 ICR 신호를 혼합함으로써 관찰된 질량 범위를 협소화하고 개선된 분해능과 질량 정확도를 제공하도록 협대역 모우드에서 동작하는 것을 포함하고 ; 분할가능한 초고속 완충 기억장치와 연산논리회로의 각각내에서 특히 방대한 데이타 배열내의 디지탈화된 ICR 질량 스펙트럼 신호의 저장과 수치적 신호 평균화를 수행함으로써 질량 스펙트럼 측정에서 얻어진 분해능과 질량 정확도가 증가되는 것을 포함하고 ; 초고속 푸우리에 변환과 다른 수학적 동작을 제공하기 위해 디지탈 벡터 연산 처리기를 사용함으로써 매우 방대한 데이타 배열이 단시간의 크로마토그래프 시료원과 신속한 증기화 방향의 삽입 탐침을 병행할 수 있는 시간 주기내에서 수집되고 처리될 수 있는 상기 방법.
  13. 시료가 주입되어 이온화되고, 질량분석이 수행되는 흡착 셀로 그 이온들이 전달되고, 이 흡착된 이온의 궤도운동의 특정 주파수를 관찰가능하게 하여 ICR 신호를 제공하도록 개선된, 증기화된 화학시료로 부터 양이온 및 음이온화된 분자들의 정확한 질량을 측정하는 푸우리에 변환 이온 사이클로트론 공명 질량 분석기에 있어서, 흡착된 이온들의 영상 전류를 검출하기 위한 디지탈 이득 조절요소를 가진 가변이득 전자 증폭 회로는 신호 진폭의 자동조절을 제공하는 수단을 포함하고, 타이밍 수단은 상기 회로를 동작시켜서 신호진폭이 짧은 시간 간격내에 우선 측정되고 증폭기의 이득이 비례적으로 설정되어 긴 신호 수집주기동안 일정하게 유지되도록 하고, 그래서 회로의 출력신호는 셀내에 흡착된 이온의 양에 관계없이 표면적으로 동일한 진폭을 가짐으로써 크로마토그래프에 의한 질량분석 실험에 있어서의 측정가능한 신호의 진폭의 범위가 개선되도록 하는 것을 특징으로 하는 질량 분석기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 가변이득 회로의 출력을 디지탈화하는 수단을 포함하고 ; 국부발진기와, 상기 국부발진기에 의해 공급되는 교류전압과 상기 가변이득회로의 출력을 혼합함으로써 관찰된 질량 범위를 협소화시키고 개선된 분해능과 질량 정확도를 제공하는 수단을 포함하고 ; 매우 방대한 데이타 배열내의 디지탈화된 ICR 질량 스펙트럼 신호를 저장하고 수치적으로 신호 평균화하는 수단을 포함하고, 분할가능한 초고속 완충 메모리와 연산 논리회로를 포함함으로써 질량 스펙트럼 측정에서 얻어진 분해능과 질량 정확도가 증가되도록 하고 ; 초고속 푸우리에 변환 및 다른 수학적 동작을 제공하도록 프로그램된 디지탈 벡터 연산 처리기를 포함함으로써 매우 방대한 데이타 배열이 단시간의 크로마토그래프 시료원과 신속한 증기화 방향의 삽입탐침을 병행할 수 있는 시간 주기내에서 수집되고 처리되도록 하는 질량 분석기.
  15. 제13항에 있어서, 상기 가변이득 회로는, a) 전압조절 증폭기와 ; b) ICR 신호와 상기 전압조절 증폭기를 연결시키는 자동 증폭기와 ; c) 상기 차동 증폭기로부터 출력을 받는 게이트화된 피이크 검출기와 ; d) 상기 게이트화된 피이크 검출기의 출력을 환산하여 이득 조절 입력인 그 출력을 상기 전압 조절 증폭기에 제공하는 수단을 포함하는, 질량 분석기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 환산 수단은, a) 상기 피이크 검출기의 출력을 디지탈 신호로 변환하는 아날로그-디지탈 변환기와 ; b) 상기 디지탈 신호를 받아서 환산된 디지탈 출력을 제공하도록 프로그램된 디지탈 컴퓨터, 및 c) 상기 환산된 디지탈 출력을 입력으로 가지며 그 출력을 상기 전압조절 증폭기에 제공하는 디지탈 아날로그 변환기를 포함하는, 질량 분석기.
KR1019850009732A 1984-12-24 1985-12-23 공간적으로 분리된 이온원(源)과 검출기를 가진 푸우리에 변환 이온 사이클로트론 공명 질량 분석기 KR940002515B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/685,811 US4686365A (en) 1984-12-24 1984-12-24 Fourier transform ion cyclothon resonance mass spectrometer with spatially separated sources and detector
US685811 1984-12-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR860005224A KR860005224A (ko) 1986-07-18
KR940002515B1 true KR940002515B1 (ko) 1994-03-25

Family

ID=24753764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019850009732A KR940002515B1 (ko) 1984-12-24 1985-12-23 공간적으로 분리된 이온원(源)과 검출기를 가진 푸우리에 변환 이온 사이클로트론 공명 질량 분석기

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4686365A (ko)
EP (1) EP0185944B1 (ko)
JP (1) JPH0746597B2 (ko)
KR (1) KR940002515B1 (ko)
AT (1) ATE117127T1 (ko)
CA (1) CA1251871A (ko)
DE (1) DE3587975T2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100824693B1 (ko) * 2006-11-20 2008-04-24 한국기초과학지원연구원 혼성 이온 전송 장치
WO2012074234A2 (en) * 2010-12-03 2012-06-07 Korea Basic Science Institute Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer and method for concentrating ions for fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry

Families Citing this family (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3515766A1 (de) * 1985-05-02 1986-11-06 Spectrospin AG, Fällanden, Zürich Ionen-zyklotron-resonanz-spektrometer
DE3538407A1 (de) * 1985-10-29 1987-04-30 Spectrospin Ag Ionen-zyklotron-resonanz-spektrometer
DE3627605A1 (de) * 1986-08-14 1988-02-25 Spectrospin Ag Verfahren zum eliminieren unerwuenschter geladener teilchen aus der messzelle eines icr-spektrometers
DE3719018A1 (de) * 1987-06-06 1988-12-22 Spectrospin Ag Verfahren zur aufnahme von icr-massenspektren und zur durchfuehrung des verfahrens ausgebildetes icr-massenspektrometer
DE3733853A1 (de) * 1987-10-07 1989-04-27 Spectrospin Ag Verfahren zum einbringen von ionen in die ionenfalle eines ionen-zyklotron-resonanz-spektrometers und zur durchfuehrung des verfahrens ausgebildetes ionen-zyklotron-resonanz-spektrometers
US4845364A (en) * 1988-02-29 1989-07-04 Battelle Memorial Institute Coaxial reentrant ion source for surface mass spectroscopy
US4959543A (en) * 1988-06-03 1990-09-25 Ionspec Corporation Method and apparatus for acceleration and detection of ions in an ion cyclotron resonance cell
US4990775A (en) * 1988-06-06 1991-02-05 University Of Delaware Resolution improvement in an ion cyclotron resonance mass spectrometer
DE3821998A1 (de) * 1988-06-30 1990-01-04 Spectrospin Ag Icr-ionenfalle
FR2634063B1 (fr) * 1988-07-07 1991-05-10 Univ Metz Interface microsonde laser pour spectrometre de masse
US4990856A (en) * 1989-01-23 1991-02-05 Varian Associates, Inc. Mass analysis apparatus and method
US4931640A (en) * 1989-05-19 1990-06-05 Marshall Alan G Mass spectrometer with reduced static electric field
US4945234A (en) * 1989-05-19 1990-07-31 Extrel Ftms, Inc. Method and apparatus for producing an arbitrary excitation spectrum for Fourier transform mass spectrometry
US5313061A (en) * 1989-06-06 1994-05-17 Viking Instrument Miniaturized mass spectrometer system
EP0476062B1 (en) * 1989-06-06 1996-08-28 Viking Instruments Corp. Miniaturized mass spectrometer system
US5013912A (en) * 1989-07-14 1991-05-07 University Of The Pacific General phase modulation method for stored waveform inverse fourier transform excitation for fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry
US4982088A (en) * 1990-02-02 1991-01-01 California Institute Of Technology Method and apparatus for highly sensitive spectroscopy of trapped ions
US5248883A (en) * 1991-05-30 1993-09-28 International Business Machines Corporation Ion traps of mono- or multi-planar geometry and planar ion trap devices
US5179278A (en) * 1991-08-23 1993-01-12 Mds Health Group Limited Multipole inlet system for ion traps
US5302827A (en) * 1993-05-11 1994-04-12 Mks Instruments, Inc. Quadrupole mass spectrometer
GB9419912D0 (en) * 1994-10-03 1994-11-16 Coin Controls Optical coin sensing station
US5539204A (en) * 1995-02-10 1996-07-23 Regents Of The University Of California Mass spectrometer vacuum housing and pumping system
GB9507257D0 (en) * 1995-04-07 1995-05-31 Coin Controls Coin validation apparatus and method
DE19524963A1 (de) * 1995-07-08 1997-01-09 Bosch Gmbh Robert Schaltnetzteil mit B-Steuerung
CN1146834C (zh) * 1995-07-14 2004-04-21 硬币控制有限公司 硬币识别器
JP3623025B2 (ja) * 1995-09-29 2005-02-23 日機装株式会社 混合気体成分分析装置
US5986258A (en) * 1995-10-25 1999-11-16 Bruker Daltonics, Inc. Extended Bradbury-Nielson gate
US5712480A (en) * 1995-11-16 1998-01-27 Leco Corporation Time-of-flight data acquisition system
US5767512A (en) * 1996-01-05 1998-06-16 Battelle Memorial Institute Method for reduction of selected ion intensities in confined ion beams
GB9601335D0 (en) 1996-01-23 1996-03-27 Coin Controls Coin validator
GB9611659D0 (en) 1996-06-05 1996-08-07 Coin Controls Coin validator calibration
US6225624B1 (en) * 1998-10-16 2001-05-01 Siemens Aktiengesellschaft Precision pressure monitor
US6121609A (en) * 1998-10-16 2000-09-19 Siemens Aktiengesellschaft Pulsed mass spectrometer leak valve with controlled energy closure
US6452168B1 (en) * 1999-09-15 2002-09-17 Ut-Battelle, Llc Apparatus and methods for continuous beam fourier transform mass spectrometry
US6858839B1 (en) * 2000-02-08 2005-02-22 Agilent Technologies, Inc. Ion optics for mass spectrometers
US6414329B1 (en) * 2000-07-25 2002-07-02 Axcelis Technologies, Inc. Method and system for microwave excitation of plasma in an ion beam guide
US6703628B2 (en) 2000-07-25 2004-03-09 Axceliss Technologies, Inc Method and system for ion beam containment in an ion beam guide
GB0029040D0 (en) * 2000-11-29 2001-01-10 Micromass Ltd Orthogonal time of flight mass spectrometer
US7038197B2 (en) * 2001-04-03 2006-05-02 Micromass Limited Mass spectrometer and method of mass spectrometry
AUPR474801A0 (en) * 2001-05-03 2001-05-31 University Of Sydney, The Mass spectrometer
US20050098718A1 (en) * 2002-01-09 2005-05-12 O'connor Peter B. Apparatus and method for ion cyclotron resonance mass spectrometry
CA2486451C (en) * 2002-05-31 2008-12-23 Thermo Finnigan Llc Mass spectrometer with improved mass accuracy
US6686595B2 (en) * 2002-06-26 2004-02-03 Semequip Inc. Electron impact ion source
WO2004019003A2 (en) * 2002-08-23 2004-03-04 Efeckta Technologies Corporation Image processing of mass spectrometry data for using at multiple resolutions
GB2399450A (en) * 2003-03-10 2004-09-15 Thermo Finnigan Llc Mass spectrometer
US6815674B1 (en) * 2003-06-03 2004-11-09 Monitor Instruments Company, Llc Mass spectrometer and related ionizer and methods
US6891174B2 (en) * 2003-07-31 2005-05-10 Axcelis Technologies, Inc. Method and system for ion beam containment using photoelectrons in an ion beam guide
GB2406434A (en) * 2003-09-25 2005-03-30 Thermo Finnigan Llc Mass spectrometry
US7038200B2 (en) * 2004-04-28 2006-05-02 Bruker Daltonik Gmbh Ion cyclotron resonance mass spectrometer
GB0416288D0 (en) * 2004-07-21 2004-08-25 Micromass Ltd Mass spectrometer
US20060043285A1 (en) * 2004-08-26 2006-03-02 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for enhanced sequencing of complex molecules using surface-induced dissociation in conjunction with mass spectrometric analysis
US7064322B2 (en) * 2004-10-01 2006-06-20 Agilent Technologies, Inc. Mass spectrometer multipole device
US7482580B2 (en) * 2005-10-20 2009-01-27 Agilent Technologies, Inc. Dynamic adjustment of ion monitoring periods
EP1978374B1 (en) * 2006-01-16 2014-02-26 National University Corporation Kobe University Gas nuclear magnetic resonance apparatus
US7501621B2 (en) * 2006-07-12 2009-03-10 Leco Corporation Data acquisition system for a spectrometer using an adaptive threshold
US7777182B2 (en) * 2007-08-02 2010-08-17 Battelle Energy Alliance, Llc Method and apparatus for ion cyclotron spectrometry
US7986143B2 (en) * 2007-11-09 2011-07-26 Vista Clara Inc. Multicoil low-field nuclear magnetic resonance detection and imaging apparatus and method
KR100962550B1 (ko) * 2007-12-31 2010-06-14 한국기초과학지원연구원 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 데이터획득 장치 및 그 방법
DE102007063567A1 (de) 2007-12-31 2009-07-09 Daimler Ag Verfahren zur Erzeugung einer nichtzylindrischen Bohrungsfläche in einem Werkstück durch Formhonen
US20090258810A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-15 Brian Xiaoqing Song Gel automatic dishwashing detergent composition
US7709790B2 (en) * 2008-04-01 2010-05-04 Thermo Finnigan Llc Removable ion source that does not require venting of the vacuum chamber
JP5368561B2 (ja) * 2008-08-15 2013-12-18 ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー ポリグリセロールエステルを含む有益組成物
DE102008064610B4 (de) * 2008-12-30 2019-01-24 Bruker Daltonik Gmbh Anregung von Ionen in ICR-Massenspektrometern
US8309911B2 (en) * 2009-08-25 2012-11-13 Agilent Technologies, Inc. Methods and apparatus for filling an ion detector cell
GB2488745B (en) * 2010-12-14 2016-12-07 Thermo Fisher Scient (Bremen) Gmbh Ion Detection
DE102011015595B8 (de) * 2011-03-30 2015-01-29 Krohne Messtechnik Gmbh Verfahren zur Ansteuerung eines synchronous ion shield Massenseparators
KR101879274B1 (ko) * 2012-01-09 2018-08-20 삼성디스플레이 주식회사 저온 증착 장치
US11499764B2 (en) * 2019-09-04 2022-11-15 Quantinuum Llc Cable management for cryogenic system
JP7440475B2 (ja) * 2021-11-05 2024-02-28 日本電子株式会社 高電圧増幅回路、及び分析装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3922543A (en) * 1972-10-17 1975-11-25 Jesse L Beauchamp Ion cyclotron resonance spectrometer and method
US3984681A (en) * 1974-08-27 1976-10-05 Nasa Ion and electron detector for use in an ICR spectrometer
US3937955A (en) * 1974-10-15 1976-02-10 Nicolet Technology Corporation Fourier transform ion cyclotron resonance spectroscopy method and apparatus
US3997846A (en) * 1975-06-30 1976-12-14 International Business Machines Corporation Method and apparatus for electrostatic deflection of high current ion beams in scanning apparatus
DE3124465C2 (de) * 1981-06-22 1985-02-14 Spectrospin AG, Fällanden, Zürich Verfahren zur Ionen-Zyklotron-Resonanz-Spektroskopie
US4535235A (en) * 1983-05-06 1985-08-13 Finnigan Corporation Apparatus and method for injection of ions into an ion cyclotron resonance cell
US4581533A (en) * 1984-05-15 1986-04-08 Nicolet Instrument Corporation Mass spectrometer and method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100824693B1 (ko) * 2006-11-20 2008-04-24 한국기초과학지원연구원 혼성 이온 전송 장치
WO2012074234A2 (en) * 2010-12-03 2012-06-07 Korea Basic Science Institute Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer and method for concentrating ions for fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry
WO2012074234A3 (en) * 2010-12-03 2012-07-26 Korea Basic Science Institute Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer and method for concentrating ions for fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry
KR101239747B1 (ko) * 2010-12-03 2013-03-06 한국기초과학지원연구원 푸리에 변환 이온 싸이클로트론 공명 질량 분석기 및 푸리에 변환 이온 싸이클로트론 공명 질량 분석을 위한 이온 집중 방법
US9129784B2 (en) 2010-12-03 2015-09-08 Korea Basic Science Institute Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer and method for concentrating ions for fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry

Also Published As

Publication number Publication date
EP0185944A2 (en) 1986-07-02
DE3587975T2 (de) 1995-07-27
EP0185944A3 (en) 1987-10-07
DE3587975D1 (de) 1995-02-23
US4686365A (en) 1987-08-11
ATE117127T1 (de) 1995-01-15
CA1251871A (en) 1989-03-28
EP0185944B1 (en) 1995-01-11
KR860005224A (ko) 1986-07-18
JPS61203554A (ja) 1986-09-09
JPH0746597B2 (ja) 1995-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR940002515B1 (ko) 공간적으로 분리된 이온원(源)과 검출기를 가진 푸우리에 변환 이온 사이클로트론 공명 질량 분석기
US4959543A (en) Method and apparatus for acceleration and detection of ions in an ion cyclotron resonance cell
US4535235A (en) Apparatus and method for injection of ions into an ion cyclotron resonance cell
US7755040B2 (en) Mass spectrometer and electric field source for mass spectrometer
Gushenets et al. Simple and inexpensive time-of-flight charge-to-mass analyzer for ion beam source characterization
US6452168B1 (en) Apparatus and methods for continuous beam fourier transform mass spectrometry
US3527939A (en) Three-dimensional quadrupole mass spectrometer and gauge
US20070114394A1 (en) Method and system for determining and quantifying specific trace elements in samples of complex materials
EP2973650B1 (en) Miniature charged particle trap with elongated trapping region for mass spectrometry
US4105917A (en) Method and apparatus for mass spectrometric analysis at ultra-low pressures
CN111029242A (zh) 一种用于四极杆质量分析器的离子信号检测装置和方法
Fuke et al. Design and development of a novel nuclear magnetic resonance detection for the gas phase ions by magnetic resonance acceleration technique
Easterling et al. A 4.7 Tesla internal MALDI-FTICR instrument for high mass studies: performance and methods
US5047636A (en) Linear prediction ion cyclotron resonance spectrometry apparatus and method
EP1082751B1 (en) Total ion number determination in an ion cyclotron resonance mass spectrometer using ion magnetron resonance
US5455418A (en) Micro-fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer
Brunnée New instrumentation in mass spectrometry
Ubieto Díaz Off-line commissioning of a non-destructive FT-ICR detection system for monitoring the ion concentration in the KATRIN beamline
Schultze Advanced System Components for the Development of a Handheld Ion Trap Mass Spectrometer
Beiersdorfer et al. Fourier transform-ion cyclotron resonance mass spectrometry—A new tool for measuring highly charged ions in an electron beam ion trap
Hanson et al. Selective background suppression in MALDI-TOF mass spectrometry
Comisarow Fundamental aspects of FT-ICR and applications to chemistry
US20220344143A1 (en) Compact Time-of-Flight Mass Analyzer
US3836775A (en) Electron impact spectrometer of high sensitivity and large helium tolerance and process of characterizing gaseous atoms and molecules by the energy loss spectrum
CN210897193U (zh) 一种用于四极杆质量分析器的离子信号检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee