JP5250048B2 - イオン移動度分光計 - Google Patents

Description

本発明は、イオン移動度分光計、質量分析計、イオン移動度分光分析の方法、および質量分析の方法に関する。

質量分析計の真空室内にて大気圧を下回る圧力で動作するイオン移動度分光計段を備える質量分析計が公知である。イオン移動度分光計段は、他のイオン・光学部品、および特に質量分析計の最終段を形成する質量分析部のガス負荷を最小限とするため、０.１〜１０ｍｂａｒの範囲のガス圧で動作し、差動排気型真空室内に配置される。イオンは、イオン移動度分光計段の上流に構成されたイオントラップ内に蓄積される。イオントラップは、比較的低圧に維持されるので、イオン移動度分光計段からのガスの著しい流出に逆らってイオントラップからイオン移動度分光計段中へとイオンを推進する必要がある。適切でない電場を使用してイオンをイオントラップからイオン移動度分光計段中へと推進すると脆弱なイオンのフラグメンテーションを引き起こす可能性があるため、イオン移動度分光計段からのガスの著しい流出は特に問題となり得る。

したがって、改良された質量分析計を提供することが望まれる。

本発明の一態様によると、
イオントラップと、
複数の電極を含むイオン移動度分光計またはセパレータであって、イオントラップの下流に構成されたイオン移動度分光計またはセパレータと、
イオントラップの出口領域とイオン移動度分光計またはセパレータの入口領域との間の電位または電圧差を時間的に増加、減少または変化させるよう構成および適合されたデバイスと
を備える質量分析計が提供される。

図１は、公知の構成によるイオントラップおよびイオン移動度分光計を、イオントラップの電位、イオントラップの出口に構成されたイオンゲートの電位、およびイオン移動度分光計の長さに沿って維持される電位差を示す電位図と共に示す。 図２は、本発明の好ましい実施形態によるイオントラップおよびイオン移動度分光計を、イオントラップの電位、イオントラップの出口に構成されたイオンゲートの電位、およびイオントラップの出口とイオン移動度分光計の入口との間の電位差を時間の関数として示す電位図と共に示す。 図３は、イオントラップの出口とイオン移動度分光計の入口との間に維持される注入電圧または電位差ΔＶが、本発明の好ましい実施形態に従って時間の関数として増加するようにどのように構成されるかを示すとともに、注入電圧のタイミングが、イオントラップの出口に構成されたイオンゲートに印加される抽出パルスにどのように関係しているかを示す。

この好ましい実施形態によると、イオンは、好ましくは、イオントラップから放出され、次いで、ドリフト領域に注入されるときと同様にして、イオントラップを出射すると、その質量電荷比に応じて時間的に分離を開始する。その結果、比較的小さいイオンは、イオントラップの出口とイオン移動度分光計またはセパレータの入口との間の領域にその他のイオンよりも先に到達する。この好ましい実施形態の重要な特徴は、イオントラップの出口とイオン移動度分光計への入口との間の領域全体にわたって維持される電位差が時間と共に一定のままではなく、むしろ、時間的にあるいは時間の関数として変化（例えば、増加）するということである。その結果、質量電荷比が比較的低いイオンは、比較的低い電位差を受け、そして、フラグメンテーションされることなく、ガスの流出に逆らってイオン移動度分光計中へと加速される。質量電荷比が比較的高いイオンは、イオントラップの出口とイオン移動度分光計またはセパレータの入口との間の領域に、もっと後の時点に到達する。イオントラップの出口とイオン移動度分光計またはセパレータの入口との間の電位差は、時間と共に変化（例えば、増加）するので、質量電荷比が比較的高いイオンは、イオントラップの出口とイオン移動度分光計またはセパレータの入口との間の電位差が増加した時点で、イオントラップの出口とイオン移動度分光計またはセパレータの入口との間の領域に到達する。その結果、質量電荷比が比較的高いイオンは、フラグメンテーションされることなく、ガスの流出に逆らってイオン移動度分光計またはセパレータ中へと前進させられるかあるいは加速される。

イオントラップは、多重極ロッドセットまたはセグメント化多重極ロッドセットイオンガイドを含み、当該ロッドセットイオンガイド内にイオンを軸方向に閉じ込めるために好ましくは使用される１つ以上の電極またはイオンゲートと組み合わせて用いられ得る。あるいは、イオントラップは、イオントンネルまたはイオンファネルイオンガイド含み、当該イオンガイド内にイオンを軸方向に閉じ込めるための１つ以上の電極またはイオンゲートと組み合わせて用いられ得る。別の実施形態によると、イオントラップは、イオンガイドを形成する積層または配列された平面状、板状、または網状の電極を含み、当該イオンガイド内にイオンを軸方向に閉じ込めるための１つ以上の電極またはイオンゲートと組み合わせて用いられ得る。さらなる実施形態によると、イオントラップは、螺旋状イオンガイド含み、当該イオンガイド内にイオンを軸方向に閉じ込めるための１つ以上の電極またはイオンゲートと組み合わせて用いられ得る。

螺旋状イオンガイドは、国際公開第２００８／１０４７７１号に開示されるようなイオンガイドを含んでいてもよく、同文献は参照により本明細書に援用される。

イオントラップの一部を形成する１つ以上の電極またはイオンゲートには、好ましくは、使用時にイオントラップ内にイオンを軸方向に閉じ込めるために、ＤＣおよび／またはＲＦ電圧が印加される。上記好ましい実施形態によると、１つ以上の電極またはイオンゲートは、好ましくは、イオントラップの出口領域に配置されたイオンゲートを含む。

上記電位または電圧差により、使用時に、イオンがイオントラップからイオン移動度分光計またはセパレータ中へと加速されるのが好ましい。したがって、上記電位または電位差は、イオンをイオントラップからイオン移動度分光計またはセパレータ中に注入するための注入電圧を好ましくは含む。

上記デバイスは、イオントラップの出口領域とイオン移動度分光計またはセパレータの入口領域との間の電位または電圧差を、第１の時間ｔ₁における第１の電位または電圧差ΔＶ（ｔ₁）から第２の後の時間ｔ₂における第２の電位または電圧差ΔＶ（ｔ₂）まで増加、減少または変化させるよう好ましくは構成および適合されている。一実施形態によると、ΔＶ（ｔ₁）は、（ｉ）＜５Ｖ、（ｉｉ）５〜１０Ｖ、（ｉｉｉ）１０〜１５Ｖ、（ｉｖ）１５〜２０Ｖ、（ｖ）２０〜２５Ｖ、（ｖｉ）２５〜３０Ｖ、（ｖｉｉ）３０〜３５Ｖ、（ｖｉｉｉ）３５〜４０Ｖ、（ｉｘ）４０〜４５Ｖ、（ｘ）４５〜５０Ｖ、（ｘｉ）５０〜５５Ｖ、（ｘｉｉ）５５〜６０Ｖ、（ｘｉｉｉ）６０〜６５Ｖ、（ｘｉｖ）６５〜７０Ｖ、（ｘｖ）７０〜７５Ｖ、（ｘｖｉ）７５〜８０Ｖ、（ｘｖｉｉ）８０〜８５Ｖ、（ｘｖｉｉｉ）８５〜９０Ｖ、（ｘｉｘ）９０〜９５Ｖ、（ｘｘ）９５〜１００Ｖ、および（ｘｘｉ）＞１００Ｖからなる群から選ばれる。一実施形態によると、ΔＶ（ｔ₂）は、（ｉ）＜５Ｖ、（ｉｉ）５〜１０Ｖ、（ｉｉｉ）１０〜１５Ｖ、（ｉｖ）１５〜２０Ｖ、（ｖ）２０〜２５Ｖ、（ｖｉ）２５〜３０Ｖ、（ｖｉｉ）３０〜３５Ｖ、（ｖｉｉｉ）３５〜４０Ｖ、（ｉｘ）４０〜４５Ｖ、（ｘ）４５〜５０Ｖ、（ｘｉ）５０〜５５Ｖ、（ｘｉｉ）５５〜６０Ｖ、（ｘｉｉｉ）６０〜６５Ｖ、（ｘｉｖ）６５〜７０Ｖ、（ｘｖ）７０〜７５Ｖ、（ｘｖｉ）７５〜８０Ｖ、（ｘｖｉｉ）８０〜８５Ｖ、（ｘｖｉｉｉ）８５〜９０Ｖ、（ｘｉｘ）９０〜９５Ｖ、（ｘｘ）９５〜１００Ｖ、および（ｘｘｉ）＞１００Ｖからなる群から選ばれる。

一実施形態によると、電位差または注入電圧の変化、すなわち、ΔＶ（ｔ₂）−ΔＶ（ｔ₁）またはΔＶ（ｔ₁）−ΔＶ（ｔ₂）は、（ｉ）＜５Ｖ、（ｉｉ）５〜１０Ｖ、（ｉｉｉ）１０〜１５Ｖ、（ｉｖ）１５〜２０Ｖ、（ｖ）２０〜２５Ｖ、（ｖｉ）２５〜３０Ｖ、（ｖｉｉ）３０〜３５Ｖ、（ｖｉｉｉ）３５〜４０Ｖ、（ｉｘ）４０〜４５Ｖ、（ｘ）４５〜５０Ｖ、（ｘｉ）５０〜５５Ｖ、（ｘｉｉ）５５〜６０Ｖ、（ｘｉｉｉ）６０〜６５Ｖ、（ｘｉｖ）６５〜７０Ｖ、（ｘｖ）７０〜７５Ｖ、（ｘｖｉ）７５〜８０Ｖ、（ｘｖｉｉ）８０〜８５Ｖ、（ｘｖｉｉｉ）８５〜９０Ｖ、（ｘｉｘ）９０〜９５Ｖ、（ｘｘ）９５〜１００Ｖ、および（ｘｘｉ）＞１００Ｖからなる群から好ましくは選ばれる。

この好ましい実施形態によると、電位差または注入電圧が変化する期間、すなわち、Δｔ＝ｔ₂−ｔ₁は、Δｔが、（ｉ）＜１μｓ、（ｉｉ）１〜１０μｓ、（ｉｉｉ）１０〜２０μｓ、（ｉｖ）２０〜３０μｓ、（ｖ）３０〜４０μｓ、（ｖｉ）４０〜５０μｓ、（ｖｉｉ）５０〜６０μｓ、（ｖｉｉｉ）６０〜７０μｓ、（ｉｘ）７０〜８０μｓ、（ｘ）８０〜９０μｓ、（ｘｉ）９０〜１００μｓ、（ｘｉｉ）１００〜２００μｓ、（ｘｉｉｉ）２００〜３００μｓ、（ｘｉｖ）３００〜４００μｓ、（ｘｖ）４００〜５００μｓ、（ｘｖｉ）５００〜６００μｓ、（ｘｖｉｉ）６００〜７００μｓ、（ｘｖｉｉｉ）７００〜８００μｓ、（ｘｉｘ）８００〜９００μｓ、（ｘｘ）９００〜１０００μｓ、（ｘｘｉ）１〜２ｍｓ、（ｘｘｉｉ）２〜３ｍｓ、（ｘｘｉｉｉ）３〜４ｍｓ、（ｘｘｉｖ）４〜５ｍｓ、および（ｘｘｖ）＞５ｍｓからなる群から選ばれるようなものであることが好ましい。

上記デバイスは、イオントラップの出口領域とイオン移動度分光計またはセパレータの入口領域との間の電位または電圧差を、線形的に、非線形的に、二次式的に、指数関数的に、階段状に、曲線状にまたは漸進的に、時間的に増加、減少または変化させるよう好ましくは構成および適合されている。

イオン移動度分光計またはセパレータは、気相電気泳動デバイスを好ましくは含む。イオン移動度分光計またはセパレータは、ドリフト管、多重極ロッドセットイオンガイドまたはセグメント化多重極ロッドセットイオンガイド、イオントンネルまたはイオンファネルイオンガイド、イオンガイドを形成する積層もしくは配列された平面状、板状、もしくは網状の電極、または螺旋状イオンガイドを含み得る。螺旋状イオンガイドは、国際公開第２００８／１０４７７１号に実質的に開示されるような螺旋状イオン移動度分光計を含んでいてもよく、同文献は引用により本明細書に援用される。

一実施形態によると、ドリフト管は、１つ以上の電極と、ドリフト管の軸方向長さの少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％に沿って軸方向ＤＣ電圧勾配または実質的に一定もしくは線形の軸方向ＤＣ電圧勾配を維持するためのデバイスとを含み得る。

一実施形態によると、多重極ロッドセットイオンガイドは、四重極ロッドセットイオンガイド、六重極ロッドセットイオンガイド、八重極ロッドセットイオンガイドまたは８個を超えるロッドを含むロッドセットイオンガイドを含み得る。

一実施形態によると、イオントンネルまたはイオンファネルイオンガイドは、使用時にイオンが移送される開口を有する複数の電極または少なくとも２個、５個、１０個、２０個、３０個、４０個、５０個、６０個、７０個、８０個、９０個もしくは１００個の電極含み、当該電極の少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％が、寸法または面積が実質的に同じ開口を有するかあるいは寸法または面積が漸進的に大きくなりかつ／または小さくなる開口を有してもよい。別の実施形態によると、イオントンネルまたはイオンファネルイオンガイドは、少なくとも２個、５個、１０個、２０個、３０個、４０個、５０個、６０個、７０個、８０個、９０個または１００個の第１の電極および少なくとも２個、５個、１０個、２０個、３０個、４０個、５０個、６０個、７０個、８０個、９０個または１００個の第２の電極を含み得、第１の電極および第２の電極は、使用時にイオンが移送される開口を有し、第１の電極の少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％が、実質的に同じ第１の寸法または面積を有する開口を有し、第２の電極の少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％が、実質的に同じ第２の寸法または面積を有する開口を有し、第１の寸法または面積は、第２の寸法または面積と実質的に異なっていてもよい。

一実施形態によると、上記電極の少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％は、（ｉ）≦１．０ｍｍ、（ｉｉ）≦２．０ｍｍ、（ｉｉｉ）≦３．０ｍｍ、（ｉｖ）≦４．０ｍｍ、（ｖ）≦５．０ｍｍ、（ｖｉ）≦６．０ｍｍ、（ｖｉｉ）≦７．０ｍｍ、（ｖｉｉｉ）≦８．０ｍｍ、（ｉｘ）≦９．０ｍｍ、（ｘ）≦１０．０ｍｍ、および（ｘｉ）＞１０．０ｍｍからなる群から選ばれる内径または内寸を有する。

積層または配列された平面状、板状または網状の電極は、複数または少なくとも２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個もしくは２０個の平面状、板状または網状の電極を好ましくは含み、平面状、板状または網状の電極の少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％は、使用時にイオンが進行するかあるいは移送される平面内に概ね構成されているのが好ましい。

一実施形態によると、平面状、板状または網状の電極の少なくともいくつかまたは少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％にＡＣまたはＲＦ電圧が供給され、隣り合う平面状、板状または網状の電極に当該ＡＣまたはＲＦ電圧の反対の位相が好ましくは供給される。

螺旋状イオンガイドは、使用時にイオンが移送される１つ以上の螺旋状、トロイダル状、一部トロイダル状、片トロイダル状、半トロイダル状または渦巻き状の管を好ましくは含み、イオンは、当該イオンがイオンガイドに沿ってかつイオンガイドを通って進むとき、実質的に螺旋状、トロイダル状、一部トロイダル状、片トロイダル状、半トロイダル状または渦巻き状の軌道を進行するよう構成されているのが好ましい。上記１つ以上の管は、漏出性（leaky）誘電体から好ましくは形成されている。上記１つ以上の管は、抵抗ガラス、ケイ酸鉛添加ガラスまたはセラミックから形成されてもよい。

一実施形態によると、螺旋状イオンガイドは、使用時にイオンが移送される１つ以上の開口をそれぞれが含む複数の電極を含み得、イオンガイドは、螺旋状、トロイダル状、一部トロイダル状、片トロイダル状、半トロイダル状または渦巻き状のイオンガイド領域を含んでもよい。

イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計またはセパレータは、複数の軸方向セグメントまたは少なくとも５個、１０個、１５個、２０個、２５個、３０個、３５個、４０個、４５個、５０個、５５個、６０個、６５個、７０個、７５個、８０個、８５個、９０個、９５個または１００個の軸方向セグメントを好ましくは含む。

一実施形態によると、質量分析計は、
（ｉ）イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの軸方向長さの少なくとも一部または少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％もしくは１００％に沿って少なくともいくつかのイオンを前進させるために、イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの軸方向長さの少なくとも一部または少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％もしくは１００％に沿って実質的に一定のＤＣ電圧勾配を維持するためのＤＣ電圧手段、ならびに／あるいは
（ｉｉ）イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの軸方向長さの少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％ に沿って少なくともいくつかのイオンを前進させるために、イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータを形成する電極に１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくは電位または１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくは電位波形を印加するよう構成および適合された過渡ＤＣ電圧手段、ならびに／あるいは
（ｉｉｉ）イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの軸方向長さの少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％もしくは１００％に沿って少なくともいくつかのイオンを前進させるために、イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータを形成する電極に２つ以上の位相シフトＡＣまたはＲＦ電圧を印加するよう構成および適合されたＡＣまたはＲＦ電圧手段をさらに備え得る。

イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計またはセパレータは、（ｉ）＜２０ｍｍ、（ｉｉ）２０〜４０ｍｍ、（ｉｉｉ）４０〜６０ｍｍ、（ｉｖ）６０〜８０ｍｍ、（ｖ）８０〜１００ｍｍ、（ｖｉ）１００〜１２０ｍｍ、（ｖｉｉ）１２０〜１４０ｍｍ、（ｖｉｉｉ）１４０〜１６０ｍｍ、（ｉｘ）１６０〜１８０ｍｍ、（ｘ）１８０〜２００ｍｍ、（ｘｉ）２００〜２２０ｍｍ、（ｘｉｉ）２２０〜２４０ｍｍ、（ｘｉｉｉ）２４０〜２６０ｍｍ、（ｘｉｖ）２６０〜２８０ｍｍ、（ｘｖ）２８０〜３００ｍｍ、および（ｘｖｉ）＞３００ｍｍからなる群から選ばれる軸方向長さを好ましくは有する。

イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータは、イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータ内にイオンを半径方向に閉じ込めるために、イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータを形成する電極の少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、または１００％にＡＣまたはＲＦ電圧を印加するよう構成および適合されたＡＣまたはＲＦ電圧手段を好ましくはさらに備える。

ＡＣまたはＲＦ電圧手段は、（ｉ）＜５０Ｖピークピーク、（ｉｉ）５０〜１００Ｖピークピーク、（ｉｉｉ）１００〜１５０Ｖピークピーク、（ｉｖ）１５０〜２００Ｖピークピーク、（ｖ）２００〜２５０Ｖピークピーク、（ｖｉ）２５０〜３００Ｖピークピーク、（ｖｉｉ）３００〜３５０Ｖピークピーク、（ｖｉｉｉ）３５０〜４００Ｖピークピーク、（ｉｘ）４００〜４５０Ｖピークピーク、（ｘ）４５０〜５００Ｖピークピーク、および（ｘｉ）＞５００Ｖピークピークからなる群から選ばれる振幅を有するＡＣまたはＲＦ電圧をイオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの電極に供給するよう好ましくは構成および適合されている。ＡＣまたはＲＦ電圧手段は、（ｉ）＜１００ｋＨｚ、（ｉｉ）１００〜２００ｋＨｚ、（ｉｉｉ）２００〜３００ｋＨｚ、（ｉｖ）３００〜４００ｋＨｚ、（ｖ）４００〜５００ｋＨｚ、（ｖｉ）０．５〜１．０ＭＨｚ、（ｖｉｉ）１．０〜１．５ＭＨｚ、（ｖｉｉｉ）１．５〜２．０ＭＨｚ、（ｉｘ）２．０〜２．５ＭＨｚ、（ｘ）２．５〜３．０ＭＨｚ、（ｘｉ）３．０〜３．５ＭＨｚ、（ｘｉｉ）３．５〜４．０ＭＨｚ、（ｘｉｉｉ）４．０〜４．５ＭＨｚ、（ｘｉｖ）４．５〜５．０ＭＨｚ、（ｘｖ）５．０〜５．５ＭＨｚ、（ｘｖｉ）５．５〜６．０ＭＨｚ、（ｘｖｉｉ）６．０〜６．５ＭＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）６．５〜７．０ＭＨｚ、（ｘｉｘ）７．０〜７．５ＭＨｚ、（ｘｘ）７．５〜８．０ＭＨｚ、（ｘｘｉ）８．０〜８．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｉ）８．５〜９．０ＭＨｚ、（ｘｘｉｉｉ）９．０〜９．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｖ）９．５〜１０．０ＭＨｚ、および（ｘｘｖ）＞１０．０ＭＨｚからなる群から選ばれる周波数を有するＡＣまたはＲＦ電圧をイオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの電極に供給するよう好ましくは構成および適合されている。

１〜１００、１００〜２００、２００〜３００、３００〜４００、４００〜５００、５００〜６００、６００〜７００、７００〜８００、８００〜９００、９００〜１０００、または＞１０００の範囲の質量電荷比を有する一価イオンが、（ｉ）０〜１ｍｓ、（ｉｉ）１〜２ｍｓ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｓ、（ｉｖ）３〜４ｍｓ、（ｖ）４〜５ｍｓ、（ｖｉ）５〜６ｍｓ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｓ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｓ、（ｉｘ）８〜９ｍｓ、（ｘ）９〜１０ｍｓ、（ｘｉ）１０〜１１ｍｓ、（ｘｉｉ）１１〜１２ｍｓ、（ｘｉｉｉ）１２〜１３ｍｓ、（ｘｉｖ）１３〜１４ｍｓ、（ｘｖ）１４〜１５ｍｓ、（ｘｖｉ）１５〜１６ｍｓ、（ｘｖｉｉ）１６〜１７ｍｓ、（ｘｖｉｉｉ）１７〜１８ｍｓ、（ｘｉｘ）１８〜１９ｍｓ、（ｘｘ）１９〜２０ｍｓ、（ｘｘｉ）２０〜２１ｍｓ、（ｘｘｉｉ）２１〜２２ｍｓ、（ｘｘｉｉｉ）２２〜２３ｍｓ、（ｘｘｉｖ）２３〜２４ｍｓ、（ｘｘｖ）２４〜２５ｍｓ、（ｘｘｖｉ）２５〜２６ｍｓ、（ｘｘｖｉｉ）２６〜２７ｍｓ、（ｘｘｖｉｉｉ）２７〜２８ｍｓ、（ｘｘｉｘ）２８〜２９ｍｓ、（ｘｘｘ）２９〜３０ｍｓ、（ｘｘｘｉ）３０〜３５ｍｓ、（ｘｘｘｉｉ）３５〜４０ｍｓ、（ｘｘｘｉｉｉ）４０〜４５ｍｓ、（ｘｘｘｉｖ）４５〜５０ｍｓ、（ｘｘｘｖ）５０〜５５ｍｓ、（ｘｘｘｖｉ）５５〜６０ｍｓ、（ｘｘｘｖｉｉ）６０〜６５ｍｓ、（ｘｘｘｖｉｉｉ）６５〜７０ｍｓ、（ｘｘｘｉｘ）７０〜７５ｍｓ、（ｘｌ）７５〜８０ｍｓ、（ｘｌｉ）８０〜８５ｍｓ、（ｘｌｉｉ）８５〜９０ｍｓ、（ｘｌｉｉｉ）９０〜９５ｍｓ、（ｘｌｉｖ）９５〜１００ｍｓ、および（ｘｌｖ）＞１００ｍｓの範囲のイオン移動度分光計またはセパレータを通るドリフトまたは通過時間を好ましくは有する。

一実施形態によると、質量分析計は、イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの少なくとも一部を（ｉ）＞０．００１ｍｂａｒ、（ｉｉ）＞０．０１ｍｂａｒ、（ｉｉｉ）＞０．１ｍｂａｒ、（ｉｖ）＞１ｍｂａｒ、（ｖ）＞１０ｍｂａｒ、（ｖｉ）＞１００ｍｂａｒ、（ｖｉｉ）＜０．００１ｍｂａｒ、（ｖｉｉｉ）＜０．０１ｍｂａｒ、（ｉｘ）＜０．１ｍｂａｒ、（ｘ）＜１ｍｂａｒ、（ｘｉ）＜１０ｍｂａｒ、（ｘｉｉ）＜１００ｍｂａｒ、（ｘｉｉｉ）０．００１〜０．０１ｍｂａｒ、（ｘｉｖ）０．０１〜０．１ｍｂａｒ、（ｘｉｖ）０．１〜１ｍｂａｒ、（ｘｖ）１〜１０ｍｂａｒ、および（ｘｖｉ）１０〜１００ｍｂａｒからなる群から選ばれる圧力に維持するよう構成および適合されたデバイスをさらに備える。イオントラップは、０.００１ｍｂａｒを超える圧力に維持され得る。

一実施形態によると、イオン移動度分光計は、イオンをそのイオン移動度に応じて時間的に分離させるよう好ましくは構成されている。一実施形態によると、イオン移動度分光計は、イオン移動度分光計が、イオンを電場強度に伴うそのイオン移動度の変化率に応じて時間的に分離させるよう構成および適合されたフィールド非対称イオン移動度分光計（「ＦＡＩＭＳ」）を含み得る。一実施形態によると、緩衝、反応またはフラグメンテーションガスがイオン移動度分光計内に準備され得る。

イオン移動度分光計を通過するイオンの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、または１００％の滞在、通過または反応時間は、（ｉ）＜１ｍｓ、（ｉｉ）１〜５ｍｓ、（ｉｉｉ）５〜１０ｍｓ、（ｉｖ）１０〜１５ｍｓ、（ｖ）１５〜２０ｍｓ、（ｖｉ）２０〜２５ｍｓ、（ｖｉｉ）２５〜３０ｍｓ、（ｖｉｉｉ）３０〜３５ｍｓ、（ｉｘ）３５〜４０ｍｓ、（ｘ）４０〜４５ｍｓ、（ｘｉ）４５〜５０ｍｓ、（ｘｉｉ）５０〜５５ｍｓ、（ｘｉｉｉ）５５〜６０ｍｓ、（ｘｉｖ）６０〜６５ｍｓ、（ｘｖ）６５〜７０ｍｓ、（ｘｖｉ）７０〜７５ｍｓ、（ｘｖｉｉ）７５〜８０ｍｓ、（ｘｖｉｉｉ）８０〜８５ｍｓ、（ｘｉｘ）８５〜９０ｍｓ、（ｘｘ）９０〜９５ｍｓ、（ｘｘｉ）９５〜１００ｍｓ、（ｘｘｉｉ）１００〜１０５ｍｓ、（ｘｘｉｉｉ）１０５〜１１０ｍｓ、（ｘｘｉｖ）１１０〜１１５ｍｓ、（ｘｘｖ）１１５〜１２０ｍｓ、（ｘｘｖｉ）１２０〜１２５ｍｓ、（ｘｘｖｉｉ）１２５〜１３０ｍｓ、（ｘｘｖｉｉｉ）１３０〜１３５ｍｓ、（ｘｘｉｘ）１３５〜１４０ｍｓ、（ｘｘｘ）１４０〜１４５ｍｓ、（ｘｘｘｉ）１４５〜１５０ｍｓ、（ｘｘｘｉｉ）１５０〜１５５ｍｓ、（ｘｘｘｉｉｉ）１５５〜１６０ｍｓ、（ｘｘｘｉｖ）１６０〜１６５ｍｓ、（ｘｘｘｖ）１６５〜１７０ｍｓ、（ｘｘｘｖｉ）１７０〜１７５ｍｓ、（ｘｘｘｖｉｉ）１７５〜１８０ｍｓ、（ｘｘｘｖｉｉｉ）１８０〜１８５ｍｓ、（ｘｘｘｉｘ）１８５〜１９０ｍｓ、（ｘｌ）１９０〜１９５ｍｓ、（ｘｌｉ）１９５〜２００ｍｓ、および（ｘｌｉｉ）＞２００ｍｓからなる群から好ましくは選ばれる。

イオン移動度分光計は、（ｉ）＜１ｍｓ、（ｉｉ）１〜１０ｍｓ、（ｉｉｉ）１０〜２０ｍｓ、（ｉｖ）２０〜３０ｍｓ、（ｖ）３０〜４０ｍｓ、（ｖｉ）４０〜５０ｍｓ、（ｖｉｉ）５０〜６０ｍｓ、（ｖｉｉｉ）６０〜７０ｍｓ、（ｉｘ）７０〜８０ｍｓ、（ｘ）８０〜９０ｍｓ、（ｘｉ）９０〜１００ｍｓ、（ｘｉｉ）１００〜２００ｍｓ、（ｘｉｉｉ）２００〜３００ｍｓ、（ｘｉｖ）３００〜４００ｍｓ、（ｘｖ）４００〜５００ｍｓ、（ｘｖｉ）５００〜６００ｍｓ、（ｘｖｉｉ）６００〜７００ｍｓ、（ｘｖｉｉｉ）７００〜８００ｍｓ、（ｘｉｘ）８００〜９００ｍｓ、（ｘｘ）９００〜１０００ｍｓ、（ｘｘｉ）１〜２ｓ、（ｘｘｉｉ）２〜３ｓ、（ｘｘｉｉｉ）３〜４ｓ、（ｘｘｉｖ）４〜５ｓ、および（ｘｘｖ）＞５ｓからなる群から選ばれるサイクル時間を好ましくは有する。

一実施形態によると、質量分析計は、構成されたイオン源をさらに備え、このイオン源とは、（ｉ）エレクトロスプレーイオン化（「ＥＳＩ」）イオン源、（ｉｉ）大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源、（ｉｉｉ）大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）イオン源、（ｉｖ）マトリックス支援レーザ脱離イオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源、（ｖ）レーザ脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源、（ｖｉ）大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源、（ｖｉｉ）シリコンを用いた脱離イオン化（「ＤＩＯＳ」）イオン源、（ｖｉｉｉ）電子衝突（「ＥＩ」）イオン源、（ｉｘ）化学イオン化（「ＣＩ」）イオン源、（ｘ）電界イオン化（「ＦＩ」）イオン源、（ｘｉ）電界脱離（「ＦＤ」）イオン源、（ｘｉｉ）誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオン源、（ｘｉｉｉ）高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオン源、（ｘｉｖ）液体二次イオン質量分析（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源、（ｘｖ）脱離エレクトロスプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源、（ｘｖｉ）ニッケル−６３放射性イオン源、（ｘｖｉｉ）大気圧マトリックス支援レーザ脱離イオン化イオン源、（ｘｖｉｉｉ）サーモスプレーイオン源、（ｘｉｘ）大気サンプリンググロー放電イオン化（「ＡＳＧＤＩ」）イオン源、および（xx）グロー放電（「ＧＤ」）イオン源からなる群から好ましくは選ばれるイオン源である。

質量分析計は、１つ以上の連続またはパルス化イオン源を好ましくはさらに備える。
一実施形態によると、質量分析計は、イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの上流および／または下流に構成された１つ以上のイオンガイドを備え得る。

質量分析計は、イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの上流および／または下流に構成された１つ以上のイオン移動度分離デバイスおよび／または１つ以上のフィールド非対称イオン移動度分光計デバイスをさらに備え得る。

質量分析計は、イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの上流および／または下流に構成された１つ以上のイオントラップまたは１つ以上のイオントラップ領域をさらに備え得る。

質量分析計は、イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの上流および／または下流に構成された１つ以上の衝突、フラグメンテーションまたは反応セルを好ましくはさらに備え、この１つ以上の衝突、フラグメンテーションまたは反応セルは、（ｉ）衝突誘起解離（「ＣＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｉ）表面誘起解離（「ＳＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｉｉ）電子移動解離（「ＥＴＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｖ）電子捕獲解離（「ＥＣＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｖ）電子衝突または衝撃解離フラグメンテーションデバイス、（ｖｉ）光誘起解離（「ＰＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｖｉｉ）レーザ誘起解離フラグメンテーションデバイス、（ｖｉｉｉ）赤外放射誘起解離デバイス、（ｉｘ）紫外放射誘起解離デバイス、（ｘ）ノズル−スキマ間インターフェースフラグメンテーションデバイス、（ｘｉ）インソースフラグメンテーションデバイス、（ｘｉｉ）インソース衝突誘起解離フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｉｉ）熱または温度源フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｖ）電界誘起フラグメンテーションデバイス、（ｘｖ）磁場誘起フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉ）酵素消化または酵素分解フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉｉ）イオン−イオン反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉｉｉ）イオン−分子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｘ）イオン−原子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘ）イオン−準安定イオン反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉ）イオン−準安定分子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉｉ）イオン−準安定原子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉｉｉ）イオンを反応させて付加または生成イオンを形成するイオン−イオン反応デバイス、（ｘｘｉｖ）イオンを反応させて付加または生成イオンを形成するイオン−分子反応デバイス、（ｘｘｖ）イオンを反応させて付加または生成イオンを形成するイオン−原子反応デバイス、（ｘｘｖｉ）イオンを反応させて付加または生成イオンを形成するイオン−準安定イオン反応デバイス、（ｘｘｖｉｉ）イオンを反応させて付加または生成イオンを形成するイオン−準安定分子反応デバイス、（ｘｘｖｉｉｉ）イオンを反応させて付加または生成イオンを形成するイオン−準安定原子反応デバイス、および（ｘｘｉｘ）電子イオン化解離（「ＥＩＤ」）フラグメンテーションデバイスからなる群から選ばれるのが好ましい。

質量分析計は、（ｉ）四重極質量分析部、（ｉｉ）二次元または線形四重極質量分析部、（ｉｉｉ）ポールまたは三次元四重極質量分析部、（ｉｖ）ペニングトラップ質量分析部、（ｖ）イオントラップ質量分析部、（ｖｉ）磁場型質量分析部、（ｖｉｉ）飛行時間質量分析部、（ｖｉｉｉ）直交加速式飛行時間質量分析部、および（ｉｘ）直線加速式飛行時間質量分析部からなる群から選ばれる質量分析部を好ましくはさらに備える。

質量分析計は、イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの上流および／または下流に構成された１つ以上のエネルギー分析器または静電エネルギー分析器を好ましくはさらに備える。

一実施形態によると、質量分析計は、１つ以上のイオン検出器をさらに備え得る。
質量分析計は、イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの上流および／または下流に構成された１つ以上の質量フィルタを備え得、１つ以上の質量フィルタは、（ｉ）四重極質量フィルタ、（ｉｉ）二次元または線形四重極イオントラップ、（ｉｉｉ）ポールまたは三次元四重極イオントラップ、（ｉｖ）ペニングイオントラップ、（ｖ）イオントラップ、（ｖｉ）磁場型質量フィルタ、（ｖｉｉ）飛行時間質量フィルタ、および（ｖｉｉｉ）ウィーンフィルタからなる群から選ばれてもよい。

質量分析計は、実質的に連続したイオンビームをパルス化イオンビームに変換するためのデバイスを備え得、このデバイスは、イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの上流および／または下流に構成されてもよい。

一実施形態によると、質量分析計は、Ｃトラップと、質量分析部とをさらに備え得、第１の動作モードにおいて、イオンがＣトラップに移送され、次いで質量分析部に注入され、第２の動作モードでは、イオンはＣトラップに移送され、次いで衝突、フラグメンテーションもしくは反応セルまたは電子移動解離および／もしくはプロトン移動反応デバイスに移送され、少なくともいくつかのイオンがフラグメントイオンにフラグメンテーションされ、かつ／または反応して生成イオンを形成し、このフラグメントイオンおよび／または生成イオンは、次いで、Ｃトラップに移送されてから質量分析部に注入されてもよい。

本発明の別の態様によると、質量分析計の制御システムによって実行可能なコンピュータプログラムが提供され、質量分析計は、イオントラップと、複数の電極を含むイオン移動度分光計またはセパレータとを備え、イオン移動度分光計またはセパレータは、イオントラップの下流に構成され、コンピュータプログラムは、制御システムに、
（ｉ）イオントラップの出口領域とイオン移動度分光計またはセパレータの入口領域との間の電位または電圧差を時間的に増加、減少または変化させるように構成されている。

本発明の別の態様によると、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されたコンピュータで実行可能な命令を含むコンピュータ読み取り可能な媒体が提供され、当該命令は、質量分析計の制御システムによって実行可能に構成され、質量分析計は、イオントラップと、複数の電極を含むイオン移動度分光計またはセパレータとを備え、イオン移動度分光計またはセパレータは、イオントラップの下流に構成され、当該命令は、制御システムに、
（ｉ）イオントラップの出口領域と、イオン移動度分光計またはセパレータの入口領域との間の電位または電圧差を時間的に増加、減少または変化させるように構成されている。

コンピュータ読み取り可能な媒体は、（ｉ）ＲＯＭ、（ｉｉ）ＥＡＲＯＭ、（ｉｉｉ）ＥＰＲＯＭ、（ｉｖ）ＥＥＰＲＯＭ、（ｖ）フラッシュメモリ、および（ｖｉ）光ディスクからなる群から好ましくは選ばれる。

本発明の別の態様によると、
イオントラップを準備する工程と、
複数の電極を含むイオン移動度分光計またはセパレータであって、イオントラップの下流に構成されたイオン移動度分光計またはセパレータを準備する工程と、
イオントラップの出口領域とイオン移動度分光計またはセパレータの入口領域との間の電位または電圧差を時間的に増加、減少または変化させる工程と
を含む質量分析の方法が提供される。

以下に、添付の図面を参照しながら、本発明の種々の実施形態を、単に例示を目的として示す構成と共に、あくまでも例として説明する。図中、
図１は、公知の構成によるイオントラップおよびイオン移動度分光計を、イオントラップの電位、イオントラップの出口に構成されたイオンゲートの電位、およびイオン移動度分光計の長さに沿って維持される電位差を示す電位図と共に示し、
図２は、本発明の好ましい実施形態によるイオントラップおよびイオン移動度分光計を、イオントラップの電位、イオントラップの出口に構成されたイオンゲートの電位、およびイオントラップの出口とイオン移動度分光計の入口との間の電位差を時間の関数として示す電位図と共に示し、
図３は、イオントラップの出口とイオン移動度分光計の入口との間に維持される注入電圧または電位差ΔＶが、本発明の好ましい実施形態に従って時間の関数として増加するようにどのように構成されるかを示すとともに、注入電圧のタイミングが、イオントラップの出口に構成されたイオンゲートに印加される抽出パルスにどのように関係しているかを示す。

以下に、図１を参照して従来の質量分析計について説明する。図１は、イオントラップ１がイオン移動度分光計２の上流に構成された従来の構成を示す。イオントラップ１は、四重極ロッドセット１と、イオントラップ１の出口電極を形成するように四重極ロッドセット１の下流に構成されたイオンゲート５とを備える。イオンがイオントラップ１内に軸方向に閉じ込められるようにイオンゲート５すなわち出口電極にトラップ電圧Ｖ_trapを印加することにより、イオンはイオントラップ１内に蓄積される。

一動作モードにおいて、イオンゲート５すなわち出口電極の電位を電位Ｖ_trapから電位Ｖ_extractに下げることにより、イオンはイオントラップ１からイオン移動度分光計２に移送される。イオンゲート５すなわち出口電極の電位を電位Ｖ_trapから電位Ｖ_extractに下げると、イオントラップ１とイオンゲート５との間の電位差およびイオンゲート５とイオン移動度分光計またはセパレータ２の入口領域との間の電位差により、イオンは、軸方向に加速されてイオントラップ１を出てイオン移動度分光計２に向けて前進させられる。以下、イオンゲート５とイオン移動度分光計またはセパレータ２の入口領域との間の電位差をΔＶと呼ぶ。

イオントラップ１から出射し、イオン移動度分光計２中へと加速されるイオンは、次いで、イオン移動度分光計２を通過するにつれてそのイオン移動度に応じて時間的に分離される。イオンがイオン移動度分光計２を通過するにつれて時間的に分離された後、イオンは、次いで、イオン移動度分光計２を出射し、イオン移動度分光計２の下流に構成された移送イオンガイド３へと前方へ移送される。次いで、イオンは、質量分析計の後段へと前方へ移送される。

イオントラップ１からイオン移動度分光計２へ加速されるイオンは、当該イオンがイオン移動度分光計２に入射するためには、加圧されたイオン移動度分光計セル２から漏出するガス４による流体力に打ち勝たなければならない。この従来の構成によると、イオンゲート５すなわちイオントラップ１の出口領域とイオン移動度分光計２の上流端との間に注入電圧または電位差ΔＶが維持される。軸方向電圧または電位勾配もまた、イオン移動度分光計２に入射したイオンをイオン移動度分光計２の長さに沿ってまたはその全長にわたって前進させるために、イオン移動度分光計２の長さに沿って維持される。イオンゲート５すなわちイオントラップ１の出口領域とイオン移動度分光計２の上流端との間の注入電圧または電位差ΔＶは、時間と共に一定のままである。

比較的大きいイオンは、比較的低い移動度を有する傾向があり、したがって、当該イオンをイオントラップ１からイオン移動度分光計２中に移送させるために必要となる推進力または力は比較的大きい。これに対し、比較的小さいイオンは、比較的高い移動度を有する傾向があり、したがって、当該イオンをイオントラップ１からイオン移動度分光計２中に移送させるために必要となる推進力または力は比較的小さい。

ある状況において、イオントラップ１内に蓄積されており、イオン移動度分光計２に同時に移送されることが所望されるイオンは、比較的広い質量、質量電荷比またはイオン移動度範囲を有し得る。その結果、イオンゲート５すなわちイオントラップ１の出口領域とイオン移動度分光計２の上流端との間の注入電圧または電位差ΔＶは、比較的大きいイオン種がイオントラップ１からイオン移動度分光計２中に注入される程度に比較的高く設定されなければならない。しかし、イオンゲート５すなわちイオントラップ１の出口領域とイオン移動度分光計２の上流端との間の注入電圧または電位差ΔＶが比較的高く設定された場合、これにより、比較的小さく比較的不安定なイオンがイオントラップ１からイオン移動度分光計２中に注入または移送される過程でフラグメンテーションされ得る。イオントラップ１からイオン移動度分光計２中に注入または移送されるときに比較的不安定なイオンがフラグメンテーションされることは、特に問題であり、不利となる。

本発明の上記好ましい実施形態によると、イオンゲート５すなわちイオントラップ１の出口領域とイオン移動度分光計またはセパレータ２の上流端との間の注入電圧または電位差ΔＶは、時間と共に変化（例えば、増加）するように構成される。この好ましい実施形態によると、注入電圧または電位差ΔＶは、イオンゲート５に印加される電圧が電位Ｖ_trapから電位Ｖ_extractに変化した瞬間、すなわち、イオンがイオントラップ１からイオン移動度分光計またはセパレータ２に向けて加速することができるような低さにイオンゲート電圧が設定された瞬間に、時間の関数として変化または増加し始めるように好ましくは構成される。しかし、イオンゲート５の電位が電位Ｖ_trapから電位Ｖ_extractに低下してからイオンゲート５すなわちイオントラップ１の出口領域とイオン移動度分光計２の上流端との間の注入電圧または電位差ΔＶが時間と共に変化（例えば、増加）し始めるまでに最初の遅延がある、好ましさが劣る実施形態が考えられる。イオンゲート５すなわちイオントラップ１の出口領域とイオン移動度分光計またはセパレータ２の上流端との間の注入電圧または電位差ΔＶが、イオンゲート５の電位が電位Ｖ_trapから電位Ｖ_extractに低下する前の時点を起点として時間と共に変化（例えば、増加）し始めるように構成され得る別の好ましさが劣る実施形態もまた考えられる。

図２に示すように、本発明の上記好ましい実施形態によると、イオンは、注入プロセスの開始時、イオンゲート５とイオン移動度分光計またはセパレータ２の入口領域との間に維持される電位差ΔＶ（ｔ１）による加速力を好ましくは最初に受け、この加速力は、比較的小さいイオン（イオントラップ１から出射するイオン移動度が比較的高いイオン）を当該イオンのいずれもがフラグメンテーションを起こすことなくイオン移動度分光計またはセパレータセル２に向けてかつその中へ推進、前進または加速するのに十分であることが好ましい。注入電圧または電位差が電位ΔＶ（ｔ１）に固定されたままであれば、イオン移動度が比較的低い比較的大きいイオンがその後にイオントラップ１から出射するとき、これらのイオンは、イオン移動度分光計またはセパレータセル２からのガス４の流出に逆らってイオン移動度分光計またはセパレータセル２中へと加速されることができなくなる。その結果、比較的大きく、イオン移動度が比較的低いイオンは、系から失われることになる。

本発明の特に有利な態様は、注入電圧または電位差ΔＶを一定期間にわたって徐々に増加させることにより、広い範囲の質量、質量電荷比またはイオン移動度を有するイオンを、当該イオンがフラグメンテーションを起こすことなく、イオントラップ１からイオン移動度分光計またはセパレータセル２中に移送または注入することができるということである。この好ましい実施形態によると、イオンゲート５すなわちイオントラップ１の出口領域とイオン移動度分光計２の入口領域との間の注入電圧または電位差ΔＶが比較的高く設定される時までには、イオン移動度が比較的高い、比較的不安定な全てのイオンは、既にイオントラップ１から出射し、既にイオントラップ１からイオン移動度分光計またはセパレータセル２中に注入または移送されている。その結果、比較的不安定なイオンは、比較的高い注入電圧または電位差ΔＶに当てられるかあるいはさらされることがなく、したがって、比較的不安定なイオンがイオントラップ１からイオン移動度分光計またはセパレータ２中に移送されるときにフラグメンテーションを起こすという問題は、本発明によれば実質的に回避される。

図３は、イオンゲート５すなわちイオントラップ１の出口領域とイオン移動度分光計２の入口領域との間の注入電圧または電位差ΔＶが時間の関数として増加していることが分かる本発明の一実施形態による電位プロファイルを示す。この好ましい実施形態によると、イオンゲート５上の電圧は、時間ｔ₁において、電位Ｖ_trap（イオンをイオントラップ１内にトラップするように好ましくは作用する）から電位Ｖ_extract（イオンをイオントラップから抽出するように好ましくは作用する）に好ましくは低下する。イオンゲート５の電位は、好ましくは、イオンゲート５の電位が好ましくは電位Ｖ_trapに再び上げられる後の時間ｔ₂まで電位Ｖ_extractのままとなるように設定される。したがって、イオンは、好ましくは、時間ｔ₁から後の時間ｔ₂までの期間中イオントラップを出射するように加速される。時間ｔ₁から時間ｔ₂までの同じ期間にわたって、イオンゲート５すなわちイオントラップ１の出口領域とイオン移動度分光計２の入口領域との間の注入電圧または電位差ΔＶは、好ましくは、時間ｔ₁における値ΔＶ（ｔ₁）から後の時間ｔ₂における値ΔＶ（ｔ₂）に増加するように構成される。一実施形態によると、ΔＶ（ｔ₁）は、５Ｖの値に設定してもよく、ΔＶ（ｔ₂）は、３０Ｖまたは４０Ｖの値に設定してもよい。好ましくはイオンがイオントラップ１から抽出され、次いでイオン移動度分光計またはセパレータ２中に注入される期間であるｔ₂−ｔ₁は、１０〜５００μｓの範囲となるように好ましくは構成される。イオンゲート５の電位が時間ｔ₁において電位Ｖ_trapから電位Ｖ_extractに低下した時点から、イオンゲート５の電位が次に電位Ｖ_trapから電位Ｖ_extractに低下する後の時点までの期間として定義され得るサイクル時間は、好ましくは、約１０ｍｓである。

上記好ましい実施形態において、イオン移動度分光計またはセパレータセル２は、好ましくは、上流の蓄積用イオントラップ１および／またはゲート用デバイスすなわちイオンゲート５に対して正の圧力に維持される。イオンは、イオンゲート５すなわちイオントラップ１の出口領域とイオン移動度分光計２の入口領域との間の注入電圧または電位差ΔＶを時間的に変化させることによって、イオントラップ１からイオン移動度分光計またはセパレータセル２中に好ましくは注入される。その結果、比較的移動度が高く、比較的不安定で比較的軽いイオンは、イオン移動度分光計またはセパレータセル２に入射するよう好ましくは配置され、また、イオントラップ１からイオン移動度分光計またはセパレータセル２へのドリフト時間が比較的小さいために、比較的低い注入電位、注入電圧または電位差ΔＶを受けるのが好ましい。対照的に、比較的移動度が低く比較的大きい、より安定なイオンは、イオントラップ１の出口からイオン移動度分光計またはセパレータセル２中へのドリフト時間が比較的長いために、比較的高い注入電位、注入電圧または電位差ΔＶを受ける。いったんイオンがイオン移動度分光計またはセパレータセル２に入射すると、比較的軽いイオンは、注入電圧の増加をその後経験することはない。その結果、比較的移動度が高く比較的不安定である、比較的軽いイオンは、当該イオンがフラグメンテーションを起こすリスクをその後実質的に有することなくイオン移動度分光計またはセパレータ２中に注入される。このように、本発明の上記好ましい実施形態によると、イオン移動度分光計による１回の分離において、より大きいイオン質量範囲が分析され得る。

イオン移動度分光計またはセパレータデバイス２がドリフトセル、ＲＦ閉じ込めを用いたドリフトセル、進行波イオン移動度イオン移動度分光計または螺旋状イオンガイドを備え得る本発明の実施形態も考えられる。
本発明を好ましい実施形態を参照して説明したが、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の範囲から逸脱することなく、形態および詳細において種々の変更が可能であることが当業者には明らかである。

Claims (15)

1. イオントラップと、
   複数の電極を含むイオン移動度分光計またはセパレータであって、前記イオントラップの下流に構成されたイオン移動度分光計またはセパレータと、
   前記イオントラップの出口領域と前記イオン移動度分光計またはセパレータの入口領域との間の電位差または電圧差を増加させるよう構成および適合されたデバイスとを備え、
   使用時に、イオンは、前記イオントラップを出射すると、その質量電荷比に応じて時間的に分離される質量分析計。
2. 前記イオントラップが、
   （ｉ）多重極ロッドセットまたはセグメント化多重極ロッドセットイオンガイドであって、前記ロッドセットイオンガイド内にイオンを軸方向に閉じ込めるための１つ以上の電極またはイオンゲートと組み合わせた多重極ロッドセットまたはセグメント化多重極ロッドセットイオンガイド、
   （ｉｉ）イオントンネルまたはイオンファネルイオンガイドであって、前記イオンガイド内にイオンを軸方向に閉じ込めるための１つ以上の電極またはイオンゲートと組み合わせたイオントンネルまたはイオンファネルイオンガイド、
   （ｉｉｉ）イオンガイドを形成する積層または配列された平面状、板状、または網状の電極であって、前記イオンガイド内にイオンを軸方向に閉じ込めるための１つ以上の電極またはイオンゲートと組み合わせた積層または配列された平面状、板状、または網状の電極、および
   （ｉｖ）螺旋状イオンガイドであって、前記イオンガイド内にイオンを軸方向に閉じ込めるための１つ以上の電極またはイオンゲートと組み合わせた螺旋状イオンガイドからなる群から選ばれる、請求項１に記載の質量分析計。
3. 使用時に、前記電位差または電圧差により、イオンが前記イオントラップから前記イオン移動度分光計またはセパレータ中へと加速される、請求項１または２に記載の質量分析計。
4. 前記デバイスが、前記イオントラップの出口領域と前記イオン移動度分光計またはセパレータの入口領域との間の前記電位差または電圧差を、線形的に、非線形的に、二次式的に、指数関数的に、階段状に、曲線状にまたは漸進的に、増加させるよう構成および適合されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の質量分析計。
5. 前記イオン移動度分光計またはセパレータが、
   （ｉ）ドリフト管、
   （ｉｉ）多重極ロッドセットイオンガイドまたはセグメント化多重極ロッドセットイオンガイド、
   （iii）イオントンネルまたはイオンファネルイオンガイド、
   （ｉｖ）イオンガイドを形成する積層もしくは配列された平面状、板状、もしくは網状の電極、
   （ｖ）螺旋状イオンガイド、および
   （ｖｉ）気相電気泳動デバイス
   からなる群から選ばれる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の質量分析計。
6. 前記ドリフト管が、１つ以上の電極と、前記ドリフト管の軸方向長さの少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％に沿って軸方向ＤＣ電圧勾配または実質的に一定もしくは線形の軸方向ＤＣ電圧勾配を維持するためのデバイスとを含む、請求項５に記載の質量分析計。
7. 前記多重極ロッドセットイオンガイドが、四重極ロッドセットイオンガイド、六重極ロッドセットイオンガイド、八重極ロッドセットイオンガイドまたは８個を超えるロッドを含むロッドセットイオンガイドを含む、請求項２または５に記載の質量分析計。
8. （ｉ）前記イオントラップおよび／または前記イオン移動度分光計もしくはセパレータの軸方向長さの少なくとも一部または少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％もしくは１００％に沿って少なくともいくつかのイオンを前進させるために、前記イオントラップおよび／または前記イオン移動度分光計もしくはセパレータの軸方向長さの少なくとも一部または少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％もしくは１００％に沿って実質的に一定のＤＣ電圧勾配を維持するためのＤＣ電圧手段、ならびに／あるいは
   （ｉｉ）前記イオントラップおよび／または前記イオン移動度分光計もしくはセパレータの軸方向長さの少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％ に沿って少なくともいくつかのイオンを前進させるために、前記イオントラップおよび／または前記イオン移動度分光計もしくはセパレータを形成する電極に１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくは電位または１つ以上の過渡ＤＣ電圧もしくは電位波形を印加するよう構成および適合された過渡ＤＣ電圧手段、ならびに／あるいは
   （ｉｉｉ）前記イオントラップおよび／またはイオン移動度分光計もしくはセパレータの軸方向長さの少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％もしくは１００％に沿って少なくともいくつかのイオンを前進させるために、前記イオントラップおよび／または前記イオン移動度分光計もしくはセパレータを形成する電極に２つ以上の位相シフトＡＣまたはＲＦ電圧を印加するよう構成および適合されたＡＣまたはＲＦ電圧手段をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の質量分析計。
9. 前記イオントラップおよび／または前記イオン移動度分光計もしくはセパレータが、（ｉ）＜２０ｍｍ、（ｉｉ）２０〜４０ｍｍ、（ｉｉｉ）４０〜６０ｍｍ、（ｉｖ）６０〜８０ｍｍ、（ｖ）８０〜１００ｍｍ、（ｖｉ）１００〜１２０ｍｍ、（ｖｉｉ）１２０〜１４０ｍｍ、（ｖｉｉｉ）１４０〜１６０ｍｍ、（ｉｘ）１６０〜１８０ｍｍ、（ｘ）１８０〜２００ｍｍ、（ｘｉ）２００〜２２０ｍｍ、（ｘｉｉ）２２０〜２４０ｍｍ、（ｘｉｉｉ）２４０〜２６０ｍｍ、（ｘｉｖ）２６０〜２８０ｍｍ、（ｘｖ）２８０〜３００ｍｍ、および（ｘｖｉ）＞３００ｍｍからなる群から選ばれる軸方向長さを有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の質量分析計。
10. 前記イオントラップおよび／または前記イオン移動度分光計もしくはセパレータが、前記イオントラップおよび／または前記イオン移動度分光計もしくはセパレータ内にイオンを半径方向に閉じ込めるために、前記イオントラップおよび／または前記イオン移動度分光計もしくはセパレータを形成する電極の少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、または１００％にＡＣまたはＲＦ電圧を印加するよう構成および適合されたＡＣまたはＲＦ電圧手段をさらに備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の質量分析計。
11. １〜１００、１００〜２００、２００〜３００、３００〜４００、４００〜５００、５００〜６００、６００〜７００、７００〜８００、８００〜９００、９００〜１０００、または＞１０００の範囲の質量電荷比を有する一価イオンが、（ｉ）０〜１ｍｓ、（ｉｉ）１〜２ｍｓ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｓ、（ｉｖ）３〜４ｍｓ、（ｖ）４〜５ｍｓ、（ｖｉ）５〜６ｍｓ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｓ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｓ、（ｉｘ）８〜９ｍｓ、（ｘ）９〜１０ｍｓ、（ｘｉ）１０〜１１ｍｓ、（ｘｉｉ）１１〜１２ｍｓ、（ｘｉｉｉ）１２〜１３ｍｓ、（ｘｉｖ）１３〜１４ｍｓ、（ｘｖ）１４〜１５ｍｓ、（ｘｖｉ）１５〜１６ｍｓ、（ｘｖｉｉ）１６〜１７ｍｓ、（ｘｖｉｉｉ）１７〜１８ｍｓ、（ｘｉｘ）１８〜１９ｍｓ、（ｘｘ）１９〜２０ｍｓ、（ｘｘｉ）２０〜２１ｍｓ、（ｘｘｉｉ）２１〜２２ｍｓ、（ｘｘｉｉｉ）２２〜２３ｍｓ、（ｘｘｉｖ）２３〜２４ｍｓ、（ｘｘｖ）２４〜２５ｍｓ、（ｘｘｖｉ）２５〜２６ｍｓ、（ｘｘｖｉｉ）２６〜２７ｍｓ、（ｘｘｖｉｉｉ）２７〜２８ｍｓ、（ｘｘｉｘ）２８〜２９ｍｓ、（ｘｘｘ）２９〜３０ｍｓ、（ｘｘｘｉ）３０〜３５ｍｓ、（ｘｘｘｉｉ）３５〜４０ｍｓ、（ｘｘｘｉｉｉ）４０〜４５ｍｓ、（ｘｘｘｉｖ）４５〜５０ｍｓ、（ｘｘｘｖ）５０〜５５ｍｓ、（ｘｘｘｖｉ）５５〜６０ｍｓ、（ｘｘｘｖｉｉ）６０〜６５ｍｓ、（ｘｘｘｖｉｉｉ）６５〜７０ｍｓ、（ｘｘｘｉｘ）７０〜７５ｍｓ、（ｘｌ）７５〜８０ｍｓ、（ｘｌｉ）８０〜８５ｍｓ、（ｘｌｉｉ）８５〜９０ｍｓ、（ｘｌｉｉｉ）９０〜９５ｍｓ、（ｘｌｉｖ）９５〜１００ｍｓ、および（ｘｌｖ）＞１００ｍｓの範囲の前記イオン移動度分光計またはセパレータを通るドリフトまたは通過時間を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の質量分析計。
12. 前記イオントラップおよび／または前記イオン移動度分光計もしくはセパレータの少なくとも一部を（ｉ）＞０．００１ｍｂａｒ、（ｉｉ）＞０．０１ｍｂａｒ、（ｉｉｉ）＞０．１ｍｂａｒ、（ｉｖ）＞１ｍｂａｒ、（ｖ）＞１０ｍｂａｒ、（ｖｉ）＞１００ｍｂａｒ、（ｖｉｉ）＜０．００１ｍｂａｒ、（ｖｉｉｉ）＜０．０１ｍｂａｒ、（ｉｘ）＜０．１ｍｂａｒ、（ｘ）＜１ｍｂａｒ、（ｘｉ）＜１０ｍｂａｒ、（ｘｉｉ）＜１００ｍｂａｒ、（ｘｉｉｉ）０．００１〜０．０１ｍｂａｒ、（ｘｉｖ）０．０１〜０．１ｍｂａｒ、（ｘｉｖ）０．１〜１ｍｂａｒ、（ｘｖ）１〜１０ｍｂａｒ、および（ｘｖｉ）１０〜１００ｍｂａｒからなる群から選ばれる圧力に維持するよう構成および適合されたデバイスをさらに備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の質量分析計。
13. （ａ）前記イオン移動度分光計が、イオンをそのイオン移動度に応じて時間的に分離させるよう構成され、かつ／あるいは
    （ｂ）前記イオン移動度分光計が、イオンを電場強度に伴うそのイオン移動度の変化率に応じて時間的に分離させるよう構成および適合されたフィールド非対称イオン移動度分光計を含み、かつ／あるいは
    （ｃ）使用時に、緩衝、反応またはフラグメンテーションガスが前記イオン移動度分光計内に備えられる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の質量分析計。
14. （ａ）前記イオン移動度分光計を通過するイオンの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、または１００％の滞在、通過または反応時間が、（ｉ）＜１ｍｓ、（ｉｉ）１〜５ｍｓ、（ｉｉｉ）５〜１０ｍｓ、（ｉｖ）１０〜１５ｍｓ、（ｖ）１５〜２０ｍｓ、（ｖｉ）２０〜２５ｍｓ、（ｖｉｉ）２５〜３０ｍｓ、（ｖｉｉｉ）３０〜３５ｍｓ、（ｉｘ）３５〜４０ｍｓ、（ｘ）４０〜４５ｍｓ、（ｘｉ）４５〜５０ｍｓ、（ｘｉｉ）５０〜５５ｍｓ、（ｘｉｉｉ）５５〜６０ｍｓ、（ｘｉｖ）６０〜６５ｍｓ、（ｘｖ）６５〜７０ｍｓ、（ｘｖｉ）７０〜７５ｍｓ、（ｘｖｉｉ）７５〜８０ｍｓ、（ｘｖｉｉｉ）８０〜８５ｍｓ、（ｘｉｘ）８５〜９０ｍｓ、（ｘｘ）９０〜９５ｍｓ、（ｘｘｉ）９５〜１００ｍｓ、（ｘｘｉｉ）１００〜１０５ｍｓ、（ｘｘｉｉｉ）１０５〜１１０ｍｓ、（ｘｘｉｖ）１１０〜１１５ｍｓ、（ｘｘｖ）１１５〜１２０ｍｓ、（ｘｘｖｉ）１２０〜１２５ｍｓ、（ｘｘｖｉｉ）１２５〜１３０ｍｓ、（ｘｘｖｉｉｉ）１３０〜１３５ｍｓ、（ｘｘｉｘ）１３５〜１４０ｍｓ、（ｘｘｘ）１４０〜１４５ｍｓ、（ｘｘｘｉ）１４５〜１５０ｍｓ、（ｘｘｘｉｉ）１５０〜１５５ｍｓ、（ｘｘｘｉｉｉ）１５５〜１６０ｍｓ、（ｘｘｘｉｖ）１６０〜１６５ｍｓ、（ｘｘｘｖ）１６５〜１７０ｍｓ、（ｘｘｘｖｉ）１７０〜１７５ｍｓ、（ｘｘｘｖｉｉ）１７５〜１８０ｍｓ、（ｘｘｘｖｉｉｉ）１８０〜１８５ｍｓ、（ｘｘｘｉｘ）１８５〜１９０ｍｓ、（ｘｌ）１９０〜１９５ｍｓ、（ｘｌｉ）１９５〜２００ｍｓ、および（ｘｌｉｉ）＞２００ｍｓからなる群から選ばれ、かつ／あるいは
    （ｂ）前記イオン移動度分光計が、（ｉ）＜１ｍｓ、（ｉｉ）１〜１０ｍｓ、（ｉｉｉ）１０〜２０ｍｓ、（ｉｖ）２０〜３０ｍｓ、（ｖ）３０〜４０ｍｓ、（ｖｉ）４０〜５０ｍｓ、（ｖｉｉ）５０〜６０ｍｓ、（ｖｉｉｉ）６０〜７０ｍｓ、（ｉｘ）７０〜８０ｍｓ、（ｘ）８０〜９０ｍｓ、（ｘｉ）９０〜１００ｍｓ、（ｘｉｉ）１００〜２００ｍｓ、（ｘｉｉｉ）２００〜３００ｍｓ、（ｘｉｖ）３００〜４００ｍｓ、（ｘｖ）４００〜５００ｍｓ、（ｘｖｉ）５００〜６００ｍｓ、（ｘｖｉｉ）６００〜７００ｍｓ、（ｘｖｉｉｉ）７００〜８００ｍｓ、（ｘｉｘ）８００〜９００ｍｓ、（ｘｘ）９００〜１０００ｍｓ、（ｘｘｉ）１〜２ｓ、（ｘｘｉｉ）２〜３ｓ、（ｘｘｉｉｉ）３〜４ｓ、（ｘｘｉｖ）４〜５ｓ、および（ｘｘｖ）＞５ｓからなる群から選ばれるサイクル時間を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の質量分析計。
15. イオントラップを準備する工程と、
    複数の電極を含むイオン移動度分光計またはセパレータであって、前記イオントラップの下流に構成されたイオン移動度分光計またはセパレータを準備する工程と、
    イオンを前記イオントラップから放出し、前記イオンが、前記イオントラップを出射すると、その質量電荷比に応じて時間的に分離される工程と、
    前記イオントラップの出口領域と前記イオン移動度分光計またはセパレータの入口領域との間の電位差または電圧差を増加させる工程と
    を含む質量分析の方法。
    

Images