JP2003223864A - Atmospheric pressure ionization mass spectrometer - Google Patents

Atmospheric pressure ionization mass spectrometer

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JP2003223864A
JP2003223864A JP2002021848A JP2002021848A JP2003223864A JP 2003223864 A JP2003223864 A JP 2003223864A JP 2002021848 A JP2002021848 A JP 2002021848A JP 2002021848 A JP2002021848 A JP 2002021848A JP 2003223864 A JP2003223864 A JP 2003223864A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an atmospheric pressure ionization mass spectrometer capable of reducing chemical noises and largely improving the efficiency of ion cleavage in MS/MS. <P>SOLUTION: By heating a space where adiabatic expansion takes place, i.e., an ion guiding space, the cooling of ions and gas is prevented. In addition, by heating the mass spectrometer itself, the excitation and cleavage of ions are helped. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は試料溶液をエレクト
ロスプレイ(ESI)等の大気圧イオン源に導入してイ
オン化し、該イオン源で生成したイオンを真空室中に配
置されたイオンガイドを経て質量分析計に導き質量分析
する大気圧イオン化質量分析装置に関する。特に、化学
ノイズを大幅に減らすとともに、MS/MSにおける衝
突誘起解離(CID)の効率を高めることの出来る大気
圧イオン化質量分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention introduces a sample solution into an atmospheric pressure ion source such as an electrospray (ESI) to ionize it, and the ions generated by the ion source are passed through an ion guide arranged in a vacuum chamber. The present invention relates to an atmospheric pressure ionization mass spectrometer that conducts mass analysis by guiding it to a mass spectrometer. In particular, it relates to an atmospheric pressure ionization mass spectrometer capable of significantly reducing chemical noise and enhancing the efficiency of collision-induced dissociation (CID) in MS / MS.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、バイオ分野の研究は目覚しく、そ
の研究対象は多肢にわたっている。特に、蛋白,ペプチ
ド,DNAなどは生体中で極めて重要な働きを担ってい
るため、多くの研究者の研究対象とされてきた。一般
に、これら生体由来の有機化合物は、複雑なマトリック
ス中に極微量しか存在しない。生体から抽出した極微量
の生体関連有機化合物を分析するために、液体クロマト
グラフ直結質量分析計(LC/MS装置)が重要な役割
を果たすようになってきた。LC/MS装置は混合物を
LCにより分離しMSで高感度に定性定量分析する装置
である。LC/MSで用いられる代表的なイオン化手段
はエレクトロスプレイイオン化(ESI)である。ES
Iは大気圧下でのイオン化手法で、FiteによりUSP42096
96に初めて開示された。キヤピラリ電気泳動(CE)な
どのクロマトグラフとESIの結合による微量有機化合
物の分析はSmithらによりUSP4842701に開示されてい
る。このESIは穏和でかつ高感度なイオン化法として
知られ、現在、生体関連物質の分析に多用されるように
なった。
2. Description of the Related Art Recently, research in the field of biotechnology has been remarkable, and the research target is multi-limb. In particular, since proteins, peptides, DNA, etc. have extremely important functions in the living body, they have been the targets of research by many researchers. Generally, these organic compounds derived from living organisms are present only in trace amounts in a complex matrix. A liquid chromatograph directly coupled mass spectrometer (LC / MS device) has come to play an important role in analyzing an extremely small amount of a biological-related organic compound extracted from a living body. The LC / MS device is a device for separating a mixture by LC and performing qualitative and quantitative analysis with high sensitivity by MS. A typical ionization means used in LC / MS is electrospray ionization (ESI). ES
I is an ionization method under atmospheric pressure.
First disclosed in 96. Analysis of trace organic compounds by binding of ESI to a chromatograph such as capillary electrophoresis (CE) is disclosed by Smith et al. In USP 4842701. This ESI is known as a mild and highly sensitive ionization method, and is now widely used for the analysis of biological substances.

【0003】ESIは以下のように動作する。内径0.
1mm程度の金属キャピラリとある距離(数10mm程度)
をおいて配置されたカウンタ電極の間に数kVの電圧を
印加する。金属キャピラリに試料溶液を導入し、高電圧
を印加すると、溶液の先端から帯電した微細な液滴が大
気中に放出される。生成した帯電液滴は電界に従い大気
中をカウンタ電極に向け飛行し、大気分子と衝突を繰り
返す。これにより帯電液滴は機械的に破砕されるととも
に、液滴の表面からの溶媒の蒸発が促進され、帯電液滴
は急速に微細化される。最終的に、帯電液滴中のイオン
が大気中に放出される。イオンはカウンタ電極に向け大
気中を飛行し、カウンタ電極に設けられた細管または細
孔を通り高真空の質量分析計に導かれ質量分析される。
ESI operates as follows. Inner diameter 0.
A certain distance with a metal capillary of about 1 mm (about 10 mm)
A voltage of several kV is applied between the counter electrodes which are arranged at intervals. When the sample solution is introduced into the metal capillary and a high voltage is applied, charged fine droplets are discharged from the tip of the solution into the atmosphere. The generated charged droplets fly in the atmosphere toward the counter electrode according to the electric field, and repeatedly collide with atmospheric molecules. As a result, the charged droplets are mechanically crushed, the evaporation of the solvent from the surface of the droplets is promoted, and the charged droplets are rapidly atomized. Eventually, the ions in the charged droplets are released into the atmosphere. The ions fly toward the counter electrode in the atmosphere, pass through a thin tube or a fine hole provided in the counter electrode, and are guided to a high-vacuum mass spectrometer for mass analysis.

【0004】ESIにおいて高感度化,安定化を達成す
るためには、噴霧の段階で出来るだけ均一で微細な帯電
液滴を大量に作る事が重要である。そのためESI法の
改良技術として、内径の大きな細管に金属細管を挿入
し、金属細管に試料溶液を流すとともに、2つの細管の
間に噴霧ガスを流す方式が提案された。液滴とガス分子
との熱交換による液滴表面からの気化の促進と液滴とガ
ス分子との摩擦による機械的破砕化により、1ml/min
程度の溶液を安定に噴霧できるようになった。この技術
はHenionらによりUSP4861988に開示され、Ion Sprayと
呼ばれるようになった。ESIやIon Sprayにおいて、
大気中への噴霧により微細な液滴の生成は達成された
が、噴霧液滴の中には時に巨大な液滴が生成することが
ある。この巨大液滴が質量分析計に導入されると、マス
スペクトル中にランダムノイズを発生させS/N比を悪
化させ、ひいてはMSの高感度特性を著しく損ねる事と
なる。この問題を解決するためにいくつかの技術が提案
された。USP4935624やUSP5122670には、カーテンガス
(Curtain Gas)による液滴の導入阻止技術が開示され
ている。ESI噴霧細管に対峙して真空隔壁に設けられ
た細孔や細管の周囲に乾燥窒素ガスなどのカーテンガス
を流す。カーテンガスの流れにより、大きな液滴の真空
中への導入を阻止しようとするものである。一方、イオ
ンは電界により真空中に取り込むことが出来る。更に、
USP5235186には微細な液滴を気化乾燥させるため、カー
テンガスを加熱する方法が示された。しかし、カーテン
ガスによっても大きな液滴に由来するノイズ(化学ノイ
ズ)は取りきれないため、別の手法がUSP4977320に提案
された。それは、イオンを真空中に取り込む細管を加熱
して、液滴が細管を通過する間に加熱気化させようとす
るものである。この方式はその後加熱キャピラリ(Heat
ed Capillary)と呼ばれ、多くのLC/MS装置で採用
されるようになった。
In order to achieve high sensitivity and stability in ESI, it is important to produce a large amount of charged droplets that are as uniform and fine as possible at the spraying stage. Therefore, as a technique for improving the ESI method, a method has been proposed in which a metal thin tube is inserted into a thin tube having a large inner diameter, a sample solution is caused to flow through the metal thin tube, and a spray gas is caused to flow between the two thin tubes. 1 ml / min due to promotion of vaporization from the droplet surface by heat exchange between the droplet and gas molecule and mechanical fragmentation due to friction between droplet and gas molecule
A stable solution can be sprayed. This technique was disclosed by Henion et al. In USP 4861988 and became known as Ion Spray. In ESI and Ion Spray,
Although atomization of fine droplets has been achieved by atomization into the atmosphere, sometimes huge droplets are formed in the atomized droplets. When these giant droplets are introduced into a mass spectrometer, random noise is generated in the mass spectrum, the S / N ratio is deteriorated, and the high sensitivity characteristic of MS is significantly impaired. Several techniques have been proposed to solve this problem. USP4935624 and USP5122670 disclose a technique for preventing the introduction of droplets by curtain gas. A curtain gas such as dry nitrogen gas is caused to flow around the pores and the thin tubes provided in the vacuum partition wall facing the ESI spray thin tube. The curtain gas flow attempts to prevent the introduction of large droplets into the vacuum. On the other hand, the ions can be taken into the vacuum by the electric field. Furthermore,
USP 5235186 showed a method of heating a curtain gas to vaporize and dry fine droplets. However, since the noise (chemical noise) derived from large droplets cannot be removed even by the curtain gas, another method was proposed in USP 4977320. It heats a capillary tube that takes ions into a vacuum and attempts to heat vaporize the droplets while passing through the capillary tube. This method is followed by a heating capillary (Heat
ed Capillary) and has come to be adopted in many LC / MS devices.

【0005】噴霧の際に生じる大きな液滴による化学ノ
イズはカーテンガス,加熱キャピラリの採用により大幅
に軽減した。しかし、LC/MS装置において依然とし
て化学ノイズは存在し、これがLC/MS測定の高感度
化を妨げた。この化学ノイズがとりきれない原因以下の
ように考えられる。大気中から真空中にガスを導入する
と、ガスは断熱的に急激に膨張し、絶対0度近くまで急
速に冷却される。内径0.2mmの細管の出口から数mm離
れた真空中では、ガスの温度は−263℃(10K)程
度にまで冷却される。冷却されたイオンが同じく冷却さ
れた水などの極性分子と衝突すると、イオンと分子は再
び解離するだけの内部エネルギを持っていないため、両
者が付加した付加イオン(クラスタイオン)を形成す
る。これが次々に水分子を雪だるま式に付加させ、クラ
スタイオンを形成する。このクラスタイオンは広い質量
範囲に分布し、質量分析中に解離したりするため、マス
スペクトル中にランダムなノイズ(化学ノイズ)を発生
させるとともに、有効な信号を抑圧することになる。
Chemical noise due to large droplets generated during spraying was greatly reduced by employing a curtain gas and a heating capillary. However, chemical noise still existed in the LC / MS instrument, which hindered the high sensitivity of the LC / MS measurement. The reason why this chemical noise cannot be eliminated is considered as follows. When gas is introduced into the vacuum from the atmosphere, the gas expands adiabatically and is rapidly cooled to near 0 degrees. The temperature of the gas is cooled to about -263 [deg.] C. (10 K) in a vacuum a few mm away from the outlet of the thin tube having an inner diameter of 0.2 mm. When a cooled ion collides with a polar molecule, such as water, which is also cooled, the ion and the molecule do not have internal energy enough to dissociate again, and thus the added ion forms a cluster ion. This in turn adds water molecules to the snowball, forming cluster ions. Since the cluster ions are distributed over a wide mass range and dissociate during mass analysis, random noise (chemical noise) is generated in the mass spectrum and an effective signal is suppressed.

【0006】このクラスタイオンの生成を防ぐために、
大気圧からガスとイオンをサンプリングする第一の真空
室(中間圧力室)を加熱する技術がUSP4999493やUSP501
5845に示された。しかしESIが対象とする生体関連物
質は熱分解しやすいため、300℃程度の加熱が限界で
ある。この程度の加熱では断熱膨張による冷却効果が勝
り、冷却温度を10Kを20K程度にすることが出来る
程度である。すなわち、ガスの冷却をなくすことは出来
ない。これにより、化学ノイズは減少したが、化学ノイ
ズを無くすことは出来なかった。一方、バイオ分野への
応用は、試料の微量化をもたらし、LC/MS装置の更
なる高感度化を求めるようになった。
In order to prevent the formation of these cluster ions,
USP4999493 and USP501 are technologies for heating the first vacuum chamber (intermediate pressure chamber) that samples gas and ions from atmospheric pressure.
Shown in 5845. However, since the bio-related substances targeted by ESI are easily decomposed by heat, heating at about 300 ° C. is the limit. With such a degree of heating, the cooling effect due to adiabatic expansion is superior, and the cooling temperature can be increased from 10K to about 20K. That is, the cooling of the gas cannot be eliminated. This reduced the chemical noise, but could not eliminate it. On the other hand, application to the field of biotechnology has led to the miniaturization of samples, and has come to demand higher sensitivity of LC / MS devices.

【0007】LC/MSでなく、また、別の目的により
質量分析計を加熱する技術が米国特許に示されている。
USP5767513にDresslerにより、イオン源と質量分析計の
間に配置されたイオンガイド(オクタポール)を加熱す
る技術が開示された。これは高真空下のイオン化である
電子イオン化(EI)で生じたイオンとNaとDとの
イオン分子反応を研究するために用いた装置に関するも
のである。EIで生成したイオンを高周波の印加された
オクタポールに導き、ここでイオン分子反応をさせる。
オクタポールは反応セルの役割を果たしている。反応セ
ルにおける副次的反応やコンタミを防ぐために反応セル
やオクタポールのロッド自身を1,000Kまで加熱し
た。このUSP5767513では、イオンやガスは高真空中に保
たれた筐体内に導入生成されるため、断熱膨張,冷却は
全く発生しない。大気圧イオン化によって生成したイオ
ンの真空への導入,断熱膨張,冷却などに関しては一切
の記載が無い。生体高分子のMS/MS効率向上や化学
ノイズの除去についても記載は無い。
Techniques for heating mass spectrometers for other purposes than LC / MS have been shown in US patents.
In USP 5767513, Dressler disclosed a technique for heating an ion guide (octapole) located between an ion source and a mass spectrometer. This relates to the apparatus used to study the ionic molecule reaction of ions generated by electron ionization (EI), which is ionization under high vacuum, with Na and D 2 . The ions generated by EI are guided to the octapole to which a high frequency is applied, and the ion molecule reaction is caused there.
Octapole acts as a reaction cell. The reaction cell and the octopole rod itself were heated to 1,000 K in order to prevent side reactions and contamination in the reaction cell. In this USP 5767513, ions and gas are introduced and generated in the housing kept in a high vacuum, so that adiabatic expansion and cooling do not occur at all. There is no description about introduction of ions generated by atmospheric pressure ionization into vacuum, adiabatic expansion, cooling, etc. There is no mention of improving MS / MS efficiency of biopolymers or removing chemical noise.

【0008】イオントラップ自身を加熱することはUSP5
796100にPalermoにより示されている。これは試料ガス
をイオントラップに導入し、これに電子を衝撃しイオン
化する電子イオン化(EI)に関するものである。導入
されたイオン化前の中性の試料分子が、イオントラップ
内の電極表面に吸着し、熱分解するのを減らそうとする
ものである。USP5994697にはKatoによりLC/MSのイ
オントラップの加熱が示された。ここでは、イオントラ
ップ内や電極表面に吸着した水分子を排除するために、
イオントラップ自身の加熱や、バッファガスを加熱して
電極内に送り込む方式が示されている。このUSP5796100
やUSP5994697では、大気圧イオン化によって生成したイ
オンの真空への導入、それに伴う断熱膨張,冷却などの
問題、それの解決手段等に関しては一切の記載が無い。
生体高分子のMS/MS効率向上についても記載は無
い。
Heating the ion trap itself is USP5
Shown by Palermo in 796100. This is related to electron ionization (EI) in which a sample gas is introduced into an ion trap and electrons are bombarded and ionized. It is intended to reduce the amount of the introduced non-ionized neutral sample molecules adsorbed on the electrode surface in the ion trap and thermally decomposed. USP5994697 showed heating of an LC / MS ion trap by Kato. Here, in order to eliminate water molecules adsorbed inside the ion trap and on the electrode surface,
A method of heating the ion trap itself or a method of heating a buffer gas and sending it into the electrode is shown. This USP5796100
In USP5994697, there is no description about introduction of ions generated by atmospheric pressure ionization into vacuum, accompanying problems such as adiabatic expansion and cooling, and means for solving them.
There is no mention of improving MS / MS efficiency of biopolymers.

【0009】ESIにより、ペプチド,蛋白,DNAな
どをESIでイオン化すると、これら分子は一つのイオ
ンに複数の電荷を有した多価イオンを与える。複数の多
価イオンからCPUは試料の分子量を求めることが出来
る。しかし、分子量の情報のみでは、これら生体関連分
子を同定することは出来ない。蛋白やDNAなどの同定
には、これら生体関連分子を構成するアミノ酸や核酸の
配列の情報が必要である。しかし、DNAや蛋白全ての
配列を全て知る必要は無く、一部の構造の配列を知れば
よい。この一部の配列と、分子量の情報からライブラリ
を検索し蛋白やDNAを同定することが出来る。この構
造情報を与える質量分析手段がMS/MSである。
When a peptide, protein, DNA or the like is ionized by ESI by ESI, these molecules give a multivalent ion having a plurality of charges to one ion. The CPU can determine the molecular weight of the sample from a plurality of multiply charged ions. However, these bio-related molecules cannot be identified only by molecular weight information. Identification of proteins and DNAs requires information on the sequences of amino acids and nucleic acids that compose these bio-related molecules. However, it is not necessary to know all the sequences of all DNAs and proteins, and it is sufficient to know the sequences of some structures. It is possible to identify a protein or DNA by searching a library from this partial sequence and information on the molecular weight. MS / MS is a mass spectrometric means for providing this structural information.

【0010】MS/MSには複数のMSを直列に結合し
たタンデム型MSやイオントラップ質量分析計などが用
いられている。ESIで生成したイオンを第一のMSに
導き、一つの前駆イオンに単離し、他のイオンを排除す
る。次に単離された前駆イオンを第1のMS1と第2の
MS2との間に設置された衝突セルに導き、ターゲット
ガスとイオンとの衝突により解離(CID)を起こさせ
る。生成したプロダクトイオンを二台目のMSに導き、
質量分析し、マススペクトルを得る。
As the MS / MS, a tandem type MS in which a plurality of MSs are connected in series, an ion trap mass spectrometer and the like are used. The ions generated by ESI are led to the first MS, isolated into one precursor ion and excluded from the other. Next, the isolated precursor ions are guided to a collision cell installed between the first MS1 and the second MS2, and dissociation (CID) is caused by collision between the target gas and the ions. Guide the generated product ions to the second MS,
Mass spectrometry is performed to obtain a mass spectrum.

【0011】イオントラップ質量分析計は、一台のMS
でMS/MSを達成できる装置である。イオン化,イオ
ンのイオントラップへの導入蓄積,MS/MS,プロダ
クトイオンのマススペクトルの取得が時分割で行われ
る。MS/MSは、複数のステップで構成され、前駆イ
オンの単離,前駆イオンの共鳴解離も時分割で行われ
る。
The ion trap mass spectrometer is a single MS.
It is a device that can achieve MS / MS. Ionization, introduction and accumulation of ions in the ion trap, MS / MS, and mass spectrum acquisition of product ions are performed in time division. MS / MS is composed of a plurality of steps, and isolation of precursor ions and resonance dissociation of precursor ions are also performed by time division.

【0012】MS/MSはイオンを共鳴励を起し、多数
回イオンと圧力0.1Pa程度のバッファガス分子との
衝突により、運動エネルギを次第にイオンの内部エネル
ギに転換して、最終的にイオンの化学結合が開裂させる
手法である。イオンやガス分子が10Kまで冷却されて
いると、イオンを解離するまでには長時間の励起が必要
である。また、DNAや蛋白みどの生体高分子は、バッ
ファガス等の低質量分子との1回の衝突で変換される内
部エネルギは衝突のエネルギの数万分の1から数十万分
の一になり、励起が十分に行われない。そのため、これ
ら生体高分子の衝突誘起解離(CID)は困難であると
されていた。
[0012] MS / MS causes resonance excitation of ions, and many times the ions collide with buffer gas molecules having a pressure of about 0.1 Pa, so that kinetic energy is gradually converted into internal energy of the ions, and finally the ions. Is a method of cleaving the chemical bond of. If the ions and gas molecules are cooled to 10 K, long-time excitation is required to dissociate the ions. In addition, the internal energy of biopolymers such as DNA and proteins converted by one collision with low-mass molecules such as buffer gas is tens of thousands to hundreds of thousands of the energy of collision. , Not enough excitation. Therefore, collision-induced dissociation (CID) of these biopolymers has been considered difficult.

【0013】この困難さを解決する手法が提案された。
イオントラップ内にトラップされたイオンに赤外線(I
R)レーザを照射しイオン自身を加熱するとともに、イ
オンを共鳴励起してイオン解離させるものである。この
手法は赤外多光子解離(Infrared Multiphoton Dissoci
ation IRMPD)と呼ばれている。Cooksらは低分子
の光解離とCIDとの比較を行っている(Cooks、Int.
J. Mass Spectrom. IonProcesses, 75(1987)345−35
2)。
A method has been proposed to solve this difficulty.
Infrared rays (I
R) Irradiating a laser to heat the ions themselves, and at the same time, the ions are resonantly excited to dissociate the ions. This method is based on the Infrared Multiphoton Dissoci
ation IRMPD). Cooks et al. Compare photodissociation of small molecules with CID (Cooks, Int.
J. Mass Spectrom. IonProcesses, 75 (1987) 345−35
2).

【0014】McLafferty等はICR質量分析計(FT−
MS)にIRMPDを用い、分子量29kDaである蛋
白の多価イオンの開裂を行い報告している(McLaffert
y,Anal. Chem., 66(1994)2809−2815)。
McLafferty and others are ICR mass spectrometers (FT-
IRMPD was used for MS) and the multivalent ion of a protein with a molecular weight of 29 kDa was cleaved and reported (McLaffert
y, Anal. Chem., 66 (1994) 2809-2815).

【0015】また、レーザを用いずにイオントラップ質
量分析計やICR質量分析計内にトラップされたイオン
を周囲から加熱し、熱分解させる手法が提案され、この
手法は黒体赤外放射解離(Blackbody Infrared radiati
ve Dissociation BIRD)として知られている。Will
iamsらはBIRDにより8.6kDaの蛋白の多価イオ
ンを開裂させ構造情報を得られることを報告している
(Williams, Anal. Chem., 69(1997)1119−1126)。
Further, a method has been proposed in which ions trapped in an ion trap mass spectrometer or an ICR mass spectrometer are heated from the surroundings without using a laser and thermally decomposed, and this method is a black body infrared radiation dissociation ( Blackbody Infrared radiati
ve Dissociation BIRD). Will
iams et al. reported that BIRD can cleave polyvalent ions of a protein of 8.6 kDa to obtain structural information (Williams, Anal. Chem., 69 (1997) 1119-1126).

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】大気圧イオン源で生成
されたイオンを真空室に導入して質量分析する場合、断
熱膨張によりイオンは急激に冷却される。この急激な冷
却によりイオンガイドやイオントラップ内においてクラ
スタイオンが生成される。一旦冷却されクラスタイオン
となったイオンを励起するためには、付加した極性分子
の解離が必要である。この後、イオンの励起解離を行わ
なければならない。そのため、クラスタイオンには多く
のエネルギの注入を必要とし、イオントラップ内でのC
Iの効率が大幅に低下する。逆に、時として過剰な励起
によるイオンの分解を招く可能性がある。
When the ions generated by the atmospheric pressure ion source are introduced into the vacuum chamber for mass analysis, the ions are rapidly cooled by adiabatic expansion. Cluster ions are generated in the ion guide and the ion trap by this rapid cooling. In order to excite the ions that have been once cooled and turned into cluster ions, it is necessary to dissociate the added polar molecules. After this, the excited dissociation of the ions must be performed. Therefore, much energy must be injected into the cluster ions, and C in the ion trap must be injected.
The efficiency of I is significantly reduced. On the contrary, it may sometimes cause decomposition of ions due to excessive excitation.

【0017】また、イオントラップ質量分析計へのイオ
ンの導入,蓄積の期間の初期に導入されたイオンと蓄積
期間の最後に導入されたイオンに温度むらが生じるた
め、CIDの効率にばらつきが生じる。本発明は、かか
る点に鑑み、イオンの励起をより短時間としてCIDの
効率を高めることの出来る大気圧イオン化質量分析装置
を提供しようとするものである。
Further, since there is temperature unevenness in the ions introduced into the ion trap mass spectrometer at the beginning of the period of ion introduction and accumulation and the ions introduced at the end of the accumulation period, the CID efficiency varies. . In view of the above point, the present invention aims to provide an atmospheric pressure ionization mass spectrometer capable of increasing the efficiency of CID while making the ion excitation shorter.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題を解
決するもので、断熱膨張による冷却が起きるイオンガイ
ド空間を加熱し、イオンを加熱する。またイオントラッ
プ空間も加熱する。
The present invention solves such a problem by heating the ion guide space where cooling due to adiabatic expansion takes place, thereby heating the ions. It also heats the ion trap space.

【0019】そのために、試料溶液を微細な細管に導入
して大気圧下でイオンを生成する大気圧イオン源を備
え、該イオン源で生成されたイオンを真空室に置かれて
高周波が印加されたイオンガイドを経て質量分析計に導
き、マススペクトルを与える大気圧イオン化質量分析装
置において、該イオンガイドと該質量分析計は、同時刻
に加熱されるようにする。
To this end, an atmospheric pressure ion source for introducing a sample solution into a fine capillary to generate ions under atmospheric pressure is provided, and the ions generated by the ion source are placed in a vacuum chamber and a high frequency is applied. In the atmospheric pressure ionization mass spectrometer which gives the mass spectrum through the ion guide, the ion guide and the mass spectrometer are heated at the same time.

【0020】また、試料溶液を微細な細管に導入して大
気圧下でイオンを生成する大気圧イオン源を備え、該イ
オン源で生成されたイオンを真空隔壁に設けられた細管
または細孔を経て真空室に導入し、高周波が印加された
イオンガイドを経て質量分析計に導き、マススペクトル
を与える大気圧イオン化質量分析装置において、該細管
または該細孔から該質量分析計間でのイオンが移動,ト
ラップされる空間を加熱するようにする。
Further, the sample solution is introduced into a fine thin tube to provide an atmospheric pressure ion source for generating ions under the atmospheric pressure, and the ions generated by the ion source are supplied to a thin tube or a fine hole provided in a vacuum partition. Introduced into the vacuum chamber, led to the mass spectrometer through the ion guide to which a high frequency is applied, in the atmospheric pressure ionization mass spectrometer that gives a mass spectrum, the ions between the mass spectrometer from the capillary tube or the pores Try to heat the space to be moved or trapped.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図1に本発明の一実施例の装置を
示す。液体クロマトグラフLC1により分離された試料
成分溶液はキャピラリチューブ2を経てESIイオン源
4のESIプローブ3に送られる。ESIプローブ3は
XYZ3軸位置決め装置9の上に配置されている。LC
1から送り込まれた試料溶液は、ESIプローブ3のノ
ズルに送られ、ノズル先端から大気中に噴霧イオン流
(帯電液滴)6として噴霧される。帯電液滴からイオン
が大気中に放出され、真空隔壁11に設けられ、ヒータ
40により加熱された細管8(細孔を含む)から真空室
12に取り込まれる。質量分析装置は圧力の異なったい
くつかの室12,15,19で構成され、各々の室は独
立の真空ポンプ20,21,22により真空排気され
る。イオンは高周波イオンガイド16を経て質量分析計
17に導入され質量分析される。質量掃引電源23から
供給される高周波電圧が掃引されると、イオンは質量ご
とに分離され検出器18によりイオン電流が検出され
る。質量ごとに対応したイオン電流の信号は制御データ
処理装置24に送られマススペクトルとして収集され
る。
FIG. 1 shows an apparatus according to an embodiment of the present invention. The sample component solution separated by the liquid chromatograph LC1 is sent to the ESI probe 3 of the ESI ion source 4 through the capillary tube 2. The ESI probe 3 is arranged on the XYZ triaxial positioning device 9. LC
The sample solution sent from No. 1 is sent to the nozzle of the ESI probe 3 and is sprayed from the nozzle tip into the atmosphere as a spray ion flow (charged droplet) 6. Ions are released from the charged droplets into the atmosphere, are provided in the vacuum partition wall 11, and are taken into the vacuum chamber 12 from the thin tube 8 (including the pores) heated by the heater 40. The mass spectrometer is composed of several chambers 12, 15, 19 having different pressures, and each chamber is evacuated by an independent vacuum pump 20, 21, 22. The ions are introduced into the mass spectrometer 17 through the high frequency ion guide 16 and subjected to mass analysis. When the high frequency voltage supplied from the mass sweep power supply 23 is swept, the ions are separated for each mass, and the detector 18 detects the ion current. The signal of the ion current corresponding to each mass is sent to the control data processing device 24 and collected as a mass spectrum.

【0022】高周波イオンガイド16は複数(4,6,
8,…本)の円柱状の電極が加熱手段として同一円周上
に平行配置される。一つおきの電極が共通に配線され、
2組の電極群間に高周波が印加される。高周波イオンガ
イドのシールドのために、円筒状のシールド筒43が高
周波イオンガイド16を被覆している。シールド筒43
は、高周波のシールドとともに、シールド内に導入され
るガス44を一定圧力(0.1Pa程度)に保つ役割を
果たしている。このシールド内にはアルゴン(Ar)や
窒素ガス(N)ガスなどの不活性ガスが導入される。
シールド筒43の周囲にはヒータ41が加熱手段として
配置されていて、シールド筒,高周波イオンガイド16
を加熱できるようになっている。また、導入されるガス
自身もヒータ45により加熱しても良い。イオントラッ
プ質量分析計17の電極は加熱手段であるヒータ25に
より加熱される。電極全体を加熱のためにヒータ25の
数を増やしても良い。制御データ処理装置24により制
御された電源42,26からヒータ41,25に電流が
送られる。これにより、シールド筒43内の空間に配設
された高周波イオンガイド16や導入されたガスは20
0℃から300℃に加熱される。スキマー13の先端の
細孔を通過して、真空室12で数10Kまで冷却された
イオンやガス分子はシールド筒43の開口から高周波イ
オンガイド16中に導入される。導入されたイオンは高
周波イオンガイド内の高周波電界により振動し中心軸上
に次第に収束しながら質量分析計方向に移動する。高周
波イオンガイド16中を振動しながら移動するイオン
は、加熱され高温のガス分子と頻繁に衝突する。これに
より、ガス分子とイオンとの熱交換が行われイオンは急
速に加熱される。高周波イオンガイド16中で加熱され
たイオンは、イオントラップ質量分析計が置かれた高真
空室19に送られ、イオントラップ質量分析計17に導
入される。イオントラップ質量分析計17は加熱手段で
あるヒータ25により200から300℃に加熱されて
いる。すなわちイオンをトラップされる空間が加熱され
る。そのため、導入されたイオンは温度を保ったままイ
オントラップ質量分析計17に導入蓄積される。これに
より、イオンは高温に保たれたままMS/MS操作を受
ける事が出来る。高温のイオンはイオントラップ電極内
で共鳴励起と高温のバッファガス分子との衝突により、
速やかに内部エネルギが上昇する。イオンの内部エネル
ギが結合エネルギを超えるまで高まると、イオンは開裂
してプロダクトイオンを生成する。次に、制御データ処
理装置24は電源23を制御しイオントラップのリング
電極に印加された高周波電圧を掃引することにより、生
成したプロダクトイオンのマススペクトルを取得する。
A plurality of high frequency ion guides 16 (4, 6,
(8, ...) Cylindrical electrodes are arranged in parallel on the same circumference as heating means. Every other electrode is wired in common,
A high frequency is applied between the two electrode groups. A cylindrical shield tube 43 covers the high-frequency ion guide 16 for shielding the high-frequency ion guide. Shield tube 43
Together with the high frequency shield plays a role of keeping the gas 44 introduced into the shield at a constant pressure (about 0.1 Pa). An inert gas such as argon (Ar) or nitrogen gas (N 2 ) gas is introduced into this shield.
A heater 41 is arranged as a heating means around the shield tube 43, and the shield tube and the high-frequency ion guide 16 are provided.
It can be heated. Also, the introduced gas itself may be heated by the heater 45. The electrodes of the ion trap mass spectrometer 17 are heated by a heater 25 which is a heating means. The number of heaters 25 may be increased to heat the entire electrode. Electric current is sent from the power supplies 42 and 26 controlled by the control data processing device 24 to the heaters 41 and 25. As a result, the high-frequency ion guide 16 arranged in the space inside the shield cylinder 43 and the introduced gas are kept at 20
Heated from 0 ° C to 300 ° C. Ions and gas molecules that have passed through the pores at the tip of the skimmer 13 and cooled to several tens of K in the vacuum chamber 12 are introduced into the high-frequency ion guide 16 from the opening of the shield cylinder 43. The introduced ions vibrate by the high-frequency electric field in the high-frequency ion guide and gradually move toward the mass spectrometer while converging on the central axis. Ions that move while vibrating in the high frequency ion guide 16 frequently collide with heated and hot gas molecules. As a result, heat exchange is performed between the gas molecules and the ions, and the ions are rapidly heated. The ions heated in the high-frequency ion guide 16 are sent to the high vacuum chamber 19 in which the ion trap mass spectrometer is placed and introduced into the ion trap mass spectrometer 17. The ion trap mass spectrometer 17 is heated to 200 to 300 ° C. by a heater 25 which is a heating means. That is, the space in which the ions are trapped is heated. Therefore, the introduced ions are introduced and accumulated in the ion trap mass spectrometer 17 while maintaining the temperature. This allows the ions to undergo MS / MS operation while being kept at a high temperature. The hot ions are excited by resonance excitation and collision with hot buffer gas molecules in the ion trap electrode,
The internal energy rises quickly. When the internal energy of the ions rises above the binding energy, the ions split and produce product ions. Next, the control data processing device 24 controls the power supply 23 to sweep the high frequency voltage applied to the ring electrode of the ion trap to acquire the mass spectrum of the generated product ions.

【0023】高周波イオンガイド16の加熱温度とイオ
ントラップ質量分析計17の加熱温度は制御データ処理
装置24により独立に設定できる。断熱膨張による冷却
が行われるとともに、滞在時間の短い(数10マイクロ
秒)高周波イオンガイドの設定温度は、イオンの滞在時
間が数100ミリ秒のイオントラップ質量分析計の温度
に較べ、高めに設定する。ペプチドの分析では高周波イ
オンガイドの温度300℃、イオントラップ質量分析計
の温度は200℃で良い結果が得られた。
The heating temperature of the high frequency ion guide 16 and the heating temperature of the ion trap mass spectrometer 17 can be set independently by the control data processing device 24. The temperature of the high-frequency ion guide, which is cooled by adiabatic expansion and has a short residence time (several tens of microseconds), is set higher than the temperature of the ion trap mass spectrometer where the residence time of ions is several hundred milliseconds. To do. In the analysis of peptides, good results were obtained with a high-frequency ion guide temperature of 300 ° C and an ion trap mass spectrometer temperature of 200 ° C.

【0024】図3には、加熱手段をもたない高周波イオ
ンガイドとイオントラップ質量分析計を結合したLC/
MS装置で得られたマススペクトルの例を示す。a,
b,cが試料や不純物に由来するマスピークである。一
方全質量領域に渡り出現しているマスピークは帰属も不
明で、化学ノイズとして情報から排除せねばならない。
この化学ノイズは試料が微量の場合、装置の感度を上げ
ると顕著になる。図3の(2)のように試料の擬分子イ
オンに相当するcイオンを単離して、MS/MSを行
う。cイオンを励起し、イオントラップ内で衝突誘起解
離(CID)を行う。しかし、質量1000を超えるイ
オンで、かつイオンが冷却されている場合、CIDは効
率的に行われず、プロダクトイオンは微少ピークとな
り、ノイズとの識別が困難になる。図3の(3)のよう
に、励起された擬分子イオンはマススペクトル中にほぼ
強度を変えずに残る。
FIG. 3 shows an LC / LC in which a high-frequency ion guide having no heating means and an ion trap mass spectrometer are combined.
An example of a mass spectrum obtained by the MS device is shown. a,
b and c are mass peaks derived from the sample and impurities. On the other hand, the mass peaks appearing over the entire mass region are unknown in attribution and must be excluded from the information as chemical noise.
This chemical noise becomes remarkable when the sensitivity of the apparatus is increased when the amount of the sample is small. As shown in (2) of FIG. 3, c ions corresponding to the pseudo-molecular ions of the sample are isolated and MS / MS is performed. Exciting c ions, collision-induced dissociation (CID) is performed in the ion trap. However, when the ions have a mass of more than 1000 and the ions are cooled, the CID is not performed efficiently, the product ions have a small peak, and it is difficult to distinguish them from noise. As shown in (3) of FIG. 3, the excited quasi-molecular ion remains in the mass spectrum without changing its intensity.

【0025】この試料は、本法のように高周波イオンガ
イドとイオントラップ質量分析計を加熱すると、図2の
(1)のように、化学ノイズの少ないマススペクトルが
得られる。S/N比の向上により、化学ノイズに埋もれ
ていた信号d,eのイオンがはっきりと識別できるよう
になる。MS/MS測定は、先ず前駆イオンcの単離が
行われる。高周波イオンガイドやイオントラップマスス
ペクトルの加熱により、前駆イオンは充分に加熱されて
いる。加熱された前駆イオンを励起することにより、質
量1000を超える分子も開裂させることが出来、図2
の(3)のようなプロダクトイオンマススペクトルを与
えることが出来る。前駆イオンcは開裂により、イオン
量が大幅に減少する。一方プロダクトイオンp1からp
4は明確に出現している。
With this sample, when a high frequency ion guide and an ion trap mass spectrometer are heated as in this method, a mass spectrum with less chemical noise can be obtained as shown in (1) of FIG. By improving the S / N ratio, the ions of the signals d and e buried in the chemical noise can be clearly distinguished. In the MS / MS measurement, the precursor ion c is first isolated. The precursor ions are sufficiently heated by heating the high frequency ion guide and the ion trap mass spectrum. By exciting the heated precursor ions, it is possible to cleave molecules having a mass of more than 1000, as shown in FIG.
The product ion mass spectrum as shown in (3) can be given. Due to the cleavage of the precursor ion c, the amount of ions is greatly reduced. On the other hand, product ions p1 to p
4 clearly appears.

【0026】イオントラップ質量分析計は、イオントラ
ップ内にイオンを一時溜め込みその後MS/MS測定や
質量掃引を行う。蓄積の過程でイオントラップ内での空
間電荷の影響を避けるため、イオン量の多い場合は、蓄
積時間を短くし、逆にイオン電流が少ない場合蓄積時間
を長くする。即ち、イオン導入蓄積時間は絶えず変化す
る。本法によれば、イオンの導入蓄積時間が変わって
も、イオンの温度変化は無いため、MS/MSによるプ
ロダクトイオンは再現良く取得できる。
The ion trap mass spectrometer temporarily stores ions in the ion trap and then performs MS / MS measurement and mass sweep. In order to avoid the influence of space charge in the ion trap during the accumulation process, the accumulation time is shortened when the amount of ions is large, and conversely, the accumulation time is lengthened when the ion current is small. That is, the iontophoretic storage time constantly changes. According to this method, since the temperature of the ions does not change even if the ion introduction and accumulation time changes, product ions by MS / MS can be acquired with good reproducibility.

【0027】ここでは、主にESIについて記述した
が、本発明は大気圧化学イオン化(APCI)やESI
の改良技術であるイオンスプレイ(Ion Spray),ソニ
ックスプレイ(Sonic Spray),ナノスプレイ(Nano Sp
ray)などのイオン化技術との結合に応用可能である。
Although ESI was mainly described here, the present invention is not limited to atmospheric pressure chemical ionization (APCI) and ESI.
Improved technology of ion spray (Ion Spray), sonic spray (Sonic Spray), nano spray (Nano Sp
It is applicable to the combination with ionization technology such as ray).

【0028】本法により、イオン源からイオントラップ
質量分析計まで、イオンやガスの冷却を未然に防ぐこと
が出来る。これによりクラスタイオンの生成は防止で
き、化学ノイズを更に減少させる事が可能になった。
By this method, it is possible to prevent the cooling of ions and gases from the ion source to the ion trap mass spectrometer. As a result, generation of cluster ions can be prevented, and chemical noise can be further reduced.

【0029】本発明は、イオントラップ質量分析計にの
み限定されず、大気圧イオン源と高周波イオンガイドを
用いた四重極質量分析計(QMS)やトリプルステージ
四重極質量分析計(TSQ)やICR質量分析計にも応
用可能である。
The present invention is not limited to the ion trap mass spectrometer, but it is a quadrupole mass spectrometer (QMS) or triple stage quadrupole mass spectrometer (TSQ) using an atmospheric pressure ion source and a high frequency ion guide. It can also be applied to an ICR mass spectrometer.

【0030】本発明においては、断熱膨張による冷却
を、補償する形でイオンやガスを加熱することが重要で
ある。そのため、断熱膨張が起きる細管8の出口から質
量分析計17まで加熱された状態を保つようにすること
が必要である。加熱手段は図1のようにヒータによって
も、赤外線ランプやレーザによる赤外線の照射などによ
っても良い。要は、検知器18で検出されるまでイオン
が加熱されていることが重要である。
In the present invention, it is important to heat the ions and gas in a manner that compensates for the cooling due to adiabatic expansion. Therefore, it is necessary to maintain the heated state from the outlet of the thin tube 8 where adiabatic expansion occurs to the mass spectrometer 17. The heating means may be a heater as shown in FIG. 1 or may be an infrared lamp or a laser emitting infrared rays. In short, it is important that the ions are heated until they are detected by the detector 18.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によれば、ペプチドや蛋白,DN
Aなどの生体高分子でも、効率よくプロダクトイオンを
生成することが出来る。また、イオンの導入蓄積時間に
関わらず再現性の高いプロダクトイオン電流値、即ちプ
ロダクトイオンマススペクトルを得ることが出来る。ま
た、化学イオンの抑制により、LC/MS装置の高感度
化が可能になった。
According to the present invention, peptides, proteins and DN
Even a biopolymer such as A can efficiently generate product ions. Further, it is possible to obtain a highly reproducible product ion current value, that is, a product ion mass spectrum, regardless of the ion introduction and accumulation time. Further, by suppressing the chemical ions, it has become possible to increase the sensitivity of the LC / MS device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例である大気圧イオン化質量分
析装置の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of an atmospheric pressure ionization mass spectrometer which is an embodiment of the present invention.

【図2】化学ノイズのないマススペクトル図。FIG. 2 is a mass spectrum diagram without chemical noise.

【図3】プロダクトマススペクトル図。FIG. 3 is a product mass spectrum diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…LC、2…キャピラリチューブ、3…ESIプロー
ブ、4…ESIイオン源、5…高電圧電源、6…噴霧イ
オン流、7…イオン源空間、8…細管、9…XYZ3軸
位置決め機構、11,14…真空隔壁、12,15…真
空室、13…スキマー、16…高周波イオンガイド、1
7…質量分析計、18…検出器、19…高真空室、2
0,21,22…真空ポンプ、23…質量掃引電源、2
4…制御データ処理装置、25,40,41,45…ヒ
ータ、26,42…ヒータ電源、43…シールド筒、4
4…ガスだめ。
1 ... LC, 2 ... capillary tube, 3 ... ESI probe, 4 ... ESI ion source, 5 ... high voltage power supply, 6 ... spray ion flow, 7 ... ion source space, 8 ... capillary tube, 9 ... XYZ triaxial positioning mechanism, 11 , 14 ... Vacuum partition wall, 12, 15 ... Vacuum chamber, 13 ... Skimmer, 16 ... High-frequency ion guide, 1
7 ... Mass spectrometer, 18 ... Detector, 19 ... High vacuum chamber, 2
0, 21, 22, ... Vacuum pump, 23 ... Mass sweep power supply, 2
4 ... Control data processing device, 25, 40, 41, 45 ... Heater, 26, 42 ... Heater power supply, 43 ... Shield cylinder, 4
4 ... No gas.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成14年2月8日(2002.2.8)[Submission date] February 8, 2002 (2002.2.8)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0012】MS/MSはイオンを共鳴励を起し、多数
回イオンと圧力0.1Pa程度のバッファガス分子との
衝突により、運動エネルギを次第にイオンの内部エネル
ギに転換して、最終的にイオンの化学結合が開裂させる
手法である。イオンやガス分子が10Kまで冷却されて
いると、イオンを解離するまでには長時間の励起が必要
である。また、DNAや蛋白どの生体高分子は、バッ
ファガス等の低質量分子との1回の衝突で変換される内
部エネルギは衝突のエネルギの数万分の1から数十万分
の一になり、励起が十分に行われない。そのため、これ
ら生体高分子の衝突誘起解離(CID)は困難であると
されていた。
[0012] MS / MS causes resonance excitation of ions, and many times the ions collide with buffer gas molecules having a pressure of about 0.1 Pa, so that kinetic energy is gradually converted into internal energy of the ions, and finally the ions. Is a method of cleaving the chemical bond of. If the ions and gas molecules are cooled to 10 K, long-time excitation is required to dissociate the ions. Also, what biopolymers such as DNA and proteins, internal energy is converted by one collision with low mass molecules buffer gas such consists of several parts per million of the energy of the collision hundreds of thousands parts per , Not enough excitation. Therefore, collision-induced dissociation (CID) of these biopolymers has been considered difficult.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】大気圧イオン源で生成
されたイオンを真空室に導入して質量分析する場合、断
熱膨張によりイオンは急激に冷却される。この急激な冷
却によりイオンガイドやイオントラップ内においてクラ
スタイオンが生成される。一旦冷却されクラスタイオン
となったイオンを励起するためには、付加した極性分子
の解離が必要である。この後、イオンの励起解離を行わ
なければならない。そのため、クラスタイオンには多く
のエネルギの注入を必要とし、イオントラップ内でのC
の効率が大幅に低下する。逆に、時として過剰な励
起によるイオンの分解を招く可能性がある。
When the ions generated by the atmospheric pressure ion source are introduced into the vacuum chamber for mass analysis, the ions are rapidly cooled by adiabatic expansion. Cluster ions are generated in the ion guide and the ion trap by this rapid cooling. In order to excite the ions that have been once cooled and turned into cluster ions, it is necessary to dissociate the added polar molecules. After this, the excited dissociation of the ions must be performed. Therefore, much energy must be injected into the cluster ions, and C in the ion trap must be injected.
The efficiency of ID is significantly reduced. On the contrary, it may sometimes cause decomposition of ions due to excessive excitation.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0022[Name of item to be corrected] 0022

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0022】高周波イオンガイド16は複数(4,6,
8,…本)の円柱状の電極が同一円周上に平行配置され
る。一つおきの電極が共通に配線され、2組の電極群間
に高周波が印加される。高周波イオンガイドのシールド
のために、円筒状のシールド筒43が高周波イオンガイ
ド16を被覆している。シールド筒43は、高周波のシ
ールドとともに、シールド内に導入されるガス44を一
定圧力(0.1Pa程度)に保つ役割を果たしている。
このシールド内にはアルゴン(Ar)や窒素ガス
(N)ガスなどの不活性ガスが導入される。シールド
筒43の周囲にはヒータ41が加熱手段として配置され
ていて、シールド筒,高周波イオンガイド16を加熱で
きるようになっている。また、導入されるガス自身もヒ
ータ45により加熱しても良い。イオントラップ質量分
析計17の電極は加熱手段であるヒータ25により加熱
される。電極全体を加熱のためにヒータ25の数を増や
しても良い。制御データ処理装置24により制御された
電源42,26からヒータ41,25に電流が送られ
る。これにより、シールド筒43内の空間に配設された
高周波イオンガイド16や導入されたガスは200℃か
ら300℃に加熱される。スキマー13の先端の細孔を
通過して、真空室12で数10Kまで冷却されたイオン
やガス分子はシールド筒43の開口から高周波イオンガ
イド16中に導入される。導入されたイオンは高周波イ
オンガイド内の高周波電界により振動し中心軸上に次第
に収束しながら質量分析計方向に移動する。高周波イオ
ンガイド16中を振動しながら移動するイオンは、加熱
され高温のガス分子と頻繁に衝突する。これにより、
ガス分子とイオンとの熱交換が行われイオンは急速に加
熱される。高周波イオンガイド16中で加熱されたイオ
ンは、イオントラップ質量分析計が置かれた高真空室1
9に送られ、イオントラップ質量分析計17に導入され
る。イオントラップ質量分析計17は加熱手段であるヒ
ータ25により200から300℃に加熱されている。
すなわちイオンをトラップする空間が加熱される。その
ため、導入されたイオンは温度を保ったままイオントラ
ップ質量分析計17に導入蓄積される。これにより、イ
オンは高温に保たれたままMS/MS操作を受ける事が
出来る。高温のイオンはイオントラップ電極内で共鳴励
起と高温のバッファガス分子との衝突により、速やかに
内部エネルギが上昇する。イオンの内部エネルギが結合
エネルギを超えるまで高まると、イオンは開裂してプロ
ダクトイオンを生成する。次に、制御データ処理装置2
4は電源23を制御しイオントラップのリング電極に印
加された高周波電圧を掃引することにより、生成したプ
ロダクトイオンのマススペクトルを取得する。
A plurality of high frequency ion guides 16 (4, 6,
8, ... is cylindrical electrode of the present) are arranged parallel on the same circumference. Every other electrode is commonly wired and a high frequency is applied between the two electrode groups. A cylindrical shield tube 43 covers the high-frequency ion guide 16 for shielding the high-frequency ion guide. The shield tube 43 plays a role of keeping the gas 44 introduced into the shield at a constant pressure (about 0.1 Pa) together with the high frequency shield.
An inert gas such as argon (Ar) or nitrogen gas (N 2 ) gas is introduced into this shield. A heater 41 is arranged as a heating means around the shield cylinder 43 so that the shield cylinder and the high-frequency ion guide 16 can be heated. Also, the introduced gas itself may be heated by the heater 45. The electrodes of the ion trap mass spectrometer 17 are heated by a heater 25 which is a heating means. The number of heaters 25 may be increased to heat the entire electrode. Electric current is sent from the power supplies 42 and 26 controlled by the control data processing device 24 to the heaters 41 and 25. As a result, the high-frequency ion guide 16 arranged in the space inside the shield tube 43 and the introduced gas are heated from 200 ° C to 300 ° C. Ions and gas molecules that have passed through the pores at the tip of the skimmer 13 and cooled to several tens of K in the vacuum chamber 12 are introduced into the high-frequency ion guide 16 from the opening of the shield cylinder 43. The introduced ions vibrate by the high-frequency electric field in the high-frequency ion guide and gradually move toward the mass spectrometer while converging on the central axis. Ions moving while oscillating a high-frequency ion guide 16 medium frequently collide with the heated hot gas molecules. This allows
The heat exchange between the gas molecules and the ions is performed, and the ions are rapidly heated. The ions heated in the high-frequency ion guide 16 are stored in the high vacuum chamber 1 in which the ion trap mass spectrometer is placed.
9 and introduced into the ion trap mass spectrometer 17. The ion trap mass spectrometer 17 is heated to 200 to 300 ° C. by a heater 25 which is a heating means.
That is, the space for trapping the ions is heated. Therefore, the introduced ions are introduced and accumulated in the ion trap mass spectrometer 17 while maintaining the temperature. This allows the ions to undergo MS / MS operation while being kept at a high temperature. The internal energy of the high-temperature ions rapidly rises due to resonance excitation in the ion trap electrode and collision with high-temperature buffer gas molecules. When the internal energy of the ions rises above the binding energy, the ions split and produce product ions. Next, the control data processing device 2
Reference numeral 4 controls the power supply 23 to sweep the high frequency voltage applied to the ring electrode of the ion trap to acquire the mass spectrum of the generated product ions.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料溶液を微細な細管に導入して大気圧下
でイオンを生成する大気圧イオン源を備え、該イオン源
で生成されたイオンを真空室に置かれて高周波が印加さ
れたイオンガイドを経て質量分析計に導き、マススペク
トルを与える大気圧イオン化質量分析装置において、該
イオンガイドと該質量分析計とは、共に加熱手段を備え
ることを特徴とする大気圧イオン化質量分析装置。
1. An atmospheric pressure ion source for generating ions at atmospheric pressure by introducing a sample solution into a fine capillary, and the ions generated by the ion source are placed in a vacuum chamber and a high frequency is applied. An atmospheric pressure ionization mass spectrometer, wherein the ion guide and the mass spectrometer are both provided with heating means in an atmospheric pressure ionization mass spectrometer which guides the mass spectrum through an ion guide and gives a mass spectrum.
【請求項2】請求項1の大気圧イオン化質量分析装置に
おいて、該イオンガイドと該質量分析計は独立に加熱制
御されることを特徴とする大気圧イオン化質量分析装
置。
2. The atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to claim 1, wherein the ion guide and the mass spectrometer are independently heated and controlled.
【請求項3】請求項1ないし2の大気圧イオン化質量分
析装置において、該イオンガイドの加熱温度が該質量分
析計の加熱温度より高く設定されることを特徴とする大
気圧イオン化質量分析装置。
3. The atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to claim 1, wherein a heating temperature of the ion guide is set higher than a heating temperature of the mass spectrometer.
【請求項4】請求項1から3のいずれかの大気圧イオン
化質量分析装置において、該イオン源はエレクトロスプ
レイ(ESI)イオン源であることを特徴とする大気圧
イオン化質量分析装置。
4. The atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to any one of claims 1 to 3, wherein the ion source is an electrospray (ESI) ion source.
【請求項5】請求項1から3のいずれかの大気圧イオン
化質量分析装置において、該イオン源はイオンスプレイ
イオン源であることを特徴とする大気圧イオン化質量分
析装置。
5. The atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to any one of claims 1 to 3, wherein the ion source is an ion spray ion source.
【請求項6】請求項1から3のいずれかの大気圧イオン
化質量分析装置において、該イオン源はナノスプレイイ
オン源であることを特徴とする大気圧イオン化質量分析
装置。
6. The atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to claim 1, wherein the ion source is a nanospray ion source.
【請求項7】請求項1から3のいずれかの大気圧イオン
化質量分析装置において、該イオン源は大気圧化学イオ
ン化(APCI)イオン源であることを特徴とする大気
圧イオン化質量分析装置。
7. An atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to any one of claims 1 to 3, wherein the ion source is an atmospheric pressure chemical ionization (APCI) ion source.
【請求項8】試料溶液を微細な細管に導入して大気圧下
でイオンを生成する大気圧イオン源を備え、該イオン源
で生成されたイオンを真空隔壁に設けられた細管または
細孔を経て真空室に導入し、高周波が印加されたイオン
ガイドを経て質量分析計に導き、マススペクトルを与え
る大気圧イオン化質量分析装置において、該細管または
該細孔から該質量分析計間でのイオンが移動,トラップ
される空間を加熱するようにした大気圧イオン化質量分
析装置。
8. An atmospheric pressure ion source for producing ions at atmospheric pressure by introducing a sample solution into a fine capillary, and the ions generated by the ion source are supplied to a vacuum partition to form a capillary or a pore. Introduced into the vacuum chamber, led to the mass spectrometer through the ion guide to which a high frequency is applied, in the atmospheric pressure ionization mass spectrometer that gives a mass spectrum, the ions between the mass spectrometer from the capillary tube or the pores An atmospheric pressure ionization mass spectrometer designed to heat the space to be moved and trapped.
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