JP5372013B2 - イオントラップの空間電荷を低減するための方法および装置 - Google Patents
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Description
本願は、米国特許出願第12/272,998号(2008年11月18日出願)の継続であり、米国仮出願第61/017,203号(2007年12月28日出願)の利益を主張する。上記2つの出願の全内容は、参照により本明細書に引用される。
(1)線形イオントラップを、第1の4重極の電位よりも低い電位に保持し、線形イオントラップの遠位区域における電位井戸は、その近位区域の電位未満の電位を有し、これによって、第1の4重極から線形イオントラップへのイオンの移行を可能にすることと、
(2)線形イオントラップの電位を、第1の4重極の電位よりも高いレベルに上昇させ、近位区域の電位を減少させて、その上流端部において、より高い電位壁により部分的に画定される近位区域井戸を形成することと、
(3)遠位区域井戸の電位を、井戸の電位とほぼ同じか、またはそれを上回るレベルまで上昇させて、これにより、遠位区域井戸から第1の4重極にイオンを移行し、遠位区域井戸から近位区域井戸にイオンの画分を移行することと
によって、線形イオントラップの区域の電位を、出口レンズの電位未満のレベルに制御器が操作するための命令を備えるアルゴリズムでプログラミングされる制御器をさらに含む。
(I)機器の第1の4重極と、その出口レンズとの間に位置する線形イオントラップを有する質量分析装置を提供するステップであって、線形イオントラップは、第1の4重極に近い近位区域とレンズに近い遠位区域とを含む少なくとも2つの区域を含み、区域の各々は、他方の区域とは異なって電気的に増強されるステップと、
(II)第1の4重極から線形イオントラップにイオンを移行するように、質量分析計を動作するステップと、
(III)それに隣接する線形イオントラップの領域の電位よりも低い電位に維持される線形イオントラップの第1の区域において、移行されるイオンをトラップするステップと、
(IV)トラップ区域から隣接する第1の4重極へイオンを移行するため、および線形イオントラップのその隣接領域の電位よりも低い電位に維持されるトラップの第2の区域においてイオンの画分を保持するために、線形イオントラップ内の電位を調整するステップであって、第2の区域は、ステップ(III)における第1の区域と同一であるか、または異なるステップと
を伴う。
(項目1)
第1の4重極と、
出口レンズと、
該第1の4重極と該出口レンズとの間に配置されている線形イオントラップと
を備え、
該線形イオントラップは、該線形イオントラップの少なくとも2つの異なる区域を画定する少なくとも2つの異なって増強されるゾーンを備えている井戸変調器4重極を有し、該線形イオントラップは、該線形イオントラップの少なくとも2つの異なる区域において交互または同時に電位井戸を形成するように動作可能であり、該区域は、該第1の4重極に近い近位区域と、該出口レンズに近い遠位区域とを含み、
該線形イオントラップは、イオン集団が該第1の4重極から該遠位区域に形成されている井戸内に装填されることが可能であるように動作が可能であり、該井戸変調器4重極の異なって増強されるゾーンの電位の操作によって、これらのイオンのいくつかは、該近位区域に形成される井戸を通過することによって、該第1の4重極に戻されることが可能であり、該近位区域井戸は、これらのイオンの画分を保持し、これによって、該線形イオントラップの過剰充填を防止する、
質量分析装置。
(項目2)
前記線形イオントラップに協働し得るように連結されているプログラム可能な制御器をさらに備え、
該制御器は、該制御器のための命令を備えるアルゴリズムでプログラミングされ、
(1)該線形イオントラップを、前記第1の4重極の電位よりも低い電位に保持し、該線形イオントラップの遠位区域における電位井戸が、該線形イオントラップの近位区域の電位未満の電位を有し、これによって、該第1の4重極から該線形イオントラップへのイオンの移行を可能にすることと、
(2)該線形イオントラップの電位を、該第1の4重極の電位よりも高いレベルに上昇させ、該近位区域の電位を減少させて、該近位区域の上流端部において、より高い電位壁により部分的に画定される近位区域井戸を形成することと、
(3)該遠位区域井戸の電位を、該壁の電位とほぼ同じか、またはそれを上回るレベルまで上昇させて、これにより、該遠位区域井戸から該第1の4重極にイオンを移行し、該遠位区域井戸から該近位区域井戸に該イオンの画分を移行することと
によって、該線形イオントラップの該区域の電位を、前記出口レンズの電位未満のレベルで操作する、項目1に記載の装置。
(項目3)
前記アルゴリズムは、
(4)ステップ(3)の後に、前記近位区域の電位を上昇させるか、前記遠位区域の電位を減少させて、該近位区域から該遠位区域にイオンを移行する命令をさらに備えている、項目2に記載の装置。
(項目4)
前記アルゴリズムは、
(5)ステップ(4)の後に、検出器における検出のために、前記線形イオントラップからのイオンを走査する命令をさらに備えている、項目3に記載の装置。
(項目5)
前記アルゴリズムは、ステップ(1)〜(3)を繰り返す命令をさらに備え、ステップ(3)により前記第1の4重極に戻された結果として、該第1の4重極に保持されているイオンの装填および処理を可能にする、項目2に記載の装置。
(項目6)
前記プログラム可能な制御器は、前記第1の4重極に協働し得るようにさらに連結され、該制御器は、該制御器が該第1の4重極の電位を操作する命令を備えるアルゴリズムによりプログラミングされる、項目2に記載の装置。
(項目7)
前記井戸変調器4重極は、1つのトラップ4重極ロッド組と該トラップ4重極の該ロッドよりも短い少なくとも1つの組の4つの短い補助電極とを有する補助電極補充4重極ロッド組を備え、
短い電極の各々は、その組の他の短い電極に実質的に平行に配置され、該4重極の異なる対のロッドの間の空間に位置し、
該1つの組の短い電極は、前記線形イオントラップ4重極内の短い線形ゾーンを形成するために、前記出口レンズの平面から軸方向に等距離に、かつ該トラップ4重極の中心軸から半径方向に等距離に位置し、補助電極の各組は、前記線形イオントラップの他の要素から独立して電気的に増強され、これによって、該トラップ4重極ロッド組に沿って、少なくとも2つの異なって増強されるゾーンを画定する、項目1に記載の装置。
(項目8)
前記補助電極は、T字形の断面を有する、項目7に記載の装置。
(項目9)
前記井戸変調器4重極は、少なくとも2つの区分の区分4重極を備え、各区分は、前記線形イオントラップの他の要素から独立して電気的に増強され、これによって、該区分4重極に沿って少なくとも2つの異なって増強されたゾーンが画定される、項目1に記載の装置。
(項目10)
(A)前記2つの区域のうちの1つは、前記出口レンズであるか、または(B)前記線形イオントラップは、入口レンズをさらに備え、該2つの区域のうちの1つは、該入口レンズである、項目1に記載の装置。
(項目11)
(I)機器の第1の4重極と、該機器の該出口レンズとの間に位置する線形イオントラップを有する質量分析装置を提供することであって、該線形イオントラップは、該第1の4重極に近い近位区域と該レンズに近い遠位区域とを含む少なくとも2つの区域を備え、該区域の各々は、他方の区域とは異なって電気的に増強される、ことと、
(II)該第1の4重極から該線形イオントラップにイオンを移行するように、該質量分析計を動作することと、
(III)隣接する該線形イオントラップの領域の電位よりも低い電位に維持される該線形イオントラップの第1の区域において、移行されるイオンをトラップすることと、
(IV)該トラップ区域から該隣接する第1の4重極へイオンを移行するため、および該線形イオントラップのその隣接領域の電位よりも低い電位に維持される該トラップの第2の区域において該イオンの画分を保持するために、該線形イオントラップ内の電位を調整することであって、該第2の区域は、ステップ(III)における該第1の区域と同一であるか、または異なる、ことと
を含む、質量分析のための方法。
(項目12)
ステップ(II)における前記移行するステップは、前記隣接部分が、線形イオントラップの電位よりも高い電位を有するように、(1)該線形イオントラップと、(2)該線形イオントラップに隣接する前記第1の4重極の一部分との電位を維持することを伴う、項目11に記載の方法。
(項目13)
前記方法は、(V)前記線形イオントラップからのステップ(IV)のイオンの画分を走査することと、該線形イオントラップから放出されるイオンを検出することとをさらに含み、これによって、該方法は、該放出されたイオンからの対象イオンの検出において、空間電荷干渉を実質的に低減する、項目11に記載の方法。
(項目14)
ステップ(IV)において、前記第2の区域は、前記第1の区域とは異なる、項目11に記載の方法。
(項目15)
ステップ(IV)において、前記第2の区域は、前記線形イオントラップの近位区域であり、前記第1の区域は、遠位区域である、項目14に記載の方法。
(項目16)
ステップ(IV)において前記線形イオントラップのトラップ区分から前記第1の4重極に移行されるイオンは、該第1の4重極の中に保持され、前記方法は、該線形イオントラップが走査され該線形イオントラップからイオンを空にした後に、保持されたイオンを該線形イオントラップに移行することと、ステップ(III)および(IV)を繰り返すこととをさらに含む、項目11に記載の方法。
(項目17)
前記方法は、(V)前記線形イオントラップからのステップ(IV)のイオンの画分を走査することと、該線形イオントラップから放出されるイオンを検出することとをさらに含み、これによって、該方法は、該放出されたイオンからの対象イオンの検出において、空間電荷干渉を実質的に低減する、項目16に記載の方法。
(項目18)
ステップ(IV)において前記操作することは、前記隣接部分が、線形イオントラップの電位よりも低い電位を有するように、該線形イオントラップの電位、該線形イオントラップに隣接する前記第1の4重極の一部の電位、またはその両方を調整することを伴う、項目11に記載の方法。
(項目19)
前記電位の調整の後、前記第1の4重極の隣接部分の電位は、前記線形イオントラップの電位よりも少なくとも500mV低い、項目11に記載の方法。
(項目20)
前記電位の調整の後、前記第1の4重極の前記隣接部分の電位は、前記線形イオントラップの電位よりも約20V以上低い、項目19に記載の方法。
(項目21)
前記出口レンズは、イオンが前記線形イオントラップから時期尚早に退出することを阻止するように、該線形イオントラップの残りの要素の電位よりも十分大きい電位に維持される、項目11に記載の方法。
(項目22)
前記出口レンズは、前記線形イオントラップの電位よりも約200V大きい電位に維持される、項目21に記載の方法。
(項目23)
前記質量分析装置は、3連4重極質量分析計を備え、前記第1の4重極は、Q3を備えている、項目11に記載の方法。
(項目24)
ステップ(III)の前記第1の区域またはステップ(IV)の前記第2の区域は、前記線形イオントラップの隣接領域よりも少なくともまたは約0.05V低い電位に維持される、項目11に記載の方法。
(項目25)
(A)前記2つの区域のうちの1つは、前記出口レンズであるか、または(B)前記線形イオントラップは、入口レンズをさらに備え、該2つの区域のうちの1つは、該入口レンズである、項目11に記載の方法。
さらなる適用範囲は、本明細書に提供する説明により明らかになる。説明および特定の例が、例証目的のためだけに意図され、本開示の範囲を限定することを意図しないことを理解されたい。
実験。全ての実験は、改良型4000Q Trap(Applied Biosystems, Foster City, CA, USAの質量分析システム)において、Q3ロッドの組と出口レンズとの間に位置する短い線形イオントラップ(SLIT)を使用して実行される。これは、充填ステップ中に各光学系に印加される電圧とともに、図1に図示される。補助電極に印加される電圧は、本ステップ中、200Vであり、SLITの軸に沿ってΔV1の追加の電位を産生する。イオンは、+によって示される。SLITの充填中、イオン通路の長さに沿った電位は、可能な限り多くのイオンがSLITに入るように調整される。SLITが充填された後、SLITにおけるロッドオフセットは、0Vまで上昇し、Q3における電位は、低いままである(図2参照)。これは、走査ステップ中に、Q3に残存するエネルギーイオンがSLIT中に移行することを防止する。イオンは、Q Trap製品の全てにおいて利用可能である質量選択軸方向放出(MSAE)の技法を使用して、SLITから走査される。イオンは、312kHzの放出周波数と816kHzの駆動周波数とを使用して、q=0.85でSLITから走査される。
Claims (25)
- 第1の4重極と、
出口レンズと、
該第1の4重極と該出口レンズとの間に配置されている線形イオントラップと
を備え、
該線形イオントラップは、該線形イオントラップの少なくとも2つの異なる区域を画定する少なくとも2つの異なって増強されるゾーンを備えている井戸変調器4重極を有し、該線形イオントラップは、該線形イオントラップの少なくとも2つの異なる区域において交互または同時に電位井戸を形成するように動作可能であり、該区域は、該第1の4重極に近い近位区域と、該出口レンズに近い遠位区域とを含み、
該線形イオントラップは、イオン集団が該第1の4重極から該遠位区域に形成されている井戸内に装填されることが可能であるように動作が可能であり、該井戸変調器4重極の異なって増強されるゾーンの電位の操作によって、これらのイオンのいくつかは、該近位区域に形成される井戸を通過することによって、該第1の4重極に戻されることが可能であり、該近位区域井戸は、これらのイオンの画分を保持し、これによって、該線形イオントラップの過剰充填を防止する、
質量分析装置。 - 前記線形イオントラップに協働し得るように連結されているプログラム可能な制御器をさらに備え、
該制御器は、該制御器のための命令を備えるアルゴリズムでプログラミングされ、
(1)該線形イオントラップを、前記第1の4重極の電位よりも低い電位に保持し、該線形イオントラップの遠位区域における電位井戸が、該線形イオントラップの近位区域の電位未満の電位を有し、これによって、該第1の4重極から該線形イオントラップへのイオンの移行を可能にすることと、
(2)該線形イオントラップの電位を、該第1の4重極の電位よりも高いレベルに上昇させ、該近位区域の電位を減少させて、該近位区域の上流端部において、より高い電位壁により部分的に画定される近位区域井戸を形成することと、
(3)該遠位区域井戸の電位を、該壁の電位と同じか、またはそれを上回るレベルまで上昇させて、これにより、該遠位区域井戸から該第1の4重極にイオンを移行し、該遠位区域井戸から該近位区域井戸に該イオンの画分を移行することと
によって、該線形イオントラップの該区域の電位を、前記出口レンズの電位未満のレベルで操作する、請求項1に記載の装置。 - 前記アルゴリズムは、
(4)ステップ(3)の後に、前記近位区域の電位を上昇させるか、前記遠位区域の電位を減少させて、該近位区域から該遠位区域にイオンを移行する命令をさらに備えている、請求項2に記載の装置。 - 前記アルゴリズムは、
(5)ステップ(4)の後に、検出器における検出のために、前記線形イオントラップからのイオンを走査する命令をさらに備えている、請求項3に記載の装置。 - 前記アルゴリズムは、ステップ(1)〜(3)を繰り返す命令をさらに備え、ステップ(3)により前記第1の4重極に戻された結果として、該第1の4重極に保持されているイオンの装填および処理を可能にする、請求項2に記載の装置。
- 前記プログラム可能な制御器は、前記第1の4重極に協働し得るようにさらに連結され、該制御器は、該制御器が該第1の4重極の電位を操作する命令を備えるアルゴリズムによりプログラミングされる、請求項2に記載の装置。
- 前記井戸変調器4重極は、1つのトラップ4重極ロッド組と該トラップ4重極の該ロッドよりも短い少なくとも1つの組の4つの短い補助電極とを有する補助電極補充4重極ロッド組を備え、
短い電極の各々は、その組の他の短い電極に実質的に平行に配置され、該4重極の異なる対のロッドの間の空間に位置し、
該1つの組の短い電極は、前記線形イオントラップ4重極内の短い線形ゾーンを形成するために、前記出口レンズの平面から軸方向に等距離に、かつ該トラップ4重極の中心軸から半径方向に等距離に位置し、補助電極の各組は、前記線形イオントラップの他の要素から独立して電気的に増強され、これによって、該トラップ4重極ロッド組に沿って、少なくとも2つの異なって増強されるゾーンを画定する、請求項1に記載の装置。 - 前記補助電極は、T字形の断面を有する、請求項7に記載の装置。
- 前記井戸変調器4重極は、少なくとも2つの区分の区分4重極を備え、各区分は、前記線形イオントラップの他の要素から独立して電気的に増強され、これによって、該区分4重極に沿って少なくとも2つの異なって増強されたゾーンが画定される、請求項1に記載の装置。
- 前記線形イオントラップは、入口レンズをさらに備え、前記2つの区域のうちの1つは、該入口レンズを含む、請求項1に記載の装置。
- (I)機器の第1の4重極と、該機器の出口レンズとの間に位置する線形イオントラップを有する質量分析装置を提供することであって、該線形イオントラップは、該第1の4重極に近い近位区域と該レンズに近い遠位区域とを含む少なくとも2つの区域を備え、該区域の各々は、他方の区域とは異なって電気的に増強される、ことと、
(II)該第1の4重極から該線形イオントラップにイオンを移行するように、該質量分析計を動作させることと、
(III)隣接する該線形イオントラップの領域の電位よりも低い電位に維持される該線形イオントラップの第1の区域において、移行されるイオンをトラップすることと、
(IV)該トラップ区域から該隣接する第1の4重極へイオンを移行するため、および該線形イオントラップのその隣接領域の電位よりも低い電位に維持される該トラップの第2の区域において該イオンの画分を保持するために、該線形イオントラップ内の電位を調整することであって、該第2の区域は、ステップ(III)における該第1の区域と同一であるか、または異なる、ことと
を含む、質量分析のための方法。 - ステップ(II)における前記移行するステップは、隣接部分が、線形イオントラップの電位よりも高い電位を有するように、(1)該線形イオントラップと、(2)該線形イオントラップに隣接する前記第1の4重極の一部分との電位を維持することを伴う、請求項11に記載の方法。
- 前記方法は、(V)前記線形イオントラップからのステップ(IV)のイオンの画分を走査することと、該線形イオントラップから放出されるイオンを検出することとをさらに含み、これによって、該方法は、該放出されたイオンからの対象イオンの検出において、空間電荷干渉を実質的に低減する、請求項11に記載の方法。
- ステップ(IV)において、前記第2の区域は、前記第1の区域とは異なる、請求項11に記載の方法。
- ステップ(IV)において、前記第2の区域は、前記線形イオントラップの近位区域であり、前記第1の区域は、遠位区域である、請求項14に記載の方法。
- ステップ(IV)において前記線形イオントラップのトラップ区分から前記第1の4重極に移行されるイオンは、該第1の4重極の中に保持され、前記方法は、該線形イオントラップが走査され該線形イオントラップからイオンを空にした後に、保持されたイオンを該線形イオントラップに移行することと、ステップ(III)および(IV)を繰り返すこととをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 前記方法は、(V)前記線形イオントラップからのステップ(IV)のイオンの画分を走査することと、該線形イオントラップから放出されるイオンを検出することとをさらに含み、これによって、該方法は、該放出されたイオンからの対象イオンの検出において、空間電荷干渉を実質的に低減する、請求項16に記載の方法。
- ステップ(IV)において前記操作することは、隣接部分が、線形イオントラップの電位よりも低い電位を有するように、該線形イオントラップの電位、該線形イオントラップに隣接する前記第1の4重極の一部の電位、またはその両方を調整することを伴う、請求項11に記載の方法。
- 前記電位の調整の後、前記第1の4重極の隣接部分の電位は、前記線形イオントラップの電位よりも少なくとも500mV低い、請求項11に記載の方法。
- 前記電位の調整の後、前記第1の4重極の前記隣接部分の電位は、前記線形イオントラップの電位よりも20V以上低い、請求項19に記載の方法。
- 前記出口レンズは、イオンが前記線形イオントラップから時期尚早に退出することを阻止するように、該線形イオントラップの残りの要素の電位よりも十分大きい電位に維持される、請求項11に記載の方法。
- 前記出口レンズは、前記線形イオントラップの電位よりも200V大きい電位に維持される、請求項21に記載の方法。
- 前記質量分析装置は、3連4重極質量分析計を備え、前記第1の4重極は、Q3を備えている、請求項11に記載の方法。
- ステップ(III)の前記第1の区域またはステップ(IV)の前記第2の区域は、前記線形イオントラップの隣接領域よりも少なくとも0.05V低い電位に維持される、請求項11に記載の方法。
- 前記線形イオントラップは、入口レンズをさらに備え、前記2つの区域のうちの1つは、該入口レンズを含む、請求項11に記載の方法。
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