▶ ザ・トラスティーズ・オブ・インディアナ・ユニバーシティーの特許一覧
(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】2023-08-01
(45)【発行日】2023-08-09
(54)【発明の名称】電荷検出器を較正または再設定する装置および方法
(51)【国際特許分類】
H01J 49/02 20060101AFI20230802BHJP
H01J 49/42 20060101ALI20230802BHJP
H01J 49/00 20060101ALI20230802BHJP
H01J 49/06 20060101ALI20230802BHJP
G01N 27/62 20210101ALI20230802BHJP
【ＦＩ】
H01J49/02 700
H01J49/42 450
H01J49/42 550
H01J49/00 360
H01J49/06 100
H01J49/06 700
H01J49/00 400
G01N27/62 E
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2020568364
(86)(22)【出願日】2019-06-04
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-10-11
(86)【国際出願番号】 US2019035381
(87)【国際公開番号】W WO2019236574
(87)【国際公開日】2019-12-12
【審査請求日】2022-06-06
(31)【優先権主張番号】62/680,272
(32)【優先日】2018-06-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】PCT/US2019/013284
(32)【優先日】2019-01-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】520477485
【氏名又は名称】ザ・トラスティーズ・オブ・インディアナ・ユニバーシティー
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100173565
【弁理士】
【氏名又は名称】末松 亮太
(72)【発明者】
【氏名】ジャロルド，マーティン・エフ
(72)【発明者】
【氏名】アレクサンダー，アンドリュー・ダブリュー
(72)【発明者】
【氏名】トッド，アーロン・アール
【審査官】小林 幹
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第０５８８０４６６（ＵＳ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１６２７７９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２４０８４５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０６８８８１３０（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】David Z. Keifer et al.，Charge detection mass spectrometry: weighing heavier things，Analyst，2017年，Vol. 142，pp.1654-1671
【文献】David Z. Keifer et al.，Charge Detection Mass Spectrometry with Almost Perfect Charge Accuracy，Analytical Chemistry，2015年，Vol.87，pp.10330-10337
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ４０／００－４９／４８
Ｇ０１Ｎ ２７／６２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
利得ドリフト補償を含む電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ）であって、第１および第２イオン・ミラー間に配置された電荷検出シリンダを有する静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）と、
前記ＥＬＩＴにイオンを供給するように構成されたイオン源と、
高周波電荷を生成する電荷生成器と、
前記電荷検出シリンダに結合された入力と、前記電荷検出シリンダ上に誘発された電荷に対応する電荷検出信号を生成するように構成された出力とを有する電荷感応プリアンプと、
プロセッサと、
を備え、前記プロセッサが、（ａ）前記電荷生成器を制御して、前記電荷検出シリンダ上に高周波電荷を誘発し、（ｂ）前記第１および第２イオン・ミラーの動作を制御して、前記イオン源からのイオンを内部に捕捉し、その後前記捕捉されたイオンが前記電荷検出シリンダを通過し対応する電荷をその上に誘発する毎に、前記第１および第２イオン・ミラー間で、前記捕捉されたイオンを前後に発振させ、（ｃ）前記電荷感応プリアンプによって生成された前記電荷検出信号を処理して（ｉ）前記電荷生成器によって前記電荷検出シリンダ上に誘発された前記高周波電荷に基づく関数として利得係数を判定し、（ｉｉ）前記電荷検出信号において、前記捕捉されたイオンが前記電荷検出シリンダを通過することによって前記電荷検出シリンダ上に誘発された電荷に起因する部分の振幅を、前記利得係数の関数として修正するように構成される、ＣＤＭＳ。
【請求項2】
請求項１記載のＣＤＭＳにおいて、前記プロセッサが、前記電荷感応プリアンプによって生成された前記電荷検出信号を処理して、上記（ｂ）の前に、前記電荷生成器によって前記電荷検出シリンダ上に誘発された前記高周波電荷の集合体の基本周波数の平均振幅を判定し、
前記捕捉されたイオンが前記電荷検出シリンダを通過することによって前記電荷検出シリンダ上に誘発された電荷の新たな検出毎に、前記集合体に、前記電荷検出シリンダ上に誘発された最新の高周波電荷を追加し、前記集合体から、前記電荷検出シリンダ上に誘発された最も古い高周波電荷を削除することによって、前記電荷生成器によって前記電荷検出シリンダ上に誘発された前記高周波電荷の集合体を連続的に更新し、前記高周波電荷の更新された集合体の基本周波数の新たな平均振幅を判定し、
前記利得係数を前記平均および前記新たな平均の関数として判定する
ように構成される、ＣＤＭＳ。
【請求項3】
請求項２記載のＣＤＭＳであって、更に、前記プロセッサならびに前記第１および第２イオン・ミラーに動作可能に結合され、その内部にイオン透過電界またはイオン反射電界を選択的に確立するための電圧を生成するように構成された少なくとも１つの電圧源を備え、前記イオン透過電界が、前記第１および第２イオン・ミラーのそれぞれ１つを通過するイオンを、前記第１および第２イオン・ミラーの各々ならびに前記電荷検出シリンダを中央で通過する長手方向軸に向けて収束させるように構成され、
前記イオン反射電界が、前記電荷検出シリンダから前記第１および第２イオン・ミラーのそれぞれ１つに入射するイオンを、停止させ、逆方向に前記電荷検出シリンダを通り前記第１および第２イオン・ミラーの他方に向けて加速させつつ、前記イオンを前記長手方向軸に向けて収束させるようにも構成され、
前記プロセッサが、前記第１および第２イオン・ミラーの動作を制御して、前記イオン源からのイオンを内部に捕捉するように構成され、最初に、前記少なくとも１つの電圧源を制御して、前記イオン源によって供給されたイオンが、前記第１イオン・ミラーに定められたイオン入射アパーチャを通って前記ＥＬＩＴに入射するように、少なくとも前記第１イオン・ミラー内に前記イオン透過電界を確立し、次いで前記少なくとも１つの電圧源を制御して、前記第１および第２イオン・ミラー内に前記イオン反射電界を確立することによって、前記イオンを前記ＥＬＩＴ内に捕捉し、前記捕捉されたイオンが前記電荷検出シリンダを通過し対応する電荷をその上に誘発する毎に、前記第１および第２イオン・ミラー間で前記捕捉されたイオンを前後に発振させ、
前記プロセッサが、前記電荷生成器を制御して、前記イオンが前記電荷検出シリンダを繰り返し通過するに連れて、前記電荷検出シリンダ上に前記高周波電荷を継続的に誘発するように構成される、ＣＤＭＳ。
【請求項4】
請求項１から３までのいずれか１項記載のＣＤＭＳであって、更に、メモリを備え、前記プロセッサが、前記電荷検出信号を前記電荷感応プリアンプから受け取り、前記受け取った電荷検出信号を、前記イオンが既定の回数または既定の時間期間だけ前記第１および第２イオン・ミラー間で前後に発振するイオン測定イベントの期間にわたって前記メモリに記録するように構成され、前記プロセッサが、前記記録した電荷検出信号を処理して、イオン電荷値と、イオン質量電荷比およびイオン質量の内少なくとも１つとを判定するように構成される、ＣＤＭＳ。
【請求項5】
請求項４記載のＣＤＭＳにおいて、前記プロセッサが、前記第１および第２イオン・ミラーの少なくとも１つを制御して、前記イオン測定イベントの後に、前記捕捉されたイオンを前記ＥＬＩＴから出射させ、その後、前記第１および第２イオン・ミラーの少なくとも１つを制御して、他のイオンを前記ＥＬＩＴ内に捕捉し、前記他のイオンが前記電荷検出シリンダを通過する毎に、前後に発振させるように構成される、ＣＤＭＳ。
【請求項6】
請求項３記載のＣＤＭＳにおいて、前記プロセッサが、前記少なくとも１つの電圧源を制御して、前記捕捉されたイオンが、前記第１ミラーに定められたイオン入射アパーチャを通過し、または前記第２イオン・ミラーに定められたイオン出射アパーチャを通過して前記ＥＬＩＴから出射するように、前記イオン透過電界を前記第１および第２イオン・ミラーの少なくとも１つに確立することによって、前記捕捉されたイオンを前記ＥＬＩＴから出射させるように、前記第１および第２イオン・ミラーの少なくとも１つを制御するように構成される、ＣＤＭＳ。
【請求項7】
請求項５または６記載のＣＤＭＳにおいて、前記プロセッサが、（１）前記第１および第２イオン・ミラーを制御して、イオンを前記ＥＬＩＴに捕捉し、前記捕捉されたイオンを、イオン測定イベントの期間中前記第１および第２イオン・ミラー間を前後に発振させ、続いて（２）前記第１および第２イオン・ミラーの少なくとも１つを制御して、前記捕捉されたイオンを前記ＥＬＩＴから出射させ、（３）連続イオン測定イベントの回数だけ上記（１）および上記（２）を繰り返させ、前記プロセッサが、前記電荷生成器を制御して、（４）少なくとも上記（１）および上記（２）の間、前記電荷検出シリンダ上に前記高周波電荷を継続的に誘発し、（５）それぞれの捕捉されたイオンが前記電荷検出シリンダを通過することによって前記電荷検出シリンダ上に誘発される電荷の新たな検出毎に、新たな利得係数を判定し、（６）前記電荷検出信号の内、前記それぞれの捕捉されたイオンが電荷検出シリンダを通過する毎に前記電荷検出シリンダ上に誘発される電荷に起因する部分の振幅を、それぞれの新たな利得係数の関数として修正するように構成される、ＣＤＭＳ。
【請求項8】
請求項１から７までのいずれか１項記載のＣＤＭＳにおいて、前記電荷生成器が、前記電荷検出シリンダから離間されたアンテナと、
前記アンテナに動作可能に結合された電圧源または電流源と、
を備え、
前記プロセッサが、前記電圧源または電流源を制御して、選択された電圧または電流を前記アンテナに高周波数で印加するように構成され、
前記アンテナが、前記選択された電圧または電流に応答して、前記アンテナと前記電荷検出シリンダとの間に対応する高周波電界を確立し、前記電荷検出シリンダ上に前記高周波電荷を誘発する、ＣＤＭＳ。
【請求項9】
イオン分離のためのシステムであって、請求項１から８までのいずれか１項記載のＣＤＭＳであって、前記イオン源が試料からイオンを生成するように構成される、ＣＤＭＳと、
前記生成されたイオンを、少なくとも１つの分子特性の関数として分離するように構成された少なくとも１つのイオン分離機器と、
を備え、
前記少なくとも１つのイオン分離機器から出射したイオンが前記ＥＬＩＴに供給される、システム。
【請求項10】
請求項９記載のシステムにおいて、前記電荷検出シリンダ中を移動するイオンによって費やされる時間と、１回の完全な発振サイクル中に前記第１および第２イオン・ミラーならびに前記電荷検出シリンダの組み合わせを横断するイオンによって費やされる総時間との比率に対応する、約５０％のデューティ・サイクルで、前記ＥＬＩＴの内部に捕捉されたイオンが、前記第１および第２イオン・ミラー間で前記電荷検出シリンダ中を前後に発振するように、前記ＥＬＩＴが構成および制御される、システム。
【請求項11】
請求項９または１０記載のシステムにおいて、前記ＥＬＩＴが前記イオン源および前記プロセッサに動作可能に結合され、前記ＥＬＩＴが、２つ以上のＥＬＩＴ領域を有するＥＬＩＴアレイを含み、
前記プロセッサが、前記ＥＬＩＴアレイを制御して、前記２つ以上のＥＬＩＴ領域の各々において単一イオンを捕捉するように構成される、システム。
【請求項12】
請求項９または１０記載のシステムであって、前記プロセッサに動作可能に結合されたＥＬＩＴアレイを含み、前記ＥＬＩＴアレイが２つ以上のＥＬＩＴを有し、
前記プロセッサが、前記ＥＬＩＴアレイを制御して、前記２つ以上のＥＬＩＴの各々において単一イオンを捕捉するように構成される、システム。
【請求項13】
請求項９から１２までのいずれか１項記載のシステムであって、更に、前記イオン源と前記少なくとも１つのイオン分離機器との間に位置付けられた少なくとも１つのイオン処理機器を備え、前記イオン源と前記少なくとも１つのイオン分離機器との間に位置付けられた前記少なくとも１つのイオン処理機器が、イオンを収集または格納する少なくとも１つの機器と、分子特性にしたがってイオンをフィルタリングする少なくとも１つの機器と、イオンを解離させる少なくとも１つの機器と、イオン荷電状態を正規化または移す少なくとも１つの機器との内の１つまたは任意の組み合わせを含む、システム。
【請求項14】
請求項９から１３までのいずれか１項記載のシステムであって、更に、前記少なくとも１つのイオン分離機器と前記ＥＬＩＴとの間に位置付けられた少なくとも１つのイオン処理機器を備え、前記少なくとも１つのイオン分離機器と前記ＥＬＩＴとの間に位置付けられた前記少なくとも１つのイオン処理機器が、イオンを収集または格納する少なくとも１つの機器と、分子特性にしたがってイオンをフィルタリングする少なくとも１つの機器と、イオンを解離させる少なくとも１つの機器と、イオン荷電状態を正規化または移す少なくとも１つの機器との内の１つまたは任意の組み合わせを含む、システム。
【請求項15】
イオン分離のためのシステムであって、試料からイオンを生成するように構成されたイオン源と、
前記生成されたイオンを質量電荷比の関数として分離するように構成された第１質量分光分析計と、
前記第１質量分光分析計から出射したイオンを受け取るように位置付けられ、前記第１質量分光分析計から出射したイオンを解離させるように構成されたイオン解離ステージと、
前記イオン解離ステージから出射した解離イオンを、質量電荷比の関数として分離するように構成された第２質量分光分析計と、
請求項１から８までのいずれか１項記載のＣＤＭＳであって、前記ＣＤＭＳが前記第１質量分光分析計および前記イオン解離ステージのいずれかから出射したイオンを受け取ることができるように、前記イオン解離ステージと並列に結合される、ＣＤＭＳと、
を備え、
前記第１質量分光分析計から出射した先駆イオンの質量が、前記ＣＤＭＳを使用して測定され、閾値質量未満の質量値を有する先駆イオンの解離イオンとの質量電荷比が、前記第２質量分光分析計を使用して測定され、前記閾値質量以上の質量値を有する先駆イオンの解離イオンとの質量電荷比および電荷値が、前記ＣＤＭＳを使用して測定される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願に対する相互引用
[0001] 本願は、２０１８年６月４日に出願された米国仮特許出願第６２／６８０，２７２号の権利および優先権を主張し、２０１９年１月１１日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０１３２８４号の一部継続出願である。これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。
[0001] 本願は、２０１８年６月４日に出願された米国仮特許出願第６２／６８０，２７２号の権利および優先権を主張し、２０１９年１月１１日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０１３２８４号の一部継続出願である。これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。
【0002】
技術分野
[0002] 本開示は、一般的には、電荷検出機器(instrument)に関し、更に特定すれば、このような機器の較正装置および方法に関する。
[0002] 本開示は、一般的には、電荷検出機器(instrument)に関し、更に特定すれば、このような機器の較正装置および方法に関する。
【従来技術】
【0003】
[0003] 質量分析法は、イオン質量および電荷にしたがって物質の気体イオンを分離することによって、物質の化学成分の識別を可能にする。このような分離イオンの質量を判定するために、種々の機器および技法が開発されており、このような技法の１つが、電荷検出質量分析法（ＣＤＭＳ：charge detection mass spectrometry）として知られている。ＣＤＭＳでは、イオン質量を、通例「ｍ／ｚ」と呼ばれる、測定イオン質量電荷比、および測定イオン電荷の関数として判定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
[0004] 早期のＣＤＭＳ検出器では、ｍ／ｚおよび電荷測定において高レベルの不確実性があったことから、静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ：electrostatic linear ion trap）検出器の開発に至った。この検出器では、イオンを電荷検出シリンダ全域で前後に発振させる。このような電荷検出シリンダを通るイオンの経路(pass)が複数あるので、イオン毎に複数回の測定に対応し(provide for)、電荷測定における不確実性はｎ１／２で減少することが示されている。ここで、ｎは電荷測定回数である。しかしながら、電荷検出器上で拾い上げられる偽りの電荷、無関係な電荷、および／または他の電荷のために、有効で検出可能な電荷を電荷検出器のノイズから区別するときに難問が生じる可能性があり、この効果は、電荷信号レベルが電荷検出器のノイズ・フロアに近づくにつれて、より一層顕著になる。したがって、ＥＬＩＴの設計および／または動作において、現在のＥＬＩＴの設計を使用して得ることができる測定値よりも、有効で検出可能な電荷測定値の範囲を広げる改善を求めることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0005】
[0005] 本開示は、添付した請求項において記載された特徴の内１つ以上、および／または以下の特徴およびその組み合わせの内１つ以上を含むことができる。第１の態様において、利得ドリフト補償を含む電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ）は、 第１および第２イオン・ミラー間に配置された電荷検出シリンダを有する静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）と、ＥＬＩＴにイオンを供給するように構成されたイオン源と、高周波電荷を生成する電荷生成器と、電荷検出シリンダに結合された入力と、電荷検出シリンダ上に誘発された電荷に対応する電荷検出信号を生成するように構成された出力とを有する電荷感応プリアンプと、プロセッサとを備えることができ、プロセッサが、（ａ）電荷生成器を制御して、電荷検出シリンダ上に高周波電荷を誘発し、（ｂ）第１および第２イオン・ミラーの動作を制御して、イオン源からのイオンを内部に捕捉し、その後捕捉されたイオンが電荷検出シリンダを通過し対応する電荷をその上に誘発する毎に、第１および第２イオン・ミラー間で、捕捉されたイオンを前後に発振させ、（ｃ）電荷感応プリアンプによって生成された電荷検出信号を処理して（ｉ）電荷生成器によって電荷検出シリンダ上に誘発された高周波電荷の関数として利得係数を判定し、（ｉｉ）電荷検出信号において、捕捉されたイオンが電荷検出シリンダを通過することによって電荷検出シリンダ上に誘発された電荷に起因する部分の振幅(magnitude)を、利得係数の関数として修正するように構成される。
【0006】
[0006] 第２の態様において、イオン分離システムは、請求項１から１１までのいずれか１項記載のＣＤＭＳであって、イオン源が試料からイオンを生成するように構成される、ＣＤＭＳと、生成されたイオンを、少なくとも１つの分子特性の関数として分離するように構成された少なくとも１つのイオン分離機器とを備えることができ、少なくとも１つのイオン分離機器から出射したイオンがＥＬＩＴに供給される。
【0007】
[0007] 第３の態様において、イオン分離システムは、試料からイオンを生成するように構成されたイオン源と、生成されたイオンを質量電荷比の関数として分離するように構成された第１質量分光分析計と、第１質量分光分析計から出射したイオンを受け取るように位置付けられ、第１質量分光分析計から出射したイオンを解離させるように構成されたイオン解離ステージと、イオン解離ステージから出射した解離イオンを、質量電荷比の関数として分離するように構成された第２質量分光分析計と、請求項１から１１までのいずれか１項記載の電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ）であって、ＣＤＭＳが第１質量分光分析計およびイオン解離ステージのいずれかから出射したイオンを受け取ることができるように、イオン解離ステージと並列に結合される、電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ）とを備えることができ、第１質量分光分析計から出射した先駆イオンの質量が、ＣＤＭＳを使用して測定され、閾値質量未満の質量値を有する先駆イオンの解離イオンの質量電荷比が、第２質量分光分析計を使用して測定され、閾値質量以上の質量値を有する先駆イオンの解離イオンの質量電荷比および電荷値が、ＣＤＭＳを使用して測定される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図3A】図３Ａは、電荷検出シリンダの電荷対時間のプロットであり、電荷検出シリンダ上におけるノイズ電荷基準(noisy charge reference)と比較して、２つの異なる電荷検出閾値レベルを示す。
【図3B】図３Ｂは、電荷検出シリンダの電荷対時間のプロットであり、電荷検出シリンダ上における較正電荷基準(calibrated charge reference)と比較して、図３Ａと比較するとそれよりも低い電荷検出閾値を示す。
【図6A】図６Ａは、本明細書において図示および説明するＥＬＩＴ含むイオン分離機器の実施形態の簡略ブロック図であり、ＥＬＩＴの上流側にあるイオン源の一部を形成することができ、および／またはＥＬＩＴから出射したイオン（１つまたは複数）を更に処理するためにＥＬＩＴの下流側に配置することができるイオン処理機器の例を示す。
【図6B】図６Ｂは、本明細書において図示および説明するＥＬＩＴ含むイオン分離機器の他の実施形態の簡略ブロック図であり、従来のイオン処理機器を、本明細書において図示および説明するイオン質量検出システムの実施形態の内任意のものと組み合わせた実施態様例を示す。
【図7】図７は、荷電粒子の質量および電荷を測定するＥＬＩＴの通常動作中に電荷検出シリンダ上に選択的に高周波電荷を誘発させ、検出された高周波電荷を処理し、それによって提供される情報を使用して、経時的に電荷プリアンプの利得におけるドリフトをいずれも補償するために図１の電荷生成器を制御するプロセスの実施形態の簡略フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[0021] 本開示の原理の理解を促進するという目的のために、これより添付図面に示す複数の例示的な実施形態を参照し、これらを説明するために特定的な文言を使用する。
【0010】
[0022] 本開示は、電荷検出器を較正または再設定する装置を含む静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）、ならびに双方を制御する手段および方法に関する。一実施形態では、図３Ａ～図３Ｅに関して以下で詳しく説明する例において、イオン測定イベントの間に、ＥＬＩＴの電荷検出器を既定の基準電荷レベルに較正または再設定するように、較正装置を制御する。他の実施形態では、図５Ａ～図５Ｆに関して以下で詳しく説明する例において、電荷検出イベントの間に、ＥＬＩＴの電荷検出器を所定の基準電荷レベルに較正または再設定するように、較正装置を制御する。この開示に限って言えば、「電荷検出イベント」(charge detection event)という語句は、イオンが１回ＥＬＩＴの電荷検出器を通過することに付随する、電荷の検出と定義する。そして、「イオン測定イベント」(ion measurement event)という語句は、選択された回数または選択された時間期間の、電荷検出器全域にわたるイオンの前後発振によって発生する電荷検出イベントの集合体と定義する。
【0011】
[0023] 図１を参照すると、制御および測定コンポーネントが結合され、ＥＬＩＴ１４の電荷検出器を較正または再設定する装置を含む、静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）１４の実施形態を含む電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ）１０が示されている。図示する実施形態では、ＣＤＭＳ１０は、ＥＬＩＴ１４の入射口に動作可能に結合されたイオン源１２を含む。図６Ａに関して更に説明するが、イオン源１２は、実例として、試料からイオンを生成する任意の従来のデバイスまたは装置を含み、更に、１つ以上の分子特性にしたがってイオンを分離する、収集する、フィルタリングする、断片化する、および／または正規化するための１つ以上のデバイスおよび／または機器も含んでもよい。限定とは絶対に解釈してはならない１つの実例として、イオン源１２は、従来のエレクトロスプレイ・イオン化源、マトリックス支援レーザ脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ：matrix-assisted laser desorption ionization）源等を含み、従来の質量分光分析計の入射口に結合されてもよい。質量分光分析計は、任意の従来の設計でもよく、例えば、飛行時間（ＴＯＦ：time-of-flight）質量分光分析計、リフレクトロン質量分光分析計、フーリエ変換イオン・サイクロトロン共鳴（ＦＴＩＣＲ：Fourier transform ion cyclotron resonance）質量分光分析計、四重極型質量分光分析計、三連四重極型質量分光分析計、磁場型質量分光分析計等を含むが、これらに限定されるのではない。いずれにしても、質量分光分析計のイオン出射口は、ＥＬＩＴ１４のイオン入射口に動作可能に結合される。イオンが生成される元の試料は、任意の生体または他の材料でもよい。
【0012】
[0024] 図示する実施形態では、ＥＬＩＴ１４は、実例として、接地チェンバ(ground chamber)または円筒ＧＣによって包囲され、対向するイオン・ミラーＭ１、Ｍ２に動作可能に結合された電荷検出器ＣＤを含む。イオン・ミラーＭ１、Ｍ２は、それぞれ、電荷検出器ＣＤの反対側の両端に位置付けられている。イオン・ミラーＭ１は、イオン源１２と電荷検出器ＣＤの一端との間に動作可能に位置付けられ、イオン・ミラーＭ２は、電荷検出器ＣＤの逆端に動作可能に位置付けられている。各イオン・ミラーＭ１、Ｍ２は、その内部にそれぞれのイオン・ミラー領域Ｒ１、Ｒ２を定める。イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の領域Ｒ１、Ｒ２、電荷検出器ＣＤ、および電荷検出器ＣＤとイオン・ミラーＭ１、Ｍ２との間の空間は、一体となって、中心を貫通する長手方向軸２２を定める。長手方向軸２２は、実例として、ＥＬＩＴ１４を貫通し、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の間を通過する理想的なイオン移動路を表す。これについては、以下で更に詳しく説明する。
【0013】
[0025] 図示する実施形態では、電圧源Ｖ１、Ｖ２が、それぞれ、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２に電気的に接続されている。各電圧源Ｖ１、Ｖ２は、実例として、１つ以上の切り替え可能なＤＣ電圧源を含む。ＤＣ電圧源は、Ｎ通りのプログラム可能または制御可能な電圧を選択的に生成するように、制御またはプログラミングすることができる。ここで、Ｎは任意の正の整数としてよい。以下で詳しく説明するように、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の各々の２つの異なる動作モードの内１つを確立するための、このような電圧の例示的な例について、図２Ａおよび図２Ｂに関して以下で説明する。いずれの場合でも、イオンは、ＥＦＬＩＴ１４内において、長手方向軸２２に沿って移動する。長手方向軸２２は、電圧源Ｖ１、Ｖ２によってそれぞれ確立される電界の影響下で、電荷検出器ＣＤおよびイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の中央を貫通して延びる。
【0014】
[0026] 電圧源Ｖ１、Ｖ２は、実例として、Ｐ本の信号経路によって、電気的に従来のプロセッサ１６に接続されて示されている。プロセッサ１６は、命令が内部に格納されているメモリ１８を含む。命令がプロセッサ１６によって実行されると、それぞれのイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の領域Ｒ１、Ｒ２内に、イオン透過およびイオン反射電界ＴＥＦ、ＲＥＦをそれぞれ選択的に確立するために所望のＤＣ出力電圧を生成するように、プロセッサ１６に電圧源Ｖ１、Ｖ２を制御させる。Ｐは、任意の正の整数としてよい。ある代替実施形態では、電圧源Ｖ１、Ｖ２のいずれかまたは双方は、１つ以上の一定出力電圧を選択的に生成するようにプログラミングされてもよい。他の代替実施形態では、電圧源Ｖ１、Ｖ２のいずれかまたは双方は、任意の所望の形状の１つ以上の時間可変出力電圧を生成するように構成されてもよい。尚、代替実施形態では、もっと多いまたはもっと少ない電圧源をミラーＭ１、Ｍ２に電気的に接続されてもよいことは理解されよう。
【0015】
[0027] 電荷検出器ＣＤは、実例として、導電性シリンダの形態で設けられている。導電性シリンダは、電荷感応プリアンプ（または電荷感応増幅器）ＣＰの信号出力に電気的に接続され、電荷プリアンプＣＰの信号出力はプロセッサ１６に電気的に接続されている。電荷プリアンプＣＰは、実例として、電荷検出シリンダＣＤを通過するイオンによってその上に誘発された電荷に対応する電荷信号（ＣＨ）を受け取り、それに対応する電荷検出信号（ＣＨＤ）を生成し、この電荷検出信号ＣＨＤをプロセッサ１６に供給するように、従来通りに動作可能である。ある実施形態では、電荷プリアンプＣＰは、その出力と入力の少なくとも１つとの間に結合された従来のフィードバック・コンポーネント、例えば、１つ以上の抵抗器および／または他の従来のフィードバック回路を含んでもよい。ある代替実施形態では、電荷プリアンプＣＰは、抵抗性フィードバック・コンポーネントを全く含まなくてもよく、更に他の代替実施形態では、電荷プリアンプＣＰは、いずれのフィードバック・コンポーネントも全く含まなくてもよい。いずれの場合でも、プロセッサ１６自体は、実例として、電荷プリアンプＣＰによって生成された電荷検出信号ＣＨＤを受け取ってディジタル化し、ディジタル化した電荷検出信号ＣＨＤをメモリ１８に格納するように動作可能である。更に、プロセッサ１６は、実例として、入力信号（１つまたは複数）をプロセッサ１６に供給し、および／またはプロセッサ１６が信号出力（１つまたは複数）を供給する１つ以上の周辺デバイス２０（ＰＤ）に結合されている。ある実施形態では、周辺デバイス２０は、従来のディスプレイ・モニタ、プリンタ、および／または他の出力デバイスの内少なくとも１つを含み、このような実施形態では、メモリ１８は、プロセッサ１６によって実行されると、プロセッサ１６に、格納されたディジタル化電荷検出信号の分析を表示および／または記録するために１つ以上のこのような出力周辺デバイス２０を制御させる命令が、内部に格納されている。
【0016】
[0028] 電圧源Ｖ１、Ｖ２は、実例として、以下で詳しく説明するように、ＥＬＩＴ１４に入射したイオンを選択的に捕捉し、捕捉されたイオンに、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２間で前後に発振させて、電荷検出シリンダＣＤを繰り返し通過するように、制御される。複数の電荷および発振周期値を、電荷検出シリンダＣＤにおいて測定し、記録した結果を処理して、ＥＬＩＴ１４内に捕捉されたイオンの質量電荷比、電荷、および質量値を判定する。
【0017】
[0029] これより図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、図１に示したＥＬＩＴ１４のイオン・ミラーＭ１、Ｍ２のそれぞれの実施形態が示されている。実例として、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２は互いに同一であり、各々が、４つの離間された導電性ミラー電極のカスケード接続配列(cascaded arrangement)を含む。イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の各々について、第１ミラー電極３０１は厚さＷ１を有し、直径Ｐ１の中央を貫通する通路を定める。エンドキャップ３２が第１ミラー電極３０１の外面に固定またそうでなければ結合され、中央を貫通する開口Ａ１を定める。開口Ａ１は、対応するイオン・ミラーＭ１、Ｍ２それぞれへおよび／または対応するイオン・ミラーＭ１、Ｍ２それぞれからのイオンの入口および／または出口として機能する。イオン・ミラーＭ１の場合、エンドキャップ３２は、図１に示すイオン源１２のイオン出射口に結合されるか、またはその一部となる。各エンドキャップ３２のアパーチャＡ１は、実例として、直径Ｐ２を有する。
【0018】
[0030] 各イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の第２ミラー電極３０２は、第１ミラー電極３０１から、幅Ｗ２を有する空間だけ離間されている。第２ミラー電極３０２は、ミラー電極３０１と同様、厚さＷ１を有し、直径Ｐ２の中心を貫通する通路を定める。各イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の第３ミラー電極３０３も同様に、第２ミラー電極３０２から幅Ｗ２の空間だけ離間されている。第３ミラー電極３０３は、厚さＷ１を有し、幅Ｐ１の中央を貫通する通路を定める。
【0019】
[0031] 第４ミラー電極３０４は、第３ミラー電極３０３から幅Ｗ２の空間だけ離間されている。第４ミラー電極３０４は、実例として、Ｗ１の厚さを有し、電荷検出器ＣＤの周囲に配置された接地シリンダＧＣのそれぞれの端部によって形成される。第４ミラー電極３０４は、その中央を貫通するアパーチャＡ２を定める。アパーチャＡ２は、実例として、円錐形状をなし、接地シリンダＧＣの内面と外面との間で、接地シリンダＧＣの内面において定められた直径Ｐ３から、接地シリンダＧＣの外面（それぞれのイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の内面でもある）における直径Ｐ１まで線形に増大する。
【0020】
[0032] ミラー電極３０１～３０４の間に定められた空間は、ある実施形態では、空隙、即ち、真空ギャップでもよく、他の実施形態では、このような空間に１つ以上の非導電性、例えば、誘電体材料を充填してもよい。ミラー電極３０１～３０４およびエンドキャップ３２は、軸方向に整列されており、即ち、共線状であり、長手方向軸２２が、整列された各通路の中央を貫通し、更にアパーチャＡ１、Ａ２の中央を貫通するようになっている。ミラー電極３０１～３０４間の空間が１つ以上の非導電性材料を含む実施形態では、このような材料も同様に、それらを貫通するそれぞれの通路を定める。これらの通路は、ミラー電極３０１～３０４を貫通して定められた通路と軸方向に整列され、即ち、 共線状であり、実例としてＰ２以上の直径を有する。実例をあげると、Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ２であるが、他の実施形態では、他の相対的直径構成も可能である。
【0021】
[0033] 領域Ｒ１が、イオン・ミラーＭ１のアパーチャＡ１、Ａ２間に定められ、他の領域Ｒ２も、同様に、イオン・ミラーＭ２のアパーチャＡ１、Ａ２間に定められている。領域Ｒ１、Ｒ２は、実例をあげると、互いに形状および容積(volume)が同一である。
【0022】
[0034] 先に説明したように、電荷検出器ＣＤは、実例として、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２のそれぞれ対応するものの間に位置付けられ、幅Ｗ３の空間だけ離間された細長い導電性シリンダの形態で設けられている。一実施形態では、Ｗ１＞Ｗ３＞Ｗ２、およびＰ１＞Ｐ３＞Ｐ２であるが、他の代替実施形態では、他の相対的幅構成も可能である。いずれの場合でも、実例として、長手方向軸２２がイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の領域Ｒ１、Ｒ２によって定められる通路と、電荷検出シリンダＣＤを貫通して定められる通路との組み合わせの中央を貫通するように、長手方向軸２２電荷検出シリンダＣＤを貫通して定められた通路の中央を貫通する。動作において、接地シリンダＧＣは、実例として、各イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の第４ミラー電極３０４が常時接地電位となるように、接地電位に制御される。ある代替実施形態では、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２のいずれかまたは双方の第４ミラー電極３０４は、任意の所望のＤＣ基準電位に、または切り替え可能なＤＣに、または他の時間可変電圧源に設定されてもよい。
【0023】
[0035] 図２Ａおよび図２Ｂに示す実施形態では、電圧源Ｖ１、Ｖ２は、各々、４つのＤＣ電圧Ｄ１～Ｄ４を生成し、電圧Ｄ１～Ｄ４をそれぞれのイオン・ミラーＭ１、Ｍ２のミラー電極３０１～３０４のそれぞれに供給するように各々構成されている。ミラー電極３０１～３０４の内１つ以上が常時接地電位に保持される実施形態では、このようなミラー電極３０１～３０４の１つ以上が、代わりに、それぞれの電圧源Ｖ１、Ｖ２の接地基準に電気的に接続されてもよく、対応する１つ以上の電圧出力Ｄ１～Ｄ４が省略されてもよい。あるいはまたは加えて、ミラー電極３０１～３０４の内任意の２つ以上が同じ非ゼロＤＣ値に制御される実施形態では、任意のこのような２つ以上のミラー電極３０１～３０４が電圧出力Ｄ１～Ｄ４の内の１つに電気的に接続されてもよく、出力電圧Ｄ１～Ｄ４の内余分なものは省略されてもよい。
【0024】
[0036] 各イオン・ミラーＭ１、Ｍ２は、実例として、電圧Ｄ１～Ｄ４の選択的印加によって、イオン透過モード（図２Ａ）とイオン反射モード（図２Ｂ）との間で制御可能であり切り替え可能である。イオン透過モードでは、それぞれの電圧源Ｖ１、Ｖ２によって生成された電圧Ｄ１～Ｄ４がそれぞれの領域Ｒ１、Ｒ２においてイオン透過電界（ＴＥＦ）を確立し、イオン反射モードでは、それぞれの電圧源Ｖ１、Ｖ２によって生成された電圧Ｄ１～Ｄ４が、それぞれの領域Ｒ１、Ｒ２においてイオン反射電界（ＲＥＦ）を確立する。図２Ａにおける例によって示されるように、一旦イオン源１２からのイオンがイオン・ミラーＭ１の入射アパーチャＡ１を抜けてイオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１に飛び込むと、このイオンは、Ｖ１の電圧Ｄ１～Ｄ４の選択的制御によってイオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１内に確立されたイオン透過電界ＴＥＦによって、ＥＬＩＴ１４の長手方向軸２２に向かって収束される。イオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１における透過電界ＴＥＦの収束効果の結果、接地チェンバＧＣのアパーチャＡ２を抜けてイオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１から出るイオンは、電荷検出器ＣＤに入りこれを貫通する狭い軌道を達成し(attain)、即ち、長手方向軸２２に近い電荷検出器ＣＤを通るイオン移動経路(path of ion travel)を維持する。同じイオン透過電界ＴＥＦが、電圧源Ｖ２の電圧Ｄ１～Ｄ４の同様の制御によって、イオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内において選択的に確立されてもよい。イオン透過モードでは、Ｍ２のアパーチャＡ２を抜けて電荷検出シリンダＣＤから領域Ｒ２に入るイオンは、イオンはイオン・ミラーＭ２のアパーチャＡ１を抜けてイオン・ミラーＭ２から出射するように、領域Ｒ２内におけるイオン透過電界ＴＥＦによって、長手方向軸２２に向けて収束される。
【0025】
[0037] 図２Ｂにおける例によって示されるように、Ｖ２の電圧Ｄ１～Ｄ４の選択的制御によってイオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内に確立されたイオン反射電界ＲＥＦは、Ｍ２のイオン入口アパーチャＡ２を抜けて電荷検出シリンダＣＤからイオン領域Ｒ２に入るイオンを減速および停止させるように作用し、イオン軌道４２によって示すように、イオンを逆方向に加速させてＭ２のアパーチャＡ２を抜けて、Ｍ２に隣接する電荷検出シリンダＣＤの端部にまで進ませるように作用し、このイオンをイオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内において中央長手方向軸２２に向けて収束し、電荷検出器ＣＤを抜けて逆にイオン・ミラーＭ１に向かうイオンの狭い軌道を維持するように作用する。同じイオン反射電界ＲＥＦが、電圧源Ｖ１の電圧Ｄ１～Ｄ４の同様の制御によって、イオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１内に選択的に確立されてもよい。イオン反射モードにおいて、Ｍ１のアパーチャＡ２を抜けて電荷検出シリンダＣＤから領域Ｒ１に入ったイオンは、領域Ｒ１内部に確立されたイオン反射電界ＲＥＦによって減速および停止させられ、次いで逆方向に加速されてＭ１のアパーチャＡ２を抜けてＭ１に隣接する電荷検出シリンダＣＤの端部にまで進められ、イオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１内において中央長手方向軸２２に向かって収束され、逆に電荷検出器ＣＤを抜けてイオン・ミラーＭ２に向かうイオンの狭い軌道を維持する。丁度説明したように、ＥＬＩＴ１４の長さにわたって横断し、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の間において電荷検出シリンダＣＤ中で前後に移動し続けることをイオンに可能にするように、イオン領域Ｒ１、Ｒ２におけるイオン反射電界ＲＥＦによって反射されたイオンは、ＥＬＩＴ１４内に捕捉されたと見なされる。
【0026】
[0038] それぞれのイオン・ミラーＭ１、Ｍ２を、前述のイオン透過および反射モードに制御するために電圧源Ｖ１、Ｖ２によってそれぞれ生成される１組の出力電圧Ｄ１～Ｄ２の複数の例を、以下の表１に示す。尚、Ｄ１～Ｄ４の以下の値は、一例として提示されるに過ぎず、Ｄ１～Ｄ４の内１つ以上に、代わりに他の値を使用してもよいことは理解されよう。
【0027】
【表1】
【0028】
[0039] イオン・ミラーＭ１、Ｍ２および電荷検出シリンダＣＤは、図１～図２Ｂでは、それらを通過する円筒状通路を定めるように示されているが、代替実施形態では、長手方向軸２２が中央を通過する通路（１つまたは複数）の１つ以上が円形でない断面エリアおよび外周を表すように、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２のいずれかまたは双方、および／または電荷検出シリンダＣＤが、それらを通過する非円筒状通路を定めてもよいことは理解されよう。更に他の実施形態では、断面外周の形状に関係なく、イオン・ミラーＭ１を貫通するように定められる通路の断面エリアは、イオン・ミラーＭ２を貫通するように定められる通路とは異なってもよい。
【0029】
[0040] 電圧源Ｖ１、Ｖ２は、実例として、イオンがイオン源１２からＥＬＩＴ１４に入射するのを許容し、ＥＬＩＴ１４内にイオンを選択的に捕捉させて、捕捉されたイオンが、イオン・ミラーＭ１およびＭ２間でＥＬＩＴ１４内を発振ながら、電荷検出器ＣＤを繰り返し通過するように、イオン透過およびイオン反射電界を、イオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１およびイオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内に選択的に確立するように制御される。イオンが通過する毎に電荷検出器ＣＤ上に誘発された電荷を、電荷プリアンプＣＰによって検出し、対応する電荷検出信号（ＣＨＤ）を電荷プリアンプＣＰによって生成する。電荷プリアンプＣＰによって生成される電荷検出信号（ＣＨＤ）の振幅およびタイミングのタイミング(timing of timing)は、本明細書において定義される電荷検出イベント毎に、プロセッサ１６によって記録される。各電荷検出イベントの記録は、実例として、検出された電荷の大きさに対応するイオン電荷値、および電荷検出イベント間の経過時間に対応する発振周期値を含み、各電荷検出イベントの記録は、プロセッサ１６によってメモリ１８内に格納される。選択された回数または選択された時間期間、即ち、本明細書において定義されるイオン測定イベントを構成する期間に、電荷検出器ＣＤ中のイオンの前後発振によって行われた電荷検出イベントの集合体は、次いで、イオンの電荷、質量電荷比、および質量値を判定するために処理される。
【0030】
[0041] 一実施形態では、イオン測定イベント・データは、プロセッサ１６によって、記録された電荷検出イベントの集合体のフーリエ変換を計算することによって処理される。プロセッサ１６は、実例として、例えば、従来の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムのような、しかしこれに限定されない任意の従来のディジタル・フーリエ変換（ＤＦＴ）技法を使用して、このようなフーリエ変換を計算するように動作可能である。いずれの場合でも、実例として、プロセッサ１６は次にイオン質量電荷比値（ｍ／ｚ）、イオン電荷値（ｚ）、およびイオン質量値（ｍ）を、各々計算したフーリエ変換の関数として、計算するように動作可能である。プロセッサ１６は、実例として、計算した結果をメモリ１８に格納するように、および／または観察および／または更なる分析のために、結果を表示するように、周辺デバイス２０の１つ以上を制御するように動作可能である。
【0031】
[0042] ＥＬＩＴの対向するイオン・ミラーＭ１、Ｍ２間でＥＬＩＴの電荷検出器ＣＤ中を前後に発振するイオンの質量電荷比（ｍ／ｚ）は、以下の式にしたがって、発振するイオンの基本周波数ｆｆの二乗に反比例することが一般に理解されている。
【0032】
[0043] ｍ／ｚ＝Ｃ／ｆｆ２
【0033】
[0044] ここで、Ｃはイオン・エネルギの関数であり、更にそれぞれのＥＬＩＴの寸法の関数でもある定数であり、基本周波数ｆｆは、計算されたフーリエ変換から直接決定される。イオン電荷の値ｚは、イオン発振サイクルの回数を考慮すると、基本周波数ｆｆの振幅ＦＴＭＡＧに比例する。場合によっては、イオン電荷ｚを決定する目的のために、ＦＦＴの高調波周波数の１つ以上の振幅（１つまたは複数）を、基本周波数の振幅に追加してもよい。いずれの場合でも、次に、イオン質量ｍを、ｍ／ｚおよびｚの積として計算する。このように、プロセッサ１６はｍ／ｚ＝Ｃｆｆ２、ｚ＝Ｆ（ＦＴＭＡＧ）、およびｍ＝（ｍ／ｚ）（ｚ）を計算するように動作可能である。イオン源１２によってイオンが生成される元のあらゆる個々の試料について、複数の、例えば、数百または数千回、あるいはそれ以上のイオン捕捉イベントが通例実行され、このようなイオン捕捉イベントの各々に対して、イオン質量電荷、イオン電荷、およびイオン質量値を判定／計算する。一方、このような複数のイオン捕捉イベントに対するイオン質量電荷、イオン電荷、およびイオン質量値は組み合わされて、試料に関するスペクトル情報を形成する。このようなスペクトル情報は、実例として、異なる形態をなしてもよい。その例には、イオン・カウント対質量電荷比、イオン電荷対イオン質量（例えば、イオン電荷／質量散乱プロットの形態で）、イオン・カウント対イオン質量、イオン・カウント対イオン電荷等を含むが、これらに限定されるのではない。
【0034】
[0045] 再度図１を参照すると、図示するＥＬＩＴ１４は、更に、プロセッサ１６に電気的に接続され、更に電荷生成器の電圧源ＶＣＧに電気的に接続された電荷生成器ＣＧを含む。図示する実施形態では、電荷生成電圧源ＶＣＧは、任意の振幅、形状、期間、および／または周波数の１つ以上のＤＣ電圧、電圧パルス、および／または電圧波形を生成するように、プログラム可能または人為的に制御可能である。代替実施形態では、電荷生成電圧源ＶＣＧは、プロセッサ１６が、 任意の振幅、形状、期間、および／または周波数の１つ以上のＤＣ電圧、電圧パルス、および／または電圧波形を生成するために電荷生成電圧源ＶＣＧを制御できるように、動作可能にプロセッサ１６に結合されてもよい。図示する実施形態では、実例として、電荷排出通路２４の電荷排出口２６が、接地チェンバＧＣの内面と電荷検出シリンダＣＤの外面との間に定められた空間３６と流体連通するように、電荷生成器ＣＧの少なくとも１つの電荷排出通路２４が接地チェンバＧＣを貫通する。図示の実施形態では、１つの電荷排出通路２４が接地チェンバＧＣを貫通することが示されているが、代替実施形態では、複数の電荷排出通路が接地チェンバＧＣを貫通してもよい。このような実施形態では、２本以上の電荷排出通路が、電荷検出シリンダＣＤに沿って軸方向におよび／または半径方向に、単独で離間されても、または２つ以上の集合で離間されてもよい。
【0035】
[0046] 一実施形態では、電荷生成器ＣＧは、プロセッサ１６によって生成される制御信号Ｃに応答して、自由電荷２８を生成するように構成され、自由電荷２８は、１つ以上の電荷排出通路２４の電荷排出口２６を通過して、接地チェンバまたはシリンダＧＣの内面と導電性電荷検出シリンダＣＤの外面との間に定められた空間３６に入る。図示する実施形態では、電荷生成器によって生成される電荷２８は、正電荷であるが、電荷生成器ＣＧは、代替実施形態では、負の電荷を生成するように、あるいは正または負の電荷を選択的に生成するように構成することもできる。
【0036】
[0047] 一実施形態では、電荷生成器ＣＧは、従来の制御回路および／または従来の制御技法を使用して、制御回路１６によって生成される制御信号Ｃの有効化に応答して、単位時間当たり予測可能な数の自由電荷２８を、任意の所望許容レベル内で生成し、ＥＬＩＴ１４の空間３６に供給するように、構成される、または制御可能である。単位時間は、任意の所望の期間を有してよい。このような実施形態では、制御信号Ｃの１回の有効化に応答して電荷生成器ＣＧによってＥＬＩＴ１４内の空間３６に供給される電荷２８の総数は、したがって、単位時間および期間当たりに電荷生成器ＣＧによって生成される電荷２８の数の関数として、即ち、制御信号Ｃのアクティブ部分のパルス幅の関数として、制御可能である。代替実施形態では、電荷生成器ＣＧは、単位時間当たりプログラム可能な数の電荷２８を生成するように構成することもできる。更に他の実施形態では、電荷検出器ＣＧは、制御信号Ｃに応答して生成される電荷２８の数が、制御信号Ｃの期間とは関係なくそしてこれと独立して、一定であり、任意の所望の許容度レベル内で予測可能またはプログラム可能であるように、構成することもできる。このような実施形態では、制御信号Ｃの任意の１回の有効化に応答してＥＬＩＴ１４内の空間３６に電荷生成器ＣＧによって供給される電荷２８の数は、したがって一定で予測可能であり、電荷生成器ＣＧによってＥＬＩＴ１４内の空間３６に供給することができる電荷２８の総数は、制御信号Ｃの１回毎の有効化によって生成される電荷２８の総数、およびプロセッサ１６によって生成される制御信号Ｃの有効化の総回数の関数として制御可能である。
【0037】
[0048] 電荷生成器ＣＧは、任意の従来の電荷生成器の形態で設けられてよい。一例として、電荷生成器ＣＧは、それに印加される電圧または電流に応答して自由電荷２８を生成(generate and produce)する従来のフィラメント(filament)であってもよく、または従来のフィラメントを含んでもよい。他の例として、電荷生成器ＣＧは、それに印加される電圧または電流に応答して自由電荷２８を生成(generate and produce)する導電性メッシュまたは格子であってもよく、あるいは導電性メッシュまたは格子含んでもよい。更に他の例では、電荷生成器ＣＧは、試料源からの荷電粒子の形態で自由電荷を生成するように構成された粒子電荷生成器であっても、または粒子電荷生成器を含んでもよい。このような粒子電荷生成器の例には、エレクトロスプレイ・イオン化（ＥＳＩ：electrospray ionization)源、 マトリックス支援レーザ脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ：matrix-assisted laser desorption ionization）源等を含んでもよいが、これらに限定されるのではない。いずれの場合でも、電荷生成器ＣＧは、電荷を生成し、空間３６内まで延びるおよび／または空間３６に流体結合された１つ以上の電荷排出通路の電荷排出口（１つまたは複数）を通じて、ＥＬＩＴ１４内の空間３６に電荷を供給するように動作可能である。
【0038】
[0049] 電荷検出器を通過する荷電粒子によって、または電荷生成器ＧＣによって生成される１つ以上の自由電荷２８によって、電荷検出器ＣＤ上に誘発される電荷がない場合、電荷検出シリンダＣＤは、実例として、基準電荷レベルＣＨＲＥＦまたはその付近で動作する。電荷検出シリンダＣＤが給電されていないとまたは接地されていると、基準電荷レベルＣＨＲＥＦは、通例、数十個の電荷（即ち、電気素量「ｅ」）以下であるが、用途によっては、基準電荷レベルＣＨＲＥＦが数十個の電荷よりも多くてもよい。
【0039】
[0050] 前述のように、電荷生成器ＣＧは、プロセッサ１６または他の制御信号生成回路によって生成される制御信号Ｃに応答して、所望の極性の電荷２８を生成し、電荷２８は、接地シリンダＧＣの内面と電荷検出シリンダＣＤの外面との間の空間３６に侵入する。接地シリンダＧＣは通常接地電位に維持され、電荷検出シリンダＣＤは通例接地電位またはその付近で動作するので、空間３６は実質的に無電界領域となる。ある実施形態では、１つ以上の電荷排出通路２４および／または電荷生成器ＣＧの本体は、実例として、１つ以上の領域を含む。この領域内では、生成された電荷２８を加速させて無電界領域３６に入れて、加速された電荷２８が無電界領域３６を抜けて電荷検出シリンダＣＤに向かい、その外面と接触する目的のために、電圧源ＶＣＧ（または何らかの外部電源（１つまたは複数））によって適した方向の電界が確立される。このような電荷２８が電荷検出シリンダＣＤの外面と接触すると、これらはそのそれぞれの電荷を電荷検出シリンダＣＤ上に分与する。これに関して、電荷生成器ＧＣによる電荷２８の生成、および生成された電荷が無電界領域３６を通過して電荷検出シリンダの外面に向かい、それと接触することによってそれらの電荷を電荷検出シリンダ上に分与するまでの移動は、「電荷注入」(charge injection)プロセスを定め、これを通じて、生成された電荷２８は、ある実施形態では、電荷検出シリンダＣＤおよび／または電荷感応プリアンプＣＰを較正または再設定する。このように注入された電荷は、実例として、等しい量の逆電荷を印加することによって、電荷検出シリンダＣＤから除去することができ、したがって、実例として、ある用途では電荷検出シリンダを較正および／または再設定するために使用することができ、および／または他の用途では電荷プリアンプを較正または再設定するために使用することができる。
【0040】
[0051] 丁度説明したばかりの「電荷注入」プロセスは、「電荷誘発」プロセスとは異なる。電荷誘発プロセスでは、電荷検出シリンダＣＤと電圧基準、例えば、接地電位との間に電圧差を確立することによって、電荷検出シリンダＣＤ上に電荷を誘発することができる。１本以上のワイヤおよび／または１つ以上の電子デバイスを電荷検出シリンダＣＤに物理的に結合することなく、電荷検出シリンダＣＤ上に電荷を誘発する１つの例示的な技法は、電圧源ＶＣＧが少なくとも１つの電荷排出通路２４上に所望の極性の電位を確立するように、電荷生成器ＧＣを構成することである。電荷２８を生成せずに少なくとも１つの電荷排出通路２４上にＤＣ電位を確立すると、通常、少なくとも１つの電荷排出通路２４と電荷検出シリンダＣＤとの間に電界が生じ、つまり、ＤＣ電圧を誘導し、次いで電荷検出シリンダＣＤ上に電荷を誘発する。誘発される電荷の大きさ(magnitude)は、一般に、確立される電界の強さに依存し、したがって、電圧源ＶＣＧによって少なくとも１つの電荷排出通路２４に印加される電圧の振幅(magnitude)に依存する。このように誘発される電荷は、実例として、異なる電圧、例えば、接地または他の電位を電荷検出シリンダＣＤに印加することによって除去または変更することができ、したがって、イオン・ミラー（１つまたは複数）Ｍ１および／またはＭ２に印加される電圧を切り替えるため、そしてある実施形態では、電荷プリアンプＣＰを較正するための相殺に使用することができる。電荷生成器ＣＧが自由電荷を生成するように動作可能な、先に説明した電荷生成器ＣＧの代替実施形態では、電荷生成器ＣＧは、したがって、電荷誘発アンテナとして動作するように構成することもできる。このような実施形態では、電圧源ＶＣＧは、実例として、プロセッサ１６によって、ＤＣ電圧、電圧パルスまたは一連の電圧パルス、あるいは電圧波形を生成するように制御される。ＤＣ電圧、電圧パルスまたは一連の電圧パルス、あるいは電圧波形は、電荷排出通路（１つまたは複数）２４に印加され、電荷排出通路（１つまたは複数）２４全体（そしてある実施形態では、具体的に電荷排出口（１つまたは複数）２６）と電荷検出シリンダＣＤとの間に１つ以上の対応する電界を形成(create)または確立し(establish)、これによって、電荷検出シリンダ上に対応する１つまたは複数の電荷を誘発する。このような実施形態では、電荷排出通路（１つまたは複数）２４は、空間３６と流体連通する１つ以上の電荷排出口２６を含んでもよいが、必須ではない。ある実施形態では、例えば、電荷生成器ＣＧが厳格に電荷誘発のために構成される場合、電荷排出通路（１つまたは複数）２４は、自由電荷を分配するまたそうでなければ生成するための排出口を全く含まない１つ以上の導電性ロッド、プローブ、フィラメント等であってもよく、またはこれらを含んでもよい。電荷生成器ＣＧが電荷誘発デバイスおよび電荷注入デバイスとして動作するように構成された他の実施形態では、電荷排出通路（１つまたは複数）２４は、実例として、自由電荷２８を分配またそうでなければ生成するために、前述のような１つ以上の電荷排出口２４を含む。
【0041】
[0052] このように、ある実施形態では、電荷生成器ＣＧは、実例として、厳格に電荷注入デバイスとして動作するように構成され、この場合、電荷生成器ＣＧは、制御信号Ｃに応答して、適した極性の電荷２８を生成し、生成した電荷２８を加速して、少なくとも１つの電荷排出通路２４の少なくとも１つの電荷排出口２６から無電界領域３６に送り込み、生成した電荷２８が無電界領域３６を通過して、電荷検出シリンダＣＤに向かい、その外面と接触し、それらの電荷を電荷検出シリンダＣＤ上に分与するように構成される。代替実施形態では、電荷生成器ＣＧは、実例として、厳格に電荷誘発デバイスとして動作するように構成され、この場合、電荷生成器ＣＧは、制御信号Ｃに応答して、適した振幅および極性の少なくとも１つの電圧を印加し、少なくとも１つの電荷排出通路２４と電荷検出シリンダＣＤとの間の領域３６内に対応する電界を確立し、ＤＣ電圧つまり電荷を電荷検出シリンダＣＤ上に誘発する。他の代替実施形態では、電荷生成器ＣＤは、実例として、電荷注入デバイスとしてそして電荷誘発デバイスとしての双方で（例えば、同時にまたは別々に）動作するように構成され、この場合、電荷生成器ＣＧは、プロセッサ１６によって生成される制御信号Ｃに応答して、適した極性の電荷２８を生成し、および／または適した振幅および極性の１つ以上の電圧を印加して、少なくとも１つの電荷排出通路２４と電荷検出シリンダＣＤとの間の領域３６内に電界を確立し、（ｉ）ＤＣ電圧つまり電荷を電荷検出シリンダＣＤ上に誘発し、（ｉｉ）更に領域３６内に確立した電界の影響下で、生成した電荷２８を加速して電荷検出シリンダＣＤに向かわせ、その外面と接触し、それらの電荷を電荷検出シリンダＣＤ上に分与する。電荷生成器ＣＧは、このように、厳格に電荷注入器として、厳格に電荷誘発器として、または電荷注入器および電荷誘発器の組み合わせとして構成されてもよく、動作可能にしてもよい。
【0042】
[0053] 電荷生成器ＣＧが、制御された数の電荷２８を生成する電荷注入器として構成され動作可能であり、電荷が移動しまたは輸送され、電荷検出シリンダＣＤの外面に接触する実施形態では、このような電荷は、実例として、電荷検出シリンダＣＤ上に目標電荷レベルＣＨＴを分与する。一実施形態では、生成される電荷２８の数および極性は、ＣＨＲＥＦよりも大きい目標電荷レベルＣＨＴを分与するように、例えば、ＣＨＲＥＦおよび誘発されるあらゆるノイズよりも高い一定の目標電荷レベルＣＨＴを達成するように選択されてもよく、他の実施形態では、生成される電荷２８の数および極性は、ＣＨＲＥＦよりも低い目標電荷レベルＣＨＴを分与するように、例えば、ゼロ電荷レベルまたはその付近の目標電荷レベルＣＨＴを達成するように、選択されてもよい。電荷生成器ＣＧが、電荷検出シリンダＣＤ上にＤＣ電圧または電位を誘発する電界を制御可能に確立するために、電荷誘発器として構成され動作可能である実施形態では、このようなＤＣ電圧または電位は、実例として、電荷検出シリンダＣＤ上に適した振幅および極性の目標電荷レベルＣＨＴを誘発する。電荷生成器ＣＧが電荷注入器および電荷誘発器の組み合わせとして構成され動作可能である実施形態では、電荷検出シリンダ上に誘発および分与される正味の電荷は、適した大きさおよび極性の目標電荷ＣＨＴとなる。
【0043】
[0054] 電荷検出シリンダＣＤ上の基準電荷レベルＣＨＲＥＦは、１つ以上の潜在的に重要な電荷ノイズ源の影響を受け、いずれの時点においても基準電荷レベルが不確実であることの結果として、電荷検出イベントに不確実性を混入させるおそれがある。図３Ａを参照すると、例えば、電荷検出シリンダＣＤ上の電荷ＣＨ対時間のプロットが示されている。プロット上には、電荷検出イベントはないが、電荷ノイズ波形の例５０が、基準電荷レベルＣＨＲＥＦ上に重ね合わせて示されている。電荷感応プリアンプＣＰがフィードバック・コンポーネントを含まない実施形態では、このような電荷ノイズ５０の１つのこのような発生源は、電荷検出シリンダＣＤ上における電荷の蓄積であり、つまり、その通常動作中における電荷感応プリアンプＣＰの入力における電荷の蓄積である。この実施形態および他の実施形態では、外部イベントが原因で生ずるスプリアス・ノイズ、ならびにイオン透過およびイオン反射動作モード間のイオン・ミラーＭ１、Ｍ２のいずれかまたは双方の切り替えに起因して電荷検出シリンダ上に誘導される無関係な電荷が原因で生ずるスプリアス・ノイズが寄与するように、電荷検出器ＣＤの容量も寄与する。
【0044】
[0055] このような電荷ノイズ５０は、いずれの発生源からであっても、望ましくないのは、偽電荷検出イベントを起こす可能性があるためであり、および／または電荷検出閾値を所望よりも高く設定しなければならない可能性があるためである。前者の場合の例として、図３Ａのプロットは、更に、有効な電荷検出イベントを基準電荷レベルＣＨＲＥＦから区別する目的で、イオン質量検出システム１０に実施した電荷検出閾値の例ＣＨＴＨ１を示す。図示する例では、ＣＨＲＥＦおよびその周囲に存在する電荷ノイズ５０の２つのピーク５２、５４がＣＨＴＨ１を超え、このために、有効な電荷検出イベントとして間違ってまたは誤って検出され、これによって、評価されるイオン（１つまたは複数）についてのイオン測定イベント・データを変転させる(corrupt)。後者の場合の例として、図３Ａに電荷検出閾値の第２の例ＣＨＴＨ２も示す。これは、実例として、丁度説明したばかりの種類の偽電荷検出イベントを回避するように、電荷ノイズ５０の最も高いピークよりも上に安全に位置付けられている。しかしながら、高い方の電荷検出閾値ＣＨＴＨ２は、ＣＨＴＨ２およびＣＨＲＥＦの間に、電荷ノイズ５０の高いレベルがなければ検出可能な電荷値を検出できない、望ましくない広い範囲を残すことになる。
【0045】
[0056] 図１に示すＥＬＩＴ１４の実施形態では、電荷生成器ＣＧは、実例として、目標数の電荷２８を選択的に生成するように実装および制御され、これらの電荷２８は、例えば、前述のように電荷生成器ＣＧまたはその内部において相応しく配向された１つ以上の電界の影響下で、無電界領域３６を通って、電荷検出シリンダＣＤに向けて輸送され、その外面と接触する。電荷検出シリンダＣＤ上に堆積された電荷２８は、実例として、電荷検出シリンダＣＤ上で搬送される任意の電荷ノイズと組み合わさり、電荷検出シリンダＣＤ上に、実質的に一定で、予測可能および反復可能な目標電荷レベルＣＨＴを生成する。一実施形態例では、生成される電荷２８の目標数および極性は、電荷検出シリンダ上に目標電荷レベルＣＨＴを分与するように選択することができ、目標電荷レベルＣＨＴの大きさは、基準電荷レベルＣＨＲＥＦと電荷検出シリンダＣＤ上にあるあらゆる電荷ノイズの組み合わせよりも大きい。つまり、この実施形態例における目標電荷レベルＣＨＴは、ＣＨＲＥＦおよびあらゆる電荷ノイズの組み合わせも包み込んで(envelope)無効にし、ＣＨＴの形態で新たなそして実質的に一定の電荷基準を残す。あるいはまたは加えて、１つ以上の対応する電圧を電荷生成器ＣＧに印加するように電圧源ＶＣＧを制御することによって、電荷生成器ＣＧが電荷検出シリンダＣＤ上に適した電荷を誘発するように制御することもできる。
【0046】
[0057] 代替実施形態では、生成される電荷２８の目標数および極性は、基準電荷レベルＣＨＲＥＦおよび電荷検出シリンダＣＤ上にあるあらゆる電荷ノイズの内、少なくとも１つまたは組み合わせを中和し(neutralize)、例えば、目標電荷レベルＣＨＴを達成するために、ＣＨＲＥＦ未満またはゼロ電荷レベル付近となる最終的な電荷検出レベルＣＨＴを電荷検出シリンダＣＤ上に誘発するように、選択されてもよい。このような結果は、実例として、電荷生成器ＣＧを第１注入正電荷に制御し、次いで注入負電荷に制御し、または代わりに１つ以上の対応する電圧を電荷生成器ＣＧに印加するように電圧源ＶＣＧを制御することによって電荷検出シリンダＣＤ上に適した電荷を誘発するように制御することによって、得てもよい。電荷感応プリアンプＣＰの入力における電荷ノイズ５０の量が具体的に目標にされる実施形態では（例えば、電荷感応プリアンプが、先に説明したようなフィードバック・コンポーネントを全く含まない実施形態では）、目標電荷レベルＣＨＴは、電荷検出シリンダＣＤ上に堆積または分与されると、このような電荷ノイズ５０をそこから、つまり、電荷プリアンプの入力から消去し、電荷感応プリアンプＣＰを予測可能な動作状態に再設定するように作用する電荷の大きさおよび／または極性であってもよい。
【0047】
[0058] いずれの場合でも、電荷生成器ＣＧによって生成され、電荷検出シリンダＣＤに輸送され、その外面と接触する目標数の電荷２８、および／または電荷生成器ＣＧの動作によって電荷検出シリンダＣＤ上に誘発される電荷は、図３Ｂにおける例によって示されるように、電荷検出シリンダＣＤを実質的に予測可能で反復可能な目標電荷レベルＣＨＴに設定するように作用する。目標電荷レベルＣＨＴは、「新たな」基準電荷レベルを確立し、これと比較して、その後の電荷検出イベントが測定される。新たな基準電荷レベルＣＨＴは、実質的に反復可能であり、電荷検出閾値ＣＨＴＨ３およびＣＨＴ間の電荷差の大きな減少となり、同様に図３Ｂに示すように実現することができ、これによって、従来のＥＬＩＴと比較して、検出可能なイオン電荷の範囲が広がることになる。
【0048】
[0059] これより図４Ａ～図４Ｅを参照すると、図１のＥＬＩＴ１４の簡略図が示されており、イオン測定イベントの間に電荷検出シリンダＣＤを較正または再設定するための、前述のようなイオン・ミラーＭ１、Ｍ２、および電荷生成器ＣＧのシーケンス制御および動作を明確に示す。図４Ａを参照すると、ＥＬＩＴ１４は丁度イオン測定イベントを終了したところであり、イオンがＥＬＩＴ１４に捕捉され、プロセッサ１６は、電圧源Ｖ１、Ｖ２を制御して、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２をイオン反射動作モード（Ｒ）に制御するように動作可能であった。イオン反射動作モード（Ｒ）では、それぞれのイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の領域Ｒ１、Ｒ２にイオン反射電界が確立された。イオンは、こうして、電荷検出シリンダＣＤを通過する毎に、Ｍ１およびＭ２間を前後に発振し、そのとき電荷検出シリンダＣＤ上に誘発された電荷が、電荷プリアンプＣＰによって検出され、イオン検出イベントがプロセッサ１６によって記録された。イオンがイオン・ミラーＭ１、Ｍ２間でＥＬＩＴ１４中を前後に、選択された回数または選択された時間期間だけ、発振した後、図４Ａに示すように、プロセッサ１６は、電圧源Ｖ２を制御して、イオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内にイオン透過電界を確立することによってイオン・ミラーＭ２をイオン透過動作モード（Ｔ）に制御しつつ、イオン・ミラーＭ１をイオン反射モード（Ｒ）に維持するように動作可能であった。その結果、図４Ａのイオン軌道６０によって示すように、捕捉されたイオンは、Ｍ２のアパーチャＡ２を通ってイオン・ミラーＭ２から出射する。
【0049】
[0060] ＥＬＩＴ１４が、図４Ａに示す状態において、選択された時間期間または選択された時間期間だけ動作し、電荷検出イベントが発生しなかったとき、図４Ｂに示すように、プロセッサ１６は、制御信号Ｃを電荷生成器ＣＧに供給して、電荷生成器ＣＧに目標数の自由電荷２８を制御可能に生成させ、接地シリンダＧＣと電荷検出シリンダＣＤとの間に定められた空間３６に自由電荷２８を供給させるように動作可能である。電荷生成器ＣＧの電荷注入動作では、生成された自由電荷２８は、前述のように、無電界領域３６を通過して、電荷検出シリンダＣＤに向かって移動し、その外面に接触する。電荷誘発動作では、電荷生成電圧源ＶＣＧまたは他の電界生成構造によって確立された電界が、電荷検出シリンダＣＤ上に電荷を誘発する。ＥＬＩＴ１４からイオンを消去するのに十分な時間期間だけイオン・ミラーＭ１は反射動作モード（Ｒ）にあり、イオン・ミラーＭ２は透過動作モード（Ｔ）にあったので、電荷検出シリンダＣＤを通過して輸送されるイオンはない。これは、自由電荷２８が電荷注入動作の間に生成され電荷検出シリンダＣＤに移動するからである。したがって、電荷生成器ＣＧによって生成され、電荷検出シリンダＣＤの外面と接触し、電荷を分与する目標数の電荷２８は、前述のように、電荷検出シリンダＣＤを、実質的に一定で、予測可能および反復可能な目標電荷レベルＣＨＴに較正または再設定するように動作する。電荷誘発動作では、電荷生成器ＣＧによって確立された電界によって電荷検出シリンダＣＤ上に誘発された電荷を、同様に、較正および／または再設定のために使用することができる。
【0050】
[0061] これより図４Ｃを参照すると、電荷検出シリンダＣＤを目標電荷レベルＣＨＴに較正した後、プロセッサ１６は、電圧源Ｖ１を制御して、イオン透過電界をイオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１内に確立することによってイオン・ミラーＭ１をイオン透過動作モード（Ｔ）に制御しつつ、イオン・ミラーＭ２もイオン透過動作モード（Ｔ）に維持するように動作可能である。その結果、イオン源１２によって生成されイオン・ミラーＭ１に入射したイオンは、先に説明し図４Ｃにおけるイオン軌道６２によって示されるように、イオン・ミラーＭ１を通過し、電荷検出シリンダＣＤを通過し、イオン・ミラーＭ２を通過し、イオン・ミラーＭ２のアパーチャＡ１を通ってイオン・ミラーＭ２を抜ける。ある実施形態では、従来のイオン検出器２５、例えば、１つ以上のマイクロチャネル・プレート検出器を、イオン・ミラーＭ２のイオン出射アパーチャＡ１に隣接して位置付け、検出器２５によってプロセッサ１６に供給されるイオン検出情報を使用して、ＥＬＩＴ１４のコンポーネントの１つ以上および／または動作状態を調節し、電荷検出シリンダＣＤを通過するイオンの適正な検出を確保することができる。
【0051】
[0062] これより図４Ｄを参照すると、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の双方が、選択された時間期間だけ、イオン透過動作モードで動作した後、プロセッサ１６は、電圧源Ｖ２を制御して、図示のように、イオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内にイオン反射電界を確立することによってイオン・ミラーＭ２をイオン反射動作モード（Ｒ）に制御しつつ、イオン・ミラーＭ１をイオン透過動作モード（Ｔ）に維持するように動作可能である。その結果、イオン源１２によって生成されイオン・ミラーＭ１に入射したイオンは、イオン・ミラーＭ１を通過し、電荷検出シリンダＣＤを通過し、イオン・ミラーＭ２に入射する。ここで、図４Ｄにおけるイオン軌道６４によって示されるように、イオンはＭ２の領域Ｒ２内に確立されたイオン反射電界（Ｒ）によって、逆に反射されて電荷検出シリンダＣＤに戻る。
【0052】
[0063] これより図４Ｅを参照すると、プロセッサ１６は、電圧源Ｖ１を制御して、図示のように、イオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１内にイオン反射電界を確立することによってイオン・ミラーＭ１をイオン反射動作モード（Ｒ）に制御しつつ、イオン・ミラーＭ２をイオン反射動作モード（Ｒ）に維持するように動作可能である。一実施形態では、プロセッサ１６は、実例として、ＥＬＩＴ１４を「ランダム捕捉モードに制御するように動作可能である、即ち、プログラミングされる。ランダム捕捉モードでは、プロセッサ１６は、ＥＬＩＴが図４Ｄに示した状態で、即ち、Ｍ１をイオン透過モード、Ｍ２をイオン反射モードとして、選択した時間期間動作した後、イオン・ミラーＭ１を反射動作モード（Ｒ）に制御するように動作可能である。選択した時間期間が経過し終えるまで、ＥＬＩＴ１４は図４Ｄに示す状態において動作するように制御される。代替実施形態では、プロセッサ１６は、ＥＬＩＴ１４を「トリガ捕捉モード」に制御するように動作可能である、即ち、プログラミングされる。トリガ捕捉モードでは、プロセッサ１６は、電荷検出器ＣＤにおいてイオンが検出されるまで、イオン・ミラーＭ１を反射動作モード（Ｒ）に制御するように動作可能である。このような検出まで、ＥＬＩＴ１４は、図４Ｄに示す状態で動作するように制御される。電荷検出器ＣＤ上におけるプロセッサ１６による電荷の検出は、イオンが電荷検出器ＣＤを通過してイオン・ミラーＭ１に向かうまたはイオン・ミラーＭ２に向かうことを示し、プロセッサ１６に電圧源Ｖ１を制御させて、イオン・ミラーＭ１をイオン反射動作モード（Ｒ）に切り替えることによって、イオンをＥＬＩＴ１４内に捕捉するトリガ・イベントとして機能する。
【0053】
[0064] イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の双方をイオン反射動作モード（Ｒ）に制御することにより、先に説明し図４Ｅに表すイオン軌道６６によって示されるように、イオンは、イオン・ミラーＭ１およびＭ２の領域Ｒ１およびＲ２内に確立されているイオン反射電界によって、それぞれのイオン・ミラーＭ１およびＭ２の領域Ｒ１およびＲ２間で前後に発振させられる。一実施形態では、プロセッサ１６は、イオンが電荷検出シリンダＣＤを選択された回数だけ通過するまで、図４Ｅに示す動作状態を維持するように動作可能である。代替実施形態では、プロセッサ１６は、Ｍ１をイオン反射動作モード（Ｒ）に制御した後、選択された時間期間だけ図４Ｅに示す動作状態を維持するように動作可能である。イオンが選択した回数だけ電荷検出シリンダＣＤを通過したとき、または選択した時間期間だけイオン・ミラーＭ１、Ｍ２間で前後に発振したとき、プロセッサ１６は、電圧源Ｖ２を制御して、図４Ａに示すように、イオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内にイオン透過電界を確立することによってイオン・ミラーＭ２をイオン透過動作モード（Ｔ）に制御しつつ、イオン・ミラーＭ１をイオン反射動作モード（Ｒ）に維持するように動作可能である、即ち、プログラミングされる。次いで、このプロセスは所望の回数だけ繰り返す。
【0054】
[0065] 図４Ａ～図４Ｅに関して説明した電荷シリンダ較正または再設定技法は、代わりにまたは加えて、電荷検出イベントの間に、ＥＬＩＴ１４を用いて実施されてもよい。しかしながら、このような実施形態では、ＥＬＩＴ１４の寸法、およびイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の軸方向長は、特に、電荷生成器ＧＣによる有効化および続く自由電荷２８の生成、生成された自由電荷２８の電荷検出シリンダＣＤの外面上への堆積および電荷検出シリンダＣＤ上における最終的な目標電荷レベルＣＨＴの安定化、および／またはしかるべく確立された電界による電荷検出シリンダＣＤ上における電荷の誘発を可能にするサイズにしなければならない。これらは全て、捕捉されてＥＬＩＴ１４を通過して移動するイオンが電荷検出シリンダＣＤを離れる時間と、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の１つによってイオンが反射されて逆に電荷検出シリンダ内に戻される時間との間で行われる。
【0055】
[0066] これより図５Ａ～図５Ｆを参照すると、図１のＥＬＩＴ１４の簡略図が示されており、そのような電荷検出イベントの間に電荷検出シリンダＣＤを較正または再設定するための、前述のようなイオン・ミラーＭ１、Ｍ２、および電荷生成器ＣＧのシーケンス制御および動作を明確に示す。図５Ａを参照すると、１つのイオン７０が、時点Ｔ１において矢印Ａの方向に、イオン・ミラーＭ１の領域Ｒ１から電荷検出シリンダＣＤに向かって、ＥＬＩＴ１４を通過しているところが示されている。電荷検出シリンダＣＤ上の電荷ＣＨ対時間の添付プロットに示すように、検出された電荷信号８０は電荷基準ＣＨＲＥＦにある。図５Ｂにおいて、後続の時点Ｔ２におけるイオン７０が示されており、イオンは移動方向Ａに沿って進み、電荷検出シリンダＣＤに入射した。検出された電荷信号８０は、したがって、Ｔ２の前のステップを示し、電荷検出シリンダＣＤ内に収容されたイオン７０によってその上に誘発された電荷の検出を示す。更に後続の時点Ｔ３において、イオン７０は、図５Ｃに示すように、移動方向Ａに沿って更に進み、電荷検出シリンダＣＤの終端に近づいている。電荷検出信号８０のピークは、したがって、Ｔ３においてその終端に達しつつある。
【0056】
[0067] 更に後続の時点Ｔ４において、未だ方向Ａに移動しているイオン７０は、電荷検出シリンダＣＤから丁度出射したところで、図５Ｄに示すように、イオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２に入る態勢にある。イオンが電荷検出シリンダＣＤを通過し電荷検出シリンダ上にその電荷を誘発しているときに時点Ｔ４において電荷検出信号８０の付随する立ち下がりエッジを検出したとき、即ち、電荷プリアンプＣＰによって生成される電荷検出信号の不在をプロセッサ１６によって検出したとき、プロセッサ１６は、制御信号９０の立ち上がりエッジによって示されるように、電荷生成器ＣＧを有効化するために、時点Ｔ５において制御信号Ｃを生成するように動作可能である。後続の時点Ｔ６において、電荷生成器ＣＧは制御信号Ｃに応答して、選択された数の自由電荷２８を生成し、このような自由電荷２８は、次に、無電界領域３６を通過して、電荷検出シリンダＣＤの外面と接触し、目標数の自由電荷２８をその上に堆積する。あるいはまたは加えて、電荷生成器ＣＧは、制御信号Ｃに応答して、少なくとも１つの電荷排出通路２４と電荷検出シリンダＣＤと間に電界を生成してもよい。この電界が、電荷検出シリンダＣＤ上に対応する電荷を誘発する。
【0057】
[0068] 後続の時点Ｔ７において、イオン・ミラーＭ２の領域Ｒ２内に確立されたイオン反射電界（Ｒ）が、イオン７０を捕捉し、その方向を逆転させたので、図５Ｅに示すように、この時点では、イオンは逆方向Ｂに、イオン・ミラーＭ２に隣接する電荷検出シリンダＣＤの入射口に向かって移動している。制御信号９０の立ち下がりエッジによって示されるように、プロセッサ１６はＴ７において制御信号Ｃを無効化したところである。制御信号Ｃの無効化に応答して、電荷生成器ＣＧは自由電荷２８の生成を停止し、生成された電荷２８の内最後のものが、電荷検出シリンダＣＤの外面に向かって移動していることが、図５Ｅに示されている。あるいはまたは加えて、電荷生成器ＣＧは、Ｔ７において制御信号Ｃに応答して、前述の電界の生成を停止してもよい。その後時点Ｔ８において、方向Ｂに移動しているイオン７０は、図５Ｆに示すように、Ｔ８における電荷検出信号８０の立ち上がりエッジによって示されるように、電荷検出シリンダＣＤに再度入射した。Ｔ７およびＴ８の間において、生成され電荷検出シリンダＣＤ上に堆積された自由電荷２８は、定着し(settle)安定化して、電荷検出シリンダＣＤ上に最終的な目標電荷レベルＣＨＴを得る。同様に図５Ｆに示すように、この目標電荷レベルＣＨＴは、電荷検出信号８０の新たな電荷基準になる。代わりにまたは加えて、以上で説明したように、電荷誘発によって較正または再設定を遂行することもできる。図５Ａ～図５Ｆに示したプロセスと同一のプロセスが、ＥＬＩＴ１４の逆端において行われ、イオン・ミラーＭ２を開いて、イオン７０がアパーチャＡ１から出射することができるまで、ＥＬＩＴ１４内において、イオン７０の発振毎に継続する。
【0058】
例
[0069] 以下の例は、３つの具体的な用途を例示するために提示されるものである。１つでは、電荷検出シリンダＣＤ上にそれぞれ正味の電荷を堆積または分与する電荷注入プロセスの一部として自由電荷２８を選択的に生成するために、電荷生成器ＣＧを制御する。１つでは、電荷検出シリンダ上に電荷を選択的に誘発する電荷誘発プロセスの一部として、電荷生成器ＣＧを制御する。１つでは、荷電粒子の質量および電荷を測定するＥＬＩＴの通常動作中に電荷検出信号上に高周波電荷を選択的に誘発し、検出された高周波電荷を処理し、それによって提供される情報を使用して、電荷プリアンプの利得におけるあらゆるドリフトを経時的に補償するために、電荷プリアンプ較正プロセスの一部として、電荷生成器ＣＧを制御する。尚、これらの用途は一例として提示されるに過ぎず、本明細書において説明する概念を限定するように理解しては絶対にならないことは理解されよう。
[0069] 以下の例は、３つの具体的な用途を例示するために提示されるものである。１つでは、電荷検出シリンダＣＤ上にそれぞれ正味の電荷を堆積または分与する電荷注入プロセスの一部として自由電荷２８を選択的に生成するために、電荷生成器ＣＧを制御する。１つでは、電荷検出シリンダ上に電荷を選択的に誘発する電荷誘発プロセスの一部として、電荷生成器ＣＧを制御する。１つでは、荷電粒子の質量および電荷を測定するＥＬＩＴの通常動作中に電荷検出信号上に高周波電荷を選択的に誘発し、検出された高周波電荷を処理し、それによって提供される情報を使用して、電荷プリアンプの利得におけるあらゆるドリフトを経時的に補償するために、電荷プリアンプ較正プロセスの一部として、電荷生成器ＣＧを制御する。尚、これらの用途は一例として提示されるに過ぎず、本明細書において説明する概念を限定するように理解しては絶対にならないことは理解されよう。
【0059】
[0070] 最初の用途例は、具体的に、電荷感応プリアンプがフィードバック・コンポーネントを全く含まない実施形態、または少なくとも、電荷感応プリアンプが、捕捉されたイオンが通過することによって電荷が誘発されるに連れて電荷検出シリンダＣＤ上に蓄積する(build up)、言い換えると、積み上がる(accumulate)おそれがある電荷を逃がす(bleed)、言い換えると、消散または除去するように動作可能なフィードバック・コンポーネントを全く含まない実施形態を目標とする。このような実施形態では、電荷検出シリンダ上に蓄積するまたは積み上がる電荷は、電荷感応プリアンプの入力において基準電荷レベルを上昇させ、このため、電荷プリアンプの出力を上方向にドリフトさせ、最終的に、電荷感応プリアンプの供給電圧のレベルまでドリフトさせる。このような実施形態では、電荷生成器ＧＣは電荷注入モードで動作するように構成され、プロセッサ１６は、電荷生成器ＣＧを制御して、しかるべき極性および量の自由電荷２８を生成するように動作可能であり、自由電荷２８が電荷検出シリンダＣＤ上に堆積または分与されると、積み上げられたまたは蓄積された電荷を打ち消すことによって、電荷検出シリンダＣＤの電荷レベル、および電荷感応プリアンプの入力を、基準電荷レベルＣＨＲＥＦまたは他の選択可能な電荷レベルに再設定する。
【0060】
[0071] 第２の用途例は、具体的には、前述のように、イオン透過およびイオン反射モード間でイオン・ミラーＭ１、Ｍ２のいずれかまたは双方を切り替えるときに生成される電界過渡によって電荷検出シリンダＣＤ上に誘発される電荷を打ち消すまたは少なくとも減らすために、電荷生成器が電荷誘発モードで動作するように構成される実施形態を目標とする。一般に、イオン透過電界ＴＥＦをイオン反射電界ＲＥＦに、またはその逆に切り替えるために、電圧源Ｖ１および／またはＶ２をプロセッサ１６によって制御して、イオン・ミラーＭ１および／またはイオン・ミラーＭ２に印加されるそれぞれの電圧を変更する毎に、一方の電界を他方に切り替えることによって、電荷検出シリンダＣＤ上に対応する過渡電荷を誘発する電界過渡が生ずる。この過渡電荷は、少なくともいくつかの実例では、電荷感応プリアンプの出力をある時間期間飽和させ、他の実例では、電荷感応プリアンプに、プロセッサ１６によって検出可能な１つ以上のパルスを生成させる。いずれの実例でも、電荷感応プリアンプによって生成されるこのような出力は、捕捉されたイオンが電荷検出シリンダＣＤを通過することによってその上に誘発される電荷に対応せず、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２のいずれかのこのような切り替え、またはイオン・ミラーＭ１、Ｍ２双方の同時切り替えに続いて、従来では、電荷検出シリンダＣＤ上に誘発された過渡電荷を消散させるために、プロセッサ１６による電荷検出データ収集を、ある時間期間一時停止または遅延させる。これに関して、プロセッサ１６は、この第２例では、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２の一方または双方がイオン透過および反射モードの間で切り替えられる毎に、電荷生成器ＣＧおよび／または電圧源ＶＣＧを制御して、逆パルス(counter-pulse)を生成するように動作可能であり、このような逆パルスは、イオン・ミラー（１つまたは複数）Ｍ１および／またはＭ２の切り替えによって電荷検出シリンダＣＤ上に誘発される過渡電荷に等しくまたはほぼ等しくそして逆の電荷を、電荷検出シリンダＣＤ上に誘発して、イオン・ミラー（１つまたは複数）Ｍ１および／またはＭ２のこのような切り替えによって電荷検出シリンダ上に誘発される正味の過渡電荷を打ち消すか、または少なくとも減らす。実例として、電圧源ＶＣＧによって生成される電圧逆パルスの形状、期間、および／または振幅は、電荷検出シリンダ上に、イオン・ミラー（１つまたは複数）Ｍ１、Ｍ２の切り替えによって電荷検出シリンダＣＤ上に誘発される過渡電荷に等しく逆の電荷を誘発するために、対応する形状、期間、および／または振幅を有する電界を電荷生成器ＣＧと電荷検出シリンダＣＤとの間に形成するように制御される。電圧源ＶＣＧによるこのような逆パルス生成(pulsing)は、実例として、電荷プリアンプＣＰを飽和させるのを回避し、いずれの場合でも、イオン・ミラー（１つまたは複数）Ｍ１および／またはＭ２の切り替えに続いて、従来のＥＬＩＴおよび／またはＣＤＭＳ機器におけるよりも遙かに早く電荷検出データの処理を可能にする。
【0061】
[0072] 尚、イオン・ミラーＭ１の切り替えによって電荷検出シリンダＣＤ上に誘発される過渡電荷は、イオン・ミラーＭ２の切り替えによって誘発されるそれとは異なってもよく、そのいずれもが、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２双方を同時に切り替えるときに誘発されるそれと異なってもよいこと、そしてイオン・ミラーＭ１、Ｍ２のいずれかまたは双方を透過モードから反射モードに切り替えるときに電荷検出シリンダＣＤ上に誘発されるこのような過渡電荷はいずれも、反射モードから過渡モードに切り替えるときのそれと異なってもよいことは理解されよう。このように、プロセッサ１６は、この用途例では、イオン・ミラーＭ１、Ｍ２（または双方）のどちらがそしてどのように切り替えられるかに応じて、電荷検出シリンダ上に、イオン・ミラー（１つまたは複数）Ｍ１および／またはＭ２のこのような切り替えによって電荷検出シリンダＣＤ上に誘発されるこのようないずれの過渡電荷にも等しく逆の電荷を誘発するために、対応する形状、期間、および／または振幅を有するしかるべき電界を、電荷生成器ＣＧと電荷検出シリンダＣＤとの間に選択的に形成するために、電圧源ＶＣＧによって生成される電圧逆パルスの形状、期間、および／または振幅に異なる制御を行うようにプログラミングされてもよい。
【0062】
[0073] 第３の用途例は、具体的には、例えば、限定ではないが、増幅器の動作温度、増幅器の動作温度勾配、および信号履歴(signal history)のうちの１つまたは任意の組み合わせによって、電荷感応プリアンプが利得における経時的なドリフトの影響を受け易いおそれがある実施形態を目標とする。このような実施形態では、実例として、荷電粒子の質量および電荷が、本明細書において説明したように、ＥＬＩＴ１４によって測定されるＥＬＩＴ１４の通常動作中に、電荷生成器ＣＧは、電荷検出シリンダＣＤ上に高周波電荷を選択的に誘発するように制御され、検出された高周波電荷を処理し、それによって提供される情報を使用して、電荷感応プリアンプＣＰの利得における経時的なあらゆるドリフトを補償する。これに関して、図７の簡略フローチャートは、高周波電荷を電荷検出シリンダＣＤ上連続的に誘発し、結果的に得られる電荷検出信号ＣＨＤにおける対応する情報を使用して、電荷感応プリアンプにおける経時的な利得ドリフトを補償するために、電荷生成電圧源ＶＣＧおよび／または電荷生成器ＣＧを制御するプロセス例２００を示す。プロセス２００は、実例として、丁度説明したように電荷生成電圧源ＶＣＧおよび／または電荷生成器ＣＧの動作を制御し、電荷検出信号ＣＨＤを処理するために、プロセッサ１６によって実行可能な命令の形態で、メモリ１８に格納される。
【0063】
[0074] これに関して、プロセス２００はステップ２０２において開始し、ここでプロセッサ１６は、１または何らかの他の開始値に等しいカウンタｊを設定するように動作可能である。その後ステップ２０４において、プロセッサ１６は、電圧源ＶＣＧおよび／または電荷生成器ＣＧを制御して、適した一定の振幅または安定した振幅の高周波電圧を生成し、電荷生成器ＣＧの、例えば、アンテナまたは他の適した構造の形態とした、排出口２６と、電荷検出シリンダＣＤとの間に対応する高周波電界を形成し、この電界が電荷検出シリンダＣＤ上に対応する高周波電荷を誘発するように動作可能である。「高周波」(high frequency)という用語は、この実施形態において使用する場合、ＥＬＩＴ１４の通常動作中に周波数ドメイン電荷検出信号ＣＨＤの結果的に得られる部分(resulting portion)が、電荷検出シリンダを通過する荷電粒子、即ち、イオンによって誘発される電荷の検出から得られるＣＨＤの部分から区別可能であるように、少なくとも十分に高い周波数を意味するように理解されることとする。これに関して、「高周波」は、先に説明したようにＥＬＩＴ１４内を前後に発振するいずれのイオンの最高発振周波数よりも少なくとも高くてよい。ＶＣＧおよび／またはＣＧによって生成される高周波電圧は、任意の形状、例えば、方形、正弦波、三角形等をなしてもよく、任意の所望のデューティ・サイクルを有してもよい。絶対に限定的に捉えてはならない一実施形態例では、アンテナ２６において生成される高周波電圧は、方形波であり、周波数ドメインにおいて、基本周波数および奇数高調波のみを含む。
【0064】
[0075] ステップ２０４に続いて、プロセス２００はステップ２０６に進み、プロセッサ１６は、電荷感応プリアンプＣＰによって生成された対応する電荷検出信号ＣＨＤを処理することによって、アンテナ２６において生成された高周波信号によって電荷検出器ＣＤ上に誘発された電荷ＣＩを測定するように動作可能である。その後ステップ２０８において、プロセッサ１６は、例えば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）または他の従来の技法というような任意の従来の信号変換技法を使用して、時間ドメインの電荷検出信号ＣＨＤを周波数ドメインの電荷検出信号ＣＩＦに変換するように動作可能である。その後ステップ２１０において、プロセッサ１６は、電荷検出信号ＣＩＦの基本周波数のピーク振幅ＰＭを判定するように動作可能である。その後ステップ２１２において、プロセッサ１６はカウンタ値ｊを目標値Ｎと比較するように動作可能である。一般に、Ｎは複数の順次測定したＰＭの値を含むデータ集合のサンプル・サイズであり、電荷感応プリアンプＣＰのドリフトを追跡するために使用される移動平均ウィンドウのサイズを定める。これに関して、Ｎは任意の正の値を有してよい。一般に、Ｎの値が小さい程、移動平均は反応性が良くなる(responsive)が荒くなり(less smooth)、Ｎの値が大きい程、逆に、移動平均は反応性が悪くなるが滑らかになる。通例、Ｎは用途に基づいて選択される。絶対に限定的に捉えてはならない用途の一例では、Ｎは１００であるが、他の用途では、Ｎは１００未満でも、数百でも、１０００でも、または数千でもよい。
【0065】
[0076] ステップ２１２において、プロセッサ１６が、ｊがＮ以下であると判定した場合、プロセス２００はステップ２１４に進み、プロセッサ１６はＭＰ（ｊ）を、メモリ１８に格納されているＮ－サンプル・データ集合に追加するように動作可能である。その後ステップ２１６において、プロセッサはカウンタｊを増分し、次いでステップ２０６に戻るように動作可能である。ステップ２１２において、プロセッサ２１６が、逆に、ｊがＮよりも大きいと判定した場合、プロセス２００はステップ２１８に進み、プロセッサ１６はＮ－サンプル・データ集合値ＰＭＩ－Ｎの平均ＡＶを判定するように動作可能である。一実施形態では、プロセッサ１６は、実例として、ステップ２１８において、ＡＶをＰＭ１－Ｎの代数平均(algebraic average)として計算するように動作可能であるが、代替実施形態では、プロセッサ１６が、ステップ２１８において、１つ以上の他の従来の平均化技法またはプロセスを使用して、ＡＶを計算するように動作可能でもよい。
【0066】
[0077] プロセス２００のステップ２０２～２１８は、実例として、機器１０の動作前に実行され、本明細書において説明したように、試料から生成されたイオンの質量および電荷のスペクトルを測定する。これに関して、ステップ２０２～２１８の目的は、本明細書において説明したようにイオンの質量および電荷を測定するためのＥＬＩＴ１４の通常動作の前に、ピーク振幅値(magnitude value)ＰＭのＮ－サンプル・データ集合を構築すること、そして電荷感応プリアンプＣＰの基準線利得または利得係数ＡＶを確定することである。しかしながら、他の実施形態では、ステップ２０２～２１８は、任意の時点で、例えば、ランダムに、周期的に、または選択的に、基準線利得または利得係数を再確定するために、再実行されてもよいことは理解されよう。
【0067】
[0078] ステップ２１８に続いて、プロセッサ１６は、実例として、 例えば、ＥＬＩＴ１４によって試料から生成されたイオンの質量および電荷を測定するために、電圧源Ｖ１およびＶ２を制御することによって、本明細書において説明したように、機器１０による試料のＣＤＭＳ分析を開始するように動作可能である。その後ステップ２２２において、機器１０およびＥＬＩＴ１４のこのような動作が行われるに連れ、そして電荷生成器ＣＧが電荷検出シリンダＣＤ上に高周波電荷ＨＦＣを誘発するように継続的に制御されるに連れて、プロセッサ１６は、荷電粒子が電荷検出シリンダＣＤを通過することによってその上に誘発される電荷に応答して電荷感応プリアンプによって生成される電荷検出信号ＣＨＤ毎に、（ａ）例えば、ステップ２０６～２１０またはＰＭを判定するための他の従来のプロセスにしたがってＰＭを判定し、（ｂ）ＰＭをＮ－サンプル・データ集合に追加し、最も古いＰＭ値を削除して、１データ点だけＮ－サンプル・データ集合「ウィンドウ」を進ませ、（ｃ）例えば、ステップ２１８または他の従来の平均化技法にしたがって、この時点で更新されたＮ－サンプル・データ集合の新たな平均ＮＡＶを判定し、（ｄ）電荷感応プリアンプの利得較正係数ＧＣＦをＡＶおよびＮＡＶの関数として判定し、（ｅ）荷電粒子が電荷検出シリンダＣＤを通過することによってその上に誘発される電荷に応答して電荷感応プリアンプによって生成された電荷検出信号ＣＨＤの部分を、ＧＣＦの関数として修正し、電荷感応プリアンプＣＰの利得におけるあらゆるドリフトを補償するように動作可能である。
【0068】
[0079] 尚、ステップ２２２（ｄ）においてＧＣＦを判定するために、様々な従来の技法の内任意のものがプロセッサ１６によって使用されてもよいことは理解されよう。一実施形態では、例えば、ＧＣＦは比率ＧＣＦ＝ＮＡＶ／ＡＶまたはＧＣＦ＝ＡＶ／ＮＡＶでもよい。他の実施形態では、ＡＶを、例えば、１の値または何らかの他の値に正規化してもよく、ＮＡＶも同様に、正規化されたＡＶの関数として正規化され、正規化された乗数の形態でＧＣＦを生成してもよい。他の技法も当業者には想起されよう。そして、任意のこのような他の技法も、本開示の範囲に該当することを意図していることは理解されよう。いずれの場合でも、プロセッサ１６は、実例として、ステップ２２２（ｅ）において、荷電粒子が電荷検出シリンダＣＤを通過することによってその上に誘発される電荷に応答して電荷感応プリアンプによって生成された電荷検出信号ＣＨＤの部分を修正し、電荷検出信号ＣＨのこの部分のピーク振幅にＧＣＦを乗算することによって、電荷感応プリアンプＣＰの利得におけるあらゆるドリフトを補償するように動作可能である。尚、ＣＰの利得に作用することができる他の係数をＧＣＦに含ませるため、１つ以上の係数に基づいてＣＰの利得を高めるまたは弱める１つ以上の重み係数を含ませるため等に、ステップ２２２（ｅ）を実行する他の技法も、当業者には認められよう。
【0069】
[0080] これより図８を参照すると、ステップ２２２（ａ）において処理された電荷検出信号ＣＤＨの例を表す、ＣＨＤ対周波数のプロット例が示されている。この電荷検出信号ＣＨＤは、荷電粒子がＥＬＩＴ１４の電荷検出シリンダＣＤを通過することによってその上に誘発された電荷の検出に対応する電荷ピーク３００と、電荷生成器ＣＧによって電荷検出シリンダＣＤ上に同時に誘発された高周波電荷ＨＦＣの検出に対応する追加の電荷ピーク４００とを含む。本明細書において説明したように、２つの電荷の発生源を互いに区別できるように、電荷生成器ＣＧのアンテナ２６によって電荷検出シリンダＣＤ上に誘発された高周波電荷の周波数は、ＥＬＩＴ１４中を前後に発振する荷電粒子の発振周波数よりも少なくとも十分に高い。プロセス２００のステップ２２２（ａ）において判定された誘発高周波電荷ＨＦＣの基本周波数のピーク振幅Ipeak magnitude)ＰＭも、図８に示す。
【0070】
[0081] 図９を参照すると、電荷生成器によって電荷検出シリンダＣＧ上に誘発された高周波電荷ＨＦＣの基本周波数のピーク振幅ＰＭ対時間４１０のプロット例が示されている。このプロット例は、ステップ２１８において計算された基準線利得値ＡＶを含み、更に機器１０の動作中における電荷感応プリアンプＣＰの利得における経時的なドリフトの例を含む。尚、図９は利得のドリフトを経時的に線形に増加するものとして図示するが、利得のドリフトは、代わりに、非線形または部分的に線形である場合もあり、および／または経時的に減少する、あるいははある時点で増加し他の時点で減少する場合もあることは理解されよう。いずれの場合でも、ステップ２１８において計算された基準線利得値ＡＶは、時点Ｔ０およびＴ１間の時間ウィンドウＷ１の間に発生し、ステップ２２０は時点Ｔ１において実行され、電荷感応プリアンプの利得は、その後Ｔ１およびＴ３の間でドリフトする。図９は、更に、ステップ２２２（ｂ）において繰り返し実行されるＮ－サンプル時間ウィンドウの漸進移動(progressive movement)、即ち、荷電粒子が電荷検出シリンダＣＤを通過することによってその上に誘発された電荷から生じた各電荷検出信号ＣＨＤも示す。このような時間ウィンドウの一例Ｗ２が、Ｔ０およびＴ１の中間からＴ２まで達していることが示され、更に時点Ｔ２およびＴ間にわたる他の時間ウィンドウの例Ｗ３も示されている。
【0071】
[0082] これより図１０を参照すると、Ｎ－サンプル・データ集合の移動平均（ＮＡＶ）４２０のプロットが示されている。これは、図９に示したピーク振幅信号４１０の経時的な移動平均（ＮＡＶ）４２０であり、プロセス２００のステップ２２２（ｃ）においてプロセッサ１６によって判定される。図示する例では、移動平均ＮＡＶは、ピーク振幅信号４１０を、基準線利得または利得係数ＡＶからの線形増加関数に平滑化する。先に説明したように、ＮＡＶおよびＡＶは、実例として、ステップ２２２（ｄ）および２２２（ｅ）においてプロセッサ１６によって使用され、荷電粒子が電荷検出シリンダＣＤを通過することによってその上に誘発される電荷に応答して電荷感応プリアンプによって生成された電荷検出信号ＣＨＤの部分を修正し、電荷検出信号ＣＨのこの部分のピーク振幅にＧＣＦを乗算することによって、電荷感応プリアンプＣＰの利得におけるあらゆるドリフトを補償する。
【0072】
[0083] これより図６Ａを参照すると、イオン分離機器１００の実施形態の簡略図が示されている。イオン分離機器１００は、本明細書において図示および説明したＥＬＩＴ１４を含むことができ、本明細書において図示および説明した電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ）１０を含むことができ、ＥＬＩＴ１４の上流側においてイオン源１２の一部を形成することができる任意の数のイオン処理機器を含むことができ、および／またはＥＬＩＴ１４から出射するイオン（１つまたは複数）を更に処理するためにＥＬＩＴ１４の下流側に配置することができる任意の数のイオン処理機器を含むことができる。これに関して、イオン源１２は、図６Ａでは、Ｑ個のイオン源ステージＩＳ１～ＩＳＱを含むように示されている。イオン源ステージＩＳ１～ＩＳＱは、イオン源１２であっても、イオン源１２の一部を形成するのでもよい。あるいはまたは加えて、イオン処理機器１１０は、図６Ａでは、ＥＬＩＴ１４のイオン出射口に結合されるように示され、イオン処理機器１１０は、任意の数のイオン処理ステージＯＳ１～ＯＳＲを含むことができる。ここで、Ｒは任意の正の整数でよい。
【0073】
[0084] イオン源１２に注目すると、ＥＬＩＴ１４に入射するイオンのイオン源１２は、イオン源ステージＩＳ１～ＩＳＱの１つ以上の形態で、先に説明したような１つ以上の従来のイオン源であってもまたは含んでもよく、更に、１つ以上の分子特性にしたがって（例えば、イオン質量、イオン質量対電荷、イオン移動性、イオン保持時間等にしたがって）イオンを分離するための１つ以上の従来の機器、および／またはイオンを収集および／または格納するため（例えば、１つ以上の四重極、六重極、および／または他のイオン・トラップ）、イオンをフィルタリングするため（例えば、イオン質量、イオン質量対電荷、イオン移動性、イオン保持時間等のような１つ以上の分子特性にしたがって）、イオンを断片化するまたそうでなければ解離させるため、イオン荷電状態を正規化するまたは移す(shift)ため等の１つ以上の従来のイオン処理機器を含むことができることは理解されよう。尚、イオン源１２は、任意のこのような従来のイオン源、イオン分離機器、および／またはイオン処理機器の内１つまたは任意の組み合わせを任意の順序で含んでもよいこと、そしてある実施形態は、任意のこのような従来のイオン源、イオン分離機器、および／またはイオン処理機器を複数個隣接してまたは離間して含んでもよいことは理解されよう。１つ以上の質量分光分析計を含む任意の実施態様において、任意の１つ以上のこのような質量分光分析計を、本明細書において説明した形態のいずれでも、実装することができる。
【0074】
[0085] これよりイオン処理機器１１０に移ると、機器１１０は、イオン処理ステージＯＳ１～ＯＳＲの１つ以上の形態で、１つ以上の分子特性にしたがって（例えば、イオン質量、イオン質量対電荷、イオン移動性、イオン保持時間等にしたがって）イオンを分離するための１つ以上の従来の機器、および／またはイオンを収集および／または格納するため（例えば、１つ以上の四重極、六重極、および／または他のイオン・トラップ）、イオンをフィルタリングするため（例えば、イオン質量、イオン質量対電荷、イオン移動性、イオン保持時間等のような１つ以上の分子特性にしたがって）、イオンを断片化するまたそうでなければ解離させるため、イオン荷電状態を正規化するまたは移す(shift)ため等の１つ以上の従来のイオン処理機器であってもよく、または含んでもよいことは理解されよう。尚、イオン処理機器１１０は、任意のこのような従来のイオン分離機器および／またはイオン処理機器の内１つまたは任意の組み合わせを任意の順序で含んでもよいこと、そしてある実施形態は、任意のこのような従来のイオン分離機器および／またはイオン処理機器を複数個隣接してまたは離間して含んでもよいことは理解されよう。１つ以上の質量分光分析計を含む実施態様ではいずれも、任意の１つ以上のこのような質量分光分析計は、本明細書において説明した形態の内任意のもので実装することができる。
【0075】
[0086] 図６Ａに示すイオン分離機器１００の１つの具体的な実施態様として、イオン源１２は、実例として、３つのステージを含み、イオン処理機器１１０を除外する。これは決して限定と見なしてはならない。 この実施態様例では、イオン源ステージＩＳ１は従来のイオン源、例えば、エレクトロスプレイ、ＭＡＬＤＩ等であり、イオン源ステージＩＳ２は、従来のイオン・フィルタ、例えば、四重極または六重極イオン・ガイドであり、イオン源ステージＩＳ３は、本明細書において先に説明した型式の内いずれかの質量分光分析計である。この実施形態では、イオン源ステージＩＳ２は、従来通りに、下流質量分光計による分析のために、所望の分子特性を有するイオンを予め選択し、このように予め選択したイオンだけを質量分光分析計に受け渡すように制御され、ＥＬＩＴ１４によって分析されたイオンが、予め選択されたイオンとなり、質量電荷比にしたがって質量分光分析計によって分離される。 予め選択されたイオンがイオン・フィルタから出射すると、例えば、指定されたイオン質量または質量電荷比を有するイオン、指定されたイオン質量またはイオン質量電荷比よりも高いおよび／または低いイオン質量またはイオン質量電荷比を有するイオン、指定されたイオン質量またはイオン質量電荷比の範囲内のイオン質量またはイオン質量電荷比を有するイオン等となることができる。この例のある代替実施態様では、イオン源ステージＩＳ２は質量分光分析計であってもよく、そしてイオン源ステージＩＳ３はイオン・フィルタであってもよく、イオン・フィルタは、他の場合では、所望の分子特性を有して質量分光分析計から出射するイオンを、下流ＥＬＩＴ１４による分析のために、予め選択するように、丁度説明したように動作可能であってもよい。この例の他の代替実施態様では、イオン源ステージＩＳ２がイオン・フィルタであってもよく、イオン源ステージＩＳ３が、他のイオン・フィルタの前にある質量分光分析計を含んでもよい。イオン・フィルタは、各々、丁度説明したように動作する。
【0076】
[0087] 図６Ａに示すイオン分離機器１００の他の具体的な実施態様として、イオン源１２は、実例として、２つのステージを含み、イオン処理機器１１０はここでも除外される。これは、決して限定とみなしてはならない。この実施態様例では、イオン源ステージＩＳ１は、従来のイオン源、例えば、エレクトロスプレイ、ＭＡＬＤＩ等であり、イオン源ステージＩＳ２は、先に説明した型式の内いずれかの従来の質量分光分析計である。これは、図１に関して先に説明した実施態様であり、ＥＬＩＴ１４が、質量分光分析計から出射したイオンを分析するように動作可能である。
【0077】
[0088] 図６Ａに示すイオン分離機器1００の更に他の具体的な実施態様として、イオン源１２は、実例として、２つのステージを含み、イオン処理機器1１０を除外する。これは決して限定とみなしてはならない。この実施態様例では、イオン源ステージＩＳ１は、従来のイオン源、例えば、エレクトロスプレイ、ＭＡＬＤＩ等であり、イオン処理ステージＯＳ２は、従来の単一または多重ステージ・イオン移動度分光計である。この実施態様では、イオン移動度分光計は、イオン源ステージＩＳ１によって生成されたイオンを、イオン移動度の１つ以上の関数にしたがって経時的に分離するように動作可能であり、ＥＬＩＴ１４は、イオン移動度分光計から出射したイオンを分析するように動作可能である。この例の代替実施態様では、イオン源１２は、１つのステージＩＳ１のみを、従来のイオン源の形態で含んでもよく、イオン処理機器1１０は、従来の単一または多重ステージ・イオン移動度分光計を、唯一のステージＯＳ１として（または多重ステージ機器1１０のステージＯＳ１として）含んでもよい。この代替実施態様では、ＥＬＩＴ１４は、イオン源ステージＩＳ１によって生成されたイオンを分析するように動作可能であり、イオン移動度分光計ＯＳ１は、ＥＬＩＴ１４から出射したイオンを、イオン移動度の１つ以上の関数にしたがって、経時的に分離するように動作可能である。この例の他の代替実施態様として、単一または多重ステージ・イオン移動度分光計が、イオン源ステージＩＳ１およびＥＬＩＴ１４双方の後ろにあって(follow)もよい。この代替実施態様では、イオン源ステージＩＳ１の後ろにあるイオン移動度分光計が、イオン源ステージＩＳ１によって生成されたイオンを、イオン移動度の１つ以上の関数にしたがって経時的に分離するように動作可能であり、ＥＬＩＴ１４が、イオン源ステージのイオン移動度分光計から出射したイオンを分析するように動作可能であり、ＥＬＩＴ１４の後ろにあるイオン処理ステージＯＳ１のイオン移動度分光計が、ＥＬＩＴ１４から出射したイオンを、イオン移動度の１つ以上の関数にしたがって経時的に分離するように動作可能である。この節において説明した実施形態の実施態様のいずれにおいても、追加の異形が、イオン源１２および／またはイオン処理機器１１０における単一または多重ステージ・イオン移動度分光計の上流側および／または下流側に動作可能に位置付けられた質量分光分析計を含むことができる。
【0078】
[0089] 図６Ａに示すイオン分離機器１００の更に他の具体的な実施態様として、イオン源１２は、実例として、２つのステージを含み、イオン処理機器１１０を除外する。これは決して限定とみなしてはならない。この実施態様例では、イオン源ステージＩＳ１は従来の液体クロマトグラフ、例えば、分子保持時間にしたがって溶液中の分子を分離するように構成されたＨＰＬＣ等であり、イオン源ステージＩＳ２は、従来のイオン源、例えば、エレクトロスプレイ等である。この実施態様では、液体クロマトグラフは、溶液中の分子成分を分離するように動作可能であり、イオン源ステージＩＳ２は、液体クロマトグラフからでた溶液流からイオンを生成するように動作可能であり、ＥＬＩＴ１４は、イオン源ステージＩＳ２によって生成されたイオンを分析するように動作可能である。この例の代替実施態様では、イオン源ステージＩＳ１は、代わりに、溶液中の分子を大きさによって分離するように動作可能な従来のサイズ排除クロマトグラフィ（ＳＥＣ：size-exclusion chromatograph）にしてもよい。他の代替実施態様では、イオン源ステージＩＳ１が、従来の液体クロマトグラフと、その後ろに従来のＳＥＣとを、またはこの逆を含んでもよい。この実施態様では、イオンがイオン源ステージＩＳ２によって、２回分離された溶液から生成される。１回目は分子保持時間にしたがって分離され、続いて２回目は分子サイズにしたがって分離される、またはこの逆でもよい。この節において説明した実施形態の実施態様のいずれにおいても、追加の異形が、イオン源ステージＩＳ２とＥＬＩＴ１４との間に動作可能に位置付けられた質量分光分析計を含むことができる。
【0079】
[0090] これより図６Ｂを参照すると、イオン分離機器１２０の他の実施形態の簡略ブロック図が示されている。実例として、イオン分離機器１２０は、マルチステージ質量分光分析機器１３０を含み、更に、本明細書において図示および説明し、高質量イオン分析コンポーネントとして実装した電荷検出質量分光分析計（ＣＤＭＳ）１０も含む。図示する実施形態では、マルチステージ質量分光分析機器１３０は、本明細書において図示および説明したイオン源（ＩＳ）１２、その後ろにありこれに結合された第１の従来の質量分光分析計（ＭＳ１）１３２、その後ろにありこれに結合された従来のイオン解離ステージ（ＩＤ）１３４であって、例えば、衝突誘発解離（ＣＩＤ）、表面誘発解離（ＳＩＤ）、電子捕獲解離（ＥＣＤ）、および／または光誘発解離（ＰＩＤ）等の内１つ以上によって、質量分光分析計１３２から出射したイオンを解離させるように動作可能な、従来のイオン解離ステージ（ＩＤ）１３４、その後ろにありこれに結合された第２の従来の質量分光分析計（ＭＳ２）１３６、その後ろにある、例えば、マイクロチャネル・プレート検出器または他の従来のイオン検出器のような、従来のイオン検出器（Ｄ）１３８を含む。ＣＤＭＳ１０は、ＣＤＭＳ１０が、選択的に質量分光分析計１３６および／またはイオン解離ステージ１３２からイオンを受け取ることができるように、イオン解離ステージ１３４と並列にそしてこれに結合されている。
【0080】
[0091] 例えば、イオン分離機器１３０のみを使用するＭＳ／ＭＳは、定着した手法であり、特定の分子重量の先駆イオンが、それらのｍ／ｚ値に基づいて、第１質量分光分析計１３２（ＭＳ１）によって分離される。質量で選択された先駆イオンは、例えば、衝突誘発解離、表面誘発解離、電子捕獲解離、または光誘発解離によって、イオン解離ステージ１３４において断片化される。断片イオンは、次いで、第２質量分光分析計１３６（ＭＳ２）によって分析される。ＭＳ１およびＭＳ２の双方において、先駆および断片イオンのｍ／ｚ値だけが測定される。高質量イオンでは、荷電状態が解明されず、したがってｍ／ｚ値のみに基づいて特定の分子重量の先駆イオンを選択するのは不可能である。しかしながら、機器１３０をＤＭＳ１０に結合することによって、ｍ／ｚ値の狭い範囲を選択し、次いでＣＤＭＳ１０を使用して、ｍ／ｚによって選択された先駆イオンの質量を判定することが可能になる。質量分光分析計１３２、１３６は、例えば、磁気セクタ質量分光分析計、飛行時間質量分光分析計、または四重極質量分光分析計の内１つまたは任意の組み合わせでもよいが、代替実施形態では、他の型式の質量分光分析計も使用することができる。いずれの場合でも、ｍ／ｚによって選択され、既知の質量を有し、ＭＳ１から出射した先駆イオンは、イオン解離ステージ１３４において断片化することができ、次いで、結果的に得られた断片イオンをＭＳ２によって（ｍ／ｚ比率のみが測定される）および／またはＣＤＭＳ機器１０によって（ｍ／ｚ比率および電荷が同時に測定される）分析することができる。低質量の断片、即ち、閾値の質量値、たとえば、１０，０００Ｄａ（または他の質量値）よりも低い質量値を有する、先駆イオンの解離イオンは、したがって、従来のＭＳによって、ＭＳ２を使用して分析することができ、一方高質量の断片（電荷状態は解明されていない）即ち、閾値の質量値以上の質量値を有する、先駆イオンの解離イオンは、ＣＤＭＳ１０によって分析することができる。
【0081】
[0092] 尚、添付図面において示し先に説明したシステム１０、１００、１２０のいずれかにおいて実装される、ＥＬＩＴ１４の種々のコンポーネントの寸法、およびその中で確立される電界の大きさは、実例として、ＥＬＩＴ１４内において、電荷検出シリンダＣＤにおいてイオンによって費やされる時間と、１回の完全な発振サイクル中にイオンがイオン・ミラーＭ１、Ｍ２の組み合わせおよび電荷検出シリンダＣＤを横断することによって費やされる総時間との比率に対応する、イオン発振の所望のデューティ・サイクルを確立するように選択することができることは理解されよう。例えば、約５０％のデューティ・サイクルは、測定信号の高調波周波数成分から得られる、基本周波数の振幅判定においてノイズを低減する目的には望ましいとしてよい。例えば、５０％のような所望のデューティ・サイクルを達成するためのこのような寸法および動作上の考慮事項に関する詳細は、２０１８年１月１２日に出願された同時係属中の米国特許出願第６２／６１６，８６０号、２０１８年６月４日に出願された同時係属中の米国特許出願第６２／６８０，３４３号、および２０１９年１月１１日に出願された、同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０１３２５１号において図示および説明されている。これらは、全てELECTROSTATIC LINEAR ION TRAP DESIGN FOR CHARGE DETECTION MASS SPECTROMETRY（電荷検出質量分光分析のための静電線形イオン捕捉設計）と題され、これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が全て明示的に本願にも含まれるものとする。
【0082】
[0093] 更に、１つ以上の電荷検出最適化技法をＥＬＩＴ１４と共に、システム１０、１００、１２０のいずれかにおいて、例えば、トリガ捕捉または他の電荷検出イベントのために使用してもよいことは理解されよう。このような電荷検出最適化技法のいくつかの例が、このような電荷検出最適化技法のいくつかの例が、２０１８年６月４日に出願された同時係属中の米国特許出願第６２／６８０，２９６号、および２０１９年１月１１日に出願された同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０１３２８０号において図示および説明されている。これらは、双方共、APPARATUS AND METHOD FOR CAPTURING IONS IN AN ELECTROSTATIC LINEAR ION TRAP（静電線形イオン・トラップにおけるイオン捕獲装置および方法）と題し、これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が全て明示的に本願にも含まれるものとする。
【0083】
[0094] 更にまた、添付図面において図示し本明細書において説明した電荷検出シリンダ較正または再設定装置および技法は、２つ以上のＥＬＩＴを有するまたは２つ以上のＥＬＩＴ領域を有する少なくとも１つのＥＬＩＴアレイを含む用途では、２つ以上のＥＬＩＴの各々および／または２つ以上のＥＬＩＴ領域の各々において使用されてもよいことは理解されよう。このようないくつかのＥＬＩＴおよび／またはＥＬＩＴアレイの例は、２０１８年６月４日に出願された同時係属中の米国特許出願第６２／６８０，３１５号、および２０１９年１月１１日に出願された同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０１３２８３号において図示および説明されている。これらは双方共、ION TRAP ARRAY FOR HIGH THROUGHPUT CHARGE DETECTION MASS SPECTROMETRY（高スループット電荷検出質量分光分析のためのイオン・トラップ・アレイ）と題し、これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が全て明示的に本願にも含まれるものとする。
【0084】
[0095] 更に、１つ以上のイオン源最適化装置および／または技法は、イオン源１２の１つ以上の実施形態と共に、添付図面に示し本明細書において説明したシステム１０、１００，１２０のいずれかの一部としてまたはこれと組み合わせて使用されてもよいことも理解されよう。その一部の例が、２０１８年６月４日に出願され、HYBRID ION FUNNEL-ION CARPET (FUNPET) ATMOSPHERIC PRESSURE INTERFACE FOR CHARGE DETECTION MASS SPECTROMETRY（電荷検出質量分光分析のための混成イオン・ファンネル－イオン・カーペット（ＦＵＮＰＥＴ）大気圧インターフェース）と題する同時係属中の米国特許出願第６２／６８０，２２３号、および２０１９年１月１１日に出願に出願され、INTERFACE FOR TRANSPORTING IONS FROM AN ATMOSPHERIC PRESSURE ENVIRONMENT TO A LOW PRESSURE ENVIRONMENT（大気圧環境から低圧環境にイオンを輸送するためのインターフェース）と題する同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０１３２７４において図示および説明されている。これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が全て明示的に本願にも含まれるものとする。
【0085】
[0096] 更にまた、添付図面に図示し本明細書において説明したシステム１０、１００，１２０はいずれも、リアル・タイム分析および／またはリアル・タイム制御技法にしたがって動作するように構成されたシステムにおいて、またはその一部として、実装できることも理解されよう。その例の一部が、２０１８年６月４日に出願された同時係属中の米国特許出願第６２／６８０，２４５号、および２０１９年１月１１日に出願された同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０１３２７７号において図示および説明されている。これらは双方共、CHARGE DETECTION MASS SPECTROMETRY WITH REAL TIME ANALYSIS AND SIGNAL OPTIMIZATION（リアル・タイム分析および信号最適化による電荷検出質量分析法）と題し、これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が全て明示的に本願にも含まれるものとする。
【0086】
[0097] 更にまた、添付図面に図示し本明細書において説明したシステム１０、１００、１２０のいずれにおいても、ＥＬＩＴ１４をオービトラップ(orbitrap)と置き換えてもよいこと、そして添付図面に図示し本明細書において説明した電荷検出シリンダ較正または再設定装置および技法を、このようなオービトラップと共に使用してもいことは理解されよう。このようなオービトラップの例は、２０１８年１１月２０日に出願された同時係属中の米国特許出願第６２／７６９，９５２号、および２０１９年１月１１日に出願に出願された同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０１３２７８号において図示および記載されている。双方共、ORBITRAP FOR SINGLE PARTICLE MASS SPECTROMETRY（単一粒子質量分光分析用オービトラップ）と題し、これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が全て明示的に本願にも含まれるものとする。
【0087】
[0098] 更にまた、１つ以上のイオン注入軌道制御装置および／または技法は、ＥＬＩＴ１４内における複数の個々のイオンの同時測定に対応するために、添付図面に図示し本明細書において説明したシステム１０、１００、１２０のいずれのＥＬＩＴ１４とでも、共に使用できることも理解されよう。いくつかのこのようなイオン入射軌道制御装置および／または技法の例は、２０１８年１２月３日に出願された同時係属中の米国特許出願第６２／７７４，７０３号、および２０１９年１月１１日に出願された同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０１３２８５号において図示および記載されている。これらは双方共、APPARATUS AND METHOD FOR SIMULTANEOUSLY ANALYZING MULTIPLE IONS WITH AN ELECTROSTATIC LINEAR ION TRAP（静電線形イオン・トラップによって複数のイオンを同時に分析する装置および方法）と題し、これらの特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が全て明示的に本願にも含まれるものとする。
【0088】
[0099] 図面および以上の説明において本開示を詳しく図示し説明したが、これは性質上限定ではなく例示と見なされるものであり、その例示的な実施形態が図示および説明されたに過ぎないこと、そして本開示の主旨に該当する全ての変更および修正は保護されることが望まれることは理解されよう。例えば、添付図面に示し本明細書において説明したＥＬＩＴ１４は、一例として設けられたに過ぎず、以上で説明した概念、構造、および技法は、種々の代替設計のＥＬＩＴにも直接実施できることは理解されよう。このような代替ＥＬＩＴ設計はいずれも、例えば、２つ以上のＥＬＩＴ領域、もっと多い、もっと少ない、および／または異なる形状のイオン・ミラー電極、もっと多いまたはもっと少ない電圧源、電圧源の１つ以上によって生成される、もっと多いまたはもっと少ないＤＣもしくは時間可変信号、追加の電界領域を定める１つ以上のイオン・ミラー等の内任意の１つまたは以上の組み合わせを含んでもよい。他の例として、本開示の概念、構造、および／または技法は、静電線形イオン・トラップ（ＥＬＩＴ）において実装されるように説明したが、このような概念、構造、および／または技法は、ＥＬＩＴおよびその異形に限定されることを意図するのではなく、逆に任意の従来の電荷検出器または電荷検出装置に適用可能であることを意図していることは理解されよう。したがって、したがって、添付図面において図示し本明細書において説明した概念、構造、および／または技法を実施する従来の電荷検出器または電荷検出装置はいずれも、本開示の範囲に該当することを意図している。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
