KR102608387B1 - 이온 셔터를 사용한 이온 분리, 특히 ims를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

이온 셔터를 사용한 이온 분리, 특히 ims를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 예를 들어 비행 시간 및 이온 이동도 분광법을 사용하여 이온 분리를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. IMS 셀 및 이를 동작하는 방법에 사용하기 위한 이온 셔터가 또한 개시된다. 셔터는 제 1 셔터 전극 및 제 2 셔터 전극을 포함한다. 이러한 2개의 전극 사이의 장벽 전압은 관심 이온이 드리프트 방향으로 셔터를 통과하도록 하기 위해 셔터를 개폐하도록 제어된다. 제어는 (a) 제 1 셔터 전극의 전압; 및 (b) 제 2 셔터 전극의 전압 둘 다를 변화시키는 것을 포함한다.

Description

이온 셔터를 사용한 이온 분리, 특히 IMS를 위한 장치 및 방법
본 개시(disclosure)는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 예를 들어 비행 시간 분광법(time of flight spectrometry)을 사용하는 이온 분리 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히 IMS 셀에 사용하기 위한 이온 셔터 및 이를 동작하는 방법에 관한 것이다.
이온 이동도 분광계(ion mobility spectrometer; IMS)는 재료(예를 들어, 분자, 원자 등)를 이온화하고, 생성된 이온이 알려진 전기장 하에서 알려진 거리를 이동하는 데 걸리는 시간을 측정함으로써 관심 샘플로부터 재료를 확인할 수 있다. 각각의 이온의 비행 시간은 이온의 이동도와 연관이 있다. 이온의 이동도는 질량과 기하학적 구조(geometry)와 연관이 있다. 따라서, 이온의 비행 시간을 측정함으로써, 이온의 아이덴티티(identity)를 추론하는 것이 가능한다. 이러한 비행 시간은 플라스마그램(plasmagram)으로서 그래픽 또는 숫자로 표시될 수 있다.
일부 IMS 셀은 비행 시간을 측정하기 위해 이온을 수집하여 식별될 수 있는 검출기를 포함하며, 이것은 이동도 효과가 이온을 분리할 수 있도록 드리프트 가스의 존재에서 수행될 수 있다. 일부 IMS 셀은 비행 시간에 따라 이온을 분리할 수 있음으로써, (이온 이동도의 선택된 범위를 암시하는) 선택된 비행 시간을 갖는 이온은 추가의 분석을 위해 질량 분광계와 같은 다른 검출 기구에 제공될 수 있도록 한다. 이러한 기술의 일례는 IMS-MS로서 알려져 있으며, 여기서 IMS 셀은 샘플로부터 이온을 선택하는 이온 필터로서 사용된다. 그 후, 선택된 이온은 질량 분광계에 제공된다. 이러한 이온 식별 또는 필터링 방법에서, 이온 그룹은 이온 셔터를 개방함으로써 반응 영역으로부터 방출될 수 있고/있거나 질량 분광계의 입구로 통과될 수 있다.
IMS 셀의 반응 영역은 한정된 길이를 가지며, 셔터가 열려있는 시간 간격에서, 반응 영역 주위에 분포될 수 있는 이온은 셔터에 도달하기 위해 반응 영역에 걸쳐 (적어도 부분적으로) 이동해야 한다. 이것은 짧은 간격 동안만 셔터를 개방 상태로 유지한다는 것이 그 간격 내에서 이동 가능할 수 있는 느리게 움직이는 이온의 수를 감소시킨다는 것을 의미한다는 것을 본 발명자는 이해하였다. 본 발명자는 이것이 움직이는 이온을 느리게 하는 검출기의 감도를 감소시킬 수 있다는 것을인지했다. 이온이 셔터를 통과한 후에, 드리프트 챔버를 따른 이의 움직임은 드리프트 챔버의 전압 프로파일에 의존한다. 또한 셔터를 폐쇄하는 동작은 셔터 근처의 프로파일 전압을 수정할 수 있다는 것을 이해하였다. 그렇다면, 드리프트 챔버 내의 이온 그룹의 후면(back)은 그룹의 정면이 동일한 위치에 있을 때와 상이한 프로파일 전압을 경험할 수 있다. 발명자는 이것이 그룹의 나머지에 대한 그룹의 후면에서 이온을 지연시키거나 가속시킬 수 있다고 결론지었다.
이것은 이러한 요소가 IMS 시스템의 해상도와 민감도에 악영향을 줄 수 있다고 믿게 한다.
본 발명의 양태 및 실시예는 첨부된 청구 범위에 제시되어 있으며, 상술한 바와 같은 문제를 적어도 부분적으로 해결하는 것을 목표로 한다.
본 발명의 이들 및 다른 양태 및 실시예는 또한 본 명세서에서 설명된다.
실시예는 이제 단지 예로서 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 IMS 셀을 통한 일부 섹션을 예시한 것이다.
도 2는 도 1에 예시한 것과 같은 IMS 셀의개략도를 도시한다.
도 3은 IMS 셀을 동작하는 방법을 도시하며, 각각 IMS 셀을 따른 전압 프로파일을 예시하는 IMS 셀의 개략도의 세트를 포함하며, 도 3a는 드리프트 영역 내로 이온을 방출하기 전의 상태를 도시하고, 도 3b는 드리프트 영역으로의 이온의 방출을 도시하고, 도 3c는 이온 셔터가 폐쇄된 것을 도시하고, 도 3d는 이온 셔터를 리셋하는 제 1 단계를 도시하며, 도 3e는 이온 셔터를 리셋하는 제 2 단계를 도시한다.
도 4는 제 1 셔터 전극(도 4a) 및 제 2 셔터 전극(도 4b)에 대한 시간의 함수로서 2개의 전압 변화 플롯을 사용하는 셔터에 대한 전압 제어 방식을 도시한다.
도 5는 제 1 셔터 전극(도 5a) 및 제 2 셔터 전극(도 5b)에 대한 시간의 함수로서 2개의 전압 변화 플롯을 사용하는 셔터에 대한 다른 전압 제어 방식을 도시한다.
도 6은 드리프트 방향을 따라 셔터를 향한 도면(도 6a), 드리프트 방향에 수직인 3개의 상이한 가능한 셔터 구성을 통한 섹션(도 6b, 도 6c 및 도 6d)을 포함하는 이온 셔터 배치의 개략도를 도시한다.
도면에서, 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타내는데 사용된다.
도 1은 IMS 셀(100)을 통한 일부 섹션을 예시한 것이다. IMS 셀은 제 1 셔터 전극(106) 및 제 2 셔터 전극(107)을 포함하는 이온 셔터(105)를 포함한다. 제 1 셔터 전압 공급기(206)는 제 1 셔터 전극 전압을 변화시키도록 구성되고, 제 2 셔터 전압 공급기(204)는 제 2 셔터 전극 전압을 변화시키도록 구성된다. 이것은 제 1 셔터 전극(106)과 제 2 셔터 전극(107) 사이의 장벽 전압(barrier voltage)이 제 1 셔터 전극 전압 및 제 2 셔터 전극 전압 둘 다를 변화시킴으로써 제어될 수 있게 한다. 이것은 셔터를 통한 이온의 진입을 제어하는 게이팅 기능(gating function)을 제공하기 위해 셔터(105)를 개방하고 폐쇄하는데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 셔터 전극(105)은 이온의 이동 방향으로 이격될 수 있다. 이러한 실시예에서, 관심 이온(예를 들어, 셔터의 개방 전의 반응 영역(102) 및 셔터의 폐쇄 후의 드리프트 영역(104)에서의 이온)에 가장 가까운 셔터의 전압은 IMS 셀(100)의 프로파일 전압과 정합하도록 제어될 수 있다. 이것은 반응 영역의 이온이 개방되기 전에 셔터(105)에 더욱 근접하게 접근하게 할 수 있고, 셔터의 폐쇄로 인해 드리프트 챔버(104) 내의 프로파일 전압의 외란(disturbance)을 감소시킬 수 있다.
다른 전압 제어 방식은 셔터 전극(105)에 적용될 수 있다. 일부 방식에서, 제 1 셔터 전극(106) 및 제 2 셔터 전극(107)의 전압의 대향 변동은 장벽 전압을 변화시키는데 사용된다. 이러한 실시예는 셔터(105)의 개폐 동작으로 인한 셔터의 평균 전압의 변화를 적어도 부분적으로 회피할 수 있다. 예를 들어, 셔터의 도체 사이의 간격보다 셔터로부터 더 먼 지점에서의 셔터(105)로 인한 전기장은 하나의 고정 전압 전극 및 하나의 이동 전압 전극을 사용하는 종래의 경우에서 발생하는 장벽 전압의 변화보다 적게 변할 수 있으며, 예를 들어, 셔터의 평균 전압은 일정하게 유지될 수 있으며, 예를 들어 프로파일 전압의 외란을 피하기에 충분히 일정할 수 있다. 셔터 전극은 동일 평면 상 또는 비-동일 평면 상일 수 있다.
셔터 전극(106, 107)은 각각 긴(elongate) 도체를 포함할 수 있고, 제 1 셔터 전극(106)의 긴 도체는 제 2 셔터 전극(107)의 긴 도체와 드리프트 방향으로 정렬될 수 있다. 각각의 셔터 전극(106, 107)의 긴 도체는 메쉬(mesh), 예를 들어 삼각형, 직사각형, 육각형, 또는 다른 규칙적 또는 불규칙한 메쉬와 같은 그리드로서 배치될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 셔터 전극(106, 107)은 드리프트 방향으로 분리될 필요가 없다. 예를 들어, 이것은 동일 평면상에 있을 수 있고, 이 경우에 긴 도체는 서로 맞물릴 수 있으며, 예를 들어 이것은 인터위브(interweave)될 수 있다.
도 1의 IMS 셀은 이온을 IMS 셀에 제공하기 위한 반응 영역(102)을 포함한다. 도시된 바와 같이, IMS 셀(100)은 재료가 관심 샘플로부터 반응 영역(102)으로 도입될 수 있도록 하는 입구(108)를 포함한다. 반응 영역(102)은 이온 셔터(105)에 의해 드리프트 영역(104)으로부터 분리된다. 도 1에 도시된 예에서, 드리프트 영역(104)은 반응 영역(102)과 콜렉터(collector)와 같은 검출기(118), 예를 들어 이온의 도달을 검출하기 위한 패러데이 컵 또는 질량 분광계와 같은 다른 타입의 검출기(118) 사이에 위치한다.
도시된 바와 같이, 전압 프로파일 공급기(202)는 IMS 셀(100)을 따라 공간적으로 변하는 전압 프로파일을 제공하도록 배치된다. 드리프트 영역(104)의 전압 프로파일은 드리프트 영역(104)을 따라 이격된 일련의 드리프트 전극(120a, 120b, 120c 및 120d)을 사용하여 인가될 수 있다. 도 1에 도시되지 않았지만, 리펠러 플레이트(repeller plate) 또는 다른 전극은 프로파일 공급기(202)에 결합될 수 있고, 이러한 전압 프로파일을 반응 영역(102)으로 연장하기 위해 배치될 수 있다. 반응 영역(102)과 검출기(118) 사이에서 프로파일 전압은 셀(100)을 따라 이온을 검출기(118)쪽으로 이동시키는 전기장을 제공하기 위해 공간적으로 (예를 들어, 드리프트 방향으로 셀을 따른 변위의 함수로서) 변화한다.
셔터(105)는 2개의 폐쇄된 상태를 갖는다. 폐쇄된 상태 중 제 1 폐쇄된 상태에서, 제 1 셔터 전극(106)의 전압은 제 1 셔터 전극의 위치에서 프로파일 전압과정합하도록 제어된다. 제 2 폐쇄된 상태에서, 제 2 셔터 전극(107)의 전압은 제 2 셔터 전극의 위치에서 프로파일 전압과 정합하도록 제어된다. 이것은 (a) 제 1 폐쇄된 상태의 반응 영역과 (b) 제 2 폐쇄된 상태의 드리프트 챔버에서의 이온 셔터(105) 주위의 프로파일 전압의 외란을 감소시키도록 선택된 방식으로 셔터(105)를 통해 관심 이온의 통과를 제어할 수 있다. 아래에 설명되는 바와 같이, 셔터는 또한 어느 셔터 전극의 전압도 프로파일 전압과 정합하지 않는 리셋 상태를 가질 수 있다.
동작 중에, 관심 물질은 이온화될 수 있는 반응 영역에 도입된다. 반응 영역 내의 이온에 의해, 셔터(105)는 제 1 폐쇄된 상태로 유지된다. 셔터(105)를 개방하여 반응 영역(102)으로부터 이온을 방출하기 위해, 그 후 제 2 셔터 전압 공급기(204)는 제 2 셔터 전극(107)의 전압을 프로파일 전압과 정합시킨다. 관심 이온이 드리프트 챔버로 통과한 후에 셔터를 폐쇄하기 위해, 셔터(105)는 제 2 폐쇄된 상태로 전환된다. 이러한 동작의 일례는 도 2 및 도 3을 참조하여 아래에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
아직 언급되지 않았지만, IMS 셀(100)은 일반적으로 검출기(118)로의 이온의 이동 경로와 반대 방향으로 드리프트 가스의 흐름을 제공하도록 구성될 수 있다는 것을 본 개시와 관련하여 이해할 것이다. 예를 들어, 드리프트 가스는 검출기(118) 부근에서 셔터(106) 쪽으로 흐를 수 있다. 도시된 바와 같이, 드리프트 가스 입구(122) 및 드리프트 가스 출구(124)는 드리프트 가스를 드리프트 영역을 통과시키는데 사용될 수 있다. 예시적인 드리프트 가스는 질소, 헬륨, 공기, 재순환되는 공기(예를 들어, 세정 및/또는 건조된 공기) 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 드리프트 전극(120a, 120b, 120c 및 120d)은 이온을 검출기(110)로 안내하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 드리프트 전극(120a, 120b, 120c 및 120d)은 이온을 검출기(118)로 이동시키기 위해 드리프트 영역(104) 주변에 배치될 수 있는 링을 포함할 수 있다. 도 1의 예는 몇몇 예에서 4개의 드리프트 전극(120a, 120b, 120c 및 120d)만을 포함하지만, 더 많거나 적은 수의 드리프트 전극이 사용될 수 있으며, 예를 들어 단일 드리프트 전극은 이온을 검출기(118)로 안내하는 전기장을 인가하기 위해 검출기(118)와 조합하여 사용될 수 있다. 도 2는 제 1 드리프트 전극(120a), 제 2 드리프트 전극(120b), 제 3 드리프트 전극(120c) 및 제 4 드리프트 전극(120d)에 결합된 전압 프로파일 공급기의 일례를 도시한다. 일례에서, 드리프트 전극(120a, 120b, 120c 및 120d)상의 전압은 프로파일 전압이 예를 들어 이온 셔터로부터 검출기(118)까지의 드리프트 영역에서의 거리에 따른 전압의 일정한 기울기를 갖는 IMS 셀을 따른 거리에 따라 선형적으로 변화하도록 한다. 전압 프로파일의 다른 예가 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 예에서, 프로파일 공급기는 분압기(potential divider)를 포함한다. 도 2에 도시된 예에서, 프로파일 공급기의 분압기는 전력 공급기(140)와, 제 1 드리프트 전극(120a) 및 제 2 드리프트 전극(120b)을 결합하는 제 1 저항기(134), 제 2 드리프트 전극(120b) 및 제 3 드리프트 전극(120c)을 결합하는 제 2 저항기(136), 및 제 3 드리프트 전극(120c) 및 제 4 드리프트 전극(120d)을 결합하는 제 3 저항기(138)를 포함한다. 제 1 저항기(134), 제 2 저항기(136) 및 제 3 저항기(138)는 분압기를 형성하기 위해 전력 공급기(140)와 직렬로 결합된다. 전압 공급기의 다른 예가 사용될 수 있으며, 예를 들어 수동 저항보다는 능동 저항 구성 요소가 드리프트 전극 상의 전압을 제어하도록 배치될 수 있다.
도 2는 또한 비-동일 평면상인 제 1 셔터 전극(106) 및 제 2 셔터 전극(107)을 갖는 IMS 셀의 일례를 도시한다. 예를 들어, 이것은 IMS 셀의 드리프트 방향으로, 예를 들어 이온을 반응 영역으로부터 검출기(118)로의 이동 방향으로 이격된다.
도시된 바와 같이, 제 1 셔터 전극(106)은 제 1 셔터 전압 공급기(206)에 결합되고, 제 2 셔터 전극(107)은 제 2 셔터 전압 공급기(204)에 결합된다. 도 2에 도시된 예에서, 이온 셔터(105)는 폐쇄되고, 관심 이온(134)은 반응 영역(102)에 위치된다. 셔터를 폐쇄된 상태로 유지하기 위해, 제 2 셔터 전압 공급기(204)는 프로파일 전압과 상이하도록 제 2 셔터 전극을 제어함으로써 제 1 셔터 전극과 제 2 셔터 전극 사이의 장벽 전압이 셔터(105)를 통한 이온의 통과를 금지하도록 구성된다. 그러나, 제 1 셔터 전압 공급기(206)는 제 1 셔터 전극 전압을 제 1 셔터 전극(106)의 위치에서의 프로파일 전압과 정합시키도록 구성된다. 이것은 셔터의 개방 전에 관심 이온(134)이 제 1 셔터 전극(107)에 의해 제 2 셔터 전극(107)으로부터 차단될 수 있기 때문에 중요하다. 이것은 셔터가 폐쇄될 때 셔터에 인접한 영역이 이온을 공핍시키는 상황을 피할 수 있다. 이것은 셔터를 통해 이온을 통과시킬 수 있도록 셔터가 개방 상태로 유지되어야 하는 시간 간격을 감소시킬 수 있다.
도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d 및 도 3e는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 IMS 셀(100)의 반응 영역(102)으로부터 드리프트 영역(104)으로 이온(134)을 방출하는 방법의 순차적인 단계를 도시한다.
도 3a는 이온이 드리프트 영역(104) 내로 방출되기 전에 IMS 셀(100)을 도시하며, 이것은 도 2에 도시된 상황의 일례이다. 도 3a에서, 이온(134)은 셔터(105)에 의해 반응 영역에 유지된다. 이러한 제 1 폐쇄된 상태에서 도 2를 참조하여 상술한 바와 같이, 제 1 셔터 전극 (106)은 프로파일 전압을 정합시키고, 제 2 셔터 전극(107)으로부터 관심 이온을 차단한다. 한편, 제 2 셔터 전극은 장벽 전압을 제공한다.
도 3a에 도시된 예에서, 제 2 셔터 전극(107)의 전압은 이온이 셔터(105)를 통과하는 것을 금지하는 장벽 전압을 생성하기 위해 전압 프로파일 상의 제 2 셔터 전극(107)의 위치에서의 전압과 상이하다. 이러한 구성에서의 장벽 전압은 또한 관심 이온(134)이 제 1 셔터 전극과 제 2 셔터 전극 사이의 영역으로 들어가는 것을 금지한다.
도 3a에 도시된 상태에서, 제 1 셔터 전극(106)은 반응 영역을 제 2 셔터 전극(107) 상의 전압으로부터 차폐한다. 따라서, 프로파일 전압과 정합하는 제 1 셔터 전극(106)에 전압을 인가함으로써, 제 2 셔터 전극(107)에 인가되는 전압에 관계없이 프로파일 전압이 반응 영역에서 유지되도록 할 수 있다. 이것은 반응 영역에서 전기장의 섭동(perturbation)을 감소시키고, 반응 영역(102)에서 이온 셔터(105) 부근에서 이온의 공핍을 감소시킨다.
도 3b는 이온이 반응 영역(102)으로부터 드리프트 영역(104)으로 이동하도록 허용하기 위해 이온 셔터(105)가 개방된 IMS 셀(100)을 도시한다. 이온 셔터는 제 1 셔터 전극(106) 및 제 2 셔터 전극(107)에 전압을 인가함으로써 개방되며, 이러한 전압은 각각의 셔터 전극의 위치에서 프로파일 전압과 정합한다.
이온 셔터는 단시간 동안 이온 패킷을 방출하기 위해 도 3b에 도시된 개방 상태로 유지된다. 이온 셔터가 개방 상태로 유지하는 기간은 이온 그룹의 시작 시간(예를 들어, 그룹 내의 각각의 이온이 실제로 셔터를 통과하는 시간)의 확산을 결정한다. 예를 들어, 이온 셔터가 일정 기간 동안 개방 상태로 유지되면, 일부 이온은 그것이 발생한 직후에 셔터를 통과할 것이고, 일부 이온은 이온이 닫히기 직전에 통과할 것이다. 생성된 이온의 그룹은 시작 시간에 분포를 가질 수 있으며, 결과적으로 비행 시간의 차이를 해결하는 IMS 셀의 능력은 감소된다. 본 발명자는 장벽 전압이 반응 영역 상에 침범하는 경우(예를 들어 장벽 전압의 존재로 인해 반응 영역의 전압이 프로파일 전압과 상이하게 되는 경우) 셔터에 인접한 공간이 이온을 공핍시킬 수 있다는 것을 이해하였다. 이러한 공핍 영역은 그렇지 않으면 반응 영역의 이온이 또한 공핍 영역에 걸쳐 이동해야 하기 때문에 필요한 시간보다 더 긴 시간 동안 셔터가 개방되도록 할 필요가 있을 수 있다.
그러나, 도 3a에 도시된 제 1 폐쇄된 상태에서, 제 1 셔터 전극은 프로파일 전압과 정합하고, 반응 영역을 제 2 셔터 전극으로부터 차단한다. 도 3b에 도시된개방 상태에서, 제 1 셔터 전극(106)의 전압은 도 3a에 도시된 제 1 폐쇄된 상태에서의 전압과 동일하다. 따라서, 이온 셔터의 개방과 연관된 반응 영역(102)에서의 전기장에는 거의 섭동이 없거나 전혀 섭동이 없다. 반응 영역(102)은 제 2 셔터 전극의 효과로부터 차폐될 수 있다. 이것은 장벽 전압이 반응 영역으로 침투하는 정도를 줄일 수 있기 때문에 중요하다. 실시예는 반응 영역에서 셔터에 인접한 공간 내의 이온의 수를 공핍시키는 것을 피할 수 있다. 이것은 이온이 드리프트 영역을 통과하기 전에 먼저 셔터에 인접한 공핍 영역을 가로지르도록 하는 경우보다 짧은 시간 간격 동안 셔터가 개방될 수 있도록 할 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 이온의 그룹이 드리프트 영역(104)으로 통과하면, 이온 셔터는 폐쇄될 수 있다. 이것은, 제 1 셔터 전극(106)의 전압을 변화시켜, 제 2 셔터 전극이 프로파일 전압에 정합되는 동안 프로파일 전압과 상이하도록 함으로써 수행될 수 있다. 이것은 반응 영역(102)으로부터 드리프트 영역(104)으로 이동하는 추가의 이온을 중단하는 장벽 전압을 제공한다. 이러한 제 2 폐쇄된 상태에서, 제 2 셔터 전극(107)은 드리프트 챔버 내의 이온의 그룹을 제 1 셔터 전극(106)으로부터 차단하고, 자체 위치에서의 프로파일 전압과 정합시킨다. 따라서, 드리프트 영역(104)에서의 전압 프로파일은 셔터(106, 107)를 폐쇄하는 동작에 의해 덜 교란되고, 이것은 상이한 이온이 드리프트 영역(104)의 동일한 부분에서 상이한 전기장을 경험할 가능성을 감소시킬 수 있다.
이러한 제 2 폐쇄된 상태에서 선택된 시간 간격 후, 이온 셔터가 리셋된다. 이러한 시간 간격은, 전기장이 프로파일 영역과 정합하는 드리프트 챔버의 일부, 예를 들어 제 2 셔터로 인한 프로파일 전압과의 차이가 프로파일 전압보다 훨씬 작은 드리프트 챔버의 일부로 낮은 이동도 이온이 이동하기에 충분한 양의 시간을 제공하도록 선택될 수 있음으로써, 예를 들어 이온의 비행 시간에 대한 이러한 차이의 영향이 IMS 셀의 동작 해상도에서 측정 가능하지 않도록 한다. 이러한 시간은 제 2 셔터에 가장 가까운 드리프트 전극(120a)으로의 비행 시간에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어 관심 이온이 드리프트 챔버의 길이를 이동하도록 허용하기에 충분히 긴 다른 더 긴 시간이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 시간 간격은 IMS 셀의 사이클 시간, 및/또는 관심 이온이 검출기(118)에 도달하는데 걸리는 가장 긴 예상된 시간에 기초하여 선택될 수 있다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 그 후, 셔터(105)는 도 3c에 도시된 제 2 폐쇄된 구성에서 인가된 전압에 비해 제 2 셔터 전극 상의 전압을 증가시킴으로써 리셋될 수 있다. 결과적으로, 제 2 셔터 전극(107) 상의 전압은 제 2 셔터 전극의 위치에서의 프로파일 전압보다 더 크다. 이러한 리셋 동작의 제 1 단계에서, 제 1 셔터 전극(106)상의 전압은 도 3c에 도시된 제 2 폐쇄된 상태에 있는 전압, 예를 들어 제 1 셔터 전극의 위치에서의 프로파일 전압으로부터 오프셋된(예를 들어, 보다 낮은) 전압으로 유지된다.
도 3e는 이온 셔터의 리셋에서의 제 2 단계를 도시한다. 이러한 리셋 프로세스의 제 2 단계에서, 제 1 셔터 전극(106) 상의 전압은 제 1 셔터 전극(106)의 위치에서 프로파일 전압에 정합된다. 제 2 셔터 전극(107) 상의 전압은 도 3d에 도시된 전압, 프로파일 전압에 대한 제 2 셔터 전극의 위치에서의 전압보다 큰 전압으로 유지된다. 이것은 장벽 전압을 감소시키지 않으면서 셔터를 제 1 폐쇄된 상태로 복귀시키며, 예를 들어, 셔터를 제 1 폐쇄된 상태로 복귀시키는 프로세스 동안 장벽 전압은 증가된다. 실시예는 셔터를 제 1 폐쇄된 상태로 복귀시킬 때 셔터의 우연한 개방을 피할 수 있다. 이러한 리셋의 제 2 단계 후에 IMS 셀의 생성된 전압 프로파일은 도 3a에 도시된 것과 같으며, IMS 셀은 다른 이온의 패킷을 드리프트 영역으로 방출할 준비가 되어 있다.
도 4a 및 도 4b는 이온 셔터를 제어하는 방법의 예를 제공하는 전압 플롯(4000, 4002)을 도시한다. 이러한 방법은 제 1 셔터 전극의 전압과 제 2 셔터 전극의 전압을 변화시킴으로써 제 1 셔터 전극과 제 2 셔터 전극 사이의 장벽 전압을 제어하는 단계를 포함한다.
도 4a는 도 1, 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같은 셔터용 제 1 셔터 전극에 대한 전압 대 시간의 플롯(4000)을 도시한다. 도 4b는 이러한 제 2 셔터 전극에 대한 전압 대 시간의 플롯(4002)을 도시한다. 도 4a 및 도 4b는 점선(4005, 4006)으로서 프로파일 전압을 나타내는 점선을 도시한다. 이러한 점선(4005, 4006)은 각각 제 1 셔터 전극(4005) 및 제 2 셔터 전극(4006)의 위치에서 공간적으로 변화하는 프로파일 전압(제 1 셔터 전극의 위치에서는 4a, 제 2 셔터 전극의 위치에서는 4b)을 나타낸다. 각각의 경우에, 셔터 전극 전압(제 1 셔터 전극(106)에서는 4a, 제 2 셔터 전극(107)에서는 4b)은 굵은 실선(heavy unbroken line)(4003, 4004)으로서 도시된다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 예는 제 1 셔터 전극과 제 2 셔터 전극이 드리프트 방향으로 이격되고, 관심 이온에 가장 가까운 셔터 전극의 전압이 프로파일 전압과정합하도록 제어되는 방법의 일례이다. 정합하는 단계는 동일한 전압으로 설정되는 단계를 포함할 수 있으며, 예를 들어 정합하는 단계는 선택된 전압 공차 미만으로 오프셋되는 단계를 포함할 수 있고, 예를 들어 정합하는 단계는 원하지 않는 이온의 섭동이 측정 가능하지 않은 프로파일 전압과 충분히 동일하게 되는 단계를 포함할 수 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 방법은 장벽 전압을 제공하기 위해 관심 이온으로부터 가장 멀리 있는 셔터 전극의 전압을 프로파일 전압과 상이하도록 제어하는 단계를 포함한다. 예를 들어 관심 이온이 반응 영역(기간 t0 내지 t1)에 있으면, 제 1 셔터 전극 전압은 프로파일 전압과 정합한다. 이 기간 동안, 제 2 셔터 전극 전압을 프로파일 전압과 상이하도록 제어함으로써 장벽 전압이 제공된다. 이것은 셔터의 제 1 폐쇄된 상태이다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 시간 t1에서, 제 2 셔터 전극은 프로파일 전압과 정합된다. 이것은 두 셔터 전극이 프로파일 전압과 정합하기 때문에 이온이 통과하도록 허용하기 위해 셔터를 개방하고, 장벽 전압은 제거된다.
따라서, 관심 이온의 그룹은 개방 셔터를 통해 반응 영역에서 이동하도록 방출된다. 이러한 그룹 뒤에서 셔터를 다시 폐쇄하기 위해, 시간 t2에서, 제 1 셔터 전극은 프로파일 전압에서 변경되지만, 제 2 셔터는 프로파일 전압으로 유지된다.
전기장이 프로파일 전압과 정합하는 드리프트 챔버의 일부, 예를 들어 제 2 셔터로 인한 프로파일 전압과의 차이가 프로파일 전압보다 훨씬 작은 드리프트 챔버의 일부로 관심 이온이 이동하도록 허용하기에 충분히 길도록 선택되는 간격 t2 내지 t3 동안 셔터는 이러한 제 2 폐쇄된 상태로 유지될 수 있음으로써, 예를 들어 이온의 비행 시간에 대한 이러한 차이의 영향이 측정 가능하지 않도록 한다. 이러한 시간은 제 2 셔터에 가장 가까운 드리프트 전극(120a)으로의 비행 시간에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어 관심 이온이 드리프트 챔버의 길이를 이동하도록 허용하기에 충분히 긴 다른 더 긴 시간이 사용될 수도 있다.
그 후, 셔터는 장벽 전압을 증가시킴으로써 시간 t3에서 제 2 폐쇄된 상태로부터 리셋될 수 있다. 예를 들어, 제 2 셔터 전극 전압은 장벽 전압을 증가시키도록 변경될 수 있다. 이를 수행하는 동안 제 1 셔터 전극 전압은 제 2 전극 전압보다 낮게 변경될 수 있으며, 예를 들어 도 4a에 도시된 기간 t3 내지 t4 동안 도시된 바와 같이 일정하게 유지될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 이벤트의 시퀀스를 제공할 수 있는 하나의 가능한 전압 제어 방식을 도시한 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 도 3a의 구성은 시간 간격 t0 내지 t1에 대응할 수 있다. 도 3b에 도시된 구성은 시간 간격 t1 내지 t2에 대응할 수 있다. 도 3c에 도시된 구성은 시간 간격 t2 내지 t3에 대응할 수 있다. 도 3d에 도시된 구성은 시간 간격 t3 내지 t4에 대응할 수 있다. 도 3e에 도시된 구성은 시간 t4 이후에 대응할 수 있다. 그러나, 도 4에는 정사각형 에지형 펄스(박스-카(box-car) 파형과 유사함)가 도시되지만, 더욱 점진적으로 변화하는 전압이 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 전압 전이(voltage transition)는 점진적이고, 예를 들어 램프(ramp)되며, 예를 들어, 롤 오프(roll off)될 수 있다. 또한, 이러한 예시를 위해 사각형 펄스가 사용되었기 때문에, 셔터 전극의 전압은 전이 간에 일정하게 유지될 수 있지만, 이것이 반드시 그런 것은 아니라는 것을 알 것이다. 결과적으로, 전극 상의 전압 파형은 사다리꼴 펄스, 사각형 펄스, 삼각형 펄스 및 준-정현파 돌출부(quasi-sinusoidal lobe) 중 적어도 하나의 적어도 부분적인 혼합물을 포함할 수 있다. 전압 펄스는 대칭일 필요는 없으며, 예를 들어 제 1 셔터 전극의 전압 익스커션(voltage excursion)은 제 2 셔터 전극의 전압 익스커션보다 크거나 작을 수 있다.
도 5는 다양한 셔터 배치, 예를 들어 IMS 셀의 드리프트 방향으로 제 2 셔터 전극으로부터 이격된 제 1 셔터 전극 또는 제 2 셔터 전극과 동일 평면 상인 제 1 셔터 전극으로 사용될 수 있는 대안적인 전압 제어 방식을 도시한다. 도 5에 도시된 예에서, 장벽 전압은 제 1 셔터 전극 및 제 2 셔터 전극의 전압에 대향하는 변동을 제공함으로써 제어된다. 즉, 제 1 셔터 전극의 전압이 증가될 때, 제 2 셔터 전극의 전압은 감소되고, 그 반대로도 이루어진다. 2개의 셔터의 전압 익스커션의 상대 크기는 적어도 부분적으로 서로 상쇄되도록 선택될 수 있으며, 이것은 셔터가 개방되고/되거나 폐쇄될 때 전체적으로 셔터의 평균 전압의 변화를 감소시킬 수 있으며, 예를 들어 피할 수 있다. 이러한 대향하는 변동은 셔터의 위치에서 프로파일 전압에 집중될 수 있다.
도 5a 및 도 5b의 플롯은 각각의 셔터 전극의 위치에서의 프로파일 전압이 점선(5005, 5006)으로서 도시되고, 관련 셔터 전극 전압이 굵은 실선으로서 도시된다는 점에서 도 4에서와 동일한 규칙을 사용한다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 셔터가 시간 t0과 t1 사이에서 폐쇄되는 동안, 제 1 셔터 전극 전압은 로컬 프로파일 전압보다 높고, 제 2 셔터 전극 전압은 로컬 프로파일 전압보다 낮다. 이것은 2개의 전극 사이에 장벽 전압을 제공하지만, 함께 취해진 2개의 전극의 평균 전압은 장벽 전압 미만만큼 프로파일 전압과 상이하다. 예를 들어, 프로파일 전압과의 차이가 같고, 반대인 경우, 셔터의 평균 전압은 프로파일 전압과 같을 수 있다. 셔터를 개방하기 위해, 두 전극의 전압은 장벽 전압을 감소시키기 위해 변경될 수 있으며, 예를 들어 두 셔터 전극 전압은 로컬 프로파일 전압으로 이동될 수 있다. 나중에, 셔터를 다시 폐쇄하기 위해, 제 1 셔터 전압은 증가될 수 있고, 제 2 셔터 전극 전압은 감소될 수 있다.
이러한 방식으로 대향하는 변동을 행함으로써, 셔터의 평균 전압은 셔터를 개방하고 폐쇄할 때의 장벽 전압의 변화보다 적게 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 개별 셔터 전극의 변화는 적어도 부분적으로 서로 상쇄될 수 있다.
이러한 상이한 전압 제어 방식은 셔터의 다양한 상이한 구성과 함께 사용될 수 있다. 도 6은 IMS 셀에 대한 이온 셔터를 도시한다. 도 6a에 도시된 셔터는 제 1 셔터 전극(106) 및 제 2 셔터 전극(107)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 셔터 전극(106, 107)의 각각은 긴 도전 요소를 포함한다. 명료성을 위해, 이러한 개략도에서 셔터 전극의 도체는 서로 맞물린 것처럼 보임으로써, 둘 다 셔터의 표면을 볼 때, 예를 들어 드리프트 방향을 따라 볼 때 명확하게 보여질 수 있도록 한다. 그러나, 셔터 전극의 다른 배치가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 실제로, 도전 요소뿐만 아니라 셔터 전극 자체는 다양한 상이한 방법으로 배치될 수 있다.
도 6b, 도 6c 및 도 6d는 상이한 가능한 배치를 도시한다. 이의 각각은 도체를 가로지르는 도 6a에 도시된 것과 같은 셔터를 통한 섹션을 나타낸다. 이 중 첫 번째, 도 6b에서, 제 1 셔터 전극은 (예를 들어, 셔터의 주요 치수를 가로지르는) IMS 셀의 드리프트 방향으로 제 2 셔터 전극으로부터 이격될 수 있다는 것을 알 수 있다. 제 1 셔터 전극을 구성하는 긴 도전 요소는 드리프트 방향을 따른(즉, 드리프트 방향을 가로질러 오프셋되지 않는) 제 2 셔터 전극의 것과 정렬될 수 있다. 이러한 구성에서, IMS 셀의 축을 따라 볼 때, 제 1 및 제 2 셔터 전극의 도체는 하나가 다른 하나에 의해 은폐되도록 정렬될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 셔터 전극(106, 107)의 긴 도체는 직선이다. 이러한 도체는 다른 구성으로 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 각각의 셔터 전극(106, 107)의 긴 도체는 메쉬, 예를 들어 삼각형, 직사각형, 육각형, 또는 다른 규칙 또는 불규칙 메쉬와 같은 그리드로서 배치될 수 있다.
그러나, 본 개시의 모든 셔터가 이러한 배치를 가질 필요는 없다. 예를 들어, 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여 상술한 방법 및 장치는, 예를 들어 도 6c에 도시된 바와 같이, 셔터 전극이 오프셋하지만 긴 도체가 정렬되지 않는 셔터를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 이러한 도체는 서로 맞물릴 수 있고, 적어도 부분적으로 비-동일 평면상일 수 있으며, 예를 들어 드리프트 방향으로 이격될 수 있다.
도 6d에 도시된 바와 같이, 제 1 셔터 전극과 제 2 셔터 전극은 또한 동일 평면 상에 있을 수 있고, 이것은 필수적이지는 않지만 도 5a 및 도 5b에 도시된 것과 같은 제어 방식이 사용될 때 특히 유용할 수 있다.
일반적으로 도면을 참조하면, 개략적인 기능 블록도는 본 명세서에 설명된 시스템 및 장치의 기능을 나타내는데 사용된다는 것이 이해될 것이다. 그러나, 이러한 기능은 이런 식으로 분할될 필요는 없으며, 아래에서 설명되고 청구된 것과 다른 임의의 특정 하드웨어 구조를 의미하는 것으로 취해지지 않아야 하는 것이 이해될 것이다. 도면에 도시된 하나 이상의 요소의 기능은 본 개시의 장치 전체에 걸쳐 더 세분화되고/되거나 분포될 수 있다. 일부 실시예에서, 도면에 도시된 하나 이상의 요소의 기능은 단일 기능 유닛으로 통합될 수 있다. 예를 들어, 전압 공급기는 다중 출력 채널을 갖는 단일 구동 회로에 의해 제공될 수 있거나, 별개의 구동 회로는 각각에 제공될 수 있다. 전압 공급기는 특정 기준 전압에 대해 변화하도록 고정되거나 배치될 수 있는 전환 가능한 전압을 제공하도록 배치된 증폭기를 포함할 수 있다. 예를 들어, IMS 셀의 프로파일 전압은 셔터 전극을 구동하는 전압 공급기의 기준 전압으로서 사용될 수 있다. 본 명세서에 설명된 전압 공급기는 하나 이상의 승압(step-up) 또는 강압(step-down) 변압기를 포함할 수 있는 AC 전원을 포함할 수 있으며, 전압 공급기는 또한 배터리 또는 연료 셀 또는 용량성 전력 저장소와 같은 DC 전원을 포함할 수 있다. AC 및 DC 전력의 조합이 사용될 수 있고, 전압 공급기는 DC 전원에 기초하여 AC 전압을 제공하기 위한 인버터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전압 공급기는 AC 전원에 기초하여 DC 전압을 제공하기 위한 정류기를 포함할 수 있다. AC 및 DC 전원 및 전압 제공 구성 요소의 모든 조합이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 전압 공급기는 또한 전류원으로서 동작할 수 있다.
상술한 예에서, 이온 셔터가 반응 영역과 드리프트 챔버 사이에 도시되어 있지만, 셔터는 또한 IMS 셀 대신에 제공될 수 있거나 IMS 셀을 검출기에 결합하도록 제공될 수 있다. 이것은 (예를 들어, 셀를 따라 특정 비행 시간을 갖는) 특정 이동도의 이온을 선택하도록 셔터의 동작을 허용할 수 있다. 이것은 이온이 질량 분광계와 같은 검출기에 제공되기 전에 필터링되도록 할 수 있다.
전극에 대한 참조가 이루어지는 경우, 임의의 도체의 배치가 사용될 수 있고, 예를 들어 전극이 금속 또는 다른 도체를 포함할 수 있고, 적어도 부분적으로 노출되고/되거나 부분적으로 절연될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
상술한 실시예는 예시적인 예로서 이해되어야 한다. 추가의 실시예가 예상된다. 임의의 일 실시예와 관련하여 설명된 임의의 특징은 단독으로 또는 설명된 다른 특징과 조합하여 사용될 수 있고, 임의의 다른 실시예의 하나 이상의 특징 또는 임의의 다른 실시예의 임의의 조합과 함께 사용될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 상술되지 않은 등가물 및 수정은 또한 첨부된 청구 범위에 정의되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
일부 예에서, 하나 이상의 메모리 요소는 본 명세서에 설명된 동작을 구현하는데 사용되는 데이터 및/또는 프로그램 명령어를 저장할 수 있다. 본 개시의 실시예는 프로세서가 본 명세서에 설명되고/되거나 청구된 방법 중 임의의 하나 이상을 수행하고/하거나 본 명세서에 설명되고/되거나 청구된 데이터 처리 장치를 제공하도록 프로그램하기 위해 운영 가능한 프로그램 명령어를 포함하는 유형의 비일시적 저장 매체를 제공한다.
본 명세서에서 개략적으로 설명된 동작 및 장치는 논리 게이트의 어셈블리 또는 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 및/또는 컴퓨터 프로그램 명령어와 같은 프로그램 가능한 로직과 같은 고정된 로직으로 구현될 수 있다. 다른 종류의 프로그램 가능한 로직은 프로그램 가능한 프로세서, 프로그램 가능한 디지털 로직(예를 들어, FPGA(field programmable gate array), EPROM(erasable programmable read only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read only memory)), ASIC(application specific integrated circuit), 또는 임의의 다른 종류의 디지털 로직, 소프트웨어, 코드, 전자 명령어, 플래시 메모리, 광 디스크, CD-ROM, DVD ROM, 자기 또는 광 카드, 전자 명령어를 저장하기에 적절한 다른 타입의 머신 판독 가능한 매체, 또는 이의 임의의 적절한 조합을 포함한다.

Claims (34)

  1. IMS 셀의 이온 셔터 제어 방법에 있어서,
    (a) 제 1 셔터 전극의 전압 및 (b) 제 2 셔터 전극의 전압 둘 다를 변화시킴으로써 관심 이온이 드리프트 방향으로 상기 셔터를 통과하도록 하기 위해 상기 셔터를 개폐하도록 제 1 셔터 전극과 제 2 셔터 전극 사이의 장벽 전압을 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 셔터 전극 및 상기 제 2 셔터 전극의 전압은 공간적으로 변화하는 상기 IMS 셀의 프로파일 전압에 대해 변화되고,
    상기 제 1 셔터 전극의 전압은 상기 셔터의 개방 이전에 프로파일 전압에 정합하도록 제어되며,
    상기 제 1 셔터 전극 및 상기 제 2 셔터 전극은 상기 드리프트 방향으로 이격되는, IMS 셀의 이온 셔터 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 프로파일 전압과 정합하도록 상기 관심 이온에 가장 가까운 상기 제 1 셔터 전극 및 상기 제 2 셔터 전극 중 하나의 상기 전압을 제어하는 단계를 포함하는, IMS 셀의 이온 셔터 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 관심 이온으로부터 가장 멀리 있고, 상기 장벽 전압을 제공하기 위해 상기 프로파일 전압과 상이하도록 상기 제 1 셔터 전극 및 상기 제 2 셔터 전극 중 다른 하나의 전압을 제어하는 단계를 포함하는, IMS 셀의 이온 셔터 제어 방법.
  5. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로파일 전압과 정합하는 상기 제 1 셔터 전극의 전압을 제공하고, 상기 셔터를 폐쇄하기 위해 상기 프로파일 전압과 상이한 상기 제 2 셔터 전극의 전압을 제공하는 단계;
    상기 셔터를 개방하기 위해 상기 프로파일 전압과 정합하는 전압을 상기 셔터 전극 둘 다에 제공하는 단계; 및
    상기 제 2 셔터 전극의 전압이 상기 셔터를 폐쇄하기 위해 상기 프로파일 전압과 정합하는 동안 상기 프로파일 전압과 상이한 상기 제 1 셔터 전극의 전압을 제공하는 단계를 포함하는, IMS 셀의 이온 셔터 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 셔터 전극을 상기 프로파일 전압으로 복귀시키기 전에 상기 장벽 전압을 증가시키도록 상기 제 2 셔터 전극의 전압을 변화시킴으로써 상기 셔터가 폐쇄된 후에 상기 셔터를 리셋하는 단계를 더 포함하는, IMS 셀의 이온 셔터 제어 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. IMS 셀에 있어서,
    제 1 셔터 전극 및 제 2 셔터 전극을 포함하는 이온 셔터;
    상기 제 1 셔터 전극 전압을 변화시키도록 구성된 제 1 셔터 전압 공급기; 및
    상기 제 2 셔터 전극 전압을 변화시키도록 구성된 제 2 셔터 전압 공급기를 포함하며,
    상기 제 1 셔터 전압 공급기 및 상기 제 2 셔터 전압 공급기는 상기 제 1 셔터 전극 전압 및 상기 제 2 셔터 전극 전압 둘 다를 변화시켜 드리프트 방향으로 상기 셔터를 통한 관심 이온의 통과를 제어함으로써 상기 제 1 셔터 전극과 상기 제 2 셔터 전극 사이의 장벽 전압을 제어하도록 구성되며
    상기 제 1 셔터 전극은 상기 IMS 셀의 반응 영역과 상기 제 2 셔터 전극 사이에 위치하고, 상기 제 1 셔터 전압 공급기는 상기 셔터를 개방하기 전에 상기 제 1 셔터 전극 전압을 공간적으로 변화하는 IMS 셀의 프로파일 전압과 정합하도록 구성되는, IMS 셀.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 셔터 전압 공급기는 상기 제 2 셔터 전극 전압을 상기 프로파일 전압과 정합시킴으로써 상기 셔터를 개방하도록 구성되는, IMS 셀.
  15. 제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 셔터 전압 공급기는 상기 장벽 전압을 제공하기 위해 상기 프로파일 전압과 상이하도록 상기 제 1 셔터 전압을 제어함으로써 상기 셔터를 폐쇄하도록 구성되는, IMS 셀.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 셔터 전압 공급기는 상기 셔터가 폐쇄된 후에 상기 제 2 셔터 전극 전압을 상기 프로파일 전압과 정합하도록 구성되는, IMS 셀.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 셔터 전압 공급기 및 상기 제 2 셔터 전압 공급기는 상기 제 1 셔터 전극 전압을 상기 프로파일 전압으로 복귀시키기 전에 상기 장벽 전압을 증가시키기 위해 상기 제 2 셔터 전극 전압을 변경함으로써 상기 셔터를 리셋하도록 구성되는, IMS 셀.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 셔터 전극의 각각은 긴 도체를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 셔터 전극의 상기 긴 도체는 상기 드리프트 방향으로 정렬되는, IMS 셀.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 제 12 항에 있어서,
    상기 IMS 셀의 이온 드리프트 영역은 상기 관심 이온을 질량 분광계에 제공하도록 배치되는, IMS 셀.
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. IMS 셀용 제어 장치에 있어서,
    이온 셔터의 제 1 셔터 전극의 전압을 변화시키는 제 1 셔터 전압 공급기; 및
    상기 이온 셔터의 제 2 셔터 전극의 전압을 변화시키는 제 2 셔터 전압 공급기를 포함하며,
    상기 제 1 셔터 전압 공급기는 상기 셔터를 개방하기 전에 상기 제 1 셔터 전극 전압을 상기 IMS 셀의 프로파일 전압과 정합시키도록 구성되고;
    상기 제 2 셔터 전압 공급기는 상기 제 2 셔터 전극 전압을 상기 프로파일 전압과 정합시킴으로써 상기 셔터를 개방하도록 구성되며;
    상기 제 1 셔터 전압 공급기는 장벽 전압을 제공하기 위해 상기 프로파일 전압과 상이하도록 상기 제 1 셔터 전압을 제어함으로써 상기 셔터를 폐쇄하기 위한 장벽 전압을 제공하도록 구성되는, IMS 셀용 제어 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 제 1 셔터 전압 공급기 및 상기 제 2 셔터 전압 공급기는 상기 제 1 셔터 전극 전압을 상기 프로파일 전압으로 복귀시키기 전에 상기 장벽 전압을 증가시키기 위해 상기 제 2 셔터 전극 전압을 변화시킴으로써 상기 셔터를 리셋하도록 구성되는, IMS 셀용 제어 장치.
  33. 제 12 항의 특징을 갖는 IMS 셀 및 질량 분광계를 포함하는 장치에 있어서,
    상기 IMS 셀은 관심 이온을 상기 질량 분광계에 제공하도록 배치되는, 장치.
  34. IMS 셀의 이온 셔터 제어 방법에 있어서,
    관심 이온이 (a) 제 1 셔터 전극의 전압 및 (b) 제 2 셔터 전극의 전압 둘 다를 변화시킴으로써 드리프트 방향으로 상기 셔터를 통과하도록 하기 위해 상기 셔터를 개폐하도록 제 1 셔터 전극과 제 2 셔터 전극 사이의 장벽 전압을 제어하는 단계를 포함하며,
    프로파일 전압과 정합하는 상기 제 1 셔터 전극의 전압을 제공하고, 상기 셔터를 폐쇄하기 위해 상기 프로파일 전압과 상이한 상기 제 2 셔터 전극의 전압을 제공하는 단계;
    상기 셔터를 개방하기 위해 상기 프로파일 전압과 정합하는 전압을 상기 셔터 전극 둘 다에 제공하는 단계; 및
    상기 제 2 셔터 전극의 전압이 상기 셔터를 폐쇄하기 위해 상기 프로파일 전압과 정합하는 동안 상기 프로파일 전압과 상이한 상기 제 1 셔터 전극의 전압을 제공하는 단계를 포함하는, IMS 셀의 이온 셔터 제어 방법.
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