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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5808807
(24)【登録日】2015年9月18日
(45)【発行日】2015年11月10日
(54)【発明の名称】放射方向振幅支援トランスファのための線形イオントラップ
(51)【国際特許分類】
H01J 49/42 20060101AFI20151021BHJP
H01J 49/06 20060101ALI20151021BHJP
【ＦＩ】
H01J49/42
H01J49/06
【請求項の数】20
【全頁数】41
(21)【出願番号】特願2013-522063(P2013-522063)
(86)(22)【出願日】2011年8月3日
(65)【公表番号】特表2013-532893(P2013-532893A)
(43)【公表日】2013年8月19日
(86)【国際出願番号】CA2011000889
(87)【国際公開番号】WO2012016330
(87)【国際公開日】20120209
【審査請求日】2014年7月24日
(31)【優先権主張番号】61/370,492
(32)【優先日】2010年8月4日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】510075457
【氏名又は名称】ディーエイチ テクノロジーズ デベロップメント プライベート リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(72)【発明者】
【氏名】ロボダ， アレクサンダー
【審査官】
桐畑 幸▲廣▼
(56)【参考文献】
【文献】
特表平１１−５１０９４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−１７５９８２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｊ ４９／４２
Ｈ０１Ｊ ４９／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
放射方向振幅支援トランスファ（ＲＡＡＴ）のための質量分析計であって、
該質量分析計は、
イオン源と、
第１の軸方向加速領域であって、該第１の軸方向加速領域は、該質量分析計の長手軸に沿って、該イオン源からのイオンの少なくとも一部分を軸方向に加速する、第１の軸方向加速領域と、
該イオン源から該イオンを受容するように配設される少なくとも１つの線形イオントラップであって、該少なくとも１つの線形イオントラップは、
該イオンを中に受容する入口領域と、
該少なくとも１つの線形イオントラップから外へ放射方向に励起されたイオンをトランスファさせる出口領域と、
少なくとも１つのＤＣ（直流）電極であって、該少なくとも１つのＤＣ電極は、ＤＣポテンシャル障壁を印加して、励起されていないイオンが該少なくとも１つの線形イオントラップから流出することを防止する、少なくとも１つのＤＣ電極と、
該入口領域と該出口領域との間の放射方向励起領域であって、該放射方向励起領域は、該少なくとも１つの線形イオントラップに捕捉された該イオンを選択的に放射方向に励起することにより、該放射方向に励起されたイオンを産生する、放射方向励起領域と、
第２の軸方向加速領域であって、該第２の軸方向加速領域は、ＲＦ電場強度の低減によって産生される擬似ポテンシャルに起因して該放射方向に励起されたイオンを該出口領域に向かって該長手軸に沿ってさらに加速することにより、放射方向に励起されない該励起されていないイオンが該少なくとも１つの線形イオントラップの中にとどまっている間に、該第１の軸方向加速領域および該第２の軸方向加速領域に起因する、該放射方向に励起されたイオンへの力の複合効果は、該放射方向に励起されたイオンが該ＤＣポテンシャル障壁を克服するようにさせる、第２の軸方向加速領域と
を含む、少なくとも１つの線形イオントラップと、
検出デバイスであって、該検出デバイスは、該少なくとも１つの線形イオントラップから流出する該放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を受容し、分析する、検出デバイスと
を含む、質量分析計。
該質量分析計は、
イオン源と、
第１の軸方向加速領域であって、該第１の軸方向加速領域は、該質量分析計の長手軸に沿って、該イオン源からのイオンの少なくとも一部分を軸方向に加速する、第１の軸方向加速領域と、
該イオン源から該イオンを受容するように配設される少なくとも１つの線形イオントラップであって、該少なくとも１つの線形イオントラップは、
該イオンを中に受容する入口領域と、
該少なくとも１つの線形イオントラップから外へ放射方向に励起されたイオンをトランスファさせる出口領域と、
少なくとも１つのＤＣ（直流）電極であって、該少なくとも１つのＤＣ電極は、ＤＣポテンシャル障壁を印加して、励起されていないイオンが該少なくとも１つの線形イオントラップから流出することを防止する、少なくとも１つのＤＣ電極と、
該入口領域と該出口領域との間の放射方向励起領域であって、該放射方向励起領域は、該少なくとも１つの線形イオントラップに捕捉された該イオンを選択的に放射方向に励起することにより、該放射方向に励起されたイオンを産生する、放射方向励起領域と、
第２の軸方向加速領域であって、該第２の軸方向加速領域は、ＲＦ電場強度の低減によって産生される擬似ポテンシャルに起因して該放射方向に励起されたイオンを該出口領域に向かって該長手軸に沿ってさらに加速することにより、放射方向に励起されない該励起されていないイオンが該少なくとも１つの線形イオントラップの中にとどまっている間に、該第１の軸方向加速領域および該第２の軸方向加速領域に起因する、該放射方向に励起されたイオンへの力の複合効果は、該放射方向に励起されたイオンが該ＤＣポテンシャル障壁を克服するようにさせる、第２の軸方向加速領域と
を含む、少なくとも１つの線形イオントラップと、
検出デバイスであって、該検出デバイスは、該少なくとも１つの線形イオントラップから流出する該放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を受容し、分析する、検出デバイスと
を含む、質量分析計。
【請求項2】
前記第１の軸方向加速領域は、
前記イオン源と前記少なくとも１つの線形イオントラップとの間にあることであって、該第１の軸方向領域の中における加速は、長手方向ＤＣポテンシャルを前記イオンの前記少なくとも一部分に提供することによって起こる、ことと、
前記出口領域より前の該少なくとも１つの線形イオントラップの中にあることであって、該第１の軸方向領域の中における加速は、
該第１の軸方向加速領域の中に前記ＲＦ電場における差を提供することであって、該提供することにより、前記放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をそこで生成する、ことと、
該第１の軸方向加速において長手方向ＤＣポテンシャルを提供することと
のうちの少なくとも１つによって起こる、ことと、
前記放射方向励起領域と該出口領域との間にあることであって、該少なくとも１つの線形イオントラップは、該放射方向励起領域の中の第１組のＲＦ電極と、該第１の加速領域の中の第２組のＲＦ電極とを含み、該第２組のＲＦ電極は、該放射方向励起領域と該第１の加速領域との間の該ＲＦ電場の変化を引き起こす回路を介して該第１組のＲＦ電極に電気的に接続されることにより、該ＲＦ電場における該差が、該ＲＦ電場の変化によって引き起こされる、ことと、
該放射方向励起領域と端部トラップとの間にあることであって、該第１の軸方向加速領域の中において長手方向ＤＣポテンシャルの差を提供することは、
選択的な放射方向励起中に該放射方向加速領域の中において該イオンを捕捉するために、該第１の軸方向加速領域の中において第１のＤＣポテンシャルを印加することであって、該第１のＤＣポテンシャルは、該放射方向励起領域の中におけるＤＣポテンシャルよりも大きい、ことと、
該第１のＤＣポテンシャルよりも小さく、かつ該放射方向励起領域の中の該ＤＣポテンシャルよりも小さい第２のＤＣポテンシャルを、該第１の軸方向加速領域の中に印加することであって、該印加することにより、該放射方向励起領域の中のイオンが、該第１の軸方向加速領域を通して加速され、該長手方向ＤＣポテンシャルおよび該擬似ポテンシャルに起因する、該放射方向に励起されたイオンへの力の組み合わせが、該放射方向に励起されたイオンが該ＤＣポテンシャル障壁を克服するようにさせることと
を含み、該放射方向励起領域は、該放射方向に励起されたイオンを産生する少なくとも１組のＲＦ電極と、減少するＤＣポテンシャルを提供する少なくとも１組のＤＣ電極とを含み、該第２のＤＣポテンシャルを印加する前に、該減少するＤＣポテンシャルは、該放射方向励起領域の中に印加され、したがって、該放射方向に励起されたイオンに付加的な加速力を印加する、ことと
のうちの少なくとも１つに該当する、請求項１に記載の質量分析計。
前記イオン源と前記少なくとも１つの線形イオントラップとの間にあることであって、該第１の軸方向領域の中における加速は、長手方向ＤＣポテンシャルを前記イオンの前記少なくとも一部分に提供することによって起こる、ことと、
前記出口領域より前の該少なくとも１つの線形イオントラップの中にあることであって、該第１の軸方向領域の中における加速は、
該第１の軸方向加速領域の中に前記ＲＦ電場における差を提供することであって、該提供することにより、前記放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をそこで生成する、ことと、
該第１の軸方向加速において長手方向ＤＣポテンシャルを提供することと
のうちの少なくとも１つによって起こる、ことと、
前記放射方向励起領域と該出口領域との間にあることであって、該少なくとも１つの線形イオントラップは、該放射方向励起領域の中の第１組のＲＦ電極と、該第１の加速領域の中の第２組のＲＦ電極とを含み、該第２組のＲＦ電極は、該放射方向励起領域と該第１の加速領域との間の該ＲＦ電場の変化を引き起こす回路を介して該第１組のＲＦ電極に電気的に接続されることにより、該ＲＦ電場における該差が、該ＲＦ電場の変化によって引き起こされる、ことと、
該放射方向励起領域と端部トラップとの間にあることであって、該第１の軸方向加速領域の中において長手方向ＤＣポテンシャルの差を提供することは、
選択的な放射方向励起中に該放射方向加速領域の中において該イオンを捕捉するために、該第１の軸方向加速領域の中において第１のＤＣポテンシャルを印加することであって、該第１のＤＣポテンシャルは、該放射方向励起領域の中におけるＤＣポテンシャルよりも大きい、ことと、
該第１のＤＣポテンシャルよりも小さく、かつ該放射方向励起領域の中の該ＤＣポテンシャルよりも小さい第２のＤＣポテンシャルを、該第１の軸方向加速領域の中に印加することであって、該印加することにより、該放射方向励起領域の中のイオンが、該第１の軸方向加速領域を通して加速され、該長手方向ＤＣポテンシャルおよび該擬似ポテンシャルに起因する、該放射方向に励起されたイオンへの力の組み合わせが、該放射方向に励起されたイオンが該ＤＣポテンシャル障壁を克服するようにさせることと
を含み、該放射方向励起領域は、該放射方向に励起されたイオンを産生する少なくとも１組のＲＦ電極と、減少するＤＣポテンシャルを提供する少なくとも１組のＤＣ電極とを含み、該第２のＤＣポテンシャルを印加する前に、該減少するＤＣポテンシャルは、該放射方向励起領域の中に印加され、したがって、該放射方向に励起されたイオンに付加的な加速力を印加する、ことと
のうちの少なくとも１つに該当する、請求項１に記載の質量分析計。
【請求項3】
前記少なくとも１つのイオントラップは、ＲＦ電極を含み、該ＲＦ電極の間の放射方向距離が、前記第１の軸方向加速領域の中において増加することにより、前記ＲＦ電場における前記差を提供することは、該距離の変化に起因して起こり、
該ＲＦ電極の間の該距離は、該ＲＦ電極の形状の変化に起因し、
該ＲＦ電極は、
該第１の軸方向加速領域の中で直径が減少することと、
該第１の軸方向加速領域の中でテーパ状であることと、
該第１の軸方向加速領域の中で階段状であることと
のうちの少なくとも１つに該当する、請求項２に記載の質量分析計。
該ＲＦ電極の間の該距離は、該ＲＦ電極の形状の変化に起因し、
該ＲＦ電極は、
該第１の軸方向加速領域の中で直径が減少することと、
該第１の軸方向加速領域の中でテーパ状であることと、
該第１の軸方向加速領域の中で階段状であることと
のうちの少なくとも１つに該当する、請求項２に記載の質量分析計。
【請求項4】
前記ＲＦ電場における前記差を提供することは、前記第１の加速領域の中にＲＦ勾配を提供することを含み、
前記第２の軸方向加速領域は、
前記出口領域に隣接することであって、前記少なくとも１つのＤＣ電極は、該出口領域に隣接して位置する、ことと、
該第２の軸方向加速領域が、該第１の加速領域と該出口領域との間に位置することであって、該少なくとも１つのＤＣ電極は、該第１の加速領域と該出口領域との間に位置する、ことと
のうちの少なくとも１つに該当する、請求項２に記載の質量分析計。
前記第２の軸方向加速領域は、
前記出口領域に隣接することであって、前記少なくとも１つのＤＣ電極は、該出口領域に隣接して位置する、ことと、
該第２の軸方向加速領域が、該第１の加速領域と該出口領域との間に位置することであって、該少なくとも１つのＤＣ電極は、該第１の加速領域と該出口領域との間に位置する、ことと
のうちの少なくとも１つに該当する、請求項２に記載の質量分析計。
【請求項5】
前記放射方向励起領域は、前記放射方向に励起されたイオンを産生する少なくとも１組のＲＦ電極と、前記長手方向ＤＣポテンシャルを提供する少なくとも１組のＤＣ電極とを含み、前記第２の軸方向加速領域は、前記出口領域に隣接し、該少なくとも１つのＤＣ電極は、該出口領域に隣接して位置し、
該少なくとも１組のＤＣ電極の間の距離は、該ＤＣ電極の入口端から該ＤＣ電極の出口端まで増加し、それにより、該長手方向ＤＣポテンシャルを提供し、
該少なくとも１組のＤＣ電極の各々は、該長手方向ＤＣポテンシャルを産生する一連の対向ＤＣ電極を含み、該一連の対向ＤＣ電極は、該一連の各連続した電極におけるＤＣポテンシャルステップとして、該長手方向ＤＣポテンシャルを前記イオンに印加するように独立して制御される、請求項２に記載の質量分析計。
該少なくとも１組のＤＣ電極の間の距離は、該ＤＣ電極の入口端から該ＤＣ電極の出口端まで増加し、それにより、該長手方向ＤＣポテンシャルを提供し、
該少なくとも１組のＤＣ電極の各々は、該長手方向ＤＣポテンシャルを産生する一連の対向ＤＣ電極を含み、該一連の対向ＤＣ電極は、該一連の各連続した電極におけるＤＣポテンシャルステップとして、該長手方向ＤＣポテンシャルを前記イオンに印加するように独立して制御される、請求項２に記載の質量分析計。
【請求項6】
前記放射方向励起領域は、
前記第１の軸方向加速領域であって、前記放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、該放射方向励起領域の中の分割ＲＦ電極に起因し、該分割ＲＦ電極は各々、それぞれの印加されたＤＣ電圧を有し、該ＤＣ電圧は、該放射方向加速領域の入口端から該放射方向加速領域の出口端まで減少する、第１の軸方向加速領域と、
該第１の軸方向加速領域であって、該放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、該放射方向励起領域の中のＲＦ電極上の抵抗被覆に起因する、第１の軸方向加速領域と
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の質量分析計。
前記第１の軸方向加速領域であって、前記放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、該放射方向励起領域の中の分割ＲＦ電極に起因し、該分割ＲＦ電極は各々、それぞれの印加されたＤＣ電圧を有し、該ＤＣ電圧は、該放射方向加速領域の入口端から該放射方向加速領域の出口端まで減少する、第１の軸方向加速領域と、
該第１の軸方向加速領域であって、該放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、該放射方向励起領域の中のＲＦ電極上の抵抗被覆に起因する、第１の軸方向加速領域と
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の質量分析計。
【請求項7】
前記少なくとも１つの線形イオントラップは、
ＡＣ（交流）電場と、
ＲＦ電圧を選択されたイオンに対する不安定閾値に近づけることと、
該ＲＦ電圧を励起の持続時間にわたって該不安定閾値に、またはそれ以上に増加させ、次いで、該ＲＦ電圧を下げることと
のうちの少なくとも１つを介して前記放射方向に励起されたイオンを産生することに使用可能にされる、請求項１に記載の質量分析計。
ＡＣ（交流）電場と、
ＲＦ電圧を選択されたイオンに対する不安定閾値に近づけることと、
該ＲＦ電圧を励起の持続時間にわたって該不安定閾値に、またはそれ以上に増加させ、次いで、該ＲＦ電圧を下げることと
のうちの少なくとも１つを介して前記放射方向に励起されたイオンを産生することに使用可能にされる、請求項１に記載の質量分析計。
【請求項8】
前記第２の軸方向加速領域は、前記出口領域に隣接することと、該出口領域の前にあることとのうちの少なくとも１つに該当する、請求項１に記載の質量分析計。
【請求項9】
質量分析計における放射方向振幅支援トランスファ（ＲＡＡＴ）のための方法であって、
該方法は、
イオン源の中においてイオンを産生することと、
第１の軸方向加速領域の中において、該質量分析計の長手軸に沿って該イオンの少なくとも一部分を軸方向に加速することと、
第２の軸方向加速領域の中において擬似ポテンシャルを、イオントラップの中の放射方向に励起されたイオンに印加することであって、該擬似ポテンシャルが、ＲＦ電場強度の低減によって産生され、それにより、放射方向に励起されない励起されていないイオンが、少なくとも１つの線形イオントラップの中にとどまっている間に、該第１の軸方向加速領域および該第２の軸方向加速領域に起因する、該放射方向に励起されたイオンへの力の複合効果が、該放射方向に励起されたイオンがＤＣ（直流）ポテンシャル障壁を克服するようにさせ、該線形イオントラップは、該イオン源から該イオンを受容するように配設され、該少なくとも１つの線形イオントラップは、該イオンを中に受容する入口領域と、放射方向に励起されたイオンを該少なくとも１つの線形イオントラップから外にトランスファさせる出口領域と、該ＤＣポテンシャル障壁を印加して、該励起されていないイオンが該少なくとも１つの線形イオントラップから流出することを防止する少なくとも１つのＤＣ電極と、該少なくとも１つの線形イオントラップの中に捕捉された該イオンを選択的に放射方向に励起することにより、該放射方向に励起されたイオンを産生する、該入口領域と該出口領域との間の放射方向励起領域とを含む、ことと、
検出デバイスにおいて該放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を分析することと
を含む、方法。
該方法は、
イオン源の中においてイオンを産生することと、
第１の軸方向加速領域の中において、該質量分析計の長手軸に沿って該イオンの少なくとも一部分を軸方向に加速することと、
第２の軸方向加速領域の中において擬似ポテンシャルを、イオントラップの中の放射方向に励起されたイオンに印加することであって、該擬似ポテンシャルが、ＲＦ電場強度の低減によって産生され、それにより、放射方向に励起されない励起されていないイオンが、少なくとも１つの線形イオントラップの中にとどまっている間に、該第１の軸方向加速領域および該第２の軸方向加速領域に起因する、該放射方向に励起されたイオンへの力の複合効果が、該放射方向に励起されたイオンがＤＣ（直流）ポテンシャル障壁を克服するようにさせ、該線形イオントラップは、該イオン源から該イオンを受容するように配設され、該少なくとも１つの線形イオントラップは、該イオンを中に受容する入口領域と、放射方向に励起されたイオンを該少なくとも１つの線形イオントラップから外にトランスファさせる出口領域と、該ＤＣポテンシャル障壁を印加して、該励起されていないイオンが該少なくとも１つの線形イオントラップから流出することを防止する少なくとも１つのＤＣ電極と、該少なくとも１つの線形イオントラップの中に捕捉された該イオンを選択的に放射方向に励起することにより、該放射方向に励起されたイオンを産生する、該入口領域と該出口領域との間の放射方向励起領域とを含む、ことと、
検出デバイスにおいて該放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を分析することと
を含む、方法。
【請求項10】
前記少なくとも１つの線形イオントラップは、
ＡＣ（交流）電場と、
ＲＦ電圧を選択されたイオンの不安定閾値に近づけることと、
該ＲＦ電圧を励起の持続時間にわたって増加させ、次いで、該ＲＦ電圧を下げることと
のうちの少なくとも１つを介して前記放射方向に励起されたイオンを産生することに使用可能にされる、請求項９に記載の方法。
ＡＣ（交流）電場と、
ＲＦ電圧を選択されたイオンの不安定閾値に近づけることと、
該ＲＦ電圧を励起の持続時間にわたって増加させ、次いで、該ＲＦ電圧を下げることと
のうちの少なくとも１つを介して前記放射方向に励起されたイオンを産生することに使用可能にされる、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
質量分析計における放射方向振幅支援トランスファ（ＲＡＡＴ）のための方法であって、
該方法は、
イオンをイオン源からＲＡＡＴに使用可能な線形イオントラップの中に放出することと、
該イオンの少なくとも一部分を放射方向に励起して、該線形イオントラップの中において放射方向に励起されたイオンを産生することと、
該質量分析計の長手軸に沿って、該イオンおよび該放射方向に励起されたイオンのうちの少なくとも１つを加速することであって、該加速することは、該放射方向に励起するステップの前、および該放射方向に励起するステップの後のうちの少なくとも１つにおいて起こる、ことと、
ＲＦ電場強度の低減によって産生される擬似ポテンシャルに起因して、該放射方向に励起されたイオンを該長手軸に沿ってさらに加速することであって、該加速することにより、放射方向に励起されない該イオンが、該線形イオントラップの中にとどまっている間に、該加速するステップおよび該さらに加速することに起因する、該放射方向に励起されたイオンへの力の組み合わせは、該放射方向に励起されたイオンがＤＣポテンシャル障壁を克服し、該線形イオントラップから流出するようにさせることと
を含む、方法。
該方法は、
イオンをイオン源からＲＡＡＴに使用可能な線形イオントラップの中に放出することと、
該イオンの少なくとも一部分を放射方向に励起して、該線形イオントラップの中において放射方向に励起されたイオンを産生することと、
該質量分析計の長手軸に沿って、該イオンおよび該放射方向に励起されたイオンのうちの少なくとも１つを加速することであって、該加速することは、該放射方向に励起するステップの前、および該放射方向に励起するステップの後のうちの少なくとも１つにおいて起こる、ことと、
ＲＦ電場強度の低減によって産生される擬似ポテンシャルに起因して、該放射方向に励起されたイオンを該長手軸に沿ってさらに加速することであって、該加速することにより、放射方向に励起されない該イオンが、該線形イオントラップの中にとどまっている間に、該加速するステップおよび該さらに加速することに起因する、該放射方向に励起されたイオンへの力の組み合わせは、該放射方向に励起されたイオンがＤＣポテンシャル障壁を克服し、該線形イオントラップから流出するようにさせることと
を含む、方法。
【請求項12】
前記加速するステップは、前記放射方向に励起するステップの前に起こり、該加速するステップは、前記イオン源と前記線形イオントラップとの間においてさらに起こる、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記加速するステップは、
前記出口領域より前の前記線形イオントラップの中にＲＦ電場における差を提供することであって、該提供することにより、前記放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をその間に生成する、ことと、
前記イオンおよび該放射方向に励起されたイオンのうちの少なくとも１つに長手方向ＤＣポテンシャルを提供することと
のうちの少なくとも１つによって起こり、
前記ＲＦ電場における前記差を提供することは、
前記線形イオントラップの中のＲＦ電極の間の増加する放射方向距離と、
該ＲＦ電極の形状の変化と、
該線形イオントラップの少なくとも第１の部分の中の該ＲＦ電極の直径の減少と、
該ＲＦ電極が該線形イオントラップの少なくとも第２の部分においてテーパ状であることと、
該ＲＦ電極が該線形イオントラップの少なくとも第３の部分において階段状であることと、
該線形イオントラップが、第１組のＲＦ電極と、前記出口領域に隣接する少なくとも第２組のＲＦ電極とを含むことであって、該第２組のＲＦ電極は、該ＲＦ電場における該差を引き起こす回路を介して、該第１組のＲＦ電極に電気的に接続される、ことと
のうちの少なくとも１つによってＲＦ勾配を提供することを含む、請求項１１に記載の方法。
前記出口領域より前の前記線形イオントラップの中にＲＦ電場における差を提供することであって、該提供することにより、前記放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をその間に生成する、ことと、
前記イオンおよび該放射方向に励起されたイオンのうちの少なくとも１つに長手方向ＤＣポテンシャルを提供することと
のうちの少なくとも１つによって起こり、
前記ＲＦ電場における前記差を提供することは、
前記線形イオントラップの中のＲＦ電極の間の増加する放射方向距離と、
該ＲＦ電極の形状の変化と、
該線形イオントラップの少なくとも第１の部分の中の該ＲＦ電極の直径の減少と、
該ＲＦ電極が該線形イオントラップの少なくとも第２の部分においてテーパ状であることと、
該ＲＦ電極が該線形イオントラップの少なくとも第３の部分において階段状であることと、
該線形イオントラップが、第１組のＲＦ電極と、前記出口領域に隣接する少なくとも第２組のＲＦ電極とを含むことであって、該第２組のＲＦ電極は、該ＲＦ電場における該差を引き起こす回路を介して、該第１組のＲＦ電極に電気的に接続される、ことと
のうちの少なくとも１つによってＲＦ勾配を提供することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項14】
前記長手方向ＤＣポテンシャルを提供することは、少なくとも１組のＤＣ電極の間の距離を増加させることによって起こり、該少なくとも１組のＤＣ電極は、前記線形イオントラップの中において長手方向に延在する、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記長手方向ＤＣポテンシャルを提供することは、前記線形イオントラップの中において長手方向に延在する一連の対向ＤＣ電極を提供することによって起こり、該一連の対向ＤＣ電極は、該長手方向ＤＣポテンシャルを産生し、該一連の対向ＤＣ電極は、該長手方向ＤＣポテンシャルを該一連の各連続した電極におけるＤＣポテンシャルステップとして前記イオンに印加するよう独立して制御される、請求項１３に記載の方法。
【請求項16】
前記放射方向励起領域は、前記第１の軸方向加速領域を含み、前記放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、該放射方向励起領域の中の分割ＲＦ電極に起因し、該分割ＲＦ電極は各々、それぞれの印加されたＤＣ電圧を有し、該ＤＣ電圧は、該放射方向加速領域の入口端から該放射方向加速領域の出口端まで減少する、請求項１１に記載の方法。
【請求項17】
前記放射方向励起領域は、前記第１の軸方向加速領域を含み、前記放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、該放射方向励起領域の中のＲＦ電極上の抵抗被覆に起因する、請求項１１に記載の方法。
【請求項18】
前記線形イオントラップから前記放射方向に励起されたイオンを抽出することをさらに含み、該抽出することは、
前記出口領域に隣接して第１のＤＣポテンシャルを印加することであって、該第１のＤＣポテンシャルを印加することにより、選択的な放射方向励起中に該線形イオントラップの放射方向加速領域の中に該イオンを捕捉し、該第１のＤＣポテンシャルは、該放射方向励起領域の中のＤＣポテンシャルよりも大きい、ことと、
該出口領域に隣接して第２のＤＣポテンシャルを印加することであって、該第２のＤＣポテンシャルは、該第１のＤＣポテンシャルよりも小さく、かつ該放射方向励起領域の中の該ＤＣポテンシャルよりも小さく、その結果、該放射方向励起領域の中のイオンが、該出口領域へと加速され、前記長手方向ＤＣポテンシャルおよび前記擬似ポテンシャルに起因する、該放射方向に励起されたイオンへの前記力の組み合わせは、該放射方向に励起されたイオンが前記ＤＣポテンシャル障壁を克服するようにさせる、ことと
による、請求項１３に記載の方法。
前記出口領域に隣接して第１のＤＣポテンシャルを印加することであって、該第１のＤＣポテンシャルを印加することにより、選択的な放射方向励起中に該線形イオントラップの放射方向加速領域の中に該イオンを捕捉し、該第１のＤＣポテンシャルは、該放射方向励起領域の中のＤＣポテンシャルよりも大きい、ことと、
該出口領域に隣接して第２のＤＣポテンシャルを印加することであって、該第２のＤＣポテンシャルは、該第１のＤＣポテンシャルよりも小さく、かつ該放射方向励起領域の中の該ＤＣポテンシャルよりも小さく、その結果、該放射方向励起領域の中のイオンが、該出口領域へと加速され、前記長手方向ＤＣポテンシャルおよび前記擬似ポテンシャルに起因する、該放射方向に励起されたイオンへの前記力の組み合わせは、該放射方向に励起されたイオンが前記ＤＣポテンシャル障壁を克服するようにさせる、ことと
による、請求項１３に記載の方法。
【請求項19】
前記第２のＤＣポテンシャルを印加する前に、前記放射方向励起領域の中に減少するＤＣポテンシャルを印加し、したがって、前記放射方向に励起されたイオンに付加的な加速力を印加することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
放射方向振幅支援トランスファ（ＲＡＡＴ）のための質量分析計であって、
該質量分析計は、
イオン源と、
イオンを該イオン源から受容するように配設される少なくとも１つの線形イオントラップであって、該少なくとも１つの線形イオントラップは、
該イオンを中に受容する入口領域と、
放射方向に励起されたイオンを該少なくとも１つの線形イオントラップから外へトランスファさせる出口領域と、
少なくとも１つのＤＣ（直流）電極であって、該少なくとも１つのＤＣ電極は、ＤＣポテンシャル障壁を印加して、励起されていないイオンが該少なくとも１つの線形イオントラップから流出することを防止する、少なくとも１つのＤＣ電極と、
該入口領域と該出口領域との間の放射方向励起領域であって、該放射方向励起領域は、該線形イオントラップに捕捉された該イオンを選択的に放射方向に励起することにより、ＡＣ（交流）電場の印加を介して放射方向に励起されたイオンを産生する、放射方向励起領域と
を含む、少なくとも１つの線形イオントラップと、
該放射方向励起領域と該少なくとも１つの線形イオントラップの出口との間の軸方向加速領域であって、該軸方向加速領域は、該軸方向加速領域の中にＲＦ電場における差を提供することによって、該イオン源からの該イオンの少なくとも一部分を該質量分析計の長手軸に沿って軸方向に加速して、該放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をそこで生成し、該ＲＦ電場における該差は、
該少なくとも１つの線形イオントラップの中のＲＦ電極の間の増加する距離と、
該ＲＦ電極の形状の変化と、
該線形イオントラップの少なくとも第１の部分の中の該ＲＦ電極の直径の減少と、
該ＲＦ電極が該線形イオントラップの少なくとも第２の部分においてテーパ状であることと、
該ＲＦ電極が該線形イオントラップの少なくとも第３の部分において階段状であることと、
該線形イオントラップが、第１組のＲＦ電極と、該出口領域に隣接する少なくとも第２組のＲＦ電極とを含むことであって、該第２組のＲＦ電極は、該ＲＦ電場における該差を引き起こす回路を介して、該第１組のＲＦ電極に電気的に接続される、ことと
のうちの少なくとも１つからのＲＦ勾配によって提供される、軸方向加速領域と、
該放射方向励起領域と該出口との間の少なくとも１つの電極であって、該少なくとも１つの電極は、該励起されていないイオンが該出口に到達することを防止するＤＣ（直流）ポテンシャル障壁を提供し、該放射方向に励起されたイオンへの該擬似ポテンシャル長手軸方向力は、該ＤＣポテンシャル障壁を克服することにより、該放射方向に励起されたイオンが該ＤＣポテンシャル障壁を克服し、該少なくとも１つのイオントラップから流出する、少なくとも１つの電極と、
検出デバイスであって、該検出デバイスは、該少なくとも１つのイオントラップから流出する該放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を受容し、分析する、検出デバイスと
を含む、質量分析計。
該質量分析計は、
イオン源と、
イオンを該イオン源から受容するように配設される少なくとも１つの線形イオントラップであって、該少なくとも１つの線形イオントラップは、
該イオンを中に受容する入口領域と、
放射方向に励起されたイオンを該少なくとも１つの線形イオントラップから外へトランスファさせる出口領域と、
少なくとも１つのＤＣ（直流）電極であって、該少なくとも１つのＤＣ電極は、ＤＣポテンシャル障壁を印加して、励起されていないイオンが該少なくとも１つの線形イオントラップから流出することを防止する、少なくとも１つのＤＣ電極と、
該入口領域と該出口領域との間の放射方向励起領域であって、該放射方向励起領域は、該線形イオントラップに捕捉された該イオンを選択的に放射方向に励起することにより、ＡＣ（交流）電場の印加を介して放射方向に励起されたイオンを産生する、放射方向励起領域と
を含む、少なくとも１つの線形イオントラップと、
該放射方向励起領域と該少なくとも１つの線形イオントラップの出口との間の軸方向加速領域であって、該軸方向加速領域は、該軸方向加速領域の中にＲＦ電場における差を提供することによって、該イオン源からの該イオンの少なくとも一部分を該質量分析計の長手軸に沿って軸方向に加速して、該放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をそこで生成し、該ＲＦ電場における該差は、
該少なくとも１つの線形イオントラップの中のＲＦ電極の間の増加する距離と、
該ＲＦ電極の形状の変化と、
該線形イオントラップの少なくとも第１の部分の中の該ＲＦ電極の直径の減少と、
該ＲＦ電極が該線形イオントラップの少なくとも第２の部分においてテーパ状であることと、
該ＲＦ電極が該線形イオントラップの少なくとも第３の部分において階段状であることと、
該線形イオントラップが、第１組のＲＦ電極と、該出口領域に隣接する少なくとも第２組のＲＦ電極とを含むことであって、該第２組のＲＦ電極は、該ＲＦ電場における該差を引き起こす回路を介して、該第１組のＲＦ電極に電気的に接続される、ことと
のうちの少なくとも１つからのＲＦ勾配によって提供される、軸方向加速領域と、
該放射方向励起領域と該出口との間の少なくとも１つの電極であって、該少なくとも１つの電極は、該励起されていないイオンが該出口に到達することを防止するＤＣ（直流）ポテンシャル障壁を提供し、該放射方向に励起されたイオンへの該擬似ポテンシャル長手軸方向力は、該ＤＣポテンシャル障壁を克服することにより、該放射方向に励起されたイオンが該ＤＣポテンシャル障壁を克服し、該少なくとも１つのイオントラップから流出する、少なくとも１つの電極と、
検出デバイスであって、該検出デバイスは、該少なくとも１つのイオントラップから流出する該放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を受容し、分析する、検出デバイスと
を含む、質量分析計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（分野）本明細書は、概して、質量分析計に関し、さらに具体的には、放射方向振幅支援トランスファのための線形イオントラップに関する。
【背景技術】
【0002】
（背景）質量選択的軸方向放出（ＭＳＡＥ）は、イオンを選択し、放射方向励起を印加することによって軸に沿ってイオンを放出するために、質量分析計の線形イオンガイドにおいて使用される技法である。イオンは、ＲＦ（無線周波数）四重極電場によって放射方向に、およびイオンガイドの端部に印加される静的ＤＣ（直流）ポテンシャルによって軸方向に捕捉される。軸方向力は、放射方向励起の振幅に依存しているイオンガイドの外縁領域で軸方向に発展する擬似ポテンシャルにより発生する。振幅が高いときに、放射方向に励起されたイオンが放出される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
本明細書の第１の側面は、放射方向振幅支援トランスファ（ＲＡＡＴ）のための質量分析計を提供し、質量分析計は、イオン源と、質量分析計の長手軸に沿って、イオン源からのイオンの少なくとも一部分を軸方向に加速するための第１の軸方向加速領域と、イオン源からイオンを受容するように配設される、少なくとも１つの線形イオントラップとを備え、少なくとも１つの線形イオントラップは、その中にイオンを受容するための入口領域と、少なくとも１つの線形イオントラップから外へ放射方向に励起されたイオンをトランスファさせるための出口領域と、励起されていないイオンが少なくとも１つの線形イオントラップから流出することを防止するように、ＤＣポテンシャル障壁を印加するための少なくとも１つのＤＣ（直流）電極と、少なくとも１つの線形イオントラップに捕捉され、それにより、放射方向に励起されたイオンを産生する、イオンの選択的放射方向励起のための入口領域と出口領域との間の放射方向励起領域と、放射方向に励起されない、励起されていないイオンが、少なくとも１つの線形イオントラップの中にとどまっている間に、第１の軸方向加速領域および第２の軸方向加速領域による、放射方向に励起されたイオンへの力の複合効果が、放射方向に励起されたイオンにＤＣポテンシャル障壁を克服させるように、ＲＦ電場強度の低減によって産生される擬似ポテンシャルにより、出口領域に向かって長手軸に沿って、放射方向に励起されたイオンをさらに加速するための第２の軸方向加速領域とを備える。質量分析計はさらに、少なくとも１つの線形イオントラップから流出する、放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を受容し、分析するための検出デバイスを備える。
【0004】
第１の軸方向加速領域は、イオン源と少なくとも１つの線形イオントラップとの間に位置することができ、第１の軸方向領域の中の加速は、長手方向ＤＣポテンシャルをイオンの前記少なくとも一部分に提供することによって起こる。
【0005】
第１の軸方向加速領域は、出口領域より前の少なくとも１つの線形イオントラップの中に位置し、第１の軸方向領域の中の加速は、放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をそこで生成するように、第１の軸方向加速領域の中でＲＦ電場における差を提供するステップと、第１の軸方向加速において長手方向ＤＣポテンシャルを提供するステップとのうちの少なくとも１つによって起こることができる。ＲＦ電場における差を提供するステップは、第１の加速領域の中でＲＦ勾配を提供するステップを含むことができる。少なくとも１つのイオントラップは、ＲＦ電極を備え、ＲＦ電極の間の放射距離は、ＲＦ電場における差を提供するステップが、距離の変化により起こるように、第１の軸方向加速領域の中で増加する。ＲＦ電極の間の距離は、ＲＦ電極の形状の変化に起因し得る。ＲＦ電極は、第１の軸方向加速領域の中で直径が減少している、第１の軸方向加速領域の中でテーパ状である、および第１の軸方向加速領域の中で階段状であるのうちの少なくとも１つである。
【0006】
第１の加速領域は、放射方向励起領域と出口領域との間にあり得て、少なくとも１つの線形イオントラップは、放射方向励起領域の中の第１組のＲＦ電極と、第１の加速領域の中の第２組の電極とを備えることができ、第２組のＲＦ電極は、ＲＦ電場における差が、放射方向励起領域と第１の加速領域との間のＲＦ電場の変化によって引き起こされるように、変化を引き起こす回路を介して、第１組のＲＦ電極に電気的に接続される。言い換えれば、放射方向に励起されたイオンの軸方向加速は、ＲＦ電場の変化に起因する擬似ポテンシャル力に起因している。
【0007】
第２の軸方向加速領域は、出口領域に隣接することができ、少なくとも１つのＤＣ電極は、出口領域に隣接して位置することができる。
【0008】
第２の軸方向加速領域は、第１の加速と出口領域との間に位置することができ、少なくとも１つのＤＣ電極は、第１の加速と出口領域との間に位置することができる。
【0009】
放射方向励起領域は、放射方向に励起されたイオンを産生するための少なくとも１組のＲＦ電極と、長手方向ＤＣポテンシャルを提供するための少なくとも１組のＤＣ電極とを備えることができる。第２の軸方向加速領域は、出口領域に隣接することができ、少なくとも１つのＤＣ電極もまた、出口領域に隣接して位置することができる。少なくとも１組のＤＣ電極の間の距離は、ＤＣ電極の入口端からＤＣ電極の出口端まで増加し、それにより、長手方向ＤＣポテンシャルを提供することができる。少なくとも１組のＤＣ電極のうちのそれぞれは、長手方向ＤＣポテンシャルを産生するための一連の対向ＤＣ電極を備えることができ、一連の対向ＤＣ電極は、一連の各連続電極におけるＤＣポテンシャルステップとして、長手方向ＤＣポテンシャルをイオンに印加するように独立して制御される。
【0010】
放射方向励起領域は、第１の軸方向加速領域を備えることができ、放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、放射方向励起領域の中の分割ＲＦ電極に起因し得て、分割ＲＦ電極は、各々、放射方向加速領域の入口端から放射方向加速領域の出口端まで減少するそれぞれのＤＣ電圧が印加されている。
【0011】
放射方向励起領域は、第１の軸方向加速領域を備えることができ、放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、放射方向励起領域の中のＲＦ電極上の抵抗被覆に起因している。
【0012】
第１の軸方向加速領域は、放射方向励起領域と端部トラップとの間にあり得て、第１の軸方向加速領域の中で長手方向ＤＣポテンシャルの差を提供するステップは、選択的放射方向励起中に放射方向加速領域の中でイオンを捕捉するために、第１の軸方向加速領域の中で第１のＤＣポテンシャルを印加するステップであって、第１のＤＣポテンシャルは、放射方向励起領域の中のＤＣポテンシャルよりも大きい、ステップと、放射方向励起領域の中のイオンが、第１の軸方向加速領域を通して加速され、長手方向ＤＣポテンシャルおよび擬似ポテンシャルによる、放射方向に励起されたイオンへの力の組み合わせが、放射方向に励起されたイオンにＤＣポテンシャル障壁を克服させるように、第１のＤＣポテンシャルよりも小さく、かつ放射方向励起領域の中のＤＣポテンシャルよりも小さい第２のＤＣポテンシャルを、第１の軸方向加速領域の中で印加するステップとを含む。放射方向励起領域は、放射方向に励起されたイオンを産生するための少なくとも１組のＲＦ電極と、減少するＤＣポテンシャルを提供するための少なくとも１組のＤＣ電極とを備えることができ、第２のＤＣポテンシャルを印加する前に、減少ＤＣポテンシャルは、放射方向励起領域の中で印加され、したがって、放射方向に励起されたイオンに付加的な加速力を印加する。
【0013】
少なくとも１つの線形イオントラップは、ＡＣ（交流）電場と、ＲＦ電圧を選択されたイオンの不安定閾値に近づけるステップと、励起の持続時間にわたって不安定閾値に、またはそれ以上にＲＦ電圧を増加させ、次いで、ＲＦ電圧を下げるステップと、のうちの少なくとも１つを介して、放射方向に励起されたイオンを産生することが可能となり得る。
【0014】
第２の軸方向加速領域は、出口領域に隣接する、および出口領域の前にある、のうちの少なくとも１つとなり得る。
【0015】
本明細書の第２の側面は、質量分析計における放射方向振幅支援トランスファ（ＲＡＡＴ）のための方法を提供し、方法は、イオン源の中でイオンを産生するステップと、第１の軸方向加速領域の中で、質量分析計の長手軸に沿ってイオンの少なくとも一部分を長手方向に加速するステップと、第２の軸方向加速領域の中の擬似ポテンシャルを、イオントラップの中の放射方向に励起されたイオンに印加するステップとを含み、放射方向に励起されない、励起されていないイオンが、少なくとも１つの線形イオントラップの中にとどまっている間に、第１の軸方向加速領域および第２の軸方向加速領域による、放射方向に励起されたイオンへの力の複合効果が、放射方向に励起されたイオンにＤＣ（直流）ポテンシャル障壁を克服させるように、擬似ポテンシャルは、ＲＦ電場強度の低減によって産生され、線形イオントラップは、イオン源から前記イオンを受容するように配設され、少なくとも１つの線形イオントラップは、その中にイオンを受容するための入口領域と、少なくとも１つの線形イオントラップから外へ放射方向に励起されたイオンをトランスファさせるための出口領域と、励起されていないイオンが少なくとも１つの線形イオントラップから流出することを防止するように、ＤＣポテンシャル障壁を印加するための少なくとも１つのＤＣ電極と、少なくとも１つの線形イオントラップに捕捉され、それにより、放射方向に励起されたイオンを産生する、イオンの選択的放射方向励起のための入口領域と出口領域との間の放射方向励起領域とを備える。方法はさらに、検出デバイスにおいて放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を分析するステップを含む。
【0016】
少なくとも１つの線形イオントラップは、ＡＣ（交流）電場と、ＲＦ電圧を選択されたイオンの不安定閾値に近づけるステップと、励起の持続時間にわたってＲＦ電圧を増加させ、次いで、ＲＦ電圧を下げるステップとのうちの少なくとも１つを介して、放射方向に励起されたイオンを産生することが可能となり得る。
【0017】
本明細書の第３の側面は、質量分析計における放射方向振幅支援トランスファ（ＲＡＡＴ）のための方法を提供し、方法は、イオン源からのイオンを、ＲＡＡＴに使用可能な線形イオントラップの中へ放出するステップと、線形イオントラップの中で放射方向に励起されたイオンを産生するように、イオンの少なくとも一部分を放射方向に励起するステップと、質量分析計の長手軸に沿って、イオンおよび放射方向に励起されたイオンのうちの少なくとも１つを加速するステップであって、加速するステップは、放射方向に励起するステップの前、および放射方向に励起するステップの後のうちの少なくとも１つで起こる、ステップと、放射方向に励起されないイオンが、線形イオントラップの中にとどまっている間に、加速するステップおよびさらに加速するステップによる、放射方向に励起されたイオンへの力の組み合わせが、放射方向に励起されたイオンにＤＣポテンシャル障壁を克服させ、線形イオントラップから流出させるように、ＲＦ電場強度の低減によって産生される擬似ポテンシャルにより、長手軸に沿って放射方向に励起されたイオンをさらに加速するステップとを含む。
【0018】
加速するステップは、放射方向に励起するステップの前に起こることができる。加速するステップはさらに、イオン源と線形イオントラップとの間で起こることができる。
【0019】
加速するステップは、放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をその間で生成するように、出口領域より前の線形イオントラップの中でＲＦ電場における差を提供するステップと、イオンおよび放射方向に励起されたイオンのうちの少なくとも１つに長手方向ＤＣポテンシャルを提供するステップと、のうちの少なくとも１つによって起こることができる。ＲＦ電場における差を提供するステップは、線形イオントラップの中のＲＦ電極の間の増加する放射距離と、ＲＦ電極の形状の変化と、線形イオントラップの少なくとも第１の部分の中のＲＦ電極の直径の減少と、ＲＦ電極が線形イオントラップの少なくとも第２の部分の中でテーパ状であることと、ＲＦ電極が線形イオントラップの少なくとも第３の部分の中で階段状であることと、線形イオントラップが、第１組のＲＦ電極と、出口領域に隣接する少なくとも第２組のＲＦ電極とを備え、第２組のＲＦ電極は、ＲＦ電場における差を引き起こす回路を介して、第１組のＲＦ電極に電気的に接続されることと、のうちの少なくとも１つによって、ＲＦ勾配を提供するステップを含むことができる。
【0020】
長手方向ＤＣポテンシャルを提供するステップは、線形イオントラップの中で長手方向に延在する、少なくとも１組のＤＣ電極の間の距離を増加させることによって起こることができる。
【0021】
長手方向ＤＣポテンシャルを提供するステップは、線形イオントラップの中で長手方向に延在する、一連の対向ＤＣ電極を提供することによって起こることができ、一連の対向ＤＣ電極は、長手方向ＤＣポテンシャルを産生するためのものであり、一連の対向ＤＣ電極は、一連の中の各連続電極におけるＤＣポテンシャルステップとして、長手方向ＤＣポテンシャルをイオンに印加するように独立して制御される。
【0022】
放射方向励起領域は、第１の軸方向加速領域を備えることができ、放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、放射方向励起領域の中の分割ＲＦ電極に起因し得て、分割ＲＦ電極は、各々、放射方向加速領域の入口端から放射方向加速領域の出口端まで減少するそれぞれのＤＣ電圧が印加されている。
【0023】
放射方向励起領域は、前記第１の軸方向加速領域を備えることができ、放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、放射方向加速領域の中のＲＦ電極上の抵抗被覆に起因する。
【0024】
方法はさらに、選択的放射方向励起中に線形イオントラップの放射方向加速領域の中でイオンを捕捉するために、出口領域に隣接して第１のＤＣポテンシャルを印加するステップであって、第１のＤＣポテンシャルは、放射方向励起領域の中のＤＣポテンシャルよりも大きい、ステップと、放射方向励起領域の中のイオンが、出口領域へ加速され、長手方向ＤＣポテンシャルおよび擬似ポテンシャルによる、放射方向に励起されたイオンへの力の組み合わせが、放射方向に励起されたイオンにＤＣポテンシャル障壁を克服させるように、出口領域に隣接して第２のＤＣポテンシャルを印加するステップであって、第２のＤＣポテンシャルは、第１のＤＣポテンシャルよりも小さく、かつ放射方向励起の中のＤＣポテンシャルよりも小さい、ステップとによって、線形イオントラップから放射方向に励起されたイオンを抽出するステップをさらに含むことができる。方法はさらに、第２のＤＣポテンシャルを印加する前に、放射方向励起領域の中のＤＣポテンシャルを減少させ、したがって、放射方向に励起されたイオンに付加的な加速力を印加するステップを含むことができる。
【0025】
本明細書の第４の側面は、放射方向振幅支援トランスファ（ＲＡＡＴ）のための質量分析計を提供し、質量分析計は、イオン源と、イオン源からイオンを受容するように配設される少なくとも１つの線形イオントラップとを備え、少なくとも１つの線形イオントラップは、その中にイオンを受容するための入口領域と、少なくとも１つの線形イオントラップから外へ放射方向に励起されたイオンをトランスファさせるための出口領域と、励起されていないイオンが少なくとも１つの線形イオントラップから流出することを防止するように、ＤＣポテンシャル障壁を印加するための少なくとも１つのＤＣ（直流）電極と、線形イオントラップに捕捉され、それにより、ＡＣ（交流）電場の印加を介して放射方向に励起されたイオンを産生する、イオンの選択的放射方向励起のための入口領域と出口領域との間の放射方向励起領域と、放射方向励起領域と少なくとも１つの線形イオントラップの出口との間の軸方向加速領域であって、放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をそこで生成するように、軸方向加速領域の中にＲＦ電場における差を提供することによって、質量分析計の長手軸に沿ってイオン源からのイオンの少なくとも一部分を軸方向に加速するための軸方向加速領域とを備え、ＲＦ電場における差は、少なくとも１つの線形イオントラップの中のＲＦ電極の間の増加する距離と、ＲＦ電極の形状の変化と、線形イオントラップの少なくとも第１の部分の中のＲＦ電極の直径の減少と、ＲＦ電極が線形イオントラップの少なくとも第２の部分の中においてテーパ状であることと、ＲＦ電極が線形イオントラップの少なくとも第３の部分の中において階段状であることと、線形イオントラップが、第１組のＲＦ電極と、出口領域に隣接する少なくとも第２組のＲＦ電極とを備え、第２組のＲＦ電極は、ＲＦ電場における差を引き起こす回路を介して、第１組のＲＦ電極に電気的に接続されることと、のうちの少なくとも１つからのＲＦ勾配によって提供される。少なくとも１つの線形イオントラップは、励起されていないイオンが前記出口に到達することを防止するようにＤＣ（直流）ポテンシャル障壁を提供するための、放射方向励起領域と出口との間の少なくとも１つの電極をさらに備え、放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力は、放射方向に励起されたイオンがＤＣポテンシャル障壁を克服し、少なくとも１つのイオントラップから流出するように、ＤＣポテンシャル障壁を克服するためのものである。質量分析計は、少なくとも１つのイオントラップから流出する、放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を受容し、分析するための検出デバイスをさらに備える。
【0026】
質量選択的軸方向放出（ＭＳＡＥ）は、質量分析計の線形イオンガイドの中でイオンを選択し、放出する方法である。一連の着目イオンは、線形イオンガイドに捕捉され、次いで、イオンガイドの出力端を通して質量選択的に放出される。着目イオンは、電圧がイオンガイドの出力端付近に位置するＤＣ障壁電極に供給されている間に、最初に励起される。電圧は、励起されたイオンが開口を介して流出することを可能にしながら、励起されていないイオンが障壁を横断することを防止するように設定される。励起されたイオンは、イオンガイドの端部に存在するフリンジ電場によって及ぼされる付加的な軸方向力により、障壁を横断し、開口を通って流出することができる。軸方向力の大きさは、放射方向励起の振幅に依存している。
【0027】
高い放射方向振幅（および高い放射エネルギー）を有するイオンが、流出するイオンの比較的大きい円錐角により、開口において失われ得るため、放出の効率が損なわれ得る。加えて、たとえイオンが開口をうまく通り抜けても、隣接イオンガイドが高い放射方向振幅を伴うイオンを含有できないことにより、または軸から遠く離れた高いフリンジ電場に暴露されたときに高い軸方向エネルギーを獲得するイオンの広範な断片化により、依然としてイオンが失われ得る。本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
放射方向振幅支援トランスファ（ＲＡＡＴ）のための質量分析計であって、
該質量分析計は、
イオン源と、
第１の軸方向加速領域であって、該第１の軸方向加速領域は、該質量分析計の長手軸に沿って、該イオン源からのイオンの少なくとも一部分を軸方向に加速する、第１の軸方向加速領域と、
該イオン源から該イオンを受容するように配設される少なくとも１つの線形イオントラップであって、該少なくとも１つの線形イオントラップは、
該イオンを中に受容する入口領域と、
該少なくとも１つの線形イオントラップから外へ放射方向に励起されたイオンをトランスファさせる出口領域と、
少なくとも１つのＤＣ（直流）電極であって、該少なくとも１つのＤＣ電極は、ＤＣポテンシャル障壁を印加して、励起されていないイオンが該少なくとも１つの線形イオントラップから流出することを防止する、少なくとも１つのＤＣ電極と、
該入口領域と該出口領域との間の放射方向励起領域であって、該放射方向励起領域は、該少なくとも１つの線形イオントラップに捕捉された該イオンを選択的に放射方向に励起して、該放射方向に励起されたイオンを産生する、放射方向励起領域と、
第２の軸方向加速領域であって、該第２の軸方向加速領域は、ＲＦ電場強度の低減によって産生される擬似ポテンシャルに起因して該放射方向に励起されたイオンを該出口領域に向かって該長手軸に沿ってさらに加速することにより、放射方向に励起されない該励起されていないイオンが該少なくとも１つの線形イオントラップの中にとどまっている間に、該第１の軸方向加速領域および該第２の軸方向加速領域に起因する、該放射方向に励起されたイオンへの力の複合効果は、該放射方向に励起されたイオンが該ＤＣポテンシャル障壁を克服するようにさせる、第２の軸方向加速領域と
を含む、少なくとも１つの線形イオントラップと、
検出デバイスであって、該検出デバイスは、該少なくとも１つの線形イオントラップから流出する該放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を受容し、分析する、検出デバイスと
を含む、質量分析計。
（項目２）
前記第１の軸方向加速領域は、前記イオン源と前記少なくとも１つの線形イオントラップとの間に位置し、該第１の軸方向領域の中における加速は、長手方向ＤＣポテンシャルを前記イオンの前記少なくとも一部分に提供することによって起こる、項目１に記載の質量分析計。
（項目３）
前記第１の軸方向加速領域は、前記出口領域より前の、前記少なくとも１つの線形イオントラップの中に位置し、該第１の軸方向領域の中における加速は、
該第１の軸方向加速領域の中に前記ＲＦ電場における差を提供することであって、該提供することにより、前記放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をそこで生成する、ことと、
該第１の軸方向加速において長手方向ＤＣポテンシャルを提供することと
のうちの少なくとも１つによって起こる、項目１に記載の質量分析計。
（項目４）
前記ＲＦ電場における前記差を前記提供することは、前記第１の加速領域の中にＲＦ勾配を提供することを含む、項目３に記載の質量分析計。
（項目５）
前記少なくとも１つのイオントラップは、ＲＦ電極を含み、該ＲＦ電極の間の放射方向距離が、前記第１の軸方向加速領域の中において増加することにより、前記ＲＦ電場における前記差を前記提供することは、該距離の変化に起因して起こる、項目４に記載の質量分析計。
（項目６）
前記ＲＦ電極の間の前記距離は、該ＲＦ電極の形状の変化に起因する、項目５に記載の質量分析計。
（項目７）
前記ＲＦ電極は、
前記第１の軸方向加速領域の中で直径が減少することと、
該第１の軸方向加速領域の中でテーパ状であることと、
該第１の軸方向加速領域の中で階段状であることと
のうちの少なくとも１つに該当する、項目５に記載の質量分析計。
（項目８）
前記第１の加速領域は、前記放射方向励起領域と前記出口領域との間にあり、前記少なくとも１つの線形イオントラップは、該放射方向励起領域の中の第１組のＲＦ電極と、該第１の加速領域の中の第２組の電極とを含み、該第２組のＲＦ電極は、該放射方向励起領域と該第１の加速領域との間の前記ＲＦ電場の変化を引き起こす回路を介して該第１組のＲＦ電極に電気的に接続されることにより、該ＲＦ電場における前記差が、該ＲＦ電場の変化によって引き起こされる、項目３に記載の質量分析計。
（項目９）
前記第２の軸方向加速領域は、前記出口領域に隣接し、前記少なくとも１つのＤＣ電極は、該出口領域に隣接して位置する、項目４に記載の質量分析計。
（項目１０）
前記第２の軸方向加速領域は、前記第１の加速領域と前記出口領域との間に位置し、前記少なくとも１つのＤＣ電極は、該第１の加速領域と該出口領域との間に位置する、項目４に記載の質量分析計。
（項目１１）
前記放射方向励起領域は、前記放射方向に励起されたイオンを産生する少なくとも１組のＲＦ電極と、前記長手方向ＤＣポテンシャルを提供する少なくとも１組のＤＣ電極とを含み、前記第２の軸方向加速領域は、前記出口領域に隣接し、該少なくとも１つのＤＣ電極は、該出口領域に隣接して位置する、項目３に記載の質量分析計。
（項目１２）
前記少なくとも１組のＤＣ電極の間の距離は、該ＤＣ電極の入口端から該ＤＣ電極の出口端まで増加し、それにより、前記長手方向ＤＣポテンシャルを提供する、項目１１に記載の質量分析計。
（項目１３）
前記少なくとも１組のＤＣ電極の各々は、前記長手方向ＤＣポテンシャルを産生する一連の対向ＤＣ電極を含み、該一連の対向ＤＣ電極は、該一連の各連続した電極におけるＤＣポテンシャルステップとして、該長手方向ＤＣポテンシャルを前記イオンに印加するように独立して制御される、項目１１に記載の質量分析計。
（項目１４）
前記放射方向励起領域は、前記第１の軸方向加速領域を含み、前記放射方向に励起されるイオンへの長手軸方向力は、該放射方向励起領域の中の分割ＲＦ電極に起因し、該分割ＲＦ電極は各々、それぞれのＤＣ電圧が印加されており、該ＤＣ電圧は、該放射方向加速領域の入口端から該放射方向加速領域の出口端まで減少する、項目１に記載の質量分析計。
（項目１５）
前記放射方向励起領域は、前記第１の軸方向加速領域を含み、前記放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、該放射方向励起領域の中のＲＦ電極上の抵抗被覆に起因する、項目１に記載の質量分析計。
（項目１６）
前記第１の軸方向加速領域は、前記放射方向励起領域と前記端部トラップとの間にあり、該第１の軸方向加速領域の中において前記長手方向ＤＣポテンシャルの差を前記提供することは、
選択的な放射方向励起中に該放射方向加速領域の中において前記イオンを捕捉するために、該第１の軸方向加速領域の中において第１のＤＣポテンシャルを印加することであって、該第１のＤＣポテンシャルは、該放射方向励起領域の中におけるＤＣポテンシャルよりも大きい、ことと、
該第１のＤＣポテンシャルよりも小さく、かつ該放射方向励起領域の中の該ＤＣポテンシャルよりも小さい第２のＤＣポテンシャルを、該第１の軸方向加速領域の中に印加することであって、該印加することにより、該放射方向励起領域の中のイオンが、該第１の軸方向加速領域を通して加速され、該長手方向ＤＣポテンシャルおよび前記擬似ポテンシャルに起因する、前記放射方向に励起されるイオンへの力の組み合わせが、該放射方向に励起されたイオンが前記ＤＣポテンシャル障壁を克服するようにさせることと
を含む、項目２に記載の質量分析計。
（項目１７）
前記放射方向励起領域は、前記放射方向に励起されたイオンを産生する少なくとも１組のＲＦ電極と、減少するＤＣポテンシャルを提供する少なくとも１組のＤＣ電極とを含み、前記第２のＤＣポテンシャルを印加する前に、該減少するＤＣポテンシャルは、該放射方向励起領域の中に印加され、したがって、該放射方向に励起されたイオンに付加的な加速力を印加する、項目１６に記載の質量分析計。
（項目１８）
前記少なくとも１つの線形イオントラップは、
ＡＣ（交流）電場と、
ＲＦ電圧を選択されたイオンに対する不安定閾値に近づけることと、
該ＲＦ電圧を励起の持続時間にわたって該不安定閾値に、またはそれ以上に増加させ、次いで、該ＲＦ電圧を下げることと、
のうちの少なくとも１つを介して前記放射方向に励起されたイオンを産生することに使用可能にされる、項目１に記載の質量分析計。
（項目１９）
前記第２の軸方向加速領域は、前記出口領域に隣接することと、該出口領域の前にあることとのうちの少なくとも１つに該当する、項目１に記載の質量分析計。
（項目２０）
質量分析計における放射方向振幅支援トランスファ（ＲＡＡＴ）のための方法であって、
該方法は、
イオン源の中においてイオンを産生することと、
第１の軸方向加速領域の中において、該質量分析計の長手軸に沿って該イオンの少なくとも一部分を軸方向に加速することと、
第２の軸方向加速領域の中において擬似ポテンシャルを、イオントラップの中の放射方向に励起されたイオンに印加することであって、該擬似ポテンシャルが、ＲＦ電場強度の低減によって産生され、それにより、放射方向に励起されない励起されていないイオンが、少なくとも１つの線形イオントラップの中にとどまっている間に、該第１の軸方向加速領域および該第２の軸方向加速領域に起因する、該放射方向に励起されたイオンへの力の複合効果が、該放射方向に励起されたイオンがＤＣ（直流）ポテンシャル障壁を克服するようにさせ、該線形イオントラップは、該イオン源から該イオンを受容するように配設され、該少なくとも１つの線形イオントラップは、該イオンを中に受容する入口領域と、放射方向に励起されたイオンを該少なくとも１つの線形イオントラップから外にトランスファさせる出口領域と、該ＤＣポテンシャル障壁を印加して、該励起されていないイオンが該少なくとも１つの線形イオントラップから流出することを防止する少なくとも１つのＤＣ電極と、該少なくとも１つの線形イオントラップの中に捕捉された該イオンを選択的に放射方向に励起することにより、該放射方向に励起されたイオンを産生する、該入口領域と該出口領域との間の放射方向励起領域とを含む、ことと、
検出デバイスにおいて該放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を分析することと
を含む、方法。
（項目２１）
前記少なくとも１つの線形イオントラップは、
ＡＣ（交流）電場と、
ＲＦ電圧を選択されたイオンの不安定閾値に近づけることと、
該ＲＦ電圧を励起の持続時間にわたって増加させ、次いで、該ＲＦ電圧を下げることと
のうちの少なくとも１つを介して前記放射方向に励起されたイオンを産生することに使用可能にされる、項目２０に記載の方法。
（項目２２）
質量分析計における放射方向振幅支援トランスファ（ＲＡＡＴ）のための方法であって、
該方法は、
イオンをイオン源からＲＡＡＴに使用可能な線形イオントラップの中に放出することと、
該イオンの少なくとも一部分を放射方向に励起して、該線形イオントラップの中において放射方向に励起されたイオンを産生することと、
該質量分析計の長手軸に沿って、該イオンおよび該放射方向に励起されたイオンのうちの少なくとも１つを加速することであって、該加速することは、該放射方向に励起することの前、および該放射方向に励起することの後のうちの少なくとも１つにおいて起こる、ことと、
ＲＦ電場強度の低減によって産生される擬似ポテンシャルに起因して、該放射方向に励起されたイオンを該長手軸に沿ってさらに加速することであって、該加速することにより、放射方向に励起されない該イオンが、該線形イオントラップの中にとどまっている間に、該加速することおよびさらに加速すること起因する、該放射方向に励起されたイオンへの力の組み合わせは、該放射方向に励起されたイオンがＤＣポテンシャル障壁を克服し、該線形イオントラップから流出するようにさせることと
を含む、方法。
（項目２３）
前記加速することは、前記放射方向に励起することの前に起こり、該加速することは、前記イオン源と前記線形イオントラップとの間においてさらに起こる、項目２２に記載の方法。
（項目２４）
前記加速することは、
前記出口領域より前の前記線形イオントラップの中にＲＦ電場における差を提供することであって、該提供することにより、前記放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をその間に生成する、ことと、
前記イオンおよび該放射方向に励起されたイオンのうちの少なくとも１つに長手方向ＤＣポテンシャルを提供することと
のうちの少なくとも１つによって起こる、項目２２に記載の方法。
（項目２５）
前記ＲＦ電場における前記差を前記提供することは、
前記線形イオントラップの中のＲＦ電極の間の増加する放射方向距離と、
該ＲＦ電極の形状の変化と、
該線形イオントラップの少なくとも第１の部分の中の該ＲＦ電極の直径の減少と、
該ＲＦ電極が該線形イオントラップの少なくとも第２の部分においてテーパ状であることと、
該ＲＦ電極が該線形イオントラップの少なくとも第３の部分において階段状であることと、
該線形イオントラップが、第１組のＲＦ電極と、前記出口領域に隣接する少なくとも第２組のＲＦ電極とを含むことであって、該第２組のＲＦ電極は、該ＲＦ電場における該差を引き起こす回路を介して、該第１組のＲＦ電極に電気的に接続される、ことと
のうちの少なくとも１つによってＲＦ勾配を提供することを含む、項目２４に記載の方法。
（項目２６）
前記長手方向ＤＣポテンシャルを前記提供することは、少なくとも１組のＤＣ電極の間の距離を増加させることによって起こり、該少なくとも１組のＤＣ電極は、前記線形イオントラップの中において長手方向に延在する、項目２２に記載の方法。
（項目２７）
前記長手方向ＤＣポテンシャルを前記提供することは、前記線形イオントラップの中において長手方向に延在する一連の対向ＤＣ電極を提供することによって起こり、該一連の対向ＤＣ電極は、該長手方向ＤＣポテンシャルを産生し、該一連の対向ＤＣ電極は、該長手方向ＤＣポテンシャルを該一連の各連続した電極におけるＤＣポテンシャルステップとして前記イオンに印加するよう独立して制御される、項目２２に記載の方法。
（項目２８）
前記放射方向励起領域は、前記第１の軸方向加速領域を含み、前記放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、該放射方向励起領域の中の分割ＲＦ電極に起因し、該分割ＲＦ電極は各々、それぞれのＤＣ電圧が印加されており、該ＤＣ電圧は、該放射方向加速領域の入口端から該放射方向加速領域の出口端まで減少する、項目２２に記載の方法。
（項目２９）
前記放射方向励起領域は、前記第１の軸方向加速領域を含み、前記放射方向に励起されたイオンへの長手軸方向力は、該放射方向励起領域の中のＲＦ電極上の抵抗被覆に起因する、項目２２に記載の方法。
（項目３０）
前記線形イオントラップから前記放射方向に励起されたイオンを抽出することをさらに含み、該抽出することは、
前記出口領域に隣接して第１のＤＣポテンシャルを印加することであって、該第１のＤＣポテンシャルを印加することにより、選択的な放射方向励起中に該線形イオントラップの放射方向加速領域の中に該イオンを捕捉し、該第１のＤＣポテンシャルは、該放射方向励起領域の中のＤＣポテンシャルよりも大きい、ことと、
該出口領域に隣接して第２のＤＣポテンシャルを印加することであって、該第２のＤＣポテンシャルは、該第１のＤＣポテンシャルよりも小さく、かつ該放射方向励起領域の中の該ＤＣポテンシャルよりも小さく、その結果、該放射方向励起領域の中のイオンが、該出口領域へと加速され、前記長手方向ＤＣポテンシャルおよび前記擬似ポテンシャルに起因する、該放射方向に励起されたイオンへの前記力の組み合わせは、該放射方向に励起されたイオンが前記ＤＣポテンシャル障壁を克服するようにさせる、ことと
による、項目２２に記載の方法。
（項目３１）
前記第２のＤＣポテンシャルを印加する前に、前記放射方向励起領域の中に減少するＤＣポテンシャルを印加し、したがって、前記放射方向に励起されたイオンに付加的な加速力を印加することをさらに含む、項目２８に記載の方法。
（項目３２）
放射方向振幅支援トランスファ（ＲＡＡＴ）のための質量分析計であって、
該質量分析計は、
イオン源と、
イオンを該イオン源から受容するように配設される少なくとも１つの線形イオントラップであって、該少なくとも１つの線形イオントラップは、
該イオンを中に受容する入口領域と、
放射方向に励起されたイオンを該少なくとも１つの線形イオントラップから外へトランスファさせる出口領域と、
少なくとも１つのＤＣ（直流）電極であって、該少なくとも１つのＤＣ電極は、ＤＣポテンシャル障壁を印加して、該励起されていないイオンが該少なくとも１つの線形イオントラップから流出することを防止する、少なくとも１つのＤＣ電極と、
該入口領域と該出口領域との間の放射方向励起領域であって、該放射方向励起領域は、該線形イオントラップに捕捉された該イオンを選択的に放射方向に励起することにより、ＡＣ（交流）電場の印加を介して放射方向に励起されたイオンを産生する、放射方向励起領域と
を含む、少なくとも１つの線形イオントラップと、
該放射方向励起領域と該少なくとも１つの線形イオントラップの出口との間の軸方向加速領域であって、該軸方向加速領域は、該軸方向加速領域の中にＲＦ電場における差を提供することによって、該イオン源からの該イオンの少なくとも一部分を該質量分析計の長手軸に沿って軸方向に加速して、該放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をそこで生成し、該ＲＦ電場における該差は、
該少なくとも１つの線形イオントラップの中のＲＦ電極の間の増加する距離と、
該ＲＦ電極の形状の変化と、
該線形イオントラップの少なくとも第１の部分の中の該ＲＦ電極の直径の減少と、
該ＲＦ電極が該線形イオントラップの少なくとも第２の部分においてテーパ状であることと、
該ＲＦ電極が該線形イオントラップの少なくとも第３の部分において階段状であることと、
該線形イオントラップが、第１組のＲＦ電極と、該出口領域に隣接する少なくとも第２組のＲＦ電極とを含むことであって、該第２組のＲＦ電極は、該ＲＦ電場における該差を引き起こす回路を介して、該第１組のＲＦ電極に電気的に接続される、ことと
のうちの少なくとも１つからのＲＦ勾配によって提供される、軸方向加速領域と、
該放射方向励起領域と該出口との間の少なくとも１つの電極であって、該少なくとも１つの電極は、該励起されていないイオンが該出口に到達することを防止するＤＣ（直流）ポテンシャル障壁を提供し、該放射方向に励起されたイオンへの該擬似ポテンシャル長手軸方向力は、該ＤＣポテンシャル障壁を克服することにより、該放射方向に励起されたイオンが該ＤＣポテンシャル障壁を克服し、該少なくとも１つのイオントラップから流出する、少なくとも１つの電極と
検出デバイスであって、該検出デバイスは、該少なくとも１つのイオントラップから流出する該放射方向に励起されたイオンの少なくとも一部分を受容し、分析する、検出デバイスと
を含む、質量分析計。
【0028】
実装は、以下の図を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【発明を実施するための形態】
【0030】
図１は、質量分析計１００を図示し、質量分析計１００は、イオン源１２０と、イオンガイド１３０と、線形イオントラップ１４０と、衝突セル１５０（例えば、断片化モジュール）と、検出器１６０とを備え、質量分析計１００は、イオン源１２０から検出器１６０を通してイオンビームを伝送することが可能である。いくつかの実装では、質量分析計１００はさらに、イオン化可能物質をイオン化するようにイオン源１２０を制御すること、および質量分析計１００のモジュール間のイオンのトランスファを制御することを含むが、それらに限定されない、質量分析計１００の動作を制御するためのプロセッサ１８５を備えることができる。動作中、イオン化可能物質は、イオン源１２０に導入される。イオン源１２０は、概して、イオンガイド１３０（また、Ｑ０として識別され、イオンガイド１３０が質量分析に関与しないことを示す）にトランスファさせられる、イオンビームの形式でイオン１９０を産生するように、イオン化可能物質をイオン化する。イオン１９０は、以下の図でさらに図示されるように、イオンガイド１３０から、質量フィルタとして、または線形イオントラップとして動作することができる四重極１４０（また、Ｑ１として識別される）にトランスファさせられる。次いで、濾過されたか、または濾過されていないイオンが、以下で説明されるように、所望の順序でイオン１９１を放出するように制御することができる、ｑ２としても識別される衝突セル１５０に進入する。いくつかの実装では、イオン１９１を衝突セル１５０の中で断片化されることができる。衝突セル１５０は、四重極、六重極、または八重極等の多重極を含むが、それに限定されない、任意の好適なＲＦイオンガイドを含むことができると認識される。次いで、イオン１９１は、質量スペクトルの産生のために検出器１６０にトランスファさせられる。そうする際に、イオン１９１は、その中に進入するイオン１９１の質量スペクトルを産生することが可能である検出器１６０に進入する。いくつかの実装では、衝突セル１５０は、四重極１４０と機械的に同様の四重極を備える。他の実施形式では、衝突セルは、イオンの断片化が、電子捕獲解離、電子トランスファ管理、光解離、表面誘起解離、準安定粒子との相互作用による解離、または同等物を含むが、それらに限定されない任意の好適な方法によって達成される、断片化セルに置換することができる。
【0031】
さらに、図示されていないが、質量分析計１００は、イオン源１２０、イオンガイド１３０、四重極質量フィルタ１４０、衝突セル１５０、および／または検出器１６０の中に好適な真空を提供するために、任意の好適な数の真空ポンプを備えることができる。いくつかの実装では、質量分析計１００の特定の要素の間に真空差を生成することができ、例えば、イオン源１２０が大気圧にあり、イオンガイド１３０が真空下にあるように、真空差が、概して、イオン源１２０とイオンガイド１３０との間に印加されることが認識される。また、図示されていないが、質量分析計１００は、任意の好適な数のコネクタ、電源、ＲＦ（無線周波数）電源、ＤＣ（直流）電源、（例えば、イオン源１２０および／または衝突セル１５０用の）ガス源、および質量分析計１００の動作を可能にするための任意の他の好適な構成要素をさらに備えることができる。
【0032】
ここで、衝突セル１５０および検出器１６０と一直線上にある、非限定的実装による、放射方向振幅支援トランスファ（ＲＡＡＴ）のための線形イオントラップ２００を図示する図２に注目する。したがって、図示した実装において、線形イオントラップ２００は、図１の線形イオントラップ１４０を備える。しかしながら、さらなる実装では、線形イオントラップ２００は、イオンガイド１３０を備えることができる。その上さらなる実装では、線形イオントラップ２００は、衝突セル１５０を備えることができる。
【0033】
線形イオントラップ２００は、入口領域２０１と、放射方向励起領域２０３と、第１の軸方向加速領域２０５と、第２の軸方向加速領域２０７と、出口領域２０９とを備える。
【0034】
図２でＳＴ１とも標識される入口領域２０１は、例えば、イオン源１２０からイオン１９０を受容するための領域、またはイオン源１２０と線形イオントラップ２００との間の質量分析計１００の任意の他の要素を備える。入口領域２０１は、概して、四重極、六重極、または八重極等の多重極を含むが、それに限定されない、イオンを線形イオントラップ２００の中へ受容するための任意の好適な線形イオンガイド２１１を備える。
【0035】
入口領域２１１と、２０７に対する出口領域との間に位置する放射方向励起領域２０３は、線形イオントラップ２００に捕捉されたイオンの選択的放射方向励起のために使用可能にされ、それにより、任意の好適なＡＣ（交流）電場を介して放射方向に励起されたイオンを産生する。代替として、線形イオントラップ２００は、ＲＦ電圧を選択されたイオンの不安定閾値まで近づけること、または励起の持続時間にわたって不安定閾値付近までＲＦ電圧を増加させ、次いで、ＲＦ電圧を下げることのうちの少なくとも１つによって、放射方向に励起されたイオンを産生することが可能となり得る。そのようなものとして、放射方向励起領域２０３は、概して、四重極、六重極、または八重極等の多重極を含むが、それに限定されない、その中にイオンを含有し、選択的放射方向励起を行うための任意の好適な線形イオンガイド２１３を備える。イオンの選択的放射方向励起は、参照することにより本明細書に組み込まれる、“Ｍａｓｓ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ａｘｉａｌ Ｉｏｎ Ｅｊｅｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｌｉｎｅａｒ Ｑｕａｄｒｏｐｏｌｅ Ｉｏｎ Ｔｒａｐ” ｂｙ Ｆ．Ａ．Ｌｏｎｄｒｙ ａｎｄ Ｊａｍｅｓ Ｗ．Ｈａｇｅｒ，Ｊ．Ａｍ．Ｓｏｃ．Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．２００３，１４，１１３０−１１４７で説明されている。線形イオンガイド２１３の入口は、図２においてＩＥと標識されている。
【0036】
線形イオントラップ２００はまた、線形イオンガイド２１５と、出口電極２１７とも呼ばれる少なくとも１つの出口電極２１７とを備える。線形イオンガイド２１５は、線形イオンガイド２１３と出口電極２１７との間に位置し、四重極、六重極、および八重極を含むことができるが、それらに限定されない。その中にイオンを含有するための放射方向ＲＦ電場を線形イオンガイド２１５に印加できることが認識される。線形イオンガイド２１５の出口はまた、図２においてＯＥと標識されている。
【0037】
第１の軸方向加速領域２０５は、以下で説明されるように、長手方向ＤＣポテンシャルによって提供される第１の長手方向加速力Ｆ１がイオンに印加される、線形イオンガイド２１３と線形イオンガイド２１５との間の遷移領域を備える。しかしながら、一般に、第１の軸方向加速領域２０５は、質量分析計１００の長手軸に沿ってイオン源１２０からイオン１９０の少なくとも一部分を軸方向に加速するために使用可能であることが認識される。
【0038】
出口領域２０７は、イオン１９０が線形イオントラップ２００から流出することを防止するために、ＤＣ（直流）ポテンシャル障壁を印加するために使用可能である。例えば、ＤＣポテンシャル障壁は、出口電極２１７に印加することができる。出口電極２１７は、それに印加されたＤＣポテンシャル障壁を克服するイオンが通過することができる開口を備える。
【0039】
第２の軸方向加速領域２０７は、線形イオンガイド２１５の出口端および／または出口領域２０９に隣接する領域を備える。第２の軸方向加速領域２０７は、出口領域２０９に隣接するＲＦ電場強度の低減によって産生される擬似ポテンシャルに起因して、出口領域２０９に向かって長手軸に沿って放射方向に励起されたイオン１９０をさらに加速するために使用可能であり、その結果、放射方向に励起されないイオン１９０が線形イオントラップ２００の中にとどまっている間、第１の軸方向加速領域２０５および第２の軸方向加速領域２０７に起因する放射方向に励起されたイオン１９０への力の組み合わせが、放射方向に励起されたイオン１９０にＤＣポテンシャル障壁を克服させる。
【0040】
第２の軸方向加速領域２０７では、線形イオンガイド２１５に印加されたＲＦ電場の縁は、“Ｍａｓｓ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ａｘｉａｌ Ｉｏｎ Ｅｊｅｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｌｉｎｅａｒ Ｑｕａｄｒｏｐｏｌｅ Ｉｏｎ Ｔｒａｐ” ｂｙ Ｆ．Ａ．Ｌｏｎｄｒｙ ａｎｄ Ｊａｍｅｓ Ｗ．Ｈａｇｅｒ，Ｊ．Ａｍ．Ｓｏｃ．Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．２００３，１４，１１３０−１１４７で説明されるように、その中に含有される放射方向に励起されたイオンがフリンジ擬似ポテンシャルを受けるようにする。フリンジ擬似ポテンシャルは、放射方向に励起されたイオンが出口領域２０９に向かう長手方向力Ｆ２を受けるようにする。力Ｆ２は、放射方向に励起されたイオン３１０の励起の振幅にさらに依存していることが認識される。その上、Ｆ２は長手軸上で「０」であるが、長手軸からの放射距離とともに増加することがさらに認識される。
【0041】
従来技術では、少なくとも１つの出口電極に印加されるＤＣポテンシャル障壁を克服するために、Ｆ２は、概して、イオンの励起の振幅を増加させることによって増加させられる。しかしながら、これは、放射方向に励起されたイオンの非常に大きい出口角につながり、次いで、イオンは、出口電極の開口において、または選択的放射方向励起が起こっている線形イオントラップと衝突セル等の次のモジュールとの間において、失われ得る。言い換えれば、出口角が非常に大きいので、流出するイオンが質量分析計を通る経路から逸脱する。
【0042】
線形イオントラップ２００におけるこの問題を克服するために、ＤＣポテンシャルを、線形イオンガイド２１１、２１３、２１５、出口電極２１７、および衝突セル１５０の各々に独立して印加できることがさらに認識される。例えば、図３に注目すると、ＤＣポテンシャルの第１のプロファイル３００が図示されており、このプロファイルは、図２のような識別子ＳＴ１、ＩＥ、ＯＥ、ＳＴ２、ＩＱ２およびＱ２によって識別される線形イオンガイド２１１、２１３、２１５、出口電極２１７、および衝突セル１５０に印加されることができ、ＩＥおよびＯＥは、それぞれ、線形イオンガイド２１３への入口および出口を示す。ＩＱ２におけるプロファイル３００の中のピークは、出口電極２１７に印加されたＤＣポテンシャル障壁を表す。ＤＣポテンシャルＳＴ１およびＳＴ２が、ＩＥとＯＥとの間のＤＣポテンシャルよりも高いので、プロファイル３００の中の線形イオンガイド２１１、２１３、２１５に印加されるＤＣポテンシャルは、線形イオンガイド２１３の中にイオン１９０を含有するポテンシャル井戸を作成し、その結果、イオン１９０を領域２０３の中に捕捉することができることがさらに認識される。いったんイオン１９０が捕捉されると、イオン１９０は、着目イオンの放射方向運動の周波数と共鳴した補助ＡＣ電場の印加によって、選択的に放射方向に励起することができる。例えば、イオン１９０は、最初に、線形イオンガイド２１１を介して線形イオントラップ２００の中へ放出することができ、次いで、イオン２９０は、プロファイル３００の印加を介して、線形イオンガイド２１３の中で捕捉し、冷却することができ、次いで、線形イオンガイド２１３に捕捉されたイオン１９０は、放射方向に励起されたイオン３１０を産生するように、線形イオンガイド２１３の中で選択的に放射方向に励起することができる。例えば、放出過程は、１ｍｓにわたって起こることができ、捕捉および冷却過程は、１００ｍｓにわたって起こることができ、励起過程は、１ｍｓにわたって起こることができる（共鳴状態にあるイオン１９０の放射方向運動を励起するように線形イオントラップ２１３のロッドに印加された６０ｍＶのＡＣ電圧で）。さらに、線形イオントラップ２１３の中の圧力を上昇させることによって、捕捉および冷却過程のための時間を短縮することができる。いくつかの実装では、捕捉期間中にバッファガス流を開くパルス状弁（図示せず）を利用することによって、（例えば、ＩＥとＯＥとの間の）捕捉領域の中の緩衝ガスの圧力を捕捉期間中に上昇させることができる。さらに、線形イオンガイド１１３に印加されるＡＣ電場の少なくとも周波数を制御することによって、放射方向に励起されたイオン３１０を産生するように、イオン１９０の任意の好適な一部を励起のために選択できることが認識される。代替として、放射方向閉じ込めに使用されるＲＦ電場の適切な振幅を選択することによって、着目イオンの放射方向振動周波数を、所定のＡＣ周波数と一致するように調整することができる。さらに、選択の特異性は、概して、励起過程がより低い圧力で起こる時に、より高く、したがって、パルス状弁は、イオンの急速捕捉のために、および励起過程中に緩衝ガスの圧力を低減するために有益となり得ることが認識される。
【0043】
しかしながら、いったん選択的放射方向励起が線形イオンガイド２１３の中で起こると、イオン１９０を線形イオンガイド２１５の中へ加速するように、第２のプロファイル３０３が質量分析計２００において印加される。プロファイル３０３は、プロファイル３００と実質的に同様であるが、ここでは線形イオンガイド２１５の中のＤＣポテンシャルは、ＩＥとＯＥとの間の（すなわち、線形イオンガイド２１３の中の）ＤＣポテンシャルよりも小さいことが認識される。したがって、放射方向に励起されたイオン３１０を含む、プロファイル３００による、線形イオンガイド２１３に捕捉されたイオン１９０は、ここでは、ポテンシャルの降下により出口領域２０７に向かって加速される。ポテンシャルの降下は、長手方向力Ｆ１を、放射方向に励起されたイオン３１０を含むイオン３１０に印加させることが認識される。長手方向力Ｆ１はまた、以降でＦ１としても交換可能となる。
【0044】
しかしながら、Ｆ１による、放射方向に励起されたイオン３１０を含むイオン１９０の加速は、イオン１９０がＩＱ２／出口領域２０７におけるＤＣポテンシャル障壁を克服するために十分ではないことが認識される。しかしながら、放射方向に励起されたイオン３１０は、出口領域２０７におけるＲＦ電場強度の降下に起因するフリンジ擬似ポテンシャルにより、出口領域２０７において長手方向力Ｆ２（以降で交換可能に力Ｆ２と呼ばれる）を受ける。力Ｆ２はさらに、放射方向に励起されたイオン３１０の励起の振幅に依存しており、励起されていないイオンは、Ｆ２を受けないことが認識される。したがって、力Ｆ１による放射方向に励起されたイオン３１０が受ける加速、および力Ｆ２による放射方向に励起されたイオン３１０が受けるさらなる加速の組み合わせが、放射方向に励起されたイオンに、ＩＱ２におけるＤＣポテンシャル障壁を克服させ、線形イオントラップ２００から流出させる。励起されていないイオンが力Ｆ２を受けないため、励起されていないイオンは、Ｆ１に暴露されるにもかかわらず、線形イオントラップ２００から流出しない。
【0045】
図３では、Ｕａは、線形イオンガイド２１５の中の（すなわち、ＩＥとＯＥとの間の）ＤＣポテンシャルと、ＳＴ２におけるＤＣポテンシャルとの間の差であると認識される。さらに、Ｕｂは、ＳＴ２におけるＤＣポテンシャルとＩＱ２におけるＤＣポテンシャル障壁との間の差であると認識される。Ｕａはまた、加速ポテンシャルＵａと呼ぶこともでき、Ｕｂはまた、障壁の高さＵｂと呼ぶこともできる。
【0046】
したがって、０Ｖから約８．５Ｖに及ぶ障壁の高さＵｂについて、０Ｖ（曲線４１０）、−０．２Ｖ（曲線４２０）、−１Ｖ（曲線４３０）、−２Ｖ（曲線４４０）、および−４Ｖ（曲線４５０）の加速ポテンシャルＵａに対する線形イオントラップ２００の成功したプロトタイプから流出する、放射方向に励起されたイオンのイオン強度の測定の結果を図示する図４に注目する。図４はまた、−０．１Ｖ（曲線４６０）、−１Ｖ（曲線４７０）の加速ポテンシャルＵａに対する線形イオントラップ２００の成功したプロトタイプから流出する、励起されていないイオンのイオン強度の測定の結果も図示する。イオン強度は、正規化されており、恣意的な単位を有する。Ｕｂのゼロ点（すなわち、Ｕｂ＝０Ｖ）は、高いおよび低い放射方向振幅を有するイオン間の分離を伴わずに、励起のないイオンが衝突セル１５０／Ｑ２の中に効果的にトランスファするポテンシャルに対応する。励起されたイオン（曲線４１０−４５０）と励起されていないイオン（曲線４６０、４７０）との間の分離は、より高い障壁電圧において起こる。Ｕａ＝０Ｖを有する励起されたイオンに対応する曲線４１０は、任意の障壁電圧において、最も低い励起イオン強度（最低トランスファ効率に対応する）を有する。より高い軸方向エネルギーは、ＩＱ２におけるＤＣポテンシャル障壁を横断してトランスファするように放射方向に励起されたイオン３１０を支援することが認識される。さらに、従来技術と比較して、放射方向に励起されたイオン３１０の抽出の効率が向上させられるだけでなく、効率が高い、障壁の高さＵｂのポテンシャルの範囲も増加させられ、したがって、線形イオントラップ２００は、従来技術と比較して、緩和電圧公差を有する。
【0047】
ＲＡＡＴの単純化された理論は、より高い軸方向エネルギーとともに（すなわち、放射方向に励起されたイオン３１０への力Ｆ２に加えて印加される軸方向力Ｆ１とともに）、イオン抽出の効率が増加する理由を説明することができる。理論は、イオン運動が２つの力の影響を受けると仮定し、１つの力は、ＤＣポテンシャル分布、すなわち、ＤＣ障壁力に由来し、もう１つの力は、振動電圧、すなわち、力Ｆ２の正味の効果に由来する。力Ｆ２は、擬似ポテンシャル力であると認識される。したがって、線形イオントラップ２００の中のイオン運動は、ＤＣポテンシャルおよび擬似ポテンシャルの複合作用によって管理されることが認識される。
【0048】
ポテンシャルおよび擬似ポテンシャル分布の重要な特徴は、「範囲」と呼ぶことができる特性である。範囲は、ポテンシャル分布がわずかな値まで減少している、線形イオントラップ２００の長手軸に沿った距離であり、すなわち、範囲は、線形イオントラップ２００の内側で、どれだけ深くそのポテンシャル分布が浸透するかという尺度である。
【0049】
一般に、ＩＱ２におけるＤＣ障壁ポテンシャル等のＤＣポテンシャルの範囲は、出口領域２０７の中のＲＦ電場縁による擬似ポテンシャル等の擬似ポテンシャルの範囲よりも大きくなり得ることが認識される。該効果は、複合（ポテンシャルおよび擬似ポテンシャル）分布Ｕが、線形イオントラップ２００の長さに沿った無次元座標（ｘ）の関数として描画される、図５Ａで図示されている。ｘ＝０は、出口領域の中の線形イオントラップ２００の内側の位置を画定し、具体的には、ｘ＝０は、ＩＱ２におけるＤＣポテンシャル障壁が、フリンジ電場を伴う領域（すなわち、出口領域２０７）付近で線形イオントラップ２００の中のイオン１９０に影響を及ぼし始める、位置と一致するように選択される。ｘのより高い値は、フリンジ電場の効果が増加する、線形イオントラップ２００の端部に向かった領域を表す。曲線５０１は、ＩＱ２におけるＤＣポテンシャル障壁によるＤＣポテンシャル分布を示し、曲線５０１は、放射方向励起がないイオンがフリンジ電場領域（すなわち、出口領域２０７）から反射された時に受ける、ポテンシャルを表すことが認識される。曲線５０３は、フリンジＲＦ電場による擬似ポテンシャル分布を表す。曲線５０１を曲線５０３と比較すると、擬似ポテンシャルは、ＤＣポテンシャルの範囲の約半分しかない範囲を有することが認識される。曲線５０５は、所与の強度に対する複合擬似ポテンシャル分布およびＤＣポテンシャル分布を図示する。図５の曲線５０１、５０３、および５０５は、ＲＦ擬似ポテンシャルＵおよびＤＣ障壁ポテンシャルの単純化ｘ２モデルに基づき、線形イオントラップ２００では、ｘは、概して、線形イオントラップ２００の軸に沿った無次元座標を表し、ｘ＝０は、ＩＱ２ＤＣ障壁の効果がごくわずかになる領域に対応する、領域である一方で、ｘ＝１は、ちょうどＩＱ２障壁における場所に対応することが認識される。ｘ＝０．５は、励起されたイオンに作用する擬似ポテンシャル場の大きさが増大し始める、ｘ座標に沿った中間点を画定することが認識される（例えば、曲線５０３参照）。
【0050】
さらに、単純化ｘ２モデルは、例示目的のためにすぎず、実際のポテンシャルは、より複雑な法則に従うことが認識される。
【0051】
いずれにしても、曲線５０５は、放射方向励起の所与の大きさに対して、出口領域２０７中の線形イオントラップ２００の中の放射方向に励起されたイオン３１０が受ける、擬似ポテンシャルおよびＤＣポテンシャルの合計を表す。これらの条件下で、このモデルによれば、放射方向に励起されたイオン３１０は、そのようなポテンシャル分布を通してトランスファさせられるために少なくとも０．３Ｖの軸方向エネルギーを必要とすることが、曲線５０５から認識される。しかしながら、０．３Ｖは、近似値にすぎず、過度に限定的と見なされるものではないことが認識される。いずれにしても、付加的な０．３Ｖの初期イオンエネルギーを、第１の軸方向加速領域２０５からの力Ｆ１から取得することができる。そのエネルギーがない場合、たとえ放射方向に励起されたイオン３１０が十分な量の放射方向励起を獲得していても、放射方向に励起されたイオン３１０は、ＩＱ２におけるＤＣ障壁から流出することができない。上記で説明される例示的なｘ２モデルでは、少なくとも０．３Ｖの初期軸方向エネルギーを伴わない、放射方向に励起されたイオン３１０は、それらの放射方向励起（およびＦ２の大きさが）どれだけ高くても、障壁を横断することができない。しかしながら、線形イオントラップ２００の成功したプロトタイプでは、放射方向に励起されたイオン３１０が線形イオントラップ２００から流出するポテンシャルの範囲は、少し曖昧であり、十分高い励起において、放射方向に励起されたイオン３１０は、ＩＱ２における障壁を依然として横断することができるが、過程の効率は、図４の曲線４１０によって図示されるように損なわれる。
【0053】
しかしながら、フリンジ擬似ポテンシャルに起因する力Ｆ２に加えて、ＤＣポテンシャルの任意の好適な配設および実装、または放射方向に励起されたイオンを少なくとも１つの付加的な長手方向力に暴露するためのＲＦ電場強度の変化が、本明細書の範囲内である。
【0054】
ここで、複合（ポテンシャルおよび擬似ポテンシャル）分布Ｕが、図５Ａと同様に、線形イオントラップ２００の長さに沿った無次元座標（ｘ）の関数として描画される、図５Ｂに注目する。しかしながら、図５Ｂは、擬似ポテンシャル（曲線５１０）の範囲がＤＣ障壁ポテンシャル（曲線５１２）の範囲よりも大きく、曲線５１４が曲線５１０および５１２の合計を表す、実装のポテンシャル分布を図示する。この配設では、励起されたイオンが線形イオントラップ２００から選択的にトランスファさせられるために、いずれの初期エネルギーも必要とされず、励起されていないイオンは、依然としてＤＣ障壁によって反発される。これらの実装では、付加的な力Ｆ１は、トランスファ過程を加速し、それが実際の用途では重要であるため、有益である。力Ｆ１の別の利益は、ロッド上の種々の点における表面帯電による、長手方向ＤＣポテンシャルの不完全性の克服にある。そのような実装は、以下で説明される図１６、１７、１８、２１、および２３によって表される。
【0055】
ここで、「２」ではなく、「６」が先行する類似番号を有する類似要素を有する線形イオントラップ２００と同様の線形イオントラップ６００を図示する図６に注目する。例えば、入口領域６０１は、出口領域２０１と同様である。さらに、イオンビーム１９０、衝突セル１５０、および検出器１６０も、図６のように図示されている。しかしながら、これらの実装では、線形イオンガイド６１３は、長手方向ＤＣポテンシャルを提供するための少なくとも１組の対向ＤＣ電極６２０を含む。ＤＣ電極６２０は、その間の距離が、線形イオンガイド６１３への入口付近から線形イオンガイド６１３の出口付近まで増加するようにテーパ状である。したがって、ＤＣ電極（および線形イオントラップ６１３の主要ロッドセット）の間にＤＣポテンシャル差を印加することによって、減少するＤＣプロファイルを、線形イオンガイド６１３の中に貯蔵されたイオン１９０に印加することができ、長手方向ＤＣポテンシャルをもたらし、したがって、軸方向力Ｆ１−Ａが、線形イオンガイドの中に貯蔵されたイオン１９０に印加される。
【0056】
代替として、ＤＣ電極６２０を除去し、線形イオンガイド６１３の主要ロッドセットを、抵抗被覆が塗布されているロッドセットと交換し、次に、任意のＲＦおよび／またはＡＣポテンシャルに加えて、線形イオンガイド６１３の入口端に向かってＤＣポテンシャルを印加することによって、力Ｆ１−Ａと同様の力をイオン１９０に印加することができる。したがって、イオン１９０は、線形イオンガイド６１３の入口端から線形イオンガイド６１３の出口端まで長手軸に沿って減少するＤＣポテンシャルを受け、したがって、長手方向加速力を受ける。
【0057】
さらに、図７に注目し、図７は、線形イオントラップ６００を備える質量分析計において印加することができるＤＣプロファイル７００、７０１、７０３を図示する。ＤＣプロファイル７００および７０３は、それぞれ、図３のＤＣプロファイル３００および３０３と同様である。したがって、イオン１９０を、線形イオンガイド６１３の中のＩＥとＯＥとの間に捕捉することができ、放射方向に励起されたイオン３１０と同様の放射方向に励起されたイオン７１０を産生するように、選択的なＡＣ励起電場を印加することができる。次いで、ＤＣポテンシャルがＤＣ電極６２０に印加されるＤＣプロファイル７０１を印加することができ、ＩＥとＯＥとの間に減少するＤＣ電場を産生し、したがって、放射方向に励起されたイオン７１０を含む、線形イオンガイド６１３に捕捉されたイオン１９０に、力Ｆ１−Ａを印加する。次いで、放射方向に励起されたイオン７１０を含むイオンに力Ｆ１を印加するために、図３のＤＣプロファイル３０３と同様のＤＣプロファイル７０３を印加することができる。傾斜ＤＣ電場に起因する力Ｆ１−Ａ、線形イオンガイド６１３と線形イオンガイド６１５との間のポテンシャル差に起因する力Ｆ１、および出口領域６０６の中のフリンジ擬似ポテンシャルに起因する力Ｆ２の組み合わせは、放射方向に励起されたイオン７１０が、ＩＱ２におけるＤＣポテンシャル障壁を克服し、線形イオントラップ６００から流出することを可能にする。励起されていないイオンが力Ｆ２を受けないので、励起されていないイオンは線形イオントラップ６００から流出しない。さらに、放射方向に励起されたイオン７１０が、力Ｆ１−Ａ、Ｆ１、およびＦ２の組み合わせにより加速されるので、励起の振幅は、出口領域の中のＤＣポテンシャル障壁を克服するために擬似ポテンシャル力のみに依存する、線形イオントラップの中のイオンを用いるよりも小さくなり得る。
【0058】
線形イオンガイド６１３が多重極を備える実装では、線形イオンガイド６１３は、線形イオンガイド６１３の中の各対のロッドに対する一対の対向ＤＣ電極６２０をさらに備えることができる。例えば、図８は、線形イオンガイド６１３と同様の線形イオンガイド８１３の断面図を図示し、線形イオンガイド６１３は、四重極を備え、従って、２対のロッド８１５（合計で４本のロッド８１５）を有する。線形イオンガイド８１３はさらに、２対の対向ＤＣ電極８２０を備え、各々は、各電極８２０が図７に図示されるように長手方向にテーパ状であるようにＤＣ電極６２０と同様である。したがって、１つまたは複数の好適なＡＣ電場を対向ロッド８１５に印加することによって、線形イオンガイド８１３に捕捉されたイオンを、選択的に放射方向に励起することができ、放射方向に励起されたイオンを含む、その中に捕捉されたイオンに力Ｆ１−Ａを印加するために、ＤＣ電圧を対向ＤＣ電極８２０に印加することによって、線形イオンガイド８１３の入口から出口まで減少する傾斜ＤＣポテンシャルを生成することができ、電極８２０に印加されるＤＣ電圧は、電極８１５に印加されるＤＣ電圧とは異なる。
【0059】
ここで、図９に注目し、図９は、「６」ではなく、「９」が先行する類似番号を有する類似要素を有する線形イオントラップ６００と同様の線形イオントラップ９００を図示する。例えば、入口領域９０１は、出口領域６０１と同様である。さらに、イオンビーム１９０、衝突セル１５０、および検出器１６０も、図９のように図示されている。しかしながら、これらの実装では、線形イオンガイド９１３は、例えば、図１０に図示されるＤＣプロファイル１００１の場合のように、異なるＤＣポテンシャルを印加することができる少なくとも２つの対向する一連のＤＣ電極９２０を含む。したがって、ＤＣ電極９２０の間のＤＣポテンシャルは、線形イオンガイド９１３の中のＩＥとＯＥとの間においてＤＣポテンシャルの減少を提供するために階段状となり得て、全体的な長手方向ＤＣポテンシャルをもたらし、したがって、軸方向力Ｆ１−Ｂが、線形イオンガイド９１３に貯蔵されたイオン１９０に印加される。線形イオンガイド９１３の断面図は、図８の線形イオンガイド８１３の断面図と同様となり得る。図２１に図示されるようないくつかの非限定的実施例では、各ＤＣ電極９２０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）２１００を備えることができ、各ＰＣＢ２１００は、縁の上に電極２１１０（明確にするために１つだけの電極２１０１が示されている）を有し、（例えば、電極２１１０はそれぞれのＰＣＢ２１００の縁の上に配置される）、各ＰＣＢ２１１０の縁は、線形イオントラップ９１３の各ロッドの間に存在する。電極２１１０は、線形イオントラップ９１３の長手軸に向かっているＰＣＢ２１００の縁まで延在することが認識される。ＰＣＢ２１００上の電極２１１０は、各ＰＣＢ２１００の平坦面に沿った２つの側面、およびＰＣＢ２１００の縁の上の１つの側面といった、３つの側面を有することがさらに認識される。さらに、各一連の対向ＤＣ電極９２０は、ここで説明されるように、一連の各連続電極９２０におけるＤＣポテンシャルステップとして、長手方向ＤＣポテンシャルをイオン１９０に印加するように（例えば、それぞれのＰＣＢ２１００上で）独立して制御される。
【0060】
ここで、図２３に注目し、図２３は、「９」ではなく、「２３」が先行する類似番号を有する類似要素を有する線形イオントラップ９００と同様の線形イオントラップ２３００を図示する。例えば、入口領域２３０１は、入口領域９０１と同様である。しかしながら、図２３では、線形イオンガイド２３１３の主要ロッドセットを分割し、力Ｆ１−Ｂと同様の力Ｆ１−Ｅを印加するために異なるＤＣ電圧を異なるセグメントに印加することによって、ＤＣ電極９２０への同様の効果が達成される。これらの実装では、ＤＣ電極９２０を除去することができる。代替として、線形イオンガイド２３１３の分割ＲＦ電極は、各々、それぞれのＲＦ電圧で駆動され、それぞれのＲＦ電圧は、放射方向加速領域２３０３の入口端から放射方向加速領域２３０３の出口端まで減少する。例えば、各セグメントは、以下で説明される図１７の回路Ｃ１と同様の回路を介して接続することができ、および／または各セグメントは独立して駆動することができる。
【0061】
ここで、図１０に注目すると、図１０は、線形イオントラップ９００を備える質量分析計において印加することができるＤＣプロファイル１０００、１００１、１００３を図示する。ＤＣプロファイル１０００および１００３は、それぞれ、図７のＤＣプロファイル７００および７０３と同様である。したがって、イオン１９０を、線形イオンガイド９１３の中のＩＥとＯＥとの間に捕捉することができ、放射方向に励起されたイオン６１０と同様の放射方向に励起されたイオン１０１０を産生するために、選択的なＡＣ励起電場を印加することができる。次いで、一連のＤＣポテンシャル差がＤＣ電極９２０に印加されるＤＣプロファイル１００１を印加することができ、ＩＥとＯＥとの間に減少するＤＣ電場を産生し、したがって、イオンへの長手方向ＤＣポテンシャルを産生し、放射方向に励起されたイオン１０１０を含む、線形イオンガイド９１３に捕捉されたイオン１９０に力Ｆ１−Ｂを印加することをもたらす。次いで、放射方向に励起されたイオン１０１０を含むイオンに力Ｆ１を印加するために、ＤＣプロファイル１００３を図３のように印加することができる。傾斜ＤＣ電場に起因する力Ｆ１−Ｂ、線形イオンガイド９１３と線形イオンガイド９１５との間のポテンシャル差に起因する力Ｆ１、および出口領域９０７の中のフリンジ擬似ポテンシャルに起因する力Ｆ２の組み合わせは、放射方向に励起されたイオン１０１０が、ＩＱ２におけるＤＣポテンシャル障壁を克服し、線形イオントラップ９００から流出することを可能にする。励起されていないイオンが力Ｆ２を受けないので、励起されていないイオンは線形イオントラップ９００から流出しない。さらに、放射方向に励起されたイオン７１０が、力Ｆ１−Ｂ、Ｆ１、およびＦ２の組み合わせにより加速されるので、励起の振幅は、出口領域の中のＤＣポテンシャル障壁を克服するために、擬似ポテンシャル力のみに頼る、線形イオントラップの中のイオンを用いるよりも小さくなり得る。
【0062】
ここで、図１１に注目すると、図１１は、「６」ではなく、「１１」が先行する類似番号を有する類似要素を有する線形イオントラップ６００と同様の線形イオントラップ１１００を図示する。例えば、入口領域１１０１は、出口領域６０１と同様である。さらに、イオンビーム１９０、衝突セル１５０、および検出器１６０も、図９のように図示されている。しかしながら、これらの実装では、ＤＣポテンシャルを印加することができる少なくとも１組の対向ＤＣ電極１１２０を含む線形イオンガイド１１１３の出口は、少なくとも１つの出口電極１１１７に隣接する。言い換えれば、線形イオンガイド６１５の同等物が、線形イオントラップ１１００の中には存在しない。むしろ、ＤＣ電極１１２０に印加されたＤＣポテンシャルは、軸上で長手方向ＤＣポテンシャルをもたらし、したがって、図１２のＤＣプロファイル１２０１で図示されるように、軸方向力Ｆ１−Ｃが、線形イオンガイド１１１３に貯蔵されたイオン１９０に印加される。
【0063】
したがって、図１２を参照すると、ＤＣプロファイル１２００、１２０１を、線形イオントラップ１１００を備える質量分析計に印加することができる。ＤＣプロファイル１２００および１２０１は、それぞれ、図７のＤＣプロファイル７００および７０１と同様であるが、ＳＴ２がＤＣプロファイル１２００、１２０１にはない。むしろ、ＳＴ１におけるＤＣポテンシャルＤＣ障壁ポテンシャルＩＱ２によって、放射方向に励起されたイオン１２１０が線形イオンガイド１１１３の中に含有される。次いで、ＤＣポテンシャルを電極１１２０に印加することによって、軸方向力Ｆ１−ＣがＩＥとＯＥとの間に印加され、ＩＱ２におけるＤＣポテンシャル障壁に向かって加速される放射方向に励起されたイオン１２１０を含む、ＩＥとＯＥとの間に捕捉されたイオンを、軸方向力Ｆ１−Ｃに加速させる。傾斜ＤＣ電場に起因する力Ｆ１−Ｃ、および出口領域１１０７の中のフリンジ擬似ポテンシャルに起因する力Ｆ２の組み合わせは、放射方向に励起されたイオン１２１０が、ＩＱ２におけるＤＣポテンシャル障壁を克服し、線形イオントラップ１１００から流出することを可能にする。励起されていないイオンが力Ｆ２を受けないため、励起されていないイオンは線形イオントラップ１１００から流出しない。さらに、放射方向に励起されたイオン１１１０が、力Ｆ１−ＣとＦ２との組み合わせにより加速されるので、励起の振幅は、出口領域の中のＤＣポテンシャル障壁を克服するのに擬似ポテンシャル力のみに頼る、線形イオントラップの中のイオンを用いるよりも小さくなり得る。したがって、図６および７に図示されるような軸方向力Ｆ１は、線形イオンガイド１１００の中に存在しないが、力Ｆ１−Ｃの大きさは、軸方向力Ｆ１の欠如を補ってＩＱ２におけるＤＣポテンシャル障壁を克服するように調整される。
【0064】
いくつかの実装では、ＤＣプロファイル１２００が、最初に線形イオンガイド１１１３の中にイオン１９０を捕捉するために、線形イオントラップ１１００に印加される。次いで、ＤＣプロファイル１２０１が、力Ｆ１−Ｃをイオン１９０に印加するように、線形イオントラップ１１００に印加される。しかしながら、力Ｆ１−Ｃは、放射方向に励起されたイオン１２１０が、ＩＱ２におけるＤＣ障壁（例えば、図５Ａの場合のような０．３Ｖ）を克服することに十分なエネルギーおよび／または加速を得るために、所与の期間中にのみ印加される。実際に、イオン１９０および／または放射方向に励起されたイオン１２１０が、線形イオンガイド１１１３に沿って空間的に分布するので、線形イオンガイド１１１３の出口領域により近い励起されていないイオン１９０は、いったん力Ｆ１−Ｃが印加されるとＩＱ２におけるＤＣポテンシャル障壁から反射され、線形イオンガイド１１１３の出口領域に隣接する領域の中に捕捉され、印加されているＤＣおよび／またはＲＦ電場に影響を及ぼし得る空間電荷の蓄積につながる可能性があることが認識される。さらに、ＩＥ（すなわち、線形イオンガイド１１１３の入口）により近い、励起されていないイオン１９０を含むイオン１９０は、より長期間にわたって力Ｆ１−Ｃを受け、ＩＱ２におけるＤＣポテンシャルに遭遇する前に、より多くのエネルギーを得る。これは、着目イオンに対する軸方向エネルギーの広い広がりをもたらし、次に、励起されたイオンと励起されていないイオンとの間の分離の質を損なう。図４に示される曲線４６０および４４０のＵｂ軸に沿ったぼやけを画像化することによって、軸方向エネルギーの広がりの悪影響を可視化できることに留意されたい。励起されていないイオンに対するぼやけた曲線（４６０）が、励起されたイオンに対するぼやけた曲線（曲線４４０）と重複し始めるときに、励起されたイオンと励起されていないイオンとの間の分離が損なわれる。
【0065】
したがって、いくつかの実装においてこの問題を克服するために、ＤＣプロファイル１２０１は、イオン１９０がＩＥからＯＥへ進行するための時間よりも１０〜１００倍短い期間にわたって印加される。したがって、Ｆ１−Ｃの大きさは、それに従って選択することができ、放射方向に励起されたイオン１２１０が、ＩＱ２におけるＤＣポテンシャル障壁を克服するのに十分な量のエネルギーを軸方向に得るように十分長いが、イオン１９０のごくわずかのみが、Ｆ１−Ｃの印加中にＩＱ２における反射を受けるように十分短く、力Ｆ１−Ｃを印加することができる。Ｆ１−Ｃの印加中にＩＱ２において反射されるイオンは、残りのイオン（すなわち、ＩＱ２から反射されないイオン）と同じ量の軸方向エネルギーを得ないことが認識される。したがって、場合によっては、ＩＱ２において反射されるイオンのごくわずかは、たとえ放射方向励起があったとしても、ＲＡＡＴ技法を使用してトランスファさせられない場合がある。そのイオンのごくわずかは、分析のために失われる。しかしながら、ごくわずか（例えば、イオンの１０％）の損失は、用途の大部分にとって容認可能である。したがって、放射方向に励起されたイオン１２１０を捕捉し、励起させ、トランスファさせるためのサイクルは、ＤＣプロファイル１２００を使用してイオン１９０を捕捉し、放射方向に励起されたイオン１２１０を産生するように選択された一群のイオン１９０を励起させ、力Ｆ１−Ｃを使用してイオンを「蹴飛ばす」ように短期間にわたってＤＣプロファイル１２０１を印加し、ＤＣプロファイル１２００を再印加し、放射方向に励起されたイオン１２１０をトランスファさせることを含むことができる。線形イオントラップ６００、９００、１３００、２３００、２４００ならびに同様の問題が発生する任意の他の実装の中で、同じ種類のイオンに対する軸方向エネルギーの広がりを生じることを回避するために、同様の原則をＤＣプロファイル７０１、１００１の印加に適用できることが認識される。
【0066】
ここで、「１１」ではなく、「１３」が先行する類似番号を有する類似要素を伴う、線形イオントラップ１１００と同様の線形イオントラップ１３００を図示する、図１３に注目する。例えば、入口領域１３０１は、出口領域１１０１と同様である。しかしながら、線形イオントラップ１３００では、ＤＣ電極１２２０は、図９のＤＣ電極９２０と同様のＤＣ電極１３２０に置換されている。したがって、長手方向ＤＣポテンシャルをもたらす、図１４のＤＣプロファイル１４０１の場合のように、階段状の減少するポテンシャルを、ＤＣ電極１３２０の間に印加することができる。ＤＣプロファイル１４００および１４０１は、図１２のＤＣプロファイル１２００および１２０１と同様であり、線形イオントラップ１１００を備える質量分析計と同様に印加することができるが、ＤＣプロファイル１４０１は、放射方向に励起されたイオン１４１０を含む、その間に捕捉されたイオンに印加される、階段状の減少するＤＣポテンシャルをＩＥとＯＥとの間に備え、長手方向ＤＣポテンシャル、したがって、上記で説明されるように、軸方向力Ｆ２と組み合わせて、ＩＱ２におけるＤＣ障壁ポテンシャルを克服することを支援する、放射方向に励起されたイオン１４１０への軸方向力Ｆ１−Ｄをもたらす。加えて、ＤＣプロファイル１４０１を印加するための時間の長さを決定するために、ＤＣプロファイル１２０１と関連付けられるものに対する原則を使用することができる。
【0067】
代替として、図２３と同様に、線形イオンガイド１３１３の主要ロッドセットを分割し、異なるＤＣ電圧を異なるセグメントに印加することによって、ＤＣ電極１３２０への同様の効果を達成することができる。これらの実装では、ＤＣ電極１３２０を除去することができる。
【0068】
ここで、「２」ではなく、「１５」が先行する類似番号を有する類似要素を伴う、線形イオントラップ２００と同様の線形イオントラップ１５００を図示する、図１５に注目する。例えば、入口領域１５０１は、入口領域２０１と同様である。しかしながら、線形イオントラップ１５００では、線形イオンガイド２１３、２１５は、第１の軸方向加速領域１５０５とも呼ばれる領域１５０５を含む、単一の線形イオンガイド１５１３に置換されている。これらの実装では、第１の軸方向加速領域１５０５の中の放射方向に励起されたイオン１９０の加速は、放射方向に励起されたイオン１９０への擬似ポテンシャル長手軸方向力をその間で生成するように、第１の軸方向加速領域１５０５の中でＲＦ電場における差を提供することによって起こる。例えば、ＲＦ電極（例えば、多重極を構成するロッド）の間の距離が、ＲＦ電極の形状の変化により、第１の軸方向加速領域１５０５の中で増加するように、ＲＦ電極が直径の変化を有するため、ＲＦ勾配が第１の軸方向加速領域１５０５の中で提供される。図１５の図示した実装では、ＲＦ電極はテーパ状である。したがって、線形イオンガイド１５１３の中の多重極のロッドの間に印加されたＲＦ電場における差が、領域１５０５をもたらし、軸方向擬似ポテンシャル長手方向力Ｆ２−Ａを、領域１５０５の中の放射方向に励起されたイオンに印加させる。したがって、軸方向力Ｆ２−Ａおよび軸方向力Ｆ２の組み合わせは、放射方向に励起されたイオンが、ＩＱ２において印加されたＤＣポテンシャル障壁を克服し、線形イオントラップ１５００から流出することを可能にする。さらに、励起されていないイオンが力Ｆ２−Ａまたは力Ｆ２を受けないため、励起されていないイオンは線形イオントラップ１５００から流出しない。
【0069】
ここで、類似番号を有するが、「１５」ではなく、「１６」が先行する類似要素を伴う、線形イオントラップ１５００と同様の線形イオントラップ１６００を図示する、図１６に注目する。例えば、入口領域１６０１は、入口領域１５０１と同様である。しかしながら、線形イオントラップ１６００では、線形イオンガイド１６１３は線形イオンガイド１５１３と同様であるが、線形イオンガイド１６１３の中のＲＦ電極（例えば、ロッド）は、急激または段階的な変化を領域１６０５の中で有し、上記で説明される軸方向力Ｆ２−Ａと同様に、軸方向擬似ポテンシャル長手方向力Ｆ２−Ｂを、領域１６０５の中の放射方向に励起されたイオンに印加させる。したがって、軸方向力Ｆ２−Ｂおよび軸方向力Ｆ２の組み合わせは、放射方向に励起されたイオンが、ＩＱ２において印加されたＤＣポテンシャル障壁を克服し、線形イオントラップ１６００から流出することを可能にする。さらに、励起されていないイオンが力Ｆ２−Ｂまたは力Ｆ２を受けないため、励起されていないイオンは線形イオントラップ１６００から流出しない。
【0070】
ここで、図２０に注目すると、図２０は、類似番号を有するが、「１５」ではなく、「２０」が先行する類似要素を伴う、線形イオントラップ１５００と同様の線形イオントラップ２０００を図示する。例えば、入口領域２００１は、入口領域１５０１と同様である。しかしながら、線形イオントラップ２０００では、線形イオンガイド２０１３は線形イオンガイド１５１３と同様であるが、線形イオンガイド２０１３の中のＲＦ電極（例えば、ロッド）の間の距離は、領域２００５の中の直径の減少を介して増加し、上記で説明される軸方向力Ｆ２−Ａと同様に、軸方向擬似ポテンシャル長手方向力Ｆ２−Ｄを、領域２００５の中の放射方向に励起されたイオンに印加させる。したがって、軸方向力Ｆ２−Ｄおよび軸方向力Ｆ２の組み合わせは、放射方向に励起されたイオンが、ＩＱ２において印加されたＤＣポテンシャル障壁を克服し、線形イオントラップ２０００から流出することを可能にする。さらに、励起されていないイオンが力Ｆ２−Ｄまたは力Ｆ２を受けないため、励起されていないイオンは線形イオントラップ２０００から流出しない。
【0071】
ここで、図１７に注目すると、図１７は、類似番号を有するが、「２」ではなく、「１７」が先行する類似要素を有する線形イオントラップ２００と同様の線形イオントラップ１７００を図示する。例えば、入口領域１７０１は、入口領域２０１と同様である。しかしながら、線形イオントラップ１７００では、線形イオンガイド１７１３に印加されるＲＦ電場が、同様のＲＦ電場を線形イオンガイド１７１５に印加させるが、振幅および／または位相の差を伴うように、線形イオンガイド１７１３は、コンデンサＣ１を介して線形イオンガイド１７１５に電気的に接続される。領域１７０５の中のＲＦ電場のそのような変化は、上記で説明される軸方向力Ｆ２−Ａと同様に、軸方向擬似ポテンシャル長手方向力Ｆ２−Ｃを、領域１７０５の中の放射方向に励起されたイオンに印加させる。したがって、軸方向力Ｆ２−Ｃおよび軸方向力Ｆ２の組み合わせは、放射方向に励起されたイオンが、ＩＱ２において印加されたＤＣポテンシャル障壁を克服し、線形イオントラップ１７００から流出することを可能にする。さらに、励起されていないイオンが力Ｆ２−Ｃまたは力Ｆ２を受けないので、励起されていないイオンは線形イオントラップ１７００から流出しない。
【0072】
ここで、図２２に注目すると、図２２は、類似番号を有するが、「１７」ではなく、「２２」が先行する類似要素を伴う、線形イオントラップ１７００と同様の線形イオントラップ２２００を図示する。例えば、入口領域２２０１は、入口領域１７０１と同様である。しかしながら、線形イオントラップ２２００では、ＩＱ２におけるＤＣ障壁は、線形イオンガイド２２１５のほぼ中央からほぼ端部まで線形イオンガイド２２１５のロッドの間に延在する補助電極２２１７によって産生される。これらの実装では、励起されたイオンが補助電極２２１７によって生成されるＤＣ障壁を登った後に、Ｆ２が励起されたイオンに印加されるため、励起されたイオンに作用するＦ２は、ＩＱ２におけるＤＣ障壁が電極１７１７によって産生される時よりもはるかに小さくなり得る。したがって、これらの実装では、主に力Ｆ２−Ｃと同様の力Ｆ２−Ｅを受けることによって、線形イオントラップ２２０から流出することに関して、励起されたイオンは、励起されていないイオンと区別される。励起されたイオンおよび励起されていないイオンの両方は、線形イオントラップ２２１５のほぼ中央に到達し、励起されていないイオンは、補助電極２２１７によって印加されるＤＣポテンシャルの作用によって跳ね返される。励起されたイオンは、補助電極２２１７によるＤＣ障壁を乗り越えるのに十分なエネルギーをＦ２−Ｅから獲得する。これらの実装での出口領域２２０９は、補助電極２２１７の出口端の近位にあることが認識される。
【0073】
その上さらに、線形イオンガイド１５００、１６００、１７００では、力Ｆ２と組み合わせて、それぞれ力Ｆ２−Ａ、Ｆ２Ｂが、放射方向に励起されたイオンを線形イオンガイド１５００、１６００、１７００から流出させるように、それぞれ、ＤＣ電極１５１７、１６１７、１７１７を、補助電極２２１７と同様の補助電極と置換できることが認識される。
【0074】
ここで、図２４に注目すると、図２４は、類似番号を有するが、「２２」ではなく、「２４」が先行する類似要素を伴う、線形イオントラップ２２００と同様の線形イオントラップ２４００を図示する。例えば、入口領域２４０１は、入口領域２２０１と同様である。しかしながら、力Ｆ２がもはや存在しないように（Ｆ２は、ＲＦ電場の変化に起因する）、線形イオンガイド２４１５に印加されるＲＦ電場の強度ＲＦ１は、衝突セル１５０に印加されるＲＦ電場と同じ強度ＲＦ１である。これを克服するために、力Ｆ１−Ｂと同様の力Ｆ１−Ｅをイオン１９０に印加することができるように、線形イオンガイド２４１３は、ＤＣ電極９２０（および／またはＤＣ電極１３２０）と同様のＤＣ電極２４２０を備える。代替として、イオン１９０および／または放射方向に励起されるイオン１９０に長手軸方向力を印加することができるように、ＤＣ電極２４２０を、図６のＤＣ電極６２０と同様のＤＣ電極と置換することができる。図２３の分割線形イオンガイド２３１３および／または線形イオントラップ２４１３のロッド上の抵抗被覆を含むが、それらに限定されない、領域２４０３の中で長手軸方向力を印加するための任意の他の好適な方法および／または装置は、本実装の範囲内であることがさらに認識される。
【0075】
いずれにしても、これらの実装では、放射方向加速領域２４０３は、第１の加速領域２４０５を備え、第２の加速領域２４０７は、線形イオンガイド２４１３、２４１５の間の遷移領域であり、第２の加速領域２４０７は、出口領域２４０９からさらに遠く離れている。
【0076】
ここで質量分析計１８００を図示する図１８を注目すると、質量分析計１８００は、イオン源１８２０と、イオンガイド１８３０と、線形イオントラップ１８４０と、衝突セル１８５０（例えば、断片化モジュール）と、検出器１８６０とを備え、質量分析計１８００は、イオン源１８２０から検出器１８６０までイオンビームを伝送することが可能である。一般に、質量分析計１８００は、質量分析計１００と同様である。線形イオントラップ１８４０は、ＲＡＡＴのために使用可能な任意の線形イオントラップを備え、したがって、出口電極２１７と同様の出口電極１８７０は、線形イオントラップ１８４の端部領域１８７２に位置することが認識される。したがって、イオン源１８２０からのイオン１８９０の一部分が、線形イオントラップ１８４０の中で放射方向に励起されるにつれて、力Ｆ２が、上記で説明される軸方向加速領域２０７と同様の第２の軸方向加速領域１８７７の中で、放射方向に励起されたイオン１８９０に印加される。
【0077】
しかしながら、力Ｆ２が、放射方向に励起されたイオンが出口電極１８７０のＤＣポテンシャルを克服することを可能にするのに十分ではないように、線形イオントラップ１８４０の中のイオンの放射方向励起は、閾値以下に保たれる。むしろ、線形イオントラップ１８４０の中へ放出される前に、イオン１８９０は、イオン１８９０の少なくとも一部分に印加される長手方向ＤＣポテンシャルによる長手軸方向力Ｆ１８を第１の加速領域１８７５の中で受ける。図示した実装では、第１の加速領域１８７５は、イオンガイド１８３０の中、および／またはイオン源１８２０と線形イオントラップ１８４０との間の任意の他の好適な場所に位置する。力Ｆ１８はまた、線形イオントラップ１８４０の中で放射方向に励起されないイオン１８９０が、出口電極１８７０におけるポテンシャル障壁を克服できないように、好適な閾値以下に保たれる。むしろ、力Ｆ１８および力Ｆ２の両方を受ける、放射方向に励起されたイオン１８９０のみが、出口電極１８７０によるポテンシャル障壁を克服することができる。
【0078】
第１の加速領域１８７５は、イオン源１８２０と線形イオントラップ１８４０との間の任意の好適な位置に位置することができる。さらに、軸方向力Ｆ１８は、任意の好適な装置、例えば、図６のＤＣ電極６２０、図８のＤＣ電極８２０、図９のＤＣ電極９２０、図１１のＤＣ電極１１２０、図１３のＤＣ電極１３２０、または同等物の任意の好適な組み合わせを使用して、産生することができる。
【0079】
ここで、図１９に注目すると、図１９は、質量分析計における放射方向振幅支援トランスファ（ＲＡＡＴ）のための方法１９００を図示する。方法１９００の説明を支援するために、方法１９００は、質量分析計１００、１８００および／または線形イオントラップ２００、６００、８００、９００、１１００、１３００、１５００、１６００、１７００、または１８００のうちのいずれか１つを使用して行われるが、説明は、説明の所与の部分に適するような質量分析計１００、１８００および／または線形イオントラップ２００、６００、８００、９００、１１００、１３００、１５００、１６００、１７００、または１８００を参照することが仮定される。さらに、方法４００の以下の論議は、質量分析計１００、１８００および／または線形イオントラップ２００、６００、８００、９００、１１００、１３００、１５００、１６００、１７００、または１８００、ならびにそれらの種々の構成要素のさらなる認識につながる。しかしながら、質量分析計１００、１８００および／または線形イオントラップ２００、６００、８００、９００、１１００、１３００、１５００、１６００、１７００、または１８００、および／または方法１９００は、変化させることができ、相互と併せて本明細書で論議されるように正確に機能する必要はなく、そのような変化例は、本開示の範囲内であると認識されたい。
【0080】
ステップ１９０３では、イオン１９０が、上記で説明されるように、イオン源１２０からＲＡＡＴに使用可能な線形イオントラップ２００の中へ放出される。いくつかの代替実装では、イオン源１２０からのイオン１９０は、（例えば、質量分析計１８００および線形イオントラップ１８２０を参照して上記で説明されるように）ステップ１９０３で線形イオントラップ２００の中へ放出される前に、質量分析計１００の長手軸に沿って加速される。
【0081】
ステップ１９０５では、イオン１９０の少なくとも一部分が、放射方向に励起されたイオンを産生するように線形イオントラップ２００の中において放射方向に励起される。
【0082】
ステップ１９０７では、イオン１９０および放射方向に励起されたイオンのうちの少なくとも１つが、質量分析計の長手軸に沿って加速される。いくつかの実装では、ステップ１９０１およびステップ１９０７のうちの１つが起こるが、他の実装では、ステップ１９０１および１９０７の両方が起こる。
【0083】
ステップ１９０９では、放射方向に励起されないイオン１９０が、線形イオントラップ２００の中にとどまっている間に、加速するステップ１９０７（および／または加速するステップ１９０１）およびさらに加速するステップ１９０９による、放射方向に励起されたイオンへの力の組み合わせが、放射方向に励起されたイオンに出口領域２０９におけるＤＣポテンシャル障壁を克服させるように、放射方向に励起されたイオンが、ＲＦ電場強度の低減によって産生される擬似ポテンシャルにより、長手軸に沿ってさらに加速され、それにより、ステップ１９１１において放射方向に励起されたイオンを抽出する。
【0084】
ステップ１９０１が起こるときに、加速するステップは、放射方向に励起するステップ１９０５の前に起こり、加速するステップ１９０１は、イオン源１２０と線形イオントラップ２００との間で起こる。
【0085】
加速するステップ１９０７は、線形イオントラップ１５００、１６００、および１７００の場合のように、放射方向に励起されたイオンへの擬似ポテンシャル長手軸方向力をその間に生成するように、出口領域２０７より前の線形イオントラップ２００の中でＲＦ電場における差を提供することによって起こり得る。加速するステップ１９０７（および／または加速するステップ１９０１）は、代替として、イオン１９０および放射方向に励起されたイオンのうちの少なくとも１つへの長手方向ＤＣポテンシャルを提供することによって起こり得る。
【0086】
加速するステップ１９０７がＲＦ電場における差を提供することによって起こる場合に、線形イオントラップ１５００、１６００の中のＲＦ電極の間の増加する放射距離と、
線形イオントラップ１５００、１６００の場合のように、ＲＦ電極の形状の変化と、
線形イオントラップ１５００の少なくとも一部分の場合のように、ＲＦ電極がテーパ状であることと、
線形イオントラップ１６００の少なくとも一部分の場合のように、ＲＦ電極が階段状であることと、
第１組のＲＦ電極１７１３および出口領域１７０９に隣接する第２組の電極１７１５が、ＲＦ電場における差を生じさせる回路を介している、線形イオントラップ１７００を提供することと、のうちの少なくとも１つによって、ＲＦ勾配を提供することができる。
【0087】
加速するステップ１９０７（および／または加速するステップ１９０１）が長手方向ＤＣポテンシャルを提供することによって起こる場合に、線形イオントラップ６００および１１００の場合のように、長手方向に延在する少なくとも１組のＤＣ電極６２０または１１２０の間の距離を増加させることによって、長手方向ＤＣポテンシャルを提供することができる。代替として、長手方向ＤＣポテンシャルは、線形イオントラップ９００および１３００の場合のように、長手方向に延在する一連の対向ＤＣ電極９２０または１３２０、長手方向ＤＣポテンシャルを産生するための一連の対向ＤＣ電極６２０、１１２０を使用して提供することができ、一連の対向ＤＣ電極６２０、１１２０は、一連の各連続電極におけるＤＣポテンシャルステップとして、長手方向ＤＣポテンシャルをイオン１９０に印加するように独立して制御される。代替実装では、図２３に図示されるように、主要ロッドセットを分割し、異なるＤＣ電圧を異なるセグメントに印加することによって、長手方向ＤＣポテンシャルを線形イオントラップ２００の中のイオンに印加することができる。その上さらなる代替実装では、抵抗被覆とともに電極を利用することによって、長手方向ＤＣポテンシャルを線形イオントラップ２００の中のイオンに印加することができる。長手方向力はまた、進行波を備えることもできる。実際に、長手方向力を印加するための任意の好適な方法および／または装置は、本実装の範囲内であることが認識される。
【0088】
いくつかの実装では、ステップ１９１１において線形イオントラップから放射方向に励起されたイオンを抽出することが、選択的な放射方向励起中に線形イオントラップ２００の放射方向加速領域２０３の中にイオン１９０を捕捉するために、出口領域２０９に隣接して第１のＤＣポテンシャルを印加するステップをさらに含むことができ、第１のＤＣポテンシャルは、図３のように、放射方向励起領域２０３の中のＤＣポテンシャルよりも大きい。次いで、再び図３のように、放射方向励起領域２０３の中のイオン１９０が、出口領域２０９へ加速され、長手方向ＤＣポテンシャルおよび擬似ポテンシャルによる、放射方向に励起されたイオンへの力の組み合わせが、放射方向に励起されたイオンに電極２１７によるＤＣポテンシャル障壁を克服させるために、出口領域２０９に隣接する第２のＤＣポテンシャルが印加され、第２のＤＣポテンシャルは、第１のＤＣポテンシャルよりも小さく、放射方向励起２０３の中のＤＣポテンシャルよりも小さい。いくつかの実装では、第２のＤＣポテンシャルを印加する前に、図７のように、減少するＤＣポテンシャルが放射方向励起領域２０３の中に印加され、したがって、付加的な加速力を放射方向に励起されたイオンに印加する。
【0089】
したがって、ＲＡＡＴ使用可能線形イオントラップの中に発生する長手軸方向力（または複数の力）および擬似ポテンシャルの組み合わせを使用することによって、ＲＡＡＴ使用可能線形イオントラップの中のイオンを選択的に抽出するための放射方向励起の程度を低減することができ、それにより、ＲＡＡＴ使用可能線形イオントラップの抽出の角度を減少させ、抽出効率を増加させる。
【0090】
当業者であれば、実装例を実装するために可能なさらに多くの実装例および修正があり、上記の実装例および実施例は、１つ以上の実装例の例示にすぎないことを認識するであろう。したがって、範囲は、本明細書に添付される請求項のみによって限定されるものである。