JP2008282595A - Device and method for mass spectrometry - Google Patents
Device and method for mass spectrometry Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008282595A JP2008282595A JP2007124039A JP2007124039A JP2008282595A JP 2008282595 A JP2008282595 A JP 2008282595A JP 2007124039 A JP2007124039 A JP 2007124039A JP 2007124039 A JP2007124039 A JP 2007124039A JP 2008282595 A JP2008282595 A JP 2008282595A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion trap
- ions
- gas molecules
- gas
- ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電場によりイオンを捕捉するイオントラップを用いた質量分析方法及び質量分析装置に関し、さらに詳しくは、イオントラップ内に捕捉したイオンを解離(開裂)させ、それにより生成されたイオンを質量分析する質量分析方法及び質量分析装置に関する。 The present invention relates to a mass spectrometry method and a mass spectrometer using an ion trap that traps ions by an electric field, and more specifically, dissociates (cleaves) the ions trapped in the ion trap and masses the ions generated thereby. The present invention relates to a mass spectrometry method and a mass spectrometer for analysis.
質量分析では、特定の質量を有するイオンをプリカーサイオンとして選別した後に、そのプリカーサイオンの解離(断片化)を促進し、それによって生じた各種のプロダクトイオン(フラグメントイオン)を質量分析するMS/MS分析(タンデム分析ともいう)の手法がよく知られている。プリカーサイオンを解離させるために最も広く利用されている方法の1つは衝突誘起解離(Collision Induced Dissociation:CID)である。 In mass spectrometry, an ion having a specific mass is selected as a precursor ion, and then dissociation (fragmentation) of the precursor ion is promoted, and various product ions (fragment ions) generated thereby are mass analyzed. Methods of analysis (also called tandem analysis) are well known. One of the most widely used methods for dissociating precursor ions is Collision Induced Dissociation (CID).
一般的に、衝突誘起解離では、イオントラップを構成する電極に目的イオンの質量に応じた周波数を有する励振信号を与え、これによりイオントラップ内に形成される電場の作用により、目的イオンの並進運動が大きくなるように該イオンを加速する。そして、その目的イオンをイオントラップ内に導入した衝突ガス(主としてHe、Ar等の希ガス中性原子が用いられる)に衝突させる。この衝突により、目的イオンが持つ並進運動エネルギー(Translational Energy)の一部は該イオンの振動エネルギー(Vibrational Energy)に変換される(T→V transfer)。衝突ガスと衝突が起きる度に目的イオンの振動エネルギーは増加し、そのエネルギーが解離を起こすのに十分なエネルギーに達すると該目的イオンは単分子解離(Unimolecular Dissociation)によって開裂する。 In general, in collision-induced dissociation, an excitation signal having a frequency corresponding to the mass of the target ion is given to the electrodes constituting the ion trap, and the translational motion of the target ion is caused by the action of an electric field formed in the ion trap. The ions are accelerated so as to increase. Then, the target ions are caused to collide with a collision gas (mainly rare gas neutral atoms such as He and Ar are used) introduced into the ion trap. Due to this collision, a part of the translational kinetic energy (Translational Energy) of the target ion is converted into vibration energy (Vibrational Energy) of the ion (T → V transfer). Each time collision with the collision gas occurs, the vibration energy of the target ion increases, and when the energy reaches a sufficient energy to cause dissociation, the target ion is cleaved by Unimolecular Dissociation.
また、気相状態であるイオンに直接、強い赤外光を照射すると、イオンが連続的に多数の光子を吸収することで該イオンの振動状態が励起され(振動エネルギーの増大)、イオンの解離が起こる。そうした現象を質量分析におけるイオン断片化に適用する手法は赤外多光子解離(InfraRed MultiPhoton Dissociation:IRMPD)として知られている(非特許文献1など参照)。
In addition, when strong infrared light is directly irradiated to ions in the gas phase, the ions continuously absorb a large number of photons, thereby exciting the vibrational state of the ions (increasing vibrational energy) and dissociating the ions. Happens. A method of applying such a phenomenon to ion fragmentation in mass spectrometry is known as infrared multiphoton dissociation (IRMPD) (see Non-Patent
3次元四重極型イオントラップなどを利用したイオントラップ型質量分析装置では、従来、目的イオンを解離させるのに上述の衝突誘起解離や赤外多光子解離が用いられている。しかしながら、こうした従来の解離手法では分子量の大きなイオンは解離しにくく、そうしたイオンのMS/MS分析の感度や精度は必ずしも高くない。また、衝突誘起解離の場合には、原理的に質量が低い範囲のプロダクトイオンを得るのが難しいという問題がある。一方、赤外多光子解離の場合にはそうした問題はないものの、解離したイオンに赤外光が照射されて2次的な解離が起こり易く、分析したい1次解離のイオンの信号強度が低くなる傾向にあるという問題がある。 Conventionally, in an ion trap mass spectrometer using a three-dimensional quadrupole ion trap or the like, the above-described collision-induced dissociation or infrared multiphoton dissociation is used to dissociate target ions. However, with such conventional dissociation techniques, ions having a large molecular weight are difficult to dissociate, and the sensitivity and accuracy of MS / MS analysis of such ions are not necessarily high. In addition, in the case of collision-induced dissociation, there is a problem that it is difficult to obtain product ions having a low mass in principle. On the other hand, although there is no such problem in the case of infrared multiphoton dissociation, the dissociated ions are irradiated with infrared light and secondary dissociation easily occurs, and the signal intensity of the primary dissociated ions to be analyzed is lowered. There is a problem of tending.
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主な目的とするところは、従来の解離方法では解離しにくいイオンを解離させ得るような新しい解離手法を利用した質量分析方法及び質量分析装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the main purpose thereof is a mass spectrometry method using a new dissociation technique capable of dissociating ions that are difficult to dissociate by conventional dissociation methods. And providing a mass spectrometer.
上記課題を解決するために成された本発明に係る質量分析方法は、複数の電極から成るイオントラップ内でイオンを解離させてそれにより生成したイオンを質量分析する質量分析方法であって、
a)前記イオントラップを構成する少なくとも1つの電極に交流電圧を印加して該イオントラップ内に目的イオンを捕捉するイオン捕捉ステップと、
b)前記イオントラップ内に所定のガス分子を導入するガス導入ステップと、
c)所定の波長の光を前記イオントラップ内に照射して前記ガス分子を振動励起させるガス分子振動励起ステップと、
を有し、前記振動励起されたガス分子と前記イオントラップ内に捕捉されている目的イオンとを接触させることで該目的イオンに振動エネルギーを与えることにより該目的イオンを解離させることを特徴としている。
A mass spectrometry method according to the present invention made to solve the above problems is a mass spectrometry method for dissociating ions in an ion trap composed of a plurality of electrodes and mass-analyzing the ions generated thereby,
a) an ion trapping step of trapping target ions in the ion trap by applying an alternating voltage to at least one electrode constituting the ion trap;
b) a gas introduction step for introducing predetermined gas molecules into the ion trap;
c) a gas molecule vibration excitation step for oscillating and exciting the gas molecules by irradiating light of a predetermined wavelength into the ion trap;
The target ions are dissociated by applying vibration energy to the target ions by bringing the vibrationally excited gas molecules into contact with the target ions trapped in the ion trap. .
また本発明に係る質量分析装置は、上記発明に係る質量分析方法を実施するための装置であって、複数の電極で囲まれる空間にイオンを捕捉するイオントラップを具備し、該イオントラップ内でイオンを解離させてそれにより生成したイオンを質量分析する質量分析装置において、
a)前記イオントラップ内に目的イオンを捕捉するように該イオントラップを構成する少なくとも1つの電極に交流電圧を印加する電圧印加手段と、
b)前記イオントラップ内に所定のガス分子を導入するガス導入手段と、
c)前記ガス分子を振動励起させるための所定波長の光を前記イオントラップ内に照射する光照射手段と、
を備え、前記振動励起されたガス分子と前記イオントラップ内に捕捉されている目的イオンとを接触させることで該目的イオンに振動エネルギーを与えることにより該目的イオンを解離させることを特徴としている。
Further, a mass spectrometer according to the present invention is an apparatus for carrying out the mass spectrometry method according to the above invention, and includes an ion trap that captures ions in a space surrounded by a plurality of electrodes. In a mass spectrometer for performing mass analysis of ions generated by dissociating ions,
a) voltage applying means for applying an alternating voltage to at least one electrode constituting the ion trap so as to trap target ions in the ion trap;
b) gas introduction means for introducing predetermined gas molecules into the ion trap;
c) a light irradiation means for irradiating the ion trap with light having a predetermined wavelength for vibrationally exciting the gas molecules;
The target ions are dissociated by applying vibration energy to the target ions by bringing the vibrationally excited gas molecules into contact with the target ions trapped in the ion trap.
本発明に係る質量分析装置では、まずイオントラップに分析目的であるイオンをプリカーサイオンとして捕捉する。プリカーサイオンの選別はイオントラップ内部又は外部のいずれで行ってもよい。ガス導入手段はイオントラップ内に所定のガス分子を導入する。ここで所定のガス分子は光照射手段により照射される光の波長(通常は赤外領域の波長)において振動励起されるものを選択する。一般に、光の吸収度が高いほど振動励起され易いと言えるから、吸収スペクトルの実測や吸収度などの計算、或いはこうした実測・計算などにより蓄積されたデータベースを用いて適切なガス分子と光の波長とを選択することができる。例えば、光照射手段として波長が10.6μmであるCO2レーザを用いる場合には、これにより振動励起されるガス分子としてはC2H4(エチレン)、SF6(六フッ化硫黄)、BCl3(三塩化ホウ素)などがある。 In the mass spectrometer according to the present invention, first, ions for analysis are captured as precursor ions in an ion trap. The selection of precursor ions may be performed either inside or outside the ion trap. The gas introduction means introduces predetermined gas molecules into the ion trap. Here, as the predetermined gas molecule, one that is vibrationally excited at the wavelength of light irradiated by the light irradiation means (usually the wavelength in the infrared region) is selected. In general, it can be said that the higher the light absorbance, the easier the vibration excitation occurs. Therefore, the measurement of the absorption spectrum, the calculation of the absorption, etc., or the appropriate gas molecule and light wavelength using the database accumulated by such measurement / calculation And can be selected. For example, when a CO 2 laser having a wavelength of 10.6 μm is used as the light irradiating means, the gas molecules that are vibrationally excited by this are C 2 H 4 (ethylene), SF 6 (sulfur hexafluoride), BCl. 3 (boron trichloride).
イオントラップ内に上記ガス分子が導入された状態で光照射手段より所定波長の光が照射されると、ガス分子は光子を吸収して振動励起され、高い振動エネルギーを持つ。イオントラップ内に捕捉されているプリカーサイオンがこの高い振動励起状態にあるガス分子に接触すると、ガス分子からプリカーサイオンへの振動エネルギーの移動(V→V transfer)が起こり、プリカーサイオンが振動励起される。プリカーサイオンが振動励起状態にあるガス分子に接触する度に該プリカーサイオンが持つ振動エネルギーは増大し、解離を起こすのに十分なエネルギーに達すると解離を生じる。 When light of a predetermined wavelength is irradiated from the light irradiation means in a state where the gas molecules are introduced into the ion trap, the gas molecules absorb vibrations and are excited and have high vibration energy. When the precursor ion trapped in the ion trap comes into contact with this highly excited vibrational gas molecule, vibration energy is transferred from the gas molecule to the precursor ion (V → V transfer), and the precursor ion is vibrationally excited. The Each time the precursor ion comes into contact with a gas molecule in a vibrationally excited state, the vibration energy of the precursor ion increases. When the precursor ion reaches a sufficient energy to cause dissociation, dissociation occurs.
ガス分子からイオンへの振動エネルギーの移動効率は、ガス分子の種類とイオンの種類との組み合わせにより変わるが、一般に、振動エネルギー→振動エネルギー(V→V transfer)の変換効率のほうが、衝突誘起解離において起こる、並進エネルギー→振動エネルギー(T→V transfer)の変換効率よりも格段に高いことが知られている。従って、上記のような解離方法によれば、従来の衝突誘起解離よりも高い解離効率を得ることができ、より多量のプロダクトイオンを生成することができる。また、比較的高い濃度でガス分子をイオントラップ内に導入することにより、プリカーサイオンに振動エネルギーを移動させる機会を増加させることができるので、従来、解離しにくかったイオンも解離し易くなる。 The transfer efficiency of vibration energy from gas molecules to ions varies depending on the combination of the types of gas molecules and ions, but in general, the conversion efficiency of vibration energy → vibration energy (V → V transfer) is more collision-induced dissociation. Is known to be much higher than the conversion efficiency of translational energy → vibration energy (T → V transfer). Therefore, according to the dissociation method as described above, a higher dissociation efficiency than that of the conventional collision-induced dissociation can be obtained, and a larger amount of product ions can be generated. In addition, by introducing gas molecules into the ion trap at a relatively high concentration, it is possible to increase the opportunity to transfer vibration energy to the precursor ions, and thus ions that have been difficult to dissociate in the past are easily dissociated.
また、ガス分子の振動励起は赤外多光子解離と同様に電場の作用でなく光子の吸収により起こるため、電場の作用によりイオンを励振することに起因するプロダクトイオンの質量の制約がなくなり、低質量のプロダクトイオンまで分析が可能となる。 In addition, vibrational excitation of gas molecules occurs not by the action of the electric field but by the absorption of photons as in the case of infrared multiphoton dissociation, so there is no restriction on the mass of the product ion due to excitation of ions by the action of the electric field. Analysis is possible up to mass product ions.
また、赤外多光子解離の場合には、捕捉されているプリカーサイオンに直接光を照射する必要があったためプロダクトイオンにも光が当たってしまうことになるが、本発明における解離手法の場合、照射光はイオントラップ内に導入したガス分子を振動励起できればよいので、プロダクトイオンに光が当たることをできるだけ避けて2次的な解離を起こしにくくすることができる。それにより、MS/MS分析におけるプロダクトイオンの信号強度の低下を防止することができる。 In addition, in the case of infrared multiphoton dissociation, it is necessary to irradiate light directly to the captured precursor ions, so that the product ions will also be exposed to light. Since the irradiation light only needs to be able to vibrationally excite the gas molecules introduced into the ion trap, it is possible to avoid the light from hitting the product ions as much as possible and to prevent secondary dissociation. Thereby, it is possible to prevent a decrease in signal intensity of product ions in MS / MS analysis.
特に上述のように1次解離により生成されたプロダクトイオンの2次的な解離を防止するために、イオントラップの捕捉領域の中央から外れた領域にガス分子を振動励起させるための光を照射するようにするとよい。通常、捕捉用の交流電場の作用により捕捉領域の中央付近にプリカーサイオンやプロダクトイオンは集中的に存在する一方、ガス分子はそうした電場とは無関係に分布するため、捕捉領域の中央を避けて光を照射することでプロダクトイオンに光が当たりにくく2次解離を抑制することができる。 In particular, in order to prevent the secondary dissociation of the product ions generated by the primary dissociation as described above, light for oscillating and exciting the gas molecules is irradiated to a region deviated from the center of the trapping region of the ion trap. It is good to do so. Normally, precursor ions and product ions are concentrated near the center of the trapping region due to the action of an alternating electric field for trapping, but gas molecules are distributed independently of the electric field, so light is avoided by avoiding the center of the trapping region. , It is difficult for light to hit product ions, and secondary dissociation can be suppressed.
また、イオントラップを構成する少なくとも1つの電極に励振信号を与えることによって該イオントラップ内に捕捉している目的イオンを電場の作用により励振すると、衝突誘起解離による解離の作用が加わるため、解離効率を一層向上させることができる。 In addition, when an excitation signal is applied to at least one electrode constituting the ion trap to excite target ions trapped in the ion trap by the action of an electric field, a dissociation effect due to collision-induced dissociation is added. Can be further improved.
例えばイオントラップが1個のリング電極と2個のエンドキャップ電極とから成る3次元四重極型のイオントラップである場合には、通常、リング電極にイオン捕捉用の交流電圧を印加して捕捉電場を形成し、両エンドキャップ電極間に励振信号を印加すればよい。 For example, when the ion trap is a three-dimensional quadrupole ion trap composed of one ring electrode and two end cap electrodes, it is usually captured by applying an AC voltage for ion capture to the ring electrode. An electric field may be formed and an excitation signal may be applied between both end cap electrodes.
以下、本発明に係る質量分析方法を実施する質量分析装置の一実施例であるイオントラップ飛行時間型質量分析装置について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an ion trap time-of-flight mass spectrometer that is an embodiment of a mass spectrometer that performs a mass spectrometry method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本実施例によるイオントラップ飛行時間型質量分析装置の概略構成図である。真空排気される図示しない真空室の内部には、内側面が回転1葉双曲面形状を有する1個の環状のリング電極11と、それを挟むように(図1では左右に)対向して設けられた、内側面が回転2葉双曲面形状を有する一対のエンドキャップ電極12、13により構成される3次元四重極型のイオントラップ1が配設されている。これら電極11、12、13で囲まれる空間に捕捉電場によりイオンを捕捉する捕捉領域Aが形成される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ion trap time-of-flight mass spectrometer according to this embodiment. Inside a vacuum chamber (not shown) to be evacuated, an
イオントラップ1の入口側エンドキャップ電極12に穿設されたイオン入射口14の外側には、MALDI(Matrix Assisted Laser Desorption Ionization)イオン源2が配設されており、一方、出口側エンドキャップ電極13に穿設されたイオン出射口15の外側には、質量に応じてイオンを分離する飛行空間4とイオン検出器5とを備える飛行時間型質量分析計3が配設されている。但し、イオン源2はMALDIに限るものではなく、周知の各種の形態のイオン源に代えることができる。一方、飛行時間型質量分析計3に代えて他の形態の質量分析計を用いてもよく、イオントラップ1自体を質量分析器としてイオン出射口15の外側にイオン検出器のみを配置した構成とすることもできる。
A MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization)
リング電極11の軸(R軸)方向に沿ったリング電極11の中心にはレーザ照射孔16が穿設されており、このレーザ照射孔16を通して励起レーザ照射源22から発した励起光としてのレーザ光がイオントラップ1の捕捉領域Aを通過するように照射されるようになっている。この例では、励起レーザ照射源22は波長が10.6μmの赤外域のCO2レーザである。また、イオントラップ1の内部には、被励起ガス導入部23から被励起ガスであるエチレン(C2H4)ガスが供給されるようになっている。
A
リング電極11には捕捉電圧発生部20が接続され、両エンドキャップ電極12、13には励振信号発生部21が接続されている。捕捉電圧発生部20及び励振信号発生部21は制御部24から与えられる制御信号により、それぞれ所定周波数及び所定振幅の交流電圧を発生するように制御される。但し、必要に応じて交流電圧に直流電圧を重畳して印加するようにしてもよい。制御部24はCPU、ROM、RAMなどを含んで構成されており、予め設定された制御プログラムに従って、捕捉電圧発生部20及び励振信号発生部21を制御するほか、MALDIイオン源2、励起レーザ照射源22、被励起ガス導入部23などの動作も制御する。
A trapped
このイオントラップ飛行時間型質量分析装置においてMS/MS分析を行う際の特徴的な動作を、図2のフローチャートを参照しつつ説明する。 A characteristic operation when performing MS / MS analysis in this ion trap time-of-flight mass spectrometer will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、制御部24の制御の下で、被励起ガス導入部23からエチレンガスをクーリングガスとしてイオントラップ1内にパルス的に導入して満たし、捕捉電圧発生部20からリング電極11に所定の捕捉電圧を印加することによりイオントラップ1内の空間にイオン捕捉用の四重極電場を形成する。この状態で、MALDIイオン源2において分析対象の試料からイオンを生成させ、このイオンをイオン入射口14を通してイオントラップ1内に導入する(ステップS1)。導入されたイオンはクーリングガスとして機能するエチレンガスと衝突して運動エネルギーを奪われ、つまりはクーリングされ、上記四重極電場に捕捉されて捕捉領域Aの中央付近に集まる(ステップS2)。なお、ここでクーリングガスとして被励起ガスでなく、Heなどの不活性ガスを利用することもできる。
First, under the control of the
試料に由来する各種イオンをイオントラップ1内の捕捉領域Aに捕捉した後、目的とするプリカーサイオンのみをイオントラップ1内に残すために、プリカーサイオン以外のイオンを大きく励振させるような励振信号を励振信号発生部21で発生させて両エンドキャップ電極12、13間に印加する。これにより、目的のプリカーサイオン以外の不所望のイオンはイオン入射口14やイオン出射口15を経てイオントラップ1の外部に排出される(ステップS3)。
After trapping various ions derived from the sample in the trapping region A in the
こうしてプリカーサイオンの選別を行った後、被励起ガス導入部23によりイオントラップ1内に被励起ガスとしてエチレンガスを導入する(ステップS4)。ここでエチレンガスを用いるのは、エチレン分子(C2H4)が上記波長(10.6μm)の赤外光をよく吸収して効率良く振動励起されるからである。実際には、上記波長の赤外光に対してはC2H4以外にもSF6、BCl3などのガス分子も振動励起されるが、赤外光照射により振動励起されるとガス分子自体が解離することも考えられるため、毒性を有するハロゲン原子を含むガス分子は安全上避けることが望ましい。こうしたことから、ここではC2H4を選択しているが、原理的には光照射によって振動励起可能な分子であれば特に限定されない。
After the precursor ions are thus selected, ethylene gas is introduced as an excited gas into the
エチレンガスをイオントラップ1内に導入した後に、該ガス分子を振動励起させるために励起レーザ照射源22を駆動し、イオントラップ1内に赤外レーザ光を照射する(ステップS5)。これにより、ガス分子は光子を吸収して共鳴的に振動励起され、高い振動エネルギーを持つ。捕捉領域Aにはプリカーサイオンが捕捉されているから、高い振動エネルギーを持ったガス分子はプリカーサイオンに接触し、振動エネルギーをプリカーサイオンに与える。つまり、ガス分子からプリカーサイオンへの振動エネルギーの移動が起こり、プリカーサイオン自体が振動エネルギーを持つ。プリカーサイオンは振動励起状態にあるガス分子に接触する度に振動エネルギーを受けるから、振動エネルギーは次第に増大して解離するに十分なエネルギーに達すると解離する(ステップS6)。また、プリカーサイオンの一部には直接的に赤外レーザ光が当たるから、一部のプリカーサイオンは赤外多光子解離により解離してプロダクトイオンを生成する。
After introducing ethylene gas into the
上述のようにして生成されたプロダクトイオンも捕捉電場の作用により捕捉されるため、散逸せずに捕捉領域Aに蓄積される。そして、所定時間、上述のようなプリカーサイオンの解離を行った後、イオントラップ1内に捕捉していたプロダクトイオンを排出させるような電圧を励振信号発生部21からエンドキャップ電極12、13間に印加することでイオンに初期運動エネルギーを付与し、イオン出射口15から一斉に出射させて飛行時間型質量分析計3に導入して質量分析を行う。そうして、イオン検出器5による検出信号を図示しないデータ処理部で処理することにより、MS/MSスペクトルを作成する(ステップS7)。
Since the product ions generated as described above are also captured by the action of the trapping electric field, they are accumulated in the trapping region A without being dissipated. Then, after the precursor ions are dissociated as described above for a predetermined time, a voltage that discharges the product ions trapped in the
以上のように、本実施例のイオントラップ飛行時間型質量分析装置によれば、従来の衝突誘起解離や赤外多光子解離とは異なるメカニズムでプリカーサイオンを効率良く解離させ、それにより生成されたプロダクトイオンを質量分析することができる。 As described above, according to the ion trap time-of-flight mass spectrometer of the present embodiment, the precursor ions are efficiently dissociated by a mechanism different from conventional collision-induced dissociation and infrared multiphoton dissociation, and the ion ions are generated thereby. Product ions can be mass analyzed.
次に、本発明の別の実施例によるイオントラップ飛行時間型質量分析装置を図3により説明する。図3では図1と同一又は相当する構成要素には同一符号を付している。この図3の構成において図1の構成と相違する点は、励起レーザ光がイオントラップ1の捕捉領域Aの中央ではなく、これを意図的に外した位置に照射されるようにレーザ照射孔17がリング電極11の中心軸からずれた位置に設けられていることである。
Next, an ion trap time-of-flight mass spectrometer according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the same or corresponding components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The configuration of FIG. 3 is different from the configuration of FIG. 1 in that the excitation laser beam is irradiated not on the center of the trapping region A of the
選別されたプリカーサイオン及び、前述のように振動励起状態にあるガス分子との接触による解離により生成されたプロダクトイオンはともに、捕捉電場により捕捉されて捕捉領域Aの中央に高い密度で存在する。そのため、図1に示すように赤外レーザ光を捕捉領域Aの中央に照射すると、プリカーサイオンが光子を吸収し、ガス分子に吸収される光子が減少することでガス分子の振動励起の効率が悪くなる場合がある。また、1次解離したプロダクトイオンが赤外多光子解離により2次的な解離を生じ、目的とするイオンの信号強度が低下するおそれもある。これに対し、図3の構成では、赤外レーザ光はイオンが高い密度で存在する捕捉領域Aの中央を外れているため、上記のような不所望の現象は起こりにくい。振動励起対象であるガス分子は捕捉電場とは関係なく比較的広い範囲で満遍なく分布しているので、赤外レーザ光の照射位置を上記のようにずらしてもガス分子の励起には影響はなく、高い解離効率を確保することができる。 Both the selected precursor ions and the product ions generated by the dissociation by contact with the gas molecules in the vibrationally excited state as described above are trapped by the trapping electric field and exist at a high density in the center of the trapping region A. Therefore, as shown in FIG. 1, when the infrared laser beam is irradiated to the center of the capture region A, the precursor ions absorb the photons, and the number of photons absorbed by the gas molecules decreases, thereby improving the efficiency of vibration excitation of the gas molecules. It may get worse. In addition, the product ions that have undergone primary dissociation may undergo secondary dissociation due to infrared multiphoton dissociation, which may reduce the signal intensity of the target ions. On the other hand, in the configuration of FIG. 3, since the infrared laser beam is out of the center of the trapping region A where ions exist at a high density, the above-described undesirable phenomenon is unlikely to occur. Since the gas molecules to be vibrationally excited are distributed uniformly over a relatively wide range regardless of the trapped electric field, shifting the irradiation position of the infrared laser light as described above will not affect the gas molecule excitation. High dissociation efficiency can be ensured.
また上記実施例では、イオントラップ1内に導入した被励起ガスに赤外レーザ光を照射し該ガス分子を振動励起させることでプリカーサイオンを解離させる際には、イオントラップ1内には捕捉電場だけを形成するようにしている。これに対し、衝突誘起解離と同様に、エンドキャップ電極12、13間にプリカーサイオンの質量に応じた周波数を有する励振信号を印加することで、捕捉しているプリカーサイオンを励振させるようにしてもよい。これにより、プリカーサイオンは並進運動エネルギーを持ち、このプリカーサイオンが振動励起状態にあるガス分子に接触すると、ガス分子からの振動エネルギーの移動と上記並進運動エネルギーから振動エネルギーへの変換との両方の作用により、振動エネルギーの増加の効率が良くなる。その結果、解離効率が向上し、より多くの量のプロダクトイオンを質量分析に供することが可能となる。
Further, in the above embodiment, when the precursor ion is dissociated by irradiating the excited gas introduced into the
上記実施例では、照射する赤外レーザ光の波長を10.6μmとしており、波長はこれに限るものではないが、通常、ガス分子を振動励起させることができる光の波長は赤外領域である。また、CO2レーザ以外に各種の形態のレーザを用いることができる。特に、半導体(固体)レーザを用いることにより、装置の小形・軽量化に非常に有利である。 In the above embodiment, the wavelength of the infrared laser light to be irradiated is 10.6 μm, and the wavelength is not limited to this, but the wavelength of light that can vibrate and excite gas molecules is usually in the infrared region. . In addition to the CO 2 laser, various types of lasers can be used. In particular, the use of a semiconductor (solid) laser is very advantageous for reducing the size and weight of the apparatus.
また、前述のように、被励起ガスのガス分子の種類は励起レーザ光の波長に依存するが、この波長が可変又は或る程度選択可能である構成とすれば、それに応じて利用できる被励起ガスのガス分子の種類も広がることになる。これによれば、例えばプリカーサイオンの種類(質量)に応じて解離効率がより高い被励起ガスを選択することも容易となる。 Further, as described above, the type of gas molecule of the excited gas depends on the wavelength of the excitation laser beam, but if this wavelength is variable or selectable to some extent, it can be used accordingly. The types of gas molecules in the gas will also expand. According to this, for example, it becomes easy to select an excited gas having higher dissociation efficiency according to the type (mass) of the precursor ion.
なお、上記実施例は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜に変更、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。 The above-described embodiment is an example of the present invention, and it is a matter of course that changes, modifications, and additions within the scope of the present invention are included in the scope of the claims of the present application.
例えば上記実施例はいずれもイオントラップとして3次元四重極型イオントラップを利用していたが、例えば内面が双曲面又は円筒曲面である4本(又はそれ以上)のロッド電極を平行に配置し、それらロッド電極で囲まれる空間に捕捉領域を形成するリニアイオントラップを用いた質量分析方法及び質量分析装置においても本発明を適用することができる。 For example, in all of the above embodiments, a three-dimensional quadrupole ion trap is used as the ion trap. For example, four (or more) rod electrodes whose inner surfaces are hyperboloids or cylindrical surfaces are arranged in parallel. The present invention can also be applied to a mass spectrometry method and a mass spectrometer using a linear ion trap that forms a trapping region in a space surrounded by these rod electrodes.
1…イオントラップ
11…リング電極
12…入口側エンドキャップ電極
13…出口側エンドキャップ電極
14…イオン入射口
15…イオン出射口
16、17…レーザ照射孔
2…MALDIイオン源
3…飛行時間型質量分析計
4…飛行空間
5…イオン検出器
20…捕捉電圧発生部
21…励振信号発生部
22…励起レーザ照射源
23…被励起ガス導入部
24…制御部
A…捕捉領域
DESCRIPTION OF
Claims (6)
a)前記イオントラップを構成する少なくとも1つの電極に交流電圧を印加して該イオントラップ内に目的イオンを捕捉するイオン捕捉ステップと、
b)前記イオントラップ内に所定のガス分子を導入するガス導入ステップと、
c)所定の波長の光を前記イオントラップ内に照射して前記ガス分子を振動励起させるガス分子振動励起ステップと、
を有し、前記振動励起されたガス分子と前記イオントラップ内に捕捉されている目的イオンとを接触させることで該目的イオンに振動エネルギーを与えることにより該目的イオンを解離させることを特徴とする質量分析方法。 A mass spectrometry method for dissociating ions in an ion trap consisting of a plurality of electrodes and mass-analyzing the ions generated thereby,
a) an ion trapping step of trapping target ions in the ion trap by applying an alternating voltage to at least one electrode constituting the ion trap;
b) a gas introduction step for introducing predetermined gas molecules into the ion trap;
c) a gas molecule vibration excitation step for oscillating and exciting the gas molecules by irradiating light of a predetermined wavelength into the ion trap;
The target ions are dissociated by giving vibration energy to the target ions by bringing the vibrationally excited gas molecules into contact with the target ions trapped in the ion trap. Mass spectrometry method.
a)前記イオントラップ内に目的イオンを捕捉するように該イオントラップを構成する少なくとも1つの電極に交流電圧を印加する電圧印加手段と、
b)前記イオントラップ内に所定のガス分子を導入するガス導入手段と、
c)前記ガス分子を振動励起させるための所定波長の光を前記イオントラップ内に照射する光照射手段と、
を備え、前記振動励起されたガス分子と前記イオントラップ内に捕捉されている目的イオンとを接触させることで該目的イオンに振動エネルギーを与えることにより該目的イオンを解離させることを特徴とする質量分析装置。 In a mass spectrometer that includes an ion trap that traps ions in a space surrounded by a plurality of electrodes, dissociates the ions in the ion trap, and mass-analyzes the ions generated thereby.
a) voltage applying means for applying an alternating voltage to at least one electrode constituting the ion trap so as to trap target ions in the ion trap;
b) gas introduction means for introducing predetermined gas molecules into the ion trap;
c) a light irradiation means for irradiating the ion trap with light having a predetermined wavelength for vibrationally exciting the gas molecules;
A mass characterized by dissociating the target ions by applying vibration energy to the target ions by bringing the vibrationally excited gas molecules into contact with the target ions trapped in the ion trap. Analysis equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007124039A JP2008282595A (en) | 2007-05-09 | 2007-05-09 | Device and method for mass spectrometry |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007124039A JP2008282595A (en) | 2007-05-09 | 2007-05-09 | Device and method for mass spectrometry |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008282595A true JP2008282595A (en) | 2008-11-20 |
Family
ID=40143248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007124039A Pending JP2008282595A (en) | 2007-05-09 | 2007-05-09 | Device and method for mass spectrometry |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008282595A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2506466A (en) * | 2012-05-18 | 2014-04-02 | Micromass Ltd | Photo-exciting a gas to generate reagent ions, excited or radical species suitable for performing ion-ion, -molecule or -radical interaction experiments |
CN108987241A (en) * | 2018-08-09 | 2018-12-11 | 金华职业技术学院 | A kind of molecule light reaction test device |
CN109300766A (en) * | 2018-08-09 | 2019-02-01 | 金华职业技术学院 | A kind of molecule light reaction test method |
-
2007
- 2007-05-09 JP JP2007124039A patent/JP2008282595A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2506466A (en) * | 2012-05-18 | 2014-04-02 | Micromass Ltd | Photo-exciting a gas to generate reagent ions, excited or radical species suitable for performing ion-ion, -molecule or -radical interaction experiments |
GB2518048A (en) * | 2012-05-18 | 2015-03-11 | Micromass Ltd | Excitation of reagent molecules within a RF confined ion guide or ion trap to perform ion molecule, ion radical or ion-ion interaction experiments |
US9123523B2 (en) | 2012-05-18 | 2015-09-01 | Micromass Uk Limited | Excitation of reagent molecules withn a rf confined ion guide or ion trap to perform ion molecule, ion radical or ion-ion interaction experiments |
EP3048635A1 (en) * | 2012-05-18 | 2016-07-27 | Micromass UK Limited | Excitation of reagent molecules within a rf confined ion guide or ion trap to perform ion molecule, ion radical or ion-ion interaction experiments |
GB2518048B (en) * | 2012-05-18 | 2017-01-04 | Micromass Ltd | Excitation of reagent molecules within a RF confined ion guide or ion trap to perform ion molecule, ion radical or ion-ion interaction experiments |
CN108987241A (en) * | 2018-08-09 | 2018-12-11 | 金华职业技术学院 | A kind of molecule light reaction test device |
CN109300766A (en) * | 2018-08-09 | 2019-02-01 | 金华职业技术学院 | A kind of molecule light reaction test method |
CN108987241B (en) * | 2018-08-09 | 2024-01-30 | 金华职业技术学院 | Molecular light reaction testing device |
CN109300766B (en) * | 2018-08-09 | 2024-03-29 | 金华职业技术学院 | Molecular photoreaction testing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4894918B2 (en) | Ion trap mass spectrometer | |
JP4463978B2 (en) | Method and apparatus for selective collision-induced dissociation of ions in a quadrupole ion guide | |
US5146088A (en) | Method and apparatus for surface analysis | |
JP5486149B2 (en) | Mass spectrometer and method | |
JP4709024B2 (en) | Reaction apparatus and mass spectrometer | |
JP2018032641A (en) | Method for mass spectrometric examination of gas mixture, and mass spectrometer therefor | |
US8754368B2 (en) | Mass spectrometer | |
US9831078B2 (en) | Ion source for mass spectrometers | |
EP2871665B1 (en) | Plasma-based electron capture dissociation (ecd) apparatus and related systems and methods | |
JP3752458B2 (en) | Mass spectrometer | |
GB2390937A (en) | Apparatus and method for irradiating ions with photons and electrons | |
US9153427B2 (en) | Vacuum ultraviolet photon source, ionization apparatus, and related methods | |
US20090032697A1 (en) | Mass analyzer and mass analyzing method | |
JP2007188882A (en) | Increasing ion kinetic energy along axis of linear ion-processing device | |
JP6409987B2 (en) | Ion trap mass spectrometer and mass spectrometry method using the apparatus | |
US20210210334A1 (en) | Methods and apparatus for ion fragmentation in a mass spectrometer | |
JP2014526769A (en) | Tandem mass spectrometer and tandem mass spectrometry method | |
US20160358766A1 (en) | Reducing overfragmentation in ultraviolet photodissociation | |
JP4581958B2 (en) | Mass spectrometer | |
EP3195347A1 (en) | Plasma cleaning for mass spectrometers | |
JP2008282595A (en) | Device and method for mass spectrometry | |
CN105655226A (en) | Composite ionization source for vacuum ultraviolet light ionization and chemical ionization | |
JP2005243426A (en) | Mass spectrometer | |
JP2011145089A (en) | Mass spectrometry and mass spectrometry apparatus | |
JP2001307675A (en) | Mass spectroscope |