JP2022537621A - Ｔｏｆ質量較正 - Google Patents

Abstract

質量分析器のための較正装置は、イオン源デバイスと、二重目的電子ビーム発生ユニットとを含む。イオン源デバイスは、サンプルの検体をイオン化し、検体イオンを生成する。二重目的電子ビーム発生ユニットは、イオン源デバイスと質量分析器との間に位置付けられる。第１のモードでは、二重目的電子ビーム発生ユニットは、未知の質量／電荷比の検体イオンの断片を作成するために使用される。第２のモードでは、二重目的電子ビーム発生ユニットは、既知の質量／電荷比の較正化合物のイオンを作成するために使用される。全てのイオンが、続いて、質量分析器に輸送される。

Description

（関連出願）
本願は、その内容がその全体として参照することによって本明細書に組み込まれる、２０１９年６月１２日に出願された、米国仮特許出願第６２／８６０，３００号の利益を主張する。

本明細書の教示は、質量分析計の質量分析器のための較正装置に関する。より具体的には、電子ベースの解離（ＥｘＤ）セルが、イオン源と質量分析器との間に位置付けられ、質量分析のために、検体イオンを伝送または断片化し、次いで、また、質量分析のために、ＥｘＤセルのガスをイオン化し、較正物質イオンを生成するために使用される。

本明細書に説明される装置は、プロセッサ、コントローラ、または図１のコンピュータシステム等のコンピュータシステムと併用されることができる。

（解離技法背景）
電子ベースの解離（ＥｘＤ）および衝突誘発解離（ＣＩＤ）は、多くの場合、タンデム質量分析法（質量分析法／質量分析法（ＭＳ／ＭＳ））のための解離技法として使用される。ＥｘＤは、限定ではないが、電子捕捉解離（ＥＣＤ）または電子輸送解離（ＥＴＤ）を含むことができる。ＣＩＤは、タンデム質量分析計における解離のための最も従来的技法である。

（質量分析器較正背景）
飛行時間（ＴＯＦ）、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（ＦＴＩＣＲ）質量分析器、およびオービトラップ質量分析器等の質量分析器は、高度に正確な質量測定を提供することが可能である。しかしながら、本レベルの正確度は、周囲温度、分析計チャンバ圧力、および印加される電圧における変動によって容易に影響され得る、器具安定性および再現性のレベルを要求する。これらの変動を考慮するために、質量分析器は、質量較正と称されるプロセスにおいて、既知である質量を使用して較正される。

従来、較正物質またはロックマスとも称される、既知の化合物が、未知の化合物または着目化合物（検体）のサンプルと併せてか、または順次のいずれかにおいて、分析されている。１つの方法では、較正物質は、イオン源内のイオン化に先立って、溶液中で検体と混合される。しかしながら、本方法は、毛細管先端における輸送ライン内の較正物質による汚染をもたらし得る。較正物質はまた、検体のイオン化効率を抑制し得る。

結果として、較正物質を質量分析計の中に導入する、または較正物質を質量分析計内で生成する他の方法が、開発されている。例えば、較正送達システム（ＣＤＳ）が、較正物質化合物を含む、２つ以上の化合物を、イオン源チャンバの中に、同時に導入するために使用されることができる。しかしながら、残念ながら、そのようなＣＤＳシステムは、サンプルプローブおよび注入器の複製、複雑なイオン源界面、およびエレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）源専用の適合を要求する。

較正物質を質量分析計内で生成するために、動的背景較正システム（ＤＢＳ）が、使用されることができる。ＤＢＳでは、質量分析計内に存在する背景イオンが、較正物質として使用される。しかしながら、残念ながら、ＤＢＳは、質量分析法（ＭＳ）モードにおける較正のためにのみ使用されることができる。換言すると、ＤＢＳは、背景イオンが、断片化され、したがって、較正のために有用ではないであろう、質量分析法／質量分析法（ＭＳ／ＭＳ）モードのために使用されることができない。

米国特許第６，７９７，９４７号（以降、「第’９４７号特許」）は、較正物質を質量分析計の中に導入するための別の方法を説明する。本方法では、専用ロックマス源および専用ロックマスイオン化源が、イオン源と質量分析器との間に位置する、イオン光学系に隣接して位置付けられる。

図２は、米国特許第６，７９７，９４７号に説明される装置の例示的略図２００である。図２では、ロックマス源２２５およびロックマスイオン化源２３５が、衝突セル２２０に隣接して位置付けられて示される。衝突セル２２０は、イオン源２０２と質量分析器２４０との間に位置する。ロックマスイオン化源２３５は、光イオン化、電界脱離イオン化、電子イオン化、または熱イオン化を使用して、ロックマスをイオン化することができる。しかしながら、残念ながら、ＣＤＳのように、第’９４７号特許の方法は、較正の目的だけのために、較正物質源およびイオン化源を導入することによって、質量分析計の複雑性を増加させる。

結果として、付加的装置および方法が、その目的だけのために、質量分析計の複雑性を増加させずに、質量分析器の較正を可能にするために必要とされる。

米国特許第６，７９７，９４７号明細書

質量分析器を較正するための装置、方法、およびコンピュータプログラム製品が、開示される。較正装置は、イオン源デバイスと、電子ベースの解離（ＥｘＤ）セルとを含む。イオン源デバイスは、サンプルの検体をイオン化し、検体イオンを生成する。ＥｘＤセルは、イオン源デバイスと質量分析器との間に位置付けられる。

単一質量分析法（ＭＳ）モードでは、ＥｘＤセルが、較正のために使用される、すなわち、既知の質量／電荷比の背景ガスまたは較正化合物が、電子衝突イオン化（ＥＩＩ）イオン源として動作されるＥｘＤセルを使用して、イオン化され、そのようなイオンが、次いで、分析計の中に導入される。ＥＩＩモードでは、ＥｘＤセルが、ＥｘＤセル内の電子を、例えば、２４ｅＶ～１５０ｅＶの運動エネルギーに加速させる。

背景ガスは、残留空気（酸素、水、窒素）であることができる、またはおそらく、較正化合物が、導入されることができる。較正化合物の実施例は、ペルフルオロケロセンまたはペルフルオロトリブチルアミンを含む。

ＥｘＤセルは、通常動作では、オフに切り替えられ、未知の質量／電荷比の以前にイオン化された検体イオン（イオン源である、ＭＡＬＤＩイオン源内でのエレクトロスプレーイオン化、大気圧化学イオン化、または任意の他のタイプのイオン源によって作成されたイオン）の伝送が、ＥｘＤセルを通して、衝突セルの中に、次いで、飛行時間質量分析計（または任意の他の分析計タイプ）の中に伝送されることを可能にする。

較正の間、ＥｘＤセルは、オンに切り替えられ、トレース背景ガスとしてか、または導入される較正物質としてかのいずれかで存在する、既知の質量／電荷比のイオンを作成する。

ＥｘＤセルは、高分解能質量分析計の質量較正が変化することを可能にするために不十分な時間が存在するように、十分に頻繁に較正デバイスとして使用されることが予期される。このように、分析計の質量正確度は、常時、高度に維持される。

タンデム質量分析法（ＭＳ／ＭＳ）モードでは、ＥｘＤセルが、較正のために使用される、すなわち、ＥｘＤセルが、電子衝突イオン化（ＥＩＩ）を使用して、背景ガスまたは導入される較正物質の分子イオンを作成するために使用される。この場合、分子イオンが形成されるであろう確率を増加させるために、運動エネルギーを低減させることが有利であることが証明され得る。分子イオンは、ＥｘＤセルによって形成される分子イオンと衝突セル内のガスとの間の衝突によって引き起こされる、衝突誘発断片化によって、断片化を引き起こすために十分な運動エネルギーを伴って、衝突セルの中に導入される。これらの断片イオンは、次いで、高分解能質量分析計を較正するために使用される。

これは、衝突セルが、ＭＳモードおよびＭＳＭＳモードにおいて、異なる質量較正を要求する体系的質量偏移を引き起こす場合、有用であり得る。

また、イオンが、付加的利点を引き起こすために、捕獲または別様に操作される場合、質量較正における任意の偏移が、このように追跡および補正されることができる。

本出願人の教示のこれらおよび他の特徴は、本明細書に記載される。

当業者は、後述の図面が、例証目的にすぎないことを理解するであろう。図面は、本教示の範囲をいかようにも制限することを意図するものではない。

図１は、本教示の実施形態が実装され得るコンピュータシステムを図示するブロック図である。

図２は、米国特許第６，７９７，９４７号に説明される装置の例示的略図２００である。

図３は、約７０ｅＶのビームエネルギーを伴って陽イオンモードで動作される電子イオン化（ＥＩ）質量分析計によって生成される、ＦＣ４３（ペルフルオロトリブチルアミン）に関する基準スペクトルの例示的プロットである。

図４は、種々の実施形態による、約３０ｅＶのビームエネルギーを伴って陽イオンモードで動作されるＣｈｉｍｅｒａ電子捕捉解離（ＥＣＤ）セルを使用してＦＣ４３をイオン化することによって生成される、ＦＣ４３に関する較正スペクトルの例示的プロットである。

図５は、種々の実施形態による、約３０ｅＶのビームエネルギーを伴って陰イオンモードで動作されるＣｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルを使用してＦＣ４３をイオン化することによって生成される、ＦＣ４３に関する較正スペクトルの例示的プロットである。

図６は、種々の実施形態による、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルの概略図である。

図７は、種々の実施形態による、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルを含む、質量分析法システムの概略図である。

図８は、種々の実施形態による、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルおよびＣＩＤ衝突セルの裁断３次元斜視図である。

図９は、種々の実施形態による、質量分析器を較正するための方法を示す、例示的フローチャートである。

図１０は、種々の実施形態による、質量分析器を較正するための方法を実施する、１つ以上の明確に異なるソフトウェアモジュールを含む、システムの概略図である。

本教示の１つ以上の実施形態が詳細に説明される前に、当業者は、本教示が、その用途において、以下の詳細な説明に記載される、または図面に図示される、構造、構成要素の配列、およびステップの配列の詳細に限定されないことを理解するであろう。また、本明細書で使用される表現および専門用語は、説明の目的のためであって、限定的と見なされるべきではないことを理解されたい。

（コンピュータ実装システム）
図１は、本教示の実施形態が実装され得る、コンピュータシステム１００を図示するブロック図である。コンピュータシステム１００は、情報を通信するためのバス１０２または他の通信機構と、情報を処理するためにバス１０２と結合されたプロセッサ１０４とを含む。コンピュータシステム１００は、プロセッサ１０４によって実行される命令を記憶するために、バス１０２に結合されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的記憶デバイスであり得るメモリ１０６も含む。メモリ１０６は、プロセッサ１０４によって実行される命令の実行の間、一時的変数または他の中間情報を記憶するためにも使用され得る。コンピュータシステム１００は、プロセッサ１０４のための静的情報および命令を記憶するために、バス１０２に結合された読取専用メモリ（ＲＯＭ）１０８または他の静的記憶デバイスをさらに含む。磁気ディスクまたは光ディスク等の記憶デバイス１１０は、情報および命令を記憶するために提供され、バス１０２に結合される。

コンピュータシステム１００は、情報をコンピュータユーザに表示するために、バス１０２を介して、ブラウン管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のディスプレイ１１２に結合され得る。英数字および他のキーを含む入力デバイス１１４は、情報およびコマンド選別をプロセッサ１０４に通信するために、バス１０２に結合される。別のタイプのユーザ入力デバイスは、方向情報およびコマンド選別をプロセッサ１０４に通信し、ディスプレイ１１２上のカーソル移動を制御するためのマウス、トラックボール、またはカーソル方向キー等のカーソル制御１１６である。本入力デバイスは、典型的には、デバイスが平面において位置を指定することを可能にする２つの軸、すなわち、第１の軸（すなわち、ｘ）および第２の軸（すなわち、ｙ）において、２自由度を有する。

コンピュータシステム１００は、本教示を実施することができる。本教示のある実装によると、結果は、メモリ１０６内に含有される１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスをプロセッサ１０４が実行することに応答して、コンピュータシステム１００によって提供される。そのような命令は、記憶デバイス１１０等の別のコンピュータ可読媒体から、メモリ１０６内に読み込まれ得る。メモリ１０６内に含有される命令のシーケンスの実行は、プロセッサ１０４に、本明細書に説明されるプロセスを実施させる。代替として、有線回路が、本教示を実装するためのソフトウェア命令の代わりに、またはそれと組み合わせて、使用され得る。したがって、本教示の実装は、ハードウェア回路およびソフトウェアの任意の具体的組み合わせに限定されない。

本明細書で使用されるような用語「コンピュータ可読媒体」は、実行のために命令をプロセッサ１０４に提供する際に関与する任意の媒体を指す。そのような媒体は、限定されないが、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含む、多くの形態をとり得る。不揮発性媒体は、例えば、記憶デバイス１１０等の光学または磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メモリ１０６等の動的メモリを含む。伝送媒体は、バス１０２を備える配線を含む、同軸ケーブル、銅線、および光ファイバを含む。

コンピュータ可読媒体の一般的形態は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、または任意の他の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク、任意の他の光学媒体、サムドライブ、メモリカード、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、およびＥＰＲＯＭ、フラッシュ－ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップまたはカートリッジ、またはコンピュータが読み取ることができる任意の他の有形媒体を含む。

コンピュータ可読媒体の種々の形態は、実行のために、１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスをプロセッサ１０４に搬送することに関わり得る。例えば、命令は、最初は、遠隔コンピュータの磁気ディスク上で搬送され得る。遠隔コンピュータは、命令をその動的メモリ内にロードし、モデムを使用して、電話回線を介して、命令を送信することができる。コンピュータシステム１００にローカルのモデムは、データを電話回線上で受信し、赤外線送信機を使用して、データを赤外線信号に変換することができる。バス１０２に結合された赤外線検出器は、赤外線信号で搬送されるデータを受信し、データをバス１０２上に設置することができる。バス１０２は、データをメモリ１０６に搬送し、そこから、プロセッサ１０４は、命令を読み出し、実行する。メモリ１０６によって受信された命令は、随意に、プロセッサ１０４による実行の前後のいずれかにおいて、記憶デバイス１１０上に記憶され得る。

種々の実施形態によると、方法を実施するためにプロセッサによって実行されるように構成される命令は、コンピュータ可読媒体上に記憶される。コンピュータ可読媒体は、デジタル情報を記憶するデバイスであることができる。例えば、コンピュータ可読媒体は、ソフトウェアを記憶するために、当技術分野において公知のように、コンパクトディスク読取専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）を含む。コンピュータ可読媒体は、実行されるように構成される命令を実行するために好適なプロセッサによってアクセスされる。

本教示の種々の実装の以下の説明は、例証および説明の目的のために提示されている。これは、包括的でもなく、本教示を開示される精密な形態に限定するものでもない。修正および変形例が、上記の教示に照らして可能である、または本教示の実践から取得され得る。加えて、説明される実装は、ソフトウェアを含むが、本教示は、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせとして、またはハードウェア単独において、実装され得る。本教示は、オブジェクト指向および非オブジェクト指向両方のプログラミングシステムによって実装され得る。
（較正装置および方法）

飛行時間（ＴＯＦ）、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（ＦＴＩＣＲ）質量分析器、およびオービトラップ質量分析器等の高度に正確な質量分析器は、周囲温度、分析計チャンバ圧力、および印加される電圧における変動を考慮するために、質量較正を要求する。従来、較正物質またはロックマスとも称される、既知の化合物が、未知の化合物または着目化合物（検体）のサンプルと併せてか、または順次のいずれかにおいて、分析されている。最近、較正物質を質量分析計の中に導入する、または較正物質を質量分析計内で生成する他の方法が、開発されている。

例えば、’９４７特許は、専用ロックマス源および専用ロックマスイオン化源が、イオン源と質量分析器との間に位置する、イオン光学系に隣接して位置付けられる、較正物質を質量分析計の中に導入するための別の方法を説明する。しかしながら、残念ながら、第’９４７号特許の方法は、較正の目的だけのために、較正物質源およびイオン化源を導入することによって、質量分析計の複雑性を増加させる。

結果として、付加的装置および方法が、その目的だけのために、質量分析計の複雑性を増加させずに、質量分析器の較正を可能にするために必要とされる。

種々の実施形態では、ＥｘＤセルが、イオン源デバイスと質量分析器との間に位置付けられ、加えて、ＥｘＤセル内で較正物質イオンを生成するための電子イオン化源として選択的に動作される。ＥｘＤセルは、従来、ＭＳモードでは、イオンガイドとして動作され、検体イオンを質量分析器上に伝送する。ＭＳ／ＭＳモードでは、ＥｘＤセルは、典型的には、検体イオンを断片化させるか、またはそれらを別のタイプの衝突セル上へ伝送するかのいずれかのために使用される。ＥｘＤセルの使用は、ここでは、ＥｘＤセル内でガスをイオン化し、質量較正のための較正物質イオンを生成するように拡張される。

ＥｘＤセルは、電子捕捉解離（ＥＣＤ）デバイスまたは電子輸送解離（ＥＴＤ）デバイスであることができる。好ましい実施形態では、ＥｘＤセルは、ＥＣＤセルである。

ＥｘＤセルは、従来、イオン化において使用するための良好なデバイスと考えられていなかった。ＥｘＤセルは、電子ビームを使用して、イオンを解離させるが、電子ビームは、典型的には、運動エネルギー約１ｅＶを伴う、低エネルギー電子から成る。対照的に、当業者は、電子イオン化源が、典型的には、運動エネルギー約７０ｅＶを伴う高エネルギー電子から成る電子ビームを印加することを理解する。

結果として、種々の実施形態では、ＥｘＤセルは、低エネルギー電子または高エネルギー電子を伴う、電子ビームを選択的に生成するように修正される。修正は、例えば、ＥｘＤセルのための切替可能な電力供給源を提供することを含むことができる。

例示的ＥｘＤセルは、ＳＣＩＥＸのＣｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルである。ＥｘＤセルが電子イオン化のために好適であるかどうかを決定するために、ＣｈｉｍｅｒａＥ ＣＤセルを使用して、実験が行われた。電子イオン化（ＥＩ）質量分析計の較正のために使用される標準的化合物である、ＦＣ４３（ペルフルオロトリブチルアミン）が、典型的には、ガスクロマトグラフ質量分析法（ＧＣ－ＭＳ）のために使用され、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルを含む、質量分析計のイオン経路の中に漏出された。ＦＣ４３は、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルのフィラメントが、オンであって、ビームエネルギーが、約３０ｅＶに設定されている間に、イオン経路の中に漏出された。結果は、陽イオンモードにおいて、較正質量分析計のために好適な有意なイオンの生成となった。

図３は、約７０ｅＶのビームエネルギーを伴って陽イオンモードで動作されるＥＩ質量分析計によって生成される、ＦＣ４３に関する基準スペクトルの例示的プロット３００である。

図４は、種々の実施形態による、約３０ｅＶのビームエネルギーを伴って陽イオンモードで動作されるＣｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルを使用してＦＣ４３をイオン化することによって生成される、ＦＣ４３に関する較正スペクトルの例示的プロット４００である。図３の基準スペクトルと図４の較正スペクトルの比較は、約３０ｅＶにおいて動作されるＣｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルが、較正のために好適な有意な数のイオンを生成することができることを示す。

図５は、種々の実施形態による、約３０ｅＶのビームエネルギーを伴って陰イオンモードで動作されるＣｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルを使用してＦＣ４３をイオン化することによって生成される、ＦＣ４３に関する、較正スペクトルの例示的プロット５００である。陰モードに関して、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルは、図５の較正スペクトル内に単一ＦＣ４３イオンのみを生成した。これは、好適な化合物が同定された場合、本アプローチが、陰モードにおいて質量分析器を較正するために使用され得るスペクトルを生成する可能性が高いであろうことを実証するために好適である。

要するに、図４および５は、較正のために使用され得る、イオンが、ＥＣＤセルを使用して、陽および陰イオンモードで生成され得ることを示す。

図６は、種々の実施形態による、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルの概略図６００である。Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルは、電子エミッタまたはフィラメント６１０と、電子ゲート６２０とを含む。電子は、イオン６３０の流動と垂直かつ磁場６４０の方向と平行に放出される。

図７は、種々の実施形態による、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルを含む、質量分析法システム７００の概略図である。システム７００は、質量分析計７１０と、プロセッサ７２０とを含む。プロセッサ７２０は、質量分析計７１０を制御し、質量分析計７１０から受信される測定データを分析するために使用される。プロセッサ７２０は、例えば、質量分析計７１０の１つ以上の電圧源、１つ以上の弁、および１つ以上のポンプ（図示せず）を制御することによって、質量分析計７１０を制御する。

質量分析計７１０は、イオン源デバイス７１１と、イオンガイド７１２と、質量フィルタ７１３と、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４と、ＣＩＤ衝突セル７１５と、質量分析器７１６とを含む。従来、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４は、２つのモードのうちの１つで動作される。検体イオンのＭＳ分析のために、およびＣＩＤを用いた検体イオンのＭＳ／ＭＳ分析のために、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４は、イオンガイドとして動作される。換言すると、これは、単に、検体イオンを質量フィルタ７１３から受信し、それらをＣＩＤ衝突セル７１５に伝送する。検体イオンのＭＳ分析のために、検体前駆体イオンは、質量分析器７１６によって質量分析される。ＣＩＤを用いた検体イオンのＭＳ／ＭＳ分析のために、検体前駆体イオンは、ＣＩＤ衝突セル７１５によって断片化され、結果として生じる生成イオンは、質量分析器７１６によって質量分析される。

ＥＣＤまたは有機物からのイオンの電子衝突励起（ＥＩＥＩＯ）を用いた検体イオンのＭＳ／ＭＳ分析のために、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４は、衝突セルとして動作される。検体イオンは、約１ｅＶの低電子ビームエネルギーを使用して、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４によって断片化される。結果として生じる検体生成イオンは、質量分析のために、ＣＩＤ衝突セル７１５を通して、質量分析器７１６上に伝送される。

図８は、種々の実施形態による、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセルおよびＣＩＤ衝突セルの裁断３次元斜視図８００である。図８は、検体イオンの断片化が、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル８１４内の場所８１１またはＣＩＤ衝突セル８１５内の場所８１２において選択的に実施されることができることを示す。

図７に戻ると、種々の実施形態では、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４は、選択可能な第３の較正動作モードを含むように修正される。本第３の較正モードでは、検体イオンは、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４に進入することを防止される。Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４は、次いで、約３０ｅＶの高電子ビームエネルギーを使用して、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４内でガスをイオン化するように動作される。一実施形態では、ガスは、例えば、空気の成分またはポンプ油等の背景ガスであることができる。別の実施形態では、ガスは、較正物質源７１７からＣｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４の中に導入される、較正ガスであることができる。

較正ガスのイオン化後、較正物質イオンは、検体イオンのように、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４の後部またはＣＩＤ衝突セル７１５内で冷却される。較正物質イオンは、以前に受信される検体イオンまたは検体生成イオンとともに、ＣＩＤ衝突セル７１５内に貯蔵されることができる。これらの貯蔵されたイオンは、次いで、質量分析器７１６を使用して、質量分析され、質量分析器７１６の測定を較正するために使用される。

較正物質イオンは、検体イオンから別個にイオン化されるため、本較正モードは、ＭＳまたはＭＳ／ＭＳ分析モードの両方のために使用されることができる。質量分析器７１６は、図７では、ＴＯＦ質量分析器として示される。結果として、本較正モードは、ＴＯＦ－ＭＳまたはＴＯＦ－ＭＳ／ＭＳ分析モードの両方のために使用されることができる。

ＴＯＦ質量分析器は、質量分析に先立って、イオンパケットを濃縮させるためのイオンガイドを含むことができる。イオンパケットが、同一エネルギーを伴う、より重いおよびより軽いイオンが、実質的に同時に、ＴＯＦ質量分析器の抽出領域において出会うように、濃縮されるとき、これは、Ｚｅｎｏパルス化と称される。Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４の較正モードは、ＴＯＦ質量分析器のＺｅｎｏパルス化がオンであるときと、オフであるときの両方において、較正物質イオンを提供するために使用されることができる。

例えば、２００８年１１月２５日に発行され、参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許第７，４５６，３８８号（以降、「第‘３８８号特許」）は、イオンパケットを濃縮させるためのイオンガイドを説明する。第‘３８８号特許は、例えば、事実上、伝送損失を伴わずに、広ｍ／ｚ範囲にわたって、イオンの分析を可能にする、装置および方法を提供する。イオンガイドからのイオンの射出は、全てのイオン（ｍ／ｚにかかわらず）が、所望のシーケンスにおいて、または所望の時間において、かつ概ね同一エネルギーを伴って、例えば、ＴＯＦ質量分析器の抽出領域または加速器等の空間内の指定される点に到着するようにさせられ得る、条件を作成することによって影響される。そのような方法で束化されたイオンは、次いで、ＴＯＦ検出器上の同一スポットに到着するために、例えば、ＴＯＦ抽出パルスを使用して抽出され、所望の経路に沿って推進されることによって、群として操作されることができる。

較正モードで動作することが可能であるために、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４は、より高い運動エネルギーを伴う電子ビームを生成するように修正される。上記に説明されるように、これは、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４に、切替可能な電力供給源を提供することを含むことができる。Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４はまた、較正物質源７１７からＣｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４の中への較正ガスの注入を制御し、較正後、較正物質をＣｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４から急速にパージするための手段を含むように修正される。これらの手段は、限定ではないが、電気的に制御されたポンプおよび弁を含むことができる。

Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４は、較正モードを実施するように修正されるが、断片化のために使用される同一電子源もまた、イオン化のために使用される。結果として、第’９４７号特許の装置と比較して、較正のために必要とされる追加された複雑性は、低減される。最も単純には、Ｃｈｉｍｅｒａ ＥＣＤセル７１４は、二重の目的を果たし、較正だけのために使用されない。

（質量分析器のための較正装置）
再び、図７を参照すると、質量分析器７１６のための較正装置は、イオン源デバイス７１１と、二重目的電子ビーム発生ユニット７１４とを含む。質量分析器７１６は、限定ではないが、飛行時間（ＴＯＦ）デバイス、四重極、イオントラップ、線形イオントラップ、オービトラップ、四扇形磁場型質量分析器、ハイブリッド四重極飛行時間（Ｑ－ＴＯＦ）質量分析器、またはフーリエ変換質量分析器を含むことができる。好ましい実施形態では、質量分析器７１６は、ＴＯＦデバイスである。

イオン源デバイス７１１は、サンプルの検体をイオン化し、検体イオンを生成する。質量分析計７１０のイオン源デバイス７１１は、当技術分野において公知の任意のイオン源デバイスであることができる。種々の実施形態では、好適なイオン源は、限定ではないが、エレクトロスプレーイオン源（ＥＳＩ）、電子衝突源および高速原子衝突源、大気圧化学イオン化源（ＡＰＣＩ）、大気圧光イオン化（ＡＰＰＩ）源、またはマトリクス支援レーザ脱離源（ＭＡＬＤＩ）を含むことができる。好ましい実施形態では、エレクトロスプレーイオン化が、使用される。

質量分析計７１０の二重目的電子ビーム発生ユニット７１４は、質量分析計７１０のイオン源デバイス７１１と質量分析器７１６との間に位置付けられる。第１のモードでは、質量分析計７１０がＭＳモードにあるとき、二重目的電子ビーム発生ユニット７１４は、質量分析のために、直接、または質量分析計７１０の１つ以上の他のユニットを通して、検体イオンを質量分析器７１６に伝送する。

代替として、第１のモードでは、質量分析計７１０がＭＳ／ＭＳモードにあるとき、二重目的電子ビーム発生ユニット７１４は、質量分析のために、直接、または１つ以上の他のユニットを通して、検体イオンを生成イオンに断片化し、生成イオンを質量分析器７１６に伝送する、または断片化のために、検体イオンを質量分析計７１０の衝突セル７１５に伝送し、ひいては、質量分析のために、結果として生じる生成イオンを質量分析器７１６に伝送する。

二重目的電子ビーム発生ユニット７１４は、第２のモードでは、質量分析のために、直接、または１つ以上の他のユニットを通して、較正化合物のイオンを作成し、較正イオンを質量分析器７１６に伝送する。質量分析計７１０の１つ以上の他のユニットは、衝突セル７１５を含むことができることに留意されたい。

二重目的電子ビーム発生ユニット７１４は、第１のモードと第２のモードとの間で往復して切り替えることができる。例えば、二重目的電子ビーム発生ユニット７１４は、クロマトグラフ実験の間、複数回、第１のモードと第２のモードとの間で往復して切り替えることができる。

種々の実施形態では、二重目的電子ビーム発生ユニット７１４は、ＥｘＤセルである。ＥｘＤセル７１４は、ＥＣＤセルまたはＥＴＤセルであることができる。好ましい実施形態では、ＥｘＤセル７１４は、ＥＣＤセルである。次いで、第１のモードでは、質量分析計７１０がＭＳ／ＭＳモードにあるとき、ＥｘＤセル７１４は、質量分析のために、直接、または１つ以上の他のユニットを通して、検体イオンを受信し、電子ビームを使用して、検体イオンを断片化し、生成イオンを生成し、生成イオンを質量分析器７１６に伝送する。第２のモードでは、ＥｘＤセル７１４は、質量分析のために、直接、または１つ以上の他のユニットを通して、電子ビームを使用して、ＥｘＤセル７１４のガスをイオン化し、較正物質イオンを生成し、較正物質イオンを質量分析器７１６に伝送する。

種々の実施形態では、二重目的電子ビーム発生ユニット７１４は、ＥｘＤセルであって、衝突セル７１４は、ＥｘＤセル７１４と質量分析器７１６との間に位置付けられる、ＣＩＤ衝突セルである。次いで、第１のモードでは、質量分析計７１０がＭＳモードにあるとき、ＥｘＤセル７１４は、質量分析のために、検体イオンを、ＣＩＤ衝突セル７１５を通して、質量分析器７１６に伝送する。第２のモードでは、ＥｘＤセル７１４は、質量分析のために、較正化合物のイオンを作成し、較正イオンを、ＣＩＤ衝突セル７１５を通して、質量分析器７１６に伝送する。

同様に、第１のモードでは、質量分析計７１０がＭＳ／ＭＳモードにあるとき、ＥｘＤセル７１４は、検体イオンをＣＩＤ衝突セル７１５に伝送し、ひいては、質量分析のために、結果として生じる生成イオンを質量分析器７１６に伝送する。第２のモードでは、ＥｘＤセル７１４は、質量分析のために、較正化合物のイオンを作成し、較正イオンを、ＣＩＤ衝突セル７１５を通して、質量分析器７１６に伝送する。

種々の実施形態では、較正物質化合物は、背景ガスを含む。

背景ガスは、空気の成分または真空ポンプ油の成分を含むことができる。

種々の実施形態では、質量分析計７１０はさらに、二重目的電子ビーム発生ユニット７１４に流体的に結合される、ガス源７１７を含む。ガス源７１７は、較正物質化合物を、ガス較正物質として、二重目的電子ビーム発生ユニット７１４に提供する。

種々の実施形態では、二重目的電子ビーム発生ユニット７１４は、第２のモードでは、２４ｅＶ～１５０ｅＶの運動エネルギーを伴う電子ビームを印加することによって、ガス較正物質をイオン化する。

種々の実施形態では、二重目的電子ビーム発生ユニット７１４は、２ｅＶ未満の運動エネルギーを伴う電子ビームを印加することによって、検体イオンを断片化する。

種々の実施形態では、較正装置はさらに、イオン源デバイス７１１、ＥｘＤセル７１４、ガス源７１７、ＣＩＤ衝突セル７１５、および質量分析器７１６を制御するためのプロセッサ７２０を含む。プロセッサ７２０は、限定ではないが、コントローラ、コンピュータ、マイクロプロセッサ、図１のコンピュータシステム、または制御信号およびデータを質量分析計７１０の構成要素に送信し、そこから受信し、データを処理することが可能な任意のデバイスであることができる。

（質量分析器を較正するための方法）
図９は、種々の実施形態による、質量分析器を較正するための方法９００を示す、例示的フローチャートである。

方法９００のステップ９１０では、質量分析計のイオン源デバイスは、プロセッサを使用して、サンプルの検体をイオン化し、検体イオンを生成するように命令される。

ステップ９２０では、質量分析計がＭＳモードにあるとき、質量分析計のイオン源デバイスと質量分析器との間に位置する、質量分析計の二重目的電子ビーム発生ユニットは、第１のモードでは、プロセッサを使用して、質量分析のために、直接、または質量分析計の１つ以上の他のユニットを通して、検体イオンを質量分析器に伝送するように命令される。

ステップ９３０では、質量分析計がＭＳ／ＭＳモードにあるとき、二重目的電子ビーム発生ユニットは、第１のモードでは、プロセッサを使用して、質量分析のために、直接、または１つ以上の他のユニットを通して、検体イオンを生成イオンに断片化し、生成イオンを質量分析器に伝送する、または断片化のために、検体イオンを質量分析計の衝突セルに伝送し、ひいては、質量分析のために、結果として生じる生成イオンを質量分析器に伝送するように命令される。

ステップ９４０では、二重目的電子ビーム発生ユニットは、第２のモードでは、プロセッサを使用して、質量分析のために、直接、または１つ以上の他のユニットを通して、較正化合物のイオンを作成し、較正イオンを質量分析器に伝送するように命令される。

（質量分析器を較正するためのコンピュータプログラム製品）
種々の実施形態では、コンピュータプログラム製品は、非一過性有形コンピュータ可読記憶媒体を含み、そのコンテンツは、質量分析器を較正するための方法を実施するように、プロセッサ上で実行される命令を伴う、プログラムを含む。本方法は、１つ以上の明確に異なるソフトウェアモジュールを含む、システムによって実施される。

図１０は、種々の実施形態による、質量分析器を較正するための方法を実施する、１つ以上の明確に異なるソフトウェアモジュールを含む、システム１０００の概略図である。システム１０００は、制御モジュール１０１０を含む。

制御モジュール１０１０は、質量分析計のイオン源デバイスに、サンプルの検体をイオン化し、検体イオンを生成するように命令する。

質量分析計がＭＳモードにあるとき、制御モジュール１０１０は、質量分析計のイオン源デバイスと質量分析器との間に位置する、質量分析計の二重目的電子ビーム発生ユニットに、第１のモードでは、質量分析のために、直接、または質量分析計の１つ以上の他のユニットを通して、検体イオンを質量分析器に伝送するように命令する。

質量分析計がＭＳ／ＭＳモードにあるとき、制御モジュール１０１０は、二重目的電子ビーム発生ユニットに、第１のモードでは、質量分析のために、直接、または１つ以上の他のユニットを通して、検体イオンを生成イオンに断片化し、生成イオンを質量分析器に伝送する、または断片化のために、検体イオンを質量分析計の衝突セルに伝送し、ひいては、質量分析のために、結果として生じる生成イオンを質量分析器に伝送するように命令する。

制御モジュール１０１０は、二重目的電子ビーム発生ユニットに、第２のモードでは、制御モジュールを使用して、質量分析のために、直接、または１つ以上の他のユニットを通して、較正化合物のイオンを作成し、較正イオンを質量分析器に伝送するように命令する。

本教示は、種々の実施形態と併せて説明されるが、本教示がそのような実施形態に限定されることは意図されない。対照的に、本教示は、当業者によって理解されるであろうように、種々の代替案、修正、および均等物を包含する。

さらに、種々の実施形態の説明において、本明細書は、ステップの特定のシーケンスとして、方法および／またはプロセスを提示し得る。しかしながら、方法またはプロセスが本明細書に記載されるステップの特定の順序に依拠しない程度において、方法またはプロセスは、説明されるステップの特定のシーケンスに限定されるべきではない。当業者が理解するであろうように、ステップの他のシーケンスも可能であり得る。したがって、本明細書に記載されるステップの特定の順序は、請求項に関する限定として解釈されるべきではない。加えて、方法および／またはプロセスを対象とする請求項は、それらのステップの実施を書かれた順序に制限されるべきではなく、当業者は、シーケンスが、変動され得、依然として、種々の実施形態の精神および範囲内に留まることを容易に理解することができる。

Claims (15)

1. 質量分析器のための質量較正装置であって、
   サンプルの検体をイオン化し、検体イオンを生成するための質量分析計のイオン源デバイスと、
   前記質量分析計の前記イオン源デバイスと質量分析器との間に位置する前記質量分析計の二重目的電子ビーム発生ユニットであって、
   第１のモードでは、前記質量分析計が質量分析法（ＭＳ）モードにあるとき、質量分析のために、直接、または前記質量分析計の１つ以上の他のユニットを通して、前記検体イオンを前記質量分析器に伝送する、または前記質量分析計が質量分析法／質量分析法（ＭＳ／ＭＳ）モードにあるとき、前記検体イオンを生成イオンに断片化し、質量分析のために、直接、または前記１つ以上の他のユニットを通して、前記生成イオンを前記質量分析器に伝送する、または断片化のために、前記検体イオンを前記質量分析計の衝突セルに伝送し、ひいては、質量分析のために、結果として生じる生成イオンを前記質量分析器に伝送し、
   第２のモードでは、較正化合物のイオンを作成し、質量分析のために、直接、または前記１つ以上の他のユニットを通して、前記較正イオンを前記質量分析器に伝送する、
   二重目的電子ビーム発生ユニットと、
   を備える、装置。
2. 前記二重目的電子ビーム発生ユニットは、電子ベースの解離（ＥｘＤ）セルであり、前記第１のモードでは、前記質量分析計がＭＳ／ＭＳモードにあるとき、前記ＥｘＤセルは、前記検体イオンを受信し、電子ビームを使用して、前記検体イオンを断片化し、生成イオンを生成し、質量分析のために、直接、または前記１つ以上の他のユニットを通して、前記生成イオンを前記質量分析器に伝送し、前記第２のモードでは、前記ＥｘＤセルは、前記電子ビームを使用して、前記ＥｘＤセルのガスをイオン化し、較正物質イオンを生成し、質量分析のために、直接、または前記１つ以上の他のユニットを通して、前記較正物質イオンを前記質量分析器に伝送する、請求項１に記載の装置。
3. 前記二重目的電子ビーム発生ユニットは、電子ベースの解離（ＥｘＤ）セルであり、前記衝突セルは、前記ＥｘＤセルと前記質量分析器との間に位置付けられる衝突誘発解離（ＣＩＤ）衝突セルを備える、請求項１に記載の装置。
4. 前記第１のモードでは、前記質量分析計がＭＳモードにあるとき、前記ＥｘＤセルは、質量分析のために、前記検体イオンを、前記ＣＩＤ衝突セルを通して、前記質量分析器に伝送し、前記第２のモードでは、前記ＥｘＤセルは、較正化合物のイオンを作成し、質量分析のために、前記較正イオンを、前記ＣＩＤ衝突セルを通して、前記質量分析器に伝送する、請求項３に記載の装置。
5. 前記第１のモードでは、前記質量分析計がＭＳ／ＭＳモードにあるとき、前記ＥｘＤセルは、前記検体イオンを前記ＣＩＤ衝突セルに伝送し、ひいては、質量分析のために、結果として生じる生成イオンを前記質量分析器に伝送し、前記第２のモードでは、前記ＥｘＤセルは、較正化合物のイオンを作成し、質量分析のために、前記較正イオンを、前記ＣＩＤ衝突セルを通して、前記質量分析器に伝送する、請求項３に記載の装置。
6. 較正物質化合物は、背景ガスを含む、請求項１に記載の装置。
7. 前記背景ガスは、空気の成分または真空ポンプ油の成分を含む、請求項６に記載の装置。
8. 前記二重目的電子ビーム発生ユニットは、電子ベースの解離（ＥｘＤ）衝突セルであり、前記装置はさらに、前記ＥｘＤ衝突セルに流体的に結合されるガス源を備え、前記ガス源は、較正物質化合物を前記ＥｘＤセルにガス較正物質として提供する、請求項１に記載の装置。
9. 前記ＥｘＤセルは、２４ｅＶ～１５０ｅＶの運動エネルギーを伴う前記電子ビームを印加することによって、前記ガス較正物質をイオン化する、請求項８に記載の装置。
10. 前記ＥｘＤセルは、２４ｅＶ～１５０ｅＶの運動エネルギーを伴う前記電子ビームを印加することによって、較正物質化合物をイオン化する、請求項２に記載の装置。
11. 前記ＥｘＤセルは、２ｅＶ未満の運動エネルギーを伴う前記電子ビームを印加することによって、前記検体イオンを断片化する、請求項２に記載の装置。
12. 前記二重目的電子ビーム発生ユニットは、電子ベースの解離（ＥｘＤ）セルであり、前記ＥｘＤセルは、電子捕捉解離（ＥＣＤ）セルまたは電子輸送解離（ＥＴＤ）セルを含む、請求項１に記載の装置。
13. 前記イオン源デバイス、前記ＥｘＤセル、前記ガス源、前記ＣＩＤ衝突セル、および前記質量分析器を制御するためのプロセッサをさらに備える、請求項８に記載の装置。
14. 質量分析器を較正するための方法であって、
    イオン源デバイスに、プロセッサを使用して、サンプルの検体をイオン化し、検体イオンを生成するように命令することと、
    質量分析計の前記イオン源デバイスと質量分析器との間に位置する前記質量分析計の二重目的電子ビーム発生ユニットに、第１のモードでは、前記質量分析計が質量分析法（ＭＳ）モードにあるとき、前記プロセッサを使用して、質量分析のために、直接、または前記質量分析計の１つ以上の他のユニットを通して、前記検体イオンを前記質量分析器に伝送するように命令することと、
    前記二重目的電子ビーム発生ユニットに、前記第１のモードでは、前記質量分析計が質量分析法／質量分析法（ＭＳ／ＭＳ）モードにあるとき、前記プロセッサを使用して、前記検体イオンを生成イオンに断片化し、質量分析のために、直接、または前記１つ以上の他のユニットを通して、前記生成イオンを前記質量分析器に伝送する、または断片化のために、前記検体イオンを前記質量分析計の衝突セルに伝送し、ひいては、質量分析のために、結果として生じる生成イオンを前記質量分析器に伝送するように命令することと、
    前記二重目的電子ビーム発生ユニットに、第２のモードでは、前記プロセッサを使用して、較正化合物のイオンを作成し、質量分析のために、直接、または前記１つ以上の他のユニットを通して、前記較正イオンを前記質量分析器に伝送するように命令することと
    を含む、方法。
15. 非一過性有形コンピュータ可読記憶媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、前記非一過性有形コンピュータ可読記憶媒体のコンテンツは、質量分析器を較正するための方法を実施するように、プロセッサ上で実行される命令を伴うプログラムを含み、前記方法は、
    システムを提供することであって、前記システムは、１つ以上の明確に異なるソフトウェアモジュールを備え、前記明確に異なるソフトウェアモジュールは、制御モジュールを備える、ことと、
    イオン源デバイスに、前記制御モジュールを使用して、サンプルの検体をイオン化し、検体イオンを生成するように命令することと、
    質量分析計の前記イオン源デバイスと質量分析器との間に位置する前記質量分析計の二重目的電子ビーム発生ユニットに、第１のモードでは、前記質量分析計が質量分析法（ＭＳ）モードにあるとき、前記制御モジュールを使用して、質量分析のために、直接、または前記質量分析計の１つ以上の他のユニットを通して、前記検体イオンを前記質量分析器に伝送するように命令することと、
    前記二重目的電子ビーム発生ユニットに、前記第１のモードでは、前記質量分析計が質量分析法／質量分析法（ＭＳ／ＭＳ）モードにあるとき、前記制御モジュールを使用して、前記検体イオンを生成イオンに断片化し、質量分析のために、直接、または前記１つ以上の他のユニットを通して、前記生成イオンを前記質量分析器に伝送する、または断片化のために、前記検体イオンを前記質量分析計の衝突セルに伝送し、ひいては、質量分析のために、結果として生じる生成イオンを前記質量分析器に伝送するように命令することと、
    前記二重目的電子ビーム発生ユニットに、第２のモードでは、前記制御モジュールを使用して、較正化合物のイオンを作成し、質量分析のために、直接、または前記１つ以上の他のユニットを通して、前記較正イオンを前記質量分析器に伝送するように命令することと
    を含む、コンピュータプログラム製品。

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