タンデム型飛行時間型質量分析計
【課題】イオンの利用効率を高めたタンデム型飛行時間型質量分析計を提供する。
【解決手段】イオン蓄積手段２より吐き出されたイオン群をパルス的に加速する垂直加速部および加速されたイオンを分離する第1飛行時間型イオン光学系３と、所定のプリカーサイオンのみを選択的に通過させるイオンゲート４とイオンゲートを開閉する制御手段、プリカーサイオンの開裂手段および生成したプロダクトイオンを質量分析する第２飛行時間型イオン光学系６を備え、イオン蓄積手段より吐き出されたプリカーサイオンが第1飛行時間イオン光学系への通過率が最良となる位置に到達する到達時間に合わせて、プリカーサイオンをパルス的に加速する様にした。
【解決手段】イオン蓄積手段２より吐き出されたイオン群をパルス的に加速する垂直加速部および加速されたイオンを分離する第1飛行時間型イオン光学系３と、所定のプリカーサイオンのみを選択的に通過させるイオンゲート４とイオンゲートを開閉する制御手段、プリカーサイオンの開裂手段および生成したプロダクトイオンを質量分析する第２飛行時間型イオン光学系６を備え、イオン蓄積手段より吐き出されたプリカーサイオンが第1飛行時間イオン光学系への通過率が最良となる位置に到達する到達時間に合わせて、プリカーサイオンをパルス的に加速する様にした。
【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計に関する。
【背景技術】
【０００２】
［質量分析計］
質量分析計（以下、MS）は、イオン源でサンプルをイオン化し、質量分析部で質量を電価数で割った値（以下、m/z値）ごとにイオンを分離し、分離したイオンを検出器で検出する。その結果は、横軸m/z値、縦軸に相対強度を取ったマススペクトルの形で表示され、サンプルに含まれる化合物群のm/z値および相対強度が得られ、サンプルの定性、定量的な情報を得ることができる。
【０００３】
イオン化法、質量分離法、イオン検出法には、さまざまな方法がある。本発明では、とりわけ質量分離法がもっとも関連が深い。質量分析計には、その質量分離の原理の違いにより、四重極MS（QMS）、イオントラップMS（ITMS）、磁場型MS、飛行時間型MS（TOFMS）、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴MS（FTICRMS）などがある。
【０００４】
［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）。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
［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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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）。
【００１１】
［イオン源と加速法の組み合わせ］
TOFMSに利用されるイオン加速法は、大きく２種類に分けられる。第１の組み合わせは、パルス的にイオン化されたサンプルイオンを、TOFMS方向に加速する方法である。その代表格は、MALDI-TOFMSである。この方法は、飛行時間測定と同期して生成したイオンの大半が分析対象となるため、TOFMSとの相性が非常に良い。
【００１２】
しかしながら、質量分析法のイオン化法には電子衝撃イオン化（EI）、化学イオン化（CI）、エレクトロスプレーイオン化（ESI）、大気圧化学イオン化（APCI）といった連続的にイオンを生成するイオン化法も数多くある。
【００１３】
図３に垂直加速法を用いたTOFMS（以下、OA-TOFMS）の概念図を示す。連続的にイオンを生成するイオン源から生成したイオンビームは、数十ｅＶの運動エネルギーで垂直加速部に連続的に輸送される。垂直加速部では、１０ｋＶ程度のパルス電圧を印加し、イオン群をイオン源からの輸送方向に対して垂直方向に加速し、質量分析部に入射させる。
【００１４】
この方法では、飛行時間測定中にイオン源から垂直加速部に流れてくるイオンは測定対象にならない欠点がある。飛行時間測定での利用効率をDuty Cycleと呼ぶ。
【００１５】
［OA-TOFMSにおけるDuty Cycle］
さて、OA-TOFMSの場合、連続的にイオンがイオン加速部へ流れてきており、質量分析部に入射させることのできる範囲にあるイオンのみが測定対象となる。このイオンの利用効率をDuty Cycleと呼び、
【００１６】
【数１】
と定義する。これは少し見方を変えると、イオン加速部を通過するイオンビーム長のうち測定に利用されたイオンビーム長と考えることができる。つまり、測定に利用できるイオン長をLoa、イオン加速部への入射エネルギーをeVin、TOFMSの測定間隔をTdとすると、
【００１７】
【数２】
と表現できる。式（６）から、以下の３点で利用効率が向上する。
【００１８】
１．Tdを小さくする。
【００１９】
２．eVinを小さくする。
【００２０】
３．Loaを延長する。
【００２１】
しかしながら、利用効率の向上には、いくつかの課題が存在する。Tdはすなわち飛行時間と関連している。式（４）から、飛行時間を延長することで質量分解能が向上するため、Duty Cycleと質量分解能の向上は、トレードオフの関係にある。
【００２２】
eVinを小さくすることが有効であるが、現実的には、空間電荷効果や電極の帯電の影響が強くなり、イオン強度自体が不安定になるため、極端に低いeVin値で長距離イオンを輸送することは不可能である。
【００２３】
Loaは、TOFMSのアクセプタンスに関連がある。反射型TOFMSであれば、検出器の大きさ（通常、数十ｍｍ）、扇形電場を利用する多重周回型TOFMSやらせん軌道TOFMSであれば、イオン光学系の有効な大きさ（通常、５〜１０ｍｍ）である。
【００２４】
上述のDuty Cycleの問題点を改善するため、パルス加速部にイオンを導入する前段に、イオンを一定期間貯蓄し間欠的に排出できるイオン蓄積手段を配置する方法も考案されている（特許文献６）。
【００２５】
ただし、この場合、イオン蓄積手段の出射位置からパルス加速部までの距離でm/z値に依存してイオン種の空間的な分布が生じる。イオン蓄積手段からイオン群が出射される時間からT後の位置は、パルス排出の電圧をVinとすると、
【００２６】
【数３】
となり、m/z値の平方根に反比例する。
【００２７】
例えば、イオン蓄積手段からパルス加速部までの距離をLin、パルス加速部の有効距離をLoaとすれば、測定対象とする最小のm/z値（m/z）minと最大のm/z値（m/z）maxの関係は、次の式で表わせる。
【００２８】
【数４】
例えば、Loa／Lin＝４とすると、（m/z）max／（m/z）min＝２５となる。（m/z）min＝５０とすると、（m/z）max＝１２５０となって、測定できるm/z範囲が制限されることとなる。特に、イオンを通過させられる有効領域（アクセプタンス）の狭い扇形電場を利用した系（多重周回型TOFMS、らせん軌道型TOFMSなど）では、Loa／Linが小さくなり、測定できるm/z範囲が極端に制限されることになる。
【００２９】
［TOF/TOF装置］
上述のようにMS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）。
【００３０】
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）。MS/MS測定を行なうことができるMS/MS装置には、前述の質量分析装置を２つ組み合わせた様々なバリエーションが存在する。また、開裂方法にも、ガスとの衝突による衝突誘起解離（collision induced dissociation、CID）法、光解離、電子捕獲などの方法がある。
【００３１】
本発明に関連するTOF/TOFは、TOFMSを２台直列に接続し、その間にCID法による開裂手段を配したMS/MS装置である。図６に示すように、最も一般的には、第１TOFMSに直線型TOFMS、第２TOFMSに反射型TOFMSが採用されたTOF/TOFであり、MALDIイオン源との接続がなされる。
【００３２】
TOF/TOFの特長は、高エネルギーCIDによる開裂経路が観測できる点にある。このような開裂経路が観測できる装置は、TOF/TOF以外には、磁場型MSを直列につないだMS/MS装置があるが、装置が巨大なため、普及はしていない。
【００３３】
高エネルギーCIDの利点としては、アミノ酸が数十個程度連なったペプチドの開裂において、側鎖情報が得られる場合があることである。そのため、分子量が同じロイシン、イソロイシンの区別も可能である。
【００３４】
しかし、欠点として、開裂効率が１０％程度と高くない上に、開裂経路が多いため、各開裂経路のフラグメントイオンの量が少なくなってしまうという点がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００３５】
【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】
【００３６】
【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】米国特許第６０２０５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
本発明は、連続イオン源、あるいは飛行時間測定と非同期のイオン源を採用する場合に利用される垂直加速法とTOF/TOF技術を効率的に結合するためのものである。この方法により、様々なイオン源で生成されるイオンを高エネルギーCID法によって開裂させることが可能となる。
【００３８】
しかしながら、前述のようにDuty Cycleの低さとTOF/TOFの開裂効率の低さが重なることにより、垂直加速法とTOF/TOFを単純に接続させただけでは、有意なMS/MS測定を行なうことは困難である。特に、多重周回型FOFMSやらせん軌道型TOFMSのように、第１TOFMSの飛行時間が長く、構成される扇形電場のアクセプタンスが低い場合は、問題が大きい。
【００３９】
本発明の目的は、連続イオン源とイオン蓄積手段をTOF/TOFと連続的に接続し、MS/MSモードではイオン蓄積手段の機能をＯＮとするものである。従来技術で説明したように、イオン蓄積手段を用いることで、ある特定のm/z領域のみ効率的に第１TOFMSに導入されるが、このm/z領域を第１TOFMSで選択するプリカーサイオンと同期させることにより、プリカーサイオンのイオン量を十分に確保することができる。
【００４０】
そのため、フラグメントイオンの少ないTOF/TOFにおいても、MS/MS測定を高感度で実行することが可能である。またこのとき、選択されるm/z領域は空間的に広がらないため、多重周回型FOFMSやらせん軌道型TOFMSのように、第１TOFMSの飛行時間が長く、構成される扇形電場のアクセプタンスが低い場合にも、相性の良い方法となる。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
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計は、
試料を連続的にイオン化する連続型イオン源と、
生成したイオン群を所定の時間蓄積し、蓄積されたイオン群を所定のタイミングで吐き出すイオン蓄積手段と、
吐き出されたイオン群を受け入れて、受け入れた方向と交差する向きにイオン群をパルス的に加速する垂直加速部と、
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、
該第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、所定のプリカーサイオンのみを選択的に通過させるイオンゲートと、
測定したいプリカーサイオンの質量電荷比を指定するプリカーサイオン指定手段と、
指定されたプリカーサイオンが通過するタイミングでイオンゲートを開閉させるイオンゲート制御手段と、
該イオンゲートを通過し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質量分離する第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計において、
プリカーサイオンが前記イオン蓄積手段で吐き出されてから、前記垂直加速部の内部空間における後段の第１の飛行時間型イオン光学系へのイオン通過率が最良となる位置に到達するまでの時間を求める手段を設け、
その到達時刻に合わせて前記プリカーサイオンをパルス的に加速するようにしたことを特徴としている。
【００４２】
また、前記タンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合は、タンデム測定ではＯＮにしていたイオン蓄積をＯＦＦにすることを特徴としている。
【００４３】
また、前記タンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合は、第１の飛行時間型イオン光学系の終点付近でイオンを検出することを特徴としている。
【００４４】
また、前記タンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合にはイオン軌道内でイオンを検出するとともに、タンデム測定の場合にはイオン軌道外に移動してイオンを前記開裂手段の方向へ通過させる移動式検出器を第１の飛行時間型イオン光学系の終点付近に配置することを特徴としている。
【００４５】
また、前記タンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合には第１の飛行時間型イオン光学系の終点付近に置かれた検出器方向に、タンデム測定の場合には前記開裂手段の方向に、それぞれイオンの軌道の方向を切り替える切り替え手段を設けたことを特徴としている。
【００４６】
また、前記連続型イオン源は、電子衝撃イオン化（EI）イオン源、化学イオン化（CI）イオン源、エレクトロスプレーイオン化（ESI）イオン源、または大気圧化学イオン化（APCI）であることを特徴としている。
【００４７】
また、前記イオン蓄積手段は、リング電極と該リング電極の開口面を覆う一対のエンドキャップ電極から成る四重極イオントラップ、または多極子とその両端に置かれた入口電極／出口電極で構成されたリニア型イオントラップであることを特徴としている。
【００４８】
また、前記開裂手段は、衝突誘導解離を起こす衝突室であることを特徴としている。
【００４９】
また、前記第１の飛行時間型イオン光学系は、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。
【発明の効果】
【００５０】
本発明のタンデム型飛行時間型質量分析計によれば、
試料を連続的にイオン化する連続型イオン源と、
生成したイオン群を所定の時間蓄積し、蓄積されたイオン群を所定のタイミングで吐き出すイオン蓄積手段と、
吐き出されたイオン群を受け入れて、受け入れた方向と交差する向きにイオン群をパルス的に加速する垂直加速部と、
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、
該第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、所定のプリカーサイオンのみを選択的に通過させるイオンゲートと、
測定したいプリカーサイオンの質量電荷比を指定するプリカーサイオン指定手段と、
指定されたプリカーサイオンが通過するタイミングでイオンゲートを開閉させるイオンゲート制御手段と、
該イオンゲートを通過し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質量分離する第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計において、
プリカーサイオンが前記イオン蓄積手段で吐き出されてから、前記垂直加速部の内部空間における後段の第１の飛行時間型イオン光学系へのイオン通過率が最良となる位置に到達するまでの時間を求める手段を設け、
その到達時刻に合わせて前記プリカーサイオンをパルス的に加速するようにしたので、
Duty Cycleを高めたタンデム型飛行時間型質量分析計を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【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】従来の垂直加速型質量分析計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TOF/TOF装置の一実施例を示す図である。
【図８】垂直加速部におけるイオン種の空間分布の模式図を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図７は、本発明にかかるタンデム飛行時間型質量分析計の一実施例である。図中１は、電子衝撃イオン化（EI）、化学イオン化（CI）、エレクトロスプレーイオン化（ESI）、大気圧化学イオン化（APCI）などの連続的にイオンを生成する連続型イオン源である。
【００５３】
連続型イオン源１で生成したイオンは、リング電極と該リング電極の開口面を覆う一対のエンドキャップ電極から成る四重極イオントラップや、多極子とその両端に置かれた入口電極／出口電極で構成されたリニア型イオントラップなどのイオン蓄積手段２に輸送され、その内部に蓄積されていく。
【００５４】
イオン蓄積手段２での蓄積時間は可変である。イオン蓄積手段２内に蓄積されたイオン群は、基準時間Ｔ1後に第１TOFMS３の垂直加速部へ輸送される。イオン蓄積手段２から吐き出されたイオンは、m/z値ごとに速度が違うので、ある一定時間後には、m/z値の小さいイオンはより奥に、m/z値の大きいイオンはより手前の位置にあり、垂直加速部内で空間分布を持つことになる（図８）。
【００５５】
イオン蓄積手段２から開裂対象となるプリカーサイオンが最も効率よく第１TOFMS３で測定できる領域に到達する時間ΔＴ1を予め計算しておき、Ｔ1＋ΔＴ1後に垂直加速部でのパルス電圧が立ち上がるよう事前に設定する。この時間ΔＴ1は、第１TOFMS３中のイオンゲート４や衝突室５など、飛行方向に沿って物理的に狭くなる構造物を、最も効率よく通過できる垂直加速部の空間位置に到達する時間として求められる。
【００５６】
この到達時間は、選択されたプリカーサイオンのm/z値と、イオン蓄積手段の吐出エネルギーと、前記最も効率よくイオンが通過できる垂直加速部の空間位置までの距離とから、計算により求めることができる。m/z値ごとの計算値は、テーブルにしてＲＯＭやハードディスクなどの記憶装置に記憶させておき、実験する際に、選択されたプリカーサイオンのm/z値に応じて読み出して使用すればよい。あるいは、実験の前に、マスピークの高さをモニターしながら、高さが最高となるように、イオン蓄積手段の吐出から垂直加速までの遅延時間を決定しても良い。どちらの方法を採用するにしても、プリカーサイオンは、そのm/z値の前後数十マスユニット程度の範囲から成るイオン群の中の１つのイオンとして選択される。
【００５７】
プリカーサイオンは、パルス電圧により、第１TOFMS３に向けて加速される。また、プリカーサイオンのパルス電圧立ち上がり時間からイオンゲートまでの到達時間ΔＴ2、およびイオンゲート通過にかかる時間ΔＴ3を予め計算しておき、Ｔ1＋ΔＴ1＋ΔＴ2からＴ1＋ΔＴ1＋ΔＴ2＋ΔＴ3までの時間にイオンがイオンゲートを通過できるよう、イオンゲートの開閉時間を事前に設定する。
【００５８】
これにより、第１TOFMS３で質量分離されたイオン群を、イオンゲート４によりプリカーサイオンとして選別する。選別されたプリカーサイオンは第１TOFMS３の後段に置かれた衝突室５に進入し、開裂生成したプロダクトイオンや開裂しなかったプリカーサイオンは、ともに第２TOFMS６にて質量分析される。
【００５９】
なお、MS測定の場合は、イオン蓄積を行なうとマススペクトル上の強度分布に質量依存性が出るため、MS/MS測定ではＯＮにしていたイオン蓄積をＯＦＦにする。
【００６０】
また衝突室は、一般的にガスを導入して局所的に低真空を維持するため、数ｍｍ程度の狭い出入口を持つ。そのため、この部分でイオンの後段への通過が制限されてしまうことも考えられるため、MS測定時には第１TOFMS終点付近でイオンを検出しても良い。
【００６１】
第１TOFMSの終点付近でイオンを検出する方法としては、MS測定の場合にはイオン軌道内でイオンを検出するとともに、MS/MS測定の場合にはイオン軌道外に移動してイオンを衝突室方向へ通過させる移動式検出器を配置する方法の他、デフレクタや扇形電場などでイオンを偏向して、MS測定時には第１TOFMS終点付近に置かれたイオン検出器方向に、MS/MS測定時には衝突室方向に、それぞれイオン軌道の方向を切り替える方法などがある。
【符号の説明】
【００６２】
１：連続型イオン源、２：イオン蓄積手段、３：第１の飛行時間型イオン光学系、４：イオンゲート、５：衝突室、６：第２の飛行時間型イオン光学系
【産業上の利用可能性】
【００６３】
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。
【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計に関する。
【背景技術】
【０００２】
［質量分析計］
質量分析計（以下、MS）は、イオン源でサンプルをイオン化し、質量分析部で質量を電価数で割った値（以下、m/z値）ごとにイオンを分離し、分離したイオンを検出器で検出する。その結果は、横軸m/z値、縦軸に相対強度を取ったマススペクトルの形で表示され、サンプルに含まれる化合物群のm/z値および相対強度が得られ、サンプルの定性、定量的な情報を得ることができる。
【０００３】
イオン化法、質量分離法、イオン検出法には、さまざまな方法がある。本発明では、とりわけ質量分離法がもっとも関連が深い。質量分析計には、その質量分離の原理の違いにより、四重極MS（QMS）、イオントラップMS（ITMS）、磁場型MS、飛行時間型MS（TOFMS）、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴MS（FTICRMS）などがある。
【０００４】
［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）。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
［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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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）。
【００１１】
［イオン源と加速法の組み合わせ］
TOFMSに利用されるイオン加速法は、大きく２種類に分けられる。第１の組み合わせは、パルス的にイオン化されたサンプルイオンを、TOFMS方向に加速する方法である。その代表格は、MALDI-TOFMSである。この方法は、飛行時間測定と同期して生成したイオンの大半が分析対象となるため、TOFMSとの相性が非常に良い。
【００１２】
しかしながら、質量分析法のイオン化法には電子衝撃イオン化（EI）、化学イオン化（CI）、エレクトロスプレーイオン化（ESI）、大気圧化学イオン化（APCI）といった連続的にイオンを生成するイオン化法も数多くある。
【００１３】
図３に垂直加速法を用いたTOFMS（以下、OA-TOFMS）の概念図を示す。連続的にイオンを生成するイオン源から生成したイオンビームは、数十ｅＶの運動エネルギーで垂直加速部に連続的に輸送される。垂直加速部では、１０ｋＶ程度のパルス電圧を印加し、イオン群をイオン源からの輸送方向に対して垂直方向に加速し、質量分析部に入射させる。
【００１４】
この方法では、飛行時間測定中にイオン源から垂直加速部に流れてくるイオンは測定対象にならない欠点がある。飛行時間測定での利用効率をDuty Cycleと呼ぶ。
【００１５】
［OA-TOFMSにおけるDuty Cycle］
さて、OA-TOFMSの場合、連続的にイオンがイオン加速部へ流れてきており、質量分析部に入射させることのできる範囲にあるイオンのみが測定対象となる。このイオンの利用効率をDuty Cycleと呼び、
【００１６】
【数１】
と定義する。これは少し見方を変えると、イオン加速部を通過するイオンビーム長のうち測定に利用されたイオンビーム長と考えることができる。つまり、測定に利用できるイオン長をLoa、イオン加速部への入射エネルギーをeVin、TOFMSの測定間隔をTdとすると、
【００１７】
【数２】
と表現できる。式（６）から、以下の３点で利用効率が向上する。
【００１８】
１．Tdを小さくする。
【００１９】
２．eVinを小さくする。
【００２０】
３．Loaを延長する。
【００２１】
しかしながら、利用効率の向上には、いくつかの課題が存在する。Tdはすなわち飛行時間と関連している。式（４）から、飛行時間を延長することで質量分解能が向上するため、Duty Cycleと質量分解能の向上は、トレードオフの関係にある。
【００２２】
eVinを小さくすることが有効であるが、現実的には、空間電荷効果や電極の帯電の影響が強くなり、イオン強度自体が不安定になるため、極端に低いeVin値で長距離イオンを輸送することは不可能である。
【００２３】
Loaは、TOFMSのアクセプタンスに関連がある。反射型TOFMSであれば、検出器の大きさ（通常、数十ｍｍ）、扇形電場を利用する多重周回型TOFMSやらせん軌道TOFMSであれば、イオン光学系の有効な大きさ（通常、５〜１０ｍｍ）である。
【００２４】
上述のDuty Cycleの問題点を改善するため、パルス加速部にイオンを導入する前段に、イオンを一定期間貯蓄し間欠的に排出できるイオン蓄積手段を配置する方法も考案されている（特許文献６）。
【００２５】
ただし、この場合、イオン蓄積手段の出射位置からパルス加速部までの距離でm/z値に依存してイオン種の空間的な分布が生じる。イオン蓄積手段からイオン群が出射される時間からT後の位置は、パルス排出の電圧をVinとすると、
【００２６】
【数３】
となり、m/z値の平方根に反比例する。
【００２７】
例えば、イオン蓄積手段からパルス加速部までの距離をLin、パルス加速部の有効距離をLoaとすれば、測定対象とする最小のm/z値（m/z）minと最大のm/z値（m/z）maxの関係は、次の式で表わせる。
【００２８】
【数４】
例えば、Loa／Lin＝４とすると、（m/z）max／（m/z）min＝２５となる。（m/z）min＝５０とすると、（m/z）max＝１２５０となって、測定できるm/z範囲が制限されることとなる。特に、イオンを通過させられる有効領域（アクセプタンス）の狭い扇形電場を利用した系（多重周回型TOFMS、らせん軌道型TOFMSなど）では、Loa／Linが小さくなり、測定できるm/z範囲が極端に制限されることになる。
【００２９】
［TOF/TOF装置］
上述のようにMS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）。
【００３０】
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）。MS/MS測定を行なうことができるMS/MS装置には、前述の質量分析装置を２つ組み合わせた様々なバリエーションが存在する。また、開裂方法にも、ガスとの衝突による衝突誘起解離（collision induced dissociation、CID）法、光解離、電子捕獲などの方法がある。
【００３１】
本発明に関連するTOF/TOFは、TOFMSを２台直列に接続し、その間にCID法による開裂手段を配したMS/MS装置である。図６に示すように、最も一般的には、第１TOFMSに直線型TOFMS、第２TOFMSに反射型TOFMSが採用されたTOF/TOFであり、MALDIイオン源との接続がなされる。
【００３２】
TOF/TOFの特長は、高エネルギーCIDによる開裂経路が観測できる点にある。このような開裂経路が観測できる装置は、TOF/TOF以外には、磁場型MSを直列につないだMS/MS装置があるが、装置が巨大なため、普及はしていない。
【００３３】
高エネルギーCIDの利点としては、アミノ酸が数十個程度連なったペプチドの開裂において、側鎖情報が得られる場合があることである。そのため、分子量が同じロイシン、イソロイシンの区別も可能である。
【００３４】
しかし、欠点として、開裂効率が１０％程度と高くない上に、開裂経路が多いため、各開裂経路のフラグメントイオンの量が少なくなってしまうという点がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００３５】
【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】
【００３６】
【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】米国特許第６０２０５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
本発明は、連続イオン源、あるいは飛行時間測定と非同期のイオン源を採用する場合に利用される垂直加速法とTOF/TOF技術を効率的に結合するためのものである。この方法により、様々なイオン源で生成されるイオンを高エネルギーCID法によって開裂させることが可能となる。
【００３８】
しかしながら、前述のようにDuty Cycleの低さとTOF/TOFの開裂効率の低さが重なることにより、垂直加速法とTOF/TOFを単純に接続させただけでは、有意なMS/MS測定を行なうことは困難である。特に、多重周回型FOFMSやらせん軌道型TOFMSのように、第１TOFMSの飛行時間が長く、構成される扇形電場のアクセプタンスが低い場合は、問題が大きい。
【００３９】
本発明の目的は、連続イオン源とイオン蓄積手段をTOF/TOFと連続的に接続し、MS/MSモードではイオン蓄積手段の機能をＯＮとするものである。従来技術で説明したように、イオン蓄積手段を用いることで、ある特定のm/z領域のみ効率的に第１TOFMSに導入されるが、このm/z領域を第１TOFMSで選択するプリカーサイオンと同期させることにより、プリカーサイオンのイオン量を十分に確保することができる。
【００４０】
そのため、フラグメントイオンの少ないTOF/TOFにおいても、MS/MS測定を高感度で実行することが可能である。またこのとき、選択されるm/z領域は空間的に広がらないため、多重周回型FOFMSやらせん軌道型TOFMSのように、第１TOFMSの飛行時間が長く、構成される扇形電場のアクセプタンスが低い場合にも、相性の良い方法となる。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
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計は、
試料を連続的にイオン化する連続型イオン源と、
生成したイオン群を所定の時間蓄積し、蓄積されたイオン群を所定のタイミングで吐き出すイオン蓄積手段と、
吐き出されたイオン群を受け入れて、受け入れた方向と交差する向きにイオン群をパルス的に加速する垂直加速部と、
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、
該第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、所定のプリカーサイオンのみを選択的に通過させるイオンゲートと、
測定したいプリカーサイオンの質量電荷比を指定するプリカーサイオン指定手段と、
指定されたプリカーサイオンが通過するタイミングでイオンゲートを開閉させるイオンゲート制御手段と、
該イオンゲートを通過し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質量分離する第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計において、
プリカーサイオンが前記イオン蓄積手段で吐き出されてから、前記垂直加速部の内部空間における後段の第１の飛行時間型イオン光学系へのイオン通過率が最良となる位置に到達するまでの時間を求める手段を設け、
その到達時刻に合わせて前記プリカーサイオンをパルス的に加速するようにしたことを特徴としている。
【００４２】
また、前記タンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合は、タンデム測定ではＯＮにしていたイオン蓄積をＯＦＦにすることを特徴としている。
【００４３】
また、前記タンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合は、第１の飛行時間型イオン光学系の終点付近でイオンを検出することを特徴としている。
【００４４】
また、前記タンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合にはイオン軌道内でイオンを検出するとともに、タンデム測定の場合にはイオン軌道外に移動してイオンを前記開裂手段の方向へ通過させる移動式検出器を第１の飛行時間型イオン光学系の終点付近に配置することを特徴としている。
【００４５】
また、前記タンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合には第１の飛行時間型イオン光学系の終点付近に置かれた検出器方向に、タンデム測定の場合には前記開裂手段の方向に、それぞれイオンの軌道の方向を切り替える切り替え手段を設けたことを特徴としている。
【００４６】
また、前記連続型イオン源は、電子衝撃イオン化（EI）イオン源、化学イオン化（CI）イオン源、エレクトロスプレーイオン化（ESI）イオン源、または大気圧化学イオン化（APCI）であることを特徴としている。
【００４７】
また、前記イオン蓄積手段は、リング電極と該リング電極の開口面を覆う一対のエンドキャップ電極から成る四重極イオントラップ、または多極子とその両端に置かれた入口電極／出口電極で構成されたリニア型イオントラップであることを特徴としている。
【００４８】
また、前記開裂手段は、衝突誘導解離を起こす衝突室であることを特徴としている。
【００４９】
また、前記第１の飛行時間型イオン光学系は、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。
【発明の効果】
【００５０】
本発明のタンデム型飛行時間型質量分析計によれば、
試料を連続的にイオン化する連続型イオン源と、
生成したイオン群を所定の時間蓄積し、蓄積されたイオン群を所定のタイミングで吐き出すイオン蓄積手段と、
吐き出されたイオン群を受け入れて、受け入れた方向と交差する向きにイオン群をパルス的に加速する垂直加速部と、
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、
該第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、所定のプリカーサイオンのみを選択的に通過させるイオンゲートと、
測定したいプリカーサイオンの質量電荷比を指定するプリカーサイオン指定手段と、
指定されたプリカーサイオンが通過するタイミングでイオンゲートを開閉させるイオンゲート制御手段と、
該イオンゲートを通過し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質量分離する第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計において、
プリカーサイオンが前記イオン蓄積手段で吐き出されてから、前記垂直加速部の内部空間における後段の第１の飛行時間型イオン光学系へのイオン通過率が最良となる位置に到達するまでの時間を求める手段を設け、
その到達時刻に合わせて前記プリカーサイオンをパルス的に加速するようにしたので、
Duty Cycleを高めたタンデム型飛行時間型質量分析計を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【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】従来の垂直加速型質量分析計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TOF/TOF装置の一実施例を示す図である。
【図８】垂直加速部におけるイオン種の空間分布の模式図を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図７は、本発明にかかるタンデム飛行時間型質量分析計の一実施例である。図中１は、電子衝撃イオン化（EI）、化学イオン化（CI）、エレクトロスプレーイオン化（ESI）、大気圧化学イオン化（APCI）などの連続的にイオンを生成する連続型イオン源である。
【００５３】
連続型イオン源１で生成したイオンは、リング電極と該リング電極の開口面を覆う一対のエンドキャップ電極から成る四重極イオントラップや、多極子とその両端に置かれた入口電極／出口電極で構成されたリニア型イオントラップなどのイオン蓄積手段２に輸送され、その内部に蓄積されていく。
【００５４】
イオン蓄積手段２での蓄積時間は可変である。イオン蓄積手段２内に蓄積されたイオン群は、基準時間Ｔ1後に第１TOFMS３の垂直加速部へ輸送される。イオン蓄積手段２から吐き出されたイオンは、m/z値ごとに速度が違うので、ある一定時間後には、m/z値の小さいイオンはより奥に、m/z値の大きいイオンはより手前の位置にあり、垂直加速部内で空間分布を持つことになる（図８）。
【００５５】
イオン蓄積手段２から開裂対象となるプリカーサイオンが最も効率よく第１TOFMS３で測定できる領域に到達する時間ΔＴ1を予め計算しておき、Ｔ1＋ΔＴ1後に垂直加速部でのパルス電圧が立ち上がるよう事前に設定する。この時間ΔＴ1は、第１TOFMS３中のイオンゲート４や衝突室５など、飛行方向に沿って物理的に狭くなる構造物を、最も効率よく通過できる垂直加速部の空間位置に到達する時間として求められる。
【００５６】
この到達時間は、選択されたプリカーサイオンのm/z値と、イオン蓄積手段の吐出エネルギーと、前記最も効率よくイオンが通過できる垂直加速部の空間位置までの距離とから、計算により求めることができる。m/z値ごとの計算値は、テーブルにしてＲＯＭやハードディスクなどの記憶装置に記憶させておき、実験する際に、選択されたプリカーサイオンのm/z値に応じて読み出して使用すればよい。あるいは、実験の前に、マスピークの高さをモニターしながら、高さが最高となるように、イオン蓄積手段の吐出から垂直加速までの遅延時間を決定しても良い。どちらの方法を採用するにしても、プリカーサイオンは、そのm/z値の前後数十マスユニット程度の範囲から成るイオン群の中の１つのイオンとして選択される。
【００５７】
プリカーサイオンは、パルス電圧により、第１TOFMS３に向けて加速される。また、プリカーサイオンのパルス電圧立ち上がり時間からイオンゲートまでの到達時間ΔＴ2、およびイオンゲート通過にかかる時間ΔＴ3を予め計算しておき、Ｔ1＋ΔＴ1＋ΔＴ2からＴ1＋ΔＴ1＋ΔＴ2＋ΔＴ3までの時間にイオンがイオンゲートを通過できるよう、イオンゲートの開閉時間を事前に設定する。
【００５８】
これにより、第１TOFMS３で質量分離されたイオン群を、イオンゲート４によりプリカーサイオンとして選別する。選別されたプリカーサイオンは第１TOFMS３の後段に置かれた衝突室５に進入し、開裂生成したプロダクトイオンや開裂しなかったプリカーサイオンは、ともに第２TOFMS６にて質量分析される。
【００５９】
なお、MS測定の場合は、イオン蓄積を行なうとマススペクトル上の強度分布に質量依存性が出るため、MS/MS測定ではＯＮにしていたイオン蓄積をＯＦＦにする。
【００６０】
また衝突室は、一般的にガスを導入して局所的に低真空を維持するため、数ｍｍ程度の狭い出入口を持つ。そのため、この部分でイオンの後段への通過が制限されてしまうことも考えられるため、MS測定時には第１TOFMS終点付近でイオンを検出しても良い。
【００６１】
第１TOFMSの終点付近でイオンを検出する方法としては、MS測定の場合にはイオン軌道内でイオンを検出するとともに、MS/MS測定の場合にはイオン軌道外に移動してイオンを衝突室方向へ通過させる移動式検出器を配置する方法の他、デフレクタや扇形電場などでイオンを偏向して、MS測定時には第１TOFMS終点付近に置かれたイオン検出器方向に、MS/MS測定時には衝突室方向に、それぞれイオン軌道の方向を切り替える方法などがある。
【符号の説明】
【００６２】
１：連続型イオン源、２：イオン蓄積手段、３：第１の飛行時間型イオン光学系、４：イオンゲート、５：衝突室、６：第２の飛行時間型イオン光学系
【産業上の利用可能性】
【００６３】
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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を連続的にイオン化する連続型イオン源と、
生成したイオン群を所定の時間蓄積し、蓄積されたイオン群を所定のタイミングで吐き出すイオン蓄積手段と、
吐き出されたイオン群を受け入れて、受け入れた方向と交差する向きにイオン群をパルス的に加速する垂直加速部と、
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、
該第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、所定のプリカーサイオンのみを選択的に通過させるイオンゲートと、
測定したいプリカーサイオンの質量電荷比を指定するプリカーサイオン指定手段と、
指定されたプリカーサイオンが通過するタイミングでイオンゲートを開閉させるイオンゲート制御手段と、
該イオンゲートを通過し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質量分離する第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計において、
プリカーサイオンが前記イオン蓄積手段で吐き出されてから、前記垂直加速部の内部空間における後段の第１の飛行時間型イオン光学系へのイオン通過率が最良となる位置に到達するまでの時間を求める手段を設け、
その到達時刻に合わせて前記プリカーサイオンをパルス的に加速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計。
【請求項２】
請求項１記載のタンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合は、タンデム測定ではＯＮにしていたイオン蓄積をＯＦＦにすることを特徴とするタンデム型飛行時間型質量分析計。
【請求項３】
請求項２記載のタンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合は、第１の飛行時間型イオン光学系の終点付近でイオンを検出することを特徴とするタンデム型飛行時間型質量分析計。
【請求項４】
請求項３記載のタンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合にはイオン軌道内でイオンを検出するとともに、タンデム測定の場合にはイオン軌道外に移動してイオンを前記開裂手段の方向へ通過させる移動式検出器を第１の飛行時間型イオン光学系の終点付近に配置することを特徴とするタンデム型飛行時間型質量分析計。
【請求項５】
請求項３記載のタンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合には第１の飛行時間型イオン光学系の終点付近に置かれた検出器方向に、タンデム測定の場合には前記開裂手段の方向に、それぞれイオンの軌道の方向を切り替える切り替え手段を設けたことを特徴とするタンデム型飛行時間型質量分析計。
【請求項６】
前記連続型イオン源は、電子衝撃イオン化（EI）イオン源、化学イオン化（CI）イオン源、エレクトロスプレーイオン化（ESI）イオン源、または大気圧化学イオン化（APCI）である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計。
【請求項７】
前記イオン蓄積手段は、リング電極と該リング電極の開口面を覆う一対のエンドキャップ電極から成る四重極イオントラップ、または多極子とその両端に置かれた入口電極／出口電極で構成されたリニア型イオントラップである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計。
【請求項８】
前記開裂手段は、衝突誘導解離を起こす衝突室である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計。
【請求項９】
前記第１の飛行時間型イオン光学系は、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１記載のタンデム型飛行時間型質量分析計。
【請求項１】
試料を連続的にイオン化する連続型イオン源と、
生成したイオン群を所定の時間蓄積し、蓄積されたイオン群を所定のタイミングで吐き出すイオン蓄積手段と、
吐き出されたイオン群を受け入れて、受け入れた方向と交差する向きにイオン群をパルス的に加速する垂直加速部と、
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、
該第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、所定のプリカーサイオンのみを選択的に通過させるイオンゲートと、
測定したいプリカーサイオンの質量電荷比を指定するプリカーサイオン指定手段と、
指定されたプリカーサイオンが通過するタイミングでイオンゲートを開閉させるイオンゲート制御手段と、
該イオンゲートを通過し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質量分離する第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計において、
プリカーサイオンが前記イオン蓄積手段で吐き出されてから、前記垂直加速部の内部空間における後段の第１の飛行時間型イオン光学系へのイオン通過率が最良となる位置に到達するまでの時間を求める手段を設け、
その到達時刻に合わせて前記プリカーサイオンをパルス的に加速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計。
【請求項２】
請求項１記載のタンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合は、タンデム測定ではＯＮにしていたイオン蓄積をＯＦＦにすることを特徴とするタンデム型飛行時間型質量分析計。
【請求項３】
請求項２記載のタンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合は、第１の飛行時間型イオン光学系の終点付近でイオンを検出することを特徴とするタンデム型飛行時間型質量分析計。
【請求項４】
請求項３記載のタンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合にはイオン軌道内でイオンを検出するとともに、タンデム測定の場合にはイオン軌道外に移動してイオンを前記開裂手段の方向へ通過させる移動式検出器を第１の飛行時間型イオン光学系の終点付近に配置することを特徴とするタンデム型飛行時間型質量分析計。
【請求項５】
請求項３記載のタンデム型飛行時間型質量分析計において、タンデム測定以外の測定の場合には第１の飛行時間型イオン光学系の終点付近に置かれた検出器方向に、タンデム測定の場合には前記開裂手段の方向に、それぞれイオンの軌道の方向を切り替える切り替え手段を設けたことを特徴とするタンデム型飛行時間型質量分析計。
【請求項６】
前記連続型イオン源は、電子衝撃イオン化（EI）イオン源、化学イオン化（CI）イオン源、エレクトロスプレーイオン化（ESI）イオン源、または大気圧化学イオン化（APCI）である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計。
【請求項７】
前記イオン蓄積手段は、リング電極と該リング電極の開口面を覆う一対のエンドキャップ電極から成る四重極イオントラップ、または多極子とその両端に置かれた入口電極／出口電極で構成されたリニア型イオントラップである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計。
【請求項８】
前記開裂手段は、衝突誘導解離を起こす衝突室である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計。
【請求項９】
前記第１の飛行時間型イオン光学系は、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１記載のタンデム型飛行時間型質量分析計。
【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２０１２−８４２９９（Ｐ２０１２−８４２９９Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２８２４４（Ｐ２０１０−２２８２４４）
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【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２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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