JP2011511274A - パルス圧力による低圧短時間高振幅励起を提供するための線形イオントラップの動作方法 - Google Patents
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Abstract
Description
理論に縛られることなく、本教示の理解をさらに伝達および促進するために数値シミュレーションを提示する。例えば、双極子励起を介するイオンのフラグメンテーション率が、複雑に相互に関連する多数の変数に依存することが可能であることを理解されたい。例えば、励起振幅、励起の持続時間、衝突相手の質量、運動エネルギーから内部エネルギーへのイオンの変換効率、背景ガスとの減衰衝突によるイオンの内部エネルギー冷却率および/または放射冷却率、イオン内における内部エネルギーの再分布、衝突ガスの密度、ならびにフラグメント化する化学結合の種類等の全てが、要因であることが可能である。本明細書において、多種多様のイオン質量、ガス注入持続時間、励起振幅、励起時間、および圧力について実行した研究からの結果が提示される。
これは、m1>>m2の場合に約0.5Elossとなる。励起中、イオンは、イオンの軌道における位置に依存して、高いおよび低い運動エネルギーの両方を有することが可能である。熱エネルギー級の衝突エネルギーでの衝突、例えば、軌道の種々の低運動エネルギー領域は、イオンの内部エネルギーの増加または減少をもたらすことが可能である。内部励起に利用可能なエネルギーの量は、質量中心衝突エネルギーに比例する。
4重極線形イオントラップにおいてイオンフラグメンテーション実験を実行した。これらの実験の詳細および結果は、例として提示される。これらの実施例は、本教示の種々の実施形態を示すが、本教示の範囲を限定するように解釈されない。
カフェインイオン、m/z=195のフラグメンテーションの中性衝突の中性衝突ガスの注入しない場合と、注入する場合との比較について図11に示す。上部のスペクトル(a)は、フラグメンテーション中に衝突ガスが注入されない条件に対応し、3.7x10−5トールの基準圧力において親イオンを12.5mV(0−pk)振幅で励起する場合に、2.1%のフラグメンテーション効率を生じる。下部のスペクトルは、衝突ガスの注入に使用されるパルス弁により同一のイオンを21.5mV(0−pk)の振幅で励起する場合の13.1%のフラグメンテーション効率を示す。各試行について、励起時間は、25ミリ秒であった。本実験では、衝突ガスの注入が、6倍を超えてフラグメンテーション効率を増加させた。
衝突ガスを注入しない場合、短い励起時間の間に、より少ないフラグメンテーションが観測された。図12を参照すると、衝突ガス注入を行なう場合(白丸)および注入を行なわない場合(黒丸)のリドカインイオン、m/z=235のフラグメンテーション効率が示される。10ミリ秒の励起時間では、フラグメンテーション効率は、注入を行なわない場合、約10%であり、注入を行なった場合約75%であり、フラグメンテーション効率における利得は、約7.5であった。25ミリ秒の励起時間では、効率の利得は、約2.9に降下し、100ミリ秒では、利得は、またさらに約1.3まで降下する。データによると、本イオンについてガス注入を行なう場合のフラグメンテーション効率が、約25ミリ秒を超える励起時間では大幅に改善されることはないが、一方、同一のイオンについてガス注入を行なわないフラグメンテーション効率は、最大150ミリ秒の励起時間までは、徐々に改善されることが示される。しかしながら、本教示を使用する衝突ガスを含まない場合の150ミリ秒において見られる同一の効率が、本教示を使用する衝突ガスを含む場合の約25ミリ秒において得られることが可能である。
2つの異なる励起時間について種々のm/z比率に関するガス注入を行なわない条件に比較して、衝突ガス注入の条件下でイオンフラグメンテーション効率における利得のグラフを図13に示す。フラグメント化されたイオンは、表2に列挙されるイオンであった。2つのデータ組は、25ミリ秒(黒丸)と100ミリ秒(白丸)との励起時間に対応して示される。測定毎に、励起振幅は、親イオンのフラグメンテーションを最大化するように選択された。図13のデータでは、短い励起時間および低イオン質量について、フラグメンテーション効率における観測利得が最大であることが示される。
励起電位の終了後、線形イオントラップにおける低質量イオンフラグメントの存在を検出するために実験を実行した。実験のマシューパラメータは、q=0.2373であった。本値では、低質量カットオフは、約397Da:LMCO=1522・0.2373÷0.908である。試行は、イオン励起中のトラップへのガス注入を行なう場合およびガス注入を行なわない場合について実行された。図14A〜図14Bの実験的に測定された質量スペクトルは、Agilentイオン、つまり、2,2,4,4,6,6−ヘキサヒドロ−2,2,4,4,6,6−ヘキサキス((2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル)オキシ)−1,3,5,2,4,6−トリアザトリホスホリンとして既知である均一に置換されたフッ素化トリアザトリホスホリン(本イオンについての特許を質量キャリブラントとして保持する米国特許第5,872,357号参照)であって、1522Daの質量を有するものについて、これらのフラグメンテーション実験から得られた。スペクトルは、秒当たりのカウントで、約150Daから約450Daの質量の範囲について、検出されたイオンからの信号強度を記録する。両方の事例での励起時間は、約20ミリ秒であった。
図14Aのイオンフラグメンテーション測定では、パルス弁によるガス注入によって、イオン閉じ込め領域における圧力が上昇した。低質量イオンフラグメントが観測され、また、励起qを上述のように低下させた場合に、典型的なLMCO未満の質量を含むイオンも観測された。図14Bのフラグメンテーション測定では、フラグメンテーション中に衝突ガスは注入されなかった。観測された低質量フラグメントは大幅に少なかった。
Claims (24)
- 質量分析計のイオントラップにおいてイオンをフラグメント化するための方法であって、
a)フラグメンテーションのために親イオンを選択することと、
b)保持時間間隔の間、該イオントラップ内に該親イオンを保持することであって、該イオントラップは、約1x10−4トール未満の動作圧力を有する、ことと、
c)該保持時間間隔内の励起時間間隔中に、励起レベルにおけるマシュー安定性パラメータqを提供するために、RFトラップ電圧を該イオントラップに提供することと、
d)該親イオンを励起し、フラグメント化するために、該励起時間間隔中に、共鳴励起電圧を該イオントラップに提供することと、
e)第1の上昇圧力持続時間の間、約6x10−5トールから約5x10−4トールの間の範囲における第1の可変上昇圧力に、該イオントラップにおける圧力を上昇させるように、該保持時間間隔のうちの少なくとも一部分の間、該イオントラップに中性ガスを供給することによって、該イオントラップ内の該動作圧力の少なくとも約10%の非定常状態圧力増加を提供することと、
f)該保持時間間隔内で、かつ該励起時間間隔の後、該共鳴励起電圧を終了し、該イオントラップに印加する該RFトラップ電圧を変更して、該イオントラップ内に該親イオンのフラグメントを保持するように該励起レベル未満の保持レベルまで該マシュー安定性パラメータqを低下させることと
を含み、
該励起時間間隔および該第1の上昇圧力持続時間は、時間において実質的に重複する、
方法。 - 前記励起時間間隔は、持続時間が約1ミリ秒から約150ミリ秒の間である、請求項1に記載の方法。
- 前記励起時間間隔は、持続時間が約50ミリ秒未満である、請求項2に記載の方法。
- 前記励起時間間隔は、持続時間が約2ミリ秒を超える、請求項2に記載の方法。
- 前記励起時間間隔は、持続時間が約10ミリ秒を超える、請求項2に記載の方法。
- 前記共鳴励起電圧は、ゼロからピークの約50mVから約250mVの間の振幅を有する、請求項2に記載の方法。
- 前記共鳴励起電圧は、ゼロからピークの約50mVから約100mVの間の振幅を有する、請求項2に記載の方法。
- qの前記励起レベルは、約0.15から約0.9の間にある、請求項2に記載の方法。
- qの前記保持レベルは、約0.015を超える、請求項2に記載の方法。
- c)は、前記励起時間間隔が、前記イオントラップにおける前記動作圧力とは逆に変動するように、該イオントラップにおける該動作圧力に少なくとも部分的に基づいて、該励起時間間隔を決定することを含み、
d)は、該共鳴励起電圧の振幅が、該イオントラップにおける該動作圧力とは逆に変動するように、該イオントラップにおける該動作圧力に少なくとも部分的に基づいて、該共鳴励起電圧の振幅を決定することを含む、
請求項2に記載の方法。 - e)は、i)前記イオントラップ内に前記親イオンを保持するのに十分高くなるように、かつ、ii)該親イオンの親m/zの約5分の1未満のフラグメントm/zを有する該親イオンのフラグメントを該イオントラップ内に保持するのに十分低くなるように、qの前記保持レベルを決定することを含む、請求項2に記載の方法。
- qの励起レベルは、約0.15から約0.39の間にある、請求項2に記載の方法。
- 前記励起時間間隔は、約10ミリ秒を超える、請求項12に記載の方法。
- 前記共鳴励起電圧は、ゼロからピークの約50mVから約100mVの間の振幅を有する、請求項13に記載の方法。
- 前記共鳴励起電圧は、ゼロからピークの約50mVから約1000mVの間の振幅を有する、請求項2に記載の方法。
- 前記共鳴励起電圧は、前記マシュー安定性パラメータqを前記保持レベルまで低下させるように変化する前記イオントラップに印加されるRFトラップ電圧と実質的に同時に終了する、請求項2に記載の方法。
- b)において、前記イオントラップは、約5x10−5トール未満の動作圧力を有する、請求項2に記載の方法。
- qの保持レベルは、qの励起レベルの少なくとも約10パーセント未満である、請求項2に記載の方法。
- 前記非定常状態圧力増加は、前記イオントラップ内の前記動作圧力の少なくとも50%である、請求項2に記載の方法。
- 前記中性ガスを供給することは、1つ以上のパルス弁から中性ガスを注入することを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記中性ガスには、水素、ヘリウム、窒素、アルゴン、酸素、キセノン、クリプトン、メタン、およびそれらの組み合わせのうちの1つ以上が含まれる、請求項2に記載の方法。
- e)は、前記励起時間間隔前に、中性ガスを前記イオントラップ内に供給することを開始することを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記第1の復元圧力値は、約2x10−5トールから約5.5x10−5トールの範囲にある、請求項1に記載の方法。
- 前記非定常状態圧力増加は、前記イオントラップ内の前記動作圧力の少なくとも100%である、請求項2に記載の方法。
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