DE10256488A1

DE10256488A1 - Massenspektrometer und Massenanalyseverfahren

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Publication number: DE10256488A1
Application number: DE10256488A
Authority: DE
Inventors: Yuichiro Hashimoto; Hideki Hasegawa; Takashi Baba; Akihiko Okumura; Izumi Waki
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2003-08-28
Also published as: US20030155507A1; US6797949B2; JP2003242925A; JP3752458B2

Abstract

Es wird ein Tandem-Massenspektrometrieverfahren angegeben, das es ermöglicht, in einer Quadrupolionenfalle Produkt-Ionen mit kleiner Massezahl zu erfassen, ohne dass die Empfindlichkeit und die Auflösung verringert sind. In dieser Quadrupolionenfalle werden Ionen durch eine Ionenquelle (1) erzeugt. Dann werden die Ionen in einem dreidimensionalen elektrischen Quadrupolfeld gesammelt, das durch ein Paar von Endkappenelektroden (7) und einer Ringelektrode (8) erzeugt wird. Schließlich werden die angesammelten Ionen isoliert und einer Dissoziation unterzogen, woraufhin sie erfasst werden. In dieser Quadrupolionenfalle sind ein Mechanismus zum Einstrahlen von Laserlicht und ein Mechanismus zum Erzeugen eines elektrischen Hilfswechselfelds während der Dissoziation von Ionen vorhanden. Darüber hinaus wird dafür gesorgt, dass die Richtung des elektrischen Hilfswechselfelds und die Einstrahlrichtung des Laserlichts miteinander übereinstimmen.

Description

Die Erfindung betrifft alle Massenspektrometer mit einem Quadrupolionenfalle-Prozess, wie ein Quadrupolionenfalle- Massenspektrometer und ein Quadrupolionenfalle/Flugzeit-Massenspektrometer, sowie ein Massenanalyseverfahren.
Als Beispiel einer Anzahl von Massenanalyseverfahren existiert ein Ionenfalle-Massenanalyseverfahren. Das Grundprinzip eines Quadrupolionenfalle-Massenanalyseverfahrens ist im US-Patent Nr. 4,650,999 beschrieben. Im Ionenfallesystem wird eine Hochfrequenzspannung von ungefähr 1 MHz an eine Ringelektrode angelegt, um Ionen anzusammeln. Innerhalb einer Ionenfalle erreichen Ionen, deren Massezahlen größer als ein bestimmter Wert sind, einen Stabilisierungszustand, wodurch sie angesammelt werden. Danach wird die Ringspannung vom niedrigeren Wert auf einen höheren Wert durchgefahren. Dabei werden die eingefangenen Ionen sequenziell ausgehend von Ionen mit der kleinsten Massezahl ausgestoßen. Dies ermöglicht es, ein Massenspektrum herzustellen. Beim im genannten US-Patent Nr. 4,650,999 beschriebenen System ist es jedoch unmöglich, zwischen verschiedenen Ionentypen zu unterscheiden, deren Massezahlen identisch sind.
Um diesen Nachteil zu verbessern, wurde Tandem-Massenspektrometrie in einer Ionenfalle entwickelt. Als ein Beispiel derartiger Tandemmassenspektrometrie in einer Quadrupolionenfalle existiert ein Verfahren mit durch Stöße induzierter Dissoziation auf Grundlage von Zusammenstößen mit einem Badgas innerhalb der Quadrupolionenfalle. Dieses System ist im US-Patent Nr. 4,736,101 beschrieben. Beim vorliegenden System werden durch eine Ionenquelle erzeugte Ionen innerhalb der Ionenfalle angesammelt, wobei dann Elternionen isoliert werden, die eine gewünschte Massezahl aufweisen. Nach der Ionenisolation wird ein elektrisches Hilfswechselfeld, das mit den Elternionen in Resonanz tritt, zwischen Endkappenelektroden angelegt, um dadurch die Ionenbahnen zu vergrößern. Dies bewirkt, dass die Ionen mit dem die Ionenfalle füllenden Neutralgas zusammenstoßen, wodurch sie dissoziieren und erfassbar sind. Die sich ergebenden Produkt-Ionen zeigen spezielle Parameter, die Unterschieden in den Molekülstrukturen zuzuschreiben sind. Demgemäß wird es möglich, verschiedene Ionentypen mit identischen Massezahlen zu unterscheiden. Um die Ionen zu dissoziieren, ist es jedoch erforderlich, das durch die Ringspannung erzeugte Ionenfallenpotenzial zu erhöhen. Um das Ionenfallenpotenzial zu erhöhen, ist es wiederum erforderlich, die Ringspannung auf einen hohen Wert einzustellen. Dies führt zu einem Problem dahingehend, dass Produkt-Ionen mit kleinen Massezahlen vom Zustand einer stabilen Umlaufbahn abweichen und nicht eingefangen werden können.
Um das oben beschriebene Problem bei der durch Kollision induzierten Dissoziation zu lösen, wurde in "Analytical Chemistry" 1996, Vol. 68, Seite 4033, ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Dissoziation unter Verwendung eines Infrarotlasers ausgeführt wird. Bei diesem Verfahren wird, nach der Ionenisolation, eine Bestrahlung mit einem CO₂-Laser durch ein in die Ringelektrode eingebohrtes Loch zum zentralen Bereich der Ionenfalle ausgeführt. Die Absorption des infraroten Laserlichts durch die Ionen regt die internen Energien an, wodurch sich die Dissoziation der Ionen entwickelt. Das vorliegende System erlaubt es, Produkt-Ionen kleiner Massezahlen durch ein Quadrupolionenfalle-Massenspektrometer zu erfassen. Durch das Einbohren des Lochs in die Ringelektrode wird jedoch das elektrische Quadrupolfeld innerhalb der Ionenfalle gestört, wodurch die Empfindlichkeit und die Auflösung beeinträchtigt werden. Auch stimmt der Badgasdruck (unter 0,1 × 0,133 Pa (0,1 mTorr)) innerhalb der Ionenfalle, der bei Verwendung eines CO₂-Lasers mit einer Ausgangsleistung von ungefähr 50 W benötigt wird, nicht mit dem optimalen Vakuumgrad (ungefähr 1 bis 3 × 0,133 Pa) überein, wie er dazu erforderlich ist, den Wirkungsgrad um die Empfindlichkeit beim Einfangen von Ionen aufrecht zu erhalten. Daher ergab es sich, dass es mit der herkömmlichen Dissoziation unter Verwendung von Laserlicht unmöglich ist, die Ansammlung und Dissoziation von Ionen in der Ionenfalle beim optimalen Vakuumgrad auszuführen. Demgemäß existiert bei herkömmlichen Ionenfalle-Massenspektrometern unter Verwendung von Laserlicht das Problem, dass der Wirkungsgrad um die Empfindlichkeit beim Einfangen von Ionen ziemlich niedrig ist.
Auch ist in "Analytical Chemistry" 2001, Vol. 73, Seite 1270, ein Verfahren zum Ausführen von Infrarotlaser-Bestrahlung und zum Anlegen einer Hilfswechselspannung zwischen die Endkappenelektroden offenbart. Gemäß diesem Verfahren werden die durch Stöße hervorgerufene Dissoziation aufgrund des Anlegens des Hilfswechselfelds und die Infrarot-Mehrphotonen- Dissoziation aufgrund der Infrarotlaser-Strahlung zu voneinander verschiedenen, aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ausgeführt. Dies ermöglicht es, Produkt-Ionen zu erhalten, die für die jeweiligen Dissoziationsverfahren spezifisch sind, was zum Vorteil führt, dass es möglich ist, komplementäre Information zu erlangen.
Auch ist in "Analytical Chemistry" 2001, Vol. 73, Seite 3542, ein Verfahren zum gleichzeitigen Ausführen von Infrarotlaser-Bestrahlung und zum Anlegen der Hilfswechselspannung zwischen die Endkappenelektroden offenbart. Gemäß diesem Verfahren verlaufen die Einfallsrichtung des Laserlichts und die Anlegerichtung der Resonanzspannung rechtwinklig zueinander. Das elektrische Hilfswechselfeld wird zwischen die Endkappenelektroden gelegt, um dadurch eine gewünschte Ionenbahn zu vergrößern. Dies verkürzt die Zeitperiode, während der die Ionen, deren Umlaufbahnen durch die Resonanz aufgeweitet wurden, eine Laserbestrahlung erfahren. In diesem Fall zeigen Ionen, deren Umlaufbahn aufgeweitet wurde, einen die Dissoziation unterdrückenden Effekt. Demgemäß wird es möglich, die Dissoziation von in einem speziellen Massezahlenbereich enthaltenen Ionen auf isolierte Weise zu unterdrücken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ionenfalle- Massenspektrometer, das es erlaubt, Produkt-Ionen mit kleinen Massezahlen ohne Beeinträchtigung der Empfindlichkeit und der Auflösung zu erfassen, und ein Massenanalyseverfahren zu schaffen.
Diese Aufgabe ist hinsichtlich des Spektrometers durch die Lehren der beigefügten unabhängigen Ansprüche 1 und 2 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Lehre des beigefügten unabhängigen Anspruchs 14 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Massenspektrometer werden Ionen innerhalb der Ionenfalle angesammelt. Darüber hinaus werden Licht und ein elektrisches Wechselfeld auf die angesammelten Ionen angewandt, um sie dadurch zu dissoziieren. Dabei sind die Richtung des Vektors des elektrischen Felds, das auf zusätzliche Weise an die Ionen anzulegen ist, um sie zu dissoziieren, und die Anlegerichtung des auf sie zu strahlenden Lichts, um sie zu dissoziieren, identisch gemacht. Im Vergleich mit den bekannten Techniken ist es mit den erfindungsgemäßen Massenspektrometern möglich, Produkt-Ionen kleiner Massezahlen mit höherem Wirkungsgrad zu erfassen. Dadurch wird schließlich die durch das Massenspektrometer verfügbare Informationsmenge erhöht, was die Möglichkeiten sowohl einer qualitativen als auch einer quantitativen Analyse verbessert.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführunsformen derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Fig. 1 veranschaulicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems;
Fig. 2 veranschaulicht Messsequenzen bei Ausführungsformen 1 bis 3;
Fig. 3A und 3B sind erläuternde Diagramme zum Veranschaulichen von Effekten durch das erfindungsgemäße System;
Fig. 4 ist ein erläuterndes Diagramm zum Veranschaulichen von Effekten durch das erfindungsgemäße System;
Fig. 5A und 5B sind erläuternde Diagramme zum Veranschaulichen von Effekten durch das erfindungsgemäße System;
Fig. 6A und 6B sind erläuternde Diagramme zum Erläutern von Effekten durch das erfindungsgemäße System;
Fig. 7A bis 7D sind erläuternde Diagramme zum Erläutern von Effekten durch das erfindungsgemäße System;
Fig. 8 ist ein erläuterndes Diagramm zum Erläutern einer gemäß dem erfindungsgemäßen System eingestellten Spannung;
Fig. 9 ist ein erläuterndes Diagramm zum Erläutern einer durch das erfindungsgemäße System eingestellten Spannung;
Fig. 10 bis 12 veranschaulichen die Ausführungsformen 2 bis 4 des erfindungsgemäßen Systems;
Fig. 13 veranschaulicht Messsequenzen bei der vierten Ausführungsform; und
Fig. 14 veranschaulicht eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems.

1. Ausführungsform

Mit einem Quadrupolionenfalle-Massenspektrometer dieser ersten Ausführungsform ist es möglich, Produkt-Ionen kleiner Massezahlen zu erfassen, ohne die Empfindlichkeit und die Auflösung zu beeinträchtigen. Dadurch werden, im Vergleich zum Stand der Technik, Möglichkeiten bei der qualitativen und der quantitativen Analyse verbessert. Nachfolgend wird die erste Ausführungsform beschrieben, wobei zunächst auf die Fig. 1 Bezug genommen wird.
Die Fig. 1 veranschaulicht eine Ausführungsform für den Fall, dass das erfindungsgemäße System bei einem auf Atmosphärendruck arbeitenden, ionisierenden Ionenfalle-Massenspektrometer angewandt ist. Obwohl in der Zeichnung eine Ausführungsform mit einer Elektrospray-Ionenquelle dargestellt ist, ist das erfindungsgemäße System weitgehend auf dieselbe Weise bei allen Atmosphärendruck-Ionenquellen anwendbar. An eine ESI-Kapillare 1 wird ein hohe Spannung von einigen kV angelegt, um dadurch bei Atmosphärendruck Elektrospray-Ionisation hervorzurufen. Der typische Außendurchmesser der ESI-Kapillare beträgt ungefähr 0,3 mm und ihr Innendurchmesser ungefähr 0,15 mm. Wenn die Probenflussmenge größer als 20 µl/Min. ist, ist um die ESI-Kapillare herum ferner ein Außenrohr 2 vorhanden, um es zu ermöglichen, die Ionisation auf stabile Weise hervorzurufen. Genauer gesagt, erfolgt dies z. B. dadurch, dass man Stickstoffgas zwischen dem Außenrohr 2 und der ESI-Kapillare 1 strömen lässt.
In der Ionenquelle erzeugte Ionen durchlaufen eine Öffnung 3, und sie werden dann in einen ersten Differenzpumpbereich eingeleitet, aus dem die Luft durch eine Pumpe 20 abgesaugt wurde. Der typische Durchmesser der Öffnung 3 beträgt ungefähr 0,2 mm, und als Pumpe 20 wird eine Rotationsvakuumpumpe für ungefähr 500 l/Min. verwendet. In diesem Fall erreicht der Druck innerhalb des ersten Differenzpumpbereichs ungefähr 2 × 1,33 hPa (ungefähr 2 Torr). Danach durchlaufen die Ionen eine zweite Öffnung 4, und sie werden dann in einen zweiten Differenzpumpbereich eingeleitet, aus dem die Luft durch eine Pumpe 21 abgepumpt wurde. Der Lochdurchmesser der zweiten Öffnung beträgt 0,4 bis 0,6 mm, und der Druck innerhalb des zweiten Differenzpumpbereichs entspricht 5 × 0,133 bis 10 × 0,133 Pa (5 bis 10 mTorr). Die Pumpgeschwindigkeit durch die Turbomolekularpumpe 21 entspricht 150 l/s.
Im zweiten Differenzpumpbereich befinden sich Oktapole 5a, 5b (es sind nur vier auf dieser Vorderseite existierede Oktapole dargestellt), die aus acht Stäben mit rundem Querschnitt bestehen. Die Ionen laufen durch das Zentrum der Oktapole. An diese Elektroden wird durch eine HF-Spannungsversorgung 34 alternierend eine Wechselspannung von ungefähr 1 MHz und 100 V (0-Spitzenwert) angelegt. Die Oktapole 5konvergieren die kinetischen Energien und die Positionen der Ionen, so dass sie den Effekt haben, dieselben mit hohem Wirkungsgrad zu transportieren. Daher können, wie es in der Zeichnung veranschaulicht ist, die Oktapole verwendet werden, wenn die Ionenbahnen abgelenkt werden. Nachdem die Ionen die Oktapole durchlaufen haben, laufen sie durch eine dritte Öffnung 13, um dann in einen dritten Differenzpumpbereich eingeleitet zu werden.
Eine Turbomolekularpumpe 22 hat die Luft aus dem dritten Differenzpumpbereich abgesaugt. Die Pumpgeschwindigkeit der Turbomolekularpumpe 22 beträgt ungefähr 100 bis 200 l/s, und der erzielte Druck beträgt ungefähr 2 × 10^-5 bis 1 × 10^-4 Torr. Nachdem die Ionen den dritten Differenzpumpbereich durchlaufen haben, durchlaufen sie eine Einlasstorelektrode 6 und eine Öffnung einer Endkappenelektrode 7a, um dann in eine Quadrupolionenfalle eingeleitet zu werden. Die Quadrupolionenfalle verfügt über ein Paar einander zugewandter, tassenförmiger Endkappenelektroden 7a, 7b und eine torusförmige Ringelektrode 8. Der Abstand zwischen den Endkappenelektroden beträgt ungefähr 10 mm, und der Umschließungsradius der Ringelektrode 8 beträgt ungefähr 7 mm. An die Ringelektrode 8 wird eine durch eine Spannungsversorgung 33 gelieferte Hochfrequenzspannung als HF-Einfangspannung angelegt. Dadurch wird im durch diese Elektroden eingebetteten Raum ein elektrisches Quadrupolfeld erzeugt. Das so erzeugte elektrische Quadrupolfeld ermöglicht es, Ionen selektiv anzusammeln oder auszustoßen. Die typische Frequenz der an die Ringelektrode angelegten hochfrequenten Spannung beträgt 500 Hz bis 1 MHz. Mittels einer Gasflasche 24 wird ein Badgas in diesen Raum eingeleitet, um Ionen einzufangen oder Ähnliches auszuführen. Um zu verhindern, dass das Badgas nach außen ausleckt, ist eine Abschirmung mit isolierendem Material vorhanden. Das eingeleitete Badgas wird hauptsächlich durch die Öffnungen der Endkappenelektroden 7a, 7b ausgeblasen, wobei der Innendruck auf ungefähr 10^-3 Torr gehalten wird. Der Durchmesser der Öffnungen der Endkappenelektroden beträgt ungefähr 1 bis 3 mm. Obwohl als Badgas üblicherweise He verwendet wird, ist es möglich, Ar, N₂, Xe, Kr, Luft oder dergleichen zu verwenden. Die Inertgase und N₂ zeigen geringes Reaktionsvermögen, und demgemäß zeigen sie den Vorteil, dass sie Ionen auf stabile Weise für lange Zeit einfangen können. Je größer das Molekulargewicht des verwendeten Badgases ist, desto größer wird der Effekt durch das erfindungsgemäße System. Indessen hat Luft den Vorteil, dass sie direkt ohne Verwendung der Gasflasche 24 aus der Außenluft eingeleitet werden kann. Darüber hinaus wird zwischen die Endkappenelektroden 7a, 7b eine durch eine Spannungsversorgung 32 gelieferte Hilfsresonanzspannung als Hilfswechselspannung angelegt. Dies ermöglicht es, die Umlaufbahnamplitude eines speziellen Ions in der Richtung der Endkappenelektroden aufzuweiten. Die durch die Spannungsversorgung 32 für die Hilfswechselspannung erzeugten Spannungen sind Wechselspannungen mit Frequenzen von 1 bis 500 kHz sowie eine sich aus einer Überlagerung solcher Spannungen ergebenden Spannung. Das Anlegen der Hilfsresonanzspannung bewirkt, dass ein elektrisches Feld in der Richtung eines Feldvektors 51 des Hilfswechselfelds auftritt. Unter Verwendung einer kommerziell erhältlichen Simulationssoftware oder dergleichen kann der elektrische Feldvektor 51 aus den Konfigurationen der jeweiligen Elektroden in der Ionenfalle und der zwischen die Endkappenelektroden 7a, 7b angelegten Spannung berechnet werden. Bei der Konfiguration der Fig. 1 tritt in der Nähe der Mittelachse der Ionenfalle ein elektrischer Feldvektor auf, der im Wesentlichen in der Achsenrichtung liegt.
Ferner wird von einem in die Endkappenelektrode 7b eingebohrten Ioneneinspeiseloch aus ein Infrarotlaserstrahl in die Ionenfalle eingestrahlt. Die Ausgangsleistung und die Brennpunktfläche des Laserlichts (die Laserleistungsdichte im Brennpunkt) entsprechen ungefähr 10 bis 30 W bzw. 0,3 bis 2 mm². Eine PC-Steuereinrichtung 31 führt die Steuerung über einen Infrarotlaser 30 aus. Das von diesem abgestrahlte Laserlicht wird durch eine Brenneinheit, wie eine Linse 16, fokussiert. Als Nächstes wird der Laserstrahl durch einen Spiegel 17 so reflektiert, dass er durch ein Fenster 15 läuft, und er wird vom Ioneneinspeiseloch in der Endkappenelektrode 7b her eingestrahlt. Die Linse 16 und das Fenster 15 bestehen aus einem Material wie ZnSe, das für einen CO₂- Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 µm hohes Transmissionsvermögen zeigt. Betreffend die Ausrichtung des Laserlichts erfolgt als Erstes am Spiegel 17 eine Grobeinstellung in solcher Weise, dass es durch die Löcher in den Endkappenelektroden 7a, 7b läuft. Die Grobeinstellung kann mittels eines Photonendetektors 25 bestätigt werden. Danach erfolgt die Einstellung des Spiegels 17 unter Verwendung einer Probe, wie eines Reserpinions, in solcher Weise, dass der Dissoziationswirkungsgrad für die Probe maximal wird. Da der Spiegel 17 unter Atmosphärendruck angeordnet ist, ist dieser Vorgang einfach ausführbar. Je größer die anfängliche Strahlweise wird, desto vorteilhafter ist es, die Brennpunktfläche zu verringern. Demgemäß ist es auch effektiv, zwischen dem Ioneneinspeiseloch und dem Spiegel 17 einen Strahlaufweiter einzubauen. Das Ausrichten der Brennpunktfläche in solcher Weise, dass die Strahlaufweitung im Wesentlichen mit der Ionenaufweitung übereinstimmt, erlaubt es, den Ionen die Laserenergie mit hohem Wirkungsgrad zuzuführen.
Um den Photonendetektor 25 zu positionieren, werden die Oktopole schräg in Bezug auf die optische Achse des Lasers positioniert. Obwohl in der Zeichnung der Laserstrahl über die Linse und den Spiegel eingestrahlt wird, ist eine Betriebsart möglich, bei der die Linse und der Spiegel weggelassen werden. In diesem Fall ist es möglich, die Kosten der optischen Komponenten zu senken. Die eingefangenen Ionen werden, nachdem Vorgänge abliefen, die später erläutert werden, auf Grundlage jeweiliger Massen aus der Öffnung in der Endkappenelektrode 7b ausgestoßen, und sie durchlaufen dann eine Auslasstorelektrode 9. Darüber hinaus lenkt ein Ablenker 10 die Umlaufbahnen der Ionen ab, um so dafür zu sorgen, dass sie auf eine Wandlerdynode 11 treffen. Bei Erfassung eines positiven Ions wird an die Wandlerdynode eine negative Spannung von einigen kV angelegt, und bei einem Auftreffen werden Elektronen erzeugt. Die erzeugten Elektronen erreichen einen Detektor 26, an den eine Spannung von ungefähr 10 kV angelegt wird, um dadurch verstärkt zu werden und in Form von Signalen betrachtbar zu sein. Die Signale werden an die Steuereinrichtung 31 übertragen, die dann das Massenspektrum aufzeichnen.
Nun erfolgt unter Bezugnahme auf die Fig. 2 eine Erläuterung betreffend das Betriebsverfahren der Ionenfalle im Fall des Verwendens des erfindungsgemäßen Systems. Zum Betrieb der Ionenfalle des erfindungsgemäßen Systems gehören die folgenden vier Sequenzen. Das Ansammeln, das Isolieren, die Dissoziation und die Erfassung von Ionen. Die Steuereinrichtung 31 steuert die an die Ringelektrode 8 angelegte HF-Einfangspannung, die zwischen die Endkappenelektroden 7a, 7b gelegte Hilfswechselspannung und die vom Laser 30 ausgeführte Laserbestrahlung. Auch wird die vom Detektor 26 erfasste Ionenintensität an die Steuereinrichtung 31 übertragen, um dann als Massenspektrumsdaten aufgezeichnet zu werden.
Während der Zeitperiode der Ionenansammlung wird dauernd die durch die Spannungsversorgung 33 für die HF-Einfangspannung erzeugte Spannung an die Ringelektrode 8 angelegt. In dieser Zeitperiode werden Ionen in der Ionenfalle gespeichert, die von der Ionenquelle erzeugt wurden und die jeweiligen Komponenten durchlaufen haben. Der typische Wert der Ansammlungszeit beträgt ungefähr 0,1 bis 100 ms. Wenn die Ansammlungszeit zu lang ist, tritt ein als "Ionenraumladung" bezeichneter Effekt innerhalb der Ionenfalle auf. Da dieser Effekt das elektrische Feld stört, wird die Ansammlung beendet, bevor er auftritt. Während dieser Zeitperiode wird weder die Hilfswechselspannung angelegt noch erfolgt eine Laserbestrahlung.
Als Nächstes werden die HF-Einfangspannung und die Hilfswechselspannung eingestellt, um dadurch die Isolation gewünschter Elternionen auszuführen, die in einem speziellen Massenbereich enthalten sind. Zum Beispiel wird ein elektrisches Feld, das dadurch realisiert wird, dass Hochfrequenzkomponenten unter Ausschluss der Resonanzfrequenz der gewünschten Elternionen überlagert werden, zwischen die Endkappenelektroden gelegt. Dies bewirkt, dass andere Ionen als die gewünschten Elternionen nach außen ausgestoßen werden, so dass es möglich ist, nur Ionen, die im speziellen Massenbereich enthalten sind, innerhalb der Ionenfalle zu halten. Obwohl zusätzlich zu diesem Verfahren eine Anzahl von Ionenisolationsverfahren existiert, besteht eine allen diesen Verfahren gemeinsame Aufgabe darin, dafür zu sorgen, dass nur ein bestimmter Bereich von Elternionen innerhalb der Ionenfalle verbleibt. Die zur Ionenisolation benötigte typische Zeitperiode beträgt ungefähr 5 bis 20 ms. Während dieser Zeitperiode wird keine Laserbestrahlung ausgeführt.
Als Nächstes wird die Dissoziation der isolierten Elternionen ausgeführt. Wenn während dieser Zeitperiode die sich ergebenden Produkt-Ionen erfasst werden sollen, die in einem weiten Massenbereich enthalten sind, wird die HF-Einfangspannung auf eine vergleichsweise niedrige Spannung eingestellt. Wenn stabile Elternionen dissoziieren sollen, wird die HF-Einfangspannung auf einen vergleichsweise hohen Wert eingestellt. Mit diesem Timing wird eine Hilfswechselspannung, die für Resonanz mit den Elternionen sorgt, von einigen 10 mV bis einigen V zwischen die Endkappenelektroden gelegt. Auch wird während dieser Zeitperiode eine Bestrahlung mit Laserlicht ausgeführt. Die für die Dissoziation von Ionen typischerweise benötigte Zeitperiode beträgt ungefähr 5 bis 100 ms. Die typische Laserleistung beträgt ungefähr 10 bis 30 W, und die zugehörige Leistungsdichte in dieser Zeit beträgt ungefähr 20 bis 60 W/mm² (ungenau, da es sich hier um einen berechneten Wert handelt).
Schließlich wird die Erfassung von Ionen ausgeführt. Während der Zeitperiode der Ionenerfassung wird die HF-Einfangspannung von der niedrigeren zu einer höheren Spannung geändert. Die Produkt-Ionen werden ausgehend von solcher kleiner Massezahl instabil, wodurch sie aus der Ionenfalle ausgestoßen werden. Hierbei erfasst der Detektor die zugehörige Ionenintensität. Da zwischen der HF-Einfangspannung und der ausgestoßenen Masse eine bestimmte feste Beziehung existiert, wird die Ionenintensität zu diesem Zeitpunkt als Massenspektrumsdaten in der Steuereinrichtung aufgezeichnet.
Die Fig. 3A und 3B veranschaulichen ein Beispiel eines durch das erfindungsgemäße System erhaltenen Massenspektrums. Als Analyseprobe ist Leucin-Enkephalin verwendet. Die Fig. 3A zeigt das Massenspektrum vor der Dissoziation, und die Fig. 3B zeigt es nach derselben. Dabei beträgt der Druck des Badgases innerhalb der Ionenfalle 1,2 mTorr. In der Fig. 3A sind monovalente, positive Ionen von Leucin-Enkephalin ausgewählt (die Monoisotop-Massezahl beträgt 556,27). Als Ergebnis des Anwendens des erfindungsgemäßen Systems bei dieser Analyseprobe wurde das das in der Fig. 3B dargestellte Dissoziationsspektrum erhalten. Ein erfindungsgemäßes Massenspektrometer erlaubt es, Produkt-Ionen mit kleiner Massezahl mit hohem Wirkungsgrad zu erfassen. Demgemäß ist das erfindungsgemäße Massenspektrometer insbesondere bei der Analyse von Proben aus einem lebenden Körper, wie Proteinen oder Peptiden, oder bei der Proteomanalyse besonders effektiv. Darüber hinaus erlaubt es das erfindungsgemäße Massenspektrometer, eine große Anzahl von Produkt-Ionen innerhalb eines weiten Bereichs von Massezahlen zu erhalten, um dadurch auch den Erkennungswirkungsgrad für Proteine oder Peptide zu erhöhen.
Die Fig. 4 veranschaulicht die Abhängigkeit des Dissoziationswirkungsgrads vom Druck des Badgases beim erfindungsgemäßen Infrarotlaser-Dissoziationssystem und für das herkömmliche entsprechende System. Beim herkömmlichen Infrarotlaser- Dissoziationssystem ist der Dissoziationswirkungsgrad bei einem Druck des Badgases über 0,3 mTorr niedrig. Bei einem Druck des Badgases unter 0,3 mTorr ist der Wirkungsgrad des Ioneneinfangs durch die Ionenfalle übermäßig verringert, was zu einer Verringerung der Empfindlichkeit führt. Dagegen erlaubt es das erfindungsgemäße Infrarotlaser-Dissoziationssystem sogar bei einem Druck des Badgases über 1 mTorr, einen hohen Dissoziationswirkungsgrad zu erzielen. Auf diese Weise ermöglicht es das erfindungsgemäße System, einen hohen Dissoziationswirkungsgrad zu realisieren, während ein hoher Einfangwirkungsgrad erhalten bleibt.
Die Fig. 5A und 5B veranschaulichen ein Beispiel zum Erläutern eines Aktivierungseffekts durch das erfindungsgemäße System. Das vorliegende Beispiel gilt für den Fall, dass die Ringspannung so eingestellt wird, dass Produkt-Ionen, deren Massezahl größer als 78 ist, eingefangen werden können (q_z = 0,12). Die Fig. 5A zeigt, ohne Laserausgangsleistung, die Signalintensität der Elternionen und diejenige der Produkt- Ionen aufgrund der zwischen die Endkappenelektroden gelegten Hilfswechselspannung. Wenn die zwischen die Endkappenelektroden gelegte Spannung erhöht wird, nimmt die Signalintensität der Elternionen ausgehend von einem bestimmten Wert der Spannung ab, jedoch werden kaum Produkt-Ionen erfasst. Dies bedeutet, dass die Elternionen nach außerhalb der Falle ausgestoßen wurden, bevor sie dissoziieren konnten. Auf diese Weise führt beim herkömmlichen Verfahren mit durch Stöße induzierter Dissoziation ein Absenken der Ringspannung zum Erfassen von Produkt-Ionen kleiner Massezahl zu keiner Dissoziation, sondern es führt stattdessen zu einem Ausstoßen der Elternionen. Indessen zeigt die Fig. 5B das entsprechende Ergebnis für den Fall, dass Infrarotlaser-Bestrahlung ausgeführt wird. Bei der herkömmlichen Infrarot-Mehrphotonen-Dissoziation entsteht keine Dissoziation, wenn keine Hilfswechselspannung angelegt wird. Dagegen werden beim erfindungsgemäßen System Produkt-Ionen nahe 0,24 bis 0,27 V erfasst. Diese Ergebnisse zeigen, dass es die gleichzeitige Einwirkung von Laserbestrahlung und Kollisionen ermöglicht, dass Dissoziation abläuft.
Die Fig. 6A und 6B sind erläuternde Diagramme zum Erläutern des Infrarot-Mehrphotonen-Dissoziationsverfahrens. Die durch den CO₂-Laser erzielte Photonenenergie entspricht 0,15 eV, was klein im Vergleich zur typischen Ionen-Dissoziationsenergie von mehreren eV ist. Im Ergebnis läuft Ionen-Dissoziation erst dann ab, nachdem Ionen eine große Anzahl von Photonen absorbiert haben, um interne Energie zu akkumulieren. Infrarotlaser-Mehrphotonen-Dissoziation läuft vermutlich bei einem Druck des Badgases über 10^-3 Torr kaum ab. Dies, da Ionen mit dem Badgas zusammengestoßen sind, bevor die zur Dissoziation erforderliche Photonenabsorption erfolgte. Das Anlegen des elektrischen Resonanzfelds bewirkt, dass sich die anfängliche Verteilung der internen Energie auf die Hochenergieseite verschiebt, was es ermöglicht, Dissoziation mit geringerer Photonenabsorption zu realisieren. Da die Dissoziationsreaktion und der Relaxations-/Abkühlprozess in Wettbewerb stehende Reaktionen sind, ist es durch Erhöhen der Laserausgangsleistung entsprechend der Zunahme des Drucks des Badgases möglich, Dissoziation zu realisieren. Dies benötigt jedoch eine Laserausgangsleistung von einigen 100 W, was zu zu hohen Kosten führt.
Die bisherige Erläuterung gilt für eine Ausführungsform, bei der das erfindungsgemäße System auf ein Elektronensprayionenquelle-Ionenfalle-Massenspektrometer angewandt ist.
Hinsichtlich der Richtung des Laserflusses und derjenigen des elektrischen Hilfswechselfelds bei der Erfindung erfolgt nun eine Erläuterung betreffend einen Punkt, der vom herkömmlichen System verschieden ist. Die Fig. 7A bis 7D veranschaulichen schematisch die Beziehung zwischen Ionenbahnen und dem Laserfluss nahe dem Zentrum der Ionenfalle. Die Fig. 7A und 7B veranschaulichen den Fall des erfindungsgemäßen Systems, und die Fig. 7C und 7D veranschaulichen den Fall des herkömmlichen Systems. Wenn kein elektrisches Hilfswechselfeld angelegt wird, werden, gemäß den Fig. 7A und 7C, die Ionenbahnen 49 nahe dem Zentrum der Ionenfalle konzentriert. Wenn das elektrische Hilfswechselfeld angelegt wird, werden, wie es in den Fig. 7B und 7D dargestellt ist, die Ionenbahnen 50 in der Richtung des Vektors 51 des elektrischen Hilfswechselfelds, betreffend die Ionen, aufgeweitet. Im Fall der Fig. 7B existiert bei der Erfindung, da die Richtung der Laserbestrahlung und diejenige des Vektors 51 des elektrischen Hilfswechselfelds miteinander übereinstimmen, die aufgeweiteten Umlaufbahnen 50 innerhalb des Laserflusses 48. Daher erzeugen der Effekt der Laserbestrahlung und derjenigen der Kollision synergetische Wirkung. Im Fall der Fig. 7D weichen jedoch beim herkömmlichen System die aufgeweiteten Umlaufbahnen vom Laserfluss 48 ab. Dies schwächt den Effekt der Laserbestrahlung. Um den bei der Erfindung auftretenden synergetischen Effekt zu realisieren, ist es wirkungsvoll, wenn die Differenz zwischen der Richtung des Laserflusses 48 und derjenigen des Vektors 51 des elektrischen Hilfswechselfelds in den Bereich von 0 bis 15° fällt.
Als Nächstes erfolgt eine Erläuterung betreffend ein konkretes Spannungseinstellverfahren bei der Erfindung. Ein Pseudopotenzial D_z und ein Index q_z zum Bestimmen des Stabilitätsgrads der Ionen sind durch die folgenden Ausdrücke 1 bzw. 2 gegeben:

D_z = eV²/4mz₀ ²Ω² = q_zV/8 = (mz₀ ²Ω²/16e).q_z ² (Ausdruck 1)

q_z = 2eV/mz₀ ²Ω² (Ausdruck 2)

mit e: elektrische Elementarladung, m: Masse, V: Ringspannung, Ω: Winkelfrequenz der Ringspannung, und z₀: halber Abstand zwischen den Endkappenelektroden.
Die Fig. 8 veranschaulicht die Potenzialtiefe dann, wenn die Massezahl 1000 amu ist, die Frequenz der Ringspannung 770 kHz beträgt und der Abstand zwischen den Endkappenelektroden 14 mm beträgt. Um Produkt-Ionen mit kleiner Massezahl zu erfassen, ist es erforderlich, dass q_z klein ist. Da jedoch die Tiefe des Potenzialtopfs proportional zum Quadrat von q_z ist, kann es, wenn q_z klein ist, zu keiner Kollision kommen, die zu Dissoziation führt. Demgemäß wurde es herkömmlicherweise als schwierig angesehen, Ionen mit kleiner Massezahl als Produkt-Ionen unter Verwendung eines Quadrupolionenfalle-Massenspektrometers zu erfassen. Beim erfindungsgemäßen System wird, um Produkt-Ionen mit kleiner Massezahl zu erfassen, die Spannung V der Ringelektrode so eingestellt, dass q_z kleiner als 0,2 wird. Gleichzeitig ist die Ionenresonanzfrequenz f durch den folgenden Ausdruck 3 gegeben:

f = (Ω/4π)β(q_z) (Ausdruck 3)
Wenn die Frequenz der an die Ringelektrode angelegten HF- Spannung 770 kHz beträgt, ist die Resonanzfrequenz so gegeben, wie es durch die Fig. 9 veranschaulicht ist. Die Hilfswechselspannung dieser Resonanzfrequenz oder einer Frequenz in deren Nähe wird zwischen die Endkappenelektroden gelegt. Dies kann unter Verwendung einer Einzelfrequenz oder durch Überlagern mehrerer Frequenzen erfolgen. Die bisherige Erläuterung betrifft das Auftreten des Effekts bei der Erfindung.
Auch bei einer anderen Aufgabe als der des Erfassens von Produkt-Ionen mit kleiner Massezahl ist das erfindungsgemäße System wirkungsvoll, z. B. bei der Dissoziation von Ionen, die alleine mittels durch Stöße induzierter Dissoziation nicht dissoziieren können. In diesem Fall wird die Spannung V der Ringelektrode so eingestellt, dass der Wert q_z bei der Dissoziation ungefähr zu 0,2 bis 0,4 wird, was beinahe derselbe Wert wie bei der normalen durch Stöße induzierten Dissoziation ist.
Auch wird der Umfangsbereich der Ionenfalle erwärmt, um die Temperatur des Badgases zu erhöhen. Dieser Vorgang verbessert diesen Effekt noch weiter.

2. Ausführungsform

Für die zweite Ausführungsform erfolgt nachfolgend eine Erläuterung betreffend eine Anwendung der Erfindung bei einem Ionenfalle-Massenanalyseverfahren mit Matrixunterstützung und Ionisation durch Laser unterstützte Dissoziation. Die Fig. 10 zeigt ein schematisches Diagramm eines Massenspektrometers gemäß der vorligenden Ausführungsform. Bei Matrix unterstützter Laserionisation läuft Laserlicht von einem Stickstofflaser 35 durch eine Linse 36, und eine eine Probe enthaltende Matrix 40 wird durch das Laserlicht bestrahlt. So erzeugte Ionen durchlaufen Oktapole 5a, 5b, um dann in eine Ionenfalle eingeleitet zu werden. Das Dissoziationsverfahren ist dasselbe wie das beim zuvor erläuterten System. Durch die Matrix unterstützte Ionisierung werden Ionen mit größerer Massezahl erzeugt, weswegen es wichtiger ist, die kleineren Fraktionen zu untersuchen. Diese Tatsache ermöglicht es abzuschätzen, dass die Verteilung der internen Energie der Ionen zur höherenergetischen Seite verschoben ist. Die Grundlage für diese Abschätzung ist die folgende: aus dem Ausdruck 1 ergibt sich, dass der Potenzialtopf um so tiefer wird, je größer die Massezahl wird, was es ermöglicht, dafür zu sorgen, dass Ionen mit höherer Energie schwingen. Messsequenzen werden auch in diesem Fall so ausgeführt, wie es in der Fig. 2 veranschaulicht ist.

3. Ausführungsform

Die Fig. 11 veranschaulicht eine Ausführungsform, bei der gemäß einem Erfassungssystem für Ionen, für deren Dissoziation durch das erfindungsgemäße System gesorgt wurde, ein Quadrupol-Massenspektrometer und ein Ionenzyklotron-Massenspektrometer miteinander verbunden sind. Nachdem die Dissoziation ausgeführt wurde, werden die Ionen in diese verschiedenen Arten von Massenspektrometern eingeleitet, um erfasst zu werden. Insbesondere weist ein Ionenzyklotron-Massenspektrometer den Vorteil auf, dass es hinsichtlich der Massenauflösung und der Massengenauigkeit hervorragend ist.

4. Ausführungsform

Die Fig. 12 veranschaulicht eine Ausführungsform für den Fall, dass das erfindungsgemäße System bei einem Ionenfalle/Flugzeit-Massenspektrometer mit Ionisation bei Atmosphärendruck angewandt ist. Die Prozesse der Ansammlung, Isolation und Dissoziation von Ionen sind grundsätzlich dieselben wie bei der ersten Ausführungsform. Beim vorliegenden System erfolgt jedoch die Erfassung von Ionen durch ein Flugzeit-Massenspektrometer. Die Ionen werden, nachdem sie einer Dissoziation unterzogen wurden, dadurch in eine Kammer eines Flugzeit-Massenspektrometers transportiert, dass zwischen die Endkappenelektroden 7a, 7b eine Gleichspannung von einigen bis einigen 10 V angelegt wird. Zwischen eine erste Beschleunigungselektrode 40 und eine zweite Beschleunigungselektrode 41 wird eine gepulste Spannung von einigen 1 W angelegt, wodurch dafür gesorgt werden kann, dass Ionen in der Richtung eines Reflektrons 42 fliegen. An das Reflektron 42 wird eine Spannung von mehreren kV angelegt, das dadurch die Ionen in der entgegengesetzten Richtung zurückstößt, so dass sie einen Detektor 27 erreichen können. Als Detektor 27 wird ein MCP hoher Geschwindigkeit oder dergleichen verwendet. Die Konfiguration dieser Vorrichtung zeigt den Vorteil, dass sie der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Massenauflösung und der Massengenauigkeit der erfassten Ionen überlegen ist.
Die Fig. 13 veranschaulicht die Messsequenzen für diesen Fall. Eine Steuereinrichtung 31 mit einem PC oder dergleichen führt die Steuerung über diese Messsequenzen aus. Während der Zeitperiode des Einfangens von Ionen wird dauernd eine durch eine Spannungsversorgung 33 für eine HF-Einfangspannung erzeugte Spannung an eine Ringelektrode 8 angelegt. Während dieser Zeitperiode werden durch eine Ionenquelle erzeugte Ionen, die durch die jeweiligen Komponenten liefen, in einer Ionenfalle gespeichert. Beim Messen positiver Ionen wird eine Spannung von ungefähr 100 V an eine Einlasstorelektrode 6 angelegt, und an einen Ablenker 10 wird eine Spannung von ungefähr 100 V angelegt. Die erstere Spannung wird angelegt, damit die Ionen mit hohem Wirkungsgrad in die Ionenfalle eingeleitet werden, und die letztere wird angelegt, damit einmal in die Ionenfalle eingeleitete Ionen nicht ausgestoßen werden. Der typische Wert für die Ansammlungszeit für die Ionen beträgt ungefähr 0,1 bis 100 ms. Wenn die Ansammlungszeit zu lang ist, tritt ein als "Ionenraumladung" bezeichneter Effekt innerhalb der Ionenfalle auf. Da dieser Effekt das elektrische Feld stört, wird die Ansammlung beendet, bevor dieser Effekt auftritt. Der Wirkungsgrad, mit dem die Ionen, die durch die Endkappenelektroden gelaufen sind und die Ionenfalle erreicht haben, auf stabile Weise eingefangen werden, hängt vom Druck des Badgases innerhalb der Ionenfalle ab. Ein Druck des Badgases von ungefähr 0,5 bis 3 mTorr ist ein solcher, bei dem die Empfindlichkeit und die Auflösung zufriedenstellend sind.
Als Nächstes wird eine Isolation gewünschter Elternionen, die sich in einem gewünschten Massenbereich befinden, ausgeführt. Zum Beispiel wird zwischen die Endkappenelektroden ein elektrisches Feld gelegt, das dadurch erzeugt wird, dass Hochfrequenzkomponenten überlagert werden, in denen nicht die Resonanzfrequenz der gewünschten Elternionen enthalten ist. Dies bewirkt, dass andere als die gewünschten Elternionen nach außen ausgestoßen werden, so dass nur diejenigen Ionen in der Ionenfalle verbleiben können, die im speziellen Bereich von Massenzahlen enthalten sind. Obwohl zusätzlich zu diesem Verfahren eine Anzahl anderer Ionenisolationsverfahren besteht, ist es eine alle diesen Verfahren gemeinsame Aufgabe, dafür zu sorgen, dass nur ein bestimmter Bereich von Elternionen innerhalb der Ionenfalle verbleibt. Die typische für die Ionenisolation benötigte Zeitperiode beträgt ungefähr 5 bis 20 ms.
Als Nächstes wird eine Dissoziation der isolierten Elternionen ausgeführt. Beim vorliegenden System wird Laserlicht dazu verwendet, die Dissoziation auszuführen. Die typische Laserleistung beträgt ungefähr 10 bis 30 W, und die zugehörige Dichte dabei beträgt ungefähr 20 bis 60 W/mm² (ungenau, da es sich um einen berechneten Wert handelt). Dabei wird zwischen die Endkappenelektroden eine mit den Elternionen in Resonanz stehende Spannung angelegt, um dadurch die Dissoziation zu aktivieren. Die für die Dissoziation von Ionen benötigte Zeitperiode beträgt typischerweise ungefähr 5 bis 100 ms.
Danach werden in der Zeitperiode der Ionenerfassung Gleichspannungen an die Endkappenelektroden 7, die Ringelektrode 8 und den Ablenker 10 angelegt. Beispielweise werden dabei ungefähr 30 V, ungefähr 10 V und ungefähr 0 V an die eintrittsseitige Endkappenelektrode 7a, die austrittsseitige Endkappenelektrode 7b bzw. den Ablenker 10 angelegt. Dann wird zwischen die erste Beschleunigungselektrode 40 und die zweite Beschleunigungselektrode 41 einige bis einige 10 µs später eine impulsförmige Spannung von einigen kV angelegt.
Obwohl hier eine Ausführungsform angegeben ist, bei der die Ionen rechtwinklig zur Achse der Endkappenelektroden beschleunigt werden, existiert auch ein Verfahren zum Beschleunigen von Ionen in der Achsenrichtung. In diesem Fall ist es möglich, die Erfindung auszuführen, wenn die Einfallsrichtung des Laserstrahls entgegengesetzt zur ursprünglichen Richtung auf der koaxialen Achse, von der einlassseitigen Endkappenelektrode her, ist.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform lenken Oktapole die Ionenbahnen ab, um den für die Laserausrichtung verwendeten Detektor zu positionieren. Die Fig. 14 offenbart eine andere Konfiguration zum Lösen dieser Aufgabe. Bei der vorliegenden Konfiguration lenkt eine elektrostatische Quadrupollinse 45 die in der Ionenquelle erzeugten Ionen um 90° ab. Die Verwendung der Quadrupollinse 45 bietet im Vergleich mit der Verwendung von Oktapolen den Vorteil, dass es möglich ist, zwischen den Elektroden, durch die das Laserlicht läuft, einen größeren Raum freizuhalten.
Bei den bisher erläuterten Ausführungsformen wurde der Fall beschrieben, dass ein CO₂-Laser verwendet wird. Jedoch zeigt die erfindungsgemäße Konfiguration im Fall anderer Laser, z. B. eines Nd-YAG-Lasers, eines N₂-Lasers und verschiedener Arten von Halbleiterlasern, einen ähnlichen Effekt des Verbesserns des Dissoziationswirkungsgrads.
Bei Tandem-Massenspektrometrie ist es in einer Quadrupolionenfalle möglich, Produkt-Ionen mit kleinen Massezahlen zu erfassen, ohne dass die Empfindlichkeit und die Auflösung verringert sind.
Vom Fachmann ist ferner zu beachten, dass die vorstehende Beschreibung zwar für Ausführungsformen der Erfindung erfolgte, dass dieselbe jedoch nicht hierauf beschränkt ist, sondern dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken der Erfindung und vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Massenspektrometer mit:
einer Ionenquelle (1);
einer Ionenfalle zum Ansammeln von durch die Ionenquelle (1) erzeugten Ionen;
einer Lichteinstrahlvorrichtung (30) zum Bestrahlen der in der Ionenfalle angesammelten Ionen mit Licht; und
einer Ionenerfassungsvorrichtung (26) zum Erfassen der aus der Ionenfalle ausgestoßenen Ionen, wobei die Ionenfalle über eine Endkappenelektrode (7) und eine Ringelektrode (8) verfügt und die Richtung eines elektrischen Feldvektors mit der Richtung der Lichtbestrahlung identisch ist, wobei der elektrische Feldvektor durch eine an die Endkappenelektrode (7) angelegte Wechselspannung erzeugt wird.

2. Massenspektrometer mit:
einer Ionenquelle (1);
einer Ionenfalle zum Ansammeln von durch die Ionenquelle (1) erzeugten Ionen;
einer Ionenerfassungsvorrichtung (26) zum Erfassen der aus der Ionenfalle ausgestoßenen Ionen; und
einer Lichteinstrahlvorrichtung (30) zum Bestrahlen der Ionenfalle mit Licht, wobei die Ionenfalle über eine Öffnung verfügt, durch die die Ionen laufen und wobei die optische Achse des Lichts, mit dem die Ionenfalle bestrahlt wird, durch diese Öffnung verläuft.

3. Massenspektrometer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Lichtsammelvorrichtung (16), die in einem optischen Pfad vorhanden ist, der sich zwischen der Lichteinstellvorrichtung (30) und der Öffnung erstreckt.

4. Massenspektrometer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein optisches Fenster (15), durch das hindurch das Licht eingestrahlt wird.

5. Massenspektrometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenfalle ein Paar Endkappenelektroden (7a, 7b) aufweist, in denen die Öffnung vorhanden ist.

6. Massenspektrometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass hinsichtlich des Paars von Endkappenelektroden (7a, 7b) die Öffnung in derjenigen Endkappenelektrode (7b) vorhanden ist, die sich auf der Ionenausstoßseite befindet.

7. Massenspektrometer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Mechanismus zum Einstellen der optischen Achse des Lichts bei der Lichtbestrahlung.

8. Massenspektrometer nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Photonendetektor (25) als Mechanismus zum Einstellen der optischen Achse, der auf der optischen Achse des Lichts vorhanden ist, mit der die Ionenfalle bestrahlt wird.

9. Massenspektrometer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (31) zum Steuern des Anlegetimings der Wechselspannung und des Timings der Lichtbestrahlung.

10. Massenspektrometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (31) zum Steuern der Anlegezeitperiode der Spannung und der Bestrahlungszeitperiode der Lichtbestrahlung so ausgebildet ist, dass die Anlegezeitperiode und die Bestrahlungszeitperiode einander zumindest teilweise überlappen, wobei die Spannung an die Endkappenelektrode (7) angelegt wird.

11. Massenspektrometer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Ionenquelle mit Ionisation bei Atmosphärendruck als genannte Ionenquelle (1), wobei als Ionenerfassungsvorrichtung (26) ein Flugzeit-Massenspektrometer vorhanden ist.

12. Massenspektrometer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Wandlerdynode (11) als Ionenerfassungsvorrichtung (26).

13. Massenspektrometer nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Ablenker (10) zum Ablenken von Umlaufbahnen der aus der Ionenfalle ausgestoßenen Ionen.

14. Massenanalyseverfahren mit den folgenden Schritten:

- Ansammeln von durch eine Ionenquelle (1) erzeugten Ionen innerhalb einer Ionenfalle mit einer Endkappenelektrode (7);

- Isolieren eines vorbestimmten Tons gegen die angesammelten Ionen;

- Dissoziieren des isolierten Tons; und

- Ausführen einer Massenanalyse am dissoziierten Ion;

- wobei der Ionen-Dissoziationsschritt über die folgenden Unterschritte verfügt:

- Anlegen eines elektrischen Wechselfelds an das isolierte Ion; und

- Bestrahlen des isolierten Tons mit Licht von der Seite der Endkappenelektrode (7) her.

15. Massenanalyseverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlegen des elektrischen Wechselfelds und die Lichtbestrahlung auf solche Weise ausgeführt werden, dass die Anlegezeitperiode und die Bestrahlungszeitperiode einander zumindest teilweise überlappen.