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損失のないイオン操作のための構造( SLIM ) は、さまざまな無線周波数および直流電位を印加して使用できるイオン光学の一種であり、イオン移動度分光法に基づく分離、反応 (単分子、イオン分子、イオン-イオン)、および貯蔵 (すなわちイオン捕捉) など、幅広いイオン操作を可能にする。[ 1 ] SLIM は、パシフィック ノースウェスト国立研究所(PNNL) のRichard D. Smithと共同研究者 によって開発され、一般的には等間隔の平面上の電極アレイから製造される。[ 2 ] 2017 年、 PNNL のインタラクティブ オミクス グループのErin S. Baker、Sandilya Garimella、Yehia Ibrahim、Richard D. Smith、および Ian Webb は、SLIM の開発に対して R&D 100 賞を受賞した。[ 3 ] [ 4 ]
SLIMでは、イオンは2つの表面間の空間を、電場によって制御された方向で移動し、プリント基板（PCB）を積み重ねて構築できる多層SLIMの異なる層間を移動します。SLIMの損失のない性質は、高周波電場、特に適切な周波数の高周波を複数の隣接電極に印加することによって生じる不均一な電場から得られる擬似電位の使用に由来し、これにより、従来損失が予想される電極や表面にイオンが接近するのを防ぎます。SLIMは一般的に、分析用途において質量分析法と組み合わせて使用されます。
最初のSLIMは、低圧（数トル）のガス中でのさまざまな単純なイオン操作を実証するためにPCB技術を使用して製造されました。[ 5 ]このSLIM技術は、集積回路と概念的に類似していますが、電子を移動させる代わりに、電場を使用して経路、スイッチなどを作成し、ガス相でイオンを操作します。
SLIMデバイスは、導電性電極でパターン化された2つの表面（例えば、約4 mm離れている）間の空間で、イオンの分離、移動、捕捉といった複雑な一連のプロセスを実行できます 。SLIMデバイスは、近接した電極アレイによって生成される不均一な電場を利用し、隣接する電極 に逆極性で容易に生成されるピークツーピークRF電圧（例えば、Vp-p～100 V、～1 MHz）を印加することで、イオンが表面に近づくのを防ぐ有効な電位場を生成します。SLIMデバイスの動作圧力は、当初1～10 torrの範囲であることが報告されており、この範囲では、前述のRF電位を使用してイオンを効果的に閉じ込めることができます。圧力が高くなると、イオン集団に追加の力が加わらないため、イオンを閉じ込める能力が低下します。
この閉じ込め機能は、0.1 torr未満から約50 torrまでの圧力範囲、および調整可能な質量電荷比（m/z）範囲（例えば、m/z 200から2000超）にわたって機能します。この有効電位は、側方電極に印加される直流電位と連携してイオン損失を防ぎ、印加される直流電場の勾配の結果として、2つの表面間のギャップにイオントラップと導管を形成し、イオンを実質的に損失なく貯蔵および移動させることができます。
SLIMシステムの2つの鏡像の半分が左の例に示されています。PNNLで開発されたより長い経路長のシステムと比較すると、このボードはかなり短いですが、迅速なプロトタイプとして機能します。[ 6 ]折り畳んで約3 mm離すと、同一平面上の電極表面がイオンの閉じ込めと分離に必要な電場を生成します。
