JP2004504622A

JP2004504622A - 多段階質量分析実施能力をもつ３連四重極子質量分析計

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Publication number: JP2004504622A
Application number: JP2002514755A
Authority: JP
Inventors: ヘイガー，ジェイムズ　ダブリュ
Original assignee: MDS Inc
Current assignee: Nordion Inc
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2004-02-12
Also published as: WO2002009144A2; US20020024010A1; AU7039901A; US20030168589A1; EP1301940A2; CA2415950A1; CA2415950C; AU2001270399B2; US6720554B2; WO2002009144A3

Abstract

物質をイオン化して連続イオン列を形成する段階を含む、物質を分析する方法。イオンは次いで第１の質量分析段階にかけられる。一実施形態において、イオンは、一次フラグメントイオンを形成するために、既知の態様で加速されて衝突セルに送り込まれる。これらの一次フラグメントイオンは次いで、二次フラグメンテーションを促進するために、加速されて下流の質量分析器に送り込まれる。発明の別の実施形態において、イオンは、フラグメンテーションをおこさずに、衝突セルを通過し、次いで衝突セルから、加速されて、質量分析器またはイオンを集めてコリメートするためのロッドセットとすることができる低圧区画に送り込まれる。これは、フラグメンテーションを促進する条件の下でなされる。低圧区画の動作条件は、イオンの質量に依存するイオンの収集または保持を促進するような、さらに詳しくは、低質量イオンを排除するような、条件とすることができる。これにより、一次フラグメントイオンを冷却し、引き続いて、一次フラグメントイオンがある程度のエネルギーを散逸した後に一次フラグメントイオンから二次フラグメントイオンを形成することが可能になる。よって、二次フラグメンテーション過程の制御が可能になり、複雑なイオンを分析するための数多くの機会が提供される。

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は質量分析計に関する。さらに詳しくは、本発明は、多段階質量分析または選択の実施を目的とする、縦列接続質量分析計に関する。
【０００２】
発明の背景
現在では、様々な質量分析／質量分析（ＭＳ／ＭＳまたはＭＳ^２）法が知られている。これらの手法は、質量分析計内に存在している間に物理的変化を受けたイオンの検出を提供する。多くの場合、物理的変化には選択された親イオンのフラグメンテーションが含まれ、生じたフラグメントイオンの質量スペクトルが記録される。フラグメントイオン質量スペクトルにある情報は、親イオンの構造を明らかにする上で大いに役立つことが多い。ＭＳ／ＭＳスペクトル得るために用いられる一般的な手法は、選ばれる親イオンを適当なｍ／ｚ（質量対電荷比）分析計により質量選択し、親イオンに解離を生じさせる中性原子または分子との激しい衝突を受けさせて、最後に、フラグメントイオンを再びｍ／ｚ分析計により質量分離することである。
【０００３】
３連四重極子質量分析計（ＴＱＭＳ）は、フラグメンテーション段階のための与圧反応領域で隔てられた２基の四重極子質量分析計の使用により、上記の各段階を順次完遂する。ＭＳ／ＭＳ過程の上記の３つの段階は相異なる空間域で実行されるから、３連四重極子質量分析計を用いるＭＳ／ＭＳは“空間縦列”と称される。ＴＱＭＳによるＭＳ／ＭＳスペクトルは、用いられる数１０電子ボルトの実験室系衝突エネルギー及び、いったんフラグメントイオンが形成されると、このフラグメントイオンがさらに分解を受けて次の第２世代イオンをつくり、以下第３世代イオン、第４世代イオン等の形成が続くという事実により、質量分解されたピークの数に関して極めて複雑になり得る。得られるＭＳ／ＭＳスペクトルは、エネルギー的に許される、親イオンからフラグメントイオンへの、さらにフラグメントイオンから別のフラグメントイオンへの、フラグメンテーション過程の全ての合成である。このようなピークが豊富なペクトル分布は、ＭＳ／ＭＳライブラリーデータベースを検索している場合には、化合物同定に有益であることが多い。しかし同じ複雑なスペクトル分布でも、全く未知の化合物の構造の同定は、スペクトル分布内のフラグメントイオンの必ずしも全てが親イオンからの第１世代生成物ではないことから、困難になり得る。
【０００４】
ＭＳ／ＭＳスペクトルからは、親イオンの構造的に些細な部分の喪失に相当する、１つまたは２つのフラグメントイオンピークしか得られないという状況もある。そのようなＭＳ／ＭＳスペクトルからのデータは、未知の親イオンの構造の決定にはそれほど役に立たない。
【０００５】
ＭＳ／ＭＳ／ＭＳまたはＭＳ^３を与える、上で略述したＭＳ／ＭＳ方式にさらに追加されたＭＳ段は、上で略述した問題のいずれに対しても有用なツールとなり得る。ＭＳ^２スペクトルに非常に多くのフラグメントイオンピークがある場合、引き続いて、特定のフラグメントイオンを質量単離し、選択されたフラグメントイオンを解離させて、得られたイオンを質量分離するという手法は、元の親イオンの解離経路の解明に役立つ。そのような手法は、ＭＳ^２スペクトルにある全ての質量ピークの形成機構の説明にも役立つ。ＭＳ^２スペクトルが優勢な一次フラグメントイオンで占められ、構造情報がほとんどない場合にも、ＭＳ^３は、そのような一次フラグメントイオンを分解して、関心のある情報をもたらすことが多い、別のすなわち二次フラグメントイオンを生成する機会を提供する。
【０００６】
３次元イオントラップは、（ｎ段ＭＳを実行できるためＭＳ^ｎと称されることが多い）多段ＭＳ／ＭＳ能力を提供する。親イオン単離、フラグメンテーション及びこれに続く質量分析が同じ空間域内で実施されるから、いかなる数のＭＳ段も実施でき、実行限界要因は各段の後で保持される全イオン数の減損である。一般に、イオントラップは、不要なイオンの全てをトラッピング容積内で不安定にさせ、よって親イオンを単離するように動作する。次に、ある範囲のフラグメントイオンがつくられて装置内にトラップされるように、トラップ条件が部分的に変更される。この目的のため、ヘリウムのような中性ガスの存在の下で、イオンの運動エネルギーを高めるＡＣ励起周波数の印加により、親イオンが衝突活性化される。このような低エネルギー衝突によって、フラグメントイオン生成がおこる。最後に、フラグメントイオンを質量選択的に走査して３次元イオントラップからイオン検出器に向けて射出させることができる。追加のＭＳ／ＭＳ段は、イオントラップからのイオンを走査する前に質量単離及び衝突活性化を単に繰り返すことにより達成される。
【０００７】
ＴＱＭＳ計器では、２つの質量分析器及び１つの衝突活性化領域しかないから、真のＭＳ^３実験は達成が困難である。追加のフラグメンテーション段階は、特定のフラグメントイオンが活性化されてさらに解離されるように、適切なＡＣ励起周波数を四重極子ロッドに印加することによりＲＦ限定衝突セル内で実施することができる。しかし、ＴＱＭＳ計器は通常は流過装置として動作するから、特定のイオンを単離し、ＲＦ限定衝突セル内に特定のイオンが存在するわずかな時間の間にそのイオンを衝突活性化するには、普通は、時間が十分ではない。
【０００８】
流過与圧衝突セル内の、但し単離段階は含まれない、追加のフラグメンテーション段階が、カズンズ（Ｃｏｕｓｉｎｓ）［質量分析法及び同系主題に関する第４７回ＡＳＭＳ会議，１９９９年］により述べられたようなＱｑＴＯＦ計器について実地に示された。ここでは、親イオンが第１の四重極子質量分析器内で選択され、次いで加速されて衝突セルに送り込まれ、衝突セル内で一次フラグメントイオンがつくられる。選択された一次フラグメントイオンの次のフラグメンテーションが、特定の一次フラグメントイオンと共鳴する、適切に選択されたＡＣ電圧源により誘起される。次いで、この励起された一次フラグメントイオンがバックグラウンド中性種との衝突をさらに受けて解離し、二次フラグメントイオンを生成する。この結果、データ解析を複雑にする、ＭＳ^２スペクトル上に重畳されたＭＳ^３スペクトルが得られる。この複雑さはＭＳ^２＋ＭＳ^３スペクトルからＭＳ^２スペクトルを差し引くことである程度克服できるが、この手法には時間がかかり得る上に、重要な低強度ＭＳ^３スペクトルピークを見落とすことになりかねない。
【０００９】
別の手法はイオンを衝突セル内にトラップすることであり、この手法は通常の３次元イオントラップに用いられる手法と類似の手法を用いて、選択されるイオンの単離及びフラグメンテーションのいずれをも行う機会を提供する。理論的には、この手法は、上述した、次のフラグメンテーションに十分な時間が得られないという流過特性を克服するはずである。この手法にともなう問題は、衝突セルからイオンが放出されてしまうと、放出イオンパルスの時間幅は非常に狭いから、下流の質量分析計が極めて迅速に質量分析段階を実施しなければならないことである。このため下流の質量分析器は、ＴＯＦ（飛行時間）型質量分析計のような、超高速走査型装置でなければならない。
【００１０】
したがって、通常の走査型四重極子質量分析器等は、時間幅の狭いイオンパルスの処理には適していない。イオンを質量に依存する何らかの態様でトラップからともかく走査射出することができれば、上記の困難は克服できるであろう。
【００１１】
初期の、国際特許出願公開第ＷＯ９７／４７０２号明細書でもある、米国特許第６，１７７，６６８号明細書において、イオントラップをもつ多重極子質量分析計及びイオントラップからの軸方向射出法が開示されている。上記２つの特許出願明細書の内容は本明細書に参照として含まれる。
【００１２】
上記２つの特許出願明細書に開示されている手法は、ロッドセット、例えば四重極子ロッドセットの入射口へのイオンの放射及び出射部材に障壁電場をつくることによる遠端におけるイオンのトラッピングに依存する。少なくとも障壁部材に隣接するロッドにＲＦ電場が印加され、このＲＦ電場がロッドセットの出射端及び障壁部材に隣接する引出し領域において相互作用して、フリンジ電場をつくる。引出し領域内のイオンは、質量選択的に、エネルギーを高められ、選択された質量対電荷比をもつ少なくともいくらかのイオンがロッドセットから軸方向に射出されて障壁電場を通過する。次いで、射出されたイオンを検出することができる。イオンを軸方向に射出するための様々な手法、すなわち、後端レンズすなわち障壁に印加される軸方向ＡＣ電場を掃引する手法、後端障壁に固定周波数軸方向電圧を印加しながらロッドセットに印加されるＲＦ電圧を掃引する手法、並びにレンズへの軸方向ＡＣ電圧の印加及びロッドへのＲＦ電圧の印加に加えてロッドセットに軸方向ＡＣ電圧を印加する手法が教示されている。
【００１３】
３連四重極子の性能を高めてＭＳ^３能力を提供するために、２次元リニアイオントラップ質量分析計を用い得ることが、今では認識されている。
【００１４】
発明の概要
本発明の第１の態様にしたがえば物質を分析する方法が提供され、本方法は：
（１）物質をイオン化して、イオン流を形成するステップ；
（２）イオン流を第１の質量分析にかけて、親イオンとして、所望の質量対電荷比を有するイオンを選択するステップ；
（３）親イオンを衝突セル内に導入して、親イオンのフラグメンテーションを促進し、よって一次フラグメントイオンを生成するステップ；
（４）衝突セル内において、所望の質量電荷比を有する一次フラグメントイオンを選択し、その他のイオンを排除するステップ；
（５）選択された一次フラグメントイオンを加速して衝突セルから下流の質量分析器に送り込んで、二次フラグメンテーションを促進し、よって二次フラグメントイオンを生成するステップ；及び
（６）二次フラグメントイオンを質量分析して、質量スペクトルを生成するステップ；
を含む。
【００１５】
本発明の第２の態様にしたがえば物質を分析する方法が提供され、本方法は：
（１）物質をイオン化して、イオン流を形成するステップ；
（２）イオン流を第１の質量分析にかけて、親イオンとして、所望の質量対電荷比を有するイオンを選択するステップ；
（３）親イオンを衝突セル内に導入して、親イオンのフラグメンテーションを促進し、よって一次フラグメントイオンを生成するステップ；
（４）衝突セルにおいて、所望の質量電荷比を有する一次フラグメントイオンを選択し、選択された一次フラグメントイオンの質量対電荷比より質量対電荷比が大きいイオンを除去し、別途に、選択された一次フラグメントイオンの質量対電荷比より質量対電荷比が小さいイオンを除去することにより、その他のイオンを排除するステップであって、選択された一次フラグメントイオンの質量対電荷比より質量対電荷比が大きいイオン及び小さいイオンの除去を実施する順序は不同となるものであるステップ；
（５）選択された一次フラグメントイオンに衝突をおこさせて、さらなるフラグメンテーションを促進し、二次フラグメントイオンを生成するステップ；及び
（６）二次フラグメントイオンを質量分析して、質量スペクトルを生成するステップ；
を含む。
【００１６】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明のより良い理解のため及び本発明がどのように実施され得るかをより明快に示すため、例として、本発明の好ましい実施形態を示す添付図面がここで参照される。
【００１７】
初めに図１を参照すれば、本発明にしたがう装置が全体として参照数字１０で示される。既知の態様で、装置１０は、電子スプレー、イオンスプレー、コロナ放電装置またはその他のいずれかの既知のイオン源とすることができる、イオン源１２を備える。イオン源１２からのイオンは、アパーチャプレート１６のアパーチャ１４を通して導かれる。プレート１６の反対側には、ガス源（図示せず）からカーテンガスが供給される、カーテンガスチャンバ１８がある。カーテンガスは、コーネル・リサーチ・ファウンデーション社（ＣｏｒｎｅｌｌＲｅｓｅａｒｃｈＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＩｎｃ．）の米国特許第４，８６１，９８８号の明細書に説明されているような、アルゴン、窒素またはその他の不活性ガスとすることができ、この特許明細書は適するイオンスプレー装置も開示している。この特許明細書の内容は参照として本明細書に含まれる。
【００１８】
イオンは次いでオリフィスプレート２０のオリフィス１９を通過して、差動排気真空チャンバ２１に入る。イオンは次いでスキマープレート２４のアパーチャ２２を通過して第２の差動排気チャンバ２６に入る。一般に、差動排気チャンバ２１の圧力は２Ｔｏｒｒ（約２．６７×１０^２Ｐａ）程度であり、質量分析計の第１のチャンバと見なされることが多い、第２の差動排気チャンバ２６は約７ミリＴｏｒｒ（約０．９３Ｐａ）の圧力まで排気される。
【００１９】
チャンバ２６には標準的なＲＦ限定多重極子イオンガイドＱ０がある。イオンガイドＱ０の機能はイオンの冷却及び集束を行うことであり、この機能はチャンバ２６に存在する比較的高いガス圧により補助される。チャンバ２６は大気圧イオン源とより圧力の低い真空チャンバとの間のインターフェースを提供する役割も果たし、よって、以降の処理の前に、イオン流からより多くのガスを除去するに役立つ。
【００２０】
象限間アパーチャＩＱ１がチャンバ２６を第２の主真空チャンバ３０から隔てる。主チャンバ３０には、ブルベーカー（Ｂｒｕｂａｋｅｒ）レンズとしてはたらく、ＳＴ（軸長が短いロッドを示す“ｓｔｕｂｂｉｅｓ”の短縮形）標識付ＲＦ限定ロッドがある。四重極子ロッドセットＱ１が真空チャンバ３０内に配置され、真空チャンバ３０はほぼ１〜３×１０⁻ ^５Ｔｏｒｒ（約１．３３〜４．０×１０^−３Ｐａ）まで排気される。参照数字３４で表示される衝突ガスが供給される衝突セル３２に、第２の四重極子ロッドセットＱ２が配置される。衝突セルは、米国特許第６，１１１，２５０号明細書でトムソン（Ｔｈｏｍｓｏｎ）及びジョリッフェ（Ｊｏｌｌｉｆｆｅ）により教示されるように、出射端に向かう軸方向電場が与えられるように設計される。セル３２はチャンバ３０内にあり、両端に象限間アパーチャＩＱ２及びＩＱ３を備え、一般には、５×１０^−４〜８×１０⁻ ^３Ｔｏｒｒ（約６．６７×１０^−２〜１．０７Ｐａ）の範囲の圧力、より好ましくは５×１０^−３Ｔｏｒｒ（約０．６７Ｐａ）の圧力に維持される。Ｑ２に続いて、参照数字３５で表示される、第３の四重極子ロッドセットＱ３及び出射レンズ４０が配置される。Ｑ３領域の公称圧力はＱ１と同じ、すなわち１〜３×１０⁻ ^５Ｔｏｒｒ（約１．３３〜４．０×１０^−３Ｐａ）である。出射レンズ４０を通して出射するイオンを検出するために検出器７６が備えられる。
【００２１】
四重極子Ｑ１，Ｑ２及びＱ３に接続された、ＲＦ及び分解ＤＣ用電源３６並びにＲＦ，分解ＤＣ及び軸方向ＡＣ用電源３８が備えられる。Ｑ１は標準的な分解ＲＦ／ＤＣ四重極子である。ＲＦ及びＤＣ電圧は、注目する親イオンだけをＱ２に通すように選ばれる。Ｑ２には、親イオンを解離して、すなわち親イオンのフラグメンテーションを行って、フラグメントイオンすなわち生成物イオンをつくるために、ガス源３４から衝突ガスが供給される。Ｑ３は、米国特許第６，１１７，６６８号明細書に説明されるような、リニアイオントラップ質量分析計として動作する。すなわち、イオンは、上掲の初期米国特許に教示される軸方向射出法を用いて、質量に依存する態様で走査されてＱ３から射出される。
【００２２】
好ましい実施形態において、イオン源１２からのイオンは真空チャンバ３０内に導かれ、そこでＱ１により親イオンのｍ／ｚが選択される。親イオンの質量選択に続いて、イオンは、Ｑ２への適切な電圧降下により加速されて、フラグメンテーションを誘起する、Ｑ２に送り込まれる。第１世代フラグメントイオンは、ＩＱ３に印加される適切な反発電圧によりＱ２内にトラップされる。イオンがトラップされてしまうと、選択された質量より質量が大きいイオンの全てを不安定にするように、すなわち、そこではａ値及びｑ値が正規マシュー安定度図の外側にくるように、Ｑ２ロッドに印加されるＲＦ電圧が調節される。注目する特定のイオンの質量より質量が大きいイオンの除去は、Ｑ２ロッドに印加される、この場合には１．８ボルトの、比較的小さな分解ＤＣ電圧の付加により容易になる。次に、特定の質量より質量が小さいイオンを不安定にするように、ＲＦが調節される。これらの２つの段階は、非常に迅速に、それぞれ１〜３ミリ秒程度で、達成することができる。結果として、さらに衝突活性化することができる、質量単離されたイオン集団が得られる。
【００２３】
引き続く衝突活性化段階は、通常の３次元イオントラップ内と同様に、すなわち、適切な共鳴ＡＣ波形の印加により、達成することができる。しかし、これには精緻なエレクトロニクスが必要であり、トラッピングＲＦ電圧が最小質量のフラグメントイオン及び親イオンがＱ２内で同時に安定であるような電圧でなければならないという付加要件がある。
【００２４】
代替手法は、単に、質量単離されたイオンを加速して後続の質量分析器に送り込むことである。Ｑ２は高められた中性ガス圧、例えば５×１０⁻ ^３Ｔｏｒｒ（約０．６７Ｐａ）で動作するから、ＩＱ３と後続の質量分析器との間には中性ガス圧勾配が存在する。Ｑ２内の質量単離されたイオンがこの圧力勾配を通して加速されてＱ３リニアイオントラップに送り込まれれば、さらにフラグメンテーションを誘起するに十分な数の衝突がおこるであろう。この結果、ＭＳ^３質量スペクトルが得られる。
【００２５】
例として、図１の装置を用いて得られた、以下の一組の実験結果を考察する。１００ｐｇ／ｍＬのレセルピン（ＭＷ（分子量）＝６０８）試料がイオン源１２に導入され、そこでイオン化されて真空チャンバ３０内に導かれる。ｍ／ｚ＝６０９にある０．７ａｍｕ幅のプロトン化レセルピンイオンビームを通すように、Ｑ１のＲＦ及びＤＣ電圧が調節される。Ｑ１に対するＱ２のＤＣ電圧オフセットは、レセルピン親イオンの多量のフラグメンテーションをおこさせるに十分である、３５ボルトに選ばれる。Ｑ２は、入射する親イオンまたはＱ２で生成されるフラグメントイオンが出射できないように、ＩＱ３を適切な反発ＤＣ電圧に調節することにより、単純な蓄積イオントラップとして動作する。Ｑ２は５０ミリ秒間満たされ、その後、ＩＱ２に印加される電圧がトラッピングＩＱ３値と同じ値まで高められる。この時点で、Ｑ２内にはトラップされた一次フラグメントイオン及び残留親イオンの集団が滞留している。ここで、Ｑ２内の全イオンがＱ３リニアイオントラップ質量分析計に入ることが許されて、質量分析されれば、図２ａに示されるＭＳ^２質量スペクトルが得られる。ｍ／ｚ＝３９７のイオンのＭＳ^３データを得るためには、Ｑ３リニアイオントラップ質量分析計による質量分析の前に、上記のフラグメントイオンが単離されて、衝突活性化されなければならない。
【００２６】
ｍ／ｚ＝３９７のフラグメントイオンのイオン単離は、初めに、Ｑ２ロッドに印加されるＲＦ電圧を、ｍ／ｚ〜３９７よりｍ／ｚが大きいイオンがＱ２内で不安定になって失われるように調節することによる、段階的進行態様で達成された。この段階の結果が図２ｂに示される。本図で、Ｑ２内のイオン集団が、ｍ／ｚ＞３９７のイオンによるＭＳ^２質量スペクトルへの寄与がほとんどまたは全くないように改編されていることを見ることができる。
【００２７】
〜３９７より小さいｍ／ｚをもつトラップされたイオンもＱ２内で不安定になって失われるようにＲＦ電圧を調節することにより、小質量イオンをＱ２内イオン集団から排除することができる。質量分析前のこの段階の結果が、小質量イオンがＱ２から効果的に排除され得ることを示す、図２ｃに示されている。
【００２８】
したがって、上記の２つの段階の組合せによって、すなわち上記の２つの段階がＱ２内で順次に実施されることによって、図２ｄに示されるように、Ｑ２内のｍ／ｚ＝３９７のフラグメントイオンの良好な質量単離が得られる。質量単離段階に対して課せられる時間増分は、ほぼ２×２ミリ秒、すなわち合計で４ミリ秒である。Ｑ２は高圧衝突セルであるから、Ｑ１のような、真の質量フィルタリングはできず、特に、低圧質量分析区画では可能であるような、選択すなわち保持されるイオンと排除されるイオンとの間での鋭いカットオフを得ることは不可能である。この理由のため、所望のｍ／ｚ＝３９７のイオンだけを選択する挟幅ウインドウを適用することはできない。これを行うためのいかなる努力もｍ／ｚ＝３９７のイオンのかなりの喪失に終ることになろう。むしろ、注目する質量より大きい質量及び小さい質量の順次排除により、不必要なイオンの大部分を排除できることがわかった。図２ａ〜２ｅにおいて、縦軸目盛は、最も多数のイオンが１００％で表示される相対強度を示していることに注意されたい。
【００２９】
最後に、Ｑ２とＱ３との間の相対ＤＣ電圧オフセットを（図２ａ〜２ｃで用いられた）５ボルトから２５ボルトに高めることにより、ｍ／ｚ＝３９７のイオンが加速されて、Ｑ３リニアイオントラップＭＳに送り込まれる。Ｑ２の出射口及びＱ３の入射口における衝突によりｍ／ｚ＝３９７のイオンのフラグメンテーションがおこり、この結果、図２ｅに示されるＭＳ^３スペクトルが得られる。期待されるように、質量がｍ／ｚ＝３９７より小さい質量範囲の二次フラグメントイオンがスペクトルに存在する。縦軸はやはり相対強度を示し、ｍ／ｚ＝３９７の残留一次フラグメントイオンが未だに、強度１００％で示される、最多数のイオンであり、小質量の二次フラグメントイオンはこれにしたがって示されている。
【００３０】
上記の手順は、図２ａの基準レセルピンＭＳ^２スペクトルの主要なフラグメントイオンのそれぞれについて別個に実施できる。この結果が図３に示され、図３のそれぞれのスペクトルで最高ピークを示す質量は、そのＭＳ^３スペクトルを得るために用いられた単離ＭＳ^２一次フラグメントイオンの質量に対応している。すなわち、図３ａはｍ／ｚ＝６０９に対する完全なＭＳ^２スペクトルを再び示し、図３ｂ〜３ｅはそれぞれ、ｍ／ｚ＝４４８，３９７（図２ｅと同じ），１９５及び１７４の一次フラグメントイオンに対するＭＳ^３スペクトルを示す。
【００３１】
本手法が広く適用されるためには、衝突活性化が広い範囲のＭＳ^３フラグメントイオンを提供するに十分に強くなければならない。ｍ／ｚ＝６０９のレセルピンイオンのフラグメンテーションを行い得る能力は、ｍ／ｚ＝１７４及び１９５のイオンを観察するにはほぼ３０ｅＶ_実験室系のエネルギーが必要であるから、フラグメンテーションの強さのよい尺度である。
【００３２】
図４は、Ｑ２内に残留するｍ／ｚ＝６０９のイオンの単離後に得られたＭＳ^３スペクトルを示す。すなわち、本図ではｍ／ｚ＝６０９の残留親イオンが保持され、一次フラグメントイオンの全てが排除されている。ｍ／ｚ＝６０９の残留親イオンは次いで、Ｑ２とＱ３との間の３０ボルトの電圧降下を用いる衝突活性化を受けた。ＭＳ^２スペクトル（図２ａ）の主要なフラグメントイオンの全てが図４に存在しているが、フラグメンテーション過程の衝突エネルギーの変化に依存して相対強度が既知の態様で変わるであろうから、相対強度は異なっていることがわかる。このことは、ＭＳ^３を得るための方法が、多くの潜在的に重要な化合物に対してフラグメンテーションをおこさせるに十分に強い衝突を提供することを実証している。
【００３３】
イオン単離段階がノッチ付広帯域単離法により達成できることがわかる。この方法は、欧州特許出願公開第ＷＯ００／３３３５０号明細書でダグラス（Ｄｏｕｇｌａｓ）等により説明されるように、トラップされたイオンに、イオントラップ内の単離されるべきイオンの共鳴周波数に相当する非励起信号のノッチをもつ、周波数ドメインにおいて一様に間隔がとられた複数の励起信号をかけるステップを含む。
【００３４】
本発明の発明者等は、Ｑ２→Ｑ３イオン加速過程中にＱ３リニアイオントラップに印加されるＲＦ電圧値が、Ｑ２リニアイオントラップからＱ３リニアイオントラップへのイオン転送における重要な実験パラメータの内の１つであることも発見し、確認した。Ｑ３で受け取られるイオンは、そのイオンにともなうｑ値が〜０．９より小さい場合にだけ、Ｑ３内でのトラップに成功することができる。図５は、ｍ／ｚ＞３５０のイオンだけが＜０．９のｑ値を有するようにＲＦ電圧が設定されている間に、ｍ／ｚ＝６０９にあるレセルピン分子イオンが加速されてＱ２からＱ３に送り込まれたときに、質量対電荷比値が３５０より大きい生成物イオンだけが最終質量スペクトルで観測されることを示す。Ｑ３フィル段階中のｑ＝０．９となるＲＦ電圧に関係付けられるｍ／ｚ値は“Ｑ３フィル質量”と称され、これが単一質量を示唆する限り、図５に示されるように、質量範囲に対して現実に下限を定める。
【００３５】
発明者等は、Ｑ３ＲＦ電圧がフィル質量に保たれている時間がもう１つの重要なパラメータであることを見いだした。この時間は“Ｑ３フィル時間”と称される。Ｑ３フィル時間はＱ２イオントラップを空乏化するに必要な実時間より一般に長い。米国特許第６，１１１，２５０号明細書でトムソン及びジョリッフェにより教示されるように、軸方向ＤＣ電場を用いることで、イオンをＱ２から極めて迅速に取り出すことができる。現在の計器で用いられる圧力及び時間では、Ｑ２内の全イオンは、“転送時間”と規定することができる、２ミリ秒より短い時間でＱ３イオントラップに転送されるはずである。上記の２ミリ秒またはその他の転送時間より長いがＱ３フィル時間よりは短いどのような時間も、“遅延時間”と称される。
【００３６】
図５に示されるスペクトルが得られた実験に対するＱ３フィル時間は５０ミリ秒（すなわち２ミリ秒の転送時間及び４８ミリ秒の遅延時間）であった。この値を５ミリ秒（すなわち２ミリ秒の転送時間及び３ミリ秒の遅延時間）に短縮すると、図６の質量スペクトルが得られる。図５の質量スペクトルと図６の質量スペクトルとの間の最も明白な違いは、図６における、Ｑ３フィル質量より小質量の生成物イオンの出現である。
【００３７】
図６の質量スペクトルにおける質量対電荷比が小さい生成物イオンの出現の理由を理解するためには、走査手順の詳細を考察することが必要である。ここで用いた特定の走査関数が、Ｑ３フィル段階から先のタイミングステップを示す、図７に示される。Ｑ３フィル段階の間、ＩＱ３の値は、参照数字２０で表示されるように、イオンがＱ２からＱ３に流れ込み得るように設定される。同時に、ＲＦ電圧２２がロッドセットＱ３に供給される。同時に、Ｑ２のＱ３に対するＤＣロッド電圧オフセット値（図７には示されていない）が、所望の実験室基準系衝突エネルギーの値に調節される。出射レンズ４０には、Ｑ３フィル段階の間、適切なトラッピング電圧を与えるために、参照数字２４で表示される、高電圧が供給される。駆動ＲＦ電圧２２、したがってＱ３フィル質量は、Ｑ３フィル段階の間はある最適値に設定され、フィル段階終了時に、質量走査の開始時に用いられるべきＲＦ電圧２８まで急速に（参照数字２６で表示されるように、１００マイクロ秒より短い時間で）変えられる。
【００３８】
参照数字３０で表示されるように、フィル時間の終了時に、象限間アパーチャＩＱ３の電圧が参照数字３２で表示される電圧まで高められる。この時に、出射レンズ４０の電圧は維持され、よってＱ３はイオントラップとして作用する。
【００３９】
冷却時間の終了時に、出射レンズ４０の電圧は参照数字３４で表示されるように電圧３６まで低められ、Ｑ３へのＲＦ電圧及び励起ＡＣ電圧がともに、それぞれ参照数字３８及び４０で表示されるように、漸次高められる。このランプ電圧により、Ｑ３イオントラップにトラップされているイオンの質量スペクトルが得られる。走査段階の終了時に、ＩＱ３の電圧が参照数字４２で表示されるように低電圧４４に低下する。同時に、ＲＦ及びＡＣ電圧がそれぞれ、参照数字４６及び４８で表示されるように、最終電圧５０及び５２まで低められる。
【００４０】
発明者等は、Ｑ３フィル段階持続時間、すなわち図７で参照数字２６及び３０で表示される電圧変化までのＱ３フィル時間が、Ｑ３フィル質量の質量対電荷比より質量対電荷比が小さいイオンが観測されるか否かに影響する非常に重要な要因であることを見いだした。このことは、図５及び６におけるｍ／ｚ＝６０９にあるプロトン化レセルピン分子イオンについての生成物イオン質量スペクトルの間の差により示される。２つのスペクトルの間の唯一の違いは、図５についての５０ミリ秒（すなわち２ミリ秒のＱ２→Ｑ３転送時間及び４８ミリ秒の遅延時間）のＱ３フィル時間と図６についての５ミリ秒（すなわち２ミリ秒のＱ２→Ｑ３転送時間及び３ミリ秒の遅延時間）のＱ３フィル時間であり、その他のパラメータは全て同じであって、Ｑ２→Ｑ３加速エネルギー＝３５ボルト、Ｑ３フィル質量＝３５０である。
【００４１】
〜０．９０８の第１の安定領域限界より外見上大きいｑ値をもつイオンが観測された理由は、特有のＱ２→Ｑ３フラグメンテーション環境にあると考えられる。イオンパルスは、３５ｅＶ_実験室系の並進エネルギーでＱ３リニアトラップに導入された。Ｑ３内の中性ガス圧は比較的低く、ほぼ３×１０⁻ ^５Ｔｏｒｒ（約４．０×１０^−３Ｐａ）であるから、衝突頻度も対応して低い。すなわち、短い時間幅では、少なくとも通常の高圧衝突セル（Ｂ．Ａ．トムソン（Ｔｈｏｍｓｏｎ）等著，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，１９９５年，第３４巻，ｐ．１６９６〜１７０４）に比較して、Ｑ３内での運動量散逸衝突は少しかおこらないであろう。５ミリ秒の短いＱ３フィル時間後には、かなりの量の並進運動エネルギーがフラグメント化されていないどの親イオンにも残っているであろう。Ｑ３フィル期間の終了の特徴は、参照数字２６で表示されるＱ３ＲＦ電圧の急速な低下、すなわちＱ３リニアイオントラップ内のその時点で安定な最小ｍ／ｚのイオンの減少である。Ｑ３イオントラップ内のいずれかの親イオンが十分な内部エネルギーを保持していれば、その親イオンは中性ガス原子または分子と衝突して、（図７のタイミング図に参照数字２８で示される）冷却期間中のＲＦ電圧で定められる第１の安定領域内に入るｑ値をもつ生成物イオンをつくることができ、この生成物イオンはトラップされて、引き続く質量走査の間に検出され得る。図６の５ミリ秒Ｑ３フィル時間スペクトルにおける小質量生成物イオンの存在は、十分なエネルギーがＱ３イオントラップ内にトラップされた親イオン集団により保持され、よってＲＦ電圧が“冷却時間”段階において低められたときに、これらの親イオンが有効なフラグメンテーションを提供でき、次いで、フラグメントイオンがＱ３内で安定であったであろうことの、明白な証拠である。対照的に、図５の５０ミリ秒Ｑ３フィル時間スペクトルは、イオンがＱ３に注入される時点とＱ３ＲＦ電圧が冷却段階の低レベルまで低められる時点との間が長すぎて、その間のエネルギー散逸量が大きすぎるため、十分な数の親イオンがフラグメントイオンの生成に十分な高い運動エネルギーを保持し得ないことを示す。また、フィル時間の間にいずれかのフラグメント／生成物イオンがつくられたとしても、それらは大質量カットオフにより排除されるであろう。したがって、長い遅延時間により、質量対電荷比の小さいレセルピンのいかなる生成物イオンの有意な量の形成も妨げるに十分な回数の衝突を、親イオンはＱ３リニアトラップ内で受けている。すなわち、本方法により、親イオンに配され、さらに重要なことには、より軽いイオンがＱ３内で安定でいられることになる冷却段階の開始まで保持される、平均内部エネルギー量を変化させることが可能となる。この変化は、単に、２ミリ秒のＱ２→Ｑ３転送時間とＱ３フィル時間を終了させて冷却時間を開始させる、Ｑ３ＲＦ振幅が低められる時点との間の遅延時間を変えることでおこる。
【００４２】
Ｑ３フィル質量を大きくして計器を動作させることの利点の１つは、生成物イオン質量スペクトルの強度が、Ｑ３フィル質量を小さくして得られる生成物イオン質量スペクトルに比較して高いことである。図８は、Ｑ３フィル質量を１８０として得られた、ｍ／ｚ＝６０９のプロトン化レセルピンイオンの生成物イオン質量スペクトルを示す。この質量スペクトルの（Ｑ３フィル質量が３５０であること以外は同じ条件の下で得られた）図６の質量スペクトルとの比較は、より大きい３５０のＱ３フィル質量により約２０倍の感度増大が得られることを示す。Ｑ３フィル質量が３５０の質量スペクトルについての感度増大は、Ｑ３フィル段階の間にいかなる散乱イオンもより強く閉じ込める、より大きな径方向ウエル深さによると思われる。強度は、Ｑ３フィル質量が親イオンの質量対電荷比のほぼ１／２であるときに最大化されるが、最適化特性値の幅は広い。
【００４３】
より大きなＱ３フィル質量の使用の別の利点は、ｍ／ｚがＱ３フィル質量より小さいイオンは、遅延時間の間の親イオンのなんらかの衝突緩和後の、より運動エネルギーの低い親イオンの生成物であるので、そのようなイオンは、ｍ／ｚがＱ３フィル質量より大きいイオンより後の（冷却時間後の）時間帯に、つくられることである。すなわち、親イオンのエネルギーは、フィル時間の間にＱ３内での比較的稀な衝突のいくつかにより減じられている。したがって、質量がより小さい生成物イオンが集められるときに親イオンがもつ内部エネルギーはより小さいから、ｍ／ｚがＱ３フィル質量より小さいイオンを生成する連続フラグメンテーション過程が有利になることはほとんどない。よって、得られる生成物イオンがもつ内部エネルギーはより小さく、したがってさらにフラグメンテーションがおきる確率が低められて、第２世代生成物前駆体→生成物イオン対生成が抑制される。このことにより、様々な解離経路の同定及び弁別に特に有用であり得る、第１世代前駆体→生成物イオン対の識別を、より容易に行うことができる。
【００４４】
一例は、ホッフガートナー（Ｈｏｐｆｇａｒｔｎｅｒ）等（Ｊ．ＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍ．，１９９６年，第３１巻，ｐ．３９〜７６）により研究されたボセンタンの生成物イオンのマッピングである。ホッフガートナー等は、ｍ／ｚ＝５５２のボセンタン分子イオンの生成物イオンスペクトルの主要なｍ／ｚ＝２８０の生成物イオンのイオンピークが、分子イオンから直接に生じたのではなく、ｍ／ｚ＝５０８の分子イオンの、ｍ／ｚ＝３１１のイオンを経て最終的にｍ／ｚ＝２８０の生成物イオンに至る、フラグメンテーションが関わる、２段階過程で生じていることを見いだした。ｍ／ｚ＝５５２の分子イオンの生成物イオン質量スペクトルが図９に示される。このスペクトルは、ｍ／ｚ＝５５２の親イオンをＱ１で質量選択し、このイオンを加速して通常のＱ２衝突セルに送り込み、得られた生成物イオン及び残留親イオンをＱ３リニアイオントラップにトラップして、Ｑ３から生成物イオン及び親イオンを質量選択的に走査して出射させることにより得られた。この質量スペクトルは、ホッフガートナー等により報告された質量スペクトルと事実上同じである。ｍ／ｚ＝２８０にある強い生成物イオンピークに注意されたい。
【００４５】
本明細書に説明される方法を用いて、ボセンタンについての生成物イオン質量スペクトルが得られた。ここでも親イオンがＱ１により質量選択され、次いで、本発明にしたがい、ここではフラグメンテーションを排除するために低エネルギーで、親イオンがＱ２に導入されてＱ２内にトラップされた。次いで、Ｑ２内にトラップされているイオンが、３０ｅＶの実験室系衝突エネルギーで加速され、４００のＱ３フィル質量及び５ミリ秒（すなわち２ミリ秒の転送時間及び３ミリ秒の遅延時間）のＱ３フィル時間で、Ｑ３リニアイオントラップに送り込まれた。すなわち、Ｑ３イオントラップ内で５ミリ秒のフィル時間の間安定でいるであろう生成物イオンだけが４００より大きいｍ／ｚを有する。（図７の２６における）Ｑ３フィル時間終了後直ちに、Ｑ３ＲＦ電圧を、ｍ／ｚが４００より小さいいかなる生成物イオンもトラップできるであろう、ｍ／ｚ＝１００に相当する電圧まで下げた。遅延時間が短いので、親イオン及び第１世代フラグメントイオンは、衝突し、フラグメンテーションをおこして、より軽い、この時点では安定なイオンを形成するに十分なエネルギーを保持しているはずである。この結果が、図９の結果とは若干異なる、図１０の生成物イオン質量スペクトルであり、図１０ではｍ／ｚ＝２８０の生成物イオンのイオンピークの相対強度が図９の相対強度よりかなり小さくなっている。
【００４６】
１０ミリ秒のＱ３フィル時間（すなわち２ミリ秒の転送時間及び８ミリ秒の遅延時間）に対してＱ３フィル質量を４００に設定し、その他の条件は図１０と同じとして得られた、ｍ／ｚ＝５５２のボセンタン分子イオンの生成物イオン質量スペクトルが図１１に示される。上記のＱ３フィル質量における追加の５ミリ秒の経過は質量スペクトルに著しい効果を有する。この延長された遅延時間により、親イオンがある程度のエネルギーを散逸する時間を取ることができ、したがって、安定帯がより広い冷却時間の開始後には、残留親イオン及び第１世代フラグメントイオンがさらにフラグメンテーションをおこすに十分なエネルギーをもつことはほとんどありそうにない。同じ生成物イオンのイオンピークのほとんどが未だに認められるが、フィル質量より小さいｍ／ｚでは強度がかなり低下している；ｍ／ｚが４８０より小さい質量範囲における強度は１０倍して示されていることに注意されたい。図１１の質量スペクトルが、ｍ／ｚ＝２８０の生成物イオンのイオンピークの事実上完全な排除を示していることも注目に値する。このことは、ｍ／ｚ＝２８０の生成物イオンが二次フラグメンテーション生成物であるか、あるいはより高い出現エネルギーを有する（すなわち、ｍ／ｚが４００より小さいほかの生成イオンより高いエネルギーを親イオンが有していなければならない）ことの強力な証拠である。これらの結果は、ホッフガートナー等の結果と一致している。
【００４７】
可変Ｑ３フィル質量の使用の唯一の制限は、親イオンはＱ３リニアイオントラップ内で安定でなければならず、したがってＱ３フィル質量が親イオンの質量対電荷比より小さくなければならないことである。
【００４８】
本方法は、図１２に実証されるように、ペプチド生成物イオンスペクトルの単純化に有用であることもわかった。図１２は、トリプシンの存在の下でのβ−カゼインの消化によるｍ／ｚ＝１０９４の２価荷電ペプチド生成物イオンの２つの生成物イオンスペクトルを示す。図１２ａは、通常のＱ１→Ｑ２加速及びＱ２衝突セルにおけるフラグメントイオン生成を用い、続いてＱ３リニアイオントラップを用いて質量分析した、最適化生成物イオンスペクトルである。得られたスペクトルには、順次フラグメンテーション及び内部生成物イオン生成物により、質量対電荷比の小さい領域で特にピークが豊富である。図１２ｂは、同じβ−カゼイン試料からのｍ／ｚ＝１０９４の２価荷電イオンの、Ｑ２→Ｑ３加速生成物イオンの、すなわちフラグメンテーションを実質的におこさずにＱ２を通過したイオンによる、質量スペクトルである。図１２ｂは、Ｑ３フィル質量を６００とし、Ｑ３フィル時間を７ミリ秒として得られた。２つのスペクトルは同様であるが、Ｑ３フィル質量よりｍ／ｚが小さい領域において、図１２ｂは混雑をほとんど全く示していない。図１３は、図１２の生成物イオンスペクトルの質量対電荷比が小さい側の領域の拡大図を示す。生成物イオンスペクトルにおける質量ピークの指定が含まれている。図１３ｂはＱ２→Ｑ３加速法を用いて得られ、上記の質量対電荷比領域におけるＹ−イオンだけを示す。図１３ａの標準的なＱ１→Ｑ２加速データは、同じＹ−イオン及び、ｂ−イオン及び内部生成物イオンを含む、その他の多くのフラグメンテーション生成物を示す。図１３ａに示される混雑のため、順序固有生成物イオンの同定が、不可能ではないにせよ、困難になる。しかし、図１３ｂは順序固有Ｙ−イオンだけを含む。ｂ−イオン生成物及び内部フラグメンテーション経路から得られる生成物に対する差別は、より大きなＱ３フィル質量を用いる、トリプシン消化物から得られるペプチドのＱ２→Ｑ３加速衝突解離について一般的な現象であることがわかった。
【００４９】
公称ＲＦ限定衝突セル内のイオン単離及びこれに続く、フラグメンテーションをともなう、イオン加速の手法は、その他のＱｑ（ＭＳ）（Ｑは通常のＲＦ／ＤＣ分解四重極子質量分析計を、ｑは圧力が高い公称ＲＦ限定衝突セルを表し、ここではＱ１及びＱ２でそれぞれ実施される）計器にも適用可能であり、ここでＭＳ段はリニアイオントラップ質量分析計以外の別の高速走査質量分析計とすることができる。そのような装置の１つはＱｑＴＯＦ縦列接続質量分析計である。ＴＯＦは、パルスイオン源との使用に最適であり、衝突セルから出てくるイオンはパルスイオンであるから、最終分析器への使用に特によく適している。さらに、それぞれのイオンパルスに対して全質量スペクトルを得ることができ、より高い総合効率が得られる。
【００５０】
さらに、ある状況においては、衝突セルを排除して、何らかの別の機構によりＱ３へのイオン流に衝突ガスを与えることが可能であり得る。さらに、Ｑ３を収める区画の基本要件は、イオンを集めてコリメートすることができる低圧区画であろうということである。Ｑ３区画には、例えば、質量分析器として作用せずに上記の機能だけを提供する多重極子ロッドセットを備えることができるであろう。フィル質量を設定することが望ましい場合には、多重極子ロッドセットが所要の精度でこのカットオフ質量を定めることができなければならない。つづいて、質量分析器を下流に設けることができる。
【００５１】
ＭＳ^３フラグメントイオンを質量分析する最終段階は、３次元イオントラップのような、単一イオンパルスについて全質量スペクトルを与える別の質量分析器を用いて実行することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明にしたがう装置の略図である
【図２ａ】
質量６０９のレセルピンに対するＭＳ／ＭＳスペクトルを示す
【図２ｂ】
質量３９７より大きな質量が除去されている、図２ａのスペクトルを示す
【図２ｃ】
質量３９７より小さな質量が除去されている、図２ａのスペクトルを示す
【図２ｄ】
質量３９７より大きな質量と小さな質量のいずれもが除去されている、図２ａのスペクトルを示す
【図２ｅ】
図２ｄに示されるような質量３９７の二次フラグメンテーションにより得られた、質量３９７のＭＳ／ＭＳ／ＭＳスペクトルを示す
【図３ａ】
図２ａと同様の、質量６０９のＭＳ／ＭＳスペクトルを示す
【図３ｂ】
図３ａのスペクトルに示される４つの主要なイオンの内の第１のイオンのＭＳ／ＭＳ／ＭＳスペクトルを示す
【図３ｃ】
図３ａのスペクトルに示される４つの主要なイオンの内の第２のイオンのＭＳ／ＭＳ／ＭＳスペクトルを示す
【図３ｄ】
図３ａのスペクトルに示される４つの主要なイオンの内の第３のイオンのＭＳ／ＭＳ／ＭＳスペクトルを示す
【図３ｅ】
図３ａのスペクトルに示される４つの主要なイオンの内の第４のイオンのＭＳ／ＭＳ／ＭＳスペクトルを示す
【図４】
図３ａのスペクトルから得られる質量６０９の残留イオンのＭＳ／ＭＳ／ＭＳスペクトルを示す
【図５】
ｍ／ｚ＝６０９のレセルピン分子イオンのＭＳ／ＭＳスペクトルである
【図６】
ｍ／ｚ＝６０９のレセルピン分子イオンの、フィル質量及びフィル時間が異なる、別のＭＳ／ＭＳスペクトルである
【図７】
Ｑ２→Ｑ３ＭＳ／ＭＳスペクトルを生成するために用いられる、様々な段階のタイミングを示す走査関数である
【図８】
ｍ／ｚ＝６０９のレセルピン分子イオンの、フィル質量及びフィル時間が異なる、別のＭＳ／ＭＳスペクトルである
【図９】
従来の加速法を用いて衝突セルに送り込んで得られた、ｍ／ｚ＝５５２のボセンタン分子イオンのＭＳ／ＭＳスペクトルである
【図１０】
ｍ／ｚ＝５５２のボセンタン分子イオンの、加速条件を変え、フィル質量及びフィル時間を変えて得られた、ＭＳ／ＭＳスペクトルである
【図１１】
ｍ／ｚ＝５５２のボセンタン分子イオンの、加速条件を図１０と同じとし、フィル質量及びフィル時間を変えて得られた、ＭＳ／ＭＳスペクトルである
【図１２ａ】
酵素のトリプシンにより消化されたβ−カゼインからの、衝突セル内への通常の加速により得られた、二価荷電ｍ／ｚ＝１０９４のイオンのＭＳ／ＭＳスペクトルを示す
【図１２ｂ】
酵素のトリプシンにより消化されたβ−カゼインからの、衝突セルからの加速射出により得られた、二価荷電ｍ／ｚ＝１０９４のイオンのＭＳ／ＭＳスペクトルを示す
【図１３ａ】
酵素のトリプシンにより消化されたβ−カゼインからの、衝突セル内への通常の加速により得られた、同じ二価荷電ｍ／ｚ＝１０９４のイオンのＭＳ／ＭＳスペクトルの質量対電荷比尺度拡大図を示す
【図１３ｂ】
酵素のトリプシンにより消化されたβ−カゼインからの、衝突セルからの加速射出により得られた、同じ二価荷電ｍ／ｚ＝１０９４のイオンのＭＳ／ＭＳスペクトルの質量対電荷比尺度拡大図を示す
【符号の説明】
１０　　３連四重極子質量分析装置
１２　　イオン源
１４，２２　　アパーチャ
１６　　アパーチャプレート
１８　　カーテンガスチャンバ
１９　　オリフィス
２０　　オリフィスプレート
２１，２６　　差動排気真空チャンバ
２４　　スキマープレート
３０　　主真空チャンバ
３２　　衝突セル
３４　　衝突ガス源
３６，３８　　電源
４０　　出射レンズ
７６　　検出器
Ｑ０　　ＲＦ限定多重極子イオンガイド
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３　　四重極子ロッドセット

Claims

物質を分析する方法において、前記方法が：
（１）前記物質をイオン化して、イオン流を形成するステップ；
（２）前記イオン流を第１の質量分析にかけて、親イオンとして、所望の質量対電荷比を有するイオンを選択するステップ；
（３）前記親イオンを衝突セル内に導入して、前記親イオンのフラグメンテーションを促進し、よって一次フラグメントイオンを生成するステップ；
（４）前記衝突セルにおいて、所望の質量対電荷比を有する一次フラグメントイオンを選択し、その他のイオンを排除するステップ；
（５）前記衝突セルから、前記選択された一次フラグメントイオンを加速して、下流の質量分析器に送り込んで、二次フラグメンテーションを促進し、よって二次フラグメントイオンを生成するステップ；及び
（６）前記二次フラグメントイオンを質量分析して、質量スペクトルを生成するステップ；
を含むことを特徴とする方法。
前記ステップ（３）が、前記親イオンを加速して前記衝突セルに送り込んで、ガスとの衝突によるフラグメンテーションを促進するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記ステップ（４）における前記一次フラグメントイオンの選択が、前記選択された一次フラグメントイオンの質量対電荷比より質量対電荷比が大きいイオンを除去するステップ、及び、別途に、前記選択された一次フラグメントイオンの前記質量対電荷比より質量対電荷比が小さいイオンを除去するステップを含み；前記選択された一次フラグメントイオンの前記質量対電荷比より質量対電荷比が大きい前記イオン及び小さい前記イオンの前記除去を実施する順序は不同であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
前記選択された一次フラグメントイオンの前記質量対電荷比より質量対電荷比が大きい一次フラグメントイオン及び小さい一次フラグメントイオンの除去を、前記衝突セルにおいて実施するステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
前記ステップ（４）の間、前記一次フラグメントイオン及びいかなる残留親イオンも前記衝突セルにトラップするステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
リニアイオントラップ質量分析計における軸方向射出法による前記下流の質量分析器からのイオンの走査射出により前記ステップ（６）を実施するステップを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
質量分析のために前記イオンを飛行時間型計器に送り込むことにより前記ステップ（６）を実施するステップを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
物質を分析する方法において、前記方法が：
（１）前記物質をイオン化して、イオン流を形成するステップ；
（２）前記イオン流を第１の質量分析にかけて、親イオンとして、所望の質量対電荷比を有するイオンを選択するステップ；
（３）前記親イオンを衝突セル内に導入して、前記親イオンのフラグメンテーションを促進し、よって一次フラグメントイオンを生成するステップ；
（４）前記衝突セルにおいて、所望の質量対電荷比を有する一次フラグメントイオンを選択し、その他のイオンを、前記選択された一次フラグメントイオンの前記質量対電荷比より質量対電荷比が大きいイオンを除去し、別途に、前記選択された一次フラグメントイオンの前記質量対電荷比より質量対電荷比が小さいイオンを除去することにより、排除するステップであって、前記選択された一次イフラグメントイオンの前記質量対電荷比より質量対電荷比が大きい前記イオン及び小さい前記イオンの前記除去を実施する順序は不同となるものであるステップ；
（５）前記選択された一次フラグメントイオンに衝突をおこさせて、さらなるフラグメンテーションを促進させ、二次フラグメントイオンを生成するステップ；及び
（６）前記二次フラグメントイオンを質量分析して、質量スペクトルを生成するステップ；
を含むことを特徴とする方法。
前記ステップ（３）が、前記親イオンを加速して衝突セルに送り込んで、ガスとの衝突によるフラグメンテーションを促進するステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記ステップ（４）の間、前記一次フラグメントイオン及びいかなる残留親イオンも前記衝突セルにトラップするステップを含むことを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
前記衝突セルから、イオンを加速して、下流の質量分析器に送り込んで、二次フラグメンテーションを促進することにより、前記ステップ（５）を実施するステップを含むことを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
軸方向射出法による前記下流の質量分析器からのイオンの走査射出により前記ステップ（６）を実施するステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
質量分析のために前記イオンを飛行時間型計器に送り込むことにより前記ステップ（６）を実施するステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
前記ステップ（４）及び（５）を順次繰り返して、多段階質量分析サイクルを実施するステップを含み；各サイクルにおいて、前記ステップ（４）は、前フラグメンテーションステップにより生成されたフラグメントイオンからの次世代のフラグメントイオンを選択するステップ及び質量対電荷比の異なるイオンを排除するステップを含み、前記ステップ（５）は、前記次世代のフラグメントイオンに衝突をおこさせて、さらなるフラグメンテーションを促進させ、別の世代のフラグメントイオンを生成するステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
物質を分析する方法において、前記方法が：
（１）前記物質をイオン化して、イオン流を形成するステップ；
（２）前記イオン流を第１の質量分析にかけて、親イオンとして、所望の質量対電荷比を有するイオンを選択するステップ；
（３）前記親イオンを衝突ガスとともに加速して低圧区画内に送り込んで、前記親イオンのフラグメンテーションを促進し、よって一次フラグメントイオンを生成するステップ；及び
（４）前記フラグメントイオンを第２の質量分析にかけて、質量スペクトルを生成するステップ；
を含むことを特徴とする方法。
前記ステップ（３）が：前記低圧区画に受け取られるイオンの少なくとも収集促進及び集束のための、多重極子ロッドセットを前記低圧区画に備えるステップ；及びイオンを集束させるために前記多重極子ロッドセットに少なくともＲＦ電圧を与えるステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
前記多重極子ロッドセットとして四重極子ロッドセットを提供するステップ及び所望のイオンの質量対電荷比のほぼ１／２である高フィル質量を提供するように前記四重極子ロッドセットのｑ値を設定するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
飛行時間型質量分析器において前記ステップ（４）を実施するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
前記多重極子ロッドセットを通してイオンを飛行時間型質量分析器に送り込み、前記飛行時間型質量分析器において前記イオンを質量分析して、前記ステップ（４）を実施するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
前記多重極子ロッドセットに前記イオンをトラップし、前記多重極子ロッドセットから軸方向にイオンを走査射出して、前記ステップ（４）の前記第２の質量分析を実施するステップを含むことを特徴とする請求項１６または１７に記載の方法。
イオンの収集促進及び集束を行う前記ステップの間、前記ｍ／ｚが小さいイオンのｑ値がｑ＝０．９より大きくなるように、前記ＲＦ電圧を与えて、前記多重極子ロッドセットによる質量対電荷比（ｍ／ｚ）が小さいイオンの少なくとも遅延捕獲するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
所望の質量対電荷比をもつイオンに対する感度を高めるように前記ＲＦレベルを設定するステップを含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
あらかじめ定められた遅延時間の間の第１のＲＦ電圧として高められたＲＦレベルを与えて、前記一次フラグメントイオンに前記衝突ガスとの衝突によるエネルギー散逸をおこさせるステップ；及び
次いで、ｍ／ｚがより小さいイオンをトラップすることができるように、前記ＲＦレベルを第２のより低いＲＦ電圧まで下げるステップ；
を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
二次フラグメントイオンの形成を実質的に抑制するのに十分なレベルまで前記一次フラグメントイオンのエネルギーを小さくするように前記遅延時間を設定するステップ；及び、引き続いて、前記ステップ（４）の前記第２の質量分析のために、前記ＲＦレベルを前記第２の、より低いＲＦ電圧まで下げるステップを含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
前記多重極子ロッドセットにイオンをトラップし、イオンを走査射出して、前記ステップ（４）の前記第２の質量分析を実施するステップを含むことを特徴とする請求項２１，２２，２３または２４に記載の方法。
前記多重極子ロッドセットに印加されるＲＦ電圧及びＡＣ電圧の内の少なくとも１つを漸次高めて、軸方向射出により前記多重極子ロッドセットからイオンを走査射出するステップを含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
前記ＲＦ電圧を前記第２のＲＦ電圧まで下げた後、前記ステップ（４）の前記第２の質量分析を実施する前に、衝突による前記イオンのいかなる過剰エネルギーの散逸も可能にするための冷却期間を提供するステップ；及び前記多重極子ロッドセットからイオンを走査射出することにより前記第２の質量分析を実施するステップを含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。