JP5031580B2 - 質量分析計 - Google Patents

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Description

本発明は、使用時にイオン源の標的領域を標的とするレーザビームのサイズを制御する装置、及びイオン源の標的領域を標的とするレーザビームのサイズを制御する方法に関する。好適な実施形態は、イオン源イメージングデバイス、及びイオンを生成する方法に関する。好適な実施形態は、ＭＡＬＤＩイオン源の標的領域に向けられるレーザビームのスポットのサイズを制御するイメージングデバイスにさらに関する。
マトリックス支援レーザ脱離イオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオンイメージング質量分析は、試料を試料表面に沿って又はそれにわたって異なる点で質量分析することによって得られる質量スペクトルから分子プロファイル及び二次元イオン密度マップを生成する技術である。生物学的試料については、ペプチド及びタンパク質信号を薄い組織部の表面から直接得ることができ、それより、生物学的検体の相対存在量及び空間分布などの特定情報を得ることができる。この手法の重要な一面は、特定のイオンイメージと光学顕微鏡法又は他のイメージング手法によって観察される組織学的特徴との間で相関が維持され得ることである。この方法を用いると、例えば、薄い組織切片、単一セル、固定化タンパク質を含む生物活性表面、微量沈殿ＨＰＬＣ分画又は他のＭＡＬＤＩ試料標本などの非常に異なる標的が検査され得る。公知のイオンイメージング手法の空間分解能は、標的プレート又は試料表面に当たるレーザビームの直径によって制限される。
ＭＡＬＤＩイオン源及び飛行時間質量分析器を備える従来の質量分析計は、レーザビームのスポットのサイズが典型的には直径１００〜３００μｍであるので、イオンイメージング用途には適さない。そのような比較的大きな直径のビームは、高分解能イオンイメージング用途と適合しない。
ＭＡＬＤＩを使用して試料からイオンイメージを生成する公知の方法としては、非特許文献１に開示されるようなイオンマイクロプローブがある。イオンマイクロプローブは、必要とされる面分解能に適合するスポット直径に集束されるレーザスポットを有する。次いで、試料標的は、レーザスポット下で既知のラスタパターンで移動される。次いで、脱離したイオンは、質量分析計によって分析され、各ラスターポイント（又はピクセル）について質量スペクトルが生成されて空間座標とともに保存される。これにより、任意の質量電荷比についての２Ｄイオンイメージが生成され得る。
イオンマイクロプローブは、高開口数を有する複合対物レンズを使用して０．５μｍのレーザスポットを使用し得る。試料からの可視光は、また同じ対物レンズを使用する一体化した共焦点顕微鏡を使用してイメージングされ得る。イオンマイクロプローブによって、光学イメージを試料から得られたイオンイメージと直接比較することができる。
別の公知の機器は、非特許文献２に開示されるように質量顕微鏡を備える。質量顕微鏡は、イオンマイクロプローブと異なり、レーザスポットが光学分解能を制限しないので著しくより大きくなり得る。質量顕微鏡において、試料標的は、イオンがアレイイオン検出器によって検出されるイオンオプティカル（ion-optical）イメージ面に焦点を合わせられたイオンオプティカル対象物として機能する。質量顕微鏡についての空間分解能は、約４μｍであると報告されている。
質量顕微鏡は、非常に狭い範囲の質量電荷比を有するイオンのみがイオン検出器に達するように時限イオンゲートを必要とする。使用されるアレイイオン検出器は、データスループットにおいて制限があり、全質量スペクトルを記録することはできない。これは著しい問題であり、一般に、好適なイオンイメージング方法は、質量顕微鏡ではなくイオンマイクロプローブの使用である。
１レーザパルス当たりの１単位面積当たりの全入射エネルギーとして定義される、１レーザスポットについての平均レーザフルエンス（fluence）は、ＭＡＬＤＩ用途における重要な実験パラメータである。いずれの特定種類の検体及びマトリックスについても、最適化されたイオン生成を提供するレーザフルエンス値は、典型的には、イオン生成の開始点として定義される閾値フルエンスの値よりも約２倍に広がるだけである。レーザフルエンスが大きすぎると、検体イオンは簡単にフラグメンテーションを生じ、これに応じて感度が低減する。
Hillenkamp及びDreisewerdによって示された実験結果は、より小さなレーザスポットを使用する場合はレーザフルエンス閾値を増加する必要があるが、これは感度を低減することを示している。
Spenglerb, J. Am. Soc. Mass Spectrom., 2002, 13, 735-748 Heeren et.al, Anal. Chem., 2004, 76, 5339-5344
レーザスポット内のレーザフルエンスの均一性は、高品質なＭＡＬＤＩデータを得る際に重要となる別の実験パラメータである。理想的には、スポットにわたってレーザフルエンスは、可能な限り均一であるべきである。すなわち、レーザフルエンスは、理想的にはフラットトップなプロファイルを有するべきである。スポット内でのフルエンスの局所的なばらつきにより、イオン化効率は低下し、フラグメンテーションの発生が増加しうる。したがって、スポット内の不均一なレーザフルエンスは望ましくない。
イオンマイクロプローブは、高い面分解能におけるイオンイメージング（小さなスポットのサイズ）について特異的に最適化された複雑なレーザ光学を含む。イメージが焦点から外れると、スポットのサイズは増加するが、これは、レーザスポットのフルエンスが実質的により均一でなくなるので非常に望ましくない。
したがって、改善されたイオン源イメージングデバイスを提供することが望ましい。
本発明の一態様によると、レーザビームのサイズを制御する装置であって、前記レーザビームは、使用時に、質量分析計のイオン源又はイオンイメージングデバイス内に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とし、前記装置は、
１つ以上のズームレンズ
を備える装置が提供される。
１つ以上のズームレンズは、第１のレンズ及び第１のレンズの軸方向位置（axial position）を変更又は変動するように構成及び適合される手段を備える。好ましくは、１つ以上のズームレンズは、第２のレンズ及び第２のレンズの軸方向位置を変更又は変動するように構成及び適合される手段を備える。好ましくは、１つ以上のズームレンズは、第３のレンズ及び装置は、第３のレンズの軸方向位置を変更又は変動するように構成及び適合される手段を備える。
好ましくは、１つ以上のズームレンズは、レーザビームを拡大及び／又は縮小するように構成される。好ましくは、１つ以上のズームレンズは、レーザビームのビーム発散を増加及び／又は低減するように構成される。好ましくは、１つ以上のズームレンズは、可変倍率ズームレンズ又はビーム拡大器を備える。
好ましくは、レーザスポットのイメージ位置は、倍率を変更又は変化させる際に実質的に不変のままである。
本発明の別の態様によると、レーザビームのサイズを制御する装置であって、前記レーザビームは、使用時に、質量分析計のイオン源又はイオンイメージングデバイス内に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とし、前記装置は、
１つ以上のレーザビームを第１のレーザビームと第２のレーザビームとに分割する少なくとも１つのビームスプリッタと、
第１のレーザビームと第２のレーザビームとを少なくとも部分的若しくは全体的に重ね合わすか、又は少なくとも部分的若しくは全体的に再結合するオーバラップ手段と
を備える装置が提供される。
好ましくは、第１のレーザビーム及び／又は第２のレーザビームは、実質的に一定、一様又は均一なフルエンス若しくは放射照度プロファイルを有する。
好ましくは、オーバラップ手段は、１つ以上のミラーを備える。好ましくは、オーバラップ手段は、第１のレーザビームと第２のレーザビームとを少なくとも部分的又は全体的に重ね合わせるか又は再結合させるように構成される少なくとも１つのビーム結合器を備える。
好ましくは、装置は、第１のビームと第２のビームとの重なり合い又は再結合の度合いを変動するように構成及び適合される手段をさらに備える。好ましくは、重なり合い又は再結合の度合いを変動するように構成及び適合される手段は、平行移動又は移動されるように構成される１つ以上のミラーを備える。
好ましくは、レーザスポットのイメージ位置は、重なり合い又は再結合の度合いを変更又は変化させる際に実質的に不変のままである。
本発明の別の態様によると、レーザビームのサイズを制御する装置であって、前記レーザビームは、使用時に、質量分析計のイオン源又はイオンイメージングデバイス内に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とし、前記装置は、
プログラム可能なミラーアレイ又はデジタルマイクロミラーアレイ
を備える装置が提供される。
好ましくは、プログラム可能なミラーアレイ又はデジタルマイクロミラーアレイは、複数の個別制御可能なピクセル又はミラー素子を備える。
好ましくは、装置は、レーザ光を標的領域、試料表面又は標的プレートに方向付け及び／又は集束させるためにピクセル又はミラー素子を制御するように構成及び適合される手段をさらに備える。
好ましくは、レーザスポットのイメージ位置は、プログラム可能なミラーアレイ又はデジタルマイクロミラーアレイを変更又は変化させる際に実質的に不変のままである。
好ましくは、使用時に標的領域、試料表面又は標的プレートに当たるレーザビームの直径又はサイズは、（ｉ）＜１μｍ、（ｉｉ）１〜５μｍ、（ｉｉｉ）５〜１０μｍ、（ｉｖ）１０〜１５μｍ、（ｖ）１５〜２０μｍ、（ｖｉ）２０〜２５μｍ、（ｖｉｉ）２５〜３０μｍ、（ｖｉｉｉ）３０〜３５μｍ、（ｉｘ）３５〜４０μｍ、（ｘ）４０〜４５μｍ、（ｘｉ）４５〜５０μｍ、（ｘｉｉ）５０〜５５μｍ、（ｘｉｉｉ）５５〜６０μｍ、（ｘｉｖ）６０〜６５μｍ、（ｘｖ）６５〜７０μｍ、（ｘｖｉ）７０〜７５μｍ、（ｘｖｉｉ）７５〜８０μｍ、（ｘｖｉｉｉ）８０〜８５μｍ、（ｘｉｘ）８５〜９０μｍ、（ｘｘ）９０〜９５μｍ、（ｘｘｉ）９５〜１００μｍ、（ｘｘｉｉ）１００〜１２０μｍ、（ｘｘｉｉｉ）１２０〜１４０μｍ、（ｘｘｉｖ）１４０〜１６０μｍ、（ｘｘｖ）１６０〜１８０μｍ、（ｘｘｖｉ）１８０〜２００μｍ、（ｘｘｖｉｉ）２００〜２５０μｍ、（ｘｘｖｉｉｉ）２５０〜３００μｍ、（ｘｘｉｘ）３００〜３５０μｍ、（ｘｘｘ）３５０〜４００μｍ、（ｘｘｘｉ）４００〜４５０μｍ、（ｘｘｘｉｉ）４５０〜５００μｍ、（ｘｘｘｉｉｉ）５００〜６００μｍ、（ｘｘｘｉｖ）６００〜７００μｍ、（ｘｘｘｖ）７００〜８００μｍ、（ｘｘｘｖｉ）８００〜９００μｍ、（ｘｘｘｖｉｉ）９００〜１０００μｍ、及び（ｘｘｘｖｉｉｉ）＞１０００μｍからなる群から選択される。
好ましくは、レーザビームの直径又はサイズは、連続的に可変である。
好ましくは、使用時に標的領域、試料表面又は標的プレートに当たるレーザビームは、レーザビームの直径、サイズ又は幅の少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％又は１００％にわたり、≦５％、≦１０％、≦１５％、≦２０％、≦２５％、≦３０％、≦３５％、≦４０％、≦４５％、≦５０％、≦５５％、≦６０％、≦６５％、≦７０％、≦７５％、≦８０％、≦８５％、≦９０％、≦９５％又は≦１００％変化するレーザフルエンス又は均一性を有する。
好ましくは、装置は、１つ以上のレーザをさらに備える。好ましくは、１つ以上のレーザは、パルスレーザを備える。好ましくは、１つ以上のレーザは、（ｉ）＜１ｎｓ、（ｉｉ）１〜２ｎｓ、（ｉｉｉ）２〜３ｎｓ、（ｉｖ）３〜４ｎｓ、（ｖ）４〜５ｎｓ、（ｖｉ）５〜６ｎｓ、（ｖｉｉ）６〜７ｎｓ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｎｓ、（ｉｘ）８〜９ｎｓ、（ｘ）９〜１０ｎｓ、（ｘｉ）１０〜２０ｎｓ、（ｘｉｉ）２０〜３０ｎｓ、（ｘｉｉｉ）３０〜４０ｎｓ、（ｘｉｖ）４０〜５０ｎｓ、（ｘｖ）５０〜６０ｎｓ、（ｘｖｉ）６０〜７０ｎｓ、（ｘｖｉｉ）７０〜８０ｎｓ、（ｘｖｉｉｉ）８０〜９０ｎｓ、（ｘｉｘ）９０〜１００ｎｓ、（ｘｘ）１００〜２００ｎｓ、（ｘｘｉ）２００〜３００ｎｓ、（ｘｘｉｉ）３００〜４００ｎｓ、（ｘｘｉｉｉ）４００〜５００ｎｓ、（ｘｘｉｖ）５００〜１０００ｎｓ、及び（ｘｘｖ）＞１μｓからなる群から選択されるパルス幅を有するように構成される。
好ましくは、１つ以上のレーザは、（ｉ）＜１Ｈｚ、（ｉｉ）１〜５Ｈｚ、（ｉｉｉ）５〜１０Ｈｚ、（ｉｖ）１０〜１５Ｈｚ、（ｖ）１５〜２０Ｈｚ、（ｖｉ）２０〜２５Ｈｚ、（ｖｉｉ）２５〜３０Ｈｚ、（ｖｉｉｉ）３０〜３５Ｈｚ、（ｉｘ）３５〜４０Ｈｚ、（ｘ）４０〜４５Ｈｚ、（ｘｉ）４５〜５０Ｈｚ、（ｘｉｉ）５０〜１００Ｈｚ、（ｘｉｉｉ）１００〜２００Ｈｚ、（ｘｉｖ）２００〜３００Ｈｚ、（ｘｖ）３００〜４００Ｈｚ、（ｘｖｉ）４００〜５００Ｈｚ、（ｘｖｉｉ）５００〜１０００Ｈｚ、（ｘｖｉｉｉ）１〜２ｋＨｚ、（ｘｉｘ）２〜３ｋＨｚ、（ｘｘ）３〜４ｋＨｚ、（ｘｘｉ）４〜５ｋＨｚ、（ｘｘｉｉ）５〜１０ｋＨｚ、（ｘｘｉｉｉ）１０〜１５ｋＨｚ、（ｘｘｉｖ）１５〜２０ｋＨｚ、（ｘｘｖ）２０〜２５ｋＨｚ、（ｘｘｖｉ）２５〜３０ｋＨｚ、（ｘｘｖｉｉ）３０〜３５ｋＨｚ、（ｘｘｖｉｉｉ）３５〜４０ｋＨｚ、（ｘｘｉｘ）４０〜４５ｋＨｚ、（ｘｘｘ）４５〜５０ｋＨｚ、及び（ｘｘｘｉ）＞５０ｋＨｚからなる群から選択されるレーザ繰り返し率を有する。
好ましさの劣る好ましい実施形態によると、１つ以上のレーザは、連続レーザを備える。
１つ以上のレーザは、ガスレーザを備え得る。例えば、ガスレーザは、（ｉ）３３７ｎｍの波長を有するレーザ放射を出射するように構成される窒素レーザ、及び（ｉｉ）１０．６μｍの波長を有するレーザ放射を出射するように構成されるＣＯ2レーザからなる群から選択されるレーザである。
１つ以上のレーザは、エキシマレーザを備え得る。例えば、エキシマレーザは、（ｉ）３０８ｎｍの波長を有するレーザ放射を出射するように構成されるＸｅＣｌレーザ、（ｉｉ）２４８ｎｍの波長を有するレーザ放射を出射するように構成されるＫｒＦレーザ、及び（ｉｉｉ）１９３ｎｍの波長を有するレーザ放射を出射するように構成されるＡｒＦレーザからなる群から選択されるレーザである。
１つ以上のレーザは、固体レーザを備え得る。例えば、固体レーザは、（ｉ）Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、（ｉｉ）３５５ｎｍの波長を有するレーザ放射を出射するように構成される３倍周波数Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、（ｉｉｉ）２６６ｎｍの波長を有するレーザ放射を出射するように構成される４倍周波数Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、及び（ｉｖ）２．９４μｍの波長を有するレーザ放射を出射するように構成されるＥｒ：ＹＡＧレーザからなる群から選択されるレーザである。
１つ以上のレーザは、半導体レーザを備え得る。例えば、半導体レーザは、（ｉ）ＧａＮ、（ｉｉ）ＡｌＮ、（ｉｉｉ）ＩｎＮ、（ｉｖ）ＺｎＳｅ、（ｖ）ＧａＡｓ、（ｖｉ）ＧａＰ、（ｖｉｉ）Ｓｉ、（ｖｉｉｉ）ＡｌＧａＮ、（ｉｘ）ＩｎＧａＮ、（ｘ）ＡｌＧａＩｎＮ、（ｘｉ）ＧａＡｌＮ、（ｘｉｉ）ＡｌＩｎＧａＮ、（ｘｉｉｉ）ＡｌＧａＡｓ、（ｘｉｖ）ＩｎＧａＡｓＰ、（ｘｖ）ＧａＡｓＰ、（ｘｖｉ）ＧａＡｌＡｓ、（ｘｖｉｉ）ＺｎＣｄＳｅ、（ｘｖｉｉｉ）ＳｉＣ、及び（ｘｉｘ）ＩｎＧａＡｓからなる群から選択されるレーザである。
好ましさの劣る好ましい実施形態によると、１つ以上のレーザは、液体又は色素レーザ、例えば、有機色素レーザを備え得る。
好ましくは、１つ以上のレーザは、（ｉ）＜１００ｎｍ、（ｉｉ）１００〜１２０ｎｍ、（ｉｉｉ）１２０〜１４０ｎｍ、（ｉｖ）１４０〜１６０ｎｍ、（ｖ）１６０〜１８０ｎｍ、（ｖｉ）１８０〜２００ｎｍ、（ｖｉｉ）２００〜２２０ｎｍ、（ｖｉｉｉ）２２０〜２４０ｎｍ、（ｉｘ）２４０〜２６０ｎｍ、（ｘ）２６０〜２８０ｎｍ、（ｘｉ）２８０〜３００ｎｍ、（ｘｉｉ）３００〜３２０ｎｍ、（ｘｉｉｉ）３２０〜３４０ｎｍ、（ｘｉｖ）３４０〜３６０ｎｍ、（ｘｖ）３６０〜３８０ｎｍ、（ｘｖｉ）３８０〜４００ｎｍ、（ｘｖｉｉ）４００〜５００ｎｍ、（ｘｖｉｉｉ）５００〜６００ｎｍ、（ｘｉｘ）６００〜７００ｎｍ、（ｘｘ）７００〜８００ｎｍ、（ｘｘｉ）８００〜９００ｎｍ、（ｘｘｉｉ）９００〜１０００ｎｍ、（ｘｘｉｉｉ）１０００〜１１００ｎｍ、（ｘｘｉｖ）１１００〜１２００ｎｍ、（ｘｘｖ）１２００〜１３００ｎｍ、（ｘｘｖｉ）１３００〜１４００ｎｍ、及び（ｘｘｖｉｉ）１４００〜１５００ｎｍからなる群から選択される波長を有するレーザ放射を出射するように構成される。
１つ以上のレーザは、（ｉ）１．５〜２．０μｍ、（ｉｉ）２．０〜２．５μｍ、（ｉｉｉ）２．５〜３．０μｍ、（ｉｖ）３．０〜３．５μｍ、（ｖ）３．５〜４．０μｍ、（ｖｉ）４．０〜４．５μｍ、（ｖｉｉ）４．５〜５．０μｍ、（ｖｉｉｉ）５．０〜５．５μｍ、（ｉｘ）５．５〜６．０μｍ、（ｘ）６．０〜６．５μｍ、（ｘｉ）６．５〜７．０μｍ、（ｘｉｉ）７．０〜７．５μｍ、（ｘｉｉｉ）７．５〜８．０μｍ、（ｉｘ）８．０〜８．５μｍ、（ｘ）８．５〜９．０μｍ、（ｘｉ）９．０〜９．５μｍ、（ｘｉｉ）９．５〜１０．０μｍ、（ｘｉｉｉ）１０．０〜１０．５μｍ、（ｘｉｖ）１０．５〜１１．０μｍ、及び（ｘｖ）＞１１．０μｍからなる群から選択される波長を有するレーザ放射を出射するように構成され得る。
一実施形態によると、１つ以上のレーザは、（ｉ）＜０．１ｅＶ、（ｉｉ）０．１〜０．５ｅＶ、（ｉｉｉ）０．５〜１．０ｅＶ、（ｉｖ）１．０〜１．５ｅＶ、（ｖ）１．５〜２．０ｅＶ、（ｖｉ）２．０〜２．５ｅＶ、（ｖｉｉ）２．５〜３．０ｅＶ、（ｖｉｉｉ）３．０〜３．５ｅＶ、（ｉｘ）３．５〜４．０ｅＶ、（ｘ）４．０〜４．５ｅＶ、（ｘｉ）４．５〜５．０ｅＶ、（ｘｉｉ）５．０〜５．５ｅＶ、（ｘｉｉｉ）５．５〜６．０ｅＶ、（ｘｉｖ）６．０〜６．５ｅＶ、（ｘｖ）６．５〜７．０ｅＶ、（ｘｖｉ）７．０〜７．５ｅＶ、（ｘｖｉｉ）７．５〜８．０ｅＶ、（ｘｖｉｉｉ）８．０〜８．５ｅＶ、（ｘｉｘ）８．５〜９．０ｅＶ、（ｘｘ）９．０〜９．５ｅＶ、（ｘｘｉ）９．５〜１０．０ｅＶ、（ｘｘｉｉ）１０．０〜１０．５ｅＶ、（ｘｘｉｉｉ）１０．５〜１１．０ｅＶ、（ｘｘｉｖ）１１．０〜１１．５ｅＶ、（ｘｘｖ）１１．５〜１２．０ｅＶ、（ｘｘｖｉ）１２．０〜１２．５ｅＶ、（ｘｘｖｉｉ）１２．５〜１３．０ｅＶ、（ｘｘｖｉｉｉ）１３．０〜１３．５ｅＶ、（ｘｘｉｘ）１３．５〜１４．０ｅＶ、（ｘｘｘ）１４．０〜１４．５ｅＶ、（ｘｘｘｉ）１４．５〜１５．０ｅＶ、（ｘｘｘｉｉ）１５．０〜１５．５ｅＶ、（ｘｘｘｉｉｉ）１５．５〜１６．０ｅＶ、（ｘｘｘｉｖ）１６．０〜１６．５ｅＶ、（ｘｘｘｖ）１６．５〜１７．０ｅＶ、（ｘｘｘｖｉ）１７．０〜１７．５ｅＶ、（ｘｘｘｖｉｉ）１７．５〜１８．０ｅＶ、（ｘｘｘｖｉｉｉ）１８．０〜１８．５ｅＶ、（ｘｘｘｉｘ）１８．５〜１９．０ｅＶ、（ｘｌ）１９．０〜１９．５ｅＶ、（ｘｌｉ）１９．５〜２０．０ｅＶ、及び（ｘｌｉｉ）＞２０．０ｅＶからなる群から選択される光子エネルギーを有するレーザ放射を出射するように構成され得る。
好ましくは、装置は、レーザビームの強度を調節又は低減する減衰器をさらに備える。
好ましくは、装置は、真空チャンバをさらに備え、標的領域、試料表面又は標的プレートは、真空チャンバ内に位置する。好ましくは、真空チャンバは、使用時にレーザビームが透過するウィンドウを備える。
好ましくは、装置は、レーザビームを標的領域、試料表面又は標的プレートへ方向付ける１つ以上のミラーをさらに備える。好ましくは、装置は、レーザビームを標的領域、試料表面又は標的プレートへ集束する集束レンズをさらに備える。好ましくは、集束レンズは、（ｉ）＜５ｍｍ、（ｉｉ）５〜１０ｍｍ、（ｉｉｉ）１０〜１５ｍｍ、（ｉｖ）１５〜２０ｍｍ、（ｖ）２０〜２５ｍｍ、（ｖｉ）２５〜３０ｍｍ、（ｖｉｉ）３０〜３５ｍｍ、（ｖｉｉｉ）３５〜４０ｍｍ、（ｉｘ）４０〜４５ｍｍ、（ｘ）４５〜５０ｍｍ、及び（ｘｉ）＞５０ｍｍからなる群から選択される焦点距離を有する。好ましくは、集束レンズは、アクロマートダブレット又は非球面レンズを備える。
好ましくは、標的領域、試料表面又は標的プレートは、（ｉ）薄い組織切片、（ｉｉ）単一セル、（ｉｉｉ）固定化タンパク質を含む生物活性表面、（ｉｖ）微量沈殿ＨＰＬＣ分画、（ｖ）無傷な生物学的セル又は生物学的試料の一部、（ｖｉ）親和性捕獲基材、（ｖｉｉ）抗体捕獲基材、（ｖｉｉｉ）１つ以上の溶解セル又は生物学的試料、（ｉｘ）血漿沈殿物、及び（ｘ）血清沈殿物からなる群から選択される。薄い組織切片は、＜１００μｍ、好ましくは＜５０μｍ、さらに好ましくは１０〜２５μｍの厚さを有し得る。
標的領域、試料表面又は標的プレートは、２Ｄゲル又は２Ｄゲルの電気ブロットを含み得る。
標的領域、試料表面又は標的プレートは、１つ以上の固体マトリックス−検体沈殿物を有し得る。１つ以上の固体マトリックス−検体沈殿物は、プレコート標的スポット上での（ｉ）乾燥液滴、（ｉｉ）真空乾燥、（ｉｉｉ）破砕結晶、（ｉｖ）高速蒸発、（ｖ）重畳、（ｖｉ）サンドイッチ、（ｖｉｉ）スピンコーティング、（ｖｉｉｉ）低速結晶化、（ｉｘ）エレクトロスプレー、及び（ｘ）試料沈殿からなる群から選択される試料調製方法によって形成され得る。
好ましさの劣る好ましい実施形態によると、標的領域、試料表面又は標的プレートは、液体マトリックス又は不溶性試料を備え得る。
一実施形態によると、標的領域、試料表面又は標的プレートは、固体支持体を備え得る。固体支持体は、多孔質シリコンを含み得る。
好ましくは、装置は、標的領域、試料表面又は標的プレートの下流に配置される抽出レンズ又はイオンオプティカル構成体をさらに備える。抽出レンズ又はイオンオプティカル構成体は、標的領域、試料表面又は標的プレートからイオンを加速、引き寄せ、又は抽出するように構成される。
上記好適な実施形態によると、イオン源は、マトリックス支援レーザ脱離イオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源を含む。
別の実施形態によると、イオン源は、レーザ脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源又はシリコンを用いた脱離イオン化（「ＤＩＯＳ」）イオン源を含む。
好ましくは、標的領域、試料表面又は標的プレートは、（ｉ）＞１０-7ｍｂａｒ、（ｉｉ）＞１０-6ｍｂａｒ、（ｉｉｉ）＞１０-5ｍｂａｒ、（ｉｖ）＞１０-4ｍｂａｒ、（ｖ）＞１０-3ｍｂａｒ、（ｖｉ）＞１０-2ｍｂａｒ、（ｖｉｉ）＞０．１ｍｂａｒ、（ｖｉｉｉ）＞１ｍｂａｒ、（ｉｘ）＞１０ｍｂａｒ、（ｘ）＞１００ｍｂａｒ、及び（ｘｉ）＞１０００ｍｂａｒからなる群から選択される圧力に維持される。
好ましくは、標的領域、試料表面又は標的プレートは、（ｉ）＜１０-7ｍｂａｒ、（ｉｉ）＜１０-6ｍｂａｒ、（ｉｉｉ）＜１０-5ｍｂａｒ、（ｉｖ）＜１０-4ｍｂａｒ、（ｖ）＜１０-3ｍｂａｒ、（ｖｉ）＜０．０１ｍｂａｒ、（ｖｉｉ）＜０．１ｍｂａｒ、（ｖｉｉｉ）＜１ｍｂａｒ、（ｉｘ）＜１０ｍｂａｒ、（ｘ）＜１００ｍｂａｒ、及び（ｘｉ）＜１０００ｍｂａｒからなる群から選択される圧力に維持される。
好ましくは、標的領域、試料表面又は標的プレートは、（ｉ）１０-7〜１０-6ｍｂａｒ、（ｉｉ）１０-6〜１０-5ｍｂａｒ、（ｉｉｉ）１０-5〜１０-4ｍｂａｒ、（ｉｖ）１０-4〜１０-3ｍｂａｒ、（ｖ）１０-3〜１０-2ｍｂａｒ、（ｖｉ）１０-2〜１０-1ｍｂａｒ、（ｖｉｉ）０．１〜１ｍｂａｒ、（ｖｉｉｉ）１〜１０ｍｂａｒ、（ｉｘ）１０〜１００ｍｂａｒ、及び（ｘ）１００〜１０００ｍｂａｒからなる群から選択される圧力に維持される。
オペレーションモードにおいて、好ましくは、装置は、イオン源の標的領域、試料表面又は標的プレートをレーザビームの標的とするように構成される。
オペレーションモードにおいて、好ましくは、装置は、イオンイメージングデバイスの標的領域、試料表面又は標的プレートをレーザビームの標的とするように構成される。
本発明の別の態様によると、上記のような装置を備える質量分析計が提供される。
好ましくは、質量分析計は、第１の電気フィールド（電界）領域及び第１の電気フィールド領域の下流に配置される第１のフィールドフリー領域をさらに備える。
好ましくは、質量分析計は、第２の電気フィールド領域及び第２の電気フィールド領域の下流に配置される第２のフィールドフリー領域をさらに備える。
好ましくは、質量分析計は、衝突、フラグメンテーション又は反応デバイスをさらに備える。好ましくは、衝突、フラグメンテーション又は反応デバイスは、衝突誘起解離（「ＣＩＤ」）によってイオンをフラグメンテーションするように構成される。
好ましさの劣る実施形態によると、衝突、フラグメンテーション又は反応デバイスは、（ｉ）表面誘起解離（「ＳＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｉ）電子移動解離フラグメンテーションデバイス、（ｉｉｉ）電子捕獲解離フラグメンテーションデバイス、（ｉｖ）電子衝突又は衝撃解離フラグメンテーションデバイス、（ｖ）光誘起解離（「ＰＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｖｉ）レーザ誘起解離フラグメンテーションデバイス、（ｖｉｉ）赤外放射誘起解離デバイス、（ｖｉｉｉ）紫外放射誘起解離デバイス、（ｉｘ）ノズル−スキマ（nozzle-skimmer）インターフェースフラグメンテーションデバイス、（ｘ）イオン源フラグメンテーションデバイス、（ｘｉ）イオン源衝突誘起解離フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｉ）熱又は温度源フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｉｉ）電気フィールド誘起フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｖ）磁気フィールド誘起フラグメンテーションデバイス、（ｘｖ）酵素消化又は酵素分解フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉ）イオン−イオン反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉｉ）イオン−分子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉｉｉ）イオン−原子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｘ）イオン−準安定イオン反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘ）イオン−準安定分子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉ）イオン−準安定原子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉｉ）イオンを反応させて付加物又は生成物イオンを形成するイオン−イオン反応デバイス、（ｘｘｉｉｉ）イオンを反応させて付加物又は生成物イオンを形成するイオン−分子反応デバイス、（ｘｘｉｖ）イオンを反応させて付加物又は生成物イオンを形成するイオン−原子反応デバイス、（ｘｘｖ）イオンを反応させて付加物又は生成物イオンを形成するイオン−準安定イオン反応デバイス、（ｘｘｖｉ）イオンを反応させて付加物又は生成物イオンを形成するイオン−準安定分子反応デバイス、及び（ｘｘｖｉｉ）イオンを反応させて付加物又は生成物イオンを形成するイオン−準安定原子反応デバイスからなる群から選択される。
反応デバイスは、イオン、原子又は分子を新しい種のイオン、原子又は分子を形成するように再構成又は反応させるようなデバイスを含むと理解されるべきである。Ｘ−Ｙ反応フラグメンテーションデバイスは、Ｘ及びＹが合成して生成物を形成し、次いでこの生成物がフラグメンテーションするデバイスを意味すると理解されるべきである。これは、最初に生成物を形成することなくイオンをフラグメンテーションさせ得るフラグメンテーションデバイス自体とは異なる。Ｘ−Ｙ反応デバイスは、Ｘ及びＹが合成して生成物を形成し、かつ次いでその生成物が必ずしもフラグメンテーションしないデバイスを意味すると理解されるべきである。
質量分析計は、イオンがポストソース分解（「ＰＳＤ」）によってフラグメンテーションするようにさせるか及び／又はそれを可能にさせる手段を備え得る。
好ましくは、質量分析計は、特定の親又は前駆体イオンを選択する静電エネルギー分析器及び／又は質量フィルタ及び／又はイオンゲートをさらに備える。好ましくは、質量フィルタは、扇形磁気フィールド質量フィルタ、ＲＦ四重極質量フィルタ、ウィーン（Wien）フィルタ、又は直交加速度飛行時間質量フィルタを備える。
好ましくは、質量分析計は、質量分析器をさらに備える。質量分析器は、（ｉ）四重極質量分析器、（ｉｉ）２Ｄ又は直線四重極質量分析器、（ｉｉｉ）ポール又は３Ｄ四重極質量分析器、（ｉｖ）ペニングトラップ質量分析器、（ｖ）イオントラップ質量分析器、（ｖｉ）扇形磁気フィールド質量分析器、（ｖｉｉ）イオンサイクロトロン共鳴（「ＩＣＲ」）質量分析器、（ｖｉｉｉ）フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析器、（ｉｘ）静電又はオービトラップ質量分析器、（ｘ）フーリエ変換静電又はオービトラップ質量分析器、（ｘｉ）フーリエ変換質量分析器、（ｘｉｉ）飛行時間質量分析器、（ｘｉｉｉ）軸方向加速飛行時間質量分析器、（ｘｉｖ）直交加速飛行時間質量分析器、及び（ｘｖ）質量顕微鏡無収差(stigmatic)イメージング飛行時間質量分析器からなる群から選択され得る。
質量分析器が質量顕微鏡無収差イメージングシステムを備えるならば、好ましくは、レーザスポットのフルエンス又は放射照度は、一定であるか又は実質的にフラットトップなプロファイルを有する。
本発明の別の態様によると、レーザビームのサイズを制御する方法であって、前記レーザビームは、使用時に、質量分析計のイオン源又はイオンイメージングデバイス内に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とし、前記方法は、
質量分析計のイオン源又はイオンイメージングデバイス内に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とするレーザビームのサイズを制御するために１つ以上のズームレンズを使用すること、
を含む方法が提供される。
本発明の別の態様によると、レーザビームのサイズを制御する方法であって、前記レーザビームは、使用時に、質量分析計のイオン源又はイオンイメージングデバイス内に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とし、前記方法は、
１つ以上のレーザビームを第１のレーザビームと第２のレーザビームとに分割すること、及び、
第１のレーザビームと第２のレーザビームとを重ね合わすこと、
を含む方法が提供される。
本発明の別の態様によると、レーザビームのサイズを制御する方法であって、前記レーザビームは、使用時に、質量分析計のイオン源又はイオンイメージングデバイス内に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とし、前記方法は、
質量分析計のイオン源又はイオンイメージングデバイス内に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とするレーザビームのサイズを制御するためにプログラム可能なミラーアレイ又はデジタルマイクロミラーアレイを使用すること、
を含む方法が提供される。
本発明の別の態様によると、上記のような方法を含む質量分析方法が提供される。
上記好適な実施形態によると、改善されたＭＡＬＤＩ光学システム、及び、ＭＡＬＤＩイオン源に光を集束する改善された方法が提供される。
好ましくは、上記好適な実施形態は、レーザフルエンスがスポットの直径全体又はそれにわたり実質的に一様に維持されることを確実にしながらレーザスポット直径が制御されることを可能にする。これは、好ましくは倍率を変える際にスポットのイメージ位置を変化させない可変倍率ズームレンズ又はビーム拡大器を使用することによって実現されることが好ましい。
好ましくは、上記好適な実施形態は、約１μｍ又は回折限界から数百ミクロンの範囲の連続可変スポットサイズが提供されることを可能にする。
一実施形態によると、イメージングデバイスは、ＭＡＬＤＩイオン源及び飛行時間質量分析器を備える従来の質量分析計に適合し得る。これにより、質量分析計は、高い空間分解能を有するイオンイメージング質量分析計として、また、飛行時間質量分析器に結合されたＭＡＬＤＩイオン源を備える従来の質量分析計として機能することができる。
ここで、本発明の種々の実施形態を、あくまで実施例として、添付の図面を参照して説明する。
本発明の好適な実施形態にかかるイオン源イメージングデバイス又はイオンイメージングデバイスについて図１を参照して説明する。好ましくは、イメージングデバイスは、光源又は光ビーム２を送達するためのレーザ１を備える。レーザは、光ビーム２を出力するように構成される光ファイバに接続又は結合され得る。
好ましくは、イメージングデバイスは、好ましくはレーザ１の下流に設置されたズームレンズ３、４、５を備える。好ましくは、ズームレンズは、３つの別々のレンズ３、４、５を備える。好ましくは、レンズ３、４、５のうちの１つ、２つ又は３つすべては、モータ駆動平行移動ステージ上に装着される。好ましくは、個々のレンズ３、４、５のうちの１つ、２つ又は３つすべての軸方向位置は、モータ駆動アクチュエータによって変更又は変動され得る。上記好適な実施形態によると、レンズ３、４、５のうちの１つ以上の軸方向位置は、変動又は変更され得、これによりレーザビームを拡大又は縮小することができ、これによってビーム発散を低減又は増加する。
上記好適な実施形態によると、好ましくは、ズームレンズ３、４、５は、レーザビームを拡大する。次いで、好ましくは、拡大されたレーザビームの一部は、レーザビームの強度を調整するように構成される減衰器６に通される。次いで、好ましくは、レーザビームは、真空ウィンドウ９を通って真空チャンバの筐体内へ通されるように構成される。好ましくは、真空チャンバウィンドウ９は、真空チャンバの壁８に装着される。
ミラー１０は、好ましくは真空チャンバ内に構成され、かつ好ましくはレーザビームを最終集束レンズ１１へ方向付けるか又は反射する。好ましくは、最終集束レンズ１１は、比較的短い焦点距離（例えば、１５ｍｍ）を有する。一実施形態によると、最終集束レンズ１１は、１２ｍｍの直径を有し得る。好ましくは、最終集束レンズ１１は、アクロマートダブレット又は非球面レンズのいずれかを備え得る。好ましくは、最終集束レンズ１１は、レーザビームを標的領域、試料表面又は標的プレート１３のスポットに集束するように構成される。好ましくは標的領域、試料表面又は標的プレート１３に当たる強いパルスレーザビームは、好ましくはレーザビームの焦点１４においてイオンを生成させる。
イオン源抽出レンズ１２又は他のイオンオプティカルデバイスは、好ましくは標的領域、試料表面又は標的プレート１３の比較的近傍に配置され、かつ好ましくは標的領域、試料表面又は標的プレート１３において生成され又は作り出されたイオンを、標的領域、試料表面又は標的プレート１３の好ましくは下流にある質量分析計（図示せず）の主筐体内へ方向付けるか、引き寄せるか、加速するか、又は抽出することを支援する。
好ましくは、質量分析計は、飛行時間質量分析器（図示せず）を備えるか、衝突誘起解離衝突又はフラグメンテーションセル（図示せず）を備え得る。
ここで、標的領域、試料表面又は標的プレート１３を標的としてレーザビームのスポットのサイズを制御する上記好適な方法をより詳細に説明する。
標的領域、試料表面又は標的プレート１３のレーザビームのスポットのサイズＤの近似は、以下の式から計算され得る。
Figure 0005031580
 ここで、ビーム発散又はスポットのサイズ項（ｆ．θ）、球面収差項（０．０６７．ｆ／（ｆ／Ｄｌ）3）、及び基本回折制限スポットのサイズ項（２．４４．λ．ｆ／Ｄｌ）は、独立であり、求積法（quadrature）で加算されるとし、θは、レーザビームの既知の発散であり、ｆは、最終集束レンズ１１の焦点距離であり、λは、レーザビームの波長であり、Ｄｌは、最終集束レンズ１１におけるレーザビームの直径である。
なお、回折制限スポットのサイズ項は、ガウスレーザビームについては比較的小さい。球面収差項は、適切に設計された非球面レンズ又はアクロマートペアを使用して事実上除去できる。したがって、上記式における支配的な項は、ビーム発散又はスポットのサイズ項である。したがって、小さなスポットのサイズを生成するためには、最終集束レンズ１１の焦点距離ｆは、好ましくは可能な限り短くするべきであり、かつビーム発散θは、好ましくは可能な限り低くするべきである。
上記好適な実施形態によると、好ましくは、スポットのサイズは、レーザビームのビーム発散θを変化させることによって制御又は変動される。これは、好ましくはズームレンズアセンブリ３、４、５を使用してレーザビームを拡大又は縮小することによって実現される。レーザビームが拡大されるならば、ビーム発散は比例して低減され、したがって対応のビーム発散又はスポットのサイズ項（ｆ．θ）は低減する。
上記好適な実施形態によると、好ましくは、レーザビームは、標的領域、試料表面又は標的プレート１３に集束される。なぜなら、好ましくは、集束スポットは、集束されないスポットよりも著しく均一だからである。
上記好適な実施形態によると、ズームレンズ３、４、５の倍率が、好ましくは変動する際に、ズームレンズアセンブリ３、４、５内の適切なレンズは、好ましくはあらかじめ定義された関数において軸方向に移動される。これにより、好ましくは、レーザスポットが標的領域、試料表面又は標的プレート１３において集束状態を維持することが確実となる。正確さ及び簡便さのために、レンズ素子３、４、５の位置的作動はモータ駆動化され、例えば、コンピュータ又は他のコントローラによって遠隔制御され得る。
ここで本発明の別の実施形態について図２を参照して説明する。この別の実施形態によると、好ましくは、レーザスポットの直径又はサイズは、それぞれ好ましくは実質的にフラットトップなフルエンスプロファイルを有する、重なり合った２つの円形スポット２６、２７によって制御される。この実施形態によると、好ましくは実質的にフラットトップなフルエンスプロファイルを有するレーザビーム２１を好ましくは供給又は生成するレーザ２０が提供される。好ましくは、レーザビーム２１は、好ましくはビームを２つの経路又は２つの分離ビームに分割するビームスプリッタ２２を通過する。
レーザビームの一方の部分は、好ましくはビーム結合器２３上へ通過又は続進し、レーザビームの他方の部分は、好ましくは第１のミラー２４へ通過する。第１のミラー２４へ通過したレーザビームは、好ましくは第１のミラー２４によって偏向又は反射され、次いで好ましくは第２のミラー２５によって偏向又は反射される。次いで、好ましくは、ビームは、ビーム結合器２３上へ通過又は続進する。好ましくは、ビーム結合器２３に到着するか又は当たる２つのビームは、次いで少なくとも部分的に重なり合うか又は再結合されるように配置される。
重複領域は、最大強度の領域であり、好ましくはイオン源又はイオンイメージングデバイスの標的領域、試料表面又は標的プレートにイオン化スポットを形成する。好ましくは、２つのレーザビームの重複又は再結合の度合いは、第１のミラー２４及び／又は第２のミラー２５のいずれかを移動することによって調節され得る。
この別の実施形態によると、図１を参照して記載又は考察した実施形態に関連して上記した回折制限は、適用されない。したがって、ＩＲ放射などの比較的長い波長を有し得るレーザ放射を使用する場合であっても、小さなスポットのサイズを有するレーザビームを提供することが可能である。
ここで、本発明のさらなる実施形態について図３を参照して説明する。図３は、レーザ源３０、及びレーザ源３０の下流に配置されたプログラム可能なミラーアレイ（ＰＭＡ）又はデジタルマイクロミラーアレイ３２を備える実施形態を示す。
レーザビーム３１は、好ましくはレーザ源３０から出射され、好ましくはプログラム可能なミラーアレイ又はデジタルマイクロミラーアレイ３２上に当たるように構成される。好ましくは、プログラム可能なミラーアレイ又はデジタルマイクロミラーアレイ３２は、自動に制御される。
好ましくは、プログラム可能なミラーアレイ又はデジタルマイクロミラーアレイ３２は、複数の個別ミラー、反射素子又はピクセルを備える。好ましくは、各個別ミラー、反射素子又はピクセルは、コンピュータ又は他の手段によって制御され得る。個別ミラー、反射素子又はピクセルは、イオン源又はイオンイメージングデバイスの標的領域、試料表面又は標的プレート３３にレーザ光を方向付け又は集束するようにオペレーションモードにおいて配置又は構成され得る。
レーザスポットの焦点、ビーム角度及び形状又はプロファイルは、プログラム可能なミラーアレイ又はデジタルマイクロミラーアレイ３２によって制御され得る。レーザスポットフルエンス又は均一性は、スポット直径が好ましくは変動される際に好ましくは維持される。
本発明を好適な実施形態を参照して記載したが、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の範囲を逸脱せずに種々の変更が形態及び詳細においてなされ得ることが当業者に理解される。
図１は、本発明の好適な実施形態のＭＡＬＤＩイオン源又はイオンイメージングデバイスにおけるレーザビームのスポットのサイズを制御するためのズームレンズを示す。 図２は、本発明の別の実施形態を示す。ここで、ビームスプリッタは、レーザビームを２つのビームに分割するために使用され、次いで２つのビームは、部分的に重ね合わせるか又は再結合される。 図３は、本発明のさらなる実施形態を示す。ここで、プログラム可能なミラーアレイ又はデジタルマイクロミラーアレイは、レーザビームを標的領域又は試料表面へ集束させるために使用される。

Claims (19)

  1. レーザ、
    内部に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートが配置されるイオン源又はイオンイメージングデバイス、及び、
    使用時に前記標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とするレーザビームのスポットサイズを制御する装置、を含む質量分析計であって、前記装置は、
    １つ以上のズームレンズ
    を含む、質量分析計。
  2. 前記１つ以上のズームレンズは、第１のレンズ、及び前記第１のレンズの軸方向位置を変更又は変動するように構成及び適合される手段を含む、請求項１記載の質量分析計。
  3. 前記１つ以上のズームレンズは、レーザビームを拡大及び／又は縮小するように構成される、請求項１又は２に記載の質量分析計。
  4. 前記１つ以上のズームレンズは、レーザビームのビーム発散を増加及び／又は低減するように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の質量分析計。
  5. 前記１つ以上のズームレンズは、可変倍率ズームレンズ又はビーム拡大器を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の質量分析計。
  6. レーザ、
    内部に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートが配置されるイオン源又はイオンイメージングデバイス、及び、
    使用時に前記標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とするレーザビームのサイズを制御する装置、を含む質量分析計であって、前記装置は、
    １つ以上のレーザビームを第１のレーザビームと第２のレーザビームとに分割する少なくとも１つのビームスプリッタと、
    第１のレーザビームと第２のレーザビームとを少なくとも部分的若しくは全体的に重ね合わすオーバラップ手段と
    を含む、質量分析計。
  7. 前記第１のレーザビーム及び／又は前記第２のレーザビームは、実質的に一定、一様又は均一なフルエンス又は放射照度プロファイルを有する、請求項６記載の質量分析計。
  8. 前記第１のビームと前記第２のビームとの重なり合いの度合いを変動するように構成及び適合される手段をさらに含む、請求項６又は７に記載の質量分析計。
  9. 前記重なり合い又は再結合の度合いを変動するように構成及び適合される手段は、平行移動又は移動されるように構成される１つ以上のミラーを含む、請求項８記載の質量分析計。
  10. レーザ、
    内部に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートが配置されるイオン源又はイオンイメージングデバイス、及び、
    使用時に前記標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とするレーザビームのサイズを制御する装置、
    を含む質量分析計であって、前記装置は、
    複数の個別制御可能なピクセル又はミラー素子を備えるプログラム可能なミラーアレイ又はデジタルマイクロミラーアレイ、
    レーザ光を前記標的領域、試料表面又は標的プレートに集束させるために前記ピクセル又はミラー素子を制御するように構成及び適合される手段、及び、
    前記標的領域、試料表面又は標的プレートからイオンを加速、引き寄せ、又は抽出するように構成される、前記標的領域、試料表面又は標的プレートの下流に配置される抽出レンズ又はイオンオプティカル構成体
    を含む、質量分析計。
  11. レーザスポットのイメージ位置は、前記プログラム可能なミラーアレイ又はデジタルマイクロミラーアレイを変更又は変化させる際に実質的に不変のままである、請求項１０記載の質量分析計。
  12. 前記レーザビームの直径又はサイズは、連続的に可変である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の質量分析計。
  13. 真空チャンバをさらに含み、
    前記標的領域、試料表面又は標的プレートは、前記真空チャンバ内に位置し、
    前記真空チャンバは、使用時にレーザビームが透過するウィンドウを含む、請求項１から１２のいずれかに記載の質量分析計。
  14. レーザビームを前記標的領域、試料表面又は標的プレートへ方向付ける１つ以上のミラーをさらに含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の質量分析計。
  15. レーザビームを前記標的領域、試料表面又は標的プレートへ集束する集束レンズをさらに含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の質量分析計。
  16. レーザビームのスポットサイズを制御する方法であって、
    前記レーザビームは、質量分析計のイオン源又はイオンイメージングデバイス内に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とし、前記方法は、
    質量分析計のイオン源又はイオンイメージングデバイス内に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とするレーザビームのスポットサイズを制御するために１つ以上のズームレンズを使用すること、
    を含む、レーザビームのスポットサイズを制御する方法。
  17. レーザビームのサイズを制御する方法であって、
    前記レーザビームは、質量分析計のイオン源又はイオンイメージングデバイス内に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とし、前記方法は、
    １つ以上のレーザビームを第１のレーザビームと第２のレーザビームとに分割すること、及び、
    第１のレーザビームと第２のレーザビームとを重ね合わすこと、
    を含む、レーザビームのサイズを制御する方法。
  18. 質量分析計のイオン源又はイオンイメージングデバイス内に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とするレーザビームのサイズを制御することを含む質量分析方法であって、
    質量分析計のイオン源又はイオンイメージングデバイス内に配置された標的領域、試料表面又は標的プレートを標的とするレーザビームのサイズを制御するために、複数の個別制御可能なピクセル又はミラー素子を含む、プログラム可能なミラーアレイ又はデジタルマイクロミラーアレイを使用すること、このとき、前記方法は、前記標的領域、試料表面又は標的プレートにレーザ光を集束させるために前記ピクセル又はミラー素子を制御することを含み、及び、
    前記標的領域、試料表面又は標的プレートの下流に配置される抽出レンズ又はイオンオプティカル構成体を提供し、前記抽出レンズ又はイオンオプティカル構成体は前記標的領域、試料表面又は標的プレートからイオンを加速、引き寄せ、又は抽出するように構成されること
    を含む、質量分析方法。
  19. 請求項１６又は１７に記載の方法を含む質量分析方法。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007257851A (ja) * 2006-03-20 2007-10-04 Shimadzu Corp 質量分析装置
US7872223B2 (en) * 2006-04-07 2011-01-18 Shimadzu Corporation Mass spectrometer
JP4984900B2 (ja) * 2007-01-12 2012-07-25 株式会社島津製作所 ポリマー被覆微粒子を用いる質量分析法
US8901487B2 (en) 2007-07-20 2014-12-02 George Washington University Subcellular analysis by laser ablation electrospray ionization mass spectrometry
US7964843B2 (en) 2008-07-18 2011-06-21 The George Washington University Three-dimensional molecular imaging by infrared laser ablation electrospray ionization mass spectrometry
US8067730B2 (en) 2007-07-20 2011-11-29 The George Washington University Laser ablation electrospray ionization (LAESI) for atmospheric pressure, In vivo, and imaging mass spectrometry
DE102007060438B4 (de) * 2007-12-14 2011-09-22 Bruker Daltonik Gmbh Untersuchung einzelner biologischer Zellen
US8829426B2 (en) 2011-07-14 2014-09-09 The George Washington University Plume collimation for laser ablation electrospray ionization mass spectrometry
CN102830492A (zh) * 2012-09-13 2012-12-19 电子科技大学 一种提高光束占空比的锥型装置
JP6523890B2 (ja) 2015-09-11 2019-06-05 東芝メモリ株式会社 質量分析装置
JP6642702B2 (ja) * 2016-04-18 2020-02-12 株式会社島津製作所 質量分析装置
GB201705981D0 (en) * 2017-04-13 2017-05-31 Micromass Ltd MALDI target plate
US10732424B2 (en) * 2018-02-15 2020-08-04 Kla Corporation Inspection-beam shaping on a sample surface at an oblique angle of incidence
US11885956B2 (en) * 2019-07-29 2024-01-30 Shimadzu Corporation Ionization device
CN111157607A (zh) * 2020-01-16 2020-05-15 安徽省东超科技有限公司 一种空气电离显示装置
CN113543451B (zh) * 2020-04-13 2023-03-24 中国科学院上海光学精密机械研究所 双束激光驱动离子加速装置
DE102023104393A1 (de) 2023-02-23 2024-08-29 Bruker Daltonics GmbH & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur spektrometrischen Analyse

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3347129A (en) * 1964-10-29 1967-10-17 Wilhelm J Lohninger Photoelectric range finder
JPH10258383A (ja) * 1997-03-14 1998-09-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 線状レーザビーム光学系
US6707031B1 (en) * 1999-05-13 2004-03-16 Ciphergen Biosystems, Inc. Laser optical bench for laser desorption ion sources and method of use thereof
JP2001041931A (ja) * 1999-07-28 2001-02-16 Hitachi Ltd レーザ質量分析計
IT1316395B1 (it) * 2000-04-28 2003-04-10 Enea Ente Nuove Tec Sistema ottico per la omogeneizzazione spaziale di fasci di luce, conuscita a sezione variabile.
US6566627B2 (en) * 2000-08-11 2003-05-20 Westar Photonics, Inc. Laser method for shaping of optical lenses
JP2004170930A (ja) * 2002-10-31 2004-06-17 Olympus Corp マイクロダイセクション装置および方法
US6762405B1 (en) * 2003-05-30 2004-07-13 Photonics Industries International, Inc. Matrix assisted laser ionization system
US7282706B2 (en) * 2004-02-12 2007-10-16 The Texas A&M University System Advanced optics for rapidly patterned laser profiles in analytical spectrometry

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