JP2015072775A - Time-of-flight mass spectrometer - Google Patents

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ニコラエスク ダン
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately correct a mass-to-charge ratio error caused by a positional deviation of a sample plate surface in a direction along a flight trajectory, with a simple configuration to enable high-accuracy acquisition of a mass-to-charge ratio.SOLUTION: A range-finding part 6 using laser beam acquires ranging information on which a positional deviation of a sample plate immediately before or after mass spectrometry is reflected. A correction coefficient based on a relationship between a positional deviation of the sample plate surface and a mass-to-charge ratio error is previously stored in a deviation dealing correction information storage part 47, and a mass correction processing part 43 corrects a mass-to-charge ratio value calculated based on time of flight according to a calibration curve by using a positional deviation amount found from the ranging information and a correction coefficient. Thus, a mass-to-charge ratio in the state where the sample plate surface does not have a positional deviation is calculated. Further, a mechanism for moving a sample stage 11 at high accuracy in order to eliminate the mass-to-charge ratio error is unnecessary, and a cost increase can also be suppressed.

Description

本発明は飛行時間型質量分析装置(Time-Of-Flight Mass Spectrometer、以下「TOFMS」と称す)に関し、さらに詳しくは、イオン源から検出器までイオンを直線的に飛行させるリニア型のTOFMSに関する。   The present invention relates to a time-of-flight mass spectrometer (hereinafter referred to as “TOFMS”), and more particularly to a linear type TOFMS that allows ions to fly linearly from an ion source to a detector.

TOFMSでは、マトリクス支援レーザ脱離イオン化(MALDI=Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization)法などを用いたイオン源で生成した測定対象物質由来のイオンに一定の運動エネルギを付与して加速し、所定長さの飛行空間中を飛行させる。飛行空間に導入された各イオンの飛行速度は質量電荷比m/zが小さいほど大きいため、同時にイオン源を発した各種イオンは質量電荷比が小さな順に飛行空間を通り抜けて検出器に到達する。即ち、各種イオンは質量電荷比に応じて時間軸上で分離される。測定対象物質由来の各イオンの飛行時間は質量電荷比の値と所定の関係にあるから、イオン毎に飛行時間を計測すれば、この計測値から質量電荷比を算出することができる。   In TOFMS, a certain length of energy is accelerated by applying a certain kinetic energy to ions derived from the substance to be measured generated by an ion source using the matrix-assisted laser desorption / ionization (MALDI) method. To fly in the flight space. Since the flight speed of each ion introduced into the flight space increases as the mass-to-charge ratio m / z decreases, the various ions emitted from the ion source simultaneously pass through the flight space in ascending order of the mass-to-charge ratio and reach the detector. That is, various ions are separated on the time axis according to the mass-to-charge ratio. Since the flight time of each ion derived from the substance to be measured has a predetermined relationship with the value of the mass-to-charge ratio, if the flight time is measured for each ion, the mass-to-charge ratio can be calculated from this measured value.

上記のように各イオンの飛行時間を質量電荷比に換算する、つまり質量較正を行うためには、通常、正確な質量電荷比(一般的には理論値)が既知である化合物(標準物質)を実測することで得られた飛行時間と質量電荷比の精密な値(理論値)との関係から作成された較正情報(検量線)が用いられる。   In order to convert the time of flight of each ion into a mass-to-charge ratio as described above, that is, to perform mass calibration, usually a compound (standard substance) whose accurate mass-to-charge ratio (generally theoretical value) is known Calibration information (calibration curve) created from the relationship between the time of flight obtained by actually measuring and the precise value (theoretical value) of the mass-to-charge ratio is used.

質量較正の手法には、大別して、内部標準法と外部標準法とがある。内部標準法は、標準物質を測定対象物質と同時に質量分析し、その結果から質量較正を行う手法である(特許文献1参照)。例えばMALDIイオン源を用いたTOFMS(以下「MALDI−TOFMS」と称す)では、測定対象物質と標準物質とマトリクス物質とが混合されてサンプルプレート上にサンプルが調製され、このサンプルに対してレーザ光が照射され、それによって生成された測定対象物質由来のイオン及び標準物質由来のイオンについて質量分析が実行される。そのため、測定対象物質と標準物質とに対する質量分析の条件が同一であり、精度の高い較正が行えるという利点がある。しかしながら、一般に、内部標準法は標準物質の選択や分析条件(特にレーザ光強度などのイオン化条件)の設定が難しい。何故なら、測定対象物質由来のイオンと質量電荷比が異なり、且つ同一分析条件の下で十分にイオン強度が得られるような標準物質を選択する必要があるからである。そのため、場合によっては適切な標準物質が見つからないこともあり得る。また、測定対象物質が未知物質である、つまり測定対象物質由来イオンの質量電荷比が不明である場合には、内部標準法を採用することはできない。   Mass calibration methods are roughly classified into an internal standard method and an external standard method. The internal standard method is a technique in which a standard substance is subjected to mass spectrometry simultaneously with a measurement target substance, and mass calibration is performed based on the result (see Patent Document 1). For example, in TOFMS using a MALDI ion source (hereinafter referred to as “MALDI-TOFMS”), a measurement target substance, a standard substance, and a matrix substance are mixed to prepare a sample on a sample plate. , And mass spectrometry is performed on the ions derived from the measurement target substance and the standard substance generated thereby. Therefore, the conditions of mass spectrometry for the measurement target substance and the standard substance are the same, and there is an advantage that calibration with high accuracy can be performed. However, in general, it is difficult for the internal standard method to select a standard substance and set analysis conditions (particularly ionization conditions such as laser beam intensity). This is because it is necessary to select a standard substance that has a mass-to-charge ratio different from that of ions derived from the substance to be measured and that can sufficiently obtain ionic strength under the same analysis conditions. Therefore, in some cases, an appropriate reference material may not be found. Further, when the measurement target substance is an unknown substance, that is, when the mass-to-charge ratio of the measurement target substance-derived ions is unknown, the internal standard method cannot be adopted.

一方、外部標準法は、標準物質に対する質量分析と測定対象物質に対する質量分析とを別々に行い、その結果から質量較正を行う手法である。この手法は、分析条件の設定が容易であり、上述したような標準物質の制約も少ないために、実用性が高く広範に利用されている。しかしながら、測定対象物質に対する質量分析と標準物質に対する質量分析とで本来同一にすべきである条件が完全に同一でない場合があり得る。例えばMALDI−TOFMSでは、サンプルプレート上の異なる位置に調製された別々のサンプルに対する質量分析が、異なる時点で実行される。このため、例えばサンプルプレートを保持する試料ステージの機械的なガタつきや試料ステージの載置面の傾き、或いは、サンプルプレートのサンプル形成面の凹凸などのために、測定対象物質に対する質量分析時と標準物質に対する質量分析時とでサンプル表面とサンプル付近からイオンを引き出すための引出電極との距離が変化し、イオンに付与される運動エネルギが相違したり飛行距離が相違したりすることがある。これによって飛行時間の再現性が低下し、質量較正に誤差が生じる可能性がある。こうした理由により、一般的に、外部標準法は内部標準法に比べて質量較正精度が劣る。   On the other hand, the external standard method is a technique in which mass spectrometry for a standard substance and mass spectrometry for a measurement target substance are separately performed, and mass calibration is performed based on the results. This technique is easy to set analysis conditions and has few restrictions on the standard substances as described above, so it is highly practical and widely used. However, there may be a case where the conditions that should originally be the same in the mass spectrometry for the measurement target substance and the mass spectrometry for the standard substance are not completely the same. For example, in MALDI-TOFMS, mass spectrometry is performed at different times on separate samples prepared at different locations on the sample plate. For this reason, for example, due to mechanical backlash of the sample stage holding the sample plate, inclination of the mounting surface of the sample stage, or unevenness of the sample forming surface of the sample plate, The distance between the sample surface and the extraction electrode for extracting ions from the vicinity of the sample changes during mass spectrometry with respect to the standard substance, and the kinetic energy imparted to the ions may be different or the flight distance may be different. This reduces time of flight reproducibility and can cause errors in mass calibration. For these reasons, the external standard method is generally less accurate in mass calibration than the internal standard method.

近年、TOFMSはタンパク質や核酸などの生体由来物質の構造解析や同定に頻用されており、特にこうした用途では、要求される質量精度がますます高くなっている。TOFMSにおいて高い質量精度や質量再現性を実現するには、上述したような外部標準法による質量較正の精度を上げることが必要である。   In recent years, TOFMS has been frequently used for structural analysis and identification of biologically derived substances such as proteins and nucleic acids, and the mass accuracy required for such applications is increasing. In order to achieve high mass accuracy and mass reproducibility in TOFMS, it is necessary to increase the accuracy of mass calibration by the external standard method as described above.

特許文献2には、上述したサンプルプレートの位置ずれなどに起因する誤差を軽減可能である質量分析装置が開示されている。即ち、この質量分析装置は、イオン化されるサンプルの表面とイオン収集部(the tip of the collection tube)との間の距離をレーザ光を用いて測定する測距部と、該測距部による測距結果に応じてサンプルを載せた試料ステージをイオン収集部に近づく方向又は該イオン収集部から遠ざかる方向に移動させるステージ駆動機構と、を備える。そして、試料ステージ上に載置されるサンプルの高さが変化する場合であっても、サンプル表面とイオン収集部との間の距離が常に一定になるように試料ステージの位置を調節している。この装置をMALDI−TOFMSに適用すれば、例えばサンプルプレートに凹凸があったような場合でも、測定対象物質に対する質量分析時のサンプル表面の位置を標準物質に対する質量分析時のサンプル表面の位置と同一にすることができ、標準物質を用いて作成された質量較正情報を使用して、測定対象物質に対して得られた質量分析結果から高精度な質量電荷比を算出することができる。   Patent Document 2 discloses a mass spectrometer that can reduce errors caused by the above-described misalignment of the sample plate. That is, this mass spectrometer includes a distance measuring unit that measures the distance between the surface of the sample to be ionized and the tip of the collection tube using a laser beam, and a distance measuring unit that measures the distance. A stage driving mechanism for moving a sample stage on which a sample is placed according to the distance result in a direction approaching the ion collecting unit or a direction moving away from the ion collecting unit. Even when the height of the sample placed on the sample stage changes, the position of the sample stage is adjusted so that the distance between the sample surface and the ion collector is always constant. . If this apparatus is applied to MALDI-TOFMS, for example, even if the sample plate has irregularities, the position of the sample surface at the time of mass analysis with respect to the measurement target substance is the same as the position of the sample surface at the time of mass analysis with respect to the standard substance The mass-to-charge ratio can be calculated with high accuracy from the mass analysis result obtained for the measurement target substance using the mass calibration information created using the standard substance.

しかしながら、特許文献2に記載の質量分析装置では、サンプルプレート載置面の拡がり面内で直交する二軸方向に移動可能である試料ステージを、さらにその二軸に直交する軸方向に高精度に移動させるメカニズムや制御回路が必要になり、こうした誤差補正機能を付加しない場合に比べて装置のコストがかなり高くなってしまう。   However, in the mass spectrometer described in Patent Document 2, a sample stage that is movable in two axial directions orthogonal to each other within the spread surface of the sample plate mounting surface is further accurately detected in the axial direction orthogonal to the two axes. A moving mechanism and a control circuit are required, and the cost of the apparatus is considerably higher than the case where such an error correction function is not added.

また、MALDI−TOFMSでは、質量較正に影響を及ぼす誤差として、上述したようなサンプル表面の位置の誤差だけでなく、例えば、サンプル付近からイオンを引き出して加速する電場を形成するためにサンプルプレートや引出電極などに印加される電圧の変動による誤差、イオン加速のため電場の変化のタイミングのずれ(つまりは印加電圧の変化の時間的なずれ)による誤差、或いは、その内部に飛行空間を形成するフライトチューブの熱膨張による飛行距離の誤差など、が同時に起こり得る。特許文献2に記載の質量分析装置ではこうした要因による誤差は補正されず、質量較正の際に質量誤差をもたらすことになる。   In addition, in MALDI-TOFMS, not only the error in the position of the sample surface as described above, but also an error affecting the mass calibration, for example, a sample plate or the like for forming an electric field that extracts and accelerates ions from the vicinity of the sample. An error due to fluctuations in the voltage applied to the extraction electrode, etc., an error due to a deviation in the timing of the electric field change due to ion acceleration (that is, a temporal deviation in the change in applied voltage), or a flight space is formed in the interior. Errors in flight distance due to thermal expansion of the flight tube can occur simultaneously. The mass spectrometer described in Patent Document 2 does not correct the error due to such factors, and causes a mass error during mass calibration.

特開2010−205460号公報JP 2010-205460 A 米国特許公開第2010/000338号明細書US Patent Publication No. 2010/000338 特開2011−175898号公報JP 2011-175898 A

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、その主たる目的は、装置コストを抑えるとともに測定作業に関するオペレータの作業を軽減しつつ、外部標準法による質量較正の精度を改善し、高い質量精度や質量再現性を実現することができるTOFMSを提供することである。   The present invention has been made to solve the above problems, and its main purpose is to improve the accuracy of mass calibration by the external standard method while reducing the cost of the apparatus and reducing the operator's work related to the measurement work, To provide a TOFMS capable of realizing high mass accuracy and mass reproducibility.

また本発明の他の目的は、サンプル表面の位置の不正確さに伴う質量誤差だけでなく、それと同時に生じ得る、サンプルプレートや引出電極に印加される電圧の変動など、様々な要因による質量精度の低下を回避し、高い質量精度及び質量再現性を実現することができるTOFMSを提供することである。   Another object of the present invention is not only mass error due to inaccuracy of the sample surface position, but also mass accuracy due to various factors such as fluctuations in the voltage applied to the sample plate and extraction electrode, which can occur at the same time. Is to provide a TOFMS that can achieve high mass accuracy and mass reproducibility.

上記課題を解決するためになされた本発明の第1態様に係る飛行時間型質量分析装置は、サンプルプレートを保持する試料保持部と、該サンプルプレート上のサンプルにレーザ光を照射して該サンプル中の目的物質をイオン化するイオン源と、該目的物質由来のイオンを加速する加速部と、加速されたイオンを飛行させる飛行空間を形成するフライトチューブと、該飛行空間を飛行したイオンを検出するイオン検出器と、を具備する飛行時間型質量分析装置において、
a)前記サンプルプレート上のサンプルから前記イオン検出器へ至るイオンの飛行軌道に沿った方向における前記サンプル表面又は前記サンプルプレート表面の相対的な位置を測定する位置測定部と、
b)該位置測定部により測定された実測位置と基準位置とのずれ量に基づいて、質量分析により得られた目的物質由来のイオンの飛行時間又は該飛行時間から求まる質量電荷比を修正するデータ修正処理部と、
を備えることを特徴としている。
The time-of-flight mass spectrometer according to the first aspect of the present invention, which has been made to solve the above-described problems, includes a sample holding unit that holds a sample plate, and a sample on the sample plate that is irradiated with laser light. An ion source for ionizing a target substance therein, an acceleration unit for accelerating ions derived from the target substance, a flight tube for forming a flight space for flying the accelerated ions, and detecting ions flying in the flight space In a time-of-flight mass spectrometer comprising an ion detector,
a) a position measuring unit for measuring a relative position of the sample surface or the sample plate surface in a direction along a flight trajectory of ions from the sample on the sample plate to the ion detector;
b) Data for correcting the flight time of ions derived from the target substance obtained by mass spectrometry or the mass-to-charge ratio obtained from the flight time based on the amount of deviation between the actual measurement position and the reference position measured by the position measurement unit A correction processing unit;
It is characterized by having.

本発明の第1態様に係る飛行時間型質量分析装置において、上記位置測定部は例えば、レーザ光を用いた測距部、又は静電容量を用いた測距部とすることができる。   In the time-of-flight mass spectrometer according to the first aspect of the present invention, the position measurement unit can be, for example, a distance measurement unit using laser light or a distance measurement unit using capacitance.

本発明の第1態様に係る飛行時間型質量分析装置において、測定対象物質を含むサンプルの質量分析を行う際に、位置測定部はサンプルプレート上のサンプル表面の相対的な位置又はサンプルプレート自体の表面の相対的な位置を測定する。その測定結果を受けてデータ修正処理部は、測定結果に基づく実測位置と予め記憶してある基準位置とのずれ量に基づいて、その測定対象物質由来のイオンに対する質量分析により得られた飛行時間又は該飛行時間から求まる質量電荷比を演算処理により修正する。通常、イオン検出器で得られた検出信号をデジタル化した検出データに対する各種のデータ処理の多くは、コンピュータ上で所定のソフトウエアを動作させることで実現される。したがって、上記データ修正処理部におけるデータ処理も、コンピュータ上で所定のソフトウエアを動作させることで実施させるようにすることができる。   In the time-of-flight mass spectrometer according to the first aspect of the present invention, when performing mass analysis of a sample containing a substance to be measured, the position measurement unit can detect the relative position of the sample surface on the sample plate or the sample plate itself. Measure the relative position of the surface. In response to the measurement result, the data correction processing unit obtains the time of flight obtained by mass spectrometry for the ion derived from the measurement target substance based on the amount of deviation between the measured position based on the measurement result and the reference position stored in advance. Alternatively, the mass-to-charge ratio obtained from the flight time is corrected by arithmetic processing. Usually, most of various data processing for detection data obtained by digitizing a detection signal obtained by an ion detector is realized by operating predetermined software on a computer. Therefore, the data processing in the data correction processing unit can also be performed by operating predetermined software on the computer.

例えば、標準物質を質量分析した結果に基づいて、飛行時間を質量電荷比に換算する質量較正情報が得られている場合には、ずれ量に応じてその質量較正情報を補正することで、算出される質量電荷比値を修正することができる。なお、上記基準位置は、例えば質量較正のための標準物質に対する質量分析を実施した際に位置測定部により得られた測定値に基づくもの、又は、全ての物質の質量分析の際に共通に定められたもののいずれでもよい。   For example, if mass calibration information that converts time-of-flight into a mass-to-charge ratio is obtained based on the result of mass spectrometry of a standard substance, calculation is performed by correcting the mass calibration information according to the amount of deviation. The mass-to-charge ratio value can be modified. Note that the reference position is determined based on the measurement value obtained by the position measurement unit when mass analysis is performed on a standard material for mass calibration, or commonly used for mass analysis of all materials. Any of those provided may be used.

上記データ修正処理部が例えば質量較正情報を補正する際には、予め定めておいた補正式に実測値に基づくずれ量を適用するようにすれば処理が簡便である。
具体的には例えば、上記データ修正処理部は、一つのずれ要素のずれ量をΔPi(ただしiは1からずれ要素の数までの整数)、そのずれ要素について予め求めておいた係数をpiとしたときに、飛行時間又は質量電荷比がpi×ΔPiの割合だけずれるとして求めた補正式を用いるものとすることができる。即ち、これは、一つのずれ要素のずれに対する飛行時間又は質量電荷比のずれが線形近似可能であるとした補正であり、一般的には、これによって実質的に問題とならない程度に飛行時間又は質量電荷比のずれを抑えることができる。
When the data correction processing unit corrects, for example, the mass calibration information, the process is simple if the deviation amount based on the actual measurement value is applied to a predetermined correction formula.
Specifically, for example, the data correction processing unit sets the deviation amount of one deviation element as ΔPi (where i is an integer from 1 to the number of deviation elements), and the coefficient obtained in advance for the deviation element as pi. In this case, a correction formula obtained by assuming that the time of flight or the mass-to-charge ratio is shifted by a ratio of pi × ΔPi can be used. In other words, this is a correction that the time-of-flight or mass-to-charge ratio deviation to the deviation of one deviation element can be linearly approximated. A shift in the mass-to-charge ratio can be suppressed.

また、より精度の高い補正を行いたい場合に、上記データ修正処理部は、一つのずれ要素のずれ量をΔPi、そのずれ要素について予め求めておいた第1係数をpi1、第2係数をpi2としたときに、飛行時間又は質量電荷比が、pi1×ΔPi×pi2×ΔPi2の割合だけずれるとして求めた補正式を用いるものとすることができる。即ち、これは、一つのずれ要素のずれに対する飛行時間又は質量電荷比のずれが2次関数に近似可能であるとした補正である。もちろん、2次以上の高次関数を用いた補正も可能である。 When it is desired to perform correction with higher accuracy, the data correction processing unit sets Δi as the deviation amount of one deviation element, pi1 as the first coefficient obtained for the deviation element, and pi2 as the second coefficient. and when, time of flight or mass to charge ratio can be made using the calculated correction formula as shifted by a rate of pi1 × ΔPi × pi2 × ΔPi 2 . That is, this is a correction that the deviation of the flight time or mass-to-charge ratio with respect to the deviation of one deviation element can be approximated to a quadratic function. Of course, correction using a higher-order function of second order or higher is also possible.

飛行時間型質量分析装置において、分析対象であるサンプル表面やサンプルプレート表面の相対的な位置のずれは質量電荷比のずれに影響を与える大きな要因であるものの、上述したように質量電荷比の誤差の要因はそれだけではない。   In a time-of-flight mass spectrometer, the relative position shift of the sample surface or sample plate surface to be analyzed is a major factor that affects the shift of the mass-to-charge ratio. This is not the only factor.

そこで本発明の第1態様に係る飛行時間型質量分析装置では、好ましくは、
前記加速部は前記サンプルプレート及び/又は1若しくは複数の加速電極に加速電圧を印加する電圧印加部を含み、該電圧印加部から前記サンプルプレート及び/又は1若しくは複数の加速電極に印加された電圧の値を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記データ修正処理部は、サンプル表面又はサンプルプレート表面の位置のずれ量のほかに、少なくとも前記電圧検出部により検出された電圧値に基づいて、質量分析により得られた目的物質由来のイオンの飛行時間又は該飛行時間から求まる質量電荷比を修正する構成とするとよい。
Therefore, in the time-of-flight mass spectrometer according to the first aspect of the present invention, preferably,
The acceleration unit includes a voltage application unit that applies an acceleration voltage to the sample plate and / or one or more acceleration electrodes, and a voltage applied from the voltage application unit to the sample plate and / or one or more acceleration electrodes. A voltage detector for detecting the value of
The data correction processing unit performs flight of ions derived from the target substance obtained by mass spectrometry based on at least the voltage value detected by the voltage detection unit in addition to the displacement amount of the position of the sample surface or the sample plate surface. The mass-to-charge ratio obtained from the time or the time of flight may be corrected.

この構成によれば、分析対象であるサンプル表面やサンプルプレート表面の相対的な位置のずれだけでなく、サンプルプレートや加速電極に印加される加速電圧が時間的に変動することによる加速電場の相違に起因する飛行時間や質量電荷比のずれも解消することができる。   According to this configuration, not only the relative displacement of the sample surface or sample plate surface to be analyzed, but also the difference in the acceleration electric field due to the time-varying acceleration voltage applied to the sample plate or acceleration electrode. The time-of-flight and mass-to-charge ratio deviations caused by the problem can be eliminated.

また本発明の第1態様に係る飛行時間型質量分析装置では、さらに好ましくは、
前記加速部は前記サンプルプレート及び/又は1若しくは複数の加速電極に加速電圧を印加する電圧印加部を含み、目的物質由来のイオンの飛行を開始させるべく該電圧印加部から前記サンプルプレート及び/又は1若しくは複数の加速電極へ印加される電圧の変化のタイミングを検出するタイミング検出部をさらに備え、
前記データ修正処理部は、サンプル表面又はサンプルプレート表面の位置のずれ量のほかに、少なくとも前記タイミング検出部により検出されたタイミングに基づいて、質量分析により得られた目的物質由来のイオンの飛行時間又は該飛行時間から求まる質量電荷比を修正する構成とするとよい。
In the time-of-flight mass spectrometer according to the first aspect of the present invention, more preferably,
The accelerating unit includes a voltage applying unit that applies an accelerating voltage to the sample plate and / or one or a plurality of accelerating electrodes, and from the voltage applying unit to start flight of ions derived from a target substance, the sample plate and / or A timing detector for detecting timing of change in voltage applied to one or a plurality of acceleration electrodes;
In addition to the amount of displacement of the position of the sample surface or sample plate surface, the data correction processing unit is configured to perform flight time of ions derived from the target substance obtained by mass spectrometry based on at least the timing detected by the timing detection unit. Alternatively, the mass-to-charge ratio obtained from the flight time may be corrected.

MALDI−TOFMSでは、従来より遅延引出し法と呼ばれるイオンの加速手法が知られている(特許文献3参照)。遅延引出し法では、サンプルにレーザ光を照射して該サンプル中の物質をイオン化する際には実質的な加速電場を形成せず、イオンが発生してから所定時間だけ遅れてサンプルプレートや加速電極に所定の電圧を印加することにより加速電場を形成してイオンを加速する手法である。遅延引出し法を用いた場合には、加速電場を形成するためにサンプルプレートや加速電極に印加される電圧の値だけでなく、印加するタイミング(厳密に言えば印加している電圧を変化させるタイミング)のずれも飛行時間や質量電荷比のずれを引き起こす。これに対し、上記構成によれば、分析対象であるサンプル表面やサンプルプレート表面の相対的な位置のずれだけでなく、こうしたサンプルプレートや加速電極に電圧を印加するタイミングの変動に起因する飛行時間や質量電荷比のずれも解消することができる。   In MALDI-TOFMS, an ion acceleration method called a delayed extraction method is conventionally known (see Patent Document 3). In the delayed extraction method, when a sample is irradiated with a laser beam to ionize a substance in the sample, a substantial acceleration electric field is not formed, and a sample plate or an acceleration electrode is delayed by a predetermined time after the generation of ions. This is a method of accelerating ions by forming an accelerating electric field by applying a predetermined voltage. When the delayed extraction method is used, not only the value of the voltage applied to the sample plate and the acceleration electrode to form the accelerating electric field, but also the timing of application (strictly speaking, the timing of changing the applied voltage) ) Also causes a difference in flight time and mass-to-charge ratio. On the other hand, according to the above configuration, not only the relative displacement of the sample surface or sample plate surface to be analyzed, but also the time of flight due to fluctuations in the timing of applying a voltage to the sample plate or acceleration electrode. And mass-to-charge ratio deviations can be eliminated.

また本発明の第1態様に係る飛行時間型質量分析装置では、さらに好ましくは、
前記フライトチューブの温度を測定する温度検出部をさらに備え、
前記データ修正処理部は、サンプル表面又はサンプルプレート表面の位置のずれ量のほかに、少なくとも前記温度検出部により検出された温度に基づいて、質量分析により得られた目的物質由来のイオンの飛行時間又は該飛行時間から求まる質量電荷比を修正する構成とするとよい。
In the time-of-flight mass spectrometer according to the first aspect of the present invention, more preferably,
A temperature detector for measuring the temperature of the flight tube;
In addition to the amount of displacement of the position of the sample surface or sample plate surface, the data correction processing unit is configured to perform flight time of ions derived from the target substance obtained by mass spectrometry based on at least the temperature detected by the temperature detection unit. Alternatively, the mass-to-charge ratio obtained from the flight time may be corrected.

周囲温度の変動等の影響でフライトチューブの温度が変化すると、該チューブが伸縮することによって飛行距離が変化し、飛行時間や質量電荷比のずれを引き起こす。これに対し、上記構成によれば、分析対象であるサンプル表面やサンプルプレート表面の相対的な位置のずれだけでなく、フライトチューブの熱膨張等に起因する飛行時間や質量電荷比のずれも解消することができる。   When the temperature of the flight tube changes due to the influence of ambient temperature fluctuations, etc., the flight distance changes due to the expansion and contraction of the tube, causing a deviation in flight time and mass-to-charge ratio. On the other hand, according to the above configuration, not only the relative position shift of the sample surface or sample plate surface to be analyzed, but also the time-of-flight and mass-to-charge ratio shift caused by the thermal expansion of the flight tube are eliminated. can do.

また本発明の第1態様に係る飛行時間型質量分析装置において、レーザ光による測距部を用いた構成では、該測距部は、サンプルから発し飛行空間を経てイオン検出器へと至るイオンの飛行軌道から外れた位置に配置された、レーザ光源から出射されたレーザ光をサンプル又はサンプルプレートに向ける第1の反射鏡と、該サンプル表面又はサンプルプレート表面で反射したレーザ光を光検出部へ向ける第2の反射鏡とを、含む構成とすることができる。
この構成では、第1及び第2の反射鏡の位置は固定的でよいが、その位置はイオンの通過を妨げないようにする必要がある。
Further, in the time-of-flight mass spectrometer according to the first aspect of the present invention, in the configuration using the laser beam ranging unit, the ranging unit emits ions from the sample and passing through the flight space to the ion detector. A first reflecting mirror disposed at a position deviating from the flight path and directing the laser light emitted from the laser light source toward the sample or the sample plate, and the laser light reflected by the sample surface or the sample plate surface to the light detection unit The second reflecting mirror to be directed may be included.
In this configuration, the positions of the first and second reflecting mirrors may be fixed, but the positions need not prevent the passage of ions.

他方、測距部は、レーザ光源から出射されたレーザ光をサンプル又はサンプルプレート表面に向ける反射鏡と、測距時に前記反射鏡を、前記サンプルから発し前記飛行空間を経て前記イオン検出器へと至るイオンの飛行軌道上の所定の第1位置に配置するとともに、少なくとも質量分析実行時に前記反射鏡を前記飛行軌道から外れた第2位置に退避させるべく、該反射鏡を移動させる反射鏡移動部と、を含む構成としてもよい。
この構成では、反射鏡を移動させる機構やそのための制御回路(電気的な制御による移動させる場合のみ)が必要になるものの、一般に、サンプルプレート表面に直交する方向にレーザ光を照射して測距が行えるので、サンプルプレート表面に斜め方向にレーザ光を照射する場合に比べて測距の精度が向上する。
On the other hand, the distance measuring unit is configured to reflect the laser beam emitted from the laser light source toward the surface of the sample or the sample plate, and at the time of distance measurement, the reflecting mirror is emitted from the sample and passes through the flight space to the ion detector. A reflecting mirror moving unit that moves the reflecting mirror to a second position that is disposed at a predetermined first position on the flight trajectory of the ions to be moved, and at least when the mass analysis is performed, to retract the reflecting mirror to the second position off the flight trajectory. It is good also as a structure containing these.
In this configuration, a mechanism for moving the reflecting mirror and a control circuit therefor (only when moved by electrical control) are required. However, in general, distance measurement is performed by irradiating a laser beam in a direction perpendicular to the sample plate surface. Therefore, the accuracy of distance measurement is improved as compared with the case of irradiating the sample plate surface with laser light obliquely.

なお、特にレーザ光による測距部を用いた構成では、深さが既知である少なくとも一つの凹部を有するサンプルプレートを用い、その凹部の底面上の点を含むサンプルプレート上の同一平面上でない少なくとも二つの点についての測距結果に基づいて、目的物質由来のイオンの飛行時間又は質量電荷比を修正するとよい。或る一つの凹部の深さが既知であり、その寸法精度が高い場合、その深さの値を絶対的な基準として用いることができる。それによって、飛行時間や質量電荷比の修正の精度を一層高めることができる。   In particular, in a configuration using a laser beam ranging unit, a sample plate having at least one recess having a known depth is used, and at least not on the same plane on the sample plate including a point on the bottom surface of the recess. The flight time or mass-to-charge ratio of ions derived from the target substance may be corrected based on the distance measurement results for the two points. If the depth of one recess is known and its dimensional accuracy is high, the depth value can be used as an absolute reference. Thereby, the accuracy of the correction of the flight time and the mass to charge ratio can be further enhanced.

上記第1態様の飛行時間型質量分析装置では、データ処理によってサンプルやサンプルプレートの位置ずれ等に起因する飛行時間や質量電荷比のずれを修正していたが、同様の修正を質量分析実行時の制御によって行うこともできる。   In the time-of-flight mass spectrometer of the first aspect, the flight time and the mass-to-charge ratio deviation due to the sample and sample plate misalignment were corrected by data processing. It can also be performed by controlling the above.

即ち、上記課題を解決するためになされた本発明の第2態様に係る飛行時間型質量分析装置は、サンプルプレートを保持する試料保持部と、該サンプルプレート上のサンプルにレーザ光を照射して該サンプル中の目的物質をイオン化するイオン源と、該目的物質由来のイオンを加速する加速部と、加速されたイオンを飛行させる飛行空間を形成するフライトチューブと、該飛行空間を飛行したイオンを検出するイオン検出器と、を具備する飛行時間型質量分析装置において、
a)前記サンプルプレート上のサンプルから前記イオン検出器へ至るイオンの飛行軌道に沿った方向における前記サンプル表面又は前記サンプルプレート表面の相対的な位置を測定する位置測定部と、
b)該位置測定部により測定された実測位置と基準位置とのずれ量に基づいて、前記サンプルに対する質量分析を実行する際の前記イオン源でのイオン化の条件又は前記加速部での加速の条件の少なくとも一方を修正する分析条件修正部と、
を備えることを特徴としている。
That is, the time-of-flight mass spectrometer according to the second aspect of the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, irradiates a sample holder that holds a sample plate and a sample on the sample plate with laser light. An ion source that ionizes a target substance in the sample, an acceleration unit that accelerates ions derived from the target substance, a flight tube that forms a flight space in which the accelerated ions fly, and ions that flew in the flight space In a time-of-flight mass spectrometer comprising an ion detector for detection,
a) a position measuring unit for measuring a relative position of the sample surface or the sample plate surface in a direction along a flight trajectory of ions from the sample on the sample plate to the ion detector;
b) Based on the amount of deviation between the actual measurement position and the reference position measured by the position measurement unit, conditions for ionization in the ion source or conditions for acceleration in the acceleration unit when performing mass analysis on the sample An analysis condition correction unit for correcting at least one of
It is characterized by having.

この第2態様の飛行時間型質量分析装置は、例えば、
前記加速部は前記サンプルプレート及び/又は1若しくは複数の加速電極に加速電圧を印加する電圧印加部を含み、
前記分析条件修正部は、サンプル又はサンプルプレートの位置と加速電圧の補正量との関係を示す電圧較正情報を記憶する記憶部と、前記位置測定部により測定された実測位置を前記記憶部に照らして加速電圧の補正量を求め、その結果に応じて前記電圧印加部による加速電圧を調整する電圧調整制御部と、を含む構成とすることができる。
The time-of-flight mass spectrometer of this second aspect is, for example,
The acceleration unit includes a voltage application unit that applies an acceleration voltage to the sample plate and / or one or more acceleration electrodes,
The analysis condition correcting unit illuminates the storage unit storing voltage calibration information indicating the relationship between the position of the sample or the sample plate and the correction amount of the acceleration voltage, and the actual measurement position measured by the position measuring unit. A voltage adjustment control unit that obtains the correction amount of the acceleration voltage and adjusts the acceleration voltage by the voltage application unit according to the result.

この第2態様における位置測定部は、第1態様における位置測定部と同様の各種構成とすることができる。   The position measuring unit in the second mode can have various configurations similar to the position measuring unit in the first mode.

本発明に係る飛行時間型質量分析装置によれば、例えばレーザ光を用いた測距器などの、サンプル表面又はサンプルプレート表面の相対的な位置を測定可能なデバイスやユニットを用意すれば、それ以外は、得られたデータに対する処理或いは分析実行時の制御によって、つまりは特別なハードウエアを実質的に用意することなく、サンプル表面又はサンプルプレート表面の相対的な位置のずれに起因する飛行時間や質量電荷比の誤差を修正することができる。それにより、装置のコスト増加を抑えながら、目的物質に対して得られる飛行時間や質量電荷比の精度や再現性を向上させることができる。特に、本発明に係る飛行時間型質量分析装置によれば、異なる時点で実行される複数回の質量分析におけるサンプル表面又はサンプルプレート表面の相対的な位置のずれの影響が、最終的に算出される質量電荷比に現れないので、外部標準法による質量較正を行っても高い質量電荷比精度を実現することができる。   According to the time-of-flight mass spectrometer according to the present invention, if a device or unit capable of measuring the relative position of the sample surface or the sample plate surface, such as a range finder using a laser beam, is prepared, Except for the time of flight due to the relative displacement of the sample surface or the surface of the sample plate by processing on the obtained data or control during the execution of the analysis, i.e. without substantial provision of special hardware And the mass to charge ratio error can be corrected. Thereby, the accuracy and reproducibility of the flight time and mass-to-charge ratio obtained for the target substance can be improved while suppressing the increase in the cost of the apparatus. In particular, according to the time-of-flight mass spectrometer according to the present invention, the influence of the relative positional deviation of the sample surface or the sample plate surface in a plurality of mass analyzes performed at different times is finally calculated. Therefore, even if mass calibration is performed by an external standard method, high mass-to-charge ratio accuracy can be realized.

また本発明に係る飛行時間型質量分析装置によれば、従来技術のように、サンプルプレートの位置ずれを修正するためにそれ自体が物理的に移動されることはなくなるので、そうした物理的な移動に伴う調整時間が不要になる。それにより、測定時間が長引くことなく効率的な測定が可能となる。また、一般にそうした物理的な移動のための機構は故障を起こし易いが、本発明によれば故障が起こりにくく、装置の信頼性を高めることができる。さらにまた、サンプル表面又はサンプルプレート表面の相対的な位置のずれに起因する誤差のみならず、それ以外の要素による誤差も併せて修正する構成とすることで、得られる飛行時間や質量電荷比の精度や再現性を一層高めることができる。   Further, according to the time-of-flight mass spectrometer according to the present invention, the physical movement of the sample plate itself is not physically performed in order to correct the misalignment of the sample plate as in the prior art. Adjustment time is not required. Thereby, efficient measurement is possible without prolonging the measurement time. In general, such a mechanism for physical movement is likely to cause a failure, but according to the present invention, the failure is less likely to occur and the reliability of the apparatus can be improved. Furthermore, not only the error caused by the relative displacement of the sample surface or the sample plate surface, but also the error caused by other factors can be corrected. Accuracy and reproducibility can be further enhanced.

本発明の第1実施例によるTOFMSの概略構成図。The schematic block diagram of TOFMS by 1st Example of this invention. サンプルプレートの位置の相違に伴う該プレート近傍の電場の相違の説明図。Explanatory drawing of the difference in the electric field of this plate vicinity accompanying the difference in the position of a sample plate. サンプルプレートの位置の相違に伴う飛行時間の相違の説明図。Explanatory drawing of the difference in the flight time accompanying the difference in the position of a sample plate. サンプルプレートの電位の相違に伴う飛行時間の相違の説明図。Explanatory drawing of the difference in the flight time accompanying the difference in the potential of a sample plate. 第1実施例のTOFMSにおけるサンプルプレートの位置ずれに伴う質量電荷比誤差の補正効果についてのシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result about the correction effect of the mass to charge ratio error accompanying the position shift of the sample plate in TOFMS of 1st Example. 第1実施例のTOFMSにおけるサンプルプレートの電位の相違に伴う質量電荷比誤差の補正効果についてのシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result about the correction effect of the mass to charge ratio error accompanying the difference in the potential of the sample plate in the TOFMS of the first embodiment. 飛行時間と質量電荷比との関係を示す質量較正曲線の一例を示す図。The figure which shows an example of the mass calibration curve which shows the relationship between flight time and mass to charge ratio. 図7に示した質量較正曲線を用いて質量較正を行ったときの質量電荷比と質量精度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between mass charge ratio when mass calibration is performed using the mass calibration curve shown in FIG. 7, and mass accuracy. サンプルプレートの位置、サンプルプレート及び加速電極への印加電圧、加速電圧印加のタイミング、並びにフライトチューブ温度がいずれもずれている場合における、多重線形の補正式を用いて質量電荷比を補正したときの補正前後の質量精度を示す図。When the mass-to-charge ratio is corrected using the multiple linear correction formula when the position of the sample plate, the applied voltage to the sample plate and the acceleration electrode, the timing of applying the acceleration voltage, and the flight tube temperature are all shifted The figure which shows the mass accuracy before and behind correction | amendment. サンプルプレートの位置及びサンプルプレートへの印加電圧のみがずれている場合における、多重線形の補正式を用いて質量電荷比を補正したときの補正前後の質量精度を示す図。The figure which shows the mass accuracy before and behind correction | amendment when correct | amending a mass to charge ratio using a multiple linear correction formula in the case where only the position of a sample plate and the applied voltage to a sample plate have shifted | deviated. 本発明の第2実施例によるTOFMSの概略構成図。The schematic block diagram of TOFMS by 2nd Example of this invention. サンプルプレートの位置の相違に伴う飛行時間の相違を加速電圧の調整によって補正する例の説明図。Explanatory drawing of the example which correct | amends the difference in the flight time accompanying the difference in the position of a sample plate by adjustment of an acceleration voltage. 図12の一部分の詳細図。FIG. 13 is a detailed view of a portion of FIG. 12. 第2実施例のTOFMSにおける、サンプルプレートの位置ずれと調整電圧との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the position shift of a sample plate and the adjustment voltage in TOFMS of 2nd Example. サンプルプレートの位置及びサンプルプレートへの印加電圧のみがずれている場合に加速電圧の調整によって質量電荷比を補正したときの補正前後の質量精度を示す図。The figure which shows the mass accuracy before and after correction | amendment when only the position of a sample plate and the applied voltage to a sample plate have shifted | deviated, when mass-to-charge ratio is correct | amended by adjustment of acceleration voltage.

[第1実施例]
本発明の一実施例(第1実施例)であるMALDI−TOFMSについて、添付図面を参照して説明する。図1は本実施例のMALDI−TOFMSの要部の構成図である。
[First embodiment]
MALDI-TOFMS, which is one embodiment (first embodiment) of the present invention, will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of the MALDI-TOFMS of this embodiment.

このMALDI−TOFMSは、サンプル中の目的物質をイオン化するMALDIイオン源1と、イオンを自由飛行させる飛行空間を内部に形成するフライトチューブ2と、イオンを検出するイオン検出器3と、イオン検出器3により得られる信号をデジタル化して処理するデータ処理部4と、MALDIイオン源1中の試料ステージ11を含む各部にそれぞれ所定の直流電圧を印加する電圧発生部5と、サンプル表面又はサンプルプレート表面の位置を求めるための測距部6と、試料ステージ11(より好ましくはサンプルプレート10)に実際に印加されている電圧の瞬時値を検出する電圧検出部7と、各部の動作を制御する制御部8と、を備える。   The MALDI-TOFMS includes a MALDI ion source 1 that ionizes a target substance in a sample, a flight tube 2 that forms a flight space in which ions freely fly, an ion detector 3 that detects ions, and an ion detector. 3, a data processing unit 4 that digitizes and processes the signal obtained by 3, a voltage generation unit 5 that applies a predetermined DC voltage to each part including the sample stage 11 in the MALDI ion source 1, and a sample surface or sample plate surface A distance measuring unit 6 for determining the position of the sensor, a voltage detecting unit 7 for detecting an instantaneous value of the voltage actually applied to the sample stage 11 (more preferably, the sample plate 10), and a control for controlling the operation of each unit. Part 8.

MALDIイオン源1は、サンプルプレート10を保持する試料ステージ11と、サンプルプレート10上に形成されたサンプル12中の目的物質をイオン化するために該サンプル12に照射するレーザ光を発するレーザ照射部16と、該レーザ光を反射してサンプル12上に集光する反射鏡17と、サンプルプレート10との間にサンプル12から発生した目的物質由来のイオンを引き出すとともに加速する電場を形成する引出電極13と、引き出されたイオンを加速する電場を形成する加速電極14と、イオンを収束させる機能を有する3枚の電極から成るイオンレンズ15と、を含む。   The MALDI ion source 1 includes a sample stage 11 that holds a sample plate 10, and a laser irradiation unit 16 that emits laser light that irradiates the sample 12 to ionize a target substance in the sample 12 formed on the sample plate 10. A reflecting mirror 17 that reflects the laser light and collects it on the sample 12; and an extraction electrode 13 that forms an electric field that extracts and accelerates ions derived from the target substance generated from the sample 12 between the sample plate 10 And an accelerating electrode 14 that forms an electric field for accelerating the extracted ions, and an ion lens 15 including three electrodes having a function of converging the ions.

サンプル12は目的物質(測定対象物質や質量較正のための標準物質など)と適宜のマトリクスとを混合して調製される。制御部8の制御の下にレーザ照射部16から短い時間幅のレーザ光が出射されると、該レーザ光は反射鏡17で反射され、サンプル12の表面付近に照射される。このレーザ光のエネルギにより、サンプル12中のマトリクスや目的物質が蒸発し、その過程で目的物質はイオン化される。サンプルプレート10は導電性を有し、試料ステージ11、引出電極13、加速電極14、及びイオンレンズ15には、電圧発生部5からそれぞれ所定の直流電圧が印加される。それ故に、サンプル12と引出電極13との間の空間には、目的物質由来のイオンを引き出す電場が形成され、引出電極13と加速電極14との間の空間には、引き出されたイオンを加速する電場が形成される。こうした2段階の電場の作用により、目的物質由来のイオンはサンプル12表面付近から図1中で右方向に引き出された後に、略一斉に加速される。また、加速されたイオンはイオンレンズ15により収束される。なお、レーザ光照射によりイオンが発生した時点から所定時間だけ遅れて実質的な加速電場が形成されるように、加速電極14へ印加する電圧を切り替えることで、イオンの遅延引出しが達成される。   The sample 12 is prepared by mixing a target substance (measurement target substance, standard substance for mass calibration, etc.) and an appropriate matrix. When a laser beam having a short time width is emitted from the laser irradiation unit 16 under the control of the control unit 8, the laser beam is reflected by the reflecting mirror 17 and irradiated near the surface of the sample 12. Due to the energy of the laser light, the matrix and the target substance in the sample 12 are evaporated, and the target substance is ionized in the process. The sample plate 10 has conductivity, and a predetermined DC voltage is applied to the sample stage 11, the extraction electrode 13, the acceleration electrode 14, and the ion lens 15 from the voltage generator 5. Therefore, an electric field for extracting ions derived from the target substance is formed in the space between the sample 12 and the extraction electrode 13, and the extracted ions are accelerated in the space between the extraction electrode 13 and the acceleration electrode 14. An electric field is formed. Due to the action of the electric field in two steps, ions derived from the target substance are accelerated substantially simultaneously after being extracted from the vicinity of the surface of the sample 12 in the right direction in FIG. The accelerated ions are converged by the ion lens 15. It should be noted that delayed extraction of ions is achieved by switching the voltage applied to the acceleration electrode 14 so that a substantial acceleration electric field is formed after a predetermined time from the point of time when ions are generated by laser light irradiation.

フライトチューブ2はその内部に電場や磁場が存在しない飛行空間を形成する。上述したようにMALDIイオン源1において加速された各種イオンはフライトチューブ2中の飛行空間に導入され、それぞれの飛行速度で以て飛行する。理想的には、MALDIイオン源1において各イオンは質量電荷比に依らず一定の運動エネルギを受け、各イオンの飛行速度は質量電荷比に応じたものとなる。具体的には、質量電荷比が小さいイオンほど大きな飛行速度を有して飛行空間に導入されるため、質量電荷比が小さい順に飛行空間を通過してイオン検出器3に到達する。   The flight tube 2 forms a flight space in which no electric or magnetic field exists. As described above, various ions accelerated in the MALDI ion source 1 are introduced into the flight space in the flight tube 2 and fly at the respective flight speeds. Ideally, in the MALDI ion source 1, each ion receives a constant kinetic energy regardless of the mass-to-charge ratio, and the flight speed of each ion depends on the mass-to-charge ratio. Specifically, since ions having a smaller mass-to-charge ratio have a higher flight speed and are introduced into the flight space, they pass through the flight space in order of increasing mass-to-charge ratio and reach the ion detector 3.

イオン検出器3は例えば、コンバージョンダイノードと二次電子増倍管との組合せ又はマイクロチャンネルプレートと光電子増倍管との組合せなどが用いられ、入射するイオンの数に応じた強度の検出信号を出力する。理想的には、目的物質由来の各種イオンの飛行開始は同時であるとみなせるから、例えば遅延引出しを行う場合には、イオンを一斉に加速させるために加速電極14に所定の加速電圧を印加した時点を起点としてイオンがイオン検出器3に到達するまでの時間(飛行時間)を計測する。各イオンの飛行時間と質量電荷比とは、加速電場により受ける運動エネルギ及び飛行距離をパラメータとして所定の関係となる。飛行距離は構造上決まるパラメータであり、また、加速電場により受ける運動エネルギは、試料ステージ11を介してサンプルプレート10に印加される電圧、引出し電極13に印加される電圧、加速電極14に印加される電圧、により決まるパラメータである。   The ion detector 3 uses, for example, a combination of a conversion dynode and a secondary electron multiplier or a combination of a microchannel plate and a photomultiplier, and outputs a detection signal having an intensity corresponding to the number of incident ions. To do. Ideally, since the start of flight of various ions derived from the target substance can be regarded as simultaneous, for example, when performing delayed extraction, a predetermined acceleration voltage is applied to the acceleration electrode 14 in order to accelerate the ions all at once. The time (flight time) until the ion reaches the ion detector 3 from the time point is measured. The flight time and the mass-to-charge ratio of each ion have a predetermined relationship with the kinetic energy and flight distance received by the acceleration electric field as parameters. The flight distance is a structurally determined parameter, and the kinetic energy received by the acceleration electric field is applied to the sample plate 10 through the sample stage 11, the voltage applied to the extraction electrode 13, and the acceleration electrode 14. This parameter is determined by the voltage to be determined.

理想的には、サンプルプレート10の表面の位置は図1中のX軸(つまりはイオン飛行軌道の中心軸)方向に常に同一である。しかしながら、例えば試料ステージ11のガタつきや傾き、サンプルプレート10の厚さの不均一性、などの要因により、サンプルプレート10の表面の位置はX軸方向に僅かにずれる(なお、以下の説明では特に言及しない限り「ずれ」とはX軸方向のずれを示す)ことがある。サンプルプレート10の表面の位置がずれると、サンプルプレート10と引出電極13及び加速電極14との間の距離が変化し、サンプル12付近の電場の強さが実質的に変動する。これによって、イオンに付与される運動エネルギが変化して飛行時間に変動が生じ、質量電荷比にも誤差が生じることになる。   Ideally, the position of the surface of the sample plate 10 is always the same in the direction of the X axis (that is, the central axis of the ion flight trajectory) in FIG. However, the position of the surface of the sample plate 10 slightly shifts in the X-axis direction due to factors such as rattling and tilting of the sample stage 11 and uneven thickness of the sample plate 10 (in the following description, Unless otherwise stated, “deviation” may mean deviation in the X-axis direction). When the position of the surface of the sample plate 10 is shifted, the distance between the sample plate 10 and the extraction electrode 13 and the acceleration electrode 14 changes, and the intensity of the electric field near the sample 12 substantially varies. As a result, the kinetic energy imparted to the ions changes, resulting in fluctuations in the flight time, and errors in the mass-to-charge ratio.

図2は、サンプルプレート10の表面が理想的な位置(x0=−2.0[mm])にある場合とそこから0.1[mm]だけずれた位置(x0+Δx0=−1.9[mm])にある場合とで、サンプルプレート10表面付近に生じる電場(加速電場)の相違を説明するための図である。この図2は、サンプルプレート10への印加電圧E1=18000[V]、引出電極13への印加電圧E2=18660[V]、E2p=−1260[V](ただし、E2はレーザ光照射時の印加電圧、E2pはレーザ光照射時点から所定遅延時間後に印加される加速電圧)の条件の下で引出電極13へ電圧E2pが印加された状態における、イオン飛行軌道の中心軸に沿った電場の強度をシミュレーション計算したものである。サンプルプレート10表面が引出電極13に近づく方向に0.1[mm]ずれただけで、サンプルプレート10のごく近傍における電場強度は0.9[V/mm]から5.2[V/mm]に増加する。それによって、サンプルから生成したイオンに作用する運動エネルギは増加し、質量電荷比が同一であっても飛行速度は高くなる。 FIG. 2 shows a case where the surface of the sample plate 10 is in an ideal position (x 0 = −2.0 [mm]) and a position (x 0 + Δx 0 = −1) shifted by 0.1 [mm] therefrom. .9 [mm]) is a diagram for explaining the difference in the electric field (acceleration electric field) generated near the surface of the sample plate 10. FIG. 2 shows an applied voltage E 1 = 18000 [V] to the sample plate 10, an applied voltage E 2 = 18660 [V] to the extraction electrode 13, and E 2p = −1260 [V] (where E 2 is a laser) The central axis of the ion flight trajectory when the voltage E 2p is applied to the extraction electrode 13 under the condition of the applied voltage at the time of light irradiation, E 2p is an acceleration voltage applied after a predetermined delay time from the time of laser light irradiation) This is a simulation calculation of the electric field strength along the line. The electric field strength in the very vicinity of the sample plate 10 is 0.9 [V / mm] to 5.2 [V / mm] just by shifting the surface of the sample plate 10 toward the extraction electrode 13 by 0.1 [mm]. To increase. Thereby, the kinetic energy acting on the ions generated from the sample increases, and the flight speed increases even if the mass-to-charge ratio is the same.

図3は、サンプルプレート表面の位置が図2で説明した二つの状態であるときに、同一質量電荷比(1000[Da])を有するイオンの飛行時間をシミュレーションした結果を示す図である。図3から、サンプルプレート10表面の位置が0.1[mm]ずれたことで、飛行時間が0.018〜0.019[μsec]ずれていることが分かる。サンプルプレート表面が理想的な位置(x0=−2.0[mm])にあるときに飛行時間を質量電荷比に換算する較正情報を取得し、この較正情報に基づいて実測の飛行時間を質量電荷比に換算したとすると、サンプルプレート表面が0.1[mm]ずれているとき(x0+Δx0=−1.9[mm])には質量電荷比が998.321[Da]と求まり、1.68[Da]程度の大きな質量誤差が生じることになる。この誤差から、位置ずれ量Δx0当たりの質量ずれ量Δm/mを算出すると、(Δm/m)/Δx0=17[ppm/μm]と求まる。 FIG. 3 is a diagram showing the result of simulating the flight time of ions having the same mass-to-charge ratio (1000 [Da]) when the position of the sample plate surface is in the two states described in FIG. FIG. 3 shows that the flight time is shifted by 0.018 to 0.019 [μsec] because the position of the surface of the sample plate 10 is shifted by 0.1 [mm]. When the sample plate surface is at an ideal position (x 0 = -2.0 [mm]), calibration information that converts the flight time to the mass-to-charge ratio is acquired, and the actual flight time is calculated based on this calibration information. When converted to the mass-to-charge ratio, when the sample plate surface is shifted by 0.1 [mm] (x 0 + Δx 0 = -1.9 [mm]), the mass-to-charge ratio is 998.321 [Da]. As a result, a large mass error of about 1.68 [Da] occurs. From this error, when the mass deviation amount Δm / m per positional deviation amount Δx 0 is calculated, (Δm / m) / Δx 0 = 17 [ppm / μm] is obtained.

また、電圧発生部5から試料ステージ11を通してサンプルプレート10に印加される直流電圧の電圧値自体に変動(つまりはサンプルプレート10の電位の理想的な状態からのずれ)が生じた場合にも、サンプルプレート10のごく近傍における電場強度は変動する。その結果、サンプルプレート表面の位置ずれと同様に、同一質量電荷比を持つイオンの飛行時間が変化し、質量誤差の原因となる。   In addition, when the voltage value itself of the DC voltage applied to the sample plate 10 from the voltage generator 5 through the sample stage 11 varies (that is, the potential of the sample plate 10 deviates from an ideal state), The electric field strength in the very vicinity of the sample plate 10 varies. As a result, the flight time of ions having the same mass-to-charge ratio changes as well as the positional deviation of the sample plate surface, causing a mass error.

図4は、サンプルプレートの電位E1のずれが生じたときの同一質量電荷比(1000[Da])を有するイオンの飛行時間をシミュレーションした結果を示す図である。サンプルプレートの電位E1のずれ量ΔVを−10[V]〜10[V]の範囲で2[V]ステップで変化させたときの飛行時間は、おおよそ21.883〜21.903[μsec]の範囲で変化し、サンプルプレート電位が理想的である(ΔV=0)ときに飛行時間を質量電荷比に換算する較正情報を取得し、この較正情報に基づいて実測の飛行時間を質量電荷比に換算したとすると、みかけ上の質量電荷比は999.073〜1000.944[Da]となる。つまり、約±1[Da]の質量誤差が生じることになる。 FIG. 4 is a diagram showing a result of simulating the flight time of ions having the same mass-to-charge ratio (1000 [Da]) when the potential E 1 of the sample plate is shifted. The flight time when the deviation amount ΔV of the potential E 1 of the sample plate is changed in 2 [V] steps within the range of −10 [V] to 10 [V] is approximately 21.833 to 21.903 [μsec]. Calibration information for converting the flight time to the mass-to-charge ratio when the sample plate potential is ideal (ΔV = 0) is obtained, and the actual flight time is calculated based on this calibration information. If converted to, the apparent mass-to-charge ratio is 999.073 to 1000.944 [Da]. That is, a mass error of about ± 1 [Da] occurs.

本実施例のMALDI−TOFMSでは、上記のようなサンプルプレート10の位置ずれ及びサンプルプレート10の電位のずれに起因する質量電荷比の誤差を極力減らすために、特徴的な構成を備えるとともに特徴的な制御及び処理を実行している。
即ち、この目的のために、本実施例のMALDI−TOFMSは、測距部6と電圧検出部7とを備える。測距部6は、図示しないものの、測距用のパルス状のレーザ光を出射するレーザ発光部、反射してきたレーザ光を検出する検出器、該検出器に入射する光の方向(角度)を精度良く認識して三角測距方式によりX軸上のサンプルプレート10までの距離を算出する信号処理部、を備える。また、イオン飛行軌道中に挿入される反射鏡60も測距部6の一部である。反射鏡60は図示しない駆動機構により、イオン飛行軌道中の位置と、該軌道から外れた位置、つまりイオンの飛行に障害とならない位置との間で移動可能である。図1では、反射鏡60がイオン飛行軌道中に位置する状態を点線で示している。
In the MALDI-TOFMS of this embodiment, in order to reduce the mass-to-charge ratio error due to the positional deviation of the sample plate 10 and the potential deviation of the sample plate 10 as described above, a characteristic configuration and a characteristic are provided. Is executing various controls and processes.
That is, for this purpose, the MALDI-TOFMS of this embodiment includes a distance measuring unit 6 and a voltage detecting unit 7. Although not shown, the distance measuring unit 6 includes a laser emitting unit that emits a pulsed laser beam for distance measurement, a detector that detects the reflected laser beam, and a direction (angle) of light incident on the detector. A signal processing unit that recognizes with high accuracy and calculates the distance to the sample plate 10 on the X-axis by a triangulation method. The reflecting mirror 60 inserted into the ion flight trajectory is also a part of the distance measuring unit 6. The reflecting mirror 60 can be moved by a driving mechanism (not shown) between a position in the ion flight trajectory and a position outside the trajectory, that is, a position that does not hinder the flight of ions. In FIG. 1, the state where the reflecting mirror 60 is located in the ion flight trajectory is indicated by a dotted line.

また、データ処理部4は、一般的に備えられている、スペクトルデータ収集部40、質量較正情報記憶部41、質量較正処理部42、マススペクトル作成部44のほかに、質量補正処理部43、位置変動量算出部45、電位変動量算出部46、ずれ対応補正情報記憶部47などの機能ブロックを含む。質量較正情報記憶部41には、質量較正用の標準物質(質量電荷比の理論値等、精密な質量電荷比値が既知である物質)を含むサンプルを質量分析した結果に基づいて作成される、飛行時間と質量電荷比との関係を示す検量線などの質量較正情報が格納される。スペクトルデータ収集部40は質量分析の実行時に、上述したようにイオン検出器3から順次得られるイオン強度信号をデジタル化し、いわゆる飛行時間スペクトルデータを収集する。質量較正処理部42は、その飛行時間スペクトルデータにおいて有意なピークを検出し、検出したピークに対応する飛行時間を求め、質量較正情報記憶部41に格納されている質量較正情報に基づいて飛行時間を質量電荷比に換算する。   In addition to the spectrum data collection unit 40, mass calibration information storage unit 41, mass calibration processing unit 42, and mass spectrum creation unit 44, the data processing unit 4 includes a mass correction processing unit 43, It includes functional blocks such as a position variation calculation unit 45, a potential variation calculation unit 46, and a deviation correspondence correction information storage unit 47. The mass calibration information storage unit 41 is created based on the result of mass analysis of a sample including a standard material for mass calibration (a substance whose precise mass-to-charge ratio value is known, such as a theoretical mass-to-charge ratio value). Mass calibration information such as a calibration curve indicating the relationship between the time of flight and the mass-to-charge ratio is stored. The spectrum data collection unit 40 digitizes the ion intensity signals sequentially obtained from the ion detector 3 as described above when performing mass analysis, and collects so-called time-of-flight spectrum data. The mass calibration processing unit 42 detects a significant peak in the flight time spectrum data, obtains a flight time corresponding to the detected peak, and based on the mass calibration information stored in the mass calibration information storage unit 41. Is converted into a mass-to-charge ratio.

従来の装置では、質量較正情報に基づいて飛行時間から換算された質量電荷比値を用いてマススペクトルを作成する。これに対し、本実施例のMALDI−TOFMSでは質量補正処理部43が、位置変動量算出部45及び電位変動量算出部46の出力、並びに、ずれ対応補正情報記憶部47に格納されている補正情報を用いて、質量較正処理部42で得られた質量電荷比値をさらに修正する。この補正情報は、上述した、サンプルプレート表面の位置ずれに起因する質量電荷比の誤差を補正する情報と、サンプルプレートの電位のずれに起因する質量電荷比の誤差を補正する情報と、を含む。   In a conventional apparatus, a mass spectrum is created using a mass-to-charge ratio value converted from time of flight based on mass calibration information. On the other hand, in the MALDI-TOFMS of the present embodiment, the mass correction processing unit 43 outputs the position variation calculation unit 45 and the potential variation calculation unit 46, and the correction stored in the deviation correspondence correction information storage unit 47. Using the information, the mass-to-charge ratio value obtained by the mass calibration processing unit 42 is further corrected. This correction information includes the above-described information for correcting the error of the mass-to-charge ratio caused by the positional deviation of the sample plate surface and the information for correcting the error of the mass-to-charge ratio caused by the deviation of the potential of the sample plate. .

例えば測定対象物質を含む或るサンプル12の質量分析を実施する直前又は直後に、制御部8の制御の下に測距部6は、そのサンプル12のごく近傍のサンプルプレート10の表面までの距離を計測する。即ち、反射鏡60を図1中の点線に示す位置に移動させ、レーザ発光部からパルス状のレーザ光を射出する。レーザ光は反射鏡60を経てサンプルプレート10の表面に当たり、反射光が測距部6の検出器へと戻って来る。測距部6は、そのときの反射光の角度に基づいて、サンプルプレート10のX軸方向の位置ずれを反映した距離を算出する。   For example, immediately before or after performing a mass analysis of a certain sample 12 containing a measurement target substance, the distance measuring unit 6 under the control of the control unit 8 determines the distance to the surface of the sample plate 10 in the immediate vicinity of the sample 12. Measure. That is, the reflecting mirror 60 is moved to the position indicated by the dotted line in FIG. 1, and pulsed laser light is emitted from the laser light emitting unit. Laser light hits the surface of the sample plate 10 through the reflecting mirror 60, and the reflected light returns to the detector of the distance measuring unit 6. The distance measuring unit 6 calculates a distance reflecting the positional deviation of the sample plate 10 in the X-axis direction based on the angle of the reflected light at that time.

データ処理部4において位置変動量算出部45は、測距部6により得られた距離情報に基づいて、その時点でのサンプルプレート10表面の位置ずれ量を計算する。具体的には例えば、標準物質を質量分析したときに計測した距離をサンプルプレート10表面の位置ずれがない(つまりはΔx=0である)条件の下での基準距離として記憶しておき、実測により得られた距離と該基準距離との差を計算することで位置ずれ量を求める。
一方、電圧検出部7は、測定対象物質を含むサンプルの質量分析を行うためにレーザ光が該サンプルに照射される時点において、試料ステージ11を通してサンプルプレート10の電位を検出する。電位変動量算出部46は、電圧検出部7により得られた電圧値に基づいて、その時点でのサンプルプレート10の電位ずれ量を計算する。具体的には例えば、上記位置ずれと同様に、標準物質を質量分析したときに検出した電圧値をサンプルプレート10の電位ずれがない(つまりはΔV=0である)条件の下での基準電位として記憶しておき、実測により得られた電位と該基準電位との差を計算することで電位ずれ量を求める。
In the data processing unit 4, the position fluctuation amount calculation unit 45 calculates the positional deviation amount of the sample plate 10 surface at that time based on the distance information obtained by the distance measurement unit 6. Specifically, for example, the distance measured when the standard substance is subjected to mass spectrometry is stored as a reference distance under the condition that the surface of the sample plate 10 is not misaligned (that is, Δx = 0). The amount of positional deviation is obtained by calculating the difference between the distance obtained by the above and the reference distance.
On the other hand, the voltage detection unit 7 detects the potential of the sample plate 10 through the sample stage 11 when the sample is irradiated with laser light in order to perform mass analysis of the sample containing the measurement target substance. Based on the voltage value obtained by the voltage detector 7, the potential fluctuation amount calculator 46 calculates the potential deviation amount of the sample plate 10 at that time. Specifically, for example, as in the case of the above-described positional deviation, the voltage value detected when the standard substance is mass-analyzed is the reference potential under the condition that there is no potential deviation of the sample plate 10 (that is, ΔV = 0). And the difference between the potential obtained by actual measurement and the reference potential is calculated to obtain the potential deviation amount.

本願発明者の検討によれば、サンプルプレート表面の位置ずれ量やサンプルプレート電位のずれ量とそうしたずれの影響による質量電荷比値の誤差、つまりそれらずれの影響がある場合に求まる質量電荷比値とそうしたずれの影響がない理想的な状態であれば得られる正確な質量電荷比値との差、との関係はほぼ比例関係となる。
図5は、サンプルプレート表面の位置ずれ量Δxと質量電荷比誤差との関係をシミュレーション計算により求めた結果を示す図、図6はサンプルプレート電位のずれ量ΔVと質量電荷比誤差との関係をシミュレーション計算により求めた結果を示す図である。いま、両図において「補正なし」のプロット点及びそれを繋ぐ線を見ると、いずれもほぼ直線となっていることが分かる。したがって、サンプルプレート表面の位置ずれやサンプルプレート電位のずれなどの影響があるときの実測の質量電荷比値meと、そうしたずれの影響がない理想的な状態であれば得られる正確な質量電荷比値m0とは、次式で示される線形式で近似可能である。
0=me(1+pi・ΔPi) …(1)
According to the study of the present inventor, the amount of displacement of the sample plate surface and the amount of displacement of the sample plate potential and the mass-to-charge ratio error due to the effect of such displacement, that is, the mass-to-charge ratio value obtained when there is an effect of such displacement. And the difference from the accurate mass-to-charge ratio value obtained in an ideal state without the influence of such a deviation is almost proportional.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the displacement amount Δx of the sample plate surface and the mass-to-charge ratio error obtained by simulation calculation, and FIG. 6 shows the relationship between the displacement amount ΔV of the sample plate potential and the mass-to-charge ratio error. It is a figure which shows the result calculated | required by simulation calculation. Now, when the plot points of “no correction” and the line connecting them are seen in both figures, it can be seen that both are almost straight lines. Thus, a mass-to-charge ratio value m e of the actual measurement when there is the influence of such deviation of the positional deviation and sample plate potential of the sample plate surface, such displacement effect is not ideal state is long when obtained exact mass charge The ratio value m 0 can be approximated by a linear form represented by the following equation.
m 0 = m e (1 + p i · ΔP i ) (1)

(1)式において、ΔPiは或るパラメータPiの名目値(理想的な状態における値)からのずれ量であり、piはそのパラメータPiに関する補正係数である。ここでは、パラメータPiはサンプルプレート表面の位置ずれとサンプルプレートの電位ずれの二つであるから、i=1,2であり、(1)式は次の(2)式となる。
0=me(1+p1・ΔP1)(1+p2・ΔP2) …(2)
ここで、ΔP1はサンプルプレート表面の位置ずれ量Δx、つまりは位置変動量算出部45で算出される値である。また、ΔP2はサンプルプレートの電位ずれ量ΔV、つまりは電位変動算出部46で算出される値である。
In the equation (1), ΔP i is a deviation amount from a nominal value (value in an ideal state) of a certain parameter P i , and p i is a correction coefficient for the parameter P i . Here, since the parameter P i is two, that is, the positional deviation of the surface of the sample plate and the potential deviation of the sample plate, i = 1 and 2, and the expression (1) becomes the following expression (2).
m 0 = me (1 + p 1 · ΔP 1 ) (1 + p 2 · ΔP 2 ) (2)
Here, ΔP 1 is a positional deviation amount Δx on the surface of the sample plate, that is, a value calculated by the positional fluctuation amount calculation unit 45. ΔP 2 is a potential deviation amount ΔV of the sample plate, that is, a value calculated by the potential fluctuation calculation unit 46.

一方、(2)式における二つの補正係数p1、p2は予め、本実施例のMALDI−TOFMSをモデル化した計算機シミュレーションにより導出するか、或いは、質量電荷比が既知である物質(例えば質量較正用の標準物質)を用いた予備的な測定に基づいて導出することができる。計算機シミュレーションはもちろんのこと、予備的な測定にしても、これは本装置の製造メーカが製品出荷前に行うことが可能なものであって、ユーザ側が行う必要はない。そこで、本装置の製造メーカは、計算機シミュレーション若しくは予備的な測定、又はその両方を併用して、サンプルプレート表面の位置に関する補正係数p1と、サンプルプレートの電位ずれに関する補正係数p2とをそれぞれ求め、これを補正情報としてずれ対応補正情報記憶部47に格納しておくようにすればよい。 On the other hand, the two correction coefficients p 1 and p 2 in the equation (2) are derived in advance by computer simulation modeling the MALDI-TOFMS of this embodiment, or a substance having a known mass-to-charge ratio (for example, mass It can be derived on the basis of preliminary measurements using calibration standards. Not only computer simulation but also preliminary measurement, this can be performed by the manufacturer of the apparatus before shipping the product and need not be performed by the user. Therefore, the manufacturer of this apparatus uses a computer simulation and / or preliminary measurement, or both, to calculate the correction coefficient p 1 related to the position of the sample plate surface and the correction coefficient p 2 related to the potential deviation of the sample plate, respectively. It may be obtained and stored in the correction information storage unit 47 corresponding to the deviation as correction information.

上述したように測定対象物質を含むサンプル12を実際に質量分析した際に、質量補正処理部43は、上記のようにずれ対応補正情報記憶部47に格納されている補正係数p1、p2を読み出す。そして、質量補正処理部43は、位置変動量算出部45から入力される位置ずれ量Δx、電位変動量算出部46から入力される電位ずれ量ΔV、補正係数p1、p2を用いて、(2)式に従って、質量較正処理部42から与えられる実測に基づく質量電荷比値mexpを補正する。これにより、標準物質を含むサンプル測定時の状態を基準として、サンプルプレート表面の位置ずれとサンプルプレート電位のずれとに起因する質量電荷比の誤差が補正された質量電荷比値が求まる。質量補正処理部43は、飛行時間スペクトル上で検出される有意のピーク毎に質量較正情報に基づく換算によって求まる質量電荷比値をそれぞれ修正する。マススペクトル作成部44はそうして修正された質量電荷比値と各ピークの強度値に基づいて、マススペクトルを作成する。 As described above, when the sample 12 containing the measurement target substance is actually subjected to mass spectrometry, the mass correction processing unit 43 corrects the correction coefficients p 1 and p 2 stored in the shift correspondence correction information storage unit 47 as described above. Is read. Then, the mass correction processing unit 43 uses the positional deviation amount Δx input from the positional fluctuation amount calculation unit 45, the potential deviation amount ΔV input from the potential fluctuation amount calculation unit 46, and the correction coefficients p 1 and p 2 . According to the equation (2), the mass-to-charge ratio value m exp based on the actual measurement given from the mass calibration processing unit 42 is corrected. As a result, a mass-to-charge ratio value in which an error in the mass-to-charge ratio caused by the positional deviation of the sample plate surface and the deviation of the sample plate potential is corrected is obtained with reference to the state at the time of measuring the sample including the standard substance. The mass correction processing unit 43 corrects the mass-to-charge ratio value obtained by conversion based on the mass calibration information for each significant peak detected on the time-of-flight spectrum. The mass spectrum creation unit 44 creates a mass spectrum based on the mass-to-charge ratio value thus corrected and the intensity value of each peak.

図5には、補正係数p1=1.752×10-5[μm-1]として質量電荷比を補正したときの質量電荷比誤差も併せて掲載してある。また、図6には、補正係数p2=9.317×10-5[V-1]として質量電荷比を補正したときの質量電荷比誤差も併せて掲載してある。これら結果から、(2)式に示した線形の補正式を使用することで、サンプルプレート表面の位置のずれ、サンプルプレート電位のずれのいずれにおいても、かなり大きな変動量の範囲まで的確に補正が行われ、質量電荷比の誤差はほぼゼロになることが確認できる。なお、図5、図6に示した補正結果は位置ずれと電位ずれとに対する二つの補正処理をそれぞれ実行したものであるが、それらずれは全く独立に生じ且つ独立に補正が可能なものであるから、二つの補正処理を同時に実行しても質量電荷比の誤差がほぼゼロになることは明らかである。 FIG. 5 also shows the mass-to-charge ratio error when the mass-to-charge ratio is corrected with the correction coefficient p 1 = 1.752 × 10 −5 [μm −1 ]. FIG. 6 also shows the mass-to-charge ratio error when the mass-to-charge ratio is corrected with the correction coefficient p 2 = 9.317 × 10 −5 [V −1 ]. From these results, by using the linear correction formula shown in Equation (2), it is possible to accurately correct even a large range of fluctuations in both the position deviation of the sample plate surface and the deviation of the sample plate potential. It can be confirmed that the mass-to-charge ratio error is almost zero. The correction results shown in FIG. 5 and FIG. 6 are obtained by executing two correction processes for the positional deviation and the potential deviation, respectively, but these deviations occur completely independently and can be corrected independently. Thus, it is clear that the mass-to-charge ratio error is almost zero even if the two correction processes are executed simultaneously.

以上のようにして、本実施例のMALDI−TOFMSでは、標準物質を含むサンプルの質量分析実行時と測定対象物質を含むサンプルの質量分析実行時とで、サンプルプレート10のX軸方向の位置ずれや試料ステージ11を介してサンプルプレート10に印加される電圧による該プレートの電位のずれがあった場合でも、データ処理部4におけるデータ処理によって、その影響を軽減する補正を行い、各イオンについて高精度の質量電荷比値を求めることができる。また、これによって質量精度の高いマススペクトルを得ることができる。   As described above, in the MALDI-TOFMS of the present embodiment, the positional deviation in the X-axis direction of the sample plate 10 between the execution of the mass analysis of the sample containing the standard substance and the execution of the mass analysis of the sample containing the measurement target substance. Even if there is a shift in the potential of the plate due to the voltage applied to the sample plate 10 via the sample stage 11, the data processing in the data processing unit 4 performs correction to reduce the influence, An accurate mass-to-charge ratio value can be obtained. In addition, this makes it possible to obtain a mass spectrum with high mass accuracy.

本実施例のMALDI−TOFMSでは、サンプルプレート表面の位置ずれとサンプルプレート電位のずれのみに起因する質量電荷比誤差を補正していたが、それ以外の他の要因による質量電荷比誤差も同様の手法で補正することができる。質量電荷比誤差をもたらす可能性のある他の要因には、遅延引出しに際して加速電極14に印加される電圧のステップ状の変化のタイミングのずれ(遅延時間のずれ)、装置周囲温度の変動に起因するフライトチューブ2の伸縮(通常は熱膨張のみ)による飛行距離のずれ(又はフライトチューブ2自体又はそのごく近傍の温度の基準温度からのずれ)、などがある。また、サンプルプレート10以外の電位のずれも飛行時間に影響を及ぼすから、加速電極14に印加される電圧による加速電極14の電位のずれ、イオンレンズ15に印加される電圧によるイオンレンズ15の電位のずれ、も質量電荷比誤差の要因である。   In the MALDI-TOFMS of this example, the mass-to-charge ratio error due to only the positional deviation of the sample plate surface and the deviation of the sample plate potential was corrected, but the mass-to-charge ratio error due to other factors is the same. It can be corrected by a technique. Other factors that may cause a mass-to-charge ratio error include a shift in timing of a step change in voltage applied to the acceleration electrode 14 during delay extraction (delay in delay time) and a change in ambient temperature of the apparatus. There is a deviation in flight distance (or deviation from the reference temperature of the temperature of the flight tube 2 itself or in the vicinity thereof) due to the expansion and contraction of the flight tube 2 (usually only thermal expansion). Further, since a potential shift other than the sample plate 10 also affects the flight time, a potential shift of the acceleration electrode 14 due to a voltage applied to the acceleration electrode 14 and a potential of the ion lens 15 due to a voltage applied to the ion lens 15. The deviation is also a factor of mass-to-charge ratio error.

例えば、遅延引出しに際して加速電極14に印加される電圧のステップ状の変化のタイミングのずれ(遅延時間のずれ)に起因する質量電荷比誤差を補正するには、加速電極14の電位をリアルタイムで検出する検出部を設け、該検出部による検出結果に基づいて基準となる遅延時間に対する遅延時間のずれ量を求める。また、フライトチューブ2の熱膨張による飛行距離のずれに起因する質量電荷比誤差を補正するには、フライトチューブ2に温度センサを取り付け、該温度センサによる検出結果に基準となる温度に対する温度のずれ量又はそのずれ量から換算した飛行距離のずれ量を求める。そして、それぞれのずれ要素について予め(通常は製造メーカ側で)求めておいた補正係数を用い、(1)式に従って質量較正により得られた質量電荷比を修正すればよい。   For example, in order to correct a mass-to-charge ratio error caused by a shift in timing of a step change in voltage applied to the acceleration electrode 14 during delayed extraction (delay in delay time), the potential of the acceleration electrode 14 is detected in real time. And detecting a deviation amount of the delay time with respect to a reference delay time based on a detection result by the detection unit. In addition, in order to correct the mass-to-charge ratio error caused by the flight distance shift due to the thermal expansion of the flight tube 2, a temperature sensor is attached to the flight tube 2, and the temperature shift with respect to the reference temperature in the detection result by the temperature sensor. The deviation of the flight distance calculated from the quantity or the deviation is obtained. Then, using the correction coefficient obtained in advance (usually by the manufacturer) for each shift element, the mass-to-charge ratio obtained by mass calibration may be corrected according to the equation (1).

いま、ΔP3が遅延時間のずれ量Δτ、ΔP4が温度変化に伴う飛行距離のずれ量Δxdであり、それぞれの補正係数がp3、p4であるとすると、補正式は次の(3)式となる。
0=me(1+p1・ΔP1)(1+p2・ΔP2)(1+p3・ΔP3)(1+p4・ΔP4) …(3)
さらに、それ以外のずれ要因についても同様に補正する場合には、次のように拡張した又は一般化した補正式を用いればよい。
0=me(1+p1・ΔP1)(1+p2・ΔP2)(1+p3・ΔP3)…(1+pn・ΔPn) …(4)
これにより、n種(nは1以上の整数)の異なるずれ要因によるずれを補正して、精度の高い質量電荷比を求めることができる。
Now, assuming that ΔP 3 is the delay time deviation amount Δτ, ΔP 4 is the flight distance deviation amount Δx d due to temperature change, and the respective correction coefficients are p 3 and p 4 , the correction equation is as follows: 3)
m 0 = me (1 + p 1 · ΔP 1 ) (1 + p 2 · ΔP 2 ) (1 + p 3 · ΔP 3 ) (1 + p 4 · ΔP 4 ) (3)
Furthermore, when correcting other shift factors in the same manner, an extended or generalized correction formula may be used as follows.
m 0 = me (1 + p 1 · ΔP 1 ) (1 + p 2 · ΔP 2 ) (1 + p 3 · ΔP 3 ) (1 + p n · ΔP n ) (4)
As a result, it is possible to correct a shift caused by n different shift factors (n is an integer of 1 or more) and obtain a mass-to-charge ratio with high accuracy.

上記手法を用いた場合の、質量電荷比範囲m/z1000〜2500[Da]における質量電荷比の誤差の補正効果の具体例を説明する。
図7は飛行時間を質量電荷比に換算するための質量較正曲線の一例である。この例では、質量電荷比がm1(=1046.5423[Da])、m2(=1296.6853[Da])、m3(=1570.6774[Da])、m4(=1800.9637[Da])、m5(=2093.0867[Da])、m6(=2465.1989[Da])である6種のイオンについてシミュレーション計算により飛行時間を求め、このうちm1とm6とにおける飛行時間と質量電荷比値との関係を示す二つのプロット点を通り、他のm2〜m5における飛行時間と質量電荷比値との関係を示す四つのプロット点に対しフィッティングを行うことで2点較正曲線を作成した。この2点較正曲線は次の(5)式である。
exp=2.21241×(t−0.63316)2 …(5)
なお、質量電荷比がm1〜m6であるイオンはそれぞれ、アンジオテンシンII(Ang2)、アンジオテンシンI(Ang1)、グルコースフィブリノゲン(Glufib)、レニン(Renin)、副腎皮質刺激ホルモン1−17(ACTH1-17)、副腎皮質刺激ホルモン18−39(ACTH18-39)に由来するイオンである。
A specific example of the effect of correcting the mass-to-charge ratio error in the mass-to-charge ratio range m / z 1000 to 2500 [Da] when the above method is used will be described.
FIG. 7 is an example of a mass calibration curve for converting time of flight to mass-to-charge ratio. In this example, the mass-to-charge ratio is m 1 (= 1046.5423 [Da]), m 2 (= 12966.653 [Da]), m 3 (= 1570.6774 [Da]), m 4 (= 1800. 9637 [Da]), m 5 (= 2093.0867 [Da]), and m 6 (= 2465.1989 [Da]), the flight time is obtained by simulation calculation, of which m 1 and m as the two plotted points indicating the relationship between the flight time and mass-to-charge ratio values at 6 which, fitting to four plotted points indicating the relationship between the flight time and mass-to-charge ratio values of the other m 2 ~m 5 A two-point calibration curve was created by doing so. This two-point calibration curve is the following equation (5).
m exp = 2.21241 × (t−0.63316) 2 (5)
The ions having a mass-to-charge ratio of m 1 to m 6 are angiotensin II (Ang2), angiotensin I (Ang1), glucose fibrinogen (Glufib), renin, and adrenocorticotropic hormone 1-17 (ACTH1- 17) Ion derived from adrenocorticotropic hormone 18-39 (ACTH18-39).

図8は、上述したm1〜m6の質量電荷比を持つイオンについて、それぞれシミュレーション計算により求めた飛行時間tを(5)式に示した較正曲線を用いて質量電荷比に換算したときの質量電荷比誤差を示す図である。当然のことながら、質量電荷比がm1、m6であるイオンのデータ点は較正曲線上にあるから、これらイオンにおける質量電荷比誤差はゼロである。そして、質量電荷比がm1、m6から最も離れたm3のイオンの質量電荷比誤差が最も大きいが、それでもその誤差は160[ppm]である。この誤差は質量較正に伴って必然的に生じる質量電荷比誤差であり、理想状態における質量電荷比誤差であるともいえる。 FIG. 8 shows a case where the time-of-flight t obtained by the simulation calculation is converted into the mass-to-charge ratio by using the calibration curve shown in the equation (5) for the ions having the mass-to-charge ratio of m 1 to m 6 described above. It is a figure which shows a mass to charge ratio error. Of course, since the data points for ions with mass to charge ratios m 1 and m 6 are on the calibration curve, the mass to charge ratio error for these ions is zero. The mass-to-charge ratio error of the ions m 3 farthest from m 1 and m 6 is the largest, but the error is still 160 [ppm]. This error is a mass-to-charge ratio error that inevitably occurs with mass calibration, and can be said to be a mass-to-charge ratio error in an ideal state.

図9の(a)は、サンプルプレート表面の位置ずれなどの様々なパラメータのずれを想定したときの上記6種のイオンにおける質量電荷比誤差のシミュレーション計算結果であり、(b)は想定した各種パラメータの値とずれ量である。ここで、x0、E1、E2、E2pはそれぞれ上述したように、サンプルプレート10表面のx軸上の位置、サンプルプレート10の電位、レーザ光照射時の印加電圧、及び、レーザ光照射時点から所定遅延時間後に印加される加速電圧であり、τはその遅延時間、E3はイオンレンズ15の電位、xdは飛行距離である。図9(a)中に「補正前」として示したプロット点及びそれを繋ぐ線から、こうした様々なずれが同時に生じた場合に、1000〜2500[Da]の質量電荷比範囲において2700〜3100[ppm]の質量電荷比誤差が生じていることが分かる。 (A) of FIG. 9 is a simulation calculation result of the mass-to-charge ratio error in the six types of ions when assuming various parameter deviations such as positional deviation of the sample plate surface, and (b) shows various assumed simulations. The parameter value and the amount of deviation. Here, as described above, x 0 , E 1 , E 2 , and E 2p are the positions on the x-axis of the surface of the sample plate 10, the potential of the sample plate 10, the applied voltage at the time of laser beam irradiation, and the laser beam, respectively. The acceleration voltage is applied after a predetermined delay time from the irradiation time point, τ is the delay time, E 3 is the potential of the ion lens 15, and x d is the flight distance. In the mass-to-charge ratio range of 1000 to 2500 [Da] when such various shifts occur simultaneously from the plot points indicated as “before correction” in FIG. 9A and the line connecting them, 2700 to 3100 [ It can be seen that a mass to charge ratio error of [ppm] has occurred.

これに対し、(4)式に示した補正式を用いて図9(b)に示した7種のパラメータのずれを全て補正すると、図9(a)中に「補正後」として示したプロット点及びそれを繋ぐ線のように、質量電荷比誤差は1000〜2500[Da]の質量電荷比範囲において−400〜12.8[ppm]と大きく減少し、上述した理想状態における質量電荷比誤差にかなり近づいているということができる。この結果から、本実施例のMALDI−TOFMSで採用している手法によれば、装置自体の様々なずれ要因による質量電荷比誤差を的確に補正し、精度のよい質量電荷比を求めることができることが分かる。   On the other hand, when all of the deviations of the seven parameters shown in FIG. 9B are corrected using the correction formula shown in equation (4), the plot shown as “after correction” in FIG. Like the dots and the lines connecting them, the mass-to-charge ratio error is greatly reduced to -400 to 12.8 [ppm] in the mass-to-charge ratio range of 1000 to 2500 [Da], and the above-mentioned mass-to-charge ratio error in the ideal state. It can be said that it is quite close to. From this result, according to the technique employed in the MALDI-TOFMS of this embodiment, it is possible to accurately correct the mass-to-charge ratio error due to various deviation factors of the apparatus itself and to obtain an accurate mass-to-charge ratio. I understand.

図10の(a)は、サンプルプレート表面の位置ずれ及びサンプルプレート電位のずれのみに着目し、それ以外のパラメータのずれはないものと想定したときの上記6種のイオンにおける質量電荷比誤差のシミュレーション計算結果であり、(b)は想定した各種パラメータの値とずれ量である。この場合、補正前の質量電荷比誤差は1000〜2500[Da]の質量電荷比範囲において1800〜1941[ppm]である。つまり、サンプルプレート表面の位置ずれ及びサンプルプレート電位のずれという2種のパラメータのずれによって、これを含む上記7種のパラメータのずれによって生じる質量電荷比誤差の2/3程度が生じていることが分かる。このことから、これら2種のパラメータのずれが質量電荷比誤差の主要因であるといえる。   FIG. 10 (a) focuses on only the positional deviation of the sample plate surface and the deviation of the sample plate potential, and shows the mass-to-charge ratio error of the above six types of ions when it is assumed that there is no deviation of other parameters. It is a simulation calculation result, (b) is the values of various parameters and the amount of deviation. In this case, the mass to charge ratio error before correction is 1800 to 1941 [ppm] in the mass to charge ratio range of 1000 to 2500 [Da]. In other words, about two-thirds of the mass-to-charge ratio error caused by the deviation of the seven types of parameters including the deviation of the two types of parameters, the positional deviation of the sample plate surface and the deviation of the potential of the sample plate. I understand. From this, it can be said that the deviation of these two kinds of parameters is the main factor of the mass-to-charge ratio error.

これに対し(2)式に示した補正式を用いて図10(b)に示した2種のパラメータのずれを補正すると、図10(a)中に「補正後」として示したように、質量電荷比誤差は1000〜2500[Da]の質量電荷比範囲において−180〜−40[ppm]と大きく減少している。この結果から、本実施例のMALDI−TOFMSで採用している手法によれば、サンプルプレート表面の位置ずれ及びサンプルプレート電位のずれというし主要因による質量電荷比誤差を的確に補正し、精度のよい質量電荷比を求めることができることが分かる。   On the other hand, when the deviation of the two types of parameters shown in FIG. 10B is corrected using the correction formula shown in the expression (2), as shown as “after correction” in FIG. The mass to charge ratio error is greatly reduced to −180 to −40 [ppm] in the mass to charge ratio range of 1000 to 2500 [Da]. From this result, according to the method adopted in the MALDI-TOFMS of this embodiment, the mass-to-charge ratio error due to the main factors, ie, the positional deviation of the surface of the sample plate and the deviation of the potential of the sample plate is accurately corrected, and the accuracy is improved. It can be seen that a good mass to charge ratio can be determined.

[第2実施例]
本発明の他の実施例(第2実施例)であるMALDI−TOFMSについて、添付図面を参照して説明する。図11はこの第2実施例のMALDI−TOFMSの要部の構成図である。図1に示した第1実施例のMALDI−TOFMSと同一の構成要素には同一符号を付して、特に要しない限り説明を略す。
[Second Embodiment]
MALDI-TOFMS, which is another embodiment (second embodiment) of the present invention, will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 11 is a configuration diagram of the main part of the MALDI-TOFMS of the second embodiment. The same components as those in the MALDI-TOFMS of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted unless particularly required.

第1実施例のMALDI−TOFMSでは、サンプルプレート表面の位置ずれやサンプルプレート電位など、装置の構造や制御を含めた電気回路などのずれ要因による質量電荷比誤差をデータ処理部4における演算処理によって補正していた。これに対し、この第2実施例のMALDI−TOFMSでは、データ処理部4で補正を行う代わりに、実際に質量分析を実施する際の分析条件の一つであるパラメータを調整することで質量電荷比誤差を補正している。即ち、図11に示すMALDI−TOMSにおいて、制御部8は本実施例に特徴的である分析条件修正部81を含み、分析条件修正部81は測距部6により得られた距離情報と電圧検出部7により得られた電圧情報とに基づき、サンプル12から発生したイオンを収束するイオンレンズ15に印加する直流電圧の値を調整する。   In the MALDI-TOFMS of the first embodiment, a mass-to-charge ratio error due to a shift factor such as an electric circuit including the structure of the apparatus and control, such as a position shift on the surface of the sample plate and a sample plate potential, is calculated by a calculation process in the data processing unit 4. It was corrected. On the other hand, in the MALDI-TOFMS of the second embodiment, the mass charge is adjusted by adjusting a parameter which is one of the analysis conditions when actually performing the mass analysis, instead of performing correction by the data processing unit 4. The ratio error is corrected. That is, in the MALDI-TOMS shown in FIG. 11, the control unit 8 includes an analysis condition correction unit 81 that is characteristic of the present embodiment, and the analysis condition correction unit 81 detects distance information and voltage detected by the distance measurement unit 6. Based on the voltage information obtained by the unit 7, the value of the DC voltage applied to the ion lens 15 for converging the ions generated from the sample 12 is adjusted.

図14は、サンプルプレート表面の位置ずれによる質量電荷比誤差を補正する場合の、サンプルプレート表面の位置ずれ量Δxとイオンレンズ電圧の調整量ΔE3との関係を示す図である。第1実施例のMALDI−TOFMSでは、サンプルプレート表面の位置ずれがあってもイオンレンズ電圧の調整量ΔE3はゼロであるが、この第2実施例のMALDI−TOFMSでは図14に示すような関係を予め取得して記憶しておき、測定対象物質を含むサンプルに対する実際の質量分析実行時に、測距部6により得られた距離情報に基づいてそのときのサンプルプレート表面位置ずれ量に対応したイオンレンズ電圧調整量ΔE3を求める。そして、そのイオンレンズ電圧調整量ΔE3の分だけ増加又は減少された電圧をイオンレンズ15に印加する。 FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the amount of deviation Δx on the surface of the sample plate and the amount of adjustment ΔE 3 of the ion lens voltage when correcting the mass-to-charge ratio error due to the displacement on the surface of the sample plate. In the MALDI-TOFMS of the first embodiment, the adjustment amount ΔE 3 of the ion lens voltage is zero even if the sample plate surface is displaced, but in the MALDI-TOFMS of the second embodiment, as shown in FIG. The relationship is acquired and stored in advance, and when the actual mass analysis is performed on the sample containing the measurement target substance, it corresponds to the sample plate surface position shift amount based on the distance information obtained by the distance measuring unit 6. An ion lens voltage adjustment amount ΔE 3 is obtained. Then, a voltage increased or decreased by the ion lens voltage adjustment amount ΔE 3 is applied to the ion lens 15.

図12は、サンプルプレート表面の位置ずれがない場合(Δx=0)とΔx=60[μm]の位置ずれがある場合とにおける、同一質量電荷比(1000[Da])を有するイオンの飛行時間をシミュレーションした結果を示す図である。この図から、サンプルプレート10表面の位置が60[μm]ずれたことで、飛行時間が0.011[μsec]程度ずれていることが分かる。このときの飛行時間から較正曲線に従って質量電荷比を算出すると998.937[Da]となり、1.063[Da]の質量電荷比誤差が生じる。なお、このときのイオンレンズ電圧E3は5000[V]である。 FIG. 12 shows the time of flight of ions having the same mass-to-charge ratio (1000 [Da]) when there is no displacement on the surface of the sample plate (Δx = 0) and when there is a displacement of Δx = 60 [μm]. It is a figure which shows the result of having simulated. From this figure, it can be seen that the flight time is shifted by about 0.011 [μsec] because the surface position of the sample plate 10 is shifted by 60 [μm]. If the mass to charge ratio is calculated from the time of flight according to the calibration curve at this time, it becomes 998.937 [Da], and a mass to charge ratio error of 1.063 [Da] occurs. At this time, the ion lens voltage E 3 is 5000 [V].

これに対し、図14に示したような関係を用いて算出したイオンレンズ電圧調整量ΔE3=292[V]だけイオンレンズ電圧を増加させて、E3+ΔE3=5292[V]にすると、飛行時間は位置ずれなしの状態とほぼ等しくなる。図13は図12の一部詳細図であり、飛行時間がイオンレンズ電圧の調整によって位置ずれがない状態とほぼ等しくなっていることが分かる。これによって、サンプルプレート表面の位置ずれによる質量電荷比誤差をほぼ完全に補正して、精度の高い質量電荷比を算出できる。
これは、サンプルプレート表面の位置ずれによる質量電荷比誤差のみを補正した例であるが、同様にして、他の要因、例えばサンプルプレート電位のずれなどに起因する質量電荷比誤差も補正することができる。
On the other hand, when the ion lens voltage is increased by the ion lens voltage adjustment amount ΔE 3 = 292 [V] calculated using the relationship shown in FIG. 14, and E 3 + ΔE 3 = 5292 [V], The flight time is almost equal to the state without misalignment. FIG. 13 is a partial detail view of FIG. 12, and it can be seen that the flight time is substantially equal to the state in which there is no position shift by adjusting the ion lens voltage. As a result, the mass-to-charge ratio error due to the displacement of the sample plate surface can be corrected almost completely, and a highly accurate mass-to-charge ratio can be calculated.
This is an example in which only the mass-to-charge ratio error due to the positional deviation of the sample plate surface is corrected, but in the same way, the mass-to-charge ratio error caused by other factors, such as the deviation of the sample plate potential, can also be corrected. it can.

図15は、図10に示した例と同様にサンプルプレート表面の位置ずれ(ただし、図10の例ではずれ量Δx=0.1[mm]であるのに対しこの例ではずれ量Δx=60[μm])及びサンプルプレート電位のずれがあり、それをイオンレンズ電圧の調整により補正を試みた場合の上記6種のイオンにおける質量電荷比誤差のシミュレーション計算結果である。この場合、補正前の質量電荷比誤差は1000〜2500[Da]の質量電荷比範囲において874〜1056[ppm]であるが、イオンレンズ電圧調整を行うことにより、質量電荷比誤差は−145〜11[ppm]と大きく減少している。
このように、この第2実施例のMALDI−TOFMSによっても、第1実施例のMALDI−TOFMSと同様に、様々な要因による質量電荷比誤差を補正して高精度の質量電荷比を求めることができる。
FIG. 15 shows a positional deviation on the surface of the sample plate (however, in the example of FIG. 10, the deviation amount Δx = 0.1 [mm], whereas in this example, the deviation amount Δx = 60). [μm]) and the deviation of the sample plate potential. This is a simulation calculation result of the mass-to-charge ratio error in the six types of ions when correction is attempted by adjusting the ion lens voltage. In this case, the mass-to-charge ratio error before correction is 874 to 1056 [ppm] in the mass-to-charge ratio range of 1000 to 2500 [Da], but by adjusting the ion lens voltage, the mass-to-charge ratio error is −145 to It is greatly reduced to 11 [ppm].
As described above, according to the MALDI-TOFMS of the second embodiment, as in the MALDI-TOFMS of the first embodiment, the mass-to-charge ratio error due to various factors can be corrected to obtain a highly accurate mass-to-charge ratio. it can.

また、上記実施例のMALDI−TOFMSは様々な形態に変形することが可能である。
例えば、上記実施例では、(1)〜(4)式に示したように、一つのずれ要素のずれ量と質量電荷比誤差との関係が近似的に線形であるとして1次補正式を用いていた。これは、図5、図6に示したように十分に妥当な近似であるものの、より高精度な補正を行うために、2次以上の高次の補正式を用いるようにしてもよい。
具体的には、例えば一つのずれ要素のずれ量をΔPi、そのずれ要素についての二つの補正係数をpi1、pi2としたときに、次の(6)式の補正式を用いることができる。
0=me(1+p11・ΔP1・p12・ΔP1 2)(1+p21・ΔP2・p22・ΔP2 2)(1+p31・ΔP3・p32・ΔP3 2)…(1+pi1・ΔPi・pi2・ΔPi 2) …(6)
Further, the MALDI-TOFMS of the above embodiment can be modified into various forms.
For example, in the above embodiment, as shown in the equations (1) to (4), the primary correction equation is used assuming that the relationship between the deviation amount of one deviation element and the mass-to-charge ratio error is approximately linear. It was. Although this is a sufficiently reasonable approximation as shown in FIGS. 5 and 6, a second-order or higher-order correction equation may be used in order to perform correction with higher accuracy.
Specifically, for example, when the deviation amount of one deviation element is ΔP i and the two correction coefficients for the deviation element are p i1 and p i2 , the following correction equation (6) can be used. it can.
m 0 = me (1 + p 11 , ΔP 1 , p 12 , ΔP 1 2 ) (1 + p 21 , ΔP 2 , p 22 , ΔP 2 2 ) (1 + p 31 , ΔP 3 , p 32 , ΔP 3 2 ) (1 + p i1 · ΔP i · p i2 · ΔP i 2) ... (6)

また、上記実施例において、測距部6はレーザ光を用いたものであるが、サンプルプレート10の表面又はサンプル12の表面のX軸上の位置を精度良く測定可能であるものであればその構成は限定されない。例えば、サンプルプレート10に近接して設けた、静電容量を用いた測距部を利用してもよい。   In the above embodiment, the distance measuring unit 6 uses laser light. However, if the distance measuring unit 6 can accurately measure the position of the surface of the sample plate 10 or the surface of the sample 12 on the X-axis, The configuration is not limited. For example, a distance measuring unit using capacitance provided near the sample plate 10 may be used.

また、上記実施例において、測距部6としてレーザ光を用いたものを用いる場合に、その測距部6の構成も適宜に変更することができる。例えば、移動可能な反射鏡を用いる代わりに、飛行軌道から外れた位置に配置され、レーザ光源から出たレーザ光をサンプルプレート10の方向へと曲げる第1の反射鏡と、同じく飛行軌道から外れた位置に配置され、サンプル12表面又はサンプルプレート10表面で反射したレーザ光を光検出部へと向ける第2の反射鏡とを、固定的に備える構成としてもよい。   Moreover, in the said Example, when using what used a laser beam as the ranging part 6, the structure of the ranging part 6 can also be changed suitably. For example, instead of using a movable reflecting mirror, a first reflecting mirror that is arranged at a position off the flight path and bends the laser light emitted from the laser light source toward the sample plate 10 is also off the flight path. It is good also as a structure provided with the 2nd reflective mirror which is arrange | positioned in the position and directs the laser beam reflected on the sample 12 surface or the sample plate 10 surface to a photon detection part.

また、一般的には、質量較正のための標準物質を含むサンプルを質量分析したときのサンプルプレート10表面の位置を基準として測定対象物質を含むサンプルを質量分析したときのサンプルプレート10表面の位置のずれ量を求めれば、つまりは相対的な位置ずれ量を求めれば、質量電荷比誤差を十分に補正することができるが、より厳密に位置ずれ量を求めるためには、絶対的な寸法を測距部6で測定した結果を用いて修正するとよい。そのためには、例えば、深さが既知である凹部を有するサンプルプレートを用い、その凹部の底面上の点を含むサンプルプレート上の同一平面上でない少なくとも二つの点について測距を実施し、その測距結果に基づいて、目的物質由来のイオンの飛行時間又は質量電荷比を修正したり、或いは位置ずれ量を修正した後に目的物質由来のイオンの飛行時間又は質量電荷比を求めたりするとよい。   In general, the position of the surface of the sample plate 10 when the sample containing the measurement target substance is subjected to mass spectrometry with reference to the position of the surface of the sample plate 10 when the sample containing the standard substance for mass calibration is subjected to mass spectrometry. If the amount of deviation is calculated, that is, if the relative amount of positional deviation is obtained, the mass-to-charge ratio error can be corrected sufficiently, but in order to obtain the amount of positional deviation more strictly, the absolute dimension must be set. It may be corrected using the result measured by the distance measuring unit 6. For this purpose, for example, a sample plate having a recess having a known depth is used, and distance measurement is performed on at least two points on the sample plate including the point on the bottom surface of the recess and not on the same plane. Based on the distance result, the flight time or mass-to-charge ratio of ions derived from the target substance may be corrected, or the flight time or mass-to-charge ratio of ions derived from the target substance may be obtained after correcting the amount of positional deviation.

また、上記実施例はいずれも本発明の一例であるから、上記各種の変形例以外においても、本発明の趣旨の範囲で適宜、変形、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。   In addition, since each of the above embodiments is an example of the present invention, any modifications, corrections, and additions may be made as appropriate within the scope of the present invention other than the above various modifications. It is natural to be done.

1…MALDIイオン源
10…サンプルプレート
11…試料ステージ
12…サンプル
13…引出電極
14…加速電極
15…イオンレンズ
16…レーザ照射部
17…反射鏡
2…フライトチューブ
3…イオン検出器
4…データ処理部
40…スペクトルデータ収集部
41…質量較正情報記憶部
42…質量較正処理部
43…質量補正処理部
44…マススペクトル作成部
45…位置変動量算出部
46…電位変動量算出部
47…ずれ対応補正情報記憶部
5…電圧発生部
6…測距部
60…反射鏡
7…電圧検出部
8…制御部
81…分析条件修正部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... MALDI ion source 10 ... Sample plate 11 ... Sample stage 12 ... Sample 13 ... Extraction electrode 14 ... Acceleration electrode 15 ... Ion lens 16 ... Laser irradiation part 17 ... Reflector 2 ... Flight tube 3 ... Ion detector 4 ... Data processing Unit 40 ... Spectrum data collection unit 41 ... Mass calibration information storage unit 42 ... Mass calibration processing unit 43 ... Mass correction processing unit 44 ... Mass spectrum creation unit 45 ... Position variation calculation unit 46 ... Potential variation calculation unit 47 ... Correction information storage unit 5 ... Voltage generation unit 6 ... Distance measurement unit 60 ... Reflector 7 ... Voltage detection unit 8 ... Control unit 81 ... Analysis condition correction unit

Claims (13)

サンプルプレートを保持する試料保持部と、該サンプルプレート上のサンプルにレーザ光を照射して該サンプル中の目的物質をイオン化するイオン源と、該目的物質由来のイオンを加速する加速部と、加速されたイオンを飛行させる飛行空間を形成するフライトチューブと、該飛行空間を飛行したイオンを検出するイオン検出器と、を具備する飛行時間型質量分析装置において、
a)前記サンプルプレート上のサンプルから前記イオン検出器へ至るイオンの飛行軌道に沿った方向における前記サンプル表面又は前記サンプルプレート表面の相対的な位置を測定する位置測定部と、
b)該位置測定部により測定された実測位置と基準位置とのずれ量に基づいて、質量分析により得られた目的物質由来のイオンの飛行時間又は該飛行時間から求まる質量電荷比を修正するデータ修正処理部と、
を備えることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
A sample holder for holding a sample plate; an ion source for irradiating a sample on the sample plate with laser light to ionize a target substance in the sample; an acceleration part for accelerating ions derived from the target substance; and an acceleration A time-of-flight mass spectrometer comprising: a flight tube that forms a flight space for flying the generated ions; and an ion detector that detects ions flying in the flight space;
a) a position measuring unit for measuring a relative position of the sample surface or the sample plate surface in a direction along a flight trajectory of ions from the sample on the sample plate to the ion detector;
b) Data for correcting the flight time of ions derived from the target substance obtained by mass spectrometry or the mass-to-charge ratio obtained from the flight time based on the amount of deviation between the actual measurement position and the reference position measured by the position measurement unit A correction processing unit;
A time-of-flight mass spectrometer.
請求項1に記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記加速部は前記サンプルプレート及び/又は1若しくは複数の加速電極に加速電圧を印加する電圧印加部を含み、該電圧印加部から前記サンプルプレート及び/又は1若しくは複数の加速電極に印加された電圧の値を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記データ修正処理部は、サンプル表面又はサンプルプレート表面の位置のずれ量のほかに、少なくとも前記電圧検出部により検出された電圧値に基づいて、質量分析により得られた目的物質由来のイオンの飛行時間又は該飛行時間から求まる質量電荷比を修正することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
The time-of-flight mass spectrometer according to claim 1,
The acceleration unit includes a voltage application unit that applies an acceleration voltage to the sample plate and / or one or more acceleration electrodes, and a voltage applied from the voltage application unit to the sample plate and / or one or more acceleration electrodes. A voltage detector for detecting the value of
The data correction processing unit performs flight of ions derived from the target substance obtained by mass spectrometry based on at least the voltage value detected by the voltage detection unit in addition to the displacement amount of the position of the sample surface or the sample plate surface. A time-of-flight mass spectrometer that corrects the time or the mass-to-charge ratio determined from the time of flight.
請求項1又は2に記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記加速部は前記サンプルプレート及び/又は1若しくは複数の加速電極に加速電圧を印加する電圧印加部を含み、目的物質由来のイオンの飛行を開始させるべく該電圧印加部から前記サンプルプレート及び/又は1若しくは複数の加速電極へ印加される電圧の変化のタイミングを検出するタイミング検出部をさらに備え、
前記データ修正処理部は、サンプル表面又はサンプルプレート表面の位置のずれ量のほかに、少なくとも前記タイミング検出部により検出されたタイミングに基づいて、質量分析により得られた目的物質由来のイオンの飛行時間又は該飛行時間から求まる質量電荷比を修正することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
The time-of-flight mass spectrometer according to claim 1 or 2,
The accelerating unit includes a voltage applying unit that applies an accelerating voltage to the sample plate and / or one or a plurality of accelerating electrodes, and from the voltage applying unit to start flight of ions derived from a target substance, the sample plate and / or A timing detector for detecting timing of change in voltage applied to one or a plurality of acceleration electrodes;
In addition to the amount of displacement of the position of the sample surface or sample plate surface, the data correction processing unit is configured to perform flight time of ions derived from the target substance obtained by mass spectrometry based on at least the timing detected by the timing detection unit. Alternatively, a time-of-flight mass spectrometer that corrects a mass-to-charge ratio determined from the time of flight.
請求項1〜3のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記フライトチューブの温度を測定する温度検出部をさらに備え、
前記データ修正処理部は、サンプル表面又はサンプルプレート表面の位置のずれ量のほかに、少なくとも前記温度検出部により検出された温度に基づいて、質量分析により得られた目的物質由来のイオンの飛行時間又は該飛行時間から求まる質量電荷比を修正することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
The time-of-flight mass spectrometer according to any one of claims 1 to 3,
A temperature detector for measuring the temperature of the flight tube;
In addition to the amount of displacement of the position of the sample surface or sample plate surface, the data correction processing unit is configured to perform flight time of ions derived from the target substance obtained by mass spectrometry based on at least the temperature detected by the temperature detection unit. Alternatively, a time-of-flight mass spectrometer that corrects a mass-to-charge ratio determined from the time of flight.
請求項1〜4のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記データ修正処理部は、一つのずれ要素のずれ量をΔPi(ただしiは1からずれ要素の数までの整数)、そのずれ要素について予め求めておいた係数をpiとしたときに、飛行時間又は質量電荷比がpi×ΔPiの割合だけずれるとして求めた補正式を用い、実測の飛行時間又は該飛行時間から求まる質量電荷比を修正することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
A time-of-flight mass spectrometer according to any one of claims 1 to 4,
When the shift amount of one shift element is ΔP i (where i is an integer from 1 to the number of shift elements) and the coefficient obtained in advance for the shift element is p i , A time-of-flight mass analysis characterized by correcting an actual flight time or a mass-to-charge ratio obtained from the flight time using a correction formula obtained by assuming that the flight time or mass-to-charge ratio is shifted by a ratio of p i × ΔP i apparatus.
請求項1〜4のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記データ修正処理部は、一つのずれ要素のずれ量をΔPi(ただしiは1からずれ要素の数までの整数)、そのずれ要素について予め求めておいた第1係数をpi1、第2係数をpi2としたときに、飛行時間又は質量電荷比が、pi1×ΔPi×pi2×ΔPi 2の割合だけずれるとして求めた補正式を用いて、実測の飛行時間又は該飛行時間から求まる質量電荷比を修正することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
A time-of-flight mass spectrometer according to any one of claims 1 to 4,
The data correction processing unit sets the shift amount of one shift element to ΔP i (where i is an integer from 1 to the number of shift elements), the first coefficient previously determined for the shift element is p i1 , When the coefficient is p i2 , the actual flight time or the flight time is calculated using a correction formula obtained by assuming that the flight time or mass-to-charge ratio is shifted by the ratio of p i1 × ΔP i × p i2 × ΔP i 2. A time-of-flight mass spectrometer characterized by correcting a mass-to-charge ratio obtained from
請求項1〜6のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置において、
前記位置測定部はレーザを用いた測距部であることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
In the time-of-flight mass spectrometer according to any one of claims 1 to 6,
A time-of-flight mass spectrometer characterized in that the position measuring unit is a distance measuring unit using a laser.
請求項1〜6のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置において、
前記位置測定部は静電容量を用いた測距部であることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
In the time-of-flight mass spectrometer according to any one of claims 1 to 6,
A time-of-flight mass spectrometer characterized in that the position measuring unit is a distance measuring unit using a capacitance.
請求項7に記載の飛行時間型質量分析装置において、
前記測距部は、前記サンプルから発し前記飛行空間を経て前記イオン検出器へと至るイオンの飛行軌道から外れた位置に配置された、レーザ光源から出射されたレーザ光を前記サンプル又は前記サンプルプレートに向ける第1の反射鏡と、該サンプル表面又はサンプルプレート表面で反射したレーザ光を光検出部へ向ける第2の反射鏡とを、含むことを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
The time-of-flight mass spectrometer according to claim 7,
The distance measuring unit is configured to emit laser light emitted from a laser light source, which is arranged at a position deviating from a flight trajectory of ions emitted from the sample and passing through the flight space to the ion detector. A time-of-flight mass spectrometer comprising: a first reflecting mirror directed toward the surface; and a second reflecting mirror directing laser light reflected by the sample surface or sample plate surface toward the light detection unit.
請求項7に記載の飛行時間型質量分析装置において、
前記測距部は、レーザ光源から出射されたレーザ光を前記サンプル又は前記サンプルプレートに向ける反射鏡と、測距時に前記反射鏡を、前記サンプルから発し前記飛行空間を経て前記イオン検出器へと至るイオンの飛行軌道上の所定の第1位置に配置するとともに、少なくとも質量分析実行時に前記反射鏡を前記飛行軌道から外れた第2位置に退避させるべく、該反射鏡を移動させる反射鏡移動部と、
を含むことを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
The time-of-flight mass spectrometer according to claim 7,
The distance measuring unit includes a reflecting mirror that directs laser light emitted from a laser light source toward the sample or the sample plate, and the reflecting mirror is emitted from the sample at the time of distance measurement to the ion detector through the flight space. A reflecting mirror moving unit that moves the reflecting mirror to a second position that is disposed at a predetermined first position on the flight trajectory of the ions to be moved, and at least when the mass analysis is performed, to retract the reflecting mirror to the second position off the flight trajectory. When,
A time-of-flight mass spectrometer.
請求項1〜10のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置において、
深さが既知である少なくとも一つの凹部を有するサンプルプレートを用い、その凹部の底面上の点を含むサンプルプレート上の同一平面上でない少なくとも二つの点についての測距結果に基づいて、目的物質由来のイオンの飛行時間又は質量電荷比を修正することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
The time-of-flight mass spectrometer according to any one of claims 1 to 10,
Using a sample plate having at least one recess with a known depth and derived from the target substance based on the distance measurement results for at least two points on the sample plate including the point on the bottom surface of the recess A time-of-flight mass spectrometer that corrects the time-of-flight or mass-to-charge ratio of ions.
サンプルプレートを保持する試料保持部と、該サンプルプレート上のサンプルにレーザ光を照射して該サンプル中の目的物質をイオン化するイオン源と、該目的物質由来のイオンを加速する加速部と、加速されたイオンを飛行させる飛行空間を形成するフライトチューブと、該飛行空間を飛行したイオンを検出するイオン検出器と、を具備する飛行時間型質量分析装置において、
a)前記サンプルプレート上のサンプルから前記イオン検出器へ至るイオンの飛行軌道に沿った方向における前記サンプル表面又は前記サンプルプレート表面の相対的な位置を測定する位置測定部と、
b)該位置測定部により測定された実測位置と基準位置とのずれ量に基づいて、前記サンプルに対する質量分析を実行する際の前記イオン源でのイオン化の条件又は前記加速部での加速の条件の少なくとも一方を修正する分析条件修正部と、
を備えることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
A sample holder for holding a sample plate; an ion source for irradiating a sample on the sample plate with laser light to ionize a target substance in the sample; an acceleration part for accelerating ions derived from the target substance; and an acceleration A time-of-flight mass spectrometer comprising: a flight tube that forms a flight space for flying the generated ions; and an ion detector that detects ions flying in the flight space;
a) a position measuring unit for measuring a relative position of the sample surface or the sample plate surface in a direction along a flight trajectory of ions from the sample on the sample plate to the ion detector;
b) Based on the amount of deviation between the actual measurement position and the reference position measured by the position measurement unit, conditions for ionization in the ion source or conditions for acceleration in the acceleration unit when performing mass analysis on the sample An analysis condition correction unit for correcting at least one of
A time-of-flight mass spectrometer.
請求項12に記載の飛行時間型質量分析装置において、
前記加速部は前記サンプルプレート及び/又は1若しくは複数の加速電極に加速電圧を印加する電圧印加部を含み、
前記分析条件修正部は、サンプル又はサンプルプレートの位置と加速電圧の補正量との関係を示す電圧較正情報を記憶する記憶部と、前記位置測定部により測定された実測位置を前記記憶部に照らして加速電圧の補正量を求め、その結果に応じて前記電圧印加部による加速電圧を調整する電圧調整制御部と、を含むことを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
The time-of-flight mass spectrometer according to claim 12,
The acceleration unit includes a voltage application unit that applies an acceleration voltage to the sample plate and / or one or more acceleration electrodes,
The analysis condition correcting unit illuminates the storage unit storing voltage calibration information indicating the relationship between the position of the sample or the sample plate and the correction amount of the acceleration voltage, and the actual measurement position measured by the position measuring unit. A time-of-flight mass spectrometer comprising: a voltage adjustment control unit that obtains an acceleration voltage correction amount and adjusts the acceleration voltage by the voltage application unit according to the result.
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