JP2002517070A - 多極イオン案内を有する質量分析法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 質量スペクトル計（４０）は共通の中心線（５）沿いに整列した組立体内に構成される個々の多極イオン案内（６０，６２）とともに構成され、ここで組立体内に構成される各多重イオン案内（６０，６２）の少なくとも一部分は、より高い背景圧力とともに真空領域（７２，７３）内にある。より高圧の真空領域（７２，７３）内に構成される上記多重イオン案内（６０，６２）は、質量対電荷選択とイオン破砕モードで作動する。ＲＦ，＋／−ＤＣと共鳴周波数波形電圧の個々のセットは、電位を各多重イオン案内の棒へ供給して、イオン伝播作動、イオントラップ、質量対電荷選択とイオン破砕機能を独立的に各イオン案内（６０，６２）において可能にする。各多重イオン案内直線組立体の一部分に沿ってイオンを中性ガスに衝突させるのに充分な高さに維持される背景圧力の存在は、イオンを一つの多重イオン案内から隣接するイオン案内へ軸方向加速することによって、三重４極イオン機能に類似の、イオンの衝突誘導分離（ＣＩＤ）を実施可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本出願は、１９９９年１月２２日提出された米国特許出願０９／２３５，９４
６および１９９９年１月２２日提出されたＰＣＴ／ＵＳ９９／０１３３５の優先
権を主張し、これらの両者とも、１９９８年１月２３日提出された米国仮出願６
０／０７２，３７４および１９９８年５月２９日提出された米国仮出願６０／０
８７，２４６の優先権を主張する。先行出願のすべての優先権が主張され、それ
らの開示はここで参照文献によって完全に統合される。

【０００２】 （発明の領域） 本発明は、イオンの質量スペクトル分析の分野に関する。より特別に、それは
高圧真空領域内で作動する多重多極イオン案内組立体の構成と運転使用とに関す
る。

【０００３】 （発明の背景） 質量スペクトル計（ＭＳ）は、オンラインとオフライン技術の両方で固体、気
体および液体相試料を含む多数の分析問題を解決するために使用されなければな
らなかった。ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）、液体クロマトグラフィー（ＬＣ
）、毛細管電気泳動（ＣＥ）およびその他の溶液試料分離システムは、各種のイ
オン源形式とともに構成される質量分析計にオンライン接続される。ある種のイ
オン源形式は大気圧で、または大気圧近くで作動し、かつその他のイオン源形式
は真空内でイオンをつくる。質量スペクトル計は、最良の性能のため異なる真空
背景圧力を必要とする異なる形式の質量分析計を用いて真空内で作動する。本発
明は質量スペクトル計内に構成される一つ以上の多極イオン案内の構成を含む。
発明は任意の数の極を含む多極イオン案内に使用できるが、以下に与えられる発
明の説明は主として4極または４極イオン案内組立体に適用される。４極以上で
構成されるイオン案内の性能と比較されるとき、より高い質量対電荷の分解能は
、4極イオン案内によって得られる。質量対電荷の選択的な共鳴周波数励起も、
より高い数の極を持つイオン案内よりも4極によって容易に使用される。4極イオ
ン案内は単一および三重の4極質量分析計内での主要要素として、かつタイムオ
ブフライト、磁気セクタ、フーリエ変換および三次元の4極イオントラップ質量
分析計を含むハイブリッド質量分析計の部分として構成される。慣例的に、質量
対電荷フィルタとして作動する4極イオン案内は、中性の背景ガス衝突へのイオ
ンを最小にするか、または除去する背景真空圧力内で構成される。非質量対電荷
選択ＲＦ専用イオン伝播モードで4極を作動させるとき、より広範な背景圧力が
使用される。ある種の質量スペクトル計装置において、ＲＦ専用イオン伝播モー
ドで作動する4極イオン案内は、背景真空圧力を充分高く維持してイオン運動エ
ネルギの衝突減衰またはイオン案内長さを横断するイオンの衝突誘導分離（ＣＩ
Ｄ）破砕を促進する領域内に構成される。

【０００４】 慣例的に、4極質量分析計は電子増倍装置または光検出器とともに、典型的に
は、２×１０^-4トール範囲以下に維持される背景圧力で、分析的な質量対電荷選
択モードにおいて作動する。しかし、多極イオン案内の作動は、イオン質量対電
荷の分離とともに上昇した背景真空圧力において記述される。ここで参照文献に
よって完全に統合される米国特許第５，４０１，９６２および５，６１３，２９
４においてフェランは、小型4配列を電子イオン化（ＥＩ）イオン源と、低い質
量対電荷範囲のガス分析器として作動するファラディカップ検出器とともに記述
する。この小型4配列は１×１０^-2トールほどに高い背景真空圧力で得られる。
この短い4配列の性能は、背景圧力が、イオンの平均自由路が4極棒長さより短い
点へ増大するとき、減少し始める。米国特許第５，１７９，２７８においてダグ
ラスは、大気圧イオン化（ＡＰＩ）源からイオンを三次元の4極イオントラップ
内に送るべく構成される4極イオン案内を記述する。ここで参照文献によって完
全に統合される米国特許第５，１７９，２７８においてダグラスが述べる4極イ
オン案内は、トラップされるイオンを三次元の4極イオントラップ内に解放する
前に、イオンを保持すべきトラップとして作動する。イオントラップ中、この4
極イオン案内の棒または極に加わる電位は、イオントラップへ解放される、イオ
ン質量対電荷の範囲値を制限するように設定される。4極イオン案内は、三次元
のイオントラップ内にトラップされた砕片の導入に先行して、トラップされたイ
オンの共鳴周波数励起衝突誘導分離破砕とともにも作動する。4極イオン案内が
三次元のイオントラップへそれのトラップされたイオンを解放した後、それは、
三次元のイオントラップ質量分析時間に補給される。多真空ポンプ作動工程を通
して連続的に延びる多極イオン案内は、ここで参照文献によって完全に統合され
る米国特許第５，６５２，４２７においてホワイトハウス等によって記述される
。多極イオン案内長さの部分は、イオンを中性のガス背景衝突へ保証する１ミリ
トールより大きい背景圧力とともに真空領域内に位置する。ここで参照文献によ
って完全に統合される米国特許第５，６８９，１１１においてドレッシュ等は、
ハイブリッド多極イオン案内タイムオブフライト（ＴＯＦ）質量分析計を記述し
、その際、多極イオン案内はイオンをトラップすべく構成されて作動し、かつト
ラップされたイオン部分をＴＯＦ質量分析計のパルス化領域内へ解放する。ここ
で参照文献によって完全に統合される米国特許出願第０８／６９４，５４２にお
いてホワイトハウス等は、ハイブリッド質量分析計を記述し、その際、少なくと
も一つの多極イオン案内がタイムオブフライト質量分析計とともに構成される。
上述のように、少なくとも一つの4極イオン案内は、イオン伝播、イオントラッ
プ、質量対電荷選択および／またはＣＩＤ破砕モードまたはタイムオブフライト
質量対電荷分析と結合されるそれの組み合わせで作動する。上述のハイブリッド
4極タイムオブフライト装置と方法は、ＭＳ／ＭＳⁿ機能の範囲を実施可能にする
。先行技術を超える改善において、本発明の一つの実施例は、質量分析計のＭＳ
／ＭＳⁿ性能を改善しかつハイブリッドＴＯＦ質量分析計の分析能力を越えるハ
イブリッドＴＯＦ質量分析計の高圧真空領域内に構成され、かつ作動する多重4
極イオン案内を含む。

【０００５】 上昇した圧力においてＲＦ専用モードで作動する多イオン案内は、大気圧源か
ら質量分析計へイオン伝播中、イオン運動エネルギの減衰を得るのに有効な手段
として使用される。１０^-4トールより大きい背景圧力においてＲＦ専用モードで
作動し、ＡＰＩ源から4極質量分析計へイオンを搬送すべく構成される4極イオン
案内は、ここで参照文献によって完全に統合される米国特許４，９６３，７３６
においてダグラス等によって記述される。中性の背景ガスとのイオン衝突は、イ
オン案内を通るイオンの伝播中、イオン運動エネルギの減衰に役立つ。中性背景
ガスとのイオン衝突は、主要イオンビーム運動エネルギの拡散を減少し、かつイ
オン案内を通ってイオン案内下流のイオン伝播効率を改善する。上昇した背景圧
力で作動する多極イオン案内は、三重4極ハイブリッド磁気セクタおよびＴＯＦ
質量分析計内でのＣＩＤ破砕のための衝突室として使用されてきた。衝突室とし
て構成される多極イオン案内は、すべての棒に加わる可変ＤＣオフセット電位と
ともにＲＦ専用モードで作動する。ここで参照文献によって完全に統合される米
国特許５，８４７，３８６においてトムソン等は、イオン案内軸沿いにＤＣ電界
を創造して衝突室を通るイオンを軸方向に運動させるか、またはイオン案内組立
体長さ沿いにイオンを軸方向に前後へ振動させることによって、衝突室内でのＣ
ＩＤ破砕を促進するように構成される多極イオン案内組立体を記述する。上述の
ように、イオン案内組立体は軸方向電界とともに、4極イオン案内組立体のすべ
ての極に加わる共通ＲＦとともにＲＦ専用モード内で作動する。商業利用可能な
質量分析計内に統合されている、かつ文献内に記述されている多極イオン案内衝
突室は、多衝突室極イオン案内長さ沿いに加わる共通ＲＦとともに個別イオン案
内組立体として構成される。ここで参照文献によって完全に統合される米国特許
４，３２８，４２０においてフレンチは、開放構造棒組立体とともに構成される
多極イオン案内を記述する。ＲＦ専用モード内で作動するこれらの開放構造棒組
立体は、三重4極での衝突室として、かつ大気圧イオン源をコロナ放電すべく接
続されるとき、分析4極でのガス圧力を減少させるべき手段として構成される。
フレンチは、低い真空背景圧力を有する慣例的な方法で、あらゆる質量フィルタ
分析4極の作動を記述する。本発明において、質量対電荷の選択モードで作動す
る4極イオン案内長さの少なくとも一部分は、イオンと中性背景ガスの間に衝突
が起き得る、より高い背景圧力真空領域内に構成される。発明のこの構成は、以
下に述べられるように、性能能力の増大と装置コストの減少とを可能にする。

【０００６】 三重4極質量分析計内に構成される衝突室多極イオン案内は、典型的に、衝突
室多極イオン案内内の局部的により高圧力を維持すべく囲いによって包囲される
。衝突室多極イオン案内を包囲する囲いは、一般に、より低圧力の真空領域内に
位置し、より高圧力衝突室背景ガスの、周囲のより低い真空圧力室内への移動を
最小にすべく構成される。図２０に先行技術として示される商業利用可能な三重
4極は、一つの真空ポンピング工程で、三つの多極イオン案内とともに構成され る。衝突室内部の上昇圧力は、衝突室多極イオン案内を包囲する囲い内へ衝突ガ スを漏らすことによって維持される。ガスは、三重4極中心線沿いに構成される 囲いの入口と出口の開口を通して衝突室から外へ漏れる。本発明の一つの実施例 は、個々の4極がイオン質量対電荷の選択および／またはＣＩＤ破砕モードで作 動するように、構成されるより高い真空圧力の共通領域内に位置する多重4極イ オン案内の構成である。本発明のもう一つの実施例は、上昇した背景真空圧力の 真空領域内で、各4極が、質量対電荷の選択および／またはイオン破砕モードで 作動して、ＭＳ／ＭＳⁿ質量分析機能を得られる多重4極イオン案内の構成である 。

【０００７】 ＡＰＩ源へ接続される慣例的な三重4極質量分析計は、質量分析計真空領域内
で充分な真空ポンピング速さとともに構成されて、背景ガスとのイオン衝突を阻
止または最小にする真空レベルを維持する。低圧真空は、衝突室およびオン源か
らチャンバ内へ制限的なガス漏れがあっても維持される。三重4極衝突室囲い内
の真空圧力は、一般に、０．５ないし８ミリトールに維持され、かつ周囲の分析
計真空チャンバ圧力は、低い１０^-5ないし１０^-6トールの範囲に維持される。図
２０は、大気圧イオン源５６０に接続される慣例的な三重4極質量分析計５５０
の多極イオン案内の構成図である。個々の多極イオン案内組立体５５８、５５４
、５５５および５５６は、３段真空ポンピングシステム内で同じ中心軸に沿って
整列する。毛細管５６４は、大気圧電気スプレーイオン源５６０から第一真空ポ
ンピング工程５５１内へ漏れを与える。電気スプレー源５６０内に発生するイオ
ンは、毛細管出口５６１の真空側に形成される超音速の自由噴射膨張を通して真
空内へ送られる。真空内へ導入されるイオンの部分は、スキマー５５９内の穴、
多極イオン案内５５８、電極５６１内の穴、多極イオン案内５５４、電極５６６
内の穴、多極イオン案内５５５、電極５６７内の穴、多極イオン案内５５６、電
極５６８内の穴を通って検出器５６５へ続く。真空工程５５１、５５２および５
５３内の圧力は、典型的に、それぞれ、０．５ないし４トール、１ないし８ミリ
トールおよび１×１０^-5トールより小さく維持される一方、衝突室５５７の内部
の圧力は０．５ないし８ミリトールに維持される。三重4極はＭＳまたは単一の
ＭＳ／ＭＳ連続質量分析機能を実施すべく構成される。ＭＳ／ＭＳ実験において
、大気圧またはその近くで発生するイオンは多重真空工程を通して、質量対電荷
の選択が中性衝突に対して少量の、または皆無のイオンとともに4極５５４内に
生じる低圧真空領域５５３へ搬送される。質量対電荷の選択されるイオンは、そ
の後、衝突室多極イオン案内５５５内で上昇した圧力領域内へ加速される。生じ
る少量イオンの集団は低圧真空領域５５３内に残存する4極５５６内へ向けられ
る。質量対電荷の選択は、イオン検出器５６５によって4極５５６を出る定常軌
道イオンの検出に先行して中性衝突に対して少量の、または皆無のイオンととも
に、4極５５６を横断するイオン集団上に伝えられる。4極５５４は、ＲＦ専用区
分５６２および５６８とともにそれの入口および出口端にそれぞれ構成される。
4極５５６も、ＲＦ専用区分とともにそれの入口および出口端に示される。商業
利用可能なハイブリッド4極ＴＯＦ質量分析計において、4極５５６は、第４真空
ポンピング工程内に残存するＴＯＦ質量分析計によって置換される。このような
慣例的な三重4極とハイブリッド4極ＴＯＦ質量分析計は、軸方向ＤＣ加速ＣＩＤ
イオン破砕ともに、ＭＳおよびＭＳ／ＭＳ質量分析機能しか行うことができない
。質量対電荷の選択は、適当なＲＦおよびＤＣ電位を4極棒へ加えることによっ
て、第一定常領域の先端近くを作動させて4極内に伝えられる。以下に述べられ
る本発明は、ＭＳ、ＭＳ／ＭＳおよびＭＳ／ＭＳⁿ質量分析機能を行うべき能力
を、単一または多重の軸方向ＤＣ加速ＣＩＤイオン破砕または共鳴周波数励起Ｃ
ＩＤイオン破砕とともに可能にする。本発明で単一または多重値の4極質量対電
荷の選択は、4極棒へ加わる共鳴周波数イオン射出を使用して、ＲＦおよびＤＣ
電位を4極棒へ加えること、または両者の組み合わせによって得られる。

【０００８】 図２０に示されるように、慣例的な三重4極の衝突室は真空チャンバ５５３の
内側に構成される。１０^-5トールより小さい圧力に維持される真空チャンバ内側
の多重イオン案内衝突室の配置は、真空チャンバ５５３を排気するポンピング速
さが衝突室５５７からのガス負荷漏れを除去するのに充分であることを必要とす
る。この追加的な真空ポンピングの重荷はＡＰＩ ＭＳ／ＭＳ質量分析計のコス
トと複雑さを増大する。発明の一つの態様は、ＣＩＤイオン破砕を行うべく、大
気圧からのガス漏れが形成する背景圧力を使用して、ＡＰＩ源の高圧真空領域内
で多重4極イオン案内を構成することである。質量対電荷の選択とＣＩＤイオン
破砕は、大気圧イオン源質量分析計の第一と第二真空工程で実施されて、真空装
置をさらに負荷するそれの付加的ガスとともに分離衝突室への必要を除去する。
ＡＰＩ4極とハイブリッド質量分析計の第一または第二真空工程の高圧領域内で
の多重4極の構成は、装置の真空ポンピング速さ要件とそれの関連コストを低減
する。発明のもう一つの態様は、典型的に、商業利用可能な三重4極またはハイ
ブリッド4極ＴＯＦ質量分析計内に見出される4極組立体から、極寸法をかなり減
少した多重4極イオン案内を構成することである。中心棒間隔（r0）と長さを横
切って減少する4極棒または極の直径は、各4極組立体軸沿いにイオン伝播時間を
最小にする。これは質量分析機能の範囲に対して質量分析計の分析速さを増大さ
せる。減少した4極寸法は作動の空間と動力をあまり必要とせず、性能を減らさ
ずに、装置の寸法とコストを減少する。発明のもう一つの態様は、ＡＰＩＭＳ装
置の高圧領域内で少なくともそれの長さ部分にわたって位置する多重4極組立体
へ、連続して多重真空工程内に延びる多重4極イオン案内を構成することである
。多重真空ポンピング工程イオン案内は米国特許第５，６５２，４２７において
ホワイトハウス等によって述べられている。以下に述べるように、リニア組立体
内で付加的な4極イオン案内とともに多重真空工程4極イオン案内を構成すること
は、単一の質量分析計装置とともに広範な質量分析機能の実施を可能にする。

【０００９】 ここで参照文献によって統合される米国特許第３，４１０，９９７においてブ
ルベイカー、米国特許第５，８４７，３８６においてトムソン等およびジェーム
ス（１９９６質量分析に関する第４４回会議会議録P．７９５）によって記述さ
れる4極イオン案内は、単一ＲＦ供給から発生するＲＦ電圧をイオン案内組立体
または棒セットのすべての区分に加えるような区分で構成される。ジェームスは
ＲＦ専用イオン搬送およびトラップモードでの組立体の作動を述べている。典型
的には、ブルベイカーが述べるように、ＡＣまたはＲＦ専用の入口と出口区分は
、4極を出入りするイオンに対して縁取り（ｆｒｉｎｇｉｎｇ）電界効果を最小
にすべく設定される4極内に構成される。ＲＦ電圧は、典型的に、中心棒区分に
供給される一次ＲＦとの容量結合を通して出入口4極区分へ加えられる。オフセ
ット電位、すなわち、与えられた4極区分の４本の極すべてに加わる共通のＤＣ
電圧は、イオンを4極イオン案内組立体の内部で、一つのイオン案内区分から次
のものへ加速するために、各区分に対して独立的に設定することができる。イオ
ン案内区分に加わるオフセット電位は、イオン案内区分の内部でイオンをトラッ
プするように設定される。以下の検討において、4極または多極イオン案内組立
体は区分を含むが、各区分の各棒に加わるすべてのＲＦ電圧は、共通のＲＦ供給
から出発する。発明の一つの態様において、個々の4極組立体へ接続される異な
るＲＦ供給部分は周波数と位相に関して同期して、多重4極組立体を通るイオン
移動効率を最大にする。

【００１０】 静電レンズまたは電極は、多重イオン案内組立体を質量分析器内に構成すると
き、個々の多極イオン案内の間に位置する。代替的に、多極イオン案内は、イオ
ン案内組立体の間に位置する静電レンズなしで末端から末端へ整列する。静電レ
ンズ５６１、５６６、および５６７は、4極組立体と、隣接する多極イオン案内
に加わる結合解除ＲＦまたはＡＣ電圧の間のガスコンダクタンスを最小にする二
重目的に対して役立つ。隣接する多極イオン案内組立体の間に位置する電極は、
イオンが一つのイオン案内組立体から次のものへ通過するとき、縁取り電界効果
を最小にすべく、かつ異なるイオン案内セットの間の何らかの容量結合を最小に
して、ＲＦ電界の熱周波数ひずみを回避すべく構成される。本発明の一つの態様
として、二つの独立的な、軸方向に整列して隣接する4極組立体の間での連結点
の両側面は、イオンを中性衝突に対して確保すべく充分高く維持される真空圧力
内にある。発明の一つの実施例において、二つの隣接する多極イオン案内組立体
を分離する静電レンズは、独立的なＲＦ専用4極によって個々のＲＦ供給部と置
換される。以下に述べるように、高真空圧力の相互4極連結点と、二つの隣接す
る4極組立体の間で4極レンズ要素の位置決めはともに、慣例的な多重4極構成に
比較するとき、低い装置コストで質量分析機能の実行での融通性を増大させる。
発明の一つの実施例において、個々の4極イオン案内組立体は、イオン質量対電
荷の選択、ＣＩＤイオン破砕およびイオントラップ質量分析機能を得るために、
分離したＲＦ、＋／−ＤＣおよび補充共鳴またはセキュラ（ｓｅｃｕｌａｒ）周
波数電圧供給を必要とする。発明の一つの態様は、二つの間で電極の分割なしに
共通軸沿いに多重4極組立体を構成することである。発明によって構成される各4
極組立体は個別に、質量選択、ＣＩＤ破砕およびイオンのトラップを行うことが
できる。一つ以上の多重工程4極組立体は、発明によって、多重4極組立体内に構
成できる。多重真空工程多重イオン案内は、米国特許第５，６５２，４２７，５
，８９，１１１および米国特許出願第０８／６９４，５４２においてホワイトハ
ウスおよびドレッシュ等によって記述されている。

【００１１】 本発明でＲＦ電圧を個々の多重イオン案内組立体へ与える分離したＲＦ電圧供
給部分は共通の周波数と位相で作動して、ＲＦ縁取り電界効果を最小にする。各
4極組立体は、質量対電荷の選択中に加わる、異なるＲＦ振幅および／またはイ
オンＣＩＤ破砕作業を有することができる。4極イオン案内組立体の間での電極
の除去はイオン伝播効率を増大し、かつイオンを4極イオン案内組立体の間で前
後に向ける。多重4極組立体の軸沿いにイオンの効果的な２方向運搬は、広範な
分析機能を単一装置上で運転可能にする。上述のように、発明の一つの態様は、
各分析4極組立体の間に構成されるＲＦ4極を含んで、ＲＦ振幅、＋／−ＤＣ電圧
および共鳴周波数電圧での相互4極の差による何らかの縁取り電界または容量結
合を最小にする。発明の別の態様において、ＲＦ専用4極は、隣接する4極イオン
案内ＲＦ組立体に容量結合される各4極組立体のＲＦ専用区分として構成される
。発明のさらに別の態様において、個々の4極組立体の間の連結点は、4極組立体
の間の連結点に軸方向の傾斜がほとんど、または全くないような、高圧真空領域
内にある。背景ガスとのイオンの衝突は、定常イオン軌道を4極中心線へ減衰す
るため役立ち、この場合、4極の間の縁取り電界効果は最小に成る。背景ガスに
よる、イオン軌道のこの衝突減衰は、個々の4極イオン案内組立体の間で前後方
向にイオンの伝播を最大化するのを助ける。異なる、加えられたＲＦ、ＤＣおよ
びセキュラ周波数ＡＣ電界は隣接する4極の間にある。

【００１２】 三重4極、三次元イオントラップ、ハイブリッド4極ＴＯＦ、ハイブリッド磁気
セクタおよぴフーリエ変換（ＦＴＭＳ）質量分析計は、ＭＳ／ＭＳ分析を行うべ
く構成されている。イオントラップおよびＦＴＭＳ質量分析計は、ＭＳ／ＭＳⁿ
分析を行うが、イオンＣＩＤ破砕は比較的低いエネルギの共鳴周波数励起ととも
に行われる。三重4極内およびハイブリッド4極ＴＯＦ質量分析計内でのＣＩＤ破
砕は、4極軸沿いにＤＣ加速およびＣＩＤ破砕として参照される衝突室内へのイ
オンの加速によって得られる。イオンは一般に、4極軸、ＤＣ加速、ＣＩＤ破砕
において、二三ないし数十ｅＶで加速される。ハイブリッドまたはタンデム磁気
セクタ質量分析計は、高エネルギＤＣ加速イオン破砕を、数百または数千電子ボ
ルトとともに衝突室内へ加速されるイオンで行う。図２０に示されるような慣例
的な三重4極において、かつ三重4極内で第三の4極をＴＯＦ質量分析計によって
置換するハイブリッド4極ＴＯＦ質量分析計においては、単一の電荷対質量範囲
を、第一分析4極内で適当なＲＦと＋／−ＤＣ電位を4極棒へ付加することによっ
て選択する。低真空圧力内で作動する4極イオン案内内の質量対電荷の分解能は
、部分的に、4極長さを通る迅速なイオン伝播時間によって制限される。第一の4
極（図２０の4極５５４）とともに連続的なイオンビームから選択される単一の
質量対電荷範囲は、多極イオン案内衝突室（図２０の多極イオン案内５５５）へ
充分なエネルギで加速されてＣＩＤ破砕を生じる。衝突室を出る砕片イオンは、
第二の分析4極（図２０の4極５５６）またはハイブリッドＴＯＦ質量スペクトル
計内のＴＯＦ質量分析計によって質量分析される。慣例的な三重4極とハイブリ
ッドＴＯＦ装置を使用して行われるＭＳ／ＭＳ分析機能は、単一の質量対電荷範
囲選択工程（連続的イオンビーム作動とともにＤＣ加速ＣＩＤ破砕）に制限され
る。

【００１３】 三次元イオントラップは、同じイオントラップ容積内でイオン破砕分析工程が
追従する電荷範囲に対する単一または多重質量選択とともに作動する。単一また
は多重のＭＳ／ＭＳ分析工程は、三次元4極イオントラップ内で適当なＲＦ、Ｄ
Ｃおよび共鳴周波数射出と励起セキュラＡＣ電位を工程的なシーケンスで加える
ことによって得られる。三次元イオントラップ内でトラップされるイオンの空間
電荷は、三重4極作動の非トラップでは遭遇しない性能制限を与える。三重4極内
で質量フィルタとして作動する4極イオン案内と三次元イオントラップはともに
、タイムオブフライト質量分析計の非スキャニングに比較して、質量スペクトル
トラップ率に関して制限を与える質量分析計をスキャニングする。三重4極はイ
オン源から供給される連続イオンビームとともに作動する。三次元イオントラッ
プはバッチ的方法で分析を行って、イオンが連続ビームイオン源から供給される
とき、使用率(duty cycle)を制限する。典型的に、ＲＦモードで作動する三次元
イオントラップはイオントラップとともに追加される共鳴周波数ＡＣ波長を使用
する。質量対電荷の選択は、ＲＦプラス＋／−ＤＣを4極棒へ付加することによ
って非トラップモードにおいて三重4極内に伝えられる。三重4極内でのＣＩＤイ
オン破砕はＤＣ加速破砕で行われる。質量対電荷の選択は三次元イオントラップ
内で衝突ガスの存在で行われる一方、三重4極内で質量対電荷の選択を行う4極は
真空領域内で充分に維持される圧力とともに作動して、イオンを中性の衝突へ最
小化または除去する。多重の多極イオン案内は、本発明でより高い背景真空圧力
の領域内に構成される。各多極イオン案内は、トラップモード、質量対電荷の選
択モード、およびＲＦ、＋／−ＤＣおよび適用される共鳴ＡＣ波形を使用するイ
オン破砕で作動できる。三次元イオントラップ内にトラップされるイオンを検出
するため、イオンは不安定な軌道に入り、かつイオントラップのエンドキャップ
を通して射出されなければならない。反対に、イオントラップモードで作動する
多極イオン案内の末端から軸方向に解放されるイオンは定常軌道内にある。従っ
て、多極イオン案内内にトラップされるイオン部分は解放される一方、イオンは
同じイオン案内に入り続ける。多極イオン案内内にトラップされるイオンは、多
極イオン案内でのトラップを参照するとき、二次元トラップの語を使用するよう
に、イオン案内軸に沿って自由に運動する。以下に与えられる発明の説明で明ら
かとなるように、多極イオン案内内の二次元イオントラップは、三次元イオント
ラップ作業と比較するとき、分析の軟性を増大させる。ＭＳ／ＭＳⁿ分析機能は
、共鳴周波数励起またはＤＣ加速ＣＩＤ破砕または両方の組み合わせを使用して
行われる。発明は、分析的三次元イオントラップの充分な範囲と三重4極機能を
一つの範囲内で可能にし、かつ付加的質量分析機能の実施を現在の質量分析で利
用不可能にする。

【００１４】 発明の別の実施例で、三重4極の分析的機能性、三次元イオントラップおよび
ハイブリッド4極ＴＯＦ質量分析計が単一の装置内に構成される。発明は、共鳴
周波数ＣＩＤイオン破砕、ＤＣ加速ＣＩＤ破砕を含むが、１００ｅＶ以上のエネ
ルギ、ＲＦおよび＋／−ＤＣ質量対電荷選択、単一または多重の質量範囲ＲＦ振
幅と共鳴周波数イオン放射質量対電荷選択、4極イオン案内でのイオントラップ
およびＴＯＦ質量分析に対してさえ限定されない。上述の質量分析能力を使用し
て、発明によるハイブリッド4極ＴＯＦがＭＳ／ＭＳⁿ分析法のいくつかを組み合
わせて作動できる。例えば、ＭＳ／ＭＳⁿ（ｎ＞1）は、各ＣＩＤ工程または共鳴
周波数励起励起とＤＣ加速ＣＩＤイオン破砕の組み合わせに対してDC加速破砕を
用いて実施される。質量対電荷選択またはＣＩＤイオン破砕を用いたイオントラ
ップは、各個別4極組立体において連続的イオンビームを停止せずに実施可能で
ある。本発明によるこれらの技術は、以下に述べるように、ＭＳ／ＭＳ実験中に
ハイブリッド4極ＴＯＦの使用率と感度を増大する。代替的に、ＭＳ／ＭＳⁿ分析
は、質量選択とイオン破砕工程中に連続的イオンビームのトラップとともに、ま
たはなしに実施可能である。発明によって構成されるハイブリッド4極ＴＯＦは
、ここで参照文献によって完全に統合される米国特許第５，６５２，４２７と、
５，６８９，１１１と、米国特許出願第０８／６９４，５４２と、６０／０２１
，１８４内に記述される性能能力とを含む低コストの卓上用装置である。先行技
術ＡＰＩ三重4極のエミュレーションと改良性能、三次元イオントラップ、ＴＯ
Ｆ、そしてハイブリッド4極ＴＯＦ質量分析計機能は、発明が構成するハイブリ
ッド4極ＴＯＦ質量分析計によって得られる。発明によって構成される多重4極イ
オン案内組立体は、あらゆる形式の質量分析計、タンデムとハイブリッド装置、
および気体、液体または固体相をつくる大抵のイオン源形式に接続される。

【００１５】 電子スプレー（ＥＳ）と大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）源とを含む大気圧イ
オン源は、単一と三重4極イオン案内、三次元イオントラップ、磁気セクタ、フ
ーリエ変換、タイムオブフライト、および最近ハイブリッド4極ＴＯＦ質量分析
計に接続されている。発明の一つの態様として、発明の組み合わせを大気学イオ
ン源に接続可能である。発明の一つの態様として、発明の一つの実施例は単一か
三重4極の質量分析計内に構成されるか、またはハイブリッド三次元イオントラ
ップ、磁気セクタ、フーリエ変換、および大気圧イオン源または真空内にイオン
をつくるイオン源に接続されるタイムオブフライト質量分析計内に構成される。

【００１６】 上述のように、発明は多数の実施例を含む。各実施例は、イオンと中性背景ガ
スの間に多重衝突が起きる高い背景圧力真空領域に位置して作動する少なくとも
一つの多極イオン案内を含む。発明は任意数の極を有する多極イオン案内に適用
されるが、説明は主として4極イオン案内を参照する。発明の一つの実施例にお
いて、4極イオン案内は、充分高く維持されてイオン案内長さを横断するイオン
の衝突減衰を生じる背景圧力を持つ真空領域内に構成される。高圧真空領域に位
置する各分析4極イオン案内は、トラップモード、単一通路イオン伝播モード、
単一か多重の、質量対電荷選択モードおよび／または連続的な主イオンビームを
停止させ、またはさせない共鳴周波数ＣＩＤイオン破砕モードで作動する。発明
の一つの実施例において、高圧4極イオン案内は、内部の棒半径r0と棒長さによ
って定義される4極容積内で横断するかまたはトラップされる、放射される希望
されないイオンによって、単一か多重の、質量対電荷範囲選択を得るべく作動す
る。希望されないイオン放射は、ＲＦ振幅を停止させ、またはさせないで選択さ
れる時間にわたって共鳴またはセキュラ周波数波形をイオン4極棒へ付加するこ
とで得られる。発明のさらに別の実施例において、イオン，＋／−ＤＣ電位は、
質量対電荷の選択中、4極イオン案内の極に作用する。＋／−ＤＣ電位は、ＲＦ
振幅を停止させ、かつ希望されない、イオン質量対電荷値を放射すべく共鳴周波
数励起波形を付加する間に、4極棒または極へ作用する。発明のもう一つの実施
例において、高圧領域内に位置する、かつ質量対電荷の選択および／またはイオ
ンＣＩＤ破砕モードで作動する少なくとも一つの4極イオン案内が、区分化され
る多極イオン案内として構成される。区分化されるイオン案内は、ＲＦ電圧を共
通のＲＦ電圧供給から全区分に付加するニつ以上の区分を含む。発明の一つの実
施例において、区分化される4極の少なくとも一つの区分がＲＦ専用モードで作
動する一方、少なくとも一つの他の区分が質量対電荷の選択および／またはイオ
ンＣＩＤ破砕モードで作動する。個々のＤＣオフセット電位は各区分に独立的に
付加されて、区分化される4極組立体内でイオンのトラップまたは一つの区分か
ら隣接区分へのイオンの運動を許容する。

【００１７】 発明のもう一つの実施例において、区分化される多極イオン案内は、少なくと
も一つの区分が連続して多重真空工程内へ延びるように構成される。多重真空工
程多極イオン案内の一部は、イオン案内容積内の圧力が充分高く維持されて、イ
オンが区分化されるイオン案内長さを横断するとき多重イオンを中性衝突へもた
らす真空領域内に位置する。ＲＦ電圧は共通のＲＦ電圧供給から多重真空工程多
極イオン案内の全区分に作用する。区分化される多重真空工程多極イオン案内の
少なくとも一つの区分は、イオントラップモード、単一通路イオン伝播モード、
単一か多重の、質量対電荷選択モードおよび／または連続的な主イオンビームを
停止させ、またはさせないで共鳴周波数ＣＩＤイオン破砕モードで作動可能であ
る。発明の一つの実施例において、多重真空ポンピング工程イオン案内の少なく
とも一つの区分がＲＦ専用モードで作動する一方、少なくとも一つの区分が質量
対電荷の選択またはイオン破砕モードで作動する。多重真空工程に区分化される
イオン案内の少なくとも一つの区分で行われる質量対電荷選択は、ＲＦと＋／−
ＤＣ電位をイオン案内極へ付加することによって得られる。代替的に、質量対電
荷選択で希望されないイオンの放射は、ＲＦ振幅を停止させ、またはさせないで
共鳴周波数波形を付加することによって得られる。希望されないイオン質量対電
荷値を放射するのに必要な周波数成分の範囲は、イオン質量対電荷選択作業中、
＋／−ＤＣ電圧を棒へ付加することによって、ＲＦ振幅の変化とともに、または
なしに減少する。発明の一つの実施例において、個々のオフセット電位は多重真
空工程多極イオン案内の異なる区分に作用する。オフセット電位を個々のイオン
案内区分に付加して、区分化イオン案内極を包囲することによって定義される容
積の内部でイオンをトラップするか、または一つの区分から次の区分へイオンを
動かす。多重真空工程イオン案内の少なくとも一つの区分沿いに背景真空圧力は
上記区分の軸方向長さ沿いに変化する。

【００１８】 発明はいくつかの形式のイオン源とともに構成されるが、ここで述べられる発
明の実施例は、電気スプレー、ＡＰＣＩ、誘導結合されるプラズマ（ＩＣＰ）お
よび大気圧ＭＡＬＤＩを含むが、それに限定されない大気圧イオン源に接続され
る質量分析計を含む。上記の実施例で、高圧真空領域内に構成される多極イオン
案内内の背景ガスの一次源は、大気圧イオン源自身からのものである。この構成
は、追加の衝突ガスを低圧真空領域内に位置する分離衝突室へ追加する必要を回
避する。ＡＰＩ分析計内の分離衝突室の除去は、真空ポンピング速さ要件、装置
寸法および複雑さを減じる。寸法および複雑さの減少は、性能または分析能力を
減らさずに、質量分析計のコストを低減する。以下の説明から明らかとなるよう
に、発明によって構成されかつ作動する質量分析計は、三重4極、三次元イオン
トラップおよびハイブリッド4極ＴＯＦ質量分析計とくらべて、増大した性能と
分析範囲とを有する。

【００１９】 発明のもう一つの実施例において、個々の多極イオン案内組立体は、二つのの
間の連結点が高圧真空領域内にある共通の中心線沿いに構成される。二つの軸方
向に隣接する多極イオン案内の間の連結点両側で背景ガスとのイオンの衝突は、
定常的なイオン半径軌道を、縁取り電界を最小化する中心線方向へ減衰するのに
役立つ。多極イオン案内の間で前後方向のイオン伝播効率は、二つの多極イオン
案内の間の連結点での縁取り電界効果を最小化することで最大になる。静電レン
ズは組立体の間に位置してもいいし、しなくてもよい。

【００２０】 発明のもう一つの態様において、電極は、共通の4極軸沿いに二つの隣接する4
極イオン案内に構成されない。発明によって構成される二つの隣接する4極組立
体は、同じ半径断面の極寸法を有し、かつ極要素は二つの4極イオン案内の間の
連結点で軸方向に整列する。各4極組立体は、独立したセットの、ＲＦ、共鳴周
波数、＋／−ＤＣおよびオフセットの電圧供給部を有する。発明のもう一つの態
様において、共通のＲＦ周波数と位相および共通のＤＣ極性は、隣接する、かつ
軸方向に整列した、隣接して軸方向に整列する4極イオン案内の極上に維持され
る。ＲＦ振幅、共鳴周波数波形、＋／−ＤＣ振幅、および隣接する4極イオン案
内の極に加わるＤＣオフセット電位は、各4極イオン案内組立体に対して独立的
に調節される。相対的なＤＣオフセット電位の調節は、定常的な軌道を有するイ
オンを二つの隣接する4極の間で前後方向に、最小の縁取り電界効果によって高
い伝播効率で運動可能にする。発明のもう一つの態様において、少なくとも一つ
の区分化される4極イオン案内組立体は、もう一つの4極イオン案内組立体ととも
に軸方向に整列して組みたてられ、ここで、二つの4極イオン案内組立体の間の
連結点は高い背景圧力の領域内に位置する。隣接する4極イオン案内の間の連結
点は二次的な電極とともに構成されても、されなくてもよい。代替的に、二つの
隣接する4極組立体の間の連結点はＲＦ専用モードで作動する、軸方向に整列し
た4極組立体とともに構成される。ＲＦとＤＣ電位は、二つの隣接する4極組立体
の電力供給から独立した電力供給からこの連結点4極組立体に供給される。発明
のもう一つの態様において、多重真空ポンピング工程に連続して延びる少なくと
も一つの4極イオン案内は、もう一つの4極イオン案内組立体に隣接して軸方向に
整列して構成される。発明のもう一つの態様として、少なくとも一つの4極の少
なくとも一つの区分は、上述の軸方向に整列した4極組み合わせにおいて質量対
電荷の選択および／またはＣＩＤイオン破砕モードで作動する。一つの4極を横
断する、質量対電荷の選択されるイオンは、ＣＩＤイオン破砕をもたらすのに充
分なオフセット電圧振幅差によって一つの4極から隣接する4極へ加速される。二
つの隣接する4極イオン案内の間の連結点の領域内にある背景ガスは、一つの4極
イオン案内から次のものに、軸方向に加速されるイオンへの衝突ガスとして役立
つ。4極組立体の間に与えられる充分なオフセット電圧振幅差での前後方向イオ
ン加速は、ＤＣ加速衝突誘導分離によって砕片イオンに対し使用される。

【００２１】 多重4極の軸方向に整列した組立体内に構成される各4極イオン案内の少なくと
も一つの区分は、イオントラップまたは単一通路イオン伝播モード、単一または
多重の、質量対電荷選択モードおよび共鳴周波数ＣＩＤイオン破砕モードで作動
すべく構成される。MＳ／ＭＳⁿ分析機能は、ＤＣ加速ＣＩＤイオン破砕と関連的
に質量対電荷の選択を走らせることによって得られる。ＤＣ加速破砕は、帯電イ
オンに対して質量を隣接するイオン案内の間で前後方向に加速して得られる。代
替的に、イオンは、4極のセット内に構成される少なくとも一つのイオン案内内
での区分の内部に定義される容積内で共鳴周波数励起ＣＩＤイオン破砕を使用し
て砕片化される。質量対電荷選択のＤＣ加速および共鳴周波数励起ＣＩＤ破砕と
の組み合わせは、高圧真空圧力領域内に構成される軸方向整列多重4極イオン案
内組立体内で走らせて、広い範囲のMＳ／ＭＳⁿ分析機能を得ることができる。発
明の一つの態様において、MＳ／ＭＳⁿ分析シーケンスでの最後の質量分析工程は
4極質量分析計を使用して行われる。二重4極イオン案内組立体は、本発明によっ
て三重4極質量分析計の部分として構成される。代替的に、三つの4極イオン案内
組立体は、発明によって、大気圧イオン源から供給される連続イオンビームで機
能作動する、すべての三重4極質量分析計MＳとMＳ／ＭＳを包囲して構成される
。

【００２２】 発明のもう一つの実施例において、多重4極イオン案内の軸方向整列組立体（
二つの隣接するイオン案内の間で少なくとも一つの連結点は高圧真空領域内に位
置する）は、ＴＯＦ質量分析計とともに構成される。多重4極組立体内の少なく
とも一つの4極イオン案内は、質量対電荷の選択および／またはＣＩＤイオン破
砕モードにおいて作動すべく構成される。発明の一つの態様において、ＴＯＦ質
量分析計はMＳ／ＭＳⁿ分析シーケンスの何かの工程で形成される製品イオンの質
量分析を行うべく、構成および作動する。単一工程MＳ／ＭＳ分析は先ず質量対
電荷分析工程を、次にイオン破砕工程を共鳴周波数励起またはＤＣ加速ＣＩＤと
ともに発明によって構成される多重4極イオン案内組立体内で行うことによって
得られる。発生するMＳ／ＭＳ生成質量対電荷値イオンの分析は、タイムオブフ
ィルタ質量分析計内で行われる。質量対電荷の選択とMＳ／ＭＳ分析でのイオン
破砕工程は、ビーム内の一次コイルのイオントラップとともに、またはなしに、
かつそれを停止せずに行われる。MＳ／ＭＳⁿ分析（ｎ＞１）は、連続的な質量対
電荷選択とイオン破砕工程とを、発明によって構成される多重4極イオン案内組
立体を使用して行うことによって得られる。質量対電荷の選択とイオン破砕とを
行うための異なる方法は、与えられたMＳ／ＭＳⁿシーケンスに組み合わされ、こ
こで、最後の、質量対電荷分析工程または何かの暫定的な質量分析工程はＴＯＦ
質量分析計を使用して行われる。発明の一つの実施例において、ＡＰＩ源は、発
明によって構成される多重4極ＴＯＦハイブリッド質量分析計に接続される。

【００２３】 発明のもう一つの実施例において、区分化イオン組立体（少なくとも一つの区
分が多重真空ポンピング工程内に連続して延びる）はＴＯＦ質量分析計とともに
構成される。多重真空ポンピング工程区分化多極イオン案内の少なくとも一つの
区分は、イオン質量対電荷の選択とＣＩＤ破砕とを、イオンのトラップとともに
、またはなしに行うべく構成される。発明の一つの実施例において、少なくとも
一つの多重真空工程区分化4極イオン案内は、ＴＯＦ質量分析計とともに構成さ
れる多重4極イオン案内組立体内に含まれる。MＳ／ＭＳⁿ分析機能は、一つ以上
の、イオン質量対電荷の選択とＣＩＤ破砕工程とを、タイムオブフライト質量分
析計を使用して、製品イオン集団の、質量対電荷分析を行う前に、多重4極イオ
ン案内組立体内で行うことによって得られる。発明の一つの実施例において、4
極組立体の寸法は減少して、卓上型ＡＰＩ多重4極ＴＯＦ質量分析計のコストと
寸法の減少をもたらす。発明の一つの態様において、多重4極ＴＯＦハイブリッ
ド質量分析計は作動でき、それによって、イオン質量対電荷の選択と破砕は、三
重4極質量分析計のＭＳおよびＭＳ／ＭＳ質量分析機能を模倣できる方法で行わ
れる。代替的に、同じ多重4極ＴＯＦハイブリッド質量分析計は作動でき、それ
によって、イオントラップは、イオン質量対電荷の選択とイオン破砕の単一また
は多重工程とともに、三次元イオントラップ質量分析計のＭＳおよびＭＳ／ＭＳ ⁿ 質量分析機能を模倣できる方法で行われる。さらに、発明によって構成される
同じ多重4極ＴＯＦ質量分析計は、三重4極三次元イオントラップによって、また
は先行技術に記載される他の質量スペクトル計によって行えないＭＳおよびＭＳ
／ＭＳⁿ質量分析機能とともに作動できる。

【００２４】 発明のもう一つの実施例において、発明によって構成されかつ作動する多重4
極イオン案内組立体は、ハイブリッドフーリエ変換、三次元イオントラップまた
は磁気セクタ質量スペクトル計内に含まれる。発明の一つの実施例において、連
続して多重真空ポンピング工程内に延びる区分化多極イオン案内は、フーリエ変
換、三次元イオントラップまたは磁気セクタ質量分析計トラップともに構成され
る。

【００２５】 高いイオン伝播効率は、区分化多重真空ポンピング工程多極イオン案内、また
は発明によって構成される多重4極イオン案内組立体内で得られる。イオンは、
定常的な半径軌道内にとどまる一方、高圧真空領域内に位置する、隣接する軸方
向整列4極イオン案内の間の連結点とともに構成される多重イオン案内の間で横
断する。結果として、所望の質量対電荷値の発生損失は、発明によって構成され
る多重4極イオン案内組立体内でのトラップ中、または横断通過中最小である。
発明の一つの実施例において、設置される多重4極の各個々の4極組立体に電位を
供給する個々のＲＦ電圧供給部分の有する振幅は可変であるが、それの一次ＲＦ
と位相出力は同じである。結果として、それの質量対電荷値（ｍ／ｚ）が各4極
イオン案内組立体を横断する定常軌道を有するイオンは、すべての多重4極イオ
ン案内組立体長さを通して定常軌道内に残存できる。低い軸方向の並進または運
動エネルギを有するイオンは、多重区分化または非区分化4極イオン案内を通し
て効果的に移動して、質量選択または質量分析作業で高い分解能を可能にする。
イオンはまた、使用率を改善すべく、かつ広い範囲の質量分析作業を得るべく要
求されるとき、各多重区分化または非区分化の選択区分内でトラップされ、かつ
隣接する4極へ、またはＴＯＦ質量分析計へ転送される。多重イオン案内または
イオントラップモードで作動する区分化イオン案内の個別区分の重要な特徴は、
イオンがイオン案内または区分の一端から同時に解放される一方、イオンはイオ
ン案内または個別区分の反対端に入り続けるということである。この特徴のため
に、連続的イオンビームを受け取る区分化イオン案内は、イオン案内内に位置す
るイオン部分だけを、軸方向に整列した隣接するイオン案内またはＴＯＦのよう
な他の質量分析計内へ選択的に解放できる。この方法で、イオンは質量分析工程
の間に失われない。イオンはまた、多極イオン案内組立体の間で、または多極イ
オン案内組立体内部の区分の間で前後に転送されて、先行技術の分析計の構成で
は不可能な質量分析作業の配列実施を可能にする。

【００２６】 （発明を実施するための最良の形態） 質量分析計装置内に構成される一つの真空ポンピング工程から少なくとも一つ
の付加的な真空ポンピング工程へ延びる多重イオン案内は、米国特許第５，６５
２，４２７内に記述されている。タイムオブフライト質量分析計の飛行管内への
解放イオンのパルス化に続いて多極イオン案内内部でトラップされる少なくとも
一部のイオンの解放と結合される多極イオン案内内部でのイオントラップは、米
国特許第５，６８９，１１１内に記述される。ＭＳとＭＳⁿ分析能力を得るべく
ＡＰＩＴＯＦ質量分析計に構成される多極イオン案内の作動は、米国特許出願第
０８／６９４，５４２内に記述されている。以下の節内に記述される発明は、多
極イオン案内の新しい実施例、多重多極イオン案内組立体の新しい構成および上
記多極イオン案内と質量分析計との新しい作動方法とともに質量分析計内へのこ
れれらの組み込みを含む。発明は、いくつかの実施例で慣例的な質量分析計の構
成とくらべて上記装置の寸法とコストを減らす間に構成される質量分析計の性能
と分析能力を改良する。

【００２７】 多極イオン案内は、真空内でのイオンの輸送を含む広い機能範囲に対して、か
つイオントラップ、質量対電荷フィルタとして、かつイオンの砕片化手段として
使用されている。多極イオン案内は、平行な電極のセット、中心点の周りに共通
の半径で一様に間隔あけされる極または棒を含む。正弦波電圧または交流（ＡＣ
またはＲＦ）電位と＋／−ＤＣ電圧が、作動中、イオン案内棒または電極へ作用
する。付加的ＡＣとＤＣ電位は、質量対電荷（ｍ／ｚ）値の選択範囲への棒長さ
の内部容積を通して定常的なイオン軌道を許容すべく設定される。これらの同じ
ＡＣとＤＣ電圧電位は、作動安定性ウインドウの外側に落下するイオン質量対電
荷値に対して、非定常的なイオン軌道を生じるべく設定される。非定常軌道を有
するイオンは、イオンがイオン案内長さを横断する前に、棒や極と衝突すること
によってイオン案内容積から半径方向に放射される。多極イオン案内は、典型的
に、4極、6極、8極など一様な極のセットとともに構成される。奇数の多極イオ
ン案内も記述されるが、商業的な装置では一般に使用されない。作用するＡＣま
たはＲＦ電圧だけで作動する4極、6極および8極は、質量スペクトル計の装置で
の多極イオン案内として構成されている。イオン質量対電荷の選択が必要な場合
、イオン質量対電荷の選択分解能は4極とともに、6極または8極の性能にくらべ
て高く得られる。質量分析計や質量フィルタとして作動する4極イオン案内は、
丸棒とともに、またはさらに理想的な双曲線棒形状とともに構成されている。棒
間隔（ｒ₀）に対し与えられる内側の棒に対して、イオンが中心容積から半径外
方向へ阻止または放逐されることなくうまく多極イオン案内へ入れる有効な受け
入れ領域は、極数の増大とともに増大する。ＲＦ専用モードで作動する、高い数
の極とともに構成される多極イオン案内は、イオン質量対電荷値の、低い数の極
とともに構成される多極イオン案内よりも広い範囲を定常軌道内で転送可能であ
る。異なる数の極を有する多極イオン案内での性能差のために、イオン案内の適
当な選択はそれの用途に大きく関係する。三重4極という用語は、慣例的に、軸
方向に整列しかつ共通の真空ポンピング工程内に位置する、三つの多極イオン案
内の構成を記述すべく使用されている。三重4極内で個々の多極イオン案内組立
体に作用するＲＦとＤＣ電位は、分離したＲＦとＤＣ供給部分から供給される。
”三重4極”の衝突室は、4極、6極または8極イオン案内として構成され、かつ典
型的に、ＲＦ専用モードで作動する。

【００２８】 発明で記述される多極イオン案内は任意数の極とともに構成される。個々の多
極イオン案内の組立体が構成される場合、4極と6極または8極の混合物が最良の
性能に対して好まれる。多極イオン案内棒組立体は、ＲＦ専用モードで作動する
、区分化される、非平行または円錐の棒とともに構成される米国特許第５，８４
７，３８６内にトムソン等によって記述されている。組立体のすべての棒に作用
する単一極性ＤＣとともにＲＦ専用モードで作動するこのような棒材構成は、作
動中、Ｚまたは軸方向に非対称の電界を生成する。この軸方向電界は、与えられ
た用途に対して非区分化棒の平行なセットで得られるものより迅速に、イオン案
内の長さを通してイオンを押すのを助長する。軸方向電界の存在は、多極イオン
案内容積内にあるより高い背景圧力とともに、多極イオン案内を通してイオンを
運動させるのに有用である。軸方向電界の付加は多極イオン案内を通るイオンの
運動を助長するが、軸方向電界を与えるべく構成される棒形状は、質量対電荷の
選択分解能を損ない、かつ製造の複雑さとコストを増大する。円錐または非対称
の棒組立体は、与えられる多極イオン案内組立体に対してＲＦ専用作動を使用す
る、発明のいくつかの実施例において使用される。与えられる実施例の数を制限
すべき努力において、発明は平行な棒または電極イオン案内組立体とともに構成
される多極イオン案内に対して記述される。与えられる多極イオン案内組立体の
内部の軸方向電界は、いくつかの実施例で記述されるように、ＲＦ専用出入口の
極区分を使用して作用する。

【００２９】 単一区分化多極イオン案内組立体は、少なくとも一つの区分が一つの真空ポン
ピング工程から連続して少なくとも一つの隣接する真空ポンピング工程へ延びる
ように構成される。発明の一つの態様において、同じ断面形状を有する個々の多
極イオン案内は、多重イオンが中性ガス衝突に対して生じる、高圧真空ポンピン
グ領域内に位置する多極イオン案内組立体の間で少なくとも一つの連結点ととも
に軸方向整列組立体として構成される。高い背景真空圧力領域内で多重多極イオ
ン案内の作動は、イオン質量対電荷の選択も行われる同じ真空ポンピング工程内
でイオンの衝突誘導性分離（ＣＩＤ）のような分析機能を得るべく効果的に使用
される。大気圧イオン源質量スペクトル計装置内で一つの真空ポンピング工程か
ら連続して別のそれへ延びる区分化または非区分化多極イオン案内は、背景圧力
の広い範囲にわたってイオンを効果的に運搬可能である。多極イオン案内は、イ
オンを大気圧イオン源から、ＴＯＦ、ＦＴＭＳ、4極、三重4極、磁気セクタまた
は三次元イオントラップを含むが、それらに限定はされない質量分析計へ供給で
きる。代替的に、高い真空圧力領域内に位置する多重イオン案内組立体の少なく
とも部分とともに構成される区分化または非区分化多極イオン案内の組立体は、
ＭＳとＭＳ／ＭＳ分析能力を有する質量分析計として直接、作動可能である。

【００３０】 イオントラップモードで作動する多極イオン案内の重要な特徴は、イオンがイ
オン案内組立体または区分の一端から同時に解放される一方、イオンはイオン案
内組立体または個々の区分の反対端に入るということである。この特徴によって
、連続的なイオンビームを受け取る一方、トラップモードで作動する多極イオン
案内は、別のイオン案内、イオン案内区分または解放されるイオン上で質量分析
を行う別の質量分析計へ、イオン案内に位置するイオンのすべてまたは一部を選
択的に解放できる。この方法で、連続的なイオンビームから多極イオン案内に入
るイオンは、不連続な、またはバッチ的な質量分析工程の間に失われない。発明
の一つの好適な実施例は、ＡＰＩ源と、質量対電荷の選択とイオン破砕モードと
で作動する少なくとも二つの4極質量分析計とともに三つの4極イオン案内組立体
と、タイムオブフライト質量分析計とを含むハイブリッドＡＰＩ源4極TOＦ質量
分析計の構成である。このようなハイブリッドＡＰＩ源4極ＴＯＦ質量分析計に
おいて発明によって構成される多重4極イオン案内組立体は、高い感度、高い質
量対電荷分解能および高い質量測定精度とともにＭＳとＭＳ／ＭＳⁿ分析機能の
広範囲の実施を可能にする。発明の以下の説明において、三つの主要な構成が各
構成に対して説明される代替実施例とともに示される。第一実施例は、多重4極
イオン案内タイムオブフライトハイブリッド質量スペクトル計装置の構成である
。上述のようなハイブリッド装置はＴＯＦ質量分析計を含むが、ＦＴＭＳ、磁気
セクタ、三次元イオントラップまたは4極質量分析計は、タイムオブフライト質
量分析計に対して置換され得る。第二実施例は、慣例的な低い真空圧力三重4極
質量分析計に類似のＭＳとＭＳ／ＭＳ分析機能を得るべく高圧真空領域内にある
イオン案内の間で少なくとも一つの連結点とともに個々の4極イオン案内組立体
の構成である。記述される第三実施例は、より高い真空背景圧力内に位置する、
かつ質量対電荷選択モードで作動する4極イオン案内の構成である。第三実施例
は、低い真空圧力で作動する慣例的な単一4極質量分析計に類似のＡＰＩＭＳ質
量分析機能を実施すべく作動する。発明によって構成される、より小寸法の高圧
4極イオン案内は、装置のコストと寸法を減らす一方、性能と分析能力を改良す
ることができる。

【００３１】 発明の好適な実施例を図１に示す。３つの独立した4極イオン案内の直線組立
体８は、４つの真空ポンピング工程ハイブリッドＡＰＩ源多重4極ＴＯＦ質量分
析計内に構成される。図１と２を参照して、多重4極イオン案内組立体８は、共
通の軸５沿いに延びる３つの独立した4極イオン案内組立体６０，６１および６
２を含む。代替的に、4極イオン案内組立体６０，６１および６２は、６、８ま
たはもっと多数の棒や極で構成可能であるが、多極イオン案内を使用して得られ
る、イオン質量対電荷の選択分解能は、極数が増大するにつれて減少する。より
高いイオン質量対電荷選択分解能は、6極（６本のポール）、8極（８本のポール
）または８本より多数の極または奇数本数の極を有するイオン案内とくらべると
、4極（４本のポール）で得られる。結果として、4極は、一般に、質量分析計ま
たは質量フィルタとして使用されている。より広い範囲のｍ／ｚ安定性ウインド
ウとより大きな有効入口受け入れ面積とを有する6極と8極は、4極にくらべると
き、高低圧力の真空領域内でイオンのトラップとともに、かつなしにＲＦ専用モ
ードで作動する衝突室またはイオン移動多極イオン案内として使用される。所与
の好適実施例で示される多極イオン案内は、4極として説明される。しかし、発
明によって構成されかつ作動するいくつかの実施例に対して、４本より多数の極
とともに構成される多極イオン案内は、記述される実施例に構成される4極イオ
ン案内に対して容易に置換可能である。

【００３２】 4極イオン案内組立体６０は、４本の平行電極と、共通中心線５の周りに均等
な間隔の極または棒とを含む。各極は二つの区分を含む。区分１の各電極はスキ
マー２６の角度に適合すべく輪郭形成されるテーパ入口を有する。電力供給モジ
ュール６３は、ＲＦ，ＡＣおよびＤＣ電位を区分化4極６０の両区分の極へ付加
する。4極組立体６０，６１および６２は、各独立した4極組立体の間の連結点７
と１０が高圧真空工程７２内に位置する共通軸５沿いに構成される。真空工程７
１，７２，７３および７４は、典型的に、０．５〜３トール、０．１〜１０ミリ
トール、１〜８×１０^-5トールおよび１〜５×１０^-7トールの圧力にそれぞれ維
持される。イオンは、それらが真空工程７２内で4極６０，６１および６２によ
って定義される容積を横断するとき、何回か、中性背景ガス分子との衝突を経験
する。図１に示される実施例では、静電レンズは独立した4極組立体６０，６１
および６２の間の連結点７と１０に構成されない。縁取り電界効果を避けるため
に、かつ4極組立体の間のイオン伝播を最大にするために、4極イオン案内組立体
６０，６１および６２は、軸方向に整列した各隣接の極とともに同じ半径断面形
状で構成される。さらに、電力供給モジュール６３，６４および６５内に構成さ
れる独立したＲＦ発電機は、同じＲＦ周波数と位相とを軸方向に整列した隣接の
4極電極へ付加するように構成および調整される。隣接の4極棒の間の位相ずれは
、縁取り電界効果を避けるために、０．０５サイクル以下にすべきである。図２
に示される実施例で、一次ＲＦ周波数は、4極６０への共鳴周波数作動点と、電
力供給モジュール６３内のＲＦ電力供給とによって確定する。一次ＲＦ周波数は
、コントローラ８０内へフィードバックされ、かつそれぞれ4極組立体６１と６
２へ電位を付加する供給モジュール６４と６５へ参照発振機周波数として分配さ
れる。調節式のＲＦ位相ずらし器８９と９０は、それぞれ、軸方向整列したイオ
ン案内極が同じＲＦ周波数と作用する位相とを有するように、電力供給モジュー
ル６４と６５からのＲＦ出力の位相を調節する。4極組立体６０，６１を駆動す
るのに必要なＲＦ電力を減らすために、可変容量負荷９２と９３は、4極組立体
６１と６２に対してそれぞれ所望のＲＦ周波数を共鳴誘導および容量負荷と適応
させるように調節される。同じ極性ＤＣは電力供給モジュール６３，６４および
６５によって軸方向に整列した棒へ供給されて、縁取り電界効果を最小にする。
電力供給モジュール６３と６５は，共鳴波形またはセキュラ周波数ＡＣ（図2に
ＳＦとして示す）を4極組立体６０と６２へそれぞれ供給する。電力供給モジュ
ール６３，６４および６５はまた、共通のオフセットＤＣを4極６０，６１およ
び６２の棒へそれぞれ供給する。＋／−ＤＣ，ＳＦとオフセットＤＣ電位は、多
重供給部からの回路をスイッチで切り替えることによって4極棒へ迅速に付加さ
れ、または電圧がディジタルからアナログへの（ＤＡＣ）入力制御によって変化
する。電力供給モジュール６０が供給するオフセットＤＣは、何かの分析機能に
対して迅速に変化する必要がある。これは、多重プレセットの＋／−ＤＣ電力供
給部の間のスイッチ操作によって達成されて、ＤＣ電力供給部へのＤＡＣ入力変
化の定着時間を回避する。作用する＋／−ＤＣで作動するとき、ＤＣオフセット
電位は、対称的な＋と−ＤＣ振幅を付加することによって得られる。多重ＤＣ電
力供給部出力は、以下に述べられる分析機能を得るために、＋／−ＤＣ電力供給
部モジュール６６と６７を通してそれぞれレンズ８３，２６，３３，３４，４１
および４２へ迅速に切り替えられる。

【００３３】 個々の4極イオン案内組立体６０と６２は、独立して、質量対電荷選択とイオ
ン破砕モードで作動して、タイムオブフライト質量分析とともにＭＳ／ＭＳⁿ機
能を得る。区分化イオン案内６０は、同じＲＦ電圧供給６３がＲＦ電圧を区分１
と２へ接続部６８と６９を通してそれぞれ付加するように構成される。区分１と
２の間の連結点６は、隣接する軸方向整列の極の間にある程度の容量結合を許容
すべく構成される。区分１へのＲＦ電位はこの容量結合を通して供給されるか、
または電力供給部モジュール６３から直接供給される。区分化イオン案内６０の
区分１と２へ作用する、異なるＤＣオフセット電位は、区分化多極イオン案内６
０を通るイオン運動を方向付けるか、または区分１または２または両方の内部で
イオンをトラップする。4極組立体６０の区分１は典型的にＲＦ専用モードで作
動して、4極６０の区分２が質量対電荷選択またはイオン破砕モードで作動する
とき、イオンの入る区分２に対して縁取り電界効果を最小にする。それぞれ4極
組立体６０と６１および６１と６２の間の連結点７と１０が発明によって構成さ
れて、容量結合または独立して作動する4極組立体６０と６１に作用する共鳴周
波数波形を最小化する。作用する共鳴波形への建設的または破壊的な干渉は、イ
オン質量対電荷の選択と破砕作業中、4極組立体６０と６２の間の容量結合を最
小化することによって回避される。独立的なＲＦとＤＣ電力供給部６４とともに
4極組立体６１は、4極組立体６０と６２の間の容量結合を防止するか、または最
小にする一方、多重4極組立体軸５沿いにイオン移動効率を最小にする。代替的
に図5に示されるように、4極組立体６１は、4極組立体６０と６２を電気絶縁す
べく作用するＤＣとともに中心線5上に心出しされる開口を含む単一平坦電極と
して構成される。図１に示されるような好適な実施例は、軸方向に整列した極と
ともに4極組立体６０と６２と同じ半径断面を有する4極組立体６１の構成を含む
。

【００３４】 理想的な4極イオン案内において、極の形状は双曲線であるが、一般には製造
の容易さのために丸棒が使用される。丸棒１０４，１０５，１０６および１０７
とともに4極の断面が図１３に示される。同じＲＦ，ＳＦおよびＤＣ電位が、反
対極セット（１０４，１０６および１０５，１０７）へほとんどの4極作動モー
ドのために作用する。隣接する極は同じ一次ＲＦ周波数と振幅を有するが、１８
０°の異なる位相差を有する。オフセットまたは共通のＤＣ電位がマイナスされ
るとき、一般に、隣接する極の振幅は同じであるが、作用する極性ＤＣ電位は反
対である。一次ＲＦ電位に加えて、多重共鳴周波数ＡＣ波形電圧が4極棒へ付加
されて、イオン質量対電荷の選択とイオン破砕機能を得る。共通のＤＣオフセッ
トもすべての棒１０４，１０５，１０６および１０７へ作用する。一次ＲＦ、反
対の＋／−ＤＣ、共通のＤＣおよび共鳴周波数ＡＣ電位は、同時に、または個別
に区分化される4極イオン案内の極へ付加されて、分析機能の範囲を得る。区分
化イオン案内組立体において、各棒または極の各区分は電気的に絶縁されて、異
なる振幅ＲＦ、ＳＦおよび区分化イオン案内組立体の各区分へ作用する ＋／−
ＤＣを可能にする。図1において、連結点６，７および１０は電気的絶縁を与え
るべく構成される一方、棒によって境界付けられる領域の内部で電界をゆがめる
何らかの空間電荷オフセットを最小にする。4極組立体６０と６１および６１と
６２の間で連結点６，７および１０もそれぞれＲＦ電界ひずみを最小にすべく構
成されて、多重イオン案内組立体８内で個々の4極イオン案内６０，６１および
６２の間の安定的なイオン伝播効率を最大にする。

【００３５】 図1に示される実施例で、区分化4極組立体６０、4極組立体６１および多重真
空工程4極組立体６２の入口端は、作動背景圧力が１×１０^-4トールより大きい
第二真空ポンピング工程７２内に位置する。典型的に、１〜１０ミリトール範囲
内に維持される１×１０^-4トールより大きい背景圧力で多重4極組立体長さを横
断するイオンは、中性背景ガスとの衝突に遭遇する。多重4極イオン案内組立体
８の一つ以上の4極組立体は、質量対電荷の選択モードで作動する。質量対電荷
の選択は、ＲＦとＤＣ電位の組み合わせを付加することによって得られ、希望し
ないイオンｍ／ｚ値を阻止すべく個々の共鳴周波数を十分な振幅で付加する。真
空工程７２の高圧領域内に位置する多重4極案内組立体８のそれらの部分はまた
、イオン移動、イオントラップおよび衝突誘導分離破砕モードならびにｍ／ｚ選
択モードにおいて、またはこれら個々の作動モードの何かの組み合わせで作動す
べく構成される。ＡＰＩＭＳシステム内の高い背景圧力において、多極イオン案
内部分を作動させることは、米国特許第５，６５２，４２７と４，９６３，７３
６に説明されるように、イオン伝播効率を改善する。質量対電荷フィルタまたは
質量対電荷選択作動モードにおいて、イオンが単一通過または多重通過イオント
ラップモードで多極イオン案内長さを横断するにつれて、イオンは、ゆっくりと
、選択されるイオンｍ／ｚ軌道の下方で半径および軸方向に背景ガスと衝突する
。多極イオン案内内で増大した時間を費やすイオンは、増大した数のＲＦサイク
ルにさらされる。この方法で、ゆっくりした背景圧力衝突のない単一通過の無ト
ラップモードでの、多数の慣例的な作動方法とともに4極質量分析計を使用して
得られるよりも高いｍ／ｚ選択分解能が、より短い多極イオン案内長さに対して
得られる。高圧背景ガス内の質量選択モードにおいて多極イオン案内を作動させ
ることは、真空ポンピング速さ要件の減少とともにより小型の質量分析計装置の
構成を可能にする。小型の多極イオン案内構成はＲＦ電力供給装置のコストを低
減し、かつより高い圧力作動は真空装置のコストを減らす。区分化多極イオン案
内とともに構成される装置は、より高い背景圧力でイオン質量対電荷選択とイオ
ン破砕機能を実施する一方、発生するイオン集団を低真空圧力領域内へ高いイオ
ン伝播効率で供給可能にする。

【００３６】 図1に示す電気スプレープローブ１５は、２５ｎｌ／ｍｉｎ以下から１ｍｌ／
ｍｉｎ以上にわたる、プローブ先端１６への溶液流量に適応すべく構成される。
代替的に、図1に示すＡＰＩＭＳ実施例は、大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）源
、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源、グロー放電（ＧＤ）源、大気圧（ＭＡＬＤＩ
）源または他の大気圧イオン源形式とともに構成される。ＡＰＩ源は、米国特許
出願０８／（ ）に説明されるように、一つの源内で多重プローブまたは異
なるプローブの組み合わせとともに構成される。化学イオン化（ＣＩ）、電子イ
オン化（ＥＩ）、高速原子衝撃（ＦＡＢ）、流動化ＦＡＢ、レーザ脱離（ＬＤ）
、マトリックス関連レーザ脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ）、熱スプレー（ＴＳ）お
よび粒子ビーム（ＰＢ）を含むが、それらに制限されない真空または部分真空で
作動するイオン源も、図1に示すハイブリッド質量分析計装置とともに構成され
る。試料保持液は各種の液体供給装置を使用してＥＳプローブ１５内へ導入され
る。液体供給装置は、自動噴射器を付きの、またはそれなしの液体ポンプ、液体
クロマトグラフィーまたは毛細管電気泳動のような分離装置、注射器ポンプ、圧
力容器、重力供給容器または溶液タンクを含むが、それらに制限されない。ES源
１２は、円筒電極１７、端板電極１８および毛細管入口電極１９へ電位を付加す
ることによって作動する。反対流乾燥ガス２１は、ヒータ２０を通り、端板突起
片２４の穴２２を通って、かつES源チャンバ内へ流れるように方向付けられる。
誘電体毛細管２３を通る穴またはチャンネル５７は、入口穴１３と出口穴１４と
を含む。誘電体毛細管２３を通って真空内へ泳動するイオンの電位は、米国特許
第４，５４２，２９３に説明されるように、接地に相対的に電位をそこで変化さ
せる。イオンは、それぞれ、出入り口電極電位にほぼ相当する位置エネルギで誘
電体毛細管を出入りする。誘電体毛細管２３の使用は、作業中、異なる電位を毛
細管の出入り口端に付加可能にする。これは、真空領域からＡＰＩ源を物理的に
も静電的にも効果的に切り離して、両領域の独立的な最良化調整を可能にする。
正イオンをつくるために、負のキロボルト電位が、円筒電極１７、付着した電極
突起片２４とともに端板電極１８および毛細管入口電極１９へ作用する。ＥＳプ
ローブ１５は、作業中、接地電位にとどまる。負イオンをつくるために、電極１
７、１８および１９は、接地電位にとどまるＥＳプローブ１５とともに逆にされ
る。代替的に、ノズルまたは伝導性（金属）毛細管が穴として真空内へ使用され
ると、キロボルト電位が作業中、円筒電極１７、端板電極１８および電極１９へ
作用する低電位とともに、ＥＳプローブ１５へ作用する。伝導性の穴または毛細
管によって、入り口と出口の電位は等しいから、ＡＰＩ源電位は真空領域電位か
らもはや切り離されない。熱せられる毛細管は、反対流乾燥ガスとともに、また
はそれなしに使用される真空内への穴として構成される。毛細管出口ヒータ２５
は誘電体毛細管２３とともに構成されて、毛細管２３の出口を独立的に加熱する
。

【００３７】 ＥＳ源１２内への要素に作用する適当な電位とともに、電気スプレーで帯電し
た小滴は、ＥＳプローブ先端１６へ供給される溶液からつくられる。ＥＳプロー
ブ先端１６を出る溶液からの電気スプレー帯電小滴は、ＥＳプローブ１５および
ＥＳチャンバ電極１７，１８および１９へ作用する相対電位によって形成される
電界によって反対流乾燥ガス２１に対して追いやられる。噴霧ガス４８は試料導
入の第一薄層管を包囲する第二薄層管を通して付加されて、帯電液小滴の形成に
おける電気スプレー工程を助ける。小滴の蒸発につれて、イオンが形成され、か
つこれらのイオン部分は毛細管穴５７を通って真空内へ泳動する。真空隔壁５３
は誘電体毛細管２３とともに真空シールを含む。熱せらた毛細管がヒータ２５と
ともに真空内への穴として反対流乾燥ガスとともに、またはそれなしに構成され
ると、帯電小滴の蒸発とイオンの生成は、帯電小滴が第一真空ポンピング工程７
１へ向けて毛細管２３の長さを横断するにつれて、毛細管穴５７内で起きる。中
立背景ガスは、それが毛細管出口穴１４から真空内へ膨張し、かつ膨張中、多重
衝突を通してイオンを泳動させるとき、超音速噴射を形成する。、第一真空工程
７１ヘ入るイオン部分は、穴２７を通して、かつ第ニ真空工程７２内へ向けられ
る。

【００３８】 図１に示すハイブリッド4極ＴＯＦ質量分析計は四つの真空ポンピング工程と
ともに構成されて、作業中、関係のあるイオンがＡＰＩ源から各真空工程を通っ
て横断するとき、背景中性ガスを取り去る。ＡＰＩ／ＭＳ装置のコストと寸法は
、それが多重真空ポンピング工程とともに構成されると、減少し、かつ各工程に
必要なポンピング速さは最小になる。典型的に、３ないし４の、かつ場合によっ
ては４以上の真空ポンピング工程が、ＡＰＩ／ＭＳ装置で使用される。中間工程
ターボ分子真空ポンプの発達とともに、３工程（および４工程でも）真空装置は
、各工程で充分な背景圧力を得るために、一つのロータリーと、一つか二つのタ
ーボ分子ポンプとを必要とするだけである。ＡＣまたはＲＦ専用モードで作動す
る多極イオン案内はＡＰＩ／ＭＳ装置内に構成されて、イオンを第二および／ま
たは第三真空ポンピング工程７２と７３を通してそれぞれ運搬する。図１に示す
四つの真空ポンピング工程実施例において、ロータリー真空ポンプはポンピング
ポート２８を通して第一真空工程７１を排気すべく使用され、かつ背景圧力は第
一真空工程７１内に維持され、典型的に、０．２と３トールの間に維持される。
スキマー２６は真空隔壁５２の部分を形成して、第一と第二真空ポンピング工程
７１と７２を分割する。第二真空工程７２内の背景圧力は、典型的に、真空ポン
ピングポート２９を通して第二真空工程７２内で使用されるスキマー穴２７の寸
法とポンピング速度とに依存して１０^-4から２×１０^-1トールまでの範囲内にあ
.る。

【００３９】 スキマー穴２７を通して第二真空工程７２に入るイオンは、区分化4極イオン
案内組立体６０に入り、ここで4極棒に作用する電界によって半径方向にトラッ
プされる。区分化4極組立体６０の区分１の入口領域９内の、局部的に高い圧力
は、それらが4極ＲＦ縁取り電界を通過するとき、イオン軌道を減衰する。この
局部的に高い圧力領域９内のイオン軌道を減衰する衝突は、4極組立体６０に入
るイオンへ高いトラップ効率をもたらす。作動安定性ウインドウの内部にくるイ
オンｍ／ｚ値は、4極組立体６０の棒によって記述される内部容積の内部で半径
方向に閉じ込められたままである。4極区分１の棒に作用する電位が定義する安
定性ウインドウの内部にくるイオンの軌道は中心線５へ向けて減衰する一方、区
分１の長さを横断する。区分１内の軌道へ減衰されるイオン軌道は、適当な相対
的バイアス電圧を区分１と２の間に付加するとき、4極組立体６０の区分２へ効
果的に移動する。多数の用途に対して、4極組立体６０の区分１はＲＦ専用モー
ドで作動する。同様に、適当な相対的なバイアスまたはオフセット電位が4極組
立体６０の区分２の棒と、4極６１と６２の棒３と４との間にそれぞれ作用する
とき、4極６０の区分２を横断するイオンは4極組立体６２内へ4極６１を通過す
ることができる。イオンは第三真空ポンピング工程内へ通る一方、4極組立体６
２の長さを横断する。4極組立体６２の各棒４は真空隔壁３２を通過するが、そ
れから電気的に絶縁される。第三真空工程７３は真空ポンピングポート３０を通
して排気される。イオンは、出口端１１で多重4極組立体８を出て、タイムオブ
フライト質量分析計４０の直交パルス化領域３７内へ、静電レンズ３３，３４お
よび３５を通過する。レンズ３３は、第三と第四真空ポンピング工程７３と７４
の間で真空隔壁３６の一部分として構成される。

【００４０】 タイムオブフライト質量分析計４０は第四真空工程７４で構成され、かつこの
真空工程はポンピングポート３１を通して排気される。第四真空工程７４は、典
型的に、低い１０^-6ないし低い１０^-7トールの真空圧力領域内に維持される。Ｔ
ＯＦパルス化領域３７は静電レンズ４１と４２によって境界付けられる。多重4
極組立体８から出るイオンは、ＴＯＦパルス化領域３７内へ運動する。パルス化
領域３７を横断するイオンはＴＯＦ浮遊領域５８内へパルス化されるか、または
パルス化領域３７を通してレンズ５４内の穴５５を通過し続ける。レンズ５４、
電子増倍検出器３８、変換ダイノード３９およびファラディーカップ５６へ適当
な電圧を付加することによって、穴５５を通過するイオンは変換ダイノード３９
に衝突するように向かうか、またはファラディーカップ５６上に集合する。イオ
ン衝撃後、変換ダイノード３９から解放される二次電子または光子は電子増倍検
出器３８によって検出される。図1に示すハイブリッド質量分析計実施例で、Ｔ
ＯＦパルス化領域３７に入るイオンは、ＴＯＦ質量分析され、電子増倍検出器３
８によって検出されるか、またはファラディーカップ５６で検出される。イオン
は、レンズ４１、４２および４３がほぼ同じ電位に設定されるとき、ＴＯＦパル
ス化領域３７に入る。図1に示すＴＯＦ構成において、ＴＯＦ浮遊領域５８は、
適当な電圧をレンズ６０へ付加するとき、キロボルト電位に維持される。ＴＯＦ
作動中、負電圧が正極性イオンに対してレンズ６０へ付加され、かつ正電圧が負
極性イオンに対してレンズ６０へ作用する。キロボルト電位に維持されるＴＯＦ
浮遊領域５８によって、接地周辺の電圧値は、パルスがパルス化領域３７へ入る
とき、パルス化レンズ４１、４２および４３へ作用する。正イオンは、パルス化
レンズ４１の電位を一定の正電圧へ上げ、４２をその正電圧のほぼ半分に上げ、
かつ接地電位をレンズ４３へ付加することによって、ＴＯＦ浮遊領域５８内へ加
速またはパルス化される。正イオンはパルス化領域３７から外へ、かつＴＯＦ浮
遊領域５８の入口領域４９内へ加速される。浮遊領域５８を横断するイオンの速
度は、イオンが入口点５１でイオン反射体５０に入るまで、一定のままである。
イオン反射体５０に入るイオンは、最初減速してから再加速され、点４５で始ま
り、点４５で反射体５０を出る。逆方向にＴＯＦ浮遊領域を横断するイオンは、
点４６から、それらを検出する検出器４７の表面上へ加速される。負イオンはパ
ルス化領域３７からパルス化され、かつ似た方法で電圧極性を逆にすることによ
って検出器４７の表面ヘ向く。検出されているイオンの最高ｍ／ｚ値の飛行時間
によって制限されて、イオンは、典型的に、２０，０００回／秒までのパルス化
速度で、パルス化領域３７からパルス化される。ＴＯＦパルス当たりの、発生す
る個々の質量スペクトルは、コンピュータ内のディスクへ保存される合計質量ス
ペクトルをつくるべく合算される。１００回／秒以上の合計スペクトルをディス
クへ保存可能なＴＯＦ質量分析計が開発されている。検出器４７が発生する信号
は、アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器または時間・ディジタル変換器（Ｔ
ＤＣ）を使用してデータ取得システムで記録される。タイムオブフライト質量分
析計４０は、パルス化領域３７を横断するイオンの全ｍ／ｚ値の充分な質量スペ
クトルを検出する能力を有する。浮遊領域５８内へイオンの直交パルスで始まる
ＴＯＦ質量分析工程は、パルス化領域３７に入る発生イオン集団に先行して多重
4極組立体８内で起きる、何らかのトラップ、非トラップ、質量選択またはイオ
ン破砕工程から切り離される。ＴＯＦ質量分析計４０は、多重4極組立体８内で
行われる、イオン質量対電荷選択またはイオン破砕工程から独立的な、迅速なス
ペクトル取得速度とともに、最大の分解能と感度で充分な質量スペクトルを取得
できる。

【００４１】 パルス化領域３７に供給されるイオン集団を最小のエネルギ軸方向成分で合焦
すると、分析機能の範囲が、パルス化領域３７の上流にＴＯＦ質量分析計４０の
最良の調整を変更せずに得られる。図1に示すハイブリッド質量分析計の実施例
は、多数の異なるイオン質量対電荷選択とイオン破砕技術を使用して、各種のＭ
ＳとＭＳ／ＭＳⁿ実験を実施可能なように構成される。ｍ／ｚ選択と、イオン破
砕と、質量分析と、のいくつかの組み合わせは、図1に示す実施例を使用して連
続または同時に行うことができる。少なくとも五つの、以下の個々の技術が、衝
突で誘導される分離イオン破砕を行うべく使用される。

【００４２】 1． スキマー領域へ毛細管内の高圧ガスによるＤＣイオン加速。 2． イオントラップとともに、またはなしに4極イオン案内６０または６２内
で単一または多重イオン共鳴周波数励起破砕。 3． イオントラップとともに、またはなしに一つの4極からもう一つへ、また
は一つの4極区分からもう一つへ多重4極組立体８内で軸方向にＤＣイオン加速。 4． 出口レンズ３３と３４へ作用する電位をスイッチ切り換えすることによ
って、多重4極組立体８内へ高エネルギの逆ＤＣイオン加速、または 5． ＣＩＤ破砕が起きるまで、イオントラップ中、4極案内６０または６２の
過充填。

【００４３】 これらのイオンＣＩＤ破砕技術のそれぞれは、個別に、または組み合わせて、
多重4極組立体８内で使用される。

【００４４】 少なくとも四つの、個々の単一または多重の、イオン質量対電荷値の選択技術
が、以下の四つを含む、多重4極組立体８とともに使用される。

【００４５】 １． 与えられる4極組立体または区分化4極組立体の区分内でトラップととも
に、または なしに、希望されない質量対電荷値の共鳴周波数を阻止すること。 ２． 4極組立体または区分化4極組立体の区分の棒へ、ＡＣと＋／−ＤＣ電位
を付加して、トラップとともに、またはなしにイオン質量対電荷選択を得ること
。 ３． ＲＦ振幅または周波数を走査して、トラップとともに、またはなしに4
極組立体または区分化4極組立体の区分から、希望されない、イオン質量対電荷
値を除去すること。 ４． 米国特許第５，６８９，１１１に記述されるように、ＴＯＦパルス化領
域３７内へのトラップされるイオンの解放を制御すること。

【００４６】 上に示した質量対電荷選択記述は、それぞれ個々に、または組み合わせて、図
１に示すハイブリッド4極ＴＯＦ内で使用される。ｍ／z選択と破砕技術の組み合
わせは、与えられる分析用途に対して性能を最良にすべく作動可能である。最良
のＭＳまたはＭＳ／ＭＳⁿを得るために組み合わせ技術のいくつかの例を以下に
与える。

【００４７】 質量対電荷選択またはイオン破砕は、イオントラップとともに、4極イオン案
内において実施される。イオントラップとともに質量対電荷選択は、一次イオン
ビーム内のイオンが、イオン質量対電荷選択またはイオンＣＩＤ破砕が行われる
4極に入ることを阻止しつつ、または阻止せずに行われる。電気スプレー源１２
は連続イオンビームを真空内へ供給する。多重4極組立体８内のイオンのトラッ
プと解放によって、ＥＳ源１２からの連続イオンビームは、米国特許第５，６８
９，１１１に記述されるように、ＴＯＦパルス化領域３７内へ、非常に高い使用
率とともにパルス化イオンビームに効果的に変換される。多重4極組立体８は、
個々の4極または区分化4極の区分が、トラップまたは非トラップモードで選択的
に作動する非トラップまたはトラップモードで作動可能である。区分化イオン案
内作動モードの特別な例を、イオントラップとともに、およびなしに、ＭＳ，Ｍ
Ｓ／ＭＳとＭＳ／ＭＳⁿ分析機能を得る手段として以下に説明する。最も簡単な
場合、多重4極組立体８は、同じＡＣとＤＣ電位を4極組立体６０、６１および６
２の全区分へ付加することによって区分化イオン案内として効果的に作動可能で
ある。単一4極ＭＳとＭＳ／ＭＳⁿＴＯＦ作動シーケンスは米国特許出願０８／６
９４，５４２に記述され、かつここで参照文献によって包含される。イオン質量
対電荷選択とイオン破砕モードで作動する多重4極を使用する分析シーケンスを
、以下に説明する。

【００４８】 イオン破砕とともに、かつなしにＭＳ実験が多数の分析変種とともに行われる
。イオン質量対電荷の特別な範囲が関係するとき、多重4極イオン案内組立体８
内の、一つ以上の4極イオン案内がｍ／ｚ選択モードで作動できる。4極組立体６
０または６２を使用する質量対電荷選択の作動は、イオントラップまたは単一通
過非トラップモードで行われる。ＴＯＦパルス化領域３７に入るイオンのｍ／ｚ
電荷範囲を狭くすることは、使用率とＴＯＦ装置の性能を改善する。パルス的に
、ＴＯＦ浮遊領域５８内への質量対電荷値イオンの範囲を減らすことは、非トラ
ップイオン案内作業でのＴＯＦパルス速度と使用率とを増大させる。広範囲のイ
オンｍ／ｚ値がＴＯＦ浮遊領域５８内へパルス化されるとき、パルス速度は最も
重いイオンｍ／ｚの飛行時間によって制限される。次のＴＯＦパルスが発生して
から、先行パルスからの全イオンが検出器１７に衝突するとき、先行パルスから
のイオンは、後続パルスの取得中に到達して、取得される質量スペクトル内に信
号ノズルをもたらす。ＴＯＦ浮遊領域５８に入るイオンｍ／ｚの範囲を制限する
ことは、最大ＴＯＦ速度の設定を可能にする一方、隣接パルスからの化学的ノイ
ズ寄与を除去する。希望されないイオンｍ／ｚ値がＴＯＦ浮遊領域５８に入るの
を阻止することは、関係あるそれらイオンｍ／ｚ値へのより効果的な検出器応答
を可能にする。イオンが多チャンネル板（ＭＣＰ）のチャンネルを衝撃するとき
、そのチャンネルは、電荷減少を取り返すために一定の回復時間を必要とする。
電荷減少取り返し時間は１ミリ秒程度であり、その間にこのチャンネル上に衝突
するイオンは検出されないか、または二次電子収量が減少する。例えば、低いｍ
／ｚ値を有する強い溶剤ピーク信号からのイオンの到達は、特別な分析実験に無
関係であるが、同じパルス内で高いｍ／ｚ値の到達に先行するＴＯＦ各パルス内
で重要な数の検出器チャンネルを弱める。検出器上に溶剤ピークｍ／ｚイオンの
衝突は後続の到達イオンからの信号を不完全にする。与えられる用途に対して分
析に関係のあるそれらのｍ／ｚ値にのみ飛行管浮遊領域５６内へパルス化される
イオン集団を制限すべくＴＯＦパルス化に先行して多極イオン案内からの、希望
されないｍ／ｚ値イオンを半径方向に放射することは、ＴＯＦ感度、検出器応答
での整合性の改善に役立ち、かつ検出器の寿命を向上させる。

【００４９】 非トラップまたはトラップの質量対電荷選択は、4極組立体６０と６２内で行
われる。ＴＯＦパルス化領域３７に入るイオンのｍ／ｚを３００から５００ｍ／
ｚまでの範囲に制限することが望ましい例を考慮する。これは、以下の例に記述
される多数の方法によって得られる。 １． 区分化4極組立体６０は、適当なＲＦと＋／−ＤＣを区分２の極へ付加
することによって３００ｍ／ｚの低い質量カットオフとともに作動する。4極組
立体６１は非トラップＲＦ専用モードで作動し、かつ4極組立体６２は５００ｍ
／ｚの高い質量カットオフとともにトラップモードで作動する。4極組立体６２
内での、高い質量対電荷のカットオフ作動は、多極共鳴周波数イオン放射ととも
に4極棒４へ付加することによって得られる一方、適当なＲＦと＋／−ＤＣ振幅
を付加することによってｍ／ｚ値のためのｍ／ｚ安定性ウインドウを５００ｍ／
ｚ以下に保持する。イオンはトラップされる4極組立体６２であり、かつ出口端
１１から外へイオンをゲート制御することによってＴＯＦパルス化領域３７内へ
解放される。レンズ３３に作用する電位は4極組立体６２内のイオンをトラップ
すべき電位に切り替えられ、かつイオンを解放すべき低い電位に切り替えられる
。代替的に、レンズ３３と３４の両方に個々の高低電位の切り替えによる、また
は4極組立体６２オフセット電圧値の切り替えによる組み合わせが、それぞれ4極
組立体６２からのイオンをトラップし、かつ解放するために使用される。このよ
うなイオントラップと解放の技術は、米国特許第５，６８９，１１１に記述され
る。4極組立体６２内にトラップされるイオンは、適当な相対的オフセット電位
を4極組立体６１の極３と4極組立体６０の区分２の極へ付加することによって4
極組立体６０内に戻ることを阻止される。この方法で、５００以上と３００以下
の、質量対電荷値を有する多極4極イオン案内組立体６０を通過するイオンは、
ＴＯＦパルス化領域３７に入る前に阻止される。 ２． 区分化4極組立体６０の区分1は、非トラップＲＦ専用モードで作動して
、区分２内へのイオン伝播を最大にする。ＲＦと＋／−ＤＣ振幅値は、質量対電
荷値を３００と５００の間の範囲内のイオンを通すべく区分２の極へ作用する。
4極イオン案内組立体６２はＲＦ専用のトラップおよび解放モードで作動し、こ
こで、イオンゲート解放とＴＯＦパルス遅延のタイミングは、１０，０００Ｈｚ
の速度でパルス作動するＴＯＦ浮遊領域５８内へ３００から５００までの範囲の
パルスｍ／ｚ値に設定される。4極組立体６０の区分1と２の棒、4極組立体６１
の棒３および4極組立体６２の棒４上に作用する個々のＤＣオフセット電位は、
多重多極組立体８の入口領域９から4極組立体６２へのイオンの伝播を許容すべ
く設定される。各区分と4極連結点を横断するＤＣオフセット電位差は、イオン
が一つの区分または4極から後続区分または4極組立体内へ加速されるとき、ＤＣ
加速ＣＩＤ破砕を回避するため充分低く設定される。 ３． 区分化4極組立体６０の区分1は、非トラップＲＦ専用モードで作動して
、区分２内へのイオン伝播を最大にする。共鳴励起周波数範囲は区分２の棒に作
用するＲＦ電位へ付加されて、ｍ／ｚ５００以上とｍ／ｚ３００以下のイオンを
阻止する。区分４は１０，０００Ｈｚの速度でパルス作動する専用のトラップと
解放モードで作動する。各区分または4極連結点を横断するＤＣオフセット電位
差は、イオンのＤＣ加速ＣＩＤ破砕を生じることなく、多重4極組立体８を通し
て前進方向にイオンを動かすべく設定される。

【００５０】 多重4極８の作動の他の組み合わせは、ＴＯＦ浮遊領域５８内へ供給される選
択された質量対電荷値を得るべく実施される。分析の目的に基づいて、各多重イ
オン案内区分でのｍ／ｚ選択または破砕の選択は、とくに、伝播効率に関して性
能を最大にすべく行われるべきである。4極内で質量選択を得るべくＲＦと＋／
−ＤＣの付加は有効な入口イオン受け入れ開口を減らして、関係のあるイオン質
量対電荷値へのイオン伝播効率を大きく減少させる。質量対電荷選択が希望され
ないイオンの共鳴周波数励起放射とともに得られるとき、4極は、有効な入口イ
オン受け入れ面積または開口が減らないように本質的にＲＦ専用で作動する。希
望されないイオンの共鳴周波数励起放射とともに質量対電荷選択もまた、選択さ
れるイオンｍ／ｚ値の間にくるイオンｍ／ｚ値を放射する分離多重イオンｍ／ｚ
値の選択を許容する。もしも狭いイオンｍ／ｚ値、例えば、上に与えられる２０
０ｍ／ｚの範囲よりむしろ、ＭＳ／ＭＳ実験に対して１質量対電荷単位幅が希望
されるなら、最高の伝播効率を与えるｍ／ｚ選択技術が選択される。より高い分
解能ｍ／ｚを選択すべく、共鳴周波数励起放射、またはトラップとともにＲＦと
ＤＣｍ／ｚ選択技術の組み合わせが、一様に、または組み合わせて、個々の4極
組立体６０，６１および６２または4極組立体６０の単一または多重区分に作用
する。イオン質量対電荷選択中のイオントラップは、与えられる区分または4極
内のイオン集団に、より多数のＲＦサイクルを与えて、隣接する区分へ解放し、
質量対電荷選択の分解能を効果的に増大させる。第二真空工程内で背景中性ガス
圧力とのイオン衝突は、イオン案内安定性ウインドウ内にくるそれらのイオンに
対して多重4極８内で安定的なイオン軌道の維持に役立つ。与えられる区分また
は4極組立体内のイオントラップは、イオンの存在内で4極容積から中性ガス衝突
へ放射されるべく、極または各区分または4極組立体に作用する電圧によって確
定される、安定性ウインドウの外側にくるイオンへの時間を与える。4極組立体
６２の出口端は中性衝突へのイオンが最小化するか、または除去される低圧領域
内にある。4極組立体６２の、この低圧部分内での衝突減衰効果の不足によって
、安定性領域にこないイオンｍ／ｚ値は、イオン案内容積からより迅速に放射さ
れる。

【００５１】 異なるＲＦ周波数は多重4極イオン案内８の各区分または4極組立体の棒に作用
するが、同じＲＦ周波数と位相を4極組立体６０，６１および６２へ付加するこ
とは、区分または4極組立体の間でイオンの横断が経験する縁取り電界効果を最
小にし、かつ一つの区分または4極から次のそれへのイオン移動効率を最大にす
る。しかし、区分ＲＦ振幅は、各区分または4極組立体に対して異なる値に設定
されて、一つの4極組立体から次のそれへ異なる分析機能を行う。各4極組立体６
０，６１および６２の少なくとも一部分は、各4極組立体が、個々に、または連
結して、質量対電荷および／またはＣＩＤよりイオン破砕を行えるように、高い
背景真空圧力の領域内に位置する。電子的コストは、多重4極組立体８内の各4極
組立体に作用するＲＦ電位が単一のＲＦ電力供給部から供給されるとき、減少す
る。しかし、単一ＲＦ電力供給部は、図1に示すハイブリッドＴＯＦへの分析能
力の範囲を減少する。装置コストと装置性能の間の妥協条件は、個々の分析用途
の要求に基づいて決定される。大抵の分析能力を有する装置では、多重4極組立
体８の各4極組立体６０，６１および６２の極のセットは、個々の、かつ独立し
て制御される＋／−ＤＣ，ＲＦおよびセキュラまたは共鳴周波数供給部へ図２に
示すように接続される。分析機能の範囲は、ＲＦ周波数、振幅、オフセットＤＣ
振幅、＋／−ＤＣ振幅および共鳴周波数振幅と周波数スペクトルを独立的に制御
することによって得られる。図２の電力供給ユニット６３，６４および６５にお
いて独立波形発電機から供給される共鳴波形の振幅と周波数成分は、4極６０，
６１および６２の極へ、簡単または複雑なＡＣ波形を付加すべく使用される。セ
キュラ周波数波形の付加セットは、同時または連続的な、質量対電荷選択の範囲
および／またはＣＩＤ破砕分析機能を得るべく作用する。最小的には、各4極イ
オン案内組立体の各区分は、ＤＣオフセット値を、分析シーケンス中、各4極組
立体の与えられる区分に対して迅速に切り換える、独立的なＤＣオフセット電力
供給部を有する。

【００５２】 検出器５５とともに変換ダイノード３９は、パルス化領域３７を横断する、か
つＴＯＦ浮遊領域５８内へパルス化されないイオンを検出すべく構成される。多
重4極組立体８の4極組立体６０または4極組立体６２の区分２は、検出器３８が
検出するイオンとともに、非トラップの、質量対電荷選択走査モードで作動する
。代替的に、イオンは、質量対電荷が4極６２を走査する間に、4極組立体６０内
で共鳴周波数励起とともに破砕される。多重4極組立体８は、4極組立体６０内で
イオン質量対電荷値を選択し、選択された質量対電荷を4極６１内へＤＣ加速し
、走査するＣＩＤ破砕および質量対電荷をもたらすべく充分なエネルギで4極６
２をＲＦ専用モードで作動させ、かつ破砕イオンピークを検出器３８で検出する
ことによって三重4極モード的に作動可能である。区分を出るイオンは、ＴＯＦ
パルス化領域３７と、レンズ５４の開口部５５とを通って検出器３８上で検出さ
れる。代替的にイオンは、ファラディーカップ５６を使用して検出される。4極
組立体６２を出てくるイオンから十分な質量スペクトルを発生すべくＴＯＦの使
用は、多重4極イオン案内組立体８の4極６２の、質量対電荷走査を利用する分析
技術とくらべて、より高い分析使用率を与える。

【００５３】 多重4極組立体８内に構成される4極組立体６０，６１および６２は、個々に、
または連結して、トラップと非トラップの両モードにおいて、ＤＣ加速破砕、共
鳴周波数励起ＣＩＤ、ＲＦと＋／−ＤＣとともに破砕と質量対電荷選択および希
望されないイオンの共鳴周波数放射とともに作動する。最良の4極形状、分割、
ガス圧力と成分、ＲＦと＋／−ＤＣ振幅および付加セキュラ周波数およびＲＦと
＋／−ＤＣとＳＦ電位付加のタイミングは、上述の各分析機能に対して同じでは
なく、かつ関係する質量対電荷値イオンとともに変化する。最良化を必要とする
個々の変数と作動条件は、以下のものに限定されない。 1． 4極の形状 移動すべきイオンへの共鳴周波数励起の質量対電荷選択において4極イオン容
積から放射される前に、棒間隔（ r 0）に対して比較的小さい棒はより短い距離
を与える。より小さいr 0はまた、多重真空工程イオン案内によってより小さい
中性ガスコンダクタンスを許容する。逆に、棒間隔に対して比較的小さい棒は4
極トラップ容積を非常に減じて、トラップモードでの空間電荷効果をより迅速に
増大させる。非双曲線的な4極棒は、正弦波的電位を付加するとき、4極イオン案
内容積内で非4極または高次の（6極、8極等の電界成分）電界を創り出す。性能
を改善すべく、より高い多極電界の付加は三次元のイオントラップ構造と作動に
おいて広く実施されている。各4極区分または組立体長さは、単一通過モードで
イオンを曝露するＲＦサイクルの数に影響をおよぼす。 ２． 中性ガス成分 ＤＣ加速ＣＩＤ破砕では比較的重い中性ガスが好まれて、与えられるイオン加
速エネルギへのイオン破砕効率を改善する。共鳴周波数励起ＣＩＤイオン破砕で
は比較的軽い中性ガスが好まれて、質量振動エネルギの中心と砕片イオン散乱か
らの電位損失を減少させる。発明は、部分的な変化イオン衝突ガスを許容すべく
図４に示すような第二真空工程での補充ガスの追加を含み、かつそれが分析の用
途で必要なら、反応ガスを導入する。 ３． 中性ガス圧力 衝突またはより低い圧力の間の、より長い平均自由行路は、早過ぎる破砕なし
で希望されないｍ／ｚ値イオンの放射に対して好都合である。より短い平均自由
行路は、ＤＣ加速破砕に対して好適である。 ４． 可変周波数と振幅セキュラ周波数波形 セキュラ波形の周波数と振幅成分の最良化および上記波形を付加してイオン質
量対電荷絶縁と共鳴周波数励起CIDイオン破砕のための性能を最大にすべきタイ
ミングシーケンスは、分析の用途に大きく依存する。 ５． ＲＦと＋／−ＤＣ振幅 与えられる４極の棒に作用するＲＦと＋／−ＤＣ電位の振幅は、イオン質量対
電荷イオン絶縁または共鳴周波数ＣＩＤイオン破砕中、与えられる質量対電荷値
イオンの共鳴周波数を効果的に移動するように変化する。 ６． ４極組立体の間で異なるＤＣオフセット 背景ガスを通してイオンのより長時間の加速は、ある種の用途での、簡単な、
迅速な加速と比較するとき、生じる散乱損失をより少なくする。多重区分はＲＦ
電界の存在においてイオンの漸進的な加速を許容する。

【００５４】 ここに記述される発明の代替実施例は、異なる分析用途に対して上に示される
変数を最良にするための異なる妥協を与える。

【００５５】 より高い分解能の質量対電荷選択は一般に、上述のようなＭＳ分析でＭＳ／Ｍ
Ｓⁿ機能を実施することが必要なとき、要求される。分解能は、安定的な軌道に
おいて通過可能であるか、または４極イオン案内から放射されるそれらのイオン
質量対電荷値と比較されて、４極イオン案内内にトラップされるイオン質量対電
荷値の機能である。典型的に、多重組立体８の４極６０，６１および６２は、図
１２に示すような第一安定領域１０２で安定な質量対電荷値とともにイオンを通
過させ、またはトラップすべく作動する。”４極質量スペクトル計とその応用”
（１９７６年、ニューヨーク、エルビア科学出版社）の第二章でＤａｗｓｏｎが
説明するように、４極イオン案内でのイオン運動の方程式を解くと、第一安定領
域は、マシュ−・パラメータAuとＱuの解によって決定される。 a_u＝ a_x = -a_y = 4zU/mw²r₀ ² （１） q_u＝ q_x = -q_y = 2zV/mw²r₀ ² （２） Ｕは＋／−ＤＣ振幅、ｍはイオン質量、ｚはイオン電荷、ＶはＲＦ振幅、ｒ₀
は中心線から４極棒まで表面内側での距離、ω（＝２πｆ）は作用するＲＦ電界
の角周波数である。プロットされる運動方程式の解は、AuとＱuの機能が図１２
に与えられるとき、ｏ-β線である。図１２に示すように作動安定領域１０２の
内部にくる質量対電荷値を持つそれらのイオンだけが、４極イオン案内において
イオントラップまたはイオン伝播作動モード中、ＸとＹ（半径）方向に安定した
軌道を有する。低い真空圧力の４極イオン案内作動において、質量対電荷の選択
は、典型的に、安定領域１０２の頂上１００の近くで作動することによって行わ
れ、ここでAu＝０．２３６９９、Ｑu＝０．７０６００である。Ｄａｗｓｏｎが
示すように、安定図境界に接近する質量対電荷値を持つイオンは半径方向振動の
大きさを増大させて、棒との衝突によるイオンの損失をもたらす。安定領域１０
２の頂上１００の近くで４極イオン案内の作動は、＋／−ＤＣとＲＦ質量対電荷
選択での分解能を増大させるが、選択される質量対電荷値のイオンの損失をもた
らす。個々のイオン質量対電荷への安定境界の正確な位置は、物理的、電気的お
よびイオン空間電荷要因によって修正される。非理想的な寸法や形状または電子
制御許容差、４極電界内のイオン位置および４極イオン案内内の空間電荷に起因
する４極イオン案内容積内部の電界内の不完全性は、与えられるイオンに対する
安定領域境界の正確な位置での不正確さの原因である。例えば、丸い形状の棒は
高次の電界を４極容積の内部に発生させて、安定領域１０２の境界をゆがませる
。ここで開示する発明において、質量対電荷の選択は、安定領域境界の近くで作
動するとき、セキュラ周波数振幅振動の増大を経験する質量対電荷値とともに、
イオンのＣＩＤ破砕をもたらす背景ガスの存在において行われる。三次元イオン
トラップにおいて質量対電荷の選択または絶縁で知られるように、希望されない
ＣＩＤ破砕は共鳴周波数イオン放射でも発生する。いくつかの作動技術が、高分
解能の質量対電荷の選択を得るべく、選択されるイオンの最小損失とともに三次
元イオントラップＲＦ専用作動において開発されている。４極イオン案内内で横
断したりトラップされたりする半径方向イオン運動の共鳴またはセキュラ周波数
Ｓ0は、β＜０に対して以下の近似式で表現される。 s₀＝ q_uw₀/(8 （３） 与えられる質量対電荷値に対して正確なセキュラ周波数は、安定境界を生じる
同じ物理的、電気的およびイオン空間電荷要素によってもたらされる。

【００５６】 背景ガスの存在において４極イオン質量対電荷の選択作業中、半径方向トラッ
プエネルギを充分深く維持して、イオンを効果的にトラップする一方、選択され
るイオンのセキュラ周波数振動振幅を最小にすることが好ましい。一つ以上の作
動技術がこれらの目的達成のため使用され、かつ好適な方法は行われる個々の質
量分析に依存する。多重の質量対電荷イオンを同時に選択することが望ましいと
き、Au＝０またはＲＦ専用ラインに沿って作業を行って、多重のノッチ共鳴周波
数波形を４極棒へ付加し、非選択イオンｍ／ｚ値のセキュラまたは共鳴周波数励
起放射をもたらすことが好ましい。一つだけの質量対電荷値イオンを選択または
絶縁するとき、単一ノッチ共鳴周波数波形を付加するほかに、小さな振幅の＋／
−ＤＣを４極棒へ付加して、非選択イオンｍ／ｚ値のセキュラ周波数励起イオン
放射をもたらすことが好ましい。＋／−ＤＣ振幅を増すことは所望イオンへの半
径方向トラップエネルギウエル深さを減らすが、必要なセキュラ周波数の範囲を
減らすことによって、非選択の、より低くかつより高い質量対電荷値イオンを除
去するための有効な手段を与える。発明に基づく方法を用いて、単一の質量対電
荷値イオン選択とともにＭＳ／ＭＳMモードにおいて図1に示すようなハイブリッ
ドＴＯＦの作動の一例を以下に説明する。

【００５７】 図1に示すようなハイブリッドＴＯＦで構成される多重４極組立体８は、４極
組立体６０の区分１内へ供給される連続イオンビームとともにＭＳ／ＭＳMモー
ドにおいて作動する。イオン質量対電荷の選択は、反復的なイオントラップと解
放の作動中、ＲＦ電位の振幅を変化させる一方、＋／−ＤＣと単一ノッチ共鳴周
波数波形を付加することによって、４極組立体６０の区分２内で行われる。選択
されるイオンのＤＣ加速ＣＩＤ破砕は、４極組立体６１を通して、かつ４極組立
体６２内へ４極組立体６０の区分２からのイオンの加速によって行われる。４極
組立体６２は米国特許第５，６８９，１１１内に技術されるようなトラップと解
放モードで作動し、かつ破砕イオンの質量対電荷分析はＴＯＦ質量分析計４０内
で行われる。図３は、ＭＳ／ＭＳ分析中に多重４極組立体８とＴＯＦパルス化領
域３７に作用する電位を示す。４極組立体６０の区分１はＲＦ専用モードで作動
する。図３を参照して、毛細管出口電極１１２とスキマー２６に作用する、異な
るＤＣ電位と、４極組立体６０の区分１と２の極と４極組立体６２の極4に作用
する、異なるＤＣオフセット電位は、ＭＳ／ＭＳ作業中に固定のままである。ス
キマー電位に対して毛細管は、スキマー領域への毛細管内でＤＣ加速ＣＩＤ破砕
を生じることなく、目標イオン伝播効率を最大にすべく設定される。４極組立体
６０の区分１と２に作用するＤＣオフセット電位は、イオンを区分１から区分２
へ、ＣＩＤ破砕なしに効果的に伝播すべく設定される。区分１と２内でのイオン
運動エネルギの衝突減衰によって、源(parent)イオンビームのエネルギは、区分
２のＤＣオフセット電位によって決定される。４極組立体６０の区分１と２に作
用するＲＦ電位の周波数と振幅は、安定図１０２の内部で、かつβ_y=０、β_x=１
の安定領域境界から遠くへ選択されるイオン質量対電荷値ウエルに対して半径方
向イオントラップ作動を維持すべく設定される。ＤＣ電位合成曲線１４３は、イ
オン伝播モード中、４極組立体６１，６２に作用するＤＣオフセット電位を示す
。４極組立体１、４極６１および４極６２の区分２の極に作用するＤＣオフセッ
ト電位１４６，１４７および１４８の異なる値ＤＣはそれぞれ４極組立体６２内
に加速されるイオンのＤＣ加速ＣＩＤ破砕を生ずるに充分な領域１０７と１１０
内にＤＣ加速電界をつくり出す。選択されるイオンＤＣ加速衝突エネルギは、４
極組立体６０、４極６１および４極６２の区分２の極へ作用する相対的ＤＣオフ
セット電位によって設定される。選択されるイオン内部エネルギは、スキマー領
域へ毛細管内の点１１４と１２７の間の、点１２７と１０９の間の、または４極
組立体６０の区分１と２の間の点１０９でのＤＣ電界を増すことによって４極組
立体６２内への加速に先行して高められる。選択されるイオンの内部エネルギは
また、イオン質量対電荷選択中、４極６０の区分２内である程度の共鳴周波数励
起によっても増す。４極組立体６２内への加速に先行して選択されるイオンの質
量対電荷の内部エネルギの増大はイオン破砕に必要なＤＣ加速エネルギの量を減
らす。

【００５８】 ４極組立体６２は、関係のある破砕イオンの質量対電荷値に対してイオントラ
ップと伝播効率を最大にすべく設定されるＲＦ専用モードで作動する。例えば、
４極組立体６０内で選択されるイオンが多重的に帯電するとき、若干の砕片イオ
ンの質量対電荷は、選択されるイオン源ビームより高くなる。４極組立体６０内
で選択される簡単な帯電イオンへのすべての砕片イオンの質量対電荷は、イオン
源ビームより低くなる。多重帯電イオンを破砕するとき、４極組立体６２の極４
へ作用するＲＦ電位の振幅は、類似の質量対電荷値の簡単帯電イオンを破砕する
ときより高い値に設定される。４極組６２の棒に作用するＲＦ電位は、三次元イ
オントラップで行われるような共鳴周波数励起ＣＩＤ破砕に固有の低いｍ／ｚ値
イオンに対して遮断される高いｍ／ｚと異なり、低いｍ／ｚ値イオンに、安定軌
道内にとどまることを許容する。ＲＦ専用モードで作動する４極組立体６１の極
３へ作用するＲＦ電位の振幅は、相互４極連結点７と１０での縁取り電界効果を
最小にすべく、４極組立体６０と６２に設定されるＲＦ振幅値の間にくるように
設定される。４極組立体６０，６１および６２の、整列した、ＲＦ電位作用する
極は同じ周波数と位相を有して、連結点６、７および１０での縁取り電界効果を
最小にする。ＤＣ波形１４３は、レンズ３３，３４，３５，４１および４２へ作
用するＤＣ電位は、からＴＯＦパルス化領域３７内へのイオン伝播を許容するよ
うに設定されることを示す。とくに、レンズ４１へ作用する電位１５１は、接地
電位近くに設定される。点１１，１３，１３４，１３５および１４１の間の電界
は、ＴＯＦパルス化領域３７内でエネルギと形状的にビームイオンを最良にすべ
く設定される。ＤＣ曲線１４３は、図３に示すタイミング図１５６を通して引か
れる点１５３に相当する。

【００５９】 ４極組立体６２の入口端７１内の背景圧力は、最初、ＤＣ加速ＣＩＤイオン破
砕の衝突ガスとして、その後、４極組立体６２の長さを横断する母体および砕片
イオン集団への、イオン運動エネルギ減衰ガスとして働く。レンズ３３を出るべ
く作用するＤＣ電位は４極組立体６２の出口端１１からのイオンをトラップしか
つ解放すべく働く。トラップされたイオンは、４極組立体６２の出口端１１から
、それらをＴＯＦ浮遊領域５８内へパルス化しかつ質量対電荷分析するＴＯＦパ
ルス化領域３７内へ解放またはゲート制御される。４極組立体６２内でのイオン
トラップは、イオンに、ゲートを去る前に、４極組立体６２の長さを通して前後
への多重通路を選択させる。トラップされたイオンが４極組立体６２の入口端７
１の方へ戻ると、それらは、イオン運動エネルギの衝突減衰が起きる入口端７１
内にある高圧の背景ガスを通過する。ＣＩＤ破砕を惹起するのに充分な、４極組
立体６２内への高いエネルギイオン加速に対してさえ、発生する砕片イオン運動
エネルギの拡散は減衰されて，熱エネルギ拡散を閉鎖する４極イオン案内組立体
６２内にモノエネルギ的なイオン集団をつくり出す。４極組立体６２を横断する
イオンの平均位置エネルギは、４極組立体６２の極４へ作用するＤＣオフセット
電位によって決定される。第三真空工程７３での背景圧力は１０^-5トール範囲以
下に維持される結果、出口端１１を通って４極組立体６２を出るイオンはＴＯＦ
パルス化領域３７内へ運動するとき、もはや背景ガスと衝突しない。この領域内
でのイオン分子衝突は、ＴＯＦパルス化領域３７内へ移動しているイオンビーム
の散乱と焦点ぼけをもたらしてＴＯＦ性能を低下させる。

【００６０】 ４極組立体６０の区分２内の質量対電荷を選択するために、共鳴またはセキュ
ラ周波数波形の振幅＋／−ＤＣ電位、ＲＦおよび混合物が４極組立体６０の棒、
区分２へ作用する。時間にわたって作用する＋／−ＤＣ電位、ＲＦおよびセキュ
ラ周波数波形は、それぞれタイミング図１５６内で電位曲線１３７，１３８およ
び１３６に示される。共鳴波形１３６内で各セキュラ周波数の振幅、位相および
周波数成分は、４極組立体６０の区分２内でのイオン質量対電荷選択中、一定の
ままである。作用するセキュラ周波数波形１３６の周波数と振幅成分は、三次元
４極イオントラップでの質量対電荷に対して米国特許第５，５２１，３８０によ
って記述される多数の補助範囲を含む。ＲＦ振幅の変調と結合されるセキュラ周
波数の多重補助範囲セットをつくり出すことは、非選択イオンｍ／ｚ値を放射す
るため必要なセキュラ周波数成分の数を最小にし、かつ単一または多重イオン質
量対電荷選択中、共鳴周波数励起から選択されるイオン損失を最小にする。周波
数共鳴周波数成分の間隔は補助範囲内にとどまる。周波数ノッチは、周波数が選
択される質量対電荷ノッチに接近するとき、周波数ノッチ側かまたは振幅内の隙
間テーパで、選択されるイオン質量対電荷値と周波数成分の振幅との周りに維持
される。ＲＦ振幅は４極組立体６０の区分２を横断するイオンとしてランプ（ｒ
ａｍｐ）されて、与えられるイオン質量対電荷値への共鳴周波数を効果的に変化
させる。より低い、またはより高い共鳴周波数から、選択されるイオンの共鳴周
波数に接近するとき、曲線１３８に示すようなＲＦ振幅ランプ波形は、共鳴周波
数からのエネルギ蓄積の非対称性を考慮して非対称である。この非対称性はイオ
ン質量対電荷選択または絶縁作動中、４極組立体６０の区分２内にある高次極電
界成分の作用に起因する。ＲＦ振幅のランプ作用は、４極組立体６０の区分２に
固有であって近共鳴周波数にさらされる、選択されるイオンの消費時間はどの程
度か、の制御を許容する。所望イオンへの損失が最小の、より高い分解能の質量
対電荷選択が、最良のＲＦ振幅ランプ作用と結合される共鳴またはセキュラ合成
波形の周波数、位相および振幅成分の注意深い選択で得られる。

【００６１】 関係のあるイオン集団が区分２に固有の、より多い時間を費やすとき、より高
い分解能の質量対電荷選択が、４極組立体６０の区分２の棒に作用する上述のよ
うな適当な電界とともに得られる。より多くのＲＦと共鳴周波数サイクルへ非選
択の質量対電荷値イオンの露出を増すことは、背景ガスの存在で４極組立体６０
の区分２からの、選択されないイオン放射の効率を改善する。同じ背景ガスは、
４極組立体６０の中心線５に対して、選択される非励起イオンの半径方向振動を
効果的に減衰する。４極組立体６２内へ中心線５に対して減衰されるイオンのＤ
Ｃ加速は、母体および砕片イオンの散乱損失を最小にする。４極組立体６０の区
分２内で選択されるイオン内在時間を増大させるべく、イオンは、区分２内でト
ラップされるか、または４極組立体６１の棒へ作用するオフセット電位を変化さ
せたり、切り換えたりすることによって、繰り返してそこから解放される。空間
帯電による、選択されるイオンの共鳴周波数へおよぼすどんな影響も、適当な充
填と放散のサイクル周期を選択することによって最小または除去できる。曲線１
３９，１４０および１４２は、レンズ４１へ作用するＴＯＦパルス化電圧で同期
される４極組立体６０と６２内のイオンのトラップと解放タイミングの例を示す
。曲線１３９は、ＭＳ／ＭＳ作動中、４極組立体６１の棒３に作用するオフセッ
ト電位を示す。オフセット電位１４８を付加するとき、イオンは４極組立体６０
の区分２内でトラップされる。イオンは区分２から解放され、かつ４極組立体６
１を通して４極組立体６２内へ充分なエネルギとともに加速されて、ＤＣオフセ
ット電位１４７を４極組立体６１の棒3へ付加するとき、ＣＩＤパルス破砕を生
じる。４極組立体６１へ作用するＤＣオフセットトラップ電位を増大するとき、
暫定電圧１４９は、区分２の棒へ作用するオフセット電位の上で４極組立体６２
内へ加速される上記イオンの運動エネルギを充分増すことなく、４極組立体６１
の容積からイオンを除去すべく短時間作用する。ＤＣオフセット電位１４９は区
分２のオフセット電位の直上の値に設定されて、イオンが４極組立体６１へ入る
のを阻止する一方、４極組立体６１内のイオンが４極組立体６２内へ加速される
のを許容する。４極組立体６１の容積内のイオンには、ＤＣオフセット電位１５
８を付加するとき、砕片化しない区分２へ戻るものもある。希望されるなら、４
極組立体６１の棒へ付加するオフセット電位は、前方の４極組立体６２内へ、ま
たは後方の４極組立体６０内へ、適当なタイミングと電圧振幅をトラップと解放
ＤＣオフセット電位へ付加することによって加速されるイオンの位置エネルギを
増すように使用される。このパルス化されたイオン運動エネルギの増加は、米国
特許出願０８／６９４，５４２に記述される、レンズ３３と３４に作用する切り
換え電位を使用する後方ＤＣ加速ＣＩＤイオン破砕に似ている。

【００６２】 ４極組立体６１のＤＣオフセット電圧の切り換えは、ＴＯＦ浮遊領域５８内で
イオンの飛行時間中、電圧の切り換えが起きないように、ＴＯＦ浮遊領域５８内
でのＴＯＦイオンパルス化とイオン飛行時間とによって同期される。これは電気
的なノイズピークが、取得される質量スペクトル内に発生することを回避する。
ＤＣ電位曲線１４４はタイミング図１５６を通して引かれる時間線１４４に生じ
る。ＤＣ電圧曲線１４４は、４極組立体６１とレンズ３の棒へそれぞれ作用する
一方、ＴＯＦパルス化レンズ４１へ作用するＤＣ電位１５２が上昇してイオンを
ＴＯＦ浮遊領域５８へ加速するＤＣトラップ電位１４８と１５０を示す。ＴＯＦ
質量分析はＴＯＦ浮遊領域５８内へパルス化されるイオン上で行われる。ＴＯＦ
質量分析に続く４極イオン案内組立体６２からのイオンのなトラップと解放は米
国特許第５，６８９，１１１に記述される。ＭＳ／ＭＳ分析はＲＦ，ＳＦおよび
ＤＣ電位の付加を使用し、かつ上述のように、高い効率のイオン質量対電荷選択
とＤＣ加速ＣＩＤ破砕を用いて、シーケンスを切り換えることによって行われる
。ＭＳ／ＭＳシーケンスは、ＴＯＦ質量分析計とともに構成される小型の多重４
極組立体を使用して行われる。代替的方法は記述される個々の技術から有効なＭ
Ｓ／ＭＳ分析を得るように使用される。例えば、共鳴周波数波形１３６は除去さ
れ、かつ区分２の棒へ作用するより高い＋／−ＤＣ振幅である。ＲＦの反復的ラ
ンプ作用の振幅は安定図１０２を横断して前後に選択されるイオンｍ／ｚ値を動
かすように設定されて、ｍ／ｚ値がβ_y =0とβ_x =１の安定領域境界の近くで消
費する時間を最小にする。この技術で、選択されるｍ／ｚ値イオンの上下にくる
イオン質量対電荷値イオンが４極から放射される一方、最小の励起エネルギを選
択されるイオンへ与える。代替的に、励起共鳴周波数は、選択的に母体イオンの
破砕を助けるべく選択される母体イオンｍ／ｚ値に整合する４極組立体６２の棒
へ作用する。４極組立体６０と６２はイオン単一通過非トラップモードで作動す
ることもできる。ＭＳ／ＭＳⁿ分析機能を実行するための付加的技術を以下に説
明する。

【００６３】 ＲＦ，ＳＦおよびＤＣ電位の最良化と、多重４極組立体８の極に作用する電位
切り換えとランプ作用のシーケンスは、図１に示すような第二真空ポンピング工
程７２内に維持される背景圧力によって行われる。背景ガスとイオンの衝突は、
所望破砕と不所望破砕とをもたらし、イオン放射の不安定軌道の時間を増大し、
安定イオン軌道を４極中心線へ減衰し、４極長さを通るイオン移動時間を減らし
、かつ中性気体相の反応調べのためイオンへの反応媒体を与える。背景圧力が高
いほど、発生する、中性ガス衝突への時間当たりイオン数は大きくなる。適当な
スキマー穴２７の寸法と、真空ポート２９を通る適当な真空ポンピング早さとを
構成することによって、第二真空ポンピング工程７２内の背景圧力は、１×１０ ^-4 トールと５００ミリトールとの間で変化可能である。以下に述べる多数の作動
シーケンスに対して背景圧力は、イオンが各４極長さを横断するとき、イオンと
背景ガスの間に多重衝突が発生する真空工程７２内に維持されるべきである。平
均自由行程は、有効な安定イオン軌道減衰が発生し、有効なＤＣ加速と共鳴周波
数励起ＣＩＤイオン破砕は発生するが、軌道減衰は実験的に有用な時間枠域内で
不安定軌道内でのイオンの放射を阻止しない平衡に維持されるべきである。典型
的に、４と８ミリトールの間で背景圧力が、作業中、真空工程７２内で維持され
る。ガス成分は、大気圧イオン源から与えられる背景ガスの供給だけでの窒素で
ある。背景ガス成分は、図２に示す本発明の実施例のように、真空工程７２内へ
ヘリウムやアルゴンのような二次的ガスを付加することによって変更できる。反
応ガスを、イオンと中性ガスの反応を調べるために真空工程７２へ追加してもよ
い。発明の一実施例において、多重４極組立体８は、１．２５ｍｍのｒ₀で構成
され、かつ約５ＭＨｚのＲＦ周波数で作動する。

【００６４】 最良の背景真空圧力とガス成分は、極対極の間隔と、個々の区分または４極組
立体長さと、装置が実行すべく要求されるＭＳ／ＭＳⁿ機能の範囲とを含む多重
イオン案内形状の機能である。検討の目的のため、第二真空工程７２内の背景圧
力は１と１０ミリトールの間の圧力に維持されるものと考える。１〜１０ミリト
ールは、三重４極の三次元４極トラップと４極イオン案内衝突室内に見られる典
型的な作動圧力である。三次元イオントラップ内の背景ガスは典型的にヘリウム
であり、かつ三重４極の衝突室内へ導入される背景ガスは典型的にはアルゴンで
ある。第二真空工程７２内のガス負荷は、主として、ＥＳ源１２からの反対流乾
燥ガス２１から構成される。反対流乾燥ガス２１は典型的には窒素であるが、分
析用途に依存して、二酸化炭素、六フッ化イオウ、酸素および試料溶液からの残
留溶剤を含んでもよい。第二真空工程７２内の背景ガスの圧力と成分は制御され
、かつＭＳ作業中は一定に維持されて、作用する電位を最良化する。ＥＳ源１２
の大気圧室内の圧力は大気圧近くに維持され、かつ毛細管穴５７内の温度はＭＳ
作業中は定常状態であるから、毛細管穴５７を通る濃密なガス流束はＭＳ作業に
対して調和的である。図１に示す実施例で、スキマー穴２７は典型的には通常衝
撃無音上流の超音速自由噴射圏の内側に位置する。結果的に、第二真空工程７２
内へのガス流束はＭＳ作業中の時間にわたって調和的である。第二真空工程７２
内での背景圧力調和性は、主として真空ポート２９を通る真空ポンピング速さに
よって決定される。第二工程７２を排気すべきターボ分子的真空ポンプの使用は
、延長時間にわたって調和的なンピング速さを与える。ターボ分子的ポンプＲＰ
Ｍを監視する能力と、真空工程７２内の背景真空圧力の直接測定とによって、背
景圧力は延長時間にわたって一定に維持される。第二真空工程７２内の中性背景
ガスへの調和的な成分と圧力によって、再現性のある結果が実施される広範な実
験シーケンスに対して得られる。

【００６５】 第二真空工程７２内にあるイオンの背景圧力は、ＣＩＤ工程によるイオン破砕
に対して使用するのに充分な高さであるが、ｍ／ｚ選択性能またはイオン伝播効
率が妥協されるほどに高くはない。図1に示すＴＯＦ質量分析と組み合わされる
区分化多極イオン案内８の構成は、三重４極のすべてのＭＳとＭＳ／ＭＳ機能と
、三次元イオントラップのすべてのＭＳとＭＳ／ＭＳⁿ機能シーケンスとの実施
を考慮し、かつ三重４極または三次元４極イオントラップのどちらでも不可能な
、いくつかのＭＳとＭＳ／ＭＳⁿ機能を実施できる。図１に示すハイブリッドＴ
ＯＦ実施例で実施可能なＭＳ／ＭＳⁿ機能の若干の例を以下に説明する。

【００６６】 四つの非トラップ単一通過一次ＭＳ／ＭＳ作動モードは、ＣＩＤ破砕を得るべ
く、ＲＦ専用衝突室内へのＤＣイオン加速を使用する三重４極において使用され
る。これら四つの作動モードは以下のものを含む。 １． ４極３を走査する一方、ＲＦ専用衝突室内で選択されるイオンを破砕す
る４極１内で単一の選択されるｍ／ｚの伝播。 ２． ４極１と３が、ＲＦ専用衝突室内で母体イオンの破砕を伴う固定のｍ／
ｚオフセットとともに同時に走査される中性損失走査。 ３． ４極１を走査する一方、ＲＦ専用衝突室内で母体イオンの破砕を伴う選
択されるｍ／ｚ範囲を通過すべき４極３の設定。 ４． 選択される結果を監視すべくＲＦ専用衝突室内で母体イオンの破砕を伴
う走査なしに、異なるｍ／ｚ値を通すべき両４極１と３の設定。

【００６７】 図１に示すハイブリッドＴＯＦの実施例で、完全な砕片イオンスペクトルが、
三重４極作動で得られるよりも高い感度と分解能性能を生じる走査なしに、ＴＯ
Ｆ分析計内に記録される。図１に示すようなハイブリッドＴＯＦＭＳは、第三４
極単一質量選択と質量走査分析機能に入れ替わって、取得される完全なＴＯＦ質
量スペクトルとともに三重４極性能を模倣すべく作動する。ＭＳ／ＭＳは、質量
対電荷の選択と、選択される質量対電荷母体イオンの破砕と、第一発生砕片また
は製品イオンの質量分析との工程を必要とする。何か与えられるＭＳ／ＭＳシー
ケンスでの最後の質量対電荷選択工程は、質量分析計４０で実施される。質量対
電荷選択とイオン破砕工程は、必要なとき、スキマー領域へ毛細管内で実施され
る付加的イオン破砕を伴って多重４極組立体イオン案内８内で実施される。先行
の節で記述したようなＭＳ／ＭＳ実験シーケンスが行われ、これは上述の三重４
極ＭＳ／ＭＳ作動モード１でつくられるものに似た破砕イオンをもたらす。代替
的に、異なる実験シーケンスを使用して、砕片イオン集団は、イオントラップＭ
Ｓ／ＭＳ実験でつくられるものへの類似物を生じる。

【００６８】 図１に示すようなハイブリッド多重４極ＴＯＦは、三重４極の４極１と３をデ
ータ取得中に走査する、上述のような三重４極中性損失ＭＳ／ＭＳ作動モード２
をシミュレートするように作動する。４極３の走査に取って代わるＴＯＦ作動は
砕片イオンの完全なＴＯＦスペクトルをつくり出す。構成変更されるイオンクロ
マトグラフ（ＲＩＣ）は、完全取得のＴＯＦスペクトルからつくり出されて、中
性損失ＭＳ／ＭＳデータと同様に、三重４極に適応する。この中性損失データの
補助セットを得るべく、図１に示すハイブリッド多重４極ＴＯＦの実施例は以下
のように作動可能である。 １． ４極組立体６０の区分１は、ＣＩＤ破砕を伴わずに、低いエネルギでイ
オンを区分２内へ通過させる、付加的なＤＣオフセット電位とともに非トラップ
ＲＦ専用モードで作動する。 ２． ４極組立体６０の区分２は、前節で述べたような、変調ＲＦ，＋／−Ｄ
Ｃと適当な合成共鳴周波数波形の付加とともに、非トラップイオンｍ／ｚ選択モ
ードで作動する。三重４極質量分析計の第一４極の走査をシミュレートすべく、
所望のｍ／ｚ範囲が網羅されるまで、区分２のｍ／ｚ選択ウインドウを周期的に
新しい値へ進める。区分１のｍ／ｚウインドウ行程は、何か与えられる第一世代
砕片の母体イオン質量対電荷が判明するように、ＴＯＦスペクトル取得と同期す
る。 ３． 区分３は、トラップＲＦ専用モードで作動する。４極６０、４極６１お
よび６２の区分２の極に作用する異なるＤＣオフセット電位は、区分２から４極
６２内へ充分なエネルギとともに加速されて、所望の量のＣＩＤイオン破砕を選
択される母体イオンから生じるように設定される。４極６２の出口端から解放さ
れるか、またはゲート制御され、かつＴＯＦパルス化領域３７内へ移動するイオ
ンは、ＴＯＦ浮遊領域５８内へパルス化され、かつ質量分析される。

【００６９】 ４００から８００までの母体質量対電荷範囲にわたって中性損失走査を考える
。母体４極ｍ／ｚウインドウが組立体６０の区分２によって選択される４ｍ／ｚ
の幅であるなら、１００の行程が４００から８００までのｍ／ｚを網羅するため
必要である。ＴＯＦ質量分析計が、記憶すべく保存される各質量スペクトルへ作
用する１，０００のパルスとともに、毎秒１０，０００回の速度でパルス化され
るとき、毎秒１０質量スペクトルが記録される。これらのＴＯＦデータ取得条件
下に、完全シミュレートの中性損失走査は、取得するのに１０秒を要する。ＴＯ
Ｆスペクトルが毎秒４０スペクトルの速度で得られるなら、各完全シミュレート
の中性損失走査への合計取得時間は、三重４極中性損失走査で使用される典型的
な走査速度に近い、２．５秒である。上述の走査シーケンスで得られるＴＯＦ完
全スペクトルデータは、三重４極中性損失走査から記録される制限的情報または
第一４極を固定の第三４極ｍ／ｚ範囲選択で走査する場合と異なり、完全破砕イ
オン情報を含む。結果的に、どれかの三重４極実験が、上述の区分化イオン案内
ＴＯＦ作動シーケンスでシミュレートされる。上のシーケンスでの変化は同じ目
的を得るために使用できる。例えば、ｍ／ｚ範囲選択は、トラップまたは非トラ
ップモードにおいて、４極組立体６０の区分１または区分1と２内で行われる。
４極イオン案内組立体６２はトラップまたは非トラップモードにおいて作動する
。トラップモードにおいてレンズ３３へ作用するトラップ電圧は、４極６０区分
１または２内のｍ／ｚ範囲を切り換えるとき、低く保持される。その時、先行す
る母体ｍ／ｚ値から形成されたトラップされるイオン砕片は、４極６２が形成す
るトラップを出るようになる。ＴＯＦパルス化の再開に先行して、区分４のトラ
ップを充填すべきｍ／ｚ範囲選択工程の後に、小さい遅れ時間が作用する。代替
的に、母体イオンはイオン案内６０の区分２内でトラップされる一方、先行する
母体質量対電荷値からの砕片イオンは、４極６２からＴＯＦパルス化領域３７内
へゲート制御される。区分２内にトラップされるｍ／ｚの選択される母体イオン
は、先行する母体イオンセットからの砕片イオンがＴＯＦパルス化領域３７内へ
ゲート制御された後、４極６２内へ加速される。母体イオンの、新しい質量対電
荷値セットは、しかるとき、４極６０区分２内で絶縁される。４極６１の棒へ作
用するＤＣオフセット電位が部分イオン集団と異なるとき、区分２の内部でトラ
ップされるすべてのイオンの移動は、先行する節で説明されるように、解放する
。しかし、連続的なイオンビームは４極組立体６０の区分１内へどちらかの作動
モードで加速されて、全体的な使用率を最大にする。

【００７０】 上述の、シミュレートされる三重４極中性損失走査作動モードで、ＤＣイオン
加速は、ＣＩＤ第一世代イオン破砕を得るべく使用される。代替的に、共鳴周波
数励起ＣＩＤ破砕は４極組立体６１と６２またはＤＣイオン加速と共鳴周波数励
起の組み合わせで使用される。好適な破砕技術は所望の分析情報に依存する。共
鳴周波数励起は選択されるイオン、とくに破砕製品イオンを、非選択ｍ／ｚ値へ
付加的内部エネルギなしに破砕すべく使用される。ＤＣイオン加速ＣＩＤでつく
られるすべてのイオンによって経験される多重衝突のために、すべての加速され
るイオンの内部エネルギは、つくられる破砕イオンのそれを含めて増大する。共
鳴周波数励起は、破砕エネルギを増大させるために、共鳴周波数の振幅が増大す
るという欠点を有する。励起されているイオンを半径方向にトラップするため、
ＲＦ振幅は比例的に増大して、低いｍ／ｚ遮断を増大的に生じなければならない
。典型的に、ＭＳ／ＭＳモードでイオントラップを作動させるとき、ｍ／ｚスケ
ールの底部３分の１以上が放射されて、関係ある母体イオンの充分な共鳴周波数
励起破砕が得られる。ＤＣイオン加速と共鳴周波数励起の両者が同時または連続
的に組み合わされて、質量対電荷スケールのより低い部分を放射せずに、最良の
ＭＳ／ＭＳまたはＭＳ／ＭＳⁿ性能が得られる。図１に示すハイブリッド区分化
イオン案内ＴＯＦ実施例は、上述されたようなすべての三重４極と、イオントラ
ップＭＳ／ＭＳⁿ機能とを、ＤＣ加速と、三重４極またはイオントラップのどち
らでも行われない共鳴周波数励起ＣＩＤイオン破砕作動との組み合わせとともに
得るように構成される。

【００７１】 広範囲のＭＳ／ＭＳⁿ分析機能は図１に示すハイブリッドＴＯＦ実施例を使用
して行われる。個々のＭＳ／ＭＳⁿ機能を行うのに必要な作動シーケンスの説明
を簡単にするため、使用技術は二つのグループに分割される。第一グループは、
一次イオンビームを発生する連続イオン源の切断を必要とするものと、作業中、
一次イオンビーム内での遮断を必要としないものとを含む。電気スプレーイオン
源１２から連続イオンビームを受け入れる第一の、いくつかのＭＳ／ＭＳⁿ技術
を、以下に説明する。

【００７２】 図１に示す実施例とともにＭＳ／ＭＳ²実験の作動を考える。もっとも簡単な
機能シーケンスは、ＤＣ加速イオン破砕が４極組立体６０の区分１と２の間に生
じる上述のＭＳ／ＭＳ事例の延長である。とくに、ハイブリッド多重４極ＴＯＦ
はＭＳ／ＭＳ²質量分析を得るべく、以下のシーケンスで作動する。 １． ４極組立体６０の区分１は質量対電荷選択モードで作動する。選択され
る質量対電荷イオンを、区分２内へ区分１と２の間に作用する充分なＤＣオフセ
ット電位で加速して、ｍ／ｚの選択されるイオンのＣＩＤイオン破砕をもたらす
。 ２． ４極組６０の区分２は、一つ以上の第一世代製品イオンを選択するトラ
ップまたは非トラップ質量対電荷選択モードで作動する。その後、ｍ／ｚの選択
される第一世代製品イオンを、４極６１を通して、かつ４極６２内へ加速し、適
当な相対的ＤＣオフセット電位を区分２の極と４極６１と６２へ付加して、選択
される第一世代砕片イオンのＣＩＤイオン破砕をもたらす。 ３． ４極６２は、第二世代破砕イオンをＴＯＦパルス化領域３７内へゲート
制御するＲＦ専用トラップモードで作動する。続いて、第二世代破砕イオンをＴ
ＯＦ浮遊領域５８内へパルス化し、かつ質量対電荷を分析する。

【００７３】 ４極組立体６０のセグメンド１と２内でのイオン質量対電荷選択作動は、希望
されないｍ／ｚイオンの、変調ＲＦと＋／−ＤＣ質量ろ過、または上述のような
合成共鳴周波数波形放射または両者の組み合わせを使用する。異なるＲＦと＋／
−ＤＣと、合成共鳴周波数波形ＡＣ電位と、共通のＲＦ電位とを、同時に区分１
と２の極に付加する。イオン破砕は、４極６０と４極６１と６２の区分２内でＤ
Ｃイオン加速破砕の代わりに、またはそれと関連して共鳴周波数波形を用いて得
られる。共鳴周波数励起は、区分２の極に作用する合成共鳴周波数波形内での適
当な周波数ノッチと振幅変化とを含むことによって、４極組立体６０の区分２内
でイオンｍ／ｚ選択と同時に発生できる。区分２は、適当な相対的ＤＣオフセッ
ト電位を４極組立体６１の極へ付加して、４極組立体６０の区分２内のイオンを
トラップしたり、またはイオンを区分２から４極組立体６２内へ解放することに
よってトラップモードて作動する。すべてのＭＳ／ＭＳⁿ実験において、スキマ
ーに対する毛細管の相対電位は、一次イオンビーム内でのイオンの内部エネルギ
を増大して上昇させ、多重４極イオン案内組立体８内のイオン破砕を容易にする
。

【００７４】 ＭＳ／ＭＳ²は代替的にＤＣイオン加速と共鳴周波数励起イオン破砕技術とを
混合して、多重４極イオン案内組立体８を以下のモードで作動させることによっ
て得られる。 １． ４極組立体６０の区分１は、ＲＦ専用イオン伝播モードで作動する。イ
オンは、低いエネルギで、かつイオン破砕なしに、区分１から区分２へ移動する
。 ２． ４極組立体６０の区分２は、イオン質量対電荷選択とともにトラップモ
ードで作動する。区分２から解放されるとき、イオンは４極６１を通して、かつ
４極６２内へ充分なエネルギで区分２から加速されて、ｍ／ｚの選択されるイオ
ンのＣＩＤ破砕をもたらす。 ３． ４極組立体６２は、選択される第一世代イオンの２段階ｍ／ｚ選択と共
鳴周波数励起破砕とともにイオントラップモードで作動する。第二世代砕片また
は製品イオンはＴＯＦパルス化領域３７内へゲート制御され、続いて質量がＴＯ
Ｆ分析される。ｍ／ｚ選択とイオンＣＩＤ破砕工程は、ＴＯＦ質量分析の開始に
先行して連続的に行う。母体イオンは、第一世代イオンｍ／ｚ絶縁と４極組立体
６２内で行われる破砕工程中、セグメント２内でトラップかつ蓄積される。第二
世代砕片イオン集団を４極６２から解放しかつＴＯＦ質量対電荷を分析した後、
新しいセットの、選択される質量対電荷値イオンを４極６２内へ加速する。新し
い第一世代砕片イオン集団は４極６２内でトラップされ、かつシーケンス的な質
量対電荷絶縁、イオン破砕およびＴＯＦ質量分析工程を引き受ける。

【００７５】 準ＭＳ／ＭＳⁿ実験は、米国特許出願０８，６９４，５４２内に記述される技
術を使用して連続的な一次イオンビームで得られる。この技術では、イオン破砕
に先行して真実のｍ／ｚ選択は行われない。二つのスペクトルの代わりに、第一
のものが母体または破砕イオンの組み合わせと、かつ第二のものが次世代砕片イ
オンとともに、連続して得られる。得られる第一ＴＯＦ質量スペクトルは、ＭＳ
／ＭＳⁿ砕片イオンのピークを含むスペクトルを与えるべき第二のものから抽出
される。この方法はＣＩＤ励起イオン破砕を行うための多重成分共鳴周波数励起
波形を必要とする。この技術を使用して、ＭＳ／ＭＳ⁴実験は、以下に述べるよ
うな、図１に示すハイブリッド４極ＴＯＦで行われる。

【００７６】 質量スペクトル１は、多重４極イオン案内組立体８とともに行われる以下の作
動シーケンスで得られる。 １． ４極組立体６０の区分１は質量対電荷選択モードで作動する。発生イオ
ン集団は区分２内へ充分なエネルギで加速されて、ＣＩＤ破砕をもたらす。 ２． 二成分の共鳴周波数励起が区分２の極へ付加されて、選択される第二と
第三世代のイオンのＣＩＤ破砕を誘導する。製品イオンは４極組立体６１を通り
、さらなる破砕なしに、４極組立体６２内へ通りぬける。 ３． ４極組立体６２はＴＯＦパルス化領域３７内へ移動するイオンとともに
トラップまたは非トラップＲＦ専用モードで作動する。イオンは続いてＴＯＦ質
量分析計４０の浮遊領域５８内へパルス化され、かつ質量対電荷が分析される。

【００７７】 第二ＴＯＦ質量スペクトルは、区分２へ作用する三成分共鳴周波数励起または
４極組立体６２の極４へ作用する単一共鳴励起周波数とともに発生して、整合的
な共鳴励起周波数を有する、選択される第三世代製品イオンを破砕する。得られ
る第一質量スペクトルは、第四世代の破砕または製品イオンと、これらの個々の
母体イオンとを含む質量スペクトルを生じる第二質量スペクトルから抽出される
。

【００７８】 個々の分析用途に依存する、連続的または非連続的な一次イオンビームを使用
する代替的なＭＳ／ＭＳⁿ分析技術が使用される。この技術によって、イオンは
一つの区分または４極組立体から、隣接する区分またはブロック内の４極組立体
へ運動する。１つの区分または４極内にトラップされるすべてのイオンは、先行
する区分または４極組立体からイオンの新しい集団へ接近する前に、次の連続区
分または４極イオン案内組立体へ移動する。各区分または４極組立体は、イオン
が区分または４極組立体の間に移動するとき、独立的に、単一または多重ｍ／ｚ
選択および／または共鳴周波数励起ＣＩＤイオン破砕機能を実行でき、またはイ
オンはＤＣ加速ＣＩＤを使用して破砕される。この技術を使用するＭＳ／ＭＳ³
分析の工程を以下に述べる。 １． ４極組立体６０の区分１は、希望されないイオンの多重周波数合成波形
共鳴周波数放射を使用して、イオンｍ／ｚ選択または絶縁とともにＲＦ専用モー
ドで作動する。４極組立体６０の区分１と２の極に作用する相対的ＤＣオフセッ
ト電位は、区分１からのイオンを区分２内へ充分な運動エネルギで加速してＤＣ
加速ＣＩＤイオン破砕を生じるように設定される。一次ビームはつねに放射され
続け、かつイオンは連続して区分１へ入る。 ２． ４極組立体６０の区分２の棒に作用する相対的ＤＣオフセット電位は、
与えられる時間の間、区分２内でイオンをトラップすべく設定される。区分２は
ｍ／ｚ選択モードで作動し、かつ選択されるｍ／ｚ値の第一世代破砕イオンは、
与えられる時間の間、区分２内にトラップされる。 ３． ４極組立体６１の棒３へ作用するＤＣオフセット電位はその後、単一通
過モードで作動する連続的一次イオンビームのレベルへトラップされるイオンの
区分２をほぼからにするのに充分な持続時間の間、４極組立体６０の区分２から
４極６１を通して４極６２内へイオンを通すように低く切り換えられる。イオン
は、４極組立体６０の区分２から４極６１を通して４極６２内へ充分な運動エネ
ルギで加速されてＤＣ加速ＣＩＤイオン破砕を生じるように加速される。イオン
が周期を移動した後、４極６１の極３に作用するＤＣオフセット電位は高く切り
換えられて、区分２内のイオンをトラップし、かつトラップされたイオンが反対
方向に４極組立体６０の区分２に再び入ることを４極４２に阻止させる。 ４． ４極組立体６２は、最初、イオンが区分２から４極６１を通して４極６
２内へ移動する間に、ｍ／ｚ値選択モードで作動する。レンズ３３へ作用する電
位は、最初、４極組立体６２内のイオンをトラップおよび保持すべく設定される
。４極組立体６１の極３へ作用するＤＣオフセット電位が４極組立体６０の区分
２からのイオン流を停止すべく上げられた後、４極組立体６２の極４へ作用する
電位は、４極６２が、選択されるｍ／ｚ値の、４極６２内にトラップされる第二
世代破砕イオンの共鳴周波数励起ＣＩＤ破砕とともにＲＦ専用モードで作動する
ように切り換えられる。ＭＳ／ＭＳ³実験が所望のとき、４極６２内にトラップ
される、発生する、第三世代製品または砕片イオンは、レンズ３３へ作用する電
圧を切り換えることによって、ゲート制御されるイオンピーク内でＴＯＦパルス
化領域３７内へ解放され、かつ続いてＴＯＦが分析される。より高次のＭＳ／Ｍ
Ｓⁿ工程が必要なとき、付加的な連続ｍ／ｚ選択とＣＩＤ破砕工程が、ＴＯＦパ
ルス化領域３７内へイオンの解放に先行して、解放４極組立体６２内でトラップ
されるイオンとともに続けられる。製品イオンの一部分のＴＯＦスペクトルは、
各ＭＳ／ＭＳ工程で、またはＭＳ／ＭＳⁿシーケンスの末端で得られる。ＭＳ／
ＭＳ工程は４極組立体６２内でトラップされるイオンとともに行われる一方、選
択される第一世代製品イオンは、４極組立体６０の区分２内に蓄積し続ける。 ５． ４極組立体６２内にトラップされるすべてのｎ世代製品イオンをＴＯＦ
パルス化領域３７と続いて分析されるＴＯＦ質量内へゲート制御するとき、４極
組立体６１の極３へ作用するＤＣオフセット電位を引き下げ、かつ上記の工程３
と４を繰り返す。

【００７９】 ＭＳ／ＭＳⁿ分析機能は非連続的な一次イオンビームとともに作動して、図１
に示すハイブリッドＴＯＦを用いて運転可能である。いくつかの機能シーケンス
が、非連続的な一次イオンビームによってＭＳ／ＭＳⁿ分析を行うべく多重４極
組立体８とＴＯＦ質量分析計４０で可能である。米国特許出願０８／６８４，５
４２は多重イオン案内ＴＯＦ質量分析計の構成を記述し、ここでは多極イオン案
内がシーケンス的なｍ／ｚイオン選択と共鳴周波数励起ＣＩＤイオン破砕工程と
ともにＴＯＦ質量分析に先行してトラップモードで作動する。高い背景圧力領域
内で構成される多重区分の付加と付加的な４極組立体は、非連続的な一次イオン
ビームとともに単一区分ニ次元トラップＴＯＦでのＭＳ／ＭＳⁿ質量分析シーケ
ンスを行うときは不可能な作動と分析の変動を許容する。三次元イオントラップ
またはＦＴＭＳ質量分析計と異なり、ハイブリッド多重４極組立体ＴＯＦ構成は
、各イオンｍ／ｚ選択と破砕工程において、より高いエネルギＤＣ加速イオン破
砕とともにＭＳ／ＭＳⁿ機能性を得るべく構成され、かつ作動する。代替的に、
多重４極イオン案内組立体８は、ＭＳ／ＭＳⁿ実験中、共鳴周波数励起破砕また
は両ＣＩＤ破砕技術の組み合わせを行って、与えられる質量分析への性能を最良
にするように構成される。図１に示す多重４極イオン案内ＴＯＦハイブリッドを
用いて、ＤＣ加速ＣＩＤイオン破砕で行われるＭＳ／ＭＳⁿ実験の一例を、以下
に説明する。 １． ４極組立体６０の区分１は破砕を伴わない区分２内へ移動するイオンと
ともにＲＦ専用非質量選択モードで作動する。 ２． ４極組立体６０の区分２はトラップまたは非トラップの質量対電荷選択
モードで作動し、かつ発生するイオン集団は４極６１を通して、かつ４極組立体
６２内へ充分な運動エネルギで加速されてＣＩＤ破砕を生じる。 ３． ４極イオン案内６２はトラップの質量対電荷選択モードで作動し、かつ
選択されるｍ／ｚ範囲の第一世代砕片イオンを、パルス化領域３７内へ僅少また
は皆無のイオンゲート制御とともに４極６２内に集める。選択されるｍ／ｚ範囲
の第一世代砕片イオンを特定時間の間、またはイオン集団の時折りのＴＯＦ監視
とともに、４極６２内に集めた後、スキマー２６へ作用する電位に相対的な毛細
管出口連続１１２上の電位を減らすことによって、一次イオンビームが区分１の
４極組立体６０に入るのを阻止する。毛細管内でスキマー領域へ作用する遅延性
電界に起因して、イオン出口毛細管２３はスキマー２７を通過するのを阻止され
る。 ４． ４極イオン案内６２内でトラップされるイオンを、その後、適当な相対
的ＤＣオフセット電位を区分２の棒、４極６１と４極６２へ付加することによっ
て逆方向に４極イオン案内６１を通して、かつ４極組立体６０の区分２内へ加速
して、区分２内へ加速されるイオンのＣＩＤ破砕を生じる。逆方向に区分２内へ
加速されるイオンは、区分１と２の相対的DCバイアス電位を増すことによって、
区分１に入るのを阻止される。短いＭＳ／ＭＳⁿ分析時間が必要とされるなら、
イオンは区分１に入るのを阻止されて、各ＭＳ／ＭＳ工程でイオンの区分２をか
らにするのに必要な時間を減らす。代替的に、イオンは区分1の容積を増すよう
に、区分２の延長として区分１へ入ることができる。イオンはスキマー２６と区
分１の極の間でＤＣ遅延性電界を付加することによって、入口端９を通して逆方
向に区分１へ入るを阻止される。スキマー２７を通して第二真空工程７２へ入り
続ける自由噴射膨張からの中性ガス分子との衝突はイオンの逆方向軸軌道を減衰
するのに寄与し、かつトラップされるイオンが４極組立体６０の入口端９を通し
て失われるのを阻止する。４極６２からのイオン集団を受け入れる直前に区分２
と区分１の棒へ作用する電位は、区分１と区分２がイオンｍ／ｚ選択モードで作
動するように切り換えられる。 ５． 第二世代砕片イオンの選択されるｍ／ｚ範囲は、４極組立体６０の区分
２内に集められる。第二世代砕片イオンの発生集団は、４極イオン案内６１を通
して、かつ４極イオン案内６２内へ充分な運動エネルギととに再加速されて、選
択される第二世代砕片イオンのＣＩＤ破砕を生じる。 ６． ４極イオン案内６２内は再びイオントラップモードで作動する。実験が
第三世代イオンで終了するなら、４極６２内の発生イオン集団はＴＯＦ質量分析
される。ＭＳ／ＭＳ³以上のｎ世代製品イオンが必要なら、工程４または工程４
と５は、ＭＳ／ＭＳⁿ世代砕片をつくり出すべく、またはイオンなどをつくり出
すべく反復される。トラップされるイオン集団は各ＭＳ／ＭＳ工程でサンプリン
グされ、かつＴＯＦ質量分析されて、少量のトラップされるイオン集団を消費す
るだけである。ＴＯＦ質量分析は、最後のＭＳ／ＭＳⁿth工程後、全イオン集団
が多重４極イオン案内組立体８の４極６２から空にされるまで、行われる。 ７． 毛細管出口レンズ１１２１４へ作用する電圧を上昇して、一次イオンビ
ーム内でのイオンを、再びスキマー開口２７を通して、４極イオン案内組立体６
０の入口端９の区分１内へ通過させる。 ８． シーケンス工程１〜７を繰り返す。何かの数のＭＳ／ＭＳⁿ工程を、質
量分析とともにこの方法で構成する。

【００８０】 共鳴周波数励起破砕とＤＣイオン加速ＣＩＤ破砕との混合物を利用する、ＭＳ
／ＭＳⁿ分析のもう１つの例を以下に説明する。 １． ４極組立体６０の区分1を非ｍ／ｚ選択ＲＦ専用モードで作動させて、
ＣＩＤ破砕なしにイオンを区分２内へ通過させる。 ２． 区分２をトラップおよび非トラップとともに質量選択モードで作動させ
て、選択されるｍ／ｚイオンを、４極イオン案内６１を通過させ、かつＤＣ加速
破砕なしで４極イオン案内６２内へ通過させる。 ３． ４極イオン案内６２をｍ／ｚの選択される母体イオンの共鳴周波数励起
破砕とともにトラップモードで作動させる。共鳴周波数の補充セットを同時に付
加して、希望されない第一世代砕片イオンを阻止する一方、選択される第一世代
砕片ｍ／ｚ値イオンを維持する。ｍ／ｚ値の選択される第一世代砕片イオンの内
部エネルギは、母体イオンＣＩＤ破砕中、４極イオン案内６２において増大する
。選択される第一世代砕片ｍ／ｚ値イオンは、設定される時間周期の間、または
所望のイオン集団密度に到達し、短い時間のＴＯＦ質量分析によってチェックさ
れるまで、４極６２内に蓄積される。 ４． ４極イオン案内６２を所望のイオン密度レベルへ充填するとき、一次イ
オンビームは、毛細管出口電極１１２へ作用する電位を下げることによってスキ
マー穴２７の通過を阻止される。 ５． 選択される第一世代砕片イオンは逆方向に４極イオン案内６２から４極
イオン案内６１を通して、かつ４極イオン案内６０の区分２内へ充分な運動エネ
ルギで加速されてＣＩＤ破砕をもたらす。 ６． 第一世代砕片イオンと第二世代砕片イオンの受け入れに先行して、区分
２の極へ作用する電位は、第二世代砕片イオンのｍ／ｚ選択への質量対電荷選択
モードで作動すべくスイッチ切り換えされる。 ７． 別のＭＳ／ＭＳ分析シーケンスが所望ならば、工程２〜６を繰り返す。
付加的ＭＳ／ＭＳ工程を望まないなら、４極組立体６１と６２を通して一層の破
砕なしにイオンを移動することによって、４極イオン案内６０の区分２内でトラ
ップされる全イオン集団上で所望のＴＯＦ質量分析を行う。 ８． ＴＯＦ質量分析を完了し、かつ多重４極イオン案内組立体８をからにす
るとき、一次イオンビームは再びスキマー穴２７を通して、４極組立体６０の区
分１内へ通過する。工程１〜７を繰り返して、ＭＳ／ＭＳⁿ分析とともにデータ
取得を続ける。

【００８１】 米国特許出願０８／６９４，５４２に記述されるように，より高いエネルギＣ
ＩＤ破砕が、第三真空ポンピング工程７３の低圧領域内に構成される出口端１１
から４極イオン案内６２内へイオンを加速して戻すことによって得られる。レン
ズ３３と３４の間のすきま内へゲート制御されるイオンの電位は、レンズ３３と
３４へ作用する電圧を急増することによって上昇する。レンズ３３へ作用する電
位は、その後、多重４極イオン案内組立体８へイオンを加速して戻すべく減少す
る。逆方向のＤＣ加速されるイオンは、多重４極組立体８または個々の４極組立
体６０，６１および６２の長さを横断するとき、多重４極イオン案内組立体８内
で背景ガスに衝突する。似た方法で、４極イオン案内６１または４極イオン案内
６１と６２の組み合わせは、イオン集団の内部エネルギを急増するために、４極
組立体６０の区分２内へイオンを逆に繰り返して加速すべく使用される。しかし
、４極イオン案内組立体６１からのイオン加速は、得られるイオンの最終速度が
イオン案内出口端1での衝突自由域からイオンを逆加速することによって得られ
る速度より低いような背景衝突ガスの存在で起きる。ＭＳ／ＭＳⁿ質量分析モー
ドで作動する三次元イオントラップまたはＦＴＭＳ質量分析計と異なり、図１に
示す多重４極イオン案内ＴＯＦハイブリッドは各ＭＳ／ＭＳ工程でイオン破砕を
得るためにより広範な衝突エネルギを供給することができる。ＭＳ／ＭＳⁿ機能
シーケンスの制御は共鳴周波数波形を計算し、かつ各区分と４極組立体に作用す
るＲＦ，ＤＣ電位を制御するプログラム式ソフトウエア機能で簡単化される。図
２に示すようなソフトウエア指令式制御器８０は、波形、振幅、スイッチタイミ
ングおよびその他の制御情報を、制御接点８１，７７，７８，７９，８２を通し
て、ＤＣ，ＲＦ，ＳＦ，＋／−ＤＣ電力供給およびスイッチユニット６６，６３
，６４，６５，６７へそれぞれ送り出す。出力接点８５，８６，６８，６９，７
０，８７，７５，７６，８８，８４は、適当な電位を毛細管出口レンズ１１２、
スキマー２６、多重４極組立体８の棒、出口レンズ３３，３４，３５およびＴＯ
Ｆパルス化レンズ４１，４２へそれぞれ付加する。

【００８２】 ＤＣオフセット電位の急速なスイッチ切り換えは、適当な電位に設定される二
つの個々のＤＣ電力供給部を操作することによって行われる。各区分または４極
組立体の極は、＋／−ＤＣ電力供給部と波形発電機のセットへすを経て接続され
る。一次側ＲＦは、電力供給ユニット６３，６４，６５内に構成される個々のＲ
Ｆ供給から直接に容量結合を通して各４極組立体の極へ作用する。＋／−ＤＣ電
位は、ＲＦ結合容量と共鳴周波数ＡＣ波形を個々にＲＦ結合部内へ、各４極組立
体の各区分の適当な極に結合した後、作用する。代替的に、共鳴周波数ＡＣ波形
は各４極組立体の各区分の少なくとも二つの極に容量的に作用する。各スイッチ
の状態は、装置状態を変化させるために必要な全スイッチの状態を同期的に変化
させるコンピュータプログラムからの制御器８０によって制御される。ＲＦ，Ｓ
Ｆ，ＤＣの電力供給振幅は、同じコンピュータ制御プログラムを使用してディジ
タル対アナログ変換器のようなインタフェースによって設定される。このような
コンピュータ制御システムによって、ＭＳ／ＭＳⁿ実験シーケンスは、スイッチ
、制御信号および遅延パターンのプログラミングのセットによって得られる。制
御シーケンスは、プリセット値に基づいて、または受け取るデータに基づいて運
転中、データ取得運転と状態変化の開始をプログラミングする前、ユーザによっ
て選択される。データ依存的なソフトウエア制御決定は、例えば、母体質量スペ
クトル内により大きなスペクトルを含むイオンを選択および破砕すべく使用され
る。与えられる質量スペクトルに対して検出される、より大きな振幅母体ピーク
をもたらすイオンは、その後、ｍ／ｚ選択され、かつ続いて、自動化ソフトウエ
ア制御シーケンスにおいてプログラム化データ内で破砕される。

【００８３】 多重４極組立体８の４極イオン案内組立体６１は、４極イオン案内６０と６２
を電気的にも機能的にも分離するのに役立つ。イオンは４極組立体６０の区分２
内にトラップされ、かつ４極イオン案内６１の極３へ作用するＤＣオフセット電
位が、トラップイオンへ増し、かつ４極イオン案内６１内へ、区分２からイオン
を通すべく減るとき、解放される。多重４極組立体８は、より大きな範囲の分析
能力を生じる大きな装置柔軟性を得るべく、４極組立体当たり大きな数の区分と
ともに、または大きな数の区分とともに構成される。装置柔軟性とある程度の複
雑さは、図４に示すようなハイブリッド４極ＴＯＦで構成される多重４極イオン
案内組立体１６０当たりの４極組立体と区分との数を増すことによって付加的な
機能性を得るべく増大する。多重４極イオン案内組立体１６０は、四つの４極組
立体１６１〜１６４を含む。二つのの区分の４極組立体１６１は、対称的区分１
６５と出口区分１６６とを含む。二つのの区分の４極組立体１６２は、対称的区
分１６７と出口区分１６８とを含む。単一区分の４極組立体１６３は、区分１６
９と、区分１７０〜１７３を含む四つの区分４極組立体１６４とを含む。各四つ
の区分４極組立体の棒は、それの出力ＲＦ波形は共通の周波数と位相とを有する
四つの独立したＲＦ電力供給部に接続される。各四つの４極組立体の棒は、独立
した共鳴、またはセキュラ周波数成分波形供給部に接続される。各４極組立体の
各区分の棒は、独立したＤＣ オフセットまたは＋／−ＤＣ電圧供給部に接続さ
れる。代替的に、分析能力的にやや減少するとともに装置コストと複雑さを減ら
すために、共通のＲＦ供給部は、多重４極組立体１６０のすべての４極組立体に
接続される。共通のＲＦ供給部を使用する時の作動中に個々の４極区分へのＤＣ
とＳＦを変えるとき、電気抵抗を切り離すことに注意が必要である。急速にスイ
ッチ操作されるＤＣ電位のＲＦ電位内への不注意な結合は、４極容積から急速で
好ましくないイオン放射をもたらす。補助的背景ガスがチャンネル１７８を通し
て第二真空ポンピング工程１９８内へ付加されて、多重４極組立体１６０内の背
景ガス成分を変調させる。弁１９９は、チャンネル１７８を通して真空工程１９
８内への補助的ガスの流速を制御する。ヘリウムが衝突ガスの質量を減らすべく
付加され、アルゴンは衝突ガスの質量を増すべく付加され、または反応ガスは中
性ガス相に対してイオンを調べるため作用する。各４極組立体の各隣接する区分
と各隣接する４極組立体は電気的に絶縁されて、各隣接する区分の棒または極へ
作用する、異なる電位を隔離する。４極組立体１６１，１６２，１６３，１６４
は、中心線に沿ってシーケンス的に構成される。多重４極組立体１６０は直線構
成的に示される。代替的に、多重４極組立体１６０は、曲線棒または極を含む４
極組立体とともに構成される。

【００８４】 図１に示す多重４極組立体８の構成にくらべて、効果的に多重の、第三の独立
した４極組立体１６１が多重４極組立体１６０へ付加されている。真空ポンピン
グ工程１９８の高い背景圧力領域内に構成される付加的な４極組立体１６１は、
独立した質量選択および／またはイオンのトラップとともに破砕工程の実施を可
能にする。イオンは独立的に、多重４極組立体１６０において、４極組立体１６
１，１６２，１６３，１６４からトラップおよび解放される。４極組立体１６１
の区分１６６の棒に作用する、個々のＤＣ オフセット電位は、区分１６５内の
イオンをトラップすべく、または４極組立体１６２の区分１６７内への区分１６
５からイオンを解放すべく設定される。質量対電荷の選択と共鳴周波数励起ＤＣ
イオン破砕は、４極組立体１６１，１６２，１６４内に構成される。イオンは、
前向きの４極イオン案内組立体と逆向きのそれの間で適当なＤＣ オフセット電
位を各多重４極イオン案内組立体の個々の区分へ付加することによって移動する
。出口区分１６８と二つの入口区分１７０，１７１は、４極組立体１６２，１６
４の間にそれぞれ作用する。これらの付加区分は４極組立体１６３と一緒に、４
極組立体１６２と１６４の間で加速連結的に五つの工程を与える。高エネルギＤ
Ｃ加速ＣＩＤイオン破砕は、付加的な４極区分が与える長い加速路を使用して、
とくに高い背景圧力において得られる。多重通路は五つの設定連結点を通ってつ
くられて、破砕に、通じるイオン内部エネルギを増大する。

【００８５】 ハイブリッドＴＯＦ１７０内で多重４極組立体１６０へ第三４極組立体１６１
の追加は、図１に示すハイブリッドＴＯＦ質量分析計にくらべて行われる分析機
能の範囲を増大する。ハイブリッドＴＯＦ１７０は、図１に示すようなハイブリ
ッドＴＯＦ質量分析計、三重４極または三次元イオントラップ質量分析計を使用
できないＭＳ／ＭＳⁿ分析機能を行うように使用される。各ＭＳ／ＭＳ工程に対
して連続イオンビームとＤＣ加速ＣＩＤイオン破砕とともに新しいＭＳ／ＭＳ²
機能シーケンスシーケンスの例を、ハイブリッドＴＯＦ１７０とともに以下に説
明する。 ４極組立体１６１は、反復的なイオントラップおよび解放とともに、またはな
しに質量対電荷の選択で作動する。 １． ４極組立体１６１を反復的なイオンのトラップおよび解放とともに、ま
たはなしに質量対電荷選択モードで作動させる。 ２． ４極組立体１６１内に選択される母体イオン質量対電荷を充分な運動エ
ネルギで４極組立体１６２内へ加速して、ＤＣ加速ＣＩＤ破砕を生じさせる。 ３． ４極組立体１６２を質量対電荷選択モードで作動させて、少なくとも一
つの第一世代砕片イオンを、反復的なイオンのトラップおよび解放モードととも
に、またはなしに選択する。 ４． ４極組立体１６２内に選択される第一世代砕片イオンの質量対電荷を、
４極組立体１６３を通して、かつ４極組立体１６４内へ充分な運動エネルギで加
速して、ＤＣ加速ＣＩＤイオン破砕を生じる。４極組立体１６４を、ＲＦ専用イ
オントラップと解放モードで作動させて、第二世代砕片イオンをトラップする。 ５． 第二世代砕片イオンを４極イオン案内１６４からパルス化領域１７５内
へ移動して、ここで、ＴＯＦ浮遊領域１７６内へパルス化しかつ質量対電荷を分
析する。

【００８６】 区分１７３を４極イオン案内組立体１６４の出口端１７４へ付加して、４極イ
オン案内１６４内でイオンを補足し、かつＴＯＦパルス化領域１７５４内へ４極
１６４からのイオンをゲート制御するための代替的手段として役立てる。イオン
を４極組立体１６４内で、区分１７３の棒へ作用するＤＣオフセット電位を上げ
ることによってトラップする。区分１７３の極へ作用するＤＣオフセット電位で
トラップすることは、レンズ１７９へ作用するＤＣ復旧電位の使用とくらべて、
出口端１７４で起きる縁取り電界効果によって起きる何かの焦点ぼけ作用を減ら
す。区分１７３は、主としてＲＦ専用イオン移動モードで作動して、４極イオン
案内１６４の出口端１７４にある対称的なＤＣ縁取り電界効果を減少または最小
にする。区分１７３は、出口レンズ１７９と関係して、または出口レンズ１７９
の代わりに、イオントラップまたは逆イオン加速機能のために作動するように構
成される。当業者には明らかなように、いくつかのユニークな分析機能シーケン
スが、図4に示す四つの４極イオン案内組立体ハイブリッドＴＯＦ１７０ととも
に、上に与えられる例のほかに可能である。高い背景圧力領域１７１内に構成さ
れる４極組立体１６１，１６２，１６４は、独立的に質量対電荷選択モードおよ
び／または共鳴周波数励起ＣＩＤイオン破砕モードで作動する。４極組立体１６
１，１６２，１６３，１６４は、ＤＣ加速ＣＩＤイオン破砕を得るべく互いに関
連的に作動する。広範な機能が、与えられる分析用途に対しハイブリッド４極Ｔ
ＯＦ１７０を使用してＭＳ／ＭＳⁿ質量分析を得るために行われる。

【００８７】 ＡＯＩ源ハイブリッド４極ＴＯＦ１７０への代替実施例を図５に示す。図５を
参照して、４極ＴＯＦ１９４内に構成される多重４極組立体１８０は、静電レン
ズ１９２と１９３と間隔をあけて個々の４極組立体１８１，１８２，１８３を含
む。静電レンズ１９２は、４極組立体１８１と１８２の間の連結点内に構成され
、かつ静電レンズ１９は４極組立体１８２と１８３の間の連結点内に構成される
。静電レンズ１９２は、図４に示すように、多重４極組立体１６０内の４極組立
体１６３に入れ替わる。静電レンズ１９２と１９３は、ＤＣ電力供給に接続され
て、隣接する４極組立体からのイオンのトラップと解放を許容する。イオンは、
なお、多重４極組立体１８０内で前方と逆方向に４極組立体の間で運動できるが
、相互４極連結点内でＤＣレンズの存在は、隣接する４極組立体の末端に付加的
なＲＦラジアルトラップ電界と共鳴ＡＣ電界の若干のひずみを生じる。このＲＦ
とＡＣ電界ひずみに加えてレンズ１９２と１９３での穴１９５と１９６の減少し
た伝播面積はそれぞれ、４極組立体の間にイオン伝播損失をもたらして感度を低
減する。性能は、ＲＦ電力供給の除去からコストが大きく減少する一方、４極イ
オン案内組立体１８１，１８２，１８３内で独立的にイオンをトラップかつ解放
する能力を維持することに対して妥協的に均衡する。代替的に、静電レンズ１９
２および／または１９３は多重レンズセットとして構成され、イオンは４極イオ
ン案内組立体の間の連結点を横断するから、それらの静電的な合焦または加速を
可能にする。ＲＦ，＋／−ＤＣと共鳴周波数波形電力供給の三つの個々のセット
は、それぞれ電位を４極組立体１８１，１８２，１８３の棒へ付加する。分離し
たＤＣオフセット電位は、多重４極組立体１８０の各区分１８４，１８５，１８
６，１８７，１８８，１８９，１９０，１９１へ作用する。４極組立体１８１，
１８２と、４極組立体１８３の一部は、より高い背景圧力真空工程１９７内に構
成される。独立的な質量対電荷選択と共鳴周波数励起ＣＩＤイオン破砕は、４極
組立体１８１，１８２，１８３内で行われる。ＤＣ加速ＣＩＤイオン破砕は、４
極組立体内部で区分の間のイオン加速によって、または前と逆方向に４極組立体
１８１と１８２，１８２と１８３の間のイオン加速によって得られる。代替的に
イオンは、ＤＣ加速ＣＩＤイオン破砕を得るべく逆方向に４極組立体１８３の出
口端から４極組立体１８３内へ加速される。図１と４に示すハイブリッド４極Ｔ
ＯＦ実施例への上述の説明から明らかなように、ＡＰＩ源ハイブリッド４極ＴＯ
Ｆ１９４は、各ＭＳ／ＭＳ工程において、質量対電荷選択とイオン破砕を得るべ
く異なる方法を使用するオプションとともに、ＭＳ／ＭＳⁿ質量分析機能の範囲
を行うように作動する。ハイブリッド４極ＴＯＦ１９４は、三重４極と三次元４
極イオントラップ質量分析を行うように使用され、かつ三重４極や三次元イオン
トラップのどちらをも使用できない質量分析機能を行うことができる。

【００８８】 あまり複雑でない単一または多重の４極組立体が、装置コストを下げかつ運転
の複雑さを減らすべくハイブリッド４極ＴＯＦ装置で構成できる。作動と分析能
力における柔軟性は、多重４極の構成は簡単であるから、所望の用途に依存して
減少する。多重４極組立体８の４極イオン案内組立体６１は、４極イオン案内６
０と６２を、電気的にも機能的にも分離すべく作用する。４極イオン案内６１の
極３へ作用するＤＣオフセット電位がイオンをトラップすべく増大し、かつ区分
２から４極イオン案内６１内へイオンを通すべく低減するとき、イオンは、４極
組立体６０の区分２内でトラップされ、かつ解放される。図６は、電気スプレー
イオン源２１２、四つの真空ポンピング工程２０８，２０９，２１０，２１１、
多重４極組立体６４およびＴＯＦ質量分析計２１６を含むハイブリッド多重４極
イオン案内ＴＯＦ装置２１５の代替実施例を示す。多重イオン案内２０４は，個
々のＲＦ，＋／−ＤＣと共鳴波形電力供給とを有する共通中心線２０５沿いに位
置する、個々の４極組立体２０１，２０２，２０３を含んで、各４極組立体とと
もに独立的な質量選択とイオン破砕機能との実施を許容する。発明の１つの態様
において、三つすべてのＲＦ電力供給は共通の周波数と位相出力で作動する。共
通の周波数と位相は、多重４極組立体２０４内で各４極組立体２０１，２０２，
２０３の軸方向に整列した棒に付加されて、４極組立体の間のイオン移動効率を
最大にする。４極組立体２０３は、高い背景圧力真空ポンピング工程２０９から
連続して低い背景圧力真空工程２１０内へ延びる。上に与えられるＴＯＦ質量分
析とともに、質量対電荷選択と破砕工程に導かれる多重４極イオン案内組み合わ
せの例は、ハイブリッド多重４極イオン案内ＴＯＦ装置２１５内に構成される多
重４極組立体２０４へ作用する。

【００８９】 代替的に、個々の４極組立体２０１と２０２は、両区分の棒へ作用するＲＦ電
位が共通のＲＦ電力供給から出発する４極組立体の二つの区分として構成される
。この代替実施例で多重４極組立体２０４は二つの４極組立体を含み、その第一
４極組立体は区分２０１と２０２を含み、かつ第二４極２０３は単一区分を含む
。独立した＋／−ＤＣ（オフセットＤＣを含む）と共鳴周波数波形は、４極区分
と組立体２０１，２０２，２０３の棒へ付加されて、独立的な質量対電荷選択と
イオン破砕機能との実施を各４極区分または組立体内で許容する。この代替実施
例を図１に示すような多重４極組立体８とくらべると、４極組立体６１は二重４
極組立体２０４では除去されている。４極組立体６２の区分化イオン案内８の除
去は作動シーケンスを簡単にし、かつ電子部品コストを低減する。図1に示す実
施例を使用して説明される多数のＭＳ／ＭＳⁿシーケンスは、図２に示すような
二重４極組立体２０２とともに運転可能である。４極区分および／または組立体
２０１，２０２，２０３の間に適当な相対的ＤＣオフセット電位を設定すること
によって、ＤＣ加速ＣＩＤイオン破砕が、４極区分または個々の４極組立体の間
で連結点２０６および／または２０７を通して前と逆方向に、または４極２０３
の出口端から逆方向にイオンを加速することによって発生する。真空第二工程２
０９内の背景圧力は０．１ミリトール以上に維持されて、安定軌道イオンエネル
ギの衝突減衰を許容し、かつ各多重イオン案内区分または組立体内でのイオンの
ＣＩＤイオン破砕を可能にする。区分または４極２０１の入口端２０３での局部
圧力は、自由噴射膨張のためにより高く、かつ多重４極組立体２０４の入口での
イオン案内効率を高めることに役立つ。独立的な４極組立体６１または区分２０
２と４極２０３の間の連結点内の区分の除去は、区分２０２と４極２０３の両方
において異なるイオン集団のイオンを同時にトラップすることでの柔軟性を減少
する。この減少した機能性は、装置の作業とコストを、変数と部品の減少によっ
て簡単にする。図１〜５に示す発明の態様を組み合わせると、発明の代替実施例
がハイブリッドＴＯＦ２１５内へ構成される。例えば、静電レンズが連結点２０
６と２０７内に含まれて、区分または４極内でのイオンのトラップまたは連結点
２０６と２０７を横断するイオンの移動を可能にする。静電はまた、４極組立体
の間で電界の容量結合を分離するためにも役立つ。多重４極組立体２０４は、一
つの電力供給部から出発して三つの区分全部の極に作用するＲＦとともに三区分
イオン案内としても働く。いくつかのＭＳ／ＭＳⁿ質量分析機能が、電気部品の
複雑さとコストを低減してこの単一ＲＦ供給実施例で行われる。

【００９０】 ハイブリッド４極ＴＯＦで構成されるｑｕｉｄｅ組立体の構成は、ＭＳ／ＭＳ ⁿ 分析機能の実施能力を維持しつつさらに簡単になる。発明の代替実施例を示す
図７においては、三つの区分の４極イオン案内４０８が、ハイブリッドＡＰＩＴ
ＯＦ質量分析:計内に構成される。最も簡単な実施例で、ＲＦ電位は、各区分へ
作用する分離したＤＣオフセットとともに共通の電力供給部ＲＦから三つの区分
４０１，４０２，４０３の棒に作用する。個々の＋／−ＤＣと共鳴波形は区分４
０１と４０２の棒へ付加されて、質量対電荷選択と選択されるイオンの共鳴周波
数励起ＣＩＤ破砕と行なう。三区分多極イオン案内４０８は、より高い背景圧力
真空工程４１１からより低い背景圧力真空工程４１２内へ延びる。区分４０２は
、ＲＦ専用モードで、または米国特許出願０８／６９４，５４２に記述されるよ
うなＴＯＦ質量分析と結合されるとき、完全なＭＳ／ＭＳⁿ機能能力とともに構
成される二次元トラップとして作動して、イオンをＴＯＦパルス化領域４１５内
へ移動する。図４の実施例は、米国特許出願０８／６９４，５４２に記述されな
い４極組立体４０８内に構成される二つの付加的区分を含む。区分４０１と４０
３は、質量対電荷選択とイオン破砕作業モード中、区分４０８に作用する電位の
縁取り電界効果を分離するか最小化するのに役立つモードで作動する。縁取り電
界効果の最小化は、４極イオン案内４０８を入口と出口端４１６と４１７におい
て出入りするイオンの軌道の最良化を可能にする。例えば、区分４０１はＲＦ専
用モードで作動して、効果的にイオンを入口領域４１６から区分４０８内へ移動
する。入口端４１６で多極イオン案内４０８に入るイオンの運動エネルギと軌道
は、背景ガスとの衝突によって減衰する。区分４０１を横断するイオンは、イオ
ン伝播効率に及ぼすＤＣ縁取り電界の焦点ぼけの影響が最小である、中心線４１
８近くの区分４０８に入る。区分４０３に作用するＤＣオフセット電位は、区分
４０２内のイオンをトラップすべく、またはＴＯＦパルス化領域４１５内へ区分
４０２からのイオンをゲート制御すべく切り換えられる。パルス化領域４１５を
横断するイオンはＴＯＦ浮遊領域４１４内へパルス化され、かつ質量分析される
。直線的ＴＯＦ飛行管形状を、イオン反射体形状を含むＴＯＦ飛行管形状への代
替実施例として図７に示す。

【００９１】 ＲＦ専用モードで作動する区分４０３は、区分４０２の異なる作動モード中に
発生する区分２の出口端で非均一縁取り電界を遮蔽することによって、多極イオ
ン案内出口領域４１７からＴＯＦパルス化領域４１５内へ移動するイオンに対し
て整合的イオン軌道を与える。区分４０１はまた、ｍ／ｚ選択および／または破
砕モードで作動でき、かつ母体または製品イオンは、前方へ、または区分４０１
と４０２の間で逆方向に移動できる。結果として、イオンは区分４０１と４０２
の間で、先行実施例と米国特許出願０８／６９４，５４２に説明される共鳴周波
数ＣＩＤ機能を完全にするＤＣイオン加速で破砕される。区分４０３を横断する
イオンは区分４０２内へ加速的に戻されて、真空工程４１１内へ延びる区分４０
２のその部分内で、ＣＩＤイオン破砕をもたらす。区分４０３から４０２へ逆方
向にイオンのパルス化は、区分４０３とレンズ４１９の極に作用するＤＣ電位を
同期的に切り換えて、出口領域４１７内のイオンのエネルギを高めてから、イオ
ンを逆方向に４極中心線４１８沿いにへ加速することによって行われる。レンズ
４１９と区分４０２の極から区分４０３内へＤＣ電界貫通は、二つの要素の間に
作用するＤＣ電圧差によって生じて、区分４０３から４０２内へイオン加速を助
ける。図４に示す実施例は、機能的柔軟性での一定の妥協とともに、数が減少し
た多重イオン案内区分またはより高圧の真空領域内で作動する個々の４極組立体
のおかげて、コスト的に有効な構成での充分なＭＳ／ＭＳⁿ機能性を可能にする
。

【００９２】 図８に示す三次元多極イオン案内の代替実施例は、区分化多極イオン案内４４
８が第一真空ポンピング工程４５０内に延びるように構成される。電気スプレー
イオン源４５２内につくられるイオンは、毛細管４５３を通して第一真空ポンピ
ング工程４５０内に運動する。出口端４５４で毛細管４５３を出るイオンは、第
一多極イオン案内４４１に入り、ここでイオンは区分４４１上の極へ作用するＲ
Ｆ電界によって半径方向に制限される。区分４４１の極へ作用する電界が決定す
る安定性ウインドウの域内にくるｍ／ｚ値を有するイオンは区分４４１を通りぬ
け、かつ区分４４２内へ移動する。ＴＯＦ質量対電荷分析とともにＭＳ／ＭＳⁿ
機能は、図７に示す三区分イオン案内へ記述されるものに似た技術を使用して得
られる。区分化イオン案内４４８への代替物は真空工程４５０内へ延長区分４４
２を含む。付加的な多極イオン案内区分は、真空工程４５４内へ延びる多極イオ
ン案内４４８のその部分に付加される。この構成は、ある種の分析用途に対する
より低い圧力作動に対して好適なより高い背景圧力で質量対電荷選択とイオン破
砕機能とを可能にする。ハイブリッド４極ＴＯＦ質量分析計で構成される多重４
極または多重区分４極組立体の付加的構成を、図９〜１１に示す。

【００９３】 図９に示す、独立した４極または区分化多極イオン案内組立体５０２は、ＴＯ
Ｆパルス化領域５０７内へ延びる。多極イオン案内５０８の長さを横断するイオ
ンは、独立した４極組立体または区分５０１，５０２，５０３を通過し、かつ４
極または区分５０７内へ移動する。区分５０３，５０４とレンズ５０６の極へ作
用する相対的ＤＣ電圧は４極組立体５０４内のイオンをトラップする。区分５０
４内でトラップされるイオンは、ここで参照文献によって完全に統合される、米
国特許第５，７６３，８７８に記述されるように、ＲＦ電圧成分を遮断し、かつ
非対称ＤＣ電位を区分５０４の極へ付加して、２本の極間のすきまを通してイオ
ンをパルス半径方向に加速することによってＴＯＦ浮遊領域５１０内へパルス化
される。”質量分析法とイオン物理学に関する第４４回ＡＳＭＳ会議１９９６”
の予稿p．７９５で、ジェームス，Ｃ．Ｆは、４極５０４からＴＯＦ浮遊領域内
へトラップされるイオンの横方向イオン抽出を有する４極イオン案内とともにト
ラップレンズ５０６の取り換えを記述する。

【００９４】 ＴＯＦ質量対電荷分析式の完全なＭＳ／ＭＳⁿは、図９に示すハイブリッドＴ
ＯＦ実施例を使用して得られる。個々の４極組立体または区分５０１，５０２，
５０３は、個別に、または補充的な方法で作動してＴＯＦ質量対電荷分析に先行
して質量対電荷選択および／またはイオンＣＩＤ破砕を得る。上述の実施例に似
て、多重４極組立体５０８は、共通のＲＦ周波数および位相とともに個々の４極
組立体５０１，５０２，５０３，５０４の棒へ異なる電位を供給する、ＲＦ、＋
／−ＤＣおよび共鳴周波数波形電力供給部の四つの独立したセットで構成される
。高圧真空工程５１２に位置する各４極組立体５０１，５０２，５０３は、独立
して協働的に、質量対電荷選択および／またはイオン破砕モードで作動して、Ｔ
ＯＦ質量対電荷分析とともにＭＳ／ＭＳⁿ質量分析のＭＳ／ＭＳ工程を行なう。
４極５０７は、中性背景ガスとともに生じるイオン衝突が僅少または皆無である
低圧真空領域内に構成される。結果として、ＴＯＦ浮遊領域５１０内へ横方向パ
ルス化に先行して４極組立体５０４内にトラップされるイオンに対して生じる衝
突減衰は皆無である。

【００９５】 ＴＯＦ浮遊領域５１０内へ横方向パルス化に先行して４極組立体５０４内にト
ラップされるイオンは、４極組立体５０４の長さ沿いに軸方向のいずれか方向に
横断している。４極組立体５０４の反対方向に運動するイオンの軸方向軌道は、
ＴＯＦ検出器にぶつけるようにレンズ５１１の操作によって同時に命令すること
は出来ない。ＴＯＦ管内の検出器にぶつけるべく必要な軌道を有するイオンの数
を増すには、４極イオン案内５０４に入るイオンの最初の通行中、イオンを４極
組立体５０４から横方向に加速するか、またはイオンを４極５０４内へ非常に低
い軸方向運動エネルギで移動する必要がある。後者の有する欠点として、パルス
化領域充填時間は非常に長くて、ＴＯＦパルス速度の減少をもたらす。減衰せず
にＲＦ電界によって４極組立体５０４内で半径方向のイオン運動は、横方向にＴ
ＯＦ浮遊領域５１０内へ加速されるイオンの空間およびエネルギ的拡散の原因と
なる。ＴＯＦパルス化領域内に構成される二次元的トラップとともに作動すると
き考慮されるべき付加的な制約は、ＴＯＦ分析器内で共通に使用される多チャン
ネル板検出器は、典型的には１００のオーダでの、制限的な瞬間帯電降下リニア
動的範囲応答性を有するということである。もしもｍ／ｚのような非常に多数の
イオンが２ナノ秒時間ウインドウ以内に検出器に達したとすると、検出器出力は
、信号振幅ひずみをもたらす飽和に到達する。ＯＦ浮遊領域５１０内へトラップ
されるイオンのパルス化に先行して４極５０４内でイオン蓄積時間の減少は、検
出器の飽和を回避するのに役立つ。レンズセット５１１を操作するため作用する
電位は最良化されて、ＴＯＦ検出器にぶつかる４極５０４からパルス化されるイ
オンの数を最大にする。

【００９６】 図１０は、ハイブリッドＡＰＩ源多極イオン案内ＴＯＦの代替実施例を示す。
図１０を参照して、付加的多極イオン案内６１０は、区分化４極イオン案内組立
体６０８とＴＯＦパルス化領域６１１の間に構成される。多極イオン案内６１０
は、４極イオン案内として構成される隔壁６１４によって包囲されるかまたは４
極イオン案内として構成される衝突室組立体６１２へガスを付加するとき、衝突
室として作動し、また質量対電荷選択モードで作動する。４極イオン案内６０８
を含む区分６０１，６０２，６０３は、個別に、または集合的に質量対電荷選択
および／またはＣＩＤイオン破砕モードで作動して、ＴＯＦ質量対電荷分析とと
もにＭＳ／ＭＳⁿ機能を得る。多極イオン案内６０８の各区分は単一通過または
イオントラップモードで作動する。さらにイオンは、多極イオン案内６１０内で
ＤＣ加速または共鳴周波数励起ＣＩＤイオン破砕とともに質量対電荷的に選択さ
れることを要する。多極イオン案内６０８は連続的に高い背景圧力真空工程６１
３から、区分６０３から存在するイオンが中性背景ガス分子との衝突からの散乱
作用を受けない低圧真空工程６１５内へ延びる。多極イオン案内６１０内へのイ
オン移動効率は、イオンが区分６０１と、真空ポンピング工程６１３内にある区
分６０２の部分とを横断するとき、イオンの衝突減衰によって助けられる。多極
イオン案内６１０を含む分離衝突室組立体６１２の構成は、衝突または反応性背
景ガスの導入を許容する。図１に示すハイブリッドＴＯＦ実施例は、ガス相イオ
ン中性反応の調査または完全ＭＳ／ＭＳⁿ質量分析能力とともにイオンのＣＩＤ
破砕に対して異なるガスの使用を可能にする。多極イオン案内６１０は、ＴＯＦ
パルス化領域６１１内へのイオンのゲート制御とともに、単一通過またはイオン
トラップと解放モードで作動する。付加的ＲＦ多極イオン案内は、真空工程６１
５内で衝突室内に構成される多極イオン案内６１０と、ＴＯＦパルス化領域６１
１の間に構成されて、ＣＩＤ領域６１２と、低い背景圧力に維持される第４真空
工程６１８の間の背景圧力を減少させる。多極イオン案内６０８は、ここで参照
文献によって統合される、米国特許出願６０／０１７，６１９に記述されるよう
に、イオン案内６１０の極内へ延びるように構成されて伝播効率を改善する。図
１０に示す二重多極イオン案内実施例は、ＭＳ／ＭＳまたはＭＳ／ＭＳⁿ質量分
析シーケンスでの二つの分離衝突ガスを使用するような特殊作動モードを可能に
する。図１０に示すようなハイブリッドＴＯＦ実施例は、異なる断面で構成され
、かつ各４極の棒へ作用する、異なる＋／−ＤＣとＲＦ周波数、位相および振幅
電位を有する４極イオン案内組立体６０８または６１０のいずれかでの、イオン
質量対電荷選択および／またはＣＩＤイオン破砕機能の実施をも可能にする。イ
オンは、前方と逆方向に４極組立体６０８と６１０の間で加速されて、ＤＣ加速
ＣＩＤイオン破砕をもたらす。

【００９７】 図１１は、ＭＳ／ＭＳⁿ分析モードで作動可能な多極イオン案内ハイブリッド
ＴＯＦ質量分析計への代替実施例を示す。区分化４極イオン案内組立体７０８は
区分７０１，７０２，７０３とともに構成されて、高い背景圧力真空工程７１０
内に位置する。低い背景圧力真空工程７１１内に位置する第二４極イオン案内組
立体７０４は、ガス仕切７１３によって包囲される。ガス仕切７１３は、イオン
案内７０４を衝突室として作動させることが望ましいとき、領域７１３内へ衝突
ガスを付加して、領域７１３内の圧力を真空工程７１１内の背景圧力以上に上昇
させる。第三の多極イオン案内７１４は真空工程７１１内に位置して、多極イオ
ン案内７０４からパルス化７１２内へイオンを効果的に移動して、充分な真空ポ
ンピングを、高圧衝突領域７１３と低圧ＴＯＦパルス化領域７１２の間に可能に
する。４極イオン案内７０４は、単一通過またはイオントラップモードでＴＯＦ
パルス化領域７１２内へイオンのゲート制御とともに作動する。４極イオン案内
組立体７０８と７０４を分離の真空工程に配置すると、多極イオン案内形状の構
成での柔軟性が、とくに４極組立体７０８に対して増大可能となる。一つ以上の
真空工程に延びる多極イオン案内は、比較的小さい内径ｒ₀とともに構成されて
、一つの真空工程から次への中性ガスコンダクタンスを最小にする。ガスコンダ
クタンスの最小化は、与えられる背景目標圧力への真空ポンピングコストを低減
する。多極イオン案内組立体７０８，７０４，７１４の極は、真空工程７１０と
７１１をそれぞれ開始および終了するから、いかなる多極イオン案内の形状にも
真空ポンピングの制約は課せられない。イオン案内７０８，７０４，７１４の内
径ｒ₀は、図７に示す実施例での真空ポンピング条件によって制約されない。

【００９８】 先に述べた実施例に似て、真空工程７１０内の背景圧力を十分高く維持して、
イオンが４極組立体７０８の長さを横断するとき、背景ガスとイオンの間に衝突
が起きることを確実にする。真空工程７１０内の背景圧力は、共鳴周波数励起ま
たは内部区分ＤＣイオン加速技術を使用して、多極イオン案内７０８を横断する
イオンのＣＩＤイオン破砕を可能ならしめる。多極イオン案内７０８内の各区分
は、独立して、または他の区分と関係して、ｍ／ｚ選択またはＣＩＤイオン破砕
作業モードで作動する。真空仕切と静電レンズ７０７に作用する電圧は、区分７
０３から多極イオン案内７０４へ通過するように設定され、または多極イオン案
内７０８内でイオンをトラップするように設定される。多極イオン案内７０８内
の各区分は、適当な相対的ＤＣオフセット電位を隣接する区分の極へ付加するこ
とによってトラップまたは非トラップモードで作動する。類似の多極イオン案内
７０４は、イオンｍ／ｚ選択モードで低または高背景圧力とともに、または衝突
ガスが領域７１３内にあるとき、共鳴周波数励起ＣＩＤイオン破砕モードで作動
する。イオンはまた、多極イオン案内７０４内へ十分な運動エネルギでＤＣ加速
されて、ＣＩＤ破砕をもたらす。イオンは、前方または逆方向に４極または多極
イオン案内組立体７０８と７０４の間に十分な運動エネルギで加速されて、ＤＣ
加速ＣＩＤイオン破砕をもたらす。イオンｍ／ｚ選択とＣＩＤイオン破砕機能の
組み合わせは４極イオン案内組立体７０８と７０４で行われて、ＴＯＦ質量分析
とともに各種のＭＳ／ＭＳⁿ分析機能を得る。図１０に示す衝突室６１２の実施
例として、衝突ガスまたは反応ガスが、真空工程７１０内の背景ガスの成分と異
なる成分で領域７１３内へ導入される。選択されるイオン・分子反応は、適当な
反応ガスを衝突室領域７１３内へ付加することによって調べられる。反応製品イ
オンは、質量対電荷的に選択され、または４極イオン案内７０４または７０８の
いずれかでの一つ以上の工程で砕片化される。多極イオン案内７０４を最終的に
流れて通るか、またはトラップされる発生イオン集団は、続いてＴＯＦ質量分析
される。

【００９９】 図１〜１１に示す発明の実施例は、ハイブリッド多重４極イオン案内ＴＯＦ質
量分析計の構成と作動の、若干の実施例であって、イオンの質量対電荷選択とイ
オン破砕は、高圧真空領域内に位置する少なくとも一つの４極イオンを使用して
行われる。イオンと中性背景ガス分子の間の多重衝突は、高圧真空領域内に構成
される４極イオン案内内で生じる。発明は図示される実施例と記述される技術に
限定されない。例えば、区分化される４極イオン案内が記述され、個々の４極イ
オン案内は高い背景圧力領域内に位置し、かつ独立的に、またはｍ／ｚと調和的
にイオン破砕工程をMＳ／ＭＳⁿ分析で行なうべく使用される。好適な実施例は、
同じＲＦ周波数と位相を、異なる同期したＲＦ電力供給から、組立体内の個々の
４極イオン案内へ付加することである。ＲＦ振幅、＋／−ＤＣ（ＤＣオフセット
を含む）および共鳴周波数波形が、このような組立体内で各４極イオン案内に対
して独立的に変化する。代替的に、ＲＦは異なる周波数と位相とともに、独立的
に、組立体を含む個々の４極イオン案内へ作用する。４極イオン案内の間に非同
期のＲＦ周波数と位相とを有する一つの好適な実施例は、二つの隣接する４極イ
オン案内の間の連結点内での静電レンズの構成であって、イオン案内の間で横断
するイオンに対して縁取り電界効果を最小にする。

【０１００】 図示される４真空ポンピング工程の実施例は、ｍ／ｚ選択および／またはＣＩ
Ｄ破砕とともに２、３または５工程真空システムとして構成変更され、高い背景
圧力真空領域内に位置する少なくとも一つの多極イオン案内とともに行われる。
異なるイオン源がハイブリッド多重４極イオン案内ＴＯＦハイブリッド装置とと
もに構成される。真空または部分真空で作動する均等なイオン源は、高い背景真
空圧力で作動する多極イオン案内とともに構成される。真空内で作動するイオン
源とともに多極イオン案内を含むガスが真空領域へ付加されて、高圧のｍ／ｚ選
択およびイオン破砕モードで作動する。発明はＴＯＦ質量分析計形状の変種に作
用する。例えば、ＴＯＦ質量分析計は、直列パルス化領域、多重電界イオン反射
体または離散的ダイノード増倍器とともに構成される。代替実施例において、高
圧真空領域内に位置する区分化多極イオン案内または個別の多極イオン案内の部
分も構成されて、イオンの移動、イオンのトラップおよび何らかの上述のＣＩＤ
破砕モードで、ならびにｍ／ｚ走査またはｍ／ｚ選択モードで、またはこれらの
個々の作動モードの組み合わせで作動する。発明の実施例で記述されるＣＩＤイ
オン破砕、イオン質量対電荷選択、およびＭＳ／ＭＳⁿの方法が、発明の代替実
施例に含まれる。発明の一つのこのような代替実施例において、ＭＳ／ＭＳまた
はＭＳ／ＭＳⁿシーケンスのいずれかの、最後の質量分析工程が４極イオン案内
によって行われる。

【０１０１】 図１に示す検出器３８は、ＴＯＦ質量分析に先行してイオンを検出すべく使用
される。発明の一つの態様は、イオンと中性ガス分子の間に多重衝突が発生する
高圧真空真空領域内で構成され、かつ作動する少なくとも一つの、または一部分
の、一つの４極イオン案内の構成と作動である。上述のように、多重イオン案内
の重要な特徴は、安定軌道内のイオンが単一通過またはイオントラップモードで
作動しているイオン案内またはイオン案内区分の一端から同度に開放される一方
、イオンが多極イオン案内の反対端まは個々の区分に入るということである。こ
の特徴によって、連続的イオンビームを受ける区分化イオン案内は、イオン案内
内に位置する一部分のイオンだけをもう一つの多極イオン案内または解放される
イオン上で質量分析を行なう他の質量分析計内へ選択的に解放できる。この方法
で、連続的なイオンで供給されるイオンは、離散的な質量分析工程の間に失われ
ない。発明の別の態様は、多極イオン案内が付加的な４極質量分析計または多極
イオン案内衝突室とともに構成され、またはされない高圧真空領域内に位置する
区分化多極イオン案内とともにＡＯＩ源の構成である。区分化４極イオン案内は
、１０^-4トール以上の背景真空圧力で作動する区分化イオン案内長さの部分とと
もにＭＳ／ＭＳまたはＭＳ／ＭＳⁿ質量分析計として構成される。発明が構成す
る４極質量分析計とともにに構成される電子増倍イオン検出器は、低または高背
景圧力真空領域内に位置しかつ作動する。高圧真空領域内で作動する、質量分析
計として、または多重多極質量分析計の一部として構成される単一または多極真
空工程区分化多極イオン案内は、慣例的な４極質量分析計の構成で得られるより
も低いコストと装置複雑さに対して広範囲のＭＳ／ＭＳまたはＭＳ／ＭＳⁿ分析
機能を行なうべく使用される。高い真空背景圧力でのＡＰＩ源４極質量分析計の
作動は、真空ポンピング速さ要件を減らすことによって装置の寸法とコストを低
減できる。

【０１０２】 図１４に示す発明実施例では、多重４極組立体１０１０が、ＡＰＩ４極質量分
析計内に構成される四つの独立した４極イオン案内組立体を含む。４極イオン案
内１００８は区分１００１と１００２とともに構成される。個々の４極組立体１
００３，１００４，１００５は各一つの区分とともに構成される。区分１００１
と１００２および４極組立体１００８，１００３，１００４，１００５は、各区
分または４極組立体をそれぞれ分離する絶縁性の連結点１０１８，１０１９，１
０２０，１０２１とともに共通の中心線１０１１沿いに構成される。第三真空工
程１０１７、電気スプレー源１０１２、区分化４極イオン案内１００８、４極組
立体１００３，１００４および真空ポンピング工程１０１５，１０１６，１０１
７における連結点１０２１までは、図１に示すようなハイブリッド４極ＴＯＦ実
施例の共通の要素に似て構成されかつ作動する。図１のＴＯＦ質量分析計４０は
、図１４に示す発明実施例で４極組立体１００５によって置換される。

【０１０３】 図２に示すように、個々の電力供給ユニットはそれぞれ、ＲＦ、＋／−ＤＣ（
ＤＣオフセットを含む）と共鳴周波数波形電位とを４極組立体１００８，１００
３，１００４の棒へ供給する。独立的なＲＦと＋／−ＤＣ電力供給ユニットはま
た、４極組立体１００５の棒への電位をも供給する。発明の好適実施例において
、同じ周波数と位相がすべての整列した棒へ多重４極組立体１０１０で付加され
て、前または逆方向に４極組立体の間の安定した軌道でのイオンの移動効率を最
大にする。異なるＲＦ振幅、＋／−ＤＣ（ＤＣオフセットを含む）および共鳴周
波数波形は、各個々の４極組立体の棒へ作用する。異なるＤＣオフセットと共鳴
周波数波形は、イオン案内組立体１００８の異なる区分１００１と１００２に作
用する。代替的に、異なる周波数と位相を有するＲＦ電位は、質量分析作業中、
個々の４極組立体１００８，１００３，１００４，１００５へ作用する。異なる
４極に作用する非同期のＲＦを用いて、４極組立体１００３を静電レンズと置換
し、かつ４極組立体１００４と１００５の間の連結点１０２１内に静電レンズを
含むことが望ましい。代替的に、ＲＦ電位は、共通のＲＦ供給部から区分１００
１，１００２の棒と４極イオン案内１００３，１００４へ作用する。

【０１０４】 第二真空工程１０１６は、イオンが多重４極組立体１０１０の長さを横断する
とき、多重衝突がイオンと中性ガス分子の間で起きる１０^-4トール以上に制限さ
れる背景圧力で作動する。４極イオン案内組立体１００５は、イオンが４極組立
体１００５の長さを横断するとき、ほとんど衝突がイオンと背景ガス分子の間で
起きない１０^-4トール以下の背景圧力に維持される第三真空工程１０１７内に構
成される。４極イオン案内１００５は質量対電荷走査用の、または選択されるイ
オン監視モードで作動する。図１０に示す実施例は、図２０に示すような慣例的
な三重４極構成が行なうすべてのＭＳとＭＳ／ＭＳ分析機能ならびに付加的なＭ
Ｓ／ＭＳ分析機能を行なうことができる。四つの基本的なＭＳ／ＭＳ三重４極作
動モードは先行の節に示される。

【０１０５】 先に示したＭＳ／ＭＳ三重４極質量分析機能は、以下の作動シーケンスを使用
して、図１４に示すＡＰＩ多重４極実施例で行われる。 １． 区分１００１は、所望のｍ／ｚ値範囲を通るように設定される付加的な
ＲＦ振幅とともにイオン単一通過（非トラップ）ＲＦ専用モードで作動する。区
分１００１と１００２の極に作用する相対的ＤＣオフセット電位は、イオンを、
区分１００１から区分１００２へＤＣ加速イオン破砕なしに移動するように設定
される。 ２． 区分１００２は、イオン単一通過（非トラップ）イオン質量対電荷選択
モードで作動する。イオン質量対電荷選択は、図１に示すような４極組立体６０
の区分２に対して説明される質量対電荷選択技術を使用する区分１００２を使用
して行われる。ＲＦ振幅は、適当な＋／−ＤＣ電位を区分１００２の棒へ付加す
る間に変調される。代替的に、ＲＦ変調は区分１００２の棒へ作用する＋／−Ｄ
Ｃと共鳴周波数波形とともに使用されて、単一通過イオン質量対電荷選択を行な
う。４極１００８について質量対電荷走査を必要とするＭＳ／ＭＳ付加のため同
じ質量対電荷分離技術を使用して、ＲＦ変調とともに、またはなしに所望の質量
対電荷範囲を通じてＲＦと＋／−ＤＣ振幅電位または共鳴波形ｍ／ｚ励起周波数
のノッチを付ける。 ３． ４極組立体１００３と１００４は、ＲＦ専用モードで作動する。組立体
１００２と４極組立体１００３とに作用する相対的ＤＣオフセット電位を、充分
なエネルギで、組立体１００２から４極１００３と１００４を通して、かつ４極
イオン案内１００５内へ、質量対電荷の選択されるイオンを加速するように設定
して、加速されたイオンのＣＩＤ破砕を４極イオン案内１００３と１００４へ生
じる。イオン破砕が起きて、４極イオン案内１００５内へ移動する低い運動エネ
ルギ拡散のイオンビームが生じた後、中心線へのイオン軌道を減衰すべく４極１
００４の入口端内の背景圧力を充分高く維持する。破砕の充分なイオン運動エネ
ルギ衝突減衰とともに、４極１００５へ入るイオンの運動エネルギは、４極１０
０４と１００５へ作用する相対的ＤＣオフセット電位によって決定される。４極
１００５を横断する低速イオンはより多いＲＦサイクルにさらされて、質量対電
荷の選択分解能を改善する。 ４． 区分１００５は質量対電荷の選択モードで作動する。他のＭＳ／ＭＳ作
動モードで必要とされるとき、質量対電荷値選択の範囲を、三重４極ＭＳ／ＭＳ
作動モードで固定するものがある。４極組立体１００５内のイオン質量対電荷選
択を、区分１００５の棒へ付加するＲＦと＋／−ＤＣ振幅の、より慣例的なラン
プ作用を使用して行う。区分１００２と１００５のｍ／ｚ選択走査ランプを同期
化して、選択される破砕結果の中性損失走査または監視を行なう。 ５． レンズ１００６を経て４極イオン案内１００５からのイオン伝播は変換
ダイノード１００７へ加速される。発生する二次電子と光子は、電子または光増
倍器１０２４で検出される。代替的に、イオンは直接に電子増倍器１０２４へ加
速され、かつ検出される。

【０１０６】 図１４に示す発明の実施例は、第一と第三の分析４極５５４と５５６がそれぞ
れ低圧真空領域で作動して背景ガスとのイオン衝突を最小にする、図２０に示す
ような慣例的な三重４極構成では不可能な付加的分析機能を行なうことができる
。例えば、非トラップの連続的なイオンビームＭＳ／ＭＳ²分析は、区分１００
１を質量対電荷モードで作動させ、かつ選択されるイオンを区分１００２内に充
分なエネルギで加速して、４極組立体１００８の区分２内にＤＣ加速ＣＩＤ破砕
をもたらすことによって得られる。区分１００１は、静止または走査イオン質量
対電荷選択モードで作動する。代替的にＭＳ／ＭＳ²分析は、破砕イオンの内部
エネルギを増すことが望ましくないとき、母体イオンの共鳴周波数励起ＣＩＤイ
オン破砕で行われる。これは走査または非破砕モードで以下のように得られる。 １． 区分１００１は、単一通過（非破砕）ＲＦ専用モードで、ｍ／ｚ値の所
望範囲を通過すべく設定される付加的なＲＦ振幅とともに作動する。 ２． 区分１００２は、単一通過（非破砕）ｍ／ｚ選択モードで作動する。イ
オン質量対電荷選択は、静止の単一範囲イオンｍ／ｚ選択とともに、または所望
の走査速さでイオン質量対電荷値の範囲にわたって反復走査とともに行われる。
共鳴周波数励起放射の質量対電荷選択作動とともに、多重母体イオンｍ／ｚ値を
同時に選択する。 ３． 区分１００２と４極イオン案内１００３と１００４の棒に作用する相対
的なＤＣオフセット電位は、質量対電荷の選択されるイオンを４極１００３を経
て、かつ４極１００４へＤＣ加速ＣＩＤイオン破砕を生じることなく加速するよ
うに設定される。４極１００４は共鳴周波数励起ＣＩＤイオン破砕モードで作動
して、区分１００２内に選択される母体イオンｍ／ｚ値イオンを破砕する。４極
１００４内につくられる第一世代砕片イオンは、設定される適当な相対的ＤＣオ
フセット電位とともに、イオンが最大ｍ／ｚ選択分解能とともに４極イオン案内
１００５を通過すべく、４極イオン案内１００５内へ通る。４極組立体１００４
の入口端内の背景圧力は、低いエネルギ拡散とともに中心線１０１１へ半径方向
に減衰されるイオンビームを得るべく破砕後、イオン軌道を減衰するのに充分高
く維持される。この方法で、区分１００５へ入るイオンの運動エネルギは、４極
組立体１００４と１００５の棒へ作用する相対的なＤＣオフセット電位によって
決定される。 ４． ４極イオン案内１００５は質量対電荷選択モードで作動する。イオン質
量対電荷値の選択範囲は、他の用途で必要とされるとき、若干の三重４極選択Ｍ
Ｓ／ＭＳ用途内に固定される。組立体１００２の４極１００５のイオン質量対電
荷選択走査ランプは、中性損失走査または選択される破砕結果の監視によって実
施すべく同期化される。 ５． 連続１００６を経て４極イオン案内１００５からのイオン伝播は、変換
ダイノード１００７内へ加速される。発生する二次電子と光子は、電子または光
増倍器１０２４で検出される。代替的に、イオンは電子増倍器１０２４内へ直接
加速され、または検出される。

【０１０７】 四つ全部の４極組立体へ作用するＲＦ周波数と位相での好適実施例において、
イオンは、４極イオン案内１００4から４極１００５へ低い運動エネルギで効果
的に移動して、４極１００５内で高い分解能の質量対電荷走査を選択する。イオ
ンは、一時的に、イオン滞留時間を増すように４極イオン案内１００８，１００
３，１００4内にトラップされる。イオン滞留時間の増大はイオンにＲＦサイク
ル数を増大させて、イオン質量対電荷選択分解能の改善またはより有効な共鳴周
波数励起ＣＩＤイオン破砕をもたらす。質量対電荷選択走査速さは、例えば、離
散的ｍ／ｚ値走査段階とともにイオン走査または解放速度に整合して、ＭＳ／Ｍ
Ｓⁿ性能を改善する。静電レンズは４極組立体１００4と１００５の間の連結点１
０２１内に構成される。上記静電レンズは、４極組立体１００4の棒へ作用する
電位の影響から、質量対電荷選択走査中に、４極１００５の棒へ作用するＲＦと
＋／−ＤＣ電位の何らかの急速な変化を分離するのに役立つ。付加的な静電レン
ズも連結点１０２１内で何らかの縁取り電界効果を減じて、異なるＲＦ周波数、
位相および振幅電位を４極１００４と１００５へ作用させせる。高い背景圧力で
作動可能な検出器を使用するとき、すべての多重４極イオン案内組立体１００８
は、単一の高い背景圧力真空工程内に構成される。真空ポンピング工程の除去は
、装置コスト、寸法および複雑さを減少する一方、システムの柔軟性や性能をほ
とんど、または全く減らさない。単一真空ポンピング工程内で区分的な多極イオ
ン案内１００８の構成は、内径への何らかの寸法的制約を除いて、多重真空ポン
ピング工程の間の中性ガスコンダクタンスを最小にする。代替的に、多重４極イ
オン案内組立体１００８は、二三の真空工程システムで第一真空工程１０１５内
へ延長するように構成してもよい。高圧真空領域内で質量対電荷選択モードで作
動する少なくとも一つの４極イオン案内とともに、多重４極イオン案内組立体で
構成される質量分析計に類似の三重４極へのさらなる代替実施例を、図１５〜１
７に示す。

【０１０８】 図１５の、発明の代替実施例において、二重の４極イオン案内組立体１１１０
は、低い背景圧力真空工程１１１７内に構成される付加的な４極イオン案内区分
１１０４とともに構成される。図１５に示す三重４極質量分析計実施例での４極
区分１０４の構成は、図１４に示す実施例の変種である。図１５に示す発明の実
施例で４極１１０４は、多重４極組立体１１１０の棒組立体の断面の形状寸法と
は異なる断面を有する棒とともに構成される。多重４極組立体１１１０は、二つ
の区分１１０８と、４極組立体１１０３とを含む。区分１１０１と１１０２は、
ＲＦ専用モードで作動する４極組立体１０３内でイオンのＣＩＤ破砕とともに質
量対電荷選択モードで作動する。区分１１０１と１１０２と４極イオン案内１１
０３の入口端は、高い背景圧力真空ポンピング工程１１１６内に構成される。静
電レンズ１１０５は、４極１１０３と４極１１０４の間の連結点１１１８内に構
成される。レンズ１１０３は、異なるＲＦ周波数、位相と振幅および作動中、棒
または隣接する４極１１０３と４極１１０４の棒へ作用する差＋／−ＤＣによっ
てつくられる連結点１１１８内で縁取り電界効果の影響を最小にする。静電レン
ズも４極組立体１０３と１１０４の間のＲＦまたは共鳴波形電位の何らかの結合
を容量最小にする。代替的に、単一静電レンズ１１０５は複数の静電レンズとし
て構成されて、４極組立体１０３と１１０４の間に移動するイオンの、焦点合わ
せまたは多重段階加速を可能にする。多重イオン案内１１０４が多重４極組立体
１１０８の断面寸法とくらべて異なる幾何学的断面を持つと否とにかかわらず、
４極１１０４は４極イオン案内１１０３に作用するものと異なるＲＦ周波数で作
動する。三重４極ＭＳとＭＳ／ＭＳ機能分析は、前述の技術と方法を使用して図
１５に示す発明の実施例で得られる。

【０１０９】 図１６に示す発明の代替実施例において、多重４極イオン案内１２０８は高い
真空圧力工程１２１０内に構成され、かつ分離多極イオン案内１２０４によって
記述される棒容積内へ延びる。４極イオン案内組立体１２０３は、出口レンズ１
２０５内へ延び、ここを通ってイオンは、運動エネルギが低くても、効果的に多
極イオン案内１２０４内へ移動する。完全な三重４極ＭＳとＭＳ／ＭＳの機能は
、上の節で述べたような、走査と静止イオンｍ／ｚ選択とＣＩＤ破砕モードで、
組立体２０１，１２０２と、４極１２０３，１２０４とを作動させることによっ
て得られる。

【０１１０】 図１７に示す発明の代替実施例において、付加的な多極イオン案内衝突室１３
１２が三つの真空ポンピング工程多重４極イオン案内質量分析計に付加される。
二つか三つの区分４極案内組立体１３０８は、低い真空圧力真空工程１３１５内
へ延びる高い真空圧力真空工程１３１４内に構成される。選択される質量対電荷
および／または砕片イオンは、４極イオン案内１３０９から、ガス隔壁１３１３
によって包囲される衝突領域１３１２内に構成される４極イオン案内１３１０内
へ移動する。多極イオン案内１３０４は、イオンが検出器１３０５で検出される
前に、最後の質量分析計として役立つ。図１０または１１に示すハイブリッドＡ
ＰＩ４極ＴＯＦハイブリッド実施例に示される付加的な多極イオン案内に似て、
衝突または反応ガスは、真空工程１３１４内の背景ガス成分と異なる成分を有す
る領域１３１２内へ導入される。独立した衝突領域１３１２内に位置する多極イ
オン案内１３１０は、ＭＳ／ＭＳⁿ分析での実験柔軟性を増大させる。連続ビー
ムＭＳ／ＭＳ³は、区分１３０１、４極イオン案内１３０９および１３０４内で
の質量対イオン電荷選択、および区分１３０２と多極イオン案内１３１０内でＤ
Ｃ加速または共鳴周波数励起ＣＩＤイオン破砕で作動する、図１７に示す実施例
で得られる。与えられる振幅分析計の作動に対してＭＳ専用機能を必要とすると
き、発明の類似実施例は装置コスト、寸法および複雑さを減少すべく構成される
。

【０１１１】 発明の一つの態様において、区分化または非区分化４極イオン案内の少なくと
も一部分は、イオンと背景中性ガス分子との多重衝突が起きる高圧真空工程で構
成される。図１８は、高圧の非区分化４極イオン案内または、背景圧力を検出器
１４０３の位置する第三真空工程１４０２内へ１×１０^-4トール以上に維持する
第二真空ポンピング工程１４０１から連続的に延びる質量分析計１４００を示す
。図１８に示す４極イオン案内組立体１４００は、四つの平行な極または共通の
中心線１４０２の周りに均等に間隔あけされる棒を含む。理想的な４極質量分析
計において、各断面は双曲線形状を有するが、一般に、製造の容易さのため、丸
棒が使用される。丸棒１０４，１０５，１０６，１０７とともに４極の断面を図
１３に示す。同じＲＦと＋／−ＤＣ電位を大抵の４極作動モードに対して向き合
う棒１０４，１０６と、１０５，１０７へそれぞれ与える。隣接する棒は同じＲ
ＦとＤＣ振幅を有するが、それらの極性は反対である。さらに、共通のＤＣオフ
セットは全部の棒１０４，１０５，１０６，１０６へ作用する。多重周波数共鳴
波形がダイポールとして向き合う棒へ作用するか、またはより複合的な共鳴波形
が誘導的または容量的に四つの棒全部に作用する。

【０１１２】 図１８に示す発明の実施例で、非区分化４極イオン案内１４００は第二ポンピ
ング工程１４０１で始まり、ここでの圧力は充分高く維持され、多極イオン案内
１４００の長さを横断するイオンが中性背景ガス分子と衝突する。４極イオン案
内１４００は上述のようなＲＦ振幅変調とともに、まははなしに、ＲＦと＋／−
ＤＣまたは共鳴周波数励起イオン放射波形を加えることによってイオンの質量対
電荷選択を行なうべく作動する。イオン質量対電荷選択走査は、慣例的なＲＦと
＋／−ＤＣ電圧振幅走査によって、またはＲＦと＋／−ＤＣと共鳴周波数波形ノ
ッチ周波数とを適当な範囲にわたって質量分析計へ所望の質量対電荷範囲に対し
て付けることによって、またはこれらの方法の組み合わせによって行われる。ｍ
／ｚ加速またはｍ／ｚ選択作動モードにおいて、イオンは背景ガスとゆっくり選
択されるイオンｍ／ｚ軌道下方に、半径および軸方向に衝突する。４極イオン案
内１４００内で時間の増大を費やしたイオンは、増大したＲＦサイクル数にさら
される。この方法で、低い背景圧力で作動する慣例的方法とともに４極質量分析
計を使用して得られるよりも高いｍ／ｚ選択分解能が短い多極イオン案内長さに
対して得られる。図１８に示すＡＰＩＭＳ分析計内で高圧背景ガスを伴う分析モ
ードでの多極イオン案内の作動は、真空ポンピング速さ要件の減少とともにより
小型の質量分析計システムの構成を可能にする。より小型の４極イオン案内寸法
は、ドライバ゜電子部品のコストを低減し、かつより高圧作動は真空装置のコス
トを引き下げる。このようなシステムは、中性背景ガスとのイオンの衝突を、充
分に回避または最小にすべく維持される背景圧力で作動する４極質量分析計を含
む装置にくらべて、ＡＰＩＭＳシステム性能を改良する。

【０１１３】 大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）源１４０５は、ＡＰＣＩ噴霧器１４１７の先
端１４０６へ毎分５００ｎｌ以下ないし毎分２ｍｌ以上の流速で供給される溶剤
とともに構成され、かつそれとともに作動する。図１８に示すＡＰＩＭＳの実施
例は、以下のいずれかの代替源とともに構成変更されるが、電気スプレー、誘導
結合プラズマ、グロー放電源、多重プローブ取付けの一つのＡＰＩ源、または一
つのＡＰＩ源に構成される異なるプローブの組み合せに限定されない。試料保持
液は、圧力または正変位液体供給装置でＡＰＣＩ源１４０５内へ導入される。液
体供給装置は、自動噴射器、液体クロマトグフィーまたは毛細管電気泳動のよう
な分離装置、注射器ポンプ、圧力容器、重力供給容器または溶液タンクとともに
、またはなしに液体ポンプを含むが、それに限定されない。ＡＰＣＩ源１４０５
は、電位を円筒電極１４０７とコロナ針１４０８、端板電極１４０９および毛細
管入口電極１４１０へ付加することによって作動する。反対流乾燥ガス１４１１
は、ヒータ１４１２を通って、かつＡＰＣＩ源室１４０５内へ、端板突片１４１
３の穴１４１４を経て流れるように方向付けられる。図１８に示すような真空内
への穴は、入口穴１４１６とともに誘電体毛細管１４１５である。誘電体毛細管
１４１５を通して真空内へ流れるイオンの電位は、米国特許第４，５４２，２９
３に記述される。正イオンをつくるために、負のキロボルト電位が付着電極突片
１４１３および毛細管入口電極１４１０とともに端板電極１４０９へかけられ、
かつ正のキロボルト電位が円筒電極１４０７とコロナ針１４０８へかけられる。
ＡＰＣＩ噴霧器１４１７とＡＰＣＩヒータ１４１８は、作動中、接地電位にとど
まる。負イオンをつくるために、上述の電極の極性は逆にされる。代替的に、ノ
ズルまたは伝導性（金属）毛細管を真空内への穴として使用するなら、作動中、
キロボルト電位をＡＰＣＩコロナ針１４０８と円筒電極１４０７へかける。加熱
される毛細管は、反対流乾燥ガスとともに、またはなしに真空内への穴として構
成される。

【０１１４】 ＥＳ源と異なり、ＡＰＣＩ源はイオン化に先行して試料および溶剤分子蒸気を
つくり出す。ＡＰＣＩイオン化源は電気スプレーと異なり、ガス相分子イオン電
荷交換反応を必要とする。試料液は接続管１４２０を通してＡＰＣＩプローブ１
４１７へ導入され、かつ空気噴霧化とともにＡＰＣＩ入口プローブ先端１４０６
からスプレーされる。噴霧化した液体滴は空洞１４２１を横断し、かつＡＰＣＩ
気化器１４１８内へ流れる。図示される実施例では、空洞１４２１は滴分離球と
ともにとともに構成される。滴分離球１４２４は、噴霧器入口プローブによって
つくられるスプレーから大きな滴を除去して、それらが気化器１４１８へ入るの
を阻止する。滴分離球１４２４は、感度を良好にすべく導入される液の流速がよ
り低いとき、取り除かれる。液体滴は気化器１４１８内で気化して、コロナ放電
針先端１４２３の周りに，および／またはそれの下流にコロナ放電領域１４２２
に入るに先立って蒸気を形成する。付加的な構造のガス流は、独立的に、または
ＡＰＣＩ入口プローブ組立体を通して付加されて、液体滴の搬送を支援し、かつ
ＡＰＣＩ源組立体を通して蒸気を生じる。電界が、円筒レンズ１４０７、コロナ
放電針１４０８、突片１４１３とともに端板１４０９および毛細管入口電極１４
１０へ電位をかけることによってＡＰＣＩ源１４０５内に形成される。付加され
る電位、反対ガス流１４１１および気化器１４１８を通して全ガス流が、領域１
４２２内に安定したコロナ放電をコロナ針先端１４２３の周りに、および／また
はその下流に確保すべく設定される。大気圧化学イオン化によってコロナ放電領
域１４２２内につくられるイオンは、電界によって反対流浴ガス１４１１に対し
て毛細管穴１４１６に向けて追いやられる。イオンは毛細管穴１４１６を通して
真空内へ泳動し、かつ毛細管１４１５を経て第一真空工程１４２５内へ通りぬけ
る。毛細管が真空内への穴として反対流乾燥ガスとともに、またはなしにヒータ
１４２６とともに構成されるなら、付加的なエネルギが毛細管内のガスとイオン
へ移動する。この付加的エネルギは付加的な乾燥またはイオン内部エネルギを高
めて、イオン破砕を助長するのに有益である。第一真空工程１４２５へ入るイオ
ンの一部分は、スキマー１４２７を経て、かつ第二真空工程１４０１へ方向付け
らる。

【０１１５】 イオンは大気圧イオン源１４０５内の試料保持液から大気圧に、またはその近
くにつくられる。イオンは中性背景ガスによって支えられる真空隔壁１４２８を
通して誘電体毛細管１４１５を経て真空内へ供給される。中性背景ガスは、それ
が出口穴１４２９から真空内へ膨張しかつ膨張中に多重衝突を通して連行される
イオンを加速するとき、超音速の噴射を生成する。自由噴射膨張の一部分は、真
空隔壁１４３１の部分であるスキマー１４２７を経て、かつスキマー穴１４２３
の寸法とポンプ口１４３３を経て第二真空工程１４０１で使用されるポンピング
速さに依存して、背景圧力が１０^-4トールから１０^-1トールの範囲にある第二真
空工程１４０１内へ通りぬける。ひとつ以上の真空ポンピング工程を統合する真
空装置は関係するイオンがＡＰＩ源から質量分析計入口へ横断するとき、背景中
性ガスを運動させるべく構成される。ＡＰＩ／ＭＳ装置のコストと寸法は、最小
数の多重真空ポンピング工程が構成され、かつ各工程に必要なポンピング速さが
最小となるとき、減少する。典型的に、三ないし四の真空ポンピング工程が低コ
ストまたぱ卓上型のＡＰＩ／ＭＳ装置に対して使用される。イオンは、真空隔壁
１４３４を通過する４極イオン案内１４００を経て第三真空ポンピング工程１４
０２に供給される。真空工程１４０２はポンピング口１４３５を経て排気される
。４極イオン案内１４００を出るイオンは、レンズ１４３７と検出器１４０３の
間の領域内でイオンの焦点合わせを行う出口レンズ１４３６を通過する。レンズ
１４３７は、変換ダイノードとして、またはイオンを引き付けるかまたは検出器
１４０３内へ撥ね返す反撥板として作動する。４極イオン案内は、イオン質量対
電荷走査モードまたは単一または多重選択のイオン監視作動モードの間に、単一
通過またはイオントラップと解放モードで作動する。選択される質量対電荷値イ
オン破砕作動は、上述のような、共鳴周波数波形励起ＣＩＤ法を使用して行われ
る。

【０１１６】 発明の代替実施例を図１９に示す。区分化または多重４極イオン案内区分１５
００は、真空工程１５１４，１５０１，１５０２とともに三段階真空システムで
構成される。三区分の４極イオン案内組立体１５００は、高い背景圧力の第二真
空ポンピング工程１５０１から背景圧力の真空工程１５０２へ連続して延びる。
区分の棒または独立の４極１５０３，１５０４，１５０５へ電位を供給する適当
な、個々の、または共有のＲＦ，＋／−ＤＣまたは共鳴周波数励起波形電力供給
部とともに、ＭＳまたはＭＳ／ＭＳ機能の範囲が多重４極組立体１５００を使用
して行われる。連続的なイオンビームＭＳ／ＭＳ実験が以下の作動条件を使用し
て行われる。 １． ４極１５０３は上述の方法を使用して、分析の用途に依存して、単一値
、または走査するイオン質量対電荷選択モードで作動する。 ２． ４極１５０４はＲＦ専用モードで作動する。質量対電荷の選択される母
体イオンを４極１５０３から４極１５０４内へ加速する。適当な相対的ＤＣオフ
セット電位を、イオンが連結点１５０７を横断して充分な速度で加速されて、DC
加速ＣＩＤイオン破砕を生じるように４極１５０３と１５０４の棒へ付加する。
代替的または組み合わせ的に、共鳴励起周波数を４極１５０４の棒へ付加して、
母体および／または砕片イオンのＣＩＤイオン破砕を４極１５０４内に生じる。 ３． 砕片イオンは連結点１５０８を横断して破砕無しに４極１５０５内へ移
動する。 ４． ４極１５０５は単一値の質量対電荷を走査する質量対電荷選択モードで
作動する。４極１５０３と１５０５のイオン質量対電荷選択走査ランプを同期化
して、中性損失走査を行なうか、または選択される破砕結果を監視する。 ５． レンズ１５１７を経て４極イオン案内１５０５からのイオン伝播を、変
換ダイノード１５１８へ加速する。発生する二次電子と光子を、電子または光増
倍器１５１９で検出する。代替的に、イオンは電子増倍器１５１９内へ直接に加
速され、かつ検出される。

【０１１７】 静電レンズは、４極イオン案内１５０３と１５０４とを絶縁する連結点１５０
７内に、かつ４極イオン案内１５０４と１５０５とを絶縁する連結点１５０８内
に付加される。上記静電レンズは、４極組立体１５０４の棒へ作用する電位の影
響から、質量対電荷走査中に４極１５０３と１５０５の棒に作用するＲＦと＋／
−ＤＣ電位の、何かの急速な変化を切り離すのに役立つ。付加される静電絶縁レ
ンズはまた、イオン横断連結点１５０７および／または１５０８への何かの縁取
り電界効果をも減少して、異なるＲＦ周波数、位相および振幅電位を多重４極組
立体１５００の４極１５０３，１５０４，１５０５の棒へ付加可能にする。図１
９に示す三重４極質量分析計は、電極１５１１と１５１２、試料ガス出入口１５
１０およびポンピング口１５１４を含む媒体圧グロー放電イオン源とともに構成
される。グロー放電源内につくられるイオンの一部は、スキマー１５１３を通っ
て、かつ多重４極質量分析計組立体１５００内へ通り抜ける。代替的に、図１９
に示すような三重４極１５００は、三つの真空工程装置の第一真空工程としてグ
ロー放電源真空工程とともに電気スプレーとＡＰＣＩ大気圧イオン源で構成され
る。

【０１１８】 多重４極イオン案内組立体１５００は、図２１に示すような発明の代替実施例
での単一真空ポンピング工程で再構成される。個々の４極組立体１７１５，１７
１７，１７１９は、高い背景圧力真空ポンピング工程１７０２で共通の中心線に
沿って構成される。図２１に示すような三重４極質量分析計は、真空ポンピング
ポート１７１１，１７１２，１７１３によってそれぞれ排気される真空工程１７
０１，１７０２，１７０３とともに三つの真空ポンピング工程システムで構成さ
れる。真空隔壁１７０５の部品として構成されるが電気絶縁される出口レンズ１
７０４は、変換ダイノードと電子増倍検出器１７０６が構成される第三真空工程
１７０３内への中性ガスコンダクタンスを最小にする。これは、より小さい、減
少した真空ポンピング速さとより低コストのポンプとともに真空工程１７０３内
で低い背景圧力真空の維持を可能にする。真空隔壁１７１０から電気絶縁される
スキマー１７０９内の穴を通して三重４極組立体１７００に入るイオンは、図１
９に示す三重４極組立体１５００に対して上述されるような作動方法を使用して
ＭＳまたはＭＳ／ＭＳ分析を引き受ける。代替的に、三重４極組立体１５００に
対して上述されるように、静電レンズが連結点１７１６と１７１８内に構成され
て、４極１７１５と１７１９を４極１７１７から絶縁する。ＤＣ電圧は連結点１
７１６と１７１８内に構成される上記付加的静電レンズへ切り換えられて、個々
の分析用途に対して４極１７１５，１７１７，１７１９からイオンの独立的なト
ラップと解放を可能にする。多重共鳴周波数放射と励起波形は、４極１７１５，
１７１７および／または１７１９の棒へ付加されて、以前の節で述べたように、
準ＭＳ／ＭＳⁿ質量分析を達成する。例えば、準ＭＳ／ＭＳ³質量分析を行なうた
めに、４極１７１５内で行われる母体イオン質量対電荷選択とともにＭＳ／ＭＳ
作動モードを使用して第一質量スペクトルを得る。母体イオンは４極１７１７内
で単一質量範囲共鳴周波数励起ＣＩＤイオン破砕作業またはＤＣ加速ＣＩＤイオ
ン破砕または両者の組み合わせを使用して破砕され、かつ質量対電荷走査が４極
１７１９で行われる。第二質量スペクトルは４極１７１７内で行われる二つの質
量範囲共鳴周波数励起ＣＩＤイオン破砕で得られ、ここで第二世代イオンは母体
イオンと第一世代イオンのＣＩＤ破砕を同時に行なうことによってつくられる。
代替的に、母体イオンのＤＣ加速ＣＩＤ破砕と組み合わせられる第一世代砕片イ
オンの単一質量範囲共鳴周波数励起ＣＩＤイオン破砕が、４極１７１７内で行わ
れる一方、第二質量スペクトルは４極１７１９の走査によって得られる。第一取
得質量スペクトルはその後、第二取得質量スペクトルから抽出されて、第二世代
砕片イオンの準ＭＳ／ＭＳ³質量スペクトルを得る。

【０１１９】 ＡＰＩＭＳ分析計コストと複雑さは、本発明によって高圧真空工程内にイオン
検出器を構成することでさらに減少する。小さい直径と短い長さのチャンネルを
含む薄板の構成によって１×１０^-4トールより高い圧力で作動可能な多チャンネ
ル板検出器が利用できる。上記多チャンネル板検出器で、検出器チャンネル内の
衝撃から生じるカスケード選択行程は背景圧力平均自由行程よりも短くて、電子
の散乱と信号の損失を最小にする。単一区分4極イオン案内１８００は、図２２
に示すような、発明によって構成される二つの真空ポンピング工程の電気スプレ
ー質量分析計で構成される。第一真空工程１８０１は、典型的に、回転ポンプに
よって戻されるポンピングポート１８１１を通して排気される。第二真空工程１
８０１は、小さいターボ分子ポンプまたは回転真空ポンプによって戻されるポン
ピングポート１８１２を通して排気される。4極イオン案内１８００は出口レン
ズ１８０４と多チャンネル板検出器１８０６とともに高圧真空工程１８０２内に
構成される。スキマー１８０９内の穴を通過するイオンは、上述のように、単一
値または選択されるイオンを監視するイオン質量対電荷選択作動または走査する
質量対電荷選択作動を用いて、4極１８００内で質量対電荷分析される。図２２
に示すような発明の実施例は完全なＭＳ分析能力を保持しつつ、小型の低コスト
装置として構成される。ＭＳ／ＭＳと、同等の準ＭＳ／ＭＳⁿ質量分析機能は図
２３に示すような発明の三重４極実施例を用いて行われる。

【０１２０】 個々の４極組立体１９１３，１９１５，１９１７は、高い背景圧力真空工程１
９０２内で共通の中心線に沿って構成される。図２３に示すような電気スプレー
ＭＳ分析計はそれぞれ真空ポート１９１１と１９１２を通して排気される二つの
真空ポンピング工程１９０１と１９０２とともに構成される。三重４極イオン案
内組立体１９００、出口レンズ１９０４および多チャンネル板検出器１８０６は
、第二真空ポンピング工程１９０２内に構成される。図２１と１９に示すように
構成される多重４極イオン案内への記述方法を用いて、ＭＳ／ＭＳと準ＭＳ／Ｍ
Ｓⁿ質量分析機能の範囲は、図２３に示すような発明の実施例を用いて行われる
。個々の４極組立体１９１３，１９１５，１９１７は、単一通過またはイオント
ラップと解放モードで、隣接する４極とスキマー１９０９と出口レンズ１９０４
へ作用するＤＣオフセット電位の整合によって作動する。代替的に静電レンズは
、４極１９１３，１９１５と４極１９１５，１９１７の間の連結点１９１４、１
９１７内にそれぞれ構成されて、独立的なイオントラップと解放作動を個々の４
極１９１３，１９１５と１９１７内に許容する。連結点１９１４、１９１７内の
静電レンズの構成は、ＭＳとＭＳ／ＭＳ機能中に各４極の棒に作用する異なるＲ
Ｆ周波数、位相および振幅とともに三つの４極全部の作動をも可能にする。図２
３に示すような発明の実施例は、小型で低コストのＡＰＩ源三重４極質量分析計
の構成を可能にする。ＭＳ、ＭＳ／ＭＳおよび準ＭＳ／ＭＳⁿ質量分析作動の範
囲は発明によって構成される上記ＡＰＩ源三重４極質量分析計を用いて行われる
。

【０１２１】 本発明を特別な好適実施例によって記述したが、各種の修正と置換が添付の請
求項に定義されるように発明の範囲内に含まれることは普通の当業者に明白で理
解される。とくに、慣例的な４極、磁気セクタ、フーリエ変換三次元イオントラ
ップおよび飛行時間質量分析計を含むが限定はされない他の形式の質量分析計が
、ここに述べるような発明の実施例で構成される。ここに述べる大気圧イオン源
を含むが限定されないイオン源は何でも、かつ上述の説明の真空内にイオンをつ
くるイオン源は、ここに記述される発明の実施例と調和可能である。さらに、本
出願の開示に関係ある各種の参照文献が上に引用されて、参照文献によって統合
される。

【図面の簡単な説明】

【図1】 共通の軸に沿って直列に位置する、三つの独立した多極イオン案内とともに構
成されるイオン反射体を有する電気スプレーイオン源直交パルス式タイムオブフ
ライト質量分析計の図である。第３多極イオン案内は第２真空工程から第３真空
工程へ連続的に延びる。

【図２】 図1に示される、三つの多極イオン案内組立体と周囲の電極とに対する電圧供
給ユニットと制御モジュールとの構成図である。

【図３】 ＭＳ／ＭＳ分析中、図1に示される4極要素に作用する電位の図である。

【図４】 ＴＯＦ質量分析計内で直交パルス発生とともに構成される、かつ三つの4極イ
オン案内組立体とともに構成される大気圧イオン源ハイブリッドＴＯＦ質量分析
計の代替実施例の図である。

【図５】 隣接する多極イオン案内の間の連結点内に位置する静電レンズとともに構成さ
れる大気圧イオン源ハイブリッドＴＯＦ質量分析計の代替実施例の図である。

【図６】 三つの多極イオン案内とともに構成されるイオン反射体飛行管形状を有する電
気スプレーイオン源直交パルス式タイムオブフライト質量分析計の図である。

【図７】 一つの区分が連続して二つの真空ポンピング工程へ延びる、三区分多極イオン
案内とともに構成される直線飛行管形状を有する電気スプレーイオン源直交パル
ス式タイムオブフライト質量分析計の図である。

【図８】 三つの4極イオン案内組立体ととともに構成され上記多重4極組立体は三つの真
空ポンピング工程へ延びる、電気スプレーイオン源直交パルス式タイムオブフラ
イト質量分析計の図である。

【図９】 それの２番目は第２真空工程から第３真空工程へ延びる、かつ3番目はＴＯＦ
質量分析計の直交パルス領域である、三つの4極イオン案内組立体ととともに構
成されるＡＰＩＴＯＦ直交パルス式質量分析計の図である。

【図１０】 それの１番目は２番目と3番目の真空ポンピング工程へ延びる３区分多極イオ
ン案内として構成される、かつそれの２番目は第３真空工程でのイオン衝突室と
して構成される、ニつの多極イオン案内組立体とともに構成される直交パルス式
のＡＰＩ源ＴＯＦ質量分析計の代替実施例の図である。

【図１１】 第２真空工程内に位置する３区分4極イオン案内組立体と、第３真空工程内に
位置する第２と第３多極イオン案内組立体とともに構成されるＡＰＩＴＯＦ直交
パルス式質量分析計の図である。

【図１２】 4極イオン案内への安定ダイアグラムの一部分の図である。

【図１３】 丸棒とともに構成される4極イオン案内の断面図である。

【図１４】 ２番目から3番目の真空ポンピング工程へ連続的に延びる第２の4極イオン案内
を有する三つの4極イオン案内とともに構成される電気スプレーイオン源4極質量
分析計の図である。

【図１５】 三つの4極イオン案内とともに構成される電気スプレー源4極質量分析計の図で
ある。3番目の4極イオン案内は、隣接する第２と第３の4極組立体の間の連結点
内に構成される静電レンズとともに低圧の第３真空工程内に位置する。

【図１６】 低圧の第３真空工程内に位置する第２イオン案内へ延びるそれの出口端ととも
に、高圧の第２真空ポンピング工程内に位置する二つの4極イオン案内組立体と
ともに構成される電気スプレー源4極質量分析計の図である。

【図１７】 第２から第３真空ポンピング工程へ連続して延びる、かつ第２と第３の多極イ
オン案内および第３真空工程内に位置する検出器とともに構成される組立体区分
上で、第２の4極を有する二重の4極組立体とともに構成される電気スプレー源多
重4極質量分析計の図である。

【図１８】 第２から第３真空ポンピング工程へ連続して延びる4極イオン案内とともに構
成される大気圧化学イオン化源単一4極質量分析計の図である。

【図１９】 第２から第３真空ポンピング工程へ連続して延びる第３の4極イオン案内とと
もに構成されるグロー放電イオン源三4極質量分析計の図である。

【図２０】 慣例的な三重4極質量分析計に接続される電気スプレーイオン源の図である。

【図２１】 三重4極質量分析計の図であって、ここでは三つ全部の4極イオン案内組立体が
、高背景圧力の第２真空工程内に低背景圧力の第３真空工程内に構成される検出
器とともに構成される。

【図２２】 単一4極イオン案内質量分析計に接続される電気スプレーイオン化源の図であ
って、ここでは上記の4極イオン案内とイオン検出器は、高背景圧力真空工程内
に構成される。

【図２３】 三重4極質量分析計に接続される電気スプレーイオン化源の図であって、ここ
では上記の三重4極イオン案内質量分析計とイオン検出器は、高背景圧力真空工
程内に構成される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 アンドリエン、 プラス、 エー． ジュ ニア． アメリカ合衆国、 コネティカット州 06405 ブランフォード、 ビジネス パ ーク ドライブ 29、 アナリティカ オ ブ ブランフォード インコーポレーテッ ド (72)発明者 ガルシーク エロル イー． アメリカ合衆国、 コネティカット州 06405 ブランフォード、 ビジネス パ ーク ドライブ 29、 アナリティカ オ ブ ブランフォード インコーポレーテッ ド Ｆターム(参考） 5C038 FF04 JJ06

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 化学種の分析装置であって、 （ａ）イオンを試料物質からつくるべく実質的に大気圧で作動のためのイオン源
   と、 （ｂ）少なくとも一つの真空ポンピング工程とともに真空装置と、 （ｃ）上記真空ポンピング工程の少なくとも一つに構成される検出器と、 （ｄ）少なくとも一つの上記真空ポンピング工程内に少なくとも二つの多極イオ
   ン案内の構成とを含み、各上記多極イオン案内の少なくとも一部分が、少なくと
   も一つの上記真空ポンピング工程内に位置し、上記真空工程内の背景圧力を、衝
   突が上記イオンと中性ガス分子の間に上記二つの多極イオン案内内のイオンとと
   もに起きる程度に充分高く維持し、かつ （ｅ）少なくとも一つの上記多極イオン案内内で質量対電荷を選択するための手
   段とを含む装置。
2. 【請求項２】 上記イオン源が電気スプレーイオン源である請求項1記載の
   装置。
3. 【請求項３】 上記イオン源が大気圧の化学イオン化イオン源である請求項
   1記載の装置。
4. 【請求項４】 上記イオン源が誘導結合プラズマイオン源である請求項1記
   載の装置。
5. 【請求項５】 上記イオン源がグロー放電イオン源である請求項1記載の装
   置。
6. 【請求項６】 上記多極イオン案内が４極である請求項1記載の装置。
7. 【請求項７】 上記多極イオン案内が６極である請求項1記載の装置。
8. 【請求項８】 上記多極イオン案内が８極である請求項1記載の装置。
9. 【請求項９】 上記多極イオン案内が８極よりも多い請求項1記載の装置。
10. 【請求項１０】 化学種の分析装置であって、 （ａ）イオンを試料物質からつくるべく実質的に大気圧で作動のためのイオン源
    と、 （ｂ）少なくとも一つの真空ポンピング工程とともに真空装置と、 （ｃ）上記真空ポンピング工程の少なくとも一つに構成される検出器と、 （ｄ）質量対電荷分析を行なうための質量分析計と、 （ｅ）少なくとも一つの上記真空ポンピング工程内に上記少なくとも二つの多極
    イオン案内の構成とを含み、各上記少なくとも二つの多極イオン案内の少なくと
    も一部分が少なくとも一つの上記真空ポンピング工程内に位置し、上記真空工程
    内の背景圧力を、衝突が上記イオンと中性ガス分子の間に上記二つの多極イオン
    案内内のイオンとともに起きる程度に充分高く維持し、かつ （ｆ）少なくとも一つの上記多極イオン案内内で質量対電荷を選択するための手
    段と、 （ｇ）上記質量分析計内で質量対電荷分析を実施することを含む装置。
11. 【請求項１１】 上記少なくとも二つの多極イオン案内を共通の中心線に沿
    って連続して構成し、上記イオンが一つの多極イオン案内から次のものへ移動す
    る請求項1０記載の装置。
12. 【請求項１２】 上記質量分析計が４極質量スペクトル計である請求項1０
    記載の装置。
13. 【請求項１３】 上記質量分析計が４極質量分析計である請求項1０記載の
    装置。
14. 【請求項１４】 上記少なくとも二つの多極イオン案内を上記質量分析計と
    ともに構成して、三重４極質量分析計を形成する請求項1０記載の装置。
15. 【請求項１５】 上記質量分析計が磁気セクタ質量スペクトル計である請求
    項1０記載の装置。
16. 【請求項１６】 上記質量分析計がフーリエ変換質量スペクトル計である請
    求項1０記載の装置。
17. 【請求項１７】 上記質量分析計がイオントラップ質量スペクトル計である
    請求項1０記載の装置。
18. 【請求項１８】 上記質量分析計がタイムオブフライト質量スペクトル計で
    ある請求項1０記載の装置。
19. 【請求項１９】 上記質量分析計が直交パルス式タイムオブフライト質量ス
    ペクトル計である請求項1０記載の装置。
20. 【請求項２０】 上記質量分析計が直線パルス式タイムオブフライト質量ス
    ペクトル計である請求項1０記載の装置。
21. 【請求項２１】 上記質量分析計がイオン反射体を含むタイムオブフライト
    質量スペクトル計である請求項1０記載の装置。
22. 【請求項２２】 化学種の分析装置であって、 （ａ）イオンを試料物質からつくるべく実質的に大気圧で作動のためのイオン源
    と、 （ｂ）少なくとも一つの真空ポンピング工程とともに真空装置と、 （ｃ）上記真空ポンピング工程の少なくとも一つに構成される検出器と、 （ｄ）少なくとも一つの上記真空ポンピング工程内に上記少なくとも二つの多極
    イオン案内の構成とを含み、各上記多極イオン案内の少なくとも一部分が、少な
    くとも一つの上記真空ポンピング工程内に位置し、上記真空工程内の背景圧力を
    、衝突が上記イオンと中性ガス分子の間に上記二つの多極イオン案内内のイオン
    とともに起きる程度に充分高く維持し、かつ （ｅ）少なくとも一つの上記多極イオン案内内で質量対電荷を選択するための手
    段と、 （ｆ）少なくとも一つの上記多極イオン案内内に衝突誘導性分離イオンを破砕す
    るための手段とを含む装置。
23. 【請求項２３】 化学種の分析装置であって、 （ａ）イオンを試料物質からつくるべく実質的に大気圧で作動のためのイオン源
    と、 （ｂ）少なくとも一つの真空ポンピング工程とともに真空装置と、 （ｃ）上記真空ポンピング工程の少なくとも一つに構成される検出器と、 （ｄ）質量対電荷分析を行なうための質量分析計と、 （ｅ）少なくとも一つの上記真空ポンピング工程内に上記少なくとも二つの多極
    イオン案内の構成とを含み、各上記少なくとも二つの多極イオン案内の少なくと
    も一部分が少なくとも一つの上記真空ポンピング工程内に位置し、上記真空工程
    内の背景圧力を、衝突が上記イオンと中性ガス分子の間に上記二つの多極イオン
    案内内のイオンとともに起きる程度に充分高く維持し、かつ （ｆ）少なくとも一つの上記多極イオン案内内で質量対電荷を伝えるための手段
    と、 （ｇ）少なくとも一つの上記多極イオン案内内に衝突誘導性分離イオンを破砕す
    るための手段と、 （ｈ）上記質量分析計内で質量対電荷分析を実施することを含む装置。
24. 【請求項２４】 イオン源と、少なくとも一つの真空ポンピング工程ととも
    に真空装置と、質量分析計と、少なくとも一つの上記真空工程内で共通の中心線
    に沿って隣接する整列内に構成される少なくとも二つの多極イオン案内と、検出
    器とを利用する化学種の分析方法であって、上記方法が、 （ａ）上記イオン源内でイオンをつくる工程と、 （ｂ）上記イオンを上記少なくとも一つの多極イオン案内内へ供給する工程と、
    （ｃ）少なくとも一つの上記真空工程内の背景圧力で上記少なくとも二つの多極
    イオン案内の少なくとも一部分を作動させ、衝突が上記少なくとも一つの上記多
    極イオン案内を横断する上記イオンに対して上記イオンと中性背景分子の間で起
    きる工程と、 （ｄ）上記イオンの質量対電荷を少なくとも一つの上記多極イオン案内内で選択
    する工程と、 （ｅ）衝突誘導的に少なくとも一つの上記多極イオン案内を分離する工程と、 （ｆ）上記イオンを第一の上記多極イオン案内から第二の上記多極イオン案内内
    に移動する工程と、 （ｇ）上記質量対電荷の選択から生じるイオン集団の質量分析と、上記第一と第
    二の多極イオン案内内で行われる上記イオン破砕段階を実施する工程とを含む方
    法。