JP2002503020A - 遅延引き出し付きタンデム飛行時間型質量分析計および使用方法 - Google Patents
遅延引き出し付きタンデム飛行時間型質量分析計および使用方法Info
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Abstract
Description
国特許出願第09/020,142号の一部継続出願である。
を決定する。1つの形態の質量分析計は、電場の影響下において、与えられたイ
オン、すなわちイオン化され気化したサンプルがイオン源から検出器まで移動す
るために要する時間を測定することにより、イオンの質量電荷比を決定する。与
えられた強度の電場においてイオンが検出器に到達するために要する時間は、質
量の一次関数であり電荷の逆関数である。この形態の質量分析計は飛行時間型質
量分析計と呼ばれる。
び/または広い質量範囲を必要とする他の適用分野において、飛行時間(TOF
)型質量分析計が広く受け入れられるようになってきた。マトリクス支援レーザ
デソープション/イオン化(MALDI)および電子スプレー(ESI)などの
新しいイオン化技術は、気相で完全な分子イオンを生成するようにされ得る、分
子の質量範囲を大幅に拡大し、TOFはこれらの適用分野において独自の利点を
有する。例えば米国特許第5,625,184号および第5,627,360号
に記載の遅延引き出しの最近の開発は、高分解能で精密な質量測定をMALDI
−TOFで日常的に使用可能にし、パルス化引き出しによる直交注入は、ESI
−TOFに対して同様の性能向上を提供している。
構造に関してはほとんど情報を提供しない。従来、タンデム質量分析計(MS−
MS)は、構造情報を提供するために用いられてきた。MS−MS装置において
、第1の質量分析器が、注目する一次イオン、例えば、特定のサンプルの分子イ
オンを選択するために用いられる。内部エネルギを増加させることにより、例え
ばイオンを中性分子と衝突させることにより、そのイオンがフラグメントされる
。その後フラグメントイオンのスペクトルが、第2の質量分析器によって分析さ
れ、一次イオンの構造はしばしば、フラグメンテーションパターンを解釈するこ
とにより決定され得る。MALDI−TOFにおいて、ポストソース分解(PS
D)として知られる技術が用いられ得るが、フラグメンテーションスペクトルは
しばしば弱く、解釈することが困難である。イオンが中性分子と高エネルギ衝突
する衝突セルを追加することは、低質量フラグメントイオンの生成を向上させ、
ある程度の追加のフラグメンテーションを引き起こす。しかし、そのスペクトル
は解釈が困難である。直交ESI−TOFにおいて、フラグメンテーションは、
大気圧電子スプレーと排気された質量分析計との間の界面でエネルギ衝突を引き
起こすことにより起こるが、今のところ特定の一次イオンを選択する手段はない
。
選択され、フラグメントイオンスペクトルが第3の四重極を走査することにより
分析される、トリプル四重極である。第2の四重極は典型的には、複数の低エネ
ルギ衝突が起こるのに十分高い圧力および電圧に維持されている。得られたスペ
クトルは概して、解釈が容易であり、例えば、このようなスペクトルからペプチ
ドのアミノ酸配列を決定する技術が開発されている。最近、第3の四重極が飛行
時間型分析器に置きかえられたハイブリッド装置が記載されている。
技術を用いるいくつかのアプローチが、これまでに記載されている。例えば、表
面誘起解離(SID)を用いた、2つの線形飛行時間型質量分析器を組み込んだ
タンデム装置が、生成品としてのイオンを生成するために用いられてきた。後に
開発されたバージョンにおいて、第2の質量分析器にイオンミラーが追加された
。米国特許第5,206,508号は、線形または反射型分析器を用いたタンデ
ム質量分析計を開示している。このタンデム質量分析計は、互いに異なる質量を
有する親イオンの分離を必要とすることなく、各親イオンに関してタンデム質量
スペクトルを得ることができる。米国特許第5,202,563号は、接地され
た真空ハウジングと、フラグメンテーションチャンバを介して連結された2つの
反射型質量分析器と、接地された真空ハウジングに対して電気的に浮遊している
飛行チャネルとを含むタンデム飛行時間型質量分析計を開示している。これらの
デバイスの適用は概して、比較的小さい分子に限られており、ペプチドまたはオ
リゴヌクレオチドの配列決定などの生物学的適用に必要な感度および分解能を提
供するものはないと考えられる。
の質量分析器は、注目する質量範囲に亘って、少なくとも単位質量分解能と良好
なイオン伝達とを有していなければならない。分子量1000を超えると、この
要件は、高質量範囲を有する2つの二重焦点磁気偏向質量分析計からなるMS−
MSシステムによって最も良好に満たされる。これらの装置は最高の質量範囲と
質量精度とを提供するが、飛行時間に比べると感度に限度があり、MALDIお
よび電子スプレーなどの最新のイオン化技術による使用には容易に適応可能でな
い。これらの装置はさらに、非常に複雑であり高価である。
制御イオンセレクタと、(3)イオンセレクタと連絡するイオンフラグメンテー
ションチャンバと、(4)フラグメンテーションチャンバと連絡する分析器とを
含むタンデム飛行時間型質量分析計に関する。一実施形態において、イオン生成
器は、イオンの速度が質量電荷比に依存するようにイオンが加速される、パルス
化イオン源を含む。パルス化イオン源は、レーザデソープションイオン化または
パルス化電子スプレー源を含む。別の実施形態において、イオン生成器は、連続
電子スプレー、電子インパクト、誘起結合プラズマ、または化学的イオン化源な
どの連続イオン化源を含む。この実施形態において、イオンは、ドリフト空間内
のイオンの移動方向に実質的に直交する方向で、パルス化イオン源に注入される
。イオンは、パルス化イオンビームに変換され、周期的に電圧パルスを印加する
ことによってドリフト空間方向に加速される。
ン生成器に連結されたフィールドフリーのドリフト空間を含み、他端でパルス化
イオンデフレクタに連結されている。ドリフト空間は、イオン伝達を向上させる
ためにイオンビームをドリフト空間の中央近傍に閉じ込めるビームガイドを含み
得る。パルス化イオンデフレクタは、選択された質量電荷比範囲内のイオンのみ
が、イオンフラグメンテーションチャンバを介して伝達されることを可能にする
。一実施形態において、分析器が、飛行時間型質量分析計であり、フラグメンテ
ーションチャンバが、イオンのフラグメンテーションを引き起こし、かつ、引き
出しを遅延させるように設計された衝突セルである。別の実施形態において、分
析器がイオンミラーを含む。
質量分析計によるフラグメントイオンの分析のための遅延引き出しイオン源とし
て作用するためにも、フラグメンテーションチャンバを用いることである。この
ことは、フラグメントイオンの高分解能飛行時間型質量スペクトルが、単一の収
集で質量範囲全体に亘って記録されることを可能にする。本発明の別の特徴は、
衝突セルと加速領域との間のフィールドフリーの領域を生成するグリッドの追加
である。フィールドフリーの領域は、衝突セル内での衝突によって励起されたイ
オンにフラグメンテーションを完了するための時間を与える。
トルを測定することに関する。一実施形態において、方法は、(1)パルス化イ
オン源を生成する工程と、(2)特定の範囲の質量電荷比のイオンを選択する工
程と、(3)イオンをフラグメントする工程と、(4)遅延引き出し飛行時間型
質量分析法を用いてフラグメントイオンを分析する工程とを含む。一実施形態に
おいて、パルス化イオン源を生成する工程は、MALDIによって行われる。一
実施形態において、イオンをフラグメントする工程は、イオンを気体の分子と衝
突させることによって行われる。一実施形態において、イオンをフラグメントす
る工程は、イオンを励起させ、その後励起したイオンをほぼフィールドフリーの
領域を通過させることにより、励起したイオンに、実質的にフラグメンテーショ
ンを完了するために十分な時間を与える工程を含む。
化イオン生成器を制御するパラメータは、注目する一次イオンがパルス化イオン
デフレクタにおいて最小ピーク幅に集束するように、調整される。デフレクタは
、選択されたイオンが伝達されることを可能にするが、すべての他のイオンは偏
向され従って伝達されない。選択されたイオンは所定量だけ減速され得る。選択
されたイオンは、衝突セルに入り、そこで中性分子との衝突により励起されて解
離する。フラグメントイオンおよび残りのすべての選択されたイオンは、衝突セ
ルを出て、セルと、セルとほぼ同一の電位に維持されているグリッドプレートと
の間のほぼフィールドフリーの領域に向かう。この時点でのイオンパケットは、
すべてのイオンが、速度および位置では多少のばらつきがあるが、ほぼ同一の平
均速度を有しているという点で、MALDIによって最初に生成されたものに酷
似している。
、所定振幅の加速パルスが、グリッドプレートに印加される。生成品としてのイ
オンのスペクトルは記録され得、正確な質量が決定され得る。理論によると、伝
達効率の損失を最小限に抑えながら、一次イオン選択のための3000に近い分
解能が達成可能である。フラグメントイオンの理論的分解能は、質量2000ま
ではフラグメント質量の少なくとも10倍である。
ラグメントイオン決定との両方のための飛行時間技術を用いた方法を提供するこ
とである。本発明は、MALDIおよび電子スプレーなどのいずれのパルス化ま
たは連続イオン化源にも適用可能である。本発明は、ペプチド、オリゴヌクレオ
チドおよびオリゴ糖などの生物学的サンプルに関する配列および構造情報を提供
するために特に有用である。
利点は、添付の図面と共に以下の記載を参照することにより、よりよく理解され
得る。
デム飛行時間型質量分析計10は、以下を含む。すなわち、(1)パルス化イオ
ン生成器12、(2)パルス化イオン生成器12と連絡するタイミング制御イオ
ンセレクタ14、(3)タイミング制御イオンセレクタ14と連絡するイオンフ
ラグメント器またはフラグメンテーションチャンバ18、そして(4)イオン分
析器24である。動作中、分析対象サンプルは、パルス化イオン生成器12によ
りイオン化される。調査対象イオンは、タイミング制御イオンセレクタ14によ
り選択され、フラグメンテーションチャンバ18に渡される。ここで、選択され
たイオンはフラグメントされ、分析器24に渡される。フラグメンテーションチ
ャンバ18は、分析器24の遅延引き出し源として機能するよう設計されている
。
質量分析計10の1つの実施形態は、パルス化イオン生成器12を含む。パルス
化イオン生成器は、レーザ27およびソース引き出しグリッド36を含む。タイ
ミング制御イオンセレクタ14は、イオン生成器12と連絡している。イオンセ
レクタ14は、電場を有さないドリフト管16およびパルス化イオンデフレクタ
52を含む。電場を有さないドリフト管16は、図7に関連して示されるように
イオンガイドを含んでもよい。
いる。図2Aに示されるイオンフラグメンテーションチャンバは、衝突セル44
を含む。しかしながら、フラグメンテーションチャンバ18は、光解離チャンバ
または表面誘起解離チャンバのような、対象分野において公知の他のあらゆるタ
イプのフラグメンテーションチャンバであってもよい。パルス化イオンデフレク
タ52への入口における小さなアパーチャ54は、イオンビームをフラグメンテ
ーションチャンバ18へ自由に通過させるが、中性ガスの流れは制限する。フラ
グメンテーションチャンバ18は、イオン分析器24と連絡している。フラグメ
ンテーションチャンバ18の出口における小さなアパーチャ58は、イオンビー
ムを自由に通過させるが、中性ガスの流れは制限する。
配置され、電場を有さない領域57を形成するようにバイアスされる。電場を有
さない領域57は、図2Aにおいて四角で示し、関連する図7においてさらに詳
細に説明するイオンガイド57’を含んでもよい。フラグメント器引き出しグリ
ッド56は、グリッドプレート53および分析器24への入口58に隣接して配
置される。別の実施形態において、グリッドプレート53が排除され、フラグメ
ント器引き出しグリッド56は、出口アパーチャに直接隣接して配置される。こ
の実施形態は、フラグメンテーションが衝突セル44内で実質的に完了する測定
において用いられる。分析器24は、イオンミラー64と連絡している第2の電
場を有さないドリフト管16’を含む。第2の電場を有さないドリフト管16’
は、図7に関連して示すようにイオンガイドを含んでもよい。反射イオンを受け
取るように検出器68が配置される。
真空ポンプ(図示せず)に接続される真空ハウジング20に封入されている。ま
た、フラグメンテーションチャンバ18およびパルス化イオンデフレクタ52も
、ガス放出口48を介して真空ポンプ(図示せず)に接続される真空ハウジング
19に封入されている。同様に、分析器24は、ガス放出口28を介して真空ポ
ンプ(図示せず)に接続される真空ハウジング26に封入されている。真空ポン
プは、イオンと中性分子との衝突が起こり難くなるように、真空ハウジング20
、19および26内の中性ガスのバックグランド圧力を十分に低く維持する。
生成器12によりイオン化される。1つの実施形態において、パルス化イオン生
成器12は、マトリックス支援レーザデソープション/イオン化(MALDI)
を用いる。この実施形態において、レーザビーム27’は、入射レーザビーム2
8の波長を選択的に吸収可能なマトリックスと混合されたサンプル32を有する
サンプル板に衝突する。
の間、およびソース引き出しグリッド36とドリフト管16との間に放出電位を
印加することにより、イオンを加速する。1つの実施形態において、ドリフト管
16は接地電位にある。この加速の後、イオンは、その電荷質量比の平方根にほ
ぼ比例した速度で、ドリフト管16を移動する。すなわち、イオンは重いほどゆ
っくりと移動する。従って、質量の大きいイオンは、質量の小さいイオンよりも
よりゆっくりと移動するので、イオンは、ドリフト管16内でその質量電荷比に
応じて分離する。
だけ開く。これにより、パルス化イオンデフレクタ52が衝突セル44へのアク
セスを可能としている間の所定の時間窓内にパルス化イオンデフレクタ52に達
する選択された質量電荷比のイオンのみが伝達される。従って、パルス化イオン
デフレクタ52により、選択された質量電荷比を有する所定のイオンのみが、衝
突セル44に入ることができる。質量がより大きいまたは小さいその他のイオン
は阻止される。
スと衝突する。これらの衝突が、イオンのフラグメントを引き起こす。衝突のエ
ネルギーは、サンプル32と衝突セル44との間の印加電位差に比例する。1つ
の実施形態において、衝突セル44における中性ガスの圧力は約10-3Torr
に維持され、衝突セル44の周囲の空間における圧力は約10-5Torrに維持
されている。イオン入口アパーチャ46およびイオン出口アパーチャ50を介し
て衝突セル44からのガス拡散は、ガス放出口48に接続された真空ポンプ(図
示せず)により促進される。別の実施形態においては、ガス吸入口40に高速パ
ルス化バルブ(図示せず)が配置され、これによりイオンがフラグメンテーショ
ンチャンバ18に達する間は、中性ガスの高圧パルスを生成し、それ以外の間は
、フラグメンテーションチャンバ18を真空状態に保つ。中性ガスは、ヘリウム
、空気、窒素、アルゴン、クリプトンまたはキセノンのような任意の中性ガスで
あり得る。
パーチャ50’を通過し、グリッドプレート53とフラグメント器引き出しグリ
ッド56との間のほぼ電場を有さないの領域59に入るまで、グリッドプレート
53およびフラグメント器引き出しグリッド56は、衝突セル44と実質的に同
じ電位にてバイアスされる。イオンがグリッドプレート53を通過してから所定
の時間後に、グリッドプレート53上の電位が高電圧へと急速に切り換えられ、
これによりイオンは加速される。加速されたイオンは、分析器24への入口58
を通過し、第2の電場を有さないドリフト管16’に入り、イオンミラー64に
入り、そして反射イオンを受け取るように配置された検出器68へと進む。
オンの検出までの、イオンフラグメントの飛行時間が測定される。測定された時
間から、イオンフラグメントの質量電荷比が、決定される。フラグメンテーショ
ンチャンバ18がイオンフラグメントの遅延引き出しソースとして機能するよう
に動作パラメータを正しく選択することで、質量電荷比を非常に高い分解能にて
決定することができる。動作パラメータは、以下を含む。すなわち、(1)グリ
ッドプレート53内のアパーチャ50’を通じてのフラグメントイオンの通過と
、グリッドプレート53への加速電位の印加との間における遅延、および(2)
グリッドプレート53とフラグメント器引き出しグリッド56との間における引
き出し電界の大きさ、である。
。この実施形態は、衝突セル44内でフラグメンテーションが実質的に完了する
測定において用いられる。この実施形態において、フラグメント器引き出しグリ
ッド56は、衝突セル44と実質的に同じ電位にてバイアスされる。イオンが衝
突セル44を出てから所定の時間後に、衝突セル44への高電圧接続が、第2の
高電圧供給(図示せず)へと急速に切り換えられ、これにより、イオンは加速さ
れる。加速されたイオンは、分析器24への入口58を通過し、第2の電場を有
さないドリフト管16’に入り、イオンミラー64に入り、そして反射イオンを
受け取るように配置された検出器68へと進む。
出までの、イオンフラグメントの飛行時間が測定される。イオンフラグメントの
質量電荷比は、測定された時間から決定される。フラグメンテーションチャンバ
18がイオンフラグメントの遅延引き出しソースとして機能するように動作パラ
メータを正しく選択することで、質量電荷比を非常に高い分解能にて決定するこ
とができる。動作パラメータは、以下を含む。すなわち、(1)高電圧が第2の
高電圧に急速に切り換えられる前に、イオンが衝突セル44を出てから所定の時
間後、および(2)衝突セル44とフラグメント器引き出しグリッド56との間
における引き出し電界の大きさ、である。
ンが経る電位を示す。電圧70がサンプル32に印加され、電圧71が引き出し
グリッド36に印加される。電圧71は、電圧72とほぼ等しい。レーザービー
ム28がサンプル32に衝突するのに応答して、イオンのパルスが形成され、サ
ンプル32と引き出しグリッド36との間にある実質的に電場を有さないの空間
61内に放出される。イオンは、その質量電荷比とほぼ無関係な特徴的な速度分
布で、サンプル32から放出される。イオンが、サンプル32と引き出しグリッ
ド36との間のほぼ電場を有さないの空間61内をドリフトするに従い、イオン
は空間的に分布し、より速いイオンは引き出しグリッド36に近くなり、そして
より遅いイオンはサンプル32に近くなる。イオン化から所定の時間後に、サン
プル32に印加された電圧は、より高い電圧72へと急速に切り換えられ、これ
により、サンプル32と引き出しグリッド36との間に電界を確立する。サンプ
ル32と引き出しグリッド36との間の電界により、サンプル32に最も近くて
初期的により遅いイオンが、初期的により速いイオンよりも大きな加速を受ける
。
き出しグリッドとドリフト管との間に第2の電界が確立される。1つの実施形態
において、電圧73は、接地電位にある。これにより、イオンは、第2の電界に
よりさらに加速される。電圧71および72、ならびにイオンパルスの形成と引
き出し電圧72のスイッチングとの間の時間遅延を適切に選択することにより、
81の初期的により遅いイオンは、82の初期的により速いイオンよりも加速さ
れるため、初期的により遅いイオンは、最終的に選択集束点83にて、初期的に
より速いイオンを追い抜く。選択集束点83としては、パルス化イオンデフレク
タ52、衝突セル44、またはイオン行路沿いのその他の任意の点が選ばれ得る
。
量電荷比のイオンが、選択集束点83に到達する時間の総時間幅は、典型的には
約1ナノ秒以下である。選択集束点83が、パルス化イオンデフレクタ52と同
じ位置に選択された場合、パルス化イオンデフレクタ52のゲートは、選択され
た質量電荷比のイオンの到達時間に対応する短い時間間隔で開けられ、これ以外
の時間は、他のすべてのイオンを阻止するために閉じられる。本発明の遅延引き
出しは、イオンパケットの時間幅を非常に小さくすることが可能なことから、イ
オン選択の分解能が、パルス化イオンデフレクタ52の特性によってしか制限さ
れないため、有利である。従って、高分解能のイオン選択が可能である。対照的
に、継続的な引き出しを用いた場合には、すべてのイオンが電界から同一の加速
を受け、速度集束は起こらない。これにより、特定の質量電荷比のイオンパケッ
トの時間幅は、サンプルから行路沿いの任意の点へのイオンの移動時間に比例し
て拡大し、イオン選択の分解能は非常に高くはなり得ない。
到達するまでの間、質量の小さいイオンを偏向する横電界を確立する。選択され
た質量電荷比のイオンが到達すると、横電界は急速にゼロへと下げられため、選
択されたイオンは通過可能となる。選択されたイオンの通過後、横電界は元に戻
り、より質量の大きいあらゆるイオンは偏向される。選択されたイオンは、フラ
グメンテーションチャンバ18内へ偏向されずに伝達される。
動エネルギーを下げるために電圧74が衝突セル44に印加され得る。衝突セル
44内のイオンのエネルギーは、電圧74およびイオンの初速度と関連する運動
エネルギーに対する初期電位81または82により決定される。衝突セル44内
でイオンが中性分子と衝突する際のエネルギーは、電圧74を変えることで多様
にすることができる。
一部は、イオンがフラグメントするのに十分な内部エネルギーに変換され得る。
衝突セル44内における衝突により、エネルギーを与えられたイオンおよびフラ
グメントは、幾分遅い速度にて衝突セル44内を移動し続け、依然短い時間間隔
内で、遅延引き出しおよび衝突により変更された初速度分布に対応する速度分布
にて、出口アパーチャ50を通って最終的に出てくる。
びフラグメント器引き出しグリッド56に印加された電圧75が等しくあるため
、衝突セル44とフラグメント器引き出しグリッド56との間に電場を有さない
領域を形成する。電場を有さない領域内をイオンがドリフトするに従い、イオン
は空間的に分布し、より速いイオンはフラグメント器引き出しグリッド56に近
くなり、そしてより遅いイオンはグリッドプレート53に近くなる。
圧76へと急速に切り換えられ、これにより、グリッドプレート53とフラグメ
ント器引き出しグリッド56との間に電界が確立される。その結果、初期的によ
り遅いイオンは、初期的により速いイオンよりも大きな加速を受ける。1つの実
施形態において、グリッドプレート53および衝突セル44は、その両方が同時
に切り換えられるように電気的に接続されている。別の実施形態において、衝突
セル44に印加される電圧は一定であり、グリッドプレート53に印加される電
圧のみが切り換えられる。
しない。この実施形態は、フラグメンテーションが衝突セル44内で実質的に完
了する測定において用いられる。この実施形態では、衝突セル44とフラグメン
ト器引き出しグリッド56との間に電場を有さない領域はない。所定の時間遅延
の後、衝突セル44に印加された電圧は、より高い電圧76へと急速に切り換え
られ、これにより、衝突セル44とフラグメント器引き出しグリッド56との間
に電界を確立する。その結果、初期的により遅いイオンは、初期的により速いイ
オンよりも大きな加速を受ける。
電界内でさらに加速される。1つの実施形態において、電圧77は、接地電位に
あってもよい。電圧76および74、ならびに衝突セル44の切り換え時間を適
切に選択することで、84の初期的により遅いイオンは十分に加速され、85の
初期的により速いイオンを選択集束点89にて追い抜く。
その付近に選択される。この実施形態において、イオンは、第2の電場を有さな
い領域16’を移動し、イオンミラー64に入る。イオンミラー64内において
、イオンは、電圧79で反射され、最終的に検出器68に衝突する。ドリフト管
16’の所定の長さおよびミラー64の長さに対して、電圧78は、検出器68
にてイオンを時間的に再集束するように調整可能である。このように、フラグメ
ンテーションチャンバ18は、分析器24の遅延引き出し源としての役割を果た
し、フラグメントイオンの高分解能スペクトルが測定可能となる。
模式図である。衝突セル44は、衝突セル44内にガスを導入するガス吸入口4
0、および衝突セル44から外へとガスを拡散する(矢印D)入口アパーチャ4
6および出口アパーチャ50をそれぞれ含む。これらのアパーチャ46および5
0は、衝突セル44内に外部の電界が侵入するのを回避するために、透明度の高
いグリッド47で覆われてもよい。外部に拡散するガスは、フラグメンテーショ
ンチャンバ18のガス放出口48(図2)に取り付けられた真空ポンプにより引
き出される。1つの実施形態において、均一な電界が、衝突セル44とフラグメ
ンテーションチャンバ18への入口アパーチャ51との間、ならびにフラグメン
ト器引き出しグリッド56と分析器24への入口アパーチャ58との間に確立さ
れる。
れている。分圧器53’は、電気的に絶縁した保護環55に取り付けられている
。保護環55は、引き出しグリッド56と分析器24への入口アパーチャ58と
の間、ならびに衝突セル44とフラグメンテーションチャンバ18への入口アパ
ーチャ51との間の空間に、均一間隔で置かれている。分圧器53’は、これら
の空間にほぼ均一の電界を提供するように調整されている。高電圧電源90は、
衝突セル44に電気的に接続され、電圧74(図2B)に設定されている。グリ
ッドプレート53上の電圧は、スイッチ80により設定される。スイッチ80は
、電圧74に設定された高電圧電源90、および電圧76に設定された高電圧電
源91のそれぞれ(図2B)と電気的に連絡している。
7は、制御器(図示せず)から受け取ったスタート信号に応答して、制御信号を
スイッチ80に供給する。制御器は、1つの実施形態においては、デジタルコン
ピュータである。スイッチ80が、グリッドプレート53への高電圧接続を高電
圧電源90により生じる電圧74から、高電圧電源91により生じる電圧76へ
と切り換えるために起動される直前に、選択された質量電荷比のイオンが、グリ
ッドプレート53におけるアパーチャ50’を通過できるように遅延が設定され
る。
52は、透明度の高いグリッドで覆われたアパーチャ51と54との間に配置さ
れる、2つの直列デフレクタ100および102を含む。アパーチャ54はまた
、ドリフト管16の出口アパーチャとして機能し、アパーチャ51もまた、フラ
グメンテーションチャンバ18への入口アパーチャ51として機能する。グリッ
ド状のアパーチャ51および54は、デフレクタ100および102により形成
された電界が、パルス化イオンデフレクタ52より先へと伝搬することを回避す
る。デフレクタ100および102は、電気的破壊を引き起こすことなく、でき
る限りアパーチャ51および54上のグリッド面の近くに配置される。
レクタ100の電極101Aと101Bがこれらの電極間に電位差を有する、通
常閉(NC)または充電状態の構成で動作される。第2のデフレクタ102は、
電極105Aと105Bとの間に電圧差がない、通常開(NO)または放電状態
の構成により動作される。イオンの生成と、デフレクタ100における所望の質
量電荷比のイオンの到達時間との間の遅延を正しく選択することにより、入口電
極101Aおよび101Bは、所望のイオンのみがデフレクタ100に達するよ
うに開くため、非充電状態にされ得る。その一方で、第2のデフレクタ102の
電極105Aおよび105Bは、対象イオンがデフレクタ102を通過する直後
に閉じられるように非充電状態される。この方法にて、質量の小さいイオンは、
第1のデフレクタ100により阻止され、質量の大きいイオンは、第2のデフレ
クタ102により阻止される。イオンは、臨界アパーチャからそれるような、十
分に大きな角度で偏向されることにより、阻止される。様々な実施形態において
(例えば、図2)、臨界アパーチャは、衝突セル44への入口アパーチャ46、
分析器24または検出器68(最小の偏向角度を有する方)への入口アパーチャ
58と一致し得る。
の点の間のあらゆるイオンの飛行時間を正確に計算することができる。図2Aお
よび図2Bに示される1つの実施形態において用いられたような均一の電界の場
合、これらの方程式は、特に正確に計算することができ、電圧、距離、および初
速度が正確に知られている条件においては、2つの点の間のあらゆるイオンの飛
行時間を正確に計算することができる。具体的には、イオンが均一加速電界を横
断する時間は、以下の方程式で示される。
内で過ごす時間を示す。加速度は、以下の方程式で示される。
してdは電界の全長を示す。電場を有さない空間において、加速度はゼロであり
、以下の式で示される。 t=D/v 式中、Dは、電場を有さない空間の全長、vはイオンの速度を示す。
置エネルギーの総和は一定である。電界における荷電粒子の運動は、以下の式で
示される。 T2−T1=z(V1−V2) 式中、運動エネルギーT=mv2/2である。この式をVについて解くことによ って、任意の点における荷電粒子の速度の明確な式を示し得る。
、電荷、電位、距離と、初期の位置および速度との関数として飛行時間を正確に
提供する。距離がメートルで、電位がボルトで、質量がkgで、電荷がクーロン
で、そして時間が秒で表されるSI系が用いられる場合、さらなる定数は必要な
い。
こともあり、そのような場合は、計算された飛行時間の補正を経験的に決定する
必要もあり得る。
、十分な正確さで決定でき、これにより、パルス化イオン生成器12におけるイ
オンの生成と、タイミング制御イオンセレクタ14におけるイオンの選択、また
は衝突セル44からのイオンのパルス引き出しとの間に必要とされる時間遅延を
正確に決定することが可能となる。
2は、スタートパルス150により開始される。スタートパルス150は、パル
ス化イオン生成器12におけるイオンの生成と同期している。1つの実施形態に
おいて、スタートパルスは、レーザビーム28からの光のパルスを検出すること
により生成される。第1の遅延期間の後、パルス151が遅延発生器162によ
り生成される。遅延発生器162は、電圧70および72をそれぞれ供給する電
圧源と連絡しているスイッチ155をオンにする。
32へと接続する位置160にある。パルス151を受け取ると、スイッチ15
5は、電圧72の電圧源をサンプル32へと接続する位置161に急速に移動す
る。第1の遅延は、パルス化イオン生成器12により生成された選択された質量
電荷比のイオンが、選択点(例えばパルス化イオンデフレクタ52)において、
時間的に集束するように選択される。
が生成される。パルス152を受け取る前、スイッチ156は電圧源120を偏
向板101Aに接続し、スイッチ157は電圧源121を偏向板101Bに接続
する。パルス152を受け取ると、スイッチ156および157は、急速に動い
て偏向板101Aおよび101Bの両方を接地に接続する。
Bを接地接続し、そして第3の遅延期間の後に起こる遅延パルス153に応答し
て、電極105Aおよび105Bを電圧源122および123にそれぞれ接続す
る。1つの実施形態において、電圧源120および122は等しい電圧を供給し
、電圧源121および123は、電圧源120より供給される電圧と大きさが等
しく符号は反対である電圧源を供給する。第2の遅延期間は、パルスイオン偏向
器52の入口アパーチャ54、またはその付近に選択された質量電荷比のイオン
が到達することに対応するように選択される。そして、第3の遅延期間は、パル
スイオン偏向器52の出口アパーチャ51、またはその付近に選択された質量電
荷比のイオンが到達することに対応するように選択される。
パルス154を受け取る前、スイッチ79は、電圧源供給電圧74をグリッド板
53に接続する。そして、パルス154を受け取ると、スイッチ79は、電圧源
供給電圧76をグリッド板53に接続するために急速に切り換える。第4の遅延
期間は、グリッド板53のアパーチャ50’、またはその付近に選択された質量
電荷比のイオンが到達することに対応するように選択される。第4の遅延期間を
適切に選択することで、フラグメンテーションチャンバ18は、分析器24の遅
延引き出し源として作用し、一次イオンおよびフラグメントイオンの両方が、時
間的に検出器68に集束する。各スイッチ79、155、156、157、15
8および159は、次のスタートパルスが開始されるよりも前に、初期状態にリ
セットされなければならない。スイッチをリセットする時間および速度は重要で
はなく、各スイッチに組み込まれた固定遅延の後に実行してもよいし、あるいは
別の外部の遅延チャネル(図示せず)からの遅延パルスを用いてもよい。
び遅延時間を有する、図2に示した実施形態のような、あらゆる機器構成(in
strumental geometory)に対して計算できる。図6に示す
プロットは、20キロボルトのサンプル電圧72および19.8キロボルトの衝
突セル電圧74(実験室基準系(laboratory reference
frame)における200ボルトのイオン中性衝突エネルギーに対応)で、パ
ルス化イオン生成器12において生じる質量電荷比(m/z)が2000のイオ
ンについてのフラグメント質量の関数としての分解能の計算に対応する。(図2
Aおよび図2B)。m/zが2000の一次イオンがアパーチャ50’を通過す
ると計算された時点から858ナノ秒の遅延後に、グリッド板53をより高い電
圧76に切り換えた。この電圧76は、この計算の目的においては25キロボル
トであった。
に印加された電圧75もまた、19.8キロボルトであったため、引き出しグリ
ッド56と衝突セル44との間の領域は電場を有さなかった。別の事例にて(図
6の曲線112)、フラグメント器引き出しグリッド56に印加された電圧75
は19.9キロボルトであったため、衝突セル44の出口50から出てくるイオ
ンは多少減速された。図6からもわかるように、後者の事例である112は、比
較的大きい質量の場合に理論的分解能が若干低くなるが、比較的低いフラグメン
ト質量においては幾分良好な分解能が得られる。
上のフィールドフリー領域に配置されることを含む。イオンガイドは、イオンの
伝達を増加させるため、ドリフト管16または16’のうちの少なくとも1つに
、あるいはフィールドフリー領域57に配置され得る。ワイヤインシリンダ型(
wire−in−cylinder type)および4極、6極または8極か
ら成るRF励起多極レンズを含む、いくつかの型のイオンガイドが、当該分野に
おいて公知である。イオンガイドの1つの実施形態において、スタックリング静
電イオンガイド(stacked ring electrostatic i
on guide)が用いられる。スタックリングイオンガイドは、それぞれ中
央アパーチャ110を有し、各組のリング108の間に均一の間隔で重ねられた
同一の板またはリング108および108’の積層体を含む。リング108’は
1つおきに正の電圧電源109に接続され、その間のリング108は、それぞれ
、負の電圧電源107に接続される。
、ガイドの隣接し合うリングの間の距離の半分に相当する距離だけ、スタックリ
ングイオンガイドの端部から離れている。イオンガイド99を通過する際のイオ
ン飛行時間が不安定になるのを回避するため、正にバイアスされた電極の数を、
負にバイアスされた電極の数と等しくすることが重要である。入射イオンビーム
のエネルギーと比例する電圧電源107および109からの印加電圧の、適切な
大きさを選択することにより、イオンビームは、ガイドの軸付近で閉じ込められ
る。例えば、ワイヤインシリンダ型イオンガイドよりもスタックリングイオンガ
イドの方が優位である点は、イオンの飛行時間に著しい影響を与えることなく、
エネルギーおよび質量の広い範囲にわたり、効率的にイオンを伝達させることで
ある。
12へイオンを供給するために、連続またはパルス源のイオン128のいずれを
用いてもよい。この実施形態において、電気スプレー、化学イオン化、電子衝撃
、誘導結合プラズマ(ICP)およびMALDIを含む、当該分野において公知
のあらゆるイオン化技術を用いることができる。この実施形態においては、イオ
ンのビーム129を、電極130と引き出しグリッド36との間のフィールドフ
リー空間内に注入し、周期的に電圧パルスを電極130に印加し、これにより、
初期ビームの方向と直交する方向へイオンを加速させる。イオンは、引き出しグ
リッド36とグリッド136との間に形成された第2の電界においてさらに加速
される。
間に均一な電界を形成するための補助として用いられ得る。イオンは、フィール
ドフリー空間16を通過し、フラグメンテーションチャンバ18内に入る。フラ
グメンテーションチャンバ18内において、イオンは衝突セル44に入り、その
中で中性分子との衝突によりフラグメントされる。この実施形態において、以下
でさらに説明するように、パルスイオン偏向器は衝突セル44内に配置され、フ
ラグメンテーションチャンバ18は、分析器24の遅延引き出し源として機能す
る。フラグメンテーションチャンバ18から出ていくイオンは、フィールドフリ
ー空間16’を通過し、イオンミラー64により反射され、フィールドフリー空
間16’に再び入り、検出器68により検出される。
つの実施形態にも適用される。サンプル32(図2)は、電極130(図8)に
置き換えられ、パルスイオン偏向器52は、衝突セル44(図8)内に配置され
る。連続イオン源128内で生成されたイオンビーム129は、点81と82の
間にある、電極130と引き出しグリッド36との間の空間に入る。電極130
における電圧70は、初期的には引き出しグリッド36上の電圧71と等しく、
電極130を周期的に切り換えることにより、イオンを引き出す。70と72と
の間の電圧差は、ビーム内のイオンが、時間内に衝突セル44からの出口、また
はその付近に集束するように選択される。1つの実施形態において、引き出しグ
リッド36上の電圧71は接地電位にあり、ドリフト管16および16’上の電
圧73は、対象イオンとは反対符号の電圧である。
けられた運動エネルギーを足したものに対して、それらの初期電位81または8
2により決定される。従って、衝突セル44内でイオンが中性分子と衝突する際
のエネルギーは、電圧74を変えることで変化させることができる。1つの実施
形態において、電圧71および電圧74は、接地電位にある。この実施形態にお
いて、衝突セル44とフラグメント器引き出しグリッド56との間の引き出し電
界は、初期的に接地の、または接地付近の電圧75を、より低い電圧に切り換え
ることで形成される。
セル44内に配置される。パルス化イオン生成器12(図8)からのイオンは、
衝突セル44の出口104、またはその付近に集束される。選択された質量電荷
比を有するイオンのパルスが、衝突セル44への入口103、またはその付近に
到達したとき、パルスイオン偏向器100を停止状態にし、これにより、選択さ
れたイオンを無偏向で通過させる。選択された質量電荷比を有するイオンのパル
スが、衝突セル44への出口104、またはその付近に到達したとき、パルスイ
オン偏向器102を活性化し、これにより、パルス偏向器102に遅れて到達す
る、より大きい質量のイオンを偏向する。このように、質量電荷比のより低いイ
オンは、パルスイオン偏向器100により偏向され、質量電荷比のより高いイオ
ンは、パルスイオン偏向器102により偏向され、そして選択された質量電荷比
の範囲内のイオンは、偏向されずに伝達される。パルスイオン偏向器100およ
び102に印加された電圧は、偏向されたイオンおよび衝突セル内で生成された
あらゆるフラグメントが、臨界アパーチャを通過することがないように調整され
る。臨界アパーチャは、この実施形態において、分析器24への入口アパーチャ
58である。
が円筒状であり、ビームの軸に垂直な方向における速度成分が非常に小さくなる
ように、十分に平行化されている。その結果、パルス化イオン生成器12により
生成されたパルスビーム39は、連続イオン源128からイオンが移動する方向
において比較的幅が広くなっているが、直交方向において狭くなっている。すな
わち、ビームの方向がx軸沿いの場合、これに直交するビームの幅は狭くなる。
アパーチャ36、136、138、103、104、56および142の幅は、
本質的にパルスビーム全体が透過されるように、連続ビーム129およびパルス
ビーム32の方向により規定される平面において、十分に広くなければならない
。しかし、この平面に垂直の方向においては、狭くてもよい。これは、衝突セル
44の断面図を示す図9Aに示されている。この図において、出口アパーチャ1
04の全長は、連続イオン源128からのビームに平行する方向において25m
mで、連続イオン源128からのビームおよびパルスビーム39で規定される平
面に対して直交する方向においては1.5mmである。その他のアパーチャ36
、136、138、103、56および142は、同様の寸法を有していてもよ
い。また、連続イオンビーム129の初速度は、パルス化イオン生成器12内で
の加速により与えれた速度にベクトル的に加算される。その結果、パルスイオン
ビーム39の行路は、加速の方向に対して小さな角度にあり、スリットは、その
長手方向沿いにオフセットされており、これにより、パルスイオンビーム39の
中心が、各アパーチャの中心付近を通過する。
バ18内で、光解離セル152を用いる。1つに実施形態において、光解離セル
は、衝突セル44に類似するが、中性ガスが吸入口40を通じて流入するのでは
なく、パルスレーザビーム150がアパーチャまたは窓160を通じて流入し、
アパーチャまたは窓161を通じてセルから出ていく。レーザパルスは、選択さ
れた質量電荷比のイオンパルスと同時にレーザパルスが光解離セルの中心に到達
するように、スタートパルスおよび遅延発生器(図示せず)と同期している。
れている。1つの実施形態において、266nmのレーザ光線の波長を有する4
倍Nd:YAGレーザが用いられる。別の実施形態において、193nmの波長
を有するエキシマレーザが用いられる。対象イオンにより吸収されることを条件
として、あらゆる波長の放射を用いることができる。対象イオンは、パルスレー
ザビーム150からの1つ以上の光子の吸収により励起され、フラグメント化さ
れる。フラグメントは、上記にて詳述したように、分析器24の遅延引き出し源
として機能を果たすフラグメンテーションチャンバ18で分析される。光解離セ
ル152はまた、パルスイオン偏向器100および102を備え、選択されたイ
オンと異なる質量電荷比を有するイオンが分析器24に伝達されるのを回避する
。
バ18内で表面誘起解離セル154を用いる。この実施形態において、対象イオ
ンは、パルスイオン偏向器52により選択され、その他の質量電荷比のイオンは
、表面誘導誘起解離セル154に入らないように偏向される。選択されたイオン
が、入射のグレージング角度にて電極156の表面159と衝突するように選択
されたイオンを偏向するように、電極158と156との間に電位差が印加され
る。イオンは、表面159との衝突により励起され、フラグメントされる。1つ
の実施形態において、表面159は、フラグメンテーションを促進する、あるい
は、表面との電荷交換の可能性を低減するように、ペルフルオロ化等の高分子量
の比較的不揮発性である液体でコーティングされる。フラグメントイオンは、分
析器24の遅延引き出し源として機能を果たすフラグメンテーションチャンバ1
8で分析される。
4およびイオンフラグメンテーションチャンバ18は、パルス化イオン生成器1
2と同じ真空ハウジング20内に封入されている。グリッド板53およびフラグ
メント器引き出しグリッド56を含むパルスイオン引き出し器は、分析器24を
封入する真空ハウジング26に配置される。フラグメンテーションチャンバ18
とグリッド板53との間のほぼフィールドフリーの空間57に配置される小さな
アパーチャ58により、中性ガスの流れは制限されるが、イオンビームは自由に
通過できる。1つの実施形態において、アパーチャ58を通過するイオンを集束
させるために、パルス化イオン生成器12とタイミング制御イオン選択器14と
の間にeinzelレンズが配置される。この実施形態において、真空ハウジン
グ19(図2)およびこれに関連する真空ポンプは、必要とされない。1つの実
施形態において、フラグメンテーションチャンバ18内の衝突セル44は、フラ
グメント器引き出しグリッド56と同様、接地電位に接続されている。グリッド
板53も同様に、最初は接地されており、対象イオンが、グリッド板53とフラ
グメント器引き出しグリッド56との間のほぼフィールドフリーの空間59に達
した後、高電圧に切り換えられる。
態も用いられ得ることが、当業者には明らかである。従って、これらの実施形態
は、開示された実施形態に限定されるものではなく、添付の請求項の趣旨と範囲
によってのみ限定されるものである。
ラフである。
一実施形態の模式図である。
およびタイミング制御引き出しにおいて用いられる電圧スイッチング回路の一実
施形態のブロック図である。
定的イオンフラグメンテーションにより得られたフラグメントイオンの、分解能
と質量電荷比との関係を示すグラフである。
し得る積層プレートアレイを含むイオンガイドの実施形態の模式図である。
ンバとしての衝突セルの実施形態の模式図である。
しての光解離セルの実施形態の模式図である。
での、イオンと固体または液体表面との衝突を用いた実施形態の模式図である。
ンセレクタと、イオンフラグメンテーションチャンバと、パルス化イオン生成器
とが同一の真空ハウジング内に収容されている実施形態の模式図である。
Claims (37)
- 【請求項1】 a)所定の質量電荷比範囲のイオンを焦点面上に集束させる、パルス化イオン
源と; b)該焦点面に位置され、該パルス化イオン源からの該集束されたイオンを受
け取るタイミング制御イオンセレクタであって、該所定の質量電荷比範囲のイオ
ンのみがイオンフラグメント器まで移動することを可能にする、タイミング制御
イオンセレクタと; c)該タイミング制御イオンセレクタと連絡するイオンフラグメント器と; d)該イオンフラグメント器に結合されたタイミング制御パルス化引き出し器
であって、該所定のイオンおよびそのフラグメントを加速する、タイミング制御
パルス化引き出し器と; e)該タイミング制御パルス化引き出し器と連絡する飛行時間分析器であって
、該予め選択されたイオンおよびそのフラグメントの質量電荷比を決定する、飛
行時間分析器と; を備える、タンデム飛行時間型質量分析計。 - 【請求項2】 前記タイミング制御パルス化引き出し器は、実質的に電場を
有さない領域によって前記イオンフラグメント器に結合されており、該電場を有
さない領域は、該イオンフラグメント器中の衝突によって励起されたイオンがフ
ラグメンテーションを実質的に完了することを可能にする、請求項1に記載の質
量分析計。 - 【請求項3】 前記実質的に電場を有さない領域内に位置されたイオンガイ
ドをさらに備える、請求項2に記載の質量分析計。 - 【請求項4】 前記イオンガイドはガイドワイヤを包含する、請求項3に記
載の質量分析計。 - 【請求項5】 前記イオンガイドは孔があけられた複数のプレートを包含し
、該複数のプレートのうちの1つおきのプレートに正のDC電位が印加され、該
複数のプレートのうちの残りのプレートに負のDC電位が印加される、請求項3
に記載の質量分析計。 - 【請求項6】 前記イオンガイドはRF励起される多重極レンズを包含する
、請求項3に記載の質量分析計。 - 【請求項7】 前記イオンフラグメント器と前記タイミング制御パルス化引
き出し器との間に位置されたグリッドをさらに備え、該グリッドは前記実質的に
電場を有さない領域を生成するようにバイアスされている、請求項2に記載の質
量分析計。 - 【請求項8】 前記タイミング制御イオンセレクタは、ドリフト管およびタ
イミング制御イオンデフレクタを包含する、請求項1に記載の質量分析計。 - 【請求項9】 前記ドリフト管はイオンガイドを含む、請求項8に記載の質
量分析計。 - 【請求項10】 前記イオンガイドはガイドワイヤを包含する、請求項9に
記載の質量分析計。 - 【請求項11】 前記イオンガイドは孔があけられた複数のプレートを包含
し、該複数のプレートのうちの1つおきのプレートに正のDC電位が印加され、
該複数のプレートのうちの残りのプレートに負のDC電位が印加される、請求項
9に記載の質量分析計。 - 【請求項12】 前記イオンガイドはRF励起される多重極レンズを包含す
る、請求項9に記載の質量分析計。 - 【請求項13】 前記タイミング制御イオンデフレクタは、電位差が印加さ
れる1対の偏向電極を包含し、該電位は、前記選択された質量電荷比範囲内のイ
オンが該電極間を通過する時間区間中以外において、イオンが前記イオンフラグ
メント器に到達することを防ぐ、請求項8に記載の質量分析計。 - 【請求項14】 前記タイミング制御イオンデフレクタは2対の偏向電極を
包含し、低い質量電荷比のイオンが前記イオンフラグメント器に到達することを
防ぐための電位差が第1の偏向電極対に印加され、高い質量電荷比のイオンが該
イオンフラグメント器に到達することを防ぐための電位差が第2の偏向電極対に
印加される、請求項8に記載の質量分析計。 - 【請求項15】 前記パルス化イオン源は、遅延引き出しマトリックス支援
レーザデソープション/イオン化(MALDI)イオン源を包含する、請求項1
に記載の質量分析計。 - 【請求項16】 前記パルス化イオン源は、電場を有さない領域中にイオン
を注入するインジェクタおよび、注入方向に対して直交方向に該イオンを引き出
すパルス化イオン引き出し器を包含する、請求項1に記載の質量分析計。 - 【請求項17】 前記イオンフラグメント器に入る前記イオンのエネルギー
は、該イオンフラグメント器に電位を印加することにより制御される、請求項1
に記載の質量分析計。 - 【請求項18】 前記イオンフラグメント器は、イオンが中性分子と衝突さ
せられる衝突セルを包含する、請求項1に記載の質量分析計。 - 【請求項19】 前記イオンフラグメント器は、イオンに光子ビームが照射
される光解離セルを包含する、請求項1に記載の質量分析計。 - 【請求項20】 前記イオンフラグメント器は、イオンが固体または液体表
面に衝突する表面解離手段を包含する、請求項1に記載の質量分析計。 - 【請求項21】 前記質量分析器は、前記タイミング制御パルス化引き出し
器をイオン検出器に結合するドリフト管を備えている、請求項1に記載の質量分
析計。 - 【請求項22】 前記ドリフト管は、イオン伝達効率を増加させるためのイ
オンガイドを含んでいる、請求項21に記載の質量分析計。 - 【請求項23】 前記イオンガイドは孔があけられた複数のプレートを包含
し、該複数のプレートのうちの1つおきのプレートに正のDC電位が印加され、
該複数のプレートのうちの残りのプレートに負のDC電位が印加される、請求項
22に記載の質量分析計。 - 【請求項24】 前記イオンガイドはRF励起される多重極レンズを包含す
る、請求項22に記載の質量分析計。 - 【請求項25】 前記ドリフト管と前記検出器との間にイオンミラーが設け
られた、請求項21に記載の質量分析計。 - 【請求項26】 前記タイミング制御パルス化引き出し器は、前記質量分析
器のための遅延引き出しイオン源を包含することにより、各質量電荷比のイオン
が、前記イオンフラグメント器から出射したときの速度に関わらず、狭い時間間
隔内で前記検出器に到達するように、イオンが時間的に集束される、請求項1に
記載の質量分析計。 - 【請求項27】 前記パルス化源、前記タイミング制御イオンセレクタ、お
よび前記イオンフラグメント器は、同じ真空ハウジング中に納められている、請
求項1に記載の質量分析計。 - 【請求項28】 a)対象サンプルからイオンパルスを生成する工程と; b)該パルスからの所定の質量電荷比範囲を有するイオンを、イオンセレクタ
内に集束させる工程と; c)該イオンセレクタを活性化することにより、該所定の質量電荷比範囲を有
する該集束されたイオンを選択する工程と; d)該選択されたイオンを励起することにより、該イオンをフラグメントする
工程と; e)飛行時間型質量分析を用いて該フラグメントイオンを分析する工程と; を包含する、高性能タンデム質量分析方法。 - 【請求項29】 前記飛行時間型質量分析を用いて前記フラグメントイオン
を分析する工程は、遅延引き出し飛行時間型質量分析を用いて該フラグメントイ
オンを分析する工程を包含する、請求項28に記載の方法。 - 【請求項30】 ほぼ電場を有さない領域を通って前記励起されたイオンを
通過させることにより、該励起されたイオンがそこにおいてフラグメンテーショ
ンを実質的に完了することを可能にする工程をさらに包含する、請求項28に記
載の方法。 - 【請求項31】 前記選択されたイオンを励起する工程は、イオンを中性ガ
ス分子に衝突させることを包含する、請求項28に記載の方法。 - 【請求項32】 前記イオンパルスを生成する工程は、電子スプレー、気圧
支援電子スプレー、化学的イオン化、MALDI、およびICPからなる群より
選択された方法を包含する、請求項28に記載の方法。 - 【請求項33】 a)パルス化イオン源と; b)該パルス化イオン源からイオンを受け取るように位置されたタイミング制
御イオンセレクタであって、所定の質量電荷比範囲のイオンのみがイオンフラグ
メント器まで移動することを可能にする、タイミング制御イオンセレクタと; c)該タイミング制御イオンセレクタと連絡するイオンフラグメント器と; d)実質的に電場を有さない領域によって該イオンフラグメント器に結合され
たタイミング制御パルス化引き出し器であって、該所定のイオンおよびそのフラ
グメントを加速する、タイミング制御パルス化引き出し器と; e)該タイミング制御パルス化引き出し器と連絡する飛行時間分析器であって
、該予め選択されたイオンおよびそのフラグメントの質量電荷比を決定する、飛
行時間分析器と; を備える、タンデム飛行時間型質量分析計。 - 【請求項34】 前記実質的に電場を有さない領域は、前記イオンフラグメ
ント器中の衝突によって励起されたイオンがフラグメンテーションを実質的に完
了することを可能にする、請求項33に記載の質量分析計。 - 【請求項35】 前記イオンフラグメント器と前記タイミング制御パルス化
引き出し器との間に位置されたグリッドをさらに備え、該グリッドは前記実質的
に電場を有さない領域を生成するようにバイアスされている、請求項33に記載
の質量分析計。 - 【請求項36】 前記タイミング制御イオンセレクタは、ドリフト管および
タイミング制御イオンデフレクタを包含する、請求項33に記載の質量分析計。 - 【請求項37】 前記パルス化イオン源は、電場を有さない領域中にイオン
を注入するインジェクタおよび、注入方向に対して直交方向に該イオンを引き出
すパルス化イオン引き出し器を包含する、請求項33に記載の質量分析計。
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