JP4246662B2 - 飛行時間型質量分析装置および分析方法 - Google Patents

Description

本発明は飛行時間型質量分析計に関する。

飛行時間型質量分析計では、真空中で試料イオンを一斉に電場加速し、イオンが検出器に到達するまでの飛行時間を計測する。このときイオンの飛行速度（ｖ）は次式（１）で表される。

ここでｅは電気素量、Ｖａは加速電圧、ｍ／ｚはイオンの質量対電荷比である。

式（１）からわかるように、加速電圧一定の条件では、イオンの飛行速度（従って飛行時間）はイオンのｍ／ｚのみに依存する。従ってイオンの飛行時間を測定すればイオンのｍ／ｚがわかる。

飛行時間型質量分析計では、１ｍｓ以内という極く短時間に、ｍ／ｚ＝０から数万程度の広い質量範囲の質量を一度に分析できるものもあり、タンパクなどの微量の生体高分子の分析に特に利用されている。一般的な飛行時間型質量分析計の質量分解能は、数千−数万程度であり、種々の質量分析計の中では中程度である。そのため質量分解能の向上が望まれている。

飛行時間型質量分析計の質量分解能（Ｒ）は次式（２）で表される。

ここで、Ｔはイオンの飛行時間、ΔＴはイオンの飛行時間のばらつき（半値幅）である。

式（２）から明らかなように、Ｔ一定の条件では、ΔＴを小さくするほど分解能が向上する。ΔＴは次式（３）で表される。

ここで、
ΔＴ_ｉ：イオンの初期分布（空間分布およびエネルギー分布）に起因する飛行時間のばらつき（半値幅、以下同様）、
ΔＴ_ｍ：装置の機械加工・組立精度に起因する飛行時間のばらつき、
ΔＴ_ｖ：電圧の変動に起因する飛行時間のばらつき、
ΔＴ_ｄ：検出系の時間分解能に起因する飛行時間のばらつき、
ΔＴ_ｅｔｃ：その他の要因に起因する飛行時間のばらつき、
である。

飛行時間型質量分析計のひとつとして四重極−飛行時間型質量分析計（Ｑ−ＴＯＦＭＳ）が知られている。Ｑ−ＴＯＦＭＳでは、四重極内部で試料イオンを細ビーム化し、これを飛行時間型質量分析部に導入し、ビームの軸方向に対して直交する方向に電場加速して検出器に到達するまでの飛行時間を測定する。飛行時間測定部には通常リフレクトロンが用いられる。

リフレクトロンはイオンの初期空間分布に起因するイオンの飛行時間のばらつきΔＴ_ｉを低減する作用、すなわちΔＴ_ｉを小さくする作用がある。検出器は２枚重ねのマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）とアノードで構成され、ＭＣＰの両面間およびＭＣＰ背面とアノード間にバイアス電圧が印加される。ＭＣＰ表面にイオンが入射すると二次電子が発生し、ＭＣＰ内部で電子増幅されてアノードに流れ込む。イオンビームを電場加速する時点を起点としてアノード電流の時間依存性を測定し、時間軸をｍ／ｚに変換することにより、質量スペクトルが得られる。

Ｑ−ＴＯＦＭＳでは加速部および検出器の幅が長いほど感度が向上する。しかし加速部および検出器の幅が大きくなるほど電極の平行度や検出器の平坦度の分解能への影響、すなわちΔＴｍが大きくなり質量分解能が低下する。

アノード電流の記録にはＴＤＣ（時間−ディジタル変換器：Time-to-Digital Converter）またはＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換器：Analog-to-Digital Converter）が用いられる。

ＴＤＣは、入力信号が予め設定した閾値を超えた場合にデジタル信号１を出力する、パルス計数方式である。しかし、単一のイオンの入射と複数のイオンが同時に入射した場合の区別ができず、いずれの場合もＴＤＣの出力は１となり、１個のイオンと計数してしまう。このため検出器が飽和しやすい。検出器が飽和するとピークがつぶれて質量分解能が低下する。ＴＤＣのもう一つの問題点は不感時間が存在することである。すなわち、入力信号が閾値を超えた後に入射するイオンが計測できるまでに、一定の不感時間があることである。不感時間内に入射したイオンは計測できないから、ＴＤＣの出力のピーク位置が本来の位置よりも原点側にずれる。すなわち、イオンの到来時間が短いのと同じ状況になり、質量精度が低下する。

一方、ＡＤＣでは、アノード電流値を一定の時間間隔で測定しデジタル信号として記録する。ＡＤＣの分解能は通常８ビットであり、理想的な条件では同時に２５６個のイオンを検出可能である。しかし、入射するイオンごとにＭＣＰの電子増倍率がばらつくため、イオン量が少ない場合には、計数方式であるＴＤＣのほうが正確にイオン量を測定できる。またＡＤＣの場合には、１個のイオンがＭＣＰに入射したときに発生するパルス電流の波形が質量スペクトルに直接反映され、検出系の時間分解能に起因する飛行時間のばらつきΔＴｄをパルス電流の時間幅以上に小さくすることはできない。すなわちＡＤＣによる質量スペクトルの質量分解能は、飽和が無い理想的条件でのＴＤＣによる質量スペクトルよりも劣る。

質量分解能を向上させるために種々の工夫が施されている。いくつか例示すれば、下記のようである。

特許文献１（特表２００１−５２３３７８号公報---米国特許第５，６５４，５４４号明細書）には、検出器の傾きを調整する機構を備えた飛行時間型質量分析計が開示されている。これによれば、装置の機械加工・組立精度に起因する飛行時間のばらつきΔＴ_ｍを低減して質量分解能を向上できる。

特許文献２（特表２００１−５０４２６５号公報---米国特許第５，７７７，３２６号明細書）には、複数に分割されたアノードにそれぞれ同時にパルス電流が発生した場合に、複数の計数値を与えることのできるＴＤＣの構成が開示されている。これによりＴＤＣの飽和を低減してダイナミックレンジを向上することができる。また検出系の飽和が生じにくくなるために、検出系の時間分解能に起因する飛行時間のばらつきΔＴ_ｄによる分解能および質量精度の低下も起こりにくくなる。

さらに、特許文献３（米国特許出願公開第２００２／０１７５２９２号明細書）には検出器またはアノードを複数に分割し、それぞれに独立した信号記録部を接続した構成が開示されている。少なくとも一つの検出器またはアノードにＴＤＣを接続し、少なくとも一つの検出器またはアノードにＡＤＣを接続することにより、強度の大きいピークについてはＡＤＣによる質量スペクトルを、強度の小さいピークについてはＴＤＣによる質量スペクトルを用いて合成スペクトルを求めることによりダイナミックレンジが向上する。またＡＤＣの質量スペクトルは一般にＴＤＣの質量スペクトルよりも質量精度が劣るため、ＴＤＣの質量スペクトルでＡＤＣの質量スペクトルの時間軸を補正することにより、合成スペクトルの質量精度が向上する。また低強度のピークについては、ＴＤＣの質量スペクトルを用いるため、ＡＤＣのみを用いる場合よりも高分解能である。

特表２００１−５２３３７８号公報---米国特許第５，６５４，５４４号明細書

特表２００１−５０４２６５号公報---米国特許第５，７７７，３２６号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１７５２９２号明細書

飛行時間型質量分析計、特に直交加速式の飛行時間型質量分析計では、各部の電極の平行度や検出器表面の平坦度により質量分解能が制限される。しかし電極の加工・組立精度や検出器の平坦度を向上することは技術的およびコスト的に限界がある。

特許文献１に開示された飛行時間型質量分析計では、検出器の傾きを機械的に調整することにより分解能を最大化する技術が開示されている。この方法による分解能向上効果は、イオンの等飛行時間面の形状と検出器の表面形状とに依存する。例えば、等飛行時間面と検出器表面とがいずれも完全に平坦であるならば、機械的調整機構の調整精度の範囲内において両者を限りなく平行化し、その結果、装置の機械加工・組立精度に起因する飛行時間のばらつきΔＴ_ｍをゼロに近づけることが可能である。しかしこのような状況はまれであり、等飛行時間面と検出器表面が互いに逆方向に反っている場合には、分解能向上効果は乏しい。

特許文献２に開示された飛行時間型質量分析計では、複数のアノードからの信号を同一のメモリに重ね書きすることにより、ＴＤＣを用いた検出方式の短所である検出器の飽和を低減し、ダイナミックレンジを向上することができる。しかし、個々のアノードに対向するＭＣＰの領域における飛行時間の位置依存性は、アノード分割しない場合に比べて小さい。しかし全アノードの出力を一つのメモリに重ね書きしているので、装置の機械加工・組立精度に起因する飛行時間のばらつきΔＴ_ｍの影響は低減されない。

特許文献３に開示された飛行時間型質量分析計では、検出器またはアノードを複数に分割してそれぞれに独立に信号記録系を接続する。信号記録系の少なくとも一つにはＴＤＣを、少なくとも一つにはＡＤＣを用いることにより、強度の大きいピークについてはダイナミックレンジの広いＡＤＣによる質量スペクトルを、強度の小さいピークについてはイオン量をより正確に計測できるＴＤＣによる質量スペクトルを採用することによってダイナミックレンジが向上する。ＡＤＣの質量スペクトルは一般にＴＤＣの質量スペクトルよりも質量精度が劣るため、ＴＤＣの質量スペクトルでＡＤＣの質量スペクトルの時間軸を補正することにより、合成されたスペクトルの質量精度が向上する。また低強度のピークについては、ＴＤＣの質量スペクトルを用いるため、ＡＤＣのみを用いる場合よりも分解能が高い。検出器またはアノードを分割しているので、個々の検出器またはアノードのサイズは検出器またはアノードを分割しない場合に比べて小さい。従って個々の検出器またはアノードに関するΔＴ_ｍは、検出器またはアノードを分割しない場合に比べて小さい。しかし、ピーク強度に応じてそれぞれの検出系の一方を利用するのであるから、検出感度が犠牲となる。

本発明の課題は、飛行時間型質量分析計において、検出感度を犠牲にすることなく、装置の機械加工・組立精度に起因する飛行時間のばらつきΔＴ_ｍを低減して質量分解能を向上させることである。

本発明では、飛行時間型質量分析計の検出器またはアノードを複数に分割し、各検出器またはアノードにそれぞれ独立の信号記録系を接続する。各信号記録系に記録されたスペクトルデータの時間軸または質量軸をそれぞれの検出器またはアノードごとに予め決定された校正式を用いて校正した後に、校正された各スペクトルデータを加算して１つのスペクトルとするための信号処理を行うための信号処理系を設ける。

本発明では飛行時間型質量分析装置の検出器を複数に分割し、検出器ごとに信号記録部を接続してそれぞれ独立に質量スペクトルを取得し、信号記録部ごとに得られるスペクトルの質量軸をそれぞれ個別に補正した後に、補正された各スペクトルを加算して一つのスペクトルとする。これにより、検出器を分割しない場合に比べて、検出されるイオン量を低下させることなく分解能を向上することができる。

（システム構成）
図１は、本発明の実施例である四重極−飛行時間型質量分析計による質量分析のシステムの全体構成を示すブロック図である。

分析対象の試料は、例えば、液クロマトグラフィ１１で時系列的に変化する試料に変換されてイオン源１３でイオン化される。イオン化された試料は、内部に四重極イオンガイド１７が配置された真空装置内部に導入され、四重極イオンガイド１７に入射する。四重極イオンガイド１７の内部にはイオンをクーリングする目的でヘリウムあるいは窒素などの中性のバッファーガスがガス導入口１５から導入されている。イオンは四重極イオンガイド１７を通過する間に室温程度までクーリングされる。四重極イオンガイド１７を通過したイオンは、高い真空度に維持されている質量分析部１００に備えられる加速部２３に入射する。

加速部２３は、入射するイオンと平行に配置された２枚以上のイオン引出し電極２１および押し出し電極１９を備える。押し出し電極１９に適当なパルス電圧を印加してイオンをその進行方向と直交する方向に押し出すとともに、イオン引出し電極２１により適当な電界を加えて、加速する。加速されたイオンは、ドリフト空間を飛行して平行に配置された２枚以上の反射電極２５を備えるリフレクトロン３０内部で反転し、再びドリフト空間を飛行してＭＣＰに入射する。アノード電極はＡ_１，Ａ_２およびＡ_３に３分割されてＭＣＰに対向して配置される。３分割されたアノード電極Ａ_１，Ａ_２およびＡ_３には、それぞれに、ＴＤＣ_１，ＴＤＣ_２およびＴＤＣ_３が接続される。各ＴＤＣ_１，ＴＤＣ_２およびＴＤＣ_３の出力は、それぞれに、積算メモリＡ−ＭＥＭ_１，Ａ−ＭＥＭ_２およびＡ−ＭＥＭ_３が接続され、独立に出力が記録される。積算メモリＡ−ＭＥＭ_１，Ａ−ＭＥＭ_２およびＡ−ＭＥＭ_３は信号処理部３１に接続され、後述する種々のデータ処理方法を用いて、各積算メモリに記録されたスペクトルデータから一つの質量スペクトルを合成し、保存メモリＰ−ＭＥＭに記録する。なお、信号処理部３１はいわゆる計算機を構成するものであり、データ処理法に応じたプログラムを保持するメモリの他入力装置３５、表示装置３３が接続される。分析結果は表示装置３３に表示される。さらに、データ処理法に必要な係数を格納するメモリＣ−ＭＥＭも接続される。

四重極−飛行時間型質量分析計では、四重極イオンガイド１７の４本のロッドに印加する直流電圧と加速部の押し出し電極１９のパルス電圧の接地電位との電位差により、加速部２３に入射するイオンの運動エネルギーが決まる。しかしながらバッファーガスとの衝突等により、加速部２３を通過するイオンの運動エネルギーにはある程度のばらつきが生じる。押し出し電極１９のパルス電圧は、例えば、１００μＳの周期で５μＳのパルス電圧となるようになされる。この５μＳのパルス電圧を受けて、イオンはその進行方向と直交する方向に押し出されるのである。

本発明では、飛行時間型質量分析計の質量分析部１００のＭＣＰに対向して配置されるアノード電極はＡ_１，Ａ_２およびＡ_３に３分割されるのみならず、それぞれにＴＤＣ_１，ＴＤＣ_２およびＴＤＣ_３が接続され、これらの出力は、それぞれに、積算メモリＡ−ＭＥＭ_１，Ａ−ＭＥＭ_２およびＡ−ＭＥＭ_３に独立に出力が記録される。ＴＤＣ_１，ＴＤＣ_２およびＴＤＣ_３のそれぞれは同一のトリガ信号および同一のクロック信号により動作するものとされる。以下、本発明の飛行時間型質量分析計の質量分析部１００の動作を説明するが、この説明では、アノードＡ_１，Ａ_２およびＡ_３から積算メモリＡ−ＭＥＭ_１，Ａ−ＭＥＭ_２およびＡ−ＭＥＭ_３までの直列部分を検出系列と呼ぶことにする。また以下の数式では、検出系列の番号をアノードの番号に対応させ、添字ｋ（ｋ＝１−３）で表すことにする。

図２は飛行時間型質量分析計による質量分析の信号処理方法の一般的な例を示す概念図である。

図２の上段は質量分析部１００のアノード電極Ａ_１，Ａ_２およびＡ_３の各検出系列について横軸に時間、縦軸にＴＤＣ出力を取って、ＴＤＣ出力の時間変化を示す図である。図は二つの質量の試料のデータが得られている例であるが、Ｔ_１，Ｔ_２がこの試料の質量での標準飛行時間である。四重極イオンガイド１７から導入された試料のイオンが押し出し電極１９のパルス電圧によって図１の破線で示すように飛行し、リフレクトロン３０により反射されて、ＭＣＰに入射する結果ＴＤＣに出力が得られる。このとき、アノード電極Ａ_１、Ａ_３ではイオンの到達時刻が異なる。例えば、中央にあるＡ_２検出系列の出力を標準と取ると、Ａ_２検出系列の出力は標準飛行時間Ｔ_１，Ｔ_２にＴＤＣ出力のピークが表われるのに対して、加速部２３に近いＡ_１検出系列の出力は標準飛行時間Ｔ_１，Ｔ_２より早い時間にピークが表われ、加速部２３から遠いＡ_３検出系列の出力は標準飛行時間Ｔ_１，Ｔ_２より早い時間にピークが表われる。

なお、ＴＤＣの出力は、当然ディジタル出力であり、先にも述べたように、ＴＤＣは同一のトリガ信号および同一のクロック信号により動作するデータのサンプリングを行った出力を出すものであるが、ここでは、簡便にするため、連続出力として表示した。検出系列ごとにＴＤＣ出力は積算メモリＡ−ＭＥＭに保存される。

図２の中段は積算メモリＡ−ＭＥＭに保存されたＴＤＣ出力（飛行時間スペクトル）の時間軸を検出系列ごとに時間−質量変換を行って質量軸に変換した状態を示す図である。この変換は信号処理部３１で行われる。ここでも、Ａ_２検出系列を標準と考えて、イオンの質量対電荷比ｍ／ｚを横軸にとって、標準飛行時間Ｔ_１，Ｔ_２に対応する共通の質量サンプル点ｍ_１，ｍ_２のＴＤＣ出力に対応した信号強度を縦軸にとる。Ａ_１検出系列およびＡ_３検出系列についても同様に行う。詳細は後述するが、Ａ_１検出系列およびＡ_３検出系列のそれぞれについて、飛行時間の差を補正して、共通の質量サンプル点ｍ_１，ｍ_２の信号強度を縦軸にとる。

図２の下段は、各検出系列の共通の質量サンプル点ｍ_１，ｍ_２のＴＤＣ出力に対応した信号強度を加算して計測結果を得た状態を示す図である。この段階では、検出系列ごとに共通の質量サンプル点ｍ_１，ｍ_２のデータとされているので、単純に加算すれば良い。その結果、飛行時間Ｔ_１，Ｔ_２に対応する共通の質量サンプル点ｍ_１，ｍ_２にピークが表われる計測結果が得られる。

（第１の信号処理）
図３は本発明による第１の信号処理について説明する図である。

図３の最上段は、各検出系列の積算メモリＡ−ＭＥＭ_１，Ａ−ＭＥＭ_２およびＡ−ＭＥＭ_３に記録された飛行時間スペクトクルを示す図である。横軸は時間であり、縦軸は信号強度である。各検出系列のデータのサンプリングのタイミングは同じであり、ここではｔ_１，ｔ_２,---，ｔ_５で示した。

図３の上から２段目は、各検出系列の飛行時間スペクトクルの時間軸を、検出系列ごとに予め設定された時間−質量変換式に従い、質量軸（質量対電荷比ｍ／ｚ軸）に変換した質量スペクトルを示す図である。

時間−質量変換式は次のようにして予め設定され係数格納メモリＣ−ＭＥＭの時間−質量変換テーブルに記憶される。すなわち、質量が既知である２種類の標準試料イオン（質量対電荷比ｍ／ｚがｍ１およびｍ２）の飛行時間測定を行い、それぞれのピーク位置（ＴＯＦ［１］およびＴＯＦ［２］）を決定する。ＴＯＦ［１］およびＴＯＦ［２］は、図２で言えば、Ａ_２検出系列では時間Ｔ_１，Ｔ_２に対応する。Ａ_１検出系列およびＡ_３検出系列では、ピーク位置は時間Ｔ_１，Ｔ_２からずれたものとなるから、実際のピーク位置を決定する。このときピーク形状をガウス分布等で近似することにより、ピーク位置をより正確に決定することができる。

一般に、飛行時間と質量は式（４）で関係付けられる。式（４）にＴＯＦ［１］とｍ１およびＴＯＦ［２］とｍ２をそれぞれ代入して得られる連立方程式を解くことにより、式（４）の係数ａ_ｋおよびｂ_ｋ（ｋ＝１−３：各検出系列の番号）を算出する。

ここでｊは標準試料ピークの番号である。

図３において、Ａ_２検出系列での時間軸上でｔ_１，ｔ_２,---，ｔ_５での信号強度が質量軸上のｍ_１，ｍ_２,---，ｍ_５での信号強度の質量スペクトルに対応するとして、Ａ_１検出系列での時間軸上でｔ_１，ｔ_２,---，ｔ_５での信号強度が質量軸上のｍ_１'，ｍ_２',---，ｍ_５'での信号強度の質量スペクトルに対応し、Ａ_３検出系列での時間軸上でｔ_１，ｔ_２,---，ｔ_５での信号強度が質量軸上のｍ_１''，ｍ_２'',---，ｍ_５''での信号強度の質量スペクトルに対応する。

図３の上から３段目は、各検出系列の質量軸（質量対電荷比ｍ／ｚ軸）に変換された質量スペクトルから、検出系列ごとに予め設定された全検出系列に共通の質量サンプル点に信号強度を補間する状況を示す図である。

共通の質量サンプル点へのデータ変換係数は次のようにして予め設定される。全検出系列に共通の質量サンプル点をＭ［ｎ］（ｎ＝０−Ｎ、Ｎは整数）とする。共通の質量サンプル点は、例えば０．１ａｍｕごとの等間隔とする。時間−質量変換後のスペクトルデータ点のうち、共通の質量サンプル点Ｍ［ｎ］を挟む２つのサンプル点の質量をｍ［ｎ'］およびｍ［ｎ'＋１］、それぞれの質量における信号強度をそれぞれｙ［ｎ'］およびｙ［ｎ'＋１］として、Ｍ［ｎ］における信号強度Ｙ［ｎ］を次式（５）により算出する。

ここで、ｒは次式（６）である。

検出系列ごとに全てのｎについてｒ［ｎ］およびｎ'を決定して補間係数テーブルに記憶する。

この処理方法では、各検出系列のスペクトルデータの共通の質量サンプル点を一致させて加算するため、検出系列ごとに感度が異なる場合であってもＳＮ比の劣化が生じない。また加算されたスペクトルのデータ点数は各検出系列の共通の質量サンプル点の数と同じであり、保存メモリに記録されるデータ量は増加しない。

図３の最下段は、全検出系列に共通の質量サンプル点に補間されたデータで構成される各検出系列の質量スペクトルデータを加算し、一つの質量スペクトルデータとした状態を示す図である。横軸は、例えば０．１ａｍｕごとの等間隔とされた共通の質量サンプル点であり、縦軸は全検出系列の信号強度を加算した信号強度である。

図４Ａは、式（５）および（６）による直線近似によるデータ補間の概念図である。図４Ａのデータ補間方法では、２点ｍ［ｎ'］およびｍ［ｎ'＋１］の間を直線近似し、質量Ｍ［ｎ］での信号強度Ｙ［ｎ］を求める方法を示す。しかしながら、実際のスペクトルデータは曲線であるので最適な補間になり得ない場合がある。

図４Ｂは、式（５）および（６）によるガウス分布等の曲線近似によるデータ補間の概念図である。図４Ａと異なり、２点ｍ［ｎ'］およびｍ［ｎ'＋１］の間をガウス分布等の曲線で近似し、Ｍ［ｎ］における信号強度Ｙ［ｎ］を求める。この方法では、ピーク形状をより正確に再現することができ、その結果より高い分解能を実現できる。

図５は、本発明による第１の信号処理による第１の質量スペクトル測定方法のフローチャートを示す図である。まず、標準試料測定ステップでは、ステップ５１１で標準試料の飛行時間測定をＮ回繰り返して積算する。前述したように、例えば、押し出し電極１９のパルス電圧は、１００μＳの周期で５μＳのパルス電圧となるようになされるが、この１００μＳの周期をＮ回繰り返して測定し、結果を積算する。ステップ５１２では、検出系列ごとに積算スペクトルから式（５）に従って、時間−質量変換係数ａ_ｋおよびｂ_ｋ（ｋ＝１−３）を算出し、ステップ５１３で時間−質量変換係数テーブルを書き換える。次に、ステップ５１４では、式（６）に従って、共通の質量サンプル点への変換係数ｒ［ｎ］および対応するｎ'の値を決定し、ステップ５１５で補間係数テーブルを書き換える。

時間−質量変換係数テーブルおよび補間係数テーブルを書き換えた後、実試料測定およびデータ処理ステップを実行する。ステップ５２１で、実試料の飛行時間測定をＮ'回繰り返して積算する。これは、標準試料の飛行時間測定をＮ回繰り返して積算したのと同様に行う。Ｎ'は、試料の性格に応じて決定する。ステップ５２２では、ステップ５２３で、検出系列ごとにステップ５１５で書き換えた補間係数テーブルから補間係数ｒ［ｎ］および対応するｎ'値を呼び出し、式（５）に従い補間データＹ［ｎ］を算出する。次に、ステップ５２４では、各検出系列の補間データＹ［ｎ］をｎごとに加算し、ステップ５２５で保存メモリに記録する。また、ステップ５２６で、加算して得られた質量スペクトルをモニター画面上に表示しても良い。

実試料測定およびデータ処理ステップでは、以上の操作をＮ"回繰り返し、これにより得られるＮ"個の質量スペクトルデータを保存メモリの異なる領域に順次記録する。ここで、Ｎ"回の繰り返しは、図１の液クロマトグラフ１１から導入される試料の計測を打ち切るまでの時間、継続される。

図６は、本発明による第１の信号処理による第２の質量スペクトル測定方法のフローチャートを示す図である。この測定方法は、図５で説明した実試料測定およびデータ処理ステップを実試料測定ステップとデータ処理ステップとに分離したものである。例えば、図１の液クロマトグラフ１１から導入される試料の時間的な変化が急であるため、実試料の飛行時間測定をＮ'回繰り返して積算する時間が短くされ、さらに、この計測をＮ"回繰り返し行うときの周期が短いため、実試料測定とデータ処理を時系列に実行するのが困難なとき等に有用である。

標準試料測定ステップでは、図５で説明した同じ処理で、時間−質量変換係数テーブルおよび補間係数テーブルを書き換える。

実試料測定ステップでは、ステップ５２１で、実試料の飛行時間測定をＮ'回繰り返して積算する。次に、ステップ６０１で、検出系列ごとの積算データをそれぞれの保存メモリに記録する。これをＮ"回繰り返し行い、各回ごとに保存メモリの異なる領域に積算データを記録する。ここで、Ｎ"回の繰り返しは、図１の液クロマトグラフ１１から導入される試料の計測を打ち切るまでの時間、継続される。第２の方法では、実試料の飛行時間測定をＮ'回繰り返し後に必要となる処理は積算データを保存メモリに記録することだけであるので、Ｎ"回の繰り返し周期を短いものとできる。

データ処理ステップでは、ステップ６０２で、保存メモリに記録された検出系列ごとの積算データ、すなわち、ｙ［ｎ'］およびｙ［ｎ'＋１］を呼び出す。次に、図５で説明したと同様、ステップ５２２では、ステップ５２３で、補間係数テーブルからは補間係数ｒ［ｎ］および対応するｎ'値を呼び出し、先にステップ６０２で読み出した、対応するｙ［ｎ'］およびｙ［ｎ'＋１］から補間データＹ［ｎ］を算出する。次に、ステップ５２４では、各検出系列の補間データＹ［ｎ］をｎごとに加算し、ステップ５２５で保存メモリに記録する。また、ステップ５２６で、加算して得られた質量スペクトルをモニター画面上に表示しても良い。

なお、上述の説明では、イオンの検出は、２枚重ねのマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）とこれに対向して配置された分割されたアノードで構成されるものとしたが、これに代えて、分割されたアノードに対応するイオン検出器が設けられる場合においても、同様に適用できる。以下の実施例においても同様である。

（第２の信号処理）
図７は本発明による第２の信号処理について説明する図である。この処理は、図３で説明した補間処理に代えて、予め設定された強度補正係数を用いて強度補正するものである。

図７の最上段は、図３の最上段と同じで、各検出系列の積算メモリＡ−ＭＥＭ_１，Ａ−ＭＥＭ_２およびＡ−ＭＥＭ_３に記録された飛行時間スペクトクルを示す図である。横軸は時間であり、縦軸は信号強度である。各検出系列のデータのサンプリングのタイミングは同じであり、ここではｔ_１，ｔ_２,---，ｔ_５で示した。

図７の上から２段目は、図３の上から２段目と同じで、各検出系列の飛行時間スペクトクルの時間軸を、検出系列ごとに予め設定された時間−質量変換式に従い、質量軸（質量対電荷比ｍ／ｚ軸）に変換した質量スペクトルを示す図である。

時間−質量変換式は図３に関連して説明したと同じで、次のようにして予め設定され係数格納メモリＣ−ＭＥＭの時間−質量変換テーブルに記憶される。すなわち、質量が既知である２種類の標準試料イオン（質量対電荷比ｍ／ｚがｍ１およびｍ２）の飛行時間測定を行い、それぞれのピーク位置（ＴＯＦ［１］およびＴＯＦ［２］）を決定する。ＴＯＦ［１］およびＴＯＦ［２］は、図２で言えば、Ａ_２検出系列では時間Ｔ_１，Ｔ_２に対応する。Ａ_１検出系列およびＡ_３検出系列では、ピーク位置は時間Ｔ_１，Ｔ_２からずれたものとなるから、実際のピーク位置を決定する。このときピーク形状をガウス分布等で近似することにより、ピーク位置をより正確に決定することができる。

一般に、飛行時間と質量は式（４）で関係付けられる。式（４）にＴＯＦ［１］とｍ１およびＴＯＦ［２］とｍ２をそれぞれ代入して得られる連立方程式を解くことにより、式（４）の係数ａ_ｋおよびｂ_ｋ（ｋ＝１−３：各検出系列の番号）を算出する。

図７においても、図３と同様、Ａ_２検出系列での時間軸上でｔ_１，ｔ_２,---，ｔ_５での信号強度が質量軸上のｍ_１，ｍ_２,---，ｍ_５での信号強度の質量スペクトルに対応するとして、Ａ_１検出系列での時間軸上でｔ_１，ｔ_２,---，ｔ_５での信号強度が質量軸上のｍ_１'，ｍ_２',---，ｍ_５'での信号強度の質量スペクトルに対応し、Ａ_３検出系列での時間軸上でｔ_１，ｔ_２,---，ｔ_５での信号強度が質量軸上のｍ_１''，ｍ_２'',---，ｍ_５''での信号強度の質量スペクトルに対応する。

次に、各質量スペクトルの強度を検出系列ごとに予め設定された強度補正係数を用いて強度補正する。検出系列ごとの補正されたスペクトルデータを加算して一つのスペクトルデータとする。

強度補正係数は次のようにして予め設定され、係数格納メモリ中の強度補正係数テーブルに記憶される。濃度既知の標準試料を測定し、検出系列ごとのピーク強度Ｉｋ（ｋ＝１−３）を求める。式（７）により、各検出系列のピーク強度をいずれか一つの検出系列のピーク強度で規格化する。この規格化値を強度補正係数ｑｋ（ｋ＝１−３）とする。

なお、式（７）を用いる場合にＡ_２検出系列を標準とする場合は、Ａ_２検出系列の強度補正係数ｑ２は１である。従って、Ａ_２検出系列については強度補正する必要はない。

図７の上から３段目は、Ａ_２検出系列を標準として、Ａ_１検出系列およびＡ_３検出系列の強度補正をする状況を示す図であり、実質的に、Ａ_１検出系列およびＡ_３検出系列のピーク値をＡ_２検出系列のピーク値に合せる操作が行われることを示すものとなっている。

図８は本発明による第２の信号処理による第１の質量スペクトル測定方法のフローチャートを示す図である。まず、標準試料測定ステップでは、図５で説明したと同様に、ステップ５１１で標準試料の飛行時間測定をＮ回繰り返して積算する。ステップ５１２では、検出系列ごとに積算スペクトルから式（５）に従って、時間−質量変換係数ａ_ｋおよびｂ_ｋ（ｋ＝１−３）を算出し、ステップ５１３で時間−質量変換係数テーブルを書き換える。次に、ステップ８０１で強度補正係数ｑｋを算出し、ステップ８０３で強度補正係数テーブルを書き換える。

時間−質量変換係数テーブルおよび強度補正係数テーブルを書き換えた後、実試料測定およびデータ処理ステップを実行する。ステップ５２１で、実試料の飛行時間測定をＮ'回繰り返して積算する。これは、標準試料の飛行時間測定をＮ回繰り返して積算したのと同様に行う。Ｎ'は、試料の性格に応じて決定する。次に、ステップ８０５で、ステップ８０７で検出系列ごとに強度補正係数テーブルから呼び出した強度補正係数ｑｋを使用して、強度補正データＹ［ｎ'］を次式（８）により算出する。

次に、ステップ５２５で、各検出系列の強度補正データＹ［ｎ'］を保存メモリに記録する。ステップ８０９で、ステップ５１３で書き換えた時間−質量変換係数テーブルを読み出して、ステップ５２５でメモリに保存したデータを共通の質量サンプル点へ変換する。その後、ステップ８１１で加算し、ステップ５２６で、共通の質量サンプル点へプロットした質量スペクトルをモニター画面上に表示する。以上の操作をＮ"回繰り返して、得られるＮ"個の質量スペクトルデータは、ステップ５２５の動作により保存メモリの異なる領域に順次記録される。ここで、Ｎ"回の繰り返しは、図１の液クロマトグラフ１１から導入される試料の計測を打ち切るまでの時間、継続される。

このデータ処理方法では補間を行う場合に比べて計算量が少ないため、より高速な処理が可能である。そのため、より高スループットな測定が可能である。

図９は本発明による第２の信号処理による第２の質量スペクトル測定方法のフローチャートを示す図である。この測定方法は、図６と同様に、図８で説明した実試料測定およびデータ処理ステップを実試料測定ステップとデータ処理ステップとに分離したものである。したがって、図６と同様に、図１の液クロマトグラフ１１から導入される試料の時間的な変化が急であるため、実試料の飛行時間測定をＮ'回繰り返して積算する時間が短くされ、さらに、この計測をＮ"回繰り返し行うときの周期が短いため、実試料測定とデータ処理を時系列に実行するのが困難なとき等に有用である。

標準試料測定ステップでは、図８で説明した同じ処理で、時間−質量変換係数テーブルおよび強度補正係数テーブルを書き換える。

実試料測定ステップでは、ステップ５２１で、実試料の飛行時間測定をＮ'回繰り返して積算する。次に、ステップ６０１で、検出系列ごとの積算データをそれぞれの保存メモリに記録する。これをＮ"回繰り返し行い、各回ごとに保存メモリの異なる領域に積算データを記録する。ここで、Ｎ"回の繰り返しは、図１の液クロマトグラフ１１から導入される試料の計測を打ち切るまでの時間、継続される。第２の方法では、実試料の飛行時間測定をＮ'回繰り返し後に必要となる処理は積算データを保存メモリに記録することだけであるので、Ｎ"回の繰り返し周期を短いものとできる。

データ処理ステップでは、ステップ６０２で、保存メモリに記録された検出系列ごとの積算データ、すなわち、ｙ［ｎ'］およびｙ［ｎ'＋１］を呼び出す。次に、図８で説明したと同様、ステップ８０５で、ステップ８０７で検出系列ごとに強度補正係数テーブルから呼び出した強度補正係数ｑｋを使用して、強度補正データＹ［ｎ'］を上述の式（８）により算出する。

次に、ステップ５２５で、各検出系列の強度補正データＹ［ｎ'］を保存メモリに記録する。ステップ８０９で、ステップ５１３で書き換えた時間−質量変換係数テーブルを読み出して、ステップ５２５でメモリに保存したデータを共通の質量サンプル点へ変換する。その後、ステップ８１１で加算し、ステップ５２６で、共通の質量サンプル点へプロットした質量スペクトルをモニター画面上に表示する。以上の操作をＮ"回繰り返して、得られるＮ"個の質量スペクトルデータは、ステップ５２５の動作により保存メモリの異なる領域に順次記録される。ここで、Ｎ"回の繰り返しは、図１の液クロマトグラフ１１から導入される試料の計測を打ち切るまでの時間、継続される。

（第３の信号処理）
図１の説明からも推測できるように、ＭＣＰに到達するイオンの量は、アノードの全域で均等なわけではない。図１０は、ＭＣＰにイオンが到達する時点でのイオン量の空間分布とアノードとの位置関係の例を示す図である。ＭＣＰの中心付近ではイオン量はほぼ均一であるが、端部付近では中心付近よりもイオン量が低下する。したがって、中間部のアノードＡ_２はイオン量の空間分布がほぼ均一な領域に配置されるのに対して、両端のアノードＡ_１およびＡ_３はイオン量が低下する領域を含む位置に配置される。

そこで、両端のアノードＡ_１およびＡ_３の幅ｄ_１およびｄ_３を、それぞれの検出強度が中間部のアノードＡ_２の検出強度と同一となるような幅に設定する。従って、アノードＡ_１およびＡ_３の幅ｄ_１およびｄ_３はアノードＡ_２の幅ｄ_２よりも大きいものとなる。アノード幅を決定するためには、予め予備実験等によりイオン量の空間分布を求める必要があるが、イオン量の空間分布は質量分析部１００のイオン飛行部の構成によって決まる。従って、イオン飛行部の構成は一旦装置を製作し、空間分布が計測されれば変化するものではなく、一旦アノード幅を決定してしまえばアノード幅を変更する必要はないから、装置製作上の負担になることではない。

図１１は、ＭＣＰにイオンが到達する時点でのイオン量の空間分布とアノードとの位置関係の他の例を示す図である。なお、この例では、イオン量がほぼ均一な領域にのみアノードＡ_１からアノードＡ_３を配置した例である。この場合には、各アノードにはほぼ均一なイオン量が到達するから、アノードの幅は全て同じで良い。質量分析部１００の加速部２３やリフレクトロン３０内部の電場は均一であることが望ましいが、実際には中心部から離れるほど電場が不均一となり、その結果ΔＴｖが大きくなるために分解能が劣化する。図１１の構成では、図１０の構成と比較して、到達するイオンの全てを利用しないことになるので、検出感度の面では不利であるが、より高い分解能が得られる。

図１２は、図１０または図１１のようにＭＣＰとアノードとの関係を工夫した構成におけるデータ処理方法の概念図を示す。

図１２の上段は、図７の最上段と同じで、各検出系列の積算メモリＡ−ＭＥＭ_１，Ａ−ＭＥＭ_２およびＡ−ＭＥＭ_３に記録された飛行時間スペクトクルを示す図である。横軸は時間であり、縦軸は信号強度である。各検出系列のデータのサンプリングのタイミングは同じであり、ここではｔ_１，ｔ_２,---，ｔ_５で示した。

図１２の中段は、図７の上から２段目と同じで、各検出系列の飛行時間スペクトクルの時間軸を、検出系列ごとに予め設定された時間−質量変換式に従い、質量軸（質量対電荷比ｍ／ｚ軸）に変換した質量スペクトルを示す図である。この場合も、図７と同様に処理されるが、説明は省略する。

図１０、図１１の説明から明らかなように、第３の信号処理では、全ての検出系列で、ほぼ同一感度で計測が行われるから、図７の上から３段目の図を参照して説明した強度補正の処理は不要であり、時間−質量変換後のデータから加算処理を行えば良い。

図１３は本発明の第３の信号処理による質量スペクトル測定方法のフローチャートを示す図である。この測定方法は、図８と同様に、標準試料測定ステップで標準試料の飛行時間測定をＮ回繰り返して積算する。検出系列ごとに積算スペクトルから時間−質量変換式の係数ａ_ｋおよびｂ_ｋ（ｋ＝１−３）を算出し、時間−質量変換係数テーブルを書き換える。

実試料測定およびデータ処理ステップでは、ステップ５２１で、実試料の飛行時間測定をＮ'回繰り返して積算する。これは、標準試料の飛行時間測定をＮ回繰り返して積算したのと同様に行う。Ｎ'は、試料の性格に応じて決定する。次に、ステップ５２５で、各検出系列の強度データｙ［ｎ'］を保存メモリに記録する。ステップ８０９で、ステップ５１３で書き換えた時間−質量変換係数テーブルを読み出して、ステップ５２５でメモリに保存したデータを共通の質量サンプル点へ変換する。その後、ステップ８１１で加算し、ステップ５２６で、共通の質量サンプル点へプロットした質量スペクトルをモニター画面上に表示する。以上の操作をＮ"回繰り返して、得られるＮ"個の質量スペクトルデータは、ステップ５２５の動作により保存メモリの異なる領域に順次記録される。ここで、Ｎ"回の繰り返しは、図１の液クロマトグラフ１１から導入される試料の計測を打ち切るまでの時間、継続される。このステップでも、各検出系列の検出感度が予めほぼ同じものとされているので、強度補正処理は不要である。

第３の信号処理では、実試料の測定中においては積算メモリから保存メモリへのデータ転送を行うだけである。そのため強度補正を行う場合に比べて計算量が少なく、従ってより高速な処理が可能である。そのため、より高スループットな測定が可能である。もちろん、第３の信号処理でも、図９で説明したように、実試料の測定と、データ処理を分離することで、よりスループットを上げることができる。

なお、分割されたアノードに対応するイオン検出器が設けられる場合においては、各検出系列のイオン検出器に導入されるイオンの量が、ほぼ同じになるように、導入面の有効面積を調整すれば、同様に適用できる。

（システム構成の変形例１）
上述のシステム構成では、ＴＤＣ_１，ＴＤＣ_２およびＴＤＣ_３のそれぞれは同一のトリガ信号および同一のクロック信号により動作するものとしたから、そのためのタイミングの制御については言及しなかった。このシステム構成の変形例１では、トリガ信号およびクロック信号を最適値に制御するハードを備える構成とした。

図１４は本発明の飛行時間型質量分析計にかかわるシステム構成の変形例１の検出部の構成例を示すブロック図である。ＭＣＰに対向する三つのアノードＡ_１，Ａ_２およびＡ_３のそれぞれにＴＤＣ_１，ＴＤＣ_２およびＴＤＣ_３が接続され、さらに積算メモリＡ−ＭＥＭ_１，Ａ−ＭＥＭ_２およびＡ−ＭＥＭ_３が接続されて、信号処理部３１に接続され、三つの検出系列を構成する点では差異はない。図１４では、タイミング制御部１０１が設けられる。タイミング制御部１０１はイオンの飛行時間の計測にかかわるタイミング信号を生成して出力する。１０３はトリガ発生器であり、タイミング制御部１０１からの１００μＳの周期のタイミング信号を受けて、前述した押し出し電極１９のパルス電圧に対応する５μＳのパルス電圧の生成のトリガ信号を発生する。トリガ発生器１０３に与えられるタイミング信号と同じタイミング信号は信号処理部３１にも与えられて、信号処理部３１に計測開始の連絡をする機能を果たす。１０５_１−１０５_３は遅延発生器であり、前記トリガ発生器１０３の発生するトリガ信号を受ける。各遅延発生器１０５_１−１０５_３は、タイミング制御部１０１が与える遅延設定信号を受けて、この遅延設定信号に応じた時間の経過後にトリガ信号を通過させる。１０７_１−１０７_３はクロック発生器であり、前記遅延発生器１０５_１−１０５_３を通過したトリガ信号を受けてクロック信号を発生する。各クロック発生器１０７_１−１０７_３は、タイミング制御部１０１が与えるクロック周期設定信号を受けて、この周期設定信号に応じた周期のクロックを生成してＴＤＣ_１−ＴＤＣ_３に与える。

ここで、上述した遅延設定信号およびクロック周期設定信号について説明する。図２の上段の図を参照して明らかなように、イオンの飛行経路の差異がＭＣＰへのイオンの到達時間の差異となり、且つ、ゲインの差異となる。これらのことが、上述した各信号処理を必要とする原因となっている。

上述した遅延設定信号について見ると、Ａ_１検出系列へのイオンの到達が最も早いのであるから、例えば、遅延発生器１０５_１の設定する遅延時間を０とし、遅延発生器１０５_２、遅延発生器１０５_３の設定する遅延時間を、それぞれ、図２の上段の図にあるような値とすれば良い。これは、例えば、標準試料を事前に計測して、ピーク時間の差を評価することにより、決定できる。

上述したクロック周期設定信号について見ると次のようである。各検出系列へ到達イオンの到達時間が異なるため、例えば、上述した１００μＳの周期で計測されるイオンに対し、各検出系列のＭＣＰに対して作用する時間が異なる。すなわち、Ａ_１検出系列で最も短い時間幅となり、Ａ_２検出系列、Ａ_３検出系列と順次、時間幅が広くなっていることは明らかである。従って、Ａ_１検出系列のクロック周期を最も短くし、Ａ_２検出系列、Ａ_３検出系列と順次、クロック周期を大きくすれば良い。これは、例えば、標準試料を事前に計測して、各検出系列のピーク幅がほぼ等しくなるようにすることにより、決定できる。

図１５は、図１４の構成で設定された遅延時間およびクロック周期の下での信号処理方法の概念を示す図である。上から順にＡ_１検出系列、Ａ_２検出系列およびＡ_３検出系列のアノードＡ_１、Ａ_２およびＡ_３に得られる信号の大きさとサンプリングクロックとを模式的に示し、各サンプリングクロックに応じて得られる積算メモリＡ−ＭＥＭ_１，Ａ−ＭＥＭ_２およびＡ−ＭＥＭ_３の信号を示す。Ｔ_ｄ１は遅延発生器１０５_２に設定された遅延時間、Ｔ_ｄ２は遅延発生器１０５_３に設定された遅延時間である。遅延発生器１０５_１の遅延時間は０である。各サンプリングクロックはｆ_１＜ｆ_２＜ｆ_３である。

このようにすることにより、各積算メモリＡ−ＭＥＭ_１，Ａ−ＭＥＭ_２およびＡ−ＭＥＭ_３に得られる信号は、一つのイオンに対応するものとなっている。従って、各積算メモリＡ−ＭＥＭ_１，Ａ−ＭＥＭ_２およびＡ−ＭＥＭ_３に得られる信号を式（９）に従って、単純に加算したデータＹ［ｎ'］を算出し、保存メモリに順に記録すれば良いことになる。

ここでｎ'はそれぞれのサンプリングクロックの順番である。

システム構成の変形例１による方法では、ハードウェアにより検出系列間の時間軸の補正を行うため、ソフトウェアによる補間や強度補正を行う必要が無い。またアノードごとの検出感度を揃える必要もない。

一方、よく知られているように、一般に飛行時間と質量との関係は式（４）に完全には従わない。飛行時間と質量との関係が式（４）から大きく外れるような場合には、システム構成の変形例１による方法では、正確な測定ができないことになってしまう。このような場合には、システム構成の変形例１による構成とした場合でも、ソフトウェアによる処理を併用して、飛行時間と質量との、より正確な関係式を用いることとするのが良い。

図１６は、システム構成の変形例１にソフトウェアによる処理を併用した場合の質量スペクトル測定のフローチャートを示す図である。図１３と対応して明らかなように、この場合、上述した第３の信号処理による質量スペクトル測定と同じで良い。

（システム構成の変形例２）
システム構成の変形例１と同様な効果は、図１７の構成によっても実現可能である。図１７は、図１４の検出部の構成に対応するシステム構成の変形例２のブロック図である。図１７と図１４とを対比して明らかなように、システム構成の変形例２の構成では、遅延発生器１０５_１−１０５_３がアノードＡ_１−Ａ_３とＴＤＣ_１−ＴＤＣ_３との間に、それぞれ、接続されるように変更されただけで、それぞれの遅延時間およびクロック発生器の周波数は、システム構成の変形例１と同様に、タイミング制御部1０１により設定される。

図１４および図１７の構成において遅延発生器を用いなくてもある程度の分解能向上効果は得られる。また図１４および図１７の構成において各クロック発生器のクロック周波数が同一であってもある程度の分解能向上効果は得られる。従って、試料に対応した適当なクロック周波数を設定すれば、一つのクロック発生器の出力を分岐して三つのＴＤＣに入力しても良い。

なお、上述の説明では、時間−質量変換係数、共通の質量サンプル点へのデータ補間係数および強度補正係数を得るために、標準試料のみを先行して計測するものとしたが、標準試料の質量は既知であるので、標準試料を実試料と混ぜておき、実試料および標準試料を同時に測定し、標準試料のピークから時間−質量変換係数および補間係数あるいは強度補正係数を求めても良い。よく知られているように、標準試料と実試料を別々に測定する場合に比べてより高い質量精度を実現できる。なお、この方法によるときは、各信号処理で説明した標準試料測定ステップが無くなり、実試料測定ステップが、実試料および標準試料測定ステップとなる。データ処理ステップでは、既知の標準試料の測定に付いて得られた結果を利用して、必要な係数の導出処理を行い、この結果を利用して実試料の計測結果を得れば良い。

なお、これまでに述べた例ではアノード分割数は３としたが、２以上であれば分解能向上効果が得られる。分解能向上効果は分割数が多いほど大きいと言えるが、構成が煩雑であるとともにΔＴ_ｖ、ΔＴ_ｄ、ΔＴ_ｅｔｃが相対的に大きくなるため、自ずと限界がある。また、アノードの分割に代えて、独立した複数のＭＣＰ検出器を用いても同様の効果が得られる。またＴＤＣの代わりにＡＤＣを用いた場合においても同様の効果が得られる。

本発明の実施例である四重極−飛行時間型質量分析計による質量分析のシステムの全体構成を示すブロック図である。 飛行時間型質量分析計による質量分析の信号処理方法の一般的な例を示す概念図である。 本発明による第１の信号処理について説明する図である。 式（５）および（６）による直線近似によるデータ補間の概念図である。 式（５）および（６）によるガウス分布等の曲線近似によるデータ補間の概念図である。 本発明による第１の信号処理による第１の質量スペクトル測定方法のフローチャートを示す図である。 本発明による第１の信号処理による第２の質量スペクトル測定方法のフローチャートを示す図である。 本発明による第２の信号処理について説明する図である。 本発明による第２の信号処理による第１の質量スペクトル測定方法のフローチャートを示す図である。 本発明による第２の信号処理による第２の質量スペクトル測定方法のフローチャートを示す図である。 ＭＣＰにイオンが到達する時点でのイオン量の空間分布とアノードとの位置関係の例を示す図である。 ＭＣＰにイオンが到達する時点でのイオン量の空間分布とアノードとの位置関係の他の例を示す図である。 図１０または図１１のようにＭＣＰとアノードとの関係を工夫した構成におけるデータ処理方法の概念図を示す。 本発明の第３の信号処理による質量スペクトル測定方法のフローチャートを示す図である。 本発明の飛行時間型質量分析計にかかわるシステム構成の変形例１の検出部の構成例を示すブロック図である。 図１４の構成で設定された遅延時間およびクロック周期の下での信号処理方法の概念を示す図である。 システム構成の変形例１にソフトウェアによる処理を併用した場合の質量スペクトル測定のフローチャートを示す図である。 図１４の検出部の構成に対応するシステム構成の変形例２のブロック図である。

符号の説明

１１…液クロマトグラフィ、１３…イオン源、１５…ガス導入口、１７…四重極イオンガイド、１９…押し出し電極、２１…イオン引出し電極、２３…加速部、２５…反射電極、３０…リフレクトロン、３１…信号処理部、３３…表示装置、３５…入力装置、１００…質量分析部、１０１…タイミング制御部、１０３…トリガ発生器、１０５_１，１０５_２，１０５_３…遅延発生器、１０７_１，１０７_２，１０７_３…クロック発生器、Ａ_１，Ａ_２，Ａ３…アノード電極、ＴＤＣ_１，ＴＤＣ_２，ＴＤＣ_３…時間−ディジタル変換器、Ａ−ＭＥＭ_１，Ａ−ＭＥＭ_２，Ａ−ＭＥＭ_３…積算メモリ、Ｃ−ＭＥＭ…係数格納メモリ。

Claims (8)

1. 複数の並列配置されたイオン検出器、又はマイクロチャンネルプレートとこれに対向して設けられた複数のアノードで構成されるイオン検出器と、
   前記複数のイオン検出器の出力信号又は複数のアノードの各アノードの出力信号を、それぞれ、独立して記憶させる複数の積算メモリと、
   前記各積算メモリに記憶された出力信号に対してそれぞれ時間−質量変換を行うための変換係数を記憶するメモリと、
   前記変換係数に応じて時間−質量変換された各出力信号を加算する信号処理部と、
   を有することを特徴とする飛行時間型質量分析計。
2. 前記各積算メモリに記録された各出力信号に対して補間処理を行うための補間係数を記憶するメモリを備え、前記信号処理部は補間処理された各出力信号を加算する請求項１に記載する飛行時間型質量分析計。
3. 前記各積算メモリに記録された出力信号の信号強度を補正するための補正係数を記憶するメモリを備え、前記信号処理部は強度補正された各出力信号を加算する請求項１または請求項２に記載する飛行時間型質量分析計。
4. 前記複数の並列配置されたイオン検出器、又はマイクロチャンネルプレートとこれに対向して設けられた複数のアノードで構成されるイオン検出器は、それぞれに導入されるイオンの量がほぼ等しくなるようになされた請求項１または請求項２に記載する飛行時間型質量分析計。
5. 請求項１または請求項２に記載する飛行時間型質量分析計であって、トリガ信号発生器と、該トリガ信号発生器の出力信号を遅延させるための遅延発生器を備え、該遅延発生器による遅延時間が可変であることを特徴とする飛行時間型質量分析計。
6. 分析すべき試料をイオン化して導入し、導入されたイオンを所定の周期および所定のルートで飛行させ、飛行したイオンを検出する飛行時間型質量分析方法において、
   前記イオンの検出を複数の並列配置されたイオン検出系で行い、
   前記複数のイオン検出系の出力信号を、それぞれ、独立して積算メモリに記憶させ、
   前記各積算メモリに記憶された出力信号に対してそれぞれ変換係数を介在させて時間−質量変換を行わせ、
   前記変換係数に応じて時間−質量変換された各出力信号を加算するとともに、
   前記変換係数が、標準試料または標準試料と実試料とが混在された試料に対する計測結果の内、標準試料に対応する計測結果から導出されるものである飛行時間型質量分析方法。
7. 請求項６記載の飛行時間型質量分析方法であって、
   前記各積算メモリに記憶された出力信号に対してそれぞれ補間係数を介在させて補間処理を行わせ、
   前記補間係数に応じて補間された各出力信号を加算するとともに、
   前記補間係数が、標準試料または標準試料と実試料とが混在された試料に対する計測結果の内、標準試料に対応する計測結果から導出されるものである飛行時間型質量分析方法。
8. 請求項６記載の飛行時間型質量分析方法であって、
   前記各積算メモリに記憶された出力信号に対してそれぞれ強度補正係数を介在させて強度補正処理を行わせ、
   前記強度補正係数に応じて強度補正処理された各出力信号を加算するとともに、
   前記強度補正係数が、標準試料または標準試料と実試料とが混在された試料に対する計測結果の内、標準試料に対応する計測結果から導出されるものである飛行時間型質量分析方法。

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