JP5303286B2 - Mass spectrometer - Google Patents

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Description

本発明は、イオン解離性能が高い質量分析装置に関する。   The present invention relates to a mass spectrometer having high ion dissociation performance.

プロテオーム解析などの用途で質量分析計を用いる場合、多段階に質量分析を行うMS/MS分析が重要となる。MS/MS分析は前駆体イオンを解離することで得たフラグメントイオンのパターンから、前駆体イオンの構造情報が得られるため分子種の同定に有効である。   When using a mass spectrometer for applications such as proteome analysis, MS / MS analysis that performs mass analysis in multiple stages is important. MS / MS analysis is effective for identifying molecular species because the structure information of precursor ions can be obtained from the pattern of fragment ions obtained by dissociating precursor ions.

非特許文献1に記載された装置構成では、数Tesla以上の強磁場中で、イオンと電子を効率的にトラップすることにより、電子捕獲解離(ECD)を可能としている。ECDは、前駆体イオンと電子との反応により前駆体イオンが解離する方式である。ECDでは、前駆体イオンの構造に依存せず、アミノ酸主鎖配列の特定部位を選択的に解離する。従って、修飾による側鎖を持つ生体分子の場合でも、側鎖を解離せずに保持できるため、どのアミノ酸部分に側鎖が結合していたかという重要な情報を得ることができる。   The apparatus configuration described in Non-Patent Document 1 enables electron capture dissociation (ECD) by efficiently trapping ions and electrons in a strong magnetic field of several Tesla or more. ECD is a method in which precursor ions are dissociated by reaction between precursor ions and electrons. In ECD, a specific site in the amino acid main chain sequence is selectively dissociated without depending on the structure of the precursor ion. Therefore, even in the case of a biomolecule having a modified side chain, since the side chain can be retained without dissociation, important information as to which amino acid portion the side chain was bound to can be obtained.

特許文献1に記載された装置構成では、小型のRFイオントラップの軸方向に数100mTesla以下の弱い磁場を与えることで、RFイオントラップ内でのECDを可能としている。   The apparatus configuration described in Patent Document 1 enables ECD in the RF ion trap by applying a weak magnetic field of several hundred mTesla or less in the axial direction of a small RF ion trap.

非特許文献2に記載された装置構成では、ECD反応部にパルス的に中性ガスを導入し、イオンを励起しイオンの内部エネルギーを高め、イオンの解離効率を向上している。   In the apparatus configuration described in Non-Patent Document 2, neutral gas is introduced into the ECD reaction section in a pulsed manner to excite ions to increase the internal energy of the ions and improve the ion dissociation efficiency.

特許文献2に記載された装置構成では、イオンの軸方向励起が可能なイオントラップでのECDを可能としている。さらに、ECDと衝突誘起解離(CID)を併用することも可能な構成となっている。CIDは、前駆体イオンにエネルギーを与え中性ガスと衝突させることで、イオンを励起し解離する方式である。このためCIDでは、分子の切れやすい部分で解離するので、ECDでは解離しない部位も切断することができる。ECDとCIDを併用することで、相補的なフラグメントイオン情報が得られ、より詳細な構造の同定が可能となる。   The apparatus configuration described in Patent Document 2 enables ECD in an ion trap capable of axial excitation of ions. In addition, ECD and collision-induced dissociation (CID) can be used in combination. CID is a method in which ions are excited and dissociated by applying energy to precursor ions and colliding with a neutral gas. For this reason, CID dissociates at a portion where the molecule is easily cut, so that a portion that is not dissociated by ECD can also be cleaved. By using ECD and CID together, complementary fragment ion information can be obtained, and a more detailed structure can be identified.

非特許文献3に記載された装置構成では、イオンを励起した状態で電子移動解離(ETD)を行い、解離効率を向上させている。ETDでは、不安定な負イオンを生成し、負イオンと前駆体イオンと反応させることでECDと同様の解離が起こるが、ECDとは全く異なる方式である。
特許文献3に記載された装置構成では、導入されたイオンや電子がある地点で逆方向に移動するため、イオンと電子の折り返し地点のオーバーラップ領域を利用してECDの効率を向上している。
In the apparatus configuration described in Non-Patent Document 3, electron transfer dissociation (ETD) is performed in a state where ions are excited to improve dissociation efficiency. ETD generates unstable negative ions and reacts with negative ions and precursor ions to cause dissociation similar to ECD, but this method is completely different from ECD.
In the apparatus configuration described in Patent Document 3, since the introduced ions and electrons move in the opposite direction at a certain point, the efficiency of ECD is improved by utilizing the overlap region of the ion and electron folding point. .

特開2005-235412JP2005-235412 特開2007-207689JP2007-207689 米国特許6919562US Patent 6919562

Analytical Chemistry, 1999, vol.71, p4431-4436Analytical Chemistry, 1999, vol.71, p4431-4436 Analytical Chemistry, 2000, vol.72, p4778-4784Analytical Chemistry, 2000, vol.72, p4778-4784 Analytical Chemistry, 2007, vol.79, p477-485Analytical Chemistry, 2007, vol.79, p477-485

非特許文献1に記載された装置構成では、数Tesla以上の強磁場が必要となるため、高価かつ大型である。   The apparatus configuration described in Non-Patent Document 1 is expensive and large because a strong magnetic field of several Tesla or more is required.

特許文献1に記載された装置構成では、小型のRFイオントラップ内でのECDを可能としているが、イオンを振動させ励起することで解離効率を向上することができない。   Although the apparatus configuration described in Patent Document 1 enables ECD in a small RF ion trap, dissociation efficiency cannot be improved by exciting and exciting ions.

非特許文献2に記載された装置構成では、ECD反応部にパルス的に中性ガスを導入し、イオンを励起しイオンの内部エネルギーを高め、イオンの解離効率を向上しているが、質量選択的にイオンを励起することができない。   In the apparatus configuration described in Non-Patent Document 2, neutral gas is introduced into the ECD reaction section in a pulsed manner to excite ions to increase the internal energy of ions and improve ion dissociation efficiency. Ion cannot be excited.

特許文献2に記載された装置構成では、ECDとCIDを併用することでフラグメントイオンの情報量を増大させることを可能としているが、ECDの解離効率を向上させる技術ではない。   In the apparatus configuration described in Patent Document 2, it is possible to increase the amount of information of fragment ions by using ECD and CID together, but this is not a technique for improving the dissociation efficiency of ECD.

非特許文献3に記載された装置構成では、イオンを径方向に励起した状態で電子移動解離(ETD)を行い、解離効率を向上させている。イオンを径方向に励起し径方向に振動させた状態でイオンを解離すると、前駆体イオンに対し低い質量のフラグメントイオンが検出できない。   In the apparatus configuration described in Non-Patent Document 3, electron transfer dissociation (ETD) is performed in a state where ions are excited in the radial direction, and dissociation efficiency is improved. If ions are dissociated in a state where the ions are excited in the radial direction and vibrated in the radial direction, fragment ions having a lower mass than the precursor ions cannot be detected.

特許文献3に記載された装置構成は、イオントラップなどの中に同時に安定にトラップすることが困難なイオンと電子を、お互いの安定条件がオーバーラップする微小な領域をECD反応領域として利用する技術であるが、イオンを振動させ励起することで解離効率を向上することができない。   The device configuration described in Patent Document 3 is a technology that uses ions and electrons that are difficult to be stably trapped simultaneously in an ion trap or the like as a ECD reaction region using a minute region where the stability conditions of each other overlap. However, dissociation efficiency cannot be improved by exciting and exciting ions.

上記課題を解決するために、本発明のイオン解離装置は、高周波電圧が印加される多重極ロッド電極及び多重極ロッド電極の軸方向に電場を形成する電場形成手段を備えるイオントラップと、イオントラップを構成する電極に電圧を印加する電源と、イオンの電荷を変化させること粒子を発生させる粒子源と、電源が多重極ロッド電極の軸方向にイオンが振動するように電場形成手段に電圧を印加した状態で、粒子をイオントラップに導入する制御部とを有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an ion dissociation apparatus according to the present invention includes a multipole rod electrode to which a high-frequency voltage is applied, an ion trap including an electric field forming unit that forms an electric field in the axial direction of the multipole rod electrode, and an ion trap. A voltage source is applied to the electric field forming means so that the ion oscillates in the axial direction of the multipole rod electrode. And a controller that introduces particles into the ion trap.

本発明の質量分析装置は、イオン源と、イオン源で生成されたイオンの解離を行う上記のイオン解離部と、イオン解離部で生成された解離イオンの質量分析を行う質量分析部とを有することを特徴とする。   A mass spectrometer of the present invention includes an ion source, the above ion dissociation unit that dissociates ions generated by the ion source, and a mass analysis unit that performs mass analysis of dissociated ions generated by the ion dissociation unit. It is characterized by that.

また、本発明の質量分析方法は、イオンを生成する工程と、生成したイオンをリニアイオントラップに導入する工程と、導入したイオンをリニアイオントラップに蓄積する工程と、蓄積したイオンのうち所定のm/zの第1のイオンをリニアイオントラップの軸方向に振動させる工程と、第1のイオンをリニアイオントラップの軸方向に振動させた状態でイオンの電荷を変化させる粒子をリニアイオントラップに導入する工程と、第1のイオンと上記粒子との反応によりイオンを解離する工程と、解離したイオンをイオントラップから排出し、質量分離して検出する工程とを有することを特徴とする。   The mass spectrometric method of the present invention includes a step of generating ions, a step of introducing the generated ions into a linear ion trap, a step of storing the introduced ions in a linear ion trap, and a predetermined number of stored ions. A step of vibrating the first ion of m / z in the axial direction of the linear ion trap and a particle that changes the charge of the ion in a state where the first ion is vibrated in the axial direction of the linear ion trap are used as the linear ion trap. And a step of dissociating ions by a reaction between the first ions and the particles, and a step of discharging the dissociated ions from the ion trap and detecting them by mass separation.

本発明により、イオンのエネルギーが高い状態でECDやETDを行うことができ、イオンの解離効率が向上する。さらに、低い質量のフラグメントイオンの検出効率が向上する。
According to the present invention, ECD and ETD can be performed with high ion energy, and ion dissociation efficiency is improved. Furthermore, the detection efficiency of low mass fragment ions is improved.

実施例1の装置構成図Device configuration diagram of Embodiment 1 実施例1のイオン解離部Ion dissociation part of Example 1 実施例1の電圧印加方式Voltage application method of Example 1 本方式の効果の説明図Illustration of the effect of this method 従来例の問題点の説明図Explanatory diagram of problems of conventional example 実施例2の電圧印加方式Voltage application method of Example 2 実施例3の電圧印加方式Voltage application method of Example 3 実施例4の電圧印加方式Voltage application method of Example 4 実施例5のイオン解離部Ion dissociation part of Example 5 実施例6のイオン解離部Ion dissociation part of Example 6 実施例6の電圧印加方式Voltage application method of Example 6 実施例6のロッド電極の構成図Configuration diagram of rod electrode of Example 6 実施例7のイオン解離部Ion dissociation part of Example 7

実施例1では、イオン解離部の軸方向に2つ以上に分割された形状の電極に電圧を印加し、イオンをイオン解離部の軸方向に振動させた状態でECDを行う方式について説明する。   In the first embodiment, a method of performing ECD in a state where a voltage is applied to an electrode having a shape divided into two or more in the axial direction of the ion dissociation part and ions are vibrated in the axial direction of the ion dissociation part will be described.

(実施例1)
図1は、本方式を適用した質量分析装置の構成図である。
Example 1
FIG. 1 is a configuration diagram of a mass spectrometer to which the present method is applied.

イオン源1で生成されたイオン2は、100〜500 Pa程度の圧力に保持された第1差動排気室3と、0.1〜3 Pa程度の圧力に保持された第2差動排気室4の中に配置されたイオン輸送部5を通過し、0.1 Pa以下の圧力に保持されたイオン分離部6に導入される。イオン輸送部5には、複数のロッド状の電極を配置した多重極電極、もしくは、複数の円筒状の電極を連ねて配置したレンズ電極などの収束効果のある部品を用いる。イオン分離部6には、四重極フィルター、もしくは、イオントラップ、もしくは、飛行時間型質量分析計などのように、イオンを質量電荷比(m/z)ごとに時間的あるいは位置的に分離することが可能な部品を用いる。イオン分離部6では、イオン源1で生成されたイオン2の中から、MS/MS分析の対象となる前駆体イオン7のみを分離する。前駆体イオン7は、イオン解離部8に導入され解離される。解離されたフラグメントイオン9は、0.1 Pa以下の圧力に保持された質量分析部10に導入される。質量分析部10には、四重極フィルター、もしくは、イオントラップ、もしくは、飛行時間型質量分析計などのように、イオンをm/zごとに時間的あるいは位置的に分離することが可能な部品を用いる。時間的あるいは位置的に分離されたフラグメントイオン11は、検出器12で検出される。検出器12には、電子増倍管やマルチチャンネルプレート(MCP)などを用いる。   The ions 2 generated by the ion source 1 are divided into a first differential exhaust chamber 3 held at a pressure of about 100 to 500 Pa and a second differential exhaust chamber 4 held at a pressure of about 0.1 to 3 Pa. It passes through the ion transport section 5 disposed therein and is introduced into the ion separation section 6 maintained at a pressure of 0.1 Pa or less. The ion transport part 5 uses a component having a convergence effect such as a multipole electrode in which a plurality of rod-shaped electrodes are arranged or a lens electrode in which a plurality of cylindrical electrodes are arranged in a row. In the ion separation unit 6, ions are separated in terms of time or position for each mass-to-charge ratio (m / z), such as a quadrupole filter, an ion trap, or a time-of-flight mass spectrometer. Use possible parts. The ion separator 6 separates only the precursor ions 7 to be subjected to MS / MS analysis from the ions 2 generated by the ion source 1. The precursor ions 7 are introduced into the ion dissociation part 8 and dissociated. The dissociated fragment ions 9 are introduced into the mass analyzer 10 maintained at a pressure of 0.1 Pa or less. The mass analyzer 10 is a component capable of separating ions in terms of time or position at every m / z, such as a quadrupole filter, ion trap, or time-of-flight mass spectrometer. Is used. The fragment ions 11 separated in time or position are detected by a detector 12. For the detector 12, an electron multiplier, a multi-channel plate (MCP) or the like is used.

次に、図2を用いてイオン解離部の構造について詳細に説明する。   Next, the structure of the ion dissociation part will be described in detail with reference to FIG.

イオン解離部8は、円筒状の磁石13と入口電極14と出口電極15で囲まれた空間16の中に、4本のロッド電極17-20、軸方向に2つに分割した4組計8枚の軸方向電場形成電極21-28を配置し、さらに、中心軸29に沿って電子を照射することができる電子源30が配置されている。電子源30と入口電極14の間にレンズ電極62が配置されている。磁石13は、フェライトやネオジウムなどの永久磁石や電磁石などを用いる。磁石13により、イオン解離部8の中心軸29に沿って磁場が形成される。イオン解離部8の中の空間16は、ヘリウムやアルゴンや窒素などの中性ガスで3Pa以下程度に保持するため、実際には、中性ガスを導入する配管や、磁石13と入口電極14もしくは出口電極15との間を気密するための部品が必要だが、図2には図示しない。4本のロッド電極17-20には、交互に逆位相の高周波電圧を印加する。高周波電圧は、周波数が数100kHz〜1MHz程度で、最大電圧振幅値が数kV程度である。8枚の軸方向電場形成電極21-28は、前側の軸方向電場形成電極21-24と、後側の軸方向電場形成電極25-28で構成される。電子源30は、図2に示した細いフィラメント状のものを用いることで、イオンの軌道となる中心軸上に配置することができる。電子源30から照射された電子は、中心軸29に形成された磁場に沿って導入されるため、4本のロッド電極17-20に印加した高周波電圧の影響を受けにくい。さらに、前側の軸方向電場形成電極21-24と、後側の軸方向電場形成電極25-28の、各々に、直流電圧31、32と変動電圧33、34を印加できる電源35を有する。   The ion dissociation part 8 is divided into two rod electrodes 17-20 and two in the axial direction in a space 16 surrounded by a cylindrical magnet 13, an entrance electrode 14, and an exit electrode 15. An axial electric field forming electrode 21-28 is disposed, and an electron source 30 capable of irradiating electrons along the central axis 29 is disposed. A lens electrode 62 is disposed between the electron source 30 and the entrance electrode 14. As the magnet 13, a permanent magnet such as ferrite or neodymium or an electromagnet is used. A magnet 13 forms a magnetic field along the central axis 29 of the ion dissociation part 8. Since the space 16 in the ion dissociation part 8 is maintained at about 3 Pa or less with a neutral gas such as helium, argon or nitrogen, actually, a pipe for introducing a neutral gas, a magnet 13 and an inlet electrode 14 or A part for hermetically sealing with the outlet electrode 15 is necessary, but is not shown in FIG. High frequency voltages with opposite phases are alternately applied to the four rod electrodes 17-20. The high-frequency voltage has a frequency of about several hundred kHz to 1 MHz and a maximum voltage amplitude value of about several kV. The eight axial electric field forming electrodes 21-28 include a front axial electric field forming electrode 21-24 and a rear axial electric field forming electrode 25-28. The electron source 30 can be disposed on the central axis serving as an ion trajectory by using the thin filament-shaped one shown in FIG. Since the electrons irradiated from the electron source 30 are introduced along the magnetic field formed on the central axis 29, they are not easily affected by the high-frequency voltage applied to the four rod electrodes 17-20. Furthermore, a power source 35 capable of applying DC voltages 31, 32 and variable voltages 33, 34 to the front axial field forming electrode 21-24 and the rear axial field forming electrode 25-28, respectively, is provided.

図2に示したイオン解離部8では、まず、入口電極14から導入された前駆体イオン7が、4本のロッド電極17-20に印加する高周波電圧により形成される径方向のトラップポテンシャルにより、イオン解離部8の中心軸9に沿うように蓄積される。この時、入口電極14と出口電極15に蓄積する前駆体イオン7と同じ極性の電圧(正イオンならば正電圧)を印加することで、前駆体イオン7がイオン解離部8の外部に排除されるのを防止できる。次に、電子源30で生成した電子を前駆体イオン7に照射することで前駆体イオン7は解離する(ECD)。最後に、解離により生成したフラグメントイオン9を出口電極15から排出する。   In the ion dissociation part 8 shown in FIG. 2, first, precursor ions 7 introduced from the inlet electrode 14 are caused by a radial trapping potential formed by a high-frequency voltage applied to the four rod electrodes 17-20. Accumulation is performed along the central axis 9 of the ion dissociation part 8. At this time, by applying a voltage having the same polarity as the precursor ions 7 accumulated in the entrance electrode 14 and the exit electrode 15 (a positive voltage if positive ions), the precursor ions 7 are excluded outside the ion dissociation part 8. Can be prevented. Next, the precursor ions 7 are dissociated by irradiating the precursor ions 7 with electrons generated by the electron source 30 (ECD). Finally, the fragment ions 9 generated by the dissociation are discharged from the outlet electrode 15.

次に、図3を用いて、イオン解離部でイオン解離を行う際の、8枚の軸方向電場形成電極への電圧印加方法を詳細に説明する。   Next, a method of applying a voltage to the eight axial electric field forming electrodes when performing ion dissociation at the ion dissociation portion will be described in detail with reference to FIG.

図3には、電源35により、前側の軸方向電場形成電極21-24に印加される直流電圧31と変動電圧33と、後側の軸方向電場形成電極25-28に印加される直流電圧32と変動電圧34を示す。図2に示したように、8枚の軸方向電場形成電極21-28は、中心軸29に対して傾きを持った形状をしているので、前側の軸方向電場形成電極21-24と後側の軸方向電場形成電極25-28に、各々に直流電圧31、32を印加することで、軸上に静電ポテンシャルを形成できる。静電ポテンシャルは、軸方向のトラップポテンシャルである。直流電圧31、32は、4本のロッド電極17-20のオフセット電圧に対して、各々最大で100V程度高い電圧が印加できる。直流電圧31、32は、静電ポテンシャルの深さに相当する。さらに、前側の軸方向電場形成電極21-24と後側の軸方向電場形成電極25-28には、各々逆位相の変動電圧33、34が印加される。図3の例における変動電圧33、34は、周波数が数100kHz程度で、最大電圧振幅値が数10V程度のサイン波形状の交流電圧を使用する。変動電圧33、34を印加することで、周波数に対応したm/zのイオンが、軸上に形成された静電ポテンシャルの中で軸方向に振動する。このとき、静電ポテンシャルが深さを持つため、イオンはポテンシャル乗り越えることができないので、静電ポテンシャルの中で振動を繰り返すことができる。振動したイオンはイオン解離部8の中の中性ガス分子との衝突を繰り返し励起され、イオンの内部エネルギーが高くなる。イオンの内部エネルギーが高い状態で電子源30から電子を照射しECDを行うことで、解離効率が向上する。   FIG. 3 shows a DC voltage 31 and a variable voltage 33 applied to the front axial field forming electrode 21-24 by the power source 35, and a DC voltage 32 applied to the rear axial field forming electrode 25-28. And the fluctuating voltage 34. As shown in FIG. 2, the eight axial electric field forming electrodes 21-28 are inclined with respect to the central axis 29, so that the front axial electric field forming electrodes 21-24 and the rear An electrostatic potential can be formed on the axis by applying DC voltages 31 and 32 to the axial electric field forming electrodes 25 to 28 on the side. The electrostatic potential is an axial trapping potential. The DC voltages 31 and 32 can each be applied with a voltage about 100 V higher than the offset voltage of the four rod electrodes 17-20. The DC voltages 31 and 32 correspond to the depth of the electrostatic potential. Further, opposite phase fluctuation voltages 33 and 34 are applied to the front axial field forming electrode 21-24 and the rear axial field forming electrode 25-28, respectively. As the fluctuation voltages 33 and 34 in the example of FIG. 3, a sinusoidal AC voltage having a frequency of about several hundred kHz and a maximum voltage amplitude value of about several tens of volts is used. By applying the variable voltages 33 and 34, m / z ions corresponding to the frequency vibrate in the axial direction in the electrostatic potential formed on the axis. At this time, since the electrostatic potential has a depth, ions cannot overcome the potential, so that the oscillation can be repeated in the electrostatic potential. The oscillated ions are repeatedly excited to collide with neutral gas molecules in the ion dissociation part 8, and the internal energy of the ions is increased. Dissociation efficiency is improved by performing ECD by irradiating electrons from the electron source 30 while the internal energy of ions is high.

次に、図4を用いて、本方式によりイオン解離部内でイオンを軸方向に振動させた時のイオン軌道の様子を説明する。   Next, the state of the ion trajectory when ions are vibrated in the axial direction in the ion dissociation portion according to this method will be described with reference to FIG.

本方式で軸方向にイオンを振動させることにより、図4に示すようにイオン解離部8の中心軸29に沿った軸方向のイオン分布36になる。この軸方向のイオン分布36と重なるように、電子源30から中心軸29に沿って電子が照射されるので、イオンと電子の反応効率が高くなる。本方式は、励起によるイオンの内部エネルギーを高くできるだけでなく、イオンと電子の反応効率を向上することができる。従って、ECDの解離効率が向上する。   By oscillating ions in the axial direction by this method, an ion distribution 36 in the axial direction along the central axis 29 of the ion dissociation part 8 is obtained as shown in FIG. Since electrons are irradiated from the electron source 30 along the central axis 29 so as to overlap the ion distribution 36 in the axial direction, the reaction efficiency between ions and electrons is increased. This method can not only increase the internal energy of ions by excitation, but also improve the reaction efficiency between ions and electrons. Therefore, the dissociation efficiency of ECD is improved.

次に、図5を用いて、イオン解離部内でイオンを径方向に振動させる従来方式でのイオン軌道の様子を説明する。   Next, the state of the ion trajectory in the conventional method in which ions are vibrated in the radial direction in the ion dissociation portion will be described with reference to FIG.

径方向にイオンを振動させるには、径方向に対峙するロッド電極17、19の間、もしくは、18、20の間に補助的に交流電圧を印加することで可能である。または、8枚の軸方向電場形成電極21-28の中で径方向に対峙する軸方向電場形成電極の間に補助的に交流電圧を印加することでも可能である。径方向にイオンを振動させることにより、図5に示すようにイオン解離部8の中心軸29に対して直交した径方向のイオン分布37になる。従来の径方向の振動方式でECDを行った場合、径方向のイオン分布37と直交するように、電子源30から中心軸29に沿って電子が照射されるので、イオンと電子の反応効率が図4に比べ低下する。   In order to vibrate ions in the radial direction, it is possible to apply an alternating voltage between the rod electrodes 17 and 19 facing each other in the radial direction or between the rod electrodes 17 and 20 in an auxiliary manner. Alternatively, it is also possible to apply an alternating voltage between the axial electric field forming electrodes opposed to each other in the radial direction among the eight axial electric field forming electrodes 21-28. By oscillating the ions in the radial direction, a radial ion distribution 37 perpendicular to the central axis 29 of the ion dissociation part 8 is obtained as shown in FIG. When ECD is performed by the conventional radial vibration method, electrons are irradiated from the electron source 30 along the central axis 29 so as to be orthogonal to the radial ion distribution 37, so that the reaction efficiency between ions and electrons is improved. Compared to FIG.

図4と図5の比較から、本発明による、イオン解離部内でイオンを軸方向へ振動させた状態で、電子を中心軸上に照射しECDを行う方式は、ECDの解離効率の向上に効果がある。また、イオン解離部内でイオンを径方向に振動させた場合、ロッド電極17-20に印加する高周波電圧で形成したトラップポテンシャル内でイオンを励起するため、高周波電圧を高く設定する必要があり、その影響により、低い質量のイオンの検出が困難になる。一方、イオン解離部内でイオンを軸方向に振動させた場合、軸方向電場形成電極21-28で形成される軸方向の静電ポテンシャル内でイオンを励起するため、高周波電圧を高く設定する必要がないため、低い質量のイオンの検出が可能になる。   From the comparison between FIG. 4 and FIG. 5, the method of performing ECD by irradiating electrons on the central axis in the state where the ions are vibrated in the axial direction in the ion dissociation portion according to the present invention is effective in improving the ECD dissociation efficiency There is. In addition, when ions are vibrated in the radial direction in the ion dissociation part, the ions are excited in the trap potential formed by the high-frequency voltage applied to the rod electrode 17-20, so the high-frequency voltage must be set high. The effect makes it difficult to detect low mass ions. On the other hand, when ions are vibrated in the axial direction in the ion dissociation part, the ions are excited in the axial electrostatic potential formed by the axial electric field forming electrodes 21-28, so it is necessary to set the high frequency voltage high. As a result, low mass ions can be detected.

(実施例2)
実施例2では、イオン解離部でイオン解離を行う際に、前側の軸方向電場形成電極へ変動電圧を印加しない方式について詳細に説明をする。
(Example 2)
In Example 2, when performing ion dissociation at the ion dissociation part, a method in which a variable voltage is not applied to the front axial electric field forming electrode will be described in detail.

図6には、電源35により、前側の軸方向電場形成電極21-24に印加される直流電圧31と変動電圧33と、後側の軸方向電場形成電極25-28に印加される直流電圧32と変動電圧34を示す。前側の軸方向電場形成電極21-24と後側の軸方向電場形成電極25-28に印加する直流電圧31、32と、後側の軸方向電場形成電極25-28に印加する変動電圧34に関しては図3と同様であるが、図6では前側の軸方向電場形成電極21-24に印加する変動電圧33の電圧振幅値を0としている。この状態でも、後側の軸方向電場形成電極25-28の変動電圧34によりイオンは軸方向に振動する。前側の軸方向電場形成電極21-24に印加する変動電圧33を印加しないことで、電子源30の付近の電場の乱れを抑制効果がある。電場の乱れを抑制することで、電子の導入効率が向上し、ECDの解離効率向上につながる。   FIG. 6 shows a DC voltage 31 and a fluctuation voltage 33 applied to the front axial field forming electrode 21-24 by the power source 35, and a DC voltage 32 applied to the rear axial field forming electrode 25-28. And the fluctuating voltage 34. DC voltage 31, 32 applied to the front axial electric field forming electrode 21-24 and the rear axial electric field forming electrode 25-28, and a variable voltage 34 applied to the rear axial electric field forming electrode 25-28. Is the same as FIG. 3, but in FIG. 6, the voltage amplitude value of the variable voltage 33 applied to the front axial electric field forming electrode 21-24 is set to zero. Even in this state, the ions vibrate in the axial direction due to the fluctuation voltage 34 of the rear axial electric field forming electrodes 25-28. By not applying the fluctuation voltage 33 applied to the front axial direction electric field forming electrode 21-24, there is an effect of suppressing disturbance of the electric field in the vicinity of the electron source 30. By suppressing the disturbance of the electric field, the efficiency of introducing electrons is improved and the dissociation efficiency of ECD is improved.

(実施例3)
実施例3では、イオン解離部でイオン解離を行う際に、後側の軸方向電場形成電極へ矩形波の変動電圧を印加する方式について詳細に説明をする。
(Example 3)
In Example 3, when performing ion dissociation at the ion dissociation part, a method of applying a variable voltage of a rectangular wave to the rear axial electric field forming electrode will be described in detail.

図7には、電源35により、前側の軸方向電場形成電極21-24に印加される直流電圧31と変動電圧33と、後側の軸方向電場形成電極25-28に印加される直流電圧32と変動電圧34と、イオン解離部8の中への電子の照射シーケンス63を示す。前側の軸方向電場形成電極21-24と後側の軸方向電場形成電極25-28に印加する直流電圧31、32と、前側の軸方向電場形成電極25-28に印加する変動電圧33に関しては図6と同様であるが、後側の軸方向電場形成電極25-28に印加する変動流電圧34をパルス波形の矩形波で制御している。変動電圧34のパルス的な変動により、軸方向にイオンを振動できる。図7の方式では、パルス波形が0Vのタイミングで電子の照射シーケンス63をオンにすることで、電子照射時の電場の乱れを更に抑制できる。電子の照射シーケンス63がオンの時は、レンズ電極62に負の電圧を印加することで電子がイオン解離部8内に導入される。電子の照射シーケンス63がオフの時は、レンズ電極62に正の電圧を印加することで電子がイオン解離部8内に導入されるのを防止する。   FIG. 7 shows a DC voltage 31 and a variable voltage 33 applied to the front axial field forming electrode 21-24 by the power source 35, and a DC voltage 32 applied to the rear axial field forming electrode 25-28. The fluctuation voltage 34 and the irradiation sequence 63 of electrons into the ion dissociation part 8 are shown. Regarding the DC voltages 31, 32 applied to the front axial field forming electrode 21-24 and the rear axial field forming electrode 25-28, and the variable voltage 33 applied to the front axial field forming electrode 25-28. As in FIG. 6, the fluctuating current voltage 34 applied to the rear axial electric field forming electrodes 25-28 is controlled by a rectangular wave having a pulse waveform. Due to the pulse-like fluctuation of the fluctuation voltage 34, ions can be vibrated in the axial direction. In the system shown in FIG. 7, the disturbance of the electric field during electron irradiation can be further suppressed by turning on the electron irradiation sequence 63 at the timing when the pulse waveform is 0V. When the electron irradiation sequence 63 is on, a negative voltage is applied to the lens electrode 62 to introduce electrons into the ion dissociation unit 8. When the electron irradiation sequence 63 is off, a positive voltage is applied to the lens electrode 62 to prevent electrons from being introduced into the ion dissociation part 8.

(実施例4)
実施例4では、イオン解離部の軸方向に2つ以上に分割された軸方向電場形成電極に印加し、イオンをイオン解離部の軸方向に振動させ、かつ、イオンを径方向にも振動させた状態でECDを行う方式について説明する。
Example 4
In Example 4, it is applied to the axial electric field forming electrode divided into two or more in the axial direction of the ion dissociation part, and the ions are vibrated in the axial direction of the ion dissociation part, and the ions are also vibrated in the radial direction. A method for performing ECD in a state in which this is performed will be described.

図8で、イオン解離部でイオンを軸方向と径方向に振動させてイオン解離を行う際の、8枚の軸方向電場形成電極への電圧印加方法の詳細に説明をする。図8には、電源35により、前側の軸方向電場形成電極21-24に印加される直流電圧31と変動電圧33と、後側の軸方向電場形成電極25-28に印加される直流電圧32と変動電圧34を示す。前側の軸方向電場形成電極21-24と後側の軸方向電場形成電極25-28に印加する直流電圧31、32と変動電圧33、34に関しては図3と同様である。変動電圧33、34を印加することで、周波数に対応したm/zのイオンが、軸上に形成された静電ポテンシャルの中で軸方向に振動する。さらに、イオン解離部8の径方向に対峙するロッド電極17、19の間、もしくは、18、20の間に補助交流電圧38を印加することで、4本のロッド電極17-20が形成するトラップポテンシャルの中でイオンが径方向に振動する。変動電圧33、34の周波数をMS/MS分析の対象となる前駆体イオン7のm/zに対応した周波数にすることで、前駆体イオン7のみが軸方向に振動する。補助交流電圧38の周波数を前駆体イオン7のm/zに対応しない周波数にすることで、前駆体イオン7が径方向に振動することを防止できる。さらに、補助交流電圧38の周波数を前駆体イオン7のm/zに対応する周波数以外の周波数の複合波にすることで、前駆体イオン7以外のm/zのイオンを全て径方向に振動することもできる。   Referring to FIG. 8, a detailed description will be given of a method of applying a voltage to the eight axial electric field forming electrodes when ion dissociation is performed by vibrating ions in the axial direction and the radial direction at the ion dissociation part. FIG. 8 shows a DC voltage 31 and a variable voltage 33 applied to the front axial field forming electrode 21-24 by the power source 35, and a DC voltage 32 applied to the rear axial field forming electrode 25-28. And the fluctuating voltage 34. The DC voltages 31 and 32 and the fluctuation voltages 33 and 34 applied to the front axial field forming electrode 21-24 and the rear axial field forming electrode 25-28 are the same as those in FIG. By applying the variable voltages 33 and 34, m / z ions corresponding to the frequency vibrate in the axial direction in the electrostatic potential formed on the axis. Furthermore, a trap formed by the four rod electrodes 17-20 by applying an auxiliary AC voltage 38 between the rod electrodes 17, 19 facing each other in the radial direction of the ion dissociation part 8, or between the rod electrodes 17, 20. Ions vibrate radially in the potential. By setting the frequency of the fluctuation voltages 33 and 34 to a frequency corresponding to m / z of the precursor ion 7 to be subjected to MS / MS analysis, only the precursor ion 7 vibrates in the axial direction. By setting the frequency of the auxiliary AC voltage 38 to a frequency that does not correspond to m / z of the precursor ion 7, it is possible to prevent the precursor ion 7 from vibrating in the radial direction. Furthermore, by making the frequency of the auxiliary AC voltage 38 a composite wave having a frequency other than the frequency corresponding to the m / z of the precursor ion 7, all ions of m / z other than the precursor ion 7 are vibrated in the radial direction. You can also.

この方式により、前駆体イオン7をECDにより解離して生成したフラグメントイオン9は、前駆体イオン7とは異なるm/zなので、軸方向に振動せずに径方向に振動する。これにより、フラグメントイオン9は図5に示した径方向のイオン分布37に類似した挙動を示す。従って、フラグメントイオン9が中心軸29に沿って照射される電子と反応する確率が低くなり、フラグメントイオン9がさらに解離してしまう二次解離を防止することが可能となる。   By this method, the fragment ions 9 generated by dissociating the precursor ions 7 by ECD are different in m / z from the precursor ions 7, and thus vibrate in the radial direction without vibrating in the axial direction. As a result, the fragment ions 9 behave similarly to the radial ion distribution 37 shown in FIG. Therefore, the probability that the fragment ions 9 react with the electrons irradiated along the central axis 29 is reduced, and secondary dissociation in which the fragment ions 9 are further dissociated can be prevented.

(実施例5)
実施例5では、イオン解離部の軸方向に対して傾斜した形状を持つ電極に電圧を印加し、イオンをイオン解離部の軸方向に振動させた状態でECDを行う方式について説明する。実施例5の傾斜した形状の軸方向電場形成電極は、図1や図2のような軸方向に2つに分割した構成ではない。
(Example 5)
In the fifth embodiment, a method for performing ECD in a state where a voltage is applied to an electrode having a shape inclined with respect to the axial direction of the ion dissociation part and ions are vibrated in the axial direction of the ion dissociation part will be described. The inclined axial electric field forming electrode of Example 5 is not configured to be divided into two in the axial direction as shown in FIGS.

図9を用いてイオン解離部の構造について詳細に説明する。
イオン解離部8は、円筒状の磁石13と入口電極14と出口電極15で囲まれた空間16の中に、4本のロッド電極17-20、4枚の軸方向電場形成電極25-28を配置し、さらに、中心軸29に沿って電子を照射することができる電子源30が配置されている。電子源30と入口電極14の間にレンズ電極62が配置されている。磁石13は、フェライトやネオジウムなどの永久磁石や電磁石などを用いる。磁石13により、イオン解離部8の中心軸29に沿って磁場が形成される。イオン解離部8の中の空間16は、ヘリウムやアルゴンや窒素などの中性ガスで3Pa以下程度に保持するため、実際には、中性ガスを導入する配管や、磁石13と入口電極14もしくは出口電極15との間を気密するための部品が必要だが、図2には図示しない。4本のロッド電極17-20には、交互に逆位相の高周波電圧を印加する。高周波電圧は、周波数が数100kHz〜1MHz程度で、最大電圧振幅値が数kV程度である。電子源30は、図2に示した細いフィラメント状のものを用いることで、イオンの軌道となる中心軸上に配置することができる。電子源30から照射された電子は、中心軸29に形成された磁場に沿って導入されるため、4本のロッド電極17-20に印加した高周波電圧の影響を受けにくい。さらに、軸方向電場形成電極25-28に、直流電圧32と変動電圧34を印加できる電源35を有する。図9のイオン解離部8では、図2に示すような前側の軸方向電場形成電極21-24が存在しないため、電子源30の付近の電場の乱れを抑制する効果がある。また、入口電極14に前駆体イオン7と同じ極性の電圧(正イオンならば正電圧)を印加することで、前駆体イオン7がイオン解離部8の外部に排除されるのを防止できるので、実施例2、3の変動電圧を印加しない前側の軸方向電場形成電極21-24と同様の役割を入口電極14で行うことができる。
The structure of the ion dissociation part will be described in detail with reference to FIG.
The ion dissociation unit 8 includes four rod electrodes 17-20 and four axial electric field forming electrodes 25-28 in a space 16 surrounded by a cylindrical magnet 13, an entrance electrode 14, and an exit electrode 15. Further, an electron source 30 that can irradiate electrons along the central axis 29 is arranged. A lens electrode 62 is disposed between the electron source 30 and the entrance electrode 14. As the magnet 13, a permanent magnet such as ferrite or neodymium or an electromagnet is used. A magnet 13 forms a magnetic field along the central axis 29 of the ion dissociation part 8. Since the space 16 in the ion dissociation part 8 is maintained at about 3 Pa or less with a neutral gas such as helium, argon or nitrogen, actually, a pipe for introducing a neutral gas, a magnet 13 and an inlet electrode 14 or A part for hermetically sealing with the outlet electrode 15 is necessary, but is not shown in FIG. High frequency voltages with opposite phases are alternately applied to the four rod electrodes 17-20. The high-frequency voltage has a frequency of about several hundred kHz to 1 MHz and a maximum voltage amplitude value of about several kV. The electron source 30 can be disposed on the central axis serving as an ion trajectory by using the thin filament-shaped one shown in FIG. Since the electrons irradiated from the electron source 30 are introduced along the magnetic field formed on the central axis 29, they are not easily affected by the high-frequency voltage applied to the four rod electrodes 17-20. Furthermore, a power source 35 capable of applying a DC voltage 32 and a variable voltage 34 to the axial electric field forming electrodes 25-28 is provided. In the ion dissociation part 8 of FIG. 9, since there is no front axial electric field forming electrode 21-24 as shown in FIG. 2, there is an effect of suppressing disturbance of the electric field in the vicinity of the electron source 30. Further, by applying a voltage having the same polarity as the precursor ions 7 (positive voltage if positive ions) to the entrance electrode 14, it is possible to prevent the precursor ions 7 from being excluded outside the ion dissociation part 8. The entrance electrode 14 can perform the same role as that of the front-side axial electric field forming electrode 21-24 to which no fluctuating voltage is applied in the second and third embodiments.

イオン解離部でイオン解離を行う際の、軸方向電場形成電極への電圧印加方法は、図3、図6、図7、図8の、前側の軸方向電場形成電極21-24に印加する直流電圧31と変動電圧33を除外したものと同様である。   The method of applying a voltage to the axial electric field forming electrode when performing ion dissociation at the ion dissociation portion is a direct current applied to the front axial electric field forming electrode 21-24 in FIGS. 3, 6, 7, and 8. This is the same as that excluding the voltage 31 and the variable voltage 33.

(実施例6)
実施例6では、複数のロッド電極で構成された多重ロッド電極を有するイオン解離部において、絶縁体の表面に抵抗体の層を有する複数のロッドでロッド電極を構成し、ロッド電極の両端に電圧を印加し、イオンをイオン解離部の軸方向に振動させた状態でECDを行う方式について説明する。実施例6の構成は、多重ロッド電極と、軸方向に電場を形成する電極が、同一の電極である
実施例6におけるイオン解離部の構造について、図10で説明をする。
(Example 6)
In Example 6, in an ion dissociation part having a multiple rod electrode composed of a plurality of rod electrodes, the rod electrode is composed of a plurality of rods having a resistor layer on the surface of the insulator, and voltage is applied to both ends of the rod electrode. A method of applying ECD and performing ECD in a state where ions are vibrated in the axial direction of the ion dissociation portion will be described. In the configuration of Example 6, the structure of the ion dissociation portion in Example 6 is described with reference to FIG.

イオン解離部8は、円筒状の磁石13と入口電極14と出口電極15で囲まれた空間16の中に、多重極ロッド電極39を有し、中心軸29に沿って電子を照射することができる電子源30が配置されている。電子源30と入口電極14の間にレンズ電極62が配置されている。磁石13は、フェライトやネオジウムなどの永久磁石や電磁石などを用いる。磁石13により、イオン解離部8の中心軸29に沿って磁場が形成される。イオン解離部8の中の空間16は、ヘリウムやアルゴンや窒素などの中性ガスで3Pa以下程度に保持するため、実際には、中性ガスを導入する配管や、磁石13と入口電極14もしくは出口電極15との間を気密するための部品が必要だが、図10には図示しない。電子源30は、図10に示した細いフィラメント状のものを用いることで、イオンの軌道となる中心軸上に配置することができる。   The ion dissociation part 8 has a multipole rod electrode 39 in a space 16 surrounded by a cylindrical magnet 13, an entrance electrode 14 and an exit electrode 15, and can irradiate electrons along a central axis 29. A possible electron source 30 is arranged. A lens electrode 62 is disposed between the electron source 30 and the entrance electrode 14. As the magnet 13, a permanent magnet such as ferrite or neodymium or an electromagnet is used. A magnet 13 forms a magnetic field along the central axis 29 of the ion dissociation part 8. Since the space 16 in the ion dissociation part 8 is maintained at about 3 Pa or less with a neutral gas such as helium, argon or nitrogen, actually, a pipe for introducing a neutral gas, a magnet 13 and an inlet electrode 14 or A part for hermetically sealing the outlet electrode 15 is necessary, but is not shown in FIG. The electron source 30 can be arranged on the central axis that becomes the trajectory of ions by using the thin filament-shaped one shown in FIG.

次に、図11を用いて、実施例6の多重極ロッド電極と電源部の構成と、イオン解離部でイオン解離を行う際の電圧印加方法の詳細に説明をする。   Next, the configuration of the multipole rod electrode and the power supply unit of Example 6 and the voltage application method when performing ion dissociation at the ion dissociation unit will be described in detail with reference to FIG.

多重極ロッド電極39は、6本のロッド電極40-45と、12個の端子部46-57で構成される。12個の端子部46-57は、6個の前側の端子部46-51と、6個の後側の端子部52-57に分類される。電源35は、共振コイル58と、RFアンプ59などで構成され、多重極ロッド電極39に交互に逆位相の高周波電圧を印加できる。高周波電圧は、周波数が数100kHz〜1MHz程度で、最大電圧振幅値が数kV程度である。さらに電源35は、12個の端子部46-57に、直流電圧31、32と、変動電圧33、34を印加できる。直流電圧31、32は、4本のロッド電極40-45のオフセット電圧に対して、各々最大で100V程度高い電圧が印加できる。   The multipole rod electrode 39 is composed of six rod electrodes 40-45 and twelve terminal portions 46-57. The twelve terminal portions 46-57 are classified into six front terminal portions 46-51 and six rear terminal portions 52-57. The power source 35 includes a resonance coil 58, an RF amplifier 59, and the like, and can apply a high-frequency voltage having an opposite phase to the multipole rod electrode 39 alternately. The high-frequency voltage has a frequency of about several hundred kHz to 1 MHz and a maximum voltage amplitude value of about several kV. Further, the power source 35 can apply the DC voltages 31 and 32 and the fluctuation voltages 33 and 34 to the twelve terminal portions 46-57. The DC voltages 31 and 32 can each be applied with a voltage about 100 V higher than the offset voltage of the four rod electrodes 40-45.

ロッド電極40-45の詳細な構造を図12に示す。ロッド電極40-45は、セラミックスなどの絶縁ロッド60の表面に、抵抗体層61を有する。抵抗体層61は、窒化タンタルなどの皮膜を蒸着することや、樹脂素材に粉末状の導電性素材を混合した物質を塗布することなどで形成できる。実施例6では、カーボン粉末を混合したフェノール樹脂ペーストを、アルミナ製の絶縁ロッド60に塗布し、150℃で加熱硬化し、抵抗体層61を形成した。抵抗体層61を絶縁ロッド60の端面にも形成し、金属製の端子部46-57を接触させている。抵抗体層61を形成することで、前側の端子部46-51と、後側の端子部52-57の間に、電位差を与えることが可能となる。図11で示した構成では、直流電圧31、32の電圧値がそのまま電位差となった状態で、高周波電圧を印加することができる。抵抗体層61の抵抗値が小さいと、過電流が流れ電源35の負担が大きくなる。一方、抵抗値が大きい場合、ロッド電極40-45の前側と後側で高周波電圧の位相のずれが大きくなる。従って実施例6では、ロッド電極40-45の前側と後側との間で、抵抗値が一本あたり約1kΩになるように、抵抗体層61の膜厚を調製した。抵抗値の調節は、膜厚の調製の他、導電性粉末の混合率を調整することでも可能である。前側と後側の電位差により、イオン解離部8の軸方向に電位が形成されるので、変動電圧33、34の印加により、イオンを軸方向に振動することができる。振動したイオンはイオン解離部8の中の中性ガス分子との衝突を繰り返し励起され、イオンの内部エネルギーが高くなる。イオンの内部エネルギーが高い状態で電子源30から電子を照射しECDを行うことで、解離効率が向上する。   The detailed structure of the rod electrodes 40-45 is shown in FIG. The rod electrodes 40-45 have a resistor layer 61 on the surface of an insulating rod 60 such as ceramics. The resistor layer 61 can be formed by vapor-depositing a film such as tantalum nitride, or by applying a substance obtained by mixing a powdery conductive material with a resin material. In Example 6, a phenol resin paste mixed with carbon powder was applied to an insulating rod 60 made of alumina, and heated and cured at 150 ° C. to form a resistor layer 61. The resistor layer 61 is also formed on the end face of the insulating rod 60, and the metal terminal portions 46-57 are in contact with each other. By forming the resistor layer 61, a potential difference can be applied between the front terminal portion 46-51 and the rear terminal portion 52-57. In the configuration shown in FIG. 11, the high-frequency voltage can be applied in a state where the voltage values of the DC voltages 31 and 32 are the same as the potential difference. If the resistance value of the resistor layer 61 is small, an overcurrent flows and the burden on the power supply 35 increases. On the other hand, when the resistance value is large, the phase shift of the high-frequency voltage is large between the front side and the rear side of the rod electrodes 40-45. Therefore, in Example 6, the film thickness of the resistor layer 61 was adjusted so that the resistance value was about 1 kΩ per one between the front side and the rear side of the rod electrodes 40-45. The resistance value can be adjusted by adjusting the mixing ratio of the conductive powder as well as adjusting the film thickness. Since a potential is formed in the axial direction of the ion dissociation portion 8 due to the potential difference between the front side and the rear side, the ions can be vibrated in the axial direction by applying the variable voltages 33 and 34. The oscillated ions are repeatedly excited to collide with neutral gas molecules in the ion dissociation part 8, and the internal energy of the ions is increased. Dissociation efficiency is improved by performing ECD by irradiating electrons from the electron source 30 while the internal energy of ions is high.

図10、図11、図12で示した装置構成においても、図1、図2で示した装置構成と同様に、図3、図6、図7、図8で説明したような制御方法で制御することで同様の効果が得られる。   10, 11, and 12 are controlled by the control method as described in FIGS. 3, 6, 7, and 8, similarly to the device configurations shown in FIGS. 1 and 2. By doing so, the same effect can be obtained.

(実施例7)
実施例7では、イオン解離部の軸方向に2つ以上に分割された形状の電極に電圧を印加し、イオンをイオン解離部の軸方向に振動させた状態でETDを行う方式について説明する。
(Example 7)
In the seventh embodiment, a method of performing ETD in a state where a voltage is applied to an electrode having a shape divided into two or more in the axial direction of the ion dissociation part and ions are vibrated in the axial direction of the ion dissociation part will be described.

次に、図13を用いてイオン解離部の構造について詳細に説明する。   Next, the structure of the ion dissociation part will be described in detail with reference to FIG.

イオン解離部8は、円筒状のケース64と入口電極14と出口電極15で囲まれた空間16の中に、4本のロッド電極17-20、軸方向に2つに分割した4組計8枚の軸方向電場形成電極21-28を配置している。正の電荷を持つ前駆体イオン7と負の電荷を持つ負イオンを効率良くトラップできるように、4本のロッド電極17-20は軸方向に複数に分割した形状としても良い。負イオン源65と負イオン導入部66を配置することで、イオン解離部8の中心軸29に沿って負イオンを照射することができる。イオン解離部8の中の空間16は、ヘリウムやアルゴンや窒素などの中性ガスで3Pa以下程度に保持するため、実際には、中性ガスを導入する配管や、ケース64と入口電極14もしくは出口電極15との間を気密するための部品が必要だが、図13は図示しない。4本のロッド電極17-20には、交互に逆位相の高周波電圧を印加する。高周波電圧は、周波数が数100kHz〜1MHz程度で、最大電圧振幅値が数kV程度である。8枚の軸方向電場形成電極21-28は、前側の軸方向電場形成電極21-24と、後側の軸方向電場形成電極25-28で構成される。負イオン導入部66には、複数のロッド状の電極を配置した多重極電極などが用いられる。負イオン導入部66に、イオンを偏向できるQデフレクターなどを併用することも可能である。さらに、前側の軸方向電場形成電極21-24と、後側の軸方向電場形成電極25-28の、各々に、直流電圧31、32と変動電圧33、34を印加できる電源35を有する。   The ion dissociation part 8 is divided into two rod electrodes 17-20 and two in the axial direction in a space 16 surrounded by a cylindrical case 64, an inlet electrode 14 and an outlet electrode 15. A plurality of axial electric field forming electrodes 21-28 are arranged. The four rod electrodes 17-20 may be divided into a plurality of shapes in the axial direction so that precursor ions 7 having positive charges and negative ions having negative charges can be efficiently trapped. By disposing the negative ion source 65 and the negative ion introduction part 66, negative ions can be irradiated along the central axis 29 of the ion dissociation part 8. Since the space 16 in the ion dissociation part 8 is maintained at about 3 Pa or less with a neutral gas such as helium, argon, or nitrogen, actually, a pipe for introducing a neutral gas, the case 64 and the inlet electrode 14 or Although a part for hermetically sealing the outlet electrode 15 is necessary, FIG. 13 is not shown. High frequency voltages with opposite phases are alternately applied to the four rod electrodes 17-20. The high-frequency voltage has a frequency of about several hundred kHz to 1 MHz and a maximum voltage amplitude value of about several kV. The eight axial electric field forming electrodes 21-28 include a front axial electric field forming electrode 21-24 and a rear axial electric field forming electrode 25-28. For the negative ion introduction part 66, a multipole electrode in which a plurality of rod-shaped electrodes are arranged is used. It is also possible to use a Q deflector or the like that can deflect ions in the negative ion introduction unit 66. Furthermore, a power source 35 capable of applying DC voltages 31, 32 and variable voltages 33, 34 to the front axial field forming electrode 21-24 and the rear axial field forming electrode 25-28, respectively, is provided.

図13で示した装置構成においても、図3、図6、図7、図8で説明したような制御法で制御することで同様の効果が得られる。   In the apparatus configuration shown in FIG. 13, the same effect can be obtained by controlling with the control method described in FIGS. 3, 6, 7, and 8.

実施例1から7で説明したイオン解離部は全て、特定イオンを分離するイオン分離や、解離後のフラグメントイオンをm/zごとに分離する質量分析が可能なイオントラップとして動作することが可能である。従って、イオン解離部で、イオン分離や質量分析の機能を兼用することも可能である。また、実施例1から7で説明したイオン解離部では、イオンを軸方向に振動させながら電子を照射して解離する用途だけでなく、電子照射のみによる解離(ECD)だけを行うことができ、また、イオンの振動による中性ガスとの衝突による解離(CID)だけを行うこともできる。また、ECDとCIDの併用(ECD後にCID、CID後にECD、またこれらの繰り返し、など)にも利用可能である。
All of the ion dissociation parts described in Examples 1 to 7 can operate as an ion trap capable of ion separation for separating specific ions and mass spectrometry for separating fragment ions after dissociation for each m / z. is there. Therefore, the ion dissociation part can also function as ion separation and mass spectrometry. Moreover, in the ion dissociation part demonstrated in Example 1-7, not only the use which dissociates by irradiating an electron while vibrating an ion to an axial direction but can perform only dissociation (ECD) only by electron irradiation, Further, only dissociation (CID) by collision with a neutral gas due to vibration of ions can be performed. It can also be used in combination with ECD and CID (CID after ECD, ECD after CID, or repetition of these).

1…イオン源、2…イオン、3…第1差動排気室、4…第2差動排気室、5…イオン輸送部、6…イオン分離部、7…前駆体イオン、8…イオン解離部、9…フラグメントイオン、10…質量分析部、11…フラグメントイオン、12…検出器、13…磁石、14…入口電極、15…出口電極、16…空間、17−20…ロッド電極、21−28…軸方向電場形成電極、29…中心軸、30…電子源、31…直流電圧、32…直流電圧、33…変動電圧、34…変動電圧、35…電源、36…軸方向のイオン分布、37…径方向のイオン分布、38…補助交流電圧、39…多重極ロッド電極、40−45…ロッド電極、46−57…端子部、58…共振コイル、59…RFアンプ、60…絶縁ロッド、61…抵抗体層、62…レンズ電極、63…電子の照射シーケンス、64…ケース、65…負イオン源、66…負イオン導入部、70…制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ion source, 2 ... Ion, 3 ... 1st differential exhaust chamber, 4 ... 2nd differential exhaust chamber, 5 ... Ion transport part, 6 ... Ion separation part, 7 ... Precursor ion, 8 ... Ion dissociation part , 9 ... Fragment ion, 10 ... Mass analysis part, 11 ... Fragment ion, 12 ... Detector, 13 ... Magnet, 14 ... Inlet electrode, 15 ... Outlet electrode, 16 ... Space, 17-20 ... Rod electrode, 21-28 ... Axial electric field forming electrode, 29 ... Center axis, 30 ... Electron source, 31 ... DC voltage, 32 ... DC voltage, 33 ... Variable voltage, 34 ... Variable voltage, 35 ... Power source, 36 ... Axial ion distribution, 37 ... radial ion distribution, 38 ... auxiliary AC voltage, 39 ... multipole rod electrode, 40-45 ... rod electrode, 46-57 ... terminal part, 58 ... resonance coil, 59 ... RF amplifier, 60 ... insulating rod, 61 ... Resistor layer, 62 ... Lens electrode, 63 ... Irradiation sequence child, 64 ... case, 65 ... negative ion source, 66 ... negative ion introduction unit, 70 ... control unit

Claims (17)

高周波電圧が印加される多重極ロッド電極及び前記多重極ロッド電極の軸方向に電場を形成する電場形成手段を備えるイオントラップと、
前記イオントラップを構成する電極に電圧を印加する電源と、
イオンの電荷を変化させる粒子を発生させる粒子源と、
前記電源が前記軸方向にイオンが振動するように前記電場形成手段に電圧を印加した状態で、前記粒子を前記イオントラップに導入させる制御部と、を有することを特徴とするイオン解離装置。
An ion trap comprising a multipole rod electrode to which a high frequency voltage is applied and an electric field forming means for forming an electric field in the axial direction of the multipole rod electrode;
A power supply for applying a voltage to the electrodes constituting the ion trap;
A particle source that generates particles that change the charge of the ions;
An ion dissociation apparatus comprising: a control unit that introduces the particles into the ion trap in a state where a voltage is applied to the electric field forming unit so that ions vibrate in the axial direction.
請求項1に記載のイオン解離装置において、
さらに前記軸方向に磁場を形成する磁場発生手段を有し、前記粒子源は電子を発生させる電子源であり、前記制御部は前記イオントラップの軸上に電子を導入させることを特徴とするイオン解離装置。
The ion dissociation apparatus according to claim 1.
The ion generator further comprises magnetic field generating means for forming a magnetic field in the axial direction, the particle source is an electron source for generating electrons, and the controller introduces electrons onto the axis of the ion trap. Dissociation device.
請求項1に記載のイオン解離装置において、
前記電場形成手段は、ロッド電極間に挿入され前記ロッド電極の軸方向に2つ以上に分割された形状の挿入電極であることを特徴とするイオン解離装置。
The ion dissociation apparatus according to claim 1.
The ion dissociation apparatus, wherein the electric field forming means is an insertion electrode having a shape inserted between rod electrodes and divided into two or more in the axial direction of the rod electrode.
請求項1に記載のイオン解離装置において、
前記電場形成手段は、ロッド電極間に挿入され前記イオントラップの中心軸を向く辺が傾斜した形状の挿入電極であることを特徴とするイオン解離装置。
The ion dissociation apparatus according to claim 1.
The ion dissociation apparatus, wherein the electric field forming means is an insertion electrode inserted between rod electrodes and having an inclined side facing the central axis of the ion trap.
請求項1に記載のイオン解離装置において、
前記多重極ロッド電極は前記電場形成手段でもあり、前記多重極ロッド電極は表面に抵抗体の層を備える絶縁部を有することを特徴とするイオン解離装置。
The ion dissociation apparatus according to claim 1.
The multipole rod electrode is also the electric field forming means, and the multipole rod electrode has an insulating portion having a resistor layer on a surface thereof.
請求項1に記載のイオン解離装置において、
前記多重極ロッド電極は前記電場形成手段でもあり、前記多重極ロッド電極は抵抗体を有することを特徴とするイオン解離装置。
The ion dissociation apparatus according to claim 1.
The multipole rod electrode is also the electric field forming means, and the multipole rod electrode has a resistor.
請求項1に記載のイオン解離装置において、
前記粒子源は負イオンを発生させる負イオン源であることを特徴とするイオン解離装置。
The ion dissociation apparatus according to claim 1.
The ion dissociation apparatus, wherein the particle source is a negative ion source for generating negative ions.
請求項1に記載のイオン解離装置において、
前記電源は、前記電場形成手段に直流電圧と交流電圧とを印加することを特徴とするイオン解離装置。
The ion dissociation apparatus according to claim 1.
An ion dissociation apparatus, wherein the power source applies a DC voltage and an AC voltage to the electric field forming means.
請求項8に記載のイオン解離装置において、
前記交流電圧は矩形波電圧であることを特徴とするイオン解離装置。
The ion dissociation apparatus according to claim 8.
The ion dissociation apparatus, wherein the AC voltage is a rectangular wave voltage.
請求項1に記載のイオン解離装置において、
前記制御部は、前記電源が前記イオントラップの径方向に前記軸方向に振動させたイオン以外のイオンが振動するように前記多重極ロッド電極または前記電場形成手段に電圧を印加した状態で、前記粒子を前記イオントラップに導入させることを特徴とするイオン解離装置。
The ion dissociation apparatus according to claim 1.
The control unit is configured to apply a voltage to the multipole rod electrode or the electric field forming unit so that ions other than ions oscillated in the axial direction in the radial direction of the ion trap are oscillated. An ion dissociation apparatus, wherein particles are introduced into the ion trap.
イオン源と、
前記イオン源で生成されたイオンを解離するイオン解離部と、
前記イオン解離部で生成された解離イオンの質量分析を行う質量分析部と、を有し、
前記イオン解離部は、高周波電圧が印加される多重極ロッド電極及び前記多重極ロッド電極の軸方向に電場を形成する電場形成手段とを備えるイオントラップと、前記電場形成手段に電圧を印加する電源と、イオンの電荷を変化させる粒子を発生させる粒子源と、前記電源が前記軸方向にイオンが振動するように前記電場形成手段に電圧を印加した状態で前記粒子を前記イオントラップに導入させる制御部と、を備えることを特徴とする質量分析装置。
An ion source;
An ion dissociation part for dissociating ions generated by the ion source;
A mass spectrometer that performs mass analysis of dissociated ions generated in the ion dissociation part,
The ion dissociation unit includes an ion trap including a multipole rod electrode to which a high-frequency voltage is applied and an electric field forming unit that forms an electric field in an axial direction of the multipole rod electrode, and a power source that applies a voltage to the electric field forming unit A particle source that generates particles that change the charge of ions, and a control that introduces the particles into the ion trap in a state where a voltage is applied to the electric field forming means so that the power source vibrates in the axial direction. A mass spectrometer.
請求項11に記載の質量分析装置において、
さらに前記軸方向に磁場を形成する磁場発生手段を有し、前記粒子源は電子を発生させる電子源であり、前記制御部は前記イオントラップの軸上に電子を導入させることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 11,
And a magnetic field generating means for forming a magnetic field in the axial direction, wherein the particle source is an electron source for generating electrons, and the control unit introduces electrons on the axis of the ion trap. Analysis equipment.
請求項11に記載の質量分析装置において、
前記粒子源は負イオンを発生させる負イオン源であることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 11,
The mass spectrometer is characterized in that the particle source is a negative ion source for generating negative ions.
イオンを生成する工程と、
生成したイオンをリニアイオントラップに導入する工程と、
導入したイオンを前記リニアイオントラップに蓄積する工程と、
蓄積したイオンのうち所定のm/zの第1のイオンを前記リニアイオントラップの軸方向に振動させる工程と、
前記第1のイオンを前記軸方向に振動させた状態でイオンの電荷を変化させる粒子を前記リニアイオントラップに導入する工程と、
前記第1のイオンと前記粒子との反応によりイオンを解離する工程と、
解離したイオンを前記イオントラップから排出し、質量分離して検出する工程と、を有することを特徴とする質量分析方法。
A step of generating ions;
Introducing the generated ions into a linear ion trap;
Accumulating the introduced ions in the linear ion trap;
Oscillating first ions of predetermined m / z among the accumulated ions in the axial direction of the linear ion trap;
Introducing into the linear ion trap particles that change the charge of the ions while the first ions are vibrated in the axial direction;
Dissociating ions by reaction of the first ions with the particles;
A step of discharging the dissociated ions from the ion trap and separating them by mass separation.
請求項14に記載の質量分析方法において、
前記粒子は電子であり、前記リニアイオントラップの軸方向に磁場を形成させた状態で、前記電子を前記リニアイオントラップの中心軸上に導入することを特徴とする質量分析方法。
The mass spectrometric method according to claim 14,
The particle is an electron, and the electron is introduced onto the central axis of the linear ion trap in a state where a magnetic field is formed in the axial direction of the linear ion trap.
請求項14に記載の質量分析方法において、
前記粒子は負イオンであることを特徴とする質量分析方法。
The mass spectrometric method according to claim 14,
The mass spectrometric method, wherein the particles are negative ions.
請求項14に記載の質量分析方法において、
さらに前記第1のイオン以外の第2のイオンを前記リニアイオントラップの径方向に振動させる工程を有し、前記第2のイオンを前記径方向に振動させた状態でイオンの電荷を変化させる粒子を前記リニアイオントラップに導入することを特徴とする質量分析方法。
The mass spectrometric method according to claim 14,
Further, a particle having a step of vibrating second ions other than the first ion in the radial direction of the linear ion trap, and changing the charge of the ions in a state where the second ion is vibrated in the radial direction. Is introduced into the linear ion trap.
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