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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-07
(45)【発行日】2024-08-16
(54)【発明の名称】質量分析計及び方法
(51)【国際特許分類】
H01J 49/42 20060101AFI20240808BHJP
H01J 49/02 20060101ALI20240808BHJP
H01J 49/00 20060101ALI20240808BHJP
H01J 49/06 20060101ALI20240808BHJP
【ＦＩ】
H01J49/42 450
H01J49/02 700
H01J49/42 850
H01J49/00 400
H01J49/06 100
H01J49/06 700
【請求項の数】
28
(21)【出願番号】P 2023561090
(86)(22)【出願日】2022-04-07
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2024-03-22
(86)【国際出願番号】 GB2022050871
(87)【国際公開番号】W WO2022214815
(87)【国際公開日】2022-10-13
【審査請求日】2023-11-27
(31)【優先権主張番号】2104932.5
(32)【優先日】2021-04-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(73)【特許権者】
【識別番号】521073028
【氏名又は名称】エイチジーエスジー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(74)【代理人】
【識別番号】100165157
【弁理士】
【氏名又は名称】芝 哲央
(74)【代理人】
【識別番号】100205659
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 拓也
(74)【代理人】
【識別番号】100126000
【弁理士】
【氏名又は名称】岩池 満
(74)【代理人】
【識別番号】100185269
【弁理士】
【氏名又は名称】小菅 一弘
(72)【発明者】
【氏名】ホイズ ジョン ブライアン
【審査官】右▲高▼ 孝幸
(56)【参考文献】
【文献】Michisato Toyoda et al.，Multi-turn time-of-flight mass spectrometers with electrostatic sectors，JOURNAL OF MASS SPECTROMETRY，2003年11月，volume 38, issue 11, pages 1125-1142，https://doi.org/10.1002/jms.546
【文献】豊田岐聡 ほか，マルチターン飛行時間型質量分析計，Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan，2012年，vol.60, no.6
【文献】Ken-ichi Bajo et al.，Development of electrostatic-induced charge detector for multiturn time-of-flight mass spectrometer，JOURNAL OF MASS SPECTROMETRY，2022年10月26日，volume 57, issue 11, e4892，https://doi.org/10.1002/jms.4892
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ４９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ）であって、静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器であって、前記静電セクタ場イオントラップが前記誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される、静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器と、
断片化デバイスと、
を備える、ＣＤＭＳ。
【請求項2】
前記静電セクタ場イオントラップは、画定された前記イオン経路の周囲でイオンを移動させるように構成され、前記イオンを移動させると、前記誘導電荷検出器において信号が誘導され、前記ＣＤＭＳは、誘導された前記信号を使用して前記イオンの質量電荷比及び電荷を決定し、決定された前記質量電荷比及び電荷に基づいて前記イオンの質量を決定するように構成される、請求項１に記載のＣＤＭＳ。
【請求項3】
前記ＣＤＭＳは、プリカーサーイオンの質量を決定するように構成され、前記断片化デバイスは、同じ前記プリカーサーイオンを断片化するように構成される、請求項２に記載のＣＤＭＳ。
【請求項4】
前記静電セクタ場イオントラップは、前記断片化デバイスを介して前記イオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される、請求項１～３のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項5】
前記イオン経路から前記断片化デバイスにイオンを排出するための手段をさらに備え、前記断片化デバイスは、前記静電セクタ場イオントラップの外部にある、請求項１～３のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項6】
前記静電セクタ場イオントラップは、前記イオン経路から排出されたイオンを出すためのイオン出口を備える、請求項５のＣＤＭＳ。
【請求項7】
前記断片化デバイスは、前記プリカーサーイオン及び／又はそのプロダクトイオンをトラップするように構成される、請求項１～６のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項8】
前記断片化デバイスは、前記イオン経路に導入される前記プロダクトイオンのイオンエネルギーを増加させるように構成される、請求項１～７のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項9】
前記断片化デバイスは、前記プロダクトイオンを前記イオン経路内にパルス化することによって、前記プロダクトイオンを前記イオン経路内に導入するように構成される、請求項７に記載のＣＤＭＳ。
【請求項10】
前記断片化デバイスによる断片化のためにプリカーサーイオンを単離するように構成されたイオン単離光学素子を備える、請求項１～９のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項11】
前記イオン単離光学素子は、断片化のために複数のプリカーサーイオンを単離するように構成され、単離された前記複数のプリカーサーイオンは、それぞれ所定の上限質量閾値と下限質量閾値との間の質量を有する、請求項１０に記載のＣＤＭＳ。
【請求項12】
前記イオン単離光学素子は、四重極レンズ、アインツェルレンズ、偏向板を備え、及び／又はそれらであり、及び／又は前記静電セクタ場イオントラップによって提供され、又はそれらの組み合わせである、請求項１０又は請求項１１に記載のＣＤＭＳ。
【請求項13】
前記イオン単離光学素子は、前記静電セクタ場イオントラップ内の１つ以上の前記プリカーサーイオンの振動周波数、例えばその高調波に従って電界を印加することによって、１つ以上の前記プリカーサーイオンを単離するように構成される、請求項１０～１２のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項14】
前記静電セクタ場イオントラップは、第一の静電セクタ及び第二の静電セクタを含む静電セクタのセットを備える、請求項１～１３のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項15】
前記第一の静電セクタは、円筒形、トロイダル形、又は球形の静電セクタを備える、及び／又はそれらである、請求項１４に記載のＣＤＭＳ。
【請求項16】
前記第一の静電セクタと前記第二の静電セクタとは、互いに対向し、任意選択で、前記静電セクタのセットは、前記第一の静電セクタ及び前記第二の静電セクタのみを含む、請求項１４又は１５に記載のＣＤＭＳ。
【請求項17】
前記第一の静電セクタは、前記第一の静電セクタによる場の境界を定めるように配置された第一のシャントを含むシャントのセットを備える、請求項４～７のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項18】
前記静電セクタ場イオントラップは、等時性である、請求項１～１７のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項19】
前記静電セクタ場イオントラップは、少なくとも部分的に、前記イオン経路を２つ又は３つの相互直交次元に画定するように構成される、請求項１～１８のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項20】
前記静電セクタ場イオントラップによって画定される前記イオン経路は、クロスオーバーを含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項21】
前記静電セクタ場イオントラップは、イオンを前記イオン経路に導入するためのイオン入口を備える、請求項１～２０のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項22】
前記誘導電荷検出器は、第一の電荷検出器管を含む電荷検出器管の第一のセットを備え、任意選択で、長さＬ及び幅Ｗを有する前記第一の電荷検出器管は、前記長さＬと前記幅Ｗとの比が３：２～５：２の範囲にあり、例えば２：１である、請求項１～２１のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項23】
前記誘導電荷検出器を介する前記イオン経路の一部は、前記静電セクタ場イオントラップによって画定される前記イオン経路の３０％～７０％の範囲、好ましくは４０％～６０％の範囲にあり、例えば５０％である、請求項１～２２のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項24】
前記イオン経路を少なくとも部分的に第一の次元に拘束するように配置された第一の焦点レンズを含む静電焦点レンズのセットであって、好ましくは、前記第一の次元は、前記誘導電荷検出器を介する前記イオン経路の方向に直交する、静電焦点レンズのセットを備える、請求項１～２３のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項25】
前記誘導電荷検出器を介する前記イオン経路の断面は、弓形であり、－３°～＋３°の範囲、好ましくは－２°～＋２°の範囲、より好ましくは－１°～＋１°の範囲の中心角を有する、請求項１７に記載のＣＤＭＳ。
【請求項26】
前記誘導電荷検出器は、接地電位で動作するように構成される、請求項１～２５のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項27】
例えばイオンを前記イオン経路にパルス化することによって、前記イオン経路に導入される前記イオンのイオンエネルギーを増大させるように構成されたリフトデバイスを備え、任意選択で、前記リフトデバイスは、前記イオン経路に導入される前記イオンをトラップするように構成される、請求項１～２６のいずれか一項に記載のＣＤＭＳ。
【請求項28】
イオンの質量を決定する方法であって、静電セクタ場イオントラップによって、誘導電荷検出器を介して、少なくとも部分的にそれによって画定されるイオン経路の周囲でプリカーサーイオンを移動させるステップと、
移動する前記プリカーサーイオンによって、前記誘導電荷検出器において信号を誘導するステップと、
誘導された前記信号を使用して、前記プリカーサーイオンの質量を決定するステップと、
前記プリカーサーイオンを断片化し、そこからプロダクトイオンを提供するステップと、
前記プロダクトイオンの質量を決定するステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ）に関する。
【背景技術】
【0002】
電荷検出質量分析（ＣＤＭＳ）は、高分子の複雑なスペクトルのデコンボリューションを可能にする技術である。分子のサイズが増加するにつれて、それらの分子が獲得し得る異なる電荷状態の数が増加する。限界において、異なる質量を有する分子の重複電荷状態は、従来の質量分析計（ＭＳ）の質量電荷比ｍ／ｚスケール上で不鮮明な連続体を引き起こす。このような質量スペクトルは、個々の種がもはや別個のピークとして目立たないため、分析的に有用な情報をほとんど又は全くもたらさない。これは、高分子のエレクトロスプレーの場合に特に問題であり、その理由は、このイオン化技術は、分子量が増加するにつれて、多くの異なる電荷状態をもたらすからである。イオンの質量電荷ｍ／ｚを決定するＭＳとは対照的に、ＣＤＭＳは、イオンの質量電荷ｍ／ｚ及び電荷ｚの両方を決定することによって質量（すなわち、単に質量対電荷のｍ／ｚではない）を決定する。従来のＣＤＭＳでは、個々のイオンをイオントラップに注入し、誘導電荷検出管を通して前後に振動させる。特定のイオンが誘導電荷検出管に入ると、特定のイオンは小さな測定可能な電圧を誘起し、その振幅はその電荷に比例する。振動の測定された周期時間は、特定のイオンの質量電荷比ｍ／ｚをもたらし、これらの２つの測定の積は、特定のイオンの真の質量を与える。イオントラップ内で多くの振動を可能にし、結果として生じる信号をフーリエ変換（ＦＴ）によって分析することは、電荷及び質量電荷比ｍ／ｚ測定の両方の精度を向上させる。真の質量の測定は、質量電荷比ｍ／ｚのみを決定する直交加速飛行時間（ｏａ－ＴＯＦ）ＭＳ等の従来のＭＳとは対照的である。ＣＤＭＳの精度は、電荷測定値に不確実性を与える検出電子機器内の電子ノイズと、振動周期の変動を与える入射イオンのエネルギー拡散との２つの制限要因に依存する。
【0003】
２０１２年に、Ｃｏｎｔｉｎｏ及びＪａｒｒｏｌｄ［１］は、単一イオンについて３０の基本電荷の検出限界を有する電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ分析器としても知られる、文脈から明らかなＣＤＭＳ）を提示した。この論文は、その時点でのＣＤＭＳの包括的な概説を提供し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。このＣＤＭＳは、デュアル半球偏向分析器（ＨＤＡ）に結合されたエレクトロスプレー源と、それに続く、像電荷検出器を組み込んだコーントラップとを備えていた。イオンは、トラップに入る前にデュアルＨＤＡによってエネルギーを選択した。トラップされたイオンの基本振動周波数を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により抽出した。振動周波数及び運動エネルギーは、トラップされたイオンの質量電荷比ｍ／ｚを提供した。基本周波数でのＦＦＴの大きさは、電荷に比例した。特に、このＣＤＭＳでは、デュアルＨＤＡをエネルギーフィルタとして使用して、静電コーントラップに入るイオンエネルギーの拡散を制限し、それによって発振周波数の変動を低減し、単一イオンについて３０個の基本電荷の検出の限界を達成する必要があった。しかしながら、静電コーントラップに入るイオンエネルギーの拡散を制限すると、ＣＤＭＳのスループットが低下した。電子機器のノイズがより低いことは、２０１５年までに、Ｋｅｉｆｅｒ、Ｓｈｉｎｈｏｌｔ及びＪａｒｒｏｌｄ［２］が、真の質量測定に十分な整数レベルより良好な改善された電荷精度を実証したことを意味した。
【0004】
２０１８年に、Ｈｏｇａｎ及びＪａｒｒｏｌｄ［３］は、セグメント化された静電線形イオントラップ（ＥＬＩＴ）を採用したが、これは、以前のＣＤＭＳのコーントラップよりもイオンエネルギーによる振動周期への依存性が低かった。このＣＤＭＳも、デュアルＨＤＡエネルギーフィルタを使用することが必要であったが、イオンエネルギー拡散及び半径方向位置による発振周波数への有意な依存性は残った。特に、このＣＤＭＳでは、イオン振動周波数の運動エネルギー依存性は、桁違いに低減され、これは、質量電荷比ｍ／ｚ比決定の不確実性の桁違いの低減につながるはずであった。しかしながら、イオン発振周波数の軌道依存性による４倍の改善しか得られなかった。
【0005】
したがって、ＣＤＭＳを改善する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の１つの目的は、とりわけ、本明細書で特定されるか又は他の場所で特定されるかにかかわらず、先行技術の欠点の少なくともいくつかを少なくとも部分的に除去又は軽減するＣＤＭＳを提供することである。例えば、本発明の実施形態の目的は、上流エネルギーフィルタ又はセレクタの必要性を排除するイオントラップ幾何学的形状を有するＣＤＭＳを提供することである。例えば、本発明の実施形態の目的は、例えば、イオン初期条件への依存性を低減することによって、イオン振動期間の等時性を改善するＣＤＭＳを提供することである。例えば、本発明の実施形態の目的は、例えば、イオン初期条件への依存性を低減することによって、イオン振動周期の等時性を改善しながら、上流エネルギーフィルタ又はセレクタの必要性を排除するイオントラップ幾何学的形状を有するＣＤＭＳを提供することである。例えば、実施形態の目的は、例えば、プリカーサーイオン及びそのプロダクトイオンの質量を提供することによって、イオンの構造情報を提供するＣＤＭＳを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第一の態様は、電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ）を提供し、ＣＤＭＳは、
静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器を備え、
静電セクタ場イオントラップが誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される。
静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器を備え、
静電セクタ場イオントラップが誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される。
【0008】
第二の態様は、イオンの質量を決定する方法を提供し、この方法は、
静電セクタ場イオントラップによって、誘導電荷検出器を介して、少なくともそれによって部分的に画定されるイオン経路の周囲でイオンを移動させるステップと、
移動するイオンによって、誘導電荷検出器において信号を誘導するステップと、
誘導された信号を使用してイオンの質量を決定するステップと、
を含む。
静電セクタ場イオントラップによって、誘導電荷検出器を介して、少なくともそれによって部分的に画定されるイオン経路の周囲でイオンを移動させるステップと、
移動するイオンによって、誘導電荷検出器において信号を誘導するステップと、
誘導された信号を使用してイオンの質量を決定するステップと、
を含む。
【0009】
第三の態様は、電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ）を提供し、ＣＤＭＳは、
静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器であって、静電セクタ場イオントラップが誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される、静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器と、
断片化デバイスと、
を備える。
静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器であって、静電セクタ場イオントラップが誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される、静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器と、
断片化デバイスと、
を備える。
【0010】
第四の態様は、イオンの質量を決定する方法を提供し、この方法は、
静電セクタ場イオントラップによって、誘導電荷検出器を介して、少なくともそれによって部分的に画定されるイオン経路の周囲でプリカーサーイオンを移動させるステップと、
移動するプリカーサーイオンによって、誘導電荷検出器において信号を誘導するステップと、
誘導された信号を使用して、プリカーサーイオンの質量を決定するステップと、
プリカーサーイオンを断片化し、そこからプロダクトイオンを提供するステップと、
プロダクトイオンの質量を決定するステップと、
を含む。
静電セクタ場イオントラップによって、誘導電荷検出器を介して、少なくともそれによって部分的に画定されるイオン経路の周囲でプリカーサーイオンを移動させるステップと、
移動するプリカーサーイオンによって、誘導電荷検出器において信号を誘導するステップと、
誘導された信号を使用して、プリカーサーイオンの質量を決定するステップと、
プリカーサーイオンを断片化し、そこからプロダクトイオンを提供するステップと、
プロダクトイオンの質量を決定するステップと、
を含む。
【0011】
第五の態様は、電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ）を提供し、ＣＤＭＳは、
静電イオントラップ及び誘導電荷検出器であって、静電イオントラップは、誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される、静電イオントラップ及び誘導電荷検出器と、
断片化デバイスと、
イオン経路から断片化デバイスにイオンを排出するための手段と、
任意選択で、断片化デバイスからイオン経路にイオンを注入するための手段と、
を備える。
静電イオントラップ及び誘導電荷検出器であって、静電イオントラップは、誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される、静電イオントラップ及び誘導電荷検出器と、
断片化デバイスと、
イオン経路から断片化デバイスにイオンを排出するための手段と、
任意選択で、断片化デバイスからイオン経路にイオンを注入するための手段と、
を備える。
【0012】
第六の態様は、イオンの質量を決定する方法を提供し、この方法は、
静電セクタ場イオントラップによって、誘導電荷検出器を介して、少なくとも部分的にそれによって画定されるイオン経路の周囲でプリカーサーイオンを移動させるステップと、
移動するプリカーサーイオンによって、誘導電荷検出器において信号を誘導するステップと、
誘導された信号を用いてプリカーサーイオンの質量を決定するステップと、
プリカーサーイオンを断片化し、そこからプロダクトイオンを提供するステップであって、イオン経路から断片化デバイスにプリカーサーイオンを排出し、その中でプリカーサーイオンを断片化してプロダクトイオンを提供し、任意選択で断片化デバイスからイオン経路にプロダクトイオンを排出することを含む、ステップと、
プロダクトイオンの質量を決定するステップと、
を含む。
静電セクタ場イオントラップによって、誘導電荷検出器を介して、少なくとも部分的にそれによって画定されるイオン経路の周囲でプリカーサーイオンを移動させるステップと、
移動するプリカーサーイオンによって、誘導電荷検出器において信号を誘導するステップと、
誘導された信号を用いてプリカーサーイオンの質量を決定するステップと、
プリカーサーイオンを断片化し、そこからプロダクトイオンを提供するステップであって、イオン経路から断片化デバイスにプリカーサーイオンを排出し、その中でプリカーサーイオンを断片化してプロダクトイオンを提供し、任意選択で断片化デバイスからイオン経路にプロダクトイオンを排出することを含む、ステップと、
プロダクトイオンの質量を決定するステップと、
を含む。
【0013】
（発明の詳細な説明）
本発明によれば、添付の特許請求の範囲に記載されるようなＣＤＭＳが提供される。方法も提供される。本発明の他の特徴は、従属請求項及び以下の説明から明らかになる。
本発明によれば、添付の特許請求の範囲に記載されるようなＣＤＭＳが提供される。方法も提供される。本発明の他の特徴は、従属請求項及び以下の説明から明らかになる。
【0014】
第一の態様は、電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ）を提供し、ＣＤＭＳは、
静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器を備え、
静電セクタ場イオントラップが誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される。
静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器を備え、
静電セクタ場イオントラップが誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される。
【0015】
第一の態様によるＣＤＭＳは、誘導電荷検出器においてイオンによって誘導される信号を使用して、イオンの質量電荷比ｍ／ｚ及び電荷ｚを検出することによって、イオン経路の周囲を移動するイオンの質量を決定するように構成され得る。
【0016】
本発明者は、最先端のＣＤＭＳ機器の主要な限界が、イオン振動周波数の初期角度、位置、特に入射イオンのエネルギー拡散への依存性にあることを認識した。さらなる制限は、最先端の静電反射トラップの低い空間電荷容量である。低速イオンは、高速イオンよりも相互に強く相互作用することが知られている。空間電荷容量が低くなるのは、イオンが反射トラップのミラーセクションにおいて方向を反転するときに、イオンがほぼゼロ速度まで減速されるという事実から生じる。これらの反射トラップの空間電荷容量が低いために、一般に、単一のイオン種の連続注入が必要となり、その結果、デューティサイクルが低くなり、実験時間を長くすることが必要になる。
【0017】
本発明者は、ＣＤＭＳトラップの要件を改善すると、静電セクタ場を含む非点収差ＴＯＦ分析器のイオン光学特性によって提供されることを認識した。Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］（参照により本明細書に組み込まれる）による１９７２年のセミナーの論文では、トロイダル電気セクタと無電界ドリフト領域との組み合わせを使用する等時性焦点合わせの全般的な理論が提示された。この論文では、破壊的な電子増倍管に基づく検出を伴う入口及び出口開口を有する古典的な飛行時間型分析器に向けられた。初期エネルギー及び角度広がりの影響は一次まで排除され得、特定の特別な場合、位置広がりも排除され得ることが示された。３つの初期条件の全て、すなわち、検出器平面における一次に対するエネルギー、位置及び角度を満たす分析器は、非点収差分析器として知られている。この論文では、Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒは、三次元的な８の字の経路（ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｅｉｇｈｔ （８） ｐａｔｈ）でイオンを送るように配置された２つの対向する球状の電場セクタを利用する特別な幾何学的形状を提示した。対称性を考慮すると、提案された幾何学的形状の非点収差の挙動が得られ、また分析器の多くの往復に対して安定したイオン閉じ込めにもつながる。この幾何学的形状の利用は、ＴＯＦ分析器にとって問題となるが、その理由は、イオンによって経路が閉じられるために、注入及び検出が困難になるからである。閉路多重往復分析器は、異なる質量のイオンが互いに追い越し、エイリアススペクトル（ａｌｉａｓｅｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）をもたらすので、質量範囲の制限を受けることがよく知られている。ＣＤＭＳは、イオンが等時性パケットに注入されないので、ＴＯＦとは異なり、むしろ、個々のイオンを含むイオンビームのセクションは、デバイスに入ることができ、閉じたイオン経路の周囲で独立して振動することができるようにトラップされる。このような８の字の分析器は、エネルギー及び横方向の許容生（ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ）に関するその優れたイオン光学特性に起因して、ＣＤＭＳ機器のために改善されたイオントラップの要件を満たす。動作時、イオンは、注入中に低電位に保持され、次いで、所望の期間にわたってイオンをトラップするように上昇させられる、外側球体内の穴を通して注入されてもよい。このような８の字セクタＴＯＦの注入方法は、Ｉｓｈｉｈａｒａによる特許［１３］に記載されている。
【0018】
（静電セクタ場イオントラップ）
静電セクタ場イオントラップは周期的構造であり、少なくとも部分的に閉じたイオン経路（軌道としても知られる）を画定し、その結果、イオンが閉じたイオン経路の周囲を繰り返し（振動としても知られる）、例えば、積分又は非積分の巻き数で移動し得ることを理解されたい。一般に、イオンはイオン経路の周囲を少なくとも１ターン、好ましくは少なくともＮターン（Ｎは１以上の自然数で、例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、５０、１００、２００、５００又はそれ以上である）移動する。したがって、静電セクタ場イオントラップは、マルチターン（マルチパスとしても知られる）静電セクタ場イオントラップとして知られ得、ひいては、ＣＤＭＳは、マルチターンＣＤＭＳとして知られ得る。概して、イオンが移動するターンの数を増やすこと、したがって、測定時間を長くすることは、それゆえ、決定される質量の不確実性を低減させる。しかしながら、ターンの数を増やすと、分析時間も長くなる一方で、残留ガス、他のイオン及び／又はＣＤＭＳの壁等との衝突等による特定のイオンの損失の可能性も高くなる。例えば、最大で２×１０－９Ｔｏｒｒ又はそれ以上に真空を改善することによって、残留ガスとの衝突による特定のイオンの損失の可能性が低減され得、それによってターンの数が増加する。したがって、イオンが移動するターンの数は、それに応じてバランスがとられてもよい。イオン経路の周囲を移動するイオンの基本周波数ｆは、質量電荷比ｍ／ｚに依存し、誘導電荷検出器を用いて下記のように測定される。静電セクタ場イオントラップが一次に対して等時性である場合、質量の不確実性は、例えば、参考文献［３］のＥＬＩＴと比較して低減され、このことは、以下でより詳細に説明される。
静電セクタ場イオントラップは周期的構造であり、少なくとも部分的に閉じたイオン経路（軌道としても知られる）を画定し、その結果、イオンが閉じたイオン経路の周囲を繰り返し（振動としても知られる）、例えば、積分又は非積分の巻き数で移動し得ることを理解されたい。一般に、イオンはイオン経路の周囲を少なくとも１ターン、好ましくは少なくともＮターン（Ｎは１以上の自然数で、例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、５０、１００、２００、５００又はそれ以上である）移動する。したがって、静電セクタ場イオントラップは、マルチターン（マルチパスとしても知られる）静電セクタ場イオントラップとして知られ得、ひいては、ＣＤＭＳは、マルチターンＣＤＭＳとして知られ得る。概して、イオンが移動するターンの数を増やすこと、したがって、測定時間を長くすることは、それゆえ、決定される質量の不確実性を低減させる。しかしながら、ターンの数を増やすと、分析時間も長くなる一方で、残留ガス、他のイオン及び／又はＣＤＭＳの壁等との衝突等による特定のイオンの損失の可能性も高くなる。例えば、最大で２×１０－９Ｔｏｒｒ又はそれ以上に真空を改善することによって、残留ガスとの衝突による特定のイオンの損失の可能性が低減され得、それによってターンの数が増加する。したがって、イオンが移動するターンの数は、それに応じてバランスがとられてもよい。イオン経路の周囲を移動するイオンの基本周波数ｆは、質量電荷比ｍ／ｚに依存し、誘導電荷検出器を用いて下記のように測定される。静電セクタ場イオントラップが一次に対して等時性である場合、質量の不確実性は、例えば、参考文献［３］のＥＬＩＴと比較して低減され、このことは、以下でより詳細に説明される。
【0019】
静電セクタ場イオントラップは、誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成されることを理解されたい。すなわち、使用時に、静電セクタ場イオントラップは、誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定する。少なくとも部分的には、イオン経路は、静電セクタ場イオントラップによって完全に画定されてもよく、あるいは、静電セクタ場イオントラップによって部分的に画定され、１つ以上のイオン光学要素、例えば、レンズ及び／又は磁石によって部分的に画定されてもよいことを理解されたい。一例では、静電セクタ場イオントラップは、誘導電荷検出器を介してイオン経路を（すなわち、全体的に）画定するように構成される。イオン経路は、仮定的な完全イオンのイオン光軸であり、イオン光軸は、平面を画定する弓形の閉じた線であることを理解されたい。対照的に、エネルギー拡散は、イオン集団の角度及び空間偏差とともに、イオン経路がイオン光軸の周りで体積的に掃引するように、それぞれのイオン軌道がイオン光軸から平面内外に逸脱することを意味する。イオン経路の断面、例えば、その形状及び／又は寸法は、それに直交し、イオン経路の周囲で変化し得ることを理解されたい。特に、以下により詳細に説明されるように、イオンは、イオン経路の周囲で、例えば、交互に、点焦点及び平行焦点にされてもよく、一方、球状静電セクタは、例えば、少なくとも部分的に球状イオン経路を生じさせてもよい。追加的及び／又は代替的に、イオン経路は、イオンビームとして説明及び／又は定義され得る。
【0020】
イオンは、イオンの瞬間的な運動方向が絶えず変化するにもかかわらず、軌道方向は一定であるという点で、イオン経路の周囲を一定の向きで移動し、これは便宜上、一方向性と呼ばれ得ることを理解されたい。対照的に、イオンは、ＥＬＩＴ、例えば参考文献［２］及び［３］のＥＬＩＴにおいて、交互に反対の方向で前方及び後方に移動し、これは、便宜上、双方向又は往復運動と呼ばれ得、それによって、反対方向に移動するイオン間の相互相互作用をもたらし、その中に複数のイオンを導入することを妨げる。より詳細には、典型的には、試料の不均質性に応じて、質量スペクトルを生成するために数千のイオンが測定される。参考文献［３］の連続（又はランダム）トラップモードによれば、ＥＬＩＴがゼロのイオン、１つのイオン、又は２つ以上のイオンを含有する確率は、実現され得る単一イオンＥＬＩＴトラップ事象の最大数がちょうど３７％（すなわち、３７％のデューティサイクル）であるように、ポアソン分布によって与えられる。１００ｍｓの長いトラッピング期間について、単一イオントラッピング事象の最適な割合は、ＥＬＩＴについて毎時約１３，３００個の単一イオン事象の最大値に等しく、その結果、均質な試料のスペクトルは、最適な条件下で（すなわち、信号が安定しており、単一イオントラッピング事象の数が実現され得る最大値に近いとき）半時間未満で取得されてもよい。対照的に、静電セクタ場イオントラップによって少なくとも部分的に画定される単方向閉イオン経路は、例えば、以下で詳細に説明されるように、複数のイオンのそれぞれの質量を同時に決定するために使用されてもよく、それによって、ＥＬＩＴと比較して取得時間を短縮する。特に、先に論じたように、静電セクタ場イオントラップの空間電荷容量は、反射ベースのイオントラップと比較して増加し、単方向イオン経路は、複数のイオンの間の相互相互作用を低減又は排除するので、イオンは、ミラーセクション内で周回するにつれて低速まで減速しなければならない。さらに、所与のイオン経路長に対して、イオン経路の有効平均断面積、したがってその体積は、例えば、静電セクタ場イオントラップに対するイオン経路によって、概して、イオンは、イオン光軸に対して横断して、例えば、弧状に扇状に広がることが可能になるため、静電セクタ場イオントラップに対して、ＥＬＩＴに対してより大きくなる。したがって、静電セクタ場イオントラップは、イオンの運動エネルギーが比較的一定である一方で、比較的多くのイオン、例えばＥＬＩＴと比較して１桁以上多くのイオンで満たすことができる。さらに、参考文献［２］及び［３］のＥＬＩＴの双方向又は往復イオン経路は、例えば、複数のイオンがトラップされる場合、その荷電管内で誘発される重複信号をもたらし、それによって、質量決定を妨げる。対照的に、単方向イオン経路は、２つ以上のイオンによって誘導電荷検出器に誘起される信号が重複する可能性が低減されることを意味する。一般に、部分的に重複する誘導信号は、周波数領域において分離され得るが、例えば、位相コヒーレントイオン、追い越しイオン、又は反対方向に移動するイオンに起因して、完全に重複する誘導信号は、質量決定を妨げ得ることを理解されたい。したがって、位相コヒーレントイオンを回避するために、又はクラウドを避けることが好ましいが、一方、単方向経路は、反対方向に移動することを排除する。特に、以下により詳細に説明されるように、複数のイオンは、相互に空間的及び／又は時間的に分離されるように導入されてもよく、それによって、誘導電荷検出器において誘発される重複信号の可能性を低減又は排除する。したがって、静電セクタ場イオントラップ内のイオンの数をわずか１０まで増加させることによって、また、デューティサイクルが３７％だけに制限されないので、ＥＬＩＴに関しては、代わりに、同じ質量スペクトルを１分未満で取得することができる。
【0021】
一般に、分析器の入口と出口との間のイオンの移動のイオン光学的な記述は、移動行列として、又は光線追跡を介して表され得る。曲線座標系（ｘ，ｙ，ｚ）は、その原点を光軸上に有し、ｚが光軸に沿って定義され得る。等しい質量のイオンに対して、そのような伝達行列は、時間が関心事項である場合、以下のように表してもよい。
式中、Ｘ及びＡは、それぞれｚ軸に対する特定のイオンの位置（典型的には横方向偏差ｘ、ｙに分解される）及び傾斜角（典型的には角度偏差α、βに分解される）を記述し、δＫ＝（Ｋ／（Ｋ０－１））及びδＴ＝（Ｔ／（Ｔ０－１））は、それぞれ相対エネルギー及び時間偏差であり、インデックスｉ及びｉ＋１は、それぞれ入口及び出口におけるこれらの量を示す。Ｋ及びＫ０は、それぞれ参照イオン及び特定イオンのエネルギーであり、Ｔ及びＴ０は、それぞれ参照イオン及び特定イオンが分析器に出入りする時間である。（Ｘ│Ｘ）及び（Ａ│Ａ）は、拡大項（ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｒｍｓ）を表し、（Ｘ│Ａ）及び（Ａ│Ｘ）は合焦項（ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｔｅｒｍｓ）を表す。これらの項をそれぞれゼロに等しくすることにより、平行から点、点から平行、点から点及び平行から平行のイオン光学系が提供される。（Ｘ│δＫ）、（Ａ│δＫ）及び（δＴ│δＫ）は、エネルギー偏差に対する分散項（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｔｅｒｍｓ）を表す。あるいは、伝達行列は、例えば、横方向偏差ｘ、ｙ、角度偏差α、β及び／又は質量偏差γの観点から、代替的に表現されてもよい。
【数1】
【0022】
関心のある用途のために、イオンは、比較的低いエネルギーを有する低強度源（すなわち、低エネルギーイオン）に由来するが、比較的大きなエネルギー拡散δＫを有する。
【0023】
同じ質量電荷比ｍ／ｚを有するが、異なるエネルギーを有するイオンは、（δＴ│δＫ）＝０の場合、同時に分析器を通って移動する。そのような分析器は、エネルギー等時性である。一例では、│（δＴ│δＫ）│≦０．１で、好ましくは、│（δＴ│δＫ）│≦０．０５で、より好ましくは、│（δＴ│δＫ）│≦０．０１である。すなわち、分析器は、準エネルギー等時性であってもよく、それによって、幾何学的形状の許容を緩和しながら、比較的多数のターンが依然として可能になる。（δＴ│Ｘ）、（δＴ│Ａ）、（Ｘ│δＫ）及び／又は（Ａ│δＫ）の範囲は、同様に定義されてもよい。
【0024】
焦点面は、角度分布を有する光軸から送られたイオンが分析器を通過した後に焦点に導かれる位置であることを理解されたい。一次元ｘにおいて、これは、収差理論で（ｘ│ａ）＝０として数学的に表される。分析器は、焦点面で（ｘ│ａ）＝（ｙ│ｂ）＝０である場合、非点収差的に挙動する（すなわち、非点収差である）。
【0025】
より一般的には、同じ質量電荷比ｍ／ｚを有するが、入口において異なるエネルギー及び異なる傾斜角を有するイオンは、（Ｘ│Ａ）＝（Ａ│Ｘ）＝（Ａ│δＫ）＝０である場合、エネルギー及び入口傾斜角とは無関係に出口を通って移動する。そのような分析器は、非点収差及び無彩色集束であり、軌道は鏡面対称である。一例では、│（Ｘ│Ａ）│、│（Ａ│Ｘ）│及び／又は│（Ａ│δＫ）≦０．１、好ましくは│（Ｘ│Ａ）│、│（Ａ│Ｘ）│及び／又は│（Ａ│δＫ）≦０．０５、より好ましくは、│（Ｘ│Ａ）│、│（Ａ│Ｘ）│及び／又は│（Ａ│δＫ）＝０．０１である。すなわち、分析器は、準非点収差及び／又は準無彩色であってもよく、それによって、幾何学的形状の許容を緩和しながら、比較的多数のターンが依然として可能になる。
【0026】
一般に、無彩色系は、横方向座標の伝達行列要素が運動量に依存しないものである。概して、等時性システムは、系を通る軌道の通過時間が初期座標に依存しないものである。一次無彩色系も、純粋な運動量依存性を除いて等時性であることは周知である。逆もまた真である。この結果は、高次を意図する。色項が全てある次数まで消滅する系では、通過時間が同じ次数までの横方向座標から独立するように、条件を見出すことができる。同じ条件下では、逆もまた真である。
【0027】
しかしながら、（Ｘ│Ａ）＝（Ａ│Ｘ）＝０の空間集束要件は、各ターンについて特定のイオンに対して同一のイオン軌道を必要とする。関心のある用途では、空間集束要件は、特定のイオンが位相空間において安定的に移動することのみを仮定することによって緩和され得、したがって、
－２≦（Ｘ│Ｘ）＋（Ａ│Ａ）≦２
であることが必要である。
－２≦（Ｘ│Ｘ）＋（Ａ│Ａ）≦２
であることが必要である。
【0028】
このようにして、特定のイオンは、異なるターン中に異なる軌道上を移動してもよい。この緩和は、また、例えば、設計自由度を増加させ、及び／又は構造誤差を許容しても、代替的及び／又は追加的に、例えば、イオン注入から生じる空間及び／又は角度偏差に適応してもよい。
【0029】
逆に、完全な空間的及び時間的集束は、ターン数が増加するにつれて、特定のイオンをターン毎に同じ位置に同じ傾斜角で戻すことによって、イオンビーム発散及び質量分解能劣化を排除する。そのような完全な空間的及び時間的集束を有するＴＯＦ ＭＳ分析器幾何学的形状が提案されており（ＭＵＬＴＵＭ、ＭＵＬＴＵＭ ＩＩ、及び平面的な８の字）、そのいくつかは、［１５］を参照して、以下により詳細に説明されるように構築され、この文献は、参照することによって全体として本明細書に組み込まれる。
【0030】
一例では、静電セクタ場イオントラップは、第一の静電セクタ及び第二の静電セクタを含む静電セクタのセットを備える。第一の静電セクタ及び第二の静電セクタは、例えば、イオン経路によって横断される無電解領域（ドリフト空間としても知られる）によって相互に離間されることを理解されたい。誘導電荷検出器は無電界領域に配置されることを理解されたい。誘導電荷検出器は、電界内に配置することができるが、電源からのノイズの直接容量結合は、検出を制限する。一例では、静電セクタ場イオントラップは、第一の静電セクタ及び第二の静電セクタを含む静電セクタのセットと、Ｑ個の四重極レンズを含む電気四重極レンズのセットとを備え、Ｑは１以上の自然数であり、例えば、Ｑは静電セクタの数の４倍又は６倍である。一般に、四重極レンズは、１つの座標方向に集束し、互いに直交する座標方向にデフォーカスする。したがって、単一の四重極レンズを使用して、例えば、イオンビームをある点に集束させること、又は二次元画像を生成することはできない。しかしながら、２つの四重極レンズ（ダブル）と３つの四重極レンズ（トリプレット）等の四重極レンズの組み合わせで二次元焦点合わせを行ってもよい。例えば、静電セクタの入口と出口にそれぞれ対応して２つの四重極レンズダブレットを配置してもよい。一例では、静電セクタ場イオントラップは、電気四重極レンズ及び／又はＲＦ電気レンズのセットを備えず、それによって複雑さを低減する。静電セクタは、半径方向に互いに間隔を空けて配置され、２つの相互直交次元の対応する曲率半径を有する２つの対応する電極を備え、対応する対向するＤＣ電位が印加され、それによって、それを通るイオン光軸を画定するトロイダル電場を提供することと、ここで、イオン光軸（すなわち、中心軌道）上の電位は、好ましくは、無電界領域、例えば接地における電位と同じであることを理解されたい。静電セクタ場イオントラップは、それに電気的に結合される電源、例えばＤＣ電源のセットを備えることを理解されたい。
【0031】
追加的及び／又は代替的に、静電セクタ場イオントラップは、第一のセル及び第二のセルを含むセルのセット（ユニット又は要素としても知られる）によって定義されてもよく、第一のセルは、ドリフト空間のセットと、第一の静電セクタを含む静電セクタのセットと、任意選択で四重極レンズのセットとを備える。第二のセルは、第一のセルに関して説明されたようなものであり得ることを理解されたい。セルの対称形状は、より容易に理解されるが、原理は、非対称形状セルにまで及ぶ。４つのセルによって画定される静電セクタ場イオントラップは、参考文献［１５］のＭＵＬＴＵＭ及びＭＵＬＴＵＭ ＩＩ等、２つのセルの二重対称形状であると見なすことができる。参考文献［１５］の平面的な８の字の幾何学的形状は、一見したところ、２つのセルによって画定されるように見えるが、完全な焦点合わせは、２ターン後に達成され、したがって、この平面的な８の字の幾何学的形状も、４つのセルによって画定される。
【0032】
一例では、第一の静電セクタは、円筒形、トロイダル形、又は球形の静電セクタを含み、及び／又はその静電セクタである。円筒形の静電セクタは、１つの次元のみに事実上単一の曲率半径を有する（相互に直交する次元における第二の曲率半径は無限大である）、最も単純な幾何学的形状を提供するが、その直交次元、例えばｙ方向にイオンを閉じ込めず、したがって、概して、前記ｙ方向（曲線座標）に電場を閉じ込めることを必要とする。円筒形静電セクタは、一般に、電気四重極レンズと共に使用される。ＭＵＬＴＵＭ及び参考文献［１５］の平面的な８の字の幾何学的形状は、それぞれ４つ及び２つの円筒形静電セクタを備え、それぞれ８つの電気四重極レンズを一緒に備える。トロイダル静電セクタは、２つの相互に直交する次元に２つの異なる曲率半径を有し、その比は、有効化のために定義されなければならず、電気四重極レンズが必要とされないように、両方の次元にイオンを閉じ込めることができる。トロイダル静電セクタは２つの異なる曲率半径を有するので、その構成は、比較的複雑である。参考文献［１５］のＭＵＬＴＵＭ ＩＩ及び参考文献［１６］の菱形の幾何学的形状は、それぞれ４つのトロイダル静電セクタを備え、電気四重極レンズを必要としない。球状静電セクタは、トロイダル静電セクタの特別な場合であり、同じ２つの曲率半径を有し、電気四重極レンズが必要とされないように両次元にイオンを閉じ込めることができる。参考文献［４］の８の字の幾何学的形状は、２つの球面静電セクタを含み、電気四重極レンズを必要としない。したがって、セルを球形静電セクタに基づかせることによって、イオン光学構成要素の数は、円筒形静電セクタ又はトロイダルセクタに基づくセルと比較して低減され得る。
【0033】
一例では、第一の静電セクタは、４５．０°超、好ましくは少なくとも６０．０°、例えば６０．０°超～２７０．０°の範囲、好ましくは９０．０°～２４０．０°の範囲の偏向角ψ０を有する。一例では、第二の静電セクタは、第一の静電セクタに関して説明した通りであり、例えば、同じ又は異なる偏向角ψ０を有する。一例では、静電セクタのセットの各静電セクタは、同じ偏向角ψ０を有する。このようにして、複雑さが低減され、及び／又は対称性が増加する。一例では、静電セクタのセットの交互の静電セクタは、同じそれぞれの偏向角ψ０を有する。
【0034】
一例では、静電セクタのセットは、３６０．０°超、好ましくは少なくとも３９０．０°、例えば３６０．０°超～７２０．０°の範囲、好ましくは３９０．０°～６６０．０°の範囲の総偏向角ψ０を有する。すなわち、イオン経路は、クロスオーバー（ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ）を含む。
【0035】
一例では、静電セクタのセットは、８つの４５°トロイダル静電セクタのリングを備えないか、又はそれらのリングからなっていない。
【0036】
一例では、第一の静電セクタと第二の静電セクタとは、例えば、直接、対角線方向及び／又は直径方向に互いに対向し、イオン経路及び／又はイオン光軸は、第一の静電セクタの出口と第二の静電セクタの入口との間で直線的である。一例では、第一の静電セクタの出口と第二の静電セクタの入口との間のイオン経路及び／又はイオン光軸は、無電界領域にある。すなわち、第一の静電セクタの出口と第二の静電セクタの入口との間のイオン経路及び／又はイオン光軸は、例えば、四重極レンズを含まない。
【0037】
一例では、静電セクタのセットは、第一の静電セクタ及び第二の静電セクタのみを含み、好ましくは、第一の静電セクタ及び第二の静電セクタは、公称１９９．２°、例えば１９８．２°～２００．２°の範囲内、好ましくは１９８．７°～１９９．７°の範囲内、より好ましくは、１９９．０°～１９９．４°の範囲内、例えば１９９．２°の偏向角ψ０を有する半径ｒの球状静電セクタであり、静電セクタ場イオントラップは、公称５．９ｒ（例えば、２％以内、好ましくは１％以内）の長さｇｒの４つの無電界領域を備え、それによって、参考文献［４］に従う三次元の８の字の幾何学的形状を提供する。
【0038】
一例では、静電セクタ場イオントラップは、第一の無電界領域及び第二の無電界領域を含む無電界領域（ドリフト領域としても知られる）のセットを備える。一例では、無電界領域のセットを通るイオン経路の長さは、イオン経路の全長の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも５５％、より好ましくは少なくとも６０％、最も好ましくは少なくとも６５％である。このようにして、誘導充電器検出器は、イオン経路の約５０％に沿って延在するように無電界領域のセットに配置されてもよく、それによって測定デューティサイクルを増加させる。
【0039】
一例では、第一の静電セクタは、第一の静電セクタによる場の境界を定めるように配置された第一のシャントを含むシャントのセットを備える。このようにして、第一の静電セクタに起因するフリンジ電界を制御することができ、及び／又は誘導電荷検出器をそれに起因する電界から遮蔽することができる。例えば、シャントは、誘導電荷検出器に結合されたノイズを数桁まで減衰させることができる。例えば、第一の静電セクタに電気的に結合された１００Ｖの電源は、＜１ｍＶのＲＭＳノイズを示し得る。シャントを使用すると、このノイズは、約１μＶのＲＭＳまで減衰され得、したがって、典型的には０．６μＶ／電荷の感度を有する適切な電荷感受性増幅器と適合し得る。
【0040】
一例では、静電セクタ場イオントラップ（すなわち、その挙動）は、上述のように、例えば１ターン後及び／又は整数ターン後に、例えばエネルギーに関して一次等時性である（すなわち、エネルギー等時性）。このようにして、参考文献［３］のＥＬＩＴ等のＥＬＩＴと比較して、質量電荷比ｍ／ｚの不確実性が低減される。そのような静電セクタ場イオントラップの例示的な幾何学的形状は、参考文献［４］の８の字、参考文献［１５］のＭＵＬＴＵＭ、ＭＵＬＴＵＭ ＩＩ及び平面的な８の字、並びに参考文献［１６］の菱形を含む。他の幾何学的形状も知られている。一例では、静電セクタ場イオントラップは、エネルギーに関して一次に対して等時性であり、二次に対する残差、例えば、二次に対する放物線残差を有する。これにより、イオンのエネルギー分散ΔＥが小さいことによる質量電荷比ｍ／ｚの不確実性がさらに低減される。二次空間収差は、周回中のイオンの歳差運動をもたらし、これは、例えば、円筒形及び／又はトロイダル静電セクタに基づく静電セクタ場イオントラップにおける歳差運動から生じるイオン損失を防止するように、制約電場を使用して制御されても、あるいは例えば、球形静電セクタに基づく静電セクタ場イオントラップのために許容されてもよい。
【0041】
一例では、静電セクタ場イオントラップは、少なくとも部分的に、イオン経路を２つ又は３つの相互直交次元に画定するように構成される。例えば、静電セクタ場イオントラップは、少なくとも部分的に、イオン経路を、ｘ，ｚ次元等の２つの相互直交次元で画定するように構成されてもよく、イオン光軸が平面を画定する平面静電セクタ場イオントラップと呼ばれてもよい。位置、傾斜角及び／又はエネルギーの偏差は、イオンビームが、例えば位相空間において、それに対して横断する分布によって表され得るように、イオンをイオン光軸から逸脱させることを理解されたい。平面静電セクタ場イオントラップの例には、参考文献［１５］のＭＵＬＴＵＭ、ＭＵＬＴＵＭ ＩＩ及び平面的な８の字、並びに参考文献［１６］の菱形が含まれる。そのような平面静電セクタ場イオントラップの構成は、簡素化してもよく、必要に応じて、四重極レンズを含む円筒形、トロイダル及び／又は球形静電セクタに基づいてもよい。
【0042】
一例では、静電セクタ場イオントラップによって画定されるイオン経路は、クロスオーバー又は点焦点を含み、例えば、参考文献［１５］のＭＵＬＴＵＭ、ＭＵＬＴＵＭ ＩＩ及び平面的な８の字、並びに参考文献［４］の８の字である。このようにして、静電セクタ場イオントラップは、エネルギーに関して等時性であってもよいが、イオン経路の長さは、例えば、リングと比較して、静電セクタ場イオントラップの所与の外周又は面積に対して増加する。
【0043】
（誘導電荷検出器）
ＣＤＭＳは、誘導電荷検出器を備え、イオン経路は、誘導電荷検出器を介して（すなわち、それを通して）画定される。換言すれば、誘導電荷検出器は、イオン経路を少なくとも部分的に包囲するか、又は取り囲む。
ＣＤＭＳは、誘導電荷検出器を備え、イオン経路は、誘導電荷検出器を介して（すなわち、それを通して）画定される。換言すれば、誘導電荷検出器は、イオン経路を少なくとも部分的に包囲するか、又は取り囲む。
【0044】
一般に、イオンが誘導電荷検出器を通って移動するとき、イオンは電荷を誘導し、電荷は、信号を出力する電荷感知増幅器によって検出される。誘導電荷検出器は、プロセッサ及びメモリを備えるコンピュータに通信可能に結合可能な、又は結合された電荷感知増幅器及び任意選択でデジタイザを備えることを理解されたい。イオンの質量は、フーリエ分析によって信号を使用して決定することができ、フーリエ分析は、例えば、フーリエ変換（ＦＴ）又は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、最小二乗法、フィルタ対角化法（ＦＤＭ）及び／又は最大尤度法等を使用する。一例では、信号は、分析のために増幅及び／又はデジタル化され得る時間領域信号を含み、及び／又は時間領域信号である。例えば、ＦＦＴを使用すると、時間領域においてノイズを超えて上昇しない電荷の検出を可能にし、ＬＯＤを＜７ｅ（基本電荷）まで低下させる。質量電荷比ｍ／ｚは、以下の式
の関係によって基本周波数ｆの二乗に反比例する。
式中、Ｃは、イオンエネルギーと静電セクタ場イオントラップの次元との関数である定数である。典型的には、Ｃは、イオン軌道シミュレーションから、又は既知の種を使用するデバイスの較正によって決定される。イオンの電荷ｚは、ＦＦＴの大きさ（ここでは、イオンサイクルの数又はトラップ時間を考慮する）に比例する。したがって、質量電荷比ｍ／ｚ及びイオンの電荷ｚを決定することによって、イオンの質量ｍは、乗算によって自明に計算され得る。
【数2】
式中、Ｃは、イオンエネルギーと静電セクタ場イオントラップの次元との関数である定数である。典型的には、Ｃは、イオン軌道シミュレーションから、又は既知の種を使用するデバイスの較正によって決定される。イオンの電荷ｚは、ＦＦＴの大きさ（ここでは、イオンサイクルの数又はトラップ時間を考慮する）に比例する。したがって、質量電荷比ｍ／ｚ及びイオンの電荷ｚを決定することによって、イオンの質量ｍは、乗算によって自明に計算され得る。
【0045】
一例では、誘導電荷検出器は、第一の電荷検出器管を含む電荷検出器管の第一のセットを備える。例えば、電荷検出器管は、無電界領域の１つ以上に、例えば無電界領域の全てに配置されてもよい。例えば、電荷検出器管の第一のセットは、複数の電荷検出器管を含むセグメント化電荷検出器管を備えても、及び／又はそれであってもよい。一例では、誘導電荷検出器は、電荷検出器管の第一のセットを含む電荷検出器管のＣ個のセットを備え、Ｃは１以上の自然数であり、例えば１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０以上であり、例えば、Ｃは無電界領域の数に等しい。このようにして、誘導電荷検出のデューティサイクルを増加させてもよい。一例では、電荷検出器管の第一のセットは、セグメント化電荷検出器管、例えば、軸方向及び／又は半径方向にセグメント化された電荷検出器管を備え、及び／又はそれである。セグメントが直列又はタンデムであるように、電荷検出器管を軸方向にセグメント化することによって、信号は、セグメントのそれぞれにおいて、それを通って移動するイオンによって連続的に誘導されてもよい。例えば、以下に説明するように、セグメントの長さをその幅の約２倍を超えて増加させることは、誘導信号の大きさを実質的に増加させないが、複数のセグメント、したがって、誘導信号は、測定統計を改善する。セグメントが平行であるように、電荷検出器管を半径方向にセグメント化することによって、ｚ次元（曲線座標）において実質的に一致するが、ｘ及び／又はｙ次元において相互に分離される２つのイオンは、異なる半径方向セグメントにおいて信号を誘起し得、それによって、そうでなければ、２つのイオンが電荷検出管を通って一緒に移動することに起因する、信号重複の可能性を低減させる。このようにして、ＣＤＭＳのイオン容量を増加させることができる。一例では、誘導電荷検出器の内部断面、例えば、形状は、それを通るイオン経路の断面、例えば形状に対応し、例えば類似している。例えば、円筒形のボアを有する電荷検出器管は、概して円筒形のイオン経路に適しているが、第一の電荷検出器管は、例えば、電気四重極レンズに入る及び／又は出る円錐台形のイオン経路に対応してテーパ付きのボアを有するように、又は球形の静電セクタに入る及び／又は出るイオン経路のためのアニュラス又はテーパ付きのアニュラスを提供するように適合されてもよい。一例では、第一の電荷検出器管は、外側電極及び内側電極を備え、それによって、イオン経路のための環状部又はテーパ状環状部を、それを通して提供し、任意選択で、その間に１つ以上の支持体を備え、その支持体は、例えば、それとのイオン衝突の可能性を低減させるように配置され、及び／又はそのように適合される断面を有する。
【0046】
一例では、長さＬ及び幅Ｗを有する第一の電荷検出器管は、長さＬと幅Ｗとの比が、３：２～８：２の範囲、好ましくは３：２～５：２の範囲にあり、例えば２：１であり、及び／又は長さＬと幅Ｗとの比が少なくとも２：１である。特に、誘導信号の大きさは、第一の電荷検出器管をその幅に対してさらに長くしても、実質的に増加しない。
【0047】
一例では、誘導電荷検出器を介したイオン経路の一部は、静電セクタ場イオントラップによって画定されるイオン経路の３０％～７０％の範囲、好ましくは４０％～６０％の範囲、例えば５０％である。このようにして、例えば、ＦＴによって分析されるイオンの時間領域信号における信号処理アーチファクト等のアーチファクトが低減される。特に、誘導電荷検出器を介したイオン経路の部分が、静電セクタ場イオントラップによって画定されるイオン経路の約５０％である場合、ＦＴによって時間領域信号を分析するときの偶数次高調波は、低減又は排除され得る。理想的な５０％デューティサイクル方形波は、そのＦＦＴに偶数次の高調波を有さず、高調波が少ないほど、基本ピークの大きさが大きくなる。基本ピークの大きさはイオンの電荷に比例するので、大きさが増加すると、基本ピークの信号対雑音比が増加し、電荷の不確実性が減少することがある。
【0048】
一例では、ＣＤＭＳは、第一の静電焦点レンズを含む静電焦点レンズのセットを備え、第一の静電焦点レンズは、イオン経路を少なくとも部分的に第一の次元に、例えば、それに対して横方向に拘束するように配置される。換言すれば、イオン経路は、例えば一軸方向に圧縮されてもよい。一例では、静電焦点レンズのセットは、イオン経路を少なくとも部分的に第二の次元に、例えば、それに対して横方向に拘束するように配置され、第一の次元と第二の次元とは、相互に直交する。換言すれば、イオン経路は、例えば二軸方向に圧縮されてもよい。このようにして、静電焦点レンズのセットに起因して生じる空間収差がもしあれば、それが有意ではない間に、ＣＤＭＳの構造を単純化することができる。追加的及び／又は代替的に、イオン経路を拘束することによって、イオン経路の断面積が低減され、それによって、その立ち上がり時間を改善するため、誘導電荷検出器の内部寸法、例えば、内径が低減されてもよい。一例では、第一の次元は、誘導電荷検出器を介したイオン経路の方向に直交する。一例では、第一の焦点レンズは、例えば、イオン経路のクロスオーバーを横切って配置された円柱レンズ、アインツェルレンズ及び／又はプレートレンズを含み、及び／又はそれである。このようにして、幾何学的形状を単純化しながら、クロスオーバーに関する対称性を維持することができる。例えば、アインツェルレンズは、少なくとも回転対称性を維持することができる。一例では、静電焦点レンズのセットは、イオン経路を少なくとも部分的に第二の次元に、例えば、それに対して横方向に拘束するように配置され、第一の次元と第二の次元とは、相互に直交する。第一の焦点レンズを含む静電焦点レンズのセットは、例えば、ＲＦ場及び／又は磁場ではなく、少なくとも部分的に、イオン経路を第一の次元に制約するように配列されることを理解されたい。
【0049】
一例では、誘導電荷検出器を介するイオン経路の断面は、弓形であり、－３°～＋３°の範囲、好ましくは－２°～＋２°の範囲、より好ましくは－１°～＋１°の範囲の中心角を有する。このようにして、イオンビームは、比較的狭いアークに閉じ込められ、それにより、イオン経路の断面積が減少するので、誘導電荷検出器の内部寸法、例えば、内径が減少し、それによってその立ち上がり時間が改善される。
【0050】
一例では、誘導電荷検出器は、接地電位で動作するように構成される。このようにして、ノイズレベルが低減され、非常に低い誘起信号を検出できる。
【0051】
（イオン導入）
一例では、ＣＤＭＳは、イオン経路にイオンを導入するための手段を備える。一例では、イオンの導入は、無電界領域を介して、例えば、［１４］に記載されるような偏向電極を使用する等、ｘ方向及び／又はｙ方向（曲線座標）のイオン変位を切り替えることによって行われる。一例では、イオンの導入は、静電セクタ場イオントラップを介して、例えば、［１３］に記載されているように、例えば第一の静電セクタのみを第一の静電セクタに切り替えることによって、あるいは静電セクタのセットを、例えば２つ以上又は全ての静電セクタを、変更すべきところは変更して切り替えることによって、行われる。第一の静電セクタのみを切り替え、それによって残りの静電セクタをそれらのそれぞれの動作電位で動作させることによって、導入された第一のイオンが第一の静電セクタの近位に到達するまでイオン経路を充填するように、イオンをイオン経路に連続的に導入することができ、その後、第一の静電セクタは、そのそれぞれの動作電位に切り替えて戻される。例えば、８の字の幾何学的形状の場合、イオンは、８の字の上部の約３／４を満たすように導入され得る。逆に、そのセットの全ての静電セクタを切り替えることで、必要な電源数を減らしながら、制御を簡素化することができる。一例では、静電セクタ場イオントラップ、例えば、第一の静電セクタは、イオンをイオン経路に導入するためのイオン入口を備える。一例では、イオン入口は、第一の静電セクタの外側電極を通る通路を備え、及び／又はその通路である。
一例では、ＣＤＭＳは、イオン経路にイオンを導入するための手段を備える。一例では、イオンの導入は、無電界領域を介して、例えば、［１４］に記載されるような偏向電極を使用する等、ｘ方向及び／又はｙ方向（曲線座標）のイオン変位を切り替えることによって行われる。一例では、イオンの導入は、静電セクタ場イオントラップを介して、例えば、［１３］に記載されているように、例えば第一の静電セクタのみを第一の静電セクタに切り替えることによって、あるいは静電セクタのセットを、例えば２つ以上又は全ての静電セクタを、変更すべきところは変更して切り替えることによって、行われる。第一の静電セクタのみを切り替え、それによって残りの静電セクタをそれらのそれぞれの動作電位で動作させることによって、導入された第一のイオンが第一の静電セクタの近位に到達するまでイオン経路を充填するように、イオンをイオン経路に連続的に導入することができ、その後、第一の静電セクタは、そのそれぞれの動作電位に切り替えて戻される。例えば、８の字の幾何学的形状の場合、イオンは、８の字の上部の約３／４を満たすように導入され得る。逆に、そのセットの全ての静電セクタを切り替えることで、必要な電源数を減らしながら、制御を簡素化することができる。一例では、静電セクタ場イオントラップ、例えば、第一の静電セクタは、イオンをイオン経路に導入するためのイオン入口を備える。一例では、イオン入口は、第一の静電セクタの外側電極を通る通路を備え、及び／又はその通路である。
【0052】
（エネルギーフィルタ）
一例では、ＣＤＭＳは、静電セクタ場イオントラップに入るイオンエネルギーの拡散を制限するためのエネルギーフィルタ、例えば、前述のデュアルＨＤＡを備えない。参考文献［２］及び［３］のコーントラップ及びＥＬＩＴとは対照的に、静電セクタ場イオントラップＣＤＭＳは、イオンエネルギー拡散及び／又は半径方向及び／又は角度位置イオンに対する偏差に対して比較的広い許容差を有するが、この比較的広い許容差の外側のイオン、例えば、高エネルギー又は軸外のイオンは不安定であり、したがって、他のイオンの質量決定に悪影響を及ぼすことなく静電セクタ場イオントラップの壁と急速に衝突する。一例では、ＣＤＭＳは、０．４０％超、好ましくは少なくとも０．５％、より好ましくは少なくとも１％、最も好ましくは少なくとも２％、３％又は４％のエネルギー許容性を有する。一例では、ＣＤＭＳは、最大で２０％、好ましくは最大で１５％、より好ましくは最大で１０％のエネルギー許容性を有する。
一例では、ＣＤＭＳは、静電セクタ場イオントラップに入るイオンエネルギーの拡散を制限するためのエネルギーフィルタ、例えば、前述のデュアルＨＤＡを備えない。参考文献［２］及び［３］のコーントラップ及びＥＬＩＴとは対照的に、静電セクタ場イオントラップＣＤＭＳは、イオンエネルギー拡散及び／又は半径方向及び／又は角度位置イオンに対する偏差に対して比較的広い許容差を有するが、この比較的広い許容差の外側のイオン、例えば、高エネルギー又は軸外のイオンは不安定であり、したがって、他のイオンの質量決定に悪影響を及ぼすことなく静電セクタ場イオントラップの壁と急速に衝突する。一例では、ＣＤＭＳは、０．４０％超、好ましくは少なくとも０．５％、より好ましくは少なくとも１％、最も好ましくは少なくとも２％、３％又は４％のエネルギー許容性を有する。一例では、ＣＤＭＳは、最大で２０％、好ましくは最大で１５％、より好ましくは最大で１０％のエネルギー許容性を有する。
【0053】
（リフトデバイス）
一例では、ＣＤＭＳは、イオン経路に導入されるイオンのイオンエネルギーを増加させるように構成されたリフトデバイスを備える。一例では、リフトデバイスは、イオン経路に導入されるイオンをトラップするように構成される。このようにして、イオンは、例えば、その中に導入された複数のイオンを相互に空間的及び／又は時間的に分離するように、静電セクタ場イオントラップの中への導入のためにゲート制御されてもよく、それにより、複数のイオンは、概して、その周りで同時に相互に空間的及び／又は時間的に分離して移動する。一例では、リフトデバイスは、イオン経路に導入されるイオンをコリメートするように構成され、それによって、互いに空間的に分離されたイオンのペンシル（ｐｅｎｃｉｌ）を提供する。一例では、リフトデバイスは、複数Ｐ個のイオン（すなわち、イオンの集団）を導入するように構成され、Ｐは、１より大きい自然数、例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、５０、１００又はそれ以上のイオンであり、好ましくは、Ｐは少なくとも４であり、より好ましくは、Ｐは少なくとも１０、１０、２０、５０、１００又はそれ以上のイオンである。Ｐは、導入されたイオンの平均数であり、典型的にはポアソン分布を有するイオンの数であり、ここで、イオンは、相互に空間的にランダムに分離され、それによって、イオン経路の一部に沿って実質的にランダムな離散初期位置を採用し、すなわち、相互に空間的に及び／又は時間的に分離され、それによって、複数のイオンは、概して、相互に空間的に及び／又は時間的にその周りで同時に分離されて移動することを理解されたい。高い強度限界では、磁気セクタの場合のように、イオンビームは、ビームに沿った直線距離当たりに多くのイオンを含む。スケールの他端において、イオンは、ポアソン分布に従って個々に注入される（しかし、空間電荷の考慮とは別に、その挙動において依然としてビームである）。一例では、リフトデバイスは、イオンをイオン経路内にパルス化することによってイオンをイオン経路内に導入するように構成される。より一般的には、一例では、ＣＤＭＳは、イオンをイオン経路に導入するための手段を備え、この手段は、概してリフトデバイスに関して説明したようなものであるが、任意選択で、イオンエネルギーを増加させる。一例では、イオンをイオン経路に導入するための手段は、複数Ｐ個のイオン（すなわち、集団）をイオン経路に導入するための手段を備え、Ｐは１より大きい自然数であり、複数のイオンは、それぞれ、イオン経路の一部に沿って実質的にランダムな離散初期位置を採り、その結果、複数のイオンは、概して、相互に空間的及び／又は時間的にその周囲で同時に分離されて、移動する。すなわち、イオン、例えば、複数のイオンは、典型的には、四重極分析器、飛行時間分析器等の従来の質量電荷分析器、又は三次元四重極イオントラップ、円筒形イオントラップ、線形四重極イオントラップ、又はオービトラップ等のイオントラップ分析器等に導入するために集束されるように、空間的及び／又は時間的に集束されない。換言すれば、イオンを集束させる努力は行われない。むしろ、無秩序なイオン集団が、例えば、ガスセル内のイオンを熱化することによって提供されるように、イオン経路に導入され、これは、集束することなく、イオンのエネルギー分布を低減させる。これらのイオンが、イオン経路への導入前にトラップされ、及び／又はイオンのそれぞれのエネルギーが増加する場合（例えば、リフトデバイスを使用して）、イオンは、イオン経路への導入時に、空間的及び／又は時間的に、イオンの無秩序及び／又は非相関を実質的に維持する電位勾配を印加することによって、イオン経路に導入されてもよい。
一例では、ＣＤＭＳは、イオン経路に導入されるイオンのイオンエネルギーを増加させるように構成されたリフトデバイスを備える。一例では、リフトデバイスは、イオン経路に導入されるイオンをトラップするように構成される。このようにして、イオンは、例えば、その中に導入された複数のイオンを相互に空間的及び／又は時間的に分離するように、静電セクタ場イオントラップの中への導入のためにゲート制御されてもよく、それにより、複数のイオンは、概して、その周りで同時に相互に空間的及び／又は時間的に分離して移動する。一例では、リフトデバイスは、イオン経路に導入されるイオンをコリメートするように構成され、それによって、互いに空間的に分離されたイオンのペンシル（ｐｅｎｃｉｌ）を提供する。一例では、リフトデバイスは、複数Ｐ個のイオン（すなわち、イオンの集団）を導入するように構成され、Ｐは、１より大きい自然数、例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、５０、１００又はそれ以上のイオンであり、好ましくは、Ｐは少なくとも４であり、より好ましくは、Ｐは少なくとも１０、１０、２０、５０、１００又はそれ以上のイオンである。Ｐは、導入されたイオンの平均数であり、典型的にはポアソン分布を有するイオンの数であり、ここで、イオンは、相互に空間的にランダムに分離され、それによって、イオン経路の一部に沿って実質的にランダムな離散初期位置を採用し、すなわち、相互に空間的に及び／又は時間的に分離され、それによって、複数のイオンは、概して、相互に空間的に及び／又は時間的にその周りで同時に分離されて移動することを理解されたい。高い強度限界では、磁気セクタの場合のように、イオンビームは、ビームに沿った直線距離当たりに多くのイオンを含む。スケールの他端において、イオンは、ポアソン分布に従って個々に注入される（しかし、空間電荷の考慮とは別に、その挙動において依然としてビームである）。一例では、リフトデバイスは、イオンをイオン経路内にパルス化することによってイオンをイオン経路内に導入するように構成される。より一般的には、一例では、ＣＤＭＳは、イオンをイオン経路に導入するための手段を備え、この手段は、概してリフトデバイスに関して説明したようなものであるが、任意選択で、イオンエネルギーを増加させる。一例では、イオンをイオン経路に導入するための手段は、複数Ｐ個のイオン（すなわち、集団）をイオン経路に導入するための手段を備え、Ｐは１より大きい自然数であり、複数のイオンは、それぞれ、イオン経路の一部に沿って実質的にランダムな離散初期位置を採り、その結果、複数のイオンは、概して、相互に空間的及び／又は時間的にその周囲で同時に分離されて、移動する。すなわち、イオン、例えば、複数のイオンは、典型的には、四重極分析器、飛行時間分析器等の従来の質量電荷分析器、又は三次元四重極イオントラップ、円筒形イオントラップ、線形四重極イオントラップ、又はオービトラップ等のイオントラップ分析器等に導入するために集束されるように、空間的及び／又は時間的に集束されない。換言すれば、イオンを集束させる努力は行われない。むしろ、無秩序なイオン集団が、例えば、ガスセル内のイオンを熱化することによって提供されるように、イオン経路に導入され、これは、集束することなく、イオンのエネルギー分布を低減させる。これらのイオンが、イオン経路への導入前にトラップされ、及び／又はイオンのそれぞれのエネルギーが増加する場合（例えば、リフトデバイスを使用して）、イオンは、イオン経路への導入時に、空間的及び／又は時間的に、イオンの無秩序及び／又は非相関を実質的に維持する電位勾配を印加することによって、イオン経路に導入されてもよい。
【0054】
（電源）
一例では、ＣＤＭＳは、静電セクタ場イオントラップに電気的に結合された、第一の電源を含む電源のセット、例えばＤＣ電源を備える。一例では、電源のセットは、静電セクタのセットの内側電極及び外側電極にそれぞれ電気的に結合された第一の電源及び第二の電源を備える。一例では、ＣＤＭＳは、第一の焦点レンズを含む静電焦点レンズのセットを備え、電源のセットは、静電焦点レンズのセット、例えば第一の焦点レンズに電気的に結合された第三の電源を含む。
一例では、ＣＤＭＳは、静電セクタ場イオントラップに電気的に結合された、第一の電源を含む電源のセット、例えばＤＣ電源を備える。一例では、電源のセットは、静電セクタのセットの内側電極及び外側電極にそれぞれ電気的に結合された第一の電源及び第二の電源を備える。一例では、ＣＤＭＳは、第一の焦点レンズを含む静電焦点レンズのセットを備え、電源のセットは、静電焦点レンズのセット、例えば第一の焦点レンズに電気的に結合された第三の電源を含む。
【0055】
（イオン源）
一例では、ＣＤＭＳは、イオン源、例えば、エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）源又はナノスプレーイオン化源等の大気圧イオン化（ＡＰＩ）源を備える。他のイオン源も知られている。
一例では、ＣＤＭＳは、イオン源、例えば、エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）源又はナノスプレーイオン化源等の大気圧イオン化（ＡＰＩ）源を備える。他のイオン源も知られている。
【0056】
（磁石）
一例では、ＣＤＭＳは、磁気偏向器又はセクタを含まない。すなわち、ＣＭＳは、静電セクタのみと、任意選択で、本明細書に説明されるような電気四重極レンズ及び／又は電気レンズとを備えてもよい。
一例では、ＣＤＭＳは、磁気偏向器又はセクタを含まない。すなわち、ＣＭＳは、静電セクタのみと、任意選択で、本明細書に説明されるような電気四重極レンズ及び／又は電気レンズとを備えてもよい。
【0057】
（イオン処理）
一例では、ＣＤＭＳは、イオン処理のための静電セクタ場イオントラップの上流及び／又は下流の１つ以上のデバイスを備え、そのイオン処理とは、例えば、試薬イオン又はプリカーサーイオンと共トラップされた試薬イオン等の外部注入粒子を使用したイオンの起動、（例えば、外部注入）電子との相互作用、好ましくは、電子脱離（例えば、高速電子を含むエネルギー荷電粒子を使用する）、プロトン付着又は電荷低減プロセスによるイオンの質量電荷比の操作、基底状態又は励起状態のイオンと中性分子（例えば、外部から注入される）との間の相互作用、光子との相互作用、補助ＡＣ波形又はＲＦトラップ波形のデューティサイクル変動を使用するイオン運動の励起、ＡＣ波形又はデューティサイクル制御を使用するイオン単離、衝突活性化解離、イオン蓄積及び移動である。処理には、同時に又は連続的に実行されるべき上記機能のうちの１つ以上が関与し得る。
一例では、ＣＤＭＳは、イオン処理のための静電セクタ場イオントラップの上流及び／又は下流の１つ以上のデバイスを備え、そのイオン処理とは、例えば、試薬イオン又はプリカーサーイオンと共トラップされた試薬イオン等の外部注入粒子を使用したイオンの起動、（例えば、外部注入）電子との相互作用、好ましくは、電子脱離（例えば、高速電子を含むエネルギー荷電粒子を使用する）、プロトン付着又は電荷低減プロセスによるイオンの質量電荷比の操作、基底状態又は励起状態のイオンと中性分子（例えば、外部から注入される）との間の相互作用、光子との相互作用、補助ＡＣ波形又はＲＦトラップ波形のデューティサイクル変動を使用するイオン運動の励起、ＡＣ波形又はデューティサイクル制御を使用するイオン単離、衝突活性化解離、イオン蓄積及び移動である。処理には、同時に又は連続的に実行されるべき上記機能のうちの１つ以上が関与し得る。
【0058】
（真空システム）
一例では、ＣＤＭＳは、例えば静電セクタ場イオントラップ及びその中の誘導電荷検出器を収容するチャンバを含む真空システムと、真空ポンプと、コントローラとを備える。一例では、チャンバは、例えば、最大で１×１０－８Ｔｏｒｒ、好ましくは最大で５×１０－９Ｔｏｒｒ、より好ましくは最大で２×１０－９Ｔｏｒｒか、それより良好な真空を有する差動ポンプ式チャンバである。
一例では、ＣＤＭＳは、例えば静電セクタ場イオントラップ及びその中の誘導電荷検出器を収容するチャンバを含む真空システムと、真空ポンプと、コントローラとを備える。一例では、チャンバは、例えば、最大で１×１０－８Ｔｏｒｒ、好ましくは最大で５×１０－９Ｔｏｒｒ、より好ましくは最大で２×１０－９Ｔｏｒｒか、それより良好な真空を有する差動ポンプ式チャンバである。
【0059】
（質量分析計）
一例では、ＣＤＭＳは、スタンドアロンＣＤＭＳを備え、及び／又はスタンドアロンＣＤＭＳである。逆に、一例では、ＣＤＭＳは、質量分析計に含まれ、例えば、その中に一体的に（すなわち、最初から（ａｂ ｉｎｉｔｉｏ））含まれるか、又はアップグレードもしくはレトロフィットとして含まれる。
一例では、ＣＤＭＳは、スタンドアロンＣＤＭＳを備え、及び／又はスタンドアロンＣＤＭＳである。逆に、一例では、ＣＤＭＳは、質量分析計に含まれ、例えば、その中に一体的に（すなわち、最初から（ａｂ ｉｎｉｔｉｏ））含まれるか、又はアップグレードもしくはレトロフィットとして含まれる。
【0060】
（好ましい実施例）
１つの好ましい例において、電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ）は、
静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器を備え、
静電セクタ場イオントラップは、誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成され、
静電セクタ場イオントラップは、第一の静電セクタ及び第二の静電セクタを含む静電セクタのセットを備え、第一の静電セクタ及び第二の静電セクタは、イオン経路によって横断される無電界領域によって相互に離間され、静電セクタ場イオントラップは、周期的構造であり、閉鎖イオン経路を少なくとも部分的に画定し、その結果、閉鎖イオン経路の周囲のイオンは、例えば、整数又は非整数のターンだけ繰り返し移動し、
ＣＤＭＳは、複数Ｐ個のイオンをイオン経路に導入するための手段を備え、Ｐは１より大きい自然数であり、複数のイオンは、それぞれ、イオン経路の一部に沿って実質的にランダムな離散初期位置をとり、その結果、複数のイオンは、概して、空間的及び／又は時間的にその周りで同時に分離して移動する。
１つの好ましい例において、電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ）は、
静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器を備え、
静電セクタ場イオントラップは、誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成され、
静電セクタ場イオントラップは、第一の静電セクタ及び第二の静電セクタを含む静電セクタのセットを備え、第一の静電セクタ及び第二の静電セクタは、イオン経路によって横断される無電界領域によって相互に離間され、静電セクタ場イオントラップは、周期的構造であり、閉鎖イオン経路を少なくとも部分的に画定し、その結果、閉鎖イオン経路の周囲のイオンは、例えば、整数又は非整数のターンだけ繰り返し移動し、
ＣＤＭＳは、複数Ｐ個のイオンをイオン経路に導入するための手段を備え、Ｐは１より大きい自然数であり、複数のイオンは、それぞれ、イオン経路の一部に沿って実質的にランダムな離散初期位置をとり、その結果、複数のイオンは、概して、空間的及び／又は時間的にその周りで同時に分離して移動する。
【0061】
（方法）
第二の態様は、イオンの質量を決定する方法を提供すし、この方法は、
静電セクタ場イオントラップによって、イオンを、誘導電荷検出器を介して、少なくともそれによって部分的に画定されるイオン経路の周囲でイオンを移動させるステップと、
移動するイオンによって、誘導電荷検出器において信号を誘導するステップと、
誘導された信号を使用してイオンの質量を決定するステップと、
を含む。
第二の態様は、イオンの質量を決定する方法を提供すし、この方法は、
静電セクタ場イオントラップによって、イオンを、誘導電荷検出器を介して、少なくともそれによって部分的に画定されるイオン経路の周囲でイオンを移動させるステップと、
移動するイオンによって、誘導電荷検出器において信号を誘導するステップと、
誘導された信号を使用してイオンの質量を決定するステップと、
を含む。
【0062】
イオン、イオン経路、誘導電荷検出器、及び／又は静電セクタ場イオントラップは、第一の態様に関して説明したようなものであり得る。一例では、第二の態様による方法は、第一の態様に従うＣＤＭＳを使用して実行される。
【0063】
一例では、本方法は、第一の態様に関して説明したように、例えば、イオン源を用いてイオンを供給することを含む。一例では、本方法は、第一の態様に関して説明したように、静電セクタ場イオントラップの上流及び／又は下流でイオンを処理することを含む。一例では、本方法は、例えば、［１４］に記載されるような偏向電極を使用して、及び／又は［１３］に記載されるような第一の静電セクタ内のイオン入口を介して等、例えば、ｘ方向及び／又はｙ方向（曲線座標）にイオンを変位させることによって、例えば、無電界領域を介してイオンをイオン経路に導入することを含み、イオン入口は、第一の静電セクタの外側電極を通る通路を備え、及び／又はその通路である。一例では、イオン入口を介してイオン経路にイオンを導入することは、第一の静電セクタに印加される電位を制御することを含み、例えば、イオンを導入しながら第一の静電セクタを接地電位等の第一の電位に保持することと、イオンをイオン経路に導入した後に第一の静電セクタに動作電位等の第二の電位を印加することとを含む。換言すれば、第一の静電セクタは、例えば、イオン注入中に接地されてもよく、印加された電位は、その後、上昇（又は、イオン極性に応じて低下）する。一例では、イオン入口を介してイオン経路にイオンを導入することは、第二の静電セクタに印加される電位を制御すること、例えば、イオンを導入しながら第二の静電セクタに第二の電位を印加することを含む。換言すれば、第二の静電セクタに印加される電位は、イオン注入中に維持されてもよい。一例では、イオンをイオン経路に導入することは、複数のイオンをイオン経路に導入することを含み、イオンは、第一の態様に関して説明したように、複数のイオンが概して空間的に及び／又は時間的にその周りで同時に分離されて移動するように、空間的に及び／又は時間的に互いに分離される。一例では、複数のイオンは、第一の態様に関して説明したように、Ｐ個のイオンを含む。すなわち、ＴＯＦ ＭＳとは対照的に、複数のイオンは、パケット内になく、代わりに離散的である。ＴＯＦ ＭＳがＴＯＦ測定の不確実性を低減するためには、典型的にはプッシャーによって提供され、及び／又は空間的に集束された、パケット化されたイオン（束状イオン又はクラウドのイオンとしても知られる）が必要である。複数のイオンを相互に空間的及び／又は時間的に分離することによって、複数のイオンの各々の個々のイオンの質量を決定することができる。特に、イオンのそれぞれの信号は、イオン経路が双方向又は往復運動ではなく単方向であるため、たとえ複数のターンの後でも、同じ質量電荷比ｍ／ｚであっても、重複しにくい。イオン経路が、例えば８の字の幾何学的形状のように、クロスオーバーを含む場合であっても、クロスオーバーに近接する複数のイオンのうちの２つのイオン間の相互作用は、これらのイオンもイオン経路の周囲を一定の速度で移動している間は、起こりそうにない。対照的に、参考文献［３］のＥＬＩＴ等の従来のＣＤＭＳは、単一イオンのみの質量を決定することに限定されているが、その理由は、複数のイオンの線形反射が、複数のイオンが相互に対向する反射器の間で双方向に又は往復的に誘導電荷検出器を通って移動するときに、それぞれの信号が重なり合うことになるからである。さらに、２つのイオン間の相互作用は、イオンが加速される前に静止するまで減速される、相互に対向する反射器において、かなりなものであり得る。一例では、本方法は、第一の態様に関して説明したように、イオン経路に導入される１つ及び／又は複数のイオンのイオンエネルギーを増加させることを含む。一例では、本方法は、第一の態様に関して説明したように、イオン経路に導入される複数のイオンをコリメートすることを含む。一例では、本方法は、静電セクタ場イオントラップに入るイオンエネルギーの拡散を制限するために、１つ及び／又は複数のイオンをエネルギーフィルタリングすることを含まない。
【0064】
一例では、イオンをイオン経路の周囲に移動させることは、イオンをイオン経路の周囲に少なくとも１ターン、好ましくは少なくともＮターン移動させることを含み、ここで、Ｎは１以上の自然数であり、例えば２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、５０、１００、２００、５００又はそれ以上である。一例では、イオン経路の周囲でイオンを移動させることは、第一の態様に関して説明したように、イオンを準エネルギー等時性又は等時性に移動させることを含む。一例では、イオン経路の周囲でイオンを移動させることは、イオンを空間的及び／又は時間的に集束させることを含む。一例では、イオン経路の周囲でイオンを移動させることは、第一の態様に関して説明したように、円筒形、トロイダル形、又は球形の静電セクタを通してイオンを移動させることを含む。一例では、イオン経路の周囲でイオンを移動させることは、３６０．０°超、好ましくは少なくとも３９０．０°、例えば３６０．０°超～７２０．０°の範囲、好ましくは３９０．０°～６６０．０°の範囲の総偏向角ψ０を通して、したがって、クロスオーバーを通してイオンを移動させることを含む。一例では、イオン経路の周囲でイオンを移動させることは、第一の態様に関して説明したように、二次元又は三次元で８の字の幾何学的形状を通してイオンを移動させることを含む。一例では、イオン経路の周囲でイオンを移動させることは、第一の態様に関して説明したように、イオンを、例えばイオン経路を横切る第一の次元に少なくとも部分的に拘束することを含む。
【0065】
一例では、誘導電荷検出器において信号を誘導することは、信号を誘導することを含み、誘導電荷検出器は、接地電位で動作している。一例では、誘導電荷検出器において信号を誘導することは、第一の態様に関して説明したように、誘導電荷検出器に備えられた電荷検出器管の第一のセットにおいて信号のセットを誘導することを含む。
【0066】
一例では、信号を使用してイオンの質量を決定することは、第一の態様に関して説明したように、フーリエ分析を含み、フーリエ分析は、例えば、フーリエ変換（ＦＴ）又は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、最小二乗法、フィルタ対角化法（ＦＤＭ）及び／又は最大尤度法又は信号の類似物を使用する。
【0067】
（断片化）
第三の態様は、電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ）を提供し、ＣＤＭＳは、
静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器であって、静電セクタ場イオントラップが誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される、静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器と、
断片化デバイスと、
を備える。
第三の態様は、電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ）を提供し、ＣＤＭＳは、
静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器であって、静電セクタ場イオントラップが誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される、静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器と、
断片化デバイスと、
を備える。
【0068】
ＣＤＭＳは、誘導電荷検出器においてイオンによって誘導される信号を使用して、イオンの質量電荷比ｍ／ｚ及び電荷ｚを検出することによって、イオン経路の周囲を移動するイオンの質量を決定するように構成され得る。
【0069】
タンデム質量分析は、選択されたプリカーサーイオンに対する構造情報及び増加した特異性（選択性としても知られる）をもたらす確立された技術である。一般に、標的（すなわち選択された）質量電荷比ｍ／ｚを有するイオン（すなわちプリカーサーイオン）を単離し、続いて断片化して、フルスペクトルモードでイオンの構造に関する情報を得る。三重四重極（タンデム四重極としても知られる）実験では、標的断片イオンをモニターして、実験の特異性を増大させ、標的分子に関する高度に定量的な情報を得る。タンデム質量分析実験は、四重極、イオントラップ、飛行時間、ＦＴＩＣＲ、磁気セクタ、及びＯｒｂｉｔｒａｐ（ＲＴＭ）機器を含む、種々の質量分析計の組み合わせを使用して行われる。これらの実験の全てについて、所望の単離ステップを行うために、選択されたプリカーサーイオンの質量電荷比ｍ／ｚ（したがって質量）の知識が必要とされる。非常に高い質量のイオンの特定の場合において、プリカーサーイオンのみの質量電荷比ｍ／ｚのエレクトロスプレーイオン化知識を利用することは、選択されたイオンの真の質量を決定するには不十分であり、その理由は、このイオン化技術が、上述したように、分子量が増加するにつれて多くの異なる電荷状態をもたらすからである。したがって、その後に断片化して構造的及び／又は定量的情報を得るために、標的質量の高分子量種を選択できる必要がある。本明細書に記載されるように、ＣＤＭＳは、これらの非常に大きなエレクトロスプレー生成されたイオンの質量を測定するための証明された技術である。Ｂｅｎｎｅｒによって最初に記載されたコーントラップ形状［１７］及びＥＬＩＴ［１８］を利用するＣＤＭＳ機器を使用して、断片化研究を実施した。これらの研究において、光断片化は、それぞれ円錐トラップ及びＥＬＩＴ内で起こる。しかしながら、このアプローチは、生成された光断片（すなわち、プロダクトイオン）間のイオン運動エネルギーの共有をもたらし、それによって、これらの光断片のいくつかをトラップ内で不安定にさせ（したがって、これらの光断片の損失）、トラップ自体の最適な設計エネルギーからの逸脱に起因して、残りの光断片の質量分解能が低下する。さらに、このアプローチは、これらのＣＤＭＳが単一イオンの質量の決定に本質的に限定されているにもかかわらず、光断片化される１つ又は複数のプリカーサーイオンの選択ができない。
【0070】
対照的に、第三の態様によるＣＤＭＳは、イオンの混合物（すなわち、異なる質量を有する）のそれぞれの質量の決定、静電セクタ場イオントラップデバイスの内部又は外部の断片化のための単一の選択された種（すなわち、単一のプリカーサーイオン、又は同じ質量を有する複数のプリカーサーイオン）又は複数の選択された種（すなわち、質量窓内の異なる質量を有する複数のプリカーサーイオン）の単離を可能にし、プロダクトイオン（一般に、プロダクトイオン、すなわち、１つ以上のプロダクトイオン又は複数のプロダクトイオン）がイオン経路に再導入されると、プロダクトイオンの全質量範囲にわたる真のタンデム質量分析実験が提供される。
【0071】
複数の選択された種の単離は、ＣＤＭＳのスループット及び感度を改善することができる。Ｐ個のイオンの集団がＣＤＭＳに導入されるとき、それ自体のｍ／ｚ及びｚ値を有する各イオンによって、イオンの集団の質量の測定が可能になり得る。第三の態様によれば、真の質量窓を選択することができ、質量窓は、下限質量閾値及び上限質量閾値を有する。この質量窓の内側に入る質量を有する集団のイオンは、断片化のために単離され得るが、質量窓の外側に入る質量を有する他のイオンは、拒絶され得る。次いで、選択された種を断片化に供することができ、次いで、タンデムデータを取得するために、プロダクトイオンをＣＤＭＳに再注入して戻すことができる。
【0072】
従来のタンデム質量分析技術では、イオン集団のｍ／ｚ値の決定は破壊的プロセスであり、したがって、断片化プロセスは、ｍ／ｚ値が決定された同じイオンに対して行われない。対照的に、第三の態様に従うＣＤＭＳは、非破壊プロセスにおいてイオンの混合物のそれぞれの質量を決定するように構成され得る。断片化のために選択された種は、質量が決定された同じ１つ以上のプリカーサーイオンであってもよい。
【0073】
第三の態様に従うＣＤＭＳは、変更すべきところは変更して、第一の態様によるＣＤＭＳに関して説明されたようなものとすることができ、その説明は簡潔にするために繰り返されない。すなわち、第一の態様によるＣＤＭＳは、断片化デバイスをさらに備えるように適合されてもよく、それによって、第三の態様に従うＣＤＭＳを提供する。
【0074】
（断片化デバイス）
一例では、断片化デバイスは、衝突誘起解離（ＣＩＤ）、光に基づく光断片化（ランプ又はレーザベース、ＵＶ、可視又は赤外線）、電子捕獲解離（ＥＣＤ）、電子移動解離（ＥＴＤ）、電子誘起解離（ＥＩＤ）、表面誘起解離（ＳＩＤ）、共鳴誘起解離の断片化技術のうちの１つ以上を備えるＲＦイオントラップを含み、及び／又はそのＲＦイオントラップである。他の断片化技術も知られている。一例では、断片化デバイスは、例えば、プリカーサーイオン及び／又はそのプロダクトイオンをトラップするための１つ以上の領域を備えることによって、プリカーサーイオン及び／又はそのプロダクトイオンをトラップするように構成される。このようにして、プリカーサーイオンは、（イオン経路から直接的又は間接的に）導入され、例えば第一の領域内にトラップされ、その後、例えば、第二の領域にその中の断片化のために電位勾配を適用することによって移動されてもよく、その後、プロダクトイオンは、同様に、第一の領域又は第三の領域に戻り、任意選択で、その中のそれぞれのエネルギーが、イオン経路に移動する前に増加する。
一例では、断片化デバイスは、衝突誘起解離（ＣＩＤ）、光に基づく光断片化（ランプ又はレーザベース、ＵＶ、可視又は赤外線）、電子捕獲解離（ＥＣＤ）、電子移動解離（ＥＴＤ）、電子誘起解離（ＥＩＤ）、表面誘起解離（ＳＩＤ）、共鳴誘起解離の断片化技術のうちの１つ以上を備えるＲＦイオントラップを含み、及び／又はそのＲＦイオントラップである。他の断片化技術も知られている。一例では、断片化デバイスは、例えば、プリカーサーイオン及び／又はそのプロダクトイオンをトラップするための１つ以上の領域を備えることによって、プリカーサーイオン及び／又はそのプロダクトイオンをトラップするように構成される。このようにして、プリカーサーイオンは、（イオン経路から直接的又は間接的に）導入され、例えば第一の領域内にトラップされ、その後、例えば、第二の領域にその中の断片化のために電位勾配を適用することによって移動されてもよく、その後、プロダクトイオンは、同様に、第一の領域又は第三の領域に戻り、任意選択で、その中のそれぞれのエネルギーが、イオン経路に移動する前に増加する。
【0075】
一例では、断片化デバイスは、例えば、プロダクトイオンを所定の電位差で加速することにより、イオン経路に導入されるプロダクトイオンのイオンエネルギーを増加（より一般的には制御）するように構成されている。このようにして、プロダクトイオンのイオンエネルギーは、静電セクタ場トラップの設計、例えば最適な設計に対応するように制御され得、それによって、前述のように、光断片化を含む従来のＣＤＭＳの欠点を克服する。
【0076】
一例では、断片化デバイスは、例えば緩衝ガスとの衝突冷却によってプロダクトイオンを熱化し、プロダクトイオンを質量決定のために静電セクタ場トラップ内に所望の運動エネルギーまで加速する（すなわち、プロダクトイオンのイオンエネルギーを増加させる）ように構成される。
【0077】
一例では、断片化デバイスは、例えば、参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許第５８４７３８６号に記載されているような、例えば、四重極、六重極又は八重極等の多極線形イオントラップであるＲＦイオントラップを備え、及び／又はＲＦイオントラップである。一例では、断片化デバイスは、例えば、参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許第５２０６５０６号に記載されているような積層電極デバイスを備え、及び／又は積層電極デバイスである。一例では、断片化デバイスは、３Ｄ四重極イオントラップを備え、及び／又は３Ｄ四重極イオントラップである。一例では、断片化デバイスは、例えば、参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許第７３１２４４２号、米国特許第７７５５０３４号、米国特許第６９９５３６６号、欧州特許第１７０６８９０号又は国際公開第２０１７／１３４４３６号に記載されているような線形イオントラップを備え、及び／又は線形イオントラップである。
【0078】
（内部断片化デバイス）
一例では、静電セクタ場イオントラップは、少なくとも部分的に、断片化デバイスを介して（参照：断片化デバイス及び誘導電荷検出器がイオン経路に沿って直列になるように誘導電荷検出器を介して）イオン経路を画定するように構成される。すなわち、断片化デバイスは、イオン経路が断片化デバイスを通過するように、例えば、静電セクタのセットの第一の静電セクタと第二の静電セクタとの間にある。換言すれば、断片化デバイスは、イオン経路が断片化デバイスを通して連続的であるように、静電セクタ場イオントラップに対して内部又はインライン（ｉｎ－ｌｉｎｅ）にあるものとして説明され得る。すなわち、イオンが断片化デバイスに入り、イオンがそこから出ることは、それぞれイオン経路から直接、及びイオン経路へ直接である。例えば、１つ以上のプリカーサーイオンのそれぞれの質量は、例えば、第一の態様に関して説明されるように、断片化デバイスが停止されている（すなわち、１つ以上のプリカーサーイオンが断片化せずにそれを通って移動することを可能にするように第一の状態で構成される）間に決定される。その後、断片化デバイスが起動され（すなわち、１つ又は複数のプリカーサーイオンを断片化するように第二の状態に構成され）、１つ以上のプリカーサーイオンは、イオン経路が断片化デバイスを通るので、そこを通って移動すると、その中のそれぞれのプロダクトイオンに断片化される。その後、断片化デバイスは停止され、例えば第一の態様に関して説明したように、１つ以上のプロダクトイオンのそれぞれの質量が決定される。一例では、断片化デバイスは、以下で説明するように、断片化デバイスに入るとプリカーサーイオンをトラップし、プリカーサーイオンを断片化し、それによってそこから複数のプロダクトイオンを提供し、任意選択で、以下で説明するように、複数のプロダクトイオンをトラップし、複数のプロダクトイオンのそれぞれのイオンエネルギーを増加させるように構成されると、複数のプロダクトイオンは、複数のプロダクトイオンのそれぞれの質量を決定するために増加したそれぞれのイオンエネルギーを有する断片化デバイスを出る。すなわち、プリカーサーイオンはトラップされ、断片化され、結果として生じるプロダクトイオンのイオンエネルギーは、プロダクトイオンのそれぞれの質量をインラインで決定するために増加される。
一例では、静電セクタ場イオントラップは、少なくとも部分的に、断片化デバイスを介して（参照：断片化デバイス及び誘導電荷検出器がイオン経路に沿って直列になるように誘導電荷検出器を介して）イオン経路を画定するように構成される。すなわち、断片化デバイスは、イオン経路が断片化デバイスを通過するように、例えば、静電セクタのセットの第一の静電セクタと第二の静電セクタとの間にある。換言すれば、断片化デバイスは、イオン経路が断片化デバイスを通して連続的であるように、静電セクタ場イオントラップに対して内部又はインライン（ｉｎ－ｌｉｎｅ）にあるものとして説明され得る。すなわち、イオンが断片化デバイスに入り、イオンがそこから出ることは、それぞれイオン経路から直接、及びイオン経路へ直接である。例えば、１つ以上のプリカーサーイオンのそれぞれの質量は、例えば、第一の態様に関して説明されるように、断片化デバイスが停止されている（すなわち、１つ以上のプリカーサーイオンが断片化せずにそれを通って移動することを可能にするように第一の状態で構成される）間に決定される。その後、断片化デバイスが起動され（すなわち、１つ又は複数のプリカーサーイオンを断片化するように第二の状態に構成され）、１つ以上のプリカーサーイオンは、イオン経路が断片化デバイスを通るので、そこを通って移動すると、その中のそれぞれのプロダクトイオンに断片化される。その後、断片化デバイスは停止され、例えば第一の態様に関して説明したように、１つ以上のプロダクトイオンのそれぞれの質量が決定される。一例では、断片化デバイスは、以下で説明するように、断片化デバイスに入るとプリカーサーイオンをトラップし、プリカーサーイオンを断片化し、それによってそこから複数のプロダクトイオンを提供し、任意選択で、以下で説明するように、複数のプロダクトイオンをトラップし、複数のプロダクトイオンのそれぞれのイオンエネルギーを増加させるように構成されると、複数のプロダクトイオンは、複数のプロダクトイオンのそれぞれの質量を決定するために増加したそれぞれのイオンエネルギーを有する断片化デバイスを出る。すなわち、プリカーサーイオンはトラップされ、断片化され、結果として生じるプロダクトイオンのイオンエネルギーは、プロダクトイオンのそれぞれの質量をインラインで決定するために増加される。
【0079】
（外部断片化デバイス）
一例では、ＣＤＭＳは、イオン経路から断片化デバイスにイオンを排出するための手段を備える。すなわち、断片化デバイスは、イオン経路が断片化デバイスを横断しないように、静電セクタ場イオントラップの外側にある。換言すれば、断片化デバイスは、静電セクタ場イオントラップに対して外部又はオフラインであるものとして説明され得る。すなわち、イオンが断片化デバイスに入り、イオンがそこから出ることは、それぞれイオン経路から間接的、及びイオン経路へ間接的である。例えば、１つ以上のプリカーサーイオンのそれぞれの質量は、例えば、第一の態様に関して説明したように決定される。イオン経路は断片化デバイスを介さないので、断片化デバイスは、起動又は停止され得る。その後、プリカーサーイオンはイオン経路から断片化デバイスに排出され、断片化デバイスは起動される（すなわち、１つ以上のプリカーサーイオンを断片化するように第二の状態に構成される）と、１つ以上のプリカーサーイオンはその中のそれぞれのプロダクトイオンに断片化される。その後、プロダクトイオンが断片化デバイスからイオン経路に注入され（すなわち導入され）、例えば第一の態様に関して説明したように、１つ以上のプロダクトイオンのそれぞれの質量が決定される。一例では、イオンを排出するための手段は、イオン経路から断片化デバイスにプリカーサーを排出するように構成され、断片化デバイスは、以下で説明するように、排出されたプリカーサーイオンを断片化デバイスに入るとトラップし、プリカーサーイオンを断片化し、それによってそこから複数のプロダクトイオンを提供し、以下で説明するように、任意選択で複数のプロダクトイオンをトラップし、複数のプロダクトイオンのそれぞれのイオンエネルギーを増加させ、複数のプロダクトイオンのそれぞれの質量を決定するために、増加したそれぞれのイオンエネルギーを有する複数のプロダクトイオンをイオン経路に注入（すなわち、導入）するように構成される。すなわち、プリカーサーイオンが排出され、プリカーサーイオンがトラップされ、断片化され、結果として生じるプロダクトイオンのイオンエネルギーがオフラインで増加し、プロダクトイオンがプロダクトイオンのそれぞれの質量を決定するためにイオン経路に注入される。一例では、イオンをイオン経路から断片化デバイスに排出するための手段は、１つ以上の偏向電極及び／又は偏向／集束場を備え、及び／又はそれであり、例えば、以下で説明するように、直交Ｙ方向に印加される。一例では、静電セクタ場イオントラップは、イオン経路から排出されたイオンを出すためのイオン出口を備える。イオン出口は、イオン入口に関して記載した通りであってもよい。一例では、イオン入口は、イオン出口を提供し、すなわち、結合されたイオン入口／出口を提供する。
一例では、ＣＤＭＳは、イオン経路から断片化デバイスにイオンを排出するための手段を備える。すなわち、断片化デバイスは、イオン経路が断片化デバイスを横断しないように、静電セクタ場イオントラップの外側にある。換言すれば、断片化デバイスは、静電セクタ場イオントラップに対して外部又はオフラインであるものとして説明され得る。すなわち、イオンが断片化デバイスに入り、イオンがそこから出ることは、それぞれイオン経路から間接的、及びイオン経路へ間接的である。例えば、１つ以上のプリカーサーイオンのそれぞれの質量は、例えば、第一の態様に関して説明したように決定される。イオン経路は断片化デバイスを介さないので、断片化デバイスは、起動又は停止され得る。その後、プリカーサーイオンはイオン経路から断片化デバイスに排出され、断片化デバイスは起動される（すなわち、１つ以上のプリカーサーイオンを断片化するように第二の状態に構成される）と、１つ以上のプリカーサーイオンはその中のそれぞれのプロダクトイオンに断片化される。その後、プロダクトイオンが断片化デバイスからイオン経路に注入され（すなわち導入され）、例えば第一の態様に関して説明したように、１つ以上のプロダクトイオンのそれぞれの質量が決定される。一例では、イオンを排出するための手段は、イオン経路から断片化デバイスにプリカーサーを排出するように構成され、断片化デバイスは、以下で説明するように、排出されたプリカーサーイオンを断片化デバイスに入るとトラップし、プリカーサーイオンを断片化し、それによってそこから複数のプロダクトイオンを提供し、以下で説明するように、任意選択で複数のプロダクトイオンをトラップし、複数のプロダクトイオンのそれぞれのイオンエネルギーを増加させ、複数のプロダクトイオンのそれぞれの質量を決定するために、増加したそれぞれのイオンエネルギーを有する複数のプロダクトイオンをイオン経路に注入（すなわち、導入）するように構成される。すなわち、プリカーサーイオンが排出され、プリカーサーイオンがトラップされ、断片化され、結果として生じるプロダクトイオンのイオンエネルギーがオフラインで増加し、プロダクトイオンがプロダクトイオンのそれぞれの質量を決定するためにイオン経路に注入される。一例では、イオンをイオン経路から断片化デバイスに排出するための手段は、１つ以上の偏向電極及び／又は偏向／集束場を備え、及び／又はそれであり、例えば、以下で説明するように、直交Ｙ方向に印加される。一例では、静電セクタ場イオントラップは、イオン経路から排出されたイオンを出すためのイオン出口を備える。イオン出口は、イオン入口に関して記載した通りであってもよい。一例では、イオン入口は、イオン出口を提供し、すなわち、結合されたイオン入口／出口を提供する。
【0080】
一例では、断片化デバイスは、例えば、プリカーサーイオンを静電セクタ場イオントラップに導入することに関して説明したように、プロダクトイオンをイオン経路にパルス化することによってプロダクトイオンをイオン経路に導入するように構成される。このようにして、プロダクトイオンは、空間的に分離されたイオンのペンシルとして静電セクタ場イオントラップに入り、それによってその質量決定を改善する。
【0081】
一例では、断片化デバイスは、前述のように、イオン経路に導入されるイオンのイオンエネルギーを増加させるように構成されたリフトデバイスと組み合わされる。すなわち、断片化デバイス及びリフトデバイスは、単一のデバイスとして組み合わされてもよく、その機能は、独立して又は依存して行われてもよく、例えば、プリカーサーイオンについては断片化なしでリフトのみで行われても、あるいはプロダクトイオンについては断片化及びリフトで行われてもよい。
【0082】
（イオン単離光学デバイス）
一例では、ＣＤＭＳは、断片化デバイスによる断片化のためにプリカーサーイオンを単離するように構成されたイオン単離光学素子を備える。このようにして、ＣＤＭＳによって決定された質量又は質量電荷比ｍ／ｚを有する特定のプリカーサーイオン、例えば、空間的に分離されたプリカーサーイオンのペンシル等の複数のプリカーサーイオンは、その特定のプリカーサーイオンについて構造情報が得られ得るように、断片化デバイスによる断片化のために選択され、それによって、前述のように、光断片化を含む従来のＣＤＭＳの欠点を克服する。質量窓内のＣＤＭＳによって決定された質量を有する複数のプリカーサーイオンは、断片化デバイスによる断片化のために選択されてもよい。一例では、質量窓は、ＣＤＭＳによるイオン集団の質量の決定に基づいて選択されてもよく、質量窓は、下限質量閾値及び上限質量閾値を有する。一例では、イオン単離光学素子は、断片化デバイスによる断片化のために、１つのプリカーサーイオン種（すなわち、特定の質量又は特定の質量電荷比ｍ／ｚを有する単一のプリカーサーイオン又は複数のプリカーサーイオン）又は複数のプリカーサーイオン種（すなわち、質量窓内の質量を有する複数のプリカーサーイオン）を単離するように構成される。一例では、イオン単離光学素子は、単離されるプリカーサーイオン以外のイオンの損失を引き起こすことによって、例えば、これらの他のイオンをイオン単離光学素子及び／又は静電セクタ場トラップ内で不安定にすることによって、プリカーサーイオンを単離するように構成される。
一例では、ＣＤＭＳは、断片化デバイスによる断片化のためにプリカーサーイオンを単離するように構成されたイオン単離光学素子を備える。このようにして、ＣＤＭＳによって決定された質量又は質量電荷比ｍ／ｚを有する特定のプリカーサーイオン、例えば、空間的に分離されたプリカーサーイオンのペンシル等の複数のプリカーサーイオンは、その特定のプリカーサーイオンについて構造情報が得られ得るように、断片化デバイスによる断片化のために選択され、それによって、前述のように、光断片化を含む従来のＣＤＭＳの欠点を克服する。質量窓内のＣＤＭＳによって決定された質量を有する複数のプリカーサーイオンは、断片化デバイスによる断片化のために選択されてもよい。一例では、質量窓は、ＣＤＭＳによるイオン集団の質量の決定に基づいて選択されてもよく、質量窓は、下限質量閾値及び上限質量閾値を有する。一例では、イオン単離光学素子は、断片化デバイスによる断片化のために、１つのプリカーサーイオン種（すなわち、特定の質量又は特定の質量電荷比ｍ／ｚを有する単一のプリカーサーイオン又は複数のプリカーサーイオン）又は複数のプリカーサーイオン種（すなわち、質量窓内の質量を有する複数のプリカーサーイオン）を単離するように構成される。一例では、イオン単離光学素子は、単離されるプリカーサーイオン以外のイオンの損失を引き起こすことによって、例えば、これらの他のイオンをイオン単離光学素子及び／又は静電セクタ場トラップ内で不安定にすることによって、プリカーサーイオンを単離するように構成される。
【0083】
一例では、イオン単離光学素子は、四重極レンズ、アインツェルレンズ、偏向板を備え、及び／又はそれらであり、及び／又は静電セクタ場イオントラップによって提供され、あるいはそれらの組み合わせである。一例では、四重極レンズは、集束電圧、デフォーカス及び／又は偏向電圧を使用して１つ以上のプリカーサーイオンを単離し、単離される１つ以上のプリカーサーイオンを選択的に集束し、単離される１つ以上のプリカーサーイオン以外のイオンを選択的にデフォーカスし、及び／又は単離される１つ以上のプリカーサーイオン又は単離される１つ以上のプリカーサーイオン以外のイオンをそれぞれ選択的に偏向するように構成される。一例では、アインツェルレンズは、集束電圧を使用して１つ以上のプリカーサーイオンを単離し、単離される１つ以上のプリカーサーイオンを選択的に集束させるように構成される。一例では、偏向板は、単離される１つ以上のプリカーサーイオンを選択的に偏向させるように、又は単離される１つ以上のプリカーサーイオン以外のイオンを選択的に偏向させるように構成される。一例では、静電セクタ場イオントラップは、その質量電荷比ｍ／ｚに従って印加される振動電圧によって１つ以上のプリカーサーイオンを単離し、１つ以上のプリカーサーイオン以外のイオンをその中で不安定にするように選択させるように構成される。このようにして、質量窓内に質量電荷比ｍ／ｚ又はその高調波を全て有する単一のプリカーサーイオン又は複数のプリカーサーイオン、あるいは質量電荷比ｍ／ｚ又はその高調波を全て有する複数のプリカーサーイオンが、単離されるか、又はそれぞれ単離される。一例では、イオン単離光学素子は、例えば、参照により全体が本明細書に組み込まれる［１９］の中でＶｅｒｅｎｃｈｉｋｏｖによって記載されているように、静電セクタ場イオントラップ内のプリカーサーイオンの振動周波数、例えばその高調波に従って、その質量電荷ｍ／ｚに従って電界を印加することによってプリカーサーイオンを単離するように構成される。より詳細には、Ｖｅｒｅｎｃｈｉｋｏｖ［１９］は、イオンが等時性オープントラップに通される、共鳴質量分析計（Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）と称するデバイスを提案した。オープントラップとは、イオンがトラップ内で第一の方向に多数の振動を受けることを意味する。デバイスは、二次元電場を利用してこれらの二次元のイオンをトラップするが、イオンは全て第三の次元に進み、デバイスから破壊検出器に出ることができる。イオン経路は閉鎖されないので、オープントラップという用語が使用される。異なる質量電荷比のｎ個のイオンのセットは、固有の振動周波数｛ｆ１，ｆ２，…，ｆｎ｝を有し、各周波数は、分析器を通る等時性通過時間の逆数である。選択された周波数Ｆの高周波偏向場を印加することによって、その周波数Ｆの高い数高調波を有するイオンのみが、オープントラップを通過して検出器に到達することを可能にされる（すなわち、選択される）。すなわち、固有の周波数ｆｉを有するイオンは、以下の条件：
Ｆ＝Ｎ×ｆｉ 又は Ｆ＝（Ｎ＋０．５）×ｆｉ
を満たさなければならない。式中、Ｎは整数であり、ｆｉは選択されたイオンの振動の周波数である。
Ｆ＝Ｎ×ｆｉ 又は Ｆ＝（Ｎ＋０．５）×ｆｉ
を満たさなければならない。式中、Ｎは整数であり、ｆｉは選択されたイオンの振動の周波数である。
【0084】
Ｖｅｒｅｎｃｈｉｋｏｖの特許は、イオンが電子増倍管（ＥＭＴ）又はマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）等の破壊的検出器によって検出される前に、イオンがデバイスを通って直交方向に進行するときにイオンが変調されることを可能にするオープントラップに必要な実質的に二次元の場を利用する。対照的に、第一の態様及び第三の態様によるＣＤＭＳは、閉じたトラップであり、特に誘導検出を有する閉じた三次元イオントラップである。イオンは、静電セクタ場トラップの無電界領域に配置された偏向場によって変調され得、［１９］と同じ原理で固有の種（すなわち、選択された質量窓内の質量を有する１つ又は複数のプリカーサーイオンである）の選択を可能にする。単離後、選択された種は、前述のように、断片化デバイスにおけるその後の断片化のために静電セクタ場トラップの外に出され得る。得られた断片又はプロダクトイオンの集団は、次いで、タンデム質量分析のために静電セクタ場トラップに戻して再加速され得る。第一の態様に関して説明したように、静電セクタ場イオントラップは、比較的高い空間電荷容量を有し、歪みのない断片集団の正確な同時質量決定を可能にする。複数のプリカーサーイオンの選択は、第一及び第三の態様によるＣＤＭＳの比較的高い空間電荷容量を利用することができる。
【0085】
（ＭＳｎ）
一例では、ＣＤＭＳは、さらなる構造解明のためにｎ次プロダクトイオンを繰り返し単離及び断片化することによってイオンのＭＳｎ実験を実行するように構成される。
一例では、ＣＤＭＳは、さらなる構造解明のためにｎ次プロダクトイオンを繰り返し単離及び断片化することによってイオンのＭＳｎ実験を実行するように構成される。
【0086】
（リアルタイム）
一例では、質量の決定は、リアルタイムフーリエ変換処理を含む。このようにして、単離に必要な共振周波数の早期表示を信号の検査から決定することができ、単離をより迅速に行うことができる。選択された種を効率的に単離すると、実験サイクル時間を加速することが可能になり、したがって、ＣＤＭＳチャンバ内の残留ガス分子との衝突によって所望の種を損失する可能性が少なくなる。
一例では、質量の決定は、リアルタイムフーリエ変換処理を含む。このようにして、単離に必要な共振周波数の早期表示を信号の検査から決定することができ、単離をより迅速に行うことができる。選択された種を効率的に単離すると、実験サイクル時間を加速することが可能になり、したがって、ＣＤＭＳチャンバ内の残留ガス分子との衝突によって所望の種を損失する可能性が少なくなる。
【0087】
（好ましい実施例）
１つの好ましい実施例では、電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ）は、
静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器であって、
静電セクタ場イオントラップが誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される、静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器と、
断片化デバイスと、
を備え、
静電セクタ場イオントラップは、第一の静電セクタ及び第二の静電セクタを含む静電セクタのセットを備え、第一の静電セクタ及び第二の静電セクタは、イオン経路によって横断される無電解領域によって相互に離間され、静電セクタ場イオントラップは、周期的構造であり、閉鎖イオン経路を少なくとも部分的に画定し、その結果、閉鎖イオン経路の周囲のイオンは、例えば、整数又は非整数のターンだけ繰り返し移動し、
ＣＤＭＳは、Ｐ個のプリカーサーイオンの集団をイオン経路に導入するための手段を備え、Ｐは１より大きい自然数であり、プリカーサーイオンの集団は、それぞれイオン経路の一部に沿って実質的にランダムな離散初期位置を採り、その結果、プリカーサーイオンの集団は、概して、相互に空間的及び／又は時間的にその周囲で同時に分離されて、移動し、
ＣＤＭＳは、断片化デバイスによる断片化のために、特定の１つ又は複数のプリカーサーイオン種を単離するように構成されたイオン単離光学素子を備え、イオン単離光学素子は、静電セクタ場イオントラップ内の特定の１つ又は複数のプリカーサーイオンの振動周波数、例えばその高調波に従って、その質量電荷ｍ／ｚに従って電界を印加することによって特定の１つ又は複数のプリカーサーイオンを単離するように構成され、
ＣＤＭＳは、イオン経路から断片化デバイスにイオンを排出するための手段を備え、イオンを排出するための手段は、イオン経路から断片化デバイスに特定の１つ又は複数のプリカーサーイオンを排出するように構成され、断片化デバイスは、排出された特定のプリカーサーイオンを断片化デバイスに入るとトラップし、特定の１つ又は複数のプリカーサーイオンを断片化し、それによってそこから複数のプロダクトイオンを提供し、以下で説明するように、任意選択で複数のプロダクトイオンをトラップし、複数のプロダクトイオンのそれぞれのイオンエネルギーを増加させ、複数のプロダクトイオンのそれぞれの質量を決定するために、増加したそれぞれのイオンエネルギーを有する複数のプロダクトイオンをイオン経路に注入するように構成される。
１つの好ましい実施例では、電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ）は、
静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器であって、
静電セクタ場イオントラップが誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される、静電セクタ場イオントラップ及び誘導電荷検出器と、
断片化デバイスと、
を備え、
静電セクタ場イオントラップは、第一の静電セクタ及び第二の静電セクタを含む静電セクタのセットを備え、第一の静電セクタ及び第二の静電セクタは、イオン経路によって横断される無電解領域によって相互に離間され、静電セクタ場イオントラップは、周期的構造であり、閉鎖イオン経路を少なくとも部分的に画定し、その結果、閉鎖イオン経路の周囲のイオンは、例えば、整数又は非整数のターンだけ繰り返し移動し、
ＣＤＭＳは、Ｐ個のプリカーサーイオンの集団をイオン経路に導入するための手段を備え、Ｐは１より大きい自然数であり、プリカーサーイオンの集団は、それぞれイオン経路の一部に沿って実質的にランダムな離散初期位置を採り、その結果、プリカーサーイオンの集団は、概して、相互に空間的及び／又は時間的にその周囲で同時に分離されて、移動し、
ＣＤＭＳは、断片化デバイスによる断片化のために、特定の１つ又は複数のプリカーサーイオン種を単離するように構成されたイオン単離光学素子を備え、イオン単離光学素子は、静電セクタ場イオントラップ内の特定の１つ又は複数のプリカーサーイオンの振動周波数、例えばその高調波に従って、その質量電荷ｍ／ｚに従って電界を印加することによって特定の１つ又は複数のプリカーサーイオンを単離するように構成され、
ＣＤＭＳは、イオン経路から断片化デバイスにイオンを排出するための手段を備え、イオンを排出するための手段は、イオン経路から断片化デバイスに特定の１つ又は複数のプリカーサーイオンを排出するように構成され、断片化デバイスは、排出された特定のプリカーサーイオンを断片化デバイスに入るとトラップし、特定の１つ又は複数のプリカーサーイオンを断片化し、それによってそこから複数のプロダクトイオンを提供し、以下で説明するように、任意選択で複数のプロダクトイオンをトラップし、複数のプロダクトイオンのそれぞれのイオンエネルギーを増加させ、複数のプロダクトイオンのそれぞれの質量を決定するために、増加したそれぞれのイオンエネルギーを有する複数のプロダクトイオンをイオン経路に注入するように構成される。
【0088】
（方法）
第四の態様は、イオンの質量を決定する方法を提供し、この方法は、
静電セクタ場イオントラップによって、誘導電荷検出器を介して、少なくともそれによって部分的に画定されるイオン経路の周囲でプリカーサーイオンを移動させるステップと、
移動するプリカーサーイオンによって、誘導電荷検出器において信号を誘導するステップと、
誘導された信号を使用して、プリカーサーイオンの質量を決定するステップと、
プリカーサーイオンを断片化し、そこからプロダクトイオンを提供するステップと、
プロダクトイオンの質量を決定するステップと、
を含む。
第四の態様は、イオンの質量を決定する方法を提供し、この方法は、
静電セクタ場イオントラップによって、誘導電荷検出器を介して、少なくともそれによって部分的に画定されるイオン経路の周囲でプリカーサーイオンを移動させるステップと、
移動するプリカーサーイオンによって、誘導電荷検出器において信号を誘導するステップと、
誘導された信号を使用して、プリカーサーイオンの質量を決定するステップと、
プリカーサーイオンを断片化し、そこからプロダクトイオンを提供するステップと、
プロダクトイオンの質量を決定するステップと、
を含む。
【0089】
プリカーサーイオン、イオン経路、誘導電荷検出器、静電セクタ場イオントラップ、断片化、及び／又はプロダクトイオンは、第三の態様に関して説明したようなものであり得る。一例では、第四の態様による方法は、第三の態様によるＣＤＭＳを使用して実行される。
【0090】
一例では、この方法は、
１． 異なる質量電荷比を有するイオンの集団（すなわち、イオン集団）を、好ましくは互いに空間的に分離されたイオンのペンシルとして、静電セクタ場イオントラップに導入するステップと、
２． 静電セクタ場イオントラップによって、誘導電荷検出器を介してイオン経路の周囲にイオン集団を移動させるステップと、移動するイオン集団によって、誘導電荷検出器においてそれぞれの信号を誘導するステップと、イオン集団のそれぞれの質量を、イオン集団の測定されたそれぞれの基本振動周波数及びそれぞれの誘導信号を使用して決定するステップと、
３． イオン集団から単一の質量種（すなわち、単離されるプリカーサー）又は複数の質量種（すなわち、選択された質量窓内の質量を有する、単離される複数のプリカーサーイオン）を選択するステップと、
４． イオン集団に含まれる他のイオンを排出するために、選択された種の振動周波数の選択された高調波でイオン経路に振動偏向及び／又は（非）集束場を印加するステップと、
５． 任意選択で、選択された種を、その排出に備えて比較的狭い「Ｚ」軌道に閉じ込めるようにレンズ電位を調整するステップと、
６． 例えば、周波数及び／又は位相情報の使用によって時間調整された静電セクタ場イオントラップのそのセットの静電セクタの電位を、例えば、低減することによって、選択された種を上流又は下流で静電セクタ場イオントラップから断片化デバイスに排出するステップと、
７． 断片化デバイスを使用して、選択された種を断片化し、それによって、そこからプロダクトイオン集団を提供し、任意選択で、プロダクトイオン集団のそれぞれのイオンエネルギーを制御する（例えば、増加させる）ステップと、
８． 好ましくは空間的に分離されたイオンのペンシルとして、プロダクトイオン集団を静電セクタ場イオントラップに導入するステップと、
９． イオン集団に関して説明したように、変更すべきところは変更して、プロダクトイオン集団のそれぞれの質量を決定するステップと、
１０． 任意選択で、ステップ３～９を繰り返してＭＳｎ分析を提供するステップと、
を含む。
１． 異なる質量電荷比を有するイオンの集団（すなわち、イオン集団）を、好ましくは互いに空間的に分離されたイオンのペンシルとして、静電セクタ場イオントラップに導入するステップと、
２． 静電セクタ場イオントラップによって、誘導電荷検出器を介してイオン経路の周囲にイオン集団を移動させるステップと、移動するイオン集団によって、誘導電荷検出器においてそれぞれの信号を誘導するステップと、イオン集団のそれぞれの質量を、イオン集団の測定されたそれぞれの基本振動周波数及びそれぞれの誘導信号を使用して決定するステップと、
３． イオン集団から単一の質量種（すなわち、単離されるプリカーサー）又は複数の質量種（すなわち、選択された質量窓内の質量を有する、単離される複数のプリカーサーイオン）を選択するステップと、
４． イオン集団に含まれる他のイオンを排出するために、選択された種の振動周波数の選択された高調波でイオン経路に振動偏向及び／又は（非）集束場を印加するステップと、
５． 任意選択で、選択された種を、その排出に備えて比較的狭い「Ｚ」軌道に閉じ込めるようにレンズ電位を調整するステップと、
６． 例えば、周波数及び／又は位相情報の使用によって時間調整された静電セクタ場イオントラップのそのセットの静電セクタの電位を、例えば、低減することによって、選択された種を上流又は下流で静電セクタ場イオントラップから断片化デバイスに排出するステップと、
７． 断片化デバイスを使用して、選択された種を断片化し、それによって、そこからプロダクトイオン集団を提供し、任意選択で、プロダクトイオン集団のそれぞれのイオンエネルギーを制御する（例えば、増加させる）ステップと、
８． 好ましくは空間的に分離されたイオンのペンシルとして、プロダクトイオン集団を静電セクタ場イオントラップに導入するステップと、
９． イオン集団に関して説明したように、変更すべきところは変更して、プロダクトイオン集団のそれぞれの質量を決定するステップと、
１０． 任意選択で、ステップ３～９を繰り返してＭＳｎ分析を提供するステップと、
を含む。
【0091】
（ＣＤＭＳ）
第五の態様は、電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ）を提供し、ＣＤＭＳは、
静電イオントラップ及び誘導電荷検出器であって、静電イオントラップは、誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される、静電イオントラップ及び誘導電荷検出器と、
断片化デバイスと、
イオン経路から断片化デバイスにイオンを排出するための手段と、
断片化デバイスからイオン経路にイオンを注入するための手段と、
を備える。
第五の態様は、電荷検出質量分析計（ＣＤＭＳ）を提供し、ＣＤＭＳは、
静電イオントラップ及び誘導電荷検出器であって、静電イオントラップは、誘導電荷検出器を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される、静電イオントラップ及び誘導電荷検出器と、
断片化デバイスと、
イオン経路から断片化デバイスにイオンを排出するための手段と、
断片化デバイスからイオン経路にイオンを注入するための手段と、
を備える。
【0092】
第三の態様によるＣＤＭＳとは対照的に、第五の態様によるＣＤＭＳは、静電セクタ場イオントラップ等の静電イオントラップを備え、それによって、参考文献［２］、［３］、［１７］及び［１８］によって記載されるようなコーントラップ及びＥＬＩＴを含む。しかしながら、第五の態様によるＣＤＭＳの断片化デバイスは、第三の態様に関して説明したような外部断片化デバイスを備え、及び／又は外部断片化デバイスであり、それによって、前述のような光断片化を含む従来のＣＤＭＳの欠点を克服する。
【0093】
第五の態様によるＣＤＭＳは、変更すべきところは変更して、第三の態様によるＣＤＭＳに関して説明されたようなものであり得る。
【0094】
（方法）
第六の態様は、イオンの質量を決定する方法を提供し、この方法は、
静電セクタ場イオントラップによって、誘導電荷検出器を介して、少なくとも部分的にそれによって画定されるイオン経路の周囲でプリカーサーイオンを移動させるステップと、
移動するプリカーサーイオンによって、誘導電荷検出器において信号を誘導するステップと、
誘導された信号を用いてプリカーサーイオンの質量を決定するステップと、
プリカーサーイオンを断片化し、そこからプロダクトイオンを提供するステップであって、イオン経路から断片化デバイスにプリカーサーイオンを排出し、その中でプリカーサーイオンを断片化してプロダクトイオンを提供し、断片化デバイスからイオン経路にプロダクトイオンを排出することを含む、ステップと、
プロダクトイオンの質量を決定するステップと、
を含む。
第六の態様は、イオンの質量を決定する方法を提供し、この方法は、
静電セクタ場イオントラップによって、誘導電荷検出器を介して、少なくとも部分的にそれによって画定されるイオン経路の周囲でプリカーサーイオンを移動させるステップと、
移動するプリカーサーイオンによって、誘導電荷検出器において信号を誘導するステップと、
誘導された信号を用いてプリカーサーイオンの質量を決定するステップと、
プリカーサーイオンを断片化し、そこからプロダクトイオンを提供するステップであって、イオン経路から断片化デバイスにプリカーサーイオンを排出し、その中でプリカーサーイオンを断片化してプロダクトイオンを提供し、断片化デバイスからイオン経路にプロダクトイオンを排出することを含む、ステップと、
プロダクトイオンの質量を決定するステップと、
を含む。
【0095】
第六の態様による方法は、変更すべきところは変更して、第五の態様による方法に関して記載されたようなものであり得る。一例では、第六の態様による方法は、第五の態様によるＣＤＭＳを使用して実行される。
【0096】
（定義）
本明細書を通して、用語「備えている」又は「備える」は、特定された成分を含むが、他の成分の存在を排除するものではないことを意味する。用語「から本質的になっている」又は「から本質的になる」は、特定された成分を含むが、不純物として存在する材料、成分を提供するために使用されるプロセスの結果として存在する不可避の材料、及び着色剤等の本発明の技術的効果を達成する以外の目的のために添加される成分を除く他の成分を除外することを意味する。用語「からなっている」又は「からなる」は、特定された成分を含むが、他の成分を除外することを意味する。適切な場合、文脈に応じて、「備える」又は「備えている」という用語の使用は、「から本質的になる」又は「から本質的になっている」という意味を含むと解釈されてもよく、また「からなる」又は「からなっている」という意味を含むと解釈されてもよい。本明細書に記載される任意の特徴は、必要に応じて、特に添付の特許請求の範囲に記載されるような組み合わせで、個々に使用されても、又は互いに組み合わせて使用されても、そのいずれでもよい。本明細書に記載される本発明の各態様又は例示的な実施形態の任意選択の特徴は、また、適切な場合、本発明の全ての他の態様又は例示的な実施形態にも適用可能である。換言すれば、本明細書を読む当業者は、本発明の各態様又は例示的な実施形態の任意選択の特徴を、異なる態様及び例示的な実施形態との間で交換可能かつ組み合わせ可能なものとして、見なすべきである。
本明細書を通して、用語「備えている」又は「備える」は、特定された成分を含むが、他の成分の存在を排除するものではないことを意味する。用語「から本質的になっている」又は「から本質的になる」は、特定された成分を含むが、不純物として存在する材料、成分を提供するために使用されるプロセスの結果として存在する不可避の材料、及び着色剤等の本発明の技術的効果を達成する以外の目的のために添加される成分を除く他の成分を除外することを意味する。用語「からなっている」又は「からなる」は、特定された成分を含むが、他の成分を除外することを意味する。適切な場合、文脈に応じて、「備える」又は「備えている」という用語の使用は、「から本質的になる」又は「から本質的になっている」という意味を含むと解釈されてもよく、また「からなる」又は「からなっている」という意味を含むと解釈されてもよい。本明細書に記載される任意の特徴は、必要に応じて、特に添付の特許請求の範囲に記載されるような組み合わせで、個々に使用されても、又は互いに組み合わせて使用されても、そのいずれでもよい。本明細書に記載される本発明の各態様又は例示的な実施形態の任意選択の特徴は、また、適切な場合、本発明の全ての他の態様又は例示的な実施形態にも適用可能である。換言すれば、本明細書を読む当業者は、本発明の各態様又は例示的な実施形態の任意選択の特徴を、異なる態様及び例示的な実施形態との間で交換可能かつ組み合わせ可能なものとして、見なすべきである。
【図面の簡単な説明】
【0097】
本発明をよりよく理解するために、また本発明の例示的な実施形態をどのように実施し得るかを示すために、単なる例として、添付の図面を参照する。
【0098】
【図1A】従来のＣＤＭＳを概略的に示す。
【図2A】トロイダルセクタ場を採用する従来の静電セクタ場を図式的に描写する。
【図2B】トロイダルセクタ場を採用する従来の静電セクタ場を図式的に描写する。
【図3】例示的な実施形態で、フリンジ場を制御するためのシャントをさらに備える静電セクタ場イオントラップを概略的に示す。
【図4A】例示的な実施形態に従うＣＤＭＳを概略的に示す。
【図4B】ＣＤＭＳのためのイオン軌道の軌跡の上方、側面及び端部からの立面図を概略的に示す。
【図5A】例示的な実施形態に従って、軸（ｚ）次元にイオンを閉じ込めるために原点にレンズを含むＣＤＭＳを概略的に示す。
【図5B】ＣＤＭＳのためのイオン軌道の軌跡の上方、側面及び端部からの立面図を概略的に示す。
【図5C】ＣＤＭＳのためのイオンのＳＩＭＩＯＮシミュレーションの斜視図である。
【図5D】ＣＤＭＳの軸方向断面図をより詳細に示す。
【図5E】ＣＤＭＳの一部の切り抜き斜視ＣＡＤ画像をより詳細に示す。
【図5F】ＣＤＭＳの一部の分解斜視ＣＡＤ画像をより詳細に示す。
【図5G】ＣＤＭＳの軸方向断面図をより詳細に示す。
【図7】例示的な実施形態に従うＣＤＭＳについて、フーリエ変換における高調波の強度を高めるための、比較的狭い電荷検出器管の利点を概略的に示す。
【図8】例示的な実施形態に従うＣＤＭＳについて、分析器通過当たりの過渡の数を増加させるためのセグメント化された電荷検出器管を概略的に示す。
【図9】例示的な実施形態に従って、リフトデバイスを備えるＣＤＭＳを概略的に示す。
【図10】例示的な実施形態に従うＣＤＭＳを概略的に示す。
【図11】例示的な実施形態に従うＣＤＭＳを概略的に示す。
【図12】例示的な実施形態に従うＣＤＭＳを概略的に示す。
【図13】例示的な実施形態に従うＣＤＭＳを概略的に示す。
【図14】例示的な実施形態に従うＣＤＭＳを概略的に示す。
【図15】例示的な実施形態に従う方法を概略的に示す。
【図16】従来の共鳴質量分離器を概略的に示す。
【図17A】原点にイオン単離光学素子を含む例示的な実施形態に従うＣＤＭＳにおいて、イオンを軸方向（ｚ）次元に閉じ込めるために、そのレンズに電圧を印加する際のイオン軌道の軌跡の側面及び端部からの立面図を概略的に示す。
【図17B】レンズに絶縁電圧を印加する際のイオン軌道の軌跡の側面及び端部からの立面図を概略的に示す。
【図17C】イオンを軸方向（ｚ）次元にさらに閉じ込めるために、レンズに電圧を印加した後のイオン軌道の軌跡の側面及び端部からの立面図を概略的に示す。
【図18】例示的な実施形態に従うＣＤＭＳ１８を概略的に示す。
【図19】例示的な実施形態に従うＣＤＭＳ１８を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0099】
【0100】
図１Ａは、より詳細には、Ｃｏｎｔｉｎｏ及びＪａｒｒｏｌｄによるＣＤＭＳ１０［１］を概略的に示す。ＣＤＭＳ１０は、エレクトロスプレー源１を含み、４つの差動ポンプ領域（Ｉ～ＩＶ）に分割される。第一の領域Ｉはイオン漏斗２を含み、第二の領域ＩＩ及び第三の領域ＩＩＩはそれぞれ六極子イオンガイド３を含み、第四の領域ＩＶは集束レンズ４を介したイオンのための２つの代替経路を提供し、直交リフレクトロン飛行時間型質量分析計（ＴＯＦ－ＭＳ）５又はデュアル半球偏向分析器（ＨＤＡ）６の後には、像電荷検出器管を組み込んだコーントラップ７が続く。コーントラップ７内のイオンの発振周波数は、イオンのｍ／ｚに関係するが、イオンの運動エネルギーにも依存する。ｍ／ｚ決定における不確実性を低減するために、デュアルＨＤＡ６を用いて、コーントラップ７に導入するイオン運動エネルギーの狭い窓を選択した。ＨＤＡ６は、２つの同心半球電極からなり、そのそれぞれは、１８０°の偏向角ψ０を有し、異なる電位に保持され、１／ｒ２に比例する電界を生成する。図１Ａに示すように、２つの半球状電極は、Ｓ字形のタンデム配列に配置され、したがって、開放（例えば、閉鎖）イオン経路を画定し、イオンビームが、退出時にその元の方向を維持することを可能にする。２つの半球状電極に印加される電極電位は、どの運動エネルギーが通過するか、したがって、どのイオンが濾過されるかを決定する。これらの電極電位、並びに入口及び出口開口の位置及び直径を慎重に選択することにより、デュアルＨＤＡ６のエネルギー分解能が改善される。コーントラップ７は、直径６．３５ｍｍの開口を有し、９５．２５ｍｍ離れて位置する２つの円錐形エンドキャップからなり、それによって、静電線形イオントラップを提供する。コーントラップ７に入るイオンの数は、複数のイオンをトラップする確率が少なくなる程度に低く保たれた。電荷検出器管（長さ２５．４ｍｍ、ＩＤ６．３５ｍｍ）を、遮蔽シリンダー内に取り付けられた絶縁体によって中心軸に沿って保持された。イオンが検出器管を通過するとき、等しい大きさだが反対の符号の像電荷が誘起される。
【0101】
図１Ｂは、参考文献［３］の円筒形ＥＬＩＴトラップ（すなわちＣＤＭＳ２０）の従来技術の幾何学的形状をより詳細に概略的に示している。このＥＬＩＴは、電荷検出器管（Ｃ）が位置する端部キャップ間に電界のない領域を形成するために、そのそれぞれの入口に接地されたシールドリング電極（ＧＳ）を有する２つの互いに対向する等間隔の３電極ミラー（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）を備える。リング電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３にそれぞれ印加される電位Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、平均１３０ｅＶ／ｚのガウスエネルギー分布及び１ｅＶ／ｚのＦＷＨＭを有する１００個の軸方向イオンについて振動周波数の最小幅を生成するように最適化された。このＥＬＩＴは、ＣＤＭＳ１０のコーントラップ７と比較して実質的に改善されたエネルギー依存性を有し、ＣＤＭＳ１０のコーントラップ７に取って代わる。すなわち、ＣＤＭＳ２０は、また、イオンエネルギー拡散による発振周波数の変動が最小限に保たれるように、デュアル半球静電エネルギーセレクタ（すなわち、デュアルＨＤＡ６）からなる上流エネルギーフィルタリングデバイスを必要とする。イオンのより低いエネルギー拡散を選択すると、ＣＤＭＳ２０の全体的な透過が減少する。ＣＤＭＳ１０と同様に、ＥＬＩＴに入るイオンの数は、複数のイオンをトラップする確率が小さくなるように低く保たれた。
【0102】
本発明の目的は、イオンの大部分をＣＤＭＳトラップ内に入れることによって、イオン透過を改善することである。
【0103】
【0104】
本発明の発明者は、静電場による飛行時間型エネルギー集束を考慮したＰｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］によって最初に提案された幾何学的形状を採用することによって、より良好なエネルギー集束特性が達成され得ることを認識した。特に、Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒは、飛行時間がもはや一次に対する初期エネルギーの関数ではなく、質量電荷比ｍ／ｚのみの関数である、線形ドリフト空間及び場の構成を考慮した。そのような構成は、等時性としても知られている。ほぼ等しいエネルギーのイオンについては、軌道が全ての質量に対して同じであるべきでなので、静電場が使用されるべきである。Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒは、処置をトロイダルセクタ場に限定したが、他の構成も、以下で説明されるように可能である。
【0105】
Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒの研究は、飛行時間型質量分析のための初期イオン条件を補償するための特別な配置におけるトロイダルセクタ場の使用を提案した。図２Ａ及び図２Ｂは、そのような配置の一般的な形態を示す。デバイスは、半径方向（図２Ａ）及び軸方向（図２Ｂ）の両方の視点から考慮され、それぞれ、電場のための異なる曲率半径を伴い、したがって、それらは、トロイダルセクタ場分析器として公知である。ＤＣ電位Ｖ１は、半径方向平面内に半径Ｒ１を有する内側電極に印加され、ＤＣ電位Ｖ２は、半径方向平面内に半径Ｒ２を有する外側電極に印加される。イオン光軸は、半径方向平面において半径Ｒ０を有する。デバイスは、それぞれ半径方向に幅ｕ０、軸方向に幅ｗ０を有するスリットによって有効に区切られた、半径方向に偏向角ψ０、受容角２α０を有し、軸方向に受容角２ωを有する。等時性平面は、デバイスの入口及び出口から距離ｇｒで、イオン光軸に対して角度ηで配置され、そこでのイオンの点集束を提供する。この論文は、飛行時間（ＴＯＦ）分析器として操作されることを意図した幾つかの幾何学的形状を提示し、それによって、イオンのパケット（クラウドとしても知られる）が入口開口を通して注入され、電子増倍管又は同様の破壊検出器を使用して出口平面で検出される。電気セクターＴＯＦ分析器は、それらの非点収差特性に起因して、ＴＯＦ－ＳＩＭＳ機器等の撮像用途における用途を見出した［５］。しかしながら、それらは、それらのエネルギー集束特性が一次に限定されるため、直交加速（ｏａ）ＴＯＦ分析器の主流用途にはあまり適していない。これは、直交加速が、リフレクトロンベースのＴＯＦ分析器によってより良好に補償されるイオンビーム内の非常に大きいエネルギー拡散をもたらすからである［６］。ＣＤＭＳ機器の特定の場合では、直交加速の必要性がないため、イオンエネルギーの変動は、上流ビーム調整によって決定されるビームエネルギーの長手方向の変動によってのみ与えられる。数パーセントの典型的なエネルギー変動は、静電セクタ場イオントラップの一次エネルギー集束特性によって容易に適応させることができ、これは、［３］で実証されたものよりも優れている。静電セクタ場イオントラップは、イオンが加速エネルギーによって決定される実質的に一定の速度で移動するというさらなる利点を有する。これは、イオンがミラーセクション内で回転する際に低速に減速しなければならない反射ベースのデバイスと比較した場合に、セクタの空間電荷容量を改善する。
【0106】
ＴＯＦ ＭＳ用にＰｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒによって提案された特定の幾何学的形状（しかし、ＴＯＦ ＭＳ注入及び検出には依然として問題がある）及びそれに対する改良は、本発明者によって初めて理解されるように、例示的な実施形態に従うＣＤＭＳ用の静電セクタ場イオントラップを提供する。
【0107】
静電セクタ場に入った後に、イオンエネルギー
で質量ｍを有する理想的なイオンのイオン速度νは、Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］の以下の式（７）によって一次に与えられる。
式中、
βは、イオンエネルギーＥａまで加速されたイオンについての部分的イオンエネルギー拡散（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｓｐｒｅａｄ）であり、ΔＥ＜＜Ｅａで、
β＝ΔＥ／Ｅａ
ｕは、中心経路ｕ０からのイオンの偏差で、
ｈ及びｋは、以下：
によって与えられる補助パラメータであり、
式中、ｒ０は、中心等電位面の半径方向半径で、ρ０は、軸方向半径であり、
ψ０は、限界１８０°≦ψ０ｈ≦３６０°の間のセクタ場の偏向角であり、
α０は、入射角である。
【数3】
【数4】
βは、イオンエネルギーＥａまで加速されたイオンについての部分的イオンエネルギー拡散（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｓｐｒｅａｄ）であり、ΔＥ＜＜Ｅａで、
β＝ΔＥ／Ｅａ
ｕは、中心経路ｕ０からのイオンの偏差で、
ｈ及びｋは、以下：
【数5】
式中、ｒ０は、中心等電位面の半径方向半径で、ρ０は、軸方向半径であり、
ψ０は、限界１８０°≦ψ０ｈ≦３６０°の間のセクタ場の偏向角であり、
α０は、入射角である。
【0108】
静電セクタ場を通る飛行時間ｔｅは、以下：
ｄｔｅ＝ｒ０（１＋ｕ）（ｄｓ）／ｖ
の積分によって得られる。その一次は、Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］の以下の式（８）を与える。
ｄｔｅ＝ｒ０（１＋ｕ）（ｄｓ）／ｖ
の積分によって得られる。その一次は、Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］の以下の式（８）を与える。
【数6】
【0109】
入射角α０に対するｔｅの依存性を排除することは、Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］の以下の式（９）を必要とする。
【数7】
【0110】
この式は、フィールドエッジからのソースポイントの距離ｇｒを定義する。ｇｒが正の場合、Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］の式（９）は、限界１８０°≦ψ０ｈ≦３６０°の間の偏向角（セクタ角としても知られる）ψ０を有する静電セクタ場を記述する。この静電セクタ場構成は、ψｉ＝ψ０／２における中間像と、出口側のフィールドエッジから距離ｇｒ’＝ｇｒにおけるソース点に対して対称な第二の像とを有する。
【0111】
Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］の式（９）に従う静電セクタ場は、同時に、第二の画像において一次色収差がない。しかしながら、大きな横方向エネルギー分散が中間像において見出され得るが、送信エネルギー拡散は、ここでは適切な絞りによって制限され得る。
【0112】
静電セクタ場内の部分的イオンエネルギー拡散β＝ΔＥ／Ｅａによる飛行時間Δｔｅの分散は、以下のＰｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］の式（１０）によって与えられる。
【数8】
【0113】
長さＤの線形ドリフト管に沿った分散ΔｔＤは、以下のＰｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］の式（１１）によって簡略に与えられる。
【数9】
【0114】
静電セクタ場がこの人から解放されるためには、Δｔｅ＋ΔｔＤ＝０である必要があり、これにより、以下のＰｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］の式１２によって与えられる集束条件が得られる。
【数10】
【0115】
実際の線形ドリフト長Ｄは、入口側のｇｒと、出口側のｇｒ’と、いくつかの追加のドリフト範囲ｄとを含むことができる。
【0116】
したがって、Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］の式１２に従う静電セクタ場は、全長Ｄの線形ドリフト範囲を含む任意の２つの点について、飛行時間（等時性）のエネルギー依存分散がない。さらに、この静電セクタ場は、フィールドエッジから距離ｇｒにある点Ｇに対して無彩色の放射イメージングを提供する。
【0117】
半径方向の中間像と軸方向の中間像とがψｉ＝ψ０／２で一致する非点収差イメージングを有する静電セクタ場を考える。ｇａが、トロイダルセクタ場の指向性集束特性から、軸方向集束のためのフィールドスリットからの入口の距離を表す場合、フィールドエッジからのソース点の距離ｇｒは、以下のＰｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］の式２０によって与えられる。
【数11】
【0118】
したがって、ｈ＝ｋ及びｃ＝１となり、これは、球面コンデンサ場に対応する。Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］の式１２及びＤ＝２ｇｒ＝２ｇａの設定から、以下のＰｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］の式２１が得られる。
【数12】
【0119】
グラフ解により、以下の値が得られる。
ψ０＝１９９．２°
ｇｒ＝５．９ｒ
ψ０＝１９９．２°
ｇｒ＝５．９ｒ
【0120】
この静電セクタ場について、図３に概略的に示すように、光源とその画像は正確に一致し、その結果、時間と空間の焦点合わせは一致する。Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］は、この静電セクタ場がＴＯＦ質量分析計にあまり適していないことに注目したが、逆に、本発明者は、この静電場が代わりに静電場イオントラップに適していることを認識した。特に、この静電セクタ場は、エネルギーに関して完全に等時性であり、分解能は、もはやスリット幅に依存しない。偏向角ψ０＝１９９．２°及び距離ｇｒ＝５．９ｒのこれらの値は、図式的に得られ、したがって、計算の算出方法は、改良された解を提供し得ることに留意されたい。さらに、構築された幾何学的形状は、ある程度までこれらの値の間の相互作用を可能にし、及び／又は残留又はフリンジ場を含む他の電場を補償してもよい。しかしながら、距離ｇｒは、真の非点収差性能を達成するために重要であり得る。
【0121】
Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒの論文［４］は、ビーム初期条件（全てゼロから一次まで）に関する等時性（時間収差）に焦点を当てているが、その非点（空間）収差の扱いは、かなり限定的であった。Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒ［４］は、「位置に対する角度」又は「エネルギーに対する角度」の空間収差を考慮していないように思われる。しかしながら、ＣＤＭＳの非点収差（イメージング）要件は、ＣＤＭＳの等時性要件と比較して二次的である。つまり、非点収差の要件は、誘導電荷検出のための十分に安定したイオン軌道であり、好ましくは、本明細書に記載されるような比較的狭い電荷管の使用を可能にし、イオン経路から離れる方へ動くイオンから生じるイオン損失を回避する。
【0122】
【0123】
この例では、静電セクタ場イオントラップ３０は、第一の静電セクタ３１Ａ及び第二の静電セクタ３１Ｂを含む静電セクタ３１のセットを備える。この例では、第一の静電セクタ３１Ａは、球形の静電セクタである。この例では、第一の静電セクタ３１Ａと第二の静電セクタ３１Ｂとは、互いに対向している。この例では、静電セクタ３１のセットは、第一の静電セクタ３１Ａ及び第二の静電セクタ３１Ｂのみを含む。この例では、第一の静電セクタ３１Ａは、第一の静電セクタ３１Ａによる場の境界を定めるように配置された第一のシャント３２Ａを含むシャント３２のセットを備える。この例では、静電セクタ場イオントラップ３０は、等時性である。この例では、静電セクタ場イオントラップ３０は、３つの相互直交次元でイオン経路ＩＰを画定するように構成される。この例では、静電セクタ場イオントラップ３０によって画定されるイオン経路は、クロスオーバーを含む。この例では、静電セクタ場イオントラップ３０は、特に第一の静電セクタ３１Ａの外側電極に設けられた、イオン経路にイオンを導入するためのイオン入口３３を備える。この例では、第一の静電セクタ３１Ａの偏向角はψ０＝１９９．２°である。この例では、無電界領域は、中央交差点（すなわち、原点は、焦点が達成される点である）までの長さｇｒ＝５．９ｒを有する。この例では、静電セクタ場イオントラップ３０は、原点を通るｘ軸の周りに回転対称性を有する。この例では、静電セクタ場イオントラップ３０は、原点を通るｙ－ｚ平面において対称である。この例では、基本ユニットは、２つのドリフト空間（すなわち、それぞれの長さがｇｒ＝５．９ｒである２つの無電界領域）と、球状静電セクタ３１Ａ、３１Ｂとを備える。この例では、第一の静電セクタ３１Ａの外側電極は２３ｍｍの内半径を有し、第一の静電セクタ３１Ａの内側電極は１７ｍｍの外径を有し、その結果、その間に６ｍｍの球状半径方向間隙がある。第一のシャント３２Ａは、幅４ｍｍのトロイダル開口を有し、それによって、第一の静電セクタ３１Ａの中への比較的大きい入口開口を提示する。第二の静電セクタ３１Ｂは、概して第一の静電セクタ３１Ａに関して説明した通りであるが、イオン入口３３を含まない。
【0124】
図３は、２つの対向する球面セクタ３１Ａ、３１Ｂの特別な場合（半径方向場及び軸方向場について同じ曲率）をより詳細に示し、そのそれぞれが偏向角ψ０＝１９９．２°であり、中央クロスオーバー点（つまり点焦点）までの距離が５．９Ｒ０（つまりｇｒ＝５．９ｒ）のフィールドフリー領域を有する。Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒは、この配置の閉じた経路が、従来のＴＯＦ分析のための注入及び検出に問題があることを証明することができ、注入及び検出手段により適した開放幾何学的解決策を提案し始めたことを理解した。すなわち、Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒは、イオンを導入するためのイオン導入口３３を提案しなかった。さらに、Ｐｏｓｃｈｅｎｒｉｅｄｅｒは、フーリエ変換質量分析計で採用されるような誘導検出のためのそのような分析器の使用を提案しなかった。発明者の知る限りでは、フーリエ変換トラップにおけるイオンの小さな雲の誘導検出のためのトロイダル場の使用は、８つの４５°のトロイダルセクタを使用する配置において、Ｗｏｌｌｎｉｋ［７］によって最初に提案されたが、そうでなければ、ＴＯＦ ＭＳ分析器のためのリング形成に配置された未知の形状であった。また、後者では、Ｖｅｒｅｎｃｈｉｋｏｖは、フーリエ変換検出を伴うトロイダル場の使用を提案した［８］。しかしながら、これらの２つの提案のいずれも、ＣＤＭＳのためにそのような幾何学的形状を使用することを考慮していない。
【0125】
図３の構成では、イオンは、第一の静電セクタ３１Ａの電極の電位が接地レベルに保持されている間に、第一の静電セクタ３１Ａの外側電極の穴（すなわち、イオン入口３３）を通して注入される。トラップが満たされると、これらの電位は、それらの動作レベルまで上がり、トラッププロセスが開始される。第一の静電セクタ３１Ａの電極の電場を終端するためにシャント３２Ａ、３２Ｂを追加することに留意されたい。シャント３２Ａ、３２Ｂがないと、無電界領域に漏れ、静電セクタ場イオントラップの動作が破壊される。この特定のシャント形状は、当技術分野において公知であり、１９３５年にＨｅｒｚｏｇによって提案された（Ｙａｖｏｒ ｐｐ２３０［９］を参照）。
【0126】
【0127】
この例では、ＣＤＭＳ４は、静電セクタ場イオントラップ４０及び誘導電荷検出器４００を備え、静電セクタ場イオントラップ４０は、誘導電荷検出器４００を介して、イオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される。
【0128】
静電セクタ場トラップ４０は、図３に関して説明したような静電電界イオントラップ３０について説明した通りであり、その説明は、簡潔にするために省略する。同様の参照符号は、同様の整数を示す。
【0129】
この例では、静電セクタ場イオントラップ４０は、第一の静電セクタ４１Ａ及び第二の静電セクタ４１Ｂを含む静電セクタ４１のセットを備える。この例では、第一の静電セクタ４１Ａは、球状の静電セクタである。この例では、基本ユニットは、２つのドリフト空間と、球状静電セクタとを備える。この例では、第一の静電セクタ４１Ａと第二の静電セクタ４１Ｂとは、互いに対向している。この例では、静電セクタ４１のセットは、第一の静電セクタ４１Ａ及び第二の静電セクタ４１Ｂのみを含む。この例では、第一の静電セクタ４１Ａは、第一の静電セクタ４１Ａによる場の境界を定めるように配置された第一のシャント４２Ａを含むシャント４２のセットを備える。この例では、静電セクタ場イオントラップ４０は、エネルギーに関して一次に対して等時性である。この例では、静電セクタ場イオントラップ４０は、３つの相互直交次元でイオン経路を画定するように構成される。この例では、静電セクタ場イオントラップ４０によって画定されるイオン経路は、クロスオーバーを含む。この例では、静電セクタ場イオントラップ４０は、イオンをイオン経路に導入するためのイオン入口４３を備える。この例では、第一の静電セクタ４１Ａの偏向角は、ψ０＝１９９．２°である。この例では、無電界領域は、中心クロスオーバー点（すなわち原点）までの長さｇｒ＝５．９ｒを有する。この例では、第二の静電セクタ４１Ｂは、第一の静電セクタ４１Ａに関して説明した通りである。この例では、静電セクタ場イオントラップ４０は、原点を通るｘ軸の周りに回転対称性を有する。この例では、静電セクタ場イオントラップ４０は、原点を通るｙ－ｚ平面において対称である。この例では、誘導電荷検出器４００は、第一の電荷検出器管４１０Ａ及び第二の電荷検出器管４１０Ｂを含む電荷検出器管の第一のセット４１０を備える。この例では、長さＬ及び幅Ｗを有する第一の電荷検出器管は、長さＬと幅Ｗとの比が３：２～５：２の範囲にあり、例えば２：１である。この例では、誘導電荷検出器４００を介したイオン経路の一部は、静電セクタ場イオントラップ４０によって画定されるイオン経路の約５０％である。
【0130】
ＳＩＭＩＯＮ［１０］シミュレーションは、図４Ａに示す幾何学的形状で実行され、イオンは、図４Ｂに概略的に示すように、それらの初期条件に応じて無期限にトラップすることができた。イオンが狭い軸方向範囲（小さいｚ）に制限される場合、結果として生じる軌道は、ｙ－ｚ平面内の有限弧となる。再び図４Ａを参照すると、入力イオン条件が軌道Ｔに沿ったイオンのビームの形態をとることに注目すると、半径方向の復元力が軸方向の復元力よりも強いことが理解され得る。デバイスは、原点を通るｘ軸に関して回転対称であり、したがって、大きな角度成分β又は軸方向の広がりβを有するイオンは、イオン経路の周囲を多数通過した後、イオン軌道に静電セクタ全体を充填させ、フィールドフリー領域内の中空円錐形状及びセクタ内の球面を形成する。換言すれば、イオンは、ほぼ半球状の端部キャップ（公称１９９．２°の偏向角ψ０を有する静電セクタの球状電極間のギャップに対応する）を有する、交差し、相互に対向する一対の円錐又はローブ（ｌｏｂｅｓ）として説明され得る、薄い壁（理想的には、無限小の厚さ）にトラップされる。（ＣＤＭＳによって必要とされる）分析器を多数通過した後に採用されたイオンビームＩＰ（灰色で示される）の幾何学的投影が、図４Ｂに示される。
【0131】
図５Ａは、例示的な実施形態に従って、軸ｚ次元にイオンを閉じ込めるために原点にレンズを含むＣＤＭＳ５を概略的に示し、図５Ｂは、ＣＤＭＳ５のためのイオン軌道の軌跡の上方、側面及び端部からの立面図を概略的に示し、図５Ｃは、ＣＤＭＳ５のためのイオンのＳＩＭＩＯＮシミュレーションの斜視図であり、図５Ｄは、ＣＤＭＳ５の軸方向断面図をより詳細に示し、図５Ｅは、ＣＤＭＳ５の一部の切り抜き斜視ＣＡＤ画像をより詳細に示し、図５Ｆは、ＣＤＭＳ５の一部の分解斜視ＣＡＤ画像をより詳細に示し、図５Ｇは、ＣＤＭＳ５の軸方向断面図をより詳細に示す。
【0132】
ＣＤＭＳ５は、概して、図４Ａ及び４Ｂに関して説明したようなＣＤＭＳ４に関してした通りであり、その説明は、簡潔にするために省略する。同様の参照符号は、同様の整数を示す。
【0133】
この例では、静電セクタ場イオントラップ５０は、第一の静電セクタ５１Ａ及び第二の静電セクタ５１Ｂを含む静電セクタ５１のセットを備える。この例では、第一の静電セクタ５１Ａは、球状の静電セクタである。この例では、第一の静電セクタ５１Ａと第二の静電セクタ５１Ｂとは、互いに対向している。この例では、静電セクタ５１のセットは、第一の静電セクタ５１Ａ及び第二の静電セクタ５１Ｂのみを含む。この例では、第一の静電セクタ５１Ａは、第一の静電セクタ５１Ａによる場の境界を定めるように配置された第一のシャント５２Ａを含むシャント５２のセットを備える。この例では、静電セクタ場イオントラップ５０は、エネルギーに関して一次まで等時性である。この例では、静電セクタ場イオントラップ５０は、３つの相互直交次元でイオン経路を画定するように構成される。この例では、静電セクタ場イオントラップ５０によって画定されるイオン経路は、クロスオーバーを含む。この例では、静電セクタ場イオントラップ５０は、イオンをイオン経路に導入するためのイオン入口５３を備える。この例では、第一の静電セクタ５１Ａの偏向角は、ψ０＝１９９．２°である。この例では、無電界領域は、中心クロスオーバー点（すなわち原点）までの長さｇｒ＝５．９ｒを有する。この例では、第二の静電セクタ５１Ｂは、第一の静電セクタ５１Ａに関して説明した通りである。この例では、静電セクタ場イオントラップ５０は、原点を通るｘ軸の周りに回転対称性を有する。この例では、静電セクタ場イオントラップ５０は、原点を通るｙ－ｚ平面において対称である。この例では、誘導電荷検出器５００は、第一の電荷検出器管５１０Ａ及び第二の電荷検出器管５１０Ｂを含む電荷検出器管５１０の第一のセットを備える。この例では、電荷検出器管の第一のセット５１０は、１０のセグメントを含む軸方向にセグメント化された電荷検出器管を備える。この例では、長さＬ及び幅Ｗを有する第一の電荷検出器管は、長さＬと幅Ｗとの比が３：２～５：２の範囲にあり、例えば２：１である。この例では、誘導電荷検出器５００を介したイオン経路の一部は、静電セクタ場イオントラップ５０によって画定されるイオン経路の約５０％である。
【0134】
再び図４Ｂを参照すると、回転表面は、いくつかのＣＤＭＳの構造に関係するときに潜在的なトポロジー的問題を引き起こす。イオンが中心軸（すなわち、ｘ軸）全体の周りを回転できる場合、誘導電荷検出器５００の中心電極又は内側電極、及び／又は第一の静電セクタ５１Ａ及び／又は第二の静電セクタ５１Ｂの内側電極の支持は、イオン軌道が三次元でこれらの内側電極を完全に囲むので、問題となり得る。概して、支持体の追加は、イオンを衝突させ、分析器内で可能な振動の数を減少させるであろう。支持体５２ＡＳ等の１つ以上の支持体は、例えば、内側電極と外側電極との間を架橋してもよく、イオン経路内のその断面積を小さくすることによって、それとの衝突によるイオンの損失を低減してもよい。追加及び／又は代替として、イオン経路は、支持体を回避するように制約されてもよい。したがって、支持体との衝突のこの問題に対する解決策は、イオン経路を少なくとも部分的に第一の次元に拘束するように配置された、第一の焦点レンズを含む静電焦点レンズのセットを含むことである。この例では、３つの電極を備える平面アインツェルレンズ５４が、図５Ａにおいて、クロスオーバー点におけるデバイスの中心に示され、ｚ方向（デカルト座標）に追加の焦点合わせを提供する。この第一の焦点レンズを加えた後のイオンの幾何学的投影を図５Ｂ（Ａ）～（Ｃ）に示す。球形電極を通る断面は、支持体５２ＡＳとともに図５Ｂ（Ｄ）に示されている。その結果、イオンは今や有限の角度に閉じ込められ、支持体５２ＡＳをイオンビームから離して配置することができ、それによってＣＤＭＳの構築が容易になる。
【0135】
図５Ａは、デバイス構成のいくつかの典型的な値を有する好ましい実施形態を概略的に示す。１３０ｅＶ／ｚのイオンエネルギーは、参考文献［３］の技術水準のＥＬＩＴトラップの直接比較を可能にするように選択されている。これらのデバイスの動作電圧（イオンエネルギー）を増加させると、より高い周波数が得られ、結果として、信号対雑音比及び分解能の改善をもたらし得ることを理解されたい。このような方法は、フィールドフリー領域を高電位で動作させる必要があり、電源からのノイズ注入の可能性があるため、未だ使用されていない。図５Ａに示す実施形態では、２つの帯電管５１０Ａ、５１０Ｂは、中央ｚレンズ５４の両側で使用される。再び図３を参照すると、ｇｒ＝５．９ｒは、中心レンズの両側に比較的長い電界のない領域を与えるので、約１００ｍｍの長さの帯電管５１０Ａ、５１０Ｂを使用することが可能になることが分かる。帯電管５１０Ａ、５１０Ｂの断面が示されている。これらの帯電管５１０Ａ、５１０Ｂは、構造上のトポロジー上の問題を示さず、例えばワイヤエロージョン又は放電加工（ＥＤＭ）として知られる技術を用いて容易に作製することができる。好適なセグメント化帯電管は、図８に関連して説明される。
【0136】
図５Ｄ～図５Ｇは、ＣＤＭＳ５をより詳細に示す。この例では、第一の静電セクタ５１Ａの偏向角は、ψ０＝１９９．２°である。この例では、第一の静電セクタ５１Ａは、２３ｍｍの内半径及び２８ｍｍの外半径を有する外側球状電極５１ＡＯと、６ｍｍの球状半径方向間隙が存在するように同心である１７ｍｍの外半径を有する内側球状電極５１ＡＩとを備える。この例では、外側球状電極５１ＡＯ及び内側球状電極５１ＡＩは、それぞれ同様に、正方形の実質的に平面のフレームの中央に設けられ、３０４Ｌ又は３１６Ｌステンレス鋼（あるいは、例えば金被覆ガラス）等のＵＨＶ適合性導電体から機械加工され、任意選択で電解研磨される。この例では、シャント５２Ａは、同様に、そのようなフレーム内に設けられる。各フレームは、外側球状電極５１ＡＯ、内側球状電極５１ＡＩ、及びシャント５２Ａを横方向に位置合わせするために、４つの対応する絶縁体（例えば、アルミナもしくはマコール（ＲＴＭ）等のセラミック、又はＰＴＦＥ等のポリマーである）ロッド５５Ａ～５５Ｄ（５５Ｃ及び５５Ｄは図示せず）上に取り付けるために、その近位隅に形成された４つの円形開口を含む。絶縁体スペーサ５６Ａは、外側球状電極５１ＡＯと内側球状電極５１ＡＩとを互いに軸方向に離間させる。外側球状電極５１ＡＯは、肉厚が５ｍｍであり、各フレームから準半球状に膨出している。中実の内側球状電極５１ＡＩは、各フレームから準半球状に突出し、アインツェルレンズ５４によって平坦化された８の字のイオン経路ＩＰにおいて障害物が存在しないように配置された、直径方向に対向する２つの支持体５１ＡＳによって支持される。皿形シャント５２Ａの内側電極は、それぞれのフレームから突出し、概して内側球状電極５１ＡＩのための支持体５１ＡＳに関して説明されるように、２つの直径方向に対向する支持体５２ＡＳによって支持され、それによって、半径方向幅４ｍｍの２つの準半円形開口５２１Ａ、５２１Ｂ（すなわち、それぞれ、入口及び出口）を提供する。
【0137】
参考文献［３］の従来技術のＥＬＩＴに対する本発明の性能の利点を表１に示す。ＣＤＭＳ５は、参考文献［３］のＥＬＩＴと比較した場合、同等の角度及び空間許容性を有するが、単位時間あたりの過渡現象がより多く、エネルギー許容性が優れている。このエネルギー許容性が大きいことによって、より良好な分解能／感度特性をもたらすことができる。慎重な上流ビームコリメーション及び０．５ｅＶ／ｚのエネルギー拡散により、この実施形態では、数千のシングルパス質量分解能が期待される。
【0138】
【表1】
【0139】
表１：参考文献［３］の従来技術のＥＬＩＴと比較して、例示的な実施形態によるＣＤＭＳ５の性能の利点。１ｍｓ当たり２３．２６の過渡現象は、各帯電管の１０セグメントに基づく。セグメント化がないと、ｍｓ当たりの過渡の数は、２．３２６に減少する。セグメント化がなくても、ＣＤＭＳ５は、競争力があり、よりシンプルであり、例えば、静電セクタ場イオントラップ５０に導入するためのイオン運動エネルギーの狭い窓を選択するために上流デュアルＨＡＤを必要としない。逆に、図９に関連して説明するように、リフトデバイスを用いてさらに多数の過渡現象を達成することもできる。
【0140】
図５Ｃは、イオンの損失のない、数百回転後のＣＤＭＳ５のイオンのＳＩＭＩＯＮシミュレーションである。アインツェルレンズは、図４Ｂに示すように、ＣＤＭＳ４のイオンのＳＩＭＩＯＮシミュレーションと比較してイオン軌道を制約する。
【0141】
図６は、従来のＣＤＭＳ、特に図１ＢのＣＤＭＳと比較した、図５Ａ～５ＣのＣＤＭＳ５の理想からのイオンエネルギー偏差（％）の関数としての周波数の変化（％）のグラフである。より詳細には、ＳＩＭＩＯＮシミュレーションを実施し、ＣＤＭＳ５のエネルギー集束特性を計算した。ｚレンズ５４を追加しても、顕著なデバイス解像度の劣化が生じないことが分かった。この幾何学的形状の一次集束は、本質的に放物線状の残留収差をもたらすと予想され、この特性が図６に示されている。換言すれば、ＣＤＭＳ５の静電セクタ場イオントラップ５０は、二次に放物線状の残差を有する一次に対して等時性であり、±３％のイオンエネルギー偏差に対して約０．０５％の周波数の変化を与える。比較すると、参考文献［３］のＥＬＩＴトラップは、一次に対して等時性ではなく、代わりに一次において線形残差を有し、＋３％のイオンエネルギー偏差に対して約０．２７５％の周波数の変化を与え、－３％のイオンエネルギー偏差に対して約－０．２７５％の周波数の変化を与える。したがって、ＣＤＭＳ５の静電セクタ場イオントラップ５０は、参考文献［３］のＥＬＩＴトラップと比較して、エネルギー拡散に対する優れた耐性を示し、このことが本発明の主な利点の１つである。
【0142】
【0143】
より詳細には、本発明のさらなる利点は、静電セクタ場イオントラップの非点収差又は準非点収差集束特性によってもたらされる。これらの特性は、イオンビームが分析器を横断するときに狭い弧に閉じ込められることを意味する。狭いイオンビームは、イオンの検出のために同様に狭い電荷管を使用することが可能であることを意味する。図７Ａ及び図７Ｂは、どのようにより狭い帯電管がより鋭い過渡信号を生じさせるかを示す。この信号は、フーリエ理論の結果として、より高い周波数において高調波成分が増加する。処理された波形の信号対雑音比は、周波数とともに増加し、フーリエ変換質量分析法において高調波を使用すると、分解能が改善することは周知である。
【0144】
図８は、誘導電荷検出器４００及び５００に関して概して説明した誘導電荷検出器８００を概略的に示し、これは、ＣＤＭＳ４及び／又はＣＤＭＳ５等の例示的な実施形態に従うＣＤＭＳについて、分析器通過当たりの過渡現象の数を増加させるために、第一のセグメント化電荷検出器管８１０Ａ及び第二のセグメント化電荷検出器管８１０Ｂを含む第一のセットのセグメント化電荷検出器管８１０を備える。この例では、第一のセグメント化電荷検出器管８１０Ａ及び第二のセグメント化電荷検出器管８１０Ｂは、軸方向にセグメント化され、そのそれぞれが１０個のセグメントを含む。
【0145】
ＣＤＭＳ４及びＣＤＭＳ５の幾何学的形状によってもたらされる比較的長い帯電管によって、例えば、軸方向帯電管セグメント化が可能になる。原則として、移動するイオンによって誘発される信号は、それが管幅の２倍の長さを前記管内に通過した後は無視でき、有用な信号を無駄にする過度に長い管を作る。図８は、パス当たりの過渡信号を増やすために、セグメント化をどのように使用し得るかを示す。そのようなセグメント化は、複数の増幅器の使用により、以前に提案されている［１１］。そのようなセグメント化は、依然として、図８で接続されるような単一の増幅器の使用によって利点を提供するであろうことが知られている。この原理は、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴装置において実証されており、例えば、Ｎｉｋｏｌａｅｖの研究［１２］を参照されたい。
【0146】
さらに、静電セクタ場イオントラップ４０の三次元の８の字の経路、さらには静電セクタ場イオントラップ４０の制約された８の字の経路は、追加及び／又は代替として、前述のように、半径方向の電荷管セグメント化を可能にする。
【0147】
図９は、例示的な実施形態に従って、リフトデバイス９９を備えるＣＤＭＳ９を概略的に示す。ＣＤＭＳ９は、概して、ＣＤＭＳ５に関して説明される。静電セクタ場イオントラップ９０及び誘導電荷検出器９００は、ボックスとして概略的に示されており、このボックスは、例えば、ＣＤＭＳ５の静電セクタ場イオントラップ５０及び誘導電荷検出器５００を表し得る。例示的な実施形態に従うＣＤＭＳの静電セクタ場イオントラップのスループットを高めるために、比較的高いイオンビーム運動エネルギー、例えば１００ｅＶ～１，０００ｅＶの範囲のイオンビーム運動エネルギーで動作させることが望ましい。高エネルギーで動作する利点は、取得が速くなり、エネルギーと角度に関して収差が少なくなることである。運動エネルギーを増加させる第一の方法は、ＴＯＦ分析器について一般的に行われるように、誘導電荷検出器９００を高い加速電位（正イオンに対する負電圧）でフローティングさせることである。しかしながら、ＣＤＭＳの場合、電源上に存在するいかなるノイズも、ＣＤＭＳ分析器の非常に低い誘起信号をマスクするであろう。したがって、接地電位で動作する誘導電荷検出器は、隣接する接地プレートによってノイズから効果的に遮蔽され、（仮想接地である）増幅器段に直接結合され得るので、非常に好ましい。運動エネルギーを増加させる第二の方法は、上昇した電位によって上流イオン光学構成要素をフローティングさせることである。これは、技術的に問題があることが知られており、パッシェンの法則から生じる電界破壊により部品の放電を引き起こす可能性がある。この効果は、ＲＦイオンガイドがしばしば使用される数ｍＢａｒ領域において特に問題であり、それによって、印加電圧を約２００Ｖに、ひいてはイオンの運動エネルギーに制限する。この問題に対する解決策は、ＣＤＭＳサイクルの充填部分中に管（コリメータ等）（すなわちリフトデバイス９９）を高電位にパルス化することである。このようにして、コリメータ（又は他のイオン光学要素）が、電圧破壊が起こらない高真空で動作させられるので、問題のある放電を回避することができる。図９は、静電セクタ場イオントラップ９０内のイオンの運動エネルギーを増加させるために、そのような上流コリメータ９９がパルス方式でどのように動作され得るかを示す。イオンは、ある程度の所定のエネルギーｑＶｅでコリメータ管９９を満たす。時間ｔ１において、コリメータ管９９がイオンで満杯になると、コリメータ管は、増加した電位Ｖｌｉｆｔにパルス化される。これは、イオンが空間的に分離されたイオンのペンシルとしてトラップ９０に入るときにイオンのエネルギーを増加させ、それは、依然として接地電位電荷管９００及びシールド（すなわち、シャント）で操作される。イオンが導入される静電セクタは、イオンが導入されている間、過渡的に接地電位でもあることを理解されたい。時刻ｔ２において、トラップ９０が閉じられ、トラップサイクルが開始される。セクタ電極は、トラッピングサイクル中に、以下の式によってイオンエネルギーに関連する増加した電圧Ｖｉを有しなければならないことに留意されたい。
式中、ｉ＝１，２であり、運動エネルギーは、電子ボルトでＴｏであり、これは（Ｖｅ＋Ｖｌｉｆｔ）に等しい。
【数13】
【0148】
図１０は、例示的な実施形態に従うＣＤＭＳ１０を概略的に示す。この例では、ＣＤＭＳ１０は、静電セクタ場イオントラップ１００及び誘導電荷検出器１０００を備え、静電セクタ場イオントラップ１００は、誘導電荷検出器１０００を介して、イオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される。
【0149】
この例では、静電セクタ場イオントラップ１００は、参考文献［１５］のＭＵＬＴＵＭに関して記載されている通りである。この例では、静電セクタ場イオントラップ１００は、４つの同様の円筒形静電セクタ１０１Ａ～１０１Ｄを含む静電セクタ１０１のセットを備え、そのそれぞれがψ０＝１５６．８７°の偏向角及び５０ｍｍの偏向半径を有する。この例では、静電セクタ場イオントラップ１００は、８つの電気四重極レンズ１０２Ａ～１０２Ｈを含む電気四重極レンズ１０２のセットを備える。この例では、基本ユニットは、４つのドリフト空間と、２つの電気四重極レンズと、円筒形静電セクタとを備える。この例では、静電セクタ場イオントラップ１００は、エネルギーに関して一次に対して等時性である。この例では、静電セクタ場イオントラップ１００によって画定されるイオン経路は、クロスオーバーを含み、それを通る３回の平面対称性を有する。イオン注入は、参考文献［１４］に関して記載されるように、偏向によってもよいし、あるいはイオン入口を介してもよい。
【0150】
この例では、誘導電荷検出器１０００は、概して誘導電荷検出器４００，５００及び８００に関して説明されるように、４つのセグメント化電荷検出器管１０１０Ａ、１０１０Ｂ、１０１０Ｃ、１０１０Ｄを含むセグメント化電荷検出器管の第一のセット１０１０を備える。
【0151】
図１１は、例示的な実施形態に従うＣＤＭＳ１１を概略的に示す。この例では、ＣＤＭＳ１１は、静電セクタ場イオントラップ１１０及び誘導電荷検出器１１００を備え、静電セクタ場イオントラップ１１０は、誘導電荷検出器１１００を介して、イオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される。
【0152】
この例では、静電セクタ場イオントラップ１１０は、参考文献［１５］のＭＵＬＴＵＭ Ｌｉｎｅａｒ ｐｌｕｓに関して記載されている通りであり、概して、イオン注入（及び排出）を可能にする追加の電気四重極レンズを有する静電セクタ場イオントラップ１００に関して記載されている通りである。
【0153】
この例では、誘導電荷検出器１１００は、概して誘導電荷検出器１０００に関して説明されるように、４つのセグメント化電荷検出器管１１１０Ａ、１１１０Ｂ、１１１０Ｃ、１１１０Ｄを含む、セグメント化電荷検出器管１１１０の第一のセットを備える。
【0154】
図１２は、例示的な実施形態に従うＣＤＭＳ１２を概略的に示す。この例では、ＣＤＭＳ１２は、静電セクタ場イオントラップ１２０及び誘導電荷検出器１２００を備え、静電セクタ場イオントラップ１２０は、誘導電荷検出器１２００を介して、イオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される。
【0155】
この例では、静電セクタ場イオントラップ１２０は、参考文献［１５］のＭＵＬＴＵＭに関して記載されている通りである。この例では、静電セクタ場イオントラップ１２０は、４つの同様のトロイダル静電セクタ１２１Ａ～１２１Ｄを含む静電セクタ１２１のセットを備え、そのそれぞれが、ψ０＝１５７．１０°の偏向角、５０ｍｍの偏向半径、及び０．０３３７のＣ１値を有する。この例では、静電セクタ場イオントラップ１２０は、電気四重極レンズを備えていない。この例では、基本ユニットは、２つのドリフト空間と、トロイダル静電セクタとを備える。この例では、静電セクタ場イオントラップ１２０は、エネルギーに関して一次に対して等時性である。この例では、静電セクタ場イオントラップ１２０によって画定されるイオン経路は、クロスオーバーを含み、それを通る３回の平面対称性を有する。イオン注入は、参考文献［１４］に関して記載されるように、偏向によってもよいし、あるいはイオン入口を介してもよい。
【0156】
この例では、誘導電荷検出器１４００は、概して誘導電荷検出器１０００に関して説明されるように、４つのセグメント化電荷検出器管１４１０Ａ、１４１０Ｂ、１４１０Ｃ、１４１０Ｄを含むセグメント化電荷検出器管の第一のセット１４１０を備える。
【0157】
図１３は、例示的な実施形態に従うＣＤＭＳ１３を概略的に示す。この例では、ＣＤＭＳ１３は、静電セクタ場イオントラップ１３０及び誘導電荷検出器１３００を備え、静電セクタ場イオントラップ１３０は、誘導電荷検出器１３００を介して、イオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される。
【0158】
この例では、静電セクタ場イオントラップ１３０は、参考文献［１５］の平面的な８の字に関して説明した通りである。この例では、静電セクタ場イオントラップ１３０は、２つの同様の円筒形静電セクタ１３１Ａ～１３１Ｂを含む静電セクタ１３１のセットを備え、そのそれぞれがψ０＝２２７．９５°の偏向角及び５０ｍｍの偏向半径を有する。この例では、静電セクタ場イオントラップ１３０は、８つの電気四重極レンズ１３２Ａ～１３２Ｈを含む電気四重極レンズ１３２のセットを備える。この例では、基本ユニットは、６つのドリフト空間と、４つの電気四重極レンズと、円筒形静電セクタとを備える。この例では、静電セクタ場イオントラップ１３０は、エネルギーに関して一次に対して等時性である。この例では、静電セクタ場イオントラップ１３０によって画定されるイオン経路は、クロスオーバーを含み、それを通る３回の平面対称性を有する。イオン注入は、参考文献［１４］に関して記載されるように、偏向によってもよいし、あるいはイオン入口を介してもよい。静電セクタ場イオントラップ１３０は、静電セクタ場イオントラップ３０、４０及び５０の三次元の８の字の幾何学的形状とは対照的に、既に平面的な８の字の幾何学的形状を有するので、前述のようなトポロジー的問題は生じない。
【0159】
この例では、誘導電荷検出器１３００は、概して誘導電荷検出器１０００に関して説明されるように、４つのセグメント化電荷検出器管１３１０Ａ、１３１０Ｂ、１３１０Ｃ、１３１０Ｄを含む、セグメント化電荷検出器管１３１０の第一のセットを備える。
【0160】
図１４は、例示的な実施形態に従うＣＤＭＳ１４を概略的に示す。この例では、ＣＤＭＳ１４は、静電セクタ場イオントラップ１４０及び誘導電荷検出器１４００を備え、静電セクタ場イオントラップ１４０は、誘導電荷検出器１４００を介して、イオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される。
【0161】
この例では、静電セクタ場イオントラップ１４０は、参考文献［１６］の菱形に関して説明した通りである。この例では、静電セクタ場イオントラップ１４０は、２つの二重トロイダル静電セクタ１４２Ａ、１４２Ｂを含む静電セクタ１４１のセットを備え、そのそれぞれが、ψ０＝１５６．２°の偏向角を有する第一のトロイダル静電セクタ１４１Ａと、ψ０＝２３．８°の偏向角を有する第二のトロイダル静電セクタ１４１Ａとを含む。この例では、静電セクタ場イオントラップ１２０は、電気四重極レンズを含まない。この例では、基本ユニットは、３つのドリフト空間と、２つのトロイダル静電セクタとを備える。この例では、静電セクタ場イオントラップ１４０は、エネルギーに関して一次に対して等時性である。この例では、静電セクタ場イオントラップ１４０によって画定されるイオン経路は、クロスオーバーを含まず、１つの対称面を有する。イオン注入は、参考文献［１４］に関して記載されるように、偏向によってもよいし、あるいはイオン入口を介してもよい。
【0162】
この例では、誘導電荷検出器１４００は、概して誘導電荷検出器１０００に関して説明されるように、４つのセグメント化電荷検出器管１４１０Ａ、１４１０Ｂ、１４１０Ｃ、１４１０Ｄを含むセグメント化電荷検出器管の第一のセット１４１０を備える。
【0163】
ＣＤＭＳ４～９のいずれかは、ＣＤＭＳ１０の領域ＩＩＩの六極子３とインターフェースし、それによってＣＤＭＳ１０の領域ＩＶを置き換え、又は領域ＩＶの集束レンズ４とインターフェースし、それによってＨＡＤ６及び修正されたコーントラップを領域ＩＶの像電荷検出器７と置き換えることと、ここで、直交ＴＯＦ－ＭＳ５は任意に除去されることを理解されたい。
【0164】
図１５は、例示的な実施形態に従う方法を概略的に示す。特に、この方法は、イオンの質量を決定する方法である。本方法は、静電セクタ場イオントラップによって、誘導電荷検出器を介して、少なくともそれによって部分的に画定されるイオン経路の周囲でイオンを移動させるステップ（Ｓ１５０１）を含む。本方法は、移動するイオンによって、誘導電荷検出器において信号を誘導するステップ（Ｓ１５０２）を含む。本方法は、誘導された信号を使用してイオンの質量を決定するステップ（Ｓ１５０３）を含む。本方法は、本明細書に記載されるステップのいずれかを含んでもよい。
【0165】
図１６は、参考文献［１９］に記載されている従来の共鳴質量分離器（ＲＭＳ）を概略的に示す。より詳細には、図１６は、円筒形セクタ及び周期的アインツェル及び四重極レンズのセットから構成される共鳴質量分離器におけるＳＩＭＩＯＮモデル及び螺旋イオン軌道を示す。モデルＲＭＳ１３０は、Ｓａｋｕｒａｉら（Ｎｕｃｌ．Ｉｎｓｔｒｕｍ． Ｍｅｔｈ．Ａ４２７， １９９９， １８２－１８６）と同様に、異なる半径を有する円筒形セクタ１３１及び１３２から構成される。円筒形セクタは、Ｘ－Ｙ平面内に実質的に二次元の静電場を生成する。イオン経路１３３は、Ｘ－Ｙ平面に対して小さな角度でイオンビーム（又は穏やかに束ねられたイオンパケット）を注入することによって、及びイオンを周期的アインツェルレンズ１３４のセット及び周期的四極レンズ１３５に閉じ込めることによって螺旋状に配置される。イオンは、Ｘ－Ｙ平面における湾曲した楕円形の平均イオン経路投影と、ドリフトＺ方向における比較的遅いイオンドリフトとから構成される螺旋イオン経路１３３をたどる。周期的レンズ１３４及び１３５は、適度なイオンパケット発散にもかかわらず、螺旋イオン経路に沿ってイオンビームを閉じ込める。モデル化ＲＭＳのパラメータは、以下の通りであって、イオン軌道は１７０×２５０ｍｍのセルに刻み込まれ、回転当たりのイオン経路は７００ｍｍであり、Ｚ長は２００ｍｍであり、４０回転に適合し、全体でＬ＝２８ｍの全飛行経路を形成する。セクタは、６ｋｅＶイオンビームを通過させるように励起され、その結果、ｍ／ｚ＝１０００における標的質量は、Ｔ０＝２０μｓにおいて単一回転を通過し、８００μｓにおいてＲＭＳを通過する。イオンビームパラメータは、以下の通りであって、１ｍｍのビーム直径、４ｍｒａｄの角度発散、及びＦＷＨＭ＝２０ｅＶのエネルギー拡散（ガウス分布）で、これは、ガス状ＲＦガイドを通過して得ることができるイオンビームエミッタンスと比較して過剰である。ＡＣ励起が印加されない場合、１０００ａｍｕのイオンは、損失なくＲＭＳを通過する。ＡＣ励起
は、次いで、４ｍｍのアパーチャ及び４ｍｍの有効長を有する四重極レンズ１３５に印加され、フリンジング場を説明する。ＡＣ信号が印加されると、分離器は、複数のｍ／ｚ帯域をフィルタリングし、その形状は、ＡＣ振幅Ｖ０及び周波数Ｆ＝（Ｎ＋０．５）／Ｔ０に依存する。
【数14】
【0166】
図１７Ａ～図１７Ｃは、例示的な実施形態に従うＣＤＭＳ１７を概略的に示す。ＣＤＭＳ１７は、概して、ＣＤＭＳ４に関して説明されたようなものであり、さらに、断片化デバイス（図示せず）と、起点にイオン単離光学素子とを備える。集束レンズの中心要素は、ＣＤＭＳ４の対応する集束要素と比較して修正され、高周波偏向場の導入を可能にする。この幾何学的形状における効率的なトラップに必要とされるレンズのＺ集束能力は依然として保持されるが、追加の偏向／集束場が直交Ｙ方向に導入される。タンデム質量分析を実施するために、単離する目的の標的種を最初に同定することが必要であるが、これは、図１７Ａに示されるＣＤＭＳの通常の電圧構成である。これは、フィルバイフィルベースで（ｏｎ ａ ｆｉｌｌ ｂｙ ｆｉｌｌ ｂａｓｉｓ）実行される。ＣＤＭＳについて可能な限り高い質量測定精度を達成するために、イオンは、周波数（ｍ／ｚの関数）及び強度（信号強度の関数）を確認するために、分析器の多くの往復を実行することを可能にされる。所望のプリカーサー質量が特定されると、以下の形態の適切な振動電圧：
Ｖ＝Ｖ０ｃｏｓ［２πＦｔ］
が、図１７Ｂに示すように、中央レンズプレートに印加される。単離ステップを行うのに要する時間は、必要とされる分離の分解能に依存する。この分解能は、トラップに含まれる異なる種についてのｍ／ｚ依存発振周波数に関する最も近い距離によって決定することができる。選択された質量種が単離されると、その振動の周波数及び位相の知識によって、イオンの光軸に沿ってトラップからイオンを導くようにトラップ電極を切り替えることが可能になる。セクタ電極が切り替えられるときにイオンがトラップの外に正確に導かれるように、中央レンズ上のＤＣ電圧を高めて、イオンを「Ｚ」軸（図１７Ｃ）により緊密に閉じ込めることができる。イオンは、上流又は下流へと、外部断片化デバイスに送り返されてもよいしかるべき必要な変更を加えて、ＣＤＭＳ５、１０、１１、１２、１３、１４及び１６のための断片化デバイスを提供することができる。
Ｖ＝Ｖ０ｃｏｓ［２πＦｔ］
が、図１７Ｂに示すように、中央レンズプレートに印加される。単離ステップを行うのに要する時間は、必要とされる分離の分解能に依存する。この分解能は、トラップに含まれる異なる種についてのｍ／ｚ依存発振周波数に関する最も近い距離によって決定することができる。選択された質量種が単離されると、その振動の周波数及び位相の知識によって、イオンの光軸に沿ってトラップからイオンを導くようにトラップ電極を切り替えることが可能になる。セクタ電極が切り替えられるときにイオンがトラップの外に正確に導かれるように、中央レンズ上のＤＣ電圧を高めて、イオンを「Ｚ」軸（図１７Ｃ）により緊密に閉じ込めることができる。イオンは、上流又は下流へと、外部断片化デバイスに送り返されてもよいしかるべき必要な変更を加えて、ＣＤＭＳ５、１０、１１、１２、１３、１４及び１６のための断片化デバイスを提供することができる。
【0167】
図１８は、例示的な実施形態に従うＣＤＭＳ１８を概略的に示す。ＣＤＭＳ１８は、概してＣＤＭＳ１２に関して説明したものであり、断片化デバイス１８５をさらに備える。この例では、静電セクタ場イオントラップ１８０は、断片化デバイス１８５を介してイオン経路を少なくとも部分的に画定するように構成される。しかるべき必要な変更を加えて、ＣＤＭＳ４、５、１０、１１、１３、１４及び１６のための断片化デバイスを提供することができる。
【0168】
図１９は、例示的な実施形態に従うＣＤＭＳ１９を概略的に示す。ＣＤＭＳ１９は、概してＣＤＭＳ１７に関して説明したものであり、断片化デバイス１９５は、ＣＤＭＳ９のリフトデバイス９９に関して説明したリフトデバイスをさらに備える。したがって、単離されたイオンは、したがって、上流へと外部断片化デバイス１９５に送り返され、そこで断片化され、プロダクトイオンは、プロダクトイオンと同様にイオン経路に導入される。
【0169】
好ましい実施形態を図示し、説明してきたが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に定義され、かつ上述の本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正を行うことができることを理解するであろう。
【0170】
本出願に関連して本明細書と同時に又は以前に出願され、本明細書と共に講習の閲覧に供される全ての論文及び文書に注意が向けられ、全てのそのような論文及び文書の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0171】
本明細書（任意の添付の特許請求の範囲及び図面を含む）に開示される特徴の全て、及び／又はそのように開示される任意の方法もしくはプロセスのステップの全ては、そのような特徴及び／又はステップの多くともいくつかが相互排他的である組み合わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わせてもよい。
【0172】
本明細書（任意の添付の特許請求の範囲及び図面を含む）において開示される各特徴は、別段の明示的な記載がない限り、同一、等価な、又は同様の目的を果たす代替の特徴によって置換してもよい。したがって、特に明記しない限り、開示される各特徴は、一般的な一連の等価な、又は同様の特徴の単なる一例にすぎない。
【0173】
本発明は、前述の実施形態の詳細に限定されない。本発明は、本明細書（任意の添付の特許請求の範囲及び図面を含む）に開示される特徴の任意の新規なもの又は任意の新規な組み合わせに、あるいはそのように開示される任意の方法又はプロセスのステップの任意の新規なもの又は任意の新規な組み合わせに及ぶ。
【0174】
（参考文献）
［１］ Charge detection mass spectrometry for single ions with a limit of detection of 30 charges - International Journal of Mass Spectrometry 345-347 (2013) 153-159
［２］ Charge Detection Mass Spectrometry with Almost Perfect Charge Accuracy - Anal. Chem. 2015, 87, 10330-10337
［３］ Optimized Electrostatic Linear Ion Trap for Charge Detection Mass Spectrometry - J. Am. Soc. Mass Spectrom. (2018) Oct; 29(10):2086-2095
［４］ Multiple-Focusing Time-of-Flight Mass Spectrometers Part II. TOFMS with Equal Energy Acceleration - International Journal of Mass Spectrometry and Ion Physics, 9 (1972): 357 - 373
［５］ TOF-SIMS: Materials Analysis by Mass Spectrometry ISBN: 978-1-906715-17-5
［６］ Orthogonal acceleration time-of-flight mass spectrometry - Mass Spectrom Rev. 2000 Mar-Apr;19(2):65-107
［７］ Energy-Isochronous Time-of-Flight Mass Spectrometers - Proceedings of the NATO Advanced Study Institute on Mass Spectrometry in Biomolecular Sciences Laceo Ameno, Ischia, Italy June 2~July 5, 1993, P111 - 146
［８］ 米国特許第９，０８２，６０４号明細書
［９］ Advances in IMAGING and ELECTRON PHYSICS - Mikhail Yavor - Optics of Charged Particle Analysers Volume 157 p230
［１０］ SIMION (Copyright) 2003-2019 Scientific Instrument Services Inc
［１１］ 国際公開第２０１２／０８３０３１号
［１２］ Analysis of harmonics for an elongated FTMS cell with multiple electrode detection - International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes, 157/158 (1996): 215 - 232
［１３］ 米国特許第６，３００，６２５号明細書
［１４］ Sakurai T, Nakabishi H, Hiasa T, Okanishi K. Nucl. Instrum. Methods A 1999; 427: 182．
［１５］ Multi-turn time-of-flight mass spectrometers with electrostatic sectors, Michisato Toyoda, Daisuke Okumura, Morio Ishihara, Itsuo Katakuse, J. Mass Spectrom. 2003; 38: 1125-1142, https://doi.org/10.1002/jms.546
［１６］ M. Nishiguchi, et al., Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan 44 (2009) 594.
［１７］ Benner, W.H.: A gated electrostatic ion trap to repetitiously measure the charge and M/Z of large electrospray ions. Anal. Chem. 69, 4162-4168 (1997)
［１８］ Infrared multiphoton dissociation tandem charge detection-mass spectrometry of single megadalton electrosprayed ions. Review of Scientific Instruments 82, 084104 (2011)
［１９］ 国際公開第２０１７／０４２６６５号
［１］ Charge detection mass spectrometry for single ions with a limit of detection of 30 charges - International Journal of Mass Spectrometry 345-347 (2013) 153-159
［２］ Charge Detection Mass Spectrometry with Almost Perfect Charge Accuracy - Anal. Chem. 2015, 87, 10330-10337
［３］ Optimized Electrostatic Linear Ion Trap for Charge Detection Mass Spectrometry - J. Am. Soc. Mass Spectrom. (2018) Oct; 29(10):2086-2095
［４］ Multiple-Focusing Time-of-Flight Mass Spectrometers Part II. TOFMS with Equal Energy Acceleration - International Journal of Mass Spectrometry and Ion Physics, 9 (1972): 357 - 373
［５］ TOF-SIMS: Materials Analysis by Mass Spectrometry ISBN: 978-1-906715-17-5
［６］ Orthogonal acceleration time-of-flight mass spectrometry - Mass Spectrom Rev. 2000 Mar-Apr;19(2):65-107
［７］ Energy-Isochronous Time-of-Flight Mass Spectrometers - Proceedings of the NATO Advanced Study Institute on Mass Spectrometry in Biomolecular Sciences Laceo Ameno, Ischia, Italy June 2~July 5, 1993, P111 - 146
［８］ 米国特許第９，０８２，６０４号明細書
［９］ Advances in IMAGING and ELECTRON PHYSICS - Mikhail Yavor - Optics of Charged Particle Analysers Volume 157 p230
［１０］ SIMION (Copyright) 2003-2019 Scientific Instrument Services Inc
［１１］ 国際公開第２０１２／０８３０３１号
［１２］ Analysis of harmonics for an elongated FTMS cell with multiple electrode detection - International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes, 157/158 (1996): 215 - 232
［１３］ 米国特許第６，３００，６２５号明細書
［１４］ Sakurai T, Nakabishi H, Hiasa T, Okanishi K. Nucl. Instrum. Methods A 1999; 427: 182．
［１５］ Multi-turn time-of-flight mass spectrometers with electrostatic sectors, Michisato Toyoda, Daisuke Okumura, Morio Ishihara, Itsuo Katakuse, J. Mass Spectrom. 2003; 38: 1125-1142, https://doi.org/10.1002/jms.546
［１６］ M. Nishiguchi, et al., Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan 44 (2009) 594.
［１７］ Benner, W.H.: A gated electrostatic ion trap to repetitiously measure the charge and M/Z of large electrospray ions. Anal. Chem. 69, 4162-4168 (1997)
［１８］ Infrared multiphoton dissociation tandem charge detection-mass spectrometry of single megadalton electrosprayed ions. Review of Scientific Instruments 82, 084104 (2011)
［１９］ 国際公開第２０１７／０４２６６５号
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図18】
【図19】
