特許 7071560 電圧供給器

(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】

(24)【登録日】2022-05-10

(45)【発行日】2022-05-19

(54)【発明の名称】電圧供給器

(51)【国際特許分類】

   H01J 49/02 20060101AFI20220511BHJP

   H01J 49/40 20060101ALI20220511BHJP

   H01J 49/00 20060101ALI20220511BHJP

   G01N 27/62 20210101ALI20220511BHJP

【ＦＩ】

H01J49/02 200

H01J49/40 600

H01J49/00 090

G01N27/62 B

【請求項の数】 33

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021010808

(22)【出願日】2021-01-27

(65)【公開番号】P2021118185

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2021-03-05

(31)【優先権主張番号】2001107.8

(32)【優先日】2020-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】508306565

【氏名又は名称】サーモ フィッシャー サイエンティフィック （ブレーメン） ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(72)【発明者】

【氏名】フィリップ コッヘムス

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】特表２００９－５３６４４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ４９／００

Ｇ０１Ｎ ２７／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの電極に電圧を供給するための基準電圧を提供するための電圧供給器であって、
超安定ＤＣ電圧源と、正確なＤＣ電圧源と、調整ユニットと、コンパレータと、制御ユニットと、を含み、
前記超安定ＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される超安定電圧が前記調整ユニットに印加され、前記調整ユニットは、出力電圧を提供し、
前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく電圧が、前記正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される正確な電圧と、前記コンパレータによって比較され、
前記コンパレータは、前記比較から生じる信号を前記制御ユニットへ提供し、
前記制御ユニットは、前記コンパレータによって提供される前記信号に従って調整期間中に前記調整ユニットを調整して、前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく前記電圧と前記正確な電圧との絶対差を最小化し、
前記電圧供給器の前記基準電圧は、前記調整期間後に前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供され、
前記調整ユニットはデジタル－アナログ変換器である、電圧供給器。

【請求項2】

前記超安定ＤＣ電圧源の前記供給電圧は、前記正確なＤＣ電圧源の前記供給電圧よりも高い絶対値を有する、請求項１に記載の電圧供給器。

【請求項3】

前記制御ユニットは、デジタル信号を前記デジタル－アナログ変換器に提供して、前記デジタル－アナログ変換器の前記出力電圧を調整する、請求項１に記載の電圧供給器。

【請求項4】

前記コンパレータによって前記制御ユニットへ提供される前記信号は、前記コンパレータによって比較される前記電圧のどれがより高い絶対値を有するかを識別するデジタル信号である、請求項１～３のいずれか１つに記載の電圧供給器。

【請求項5】

前記制御ユニットは、前記コンパレータによって提供される前記デジタル信号に従って前記調整ユニットに信号を提供し、
前記コンパレータによって比較された前記正確な電圧の前記絶対値が、前記コンパレータによって比較された前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく前記電圧の前記絶対値よりも高い場合、前記調整ユニットの前記出力電圧の前記絶対値を増加させ、
前記コンパレータによって比較された前記正確な電圧の前記絶対値が、前記コンパレータによって比較された前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく前記電圧の前記絶対値よりも低い場合、前記調整ユニットの前記出力電圧の前記絶対値を減少させる、請求項４に記載の電圧供給器。

【請求項6】

前記制御ユニットは、前記コンパレータによって提供される前記デジタル信号に従って前記デジタル－アナログ変換器にデジタル信号を提供し、
前記コンパレータによって比較された前記正確な電圧の絶対値が、前記コンパレータによって比較された前記デジタル－アナログ変換器の前記出力電圧に基づく前記電圧の絶対値よりも高い場合、前記デジタル－アナログ変換器の前記出力電圧の前記絶対値を増加させ、
前記コンパレータによって比較された前記正確な電圧の絶対値が、前記コンパレータによって比較された前記デジタル－アナログ変換器の出力電圧に基づく前記電圧の絶対値よりも低い場合、前記デジタル－アナログ変換器の前記出力電圧の前記絶対値を減少させる、請求項３又は４に記載の電圧供給器。

【請求項7】

前記デジタル－アナログ変換器の前記出力電圧の増減は段階的に減少する、請求項５又は６に記載の電圧供給器。

【請求項8】

提供された前記基準電圧が、増幅された電圧を前記少なくとも１つの電極に提供する電圧増幅器に印加される、請求項１～７のいずれか１つに記載の電圧供給器。

【請求項9】

提供された前記基準電圧が、スイッチを介して前記電圧増幅器に印加される、請求項８に記載の電圧供給器。

【請求項10】

前記正確なＤＣ電圧源の前記供給電圧に基づいて提供される正確な電圧が、前記スイッチを介して前記電圧増幅器に印加され得る、請求項９に記載の電圧供給器。

【請求項11】

質量分析計の前記電極に電圧を供給するための前記基準電圧を提供する、請求項１～１０のいずれか１つに記載の電圧供給器。

【請求項12】

前記電極が静電トラップの中心電極である、請求項１１に記載の電圧供給器。

【請求項13】

前記質量分析計が飛行時間型質量分析計である、請求項１１に記載の電圧供給器。

【請求項14】

前記飛行時間型質量分析計が多重反射飛行時間型質量分析計である、請求項１３に記載の電圧供給器。

【請求項15】

前記超安定ＤＣ電圧源が、２４時間の時間期間にわたって１ｐｐｍ未満の電圧安定性を有する、請求項１～１４のいずれか１つに記載の電圧供給器。

【請求項16】

前記超安定ＤＣ電圧源が、１０℃の温度範囲にわたって１ｐｐｍ未満の電圧安定性を有する、請求項１～１５のいずれか１つに記載の電圧供給器。

【請求項17】

前記正確なＤＣ電圧源が、１０００ｐｐｍ未満の供給電圧の生成精度を有する、請求項１～１６のいずれか１つに記載の電圧供給器。

【請求項18】

前記超安定ＤＣ電圧源の前記供給電圧が、前記調整ユニットに印加される前記超安定電圧である、請求項１～１７のいずれか１つに記載の電圧供給器。

【請求項19】

前記調整ユニットの前記出力電圧が、前記コンパレータによって、前記制御ユニットに前記信号を提供するために前記正確な電圧と比較され、
前記制御ユニットは、前記信号に従って前記調整期間中に前記調整ユニットを調整して、前記調整ユニットの前記出力電圧と前記正確な電圧との前記絶対差を最小化する、請求項１～１８のいずれか１つに記載の電圧供給器。

【請求項20】

前記正確なＤＣ電圧源の前記供給電圧が前記正確な電圧であり、前記コンパレータによって、前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく前記電圧と比較される、請求項１～１９のいずれか１つに記載の電圧供給器。

【請求項21】

前記電圧供給器によって提供される前記基準電圧が、前記調整期間後の前記調整ユニットの前記出力電圧である、請求項１～２０のいずれか１つに記載の電圧供給器。

【請求項22】

少なくとも１つの電極に電圧を供給するための基準電圧を提供するための電圧供給器であって、
超安定ＤＣ電圧源と、正確なＤＣ電圧源と、調整ユニットと、コンパレータと、制御ユニットと、を含み、
前記超安定ＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される超安定電圧が前記調整ユニットに印加され、前記調整ユニットは、出力電圧を提供し、
前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく電圧が、前記正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される正確な電圧と、前記コンパレータによって比較され、
前記コンパレータは、前記比較から生じる信号を前記制御ユニットへ提供し、
前記制御ユニットは、前記コンパレータによって提供される前記信号に従って調整期間中に前記調整ユニットを調整して、前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく前記電圧と前記正確な電圧との絶対差を最小化し、
前記電圧供給器の前記基準電圧は、前記調整期間後に前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供され、
前記超安定ＤＣ電圧源の前記供給電圧は、前記正確なＤＣ電圧源の前記供給電圧よりも高い絶対値を有する、電圧供給器。

【請求項23】

少なくとも１つの電極に電圧を供給するための基準電圧を提供するための電圧供給器であって、
超安定ＤＣ電圧源と、正確なＤＣ電圧源と、調整ユニットと、コンパレータと、制御ユニットと、を含み、
前記超安定ＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される超安定電圧が前記調整ユニットに印加され、前記調整ユニットは、出力電圧を提供し、
前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく電圧が、前記正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される正確な電圧と、前記コンパレータによって比較され、
前記コンパレータは、前記比較から生じる信号を前記制御ユニットへ提供し、
前記制御ユニットは、前記コンパレータによって提供される前記信号に従って調整期間中に前記調整ユニットを調整して、前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく前記電圧と前記正確な電圧との絶対差を最小化し、
前記電圧供給器の前記基準電圧は、前記調整期間後に前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供され、
前記コンパレータによって前記制御ユニットへ提供される前記信号は、前記コンパレータによって比較される前記電圧のどれがより高い絶対値を有するかを識別するデジタル信号である、電圧供給器。

【請求項24】

少なくとも１つの電極に電圧を供給するための基準電圧を提供するための電圧供給器であって、
超安定ＤＣ電圧源と、正確なＤＣ電圧源と、調整ユニットと、コンパレータと、制御ユニットと、を含み、
前記超安定ＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される超安定電圧が前記調整ユニットに印加され、前記調整ユニットは、出力電圧を提供し、
前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく電圧が、前記正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される正確な電圧と、前記コンパレータによって比較され、
前記コンパレータは、前記比較から生じる信号を前記制御ユニットへ提供し、
前記制御ユニットは、前記コンパレータによって提供される前記信号に従って調整期間中に前記調整ユニットを調整して、前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく前記電圧と前記正確な電圧との絶対差を最小化し、
前記電圧供給器の前記基準電圧は、前記調整期間後に前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供され、
前記電圧供給器は、質量分析計の前記電極に電圧を供給するための前記基準電圧を提供し、
前記質量分析計が飛行時間型質量分析計であり、
前記飛行時間型質量分析計が多重反射飛行時間型質量分析計である、電圧供給器。

【請求項25】

少なくとも１つの電極に電圧を供給するための基準電圧を提供するための電圧供給器であって、
超安定ＤＣ電圧源と、正確なＤＣ電圧源と、調整ユニットと、コンパレータと、制御ユニットと、を含み、
前記超安定ＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される超安定電圧が前記調整ユニットに印加され、前記調整ユニットは、出力電圧を提供し、
前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく電圧が、前記正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される正確な電圧と、前記コンパレータによって比較され、
前記コンパレータは、前記比較から生じる信号を前記制御ユニットへ提供し、
前記制御ユニットは、前記コンパレータによって提供される前記信号に従って調整期間中に前記調整ユニットを調整して、前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく前記電圧と前記正確な電圧との絶対差を最小化し、
前記電圧供給器の前記基準電圧は、前記調整期間後に前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供され、
前記超安定ＤＣ電圧源が、２４時間の時間期間にわたって１ｐｐｍ未満の電圧安定性を有する、電圧供給器。

【請求項26】

少なくとも１つの電極に電圧を供給するための基準電圧を提供するための電圧供給器であって、
超安定ＤＣ電圧源と、正確なＤＣ電圧源と、調整ユニットと、コンパレータと、制御ユニットと、を含み、
前記超安定ＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される超安定電圧が前記調整ユニットに印加され、前記調整ユニットは、出力電圧を提供し、
前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく電圧が、前記正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される正確な電圧と、前記コンパレータによって比較され、
前記コンパレータは、前記比較から生じる信号を前記制御ユニットへ提供し、
前記制御ユニットは、前記コンパレータによって提供される前記信号に従って調整期間中に前記調整ユニットを調整して、前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく前記電圧と前記正確な電圧との絶対差を最小化し、
前記電圧供給器の前記基準電圧は、前記調整期間後に前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供され、
前記超安定ＤＣ電圧源が、１０℃の温度範囲にわたって１ｐｐｍ未満の電圧安定性を有する、電圧供給器。

【請求項27】

少なくとも１つの電極に電圧を供給するための基準電圧を提供するための電圧供給器であって、
超安定ＤＣ電圧源と、正確なＤＣ電圧源と、調整ユニットと、コンパレータと、制御ユニットと、を含み、
前記超安定ＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される超安定電圧が前記調整ユニットに印加され、前記調整ユニットは、出力電圧を提供し、
前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく電圧が、前記正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される正確な電圧と、前記コンパレータによって比較され、
前記コンパレータは、前記比較から生じる信号を前記制御ユニットへ提供し、
前記制御ユニットは、前記コンパレータによって提供される前記信号に従って調整期間中に前記調整ユニットを調整して、前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく前記電圧と前記正確な電圧との絶対差を最小化し、
前記電圧供給器の前記基準電圧は、前記調整期間後に前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供され、
前記正確なＤＣ電圧源が、１０００ｐｐｍ未満の供給電圧の生成精度を有する、電圧供給器。

【請求項28】

請求項１～２７のいずれか１つの電圧供給器をキャリブレーションして、少なくとも１つの電極に電圧を供給するための基準電圧を提供するための方法であって、前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供される電圧は、前記基準電圧としてスイッチを介して前記電圧供給器によって提供され得るものであり、
前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供される前記電圧が前記スイッチに印加されているが、この電圧が前記基準電圧として前記スイッチを介して提供されない間に、前記電圧供給器がアクティブ化するステップと、
前記コンパレータによって提供される前記信号に従って前記制御ユニットが前記調整ユニットを調整して、前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく前記電圧と前記コンパレータによって比較される前記正確な電圧との前記絶対差を最小化するステップと、
前記コンパレータで比較された前記電圧の前記絶対差が定義された最小値を下回り、前記制御ユニットによる前記調整が停止するとき、前記制御ユニットが前記スイッチにスイッチング信号を送信し、前記スイッチング信号を受信して前記スイッチが作動し、次に前記スイッチに印加される前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供される前記電圧が、前記基準電圧として前記スイッチを介して前記電圧供給器によって提供されるステップと、を含む方法。

【請求項29】

前記スイッチに印加される前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供される前記電圧は、前記コンパレータによって比較される、前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく前記電圧である、請求項２８に記載の方法。

【請求項30】

請求項１０に記載の電圧供給器をキャリブレーションして、少なくとも１つの電極に電圧を供給するための基準電圧を提供するための方法であって、前記電圧供給器は前記スイッチを含み、
前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供される電圧、及び、前記正確なＤＣ電圧源の前記供給電圧に基づいて提供される正確な電圧が前記スイッチに印加されており、前記スイッチに印加される前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供される前記電圧が、前記スイッチを介して前記電圧増幅器に接続されていないが、前記スイッチに印加される前記正確な電圧が、前記スイッチを介して前記電圧増幅器に接続されている間に、前記電圧供給器がアクティブ化するステップと、
前記コンパレータによって提供される前記信号に従って前記制御ユニットが前記調整ユニットを調整して、前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく前記電圧と前記コンパレータによって比較される前記正確な電圧との前記絶対差を最小化するステップと、
前記コンパレータで比較された前記電圧の前記絶対差が定義された最小値を下回り、前記制御ユニットによる前記調整が停止するとき、前記制御ユニットが前記スイッチにスイッチング信号を送信し、前記スイッチング信号を受信して前記スイッチが作動し、次に前記スイッチに印加される前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供される前記電圧が、前記基準電圧として前記スイッチを介して前記電圧増幅器に接続され、前記スイッチに印加される前記正確な電圧が、前記スイッチによって前記電圧増幅器から切断されるステップと、を含む方法。

【請求項31】

前記スイッチに印加される前記調整ユニットの前記出力電圧に基づいて提供される前記電圧は、前記コンパレータによって比較される、前記調整ユニットの前記出力電圧に基づく前記電圧である、請求項３０に記載の方法。

【請求項32】

前記スイッチに印加される前記正確な電圧が、前記コンパレータによって比較される前記正確な電圧である、請求項３０又は３１に記載の方法。

【請求項33】

請求項１～２７のいずれかに記載の前記電圧供給器を含む質量分析計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基準電圧を提供している電圧供給器に関する。この基準電圧は、少なくとも１つの電極に電圧を供給するために使用される。

【背景技術】

【0002】

質量分析計では、イオンは帯電した電極によって移送および分析される。ＤＣ電圧および／またはＲＦ電圧がこれらの電極に印加される。

【0003】

質量分析計の性能は、印加電圧の安定性および／または精度に非常によく依存する。これは、電圧源、電圧供給器、または電圧供給器によって提供されて、次に電圧増幅器によって電極に印加される電圧に増幅され得る基準電圧によって提供され得る。

【0004】

印加電圧の安定性と精度に関する要件は、質量分析計の電極の機能によって異なる。

【0005】

質量分析計のいくつかの機能のためにＤＣ電圧源によって提供される電圧は、時間と温度にわたって安定している必要がある。

【0006】

したがって、ＤＣ電圧源によって提供される電圧の安定性およびそれに応じた精度は、時間および温度にわたって定義され、好ましくは、特定の時間期間および温度範囲に関して同じ値を有する。

【0007】

ＤＣ電圧源の電圧の経時的な安定性は、一定温度（ΔＴ＜１℃）での特定の時間期間における電圧の標準偏差の６倍として定義される。通常、電圧の安定性を定義するための特定の時間期間は、１２から３６時間の間であり、好ましくは、２４時間の時間期間で定義される。経時的な電圧の安定性は、ほとんどの場合、ＤＣ電圧源によって供給される電圧の平均値に対する電圧の標準偏差の６倍として提供され、通常はｐｐｍ値として提供される。そのため、電圧源の平均電圧が６Ｖで、経時的な電圧の安定性が１２ｐｐｍの場合、電圧源の安定性を定義する特定の時間期間における電圧の標準偏差は１２μＶである。

【0008】

ＤＣ電圧源によって提供される平均電圧である、ＤＣ電圧源の温度に対する電圧の安定性は、特定の温度範囲における電圧の最大値および最小値の最大偏差として定義される。通常、電圧の安定性は、少なくとも１０℃、好ましくは少なくとも２０℃、特に好ましくは少なくとも２５℃の温度範囲にわたって定義される。好ましくは、温度範囲は、ＤＣ電圧源の動作温度に関して対称的である。

【0009】

温度に対するＤＣ電圧源の電圧のこの安定性は、ＤＣ電圧源の特定の動作温度で利用することができる。好ましくは、それは、ＤＣ電圧源の動作温度の範囲で利用可能である。温度に対するＤＣ電圧源の電圧の安定性が利用可能である動作温度の範囲は、２℃より大きく、好ましくは１０℃より大きく、より好ましくは５０℃より大きく、そして最も好ましくは１００℃より大きくすることができる。温度に対するＤＣ電圧源の電圧の安定性が利用できる動作温度の一般的な範囲は、１５℃から４０℃の間である。好ましくは、温度に対するＤＣ電圧源の電圧の安定性が利用可能である、動作温度の範囲は、５℃から６０℃の間、より好ましくは－１０℃から９０℃の間、そして最も好ましくは－４０℃から１１０℃の間である。

【0010】

温度に対する電圧の安定性は、ほとんどの場合、ＤＣ電圧源によって供給される電圧の平均値に対する、特定の温度範囲での電圧の最大値と最小値の相対的な最大偏差として提供され、通常ｐｐｍ値として提供される。そのため、電圧源の平均電圧が６Ｖで、温度に対する電圧の安定性が１０ｐｐｍの場合、電圧の最大偏差は６０μＶであり、これは特定の温度範囲での電圧の最大差で、電圧源の安定性が決定される。

【0011】

ＤＣ電圧源から供給されるＤＣ電圧の精度は、ＤＣ電圧源が生成されたときの供給電圧の平均値が有する、最大偏差によって定義される。この精度は、さらに生成精度として示される。そのため、ＤＣ電圧源の供給電圧の平均値は、ＤＣ電源によって提供される電圧の値である、公称電圧から、精度によって与えられる最大偏差を超えて逸脱することはない。

【0012】

ＤＣ電圧源によって供給されるＤＣ電圧の精度は、ｐｐｍ値として提供され、生成されたＤＣ電圧源の公称電圧から公称電圧への平均値の最大偏差の比率を提供する。通常、生成されたＤＣ電圧源のセットの供給電圧の平均値の偏差は、それらの公称電圧と対称である。しかし、公称電圧に関するより高いまたはより低い電圧値への偏差が、例えば、系統的誤差のために、より高い発生率を有する可能性もある。

【0013】

特に、飛行時間型（ＴＯＦ）質量分析計の性能は電極に印加される電圧の安定性および／または精度に依存する。

【0014】

飛行時間型（ＴＯＦ）質量分析計では、既知の距離を移動するイオンの飛行時間を記録する。これらの飛行時間は、質量電荷比（ｍ／ｚ）を決定するために使用される。飛行時間から質量電荷比への変換は、キャリブレーション機能によって行われる。

【0015】

多重反射飛行時間型質量分析計では、イオンは、少なくとも１つのミラー電極を含む質量分析器のイオンミラー間で振動し、これらの飛行時間型質量分析計のキャリブレーションの安定性は、他のパラメータの中でも、ミラー電極に印加される電圧の安定性と精度の影響を受ける。質量分析計の質量精度と、安定した電圧が供給される、ミラー電極の電圧安定性との比率は、多かれ少なかれ１対１である。したがって、例えば、１ｐｐｍの一般的に意図された質量精度を達成するためには、１ｐｐｍの電圧安定性が少なくとも１つのミラー電極に必要である。質量分析計の高分解能力および質量精度をさらに高めるために、少なくとも１つのミラー電極の０．８ｐｐｍ未満の電圧安定性が有利であり、少なくとも１つのミラー電極の０．５ｐｐｍ未満の電圧安定性がより有利である。

【0016】

また、質量分析器として静電トラップを含むことができるフーリエ変換質量分析計の性能は、電極に印加される電圧の安定性および／または精度に依存している。

【0017】

フーリエ変換質量分析計では、イオンはイオントラップで循環している。イオンの測定されたサイクル周波数は、それらの質量電荷比を決定するために使用される。周波数から質量電荷比への変換は、キャリブレーション機能を使用して行われる。キャリブレーションの安定性は、他のパラメータの中でも、イオントラップの電極に、特に、静電トラップの中心電極に、例えば、サーモフィッシャーサイエンティフィック社によって販売されているオービトラップ（登録商標）質量分析器の中心電極に印加される電圧の安定性によって影響される。質量分析計の質量精度と電圧安定性の比率は、多かれ少なかれ１対１である。したがって、１ｐｐｍの質量安定性を達成するには、１ｐｐｍの電圧安定性が必要である。

【0018】

１ｐｐｍ／℃の温度安定性を主張する利用可能な正確な電圧基準はほとんどない。しかし、これは約１０℃の一般的な温度範囲内で質量分析計を操作するには十分ではない。

【0019】

特に高精度電圧機器では、非常に安定して高精度であるが残念ながら正確ではない基準電圧を提供する電圧供給が使用される。これらの超安定ＤＣ電圧源の出力電圧は、２Ｖから２０Ｖの範囲、主に５Ｖから１０Ｖの範囲、好ましくは５．５Ｖから８Ｖの範囲であり得る。しかし、出力電圧は通常、＋／－４％を超える分だけ、通常は、かなり異なる。これらの超安定ＤＣ電圧源は、特にツェナーダイオードを使用している。このような電圧源の例は、リニアテクノロジー社が販売している基準電圧源ＬＭ３９９およびＬＴＺ１０００である。

【0020】

基準電圧の質量分析に必要な精度は、必要な安定性ほど高くない。それにもかかわらず、＋／－４％の許容誤差は、ほとんどの場合、質量分析計を正常に動作するのに十分な精度ではない。

【0021】

多くのアプリケーション、例えばデジタルマルチメータでは、安定した基準電圧が使用され、ＤＣ電圧の正確な読み取り値はキャリブレータで調整される。これは、ポテンショメータが基準回路の利得を調整して、必要な精度の電圧値を生成することで実行できる。安定した基準電圧に基づく最新のテストおよび測定機器では、アナログ－デジタルコンバータの範囲は、許容帯域全体にわたって基準電圧を処理するのに十分な大きさである。キャリブレーションは、このアプローチを使用してソフトウェアで実行される。どちらのアプローチでも、仕様を満たすためには、すべての単一の機器でキャリブレーションが必要である。これらの製造方法は、いくつかの理由で時間と費用がかかる。正確で高価な機器が不可欠であり、さらに正確なキャリブレーションを実行できる訓練を受けた人員が必要とされる。他の欠点は、回路の安定性を乱す、ポテンショメータの比較的悪い安定性である。広い調整範囲の必要性も、高電圧アプリケーションの不安定性の原因である。調整範囲が小さいほど、回路の影響は小さくなる。

【0022】

要約すると、超安定で正確な電圧基準を同じ安定性を備えた正確な電圧基準に変換するには、多くの労力を使用する必要がある。その上、正確な電圧から正確な基準電圧を取得する技術は、その安定性に影響を与える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0023】

したがって、本発明の第１の目的は、改善された電圧供給を提供することであり、これは基準電圧を提供するもので、高精度で高安定性も有するものである。

【0024】

本発明の第２の目的は、改善された電圧供給器のためのキャリブレーション方法を提供することであり、これは基準電圧を提供するもので、高精度および高安定性も有し、これにより、電圧源がアクティブ化された後、特に、例えば、停電によるなど、電圧供給器の意図しない中断後に再アクティブ化された後、基準電圧が電圧源によってできるだけ早く提供されることを可能にすることである。

【0025】

本発明の第３の目的は、高精度かつ高安定性を有する基準電圧のキャリブレーションが終了する前に、提供されたキャリブレーション方法がすでに基準電圧を提供していることである。

【課題を解決するための手段】

【0026】

第１の目的は、請求項１の電圧供給器によって解決される。

【0027】

電圧供給は、少なくとも１つの電極に電圧を供給するための基準電圧を提供する。提供された基準電圧は、少なくとも１つの電極に直接印加することができ、または少なくとも１つの増幅器に印加することができ、次に、増幅された電圧を提供し、これが少なくとも１つの電極に供給される。供給された基準電圧は、複数の電極に電圧を供給するために使用できる。増幅された電圧として少なくとも１つの増幅器によって提供される供給電圧は、すべての電極について同じであり得るか、またはいくつかの電極または各電極について異なり得る。

【0028】

本発明の電圧供給は、２つの異なるＤＣ電圧源、超安定ＤＣ電圧源および正確なＤＣ電圧源を含む。

【0029】

超安定ＤＣ電圧源は非常に安定した出力電圧を提供する。出力電圧の安定性は、時間と特定の温度範囲にわたって提供される。通常、ＤＣ超安定電圧源によって提供される出力電圧は、５ｐｐｍ未満、好ましくは１ｐｐｍ未満、より好ましくは０．５ｐｐｍ未満、特に好ましくは０．３ｐｐｍ未満の電圧安定性を有する。出力電圧の安定性は、通常、１２時間を超える、好ましくは２４時間を超える、より好ましくは４８時間を超える、特に９６時間を超える時間にわたって提供される。出力電圧の安定性は、通常、１０℃を超える、好ましくは１５℃を超える、より好ましくは２０℃を超える、特に２５℃を超える温度範囲にわたって提供される。

【0030】

温度範囲にわたる超安定ＤＣ電圧源の出力電圧の安定性は、超安定ＤＣ電圧源の特定の動作温度で、または好ましくは超安定ＤＣ電圧源の動作温度の範囲で利用可能であり得る。

【0031】

温度に対する超安定ＤＣ電圧源の電圧の安定性が利用可能である動作温度の範囲は、２℃より大きく、好ましくは１０℃より大きく、より好ましくは５０℃より大きく、そして最も好ましくは１００℃より大きくすることができる。温度に対する超安定ＤＣ電圧源の電圧の安定性が利用できる動作温度の一般的な範囲は、１５℃から４０℃の間である。好ましくは、温度に対する超安定ＤＣ電圧源の電圧の安定性が利用可能である、動作温度の範囲は、５℃から６０℃の間、より好ましくは－１０℃から９０℃の間、そして最も好ましくは－４０℃から１１０℃の間である。

【0032】

正確なＤＣ電圧源は、通常、１０００ｐｐｍ未満、好ましくは４００ｐｐｍ未満、より好ましくは２５０ｐｐｍ未満、最も好ましくは１００ｐｐｍ未満の精度で非常に正確なＤＣ出力電圧を提供する。

【0033】

超安定ＤＣ電源によって供給される電圧は、好ましくは、正確なＤＣ電圧源によって供給される電圧よりも高い絶対値を有し得る。この場合、本発明の電圧供給器において追加の増幅器は必要とされない。

【0034】

通常、これらの実施形態では、超安定ＤＣ電源の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源の電圧の絶対値よりも少なくとも２％高い。好ましくは、超安定ＤＣ電源の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源の電圧の絶対値よりも少なくとも１０％高い。より好ましくは、超安定ＤＣ電源の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源の電圧の絶対値よりも少なくとも２５％高い。

【0035】

通常、超安定ＤＣ電源の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源の電圧の絶対値より高くても５００％以下である。好ましくは、超安定ＤＣ電源の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源の電圧の絶対値より高くても２００％以下である。より好ましくは、超安定ＤＣ電源の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源の電圧の絶対値より高くても１００％以下である。

【0036】

別の実施形態では、超安定ＤＣ電源により供給される電圧が増幅器に供給され、次に増幅された電圧は正確なＤＣ電圧源から提供される電圧よりも高い絶対値を有している。

【0037】

通常、両方の電圧源、超安定ＤＣ電源と正確なＤＣ電圧源は、０．５Ｖから１００Ｖの範囲、好ましくは２Ｖから２０Ｖの範囲、より好ましくは５Ｖから１０Ｖの範囲、最も好ましくは５．５Ｖから８Ｖの範囲の絶対値を有する電圧を提供する。好ましくは、超安定ＤＣ電圧源は、特にシリコンに基づくＺダイオードおよび／またはツェナーダイオードを使用しており、これらは、好ましくは、５Ｖから８Ｖの範囲の電圧を供給している。

【0038】

本発明の電圧供給は、調整ユニットも含む。

【0039】

電圧は、電圧源によって調整ユニットに供給され、これは、調整ユニットの少なくとも１つの（入力）コネクタ、好ましくは、調整ユニットの２つの（入力）コネクタに印加される。調整ユニットは、少なくとも１つの（出力）コネクタに出力電圧を提供するものであって、提供された出力電圧は、調整ユニットによって調整することができる。

【0040】

調整ユニットは、１つまたは複数の調整可能な分圧器を含み得る。好ましい実施形態では、調整ユニットは調整可能な分圧器であり得る。

【0041】

調整可能な分圧器は、好ましくは少なくとも１つの抵抗器、より好ましくは接続された抵抗器のネットワークを含む。それから調整可能な分圧器は抵抗器または抵抗ネットワークからの電圧を接続することにより、少なくとも１つの（出力）コネクタに出力電圧を提供する。

【0042】

本発明の電圧供給で使用することができる調整可能な分圧器は、調整可能な分圧器であり、これは、出力電圧を調整できることを意味する。調整可能な分圧器の一種は、ポテンショメータとも呼ばれる。従来のポテンショメータでは、分圧器は出力コネクタに接続された、スライド接点によって調整される。本発明の電圧供給器の調整可能な分圧器は、アナログまたはデジタルで調整することができる。アナログの調整可能分圧器では、分圧器の電気回路の電気コンポーネントによっても調整を実行でき、これにより、調整された出力電圧が分圧器の（出力）コネクタに提供される。分圧器がデジタルで調整されている場合、それはデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）であり得、数ビットのデジタル信号が調整入力として提供されるものであって、ビットはデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）の並列抵抗ネットワークのスイッチング抵抗器で、これはＲと２Ｒの値を有する抵抗器の繰り返しカスケード構造を含むＲ－２ＲラダーＤＡＣであり得る。この場合、各ビットはバイナリで重み付けされる。

【0043】

本発明の電圧供給器において調整ユニットとして使用することができる、別のタイプのデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）は、単一ビット信号によって制御される、パルス幅変調器、および変調信号のＤＣコンポーネントを調整ユニットの出力電圧として提供するためのローパスフィルタを含む。

【0044】

本発明の別の実施形態では、電圧供給器の調整ユニットは、直列に接続された、少なくとも１つの抵抗器および調整可能な分圧器を含む。電圧が電圧源から調整ユニットに供給されるとき、電圧の一部のみが調整可能な分圧器に印加され、印加電圧のこの部分のみが調整可能な分圧器によって調整可能で（出力）コネクタに出力電圧を提供する。

【0045】

本発明の別の実施形態では、電圧供給器の調整ユニットは、２つの調整可能な分圧器を含む。電圧源により調整ユニットに供給される電圧は２つの調整可能な分圧器の第１の調整可能な分圧器に印加され、これは（出力）コネクタに第１の出力電圧を提供する。次に、この第１の出力電圧が２つの調整可能な分圧器の第２の調整可能な分圧器に印加され、これは（出力）コネクタに第２の出力電圧を提供し、これは調整ユニットの出力電圧である。好ましくは、第１の調整可能な分圧器は、調整ユニットの出力電圧を粗調整するために使用され、第２の調整可能な分圧器は、調整ユニットの出力電圧を微調整するために使用される。

【0046】

本発明の別の実施形態では、電圧供給器の調整ユニットは、並列に接続された、少なくとも１つの抵抗器およびデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）、ならびに電流－電圧変換器、通常はトランスインピーダンス増幅器を含む。好ましくは、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）は、少なくとも１つのさらなる抵抗器と直列に接続されている。電圧が電圧源により調整ユニットに供給されるとき、これは並列接続されたデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）および少なくとも１つの抵抗器に印加される。この並列接続のもう一方の端は、電流－電圧コンバータの入力に接続され、これは調整ユニットの出力電圧を提供する。

【0047】

本発明の別の実施形態では、電圧供給器の調整ユニットは、並列に接続された、少なくとも１つの抵抗器および２つのデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）、ならびに電流－電圧変換器、通常はトランスインピーダンス増幅器を含む。電圧が電圧源により調整ユニットに供給されるとき、これは並列接続されたデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）および少なくとも抵抗器に印加される。この並列接続のもう一方の端は、電流－電圧コンバータの入力に接続され、これは調整ユニットの出力電圧を提供する。この構成では、好ましくは、２つのデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）の１つは、調整ユニットの出力電圧の粗調整のために提供され、２つのデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）のもう１つは、調整ユニットの出力電圧の微調整のために提供されている。好ましくは、両方のデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）は、少なくとも１つのさらなる抵抗器と直列に接続されている。より高い抵抗率の抵抗器と直列に接続されたデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）は、微調整のために提供されている。

【0048】

本発明の別の実施形態では、電圧供給器の調整ユニットは、少なくとも１つの抵抗器およびデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）を含み、これらには２つの電圧が供給され、これらは２つの電圧源により調整ユニット、および電流－電圧変換器、通常はトランスインピーダンス増幅器に供給される。少なくとも１つの抵抗器およびデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）がノードに接続されており、これは電流－電圧変換器の入力に接続され、これは調整ユニットの出力電圧を提供している。デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）は、少なくとも１つのさらなる抵抗器と直列に接続されている。

【0049】

本発明の電圧供給器の一実施形態では、超安定ＤＣ電圧源の供給電圧は、調整ユニットの少なくとも１つの（入力）コネクタに直接印加される。

【0050】

別の実施形態では、超安定ＤＣ電圧源により供給される電圧が増幅器に供給され、次に増幅された電圧が調整ユニットの少なくとも１つの（入力）コネクタに印加される。

【0051】

これらの実施形態は、超安定ＤＣ電圧源の供給電圧に基づく超安定電圧が調整ユニットに印加され得る方法を示す単純な構成を表す。例えば、当業者に知られている他の構成を使用して、超安定ＤＣ電圧源の供給電圧から導出される電圧を超安定電圧として調整ユニットに印加することができる。

【0052】

本発明の電源の一実施形態では、調整ユニットの出力電圧は、電圧供給器によって提供される基準電圧を供給するために使用される。この実施形態では、調整ユニットは、その出力電圧として直接基準電圧を提供している。

【0053】

本発明の電源の別の実施形態では、調整ユニットの出力電圧は増幅器に供給され、次に増幅された電圧は、電圧供給器によって提供される基準電圧である。

【0054】

仕様全体において、増幅器による電圧の増幅は、増幅される電圧の増加に限定されないものとする。増幅により、電圧の低下も可能である。この仕様に記載されている増幅器によると、一般に、通常は上であるが、増幅器によって電圧が低下した場合にはまた１未満である可能性がある利得を有し得る。

【0055】

これらの実施形態は、調整ユニットの出力電圧に基づいて本発明の電圧供給器の基準電圧をどのように提供することができるかを示す単純な構成を表す。例えば、当業者によって知られている他の構成を使用して、調整ユニットの出力電圧から導出される本発明の電圧供給器の基準電圧を提供することができる。

【0056】

本発明の電圧供給は、コンパレータも含む。コンパレータは、２つの入力電圧を比較する電気コンポーネントである。電圧供給器の調整を可能にするために、コンパレータは２つの入力電圧の比較から生じる出力信号を提供する。出力信号は、比較された電圧の差に等しいか比例する信号であり得る。好ましくは、コンパレータは、差動増幅器であり得る演算増幅器を含む。

【0057】

好ましい実施形態では、コンパレータの出力信号は、出力信号０および１のみを有するデジタル信号である。これらの信号によって、２つの入力電圧のどちらが高い値を有するかのみが示される。このような種類のコンパレータには、非常に低い電圧または高い電圧を提供する、高利得差動増幅器を使用でき、次に、これらは信号０および１として識別される。

【0058】

コンパレータはデジタルコンパレータにすることもできる。このコンパレータによって、２つのデジタル信号が比較される。アナログ－デジタル変換器によって変換された場合、２つのアナログ電圧をデジタルコンパレータに供給することも可能である。この実施形態では、デジタルコンパレータは、好ましくは、スイッチを使用して、同じアナログ－デジタル変換器による同じ接続を介して両方の信号を測定する。

【0059】

調整ユニットの出力電圧に基づく電圧、および正確なＤＣ電圧源に基づいて提供される正確な電圧が、電圧信号を比較する、本発明の電源のコンパレータに提供される。

【0060】

本発明の電圧供給器の好ましい実施形態では、調整ユニットの出力電圧および正確な電圧源の電圧が、電圧信号を比較する、本発明の電源のコンパレータに直接提供される。

【0061】

本発明の電圧供給器の一実施形態では、調整ユニットの出力電圧は、コンパレータによって正確な電圧と比較されて、制御ユニットが調整期間中に調整ユニットを調整している制御ユニットに信号を提供する。調整ユニットの調整により、調整ユニットの出力電圧と正確な電圧との絶対差を最小化する。

【0062】

本発明の電圧供給器の別の実施形態では、コンパレータに提供される、調整ユニットの出力電圧に基づく電圧は、調整ユニットの出力電圧の増幅された電圧である。次に、調整ユニットの出力電圧が増幅器に供給され、これが出力電圧の増幅された電圧を提供している。次に、この増幅された電圧は、コンパレータによる比較に使用される。

【0063】

これらの実施形態は、正確な電圧と比較されるように、調整ユニットの出力電圧に基づく電圧をコンパレータに提供する方法を示す単純な構成を表す。例えば、当業者によって知られている他の構成を使用して、調整ユニットの出力電圧から導出される電圧をコンパレータに提供して、正確な電圧と比較することができる。

【0064】

本発明の電圧供給器の一実施形態では、正確なＤＣ電圧源の供給電圧は正確な電圧であり、これは、コンパレータによって、調整ユニットの出力電圧に基づく電圧と比較される。

【0065】

本発明の電圧供給器の別の実施形態では、正確なＤＣ電圧源に基づいて提供され、コンパレータに提供される正確な電圧は、正確なＤＣ電圧源によって供給される正確な電圧の増幅された電圧である。正確なＤＣ電圧源によって供給される正確な電圧は、正確なＤＣ電圧源によって供給される正確な電圧の増幅された電圧を提供している、増幅器に供給される。次に、この増幅された電圧は、コンパレータによる比較に使用される。

【0066】

これらの実施形態は、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される正確な電圧を、調整ユニットの出力電圧に基づく電圧と比較されるコンパレータに提供する方法を示す単純な構成を表す。例えば、当業者に知られている他の構成を使用して、正確なＤＣ電圧源の供給電圧から導出される正確な電圧をコンパレータに提供して、調整ユニットの出力電圧に基づく電圧と比較することができる。

【0067】

コンパレータのこれら２つの入力電圧の比較から生じる出力信号は、比較された電圧の差に等しいか比例する信号であり得る。これら２つの入力電圧の比較から生じる出力信号もデジタル信号にすることができる。

【0068】

本発明の電源は、制御ユニットも含む。

【0069】

制御ユニットは、プロセッサを含み得る。コンピュータプログラムをプロセッサ上で実行して、方法の説明されたステップに従って電圧供給を操作することができる。

【0070】

調整ユニットの出力電圧に基づく電圧と、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される、正確な電圧との比較から生じる、コンパレータによって提供される信号は、入力信号として制御ユニットに提供される。

【0071】

通常、当初は電圧供給器のアクティブ化または再アクティブ化の後の調整期間中、制御ユニットは、提供された信号に従って調整ユニットを調整し、コンパレータに提供された電圧間の差を最小化し、これは調整ユニットの出力電圧と正確な電圧に基づく電圧で、これは正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される。これを達成するために、制御ユニットは調整ユニットに提供される出力信号を提供する。

【0072】

制御ユニットに提供されるコンパレータによって提供される信号が、比較された電圧の差に等しいか比例する場合、検出された電圧差に従って、制御ユニットは反応し、調整ユニットに信号を提供して検出された電圧差に従って出力電圧を増減し、コンパレータに提供される電圧の差を減らす。

【0073】

正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧の絶対値が、調整ユニットの出力電圧に基づいている、コンパレータに提供される電圧の絶対値より高い場合、制御ユニットによって提供される出力信号は、調整ユニットの出力電圧の絶対値を増加させている。

【0074】

本発明の電圧供給器の好ましい実施形態において、調整ユニットの出力電圧および正確なＤＣ電圧源によって供給される電圧が本発明の電源のコンパレータに直接提供されるとき、制御ユニットによって提供される出力信号は、正確なＤＣ電圧源の電圧の絶対値が、コンパレータに提供される調整ユニットの出力電圧の絶対値よりも高い場合に、調整ユニットの出力電圧の絶対値を増加させている。

【0075】

特に、コンパレータがデジタル信号を提供している場合、その時に一実施形態では、コンパレータによって提供されるデジタル信号は、第１の値によって、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧の絶対値が、調整ユニットの出力電圧に基づいている、コンパレータに提供される電圧の絶対値よりも高いことを示す。制御ユニットは、コンパレータによって提供されるデジタル信号の第１の値に反応し、信号、好ましくはデジタル信号を調整ユニットに提供して、その出力電圧の絶対値を増加させる。

【0076】

この実施形態では、制御ユニットによって提供される出力信号は、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧の絶対値が、調整ユニットの出力電圧に基づいている、コンパレータに提供される電圧の絶対値よりも低い場合、調整ユニットの出力電圧の絶対値を減少させる。

【0077】

コンパレータによって提供されるデジタル信号は、第２の値によって、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧の絶対値が、調整ユニットの出力電圧に基づいている、コンパレータに提供される電圧の絶対値よりも低いことを示す。制御ユニットは、コンパレータによって提供されるデジタル信号の第２の値に反応し、信号、好ましくはデジタル信号を調整ユニットに提供して、その出力電圧の絶対値を減少させる。

【0078】

好ましくは、調整ユニットの出力電圧の増減は、それに応じて調整ユニットに信号を提供する制御ユニットによって段階的に減少される。調整ユニットの出力電圧のこの減少した変化により、調整ユニットの出力電圧に基づく、コンパレータに提供される電圧と、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧との絶対差が最小化され、すなわち、調整ユニットの出力電圧に基づく、コンパレータに提供される電圧と、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧との絶対差が次第に少なくなる。

【0079】

このアプローチでは、調整プロセス中の出力電圧の変化を段階的に低減することで、コンパレータによって比較される電圧の絶対差を最小化することのみが重要である。

【0080】

本発明の電圧供給器の好ましい実施形態において、調整ユニットの出力電圧および正確な電圧源の電圧が、調整ユニットの出力電圧の減少した変化によって、本発明の電源のコンパレータに直接提供されるとき、調整ユニットの出力電圧と正確なＤＣ電圧源の電圧との間の絶対差は最小化され、すなわち、調整ユニットの出力電圧と正確なＤＣ電圧源の電圧との絶対差は次第に少なくなる。

【0081】

本発明の電源の一実施形態において、コンパレータから提供される信号が、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧に対して調整ユニットの出力電圧に基づく、コンパレータに提供される電圧の絶対差が定義された最小値を下回っていることを示すとき、制御ユニットによる調整を停止できる。次に、調整ユニットは出力電圧を提供しており、これは、超安定ＤＣ電圧源の安定性と正確なＤＣ電圧源の精度を有する電圧であり、これにより、この電圧は調整またはキャリブレーションされていると見なされ得る。調整ユニットによって提供される出力電圧は、電源の基準電圧として直接使用することができ、または電源の基準電圧は、調整ユニットの出力電圧に基づくことができる。次に、好ましくは、調整ユニットの出力電圧が増幅器に供給され、増幅された電圧は、電圧供給器によって提供される基準電圧である。提供される基準電圧は、コンパレータに提供される、正確な電圧に基づいて調整されており、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいており、この調整により、正確なＤＣ電圧源の精度を有し、コンパレータに提供される、正確な電圧と同じ精度を有する。しかし、本発明の電源の回路設計により、超安定ＤＣ電源の供給電圧に基づいて提供される、調整ユニットに印加される超安定電圧により、超安定ＤＣ電圧源の安定性を有するようになった。増幅器のような任意の電気コンポーネントがコンパレータに提供される正確な電圧の精度と調整ユニットに適用される超安定電圧の安定性に影響を与えない場合、これは特に正しい。そうでなければ、本発明の電圧供給器の性能が低下する可能性がある。しかし、それにもかかわらず、本発明の電圧供給は、高精度および高安定性の基準電圧を提供するであろう。

【0082】

本発明の電圧供給器の好ましい実施形態において、調整ユニットの出力電圧および正確な電圧源の電圧が本発明の電源のコンパレータに直接提供され、コンパレータから提供される信号が、正確なＤＣ電圧源の電圧に対する調整ユニットの出力電圧の絶対差が定義された最小値を下回っていることを示すとき、制御ユニットによる調整を停止できる。次に、調整ユニットは、超安定ＤＣ電圧源の安定性と正確なＤＣ電圧源の精度を有し、それに基づいて電源の基準電圧が提供される出力電圧を提供する。好ましくは、調整ユニットによって提供される出力電圧は、本発明の電源によって提供される基準電圧として直接使用することができる。調整ユニットの出力電圧の平均は、正確なＤＣ電圧源によって供給される電圧の平均に等しくなる。そのため、調整ユニットの出力電圧が本発明の電源によって提供される基準電圧として直接使用される場合、提供される基準電圧は、定義された最小値よりも小さい差は別として、正確なＤＣ電圧源によって供給される電圧の値および同じ精度を有する。しかし、本発明の電源の回路設計により、超安定ＤＣ電圧源の安定性を有している。

【0083】

好ましくは、調整ユニットの調整が停止されたときの定義された最小値と、正確なＤＣ電圧源によって供給される電圧の公称平均値との比率は、１００ｐｐｍ未満、好ましくは４０ｐｐｍ未満、より好ましくは２５ｐｐｍ未満、および最も好ましくは１０ｐｐｍ未満である。

【0084】

本発明の電源の別の実施形態では、制御ユニットによる調整ユニットの調整は、調整ユニットの出力電圧に基づく、コンパレータに提供される電圧の絶対差を正確な電圧に最小化するプロセスであり、これは、定義された最小値を下回る正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される。制御ユニットによる調整ユニットの調整は、プロセスの最後に終了し、その後、調整ユニットは、本発明の電源の基準電圧を提供することができる出力電圧を提供している。すでに前に説明したように、調整ユニットの出力電圧に基づく、コンパレータに提供される電圧の絶対差の、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧への低減は、少なくとも高精度および安定性の本発明の電源の基準電圧をもたらし、本発明の電源の詳細な回路設計に応じて、超安定ＤＣ電圧源の安定性および正確なＤＣ電圧源の精度を有する可能性がある。

【0085】

すでに述べたように、本発明の電圧供給器の調整ユニットは、デジタル－アナログ変換器であり得る。本発明の電圧供給器のそのような実施形態では、電圧供給器の制御ユニットは、デジタル信号をデジタル－アナログ変換器に提供して、デジタル－アナログ変換器の出力電圧を調整する。

【0086】

また前述したように、本発明の電圧供給器の調整ユニットは、１つまたは複数のデジタル－アナログ変換器を含み得る。本発明の電圧供給器のそのような実施形態では、電圧供給器の制御ユニットは、デジタル信号を各デジタル－アナログ変換器に提供して、デジタル－アナログ変換器の出力電圧を調整する。

【0087】

好ましくは、調整ユニットのデジタル－アナログ変換器は、抵抗ラダーネットワーク、特にＲ－２Ｒ抵抗ラダーネットワークを含む。それから、制御ユニットによって提供されるデジタル信号は、特定のビット数のデジタル信号である。好ましくは、デジタル信号は、少なくとも１２ビット、特に好ましくは少なくとも１６ビット、最も好ましくは少なくとも２０ビットの信号である。このような数ビットのデジタル信号が調整入力として提供されるとき、ビットはスイッチングスイッチであり、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）の並列抵抗ネットワークで抵抗を追加し、これはＲと２Ｒの値を有する抵抗器の繰り返しカスケード構造を含むＲ－２ＲラダーＤＡＣであり得る。この場合、各ビットはバイナリで重み付けされる。

【0088】

しかし、制御ユニットによって提供されるデジタル信号は、１ビットの信号にすることもできる。このような信号は、調整ユニットのデジタル－アナログ変換器がパルス幅変調器とローパスフィルタを含む場合に特に使用される。次に、制御ユニットのこの１ビット信号は、調整ユニットの入力を介してこのデジタル－アナログ変換器に提供される。

【0089】

制御ユニットが調整ユニットにデジタル信号を提供しているとき、制御ユニットは、好ましくは、プロセッサ、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）またはコンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）のようなプログラマブルロジック回路を含む。

【0090】

好ましくは、制御ユニットは、コンパレータによって提供されるデジタル信号に従って、調整ユニットの各デジタル－アナログ変換器にデジタル信号を提供する。正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧の絶対値が、調整ユニットの出力電圧に基づいている、コンパレータに提供される電圧の絶対値より高い場合、好ましい一実施形態の制御ユニットによって提供されるデジタル信号は、調整ユニットの出力電圧の絶対値を増加させている。この場合、コンパレータによって提供されるデジタル信号は、第１の値によって、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧の絶対値が、調整ユニットの出力電圧に基づいている、コンパレータに提供される電圧の絶対値よりも高いことを示す。制御ユニットは、コンパレータによって提供されるデジタル信号の第１の値に反応し、調整ユニットの各デジタル－アナログ変換器にデジタル信号を提供して、調整ユニットの出力電圧の絶対値を増加させる。正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧の絶対値が、調整ユニットの出力電圧に基づいている、コンパレータに提供される電圧の絶対値より低い場合、この好ましい実施形態の制御ユニットによって提供されるデジタル信号は、調整ユニットの出力電圧の絶対値を減少させている。この場合、コンパレータによって提供されるデジタル信号は、第２の値によって、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧の絶対値が、調整ユニットの出力電圧に基づいている、コンパレータに提供される電圧の絶対値よりも低いことを示す。制御ユニットは、コンパレータによって提供されるデジタル信号の第２の値に反応し、調整ユニットの各デジタル－アナログ変換器にデジタル信号を提供して、調整ユニットの出力電圧の絶対値を減少させる。

【0091】

制御ユニットが、コンパレータによって提供されるデジタル信号に従って、デジタル－アナログ変換器である、調整ユニットにデジタル信号を提供するとき、デジタル信号は、制御ユニットによって提供され、別の好ましい実施形態では、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧の絶対値が、デジタル－アナログ変換器の出力電圧に基づく、コンパレータに提供される絶対電圧よりも高い場合、デジタル－アナログ変換器の出力電圧の絶対値を増加させる。この場合、コンパレータによって提供されるデジタル信号は、第１の値によって、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧の絶対値が、デジタル－アナログ変換器の出力電圧に基づいている、コンパレータに提供される電圧の絶対値よりも高いことを示す。制御ユニットは、コンパレータによって提供されるデジタル信号の第１の値に反応し、デジタル信号をデジタル－アナログ変換器に提供して、その出力電圧の絶対値を増加させる。この好ましい実施形態では、デジタル信号が制御ユニットによって提供され、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧の絶対値の値が、デジタル－アナログ変換器の出力電圧に基づいている、コンパレータに提供される電圧の絶対値よりも低い場合、デジタル－アナログ変換器の出力電圧の絶対値を減少させる。この場合、コンパレータによって提供されるデジタル信号は、第２の値によって、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される、正確な電圧の絶対値が、デジタル－アナログ変換器の出力電圧に基づいている、コンパレータに提供される電圧の絶対値よりも低いことを示す。制御ユニットは、コンパレータによって提供されるデジタル信号の第２の値に反応し、デジタル信号をデジタル－アナログ変換器に提供して、その出力電圧の絶対値を減少させる。

【0092】

好ましくは、調整ユニットの出力電圧の増減は、それに応じて調整ユニットのデジタル－アナログ変換器に信号を提供する制御ユニットによって段階的に減少される。調整ユニットの出力電圧のこの減少した変化により、調整ユニットの出力電圧に基づき、コンパレータに提供される電圧と、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される正確な電圧との絶対差を最小化する。

【0093】

調整ユニットがデジタル－アナログ変換器であるとき、デジタル－アナログ変換器の出力電圧の増減も、それに応じてデジタル信号を提供する制御ユニットによって段階的に減少されることが好ましい。デジタル－アナログ変換器の出力電圧のこの減少した変化により、デジタル－アナログ変換器の出力電圧に基づく、コンパレータに提供される電圧と、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される正確な電圧との絶対差を最小化する。

【0094】

多くの場合、本発明の電源によって提供される基準電圧は、増幅された電圧を少なくとも電極に印加している、少なくとも１つの電圧増幅器に印加される。本発明の電源によって提供される基準電圧は、スイッチを介して少なくとも１つの電圧増幅器に印加することができる。

【0095】

調整ユニットの出力電圧が、基準電圧として本発明の電圧供給器によって直接提供されるとき、調整ユニットの出力電圧は、増幅された電圧を少なくとも１つの電極に印加している、少なくとも１つの電圧増幅器に印加することができる。次に、調整ユニットの出力電圧を、スイッチを介して少なくとも１つの電圧増幅器に印加することができる。

【0096】

本発明の電圧供給器の一実施形態では、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づく、正確な電圧は、本発明の電圧供給器のさらなるコンポーネントである、スイッチを介して電圧増幅器に印加することもできる。スイッチに印加される正確な電圧は、特に、正確なＤＣ電圧源によって供給される正確な電圧の増幅された電圧であり得る。正確なＤＣ電圧源によって供給される正確な電圧は、本発明の電源に提供される別の増幅器に供給され、これは、正確なＤＣ電圧源によって供給される正確な電圧の増幅された電圧を提供する。次に、この増幅された電圧がスイッチに印加される。本発明の電圧供給器の一実施形態では、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいてコンパレータに提供される正確な電圧は、本発明の電圧供給器のさらなるコンポーネントである、スイッチを介して電圧増幅器にも印加することができる。

【0097】

本発明の電圧供給器の一実施形態では、正確なＤＣ電圧源の供給電圧もまた、本発明の電圧供給器のさらなるコンポーネントである、スイッチを介して電圧増幅器に印加することができる。

【0098】

本発明の電源によって提供される基準電圧は、質量分析計の１つまたは複数の電極に電圧を供給するために使用することができる。

【0099】

１つまたは複数の電極は、好ましくは、静電トラップのイオンをトラップするための１つまたは複数のトラップ電極であり得、１つまたは複数のトラップ電極に印加される基準電圧は、好ましくは、トラップ電圧である。

【0100】

特に、本発明の電源によって提供される基準電圧は、静電トラップの中心電極に電圧を供給するために使用することができる。

【0101】

通常、静電トラップの電極には、０．７ｋＶから１２ｋＶの範囲の電圧が印加される。通常、静電トラップの中心電極には、１ｋＶから８ｋＶの範囲の電圧、好ましくは２ｋＶから７ｋＶの範囲の電圧が印加される。

【0102】

特に、基準電圧を増幅して、静電トラップ、特に、軌道トラッピング静電トラップの中心電極に正確で超安定な電圧を提供することによって、本発明の電源によって提供される基準電圧を使用することは、利点となり得、これは、サーモフィッシャーサイエンティフィック社によって販売されるオービトラップ（登録商標）質量分析器などの質量分析器として使用され得る。このような質量分析器の中心電極は、例えば、国際公開第９６／３０９３０号パンフレットに開示されており、その内容は本明細書に組み込まれている。

【0103】

中心電極は、好ましくは、長手方向軸を有する静電トラップで半径方向中心に配置され、より好ましくは、長手方向軸を有する静電トラップで半径方向中心および軸方向中心に配置される。しかし、中心電極はまた、長手方向軸を有する静電トラップの軸方向中心にのみ配置することができる。

【0104】

質量分析計の電極はまた、飛行時間型質量分析計、特に多重反射飛行時間型質量分析計の電極であり得る。多重反射飛行時間型質量分析計では、電圧供給器によって提供される基準電圧を使用して、ミラー電極、好ましくはすべてのミラー電極に電圧を提供することができる。好ましくは、基準電圧が電圧増幅器に提供され、これは次に、キロボルト（ｋＶ）の範囲の電圧を、好ましくはイオン光学ミラーとして作用する、ミラー電極、好ましくはすべてのミラー電極に提供する。通常、あるタイプの多重反射飛行時間型質量分析計のイオンは、ドリフト方向に沿ってドリフトしている間に、対向するイオン光学ミラー間で数回反射される。いくつかのミラー電極を含むイオン光学ミラーでのイオンの多重反射のために、好ましくは、各電極には、正確で超安定な電圧が提供されなければならない。少しでも不安定になると、反射するイオン光学ミラー間で振動するイオンの軌道が変わる可能性がある。したがって、分析されたイオンの飛行時間が変わると、分解能が低い飛行時間質量スペクトルが生じるか、検出された飛行時間質量スペクトルの質量対電荷キャリブレーションが変化する。

【0105】

追加の態様では、本開示はまた、請求項２８に記載の本発明による電圧供給を含む質量分析計を提供する。

【0106】

本発明の電源の超安定ＤＣ電圧源は、好ましくは、２４時間の時間期間にわたって１ｐｐｍ未満の電圧安定性を有する。

【0107】

本発明の電源の超安定ＤＣ電圧源は、好ましくは、１０℃の温度範囲にわたって１ｐｐｍ未満の電圧安定性を有する。

【0108】

本発明の電源の超安定ＤＣ電圧源は、特に好ましくは、２４時間の時間期間および１０℃の温度範囲にわたって１ｐｐｍ未満の電圧安定性を有する。

【0109】

本発明の電源の正確なＤＣ電圧源は、好ましくは、１０００ｐｐｍ未満、好ましくは４００ｐｐｍ未満、より好ましくは２５０ｐｐｍ未満、最も好ましくは１００ｐｐｍ未満の供給電圧の生成精度を有する。

【0110】

第２の目的は、請求項２３に記載の電圧供給をキャリブレーションするための方法によって解決される。

【0111】

本方法は、本発明の電圧供給をキャリブレーションすることであり、これは、少なくとも１つの電極に電圧を供給するための基準電圧を提供することである。電圧供給は、キャリブレーション後、スイッチを介して、調整ユニットの出力電圧に基づく、基準電圧として電圧を供給することができる。すでに述べたように、例えば、調整ユニットの出力電圧を直接使用して基準電圧を供給するか、または調整ユニットの出力電圧を増幅器に供給することができ、その時、増幅された電圧は、電圧供給器によって提供される基準電圧である。

【0112】

本方法は、次のステップを含む、すなわち、
－電圧供給がアクティブ化するとき、調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される電圧がスイッチに印加される。しかし、この電圧は、少なくとも１つの電極に電圧を供給するために使用される、基準電圧としてスイッチを介して提供されない。
－電圧源の制御ユニットは、コンパレータによって提供される信号に従って調整ユニットを調整し、調整ユニットの出力電圧に基づく電圧とコンパレータによって比較された正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される、正確な電圧との絶対差を最小化する。
－コンパレータで比較された電圧の絶対差が定義された最小値を下回り、制御ユニットによる調整が停止するとき、制御ユニットはスイッチにスイッチング信号を送信し、スイッチング信号を受信するスイッチが作動し、次にスイッチに印加される調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される電圧が、基準電圧としてスイッチを介して電圧供給器によって提供され、それから、少なくとも１つの電極に電圧を供給するために使用される。

【0113】

一般に、調整ユニットの出力電圧に基づく任意の電圧をスイッチに印加することができる。この電圧は、当業者に知られている任意の適切な構成によって、調整ユニットの出力電圧から導出することができる。

【0114】

特に、調整ユニットの出力電圧に基づく、さまざまな電圧をスイッチに印加し、コンパレータで比較することができる。しかし、好ましい実施形態では、調整ユニットの出力電圧に基づく同じ電圧をスイッチに印加して、コンパレータによって比較することができる。そのため、スイッチに印加される調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される電圧は、コンパレータによって比較される、調整ユニットの出力電圧に基づく電圧である。

【0115】

スイッチに印加される調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される電圧は、調整ユニットの調整プロセスが終了したときは、基準電圧としてのみ使用される。次に、コンパレータによって比較される電圧間の絶対差が小さいため、スイッチに印加される調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される電圧は、電源、特に正確なＤＣ電圧源および場合によっては現在の電圧増幅器、好ましくは正確なＤＣ電圧源によって供給される電圧および／または調整ユニットの出力電圧を増幅する電圧増幅器の電気コンポーネントによってのみ事前設定される、定義された電圧値の高精度と高安定性を有している。

【0116】

第２の目的はまた、請求項２５に記載の電圧供給をキャリブレーションするための方法によって解決することができる。また、第３の第２の目的は、請求項２５に記載の電圧供給をキャリブレーションするための方法によって解決することができる。

【0117】

本方法は、本発明の電圧供給をキャリブレーションすることであり、これは、少なくとも１つの電極に電圧を供給するための基準電圧を提供することである。本方法では、本発明の電圧供給は、調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される電圧と、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される正確な電圧が印加されるスイッチを含んでいる。

【0118】

スイッチに印加される正確な電圧は、好ましくは、本発明の電圧供給器の基準電圧とほぼ同じ値を有する。スイッチに印加される正確な電圧の値は、通常、本発明の電圧供給器の基準電圧の値から１％以下、好ましくは１，０００ｐｐｍ以下、特に好ましくは１００ｐｐｍ以下の逸脱である。

【0119】

すでに述べたように、調整ユニットの出力電圧を直接使用して基準電圧を供給し、本発明の電圧供給器のスイッチに印加するか、または調整ユニットの出力電圧を増幅器に供給することができ、それから増幅された電圧は本発明の電圧供給器のスイッチに印加され、これは電圧供給器によって提供される基準電圧である。

【0120】

これらの実施形態は、調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される電圧をスイッチに印加され得る方法を示す単純な構成を表す。例えば、当業者に知られている他の構成を使用して、調整ユニットの出力電圧から導出される電圧をスイッチに提供することができる。

【0121】

また、正確なＤＣ電圧源によって供給される電圧を本発明の電圧源のスイッチに直接印加するか、または正確なＤＣ電圧源によって供給される電圧を増幅器に供給することができ、それから増幅された電圧を本発明の電圧供給器のスイッチに印加する。

【0122】

これらの実施形態は、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される、正確な電圧がどのようにスイッチに提供され得るかを示す単純な構成を表す。例えば、当業者に知られている他の構成を使用して、正確なＤＣ電圧源の供給電圧から導出される正確な電圧をスイッチに提供することができる。

【0123】

スイッチを介して、初期期間中、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される正確な電圧が電圧増幅器に供給され、一方、スイッチに印加される調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される電圧は、スイッチを介して増幅器に供給されない。調整後、基準電圧は、その時、スイッチに印加される調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される電圧であり、これは、少なくとも１つの電極に電圧を供給している電圧増幅器に印加される。本方法は、次のステップを含む、すなわち、
－電圧供給がアクティブ化するとき、調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される電圧と、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される正確な電圧がスイッチに印加され、スイッチに印加される調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される電圧は、スイッチを介して電圧増幅器に接続されておらず、スイッチに印加される正確な電圧は、スイッチを介して電圧増幅器に接続されている。
－電圧供給器の制御ユニットは、コンパレータによって提供される信号に従って調整ユニットを調整し、調整ユニットの出力電圧に基づく電圧とコンパレータによって比較された正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される、正確な電圧との絶対差を最小化する。
－コンパレータによって比較された電圧の絶対差が定義された最小値を下回り、制御ユニットによる調整が停止するとき、制御ユニットはスイッチにスイッチング信号を送信する。スイッチング信号を受信するスイッチが作動し、次にスイッチに印加される調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される電圧が、電圧増幅器に基準電圧としてスイッチを介して接続され、スイッチに印加される正確な電圧は、電圧増幅器からのスイッチによって切断される。

【0124】

一般に、調整ユニットの出力電圧に基づく任意の電圧をスイッチに印加することができる。この電圧は、当業者に知られている任意の適切な構成によって、調整ユニットの出力電圧から導出することができる。

【0125】

特に、調整ユニットの出力電圧に基づく、さまざまな電圧をスイッチに印加し、コンパレータで比較することができる。

【0126】

一般に、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される任意の正確な電圧をスイッチに印加することができる。この電圧は、当業者に知られている任意の適切な構成によって、正確なＤＣ電圧源の供給電圧から導出することができる。

【0127】

特に、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供されるさまざまに正確な電圧をスイッチに印加し、コンパレータによって比較することができる。

【0128】

調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される同じ電圧を、スイッチとコンパレータに印加することができる。そのため、スイッチに印加される調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される電圧は、コンパレータによって比較される、調整ユニットの出力電圧に基づく電圧である。

【0129】

正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される同じ正確な電圧をスイッチとコンパレータに印加することができる。そのため、スイッチに印加される正確な電圧は、コンパレータによって比較される正確な電圧である。

【0130】

好ましい実施形態では、調整ユニットの出力電圧に基づいて提供される同じ電圧と、正確なＤＣ電圧源の供給電圧に基づいて提供される同じ正確な電圧を、スイッチとコンパレータに印加することができる。

【0131】

本方法の好ましい実施形態では、本発明の電圧供給は、調整ユニットの出力電圧および正確なＤＣ電圧源の電圧が印加されるスイッチを含む。この実施形態の本発明の電圧供給器のコンパレータは、調整ユニットの出力電圧と正確なＤＣ電圧源の電圧とを比較している。スイッチを介して、初期期間中、正確なＤＣ電圧源が電圧増幅器に接続され、一方、調整ユニットの出力電圧は増幅器に接続されない。調整後、調整ユニットの出力電圧によって提供される基準電圧は、電圧増幅器に印加され、これは、少なくとも１つの電極に電圧を供給している。本方法は、次のステップを含む、すなわち、
電圧供給がアクティブ化するとき、調整ユニットの出力電圧と正確なＤＣ電圧源の供給電圧がスイッチに印加され、スイッチに印加された調整ユニットの出力電圧は、スイッチを介して電圧増幅器に接続されず、正確なＤＣ電圧源の供給電圧は、スイッチを介して電圧増幅器に接続される。
電圧供給器の制御ユニットは、コンパレータによって提供される信号に従って調整ユニットを調整し、調整ユニットの出力電圧と正確なＤＣ電圧源の供給電圧との絶対差を最小化する。
コンパレータによって比較された電圧の絶対差が定義された最小値を下回り、制御ユニットによる調整が停止するとき、制御ユニットはスイッチにスイッチング信号を送信する。スイッチング信号を受信するスイッチが作動し、次に調整ユニットの出力電圧がスイッチを介して電圧増幅器に基準電圧として接続され、正確なＤＣ電圧源の供給電圧はスイッチによって電圧増幅器から切断される。

【図面の簡単な説明】

【0132】

【図1】図１は、本発明の電圧供給器の第１の実施形態を概略的に示す。

【図2】図２は、本発明の電圧供給器の第２の実施形態を概略的に示す。

【図3】図３は、デジタルコンポーネントを含む、本発明の電圧供給器の第３の実施形態を概略的に示す。

【図4】図４は、本発明の電圧供給器の第４の実施形態を概略的に示す。

【図5】図５は、本発明の電圧供給器の第５の実施形態を概略的に示す。

【図6】図６は、本発明の電圧供給器の第６の実施形態を概略的に示す。

【図7】図７は、本発明の電圧供給器の第７の実施形態を概略的に示す。

【図8】図８は、本発明の電圧供給器の第８の実施形態を概略的に示す。

【図9】図９は、本発明の電圧供給器の第９の実施形態を概略的に示す。

【図10】図１０は、本発明の電圧供給器の第１０の実施形態を概略的に示す。

【図11】図１１は、本発明の電圧供給器の第１１の実施形態を概略的に示す。

【図12】図１２は、本発明の電圧供給器の第１２の実施形態を概略的に示す。

【図13A】図１３Ａは、本発明の電圧供給器の第３の実施形態の詳細を示す。

【図13B】図１３Ｂは、本発明の電圧供給器の第３の実施形態の詳細を示す。

【図13C】図１３Ｃは、本発明の電圧供給器の第３の実施形態の詳細を示す。

【図13D】図１３Ｄは、本発明の電圧供給器の第３の実施形態の詳細を示す。

【図14】図１４は、正確な電圧供給器によって提供される基準電圧と、本発明の電圧供給器によって提供される基準電圧の時間安定性挙動を示す。

【図15】図１５は、正確な電圧供給器によって提供される基準電圧と、本発明の電圧供給器によって提供される基準電圧の温度挙動を示す。

【図16A】図１６Ａは、本発明の電圧供給を使用して電圧を印加することができる、多重反射飛行時間型質量分析器の第１の実施形態を示す。

【図16B】図１６Ｂは、本発明の電圧供給を使用して電圧を印加することができる、多重反射飛行時間型質量分析器の第１の実施形態を示す。

【図17】図１７は、本発明の電圧供給を使用して電圧を印加することができる、多重反射飛行時間型質量分析器の第２の実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0133】

図１は、本発明の電圧供給器２の第１の実施形態を示している。本発明に不可欠な電圧供給器２の主要なコンポーネントが概略的に示されている。

【0134】

本発明の電圧供給器２は、２つの異なるＤＣ電圧源、超安定ＤＣ電圧源４（Ｖ１）および正確なＤＣ電圧源６（Ｖ２）を含む。

【0135】

超安定ＤＣ電圧源４は、非常に安定した出力電圧を提供する。出力電圧の安定性は、時間と特定の温度範囲にわたって提供される。通常、超安定ＤＣ電圧源４によって提供される出力電圧は、５ｐｐｍ未満、好ましくは１ｐｐｍ未満、より好ましくは０．５ｐｐｍ未満、特に好ましくは０．３ｐｐｍ未満の電圧安定性を有する。出力電圧の安定性は、通常、１２時間を超える、好ましくは２４時間を超える、より好ましくは４８時間を超える、特に９６時間を超える時間にわたって提供される。出力電圧の安定性は、通常、１０℃を超える、好ましくは１５℃を超える、より好ましくは２０℃を超える、特に２５℃を超える温度範囲にわたって提供される。

【0136】

例えば、本発明の電圧供給器２の第１の実施形態では、超安定ＤＣ電圧源４は、２４時間および１０℃を超える温度範囲にわたって２ｐｐｍ未満の電圧安定性で使用することができる。

【0137】

正確なＤＣ電圧源６は、通常、１，０００ｐｐｍ未満、好ましくは４００ｐｐｍ未満、より好ましくは２５０ｐｐｍ未満、最も好ましくは１００ｐｐｍ未満の生成精度で非常に正確なＤＣ出力電圧を提供する。

【0138】

例えば、本発明の電圧供給器２の第１の実施形態では、正確なＤＣ電圧源６は、５００ｐｐｍ未満の生成精度で使用することができる。

【0139】

本発明の電圧供給器２の第１の実施形態では、超安定ＤＣ電源４によって供給される電圧は、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧よりも高い絶対値を有している。

【0140】

通常、本発明の電圧供給器２の第１の実施形態では、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値よりも少なくとも２％高い。好ましくは、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値よりも少なくとも１０％高い。より好ましくは、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値よりも少なくとも２５％高い。

【0141】

通常、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値より高くても５００％以下である。好ましくは、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値より高くても２００％以下である。より好ましくは、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値より高くても１００％以下である。

【0142】

通常、本発明の電圧供給器の両方の電圧源、超安定ＤＣ電源４および正確なＤＣ電圧源６は、０．５Ｖから１００Ｖの範囲、好ましくは２Ｖから２０Ｖの範囲、より好ましくは、２．５Ｖから１０Ｖの範囲の絶対値を備える電圧を提供する。例えば、本発明の電圧供給器２の第１の実施形態では、超安定ＤＣ電源４を使用することができ、これは、９Ｖの平均電圧および７Ｖの公称電圧を提供する正確なＤＣ電圧源６を提供する。本発明の電圧供給器２は、７Ｖの基準電圧を提供する。

【0143】

本発明の電圧供給器２はまた、調整可能な分圧器であり得る、調整ユニット８を含む。調整可能な分圧器は、少なくとも１つの抵抗器、好ましくは接続された抵抗器のネットワークを含む。本発明の電圧供給器２の第１の実施形態では、超安定ＤＣ電圧源４の電圧は、矢印１０で示される調整ユニット８の２つの（入力）コネクタ（図示せず）に印加される。調整ユニット８は、出力コネクタ（図示せず）を含み、それに調整ユニット８は出力電圧を提供する。調整ユニット８が調整可能な分圧器である場合、出力電圧は、調整可能な分圧器の抵抗器または抵抗ネットワークからの電圧を接続することによって提供される。

【0144】

調整ユニット８は、調整可能である出力電圧を提供する。

【0145】

本発明の電圧供給器２の調整ユニット８は、アナログまたはデジタルで調整することができる。アナログ調整ユニットでは、調整は、電気回路の電気コンポーネントまたは調整ユニット８の機械的コンポーネントによっても実行することができ、これにより、調整された出力電圧が調整ユニット８の（出力）コネクタに提供される。調整ユニットがデジタル的に調整されている場合、１つまたは数ビットのデジタル信号が、調整ユニット８の少なくとも１つの調整入力（図示せず）に提供される。

【0146】

本発明の電圧供給器２の第１の実施形態では、調整ユニット８の出力電圧は、電圧供給器２によって提供される基準電圧である。

【0147】

本発明の電圧供給器２はまた、コンパレータ１２を含む。好ましくは、コンパレータ１２は、より好ましくは差動増幅器である動作増幅器、特に好ましくはデジタル信号を提供している高利得差動増幅器を含む。

【0148】

本発明の電圧供給器２の第１の実施形態では、矢印１４によって示される調整可能な分圧器８の出力電圧および矢印１６によって示される正確な電圧源６の電圧は、電圧信号を比較する本発明の電源２のコンパレータ１２に提供される。コンパレータ１２は、これらの２つの入力電圧の比較から生じる出力信号を提供する。出力信号は、比較された電圧の差に等しいか比例する信号であり得る。これら２つの入力電圧の比較から生じる出力信号も、出力信号０と１のみを有するデジタル信号にすることができる。これらの信号によって、２つの入力電圧のどちらが高い値を有するかのみが示される。

【0149】

このような種類のコンパレータには、非常に低い電圧または高い電圧を提供する、高利得差動増幅器を使用でき、次に、これらは信号０および１として識別される。

【0150】

本発明の電源２はまた、制御ユニット１８を含む。

【0151】

本発明の電圧供給器２の第１の実施形態では、調整ユニット８の出力電圧と正確な電圧源６の電圧との比較から生じる、コンパレータ１２によって提供される信号は、矢印２０によって示される入力信号として制御ユニット１８に提供される。

【0152】

本発明の電圧供給器２の第１の実施形態の制御ユニット１８は、コンパレータ１２によって提供される信号に従って調整ユニット８を調整して、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との差を最小化する。これを達成するために、制御ユニット１８は、矢印２２によって示される調整ユニット８に提供される出力信号を提供する。

【0153】

コンパレータ１２から提供される信号が、調整８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との合計差が定義された最小値を下回ることを示すとき、制御ユニット１８による調整は停止される。好ましくは、調整可能な分圧器８の調整が停止されたときの定義された最小値と、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の公称平均値との比率は、５００ｐｐｍ未満、好ましくは２００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、および最も好ましくは１０ｐｐｍ未満である。

【0154】

例えば、本発明の電圧供給器２の第１の実施形態では、定義された最小値は１４０μＶになり得る。公称電圧の場合、７Ｖの正確なＤＣ電圧源６、次に定義された最小値と正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の公称平均値との比率は、２０ｐｐｍである。

【0155】

次に、調整ユニット８は、出力電圧を提供しており、これは本発明の電圧供給器２の第１の実施形態では超安定ＤＣ電圧源４の安定性と正確なＤＣ電圧源６の精度を有する基準電圧である。調整ユニット分圧器８の出力電圧の平均は、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の平均に等しくなる。そのため、提供される基準電圧は、定義された最小値よりも小さい差は別として、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の値および同じ精度を有する。しかし、本発明の電源２により、超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有するようになった。

【0156】

制御ユニット１８に提供されるコンパレータ１２によって提供される信号が、比較された電圧の差に等しいか比例する場合、検出された電圧差に従って、制御ユニット１８は反応し、調整ユニット８に信号を提供して検出された電圧差に従って出力電圧を増減する。本発明の電圧供給器２の第１の実施形態では、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との差が減少する。

【0157】

本発明の電圧供給器２の第１の実施形態での制御ユニット１８（矢印２２）によって提供される出力信号は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の値が調整可能な分圧器８の出力電圧よりも高い場合、調整可能な分圧器８の出力電圧を増加させている。

【0158】

特に、本発明の電圧供給器２の第１の実施形態でのコンパレータ１２がデジタル信号を提供している場合、その時、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号は、第１の値によって、正確なＤＣ電圧源６の電圧が調整ユニット８の出力電圧よりも高いことを示す。制御ユニットは、コンパレータによって提供されるデジタル信号の第１の値に反応し、調整ユニット８に信号を提供して、その出力電圧を増加させる。

【0159】

本発明の電圧供給器２の第１の実施形態での制御ユニット１８によって提供される出力信号は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の値が調整可能な分圧器８の出力電圧よりも低い場合、調整ユニット８の出力電圧を減少させている。

【0160】

特に、本発明の電圧供給器２の第１の実施形態でのコンパレータ１２がデジタル信号を提供している場合、その時、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号は、第２の値によって、正確なＤＣ電圧源６の電圧が調整ユニット８の出力電圧よりも低いことを示す。制御ユニットは、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号の第２の値に反応し、調整ユニット８に信号を提供して、その出力電圧を減少させる。

【0161】

好ましくは、調整ユニット８の出力電圧の増減は、それに応じて調整ユニット８に信号を提供する制御ユニット１８によって段階的に減少される。

【0162】

本発明の電圧供給器２の第１の実施形態での調整ユニット８の出力電圧のこの低減された変化により、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化する。

【0163】

図１の第１の実施形態では、本発明の電圧供給器２の調整ユニット８の出力電圧は、矢印２６で示される電圧増幅器２４で基準電圧として印加され、矢印３０で示される電極２８に増幅された電圧を印加している。調整ユニット８の出力電圧は、スイッチ３２を介して電圧増幅器２４に印加される。したがって、調整ユニット８の出力電圧は、矢印３４によって示されるスイッチ３２に直接印加される。

【0164】

スイッチ３２は、本発明の電圧供給器２の第１の実施形態では電圧供給器２がアクティブ化した後、定義された時間で、調整ユニット８の出力電圧を電圧増幅器２４に接続する。好ましくは、調整ユニット８の出力電圧を電圧増幅器２４に接続するための時間遅延は、調整ユニット８の出力電圧が電圧増幅器２４に接続される前に、制御ユニット１８による調整ユニット８の調整が終了しているように選択される。その時、調整ユニット８の出力電圧は基準電圧であり、正確なＤＣ電圧源６の精度と、電圧増幅器２４に印加される超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有している。次に、電圧増幅器２４は、電源２によって電極２８に提供される基準電圧に基づいて、高精度および安定性の電圧を供給している。

【0165】

本発明の電圧供給器２の図示されないさらなる実施形態では、スイッチ３２は本発明の電圧供給器２のコンポーネントであり、制御ユニット１８は、制御ユニット１８による調整ユニット８の調整が停止されるとき、スイッチング信号をスイッチ３２に送信している。次にスイッチ３２は、受信されたスイッチング信号のために作動され、スイッチに印加される調整ユニット８の出力電圧に基づいて提供される電圧は、基準電圧としてスイッチ３２を介して本発明の電圧供給器２によって提供される。

【0166】

本発明の電圧供給器２は、本発明の電圧供給器２の第１の実施形態と同じコンポーネントを有し、さらに制御ユニット１８は、スイッチ３２に接続されて、スイッチング信号をスイッチ３２に送信し、スイッチ３２は、調整ユニット８の調整後に送信された受信したスイッチング信号のために作動され、調整ユニット８の出力電圧は、スイッチの作動後に電圧増幅器２４に接続される。次に、調整ユニット８の出力電圧が、超安定で正確な基準電圧として電圧増幅器２４に印加される。

【0167】

図２は、本発明の電圧供給器２の第２の実施形態を示している。本発明に不可欠な電圧供給器２の主要なコンポーネントが概略的に示されている。同じコンポーネントが実施形態で使用される場合、第２およびそれ以降のすべての実施形態の本発明の電圧供給器２のコンポーネントについては、前述の実施形態と同じ参照記号が使用される。

【0168】

ほとんどのコンポーネントは、次の実施形態では前の実施形態と同じであるため、これらのコンポーネントは、次の実施形態については説明せず、図１または他の前の実施形態およびそれらの関連する図に関するこれらのコンポーネントの説明を参照する。

【0169】

第１および第２の実施形態の主な違いは、スイッチ３２が第２の実施形態の電圧供給器２のコンポーネントであるということである。スイッチ３２はまた、スイッチ３２に印加された調整ユニット８の出力電圧を、増幅された電圧を電極２８に印加している、電圧増幅器２４と接続することができる。しかし、正確なＤＣ電圧源６の電圧は、矢印３６によって示されるスイッチ３２にも提供される。

【0170】

第１および第２の実施形態の追加の違いは、制御ユニット１８が、矢印３８によって示されるスイッチ３２にスイッチング信号も提供することである。

【0171】

電圧供給器２の第２の実施形態は、電圧供給器２の次のキャリブレーション方法を実行して、高精度および安定性の基準電圧を提供することができる。

【0172】

電圧供給器２がアクティブ化すると、第１のステップにおいて、スイッチ３２は、正確なＤＣ電圧源６を、増幅された電圧を電極２８に印加している電圧増幅器２４に接続している。キャリブレーション方法のこの段階では、正確なＤＣ電圧源６の公称電圧が、電圧増幅器２４にすでに印加されている。そのため、印加電圧はすでに正確であるが、正確なＤＣ電圧源６の安定性に従って制限された安定性を有する。

【0173】

この第１のステップでは、調整ユニット８の出力電圧は、スイッチ３２を介して電圧増幅器２４に接続されていない。

【0174】

第１の実施形態についてすでに詳細に説明したように、電圧供給器２の制御ユニット１８は、第２のステップで、コンパレータ１２によって提供される信号に従って調整ユニット８を調整し、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化する。

【0175】

コンパレータ１２から提供される信号が、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差が定義された最小値を下回ることを示すとき、制御ユニット１８による調整は停止される。次に、制御ユニットは、第３のステップで、矢印３８によって示されるスイッチ３２にスイッチング信号を送信する。スイッチ３２がスイッチング信号を受信するとき、スイッチ３２が作動され、次に、調整ユニット８の出力電圧が電圧増幅器２４に接続され、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧が、スイッチによって電圧増幅器２４から切断される。その時、調整ユニット８の出力電圧は基準電圧であり、正確なＤＣ電圧源６の精度と、電圧増幅器２４に印加される超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有している。次に、電圧増幅器２４は、電源２によって電極２８に提供される基準電圧に基づいて、高精度および安定性の電圧を供給している。

【0176】

そのため、本発明の電圧供給器２の第２の実施形態では、最初に、調整ユニット８の出力電圧は、高精度および安定性で意図された基準電圧を提供するようにキャリブレーションされ、電圧供給器２の制御回路１８がこれを達成するとき、スイッチ３２が作動され、最適化された基準電圧を電圧増幅器２４に提供する。このキャリブレーションの間、正確なＤＣ電圧源６の公称電圧が、制限された安定性を有する電圧増幅器２４に印加される。

【0177】

高精度および安定性を備えた基準電圧の調整期間中に電圧増幅器２４に印加される電圧のこの制限された安定性は重要ではない、その理由は、通常、調整期間は数秒の範囲であるが、一方、ｋＶ範囲の高電圧を通常提供する電極のアクティブ化された電圧供給器のウオーミングアップには、はるかに長い時間、通常は３０分から６０分の範囲でかかるからである。また、単に機器が短時間だけ電源オフになった場合でも、電極に電圧を供給する電子機器が安定するまでには、通常は数秒から数分の範囲の時間が必要である。この段階では、電気コンポーネント、特に抵抗器にすでに適切な電力が供給されているため、正確なＤＣ電圧源６がすでに必要な基準電圧の値を有する電圧を提供しているときに、それは有用である。この段階では、正確なＤＣ電圧源６によって提供される電圧が制限された安定性を有していることは関係ない。

【0178】

図３は、本発明の電圧供給器２の第３の実施形態を示している。本発明に不可欠な電圧供給器２の主要なコンポーネントが概略的に示されている。第３の実施形態の本発明の電圧供給器２のコンポーネントについて、同じコンポーネントが使用される場合、図１の第１の実施形態または図２の第２の実施形態と同じ参照記号が使用される。

【0179】

第３の実施形態の電圧供給器２は、原則として第２の実施形態と同じコンポーネントを含むが、いくつかのコンポーネントについては、本発明の電圧供給器２の機能をさらに改善することができる、デジタル技術が使用される。

【0180】

第３の実施形態の本発明の電圧供給器２は、２つの異なるＤＣ電圧源、超安定ＤＣ電圧源４（Ｖ１）および正確なＤＣ電圧源６（Ｖ２）を含む。

【0181】

そのような超安定ＤＣ電圧源４（Ｖ１）および正確なＤＣ電圧源６（Ｖ２）のパラメータは、第１の実施形態について説明したものと同じである。また、これらのＤＣ電圧での電圧の絶対値の関係は、第１の実施形態について説明したものと同じである。

【0182】

例えば、本発明の電圧供給器２の第３の実施形態では、７Ｖの平均電圧および５Ｖの公称電圧を提供する正確なＤＣ電圧源６を提供する、超安定ＤＣ電源４を使用することができる。その時、本発明の電圧供給器２は、５Ｖの基準電圧を提供する。

【0183】

本発明の電圧供給器２の第３の実施形態は、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８である調整ユニットを含む。数ビットのデジタル信号は、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８のデジタル調整のために、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８のデジタル入力に提供される。

【0184】

超安定ＤＣ電圧源４の電圧は、矢印１０によって示されるデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の２つの（入力）コネクタ（図示せず）に印加される。デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８は、出力コネクタ（図示せず）を含み、それに、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８はデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の抵抗ネットワークからの電圧を接続することによって出力電圧を提供する。

【0185】

デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧は、電圧供給器２によって提供される基準電圧である。

【0186】

本発明の電圧供給器２はまた、コンパレータ１２を含む。好ましくは、コンパレータ１２は、差動増幅器である演算増幅器を含む。

【0187】

矢印１４によって示されるデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧および矢印１６によって示される正確な電圧源６の電圧は、電圧信号を比較する本発明の電源２のコンパレータ１２に提供される。コンパレータ１２は、これらの２つの入力電圧の比較から生じる出力信号を提供する。これら２つの入力電圧の比較から生じる出力信号は、出力信号０と１のみを有するデジタル信号である。これらの信号によって、２つの入力電圧のどちらが高い値を有するかのみが示される。

【0188】

このような種類のコンパレータには、非常に低い電圧または高い電圧を提供する、高利得差動増幅器を使用でき、次に、これらは信号０および１として識別される。

【0189】

本発明の電圧供給器２は、プロセッサ１１８である制御ユニットも含む。コンピュータプログラムは、説明されたステップに従って電圧供給器２を動作させるためにプロセッサによって実行され得る。

【0190】

デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧と正確な電圧源６の電圧との比較から生じる、コンパレータ１２によって提供される信号は、矢印２０によって示される入力信号としてプロセッサ１１８に提供される。

【0191】

プロセッサ１１８は、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号に従ってデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８を調整して、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化する。これを達成するために、プロセッサ１１８は、矢印２２によって示されるデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８に提供されるデジタル出力信号を提供する。

【0192】

正確なＤＣ電圧源６の電圧の値がデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧よりも高い場合、プロセッサ１１８（矢印２２）によって提供される出力信号は、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧を増加させている。

【0193】

コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号が、第１の値によって正確なＤＣ電圧源６の電圧がデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧よりも高いことを示すとき、プロセッサ１１８は、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号の第１の値に反応し、デジタル信号をデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８に提供して、その出力電圧を増加させる。

【0194】

正確なＤＣ電圧源６の電圧の値がデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧よりも低い場合、プロセッサ１１８によって提供される出力信号は、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧を減少させている。

【0195】

コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号が、第２の値によって正確なＤＣ電圧源６の電圧がデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧よりも低いことを示すとき、プロセッサ１１８は、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号の第２の値に反応し、デジタル信号をデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８に提供して、その出力電圧を減少させる。

【0196】

好ましくは、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧の増減は、それに応じてデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８に信号を提供するプロセッサ１１８によって段階的に減少される。デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧のこの減少した変化によって、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差が最小化する。

【0197】

次に、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８は、出力電圧を提供しており、これは、超安定ＤＣ電圧源４の安定性および正確なＤＣ電圧源６の精度を有する基準電圧である。デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧の平均は、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の平均に等しくなる。そのため、提供される基準電圧は、小さい差は別として、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の値および同じ精度を有する。しかし、本発明の電源２により、超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有するようになった。

【0198】

好ましい実施形態では、デジタル－アナログ変換器１０８は、抵抗ラダーネットワーク、特にＲ－２Ｒ抵抗ラダーネットワークを含む。この好ましい実施形態においてプロセッサ１１８によって提供されるデジタル信号は、特定のビット数のデジタル信号である。好ましくは、デジタル信号は、少なくとも１６ビット、特に好ましくは少なくとも２０ビットの信号である。コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号に基づいて、プロセッサは、逐次近似の方法を適用して、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化する。プロセッサ１１８によってデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８に提供されるデジタル信号のビットに従うこの方法では、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧は、Ｒ－２Ｒ抵抗ラダーネットワークによって決定される。抵抗ネットワークは、各設定ビット（値１）で、超安定ＤＣ電圧源４の提供された電圧を等しいシェアに分割している。そのため、第１のビットは電圧をシェア１／２に分割し、第２は残りの電圧を１／４のシェアに分割し、第３は残りの電圧を１／８のシェアに分割するなどである。

【0199】

近似の前に、デジタル信号のすべてのビットが０に設定される（代替として、すべて１に設定することもできる）。近似の開始時のコンパレータ１２が、正確なＤＣ電圧源６の電圧がデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧よりも高いか低いかを示している、デジタル信号を初めて提供するとき、第１のビットは、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧をそれに従って調整するようにプロセッサによってそれに従って設定される。通常、この最初の反復ステップでは、第１のビットが１に設定され、それに従って、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧は、超安定ＤＣ電圧源４の電圧の半分である。次に、次の反復におけるコンパレータ１２は、第２のデジタル信号を提供し、これは、正確なＤＣ電圧源６の電圧が、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧よりも高いか低いかどうかを示す。ここで、前のビットを１に設定したためにデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧の電圧が高すぎる場合、ビットはセットバックされ、第２のビットが１に設定される。それ以外の場合、第２のビットは１に設定され、第１のビットは変更されない。次に、次の反復におけるコンパレータ１２は、第３のデジタル信号を提供し、これは、正確なＤＣ電圧源６の電圧が、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧よりも高いか低いかどうかを示す。ここで、前の（第２の）ビットを１に設定したためにデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧の電圧が高すぎる場合、ビットはセットバックされ、第３のビットが１に設定される。それ以外の場合は、第３のビットのみが１に設定され、第２のビットは変更されない。

【0200】

本方法の反復ステップにわたって、プロセッサ１１８によってデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８に提供されるデジタル信号の各ビットが設定され、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧が正確なＤＣ電圧源６の電圧に正しく調整される。この調整の精度は急速に向上しているため、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧と、正確なＤＣ電圧源６の電圧の公称平均値への近似終了時の正確なＤＣ電圧源６の電圧との残りの絶対差の比率は、プロセッサ１１８によってデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８に提供される２０ビット信号の場合、１ｐｐｍであり、１６ビット信号の場合、１５ｐｐｍであり、また１４ビット信号の場合、６１ｐｐｍである。コンパレータの特性に応じて、残りの絶対差もこれらの値よりも大きくなる可能性があるが、ここで基準電圧が必要な安定性を有している限り、これは関係ない。

【0201】

図３の実施形態では、本発明の電圧供給器２のデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧は、矢印２６で示される電圧増幅器２４で基準電圧として印加され、矢印３０で示される電極２８に増幅された電圧を印加している。デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧は、調整プロセスが終了した後、スイッチ３２を介して電圧増幅器２４に印加される。したがって、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧は、矢印３４によって示されるスイッチ３２に直接印加される。

【0202】

正確なＤＣ電圧源６の電圧は、矢印３６によって示されるスイッチ３２にも提供される。

【0203】

プロセッサ１１８は、矢印３８によって示されるスイッチ３２にスイッチング信号を提供する。

【0204】

電圧供給器２の第３の実施形態は、電圧供給器２の次のキャリブレーション方法を実行して、高精度および安定性の基準電圧を提供することができる。

【0205】

電圧供給器２がアクティブ化すると、第１のステップにおいて、スイッチ３２は、正確なＤＣ電圧源６を、増幅された電圧を電極２８に印加している電圧増幅器２４に接続している。キャリブレーション方法のこの段階では、正確なＤＣ電圧源６の公称電圧が、電圧増幅器２４にすでに印加されている。そのため、印加電圧はすでに正確であるが、正確なＤＣ電圧源６の安定性に従って制限された安定性を有する。

【0206】

この第１のステップでは、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧は、スイッチ３２を介して電圧増幅器２４に接続されていない。

【0207】

電圧供給器２のプロセッサ１１８は、第２のステップで、コンパレータ１２によって提供される信号に従ってデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８を調整して、好ましくは逐次近似の方法を使用する前述のように、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化する。

【0208】

プロセッサ１１８による調整が終了したとき、すなわち、逐次近似の方法が使用されるときにすべてのビットが設定されると、プロセッサ１１８は、第３のステップで、矢印３８によって示されるスイッチ３２にスイッチング信号を送信する。スイッチ３２がスイッチング信号を受信するとき、スイッチが作動され、次に、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧が電圧増幅器２４に接続され、正確なＤＣ電圧源６の供給電圧は、電圧増幅器２４からのスイッチによって切断される。その時、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧は基準電圧であり、正確なＤＣ電圧源６の精度と、電圧増幅器２４に印加される超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有している。次に、電圧増幅器２４は、電圧供給器２によって電極２８に提供される基準電圧に基づいて、高精度および安定性の電圧を供給している。

【0209】

そのため、本発明の電圧供給器２の第３の実施形態では、最初に、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧は、高精度および安定性で意図された基準電圧を提供するようにキャリブレーションされ、電圧供給器２の制御回路がこれを達成するとき、スイッチ３２が作動され、最適化された基準電圧を電圧増幅器２４に提供する。このキャリブレーションの間、正確なＤＣ電圧源６の公称電圧が、制限された安定性を有する電圧増幅器２４に印加される。

【0210】

図４は、本発明の電源２の第４の実施形態を示している。

【0211】

一般にすべてのコンポーネントが第１の実施形態と同じであるこの実施形態では、超安定ＤＣ電圧源４によって供給される電圧は、調整ユニット８の（入力）コネクタ（図示せず）に直接印加されない。超安定ＤＣ電圧源４の電圧は、矢印１８２によって示される電圧増幅器１８０（さらなる仕様の超安定電圧増幅器１８０で命名される）に印加される。次に、超安定電圧増幅器１８０の出力で提供される増幅された電圧は、超安定電圧源４の供給電圧に基づく超安定電圧の一例として矢印１０で示す調整ユニット８の２つの（入力）コネクタ（図示せず）に提供される。

【0212】

本発明の電圧供給器２の第４の実施形態では、超安定電圧増幅器１８０の出力で提供される増幅された電圧は、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧よりも高い絶対値を有する。超安定ＤＣ電圧源４によって供給される電圧は、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧よりも低い絶対値を有し得る。

【0213】

通常、本発明の電圧供給器２の第４の実施形態では、超安定電圧増幅器１８０の出力で提供される増幅された電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値よりも少なくとも２％高い。好ましくは、超安定電圧増幅器１８０の出力で提供される増幅された電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値よりも少なくとも１０％高い。より好ましくは、超安定電圧増幅器１８０の出力で提供される増幅された電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値よりも少なくとも２５％高い。

【0214】

通常、超安定電圧増幅器１８０の出力で提供される増幅された電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値より高くても５００％以下である。好ましくは、超安定電圧増幅器１８０の出力で提供される増幅された電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値より高くても２００％以下である。より好ましくは、超安定電圧増幅器１８０の出力で提供される増幅された電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値より高くても１００％以下である。

【0215】

例えば、本発明の電圧供給器２の第４の実施形態では、超安定ＤＣ電源４を使用することができ、これは、４Ｖの平均電圧および５Ｖの公称電圧を提供する正確なＤＣ電圧源６を提供する。次に、超安定電圧増幅器１８０は、超安定ＤＣ電源４によって提供される４Ｖの平均電圧を、調整ユニット８の２つの（入力）コネクタ（図示せず）に提供される７Ｖの増幅された電圧に増幅している。次に、本発明の電圧源２は、５Ｖの基準電圧を提供する。

【0216】

本発明の電圧供給器の第１および第４の実施形態の他のすべてのコンポーネントは同じであるため、本発明の電圧供給器２の第４の実施形態の調整ユニット８は、超安定ＤＣ電圧源４の安定性と正確なＤＣ電圧源６の精度を有する本発明の電圧供給器２の第４の実施形態によって提供される基準電圧である出力電圧を提供している。超安定電圧増幅器１８０が調整ユニット８に印加される増幅された電圧の安定性に影響を及ぼさない場合、これは特に正確であり、その結果、超安定電圧増幅器１８０の出力で提供され、調整ユニット８に提供される増幅された電圧は、超安定ＤＣ電圧源４によって供給される電圧と同じ安定性を有する。そうでなければ、本発明の電圧供給器２の第４の実施形態の性能は、いくらか低減され得る。しかしそれにもかかわらず本発明の電圧源２の第４の実施形態は、高精度および高安定性の基準電圧を提供する。

【0217】

本発明の電圧供給器２の第４の実施形態の調整ユニット分圧器８の出力電圧の平均は、調整期間の後に、調整期間中に正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の平均に等しくなる。そのため、提供される基準電圧は、それを下回ると、制御ユニット１８による調整が停止する、調整８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との合計差の定義された最小値よりも小さい差は別として、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の値および同じ精度を有する。しかし、本発明の電源２の第４の実施形態により、提供された基準電圧は、超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有するようになった。

【0218】

図５は、本発明の電源２の第５の実施形態を示している。

【0219】

一般に、すべてのコンポーネントが第１の実施形態と同じであるこの実施形態では、調整可能な分圧器８の出力電圧は、さらなる仕様の出力電圧増幅器１８３で命名された、増幅器１８３に提供される。出力電圧増幅器１８３は、調整可能な分圧器８の出力電圧を増幅する。そのため、増幅された出力電圧は、出力電圧増幅器１８３の出力に提供される。この増幅された出力電圧は、調整ユニット８の出力電圧に基づく電圧の一例である。

【0220】

本発明の電圧供給器２の第５の実施形態では、矢印１８４で示される出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧および矢印１６で示される正確な電圧源６の電圧は、電圧信号を比較する、本発明の電源２のコンパレータ１２に提供される。コンパレータ１２は、これらの２つの入力電圧の比較から生じる出力信号を提供する。出力信号は、比較された電圧の差に等しいか比例する信号であり得る。これら２つの入力電圧の比較から生じる出力信号も、出力信号０と１のみを有するデジタル信号にすることができる。これらの信号によって、２つの入力電圧のどちらがより高い値またはより高い絶対値を有するかのみが示される。

【0221】

本発明の電圧供給器２の第５の実施形態では、超安定ＤＣ電圧源４によって供給される電圧は、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧よりも低い絶対値を有し得る。

【0222】

本発明の電圧供給器２の第５の実施形態では、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧と正確な電圧源６の電圧との比較から生じる、コンパレータ１２によって提供される信号は、矢印２０によって示される入力信号として制御ユニット１８に提供される。

【0223】

本発明の電圧供給器２の第５の実施形態の制御ユニット１８は、コンパレータ１２によって提供される信号に従って調整ユニット８を調整して、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との差を最小化する。これを達成するために、制御ユニット１８は、矢印２２によって示される調整ユニット８に提供される出力信号を提供する。

【0224】

コンパレータ１２から提供される信号が、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との合計差が定義された最小値を下回ることを示すとき、制御ユニット１８による調整は停止される。好ましくは、調整可能な分圧器８の調整が停止されたときの定義された最小値と、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の公称平均値との比率は、５００ｐｐｍ未満、好ましくは２００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、および最も好ましくは１０ｐｐｍ未満である。

【0225】

例えば、本発明の電圧供給器２の第５の実施形態では、定義された最小値は２１０μＶになり得る。公称電圧の場合、７Ｖの正確なＤＣ電圧源６、次に定義された最小値と正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の公称平均値との比率は、３０ｐｐｍである。

【0226】

コンパレータ１２の出力信号が、２つのコンポーネントのどちらがより高い値またはより高い絶対値を有するかのみを示すデジタル信号であり、制御ユニット１８によって調整ユニット８に提供される出力信号２２が、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧と、正確なＤＣ電圧源６の電圧との合計差の定義された最小値を下回る値についてのみ、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧の変化を誘発している場合、調整プロセスを停止しなければならないとき、誘発された変化によるコンパレータによって提供されるデジタル信号の変化は、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧と、正確なＤＣ電圧源６の電圧との合計差が、定義された最小値を下回っていることを示す。したがって、調整プロセスは、制御ユニット１８によって停止される。

【0227】

次に、調整ユニット８は、出力電圧を提供しており、これは本発明の電圧供給器２の第５の実施形態では超安定ＤＣ電圧源４の安定性と正確なＤＣ電圧源６の精度を有する電圧である。出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧の平均は、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の平均に等しくなる。そのため、第５の実施形態では、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧である提供される基準電圧は、定義された最小値よりも小さい差は別として、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の値および同じ精度を有する。しかし、本発明の電源２により、超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有するようになった。

【0228】

そのため、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧である本発明の電源の第５の実施形態によって提供される基準電圧は、調整ユニットの出力電圧に基づく電圧である。この実施形態では、提供される基準電圧は、調整ユニット８の増幅された出力電圧であって、増幅の利得は、増幅する出力電圧増幅器１８３によって定義される。

【0229】

制御ユニット１８に提供されるコンパレータ１２によって提供される信号が、比較された電圧の差に等しいか比例する場合、検出された電圧差に従って、制御ユニット１８は反応し、調整ユニット８に信号を提供して検出された電圧差に従って出力電圧を増減する。本発明の電圧供給器２の第５の実施形態では、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差が減少する。

【0230】

本発明の電圧供給器２の第５の実施形態の制御ユニット１８（矢印２２）によって提供される出力信号は、調整可能な分圧器８の出力電圧を増加させ、したがって、正確なＤＣ電圧源６の電圧の値が、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧よりも高い場合、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧を増加させる。

【0231】

特に、本発明の電圧供給器２の第５の実施形態のコンパレータ１２がデジタル信号を提供している場合、その時、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号は、第１の値によって、正確なＤＣ電圧源６の電圧が、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧よりも高いことを示す。制御ユニットは、コンパレータによって提供されるデジタル信号の第１の値に反応し、調整ユニット８に信号を提供して、その出力電圧、したがって出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧を増加させる。

【0232】

本発明の電圧供給器２の第５の実施形態の制御ユニット１８によって提供される出力信号は、調整ユニット８の出力電圧を減少させ、したがって、正確なＤＣ電圧源６の電圧の値が、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧よりも低い場合、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧を減少させている。

【0233】

特に、本発明の電圧供給器２の第５の実施形態のコンパレータ１２がデジタル信号を提供している場合、その時、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号は、第２の値によって、正確なＤＣ電圧源６の電圧が、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧よりも低いことを示す。制御ユニットは、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号の第２の値に反応し、調整ユニット８に信号を提供して、その出力電圧、したがって出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧を減少させる。

【0234】

好ましくは、調整ユニット８の出力電圧の増減、したがって出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧は、それに応じて調整ユニット８に信号を提供する制御ユニット１８によって段階的に減少される。

【0235】

調整ユニット８の出力電圧のこの減少した変化、したがって、本発明の電圧供給器２の第５の実施形態の出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧の減少した変化によって、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化する。

【0236】

図５の第５の実施形態では、本発明の電圧供給器２の出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧は、増幅された電圧を矢印３０によって示される電極２８に印加している矢印１８５によって示される電圧増幅器２４で基準電圧として印加される。出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧は、スイッチ３２を介して電圧増幅器２４に印加される。したがって、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧は、矢印１８５によって示されるスイッチ３２に印加される。

【0237】

スイッチ３２は、本発明の電圧供給器２の第５の実施形態では、電圧供給器２がアクティブ化した後の定義された時間に出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧を接続する。好ましくは、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧を電圧増幅器２４に接続するための時間遅延は、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された電圧が、電圧増幅器２４に接続される前に、制御ユニット１８による調整ユニット８の調整が終了するように選択される。その時、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された出力電圧は、基準電圧であり、正確なＤＣ電圧源６の精度と、電圧増幅器２４に印加される超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有している。次に、電圧増幅器２４は、電源２によって電極２８に提供される基準電圧に基づいて、高精度および安定性の電圧を供給している。出力電圧増幅器１８３がコンパレータ１２に印加される増幅された電圧の安定性に影響を及ぼさない場合、これは特に正確であり、その結果、出力電圧増幅器１８３の出力で提供される増幅された電圧が超安定ＤＣ電圧源４によって供給される電圧と同じ安定性を有する。そうでなければ、本発明の電圧供給器２の第５の実施形態の性能は、いくらか低減され得る。しかしそれにもかかわらず本発明の電圧源２の第５の実施形態は、高精度および高安定性の基準電圧を提供する。

【0238】

図６は、本発明の電源２の第６の実施形態を示している。

【0239】

一般に、すべてのコンポーネントが第１の実施形態と同じであるこの実施形態では、調整可能な分圧器８の出力電圧は、さらなる仕様の基準電圧プリ増幅器１８６で命名された、増幅器１８６に提供される。基準電圧プリ増幅器１８６は調整可能な分圧器８の出力電圧を増幅する。そのため、増幅された出力電圧は、基準電圧プリ増幅器１８６の出力に提供される。この増幅された出力電圧は、調整ユニット８の出力電圧に基づく電圧であり、本発明の電圧源２の基準電圧として提供される。

【0240】

本発明の電圧供給器２の第６の実施形態では、矢印１４によって示される調整可能な分圧器８の出力電圧および矢印１６によって示される正確な電圧源６の電圧は、電圧信号を比較する本発明の電源２のコンパレータ１２に提供される。コンパレータ１２は、これらの２つの入力電圧の比較から生じる出力信号を提供する。出力信号は、比較された電圧の差に等しいか比例する信号であり得る。これら２つの入力電圧の比較から生じる出力信号も、出力信号０と１のみを有するデジタル信号にすることができる。これらの信号によって、２つの入力電圧のどちらが高い値を有するかのみが示される。

【0241】

本発明の電圧供給器２の第６の実施形態では、超安定ＤＣ電源４によって供給される電圧は、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧よりも高い絶対値を有している。

【0242】

通常、本発明の電圧供給器２の第６の実施形態では、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値よりも少なくとも２％高い。好ましくは、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値よりも少なくとも１０％高い。より好ましくは、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値よりも少なくとも２５％高い。

【0243】

通常、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値より高くても５００％以下である。好ましくは、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値より高くても２００％以下である。より好ましくは、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値より高くても１００％以下である。

【0244】

例えば、本発明の電圧供給器２の第６の実施形態では、９Ｖの平均電圧および７Ｖの公称電圧を提供する正確なＤＣ電圧源６を提供する、超安定ＤＣ電源４を使用することができる。

【0245】

本発明の電圧供給器２の第６の実施形態では、調整ユニット８の出力電圧と正確な電圧源６の電圧との比較から生じる、コンパレータ１２によって提供される信号は、矢印２０によって示される入力信号として制御ユニット１８に提供される。

【0246】

本発明の電圧供給器２の第６の実施形態の制御ユニット１８は、コンパレータ１２によって提供される信号に従って調整ユニット８を調整して、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化する。これを達成するために、制御ユニット１８は、矢印２２によって示される調整ユニット８に提供される出力信号を提供する。

【0247】

コンパレータ１２から提供される信号が、調整８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との合計差が定義された最小値を下回ることを示すとき、制御ユニット１８による調整は停止される。好ましくは、調整可能な分圧器８の調整が停止されたときの定義された最小値と、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の公称平均値との比率は、５００ｐｐｍ未満、好ましくは２００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、および最も好ましくは１０ｐｐｍ未満である。

【0248】

例えば、本発明の電圧供給器２の第６の実施形態では、定義された最小値は１４０μＶになり得る。公称電圧の場合、７Ｖの正確なＤＣ電圧源６、次に定義された最小値と正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の公称平均値との比率は、２０ｐｐｍである。

【0249】

次に、調整ユニット８は、出力電圧を提供しており、これは、本発明の電圧供給器２の第６の実施形態では、調整可能な分圧器８の出力電圧を増幅する基準電圧プリ増幅器１８６に提供される。次に、基準電圧プリ増幅器１８６によって提供される増幅された電圧は、超安定ＤＣ電圧源４の安定性および正確なＤＣ電圧源６の精度を有する本発明の電圧源２の基準電圧である。調整ユニット分圧器８の出力電圧の平均は、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の平均に等しくなる。そのため、基準電圧プリ増幅器１８６に提供される提供電圧は、定義された最小値よりも小さい差は別として、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の値および同じ精度を有する。本発明の電源２により、基準電圧として基準電圧プリ増幅器１８６の出力で提供される増幅された出力電圧は、超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有するようになった。

【0250】

好ましくは、調整ユニット８の出力電圧の増減は、それに応じて調整ユニット８に信号を提供する制御ユニット１８によって段階的に減少される。

【0251】

本発明の電圧供給器２の第６の実施形態での調整ユニット８の出力電圧のこの低減された変化により、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化する。

【0252】

図６の第６の実施形態では、基準電圧プリ増幅器１８６の出力で提供される増幅された出力電圧は、矢印１８７で示される電圧増幅器２４で基準電圧として印加され、これは、矢印３０によって示される電極２８に増幅された電圧を印加している。基準電圧プリ増幅器１８６の出力で提供される増幅された出力電圧は、スイッチ３２を介して電圧増幅器２４に印加される。したがって、基準電圧プリ増幅器１８６の出力で提供される増幅された出力電圧は、矢印１８７によって示されるスイッチ３２に印加される。

【0253】

スイッチ３２は、本発明の電圧供給器２の第６の実施形態では、電圧供給器２がアクティブ化した後の定義された時間に電圧増幅器２４に基準電圧プリ増幅器１８６の出力で提供される増幅された電圧を接続する。好ましくは、基準電圧プリ増幅器１８６の出力で提供される増幅された出力電圧を電圧増幅器２４に接続するための時間遅延は、基準電圧プリ増幅器１８６の出力で提供される増幅された電圧が、電圧増幅器２４に接続される前に、制御ユニット１８による調整ユニット８の調整が終了するように選択される。その時、基準電圧プリ増幅器１８６の出力で提供される増幅された出力電圧は、基準電圧であり、正確なＤＣ電圧源６の精度と、電圧増幅器２４に印加される超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有している。次に、電圧増幅器２４は、電源２によって電極２８に提供される基準電圧に基づいて、高精度および安定性の電圧を供給している。基準電圧プリ増幅器１８６が基準電圧として提供される増幅された電圧の安定性に影響を及ぼさない場合、これは特に正確であり、その結果、基準電圧プリ増幅器１８６の出力で提供される増幅された電圧が超安定ＤＣ電圧源４によって供給される電圧と同じ安定性を有する。そうでなければ、本発明の電圧供給器２の第６の実施形態の性能は、いくらか低減され得る。しかしそれにもかかわらず本発明の電圧源２の第６の実施形態は、高精度および高安定性の基準電圧を提供する。

【0254】

図７は、本発明の電源２の第７の実施形態を示している。

【0255】

一般に、すべてのコンポーネントが第１の実施形態と同じであるこの実施形態では、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧は、さらなる仕様の正確な電圧増幅器１８８で命名された、増幅器１８８に提供される。正確な電圧増幅器１８８は正確なＤＣ電圧源６から供給される電圧を増幅する。そのため、増幅された電圧は、矢印１８９によって示されるコンパレータ１２で提供される。正確な電圧である正確な電圧増幅器１８８の出力での増幅された電圧は、正確なＤＣ電圧源の供給された電圧に基づく電圧である。

【0256】

本発明の電圧供給器２の第７の実施形態では、矢印１４によって示される調整可能な分圧器８の出力電圧および矢印１８９によって示される正確な電圧増幅器１８８によって増幅される増幅された電圧が、電圧信号を比較する、本発明の電源２のコンパレータ１２に提供される。コンパレータ１２は、これらの２つの入力電圧の比較から生じる出力信号を提供する。出力信号は、比較された電圧の差に等しいか比例する信号であり得る。これら２つの入力電圧の比較から生じる出力信号も、出力信号０と１のみを有するデジタル信号にすることができる。これらの信号によって、２つの入力電圧のどちらが高い値を有するかのみが示される。

【0257】

本発明の電圧供給器２の第７の実施形態では、調整ユニット８の出力電圧と正確な電圧増幅器１８８によって増幅される増幅された電圧との比較から生じる、コンパレータ１２によって提供される信号は、矢印２０によって示される入力信号として制御ユニット１８に提供される。

【0258】

本発明の電圧供給器２の第７の実施形態の制御ユニット１８は、コンパレータ１２によって提供される信号に従って調整ユニット８を調整して、調整ユニット８の出力電圧と正確な電圧増幅器１８８によって増幅される増幅された電圧との絶対差を最小化する。これを達成するために、制御ユニット１８は、矢印２２によって示される調整ユニット８に提供される出力信号を提供する。

【0259】

コンパレータ１２から提供される信号が、調整８の出力電圧と正確な電圧増幅器１８８の電圧との合計差が定義された最小値を下回ることを示すとき、制御ユニット１８による調整は停止される。好ましくは、調整可能な分圧器８の調整が停止されたときの定義された最小値と、正確な電圧増幅器１８８によって増幅される増幅された電圧の公称平均値との比率は、５００ｐｐｍ未満、好ましくは２００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、および最も好ましくは１０ｐｐｍ未満である。

【0260】

例えば、本発明の電圧供給器２の第７の実施形態では、定義された最小値は２８０μＶになり得る。２の利得の正確な電圧増幅器１８８によって増幅された３．５Ｖの正確なＤＣ電圧源６の公称電圧について、正確な電圧増幅器１８８によって増幅される増幅された電圧の公称平均値に対する定義された最小値の比率は、４０ｐｐｍである。

【0261】

次に、調整ユニット８は、出力電圧を提供しており、これは本発明の電圧供給器２の第７の実施形態では超安定ＤＣ電圧源４の安定性と正確なＤＣ電圧源６の精度を有する基準電圧である。調整ユニット分圧器８の出力電圧の平均は、正確な電圧増幅器１８８によって増幅される増幅された電圧の平均に等しくなる。そのため、提供される基準電圧は、定義された最小値よりも小さい差は別として、正確な電圧増幅器１８８によって増幅される増幅された電圧の値および同じ精度を有する。しかし、本発明の電源２により、超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有するようになった。

【0262】

制御ユニット１８に提供されるコンパレータ１２によって提供される信号が、比較された電圧の差に等しいか比例する場合、検出された電圧差に従って、制御ユニット１８は反応し、調整ユニット８に信号を提供して検出された電圧差に従って出力電圧を増減する。本発明の電圧供給器２の第７の実施形態では、調整ユニット８の出力電圧と、正確な電圧増幅器１８８によって増幅される増幅された電圧との絶対差を最小化する。

【0263】

本発明の電圧供給器２の第７の実施形態での制御ユニット１８（矢印２２）によって提供される出力信号は、正確な電圧増幅器１８８によって増幅される増幅された電圧の値が調整可能な分圧器８の出力電圧よりも高い場合、調整可能な分圧器８の出力電圧を増加させている。

【0264】

特に、本発明の電圧供給器２の第７の実施形態でのコンパレータ１２がデジタル信号を提供している場合、その時、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号は、第１の値によって、正確な電圧増幅器１８８によって増幅される増幅された電圧が調整ユニット８の出力電圧よりも高いことを示す。制御ユニットは、コンパレータによって提供されるデジタル信号の第１の値に反応し、調整ユニット８に信号を提供して、その出力電圧を増加させる。

【0265】

本発明の電圧供給器２の第７の実施形態での制御ユニット１８によって提供される出力信号は、正確な電圧増幅器１８８によって増幅される増幅された電圧の値が調整可能な分圧器８の出力電圧よりも低い場合、調整ユニット８の出力電圧を減少させている。

【0266】

特に、本発明の電圧供給器２の第７の実施形態でのコンパレータ１２がデジタル信号を提供している場合、その時、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号は、第２の値によって、正確な電圧増幅器１８８によって増幅される増幅された電圧が調整ユニット８の出力電圧よりも低いことを示す。制御ユニットは、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号の第２の値に反応し、調整ユニット８に信号を提供して、その出力電圧を減少させる。

【0267】

好ましくは、調整ユニット８の出力電圧の増減は、それに応じて調整ユニット８に信号を提供する制御ユニット１８によって段階的に減少される。

【0268】

本発明の電圧供給器２の第７の実施形態の調整ユニット８の出力電圧のこの低減された変化により、調整ユニット８の出力電圧と、正確な電圧増幅器１８８によって増幅される増幅された電圧との絶対差を最小化する。

【0269】

図７の第７の実施形態では、本発明の電圧供給器２の調整ユニット８の出力電圧は、矢印２６で示される電圧増幅器２４で基準電圧として印加され、矢印３０で示される電極２８に増幅された電圧を印加している。調整ユニット８の出力電圧は、スイッチ３２を介して電圧増幅器２４に印加される。したがって、調整ユニット８の出力電圧は、矢印３４によって示されるスイッチ３２に直接印加される。

【0270】

スイッチ３２は、本発明の電圧供給器２の第７の実施形態では電圧供給器２がアクティブ化した後、定義された時間で、調整ユニット８の出力電圧を電圧増幅器２４に接続する。好ましくは、調整ユニット８の出力電圧を電圧増幅器２４に接続するための時間遅延は、調整ユニット８の出力電圧が電圧増幅器２４に接続される前に、制御ユニット１８による調整ユニット８の調整が終了しているように選択される。その時、調整ユニット８の出力電圧は基準電圧であり、正確なＤＣ電圧源６の精度と、電圧増幅器２４に印加される超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有している。次に、電圧増幅器２４は、電源２によって電極２８に提供される基準電圧に基づいて、高精度および安定性の電圧を供給している。正確な電圧増幅器１８８が基準電圧の精度に影響を及ぼさない場合、これは特に正確であり、その結果、調整ユニット８の出力電圧は、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧と同じ精度を有する。そうでなければ、本発明の電圧供給器２の第７の実施形態の性能は、いくらか低減され得る。しかしそれにもかかわらず本発明の電圧源２の第７の実施形態は、高精度および高安定性の基準電圧を提供する。

【0271】

図８は、本発明の電源２の第８の実施形態を示している。

【0272】

一般にすべてのコンポーネントが第１の実施形態と同じであるこの実施形態では、調整ユニット８の別の実施形態のみが提供される。この実施形態では、電圧源２の調整ユニット８は、直列に接続された、少なくとも１つの抵抗器１６１および調整可能な分圧器１６２を含む。

【0273】

本発明の電圧供給器２の第８の実施形態では、超安定ＤＣ電圧源４によって供給される電圧は、調整ユニット８の２つの（入力）コネクタに印加されるのであって、一方のコネクタは少なくとも１つの抵抗器１６１に接続され、もう一方は調整可能な分圧器１６２に接続されている。

【0274】

調整ユニット８は、出力コネクタ（図示せず）を含み、これに調整ユニット８は出力電圧を提供し、次にこれは矢印１４によって示されるコンパレータに提供される。出力電圧は、調整可能な分圧器１６２の抵抗器または抵抗ネットワークからの電圧を接続することによって提供される。超安定ＤＣ電圧源４によって供給される電圧の一部のみが調整可能な分圧器１６２に適用され、供給された電圧のこの部分のみが、調整可能な分圧器１６２によって調整可能であり、（出力）コネクタに出力電圧を提供する。したがって、超安定ＤＣ電圧源４によって調整可能な分圧器１６２に供給される電圧の一部のみを使用して、調整ユニット８の出力電圧を、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧に適合させることができる。通常、超安定ＤＣ電圧源４によって供給される電圧の適応可能な部分は、電圧の１０％より高く、好ましくは電圧の１５％より高く、より好ましくは電圧の２０％より高い。通常、超安定ＤＣ電圧源４によって供給される電圧の適応可能な部分は、電圧の５０％未満、好ましくは電圧の４０％未満、より好ましくは電圧の３０％未満である。

【0275】

図９は、本発明の電源２の第９の実施形態を示している。

【0276】

一般にすべての示されるコンポーネントが第３の実施形態と同じであるこの実施形態では、調整ユニット８の別の実施形態のみが提供される。別の違いは、第９の実施形態では、調整ユニット８の出力電圧のみがスイッチ３２に印加されることである。

【0277】

この実施形態では、電圧供給器２の調整ユニット８は、並列に接続された第１の抵抗器１６７（Ｒ２）およびデジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ）と、トランスインピーダンス増幅器である電流－電圧変換器とを含む。トランスインピーダンス増幅器は、演算増幅器１６５およびフィードバック抵抗器１６６（Ｒ１）を含む。デジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ）は、第２の抵抗器１６３（Ｒ３）と直列に接続されている。超安定電圧源４によって調整ユニット８に供給される電圧は、並列接続されたデジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ）および第１の抵抗器１６７（Ｒ２）に印加される。この並列接続のもう一方の端は、トランスインピーダンス増幅器の入力に接続されており、これは、出力で調整ユニット８の出力電圧を提供し、それは、矢印１４によって示されるコンパレータ１２に提供され、矢印３４によって示されるスイッチ３２に直接印加される。この電圧は、超安定電圧源４によって供給される電圧とは逆の極性を有する。しかし、調整ユニット８の出力電圧および正確な電圧源６によって供給される電圧は、この実施形態では同じ極性を有する。

【0278】

本発明の電圧供給器２の第９の実施形態では、矢印１４によって示される調整可能な分圧器８の出力電圧および矢印１６によって示される正確な電圧源６の電圧は、電圧信号を比較する本発明の電源２のコンパレータ１２に提供される。コンパレータ１２は、同じ極性を有するこれらの２つの入力電圧の比較から生じる出力信号を提供する。

【0279】

調整ユニット８の出力電圧の値は、当業者に知られているように、第１の抵抗器１６７（Ｒ２）、第２の抵抗器１６３（Ｒ３）、フィードバック抵抗器１６６（Ｒ１）の抵抗値、およびデジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ）の出力電圧に依存する。

【0280】

本発明の電圧供給器２はまた、プロセッサ１１８である制御ユニットを含む。コンピュータプログラムは、説明された方法に従って電圧供給器２を動作させるためにプロセッサ１１８によって実行され得る。

【0281】

制御ユニット８の出力電圧と正確な電圧源６の電圧との比較から生じる、コンパレータ１２によって提供される信号は、矢印２０によって示される入力信号としてプロセッサ１１８に提供される。

【0282】

プロセッサ１１８は、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号に従って調整ユニット８のデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１６４を調整して、制御ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化する。これを達成するために、プロセッサ１１８は、矢印２２によって示されるデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１６４に提供されるデジタル出力信号を提供する。

【0283】

プロセッサ１１８によって提供される出力信号（矢印２２）は、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１６４の出力電圧の絶対値を増加させ、したがって、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値が、調整ユニット８の出力電圧の絶対値よりも高い場合、調整ユニット８の出力電圧の絶対値を増加させている。

【0284】

コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号が、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の絶対値が調整ユニット８の出力電圧の絶対値よりも高いことを第１の値によって示すとき、プロセッサ１１８は、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号の第１の値に反応し、デジタル信号をデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１６４に提供して、その出力電圧の絶対値を増加させる。

【0285】

正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値が調整ユニット８の出力電圧の絶対値よりも低い場合、プロセッサ１１８によって提供される出力信号は、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１６４の出力電圧の絶対値を減少させている。

【0286】

コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号が、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の絶対値がデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧の絶対値よりも低いことを第２の値によって示すとき、プロセッサ１１８は、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号の第２の値に反応し、デジタル信号をデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１６４に提供して、その出力電圧の絶対値を減少させる。

【0287】

好ましくは、調整ユニット８の出力電圧の増減は、それに応じてデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１６４に信号を提供するプロセッサ１１８によって段階的に減少される。調整ユニット８の出力電圧のこの低減された変化により、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化する。

【0288】

次に、調整ユニット８は、出力電圧を提供しており、これは超安定ＤＣ電圧源４の安定性と正確なＤＣ電圧源６の精度を有する基準電圧である。調整ユニット８の出力電圧の平均は、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の平均に等しくなる。そのため、提供される基準電圧は、小さい差は別として、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の値および同じ精度を有する。しかし、本発明の電源２により、超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有するようになった。調整ユニット８のコンポーネントが調整ユニット８の出力電圧の安定性に影響を及ぼさない場合、これは特に正確である。そうでなければ、本発明の電圧供給器２の第９の実施形態の性能は、いくらか低減され得る。しかしそれにもかかわらず本発明の電圧源２の第９の実施形態は、高精度および高安定性の基準電圧を提供する。

【0289】

好ましい実施形態では、デジタル－アナログ変換器１６４は、抵抗ラダーネットワーク、特にＲ－２Ｒ抵抗ラダーネットワークを含む。この好ましい実施形態においてプロセッサ１１８によって提供されるデジタル信号は、特定のビット数のデジタル信号である。好ましくは、デジタル信号は、少なくとも１６ビット、特に好ましくは少なくとも２０ビットの信号である。コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号に基づいて、プロセッサ１１８は、逐次近似の方法を適用して、前に詳細に説明したように、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化している。プロセッサ１１８によってデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１６４に提供されるデジタル信号のビットに従うこの方法では、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１６４の出力電圧は、Ｒ－２Ｒ抵抗ラダーネットワークによって決定される。抵抗ネットワークは、各設定ビット（値１）で、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１６４に印加される電圧を等しいシェアに分割している。そのため、第１のビットは電圧をシェア１／２に分割し、第２は残りの電圧を１／４のシェアに分割し、第３は残りの電圧を１／８のシェアに分割するなどである。プロセッサ１１８によって提供される設定ビットに従って、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１６４の出力電圧が提供される。

【0290】

本方法の反復ステップ中に、プロセッサ１１８によってデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１６４に提供されるデジタル信号の各ビットが設定され、調整ユニット８の出力電圧が正確なＤＣ電圧源６の電圧に正しく調整される。この調整の精度は急速に向上している。

【0291】

図９の実施形態では、本発明の電圧供給器２の調整ユニット８の出力電圧は、矢印２６で示される電圧増幅器２４で基準電圧として印加され、矢印３０で示される電極２８に増幅された電圧を印加している。調整ユニット８の出力電圧は、調整プロセスが終了した後、スイッチ３２を介して電圧増幅器２４に印加される。したがって、調整ユニット８の出力電圧は、矢印３４によって示されるスイッチ３２に直接印加される。

【0292】

図１０は、本発明の電源２の第１０の実施形態を示している。

【0293】

一般にすべての示されるコンポーネントが第３の実施形態と同じであるこの実施形態では、調整ユニット８の別の実施形態のみが提供される。別の違いは、第１０の実施形態では、調整ユニット８の出力電圧のみがスイッチ３２に印加されることである。

【0294】

この実施形態では、電圧供給器２の調整ユニット８は、第１の抵抗器１７１（Ｒ２）およびデジタル－アナログ変換器１７２（ＤＡＣ）と、トランスインピーダンス増幅器である電流－電圧変換器とを含む。トランスインピーダンス増幅器は、演算増幅器１７３およびフィードバック抵抗器１７４（Ｒ１）を含む。

【0295】

第１の抵抗器１７１（Ｒ２）には、超安定ＤＣ電圧源４によって提供される電圧が印加され、デジタル－アナログ変換器１７２（ＤＡＣ）には、正確なＤＣ電圧源６によって提供される電圧が印加される。デジタル－アナログ変換器１７２（ＤＡＣ）は、第２の抵抗器１７５（Ｒ３）と直列に接続されている。

【0296】

第１の抵抗器１７１（Ｒ２）およびデジタル－アナログ変換器１７２（ＤＡＣ）は、その出力を反転増幅器１９９の入力に提供するトランスインピーダンス増幅器の入力に接続されたノードに接続されている。反転増幅器１９９の出力には、調整ユニットの出力電圧８が提供されている。この電圧は矢印１４によって示されるコンパレータ１２、および矢印３４によって示されるスイッチ３２に直接印加される。

【0297】

本発明の電圧供給器２の第１０の実施形態では、矢印１４によって示される調整ユニット８の出力電圧および矢印１６によって示される正確な電圧源６の電圧は、電圧信号を比較する本発明の電源２のコンパレータ１２に提供される。コンパレータ１２は、これらの２つの入力電圧の比較から生じる出力信号を提供する。

【0298】

調整ユニット８の出力電圧の値は、当業者に知られているように、第１の抵抗器１７１（Ｒ３）、第２の抵抗器１７５（Ｒ２）、フィードバック抵抗器１７４（Ｒ１）の抵抗値、およびデジタル－アナログ変換器１７２（ＤＡＣ）の出力電圧に依存する。デジタル－アナログ変換器１７２（ＤＡＣ）の出力電圧は、正確なＤＣ電圧源６によってデジタル－アナログ変換器１７２（ＤＡＣ）に供給される電圧に関連している。

【0299】

本発明の電圧供給器２はまた、プロセッサ１１８である制御ユニットを含む。コンピュータプログラムは、説明された方法に従って電圧供給器２を動作させるためにプロセッサによって実行され得る。

【0300】

制御ユニット８の出力電圧と正確な電圧源６の電圧との比較から生じる、コンパレータ１２によって提供される信号は、矢印２０によって示される入力信号としてプロセッサ１１８に提供される。

【0301】

プロセッサ１１８は、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号に従って調整ユニット８のデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１７２を調整して、制御ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化する。これを達成するために、プロセッサ１１８は、矢印２２によって示されるデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１７２に提供されるデジタル出力信号を提供する。

【0302】

プロセッサ１１８によって提供される出力信号（矢印２２）は、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１７２の出力電圧の絶対値を増加させ、したがって、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値が、調整ユニット８の出力電圧の絶対値よりも高い場合、調整ユニット８の出力電圧の絶対値を増加させている。

【0303】

コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号が、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の絶対値が調整ユニット８の出力電圧の絶対値よりも高いことを第１の値によって示すとき、プロセッサ１１８は、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号の第１の値に反応し、デジタル信号をデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１７２に提供して、その出力電圧の絶対値を増加させる。

【0304】

正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値が調整ユニット８の出力電圧の絶対値よりも低い場合、プロセッサ１１８によって提供される出力信号は、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１７２の出力電圧の絶対値を減少させている。

【0305】

コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号が、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の絶対値が調整ユニット８の出力電圧の絶対値よりも低いことを第２の値によって示すとき、プロセッサ１１８は、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号の第２の値に反応し、デジタル信号をデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１７２に提供して、その出力電圧の絶対値を減少させる。

【0306】

好ましくは、調整ユニット８の出力電圧の増減は、それに応じてデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１７２に信号を提供するプロセッサ１１８によって段階的に減少される。調整ユニット８の出力電圧のこの低減された変化により、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化する。

【0307】

次に、調整ユニット８は、出力電圧を提供しており、これは超安定ＤＣ電圧源４の安定性と正確なＤＣ電圧源６の精度を有する、基準電圧である。調整ユニット８の出力電圧の平均は、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の平均に等しくなる。そのため、提供される基準電圧は、小さい差は別として、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の値および同じ精度を有する。しかし、本発明の電源２により、超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有するようになった。調整ユニット８のコンポーネントが調整ユニット８の出力電圧の安定性に影響を及ぼさない場合、これは特に正確である。そうでなければ、本発明の電圧供給器２の第１０の実施形態の性能は、いくらか低減され得る。しかしそれにもかかわらず本発明の電圧源２の第１０の実施形態は、高精度および高安定性の基準電圧を提供する。

【0308】

好ましい実施形態では、デジタル－アナログ変換器１７２は、抵抗ラダーネットワーク、特にＲ－２Ｒ抵抗ラダーネットワークを含み、これは、第９の実施形態について説明したのと同じ方法で使用することができる。

【0309】

提案された方法の反復ステップ中に、プロセッサ１１８によってデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１７２に提供されるデジタル信号の各ビットが設定され、調整ユニット８の出力電圧が正確なＤＣ電圧源６の電圧に正しく調整される。この調整の精度は、さらなるビットの各セットで、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１７２の出力電圧の調整が二等分され、調整ユニット８の出力電圧の調整を引き起こすため、急速に増加している。

【0310】

図１０の実施形態では、本発明の電圧供給器２の調整ユニット８の出力電圧は、矢印２６で示される電圧増幅器２４で基準電圧として印加され、矢印３０で示される電極２８に増幅された電圧を印加している。調整ユニット８の出力電圧は、調整プロセスが終了した後、スイッチ３２を介して電圧増幅器２４に印加される。したがって、調整ユニット８の出力電圧は、矢印３４によって示されるスイッチ３２に直接印加される。

【0311】

図１１は、本発明の電源２の第１１の実施形態を示している。

【0312】

一般にすべてのコンポーネントが第１の実施形態と同じであるこの実施形態では、調整ユニット８の別の実施形態のみが提供される。

【0313】

本発明のこの実施形態では、電圧供給器の調整ユニット８は、２つの調整可能な分圧器１９１および１９２を含み、これらは、好ましくは、２つのデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）である。超安定ＤＣ電圧源４により調整ユニット８に供給される電圧は、２つの調整可能な分圧器の第１の調整可能な分圧器１９１（Ｔ１）に印加され、これは（出力）コネクタに出力電圧を提供する。次に、この出力電圧が２つの調整可能な分圧器の第２の調整可能な分圧器１９２（Ｔ２）に印加され、これは（出力）コネクタに出力電圧を提供し、これは調整ユニット８の出力電圧である。第１の調整可能な分圧器１９１は、調整ユニット８の出力電圧を粗調整するために使用され、第２の調整可能な分圧器１９２は、調整ユニット８の出力電圧を微調整するために使用される。

【0314】

調整ユニット８は、出力コネクタ（図示せず）を含み、これに調整ユニット８は出力電圧を提供し、次にこれは矢印１４によって示されるコンパレータ１２に提供される。出力電圧は、第２の調整可能な分圧器１９２の抵抗器または抵抗ネットワークからの電圧を接続することによって提供される。

【0315】

本発明の電圧供給器２の第１１の実施形態では、超安定ＤＣ電源４によって供給される電圧は、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧よりも高い絶対値を有している。

【0316】

通常、本発明の電圧供給器２の第１１の実施形態では、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値よりも少なくとも２％高い。好ましくは、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値よりも少なくとも１０％高い。より好ましくは、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値よりも少なくとも２５％高い。

【0317】

通常、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値より高くても５００％以下である。好ましくは、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値より高くても２００％以下である。より好ましくは、超安定ＤＣ電源４の電圧の絶対値は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の絶対値より高くても１００％以下である。

【0318】

超安定ＤＣ電源４の電圧が印加される第１の調整可能な分圧器１９１は、調整ユニット８の出力電圧を粗調整するために使用される。そのため、通常、調整ユニット８の出力電圧は、正確なＤＣ電圧源６の電圧の１％から５％の選択性、好ましくは正確なＤＣ電圧源６の電圧の２００ｐｐｍから１，０００ｐｐｍの選択性を備える第１の調整可能な分圧器１９１によって調整される。

【0319】

第２の調整可能な分圧器１９２は、調整ユニット８の出力電圧を微調整するために使用され、その結果、調整８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との合計差は、制御ユニット１８による調整が停止されるとき、定義された最小値を下回る。好ましくは、第２の調整可能な分圧器１９２の調整のために、調整可能な分圧器８の調整が停止されたときの定義された最小値と、正確なＤＣ電圧源６によって供給される電圧の公称平均値との比率は、５００ｐｐｍ未満、好ましくは２００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、および最も好ましくは１０ｐｐｍ未満である。

【0320】

本発明の電圧供給器２の第１１の実施形態の制御ユニット１８は、コンパレータ１２によって提供される信号に従って調整ユニット８の第１の調整可能な分圧器１９１および第２の調整可能な分圧器１９２を調整して、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化する。これを達成するために、制御ユニット１８は２つの出力信号、つまり矢印１９３によって示される調整ユニット８の第１の調整可能な分圧器１９１に提供される粗調整のための第１の出力信号および矢印１９４で示される調整ユニット８の分圧器１９２の第２の調整可能に提供される微調整のための第２の出力信号を提供する。

【0321】

制御ユニット１８は、第１の実施形態について説明したのと同じ方法で、コンパレータ１２の矢印２０によって示される出力信号に基づいて２つの出力信号を提供する。違いは、矢印１９３によって示される第１の出力信号は、第１の調整可能な分圧器１９１への粗調整のためにのみ制御ユニット１８によって提供され、矢印１９４によって示される第２の出力信号は、制御ユニット１８によって第２の調整可能な分圧器１９２に提供され、合計差が定義された最小値を下回り、調整プロセスが停止するまで、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との合計差を最小化する。２つの調整可能な分圧器を使用することにより、調整はより速くなり得、調整８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との小さな合計差に反応するためにより敏感である。調整プロセスの開始時に、制御ユニット１８は、矢印１９３によって示される第１の出力信号を提供しており、矢印１９４によって示される第２の出力信号を提供することもできる。調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との間の合計差が、調整プロセス中に第１の調整可能な分圧器１９１の選択性を下回るとき、制御ユニット１８は、好ましくは、第２の調整可能分圧器１９２に提供される矢印１９４によって示される第２の出力信号をさらに適合させるだけで、合計差が定義された最小値を下回るまで、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との合計差を最小化するものであって、矢印１９３によって示される第１の出力信号は変更されない。

【0322】

本発明の電圧源２の第１１の実施形態では、調整ユニット８の出力電圧は、正確なＤＣ電圧源６の精度および超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有する基準電圧を提供している。２つの調整可能な分圧器１９１および１９２が基準電圧の安定性に影響を及ぼさない場合、これは特に正確である。そうでなければ、本発明の電圧供給器２の第１１の実施形態の性能は、いくらか低減され得る。しかしそれにもかかわらず本発明の電圧源２の第１１の実施形態は、高精度および高安定性の基準電圧を提供する。

【0323】

図１２は、本発明の電源２の第１２の実施形態を示している。

【0324】

一般にすべてのコンポーネントが第９の実施形態と同じであるこの実施形態では、調整ユニット８のみが追加のコンポーネントを含む。

【0325】

本発明のこの実施形態では、電圧源２の調整ユニット８は、第２のデジタル－アナログ変換器１９６（ＤＡＣ２）を含む。第１の抵抗器１６７（Ｒ２）および２つのデジタル－アナログ変換器、第１のデジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ１）および第２のデジタル－アナログ変換器１９６（ＤＡＣ２）が平行線で提供される。

【0326】

第１のデジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ１）は、第２の抵抗器１６３（Ｒ３）と直列に接続され、第２のデジタル－アナログ変換器１９６（ＤＡＣ２）は、第３の抵抗器１９７（Ｒ４）と直列に接続される。超安定電圧源４から調整ユニットに供給される電圧は、第１のデジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ１）、第２のデジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ２）、および第１の抵抗器１６７（Ｒ２）に印加される。第１の抵抗器１６７（Ｒ２）および２つのデジタル－アナログ変換器、第１のデジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ１）および第２のデジタル－アナログ変換器１９６（ＤＡＣ２）が提供される平行線のもう一方の端部は、トランスインピーダンス増幅器の入力に接続され、これは出力に調整ユニット８の出力電圧を提供し、これは矢印１４によって示されるコンパレータ１２に提供され、矢印３４によって示されるスイッチ３２に直接印加される。この電圧は、超安定電圧源４によって供給される電圧とは逆の極性を有する。しかし、調整ユニット８の出力電圧は、正確な電圧源６によって供給される電圧と同じ極性を有する。

【0327】

本発明の電圧供給器２の第１２の実施形態では、矢印１４によって示される調整可能な分圧器８の出力電圧および矢印１６によって示される正確な電圧源６の電圧は、電圧信号を比較する本発明の電源２のコンパレータ１２に提供される。コンパレータ１２は、同じ極性を有するこれらの２つの入力電圧の比較から生じる出力信号を提供する。

【0328】

調整ユニット８の出力電圧の値は、当業者に知られているように、第１の抵抗器１６７（Ｒ２）、第２の抵抗器１６３（Ｒ３）、第３の抵抗器１９７（Ｒ４）、フィードバック抵抗器１６６（Ｒ１）の抵抗値、第１のデジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ１）の出力電圧および第２のデジタル－アナログ変換器１９６（ＤＡＣ２）の出力電圧に依存する。

【0329】

本発明の電圧供給器２は、プロセッサ１１８である制御ユニットも含む。コンピュータプログラムは、説明された方法に従って電圧供給器２を動作させるためにプロセッサによって実行され得る。

【0330】

調整ユニット８の出力電圧と正確な電圧源６の電圧との比較から生じる、コンパレータ１２によって提供される信号は、矢印２０によって示される入力信号としてプロセッサ１１８に提供される。

【0331】

プロセッサ１１８は、コンパレータ１２によって提供されるデジタル信号に従って調整ユニット８の第１のデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ１）１６４および第２のデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ２）１９６を調整して、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との絶対差を最小化する。これを達成するために、プロセッサ１１８は、２つのデジタル出力信号を提供し、これらは、矢印２２によって示される第１のデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ１）１６４および矢印１９８によって示される第２のデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ２）１９６に提供される。

【0332】

この構成では、第１のデジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ１）は、調整ユニット８の出力電圧の粗調整のために提供され、第２のデジタル－アナログ変換器１９６（ＤＡＣ２）は、調整ユニットの出力電圧８の微調整のために提供される。第２のデジタル－アナログ変換器１９６（ＤＡＣ２）は、調整ユニット８の微調整のために、第２の抵抗器１６３（Ｒ３）よりも高い抵抗率の第３の抵抗器１９７（Ｒ４）と直列に接続される。

【0333】

制御ユニット１８は、第９の実施形態について説明したのと同じ方法で、コンパレータ１２の矢印２０によって示される出力信号に基づいて２つの出力信号を提供する。違いは、矢印２２によって示される第１の出力信号は、粗調整のみのために制御ユニット１８によって第１のデジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ１）に提供され、矢印１９８で示される第２の出力信号は、制御ユニット１８によって第２のデジタル－アナログ変換器１９６（ＤＡＣ２）に提供されることで、第１のデジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ１）の粗調整の後、合計差が定義された最小値を下回り、調整プロセスが停止するまで、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との合計差を最小化する。

【0334】

詳細には、調整プロセスの開始時に、制御ユニット１８は、第１のデジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ１）の粗調整のために矢印２２によって示される第１の出力信号を提供しており、矢印１９８で示される第２の出力信号を第２のデジタル－アナログ変換器１９６（ＤＡＣ２）に提供することもできる。調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との間の合計差が、調整プロセス中に第１のデジタル－アナログ変換器１６４（ＤＡＣ１）の選択性を下回るとき、制御ユニット１８は、好ましくは、第２のデジタル－アナログ変換器１９６（ＤＡＣ２）に提供される矢印１９８によって示される第２の出力信号をさらに適合させるだけで、合計差が定義された最小値を下回るまで、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との合計差を最小化するものであって、矢印２２によって示される第１の出力信号は変更されない。

【0335】

２つのデジタル－アナログ変換器を使用することにより、調整はより速くなり、調整ユニット８の出力電圧と正確なＤＣ電圧源６の電圧との小さな合計差に反応するためにより敏感であり得る。

【0336】

本発明の電圧源２の第１２の実施形態では、調整ユニット８の出力電圧は、正確なＤＣ電圧源６の精度および超安定ＤＣ電圧源４の安定性を有する基準電圧を提供している。調整ユニット分圧器８のコンポーネントが基準電圧の安定性に影響を及ぼさない場合、これは特に正確である。そうでなければ、本発明の電圧供給器２の第１２の実施形態の性能は、いくらか低減され得る。しかしそれにもかかわらず本発明の電圧源２の第１２の実施形態は、高精度および高安定性の基準電圧を提供する。

【0337】

図１３ａ～図１３ｄには、本発明の電圧供給器の第３の実施形態の電気回路の詳細が示されている。

【0338】

図１３には、超安定ＤＣ電圧源４が詳細に示されている。示されているのは、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８に電圧を提供する超安定ＤＣ電圧源４の出力コネクタ１２０、１２２である。

【0339】

図１３ｂには、コンパレータ１２が詳細に示されている。入力コネクタ１３０は、正確なＤＣ電圧源６に接続され、入力コネクタ１３２は、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力に接続されている。コンパレータ１２は、出力コネクタ１４０および１４２を介して、プロセッサ１１８にデジタル信号を提供している。

【0340】

図１３ｃには、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８が詳細に示されている。入力コネクタ１５０、１５２を介して、超安定ＤＣ電圧源４の電圧が、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８に提供される。出力コネクタ１６０は、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧を提供しており、これは、電圧供給器２によって提供される超安定で正確な基準電圧である。入力コネクタ１７０を介して、プロセッサ１１８は、その入力信号をデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８に提供する。

【0341】

図１３ｄには、電圧源２のスイッチ３２が詳細に示されている。スイッチ３２に接続されている正確なＤＣ電圧源６が示されている。入力コネクタ１９０を介して、スイッチに提供されるのは、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８の出力電圧である。さらに、スイッチ制御信号は、ライン３８を介して提供される（図２および図３では矢印３８として示されている）。スイッチは、出力コネクタ１９５を介して電源２によって供給される電圧を増幅器２４に提供している。

【0342】

図１４には、本発明の第３の実施形態の本発明の電圧供給器２によって提供される基準電圧の２４時間にわたる時間安定性挙動の測定値が示されている。示されているのは、点による経時的な基準電圧の平均電圧に対する最大値と最小値の相対的な絶対最大偏差である。「＋」記号によって、比較のために、正確なＤＣ電圧源６の経時的な平均電圧に対する最大値および最小値の相対的な絶対最大偏差を示している。本発明の電源により、基準電圧の相対的な絶対最大偏差は、全時間にわたって１ｐｐｍ未満、さらには０．６ｐｐｍ未満に減少する可能性がある。正確なＤＣ電圧源６の場合、相対的な絶対最大偏差ははるかに高く、調査時間期間にわたって変化する。

【0343】

そのため、本発明の電圧供給器２によって、提供される基準電圧の時間安定性は、正確なＤＣ電圧源６によってのみ提供される電圧と比較してはるかに増加する。

【0344】

図１５には、５６℃から６４．５℃の間の温度範囲にわたる、本発明の第３の実施形態の本発明の電圧供給器２によって提供される基準電圧の温度挙動の測定が示されている。点によって示されているのは、本発明の電源２の基準電圧の異なる温度での基準電圧の平均電圧の相対的な絶対偏差である。この平均電圧の相対的な絶対偏差は、相対偏差が０を有する温度範囲での基準電圧の最低平均電圧に関連して示されている。「＋」記号によって、比較のために相対偏差が０を有する温度範囲での正確なＤＣ電圧源６の最低平均電圧に対する、異なる温度での正確なＤＣ電圧源６によって提供される基準電圧の平均電圧の相対的な絶対偏差が示されている。測定は５６℃の温度で開始された。本発明の電源により、基準電圧の相対的な絶対最大偏差は、特定の温度範囲での電圧の最大値と最小値の相対的な最大偏差であり、全温度範囲にわたって１ｐｐｍ未満に減少する可能性がある。正確なＤＣ電圧源６の場合、絶対的な相対最大偏差ははるかに高く、調査した温度範囲にわたって変化する。また、温度が上昇および下降するとき、正確なＤＣ電圧源６に強いヒステリシス効果が見られ、温度が上昇すると相対偏差が高くなることを示す。

【0345】

そのため、本発明の電圧供給器２によって、提供される基準電圧の温度安定性は、正確なＤＣ電圧源６によってのみ提供される電圧と比較してはるかに増加する。

【0346】

本発明の電源２によって提供される基準電圧は、質量分析計の少なくとも１つの電極に電圧を供給するために使用することができる。

【0347】

質量分析計の電極は、特に、飛行時間型質量分析計の、特に、本発明の電圧供給器によって提供される基準電圧を、ミラー電極、例えば、ミラー電極の特定の電極またはミラー電極のすべての電極に電圧を提供するために使用することができる多重反射飛行時間型質量分析計の電極であり得る。

【0348】

図１６ａおよび図１６ｂには、多重反射飛行時間型質量分析計で使用される、多重反射飛行時間型質量分析器２００の第１の実施形態が示されている。本発明の電源２は、そのような多重反射飛行時間型質量分析計で使用することができる。基準電圧は、多重反射飛行時間型質量分析計の少なくとも１つの電圧増幅器２４（図示せず）に提供され、次に、多重反射飛行時間型質量分析器２００の電極、例えば、通常、キロボルト（ｋＶ）の範囲の値を有する、少なくとも１つのミラー電極に電圧を提供する。

【0349】

特に図１６ａおよび図１６ｂには、当業者に知られている、多重反射飛行時間型質量分析器２００が概略的に示されている。多重反射飛行時間型質量分析器２００は、ドリフト長に沿って直線的に伸長された平行イオン光学ミラー２１０、２１１を含む。図１６ａは、Ｘ－Ｙ平面で分析器を示し、図１６ｂは、Ｘ－Ｚ平面で同じ分析器を示す。対向イオン光学ミラー２１０、２１１は、ドリフト方向Ｙに沿って細長であり、互いに平行に配置されている。イオンは、イオン注入器２１３から軸Ｘに対して注入角度Θおよび角発散δθで、Ｘ－Ｙ平面に注入される。したがって、３つのイオン飛行経路２１６、２１７、２１８が描かれている。イオンは、ミラー２１０内に進み、方向転換されてミラー２１０の外、ミラー２１１に向かって進行する。すると、イオンは、ミラー２１１内で反射され、ミラー２１０に戻り、ジグザグなイオン飛行経路をたどり、比較的ゆっくりドリフト方向Ｙにドリフトする。ミラー２１０、２１１における複数の反射後、イオンは、検出器２１４に到達し、それに衝突し、検出される。分析器のいくつかの実施形態では、イオン注入器２１３および検出器２１４は、ミラーにより境界づけられる体積の外側に位置付けられている。図１６ｂは、セクション、すなわちＸ－Ｚ平面に示されている図１６ａの多重反射飛行時間型質量分析器２００の概略図であるが、明確にするために、イオン飛行経路２１６、２１７、２１８、イオン注入器２１３および検出器２１４は省略されている。

【0350】

各イオン光学ミラー２１０、２１１は、３つの細長い平行ミラー電極を含む。イオンイオン光学ミラー２１０は、３つのミラー電極２２０、２２１、２２２を含み、イオンイオン光学ミラー２１１は、３つのミラー電極２３０、２３１、２３２を含む。

【0351】

多反射飛行時間型質量分析計２００のイオンは、ドリフト方向Ｙに沿ってドリフトしている間に、対向するイオン光学ミラー２１０、２１１間で数回反射される。イオンが軸Ｘに対して少量の注入角度Θで注入される可能性がある。したがって、イオンの反射の数とイオンの飛行経路の長さが増加する。いくつかのミラー電極２２０、２２１、２２２、２３０、２３１、２３２を含むイオン光学ミラー２１０、２１１でのイオンの多重反射のために、各電極２２０、２２１、２２２、２３０、２３１、２３２には、好ましくは、正確で超安定した電圧が提供される必要がある。少しでも不安定になると、反射するイオン光学ミラー２１０、２１１間で振動するイオンの軌道が変わる可能性がある。したがって、分析されたイオンの飛行時間が変わると、分解能が低い飛行時間質量スペクトルが生じるか、検出された飛行時間質量スペクトルの質量対電荷キャリブレーションが変化する。

【0352】

各ミラー電極の特定の電極、例えば電極２２０および２３０にのみ、正確で超安定な電圧が提供されることも可能であり、十分であり得る。

【0353】

したがって、少なくとも１つの本発明の電圧供給器２、例えば前述の１２の実施形態のうちの１つは、正確で超安定な基準電圧を提供するために、多重反射飛行時間型質量分析計で使用される。基準電圧は、多重反射飛行時間型質量分析計の電圧増幅器２４に提供され、次に、多重反射飛行時間型質量分析器２００のイオン光学ミラー２１０、２１１の電極２２０、２２１、２２２、２３０、２３１、２３２をミラーリングするための電圧を提供し、これは通常キロボルト（ｋＶ）の範囲である。多重反射飛行時間型質量分析器２００の特定の概念に基づいて、イオン光学ミラー２１０のミラー電極２２０、２２１、２２２、２３０、２３１、２３２のそれぞれに電圧が提供されるか、または好ましくは、イオン光学ミラー２１０のミラー電極２２０、２２１、２２２のそれぞれに、本発明の電圧供給器２の正確で超安定な基準電圧を使用している、電圧増幅器２４によって異なる電圧が提供される。１つの電圧増幅器２４を使用して、同じ電圧を複数の電極に印加することができる。特に、通常、両方のイオン光学ミラー２１０、２１１において同じ機能を有するミラー電極に、同じ電圧が、１つの電圧増幅器２４によって、例えば、両方のイオン光学ミラー２１０、２１１の外側ミラー電極２２０、２３０に印加される。同様に、別の電圧増幅器２４が、ミラー電極２２１、２３１に同じ電圧を供給することができ、さらなる電圧増幅器２４は、ミラー電極２２２、２３２に同じ電圧を供給することができる。ミラー電極に印加される電圧は、通常、１ｋＶから１２ｋＶの範囲、好ましくは、２ＫＶから８ｋＶの範囲の絶対値を有する。多反射飛行時間型質量分析計では、例えば、示された実施形態の１つの本発明の電圧源２を使用して、正確で超安定な基準電圧を提供することができるが、さらに、多くの本発明の電圧源２で、正確で超安定な基準電圧を提供することもできる。例えば、各電圧増幅器２４に別個の電圧供給器２を割り当てて、各電圧増幅器２４に正確で超安定な基準電圧を提供することができる。

【0354】

図１７には、多重反射飛行時間型質量分析計で使用される、多重反射飛行時間型質量分析器３００の第２の実施形態が示されている。本発明の電源２は、そのような多重反射飛行時間型質量分析計でも使用することができる。基準電圧は、多重反射飛行時間型質量分析計の少なくとも１つの電圧増幅器２４（図示せず）に提供され、次に、通常、キロボルト（ｋＶ）の範囲の値である、多重反射飛行時間型質量分析器３００の電極に電圧を提供する。多重反射飛行時間型質量分析器３００の実施形態は、当業者に知られており、国際公開第２０１３／１１０５８７号パンフレットに記載されている。本発明の電圧供給器２は、国際公開第２０１３／１１０５８７号パンフレットに記載されている他の多重反射飛行時間型質量分析計でも使用して、正確で超安定な基準電圧を提供することができる。

【0355】

特に、図１７では多重反射飛行時間型質量分析器３００が概略的に示されている。多重反射飛行時間型質量分析器３００は、ドリフト長に沿って直線的に伸長されたイオン光学ミラー３１０、３１１を含む。図１７は、Ｘ－Ｙ平面で分析器を示す。対向するイオン光学ミラー３１０、３１１は、ドリフト方向Ｙに沿って放物線状に伸長される。多重反射飛行時間型質量分析器３００は、補償電極３６５－１、３６６－１、３６７－１、３６５－２、３６６－２、３６７－２をさらに含む。より技術的な実装として、放物線状形状は、円弧により近似されてもよい（これは、次に、旋盤上で作製されてもよい）。補償電極３６５－１、３６６－１、３６７－１、３６５－２、３６６－２、３６７－２は、さらなる利点、具体的には飛行時間のずれの低減、が提供されることを可能にする。図１７の実施形態は、図１６ａおよび図１６ｂの実施形態と同様であり、同様の考慮事項が、注入器３６３から検出器３６４までの一般的なイオン運動に適用され、イオンは、イオン光学ミラー３１０、３１１間で複数の振動３６０を受ける。イオン光学ミラーの放物線形状により、イオンは高いＹ値（質量分析器の右側）で反射され、負のドリフト方向Ｙに移動し、最後にイオンの注入器３６３と同じ側に配置された検出器に衝突する。３つの補償電極の対、すなわち一対としての３６５－１、３６５－２、別の対としての３６６－１、３６６－２、さらなる対としての３６７－１、３６７－２は、イオンビームに面するＸ－Ｙ平面の延在面を構成し、これらの電極は、イオンビーム飛行経路から＋／－Ｚに変位され、すなわち、各補償電極３６５－１、３６６－１、３６７－１、３６５－２、３６６－２、３６７－２は、対向するイオン光学ミラー３１０、３１１間に延在する空間のいずれかの側に位置付けられたＸ－Ｙ平面に実質的に平行な面を有する。使用中、補償電極３６５－１、３６５－２は、電気的にバイアスされ、正イオンの場合は両電極に電圧オフセットＵ（Ｙ）＞０が印加され、負イオンの場合はＵ（Ｙ）＜０が印加される。電圧オフセットＵ（Ｙ）は、いくつかの実施形態では、Ｙの関数であり、すなわち補正板のポテンシャルは、ドリフト長に沿って変化するが、この実施形態では、電圧オフセットは、一定である。電極３６６、３６７は、バイアスされず、ゼロの電圧オフセットを有する。

【0356】

各イオン光学ミラー３１０、３１１は、３つの細長いミラー電極を含む。イオンイオン光学ミラー３１０は、３つのミラー電極３２０、３２１、３２２を含み、イオンイオン光学ミラー３１１は、３つのミラー電極３３０、３３１、３３２を含む。

【0357】

多反射飛行時間型質量分析計３００のイオンは、Ｙ方向に沿ってドリフトしている間に、対向するイオン光学ミラー３１０、３１１間で数回反射され、反射されて、Ｙ方向にドリフトして戻る。イオンが軸Ｘに対して少量の注入角度Θで注入される可能性がある。したがって、イオンの反射の数とイオンの飛行経路の長さが増加する。いくつかのミラー電極３２０、３２１、３２２、３３０、３３１、３３２を含むイオン光学ミラー３１０、３１１でのイオンの多重反射のために、各イオン光学ミラー３１０、３１１の少なくとも１つのミラー電極３２０、３２１、３２２、３３０、３３１、３３２、またはイオン光学ミラー３１０、３１１の各ミラー電極３２０、３２１、３２２、３３０、３３１、３３２には、正確で超安定な電圧を提供する必要がある。少しでも不安定になると、反射するイオン光学ミラー３１０、３１１間で振動するイオンの軌道が変わる可能性がある。したがって、分析されたイオンの飛行時間が変わると、分解能が低い飛行時間質量スペクトルが生じるか、検出された飛行時間質量スペクトルの質量対電荷キャリブレーションが変化する。

【0358】

したがって、少なくとも本発明の電圧供給器２、例えば前述の１２の実施形態のうちの１つは、正確で超安定な基準電圧を提供するために、多重反射飛行時間型質量分析計で使用される。基準電圧は、多重反射飛行時間型質量分析計の電圧増幅器２４に提供され、次に、多重反射飛行時間型質量分析器３００のイオン光学ミラー３１０、３１１のミラー電極３２０、３２１、３２２、３３０、３３１、３３２に電圧を提供し、これは通常キロボルト（ｋＶ）の範囲である。多重反射飛行時間型質量分析器２３０の特定の概念に基づいて、イオン光学ミラー３１０のミラー電極３２０、３２１、３２２、３３０、３３１、３３２のそれぞれに同じ電圧が提供されるか、またはより好ましくは、イオン光学ミラー２１０のミラー電極３２０、３２１、３２２のそれぞれに、本発明の電圧供給器２の正確で超安定な基準電圧を使用している、電圧増幅器２４によって異なる電圧が提供される。１つの電圧増幅器２４を使用して、同じ電圧を複数の電極に印加することができる。特に、通常、両方のイオン光学ミラー３１０、３１１において同じ機能を有する電極に、同じ電圧が、１つの電圧増幅器２４によって、例えば、両方のイオン光学ミラー３１０、３１１の外側ミラー電極３２０、３３０に印加される。同様に、別の電圧増幅器２４が、ミラー電極３２１、３３１に同じ電圧を供給することができ、さらなる電圧増幅器２４は、ミラー電極３２２、３３２に同じ電圧を供給することができる。ミラー電極に印加される電圧は、通常、１ｋＶから１２ｋＶの範囲、好ましくは、２ＫＶから８ｋＶの範囲の絶対値を有する。多反射飛行時間型質量分析計では、例えば、この実施形態の１つの本発明の電圧源２を使用して、正確で超安定な基準電圧を提供することができるが、さらに、多くの本発明の電圧源２で、正確で超安定な基準電圧を提供することもできる。例えば、各電圧増幅器２４に別個の電圧供給器２を割り当てて、各電圧増幅器２４に正確で超安定な基準電圧を提供することができる。

【0359】

本出願で説明される実施形態は、本発明の電圧供給および本発明のキャリブレーション方法の例を示す。そのため、本発明は、それぞれの実施形態単独で、または上述の実施形態のいくつかもしくはすべての特徴の組み合わせによって、何の制限もなく実現され得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図17】