JP6027239B2 - 高スループットを有するイオン移動度分光計 - Google Patents

Description

[0001]本開示は、イオン移動度分光分析の分野に関するものであり、より厳密には、液体及びガスクロマトグラフィー、多次元ガスクロマトグラフィーと結合するため、及び質量分析と結合するために、イオン移動度分光分析を改善することに関する。

[0002]イオン移動度分光計（ＩＭＳ）は、イオン化化合物を、イオンの電荷と質量と形状の関数であるそれらの移動度によって分析するために広く使用されている。典型的なＩＭＳは、検体化合物のソフトイオン化のためのイオン源、短いイオンパケットを形成するイオンゲート（典型的には、チンダル（Ｔｙｎｄａｌ）ゲート）、静電場でのイオン分離のためのガス充填ドリフト管、及び時間依存性信号を測定する捕集器、を備えている。単独での分析技法としては、ＩＭＳは概して低い分解能（実質的に５０乃至１００）を有する。ＩＭＳは、元来、有毒揮発性化合物を検出するための低費用手持ち型システム及び方法であると見なされており、というのも、それは概して低い検出限界を有するものであるが、検出限界はドーピング蒸気とのイオン分子反応を利用することによって増進させることもできるからである。より最近では、ＩＭＳは、ガスクロマトグラフィー（ＧＳ）、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）、及び質量分析（ＭＳ）と結合されるようになってきており、そこではＩＭＳが分析分離の追加の次元をもたらす。しかしながら、ただ単純に結合したのでは、ＩＭＳでのチンダルイオンゲートの〜１％又は約〜１％のデューティーサイクルに因る激しい信号損失及びＩＭＳとＭＳの間でのガス圧力とイオンクラウドサイズの不整合を生じさせないとも限らない。加えて、走査型ＭＳ（例えば、四重極など）を採用している場合、時間スケールに不整合が存在する。

[0003]ここに参考文献としてそっくりそのまま援用する米国特許第５２００６１４号は、ゲートパルス間でイオンをトラップすることによるＩＭＳの感度改善を開示している。ここに参考文献としてそっくりそのまま援用する米国特許第３９０２０６４号は、移動度測定をイオン質量測定によって厚遇することを目指し、ＩＭＳ分光計を下流の質量分析計と共に使用する組合せを開示している。ここに参考文献としてそっくりそのまま援用するヤングらの論文、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．誌、第５３巻、第１１号、４２９５−４３０２頁（Young, et al, in paper J.Chem.Phys., v.53, No 11, pp. 4295-4302）は、質量測定のより高い速さとより高いデューティーサイクルを目指し、ＩＭＳ分光計を、概してパノラマ（全質量）スペクトルの高速記録が可能な下流の直交加速飛行時間検出器とともに使用する組合せを開示している。ここに参考文献としてそっくりそのまま援用する米国特許第５９０５２５８号は、双方の特徴の組合せ―ＩＭＳの手前のイオントラップとＩＭＳを過ぎての直交ＴＯＦ―を開示しており、而して双方の利点―ＩＭＳ及びＭＳのより高いデューティーサイクル―を十分に活かしている。

[0004]ここに参考文献としてそっくりそのまま援用する米国特許第６１０７６２８号は、中間ガス圧力でイオン流れを収束させるためのイオン漏斗デバイスを開示している。ここに参考文献としてそっくりそのまま援用する米国特許第６８１８８９０号は、ＩＭＳを過ぎてのイオン閉じ込めのためのイオン漏斗を開示している。ここに参考文献としてそっくりそのまま援用する論文、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．誌、２００８年、第８０巻、６１２−６２３頁（paper Anal. Chem., 2008, v.80, pp.612-623）は、イオン漏斗デバイスを両方―ＩＭＳに先立つイオントラップとＩＭＳを越えてのイオン閉じ込め―に使用することを記載している。所謂砂時計型イオン漏斗トラップに関する詳細事項も、ここに参考文献としてそっくりそのまま援用するＡｎａｌ．Ｃｈｅｍ．誌、２００７年、第７９巻、７８４５−７８５２頁（Anal. Chem., 2007, v.79, pp.7845-7852）に提示されている。記載されている方法は、極限まで感度を上げた先行技術ＩＭＳ−ＭＳを提示しているが、なおも概して幾つかの限界に苦しんでいる。トラップされるイオンの数は、イオントラップ並びにＩＭＳドリフト管の空間電荷容量により、通常は１ｍｓ又は約１ｍｓの時間内に蓄積されているパルス当たり１Ｅ＋７電荷又は約１Ｅ＋７電荷に制限される。砂時計型ゲートと下流のイオン漏斗の両方が実際にイオンパケットを実質的に約（２００乃至４００）μｓへ広げ、するとＩＭＳの速さが遅くなり、実質的に約（２０乃至４０）ｍｓの長いドリフト分離時間を余儀なくされ、長い（約１ｍ長）ＩＭＳドリフト管を構築することが必要になり、ＩＭＳのデューティーサイクル（１ｍｓ又は約１ｍｓのゲート飽和対４０ｍｓ又は約４０ｍｓサイクル）、電荷スループット、及びダイナミックレンジが制限されることになる。

[0005]ここに参考文献としてそっくりそのまま援用する国際特許ＷＯ２００８１１２３５１号は、ＩＭＳのダイナミックレンジと空間電荷容量を、ＩＭＳ分離当たり単回トラップ発射という従来の体制に比較してはるかに高いネット周波数で作動するイオントラップの多重符号化によって改善する方法を開示している。とはいえ、当該手法は、イオンパケット同士の重なり合い及びデータ解釈の混同を引き起こさないとも限らない。ＩＭＳ分離時間を整合させるために、採用されている下流の直交ＴＯＦは、１００μｓ又は約１００μｓパルス期間を有しており、故に限定された分解度（Ｒ＝５，０００又はＲ＝約５，０００）を有している。

米国特許第５２００６１４号 米国特許第３９０２０６４号 米国特許第５９０５２５８号 米国特許第６１０７６２８号 米国特許第６８１８８９０号 国際特許ＷＯ２００８１１２３５１号 米国特許出願第６１／３７５，０９５号 国際特許ＷＯ２０１１１３５４７７Ａ号 国際特許ＷＯ２０１１１０７８３６号 米国特許出願第６１／５５２，９３４号 国際特許ＷＯ２０１１１３５４７７号

Young, et al, J.Chem.Phys., v.53, No 11, pp. 4295-4302 Anal. Chem., 2008, v.80, pp.612-623 Anal. Chem., 2007, v.79, pp.7845-7852

[0006]以上を要約すると、先行技術のＩＭＳ及びＩＭＳ−ＴＯＦは、それらの電荷スループット、ダイナミックレンジ、速さ、及び分解度が限られており、そのことがそれらを高速分離方法と組み合わせることを制限している。従って、ＩＭＳ及びＩＭＳ−ＴＯＦのパラメータを改善することが、ここに記載されている様に、有益である。

[0007]ＩＭＳの電荷スループットと速さは、先行技術のデバイス及び方法に対照して、はるかに短く空間的に均一でより幅広のイオンパケットをＩＭＳゲートにて形成することによって向上させることができることに発明者は気付いた。発明者は、二重メッシュを備える新規性のあるトラッピングゲートであって、メッシュ間にＲＦ信号を印加させ、而して、実質的に約（１乃至１００）ｍＢａｒのガス圧力でイオンを蓄積するためのＲＦバリアを形成するようにしたゲートを提案している。或る実施形では、イオンは、実質的に約（１０乃至２０）μｓパケットを形成するようにパルス射出されるか又は質量依存様式で、例えば傾斜化されたＤＣ場によって、放出されるかのどちらかである。短いイオンパケットの形成は、潜在的に、ＩＭＳ分光計の寸法短縮化と、一桁進んだ速さ（実質的に（１乃至２）ｍｓサイクル）、より高いスループット、及びより高いダイナミックレンジ―どれもが概して急速表面分析及び／又は急速イオン源内反応追跡を目指したＧＣ×ＧＣ又はＬＣ×ＣＥ分離の様な急速前段分離デバイスと一体での使用にとって重要―の獲得と、を可能にする。

[0008]ゲート速さを整合するために、好適には、より短い（実質的に約（１０乃至２０）ｃｍ）ＩＭＳドリフト管が、実質的に約（１０乃至１００）Ｔｏｒｒのより高いガス圧力と組み合わせて使用されてもよい。細目セル格子（実質的に約（０．１乃至１）ｍｍ）は、その様な高まった圧力でのＲＦバリアを提供するものと期待される。或る実施形では、イオン（ガス噴流の中へ同伴される）がゲートの一方側から導入され、その結果、イオンはゲートの上方を通過してゆくことになる。当該配列は、概して射出サイクル間の一切の持越しを排除することができ、概して分析関心対象ではなく且つ電流の殆どを搬送しそうな軽イオンを除去することが概して可能になる。

[0009]空間電荷スループットのための代わりの解が提案されており、当該解では、ＩＭＳは少なくとも１つのＲＦはね返し壁を有する同軸円筒間に配設されている。そうして円筒状ＩＭＳは円錐収束イオンガイドによって結合されている。発明者は、ＲＦ励起はＩＭＳ分解度を落とすという昨今の意見に反して、ＲＦ励起がイオン伝播時間に遅延を引き起こすことに気付いた。イオン漏斗に比較して、ＩＭＳを過ぎての低い時間的広がりが理由で、当該配設は概して急速ＩＭＳ循環を可能にし、それにより電荷スループットを増進させる。

[0010]実施形態の１つの群では、或る実施形によれば、ＩＭＳは、二重ＧＣの様な高速分離クロマトグラフィーか、又は第２のより低速な分離ＩＭＳであって随意的には間に断片化セルを介在させた低速ＩＭＳか、又はイオン組成内に急速変化を発生させるイオン源であって急速表面走査のためのイオン源又は化学反応やイオン分子反応をミリ／ｓｅｃまで下げた時間スケールで発生させるイオン源の様なイオン源、のどれかに先行されている。高速ＩＭＳ−ＴＯＦ循環は下流のＭＲ−ＴＯＦ ＭＳの急速パルシングに因り可能になる。

[0011]実施形態の１つの群では、或る実施形によれば、ＩＭＳの次に、直交加速器（ＯＡ）の符号化高速パルシングを具備した多重反射（ＭＲ）ＴＯＦ ＭＳ、が続いている。前段の分離段の時間プロファイルを記録するのに十分な平均パルス繰り返し数が選定される。クロマトグラフィープロファイル、ＩＭＳプロファイル、及びＭＲ−ＴＯＦ飛行時間は、符号化された信号の系列内の強度分布を分析しながら不均一パルス間隔に関する情報に基づいて復号される。その様な質量分析計は、概して、実質的に約（５乃至１０）μｓの時間スケールまで下げた入力変化を追跡する能力がある。電荷スループットを上げるために、ＩＭＳトリガを加速させることができ、しかも概して同じ質量対電荷（ｍ／ｚ）のイオン間での時間の重なり合いを回避させることができる。或る実施形では、ＩＭＳ分離の速さを支援し、イオンパケット時間広がりを全体的に縮小するために、ＩＭＳ出口部分は、中央部分を有するイオン漏斗を具備しているか、又は収束多重極を印刷回路板の積重体として組み上げ好適には軸方向場勾配を有する導電性イオンガイドを従えさせることによるかのどちらかである。実施形態の１つの群では、或る実施形によれば、ＩＭＳ分離空間は、イオンの半径方向はね返しのためのＲＦ面を形成する少なくとも１つの円筒を有する同軸円筒間に形成されている。リング形状イオンパケットの形成は、概して、パケットを閉じ込めるための円錐状ＲＦイオン漏斗又はＲＦ円錐状ガイドの使用を、概して広く開口したイオン漏斗に典型的な追加の時間的広がり無しに可能にする。

[0012]或る実施形では、随意的に、単一のミラー反射の後に置かれている質量依存性ゲートが、電荷状態又は化合物クラスを選別する目的で相関付けられたｍ／ｚ及び移動度を有するイオンのＭＲ−ＴＯＦ検出器上への実質的同時入射を可能にする。高速符号化パルシングは、分光計感度を改善し、ＧＣ２プロファイルとＩＭＳプロファイルの両方の急速追跡を提供する。ＩＭＳ分離は、スペクトル復号段階及びＭＲ−ＴＯＦでの精密質量測定を改善する。ＩＭＳ時間は、保持時間、移動度、及び精密質量の３Ｄ元座標タグに基づく高スループット同定のための追加の次元としての役目を果たす。頻回パルシングＭＲ−ＴＯＦと一体でのＩＭＳの急速作動は、多数の利点を提供し、以下に説明されている多様な新奇性のある作動体制及び分析手法の実施を可能にする。高速高感度ＩＭＳ−ＭＲ−ＴＯＦタンデム型は、現実的な分析時間での実践的多次元分離を行う。新規性のある特徴の導入―急速ＩＭＳゲート、並びにＩＭＳ及びＭＲ−ＴＯＦのための埋込高速符号化不均一パルスストリングの導入―は、ＧＣ×ＧＣ−ＩＭＳ−ＭＲ−ＴＯＦ又はクロマトグラフィー時間スケールとＭＲ−ＴＯＦ ＭＳの超高分解度及びサブｐｐｍ質量精度の疑似ＭＳ−ＭＳの様な、包括的で妥協の無い多次元分析の画期的な可能性をもたらすことができる。

[0013]実施形態の１つの群では、或る実施形によれば、断片化セルを使用してＩＭＳ分離された親イオンを断片化し、それにより全質量疑似ＭＳ−ＭＳ（即ち、全親イオンについての親イオン選別でのイオン損失無しの同時タンデム型ＭＳ分析）を提供している。或る実施形では、フラグメントは、それらの時間プロファイルを、ＣＩＤセルでの較正された質量依存性遅延を勘案しながらデコンボリューションすることによって、族へと集合される。親質量は、フラグメントスペクトル中の分子ピークの観察によって回復される。或る実施形では、親イオンについての時間プロファイルのデコンボリューションは、親イオン分離を、従来のＭＳ−ＭＳ実験でのＭＳ１分解度に概して匹敵する約２００乃至３００分解度へ改善するものと期待される。幾つかの実施形態では、ＣＩＤセルは、化学的バックグラウンドの移動度選別クラスタを断片化することを目的としてソフト断片化に使用されている。

[0014]実施形態の別の群では、或る実施形によれば、ＩＭＳと頻回パルシングＭＲ−ＴＯＦとのタンデム型が、初めて所謂走査イオン損失をなくした微分イオン移動度測定のために提案されている。精密質量測定は個々の化合物の移動度の追跡を可能にする。或る実施形では、イオン移動度の差を導き出すように場強度が複数回変えられており、データは、好適には、イオン移動度及び微分イオン移動度の分析空間に表示される。イオン断片化無しに移動度の有意変化に到達するために軽いガスが使用されているのが好適である。ＩＭＳ長さは、以下に説明されている様に延長され折り返されているのが好適である。

[0015]或る実施形では、５０ｍｓ又は約５０ｍｓ幅のピークを有するＧＣ×ＧＣ分析の高い速さに整合する高速イオン移動度分光計（ＩＭＳ）が提供されている。前記高速ＩＭＳは、順を追って、イオン源であって実質的に１ｍＢａｒ乃至１Ｂａｒのガス圧力のガスを充填されているイオン源と、前方のキャップ電極の後に前方メッシュ次いで後方メッシュを従えて形成されているイオンゲートであって、メッシュ同士は平行でメッシュセル寸法に匹敵する距離に離間されている、イオンゲートと、前記前方メッシュの間に接続されている無線周波数（ＲＦ）生成器と、前記キャップ電極及び前記メッシュへ接続されている切り換え式又は調節式ＤＣ信号と、実質的に約（１乃至１００）ｍＢａｒの圧力のガスを充填されているイオンドリフト領域と、イオン検出器と、を備えている。

[0016]或る実施形では、二重ＲＦメッシュゲートは、ＩＭＳデューティーサイクルを保全し、短いイオンパケット（１０μｓ又は約１０μｓ）を生成しており、この様にして、ＩＭＳの速さ、電荷スループット、及びダイナミックレンジを改善することができる。前記イオン源の軸は、前記メッシュに実質的に平行に向き付けられているのが好適である。好適には、装置は、更に、前記イオン源と前記イオンゲートの間に少なくとも１つのＲＦイオンガイドを備えていてもよく、当該ＲＦイオンガイドは、（ｉ）イオン漏斗、及び（ｉｉ）軸方向場を有する多重極イオンガイド、の群のうちの１つを備えている。好適には、装置は、更に、前段の液体クロマトグラフ、又は毛細管電気泳動、又はガスクロマトグラフ、又は二段ガスクロマトグラフの何れかを備えていてもよい。好適には、前記イオン源は、（ｉ）ＥＳＩ、ＡＰＣＩ、（ｉ）光イオン化イオン源、（ｉｉ）ドーパントを用いる光化学イオン化イオン源、（ｉｉｉ）陽子移動反応を用いる化学イオン化イオン源、（ｉｖ）電子付着イオン化を用いる化学イオン化イオン源、及び（ｖ）条件付けられたグロー放電生成物による検体イオン化を用いるグロー放電イオン源、の群のうちの１つを備えていてもよい。好適には、前記イオン源は、イオン化モード間の切り換え又はイオン極性間の切り換えのための手段を有していてもよい。好適には、前記イオン源は、断片化手段と、当該断片化をクロマトグラフィー分離の時間スケールで切り換えるための手段と、を有していてもよい。イオン検出器の速さを改善するために、イオンパケットは、高められた静電場によるか又は無線周波数イオン漏斗によるかの何れかで空間的に閉じ込められてもよい。

[0017]パンケーキ状をしている大直径（実質的に約（５０乃至２００）ｍｍ）のイオンクラウドの形成が、空間電荷のＩＭＳ性能への効果を低減する。最小のパケット幅（実質的に約（１０乃至１００）μｓ）がＩＭＳの頻回作動を可能にする。両手段は空間電荷スループット及びＩＭＳの作動速度を改善することができる。ガス流れによるイオン通門の歪みを回避するために、イオン源はゲートに沿って向き付けられており、及び/又はイオンを遠隔に置かれているイオンゲートへ送達するのにイオンガイドが採用されている。

[0018]或る実施形では、イオン移動度分光計において、（ａ）外側と内側の２つの同軸電極セットを備えており、（ｂ）前記セットの各セット内で、前記電極同士は軸方向ＤＣ勾配を提供するための抵抗チェーンを介して接続されており、（ｃ）少なくとも一方の電極セット内で、前記電極同士は半径方向イオン反発のための交番無線周波数供給へ接続されており、（ｄ）２つのセットの間のＤＣ電位分布は、半径方向ＤＣ場を提供してイオンを前記ＲＦバリアに当てて押すようにバイアスが掛けられている、イオン移動度分光計が提供されている。好適には、装置は、更に、少なくとも（ｉ）同軸無線周波数イオンガイド、（ｉｉ）前記移動度分光計の前段の同軸無線周波数イオントラップ、（ｉｉｉ）円錐状イオンガイド又は軸方向ＤＣ場を有するイオン漏斗、及び（ｉｖ）半径方向ＤＣ反発を提供するための内側の円錐状電極セットを有している軸方向ＤＣ場を有する円錐状同軸イオンガイド、のうちの少なくとも１つのイオン移動デバイスを備えており、前記デバイスは、前記移動度分光計の上流か又は下流の何れかに置かれている。

[0019]本実施形態は、新規性のある気付き―ＲＦ励起はＩＭＳ分解度に影響を与えるのではなく、むしろ時間遅延を生じさせる―を活かしている。ＲＦ場は、低ＲＦ振幅の領域と高ＲＦ振幅の領域の間に有効なイオン混合を提供している場合の半径方向イオン閉じ込めのために使用することができ、又はイオンをＲＦバリア上へソフトに押すことによって使用することができ、そうすれば、イオンは全てほぼ同じ時間遅延を経験することになる。リングパケットへのイオン閉じ込めは、先行技術の広く開口したイオン漏斗に典型的な時間的広がりを回避することを可能にし、この様にして、ＩＭＳ分解度及び作動の速さを増進させることができる。同軸ＩＭＳは、ＲＦメッシュゲートを採用しているか、又はＲＦイオントンネル及び漏斗、半径方向射出を有するＲＦトラップ、及びエッジパルス射出を有する多重極のアレイの様な、他の同軸イオントラップを採用しているかのどちらであってもよいことに留意されたい。

[0020]別の実施形では、分散型軸方向ＤＣ場を有する無線周波数イオンガイドのアレイを備えるイオン移動度分光計が提供されており、前記アレイは、２次元平面状アレイか又は同軸方向に包まれた２次元アレイか又は複数の平面状の層を備える３次元アレイの何れかとして空間的に配設されている。好適には、前記アレイは、導電性セグメントを有する印刷回路板を備えており、前記セグメントは、深いスロットによるか又は帯電防止材料によるかのどちらかで分離されている。イオンチャネルのアレイは、ＩＭＳ電荷スループットを改善するために並列に使用されていてもよいし、又はＩＭＳの長さ及び分解度を上げるために順次的に使用されていてもよい。

[0021]別の実施形では、急速イオン移動度分光分析の方法において、順を追って、次の段階、即ち、約１ｍＢａｒ乃至約１Ｂａｒのガス圧力で作動するイオン源内でイオンを生成する段階と、密な間隔に配置されている平行なメッシュ間に局所的なＲＦ場を形成するとともに、その間、当該ＲＦ場のバリアをイオンが貫通するのを防ぐのに十分に小さいＤＣ場によってイオンをＲＦ場領域に向けて引き寄せ、この様にして、メッシュセルの周りの局所的ＲＦトラップでのイオン局所化を生じさせる段階と、前記ＲＦ場の領域中のＤＣ場のパルス切り換えによってイオンを推進して当該ＲＦ場を通過させてゆき、而して、短いイオンパケットを形成する段階と、約（１乃至１００）ｍＢａｒのガス圧力の静電場内でイオンをそれらの移動度によって分離する段階と、時間依存性信号を検出器上に検出する段階と、を備えている、急速イオン移動度分光分析の方法が提供されている。

[0022]好適には、イオンは、前記メッシュ平面に実質的に平行なＲＦ場領域の中へ導入されてもよい。好適には、方法は、更に、前記イオン化段階と前記通門段階の間にイオン移動の段階を備えていてもよく、当該移動の段階は、ガス圧力間の差に適応し且つ移動度分離段での著しいガス運動を回避するために、イオンの無線周波数閉じ込めによって支援される。好適には、方法は、更に、ガスクロマトグラフィー分離の方法によるか、又は二段ガスクロマトグラフィー分離、液体クロマトグラフィー、又は電気泳動の方法によるかの、何れかによる検体分離の段階を備えていてもよい。好適には、前記イオン化段階は、光イオン化、ドーパントを用いる光化学イオン化、陽子移動反応を用いる化学イオン化、電子付着イオン化を用いる化学イオン化、及び条件付きグロー放電生成物による検体イオン化、エレクトロスプレイオン化、大気圧光化学イオン化、大気圧化学イオン化、及びマトリクス支援レーザー脱離、の群のうちの１つの段階を備えていてもよい。好適には、方法は、更に、イオン化方法間で切り換える段階又はイオン極性間で切り換える段階を備えていてもよい。好適には、方法は、更に、イオン断片化が前記クロマトグラフィー分離の時間スケールでオンとオフを切り換えられる段階を備えていてもよい。

[0023]別の実施形では、ＧＣ×ＧＣ分析又はＣＥ分析の時間スケールに整合させるための高速ＩＭＳ及びＭＲ−ＴＯＦのタンデム型が提供されている。その様な装置は、ガス状イオン源、ＲＦ信号へ接続されている二重メッシュゲート又は１ｍＢａｒから１００ｍＢａｒのガス圧力でのイオンの蓄積及びイオンのパルス式又は質量依存性の移動のためのリング形状イオントラップと、前記ＲＦメッシュゲートを過ぎてのイオン移動度ドリフト空間と、直交加速器を有する多重反射飛行時間型質量分析計と、概して１ｋＨｚより上の中心周波数のＩＭＳゲートと概して１００ｋＨｚを超える中心周波数の前記直交加速器の両方をトリガするための符号化不均一間隔を有する頻回スタート信号を提供する信号生成器であって、パルスストリング持続時間がＩＭＳ分離時間に匹敵している、信号生成器と、前記パルスストリングの持続時間に整合する捕捉期間を有していて更に符号化パルス間隔及び信号系列内の強度分布を勘案したＩＭＳ−ＭＳスペクトル復号を提供するデータシステムと、を備えている。パルス符号化ＭＲ−ＴＯＦは、イオン損失無しに高速ＩＭＳの速さに整合するものと期待される。好適には、前記テーパの付けられたＩＭＳ部分は、イオン漏斗、又は中央拡張収縮部分を有するイオン漏斗、又は多重極ＰＣＢ部分で形成されている多重極セット、又はＤＣ場を用いた半径方向反発のための少なくとも１つの軸上電極を更に備える収束イオン漏斗、の何れかを備えていてもよい。

[0024]頻回符号化パルス式ＭＲ−ＴＯＦと一体でのＩＭＳのタンデム型は、概して、ＩＭＳサイクルの有意短縮化及び約１ｋＨｚ又はそれより上の頻回ＩＭＳパルスを可能にし、この様にして、タンデム型の電荷スループットを改善する。広く口を開けているか又は同軸のイオンゲート及び広口径又は同軸のＩＭＳセルを使用することは、更に、電荷スループットを改善し、独自の推定によれば、タンデム型のスループットを最新のイオン源によって放射されるイオン電流に整合する大凡１Ｅ＋１０イオン／ｓｅｃへ持ってゆく。

[0025]別の実施形では、ＧＣ×ＧＣ時間スケールでのＩＭＳ−ＭＲ−ＴＯＦ分析の方法が提供されている。方法は、次の段階、即ち、二重メッシュの手前又はリング形状イオントラップ内部でのＲＦ場のよるイオン蓄積の段階と、不均一間隔を有する約１ｋＨｚを超える中心周波数の反復パルスストリングによって符号化されているパルス式又は質量依存性イオン射出の段階と、それに続く約（１乃至１００）ｍＢａｒのガス圧力でのイオン移動度分離の段階と、前記のイオン移動度分離の段階を過ぎてイオン流れを空間的に集束させる段階と、不均一間隔を有する概して約１００ｋＨｚを超える中心周波数の反復パルスストリングによって符号化されているパルス式直交イオン加速の段階と、多重反射静電場内のイオンｍ／ｚの飛行時間型分析の段階と、イオン移動度時間、イオン質量、及びイオン強度に関する情報を、符号化されている不均一なパルス間隔を勘案し、信号系列内の強度分布に基づき復号する段階と、を備えている。

[0026]好適には、前記スペクトル復号の段階は、データクラスタを、クロマトグラフィー時間、イオン移動度時間、及びＭＲ−ＴＯＦでの飛行時間の多次元空間に分析するための多次元アルゴリズムであって、何れかの特定のｍ／ｚ種のそのクロマトグラフィーピーク及びイオン移動度ピーク中の全イオン信号を勘案しながら個々の質量成分の時間プロファイルを分析するための多次元アルゴリズムを採用していてもよい。好適には、方法は、更に、イオン移動度分離の段階と飛行時間型分析の段階の間にイオン断片化又はイオン脱クラスタ化（ソフト断片化）のどちらかの段階を備えていてもよい。好適には、方法は、更に、移動度時間の精密割り当てのため及び生成物イオン間の時間相関のためのデコンボリューションの段階を備えていてもよい。好適には、方法は、更に、イオン移動度分光計の出口と質量分析検出器の間の時間遅延の質量対電荷依存性を勘案していてもよい。好適には、方法は、更に、基本スペクトル中の質量スペクトルピークの重心を測定する段階と、プロファイルデータを棒状スペクトルへ変換する段階を備えていてもよい。好適には、方法は、更に、デコンボリューションの段階、復号する段階、及び平均化の段階に先立って、検出器信号を実験室時間のスタンプを有するデータロギングフォーマットで記録する段階を備えていてもよい。好適には、方法は、更に、前記多重反射静電場内の１イオン反射時の空間的位置にある時間ウインドー内のイオンを伝送する段階を備えていてもよく、前記伝送時間ウインドーは、移動度−質量相関イオン選別のための現在伝送移動度時間に合わせて調節される。好適には、方法は、更に、前記通門段階でのイオンを推進して前記ＲＦバリアを通過させてゆくＤＣ場の低速傾斜化時のイオンシーケンス逆転の段階を備えていてもよい。

[0027]更に別の実施形では、微分イオン移動度測定の方法は、次の段階、即ち、（ａ）移動度分光計内で当該移動度分光計に沿った第１の値の場強度でイオンを分離する段階と、（ｂ）移動度分光計内で当該移動度分光計に沿った第２の値の場強度でイオンを分離する段階と、（ｃ）前記段階を幾つかの場強度について繰り返す段階であって、前記場強度はイオン移動度を変えるのに十分であり、前記移動度分光計は、検出可能な移動度変分にとっては十分な相対的に大きな場強度でのイオン断片化を回避するようにヘリウム又は水素の様な軽いガスを充填されている、幾つかの場強度について前記段階を繰り返す段階と、（ｄ）移動度分離サイクル全体を通じて、直交加速器を有する多重反射質量分析計を用いて質量スペクトルを捕捉する段階であって、前記直交加速器は、パルス期間が前記質量分析計のイオン飛行時間に比較してはるかに短くなるような不規則パルスストリングでトリガされ、何れかの一対のパルスの間の間隔はパルスストリングの中で固有である、質量スペクトルを捕捉する段階と、（ｅ）少なくともイオン移動度と微分イオン移動度の２次元内で結果を分析する段階と、を備えている。

[0028]別の実施形では、多重分析次元内での包括的分析（即ち、分離時又は分析時に検体又は信号を失わない）の方法において、頻回符号化パルシングを有する多重反射質量分析計内での質量分光分析と、（ｉ）ガスクロマトグラフィー―ＧＣ１又は液体クロマトグラフィー―ＬＣ、（ｉｉ）第２の、時間的に入れ子式のガスクロマトグラフィー―ＧＣ２又は毛細管電気泳動―ＣＥ、（ｉｉｉ）ＥＳＩ、ＡＰＣＩ、ＡＰＰＩ、ＰＩ、ＣＩ、又はＧＤの様な、多重モード式又は極性切り換え式ソフトイオン化、（ｉｖ）高速切り換え式イオン源内断片化ｉｓ−ＣＩＤ、（ｖ）イオン移動度分離―ＩＭＳ、（ｖｉ）ＩＭＳを過ぎてのイオン断片化、（ｖｉｉ）整数質量の飛行時間型質量測定―ｍ／ｚ、（ｖｉｉｉ）質量欠損及び元素組成の抽出を用いる精密質量測定―ｄＭ、及び（ｉｘ）軽いガス―ヘリウム又は水素―を充填されている従来の移動度分光計での場強度交番によって得られる微分イオン移動度、の群のうちの少なくとも３つの分析次元内での同時分析と、を備えている包括的分析の方法が提供されている。

[0029]好適には、前記多次元分析の諸段は、不均一間隔を有する符号化パルスストリングをパルス注入されるものであって、パルス間平均間隔は上流の分離段のピークプロファイルに比較して短く、信号は実験室時間情報を温存するデータロギングフォーマットで記録され、主要な質量成分は先行分離のピーク幅に匹敵する合算時間を有する合算スペクトルについて計算され、次いで前段の分離の時間プロファイルが前記頻回パルス間の前記平均間隔に匹敵する時間分解度で再構築される。

[0030]本発明の更に別の態様によれば、タンデム型分析の方法において、次の段階、即ち、（ａ）イオンを同軸トラップにトラップする段階と、（ｂ）前記トラップからのパルス式又は質量依存性のイオン放出の段階と、（ｃ）ＤＣ軸方向場を有する同軸イオン移動度空間中にイオンを分離する段階と、（ｄ）無線周波数場半径方向反発を前記円筒状移動度分離空間の１つの側面に提供する段階と、（ｅ）前記無線周波数バリアへ向けてのイオンの半径方向ＤＣ反発を提供する段階と、を備えているタンデム型分析の方法が提供されている。好適には、電気容量効果を低減することを目的に、方法は、更に、無線周波数運動の少なくとも部分的な減衰をもたらすべく前記移動度分光計に概して約（１乃至１０）Ｔｏｒｒのガス圧力のガスを充填する段階と、概して約１ＭＨｚ未満のＲＦ周波数であって概して２００Ｖ未満又は約２００Ｖのゼロ・ツー・ピーク振幅を有するＲＦ周波数を使用する段階と、を備えている。

[0031]更に別の実施形によれば、タンデム型分析の方法において、次の段階、即ち、（ａ）検体分子の混合物をイオン源内でイオン化する段階と、（ｂ）イオン流れを移動度分光計か又は微分移動度分光計のどちらかによって、１つの分離されるイオン留分を時間的に通過させるようにフィルタリングする段階と、（ｃ）前記分離されたイオン留分を脱クラスタ化又は断片化する段階と、（ｄ）前記脱クラスタ化又は断片化されたイオン流れを符号化頻回パルシングを有する多重反射飛行時間型質量分析計内で分析する段階と、を備えているタンデム型分析の方法が提供されている。好適には、前記移動度又は微分移動度フィルタリングの段階は、（ｉ）横断調節式ＤＣバイアスと組み合わされている横断非対称無線周波数場を有する狭い電極ギャップでのイオン微分移動度分離（ＦＡＩＭＳ）、（ｉｉ）横断ガス状流れ中の軸方向ＤＣ場によるイオン移動度分離（ＤＭＡ）、（ｉｉｉ）軸方向ＤＣ場及び軸方向ガス状流れ内の横断変調静電場でのイオン移動度分離（ＴＭ−ＩＭＳ）、（ｉｖ）チンダルゲートによる短いイオンパケットの形成に係る軸方向ＤＣ場内の大気圧又は近大気圧線形移動度セルでのイオン移動度分離（ＩＭＳ）、（ｖ）進行波イオン移動度分離（Ｔ波）、（ｖｉ）均一軸方向場のセグメントを動かすことによるイオン移動度分離（オーバートーンＩＭＳ）、及び（ｖｉｉ）軸方向ガス噴流をＤＣ場に対向させることを用いる移動度分離、の群のうちの１つの段階を備えている。イオン移動度及び質量分析計の高スループットタンデム型のための低費用代替物として方法のセットが提案されており、従来の方法及び最低限の検体調製での急速試料処理のためのアンビエントイオン化の方法を含む広い範囲のイオン化方法に適用できる。方法は、次の気付きを活かしており、即ち、（ａ）イオン移動度フィルタリング時のイオン損失はＭＲ−ＴＯＦ内の頻回符号化パルシングの高効率によって補償される、（ｂ）同時に、移動度フィルタリングとイオン脱クラスタ化又はイオン断片化との組合せは、ＭＲ−ＴＯＦでの頻回パルシングの効率を制限したはずの信号対化学的バックグランドの比を正に劇的に改善する、（ｃ）イオン移動度フィルタリングは、大抵は対汚染防御のための手段を有しているインターフェース内でのイオン損失低減化を可能にしており、今やその様な手段はそれに付きもののイオン損失と共になくすことができる、及び（ｄ）中度の試料複雑性の場合には、前段クロマトグラフィー分離は移動度分離で置き換えることができ、而して、分析全体を加速し、分離をより再現性のあるものにし、試料注入流量を減らして試料を節約することができる、という気付きを活かしている。或る実施例として、ＬＣをＤＭＡ分析器で置き換え、試料を１０−１００倍小さい流量で注入し、而して、同じ強度信号の持続時間を延長させることができる。

本願発明の実施形態は、例えば、以下の通りである。
［形態１］
イオン移動度分光計において、順を追って、
イオン源であって、概して約１ｍＢａｒ乃至約１Ｂａｒまでのガス圧力のガスを充填されているイオン源と、
前方のキャップ電極の後に前方メッシュ次いで後方メッシュを従えて形成されているイオンゲートであって、前記メッシュ同士は平行でメッシュセル寸法に匹敵する距離に離間されている、イオンゲートと、
前記メッシュ間に接続されている無線周波数（ＲＦ）生成器と、
前記キャップ電極及び前記メッシュへ接続されている切り換え式又は調節式ＤＣ信号と、
概して約（１乃至３０）ｍＢａｒの圧力のガスを充填されているイオンドリフト空間と、
イオン検出器と、を備えているイオン移動度分光計。
［形態２］
前記イオン源の軸は前記メッシュに実質的に平行に向き付けられている、形態１に記載の装置。
［形態３］
前記イオン源と前記イオンゲートの間の少なくとも１つのＲＦイオンガイドを更に備えており、前記ＲＦイオンガイドは、（ｉ）イオン漏斗、（ｉｉ）ＲＦチャネル、及び（ｉｉｉ）軸方向場を有する多重極イオンガイド、の群のうちの１つを備えている、形態１及び２に記載の装置。
［形態４］
前記イオン源は、断片化手段と、前記断片化をクロマトグラフィー分離の時間スケールで切り換えるための手段と、を有している、形態１から３に記載の装置。
［形態５］
イオン移動度分光計において、
外側と内側の２つの同軸電極セットを備えており、前記セットの各セット内で、前記電極同士は軸方向ＤＣ勾配を提供するための抵抗チェーンを介して接続されており、
少なくとも一方の電極セット内で、前記電極同士は半径方向イオン反発のための交番無線周波数供給へ接続されており、
前記２つのセットの間のＤＣ電位分布は、半径方向ＤＣ場を提供してイオンを前記ＲＦバリアに当てて押すようにバイアスが掛けられている、イオン移動度分光計。
［形態６］
少なくとも（i）同軸無線周波数イオンガイド、（ii）前記移動度分光計の前段の同軸無線周波数イオントラップ、（iii）円錐状イオンガイド又は軸方向ＤＣ場を有するイオン漏斗、及び（iv）半径方向ＤＣ反発を提供するための内側の円錐状電極セットを有している軸方向ＤＣ場を有する円錐状同軸イオンガイド、のうちの少なくとも１つのイオン移動デバイスを更に備えている、形態５に記載の装置。
［形態７］
分散型軸方向ＤＣ場を有する無線周波数イオンガイドのアレイを備えるイオン移動度分光計において、前記アレイは、２次元平面状アレイか又は同軸方向に包まれた２次元アレイか又は複数の平面状の層を備える３次元アレイの何れかとして空間的に配設されている、イオン移動度分光計。
［形態８］
前記アレイは、導電性セグメントを有する印刷回路板を備えており、前記セグメントは、深いスロットによるか又は帯電防止材料によるかのどちらかで分離されている、形態７に記載のイオン移動度分光計。
［形態９］
イオン移動度分光分析の方法において、順を追って、次の段階、即ち、
概して約１ｍＢａｒ乃至約１Ｂａｒのガス圧力で作動するイオン源内でイオンを生成する段階と、
密な間隔に配置されている平行なメッシュ間に局所的なＲＦ場を形成するとともに、その間、前記ＲＦ場のバリアをイオンが貫通するのを防ぐのに十分に小さいＤＣ場によってイオンを前記ＲＦ場領域に向けて引き寄せ、この様にしてメッシュセルの周りの局所的ＲＦトラップでのイオン局所化を生じさせる段階と、
前記ＲＦ場の領域中のＤＣ場のパルス切り換えによってイオンを推進して前記ＲＦ場を通過させてゆき、而して、短いイオンパケットを形成する段階と、
概して約（１乃至３０）ｍＢａｒのガス圧力の静電場内でイオンをそれらの移動度によって分離する段階と、
時間依存性信号を検出器上に検出する段階と、を備えている、イオン移動度分光分析の方法。
［形態１０］
（ｉ）ガスクロマトグラフィー分離の方法、（ｉｉ）二段ガスクロマトグラフィー分離の方法、（ｉｉｉ）液体クロマトグラフィー、及び（ｉｖ）毛細管電気泳動、の群のうちの１つの方法による検体分離の段階を更に備えている、形態９に記載の方法。
［形態１１］
前記イオン化の段階は、（ｉ）光イオン化、（ｉｉ）ドーパントを用いる光化学イオン化、（ｉｉｉ）陽子移動反応を用いる化学イオン化、（ｉｖ）電子付着イオン化を用いる化学イオン化、（ｖ）条件付けられたグロー放電生成物による検体イオン化、（ｖｉ）エレクトロスプレイオン化、（ｖｉｉ）大気圧光化学イオン化、（ｖｉｉｉ）大気圧化学イオン化、（ｉｘ）マトリクス支援レーザー脱離、から成る群より選択されている、形態９及び１０に記載の方法。
［形態１２］
（ｉ）イオン化方法間、（ｉｉ）イオン極性、（ｉｉｉ）断片化とソフトイオン移動の間、（ｉｖ）断片化状態間、の群のうちの１つを切り換える段階を更に備えている、形態９から１１に記載の方法。
［形態１３］
タンデム型イオン移動度質量分析計において、
ガス状イオン源と、
ＲＦ信号へ接続されている二重メッシュゲート又は概して約（１乃至１００）ｍＢａｒのガス圧力でのイオンのトラッピング及びイオンのパルス移動のためのリング形状イオントラップと、
前記ＲＦメッシュゲートを過ぎてのイオン移動度ドリフト空間と、
直交加速器を有する多重反射飛行時間型質量分析計と、
概して１ｋＨｚ以上の中心周波数のＩＭＳゲートと概して１００ｋＨｚ以上の中心周波数の前記直交加速器の両方をトリガするための符号化不均一間隔を有する頻回スタート信号を提供する信号生成器であって、パルスストリング持続時間がＩＭＳ分離時間に匹敵している、信号生成器と、
前記パルスストリングの前記持続時間に整合する捕捉期間を有していて、更に前記符号化パルス間隔及び信号系列内の強度分布を勘案したＩＭＳ−ＭＳスペクトル復号を提供するデータシステムと、を備えているタンデム型イオン移動度質量分析計。
［形態１４］
（ｉ）イオン漏斗、（ｉｉ）中央拡張収縮部分を有するイオン漏斗、（ｉｉｉ）多重極ＰＣＢ部分で形成されている多重極セット、及び（ｉｖ）ＤＣ場を用いた半径方向反発のための少なくとも１つの軸上電極を更に備える収束イオン漏斗、から成る群より選択されている１つのテーパ付き出口を更に備えている、形態１３に記載の装置。
［形態１５］
急速タンデム型ＩＭＳ−ＴＯＦ分析の方法において、次の段階、即ち、
二重メッシュの手前のＲＦ場又はＲＦイオン閉じ込めを有するリング形状イオントラップ領域内部でのＲＦ場によるイオン蓄積の段階と、
不均一間隔と概して１ｋＨｚ以上の中心周波数を有する反復パルスストリングによるパルス式又は質量依存性イオン射出の段階と、
続いて起こる、概して約（１乃至１００）ｍＢａｒのガス圧力でのイオン移動度分離の段階と、
前記イオン移動度分離の段階を過ぎてイオン流れを空間的に集束させる段階と、
不均一間隔と概して約１００ｋＨｚ又はそれを超える中心周波数を有する反復パルスストリングによって符号化されているパルス式直交イオン加速の段階と、
多重反射静電場内での飛行時間型分析の段階と、
イオン移動度時間、イオン質量、及びイオン強度に関する情報を、符号化されている不均一なパルス間隔を勘案し、同じｍ／ｚ種に対応する信号系列内の強度分布に基づき、復号する段階と、を備えている急速タンデム型ＩＭＳ−ＴＯＦ分析の方法。
［形態１６］
前記スペクトル復号の段階は、データクラスタを、クロマトグラフィー時間、イオン移動度時間、及びＭＲ−ＴＯＦでの飛行時間、の多次元空間に分析するための多次元アルゴリズムであって、何れかの特定のｍ／ｚ種のそのクロマトグラフィーピーク及びイオン移動度ピーク中の全イオン信号を勘案しながら分離時間プロファイルを分析するための多次元アルゴリズムを採用している、形態１５に記載の方法。
［形態１７］
イオン移動度分離の段階と飛行時間型分析の段階の間にイオン断片化又はイオン脱クラスタ化（ソフト断片化）のどちらかの段階を更に備えていている、形態１５及び１６に記載の方法。
［形態１８］
移動度時間の精密割り当てのため及び生成物イオン間の時間相関のためのデコンボリューションの段階を更に備えている、形態１５から１７に記載の方法。
［形態１９］
イオン移動度分光計の出口と質量分析検出器の間の時間遅延の質量対電荷依存性を更に勘案している、形態１５から１８に記載の方法。
［形態２０］
基本スペクトル中の質量スペクトルピークの重心を測定する段階と、プロファイルデータを棒状スペクトルへ変換する段階と、を更に備えている、形態１５から１９に記載の方法。
［形態２１］
デコンボリューションの段階、復号する段階、及び平均化の段階に先立って、検出器信号を実験室時間のスタンプを有するデータロギングフォーマットで記録する段階を更に備えている、形態１５から２０に記載の方法。
［形態２２］
前記多重反射静電場内の１イオン反射時の空間的位置にある時間ウインドー内のイオンを伝送する段階を更に備えており、前記伝送時間ウインドーは、移動度−質量相関イオン選別のための現在伝送移動度時間に合わせて調節される、形態１５から２１に記載の方法。
［形態２３］
前記通門段階でのイオンを推進して前記ＲＦバリアを通過させてゆくＤＣ場の低速傾斜化時のイオンシーケンス逆転の段階を更に備えている、形態１５から２２に記載の方法。
［形態２４］
微分イオン移動度測定の方法において、次の段階、即ち、
移動度分光計内で当該移動度分光計に沿った第１の値の場強度でイオンを分離する段階と、
移動度分光計内で当該移動度分光計に沿った第２の値の場強度でイオンを分離する段階と、
前記段階を幾つかの場強度について繰り返す段階であって、前記場強度はイオン移動度を変えるのに十分であり、前記移動度分光計は、検出可能な移動度変分にとっては十分な相対的に大きな場強度でのイオン断片化を回避するようにヘリウム又は水素の様な軽いガスを充填されている、幾つかの場強度について前記段階を繰り返す段階と、
移動度分離サイクル全体を通じて、直交加速器を有する多重反射質量分析計を用いて質量スペクトルを捕捉する段階であって、前記直交加速器は、パルス期間が前記質量分析計のイオン飛行時間に比較してはるかに短くなるような不規則パルスストリングでトリガされ、何れかの一対のパルスの間の間隔は前記パルスストリングの中で固有である、質量スペクトルを捕捉する段階と、
少なくともイオン移動度と微分イオン移動度の２次元内で結果を分析する段階と、を備えている微分イオン移動度測定の方法。
［形態２５］
多重分析次元内での包括的分析（即ち、分離時又は分析時に検体又は信号を失わない）の方法において、頻回符号化パルシングを有する多重反射質量分析計内での質量分光分析と、（i）ガスクロマトグラフィー―ＧＣ１又は液体クロマトグラフィー―ＬＣ、（ii）第２の、時間的に入れ子式のガスクロマトグラフィー―ＧＣ２又は毛細管電気泳動、（iii）ＥＳＩ、ＡＰＣＩ、ＡＰＰＩ、ＰＩ、ＣＩ、又はＧＤの様な、多重モード式又は極性切り換え式ソフトイオン化、（iv）高速切り換え式イオン源内断片化ｉｓ−ＣＩＤ、（v）イオン移動度分離―ＩＭＳ、（vi）ＩＭＳを過ぎてのイオン断片化、（vi）整数質量の飛行時間型質量測定―ｍ／ｚ、（viii）質量欠損及び元素組成の抽出を用いる精密質量測定―ｄＭ、及び（ix）軽いガス―ヘリウム又は水素―を充填されている従来の移動度分光計での場強度交番によって得られる微分イオン移動度、から成る群より選択されている少なくとも３つの分析次元内での同時分析と、を備えている包括的分析の方法。
［形態２６］
前記多次元分析の諸段は、不均一間隔を有する符号化されているパルスストリングをパルス注入されるものであって、パルス間平均間隔は上流の分離段のピークプロファイルに比較して短く、信号は実験室時間情報を温存するデータロギングフォーマットで記録され、主要な質量成分は先行分離のピーク幅に匹敵する合算時間を有する合算スペクトルについて計算され、次いで前記前段の分離の時間プロファイルが前記頻回パルス間の前記平均間隔に匹敵する時間分解度で再構築される、形態２５に記載の方法。
［形態２７］
タンデム型分析の方法において、次の段階、即ち、
イオンを同軸トラップにトラップする段階と、
前記トラップからのパルス式又は質量依存性のイオン放出の段階と、
ＤＣ軸方向場を有する同軸イオン移動度空間中にイオンを分離する段階と、
無線周波数場半径方向反発を前記円筒状移動度分離空間の１つの側面に提供する段階と、
前記無線周波数バリアへ向けてのイオンの半径方向ＤＣ反発を提供する段階と、を備えているタンデム型分析の方法。
［形態２８］
電気容量効果を低減することを目的に、無線周波数運動の少なくとも部分的な減衰をもたらすべく前記移動度分光計に概して約（１乃至１０）Ｔｏｒｒのガス圧力のガスを充填する段階と、概して約１ＭＨｚ以下のＲＦ周波数であって概して２００Ｖ以下のゼロ・ツー・ピーク振幅を有するＲＦ周波数を使用する段階と、を更に備えている、形態２７に記載の方法。
［形態２９］
タンデム型分析の方法において、次の段階、即ち、（ａ）検体分子の混合物をイオン源内でイオン化する段階と、（ｂ）イオン流れを移動度分光計か又は微分移動度分光計のどちらかによって、１つの分離されるイオン留分を時間的に通過させるようにフィルタリングする段階と、（ｃ）前記分離されたイオン留分を脱クラスタ化又は断片化する段階と、（ｄ）前記脱クラスタ化又は断片化されたイオン流れを符号化頻回パルシングを有する多重反射飛行時間型質量分析計内で分析する段階と、を備えているタンデム型分析の方法。
［形態３０］
前記移動度又は微分移動度フィルタリングの段階は、（i）横断調節式ＤＣバイアスと組み合わされている横断非対称無線周波数場を有する狭い電極ギャップでのイオン微分移動度分離（ＦＡＩＭＳ）、（ii）横断ガス状流れ中の軸方向ＤＣ場によるイオン移動度分離（ＤＭＡ）、（iii）軸方向ＤＣ場及び軸方向ガス状流れ内の横断変調静電場でのイオン移動度分離（ＴＭ−ＩＭＳ）、（iv）チンダルゲートによる短いイオンパケットの形成に係る軸方向ＤＣ場内の大気圧又は近大気圧線形移動度セルでのイオン移動度分離（ＩＭＳ）、（v）進行波イオン移動度分離（Ｔ波）、（vi）均一軸方向場のセグメントを動かすことによるイオン移動度分離（オーバートーンＩＭＳ）、及び（vii）軸方向ガス噴流をＤＣ場に対向させることを用いる移動度分離、から成る群より選択されている段階を備えている、形態２９に記載の方法。
［形態３１］
前記イオン化する段階は、（i）ＥＳＩ、ＡＰＣＩ、ＡＰＰＩ、ＰＩ、ガス状ＭＡＬＤＩの様な従来方法をオンラインの前段クロマトグラフィー分離無しに用いてイオン化する、（ii）ＥＳＩ、ＡＰＣＩ、ＡＰＰＩ、ＰＩ、ガス状ＭＡＬＤＩの様な従来方法をオンラインの前段クロマトグラフィー分離と共に用いてイオン化する、（iii）ＤＡＲＴ、ＤＥＳＩ、ＡＳＡＰの様なアンビエントイオン化方法、の群のうちの１つの段階を備えている、形態２９及び３０に記載の方法。
[0032]これより、本発明の様々な実施形態を、例示のみを目的に与えられている配列と併せて、単に一例として、添付図面を参照しながら説明してゆく。

[0033]砂時計型イオントラップ及びＩＭＳ出口のイオン漏斗を有する先行技術のＩＭＳを描いている。 [0034]ＲＦ場を間に介在させた二重メッシュゲートの実施形態及び同軸ＩＭＳを有する実施形態を描いている。 [0035]或る実施形による、イオントラップ段階内の等場強度線を描いている。 [0036]或る実施形による、イオントラッピングゲートの有効ＲＦ電位についてのプロファイルを描いている。 [0037]或る実施形による、イオンのゲート通過段でのＤＣ電位プロファイルを描いている。 [0038]或る実施形による、二重モードイオン源及び二重ドリフトセルを有するＩＭＳの実施形態を示している。 [0039]或る実施形による、直交加速器の高速符号化パルシングを用いるＧＣ×ＧＣ−ＩＭＳ−ＭＲＴＯＦの実施形態を示している。 [0040]或る実施形による、図６の装置についてのブロック図及び時間線図を示している。 [0041]或る実施形による、相関付け移動度及びｍ／ｚイオン選別のためのＭＲＴＯＦの時限選別を有するＩＭＳ−ＭＲＴＯＦ装置についてのブロック図及び時間線図を示している。 [0042]或る実施形による、光イオン化イオン源を有するＧＣ×ＧＣ−ＴＯＦのオイル異性体の包括的分離の例を示している。 [0043]或る実施形による、組合せ型ＧＣ及びＭＳ分離に因って得られる高分解度の例であって、同種体は時間的に分離され、質量分解度は質量精度によって定義されるようになる。 [0044]或る実施形による、ＲＦ減速壁及び半径方向ＤＣ勾配を有する同軸円筒の間に配設されている例としての移動度セルを示している。 [0045]或る実施形による、軸方向ＤＣ勾配を有するＲＦチャネルのアレイ内に配設されている例としてのイオン移動度セルを示している。 [0046]或る実施形による、ＩＭＳセル長さの延長化の実用例を示している。 [0047]或る実施形による、低費用タンデム型移動度−質量分光分析のためのブロック線図を示している。

[0048]図１を参照して、先行技術（ここに参考文献としてそっくりそのまま援用されているAnal. Chem., 2008, v.80, pp.612-623）によるタンデム型１１のイオン移動度分光計（ＩＭＳ）−飛行時間型質量分析計（ＴＯＦ ＭＳ）は、次の順次的に組み合わされている構成要素、即ち、イオン源１２と、重合軸方向ＤＣ勾配を有するＲＦ信号へ接続されている砂時計形状のイオン漏斗１３であって、漏斗板の間に、イオン通門のための切り換えＤＣ信号へ接続されている３つのメッシュ１４、１５、及び１６を組み入れたイオン漏斗１３と、約（１乃至１０）ｍＢａｒの圧力のガスを充填されているイオンドリフト管１７と、イオン流れを収束させるための第２のイオン漏斗１８と、約（１０乃至１００）ｍＴｏｒｒのガス圧力の差動ポンプ型四重極イオンガイド１９と、直交加速を有する差動ポンプ型単反射飛行時間型質量分析計２０と、を備えている。ポンピングは、白矢印によって示されている。ＲＦ供給及びＤＣ供給の幾つかが箱によって示されている。エレクトロスプレイ（ＥＳＩ）イオン源はＥＳＩ液滴プルームの模式図によって示され、またイオン源を過ぎたガス噴流は淡色円錐によって示されている。

[0049]作動時、液体クロマトグラフ（ＬＣ）は検体分子を約１ｈｒの時間で分離し、ＬＣピークの典型幅は約（５乃至２０）ｓ幅である。ＥＳＩイオン源１２は、検体分子をイオン化し、一方でＭ＋イオンか又はＭＨ＋イオンのどちらかを生成する。イオンは、ガス噴流によって、ノズルを介して第１イオン漏斗１３領域の中へ送られ、イオン漏斗１３によって閉じ込められる。ゲートは、イオンを、メッシュ１５の手前に、メッシュ１５とメッシュ１６の間の弱い（数ボルトの）ＤＣバイアスに因って蓄積させる。抽出パルスが周期的にメッシュ１４及びメッシュ１６に印加され、イオンを追い立ててメッシュゲートを通過させる。次いで、イオン流れは、静電ドリフト管１７への注入に先立って空間的に収束される。イオンは、次に、ドリフト管１７中に移動度により分離され、第２のイオン漏斗１７によって空間的に閉じ込められ、ガイド１９を介して移送され、次いでＴＯＦ２０によって分析される。

[0050]イオンパケットの典型幅は概して約（２００乃至４００）ｕｓであるので、約(３０乃至５０)の分解度に到達するには典型的に１ｍのドリフト管長さ及び典型的に（（２０−５０）ｍｓ又は約（２０−５０）ｍｓ）のＩＭＳドリフト時間が必要になる。イオンパケット幅は、幾つかの要因、即ち、（ａ）ＩＭＳドリフト管中で空間電荷に因りイオンパケットが広がってゆくこと、（ｂ）第２イオン漏斗１８内及び四重極イオンガイド１９内でイオンパケットが広がってゆくこと、及び（ｃ）ＴＯＦの低速（１００ｕｓ）パルシング期間による、を含む要因によって制限されることがある。その様な分離の速さは、前段に液体クロマトグラフィー（ＬＣ）を使用しているなら適切であろうが、ＧＣ×ＧＣ又はＬＣ×ＣＥの様なより高速な分離方法と一体での使用には十分ではない。ＩＭＳ１１のＤＣゲートは、パルス当たり１Ｅ＋７イオンまでなら、貯蔵し、射出させる能力があり、メッシュゲートは、１ｍｓの充填時間で飽和してしまう。而して、ＩＭＳのデューティーサイクルは２−５％にしかならない。より高いイオン装入は、砂時計型ゲート及びドリフト管の空間電荷効果のせいで、ＩＭＳ分離の分解度に影響を及ぼすものと予想される。

本発明の高速ゲート及び高速ＩＭＳ
[0051]次に図２を参照すると、ＩＭＳの実施形態２１において、次の順次的に組み合わされている構成要素、即ち、イオン源２２と、前方ＤＣキャップ２４電極、ＲＦ電位を有する前方メッシュ２５、及びＤＣバイアスを有する後方メッシュ２６、で形成されているイオンゲート２３と、概して約（１０乃至１００）Ｖ／ｃｍの略均一な静電場を生成するようにＤＣバイアスの掛けられた防護リングで形成されていて概して約（１乃至１００）ｍＢａｒの圧力のガスを充填されているドリフト管２７と、イオン検出器２８―増幅器及び信号記録計へ接続されている捕集器電極と、を備えているＩＭＳの実施形態２１が示されている。捕集器の時定数ＲＣ及び容量Ｃを小さくするために、電極は細メッシュで形成されていてもよい。完全イオン捕集を確約するために、メッシュは減速ＤＣ電位を有する電極によって後押しされる。同じ捕集器メッシュは、ドリフト領域２７に沿った〜１ｍ／ｓの均一向流ガス流れ２７Ｆの形成を手助けする。幾つかの必須のパワー供給が模式的な箱として示されている。

[0052]ＩＭＳは、検体混合物の急速分離のための二段ガスクロマトグラフ（ＧＣ×ＧＣ）に先行されていているのが好適である。クロマトグラフィーピークの典型幅は、概して５０ｍｓ又は約５０ｍｓである。ＧＣ×ＧＣでの分離後に、イオン源２２は、半揮発性検体分子を概して約（１００乃至１０００）ｍＢａｒのガス圧力でイオン化する。或る実施形では、イオンは、ゲート２５、２６、及び移動度２７の部分に概して最適なガス圧力を実現するべく、随意のイオン漏斗２９によって集束されていてもよい。ガス流れ２２Ｆは、イオンを、概して（１０−１００）ｍＢａｒ又は約（１０−１００）ｍＢａｒの領域で作動するゲート２３領域の中へ送り込む。或る実施形では、ガス流れ２２Ｆは、概して、平行にメッシュ２５上方に向き付けられていて、それによってメッシュを流れ良好帯域（flow-quite zone）に保持している。キャップ電極２４に印加されるＤＣバイアスは、概して、ガス噴流２２Ｆからのイオンを、矢印によって示されている様にメッシュに向けて押すことができる。弱いＤＣ場による流れからイオンをサンプリングしている間の噴流流れ２２Ｆによるガス撹拌を回避するのに、ＤＣキャップ２４とメッシュ２５の間に僅かなＤＣ勾配（図示せず）を有するＲＦチャネル３０が挿入されるのが望ましい。

[0053]或る実施形では、メッシュ２６は、概して、ドリフト管２７の強（概して約（１０乃至１００）Ｖ／ｃｍ）静電場からメッシュ２５を遮蔽する。或る実施形では、メッシュ２５へ印加されたＲＦ信号は、密な間隔に配置されているメッシュ２５とメッシュ２６に間に概して強いＲＦ場を形成し、而して、メッシュの間近のイオンを減速させることができる。長時間作用引き寄せＤＣ場と短時間作用はね返しＲＦバリアとの釣り合いが、前方メッシュ２５の間近にイオントラッピング領域を形成する。パルス状イオン射出では、パルス状ＤＣバイアスがキャップ２４（又はＲＦチャネルの前方メッシュ２５）及び／又はメッシュ２６に印加される。代わりに、質量依存性イオン放出では、ＤＣバイアスは滑らかに傾斜化される。

[0054]図３を参照して、イオントラッピングゲート２３内の略等しい場強度の線は、１ｍｍ又は約１ｍｍのメッシュ間距離、０．１ｍｍ又は約０．１ｍｍのワイヤ厚さ、０．５ｍｍ又は約０．５ｍｍの各メッシュのワイヤ間距離、及び１００Ｖ又は約１００ＶのＲＦ信号振幅、を有する１つの選定された例としてのゲートについて示されている。略等しい場強度線Ｅは数字によって表記されている。ＲＦ場の有効電位は、Ｅ^２ｑ／ｍω^２に比例することが知られており、ここに、ｑ及びｍ―イオン電荷及びイオン質量、ω―ＲＦ周波数である。而して、より高い場強度はより高い電位に対応し、イオンはより高い場強度の領域から減速させられる。更に、ＲＦ電位は質量依存であることに留意されたい。見て分かる様に、ワイヤの周囲に減速ＲＦ壁３２が形成されており、更にワイヤ間の中心には十分に小さいＤＣ場でイオンがＲＦバリアを貫通するのを防ぐ鞍状バリア３３が形成されている。更に、ＲＦトラッピング領域３４が形成されており、そこではＲＦ信号は排除され（ＲＦ場の四重極起点）、キャップ２４のＤＣ場と後方メッシュ２６のＤＣ場が釣り合わされる。グラフはワイヤ中心からの様々なＸ距離で縦軸にＥ^２（Ｙ）プロファイルを示している。上述のトラッピングゲートの領域３２−３４は、グラフ上に指し示されている。

[0055]図４Ａは、ドリフト管２７のガス圧力大凡１０ｍＢａｒ、ＤＣ場大凡１００Ｖ／ｃｍで、メッシュ２６への大凡５０Ｖパルス印加による段階的射出でのゲートを過ぎたイオン電流についてのシミュレータされた時間プロファイルを描いている。イオンパケットは、約１０μｓほどに短くすることができ、それは、射出段階に先立つトラッピング領域３４でのイオンの厳密な局所化によって説明がつく。図４Ｂは、メッシュ２６のＤＣ電位を０．２Ｖ／ｕｓで変動させながら傾斜化させたＤＣ射出での、（Ｍ／ｚ）^∧２／３に比例するシミュレートされた断面を有する様々なｍ／ｚイオンの時間プロファイルを描いている。ＲＦバリアの有効電位は質量依存であるので、小ｍ／ｚイオンが最初に通過することになり、質量逆転が発生する（他の全ての領域で小イオンがより速く通過する）。１つの特定の方法では、逆転は質量と移動度の特定比を有するイオンが同時に検出器に到着するように配設されており、そうすれば、特定の化学クラスのイオンだけ（例えば直鎖分子を除外して芳香族化合物）を分析できるようになる。

[0056]多数の他のメッシュ配列が実現可能である。メッシュを形成している平行なワイヤのセットは、整列されているか又は横断方向に半段ずらされているかのどちらかであってもよい。２つのワイヤセットの平行整列を回避するため、第２のメッシュは、はるかに細かいセルを有する方形セルメッシュであってもよい。第１のメッシュは、方形、矩形、又は六角形の形状を有する粗セルを有するメッシュであってもよい。第２のメッシュにも同様にＲＦ信号が印加されてもよいが、ドリフト領域のイオン運動には微々たる効果しかないであろう。イオントラッピング段は、メッシュ間の小さい減速ＤＣバイアスによって支援することができる。射出ＤＣ場は、キャップに印加されるか又はメッシュのどれかに印加されるか、どちらでもよい。

[0057]次に図２を参照して、高電荷スループットＩＭＳのための別の実施形２１Ｃは、同軸の円筒間に配設された移動度セル２７Ｃを備えており、更に、移動度セル２７Ｃの入口側と出口側の両方に円錐状ＲＦ漏斗又は円錐状イオンガイド２９Ｃ及び２９Ｅを使用している。同軸移動度セル２７Ｃでは、少なくとも一方の円筒壁がはね返し面として作用し、もう一方は静電半径方向反発を提供しており、よってイオンはバリア上へソフトに押される。半径方向場は、イオン拡散に対抗するのにちょうど足るように選定されていればよい。より強い場は、より強いＲＦ励起と時間的広がりを引き起こす可能性がある。図２に示されている１つの実施形態では、移動度セルはリングによって形成されている。その様なリングは、例えば、正接レールによって一体に保持させピンか又は糊のどちらかによって付着させることができよう。軸方向勾配場は、移動度セル２７Ｃのエッジ間に電圧勾配を印加することによって配設される。電極の各セット（一方のセットは外部円筒に対応し、もう一方は内部円筒に対応している）内で、前記リング電極は均一場勾配を形成するように抵抗チェーンを介して相互接続されている。交番される位相を有するＲＦ信号が一方の電極セットへ、一例として外部リングヘ印加され、而して、外側壁からイオンをはね返すＲＦバリアが形成される。イオンをＲＦバリア近くに引き留めるために、内部電極セットのＤＣ電位は正にバイアスを掛けられる。代わりのやり方では、内側の円筒にも交番ＲＦが与えられ、而して、ＲＦイオンチャネルが作成されている。後者の場合には、イオン流れの中央部分と半径方向部分の間に有効なイオン混合を提供するためにガス圧力は０．１−１ｍＢａｒ未満に下げられるべきである。代わりに、ＲＦバリアは、多重極ＲＦ場及び軸方向ＤＣ場を配設するための短いセグメントで形成されていてもよい。その様な電極セグメントは、可撓性帯電防止プラスチック上の印刷導電条片として形成されてもよいであろうし、プラスチックの穴を通して取り付けられている打ち抜きブラケットとして形成されていてもよいし、はんだ付けされたもの又は接着されたものであってもよい。

[0058]作動時、イオンは、ＤＣ勾配によって入口ＲＦイオン漏斗２９Ｃに向けて追い立てられ、次いで、漏斗２９Ｃ出口でリング形状クラウドの中へ収束される。周期的に、ゲート２５／２６の軸方向ＤＣ勾配とＲＦバリアの間の釣り合いがパルス調整されるか又はＤＣ勾配が調節されて短いパルスか又は質量依存性イオンストリングのどちらかを入射させる。リング形状イオンパケットは、ＤＣ半径方向場によって半径方向ＲＦバリアに向けて押され、セル２７Ｃ内の軸方向ＤＣ場によって追い立てられながら半径方向ＲＦバリアに沿って進んでゆく。随意的には、ＩＭＳセル２７Ｃの出口で、イオンは、小さい静電容量を有する小寸法捕集器に向けて出口円錐状同軸イオン漏斗２９Ｅ内に閉じ込められる。

[0059]実施形態２７Ｃは１つの新規性のある気付きを活かしている。ＲＦ場はイオン加熱が原因でＩＭＳの分解度に影響を与えると信じられてきた。そうではなく、ＲＦ場は概して分解度に影響を与えず、それどころか、ＲＦ場によって励起されていない軸方向イオン部分同士の間に、ＲＦ励起されている半径方向イオン部分に比較して時間遅延を持ち込むということが、イオンの光学的シミュレーションに基づき明らかになった。而して、ＩＭＳ分解度は、それら２つの部分を有効な回数だけ何度も混合することによるか又はイオン全てを大凡同じＲＦ励起に曝すことによるかのどちらかで回復させることができる。気付きにより、ＲＦ場によるイオン半径方向閉じ込めを、円筒状イオンガイド及び円錐状イオンガイドでのＩＭＳ分解度に影響を与えること無しに採用できるようになる。

[0060]イオンは半径方向ＲＦバリアとＤＣ半径方向反発によって閉じ込められるので、円筒状移動度セルは、イオン損失無しに、またＲＦイオンガイドでは大抵起こっている更なる時間的広がり無しに、作動させることができる。ＲＦ閉じ込めを両円筒へ適用すれば、半径方向閉じ込めを有するＩＭＳは、なおも適度なリング厚さで作動することができる。円錐状漏斗は、従来のイオン漏斗に比較して、追加の時間的広がりを持ち込まないので、ＩＭＳセルは、ＩＭＳ分解度の同レベルを維持しながらもより高速に作動させることができる。而して、同軸ＩＭＳセルの総電荷容量は広く開口している管状セルに比較してより低くなるが、空間電荷スループットは同軸ＩＭＳセルではより高速なセル作動のおかげで回復される。

[0061]再度図２を参照して、実施形態２１Ｃは、ＲＦイオン運動の部分減衰を提供するように、概して約（１乃至１０）ｍｂａｒの比較的高いガス圧力で作動するのが好適である。これにより、概して約（０．５乃至１）ＭＨｚの範囲のはるかに低いＲＦ周波数及び概して（５０乃至２００）Ｖ_０−ｐのはるかに小さいＲＦ振幅が使用できるようになる。当該組合せは、概して、ＲＦ駆動電極の大電気容量の問題に対処する。或る実施形では、より低いガス圧力のイオンガイド範囲にとって典型的な概して約（３乃至５）ＭＨｚ及び概して約（１０００乃至２０００）Ｖ_０−ｐという通常のＲＦパラメータを使用した場合、約１ｎＦ程度の電気容量は実用的ＩＭＳ実施に至る道のりで大きな障害となるであろう。

[0062]更に、広口径ＩＭＳ２１は広い放射面を有する新規的なＲＦメッシュゲートを必要とするが、同軸ＩＭＳセル２１Ｃは、半径方向射出を有するリング形状のイオントラップ、イオンランネル、又はイオン漏斗の様な、他の型式の無線周波数トラップと共に有効に作動することができることにも留意されたい。

数値例とＩＭＳパラメータ
[0063]この実施例で参照されている数は近似であり、保護対象の範囲はここに記載されている特定の実施例に限定されるものではないことを理解されたい。再度図２を参照して、１つの数値例では、メッシュ２５とメッシュ２６の間の距離は０．５ｍｍであり、メッシュ２５は１ｍｍに離間された平行な５０ｕｍワイヤによって形成されている。ゲートの開口面積は直径５０ｍｍである。メッシュ２５のＲＦ信号は８ＭＨｚの周波数と１００Ｖの振幅を有している。キャップ２３はメッシュ２５から１０ｍｍの距離にあり、２−１０Ｖの電位を有している。ドリフト領域の場強度は、Ｌ＝３０ｃｍのドリフト長さ、ドリフトセルに亘って３ｋＶで、１００Ｖ／ｃｍである。約１０ｍＢａｒのガス圧力がドリフト領域とゲート領域の両領域中に機械式ポンプによって維持されており、３０ｃｍに亘って３０００Ｖでは電気的破壊が引き起こされるとは予想されない。その様なガス圧力で、相対的に小さいイオン（検体はＧＣで分離されている）の平均イオン移動度は、１００ｃｍ^２／Ｖ^＊ｓ範囲にある。平均イオンドリフト速度は、１００ｍ／ｓであり、即ち熱気体速度を際立って下回っている。平均ドリフト時間は３ｍｓである。検出器は、（ＩＭＳ出口の静電場を増加させることによるイオン集束を想定して）１ＭＯｈｍのインピーダンスを有する電位計へ接続されている３０−５０ｍｍディスクである。期待検出器容量は１０ｐＦであり、電位計の時定数は１０ｕｓである。

[0064]その様なＩＭＳが、１ｎＡの入来イオン電流を満利用しながらに５０から１００の目標分解度Ｒ＝Ｔ／ｄＴに到達することができるかを推定してみよう。第１に、初期パケット幅ｄＴ_０＜１０ｕｓは、ＲをＴ＝３ｍｓで３００までに制限しない。第２に、アインシュタインの方程式により、拡散限界Ｒ〜Ｃ^＊＜ｓｑｒｔ（Ｕ／ｋＴ）＝６０^＊ｓｑｒｔ［Ｕ（ｋＴ）］は、Ｕ＝３ｋＶでＲ〜１００を可能にする。同じ分解度限界をイオンパケット空間電荷によって維持するためには、空間電荷場は、０．５Ｖ／ｃｍ未満、即ち（前端と後端の両方の拡張を勘案して）外部の場より少なくとも２００倍小さくなくてはならない。その様な場は、２Ｅ＋５電荷／ｃｍ^２の最大電荷密度で到達され、全体として５ｃｍサイズのパケットは、個々の移動度のイオンパケット当たり６Ｅ＋６電荷に制限される。これは、３ｍｓ期間では、個々の移動度成分当たり２Ｅ＋９イオン/ｓｅｃに相当し、光化学イオン化、コロナ、及びグロー放電のイオン源の様な、ソフトイオン化イオン源の大多数で生成されるイオン電流に整合する１ｎＡの電流スループットに整合しそうである。とはいえ、軽い溶媒イオン又はマトリクスイオンを追加の質量フィルタによって除去するのが望ましい。その様なフィルタは、ＩＭＳゲートの上流に置かれている同じ二重ＲＦメッシュと共に配列されていてもよい。減速されたイオンは、イオン源からやって来るガス噴流によって吹き飛ばされよう。同じフィルタを採用して、注入される電流の量を、ＤＣ場及びＲＦ場をガス流れと釣り合わせることによるか又は１０−１００ｋＨｚのレートでのパルス状イオン入射によるかのどちらかによって制御するようにしてもよい。

[0065]円筒状ＩＭＳセル２１Ｃは、イオン捕集時の時間的広がりがより小さくなるおかげでより高速（例えば１ｍｓ当たり１回）に作動させることができ、より頻発的なゲートパルシングを使用すること及びＩＭＳセルでより高い場強度を使用することが可能になり、空間電荷効果に対する耐性を改善できる。

[0066]ＩＭＳのダイナミックレンジは、上限は最大信号によって制限され（成分当たりパルス当たり６Ｅ＋６イオンの空間電荷限界によって定義される）、下限は検出器増幅器ノイズによって制限されている。増幅器のジョンソンノイズは１００ｋＨｚ帯域幅（ＩＭＳピーク幅に整合しゲートのＲＦ信号をフィルタ除去する）で約３０ｕＶである。１０ｕｓピーク時間で６Ｅ＋６電荷（１ｐＣ）の最大信号は、１ＭＯｈｍインピーダンスでの１ｕＡ電流及び１Ｖ信号に相当する。而して、１回のＩＭＳ発射当たりのダイナミックレンジは、検出閾値としてＳ／Ｎ＝３を仮定すれば、大凡１０，０００に制限される。

[0067]以上の推定によれば、ＩＭＳ２１は、３ｍｓ期間で作動し、ＧＣ×ＧＣ−ＩＭＳ実験では十分な時間分解度を提供するものと予想され、ＧＣ×ＧＣ２９を過ぎてのピーク幅は約５０ｍｓと予想される。

[0068]図５を参照すると、イオン移動度分光計の実施形態５１は、ＧＣ又はＧＣ×ＧＣ分離器５２と、多重イオン化モード及びイオン化極性切り換えと組み合わされたイオン源５３と、を備えている。その様な切り換えは、ＩＭＳの走査と走査の間に行われるのが望ましい。イオン源５３は、１００ｍＢａｒから１Ｂａｒのガス圧力で作動している。イオン化は、キャリアガス供給５８を採用して、試料及びドーパントの蒸気送達を支援し、またイオン化領域の圧力を調節することになりそうである。好適には、イオン源５３の次にイオン漏斗インターフェース５４が続き、機械式ポンプ５５によって約１０ｍＢａｒのガス圧力までポンピングされる。ＩＭＳ機器は、更に、イオンゲートの両側で作動する２つのドリフトセル５６と５７を備えており、各々のドリフトセルは、好適には単一の捕捉システム５８（少なくとも１６ビットの縦分解度を有する０．５−１ＭＨｚのＡＤＣ）へ接続されている各自の捕集器５６Ｃ及び５７Ｃを有している。

[0069]ＧＣは、クリーンガスを採用し、低揮発性検体を送達するので、ＧＣ×ＧＣ−ＩＭＳの機械的な設計は、幾つかの重要な考慮事項を満たさねばならない。イオン源及びＩＭＳ構成要素は、好適には、壁への検体分子の吸着を回避するべく２５０−３００Ｃにまで加熱されなければならない。ＩＭＳは、煙霧を回避するために、非孔質金属、セラミックス、及びガラスの様な、クリーンな材料を使用するべきである。一部のより低温の領域では、絶縁用にベスペル（Ｖｅｓｐｅｌ）及びカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）及びシール用にベスペル又は黒鉛を使用してもよい。真空シールは、ガス放出性材料を回避するべく、コンフラット（Ｃｏｎｆｌａｔ）及びスウェージロック（Ｓｗａｇｅｌｏｃｋ）の様な金属対金属型式とするのがよい。ドリフトセルは、酸化スズ又はフォトニクス（Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ）により提供されている導電性ガラスの様な高インピーダンス帯電防止材料で内部を被覆されたセラミック管であってもよい。代わりに、金属パテ（例えば、リング）電極のセットが、セラミック玉によって分離され、金属ロッドによってクランプされていてもよい。好適には、電極ウインドーは、ゲート開口部の寸法を少なくとも板１枚分の厚さだけ超過しているのがよい。１つの数値例では、ゲート開口部は、２５ｍｍの直径を有しており、４つのドリフト電極は７５ｍｍウインドーを有するリングであり、ドリフト領域は長さ１００ｍｍである。ガス放出を回避するために一連の抵抗器が真空領域の外部に置かれているのが望ましい。好適には、イオン源領域は大地電位に近い電位にあり、一方、ドリフト管の後部は浮動しており、捕集器信号はコンデンサを介して入って来る。好適には、ドリフトセルは、（ａ）イオン源領域でガス流れによるガス撹拌を防ぐための、及び（ｂ）ドリフト領域へのイオン源煙霧流入を防ぐためにドリフトセル内に低速（１ｍ／ｓ）層流を提供するように、遮壁に囲まれている。捕集器のピエゾ効果を回避するのに、機械式ポンプは、（例えばベローによって）振動脱結式になっているのがよく、オイル煙霧を回避するようにオイルフィルタによって絶縁されているのがよい。経済的理由から、ＧＣ×ＧＣ用のＩＭＳ検出器のベンチトップパッケージ化が可能になるように小寸法の機械式ポンプが使用されてもよい。

ＧＣ×ＧＣ−ＩＭＳのための多重モードイオン源
[0070]これより図５を参照して、イオン源５３は、（ｉ）光イオン化（ＰＩ）イオン源、（ｉｉ）ドーパント蒸気を用いる光化学（ＰＣＩ）イオン化イオン源５３ＰＩ、（ｉｉｉ）陽子移動反応を用いる化学イオン化（ＣＩ）イオン源、（ｉｖ）電子付着イオン化を用いる負化学イオン化（ＮＣＩ）イオン源、（ｖ）条件付きグロー放電生成物による検体イオン化を用いるグロー放電（ＧＤ）イオン源５３ＧＤ、から成る群から選択することができる。化学イオン化（ＣＩ）は、コロナ放電又は数ｕＡ（抵抗器により制限される）のグロー放電を誘導することによって提供される。アンモニア、アセトン、又はアミノベンゼンの様なドーパントは、準分子ＭＨ＋イオンを生成するものであり、陽子移動反応によって検体分子をイオン化する。ＮＣＩイオン源では、Ｍ‐Ｈ−イオン又はＭ−イオンが負コロナバイアスで形成されることになる。光化学イオン化（ＰＩ）５３ＰＩは、キセノン又はアルゴンＵＶランプを用いたベンゼン又はシクロヘキサンの一次イオン化によって賄われている。検体蒸気は、その場合、電荷移動（電子トンネル）反応でイオン化され、一次的に分子Ｍ＋イオンを形成する。出願番号第６１／３７５，０９５号を有する同時係属出願に記載されている様に、グロー放電（ＧＤ）イオン源５３ＧＤでは、グロー放電生成物は、電子及びイオンの殆どを送達管の壁までドリフトさせるように条件付けられており、その間、約２０ｅＶ励起を有する寿命の長い準安定ヘリウム原子又はアルゴン原子は、別の「反応器」体積中に検体蒸気をイオン化し、而して分子Ｍ＋イオンを適量のフラグメントと共に形成する。それらのフラグメントイオンの組成は、電子衝撃によって形成されるものに似ており、つまりはＮＩＳＴ確認のために使用することができ得るということであり、但し、ＧＤイオン化はよりソフトであり、ＥＩスペクトルでは微々たる分子イオン強度しか持たない検体分子の殆どについて分子イオンを提供する。ＣＩの様なイオン源は、イオン化コロナ放電の復帰電位によってイオン化極性を切り換えられる。ＰＣＩ及びＧＤの様なイオン源は、両方の極性のイオンの同時生成が可能であり、共通の反応器室５３Ｒを介して１つのイオン源内に組み合わされていてもよい。イオン化モードは、ガス流れ（白矢印で図示）を調整することによって、又はグロー放電を切り換えるか又はＵＶランプをオンにしたりオフにしたりすることによって、切り換えることができる。ＣＩ、ＮＣＩ、ＰＩ、及びＧＤのイオン源の説明されている特性に基づき、急速切り換え多重イオン化モードを有するＧＣ×ＧＣ−ＩＭＳ５１は、（ｉ）イオン移動度と大まかに相関付けられている検体質量の特徴付け、（ｉｉ）イオン化電位、陽子又は電子親和力、及び極性基の存在、といった様な情報を搬送する、イオン化の追加的選別性、及び（ｉｉｉ）広範囲の検体クラスをイオン化する能力、及び（ｉｖ）選択的イオン化による特異性追加、の様な幾つかの重要な分析上の特性を提供するものと期待される。その様な能力は、追加の分析次元と考えることができよう。

[0071]ＧＣ×ＧＣ−ＩＭＳ機器は、複雑な混合物を特徴付けるための、また超痕跡を検出するための有用な手段であると期待される。ＧＣ×ＧＣは、化合物をクラスによって分離することが知られている（ウェブサイトｗｗｗ．ｌｅｃｏ．ｃｏｍ上の適用注記を見られたし）。ディーゼル油又は原油の様な幾つかの試料では、多数の異性体が実際に保持時間ＲＴ１及びＲＴ２の２次元（２Ｄ）空間に特徴的なパターンを形成する。多くの場合、ハロゲン化有毒化合物の様な目標化合物は２Ｄ空間中にマトリクス化合物の大多数から分離される。瞬間ＩＭＳスペクトルは、従来の直接ＩＭＳ分析に比較すると、複雑さがはるかに小さくなるものと予想される。次いで、分子イオンの移動度に関する情報が取得される。イオン移動度は、３−ＤのＧＣ×ＧＣ−ＩＭＳ分析の第３の分析次元となるものと期待される。追加のイオン化選択性を有するイオン化モードのオンザフライ交番は、第４の分析次元と考えることができる。３−Ｄ及び４−ＤのＧＣ×ＧＣ−ＩＭＳ分析の性能は、本発明の十分に高速なＩＭＳ及びそれと高速ソフトイオン化イオン源との組合せを導入した場合にのみ出現することに留意されたい。

頻回パルシングＭＲＴＯＦを有する高速ＩＭＳ
[0072]実施形態及び方法の１つの群では、或る実施形によれば、速さの増進されたＩＭＳが、頻回符号化パルス注入で作動する高分解度多重反射飛行時間型（ＭＲ−ＴＯＦ）機器へ結合されている。頻回符号化パルシングは、ここに参考文献としてそっくりそのまま援用する同時係属出願である国際特許ＷＯ２０１１１３５４７７Ａ号及び同ＷＯ２０１１１０７８３６号に記載されている様に、ＩＭＳ分離の高い速さを支援し（急速ＩＭＳプロファイルを解く）、ＩＭＳ及びＩＭＳゲートの空間電荷飽和を排除し、ＭＲ−ＴＯＦ又は開放多重反射静電トラップ（ＥＭＳ）のデューティーサイクルを増進させる。復号段階を強化し分析の感度及びダイナミックレンジを改善するために、頻回符号化トリガリングが更にＩＭＳゲートへ適用されてもよい。ＩＭＳゲートの符号化は全面的に必要であるとは限らないことに留意されたい。ＭＲ−ＴＯＦには、サブｐｐｍの質量精度で正確な質量を検出する性能及び個々の質量成分を追跡する性能がある。而して、ＩＭＳゲートは、長い質量成分同士が時間的に重なり合わない程度に頻繁に、又は頻回符号化質量スペクトルが密集しすぎることがない限り頻繁に、パルス注入されることが可能である。幾つかの推定は、概して約（０．５乃至１）ｍｓのＩＭＳゲートパルシング期間がほぼ最適であることを示唆している。

[0073]図６を参照して、本発明のＩＭＳ−ＭＲ−ＴＯＦの例としての実施形態６１は、次の順次的に組み合わされている構成要素、即ち、上述の多重モードイオン源６２（５３）と、上述のイオンゲート６３（２３）と、概して約（１乃至１００）ｍＢａｒの圧力のガスを充填されているイオンドリフト管６４と、イオン流れを収束するためのテーパの付けられたＩＭＳ部分６５と、差動ポンプ式イオンガイド６６と、概して約（１００乃至２００）ｋＨｚの中心周波数の高速符号化パルシングを用いる直交加速器６７と、ＭＲ−ＴＯＦ分析器６８と、イオンゲート６３及びＯＡ６７をトリガするための、ＩＭＳ分離時間に匹敵するストリング持続時間を有する符号化スタート信号を提供するとともに、個々の質量成分に対応する符号化信号族について符号化パルス間隔を勘案し且つ時間プロファイルに基づくＩＭＳ−ＭＳスペクトル復号を提供するデータシステム６９と、を備えている。急速イオン移行のために、前記テーパの付けられたＩＭＳ部分６５は、中央拡張収縮部分を有するイオン漏斗６５Ｔを備えている（イオンがイオン漏斗表面に沿って進んでゆくせいで大きな遅延ひいては時間的広がりが起こる故）か、又は多重極セット６５Ｍであって軸方向のＤＣ勾配が多重極部分で形成されていて望ましくはＰＣＢ積重体で作られている多重極セット６５Ｍを備えているかのどちらかである。好適には、イオンガイド６６も、軸方向ＤＣ勾配を有する多重極として作られ、ＰＢＣ積重体又は炭化ケイ素又は炭素充填抵抗器６６Ｍの様な抵抗性材料のロッドで作られている。代わりのやり方では、セグメント化された多重極イオンガイドが、孤立円筒の中へ挿入されたシートメタルブラケットを使用して形成されている。テーパの付けられた部分６５での軸方向ＤＣ場にもかかわらず、イオン流れの軸方向部分と半径方向に離れた部分の間にはなおも時間差が出現しており、追加の時間的広がりは、概して約（３０乃至５０）μｓ程度と推定されている。ＩＭＳ分解度を５０より上に維持するには、ＩＭＳドリフト時間を概して約（２乃至５）ｍｓへ上げなくてはならない。或る実施形態では、図５の単独ＩＭＳに比較して、ＩＭＳの長さと電圧を倍化するのが好適であろう。図２に示されている様に同軸円筒状ＩＭＳセル２１Ｃが採用されるのが望ましい。同軸イオン漏斗又はテーパの付けられたイオンガイド２９Ｅは、イオン全てがＲＦバリアに曝され、イオン流れのより速く進んでゆくはずの中央部分がなくなるので、追加の時間的広がりを持ち込まない。好適には、ＭＲ−ＴＯＦ分析器６８は、平面状ＭＲ−ＴＯＦか、又は出願番号第６１／５５２，９３４号を有する同時係属出願に記載されている円筒状ＭＲ−ＴＯＦのどちらかである。ＭＲ−ＴＯＦの期待飛行時間は、概して約（１乃至２）ｍｓ程度である。好適には、ＩＭＳ−ＴＯＦ６１は、高速クロマトグラフ７０−ＬＣ×ＣＥ、ＧＣ、又はＧＣ×ＧＣに先行されている。代わりのやり方では、ＩＭＳセルは高スループットの分析のためにクロマトグラフィーに取って代わっている。

[0074]作動時、ＧＣ×ＧＣ７０は、検体分子を分離し、それらを順繰りに溶出しており、ＧＣ２ピーク持続時間は約５０ｍｓである。当該実施例は、装置タイミングにとって最もストレスが多いものとして選定されている。ＧＣ又はＣＥを使用する場合には、クロマトグラフィーピークは、約０．５−１秒幅であり、ＬＣの場合には、約３−１０秒幅であることに留意されたい。イオン源６２、即ち、ＣＩか、ＰＩか、又はソフトＧＤのどれか（或いは、ＬＣ及びＣＥの場合には、ＥＳＩ、ＡＰＣＩ、ＡＰＰＩ）は、分子をイオン化し、一次的にＭ＋又はＭＨ＋イオンを形成する。イオン源６２は概して約（１００乃至１０００）ｍＢａｒのガス圧力で作動し、ＩＭＳは概して約（１０乃至１００）ｍＢａｒで作動する。或る実施形では、差動ポンピングは、煙霧フィルタを装備した機械式ポンプによって提供されている。差動ポンピングは段と段の間にガス流れを形成することができる。好適には、ガス噴流は、ガス撹拌を回避するためにゲート６３に平行に且つゲートからオフセットして向き付けられている。キャップ２３のＤＣバイアスはイオンをメッシュ２４に向けて追い立てる。メッシュ２４とメッシュ２５の間のＲＦ信号は両メッシュ間近のイオンを減速させる。イオンはメッシュ２４手前の局所トラップ内に貯まってゆく。周期的に、ＤＣパルス又はＤＣ傾斜がキャップ２３か後方メッシュ２５のどちらかへ印加されて、短い（約５−１０μｓ）イオンパケットが抽出される。イオンパケットは、ドリフト領域６４で（概して約（２乃至５）ｍｓの移動度ドリフト時間内に）移動度によって分離され、テーパの付けられた部分６５で収束され、（軸方向場によって追い立てられながら）イオンガイド６６を急速に通過し、パルス抽出領域６７の中へ入り、質量分離のために円筒状ＭＲ−ＴＯＦ６８の中へとパルス加速されてゆく。ＩＭＳ分離は、イオンクラスタ化反応の差によって分離するために有機溶媒の蒸気によって強化されてもよい。

[0075]図７を参照すると、タンデム型６１（７１）が、時間線図付きでブロック線図のレベル上に示されている。タンデム型分光計７１は、イオン源７２と、ＩＭＳパルスストリングを形成する（即ち、イオントラップ７３からＩＭＳドリフト領域７４の中へのイオン注入を引き起こす）第１符号化パルス生成器７８によってトリガされるイオントラップ７３（ここでは二重ＲＦメッシュ又はリング形状ＲＦトラップ）と、テーパの付けられた部分と軸方向勾配を有するイオンガイド（図示せず）を従えたイオン移動度分光計ドリフト管（ＩＭＳ）７４と、ＯＡパルスストリングを形成する第２符号化パルス生成器７９によってトリガされる直交加速器（ＯＡ）７５と、ＭＲ−ＴＯＦ分析器７６と、スペクトル復号器７７を有するデータシステムと、を備えている。随意的には、次節に説明されている様に、ＣＩＤ断片化セル８０がＩＭＳ７４とＯＡ７５の間に挿入されている。

[0076]高速２−Ｄ符号化：図７のタイミング線図を参照して、ＧＣ×ＧＣは非常に狭い（〜５０ｍｓ）ＧＣ２ピークを形成するので、ＩＭＳ−ＴＯＦ機器６１の急速作動は主要な懸案事項である。更に、期待ＩＭＳ分離時間は概して約（２乃至５）ｍｓであり、期待ＭＲ−ＴＯＦ飛行時間は概して約（１乃至２）ｍｓである（即ち、ＧＣ２ピークに比較して約１０倍乃至２５倍短い）ことにも留意されたい。而して、タンデムの段間時間スケールは、ＩＭＳ及びＨＲＴの順次走査を用いる従来のタンデム作動をさせないだけの近さがある。

[0077]順次に起こる分離段の時間スケールを接近させるというストレスの掛かる全体としてのタイミング要件に適うために、新規性のある方法において、タンデム型の諸段が不均一な（！）間隔を有する重複符号化パルスストリングでトリガされ、ストリング持続時間がデータ捕捉期間に整合しており、パルス間平均時間間隔が上流の分析段の時間プロファイルを回復させるに足る短さに選択される、方法が提案されている。ここでは、ＩＭＳゲート７３は、５００μｓ又は約５００μｓの平均間隔―約５０μｓＧＣ２プロファイルを回復させるのに十分―を有する（随意的には符号化されている）第１パルスストリング７８で駆動され、またＯＡ７５は、期待される概して（３０−４０）μｓ又は約（３０−４０）μｓのピーク幅を有するＩＭＳプロファイルを回復するのに十分な、概して約（５乃至１０）μｓの平均間隔を有する時間符号化されている第２パルスストリング７９で駆動される。両パルスストリング生成器７８及び７９は、不均一間隔を有するパルスを提供し、両生成器は、概して（２−４）ｍｓ又は約（２−４）ｍｓの長さの捕捉スペクトルに収まるように同期化されている。

[0078]明解さを期し、１つの特定の数値例（繰り返すが、この実施例で使用されている数は近似であることを理解しておきたい）に倣うと、第１生成器７８（第１ＩＭＳゲートを駆動）のパルス時間は、Ｔ（ｎ）＝ｎ^＊Ｔ_１＋Ｔ_２ ^＊ｎ^＊（ｎ−ｌ）と定義され、ここに、Ｔ１＝３６０ｕｓであり、時間増分Ｔ_２はＩＭＳピーク幅を超える４０ｕｓであり、指数ｎは０から８までの整数であり、Ｔ（８）＝４ｍｓきっかりであって、即ち、次のストリングのＴ（０）と一致しており、隣り合うパルス間の空きは４０ｕｓの増分で３６０ｍｓから６４０ｍｓまで変動する。第２生成器７９（ＯＡを駆動）の時間ストリングは、ｔ（ｉ）＝ｉ^＊ｔ_１＋ｔ_２ ^＊ｉ^＊（ｊ−ｌ）であり、ここに、ｔ_１＝１０ｕｓであり、時間増分ｔ_２＝１０ｎｓはＭＲ−ＴＯＦのピーク幅を超えており、指数ｉ及びｊは０から３４１までの整数であり、ｔ（３４１）＝３，９８９．７ｕｓ及びｔ（３４２）＝４ｍｓきっかりであって、即ち、次のサイクルのｔ（０）と一致しており、隣り合うパルス間の間隔は、最後のパルス対を唯一例外として、１０ｎｓの増分で１０ｕｓから１３，４２ｕｓまで変動する。

[0079]パルスストリングの相互整列は、様々なやり方で最適化することができる。１つの方法では、第１生成器７８は、第２生成器７９のｍ回スタート毎にトリガされてもよい。別の方法では、ストリングは、ＩＭＳプロファイルの分解度を改善するように意図的にシフトされてもよい。更に別の実施形態では、第２の時間ストリング内で、指数ｊは指数ｉに対して、より短いパルス間隔とより長いパルス間隔を交番させこの様にしてパルス生成器負荷での緩慢で小さいばらつきを最小限にさせるように変えられている（但し、分析全体については固定）。ＭＲ−ＴＯＦ検出器の信号は、ＧＣ２を過ぎての５０ｍｓピークプロファイルに従うように、幾つかのストリングサイクルに亘って、例えば８ｍｓ又は１２ｍｓに亘って、合算されてもよい。代わりのやり方では、信号は所謂データロギングフォーマットで記録されており、時間情報が温存され、更に復号段とデータ分析段での信号の積分が可能になるようにしている。ストリング定式化は、隣り合うストリング間での信号追い越しを想定している（即ち、一部の信号が前のパルスストリングから入来し続ける）。追い越しを想定し、またＩＭＳドリフト時間とＭＲ−ＴＯＦ飛行時間の間の強い相関を勘案して、より短いパルスストリング（例えば２ｍｓ）を使用してもよい。パルス間間隔とストリング持続時間は、要求されているクロマトグラフィーの速さ及びスペクトルの複雑性に依存して選択されればよい。ＩＭＳゲートの符号化が全面的に必要であるとは限らないことにも留意されたい。ＭＲ−ＴＯＦには、サブｐｐｍの質量精度で正確な質量を検出する性能及び個々の質量成分を追跡する性能がある。而して、ＩＭＳゲートは、長い質量成分同士が時間的に重なり合わない程度に頻繁に、又は頻回符号化質量スペクトルが密集しすぎることがない限り頻繁に、パルス注入されることが可能である。幾つかの推定は、０．５乃至１ｍｓのＩＭＳゲートパルシング期間がほぼ最適であることを示唆している。

[0080]復号の原理：同時係属出願国際特許ＷＯ２０１１１３５４７７号に記載されている様に、あらゆるｍ／ｚ成分は、順次ＯＡトリガに対応する少なくとも数個のＭＲ−ＴＯＦピークから成る群を形成すると予想される。ＩＭＳスタートの多重性のせいで、群は複数のＩＭＳスタート間で広がるはずであり、そのことは代表的なピーク群を形成するのに助けとなる（上記の数値例では３０−４０ピークが期待される）。そうすると、ＯＡストリングの固有の間隔に因り、ピーク間の時間間隔は実際のＯＡ発射時間とＭＲ−ＴＯＦ中の飛行時間の両方を解読することを可能にするはずである。ＯＡ発射時間はＩＭＳ分離時間に関係付けられる。次いで、ピーク群中の下位群間距離（様々なＩＭＳスタートに対応）がＩＭＳ時間間隔に整合されて、第１生成器のパルス数が割り付けられ、この様にしてＩＭＳ時間が計算される。次に、移動度ドリフト時間は、飛行時間によって（それらの弱い相関を勘案して）確認される。スペクトル全体は、複数の群及びそれらの重なり合いを回復するように復号される。最も単純な復号アルゴリズムでは、重なり合いは捨てられる。より進化したより高速の解読手続きでは、群はピーク重心及びピーク強度の一貫性を保つように分析され、群間の重なり合いを確定するという時間を食う手続きは回避される。処理の速さは、マルチコアＰＣ板又はマルチコア内蔵プロセッサによって増進されるのが好適である。信号群内又は信号群間の強度分布は、ＧＣ２プロファイル及びＩＭＳプロファイルを回復させる働きをすることになる。

[0081]期待される成果：不均一時間間隔を有している重複高速符号化パルスストリングという提案されている方法は、タンデムの諸段に同等の時間スケールを持たせてタンデム型分析の時間分解度と感度の両方を劇的に改善するであろうと期待される。高速符号化パルシングは、ＩＭＳ及びＩＭＳゲートの空間電荷飽和を排除することによってＩＭＳ段のデューティーサイクルを改善し、ＯＡの頻回パルシングによってＭＲ−ＴＯＦのデューティーサイクルを改善する。スペクトルの復号は、同時に、（ａ）ＧＣ２の時間プロファイル、（ｂ）移動度プロファイル、及び（ｃ）ＭＲ−ＴＯＦ中の飛行時間及びひいてはＭＲ−ＴＯＦ較正後のｍ／ｚ、を回復させるはずである。データロギング機能のデータシステムを使用すれば、５０ｍｓ幅のＧＣ２プロファイルは、ＩＭＳゲートパルシングの約５００ｕｓ分解度で追跡されることになり、３０−４０ｕｓ幅のＩＭＳプロファイルは、ＯＡパルスの約５−１０ｕｓ分解度で追跡されることになる。

[0082]多次元クラスタ：ＩＭＳとｍ／ｚの両方の情報が何れの単一のＧＣ又はＧＣ×ＧＣピーク中にも数回入手できると予想されるので、スペクトル復号には、反復スペクトルの便益性を使用すればよく、即ち、統計量及びｍ／ｚと移動度の測定値の精度を改善し、弱信号の検証を使用する。更に詳細には、復号アルゴリズムは、無作為に重なり合うノイズ信号を勘案することによって偽陽性ｍ／ｚピークを拾い出すことができる。但し、その様な偽陽性ピークは、一列に並んだ幾つかのスペクトル中の同じｍ／ｚに起こることはない。而して、弱信号の反復はそれらの検証に役立つ。数学的には、復号は、ガスクロマトグラフィーの保持時間と、移動度時間と、ピーク系列間の符号化時間間隔と、によって形成される多次元空間中にクラスタを検出するためのアルゴリズムを採用するのがよい。

[0083]改善された質量精度：ＩＭＳ分離は、（ａ）特定のＩＭＳ時間での相対的に狭いｍ／ｚ範囲の入射（移動度はｍ／ｚと部分的に相関付けられる）及び（ｂ）何れかの特定のＩＭＳ時間での微小同重体の部分的分離のせいで、瞬時的に質量スペクトルをはるかに疎にする。而して、イオン移動度による質量スペクトルピークの部分的時間分離は、質量分析の検出閾値及び質量精度の両方を改善する。

[0084]棒状スペクトル：重心確定での広がりはピーク幅よりはるかに低いので、復号された質量スペクトルを所謂棒状フォーマットへ変換するのが好適であり、棒状フォーマットでは、質量スペクトルピークは、それらの実験室時間（ＧＣとＩＭＳの時間情報を回復するため）、ＴＯＦ重心、及びピーク面積、によって提示される。そうして、何れかの合算されたスペクトルは、なおも、プロファイルスペクトルの分解度より１０倍高い質量分解度での微小同重体の分離を可能にするはずである。

[0085]ロギングデータシステム：好適には、記録データシステムは、長いスペクトルの合算ではなくデータロギングフォーマットを採用している。一例として、信号波形の非ゼロセグメントが、実質的データ圧縮のために［実験室時間スタンプ、第１の非ゼロビンの飛行時間、非ゼロ強度のシーケンス］として記録され、非合算データフローをＰＸＩ又は多重レーンＰＣＩｅの様な最新高速バスを介して受け渡しできるようにしていてもよい。データフローは、その後、マルチコアビデオボードによって分析されるのが好適である。データロギングフォーマットは、データサイズを削減し、信号分析を加速し、ＧＣ２及びＩＭＳのプロファイルの時間情報の温存を手助けし、一方で、データ分析段階で信号を（例えば、スライド式平均化を用いて）平均化するときの質量スペクトルのイオン統計量を改善する。

[0086]ＩＭＳと急速パルス式ＭＲ−ＴＯＦのタンデム型は真に共生的である。前段のＩＭＳ分離は、瞬時的な質量スペクトルの内容を単純化し、激しいスペクトル多重化にもかかわらず質量スペクトルを実際に疎で密集性の低いものにする。結果として、スペクトル復号は高信頼度なものとなり、ＭＲ−ＴＯＦのパルス周波数はＯＡを通じての時間伝播の限界（例えば、３μｓ）へ押し上げられることになろう。その様な頻回パルシングは、最大約３ＭＨｚの周波数で作動するベールケ（Ｂｅｈｌｋｅ）スイッチの様な最新のパルス生成器で支援させることができる。これは、ひいては、ＭＲ−ＴＯＦの感度を改善し、プロファイリングの時間分解度、即ち入来イオン流束の時間変化の追跡、を改善する。ＩＭＳでの同重体分離のおかげで別の利点が出現する。本来、近い同重体は異なる元素組成を有しており、多数のＩＭＳ出版物に実証されてきたように、異なる化合物クラスはＩＭＳ−ＭＳ空間に孤立した傾向線を形成することから、ＩＭＳ中に分離できそうである。結果として、質量ピークは、非常に近い同重体からきれいになり、それらの質量は、はるかに高い精度で定義できるようになる。ＭＲ−ＴＯＦでの質量ピークの重心の確定における典型的にサブｐｐｍの質量精度は、重心棒で構成される質量スペクトルでの数百万の有効分解度に相当する。而して、二重分離の全体としての有効分解度は、約１００，０００の典型的な分解度を有するＭＲ−ＴＯＦを使用しながらも数百万程度になり得る。

[0087]ＭＲ−ＴＯＦの急速作動は、先行技術のＩＭＳ分析の複数の問題を解決する。第１に、ＯＡの高速（１０ｕｓ平均）パルシングは、前段ＩＭＳの尖鋭な時間プロファイルの記録を可能にし、ひいてはＩＭＳ電荷スループットを強力に改善する。精密で時間分解されたプロファイルは、ＩＭＳ分解度に比較してはるかに精度の高いイオン移動度測定を可能にし、ひいては、以下に詳しく述べられている様に複雑な試料の多次元タグに基づく特徴付けを改善するものと期待される。第２に、高速ＯＡパルシングは、大きな瞬時的イオン流束を複数のイオンパケットへ分配することを可能にする。対照的に、先行技術では、ＩＭＳ内のイオン流束の一時的集中が分析器空間電荷の飽和に係る問題を引き起こし、検出器のダイナミックレンジにストレスを掛けていた。第３に、ＩＭＳ−ＭＲ−ＴＯＦのタンデム型の急速循環は、ＩＭＳ−ＭＳをＧＣ×ＧＣ及びＣＥの様な真に高速な分離方法に適合できるものにし、又は表面画像実験での急速プロファイリングを可能にする。第４に、急速ＩＭＳ−ＭＲ−ＴＯＦサイクルは、実験設定を変えることを可能にし、その利点は、図１１に説明されている様に、イオン損失の無い微分移動度測定を配設する実施例に精緻化されている。第５に、急速ＭＲ−ＴＯＦ作動は、次節に論じられている真に並行なタンデム型を可能にする。

全質量疑似ＭＳ−ＭＳ
[0088]再度図７を参照して、実施形態７１は、更に、ＩＭＳ７４とＯＡ７５の間に断片化セル８０を備えている。断片化は、衝突誘導解離（ＣＩＤ）、表面誘導解離（ＳＩＤ）、光誘導解離（ＰＩＤ）、電子移動解離（ＥＴＤ）、電子捕獲解離（ＥＣＤ）、及び励起されたリュードベリ原子又はオゾンによる断片化、の様な断片化方法を採用することができる。時間線図は同じままであり、ＯＡは、セル８０後のイオン流れの急速変化を追跡するために、符号化頻回パルシング（約２００ｋＨｚ）で作動される。そうすると、タンデム型７１は、全質量疑似ＭＳ−ＭＳを高速クロマトグラフィー分離の時間スケールで提供するものと期待される。換言すると、タンデム型は、全ての親についての大規模な並列ＭＳ−ＭＳ分析を、強度及び時間の損失無しに提供し、しかもそれをＧＣｘＧＣ分離の速さで行いながらに提供するのである。その様なＭＳ−ＭＳが、更に、サブｐｐｍの質量精度とフラグメントイオンについてのＭＲ−ＴＯＦの１００Ｋ分解度で実現されるものと期待される。

[0089]その様な組合せでは、ＩＭＳは、粗くはあるが（分解度〜５０−１００）急速な親イオン分離のために使用され、ＭＦ−ＴＯＦはフラグメントスペクトルのより高速な捕捉のために採用されている。随意的には、穏やかなイオン流れの場合には、第１生成器の符号化はオフに切り換えられてもよい。好適には、断片化セル（大抵はＲＦデバイス）はイオン蓄積及びパルス抽出のための手段を具備しており、ＯＡパルスストリングは抽出されたイオン集群の持続時間について同期化されている。同時係属特許出願ＷＯ２０１１１３５４７７号は、その様なスペクトルを復号するためのアルゴリズムを記載している。かいつまめば、アルゴリズムは符号化時間間隔に従って離間されているＭＲ−ＴＯＦピーク系列を探し求め、次いで系列間の重なり合いを割り付け、その様な重なり合いを捨てるか又は勘案するようになっている。代わりのやり方では、系列は、ピーク強度及び重心の一貫性について分析されており、なおいっそう高速な復号を可能にし、マルチコアＰＣ又はマルチコアボード上により高度に並列化させることができる。その後、それぞれのピーク系列は、成分の対応するＯＡスタート時間及びｍ／ｚの割り付けを可能にする。合算されたスペクトルは、ＧＣ×ＧＣ分離の概して約（３０乃至５０）ｍｓプロファイルを回復させることを可能にする約１００Ｈｚレートで記録される。全体として、符号化は、時間スケールを圧縮することと、ＧＣ×ＧＣ分析の約１０ｍｓ時間分解度及びＩＭＳ分析の１０μｓ分解度を獲得することを、かなり低速のＩＭＳデバイス及び概して約（０．５乃至２）ｍｓの飛行時間を有するＭＲ−ＴＯＦデバイスの入れ子式分析にもかかわらず、可能にする。

[0090]親分離−親イオン分離の真の分解度を推定するためには、幾つかの考慮事項を勘案しなくてはならず、即ち、（ａ）ＩＭＳの分解度は概して５０−１００又は約５０−１００の範囲であると予想されるが、高速符号化パルシング（概して５−１０μｓ又は約５−１０μｓ）の時間分解度を有する詳細なＩＭＳプロファイルの回復はＩＭＳピーク重心のより正確な回復を可能にするはずである。そうすると、親イオンの分離容量は、２００−（５−１０ｕｓ段当たり１−２ｍｓ）より上になり、親イオンの順次選別を有する従来のＭＳ−ＭＳでの親選別の分解容量と整合するものと予想され、（ｂ）フラグメントイオンの族は、ＩＭＳ時間の同時発生による所謂デコンボリューション手続きによって集合させることができる。当該手続きは、別々の先行実験で較正されている断片化セル内の質量相関遅延を勘案しなければならず、（ｃ）ＩＭＳは、親イオンをそれらの移動度によって分離するが、フラグメントスペクトルはなおも分子ピークを有しており、即ち、実際の親質量に関する情報が回復される。而して、重要になるのは異なる親イオンを時間的に分離することであり、これはＩＭＳが行うものであり、（ｄ）高分解度ＭＲ−ＴＯＦ使用時、複数の事例で、異なる親由来のフラグメントイオンはそれらの正確な質量別に群へと分離されることになり、重なり合いは元素組成によるか又はデータベース内のペプチドフラグメントの予測によるかのどちらかで排除される。ＩＭＳ−ＭＲ−ＴＯＦタンデム型の極めて急速な作動は、ＩＭＳ注入間で断片化エネルギーを変えること、ひいては断片化経路を再構築すること、又は個々の化合物を先行文献に記載されている各自の断片化の断片化エネルギーへの依存性によって認知することを可能にする。

化学的バックグラウンドの低減化
[0091]同重体の時間分離：ＥＳＩ、ＡＰＰＩ、及びＡＰＣＩの様なイオン源は、必然的に、概して約（０．１乃至１）μＭ濃度より下の検出をさせないレベル、即ち高濃化合物のピークに比較して１Ｅ−４乃至１Ｅ−５レベルの化学的バックグラウンドが発生する。筆者の研究によれば、バックグラウンドは、Ｃ、Ｈ、Ｏ、及びＮを含有する化合物のクラスタによって形成される。その様な系列は、２００−３００より下のｍ／ｚ範囲については十分に同定され、より高いｍ／ｚ範囲へと外挿される。その様な外挿によれば、ｍ／ｚ〜５００−６００の化学的バックグラウンドからの小検体ピークの質量分離は、約１００万分解度を必要とするはずであり、ｍｚ／〜１０００では約１０００万分解度を必要とするはずである。また一方、６１及び７１の様なタンデム型のＩＭＳでの上記時間分離は、近い同重体を時間的に分離するのを手助けするはずであり、その結果、化学的バックグラウンドの瞬時的組成ははるかに疎になるであろうし、Ｒ〜１００Ｋを有するＭＲ−ＴＯＦは小検体ピークを５００−６００ａｍｕ質量範囲の化学的バックグラウンドから分解することができるはずである。スペクトル疎性における利得は、先行技術のＩＭＳ実験での典型的なパターン線を見ることによってＲ／１０〜１０であると評価することができる。

[0092]脱クラスタ化：図７に戻って、ＣＩＤセル８０は、親イオンのソフト加熱であって化学的に安定している化合物の共有結合（概して約（５乃至１０）ｅＶ）を壊すこと無しにクラスタ結合（概して約（０．１乃至０．５）ｅＶ）を断片化するようなソフト加熱を提供するソフト断片化のために採用されてもよい。エレクトロスプレイ、ＡＰＰＩ、及びＡＰＣＩの様なイオン源は、クラスタイオンの化学的バックグラウンドを形成する。それらのクラスタは、従来のＭＳのｍ／ｚスケールを超える非常に大きいサイズに拡大する。全てのイオンを同時にイオン移動インターフェース内で脱クラスタ化することは、それでクラスタが多少は小さくなったとしてもなお全ｍ／ｚ範囲を占めているので、バックグラウンドをきれいにするうえで助けにはなりそうもない。また一方、相対的に狭いｍ／ｚ範囲がＩＭＳ内で選別され、次いで選別されたイオンに脱クラスタ化を受けさせるようにすれば、共有結合の安定化合物はｍ／ｚがシフトすることはないが、化学的バックグラウンドのクラスタはシフトするので、痕跡濃度の低強度検体化合物の検出のためにスペクトル床をきれいにすることができる。

[0093]相関ゲート：１つの実施形では、本発明のタンデム型分光計は、イオンの質量移動度相関型選別のために、多重反射ＴＯＦ内に時間選別ゲートを備えている。図８を参照して、タンデム型質量分析計のもう１つの特定の実施形態８１は、イオン源８２と、主パルス生成器８８によってトリガされるイオントラップ８３と、ＩＭＳ８４と、第２の符号化ストリング生成器８９によってトリガされるＯＡ８５と、Ｍ−ＴＯＦ分析器８６と、スペクトル復号器８７と、Ｍ−ＴＯＦ分析器８６中のイオンミラーでの１イオン反射後に置かれている時間ゲート質量選別器９０と、を備えており、前記時間ゲート選別器は遅延ストリング８９Ｄによってトリガされるものである。作動時、主パルス生成器８８は、ＩＭＳ分離時間に整合する期間Ｔ〜２ｍｓを有している。ＯＡストリング生成器８９は、不均一間隔を有するＮ個のパルスから成るストリングを形成しており、主生成器の総持続時間Ｔ＝ｔ_Ｎである。遅延ストリング８９ＤはＯＡストリング生成器８８と同期されているが、時間ｔ_ｊに比例するｊ番パルスの可変遅延τ_ｊ−ｔ_ｊを有している。時間選別ゲート９０（例えば、パルス式の双極ワイヤのセット）は、Ｍ−ＴＯＦ８６中の１イオンサイクル後に置かれており、イオン（ｍ／ｚ）^１／２に比例する特定の飛行時間範囲内のイオンを通過させることができる。結果として、選別されたイオンｍ／ｚ範囲は、特定の化合物クラス又は特定の電荷状態を分離するようにＩＭＳ分離時間ｔ_ｊと相関付けられたものとなり、こうして、（エレクトロスプレイオン源に係るペプチドの様な）多価検体イオンの場合の化学ノイズを減らすことができる。

多次元分析
[0094]以上に述べられている様に、ＩＭＳと頻回パルシングＭＲ−ＴＯＦとのタンデム型は、非常に高速な時間スケールでの高感度高並列分析を可能にし、更に、ＧＣ×ＧＣ及びＣＥの様な高速分離クロマトグラフィーに適合し、又は急速表面画像化に適合している。そこで、当該タンデム型は、分析的分離の次元と呼ばれることもある更に追加の分離段を採用するより高次のタンデム型にとって実用的に適したものとなる。上述の方法は、多重直交分析次元内での包括的分析の幾つかの例を提示している。「包括的」とは、分析が、入れ子式時間スケールで起こり（即ち、１つの分離はもう１つの分離のタイミングと分解度に影響を与えない）、検体を時間的に分離して検体又は検体イオンの損失を引き起こさない順次分離検体又はイオン流れを形成し、最大クロマトグラフィー速度で起こる、ことを意味する。「直交」とは、分離同士は完全に相関するとは限らず相互に優遇情報を提供し合うことを意味する。多次元分離は、（初期に複雑な混合物として注入された）検体種間の干渉を低減し、より小さい検出限界が得られるように努め、同定の特異性と信頼度を改善するものと期待される。

[0095]一例として、図５は、次の４つの直交分析次元、即ち、（ｉ）ＧＣ１、（ｉｉ）ＧＣ２、（ｉｉｉ）イオン移動度、及び（ｉｖ）極性切り換えでの様々なイオン化方法によるイオン化の特異性、の次元での包括的分析を説明している。

[0096]図６は、次の５つの直交分析次元、即ち、（ｉ）ＧＣ１、（ｉｉ）ＧＣ２、（ｉｉｉ）ＩＭＳ、（ｉｖ）Ｍ／ｚ、及び（ｖ）ｄＭ（図６の説明を見られたし）、の次元での包括的分析を説明している。次元数は、多重急速切り換え式のイオン化モード（第６の次元）及びイオン源内断片化（第７の次元）を使用することによって更に増やすことができる。

[0097]図７は、次の７つの直交分析次元、即ち、（ｉ）ＧＣ１、（ｉｉ）ＧＣ２、（ｉｉｉ）親イオンのＩＭＳ、（ｖ）（ＣＩＤスペクトル中に回復された）親イオンのｍ／ｚ、（ｖｉ）フラグメントのＭ／ｚ、及び（ｖｉｉ）フラグメントイオンのｄＭ、の次元での包括的分析の例を説明している。次元数は、多重モードイオン化を使用することによって増やすことができる。

[0098]１つの特定の方法では、ＩＭＳ分離を使用しない場合でも、包括的分析は、なおも次の５つの直交分析次元、即ち、（ｉ）ＧＣ１、（ｉｉ）ＧＣ２、（ｉｉｉ）Ｍ／ｚ、及び（ｉｖ）ｄＭ、を備えている。第５の分析次元は、多重モードイオン化である。

[0099]ここに提案されている、急速ＩＭＳ（イオンゲート及びＩＭＳの非妥協空間電荷容量）を急速非妥協ＭＲ−ＴＯＦ（即ち、感度、分解度、及び速さを妥協しない）と組み合わせた方法は、それらの多次元分離を従来のクロマトグラフィー分離の時間スケールで実用的なやり方で実施する真の能力をもたらすものと期待される。幾つかのタンデム段（匹敵する分離時間スケールを有する）の重複高速符号化パルシングという提案されている方法は、非妥協型の性能を有する高いスループットと速さでの前記多次元分析を可能にする。而して、本発明者は、説明されている、（ｉ）ガスクロマトグラフィー―ＧＣ１、（ｉｉ）第２の、時間的に入れ子式のガスクロマトグラフィー―ＧＣ２、（ｉｉｉ）ＰＩ、ＣＩ、又はＧＤの様な、多重モード又は極性切り換え式ソフトイオン化、（ｉｖ）高速切り換え式イオン源内断片化ｉｓ−ＣＩＤ、（ｖ）イオン移動度分離―ＩＭＳ、（ｖｉ）ＩＭＳを過ぎてのイオン断片化、（ｖｉｉ）整数質量の質量分光測定―ｍ／ｚ、（ｖｉｉｉ）質量欠損及び元素組成の抽出に係る精密質量測定―ｄＭ、の群のうちの少なくとも４つの次元を備えている多重分析次元内での包括的分析の方法の新奇性において実用化及び実現させるための解のセットを提案した。

[0100]３−Ｄ及び４−ＤのＡＭ−Ｋ−ＲＴタグ：元素組成（又は少なくとも精密質量）、イオン移動度、及びクロマトグラフィー（ＬＣ、ＣＥ、ＧＣ又はＧＣ×ＧＣ）の保持時間指標に関する組み合わされた情報は、既知の化合物の同定のための固有多次元タグの役目を果たすことができる。同定は移動度と保持時間の理論計算の段階を含んでいてもよい。それは、更に、より信頼性のある累積実験データベースとなり得る。同じタンデム型を、ＭＳ−ＭＳスペクトル（又はＥＩイオン源を使用する場合にはＥＩスペクトル）によって化合物を検証することを期待されている疑似ＭＳ−ＭＳ実験に採用し、化合物の移動度と保持指標を同時に測定し、而してＡＭ−Ｋ−ＲＴデータベースを満たすようにしてもよい。次に起こる分析で、データベースは複雑な混合物の高スループット同定のために採用することができる。

[0101]異性体：異性体情報は、試料特徴付け（特に異性体が構造的である場合）に重要であり、また異性体の敏感に反応する化学的反応性を確定するのに重要である。包括的同位体情報は、質量分析計では、採用されている機器の低いスループットと低い分離容量が主たる理由で、検出されることはまずなかった。

[0102]図９を参照して、ディーゼル試料についての異性体の分離が、光化学イオン化を有するＧＣ×ＧＣ ＭＲ−ＴＯＦの使用と関連付けて提示されている。スポットの数は、ＮＩＳＴデータベース中の異性体の数と相関している。図は、ＣＨ２基別に異なる特定の同族系列の炭化水素の様々な元素組成についてのＧＣ×ＧＣスポットを示している。とはいえ、多数のスポットが完全に分離されているというわけではない。追加のＩＭＳ分離が分析の分離容量を高めることになるものと期待される。

[0103]図１０を参照すると、組み合わされた分離能について或る実施例が与えられている。（図９と）同じ原油試料が単一ＧＣで分離され、光化学イオン化を用いてイオン化された。質量スペクトルは、大凡６０，０００の分解度を有するＭＲ−ＴＯＦで捕捉された。保持時間（ＲＴ）と精密質量（ｍ／ｚ）の軸にプロットされている上のグラフから分かる様に、１ｍＤａ差を有する２つの異性体化合物がＧＣによって時間的に分離された。質量ピークの重心は、１秒に１回記録され、０．１秒の時間分解度で追跡された。それらの重心スペクトルの総和は、下に示されているヒストグラムを構成している。組み合わせ型分離のおかげで、整数質量ｍ／ｚ＝２１３及び１ｍＤａ差を有する同重体イオンはベースライン分離された。これは、下のグラフに示されているＭＳ単独（ＧＣ分離無し）の合算プロファイルスペクトルを見たなら、ピークプロファイルが３ｍＤａ幅であるので、不可能であったろう。

損失無しＦＡＩＭＳ
[0104]図１１を参照して、ＩＭＳと頻回パルス式ＭＲ−ＴＯＦとの急速高感度タンデム型の利点は、ＩＭＳ−ＴＯＦ設定を変えることを可能に、而して、イオン移動度分析の更に別の新規な方法―イオン損失無しの微分イオン移動度―の現実的な実施を可能にする。先行技術の微分イオン移動度（ＦＡＩＭＳ）では、イオンは空間中に分離され、１つの構成要素は通過させられ、その一方で他の構成要素は拒絶されるようになっていた。実験は、一部には大気圧での低速ＦＡＩＭＳ分離のせいで、また一部には所望のイオン統計量を収集する必要性に係る著しいイオン損失のせいで、ＦＡＩＭＳスペクトルを走査するのに何分もかかった。本発明は、強電場でのイオン移動度の差（通常、ガス動的速度での又はそれより速いイオン運動に対応）を明らかにするように、異なる電場強度での複数のＩＭＳ実験を組み合わせることを提案している。このとき、ＩＭＳセルは、（ガス動的速度より上の）高速イオン運動がイオン断片化を引き起こしたりしないようにヘリウム又は窒素の様な軽いガスを充填されているのが好適である。留意しておくべきこととして、測定は、同時に、移動度と微分移動度の両方の測定値を、繰り返すがイオン損失無しに、即ち高度並列様式で、提供するものと期待される。

[0105]再度図１１を参照して、頻回パルシングＭＲ−ＴＯＦに係るＩＭＳプロファイルの精確な追跡に必要とされる高いイオン速度（１０００−３０００ｍ／ｓ）で少なくとも１ｍｓのイオン移動度を維持するように、ＩＭＳセルは大凡１−３ｍの長さに延長されるのが好適である。実用的な解を提供するために、新規性のある延長されたＩＭＳセル１１２が提案されている。ＩＭＳセルは、ＭＲ−ＴＯＦ室１１３に沿って折り返されており、複数の真っ直ぐなＩＭＳセグメント１１４が湾曲無線周波数ガイド１１５を介して結合されている。グラフ１１６に示されているシミュレーションは、湾曲部分がＲＦチャネルの曲率に起因して起こる何らの追加の時間の広がりも持ち込んでいないことを裏付けている。好適には、複数の湾曲チャネルは、ＩＭＳの完全な空間電荷スループットを維持するように、ＲＦイオンガイドのアレイとして配設することができよう。新規性のあるＩＭＳ分光計は、真っ直ぐで長いＩＭＳ室（時として長さ１−２ｍｓ）が質量分析計室に直交に向き付けられて広い実験室面積を占有してしまっている先行技術の配設とは際立って異なる。

[0106]図１２を参照して、引き伸ばされたＩＭＳセルは、二次元又は三次元の折り返し無線周波数イオンガイド内に配設されている。配設は、先に言及されているＲＦ遅延効果の気付きを活かしている。明確にすると、先行技術の意見に反して、ＲＦ場はＩＭＳピークを時間的に広げるのではなく、むしろより低いＲＦ場又はゼロＲＦ場を有する他のＩＭＳ区域に比較してイオン伝播を遅延させる。而して、ＲＦイオンガイドは、ＩＭＳ分解度に対する何の妥協も無しに構築することができよう。実施形態１２１及び１２２は蛇の様に折られたＩＭＳセルの例であって、実施形態１２１での抵抗性フィルムで形成されているか又は実施形態１２２での導電性セグメントで形成されているかのどちらかであるＩＭＳセルを示している。ＲＦチャネルは、２つの実施形態について２つの整列されたボード１２３、１２４、及び１２５、１２６で形成されている。ボードは、ＰＣボード又はセミトロンの様な帯電防止プラスチックを使用したボードであってもよい。代わりに、セグメント化されたガイドが、取り付けピンを有する打ち抜き電極で形成されていてもよい。

[0107]図１３を参照して、実施形態１３１及び１３２は、３Ｄ折り返しＩＭＳの実施例を示しており、本例では、異なる平面状の層が電荷スループットを拡大するか又は実施形態１３２での様にＩＭＳ長さを延長するかの何れかの役目をしている。長さの延長されたＩＭＳの１つのより好都合な配設１３３は、抵抗性条片で又は抵抗チェーンを介して供給される導電性セグメントで形成される螺旋状ＲＦチャネル内に形成することができる。軸方向ＤＣ場及びＲＦ半径方向閉じ込めを有するＩＭＳは、複数の二次コイル及び中央トラップを介して供給されるＤＣ電位を有するＲＦ生成器によって、各ＲＦ位相が抵抗チェーンの両端へ少なくとも２つの二次コイルを介して供給されＤＣ信号が二次コイルを介して送信されるようにして、供給されているのが好適である。大きいＩＭＳ長さでの全体としてのＩＭＳ電気容量が現実的な懸案事項となる。ＩＭＳ単独の場合、ガス圧力は、ＲＦ運動の部分的減衰に十分な１ｍＢａｒと１０ｍＢａｒの間に設定されているのが好適であり、そうすれば、ＲＦ周波数と振幅の両方が、実際のＲＦ生成器を限られたパワーで使用するために低く（概して１ＭＨｚ及び２００Ｖ_０−ｐ又は約１ＭＨｚ及び約２００Ｖ_０−ｐに）保持されることになる。ＦＡＩＭＳ又は組合せ型ＩＭＳ−ＦＡＩＭＳの場合には、ガス圧力は、１ｍＢａｒより下、好適には０．１ｍＢａｒより下でなくてはならない。そうして、ＲＦ生成器は、より高いパワーに適するように設計されるべきであり、強力なＲＦ増幅器又は真空管を有するＩＣＰ型式の生成器を使用してもよい。

低費用ＩＭＳ−ＭＳタンデム型
[0108]以上に説明されている、移動度分離器と一体でのタンデム型は、正に複数の機器システムにストレスを掛けるもの、即ち、トラップアレイや広口径大電気容量のＩＭＳセルの構築を必要とするものであり、またＴＯＦ検出器のダイナミックレンジ及び寿命にストレスを掛けるものである。それらの技術的問題については目に見える解が存在してはいるが、それでも本発明は現状の計装にとって実現可能な低費用代替物を提供している。

[0109]図１４を参照して、低費用タンデム型分析の方法は、次の段階、即ち、（ａ）検体分子の混合物をイオン源内でイオン化する段階―オンラインクロマトグラフィー分離有り又は無し、（ｂ）イオン流れを移動度分光計か又は微分移動度分光計のどちらかによって、１つの分離されるイオン留分を時間的に通過させるようにフィルタリングする段階と、（ｃ）前記分離されたイオン留分を脱クラスタ化又は断片化する段階と、（ｄ）前記脱クラスタ化又は断片化されたイオン留分を、移動度フィルタリング段階でのイオン損失を補償する符号化頻回パルシングを有する多重反射飛行時間型質量分析計（ＭＲ−ＴＯＦ）内で分析する段階と、を備えている。

[0110]ここに典型的な数字を有する１つの例としての実施形がある。例えばホルモンレベルを検出するといったような臨床分析のための試料の様な或る試料が、オフラインで脱塩され、例えば約１０ｕｌ／ｍｉｎ流量でエレクトロスプレイされる。イオン流れは、痕跡量（典型的には、概して約（１乃至１０）ｎＭ）の目標検体イオン、多量のマトリクスイオン、及びＥＳＩでは避けられないものであって非共有結合錯体で形成されていることが知られている化学的ノイズのイオン、を含有している。頻回符号化パルシングを有するＭＲ−ＴＯＦによる直接分析は複数の理由から問題があり、主な理由は痕跡検体信号とマトリクス及び化学的ノイズの間の激しい干渉にある。化学的ノイズは、頻回ＭＲ−ＴＯＦパルシング及びＲ＝１００，０００のＭＲ−ＴＯＦ分解度にあってさえ、分析ダイナミックレンジを４桁に制限してしまう。化学的ノイズの非共有結合錯体はどれもサイズがシフトするので、化学的ノイズの脱クラスタ化又は断片化は助けになることはなく、なおもＭＲ−ＴＯＦ中の有用質量範囲全体を占有することになろう。

[0111]新規性のある方法は、イオン流れを何れかの既知の移動度フィルタか又は微分移動度フィルタのどちらかによって、１留分を時間的に通過させるようにフィルタリングし、選別された留分に脱クラスタ化又は断片化のどちらかを行うことを提案している。一例として、ＤＭＡ分析器（移動度フィルタリングのための交差ＤＣ場及びガス噴流を採用）は、概して約５０乃至１００分解度の移動度フィルタリングを、フィルタリングに因る５０倍乃至１００倍のデューティーサイクルイオン損失と大凡２倍の空間的イオン損失と共に提供することが知られている。続いて起こる断片化は、下流のインターフェース（ｉｓＣＩＤ）内か又はＣＩＤセル中のどちらかに配設されている。狭い質量範囲が既に選別されているので、化学的ノイズは、断片化し、検体イオンに比較してｍ／ｚ範囲がシフトすると予想される。更に、スペクトル母集団は、（フィルタリング前の初期イオン流れに比較して）はるかに低くなっていると予想され、最終的には極限周波数でのＭＲ−ＴＯＦの頻回符号化パルシングの有効適用を可能にし、而して劇的に感度を保全し移動度フィルタリング段階でのイオンの損失を補償することが可能になる。ＯＡ作動の典型的な（概して（１００−３００）ｋＨｚ又は約（１００−３００）ｋＨｚ）周波数で、信号は概して約１００倍乃至３００倍改善されており、つまりは移動度フィルタリングの段階でのイオンの損失が完全に補償され、且つ同時に、正確な（近い同重体による影響の少ない）質量測定と、移動度測定に支援されるより信頼性の高い同定と、「全質量ＭＳ−ＭＳ」の章で説明されてきたＭＳ−ＭＳ測定の能力とがもたらされるものである。同時に、他の分析的利点及び感度保全も出現している。第１に、移動度分離は、イオン損失が付きもののインターフェース保護のための標準的手段の省略を可能にする。第２に、試料は、ＥＳＩが濃度敏感なイオン源であるので注入量当たり感度を保全するはるかに小さい流量で注入される。より小さい流量では、同量の試料は、はるかに高い流量でのＬＣを介した注入に比較してはるかに長い時間に亘って同じ強度信号を提供することになる。而して、移動度フィルタリングのデューティーサイクル損失は、ＬＣ−ＭＳに比較すると感度にあまり影響を与えない。

[0112]提案されている方法は、次の気付きを活かしており、即ち、（ａ）イオン移動度フィルタリング時のイオン損失はＭＲ−ＴＯＦ内の頻回符号化パルシングの高効率によって補償される、（ｂ）同時に、移動度フィルタリングとイオン脱クラスタ化又はイオン断片化との組合せは、ＭＲ−ＴＯＦでの頻回パルシングの効率を制限したはずの信号対化学的バックグランドの比を正に劇的に改善する、（ｃ）イオン移動度フィルタリングは、大抵は対汚染防御のための手段を有しているインターフェース内でのイオン損失低減化を可能にしており、今やその様な手段はそれに付きもののイオン損失と共になくすことができる、及び（ｄ）中度の試料複雑性の場合には、前段クロマトグラフィー分離は移動度分離で置き換えることができ、而して、分析全体を加速し、分離をより再現性のあるものにし、試料注入流量を減らして試料を節約することができる、という気付きを活かしている。或る実施例として、ＬＣを移動度フィルタで置き換え、試料を１０−１００倍小さい流量で注入し、而して、同じ強度信号の持続時間を延長させることができる。

[0113]当該方法は、（ｉ）横断調節式ＤＣバイアスと組み合わされている横断非対称無線周波数場を有する狭い電極ギャップでのイオン微分移動度分離（ＦＡＩＭＳ）、（ｉｉ）横断ガス状流れ中の軸方向ＤＣ場によるイオン移動度分離（ＤＭＡ）、（ｉｉｉ）軸方向ＤＣ場及び弱い軸方向ガス状流れ内の横断変調静電場でのイオン移動度分離（ＴＭ−ＩＭＳ）、（ｉｖ）軸方向ＤＣ場及びチンダルゲートによる短いイオンパケットの形成を有する大気圧又は近大気圧線形移動度セルでのイオン移動度分離（ＩＭＳ）、（ｖ）進行波イオン移動度分離（Ｔ波）、（ｖｉ）均一軸方向場のセグメントを動かすことによるイオン移動度分離（オーバートーンＩＭＳ）、及び（ｖｉｉ）軸方向ガス噴流をＤＣ場に対向させることを用いる移動度分離、の様な様々な既知の移動度分離器及び微分移動度分離器について適用できる。

[0114]低費用高スループットのイオン移動度及び質量分析計のタンデム型は、ＤＡＲＴ、ＤＥＳＩ、ＡＳＡＰ、ペーパースプレイ、ウォーターメロンスプレイ、などの様な、多数のアンビエントイオン化方法にとって実現可能性のあるものとなる。それらの方法は、短く都合のよい試料調製及び急速スクリーニングによって特徴付けられる。また一方で、それらの方法は多量のマトリクス信号及び多くの化学的ノイズを発生させる。低費用ＩＭＳ−ＭＲ−ＴＯＦタンデム型内での改善された全体としての分離は成分を高い特異性と高いダイナミックレンジで分離及び分析するのに十分でありそうだ。また一方、ＥＳＩ、ＡＰＣＩ、ＡＰＰＩ、ＥＩ、ＰＩ／ＧＤ（上述）、ガス状ＭＡＬＤＩ、など、の様な、多数の従来のイオン化方法が恩恵を得ることであろう。

[0115]最後に、液体クロマトグラフィーと組み合わされれば、提案されている低費用ＩＭＳ−ＭＲ−ＴＯＦは、ＬＣ時間スケールに整合する速さでＩＭＳ段を走査することができる。この場合２つの方法が見えている。一方は、ＩＭＳを過ぎてのイオン脱クラスタ化を用いる高スループットのＩＭＳ−ＭＳ分析である。他方は、高スループット疑似ＭＳ−ＭＳであって、移動度分離された留分は断片化され（ｉｓＣＩＤによるか又はＣＩＤセル内かのどちらか）、スペクトルは頻回符号化ＭＲ−ＴＯＦで記録され、フラグメントスペクトルは、それらの、同じ移動度留分に対する相関及びＬＣ中の同じ保持時間（ＲＴ）に対する相関によって回復され、最終的に化合物は（ａ）保持時間、（ｂ）移動度、（ｃ）精密分子質量、及び（ｄ）ライブラリに整合されたフラグメントスペクトル、によって同定される。

[0116]本発明を好適な実施形態に関連付けて説明してきたが、当業者には、形態及び詳細事項における様々な修正が、付随の特許請求の範囲の中に述べられている本発明の範囲から逸脱すること無くなされ得ることが自明であろう。

１１ 先行技術によるタンデム型イオン移動度分光計（ＩＭＳ）−飛行時間型質量分析計（ＴＯＦ ＭＳ）
１２ イオン源
１３ イオン漏斗
１４、１５、１６ メッシュ
１７ イオンドリフト管
１８ 第２イオン漏斗
１９ 四重極イオンガイド
２０ 飛行時間型質量分析計
２１ イオン移動度分光計（ＩＭＳ）
２１Ｃ 同軸円筒状ＩＭＳセル
２２ イオン源
２２Ｆ ガス流れ
２３ イオンゲート
２４ 前方ＤＣキャップ
２５ 前方メッシュ
２６ 後方メッシュ
２７ ドリフト管
２７Ｃ 同軸移動度セル
２７Ｆ 向流ガス流れ
２８ イオン検出器
２９ ＧＣ×ＧＣ
２９Ｃ、２９Ｅ ＲＦ漏斗又はイオンガイド
３０ イオン漏斗（ＲＦチャネル）
３２ 減速ＲＦ壁
３３ 鞍状バリア
３４ ＲＦトラッピング領域
５１ イオン移動度分光計（ＧＣ×ＧＣ−ＩＭＳ）
５２ ＧＣ又はＧＣ×ＧＣ分離器
５３ イオン源
５３ＧＤ グロー放電イオン源
５３ＰＩ 光イオン化イオン源
５３Ｒ 共通反応器室
５４ イオン漏斗インターフェース
５５ 機械式ポンプ
５６、５７ ドリフトセル
５６Ｃ、５７Ｃ 捕集器
５８ キャリアガス供給、捕捉システム
６１ ＩＭＦ−ＭＲ−ＴＯＦ
６２ 多重モードイオン源
６３ イオンゲート
６４ イオンドリフト管
６５ テーパの付けられたＩＭＳ部分
６５Ｍ 多重極セット
６５Ｔ イオン漏斗
６６ イオンガイド
６６Ｍ ＰＣＢ積重体
６７ 直交加速器
６８ 多重反射飛行時間型質量分析器
６８Ｔ 中央の拡張収縮部分
６９ データシステム
７０ 高速クロマトグラフ（ＬＣｘＣＥ、ＧＣ、ＧＣｘＧＣ）
７１ タンデム型質量分析計
７２ イオン源
７３ イオントラップ
７４ イオン移動度分光計（ＩＭＳ）ドリフト管
７５ 直交加速器（ＯＡ）
７６ ＭＲ−ＴＯＦ分析器
７７ スペクトル復号器
７８ 第１符号化パルス生成器
７９ 第２符号化パルス生成器
８０ ＣＩＤ断片化セル
８１ タンデム型質量分析計
８２ イオン源
８３ イオントラップ
８４ ＩＭＳ
８５ ＯＡ（直交加速器）
８６ Ｍ−ＴＯＦ分析器
８７ スペクトル復号器
８８ 主パルス生成器（第１ＯＡストリング生成器）
８９ 第２符号化ストリング生成器（第２ＯＡストリング生成器）
８９Ｄ 遅延ストリング
９０ 時間選別ゲート
１１２ 延長型ＩＭＳセル
１１３ ＭＲ−ＴＯＦ室
１１４ ＩＭＳセグメント
１１５ 湾曲無線周波数ガイド
１２１ 抵抗性フィルムで形成されている折り返し型ＩＭＳセル
１２２ 導電性セグメントで形成されている折り返し型ＩＭＳセル
１２３、１２４、１２５、１２６ ボード
１３１、１３２ ３Ｄ折り返しＩＭＳ
１３３ 延長型ＩＭＳセル

Claims (22)

1. イオン移動度分光計において、
   イオン源であって、概して約１ｍＢａｒ乃至約１Ｂａｒまでのガス圧力のガスを充填されているイオン源と、
   前方のキャップ電極の後に前方メッシュ次いで後方メッシュを従えて形成されているイオンゲートであって、前記メッシュ同士は平行でメッシュセル寸法に匹敵する距離に離間されている、イオンゲートと、
   前記メッシュ間に無線周波数（ＲＦ）場を生成して前記メッシュの間近のイオンを減速させるＲＦ生成器と、
   前記キャップ電極及び前記後方メッシュへ接続されている切り換え式又は調節式ＤＣ信号と、
   概して約（１乃至３０）ｍＢａｒの圧力のガスを充填されているイオンドリフト空間と、
   イオン検出器と、を備えているイオン移動度分光計。
2. 前記イオン源の軸は前記前方メッシュ及び前記後方メッシュに実質的に平行に向き付けられている、請求項１に記載のイオン移動度分光計。
3. 前記イオン源と前記イオンゲートの間の少なくとも１つのＲＦイオンガイドを更に備えており、前記ＲＦイオンガイドは、（ｉ）イオン漏斗、（ｉｉ）ＲＦチャネル、及び（ｉｉｉ）軸方向場を有する多重極イオンガイド、の群のうちの１つを備えている、請求項１又は２に記載のイオン移動度分光計。
4. 前記イオン源は、断片化手段と、前記断片化をクロマトグラフィー分離の時間スケールで切り換えるための手段と、を有している、請求項１から３のいずれかに記載のイオン移動度分光計。
5. 前記イオン移動度分光計は、外側と内側の２つの同軸の電極セットを更に備えており、
   前記電極セットの各電極セット内で、電極同士は軸方向ＤＣ勾配を提供するための抵抗チェーンを介して接続されており、少なくとも一つの電極セット内で、前記電極同士は半径方向イオン反発のための交番無線周波数供給へ接続されており、
   前記２つの電極セットの間のＤＣ電位分布は、半径方向ＤＣ場を提供してイオンを前記ＲＦバリアに当てて押すようにバイアスが掛けられている、請求項１に記載のイオン移動度分光計。
6. 少なくとも（i）同軸無線周波数イオンガイド、（ii）前記移動度分光計の前段の同軸無線周波数イオントラップ、（iii）円錐状イオンガイド又は軸方向ＤＣ場を有するイオン漏斗、及び（iv）半径方向ＤＣ反発を提供するための内側の円錐状電極セットを有している軸方向ＤＣ場を有する円錐状同軸イオンガイド、のうちの少なくとも１つのイオン移動デバイスを更に備えている、請求項５に記載のイオン移動度分光計。
7. 前記イオン移動度分光計は、分散型軸方向ＤＣ場を有する無線周波数イオンガイドのアレイを更に備えており、前記アレイは、２次元平面状アレイか又は同軸方向に包まれた２次元アレイか又は複数の平面状の層を備える３次元アレイの何れかとして空間的に配設されている、請求項１に記載のイオン移動度分光計。
8. 前記アレイは、導電性セグメントを有する印刷回路板を備えており、前記セグメントは、深いスロットによるか又は帯電防止材料によるかのどちらかで分離されている、請求項７に記載のイオン移動度分光計。
9. イオン移動度分光分析の方法において、順を追って、次の段階、即ち、
   概して約１ｍＢａｒ乃至約１Ｂａｒのガス圧力で作動するイオン源内でイオンを生成する段階と、
   密な間隔に配置されている平行なメッシュ間に局所的なＲＦ場を形成して前記メッシュの間近のイオンを減速させるとともに、その間、前記ＲＦ場のバリアをイオンが貫通するのを防ぐのに十分に小さいＤＣ場によってイオンを前記ＲＦ場の領域に向けて引き寄せ、この様にしてメッシュセルの周りの局所的ＲＦトラップでのイオン局所化を生じさせる段階と、
   前記ＲＦ場の領域中のＤＣ場のパルス切り換えによってイオンを推進して前記ＲＦ場を通過させてゆき、而して、短いイオンパケットを形成する段階と、
   概して約（１乃至３０）ｍＢａｒのガス圧力の静電場内でイオンの移動度によってイオンを分離する段階と、
   時間依存性信号を検出器上に検出する段階と、を備えている、方法。
10. （ｉ）ガスクロマトグラフィー分離の方法、（ｉｉ）二段ガスクロマトグラフィー分離の方法、（ｉｉｉ）液体クロマトグラフィー、及び（ｉｖ）毛細管電気泳動、の群のうちの１つの方法による検体分離の段階を更に備えている、請求項９に記載の方法。
11. 前記イオン化の段階は、（ｉ）光イオン化、（ｉｉ）ドーパントを用いる光化学イオン化、（ｉｉｉ）陽子移動反応を用いる化学イオン化、（ｉｖ）電子付着イオン化を用いる化学イオン化、（ｖ）条件付けられたグロー放電生成物による検体イオン化、（ｖｉ）エレクトロスプレイオン化、（ｖｉｉ）大気圧光化学イオン化、（ｖｉｉｉ）大気圧化学イオン化、（ｉｘ）マトリクス支援レーザー脱離、から成る群より選択されている、請求項９又は１０に記載の方法。
12. （ｉ）イオン化方法間、（ｉｉ）イオン極性、（ｉｉｉ）断片化とソフトイオン移動の間、（ｉｖ）断片化状態間、の群のうちの１つを切り換える段階を更に備えている、請求項９から１１のいずれかに記載の方法。
13. 直交加速器を有する多重反射飛行時間型質量分析計と、
    概して１ｋＨｚ以上の中心周波数のＩＭＳゲートと概して１００ｋＨｚ以上の中心周波数の前記直交加速器の両方をトリガするための符号化不均一間隔を有する頻回スタート信号を提供する信号生成器であって、パルスストリング持続時間がＩＭＳ分離時間に匹敵している、信号生成器と、
    前記パルスストリングの前記持続時間に整合する捕捉期間を有していて、更に前記符号化パルス間隔及び信号系列内の強度分布を勘案したＩＭＳ−ＭＳスペクトル復号を提供するデータシステムと、を更に備えている、請求項１に記載のイオン移動度分光計。
14. （ｉ）イオン漏斗、（ｉｉ）中央拡張収縮部分を有するイオン漏斗、（ｉｉｉ）多重極ＰＣＢ部分で形成されている多重極セット、及び（ｉｖ）ＤＣ場を用いた半径方向反発のための少なくとも１つの軸上電極を更に備える収束イオン漏斗、から成る群より選択されている１つのテーパ付き出口を更に備えている、請求項１３に記載のイオン移動度分光計。
15. 次の段階、即ち、
    前記平行なメッシュの手前の前記局所的なＲＦ場又はＲＦイオン閉じ込めを有するリング形状イオントラップ領域内部での前記局所的なＲＦ場によるイオン蓄積の段階と、
    前記イオンを分離する段階を過ぎてイオン流れを空間的に集束させる段階と、
    不均一間隔と概して約１００ｋＨｚ又はそれを超える中心周波数を有する反復パルスストリングによって符号化されているパルス式直交イオン加速の段階と、
    多重反射静電場内での飛行時間型分析の段階と、
    イオン移動度時間、イオン質量、及びイオン強度に関する情報を、符号化されている不均一なパルス間隔を勘案し、同じｍ／ｚ種に対応する信号系列内の強度分布に基づき、復号する段階と、を更に備えている、請求項９から１１のいずれかに記載の方法。
16. 前記スペクトル復号の段階は、データクラスタを、クロマトグラフィー時間、イオン移動度時間、及びＭＲ−ＴＯＦでの飛行時間、の多次元空間に分析するための多次元アルゴリズムであって、何れかの特定のｍ／ｚ種のそのクロマトグラフィーピーク及びイオン移動度ピーク中の全イオン信号を勘案しながら分離時間プロファイルを分析するための多次元アルゴリズムを採用している、請求項１５に記載の方法。
17. 移動度時間の精密割り当てのため及び生成物イオン間の時間相関のためのデコンボリューションの段階を更に備えている、請求項１５又は１６に記載の方法。
18. イオン移動度分光計の出口と質量分析検出器の間の時間遅延の質量対電荷依存性を更に勘案している、請求項１５から１７のいずれかに記載の方法。
19. 基本スペクトル中の質量スペクトルピークの重心を測定する段階と、プロファイルデータを棒状スペクトルへ変換する段階と、を更に備えている、請求項１５から１８のいずれかに記載の方法。
20. デコンボリューションの段階、復号する段階、及び平均化の段階に先立って、検出器信号を実験室時間のスタンプを有するデータロギングフォーマットで記録する段階を更に備えている、請求項１５から１９のいずれかに記載の方法。
21. 前記多重反射静電場内の１イオン反射時の空間的位置にある時間ウインドー内のイオンを伝送する段階を更に備えており、前記伝送時間ウインドーは、移動度−質量相関イオン選別のための現在伝送移動度時間に合わせて調節される、請求項１５から２０のいずれかに記載の方法。
22. 前記通門段階でのイオンを推進して前記ＲＦバリアを通過させてゆくＤＣ場の低速傾斜化時のイオンシーケンス逆転の段階を更に備えている、請求項１５から２１のいずれかに記載の方法。

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