▶ ザ・トラスティーズ・オブ・インディアナ・ユニバーシティーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-06
(54)【発明の名称】電荷フィルタ装置およびその応用
(51)【国際特許分類】
H01J 49/42 20060101AFI20230227BHJP
H01J 49/02 20060101ALI20230227BHJP
H01J 49/06 20060101ALI20230227BHJP
H01J 49/00 20060101ALI20230227BHJP
G01N 27/62 20210101ALI20230227BHJP
G01N 27/622 20210101ALI20230227BHJP
【ＦＩ】
H01J49/42 150
H01J49/02 500
H01J49/06 100
H01J49/42 700
H01J49/00 450
H01J49/00 360
H01J49/00 310
G01N27/62 E
G01N27/622
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022537360
(86)(22)【出願日】2020-12-16
(85)【翻訳文提出日】2022-08-17
(86)【国際出願番号】 US2020065300
(87)【国際公開番号】W WO2021126971
(87)【国際公開日】2021-06-24
(31)【優先権主張番号】62/949,555
(32)【優先日】2019-12-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520477485
【氏名又は名称】ザ・トラスティーズ・オブ・インディアナ・ユニバーシティー
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100173565
【弁理士】
【氏名又は名称】末松 亮太
(74)【代理人】
【識別番号】100195408
【弁理士】
【氏名又は名称】武藤 陽子
(72)【発明者】
【氏名】ジャロルド，マーティン・エフ
(72)【発明者】
【氏名】クレマー，デヴィッド・イー
【テーマコード（参考）】
2G041
【Ｆターム（参考）】
2G041CA01
2G041CA02
2G041EA05
2G041GA08
2G041GA29
2G041HA03
2G041KA03
(57)【要約】
電荷フィルタ器具は、フィールドフリードリフト領域と、軸方向にドリフトするイオンが通過するドリフト領域における複数の電荷検出シリンダーと、それぞれが少なくとも１つの電荷検出シリンダーに結合され、通過するイオンのうちの１つまたは複数のイオンの電荷に対応する電荷検出信号を生成するように構成された複数の電荷増幅器と、ドリフト領域の出口端に結合された単一入口および単一出口電荷偏向器または単一入口－複数出口電荷駆動デバイスと、電荷検出信号に基づいてドリフト領域を通って軸方向にドリフトするイオンの電荷の大きさまたは電荷状態を決定する手段と、所定の電荷の大きさまたは電荷状態を有するイオンのみを、単一出口、または複数出口のうちの所定の出口を通過させるように電荷偏向器または電荷駆動デバイスを制御する手段と、を備える。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入口端と、前記入口端の反対側の出口端とを有し、前記入口端が、前記入口端からドリフト領域を通って前記出口端へ軸方向にドリフトするイオンを受け取るために、イオン源に結合されるように構成される、電気的フィールドフリードリフト領域と、前記ドリフト領域を通って軸方向にドリフトするイオンが通過する前記ドリフト領域に配置される、離れて配置された複数の電荷検出シリンダーと、
それぞれが前記複数の電荷検出シリンダーの少なくとも１つに結合され、それぞれが前記複数の電荷検出シリンダーのうちのそれぞれの少なくとも１つを通過するイオンのうちの１つまたは複数のイオンの電荷の大きさに対応する電荷検出信号を生成するように構成された複数の電荷増幅器と、
単一入口および単一出口を有する電荷偏向器と、単一入口および複数出口を有し、前記ドリフト領域の前記出口端に結合された電荷駆動デバイスとの一方と、
前記複数の電荷増幅器の少なくともいくつかによって生成された前記電荷検出信号に基づいて、前記ドリフト領域を通って軸方向にドリフトするイオンの電荷の大きさまたは電荷状態を決定する手段と、
所定の電荷の大きさまたは電荷状態を有するイオンのみを前記単一出口と、前記複数出口のうちの所定の出口とのうちの対応する出口を通過させるために、前記電荷偏向器と前記電荷駆動デバイスとの前記一方を制御する手段と
を備える電荷フィルタ器具。
【請求項2】
前記電荷偏向器と前記電荷駆動デバイスとの前記一方は前記電荷偏向器を備える、請求項１に記載の電荷フィルタ器具。
【請求項3】
前記電荷偏向器の前記単一出口に結合された入口を有する少なくとも１つのイオン測定器具をさらに備え、前記少なくとも１つのイオン測定器具は、前記電荷偏向器の前記単一出口を出るイオンの少なくとも１つの分子的特徴を測定するように構成された、請求項２に記載の電荷フィルタ器具。
【請求項4】
前記電荷偏向器の前記単一出口と前記少なくとも１つのイオン測定器具の前記入口との間に配置されたイオントラップであって、前記イオントラップは、前記電荷偏向器の前記単一出口を出るイオンをそこに捕捉するように構成された、イオントラップと、前記イオントラップで捕捉されたイオンを前記少なくとも１つのイオン測定器具の前記イオン入口へ選択的に解放するように前記イオントラップを制御する手段と
をさらに備える、請求項３に記載の電荷フィルタ器具。
【請求項5】
生成された前記イオンが前記ドリフト領域を通って前記ドリフト領域の前記イオン出口端に向かって軸方向にドリフトするように、サンプルからイオンを生成して、生成された前記イオンを前記ドリフト領域の前記入口へ供給するように構成されたイオン発生器を備えるイオン源をさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項6】
前記イオン源が、少なくとも１つの分子的特徴にしたがって生成された前記イオンを分離するための少なくとも１つの器具をさらに備える、請求項５に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項7】
前記イオン源は、通過するイオンを解離するように構成された少なくとも１つの解離段をさらに備える、請求項５または請求項６に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項8】
前記イオン源は、そこにイオンを捕捉し、捕捉されたイオンを選択的にそこから解放するように構成された少なくとも１つのイオントラップをさらに備える、請求項５から７のいずれか１項に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項9】
前記電荷偏向器および前記電荷駆動デバイスの前記一方は前記電荷駆動デバイスを備え、前記電荷駆動デバイスを制御する手段は、第１の所定の電荷の大きさまたは電荷状態を有するイオンのみを前記複数出口のうちの第１の出口を通過させ、前記第１の所定の電荷の大きさまたは電荷状態とは異なる第２の所定の電荷の大きさまたは電荷状態を有するイオンのみを前記複数出口のうちの第２の出口を通過させるように前記電荷駆動デバイスを制御する手段である、
請求項１に記載の電荷フィルタ器具。
【請求項10】
前記電荷フィルタ器具は、前記電荷駆動デバイスのうちの前記複数出口の前記第１の出口に結合された入口を有する少なくとも第１のイオン測定器具をさらに備え、前記少なくとも第１のイオン測定器具は、前記電荷駆動デバイスの前記複数出口のうちの前記第１の出口を出たイオンの少なくとも１つの分子的特徴を測定するように構成され、前記電荷フィルタ器具は、前記電荷駆動デバイスの前記複数出口のうちの前記第２の出口に結合された入口を有する少なくとも第２のイオン測定器具をさらに備え、前記少なくとも第２のイオン測定器具は、前記電荷駆動デバイスの前記複数出口のうちの前記第２の出口を出たイオンの少なくとも１つの分子的特徴を測定するように構成される、
請求項９に記載の電荷フィルタ器具。
【請求項11】
前記電荷フィルタ器具は、前記電荷駆動デバイスの前記複数出口のうちの前記第１の出口と、前記第１のイオン測定器具の前記入口との間に配置された第１のイオントラップをさらに備え、前記第１のイオントラップは、前記電荷駆動デバイスの前記複数出口のうちの前記第１の出口を出たイオンをその中に捕捉するように構成され、前記電荷フィルタ器具は、前記イオントラップで捕捉されたイオンを前記第１のイオン測定器具の前記イオン入口へ選択的に解放するように前記第１のイオントラップを制御する手段と
をさらに備える、請求項１０に記載の電荷フィルタ器具。
【請求項12】
前記電荷フィルタ器具は、前記電荷駆動デバイスの前記複数出口のうちの前記第２の出口と、前記第２のイオン測定器具の前記入口との間に配置された第２のイオントラップをさらに備え、前記第２のイオントラップは、前記電荷駆動デバイスの前記複数出口のうちの前記第２の出口を出たイオンをその中に捕捉するように構成され、前記電荷フィルタ器具は、前記イオントラップで捕捉されたイオンを前記第２のイオン測定器具の前記イオン入口へ選択的に解放するように前記第２のイオントラップを制御する手段と
をさらに備える、請求項１０または請求項１１に記載の電荷フィルタ器具。
【請求項13】
生成された前記イオンが前記ドリフト領域を通って前記ドリフト領域の前記イオン出口端に向かって軸方向にドリフトするように、サンプルからイオンを生成して、生成された前記イオンを前記ドリフト領域の前記入口へ供給するように構成されたイオン発生器を備えるイオン源をさらに備える、請求項９から１２のいずれか１項に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項14】
前記イオン源が、少なくとも１つの分子的特徴にしたがって生成された前記イオンを分離するための少なくとも１つの器具をさらに備える、請求項１３に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項15】
前記イオン源は、通過するイオンを解離するように構成された少なくとも１つの解離段をさらに備える、請求項１３または請求項１４に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項16】
前記イオン源は、そこにイオンを捕捉し、捕捉されたイオンを選択的にそこから解放するように構成された少なくとも１つのイオントラップをさらに備える、請求項１３から１５のいずれか１項に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項17】
前記イオンフィルタ器具は、前記電荷駆動デバイスの前記複数出口のうちの前記第１の出口に結合された入口と出口とを有する第１のイオントラップをさらに備え、前記第１のイオントラップは、前記電荷駆動デバイスの前記複数出口のうちの前記第１の出口を出たイオンをそこに捕捉するように構成され、前記イオンフィルタ器具は、前記電荷駆動デバイスの前記複数出口のうちの前記第２の出口に結合された入口と出口とを有する第２のイオントラップをさらに備え、前記第２のイオントラップは、前記電荷駆動デバイスの前記複数出口のうちの前記第２の出口を出たイオンをそこに捕捉するように構成され、
前記イオンフィルタ器具は、入口を有し、その前記入口を入ったイオンの少なくとも１つの分子的特徴を測定するように構成された少なくとも１つのイオン測定器具と、
前記第１のイオントラップの前記出口に結合された第１の入口と、前記第２のイオントラップの前記出口に結合された第２の入口と、前記少なくとも１つのイオン測定器具の前記入口に結合された出口とを有するイオン駆動回路と、
（ｉ）そこに捕捉されたイオンを前記イオン駆動回路の前記第１のイオン入口および前記イオン駆動回路へ選択的に解放し、前記第１のイオントラップの前記出口を出たイオンを前記少なくとも１つのイオン測定器具の前記入口へ選択的に通過させる前記第１のイオントラップと、（ｉｉ）そこに捕捉されたイオンを前記イオン駆動回路の前記第２のイオン入口および前記イオン駆動回路へ選択的に解放し、前記第２のイオントラップの前記出口を出たイオンを前記少なくとも１つのイオン測定器具の前記入口へ選択的に通過させる前記第２のイオントラップと、を制御する手段と、
をさらに備える、請求項９に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項18】
生成された前記イオンが前記ドリフト領域を通って前記ドリフト領域の前記イオン出口端に向かって軸方向にドリフトするように、サンプルからイオンを生成して、生成された前記イオンを前記ドリフト領域の前記入口へ供給するように構成されたイオン発生器を備えるイオン源をさらに備える、請求項１７に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項19】
前記イオン源が、少なくとも１つの分子的特徴にしたがって生成された前記イオンを分離するための少なくとも１つの器具をさらに備える、請求項１８に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項20】
前記イオン源は、通過するイオンを解離するように構成された少なくとも１つの解離段をさらに備える、請求項１８または請求項１９に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項21】
前記イオン源は、そこにイオンを捕捉し、捕捉されたイオンを選択的にそこから解放するように構成された少なくとも１つのイオントラップをさらに備える、請求項１８から２０のいずれか１項に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項22】
前記電気的フィールドフリードリフト領域は第１の電気的フィールドフリードリフト領域であり、前記複数の電荷検出シリンダーは第１の複数の電荷検出シリンダーであり、前記複数の電荷増幅器は第１の複数の電荷増幅器であり、電荷偏向器および電荷駆動デバイスの前記一方は第１の電荷偏向器および第１の電荷駆動デバイスの一方であり、電荷の大きさまたは電荷状態を決定する前記手段は電荷の大きさまたは電荷状態を決定する第１の手段であり、制御する前記手段は、制御する第１の手段であり、前記第１の電気的フィールドフリードリフト領域、前記第１の複数の電荷検出シリンダー、前記第１の複数の電荷増幅器、前記第１の電荷偏向器および前記第１の電荷駆動デバイスの前記一方、電荷の大きさまたは電荷状態を決定する前記第１の手段、および制御する前記第１の手段を備える前記イオンフィルタ器具は、第１の電荷フィルタ器具であり、
前記イオンフィルタ器具は、
前記第１の電荷フィルタ器具と同一の第２のイオンフィルタ器具と、
前記単一出口と、前記第１の電荷偏向器および前記第１の電荷駆動デバイスの対応する一方の前記複数出口のうちの前記所定の出口との前記一方と、前記第２のイオンフィルタ器具の第２の電気的フィールドフリードリフト領域の第２の入口との間に配置された少なくとも１つのイオン処理段と、をさらに備える、
請求項１に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項23】
前記少なくとも１つのイオン処理段は、（ｉ）少なくとも１つの分子的特徴にしたがってイオンを時間的に分離するための少なくとも１つの器具と、（ｉｉ）所定の分子的特徴を有する、または分子的特徴の所定の範囲内に分子的特徴を有するイオンのみを通過させるように構成された少なくとも１つのイオンフィルタと、（ｉｉｉ）そこに選択的にイオンを捕捉し、そこから選択的にイオンを解放するように構成された少なくとも１つのイオントラップと、（ｉｖ）そこを通過するイオンを解離させるように構成された少なくとも１つの解離段とのうちの少なくとも１つを備える、請求項２２に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項24】
生成された前記イオンが前記ドリフト領域を通って前記ドリフト領域の前記イオン出口端に向かって軸方向にドリフトするように、サンプルからイオンを生成して、生成された前記イオンを前記ドリフト領域の前記入口へ供給するように構成されたイオン発生器を備えるイオン源をさらに備える、請求項２２または請求項２３に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項25】
前記イオン源が、少なくとも１つの分子的特徴にしたがって生成された前記イオンを分離するための少なくとも１つの器具をさらに備える、請求項２４に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項26】
前記イオン源は、通過するイオンを解離するように構成された少なくとも１つの解離段をさらに備える、請求項２４または請求項２５に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項27】
前記イオン源は、そこにイオンを捕捉し、捕捉されたイオンを選択的にそこから解放するように構成された少なくとも１つのイオントラップをさらに備える、請求項２４から２６のいずれか１項に記載のイオンフィルタ器具。
【請求項28】
入口端と、前記入口端の反対側の出口端とを有し、前記入口端が、前記入口端からドリフト領域を通って前記出口端へ軸方向にドリフトするイオンを受け取るために、イオン源に結合されるように構成される、電気的フィールドフリードリフト領域と、前記ドリフト領域を通って軸方向にドリフトするイオンが通過する前記ドリフト領域に配置される、離れて配置された複数の電荷検出シリンダーと、
それぞれが前記複数の電荷検出シリンダーの少なくとも１つに結合され、それぞれが前記複数の電荷検出シリンダーのうちのそれぞれの少なくとも１つを通過するイオンのうちの１つまたは複数のイオンの電荷の大きさに対応する電荷検出信号を生成するように構成された複数の電荷増幅器と、
単一入口および単一出口を有する電荷偏向器と、単一入口および複数出口を有し、前記ドリフト領域の前記出口端に結合された電荷駆動デバイスとの一方と、
前記電荷偏向器および前記電荷駆動デバイスの前記一方に動作可能に結合された少なくとも１つの電圧出力を有する少なくとも１つの電圧源と、
少なくとも１つのプロセッサと、
前記少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令が格納された少なくとも１つのメモリであって、前記命令は、前記少なくとも１つのプロセッサに、
（ａ）イオンが前記フィールドフリードリフト領域を通ってその前記出口端に向かって軸方向にドリフトする時に前記複数の電荷増幅器のうちの少なくともいくつかによって生成された前記電荷検出信号を監視させ、
（ｂ）監視された前記電荷検出信号に基づいて前記フィールドフリードリフト領域を通って軸方向にドリフトするイオンの電荷の大きさまたは電荷状態を決定させ、
（ｃ）前記電荷偏向器と前記電荷駆動デバイスとの前記少なくとも一方に、所定の電荷の大きさまたは電荷状態を有するイオンのみを前記単一出口と、前記複数出口の所定の出口との対応する出口を通過させるために、前記少なくとも１つの電圧源の前記少なくとも１つの電圧出力を制御させる、少なくとも１つのメモリと
を備えるイオンフィルタ器具。
【請求項29】
前記少なくとも１つのメモリに格納された前記命令は、前記少なくとも１つのプロセッサに、その立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジによって定義される、監視された前記電荷検出信号のエッジイベントを監視することによって、さらに監視された前記電荷検出信号の隣り合ったエッジイベント間の信号の大きさを監視することによって、前記複数の電荷増幅器によって生成された前記電荷検出信号を監視させ、
前記フィールドフリードリフト領域を通って軸方向にドリフトする前記イオンの少なくともいくつかのそれぞれの電荷の大きさまたは電荷状態を、
（ｉ）前記電荷検出シリンダーうちのそれぞれの対応する電荷検出シリンダーへ前記イオンが入ったことと、そこから前記イオンが出たこととを識別するために、前記複数の電荷増幅器のそれぞれの連続する電荷増幅器によって生成された前記電荷検出信号の前記エッジイベントを処理し、
（ｉｉ）前記電荷検出シリンダーのうちの対応する電荷検出シリンダーに対する前記イオンのそれぞれ連続する入出との間で、前記イオンの電荷の大きさまたは電荷状態を決定するために、前記電荷増幅器のうちの前記対応する電荷増幅器によって生成された前記電荷検出信号の信号の大きさを処理し、
（ｉｉｉ）前記電荷検出信号のうちの前記対応する電荷検出信号に基づいて前記イオンの電荷の大きさまたは電荷状態のそれぞれの連続した決定結果によって、前記イオンの電荷の大きさまたは電荷状態の前記決定結果を更新する
ことによって決定させる、
前記少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令をさらに含む、請求項２８に記載の電荷フィルタ器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、２０１９年１２月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／９４９，５５５号に対してその利点および優先権を主張するものであり、その開示は、全体として参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
[0001]本出願は、２０１９年１２月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／９４９，５５５号に対してその利点および優先権を主張するものであり、その開示は、全体として参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
【0002】
[0002]本開示は、一般に、粒子電荷を測定し、それらの電荷に基づいてその粒子を選択的に濾過するように構成された器具に関し、さらに、そのような器具が実装され得る粒子測定デバイスまたはシステムに関する。
【背景技術】
【0003】
[0003]スペクトロメトリー装置は、物質の１つまたは複数の分子的特徴を測定することによって、その物質の化学成分の識別を図る。いくつかのそのような器具は溶液における物質を分析するように構成され、その他は、気相の物質の荷電粒子を分析するように構成される。荷電粒子測定器具が粒子電荷を測定する機能、またはその電荷に基づいて粒子を処理する機能が欠落しているため、そのような多くの荷電粒子測定器具によって生成された分子情報は限定される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
[0004]本開示は、添付の特許請求の範囲に記載の１つまたは複数の特徴、および／または以下の特徴およびその組み合わせのうちの１つまたは複数を含む。一態様において、電荷フィルタ器具は、入口端と、入口端の反対側の出口端とを有し、入口端が、入口端からドリフト領域を通って出口端へ軸方向にドリフトするイオンを受け取るために、イオン源に結合されるように構成される、電気的フィールドフリードリフト領域と、ドリフト領域を通って軸方向にドリフトするイオンが通過するドリフト領域に配置される、離れて配置された複数の電荷検出シリンダーと、それぞれが複数の電荷検出シリンダーの少なくとも１つに結合され、それぞれが複数の電荷検出シリンダーのうちのそれぞれの少なくとも１つを通過するイオンのうちの１つまたは複数のイオンの電荷の大きさに対応する電荷検出信号を生成するように構成された複数の電荷増幅器と、単入口単出口を有する電荷偏向器と、単入口複数出口を有し、ドリフト領域の出口端に結合された電荷駆動デバイスとの一方と、複数の電荷増幅器の少なくともいくつかによって生成された電荷検出信号に基づいて、ドリフト領域を通って軸方向にドリフトするイオンの電荷の大きさまたは電荷状態を決定する手段と、所定の電荷の大きさまたは電荷状態を有するイオンのみを単出口と、複数出口のうちの所定の出口とのうちの対応する出口を通過させるために、電荷偏向器と電荷駆動デバイスとの一方を制御する手段とを備え得る。
【0005】
[0005]他の態様において、イオンフィルタ器具は、入口端と、入口端の反対側の出口端とを有し、入口端が、入口端からドリフト領域を通って出口端へ軸方向にドリフトするイオンを受け取るために、イオン源に結合されるように構成される、電気的フィールドフリードリフト領域と、ドリフト領域を通って軸方向にドリフトするイオンが通過するドリフト領域に配置される、離れて配置された複数の電荷検出シリンダーと、それぞれが複数の電荷検出シリンダーの少なくとも１つに結合され、それぞれが複数の電荷検出シリンダーのうちのそれぞれの少なくとも１つを通過するイオンのうちの１つまたは複数のイオンの電荷の大きさに対応する電荷検出信号を生成するように構成された複数の電荷増幅器と、単入口単出口を有する電荷偏向器と、単入口複数出口を有し、ドリフト領域の出口端に結合された電荷駆動デバイスとの一方と、電荷偏向器および電荷駆動デバイスの一方に動作可能に結合された少なくとも１つの電圧出力を有する少なくとも１つの電圧源と、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令が格納された少なくとも１つのメモリであって、命令は、少なくとも１つのプロセッサに、（ａ）イオンがフィールドフリードリフト領域を通ってその出口端に向かって軸方向にドリフトする時に複数の電荷増幅器のうちの少なくともいくつかによって生成された電荷検出信号を監視させ、（ｂ）監視された電荷検出信号に基づいてフィールドフリードリフト領域を通って軸方向にドリフトするイオンの電荷の大きさまたは電荷状態を決定させ、（ｃ）電荷偏向器と電荷駆動デバイスとの少なくとも一方に、所定の電荷の大きさまたは電荷状態を有するイオンのみを単出口と、複数出口の所定の出口との対応する出口を通過させるために、少なくとも１つの電圧源の少なくとも１つの電圧出力を制御させる、少なくとも１つのメモリとを備え得る。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】所定の電荷を有するイオンを選択的に通過させることによって、または異なるそれぞれのイオン移動経路に沿って異なる所定の電荷を有するイオンを選択的に駆動することによって、イオン電荷に応じてイオンを濾過するように構成された電荷フィルタ装置の簡略図である。
【図2A】図２Ａは、フィールドフリードリフト領域において軸方向に配置された３つの電荷検出シリンダーを備える図１の電荷フィルタ装置の説明的な例の一部の簡略図であり、荷電粒子Ｐが時刻Ｔ１に第１の電荷検出シリンダーに入り、時刻Ｔ２＞Ｔ１に第１の電荷検出シリンダーを出る例を示す。
【図3】時間に対する電荷の大きさのプロットであり、図２Ａ～図２Ｄに図示するように、例示的な荷電粒子Ｐがそれぞれの第１、第２、および第３の電荷検出シリンダーを通過する時の電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡ３の例示的な出力を示す。
【図4A】図２Ａ～図２Ｄに図示される例示的な電荷フィルタ装置の簡略図であり、わずかに異なる質量電荷比の２つの例示的な荷電粒子Ｐ１およびＰ２がフィールドフリードリフト領域に沿って移動し、図示されている一方の荷電粒子Ｐ１が時刻Ｔ１に第１の電荷検出シリンダーに入り、他方の荷電粒子Ｐ２がＰ１に遅れている状態を示す。
【図4L】図４Ａ～図４Ｋに類似した簡略図であり、フィールドフリードリフト領域における荷電粒子Ｐ２の位置を示し、荷電粒子Ｐ１が時刻Ｔ１２＞Ｔ１１に電荷フィルタ装置の電荷偏向または電荷駆動領域に入るのを示す。
【図5】時間に対する電荷の大きさのプロットであり、図４Ａ～図４Ｅに図示するように、２つの例示的な荷電粒子Ｐ１およびＰ２が、時間ウィンドウＴ１～Ｔ５中に第１の電荷検出シリンダーを通過する時の電荷増幅器ＣＡ１の例示的な出力を示す。
【図6】時間に対する電荷の大きさのプロットであり、図４Ｄ～図４Ｉに図示するように、２つの例示的な荷電粒子Ｐ１およびＰ２が、時間ウィンドウＴ４～Ｔ９中に第２の電荷検出シリンダーを通過する時の電荷増幅器ＣＡ２の例示的な出力を示す。
【図7】時間に対する電荷の大きさのプロットであり、図４Ｈ～図４Ｍに図示するように、２つの例示的な荷電粒子Ｐ１およびＰ２が、時間ウィンドウＴ８～Ｔ１３中に第３の電荷検出シリンダーを通過する時の電荷増幅器ＣＡ３の例示的な出力を示す。
【図13】図１の電荷フィルタ装置を含む粒子測定器具の他の実施形態の簡略図であり、電荷偏向または駆動領域は、単入口複数出口電荷駆動デバイスの形態で実施され、イオン源領域と複数のイオン測定段のそれぞれとの間に介在されている。
【発明を実施するための形態】
【0007】
[0041]本開示の原理の理解を促す目的のため、添付図面に示された多くの例示的な実施形態を以下で参照し、それを説明するために、特定の表現が使用される。
【0008】
[0042]本開示は、ドリフト領域を通って移動する荷電粒子の電荷または電荷状態を決定し、その荷電粒子のうちの所定の電荷値または電荷状態を有する荷電粒子を選択的に通過させることによって、または異なるそれぞれの移動経路に沿って異なる所定の電荷値または電荷状態を有する荷電粒子を選択的に駆動することによって、電荷値または電荷状態に応じて荷電粒子を濾過するための装置および技法に関する。本文書の目的のため、「荷電粒子」および「イオン」という用語は、入れ替え可能に使用されてもよく、両方の用語は、正味の正電荷または負電荷を有する粒子を指すことが意図される。
【0009】
[0043]ここで図１を参照すると、所定の電荷を有するイオンを選択的に通過させることによって、または異なるそれぞれのイオン移動経路に沿って異なる所定の電荷を有するイオンを選択的に駆動することによって、イオン電荷に応じてイオンを濾過するように構成された電荷フィルタ器具１０の図が示される。図示された実施形態では、電荷フィルタ器具１０は、一方の端部にイオン入口Ａ１、およびその反対の端部にイオン出口Ａ２を有するドリフト領域１２を含む。図１に図示された実施形態では、ドリフト領域１２は、細長いドリフト管１２Ａ内に画定された線形のドリフト領域である。ドリフト領域１２は、入口Ａ１と出口Ａ２との間に長さＤＲＬを有し、長手方向軸２０が、それぞれ、ドリフト領域１２の中央を通って、さらに入口Ａ１および出口Ａ２のそれぞれの中央を通って延在する。ドリフト領域１２が線形のドリフト領域の形態で図１に図示されているが、ドリフト領域１２は、代替の実施形態では、全体として、または部分的に非線形でもよいことを理解されるであろう。非限定的な一例として、ドリフト領域１２は、従来のイオン入口（すなわち導入口）およびイオン出口（すなわち導出口）構造を含む円形のドリフト領域の形で提供されてもよい。当業者は、少なくとも部分的に非線形のドリフト領域の他の例に想到し、そのような代替の構成は、本開示の範囲内に存在することが意図されることが理解されるであろう。
【0010】
[0044]電荷偏向または駆動領域１４は、ドリフト領域１２の出口端に結合され、または他のやり方で配置される。図示された実施形態では、電荷偏向または駆動領域１４は、ドリフト領域１２のイオン出口Ａ２によって画定される、またはそれと隣り合って配置されるイオン入口Ａ３と、イオン出口Ａ４とを有する。いくつかの実施形態では、電荷偏向または駆動領域１４は、イオンを選択的に通過させるため、またはイオンの通過を選択的に防ぐために制御可能な電荷偏向器の形態で実施されてもよく、その非限定的な例示的実施形態は、図８～図９Ｂに示され、以下で詳述される。他の実施形態では、電荷偏向または駆動領域１４は、それぞれが単入口に入ったイオンを複数出口のうちの１つまたは複数を通って選択的に駆動するように制御可能である１つまたは複数の単入口複数出口電荷駆動器具または構造の形態で実施されてもよく、そのいくつかの非限定的な例示的実施形態は、図１０Ａ～図１１に図示され、以下で詳述される。
【0011】
[0045]電圧源ＶＳ１は、Ｋ個の信号経路を介して電荷偏向または駆動領域１４に電気的に接続され、ここでＫは、任意の正の整数でもよい。いくつかの実施形態では、電圧源ＶＳ１は、単一の電圧源の形態で実施されてもよく、他の実施形態では、電圧源ＶＳ１は、任意の数の個別の電圧源を含み得る。いくつかの実施形態では、電圧源ＶＳ１は、選択可能な大きさの１つまたは複数の時不変（すなわちＤＣ）電圧を生成して供給するように構成または制御され得る。代替的または追加的に、電圧源ＶＳ１は、１つまたは複数の切り換え可能な時不変の電圧、すなわち１つまたは複数の切り換え可能なＤＣ電圧を生成して供給するように構成または制御され得る。代替的または追加的に、電圧源ＶＳ１は、選択可能な形状、デューティーサイクル、最大振幅および／または周波数の１つまたは複数の時変信号を生成して供給するように構成されてもよく、または制御可能でもよい。後者の実施形態の特定の一例として、決して限定的と考えられるべきではないが、電圧源ＶＳ１は、１つまたは複数の正弦波（または他の形状の）電圧の形態で１つまたは複数の時変電圧を生成して供給するように構成されてもよく、または制御可能でもよい。
【0012】
[0046]電圧源ＶＳ１は、Ｊ個の信号経路によって、従来のプロセッサ２４に電気的に接続されているものとして例示的に示され、ここでＪは任意の正の整数でもよい。プロセッサ２４は、例示的に従来のものであり、単一の処理回路または複数の処理回路を備え得る。プロセッサ２４は、例示的に、命令が格納されたメモリ２６を備える、またはメモリ２６と結合されており、命令は、プロセッサ２４によって実行されると、プロセッサ２４に、電荷偏向または駆動領域１４の動作を選択的に制御するために１つまたは複数の出力電圧を生成するように、電圧源ＶＳ１を制御させる。いくつかの実施形態では、プロセッサ２４は、１つまたは複数の従来のマイクロプロセッサまたはコントローラの形態で実施してもよく、そのような実施形態において、メモリ２６は、１つまたは複数のマイクロプロセッサ実行可能命令または命令セットの形態で命令を格納する１つまたは複数の従来のメモリユニットの形態で実施されてもよい。他の実施形態では、プロセッサ２４は、代替的または追加的に、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または同様のサーキットリーの形態で実施されてもよく、そのような実施形態において、メモリ２６は、内部で命令がプログラムされ格納されているＦＰＧＡ中に、および／またはその外部に含まれたプログラマブル論理ブロックの形態で実施されてもよい。さらに他の実施形態では、プロセッサ２４および／またはメモリ２６は、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の形態で実施されてもよい。当業者は、プロセッサ２４および／またはメモリ２６が実施され得る他の形態を認識し、そのような実施の他の形態は、本開示によって企図され、本開示の範囲内に存在することが意図されることが理解されるであろう。いくつかの代替の実施形態では、電圧源ＶＳ１は、１つまたは複数の不変および／または時変出力電圧を選択的に生成するようにそれ自体がプログラム可能でもよい。
【0013】
[0047]電荷検出器アレイ１６は、例示的に、ドリフト領域１２の内部に配置される、またはドリフト領域１２と一体化されている。図１に図示する実施形態では、電荷検出器アレイ１６は、例示的に、複数のＮ個の離れて配置された直列の電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎを含み、ここでＮは、２より大きい任意の正の整数である。決して限定的とは考えられるべきでない例示的の一実施形態では、Ｎはおよそ１００でもよいが、他の実施形態では、Ｎは１００未満、または１００よりも大きくてもよい。いずれの場合でも、電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎは、それぞれ、イオンがそれぞれのシリンダーを通過できるようにするために全体にわたってボアを画定し、例示された実施形態では、電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎは、ドリフト領域１２の中央の長手方向軸２０がそれぞれの中央を通るように、端と端を付けて配置される。例示された実施形態では、それぞれの電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎは、イオン入口端とイオン出口端との間の長さＣＤＬを画定するが、代替の実施形態では、電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎのうちの１つまたは複数は、ＣＤＬより長い長さ、または短い長さを有してもよい。最短のＣＤＬは、例示的に、物理的に認識可能で、そこを通過する１つまたは複数のイオンへの電気的に検出可能な信号応答を生成するものである。理論上はＣＤＬの上限は存在しないが、利用可能な空間および器具の動作条件などの実践上で考慮しなければならない事柄は、特定の用途において最長の有用なＣＤＬを通常制限する。
【0014】
[0048]図示された実施形態では、複数の接地リング１８２～１８Ｎ－１のそれぞれは、電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎのうちのそれぞれの隣り合った対の間に画定された空間内に配置され、もう１つ他の接地リング１８１は、第１の電荷検出シリンダー１６１のイオン入口に隣り合って配置され、さらにもう１つ他の接地リング１８Ｎは、最後の電荷検出シリンダー１６Ｎのイオン出口に隣り合って配置される。それぞれの接地リング１８１～１８Ｎは、例示的に、貫通したリング開口ＲＡを画定し、それを長手方向軸２０が中心を通り、ここで、ＲＡは、例示的に、電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎの内径以下である。図示された実施形態では、電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎは、空間長ＳＬだけ、互いから軸方向に離れている。図示された実施形態では、電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎのイオン入口と、接地リング１８１～１８Ｎ－１の対応するそれぞれの接地リングとの間の距離が、互いにほぼ等しく、電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎのイオン出口と、接地リング１８２～１８Ｎの対応するそれぞれの接地リングとの間の距離が互いにほぼ等しく、電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎのイオン入口と、接地リング１８１～１８Ｎ－１の対応するそれぞれとの間の距離が電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎのイオン出口と、接地リング１８２～１８Ｎの対応するそれぞれの接地リングとの間の距離にほぼ等しくなるように、接地リング１８１～１８Ｎのそれぞれが配置される。いくつかの実施形態では、接地リング１８１～１８Ｎのうちの１つまたは複数は省略されてもよい。
【0015】
[0049]例示的な一実施形態では、ドリフト管１２Ａが、例示的に地電位（図１に図示）または他の基準電位に結合され、その内部に複数の電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎが適切に装着された導電性シリンダーの形態で提供される。１つまたは複数の接地リング１８１～１８Ｎを含む上記の実施形態では、そのような１つまたは複数の接地リングが導電性シリンダーの内面に電気的および機械的に結合されてもよく、または、導電性シリンダーおよび１つまたは複数の接地リング１８１～１８Ｎが単体の構造を有するように導電性シリンダーと一体的に形成されてもよい。他の例示的な実施形態では、ドリフト管１２Ａは、相互接続された一連の交互の導電性または電気絶縁スペーサーと、内部に複数の電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎが適切に装着され得る複数の接地リング１８１～１８Ｎのそれぞれとで形成されてもよい。さらに他の例示的な実施形態では、ドリフト管１２Ａは、離れて配置された複数の平行な導電性ストリップが取り付けられた、または離れて配置された複数の平行な導電性ストリップが、たとえば従来の金属元型堆積技法を使用するなどの従来の手法で形成された、たとえば可撓性の回路基板などの可撓性または半可撓性の電気絶縁材料のシートの形態で提供されてもよい。この実施形態では、細長いシリンダーを形成するために、可撓性または半可撓性シートのそれぞれの反対側の端部が接合された時に、離れて配置された複数の平行な導電性ストリップが、複数の電荷検出シリンダーと、１つまたは複数の接地リング１８１～１８Ｎとを形成するように、導電性ストリップが例示的に配向される。当業者は、ドリフト管１２Ａおよび／または電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎおよび／または１つまたは複数の接地リング１８１～１８Ｎ（それらを含む実施形態において）が提供され得る他の形態を認識し、そのような他の形態は本開示の範囲内に存在することが意図されることが理解されるであろう。
【0016】
[0050]図示された実施形態では、各電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎは、Ｎ個の電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮの対応する電荷増幅器の信号入力に電気的に接続され、各電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮの信号出力は、プロセッサ２４に電気的に接続される。代替の実施形態では、電荷増幅器のうちの任意の電荷増幅器、いくつか、または全ては、複数の電荷検出シリンダーに電気的に接続されてもよく、そのような実施形態では、それに応じて、電荷増幅器の数は、電荷検出シリンダーの数よりも少ない。イオン入口Ａ１に入った荷電粒子がドリフト領域１２を通ってイオン出口Ａ２に向かって、さらにそこを通過して軸方向に移動する時、そのような荷電粒子のそれぞれは、複数の電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎを順次通過する。それぞれのそのような荷電粒子が電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎを通過した時、電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎ上でそれによって誘起された電荷は、その粒子の電荷の大きさに比例した大きさを有する。電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮは、それぞれ例示的には従来のものであり、その出力で対応する電荷検出信号を生成するために、さらに電荷検出信号をプロセッサ２４へ供給するために、電荷検出器１６１～１６Ｎのそれぞれの電荷検出器上で荷電粒子によって誘起された電荷に反応する。電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮによって生成された電荷検出信号の大きさは、任意の時点において、（ｉ）電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎの対応するそれぞれを通過する単一の荷電粒子の場合、その単一の荷電粒子の電荷の大きさ、または（ｉｉ）電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎの対応するそれぞれを同時に通過する複数の荷電粒子の場合、それらの複数の荷電粒子の結合された電荷の大きさ、と比例する。プロセッサ２４は、次に、電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮのそれぞれによって生成された電荷検出信号を受信およびデジタル化し、プロセッサ２４に結合された、または他のやり方でプロセッサ２４によってアクセス可能であるメモリ２６または１つまたは複数の他のメモリユニットにデジタル化された電荷検出信号を格納するように、例示的に動作可能である。
【0017】
[0051]プロセッサ２４は、さらに例示的に、Ｐ個の信号経路を介して１つまたは複数の周辺デバイス２８（ＰＤ）へ結合され、ここでＰは、任意の正の整数でもよい。１つまたは複数の周辺デバイス２８は、信号入力をプロセッサ２４へ供給するための１つまたは複数のデバイス、および／またはプロセッサ２４が信号出力を供給する１つまたは複数のデバイスを含んでもよい。いくつかの実施形態では、周辺デバイス２８は、従来のディスプレイモニタ、プリンタ、および／または他の出力デバイスのうちの少なくとも１つを含み、そのような実施形態では、メモリ２６には、プロセッサ２４によって実行された時に、プロセッサ２４に、格納されたデジタル化電荷検出信号の解析を表示および／または記録するように１つまたは複数の上記出力周辺デバイス２８を制御させる命令が格納されている。
【0018】
[0052]図１に例として図示されるように、ドリフト管１２Ａのイオン入口端、すなわちイオン入口Ａ１が配置された端部は、例示的に、イオン源３０のイオン出口端、すなわちイオン出口Ａ５が配置されたイオン源３０の端部に結合されるように構成される。イオン源３０が電荷フィルタ器具１０と結合された実施形態では、第２の電圧源ＶＳ２は、例示的に、Ｈ個の信号経路を介してイオン源３０に接続され、ここでＨは任意の正の整数でもよく、第２の電圧源ＶＳ２は、さらにＧ個の信号経路を介してプロセッサ２４に接続され、ここでＧは任意の正の整数でもよい。ＶＳ２が、イオン源３０の１つまたは複数の態様を選択的に制御するために、たとえば不変などの任意の数の時不変出力電圧および／または時変出力電圧を生成するように構成または制御され得るように、ＶＳ２は、例示的に、ＶＳ１に関して上述した形態のいずれかを有してもよい。
【0019】
[0053]図１５に関して以下で詳述するように、イオン源３０は、例示的に、サンプルからイオンを生成するための任意の従来のデバイスまたは装置を含み、１つまたは複数の分子的特徴にしたがってイオンを分離、収集、および／または濾過するため、ならびに／もしくはイオンを解離、たとえば断片化させるための１つまたは複数のデバイスおよび／または器具をさらに含んでもよい。例示的な一例として、決して限定的と考えられるべきでないが、イオン源３０は、従来のエレクトロスプレーイオン化源、マトリックス支援レーザ脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ）源、またはサンプルからイオンを発生させるように構成された他の従来のイオン発生器を含み得る。イオンが発生されるサンプルは、任意の生物由来材料または他の材料でもよい。
【0020】
[0054]電荷フィルタ器具１０のドリフト領域１２は、イオン源３０からドリフト管１２Ａの入口Ａ１に初期速度で入るイオンは、ほぼ不変速度でイオン出口Ａ２に向かい、そこをドリフトするようなフィールドフリードリフト領域（すなわち非電界）である。この点に関して、イオン源３０は、初期速度でドリフト管１２Ａへイオンを通過させる原動力を通常提供する。その原動力は、任意の一形態またはいくつかの異なる形態の任意の組み合わせにおいて例示的に提供されてもよく、その例は、１つまたは複数のイオン加速電界、１つまたは複数の磁界、外部環境とイオン源３０との間の圧力差および／またはイオン源３０とドリフト管１２Ａとの間の圧力差、および同様のものを含み得るが、これに限定されない。いずれかの場合でも、荷電粒子がフィールドフリードリフト領域１２を通ってドリフトすると、荷電粒子は、質量電荷比にしたがって時間において分離し、より低い質量電荷比を有する荷電粒子は、より高い質量電荷比を有する荷電粒子よりも速くイオン出口Ａ２に到達する。
【0021】
[0055]図４Ａ～図７に図示された例に関して以下で詳述するように、メモリ２６は、プロセッサ２４に、ドリフト領域１２の長さに沿って分離した時の荷電粒子の電荷の大きさおよび／または電荷状態を決定するために、電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮのうちの少なくともいくつかによって生成された電荷検出信号を処理させる、プロセッサ２４によって実行可能な命令を例示的に格納し、それによって、各荷電粒子の電荷の大きさおよび／または電荷状態が、ドリフト管１２Ａのイオン出口Ａ２を通過する前に既知となる。いくつかの実施形態では、メモリ２６は、電荷偏向または駆動領域１４に、選択された電荷の大きさを有する荷電粒子のみ、または電荷の大きさ選択された範囲内の電荷の大きさを有する荷電粒子のみを選択的に通過させるように、または選択された電荷状態を有する荷電粒子のみを通過させるように、プロセッサ２４に電圧源ＶＳ１を制御させる、プロセッサ２４によって実行可能な命令をさらに例示的に格納する。他の実施形態では、メモリ２６は、電荷偏向または駆動領域１４に、異なる電荷の大きさを有する荷電粒子、または電荷の大きさの異なる範囲内に電荷を有する荷電粒子を、異なるイオン移動経路に沿って選択的に駆動させ、または異なるイオン移動経路に沿って異なる電荷状態を有する荷電粒子を選択的に駆動させるように、プロセッサ２４に電圧源ＶＳ１を制御させる、プロセッサ２４によって実行可能な命令をさらに例示的に格納する。いくつかの実施形態では、ドリフト領域１２を通って移動する荷電粒子の速度を決定することが望ましい場合があり、それによって電荷偏向または駆動領域１４を通って荷電粒子を選択的に通過させる、または駆動するように電圧源ＶＳ１を制御する際に、電荷偏向または駆動領域１４内の荷電粒子の将来的な位置が正確に推定されることが可能である。
【0022】
[0056]図１に例として図示されるように、イオン偏向または駆動領域１４のイオン出口端、すなわちイオン出口Ａ４が配置される端部は、例示的に、イオン格納、駆動および／または測定段３２のイオン入口端、すなわちイオン入口Ａ６が配置されたイオン格納、駆動および／または測定段３２のイオン入力端の端部に結合されるように構成される。イオン格納、駆動および／または測定段３２が電荷フィルタ器具１０と結合された実施形態では、第３の電圧源ＶＳ３は、例示的に、Ｍ個の信号経路を介してイオン格納、駆動および／または測定段３２に接続され、ここでＭは任意の正の整数であってもよく、第３の電圧源ＶＳ３は、Ｌ個の信号経路を介してプロセッサ２４にさらに接続され、ここでＬは任意の正の整数でもよい。ＶＳ３が、イオン格納、駆動および／または測定段３２の１つまたは複数の態様を選択的に制御するために、たとえば不変などの任意の数の時不変出力電圧および／または時変出力電圧を生成するように構成または制御され得るように、ＶＳ３は、例示的に、ＶＳ１に関して上述した形態のいずれかを有してもよい。
【0023】
[0057]図１２～１４および図１６に図示された適用例に関して以下で詳述するように、イオン格納、駆動および／または測定段３２は、イオン格納、イオン測定、その測定後または測定前のイオン処理、および／または１つまたは複数のデバイス間のイオン駆動のため任意の従来のデバイスまたは装置を備え得る。１つまたは複数のイオン測定器具、デバイス、装置、または段は、例示的に、Ｑ個の信号経路を介してプロセッサ２４に接続され、ここでＱは任意の正の整数でもよい。
【0024】
[0058]上記で簡単に説明したように、メモリ２６は、例示的に、プロセッサ２４に、ドリフト領域１２を通って移動する荷電粒子のそれぞれの電荷の大きさおよび／または電荷状態を決定させ、その後、それらの電荷の大きさまたは電荷状態に基づいて、電荷偏向または駆動領域１４を通して荷電粒子を選択的に通過させる、または駆動するように電圧源ＶＳ１を制御させる、プロセッサ２４によって実行可能な命令を含む。いくつかの実施形態では、たとえば、イオン源３０が複数のイオンを生成して、たとえばドリフト管１２Ａのイオン入口Ａ１に同時に供給するように構成された場合、図１に例として図示されるように、ドリフト管１２Ａのイオン入口Ａ１と第１の接地リング１８１（または第１の接地リング１８１が省略されている実施形態における第１の電荷検出シリンダー１６１のイオン入口端）との間に長さＰＲＬのアレイ前空間１２Ｂを含むようにドリフト管１２Ａを構成することが望ましい場合がある。これによって、ドリフト領域１２を通って軸方向に移動している荷電粒子は、電荷検出器アレイ１６を用いて電荷測定を実行前に、（フィールドフリー領域１２における質量電荷比に応じた）何らかの量の時間における軸方向分離が行われることを可能として、それにより、電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮの最初の１つまたは複数の電荷増幅器によって生成された電荷検出信号の品質および有用性を高め得る。アレイ前空間１２Ｂの長さＰＲＬは、用途に基づいて例示的に選択されてもよく、いくつかの実施形態では、アレイ前空間１２Ｂは、全体的に省略され得る。代替的または追加的に、いくつかの実施形態では、図１に例としてさらに図示されるように、最後の接地リング１８Ｎ（または最後の接地リング１８Ｎが省略されている実施形態における最後の電荷検出シリンダー１６Ｎのイオン出口端）との間に長さＰＯＬのアレイ後空間１２Ｃを含むようにドリフト管１２Ａを構成することが望ましい場合がある。そのようないくつかの実施形態では、アレイ後空間１２Ｃの長さＰＯＬの一部または全部は、電荷偏向または駆動アレイ１４の前端、すなわちイオン入口Ａ３と隣り合って提供され得る。いずれの場合でも、アレイ後空間１２Ｃを含む実施形態のアレイ後空間１２Ｃは、最後の電荷検出シリンダー１６Ｎを通過後にドリフト管１２Ａのイオン出口Ａ２を出る電荷粒子間に何らかの時間量を提供し、それにより、決定および制御のタイミングならびに／もしくは電荷偏向または駆動領域１４の切り換え速度要件を緩和し得る。アレイ後空間１２Ｃの長さＰＯＬは、例示的に、用途に応じて選択されてもよく、いくつかの実施形態では、アレイ後空間１２Ｃは、その全体として省略されてもよい。
【0025】
[0059]ここで図２Ａ～図２Ｄを参照すると、ドリフト管１２Ａのイオン入口Ａ１と電荷偏向または駆動領域１４との間に軸方向に配置された３つの電荷検出シリンダー１６１～１６３を含む、図１の電荷フィルタ器具１０の簡略化された例が示される。この簡略化された器具１０を用いて、図２Ａ～図２Ｄは、時間に応じて、３つの電荷検出シリンダー１６１～１６３のそれぞれを連続してドリフトする単一の電荷粒子Ｐを図示し、図３は、荷電粒子が通過する時に３つのそれぞれ電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡ３によって生成される例示的な電荷検出信号を図示する。図２Ａおよび図３に図示するように、荷電粒子Ｐは時刻Ｔ１に第１の電荷検出シリンダー１６１に入り、その後の時刻Ｔ２に電荷検出シリンダー１６１を出る一方、電荷検出シリンダー１６１の内部では、荷電粒子は、電荷検出シリンダー１６１上で大きさＣ１の電荷を誘起する。いくつかの実施形態では、時刻Ｔ１は、前の時刻Ｔ０においてイオン源３０で制御されたイオン生成または加速イベントに関連した時刻でもよい。代替の実施形態では、ＣＡ１によって生成された出力信号は、イオン生成または加速イベント後に監視されてもよく、Ｔ１は、単純に、たとえばイオン生成または加速イベント後に第１の電荷検出シリンダー１６１に入った時にＣＡ１によって生成された電荷検出信号出力の立ち上がりエッジによって第１の（この例では唯一の）粒子Ｐが検出された時刻でもよい。いずれの場合でも、図２Ｂに図示するように、時刻Ｔ３＞Ｔ２で、第１の電荷検出シリンダー１６１を出た荷電粒子Ｐは、次に第２の電荷検出シリンダー１６２に入り、荷電粒子Ｐは、その後、後続の時刻Ｔ４で電荷検出シリンダー１６２から出る。図３に図示するように、電荷検出シリンダー１６２内では、荷電粒子は、電荷検出シリンダー１６２上で大きさＣ２の電荷を誘起する。図２Ｃに図示するように、時刻Ｔ５＞Ｔ４で、第２の電荷検出シリンダー１６２を出た荷電粒子Ｐは、次に第３および最後の電荷検出シリンダー１６３に入り、荷電粒子Ｐは、その後、後続の時刻Ｔ６で電荷検出シリンダー１６３から出る。図３に図示するように、電荷検出シリンダー１６３内では、荷電粒子は、電荷検出シリンダー１６３上で大きさＣ１の電荷を誘起する。
【0026】
[0060]図２Ａ～図２Ｃに例として図示されるように、荷電粒子Ｐが電荷検出シリンダー１６１～１６３を通って連続して移動すると、プロセッサ２４は、例示的に、メモリ２６に格納された対応する命令の実行にしたがって、電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡ３によって生成された電荷検出信号に基づいて荷電粒子Ｐの大きさおよび／または電荷状態を決定するように動作可能である。一実施形態では、プロセッサ２４は、第１の電荷増幅器ＣＡ１によって生成された電荷検出信号に基づいて上記の決定を行い、その後、荷電粒子がそれぞれの電荷検出シリンダー１６１および１６２を通過した後に残りの電荷増幅器ＣＡ２およびＣＡ３によって生成された電荷検出信号に基づいて、電荷の決定を連続して更新するように動作可能である。いくつかの実施形態では、プロセッサ２４は、メモリ２６に格納された対応する命令の実行にしたがって、第１の電荷増幅器ＣＡ１によって生成された電荷検出信号に基づいて、荷電粒子Ｐの速度を同様に決定し、その後、荷電粒子がそれぞれの電荷検出シリンダー１６１および１６２を通過した後に残りの電荷増幅器ＣＡ２およびＣＡ３によって生成された電荷検出信号に基づいて、速度の決定を更新するようにさらに動作可能である。
【0027】
[0061]この例示的なモデルを使用して、プロセッサ２４は、例示的に、たとえばＣＡ１の立ち下がりエッジに示されるように、粒子Ｐが第１の電荷検出シリンダー１６１を出た後の粒子Ｐの電荷ＣＨの初期の大きさを、時刻Ｔ１におけるＣＡ１の立ち上がりエッジと時刻Ｔ２におけるＣＡ１の立ち下がりエッジとの間で電荷増幅器ＣＡ１によって生成された大きさＣＨ＝Ｃ１として決定するように動作可能である。いくつかの実施形態では、プロセッサ２４は、さらに、荷電粒子の初期速度をＶｅｌＰ＝ＣＤＬ／（Ｔ２－Ｔ１）として決定するように動作可能である。時刻Ｔ４でＣＡ２の立ち下がりエッジの検出後、プロセッサ２４は、時刻Ｔ３のＣＡ２の立ち上がりエッジと、時刻Ｔ４のＣＡ２の立ち下がりエッジとの間で電荷増幅器ＣＡ２によって生成された大きさＣ２に基づいて、粒子Ｐの電荷の更新済みの大きさを、ＣＨ＝（ＣＨ＋Ｃ２）として決定するように動作可能である。いくつかの実施形態では、プロセッサ２４は、荷電粒子の更新済みの速度をＶｅｌＰ＝ＶｅｌＰ＋ＣＤＬ／（Ｔ４－Ｔ３）として決定するようにさらに動作可能である。時刻Ｔ６でＣＡ３の立ち下がりエッジ検出後、プロセッサ２４は、時刻Ｔ５のＣＡ３の立ち上がりエッジと、時刻Ｔ６のＣＡ３の立ち下がりエッジとの間で電荷増幅器ＣＡ３によって生成された大きさＣ１に基づいて、粒子Ｐの電荷の最後の更新済みの大きさを、ＣＨ＝ＣＨ＋Ｃ３として決定するように動作可能である。いくつかの実施形態では、プロセッサ２４は、荷電粒子の更新済みの速度をＶｅｌＰ＝ＶｅｌＰ＋（ＣＤＬ／（Ｔ６－Ｔ５））として決定するようにさらに動作可能である。イオンが電荷検出器の全てを通って移動した後、平均電荷は、ＣＨ＝ＣＨ／Ｎから計算され、ここでＮは測定回数（この場合、３回）であり、平均速度はＶｅｌＰ＝ＶｅｌＰ／Ｎから計算される。
【0028】
[0062]Ｔ６の直後の時点で、プロセッサ２４は、電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡ３によって生成された電荷検出信号の平均に基づいて、粒子Ｐの電荷の大きさＣＨと、いくつかの実施形態では、速度ＶｅｌＰとを決定する。いくつかの実施形態では、プロセッサ２４は、たとえば素電荷定数ｅ（たとえば、１．６０２７１６６３４×１０－１９クーロン）によってＣＨを除算することによって電荷の大きさを電荷状態に変換するように動作可能でもよく、または電荷の大きさではなく電荷状態値として初期電荷値および更新済み電荷値を算出するように動作可能でもよい。いずれの場合でも、決定された電荷の大きさまたは電荷状態ＣＨが所定または目標の電荷の大きさまたは電荷状態値と等しい、または所定の範囲内にある場合、プロセッサ２４は、１つまたは複数の電圧値を電荷偏向または駆動領域１４へ印加するように電圧源ＶＳ１を制御し、それによって電荷偏向または駆動領域１４に、荷電粒子Ｐを通過させるように動作可能である。それ以外の場合、プロセッサ２４は、１つまたは複数の電圧値を電荷偏向または駆動領域１４に印加するように電圧源ＶＳ２を制御し、それによって電荷偏向または駆動領域１４に、荷電粒子Ｐの通過を防がせる、または領域１４から離れる方向に荷電粒子Ｐを駆動させるように動作可能である。電荷偏向または駆動領域１４のいくつかの実施形態では、電圧源ＶＳ１のそのような制御は、時刻Ｔ７＞Ｔ６で荷電粒子Ｐが領域１４に入る前に発生する必要があり、他の実施形態では、電圧源ＶＳ１のそのような制御は、荷電粒子Ｐが領域１４に入った後で、荷電粒子Ｐが領域１４を出る前に発生してもよい。いずれの場合でも、プロセッサ２４がＶｅｌＰを決定する実施形態では、領域１４を通る荷電粒子Ｐの通過、通過の防止、または駆動をするための電圧源ＶＳ１の制御のタイミングを決定する目的で、領域１４に入る荷電粒子Ｐ、その内部の荷電粒子Ｐ、および／またはそこを通って移動する荷電粒子Ｐの将来的な位置を推定するために、決定された速度ＶｅｌＰは、ドリフト領域１２および／または電荷偏向または駆動領域１４の寸法情報とともに使用され得る。代替の実施形態では、プロセッサ２４は、領域１４に近づいている荷電粒子の決定された速度ＶｅｌＰのみに、電圧源ＶＳ１の制御のタイミングを基づかせてもよい。
【0029】
[0063]当業者は、電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮによって生成された電荷検出信号のうちの１つまたは複数に基づいて荷電粒子Ｐの大きさおよび／または電荷状態および／または速度を決定するための他の技法、ならびに／もしくは領域１４を通る荷電粒子Ｐの通過、通過の防止、または駆動をするための電圧源ＶＳ１の制御のタイミングを決定するための他の技法を認識するであろう。そのような他の技法は、本開示の範囲内に存在することが意図されることを理解されるであろう。
【0030】
[0064]ここで図４Ａ～図４Ｎを参照すると、ドリフト管１２Ａのイオン入口Ａ１と電荷偏向または駆動領域１４との間に軸方向に配置された３つの電荷検出シリンダー１６１～１６３を含む、図１の電荷フィルタ器具１０の他の簡略化された例が示される。この簡略化された器具１０を用いて、図４Ａ～図４Ｎは、時間に応じて、３つの電荷検出シリンダー１６１～１６３のそれぞれを通って連続してドリフトする２つの荷電粒子Ｐ１、Ｐ２を図示し、ここで、Ｐ１はＰ２よりもわずかに低い質量電荷比を有する。図５は、荷電粒子が通過する時に第１の電荷増幅器ＣＡ１によって生成される例示的な電荷検出信号を図示し、図６および図７は、第２の電荷増幅器ＣＡ２および第３の電荷増幅器ＣＡ３それぞれによって生成される例示的な電荷検出信号を図示する。図４Ａ～図４Ｅに図示するように、荷電粒子Ｐ１およびＰ２は、それぞれの時刻Ｔ１およびＴ２に第１の電荷検出シリンダー１６１に入り、ここでＴ２＞Ｔ１である。時刻Ｔ３＞Ｔ２に、荷電粒子Ｐ１は電荷検出シリンダー１６１を出て、時刻Ｔ５＞Ｔ３に、荷電粒子Ｐ２は電荷検出シリンダー１６１を出る。図５に図示するように、Ｔ１とＴ２の間で粒子Ｐ１のみが電荷検出シリンダー１６１内を移動し、荷電粒子Ｐ１は、電荷検出シリンダー１６１上で大きさＣ１の電荷を誘起する。荷電粒子Ｐ１およびＰ２の両方が電荷検出シリンダー１６１を通って移動しているＴ２とＴ３の間で、荷電粒子Ｐ１およびＰ２はともに電荷検出シリンダー１６１上で大きさＣ２＞Ｃ１の電荷を誘起し、荷電粒子Ｐ２のみが電荷検出シリンダー１６１を通って移動するＴ３とＴ５の間で、荷電粒子Ｐ２は、電荷検出シリンダー１６１上でＣ３＜Ｃ１の電荷を誘起する。
【0031】
[0065]複数の荷電粒子がドリフト領域１２を通って軸方向に、したがってそれぞれ連続した電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎを通って軸方向にドリフトする場合、電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮのうちの連続した電荷増幅器によって生成された電荷検出信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのプロセッサ２４による検出に基づいてイオン電荷および速度を追跡するために、図２Ａ～図３に関して上述されたプロセスと類似したプロセスが使用されてもよい。特に、メモリ２６に格納された命令は、例示的に、電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮによって生成された電荷検出信号を監視し、単一の荷電粒子が電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎの対応する電荷検出シリンダーに入った時の電荷検出信号の各立ち上がりエッジを数え、単一の荷電粒子がそれぞれの電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎを出た時の電荷検出信号のそれぞれの立ち下がりエッジを数え、荷電粒子のうちの単一の荷電粒子および組み合わせの大きさとして電荷検出信号の様々な大きさを記録し、電荷検出信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに基づいて複数の荷電粒子のそれぞれの速度を記録する、プロセッサ２４によって実行可能な命令を含んでもよい。
【0032】
[0066]ＣＡ１によって生成された電荷検出信号を使用して、たとえば、第１の立ち上がりエッジが、第１の立ち上がりエッジと次の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジとの間の電荷検出信号の大きさと等しい電荷の大きさを有する第１の荷電粒子として数えられる。次のエッジイベントが立ち下がりエッジの場合、第１の荷電粒子の速度は、電荷検出シリンダー１６１の長さＣＤＬと、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの時間差との比率に等しい。その代わりに、次のエッジイベントが他の立ち上がりエッジの場合、第２の立ち上がりエッジが、第２の立ち上がりエッジと次の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジとの間の電荷検出信号の大きさと等しい合成の電荷の大きさを有する第２の荷電粒子として数えられる。このプロセスは、各立ち上がりエッジで継続される。第１の立ち下がりエッジを検出すると、これは第１の荷電粒子が電荷検出シリンダー１６１を出たとして数えられ、第１の荷電粒子の速度は、電荷検出シリンダー１６１の長さＣＤＬと、第１の立ち上がりエッジと第１の立ち下がりエッジとの時間差との比率に等しく、第１の立ち下がりエッジ後にＣＡ１によって生成された電荷検出信号の大きさは、電荷検出シリンダー１６１に残っている荷電粒子の合成の電荷の大きさである。このプロセスは、ＣＡ１によって生成された電荷検出信号の最後の立ち下がりエッジまで続き、同一のプロセスが、残りの電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮのそれぞれによって生成された電荷検出信号に関して実行される。
【0033】
[0067]再度図５を参照すると、上述したプロセスを実行するプロセッサ２４は、Ｔ１とＴ２との間の第１の荷電粒子Ｐ１の電荷ＣＨＰ１がＣ１であり、Ｔ２とＴ３との間の荷電粒子Ｐ１およびＰ２の合成の電荷ＣＨＰ１Ｐ２がＣ２であり、Ｔ３とＴ５との間の第２の荷電粒子Ｐ２の電荷ＣＨＰ２がＣ３であることを決定するように動作可能である。電荷検出シリンダー１６１を通過する荷電粒子の速度が上述したプロセスの一部としてプロセッサ２４によって決定される実施形態において、プロセッサ２４は、第１の荷電粒子Ｐ１の速度をＶｅｌＰ１＝ＣＤＬ／（Ｔ３－Ｔ１）として決定し、第２の荷電粒子Ｐ２の速度をＶｅｌＰ２＝ＣＤＬ／（Ｔ５－Ｔ２）として決定するように動作可能である。いくつかの実施形態では、プロセッサ２４は、ＣＨＰ１およびＣＨＰ２が、測定された関係ＣＨＰ１＋ＣＨＰ２＝Ｃ２をさらに満足するように、ＣＨＰ１およびＣＨＰ２を修正するように動作可能でもよい。代替の実施形態では、下流の電荷増幅器ＣＡ２～ＣＡＮのうちの１つまたは複数もしくは全部によって生成された電荷検出信号の処理後に、ＣＨＰ１およびＣＨＰ２の上記の修正は、電荷の大きさの値ＣＨＰ１およびＣＨＰ２に織り込まれる。
【0034】
[0068]図４Ｄ～図４Ｉに図示するように、荷電粒子Ｐ１およびＰ２は、それぞれ時刻Ｔ４およびＴ６に第２の電荷検出シリンダー１６２に入り、ここでＴ６＞Ｔ４＞Ｔ３である。時刻Ｔ７＞Ｔ６に、荷電粒子Ｐ１は電荷検出シリンダー１６２を出て、時刻Ｔ９＞Ｔ７に、荷電粒子Ｐ２は電荷検出シリンダー１６２を出る。図６に図示するように、Ｔ４とＴ６の間で粒子Ｐ１のみが電荷検出シリンダー１６２内を移動し、荷電粒子Ｐ１は、電荷検出シリンダー１６２上で大きさＣ４の電荷を誘起する。荷電粒子Ｐ１およびＰ２の両方が電荷検出シリンダー１６２を通って移動しているＴ６とＴ７の間で、荷電粒子Ｐ１およびＰ２はともに電荷検出シリンダー１６２上で大きさＣ５＞Ｃ４の電荷を誘起し、荷電粒子Ｐ２のみが電荷検出シリンダー１６２を通って移動するＴ７とＴ９の間で、荷電粒子Ｐ２は、電荷検出シリンダー１６２上でＣ６＜Ｃ４の電荷を誘起する。この場合も、上述したプロセスを使用して、プロセッサ２４は、第１の荷電粒子Ｐ１の電荷ＣＨＰ１をＣＨＰ１＝ＣＨＰ１＋Ｃ４として更新し、第２の荷電粒子Ｐ２の電荷ＣＨＰ２をＣＨＰ２＝ＣＨＰ２＋Ｃ６として更新し、Ｔ６とＴ７との間の荷電粒子Ｐ１およびＰ２の結合された電荷ＣＨＰ１Ｐ２がＣ５であると決定するように動作可能である。電荷検出シリンダー１６２を通過する荷電粒子の速度が上述したプロセスの一部としてプロセッサ２４によって決定される実施形態において、プロセッサ２４は、第１の荷電粒子Ｐ１の速度をＶｅｌＰ１＝ＶｅｌＰ１＋ＣＤＬ／（Ｔ７－Ｔ４）として更新し、第２の荷電粒子Ｐ２の速度をＶｅｌＰ２＝ＶｅｌＰ２＋ＣＤＬ／（Ｔ９－Ｔ６）として更新するように動作可能である。いくつかの実施形態では、プロセッサ２４は、ＣＨＰ１およびＣＨＰ２が、測定された関係ＣＨＰ１＋ＣＨＰ２＝Ｃ５をさらに満足するように、ＣＨＰ１およびＣＨＰ２を修正するように動作可能でもよい。代替の実施形態では、下流の電荷増幅器ＣＡ３～ＣＡＮのうちの１つまたは複数もしくは全部によって生成された電荷検出信号の処理後に、ＣＨＰ１およびＣＨＰ２の上記の修正は、電荷の大きさの値ＣＨＰ１およびＣＨＰ２に織り込まれる。
【0035】
[0069]図４Ｈ～図４Ｍに図示するように、荷電粒子Ｐ１およびＰ２は、それぞれ時刻Ｔ８およびＴ１０に第３の電荷検出シリンダー１６３に入り、ここでＴ１０＞Ｔ８＞Ｔ７である。時刻Ｔ１１＞Ｔ１０に、荷電粒子Ｐ１は電荷検出シリンダー１６３を出て、時刻Ｔ１３＞Ｔ１１に、荷電粒子Ｐ２は電荷検出シリンダー１６３を出る。時刻Ｔ１２で、第２の荷電粒子Ｐ２が依然として第３の電荷検出シリンダー１６３の内部にあるようにＴ１１＜Ｔ１２＜Ｔ１３の場合、第１の荷電粒子Ｐ１は、図４Ｌに図示するように、電荷偏向または駆動領域１４に入り、時刻Ｔ１４＞Ｔ１３で、第２の荷電粒子Ｐ２は電荷偏向または駆動領域１４に入る。図７に図示するように、Ｔ８とＴ１０の間で粒子Ｐ１のみが電荷検出シリンダー１６３内を移動し、荷電粒子Ｐ１は、電荷検出シリンダー１６３上で大きさＣ７の電荷を誘起する。荷電粒子Ｐ１およびＰ２の両方が電荷検出シリンダー１６３を通って移動しているＴ１０とＴ１１の間で、荷電粒子Ｐ１およびＰ２はともに電荷検出シリンダー１６３上で大きさＣ８＞Ｃ７の電荷を誘起し、荷電粒子Ｐ２のみが電荷検出シリンダー１６３を通って移動するＴ１１とＴ１３の間で、荷電粒子Ｐ２は、電荷検出シリンダー１６３上でＣ９＜Ｃ７の電荷を誘起する。
【0036】
[0070]この場合も上述したプロセスを使用して、プロセッサ２４は、Ｔ１１とＴ１２との間の第１の荷電粒子Ｐ１の電荷ＣＨＰ１をＣＨＰ１＝ＣＨＰ１＋Ｃ７として更新するように動作可能である。電荷検出シリンダー１６３を通過する荷電粒子の速度が上述したプロセスの一部としてプロセッサ２４によって決定される実施形態において、プロセッサ２４は、第１の荷電粒子Ｐ１の速度をＶｅｌＰ１＝ＶｅｌＰ１＋ＣＤＬ／（Ｔ１１－Ｔ８）として更新するようにＴ１１とＴ１２との間でさらに動作可能である。図４Ａ～図４Ｎに図示された例において電荷検出シリンダー１６３が最後の電荷検出シリンダーであるため、Ｔ１１とＴ１２との間の時刻におけるＣＨＰ１の値は、第１の荷電粒子Ｐ１の電荷の大きさの最後の測定値であり、それを含む実施形態では、Ｔ１１とＴ１２との間の時刻の値ＶｅｌＰ１は、第１の荷電粒子Ｐ１の速度の最後の測定値である。平均電荷はＣＨＰ１＝ＣＨＰ１／Ｎから計算され、ここでＮは測定回数（この場合、３回）であり、平均速度はＶｅｌＰ１＝ＶｅｌＰ１／Ｎから計算される。第１の荷電粒子Ｐ１が電荷偏向または駆動領域１４に入る前に、プロセッサ２４は、ＣＨＰ１を１つまたは複数の目標とする電荷の大きさ値と比較し、または第１の荷電粒子Ｐ１（ＣＳＰ１＝ＣＨＰ１／ｅ）の電荷状態ＣＳＰ１を計算してＣＳＰ１を１つまたは複数の目標電荷状態と比較し、その後、ＣＨＰ１またはＣＳＰ１を１つまたは複数の目標とする電荷の大きさもしくは目標電荷状態との比較の結果に基づいて、第１の荷電粒子Ｐ１を通過させる／遮断する、または領域１４の複数の異なる経路のうちの１つに沿って第１の荷電粒子Ｐ１を駆動するように、Ｔ１２以降でＴ１４前に、電圧源ＶＳ１を制御するように動作可能である。粒子速度が計算される実施形態では、プロセッサ２４による電圧源ＶＳ１の上記の制御のタイミングは、荷電粒子Ｐ１の速度ＶｅｌＰ１および／または、電荷偏向または駆動領域１４に関する、および／またはその内部の電荷フィルタ器具１０のＶｅｌＰ１および寸法情報に基づく荷電粒子Ｐ１の推定される将来的な位置に基づいてもよく、または少なくとも考慮に入れてもよい。
【0037】
[0071]プロセッサ２４は、その後、第２の荷電粒子Ｐ２の電荷ＣＨＰ２をＣＨＰ２＝ＣＨＰ２＋Ｃ９として更新するようにＴ１３とＴ１４との間で動作可能である。いくつかの実施形態では、プロセッサ２４は、電荷増幅器ＣＡ３によって生成された測定結果ＣＨＰ１＋ＣＨＰ２＝Ｃ８を満たすためにＣＨＰ２を修正するように、Ｔ１３とＴ１４との間でさらに動作可能でもよい。電荷検出シリンダー１６３を通過する荷電粒子の速度が上述したプロセスの一部としてプロセッサ２４によって決定される実施形態において、プロセッサ２４は、第２の荷電粒子Ｐ２の速度をＶｅｌＰ２＝ＶｅｌＰ２＋ＣＤＬ／（Ｔ１３－Ｔ１０）として更新するようにＴ１３とＴ１４との間でさらに動作可能である。この場合も、図４Ａ～図４Ｎに図示された例において電荷検出シリンダー１６３が最後の電荷検出シリンダーであるため、Ｔ１３とＴ１４との間の時刻におけるＣＨＰ２の値は、第２の荷電粒子Ｐ２の電荷の大きさの最後の測定値であり、それを含む実施形態では、Ｔ１３とＴ１４との間の時刻の値ＶｅｌＰ２は、第２の荷電粒子Ｐ２の速度の最後の測定値である。平均電荷はＣＨＰ２＝ＣＨＰ２／Ｎから計算され、ここでＮは測定回数（この場合、３回）であり、平均速度はＶｅｌＰ２＝ＶｅｌＰ２／Ｎから計算される。Ｔ１２で第１の荷電粒子Ｐ１が電荷偏向または駆動領域１４に入った後、さらに、いくつかの実施形態では、電荷偏向または駆動領域１４に、第１の荷電粒子Ｐ１を通過させる／遮断する、または駆動させるために、プロセッサ２４による電圧源ＶＳ１の制御後、いずれの場合でも、第２の荷電粒子Ｐ２が電荷偏向または駆動領域１４に入る前に、プロセッサ２４は、ＣＨＰ２を１つまたは複数の目標とする電荷の大きさ値と比較し、または第２の荷電粒子Ｐ２（ＣＳＰ２＝ＣＨＰ２／ｅ）の電荷状態ＣＳＰ２を計算してＣＳＰ２を１つまたは複数の目標電荷状態と比較し、その後、ＣＨＰ２またはＣＳＰ２を１つまたは複数の目標とする電荷の大きさまたは目標電荷状態との比較の結果に基づいて、第２の荷電粒子Ｐ２を通過させる／遮断する、または領域１４の複数の異なる経路のうちの１つに沿って第２の荷電粒子Ｐ２を駆動するように、Ｔ１４以降に、電圧源ＶＳ１を制御するように動作可能である。粒子速度が計算される実施形態では、プロセッサ２４による電圧源ＶＳ１の上記の制御のタイミングは、荷電粒子Ｐ２の速度ＶｅｌＰ２および／または、電荷偏向または駆動領域１４に関する、および／またはその内部の電荷フィルタ器具１０のＶｅｌＰ２および寸法情報に基づく荷電粒子Ｐ２の推定される将来的な位置に基づいてもよく、または少なくとも考慮に入れてもよい。
【0038】
[0072]図２Ａ～図７に図示された例は、電荷フィルタ器具１０の動作を説明する目的でのみ提供され、決して限定的であることが意図されないことが理解されるであろう。当業者は、上述したプロセスまたはその変形が、電荷の大きさ、電荷状態、および／または速度の決定、さらに、たとえば数百、数千、またはそれ以上などの多くの荷電粒子の通過／遮断および／または駆動の決定に直接適用され得ることを理解するであろう。代替的に、当業者は、電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮによって生成された電荷検出信号のうちの１つまたは複数に基づいて複数の荷電粒子の大きさおよび／または電荷状態および／または速度を決定するための他の技法、ならびに／もしくは領域１４を通る荷電粒子Ｐの通過、通過の防止、または駆動をするための電圧源ＶＳ１の制御のタイミングを決定するための他の技法を認識し、そのような他の技法は、本開示の範囲内に存在することが意図されることを理解されたい。たとえば、いくつかの実施形態では、電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮによって生成された電荷検出信号は、差別化され得る。イオンが電荷検出シリンダーに入る度に、正極に向かうパルスが結果として得られ、イオンが電荷検出シリンダーを出る度に負極に向かうイオンが結果として得られる。電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮの出力信号の立ち上がり時間および立ち下がり時間（たとえば図３、図５、図６、および図７参照）が差別化のために時定数よりも大幅に短い場合、電荷はピークの高さによって与えられる。一方、立ち上がり時間および立ち下がり時間が差別化のために時定数よりも大幅に長い場合、電荷はピーク領域によって与えられる。特定のイオンと関連した正極に向かうパルスおよび負極に向かうパルスの振幅は、同一でなければならず、これは、正極に向かうパルスおよび負極に向かうパルスを対にする識別子を提供し、それによって速度と平均電荷が決定され得る。この代替のデータ分析技法は、たとえば、ドリフト管１６Ａを通ってドリフトするイオンの数が多い場合に有益であり得る。
【0039】
[0073]図１に図示した電荷フィルタ器具１０において、粒子電荷値および／または粒子速度を決定するために、電荷検出信号の全てが使用されなくてもよいことをさらに理解されるであろう。荷電粒子が塊となってイオン源３０を出るいくつかの実施形態では、たとえば、最初の１つまたはいくつかの電荷増幅器によって生成された電荷検出信号は、プロセッサ２４によって無視されてもよい。代替的または追加的に、ドリフト管１２Ａは、そのような塊となった粒子が複数の電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎの１つめを通過する前にドリフト領域１２の軸方向に分離するのを少なくとも開始できる任意の所望の長さを有するアレイ前空間１２Ｂを含むように構成され得る。他の例として、プロセッサ２４は、荷電粒子が最後の電荷検出シリンダー１６Ｎに到達する前、または荷電粒子が最後のいくつかの電荷検出シリンダー１６Ｎ－Ｙ～１６Ｎに到達する前に電荷値および／または粒子速度の決定を終了するように構成またはプログラムされてもよく、ここでＹはＮより小さい任意の正の整数でもよい。代替的または追加的に、ドリフト管１２Ａは、粒子電荷値および／または速度の決定後に電圧源ＶＳ１の制御のためのタイミング要件を緩和するために、任意の所望の長さのアレイ後空間１２Ｃを含むように構成され得る。さらに他の例として、プロセッサ２４は、いくつかの実施形態では、電荷値のみを決定する、すなわち粒子速度値を決定しないように、さらに電圧源ＶＳ１の制御を電荷値の決定結果にのみ、さらに、いくつかの実施形態では、電荷フィルタ器具１０の寸法情報にのみ基づくように構成またはプログラムされ得る。
【0040】
[0074]上記で簡単に述べたように、電荷偏向および駆動領域１４は、すなわち電圧源ＶＳ１を、イオンの電荷の大きさまたは電荷状態に基づいてイオンを通過させる、遮断する、または駆動するように制御することによって制御可能である。この点において、特定の電荷の大きさのイオン、特定の電荷状態のイオン、電荷の大きさの所定範囲内の電荷を有するイオン、または１つまたは複数の特定の整数の電荷状態の所定範囲内の計算された電荷状態を有するイオンは、分析されてもよく、および／または１つまたは複数の分子的特徴の分析のために収集されてもよい。そのようなイオンの全ては、電荷増幅器ＣＡ１～ＣＡＮによって生成された電荷測定情報の結果として既知の共通の電荷の大きさまたは電荷状態を有するため、そのようなイオンの既知のイオンの電荷の大きさおよび／または電荷状態は、以前は従来の器具では決定可能でなかった分子的特徴情報を決定するために、そのような下流の分析に使用され得る。たとえば、電荷フィルタ器具１０が、たとえば、上述したように、ａ＋１電荷状態を有するイオンのみを通過させるように制御される非限定的な一適用例において、そのような電荷情報は、イオン質量電荷比を測定する従来の質量分析計または質量分析器を使用して粒子質量値を直接決定するために使用可能である。電荷フィルタ器具１０が、たとえば、上述したように、ａ＋１電荷状態を有するイオンのみ通過させるように制御される他の非限定的な適用例として、そのような電荷情報は、粒子電荷に応じてイオンモビリティを測定する従来のイオンモビリティ分析計を使用して粒子モビリティ値を直接決定するために使用可能である。さらに他の非限定的な例として、電荷フィルタ器具１０は、たとえば上述したように、それぞれがたとえば＋１、＋２、＋３などの異なる電荷の大きさまたは異なる状態を有するイオンの異なるセットを駆動および分析、または分析のために収集するように構成および制御され得る。上記の各セットの既知の電荷の大きさまたは電荷状態は、その後、たとえば粒子質量、粒子モビリティなど、そのセットの１つまたは複数の分子的特徴を決定するために、１つまたは複数の分子分析段とともに使用され得る。
【0041】
[0075]ここで図８を参照すると、図１、図２Ａ～図２Ｄ、および図４Ａ～図４Ｎに図示された電荷フィルタ器具の電荷偏向または駆動領域１４の実施形態が示される。図示された実施形態では、電荷偏向または駆動領域１４は、イオンを選択的に通過させる、またはその通過を遮断するように構成され制御可能な単一入口－単一出口電荷偏向器１４Ａの形態で実施される。電荷偏向器１４Ａは、それぞれが、例示的に板、格子、または他の導電性材料の形態で、単一イオン入口Ａ３と単一イオン出口Ａ４との間に全体的にチャネル６４を画定するために互いに離れて配置されたそれぞれが長さＤＬを有する一対の導電性部材６０、６２を備える。図示された実施形態では、部材６０、６２は、チャネル６４が正方形または矩形のチャネルとなるように平板状部品として図示される。代替の実施形態では、導電性部材６０、６２は、限定なく、他の形状で実施されてもよい。いずれの場合でも、電圧源ＶＳ１の第１の電圧出力Ｖ１は、導電性部材６２に電気的に接続され、電圧源ＶＳ１の第２の電圧出力Ｖ２は導電性部材６０に電気的に接続される。一実施形態では、電圧Ｖ１およびＶ２は、切り換え可能なＤＣ電圧でもよく、または電圧Ｖ１、Ｖ２の一方がたとえば地電位または他の基準電位などの基準電位に設定されてもよく、他方の電圧Ｖ１、Ｖ２が切り換え可能なＤＣ電圧でもよい。代替の実施形態では、電圧Ｖ１および／または電圧Ｖ２は、時変電圧でもよい。
【0042】
[0076]いずれの場合でも、電荷偏向器１４Ａは、例示的に、図８に例として図示されるように荷電粒子Ｐを部材６０、６２へ迂回させて加速するのに十分な大きさの電界Ｅを生成するように電圧Ｖ１および／またはＶ２を制御することによって、入口Ａ３に入る荷電粒子Ｐを部材６０、６２の一方または他方へ偏向するように動作可能である。逆に、電荷偏向器１４Ａは、例示的に、電界Ｅが部材６０、６２間で構築されない限り、または電界Ｅが部材６０、６２間で構築されるが荷電粒子Ｐを部材６０、６２の一方または他方に偏向するのには大きさが十分でない限り、図８で破線表現で図示されるように、入口Ａ３に入った荷電粒子Ｐを出口Ａ４に向かって、さらにそこを通って通過させるように動作可能である。決して限定的と考えられるべきでない説明上の一例において、荷電粒子Ｐが陽電荷を有する場合、荷電粒子Ｐをチャネル６４を通過させるＶ１＝Ｖ２＝０ボルト（地電位）、および荷電粒子Ｐを導電性部材６２に向かって、さらにその中へ偏向するＶ１＝０ボルト、Ｖ２＝＋Ｚボルトを有し、ここで、Ｚは、荷電粒子Ｐが出口Ａ４に到達することにより荷電粒子Ｐの電荷偏向器１４Ａの通過を遮断する前に、部材６２の表面上に荷電粒子Ｐを導いて加速するのに十分な大きさを有する部材６０、６２間に電界Ｅを構築するように選択される。代替の実施形態では、Ｖ１およびＶ２の役割は逆にされ得ることを理解されるであろう。他の代替の実施形態において、電界Ｅは、１つまたは複数の時変電圧Ｖ１、Ｖ２によって構築される時変電界でもよい。
【0043】
[0077]ここで図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、図１、図２Ａ～図２Ｄ、および図４Ａ～図４Ｎに図示された電荷フィルタ器具の電荷偏向または駆動領域１４の他の実施形態が示される。図９Ａおよび図９Ｂに図示された実施形態では、電荷偏向または駆動領域１４は、イオンを選択的に通過させる、またはその通過を遮断するように構成され制御可能な他の単一入口－単一出口電荷偏向器１４Ｂの形態で実施される。電荷偏向器１４Ｂは、例示的に、それぞれが長さＲＬを有し単一イオン入口Ａ３と単一イオン出口Ａ４との間に全体にわたってチャネル７８を画定するように互いに半径方向に離れて配置された４本の細長い導電性ロッド７０、７２、７４、７６を含む四重極フィルタの形態で提供される。図示された実施形態では、ロッド７０～７６は、全体的に円形の断面形状を有する円筒形ロッドとして図示されるが、代替の実施形態では、ロッド７０～７６は、円形以外の断面形状を有してもよい。いずれかの場合でも、電圧源ＶＳ１の第１の電圧出力Ｖ１は、導電性ロッド７０、７２に電気的に接続され、電圧源ＶＳ１の第２の電圧出力Ｖ２は導電性ロッド７４、７６に電気的に接続され、ここで、ロッド７０はロッド７２に半径方向に対向して配置され、ロッド７４はロッド７６に半径方向に対向して配置される。一実施形態では、電圧Ｖ１およびＶ２は、互いに１８０度位相がずれた、たとえばＲＦ電圧などの時変電圧を含んでもよく、ロッド対７０、７２と７４、７６との間にＤＣ電圧をさらに含んでもよい。いくつかの代替の実施形態では、Ｖ１およびＶ２は、たとえばＲＦ電圧などの時変電圧のみを含んでもよく、他の代替の実施形態では、Ｖ１およびＶ２は、ＤＣ電圧のみを含んでもよい。
【0044】
[0078]いずれかの場合でも、電荷偏向器１４Ｂは、例示的に、荷電粒子Ｐをロッド７０～７６の１つに偏向することによって荷電粒子Ｐによる電荷偏向器１４Ｂの通過を遮断するのに十分な大きさを有するロッド７０～７６間に非共鳴電界Ｅを生成するために、従来の手法で電圧Ｖ１および／またはＶ２を制御することによって、ロッド７０～７６の１つに入口Ａ３に入った荷電粒子Ｐを偏向するように動作可能である。逆に、電荷偏向器１４Ｂは、例示的に、荷電粒子Ｐをチャネル７８に閉じ込めることによって、入口Ａ３に入った荷電粒子Ｐがチャネル７８を軸方向に通過してイオン出口Ａ４から出ることができるようにする、ロッド７０～７６間に共鳴電界Ｅを生成するために、従来の手法で電圧Ｖ１および／またはＶ２を制御することによって、入口Ａ３に入った荷電粒子Ｐが出口Ａ４に向かって通過させてそこを出るように動作可能である。いくつかの代替の実施形態では、電荷偏向器１４Ｂは、たとえば時変電圧（すなわち非ＤＣ電圧）のみを供給するようにＶ１およびＶ２を制御することによって、閾値質量電荷比を上回る質量電荷比を有するイオンのみを通過させる１つまたは複数の他の電荷偏向または駆動コンポーネントと組み合わせて使用され得る。
【0045】
[0079]ここで図１０Ａおよび図１０Ｂを参照すると、図１、図２Ａ～図２Ｄ、および図４Ａ～図４Ｎに図示された電荷フィルタ器具の電荷偏向または駆動領域１４のさらに他の実施形態が示される。図１０Ａおよび図１０Ｂに図示された実施形態では、電荷偏向または駆動領域１４は、入口Ａ３に入ったイオンを、複数の異なるイオン出口のうちの１つを通って選択的に駆動するように構成され制御可能な単一入口－複数出口電荷駆動デバイス１４Ｃの形態で実施される。電荷駆動デバイス１４Ｃは、例示的に、その間にイオン駆動空間８８を画定するために、互いから離れて配置された４つの細長い導電性弧状部材８０、８２、８４、８６を有する単一入口－３出口の四重極電荷駆動デバイスの形態で提供される。導電性弧状部材８０、８２、８４、８６のそれぞれは駆動空間８８に対向する凸面を有し、部材８０、８２は空間８８のいずれかの側で互いに対向して配置され、部材８４、８６も空間８８のいずれかの側で互いに対向して配置される。弧状部材のそれぞれ隣り合った対は、その間にイオン入口または出口を画定する。たとえば、弧状部材８０および８４は、その間に駆動デバイス１４Ｂのイオン入口Ａ３を画定するために、互いから半径方向に離れて配置され、弧状部材８２および８６は、同様に、イオン入口Ａ３に軸方向に対向した１つのイオン出口Ａ４をその間に画定するために、互いに半径方向に離れて配置される。弧状部材８０および８６は、その間に１つの側部出口ＳＡ１を画定するために、互いから軸方向に離れて配置され、弧状部材８２および８４は、同様に、側部出口ＳＡ１に半径方向に対向したもう１つの側部出口ＳＡ２をその間に画定するために、互いに軸方向に離れて配置される。
【0046】
[0080]図１０Ｂに図示された実施形態では、電圧源ＶＳ１の第１の電圧出力Ｖ１は、導電性部材８０および８２に電気的に接続され、電圧源ＶＳ１の第２の電圧出力Ｖ２は導電性部材８４および８６に電気的に接続される。一実施形態では、電圧Ｖ１およびＶ２は、互いに１８０度位相がずれた、たとえばＲＦ電圧などの時変電圧を含んでもよく、ロッド対８０、８２と８４、８６との間にＤＣ電圧をさらに含んでもよい。いくつかの代替の実施形態では、Ｖ１およびＶ２は、たとえばＲＦ電圧などの時変電圧のみを含んでもよく、他の代替の実施形態では、Ｖ１およびＶ２は、ＤＣ電圧のみを含んでもよい。説明上の一実施例では、電圧Ｖ１およびＶ２は切り換え可能なＤＣ電圧であり、プロセッサ２４は、例示的に、入口Ａ３に入った荷電粒子Ｐを、図１０Ｂに破線で示すように、直線軸８５に沿って、イオン出口Ａ４を通って空間８８を直接通過させるために、Ｖ１およびＶ２を同一の電圧、たとえば地電位または他の電位に制御するように動作可能である。代替的に、荷電粒子Ｐが陽電荷であると仮定すると、プロセッサ２４は、Ｖ１を負電位に制御し、Ｖ２を逆の正電位に制御して、イオン入口Ａ３に入った荷電粒子Ｐを弧状経路８７Ａに沿って駆動し、図１０Ｂにも図示するように側部出口ＳＡ１を通って電荷駆動デバイス１４Ｂから出るように構成された空間８８内で電界を生成するように、動作可能でもよい。さらに代替的に、この場合も、荷電粒子Ｐが陽電荷を有すると仮定すると、プロセッサ２４は、Ｖ１を正電位に制御し、Ｖ２を逆の負電位に制御して、イオン入口Ａ３に入った荷電粒子Ｐを弧状経路８７Ｂに沿って駆動し、図１０Ｂにもさらに図示するように側部出口ＳＡ２を通って電荷駆動デバイス１４Ｂから出るように構成された空間８８内で電界を生成するように、動作可能でもよい。
【0047】
[0081]ここで図１１を参照すると、図１、図２Ａ～図２Ｄ、および図４Ａ～図４Ｎに図示された電荷フィルタ器具の電荷偏向または駆動領域１４のさらなる実施形態が示される。図１１に図示された実施形態では、電荷偏向または駆動領域１４は、複数の異なるイオン出口のうちの１つを通って入口Ａ３に入ったイオンを選択的に駆動するように構成され制御可能な他の単一入口－複数出口電荷駆動デバイス１４Ｄの形態で実施される。電荷駆動デバイス１４Ｄは、例示的に、逆の外側の主面９０Ｂを有する１つの基板９０の内側の主面９０Ａ上に形成された、ほぼ同一で離れて配置された４つの導電性パッドＣ１～Ｃ４のパターンと、逆の外側の主面９２Ｂを有する他の１つの基板９２の内側の主面９２Ａ上に形成された、ほぼ同一で離れて配置された４つの導電性パッドＣ１～Ｃ４の同一パターンとを含む。基板９０、９２の内側の面９０Ａ、９２Ａは、全体的に平行な関係で離れて配置され、基板９０の導電性パッドＣ１～Ｃ４は、基板９２の導電性パッドＣ１～Ｃ４のそれぞれの導電性パッド上に並置される。基板９０、９２の離れて配置された内側の主面９０Ａおよび９２Ａは、例示的に、幅ＤＰを有するチャネルまたは空間９４をその間に画定する。一実施形態では、チャネル９４の幅ＤＰがおよそ５ｃｍであるが、他の実施形態では、距離ＤＰは５ｃｍより大きくても、小さくてもよい。
【0048】
[0082]対向するパッド対Ｃ１、Ｃ１およびＣ３、Ｃ３は、その間にイオン入口Ａ３を画定し、対向するパッド対Ｃ２、Ｃ２およびＣ４、Ｃ４は、その間にイオン出口Ａ４を画定する。対向するパッド対Ｃ１、Ｃ１およびＣ２、Ｃ２は、その間に側部出口ＳＡ１を画定し、対向するパッド対Ｃ３、Ｃ３およびＣ４、Ｃ４は、反対側の側部出口ＳＡ２を画定し、この全ては図１０Ａおよび図１０Ｂに図示される実施形態に関して同様に説明される。基板９０、９２の縁部９０Ｃ、９２Ｃは、例示的に、互いに整列しており、縁部９０Ｄ、９２Ｄ、縁部９０Ｅ、９２Ｅ、および縁部９０Ｆ、９２Ｆも同様である。
【0049】
[0083]電圧源ＶＳ１の第１の電圧出力Ｖ１は、導電性パッド対Ｃ１、Ｃ１およびＣ４、Ｃ４に電気的に接続され、電圧源ＶＳ１の第２の電圧出力Ｖ２は導電性パッド対Ｃ２、Ｃ２およびＣ３、Ｃ３に電気的に接続される。一実施形態では、電圧Ｖ１およびＶ２は、パッド対Ｃ１、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ３、およびＣ４、Ｃ４のうちの様々なパッド対の間にイオン駆動電界を選択的に構築するように制御可能な切り換え可能ＤＣ電圧でもよい。一実施例では、プロセッサ２４は、例示的に、入口Ａ３に入った荷電粒子Ｐを、図１１に図示するように、線形軸９６に沿って、イオン出口Ａ４を通って空間チャネル９４を直接通過させるために、Ｖ１およびＶ２を同一の電圧、たとえば地電位または他の電位に制御するように動作可能である。代替的に、荷電粒子Ｐが陽電荷を有すると仮定すると、プロセッサ２４は、Ｖ１を負電位に制御し、Ｖ２を逆の正電位に制御して、イオン入口Ａ３に入った荷電粒子Ｐを弧状経路９８Ａに沿って駆動し、図１１にも図示するように側部出口ＳＡ１を通って電荷駆動デバイス１４Ｂから出るように構成されたチャネル９６内で電界を生成するように、動作可能でもよい。さらに代替的に、この場合も、荷電粒子Ｐが陽電荷を有すると仮定すると、プロセッサ２４は、Ｖ１を正電位に制御し、Ｖ２を逆の負電位に制御して、イオン入口Ａ３に入った荷電粒子Ｐを弧状経路に沿って駆動し、側部出口ＳＡ２を通って電荷駆動デバイス１４Ｂから出るように構成されたチャネル９４内で電界を生成するように、動作可能でもよい。
【0050】
[0084]ここで図１２を参照すると、図１に図示され上述された電荷フィルタ器具１０の実施形態１０Ａを含む粒子測定デバイス１００の実施形態が示される。図１２に示す実施形態では、電荷フィルタ器具１０Ａは、イオン入口Ａ１を有するドリフト領域１２を含み、電荷検出器アレイ１６は、上述したように、そのイオン入口Ａ１とイオン出口Ａ２との間のドリフト管１２Ａ内に軸方向に配置された複数の電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎを含み、電荷偏向器の形態でドリフト管１２の出口端に結合された電荷偏向または駆動領域１４をさらに含む。電荷偏向器は、例示的に、図８および図９Ａ～図９Ｂにそれぞれ図示された電荷偏向器１４Ａ、１４Ｂのいずれかとして実施されてもよく、または図１０Ａ～図１０Ｂおよび図１１にそれぞれ図示された電荷駆動デバイス１４Ｃ、１４Ｄのいずれかとして実施されてもよい。後者の場合、電荷駆動デバイス、たとえば電荷駆動デバイス１４Ｃまたは１４Ｄは、例示的に、イオン入口Ａ３に入ったイオンをイオン出口Ａ４に向かって通過させる、または、たとえば側部出口ＳＡ１、ＳＡ２のいずれかを通ってイオン出口Ａ４から離れる方向にイオンを駆動することによって、それらのイオンのイオン出口Ａ４の通過を遮断する電荷偏向器として動作するように制御される。代替的または追加的に、図１２に図示される電荷偏向器は、任意の従来の構造および／または技法を使用して、イオン入口Ａ３に入ったイオンをイオン出口Ａ４に向かって選択的に通して通過させ、またはイオン入口Ａ３に入ったイオンがイオン出口Ａ４を通過するのを選択的に遮断するように、上述したように制御され得る、１つまたは複数の他の従来の電荷偏向器、電荷分流加減器、電荷駆動デバイス、または他のデバイスの形態で実施され得る。
【0051】
[0085]粒子測定デバイス１００は、電荷フィルタ器具１０Ａのイオン入口端に動作可能に結合されたイオン源領域３０をさらに含む。イオン源領域３０は図１を参照して上述された通りであり、例示的に、電圧源ＶＳ２に結合され、イオン源領域３０の内部または外部に配置されたサンプルからイオンを生成するために、プロセッサ２４によって生成された制御信号に応答するように構成された少なくとも１つのイオン発生器を含み、生成されたイオンを、イオン入口Ａ１を通って電荷フィルタ器具１０Ａ中に加速または他のやり方で推進するための１つまたは複数の従来の構造および／またはデバイスをさらに含む。いくつかの実施形態では、たとえば、イオン源領域３０は、イオン発生器から分離したまたはその一部であり、電圧源ＶＳ２に動作可能に結合する（図１参照）少なくとも１つのイオン加速構造または領域を含み得る。この実施形態では、プロセッサ２４は、例示的に、イオン加速構造を用いて、またはイオン加速領域内に選択的にイオン加速電界を構築するように電圧源ＶＳ２を制御するようにプログラムされてもよく、イオン加速構造またはイオン加速領域は、いずれの場合でも、生成されたイオンをイオン入口Ａ１を通って電荷フィルタ器具１０Ａ中に加速するように配向される。サンプルがイオン源領域３０内に含まれる他の例として、ドリフト領域１２は、たとえば１つまたは複数の従来のポンプによって、イオン源領域３０よりも低い圧力となるように加圧されてもよく、そのような実施形態では、イオン源領域３０とドリフト領域１２との間の圧力差が、生成されたイオンをイオン入口Ａ１を介して電荷フィルタ器具１０Ａ中に推進し得る。サンプルがイオン源領域３０外部に含まれるさらに他の例として、イオン源領域および／またはドリフト領域１２は、たとえば１つまたは複数の従来のポンプによって、サンプルが配置された雰囲気圧または気圧よりも低い圧力となるように加圧されてもよく、そのような実施形態では、イオン源領域３０の外部の雰囲気圧または気圧とイオン源領域および／またはドリフト領域１２内のより低い圧力環境との間の圧力差が、生成されたイオンをイオン入口Ａ１を介して電荷フィルタ器具１０Ａ中に推進し得る。さらに他の実施形態では、圧力差とイオン加速領域または構造との組み合わせは、生成されたイオンを電荷フィルタ器具１０Ａ中に加速する、または他のやり方で推進する原動力を提供するために使用され得る。
【0052】
[0086]いくつかの実施形態では、イオン源領域３０は、１つまたは複数のイオン分離器具または段ならびに／もしくは１つまたは複数のイオン処理器具または段を任意の組み合わせで含み得る。イオン源領域３０の様々な組成のいくつかの例を、図１５に関して以下で詳述する。
【0053】
[0087]粒子測定デバイス１００は、図１に図示され、簡単に上述されたように、電荷フィルタ器具１０Ａのイオン出口端に動作可能に結合されたイオン格納、駆動および／または測定段３２をさらに備える。図１２に図示された実施形態では、イオン格納、駆動および／または測定段３２は、例示的に、電圧源ＶＳ３に動作可能に結合された従来のイオントラップ１０２を備え（図１参照）、電荷フィルタ器具１０Ａのイオン出口Ａ４に結合されたイオン入口と、イオン測定段１０４のイオン入口に結合されたイオン出口とを有するイオン格納および測定段３２Ａの形態で実施される。いくつかの代替の実施形態では、イオントラップ１０２は、電荷フィルタ器具１０Ａのイオン出口Ａ４がイオン測定段１０４のイオン入口に直接結合されるように省略されてもよい。イオン測定段１０４は、いずれの場合でも、例示的に、１つまたは複数の分子的特徴にしたがって時間的にイオンを分離するための１つまたは複数の従来の器具または段を備えてもよい。いくつかの実施形態では、イオン測定段１０４は、１つまたは複数のイオン分離器具または段と任意の組み合わせで１つまたは複数のイオン処理器具または段をさらに備えてもよい。イオン測定段１０４は、図１に図示されるように電圧源ＶＳ３と動作可能に結合される。イオン測定段１０４の様々な組成のいくつかの例を、図１６に関して以下で詳述する。
【0054】
[0088]図１２に図示された実施形態では、イオンは、イオン源領域３０によって電荷フィルタ器具１０Ａへ供給され、ここで、プロセッサ２４は、いくつかの実施形態では、上述したように、イオンはドリフト領域１２中をドリフトしながら分離するため、粒子電荷値および粒子速度を決定するように動作可能であり、上記でも説明したように、目標とする電荷の大きさを有し、選択された閾値または目標とする電荷の大きさの範囲内にある電荷の大きさを有し、目標電荷状態を有し、または選択された閾値または目標電荷状態の範囲内にある電荷状態を有する（本明細書では、個別および集合的に「目標電荷」と呼ぶ）イオンのみを通すように電圧源ＶＳ１をさらに制御するように動作可能である。荷電粒子測定デバイス１００がイオントラップ１０２を備える一実施例では、プロセッサ２４は、例示的に、たとえばメモリ２６に格納された命令によって、目標電荷を有し、したがって電荷偏向器１４Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを通ってイオントラップ１０２へ通過させるためにプロセッサ２４によって選択されたイオンをイオントラップ１０２内に収集および格納するように電圧源ＶＳ３を制御するようにプログラムされる。プロセッサ２４は、例示的に、任意の期間、イオントラップ１０２内にイオンを収集および格納するように電圧源ＶＳ３を制御するように構成される。イオントラップ１０２がそれ自体にイオンを収集および格納するように動作した後のある時点において、プロセッサ２４は、収集されたイオンを、イオン測定段１０４のイオン入口に放出するように電圧源ＶＳ３を制御するように動作可能であり、プロセッサ２４は、その後、全てが目標電荷を有するイオンの集合の１つまたは複数の分子的特徴を測定するイオン測定段１０４を構成する１つまたは複数のイオン測定器具の動作を制御するように、従来の手法で電圧源ＶＳ３を制御するように動作可能である。イオントラップ１０２を備えない代替の実施形態では、電荷フィルタ器具１０Ａを出た目標電荷を有するイオンは、イオン測定段１０４に直接供給され、プロセッサ２４は、出たイオンの１つまたは複数の分子的特徴を測定するように電圧源ＶＳ３を制御するように動作可能である。いずれの場合でも、プロセッサ２４は、従来の手法で、イオン測定段１０４によって生成されたイオン測定情報を収集、格納および分析するようにさらに動作可能である。
【0055】
[0089]決して限定的であると考えられるべきではない粒子測定器具１００の一実施例では、イオン測定段は、従来の質量分析計または質量分析器であり、またはそれを備える。この実施例では、プロセッサ２４は、例示的に、第１の目標電荷を有するイオンのみをイオントラップ１０２へ通過させるように電圧源ＶＳ１を制御し、その後、収集されたイオンを、質量分析計または質量分析器に供給するように電圧源ＶＳ３を制御し、収集されたイオンの質量電荷比測定結果を生成するために従来の手法で質量分析計または質量分析器を制御するように電圧源ＶＳ３をさらに制御するように動作可能である。収集されたイオンの電荷の大きさまたは電荷状態が同一であり、既知であるため、プロセッサ２４は、質量電荷比測定結果と目標電荷値との単純な比率として収集されたイオンの質量を決定するようにさらに動作可能である。いくつかの実施形態では、イオントラップ１０２は省略されてもよく、プロセッサ２４は、上記で説明したように、電荷フィルタ器具１０Ａの出口開口Ａ４を出る時の電荷選択イオンの質量電荷比測定結果を生成するように質量分析計または質量分析器を制御するように電圧源ＶＳ３を制御するように動作可能でもよい。いずれの場合も、プロセッサ２４は、目標電荷値の選択範囲に対して、上述したプロセスを１回または複数回繰り返す電荷走査モードでさらに動作可能でもよい。当業者は、イオン測定段１０４が１つまたは複数の分子的特徴を測定するように構成された他の従来のイオン測定器具または段でもよく、またはそれを備えてもよく、ならびに／もしくは、任意の従来の手法でイオンを処理するように構成された１つまたは複数のイオン処理器具または段を備えてもよいことを認識し、イオン測定段１０４のそのような実施が本開示の範囲内に存在することが意図されることが理解されるであろう。イオン測定段１０４に備えられ得る様々な測定器具および処理器具のいくつかの非限定的な例は、図１６に関して以下に説明される。
【0056】
[0090]ここで図１３を参照すると、図１に図示され上述された電荷フィルタ器具１０の実施形態１０Ｂを含む他の粒子測定デバイス２００の実施形態が示される。図１３に示す実施形態では、電荷フィルタ器具１０Ｂは、イオン入口Ａ１を有するドリフト領域１２を含み、電荷検出器アレイ１６は、上述したように、そのイオン入口Ａ１とイオン出口Ａ２との間のドリフト管１２Ａ内に軸方向に配置された複数の電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎを含み、単一入口－複数出口電荷駆動デバイスの形態でドリフト管１２Ａの出口端に結合された電荷偏向または駆動領域１４をさらに含む。図示された実施形態では、単一入口－複数出口電荷駆動デバイスは、図１０Ａ～図１０Ｂおよび図１１にそれぞれ図示された電荷駆動デバイス１４Ｃ、１４Ｄのいずれかとして例示的に実施され得る、単一のイオン入口Ａ３と、対向して配置されたイオン出口Ａ４と、２つの対向側部出口ＳＡ１、ＳＡ２とを有する単一入口－３出口電荷駆動デバイスである。代替的に、単一入口－複数出口電荷駆動デバイスは、任意の従来の単一入口－複数出口荷電粒子駆動デバイスの形態を有し得る。
【0057】
[0091]粒子測定デバイス２００は、さらに例示的に、それぞれが単一入口－複数出口電荷駆動デバイス１４Ｃ、１４Ｄの対応するそれぞれのイオン出口Ａ４、ＳＡ１、ＳＡ２と動作可能に結合された３つの個別のイオン格納および測定段３２Ａ１、３２Ａ２、３２Ａ３の形態でイオン格納、駆動および／または測定段３２を備える。図１３に図示する実施形態では、各段３２Ａ１、３２Ａ２、３２Ａ３は図１２に図示され上述された段３２Ａと同一である。たとえば、各段３２Ａ１、３２Ａ２、３２Ａ３は、対応するそれぞれのイオン測定段１０４１、１０４２、１０４３と動作可能に結合されたそれぞれの従来のイオントラップ１０２１、１０２２、１０２３を備える。いくつかの代替の実施形態では、段３２Ａ１、３２Ａ２、３２Ａ３のうちの１つまたは複数は、段３２Ａ１、３２Ａ２、３２Ａ３の残りと異なって構成され得る。いくつかの代替の実施形態では、電荷駆動デバイス１４Ｃ、Ｄのそれぞれイオン出口がそれぞれのイオン測定段１０４１、１０４２、１０４３のイオン入口に直接結合されるように、イオントラップ１０２１、１０２２、１０２３のうちの１つまたは複数が省略されてもよい。イオン測定段１０４１、１０４２、１０４３は、同様に、図１３に図示され上述されたイオン測定段１０４と同一である。
【0058】
[0092]粒子測定デバイス２００は、電荷フィルタ器具１０Ｂのイオン入口端に動作可能に結合されたイオン源領域３０をさらに含む。イオン源領域３０は、例示的に、図１および図１２を参照して上述された通りである。
【0059】
[0093]粒子測定デバイス２００の動作は、イオンがイオン源領域３０によって電荷フィルタ器具１０Ｂに供給される点で、図１２に図示され上述された粒子測定デバイス１００と同様であり、ここで、プロセッサ２４は、イオンがドリフト領域１２中をドリフトしている間に分離するため、粒子電荷値と、いくつかの実施形態では粒子速度とを決定するために動作可能である。ただし、粒子測定デバイス１００とは異なり、粒子測定デバイス２００は、電荷偏向器の単一の出口を粒子が通過させることに限定されておらず、むしろ電荷駆動デバイス１４Ｃ、１４Ｄの３つの出口のいずれかを粒子が通過させるように構成される。単一入口－３出口電荷駆動デバイス１４Ｃ、１４Ｄの場合、プロセッサ２４は、例示的に、上述したように、第１の目標電荷を有するイオンのみを出口Ａ４を通過させ、第１の目標電荷とは異なる第２の目標電荷を有するイオンのみを第２の出口ＳＡ１を通過させ、第１および第２の目標電荷とは異なる第３の目標電荷を有するイオンのみを第３の出口ＳＡ２を通過させるように、電圧源ＶＳ１を制御するようにプログラムされる。
【0060】
[0094]荷電粒子測定デバイス２００がイオントラップ１０２１、１０２２、１０２３を備える一実施例では、プロセッサ２４は、例示的に、たとえばメモリ２６に格納された命令によって、第１の目標電荷を有する荷電粒子Ｐを、電荷駆動デバイス１４Ｃ、１４Ｄのイオン出口Ａ４から、たとえば図１３に図示するイオン移動経路２０２１に沿ってイオントラップ１０２１へ駆動するように電圧源ＶＳ１を制御し、第１の目標電荷を有する荷電粒子をイオントラップ１０２１内に収集および格納するように電圧源ＶＳ３を制御し、第２の目標電荷を有する荷電粒子Ｐを、電荷駆動デバイス１４Ｃ、１４Ｄのイオン出口ＳＡ２から、たとえば図１３に図示するイオン移動経路２０２２に沿ってイオントラップ１０２２へ駆動するように電圧源ＶＳ１を制御し、第２の目標電荷を有する荷電粒子をイオントラップ１０２２内に収集および格納するように電圧源ＶＳ３を制御し、第３の目標電荷を有する荷電粒子Ｐを、電荷駆動デバイス１４Ｃ、１４Ｄのイオン出口ＳＡ１から、たとえば図１３に図示するイオン移動経路２０２３に沿ってイオントラップ１０２３へ駆動するように電圧源ＶＳ１を制御し、第３の目標電荷を有する荷電粒子をイオントラップ１０２３内に収集および格納するように電圧源ＶＳ３を制御するようにプログラムされる。プロセッサ２４は、その後、収集された荷電粒子を、イオントラップ１０２１、１０２２、１０２３のいずれか、または全部からその分析のためにイオン測定段１０４１、１０４２、１０４３の対応する段へ選択的に放出するように電圧源ＶＳ３を制御するように動作可能である。プロセッサ２４は、従来の手法で、イオン測定段１０４１、１０４２、１０４３によって生成されたイオン測定情報を収集、格納および分析するようにさらに動作可能である。それによって、粒子測定デバイス２００は、図１２で図示され上述されたデバイス１００と動作が同様であるが、３つの異なるイオン測定段１０４１、１０４２、１０４３を用いて３つの異なる目標電荷を有するイオンを、収集および分析を同時に行い、または後で分析を行うように構成される。当業者は、図１３に図示された単一入口－複数出口電荷駆動デバイスが３つのイオン出口に限定されず、したがって２つまたは４つ以上のイオン出口を備えるように構成されてもよく、そのような実施形態で、粒子測定デバイス２００はそれに応じてそれぞれ２つまたは４つ以上のイオン測定段１０４１、１０４２、１０４３を備えてもよく、それらを備えている実施形態では、２つまたは４つ以上のイオントラップ１０２１、１０２２、１０２３を備えてもよいことを認識するであろう。
【0061】
[0095]ここで図１４を参照すると、図１に図示され上述された電荷フィルタ器具１０の実施形態１０Ｃを含むさらに他の粒子測定デバイス３００の実施形態が示される。図１４に示す実施形態では、電荷フィルタ器具１０Ｃは、イオン入口Ａ１を有するドリフト領域１２（部分的に図１４に図示）を含み、電荷検出器アレイ１６は、図１に図示し上述したように、そのイオン入口Ａ１とイオン出口Ａ２との間のドリフト管１２Ａ内に軸方向に配置された複数の電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎを含む。電荷フィルタ器具１０Ｃは、２つの直列の単一入口－複数出口電荷駆動デバイスと対応するドリフト管からなる回路を含む電荷駆動領域１４の形態で、ドリフト管１２Ａの出口端に結合された電荷偏向または駆動領域１４をさらに備える。図示された実施形態では、単一入口－複数出口電荷駆動デバイスは、両方とも、図１０Ａ～図１０Ｂおよび図１１にそれぞれ図示された電荷駆動デバイス１４Ｃ、１４Ｄのいずれかとして例示的に実施され得る、単一のイオン入口Ａ３と、対向して配置されたイオン出口Ａ４と、２つの対向側部出口ＳＡ１、ＳＡ２とをそれぞれ有する単一入口－３出口電荷駆動デバイスである。したがって、電荷駆動領域１４の一部を形成する２つの単一入口－３出口電荷駆動デバイスは、それぞれ１４Ｃ１、Ｄ１および１４Ｃ２、Ｄ２として図１４に図示される。代替的に、単一入口－複数出口電荷駆動デバイスは、任意の従来の単一入口－複数出口荷電粒子駆動デバイスの形態を有し得る。
【0062】
[0096]図１４に図示された実施形態では、第１の電荷駆動デバイス１４Ｃ１、Ｄ１の入口Ａ３は、ドリフト管１２Ａのイオン出口Ａ２に結合され、電荷駆動デバイス１４Ｃ１、Ｄ１のイオン出口Ａ４は、直線状のドリフト管区分または部分３０２の一端に結合され、直線状のドリフト管区分または部分３０２の反対側の端部は、第２の電荷駆動デバイス１４Ｃ２、Ｄ２のイオン入口Ａ３に結合される。電荷駆動デバイス１４Ｃ２、Ｄ２のイオン出口Ａ４は、他の直線状ドリフト管区分または部分３０４の一端に結合され、直線状ドリフト管区分または部分３０４の反対側の端部は、電荷駆動領域１４の第１のイオン出口ＩＯ１を画定する。第２の電荷駆動デバイス１４Ｃ２、Ｄ２の側部イオン出口ＳＡ２は、弧状ドリフト管区分または部分３０６の一端に結合され、弧状ドリフト管区分または部分３０６の反対側の端部は、電荷駆動領域１４の第２のイオン出口ＩＯ２を画定する。第２の電荷駆動デバイス１４Ｃ２、Ｄ２の側部イオン出口ＳＡ１は、他の弧状ドリフト管区分または部分３０８の一端に結合され、弧状ドリフト管区分または部分３０８の反対側の端部は、電荷駆動領域１４の第３のイオン出口ＩＯ３を画定する。第１の電荷駆動デバイス１４Ｃ１、Ｄ１の側部イオン出口ＳＡ２は、さらに他の弧状ドリフト管区分または部分３１０の一端に結合され、弧状ドリフト管区分または部分３１０の反対側の端部は、電荷駆動領域１４の第４のイオン出口ＩＯ４を画定し、第１の電荷駆動デバイス１４Ｃ１、Ｄ１の側部イオン出口ＳＡ１は、さらに他の弧状ドリフト管区分または部分３１２の一端に結合され、弧状ドリフト管区分または部分３１２の反対側の端部は、電荷駆動領域１４の第５のイオン出口ＩＯ５を画定する。図示された実施形態では、弧状ドリフト管区分または部分３０６、３０８、３１０および３１２は、例示的に、イオンドリフトの軸方向をおよそ９０度再配向するドリフト経路に沿ってイオンを駆動するように構成される。電荷駆動デバイス１４Ｃ１、Ｄ１および１４Ｃ２、Ｄ２の入口Ａ３に入って出口Ａ４から出るイオンのドリフト方向と平行な方向に出口ＩＯ１～ＩＯ５を出るために、電荷駆動デバイス１４Ｃ１、Ｄ１および１４Ｃ２、Ｄ２の入口Ａ３に入るイオンのドリフト方向に垂直な方向で電荷駆動デバイス１４Ｃ１、Ｄ１および１４Ｃ２、Ｄ２のそれぞれの側部出口ＳＡ１、ＳＡ２を出るイオンが、それによって弧状ドリフト管区分または部分３０６、３０８、３１０、３１２によって再配向される。代替の実施形態では、ドリフト管区分３０６、３０８、３１０および３１２のうちの１つまたは複数が、弧状以外でもよく、または弧状であるが、鋭角または鈍角によってイオンドリフトの方向を再配向するように構成され得る。
【0063】
[0097]粒子測定デバイス３００は、さらに例示的に、それぞれドリフト管区分または部分３０４、３０６、３０８、３１０、３１２のうちの異なるそれぞれのドリフト管区分または部分の出口ＩＯ１～ＩＯ５に結合されたイオン入口を有し、それぞれが荷電粒子駆動回路３２Ｃを介して単一のイオン測定段１０４の入口に結合された出口を有する、複数、たとえば５つの個別のイオントラップ１０２１～１０２５の形態でイオン格納、駆動および／または測定段３２Ｂを備える。荷電粒子駆動回路３２Ｃは、例示的に、イオントラップ１０２１～１０２５のそれぞれからイオン測定段１０４の入口に荷電粒子を選択的に駆動するようにともに制御可能なイオン駆動デバイスとして動作可能な、複数、たとえば５つの電荷駆動デバイスを備える。図示された実施形態では、複数のイオン駆動デバイスのそれぞれは、それぞれ図１０Ａ～図１０Ｂおよび図１１に図示された電荷駆動デバイス１４Ｃ、１４Ｄのいずれかとして実施され、複数のイオン駆動デバイスのうちのいくつかは単一入口－単一出口イオン駆動デバイスとして動作するように制御され、複数のイオン駆動デバイスの残りは、２入口単一出口イオン駆動デバイスとして動作するように制御され、複数のイオン駆動デバイスのうちの１つは、３入口単一出口イオン駆動デバイスとして動作するように制御される。たとえば、イオン駆動デバイス１４Ｃ３、Ｄ３のイオン入口Ａ３１は、イオントラップ１０２１のイオン出口に結合され、イオン入口Ａ３１の反対側のイオン出口Ａ４はイオン測定段１０４のイオン入口に結合され、イオン入口Ａ３１およびイオン出口Ａ４と隣り合った反対側の側部入口Ａ３２およびＡ３３は、２つのドリフト管区分または部分３１４および３１６のそれぞれの端部にそれぞれ結合される。他のイオン駆動デバイス１４Ｃ４、Ｄ４のイオン入口Ａ３１はイオントラップ１０２２のイオン出口に結合され、入口Ａ３１と隣り合った他のイオン入口Ａ３２は他のドリフト管区分または部分３１８の一端に結合され、イオン入口Ａ３２の反対側で入口Ａ３１と隣り合ったイオン出口ＳＡ１はドリフト管区分または部分３１４の反対側の端部に結合される。さらに他のイオン駆動デバイス１４Ｃ５、Ｄ５のイオン入口Ａ３１はイオントラップ１０２３のイオン出口に結合され、入口Ａ３１と隣り合った他のイオン入口Ａ３２はさらに他のドリフト管区分または部分３２０の一端に結合され、イオン入口Ａ３２の反対側でイオン入口Ａ３１と隣り合ったイオン出口ＳＡ２はドリフト管区分または部分３１６の反対側の端部に結合される。さらに他のイオン駆動デバイス１４Ｃ６、Ｄ６のイオン入口Ａ３はイオントラップ１０２４のイオン出口に結合され、入口Ａ３と隣り合ったイオン出口ＳＡ１はドリフト管区分または部分３１８の反対側の端部に結合される。さらなるイオン駆動デバイス１４Ｃ７、Ｄ７のイオン入口Ａ３はイオントラップ１０２５のイオン出口に結合され、入口Ａ３と隣り合ったイオン出口ＳＡ２はドリフト管区分または部分３２０の反対側の端部に結合される。
【0064】
[0098]粒子測定デバイス３００は、図１３に図示され上述されたデバイス２００と動作が同様であるが、５つの異なる目標電荷を有するイオンを同時に収集し、その後、単一のイオン測定段１０４を用いて５つの集合のうちのそれぞれを分析するように構成される。たとえば、イオンは、イオン源領域３０によって電荷フィルタ器具１０Ｃへ供給され、上述したようにドリフト領域１２中をドリフトしながらイオンが分離するため、プロセッサ２４は、粒子電荷値と、いくつかの実施形態では粒子速度とを決定するように動作可能である。プロセッサ２４は、例示的に、５つの異なる目標電荷のそれぞれを有するイオンを電荷駆動デバイス１４Ｃ１、Ｄ１および１４Ｃ２、Ｄ２を介して駆動するように、上述したように、電圧源ＶＳ１を制御するようにプログラムされる。たとえば、ドリフト管１２Ａから電荷駆動デバイス１４Ｃ１、Ｄ１のイオン入口Ａ３へ通過し、第１の目標電荷を有するイオンが、プロセッサ２４によって、電圧源ＶＳ１の制御により、電荷駆動デバイス１４Ｃ１、Ｄ１の出口Ａ４を通って電荷駆動デバイス１４Ｃ２、Ｄ２のイオン入口Ａ３へ配向され、プロセッサ２４によって、電圧源ＶＳ１の制御により、電荷駆動デバイス１４Ｃ２、Ｄ２の出口Ａ４を通って第１のイオントラップ１０２１へさらに配向され、プロセッサ２４は、電圧源ＶＳ３の制御により、イオントラップ１０２１内の上記のイオンを収集および格納するようにイオントラップ１０２１を制御するようにさらに動作可能である。ドリフト管１２Ａから電荷駆動デバイス１４Ｃ１、Ｄ１のイオン入口Ａ３へ通過し、第２の目標電荷を有するイオンが、プロセッサ２４によって、電圧源ＶＳ１の制御により、電荷駆動デバイス１４Ｃ１、Ｄ１の出口Ａ４を通って電荷駆動デバイス１４Ｃ２、Ｄ２のイオン入口Ａ３へ配向され、プロセッサ２４によって、電圧源ＶＳ１の制御により、電荷駆動デバイス１４Ｃ２，Ｄ２の出口ＳＡ２を通って第２のイオントラップ１０２２へさらに配向され、プロセッサ２４は、電圧源ＶＳ３の制御により、イオントラップ１０２２内の上記のイオンを収集および格納するようにイオントラップ１０２２を制御するようにさらに動作可能である。プロセッサ２４は、ドリフト管１２Ａから電荷駆動デバイス１４Ｃ１、Ｄ１のイオン入口Ａ３へ通過し、第３、第４、および第５の目標電荷を有するイオンに関して、第３、第４および第５のイオントラップ１０２３～１０２５へそれぞれ上記イオンを駆動するために電圧源ＶＳ１を制御し、その後、イオントラップ１０２３～１０２５内の上記のイオンを収集および格納するように電圧源ＶＳ３を制御するように、同様に動作可能である。
【0065】
[0099]プロセッサ２４は、その後、イオントラップ１０２１～１０２５から収集された荷電粒子を選択的に、さらに、いくつかの実施形態では、順次放出するように電圧源ＶＳ３を制御し、分析のために、荷電粒子をイオン測定段の入口に選択的に導くために荷電粒子駆動回路３２Ｃを制御するように動作可能である。たとえば、イオントラップ１０２１で収集された荷電粒子を放出し、収集されたイオンをイオン測定段１０４に駆動または導くために、プロセッサ２４は、イオントラップ１０２１に、格納されているイオンをそこからイオン駆動デバイス１４Ｃ３、Ｄ３のイオン入口Ａ３１へ放出させるように電圧源ＶＳ３を制御し、イオン駆動デバイス１４Ｃ３、Ｄ３に、イオン入口Ａ３１に入ったイオンを、そのイオン出口Ａ４へ、さらにそこを通ってイオン測定段１０４のイオン入口へ通過させるように電圧源ＶＳ３を制御するように動作可能である。その後、プロセッサ２４は、イオン測定段１０４に、入って来る荷電粒子の１つまたは複数の分子的特徴を測定させるように、従来の手法で電圧源ＶＳ３を制御するように動作可能である。イオントラップ１０２２で収集された荷電粒子を放出し、収集されたイオンをイオン測定段１０４に駆動または導くために、プロセッサ２４は、イオントラップ１０２２に、格納されているイオンをそこからイオン駆動デバイス１４Ｃ４、Ｄ４のイオン入口Ａ３１へ放出させるように電圧源ＶＳ３を制御し、イオン駆動デバイス１４Ｃ４、Ｄ４に、イオン入口Ａ３１に入ったイオンを、そのイオン出口ＳＡ１へ、さらにそこを通ってドリフト管区分または部分３１４の一端へ通過させるように電圧源ＶＳ３を制御するように動作可能である。その後、プロセッサ２４は、ドリフト管区分または部分３１４を通過した荷電粒子をイオン駆動デバイス１４Ｃ３、Ｄ３の入口Ａ３２へ通過させるように電圧源ＶＳ３を制御し、さらにイオン駆動デバイス１４Ｃ３、Ｄ３に、イオン入口Ａ３２に入ったイオンを、そのイオン出口Ａ４へ、さらにそこを通って、イオン測定段１０４のイオン入口へ通過させるように電圧源ＶＳ３を制御するようにさらに動作可能である。その後、プロセッサ２４は、イオン測定段１０４に、イオン測定段１０４のイオン入口に入って来る荷電粒子の１つまたは複数の分子的特徴を測定させるように、従来の手法で電圧源ＶＳ３を制御するように動作可能である。プロセッサ２４は、同様の手法で、荷電粒子を残りのイオントラップ１０２３～１０２５から放出し、分析のために、放出されたイオンをイオン測定段１０４のイオン入口に選択的に導くように電圧源ＶＳ３を制御するように動作可能である。プロセッサ２４が様々なイオントラップ１０２１～１０２５からイオンを放出するように電圧源ＶＳ３を制御しているが、プロセッサ２４は、所定のそれぞれの目標電荷を有するイオンで１つまたは複数の空のイオントラップ１０２１～１０２５を満たすように電圧源ＶＳ１を制御するようにさらに動作可能でもよいことを理解されるであろう。いずれの場合でも、プロセッサ２４は、従来の手法で、イオン測定段１０４によって生成された全てのイオン測定情報を収集、格納および分析するようにさらに動作可能である。
【0066】
[00100]当業者は、図１４に図示された例示的な実施形態３００が５つの異なる目標電荷を有するイオンを同時に収集して、その後、単一のイオン測定段１０４を用いて５つの集合のそれぞれを分析するように構成されるが、図１４に図示した考え方は、目標電荷の５つのセットよりも多い、または少ない目標電荷を同時に収集するように構成されたデバイスに容易に拡大され得ることを認識するであろう。いずれかのそのような代替の実施形態は本開示によって企図されることが理解されるであろう。図１４に図示された例示的な実施形態３００が５つのそれぞれに異なる電荷を有するイオンを収集する５つのイオントラップを備えるが、それぞれの目標電荷を有するイオンがイオン駆動回路３２Ｃによって直接イオン測定段１０４へ駆動され得るように、そのイオントラップの１つまたは複数もしくは全部が省略される代替の実施形態が企図されることをさらに理解されるであろう。
【0067】
[00101]ここで図１５を参照すると、図１、図１２～図１４に図示され、簡単に上述されたイオン源またはイオン源領域３０の例示的な実施形態が示される。図示された実施形態では、イオン源またはイオン源領域３０は、例示的に、電圧源ＶＳ２に結合されサンプルＳからイオンを生成するためにプロセッサ２４によって生成された制御信号に応答するように構成された少なくとも１つのイオン発生器３６を備える。いくつかの実施形態では、サンプルＳは、イオン源領域３０内に配置され、他の実施形態では、図１５の破線表現で示されるように、イオン源Ｓがイオン源領域３０の外側に配置される。一実施形態では、イオン発生器３６は、荷電液滴の霧状ミストの形態でサンプルからイオンを生成するように構成された従来のエレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）源である。代替の実施形態では、イオン発生器３６は、従来のマトリックス支援レーザ脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ）源でもよく、またはそれを備えてもよい。ＥＳＩおよびＭＡＬＤＩが無数の従来のイオン発生器うちの２つの例を表すに過ぎず、イオン発生器３６は、サンプルからイオンを生成するための上記のような従来のデバイスまたは装置でもよく、またはそれを含んでもよいことを理解されるであろう。
【0068】
[00102]イオン源またはイオン源領域３０は、さらに例示的に、Ｒ個のイオン処理段ＩＰＳ１～ＩＰＳＲを備え、ここでＲは任意の正の整数でもよい。そのようなイオン処理段ＩＰＳ１～ＩＰＳＲの例は、１つまたは複数の分子的特徴にしたがって荷電粒子を分離、収集、および／または濾過するための１つまたは複数のデバイスおよび／または器具、ならびに／もしくは荷電粒子を解離、たとえば断片化させるための１つまたは複数のデバイスおよび／または器具を、任意の順序および／または組み合わせで、備えてもよいが、それに限定されない。いくつかの実施形態では、イオン発生器３６および／またはイオン処理段ＩＰＳ１～ＩＰＳＲのうちの少なくとも１つは、生成されたイオンを、イオン入口Ａ１を通って、さらに電荷フィルタ器具１０中に加速する、または他のやり方で推進するため１つまたは複数の従来の構造および／またはデバイスを備える。１つまたは複数の分子的特徴にしたがって荷電粒子を分離するための１つまたは複数のデバイスおよび／または器具の例は、１つまたは複数の質量分析計または質量分析器、１つまたは複数のイオンモビリティ分析計、磁気モーメントに基づいて荷電粒子を分離するための１つまたは複数の器具、磁気双極子モーメントに基づいて荷電粒子を分離するための１つまたは複数の器具、および同様のものを含むが、それに限定されない。質量分析計または質量分析器の例は、１つまたは複数の質量分析計または質量分析器を備えるイオン源３０の実施形態では、飛行時間（ＴＯＦ）質量分析計、リフレクトロン質量分析計、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（ＦＴＩＣＲ）質量分析計、四重極質量分析計、トリプル四重極質量分析計、磁場形質量分析計、オービトラップ、または同様のものを含むが、それに限定されない。イオンモビリティ分析計の例は、１つまたは複数のイオンモビリティ分析計を備えるイオン源３０の実施形態では、単管線形イオンモビリティ分析計、多重管線形イオンモビリティ分析計、円管イオンモビリティ分析計、または同様のものを含むが、それに限定されない。荷電粒子を収集するための１つまたは複数のデバイスおよび／または器具の例は、四重極イオントラップ、六重極イオントラップ、または同様のものを含むが、それに限定されない。荷電粒子を濾過するための１つまたは複数のデバイスおよび／または器具の例は、質量電荷比にしたがって荷電粒子を濾過するための１つまたは複数のデバイスまたは器具、粒子モビリティにしたがって荷電粒子を濾過するための１つまたは複数のデバイスまたは器具、および同様のものを含むが、それに限定されない。荷電粒子を解離するための１つまたは複数のデバイスおよび／または器具の例は、衝突誘起解離（ＣＩＤ）、表面誘起解離（ＳＩＤ）、電子捕獲解離（ＥＣＤ）および／または光誘起解離（ＰＩＤ）、多光子解離（ＭＰＤ）、または同様のものによって電荷粒子を解離するための１つまたは複数のデバイスまたは器具を含むが、それに限定されない。
【0069】
[00103]イオン処理段ＩＰＳ１～ＩＰＳＲは、任意の上記のような従来のイオン分離器具および／またはイオン処理器具のうちの１つまたは任意の組み合わせを任意の順序で含んでもよく、いくつかの実施形態は、任意の上記のような従来のイオン分離器具および／またはイオン処理器具のうちの複数の隣り合った器具または離れて配置された器具を含んでもよいことを理解されるであろう。非限定的な一例として、イオン処理段ＩＰＳ１～ＩＰＳＲは、イオン発生器の後に荷電粒子濾過デバイスまたは器具と、荷電粒子濾過デバイスまたは器具の後に解離デバイス、器具または段とを含む。この例では、プロセッサ２４は、例示的に、荷電粒子濾過デバイスまたは器具に、閾値の質量電荷比を上回る、または下回る、または質量電荷比の所定の範囲内のイオンのみを通過させるように電圧源ＶＳ２を制御し、さらに、解離デバイス、器具または段を出た解離済み荷電粒子が電荷フィルタ器具１０の入口Ａ１に入るように、解離デバイス、器具または段に、荷電粒子濾過デバイスまたは器具を出た荷電粒子を解離、たとえば断片化させるように電圧源ＶＳ２を制御するようにプログラムされる。いくつかの実施形態では、第２の荷電粒子濾過デバイスまたは器具は、解離デバイス、器具または段と電荷フィルタ器具１０の入口Ａ１との間に配置されてもよく、プロセッサ２４は、そのような実施形態において、第２の荷電粒子濾過デバイスまたは器具に、閾値の質量電荷比を上回る、または下回る、または質量電荷比の所定の範囲内の解離されたイオンのみを電荷フィルタ器具１０の入口Ａ１へ通過させるように電圧源ＶＳ２を制御するように動作可能でもよい。イオン源またはイオン源領域３０内の１つまたは複数のイオン処理段ＩＰＳ１～ＩＰＳＲの他の実施例が当業者によって想到され得るが、そのような他の実施例の全てが本開示の範囲内に存在することが意図されることを理解されるであろう。
【0070】
[00104]ここで図１６を参照すると、図１、図１２～図１４に図示され、簡単に上述されたイオン測定段１０４の例示的な実施形態が示される。図示された実施形態では、イオン測定段１０４は、例示的に、１つまたは複数のイオン測定器具ＩＭＩ１～ＩＭＩＳを含み、ここでＳは任意の正の整数でもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ２４は、例示的に、イオン測定器具に、イオン測定器具に含まれた荷電粒子および／またはイオン測定器具を通過する荷電粒子の１つまたは複数の分子的特徴を測定させ、ならびに／もしくはイオン測定器具に含まれた荷電粒子および／またはイオン測定器具を通過する荷電粒子の１つまたは複数の分子的特徴を測定して、そこから情報を生成させるように、従来の手法で、たとえば電圧源ＶＳ３の制御によって、１つまたは複数のイオン測定器具ＩＭＩ１～ＩＭＩＳのそれぞれを制御するようにプログラムされる。いずれの場合でも、１つまたは複数のイオン測定器具ＩＭＩ１～ＩＭＩＳによって生成されたイオン測定情報は、例示的に、処理済みの分子的特徴情報を生成、格納、さらに、いくつかの実施形態では、表示するために、プロセッサ２４によって処理される。他の実施形態では、電荷選択イオンは、他の方法による収集および分析のために、適切な表面に堆積されてもよく、またはマトリックスに堆積されてもよい。
【0071】
[00105]上記のようなイオン測定器具ＩＭＩ１～ＩＭＩＳの例は、１つまたは複数の分子的特徴にしたがって時間において荷電粒子を分離するための１つまたは複数のデバイスおよび／または器具、１つまたは複数の分子的特徴にしたがって荷電粒子を濾過するための１つまたは複数のデバイスおよび／または器具、磁気モーメントに基づいて荷電粒子を分離するための１つまたは複数の器具、磁気双極子モーメントに基づいて荷電粒子を分離するための１つまたは複数の器具、および同等のものを、任意の順序および／または組み合わせで含み得るが、それに限定されない。１つまたは複数の分子的特徴にしたがって時間において荷電粒子を分離するための１つまたは複数のデバイスおよび／または器具の例は、１つまたは複数の質量分析計、１つまたは複数のイオンモビリティ分析計、および同様のものを含むが、それに限定されない。１つまたは複数の質量分析計の例は、１つまたは複数の質量分析計を備えるイオン測定段１０４の実施形態では、飛行時間（ＴＯＦ）質量分析計、リフレクトロン質量分析計、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（ＦＴＩＣＲ）質量分析計、四重極質量分析計、トリプル四重極質量分析計、磁場形質量分析計、オービトラップ、または同様のものを含むが、それに限定されない。１つまたは複数のイオンモビリティ分析計の例は、１つまたは複数のイオンモビリティ分析計を備えるイオン測定段１０４の実施形態では、単管線形イオンモビリティ分析計、多重管線形イオンモビリティ分析計、円管イオンモビリティ分析計、または同様のものを含むが、それに限定されない。荷電粒子を濾過するための１つまたは複数のデバイスおよび／または器具の例は、質量電荷比にしたがって荷電粒子を濾過するための１つまたは複数のデバイスまたは器具、粒子モビリティ、磁気モーメント、磁気双極子モーメント、および同様のものにしたがって荷電粒子を濾過するための１つまたは複数のデバイスまたは器具、および同様のものを含むが、それに限定されない。質量電荷比にしたがって荷電粒子を濾過するための１つまたは複数のデバイスまたは器具の例は、その１つまたは複数のデバイスまたは器具を備えるイオン測定段１０４の実施形態では、四重極質量分析器または四重極質量フィルタ、四重極イオントラップ質量分析器または質量フィルタ、磁場形質量分析器、飛行時間質量分析器、リフレクトロン質量分析器、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（ＦＴＩＣＲ）質量分析器、オービトラップ、または同様のものを含むが、それに限定されない。粒子モビリティにしたがって荷電粒子を濾過するための１つまたは複数のデバイスまたは器具の例は、１つまたは複数のイオンモビリティ分析計を備えるイオン測定段１０４の実施形態では、単管線形イオンモビリティ分析計、多重管線形イオンモビリティ分析計、円管イオンモビリティ分析計、または同様のものを含むが、それに限定されない。イオン測定段１０４が、１つまたは複数の分子的特徴にしたがって荷電粒子を時間において分離するための任意の上記のような器具、および／または１つまたは複数の分子的特徴などにしたがって荷電粒子を濾過するための１つまたは複数のデバイスまたは器具のうちの１つまたは任意の組み合わせを任意の順序で備えてもよく、いくつかの実施形態が、任意の上記のような器具またはデバイスのうちの複数の隣り合った器具またはデバイス、または離れて配置された器具またはデバイスを備えてもよいことを理解されるであろう。
【0072】
[00106]ここで図１７を参照すると、イオン処理領域４０２によって分離された、２つの離れて配置された電荷フィルタ器具１０１、１０２を備えるさらに他の粒子測定デバイス４００の実施形態が示される。図示された実施形態では、イオン源領域３０は、上述したように、第１の電荷フィルタ器具１０１の入口端に結合され、第１の電荷フィルタ器具１０１の電荷偏向または駆動領域１４のイオン出口端は、イオン処理領域４０２の入口に結合され、イオン処理領域４０２のイオン出口は第２の電荷フィルタ器具１０２の入口端に結合され、第２の電荷フィルタ器具１０２の電荷偏向または駆動領域１４のイオン出口端は、さらに上記でも説明したように、イオン格納、駆動および／または測定段３２の入口に結合される。電荷フィルタ器具１０１、１０２のそれぞれは、イオン入口Ａ１を有するドリフト領域１２を含み、電荷検出器アレイ１６は、図１に図示し上述したように、そのイオン入口Ａ１とイオン出口Ａ２との間のドリフト管１２Ａ内に軸方向に配置された複数の電荷検出シリンダー１６１～１６Ｎを含み、図示した形態および／または本明細書で説明した形態のいずれかで、ドリフト管１２Ａの出口端に結合された電荷偏向または駆動領域１４をさらに含む。
【0073】
[00107]粒子測定デバイス４００のイオン処理領域４０２は、例示的に、１つまたは複数のイオン処理段ＩＳ１～ＩＳＴを備え、ここでＴは任意の正の整数でもよい。イオン処理段ＩＳ１～ＩＳＴのうちの１つまたは複数は、例示的に、たとえば、１つまたは複数の分子的特徴にしたがって（たとえばイオン質量電荷比、イオンモビリティ、磁気モーメント、磁気双極子モーメント、または同様のものにしたがって）イオンを分離するための１つまたは複数の従来の器具、および／またはイオンを収集および／または格納するための１つまたは複数の従来のイオン処理器具（たとえば１つまたは複数の四重極、六重極および／または他のイオントラップなど）、（たとえばイオン質量電荷比、イオンモビリティ、磁気モーメント、磁気双極子モーメント、および同様のものなどの１つまたは複数の分子的特徴にしたがって）イオンを濾過するための１つまたは複数の従来の器具またはデバイス、イオンを断片化、または他のやり方で解離するための１つまたは複数の器具、デバイスまたは段、および同様のものを含むが、それに限定されない。イオン処理段４０２は、任意の上記のような器具、デバイスまたは段のうちの１つまたは任意の組み合わせを任意の順序で含んでもよく、いくつかの実施形態は、任意の上記のような器具、デバイスまたは段のうちの複数の隣り合った器具、デバイスまたは段または離れて配置された器具、デバイスまたは段を含んでもよいことを理解されるであろう。上述された器具、デバイスまたは段の例示的な組み合わせのうちのいずれかは、イオン処理段４０２として、またはその一部として実施され得ることをさらに理解されるであろう。当業者は、図示されている、および／または本明細書で説明されているか否かにかかわらず、イオン処理段４０２に備えられ得る他の器具、デバイスおよび／または段とともに、イオン処理段４０２として、またはその一部として実施され得る器具、デバイス、または段の他の組み合わせを認識し、そのような他の器具、デバイスおよび／または段とともに、任意の器具、デバイスおよび／または段の任意の組み合わせが、本開示の範囲内に存在することが意図されることを理解されるであろう。
【0074】
[00108]本明細書で説明した粒子測定器具１００、２００、３００、４００のいずれかのイオン測定段１０４に渡された任意の個々の荷電粒子または荷電粒子の任意の集合、セットまたはグループの電荷の大きさおよび／または電荷状態が既知となるため、すなわち、上述したように、電荷フィルタ器具１０の制御および動作の結果として、以前は従来のイオン測定器具から取得可能でなかった分子的特徴情報がここで容易に決定され得ることが理解されるであろう。非限定的な一例として、従来の質量分析計および質量分析器から取得可能な粒子質量電荷比値は、既知の電荷の大きさまたは電荷状態情報を使用して粒子質量値に容易に変換され得る。他の非限定的な例として、従来のイオンモビリティ分析計から取得可能な粒子モビリティ値は、既知の電荷の大きさまたは電荷状態情報を使用して粒子衝突断面積の値に容易に変換され得る。さらに非限定的な例として、荷電粒子の集合、グループまたはセットの電荷の大きさまたは電荷状態が既知の場合、従来の質量電荷比フィルタは、所定の質量または質量の範囲を有する粒子の通過のために選択する適切な質量フィルタとして動作され得る。当業者には、他の例が想到され、任意のそのような他の例は、本開示の範囲内に存在することが意図される。
【0075】
[00109]本開示は上述した図面および記載において図示および詳細に説明されたが、これらの開示は例示的で、特徴において限定的でないと考えられるべきであり、その例示的な実施形態が示され、説明されたに過ぎず、本開示の範囲内の全ての変更および変形は保護されることが望ましいと考えられる。たとえば、いくつかの構造は、荷電粒子を加速および／または駆動ならびに／もしくは他のやり方で荷電粒子に対して動作するように構成および配向される、明細書において１つまたは複数の電界を構築するように制御可能および／または構成可能であるとして、添付図面において図示され、本明細書で説明され、当業者は、荷電粒子の加速および／または駆動ならびに／もしくは荷電粒子に対する他の動作が、いくつかの場合において、代替的または追加的に、１つまたは複数の磁界によって実現され得ることを認識するであろう。したがって、本明細書に記載の電界のうちの１つまたは複数を、１つまたは複数の適切な磁界と置き換える、または向上させる任意の従来の構造および／または機構は、本開示の範囲内に存在することが意図されることが理解されるであろう。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図4G】
【図4H】
【図4I】
【図4J】
【図4K】
【図4L】
【図4M】
【図4N】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【国際調査報告】