JP6553024B2

JP6553024B2 - インラインのイオン反応デバイスセルおよび動作方法

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Publication number: JP6553024B2
Application number: JP2016516256A
Authority: JP
Inventors: 崇馬場
Original assignee: ディーエイチテクノロジーズデベロップメントプライベートリミテッド
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2034-05-29
Also published as: EP3005399A1; US10014166B2; EP3005399B1; CN105247651B; JP2016520979A; CA2912998A1; US20160126076A1; CN105247651A; EP3005399A4; WO2014191821A1

Description

（関連出願）
本願は、２０１３年５月３０日に出願された、米国仮特許出願第61/828,757号の利益を主張するものであり、その内容の全体は、参照により本明細書中に援用される。

本教示の内容は、イオン反応デバイスおよび動作の方法に関する。

イオン反応は、典型的には、正または負のいずれかに荷電したイオンと、正または負に荷電した別のイオンまたは電子であり得る別の荷電種との反応を含む。

電子誘起解離では、電子がイオンによって捕捉され、その結果、イオンの断片化が起こり得る。電子誘起解離は、質量分析（ＭＳ）で生体分子を解離させる技術として使用されるが、他の用途にも利用され得る。これらの機能は、液体クロマトグラフ質量分析／質量分析での定期的なプロテオミクスから、トップダウン分析（無消化）、デノボシーケンシング（異常なアミノ酸配列の発見）、翻訳後修飾の研究（グリコシル化、リン酸化等）、タンパク質―タンパク質相互作用（タンパク質の機能的研究）に至り、さらには小分子の同定をも含む可能な用途の広範囲にわたる。

運動エネルギーが０〜３ｅＶの電子を用いた電子捕獲解離（ＥＣＤ）の最初の報告の後、試薬アニオンを用いた電子移動解離（ＥＴＤ）、運動エネルギーが５〜１０ｅＶの電子を用いたホットＥＣＤ、３ｅＶを上回る運動エネルギーの電子を用いた電子イオン化解離（ＥＩＤ）活性イオンＥＣＤ（ＡＩ−ＥＣＤ）、運動エネルギーが３ｅＶを上回る電子を用いた電子脱離解離（ＥＤＤ）、試薬カチオンを用いたネガティブＥＴＤ、および電子を用いたネガティブＥＣＤ等を含む他の電子誘起技法が報告されている。ＥＣＤ、ＥＴＤ、およびホットＥＣＤは、正に荷電された前駆体イオンのために開発され、一方、他は、負電荷を持つ前駆体イオンのために開発されてきた。ＥＩＤは、単一荷電前駆体を含む両極性を解離することができる。これらの技法は、ペプチド、タンパク質、グリカン、および後翻訳的に修飾されたペプチド／タンパク質等の生体分子種に非常に有用である。ＥＣＤはまた、タンパク質／ペプチドおよびそれらのデノボシーケンシングのトップダウン分析をも可能にする。陽子移動反応（ＰＴＲ）は、イオンの電荷状態を低減するために利用され得、その場合、陽子は１つの荷電種から別の荷電種に転送される。

これらの電子誘起された解離は、従来の衝突誘起または活性化解離（ＣＩＤまたはＣＡＤ）と補完的であると考えられ、高度なＭＳデバイスに組み込まれている。ＥＴＤは、特にこれらのデバイスで利用される。

ＥＣＤでは、低エネルギー（通常は<１ｅＶ）の電子が正イオンによって捕捉される。ＦＴ−ＩＣＲが、自由電子の加熱を回避するイオン閉じ込めのために静的な電磁場を利用したため、歴史的には、ＥＣＤは、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（ＦＴ−ＩＣＲ）質量分析で実行された。このようなデバイスは、比較的長い相互作用時間を必要とし、作るのに高価な大型の器具を必要とした。高周波数（ＲＦ）イオントラップを必要とするより小さな用途でＥＣＤを使用しようとする試みは、トラップＲＦ場による電子の加速を引き起こすことが見出されている。これを克服するため、例えば、負に荷電された試薬イオンの電子源としての使用および磁場の付いた線形ＲＦイオントラップ内で実施されるＥＣＤの使用等のＥＴＤおよび他の電子誘起技法が用いられてきた。

以降、本教示での用語「ＥＣＤ」の使用は、電子が関連する解離技法の全ての形態に及び、運動エネルギーが０〜３ｅＶの電子によるＥＣＤの使用のみに限定されないと理解されるべきである。本教示での「ＥＣＤ」の使用は、したがって、代表的なものであり、ホットＥＣＤ、ＥＩＤ、ＥＤＤ、およびネガティブＥＣＤを含む、電子が関連する解離現象の全ての形態を含むものと理解されるべきである。

捕獲デバイス内でイオン化を行うＥＣＤおよびＥＴＤの従来の使用は、前駆体イオンと、ＥＣＤでは電子、ＥＴＤではアニオンである解離のための試薬イオンとの反応に比較的長い時間を必要とする。ＥＴＤで用いられるとき、十分な解離を得るには、アニオンとカチオンとは同時にトラップされる必要がある。トラップ動作は、ＥＣＤの場合で、線形トラップが反応デバイスとして使用され、電子注入およびイオン注入／抽出が同じポート（または同じ終端レンズ電極）を分かち合うときに必要とされる。複数のステップを必要とする、トラップ動作は、連続フロースルー様式で動作する、従来のＣＩＤに基づく４重極飛行時間質量分析計（ＱＴＯＦ）との適合性に劣る。

線形イオントラップ内のＥＣＤの実施中での電子ビームおよびイオンの平行注入は、ＥＣＤの感度を制限することが見出されている。（参照により本明細書に組み込まれる、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，２００４，７６（１５），ｐｐ４２６３〜４２６６）電子およびイオンの非平行注入もまた報告されている（参照により本明細書に組み込まれる、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，２００７，７９（２２），ｐｐ８７５５〜８７６１）が、電子ビームがＲＦイオントラップのレンズ電極と相互作用して電極上に絶縁面を形成し、これが電子の荷電を引き起こして、焦点（レンズ）視野の制御不能な変化の原因となるため、イオン注入および排出での電子ビーム障害という問題に悩まされる。これは、不安定で予測不可能な表面電位変化を引き起こし、イオンの注入および排出が制御不能になる。

横型電子注入が開示されている（両文書とも参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第６，９９５，３６６号、第ＷＯ１１０２８４５０号）が、これらの構成は、所与のイオントラップＲＦ場による電子線散乱の問題に悩まされる。多重イオン源経路を質量分析計の出口にＴ字形形態で結合した多重イオン経路デバイスもまた開示されているが、これらは複雑で、構築するのが高価である。

米国特許第６，９９５，３６６号明細書国際公開２０１１／０２８４５０号

いくつかの広範な教示によれば、イオン反応のための交差イオン経路型デバイスの方法および装置が開示される。

様々な実施形態では、イオントラップおよび電子注入のための交差イオン経路型デバイスが開示される。この構成では、イオン経路と電子ビーム注入とが別にされている。

様々な実施形態では、１組の非位相反転型および位相反転型の磁場付き線形ＲＦ場によって電子ビームが集束され得る。移動電子は、線形高周波４重極（ＲＦＱ）と磁場との結合領域によってデフォーカスされ得る。ＲＦ場の位相は、その後、デフォーカスされた電子が、再度集束されるように移動中に反転され得る。

様々な実施形態では、電子ビーム注入による予測不可能なイオン運動不全を回避するデバイスが開示される。いくつかの実施形態では、電子ビームは集束され、これにより反応効率を高め、フィラメント電流を減少させることによってフィラメントの寿命を延長することができる。いくつかの実施形態では、ＴＯＦ測定のための最適なデューティサイクルが実現されるように、連続的ＥＣＤまたはフロースルーＥＣＤが、行われ得る。

様々な実施形態では、横型電子注入法を用いて電子ビーム障害を最小化するデバイスが開示される。いくつかの実施形態では、ＥＣＤ反応を可能にするように磁場を有する十字型イオンガイド構造を利用するデバイスが開示される。

様々な実施形態では、インライン構成を可能にするデバイスが提供される。いくつかの実施形態では、イオン注入および排出への電子ビーム障害を回避するデバイスが開示される。

様々な実施形態では、従来のＣＩＤベースのプロセスとの適合を可能にする連続的／フロースルー動作でＥＣＤが機能できるようにするデバイスが提供される。いくつかの実施形態では、ＥＴＤや陽子移動反応（ＰＴＲ）等、他のイオン動作技法が同様に動作できるようにするデバイスが開示される。

様々な実施形態では、高感度と分析が容易な単純解離スペクトルとを提供し得る、ＥＣＤによる前駆体イオンおよび生成物イオンの荷電制御を可能にするＰＴＲ用途にも利用することができるデバイスが提供される。

様々な実施形態では、荷電種は、デバイス内に導入され得る。いくつかの実施形態では、荷電種は、フィラメント（タングステン、トリウム処理タングステン等）またはＹ_２Ｏ_３カソードを含む電子エミッタ等の電子源によって生成された電子である。

いくつかの実施形態では、第１の軸端および第１の中心軸に沿って第１の経路軸端から距離をおいて配置された第２の軸端を含む第１の経路と、第１の軸端および第２の中心軸に沿って第２の経路の第１の軸端から距離をおいて配置された第２の軸端を含む第２の経路とを備える、イオンの反応装置が開示される。第１および第２の中心軸は実質的に互いに直交し、交点で交差する。本反応装置はまた、第１の中心軸の周りに４重極配向に配列され、第１の経路の第１の軸端と交点との間に配置された第１組の４重極電極を含み得る。第１組の電極は、第１の中心軸の第１の部分に沿ってイオンを案内する。本装置は、第１の中心軸の周りに４重極配向に配列され、第１の経路の第２の軸端と交点との間に配置された第２組の４重極電極をも含むことができる。第２組の電極は、第１の中心軸の第２の部分に沿ってイオンを案内する。第１組および第２組の電極は、第１の中心軸の直角方向に間隙を形成するように、互いに分離される。反応装置はまた、第１および第２組の電極にＲＦ電圧を提供しＲＦ場を生成するための電圧源と、ＲＦ電圧を制御するためのコントローラと、イオン源と、荷電種源とを含み得る。イオン源は、第１の経路の第１または第２の軸端のいずれかまたはその近傍に配置され、第１の経路の第１または第２の軸端のもう一方に向け、第１の中心軸に沿ってイオンを導入するためのものである。荷電種源は、第２の中心軸に沿って荷電種を導入するためのもので、第２の経路の第１もしくは第２の軸端のいずれかまたはその近傍に配置され、荷電種は間隙を通って交点に向かって移動する。

いくつかの実施形態では、電子捕獲解離反応を実行するための方法が記載され、この方法は、第１の軸端と第１の中心軸に沿って第１の経路軸端から距離を置いて配置された第２の軸端とを含む第１の経路を提供するステップと、第１の軸端と第２の中心軸に沿って第２の経路軸端から距離を置いて配置される第２の軸端とを含む第２の経路を提供するステップと、第１および第２の中心軸が実質的に互いに直交し交点を有するように、第１および第２の中心軸を配置するステップと、第１の中心軸の周りに４重極配向に配列され、第１の経路の第１の軸端と交点との間に配置された第１組の４重極電極であって、第１の中心軸の第１の部分に沿ってイオンを案内するための第１組の４重極電極を提供するステップと、第１の中心軸の周りに４重極配向に配列され、第１の経路の第２の軸端と交点との間に配置された第２組の４重極電極であって、第１の中心軸の第２の部分に沿ってイオンを案内するための第２組の４重極電極を提供するステップと、第１組の電極を、第１の中心軸の直角方向に間隙を形成するように第２組の電極から離すステップと、第２の中心軸に平行な磁場を提供するステップと、第１組および第２組の電極にＲＦ電圧を提供するステップと、第１組および第２組の電極によって生成されるＲＦ場を制御するようにＲＦ電圧を制御するためのコントローラを提供するステップと、第１の中心軸に沿って第１の経路の第１または第２の軸端のいずれかに正に荷電された複数のイオンを導入するステップと、第２の中心軸に沿って、第２の経路の第１または第２の軸端に電子を導入するステップであって、電子は、間隙を通って交点に向かって動くステップとを含むことができる。

いくつかの実施形態では、装置は、第２の中心軸に沿って平行な磁場を生成する磁場発生器を含んでもよい。いくつかの特定の実施形態では、イオンは正に荷電され、荷電種は電子である。電子は、好ましくは、タングステンもしくはトリウム処理タングステンのフィラメントから生成されるか、Ｙ_２Ｏ_３カソードから生成され得る。他の実施形態では、荷電種は、試薬アニオンである。

異なる実施形態は、第１の経路内で、イオンが導入される第１または第２の端部とは反対側の端部に配置または近接されたゲート電極の存在を含む。さらに異なる実施形態では、ゲート電極は、第１の経路の両端に配置または近接される。ゲート電極の１つは、装置内へのイオンの進入を制御するためのもので、もう一方のゲート電極は、イオンまたはイオンの反応生成物の除去を制御するためのものである。ゲート電極はまた、第２の経路の第１または第２の端部の両方にも配置または近接され得る。様々な実施形態では、装置は、ゲート電極を制御するためのコントローラをさらに備えることができる。

装置および方法の実施形態はまた、第２の経路内の第１または第２の端部に配置または近接された、荷電種の集束のためのレンズの使用または提供を含み得る。

選択的実施形態は、第２の経路内に位置し、荷電種が導入された端部とは反対側の端部に配置または近接されたレーザ源を含み得る。いくつかの実施形態では、レーザ源は、紫外線または赤外線のいずれかを提供する。

いくつかの実施形態では、第２の経路の両端は、荷電種源を含み、荷電種は電子であり、１度に１つの荷電種源のみが操作可能である。

いくつかの実施形態では、イオンは、荷電種源と相互作用し、相互作用は、電子捕獲解離、電子移動解離、または陽子移動解離を潜在的に引き起こし得る。

選択的実施形態では、生成されたＲＦ場は、周波数が約４００ｋＨｚ〜１．２ＭＨｚで、より具体的には、周波数が約８００ｋＨｚである。

いくつかの実施形態では、本方法は、第１の経路内で、正に荷電されたイオンが導入される端部とは反対側にある端部またはそれに近接して、ゲート電極を提供するステップを含む。いくつかの実施形態では、ゲート電極は、開位置と閉位置との間を切り替え可能であり、開位置にあるとき、イオンまたはイオン反応生成物は通過することができ、閉位置にあるとき、イオンまたはイオン反応生成は通過することができない。このような方法はまた、ゲートが開のときとゲートが閉のときとの時間を制御するステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、ゲートは、連続的に開となるように構成される。

いくつかの実施形態では、本方法は、電子がフィラメントを介して導入される場合、好ましくは、タングステンもしくはトリウム処理タングステンフィラメントのいずれかを含み、またはＹ_２Ｏ_３カソードで導入される。

いくつかの実施形態では、装置は、該第１の複数の電極内の各電極が、第２の複数の電極の電極と対を成して電極対を形成するよう該電極に電圧を送達するように構成されたコントローラを含み得、各電極対内の各電極が反対の極性を有し、電極対のもう一方の電極と交点を横切って正反対にあり、それにより、該交点と該第２の経路の該第１の軸端との間で、該第１および該第２の複数の電極によって生成されるＲＦ場は、該交点と該第２の経路の該第２の軸端との間で生成されるＲＦ場に対して逆相となる。

いくつかの実施形態では、電子は、該交点に近づくにつれてデフォーカス効果を、また該電子がこの該交点をいったん通過すると集束効果を経験する。

様々な実施形態では、装置はまた、第２の経路の第１および第２の軸端の両方またはその近傍に配置されたゲート電極を含む。

様々な実施形態では、第２の経路が、荷電種を集束させるため、第１または第２の軸端に配置または近接されたレンズを含む。

様々な実施形態では、第２の経路は、該荷電種を導入するための該端部とは反対側の軸端に配置または近接される、レーザ源を含むまたは内部に配置し、該レーザ源は、該イオンまたは該荷電種にエネルギーを提供する。

様々な実施形態では、レーザ源は、紫外線または赤外線を提供する。

様々な実施形態では、第２の経路の両方の軸端は、荷電種源を含み、これらの荷電種源の１つのみが１度に操作可能である。

様々な実施形態では、イオンは、荷電種と相互作用する。

様々な実施形態では、相互作用は、電子捕獲解離、電子移動解離、または陽子移動解離を引き起こす。

様々な実施形態では、イオン反応を実行するための方法が、開示され、第１の軸端と第１の中心軸に沿って第１の経路の軸端から距離を置いて配置された第２の軸端とを含む第１の経路を提供するステップと、第１の軸端と第２の中心軸に沿って第２の経路軸端から距離を置いて配置された第２の軸端とを含む第２の経路を提供するステップであって、該第１および第２の中心軸が互いに実質的に直交し交点を有する、ステップと、該第１の中心軸の周りに多重極配向に配列され、該第１の軸端と該交点との間に配置された第１の複数の電極を提供するステップであって、該電極は、該第１の中心軸の第１の部分に沿ってイオンを案内する、ステップと、第１の中心軸の周りに多重極配向に配列され、該第２の軸端と該交点との間に配置された第２の複数の電極を提供するステップであって、該電極は、該第１の中心軸の第２の部分に沿ってイオンを案内し、第１の複数の電極は、該第１の中心軸の直角方向に間隙を形成するように第２の複数の電極から離される、ステップと、該第２の中心軸に平行な磁場を提供するステップと、該第１および第２の複数の電極にＲＦ電圧を提供するステップと、該第１および第２の複数の電極によって生成されるＲＦ場を制御するようにＲＦ電圧を制御するためのコントローラを提供するステップと、第１の中心軸に沿った第１の経路の第１または第２の軸端のいずれかに複数のイオンを導入するステップと、第２の中心軸に沿った第２の経路の第１または第２の軸端に荷電種を導入するステップであって、荷電種は、間隙を通って該交点に向かって動くステップとを含む。

様々な実施形態では、本方法は、第１の経路内でイオンが導入される軸端とは反対側の軸端またはその近傍にゲートを提供するステップさらに含み、該ゲートは開および閉位置の間を切り替え可能であり、開位置にあるときには、該イオンまたは該イオン反応の生成物は通過でき、閉位置にあるときにはイオンまたはイオン反応の生成物は通過できない。様々な実施形態では、ゲートは、連続的に開である。

様々な実施形態では、本方法は、ゲートが開のときおよびゲートが閉のときの時間の長さを制御するステップをさらに含む。様々な実施形態では、開位置および閉位置の時間の長さ間の比は、８ミリ秒：２ミリ秒である。他の実施形態では、開および閉位置の時間の長さ間の比は、３ミリ秒：７ミリ秒である。

様々な実施形態では、イオンは正に荷電され得る一方、荷電種は電子であり得る。

様々な実施形態では、１つまたは１つを上回る多重極は、４重極である。

様々な実施形態では、本方法は、荷電種を集束させるために、該第２の経路の該第１または第２の軸端のいずれかまたはその近傍に配置されたレンズを提供するステップをさらに含む。

様々な実施形態では、本方法は、荷電種が注入される端部とは反対側の軸端またはその近傍に、該イオンまたは荷電種のいずれかにエネルギーを提供するためのレーザ源を提供するステップをさらに含む。様々な実施形態では、レーザ源は、紫外線または赤外線である。

様々な実施形態では、イオンは、荷電種と相互作用し、電子捕獲解離、電子移動解離、または陽子移動解離を引き起こし得る。

様々な実施形態では、荷電種は、アニオンである。

様々な実施形態では、イオンは、アニオンである。

様々な実施形態では、例えば、レーザ光線を用いて光子を注入するようにも利用できるデバイスが、開示され、ＵＶ光解離および赤外線多光子解離（ＩＲＭＰＤ）等の補完的な解離技術を提供し得る。

様々な実施形態では、電子ビームは、連続モードで動作しているときに生成物イオンがＥＣＤ装置から排出されるとき、オフにされ得る。

様々な実施形態では、装置は、半または準連続モードで動作できる。

様々な実施形態では、多重極に印加されるＲＦ周波数は、４００ｋＨｚ〜１.２ＭＨｚの範囲内にあり、好ましくは、周波数は、８００ｋＨｚである。

様々な実施形態では、イオンの反応装置が、開示され、第１の軸端と第１の中心軸に沿って第１の経路軸端から距離を置いて配置された第２の軸端とを含む第１の経路と、第１の軸端と第２の中心軸に沿って第２の経路の第１の軸端から距離を置いて配置された第２の軸端とを含む第２の経路であって、第１および第２の中心軸は、実質的に互いに直交して、交点を有する、第２の経路と、第１の中心軸の周りに４重極配向に配列され、該第１の経路の該第１の軸端と交点との間に配置された第１組の４重極電極であって、該第１の中心軸の第１の部分に沿ってイオンを案内するための該第１組の４重極電極と、第１の中心軸の周りに４重極配向に配列され、該第１の経路の第２の軸端と該交点との間に配置された第２組の４重極電極であって、該第２組の４重極電極は、該第１の中心軸の第２の部分に沿ってイオンを案内し、第１組の電極は、該第１の中心軸の直角方向に間隙を形成するように第２組の電極から離されている、第２組の４重極電極と、該第２の中心軸に平行に沿った磁場を生成する磁場発生器と、ＲＦ場を生成するように該第１組および第２組の電極にＲＦ電圧を提供するための電圧源と、ＲＦ電圧を制御するためのコントローラと、第１の経路の第１または第２のいずれかの軸端に配置または近接され、第１の中心軸に沿って、第１の経路の第１または第２のもう一方の軸端に向けてイオンを導入するためのイオン源と、第２の経路の第１または第２のいずれかの軸端に配置または近接され、第２の中心軸に沿って荷電種を導入するための荷電種源であって、該荷電種は、間隙を通して該交点に向かって動く荷電種源とを含む。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
第１の経路であって、前記第１の経路は、第１の軸端と、第１の中心軸に沿って前記第１の経路の軸端から距離を置いて配置された第２の軸端とを含む、第１の経路と、
第２の経路であって、前記第２の経路は、第１の軸端と、第２の中心軸に沿って前記第２の経路の前記第１の軸端から距離を置いて配置された第２の軸端とを含み、
前記第１および第２の中心軸は、実質的に互いに直交して、交点を有する、第２の経路と、
前記第１の中心軸の周りに４重極配向に配列され、前記第１の経路の前記第１の軸端と前記交点との間に配置された第１組の４重極電極であって、前記第１組の電極は、前記第１の中心軸の第１の部分に沿ってイオンを案内する、第１組の４重極電極と、
前記第１の中心軸の周りに４重極配向に配列され、前記第１の経路の前記第２の軸端と前記交点との間に配置された第２組の４重極電極であって、前記第２組の電極は、前記第１の中心軸の第２の部分に沿ってイオンを案内し、
前記第１組の電極は、前記第１の中心軸の直角方向に間隙を形成するように前記第２組の電極から離される、第２組の４重極電極と、
ＲＦ場を生成するように前記第１組および第２組の電極にＲＦ電圧を提供するための電圧源と、
前記ＲＦ電圧を制御するためのコントローラと、
前記第１の経路の第１または第２のいずれかの軸端に配置または近接され、前記第１の中心軸に沿って、第１の経路の前記第１または第２の軸端のうちのもう一方に向けてイオンを導入するためのイオン源と、
第２の経路の第１または第２のいずれかの軸端に配置または近接され、第２の中心軸に沿って荷電種を導入するための荷電種源であって、前記荷電種は、前記間隙を通して前記交点に向かって動く荷電種源と、
を備える、イオンの反応装置。
（項目２）
前記コントローラは、前記第１の複数の電極内の各電極が、前記第２の複数の電極の電極と対を成して電極対を形成するよう、前記電極に電圧を送達するように構成され、各電極対内の各電極は、反対の極性を有し、電極対内のもう一方の電極と交点を横切って正反対にあり、前記交点と前記第２の経路の前記第１の軸端との間で前記第１および第２の複数の電極によって生成されるＲＦ場は、前記交点と前記第２の経路の前記第２の軸端との間で生成されるＲＦ場に対して逆相である、項目１に記載の装置。
（項目３）
前記第２の中心軸に平行に沿った磁場を生成する磁場発生器をさらに備える、項目１に記載の装置。
（項目４）
前記イオンは、正に荷電され、前記荷電種は、電子である、項目３に記載の装置。
（項目５）
前記荷電種源は、フィラメントまたはＹ _２Ｏ _３カソードであり、随意に、前記フィラメントは、タングステンまたはトリウム処理タングステンフィラメントである、項目４に記載の装置。
（項目６）
前記荷電種は、試薬アニオンである、項目１に記載の装置。
（項目７）
前記第１の経路は、前記イオンが導入される前記第１または第２の軸端とは反対側の軸端に配置または近接されるゲートを含む、項目１に記載の装置。
（項目８）
前記第１の経路は、前記第１および第２の軸端の両方に配置または近接されるゲートを含み、前記ゲートの１つは、前記イオンの導入を制御するためのものであり、前記ゲートのもう一方が、前記イオンまたは前記イオンの反応生成物の除去を制御するためのものである、項目１に記載の装置。
（項目９）
前記装置は、前記第２の経路の第１および第２の軸端の両方またはその近傍にあるゲート電極をさらに含む、項目１に記載の装置。
（項目１０）
前記第２の経路は、前記荷電種を集束させるため、前記第１または第２の軸端に配置または近接されたレンズを含む、項目１に記載の装置。
（項目１１）
前記第２の経路は、前記荷電種を導入するための前記端部とは反対側の軸端に配置または近接されるレーザ源を含み、前記レーザ源は、前記イオンまたは前記荷電種にエネルギーを提供する、項目１に記載の装置。
（項目１２）
前記レーザ源は、紫外線または赤外線を提供する、項目１１に記載の装置。
（項目１３）
前記第２の経路の前記軸端の両方は、荷電種源を含み、前記荷電種は、電子であり、前記荷電種源のうちの１つのみが、１度に動作可能である、項目１に記載の装置。
（項目１４）
前記イオンは、前記荷電種と相互に作用し、随意に、相互作用は、電子捕獲解離、電子移動解離、または陽子移動解離を引き起こす、項目１に記載の装置。
（項目１５）
生成されるＲＦ場は、約４００ｋＨｚ〜１.２ＭＨｚの周波数にある、項目１に記載の装置。
（項目１６）
周波数は、約８００ｋＨｚである、項目１４に記載の装置。
（項目１７）
電子捕獲解離反応を実行するための方法であって、
第１の経路を提供するステップであって、前記第１の経路は、第１の軸端と、第１の中心軸に沿って前記第１の経路の軸端から距離を置いて配置された第２の軸端とを含む、ステップと、
第２の経路を提供するステップであって、前記第２の経路は、第１の軸端と、第２の中心軸に沿って前記第２の経路の軸端から距離を置いて配置された第２の軸端とを含む、ステップと、
前記第１および第２の中心軸が互いに実質的に直交して、交点を有するように、前記第１および第２の中心軸を配置するステップと、
前記第１の中心軸の周りに４重極配向に配列され、前記第１の経路の前記第１の軸端と前記交点との間に配置された第１組の４重極電極を提供するステップであって、前記第１組の電極は、前記第１の中心軸の第１の部分に沿ってイオンを案内する、ステップと、
前記第１の中心軸の周りに４重極配向に配列され、前記第１の経路の前記第２の軸端と前記交点との間に配置された第２組の４重極電極を提供するステップであって、前記第２組の電極は、前記第１の中心軸の第２の部分に沿ってイオンを案内し、
前記第１組の電極は、前記第１の中心軸の直角方向に間隙を形成するように前記第２組の電極から離される、ステップと、
前記第２の中心軸に平行な磁場を提供するステップと、
前記第１組および第２組の電極にＲＦ電圧を提供するステップと、
前記第１組および第２組の電極によって生成されるＲＦ場を制御するようにＲＦ電圧を制御するためのコントローラを提供するステップと、
前記第１の中心軸に沿った前記第１の経路の第１または第２の軸端のいずれかに、正に荷電された複数のイオンを導入するステップと、
前記第２の中心軸に沿った前記第２の経路の第１または第２の軸端に電子を導入するステップであって、前記電子は、前記間隙を通って前記交点に向かって動くステップと、
を含む、方法。
（項目１８）
前記第１の経路内で前記軸端とは反対側の軸端またはその近傍にゲートを提供するステップをさらに含み、前記正に荷電されたイオンが、導入され、前記ゲートは、開および閉位置の間を切り替え可能であり、開位置にあるときには、前記イオンまたは前記イオン反応の生成物は通過でき、閉位置にあるときには、前記イオンまたは前記イオン反応の生成物は通過できない、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記ゲートは、連続的に開である、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
前記ゲートが開のときと前記ゲートが閉のときとの時間の長さを制御するステップをさらに含む、項目１８に記載の方法。
（項目２１）
前記電子は、フィラメントまたはＹ _２Ｏ _３カソードを介して導入され、随意に、フィラメントは、タングステンまたはトリウム処理タングステンフィラメントである、項目１７に記載の方法。
（項目２２）
前記正荷電種を集束させるため、前記第２の経路の前記第１または第２の軸端のいずれかまたはその近傍に配置されたレンズを提供するステップをさらに含む、項目１７に記載の方法。

図１は、本発明の実施形態の実施の模式図を描示する。図２は、本発明の実施形態による断面図を描示する。図３Ａは、図２のＩ−Ｉ線に沿った断面図を描示する。図３Ｂは、図２のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図を描示する。図４は、本発明の実施形態による電子注入の実施例の略式側面図を描示する。図５は、本発明のある実施形態による電子ビームの集束およびデフォーカス効果の略式側面図を描示する。図６は、本発明のある実施形態による装置へのイオンの注入およびトラップを描示する。図７は、本発明の実施形態による装置からの、イオンまたはイオン反応生成物の排出を描示する。図８は、本発明の実施形態の連続モード動作を描示し、ここでは、イオンおよび電子は、連続的に注入され、イオン−電子相互作用の結果としての生成物イオンの流れが連続的に排出される。図９は、本発明の実施形態の断面図を描示し、磁場の配向を図示する。図１０は、本発明の実施形態の断面図を描示する。図１１は、本発明の実施形態の別の断面図を描示する。図１２は、図１１に示される実施形態の背面図を描示し、磁石の１つの可能な位置を示す。図１３は、本発明の実施形態の断面図を描示し、本発明のある実施形態での１連の磁石の位置を示す。図１４は、本発明の別の実施形態の断面図を描示する。図１５は、本発明の実施形態によりＲＦ場を生成するのに使用され得る回路の模式図を描示する。図１６は、本発明の実施形態による装置の連続モード動作で得られた、２重陽子化された物質Ｐの質量スペクトルを描示する。図１７ＡおよびＢは、本発明の実施形態による装置の半または準連続モード動作で得られた３重陽子化ニューロテンシンの質量スペクトルを描示する。図１７ＡおよびＢは、本発明の実施形態による装置の半または準連続モード動作で得られた３重陽子化ニューロテンシンの質量スペクトルを描示する。図１８は、間隙を表す本発明の実施形態の図を描示する。図１９は、本発明の実施形態の４つの電極の図を描示する。

図１を参照すると、本発明の実施形態の概略的な模式図が描示されている。イオン反応セル１は、入力として、イオン２および荷電種３である１連の反応物を有する。随意に、光子または光４の形態のエネルギーが追加される。光４は、レーザ源から得られ得、好ましくは、紫外線または赤外線スペクトルのいずれかである。イオン２は、正（カチオン）または負（アニオン）に荷電された任意のイオンであり得る。荷電種３は、電子または正もしくは負のいずれかに荷電されたイオンであり得る。荷電種が電子である場合、電子源は、タングステンもしくはトリウム処理タングステンフィラメント等のフィラメントまたはＹ_２Ｏ_３カソード等の他の電子源であり得る。本反応デバイス内は、ヘリウム（Ｈｅ）および窒素（Ｎ_２）等の冷却ガスが満たされている。冷却ガスの典型的な圧力は、１０^−２〜１０^−４Ｔｏｒｒであり得る。

フィラメント電子源は、安価であるため一般的に使用されるが、酸素残留ガスに対して堅牢ではない。一方、Ｙ_２Ｏ_３カソードは、高価な電子源であるが、酸素に対してより堅牢であり、ラジカル−酸素反応を用いたデノボシーケンシングに有用である。動作時には、電子源を加熱するために１〜３Ａの電流が典型的に適用され、１〜１０Ｗの熱電力を生成する。電子源のヒートシンクシステムは、利用される磁石があるなら、その温度を、永久磁石の磁化が失われるキュリー温度よりも低く維持するように設置され得る。磁石を冷却する他の公知の方法も利用され得る。

イオン反応セル１の内部では、イオン２および荷電種３、さらには随意に追加される光子４が全て相互作用する。利用される反応物の性質に応じて、相互作用は、数々の現象を引き起こすことができ、その結果、生成物イオン５が形成され、これがその後、潜在的には他の未反応のイオン２および／または状況によっておそらくは荷電種３とともに、イオン反応セル１から抽出または排出される。

イオン２がカチオンで荷電種３が電子のとき、カチオンは電子を捕捉して電子捕獲解離を起こし、イオン２と荷電種３との間の相互作用が、元のイオン２の断片である生成物イオン５の形成を結果としてもたらす。イオン２がカチオンで荷電種３がアニオンのとき、イオン２と荷電種３との間の相互作用は、電子が荷電種３からイオン２に移動し、これがイオン２の断片化を引き起こす電子移動解離であり得る。イオン反応セルから排出された種の流れは、イオン２、または生成物イオン５、またはある場合には荷電種３の１つまたはそれを上回る混合物から成り得る。

加えて、電子が関連する断片化として、ホットＥＣＤ、電子イオン化解離（ＥＩＤ）、活性イオンＥＣＤ（ＡＩ−ＥＣＤ）、電子脱離解離（ＥＤＤ）、ネガティブＥＴＤ、ネガティブＥＣＤが実施され得る。ＥＣＤについて、イオン２がカチオンのとき、ＥＴＤおよびホットＥＣＤが実施され得る一方、イオン２がアニオンである場合、ＥＩＤが使用され得る。陽子移動反応もまた、荷電種３が適切に選択される場合、実施され得る。

ここで図２を参照すると、本発明の実施形態の側面によるイオン反応装置１０の側面図が描示されている。切り出し断面として示されているが、外側円筒ハウジング２９および内側円筒ハウジング３０が、第１の中心軸１２と、第１の軸端１３と、第２の軸端１４とを有する第１の経路１１を囲む。この経路は、イオン２がイオン反応装置１０内に入るための通路を提供する。第１の経路１１の各端部にはゲート電極（１５、１６）が配置されている。ゲート電極１５は、イオン２が装置１０に入ることを可能にし、ゲート電極１６は、未反応のイオン２または生成物イオン５の装置１０からの排出を制御する。ゲート電極は軸端に直接配置される必要はなく、軸端のすぐ外側に近接して配置され得る。理解されるであろうように、デバイスの対称的な性質により、イオンの方向は逆にされ得、周辺のイオン輸送デバイスが適切に構成されている場合、イオン２がゲート電極１６を通って入り、ゲート電極１５を通って出てもよい。装置１０は、内側円筒ハウジング３０に取り付けられた第１組の４重極電極１７を備え、電極１７は、４重極型配列で第１の中心軸１２の周りに配列される。本明細書では、４重極が特に具現化されているが、６重極、８重極等を含む任意の多重極配列が利用され得る。図では、４つの４重極電極のうち２つのみが描示されているが、他の２つの電極は、描示されている電極の真裏にある。４重極電極１７に描示される２つの電極について、これらの電極は反対の極性を有する。これらの第１組の４重極電極１７は、４重極の中点である第１の中心軸１２に向けてイオン２を案内できるＲＦ場を生成するようにＲＦ電圧を電極に提供するＲＦ電圧源およびコントローラ（図示せず）に接続される。また内側円筒ハウジング３０に取り付けられた第２組の４重極電極１８（２つのみが描示され、他の２つは真裏にある）は、第１組の４重極電極１７から少し距離を置いて配置されており、この距離が第１組（１７）および第２組（１８）の電極間に、略円柱形の間隙１９を形成する。第１（１７）および第２（１８）の４重極は、同一の中心軸１２を分かち合い、第１組の４重極１７のロッドは、第２組の４重極１８と直線状に並ぶ。略円柱形の間隙は、間隙が強調されている図１８でより容易に見ることができる。円柱形として描示されているが、この間隙の形状は重要ではなく、むしろ、第１組（１７）および第２（１８）組の４重極の間に間隙があるということが理解されるであろう。例えば、この形状は、４重極が同一の構成を有するとしても、角箱形状として記述され得る。第２組の４重極電極１８もまた、第２組の４重極電極１８の中点である中心軸１２に向けてイオン２および／または生成物イオン５を案内するよう作用できるＲＦ場を生成するように、ＲＦ電圧を電極に提供するＲＦ電圧源およびコントローラ（図示せず）に接続される。内側および外側円筒ハウジングは、第１の軸端２２と第２の軸端２３とを持つ第２の中心軸２１を有する第２の経路２０を挿入するための切抜を有する。この第２の経路２０は、荷電種３を装置１０内に移送するための通路を提供する。第１および第２の経路は、実質的に互いに直交して、交点２４で交差し、この交点は第１（１２）および第２（２１）の中心軸に沿う。図３Ａおよび３Ｂは、それぞれ図２のＩ−Ｉ線およびＩＩ−ＩＩ線での断面図であるが、これらに容易に描示されるように、第１組の４重極電極１７内の４つの電極は、第２組の電極１８の４つの電極の１つとそれぞれ対を成すことができ、例えば、各電極対内の各電極（２５ａ、２５ｂ）が反対の極性を有し、それぞれ電極対内のもう一方の電極（２５ｂ、２５ａ）と交点を横切って正反対にある。同様の関係は、電極（２６ａ、２６ｂ）の電極対についても存在する。同じ関係が、第２組の電極１８内の残り２つの電極と対を成す第１組の電極１７内の残り２つの電極についても適用される。電極のこの配向は、交点２４と第２の経路２０の第１の軸端２２との間に生成されるＲＦ場が、交点２４と第２の経路２０の第２の軸端２３との間に生成されるＲＦ場に対して逆相となる結果をもたらす。電極のこの構成により、中心軸２１上にはＲＦ場が存在しない。第２の経路２０の第１の軸端２２は、交点２４に向かって第２の経路２０内に送られる電子を生成するのに用いられる電子フィラメント２７を含むまたはそれに近接して有する。第１の軸端２２はまた、装置１０への電子の進入を制御する好適な電極ゲート２８を含むまたはそれに近接して有することができる。永久磁石等の磁場源（図示せず）は、第２の経路２０に平行な磁場を実現するように構成される。この磁場は、ＥＣＤ、ホットＥＣＤ、ＥＩＤ、ＥＤＤ、およびネガティブＥＣＤが実行され、荷電種が電子である場合に有用である。荷電種が試薬アニオンで、例えば、起こる反応がＥＴＤ反応であるシナリオを含むとき、磁場源および磁場は必要とされない。間隙の存在は、間隙領域での４重極ＲＦ場が弱いセルの側を通るイオンの漏出につながり得る。これは、この漏れを防止するように配置された、典型的には、板状電極であるブロッキング電極の使用によって軽減され得る。ブロッキング電極は、垂直方向に整列され、電極から間隔を置いて配置される。デバイス内部の描示を可能にする目的で、このようなブロッキング電極は添付の図面に描示されないが、例外として、図１４にブロッキング電極およびベーン５７８が示されている。理解されるであろうように、このブロッキング電極は、好適な電圧源に電気的に接続される。

４重極に印加されるＲＦ周波数は、およそ４００ｋＨｚ〜１．２ＭＨｚの範囲にあり、好ましくは、ＲＦ周波数は、およそ８００ｋＨｚである。

ここで図４を参照すると、イオン反応デバイス４０の側面図における別の実施形態の描示が示され、ここでは、荷電種３、具体的には電子のみが注入される。イオン反応デバイス４０は、第１の中心軸４２を有する第１の経路４１を含み、経路４１は、第１の軸端４３と第２の軸端４４とを有する。第１の経路４１の各端部には、電極ゲート（４５、４６）が配置され、イオン反応デバイス４０からのイオンの進入および排出の制御を可能にする。装置４１は、略Ｌ字形で、第１の中心軸４２周りに配列された第１組の４重極電極４７を備える。図では、４つの４重極電極のうち２つのみが描示されており、残りの２つの電極は描示された電極の真裏にある。描示される４重極電極４７の２つの電極について、これらの電極は反対の極性を有する。また略Ｌ字型の第２組の４重極電極４８（２つのみが描示され、他の２つは真裏にある）は、第１組の４重極電極４７から少し距離を置いて配置されており、この距離が第１組（４７）および第２組（４８）の電極間に、略中実円柱形の間隙４９を形成する。４重極電極４８に描示される２つの電極について、これらの電極は反対の極性を有する。第１組（４７）および第２組（４８）の４重極電極のそれぞれについて上方に描示された電極は、極性が互いに反対である。当業者によって理解されるであろうように、各組の４重極電極の図示されない２つの電極は、例えば、図３Ａおよび３Ｂに示される構成のように、４重極電極の極性と適合する極性を有するであろう。第２の経路５０は、第１の軸端５２および第２の軸端５３を有する第２の中心軸５１を有する。本第２の経路は、荷電種を装置４０内に移送するための通路を提供する。電極のこの配向は、（第１の経路４１および第２の経路５０の）交点と第２の経路５０の第１の軸端５２との間に生成されるＲＦ場が、（第１の経路４１および第２の経路５０の）交点と第２の経路５０の第２の軸端５３との間に生成されるＲＦ場に対して逆相となる結果をもたらす。第２の経路５０の第１の軸端５２は、第２の経路５０内に移送される電子６０を生成するのに用いられる電子フィラメント５７を含むまたはそれに近接配置する。第１の軸端５２はまた、電子６０の装置４０内への進入を制御する好適な電極ゲート５８を含むまたはそれに近接配置することができる。別のゲート電極５９が、第２の経路５０の第２の軸端５３に存在または近接配置される。磁場発生器（図示せず）は、第２の経路に平行な磁場を作るように配置および配向される。磁場の方向は、第１の軸端５２から第２の軸端５３に向かう、またはその逆のいずれかとすることができる。この磁場は、ＥＣＤ、ホットＥＣＤ、ＥＩＤ、ＥＤＤ、およびネガティブＥＣＤが実行され、荷電種が電子である場合に有用である。荷電種が試薬アニオンで、例えば、起こる反応がＥＴＤ反応であるシナリオを含むとき、磁場源および磁場は必要とされない。グリッド６１は、電子フィラメント５７の近くにあるまたは近接する電子６０を切り替えるゲートとして作用するように配置され得る。ＲＦ場は、装置４０に進入する際に集束された電子６０が、第１の経路４１と第２の経路５０との交点に接近するにつれてデフォーカスされるようにする。電子６０が交点を通過する際、ＲＦ場の逆の極性が、電子６０を再び集束されるようにする。これが、第１の経路に垂直な電子のより均一な分布を形成し、装置４０内におけるイオン―電子相互作用の機会を増大させ、その結果、より良好な感度をもたらし得る。電子ビームは、局所的な引力ポテンシャルを作る。

電子デフォーカス効果のより明確な様子は、図５に描示されており、装置７０は、第１組の４重極電極７１および第２組の４重極電極７２を有する装置４０と同様に、構成される。＋１Ｖの電位を有する電子レンズが、電子ビームの集束を補助するのに使用される電子ビーム経路の入口および出口に配置される。その他の部分は簡略化のため繰り返さない。装置７０への電子の流れ６０は、それらが中心点７４に接近するにつれてデフォーカスされるが、中心点を通過すると再び集束されることが分かる。０．１Ｔの磁場（図示せず）は電子方向の経路に沿って平行になるように整列される。この磁場は、ＥＣＤ、ホットＥＣＤ、ＥＩＤ、ＥＤＤ、およびネガティブＥＣＤが実行され、荷電種が電子である場合に有用である。荷電種が試薬アニオンで、例えば、起こる反応がＥＴＤ反応であるシナリオを含むとき、磁場源および磁場は必要とされない。ＲＦ場は、ピークからピークまで１００Ｖであり、電子ビームエネルギーは、中心で０．２ｅＶである。

図６および図７は、バッチ式の本発明の実施形態による装置１００によって生成されたイオントラップ効果の側面図を描示する。第１の経路１０１は、第１の軸端１０３と第２の軸端１０４とを含み、第１の軸端１０３から注入されるイオンの流れ経路を提供する。第２の経路１１０は、第１の軸端１１２と第２の軸端１１３とを含み、フィラメント１１４よって生成される電子ビームのための経路を提供する。適切な組のＲＦ電圧源に接続された１つの組の４重極電極１０７（２つのみが描示され、他の２つは真裏にある）は、中心軸１０２に沿って４重極電極１０７内の中点にイオンを案内するように向けられ、作用する。第２組の４重極電極１０８（２つのみが描示され、他の２つは真裏にある）は、第１組の４重極電極１０７から少し距離を置いて配置されており、第１組（１０７）および第２組（１０８）の４重極電極の間の距離が、これらの組の電極間に間隙１０９を形成する。第２組の４重極電極１０８は、４重極電極１０８と中心軸１０２との間の中点にイオンを案内するように作用する。４重極電極１０７の描示される２つの電極について、これらの電極は反対の極性を有する。４重極電極１０８の描示される２つの電極について、これらの電極は反対の極性を有する。第１組（１０７）および第２組（１０８）の４重極電極のそれぞれについて上方に描示された電極は、極性が互いに反対である。当業者によって理解されるであろうように、各組の４重極電極の図示されない２つの電極は、例えば、図３Ａおよび３Ｂに示される構成のように、４重極電極の極性と適合する極性を有するであろう。磁場発生器（図示せず）は、第２の経路の方向に平行で第２の中心軸１１１に沿って配向された磁場を作る。この磁場は、ＥＣＤ、ホットＥＣＤ、ＥＩＤ、ＥＤＤ、およびネガティブＥＣＤが実行され、荷電種が電子である場合に有用である。荷電種が試薬アニオンで、例えば、起こる反応がＥＴＤ反応であるシナリオを含むとき、磁場源および磁場は必要とされない。入口ゲート電極１０５および出口レンズゲート電極１０６は、装置１００へのイオンの流入および流出を制御する。本実施形態では、入口レンズゲート電極１０５は、装置１００へのイオンの流入を可能にする電位に設定される一方、出口レンズゲート電極１０６は、装置からのイオンの流出を阻止するのに十分に高い電位を有する。第２の経路はまた、第２の経路１１０の軸端１１２、１１３を通るイオンの流出を防ぐ、正にバイアスされたゲート電極１１５、１１６を含むまたはそれに近接配置する。本実施形態では、イオンが注入される際、フィラメント１１４が最初にオフにされ、荷電種は、第２の経路１１０を介して装置１００に入らない。このようにして、装置１００は、注入されたイオンが、第１（１０１）および第２（１１０）の経路の間の交点に蓄積されるイオントラップとして機能する。十分なイオンが蓄積されたとき、装置１００へのイオンの流入を防止するようにゲート電極１０５の電位を上昇させ、それによってイオンの出入りを防ぐ。フィラメント１１４は、その後、オンにすることができ、ゲート電極１１５の電位は、装置１００への電子１１７の流入を可能にするように低下され得る。このとき、電子はイオンと相互作用して、ＥＣＤを経過し、その結果、生成物イオンへの断片化が起こる。十分な断片化がいったん生じると、フィラメント１１４はオフにされ得、ゲート電極１１５の電位は増大され得、ゲート電極１０６の電位は低下され、図７に描示されるように、第２の軸端１０４を介した生成物イオンの排出を可能にすることができる。例えば、ヘリウムまたは窒素ガス等の冷却ガスは、より効率的なトラップを得るように、デバイス１００に導入され得る。第１（１０７）および第２（１０８）の４重極からの各電極は、第１の中心軸１０２と実質的に平行に配向された電極の第１の部分を有する一方、第２の部分は、第２の中心軸と実質的に平行に配向されている。各電極の各部分は、所与の電極について同じ極性を有するので、電極は、中心軸１０２および中心軸１１１の両方にイオンを方向付けるトラップとして集合的に作用し得る。このように、装置１００は、２次元トラップ、より正確には２方向での線形トラップとして機能する。図６では、第１の部分と第２の部分との間には滑らかな丸みを帯びた遷移があるものとして描示されているが、鋭い角等の他の構成も利用され得る。図６および図７のそれぞれの装置の下方には、中心軸１０２に沿った装置内の横方向における正イオンの空間電位のグラフがある。図６では、入り口の電位が、入ってくる単離したイオンのそれとほぼ等しく、したがって、イオンが通過し装置に入れるようになっており、出口に存在する電位は、装置に入ってくる単離したイオンのそれよりも高く、したがって、イオンは、装置の右側を通って出ずにトラップされるようになる。図７では、入口の電位がより高く、それによって、イオンが戻って入口から出ることを防ぐ一方、出口での電位は、生成物イオンのそれよりも低く、それによって、イオンが装置を発つことができる。

図８は、半連続モードにある装置１００の動作の側面図を描示し、ここで、イオンはゲート１０５を通して連続的に入り、電子１１７は、ゲート１１５を通して連続的に入る。イオンと電子１１７との間の相互作用は、ＥＣＤを引き起すことができ、その結果、断片化と生成物イオンの形成が起こる。これらの生成物イオン、さらには未反応のイオンが、ゲート電極１０６を通して装置から半連続的に抽出され、その際、ゲート電極１０６が、開位置と閉位置との間で切り替わる。閉位置のとき、ゲート電極の電位は、装置内に含まれるイオンのそれよりも高く、それによって、イオンは、蓄積して、滞留および反応時間の増大を可能にし、ＥＣＤ反応が起こり得るようにする。イオンを抽出しようとするとき、ゲートの電位を低下させることによりゲート電極１０６は開かれ、生成物イオンが取り出せるようになる。図８の装置１００の下方には、正イオンの電位の水平空間表示があり、出口電位が、ゲート１０６の開位置と閉位置とを表す高電位と低電位との間を搖動することを示す。

ここで図９を参照すると、本発明の実施形態による装置２００が、２つの４重極フィルタの間に直列に挿入された状態の側面図に描示される。４重極ロッド２１８を有する４重極フィルタＱ１は、装置２００の上流に位置し、イオンのトラップ／ガイド／その他として作用し、また装置２００の入口にイオン源を提供する。４重極ロッド２１９を有する４重極Ｑ２は、装置２００の下流に位置し、生成物イオンおよび未反応イオンを受容し、さらなる分析または処理のために、４重極内でトラップ／ガイド／等のいずれかを行うように作用できる。本装置は、前述の装置と同様であり、簡潔のために詳細には記述されない。装置２００は、第１の経路２０１と第２の経路２１０とを有する。装置２００は、第２の経路２１０の第１の軸端２１２または第２の軸端２１３のいずれかにそれぞれ配置された２つのフィラメントを含む。この構成は、フィラメントの独立した動作を可能にし、仮に、１つのフィラメントが使用され、急に動作しなくなった場合、もう一方のフィラメントがスペアとしてその後使用され、ダウンタイムが生じないまたは最小限となるように起動され得る。付加的な４重極の使用を具体的に例示するが、他種のデバイスが、本発明の教示による装置の前または後のいずれかに配置され得ることが理解されるであろう。例えば、これらのデバイスは、種々のイオンガイド、フィルタ、トラップ、ならびに微分移動度および電界非対称イオン移動度分光計、および飛行時間型質量分析計等の他の質量分析装置を含むイオン移動度デバイスを含み得る。

ここで図１０および図１１を参照すると、装置３００の別の実施形態が描示されている。図１１は、第１の中心軸３０２を有し、さらに第１の軸端３０３と第２の軸端３０４とを有する第１の経路３０１の周りを囲む、内側円筒ハウジング３１８および外側半円筒状のハウジング３１９を部分的切り出し断面として示す。この経路３０１は、イオンがイオン反応装置３００に入るための通路を提供する。経路３０１の各端部には電極ゲート（３０５、３０６）が配置される。電極ゲート３０５は、イオンが装置３００に入ることを可能にし、電極ゲート３０６は、装置３００からのイオン、または生成物イオン、または未反応イオンの排出を制御する。装置３００は、内側円筒ハウジング３１８に取り付けられた第１組の４重極電極３０７を備え、電極３０７は、第１の中心軸３０２の周りに配列される。図では、４つの４重極電極のうち２つのみが描示され、もう２つの電極は描示された電極の真裏にある。４重極電極３０７内の描示された２つの電極について、これら電極は反対の極性を有している。これらの第１組の４重極電極３０７は、ＲＦ電圧源およびコントローラ（図示せず）に接続され、４重極３０７の中点である第１の中心軸３０２にイオンを案内できるＲＦ場を生成するように作用する。また内側円筒ハウジング３１８に取り付けられた第２組の４重極電極３０８（２つのみが図１１に描示され、他の２つは真裏にあり図１０により容易に描示される）は、第１組の４重極電極３０７から少し距離を置いて配置され、この距離が、第１組（３０７）と第２組（３０８）の電極との間に間隙３０９を形成する。この第２組の４重極電極３０８もまた、イオンおよび／または生成物イオンを、第２組の４重極電極３０８の中点である中心軸３０２に向けて案内するように作用し得るＲＦ場の生成を目的とした、好適なＲＦ電圧源に接続される。内側３１８および外側円筒ハウジング３１９は、フィラメントハウジング３２０が挿入可能な切抜を有している。この切抜は、第１の軸端３１２と第２の軸端３１３とを有する第２の中心軸３１１を有する第２の経路３１０の確立を可能にする。本第２の経路３１０は、装置３００内への電子の移送のための通路を提供する。第１（３０１）および第２（３１０）の経路は、実質的に互いに直交し交点２４で交差する。電極の構成および極性は、図１０に、より容易に示されている。フィラメントハウジング３２０は、電子流のための好適な開口部３１５を含む第１の軸端および第２の軸端に配置または近接される。ハウジング内には、電子を生成するためのフィラメント３１４が収納される。磁場は、第２の経路３１０の中心軸３１１に沿って平行な磁石３２２により生成される。この磁場は、ＥＣＤ、ホットＥＣＤ、ＥＩＤ、ＥＤＤ、およびネガティブＥＣＤが実行され、荷電種が電子である場合に有用である。荷電種が試薬アニオンで、例えば、起こる反応がＥＴＤ反応であるシナリオを含むとき、磁場源および磁場は必要とされない。

別の実施形態では、２つの電子フィラメントハウジングのうち１つは、除去され、真空ビューポートで置き換えられ得る。赤外線レーザがその後、進入する電子と反対方向に赤外光を注入するように取り付けられ得る。ＩＲレーザは、前駆体イオンまたは生成物イオンを、より良好な分離効率を得るよう加熱するのに使用される。別の実施形態では、ＩＲレーザは、ＵＶレーザに置き換えられ得る。ＵＶレーザは前駆体イオンの光解離に用いられ得る。この代替的解離技法は、イオン構造の補完情報を提供する。

さらに別の実施形態では、装置内の電子源の１つまたは両方が、イオン源、好ましくはアニオン源で置き換えられ得る。このような実施形態は、ＥＴＤおよびＰＴＲが実行され得るイオン−イオン反応に有用である。

図１２は、図１０に示された実施形態を代表する装置４００の背面図を描示し、装置４００は、外側円筒ハウジング４１９と、第１の経路４０１のための流路と、第２の経路４１０のための別の流路とを有する。フィラメントハウジング４２０は、円筒ハウジング４１９の開口部に挿入されている。永久磁石４２２は、第２の経路４１０に沿って平行な磁場を作る。磁場はまた、第２の経路の中心軸に沿って平行な磁場を発生させるように機能する電磁石、ネオジム磁石または同等物を含む、任意の他の磁場発生源によっても生成され得る。磁束密度は、電子ビームの集束を引き起こす磁場を形成できる任意の密度であればよく、例えば、１.５Ｔまでまたはこれを上回る、好ましくは約０.１〜１.０Ｔの範囲にあり得る。より高い密度を有する磁石は、電極対からより遠くに配置され得る。

図１３は、図１０および図１１に描示された装置３００と同様の装置５００の実施形態の断面図を描示する。装置５００は、各４重極組の異なる形状の下部２つの電極５５０とともに描示される。下部２つの電極は、内部に磁石が配置され得るノッチまたは留め部５５１を有している。その他の相違点は、磁気源５２２の位置と、随意のベーン５５２の追加を含む。磁石５２２の配置は、前述の実施形態で述べた磁場と同様、電子流の方向に平行な磁場を生成する。電極は、任意の数の可能な形状を包含し得る。円柱状ロッドを含む従来の多重電極形状は、双曲線断面を有するもの等、当該技術分野で公知の他の形状と同様、本発明の教示の範囲内である。ベーン５５２は、イオン注入経路線内におけるイオンの位置の制御を補助する。適切な手段によってベーン５５２に正バイアスが印加されるとき、イオンは、荷電種通路内に選択的にトラップされ、より良好なイオン―荷電種相互作用を可能にする。

図１４は、図１０および図１１に描示される装置３００と同様の装置５７５のさらに別の実施形態の断面図を描示する。本実施形態では、リターンヨーク５７７を有するネオジム磁石５７６は、磁場の生成に利用され、ブロッキング電極板とベーン５７８は、ハウジング５７９に適宜取り付けられ、他の要素は、先に説明した実施形態と同様に配列される。

図１５は、実施形態の例で説明した両方の４重極の組のいずれかで、半径方向のトラップＲＦ場を生成するのに使用され得るＲＦ回路６００の例を描示する。１組の４重極電極６０４は、２つの電極対に分割され、１つの電極対６０５は、もう一方の電極対６０６に対して反対の極性を有する。本回路は、発生器６０１、１次トランス６０２、２次トランス６０３、およびコンデンサ６０７を含む。

様々な実施形態では、電子制御光学系およびイオン制御光学系が完全に分けられており、両方の荷電粒子についての独立操作が可能である。電子について、電子エネルギーは、電子源とイオン経路および荷電種経路の交点との間の電位差によって制御され得る。荷電種経路は、ゲート電極を用いることによるＯＮ／ＯＦＦ方式で制御され得る。レンズは、第２の経路のいずれかの軸端に配置または近接され得、正にバイアスされたとき、種が電子のときに、荷電種の集束を引き起こす。もう一方の経路を通して導入されるイオンは、正にバイアスされているので、レンズの近傍でも安定である。

ある実施形態の別の側面において、イオンが負で、電子線が約１０ｅＶのエネルギーを有するときにＥＤＤの適用が要求される場合、レンズ電極およびゲートの極性は反転されるべきである。

本教示はまた、第３の経路の導入に拡張され得る。第３の経路は、第１および第２の経路のそれぞれに直交する。このような経路は、例えば、図２において図から見る人に向かって出てくる経路として視覚化されるであろう。第３の経路は、第１および第２の端部と中心軸とを有し、中心軸は、第１および第２の経路の第１および第２の中心軸とそれぞれ直交し、交点で交わる。第３の経路は、導入を可能にし得、第２の経路と同様に構成されており、その目的は、荷電種（アニオン、カチオン、または電子等）または赤外線もしくは紫外線を含む光子の形態のエネルギー等の反応物を反応セル内に提供することにある。例えば、第３の経路の各端部は、電子が生成され第３の経路を通して端部から交点に向けられる電子フィラメントハウジングを含むまたはそれに近接配置してもよい。第３の経路はまた、第３の経路の端部からのイオンの流出を防ぐ好適なＲＦ電圧に接続された適切なゲート電極を各端または両端に配置してもよい。適切なグリッドはまた、イオン経路への電子の進入を制御するため電子源をオンまたはオフに切り替えるゲートとして機能するように電子フィラメントに配置されるまたは近接し得る。したがって、このタイプの構成では、３つまたは４つの電子源が、第１の経路の周りに適宜取り付けられ、それぞれが反応セルに電子を導入するため別々に使用され得る。理解されるであろうように、磁場発生器は、時間内の所与の瞬間に利用される経路の中心軸に沿った磁場の配向を可能にするよう変更または再配置される必要があるであろう。他の実施形態では、１つまたはそれを上回る電子源は、レーザ光源を含む光源を搭載し得る好適な真空ビューポートと置き換えられ得る。光／レーザ源は、ＩＲまたはＵＶレーザを含み得る。

３経路構成で使用されるとき、４重極電極のそれぞれは、電極が３つの部分を含み、各部分が、第１、第２、または第３の経路のいずれか１つに実質的に平行なフィンガを含み、３つのフィンガが実質的に互いに直交するように改変され得る。別の実施形態では、３つのフィンガは、４重極の第１組および第２組それぞれの２つの電極が示される図１９に描示されるような、隅部で交わる３つの円形ロッドである。３経路構成について理解されるであろうように、各第１組および第２組の４重極の他の２つの電極は、概して、２つのみのフィンガを含むＬ字型であろう。

他の実施形態では、３経路構成は、Ｌ字型電極が、別組の３フィンガ電極で置き換えられた４経路構成に拡張され得る。このように、４つの３フィンガ電極は、図１９にすでに描示された４つの電極を鏡写しにするであろうように加えて存在するであろう。このような構成は、反応物またはエネルギーをセルに導入するための４つの経路を提供するであろう。

別の実施形態では、生成物イオンや他のイオンが装置から排出されるとき、電子ゲートが閉じられてもよく、電子を発生する電子ビームがオフにされてもよい。

連続モード

連続モード動作では、イオンの流れは、一端で連続的に反応装置に導入され、電子は、イオンの流れに直交する流れとして反応装置に導入される。イオン経路と電子経路の両方の入口と出口に位置するゲートは連続的に開である。イオンが電子と相互作用すると、イオンの一部はＥＣＤを起こし断片化する。断片化された部分と断片化されていない部分とを含む生成物イオンは、その後、反応装置から連続的に抽出され、続いて、イオン検出器を用いて処理され、分析される。図１６は、そのような動作モードから得られた神経ペプチド物質Ｐの質量スペクトルを描示し、約６７５Ｄａのピークは、断片化されていない元の２重荷電イオンを表す。
半連続モード
（ニューロテンシン）

半連続モードでは、装置は、イオン経路の入口ゲートが連続して開である一方、イオン経路の出口ゲートが開位置と閉位置との間で切り換わる様式で構成されている。電子経路の入口ゲートは、連続的に開であり得る。イオン経路の出口ゲートが閉位置にあるとき、イオンは出口ゲートを通って装置を出ることができず、イオンの蓄積が装置内で起こる。入って来るイオン流に対して垂直に、装置に連続的に入る電子は、蓄積するイオンと相互作用し、イオンの一部はＥＣＤを起こし断片化する。十分な時間がいったん経過すると、イオン経路の出口ゲートは開かれ、蓄積された生成物イオンおよび未反応イオンの除去を可能にする。これらの排出されるイオンは、その後、後段でさらに処理および／もしくは操作され、ならびに／またはイオン検出器を用いて分析される。図１７ａおよび図１７ｂは、ニューロテンシンから得られた質量スペクトルを描示し、イオン経路の出口ゲートが閉の時間を長くすると、装置内に蓄積されたイオンがＥＣＤを起こす機会を増大させることを実証する。図１７ａは、本発明の教示による装置から受容されたイオンより得られる質量スペクトルを描示し、ここでは、イオン経路の出口ゲートが開位置と閉位置との間で切り替わり、ゲートが２ミリ秒間閉じられた後、８ミリ秒間開けられる。図１７ｂには、質量スペクトルが描示され、ここでは、出口ゲートが７ミリ秒間閉じられ、３ミリ秒間開けられる。図１７ｂで用いられた設定では、イオンは、図１７ａで用いられた設定より長時間蓄積することが可能となり、その結果、未反応の前駆体イオンのピーク（約５５８Ｄａ）の断片化された生成物イオンに対する比率によって証明されるように、イオンのさらなる断片化を見ることができる。

生成物出口レンズが、電子ビームと前駆体イオンとの同時注入の間に数ミリ秒間閉じられたとき、断片化信号は大幅に向上され、場合によっては、ＥＣＤ効率が＞６０％となることが見出された。この半または擬似フロースルー適応モードもまた、従来のトラップモード（入口および出口レンズは閉）より多くの断片を生み出した。
（ＢＳＡ）

トリプシンおよびＬｙｓＣによって消化されるＢＳＡは、逆位相Ｃ１８ＵＰＬＣ−ＥＳＩに注入され、ここで、移動相のアセトニトリル濃度が２％から４０％まで１０分間走査された。データ依存取得条件として、５つの最も強いピークが、各調査ＭＳスキャンについて選択された。スペクトル蓄積は０．２秒であり、毎秒５つのＥＣＤスペクトルが得られた。本ＥＣＤ技法は、８５％（ＬｙｓＣ）および７５％（トリプシン）の配列包括度を提供した。より詳細には、擬似フロースルーモードでの電子捕獲効率および解離効率は、単一荷電状態選択のＬＣ−ＥＣＤＭＳを用いて調べられた。［Ｍ＋２Ｈ］^２＋前駆体の電子捕捉効率は、［Ｍ＋３Ｈ］^３＋および［Ｍ＋４Ｈ］^４＋前駆体の半分（２＋については約４０％；３＋および４＋については８０％）であったにもかかわらず、異なる荷電状態（［Ｍ＋２Ｈ］^＋、［Ｍ＋３Ｈ］^２＋、および［Ｍ＋４Ｈ］^３＋）に対する残留電荷減少前駆体イオンの量の間で有意な差は認められなかった。より重要なことに、２重プロトン化ケースのＥＣＤ効率は比較的低いにもかかわらず、得られたＥＣＤスペクトルは、依然として質量スペクトル中にＥＣＤ生成物の明確なピークを提供した。
バッチモード

バッチモードでは、装置は、入口および出口ゲートが、非連続モードでイオンが装置に入れるように操作されるのと同様の方式で利用される。イオン経路の入口ゲートは開で、イオン経路の出口ゲートは閉じられ、イオンは入口ゲートを通って装置内に移送される。この期間中、電子経路の入口ゲートは閉じられる。十分なイオンが装置内にいったん蓄積されると、イオン経路の入り口ゲートは閉じられ、電子経路への入り口ゲートは開かれて、電子が装置内に入れるようになり、そこで電子は蓄積したイオンと相互作用し、イオンを断片化するＥＣＤを引き起こし得る。反応のために十分な時間がいったん経過すると、電子入口ゲートは閉じられ、または電子ビームはオフにされ、イオン経路の出口ゲートが開かれて、断片化した生成物イオンまたは未反応の前駆体イオンの抽出を可能にし、これらは、さらに処理および／もしくは操作され、ならびに／またはイオン検出器を用いて分析され得る。イオン出口ゲートが閉じられ、イオンと電子との間の相互作用の持続時間は、元の前駆体イオンの電荷状態の関数として予め決定されるか、経験に基づいて手動で設定され得る。

多数の変更は、本教示の範囲から逸脱することなく、開示された実施形態に対して行われ得ると理解されるべきである。上述の図および実施例は特定の要素を参照するが、これは例および図示のみを意図したもので、限定を意図したものではない。開示された実施形態の形および詳細について、添付の請求項に包含される教示の範囲から逸脱することなく、種々の変更がなされ得ることは、当業者によって理解されるべきである。

Claims

第１の経路であって、前記第１の経路は、第１の軸端と、第１の中心軸に沿って前記第１の軸端から距離を置いて配置された第２の軸端とを含む、第１の経路と、
第２の経路であって、前記第２の経路は、第１の軸端と、第２の中心軸に沿って前記第２の経路の前記第１の軸端から距離を置いて配置された第２の軸端とを含み、
前記第１の中心軸および前記第２の中心軸は、実質的に互いに直交して、交点を有する、第２の経路と、
前記第１の中心軸の周りに４重極配向に配列され、前記第１の経路の前記第１の軸端と前記交点との間に配置された第１組の４重極電極であって、前記第１組の４重極電極は、前記第１の中心軸の第１の部分に沿ってイオンを案内する、第１組の４重極電極と、
前記第１の中心軸の周りに４重極配向に配列され、前記第１の経路の前記第２の軸端と前記交点との間に配置された第２組の４重極電極であって、前記第２組の４重極電極は、前記第１の中心軸の第２の部分に沿ってイオンを案内し、
前記第１組の４重極電極は、前記第１組の４重極電極と前記第２組の４重極電極との間に間隙を形成するように前記第２組の４重極電極から離される、第２組の４重極電極と、
ＲＦ場を生成するように前記第１組の４重極電極および前記第２組の４重極電極にＲＦ電圧を提供するための電圧源と、
前記ＲＦ電圧を制御するためのコントローラと、
前記第１の経路の前記第１の軸端または前記第２の軸端のいずれかに配置または近接され、前記第１の中心軸に沿って、前記第１の経路の前記第１の軸端または前記第２の軸端のうちのもう一方に向けてイオンを導入するためのイオン源と、
前記第２の経路の前記第１の軸端または前記第２の軸端のいずれかに配置または近接され、前記第２の中心軸に沿って荷電種を導入するための荷電種源であって、前記荷電種は、前記間隙を通して前記交点に向かって動く、荷電種源と、
前記第２の中心軸に平行に沿った磁場を生成する磁場発生器と、
を備え、
前記コントローラは、前記第１組の４重極電極内の各電極が、前記第２組の４重極電極内の電極と対を成して電極対を形成するよう、前記第１組の４重極電極および前記第２組の４重極電極に電圧を送達するように構成され、各電極対内の各電極は、反対の極性を有し、前記電極対内のもう一方の電極と前記交点を横切って正反対にあり、前記交点と前記第２の経路の前記第１の軸端との間で前記第１組の４重極電極および前記第２組の４重極電極によって生成されるＲＦ場は、前記交点と前記第２の経路の前記第２の軸端との間で生成されるＲＦ場に対して逆相であり、
前記イオンは、正に荷電され、前記荷電種は、電子である、イオンの反応装置。
前記荷電種源は、フィラメントまたはＹ_２Ｏ_３カソードであり、随意に、前記フィラメントは、タングステンまたはトリウム処理タングステンフィラメントである、請求項１に記載の装置。
前記第１の経路は、前記イオンが導入される前記第１の軸端または前記第２の軸端とは反対側の軸端に配置または近接されるゲートを含む、請求項１に記載の装置。
前記第１の経路は、前記第１の軸端および前記第２の軸端の両方に配置または近接されるゲートを含み、前記ゲートの１つは、前記イオンの導入を制御するためのものであり、前記ゲートのもう一方が、前記イオンまたは前記イオンの反応生成物の除去を制御するためのものである、請求項１に記載の装置。
前記装置は、前記第２の経路の前記第１の軸端および前記第２の軸端の両方にあるかまたは近接されるゲート電極をさらに含む、請求項１に記載の装置。
前記第２の経路は、前記荷電種を集束させるため、前記第１の軸端または前記第２の軸端に配置または近接されるレンズを含む、請求項１に記載の装置。
前記第２の経路は、前記荷電種を導入するための前記第１の軸端または前記第２の軸端に配置または近接されるレーザ源を含み、前記レーザ源は、前記イオンまたは前記荷電種にエネルギーを提供する、請求項１に記載の装置。
前記レーザ源は、紫外線または赤外線光を提供する、請求項７に記載の装置。
前記第２の経路の前記第１の軸端および前記第２の軸端の両方は、荷電種源を含み、前記荷電種源のうちの１つのみが、１度に動作可能である、請求項１に記載の装置。
前記イオンは、前記荷電種と相互に作用し、随意に、相互作用は、電子捕獲解離、電子移動解離、または陽子移動解離を引き起こす、請求項１に記載の装置。
前記生成されるＲＦ場は、約４００ｋＨｚ〜１.２ＭＨｚの周波数にある、請求項１に記載の装置。
前記周波数は、約８００ｋＨｚである、請求項１１に記載の装置。
電子捕獲解離反応を実行するための方法であって、
第１の経路を提供することであって、前記第１の経路は、第１の軸端と、第１の中心軸に沿って前記第１の経路の前記第１の軸端から距離を置いて配置された第２の軸端とを含む、ことと、
第２の経路を提供することであって、前記第２の経路は、第１の軸端と、第２の中心軸に沿って前記第２の経路の前記第１の軸端から距離を置いて配置された第２の軸端とを含む、ことと、
前記第１の中心軸および前記第２の中心軸が互いに実質的に直交して、交点を有するように、前記第１の中心軸および前記第２の中心軸を配置することと、
前記第１の中心軸の周りに４重極配向に配列され、前記第１の経路の前記第１の軸端と前記交点との間に配置された第１組の４重極電極を提供することであって、前記第１組の４重極電極は、前記第１の中心軸の第１の部分に沿ってイオンを案内する、ことと、
前記第１の中心軸の周りに４重極配向に配列され、前記第１の経路の前記第２の軸端と前記交点との間に配置された第２組の４重極電極を提供することであって、前記第２組の４重極電極は、前記第１の中心軸の第２の部分に沿ってイオンを案内し、
前記第１組の４重極電極は、前記第１組の４重極電極と前記第２組の４重極電極との間に間隙を形成するように前記第２組の４重極電極から離される、ことと、
前記第２の中心軸に平行な磁場を提供することと、
前記第１組の４重極電極および前記第２組の４重極電極にＲＦ電圧を提供することと、
前記第１組の４重極電極および前記第２組の４重極電極によって生成されるＲＦ場を制御するように前記ＲＦ電圧を制御するためのコントローラを提供することと、
前記第１の中心軸に沿った前記第１の経路の前記第１の軸端または前記第２の軸端のいずれかに、正に荷電された複数のイオンを導入することと、
前記第２の中心軸に沿った前記第２の経路の前記第１の軸端または前記第２の軸端に電子を導入することであって、前記電子は、前記間隙を通って前記交点に向かって動く、ことと、
前記コントローラによって、前記第１組の４重極電極内の各電極が、前記第２組の４重極電極内の電極と対を成して電極対を形成するよう、前記第１組の４重極電極および前記第２組の４重極電極に電圧を送達することであって、各電極対内の各電極は、反対の極性を有し、前記電極対内のもう一方の電極と前記交点を横切って正反対にあり、前記交点と前記第２の経路の前記第１の軸端との間で前記第１組の４重極電極および前記第２組の４重極電極によって生成されるＲＦ場は、前記交点と前記第２の経路の前記第２の軸端との間で生成されるＲＦ場に対して逆相である、ことと
を含む、方法。
前記第１の経路内で前記軸端とは反対側の軸端にあるかまたは近接されるゲートを提供することをさらに含み、前記正に荷電されたイオンが、導入され、前記ゲートは、開および閉位置の間を切り替え可能であり、開位置にあるときには、前記イオンまたは前記イオンの反応生成物は通過でき、閉位置にあるときには、前記イオンまたは前記イオンの反応生成物は通過できない、請求項１３に記載の方法。
前記ゲートは、連続的に開である、請求項１４に記載の方法。
前記ゲートが開のときと前記ゲートが閉のときとの時間の長さを制御することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
前記電子は、フィラメントまたはＹ_２Ｏ_３カソードを介して導入され、随意に、前記フィラメントは、タングステンまたはトリウム処理タングステンフィラメントである、請求項１３に記載の方法。
正荷電種を集束させるため、前記第２の経路の前記第１の軸端または前記第２の軸端のいずれかに配置または近接されるレンズを提供することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。