DE102012010081A1

DE102012010081A1 - Vorrichtung und Verfahren für Flugzeitmassenspektrometrie

Info

Publication number: DE102012010081A1
Application number: DE102012010081A
Authority: DE
Inventors: Takaya Satoh
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2012-11-29
Also published as: US20120298855A1; US8653451B2; JP2012243667A

Abstract

Flugzeitmassenspektrometer und Verfahren zur Flugzeitmassenspektrometrie, welche Massenspektren hoher Qualität gemäß einem beliebigen angegebenen Masse-/Ladungs-Verhältnis von Ionen schaffen können, während der Arbeitsaufwand des Benutzers reduziert wird. Das Spektrometer enthält einen Speicherabschnitt, einen Parameteranpassungsabschnitt, einen Parametereinstellabschnitt und einen Flugzeitmessungsabschnitt. Eine Anpassungstabelle, in welcher eine entsprechende Beziehung zwischen den m/z-Werten von bekannten Stoffen und Werten von gegebenen Anpassungsparametern definiert ist, ist in dem Speicherabschnitt gespeichert. Die Anpassungsparameter schließen Parameter der verzögerten Extraktion, die mit der verzögerten Extraktion verbunden sind, die von der Ionenquelle verwendet wird, ein. Der Parameteranpassungsabschnitt berechnet Werte der Anpassungsparameter, die mit einem angegebenen m/z-Wert korreliert sind, auf der Grundlage der Anpassungstabelle. Der Parametereinstellabschnitt stellt die Parameter der verzögerten Extraktion der Ionenquelle basierend auf den Werten der Anpassungsparameter, die von dem Parameteranpassungsabschnitt berechnet wurden, ein. Der Flugzeitmessungsabschnitt misst die Flugzeiten, die Ionen, die von der Ionenquelle erzeugt wurden, für welche die Parameter der verzögerten Extraktion eingestellt wurden, zum Erreichen eines Detektors benötigen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flugzeitmassenspektrometer und ein Verfahren der Flugzeitmassenspektrometrie, die in der quantitativen Analyse und gleichzeitigen qualitativen Analyse von Spurenverbindungen und ebenso bei der Strukturanalyse von Probeionen verwendet werden.
Ein Flugzeitmassenspektrometer (TOF) ist ein Instrument, welches das Masse-/Ladungs-Verhältnis (m/z) jedes Ions feststellt, indem es Ionen mit einer gegebenen Beschleunigungsspannung V_a beschleunigt, was sie zu fliegen veranlasst, und das m/z aus der Zeit berechnet, die jedes Ion benötigt, um einen Detektor zu erreichen. Dabei gilt nach dem Energieerhaltungsgesetz die folgende Gleichung (1). mv² / 2 = zeV_a (1) worin v die Geschwindigkeit des Ions ist, m die Masse des Ions ist, z die Valenzzahl des Ions ist und e die Elementarladung des Ions ist.
Aus Gleichung (1) ist die Geschwindigkeit des Ions gegeben durch
Somit ist die Flugzeit T, die das Ion zum Erreichen eines Detektors benötigt, der in einer gegebenen Distanz L dahinter angeordnet ist, gegeben durch
Wie aus Gleichung (3) ersichtlich ist, können Ionen gemäß dem m/z-Wert getrennt werden, indem die Tatsache genutzt wird, dass sich die Flugzeit T gemäß dem m/z jedes Ions unterscheidet.
Die durch TOF-Massenspektrometrie erzielten Resultate geben eine Beziehung zwischen den aus der Flugzeit T umgewandelten m/z-Werten und der Ionenintensität bei jedem m/z-Wert an. Ein Spektrum, in welchem diese Beziehung dargestellt ist, wird als Massenspektrum bezeichnet. Dabei ist der Arbeitsvorgang zur Umwandlung der Flugzeit T in m/z als Kalibrierung bekannt. Eine für die Umwandlung verwendete Formel ist als Kalibrierungsformel bekannt. Theoretisch kann die Umwandlung unter Verwendung von Gleichung (3) erfolgen. Um eine höhere Massengenauigkeit zu erzielen, werden oftmals polynomiale Ausdrücke verwendet.
Ein lineares TOF-Massenspektrometer, in welchem Ionen zu einem linearen Flug von einer Ionenquelle zu einem Detektor veranlasst werden, wie in 16A gezeigt, und ein Reflektron-TOF-Massenspektrometer, in welchem ein Reflektronfeld zwischen einer Ionenquelle und einem Detektor angeordnet ist, um die Fokussierung der Energie zu verbessern und die Flugdistanz zu verlängern, wie in 16B gezeigt, erfreuen sich breiter Akzeptanz.
Die Massenauflösung R eines TOF-Massenspektrometers ist wie folgt definiert: R = T / 2ΔT (4) worin T die Gesamtflugzeit ist und ΔT eine Peakbreite ist.
Das heißt, dass dann, wenn die Peakbreite ΔT konstant gemacht wird und die Gesamtflugzeit T verlängert werden kann, die Massenauflösung verbessert werden kann. Bei den linearen oder Reflektron-Typ-TOFMS nach dem Stand der Technik führt eine Erhöhung der Gesamtflugzeit T (d. h. die Erhöhung der gesamten Flugdistanz) direkt zu einer Erhöhung der Instrumentengröße. Ein Flugzeitmassenspektrometer mit mehreren Durchläufen wurde entwickelt, um eine hohe Massenauflösung zu verwirklichen, während eine Zunahme der Instrumentengröße vermieden wird (Nicht-Patentdokument 1). Dieses Instrument verwendet vier toroidale elektrische Felder, die jeweils aus einer Kombination eines zylindrischen elektrischen Feldes und einer Matsuda-Platte bestehen. Die Gesamtflugzeit T kann verlängert werden, indem mehrere Umläufe in einer 8-förmigen Umlaufbahn erreicht werden. In dieser Vorrichtung wurde die räumliche und zeitliche Spreizung auf der Erfassungsoberfläche erfolgreich unter Verwendung der ursprünglichen Position, des ursprünglichen Winkels und der ursprünglichen kinetischen Energie bis zum Term erster Ordnung konvergiert.
Die TOFMS, in welchen Ionen vielfach in einer geschlossenen Bahn umlaufen, haben jedoch den Nachteil des Überholens. Das heißt, da Ionen mehrfach in einer geschlossenen Umlaufbahn umlaufen, überholen leichtere Ionen, die sich mit höheren Geschwindigkeiten bewegen, schwerere Ionen, die sich mit geringeren Geschwindigkeiten bewegen. Folglich ist das grundsätzliche Konzept von TOFMS, dass Ionen an der Erfassungsoberfläche geordnet in einer Reihenfolge beginnend mit dem leichtesten ankommen, nicht gültig.
Um dieses Problem zu lösen, wurden Spiralbahn-TOFMS entwickelt. Das Spiralbahn-TOFMS ist dadurch gekennzeichnet, dass der Start- und Endpunkt einer geschlossenen Bahn aus der Ebene der geschlossenen Bahn in vertikaler Richtung verschoben werden. Um dies zu erreichen, werden in einem Verfahren Ionen dazu gebracht, von Anfang an schräg aufzutreffen (Patentdokument 1). In einem weiteren Verfahren werden der Start- und Endpunkt der geschlossenen Bahn unter Verwendung einer Ablenkeinrichtung in vertikaler Richtung verschoben (Patentdokument 2). In einem weiteren Verfahren werden geschichtete toroidale elektrische Felder verwendet (Patentdokument 3).
Ein weiteres TOFMS wurde entwickelt, dem ein ähnliches Konzept zu Grunde liegt, bei welchem jedoch die Bahn des TOF-MS mit mehreren Durchlaufen (Patentdokument 4), in welcher das Überholen stattfindet, im Zickzack verläuft (Patentdokument 5).
Patentdokument 1: JP-A-2000-243345
Patentdokument 2: JP-A-2003-86129
Patentdokument 3: JP-AP-2006-12782
Patentdokument 4: GB 2080021
Patentdokument 5: WO2005/00 1878
Nicht-Patentdokument 1: M. Toyoda, D. Okumura, M. Ishihara und I. Katakuse, J. Mass. Spectrom., 2003, 38, Seiten 1125–1142.
Ein Typ der Ionenquelle für TOFMS ist die Ionisierung einer Probe durch Matrixunterstützte Laserdesorption/Ionisation-Massenspektrometrie (MALDIMS). Massenspektrometrie, bei welcher MALDI und TOFMS kombiniert sind, wird als MALDI-TOFMS bezeichnet. Bei einem MALDI-Verfahren wird eine Probe in einer Matrix aus einer flüssigen kristallinen Verbindung oder einem pulverisierten Metall, die ein Absorptionsband für die Wellenlänge des verwendeten Laserlichts haben, gemischt und aufgelöst. Die Probe wird verfestigt und mit Laserlicht bestrahlt, um die Probe zu verdampfen oder zu ionisieren. In einem normalen MALDI-TOFMS-Versuch werden mehrere Punkte auf einer leitfähigen Probenplatte hergestellt. Eine Mischung der Probe und der Matrix wird an jedem Punkt kristallisiert. Oftmals liegt die Probenplatte in Form einer Mikrotiterplatte vor. Der Benutzer bereitet vor einer Messung ein Lösungsgemisch der Probe und der Matrix auf der Probenplatte vor. In jüngerer Zeit wurde ein Verfahren verwendet, das aus dem sukzessiven Mischen des Abflusses von einer Trennungseinrichtung, wie zum Beispiel einem Flüssigchromatografen, mit der Matrix und dem anschließenden Tropfen der Mischung auf eine Probenplatte besteht.
Bei einem Laser-gestützten Ionisierungprozess, der durch MALDI typisiert ist, ist die anfängliche Energieverteilung während der Ionenerzeugung groß. Um die Verteilung in Richtung der Flugachse zu konvergieren, wird in den meisten Fällen eine verzögerte Extraktion verwendet. Bei diesem Verfahren wird eine gepulste Spannung nach einer Verzögerung von hunderten nsec nach der Laserbestrahlung angelegt. Die Leistungsfähigkeit der MALDI-TOFMS wurde durch die Anwendung der verzögerten Extraktion stark verbessert.
Die Technik der verzögerten Ionenextraktion hat jedoch den Nachteil, dass die Position des Brennpunkts gemäß dem m/z-Wert geringfügig differiert. Wenn folglich die Bedingungen des Instruments so eingestellt sind, dass die Massenauflösung bei einem bestimmten m/z-Wert verbessert wird, wird die Massenauflösung schlechter werden, wenn sie sich von diesem m/z-Wert entfernt. Um ein Massenspektrum hoher Qualität zu erhalten, ist es erforderlich, die Instrumentenbedingungen unter Verwendung des gemessenen Bereichs oder eines m/z-Werts von Interesse zu variieren. Unter den bestehenden Bedingungen ist die Arbeit auf der Grundlage der Erfahrung des Benutzers zur Durchführung der Einstellungen erforderlich, um optimale instrumentelle Bedingungen zu erzielen. Zur Durchführung dieser Einstellungen ist ein großer Arbeitsaufwand erforderlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt das vorstehend beschriebene Problem zugrunde. Die Lösung dieses Problems ergibt sich gemäß der Erfindung aus den Patentansprüchen 1 und 11. Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, wobei auch andere Kombinationen von Merkmalen als die beanspruchten möglich sind.
Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung können ein TOF-Massenspektrometer und ein Verfahren der TOF-Massenspektrometrie angeboten werden, die in der Lage sind, Massenspektren hoher Qualität gemäß dem m/z eines beliebigen angegebenen Ions zu erzeugen, während die Arbeit des Benutzers erleichtert wird.

(1) Die vorliegende Erfindung stellt ein Flugzeitmassenspektrometer bereit, enthaltend: eine Ionenquelle zur Ionisation einer Probe durch Laserbestrahlung und Beschleunigung der erzeugten Ionen durch ein Verfahren der verzögerten Extraktion; einen Detektor zum Erfassen von Ionen, die nach einem Flug von der Ionenquelle an dem Detektor ankommen; einen Speicherabschnitt, der eine Anpassungstabelle enthält, in welcher eine entsprechende Beziehung zwischen m/z-Werten von bekannten Stoffen und Werten von gegebenen Anpassungsparametern einschließlich Parametern der verzögerten Extraktion, die mit dem Verfahren der verzögerten Extraktion für die Ionenquelle in Verbindung stehen, definiert ist; einen Parameteranpassungsabschnitt zum Berechnen von Werten der Anpassungsparameter, die auf der Grundlage der Anpassungstabelle mit einem beliebigen angegebenen m/z-Wert korreliert sind; einen Parametereinstellabschnitt zum Einstellen der Parameter der verzögerten Extraktion der Ionenquelle basierend auf den Werten der Anpassungsparameter, die von dem Parameteranpassungsabschnitt berechnet wurden; und einen Flugzeitmessungsabschnitt zum Messen der Flugzeiten, die von der Ionenquelle erzeugte Ionen, für welche die Parameter der verzögerten Extraktion eingestellt wurden, zum Erreichen des Detektors benötigten.

Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung werden die Werte der Anpassungsparameter, die mit einem beliebigen spezifizierten m/z-Wert korreliert sind, basierend auf der Anpassungstabelle berechnet, in welcher die entsprechende Beziehung zwischen den m/z-Werten von bekannten Stoffen und die Anpassungsparameter einschließlich der Parameter der verzögerten Extraktion definiert sind. Die Parameter der verzögerten Extraktion sind festgelegt. Wenn daher beispielsweise der Benutzer einen m/z-Wert unter Angabe der Mitte eines gewünschten Anpassungsbereichs festlegt, dann werden geeignete Parameter der verzögerten Extraktion, die denselbem entsprechen, automatisch berechnet. Folglich ist es nicht erforderlich, dass der Benutzer selbst die Parameter der verzögerten Extraktion anpasst. Somit kann gemäß vorliegender Erfindung ein Massenspektrum hoher Qualität gemäß dem m/z-Wert des spezifizierten Ions erhalten werden, während die Belastung des Benutzers erleichtert wird.

(2) Bei diesem TOF-Massenspektrometer können die Parameter der verzögerten Extraktion mindestens einen eines Parameters, der in der Lage ist, das Verhältnis einer an eine Probenplatte der Ionenquelle angelegten Probenplattenspannung zu einer an Beschleunigungelektroden der Ionenquelle angelegten gepulsten Spannung zu identifizieren, und eines Parameters, der in der Lage ist, die Zeitgebung zu identifizieren, mit welcher die gepulste Spannung erzeugt wird, umfassen.
(3) Bei diesem TOF-Massenspektrometer kann der Parameteranpassungsabschnitt die Werte der Anpassungsparameter, die mit dem spezifizierten m/z-Wert korreliert sind, durch lineare Interpolation zwischen den Anpassungsparametern, die in der Anpassungstabelle enthalten sind, gemäß dem spezifizierten m/z-Wert berechnen.

Somit kann ein Anpassungsparameterwert, der für den spezifizierten m/z-Wert geeignet ist, automatisch berechnet werden.

(4) Bei diesem TOF-Massenspektrometer kann der Parameteranpassungsabschnitt einen Ausdruck, der eine Beziehung zwischen den Werten der in der Anpassungstabelle enthaltenen Anpassungsparameter und den m/z-Werten darstellt, durch einen polynomialen Ausdruck annähern und die Werte der mit dem spezifizierten m/z-Wert korrelierten Anpassungsparameter unter Verwendung des polynomialen Ausdrucks berechnen.

Dies macht es ebenfalls möglich, für den spezifizierten m/z-Wert geeignete Anpassungsparameter automatisch zu berechnen.

(5) Bei diesem TOF-Massenspektrometer kann der Parameteranpassungsabschnitt Bereiche von m/z-Werten, in welchen die Werte der in der Anpassungstabelle enthaltenen Anpassungsparameter angewandt werden, so einstellen, dass die Bereiche einander nicht überlappen, und die Werte der in dem Bereich von m/z-Werten, der den spezifizierten m/z-Wert einschließt, angewandten Anpassungsparameter als Werte der Anpassungsparameter nehmen, die mit dem spezifizierten m/z-Wert korreliert sind.

Dies macht es möglich, automatisch einen für den spezifizierten m/z-Wert geeigneten Anpassungsparameterwert auszuwählen, während die Berechnungslast verringert wird.

(6) Bei diesem TOF-Massenspektrometer können die Anpassungsparameter mindestens einen der Werte der Intensität des auf die Ionenquelle auftreffenden Laserlichts und der Ausgangsspannung von dem Detektor umfassen. Der Parametereinstellabschnitt kann mindestens einen der Werte der Intensität des Laserlichts und der Ausgangsspannung von dem Detektor basierend auf den Werten der von dem Parameteranpassungsabschnitt berechneten Anpassungsparameter einstellen.

Allgemein besteht die Tendenz, dass dann, wenn der Wert des Masse-/Ladungs-Verhältnisses eines Ions erhöht wird, die Ionisationseffizienz, der Ionen-Transmissionsgrad und die Erfassungseffizienz schlechter werden. Die Ionisationseffizienz und der Ionen-Transmissionsgrad können verbessert werden, indem die Laserintensität gesteigert wird. Ferner wird die Erfassungsempfindlichkeit zur Erhöhung der Detektorspannung verbessert. Spektren mit gleichmäßiger Qualität, die nicht durch die Masse-/Ladungs-Verhältnisse von Ionen beeinflusst sind, können erzielt werden, indem die Laserintensität und die Detektorspannung auf diese Weise in die Anpassungsparameter integriert werden und die Laserintensität und die Detektorspannung gemäß dem spezifizierten m/z-Wert in geeigneter Weise angepasst werden.

(7) Dieses TOF-Massenspektrometer kann ferner einen m/z-Berechnungsabschnitt zum Umwandeln von Flugzeiten, die von dem Flugzeitmessungsabschnitt gemessen wurden, basierend auf einer gegebenen Umwandlungsformel in m/z-Werte enthalten. Die in der Anpassungstabelle enthaltenen Anpassungsparameter können Korrekturbeträge enthalten, die zum Korrigieren der m/z-Werte, die basierend auf der Umwandlungsformel aus den Flugzeiten umgewandelt wurden, in m/z-Werte jedes bekannten Stoffes verwendet werden, die in der Anpassungstabelle enthalten sind. Die Flugzeiten werden gemessen, nachdem die Werte der Parameter der verzögerten Extraktion von bekannten Stoffen in der Ionenquelle eingestellt wurden, wobei die Parameter der verzögerten Extraktion in der Anpassungstabelle enthalten sind. Der m/z-Berechnungsabschnitt kann Koeffizienten der Umwandlungsformel basierend auf den in der Anpassungstabelle enthaltenen Korrekturbeträgen modifizieren.

Wenn ein Parameter der verzögerten Extraktion variiert wird, variiert die Flugzeit der Ionen. Daher würden die scheinbaren m/z-Werte der Ionen von den wahren Werten abweichen, sofern nicht die Koeffizienten der Umwandlungsformel zum Umwandeln von Flugzeiten in m/z-Werte variiert werden. Entsprechend können die scheinbaren m/z-Werte in die wahren m/z-Werte umgewandelt werden, indem die Korrekturbeträge eingeschlossen werden, die zur Korrektur von Abweichungen von m/z-Werten für die bekannten Stoffe in den Anpassungsparametern verwendet werden, und die Koeffizienten der Umwandlungsformel gemäß dem angegebenen m/z-Wert basierend auf den Korrekturbeträgen variiert werden.

(8) Bei diesem TOF-Massenspektrometer kann der Parameteranpassungsabschnitt die Werte der mit einem zuvor festgelegten m/z-Wert korrelierten Anpassungsparameter für jeden auf der Probenplatte der Ionenquelle angeordneten Punkt berechnen, welcher Punkt einer Messung unterzogen wird. Der Parametereinstellabschnitt kann die Parameter der verzögerten Extraktion basierend auf den Werten der Anpassungsparameter einstellen, die von dem Parameteranpassungsabschnitt für jeden zu messenden Punkt der Ionenquelle berechnet wurden.

Indem vorab ein m/z-Wert festgelegt wird, der die Mitte eines Anpassungsbereichs für jeden auf diese Weise zu messenden Punkt angibt, ist es für den Benutzer nicht erforderlich, eine neue Messung durchzuführen, nachdem der die Mitte des Anpassungsbereichs angebende m/z-Wert gemäß den Messergebnissen eines unbekannten Stoffes festgelegt wurde. Wenn demgemäß ein zu messender Massenbereich für jeden Punkt geschätzt werden kann, werden automatisierte aufeinanderfolgende Messungen der Punkte ermöglicht. Ferner ist für jeden Punkt nur eine Messung erforderlich.

(9) Bei diesem TOF-Massenspektrometer kann der Parameteranpassungsabschnitt einen m/z-Wert entsprechend der stärksten Intensität basierend auf dem Ausgangssignal von dem Detektor berechnen, einen Benutzer auffordern, einen der berechneten m/z-Werte festzulegen, und die Werte der Anpassungsparameter berechnen.

Auf diese Weise wird eine erste Messung für jeden zu messenden Punkt durchgeführt. Ein Anpassungsparameter, der den der stärksten Intensität entsprechenden m/z-Wert in die Mitte eines Anpassungsbereichs bringt, wird berechnet. Anschließend wird eine zweite Messung durchgeführt. Daher können in einem Fall, in welchem der zu messende Massenbereich nicht für jeden Punkt geschätzt werden kann, automatisierte aufeinanderfolgende Messungen der Vielzahl der Punkte durchgeführt werden.

(10) Bei diesem TOF-Massenspektrometer kann die Ionenquelle die Probe durch eine MALDI-Technik ionisieren.
(11) Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren der Flugzeitmassenspektrometrie, welches Verfahren mit der Ionisierung einer Probe durch Laserbestrahlung beginnt. Werte von gegebenen Anpassungsparametern, die mit einem festgelegten m/z-Wert korreliert sind, werden basierend auf einer Anpassungstabelle berechnet, in welcher eine entsprechende Beziehung zwischen m/z-Werten von bekannten Stoffen und Werten der vorstehend genannten gegebenen Anpassungsparameter definiert ist. Die gegebenen Anpassungsparameter umfassen Parameter der verzögerten Extraktion, die mit einem Verfahren der verzögerten Extraktion für die ionenquelle in Verbindung stehen, welches erzeugte Ionen durch das Verfahren der verzögerten Extraktion beschleunigt. Basierend auf den berechneten Werten der Anpassungsparameter werden die Parameter der verzögerten Extraktion der Ionenquelle eingestellt. Flugzeiten, die von der Ionenquelle erzeugte Ionen, für welche die Parameter der verzögerten Extraktion eingestellt wurden, zum Erreichen des Detektors benötigen, werden gemessen.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierteren Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich, die im Rahmen eines Beispiels die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
1 ist eine schematische Darstellung eines Flugzeitenmassenspektrometers (TOF) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die Konfiguration des Spektrometers zeigt;
2 ist eine Darstellung der optischen Strahlen der Ionenquelle, die in dem in 1 gezeigten Spektrometer enthalten ist;
3A ist ein Wellenformdiagramm einer an die Probenplatte des in 1 gezeigten Spektrometers angelegten Spannung;
3B ist ein Wellenformdiagramm einer an die Beschleunigungselektroden des in 1 gezeigten Spektrometers angelegten Spannung;
4A und 4B sind Diagramme, welche die Potenzialgradienten zwischen der Probenplatte und jeder Beschleunigungselektrode zeigen;
5A und 5B zeigen Anpassungstabellen;
6A, 6B und 6C sind Diagramme, die Verfahren zur Berechnung von Anpassungsparametern veranschaulichen;
7 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Massenanalyse eines unbekannten Stoffes veranschaulicht;
8 ist ein Massenspektrum, das vor einer Parameteranpassung für einen bekannten Stoff erhalten wird;
9A, 9B und 9C sind Massenspektren, die nach der Parameteranpassung für bekannte Stoffe erhalten wurden;
10A und 10B sind Massenspektren, die jeweils vor und nach der Parameteranpassung für einen unbekannten Stoff erhalten wurden;
11A und 11B sind Anpassungstabellen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
12 ist eine Anpassungstabelle gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
13A, 13B und 13C sind Diagramme, die Verfahren zur Berechnung von m/z-Korrekturbeträgen veranschaulichen;
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Massenanalyse eines unbekannten Stoffes gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
15 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel der von einer Signalverarbeitungselektronik gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung durchgeführten Verarbeitung zeigt;
16A ist eine Darstellung des Konzepts eines linearen TOFMS; und
16B ist eine Darstellung des Konzepts eines Reflektron-TOFMS.
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es versteht sich, dass die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen den in den beigefügten Patentansprüchen dargelegten Inhalt der vorliegenden Erfindung nicht unangemessen einschränken und dass nachstehend beschriebene Konfigurationen nicht immer Bestandteile der Erfindung sind.
1. Erste Ausführungsform
(1) Flugzeitmassenspektrometer (TOF)
1 ist eine Darstellung, die die Konfiguration eines MALDI Flugzeitmassenspektrometers (TOF) gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Das Spektrometer, allgemein mit Bezugszeichen 1 bezeichnet, enthält in seiner Konfiguration eine Ionenquelle 10, eine Massenanalyseeinrichtung 20, einen Detektor 30, Signalverarbeitungselektronik 40, einen Speicherabschnitt 50, einen Anzeigeabschnitt 60 und eine Konsole 70. In dem TOF-Massenspektrometer gemäß vorliegender Erfindung können einige dieser Komponenten wegfallen.
Die Ionenquelle 10 ionisiert eine Probe durch ein gegebenes Verfahren und beschleunigt die erzeugten Ionen durch Erzeugung einer bestimmten gepulsten Spannung zu dem Detektor 30. Insbesondere ist die Ionenquelle 10 gemäß vorliegender Ausführungsform eine MALDI-Ionenquelle, welche die Probe durch ein Matrix-unterstütztes Laserdesorptions-Ionisierungverfahren (MALDI) ionisiert. Die Ionenquelle erzeugt die gepulste Spannung mit einer gegebenen Zeitverzögerung, da die Laserbestrahlung mit einem Verfahren der verzögerten Extraktion erfolgt.
2 zeigt schematisch die Konfiguration der MALDI-Ionenquelle 10 gemäß vorliegender Erfindung. Wie dargestellt hat die Ionenquelle eine Probenplatte 11. Eine Probe 2 wird in einer Matrix gemischt und aufgelöst (z. B. einer Flüssigkeit, kristallinen Verbindung oder pulverisiertem Metall) und verfestigt. Eine Masse der Probe 2 wird auf jedem Punkt der Probenplatte 11 platziert. Laserlicht wird über eine Linse 14 und einen Spiegel 15 auf die Masse der Probe 2 gerichtet, um die Probe 2 zu verdampfen oder zu ionisieren. Beschleunigungselektroden 12 sind in einem Abstand L₁ von der Probenplatte 11 angeordnet. Beschleunigungselektroden 13 sind in einem Abstand 12 von der Probenplatte 11 angeordnet. An jedem Punkt der Probenplatte 11 erzeugte Ionen werden durch die an die Beschleunigungselektroden 12 und 13 angelegten Spannungen beschleunigt und in die Massenanalyseeinrichtung 20 (1) gelenkt. Ein Spiegel 16, eine Linse 17 und eine CCD-Kamera 18 sind vorgesehen, um die Beobachtung des Zustands der Massen der Probe 2 zu erlauben.
Die 3A und 3B zeigen die Wellenformen von an die Probenplatte 11 und die Beschleunigungselektroden 12 in 2 angelegten Spannungen, um eine Messung der Flugzeit durch ein Verfahren der verzögerten Extraktion zu erreichen. In den 3A und 3B bezeichnet die horizontale Achse jeweils die Zeit, die seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, an welchem die Signalverarbeitungselektronik 40 von dem Laser ein Signal erhielt, das die Laserschwingung anzeigt. Ferner ist in der vorliegenden Erfindung das Potenzial an den Beschleunigungselektroden 13 festgelegt. In den 3A und 3B bezeichnet die senkrechte Achse jeweils die Potenziale an der Probenplatte 11 und den Beschleunigungselektroden 12 relativ zu Potenzialen an den Beschleunigungselektroden 13.
Wie 3A gezeigt, ist in der vorliegenden Ausführungsform das Potenzial an der Probenplatte 11 auf einen konstanten Wert Vs eingestellt. Wie andererseits 3B zeigt, wird das Potenzial an den Beschleunigungselektroden 12 mit dem Potenzial Vs an der Probenplatte 11 von dem Zeitpunkt 0 bis zu dem Zeitpunkt Td identisch gehalten, wird jedoch während einer gegebenen Zeit T₁ von dem Zeitpunkt T auf ein von dem Potenzial Vs an der Probenplatte 11 verschiedenes Potenzial V₁ gesetzt. Folglich wird eine gepulste Spannung mit einer Dauer T₁ und einer Amplitude |Vs – T₁| an den Beschleunigungselektroden 12 erzeugt.
4A gezeigt einen Potenzialgradienten zwischen der Probenplatte 11 und den Beschleunigungselektroden 13 während des Intervalls von dem Zeitpunkt 0 bis zu dem Zeitpunkt Td. 4B zeigt einen Potenzialgradienten zwischen der Probenplatte 11 und jeder Beschleunigungselektrode 13 während des Intervalls von dem Zeitpunkt Td bis zu dem Zeitpunkt Td + T₁. In den 4A und 4B bezeichnet die horizontale Achse jeweils den Abstand von der Probenplatte 11. Die senkrechte Achse bezeichnet ein Potenzial relativ zu dem Potenzial an den Beschleunigungselektroden 13.
Wie 4A zeigt, sind in der vorliegenden Ausführungsform die Probenplatte 11 und die Beschleunigungselektroden 12 von dem Zeitpunkt 0 bis zu dem Zeitpunkt Td auf gleichem Potenzial und es besteht ein Potenzialgradient von den Beschleunigungselektroden 12 zu den Beschleunigungselektroden 13. Wie andererseits 4B zeigt, tritt ein Potenzialgradient von der Probenplatte 11 zu den Beschleunigungselektroden 12 auf und ein Potenzialgradient von den Beschleunigungselektroden 12 zu den Beschleunigungselektroden 13 tritt während des Intervalls von dem Zeitpunkt Td bis zu dem Zeitpunkt Td + T₁ auf.
Auf diese Weise können Ionen durch Erzeugung eines Potenzialgradienten zwischen der Probenplatte 11 und jeder der Beschleunigungselektroden 12 beschleunigt werden, indem die Spannung an den Beschleunigungselektroden 12 nach dem Verstreichen einer gegebenen Verzögerungszeit Td (z. B. Hunderte nsec), seit die Signalverarbeitungselektronik 40 von dem Laser über Laserschwingungen informiert wurde, mit hoher Geschwindigkeit von Vs auf V₁ variiert wird. Die Zeit, bei welcher eine Messung der Flugzeit gestartet wird, wird mit der ansteigenden Flanke der gepulsten Spannung synchronisiert.
Wie wiederum 1 zeigt, trennt die Massenanalyseeinrichtung 20 die von der Ionenquelle 10 erzeugten Ionen gemäß der Flugzeit T, die gemäß dem Masse-/Ladungs-Verhältnis (m/z) variiert. Insbesondere werden die Ionen getrennt, indem die Tatsache genutzt wird, dass die Flugzeit T gemäß den m/z-Werten von Ionen wie durch vorstehende Gleichung (3) angegeben variiert. Wenn die Vorrichtung ein lineares TOF-Massenspektrometer ist, entspricht die Massenanalyseeinrichtung 20 der feldfreien Region zwischen der Ionenquelle 10 und dem Detektor 30. Wenn die Vorrichtung ein Reflektron-TOF-Massenspektrometer ist, entspricht die Massenanalyseeinrichtung 20 der Region zwischen der Ionenquelle 10 einschließlich eines Reflektronfeldes und dem Detektor 30.
Die gemäß dem m/z in der Massenanalyseeinrichtung 20 getrennten Ionen erreichen den Detektor 30, wo die Ionen erfasst werden. Genauer ausgedrückt erzeugt der Detektor 30 ein Ausgangssignal, das der Menge der auftretenden Ionen entspricht. Das Ausgangssignal von dem Detektor 30 wird in die Signalverarbeitungselektronik 40 eingespeist.
Die Signalverarbeitungselektronik 40 führt eine für die qualitative oder quantitative Analyse der von der Ionenquelle 10 erzeugten Ionen erforderliche Bearbeitung gemäß dem Ausgangssignal von dem Detektor 30 durch. Insbesondere umfasst in der vorliegenden Ausführungsform die Elektronik 40 einen Parametereinstellabschnitt 41, einen Flugzeitmessungsabschnitt 42, einen Masse-/Ladungs-Verhältnis-(m/z)-Berechnungsabschnitt 43, einen Massenspektrumerzeugungsabschnitt 44 und einen Massenparameteranpassungsabschnitt 45. Jeder Teil der Verarbeitungselektronik 40 kann aus einer dedizierten Schaltung gebildet sein. Die Elektronik 40 kann durch einen Mikrocomputer oder dergleichen umgesetzt sein. Die Funkionen der verschiedenen Teile können durch die Ausführung von in einem Speicherabschnitt (nicht dargestellt) gespeicherten Programmen verwirklicht werden. Einige der Komponenten der Signalverarbeitungselektronik 40 der vorliegenden Erfindung können weggelassen werden. Zusätzliche Komponenten können zu der Elektronik 40 hinzugefügt werden.
Der Parametereinstellabschnitt 41 führt die Verarbeitung zur Einstellung von Parametern (nachfolgend als Instrumentenparameter bezeichnet) für die Ionenquelle 10, die Massenanalyseeinrichtung 20 und den Detektor 30 durch. Die Instrumentenparameter schließen Parameter (nachfolgend als Parameter der verzögerten Extraktion bezeichnet) in Verbindung mit der verzögerten Extraktion für die Ionenquelle 10, die Laserintensität und die Ausgangsspannung von dem Detektor 30 ein. Ferner werden in der vorliegenden Ausführungsform diejenigen Instrumentenparameter, die in einer korrespondierenden Weise mit dem von dem Benutzer durch die Konsole 70 festgelegten m/z-Wert modifiziert werden, als Anpassungsparameter bezeichnet. Insbesondere sind in der vorliegenden Ausführungsform die Parameter der verzögerten Extraktion in den Anpassungsparametern enthalten.
Ein Beispiel eines Parameters der verzögerten Extraktion ist ein Parameter, der in der Lage ist, das Verhältnis der an die Probenplatte angelegten Spannung (nachfolgend als Probenplattenspannung bezeichnet) zu der gepulsten Spannung, die an die Beschleunigungselektroden 12 angelegt wird, zu identifizieren. Ein weiteres Beispiel eines Parameters der verzögerten Extraktion ist ein Parameter, der in der Lage ist, die Zeitgebung zu identifizieren, mit welcher die gepulste Spannung erzeugt wird. Ein Beispiel des Parameters komme der in der Lage ist, das Verhältnis der Probenplattenspannung zu der gepulsten Spannung zu identifizieren, ist das Verhältnis der Probenplattenspannung Vs zu der Amplitude |Vs – V₁| der gepulsten Spannung oder das Verhältnis von Vs zu V₁. Ein Beispiel des Parameters, der in der Lage ist, die Zeitgebung zu identifizieren, mit welcher die gepulste Spannung erzeugt wird, ist die Verzögerungszeit Td.
Der Flugzeitmessungsabschnitt 42 misst die Flugzeiten, die von der Ionenquelle 10 erzeugte Ionen benötigen, um den Detektor 30 zu erreichen, aus dem Ausgangssignal vom Detektor 30. Die Signalverarbeitungselektronik 40 korreliertes die gemessenen Flugzeiten mit der von dem Detektor 30 erfassten Intensität, um dadurch Spektralinformationen 52 zu erzeugen, und speichert die Informationen in dem Speicherabschnitt 50.
Der m/z-Berechnungsabschnitt 43 wandelt die von dem Flugzeitmessungsabschnitt gemessene Flugzeit T auf der Grundlage einer gegebenen Umwandlungsformel (Kalibrierungsformel) in ein Masse-/Ladungs-Verhältnis (m/z) um.
Beispielsweise ist die Kalibrierungsformel gegeben durch √m/z = a + bT + cT² (5)
Die drei Koeffizienten a, b und c von Gleichung (5) sind als Kalibrierungskoeffizienten bekannt und können berechnet werden, indem vorab Flugzeiten von Ionen von drei oder mehr bekannten Stoffen, die bekannte m/z-Werte haben, gemessen werden. Die Koeffizienten sind als Kalibrierungsinformationen 54 in dem Speicherabschnitt 50 gespeichert.
Der Massenspektrumerzeugungsabschnitt 44 bezieht sich auf die Spektralinformation 52, korreliert den von dem m/z-Berechnungsabschnitt 43 berechneten m/z und die erfasste Intensität und erzeugt Massenspektralinformationen. Die erzeugten Massenspektralinformationen werden zum Anzeigeabschnitt 60 geleitet. Ein durch Auftragen von m/z-Werten auf der horizontalen Achse und Auftragen der erfassten Intensität auf der senkrechten Achse erzeugtes Massenspektrum wird in dem Anzeigeabschnitt 60 angezeigt.
Der Parameteranpassungsabschnitt 45 berechnet die Werte der Anpassungsparameter, die mit dem vom Benutzer festgelegten m/z-Wert in Korrelation stehen, auf der Grundlage einer in dem Speicherabschnitt 50 gespeicherten Anpassungstabelle 56.
Die entsprechende Beziehung zwischen den m/z-Werten der bekannten Stoffe und den Anpassungsparametern und ist in der Anpassungstabelle 56 definiert. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Parameter der verzögerten Extraktion in den Anpassungsparametern eingeschlossen. In Massenspektren, die durch Erzeugung von Ionen von gegebenen bekannten Stoffen durch die Ionenquelle 10 erhalten werden, werden Parameter der verzögerten Extraktion, die so angepasst wurden, dass die Massenauflösung nahe dem Peak verbessert ist, mit den m/z-Werten der bekannten Stoffe in Korrelation gebracht. Auf diese Weise wird die Anpassungstabelle 56 erzeugt.
Die 5A und 5B zeigen Beispiele der Anpassungstabelle 56. In dem Beispiel von 5A sind die m/z-Werte Ma, Mb und Mc für drei bekannte Stoffe A, B und C mit angepassten Parametern der verzögerten Extraktion Pa, Pb bzw. Pc in Korrelation gesetzt. Andererseits sind in dem Beispiel von 5B die m/z-Werte Ma, Mb und Mc für die drei bekannten Stoffe A, B und C mit 0, ΔPb bzw. ΔPc korreliert, welche Relativwerte der angepassten Parameter der verzögerten Extraktion relativ zu dem bekannten Stoff A sind. In dem Beispiel von 5B werden, wenn die angepassten Parameter der verzögerten Extraktion für die bekannten Stoffe A, B und C Pa, Pb bzw. Pc sind, die Parameter Pa und Pc unter Verwendung von Pb = Pa + ΔPb und Pc = Pa + ΔPc berechnet.
Beispielsweise kann der Parameteranpassungsabschnitt 45 die Werte der mit dem spezifizierten m/z-Wert korrelierten Anpassungsparameter durch lineare Interpolation zwischen den Werten der Anpassungsparameter, die dem spezifizierten m/z-Wert entsprechend in der Anpassungstabelle enthalten sind, berechnen.
6A zeigt eine Kurve, die durch Auftragen der Werte der auf diese Weise berechneten Anpassungsparameter erhalten wird. In der Kurve in 6A bezeichnet die horizontale Achse m/z-Werte, während die senkrechte Achse im Werte der Anpassungsparameter bezeichnet. In dem Beispiel von 6A sind drei Punkte a, b und c, an welchen der m/z-Wert Ma, Mb bzw. Mc ist, in Übereinstimmung mit der Anpassungstabelle 56 von 5A oder 5B aufgetragen. Die Beziehung Mb < Ma < Mc gilt. Wenn der festgelegte m/z-Wert die Beziehung Mb < M < Ma erfüllt, wird ein Anpassungsparameterwert für M durch lineare Interpolation zwischen den Punkten b und a berechnet. Wenn der festgelegte m/z-Wert M die Beziehung Ma < M < Ma erfüllt, wird ein Anpassungsparameterwert für M durch lineare Interpolation zwischen den Punkten a und c berechnet. Auf diese Weise kann ein geeigneter Anpassungsparameterwert für jeden angegebenen m/z-Wert automatisch berechnet werden.
Alternativ kann der Parameteranpassungsabschnitt 45 den Ausdruck, der die Beziehung zwischen den Werten der in der Anpassungstabelle 56 enthaltenen Anpassungsparametern und m/z-Werten darstellt, durch einen polynomialen Ausdruck annähern und die Werte der mit dem angegebenen m/z-Wert in Korrelation stehenden Anpassungsparameter unter Verwendung des polynomialen Ausdrucks berechnen.
6B ist eine Kurve, die durch Auftragen der auf diese Weise berechneten Anpassungsparameter erhalten wird. Die Achsen von 6B entsprechen den Achsen von 6A. In dem Beispiel von 6B werden Anpassungsparameter von drei Punkten a, b und c unter Verwendung eines polynomialen Ausdrucks über m/z-Werte angenähert und Anpassungsparameterwerte für M werden berechnet, indem der angegebene m/z-Wert in den polynomialen Ausdruck substituiert wird. Auch hier können die für den angegebenen m/z-Wert geeigneten Anpassungsparameterwerte automatisch berechnet werden.
Ferner kann der Parameteranpassungsabschnitt 45 m/z-Bereiche festlegen, in welchen in der Anpassungstabelle 56 enthaltene Anpassungsparameterwerte angewandt werden, und zwar dergestalt, dass die Bereiche einander nicht überlappen, und die Werte von Anpassungsparametern, die in dem den angegebenen m/z-Wert enthaltenden m/z-Bereich angewandt werden, als Anpassungsparameterwerte nehmen, die mit dem angegebenen m/z-Wert korreliert sind.
6C ist eine Kurve, die durch Auftragen der auf diese Weise berechneten Anpassungsparameter erhalten wird. Die Achsen von 6C entsprechen den Achsen von 6A. In dem Beispiel von 6C wird dann, wenn ein angegebener m/z-Wert M in einem gegebenen Bereich enthalten ist, der Mb enthält, Pb als ein Anpassungsparameterwert für M verwendet. Wenn ein angegebener m/z-Wert M in einem gegebenen Bereich enthalten ist, der Ma enthält, wird Pa als ein Anpassungsparameterwert für M verwendet. Wenn ein angegebener m/z-Wert M in einem gegebenen Bereich enthalten ist, der Mc enthält, wird Pc als ein Anpassungsparameterwert für M verwendet. Auf diese Weise können für den angegebenen m/z-Wert geeignete Anpassungsparameterwerte automatisch ausgewählt werden, während die Berechnungslast verringert wird.
Der Parametereinstellabschnitt 41 stellt die Parameter der verzögerten Extraktion der Ionenquelle 10 basierend auf den von dem Parameteranpassungsabschnitt 45 berechneten Anpassungsparameterwerten neu ein. Ein Massenspektrum wird erneut durch die Bearbeitungsvorgänge erzeugt, die von dem Flugzeitmessungsabschnitt 42, dem m/z-Berechnungsabschnitt 43 und dem Massenspektrumerzeugungsabschnitt 44 durchgeführt werden. In der Folge wird ein Massenspektrum erhalten, in welchem die Massenauflösung nahe einem von einem Benutzer angegebenen m/z-Wert hoch ist.
(2) Verfahren der Massenanalyse von unbekannten Proben
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens der Massenanalyse von unbekannten Proben unter Verwendung des TOF-Massenspektrometers der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Zunächst misst der Benutzer bekannte Stoffe, die einen zu messenden Massenbereich überdecken, und erhält ein Massenspektrum (S10). Beispielsweise werden, wie in 8 gezeigt, drei bekannte Stoffe A, B und C mit m/z-Werten von Ma, Mb bzw. Mc gemessen und ein Massenspektrum mit drei Peaks bei Ma, Mb und Mc wird erhalten. Da dieses Massenspektrum erhalten wird, während die Parameter der verzögerten Extraktion auf den Ursprungseinstellungen gehalten werden, ist in vielen Fällen die Massenauflösung nahe den drei Peaks nicht hoch.
Dann passt der Benutzer die Parameter der verzögerten Extraktion dergestalt an, dass die Massenauflösung für jeden bekannten Stoff verbessert wird. Die Anpassungstabelle 56 wird erzeugt und in dem Speicherabschnitt 50 gespeichert (S20). Beispielsweise werden die Parameter der verzögerten Extraktion angepasst, um ein Massenspektrum zu erhalten, bei welchem die Massenauflösung um Ma hoch ist, wie in 9A gezeigt. Pa sei der angepasste Parameter der verzögerten Extraktion. Ferner wird der Parameter der verzögerten Extraktion angepasst, um ein Massenspektrum zu erhalten, in welchem die Massenauflösung nahe Mb hoch ist, wie in 9B gezeigt. Der angepasste Parameter der verzögerten Extraktion sei Pb. Zusätzlich wird der Parameter der verzögerten Extraktion so angepasst, dass ein Massenspektrum erhalten wird, bei welchem die Massenauflösung nahe Mc hoch ist, wie in 9C gezeigt. Pc sei der angepasste Parameter der verzögerten Extraktion. Ma, Mb und Mc werden jeweils mit Pa, Pb und Pc korreliert. Die Anpassungstabelle 56, wie in den 5A oder 5B gezeigt, wird erzeugt und in dem Speicherabschnitt 50 gespeichert.
Dann misst der Benutzer eine unbekannte Probe und erhält ein Massenspektrum (S30). Beispielsweise wird ein Massenspektrum, das einen Peak des m/z-Werts um M hat, wie in 10A gezeigt, durch Messung einer unbekannten Probe erhalten. Dieses Massenspektrum wurde erhalten, indem ein gegebener Parameter der verzögerten Extraktion (z. B. der Parameter der verzögerten Extraktion Pa) in der Ionenquelle 10 eingestellt wurde. In vielen Fällen ist die Massenauflösung nahe dem Peak nicht hoch.
Der Benutzer prüft dann das Massenspektrum, gibt einen m/z-Wert um die Mitte eines gewünschten Anpassungsbereichs an, und erhält erneut ein Massenspektrum (S40).
Das TOF-Massenspektrometer 1 gemäß vorliegender Ausführungsform berechnet den Wert eines Anpassungsparameters, der mit einem von dem Benutzer angegebenen m/z-Wert korreliert werden kann, aus diesem m/z-Wert und stellt den Parameter der verzögerten Extraktion der Ionenquelle 10 neu ein. Ferner beginnt das Spektrometer 1 die Messung einer unbekannten Probe und erzeugt erneut ein Massenspektrum durch die vorstehend genannten Bearbeitungsvorgänge durch die verschiedenen Abschnitte.
Wenn beispielsweise ein in 10A gezeigtes Massenspektrum in Schritt S30 erhalten wird, wird dann, wenn M als ein m/z-Wert in Schritt S40 angegeben wird, ein Massenspektrum wie in 10B gezeigt erhalten, bei welchem die Massenauflösung nahe dem Peak hoch ist.
Gemäß dem TOF-Massenspektrometer der ersten Ausführungsform, das bisher beschrieben wurde, wird der Wert eines Anpassungsparameters, der mit einem von einem Benutzer angegebenen m/z-Wert korreliert ist, basierend auf der Anpassungstabelle 56 berechnet, in welcher eine entsprechende Beziehung zwischen m/z-Werten von bekannten Stoffen und Werten eines Parameters der verzögerten Extraktion definiert ist. Der Parameter der verzögerten Extraktion wird neu eingestellt und ein Massenspektrum wird erneut erzeugt. Wenn beispielsweise der Benutzer einen m/z-Wert angibt, der die Mitte des gewünschten Anpassungsbereichs angibt, dann wird ein entsprechender geeigneter Parameter der verzögerten Extraktion automatisch berechnet. Damit muss der Benutzer den Parameter der verzögerten Extraktion nicht selbst anpassen. Somit kann gemäß dem TOF-Massenspektrometer der ersten Ausführungsform ein Massenspektrum hoher Qualität, das mit dem angegebenen m/z-Wert übereinstimmt, erhalten werden, während der Arbeitsaufwand des Benutzers reduziert wird.
2. Zweite Ausführungsform
Wenn der m/z-Wert eines Ions erhöht wird, verschlechtern sich im Allgemeinen die Ionisierungseffizienz, der Ionen-Transmissionsgrad und die Erfassungseffizienz. Demgemäß werden in einem TOF-Massenspektrometer gemäß der zweiten Ausführungsform die Ausgangsspannung von dem Detektor 30 und die Intensität des von der Ionenquelle 10 emittierten Laserlichts als Anpassungsparameter zu der Anpassungstabelle 56 hinzugefügt, um ein Spektrum mit gleichmäßiger Qualität ungeachtet der m/z-Werte der Ionen zu erhalten.
Das TOF-Massenspektrometer der zweiten Ausführungsform hat eine ähnliche Konfiguration wie das Spektrometer der ersten Ausführungsform, das in 1 gezeigt ist, mit Ausnahme der folgenden Punkte.
Die 11B und 11B zeigen Beispiele der Anpassungstabelle 56 der zweiten Ausführungsform. In dem Beispiel von 11A werden Spannungswerte Va, Vb und Vc, die in dem Detektor 30 in einer den m/z-Werten Ma, Mb bzw. Mb entsprechenden Weise eingestellt werden, zu der Anpassungstabelle 56 aus 5A hinzugefügt. Andererseits werden in dem Beispiel von 11B Relativspannungswerte von 0, ΔVb und ΔVc für einen unbekannten Stoff A, die in dem Detektor 30 in einer den m/z-Werten Ma, Mb bzw. Mb entsprechenden Weise eingestellt werden, zu der Anpassungstabelle 56 aus 5B hinzugefügt. Im Fall des Beispiels von 11B seien Va, Vb und Vc in dem Detektor 30 für bekannte Stoffe A, B bzw. C eingestellte Spannungswerte. Unter Verwendung der Beziehungen Vb = Va + ΔVb und Vc = Va + ΔVc werden Berechnungen durchgeführt.
Der Parameteranpassungsabschnitt 45 berechnet die Werte von Anpassungsparametern (z. B. Parameter der verzögerten Extraktion, Detektorspannung und Laserintensität), die mit einem beliebigen angegebenen m/z-Wert korreliert werden, basierend auf der Anpassungstabelle 56.
Ferner stellt der Parametereinstellabschnitt 41 den Parameter der verzögerten Extraktion und die Laserintensität in der Ionenquelle 10 basierend auf dem von dem Parameteranpassungsabschnitt 45 berechneten Anpassungsparameterwert neu ein und stellt die Spannungen in dem Detektor 30 neu ein.
Eine Messung einer unbekannten Probe wird begonnen. Ein Massenspektrum wird erneut erzeugt, und zwar auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Bearbeitungsvorgänge, die von den verschiedenen Abschnitten durchgeführt werden.
Auf diese Weise werden gemäß dem TOF-Massenspektrometer der zweiten Ausführungsform die Laserintensität und die Ausgangsspannung des Detektors 30 in die Anpassungsparameter eingeschlossen. Massenspektren mit gleichmäßiger Qualität unabhängig des m/z-Werts können durch geeignete Einstellung der Laserintensität und der Ausgangsspannung von dem Detektor 30 gemäß dem angegebenen m/z-Wert erhalten werden.
3. Dritte Ausführungsform
Wenn die Instrumentenbedingungen, wie etwa für die Ionenquelle 10, durch Zurücksetzen der Anpassungsparameter variiert werden, variieren die Flugzeiten der Ionen. Daher variieren die in einem Massenspektrum beobachteten m/z-Werte geringfügig und weichen von ihren wahren Werten ab. Folglich ist es erforderlich, die Kalibrierung entsprechend zu modifizieren. In dem TOF-Massenspektrometer der dritten Ausführungsform werden daher m/z-Korrekturwerte zur Korrektur von Abweichungen der m/z-Werte vorab in den Anpassungsparametern der Anpassungstabelle 56 eingeschlossen.
Das TOF-Massenspektrometer der dritten Ausführungsform entspricht dem TOF-Massenspektrometer gemäß der ersten Ausführungsform aus 1 mit Ausnahme der folgenden Punkte.
Um die Anpassungstabelle 56 zu erzeugen, wird zunächst der Parameter der verzögerten Extraktion Pa, der so angepasst wurde, dass die Auflösung um den m/z-Wert Ma für den bekannten Stoff A verbessert wird, in der Ionenquelle 10 eingestellt. Die bekannten Stoffe A, B und C werden gemessen. Die Koeffizienten a, b und c der Kalibrierungsformel (5) werden aus der Beziehung zwischen den erhaltenen Flugzeiten Ta, Tb und Tc für die bekannten Stoffe A, B und C und den m/z-Werten Ma, Mb und Mc jeweils bestimmt.
Ein Massenspektrum wird so angepasst, dass die Massenauflösung dann um den Peak des bekannten Stoffes B verbessert wird. Die Abweichung (m/z-Korrekturwert) ΔMb von dem m/z-Wert Mb bei diesem Peak des Spektrums wird zu der Anpassungstabelle 56 hinzugefügt.
In ähnlicher Weise wird ein weiteres Massenspektrum so angepasst, dass die Massenauflösung um den Peak des bekannten Stoffes C verbessert wird. Die Abweichung (m/z-Korrekturwert) ΔMc von dem m/z-Wert Mc bei diesem Peak des Spektrums wird zu der Anpassungstabelle 56 hinzugefügt.
12 zeigt ein Beispiel der Anpassungstabelle 56 gemäß der dritten Ausführungsform. In dem Beispiel aus 12 werden Korrekturbeträge 0, ΔMb und ΔMc von m/z-Werten zu der Anpassungstabelle 56 aus 11B in den m/z-Werten Ma, Mb und Mc jeweils entsprechender Weise hinzugefügt.
Wenn eine unbekannte Probe gemessen wird, wird zunächst der Parameter der verzögerten Extraktion Pa in der Ionenquelle 10 eingestellt und ein Massenspektrum wird erhalten. Nachfolgend wird ein Massenspektrum, das einen Peak nahe an dem m/z-Wert M der unbekannten Probe hat, wie in 10A gezeigt erhalten. Dieses Massenspektrum wird unter der Bedingung erhalten, dass der Parameter der verzögerten Extraktion Pa in der Ionenquelle 10 eingestellt wurde. Oftmals ist die Massenauflösung nahe dem Peak nicht hoch.
Wenn der Benutzer dieses Massenspektrum prüft und einen m/z-Wert als die Mitte eines gewünschten Anpassungsbereichs angibt, passt der Parameteranpassungsabschnitt 45 den Parameter der verzögerten Extraktion an. Der Parametereinstellabschnitt 41 stellt den angepassten Parameter der verzögerten Extraktion in der Ionenquelle neu ein. Der Flugzeitmessungsabschnitt 42 misst erneut die Flugzeiten der unbekannten Probe. Tm sei diese Flugzeit. Diese Flugzeit wird in die Kalibrierungsformel (5) substituiert. Nachfolgend wird eine Umwandlung von dem wahren m/z-Wert M für die unbekannte Probe in M + ΔM durchgeführt, der von M um ΔM abweicht, wie gegeben durch √M + ΔM = a + bT_m + cT 2 / m (6)
Demgemäß wird in der vorliegenden Ausführungsform jeder Koeffizient der Kalibrierungsformel (5) durch den m/z-Berechnungsabschnitt 43 dergestalt variiert, dass die Flugzeit T_m in den m/z-Wert M umgewandelt wird. Indem beispielsweise der Kalibrierungskoeffizient b in b' umgewandelt wird, wird eine neue Kalibrierungsformel wie durch Gleichung (7) angegeben erhalten. √M = a + b'T_m + cT 2 / m (7)
Die Gleichungen (6) und (7) führen zu b' = b + (√(M – √M + ΔM)/T_m (8)
In Gleichung (8) sind b und T_m bekannt. Ferner ist M bekannt, da es ein vom Benutzer angegebener m/z-Wert ist. Daher kann b' aus Gleichung (8) berechnet werden, wenn der m/z-Korrekturbetrag ΔM berechnet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich der m/z-Berechnungsabschnitt 43 auf die Anpassungstabelle 56 und berechnet einen m/z-Korrekturbetrag ΔM für M aus m/z-Korrekturbeträgen 0, ΔMb und ΔMc für m/z-Werte Ma, Mb bzw. Mc.
Das heißt, dass in einem durch Einstellen des Parameters der verzögerten Extraktion Pa von der Anpassungstabelle 56 erhaltenen Massenspektrum der m/z-Korrekturbetrag ΔM, der verwendet wird, wenn ein m/z-Wert (= M) am Peak eines unbekannten Stoffes festgelegt wird, geschätzt und berechnet werden kann, da der m/z-Korrekturbetrag, wenn der m/z-Wert (= Ma) des Peaks für den bekannten Stoff A angegeben wird, 0 ist, der m/z-Korrekturbetrag, wenn der m/z-Wert (= Mb) des Peaks für den bekannten Stoff B angegeben wird, ΔMb ist, und der m/z-Korrekturbetrag, wenn der m/z-Wert (= Mc) des Peaks für den bekannten Stoff C angegeben wird, ΔMc ist.
Beispielsweise kann der m/z-Berechnungssabschnitt 43 den Wert des m/z-Korrekturbetrags, der mit einem von dem Benutzer angegebenen m/z-Wert korreliert ist, berechnen, indem eine lineare Interpolation zwischen den in der Anpassungstabelle 56 gemäß dem von dem Benutzer angegebenen m/z-Wert enthaltenen m/z-Korrekturbeträgen dergestalt durchgeführt wird, dass dieser angegebene m/z-Wert die Mitte eines Anpassungsbereichs ergibt.
13A ist eine Kurve, die durch Auftragen der auf diese Weise berechneten m/z-Korrekturbeträge erhalten wird. In 13A bezeichnet die horizontale Achse den als die Mitte eines Anpassungsbereichs festgelegten m/z-Wert. Die senkrechte Achse bezeichnet den m/z-Korrekturbetrag. In dem Beispiel von 13A sind drei Punkte a, b und c gemäß der Anpassungstabelle 56 von 12 aufgetragen. An dem Punkt a ist der m/z-Wert Ma und der m/z-Korrekturbetrag ist 0. An dem Punkt b ist der m/z-Wert Mb und der m/z-Korrekturbetrag ist ΔMb. An dem Punkt c ist der m/z-Wert Mc und der m/z-Korrekturbetrag ist ΔMc. Es besteht eine Beziehung Mb < Ma < Mc. Wenn der festgelegte m/z-Wert M die Beziehung Mb < M < Ma erfüllt, wird der m/z-Korrekturbetrag ΔM durch lineare Interpolation zwischen den Punkten b und a berechnet. Auch wenn der angegebene m/z-Wert M die Beziehung Ma < M < Mc erfüllt, wird der m/z-Korrekturbetrag ΔM durch lineare Interpolation zwischen den Punkten a und c berechnet. Auf diese Weise kann ein für jeden angegebenen m/z-Wert geeigneter m/z-Korrekturbetrag automatisch berechnet werden.
Der m/z-Berechnungsabschnitt 43 kann den Ausdruck, der die Beziehung zwischen den Werten der in der Anpassungstabelle 56 enthaltenen m/z-Korrekturbeträge und m/z-Werten darstellt, durch einen polynomialen Ausdruck annähern und den Wert des mit dem angegebenen m/z-Wert in Korrelation stehenden m/z-Korrekturbetrags unter Verwendung des polynomialen Ausdrucks berechnen.
13B ist eine Kurve, die durch Auftragen der auf diese Weise berechneten m/z-Korrekturbeträge erhalten wird. Die Achsen von 13B entsprechen den Achsen von 13A. In dem Beispiel von 13B wird der m/z-Korrekturbetrag ΔM durch Annäherung der m/z-Korrekturbeträge durch einen polynomialen Ausdruck der m/z-Werte an drei Punkten a, b und c und Substitution des angegebenen m/z-Werts in den polynomialen Ausdruck berechnet. Auch hier kann für den angegebenen m/z-Wert ein geeigneter m/z-Korrekturbetrag automatisch berechnet werden.
Ferner kann der m/z-Berechnungsabschnitt 43 m/z-Bereiche festlegen, in welchen in der Anpassungstabelle 56 enthaltene m/z-Korrekturbeträge angewandt werden, und zwar dergestalt, dass die Bereiche einander nicht überlappen, und m/z-Korrekturbeträge, die in dem den vom Benutzer angegebenen m/z-Wert enthaltenden m/z-Bereich angewandt werden, als den m/z-Korrekturbetrag nehmen, der mit dem angegebenen m/z-Wert korreliert ist.
13C ist eine Kurve, die durch Auftragen der auf diese Weise berechneten m/z-Korrekturbeträge erhalten wird. Die Achsen von 13C entsprechend den Achsen von 13A. In dem Beispiel von 13C wird dann, wenn ein angegebener m/z-Wert M in einen gegebenen Bereich fällt, der Mb enthält, ΔMb als der m/z-Korrekturbetrag ΔM verwendet. Wenn ferner der angegebene m/z-Wert M in den gegebenen Bereich fällt, der Ma enthält, wird 0 als der m/z-Korrekturbetrag ΔM verwendet. Wenn der angegebene m/z-Wert M in dem gegebenen Bereich enthalten ist, der Mc enthält, wird ΔMc als der m/z-Korrekturbetrag ΔM verwendet. Auf diese Weise kann ein für den angegebenen m/z-Wert geeigneter m/z-Korrekturbetrag automatisch ausgewählt werden, während die Berechnungslast verringert wird.
Ein Massenspektrum, bei welchem die Massenauflösung nahe M, das der wahre m/z-Wert einer unbekannten Probe ist, wie in 10B gezeigt, wird erhalten, indem ein neuer Koeffizient b' aus Gleichung (8) unter Verwendung des m/z-Korrekturbetrags ΔM und unter Verwendung der neuen Kalibrierungsformel (7) berechnet wird.
Somit kann gemäß dem TOF-Massenspektrometer der dritten Ausführungsform der m/z-Wert in den wahren m/z-Wert umgewandelt werden, indem er einen m/z-Korrekturbetrag für einen bekannten Stoff als Anpassungsparameter innerhalb der Anpassungstabelle 56 enthält, und die Kalibrierungskoeffizienten gemäß dem angegebenen m/z-Wert auf der Grundlage des m/z-Korrekturbetrags modifiziert werden.
Insbesondere wenn sich die beobachtete Masse zwischen den einzelnen Punkten stark unterscheidet, kann die Qualität der von den Punkten erhaltenen Massenspektren verbessert werden. Dies ist beispielsweise dann wirksam, wenn der Abfluss von einem Größenausschluss-Chromatografen, der einen Typ des vorstehend genannten Flüssigchromatografen darstellt, auf der Probenplatte in mehrere Punkte getrennt und gemessen wird. Da die Bestandteile des Abflusses von dem Größenausschluss-Chromatografen im Allgemeinen den Chromatografen beginnend mit dem Bestandteil mit dem größten Molekulargewicht verlassen, ist die Molekulargewichtsverteilung innerhalb eines Punkts (d. h. ein Aliquot) beschränkt. Die Molekulargewichtsverteilung über die Punkte ist jedoch sehr breit. Folglich ist es erforderlich, die Anpassungsparameter, wie etwa die Parameter der verzögerten Extraktion, von Punkt zu Punkt zu modifizieren.
4. Vierte Ausführungsform
Die TOF-Massenspektrometer der ersten bis dritten Ausführungsform erzeugen einmal ein Massenspektrum, fordern den Benutzer auf, das Spektrum zu prüfen und einen m/z-Wert anzugeben, der die Mitte eines gewünschten Anpassungsbereichs festgelegt, und erzeugen dann erneut ein Massenspektrum. Im Gegensatz dazu legt das TOF-Massenspektrometer der vierten Ausführungsform vorab einen m/z-Wert fest, der die Mitte eines gewünschten Anpassungsbereichs angibt, und erzeugt nur einmal ein Massenspektrum.
Das TOF-Massenspektrometer der vierten Ausführungsform hat eine ähnliche Konfiguration wie das in 1 gezeigte Spektrometer der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der folgenden Punkte.
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zur Massenanalyse einer unbekannten Probe durch Verwendung des TOF-Massenspektrometers der vierten Ausführungsform veranschaulicht.
Zuerst legt der Benutzer vorab einen m/z-Wert fest, der die Mitte eines Anpassungsbereichs für jeden zu messenden Punkt angibt (S110). Der Parameteranpassungsabschnitt 45 setzt den angegebenen m/z-Wert mit den zu messenden Punkten in Korrelation und speichert den angegebenen m/z in dem Speicherabschnitt 50.
Dann wird einer der zu messenden Punkte ausgewählt. Eine unbekannte Probe wird an dem ausgewählten Punkt gemessen und ein Massenspektrum wird erhalten (S120). Der Parameteranpassungsabschnitt 45 greift auf den Speicherabschnitt 50 zu, spezifiziert den in Schritt S110 in einer mit dem Punkt korrelierten Weise gespeicherten m/z-Wert fest und berechnet die Anpassungsparameter. Dann stellt der Parametereinstellabschnitt 41 die von dem Anpassungsabschnitt 45 berechneten Anpassungsparameter ein. Eine Messung einer unbekannten Probe wird gestartet. In dieser einzelnen Messung wird von dem zu messenden Punkt ein Massenspektrum erhalten, bei welchem die Massenauflösung an dem vorab angegebenen m/z-Wert hoch ist.
Wenn noch ein zu messender Punkt verbleibt (J in S130), wird ein neuer zu messender Punkt ausgewählt. Schritt S120 wird ausgeführt. Wenn kein zu messender Punkt verbleibt (N in S130), wird die Verarbeitung beendet.
Die Messungen aller zu messenden Punkte können automatisiert werden. Die Messung jedes Punkts kann ausgelöst werden, wenn der Befehl eines Benutzers erfolgt.
Auf diese Weise ist es gemäß dem TOF-Massenspektrometer der vierten Ausführungsform dann, wenn ein die Mitte eines Anpassungsbereichs angebender m/z-Wert für jeden zu messenden Punkt voreingestellt wird, nicht erforderlich, dass der Benutzer den die Mitte eines Anpassungsbereichs angebenden m/z-Wert gemäß dem Messergebnis einer unbekannten Probe angibt und dass eine neue Messung durchgeführt wird. Daher können aufeinanderfolgende Messungen von mehreren Punkten automatisiert werden.
Darüber hinaus ist für jeden Punkt nur eine Messung erforderlich. Wenn beispielsweise ein zu messender Massenbereich für jeden Punkt geschätzt werden kann, wird eine automatische Messung ermöglicht, indem vorab ein m/z-Wert festgelegt wird, der die Mitte eines gewünschten Anpassungsbereichs für jeden Punkt angibt.
Beispielsweise kann in einem Fall, in dem der Abfluss von einem Größenausschluss-Chromatografen, der einen Typ eines Flüssigchromatografen darstellt, auf der Probenplatte der Ionenquelle 10 in Aliquote (Punkte) getrennt und jeder Punkt gemessen wird, der zu messende Massenbereich für jeden Punkt geschätzt werden, da die Bestandteile des Abflusses im Allgemeinen den Chromatografen beginnend mit dem Bestandteil mit dem größten Molekulargewicht verlassen. In diesem Fall ist es möglich, einen m/z-Wert festzulegen, der die Mitte eines gewünschten Anpassungsbereichs für jeden Punkt angibt.
5. Fünfte Ausführungsform
Das TOF-Massenspektrometer der fünften Ausführungsform führt vollautomatische Massenspektrometriemessungen aller zu messenden Punkte durch.
Das TOF-Massenspektrometer der fünften Ausführungsform hat eine ähnliche Konfiguration wie das in 1 gezeigte Spektrometer der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der folgenden Punkte.
15 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer von der Signalverarbeitungselektronik 40 des TOF-Massenspektrometers der fünften Ausführungsform durchgeführten Verarbeitung veranschaulicht.
Zuerst wählt die Verarbeitungselektronik 40 einen zu messenden Punkt aus und misst eine unbekannte Probe für den ausgewählten Punkt (S210). Dann berechnet die Signalverarbeitungselektronik 40 einen m/z-Wert, der in Schritt S210 als der stärkste beobachtet wurde, und speichert den berechneten Wert in dem Speicherabschnitt 50 (S220). Insbesondere berechnet der Parameteranpassungsabschnitt 45 den m/z-Wert entsprechend der stärksten Intensität basierend auf dem Ausgangssignal von dem Detektor 30.
Wenn noch ein zu messender Punkt verbleibt (J in S230), wählt die Verarbeitungselektronik 40 einen neuen zu messenden Punkt aus und führt die Schritte S210 und S220 aus.
Wenn kein zu messender Punkt verbleibt (N in S230) wählt die Verarbeitungselektronik 40 einen zu messenden Punkt aus, legt den in Schritt S220 gespeicherten m/z-Wert in einer mit dem ausgewählten Punkt korrelierten Weise fest und berechnet die Anpassungsparameter (S240).
Dann stellt die Verarbeitungselektronik 40 die in Schritt S240 berechneten Anpassungsparameter in der Ionenquelle 10 und in dem Detektor 30 neu ein, misst eine unbekannte Probe für den ausgewählten Punkt und erzeugt ein Massenspektrum (S250).
Wenn noch ein zu messender Punkt verbleibt (J in S260), wählt die Verarbeitungselektronik 40 einen neuen zu messenden Punkt aus und führt die Schritte S240 und S250 aus, bis kein zu messender Punkt mehr verbleibt (N in S260).
Auf diese Weise wird gemäß dem TOF-Massenspektrometer der fünften Ausführungsform eine erste Messung für jeden zu messenden Punkt durchgeführt. Ein Anpassungsparameter, der einen der stärksten Intensität entsprechenden m/z-Wert in die Mitte eines Anpassungsbereichs bringt, wird berechnet. Eine zweite Messung wird durchgeführt. Auch wenn ein an jedem Punkt zu messender Massenbereich nicht geschätzt werden kann, können aufeinander folgende Messungen von mehreren Punkten automatisch durchgeführt werden.
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung möglich sind.
Die vorliegende Erfindung umschließt Konfigurationen, die mit in den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beschriebenen Konfigurationen im Wesentlichen identisch sind (z. B. hinsichtlich Funktion, Verfahren und Ergebnissen oder hinsichtlich Zweck und vorteilhaften Effekten). Ferner umschließt die Erfindung die Konfigurationen, die in den Ausführungsformen beschrieben wurden, einschließlich Abschnitten, welche nicht wesentliche Abschnitte ersetzt haben. Zusätzlich umschließt die Erfindung Konfigurationen, die dieselben vorteilhaften Effekte erzeugt wie die von den in den bevorzugten Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen erzeugten oder die dieselben Ziele wie die Ziele der in den bevorzugten Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen erreichen können. Ferner umschließt die Erfindung Konfigurationen, die gleich den in den bevorzugten Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen sind und zu welchen bekannte Techniken hinzugefügt wurden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

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WO 2005/001878 [0012]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

M. Toyoda, D. Okumura, M. Ishihara und I. Katakuse, J. Mass. Spectrom., 2003, 38, Seiten 1125–1142 [0012]

Claims

Flugzeitmassenspektrometer, enthaltend: eine Ionenquelle zur Ionisation einer Probe durch Laserbestrahlung und Beschleunigung der erzeugten Ionen durch ein Verfahren der verzögerten Extraktion; einen Detektor zum Erfassen von Ionen, die nach einem Flug von der Ionenquelle an dem Detektor ankommen; einen Speicherabschnitt, der eine Anpassungstabelle enthält, in welcher eine entsprechende Beziehung zwischen m/z-Werten von bekannten Stoffen und Werten von gegebenen Anpassungsparametern einschließlich Parametern der verzögerten Extraktion, die mit dem Verfahren der verzögerten Extraktion für die Ionenquelle in Verbindung stehen, definiert ist; einen Parameteranpassungsabschnitt zum Berechnen von Werten der Anpassungsparameter, die auf der Grundlage der Anpassungstabelle mit einem beliebigen angegebenen m/z-Wert korreliert sind; einen Parametereinstellabschnitt zum Einstellen der Parameter der verzögerten Extraktion der Ionenquelle basierend auf den Werten der Anpassungsparameter, die von dem Parameteranpassungsabschnitt berechnet wurden; und einen Flugzeitmessungsabschnitt zum Messen der Flugzeiten, die von der Ionenquelle erzeugte Ionen, für welche die Parameter der verzögerten Extraktion eingestellt wurden, zum Erreichen des Detektors benötigten.
Flugzeitmassenspektrometer nach Anspruch 1, bei welchem die Parameter der verzögerten Extraktion mindestens einen eines Parameters, der in der Lage ist, das Verhältnis einer an eine Probenplatte der Ionenquelle angelegten Probenplattenspannung zu einer an Beschleunigungselektroden der Ionenquelle angelegten gepulsten Spannung zu identifizieren, und eines Parameters, der in der Lage ist, die Zeitgebung zu identifizieren, mit welcher die gepulste Spannung erzeugt wird, umfassen.
Flugzeitmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei welchem der Parameteranpassungsabschnitt die Werte der Anpassungsparameter, die mit dem spezifizierten m/z-Wert korreliert sind, durch lineare Interpolation zwischen den Werten der Anpassungsparameter, die in der Anpassungstabelle enthalten sind, gemäß dem spezifizierten m/z-Wert berechnet.
Flugzeitmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei welchem der Parameteranpassungsabschnitt einen Ausdruck, der eine Beziehung zwischen den Werten der in der Anpassungstabelle enthaltenen Anpassungsparameter und den m/z-Werten darstellt, durch einen polynomialen Ausdruck annähert und die Werte der mit dem spezifizierten m/z-Wert korrelierten Anpassungsparameter unter Verwendung des polynomialen Ausdrucks berechnet.
Flugzeitmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei welchem der Parameteranpassungsabschnitt Bereiche von m/z-Werten, in welchen die Werte der in der Anpassungstabelle enthaltenen Anpassungsparameter angewandt werden, so einstellt, dass die Bereiche einander nicht überlappen, und die Werte der in dem Bereich von m/z-Werten, der den spezifizierten m/z-Wert einschließt, angewandten Anpassungsparameter als Werte der Anpassungsparameter nimmt, die mit dem spezifizierten m/z-Wert korreliert sind.
Flugzeitmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die Anpassungsparameter mindestens einen der Werte der Intensität des auf die Ionenquelle auftreffenden Laserlichts und der Ausgangsspannung von dem Detektor umfassen und bei welchem der Parametereinstellabschnitt mindestens einen der Werte der Intensität des Laserlichts und der Ausgangsspannung von dem Detektor basierend auf den Werten der von dem Parameteranpassungsabschnitt berechneten Anpassungsparameter einstellt.
Flugzeitmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem ein m/z-Berechnungsabschnitt zum Umwandeln von Flugzeiten, die von dem Flugzeitmessungsabschnitt gemessen wurden, basierend auf einer gegebenen Umwandlungsformel in m/z-Werte ferner vorgesehen ist, wobei die in der Anpassungstabelle enthaltenen Anpassungsparameter Korrekturbeträge enthalten, die zum Korrigieren der m/z-Werte, die basierend auf der Umwandlungsformel aus den Flugzeiten umgewandelt wurden, in m/z-Werte jedes bekannten Stoffes, die in der Anpassungstabelle enthalten sind, verwendet werden, wobei die Flugzeiten gemessen werden, nachdem die Werte der Parameter der verzögerten Extraktion von bekannten Stoffen in der Ionenquelle eingestellt wurden, wobei die Parameter der verzögerten Extraktion in der Anpassungstabelle enthalten sind, und wobei der m/z-Berechnungsabschnitt Koeffizienten der Umwandlungsformel basierend auf den in der Anpassungstabelle enthaltenen Korrekturbeträgen modifiziert.
Flugzeitmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem der Parameteranpassungsabschnitt die Werte der mit einem zuvor festgelegten m/z-Wert korrelierten Anpassungsparameter für jeden auf der Probenplatte der Ionenquelle angeordneten Punkt berechnet, welcher Punkt einer Messung unterzogen wird, und bei welchem der Parametereinstellabschnitt die Parameter der verzögerten Extraktion basierend auf den Werten der Anpassungsparameter einstellt, die von dem Parameteranpassungsabschnitt für jeden zu messenden Punkt der Ionenquelle berechnet wurden.
Flugzeitmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem der Parameteranpassungsabschnitt einen m/z-Wert entsprechend der stärksten Intensität basierend auf dem Ausgangssignal von dem Detektor berechnet, einen Benutzer auffordert, einen der berechneten m/z-Werte festzulegen, und die Werte der Anpassungsparameter berechnet.
Flugzeitmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem die Ionenquelle die Probe durch eine MALDI-Technik ionisiert.
Verfahren zur Flugzeitmassenspektrometrie, enthaltend die Schritte: Ionisation einer Probe durch Laserbestrahlung; Berechnen von Werten von gegebenen Anpassungsparametern, die mit einem festgelegten m/z-Wert korreliert sind, basierend auf einer Anpassungstabelle, in welcher eine entsprechende Beziehung zwischen m/z-Werten von bekannten Stoffen und Werten der vorstehend genannten gegebenen Anpassungsparameter definiert ist, wobei die gegebenen Anpassungsparameter Parameter der verzögerten Extraktion umfassen, die mit einem Verfahren der verzögerten Extraktion für die Ionenquelle in Verbindung stehen, welches erzeugte Ionen durch das Verfahren der verzögerten Extraktion beschleunigt; Einstellen der Parameter der verzögerten Extraktion der Ionenquelle basierend auf den berechneten Werten der Anpassungsparameter; und Messen der Flugzeiten, die von der Ionenquelle erzeugte Ionen, für welche die Parameter der verzögerten Extraktion eingestellt wurden, zum Erreichen des Detektors benötigen.