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公開番号2024096075
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-11
出願番号2023222149
出願日2023-12-28
発明の名称イオン分離のための装置及び方法
出願人サーモ フィニガン エルエルシー,Thermo Finnigan LLC
代理人個人,個人,個人
主分類H01J 49/42 20060101AFI20240704BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
イオンを選別するためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】
本明細書に開示されるのは、イオントラップを形成するように構成された多重極電極の群と、多重極電極の群に隣接し、それに動作可能に結合されたイオンガイドと、を含む、イオンを選別するためのシステム及び方法である。無線周波数(RF)又は直流(CD)電源デバイスを使用して、システムは、多重極電極の群にRF電圧を印加して、それによって、擬電位障壁を生み出すことができる。次いで、DC勾配電圧を印加して、擬電位障壁に対向する軸方向電界を生み出し得る。DC電圧が上昇し、かつ/又はRF電圧が低下するにつれて、1つ以上のイオンが障壁を通して溶出される。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項1】
イオンを選別するためのシステムであって、
イオントラップを形成するように構成された多重極電極の群と、
前記多重極電極の群に隣接するイオンガイドと、
前記多重極電極の群にRF電圧を印加して、擬電位障壁を生み出し、DC電圧を印加して、前記擬電位障壁に対向する軸方向電界を生み出すように構成されたRF及びDC電圧デバイスであって、前記擬電位障壁が、1つ以上のイオンを前記多重極電極のうちの少なくとも2つの間の環内に閉じ込めるように構成されている、RF及びDC電圧デバイスと、を備え、
前記RF電圧又はDC電圧のうちの少なくとも1つをランプ制御することが、前記擬電位障壁を横切って前記1つ以上のイオンのうちの少なくとも1つを溶出させる、システム。
続きを表示(約 1,900 文字)【請求項2】
前記多重極電極の群が、四重極電位を提供するように構成された四重極電極の群を備える、請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
前記擬電位障壁を横切って前記1つ以上のイオンのうちの少なくとも1つを溶出させることが、軸方向DC電界を増加させて、前記イオントラップ内で軸方向層化を開始し、実質的にそれらの質量対電荷比に基づいて、前記擬電位障壁を横切って前記イオンを溶出させることを更に含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項4】
前記RF電圧をランプ制御することが、前記多重極電極の群に印加された前記RF電圧を減少させて、前記イオントラップ内の軸方向層化を開始し、それらの質量対電荷比に基づいて、各擬電位障壁を横切って前記イオンを溶出させることを伴う、請求項1に記載のシステム。
【請求項5】
前記擬電位障壁を横切って前記1つ以上のイオンのうちの少なくとも1つを溶出させることが、前記イオンガイドの入口電位に対して前記イオントラップを浮遊させて、それらの質量対電荷比に基づいて、前記擬電位障壁を横切って前記イオンを溶出させることを更に含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項6】
前記擬電位障壁を横切って前記1つ以上のイオンのうちの少なくとも1つを溶出させることが、
前記多重極電極の群に印加された前記DC電圧を増加させ、前記RF電圧を減少させること、
前記DC電圧を増加させ、前記イオンガイドに対して前記イオントラップを浮遊させること、
前記多重極電極の群に印加された前記RF電圧を減少させ、前記イオンガイドに対して前記イオントラップを浮遊させること、又は
前記多重極電極の群に印加された前記DC電圧を増加させ、前記RF電圧を減少させ、前記イオンガイドに対して前記イオントラップを浮遊させること、のうちの少なくとも1つを更に含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項7】
前記イオンが、前記イオンガイド若しくはイオントラップの径方向及び長手方向軸の両方に直交する接線方向に実質的に閉じ込められていないか、又は拘束されていない、請求項1に記載のシステム。
【請求項8】
前記イオンガイドが、積層リングガイド、イオンファンネル、又は多重極のうちの少なくとも1つである、請求項1に記載のシステム。
【請求項9】
前記システムが、1mTorr~5Torrで動作する、請求項1に記載のシステム。
【請求項10】
前記RF電圧が、(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、及び(xxv)>10.0MHzからなる群から選択される周波数を有し、
(b)前記RF電圧が、(i)<50Vのピーク間、(ii)50~100Vのピーク間、(iii)100~150Vのピーク間、(iv)150~200Vのピーク間、(v)200~300Vのピーク間、(vi)300~400Vのピーク間、(vii)400~500Vのピーク間、(viii)500~600Vのピーク間、(ix)600~700Vのピーク間、(x)700~800Vのピーク間、(xi)800~900Vのピーク間、(xii)900~1000Vのピーク間、(xiii)1000~1100Vのピーク間、(xiv)1100~1200Vのピーク間、(xv)1200~1300Vのピーク間、(xvi)1300~1400Vのピーク間、(xvii)1400~1500Vのピーク間、及び(xviii)>1500Vのピーク間からなる群から選択される振幅を有する、請求項1に記載のシステム。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、概して、イオンを誘導及び分離するためのシステム並びに方法を含む、質量分析法の分野に関する。
続きを表示(約 3,800 文字)【背景技術】
【0002】
質量分析法システムにおけるイオンガイドの例としては、大気圧インターフェース移動光学素子、異なる分析器セクション間でイオンを移動させるための多重極、HCD及びCID衝突セルなどが挙げられる。積層リングイオンガイドは周知であり、イオンが透過するアパーチャを各々が有する複数のリング電極を備える。従来の積層リングイオンガイドのイオン閉じ込め領域は、断面が円形である。ある特定の質量対電荷比のイオンのみが、イオントラップを通過し、所与の電圧比で検出器に到達することができるであろう。これにより、特定のm/zを有するイオンの選択が許容されるか、又はオペレータが、印加されるDC及びRF電圧を連続的に変動させることによって、m/z値の範囲についてスキャンすることが可能になる。
【0003】
先行技術における問題には、より大型かつより高価な電源を必要とするRF電圧が含まれる。追加的に、より高い電圧は、イオンガイド内に、小イオン、及び一例として、衝突セルの内側で形成され得るプロダクトイオンの不安定性につながる条件を生み出し得る。また、RF電圧が高すぎると、他のイオン光学素子とのインターフェースで透過問題が提示される場合がある。
【0004】
従来のイオントラップ及びイオンガイドの制限された空間電荷容量は、イオン損失につながる非効率的なイオン閉じ込めによって、透過又は感度の損失をもたらし得る。更に、従来のイオントラップ及びイオンガイドは、高圧で、イオン移動度分離器又は質量対電荷比分離器として使用されるとき、分析性能の損失を被る場合がある。これは、分解能若しくは分離力の損失及び/又は放出時間の予想外のシフトによって特徴付けられる。これらのシフトは、分析測定の不正確さにつながる。したがって、改善されたイオンガイドを提供することが望まれる。
【発明の概要】
【0005】
第1の態様では、イオントラップを形成するように構成された多重極電極の群と、多重極電極の群に隣接するイオンガイドと、を有する、イオンを選別するためのシステムが提供される。次いで、RF及びDC電圧は、多重極電極の群にRF電圧を印加して、それによって、1つ以上のイオンを閉じ込めるように構成された擬電位障壁を生み出すために使用される。RF及びDC電圧デバイスはまた、トラップの出口において擬電位障壁に対向する軸方向電界を生み出すDC電圧を印加するために使用される。次いで、使用事例に依存して、RF電圧又はDC電圧をランプアップ又はランプダウンさせて、擬電位障壁を横切って少なくとも1つのイオンを溶出させる。
【0006】
第2の態様では、イオンを選別するための方法であって、RF及びDC電圧デバイスを使用して、RF電圧を多重極電極の群に印加して、擬電位障壁を生み出すことと、RF及びDC電圧デバイスを使用して、DC電圧を印加して、擬電位障壁に対向する軸方向電界を生み出すことであって、擬電位障壁が、1つ以上のイオンを閉じ込めるように構成されている、生み出すことと、を含む、方法が提供される。次いで、使用事例に依存して、RF電圧又はDC電圧をランプアップ又はランプダウンさせて、擬電位障壁を横切って少なくとも1つのイオンを溶出させる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
実施形態は、添付図面と併せて以下の詳細な説明により容易に理解されるであろう。本説明を容易にするために、同様の参照数字は、同様の構造要素を示す。実施形態は、添付図面の図に例解されており、限定されるものではない。
様々な実施形態による、例示的な質量分析法システムのブロック略図を提供する。
様々な実施形態による、イオントラップ及びイオンガイドの2つの例示的な斜視図を提供する。
様々な実施形態による、イオントラップ及びイオンガイドの2つの例示的な斜視図を提供する。
様々な実施形態による、例示的なイオントラップのYZ断面切断図を提供する。
様々な実施形態による、例示的なイオントラップの追加のXZ断面切断図を提供する。
様々な実施形態による、例示的なイオントラップの追加の断面切断図を提供する。
様々な実施形態による、イオントラップ内への軸方向イオン挿入の例示的な例解図を提供する。
様々な実施形態による、イオントラップ内への直交イオン挿入の例示的な例解図を提供する。
様々な実施形態による、イオントラップ内への直交イオン挿入の別の例示的な例解図を提供する。
様々な実施形態による、イオントラップ内への直交イオン挿入の別の例示的な例解図を提供する。
様々な実施形態による、溶出方法を示す一連の例解的な略図を提供する。
様々な実施形態による、溶出方法を示す一連の例解的な略図を提供する。
様々な実施形態による、溶出方法を示す一連の例解的な略図を提供する。
様々な実施形態による、溶出方法を示す一連の例解的な略図を提供する。
様々な実施形態による、溶出方法を示す一連の例解的な略図を提供する。
様々な実施形態による、溶出電圧対溶出時間の例示的なグラフ及びイオン溶出経路の例示的なレンダリングを提供する。
周波数を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
周波数を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
周波数を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
周波数を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
スキャン時間を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
スキャン時間を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
スキャン時間を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
スキャン時間を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
DCトラップ電圧を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
DCトラップ電圧を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
DCトラップ電圧を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
DCトラップ電圧を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
様々な実施形態による、イオン分離の例示的な方法の流れ略図を提供する。
様々な実施形態による、DC及びRFランプについての溶出時間プロットの例を示す。
様々な実施形態による、DC及びRFランプについての溶出時間プロットの例を示す。
様々な実施形態による、1Torr及び3Torrについての溶出時間プロットの例を示す。
様々な実施形態による、本明細書に開示される質量分析計支援方法のいくつか又は全てが実施され得る例示的なコンピューティングデバイスのブロック略図を提供する。
様々な実施形態による、本明細書に開示される質量分析計支援方法のいくつか又は全てが実施され得る例示的な質量分析計支援システムのブロック略図を提供する。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本明細書に開示されるのは、質量分析法システム、並びに関連する方法、コンピューティングデバイス、及びコンピュータ可読媒体である。本明細書において使用される節の見出しは、構成目的のためのものであって、記載される主題をいかようにも限定するものと解釈されるべきでない。
【0009】
様々な実施形態のこの詳細な説明では、説明の目的のために、多くの具体的な詳細が、開示された実施形態の全体的な理解を提供するために記載される。しかしながら、これらの様々な実施形態はこれらの具体的な詳細の有無にかかわらず実行され得ることを当業者は理解するだろう。他の例では、構造及びデバイスは、ブロック略図の形態で示されている。更に、方法が提示及び実行される具体的な順序は例解的なものであり、順序は変更されても依然として本明細書において開示される様々な実施形態の趣旨及び範囲内に留まり得ることが企図されていることを、当業者であれば容易に理解することができる。
【0010】
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面が参照され、同様の数字は全体を通して同様の部分を指定し、例解として、実施され得る実施形態が示される。本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用され得、構造的又は論理的変更が行われ得ることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。
(【0011】以降は省略されています)

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