CN109564849A - 质谱分析装置 - Google Patents

Abstract

在不使离子裂解地进行通常的质谱分析时，m/z范围限定时电压设定部(52)以对四极杆滤质器(12)的各杆电极施加高频电压、并且施加比MS/MS分析时的离子选择时小的直流电压的方式控制四极杆电压发生部(40)。若施加小的直流电压，则质量扫描线被设定成遍及长的范围地横穿马修曲线图上的稳定区域，因此不进入稳定区域的高m/z的离子被四极杆滤质器(12)拦截。通过调整包含正交加速部(17)的OA‑TOFMS的根据测定周期进行拦截的高m/z侧的截止点，能够防止会发生周期滞后的重的离子被导入到正交加速部(17)，由此获取不存在源自周期滞后的离子的峰的重叠的、良好的质谱。

Description

质谱分析装置

技术领域

本发明涉及质谱分析装置，更详细而言，涉及适于针对连续导入的试样周期性地重复获取遍及规定质荷比范围的离子强度信号的正交加速方式的飞行时间型质谱分析装置等的质谱分析装置。

背景技术

飞行时间型质谱分析装置(以下称为“TOFMS”)通常对源自试样成分的离子赋予一定的动能来使该离子飞行一定距离的空间，测量该飞行所需的时间，并根据该飞行时间计算离子的质荷比。因此，在将离子加速来使该离子开始飞行时，若离子的位置或离子所具有的初始能量存在偏差，则具有相同质荷比的离子的飞行时间产生偏差，导致质量分辨率或质量精度降低。作为解决这种问题的方法之一，已知有在与离子束的入射方向正交的方向上将离子加速而送入飞行空间的正交加速式飞行时间型质谱分析装置(以下称为“OA-TOFMS”)。

如上所述那样OA-TOFMS为在与源自试样成分的离子束的初始导入方向正交的方向上将离子脉冲式地加速的结构，因此能够与将连续导入的试样中含有的成分离子化的各种离子源、例如电喷射离子源等大气压离子源或电子离子源等组合。另外，最近，为了进行化合物的结构解析等，也广泛利用了从源自试样成分的离子选择具有特定质荷比的离子的四极杆滤质器及通过碰撞诱导裂解使该选择的离子进行裂解的碰撞室与OA-TOFMS组合而成的所谓Q-TOF型质谱分析装置。例如非专利文献1中公开了使用Q-TOF型质谱分析装置作为检测器的液相色谱质谱联用仪(以下称为“LC-MS”)。

上述Q-TOF型质谱分析装置除了能够进行MS/MS分析之外，还能够重复进行不伴有碰撞室内的离子的裂解操作的、高质量分辨率的通常的质谱分析。在该情况下，通常，使前级的四极杆滤质器作为不进行针对离子的质量分离而仅单纯地将离子收敛并向后级输送的一种离子导向器发挥功能，在碰撞室中不进行碰撞诱导裂解而使离子几乎径直通过。

可是，在LC-MS中，随着时间经过，包含不同成分的洗脱液依次被导入到质谱分析装置的离子源。于是，在使用了Q-TOF型质谱分析装置的LC-MS中，在Q-TOF型质谱分析装置中，以规定的测定周期从正交加速部重复射出离子，针对该射出的离子获取飞行时间谱。在该情况下，若延长测定周期，则Q-TOF型质谱分析装置中的测定时间间隔变宽，因此在基于得到的数据制作色谱时峰形状的准确性变低，存在基于峰面积等的定量性降低这样的问题。因此，为了提高定量性，缩短测定周期为宜。

然而，在Q-TOF型质谱分析装置中，若缩短测定周期并执行通常的质谱分析，则存在如下的问题：在飞行时间长的离子(即高质荷比的离子)残留于飞行空间中的期间内下一个测定周期的离子就会从正交加速部向飞行空间射出，下一个测定周期中的低质荷比的离子追上或超过前一个测定周期中的高质荷比的离子，混在一起地到达检测器。

图7的(a)是测定周期为200[μsec]时的飞行时间谱的例子，图7的(b)是测定周期为其一半的100[μsec]时的飞行时间谱的例子。图8的(a)和(b)为图7的(a)和(b)中所示的飞行时间谱中的框E中的放大图。在测定周期为100[μsec]的飞行时间谱中在0～15[μsec]的时间范围内被观测到的峰大多是若测定周期足够长则会在飞行时间谱上的100[μsec]～115[μsec]的时间范围内被观测到的源自高质荷比的离子的峰。如此，若缩短测定周期则前一个测定周期中的作为测定对象的离子出现在飞行时间谱上的与原本不同的位置，存在得不到准确的飞行时间谱这样的问题。

专利文献1中公开了通过将在不同测定周期下得到的质谱进行比较来确定源自之前的测定周期中的离子的峰的技术。通过这种技术，能够从混合有源自前一个测定周期中的高质荷比的离子的峰的飞行时间谱中去除这种峰，来制作仅观测到源自原本的离子的峰的飞行时间谱。然而，为此需要进行复杂的数据处理，原本需要针对相同试样在不同测定周期下进行两次质谱分析，测定耗费时间和劳力。

专利文献1：美国专利第8410430号说明书

非专利文献1：“Agilent 6500series Q-TOF LC/MS system”、[online]、AgilentTechnologies Co.,Ltd.、[2016年6月21日检索]、网址<URL:http://www.chem-agilent.com/contents.php？id＝38197>

发明内容

发明要解决的问题

本发明是为了解决上述问题而完成的，其主要目的是提供以下的质谱分析装置：在以规定的测定周期重复进行质谱分析时，即使在该测定周期短的情况下也能够防止在质谱上观测到在前一个测定周期中生成的高质荷比的离子，获取准确的质谱。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题而完成的本发明的第一方式的质谱分析装置具备：离子源，其使试样成分离子化；以及飞行时间型质谱分析部，其包括用于离子飞行的飞行空间、射出部以及检测器，其中，该射出部对由所述离子源生成的离子或源自该离子的离子赋予规定能量来使其向所述飞行空间射出，该检测器对飞过所述飞行空间的离子进行检测，在该飞行时间型质谱分析部以规定的测定周期重复进行质谱分析，所述质谱分析装置还具备：

a)离子输送部，其设置于所述离子源与所述射出部之间，且包括多极杆电极；以及

b)电压发生部，其对所述多极杆电极施加高频电压与直流电压相加而成的电压，在离子通过被该多极杆电极包围的空间时，对所述多极杆电极施加用于形成多极杆电场的电压，所述多极杆电场用于使所述飞行空间中的飞行时间至少超过所述规定的测定周期的规定质荷比以上的范围的离子发散。

在本发明所涉及的第一方式的质谱分析装置中，离子输送部为例如Q-TOF型质谱分析装置中的四极杆滤质器。

即，本发明所涉及的第一方式的质谱分析装置能够采取如下构成，即，还具备：四极杆滤质器，其能够使具有特定的质荷比的离子选择性地通过；以及碰撞室，其设置于该四极杆滤质器与所述射出部之间，用于使离子裂解，所述质谱分析装置使用所述四极杆滤质器作为所述离子输送部。

另外，本发明所涉及的第一方式的质谱分析装置也能够采取如下构成：还具备离子导向器，该离子导向器通过高频电场的作用将离子收敛并向后级输送，使用所述离子导向器作为所述离子输送部。

例如在利用四极杆滤质器使具有特定质荷比的离子选择性地通过的情况下，对构成四极杆滤质器的电极(四极杆电极)施加具有规定关系的直流电压与高频电压相加而成的电压。在该情况下，通常期望以高的质量分辨率选择离子，因此对四极杆电极施加使与想要通过的离子的质荷比相比稍低的质荷比以下的离子和稍高的质荷比以上的离子均发散(即不通过)的规定关系的直流电压与高频电压。

与此相对，在本发明所涉及的第一方式的质谱分析装置中，电压发生部对多极杆电极施加用于形成多极杆电场的规定关系的直流电压与高频电压，所述多极杆电场使飞行时间型质谱分析部中的飞行时间至少超过测定周期的规定质荷比以上的范围的离子发散。换言之，对多极杆电极施加的电压的条件是使除了如上所述那样想要发散的离子之外的质荷比相对小的离子全部通过。但是，若将高频电压与直流电压相加而成的电压施加于多极杆电极，则必然在低质荷比也产生截止点，因此具有该截止点以下的质荷比的离子也被多极杆电极阻止。其结果，规定质荷比范围内的全部离子通过离子输送部，在飞行时间型质谱分析部进行质谱分析。

本发明所涉及的第一方式的质谱分析装置中，在飞行时间型质谱分析部中的飞行中被在下一个测定周期中射出的速度大的轻的离子所追上的重的离子在离子输送部中被阻止通过。因此，从飞行时间型质谱分析部的射出部向飞行空间射出的离子包(ionpacket)中原本就不包含这种重的离子。其结果，在基于由在一个测定周期中到达检测器的离子产生的检测信号制作的飞行时间谱中，不出现源自飞行时间超过一个测定周期的质荷比大的离子的峰。由此，不受在前一个测定周期中生成的高质荷比的离子的影响，而能够获取准确的质谱。

某个离子稳定地穿过四极杆滤质器的内部空间的电压的条件作为马修(也称为Mathieu、马蒂厄)方程而被知晓，以取作为基于马修方程的参数的q值和a值为横轴和纵轴的马修曲线图上的大致三角形状的稳定区域来表示。用四极杆滤质器选择具有特定质荷比的离子的情况下，以穿过大致三角形状的稳定区域的顶部附近的该稳定区域内的窄范围的方式决定质量扫描线的斜率。而且，在扫描(改变)要选择的离子的质荷比时，在质量扫描线的斜率保持不变、即高频电压与直流电压的关系保持固定的状态下，使这些电压分别变化。相对于此，本发明所涉及的质谱分析装置中，在大致三角形状的稳定区域的最远离顶部的底边附近以成为接近于水平的平缓的倾斜的方式决定质量扫描线。由此，质量扫描线横穿稳定区域中的长的区域。其结果，宽广的质荷比范围的离子稳定地通过四极杆滤质器。

如上所述，在四极杆滤质器中的通常的质量分离或前体离子选择时，质量扫描线的斜率总是固定的，根据目标的质荷比来使高频电压与直流电压分别变化。因此，本发明所涉及的第一方式的质谱分析装置中也采用同样的控制的话，能够直接利用以往的Q-TOF型质谱分析装置中的一般的电路，来作为用于对例如作为四极杆滤质器的离子输送部施加电压的电压发生部、用于控制电压发生部的控制电路的构成。

即，作为本发明所涉及的第一方式的质谱分析装置的一个实施方式，能够采用如下构成：还具备控制部，该控制部以如下方式控制所述电压发生部：不管测定对象的质荷比范围如何都使质量扫描线的斜率固定，对所述多极杆电极施加与该测定对象的质荷比范围相应的固定的直流电压和高频电压，其中，该质量扫描线是在取q值和a值为两轴的马修曲线图上以穿过原点且横穿稳定区域的方式决定的，所述q值和a值是基于马修方程的参数。

但是，在上述构成中，伴随使测定对象的质荷比范围降低，其范围的上限急剧下降，因此测定对象的质荷比范围变狭。于是，为了尽可能降低测定对象的质荷比范围的下限且尽可能保持其上限，优选使以在马修曲线图上横穿稳定区域的方式决定的质量扫描线的斜率不固定，而使质量扫描线的斜率根据测定对象的质荷比范围变化。

即，本发明所涉及的第一方式的质谱分析装置也可以采用如下构成：还具备控制部，该控制部以如下方式控制所述电压发生部：使质量扫描线的斜率根据遍及测定对象的质荷比范围的质量扫描而变化，对所述多极杆电极施加与同在该测定对象的质荷比范围内的质量扫描相应的质量扫描线的斜率的变化相对应地变化的直流电压和高频电压，其中，该质量扫描线是在取q值和a值为两轴的马修曲线图上以穿过原点且横穿稳定区域的方式决定的，所述q值和a值是基于马修方程的参数。

通过该构成，在想要进行针对宽广的质荷比范围的质谱分析的情况下，不需要将测定对象的质荷比范围分为多个并针对该彼此不同的测定对象的质荷比范围中的每个测定对象的质荷比范围进行质谱分析那样的费事，能够实现测定效率的提高。

此外，本发明所涉及的第一方式的质谱分析装置具备碰撞室的情况下，优选使用在该碰撞室的前级配置的四极杆滤质器或离子导向器等作为上述离子输送部。

在MS/MS分析时向碰撞室的内部导入碰撞气体，但在不进行离子裂解的情况下也事先向碰撞室内导入碰撞气体时，导入到碰撞室内的离子与气体接触而被冷却(但是，对导入碰撞室的离子赋予的能量小，因此不发生裂解)。当离子被冷却时，离子在此前的离子导向器或四极杆滤质器等中接受的能量、加速度等的差异暂时被消除。因此，与通过上述离子输送部时的质荷比的差异相应的电场的差异等的影响不会波及到飞行时间型质谱分析部中的质谱分析，有利于实现高的质量精度、质量分辨率。

另外，为了解决上述问题而完成的本发明的第二方式的质谱分析装置具备：离子源，其使试样成分离子化；四极杆滤质器，其能够在由所述离子源生成的离子中选择具有特定的质荷比的离子；碰撞室，其使由该四极杆滤质器选择的离子裂解；以及飞行时间型质谱分析部，其包括用于离子飞行的飞行空间、射出部以及检测器，其中，该射出部对由所述离子源生成的离子或通过所述碰撞室中的离子裂解而生成的离子赋予规定能量来使其向所述飞行空间射出，该检测器对飞过所述飞行空间的离子进行检测，所述质谱分析装置还具备：

a)电压发生部，其对所述四极杆滤质器的各电极施加高频电压与直流电压相加而成的电压；以及

b)控制部，其以如下方式控制所述电压发生部：能够使质量扫描线的斜率在a＝0的水平状态与该质量扫描线横穿稳定区域的基部的规定的倾斜状态之间的规定范围内调整，其中，所述质量扫描线是在取q值和a值为两轴的马修曲线图上穿过原点的直线，所述q值和a值是基于马修方程的参数。

如上所述，在通常的Q-TOF型质谱分析装置的四极杆滤质器中选择具有特定质荷比的离子的情况下，以穿过大致三角形状的稳定区域的顶部附近的该稳定区域内的窄范围的方式决定质量扫描线的斜率。因此，也有时能够进行质量扫描线的斜率的微调，但其为以质量扫描线为中心的微小的范围的调整，所述质量扫描线是以穿过稳定区域的顶部附近的规定范围(通常取决于目标的质量分辨率的范围)的方式设定的。

与此相对，在本发明的第二方式的质谱分析装置中，能够使质量扫描线的斜率在沿着大致三角形状的稳定区域的底边的水平状态与横穿稳定区域的基部的规定的倾斜状态(例如质量扫描线在比大致三角形状的稳定区域的右侧的边界线的中点靠下侧发生交叉那样的倾斜状态)之间的规定范围内进行调整。当然，即使在该范围内调整质量扫描线的斜率也得不到高的质量分辨率、质量选择能力，因此无法用于通常的前体离子选择，但在使遍及宽广的质荷比范围的离子通过、且阻止该质荷比范围的上限以上的高质荷比的离子通过时是有用的，能够利用质量扫描线的斜率来适当地调整通过的质荷比范围的上限。

另外，本发明的第二方式的质谱分析装置能够采取如下构成：

能够选择地具有第一模式和第二模式，来作为所述四极杆滤质器的动作模式，其中，在该第一模式中，以在马修曲线图上质量扫描线穿过稳定区域的顶部附近的规定范围的方式决定该质量扫描线的斜率，在该第二模式中，在马修曲线图上质量扫描线的斜率能够在水平状态与所述规定的倾斜状态之间的规定范围内调整，

在选择了所述第二模式时，所述控制部根据指定的斜率的质量扫描线来控制所述电压发生部。

在该构成中，为了执行MS/MS分析而用四极杆滤质器进行前体离子选择时，选择第一模式作为四极杆滤质器的动作模式，在碰撞室中不使离子裂解地进行通常的质谱分析时，选择第二模式作为四极杆滤质器的动作模式即可。由此，能够简便地进行MS/MS分析与通常的质谱分析的切换，并且在通常的质谱分析时即使测定周期短也能够制作良好的质谱。

发明的效果

根据本发明所涉及的质谱分析装置，在以规定的测定周期重复进行质谱分析时，即使其测定周期短也能够获取不存在在前一个测定周期中生成的高质荷比的离子的影响的、准确的质谱。另外，利用四极杆滤质器、离子导向器等在Q-TOF型质谱分析装置等中预先配备的构成元件排除了不需要的高质荷比的离子，因此能够抑制成本的增加。另外，通常，构成四极杆滤质器的杆电极具有非常高的尺寸精度，因此若将四极杆滤质器用于本发明的离子去除，则能够以高的质荷比精度去除不期望的离子。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的Q-TOF型质谱分析装置的概要构成图。

图2为第一实施例的Q-TOF型质谱分析装置中的四极杆滤质器的动作的说明图。

图3为第一实施例的Q-TOF型质谱分析装置中的四极杆滤质器的动作的说明图。

图4为第一实施例的Q-TOF型质谱分析装置中的可测定质荷比范围的说明图。

图5为本发明的第二实施例的Q-TOF型质谱分析装置中的四极杆滤质器的动作的说明图。

图6为第二实施例的Q-TOF型质谱分析装置中的四极杆滤质器的动作的说明图。

图7为示出以往的Q-TOF型质谱分析装置中测定周期为200[μsec]及100[μsec]时得到的飞行时间谱的图。

图8为图7所示的飞行时间谱的局部放大图。

具体实施方式

[第一实施例]

以下，对于本发明的第一实施例的Q-TOF型质谱分析装置，参照附图进行说明。

图1为第一实施例的Q-TOF型质谱分析装置的整体构成图。

本实施例的Q-TOF型质谱分析装置具有多级差动排气系统的构成，在配置于腔室1内的大致大气压环境的离子化室2与真空度最高的高真空室6之间设置有第一中间真空室3、第二中间真空室4、第三中间真空室5这三个中间真空室。

在离子化室2中，设置用于进行电喷射离子化(ESI)的ESI喷雾器7，当包含目标化合物的试样液被供给至ESI喷雾器7时，从在该喷雾器7前端被赋予偏电荷并喷雾的液滴生成源自目标化合物的离子。此外，离子化法不限定于此。

生成的各种离子通过加热毛细管8被送至第一中间真空室3，被离子导向器9进行收敛，通过分离器10被送至第二中间真空室4。离子被多极杆型的离子导向器11进一步收敛而被送至第三中间真空室5。在第三中间真空室5内设置有四极杆滤质器12、以及在内部设有四极杆型的离子导向器14的碰撞室13。源自试样的各种离子被导入到四极杆滤质器12，在MS/MS分析时仅使具有与施加于四极杆滤质器12的电压相应的特定质荷比的离子通过该四极杆滤质器12。该离子作为前体离子而被导入到碰撞室13，通过与从外部供给至碰撞室13内的碰撞气体的接触，前体离子裂解，生成各种产物离子。

生成的产物离子从碰撞室13出来后，被离子输送光学系统16引导而经由离子通过口15被导入到高真空室6内。在高真空室6内设有作为离子射出源的正交加速部17、具备反射器21和背板22的飞行空间20、以及离子检测器23，沿X轴方向导入到正交加速部17的离子在规定的时机沿Z轴方向被加速，从而开始飞行。离子首先自由飞行，然后因由反射器21和背板22形成的反射电场而进行折返，再次自由飞行而到达离子检测器23。自离子从正交加速部17出发的时刻起至到达离子检测器23为止的飞行时间取决于离子的质荷比。接受了由离子检测器23得到的检测信号的数据处理部30制作飞行时间谱，将飞行时间换算为质荷比，从而求出质谱。

四极杆滤质器12包括以包围离子光轴C的方式彼此平行地配置的4条杆电极。分别对这些杆电极施加电压的四极杆电压发生部40包括高频电压发生部41、直流电压发生部42以及加法部43。另外，连接有由用户操作的输入部53的控制部50包括m/z选择时电压设定部51和m/z范围限定时电压设定部52作为功能块。此外，关于除四极杆电压发生部40以外的用于分别对各部施加电压的构成元件，省略了记载。

在本实施例的Q-TOF型质谱分析装置中，能够通过在碰撞室13中使离子裂解来进行MS/MS分析，但也能够在碰撞室13内不使离子裂解地进行通常的质谱分析。在本实施例的Q-TOF型质谱分析装置中，在执行这种不伴有离子裂解操作的通常的质谱分析时进行特征性的控制。以下，对于该特征性的动作，参照图2～图4详细说明。

首先，简单说明在进行MS/MS分析时用四极杆滤质器12使具有特定质荷比的离子选择性地通过时的动作。

众所周知，在四极杆滤质器中，对隔着离子光轴C相对的2条杆电极施加直流电压U与高频电压Vcosωt相加而成的电压U+Vcosωt，对在周向上与这2条杆电极相邻的其它2条杆电极施加极性不同的电压-U-Vcosωt。若将直流电压的电压值U与高频电压的振幅值V设为规定关系，则具有与其相应的特定质荷比的离子边在离子光轴C附近振动边行进，通过被杆电极包围的空间。离子稳定地通过四极杆滤质器的内部空间的电压等条件作为马修方程而被知晓，通常用如图2所示的马修曲线图上的稳定区域表示。

图2所示的马修曲线图的纵轴和横轴的参数a和q由下式定义。

a＝(8eU)/(mr₀ ²ω²)

q＝(4eV)/(mr₀ ²ω²)

此处，e为离子的电荷，m为离子的质量，r₀为自中心轴(离子光轴C)至杆电极周面为止的最短距离(杆电极的内切圆的半径)。换言之，a与直流电压的电压值U成比例，q与高频电压的振幅值V成比例。图2中用斜线表示的大致三角形的区域为离子处于稳定轨道(不发散)的稳定区域S。

在四极杆滤质器中例如想要如前体离子选择那样以高的质量分辨率选择具有特定质荷比的离子的情况下，以参数a、q的关系为沿着例如图2中用点划线表示的质量扫描线A的方式决定U和V。在该情况下，稳定区域S与质量扫描线A的重叠为该稳定区域S的顶部附近的极窄的范围。因此，仅目标的质荷比M1进入稳定区域S，质荷比无论是大于该目标的质荷比M1还是小于该目标的质荷比M1均脱离稳定区域S。由此，能够以高分辨率仅选择具有目标的质荷比M1的离子。换言之，在用于MS/MS分析的前体离子选择时，为了以高的分辨率选择前体离子，决定图2中用A表示那样的路径的质量扫描线。另外，根据质量扫描线横穿稳定区域S的长度与质量分辨率对应，质量扫描线的斜率能够在穿过稳定区域S的顶部的附近的窄范围内调整，以能够调整离子选择时的质量分辨率。关于在图2中所示的质量扫描线A的路径上进行了质量扫描时的四极杆滤质器12的质量分辨率，例如在有关四极杆滤质器12的质谱上的峰半值宽度优选为5u以下，更优选为3u以下，更进一步优选为1u以下，再更进一步优选为0.7u以下(其中，此处单位u是指统一原子质量单位)。

另一方面，在通常的Q-TOF型质谱分析装置中执行通常的质谱分析时，由于不用四极杆滤质器进行离子选择，因此仅对各杆电极施加高频电压Vcosωt。利用由此形成的高频电场使全部离子边振动边行进，通过四极杆滤质器被输送至后级(碰撞室)。在该情况下，由于U＝0，因此a＝0，此时的质量扫描线如图2中用点线B表示那样沿着横轴(q轴)、或沿着稳定区域S的底边。在该情况下，与质量扫描线B穿过的稳定区域S的右下端点相对应的质荷比为低m/z侧的截止点。另一方面，稳定区域S的左下端点几乎与原点一致，因此理论上不存在高m/z侧的截止点。因此，低m/z侧的截止点以下的离子在通过四极杆滤质器时发散而被去除，但是高m/z侧的离子在理论上不会被去除，几乎全部离子通过。因此，使后级的OA-TOFMS以固定的测定周期动作时，飞行时间不纳入该测定周期内那样的质荷比大的离子也被送至正交加速部。

与此相对，在本实施例的Q-TOF型质谱分析装置中，在通常的质谱分析时对四极杆滤质器12的各杆电极不仅施加高频电压，而且施加适当的直流电压U，从而拦截规定质荷比以上的高m/z侧的离子，避免这种离子被导入到正交加速部17。对于该高m/z侧的离子的拦截的原理进行说明。

当对四极杆滤质器12的各杆电极施加高频电压Vcosωt、除此之外还施加与该高频电压的振幅值V具有规定关系且与通常的质谱分析时相比极小的直流电压U时，质量扫描线成为如图2中用实线D表示那样略微向右上方倾斜的直线。稳定区域S的高m/z侧的边界线的斜坡是在原点附近非常平缓的曲线状，因此当如上所述那样质量扫描线D向右上方缓缓倾斜时，如图2下方的放大图所示，该质量扫描线D与稳定区域S的边界线交叉，那里成为高m/z侧的截止点。此时，质量扫描线D中高m/z侧的截止点与低m/z侧的截止点之间的长范围处于稳定区域S内，因此这也能够视为不是使具有特定质荷比的离子通过而是使宽广的质荷比范围内的离子全部通过的滤质器。

作为一例，现在以参数a为0.07左右的方式设定直流电压U的情况下，本申请人使用的四极杆滤质器中，高m/z侧的截止系数Max(m/z)、低m/z侧的截止系数Min(m/z)如下。此处所说的截止系数为表示在相对于以处于稳定区域S内的方式决定的目标的质荷比而言高m/z侧和低m/z侧中的各侧，几倍的范围的质荷比处于稳定区域S内的数值，能够说其差越小则离子的质量分辨率越高。

Max(m/z)＝0.706/0.21＝3.36倍

Min(m/z)＝0.706/0.85＝0.83倍

因此，现在将想要通过四极杆滤质器12的目标的离子的质荷比m/z设为1000的情况下，能够通过四极杆滤质器12的离子的质荷比范围成为m/z830～3360。如此，根据想要通过四极杆滤质器12的离子的质荷比范围来适当地决定参数a，求出与其对应的直流电压U即可。

对于任一质荷比均使用马修曲线图上斜率相同的质量扫描线意味着：对于任一质荷比，参数(a，q)均是通用的。在该情况下，能够如下求出目标的离子的质荷比m/z与实际上能够通过四极杆滤质器12的离子的质荷比范围的关系。

首先，如图3的(b)、(c)所示，将马修曲线图上的稳定区域S中的高m/z侧和低m/z侧的边界线分别近似地数式化。在本例中，图3所示的稳定区域S中，高m/z侧的边界线能够数式化为y＝0.4917x^1.9925，低m/z侧的边界线能够数式化为y＝-1.1591x+1.0529。分别求出如此数式化的两个边界线与决定了参数a、q的质量扫描线(本例中为a＝0.01、q＝0.4，因此在图3中y＝0.25x)的交点。然后，根据这些交点来求出能够通过四极杆滤质器12的离子的上限m/z值和下限m/z值。

现在，图4示出在目标的离子的m/z设定值设为m/z 227、m/z 113、m/z 57、m/z 11时计算的质荷比范围。例如将离子的m/z设定值设为m/z 227时可测定质荷比范围成为m/z180～1824，将离子的m/z设定值设为m/z 11时可测定质荷比范围成为m/z 9～91。如此使质量扫描线的斜率即参数(a，q)固定的情况下，当使目标的离子的m/z设定值变化时，可测定质荷比范围大幅变化。另外，由图4可知，与低m/z侧的截止点的质荷比的变化相比，高m/z侧的截止点的变化大。因此，在想要将测定对象的质荷比范围扩大至低质荷比的情况下，该质荷比范围自身变得相当窄。

在本实施例的Q-TOF型质谱分析装置中，与用四极杆滤质器12进行前体离子选择时的例如图2中的质量扫描线A所对应的参数(a，q)相独立地，预先决定通常的质谱分析时使用的与质量扫描线A相比斜率相当平缓的(接近于水平的)质量扫描线D所对应的参数(a，q)。前者的质量扫描线A所对应的参数(a，q)预先存储在m/z选择时电压设定部51的内部，后者的质量扫描线D所对应的参数(a，q)预先存储在m/z范围限定时电压设定部52。但是，在如上所述那样能够在前体离子选择等时调整质量分辨率是理想的，因此m/z选择时电压设定部51中，由设定的参数(a，q)决定的质量扫描线A的斜率能够在适宜的范围内调整。另一方面，在m/z范围限定时电压设定部52中也同样地，由设定的参数(a，q)决定的质量扫描线D的斜率能够在适宜的范围内调整。此外，在该情况下，优选事先设为对于直至质量扫描线如图2中用B表示那样成为水平状态为止的范围，也能够调整。

在用户从输入部53指示执行通常的质谱分析时，一并指定想要测定的质荷比范围或测定周期。但是，越缩短测定周期，质荷比范围的上限越低，因此当用户首先指定测定周期时，显示能够以指定的测定周期进行测定的质荷比范围的上限值，用户以质荷比范围为该上限值以下的方式指定测定对象的质荷比范围即可。

m/z范围限定时电压设定部52如上所述那样基于预先存储的参数(a，q)(或对由其决定的质量扫描线的斜率适宜进行了微调后的质量扫描线所对应的参数)与指定的测定对象的质荷比范围，计算使处于该测定对象的质荷比范围内的离子通过、且排除(拦截)处于该范围外的离子那样的直流电压U和高频电压的振幅值V。然后，基于该计算结果，分别控制四极杆电压发生部40的高频电压发生部41和直流电压发生部42。与之相应地，使高频电压发生部41和直流电压发生部42分别产生规定的电压，这些电压在加法部43中被相加，并被施加于四极杆滤质器12的各杆电极。由此，在通过将液体试样从ESI喷雾器7静电喷雾而生成的源自试样成分的各种离子之中，具有处于上述测定对象的质荷比范围外的质荷比的离子在要通过四极杆滤质器12时发散，从而湮灭或被排出到外部。另一方面，具有包含在上述测定对象的质荷比范围中的质荷比的离子稳定地通过四极杆滤质器12内的空间，经由碰撞室13、离子输送光学系统16被导入到正交加速部17。

对于正交加速部17中包括的挤出电极等，从未图示的电压发生部以测定周期间隔施加脉冲状的加速电压。沿X轴方向被导入到正交加速部17中的离子由于该加速电压而沿Z轴方向一齐被加速，被送入到飞行空间20。飞行时间超过测定周期那样的高质荷比的离子不会被导入到正交加速部17，因此离子从正交加速部17向飞行空间20一齐射出后在直至接着对正交加速部17施加加速电压为止的期间内，先射出的全部离子到达离子检测器23。因此，某一个测定周期中作为分析对象的离子不会在下一个测定周期中被检测到，数据处理部30在每个测定周期中，能够制作完全不受在其它测定周期中从正交加速部17射出的离子的任何影响的、良好的飞行时间谱，甚至是质谱。

[第二实施例]

在上述第一实施例中，由于参数(a，q)总是固定的，因此容易控制。另一方面，在对四极杆滤质器12施加的高频电压的振幅值V较小时，连原本不会发生周期滞后那样的质荷比的离子也遭到拦截，因此可测定质荷比范围变窄。这如图4所示。于是，在第二实施例的Q-TOF型质谱分析装置中，为了避免超出需要的离子的拦截、尽可能地拓宽测定对象的质荷比范围，而采用了与第一实施例不同的控制方法。第二实施例的Q-TOF型质谱分析装置的构成与上述第一实施例的Q-TOF型质谱分析装置基本相同，因此在以下的说明中使用图1作为构成图。

图5为用于说明第二实施例的Q-TOF型质谱分析装置中的四极杆滤质器12的动作的马修曲线图。

在上述第一实施例的Q-TOF型质谱分析装置中，马修曲线图上的质量扫描线的斜率总是固定的，与测定对象的质荷比范围相应地固定了高频电压的振幅值V和直流电压U。与此相对，在该第二实施例的Q-TOF型质谱分析装置中，以使对四极杆滤质器12的杆电极施加的高频电压的振幅值V增加的方式扫描，与之相伴地使质量扫描线以其斜率如图5中所示那样例如从D缓慢增大至D’的方式移动，将与该质量扫描线相应的直流电压U施加于四极杆滤质器12的杆电极。当在使质量扫描线的斜率保持固定的状态下扫描高频电压的振幅值V和直流电压U时，伴随高频电压的振幅值V变大，质荷比范围的上限会变得过高，但是，通过增大质量扫描线的斜率，能够抑制质荷比范围的上限。

图6为示出在横轴取离子的质荷比、在纵轴取a值时能够通过四极杆滤质器12的质荷比范围的高m/z侧上限的质荷比的等高线图。此处，横轴的质荷比值能够与进行动作的q值相应地被解读为高频电压的振幅值V。可知，为了使通过四极杆滤质器12的离子的质荷比的上限总是维持在m/z 8400～8800，如图6中用点划线表示那样，与质荷比(即高频电压的振幅值V)的扫描相应地使a值即直流电压U变化即可。

在将质量扫描线的斜率保持为固定的状态下扫描高频电压的振幅值V时也需要扫描(改变)直流电压U，但在该情况下，振幅值V与直流电压U的关系总是固定的。与此相对，此处为了使质量扫描线的斜率变化，扫描高频电压的振幅值V时的直流电压U的变化与质量扫描线的斜率固定的情况不同。这成为与用于扫描测定等的四极杆滤质器中的通常的质量扫描不同的控制，因此在这一点上与第一实施例的Q-TOF型质谱分析装置相比控制变得复杂，但是，能够可靠地拦截飞行时间超过测定周期那样的高质荷比的离子，并且与第一实施例相比大幅拓宽测定对象的质荷比范围。

在本第二实施例的Q-TOF型质谱分析装置中，预先与测定对象的质荷比范围的上限相关联地将表示质荷比的扫描(即高频电压的振幅值的变化)与质量扫描线的变化的关系、或质荷比的扫描与直流电压的变化的关系的信息存储于m/z范围限定时电压设定部52。然后，当根据用户的指定而决定测定对象的质荷比范围的上限时，m/z范围限定时电压设定部52获取与其对应的信息，基于该信息来控制四极杆电压发生部40，使得对四极杆滤质器12的杆电极施加的高频电压和直流电压一起重复扫描。

由此，与第一实施例同样地，飞行时间超过测定周期那样的质荷比大的离子在四极杆滤质器12被拦截，因此能够制作良好的飞行时间谱、甚至是质谱。另外，本第二实施例的Q-TOF型质谱分析装置中，对于具有飞行时间不超过测定周期那样的质荷比的离子，不在四极杆滤质器12中对其拦截而能够将其导入至正交加速部17，因此能够制作被测定周期限制的质荷比的上限以下的宽广的质荷比范围的质谱。

在上述第一实施例、第二实施例中，通过控制对四极杆滤质器12施加的直流电压而拦截了高m/z侧的离子，但即使控制对其前级的多极杆型的离子导向器11施加的直流电压，也同样能够拦截高m/z侧的离子。但是，虽然通常对这种离子导向器11施加直流偏置电压，但不施加与对四极杆滤质器12施加的离子选择用的直流电压U相当的直流电压。因此，在想要用离子导向器11拦截高m/z侧的离子的情况下，需要追加直流电压发生部，该直流电压发生部能够对离子导向器11施加与对四极杆滤质器12施加的直流电压U相当的电压。

另外，上述实施例将本发明应用于能够进行MS/MS分析的Q-TOF型质谱分析装置，但在仅能够进行通常的质谱分析的OA-TOFMS等质谱分析装置中也能够应用本发明。例如，在OA-TOFMS中，在正交加速部的前级配置离子导向器，能够用该离子导向器拦截离子即可。

另外，上述实施例为本发明的一例，显然即使在本发明的主旨的范围内适当进行变更、修改、追加等也包括在本申请权利要求书的范围之内。

附图标记说明

1：腔室；2：离子化室；3：第一中间真空室；4：第二中间真空室；5：第三中间真空室；6：高真空室；7：ESI喷雾器；8：加热毛细管；10：分离器；9、11、14：离子导向器；12：四极杆滤质器；13：碰撞室；15：离子通过口；16：离子输送光学系统；17：正交加速部；20：飞行空间；21：反射器；22：背板；23：离子检测器；30：数据处理部；40：四极杆电压发生部；41：高频电压发生部；42：直流电压发生部；43：加法部；50：控制部；51：m/z选择时电压设定部；52：m/z范围限定时电压设定部；53：输入部。

Claims (6)

1.一种质谱分析装置，具备：离子源，其使试样成分离子化；以及飞行时间型质谱分析部，其包括用于离子飞行的飞行空间、射出部以及检测器，其中，该射出部对由所述离子源生成的离子或源自该离子的离子赋予规定能量来使其向所述飞行空间射出，该检测器对飞过所述飞行空间的离子进行检测，在该飞行时间型质谱分析部以规定的测定周期重复进行质谱分析，

所述质谱分析装置的特征在于，还具备：

a)离子输送部，其设置于所述离子源与所述射出部之间，且包括多极杆电极；以及

b)电压发生部，其对所述多极杆电极施加高频电压与直流电压相加而成的电压，在离子通过被该多极杆电极包围的空间时，对所述多极杆电极施加用于形成多极杆电场的电压，所述多极杆电场用于使所述飞行空间中的飞行时间至少超过所述规定的测定周期的规定质荷比以上的范围的离子发散。

2.根据权利要求1所述的质谱分析装置，其特征在于，还具备：

四极杆滤质器，其能够使具有特定的质荷比的离子选择性地通过；以及

碰撞室，其设置于该四极杆滤质器与所述射出部之间，用于使离子裂解，

所述质谱分析装置使用所述四极杆滤质器作为所述离子输送部。

3.根据权利要求1或2所述的质谱分析装置，其特征在于，

还具备控制部，该控制部以如下方式控制所述电压发生部：不管测定对象的质荷比范围如何都使质量扫描线的斜率固定，对所述多极杆电极施加与该测定对象的质荷比范围相应的固定的直流电压和高频电压，其中，该质量扫描线是在取q值和a值为两轴的马修曲线图上以穿过原点且横穿稳定区域的方式决定的，所述q值和a值是基于马修方程的参数。

4.根据权利要求1或2所述的质谱分析装置，其特征在于，

还具备控制部，该控制部以如下方式控制所述电压发生部：使质量扫描线的斜率根据遍及测定对象的质荷比范围的质量扫描而变化，对所述多极杆电极施加与同在该测定对象的质荷比范围内的质量扫描相应的质量扫描线的斜率的变化相对应地变化的直流电压和高频电压，其中，该质量扫描线是在取q值和a值为两轴的马修曲线图上以穿过原点且横穿稳定区域的方式决定的，所述q值和a值是基于马修方程的参数。

5.一种质谱分析装置，具备：离子源，其使试样成分离子化；四极杆滤质器，其能够在由所述离子源生成的离子中选择具有特定的质荷比的离子；碰撞室，其使由该四极杆滤质器选择的离子裂解；以及飞行时间型质谱分析部，其包括用于离子飞行的飞行空间、射出部以及检测器，其中，该射出部对由所述离子源生成的离子或通过所述碰撞室中的离子裂解而生成的离子赋予规定能量来使其向所述飞行空间射出，该检测器对飞过所述飞行空间的离子进行检测，

所述质谱分析装置的特征在于，还具备：

a)电压发生部，其对所述四极杆滤质器的各电极施加高频电压与直流电压相加而成的电压；以及

b)控制部，其以如下方式控制所述电压发生部：能够使质量扫描线的斜率在a＝0的水平状态与该质量扫描线横穿稳定区域的基部的规定的倾斜状态之间的规定范围内调整，其中，所述质量扫描线是在取q值和a值为两轴的马修曲线图上穿过原点的直线，所述q值和a值是基于马修方程的参数。

6.根据权利要求5所述的质谱分析装置，其特征在于，

能够选择地具有第一模式和第二模式，来作为所述四极杆滤质器的动作模式，其中，在该第一模式中，以在马修曲线图上质量扫描线穿过稳定区域的顶部附近的规定范围的方式决定该质量扫描线的斜率，在该第二模式中，在马修曲线图上质量扫描线的斜率能够在水平状态与所述规定的倾斜状态之间的规定范围内调整，

在选择了所述第二模式时，所述控制部根据指定的斜率的质量扫描线来控制所述电压发生部。