説明

電荷調整方法とその装置、および質量分析装置

【課題】 従来例では試料イオンと逆電荷イオンとの反応は確率的に制御されてい
るため、電荷減少操作において、電荷を任意の値で停止させることが出来なかっ
た。すなわち、イオン・イオン反応は試料イオンの価数が0、すなわち中性にな
るまで進行する。この場合、試料イオンはイオントラップから失われ、その結果
として、分析感度が低下してしまう。
【解決手段】 タンデム線形イオントラップを用い、一方の線形イオントラップで電荷減少反応を発生させ、任意の設定電荷値となったイオンを選択的に他方の線形イオントラ
ップに移動させる。これによって、MS/MS質量分析を実施することにより、
生体高分子を高効率に、単純な解析により構造解析することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、試料溶液をエレクトロスプレーイオン化(Electro-Spray Ionization, ESI)等の大気圧イオン源(Atmospheric Pressure Ionization Ion Source)にてイオン化し、該イオン源で生成した多価イオンを質量分析計に導き、衝突誘起乖離(Collision-Induced Dissociation, CID)や、赤外多光子吸収乖離(Infra red multi photon absorption dissociation, IRMPD)により破砕イオンを生成して質量分析する質量分析装置に関する。
とくに、試料イオンを該イオンとは逆の極性をもつイオンを用いて電荷減少(charge reduction)させ、多価イオンでは複雑になる破砕イオンの質量スペクトルを単純化しさらに高感度に分析する方法とこれを実現する質量分析装置に関する。
【背景技術】
【0002】
質量分析計は物質の電荷質量比(m/z、ここでmは質量、zは電荷)を直接、高感度、高精度に測定できる装置である。特に最近、ペプチドやたんぱく質の分析に適用範囲が拡大してきている。生体の主要な構成要素であり、また酵素などとして機能するこれらの生体分子の解析は、医療診断から新しい病気治療薬剤の開発まで、広い応用が期待されている。
【0003】
質量分析計には、原理を異にする多種多様の装置がある。この中でイオントラップ質量分析計は小型でありながら多くの機能を有することから多くの分野に普及している。
【0004】
近年、ペプチドやたんぱく質、DNAなどの質量分析が盛んになった背景には、イオントラップ質量分析計のイオン化方法の発展が大きく寄与している。マトリックス支援レーザ脱離イオン化法(matrix assisted laser desorption ionization, MALDI)やエレクトロスプレーイオン化法(electrospray ionization, ESI)などがその代表的な方法である。MALDI法はたんぱく質をイオン化するときに、主に単電荷イオンを発生するイオン化方法で、飛行時間型(TOF)質量分析法と組み合わせると相性がよい。ESIは熱分解しやすい生体高分子を溶液の状態から直接気相状態の安定なイオンとして取り出すことが可能なイオン化法である。ESIでは、たんぱく質、ペプチドなどの生体高分子は、多くの電荷を持つ多価イオンをとなる。多価イオンとは1つの分子(質量m)が複数の電荷(n価)をもっているイオンのことである。質量分析計は質量電荷比(m/z)(ここで、z=me、eは素電荷)に従いイオンを質量分析するため、質量mでn価のイオンはm/nの質量電荷比のイオンとして分析される。
上述のようなイオン化方法で作られた生体高分子イオンを質量分析の手法で構造決定する方法が多段階質量分析法(Multi stage Mass Spectrometry, MS/MS)である。質量決定された親イオンを衝突乖離(Collision induced desociation, CID)や遠赤外多数光子吸収(infrared multi photon desociation, IRMPD)などの方法を用いて乖離させる。その破砕イオンのパターンを質量分析的に決定して親イオンの構造を決定する。
【0005】
生体成分の分析においては、多くの場合、分析対象がピコグラム(pg = 10-12g)以下であるため、分析対象成分にくらべ妨害成分が圧倒的に多く、これが問題となる。この妨害は化学ノイズと呼ばれている。化学ノイズのうち、ほぼ分析対象イオンにほぼ等しいm/zを与えるものが実分析の際にノイズとなる。これらには、軽い質量で価数の小さいイオンや、重いクラスターに多数の電荷がのっているものなどが想定される。
【0006】
化学ノイズと分析対象成分を識別するための解決策の一つとして、電荷減少(charge reduction)の方法が、Analytical Chemistry vol.68 (1996), page 4026 やInternal Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes Vol. 162 (1997) 89 に示されている。この質量分析計を構成するイオントラップは弗化炭素の負イオンをグロー放電により生成する負イオン源を備える。ESIイオン源で生成した正イオンをイオントラップ質量分析計にトラップし、さらに負イオンを導入する。両者はイオントラップに捕捉され、クーロン力で引き合うことによりイオン・イオン反応を起こすようになる。
イオン・イオン反応による電荷が減少した多価イオンのm/zはイオン・イオン反応前のm/zに比べて大きくなる。分析対象イオンのイオン・イオン反応によるm/z値の変化は化学ノイズのそれとは明確に区別できるために、化学ノイズの除去が可能となる。
【0007】
一方、MS/MS分析の後に生成した多価破砕イオンのスペクトルを単純化するために、イオン・イオン反応による電荷減少を用いることが、Analytical Chemistry, Vol. 72, (2000), 899に提案されている。このイオン・イオン反応による電荷減少により、同じ質量mに基づくm/z値の候補数が減少するのでスペクトルの解釈が容易になる。また、高質量の多価イオンは低質量領域の化学ノイズとの識別が明瞭になる。
【0008】
【非特許文献1】Analytical Chemistry vol.68 (1996), page 4026
【非特許文献2】Internal Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes Vol. 162 (1997) 89
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上記従来技術では、電荷減少により化学ノイズの除去やスペクトル解釈の容易化を図っているが試料イオンと逆電荷イオンとの反応は確率的なものであるため、電荷減少操作においてイオン・イオン反応は試料イオンの価数が0、すなわち中性になるまで進行する。
この場合、試料イオンはイオントラップから失われ、その結果として分析感度が低下してしまう。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、電荷減少反応により任意の電荷値に到達したイオンについて、電荷減少反応を停止させる機構を備えた質量分析装置を提供する。このため、電荷減少反応を停止させたい電荷に到達したイオンを逆電荷イオンの影響を受けない位置に空間的に選択的に移動させることを特徴とする。
これを実現するため、少なくとも2つのイオントラップを直列に配置し、そのいずれか1つのイオントラップに試料イオンに対して逆電荷のイオンを導入するイオン源と、電荷の調整が終了したイオンを選択的に他のイオントラップに移動させる交流電圧を印加する電源を備える。
特に、少なくとも2つのイオントラップとして、線形イオントラップを用いるとこれらの間の電位を簡単に制御できるのでイオントラップ間のイオン移動効率を高くとることができる。電荷調整したイオンは、多段質量分析操作(Multi-Stage Mass Spectrometry, MS/MS)の親イオンとして用いられる。このMS/MS分析は電荷調整したイオンが導入された他のイオントラップで行っても、この他のイオントラップからもとのイオントラップに戻して行ってもよい。特に元のイオントラップに戻して行う場合、電荷調整に用いる交流電圧源と分析に用いる電源が共有することができる。MS/MS分析の破砕イオンの同定をおこなう2回目以降の質量分析操作は該イオントラップのうちの1つを用いて実行してもよいし、また該電荷減少装置に結合された高質量分解能を有する質量分析装置、たとえばポールトラップ型イオントラップ質量分析装置、飛行時間質量分析装置、磁場型質量分析装置をもちいて実行してもよい。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、生体高分子の多価イオンを設定した任意の電荷に変換することができる。この、任意の電化に変換したイオンについて、MS/MS質量分析を実施することにより、生体高分子を高効率に、単純な解析により構造解析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下に本発明の実施例を示す。説明の簡単化のため、試料多価イオンの極性は正とし逆電荷イオンの極性は負とする。試料多価イオンの極性が負の場合は逆電荷イオンの極性は正とし、印加静電圧の極性、正イオン源の方式などを変更して対処すればよい。また、制御された電荷の値は任意に設定することが出来るが、本実施例ではESIイオン源を用い、生成したイオンを単一電荷(n=1)になるように調整し、単一電荷イオンが生成されやすいMALDIイオン源と相対できるようにする。
まず、以下に示す複数の実施例で採用する線形イオントラップの動作原理をしめす。無限に長い理想的な線形四重極イオントラップ電場は図2、図3に示すように、その断面が双曲線を成す電極に周波数Ω、振幅Vrfの高周波電圧と静電圧Udcを印加することにより発生させることができる。この電極内に発生する四重極電場は以下の式で記述される。
【0013】
【数1】

【0014】
この電場内部において、質量:m、電荷:z=neをもつイオンの運動方程式は以下のように記述される。
【0015】
【数2】

【0016】
この運動方程式はx、y方向とも、以下のようにMathieu方程式と同等である。
【0017】
【数3】

【0018】
ここで、u=x,y、ξ=Ωt/2、2つのパラメータaとqは以下のように与えられる。
【0019】
【数4】

【0020】
【数5】

【0021】
この2つのパラメータを用いて、イオンが安定にイオントラップの中に保持される条件を与えることが出来る。その安定領域を図6に示した。
安定領域内で捕捉されているイオンは、永年運動(secular motion)と呼ばれる調和振動モードをもつ。その振動数、すなわち永年運動振動数ω(secular frequency)は以下の式で近似的に与えることができる。
【0022】
【数6】

【0023】
永年運動振動数は質量電荷比(m/z)に逆比例するので、トラップされたイオンの永年運動振動数を測定することにより質量分析が可能となる。永年運動振動数の測定方法として、トラップしたイオンを外部交流電場で共鳴振動させて、該イオンをイオントラップ外部に排出し、これをイオン検出器などで検出するという原理に基づく質量分析方法が開示されている。ポールトラップを用いた方法として、米国特許第4,736,101号、線形イオントラップを用いた方法として米国特許第4,755,670号。また同原理はイオントラップに捕捉されている不要イオン、バックグランドイオンの除去にも用いられている。その原理に基づくポールトラップを用いたイオン除去原理は米国特許第5,134,286号において開示されている。本発明においても、その実施にあたり、これらの質量分析方法、不要イオン除去方法を必要に応じて採用することができる。
線形イオントラップにおいては、質量分析と不要イオン除去の方法として、高周波の印加されない方向すなわちz軸方向に印加された静電ポテンシャルを調和型とし、このポテンシャルによる調和振動を励起する原理に基づく方法が米国特許第5,783,824号に開示されている。本発明においても同方法を必要に応じて採用することができる。いままでの説明と図2、図3では、理想的な四重極構造をもつ電極をもちいて議論を行った。ただし、理想的な四重極構造を製作することは難しい。そこでD. R. Dennison, Journal of Vacuum Science and Technology, 8 (1971) 266には、円筒形の4本の電極をくみあわせて、近似的にイオントラップ中心に四重極電場が発生するような電極サイズに関する方法が示されている(図4、図5)。この研究によると、円筒形電極の半径Rと四重極中心から電極までの距離rを以下の関係にとればよい。
【0024】
【数7】

【0025】
線形イオントラップの特長は、その両端が物理的に開放なので、複数の線形イオントラップを直列に配列できることである。その電極間に任意の静電圧を印加することにより、イオンの運動を操作することが可能となる。そのとき、横方向(x、y方向)が高周波により束縛されているためにイオントラップ間の輸送効率を高くとることができる。線形イオントラップを直列に配することにより、多種多様なイオン操作を実現し、質量分析の確度や感度を向上させるという一連の発明が米国特許第6,075,244号に開示されている。本発明においても、同方法を必要におおじて適宜採用することができる。
(実施例1)図9は、タンデム線形トラップと試料イオン源と逆電荷イオン源を備えた四重極偏向器と交流電源からなる電荷減少装置と、それを接続したTOF質量分析計からなる質量分析装置である。同電荷減少装置において電荷減少して生成したイオンを親イオンとして、CIDやIRMPDを用いたMS/MS操作は負イオン源を停止させた電荷減少装置において行われる。破砕イオンは飛行時間質量分析器(TOF質量分析器)に導かれて、高質量分解能で質量分析される。本実施例での線形イオントラップとTOF質量分析器の結合による研究例はB. A. Collings et al. Rapid Communications in Mass Spectrometry 2001;25;1777 などに示されている。本実施例の電荷減少装置は四重極静電偏向器を備えた2連タンデム線形イオントラップを用いている。2連タンデム線形イオントラップを成す2つの線形イオントラップのうち、四重極偏向器側のイオントラップにはイオンを共振させるために用いる双極電場を発生させるための交流電源が接続されている。四重極偏向器には試料イオン源と負イオン源が連結されている。四重極偏向器を用いることにより、両極性をもつイオンを高効率で線形イオントラップ内部に導くことが可能である。
【0026】
以下では、本発明の電荷減少の原理も含め、その実施方法を、時系列にしたがって説明する。図7と図8に示すように、その操作は、(1)試料イオンの質量と電荷の推定、必要に応じて(2)不要イオンの除去、(3)電荷減少、(4)電荷を制御したイオンの移動からなる。最終的な質量分析操作や操作ステップごとのイオンの状態を確認する質量分析操作では、いったんTOF質量分析装置直前の線形イオントラップへイオンを移動しておき、そこからTOF質量分析装置にイオンを送り込むという手続きをとるように統一している。
(0)試料イオンの生成
ESIイオン源を用いて発生させた正電荷を持った試料イオンは、四重極偏向器を用いてイオントラップに導入される。四重極偏向器では、負電位にセットされた電極によりひきつけられるようにして、扇形軌道を描いて線形イオントラップの端面に入射される。このとき、タンデム線形イオントラップの静電位は図10(1)のようにセットする。TOF側の電位壁を高くとるのは、入射イオンがTOFに至り、失われることを防ぐためである。線形イオントラップが設置されている槽は1mトール程度のヘリウムガスで満たされている。入射されたイオンはヘリウムガスとの衝突により運動エネルギーを失い、線形イオントラップ内部に蓄積されていく。このとき、図10(1)のように、2つの線形イオントラップ間の電圧壁を低くし、あたかも2つの線形イオントラップを一体のごとく動作させるのは、TOF側の電圧壁に至るまでのイオンの軌跡を長くし、より多くイオンの運動エネルギーを失わせるためである。
【0027】
所定のイオン蓄積時間後、タンデム線形イオントラップの静電位は図10(2)を経由して図10(3)のようにセットする。これにより、トラップしたイオンをイオントラップAに集めることができる。
(1) 質量と電荷の推定。
電荷減少操作は、試料イオンの質量と電荷の推定からはじめる。このために、まず、試料イオンを質量分析する。本実施例ではTOF質量分析器を用いる。このとき得られるスペクトルの模式図を図8(1)に示した。
多価イオンでは、得られるm/z値は、m/nで与えられる。ここで素電荷eは1とした。ピーク位置:mと、その隣のピーク:mn-1より、計算により、nとmを推定することが出来る。すなわち、m=m/n、mn-1=m/(n―1)とおくと、n=mn-1/(mn-1―m)、m=nmで導出することができる。複数のピークに対しこの計算を行って、そのmとnの確度を向上することができる。
【0028】
複数種の質量をもつ試料イオンが導入された場合は、複数の分布の重ね合わせになる。図8(1)では2種の質量をもつイオンをトラップした場合の模式図である。この場合、単純に隣のピークが自身とおなじmをもつイオンとは限らないけれども、一般にnに対する存在比分布がほぼポアッソン分布になると推定されるので、異なるmを分離して解析することは可能である。この推定は本発明の電荷減少を実施する前に少なくとも1回はおこなう。それ以降は同条件を再利用するか、もしくは適宜必要に応じて再度推定をおこなう。
【0029】
(2)不要イオンの除去:
複数のmが含まれている場合、必要に応じて不要イオンを除去する。除去は(1)で測定したスペクトルを参照し、不要イオンに共鳴する周波数を加えてこれを共鳴排出する(図8(2))。
【0030】
(3)電荷を制御したイオンの移動
ある特定の永年運動振動数を有するイオンを1つの線形イオントラップから別の
線形イオントラップに移動させる方法を説明する。特に、この実施例ではn=1
をもつイオンを選択する。
【0031】
イオンをイオントラップAに移動させておく。(1)で行ったmの推定結果を用いて、その1価のイオンの永年運動振動数は式6を用いて計算する。その周波数の交流電場、もしくはその周波数を含む周波数帯を有する交流電場をイオントラップAに印加しておく(図8(3))。Bトラップの深さをAよりも深くすることで、負イオンがBトラップに浸入することをふせぐ(図10(3))。同時に、Bへ移動したイオンの逆流を防ぐことが出来る。ここで、電荷減少のために、負イオン源を作動させる。四重極偏向器とそれに接続したイオン源をもちいて、高効率に逆電荷イオンをイオントラップに導入する。負イオンにとってイオントラップAにおける静電位はポテンシャルの山となっている(図10(4))。そこで、負イオンにはこのポテンシャルの山を登るだけの運動エネルギーを与えておく必要がある。ポテンシャルの山を登ったイオンの運動エネルギーは小さくなるので、イオントラップAを通過中のイオン・イオン反応の断面積と衝突確率が向上し、反応効率を大きくすることができるという効果もある。また、負イオンにとってイオントラップBの電位はイオントラップAの電位と負イオンの運動エネルギーよりも高い値に設定する。この設定によれば負イオンがイオントラップBに到達しないようにすることができる。すなわち、イオントラップBにおいて、イオン・イオン反応は発生しない。
イオントラップAには、1価のイオンの永年運動振動数の周波数の交流電場、もしくはその周波数を含む周波数帯を有する交流電場が印加されているので、イオン・イオン反応の結果価数n=1に到達したイオンは、該交流電場によって共鳴振動を開始する。共鳴振動したイオンはその運動エネルギーがおおきくなるのでイオントラップAとイオントラップBの間のポテンシャル障壁を乗り越えて、イオントラップBに到達する。イオントラップBには負イオンが存在しないので、これ以上のイオン・イオン反応による電荷減少は進行しない。
【0032】
本発明で採用しているイオントラップ間のイオンの輸送方法は、PCT:WO01/15201 A2において言及されているものである。
電荷減少により価数の調節された生体分子イオンを用いて、MS/MS分析を行う。これにより、MALDIイオン化法に準ずる構造解釈の簡単なスペクトルを得ることができる。ESIでは試料を連続導入できるのでMALDIよりもスループットが高い。
【0033】
以下では線形イオントラップを用いたMS/MS操作例を示す。線形イオントラップAにイオンを導く。このとき、価数調整された親イオンのq値を0.1程度に設定しておく。これによって、価数調整された親イオンとこれを破砕してできたイオンの双方をイオントラップ内に保持することが可能となる。ここに交流電圧を印加して、イオンを共鳴振動させる。イオンはイオントラップに満たしたヘリウムガスとの衝突により衝突乖離(CID)し、破砕される。この破砕イオンをイオントラップBに誘導し(図10(5))、さらにここからTOF質量分析に導入して高質量分解能質量分析を実施する(図10(6))。
【0034】
(実施例2)図11はグロー放電による負イオン源を線形イオントラップの側面にそなえた電荷減少装置である。ここで発生したイオンを高質量分解能なポールトラップ型のイオントラップ質量分析計に導き、質量分析計内部でMS/MS質量分析をおこなう。ポールトラップ型質量分析計はTOF質量分析計に比べて装置を小さくでき、結局安価な装置を構成できるメリットがある。
【0035】
線形イオントラップの基本的構成は実施例1に等しい概念に基づき構成する。本実施例では線形イオントラップをポールトラップエンドキャップの穴に近接できるように、電極端をエンドキャップの形に合わせて整形して配置した。
【0036】
負イオンは線形イオントラップの間隙から導入する。これにより、四重極偏向器を省略できるので安価な装置を構成できる。ただし、負イオンをイオントラップ内部に満たしたガスによる粘性により減速・捕捉するので、捕捉効率は四重極偏向器の場合にくらべてやや低下する。
【0037】
グロー放電による負イオン源は以下のように構成する。ガスボンベから供給された弗化炭素ガスをグロー放電イオン源に送り込む。イオン源は真空ポンプにより排気されている。電極には負の高圧電源が接続され、グロー放電を維持する電流が供給される。イオン弁電極には通常負電圧が印加されており、イオンはこの電極の穴を通過できない。イオンを導入する場合、接地電位に落とす。これにより負イオンが穴を通過できるようになりイオン弁の穴を通して線形イオントラップAの隙間に入射される。入射イオンはイオントラップ内部に満たされたヘリウムガスにより減速される。減速された負イオンと、試料正イオンがクーロン力で引き合い、両者がイオン・イオン反応を起こすことにより、試料イオンの電荷が減少する。電荷減少の操作は実施例1と同様である。
ポールトラップ質量分析計でMS/MS分析を行う方法は一般によく知られている。本発明に適用するときに注意すべき点は直列に配されたサンプルイオン源で発生した液滴などの化学ノイズがポールトラップ質量分析計のイオン検出器を直撃し、バックグランドとなることである。これを避けるために、イオン検出器はポールトラップエンドキャップの2つの穴を結ぶ直線上を避けて配置する。本実施例では1つの電荷変換電極(conversion dynode)を該直線上からずらして配し、個々に負高電圧を印加しておく。ここに入射した質量分析された正電荷をもつイオンから2次電子を発生させる。この電子をシンチレータに入射させ、発生した蛍光を光電子増倍管で検出する。以上の記載から次の方法および装置が本発明に含まれるのは明らかである。
正イオンと負イオンを反応させ電荷減少させるとき、任意の電荷に到達した目的イオンを逆電荷イオンの影響を受けない位置に空間的に移動することにより電荷減少反応を停止させる電荷減少方法。
直列に配したすくなくとも2つのイオントラップと、その少なくとも1つのイオントラップに双曲交流電場を印可する電源系と、試料イオン源と、試料イオンとは逆電荷のイオンを生成するイオン源を備えた電荷減少を行う装置。
【0038】
2つの線形イオントラップからなる上述の電荷減少を行う装置。
試料イオン源とその逆電荷イオン源を備えた四重極偏向器を備えた上述の電荷減少を行う装置。
正電荷イオンを発生する試料イオン源と、弗化炭素グロー放電による逆電荷イオン源を備えた上述の電荷減少を行う装置。
電荷減少反応を発生させる操作の前に反応前イオンのスペクトルを測定することを特徴とした上述の電荷減少を行う装置。
測定したスペクトルをもとに、試料イオンの質量と電荷の値を推定するステップを有する上述の電荷減少を行う装置。
測定したスペクトルをもとに、不要イオンを検知し、それを除去してから電荷減少反応を発生させることを特徴とした上述の電荷減少を行う装置。
共鳴排出により不要イオンを除去することを特徴とした上述の電荷減少を行う装置。
試料イオンを線形イオントラップに導入する時、両者とその間のポテンシャル障壁を等しい値とした上述の電荷減少を行う装置。
電荷減少反応を停止させたい永年運動振動数をもつ双曲交流電場を印加することを特徴とした上述の電荷減少を行う装置。
電荷減少反応を停止させたい永年運動振動数を含む周波数帯をもつ双曲交流電場を印加することを特徴とした上述の電荷減少を行う装置。
四重極偏向器に入射される逆電荷イオンのビームエネルギーが、試料イオンが捕捉されている線形イオントラップのポテンシャルよりも大きいことを特徴とする上の電荷減少を行う装置。
四重極偏向器に入射される逆電荷イオンのビームエネルギーが、電荷調節された試料イオンが捕捉されている線形イオントラップのポテンシャルよりも小さいことを特徴とする上述の電荷減少を行う装置。
逆電荷イオンを試料イオンが捕捉されている線形イオントラップの間隙から入射することを特徴とした上述の電荷減少を行う装置。
上述の電荷減少を行う装置を備えた質量分析計。
飛行時間型質量分析計を備えた上述の電荷減少を行う装置を有する質量分析計。
イオントラップ質量分析器を備えた上述の電荷減少を行う装置を有する質量分析計。
高分解能磁場型質量分析器を備えた上述の電荷減少を行う装置を有する質量分析計。
フーリエ変換型イオンサイクロトロン共鳴質量分析器を備えた上述の電荷減少を行う装置を有する質量分析計。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の構成要素を示す図。
【図2】双曲電極からなる線形イオントラップにおいて双曲電圧を印加する1つの方法。
【図3】双曲電極からなる線形イオントラップにおいて双曲電圧を印加する別の方法。
【図4】円柱電極を用いた線形イオントラップにおいて双曲電圧を印加する1つの方法。
【図5】円柱電極からなる線形イオントラップにおいて双曲電圧を印加する別の方法。
【図6】線形イオントラップの安定領域を示す図。
【図7】本発明の代表的な操作手順を説明する図。
【図8】本発明の代表的な操作手順によって得られる質量スペクトルの経緯を説明する図。
【図9】本発明の電荷減少装置を備えた線形イオントラップ−飛行時間型質量分析計を説明する図。
【図10】本発明の代表的な操作手順における線形イオントラップに印加する正電圧の経緯を説明する図。
【図11】本発明の電荷減少装置を備えた線形イオントラップ−ポールトラップ型分析計を説明する図。
【符号の説明】
【0040】
101 イオントラップA
102 イオントラップB
103 交流電源
104 サンプルイオン源
105 逆電荷イオン源
901 イオントラップ部真空槽
902 真空ポンプ
903 TOF質量分析部真空槽
904 真空ポンプ
905 イオン源部真空ポンプ
906 逆電荷イオン源
907 逆電荷イオン溶液タンクおよびポンプ
908 試料イオン源
909 液体クロマトグラフ
910 四重極偏向器
911 イオントラップA
912 イオントラップB
913 RF,DC電源
914 AC電源
915 ヘリウムボンベ
916 キッカー
917 キッカー電源
918 リフレクトロン
919 リフレクトロン電源
920 MCP
921 MCP電源
922 制御装置
1101 イオントラップ真空槽
1102 真空ポンプ
1103 真空ポンプ
1104 サンプルイオン源
1105 逆電荷イオン源
1106 高圧電源
1107 逆電荷用ガス源
1108 イオントラップA
1109 イオントラップB
1110 AC電源
1111 RF,DC電源
1112 ヘリウムガスボンベ
1113 ポール型イオントラップ質量分析器
1114 RF,AC電源
1115 コンバージョンダイノード
1116 高圧電源
1117 シンチレータ
1118 光学窓
1119 光電子増倍管
1120 制御装置。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料イオン源と、
該試料イオン源で発生させたイオンを導入する直列に配した第1及び第2の線形イオントラップと、
前記第1及び前記第2の線形イオントラップへポテンシャルを与える第1の電源系と、
前記第1の線形イオントラップに双曲交流電場を印加する第2の電源系と、
前記試料イオンとは逆電荷のイオンを生成し、前記第1の電源系によって前記第2の線形イオントラップよりも浅いポテンシャルを与えられた前記第1の線形イオントラップに、生成された前記逆電荷のイオンを導入する逆電荷イオン源とを備え、
前記第2の電源系は、任意の電荷に達した試料イオンの永年運動振動数をもつ双曲交流電場あるいは該永年運動振動数を含む周波数帯を持つ双曲交流電場を前記第1の線形イオントラップに印加して、任意の電荷に到達した試料イオンを選択的に前記第2の線形イオントラップに移動させることを特徴とする電荷調整装置。
【請求項2】
前記逆電荷のイオンのビームエネルギーが、前記第1の線形イオントラップのポテンシャルよりも大きいことを特徴とする請求項1記載の電荷調整装置。
【請求項3】
前記逆電荷のイオンのビームエネルギーが、前記第2の線形イオントラップのポテンシャルよりも小さいことを特徴とする請求項1記載の電荷調整装置。
【請求項4】
試料をイオン化させるステップと、
イオン化された試料イオンを、第1の線形イオントラップに導入するステップと、
前記試料イオンのスペクトルを測定し、該スペクトルをもとに前記試料イオンの質量と電荷の値を推定するステップと、
前記第1の線形イオントラップのポテンシャルを、前記第1の線形イオントラップに直列に配された第2の線形イオントラップのポテンシャルよりも浅く与えるステップと、
前記試料イオンとは逆電荷のイオンを生成し、該逆電荷のイオンと前記試料イオンとを第1の線形イオントラップで反応させるステップと、
推定した前記試料イオンの質量と電荷の値から定まる所定の交流電場を前記第1のイオントラップに印加して、任意の電荷に到達した試料イオンを選択的に前記第1の線形イオントラップから前記第2のイオントラップに移動させるステップとを有し、
前記所定の交流電場は、任意の電荷に達した試料イオンの永年運動振動数をもつ双曲交流電場あるいは該永年運動振動数を含む周波数帯を持つ双曲交流電場であることを特徴とする電荷調整方法。
【請求項5】
測定したスペクトルをもとに、不要イオンを検知して、それを除去してから前記逆電荷のイオンと前記試料イオンとを反応させることを特徴とする請求項4の電荷調整方法。
【請求項6】
試料イオン源と、
該試料イオン源で発生させたイオンを導入する直列に配した第1及び第2の線形イオントラップと、
前記第1及び前記第2の線形イオントラップへポテンシャルを与える第1の電源系と、
前記第1の線形イオントラップに双曲交流電場を印加する第2の電源系と、
前記試料イオンとは逆電荷のイオンを生成し、前記第1の電源系によって前記第2の線形イオントラップよりも浅いポテンシャルを与えられた前記第1の線形イオントラップに、生成された前記逆電荷のイオンを導入する逆電荷イオン源と、
前記試料イオンを質量分析する質量分析計とを有し、
前記第2の電源系は、任意の電荷に達した試料イオンの永年運動振動数をもつ双曲交流電場あるいは該永年運動振動数を含む周波数帯を持つ双曲交流電場を前記第1の線形イオントラップに印加して、任意の電荷に到達した試料イオンを選択的に第2の線形イオントラップに移動させ、前記質量分析計にて前記任意の電荷に到達した試料イオンを質量分析することを特徴とする質量分析装置。
【請求項7】
前記質量分析計は、飛行時間型質量分析計であることを特徴とする請求項6の質量分析装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【公開番号】特開2007−165335(P2007−165335A)
【公開日】平成19年6月28日(2007.6.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−18666(P2007−18666)
【出願日】平成19年1月30日(2007.1.30)
【分割の表示】特願2002−50663(P2002−50663)の分割
【原出願日】平成14年2月27日(2002.2.27)
【出願人】(000005108)株式会社日立製作所 (27,607)
【Fターム(参考)】