JP2002313276A - イオントラップ型質量分析装置及び方法 - Google Patents
イオントラップ型質量分析装置及び方法Info
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 無駄な時間を要することなく、イオン種に依
らず高効率に解離させ、高感度ＭＳ／ＭＳ分析可能なイ
オントラップ型質量分析装置及び方法を提供すること。 【解決手段】 解離対象イオンの質量数或いは特性に応
じて、ＣＩＤ電圧を印加する時間を、解離対象のイオン
の質量対電荷比に比例させて長くする。 【効果】 特定イオン種を解離する為に重畳印加する補
助交流電圧の印加時間を最適化することにより、解離対
象イオンを高効率に解離し、無駄時間なく解離イオンの
高感度分析を可能にする。
らず高効率に解離させ、高感度ＭＳ／ＭＳ分析可能なイ
オントラップ型質量分析装置及び方法を提供すること。 【解決手段】 解離対象イオンの質量数或いは特性に応
じて、ＣＩＤ電圧を印加する時間を、解離対象のイオン
の質量対電荷比に比例させて長くする。 【効果】 特定イオン種を解離する為に重畳印加する補
助交流電圧の印加時間を最適化することにより、解離対
象イオンを高効率に解離し、無駄時間なく解離イオンの
高感度分析を可能にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ある特定イオン種
を安定に捕捉後、補助交流電界を生成させて、特定イオ
ン種を共鳴励起することにより、特定イオン種を解離さ
せ、その際生成された解離イオンをタンデム質量分析
（ＭＳ／ＭＳ分析）するイオントラップ型質量分析装置
及び方法の改良に関するものである。
を安定に捕捉後、補助交流電界を生成させて、特定イオ
ン種を共鳴励起することにより、特定イオン種を解離さ
せ、その際生成された解離イオンをタンデム質量分析
（ＭＳ／ＭＳ分析）するイオントラップ型質量分析装置
及び方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】イオントラップ型質量分析計は、特開平
９−５２９８号公報に開示されているようなイオントラ
ップ電極を備えている。イオントラップ型質量分析計で
は、或る範囲内の質量対電荷比（ｍ／Ｚ）値を持つ全て
のイオン種が、一旦安定に捕捉され、イオンは質量対電
荷比に応じて異なる周波数で振動する。これを利用し
て、特定周波数の補助交流電界をイオントラップ電極間
空間に重畳することにより、補助交流電界に共鳴するイ
オンを、イオントラップ電極間空間より出射させ、質量
分離する。質量分析には、試料内の物質の質量数を分析
する場合と、前記公報にも開示されているように、ある
特定質量数のイオンを解離して、その際生成された解離
イオンを質量分析するタンデム質量分析（ＭＳ／ＭＳ分
析）がある。後者の場合、ある特定質量数イオンの振動
運動を共鳴励起する補助交流電界をイオントラップ電極
間空間に重畳印加し、イオントラップ電極間空間に存在
する中性ガスと衝突させることにより、特定イオン種を
解離させる。この補助交流電界を生成する為にイオント
ラップ電極間に補助交流電圧つまりＣＩＤ（CollisionI
nduced Dissociation）電圧を印加する。このようにし
て生成された解離イオンに対し、質量分離対象を順次走
査、分析することにより、特定イオンの分子構造に関す
るより詳細な情報を得ることができる。このため、近
年、ＭＳ／ＭＳ分析機能は、質量分析装置の最重要機能
の一つとなっている。
９−５２９８号公報に開示されているようなイオントラ
ップ電極を備えている。イオントラップ型質量分析計で
は、或る範囲内の質量対電荷比（ｍ／Ｚ）値を持つ全て
のイオン種が、一旦安定に捕捉され、イオンは質量対電
荷比に応じて異なる周波数で振動する。これを利用し
て、特定周波数の補助交流電界をイオントラップ電極間
空間に重畳することにより、補助交流電界に共鳴するイ
オンを、イオントラップ電極間空間より出射させ、質量
分離する。質量分析には、試料内の物質の質量数を分析
する場合と、前記公報にも開示されているように、ある
特定質量数のイオンを解離して、その際生成された解離
イオンを質量分析するタンデム質量分析（ＭＳ／ＭＳ分
析）がある。後者の場合、ある特定質量数イオンの振動
運動を共鳴励起する補助交流電界をイオントラップ電極
間空間に重畳印加し、イオントラップ電極間空間に存在
する中性ガスと衝突させることにより、特定イオン種を
解離させる。この補助交流電界を生成する為にイオント
ラップ電極間に補助交流電圧つまりＣＩＤ（CollisionI
nduced Dissociation）電圧を印加する。このようにし
て生成された解離イオンに対し、質量分離対象を順次走
査、分析することにより、特定イオンの分子構造に関す
るより詳細な情報を得ることができる。このため、近
年、ＭＳ／ＭＳ分析機能は、質量分析装置の最重要機能
の一つとなっている。
【０００３】上記ＣＩＤ電圧の印加方法として、米国特
許第6,124,591号には、解離対象の親イオンの質量数に
比例させて、ＣＩＤ電圧振幅値を増加させ、その印加時
間は一律に３０ｍｓとする方法が開示されている。
許第6,124,591号には、解離対象の親イオンの質量数に
比例させて、ＣＩＤ電圧振幅値を増加させ、その印加時
間は一律に３０ｍｓとする方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】イオントラップ型質量
分析計は、図２に示すように、リング電極１０とそれを
挟むように各々逆向きに配置された二つのエンドキャッ
プ電極１１，１２から成る。以下、リング電極１０と二
つのエンドキャップ電極１１，１２の総称として、イオ
ントラップ電極と称する。各電極間に直流電圧Ｕと高周
波電圧Ｖcosωｔが印加されて電極間空間に四重極電界
がつくられる。この電界中に捕捉されたイオンの軌道の
安定性は、装置の大きさ（リング電極内径ｒ0）と電極
に印加される直流電圧Ｕ、高周波電圧の振幅Ｖとその角
周波数Ω、更に、イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚによって
与えられるａ，ｑ値によって次式で定まる。
分析計は、図２に示すように、リング電極１０とそれを
挟むように各々逆向きに配置された二つのエンドキャッ
プ電極１１，１２から成る。以下、リング電極１０と二
つのエンドキャップ電極１１，１２の総称として、イオ
ントラップ電極と称する。各電極間に直流電圧Ｕと高周
波電圧Ｖcosωｔが印加されて電極間空間に四重極電界
がつくられる。この電界中に捕捉されたイオンの軌道の
安定性は、装置の大きさ（リング電極内径ｒ0）と電極
に印加される直流電圧Ｕ、高周波電圧の振幅Ｖとその角
周波数Ω、更に、イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚによって
与えられるａ，ｑ値によって次式で定まる。
【０００５】
【数１】 ここで、Ｚはイオンの価数、ｍは質量、ｅは素電荷を表
す。イオントラップ電極間空間内で安定軌道を与える
ａ，ｑの範囲を表した安定領域図を図３に示す。通常、
高周波電圧ＶcosΩｔ（ＲＦドライブ電圧）のみがリン
グ電極に印加されるため、安定領域内のａ＝０の直線上
に相当する全てのイオンが、電極間空間内を安定に振動
し電極間に捕捉される。このとき、イオンは質量対電荷
比ｍ／Ｚに応じて図３に示す安定領域上の（０，ｑ）点
が異なり、上式より質量対電荷比の値が大きいものから
小さいものの順にａ軸上のｑ＝０からｑ＝０.９０８の
間に配置される。従って、イオントラップ型質量分析計
では、或る範囲内の質量対電荷比（ｍ／Ｚ）値を持つ全
てのイオン種が、一旦安定に捕捉されるが、このときイ
オンは質量対電荷比（ｍ／Ｚ）値に応じて異なる周波数
で振動する。この点を利用して、ある特定周波数の補助
交流電界をイオントラップ電極間空間に重畳することに
より、補助交流電界に共鳴するイオンを、イオントラッ
プ電極間空間より出射させ質量分離する。タンデム質量
分析（ＭＳ／ＭＳ分析）の場合、ある特定質量数イオン
の振動運動を共鳴励起する補助交流電界をイオントラッ
プ電極間空間に重畳印加し、イオントラップ電極間空間
に存在する中性ガスと衝突させることにより、特定イオ
ン種を解離させる。但し、この補助交流電界を生成する
為にイオントラップ電極間に印加する補助交流電圧つま
りＣＩＤ電圧は、ある特定質量数の親イオンがイオント
ラップ電極間空間から出射しない程度の大きさに設定さ
れる。こうして生成した解離イオンに対し、質量分離対
象を順次走査（質量分析スキャン）して、解離イオン種
を分析する。解離イオンを高感度分析する為には、親イ
オンの高効率解離が要求される。
す。イオントラップ電極間空間内で安定軌道を与える
ａ，ｑの範囲を表した安定領域図を図３に示す。通常、
高周波電圧ＶcosΩｔ（ＲＦドライブ電圧）のみがリン
グ電極に印加されるため、安定領域内のａ＝０の直線上
に相当する全てのイオンが、電極間空間内を安定に振動
し電極間に捕捉される。このとき、イオンは質量対電荷
比ｍ／Ｚに応じて図３に示す安定領域上の（０，ｑ）点
が異なり、上式より質量対電荷比の値が大きいものから
小さいものの順にａ軸上のｑ＝０からｑ＝０.９０８の
間に配置される。従って、イオントラップ型質量分析計
では、或る範囲内の質量対電荷比（ｍ／Ｚ）値を持つ全
てのイオン種が、一旦安定に捕捉されるが、このときイ
オンは質量対電荷比（ｍ／Ｚ）値に応じて異なる周波数
で振動する。この点を利用して、ある特定周波数の補助
交流電界をイオントラップ電極間空間に重畳することに
より、補助交流電界に共鳴するイオンを、イオントラッ
プ電極間空間より出射させ質量分離する。タンデム質量
分析（ＭＳ／ＭＳ分析）の場合、ある特定質量数イオン
の振動運動を共鳴励起する補助交流電界をイオントラッ
プ電極間空間に重畳印加し、イオントラップ電極間空間
に存在する中性ガスと衝突させることにより、特定イオ
ン種を解離させる。但し、この補助交流電界を生成する
為にイオントラップ電極間に印加する補助交流電圧つま
りＣＩＤ電圧は、ある特定質量数の親イオンがイオント
ラップ電極間空間から出射しない程度の大きさに設定さ
れる。こうして生成した解離イオンに対し、質量分離対
象を順次走査（質量分析スキャン）して、解離イオン種
を分析する。解離イオンを高感度分析する為には、親イ
オンの高効率解離が要求される。
【０００６】上記米国特許第6,124,591号では、前記し
たように、解離対象の親イオンの質量数に比例させてＣ
ＩＤ電圧振幅値を増加させるが、その印加時間は一律に
３０ｍｓとしている。一般に、高質量数イオン、あるい
は、非常に安定な構造を持つイオンは、衝突誘起解離
（ＣＩＤ）により解離しにくい。このため、高質量数イ
オンほど、或いは、安定構造を持つイオンほど、解離効
率が低く、低感度なＭＳ／ＭＳ分析結果となる。あるい
は、所望の感度を得るまでに多くの分析を繰返す必要が
あり、全体としての分析時間が長くなる欠点がある。
たように、解離対象の親イオンの質量数に比例させてＣ
ＩＤ電圧振幅値を増加させるが、その印加時間は一律に
３０ｍｓとしている。一般に、高質量数イオン、あるい
は、非常に安定な構造を持つイオンは、衝突誘起解離
（ＣＩＤ）により解離しにくい。このため、高質量数イ
オンほど、或いは、安定構造を持つイオンほど、解離効
率が低く、低感度なＭＳ／ＭＳ分析結果となる。あるい
は、所望の感度を得るまでに多くの分析を繰返す必要が
あり、全体としての分析時間が長くなる欠点がある。
【０００７】本発明の目的は、比較的短い時間で、高感
度にＭＳ／ＭＳ分析が可能なイオントラップ型質量分析
装置及び方法を提供することである。
度にＭＳ／ＭＳ分析が可能なイオントラップ型質量分析
装置及び方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の主特徴とすると
ころは、解離対象の親イオン、たとえばその質量数或い
は親イオンの特性に応じてＣＩＤ電圧を印加する時間を
調整することである。
ころは、解離対象の親イオン、たとえばその質量数或い
は親イオンの特性に応じてＣＩＤ電圧を印加する時間を
調整することである。
【０００９】こうして、解離対象の親イオンの質量数、
或いは、親イオンの特性に応じてＣＩＤ電圧を印加する
時間を最適化し、無駄な時間を要することなく、所望の
感度でＭＳ／ＭＳ分析が可能なイオントラップ型質量分
析方法及び装置を提供することができる。
或いは、親イオンの特性に応じてＣＩＤ電圧を印加する
時間を最適化し、無駄な時間を要することなく、所望の
感度でＭＳ／ＭＳ分析が可能なイオントラップ型質量分
析方法及び装置を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施例について説明する。
実施例について説明する。
【００１１】まず、第一の実施例について説明する。図
１は、本発明の第一の実施例であるイオントラップ型質
量分析装置全体の概略図である。質量分析対象の混合物
試料は、ガスクロマトグラフや液体クロマトグラフ等の
前処理系１を経て成分分離され、イオン化部２でイオン
化される。イオントラップ型質量分析部４は、リング電
極１０と、それを挟むように向かい合わせて配置された
二つのエンドキャップ電極１１、１２から構成され、電
極間空間には、ＲＦドライブ電圧電源７からリング電極
１０に供給されるＲＦドライブ電圧ＶRFcosΩｔによっ
て四重極電界が生成されている。イオン化部２で生成さ
れたイオンは、イオン輸送部３を経て、エンドキャップ
電極１１の入射口１３を通り、リング電極１０とエンド
キャップ電極１１、１２の間（電極間空間）に入射され
四重極電界によって一旦安定にトラップされ、その後、
異なる質量対電荷比を持つイオンが順次質量分離（質量
スキャン分析）される。タンデム質量分析（ＭＳ／ＭＳ
分析）では、ある特定質量数イオン（親イオン）以外の
不要イオンを電極間空間から排出し、電極間空間に残っ
た特定質量数のイオンの振動運動を共鳴励起する補助交
流電界（ＣＩＤ用補助電界）をイオントラップ電極間空
間に重畳印加し、イオントラップ電極間空間に存在する
中性ガスと衝突させることにより、親イオンを解離さ
せ、その際生成された解離イオン（娘イオン）を順次、
質量分析する。ここで、質量分離する方法には大きく分
けて２通りある。一つは、ＲＦドライブ電圧電源７から
リング電極１０に供給されるＲＦドライブ電圧ＶRFcos
Ωｔを調整することによって、質量分析対象のイオン種
のうち、特定イオン種の軌道を不安定化させて電極間空
間から出射させる方法である。二つ目は、補助交流電圧
電源８からエンドキャップ電極１１，１２間に単一周波
数の補助交流電圧を印加して生成される補助交流電界に
よって、特定イオン種を共鳴励起させ、イオントラップ
電極間空間より出射させて質量分離する方法である。こ
れらの方法により質量分離されたイオンは、質量対電荷
比の値に応じて電極間空間から出射される。通常、一定
の周波数の補助交流電圧が印加される為、前記式の関係
に基づき、ＲＦドライブ電圧ＶRFcosΩｔの振幅ＶRFを
スキャンすることにより、質量分離対象イオンの質量対
電荷比は、順次掃引される。このように、電極空間から
出射したイオンのうち、エンドキャップ電極１２の出射
口１４を通過してきたイオンに関しては検出器５によっ
て検出され、データ処理部６で処理される。この一連の
質量分析過程すなわち、試料のイオン化、試料イオンビ
ームのイオントラップ型質量分析部への輸送及び入射、
試料イオン入射時のＲＦドライブ電圧振幅の調整、不要
イオンのイオントラップ電極間空間からの排出、親イオ
ンの解離、ＲＦドライブ電圧振幅の掃引（質量分析され
るイオンの質量対電荷比の掃引）、及び補助交流電圧の
振幅、補助交流電圧の種類及びタイミング等の調整、検
出、データ処理の全体を制御部９で制御している。
１は、本発明の第一の実施例であるイオントラップ型質
量分析装置全体の概略図である。質量分析対象の混合物
試料は、ガスクロマトグラフや液体クロマトグラフ等の
前処理系１を経て成分分離され、イオン化部２でイオン
化される。イオントラップ型質量分析部４は、リング電
極１０と、それを挟むように向かい合わせて配置された
二つのエンドキャップ電極１１、１２から構成され、電
極間空間には、ＲＦドライブ電圧電源７からリング電極
１０に供給されるＲＦドライブ電圧ＶRFcosΩｔによっ
て四重極電界が生成されている。イオン化部２で生成さ
れたイオンは、イオン輸送部３を経て、エンドキャップ
電極１１の入射口１３を通り、リング電極１０とエンド
キャップ電極１１、１２の間（電極間空間）に入射され
四重極電界によって一旦安定にトラップされ、その後、
異なる質量対電荷比を持つイオンが順次質量分離（質量
スキャン分析）される。タンデム質量分析（ＭＳ／ＭＳ
分析）では、ある特定質量数イオン（親イオン）以外の
不要イオンを電極間空間から排出し、電極間空間に残っ
た特定質量数のイオンの振動運動を共鳴励起する補助交
流電界（ＣＩＤ用補助電界）をイオントラップ電極間空
間に重畳印加し、イオントラップ電極間空間に存在する
中性ガスと衝突させることにより、親イオンを解離さ
せ、その際生成された解離イオン（娘イオン）を順次、
質量分析する。ここで、質量分離する方法には大きく分
けて２通りある。一つは、ＲＦドライブ電圧電源７から
リング電極１０に供給されるＲＦドライブ電圧ＶRFcos
Ωｔを調整することによって、質量分析対象のイオン種
のうち、特定イオン種の軌道を不安定化させて電極間空
間から出射させる方法である。二つ目は、補助交流電圧
電源８からエンドキャップ電極１１，１２間に単一周波
数の補助交流電圧を印加して生成される補助交流電界に
よって、特定イオン種を共鳴励起させ、イオントラップ
電極間空間より出射させて質量分離する方法である。こ
れらの方法により質量分離されたイオンは、質量対電荷
比の値に応じて電極間空間から出射される。通常、一定
の周波数の補助交流電圧が印加される為、前記式の関係
に基づき、ＲＦドライブ電圧ＶRFcosΩｔの振幅ＶRFを
スキャンすることにより、質量分離対象イオンの質量対
電荷比は、順次掃引される。このように、電極空間から
出射したイオンのうち、エンドキャップ電極１２の出射
口１４を通過してきたイオンに関しては検出器５によっ
て検出され、データ処理部６で処理される。この一連の
質量分析過程すなわち、試料のイオン化、試料イオンビ
ームのイオントラップ型質量分析部への輸送及び入射、
試料イオン入射時のＲＦドライブ電圧振幅の調整、不要
イオンのイオントラップ電極間空間からの排出、親イオ
ンの解離、ＲＦドライブ電圧振幅の掃引（質量分析され
るイオンの質量対電荷比の掃引）、及び補助交流電圧の
振幅、補助交流電圧の種類及びタイミング等の調整、検
出、データ処理の全体を制御部９で制御している。
【００１２】試料中の特定イオン種をタンデム質量分析
する場合、通常、特定イオン種以外のイオンは、イオン
トラップ電極間空間から排出される。その際、イオント
ラップ電極間空間に捕捉されたイオンは、各質量対電荷
比に応じて異なる振動周波数で振動している為、不要イ
オンの質量対電荷比の範囲に相当する振動周波数範囲内
の広帯域補助交流電圧をエンドキャップ電極１１，１２
間に印加して、広帯域補助交流電界を生成し、不要イオ
ンを共鳴排出させる。イオントラップ電極空間に残され
た親イオンの固有振動周波数と同じ周波数ｆ＝ｆp（＝
ωp／２π）、あるいは、その値に近い周波数ｆ〜ｆpを
持つ補助交流電圧（ＣＩＤ電圧）Ｖcidcos（２πｆｔ）
を補助交流電圧電源８からエンドキャップ電極１１，１
２間に印加して、親イオンの振動運動を増幅させ、イオ
ントラップ電極間空間に存在する中性ガスと衝突させ
て、親イオンを解離させる。但し、ＣＩＤ電圧は、親イ
オンがイオントラップ電極間空間より排出されない程度
の大きさに設定される。図４（ａ）に、本実施例でのタ
ンデム質量分析過程のシークエンス図を示す。試料イオ
ンのイオントラップ電極間空間への入射期間後の、不要
イオンの排出期間に広帯域補助交流電圧が印加されて不
要イオンの排出が実施され、更に親イオンの解離期間に
ＣＩＤ電圧が印加されて親イオンの解離が実施される。
ここで、図４（ａ）に示されているように、イオン入射
期間、不要イオン排出期間、親イオン解離期間の各期間
で、リング電極に印加するＲＦドライブ電圧ＶRFcosΩ
ｔの振幅値ＶRFの値は異なるように設定しても良い。
する場合、通常、特定イオン種以外のイオンは、イオン
トラップ電極間空間から排出される。その際、イオント
ラップ電極間空間に捕捉されたイオンは、各質量対電荷
比に応じて異なる振動周波数で振動している為、不要イ
オンの質量対電荷比の範囲に相当する振動周波数範囲内
の広帯域補助交流電圧をエンドキャップ電極１１，１２
間に印加して、広帯域補助交流電界を生成し、不要イオ
ンを共鳴排出させる。イオントラップ電極空間に残され
た親イオンの固有振動周波数と同じ周波数ｆ＝ｆp（＝
ωp／２π）、あるいは、その値に近い周波数ｆ〜ｆpを
持つ補助交流電圧（ＣＩＤ電圧）Ｖcidcos（２πｆｔ）
を補助交流電圧電源８からエンドキャップ電極１１，１
２間に印加して、親イオンの振動運動を増幅させ、イオ
ントラップ電極間空間に存在する中性ガスと衝突させ
て、親イオンを解離させる。但し、ＣＩＤ電圧は、親イ
オンがイオントラップ電極間空間より排出されない程度
の大きさに設定される。図４（ａ）に、本実施例でのタ
ンデム質量分析過程のシークエンス図を示す。試料イオ
ンのイオントラップ電極間空間への入射期間後の、不要
イオンの排出期間に広帯域補助交流電圧が印加されて不
要イオンの排出が実施され、更に親イオンの解離期間に
ＣＩＤ電圧が印加されて親イオンの解離が実施される。
ここで、図４（ａ）に示されているように、イオン入射
期間、不要イオン排出期間、親イオン解離期間の各期間
で、リング電極に印加するＲＦドライブ電圧ＶRFcosΩ
ｔの振幅値ＶRFの値は異なるように設定しても良い。
【００１３】以下、本実施例である、親イオンを中性ガ
スとの衝突により解離する為にイオントラップ電極間に
印加する、ＣＩＤ電圧の印加方法について、図５〜８を
用いて説明する。本実施例では、ＣＩＤ電圧の印加時間
Ｔcidが図５（ａ）に示すように、解離対象の親イオン
の質量対電荷比ｍ／Ｚに比例増加するように設定する。
まず、図１及び図６（ａ）に示すように、ユーザ入力・
分析データ出力部（操作手段）１５にて入力された解離
対象の親イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚに基づき、制御部
９において、解離対象の親イオン以外のイオンを不要イ
オンとして排出処理し、次に、図５（ａ）の関係式に基
づき、親イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚに応じて、イオン
ＣＩＤ電圧を印加する時間Ｔcidを決定・設定する。こ
の時、解離対象の親イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚは、図
６（ｂ）に示すように、タンデム質量分析に先立って行
われるプリスキャンにて最強信号が得られたイオンを親
イオンとして自動選定する等、自動的に求められたもの
でも良い。更に、ＣＩＤ電圧Ｖcidcos（２ωｆｔ）の振
幅Ｖcidは、図５（ｂ）に示すように、解離対象の親イ
オンの質量対電荷比ｍ／Ｚに依らず一定として良い。但
し、ＣＩＤ電圧Ｖci dcos（２ωｆｔ）が印加され、イオ
ントラップ電極間空間に生成されるＣＩＤ補助交流電界
により共鳴励起振動する親イオンが、イオントラップ電
極間空間から排出されない程度の大きさに設定する。
スとの衝突により解離する為にイオントラップ電極間に
印加する、ＣＩＤ電圧の印加方法について、図５〜８を
用いて説明する。本実施例では、ＣＩＤ電圧の印加時間
Ｔcidが図５（ａ）に示すように、解離対象の親イオン
の質量対電荷比ｍ／Ｚに比例増加するように設定する。
まず、図１及び図６（ａ）に示すように、ユーザ入力・
分析データ出力部（操作手段）１５にて入力された解離
対象の親イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚに基づき、制御部
９において、解離対象の親イオン以外のイオンを不要イ
オンとして排出処理し、次に、図５（ａ）の関係式に基
づき、親イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚに応じて、イオン
ＣＩＤ電圧を印加する時間Ｔcidを決定・設定する。こ
の時、解離対象の親イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚは、図
６（ｂ）に示すように、タンデム質量分析に先立って行
われるプリスキャンにて最強信号が得られたイオンを親
イオンとして自動選定する等、自動的に求められたもの
でも良い。更に、ＣＩＤ電圧Ｖcidcos（２ωｆｔ）の振
幅Ｖcidは、図５（ｂ）に示すように、解離対象の親イ
オンの質量対電荷比ｍ／Ｚに依らず一定として良い。但
し、ＣＩＤ電圧Ｖci dcos（２ωｆｔ）が印加され、イオ
ントラップ電極間空間に生成されるＣＩＤ補助交流電界
により共鳴励起振動する親イオンが、イオントラップ電
極間空間から排出されない程度の大きさに設定する。
【００１４】次に、本実施例の効果について図７、８を
用いて説明する。図７は、振幅Ｖci d＝０.５Ｖ、周波数
ｆ＝７３.９２ｋＨｚのＣＩＤ電圧Ｖcidcos（２ωｆ
ｔ）をエンドキャップ電極１１，１２間に印加した場
合、解離対象親イオンを１００，５００，１０００，１
５００，２０００ｕと変化させた際のイオン振動振幅値
の時間変化を数値解析により求めた結果である。各イオ
ン種とも、振動振幅が徐々に増加し、ある一定の振幅値
に到達すると、それ以上増幅せずに一定値に保たれてい
る。これは、ＣＩＤ電圧により生成されたＣＩＤ補助交
流電界による共鳴増幅する方向に働く力と、イオントラ
ップ電極間空間内の中性ガス（この場合はＨｅガス）に
よる抵抗力がつりあうことに因ると考える。この最大で
一定な振幅値Ａ＝Ａmaxに到達するまでの時間τは、親
イオンの質量数ｍ（質量対電荷比ｍ／Ｚ）によって大き
く異なっている。各イオン種での一定振幅値Ａ＝Ａmax
に到達するまでの時間τを質量数に応じてプロットした
グラフを図７に示す。親イオンの質量数ｍに比例して、
τが増加しているのが分かる。ここで、イオン振動振幅
Ａが大きい程、振動エネルギーが増加し、解離効率は向
上すると考えられる。つまり、親イオンを最大振幅Ａ＝
Ａmaxでイオン振動させることにより、イオンは最大効
率で解離されると考えられる。
用いて説明する。図７は、振幅Ｖci d＝０.５Ｖ、周波数
ｆ＝７３.９２ｋＨｚのＣＩＤ電圧Ｖcidcos（２ωｆ
ｔ）をエンドキャップ電極１１，１２間に印加した場
合、解離対象親イオンを１００，５００，１０００，１
５００，２０００ｕと変化させた際のイオン振動振幅値
の時間変化を数値解析により求めた結果である。各イオ
ン種とも、振動振幅が徐々に増加し、ある一定の振幅値
に到達すると、それ以上増幅せずに一定値に保たれてい
る。これは、ＣＩＤ電圧により生成されたＣＩＤ補助交
流電界による共鳴増幅する方向に働く力と、イオントラ
ップ電極間空間内の中性ガス（この場合はＨｅガス）に
よる抵抗力がつりあうことに因ると考える。この最大で
一定な振幅値Ａ＝Ａmaxに到達するまでの時間τは、親
イオンの質量数ｍ（質量対電荷比ｍ／Ｚ）によって大き
く異なっている。各イオン種での一定振幅値Ａ＝Ａmax
に到達するまでの時間τを質量数に応じてプロットした
グラフを図７に示す。親イオンの質量数ｍに比例して、
τが増加しているのが分かる。ここで、イオン振動振幅
Ａが大きい程、振動エネルギーが増加し、解離効率は向
上すると考えられる。つまり、親イオンを最大振幅Ａ＝
Ａmaxでイオン振動させることにより、イオンは最大効
率で解離されると考えられる。
【００１５】ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidを、解離対象の
親イオンの質量数に依らず、一定値例えば、Ｔcid＝２
ｍｓに設定した場合、ｍ＝１０００ｕ以上の高質量数イ
オンの振動振幅値Ａは、Ａ＜Ａmaxとなり、最大振幅値
に到達しない為、親イオンが低質量数の時より、解離効
率が低下する。本実施例では、図８の関係に基づいて、
親イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚ（１価イオン（Ｚ＝１）
の場合、質量数ｍ）に応じて、ＣＩＤ電圧印加時間Ｔ
cidを調整・設定することにより、親イオンの質量数に
因らず、常に高効率に解離され、解離イオン（娘イオ
ン）の高感度分析が可能となる。設定は、ユーザ入力・
分析データ出力部（操作手段）１５によって行うことが
できる。この操作手段は、解離対象イオン種，解離対象
イオンの質量対電荷比あるいは、解離エネルギーをユー
ザが入力する手段であり、制御部９には、この入力に基
づき特定周波数を持つ補助交流電界の印加時間を切替え
る手段を含んでいる。もちろん、操作手段１５は、特定
周波数を持つ補助交流電界の印加時間の指定を、直接入
力するものであっても良い。
親イオンの質量数に依らず、一定値例えば、Ｔcid＝２
ｍｓに設定した場合、ｍ＝１０００ｕ以上の高質量数イ
オンの振動振幅値Ａは、Ａ＜Ａmaxとなり、最大振幅値
に到達しない為、親イオンが低質量数の時より、解離効
率が低下する。本実施例では、図８の関係に基づいて、
親イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚ（１価イオン（Ｚ＝１）
の場合、質量数ｍ）に応じて、ＣＩＤ電圧印加時間Ｔ
cidを調整・設定することにより、親イオンの質量数に
因らず、常に高効率に解離され、解離イオン（娘イオ
ン）の高感度分析が可能となる。設定は、ユーザ入力・
分析データ出力部（操作手段）１５によって行うことが
できる。この操作手段は、解離対象イオン種，解離対象
イオンの質量対電荷比あるいは、解離エネルギーをユー
ザが入力する手段であり、制御部９には、この入力に基
づき特定周波数を持つ補助交流電界の印加時間を切替え
る手段を含んでいる。もちろん、操作手段１５は、特定
周波数を持つ補助交流電界の印加時間の指定を、直接入
力するものであっても良い。
【００１６】以上の実施例においては、環状のリング電
極１０と、該リング電極１０が間に配置されるように対
向して配置された二つのエンドキャップ電極１１，１２
と、リング電極１０とエンドキャップ電極１１，１２間
に与える高周波電圧ＶRFcosΩｔを発生する高周波電源
７と、イオンを生成するイオン源２と、その生成された
イオンを前記高周波電界が生成される電極間空間に捕捉
する手段７，９〜１２と、ある特定の周波数ｆを持つ補
助交流電界（ＣＩＤ電圧：Ｖcidcos（２ωｆｔ））を電
極間空間に発生する手段８と、電極間空間から出射した
イオンを検出する手段５を備えたイオントラップ型質量
分析装置において、特定の質量対電荷比を持つイオンを
共鳴励起させるために印加する特定周波数を持つ補助交
流電界の印加時間Ｔcidを、ユーザが入力して設定する
ための操作手段１５を備えている。また、操作手段１５
を、解離対象イオン種，解離対象イオンの質量対電荷比
あるいは、解離エネルギーをユーザが入力する手段と
し、この入力に基づき補助交流電界の印加時間を切替え
る手段９、８を備えた構成である。
極１０と、該リング電極１０が間に配置されるように対
向して配置された二つのエンドキャップ電極１１，１２
と、リング電極１０とエンドキャップ電極１１，１２間
に与える高周波電圧ＶRFcosΩｔを発生する高周波電源
７と、イオンを生成するイオン源２と、その生成された
イオンを前記高周波電界が生成される電極間空間に捕捉
する手段７，９〜１２と、ある特定の周波数ｆを持つ補
助交流電界（ＣＩＤ電圧：Ｖcidcos（２ωｆｔ））を電
極間空間に発生する手段８と、電極間空間から出射した
イオンを検出する手段５を備えたイオントラップ型質量
分析装置において、特定の質量対電荷比を持つイオンを
共鳴励起させるために印加する特定周波数を持つ補助交
流電界の印加時間Ｔcidを、ユーザが入力して設定する
ための操作手段１５を備えている。また、操作手段１５
を、解離対象イオン種，解離対象イオンの質量対電荷比
あるいは、解離エネルギーをユーザが入力する手段と
し、この入力に基づき補助交流電界の印加時間を切替え
る手段９、８を備えた構成である。
【００１７】次に、本発明の第二の実施例について図９
（ａ），（ｂ）を用いて説明する。ここでは、解離対象
の親イオンの質量数ｍ（又は質量対電荷比ｍ／Ｚ）に応
じて、ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidを変化設定させる際
に、図９（ａ）に示すように、Ｔcidのｍに対する変化
率（微分形）、ｄ2（Ｔcid）／ｄｍ2が、ｄ2（Ｔcid）
／ｄｍ2＞０となるような関係に基づいて、ＣＩＤ電圧
印加時間Ｔcidを変化させる。試料中に、質量数が高く
なるほど、安定構造を持つような物質が含まれる場合、
単に質量数に比例させるだけでは、解離効率が高まらな
い可能性もある。例えば、ベンゼン環構造を持つ物質な
ど安定な構造を持つ為、解離し難い。そのような場合、
ＣＩＤ電圧印加時間が不足する可能性がある為、高質量
数イオンほどＣＩＤ電圧印加時間を図９（ａ）に示すよ
うな関係に基づいて増加させると、解離効率が向上する
と考える。また、試料中に、質量数が高くなるほど、構
造が不安定になるような物質が含まれる場合、図５
（ａ）の関係によると、必要時間以上にＣＩＤ電圧を印
加し、分析時間に無駄を生じる可能性もある。そのよう
な場合、図９（ｂ）に示すように、Ｔcidのｍに対する
変化率（微分形）、ｄ2（Ｔcid）／ｄｍ2が、ｄ2（Ｔ
cid）／ｄｍ2＜０となるような関係に基づいて、ＣＩＤ
電圧印加時間Ｔcidを変化させると、高効率解離が得ら
れる必要最低限のＣＩＤ電圧印加時間が設定される為、
高感度分析の時間短縮の効果が期待できる。従って、本
実施例によれば、親イオンの質量対電荷比ばかりでな
く、親イオンの特性を考慮して、ＣＩＤ電圧印加時間を
設定する為、より確実・安定に、親イオンが高効率解離
され、解離イオンの高感度分析が可能となる。
（ａ），（ｂ）を用いて説明する。ここでは、解離対象
の親イオンの質量数ｍ（又は質量対電荷比ｍ／Ｚ）に応
じて、ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidを変化設定させる際
に、図９（ａ）に示すように、Ｔcidのｍに対する変化
率（微分形）、ｄ2（Ｔcid）／ｄｍ2が、ｄ2（Ｔcid）
／ｄｍ2＞０となるような関係に基づいて、ＣＩＤ電圧
印加時間Ｔcidを変化させる。試料中に、質量数が高く
なるほど、安定構造を持つような物質が含まれる場合、
単に質量数に比例させるだけでは、解離効率が高まらな
い可能性もある。例えば、ベンゼン環構造を持つ物質な
ど安定な構造を持つ為、解離し難い。そのような場合、
ＣＩＤ電圧印加時間が不足する可能性がある為、高質量
数イオンほどＣＩＤ電圧印加時間を図９（ａ）に示すよ
うな関係に基づいて増加させると、解離効率が向上する
と考える。また、試料中に、質量数が高くなるほど、構
造が不安定になるような物質が含まれる場合、図５
（ａ）の関係によると、必要時間以上にＣＩＤ電圧を印
加し、分析時間に無駄を生じる可能性もある。そのよう
な場合、図９（ｂ）に示すように、Ｔcidのｍに対する
変化率（微分形）、ｄ2（Ｔcid）／ｄｍ2が、ｄ2（Ｔ
cid）／ｄｍ2＜０となるような関係に基づいて、ＣＩＤ
電圧印加時間Ｔcidを変化させると、高効率解離が得ら
れる必要最低限のＣＩＤ電圧印加時間が設定される為、
高感度分析の時間短縮の効果が期待できる。従って、本
実施例によれば、親イオンの質量対電荷比ばかりでな
く、親イオンの特性を考慮して、ＣＩＤ電圧印加時間を
設定する為、より確実・安定に、親イオンが高効率解離
され、解離イオンの高感度分析が可能となる。
【００１８】次に、本発明の第三の実施例について図１
０（ａ），（ｂ）及び（ｃ）を用いて説明する。ここで
は、解離対象の親イオンの質量数ｍ（又は質量対電荷比
ｍ／Ｚ）に応じて、ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidを変化設
定させる際に、図１０（ａ）に示すように、Ｔcidをス
テップ状に変化させても良い。或いは、図１０（ｂ）に
示すように、ステップ状変化と線形変化を組み合わせた
ような関係により、ＣＩＤ電圧印加時間を設定しても良
い。この場合、ｍに対するＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidの
関係が簡易化される為、ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidの制
御が容易になる。また、試料中に含まれる物質のうち、
解離が非常に困難な物質が含まれる場合、図１０（ｃ）
に示されるように、その解離困難な物質に対して、ＣＩ
Ｄ電圧印加時間Ｔcidが特別長くなるように設定しても
良い。このとき、解離困難な物質もＣＩＤ電圧印加時間
が長時間に設定される為、高効率に解離され、タンデム
質量分析が高感度に実施される。
０（ａ），（ｂ）及び（ｃ）を用いて説明する。ここで
は、解離対象の親イオンの質量数ｍ（又は質量対電荷比
ｍ／Ｚ）に応じて、ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidを変化設
定させる際に、図１０（ａ）に示すように、Ｔcidをス
テップ状に変化させても良い。或いは、図１０（ｂ）に
示すように、ステップ状変化と線形変化を組み合わせた
ような関係により、ＣＩＤ電圧印加時間を設定しても良
い。この場合、ｍに対するＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidの
関係が簡易化される為、ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidの制
御が容易になる。また、試料中に含まれる物質のうち、
解離が非常に困難な物質が含まれる場合、図１０（ｃ）
に示されるように、その解離困難な物質に対して、ＣＩ
Ｄ電圧印加時間Ｔcidが特別長くなるように設定しても
良い。このとき、解離困難な物質もＣＩＤ電圧印加時間
が長時間に設定される為、高効率に解離され、タンデム
質量分析が高感度に実施される。
【００１９】次に、本発明の第四の実施例について図１
１（ａ），（ｂ）を用いて説明する。解離対象の親イオ
ンの質量数ｍ（又は質量対電荷比ｍ／Ｚ）に応じて、Ｃ
ＩＤ電圧印加時間Ｔcidを変化設定させる際に、図１１
（ａ）に示すように、Ｔcidを親イオンの質量数ｍに比
例増加させると同時に、図１１（ｂ）に示すように、Ｃ
ＩＤ電圧Ｖcidcos（２ωｆｔ）の振幅Ｖcidを親イオン
の質量数ｍに比例増加させるように、ＣＩＤ電圧Ｖcid
とＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidの両方を変化させても良
い。このとき、ＣＩＤ電圧を親イオンの質量数ｍに応じ
て比例増加させている為、ＣＩＤ電圧印加時間のみを増
加させる場合に比べ、解離効率向上の効果が大きい。従
って、その分、ＣＩＤ電圧印加時間を短く設定できる
為、本実施例によれば、短縮した分析時間で、高感度タ
ンデム質量分析が可能となる。
１（ａ），（ｂ）を用いて説明する。解離対象の親イオ
ンの質量数ｍ（又は質量対電荷比ｍ／Ｚ）に応じて、Ｃ
ＩＤ電圧印加時間Ｔcidを変化設定させる際に、図１１
（ａ）に示すように、Ｔcidを親イオンの質量数ｍに比
例増加させると同時に、図１１（ｂ）に示すように、Ｃ
ＩＤ電圧Ｖcidcos（２ωｆｔ）の振幅Ｖcidを親イオン
の質量数ｍに比例増加させるように、ＣＩＤ電圧Ｖcid
とＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidの両方を変化させても良
い。このとき、ＣＩＤ電圧を親イオンの質量数ｍに応じ
て比例増加させている為、ＣＩＤ電圧印加時間のみを増
加させる場合に比べ、解離効率向上の効果が大きい。従
って、その分、ＣＩＤ電圧印加時間を短く設定できる
為、本実施例によれば、短縮した分析時間で、高感度タ
ンデム質量分析が可能となる。
【００２０】次に、本発明の第五の実施例について図１
２を用いて説明する。ここでは、図１２に示すように、
解離対象の親イオンの解離エネルギーに応じて、ＣＩＤ
電圧印加時間Ｔcidを変化設定させる。つまり、予め、
親イオンの解離エネルギーが分かっている場合、その大
きさに比例させて、ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidを増加さ
せることにより、解離に多くのエネルギーを必要とする
イオンほど長い間ＣＩＤ電圧を印加させ、高効率に親イ
オンを解離させる。この時の、親イオン解離エネルギー
に対するＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidの変化様式は、図９
（ａ），（ｂ）のような非線型様式や図１０（ａ），
（ｂ）及び（ｃ）のようなステップ状変化様式、或い
は、図１１（ａ），（ｂ）のようなＣＩＤ電圧振幅の同
時変化様式であっても良い。このように、本実施例によ
れば、解離しにくい親イオンほどＣＩＤ電圧印加時間が
長く設定される為、確実に解離され、高感度タンデム質
量分析が可能となる。
２を用いて説明する。ここでは、図１２に示すように、
解離対象の親イオンの解離エネルギーに応じて、ＣＩＤ
電圧印加時間Ｔcidを変化設定させる。つまり、予め、
親イオンの解離エネルギーが分かっている場合、その大
きさに比例させて、ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidを増加さ
せることにより、解離に多くのエネルギーを必要とする
イオンほど長い間ＣＩＤ電圧を印加させ、高効率に親イ
オンを解離させる。この時の、親イオン解離エネルギー
に対するＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidの変化様式は、図９
（ａ），（ｂ）のような非線型様式や図１０（ａ），
（ｂ）及び（ｃ）のようなステップ状変化様式、或い
は、図１１（ａ），（ｂ）のようなＣＩＤ電圧振幅の同
時変化様式であっても良い。このように、本実施例によ
れば、解離しにくい親イオンほどＣＩＤ電圧印加時間が
長く設定される為、確実に解離され、高感度タンデム質
量分析が可能となる。
【００２１】次に、本発明の第六の実施例について図
１、図１３（ａ），（ｂ）を用いて説明する。本実施例
では、図１中に記載のデータベース１６に蓄積されてい
るデータに基づいて、ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidを変化
設定させる。図１３（ａ）に示すように、ユーザ入力・
分析データ出力部（操作手段）１５にて入力された解離
対象の親イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚに基づき、制御部
９により、解離対象の親イオン以外のイオンが不要イオ
ンとして排出処理され、解離対象の親イオンの解離エネ
ルギーをデータベース１６から検索・導出し、それに基
づいて、制御部９にて、ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidを設
定する。或いは、図１３（ｂ）に示すように、ユーザ入
力・分析データ出力部１５にて入力された解離対象の親
イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚに基づき、制御部９によ
り、解離対象の親イオン以外のイオンが不要イオンとし
て排出処理された後、過去に実験した結果を蓄積したデ
ータベース１６により、解離対象イオンのＣＩＤ電圧の
最適印加時間Ｔcid OPTを検索・導出し、制御部９にて、
ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidが最適時間Ｔcid OPTとなるよ
うに設定する。ここで、解離対象の親イオンの選定は、
ユーザ入力の代わりに、図６（ｂ）に示すように、タン
デム質量分析に先立って行われるプリスキャンにて最強
信号が得られたイオンを親イオンに選定する等、自動的
に求めても良い。従って、本実施例によれば、解離対象
イオンの特性や、過去に得られた最適なデータに基づい
て、解離対象イオン種にとって、ＣＩＤ電圧の最適な印
加時間Ｔci dが設定される為、確実・安定に、高感度な
タンデム質量分析が実施されることが期待できる。
１、図１３（ａ），（ｂ）を用いて説明する。本実施例
では、図１中に記載のデータベース１６に蓄積されてい
るデータに基づいて、ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidを変化
設定させる。図１３（ａ）に示すように、ユーザ入力・
分析データ出力部（操作手段）１５にて入力された解離
対象の親イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚに基づき、制御部
９により、解離対象の親イオン以外のイオンが不要イオ
ンとして排出処理され、解離対象の親イオンの解離エネ
ルギーをデータベース１６から検索・導出し、それに基
づいて、制御部９にて、ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidを設
定する。或いは、図１３（ｂ）に示すように、ユーザ入
力・分析データ出力部１５にて入力された解離対象の親
イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚに基づき、制御部９によ
り、解離対象の親イオン以外のイオンが不要イオンとし
て排出処理された後、過去に実験した結果を蓄積したデ
ータベース１６により、解離対象イオンのＣＩＤ電圧の
最適印加時間Ｔcid OPTを検索・導出し、制御部９にて、
ＣＩＤ電圧印加時間Ｔcidが最適時間Ｔcid OPTとなるよ
うに設定する。ここで、解離対象の親イオンの選定は、
ユーザ入力の代わりに、図６（ｂ）に示すように、タン
デム質量分析に先立って行われるプリスキャンにて最強
信号が得られたイオンを親イオンに選定する等、自動的
に求めても良い。従って、本実施例によれば、解離対象
イオンの特性や、過去に得られた最適なデータに基づい
て、解離対象イオン種にとって、ＣＩＤ電圧の最適な印
加時間Ｔci dが設定される為、確実・安定に、高感度な
タンデム質量分析が実施されることが期待できる。
【００２２】次に、本発明の第七の実施例について図１
４，図４（ｂ）を用いて説明する。図１４は、本実施例
であるイオントラップ型質量分析装置全体の概略図であ
る。本実施例では、中性状態の試料をイオントラップ電
極間空間に注入後、電子銃１７からの発射された電子と
の衝突により、イオントラップ電極間空間にてイオン化
するタイプ（内部イオン化タイプ）のイオントラップ質
量分析装置である。図４（ｂ）に、本実施例でのタンデ
ム質量分析過程のシークエンス図を示す。イオン化期間
に、中性状態の試料がイオントラップ電極間空間に注入
され、電子銃１７から発射された電子との衝突により、
中性試料はイオン化される。その後、不要イオンの排出
期間に広帯域補助交流電圧が印加されて不要イオンの排
出が実施され、更に親イオンの解離期間にＣＩＤ電圧が
印加されて親イオンの解離が実施される。ここで、図４
（ｂ）に示されているように、イオン入射期間、不要イ
オン排出期間、親イオン解離期間の各期間で、リング電
極に印加するＲＦドライブ電圧ＶRFcosΩｔの振幅値Ｖ
RFの値は異なるように設定しても良い。ここでも、同様
に、ユーザ入力・分析データ出力部（操作手段）１５に
て入力された解離対象の親イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚ
に基づき、制御部９により親イオン以外のイオンを不要
イオンとして排出処理した後、親イオン種（親イオンの
質量対電荷比ｍ／Ｚ）に応じてＣＩＤ電圧印加時間Ｔ
cidを設定する。従って、本実施例は、内部イオン化タ
イプのイオントラップ型質量分析装置にも適用可能であ
り、同様に、高感度のタンデム質量分析を可能とする。
４，図４（ｂ）を用いて説明する。図１４は、本実施例
であるイオントラップ型質量分析装置全体の概略図であ
る。本実施例では、中性状態の試料をイオントラップ電
極間空間に注入後、電子銃１７からの発射された電子と
の衝突により、イオントラップ電極間空間にてイオン化
するタイプ（内部イオン化タイプ）のイオントラップ質
量分析装置である。図４（ｂ）に、本実施例でのタンデ
ム質量分析過程のシークエンス図を示す。イオン化期間
に、中性状態の試料がイオントラップ電極間空間に注入
され、電子銃１７から発射された電子との衝突により、
中性試料はイオン化される。その後、不要イオンの排出
期間に広帯域補助交流電圧が印加されて不要イオンの排
出が実施され、更に親イオンの解離期間にＣＩＤ電圧が
印加されて親イオンの解離が実施される。ここで、図４
（ｂ）に示されているように、イオン入射期間、不要イ
オン排出期間、親イオン解離期間の各期間で、リング電
極に印加するＲＦドライブ電圧ＶRFcosΩｔの振幅値Ｖ
RFの値は異なるように設定しても良い。ここでも、同様
に、ユーザ入力・分析データ出力部（操作手段）１５に
て入力された解離対象の親イオンの質量対電荷比ｍ／Ｚ
に基づき、制御部９により親イオン以外のイオンを不要
イオンとして排出処理した後、親イオン種（親イオンの
質量対電荷比ｍ／Ｚ）に応じてＣＩＤ電圧印加時間Ｔ
cidを設定する。従って、本実施例は、内部イオン化タ
イプのイオントラップ型質量分析装置にも適用可能であ
り、同様に、高感度のタンデム質量分析を可能とする。
【００２３】以上の実施例によれば、試料中の特定イオ
ン種をタンデム質量分析する際、解離対象イオンの質量
対電荷比あるいはイオンの特性に応じて、特定イオン種
を解離する為に重畳印加する補助交流電圧の印加時間を
最適化することにより、解離対象イオンを高効率に解離
し、解離イオンの高感度分析を可能にする。また、特定
イオン種を解離する為に重畳印加する補助交流電圧の印
加時間を自動最適化できるため、装置の使い勝手も向上
する。
ン種をタンデム質量分析する際、解離対象イオンの質量
対電荷比あるいはイオンの特性に応じて、特定イオン種
を解離する為に重畳印加する補助交流電圧の印加時間を
最適化することにより、解離対象イオンを高効率に解離
し、解離イオンの高感度分析を可能にする。また、特定
イオン種を解離する為に重畳印加する補助交流電圧の印
加時間を自動最適化できるため、装置の使い勝手も向上
する。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、解離対象イオンを高効
率に解離し、解離イオンの高感度分析を短時間で可能に
することができる。
率に解離し、解離イオンの高感度分析を短時間で可能に
することができる。
【図１】本発明の第一実施例によるイオントラップ型質
量分析装置全体の概略図。
量分析装置全体の概略図。
【図２】イオントラップの各電極の概略断面図。
【図３】イオントラップ内でのイオン軌道の安定性を決
定するａ，ｑ値の安定領域図。
定するａ，ｑ値の安定領域図。
【図４】本発明によるタンデム質量分析過程の基本的な
２例シークエンス図。
２例シークエンス図。
【図５】本発明の第一実施例におけるＣＩＤ電圧印加時
間と振幅値の設定様式概念図。
間と振幅値の設定様式概念図。
【図６】本発明の第一実施例におけるＣＩＤ電圧印加時
間制御の流れを表す概念図。
間制御の流れを表す概念図。
【図７】各イオンの振動振幅最大値Ａを数値解析した結
果を示すグラフ。
果を示すグラフ。
【図８】解離対象親イオンの質量対電荷比と、最大振動
振幅値の関係を表すグラフ。
振幅値の関係を表すグラフ。
【図９】本発明の第二実施例におけるＣＩＤ電圧の印加
時間の設定様式。
時間の設定様式。
【図１０】本発明の第三実施例におけるＣＩＤ電圧の印
加時間の設定様式。
加時間の設定様式。
【図１１】本発明の第四実施例におけるＣＩＤ電圧印加
時間及び振幅値の設定様式。
時間及び振幅値の設定様式。
【図１２】本発明の第五実施例におけるＣＩＤ電圧の印
加時間の設定様式。
加時間の設定様式。
【図１３】本発明の第六実施例におけるＣＩＤ電圧印加
時間を制御の流れを表す概念図。
時間を制御の流れを表す概念図。
【図１４】本発明の第七実施例によるイオントラップ型
質量分析装置全体の概略図。
質量分析装置全体の概略図。
１…前処理系、２…イオン化部、３…イオン輸送部、４
…イオントラップ型質量分析部、５…検出器、６…デー
タ処理部、７…ＲＦドライブ電圧電源、８…広帯域補助
交流電圧電源、９…制御部、１０…リング電極、１１…
イオン入射側のエンドキャップ電極、１２…検出器側の
エンドキャップ電極、１３…イオン入射口、１４…イオ
ン出射口、１５…ユーザ入力・分析データ出力部（操作
手段）、１６…データベース、１７…電子銃。
…イオントラップ型質量分析部、５…検出器、６…デー
タ処理部、７…ＲＦドライブ電圧電源、８…広帯域補助
交流電圧電源、９…制御部、１０…リング電極、１１…
イオン入射側のエンドキャップ電極、１２…検出器側の
エンドキャップ電極、１３…イオン入射口、１４…イオ
ン出射口、１５…ユーザ入力・分析データ出力部（操作
手段）、１６…データベース、１７…電子銃。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三村 忠男 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 永井 伸治 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 Ｆターム(参考） 5C038 JJ06 JJ07 JJ11
Claims (10)
- 【請求項１】イオンを生成するイオン源と、このイオン
を捕捉する電極間空間を形成するイオントラップ電極
と、特定周波数を持つ補助交流電界を前記電極間空間に
発生する手段と、前記電極間空間から出射したイオンを
検出する手段を備えたイオントラップ型質量分析装置に
おいて、前記特定周波数を持つ補助交流電界の印加時間
を，解離するイオン種に応じて変更する手段を備えたこ
とを特徴とするイオントラップ型質量分析装置。 - 【請求項２】環状のリング電極と、該リング電極が間に
配置されるように対向して配置された二つのエンドキャ
ップ電極と、前記リング電極とエンドキャップ電極間に
与える高周波電圧を発生する高周波電源と、イオンを生
成するイオン源と、その生成されたイオンを高周波電界
が生成される前記電極間空間に捕捉する手段と、ある特
定の周波数を持つ補助交流電界を前記電極間空間に発生
する手段と、前記電極間空間から出射したイオンを検出
する手段を備えたイオントラップ型質量分析装置におい
て、前記特定の質量対電荷比を持つイオンを共鳴励起さ
せるために印加する前記特定周波数を持つ補助交流電界
の印加時間を、解離するイオン種に応じて変更する手段
を備えたことを特徴とするイオントラップ型質量分析装
置。 - 【請求項３】請求項１又は２において、前記特定周波数
を持つ補助交流電界の印加時間を、前記解離対象のイオ
ンの質量対電荷比が大きいほど長くする手段を備えたこ
とを特徴とするイオントラップ型質量分析装置。 - 【請求項４】請求項１又は２において、前記特定周波数
を持つ補助交流電界の印加時間を、前記解離対象のイオ
ンの質量対電荷比に比例させて長くする手段を備えたこ
とを特徴とするイオントラップ型質量分析装置。 - 【請求項５】請求項１又は２において、前記特定周波数
を持つ補助交流電界の印加時間を、前記解離対象のイオ
ンの解離エネルギーが大きいほど長くする手段を備えた
ことを特徴とするイオントラップ型質量分析装置。 - 【請求項６】請求項１〜５のいずれかにおいて、前記補
助交流電界の大きさを前記解離するイオン種に応じて変
更する手段を備えたことを特徴とするイオントラップ型
質量分析装置。 - 【請求項７】請求項６において、前記解離対象の特定質
量対電荷比が大きいほど、前記特定の周波数を持つ補助
交流電界を大きくする手段を備えたことを特徴とするイ
オントラップ型質量分析装置。 - 【請求項８】イオンを生成するイオン源と、このイオン
を捕捉する電極間空間を形成するイオントラップ電極
と、特定周波数を持つ補助交流電界を前記電極間空間に
発生する手段と、電極間空間から出射したイオンを検出
する手段を備えたイオントラップ型質量分析装置におい
て、前記特定周波数を持つ補助交流電界の印加時間を，
ユーザが入力して設定するための操作手段を備えたこと
を特徴とするイオントラップ型質量分析装置。 - 【請求項９】請求項８において、前記操作手段は、解離
対象イオン種，解離対象イオンの質量対電荷比あるい
は、解離エネルギーをユーザが入力する手段であり、こ
の入力に基づき前記特定周波数を持つ補助交流電界の印
加時間を切替える手段を備えたことを特徴とするイオン
トラップ型質量分析装置。 - 【請求項１０】イオン源にてイオンを生成するステップ
と、このイオンをイオントラップ電極にて形成する電極
間空間にて捕捉するステップと、特定周波数を持つ補助
交流電界を前記電極間空間に発生させるステップと、前
記電極間空間から出射したイオンを検出するステップと
を含むイオントラップ型質量分析方法において、前記特
定周波数を持つ補助交流電界の印加時間を、解離するイ
オン種に応じて変更するステップを有することを特徴と
するイオントラップ型質量分析方法。
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|---|---|---|---|
| JP2001118158A JP2002313276A (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | イオントラップ型質量分析装置及び方法 |
| US10/087,743 US6683303B2 (en) | 2001-04-17 | 2002-03-05 | Ion trap mass spectrometer and spectrometry |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2001118158A JP2002313276A (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | イオントラップ型質量分析装置及び方法 |
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|---|---|
| JP2002313276A true JP2002313276A (ja) | 2002-10-25 |
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2001
- 2001-04-17 JP JP2001118158A patent/JP2002313276A/ja active Pending
-
2002
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