JP2014059966A - 飛行時間型質量分析計及び飛行時間型質量分析計の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】飛行時間型質量分析計1は、イオン源10と、第1質量分離部20と、イオンゲート30と、ポテンシャルリフト40と、衝突室60と、第2質量分離部80と、検出器90と、ポテンシャルリフト40の電位を制御する電位制御部100と、を備える。電位制御部100は、イオンゲート30で選択されたプリカーサイオンがポテンシャルリフト40に入射する時はポテンシャルリフト40の電位をV1に設定し、ポテンシャルリフト40の電位を変更する場合は、プリカーサイオンがポテンシャルリフト40を通過する間にポテンシャルリフト40電位をV1からV2に変更する。
【選択図】図1
Description
ら計算で求められるm/z値と数ppm程度の誤差で測定することができることから、未知物質の組成推定に利用されることで知られる。
合、数10eV程度の低衝突エネルギー(Low Energy CID)か、数〜数10kVの高衝突エネルギー(High Energy CID)の2種類に分かれる。この差は、装置の構成に左右される。High Energy CIDの利点としては、アミノ酸が数10個程度連なったペプチドの開裂において、側鎖情報が得られる場合があり、分子量が同じロイシン、イソロイシンの区別も可能である。
ダクトイオンの価数がプリカーサイオンの価数よりも小さくなる場合、プロダクトイオンの一部は反射場で折り返すことができず、観測できなくなることが分かる。たとえば、加速電位差20kVで加速された質量1000μの2価イオンが、質量600μと質量400μの1価イオンに開裂する場合、質量600μと質量400μのプロダクトイオンの運動エネルギーは、それぞれ24keVと16keVである。この場合、質量600μのイオンは20kVで加速されたイオンを折り返すことを想定した反射場を通過してしまう。そのため、多価イオンの開裂を効率よく観測することができない場合がある。これが、現在多価イオンが生じるイオン源(たとえばESIイオン源)とTOF/TOFの接続が進まない一つの理由である。
試料をイオン化するイオン源と、
前記イオン源で生成されたイオンを質量電荷比に応じた飛行時間の違いに基づいて分離する第1質量分離部と、
前記第1質量分離部で分離されたイオンからプリカーサイオンを選択するイオンゲートと、
前記イオンゲートで選択されたプリカーサイオンが通過する導電性の箱と、
前記導電性の箱を通過したプリカーサイオンを開裂させてプロダクトイオンを生成する衝突室と、
前記衝突室を通過したプリカーサイオン及び前記衝突室で生成されたプロダクトイオンを質量電荷比に応じた飛行時間の違いに基づいて分離する第2質量分離部と、
前記第2質量分離部で分離されたイオンを検出する検出器と、
前記導電性の箱の電位を制御する電位制御部と、を備え、
前記電位制御部は、
プリカーサイオンが前記導電性の箱に入射する時は前記導電性の箱の電位を第1の電位に設定し、前記導電性の箱の電位を変更する場合は、プリカーサイオンが前記導電性の箱を通過する間に前記導電性の箱の電位を前記第1の電位から第2の電位に変更する。
前記電位制御部は、
前記導電性の箱の電位を変更する場合は、前記導電性の箱と前記衝突室との電位差によってプリカーサイオンが前記衝突室に入射する前に減速するように前記第1の電位から第2の電位に変更するようにしてもよい。
位に応じて、導電性の箱に入射した時の運動エネルギーを上限とする広い範囲で変更することができる。
前記第1の電位は、前記第1質量分離部の電位と同じであるようにしてもよい。
前記衝突室の電位は、前記第1質量分離部の電位と同じであるようにしてもよい。
前記電位制御部は、
プリカーサイオンの価数に応じて前記第2の電位の設定範囲を変更するようにしてもよい。
プリカーサイオンの価数をz、前記イオン源と前記第1質量分離部との間の加速電位差をVaとした時、
前記電位制御部は、
前記第2の電位と前記衝突室の電位との差の絶対値がVa×(1−1/z)とVaとの間になる範囲で前記第2の電位を設定するようにしてもよい。
前記第2質量分離部は、
反射場を含み、
前記反射場で折り返すことができるイオンの1価あたりの最大の運動エネルギーが、前記イオン源と前記第1質量分離部との間の加速電位差によってイオンに与えられる1価あたりの運動エネルギーと同程度であるようにしてもよい。
前記衝突室と前記第2質量分離部との間に、イオンを再加速する再加速部が設けられているようにしてもよい。
前記第2質量分離部は、
反射場を含み、
前記反射場で折り返すことができるイオンの1価あたりの最大の運動エネルギーが、前記イオン源と前記第1質量分離部との間の加速電位差によってイオンに与えられる1価あたりの運動エネルギーと前記再加速部における再加速によってイオンに与えられる1価あたりの運動エネルギーとの和と同程度であるようにしてもよい。
前記反射場の電位分布が放物線状の部分を含むようにしてもよい。
前記衝突室及び前記第1質量分離部の電位が接地電位であるようにしてもよい。
試料をイオン化するイオン源と、前記イオン源で生成されたイオンを質量電荷比に応じた飛行時間の違いに基づいて分離する第1質量分離部と、前記第1質量分離部で分離されたイオンからプリカーサイオンを選択するイオンゲートと、前記イオンゲートで選択されたプリカーサイオンが通過する導電性の箱と、前記導電性の箱を通過したプリカーサイオンを開裂させてプロダクトイオンを生成する衝突室と、前記衝突室を通過したプリカーサイオン及び前記衝突室で生成されたプロダクトイオンを質量電荷比に応じた飛行時間の違いに基づいて分離する第2質量分離部と、前記第2質量分離部で分離されたイオンを検出する検出器と、を備えた飛行時間型質量分析計の制御方法であって、
プリカーサイオンが前記導電性の箱に入射する時は前記導電性の箱の電位を第1の電位に設定し、前記導電性の箱の電位を変更する場合は、プリカーサイオンが前記導電性の箱を通過する間に前記導電性の箱の電位を前記第1の電位から第2の電位に変更する。
はない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1−1.構成
まず、第1実施形態の飛行時間型質量分析計の構成について説明する。図1は、本実施形態の飛行時間型質量分析計の構成例を示す図である。
る。
第2質量分離部80に入射する。再加速部70は、図2に示すように、例えば、中心に穴が開いた円盤状の電極72,74,76から成り、初段の電極72を衝突室60と同電位に、最終段の電極76を所望の再加速電位に、その間の電極74を衝突室60の電位と再加速電位の中間電位にそれぞれ設定することで、プリカーサイオンを再加速させることができる。
次に、第1実施形態の飛行時間型質量分析計の動作について例を挙げて具体的に説明する。図4(A)及び図4(B)は、ポテンシャルリフト40、減速部50、衝突室60及び再加速部70の電位の一例を示す図である。図4(A),図4(B)のいずれの例も、第1質量分離部20と衝突室60の電位は0Vに固定されており、イオン源10で生成された1価の正イオンが、イオン源10と第1質量分離部20との間の加速電位差20kVによって加速され、第1質量分離部20を通過してイオンゲート30でプリカーサイオンとして選択される場合の例である。
カーサイオンは20keVの運動エネルギーのままでポテンシャルリフト40から出射する。この時、ポテンシャルリフト40の電位と衝突室60の電位はともに0Vであるので、その間の減速部50の電位も0Vである。従って、ポテンシャルリフト40を通過したプリカーサイオンは、減速部50で減速されず、20keVの運動エネルギーのままで衝突室60に導入される。
2−1.構成
第2実施形態の飛行時間型質量分析計の構成図は、第1実施形態(図1)と同様であるため、その図示を省略する。ただし、第2実施形態の飛行時間型質量分析計1では、電位制御部100は、プリカーサイオンとして2価以上のイオンが選択される場合も考慮して、ポテンシャルリフト40の電位制御を行う点が第1実施形態と異なる。
次に、第2実施形態の飛行時間型質量分析計の動作について例を挙げて具体的に説明する。図5(A)及び図5(B)は、ポテンシャルリフト40、減速部50、衝突室60及び再加速部70の電位の一例を示す図である。図5(A),図5(B)のいずれの例も、第1質量分離部20と衝突室60の電位は0Vに固定されており、イオン源10で生成された2価の正イオンが、イオン源10と第1質量分離部20との間の加速電位差20kVによって加速され、第1質量分離部20を通過してイオンゲート30でプリカーサイオンとして選択される場合の例である。
である。図5(B)の例では、2価のプリカーサイオンは、20kVの加速電位差で加速されて40keVの運動エネルギーでポテンシャルリフト40に入射し、プリカーサイオンがポテンシャルリフト40の内部にあるときに、ポテンシャルリフト40の電位を0Vから−19.5kVに変化させている。これにより、プリカーサイオンがポテンシャルリフト40から出射する時には、ポテンシャルリフト40と衝突室60の間に19.5kVの電位差が生じている。ポテンシャルリフト40の電位変化と同時に、減速部50の電極52をポテンシャルリフト40と同じ電位(−19.5kV)に、電極56を衝突室60と同じ電位(0V)に、電極54をポテンシャルリフト40と衝突室60の中間電位(−9.75kV)に変化させると、ポテンシャルリフト40から出射したプリカーサイオンは、減速部50により減速されて衝突室60に導入される。その結果、2価のプリカーサイオンの運動エネルギーは、ポテンシャルリフト40に入射する時は40keVであったが、衝突室50に入射する時には1keVまで低下している。
Claims (12)
- 試料をイオン化するイオン源と、
前記イオン源で生成されたイオンを質量電荷比に応じた飛行時間の違いに基づいて分離する第1質量分離部と、
前記第1質量分離部で分離されたイオンからプリカーサイオンを選択するイオンゲートと、
前記イオンゲートで選択されたプリカーサイオンが通過する導電性の箱と、
前記導電性の箱を通過したプリカーサイオンを開裂させてプロダクトイオンを生成する衝突室と、
前記衝突室を通過したプリカーサイオン及び前記衝突室で生成されたプロダクトイオンを質量電荷比に応じた飛行時間の違いに基づいて分離する第2質量分離部と、
前記第2質量分離部で分離されたイオンを検出する検出器と、
前記導電性の箱の電位を制御する電位制御部と、を備え、
前記電位制御部は、
プリカーサイオンが前記導電性の箱に入射する時は前記導電性の箱の電位を第1の電位に設定し、前記導電性の箱の電位を変更する場合は、プリカーサイオンが前記導電性の箱を通過する間に前記導電性の箱の電位を前記第1の電位から第2の電位に変更する、飛行時間型質量分析計。 - 請求項1において、
前記電位制御部は、
前記導電性の箱の電位を変更する場合は、前記導電性の箱と前記衝突室との電位差によってプリカーサイオンが前記衝突室に入射する前に減速するように前記第1の電位から第2の電位に変更する、飛行時間型質量分析計。 - 請求項1又は2において、
前記第1の電位は、前記第1質量分離部の電位と同じである、飛行時間型質量分析計。 - 請求項1乃至3のいずれか一項において、
前記衝突室の電位は、前記第1質量分離部の電位と同じである、飛行時間型質量分析計。 - 請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記電位制御部は、
プリカーサイオンの価数に応じて前記第2の電位の設定範囲を変更する、飛行時間型質量分析計。 - 請求項5において、
プリカーサイオンの価数をz、前記イオン源と前記第1質量分離部との間の加速電位差をVaとした時、
前記電位制御部は、
前記第2の電位と前記衝突室の電位との差の絶対値がVa×(1−1/z)とVaとの間になる範囲で前記第2の電位を設定する、飛行時間型質量分析計。 - 請求項1乃至6のいずれか一項において、
前記第2質量分離部は、
反射場を含み、
前記反射場で折り返すことができるイオンの1価あたりの最大の運動エネルギーが、前記イオン源と前記第1質量分離部との間の加速電位差によってイオンに与えられる1価あ
たりの運動エネルギーと同程度である、飛行時間型質量分析計。 - 請求項1乃至6のいずれか一項において、
前記衝突室と前記第2質量分離部との間に、イオンを再加速する再加速部が設けられている、飛行時間型質量分析計。 - 請求項8において、
前記第2質量分離部は、
反射場を含み、
前記反射場で折り返すことができるイオンの1価あたりの最大の運動エネルギーが、前記イオン源と前記第1質量分離部との間の加速電位差によってイオンに与えられる1価あたりの運動エネルギーと前記再加速部における再加速によってイオンに与えられる1価あたりの運動エネルギーとの和と同程度である、飛行時間型質量分析計。 - 請求項7又は9において、
前記反射場の電位分布が放物線状の部分を含む、飛行時間型質量分析計。 - 請求項1乃至10のいずれか一項において、
前記衝突室及び前記第1質量分離部の電位が接地電位である、飛行時間型質量分析計。 - 試料をイオン化するイオン源と、前記イオン源で生成されたイオンを質量電荷比に応じた飛行時間の違いに基づいて分離する第1質量分離部と、前記第1質量分離部で分離されたイオンからプリカーサイオンを選択するイオンゲートと、前記イオンゲートで選択されたプリカーサイオンが通過する導電性の箱と、前記導電性の箱を通過したプリカーサイオンを開裂させてプロダクトイオンを生成する衝突室と、前記衝突室を通過したプリカーサイオン及び前記衝突室で生成されたプロダクトイオンを質量電荷比に応じた飛行時間の違いに基づいて分離する第2質量分離部と、前記第2質量分離部で分離されたイオンを検出する検出器と、を備えた飛行時間型質量分析計の制御方法であって、
プリカーサイオンが前記導電性の箱に入射する時は前記導電性の箱の電位を第1の電位に設定し、前記導電性の箱の電位を変更する場合は、プリカーサイオンが前記導電性の箱を通過する間に前記導電性の箱の電位を前記第1の電位から第2の電位に変更する、飛行時間型質量分析計の制御方法。
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