JP4858614B2 - Laser desorption ionization mass spectrometer - Google Patents

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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。   The present invention relates to a laser desorption ionization mass spectrometer that performs mass spectrometry by irradiating a sample with laser light to ionize a target component in the sample.

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。   In a mass spectrometer, ions are detected in order to detect ions separated according to mass (more precisely, mass-to-charge ratio m / z) by a mass analyzer such as a quadrupole mass filter or a time-of-flight mass analyzer. An ion detector using a combination of a conversion dynode that converts to photoelectrons and a photomultiplier tube or a microchannel plate (MCP) is used. In order to increase measurement sensitivity in mass spectrometry, it is desirable to increase the gain of these ion detectors. On the other hand, if an excessive amount of ions are incident, the detection output will saturate and proper analysis cannot be performed. In other words, the detector may be damaged and the life may be shortened. Therefore, when the amount of ions generated in the ion source is too large, to reduce the gain of the ion detector (for example, the excitation voltage applied to the conversion dynode) or to reduce the ion amount itself introduced into the ion detector. For example, it is necessary to suppress the amount of ions generated in the ion source.

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。   In addition, in mass analyzers such as a quadrupole mass filter and a three-dimensional quadrupole ion trap, if the amount of ions introduced is too large, the mass separation performance deteriorates due to the effect of the space charge effect. May occur. Therefore, even in such a case, it is necessary to suppress, for example, the amount of ions generated in the ion source in order to reduce the amount of ions introduced into the mass analyzer.

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。   As a conventional technique, in the mass spectrometer described in Patent Literature 1, mass analysis of a sample is executed in advance, and the excitation voltage of the ion receptor (conversion dynode) is changed according to the detection output of the ion detector at that time. Adjust the gain with. Accordingly, when mass analysis of the sample is performed thereafter, the detection output can be prevented from being saturated even when a large amount of ions are incident.

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。   Moreover, in the time-of-flight mass spectrometer described in Patent Document 2, when the detection output of the ion detector exceeds a predetermined value, the amount of ions generated is reduced by reducing the irradiation power of the laser beam for ionizing the sample. Reduce. Thereby, the amount of ions reaching the ion detector is suppressed, and saturation of the output of the ion detector can be prevented.

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。   Further, in the three-dimensional quadrupole ion trap mass spectrometer described in Patent Document 3, ions generated by an ion source are passed through an ion trap to reach an ion detector to obtain a detection output (pre-measurement). Then, the amount of ions introduced into the ion trap is adjusted by determining the time for introducing the ions generated by the ion source into the ion trap according to the detection result, and an excessive amount of ions is trapped in the ion trap. This prevents the mass resolution from being reduced by the space charge effect.

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。   In any of the conventional techniques as described above, mass analysis is performed to obtain a detection output from the ion detector, and based on the detection output, adjustment of the gain of the ion detector or the amount of ion generation in the ion source is performed. In other words, since the gain of the ion detector is adjusted based on the ion detection result of the past ion detector, it is appropriate under the assumption that the amount of ions generated in the ion source is relatively stable. Adjustment is possible, but adjustment is difficult when the amount of ion generation varies each time the sample is ionized.

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。   For example, when a laser desorption ion source (LDI) typified by a matrix-assisted laser desorption ion source (MALDI) is used as the ion source, fluctuations in the amount of ions generated each time laser irradiation is performed even for the same sample. large. Therefore, even if the sensitivity is adjusted by adjusting the gain of the ion detector based on the ion detection result obtained in a certain measurement, the sensitivity is not always appropriate in the next measurement. In addition, when performing MS imaging for measuring a two-dimensional distribution of molecules of a sample such as a two-dimensionally spread biological sample, the amount of ion generation may vary greatly depending on the measurement site on the sample. Even if the sensitivity is appropriately adjusted in each measurement, the sensitivity is not always appropriate in the measurement of another measurement site. For this reason, a technique for adjusting the gain of the ion detector or controlling the amount of ion generation in the ion source using the detection results of past ions is not appropriate.

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。   On the other hand, using the result of detecting some ions by the detector during the transport of ions by the ion transport optical system, or using the current flowing by the ions colliding with the aperture electrode or the like, as described above. In addition, a method for adjusting the gain of the ion detector has been proposed. For example, in the time-of-flight mass spectrometers described in Patent Documents 4 and 5, an auxiliary ion detector for detecting a part of ions in the middle until ions reach the ion detector is prepared separately. The gain of the ion detector that finally detects ions is adjusted based on the ion detection result obtained by a typical ion detector. In other words, in this configuration, the amount of incident ions can be determined before ions to be analyzed reach the ion detector, and the gain of the ion detector can be appropriately set according to the amount of incident ions.

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。   However, in order to do so, it is necessary to branch some ions on the way and detect them with a highly sensitive ion detector. In addition, when the amount of ions generated in the ion source is originally small, the amount of ions reaching the final ion detector is reduced by separating some ions in order to detect ions on the way, and the detection sensitivity is improved. There is a risk of lowering. Further, in the method using the current flowing by ions colliding with the aperture electrode as described above, appropriate sensitivity adjustment cannot be performed unless the amount of ions generated in the ion source is large.

特開平9−45278号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-45278 特開2005−25946号公報JP 2005-25946 A 特開平9−306419号公報JP 9-306419 A 特開2000−323089号公報JP 2000-323089 A 特開2001−15061号公報JP 2001-15061 A

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。   For the above reasons, mass spectrometers using laser desorption ion sources adaptively detect ions according to the amount of ions actually generated by laser light irradiation rather than past ion detection results. It is desirable to adjust the gain of the analyzer and limit the amount of ions to the mass analyzer. However, in order to avoid cost reduction, downsizing of the apparatus, etc., and reduction in sensitivity, it is not preferable to branch a part of the generated ions and detect them with another ion detector.

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。   The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to perform appropriate sensitivity adjustment according to the amount of ions actually generated in the ion source while suppressing an increase in the cost of the apparatus. It is an object of the present invention to provide a laser desorption ionization mass spectrometer capable of improving the dynamic range of measurement.

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。
The present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, comprises a laser beam irradiation means for irradiating a sample with a laser beam in order to ionize component molecules in the sample, and transports generated ions to a subsequent stage or temporarily. An ion transport optical system that transports ions to the subsequent stage after being accumulated, a mass analyzer that separates the transported ions according to the mass, and an ion detector that detects the ions separated according to the mass In a laser desorption ionization mass spectrometer,
a) a conductive sample plate holding the sample to be analyzed;
b) detection means for detecting a change in potential of the sample plate corresponding to laser light irradiation by the laser light irradiation means;
And the amount of ion generation from the sample corresponding to the irradiation of the laser beam is estimated based on the amount of potential change detected by the detection means.

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。   In the matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometer, the sample plate is a metal sample plate on which a sample mixed, coated or sprayed with a matrix is placed.

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。   In the laser desorption ionization mass spectrometer according to the present invention, when a sample placed on a sample plate is irradiated with laser light for a short time and ionized as the sample molecules are vaporized, electrons are sampled if they are positive ions. Is applied to the sample plate, and if it is a negative ion, electrons are applied from the sample plate to the sample. In any case, the potential of the sample plate changes due to the movement of electrons, and the amount of potential change depends on the amount of ions generated. Therefore, the amount of ions generated corresponding to the laser beam irradiation can be estimated with high accuracy based on the amount of change in potential detected by the detection means.

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。   The estimation of the amount of ion generation in the ion source as described above can be performed almost simultaneously with the generation of ions by laser light irradiation, that is, almost in real time. Adjustment and control is possible.

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。   That is, as one aspect of the laser desorption ionization mass spectrometer according to the present invention, the number of irradiation times, the irradiation time, or the irradiation output of the laser beam by the laser beam irradiation unit according to the amount of potential change detected by the detection unit. It is preferable to further include a control means for adjusting at least one of the above.

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。   When the ion generation amount estimated from the potential change amount is small, the control means may increase the number of laser light irradiations, increase the irradiation time, or increase the irradiation output. As a result, the amount of ions generated within a predetermined time increases accordingly, so that the analysis sensitivity can be improved by increasing the amount of ions used for mass analysis. In general, in a laser desorption ionization mass spectrometer, laser irradiation is repeatedly performed a plurality of times in a time much shorter than the time required for ions emitted from an ion source to be introduced into a mass analyzer. Since it is possible, ions generated from the sample by multiple times of laser beam irradiation can be introduced into the mass spectrometer almost simultaneously. Of course, if the ion transport optical system is configured to temporarily capture and accumulate ions, even if it takes a certain amount of time to repeat the laser beam irradiation, the ions generated by such multiple laser beam irradiations can be detected. Can be collected and introduced into the mass analyzer.

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。   As another aspect of the laser desorption ionization mass spectrometer according to the present invention, the ion transport optical system is used to change the ion passage efficiency by the ion transport optical system in accordance with the potential change detected by the detection means. It is preferable to further include control means for adjusting the voltage applied to the electrodes constituting the system.

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。   In general, since it is preferable that the ion passing efficiency by the ion transport optical system is high, the applied voltage is set so that the ion passing efficiency is as high as possible. However, when an excessive amount of ions is introduced into the mass analyzer when the amount of ions generated in the ion source is excessive, mass separation of the ions may be deteriorated due to the space charge effect of the ions. Therefore, the control means adjusts the applied voltage so as to reduce the ion passage efficiency of the ion transport optical system when the amount of ions generated estimated by the potential change amount is too large. This moderately reduces the amount of ions subjected to mass analysis and reduces the effects of space charge effects in mass analyzers such as quadrupole mass filters and ion traps. As a result, ions can be appropriately separated according to mass to achieve high mass resolution.

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。   As another aspect of the laser desorption / ionization mass spectrometer according to the present invention, the laser desorption / ionization mass spectrometer further includes a control unit that changes the gain of the ion detector according to the potential change amount detected by the detection unit. You can also.

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。   When the amount of ions generated in the ion source is too large and the amount of ions introduced into the ion detector may be excessive, the control means lowers the gain of the ion detector. Specifically, for example, when the ion detector is a combination of a conversion dynode and a photomultiplier tube, the gain can be lowered by lowering the excitation voltage applied to the conversion dynode. As a result, saturation of the detection output at the ion detector can be prevented, and damage caused by an excessive amount of electrons entering, for example, a photomultiplier tube or a microchannel plate can be prevented. It is possible to extend the service life and reduce the analysis cost.

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。   As yet another aspect of the laser desorption / ionization mass spectrometer according to the present invention, a signal processing means for calculating the result of mass spectrometry as a ratio to the ion generation amount estimated from the potential change amount is further provided. You may make it output a result to a display means. In particular, such a configuration has an imaging function for performing mass analysis on a plurality of minute regions set two-dimensionally on the sample and measuring the spatial distribution of specific molecules in the sample based on the result of the mass analysis. It is suitable for a laser desorption ionization mass spectrometer.

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。   In such a mass spectrometer, the correlation between the molecular weight and intensity (concentration) of a specific molecule contained in each micro area and the position of the micro area is obtained based on the mass analysis result obtained from each micro area on the sample. In this case, the intensity value normalized by the amount of ion generation can be used as the intensity of the specific molecule. When ionization is performed by the MALDI method, the amount of ions generated is affected by the density of the matrix to be applied or sprayed even if the molecules have the same strength, but according to the above configuration, the molecular strength is Since it is standardized by the generation amount, it is possible to output a result in which the influence of the non-uniformity of the matrix adhesion is reduced.

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。The block diagram of the principal part of the atmospheric pressure matrix assistance laser desorption ionization mass spectrometer (AP-MALDI-MS) by one Example of this invention. 本実施例によるAP−MALDI−MSの動作の説明図。Explanatory drawing of operation | movement of AP-MALDI-MS by a present Example. 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。The flowchart which shows the characteristic control and processing operation of AP-MALDI-MS by a present Example. 本発明の他の実施例によるAP−MALDI−MSの動作の説明図。Explanatory drawing of operation | movement of AP-MALDI-MS by the other Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ionization chamber 2 ... Sample plate 3 ... Sample 4 ... Laser light source 5 ... Reflective mirror 6 ... Condensing lens 7 ... Heating capillary 10 ... First intermediate vacuum chamber 11 ... First ion lens 12 ... Skimmer 13 ... Orifice 14 ... First 2 Intermediate vacuum chamber 15 ... second ion lens 16 ... partition wall 17 ... analysis chamber 18 ... quadrupole mass filter 19 ... ion detector 20 ... A / D converter 21 ... data processing part 22 ... lens voltage generation part 23 ... excitation Voltage generator 24 ... Laser light irradiation control unit 25 ... Control unit 30 ... Resistance 31 ... DC power supply 32 ... Capacitor 34 ... A / D converter 35 ... Ion amount estimation unit

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。   An atmospheric pressure matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometer (AP-MALDI-MS), which is an embodiment of a laser desorption / ionization mass spectrometer according to the present invention, will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of the AP-MALDI-MS according to the present embodiment.

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。   In this AP-MALDI-MS, a partition wall is provided between the ionization chamber 1 which is an atmospheric atmosphere and the analysis chamber 17 where the quadrupole mass filter 18 and the ion detector 19 are installed. The first intermediate vacuum chamber 10 and the second intermediate vacuum chamber 14 are provided. The ionization chamber 1 and the first intermediate vacuum chamber 10 communicate with each other via a small heating capillary 7, and the first intermediate vacuum chamber 10 and the second intermediate vacuum chamber 14 are connected to the top of the skimmer 12. Communication is made through a formed through hole (orifice) 13 having a very small diameter.

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。The inside of the ionization chamber 1 that is an ion source is in an atmospheric pressure atmosphere (about 10 5 [Pa]), and the inside of the first intermediate vacuum chamber 10 in the next stage is reduced to about 10 2 [Pa] by a rotary pump (not shown). It is evacuated to a vacuum state. Further, the inside of the second intermediate vacuum chamber 14 at the next stage is evacuated to a medium vacuum state of about 10 −1 to 10 −2 [Pa] by a turbo molecular pump (not shown), and the inside of the analysis chamber 17 at the final stage is illustrated. It is evacuated to a high vacuum state of about 10 −3 to 10 −4 [Pa] by another turbo molecular pump that does not. That is, in this MS, the inside of the analysis chamber 17 in the final stage is subjected to a high vacuum by adopting a configuration of a multistage differential exhaust system in which the degree of vacuum is increased stepwise from the ionization chamber 1 toward the analysis chamber 17. I try to keep it in a state.

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。   In the ionization chamber 1, a metal sample plate 2 (conductive sample plate in the present invention) 2 on which a sample 3 in which a matrix is mixed with a sample to be analyzed is placed. When the laser beam emitted from the laser light source 4 in a pulse shape under the control of the laser light irradiation control unit 24 is irradiated to the sample 3 through the reflecting mirror 5 and the condenser lens 6, the matrix in the sample 3 rapidly It is heated and vaporizes with the desired sample components. At this time, the sample components are ionized. Due to the differential pressure between the ionization chamber 1 and the first intermediate vacuum chamber 10, the atmosphere in the ionization chamber 1 flows into the first intermediate vacuum chamber 10 through the heating capillary 7, so that the ions generated in the ionization chamber 1 as described above. Also, the air flow is drawn into the heating capillary 7 and discharged into the first intermediate vacuum chamber 10.

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。   A first ion lens 11 whose applied voltage is controlled by a lens voltage generator 22 is provided in the first intermediate vacuum chamber 10, and the electric field formed by the first ion lens 11 is transmitted through the heating capillary 7. While helping the drawing of ions, it has the effect of converging the ions in the vicinity of the orifice 13 of the skimmer 12. The ions that have passed through the orifice 13 and introduced into the second intermediate vacuum chamber 14 are converged by an octopole-type second ion lens 15 constituted by eight cylindrical rod electrodes, and are drilled in the partition wall 16. It is sent to the analysis chamber 17 through the opened opening.

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。   In the analysis chamber 17, only ions having a specific mass (strictly, mass-to-charge ratio m / z) pass through the space in the long axis direction of the quadrupole mass filter 18, and ions having other masses are on the way. Diverge. That is, ions are selected based on mass. Then, the ions that have passed through the quadrupole mass filter 18 reach the ion detector 19, and the ion detector 19 outputs an ion intensity signal corresponding to the amount of ions reached as a detection signal. The ion detector 19 includes, for example, a conversion dynode that converts introduced ions into photoelectrons and a photomultiplier that multiplies and detects the converted photoelectrons. The conversion efficiency of the conversion dynode, that is, the gain as an ion detector is controlled by the voltage applied to the.

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。   The detection signal is converted into a digital value by the A / D converter 20 and input to the data processing unit 21. Normally, a voltage obtained by superimposing a high-frequency voltage on a DC voltage is applied to the quadrupole mass filter 18, and the mass of ions passing through the quadrupole mass filter 18 is scanned by changing the voltage value. be able to. Therefore, by scanning the voltage, the mass is scanned in a predetermined range, and the data processor 21 can create a mass spectrum in the predetermined mass range based on the data obtained at that time.

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。   In order to perform MALDI ionization as described above, a predetermined DC voltage V is applied to the sample plate 2 from the DC power supply 31 via the resistor 30. The AC potential change of the sample plate 2 is taken out through the capacitor 32, converted into a digital value by the A / D converter 34, and input to the ion amount estimation unit 35. The ion amount estimation unit 35 reads the potential change digitized by the A / D converter 34 in synchronization with the laser drive pulse signal given to the laser light source 4 from the laser beam irradiation control unit 24, and thereby the laser beam irradiation Thus, the amount of ions generated from the sample 3 is estimated and the result is sent to the control unit 25. As will be described later, the control unit 25 controls at least one of the laser light irradiation control unit 24, the lens voltage generation unit 22, and the excitation voltage generation unit 23 in accordance with the estimated ion generation amount.

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。   Next, characteristic control operations in the AP-MALDI-MS of the present embodiment will be described in more detail.

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。   As described above, when the sample 3 is irradiated with the laser beam and is positively ionized when the sample molecule is vaporized, the electrons jumping out from the molecule flow to the ground point through the sample plate 2. On the other hand, when the sample molecule is negatively ionized, the ions take electrons from the sample plate 2, so that the electrons flow into the sample plate 2. In any case, as the amount of ions generated from the sample 3 increases, the amount of potential change extracted through the capacitor 32 increases.

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。   If the amount of ions introduced into the quadrupole mass filter 18 is too small, the sensitivity is lowered, and if too much, the mass resolution is lowered. In addition, the gain of the ion detector 19 has an appropriate range in which the sensitivity is the best depending on the amount of incident ions. Therefore, the ion generation amount in the ionization chamber 1, that is, the potential change amount of the sample plate 2 at the time of laser light irradiation, and the first ion lens 11 so that the performance such as ion detection sensitivity and mass resolution is optimized. The relationship between the applied voltage and the gain of the ion detector 19 is examined in advance, and calibration data based on the relationship is stored in a memory provided in the control unit 25. Such a calibration data acquisition operation may be performed by a manufacturer that manufactures the apparatus before shipment, but may be performed by a user using a calibration sample or the like.

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。   The operation when actually measuring an arbitrary sample will be described with reference to FIGS. When the analysis is started and the control unit 25 gives a command to the laser beam irradiation control unit 24 to generate the laser driving pulse, the laser beam irradiation control unit 24 generates the laser driving pulse as shown in FIG. (Step S1). In response to this, the laser light source 4 emits laser light for a short time, and this laser light strikes the sample 3 to generate ions. As the ions are generated, the potential of the sample plate 2 changes as shown in FIG. The ion amount estimation unit 35 detects, for example, the maximum potential change amount ΔV within a predetermined time after the appearance of the laser drive pulse, and estimates the ion generation amount from this value ΔV. The control unit 25 reads the estimated value (step S2), and integrates the estimated value of the ion generation amount for each mass analysis (step S3). When an estimated value of the amount of ion generation is obtained corresponding to the first laser beam irradiation in a certain mass analysis, since the past integrated value is zero, the obtained estimated value becomes the integrated value as it is. .

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。   Next, the control unit 25 determines whether or not the integrated value of the ion generation amount is less than a predetermined value (step S4). If the integrated value is less than the predetermined value, the control unit 25 returns to step S1 and performs ionization again. Therefore, a command is given to the laser light irradiation control unit 24 so as to generate a laser driving pulse. On the other hand, if the integrated value of the ion generation amount is equal to or greater than the specified value, no further laser beam irradiation is performed, and then the amount of integrated value overrun from the specified value is calculated (step S5). For example, if the estimated value of the ion generation amount exceeds a specified value by one laser beam irradiation, the process proceeds to step S5 without performing the second laser beam irradiation. On the contrary, when the amount of ions obtained for one laser irradiation is too small, the processes of steps S1 to S4 are repeated, and laser light irradiation is performed a plurality of times. The sample molecules are ionized.

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。   In addition, instead of increasing the number of times of laser light irradiation, the output of the laser light may be increased or the irradiation time of one time of the laser light may be lengthened, but particularly in the case of a heat-sensitive sample such as a biological sample. If a laser beam with a strong output is continuously applied to the same part, the temperature may become too high and the sample may be severely damaged. In order to avoid such a risk, it is preferable to repeat laser irradiation for a short time multiple times.

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。   Normally, it is preferable to maximize the passage efficiency of ions in the first ion lens 11 during mass analysis. However, when the amount of ions generated in the ionization chamber 1 is too large as described above, an excessive amount of ions is generated by a quadrupole. It is necessary to suppress introduction into the mass filter 18. Therefore, for example, when the over amount of the integrated value of the ion generation amount exceeds a certain amount, the control unit 25 should reduce the ion passage efficiency in the first ion lens 10 according to the over amount. The lens voltage generator 22 is controlled so as to adjust the lens voltage (step S6). Here, the calibration data as described above is used to obtain the adjustment amount of the lens voltage from the over amount. That is, the calibration data may be created so that the relationship between the ion generation amount over-range and the lens voltage adjustment amount is expressed in a table format, for example.

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)。   Further, the control unit 25 adjusts the ion passage efficiency in the first ion lens 11 as described above, and corresponds to the amount of ions predicted to be introduced into the quadrupole mass filter 18. The excitation voltage generator 23 is controlled to adjust the gain of the ion detector 19 so as to obtain a sensitivity close to that (step 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。   As described above, even when one laser light irradiation is repeated a plurality of times, the time duration of one irradiation is very short, and the repetition interval of the laser light irradiation is sufficiently shorter than the ion movement time. Therefore, ions generated by multiple times of laser light irradiation are introduced into the analysis chamber 17 almost simultaneously and subjected to mass spectrometry.

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。   As described above, in the AP-MALDI-MS of the above-described embodiment, ions used for mass spectrometry can be obtained by increasing the number of times of laser light irradiation even when the amount of ions generated by one time of laser light irradiation in the atmospheric pressure MALDI ion source is small. The analysis sensitivity can be increased by increasing the amount. Even when the amount of ions generated in the ion source is excessive, the amount of ions provided for mass analysis can be adjusted by the first ion lens 10 to reduce the adverse effect of the space charge effect. The gain of 19 can also be adjusted appropriately to avoid problems such as detection output saturation and photomultiplier tube damage.

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。 In the above embodiment, the ion source is atmospheric MALDI, but the present invention can also be applied to a MALDI under vacuum atmosphere or a laser desorption ionization method that does not use a matrix. . The mass analyzer is not limited to a quadrupole mass filter, and may be configured to use, for example, a time-of-flight mass analyzer or a three-dimensional quadrupole ion trap. As an ion transport optical system for adjusting the amount of ions used for mass spectrometry, not only an ion lens and an ion guide but also a three-dimensional quadrupole ion trap that temporarily accumulates ions can be considered.

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。   For example, atmospheric pressure MALDI or MALDI is used as an ion source, and ions generated by this ion source are temporarily accumulated in a three-dimensional quadrupole ion trap (in some cases, selection of precursor ions and In the configuration (MALDI-IT-TOFMS) in which ions extracted simultaneously from the ion trap are introduced into a time-of-flight mass spectrometer and separated and detected by an ion detector (1 to 1) Introduced and accumulated in the ion trap for each of the multiple times of laser light irradiation, and if there is a possibility that the amount of ions introduced will be excessive, adjust the amount of introduction according to the introduction time, for example. That's fine.

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。   Next, the configuration and operation of an AP-MALDI-MS according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Although the basic configuration is the same as the apparatus shown in FIG. 1, the apparatus of this embodiment can image the spatial distribution of molecules contained in the sample 3 with respect to the sample 3 having a two-dimensional extent. It has such an imaging function. For this purpose, the sample plate 2 on which the sample 3 is placed can be moved by a stage moving mechanism (not shown) in a predetermined range in the two axial directions x and y as shown in FIG. The light irradiation position, that is, the part on the sample 3 to be subjected to mass spectrometry moves two-dimensionally. In FIG. 4, the site | part which is a unit in which mass spectrometry is performed is shown with the micro area | region divided into the grid | lattice form.

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。   That is, basically, each time a laser beam is irradiated to a minute region and ions correspondingly generated are subjected to mass analysis, the sample plate 2 is moved so that the laser beam strikes the next minute region. . Then, by repeating the movement of the sample plate 2 and the laser beam irradiation / mass analysis, mass analysis results for the entire sample 3 or for each minute region within a predetermined range on the sample 3 are obtained. By performing qualitative processing and quantitative processing based on the mass analysis result (mass spectrum), the type and intensity (concentration) of molecules present in the minute region can be obtained, so the spatial distribution of molecules present on the sample 3 Can be created as a two-dimensional image.

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。   In the apparatus of this embodiment, the amount of potential change occurring in the sample plate 2 in response to laser light irradiation is detected as in the above embodiment, and the amount of ion generation is estimated from this, and the estimated value is used as position information of the minute region. Store in association with each other. However, the number of times of laser light irradiation and the lens voltage are not controlled based on the estimated value of the ion generation amount. Then, when creating the spatial distribution of molecules as described above during data processing, the intensity is divided by the estimated value of ion generation instead of the intensity information of the molecules of each micro area, that is, the ion generation of each micro area This is converted into the intensity standardized by the estimated value of the quantity and used. For example, when analyzing a biological sample such as a section excised from a biological tissue, the matrix is attached to the sample by applying or spraying the matrix to the sample. Even if they are the same, there is a large difference in the amount of ion production. On the other hand, the intensity value normalized by the amount of ion generation as described above is used when creating a spatial distribution image of molecules, thereby reducing the inaccuracy of intensity information due to non-uniformity of matrix adhesion. can do.

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。   As described above, the potential change that occurs in the sample plate 2 with respect to the laser beam irradiation reflects the amount of ions generated with high accuracy. Therefore, the amount of ion generation estimated based on this amount of potential change is simply that of each part. It can be used not only for control but also for data processing.

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。   It should be noted that the above embodiment is an example of the present invention, and it is obvious that modifications, corrections, and additions are appropriately included in the scope of the present application within the scope of the present invention.

Claims (6)

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。
A laser beam irradiation means for irradiating the sample with a laser beam in a pulsed manner to ionize component molecules in the sample; and an ion transport optical system for transporting the generated ions to the subsequent stage or transporting the generated ions to the subsequent stage after being temporarily accumulated In a laser desorption ionization mass spectrometer comprising: a mass analyzer that separates transported ions according to mass; and an ion detector that detects ions separated according to mass;
a) a conductive sample plate holding the sample to be analyzed;
b) detection means for detecting a change in potential of the sample plate corresponding to the laser light irradiation by the laser light irradiation means;
And a desorption ionization mass spectrometer that estimates the amount of ions generated from the sample corresponding to the irradiation of the laser beam based on the amount of potential change detected by the detection means.
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。  The apparatus further comprises a control unit that adjusts at least one of the number of times of laser irradiation by the laser beam irradiation unit, the irradiation time, or the irradiation output according to the amount of potential change detected by the detection unit. 2. The laser desorption ionization mass spectrometer according to 1. 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。  The apparatus further comprises control means for adjusting a voltage applied to the electrodes constituting the ion transport optical system in order to change the passage efficiency of ions by the ion transport optical system according to the potential change amount detected by the detection means. The laser desorption / ionization mass spectrometer according to claim 1. 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。  2. The laser desorption ionization mass spectrometer according to claim 1, further comprising a control unit that changes a gain of the ion detector in accordance with a potential change amount detected by the detection unit. 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。  2. The laser desorption ionization mass spectrometer according to claim 1, further comprising a signal processing unit that calculates a result of mass spectrometry as a ratio to an ion generation amount estimated from the potential change amount. 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。  It has an imaging function for performing mass analysis on a plurality of minute regions set two-dimensionally on a sample and measuring the spatial distribution of specific molecules in the sample based on the result of the mass analysis. The laser desorption / ionization mass spectrometer according to claim 5.
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