JP2002532845A - 衝突誘導解離を使用する分子構造分析用のインライン反射飛翔時間型質量分析計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 タンデム質量分析装置は、イオン源（２９）と、磁気セクタ（２４）および電気セクタ（２１）を有する第１の質量分析計ＭＳ−１と、ＣＩＤセル（１３）、オフセットパラボラ型イオンミラー（１７）およびイオン検出器（１８）を有する第２の質量分析計ＭＳ−２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 ［発明の背景］ 質量分析計は、通常、検体分子の質量を決定することに使用される。これらの
装置では、イオン化された分子は、典型的には、高真空チャンバ内に生成される
か導入され、さらに既知の動力学的エネルギにまで加速される。それから、質量
選択、質量濾過、およびそれらによる、イオン化された分子の質量決定のために
、磁界および電界が種々の方法および様式で使用される。今日、商業的に利用可
能な質量分析計には、磁気セクタ型、飛翔時間（ＴＯＦ）型、イオントラップ型
、四極子型、およびイオンサイクロトロン共鳴型等の種々のタイプがある。種々
の質量分析技術を組み合わせた装置もまた利用可能である。

【０００２】 典型的なセクタ型質量分析計では、磁界（磁気セクタ）質量分析器が関心のあ
る質量範囲を走査し、質量対磁界強度のイオンビーム出力スペクトルを生ずる。
狭いエネルギ分布のイオンだけを選択して、質量分析の選択性の尺度となる分解
能を改善するように、通常は、磁気セクタの前または後のいずれかに静電分析器
（ＥＳＡ）が配置される。磁界及び電界の走査は、相対的に緩やかなプロセスで
あって、常にではないが典型的に、イオン化が連続プロセスとなるときに、効率
を低下させる。

【０００３】 これに対して、典型的な飛翔時間型質量分析計では、真空チャンバ内のイオン
の質量依存性飛翔時間（マイクロ秒で測定される期間）によってのみ時間制限さ
れた単一の実験で質量範囲全体が分析される。飛翔時間型の装置は、選択された
質量範囲を走査するために、より長い時間を必要とする走査型の装置と比べて、
有意なデューティーサイクルの利点を有する。

【０００４】 質量分析計では、本来の検体分子の質量を調査するだけでなく、選択された検
体分子（前駆体イオン）の質量を解離し、その解離された生成イオン（フラグメ
ントイオン）の質量を調査し、これにより前駆体検体分子の構造を調査可能であ
ることが望ましい。ＭＳ／ＭＳ実験用に設計された典型的な質量分析計には、検
体前駆体分子が質量分析および選択されるＭＳ１質量分析器と、質量選択された
前駆体イオンが気体、フォトン、または表面と衝突させられて、これにより前駆
体イオンの解離が起こる解離領域と、結果として生じた生成イオンが質量分析さ
れるＭＳ２質量分析器とが設けられる。これは通常ＭＳ／ＭＳ分光測定法または
タンデム質量分析法と呼ばれる。タンデム質量分析法は、ペプチド、タンパクお
よびオリゴヌクレオチドのような生体分子を含む、幅広い種々の化合物の構造解
析で重要な役割を果たす。

【０００５】 衝突誘導解離（ＣＩＤ）では、ＭＳ１からの質量選択された前駆体イオンは、
相対的に高い圧力の領域を通過して、前駆体イオンと目標気体分子との衝突を引
き起こす。そのような衝突で前駆体イオンに加えられるエネルギは、しばしば前
駆体イオンの解離へと導く。ＣＩＤプロセスの効率は、目標気体の選択と、衝突
セル中の目標気体の濃度とによって大部分が決定され、それは前駆体イオンの動
力学的エネルギ（ＫＥ）に比例する。

【０００６】 最も一般的なＭＳ／ＭＳ装置は、現在まで高性能タンデムセクタ装置である。
これらの装置は、大型且つ高価になる傾向にあり、しかもセクタ装置の走査性に
起因して、生成イオンの収集効率は、非常に低いものであった。

【０００７】 代りの解決法は、ＴＯＦ分析器をセクタ装置用の第２段階（ＭＳ２）として使
用することである。クレイトンとベイトマンは、直交抽出をＴＯＦ分析器中で使
用した装置を提案している（質量分光測定法での高速通信（ＲＣＭ）６、（１９
９２年）、７１９）。しかしながら、高エネルギのＣＩＤ実験を行うために考慮
できるのは、「インライン」構成だけである。インライン構成はまた、高いＣＩ
Ｄイオン衝突効率を提供する。

【０００８】 インラインタンデムＴＯＦシステムは、デイビスとエバンスによって米国特許
第５，１８０，９１４号に提案されている。そのシステムでは、四極子型フィー
ルド・パルス式イオン蓄積デバイスが、ＴＯＦ型ＭＳ１中でイオンを減速して、
質量分析することに使用されている。このイオンは、その後、時間制御されたレ
ーザパルスが加えられる２〜３ミリメータの解離領域を通過する（光解離分光測
定法）。この後、フラグメントイオン（残存する親イオンも同様）は、四極子型
フィールド・リフレクトロンを使用して生成イオンが質量分析されるＴＯＦ型Ｍ
Ｓ２中に入る。

【０００９】 リフレクトロン（即ち、イオンミラー）は、例えば、マミリン等の米国特許第
４，０７２，８６２号に開示されているように、イオンを後方に反射して、イオ
ン飛翔時間を増加し、これにより分光結果の一時的分解能を増加する電界デバイ
スである。イオンミラーは、同じ質量のイオンの動力学的エネルギ（ＫＥ）差を
修正し、これにより質量分光測定法の質を改良する能力を有する。本当のパラボ
ラ型フィールド・リフレクトロンは、同じ質量のイオンに対して非常に広い質量
範囲でエネルギ独立的であることが知られており（デイビス等の米国特許第５，
０７７，４７２号）、それはイオンに対して、質量に関係のない単一の空間焦点
を有している。このタイプのリフレクトロンは、イオンを一時的に集束する場合
の非常に大きなＫＥ差を修正することができる。パラボラ型フィールド・リフレ
クトロンを使用することの欠点は、そのようなリフレクトロンの空間焦点が、そ
のリフレクトロンの入口に確かに配置されることである。この発明では、オフセ
ットパラボラ型フィールド・リフレクトロンが導入される。オフセットパラボラ
型フィールドを使用すると、リフレクトロンの空間焦点が、そのリフレクトロン
の入口を越えて移動される。これにより、そのリフレクトロンとその焦点との間
に存在する場のない（フィールドフリー）領域が設けられる。

【００１０】 ２つのグループは、インライン・セクタとＴＯＦの組み合わせを提案している
：デリック等(Int. J. Mass Spec. Ion Proc.)は、デイビスおよびエバンス特許
のタンデムＴＯＦ設計のいくつかの原理に基づくシステムを構築した。彼らの具
体化によると、線形フィールド２平面イオンバンチャー（集群共振器）と、二次
フィールド平面対称リフレクトロンが示されている。Ｖ＝Ｋｄ²形状の放物曲線
は、エネルギ変化とは無関係であるが、焦点に先行して許容された、場のないド
リフト領域がない。パラボラ型フィールド・リフレクトロンでは、そのリフレク
トロンの空間焦点は、そのリフレクトロンの入口に確かに配置される。

【００１１】 コッター、コーニッシュおよびミューセルマン（ＲＣＭ８、（１９９４年）、
３３９）は、タンデムセクタ／ＴＯＦ装置での曲線フィールド・リフレクトロン
の使用を提案したが、検体前駆体の選択および集束方法が考慮されていない。曲
線フィールド・リフレクトロンでは、場のない領域は、リフレクトロンの前方に
規定される。ＴＯＦシステムでは、これらの場のない領域は、通常、Ｌ１および
Ｌ２と呼ばれる。曲線フィールド・リフレクトロンでは、与えられた質量に対す
るイオン飛翔時間は、完全にはエネルギ独立的でない。オフセットパラボラ型フ
ィールド・リフレクトロンでは、オフセット値により決定される低エネルギしき
い値より上の、与えられた質量に対するイオン飛翔時間は、完全にエネルギ独立
的であり、この発明の重要な特徴である。この発明では、オフセットパラボラ型
フィールド・リフレクトロンは、ＭＳ２生成イオン質量範囲全体を超えた、オフ
セット値により決定される低エネルギしきい値より上の、非常に高い質量精度お
よび分解能を達成することに使用される。

【００１２】 当業者には明らかなように、他のタイプの質量分析計、例えばＭＡＬＤＩ−Ｔ
ＯＦ（マトリクス支援レーザ離脱）装置、またはＥＳＩ−ＴＯＦ（電子スプレー
イオン化）装置を、ＭＳ１としてセクタ装置と置換することができる。ここに述
べられる発明は、伝統的なセクタ装置と同様に、これら他のタイプの質量分析計
の応用を有する。

【００１３】 ［発明の要約］ 簡単に言えば、本発明により、衝突誘導解離（ＣＩＤ）によるタンデム質量分
析方法が提供される。この方法は、ａ）選択された質量の前駆体イオンを選択す
るために、第１の質量分析計を使用する工程と、ｂ）前駆体イオンのパケットを
形成する工程と、ｃ）イオンバンチャー内で前駆体イオンの各パケットに集束エ
ネルギを与えて、イオンを空間内のある点の一時的な焦点へと移動させる工程と
、ｄ）空間焦点付近で選択された前駆体イオンを断片化して、生成イオンを形成
する工程と、ｅ）前駆体イオンおよび生成イオンを、オフセットパラボラ型イオ
ンミラー（リフレクトロン）を通過させて、質量対電荷比の異なる生成イオン間
にはＴＯＦ分散を与える一方で、質量対電荷比は等しいが大きなエネルギ差を有
する生成イオン間では近ゼロ飛翔時間分散を（焦点で）維持する工程と、ｆ）前
駆体イオンおよび生成イオンの到達時間を検出する工程とを備える。好ましくは
、前駆体イオンおよび生成イオンは、場のない領域を通過する。

【００１４】 好ましくは、前駆体イオンのパケットは、集束エネルギパルスを与えて、ＭＳ
１内のイオン源からイオンを排出することによって形成されるか、あるいはイオ
ンバンチャーに与える前駆体イオンの近単一エネルギパルスをゲート制御するこ
とによって形成される。

【００１５】 また、本発明によれば、衝突誘導解離によるタンデム質量分析装置が提供され
る。この装置は、ａ）予め規定された質量の前駆体イオンを選択するための第１
の質量分析計と、ｂ）イオンパケットを形成するための装置、好ましくは、イオ
ン源に集束エネルギパルスを与えるためのデバイスか、あるいは前駆体イオンの
パケットを形成するためのイオンゲート、この代わりに集束エネルギパルスを印
加するためのイオンバンチャーと、ｃ）空間焦点付近に集束された前駆体イオン
を断片化して生成イオンを形成するための衝突チャンバと、ｄ）質量対電荷比の
異なる生成イオン間にはＴＯＦ分散を与える一方で、質量対電荷比は等しいが大
きなエネルギ差を有する生成イオン間では検出器での近ゼロ飛翔時間分散を（焦
点で）維持するイオンミラー（リフレクトロン）と、ｆ）前駆体イオンおよび生
成イオンの到達時間を検出するための検出器とを備える。

【００１６】 好ましくは、前駆体イオンの単一エネルギパルスを集束するためのイオンバン
チャーが与えられる。好ましくは、場のない領域が設けられ、そこを前駆体イオ
ンおよび生成イオンが通過する。好ましくは、バンチャーは、比較的長いイオン
ビームのパルスまたはクラスターを正確に集束し、これにより測定された信号の
デューティーサイクル、従ってその感度を増加することが可能である。これは、
イオンの通過領域にわたって速度補償をするための特殊な手段を必要とする。こ
のタイプのバンチャーは、ここではロングバンチャーと呼ばれる。

【００１７】 イオンミラーは、質量対電荷比の異なる生成イオン間には有意な飛翔時間分散
を許容する一方で、質量対電荷比は等しいが大きなエネルギ差を有する生成イオ
ン間では近ゼロ飛翔時間分散を維持する独特な形状の分布を有することが好まし
い。このエネルギ独立性は、集束パルスによって前駆体イオンに加えられる大き
なエネルギ分布に起因して必要である。この特性を与え、またイオンミラー外の
場のない領域内に焦点を与えるイオンミラー内の電圧分布は、原点からオフセッ
トされた放物線関数である。この電圧は、以下の式によって説明される。

【００１８】

【数１】 Ｖ＝Ｖ₀＋Ｋ（ｄ−ｄ₀）²

【００１９】 ＥＳＩ−ＴＯＦまたはＭＡＬＤＩ−ＴＯＦソース内で発生されたイオンは、イ
オンバンチャーを使用することなく、同様の手法で分析される。前記ソース内で
は、前駆体イオンに集束電圧パルスが印加される。

【００２０】 更なる特徴と他の目的および利点は、図面を参照してなされる以下の詳細な説
明によって明らかにされる。

【００２１】 ［好ましい実施例の説明］ 図１および２にインラインセクタＴＯＦ型質量分析計の模式図が示されている
。図１は、ハイブリッドセクタＴＯＦ型質量分析計を示している。イオン源２９
からのイオンは、各端部に入口スリット２５およびアルファスリット２７を有す
る四極子レンズ２６を通過する。このイオンは次に磁気セクタ２４を通過する。
このイオンは、レンズ２３およびスリット２２を通過して電気セクタ２１に入り
、更にコレクタスリット２０を通過する。このセクタ装置の詳細は、本発明の部
分ではない。

【００２２】 図２において、セクタ装置によって選択された前駆体イオン、質量、およびエ
ネルギは、セクタ装置の出口スリット１（図２参照）を通してＴＯＦ分析器に入
る。使用されるイオン化の方法には、高速原子爆撃（ＦＡＢ）法、ＥＳＩ（電子
スプレーイオン化）法、および電子衝撃（ＥＩ）法がある。ＴＯＦチャンバでは
、一対の四極子レンズ５によって、イオンビームが空間的に集束される（形作ら
れる）。

【００２３】 このイオンビームは、バイポーラ型イオンゲートデバイス３によってゲート制
御され、ショートパケットになる。このイオンゲートは、全てのイオンが偏向さ
れるように、通常はバイアスされている。これは、イオンゲートＯＮモードと呼
ばれる。実験を開始するために、電源７（ＨＶパルサー）から供給されるイオン
ゲート電圧は、イオンバンチャー６を前駆体イオンで充填するに十分な短い持続
期間だけ高速にパルスオフされる。バンチャーを充填するに必要な時間は、前駆
体イオンの速度とバンチャーの長さに依存し、従って加速電圧と前駆体イオン質
量対電荷比（ｍ／ｚ）に依存する。

【００２４】 多電極バンチャーを用いた初期実験は、電界の不均等性と電極間の容量に起因
して、最適というものではなかった。必要とされる多電極バンチャーの高速パル
ス駆動は、多電極構造で必要な抵抗分割器を通して緩やかに放電する電極間容量
の存在によって、複雑になってしまう。各電極が分離ダイオードによってパルス
ダウンされている８ｃｍから２５ｃｍ長のバンチャーが構築されたが、これらの
長いバンチャーで得られたピーク形状は、理想的なものより少なかった。イオン
バンチャーの最終設計は、４ｃｍ長の完全遮蔽された非線形２平面成形電極バン
チャー（図３）を、イオン光学モデル化ソフトウエアプログラムＳＩＭＩＯＮで
モデル化することによって達成された。電極形状は、リフレクトロンの空間焦点
におけるイオンパケットの最適な一時的焦点用に実験的に調整された。ＳＩＭＩ
ＯＮにおいて、空間焦点における理論的なイオンパケットの一時的な幅が１ｎｓ
以下であっても、前駆体イオンについての実験における全幅半最大値（ｆｗｈｍ
）での実際の最小ピーク幅は、１．５〜３ｎｓに制限されたハードウエアであっ
た。

【００２５】 ショートイオンパケットについては、線形減速フィールドによって良好な集束
（焦点合わせ）が近似できる。一方、測定デューティーサイクルを最大化するた
めには、できるだけ長いイオンパケットを有することが望ましい。本発明によれ
ば、ロングバンチャーは、２つの主要部品から構成される。図５に示すように、
１つの電極５１は、全体が囲まれて接地された缶または円筒である。カップ形状
の出口電極５２は、スペーサ５４によって前記缶内に固定されている。内部電極
は、前記缶内に配置され、その寸法は、必要なフィールド形状を生成する。前記
缶の入口穴と出口穴には、接地スクリーンが取り付けられ、内部フィールド全体
を外部環境から分離する。フィールドのシミュレーションは、この設計によって
与えられたフィールド形状が、イオンクラスター内での線形速度拡散に必要とさ
れ、計算で求められた形状に対応していることを確認している。

【００２６】 成形フィールド２平面バンチャーは、早く到達したイオンが遅く到達するイオ
ンよりも多くのエネルギを失うように、イオンエネルギを変調する。このバンチ
ャーの入口電極は、接地電位にあり、またこのバンチャーの出口電極は、バンチ
ャーがイオンで充填される間、固定電圧に保たれる。このようにして、出口電極
に印加される電位とバンチャー内へのイオンの浸透深さによって決定される値に
よってイオンを減速する。イオンパケット内の先端イオンがカップ形状の電極５
２に到達するときに、出口電極はゼロボルトにパルス制御され、かくしてバンチ
ャー内の各イオンの位置によって決定される変調値がバンチャー内でイオンに与
えられる。イオンパケットの先端部内のイオンは、それから、そのパケットの後
端部内のイオンよりも小さい速度を有することになる。後端イオンが先端イオン
に追いつく点は、一時的な焦点になし、それは変調電位の大きさによって決定さ
れる。理想的には、この焦点は、同軸マイクロチャネル板（ＭＣＰ）検出器１８
（図１および２参照）の位置であり、それはまたリフレクトロン１７の空間焦点
（仮想ソース）でもある。重要なことは、バンチャーの焦点がイオンの質量とは
無関係である点である。この代わりに、両電極がゼロボルトにバイアスされてい
る時に、バンチャーが負荷され、それからバンチャー内のイオンのエネルギを変
調するように、バック電極がパルス制御されるべきである。このような手法で達
成された変調エネルギ付与は、ウイレイ等の米国特許第２，８３９，６８７号に
記載されている方法と同様である。この方法では、変調エネルギ付与は、イオン
源に電界パルスを印加することによって行われる。

【００２７】 衝突セル１３は、長さ２〜３ミリメータの小容積であり、真空チャンバ４の差
動ポンプセクションに配置されている。高エネルギＣＩＤ実験では、衝突セル１
３は、ソース１４からの衝突気体によって充填される。ＣＩＤセルの位置は、実
際には、重大ではない。解離中の微小な動力学的エネルギを考慮しなければ、フ
ラグメントイオンの速度は、親イオンのそれと非常に近いものである。それ故、
一時的焦点の位置は、親およびフラグメントの双方のイオンに対して同じになる
。リフレクトロン領域でのイオン解離を低減するためには、ＣＩＤセルをリフレ
クトロンの入口から十分遠くに離れて配置する必要がある。リフレクトロン前方
の場のない領域で解離するイオンだけが正しく集束される。

【００２８】 リフレクトロンは、それぞれがイオン透過を可能にする中心開口を有した複数
の近接配置された円盤から構築される。各円盤の間には、このアセンブリを所望
の電圧曲線でバイアスするための抵抗体が電気的に接続されている。リフレクト
ロン内の電圧分布は、原点からオフセットされた放物線関数である。この関数は
、純粋な放物線関数の初期原点からオフセットされた新たな原点を規定すること
によって得られる。この新たな関数は、次の形態を有する。

【００２９】

【数２】 Ｖ＝Ｖ₀＋Ｋ（ｄ−ｄ₀）²

【００３０】 好ましいリフレクトロンの実施例では、それぞれが１．５インチの中心開口を
有した直径３インチの円盤１００枚が０．２５０インチ離れて配置されている。
最初と最後の円盤開口は、リフレクトロンの入口電極および出口電極での電界歪
みを最小化するように、導電性の細かなメッシュのスクリーン材料でカバーされ
ている。オフセット電圧バイアスは、第１および第２のリフレクトロン円盤の間
に印加され、残りの円盤は、電圧が放物線型の上昇を描くようにバイアスされて
いる。

【００３１】 パラメータＶ₀およびｄ₀の包含は、場のない領域がリフレクトロンの前方に存
在することを可能にし、この結果、与えられた質量体電荷比のイオンは、場のな
い領域とリフレクトロンの双方を通して移動して、エネルギとはほぼ無関係な時
間で空間焦点に到達する。オフセットパラメータがなければ、エネルギと無関係
な焦点は、リフレクトロンの入口にある。

【００３２】 オフセットパラボラ型フィールド・リフレクトロン１７は、質量によって生成
イオンを分離することに、またゲート・バンチャーの組み合わせによって生成さ
れた前駆体および親イオンの相当なエネルギ分布を補償することに使用される。
このオフセットパラボラ型フィールド・リフレクトロンは、広い質量範囲で分解
能の劣化なしに、フラグメントイオンを検出可能にする。これは、リフレクトロ
ンの焦点長さがフラグメントの質量に依存しないからである。非常に広い質量範
囲の生成イオンが、全て同じ空間焦点を有することになる。

【００３３】 代わりのリフレクトロン設計も考えられたが、このオフセットパラボラ型フィ
ールド・リフレクトロンは、イオンバンチャーまたはパルス駆動イオン源によっ
て導入された変調エネルギ拡散を考慮することなしに、生成イオンを集束する独
特の能力を与え、同時にリフレクトロンと検出器との間に場のない領域を与える
。オフセットパラボラ型リフレクトロンの一時的焦点の長さ内に場のない領域が
含まれると、ＣＩＤセルと同軸ＭＣＰ検出器を理想的に配置するに必要な空間が
許容される。

【００３４】 伝統的なリフレクトロン用語では、リフレクトロンに関連した場のない領域は
、２つの距離Ｌ１およびＬ２の和に分割される。Ｌ１は、イオン源とリフレクト
ロン入口との間の距離として定義され、Ｌ２は、リフレクトロン入口と検出平面
との間の距離として定義される。イオン源の一例は、衝突セルであり、そこでは
断片化が起こる。領域Ｌ１およびＬ２の有効性は、衝突セルおよび検出器デバイ
スを搭載する空間を許容する点である。値Ｖ₀およびｄ₀の選択に関連した妥協が
ある。Ｌ１とＬ２の和が長くなるにつれて、イオンエネルギ範囲の全てが時間独
立性を保つことにはならなくなる。しきい値が起こり、このしきい値以下のエネ
ルギレベルのイオンが、エネルギ独立性イオンのバルクよりも早く戻る。それ故
、Ｌ１およびＬ２距離をできるだけ短く保ち、しかもイオン源と検出器デバイス
用の空間を許容することが望ましい。

【００３５】 Ｖ₀およびｄ₀の適切な値は、イオン飛翔時間シミュレーションルーチンによっ
て決定することができる。図４（ａ）および４（ｂ）は、選択された質量に対す
る、リフレクトロン焦点対バンチャー焦点を示している。

【００３６】 リフレクトロンによって一時的に集束されたイオンは、リフレクトロンの焦点
に配置され、且つ一次イオンビームと同軸的に位置決めされたＭＣＰ（マイクロ
チャネル板）検出器によって検出される。同軸ＭＣＰ検出器アセンブリは、一次
イオンビームを通過させるための中心開口を有する。オフセット円錐形アノード
のＭＣＰ検出器を使用した初期実験は、広いピーク（３〜４ｎｓ、１／２ｈｗ）
と電気的リンギングによって劣化させられた。後の実験では、フラットアノード
の高速ＭＣＰが使用された。このフラットアノード検出器設計は、前駆体イオン
のサブナノ秒のｆｗｈｍピークをその装置内で生成可能である。

【００３７】 この捕捉システムは、１ＧＨｚのマルチストップ時間／デジタル変換器（ＴＤ
Ｃ）１１を有する。使用されたモデルＴＤＣによって検出可能な最小ｆｗｈｍピ
ークは、３．０ｎｓである。フラットアノード検出器からの親イオンのｆｗｈｍ
ピークは、典型的に１．５ｎｓオーダーのｆｗｈｍにあった。かくして、ＭＣＰ
検出器信号がＴＤＣ入力に到達する前に、あるローパスフィルタの追加を必要と
した。１００ｍＶのしきい値と、ＴＤＣが必要とする３．０ｎｓのｆｗｈｍ信号
を与えるために、低雑音増幅器とローパスフィルタが使用された。８ＧＨｚのデ
ジタル・ストレージ・オシロスコープ（ＤＳＯ）を使用した実験は、２．０ｎｓ
以下のｆｗｈｍの矛盾がない前駆体イオンのピークを明らかにし、１０，０００
（ｆｗｈｍ）以上の前駆体質量分解能は、定期的に得ることが可能であった。典
型的には、スペクトルは、数１０００の個別捕捉値の和平均から構成されていた
。ＴＤＣは、スタートおよびストップ信号の原理で動作するときに、実質的にゼ
ロ雑音であり、それ故に、システム雑音の累積なしに数１０万の捕捉値を合計す
ることが可能となる。スペクトル捕捉レートは、前駆体イオンのＴＯＦによって
だけ制限されるもので、典型的には７〜１０ｋＨｚである。イオンゲートおよび
バンチャーに対するパルスタイミングは、デジタル遅延ジェネレータ８によって
制御される。イオンゲートとバンチャー電極は、一定電圧に保たれていて、それ
からＨＶパルサー７，９を通して、急速にゼロボルトにパルスダウンされた。

【００３８】 スペクトル捕捉および質量分析用に、ＰＣ１２とカスタムＴＯＦ分析ソフトウ
エアが使用された。質量軸は、殆どの実験ではＣｓＩである標準を使用した単純
２点校正法によって、外部的に校正された。装置校正（例えば、ＣｓＩによる）
の後に、検体試料が分析計のイオン源に導入され、スペクトルが捕捉された。そ
れから、校正定数をシフトするために、検体前駆体に対する１点校正が検体スペ
クトルに使用された。

【００３９】 インラインセクタＴＯＦ型タンデム質量分析計が開示されてきた。ここでは、
セクタ（ＭＳ１）装置の連続一次イオンビーム（ＥＩ，ＦＡＢ，ＥＳＩ）が、Ｔ
ＯＦ分析器（ＭＳ２）に導入されたイオンのショートパケットを生成するイオン
ゲートによってチョップされる。オフセットパラボラ型フィールド・リフレクト
ロンの焦点で、イオンを空間焦点に持ち込むように、イオンパケット内に含まれ
るイオンの速度を変調することにイオンバンチャーが使用されている。それから
、このリフレクトロンは、生成イオンを、イオンバンチャー内に生成されるエネ
ルギ拡散に関係なく、それらの質量に従って時間で分離することに使用される。
オフセットパラボラ型フィールド・リフレクトロンは、フラグメントイオンの質
量分析を、分解能の劣化を伴うことなく可能にする（リフレクトロンの焦点は、
フラグメントの質量には依存していない）一方で、場のない領域がリフレクトロ
ン入口と同軸検出器の間に存在できるようにする。バンチャー・リフレクトロン
の組み合わせによって集束されたイオンは、一次イオンビームと同軸的に位置決
めされ、リフレクトロンの空間焦点に配置された検出器によって検出される。

【００４０】 本発明の詳細が特許法によって特に要求されるように説明されてきたが、特許
によって保護されることが望まれるものは、請求の範囲に述べられている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るハイブリッドセクタＴＯＦ型質量分析計の模式図で
ある。

【図２】 本発明に係る装置のＴＯＦ部分を示すための模式図である。

【図３】 イオンミラーと場のない領域とにおける異なる質量のイオンの焦
点を集束パルス電圧の関数として説明するための図である。

【図４ａ】 本発明に係るオフセットパラボラ型フィールド・リフレクトロ
ンのＳＩＭＩＯＮ電界電位図である。

【図４ｂ】 本発明に係るオフセットパラボラ型フィールド・リフレクトロ
ンの電界電位図のオフセット領域の拡大図である。

【図５】 本発明に係る成形フィールド２平面イオンバンチャーの断面図で
ある。

【図６】 前駆体イオンであるＣｓＩクラスターの３５１０ａｍｕにおける
高分解能（１５，０００）スペクトルを示す。

【図７】 ６５２ａｍｕにおけるＣｓＩクラスターのＣＩＤスペクトルを＋
／−０．０４ａｍｕの質量精度で示し、また本発明によって獲得された高分解能
前駆体イオンおよびフラグメントイオンを示す。

【図８】 本発明によって捕捉された高速原子爆撃（ＦＡＢ）イオン化によ
って発生されたロイシン・エンケファリンの高エネルギＣＩＤスペクトル（５５
６．３ａｍｕ）を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガリー・エル・サムエルソン アメリカ合衆国、マサチューセッツ州 01913、アムスバリー、ウォーレン・アベ ニュー29 (72)発明者 エドワード・イー・オーエン アメリカ合衆国、ニュー・ハンプシャー州 03062、ナシュア、クリデスデール・サー クル12 (72)発明者 ジェフリー・フィンチ アメリカ合衆国、マサチューセッツ州 01940、リンフィールド、サマー・ストリ ート394 Ｆターム(参考） 5C038 HH05 HH12 HH26 HH28

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衝突誘導解離によるタンデム質量分析方法であって、 ａ）選択された質量の前駆体イオンを選択するために、第１の質量分析計を使
   用する工程と、 ｂ）前駆体イオンのパケットを形成する工程と、 ｃ）前駆体イオンの各パケットを集束する工程と、 ｄ）集束された前駆体イオンのパケットを、生成イオンを形成するように断片
   化する工程と、 ｅ）前駆体イオンおよび生成イオンを、オフセットパラボラ型イオンミラーを
   通過させて、質量対電荷比の異なる生成イオン間には飛翔時間分散を与える一方
   で、質量対電荷比の等しいエネルギ差の大きな生成イオン間では近ゼロ飛翔時間
   分散を維持する工程と、 ｆ）前駆体イオンおよび生成イオンの到達時間を検出する工程と を備えることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 前駆体イオンのパケットは、集束電圧パルスでイオン源から
   前駆体イオンを抽出することによって形成される請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前駆体イオンのパケットは、イオンバンチャーに与える前駆
   体イオンの単一エネルギパルスをゲート制御することによって形成される請求項
   １に記載の方法。
4. 【請求項４】 前駆体イオンおよび生成イオンは、場のない領域を通過させ
   られる請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 衝突誘導解離によるタンデム質量分析装置であって、 ａ）予め規定された質量の前駆体イオンを選択するための第１の質量分析計と
   、 ｂ）前駆体イオンのパケットを形成するための手段と、 ｃ）前駆体イオンの各パケットを集束するための手段と、 ｄ）前駆体イオンを断片化して生成イオンを形成するための手段と、 ｅ）質量対電荷比の異なる生成イオン間には飛翔時間分散を与える一方で、質
   量対電荷比の等しいエネルギ差の大きな生成イオン間では近ゼロ飛翔時間分散を
   維持するためのオフセットパラボラ型イオンミラーと、 ｆ）前駆体イオンおよび生成イオンの到達時間を検出するための手段と を備えることを特徴とする装置。