説明

質量分析装置

【課題】本発明は、イオントラップの特徴である3回以上のMS分析において、衝突誘起解離で生成する低質量数域の解離イオン(フラグメントイオン)を検出することを目的とする。
【解決手段】本発明は、試料をイオン化するイオン源と、前記イオン源にて生成されたイオンから捕捉選択した目的のイオンを衝突誘起解離させるイオントラップ部と、前記イオントラップ部での衝突誘起解離により生成されたフラグメントイオンを取り込んで衝突誘起解離をする多重極のイオン衝突部と、前記イオン衝突部での衝突誘起解離で生成したフラグメントイオンの質量分離をする質量分析部とを有することを特徴とする。
これにより、イオントラップ部で衝突誘起解離したフラグメントイオンを捕捉選択後、多重極のイオン衝突部で衝突誘起解離するので、生成した低質量数域イオンがカットオフの影響を受けず低質量数域のフラグメントイオンの検出が可能になる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、MS分析が可能なタンデムタイプの質量分析装置に関する。
【背景技術】
【0002】
質量分析装置は、試料分子をイオン化して磁場又は電場内で質量電荷比によって分離し、その量を検出器で検出して試料分子の質量数を得る装置である。
【0003】
質量分析方法には、イオントラップ形、飛行時間形などがあり、それぞれイオントラップ、飛行時間形質量分析部などの質量分析部で質量分離を行う。
【0004】
イオントラップ形の質量分析装置は、イオンの捕捉、目的イオン以外の不要イオンの排出(選択)、選択したイオンの軌道をイオントラップ内で変化させながらイオントラップ内の気体分子と衝突させて試料分子を解離させる衝突誘起解離を行うことが可能である。
【0005】
イオントラップ形の質量分析装置は、高周波電圧を印加された電極の内部空間に三次元四重極電界を形成する。イオン化された試料は前記空間内に導かれ、形成された三次元四重極電界に一度保持される。これをイオンの捕捉と呼ぶ。
【0006】
捕捉されたイオンは、各イオンの質量電荷比に従い、前記空間内で固有の周波数で安定した軌道を描く。
【0007】
捕捉されたイオンに対してイオントラップは、特定の目的イオン以外のイオンを前記空間内から排除するよう高周波電圧を走査し、目的イオンのみを前記空間内に残す。これをイオンの選択と呼ぶ。
【0008】
次にイオントラップは選択した目的イオンの軌道が前記空間内で大きくなるよう高周波電圧を印可する。
【0009】
これにより、目的イオンは前記内部空間内の中性分子と衝突を繰り返し、目的イオン内の結合が開裂してフラグメントイオンを生じる。これを衝突誘起解離と呼ぶ。
【0010】
このイオン捕捉、選択、解離をn回行うことをMS分析という。MS分析によって生成する試料の解離イオンは、選択された試料分子内の結合のうち、比較的結合エネルギーが低い結合から開裂して生成する。
【0011】
従って、MS分析結果で得られた解離イオンの質量数から、試料分子の構造の解明が可能である。
【0012】
イオントラップによるMS分析の動作が示される例として、特表平9−501536号公表公報(特許文献1)、特開2002−184348号公開公報(特許文献2)、ないし特開2002−313276号公開公報(特許文献3)などがある。
【0013】
【特許文献1】特表平9−501536号公表公報
【特許文献2】特開2002−184348号公開公報
【特許文献3】特開2002−313276号公開公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
イオントラップは、MS分析を3回以上繰り返すことが可能である質量分析法である。
【0015】
しかし、従来のイオントラップによるMS分析では、衝突誘起解離の際に低質量数域イオンのカットオフが生じ、三次元イオントラップでは目的イオンの約1/3以下、リニアイオントラップでは目的イオンの約1/4以下の質量数のイオンを捕捉することが出来ない。
【0016】
従って、イオントラップによる衝突誘起解離で生成した解離イオン(フラグメントイオン)のうち、質量数の低いイオンはイオントラップが捕捉することが出来ず、検出不可能であった。
【0017】
そのため、イオントラップ単独のMS分析では試料の構造情報として低質量数域の解離イオンを利用することが不可能であった。
【0018】
本発明は、イオントラップの特徴である3回以上のMS分析において、衝突誘起解離で生成する低質量数域の解離イオン(フラグメントイオン)を検出することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【0019】
上記目的を達成するために、本発明は、試料をイオン化するイオン源と、前記イオン源にて生成されたイオンから捕捉選択した目的のイオンを衝突誘起解離させるイオントラップ部と、前記イオントラップ部での衝突誘起解離により生成されたフラグメントイオンを取り込んで衝突誘起解離をする多重極のイオン衝突部と、前記イオン衝突部での衝突誘起解離で微細化されたフラグメントイオンの質量分離をする質量分析部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、イオントラップ部で細小化したフラグメントイオンを多重極のイオン衝突部で微細化するので、微細化された低質量数域イオンのカットオフの影響を生じ難く低質量数域のフラグメントイオンの検出が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、本発明の実施例を図を引用して説明する。
【0022】
図1は、本発明の実施例に係わる質量分析装置の概要を用いる装置の構成を示す。
【0023】
質量分析装置は、図1に示すように、試料導入装置1、イオン源2、質量分析装置本体100、コントローラ9、データ処理部10を有し、信号線11でイオン源2、質量分析装置本体100、コントローラ9、データ処理部10は接続されている。
【0024】
イオン源2は、大気圧下で試料のイオン化が行なわれる。試料導入装置1より、質量分析装置本体100に供給される試料は、イオン源2でイオン化されてから質量分析装置本体100に導入される。
【0025】
質量分析装置本体100は、イオン輸送部40と、イオントラップ部50と、イオン衝突部60と、飛行時間形の質量分析部7を有し、内部は高い真空度に保たれている。イオンがイオン輸送部40から質量分析部7に向かって順番に移動できるように並んでいる。
【0026】
イオン輸送部40は多重電極4を有する。イオントラップ部50は四重極構造のリニアイオントラップである。イオントラップは三次元イオントラップである。
イオン衝突部60は多極電極6を有する。この多極電極6は4重極を使用している。
【0027】
真空ポンプP1はイオン輸送部40の排気を、真空ポンプP2はイオントラップ部50の排気、真空ポンプP3はイオン衝突部60や、質量分析部7の排気を行なう。真空ポンプP2および真空ポンプP3は、真空ポンプP1より真空度が高いポンプを使用している。
【0028】
イオン源2でイオン化された試料のイオンは、細孔3からイオン輸送部40に導入され、イオントラップ部50、イオン衝突部60、飛行時間形の質量分析部7に流れて質量分析部7で質量分析が行なわれる。
【0029】
質量測定について説明する。
【0030】
測定者は予め、コントローラ9より測定条件を質量分析装置へ設定する。本実施例では、MS分析を行う場合について述べる。
【0031】
試料は試料導入装置1によってイオン源2に送られる。ここで、イオン化された試料イオンは、細孔3より質量分析装置本体100(MS内部)へ導入され、イオン輸送部40によってイオントラップ部50へ導入される。
【0032】
イオントラップ部50は、試料イオンの捕捉を行い、測定者が設定した測定条件に従いMS分析を始める。イオントラップ5は捕捉された前記試料イオンから目的イオンのみ選択し、第1の衝突誘起解離(MS分析)を行い第1のフラグメントイオンを生成する。
【0033】
次にイオントラップ5は、生成した第1のフラグメントイオンのうち、測定者が予め設定した条件に合う第2の目的イオンを選択し、それ以外のイオンを排除する。続いてイオントラップ5は選択した第2の目的イオンをイオン衝突部60(多極電極6)へ排出する。
【0034】
イオン衝突部60(多極電極6)は、イオントラップ5から排出されたイオンをイオン衝突部60(多極電極6)内の中性分子(例えば窒素分子)によって第2の衝突誘起解離(MS分析)を行う。
【0035】
ここで、生成した第2のフラグメントイオンはイオン衝突部60(多極電極6)から飛行時間形の質量分析部7へ導入され、飛行時間形の質量分析部7によって質量分離されて検出器8が検出する。
【0036】
このとき、イオン衝突部60(多極電極6)で生成した第2のフラグメントイオンは、イオントラップによる衝突誘起解離のようなカットオフの影響を受けない。
【0037】
従って、生成した第2のフラグメントイオンの全てが飛行時間形の質量分析部7で質量分離され、検出器8で検出される。こうして、低質量数域の解離イオン(フラグメントイオン)の検出測定ができる。
【0038】
また、イオン衝突部60(多極電極6)は、4重極以外に6重極や8重極といった多重極でも実施可能であり、中性分子には窒素以外にヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガス分子も使用可能である。
【0039】
中性分子の分子サイズは大きい粒子ほど試料イオンとの衝突頻度が増し、質量の大きな試料イオンの衝突誘起解離に有利である。
【0040】
図2は、第1の測定順序を示す測定シーケンスである。
【0041】
図2に示すように、ステップ200でスタートし、測定条件が設定されて測定が開始される(ステップ201)。
【0042】
ステップ202で、イオントラップ部が試料イオンを捕捉し、イオントラップ部は第1の目的イオンを選択して第1の衝突誘起解離をする(ステップ203)。生成した第1のフラグメントイオンから、イオントラップ部は第2の目的イオンを選択(ステップ204)して4重極のイオン衝突部60に排出する(ステップ205)。
【0043】
4重極のイオン衝突部60は第2の衝突誘起解離をし(ステップ206)、生成された第2のフラグメントイオンは質量分析部7で質量分離される(ステップ207)。そして、マススペクトル取得(ステップ208)による測定が行なわれる測定終了に至る(ステップ209)。
【0044】
このように、イオントラップ部で試料のイオンをn回捕捉選択し、かつn回衝突誘起解離の実行を繰り返して第nのフラグメントイオンを生成し、このフラグメントイオンをさらにイオントラップ部で補足選択した後、4重極のイオン衝突部60によるn+1回目の衝突誘起解離を行う。
【0045】
こうした衝突誘起解離で生成した低質量数域のフラグメントイオンを消失(カットオフ)することなく、質量分析部7で質量分析ができるので、試料構造を精度良く解析できる。
【0046】
図3は、第2の測定順序を示す測定シーケンスである。
【0047】
第2の測定順序は、次に述べるところが前述した第1の測定順序と違う。他は第1の測定順序と共通である。
【0048】
第2の目的イオンを選択(ステップ204)した際、その第2の目的イオンの質量/電荷比の値と電荷の価数に基づき、第2の衝突誘起解離をイオントラップ部50と四重極6のイオン衝突部60どちらで行うかを、コントローラ9が自動判別(ステップ300)する例である。
【0049】
例えば、第2の目的イオンの質量電荷比が高く、かつ1価イオンである場合、コントローラ9はイオントラップ部のカットオフ領域に第2のフラグメントイオンが生成する可能性が高いと判断し、第2の衝突誘起解離を四重極のイオン衝突部60で行う(ステップ206)ところが特徴である。
【0050】
コントローラ9の選択機能により、第2の衝突誘起解離がイオントラップ部側とイオン衝突部60側に自動で選択される。
【0051】
なお、コントローラ9の自動判別(ステップ300)で、第2のフラグメントイオンの質量数がイオントラップ部のカットオフ領域より大きいと判断したときは、イオントラップ部で第2の衝突誘起解離を実施し、生成されたフラグメントイオンの質量分析を行なう。
【0052】
図4は、第1の測定順序を示す測定シーケンスである。
【0053】
第3の測定順序は、次に述べるところが前述した第1の測定順序と違う。他は第1の測定順序と共通である。
【0054】
第2の衝突誘起解離をイオントラップ部50と四重極のイオン衝突部60が交互(ステップ200)に行うところが特徴である。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】本発明の実施例に係わるもので、質量分析装置の概略構成を示す図である。
【図2】本発明の実施例に係わるもので、第1の測定順序を示す測定シーケンス図である。
【図3】本発明の実施例に係わるもので、第2の測定順序を示す測定シーケンス図である。
【図4】本発明の実施例に係わるもので、第3の測定順序を示す測定シーケンス図である。
【符号の説明】
【0056】
1…試料導入装置、2…イオン源、3…細孔、4…イオン輸送部、5…イオントラップ、6…四重極、7…飛行時間形質量分析部、8…検出部、9…コントローラ、10…データ処理部、11…信号線、40…イオン輸送部、50…イオントラップ部、60…イオン衝突部、100…質量分析装置本体、P1…真空ポンプ、P2…真空ポンプ、P3…真空ポンプ、200〜209,300〜301,400…ステップ。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料をイオン化するイオン源と、
前記イオン源にて生成されたイオンから捕捉選択した目的のイオンを衝突誘起解離させるイオントラップ部と、
前記イオントラップ部での衝突誘起解離により生成されたフラグメントイオンを取り込んで衝突誘起解離をする多重極のイオン衝突部と、
前記イオン衝突部での衝突誘起解離でフラグメントイオンの質量分離をする質量分析部と、を有することを特徴とする質量分析装置。
【請求項2】
請求項1記載の質量分析装置に於いて、
前記質量分析部が飛行時間型の質量分析部であることを特徴とする質量分析装置。
【請求項3】
請求項1記載の質量分析装置に於いて、
前記イオントラップ部は、前記イオン衝突部に前記フラグメントイオンを供給する前にイオンの選択解離を2回以上繰り返してフラグメントイオンの細小化をすることを特徴とする質量分析装置。
【請求項4】
請求項1記載の質量分析装置に於いて、
前記イオントラップ部がリニアイオントラップであることを特徴とする質量分析装置。
【請求項5】
請求項1記載の質量分析装置に於いて、
前記イオントラップ部が三次元イオントラップであることを特徴とする質量分析装置。
【請求項6】
請求項1記載の質量分析装置に於いて、
前記イオン衝突部が四重極を有することを特徴とする質量分析装置。
【請求項7】
請求項1記載の質量分析装置に於いて、
前記イオントラップ部で行う衝突誘起解離と、前記イオン衝突部で行う衝突誘起解離を自動で選択する選択機能を有することを特徴とする質量分析装置。
【請求項8】
請求項1記載の質量分析装置に於いて、
前記イオントラップ部と前記イオン衝突部とが交互に衝突誘起解離を行うことを特徴とする質量分析装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2008−257982(P2008−257982A)
【公開日】平成20年10月23日(2008.10.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−98546(P2007−98546)
【出願日】平成19年4月4日(2007.4.4)
【出願人】(501387839)株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Fターム(参考)】