JP4463271B2 - 非対称電界イオンガイド装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の好適な実施形態による質量分析計20の模式図である。質量分析計20は複数のチャンバーおよびそれに関連するポンプ、ガイド要素ならびに図1に示した分析要素を含む。電離(イオン化)チャンバー(源)22は、対象となるイオンを好適には大気圧下で発生するのに使用される。イオンは、エレクトロスプレーイオン化法(ESI)、大気圧化学イオン化法(APCI)または光イオン化法のような既知の方法により、液体または気体のサンプルから発生できる。電離チャンバー22は、真空チャンバー24内への気体の流れを制限する孔32を介して、入口側真空チャンバー24に連結されている。孔32は、各チャンバー22,24を連結する細長いチューブによって規定することができる。第一の真空ポンプ34は真空チャンバー24に流体的に結合されて、真空チャンバー24内の圧力を所望のレベル、好適には0.1Torr〜10Torrの範囲に維持する。
電気力学的ガイド電界
円筒座標系(r、z)内の時間に依存する電界に対して、電気力学的ポテンシャルの正準形式は次式のように示される。
1組の電極の間に追加の交流ポテンシャルVD(ゼロ−ピーク)を印加すると、新しいポテンシャル場が形成される。y軸方向に向けられた電極セットにVDを印加すると、ポテンシャル場内に二重極成分を含む新しいポテンシャルが生じる。印加されたポテンシャルは下記のようになる。
結果
図5-A〜図5-Lは、いくつかのイオンガイド構成に対するイオンの軌跡のシミュレーションを示す。このシミュレーションは、アイダホ州Idaho FallsのIdaho National Engineering and Environmental Laboratoryが販売するSIMIONソフトウェアを使用して行った。シミュレーションで使用したパラメータの値は、イオンの質量/電荷比が800Daで、RFイオンガイド電圧が400V(ゼロ−ピーク)、イオンガイドの長さが60mm、内径が5mm、ガイド周波数が1.05MHz、圧力が平均自由行程で1mmに相当する値、スキマーコーンの穴を通過する初期イオンエネルギーが1eV、4枚のイオンガイド板全ての共通直流オフセットが−5V、隣接部分の間の電圧差が−0.5V、出口レンズが−15V、そしてストッププレートが−20Vである(該当する場合)。他のパラメータの値(例えば二重極電圧比)を、それぞれの図を参照して以下説明する。
上記の実施形態は本発明の範囲から逸脱することなく様々な仕方で変更できることが、当業者であれば理解できるであろう。本発明の範囲は以下に述べる特許請求の範囲および法律的にそれらに相当するものによって定められるものである。
Claims (16)
- 対象となるイオンを形成する電離チャンバーと、
前記電離チャンバーと連通した入口開口、および出口開口を有し、前記出口開口の中心軸が前記入口開口の中心軸から変位しているガイドチャンバーと、
イオンを前記入口開口から前記出口開口に向かって案内するための、前記ガイドチャンバー内に配置された電気力学的イオンガイドと、
前記出口開口を通過して前記ガイドチャンバーから出るイオンを受け取るための、前記出口開口と連通した質量アナライザーと、
前記質量アナライザーと連通して、前記質量アナライザーから送られたイオンを受け取るイオン検出器とを含み、
前記電気力学的イオンガイドが、
第一の長手方向の電界の中心軸を有する第一の電気力学的イオンガイド電界を発生する入口側ガイドセクションであって、長手方向の幾何学的な中心軸のまわりに対称的に配設された第一の複数の電極を備え、前記入口開口を通過したイオンが前記第一の電界の中心軸にほぼ沿って当該入口側ガイドセクションに入るように配設された入口側ガイドセクションと、
前記第一の電界の中心軸から変位しており前記出口開口とほぼ位置合わせされた第二の長手方向の電界の中心軸を有する第二の電気力学的イオンガイド電界を発生するための、前記入口側ガイドセクションと長手方向に連結した出口側ガイドセクションであって、前記幾何学的な中心軸のまわりに対称的に配設された第二の複数の電極を備えた出口側ガイドセクションとを有する質量分析装置。 - 前記第一の複数の電極が、四重極電極であり、
前記第二の複数の電極が、四重極電極である、請求項1記載の装置。 - 前記第一の電界の軸が幾何学的な中心軸と実質的に一致する、請求項2記載の装置。
- 前記第一のガイド電界は四重極成分を有し、
前記第二のガイド電界は四重極成分と二重極成分とを有する非対称なガイド電界である、請求項1記載の装置。 - 前記第一のガイド電界が対称性を有する四重極電界である、請求項4記載の装置。
- 第一の四重極電圧セットを前記入口側ガイドセクションに印加して前記第一のガイド電界を発生するために前記入口ガイドセクションに結合された第一の電圧源であって、前記第一のガイド電界が対称性を有する四重極電界である第一の電圧源と、
第二の電圧セットを前記出口側ガイドセクションに印加するために前記出口ガイドセクションに結合された第二の電圧源とを更に含み、
前記第二の電圧セットが、
前記第二のガイド電界の対称性を有する四重極電界成分を発生する四重極成分と、
前記第二のガイド電界の二重極電界成分を発生する二重極成分とを有する、請求項1記載の装置。 - 前記入口側ガイドセクションおよび前記出口側ガイドセクションの少なくとも一方の少なくとも一部に駆動直流電圧を印加して長手方向のイオン駆動電界を発生するために、前記入口側ガイドセクションおよび前記出口側ガイドセクションの少なくとも一方に結合された駆動直流電圧源を更に含む、請求項1記載の装置。
- 前記質量アナライザーが、前記ガイドチャンバーの前記出口開口と実質的に直線的に並べられたアナライザーの中心軸のまわりに対称的に配設された複数のアナライザー電極を含み、
前記幾何学的中心軸が、前記出口開口と実質的に直線的に並べられていない、請求項1記載の装置。 - 第一の長手方向の電界中心軸を有する第一の電気力学的イオンガイド電界を発生するための第一のガイドセクションであって、長手方向の幾何学的な中心軸のまわりに対称的に配設された第一のガイドセクションと、
前記第一の電界の中心軸から変位した第二の長手方向の電界の中心軸を有する第二の電気力学的イオンガイド電界を発生するための第二のガイドセクションであって、前記第一のガイドセクションと長手方向に連結し、前記幾何学的な中心軸のまわりに対称的に配設された第二のガイドセクションとを含む電気力学的イオンガイド。 - 前記第一のガイドセクションが前記幾何学的中心軸のまわりに対称的に配設された複数の第一の四重極電極を含み、
前記第二のガイドセクションが前記幾何学的中心軸のまわりに対称的に配設された複数の第二の四重極電極を含む、請求項9記載のイオンガイド。 - 前記第一の電界の軸が幾何学的な中心軸と実質的に一致している、請求項10記載のイオンガイド。
- 前記第一のガイド電界が四重極成分を有し、
前記第二のガイド電界が四重極成分と二重極成分とを有する非対称なガイド電界である、請求項9記載のイオンガイド。 - 前記第一のガイド電界が対称性を有する四重極電界である、請求項12記載のイオンガイド。
- 第一の四重極電圧セットを前記第一のガイドセクションに印加して前記第一のガイド電界を発生するために前記第一のガイドセクションに結合された第一の電圧源であって、前記第一のガイド電界が対称性を有する四重極電界である第一の電圧源と、
第二の電圧セットを前記第二のガイドセクションに印加するために前記第二のガイドセクションに結合された第二の電圧源とを更に含み、
前記第二の電圧セットが
前記第二のガイド電界の対称性を有する四重極電界成分を発生するための四重極成分と、
前記第二のガイド電界の二重極電界成分を発生するための二重極成分とを有する、請求項9記載のイオンガイド。 - 前記第一のガイドセクションおよび前記第二のガイドセクションの少なくとも一方の少なくとも一部に駆動直流電圧を印加して、長手方向のイオン駆動電界を発生するために、前記第一のガイドセクションおよび前記第二のガイドセクションの少なくとも一方に結合された駆動直流電圧源を更に含む、請求項9記載のイオンガイド。
- イオンを質量アナライザーに案内する方法であって、
第一のガイド電界の第一の電界の中心軸に実質的に沿って入口開口を通過してガイドチャンバー内にイオンを注入することと、
前記ガイドチャンバー内に配設された長手形状を有するマルチ電極構成のイオンガイドを通過して、前記ガイドチャンバーの前記入口開口から出口開口に向かってイオンを案内することを含み、
前記イオンガイドは前記入口開口に近接した入口領域、および前記入口領域と反対側の出口領域を有し、前記入口領域と前記出口領域とは、長手方向の幾何学的な中心軸のまわりに対称的に配設されており、前記イオンガイドは前記入口領域に沿う第一のガイド電界と前記出口領域に沿う第二のガイド電界とを発生し、第二のガイド電界は前記第一の電界中心軸から変位している第二の電界中心軸を有し、前記第二の電界中心は前記出口開口と直線的に並べられている方法。
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