特許7368945誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）のためのタンデムのコリジョン／リアクションセル
(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】2023-10-17
(45)【発行日】2023-10-25
(54)【発明の名称】誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）のためのタンデムのコリジョン／リアクションセル
(51)【国際特許分類】
H01J 49/42 20060101AFI20231018BHJP
G01N 27/62 20210101ALI20231018BHJP
H01J 49/10 20060101ALI20231018BHJP
H01J 49/06 20060101ALI20231018BHJP
H05H 1/30 20060101ALN20231018BHJP
【ＦＩ】
H01J49/42 250
H01J49/42 100
G01N27/62 G
G01N27/62 E
H01J49/10 500
H01J49/06 300
H05H1/30
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2019019275
(22)【出願日】2019-02-06
(65)【公開番号】P2019160785
(43)【公開日】2019-09-19
【審査請求日】2022-01-11
(31)【優先権主張番号】15/920,081
(32)【優先日】2018-03-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】399117121
【氏名又は名称】アジレント・テクノロジーズ・インク
【氏名又は名称原語表記】ＡＧＩＬＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100087642
【弁理士】
【氏名又は名称】古谷 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100082946
【弁理士】
【氏名又は名称】大西 昭広
(74)【代理人】
【氏名又は名称】西山 清春
(74)【代理人】
【識別番号】100195693
【弁理士】
【氏名又は名称】細井 玲
(72)【発明者】
【氏名】山田 憲幸
(72)【発明者】
【氏名】清水 恵理奈
(72)【発明者】
【氏名】岡本 悠
【審査官】小林 幹
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２８４７３８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０２４２７４８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２００７－５２７５９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５０７２０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００３－５２５５１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５３５０４０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ４０／００－４９／４８
Ｇ０１Ｎ ２７／６２
Ｈ０５Ｈ １／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
タンデムのコリジョン／リアクションセルであって、ハウジングであって、セル入口、前記コリジョン／リアクションセルの長手方向軸に沿って前記セル入口から間隔を置いて配置されたセル出口、及び前記ハウジングの内部と連絡するガス供給ポートを含む、ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、第１のイオンガイド入口および第１のイオンガイド出口を含み、前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるのに有効な第１のＲＦ閉じ込め場を生成するように構成された第１のイオンガイドと、
前記ハウジング内に配置され、第２のイオンガイド入口および第２のイオンガイド出口を含み、前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるのに有効な第２のＲＦ閉じ込め場を生成するように構成された第２のイオンガイドと、
前記第１のイオンガイド出口の近傍に第１のＤＣポテンシャル障壁を生成するように構成された中間電極であって、前記第１のＤＣポテンシャル障壁は、少なくとも幾つかの干渉イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを防止することに有効であり且つ前記干渉イオンより小さい横断面の検査対象イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを可能にするのに十分に低い、中間電極と、
前記第２のイオンガイド出口から下流に配置され、少なくとも幾つかの干渉イオンが前記セル出口から下流の質量分析器を通過することを防止するのに有効であり且つ検査対象イオンが前記質量分析器を通過するのを可能にするのに十分低い第２のＤＣポテンシャル障壁を生成するように構成されている、イオン光学構成要素とを含む、タンデムのコリジョン／リアクションセル。
【請求項2】
電圧源を更に含み、前記電圧源は、前記第１のＲＦ閉じ込め場を生成するために前記第１のイオンガイドの電極に第１のＤＣバイアス電位に重畳された第１のＲＦ電位を印加し、前記第２のＲＦ閉じ込め場を生成するために前記第２のイオンガイドの電極に第２のＤＣバイアス電位に重畳された第２のＲＦ電位を印加し、前記第１のＤＣポテンシャル障壁を生成するために前記中間電極に第３のＤＣ電位を印加し、及び前記第２のＤＣポテンシャル障壁を生成するために前記イオン光学構成要素に第４のＤＣ電圧を印加するように構成され、前記第２のＤＣバイアス電位は前記第１のＤＣバイアス電位より負である、請求項１に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
【請求項3】
前記第１のイオンガイド及び前記第２のイオンガイドは、前記第１のイオンガイド及び前記第２のイオンガイドが多極イオンガイドであること、
前記第１のイオンガイドは、前記長手方向軸に直交する半径方向の距離に配置され且つ前記長手方向軸の回りに互いから円周方向に間隔を置いて配置され、前記第１のイオンガイド入口および前記第１のイオンガイド出口を画定する複数の細長い第１のイオンガイド電極を含むこと、及び
前記第２のイオンガイドは、前記長手方向軸に直交する半径方向の距離に配置され且つ前記長手方向軸の回りに互いから円周方向に間隔を置いて配置され、前記第２のイオンガイド入口および前記第２のイオンガイド出口を画定する複数の細長い第２のイオンガイド電極を含み、前記第２のイオンガイド入口が、軸方向ギャップだけ前記第１のイオンガイド出口から離隔されていることからなるグループから選択された構成を有する、請求項１又は２に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
【請求項4】
前記第１のＤＣバイアス電位が－５０Ｖから－１０Ｖの範囲内であり、前記第２のＤＣバイアス電位が－１００Ｖから－２０Ｖの範囲内であり、前記第３のＤＣ電位が－５０Ｖから＋５００Ｖの範囲内である、請求項２又は請求項２に従属する請求項３に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
【請求項5】
前記中間電極は、前記中間電極が、前記第１のイオンガイド出口において前記第１のイオンガイドを包囲するアパーチャを有するプレートであること、
前記中間電極が、前記第１のイオンガイド出口において前記第１のイオンガイドを包囲するアパーチャを画定する内面を含むプレートであり、前記第１のイオンガイドは、多極構成で配列された複数の第１のイオンガイド電極を含み、前記内面が前記第１のイオンガイド電極間に突出すること、
前記中間電極が、前記第１のイオンガイド出口と前記第２のイオンガイド入口との間にアパーチャを有するプレートであること、
前記中間電極が、前記第１のイオンガイド出口と前記第２のイオンガイド入口との間に配置されたイオンガイドであり、第３のＲＦ閉じ込め場を生成するように構成されていること、
前記中間電極が、前記第１のイオンガイド出口と前記第２のイオンガイド入口との間に配置された多極イオンガイドであり、第３のＲＦ閉じ込め場を生成するように構成されていること、
前記中間電極、前記第１のイオンガイド、及び前記第２のイオンガイドが、多極イオンガイドであり、前記中間電極が、前記第１のイオンガイド出口と前記第２のイオンガイド入口との間に配置され、前記中間電極が前記第１のイオンガイド及び前記第２のイオンガイドより短い軸長を有すること、及び
前記中間電極、前記第１のイオンガイド、及び前記第２のイオンガイドが、多極イオンガイドであり、前記中間電極が、前記第１のイオンガイド出口と前記第２のイオンガイド入口との間に配置され、前記中間電極は、前記第１のイオンガイドの軸長および前記第２のイオンガイドの軸長の１０％から６０％の範囲内にある軸長を有することからなるグループから選択された構成を有する、請求項１～４のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
【請求項6】
請求項１～５の何れか１項に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセルを含む、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システム。
【請求項7】
誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システムにおいてタンデムのコリジョン／リアクションセルを動作させるための方法であって、衝突／反応ガスを前記タンデムのコリジョン／リアクションセル内へ流し、前記タンデムのコリジョン／リアクションセルは、セル入口と、前記タンデムのコリジョン／リアクションセルの長手方向軸に沿って前記セル入口から間隔を置いて配置されたセル出口と、前記セル入口と第２のイオンガイドとの間の第１のイオンガイドと、前記第１のイオンガイドと前記セル出口との間の前記第２のイオンガイドとを含み、
前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるために前記第１のイオンガイド内に第１のＲＦ閉じ込め場を生成し、
前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるために前記第２のイオンガイド内に第２のＲＦ閉じ込め場を生成し、
前記第１のイオンガイドの第１のイオンガイド出口の近傍に第１のＤＣポテンシャル障壁を生成し、
前記第２のイオンガイドの第２のイオンガイド出口から下流に第２のＤＣポテンシャル障壁を生成し、
検査対象イオン及び干渉イオンを、前記セル入口を介して前記第１のイオンガイドへ送り込み、前記検査対象イオン及び前記干渉イオンは、分析中に試料をイオン化することから生成されており、前記検査対象イオン及び前記干渉イオンは、前記衝突／反応ガスと衝突して運動エネルギーを失い、前記第１のＤＣポテンシャル障壁は、少なくとも幾つかの干渉イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを防止するのに十分に高く且つ前記検査対象イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを可能にするのに十分に低く、
前記検査対象イオンを前記第１のイオンガイドから前記第２のイオンガイドへ送り込むことを含み、前記第２のイオンガイド内の前記検査対象イオン及び何らかの干渉イオンが前記衝突／反応ガスと衝突して運動エネルギーを失い、前記第２のＤＣポテンシャル障壁は、前記干渉イオンの少なくとも幾つかが前記セル出口から下流の質量分析器を通過することを防止するのに十分に高く且つ前記検査対象イオンが前記質量分析器を通過することを可能にするのに十分に低い、方法。
【請求項8】
前記第１のＤＣポテンシャル障壁および前記第２のＤＣポテンシャル障壁の大きさは、前記第１のＤＣポテンシャル障壁の大きさが０．１Ｖから１０Ｖの範囲内にあること、
前記第２のＤＣポテンシャル障壁の大きさが０．１Ｖから１０Ｖの範囲内にあること、及び、
上記の双方からなるグループから選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記タンデムのコリジョン／リアクションセルは、前記第１のイオンガイド出口の近傍に中間電極を含み、前記第１のＤＣポテンシャル障壁を生成することは、前記中間電極にＤＣ電位を印加することを含む、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項10】
前記第１のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第１のＤＣバイアス電位に重畳された第１のＲＦ電位を前記第１のイオンガイドに印加し、前記第２のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第２のＤＣバイアス電位に重畳された第２のＲＦ電位を前記第２のイオンガイドに印加すること、前記第１のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第１のＤＣバイアス電位に重畳された第１のＲＦ電位を前記第１のイオンガイドに印加し、前記第２のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第２のＤＣバイアス電位に重畳された第２のＲＦ電位を前記第２のイオンガイドに印加し、前記第１のＤＣバイアス電位および前記第２のＤＣバイアス電位が負であること、
前記第１のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第１のＤＣバイアス電位に重畳された第１のＲＦ電位を前記第１のイオンガイドに印加し、前記第２のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第２のＤＣバイアス電位に重畳された第２のＲＦ電位を前記第２のイオンガイドに印加し、前記第１のＤＣバイアス電位が－５０Ｖから－１０Ｖの範囲内であること、
前記第１のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第１のＤＣバイアス電位に重畳された第１のＲＦ電位を前記第１のイオンガイドに印加し、前記第２のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第２のＤＣバイアス電位に重畳された第２のＲＦ電位を前記第２のイオンガイドに印加し、前記第２のＤＣバイアス電位が－１００Ｖから－２０Ｖの範囲内であること、
前記第１のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第１のＤＣバイアス電位に重畳された第１のＲＦ電位を前記第１のイオンガイドに印加し、前記第２のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第２のＤＣバイアス電位に重畳された第２のＲＦ電位を前記第２のイオンガイドに印加し、前記第２のＤＣバイアス電位が前記第１のＤＣバイアス電位より負であること、
前記第１のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第１のＤＣバイアス電位に重畳された第１のＲＦ電位を前記第１のイオンガイドに印加し、前記第２のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第２のＤＣバイアス電位に重畳された第２のＲＦ電位を前記第２のイオンガイドに印加し、前記第１のＤＣバイアス電位または前記第２のＤＣバイアス電位の少なくとも一方が、前記第１のイオンガイド又は前記第２のイオンガイドの長さに沿って一定であること、
前記第１のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第１のＤＣバイアス電位に重畳された第１のＲＦ電位を前記第１のイオンガイドに印加し、前記第２のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第２のＤＣバイアス電位に重畳された第２のＲＦ電位を前記第２のイオンガイドに印加し、前記第１のＤＣバイアス電位または前記第２のＤＣバイアス電位の少なくとも一方が、前記第１のイオンガイド又は前記第２のイオンガイドの長さに沿った軸方向ＤＣ電位勾配であること、及び
上記の２つ又は３つ以上の組み合わせからなるグループから選択されたステップを含む、請求項７～９のいずれかに記載の方法。
【請求項11】
前記検査対象イオンを、前記セル入口を介して前記コリジョン／リアクションセルへ送り込む前に、前記試料を誘導結合プラズマにさらすことにより前記検査対象イオンを生成すること、
プラズマトーチを動作させることにより生成された誘導結合プラズマに前記試料をさらすことにより前記検査対象イオンを生成すること、
ネブライザ又はスプレーチャンバから前記試料をプラズマトーチへ流し、前記プラズマトーチを動作させることにより生成された誘導結合プラズマに前記試料をさらすことにより前記検査対象イオンを生成することからなるグループから選択された動作を実行することを含む、請求項７～１０のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は概して、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）に関し、特にコリジョン／リアクションセルを利用するＩＣＰ－ＭＳに関する。
【背景技術】
【0002】
誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）は、試料中の微量金属の濃度を測定するような、試料の元素分析のために利用されることが多い。ＩＣＰ－ＭＳシステムは、試料の分子を原子へ分解し、次いで元素分析に備えて原子をイオン化するためのプラズマを生成するプラズマベースのイオン源を含む。一般的な動作において、液体試料は、ネブライザ（一般にニューマティック支援型からなる）により霧状にされ、即ちエアロゾル（微細な噴霧またはミスト）に変換され、エアロゾル化した試料がプラズマ源により生成されたプラズマプルームへ送られる。プラズマ源は、２つ以上の同心管を有する流入（flow-through：フロースルー）プラズマトーチとして構成される。一般に、アルゴンのようなプラズマ形成ガスがトーチの外管を流れ、適切なエネルギー源（一般に、無線周波数（ＲＦ）をエネルギー源とする負荷コイル）によりプラズマへ付勢される。エアロゾル化した試料は、トーチの同軸中心管（又はキャピラリ）を流れて、生成されたままのプラズマへ放出される。プラズマにさらされることにより、試料の分子は原子へ分解され、又は代案として試料の分子は部分的に分子断片へ分解され、原子または分子断片がイオン化される。
【0003】
一般に正に帯電された結果としての検査対象イオンは、プラズマ源から抽出され、イオンビームとして質量分析器へ送られる。質量分析器は、それらの質量対電荷（ｍ／ｚ）比に基づいて異なる質量のイオンをスペクトル的（分光的）に分解するために、時間的に変化する電場、又は電場と磁場の組み合わせを印加し、イオン検出器が、質量分析器からイオン検出器に到着する所与のｍ／ｚ比の各タイプのイオンをカウントすることが可能になる。代案として、質量分析器は、飛行管の中を通って押し流されるイオンの飛行時間を測定し、それからｍ／ｚ比が導出され得る飛行時間型（ＴＯＦ）分析器であることができる。次いで、ＩＣＰ－ＭＳシステムは、質量（ｍ／ｚ比）のピークのスペクトルとして取得されたようにデータを提示する。各ピークの強度は、試料の対応する元素の濃度（存在度）を示す。
【0004】
分析が試みられる検査対象イオンに加えて、プラズマは、バックグラウンド（非検査対象）イオンを生成する。干渉（妨害）イオンと呼ばれる特定のタイプの非検査対象イオンは、特定のタイプの検査対象イオンの分析を妨げる可能性がある。干渉イオンは、プラズマ形成ガス（例えば、アルゴン）、試料のマトリックス成分、試料に含まれる溶剤／酸、又はシステムへ混入された空気（酸素および窒素）から生成されるかもしれない。例えば、干渉イオンは、検査対象イオンと同じ公称の質量を有する同重体の干渉物質であるかもしれない。特定の検査対象イオンの検出と共に係る干渉イオンを検出することは、分析データにおけるスペクトルの重複につながり、それにより分析の品質が低減される。干渉イオンの例は、双方のイオンが質量スペクトルにおいてｍ／ｚ＝５６で出現するので鉄同位体56Ｆｅ＋に干渉するアルゴン酸化物40Ａｒ16Ｏ＋のような多原子イオン、及び双方のイオンがｍ／ｚ＝４０で出現するのでカルシウム同位体40Ｃａ＋に干渉するアルゴン40Ａｒ+を含む。
【0005】
スペクトル干渉の問題に対処する及びＩＣＰ－ＭＳシステムの性能を改善するための既知の手法は、マトリックスの分離における改善、低温プラズマ技術の使用、及び分析データの処理における数学的補正方程式の使用を含む。これら手法は既知の限界を有する。当該問題に更に対処するために、ＩＣＰ－ＭＳシステムにおいてイオン源と質量分析器との間にコリジョン／リアクションセルを設けることも知られている。当該セルは、当該セルの中心軸に沿ってイオンビームを収束するイオンガイドを含む。当該セルは、衝突ガス又は反応ガスで満たされる。衝突ガス（例えば、ヘリウム、Ｈｅ）の使用は、多原子イオン干渉が抑制され得る運動エネルギー弁別（ＫＥＤ）に依存する。当該セル内の検査対象イオン及び多原子干渉イオンの双方は、衝突ガス分子との複数の衝突を受け、運動エネルギー（ＫＥ）を失い、ひいては結果として減速する。しかしながら、多原子イオンは、検査対象イオンより大きな横断面を有するので、多原子干渉イオンは、検査対象イオンよりも大きい数の衝突を受け、ひいてはより多くの運動エネルギーを失う。従って、ＫＥＤは、当業者により理解されるように、検査対象イオンを多原子干渉イオンから分離するために利用され得る。
【0006】
理論上は、イオン・分子衝突プロセスを行なう際、干渉の低減の程度は、イオンが蒙る衝突の平均数と共に増大する。例えば、Fe＋及びＡｒＯ＋がそれぞれ平均でヘリウムとの２０回および４０回の衝突を蒙る場合、イオン強度比Ｆｅ＋／ＡｒＯ＋は、平均で２つのイオンが１０回および２０回の衝突を蒙る場合に比べてより高い。従って、当該セル内のより高い衝突ガス（例えば、Ｈｅ）密度（流量）が好ましい。しかし、これは、検査対象イオン（例えば、Ｆｅ＋）がＤＣポテンシャル障壁を乗り越えるために十分な衝突後ＫＥを維持する限り、当てはまるだけである。言い換えれば、コリジョン／リアクションセルの性能は、検査対象イオンの熱化（及びその結果としての失速）に対応する衝突ガス密度（流量）の上限により制限される。
【0007】
従って、改善されたコリジョン／リアクションセル、及び干渉の問題に対処するためにイオン・分子衝突を行なう方法が必要とされている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0008】
【文献】Kulkarni他著、「Aerosol Measurement, 3rd ed」、John Wiley & Sons, Inc. 2011年、821頁
【文献】N. Yamada著、「Kinetic energy discrimination in collision/reaction cell ICP-MS:Theoretical review of principles and limitations」、Spectrochimica Acta Part B 110、2015年、31-44頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
全体的に又は部分的に、上記の問題、及び／又は当業者により認められる得る他の問題に対処するために、本開示は、以下に記載された具現化形態の一例として説明されるような、方法、プロセス、システム、装置、機器、及び／又はデバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
一実施形態によれば、タンデムのコリジョン／リアクションセルは、ハウジングであって、セル入口、前記コリジョン／リアクションセルの長手方向軸に沿って前記セル入口から間隔を置いて配置されたセル出口、及び前記ハウジングの内部と連絡するガス供給ポートを含むハウジングと；前記ハウジング内に配置され、第１のイオンガイド入口および第１のイオンガイド出口を含み、前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるのに有効な第１のＲＦ閉じ込め場を生成するように構成された第１のイオンガイドと；前記ハウジング内に配置され、第２のイオンガイド入口および第２のイオンガイド出口を含み、前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるのに有効な第２のＲＦ閉じ込め場を生成するように構成された第２のイオンガイドと；前記第１のイオンガイド出口の近傍に軸上ＤＣポテンシャル障壁を生成するように構成された中間電極とを含み、前記軸上ＤＣポテンシャル障壁は、少なくとも幾つかの干渉イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを防止することに有効であり且つ前記干渉イオンより小さい横断面の検査対象イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを可能にするのに十分に低い。
【0011】
別の実施形態によれば、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システムは、本明細書に開示された実施形態のいずれかによるタンデムのコリジョン／リアクションセルと、セル出口と連絡する質量分析器とを含む。
【0012】
別の実施形態によれば、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システムにおいてタンデムのコリジョン／リアクションセルを動作させるための方法は、衝突／反応ガスを前記タンデムのコリジョン／リアクションセル内へ流し、前記タンデムのコリジョン／リアクションセルは、セル入口と、前記タンデムのコリジョン／リアクションセルの長手方向軸に沿って前記セル入口から間隔を置いて配置されたセル出口と、前記セル入口と第２のイオンガイドとの間の第１のイオンガイドと、前記第１のイオンガイドと前記セル出口との間の前記第２のイオンガイドとを含み；前記第１のイオンガイド内に第１のＲＦ閉じ込め場、及び前記第２のイオンガイド内に第２のＲＦ閉じ込め場を生成し、前記第１のＲＦ電場および前記第２のＲＦ電場が前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるように構成され；前記第１のイオンガイドの第１のイオンガイド出口の近傍に第１のＤＣポテンシャル障壁を生成し；前記第２のイオンガイドの第２のイオンガイド出口から下流に第２のＤＣポテンシャル障壁を生成し；前記セル入口を介して検査対象イオン及び干渉イオンを前記第１のイオンガイドへ送り込み、前記検査対象イオン及び前記干渉イオンは、分析中に試料をイオン化することから生成されており、前記検査対象イオン及び前記干渉イオンは、前記衝突／反応ガスと衝突して運動エネルギーを失い、前記第１のＤＣポテンシャル障壁は、少なくとも幾つかの干渉イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを防止するのに十分に高く且つ前記検査対象イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを可能にするのに十分に低く；前記検査対象イオンを前記第１のイオンガイドから前記第２のイオンガイドへ送り込むことを含み、前記第２のイオンガイド内の前記検査対象イオン及び何らかの干渉イオンが前記衝突／反応ガスと衝突して運動エネルギーを失い、前記第２のＤＣポテンシャル障壁は、前記干渉イオンの少なくとも幾つかが前記セル出口から下流の質量分析器に到達する又は前記質量分析器を通過することを防止するのに十分に高く且つ前記検査対象イオンが前記質量分析器を通って送られることを可能にするのに十分に低い。
【0013】
別の実施形態によれば、試料を分析するための方法は、前記試料から検査対象イオンを生成し；本明細書に開示された実施形態のいずれかによるタンデムのコリジョン／リアクションセルへ前記検査対象イオンを送り込み；本明細書に開示された実施形態のいずれかによるタンデムのコリジョン／リアクションセルを動作させ；前記検査対象イオンを質量分析器へ送り込むことを含む。
【0014】
別の実施形態によれば、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システムは、プラズマを生成し且つ前記プラズマ中に検査対象イオンを生じさせるように構成されたイオン源と；本明細書に開示された実施形態のいずれかによるタンデムのコリジョン／リアクションセルと；電子プロセッサ及びメモリを含むコントローラとを含み、前記コントローラは、本明細書に開示された実施形態のいずれかに従って、第１のＲＦ場を生成するステップ、第２のＲＦ場を生成するステップ、第１のＤＣポテンシャル障壁を生成するステップ、及び第２のＤＣポテンシャル障壁を生成するステップを制御するように構成されている。
【0015】
本発明の他のデバイス、装置、システム、方法、特徴および利点は、以下の図面および詳細な説明を考察する際に当業者に明らかである又は明らかになるであろう。係る全ての追加のシステム、方法、特徴および利点は本説明内に含まれること、本発明の範囲内にあること、及び添付の特許請求の範囲により保護されることが意図されている。
【0016】
本発明は以下の図面を参照することによってより良く理解され得る。図面の構成要素は必ずしも一律の縮尺に従っておらず、むしろ本発明の原理を示すことに重点が置かれている。図面において、同様の参照符号は、異なる図の全体にわたって対応する部品を示す。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本開示の一実施形態による、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システムの一例の略図である。
【図2】本開示の一実施形態による、コリジョン／リアクションセル用のタンデム・イオンガイド・アセンブリの一例の略斜視図である。
【図3B】本開示の別の実施形態によるタンデム・イオンガイド・アセンブリの一例の略側面（長手方向）図である。
【図3C】本開示の別の実施形態によるタンデム・イオンガイド・アセンブリの一例の略側面（長手方向）図である。
【図4】本開示の一実施形態による、タンデムのコリジョン／リアクションセル・アセンブリの一例の略側面（長手方向）図、及び軸位置の関数としての直流（ＤＣ）電位のプロットである。
【図5】検査対象イオンが平均１０回の衝突を受け、干渉イオンが平均２０回の衝突を受ける場合の、コリジョン／リアクションセル内の衝突ガス分子と検査対象イオン及び干渉イオンとの間の衝突の数の確率分布のプロットである。
【図6】検査対象イオンが平均２５回の衝突を受け、干渉イオンが平均５０回の衝突を受ける場合の、コリジョン／リアクションセル内の衝突ガス分子と検査対象イオン及び干渉イオンとの間の衝突の数の確率分布のプロットである。
【図7】従来のコリジョン／リアクションセルと本明細書で説明されるタンデムのコリジョン／リアクションセルの内部の検査対象イオンと干渉イオンとの間の平均エネルギー差のプロットである。
【図8】本開示の一実施形態による、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システムにおけるタンデムのコリジョン／リアクションセルを動作させるための方法の一例を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本明細書で使用される限り、用語「流体」は、導管を流れることが可能な任意の物質に言及するために一般的な意味で使用される。かくして、用語「流体」は一般に、特別の定めのない限り又は文脈が別段に示さない限り、液体またはガスを意味することができる。
【0019】
本明細書で使用される限り、用語「液体」は一般に、溶液、混濁液、又は乳剤を意味することができる。固体粒子および／または気泡は、液体内に存在することができる。
【0020】
本明細書で使用される限り、用語「エアロゾル」は一般に、観測および測定されるのに十分に長くガス状媒質に混濁された液滴および／または固体粒子の集合を意味する。エアロゾルの小滴または粒子のサイズは一般に、マイクロメートル（μｍ）のオーダーである。非特許文献１を参照。かくして、エアロゾルは、液滴および／または固体粒子、及び液滴および／または固体粒子を混入させる又は担っているガスを含むものとみなされ得る。
【0021】
本明細書で使用される限り、用語「原子化」は、分子を原子に分解するプロセスを意味する。例えば、原子化は、プラズマ助長環境において行なわれ得る。液体試料の場合、「霧化」は、エアロゾルを形成するために液体試料を霧状にすることを必然的に伴うことができ、後にエアロゾルをプラズマにさらす又はプラズマからの熱にさらすことが続く。
【0022】
本明細書で使用される限り、「液体試料」は、液体マトリックスに溶解した又は保持された関心のある１つ又は複数の異なるタイプの被検物質を含む。液体マトリックスは、マトリックス成分を含む。「マトリックス（基質）成分」の例は、以下に限定されないが、水および／または他の溶剤、酸、塩および／または溶解固形物のような可溶性物質、非溶解固形物質または微粒子、及び分析の関心の無い任意の他の化合物を含む。
【0023】
本開示の便宜上、特別の定めのない限り又は文脈が別段に示さない限り、「コリジョン／リアクションセル」は、コリジョンセル、リアクションセル、或いは例えば衝突モードと反応モードとの間で切換え可能であることによりコリジョンセル及びリアクションセルの双方として動作するように構成されたコリジョン／リアクションセルを意味する。
【0024】
本開示の便宜上、特別の定めのない限り又は文脈が別段に示さない限り、「衝突／反応ガス」は、コリジョン／リアクションセル内のイオンと反応せずに、又はコリジョン／リアクションセル内で検査対象イオン又は干渉イオンと反応するために利用される反応ガスと反応せずに、係るイオンと衝突するために利用される不活性衝突ガスを意味する。
【0025】
本明細書で使用される限り、用語「検査対象イオン」は一般に、質量スペクトルデータが求められる、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システムにより分析されている試料の成分をイオン化することにより生成される任意のイオンを意味する。ＩＣＰ－ＭＳの具体的状況において、検査対象イオンは一般に、金属、又は希（ノーブル）ガス（例えば、アルゴン）を除いた他の元素の正の単原子イオンであるか、或いは衝突／反応ガスを、金属、又は希ガスを除いた他の元素の正の単原子イオンと反応させることにより生成されたプロダクトイオンである。
【0026】
本明細書で使用される限り、用語「干渉イオン」は一般に、検査対象イオンに干渉する、コリジョン／リアクションセル内に存在する任意のイオンを意味する。干渉イオンの例は、以下に限定されないが、正のプラズマ（例えば、アルゴン）イオン、プラズマ形成ガス（例えば、アルゴン）を含む多原子イオン、及び試料の成分を含む多原子イオンを含む。試料の成分は、検査対象元素、或いは試料または他のバックグラウンド種のマトリックス成分から導出され得るような非検査対象種であることができる。
【0027】
図１は、一実施形態による、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システム１００の一例の略図である。一般に、ＩＣＰ－ＭＳシステムの様々な構成要素の構造および動作は、当業者に知られており、従って、開示されている主題を理解するための必要性に応じて、本明細書で簡潔に説明されるだけである。
【0028】
本例示的な実施形態において、ＩＣＰ－ＭＳシステム１００は一般に、試料導入部１０４、イオン源１０８、インターフェース部１１２、イオン光学部１１４、イオンガイド部１１６、質量分析部１１８、及びシステム・コントローラ１２０を含む。また、ＩＣＰ－ＭＳシステム１００は、システム１００の様々な内部領域を真空にするように構成された真空システムも含む。真空システムは、当該内部領域において所望の内圧または真空レベルを維持し、そのように行なう際にＩＣＰ－ＭＳシステム１００から関心のある検査対象でない中性分子を除去する。真空システムは、図１の矢印１２８、１３２及び１３６により示されるように、適切なポンプ、及び真空にされるべき領域のポートと連絡する通路を含む。
【0029】
試料導入部１０４は、分析されるべき試料を供給するための試料供給源１４０、ポンプ１４４、試料をエアロゾルに変換するためのネブライザ１４８、エアロゾル化された試料からより大きな液滴を除去するためのスプレーチャンバ１５０、及び適切な試料インジェクターを含むことができる、試料をイオン源１０８に供給するための試料供給導管１５２を含むことができる。例えば、ネブライザ１４８は、下向きの矢印により示されるように、試料をエアロゾル化するためにガス源１５６（例えば、加圧リザーバ）からのアルゴン又は他の不活性ガス（霧化ガス）の流れを利用することができる。霧化ガスは、イオン源１０８においてプラズマを形成するために利用されるプラズマ形成ガスと同じガスであることができるか、又は異なるガスであることができる。ポンプ１４４（例えば、蠕動ポンプ、シリンジポンプなど）は、試料供給源１４０とネブライザ１４８との間に接続されて、ネブライザ１４８への液体試料の流れを確立する。試料の流量は、例えば１分当たり０．１から数ミリリットル（ｍL／分）の範囲内にあることができる。例えば、試料供給源１４０は、１つ又は複数のバイアル（小瓶）を含むことができる。複数のバイアルは、１つ又は複数の試料、様々な標準溶液、チューニング液、較正液、リンス液などを含むことができる。試料供給源１４０は、様々なバイアルを切換えるように構成された自動装置を含むことができ、それによりＩＣＰ－ＭＳシステム１００において現在使用するための特定のバイアルの選択が可能になる。
【0030】
別の実施形態において、試料は、ガスであることができ、ネブライザ１４８を必要としない。別の実施形態において、試料供給源１４０は、液体またはガスの試料を収容する加圧リザーバである又は当該加圧リザーバを含むことができ、ポンプ１４４を必要としない。別の実施形態において、試料供給源１４０は、例えば、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）又はガス・クロマトグラフィー（ＧＣ）機器のような、分析分離機器の出力であることができる。ＩＣＰ－ＭＳシステムへの試料導入用の他のタイプのデバイス及び手段は、知られており、本明細書で説明される必要がない。
【0031】
イオン源１０８は、試料を原子化およびイオン化するためのプラズマ源を含む。図示された実施形態において、プラズマ源は、ＩＣＰトーチ１６０のような流入プラズマトーチである。ＩＣＰトーチ１６０は、中央または試料インジェクター１６４、及び試料インジェクター１６４の周りに同心円状に配列された１つ又は複数の外管を含む。図示された実施形態において、ＩＣＰトーチ１６０は、中間管１６８及び最外管１７２を含む。試料インジェクター１６４、中間管１６８及び最外管１７２は、例えば石英、ホウケイ酸ガラス又はセラミックから構築され得る。代案として、試料インジェクター１６４は、例えば白金のような金属から構築され得る。ＩＣＰトーチ１６０は、イオン化チャンバ（又は「トーチボックス」）１７６内に位置する。ワークコイル（負荷コイル又はＲＦコイルとも呼ばれる）１８０は、無線周波数（ＲＦ）電源１８５に結合され、ＩＣＰトーチ１６０の排出端部に配置される。
【0032】
動作中、ガス源１５６は最外管１７２にプラズマ形成ガスを供給する。プラズマ形成ガスは一般に、必ずしもアルゴンではない。ＲＦ電力が、ＲＦ電源１８５によりワークコイル１８０に印加される一方で、プラズマ形成ガスが中間管１６８と最外管１７２との間に形成された環状チャネルを流れ、それによりプラズマ形成ガスがさらされる高周波数の高エネルギー電磁場が生成される。ワークコイル１８０は、プラズマ形成ガスからプラズマを生成および維持するために有効な周波数および電力で動作する。スパークを利用して、プラズマを最初に生じさせるためのシード電子を提供することができる。結果として、プラズマプルーム１８４が、ＩＣＰトーチ１６０の排出端部からサンプリングコーン１８８へ流入する。補助ガスが、試料インジェクター１６４と中間管１６８との間に形成された環状チャネルに流されて、放電１８４の上流端部を試料インジェクター１６４の端部と中間管１６８の端部から離れるように保つことができる。補助ガスは、プラズマ形成ガスと同じガスであるか、又は異なるガスであることができる。中間管１６８及び最外管１７２へガス（単数または複数）を導くことは、ガス源１５６から上方へ向けられた矢印により、図１に示される。試料は、矢印１８６により示されるように、試料インジェクター１６４を流れ、試料インジェクター１６４から放出されて、活性プラズマ１８４へ導入される。当業者により理解される原理に従って、試料はＩＣＰトーチ１６０の加熱ゾーンを流れ、プラズマ１８４と最終的に相互作用し、試料は、乾燥、気化、原子化およびイオン化を受け、それにより検査対象イオンが試料の成分（特に原子）から生成される。
【0033】
インターフェース部１１２は、大気圧（１０１．３ｋＰａ（７６０トル））で又はおおよそ大気圧で一般に動作しているイオン源１０８とＩＣＰ－ＭＳシステム１００の真空領域との間の減圧の第１段階を提供する。例えば、インターフェース部１１２は、機械的粗引きポンプ（例えば、回転ポンプ、スクロールポンプなど）により例えば約１３３．３～２６６．６Ｐａ（１～２トル）の動作真空に維持されることができるが、質量分析器１５８は、高真空ポンプ（例えば、ターボ分子ポンプなど）により、例えば約１．３３×１０－４Ｐａ（１０－６トル）の動作真空に維持されることができる。インターフェース部１１２は、ＩＣＰトーチ１６０の排出端部からイオン化チャンバ１７６を横切って配置されたサンプリングコーン１８８、及びサンプリングコーン１８８から小さい軸方向距離に配置されたスキマーコーン１９２を含む。サンプリングコーン１８８及びスキマーコーン１９２は、互いに及びＩＣＰトーチ１６０の中心軸と位置合わせされた円錐構造体の中心に小さいオリフィスを有する。サンプリングコーン１８８及びスキマーコーン１９２は、トーチからのプラズマ１８４を真空チャンバへ抽出するのに役立ち、また、イオン源１０８からインターフェース部１１２に入るガスの量を制限するためのガス伝導性バリヤとしての機能も果たす。サンプリングコーン１８８及びスキマーコーン１９２は金属（又は少なくともそれらのアパーチャを画定する先端部が金属であることができる）であることができ、電気的に接地され得る。インターフェース部１１２に入る中性ガス分子および微粒子は、真空ポート１２８を介してＩＣＰ－ＭＳシステム１００から排出され得る。
【0034】
イオン光学部１１４は、スキマーコーン１９２とイオンガイド部１１６との間に設けられ得る。イオン光学部１１４は、レンズアセンブリ１９６を含み、当該レンズアセンブリ１９６は、インターフェース部１１２からイオンを抽出し、イオンをイオンビーム１０６として収束し、イオンをイオンガイド部１１６へ加速することに役立つ一連の（一般に静電）イオンレンズを含むことができる。イオン光学部１１４は、適切なポンプ（例えば、ターボ分子ポンプ）により、例えば約０．１３３Ｐａ（１０－３トル）の動作圧力に維持され得る。図１に特に示されていないが、レンズアセンブリ１９６は、イオンビーム１０６がオフセットを介して操向される状態で、レンズアセンブリ１９６を通るイオン光学軸がイオンガイド部１１６を通るイオン光学軸からオフセット（長手方向軸に直交する半径方向において）するように構成され得る。係る構成は、イオン経路からの中性種および光子の除去を容易にする。
【0035】
本開示の一態様に従って、イオンガイド部１１６は、タンデムのコリジョン／リアクションセル（又はセル・アセンブリ）１１０を含む。タンデムのコリジョン／リアクションセル１１０は、軸方向においてセル入口とセル出口との間でセルハウジング１８７内に配置されたイオンガイド・アセンブリ１４６を含む。本実施形態において、セル入口とセル出口はイオン光学構成要素により設けられる。即ち、セル入口レンズ１２２がセル入口に配置され、セル出口レンズ１２４がセル出口に配置される。イオンガイド・アセンブリ１４６は、それが第１のイオンガイド１７４及び第２のイオンガイド１７８を含むという点でタンデムの構成を有する。第１のイオンガイド１７４及び第２のイオンガイド１７８はそれぞれ、イオンガイド１７４と１７８の長手方向の共通中心軸に沿って（一般に）互いに平行に配列された複数（例えば、４本、６本または８本）のロッド電極を含む線形多極（例えば、四重極、六重極、又は八重極）構成を有する。ロッド電極はそれぞれ、長手方向軸から半径方向距離に配置され、長手方向軸の回りに互いから円周方向に間隔を置いて配置される。簡単にするために、第１のイオンガイド１７４又は第２のイオンガイド１７８の場合に、２つだけの係るロッド電極が図１に示される。ＲＦ電源（更に後述される）は、第１のイオンガイド１７４のロッド電極間に二次元の第１のＲＦ電場、及び第２のイオンガイド１７８のロッド電極間に二次元の第２のＲＦ電場を生成する既知の方法で、第１のイオンガイド１７４及び第２のイオンガイド１７８のロッド電極にＲＦ電位を印加する。これらＲＦ場は、長手方向軸に対して半径方向にイオンの偏倚を制限することにより、長手方向軸に沿ってイオンビームを収束する働きをする。一般的な実施形態において、第１のイオンガイド１７４及び第２のイオンガイド１７８は、質量フィルタリングの能力を備えないＲＦのみのデバイスである。別の実施形態において、第１のイオンガイド１７４及び／又は第２のイオンガイド１７８は、当業者により理解されるように、ＤＣ電位をＲＦ電位に重畳することにより、質量フィルタの役割を果たすことができる。イオンガイド・アセンブリ１４６は、更に後述される第１のイオンガイド１７４の出口端部の近傍に配置された中間電極１８２を更に含む。
【0036】
衝突（コリジョン）／反応（リアクション）ガス源１３８（例えば、加圧リザーバ）は、ハウジング１８７の内部につながる衝突／反応ガス供給導管およびポート１４２を介してタンデムのコリジョン／リアクションセル１１０の内部へ衝突／反応ガスの１つ又は複数（例えば、混合物）を流入するように構成される。ガスの流量は、１分当たりミリリットル（ｍL／分）又は１分当たりミリグラム（mg／分）のオーダーである。ガスの流量は、タンデムのコリジョン／リアクションセル１１０内の圧力を決定する。例えば、セルの動作圧力は、例えば０．１３３～１３．３３Ｐａ（０．００１～０．１トル）の範囲にあることができる。衝突／反応ガスの例は、以下に限定されないが、ヘリウム、ネオン、アルゴン、水素、酸素、水、アンモニア、メタン、フッ化メタン（ＣＨ３Ｆ）、及び亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、並びに上記の組み合わせ（混合物）又は上記の２つ以上を含む。ヘリウム、ネオン及びアルゴンのような不活性（非反応性）ガスは、衝突ガスとして利用される。本開示によるタンデムのコリジョン／リアクションセル１１０の動作は、より詳細に後述される。
【0037】
質量分析部１１８（本明細書において質量分析計とも呼ばれる）は、質量分析器１５８及びイオン検出器１６１を含む。質量分析器１５８は、ＩＣＰ－ＭＳに適した任意のタイプであることができる。質量分析器の例は、以下に限定されないが、多極電極構造（例えば、四重極質量フィルタ、線形イオントラップ、三次元ポール・トラップなど）、飛行時間型（ＴＯＦ）分析器、磁場型および／または電場型機器、静電的トラップ（例えば、Kingdon, Knight and ORBITRAP（登録商標）トラップ）、及びイオンサイクロトロン共鳴（ＩＣＲ）トラップ（ＦＴ－ＩＣＲ又はＦＴＭＳ、ペニング・トラップとしても知られている）を含む。イオン検出器１６１は、質量分析器１５８から出力された、質量識別されたイオンの流動（又は流れ）を収集および測定するように構成された任意のデバイスであることができる。イオン検出器の例は、以下に限定されないが、電子増倍管、光電子増倍管、マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）検出器、イメージ電流検出器、及びファラデーカップを含む。図１の図の便宜上、イオン検出器１６１（イオンを受け取る少なくとも前方部）は、質量分析器１５８のイオン出口に対して９０度の角度に向けられるように示される。しかしながら、他の実施形態において、イオン検出器１６１は、質量分析器１５８のイオン出口と軸上にあることができる。
【0038】
動作中、質量分析器１５８は、タンデムのコリジョン／リアクションセル１１０からイオンビーム１６６を受け取り、それらの異なる質量対電荷（ｍ／ｚ）比に基づいてイオンを分離または分類する。分離されたイオンは質量分析器１５８を通過し、イオン検出器１６１に到着する。イオン検出器１６１は、各イオンを検出および計数し、電子検出器信号（イオン測定値信号）をシステム・コントローラ１２０のデータ収集構成要素に出力する。質量分析器１５８により行なわれる質量識別により、イオン検出器１６１が、他のｍ／ｚ比を有するイオン（試料の異なる検査対象元素から導出される）とは別に、特定のｍ／ｚ比を有するイオンを検出および計数することが可能になり、それにより、分析されている各イオン質量（ひいては各検査対象元素）のイオン測定値信号が生成される。様々なｍ／ｚ比を有するイオンは、順次に検出および計数され得る。システム・コントローラ１２０は、イオン検出器１６１から受け取った信号を処理し、検出された各イオンの相対信号強度（存在量）を示す質量スペクトルを生成する。所与のｍ／ｚ比（従って、所与の検査対象元素）で測定されたそのような信号強度は、ＩＣＰ－ＭＳシステム１００により処理された試料のその元素の濃度に正比例する。このように、分析されている試料に含まれる化学元素の存在が確認されることができ、且つ化学元素の濃度が求められ得る。
【0039】
図１に特に示されていないが、イオンガイド１４６及びセル出口レンズ１２４を通るイオン光学軸は、質量分析器１５８への入口を通るイオン光学軸からオフセットすることができ、イオン光学系は、当該オフセットを介してイオンビーム１６６を操向するように設けられ得る。この構成により、更なる中性種がイオン経路から除去される。
【0040】
システム・コントローラ（又はコントローラ、又はコンピューティング・デバイス）１２０は、例えば、試料導入部１０４、イオン源１０８、イオン光学部１１４、イオンガイド部１１６及び質量分析部１１８の動作を制御する、並びに真空システム及び様々なガス流量、温度および圧力条件、及び図示されたデバイス間に設けられた任意の他の試料処理構成要素を制御するような、ＩＣＰ－ＭＳシステム１００の様々な機能面を制御する、監視する及び／又はタイミングをとるように構成された１つ又は複数のモジュールを含むことができる。システム・コントローラ１２０は、タンデムのコリジョン／リアクションセル１１０を動作させるために利用される電気回路（例えば、ＲＦ及びＤＣ電圧源）を表す。また、システム・コントローラ１２０は、イオン検出器１６１からの検出信号を受け取り、分析中の試料を特徴付けるデータ（例えば、質量スペクトル）を生成する必要に応じて、データ取得および信号分析に関連する他のタスクを実行するように構成され得る。システム・コントローラ１２０は、本明細書で開示された方法のいずれかを実行するための持続性命令を含む持続性コンピュータ可読媒体を含むことができる。システム・コントローラ１２０は、ＩＣＰ－ＭＳシステム１００の様々な構成要素を動作させる必要に応じて、１つ又は複数のタイプのハードウェア、ファームウェア及び／又はソフトウェア、並びに１つ又は複数のメモリ及びデータベースを含むことができる。システム・コントローラ１２０は一般に、全体の制御を行なうメイン電子プロセッサを含み、専用制御動作または特定の信号処理タスクのために構成された１つ又は複数の電子プロセッサを含むことができる。また、システム・コントローラ１２０は、ユーザ入力デバイス（例えば、キーボード、タッチ・スクリーン、マウス、及び同類のもの）、ユーザ出力デバイス（例えば、ディスプレイ画面、プリンタ、可視的表示器または警報、可聴式指示器または警報、及び同類のもの）、ソフトウェアにより制御されるグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）、及び電子プロセッサにより読み取り可能な媒体をロードするためのデバイス（例えば、ソフトウェア、データ及び同類のもので具現化された持続性論理命令）のような、１つ又は複数のタイプのユーザ・インターフェース・デバイスも含むことができる。システム・コントローラ１２０は、システム・コントローラ１２０の様々な機能を制御および管理するためのオペレーティング・システム（例えば、Microsoft Windows（登録商標）ソフトウェア）を含むことができる。
【0041】
理解されるように、図１は、本明細書で開示されるＩＣＰ－ＭＳシステム１００のハイレベルな概略描写である。当業者により理解されるように、ＩＣＰ－ＭＳシステム１００が所与の用途に如何にして構成されるかに応じて、実際の具現化形態に必要とされる場合に、追加の構造、デバイス、及び電子回路のような他の構成要素が含まれ得る。
【0042】
図２は、一実施形態による、タンデム・イオンガイド・アセンブリ２４６の一例の略斜視図である。図３Ａは、タンデム・イオンガイド・アセンブリ２４６の略側面（長手方向）図である。タンデム・イオンガイド・アセンブリ２４６は、本明細書で説明され図１に示されたタンデムのコリジョン／リアクションセル・アセンブリ１１０のようなコリジョン／リアクションセル・アセンブリの動作のために構成される。タンデム・イオンガイド・アセンブリ２４６は、セル入口とセル出口との間に配置された第１のイオンガイド２７４と第２のイオンガイド２７８を含む。セル入口レンズ２２２がセル入口に配置されることができ、セル出口レンズ２２４がセル出口に配置され得る。
【0043】
第１のイオンガイド２７４は、複数の第１のイオンガイド電極２０３（又は「ロッド電極」）を含み、第２のイオンガイド２７８は、複数の第２のイオンガイド電極２０５（又は「ロッド電極」）を含む。第１のイオンガイド電極２０３は、タンデム・イオンガイド・アセンブリ２４６の長手方向軸Ｌの回りに互いから円周方向に間隔を置いて配置される。第１のイオンガイド電極２０３のそれぞれは、長手方向軸Ｌから（長手方向軸に直交する）半径方向距離に配置され、長手方向軸Ｌにそって延ばされている（細長くされている）。従って、第１のイオンガイド電極２０３は、セル入口レンズ２２２の近くに第１のイオンガイド入口２０７を画定し、第１のイオンガイド出口２０９は、第１のイオンガイド電極２０３の軸長だけ第１のイオンガイド入口２０７から軸方向に離隔されており、軸方向に細長い第１のイオンガイド内部２１１は、第１のイオンガイド入口２０７から第１のイオンガイド出口２０９に延びている。同様に、第２のイオンガイド電極２０５は、長手方向軸Ｌ（一般に第１のイオンガイド２７４と同じ軸）の回りに互いから円周方向に間隔を置いて配置され、長手方向軸Ｌから（及び長手方向軸Ｌに直交する）半径方向距離に配置され、長手方向軸Ｌにそって延ばされている（細長くされている）。第２のイオンガイド電極２０５は、小さい軸方向ギャップ（間隙）だけ第１のイオンガイド出口２０９から軸方向に離隔された第２のイオンガイド入口２１３を画定し、第２のイオンガイド出口２１５は、第２のイオンガイド電極２０５の軸長だけ第２のイオンガイド入口２１３から軸方向に離隔されており且つセル出口レンズ２２４の近くにあり、軸方向に細長い第２のイオンガイド内部２１７は、第２のイオンガイド入口２１３から第２のイオンガイド出口２１５に延びている。
【0044】
図２は、第１のイオンガイド２７４及び第２のイオンガイド２７８がそれぞれ、四重極構成（４本のイオンガイド電極）を有する一実施形態を示す。他の実施形態において、第１のイオンガイド２７４及び第２のイオンガイド２７８は、より高次の多極構成、例えば六重極（６本のイオンガイド電極）、八重極（８本のイオンガイド電極）、又は更に高次の多極構成を有することができる。図２に示されるように、第１のイオンガイド電極２０３及び第２のイオンガイド電極２０５は、円形断面を有する円柱状であることができる。代案として、四重極の場合、第１のイオンガイド内部２１１及び第２のイオンガイド内部２１７に面する第１のイオンガイド電極２０３及び第２のイオンガイド電極２０５の表面はそれぞれ、双曲線の輪郭を有することができる。別の代案として、第１のイオンガイド電極２０３及び第２のイオンガイド電極２０５は、多角形（角柱）断面を有することができる。
【0045】
タンデム・イオンガイド・アセンブリ２４６は更に、第１のイオンガイド出口２０９の近傍の軸上にＤＣポテンシャル障壁を生成するように構成された中間電極２８２を含む。一実施形態において、中間電極２８２は、第１のイオンガイド出口２０９において第１のイオンガイド２７４を包囲する。この場合、中間電極２８２は、第１のイオンガイド電極２０３の出口端部が配置されるアパーチャ２１９を有する。アパーチャ２１９を画定する中間電極２８２の内面は、第１のイオンガイド電極２０３の外面から離隔されている。しかしながら、アパーチャ２１９の内面は、第１のイオンガイド電位より高い電位が中間電極２８２に印加される場合に第１のイオンガイド内面２１１にＤＣポテンシャル障壁を生成するように、第１のイオンガイド電極２０３間に部分的に突出する。図２は、アパーチャ２１９が４本の第１のイオンガイド電極２０３間に４つの突出部を含む１つの非排他的な例を示す。中間電極２８２は、必ずしもアパーチャ２１９を有さない。第１のイオンガイド電極２０３間に挿入されたくさび形の電極が、ポテンシャル障壁を生成する目的を果たすことができる。
【0046】
図３Ａは更に、タンデム・イオンガイド・アセンブリ２４６の様々な構成要素にＲＦ及びＤＣ電位を印加するために利用され得る電子回路（電気回路）を概略的に示す。上述された及び図１に示されたシステム・コントローラ１２０は、係る電子回路を表しているとみなされ得る。図３Ａにおいて、電子回路は、第１のイオンガイド電極２０３と連絡する第１のＤＣ源ＤＣ１に重畳される第１のＲＦ源ＲＦ１、第２のイオンガイド２０５と連絡する第２のＤＣ源ＤＣ２に重畳される第２のＲＦ源ＲＦ２、及び中間電極２８２と連絡する第３のＤＣ源ＤＣ３として概略的に示される。電子回路は更に、以下の、即ちセル出口レンズ２２４と連絡する第４のＤＣ源ＤＣ４、外部イオン光学構成要素２２１と連絡する第５のＤＣ源ＤＣ５、及びセル入口レンズ２２２と連絡する第６のＤＣ源ＤＣ６の１つ又は複数を含むことができる。また、ＲＦ及びＤＣ源は、ひとまとめにして「電圧源（単数または複数）」とも呼ばれ得る。外部イオン光学構成要素２２１は、タンデムのコリジョン／リアクションセル・アセンブリ１１０の外部（外側）に、即ちセル出口レンズ２２４から下流にある。例えば、外部イオン光学構成要素２２１は、コリジョン／リアクションセル・アセンブリ１１０と質量分析器との間、又は質量分析器の入口に配置されたイオンレンズであることができるか、又は質量分析器自体の多極電極であることができる。
【0047】
動作中、第１のＲＦ源が、第１のイオンガイド２７４に二次元の時間的に変化する第１のＲＦ場を生成するのに有効な周波数および振幅で、ＤＣバイアス電位ＤＣ１に重畳されたＲＦ電位ＲＦ１を第１のイオンガイド電極２０３（ＲＦ１＋ＤＣ１）に印加する。一般に、第１のイオンガイド電極２０３のそれぞれの対向する対は、電気的に相互接続される。第１のイオンガイド電極２０３の１つの対向する対に印加されるＲＦ電位は、当業者により理解されるように、第１のイオンガイド電極２０３の隣接する対向する対に印加されるＲＦ電位（－ＲＦ１＋ＤＣ１、図３に示されず）と１８０度位相がずれている。ＲＦ場は第１のイオンガイド２７４においてイオンを半径方向に閉じ込め、即ちイオンの移動を半径方向に制限し、それによりイオンを、長手方向軸Ｌに集中されたイオンビームとして収束する。第２のＲＦ源は、同様に、ＤＣバイアス電位ＤＣ２に重畳されたＲＦ電位ＲＦ２を第２のイオンガイド電極２０５に印加し、それにより、第２のイオンガイド電極２７８においてイオンを半径方向に閉じ込め、結果としてイオンを、長手方向軸Ｌに集中されたイオンビームとして収束する二次元の時間的に変化する第２のＲＦ場を第２のイオンガイド２７８に生成する。このように、第１のイオンガイド２７４及び第２のイオンガイド２７８は、ＲＦ場が長手方向軸Ｌに沿ってイオンを収束するためだけに機能するＲＦのみのイオンガイドとして動作する。
【0048】
しかしながら、第１のイオンガイド２７４及び／又は第２のイオンガイド２７８が四重極電極構造を有する別の実施形態において、異極性±Ｕ１及び／又は±Ｕ２を有するＤＣ場が、第１のＲＦ場および／または第２のＲＦ場に重畳されて、第１のイオンガイド２７４及び／又は第２のイオンガイド２７８が質量フィルタとして機能することを可能にすることができる。即ち、＋ＲＦ１＋Ｕ１＋ＤＣ１が第１のイオンガイド電極２０３の一方の対に印加されることができ、－ＲＦ１－Ｕ１＋ＤＣ１が第１のイオンガイド電極２０３の他方の対に印加されることができ、＋ＲＦ２＋Ｕ２＋ＤＣ２が第２のイオンガイド電極２０５の一方の対に印加されることができ、－ＲＦ２－Ｕ２＋ＤＣ２が第２のイオンガイド電極２０５の他方の対に印加されることができる。既知の原理に従って、合成ＲＦ／ＤＣ場の動作パラメータ（ＲＦ振幅、ＲＦ周波数、及びＤＣ振幅）を適切に選択することにより、第１のイオンガイド２７４及び／又は第２のイオンガイド２７８は、単一のイオン質量のみ又は狭い範囲のイオン質量（低い質量遮断点から高い質量遮断点まで）が第１のイオンガイド２７４及び／又は第２のイオンガイド２７８を通過することを可能にする質量範囲（帯域通過）を課すように構成され得る。質量帯域通過内の質量を有するイオンは、安定した飛翔経路を有し、第１のイオンガイド２７４及び／又は第２のイオンガイド２７８の全長を通過することができる。質量帯域通過外の質量を有するイオンは、不安定な飛翔経路を有し、かくして除去される。即ち、係るイオンは、ＲＦ閉じ込め場を乗り越え、第１のイオンガイド２７４及び／又は第２のイオンガイド２７８を出る可能性なしに、第１のイオンガイド２７４及び／又は第２のイオンガイド２７８から除去される。質量帯域通過は、合成ＲＦ／ＤＣ場の動作パラメータの１つ又は複数を調整することによって調整されることができ、それにより特定のイオン質量（単数または複数）の選択が、任意の所与の時間において第１のイオンガイド２７４及び／又は第２のイオンガイド２７８から送り出されることを可能にする。幾つかの実施形態において、この「スキャニング」機能は、本明細書の他の場所で説明されるように、質量スペクトルデータに対して干渉イオンの寄与を抑制するプロセスを容易にするために実施され得る。
【0049】
様々なＤＣ源を利用して、様々なＤＣ源が結合される構成要素に、所望の大きさ及び極性でＤＣバイアス電圧を印加する。一実施形態において、第１のＤＣ源ＤＣ１は、第１のイオンガイド電極２０３に、それらの長さに沿って一定である負のＤＣバイアス電位を印加し、第２のＤＣ源ＤＣ２は、第２のイオンガイド電極２０５に、それらの長さに沿って一定である負のＤＣバイアス電位を印加する。
【0050】
非排他的な例として、電圧源（単数または複数）は、以下の範囲の１つ又は複数の大きさを有する電位を印加するように構成され、即ち第１のＤＣバイアス電位が－５０Ｖから－１０Ｖの範囲内であり、第２のＤＣバイアス電位が－１００Ｖから－２０Ｖの範囲内であり、第３のＤＣ電位が－５０Ｖから＋５００Ｖの範囲内であり、及び第４のＤＣ電位（この場合、第４のＤＣ源ＤＣ４により、セル出口レンズ２２４に印加される軸上電位）が－９０Ｖから０Ｖの範囲内である。第３のＤＣ電位の極性（正または負）は、例えば第１のＤＣバイアス電位の大きさ、中間電極２８２の形状、コリジョン／リアクションセル１１０の設計、及び／又はコリジョン／リアクションセル１１０の動作条件に依存することができる。
【0051】
別の実施形態において、第１のＤＣ源ＤＣ１及び／又は第２のＤＣ源ＤＣ２は、第１のイオンガイド電極２０３及び／又は第２のイオンガイド電極２０５それぞれの長さに沿って軸方向ＤＣ勾配を生成するように構成され得る。このために、第１のＤＣ源は、第１のイオンガイド電極２０３の入口端部と出口端部のそれぞれに結合され得る２つの異なるＤＣ電位ＤＣ１ａ及びＤＣ１ｂを供給し、及び／又は第２のＤＣ源は、第２のイオンガイド電極２０５の入口端部と出口端部のそれぞれに結合され得る２つの異なる電位ＤＣ２ａ及びＤＣ２ｂを供給する。例えば、ＤＣ電位ＤＣ１ａ及びＤＣ１ｂは、入口端部と出口端部において第１のイオンガイド電極２０３の導電層または抵抗層に結合されることができ、及び／又はＤＣ電位ＤＣ２ａ及びＤＣ２ｂは、入口端部と出口端部において第２のイオンガイド電極２０５の導電層または抵抗層に結合され得る。軸方向ＤＣ勾配の印加は、イオンを順方向に移動させ続け且つイオンの逆流を防止するために有用であることができる。更に又は代案として、所望の時間にわたってイオンを第１のイオンガイド２７４へ送り込んだ後、セル入口レンズ２２２に印可されるＤＣ電位ＤＣ６は、第１のイオンガイド２７４内のイオンがセル入口レンズ２２２を介して第１のイオンガイド２７４から逃げることを防止し且つ追加のイオンがイオン源１０８（図１）から第１のイオンガイド２７４へ送り込まれることを防止するために増加され得る。
【0052】
【0053】
図３Ｂは、別の実施形態による、タンデム・イオンガイド・アセンブリ３４６の一例の略側面（長手方向）図である。イオンガイド・アセンブリ３４６は、図３Ａに関連して上述されたイオンガイド・アセンブリ２４６に類似する。かくして、イオンガイド・アセンブリ３４６は、多極構成を有する第１のイオンガイド２７４及び第２のイオンガイド２７８、及びアパーチャ３１９を有する中間電極３８２を含む。イオンガイド・アセンブリ３４６は、中間電極３８２が第１のイオンガイド出口２０９と第２のイオンガイド入口２１３との間で軸方向に配置されたプレートであるという点で異なる。本明細書の他の場所で説明されるように、第３のＤＣ源ＤＣ３が中間電極３８２と連絡し、ＤＣ電位を中間電極３８２に印加して軸上ＤＣポテンシャル障壁を形成する。
【0054】
図３Ｃは、別の実施形態によるタンデム・イオンガイド・アセンブリ４４６の一例の略側面（長手方向）図である。イオンガイド・アセンブリ４４６は、図３Ａに関連して上述されたイオンガイド・アセンブリ２４６に類似する。かくして、イオンガイド・アセンブリ４４６は、多極構成を有する第１のイオンガイド２７４及び第２のイオンガイド２７８、及び中間電極を含む。イオンガイド・アセンブリ４４６は、中間電極が第１のイオンガイド出口２０９と第２のイオンガイド入口２１３との間で軸方向に配置された中間（又は第３の）イオンガイド４８２であるという点で異なる。第３のイオンガイド４８２は、第１のイオンガイド２７４及び第２のイオンガイド２７８と同じ次数からなることができる多極構成を有する（例えば、四重極、六重極、八重極など）。かくして、第３のイオンガイド４８２は、長手方向軸Ｌの回りに互いから円周方向に間隔を置いて配置され且つ長手方向軸Ｌから半径方向距離に配置され且つ長手方向軸Ｌにそって延ばされている複数の中間（第３の）ガイド電極４２３を有する。図３Ｃの側面図から、第３のガイド電極４２３の（１つの対向する対）２つだけが示される。第３のガイド電極４２３は、小さい軸方向ギャップだけ第１のイオンガイド出口２０９から軸方向に離隔された第３のイオンガイド入口４２５、小さい軸方向ギャップだけ第２のイオンガイド入口２１３から軸方向に離隔された第３のイオンガイド出口４２７、及び第３のイオンガイド入口４２５から第３のイオンガイド出口４２７まで延びる軸方向に延ばされた第３のイオンガイド内部４１９を画定する。第３のイオンガイド４８２は、第１のイオンガイド２７４及び第２のイオンガイド２７８より短い長さからなる。１つの非排他的な例として、第３のイオンガイド４８２（即ち、第３のガイド電極４２３）の軸長は、第１のイオンガイド２７４及び第２のイオンガイド２７８の軸長の１０％から６０％の範囲内にあることができる。この実施形態において、本明細書の他の場所で説明されるように、動作中、中間電極（第３のイオンガイド４８２）は、その内部に第３のＲＦ閉じ込め場、並びに軸上ＤＣポテンシャル障壁を生成するように構成される。例えば、第３のガイド電極４２３と連絡する電圧源（単数または複数）は、軸上ＤＣポテンシャル障壁および第３のＲＦ閉じ込め場を形成するために第３のＤＣ電位（ＲＦ３＋ＤＣ３）に重畳される第３のＲＦ電位を印加するように構成される。
【0055】
今までのところ、第１のイオンガイド２７４及び第２のイオンガイド２７８は、第１のイオンガイド電極２０３及び第２のイオンガイド電極２０５が互いに且つ第１のイオンガイド２７４及び第２のイオンガイド２７８の長手方向軸に平行である線形多極構成を有するように、主として説明および図示された。しかしながら、他の実施形態において、第１のイオンガイド電極２０３及び／又は第２のイオンガイド電極２０５は平行でなくてもよい。代わりに、第１のイオンガイド電極２０３及び／又は第２のイオンガイド電極２０５は、入口端部から出口端部までの方向における長さに沿って、互いに及び長手方向軸に向かって収束する、又は互いから及び長手方向軸から離れるように発散することができる。
【0056】
更に他の実施形態において、第１のイオンガイド２７４及び／又は第２のイオンガイド２７８は、線形多極構成を有さなくてもよい。より具体的には、第１のイオンガイド２７４及び第２のイオンガイド２７８は、本明細書に開示された主題に従って、第１のイオンガイド２７４の出口の近傍にＤＣポテンシャル障壁を生成することと互換性がある、第１のイオンガイド２７４内に第１のＲＦ閉じ込め場、及び第２のイオンガイド２７８内に第２のＲＦ閉じ込め場を有効に生成するための任意の構成を有することができる。１つの非排他的な代替の実施形態として、第１のイオンガイド電極２０３及び／又は第２のイオンガイド電極２０５は、長手方向軸を同軸方向に包囲し且つ長手方向軸の回りにそれぞれから軸方向に離隔された一連（又はスタック）のリング（又はアパーチャを有するプレート）であることができる。この場合、第１のイオンガイド２７４及び／又は第２のイオンガイド２７８内にＲＦ閉じ込め場を生成するために、所与のリング又はプレートに印加されるＲＦ電位は、その所与のリング又はプレートに直接隣接するリング（単数または複数）又はプレート（単数または複数）に印加されるＲＦ電位と１８０度位相がずれていることができる。リング又はプレートのアパーチャの内径は、長手方向軸に沿って一定であることができる。代案として、リング又はプレートのアパーチャの内径は、イオンじょうごの態様においてのような、入口から出口までの方向において連続するリング又はプレートにおいて連続的（successively：逐次的）に増減することができる。イオンガイドとして使用するための、軸方向に積み重ねられたリング又はプレート、及びイオンじょうごの構造および動作は一般に、当業者に知られている。
【0057】
図４は、タンデムのコリジョン／リアクションセル（又はセル・アセンブリ）４１０の一例の略側面（長手方向）図である。タンデムのコリジョン／リアクションセル４１０は、タンデム・イオンガイド・アセンブリ２４６が動作可能なように実装されるハウジング４８７を含む。また、図４は、質量分析器４５８も示す。例として、質量分析器４５８は、四重極デバイス（対向するロッド電極の一対のみが示されている）として示されるが、本明細書で説明されるような任意のタイプの質量分析器であることができる。図４は更に、タンデムのコリジョン／リアクションセル４１０及び質量分析器４５８の長さに沿った軸位置の関数として軸上に生成される直流（ＤＣ）電位のプロットを含む。
【0058】
ＩＣＰ－ＭＳシステムの動作において、理想的にはプラズマベースのイオン源において生成された検査対象イオンのみが質量分析器４５８に送られる。しかしながら、本開示で前述されたように、イオン源１０８（図１）も、バックグラウンド（非検査対象）イオン、又は所与の試料の分析に干渉する可能性がある「干渉イオン」を生成する。干渉イオンは、プラズマ形成ガス（例えば、アルゴン）、試料のマトリックス成分、試料に含まれる溶剤／酸、及びシステムへ混入する空気（酸素および窒素）から生成される可能性がある。本開示で前述されたように、干渉イオンの例は、単原子検査対象イオンと同じ公称の質量を有する多原子干渉物質である。特定の検査対象イオン（干渉イオンが干渉する）の検出と共に係る干渉イオンを検出することは、分析データにおけるスペクトルの部分的な重なりにつながり、それにより分析の品質が低下する。
【0059】
本明細書で説明されるタンデムのコリジョン／リアクションセル４１０（又は１１０）は、干渉イオン（主として多原子干渉物質）を移動させる（低減する又は除去する）ように構成され、それにより干渉イオンが、質量分析器４５８へ送り込まれることを防止する（又は送り込まれる干渉イオンの量を少なくとも低減する）。結果として、タンデムのコリジョン／リアクションセル４１０の動作は、ＩＣＰ－ＭＳシステムの性能、及びそれにより生成された質量スペクトルデータの品質を改善する。タンデムのコリジョン／リアクションセル４１０は、多段イオン・分子衝突プロセスを実施することによってこれを達成することができる。
【0060】
コリジョン／リアクションセル４１０の動作は、主として図３及び図４を参照して説明される。コリジョン／リアクションセル４１０への衝突／反応ガス（例えば、ヘリウム）の流れは、衝突／反応ガス源１３８及び供給ポート１４２（図１）を介して確立される。ガスの流量は、測定されている特定の元素（検査対象イオン）に最適化されるように設定される。ガスの流量は、例えば利用されているプラズマ生成ガスのタイプ（一般にアルゴン）、及び除去されることが予想される干渉イオン（単数または複数）のタイプ（単数または複数）のような他の要因に依存するかもしれない。第１のイオンガイド２７４及び第２のイオンガイド２７８は、ＲＦ源ＲＦ１及びＲＦ２により能動的に電力供給されて、上述されたように個々の第１及び第２のＲＦイオン閉じ込め場を生成する。第１のＤＣ源ＤＣ１は、負の第１のＤＣバイアス電位（又はガイド電位）を第１のイオンガイド電極２０３に印加し、第２のＤＣ源ＤＣ２は、負の第２のＤＣバイアス電位（又はガイド電位）を第２のイオンガイド電極２０５に印加する。第２のＤＣバイアス電位の大きさは、第１のＤＣバイアス電位より大きい負数である。１つの非排他的な例として、第１のＤＣバイアス電位は、－２２Ｖであることができ、第２のＤＣバイアス電位は－６５Ｖであることができる。第３のＤＣ源ＤＣ３は、長手方向軸Ｌ上に第１のＤＣポテンシャル障壁（即ち、軸上ＤＣポテンシャル障壁）を生成するのに有効な大きさで、ＤＣ電位を中間電極２８２に印加する。そういうものだから、第３のＤＣ源ＤＣ３は、第１のＤＣバイアス電位より大きい正数であるＤＣ電位を印加する。図４に示されるように、第１のＤＣポテンシャル障壁（又は障壁の高さ）は、中間電極２８２に印加されたＤＣ電位により第１のイオンガイドの端部に生成された軸上電位と第１のイオンガイド電極２０３に印加された第１のＤＣバイアス電位との間の差として画定され得る。長手方向軸Ｌ上の第２のポテンシャル障壁は、第２のイオンガイド２７８から下流の軸位置において生成される。例として、第２のポテンシャル障壁は、質量分析器４５８、又はコリジョン／リアクションセル４１０と質量分析器４５８との間に位置するイオン光学構成要素２２１（図３Ａ）の入口においてＤＣ電位を印加することにより生成され得る。図４に示されるように、第２のＤＣポテンシャル障壁（又は障壁の高さ）は、質量分析器４５８の入口に印加されるＤＣ電位と第２のイオンガイド電極２０５に印加される第２のＤＣバイアス電位との間の差として画定され得る。
【0061】
非排他的な例として、第１のＤＣポテンシャル障壁の大きさは０．１Ｖから１０Ｖの範囲内であり、及び／又は第２のＤＣポテンシャル障壁の大きさは、０．１Ｖから１０Ｖの範囲内である。
【0062】
衝突／反応ガスがコリジョン／リアクションセル４１０へ流入し且つＲＦ及びＤＣ場が生成されるが、イオンビーム４０６はセル入口レンズ２２２を介して第１のイオンガイド２７４へ送り込まれる。イオンビーム４０６は、検査対象イオン及びバックグラウンド（非検査対象）イオンの双方を含む。分析中の試料および試料導入部１０４とイオン源１０８（図１）の動作条件に依存して、イオンビーム４０６中の非検査対象イオンの幾つかは、干渉イオンになるかもしれない。例えば、バックグラウンドイオンは、測定されている特定のタイプの検査対象イオンに対する干渉イオンとして作用するかもしれないし作用しないかもしれない。入来するイオンは、例えば約２２ｅＶの運動エネルギーまで第１のイオンガイド２７４へ加速される。イオンは、第１のイオンガイド２７４の第１のＲＦ場により、長手方向軸Ｌに沿ってビームとして半径方向に閉じ込められる。タンデムのコリジョン／リアクションセル４１０に入り且つ第１のＲＦ場により収束された後、イオンは、衝突／反応ガスの分子との多数の衝突を受けて、それにより減速される。運動エネルギー弁別（ＫＥＤ）の原理に従って、多原子干渉イオン（例えば、分子イオン）の断面は、当該干渉イオンと同じ質量の単原子検査対象イオンより大きい。従って、干渉イオンは、衝突／反応ガスとのより多くの回数の衝突を蒙り、ひいては検査対象イオンと比べてより多くの運動エネルギー（ＫＥ）を失う。第１のＤＣポテンシャル障壁の大きさは、衝突後のより低いＫＥ干渉イオン（の少なくとも幾つか）が第１のイオンガイド２７４から第２のイオンガイド２７８に進むことを防止するのに十分に高いが、より高いエネルギーの検査対象イオンが第１のイオンガイド２７４から第２のイオンガイド２７８に進むことを可能にするのに十分に低い。このように、質量スペクトルデータに対する干渉イオンの寄与は、抑制される。
【0063】
第２のイオンガイド２７８が第１のイオンガイド２７４より低いＤＣバイアスにある場合、検査対象イオン（又は少なくともそれらの大部分）は、第１のイオンガイド２７４から第２のイオンガイド２７８へ送り込まれる（再加速される）。また、中間電極２８２において生成された第１のＤＣポテンシャル障壁を乗り越えることができる何らかの干渉イオンは、第２のイオンガイド２７８に入る。検査対象イオン及び干渉イオンは、第２のイオンガイド２７８の第２のＲＦ場によって長手方向軸Ｌに沿ってビームとして半径方向に閉じ込められ、第２のイオンガイド２７８内の衝突／反応ガス分子との追加の衝突を受ける。やはり、干渉イオンは、衝突／反応ガスとより多くの回数の衝突を受け、ひいては検査対象イオンと比べてより多くの運動エネルギーを失う。第２のＤＣポテンシャル障壁の大きさは、干渉イオン（の少なくとも幾つか）が質量分析器４５８に到達する又は質量分析器４５８を通過することを防止するのに十分に高いが、検査対象イオンがイオンビーム４６６として質量分析器４５８へ送り込まれて検出器に到達することを可能にするのに十分に低い。理想的には、この出て行くイオンビーム４６６は、入来するイオンビーム４０６に比べて干渉イオンを有さない（又は干渉イオンの少なくともはるかに低い濃度を有する）べきである。このように、干渉イオンは、質量分析器４５８に入ることが防止され、ひいてはイオン測定値信号に寄与せず、検査対象イオンとのスペクトルの部分的な重なりを生じさせず、それにより干渉を更に抑制する。イオン・分子衝突プロセスは、複数のタイプの被検物質に干渉する複数のタイプの干渉多原子イオンを除去することができる。
【0064】
特に、第２のイオンガイド２７８における検査対象イオンの再加速により、衝突／反応ガスの流量（流速）は、従来よりも高くすることが可能になる。増大されたガスの流量は、コリジョン／リアクションセル４１０における衝突／反応ガスの増大した密度に対応する。結果として、増大したガスの流量は、イオンが受ける衝突の平均回数を増大させ、従って、干渉を抑制する際のコリジョン／リアクションセル４１０の有効性が増加する。第２のイオンガイド２７８における検査対象イオンの再加速により、検査対象イオンが、より高い密度の衝突／反応ガスの存在下でさえも、第２のＤＣポテンシャル障壁を乗り越えることが可能になる。従って、本明細書に開示されたようなタンデムのコリジョン／リアクションセルは、衝突ガス密度（流量）の上限を上げる。比較すると、従来のセルにおいて、係る検査対象イオンは、失速して質量分析器に到達することができない。１つの非排他的な例として、ヘリウムの場合、タンデムのコリジョン／リアクションセル４１０へのガスの流量は、１２ｍＬ／分であることができる。比較すると、従来のコリジョン／リアクションセルへのガスの流量は、５ｍＬ／分であることができる。
【0065】
比較例
本明細書で説明されたようなタンデムのコリジョン／リアクションセルの性能が、標準的な（従来の）コリジョン／リアクションセル、即ち単一の多極イオンガイドのみを含むセルの性能と比べられた。いずれの場合にも、２％の塩酸（ＨＣｌ）を有する多元素溶液がＩＣＰ－ＭＳシステムを通過した。以下の表１は、標準的なセルとタンデムセルの実験条件を示す。以下の表２は、干渉する４個の被検物質に対する信号対バックグラウンド（Ｓ／Ｂ）比を示し、タンデムセルが従来のセルよりも著しく良く機能した（即ち、多原子干渉の改善された低減）ことを実証する。表３は、同じ４個の被検物質の信号強度を示し、やはりタンデムセルが標準的なセルよりも著しく良く機能したことを実証する。
本明細書で説明されたようなタンデムのコリジョン／リアクションセルの性能が、標準的な（従来の）コリジョン／リアクションセル、即ち単一の多極イオンガイドのみを含むセルの性能と比べられた。いずれの場合にも、２％の塩酸（ＨＣｌ）を有する多元素溶液がＩＣＰ－ＭＳシステムを通過した。以下の表１は、標準的なセルとタンデムセルの実験条件を示す。以下の表２は、干渉する４個の被検物質に対する信号対バックグラウンド（Ｓ／Ｂ）比を示し、タンデムセルが従来のセルよりも著しく良く機能した（即ち、多原子干渉の改善された低減）ことを実証する。表３は、同じ４個の被検物質の信号強度を示し、やはりタンデムセルが標準的なセルよりも著しく良く機能したことを実証する。
【0066】
【表1】
【0067】
【表2】
【0068】
【表3】
【0069】
タンデムセル対従来のセルの動作原理
従来のコリジョン／リアクションセルに対する本明細書で開示されたようなタンデムのコリジョン／リアクションセルの動作原理の比較が、更に後述される。
従来のコリジョン／リアクションセルに対する本明細書で開示されたようなタンデムのコリジョン／リアクションセルの動作原理の比較が、更に後述される。
【0070】
１．検査対象イオンと干渉イオンのイオン運動エネルギー
２つのイオン種Ａ（原子検査対象イオン）及びＢ（Ａに干渉する多原子イオン）を考察する。Ｂイオンは、Ａイオンと同じ質量、又はｍ／ｚ比を有するが、Ａイオンより大きい。Ｂイオンのより大きいサイズ（より大きな衝突横断面）に起因して、Ｂイオンは、Ａイオンより２倍以上頻繁にガス分子と衝突すると仮定される。コリジョンセルの入口において、Ａ及びＢイオンは、機器の動作状態により与えられた同じ初期の運動エネルギーＥｉを有する。初期の運動エネルギーＥｉは一般に約２０ｅＶである。コリジョンセルにおいて、Ａ及びＢイオンの双方は、それらが衝突ガス分子と衝突するたびに段階的に減速する。鋼体球衝突モデルにおいて、最後の運動エネルギー、イオンがコリジョンセルの出口において有する運動エネルギーは、以下により概算的に与えられる。
２つのイオン種Ａ（原子検査対象イオン）及びＢ（Ａに干渉する多原子イオン）を考察する。Ｂイオンは、Ａイオンと同じ質量、又はｍ／ｚ比を有するが、Ａイオンより大きい。Ｂイオンのより大きいサイズ（より大きな衝突横断面）に起因して、Ｂイオンは、Ａイオンより２倍以上頻繁にガス分子と衝突すると仮定される。コリジョンセルの入口において、Ａ及びＢイオンは、機器の動作状態により与えられた同じ初期の運動エネルギーＥｉを有する。初期の運動エネルギーＥｉは一般に約２０ｅＶである。コリジョンセルにおいて、Ａ及びＢイオンの双方は、それらが衝突ガス分子と衝突するたびに段階的に減速する。鋼体球衝突モデルにおいて、最後の運動エネルギー、イオンがコリジョンセルの出口において有する運動エネルギーは、以下により概算的に与えられる。
【0071】
【数1】
【0072】
ここで、ｍｉ及びｍｇはそれぞれ、イオン及びガス分子の質量であり、Ｎはイオンがコリジョンセルにおいて受ける衝突の回数である。Ｎは、平均でＡイオンに対するものよりＢイオンに対するものが大きいので、Ｅｆは、式（１）から計算されるように、Ａイオンに対するものよりＢイオンに対するものが小さい。例えば、概算の最終エネルギーＥｆＡ及びＥｆＢは、Ａ＝Ｈｅガス（ｍｇ＝４ｕ）と１０回衝突する５１Ｖ＋イオン（ｍｉ＝５１ｕ）及びＢ＝Ｈｅガス（ｍｇ＝４ｕ）と２０回衝突する３５Ｃｌ１６Ｏ＋イオン（ｍｉ＝５１ｕ）の場合に以下のように式（１）から計算される。即ち
ＥｆＡ＝０．２３５Ｅｉ
ＥｆＢ＝０．０５５Ｅｉ
Ｅｉ＝２０ｅＶの場合、ＥｆＡ＝４．７ｅＶ、ＥｆＢ＝１．１ｅＶ。
ＥｆＡ＝０．２３５Ｅｉ
ＥｆＢ＝０．０５５Ｅｉ
Ｅｉ＝２０ｅＶの場合、ＥｆＡ＝４．７ｅＶ、ＥｆＢ＝１．１ｅＶ。
【0073】
従って、例えば衝突セルの後に３ｅＶの高さのポテンシャル障壁を設定することにより（図４のセル後障壁、障壁２）、低いエネルギーのＢイオンは障壁により阻止されるが、より高いエネルギーのＡイオンは障壁を乗り越えることができる。このように、質量分析器がＡ及びＢを解明することができなくても、検査対象イオンＡは、選択的に検出される一方で、干渉イオンＢはポテンシャル障壁後のイオンビームから除去される。本明細書の他の場所で説明されるように、当該技術は、運動エネルギー弁別（ＫＥＤ）として知られている。
【0074】
２．標準的なセル後のイオン運動エネルギー分布の部分的な重なり
しかしながら、Ｎは、衝突プロセスが統計的であるので、同じイオン種間でもイオン毎に変化する。従って、Ａイオン及びＢイオンは、それら自体の衝突回数の分布を有する。Ｎ回衝突するイオンの確率は、ポアソン分布により与えられる。
しかしながら、Ｎは、衝突プロセスが統計的であるので、同じイオン種間でもイオン毎に変化する。従って、Ａイオン及びＢイオンは、それら自体の衝突回数の分布を有する。Ｎ回衝突するイオンの確率は、ポアソン分布により与えられる。
【0075】
【数2】
【0076】
ここで、Ｎaveは、平均自由行程で割ったセル長さにより与えられる、コリジョンセルにおいてイオンが蒙る衝突の平均回数である。
【0077】
例えば、Ａ及びＢの衝突の平均回数がそれぞれＮave＝１０及び２０である場合、Ａ及びＢの衝突の回数の確率分布が図５に示される。２つの分布の部分的な重なりは、Ａ及びＢの最終の運動エネルギー分布の部分的な重なりに対応する。より小さい部分的な重なりは、ＫＥＤの実施をより効率的にする。
【0078】
Ａ及びＢの平均衝突回数が増加する場合、衝突回数の分布の部分的な重なりは、ポアソン分布の特徴に従って減少する。図６は、それぞれＮave＝２５及び５０である場合のＡ及びＢの分布を示す（衝突の増加は、衝突ガスの流量を増加する又はセル長さを伸長することによって容易に達成され得る）。図５と比べて、部分的な重なりは、より小さい。より効率的なＫＥＤ、ひいてはコリジョンセルの改善された性能は、衝突の回数または衝突ガスの流量を増すことにより達成される。
【0079】
３．イオン運動エネルギー差
衝突回数の分布のより小さい部分的な重なりは、最終の運動エネルギー分布のより小さい部分的な重なりという結果になる。しかし、これは、Ａイオンが十分な運動エネルギーを維持する場合のみ当てはまる。言い換えれば、多すぎる衝突を受けることは、イオンの運動の停止につながる。セル出口に到達する前にＡイオン並びにＢイオンが失速する（最初の運動エネルギーの全てを失う）場合、ＡとＢとの間に生じる最終の運動エネルギーの差はない。係る状況は、ＫＥＤの実施を不可能にする。例えば、概算の最終エネルギーＥｆＡ及びＥｆＢはそれぞれ、Ａ＝Ｈｅガス（ｍｇ＝４ｕ）と２５回衝突するＶ＋イオン（ｍｉ＝５１ｕ）及びＢ＝Ｈｅガス（ｍｇ＝４ｕ）と５０回衝突するＣｌＯ＋イオン（ｍｉ＝５１ｕ）の場合に式（１）から以下のように計算される。即ち
ＥｆＡ＝０．０２７Ｅｉ
ＥｆＢ＝０．０００７Ｅｉ。
衝突回数の分布のより小さい部分的な重なりは、最終の運動エネルギー分布のより小さい部分的な重なりという結果になる。しかし、これは、Ａイオンが十分な運動エネルギーを維持する場合のみ当てはまる。言い換えれば、多すぎる衝突を受けることは、イオンの運動の停止につながる。セル出口に到達する前にＡイオン並びにＢイオンが失速する（最初の運動エネルギーの全てを失う）場合、ＡとＢとの間に生じる最終の運動エネルギーの差はない。係る状況は、ＫＥＤの実施を不可能にする。例えば、概算の最終エネルギーＥｆＡ及びＥｆＢはそれぞれ、Ａ＝Ｈｅガス（ｍｇ＝４ｕ）と２５回衝突するＶ＋イオン（ｍｉ＝５１ｕ）及びＢ＝Ｈｅガス（ｍｇ＝４ｕ）と５０回衝突するＣｌＯ＋イオン（ｍｉ＝５１ｕ）の場合に式（１）から以下のように計算される。即ち
ＥｆＡ＝０．０２７Ｅｉ
ＥｆＢ＝０．０００７Ｅｉ。
【0080】
Ｅｉ＝２０ｅＶの場合、ＥｆＡ＝０．５４ｅＶ（ほぼゼロ）、及びＥｆＢ＝０．０１ｅＶ（事実上ゼロ）。エネルギー差は、効率的なＫＥＤに関して小さ過ぎる。Ｈｅの流量（衝突の回数）が増大される場合、ＡとＢとの間の運動エネルギー差は増加する。Ｈｅ流量の更なる増加は、双方のイオンの運動エネルギーの大きな喪失につながり、運動エネルギーの低減された差の原因となる。これは、標準的なコリジョンセルに関するＫＥＤの制限を示す。
【0081】
４．イオンガイドのバイアス電位を下げることによるイオン運動エネルギー差の増加
最終の運動エネルギーＥｆが最初の運動エネルギーＥｉに比例する場合、Ｅｉの増加は、増加した衝突回数の後でのＡイオンの停止を防止し、ＡとＢとの間の最終の運動エネルギーの差を増大する。最初の運動エネルギーＥｉは、セルのイオンガイドのバイアス電位を減少させることにより増加させることができ、その理由は、（正の）イオンがセル（イオンガイド）の入口において、下げられた電位により加速されるからである。しかしながら、イオンガイドのバイアスを－９０Ｖのような高度に負の電位に下げることの２つの欠点が存在し、即ち（i）イオンガイド中のイオン伝達が妥協される必要がある、及び（ii）イオンの運動エネルギー分布がより高いエネルギーの方へ広げられ、質量スペクトルのピーク形状の悪化につながる。
最終の運動エネルギーＥｆが最初の運動エネルギーＥｉに比例する場合、Ｅｉの増加は、増加した衝突回数の後でのＡイオンの停止を防止し、ＡとＢとの間の最終の運動エネルギーの差を増大する。最初の運動エネルギーＥｉは、セルのイオンガイドのバイアス電位を減少させることにより増加させることができ、その理由は、（正の）イオンがセル（イオンガイド）の入口において、下げられた電位により加速されるからである。しかしながら、イオンガイドのバイアスを－９０Ｖのような高度に負の電位に下げることの２つの欠点が存在し、即ち（i）イオンガイド中のイオン伝達が妥協される必要がある、及び（ii）イオンの運動エネルギー分布がより高いエネルギーの方へ広げられ、質量スペクトルのピーク形状の悪化につながる。
【0082】
５．タンデムの構成によるイオン運動エネルギーの差の増大
これら欠点は、タンデムの構成により克服され、この場合、イオンガイドの第１の部分は、標準的な電位（例えば、－２０Ｖ）でバイアスされ、第２の部分は、より負にバイアスされ（例えば、－７０Ｖ）、それによりイオンは、２つの部分間で加速され、７０－２０＝５０ｅＶの追加の運動エネルギーを獲得する。
これら欠点は、タンデムの構成により克服され、この場合、イオンガイドの第１の部分は、標準的な電位（例えば、－２０Ｖ）でバイアスされ、第２の部分は、より負にバイアスされ（例えば、－７０Ｖ）、それによりイオンは、２つの部分間で加速され、７０－２０＝５０ｅＶの追加の運動エネルギーを獲得する。
【0083】
式（１）を用いて計算されたエネルギー差の一例が、従来の（標準的な）セルとの比較において、図７に示され、この場合、イオンの移動距離Ｌは、Ｎ＝Ｌ／λ（λは、イオンの平均自由行程）として、Ｎと関連する。セル出口におけるエネルギー差（セルがＬ＝０．１ｍの長さを有する）、又は最終のエネルギー差は、より高い（より小さい負数）バイアス電位にもかかわらず、タンデムの構成においてより大きい。
【0084】
６．タンデムセル後のイオン運動エネルギー分布の部分的な重なり
ＡイオンとＢイオンとの間の平均の最終エネルギーの差は、タンデムの構成とともに増大するが、２つの最終エネルギー分布の部分的な重なりも増大し、それは式（１）及び式（２）を用いる計算により確認される（図示せず）。理由は、タンデムの構成において、２つのイオンが同じ回数の衝突を受けた場合でさえも、それらの最終のエネルギーは、衝突がセル内で発生する場所に依存して異なることができるからである。例えば、衝突の総数が同じであるけれども、第１のイオンガイドにおいて７回の衝突を受け且つ第２のイオンガイドにおいて３回の衝突を受けたイオンの運動エネルギーは、第１のイオンガイドにおいて３回の衝突を受け且つ第２のイオンガイドにおいて７回の衝突を受けたイオンの運動エネルギーと異なることができる（留意されるべきは、標準的なセルにおいて、最終の運動エネルギーは、均一なバイアス電位がセル内に確立されている場合、セルのどの部分においてイオンが衝突を受けるかに依存しない）。従って、効率的なＫＥＤは、たとえ衝突の回数が増加しても、タンデムセルから期待されない。
ＡイオンとＢイオンとの間の平均の最終エネルギーの差は、タンデムの構成とともに増大するが、２つの最終エネルギー分布の部分的な重なりも増大し、それは式（１）及び式（２）を用いる計算により確認される（図示せず）。理由は、タンデムの構成において、２つのイオンが同じ回数の衝突を受けた場合でさえも、それらの最終のエネルギーは、衝突がセル内で発生する場所に依存して異なることができるからである。例えば、衝突の総数が同じであるけれども、第１のイオンガイドにおいて７回の衝突を受け且つ第２のイオンガイドにおいて３回の衝突を受けたイオンの運動エネルギーは、第１のイオンガイドにおいて３回の衝突を受け且つ第２のイオンガイドにおいて７回の衝突を受けたイオンの運動エネルギーと異なることができる（留意されるべきは、標準的なセルにおいて、最終の運動エネルギーは、均一なバイアス電位がセル内に確立されている場合、セルのどの部分においてイオンが衝突を受けるかに依存しない）。従って、効率的なＫＥＤは、たとえ衝突の回数が増加しても、タンデムセルから期待されない。
【0085】
７．タンデムセル内の追加のポテンシャル障壁（図４の障壁１）
タンデム構成に関する問題は、第１の部分の端部にポテンシャル障壁を追加することにより解決される（セル内障壁、図４の障壁１）。セル後障壁（図４の障壁２）を乗り越える干渉Ｂイオンの確率は、障壁１により低減され、かくして後述されるようにＳ／Ｂ比が改善される。
タンデム構成に関する問題は、第１の部分の端部にポテンシャル障壁を追加することにより解決される（セル内障壁、図４の障壁１）。セル後障壁（図４の障壁２）を乗り越える干渉Ｂイオンの確率は、障壁１により低減され、かくして後述されるようにＳ／Ｂ比が改善される。
【0086】
Ａ及びＢの平均衝突回数がそれぞれ２５及び５０であり、第１及び第２のイオンガイドがそれぞれ約－２０Ｖ及び－７０Ｖでバイアスされるように、セルへのＨｅ衝突ガスの流量が調整されると仮定する。第１の部分において２５回の衝突を受け且つ第２のイオンガイドにおいて２５回の衝突を受けるＢイオン（Ｂ１）の場合、それらの運動エネルギーは、第１のイオンガイドの端部および第２のイオンガイドの端部（セル出口）において、それぞれ０．５３ｅＶ及び１．３ｅＶである。ここで、Ｅｉ＝２０ｅＶ、ｍｉ＝５１ｕ及びｍｇ＝４ｕが、式（１）による計算のために仮定される。従って、例えば、高さ３ｅＶのセル後障壁（図４の障壁２）は、運動エネルギーが１．３ｅＶのＢ１イオンを阻止する。
【0087】
しかしながら、第１のイオンガイドにおいて３５回の衝突を受け且つ第２のイオンガイドにおいて１５回の衝突を受けるＢイオンも存在する（Ｂ２イオン）。これらＢ２イオンは、第１の部分の端部において０．１３ｅＶ及びセル出口において５．７ｅＶの運動エネルギーを有する。従って、高さ３ｅＶのセル後障壁はこれらＢ２イオンを阻止できない。しかしながら、０．１３ｅＶより高いセル内障壁（例えば、１ｅＶ）が設定される場合、Ｂ２イオンはセルの内部で阻止され、ひいてはイオンビームから除去される。
【0088】
Ｂの半分の回数の衝突を受ける検査対象イオンＡの場合、運動エネルギーは、それらが第１の部分および第２の部分の双方において１３回の衝突を受ける場合、第１及び第２のイオンガイドの端部において、それぞれ３．０ｅＶ及び８．１ｅＶである（Ａ１イオン）。従って、これらＡ１イオンは、双方の障壁（１ｅＶの高さ及び３ｅＶの高さ）を乗り越える。同様に、第１及び第２のイオンガイドにおいて、それぞれ１８回と８回の衝突を受けるＡイオンの場合（Ａ２イオン）、それらの運動エネルギーは、第１及び第２のイオンガイドの端部において、それぞれ１．５ｅＶ及び１６ｅＶである。かくして、Ａ２イオンは、双方の障壁を同様に乗り越える。
【0089】
これらの例から、セル内障壁を有するタンデムセルは、干渉Ｂイオンの衝突回数が５０回という大きさに設定された場合でさえも、十分な最終の運動エネルギーを有する検査対象イオンＡが検出されることを可能にするということが明らかである。
【0090】
８．概要
要約すれば、コリジョンセルの性能を改善するために、セルにおける衝突回数（又は衝突ガスの密度）を増加させる必要がある。しかしながら、衝突回数の増加は、検査対象イオンの運動エネルギーの大きな喪失をもたらし、それは検査対象イオンと多原子干渉イオンとの間の運動エネルギーの小さい差につながり、その結果として効率的なＫＥＤ又はコリジョンセルの性能の改善を不可能にする。検査対象イオンと多原子干渉イオンとの間の運動エネルギーの十分な差を維持するために、本明細書で説明されたようなタンデムのコリジョンセルが利用される。しかしながら、タンデム構成は、検査対象イオンの運動エネルギー分布と多原子干渉イオンの運動エネルギー分布との間のより大きな部分的な重なりをもたらし、ＫＥＤの実施を劣化させる。タンデムセルの第１のイオンガイドの端部における追加のポテンシャル障壁を用いて、効率的なＫＥＤがタンデム構成において回復される。セル内障壁を有するタンデムセルは、増大した衝突回数の条件下で効率的なＫＥＤを可能にし、コリジョンセルの性能を改善する（即ち、Ｓ／Ｂ比を改善する）。非特許文献２を参照されたい。
要約すれば、コリジョンセルの性能を改善するために、セルにおける衝突回数（又は衝突ガスの密度）を増加させる必要がある。しかしながら、衝突回数の増加は、検査対象イオンの運動エネルギーの大きな喪失をもたらし、それは検査対象イオンと多原子干渉イオンとの間の運動エネルギーの小さい差につながり、その結果として効率的なＫＥＤ又はコリジョンセルの性能の改善を不可能にする。検査対象イオンと多原子干渉イオンとの間の運動エネルギーの十分な差を維持するために、本明細書で説明されたようなタンデムのコリジョンセルが利用される。しかしながら、タンデム構成は、検査対象イオンの運動エネルギー分布と多原子干渉イオンの運動エネルギー分布との間のより大きな部分的な重なりをもたらし、ＫＥＤの実施を劣化させる。タンデムセルの第１のイオンガイドの端部における追加のポテンシャル障壁を用いて、効率的なＫＥＤがタンデム構成において回復される。セル内障壁を有するタンデムセルは、増大した衝突回数の条件下で効率的なＫＥＤを可能にし、コリジョンセルの性能を改善する（即ち、Ｓ／Ｂ比を改善する）。非特許文献２を参照されたい。
【0091】
図８は、一実施形態による、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システムにおけるタンデムのコリジョン／リアクションセルを動作させるための方法の一例を示す流れ図８００である。衝突／反応ガスが、タンデムのコリジョン／リアクションセル内へ流される（ステップ８０２）。タンデムのコリジョン／リアクションセルは、セル入口、タンデムのコリジョン／リアクションセルの長手方向軸に沿ってセル入口から離隔されたセル出口、セル入口と第２のイオンガイドとの間の第１のイオンガイド、及び第１のイオンガイドとセル出口との間の第２のイオンガイドを含む。第１のＲＦ閉じ込め場が第１のイオンガイド内に生成され（ステップ８０４）、第２のＲＦ閉じ込め場が第２のイオンガイド内に生成される（ステップ８０６）。第１のＲＦ電場および第２のＲＦ電場は、長手方向軸に直交する半径方向においてイオンを閉じ込めるように構成される。第１のＤＣポテンシャル障壁が、第１のイオンガイドの第１のイオンガイド出口の近傍に生成される（ステップ８０８）。第２のＤＣポテンシャル障壁が、第２のイオンガイドの第２のイオンガイド出口から下流の軸位置において生成される（ステップ８１０）。ステップ８０２～８０８の開始の順序に課される特定の制限はなく、ステップ８０２～８０８の２つ以上は、同時に又はほぼ同時に開始され得る。分析中の試料をイオン化することから生成された検査対象イオン及び干渉イオンは、セル入口を介して第１のイオンガイドへ送り込まれる（ステップ８１２）。第１のイオンガイドにおいて、検査対象イオン及び干渉イオンは、衝突／反応ガスと衝突して運動エネルギーを失う。第１のＤＣポテンシャル障壁が、干渉イオンの少なくとも幾つかが第１のイオンガイドを出ることを防止するのに十分な高さになるように設定されるが、検査対象イオンが第１のイオンガイドを出ることを可能にするのに十分に低く設定される。検査対象イオンは、第１のイオンガイドから第２のイオンガイドへ送り込まれる（ステップ８１４）。第１のＤＣポテンシャル障壁を乗り越えることができる何らかの干渉イオンも、第２のイオンガイドへ送り込まれる。第２のイオンガイドにおいて、検査対象イオン及び何らかの干渉イオンは同様に、衝突／反応ガスと衝突して運動エネルギーを失う。第２のＤＣポテンシャル障壁は、干渉イオンの少なくとも幾つかが、セル出口から下流の質量分析器に到達する又は当該質量分析器を通過することを防止するのに十分高くなるように設定されるが、検査対象イオンが質量分析器を通って送られることを可能にするのに十分に低く設定される。次いで、検査対象イオンは、質量分析器により分析されて、下流のイオン検出器により検出されて計数され得る。
【0092】
一実施形態において、流れ図８００は、ステップ８０２～８１４を実行するために構成された、コリジョン／リアクションセル、又はコリジョン／リアクションセル及び関連する電子回路、又はコリジョン／リアクションセル及び関連するＩＣＰ－ＭＳシステムを表すことができる。このために、当業者により理解されるように、プロセッサ、メモリ及び他の構成要素を含むコントローラ（例えば、図１に示されたコントローラ１２０）は、例えばステップ８０２～８１４を実行する際に必要とされるＩＣＰ－ＭＳシステムの構成要素（例えば、セル、電子回路など）を制御することにより、ステップ８０２～８１４の実行を制御するために設けられ得る。
【0093】
図９は、図１に示されたＩＣＰ－ＭＳシステム１００のような分光分析システムの一部であることができる又は当該分光分析システムと通信（連絡）することができるシステム・コントローラ（或いはコントローラ、又はコンピューティング・デバイス）１２０の制限しない例の略図である。図示された実施形態において、システム・コントローラ１２０は、全体的な制御を提供するメイン電子プロセッサ、及び専用の制御動作または特定の信号処理タスクのために構成された１つ又は複数の電子プロセッサ（例えば、グラフィックス・プロセッシング・ユニット又はＧＰＵ、デジタル・シグナル・プロセッサ又はＤＳＰ、特定用途向け集積回路またはＡＳＩＣ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ又はＦＰＧＡなど）を表すことができるプロセッサ９０２（一般に電子回路ベース）を含む。また、システム・コントローラ１２０は、データ及び／又はソフトウェアを格納するための１つ又は複数のメモリ９０４（揮発性および／または不揮発性）も含む。また、システム・コントローラ１２０は、１つ又は複数のタイプのユーザ・インターフェース・デバイスを制御する及び当該ユーザ・インターフェース・デバイスと当該ユーザ・インターフェース・デバイスと通信するシステム・コントローラ１２０の構成要素との間にインターフェースを提供するための１つ又は複数のデバイスドライバ９０６も含むことができる。係るユーザ・インターフェース・デバイスは、ユーザ入力デバイス９０８（例えば、キーボード、キーパッド、タッチ・スクリーン、マウス、ジョイスティック、トラックボール、及び同類のもの）、及びユーザ出力デバイス９１０（例えば、ディスプレイ画面、プリンタ、可視的表示器または警報、可聴式指示器または警報、及び同類のもの）を含むことができる。様々な実施形態において、システム・コントローラ１２０は、１つ又は複数のユーザ入力デバイス９０８及び／又はユーザ出力デバイス９１０を含むと、又は少なくともそれらと通信するとみなされ得る。また、システム・コントローラ１２０は、メモリに及び／又は１つ又は複数のタイプのコンピュータ可読媒体９１４に包含された１つ又は複数のタイプのコンピュータ・プログラム又はソフトウェア９１２も含むことができる。コンピュータ・プログラム又はソフトウェアは、ＩＣＰ－ＭＳシステム１００の様々な動作を制御または実行するための持続性命令（例えば、論理命令）を含むことができる。コンピュータ・プログラム又はソフトウェアは、アプリケーション・ソフトウェア及びシステム・ソフトウェアを含むことができる。システム・ソフトウェアは、ハードウェアとアプリケーション・ソフトウェアとの間の相互作用を含む、システム・コントローラ１２０の様々な機能を制御および管理するためのオペレーティング・システム（例えば、Microsoft Windows（登録商標）ソフトウェア）を含むことができる。特に、オペレーティング・システムは、ユーザ出力デバイス９１０を介して表示可能であり、ユーザがユーザ入力デバイス９０８の使用と相互作用することができる、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）を提供することができる。また、システム・コントローラ１２０は、ＧＵＩによりグラフ形状で提示するためのフォーマット・データを含む、イオン検出器１６１（図１）により出力されたイオン測定値信号を受け取って処理するための１つ又は複数のデータ取得／信号調整構成要素（ＤＡＱ）９１６（ハードウェア、ファームウェア及び／又はソフトウェアで具現化されるような）も含むことができる。
【0094】
システム・コントローラ１２０は更に、コリジョン／リアクションセル１１０（又は４１０）の動作を制御する、及びイオン源１０８、イオン光学部１１４、質量分析部１１８及び図１に示されたＩＣＰ－ＭＳシステム１００に設けられる任意の他のイオン処理デバイスの動作とセルの動作を調和させる及び／又は同期させるように構成されたセル・コントローラ（又は制御モジュール）９１８を含むことができる。かくして、セル・コントローラ９１８は、コリジョン／リアクションセル１１０を動作させるための方法を含む、本明細書で開示された方法の全て又は当該方法の任意の一部を制御する又は実行するように構成され得る。これらの目的のために、セル・コントローラ９１８は、当業者により理解されるように、ソフトウェア及び／又は電子回路（ハードウェア及び／又はファームウェア）で具現化され得る。
【0095】
理解されるように、図９は、本開示と首尾一貫したシステム・コントローラ１２０の一例のハイレベルな概略描写である。追加の構造、デバイス、電子回路、及びコンピュータ関連またはプロセッサ関連の構成要素のような他の構成要素が、実際の具現化形態に必要とされるように、含まれ得る。また、理解されるように、システム・コントローラ１２０は、提供され得る構造（例えば、回路、メカニズム、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアなど）を表すことが意図された機能ブロックとして図９に概略的に表されている。様々な機能ブロック及びそれらの間の何らかの信号リンクが、例示のためだけに任意に配置されており、何らかの態様を制限しない。当業者により理解されるように、実際には、システム・コントローラ１２０の機能は、様々な態様で実施されることができ、図９に示された及び本明細書において例により説明された正確な態様で必ずしも実施されない。
【0096】
これまでのところ、本開示において、コリジョン／リアクションセル１１０（又は４１０）は、２段を有する「タンデム」セルとして主に説明された。しかしながら、本開示は、２つを超える多数の段を包含する。即ち、コリジョン／リアクションセル１１０（又は４１０）は、３つ以上の別個のイオンガイドを含み、例えば３つ以上の中間電極を含むことにより３つ以上のＤＣポテンシャル障壁を生成することができる。
【0097】
一実施形態において、物理的に反応しないイオン・分子衝突プロセスに加えて、コリジョン／リアクションセル１１０（又は４１０）は、化学的に反応するイオン・分子反応プロセスを実施することもできる。かくして、コリジョン／リアクションセル１１０は、３つの異なる動作モード、即ち衝突ガスがコリジョン／リアクションセル１１０へ流入される衝突モード、反応ガスがコリジョン／リアクションセル１１０へ流入される反応モード、及び衝突／反応ガスのタイプがコリジョン／リアクションセル１１０へ流入されない「ガス無し」モードで動作する（及び３つの異なる動作間で切換えられる）ように構成され得る。特定モードの選択は、測定されている検査対象イオン（単数または複数）のタイプ、及びもしあれば、除去されるべき干渉イオン（単数または複数）のタイプに依存することができる。「タイプ」によるは、検査対象イオン（例えば、鉄、カドミウム、バナジウムなど）の及び干渉イオン（例えば、ＡｒＯ＋、ＭｏＯ＋、ＣｌＯ＋など）の化学的（元素的）識別を意味する。
【0098】
一般に、反応モードは、検査対象イオン及び干渉イオンとの反応ガスの相対反応速度に基づく。干渉イオンとの反応は発熱性であり、検査対象イオンとの反応は吸熱性である。従って、干渉イオンとの反応は、検査対象イオンとの反応より速い。かくして、反応ガスは、検査対象イオンと実質的に反応しない、又は検査対象イオンと完全に反応しないかもしれない。生じる反応の特定タイプ（例えば、電荷移動、プロトン移動など）は、利用される反応ガスのタイプ及び除去されるべき干渉イオンのタイプに依存する。一実施形態において、当該反応は、干渉イオンを非干渉イオン又は中性種に変換する。干渉イオンを非干渉イオンに変換することは、干渉イオンの組成を変更することを含み、それにより干渉イオンの質量は検査対象イオンの質量と異なる質量（ひいては検査対象イオンの質量ともはや干渉しない）に変更される。干渉イオンを中性種に変換する場合、中性種は、電場または磁場により影響を与えられない。かくして、中性種は、他の中性ガス分子と共に（例えば、ポート１３２又はポート１３６を介して）真空システムにより除去されることができ、いずれにしても質量分析器には「不可視」になる。一例は、アルゴンイオンから水素分子への電荷移動、即ちＨ２＋４０Ａｒ＋→Ａｒ＋Ｈ２
＋によって、カルシウム同位体４０Ｃａ＋と干渉するアルゴンイオン４０Ａｒ＋を中性アルゴン原子Ａｒに変換するために水素ガスＨ２を使用することである。
【0099】
反応モードの別の実施形態において、イオン・分子反応は、干渉イオンでなく検査対象イオンを含む。即ち、当該反応は、検査対象イオンを新たな検査対象イオン種に変化する、即ち元の検査対象イオンの組成を変更する。新たな検査対象イオン種は、元の検査対象イオン種の質量と異なる（一般により大きい）質量を有し、それ故に干渉イオンの質量とも異なる。また、検査対象イオンとの反応は、事実上、干渉されるイオンを干渉されないイオンに変換することとしても特徴付けられ得る。新たな検査対象イオンが検出されて、質量スペクトルの部分になり、有用な情報を提供する。その理由は、それが調査中の元の単原子検査対象イオンに対応するからである。
【0100】
ガス無しモードにおいて、コリジョン／リアクションセル１１０は、検査対象イオンを質量分析器１５８へ送るためのイオンガイドとしてのみ利用される。即ち、ＲＦのみのイオンガイド１４６は、衝突／反応ガスが無い状態で動作する。ガス無しモードは、干渉を抑制するための衝突または反応動作が必要でないような、干渉イオンが存在しない場合に有用であることができる。
【0101】
例示的な実施形態
本開示された主題に従って提供される例示的な実施形態は、以下に限定されないが、以下のことを含む。
１．タンデムのコリジョン／リアクションセルであって：ハウジングであって、セル入口、前記コリジョン／リアクションセルの長手方向軸に沿って前記セル入口から間隔を置いて配置されたセル出口、及び前記ハウジングの内部と連絡するガス供給ポートを含むハウジングと；前記ハウジング内に配置され、第１のイオンガイド入口および第１のイオンガイド出口を含み、前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるのに有効な第１のＲＦ閉じ込め場を生成するように構成された第１のイオンガイドと；前記ハウジング内に配置され、第２のイオンガイド入口および第２のイオンガイド出口を含み、前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるのに有効な第２のＲＦ閉じ込め場を生成するように構成された第２のイオンガイドと；前記第１のイオンガイド出口の近傍に軸上ＤＣポテンシャル障壁を生成するように構成された中間電極とを含み、前記軸上ＤＣポテンシャル障壁は、少なくとも幾つかの干渉イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを防止することに有効であり且つ前記干渉イオンより小さい横断面の検査対象イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを可能にするのに十分に低い、タンデムのコリジョン／リアクションセル。
２．前記軸上ＤＣポテンシャル障壁が、０．１Ｖから１０Ｖの範囲の大きさを有する、実施形態１に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
３．前記第１のイオンガイド及び前記第２のイオンガイドが多極イオンガイドである、実施形態１又は２に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
４．前記第１のイオンガイドは、前記長手方向軸に直交する半径距離に配置され且つ前記長手方向軸の回りに互いから円周方向に間隔を置いて配置され、前記第１のイオンガイド入口および前記第１のイオンガイド出口を画定する複数の細長い第１のイオンガイド電極を含み、前記第２のイオンガイドは、前記長手方向軸に直交する半径距離に配置され且つ前記長手方向軸の回りに互いから円周方向に間隔を置いて配置され、前記第２のイオンガイド入口および前記第２のイオンガイド出口を画定する複数の細長い第２のイオンガイド電極を含み、前記第２のイオンガイド入口が、軸方向ギャップだけ前記第１のイオンガイド出口から離隔されている、実施形態３に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
５．前記第１のＲＦ閉じ込め場を生成するために前記第１のイオンガイドの電極に第１のＤＣバイアス電位に重畳された第１のＲＦ電位を印加し、前記第２のＲＦ閉じ込め場を生成するために前記第２のイオンガイドの電極に第２のＤＣバイアス電位に重畳された第２のＲＦ電位を印加し、前記軸上ＤＣポテンシャル障壁を生成するために前記中間電極に第３のＤＣ電位を印加するように構成された電圧源を含む、実施形態１～４のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
６．前記電圧源は、前記電圧源が－５０Ｖから－１０Ｖの範囲の第１のＤＣバイアス電位を印加するように構成されている；前記電圧源が－１００Ｖから－２０Ｖの範囲の第２のＤＣバイアス電位を印加するように構成されている；前記電圧源が－５０Ｖから＋５００Ｖの範囲の第３のＤＣ電位を印加するように構成されている；及び上記の２つ又はそれより多い組み合わせからなるグループから選択された構成を有する、実施形態５に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
７．前記第２のイオンガイド出口から下流にイオン光学構成要素を含み、前記電圧源が、第４のＤＣ電位を前記イオン光学構成要素に印加するように構成され、前記第４のＤＣ電位が、前記第２のＤＣバイアス電位より大きい正数の軸上電位を生じさせる大きさを有する、実施形態５又は６に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
８．前記第４のＤＣ電位が－９０Ｖから０Ｖの範囲内にある、実施形態７に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
９．前記中間電極は、前記第１のイオンガイド出口において前記第１のイオンガイドを包囲するアパーチャ有するプレートである、実施形態１～８のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１０．前記中間電極は、前記第１のイオンガイド出口において前記第１のイオンガイドを包囲するアパーチャを画定する内面を含むプレートであり、前記第１のイオンガイドは、多極構成で配列された複数の第１のイオンガイド電極を含み、前記内面が前記第１のイオンガイド電極間に突出する、実施形態１～８のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１１．前記中間電極は、前記第１のイオンガイド出口と前記第２のイオンガイド入口との間にアパーチャを有するプレートである、実施形態１～８のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１２．前記中間電極は、前記第１のイオンガイド出口と前記第２のイオンガイド入口との間に配置されたイオンガイドであり、第３のＲＦ閉じ込め場を生成するように構成されている、実施形態１～８のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１３．前記中間電極は、前記第１のイオンガイド出口と前記第２のイオンガイド入口との間に配置された多極イオンガイドであり、第３のＲＦ閉じ込め場を生成するように構成されている、実施形態１～８のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１４．前記中間電極、前記第１のイオンガイド、及び前記第２のイオンガイドは、多極イオンガイドであり、前記中間電極が、前記第１のイオンガイド出口と前記第２のイオンガイド入口との間に配置され、前記中間電極が前記第１のイオンガイド及び前記第２のイオンガイドより短い軸長を有する、実施形態１～８のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１５．前記中間電極の軸長は、前記第１のイオンガイドの軸長および前記第２のイオンガイドの軸長の１０％から６０％の範囲内である、実施形態１４のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１６．前記第２のイオンガイド出口から下流に配置され、少なくとも幾つかの干渉イオンが前記セル出口から下流の質量分析器を通過することを防止するのに有効であり且つ検査対象イオンが前記質量分析器を通過するのを可能にするのに十分低い第２のＤＣポテンシャル障壁を生成するように構成されている、イオン光学構成要素を含む、実施形態１～１５のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１７．前記イオン光学構成要素は、前記イオン光学構成要素が前記セル出口に配置されていること；前記イオン光学構成要素が前記ハウジングの外側に配置されていること；前記イオン光学構成要素が前記セル出口と質量分析器との間に配置されていること；前記イオン光学構成要素が前記質量分析器の入口に配置されていること；及び前記イオン光学構成要素が質量分析であることからなるグループから選択された位置を有する、実施形態１～１６のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１８．前記ガス供給ポートを介して衝突／反応ガスをハウジング内へ流すように構成された衝突／反応ガス源を含む、実施形態１～１７のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１９．実施形態１～１８のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセルと、前記セル出口と連絡する質量分析器とを含む、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システム。
２０．前記セル入口と連絡するイオン源を含み、前記イオン源がプラズマトーチを含む、実施形態１９に記載のＩＣＰ－ＭＳシステム。
２１．誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システムにおいてタンデムのコリジョン／リアクションセルを動作させるための方法であって、衝突／反応ガスを前記タンデムのコリジョン／リアクションセル内へ流し、前記タンデムのコリジョン／リアクションセルは、セル入口と、前記タンデムのコリジョン／リアクションセルの長手方向軸に沿って前記セル入口から間隔を置いて配置されたセル出口と、前記セル入口と第２のイオンガイドとの間の第１のイオンガイドと、前記第１のイオンガイドと前記セル出口との間の前記第２のイオンガイドとを含み；前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるために前記第１のイオンガイド内に第１のＲＦ閉じ込め場を生成し；前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるために前記第２のイオンガイド内に第２のＲＦ閉じ込め場を生成し；前記第１のイオンガイドの第１のイオンガイド出口の近傍に第１のＤＣポテンシャル障壁を生成し；前記第２のイオンガイドの第２のイオンガイド出口から下流に第２のＤＣポテンシャル障壁を生成し；検査対象イオン及び干渉イオンを、前記セル入口を介して前記第１のイオンガイドへ送り込み、前記検査対象イオン及び前記干渉イオンは、分析中に試料をイオン化することから生成されており、前記検査対象イオン及び前記干渉イオンは、前記衝突／反応ガスと衝突して運動エネルギーを失い、前記第１のＤＣポテンシャル障壁は、少なくとも幾つかの干渉イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを防止するのに十分に高く且つ前記検査対象イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを可能にするのに十分に低く；前記検査対象イオンを前記第１のイオンガイドから前記第２のイオンガイドへ送り込むことを含み、前記第２のイオンガイド内の前記検査対象イオン及び何らかの干渉イオンが前記衝突／反応ガスと衝突して運動エネルギーを失い、前記第２のＤＣポテンシャル障壁は、前記干渉イオンの少なくとも幾つかが前記セル出口から下流の質量分析器を通過することを防止するのに十分に高く且つ前記検査対象イオンが前記質量分析器を通過することを可能にするのに十分に低い、方法。
２２．前記第１のＤＣポテンシャル障壁および前記第２のＤＣポテンシャル障壁の大きさは、前記第１のＤＣポテンシャル障壁の大きさが０．１Ｖから１０Ｖの範囲内にあること、前記第２のＤＣポテンシャル障壁の大きさが０．１Ｖから１０Ｖの範囲内にあること、及び上記の双方からなるグループから選択される、実施形態２１に記載の方法。
２３．前記タンデムのコリジョン／リアクションセルは、前記第１のイオンガイド出口の近傍に中間電極を含み、前記第１のＤＣポテンシャル障壁を生成することは、前記中間電極にＤＣ電位を印加することを含む、実施形態２１又は２２に記載の方法。
２４．前記第１のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第１のＤＣバイアス電位に重畳された第１のＲＦ電位を前記第１のイオンガイドに印加し、前記第２のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第２のＤＣバイアス電位に重畳された第２のＲＦ電位を前記第２のイオンガイドに印加することを含む、実施形態２１～２３のいずれかに記載の方法。
２５．前記第１のＤＣバイアス電位および前記第２のＤＣバイアス電位は、前記第１のＤＣバイアス電位および前記第２のＤＣバイアス電位が負の大きさを有すること；前記第１のＤＣバイアス電位が－５０Ｖから－１０Ｖの範囲内であること；前記第２の第ＤＣバイアス電位が－１００Ｖから－２０Ｖの範囲内であること；及び前記第２のＤＣバイアス電位が前記第１のＤＣバイアス電位よりも大きい負数であることからなるグループから選択された大きさを有する、実施形態２４に記載の方法。
２６．前記第１のＤＣバイアス電位または前記第２のＤＣバイアス電位の少なくとも一方は、前記第１のイオンガイド又は前記第２のイオンガイドの長さに沿って一定である、実施形態２４又は２５に記載の方法。
２７．前記第１のＤＣバイアス電位または前記第２のＤＣバイアス電位の少なくとも一方は、前記第１のイオンガイド又は前記第２のイオンガイドの長さに沿った軸方向ＤＣ電位勾配である、実施形態２４又は２５に記載の方法。
２８．前記第２のＤＣポテンシャル障壁を生成することは、ＤＣ電位をイオン光学構成要素に印加することを含み、前記イオン光学構成要素は、前記イオン光学構成要素が前記セル出口に配置されること；前記イオン光学構成要素がハウジングの外側に配置されること；前記イオン光学構成要素が前記セル出口と質量分析器との間に配置されること；前記イオン光学構成要素が質量分析器の入口に配置されること；及び前記イオン光学構成要素が質量分析器であることからなるグループから選択された位置を有する、実施形態２１～２７のいずれかに記載の方法。
２９．前記衝突／反応ガスが、ヘリウム、ネオン又はアルゴンである、実施形態２１～２８に記載の方法。
３０．前記検査対象イオンが、金属、又は希ガスを除いた他の元素の正の単原子イオンを含む、実施形態２１～２９に記載の方法。
３１．前記干渉イオンは、アルゴンを含む多原子イオン、及び試料の成分を含む多原子イオンからなるグループから選択される、実施形態２１～３０に記載の方法。
３２．前記検査対象イオンを、前記入口を介して前記コリジョン／リアクションセルへ送り込む前に、前記試料を誘導結合プラズマにさらすことにより前記検査対象イオンを生成することを含む、実施形態２１～３１のいずれかに記載の方法。
３３．前記試料をさらすことは、プラズマトーチを動作させることを含む、実施形態３２に記載の方法。
３４．前記試料を、ネブライザ又はスプレーチャンバから前記プラズマトーチへ流すことを含む、実施形態３３に記載の方法。
３５．試料を分析するための方法であって、前記試料から検査対象イオンを生成し；前記検査対象イオンを実施形態２１～３４のいずれかに記載された前記タンデムのコリジョン／リアクションセルへ送り込み；実施形態２１～３４のいずれかに記載された方法に従って前記タンデムのコリジョン／リアクションセルを動作させ；前記検査対象イオンを質量分析器へ送り込むことを含む、方法。
３６．誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システムであって、プラズマを生成し且つ前記プラズマ中に検査対象イオンを生じさせるように構成されたイオン源と、実施形態２１～３５のいずれかに記載された前記タンデムのコリジョン／リアクションセルと、電子プロセッサ及びメモリを含むコントローラとを含み、前記コントローラは、実施形態２１～３５のいずれかに従って、前記第１のＤＣ電場に重畳された前記第１のＲＦ電場を生成するステップ、前記第２のＤＣ電場に重畳された前記第２のＲＦ電場を生成するステップ、前記第１のＤＣポテンシャル障壁を生成するステップ、及び前記第２のＤＣポテンシャル障壁を生成するステップを制御するように構成されている、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システム。
３７．前記セル出口と連絡する質量分析器を含む、実施形態３６に記載のＩＣＰ－ＭＳシステム。
本開示された主題に従って提供される例示的な実施形態は、以下に限定されないが、以下のことを含む。
１．タンデムのコリジョン／リアクションセルであって：ハウジングであって、セル入口、前記コリジョン／リアクションセルの長手方向軸に沿って前記セル入口から間隔を置いて配置されたセル出口、及び前記ハウジングの内部と連絡するガス供給ポートを含むハウジングと；前記ハウジング内に配置され、第１のイオンガイド入口および第１のイオンガイド出口を含み、前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるのに有効な第１のＲＦ閉じ込め場を生成するように構成された第１のイオンガイドと；前記ハウジング内に配置され、第２のイオンガイド入口および第２のイオンガイド出口を含み、前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるのに有効な第２のＲＦ閉じ込め場を生成するように構成された第２のイオンガイドと；前記第１のイオンガイド出口の近傍に軸上ＤＣポテンシャル障壁を生成するように構成された中間電極とを含み、前記軸上ＤＣポテンシャル障壁は、少なくとも幾つかの干渉イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを防止することに有効であり且つ前記干渉イオンより小さい横断面の検査対象イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを可能にするのに十分に低い、タンデムのコリジョン／リアクションセル。
２．前記軸上ＤＣポテンシャル障壁が、０．１Ｖから１０Ｖの範囲の大きさを有する、実施形態１に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
３．前記第１のイオンガイド及び前記第２のイオンガイドが多極イオンガイドである、実施形態１又は２に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
４．前記第１のイオンガイドは、前記長手方向軸に直交する半径距離に配置され且つ前記長手方向軸の回りに互いから円周方向に間隔を置いて配置され、前記第１のイオンガイド入口および前記第１のイオンガイド出口を画定する複数の細長い第１のイオンガイド電極を含み、前記第２のイオンガイドは、前記長手方向軸に直交する半径距離に配置され且つ前記長手方向軸の回りに互いから円周方向に間隔を置いて配置され、前記第２のイオンガイド入口および前記第２のイオンガイド出口を画定する複数の細長い第２のイオンガイド電極を含み、前記第２のイオンガイド入口が、軸方向ギャップだけ前記第１のイオンガイド出口から離隔されている、実施形態３に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
５．前記第１のＲＦ閉じ込め場を生成するために前記第１のイオンガイドの電極に第１のＤＣバイアス電位に重畳された第１のＲＦ電位を印加し、前記第２のＲＦ閉じ込め場を生成するために前記第２のイオンガイドの電極に第２のＤＣバイアス電位に重畳された第２のＲＦ電位を印加し、前記軸上ＤＣポテンシャル障壁を生成するために前記中間電極に第３のＤＣ電位を印加するように構成された電圧源を含む、実施形態１～４のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
６．前記電圧源は、前記電圧源が－５０Ｖから－１０Ｖの範囲の第１のＤＣバイアス電位を印加するように構成されている；前記電圧源が－１００Ｖから－２０Ｖの範囲の第２のＤＣバイアス電位を印加するように構成されている；前記電圧源が－５０Ｖから＋５００Ｖの範囲の第３のＤＣ電位を印加するように構成されている；及び上記の２つ又はそれより多い組み合わせからなるグループから選択された構成を有する、実施形態５に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
７．前記第２のイオンガイド出口から下流にイオン光学構成要素を含み、前記電圧源が、第４のＤＣ電位を前記イオン光学構成要素に印加するように構成され、前記第４のＤＣ電位が、前記第２のＤＣバイアス電位より大きい正数の軸上電位を生じさせる大きさを有する、実施形態５又は６に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
８．前記第４のＤＣ電位が－９０Ｖから０Ｖの範囲内にある、実施形態７に記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
９．前記中間電極は、前記第１のイオンガイド出口において前記第１のイオンガイドを包囲するアパーチャ有するプレートである、実施形態１～８のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１０．前記中間電極は、前記第１のイオンガイド出口において前記第１のイオンガイドを包囲するアパーチャを画定する内面を含むプレートであり、前記第１のイオンガイドは、多極構成で配列された複数の第１のイオンガイド電極を含み、前記内面が前記第１のイオンガイド電極間に突出する、実施形態１～８のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１１．前記中間電極は、前記第１のイオンガイド出口と前記第２のイオンガイド入口との間にアパーチャを有するプレートである、実施形態１～８のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１２．前記中間電極は、前記第１のイオンガイド出口と前記第２のイオンガイド入口との間に配置されたイオンガイドであり、第３のＲＦ閉じ込め場を生成するように構成されている、実施形態１～８のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１３．前記中間電極は、前記第１のイオンガイド出口と前記第２のイオンガイド入口との間に配置された多極イオンガイドであり、第３のＲＦ閉じ込め場を生成するように構成されている、実施形態１～８のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１４．前記中間電極、前記第１のイオンガイド、及び前記第２のイオンガイドは、多極イオンガイドであり、前記中間電極が、前記第１のイオンガイド出口と前記第２のイオンガイド入口との間に配置され、前記中間電極が前記第１のイオンガイド及び前記第２のイオンガイドより短い軸長を有する、実施形態１～８のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１５．前記中間電極の軸長は、前記第１のイオンガイドの軸長および前記第２のイオンガイドの軸長の１０％から６０％の範囲内である、実施形態１４のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１６．前記第２のイオンガイド出口から下流に配置され、少なくとも幾つかの干渉イオンが前記セル出口から下流の質量分析器を通過することを防止するのに有効であり且つ検査対象イオンが前記質量分析器を通過するのを可能にするのに十分低い第２のＤＣポテンシャル障壁を生成するように構成されている、イオン光学構成要素を含む、実施形態１～１５のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１７．前記イオン光学構成要素は、前記イオン光学構成要素が前記セル出口に配置されていること；前記イオン光学構成要素が前記ハウジングの外側に配置されていること；前記イオン光学構成要素が前記セル出口と質量分析器との間に配置されていること；前記イオン光学構成要素が前記質量分析器の入口に配置されていること；及び前記イオン光学構成要素が質量分析であることからなるグループから選択された位置を有する、実施形態１～１６のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１８．前記ガス供給ポートを介して衝突／反応ガスをハウジング内へ流すように構成された衝突／反応ガス源を含む、実施形態１～１７のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセル。
１９．実施形態１～１８のいずれかに記載のタンデムのコリジョン／リアクションセルと、前記セル出口と連絡する質量分析器とを含む、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システム。
２０．前記セル入口と連絡するイオン源を含み、前記イオン源がプラズマトーチを含む、実施形態１９に記載のＩＣＰ－ＭＳシステム。
２１．誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システムにおいてタンデムのコリジョン／リアクションセルを動作させるための方法であって、衝突／反応ガスを前記タンデムのコリジョン／リアクションセル内へ流し、前記タンデムのコリジョン／リアクションセルは、セル入口と、前記タンデムのコリジョン／リアクションセルの長手方向軸に沿って前記セル入口から間隔を置いて配置されたセル出口と、前記セル入口と第２のイオンガイドとの間の第１のイオンガイドと、前記第１のイオンガイドと前記セル出口との間の前記第２のイオンガイドとを含み；前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるために前記第１のイオンガイド内に第１のＲＦ閉じ込め場を生成し；前記長手方向軸に直交する半径方向にイオンを閉じ込めるために前記第２のイオンガイド内に第２のＲＦ閉じ込め場を生成し；前記第１のイオンガイドの第１のイオンガイド出口の近傍に第１のＤＣポテンシャル障壁を生成し；前記第２のイオンガイドの第２のイオンガイド出口から下流に第２のＤＣポテンシャル障壁を生成し；検査対象イオン及び干渉イオンを、前記セル入口を介して前記第１のイオンガイドへ送り込み、前記検査対象イオン及び前記干渉イオンは、分析中に試料をイオン化することから生成されており、前記検査対象イオン及び前記干渉イオンは、前記衝突／反応ガスと衝突して運動エネルギーを失い、前記第１のＤＣポテンシャル障壁は、少なくとも幾つかの干渉イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを防止するのに十分に高く且つ前記検査対象イオンが前記第１のイオンガイドを出ることを可能にするのに十分に低く；前記検査対象イオンを前記第１のイオンガイドから前記第２のイオンガイドへ送り込むことを含み、前記第２のイオンガイド内の前記検査対象イオン及び何らかの干渉イオンが前記衝突／反応ガスと衝突して運動エネルギーを失い、前記第２のＤＣポテンシャル障壁は、前記干渉イオンの少なくとも幾つかが前記セル出口から下流の質量分析器を通過することを防止するのに十分に高く且つ前記検査対象イオンが前記質量分析器を通過することを可能にするのに十分に低い、方法。
２２．前記第１のＤＣポテンシャル障壁および前記第２のＤＣポテンシャル障壁の大きさは、前記第１のＤＣポテンシャル障壁の大きさが０．１Ｖから１０Ｖの範囲内にあること、前記第２のＤＣポテンシャル障壁の大きさが０．１Ｖから１０Ｖの範囲内にあること、及び上記の双方からなるグループから選択される、実施形態２１に記載の方法。
２３．前記タンデムのコリジョン／リアクションセルは、前記第１のイオンガイド出口の近傍に中間電極を含み、前記第１のＤＣポテンシャル障壁を生成することは、前記中間電極にＤＣ電位を印加することを含む、実施形態２１又は２２に記載の方法。
２４．前記第１のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第１のＤＣバイアス電位に重畳された第１のＲＦ電位を前記第１のイオンガイドに印加し、前記第２のＲＦ閉じ込め場を生成するために、第２のＤＣバイアス電位に重畳された第２のＲＦ電位を前記第２のイオンガイドに印加することを含む、実施形態２１～２３のいずれかに記載の方法。
２５．前記第１のＤＣバイアス電位および前記第２のＤＣバイアス電位は、前記第１のＤＣバイアス電位および前記第２のＤＣバイアス電位が負の大きさを有すること；前記第１のＤＣバイアス電位が－５０Ｖから－１０Ｖの範囲内であること；前記第２の第ＤＣバイアス電位が－１００Ｖから－２０Ｖの範囲内であること；及び前記第２のＤＣバイアス電位が前記第１のＤＣバイアス電位よりも大きい負数であることからなるグループから選択された大きさを有する、実施形態２４に記載の方法。
２６．前記第１のＤＣバイアス電位または前記第２のＤＣバイアス電位の少なくとも一方は、前記第１のイオンガイド又は前記第２のイオンガイドの長さに沿って一定である、実施形態２４又は２５に記載の方法。
２７．前記第１のＤＣバイアス電位または前記第２のＤＣバイアス電位の少なくとも一方は、前記第１のイオンガイド又は前記第２のイオンガイドの長さに沿った軸方向ＤＣ電位勾配である、実施形態２４又は２５に記載の方法。
２８．前記第２のＤＣポテンシャル障壁を生成することは、ＤＣ電位をイオン光学構成要素に印加することを含み、前記イオン光学構成要素は、前記イオン光学構成要素が前記セル出口に配置されること；前記イオン光学構成要素がハウジングの外側に配置されること；前記イオン光学構成要素が前記セル出口と質量分析器との間に配置されること；前記イオン光学構成要素が質量分析器の入口に配置されること；及び前記イオン光学構成要素が質量分析器であることからなるグループから選択された位置を有する、実施形態２１～２７のいずれかに記載の方法。
２９．前記衝突／反応ガスが、ヘリウム、ネオン又はアルゴンである、実施形態２１～２８に記載の方法。
３０．前記検査対象イオンが、金属、又は希ガスを除いた他の元素の正の単原子イオンを含む、実施形態２１～２９に記載の方法。
３１．前記干渉イオンは、アルゴンを含む多原子イオン、及び試料の成分を含む多原子イオンからなるグループから選択される、実施形態２１～３０に記載の方法。
３２．前記検査対象イオンを、前記入口を介して前記コリジョン／リアクションセルへ送り込む前に、前記試料を誘導結合プラズマにさらすことにより前記検査対象イオンを生成することを含む、実施形態２１～３１のいずれかに記載の方法。
３３．前記試料をさらすことは、プラズマトーチを動作させることを含む、実施形態３２に記載の方法。
３４．前記試料を、ネブライザ又はスプレーチャンバから前記プラズマトーチへ流すことを含む、実施形態３３に記載の方法。
３５．試料を分析するための方法であって、前記試料から検査対象イオンを生成し；前記検査対象イオンを実施形態２１～３４のいずれかに記載された前記タンデムのコリジョン／リアクションセルへ送り込み；実施形態２１～３４のいずれかに記載された方法に従って前記タンデムのコリジョン／リアクションセルを動作させ；前記検査対象イオンを質量分析器へ送り込むことを含む、方法。
３６．誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システムであって、プラズマを生成し且つ前記プラズマ中に検査対象イオンを生じさせるように構成されたイオン源と、実施形態２１～３５のいずれかに記載された前記タンデムのコリジョン／リアクションセルと、電子プロセッサ及びメモリを含むコントローラとを含み、前記コントローラは、実施形態２１～３５のいずれかに従って、前記第１のＤＣ電場に重畳された前記第１のＲＦ電場を生成するステップ、前記第２のＤＣ電場に重畳された前記第２のＲＦ電場を生成するステップ、前記第１のＤＣポテンシャル障壁を生成するステップ、及び前記第２のＤＣポテンシャル障壁を生成するステップを制御するように構成されている、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システム。
３７．前記セル出口と連絡する質量分析器を含む、実施形態３６に記載のＩＣＰ－ＭＳシステム。
【0102】
理解されるように、本明細書で説明されたプロセス、サブプロセス及びプロセス・ステップの１つ又は複数は、１つ又は複数の電子制御された又はデジタル的に制御されたデバイス上で、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの２つ以上の組み合わせにより実行され得る。ソフトウェアは、例えば図１に概略的に示されたコンピューティング・デバイス１２０のような、適切な電子処理構成要素またはシステムにおけるソフトウェアメモリ（図示せず）に常駐することができる。ソフトウェアメモリは、論理機能を実施するための実行可能な命令の順序付けられたリストを含むことができる（即ち、「論理」は、デジタル回路またはソースコードのようなデジタル形式で、又はアナログ電気信号、音声信号、又はビデオ信号のようなアナログ源のようなアナログ形式で実施され得る）。命令は、例えば１つ又は複数のマイクロプロセッサ、汎用用途プロセッサ、プロセッサの組み合わせ、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む処理モジュール内で実行され得る。更に、模式図は、機能の構造または物理的なレイアウトにより制限されない物理的な（ハードウェア及び／又はソフトウェア）具現化形態を有する機能の論理的部分を記述する。本明細書で説明されるシステムの例は、様々な構成で実施されることができ、単一のハードウェア／ソフトウェアのユニット又は別個のハードウェア／ソフトウェアのユニットのハードウェア／ソフトウェア構成要素として動作することができる。
【0103】
実行可能な命令は、電子システム（例えば、図１のコンピューティング・デバイス１２０）の処理モジュールにより実行される場合に、命令を実行するために当該電子システムに命じる、内部に格納された命令を有するコンピュータ・プログラム製品として実現され得る。コンピュータ・プログラム製品は、命令実行システム、装置、又はデバイスから命令を選択的にフェッチして当該命令を実行することができる電子コンピュータベースのシステム、プロセッサ内蔵システム又は他のシステムのような、命令実行システム、装置、又はデバイスにより使用するための又は当該命令実行システム、装置、又はデバイスと接続する任意の持続性コンピュータ可読記憶媒体に選択的に具現化され得る。本開示の文脈において、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスにより使用するための又は当該命令実行システム、装置、又はデバイスに関連するプログラムを格納することができる任意の持続性手段である。持続性コンピュータ可読記憶媒体は抜粋して、例えば電子的、磁気的、光学的、電磁気的、赤外線、又は半導体のシステム、装置、又はデバイスであることができる。持続性コンピュータ可読媒体のより具体的な例の包括的でないリストは、１つ又は複数のワイヤ（電子的）を有する電気接続；携帯用フロッピー（登録商標）・ディスク（磁気的）；ランダム・アクセス・メモリ（電子的）；読み出し専用メモリ（電子的）；例えばフラッシュメモリのような消去可能プログラマブルＲＯＭ（電子的）；例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷのようなコンパクト・ディスク・メモリ（光学的）；デジタル多用途ディスク・メモリ、即ちＤＶＤ（光学的）を含む。留意されるべきは、持続性コンピュータ可読記憶媒体は、プログラムが、例えば紙または他の媒体の光学走査によって電子的にキャプチャされ、次いでコンパイルされ、解釈され、又は必要に応じて適切な方法で処理され、次いでコンピュータ・メモリ又はマシン・メモリに格納され得る場合に、プログラムが印刷された紙または別の適切な媒体であることさえできる。
【0104】
また、理解されるように、「連絡（通信）する」及び「・・と連通」（例えば、第１の構成要素が第２の構成要素「と連絡する」又は第２の構成要素「と連通する」）というような用語は、２つ以上の構成要素または要素間の構造的、機能的、機械的、電気的、信号的、光学的、磁気的、電磁気的、イオン的または流体的関係を示すために本明細書で使用される。そういうものだから、１つの構成要素が第２の構成要素と連絡すると言われる事実は、追加の構成要素が、第１の構成要素と第２の構成要素との間に存在する、及び／又は第１の構成要素と第２の構成要素と動作可能なように関連付けられ得る又は結合され得る可能性を排除することが意図されていない。
【0105】
理解されるように、本発明の様々な態様または細部は、本発明の範囲から逸脱せずに変更され得る。更に、上記の説明は、例示のためだけであり、制限のためではなく、本発明は特許請求の範囲により定義される。
【符号の説明】
【0106】
100 誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）システム
104 試料導入部
108 イオン源
110、410 タンデムのコリジョン／リアクションセル
112 インターフェース部
114 イオン光学部
116 イオンガイド部
118 質量分析部
120 システム・コントローラ
122、222 セル入口レンズ
124、224 セル出口レンズ
158、458 質量分析器
174、274 第１のイオンガイド
178、278 第２のイオンガイド
182、282、382 中間電極
187、487 ハウジング
203 第１のイオンガイド電極
205 第２のイオンガイド電極
219、319 アパーチャ
104 試料導入部
108 イオン源
110、410 タンデムのコリジョン／リアクションセル
112 インターフェース部
114 イオン光学部
116 イオンガイド部
118 質量分析部
120 システム・コントローラ
122、222 セル入口レンズ
124、224 セル出口レンズ
158、458 質量分析器
174、274 第１のイオンガイド
178、278 第２のイオンガイド
182、282、382 中間電極
187、487 ハウジング
203 第１のイオンガイド電極
205 第２のイオンガイド電極
219、319 アパーチャ
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】