タンデム型飛行時間型質量分析法および装置
【課題】装置条件を変更した場合でも、常に最適なイオンゲートの時間設定が可能なタンデム型飛行時間型質量分析法および装置を提供する。
【解決手段】所望のプリカーサイオンをイオンゲートで選択し、開裂させてプロダクトイオンを生成させて測定する際に、予め質量電荷比の異なる複数の基準物質を用いて、該基準物質の質量電荷比に対する遅延引き出し条件、およびイオンゲートのオープン時間の最適値を測定して記憶させたテーブルを用意しておき、所望のプリカーサイオンの質量電荷比について質量分解能が最適となるような遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間を前記テーブルの記憶値に基づいて求め、求めた前記遅延引き出し条件と前記イオンゲートのオープン時間の最適値をタンデム型飛行時間型質量分析装置に設定するようにした。
【解決手段】所望のプリカーサイオンをイオンゲートで選択し、開裂させてプロダクトイオンを生成させて測定する際に、予め質量電荷比の異なる複数の基準物質を用いて、該基準物質の質量電荷比に対する遅延引き出し条件、およびイオンゲートのオープン時間の最適値を測定して記憶させたテーブルを用意しておき、所望のプリカーサイオンの質量電荷比について質量分解能が最適となるような遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間を前記テーブルの記憶値に基づいて求め、求めた前記遅延引き出し条件と前記イオンゲートのオープン時間の最適値をタンデム型飛行時間型質量分析装置に設定するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微量化合物の定量分析、定性一斉分析、および試料イオンの構造解析分野に用いられるタンデム型飛行時間型質量分析法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［飛行時間型質量分析計（TOFMS）］
TOFMSは、一定量のエネルギーを与えてイオンを加速・飛行させ、検出器に到達するまでに要する時間からイオンの質量電荷比を求める質量分析装置である。TOFMSでは、イオンを一定のパルス電圧Ｖaで加速する。このとき、イオンの速度ｖは、エネルギー保存則から、
ｍｖ2／２ ＝ ｑｅＶa ………（１）
ｖ ＝ √（２ｑｅＶ／ｍ） ………（２）
と表わされる（ただしｍ：イオンの質量、ｑ：イオンの電荷、ｅ：素電荷）。
【０００３】
一定距離Ｌの後に置いた検出器には、飛行時間Ｔで到達する。
【０００４】
Ｔ ＝ Ｌ／ｖ ＝ Ｌ√（ｍ／２ｑｅＶ） ………（３）
式（３）により、飛行時間Ｔがイオンの質量ｍによって異なることを利用して、質量を分離する装置がTOFMSである。図１に直線型TOFMSの一例を示す。また、イオン源と検出器の間に反射場を置くことにより、エネルギー収束性の向上と飛行距離の延長を可能にする反射型TOFMSも広く利用されている。図２に反射型TOFMSの一例を示す。
【０００５】
［らせん軌道TOFMS］
TOFMSの質量分解能は、総飛行時間をＴ、ピーク幅をΔＴとすると、
質量分解能 ＝ Ｔ／２ΔＴ ………（４）
で定義される。すなわち、ピーク幅ΔＴを一定にして、総飛行時間Ｔを延ばすことができれば、質量分解能を向上させられる。しかし、従来の直線型、反射型のTOFMSでは、総飛行時間Ｔを延ばすこと、すなわち総飛行距離を延ばすことは装置の大型化に直結する。装置の大型化を避け、かつ高質量分解能を実現するために開発された装置が、多重周回型TOFMS（非特許文献１）である。この装置は、円筒電場にマツダプレートを組み合わせたトロイダル電場を４個用い、８の字型の周回軌道を多重周回させることにより、総飛行時間Ｔを延ばすことができる。この装置では、初期位置、初期角度、初期運動エネルギーによる検出面での空間的な広がりと時間的な広がりを１次の項まで収束させることに成功している。
【０００６】
しかし、閉軌道を多重周回するTOFMSには、「追い越し」の問題が存在する。これは閉軌道を多重周回するため、軽いイオン（速度大きい）が重いイオン（速度小さい）を追い越してしまうことにより起こる。このため、検出面に軽いイオンから順に到着するというTOFMSの基本概念が通用しなくなる。
【０００７】
この問題を解決するために考案されたのが、らせん軌道型TOFMSである。らせん軌道型TOFMSは、閉軌道の始点と終点を閉軌道面に対して垂直方向にずらすことを特徴としている。これを実現するためには、イオンをはじめから斜めに入射する方法（特許文献１）や、デフレクタを用いて閉軌道の始点と終点を垂直方向にずらす方法（特許文献２）、積層トロイダル電場を用いる方法（特許文献３）がある。
【０００８】
また、同様のコンセプトとして、追い越しの起こる多重反射型TOFMS（特許文献４）の軌道をジグザグ型にしたTOFMSも考案されている（特許文献５）。
【０００９】
［MALDI法と遅延引き出し法］
TOFMSのイオン源の１つにマトリックス支援レーザー脱離／イオン化法（MALDI法）がある。以下、MALDI法とTOFMSを組み合わせた装置をMALDI-TOFMSと呼ぶ。MALDI法は、使用するレーザー光波長に吸収帯をもつマトリックス（液体や結晶性化合物、金属粉など）に試料を混合溶解させて固化し、これにレーザー照射して試料を気化あるいはイオン化させる方法である。MALDI法に代表されるレーザーによるイオン化では、イオン生成時の初期エネルギー分布が大きくこれを時間収束させるため、遅延引き出し法がほとんどの場合で用いられる。これは、レーザー照射より数百nsec遅れてパルサー電圧を印加する方法である。遅延引き出し法の採用により、MALI-TOFMSの性能は大幅に向上した。
【００１０】
一般的なMALDIイオン源と遅延引き出し法の概念図を図３に示す。サンプルプレート上に、マトリックス（液体や結晶性化合物、金属粉など）に試料を混合溶解させて固化したサンプルを載せる。サンプルの状態が観察できるように、レンズ２、ミラー２、ＣＣＤカメラを配置している。レンズ１、ミラー１によりレーザーをサンプルに照射し、サンプルを気化あるいはイオン化する。生成したイオンは、中間電極１、ベース電極に印加された電圧により加速され質量分析部に導入される。
【００１１】
次に遅延引き出し法の飛行時間測定のシーケンスを図３に合わせて示す。まず、中間電極１とサンプルプレートの電位を同電位Ｖsにしておく。次にレーザー発振を知らせるレーザーからの信号を受けてから、数百nsec後に中間電極１の電位Ｖsを高速で電位Ｖ1に変化させ、サンプルプレートと中間電極１の間に電位勾配を作り、生成したイオンを加速させる。飛行時間計測の開始時間は、パルサーの立ち上がり時間と同期させる。
【００１２】
［MS/MS測定とTOF/TOF装置］
一般的な質量分析では、イオン源で生成したイオン群を質量分析部にてm/z値ごとに分離し検出する。結果は各イオンのm/z値および相対強度をグラフ化したマススペクトルという形で表わされ、このとき得られる情報は質量のみである。以下、この測定を後述のMS/MS測定に対し、MS測定と呼ぶ。これに対し、イオン源で生成した特定のイオンを初段のMS装置で選択し（選択されたイオンはプリカーサイオンと呼ばれる）、そのイオンを自発的または強制的に開裂させ、生成したイオン群（開裂生成したイオンはプロダクトイオンと呼ばれる）を後段のMS装置（以下、MS2）で質量分析するMS/MS測定があり、それが可能な装置をMS/MS装置と呼ぶ（図４）。
【００１３】
MS/MS測定では、プリカーサイオンのm/z値と複数の開裂経路で生成するプロダクトイオンのm/z値、相対強度情報が得られるため、プリカーサイオンの構造情報を得ることができる（図５）。TOFMSを２台直列接続したMS/MS装置は、一般的にTOF/TOFと呼ばれ、主にMALDIイオン源を採用した装置に使用されている。従来のTOF/TOFは、図６に示すように、第１TOFMSに直線型TOFMS、第２TOFMSに反射型TOFMSが採用される。その間には、プリカーサイオンを選択するためのイオンゲートが設けられている。
【００１４】
TOF/TOFの場合、イオンゲートは通常電場が印加されて、イオンが通過できない状態にあり、選択すべきプリカーサイオンが通過するときのみ、電場がOFFとなり、イオンが通過することができる。
【００１５】
プリカーサイオンは、自発的に開裂する場合や、第１TOFMSもしくは第２TOFMSの反射場以前に配置された衝突室において強制的に開裂させられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】M. Toyoda, D. Okumura, M. Ishihara and I. Katakuse, J. Mass Spectrom., 2003, 38, pp. 1125-1142.
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２０００−２４３３４５号公報
【特許文献２】特開２００３−８６１２９号公報
【特許文献３】特開２００６−１２７８２号公報
【特許文献４】英国特許第２０８００２１号公報
【特許文献５】国際公開第２００５／００１８７８号パンフレット
【特許文献６】特開２００５−３０２７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
MALDI法は、遅延引き出し法の利用によりその性能を向上させた。しかし、遅延引き出し法の欠点として、イオンのm/z値に依存して収束点の位置がわずかに異なることが上げられる。TOF/TOFの場合、第２TOFMSの始点に収束点があるため、異なるm/z値ではその位置でのイオンの位置分布が異なる。例えば、あるm/z値のイオン群を第２TOFMS始点で収束させると、それよりもm/z値が離れるに従って、位置分布の広がりは大きくなる。
【００１９】
つまり、あるm/z値でイオンの質量分解能が高くなるように装置条件を設定すると、そのm/z値から離れるほど、イオンの質量分解能が悪化してしまう。より質の良いプロダクトイオンスペクトルを取得するためには、第２TOFMS始点でプリカーサイオンが飛行軸方向に収束していることが重要であり、プリカーサイオンのm/z値ごとに装置条件を変更する必要がある。
【００２０】
しかしながら、装置条件を変更するということは、観測される飛行時間に影響を与えるため、それに合わせてイオンゲートの設定値も微調整する必要がある。特に高いプリカーサイオン選択性を高めることが可能な装置において、プリカーサイオン中のモノアイソトピックイオンのようにきわめて限定的なm/z値のイオンのみを選択する場合においては、イオンゲートの時間設定の調整は非常に重要となる。
【００２１】
本発明の目的は、上述した点に鑑み、遅延引き出し法を利用するMALDI-TOFMS装置において、装置条件を変更した場合でも、常に最適なイオンゲートの時間設定が可能なタンデム型飛行時間型質量分析法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この目的を達成するため、本発明にかかるタンデム型飛行時間型質量分析法は、
試料をレーザー光のパルス照射によってイオン化するイオン源と、
生成したイオンを所定の遅延引き出し条件下において、パルス状の加速電圧によりパルス的に引き出して加速する加速手段と、
加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型イオン光学系と、
第１の飛行時間型イオン光学系で質量分離されたイオンの中から所望の質量電荷比を持つイオンのみをプリカーサイオンとして選択するイオンゲートと、
選択されたプリカーサイオンを開裂させる開裂手段と、
該開裂手段の後段に配置され、開裂生成したプロダクトイオンを飛行させる第２の飛行時間型イオン光学系と、
該第２の飛行時間型イオン光学系を通過したイオンを検出する検出器と、
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置を用いた質量分析法において、
所望のプリカーサイオンを前記イオンゲートで選択し、開裂させてプロダクトイオンを生成させて測定する際に、
予め質量電荷比の異なる複数の基準物質を用いて、該基準物質の質量電荷比に対する遅延引き出し条件、およびイオンゲートのオープン時間の最適値を測定して記憶させたテーブルを用意しておき、
前記所望のプリカーサイオンの質量電荷比について質量分解能が最適となるような遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間を前記テーブルの記憶値に基づいて求め、
求めた前記遅延引き出し条件と前記イオンゲートのオープン時間の最適値を前記タンデム型飛行時間型質量分析装置に設定するようにしたことを特徴としている。
【００２３】
また、前記遅延引き出し条件は、イオンの加速電圧、あるいはレーザーが照射されてからイオンが加速されるまでの遅延時間を含むことを特徴としている。
【００２４】
また、前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間は、前記テーブルに記憶された点と点の間を折れ線で結んで、その間を補間することにより、所望のイオンに適した遅延条件およびイオンゲートのオープン時間を算出することを特徴としている。
【００２５】
また、前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間は、前記テーブルに記憶された点と点の間を多項式で近似して、その間を補間することにより、所望のイオンに適した遅延条件およびイオンゲートのオープン時間を算出することを特徴としている。
【００２６】
また、前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間は、前記テーブルに記憶された点と点の間を所定の範囲で区分けして、区分けされた範囲内では、その範囲に含まれるテーブルに記憶された点のデータを採用することにより、所望のイオンに適した遅延条件およびイオンゲートのオープン時間を算出することを特徴としている。
【００２７】
また、前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間に加えて、微調整する条件として、レーザー強度、または質量分析装置の検出器電圧を含むことを特徴としている。
【００２８】
また、前記レーザー強度、または質量分析装置の検出器電圧は、プリカーサイオンの強度に連動させて微調整することを特徴としている。
【００２９】
また、前記イオン源はMALDIイオン源であることを特徴としている。
【００３０】
また、前記第１の飛行時間型イオン光学系は、反射場や扇形電場を利用してプリカーサイオンの選択能を高めている飛行時間型イオン光学系であることを特徴としている。
【００３１】
また、前記遅延引き出し条件の設定によりずれてしまった前記プリカーサイオンの質量位置を、測定終了後、プロダクトイオンスペクトル中に観測されたプリカーサイオンのm/z値に基づいて、本来の値に合わせるように補正することを特徴としている。
【００３２】
また、本発明にかかるタンデム型飛行時間型質量分析装置は、
試料をレーザー光のパルス照射によってイオン化するイオン源と、
生成したイオンを所定の遅延引き出し条件下において、パルス状の加速電圧によりパルス的に引き出して加速する加速手段と、
加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型イオン光学系と、
第１の飛行時間型イオン光学系で質量分離されたイオンの中から所望の質量電荷比を持つイオンのみをプリカーサイオンとして選択するイオンゲートと、
選択されたプリカーサイオンを開裂させる開裂手段と、
該開裂手段の後段に配置され、開裂生成したプロダクトイオンを飛行させる第２の飛行時間型イオン光学系と、
該第２の飛行時間型イオン光学系を通過したイオンを検出する検出器と、
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置において、
予め質量電荷比の異なる複数の基準物質を用いて、該基準物質の質量電荷比に対する遅延引き出し条件、およびイオンゲートのオープン時間の最適値を測定して記憶させたテーブルと、
プリカーサイオンの質量電荷比ごとに質量分解能が最適となるような遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間を前記テーブルの記憶値に基づいて求める手段と、
選択されたプリカーサイオンの質量電荷比の値に応じて、前記遅延引き出し条件と前記イオンゲートのオープン時間の最適値を前記タンデム型飛行時間型質量分析装置に設定する手段を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のタンデム型飛行時間型質量分析法によれば、
試料をレーザー光のパルス照射によってイオン化するイオン源と、
生成したイオンを所定の遅延引き出し条件下において、パルス状の加速電圧によりパルス的に引き出して加速する加速手段と、
加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型イオン光学系と、
第１の飛行時間型イオン光学系で質量分離されたイオンの中から所望の質量電荷比を持つイオンのみをプリカーサイオンとして選択するイオンゲートと、
選択されたプリカーサイオンを開裂させる開裂手段と、
該開裂手段の後段に配置され、開裂生成したプロダクトイオンを飛行させる第２の飛行時間型イオン光学系と、
該第２の飛行時間型イオン光学系を通過したイオンを検出する検出器と、
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置を用いた質量分析法において、
所望のプリカーサイオンを前記イオンゲートで選択し、開裂させてプロダクトイオンを生成させて測定する際に、
予め質量電荷比の異なる複数の基準物質を用いて、該基準物質の質量電荷比に対する遅延引き出し条件、およびイオンゲートのオープン時間の最適値を測定して記憶させたテーブルを用意しておき、
前記所望のプリカーサイオンの質量電荷比について質量分解能が最適となるような遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間を前記テーブルの記憶値に基づいて求め、
求めた前記遅延引き出し条件と前記イオンゲートのオープン時間の最適値を前記タンデム型飛行時間型質量分析装置に設定するようにしたので、
遅延引き出し法を利用するMALDI-TOFMS装置において、装置条件を変更した場合でも、常に最適なイオンゲートの時間設定が可能なタンデム型飛行時間型質量分析法を提供することが可能になった。
【００３４】
また、本発明のタンデム型飛行時間型質量分析装置によれば、
試料をレーザー光のパルス照射によってイオン化するイオン源と、
生成したイオンを所定の遅延引き出し条件下において、パルス状の加速電圧によりパルス的に引き出して加速する加速手段と、
加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型イオン光学系と、
第１の飛行時間型イオン光学系で質量分離されたイオンの中から所望の質量電荷比を持つイオンのみをプリカーサイオンとして選択するイオンゲートと、
選択されたプリカーサイオンを開裂させる開裂手段と、
該開裂手段の後段に配置され、開裂生成したプロダクトイオンを飛行させる第２の飛行時間型イオン光学系と、
該第２の飛行時間型イオン光学系を通過したイオンを検出する検出器と、
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置において、
予め質量電荷比の異なる複数の基準物質を用いて、該基準物質の質量電荷比に対する遅延引き出し条件、およびイオンゲートのオープン時間の最適値を測定して記憶させたテーブルと、
プリカーサイオンの質量電荷比ごとに質量分解能が最適となるような遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間を前記テーブルの記憶値に基づいて求める手段と、
選択されたプリカーサイオンの質量電荷比の値に応じて、前記遅延引き出し条件と前記イオンゲートのオープン時間の最適値を前記タンデム型飛行時間型質量分析装置に設定する手段を備えたので、
遅延引き出し法を利用するMALDI-TOFMS装置において、装置条件を変更した場合でも、常に最適なイオンゲートの時間設定が可能なタンデム型飛行時間型質量分析装置を提供することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。まず、用語の定義を予め行なっておく（下記１〜３）。
【００３６】
１．装置パラメータ：実際に装置に設定するパラメータ。以下の説明にあるパラメータの他に、変更されないパラメータも含む。
【００３７】
２．調整パラメータ：既知物質を利用して調整された、プリカーサイオンのm/z値ごとに変更される装置パラメータ。
【００３８】
３．調整テーブル：複数の調整パラメータを含むテーブル。
【００３９】
［実施例１］
装置の構成としては、いかなるTOF/TOFに対しても適用可能であるが、第１TOFMSの飛行距離を反射場や扇形電場等で延長し、より高いプリカーサイオン選択能を実現した装置の方が、本発明によるメリットは大きい。変更する装置パラメータは、遅延引き出し法に関連のある、サンプルプレート電圧とパルス電圧の比、あるいは遅延時間そのものが考えられる。
【００４０】
まず、イオンゲートの設定方法について示す。TOFMSでは、飛行時間Tをm/z値に変換するために、キャリブレーションを行なう。その変換式を次のように表わす。
【００４１】
ｍ／ｚ ＝ Ｃ（Ｔ）………（５）
この変換式Ｃ（ｘ）は、通常多項式であることが多い。m/z値がＭのあるイオンを選択するためのイオンゲートのオープン時間Ｔｇ＿Ｍは、そのm/z値をキャリブレーション式を用いて飛行時間に変換し、（イオン源からイオンゲートまでの距離）／（イオン源から検出器までの距離）の比の値ｋを用いて、以下の式で表わすことができる。
【００４２】
Ｔｇ＿Ｍ ＝ ｋＣ-1（Ｍ）………（６）
まず、基準となるプリカーサイオンＡ（m/z値がＭａのイオン）で、そのプリカーサイオンのモノアイソトピックイオンが選択されるように係数ｋを調整する。例えば、次のような手順が考えられる。
【００４３】
１．選択すべきm/z値Ｍａを設定する。
【００４４】
２．スペクトルを取得した後、モノアイソトピックイオンが選択されていることを確認する。
【００４５】
３．イオンゲートオープン時間がずれていて適切に選択できていない場合は、イオンゲートオープン時間を調整できるパラメータ（イオンゲート調整値）を修正し、適切に選択できたことを確認する。
【００４６】
４．確認後、まず観測されているm/z値がＭａと一致するようにＣ（ｘ）を補正する。
【００４７】
５．次に、現在設定されているイオンゲートのオープン時間Ｔｇ＿Ｍと調整済みＣ（ｘ）から係数ｋを調整する。
【００４８】
ｋ ＝ Ｔｇ＿Ｍ／Ｃ-1（Ｍａ）………（７）
６．調整後、イオンゲート調整値を０とする。
【００４９】
次に、測定対象となる質量範囲をカバーする、複数の既知物質を測定する（例えば、m/z値がＭ0、Ｍｃであるイオン。ただしＭ0＜Ｍａ＜Ｍｃ）。このとき、m/z値の違いにより、最適な収束条件が異なるため、イオンごとに装置条件を調整する必要がある。装置条件を調整した場合、Ｍａと同じキャリブレーション変換式では、観測されるm/z値が変化するため、イオンゲートのオープン時間はその変化量を加味したものにしなければならない。
【００５０】
例えば、イオンゲートオープン時間の調整値をΔＭであるとすると、質量Ｍ0のイオンのイオンゲートオープン時間Ｔｇ＿Ｍ0は、次のようになる。
【００５１】
Ｔｇ＿Ｍ0 ＝ ｋＣ-1（Ｍ0＋ΔＭ）………（８）
このようにして、装置条件を調整した調整パラメータとイオンゲート調整値を記録し、１つの調整テーブルとする。
【００５２】
次に、実際の未知試料を測定する。まず、マススペクトルを測定し、MS/MS測定すべきプリカーサイオンのm/z値をリストアップする。リストされたプリカーサイオンのMS/MS測定を順次行なうが、その時に、先に作成した調整テーブルから装置パラメータとイオンゲートの補正値をイオンのm/z値に合わせて算出し、装置に設定する。
【００５３】
算出方法としては、幾つかの方法が考えられる。図８にそれらの一部を例示する。１つは、調整テーブル中の装置パラメータとイオンのm/z値との関係を示す基準値間を折れ線で補間して、イオンのm/z値に合わせたイオンゲートの補正値を算出するものである。また２つめは、調整テーブル中の装置パラメータとイオンのm/z値との関係を示す基準値間を近似式で補間して、イオンのm/z値に合わせたイオンゲートの補正値を算出するものである。３つめは、調整テーブル中の装置パラメータとイオンのm/z値との関係を示す基準値自体を所定のm/z範囲で有効と定めて、イオンのm/z値に合わせたイオンゲートの補正値を算出するものである。
【００５４】
［実施例２］
一般に、プリカーサイオンの分子量が増えるほど、イオン化効率が低下したり、開裂経路が増えたりするなどの理由により、１開裂経路あたりのイオン数が減少する傾向にある。そのため、イオン化効率に関連する装置パラメータである、検出器電圧やレーザー強度を調整パラメータの中に追加し、より均一な質のスペクトルを測定することも可能である。
【００５５】
［実施例３］
マススペクトルを測定後、プリカーサイオンを選択する際に、プリカーサイオンの相対強度情報を前もって得ることができる。そこで、それを利用し、プリカーサイオン量が少ないイオンに対しては、装置パラメータである検出器電圧やレーザー強度を調整パラメータに追加し、より均一な質のスペクトルを測定することも可能である。
【００５６】
［実施例４］
プリカーサイオンの質量位置は、装置条件の変更によりずれてしまうので、測定が終了した後、プロダクトイオンスペクトル中に観測されたプリカーサイオンのm/z値を設定値に合わせるように補正することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
飛行時間型質量分析装置のタンデム測定に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】従来のリニア型TOFMS装置の一例を示す図である。
【図２】従来の反射型TOFMS装置の一例を示す図である。
【図３】従来のMALDIイオン源の一例を示す図である。
【図４】従来のMS/MS装置の一例を示す図である。
【図５】従来のMS/MS測定の概念図である。
【図６】従来のTOF/TOF装置の一例を示す図である。
【図７】本発明にかかる調整テーブルの一実施例を示す図である。
【図８】本発明にかかる調整テーブルの使用法の一実施例を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微量化合物の定量分析、定性一斉分析、および試料イオンの構造解析分野に用いられるタンデム型飛行時間型質量分析法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［飛行時間型質量分析計（TOFMS）］
TOFMSは、一定量のエネルギーを与えてイオンを加速・飛行させ、検出器に到達するまでに要する時間からイオンの質量電荷比を求める質量分析装置である。TOFMSでは、イオンを一定のパルス電圧Ｖaで加速する。このとき、イオンの速度ｖは、エネルギー保存則から、
ｍｖ2／２ ＝ ｑｅＶa ………（１）
ｖ ＝ √（２ｑｅＶ／ｍ） ………（２）
と表わされる（ただしｍ：イオンの質量、ｑ：イオンの電荷、ｅ：素電荷）。
【０００３】
一定距離Ｌの後に置いた検出器には、飛行時間Ｔで到達する。
【０００４】
Ｔ ＝ Ｌ／ｖ ＝ Ｌ√（ｍ／２ｑｅＶ） ………（３）
式（３）により、飛行時間Ｔがイオンの質量ｍによって異なることを利用して、質量を分離する装置がTOFMSである。図１に直線型TOFMSの一例を示す。また、イオン源と検出器の間に反射場を置くことにより、エネルギー収束性の向上と飛行距離の延長を可能にする反射型TOFMSも広く利用されている。図２に反射型TOFMSの一例を示す。
【０００５】
［らせん軌道TOFMS］
TOFMSの質量分解能は、総飛行時間をＴ、ピーク幅をΔＴとすると、
質量分解能 ＝ Ｔ／２ΔＴ ………（４）
で定義される。すなわち、ピーク幅ΔＴを一定にして、総飛行時間Ｔを延ばすことができれば、質量分解能を向上させられる。しかし、従来の直線型、反射型のTOFMSでは、総飛行時間Ｔを延ばすこと、すなわち総飛行距離を延ばすことは装置の大型化に直結する。装置の大型化を避け、かつ高質量分解能を実現するために開発された装置が、多重周回型TOFMS（非特許文献１）である。この装置は、円筒電場にマツダプレートを組み合わせたトロイダル電場を４個用い、８の字型の周回軌道を多重周回させることにより、総飛行時間Ｔを延ばすことができる。この装置では、初期位置、初期角度、初期運動エネルギーによる検出面での空間的な広がりと時間的な広がりを１次の項まで収束させることに成功している。
【０００６】
しかし、閉軌道を多重周回するTOFMSには、「追い越し」の問題が存在する。これは閉軌道を多重周回するため、軽いイオン（速度大きい）が重いイオン（速度小さい）を追い越してしまうことにより起こる。このため、検出面に軽いイオンから順に到着するというTOFMSの基本概念が通用しなくなる。
【０００７】
この問題を解決するために考案されたのが、らせん軌道型TOFMSである。らせん軌道型TOFMSは、閉軌道の始点と終点を閉軌道面に対して垂直方向にずらすことを特徴としている。これを実現するためには、イオンをはじめから斜めに入射する方法（特許文献１）や、デフレクタを用いて閉軌道の始点と終点を垂直方向にずらす方法（特許文献２）、積層トロイダル電場を用いる方法（特許文献３）がある。
【０００８】
また、同様のコンセプトとして、追い越しの起こる多重反射型TOFMS（特許文献４）の軌道をジグザグ型にしたTOFMSも考案されている（特許文献５）。
【０００９】
［MALDI法と遅延引き出し法］
TOFMSのイオン源の１つにマトリックス支援レーザー脱離／イオン化法（MALDI法）がある。以下、MALDI法とTOFMSを組み合わせた装置をMALDI-TOFMSと呼ぶ。MALDI法は、使用するレーザー光波長に吸収帯をもつマトリックス（液体や結晶性化合物、金属粉など）に試料を混合溶解させて固化し、これにレーザー照射して試料を気化あるいはイオン化させる方法である。MALDI法に代表されるレーザーによるイオン化では、イオン生成時の初期エネルギー分布が大きくこれを時間収束させるため、遅延引き出し法がほとんどの場合で用いられる。これは、レーザー照射より数百nsec遅れてパルサー電圧を印加する方法である。遅延引き出し法の採用により、MALI-TOFMSの性能は大幅に向上した。
【００１０】
一般的なMALDIイオン源と遅延引き出し法の概念図を図３に示す。サンプルプレート上に、マトリックス（液体や結晶性化合物、金属粉など）に試料を混合溶解させて固化したサンプルを載せる。サンプルの状態が観察できるように、レンズ２、ミラー２、ＣＣＤカメラを配置している。レンズ１、ミラー１によりレーザーをサンプルに照射し、サンプルを気化あるいはイオン化する。生成したイオンは、中間電極１、ベース電極に印加された電圧により加速され質量分析部に導入される。
【００１１】
次に遅延引き出し法の飛行時間測定のシーケンスを図３に合わせて示す。まず、中間電極１とサンプルプレートの電位を同電位Ｖsにしておく。次にレーザー発振を知らせるレーザーからの信号を受けてから、数百nsec後に中間電極１の電位Ｖsを高速で電位Ｖ1に変化させ、サンプルプレートと中間電極１の間に電位勾配を作り、生成したイオンを加速させる。飛行時間計測の開始時間は、パルサーの立ち上がり時間と同期させる。
【００１２】
［MS/MS測定とTOF/TOF装置］
一般的な質量分析では、イオン源で生成したイオン群を質量分析部にてm/z値ごとに分離し検出する。結果は各イオンのm/z値および相対強度をグラフ化したマススペクトルという形で表わされ、このとき得られる情報は質量のみである。以下、この測定を後述のMS/MS測定に対し、MS測定と呼ぶ。これに対し、イオン源で生成した特定のイオンを初段のMS装置で選択し（選択されたイオンはプリカーサイオンと呼ばれる）、そのイオンを自発的または強制的に開裂させ、生成したイオン群（開裂生成したイオンはプロダクトイオンと呼ばれる）を後段のMS装置（以下、MS2）で質量分析するMS/MS測定があり、それが可能な装置をMS/MS装置と呼ぶ（図４）。
【００１３】
MS/MS測定では、プリカーサイオンのm/z値と複数の開裂経路で生成するプロダクトイオンのm/z値、相対強度情報が得られるため、プリカーサイオンの構造情報を得ることができる（図５）。TOFMSを２台直列接続したMS/MS装置は、一般的にTOF/TOFと呼ばれ、主にMALDIイオン源を採用した装置に使用されている。従来のTOF/TOFは、図６に示すように、第１TOFMSに直線型TOFMS、第２TOFMSに反射型TOFMSが採用される。その間には、プリカーサイオンを選択するためのイオンゲートが設けられている。
【００１４】
TOF/TOFの場合、イオンゲートは通常電場が印加されて、イオンが通過できない状態にあり、選択すべきプリカーサイオンが通過するときのみ、電場がOFFとなり、イオンが通過することができる。
【００１５】
プリカーサイオンは、自発的に開裂する場合や、第１TOFMSもしくは第２TOFMSの反射場以前に配置された衝突室において強制的に開裂させられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】M. Toyoda, D. Okumura, M. Ishihara and I. Katakuse, J. Mass Spectrom., 2003, 38, pp. 1125-1142.
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２０００−２４３３４５号公報
【特許文献２】特開２００３−８６１２９号公報
【特許文献３】特開２００６−１２７８２号公報
【特許文献４】英国特許第２０８００２１号公報
【特許文献５】国際公開第２００５／００１８７８号パンフレット
【特許文献６】特開２００５−３０２７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
MALDI法は、遅延引き出し法の利用によりその性能を向上させた。しかし、遅延引き出し法の欠点として、イオンのm/z値に依存して収束点の位置がわずかに異なることが上げられる。TOF/TOFの場合、第２TOFMSの始点に収束点があるため、異なるm/z値ではその位置でのイオンの位置分布が異なる。例えば、あるm/z値のイオン群を第２TOFMS始点で収束させると、それよりもm/z値が離れるに従って、位置分布の広がりは大きくなる。
【００１９】
つまり、あるm/z値でイオンの質量分解能が高くなるように装置条件を設定すると、そのm/z値から離れるほど、イオンの質量分解能が悪化してしまう。より質の良いプロダクトイオンスペクトルを取得するためには、第２TOFMS始点でプリカーサイオンが飛行軸方向に収束していることが重要であり、プリカーサイオンのm/z値ごとに装置条件を変更する必要がある。
【００２０】
しかしながら、装置条件を変更するということは、観測される飛行時間に影響を与えるため、それに合わせてイオンゲートの設定値も微調整する必要がある。特に高いプリカーサイオン選択性を高めることが可能な装置において、プリカーサイオン中のモノアイソトピックイオンのようにきわめて限定的なm/z値のイオンのみを選択する場合においては、イオンゲートの時間設定の調整は非常に重要となる。
【００２１】
本発明の目的は、上述した点に鑑み、遅延引き出し法を利用するMALDI-TOFMS装置において、装置条件を変更した場合でも、常に最適なイオンゲートの時間設定が可能なタンデム型飛行時間型質量分析法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この目的を達成するため、本発明にかかるタンデム型飛行時間型質量分析法は、
試料をレーザー光のパルス照射によってイオン化するイオン源と、
生成したイオンを所定の遅延引き出し条件下において、パルス状の加速電圧によりパルス的に引き出して加速する加速手段と、
加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型イオン光学系と、
第１の飛行時間型イオン光学系で質量分離されたイオンの中から所望の質量電荷比を持つイオンのみをプリカーサイオンとして選択するイオンゲートと、
選択されたプリカーサイオンを開裂させる開裂手段と、
該開裂手段の後段に配置され、開裂生成したプロダクトイオンを飛行させる第２の飛行時間型イオン光学系と、
該第２の飛行時間型イオン光学系を通過したイオンを検出する検出器と、
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置を用いた質量分析法において、
所望のプリカーサイオンを前記イオンゲートで選択し、開裂させてプロダクトイオンを生成させて測定する際に、
予め質量電荷比の異なる複数の基準物質を用いて、該基準物質の質量電荷比に対する遅延引き出し条件、およびイオンゲートのオープン時間の最適値を測定して記憶させたテーブルを用意しておき、
前記所望のプリカーサイオンの質量電荷比について質量分解能が最適となるような遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間を前記テーブルの記憶値に基づいて求め、
求めた前記遅延引き出し条件と前記イオンゲートのオープン時間の最適値を前記タンデム型飛行時間型質量分析装置に設定するようにしたことを特徴としている。
【００２３】
また、前記遅延引き出し条件は、イオンの加速電圧、あるいはレーザーが照射されてからイオンが加速されるまでの遅延時間を含むことを特徴としている。
【００２４】
また、前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間は、前記テーブルに記憶された点と点の間を折れ線で結んで、その間を補間することにより、所望のイオンに適した遅延条件およびイオンゲートのオープン時間を算出することを特徴としている。
【００２５】
また、前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間は、前記テーブルに記憶された点と点の間を多項式で近似して、その間を補間することにより、所望のイオンに適した遅延条件およびイオンゲートのオープン時間を算出することを特徴としている。
【００２６】
また、前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間は、前記テーブルに記憶された点と点の間を所定の範囲で区分けして、区分けされた範囲内では、その範囲に含まれるテーブルに記憶された点のデータを採用することにより、所望のイオンに適した遅延条件およびイオンゲートのオープン時間を算出することを特徴としている。
【００２７】
また、前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間に加えて、微調整する条件として、レーザー強度、または質量分析装置の検出器電圧を含むことを特徴としている。
【００２８】
また、前記レーザー強度、または質量分析装置の検出器電圧は、プリカーサイオンの強度に連動させて微調整することを特徴としている。
【００２９】
また、前記イオン源はMALDIイオン源であることを特徴としている。
【００３０】
また、前記第１の飛行時間型イオン光学系は、反射場や扇形電場を利用してプリカーサイオンの選択能を高めている飛行時間型イオン光学系であることを特徴としている。
【００３１】
また、前記遅延引き出し条件の設定によりずれてしまった前記プリカーサイオンの質量位置を、測定終了後、プロダクトイオンスペクトル中に観測されたプリカーサイオンのm/z値に基づいて、本来の値に合わせるように補正することを特徴としている。
【００３２】
また、本発明にかかるタンデム型飛行時間型質量分析装置は、
試料をレーザー光のパルス照射によってイオン化するイオン源と、
生成したイオンを所定の遅延引き出し条件下において、パルス状の加速電圧によりパルス的に引き出して加速する加速手段と、
加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型イオン光学系と、
第１の飛行時間型イオン光学系で質量分離されたイオンの中から所望の質量電荷比を持つイオンのみをプリカーサイオンとして選択するイオンゲートと、
選択されたプリカーサイオンを開裂させる開裂手段と、
該開裂手段の後段に配置され、開裂生成したプロダクトイオンを飛行させる第２の飛行時間型イオン光学系と、
該第２の飛行時間型イオン光学系を通過したイオンを検出する検出器と、
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置において、
予め質量電荷比の異なる複数の基準物質を用いて、該基準物質の質量電荷比に対する遅延引き出し条件、およびイオンゲートのオープン時間の最適値を測定して記憶させたテーブルと、
プリカーサイオンの質量電荷比ごとに質量分解能が最適となるような遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間を前記テーブルの記憶値に基づいて求める手段と、
選択されたプリカーサイオンの質量電荷比の値に応じて、前記遅延引き出し条件と前記イオンゲートのオープン時間の最適値を前記タンデム型飛行時間型質量分析装置に設定する手段を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のタンデム型飛行時間型質量分析法によれば、
試料をレーザー光のパルス照射によってイオン化するイオン源と、
生成したイオンを所定の遅延引き出し条件下において、パルス状の加速電圧によりパルス的に引き出して加速する加速手段と、
加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型イオン光学系と、
第１の飛行時間型イオン光学系で質量分離されたイオンの中から所望の質量電荷比を持つイオンのみをプリカーサイオンとして選択するイオンゲートと、
選択されたプリカーサイオンを開裂させる開裂手段と、
該開裂手段の後段に配置され、開裂生成したプロダクトイオンを飛行させる第２の飛行時間型イオン光学系と、
該第２の飛行時間型イオン光学系を通過したイオンを検出する検出器と、
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置を用いた質量分析法において、
所望のプリカーサイオンを前記イオンゲートで選択し、開裂させてプロダクトイオンを生成させて測定する際に、
予め質量電荷比の異なる複数の基準物質を用いて、該基準物質の質量電荷比に対する遅延引き出し条件、およびイオンゲートのオープン時間の最適値を測定して記憶させたテーブルを用意しておき、
前記所望のプリカーサイオンの質量電荷比について質量分解能が最適となるような遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間を前記テーブルの記憶値に基づいて求め、
求めた前記遅延引き出し条件と前記イオンゲートのオープン時間の最適値を前記タンデム型飛行時間型質量分析装置に設定するようにしたので、
遅延引き出し法を利用するMALDI-TOFMS装置において、装置条件を変更した場合でも、常に最適なイオンゲートの時間設定が可能なタンデム型飛行時間型質量分析法を提供することが可能になった。
【００３４】
また、本発明のタンデム型飛行時間型質量分析装置によれば、
試料をレーザー光のパルス照射によってイオン化するイオン源と、
生成したイオンを所定の遅延引き出し条件下において、パルス状の加速電圧によりパルス的に引き出して加速する加速手段と、
加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型イオン光学系と、
第１の飛行時間型イオン光学系で質量分離されたイオンの中から所望の質量電荷比を持つイオンのみをプリカーサイオンとして選択するイオンゲートと、
選択されたプリカーサイオンを開裂させる開裂手段と、
該開裂手段の後段に配置され、開裂生成したプロダクトイオンを飛行させる第２の飛行時間型イオン光学系と、
該第２の飛行時間型イオン光学系を通過したイオンを検出する検出器と、
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置において、
予め質量電荷比の異なる複数の基準物質を用いて、該基準物質の質量電荷比に対する遅延引き出し条件、およびイオンゲートのオープン時間の最適値を測定して記憶させたテーブルと、
プリカーサイオンの質量電荷比ごとに質量分解能が最適となるような遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間を前記テーブルの記憶値に基づいて求める手段と、
選択されたプリカーサイオンの質量電荷比の値に応じて、前記遅延引き出し条件と前記イオンゲートのオープン時間の最適値を前記タンデム型飛行時間型質量分析装置に設定する手段を備えたので、
遅延引き出し法を利用するMALDI-TOFMS装置において、装置条件を変更した場合でも、常に最適なイオンゲートの時間設定が可能なタンデム型飛行時間型質量分析装置を提供することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。まず、用語の定義を予め行なっておく（下記１〜３）。
【００３６】
１．装置パラメータ：実際に装置に設定するパラメータ。以下の説明にあるパラメータの他に、変更されないパラメータも含む。
【００３７】
２．調整パラメータ：既知物質を利用して調整された、プリカーサイオンのm/z値ごとに変更される装置パラメータ。
【００３８】
３．調整テーブル：複数の調整パラメータを含むテーブル。
【００３９】
［実施例１］
装置の構成としては、いかなるTOF/TOFに対しても適用可能であるが、第１TOFMSの飛行距離を反射場や扇形電場等で延長し、より高いプリカーサイオン選択能を実現した装置の方が、本発明によるメリットは大きい。変更する装置パラメータは、遅延引き出し法に関連のある、サンプルプレート電圧とパルス電圧の比、あるいは遅延時間そのものが考えられる。
【００４０】
まず、イオンゲートの設定方法について示す。TOFMSでは、飛行時間Tをm/z値に変換するために、キャリブレーションを行なう。その変換式を次のように表わす。
【００４１】
ｍ／ｚ ＝ Ｃ（Ｔ）………（５）
この変換式Ｃ（ｘ）は、通常多項式であることが多い。m/z値がＭのあるイオンを選択するためのイオンゲートのオープン時間Ｔｇ＿Ｍは、そのm/z値をキャリブレーション式を用いて飛行時間に変換し、（イオン源からイオンゲートまでの距離）／（イオン源から検出器までの距離）の比の値ｋを用いて、以下の式で表わすことができる。
【００４２】
Ｔｇ＿Ｍ ＝ ｋＣ-1（Ｍ）………（６）
まず、基準となるプリカーサイオンＡ（m/z値がＭａのイオン）で、そのプリカーサイオンのモノアイソトピックイオンが選択されるように係数ｋを調整する。例えば、次のような手順が考えられる。
【００４３】
１．選択すべきm/z値Ｍａを設定する。
【００４４】
２．スペクトルを取得した後、モノアイソトピックイオンが選択されていることを確認する。
【００４５】
３．イオンゲートオープン時間がずれていて適切に選択できていない場合は、イオンゲートオープン時間を調整できるパラメータ（イオンゲート調整値）を修正し、適切に選択できたことを確認する。
【００４６】
４．確認後、まず観測されているm/z値がＭａと一致するようにＣ（ｘ）を補正する。
【００４７】
５．次に、現在設定されているイオンゲートのオープン時間Ｔｇ＿Ｍと調整済みＣ（ｘ）から係数ｋを調整する。
【００４８】
ｋ ＝ Ｔｇ＿Ｍ／Ｃ-1（Ｍａ）………（７）
６．調整後、イオンゲート調整値を０とする。
【００４９】
次に、測定対象となる質量範囲をカバーする、複数の既知物質を測定する（例えば、m/z値がＭ0、Ｍｃであるイオン。ただしＭ0＜Ｍａ＜Ｍｃ）。このとき、m/z値の違いにより、最適な収束条件が異なるため、イオンごとに装置条件を調整する必要がある。装置条件を調整した場合、Ｍａと同じキャリブレーション変換式では、観測されるm/z値が変化するため、イオンゲートのオープン時間はその変化量を加味したものにしなければならない。
【００５０】
例えば、イオンゲートオープン時間の調整値をΔＭであるとすると、質量Ｍ0のイオンのイオンゲートオープン時間Ｔｇ＿Ｍ0は、次のようになる。
【００５１】
Ｔｇ＿Ｍ0 ＝ ｋＣ-1（Ｍ0＋ΔＭ）………（８）
このようにして、装置条件を調整した調整パラメータとイオンゲート調整値を記録し、１つの調整テーブルとする。
【００５２】
次に、実際の未知試料を測定する。まず、マススペクトルを測定し、MS/MS測定すべきプリカーサイオンのm/z値をリストアップする。リストされたプリカーサイオンのMS/MS測定を順次行なうが、その時に、先に作成した調整テーブルから装置パラメータとイオンゲートの補正値をイオンのm/z値に合わせて算出し、装置に設定する。
【００５３】
算出方法としては、幾つかの方法が考えられる。図８にそれらの一部を例示する。１つは、調整テーブル中の装置パラメータとイオンのm/z値との関係を示す基準値間を折れ線で補間して、イオンのm/z値に合わせたイオンゲートの補正値を算出するものである。また２つめは、調整テーブル中の装置パラメータとイオンのm/z値との関係を示す基準値間を近似式で補間して、イオンのm/z値に合わせたイオンゲートの補正値を算出するものである。３つめは、調整テーブル中の装置パラメータとイオンのm/z値との関係を示す基準値自体を所定のm/z範囲で有効と定めて、イオンのm/z値に合わせたイオンゲートの補正値を算出するものである。
【００５４】
［実施例２］
一般に、プリカーサイオンの分子量が増えるほど、イオン化効率が低下したり、開裂経路が増えたりするなどの理由により、１開裂経路あたりのイオン数が減少する傾向にある。そのため、イオン化効率に関連する装置パラメータである、検出器電圧やレーザー強度を調整パラメータの中に追加し、より均一な質のスペクトルを測定することも可能である。
【００５５】
［実施例３］
マススペクトルを測定後、プリカーサイオンを選択する際に、プリカーサイオンの相対強度情報を前もって得ることができる。そこで、それを利用し、プリカーサイオン量が少ないイオンに対しては、装置パラメータである検出器電圧やレーザー強度を調整パラメータに追加し、より均一な質のスペクトルを測定することも可能である。
【００５６】
［実施例４］
プリカーサイオンの質量位置は、装置条件の変更によりずれてしまうので、測定が終了した後、プロダクトイオンスペクトル中に観測されたプリカーサイオンのm/z値を設定値に合わせるように補正することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
飛行時間型質量分析装置のタンデム測定に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】従来のリニア型TOFMS装置の一例を示す図である。
【図２】従来の反射型TOFMS装置の一例を示す図である。
【図３】従来のMALDIイオン源の一例を示す図である。
【図４】従来のMS/MS装置の一例を示す図である。
【図５】従来のMS/MS測定の概念図である。
【図６】従来のTOF/TOF装置の一例を示す図である。
【図７】本発明にかかる調整テーブルの一実施例を示す図である。
【図８】本発明にかかる調整テーブルの使用法の一実施例を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料をレーザー光のパルス照射によってイオン化するイオン源と、
生成したイオンを所定の遅延引き出し条件下において、パルス状の加速電圧によりパルス的に引き出して加速する加速手段と、
加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型イオン光学系と、
第１の飛行時間型イオン光学系で質量分離されたイオンの中から所望の質量電荷比を持つイオンのみをプリカーサイオンとして選択するイオンゲートと、
選択されたプリカーサイオンを開裂させる開裂手段と、
該開裂手段の後段に配置され、開裂生成したプロダクトイオンを飛行させる第２の飛行時間型イオン光学系と、
該第２の飛行時間型イオン光学系を通過したイオンを検出する検出器と、
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置を用いた質量分析法において、
所望のプリカーサイオンを前記イオンゲートで選択し、開裂させてプロダクトイオンを生成させて測定する際に、
予め質量電荷比の異なる複数の基準物質を用いて、該基準物質の質量電荷比に対する遅延引き出し条件、およびイオンゲートのオープン時間の最適値を測定して記憶させたテーブルを用意しておき、
前記所望のプリカーサイオンの質量電荷比について質量分解能が最適となるような遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間を前記テーブルの記憶値に基づいて求め、
求めた前記遅延引き出し条件と前記イオンゲートのオープン時間の最適値を前記タンデム型飛行時間型質量分析装置に設定するようにしたことを特徴とするタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項２】
前記遅延引き出し条件は、イオンの加速電圧、あるいはレーザーが照射されてからイオンが加速されるまでの遅延時間を含むことを特徴とする請求項１記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項３】
前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間は、前記テーブルに記憶された点と点の間を折れ線で結んで、その間を補間することにより、所望のイオンに適した遅延条件およびイオンゲートのオープン時間を算出することを特徴とする請求項１または２記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項４】
前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間は、前記テーブルに記憶された点と点の間を多項式で近似して、その間を補間することにより、所望のイオンに適した遅延条件およびイオンゲートのオープン時間を算出することを特徴とする請求項１または２記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項５】
前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間は、前記テーブルに記憶された点と点の間を所定の範囲で区分けして、区分けされた範囲内では、その範囲に含まれるテーブルに記憶された点のデータを採用することにより、所望のイオンに適した遅延条件およびイオンゲートのオープン時間を算出することを特徴とする請求項１または２記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項６】
前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間に加えて、設定する条件として、レーザー強度、または質量分析装置の検出器電圧を含むことを特徴とする請求項３、４、または５記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項７】
前記レーザー強度、または質量分析装置の検出器電圧は、プリカーサイオンの強度に連動させて設定することを特徴とする請求項６記載のタンデム型飛行時間型質量分析装置。
【請求項８】
前記イオン源はMALDIイオン源であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項９】
前記第１の飛行時間型イオン光学系は、反射場や扇形電場を利用してプリカーサイオンの選択能を高めている飛行時間型イオン光学系であることを特徴とする請求項項１ないし８のいずれか１項に記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項１０】
前記遅延引き出し条件の設定によりずれてしまった前記プリカーサイオンの質量位置を、測定終了後、プロダクトイオンスペクトル中に観測されたプリカーサイオンのm/z値に基づいて、本来の値に合わせるように補正することを特徴とする請求項項１ないし９のいずれか１項に記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項１１】
試料をレーザー光のパルス照射によってイオン化するイオン源と、
生成したイオンを所定の遅延引き出し条件下において、パルス状の加速電圧によりパルス的に引き出して加速する加速手段と、
加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型イオン光学系と、
第１の飛行時間型イオン光学系で質量分離されたイオンの中から所望の質量電荷比を持つイオンのみをプリカーサイオンとして選択するイオンゲートと、
選択されたプリカーサイオンを開裂させる開裂手段と、
該開裂手段の後段に配置され、開裂生成したプロダクトイオンを飛行させる第２の飛行時間型イオン光学系と、
該第２の飛行時間型イオン光学系を通過したイオンを検出する検出器と、
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置において、
予め質量電荷比の異なる複数の基準物質を用いて、該基準物質の質量電荷比に対する遅延引き出し条件、およびイオンゲートのオープン時間の最適値を測定して記憶させたテーブルと、
プリカーサイオンの質量電荷比ごとに質量分解能が最適となるような遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間を前記テーブルの記憶値に基づいて求める手段と、
選択されたプリカーサイオンの質量電荷比の値に応じて、前記遅延引き出し条件と前記イオンゲートのオープン時間の最適値を前記タンデム型飛行時間型質量分析装置に設定する手段を備えたことを特徴とするタンデム型飛行時間型質量分析装置。
【請求項１】
試料をレーザー光のパルス照射によってイオン化するイオン源と、
生成したイオンを所定の遅延引き出し条件下において、パルス状の加速電圧によりパルス的に引き出して加速する加速手段と、
加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型イオン光学系と、
第１の飛行時間型イオン光学系で質量分離されたイオンの中から所望の質量電荷比を持つイオンのみをプリカーサイオンとして選択するイオンゲートと、
選択されたプリカーサイオンを開裂させる開裂手段と、
該開裂手段の後段に配置され、開裂生成したプロダクトイオンを飛行させる第２の飛行時間型イオン光学系と、
該第２の飛行時間型イオン光学系を通過したイオンを検出する検出器と、
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置を用いた質量分析法において、
所望のプリカーサイオンを前記イオンゲートで選択し、開裂させてプロダクトイオンを生成させて測定する際に、
予め質量電荷比の異なる複数の基準物質を用いて、該基準物質の質量電荷比に対する遅延引き出し条件、およびイオンゲートのオープン時間の最適値を測定して記憶させたテーブルを用意しておき、
前記所望のプリカーサイオンの質量電荷比について質量分解能が最適となるような遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間を前記テーブルの記憶値に基づいて求め、
求めた前記遅延引き出し条件と前記イオンゲートのオープン時間の最適値を前記タンデム型飛行時間型質量分析装置に設定するようにしたことを特徴とするタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項２】
前記遅延引き出し条件は、イオンの加速電圧、あるいはレーザーが照射されてからイオンが加速されるまでの遅延時間を含むことを特徴とする請求項１記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項３】
前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間は、前記テーブルに記憶された点と点の間を折れ線で結んで、その間を補間することにより、所望のイオンに適した遅延条件およびイオンゲートのオープン時間を算出することを特徴とする請求項１または２記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項４】
前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間は、前記テーブルに記憶された点と点の間を多項式で近似して、その間を補間することにより、所望のイオンに適した遅延条件およびイオンゲートのオープン時間を算出することを特徴とする請求項１または２記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項５】
前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間は、前記テーブルに記憶された点と点の間を所定の範囲で区分けして、区分けされた範囲内では、その範囲に含まれるテーブルに記憶された点のデータを採用することにより、所望のイオンに適した遅延条件およびイオンゲートのオープン時間を算出することを特徴とする請求項１または２記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項６】
前記遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間に加えて、設定する条件として、レーザー強度、または質量分析装置の検出器電圧を含むことを特徴とする請求項３、４、または５記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項７】
前記レーザー強度、または質量分析装置の検出器電圧は、プリカーサイオンの強度に連動させて設定することを特徴とする請求項６記載のタンデム型飛行時間型質量分析装置。
【請求項８】
前記イオン源はMALDIイオン源であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項９】
前記第１の飛行時間型イオン光学系は、反射場や扇形電場を利用してプリカーサイオンの選択能を高めている飛行時間型イオン光学系であることを特徴とする請求項項１ないし８のいずれか１項に記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項１０】
前記遅延引き出し条件の設定によりずれてしまった前記プリカーサイオンの質量位置を、測定終了後、プロダクトイオンスペクトル中に観測されたプリカーサイオンのm/z値に基づいて、本来の値に合わせるように補正することを特徴とする請求項項１ないし９のいずれか１項に記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項１１】
試料をレーザー光のパルス照射によってイオン化するイオン源と、
生成したイオンを所定の遅延引き出し条件下において、パルス状の加速電圧によりパルス的に引き出して加速する加速手段と、
加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型イオン光学系と、
第１の飛行時間型イオン光学系で質量分離されたイオンの中から所望の質量電荷比を持つイオンのみをプリカーサイオンとして選択するイオンゲートと、
選択されたプリカーサイオンを開裂させる開裂手段と、
該開裂手段の後段に配置され、開裂生成したプロダクトイオンを飛行させる第２の飛行時間型イオン光学系と、
該第２の飛行時間型イオン光学系を通過したイオンを検出する検出器と、
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置において、
予め質量電荷比の異なる複数の基準物質を用いて、該基準物質の質量電荷比に対する遅延引き出し条件、およびイオンゲートのオープン時間の最適値を測定して記憶させたテーブルと、
プリカーサイオンの質量電荷比ごとに質量分解能が最適となるような遅延引き出し条件およびイオンゲートのオープン時間を前記テーブルの記憶値に基づいて求める手段と、
選択されたプリカーサイオンの質量電荷比の値に応じて、前記遅延引き出し条件と前記イオンゲートのオープン時間の最適値を前記タンデム型飛行時間型質量分析装置に設定する手段を備えたことを特徴とするタンデム型飛行時間型質量分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−６９３１８（Ｐ２０１２−６９３１８Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１１８２７（Ｐ２０１０−２１１８２７）
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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