JP4858614B2 - レーザ脱離イオン化質量分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料にレーザ光を照射して該試料中の目的成分をイオン化して質量分析を行うレーザ脱離イオン化質量分析装置に関する。

質量分析装置では、四重極質量フィルタ、飛行時間型質量分析器などの質量分析器により質量（厳密には質量電荷比m/z）に応じて分離されたイオンを検出するために、イオンを光電子に変換するコンバージョンダイノードと光電子増倍管とを組み合わせた、或いはマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）を用いたイオン検出器が利用されている。質量分析において測定感度を高めるには、こうしたイオン検出器のゲインを高くしておくことが望ましいが、一方、過剰な量のイオンが入射すると検出出力が飽和して適切な分析が行えないのみならず、検出器の損傷を起こし寿命を短くする要因ともなる。そのため、イオン源でのイオンの生成量が多過ぎる場合には、イオン検出器のゲイン（例えばコンバージョンダイノードに印加する励起電圧）を下げる、或いは、イオン検出器に導入されるイオン量自体を減らすべく、例えばイオン源でのイオンの生成量を抑える必要がある。

また、四重極質量フィルタや３次元四重極型イオントラップ等の質量分析器では、導入されるイオンの量が多過ぎると、空間電荷効果の影響により、質量分離性能が低下する等の不具合が生じるおそれがある。そのため、こうした場合にも、質量分析器に導入されるイオン量自体を減らすべく、例えばイオン源でのイオンの生成量を抑える必要がある。

従来技術として、特許文献１に記載の質量分析装置では、予め試料の質量分析を実行し、そのときのイオン検出器の検出出力に応じてイオン受容体（コンバージョンダイノード）の励起電圧を変更することによりゲインを調節しておく。それによって、それ以降に試料の質量分析を実行する際に、多量のイオンが入射しても検出出力が飽和することを防止できるようにしている。

また、特許文献２に記載の飛行時間型質量分析装置では、イオン検出器の検出出力が所定値を超える場合に、試料をイオン化するためのレーザ光の照射パワーを減少させることによりイオンの生成量を減らす。それによってイオン検出器に到達するイオンの量を抑制して、イオン検出器の出力の飽和を防止できるようにしている。

また、特許文献３に記載の３次元四重極イオントラップ型質量分析装置では、イオン源で生成したイオンをイオントラップを素通りさせてイオン検出器に到達させ、検出出力を得る（プリ計測）。そして、この検出結果に応じて、イオン源で生成したイオンをイオントラップに導入する時間を決めることにより、イオントラップに導入されるイオンの量を調整し、過剰量のイオンがイオントラップに捕捉されて空間電荷効果により質量分解能が低下することを防止している。

上記のような従来技術ではいずれも、質量分析を実行しイオン検出器による検出出力を得てそれに基づいてイオン検出器のゲインやイオン源でのイオン生成量の調整などを行っている。即ち、過去のイオン検出器によるイオンの検出結果に基づいてイオン検出器のゲインなどを調整しているから、イオン源でのイオンの生成量が比較的安定しているという前提の下では適切な調整が可能であるが、試料をイオン化する度にイオン生成量が変動するような場合には調整が困難である。

例えばイオン源としてマトリックス支援レーザ脱離イオン源（ＭＡＬＤＩ）を代表とするレーザ脱離イオン源（ＬＤＩ）を用いた場合、同一の試料であってもレーザ照射毎に発生するイオンの量の揺らぎが大きい。そのため、或る測定において得られるイオン検出結果に基づいてイオン検出器のゲイン調整等により感度を調整しても、次の測定の際にその感度が適切であるとは限らない。また２次元的に広がりを有する生体試料等の試料の分子の２次元分布を測定するＭＳイメージングを行う場合には、試料上での測定部位によってイオン生成量が大きく相違することがあり、やはり１回の測定において感度を適切に調整しても別の測定部位についての測定では感度が適切になるとは限らない。こうしたことから、過去のイオンの検出結果を利用してイオン検出器のゲイン調整やイオン源でのイオン生成量の制御などを行う手法は適当ではない。

これに対し、イオン輸送光学系によりイオンを輸送する途中で一部のイオンを検出器により検出した結果を利用して、又はアパーチャ電極等に衝突したイオンにより流れる電流を利用して、上記のようにイオン検出器のゲイン調整などを行う方法も提案されている。例えば特許文献４、５に記載の飛行時間型質量分析装置では、イオンがイオン検出器に到達するまでの途中でその一部のイオンを検出する補助的なイオン検出器を別途用意し、この補助的なイオン検出器で得られたイオン検出結果に基づいて最終的にイオンを検出するイオン検出器のゲインを調整するようにしている。即ち、この構成では、分析しようとするイオンがイオン検出器に到達する前にそのイオンの入射量を判断し、その入射量に応じてイオン検出器のゲインを適切に設定することができる。

しかしながら、そのためには、途中で一部のイオンを分岐して高感度のイオン検出器で検出する必要があるため、装置の大幅なコストアップが避けられない。また、イオン源でのイオン生成量がもともと少ない場合には、途中でイオンを検出するために一部のイオンを取り分けることで、最終のイオン検出器に到達するイオン量が減少して検出感度の低下に繋がるおそれがある。また、上述のようにアパーチャ電極に衝突するイオンにより流れる電流を利用する方法では、イオン源でのイオン生成量が多い状況でないと適切な感度調整が行えない。

特開平９−４５２７８号公報 特開２００５−２５９４６号公報 特開平９−３０６４１９号公報 特開２０００−３２３０８９号公報 特開２００１−１５０６１号公報

上述のような事情から、レーザ脱離イオン源を用いた質量分析装置では、過去のイオン検出結果ではなく、実際にレーザ光照射によって生成されたイオンの量に応じて、いわば適応的にイオン検出器のゲイン調整や質量分析器へのイオン量の制限を行うことが望ましい。しかしながら、コストの面や装置の小形化などの観点、及び感度低下を回避するために、生成されたイオンの一部を分岐して別のイオン検出器で検出することも好ましくない。

本発明はこうした点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、装置のコストアップを抑えながら、実際にイオン源で発生するイオンの量の応じた適切な感度調整を行うことで、測定のダイナミックレンジを向上させることができるレーザ脱離イオン化質量分析装置を提供することにある。

上記課題を解決するために成された本発明は、試料中の成分分子をイオン化するために試料にパルス状にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、発生したイオンを後段に輸送する又は一時的に蓄積した後に後段に輸送するイオン輸送光学系と、輸送されたイオンを質量に応じて分離する質量分析器と、質量に応じて分離されたイオンを検出するイオン検出器と、を具備するレーザ脱離イオン化質量分析装置において、
a)分析対象の試料を保持する導電性の試料板と、
b)前記レーザ光照射手段によるレーザ光の照射に対応した前記試料板の電位の変化を検出する検出手段と、
を備え、前記検出手段により検出される電位変化量に基づいてレーザ光の照射に対応した試料からのイオン生成量を推定することを特徴としている。

マトリクス支援レーザ脱離イオン化質量分析装置では、上記試料板は、マトリクスが混合、塗布又は吹き付けられたサンプルが載せられる金属製のサンプルプレートである。

本発明に係るレーザ脱離イオン化質量分析装置において、試料板上に載せられた試料に短時間レーザ光が照射され、試料分子が気化するに伴いイオン化されると、正イオンであれば電子が試料から試料板に与えられ、負イオンであれば電子が試料板から試料に与えられる。いずれにしても、電子の移動により試料板の電位は変化し、その電位変化量はイオンの生成量に依存する。したがって、検出手段により検出される電位の変化量に基づいて、レーザ光照射に対応して発生したイオンの量を高い確度で推定することができる。

前述のようなイオン源でのイオン生成量の推定はレーザ光の照射によるイオン生成とほぼ同時に、つまりほぼリアルタイムで行うことができるから、このイオン生成量の推定結果を利用して様々な適応的な調整・制御が可能である。

即ち、本発明に係るレーザ脱離イオン化質量分析装置の一態様として、前記検出手段により検出される電位変化量に応じて、前記レーザ光照射手段によるレーザ光の照射回数、照射時間、又は照射出力の少なくとも１つを調整する制御手段をさらに備える構成とするとよい。

電位変化量により推算されるイオン生成量が少ない場合には、制御手段はレーザ光の照射回数を増やしたり照射時間を長くしたり、或いは照射出力を増加させたりするとよい。これにより、所定時間内に発生するイオンの量がそれだけ増加するから、質量分析に供するイオンの量を増やして分析感度を向上させることができる。なお、一般に、レーザ脱離イオン化質量分析装置においては、イオン源から発したイオンが質量分析器に導入されるまでに要する時間よりも遙かに短い時間で、レーザ照射を複数回繰り返し行うことが可能であるから、複数回のレーザ光照射により試料から発生したイオンをほぼ一斉に質量分析器に導入することができる。もちろん、イオン輸送光学系としてイオンを一時的に捕捉・蓄積する構成とすれば、レーザ光照射の繰り返しに或る程度時間を要しても、そうした複数回のレーザ光照射によりそれぞれ発生したイオンを集めて質量分析器に導入することができる。

また本発明に係るレーザ脱離イオン化質量分析装置の別の態様として、前記検出手段により検出される電位変化量に応じて、前記イオン輸送光学系によるイオンの通過効率を変化させるべく該イオン輸送光学系を構成する電極に印加する電圧を調整する制御手段をさらに備える構成とするとよい。

一般にイオン輸送光学系によるイオンの通過効率は高いほうがよいから、できるだけイオン通過効率が高くなるように上記印加電圧は設定される。ところが、イオン源においてイオンの生成量が多過ぎる場合に、過剰な量のイオンが質量分析器に導入されるとイオンの空間電荷効果によりイオンの質量分離が悪くなる場合がある。そこで制御手段は、電位変化量により推算されるイオンの生成量が多過ぎる場合に、イオン輸送光学系によるイオンの通過効率を落とすように印加電圧を調整する。これにより、質量分析に供されるイオンの量が適度に減少され、四重極質量フィルタやイオントラップなどの質量分析器において空間電荷効果の影響が軽減される。その結果、イオンを質量に応じて適切に分離して高い質量分解能を達成することができる。

また本発明に係るレーザ脱離イオン化質量分析装置の別の態様として、前記検出手段により検出される電位変化量に応じて、前記イオン検出器のゲインを変化させる制御手段をさらに備える構成とすることもできる。

イオン源においてイオンの生成量が多過ぎる場合で、イオン検出器に導入されるイオンの量も過剰になるおそれがある場合に、制御手段はイオン検出器のゲインを下げるようにする。具体的には、例えばイオン検出器がコンバージョンダイノードと光電子増倍管との組み合わせである場合に、コンバージョンダイノードに印加する励起電圧を下げることでゲインを下げるようにすることができる。これにより、イオン検出器での検出出力の飽和が起こることを防止することができるとともに、例えば光電子増倍管やマイクロチャンネルプレートなどに過剰な量の電子が入射することによる損傷を防止することができ、その寿命を延ばして分析コストの低減を図ることができる。

本発明に係るレーザ脱離イオン化質量分析装置のさらに別の態様として、質量分析の結果を前記電位変化量により推定されるイオン生成量に対する比として算出する信号処理手段をさらに備える構成とし、この算出結果を表示手段などに出力するようにしてもよい。特にこうした構成は、試料上に２次元的に設定された複数の微小領域に対する質量分析をそれぞれ行い、その質量分析の結果に基づいて試料中の特定の分子の空間分布を測定するイメージング機能を有するレーザ脱離イオン化質量分析装置に好適である。

こうした質量分析装置では、試料上の各微小領域から得られる質量分析結果に基づいて、各微小領域に含まれる特定の分子の分子量及び強度（濃度）と該微小領域の位置との相関を求めるが、この際に、特定の分子の強度としてイオン生成量で規格化した強度値を用いることができる。ＭＡＬＤＩ法でイオン化を行う際には、試料中の分子の強度は同一であっても塗布又は吹き付けられるマトリクスの濃淡によってイオンの生成量が影響を受けるが、上記構成によれば、分子強度はイオン生成量で規格化されるのでマトリクスの付着の不均一性の影響を軽減した結果を出力することができる。

本発明の一実施例による大気圧マトリクス支援レーザ脱離イオン化質量分析装置（ＡＰ−ＭＡＬＤＩ−ＭＳ）の要部の構成図。 本実施例によるＡＰ−ＭＡＬＤＩ−ＭＳの動作の説明図。 本実施例によるＡＰ−ＭＡＬＤＩ−ＭＳの特徴的な制御・処理動作を示すフローチャート。 本発明の他の実施例によるＡＰ−ＭＡＬＤＩ−ＭＳの動作の説明図。

符号の説明

１…イオン化室
２…サンプルプレート
３…サンプル
４…レーザ光源
５…反射鏡
６…集光レンズ
７…加熱キャピラリ
１０…第１中間真空室
１１…第１イオンレンズ
１２…スキマー
１３…オリフィス
１４…第２中間真空室
１５…第２イオンレンズ
１６…隔壁
１７…分析室
１８…四重極質量フィルタ
１９…イオン検出器
２０…Ａ／Ｄ変換器
２１…データ処理部
２２…レンズ電圧発生部
２３…励起電圧発生部
２４…レーザ光照射制御部
２５…制御部
３０…抵抗
３１…直流電源
３２…コンデンサ
３４…Ａ／Ｄ変換器
３５…イオン量推算部

本発明に係るレーザ脱離イオン化質量分析装置の一実施例である大気圧マトリクス支援レーザ脱離イオン化質量分析装置（ＡＰ−ＭＡＬＤＩ−ＭＳ）について、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施例のＡＰ−ＭＡＬＤＩ−ＭＳの要部の構成図である。

このＡＰ−ＭＡＬＤＩ−ＭＳでは略大気圧雰囲気であるイオン化室１と、質量分析器である四重極質量フィルタ１８及びイオン検出器１９が設置された分析室１７との間に、それぞれ隔壁で隔てられた第１中間真空室１０と第２中間真空室１４とを備える。イオン化室１と第１中間真空室１０との間は細径の加熱キャピラリ７を介して連通しており、第１中間真空室１０と第２中間真空室１４との間はスキマー１２の頂部に形成された極小径の通過孔（オリフィス）１３を介して連通している。

イオン源であるイオン化室１の内部はほぼ大気圧雰囲気（約１０⁵［Ｐａ］）であり、次段の第１中間真空室１０の内部は図示しないロータリポンプにより約１０²［Ｐａ］の低真空状態まで真空排気される。さらに、その次段の第２中間真空室１４の内部は図示しないターボ分子ポンプにより約１０^-1〜１０^-2［Ｐａ］の中真空状態まで真空排気され、最終段の分析室１７内は図示しない別のターボ分子ポンプにより約１０^-3〜１０^-4［Ｐａ］の高真空状態まで真空排気される。即ち、このＭＳでは、イオン化室１から分析室１７に向かって各室毎に真空度を段階的に高くした多段差動排気系の構成とすることによって、最終段の分析室１７内を高真空状態に維持するようにしている。

イオン化室１内には、分析対象の試料にマトリクスが混合されたサンプル３が載置された金属製のサンプルプレート（本発明における導電性の試料板）２が配置されている。レーザ光照射制御部２４による制御の下でレーザ光源４からパルス状に出射されたーザ光が反射鏡５、集光レンズ６を通してサンプル３に照射されると、サンプル３中のマトリクスは急速に加熱され、目的とする試料成分を伴って気化する。この際に試料成分はイオン化される。イオン化室１と第１中間真空室１０との差圧により、加熱キャピラリ７を通してイオン化室１内の大気は第１中間真空室１０に流れ込むから、上述のようにイオン化室１内で生成されたイオンもこの空気流に乗って加熱キャピラリ７中に引き込まれ、第１中間真空室１０内に吐き出される。

第１中間真空室１０内にはレンズ電圧発生部２２により印加電圧が制御される第１イオンレンズ１１が設けられており、第１イオンレンズ１１により形成される電場は加熱キャピラリ７を介してのイオンの引き込みを助けるとともに、イオンをスキマー１２のオリフィス１３近傍に収束させる作用を有する。オリフィス１３を通過して第２中間真空室１４に導入されたイオンは、８本の円柱形状のロッド電極により構成されるオクタポール型の第２イオンレンズ１５により収束され、隔壁１６に穿設された開口を通して分析室１７へと送られる。

分析室１７内では、特定の質量（厳密には質量電荷比m/z）を有するイオンのみが四重極質量フィルタ１８の長軸方向の空間を通り抜け、それ以外の質量を持つイオンは途中で発散する。即ち、質量に依るイオンの選別が行われる。そして、四重極質量フィルタ１８を通り抜け得たイオンはイオン検出器１９に到達し、イオン検出器１９では到達したイオン量に応じたイオン強度信号を検出信号として出力する。イオン検出器１９は例えば、導入されたイオンを光電子に変換するコンバージョンダイノードと変換された光電子を増倍して検出する光電子増倍管とから成るものであって、励起電圧発生部２３からコンバージョンダイノードに印加される電圧によって、コンバージョンダイノードの変換効率、つまりはイオン検出器としてのゲインが制御されるようになっている。

検出信号はＡ／Ｄ変換器２０でデジタル値に変換されてデータ処理部２１に入力される。通常、四重極質量フィルタ１８には直流電圧に高周波電圧を重畳した電圧が印加されるが、その電圧値を変化させることで四重極質量フィルタ１８を通過して来るイオンの質量を走査することができる。そこで、その電圧を走査することで質量を所定範囲で走査し、その際に得られるデータに基づいて、データ処理部２１では所定の質量範囲の質量スペクトルを作成することができる。

上記のようなＭＡＬＤＩイオン化を行うために、サンプルプレート２には直流電源３１から抵抗３０を介して所定の直流電圧Ｖが印加される。また、サンプルプレート２の交流的な電位変化はコンデンサ３２を通して取り出され、Ａ／Ｄ変換器３４によりデジタル値に変換されてイオン量推算部３５に入力される。イオン量推算部３５はレーザ光照射制御部２４からレーザ光源４に与えられるレーザ駆動パルス信号に同期してＡ／Ｄ変換器３４でデジタル化された電位変化量を読み込み、これにより、レーザ光照射によりサンプル３から発生するイオンの量を推算してその結果を制御部２５に送る。制御部２５は後述のようにイオン生成量推算値に応じてレーザ光照射制御部２４とレンズ電圧発生部２２又は励起電圧発生部２３の少なくともいずれかを制御する。

次に、本実施例のＡＰ−ＭＡＬＤＩ−ＭＳにおける特徴的な制御動作をより詳細に説明する。

前述のようにサンプル３にレーザ光が照射されて試料分子が気化する際に正イオン化されると、該分子から飛び出た電子はサンプルプレート２を通して接地点に流れる。一方、試料分子が負イオン化される際には、該イオンはサンプルプレート２から電子を奪うから、サンプルプレート２に電子が流れ込む。いずれにしても、サンプル３から発生するイオンの量が多いほど、コンデンサ３２を通して取り出される電位変化量は大きくなる。

四重極質量フィルタ１８へのイオンの導入量は少な過ぎると感度が低下し、多過ぎても質量分解能の低下を招く。また、イオン検出器１９のゲインも入射して来るイオンの量によって感度が最良になるような適切な範囲が存在する。そこで、イオンの検出感度や質量分解能などの性能が最適になるような、イオン化室１内でのイオン生成量、つまりレーザ光照射時のサンプルプレート２の電位変化量と、第１イオンレンズ１１への印加電圧と、イオン検出器１９のゲインと、の関係を予め調べ、これに基づいた校正用データを制御部２５が備えるメモリに記憶しておく。このような校正用データの取得作業は本装置を製造するメーカーが出荷前に行うようにしてもよいが、校正用サンプルなどを利用してユーザーが行うようにすることもできる。

実際に任意のサンプルを測定する際の動作を図２、図３により説明する。分析が開始され、制御部２５がレーザ駆動パルスを発生するようにレーザ光照射制御部２４に指令を与えると、レーザ光照射制御部２４は図２（ａ）に示すようなレーザ駆動パルスを発生する（ステップＳ１）。これに応じてレーザ光源４は短時間レーザ光を出射し、このレーザ光がサンプル３に当たってイオンが生成される。イオンが生成されることでサンプルプレート２の電位は図２（ｂ）に示すように変化する。イオン量推算部３５は、例えばレーザ駆動パルスが出現した後の所定時間内の最大の電位変化量ΔＶを検出し、この値ΔＶよりイオン生成量を推算する。制御部２５はこの推算値を読み込み（ステップＳ２）、質量分析毎にイオン生成量の推算値を積算する（ステップＳ３）。或る質量分析において１回目のレーザ光照射に対応してイオン生成量の推算値が得られた場合には、過去の積算値はゼロであるから、得られた推算値がそのまま積算値となる。

次に制御部２５はイオン生成量の積算値が予め定められた規定値未満であるか否かを判定し（ステップＳ４）、規定値未満である場合にはステップＳ１に戻り、再びイオン化を行うためにレーザ駆動パルスを発生するようにレーザ光照射制御部２４に指令を与える。一方、イオン生成量の積算値が規定値以上である場合にはそれ以上レーザ光照射を行わず、続いて規定値からの積算値のオーバー量を計算する（ステップＳ５）。例えば１回のレーザ光照射で以てイオン生成量の推算値が規定値をオーバーしていれば、２回目のレーザ光照射を行うことなくステップＳ５に進むことになる。逆に、１回のレーザ照射に対して得られるイオン量が少な過ぎる場合には、ステップＳ１〜Ｓ４の処理が繰り返されて複数回のレーザ光照射が行われ、レーザ光照射毎にサンプル３中の試料分子はイオン化される。

なお、レーザ光の照射回数を増やす代わりにレーザ光の出力を上げる又は１回のレーザ光の照射時間を長くするようにしてもよいが、特に生体試料のような熱に弱い試料の場合には、連続的に強い出力のレーザ光を同一部位に当てると温度が高くなり過ぎて試料の損傷が激しくなることがある。そうしたリスクを避けるには、短時間のレーザ光照射を複数回繰り返すほうが望ましい。

通常、質量分析時には第１イオンレンズ１１におけるイオンの通過効率を最大としておくほうが好ましいが、前述のようにイオン化室１内でのイオン生成量が多過ぎる場合、過剰な量のイオンが四重極質量フィルタ１８に導入されることを抑制する必要がある。そこで、制御部２５は例えば上記イオン生成量の積算値のオーバー量が或る一定量を超えている場合には、そのオーバー量に応じて第１イオンレンズ１０でのイオンの通過効率を下げるべくレンズ電圧を調整するようにレンズ電圧発生部２２を制御する（ステップＳ６）。ここで、オーバー量からレンズ電圧の調整量を求めるために上記のような校正用データを利用する。即ち、イオン生成量のオーバー量とレンズ電圧の調整量との関係を例えばテーブル形式で表すように校正用データを作成しておけばよい。

さらに制御部２５は、上記のように第１イオンレンズ１１でのイオンの通過効率を調整することで四重極質量フィルタ１８に導入されると予測されるイオンの量に対応して、最適又はそれに近い感度が得られるようにイオン検出器１９のゲインを調整するべく励起電圧発生部２３を制御する（ステップＳ７）。

なお、前述のように１回のレーザ光の照射を複数回繰り返す場合でも、１回の照射時間幅は非常に短く、且つ、レーザ光照射の繰り返し間隔もイオンの移動時間に比べると十分に短くすることができるので、複数回のレーザ光照射により発生したイオンはほぼ同時に分析室１７に導入され質量分析に供される。

以上のようにして上記実施例のＡＰ−ＭＡＬＤＩ−ＭＳにおいては大気圧ＭＡＬＤＩイオン源での１回のレーザ光照射によるイオン生成量が少ない場合でもレーザ光照射回数を増すことで質量分析に供するイオン量を増やして分析感度を上げることができる。また、イオン源でのイオン生成量が過剰な場合でも、質量分析に供されるイオンの量を第１イオンレンズ１０で調整して空間電荷効果の悪影響を軽減することができ、さらにイオン検出器１９のゲインも適宜に調整し、検出出力の飽和や光電子増倍管の損傷などの問題を回避することができる。

なお、上記実施例では、イオン源は大気圧ＭＡＬＤＩであるが、真空雰囲気の下でのＭＡＬＤＩやマトリクスを使用しない他の手法によるレーザ脱離イオン化法によるものにも本発明を適用することができる。また、質量分析器は四重極質量フィルタに限らず、例えば飛行時間型質量分析器や３次元四重極型イオントラップなどを利用した構成でもよい。また、質量分析に供するイオン量を調整するためのイオン輸送光学系としては、イオンレンズやイオンガイドのみならず、イオンを一時的に蓄積する３次元四重極型イオントラップも考えられる。

例えば、イオン源として大気圧ＭＡＬＤＩ又はＭＡＬＤＩを使用し、このイオン源で生成されたイオンを３次元四重極型イオントラップに一時的に蓄積し（場合によってはイオントラップ内でプリカーサイオンの選別及び開裂を行い）、該イオントラップから一斉に出射させたイオンを飛行時間型質量分析器に導入して分離してイオン検出器で検出する構成（ＭＡＬＤＩ−ＩＴ−ＴＯＦＭＳ）では、イオン源で１乃至複数回のレーザ光照射に対してそれぞれ生成したイオンをイオントラップに導入して蓄積し、その際にイオンの導入量が過剰になるおそれがある場合には例えば導入時間などによって導入量を調節すればよい。

次に本発明の別の実施例によるＡＰ−ＭＡＬＤＩ−ＭＳの構成と動作について図４により説明する。基本的な構成は図１に示した装置と同じであるが、この実施例の装置は、２次元的に広がりを有するサンプル３に対し、そのサンプル３に含まれる分子の空間分布を画像化できるようなイメージング機能を有する。そのために、サンプル３が載置されるサンプルプレート２は図４に示すようにｘ、ｙの２軸方向に所定範囲で図示しないステージ移動機構により移動可能となっており、この移動に伴ってレーザ光の照射位置、つまりは質量分析の対象となるサンプル３上の部位が２次元的に移動する。図４では、質量分析が実行される単位である部位を格子状に区画した微小領域で示している。

即ち、基本的には、微小領域にレーザ光が照射され、それに対応して生成されたイオンが質量分析される毎に、次の微小領域にレーザ光が当たるようにサンプルプレート２が移動される。そうして、サンプルプレート２の移動とレーザ光照射・質量分析とを繰り返すことにより、サンプル３全体又はサンプル３上の所定範囲内の各微小領域に対する質量分析結果が得られる。質量分析結果（質量スペクトル）に基づいて定性処理、定量処理を行うことで、その微小領域に存在する分子の種類とその強度（濃度）とが求まるから、サンプル３上に存在する分子の空間分布を２次元画像として作成することができる。

この実施例の装置では、上記実施例のようにレーザ光照射に対応してサンプルプレート２に生じる電位変化量を検出し、これからイオン生成量を推算し、その推算値を微小領域の位置情報に対応付けて記憶する。但し、このイオン生成量の推算値に基づいてレーザ光照射回数やレンズ電圧などの制御は行わない。そして、データ処理に際し上述したように分子の空間分布を作成するときに、各微小領域の分子の強度情報に代えて強度をイオン生成量の推算値で除した、つまりは各微小領域のイオン生成量の推算値で規格化した強度に変換してこれを用いる。例えば生体組織から切除した切片等の生体試料を分析する場合には、この試料にマトリクスを塗布する又は吹き付けるといった方法で試料にマトリクスを付着させるが、マトリクスの不均一性により或る分子の存在濃度が同じであってもイオン生成量には大きな差異が生じる。これに対し、分子の空間分布画像を作成する際に上記のようにイオン生成量で規格化した強度値を用いることで、マトリクスの付着の不均一性に起因する強度情報の不正確性を軽減することができる。

以上のように、レーザ光照射に対してサンプルプレート２に生じる電位変化はイオンの生成量を高い精度で反映しているので、この電位変化量に基づいて推算されるイオン生成量は単に各部の制御に利用するのみならず、データ処理にも利用することができる。

なお、上記実施例は本発明の一例であり、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請求の範囲に包含されることは明らかである。

Claims (6)

1. 試料中の成分分子をイオン化するために試料にパルス状にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、発生したイオンを後段に輸送する又は一時的に蓄積した後に後段に輸送するイオン輸送光学系と、輸送されたイオンを質量に応じて分離する質量分析器と、質量に応じて分離されたイオンを検出するイオン検出器と、を具備するレーザ脱離イオン化質量分析装置において、
   a)分析対象の試料を保持する導電性の試料板と、
   b)前記レーザ光照射手段によるレーザ光の照射に対応した前記試料板の電位の変化を検出する検出手段と、
   を備え、前記検出手段により検出される電位変化量に基づいてレーザ光の照射に対応した試料からのイオン生成量を推定することを特徴とするレーザ脱離イオン化質量分析装置。
2. 前記検出手段により検出される電位変化量に応じて、前記レーザ光照射手段によるレーザの照射回数、照射時間、又は照射出力の少なくとも１つを調整する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ脱離イオン化質量分析装置。
3. 前記検出手段により検出される電位変化量に応じて、前記イオン輸送光学系によるイオンの通過効率を変化させるべく該イオン輸送光学系を構成する電極に印加する電圧を調整する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ脱離イオン化質量分析装置。
4. 前記検出手段により検出される電位変化量に応じて、前記イオン検出器のゲインを変化させる制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ脱離イオン化質量分析装置。
5. 質量分析の結果を前記電位変化量により推定されるイオン生成量に対する比として算出する信号処理手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ脱離イオン化質量分析装置。
6. 試料上に２次元的に設定された複数の微小領域に対する質量分析をそれぞれ行い、その質量分析の結果に基づいて試料中の特定の分子の空間分布を測定するイメージング機能を有することを特徴とする請求項５に記載のレーザ脱離イオン化質量分析装置。

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