JP5738050B2 - 質量に関する情報を取得するための情報取得装置及び情報取得方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、基板上の対象物を構成する構成物の質量に関する情報を、質量分析法を用いて取得する情報取得装置において、イオンビーム、中性粒子ビーム、及びレーザービームから選ばれる一次ビームを収束し、パルス化して基板上の対象物に照射する機構を備え、該一次ビームの軌跡を一次ビーム軸とし、該一次ビーム軸と該対象物表面が交わる点を中心点とし、該中心点を通り基板法線方向に延びる軸を中心軸としたときに、該中心軸に対し該一次ビーム軸と線対称をなす軸に対して30度の角度で該中心点から円錐状に広がる領域内に前記一次ビームによって生じた荷電粒子を試料方向に引き戻すための引き戻し電極を備え、該基板の上方に質量分析のための引き出し電極を備えることを特徴とする情報取得装置を提供する。
前記工程で一次ビームを対象物に照射すると同時又はその後に、飛翔した荷電粒子を試料方向に引き戻すための引き戻し電極に電圧を印加して前記工程で飛翔した前記構成物の中性分子に荷電粒子を付与する工程と、
前記工程で引き戻し電極に電圧を印加した後に引き出し電極に電圧を印加して、前記工程で荷電粒子が付与した前記構成物の中性分子を質量分析装置で検出して質量情報を取得する工程と、を有し、
前記一次ビームの軌跡を一次ビーム軸とし、該一次ビーム軸と前記対象物の表面が交わる点を中心点とし、該中心点を通り基板法線方向に延びる軸を中心軸としたときに、該中心軸に対し該一次ビーム軸と線対称をなす軸に対して30度の角度で該中心点から円錐状に広がる領域内に前記引き戻し電極を設けることを特徴とする情報取得方法を提供する。
図1に本発明の情報取得装置の例を示す。図1では基板13上の対象物を構成する構成物の質量に関する情報が質量分析法を用いて取得される。対象物とは質量分析法で測定されるもの全てを指し、例として、高分子化合物、低分子化合物、有機化合物、無機化合物、生体、臓器、生体由来試料、組織切片、細胞、培養細胞、などをあげることができる。対象物を構成する構成物の例としては、有機化合物、無機化合物、タンパク質、ペプチド、糖鎖、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、などをあげることができる。質量分析法は、あらゆる質量分析法を用いることができるが、とりわけ、イオン化法 としてMALDI−TOFMS、SIMS、FAB(Fast Atom Bombardment、高速原子衝突)を採用し、分析部としては、飛行時間型、磁場偏向型、四重極型、イオントラップ型、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴型を採用するものをあげることができる。これらの質量分析方法においては、質量に関する情報(質量情報)は、質量を電荷で除した値における信号強度が得られる。本発明の情報取得装置は、図1に例示するように、一次ビーム21を基板上の対象物に照射する機構を備え、この機構は、図示しないが、さらに、一次ビームを収束し、パルス化する機構を備えている。一次ビームとしては、イオンビーム、中性粒子ビーム、あるいはレーザービームなどをあげることができる。
本発明の情報取得装置の構成を図1に即して説明する。一次ビームの軌跡を一次ビーム軸21とし、一次ビーム軸と該対象物表面が交わる点を中心点として、その中心点を通り基板法線方向に延びる軸を中心軸としたときに、中心軸に対し一次ビーム軸21と線対称をなす軸に対して30度の角度で中心点から円錐状に広がる領域内に荷電粒子を試料方向に引き戻す力を及ぼすための引き戻し電極19を備え、さらに、基板の上方に質量分析のための引き出し電極20を備えている。なお、引き戻し電極は、中心軸に対し該一次ビーム軸と線対称をなす軸上にあると検出感度向上効果が最も大きいので好ましい。引き戻し電極とは、プロトン等の荷電粒子の挙動を制御するための電界を生じさせることを目的として設置される電極のことをいう。プロトン等の荷電粒子が基板上の対象物から放出され飛翔する際には、放出の分布として一次ビームの入射方向に対し線対称の関係になる方向に放射角のピークを持つが、その際にある程度の広がりを持って放出される事が知られている。このとき、中心軸に対し一次ビーム軸と線対称をなす軸に対して30度の角度で中心点から円錐状に広がる領域上に引き戻し電極を設ければ、基板と引き戻し電極との間に電圧を印加することにより、一次ビームの照射により生成した荷電粒子を試料方向に引き戻す力が有効に働くが、引き戻し電極を設ける位置がこの領域を外れるとそのような力が有効に働かない場合がある。このような位置に引き戻し電極を設けることにより、一次ビームによって生じた中性分子とプロトン等の荷電粒子との衝突が起こって中性分子に荷電粒子が付与され、構成物の検出感度が高くなる。なお、本発明のプロトン制御電極の例として、平板状、パラボラ状、及びリング状の電極をあげることができる。リング状等の中空の電極を用いる場合には、中空部分を含めた電極が上記の条件を満たせば良い。プロトン制御電極19への電圧印加は、直流の印加、または、周波数が0.1から10MHzの範囲にある交流の印加のいずれかが好ましく、この電圧印加により、プロトン制御電極19と対象物との間に生じる電界の強さの絶対値の平均が1kV/mから20kV/mの範囲となることが好ましい。
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。以下の具体例は本発明にかかる最良の実施形態の一例ではあるが、本発明はかかる具体的形態に限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例では、上記「引き戻し電極」を、典型的な荷電粒子であるプロトンの挙動を制御する働きを有するという意味で「プロトン制御電極」と呼ぶ。
Claims (11)
- 基板上の対象物を構成する構成物の質量に関する情報を、質量分析法を用いて取得する情報取得装置において、
イオンビーム、中性粒子ビーム、及びレーザービームから選ばれる一次ビームを収束し、パルス化して基板上の対象物に照射する機構を備え、
前記一次ビームの軌跡を一次ビーム軸とし、該一次ビーム軸と前記対象物の表面が交わる点を中心点とし、該中心点を通り基板法線方向に延びる軸を中心軸としたときに、該中心軸に対し前記一次ビーム軸と線対称をなす軸に対して30度の角度で該中心点から円錐状に広がる領域内に、前記一次ビームによって生じた荷電粒子を前記一次ビーム軸と線対称をなす軸に沿って前記中心点方向に引き戻す力を与える電界を発生するための引き戻し電極を備え、
前記中心点近傍に生成した二次イオンを検出器に向けて加速する力を与える電界を発生するための引き出し電極を備えることを特徴とする情報取得装置。 - 前記一次ビームのパルスのタイミング、前記引き戻し電極への電圧印加のタイミング、及び前記引き出し電極への電圧印加のタイミングのそれぞれを制御するタイミング制御機構を備えることを特徴とする請求項1に記載の情報取得装置。
- 該引き戻し電極は、該中心軸に対し該一次ビーム軸と線対称をなす軸上にあること特徴とする請求項1または2に記載の情報取得装置。
- 前記引き戻し電極の形状が平板状、パラボラ状、またはリング状であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の情報取得装置。
- 前記引き戻し電極への電圧印加が、直流の印加、または、周波数が0.1から10MHzの範囲にある交流の印加、のどちらかであり、かつ、該電圧印加により、前記引き戻し電極と前記対象物との間に生じる電界の強さの絶対値の平均が1kV/mから20kV/mの範囲にあることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の情報取得装置。
- 前記タイミング制御機構が、一次ビームが対象物に届くタイミングを「時間=0」としたときに、前記引き出し電極への電圧印加のタイミングが0.1μ秒〜20μ秒後となるように制御することを特徴とする請求項2に記載の情報取得装置。
- 前記タイミング制御機構が、一次ビームのパルスと同時またはその後に前記引き戻し電極への電圧印加がなされ、さらにその後に、前記引き出し電極への電圧印加がなされるように制御することを特徴とする請求項2に記載の情報取得装置。
- 前記構成物がタンパク質、ペプチド、糖鎖、ポリヌクレオチド、及びオリゴヌクレオチドのいずれかであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の情報取得装置。
- 基板上の対象物を構成する構成物の質量に関する情報を、質量分析法を用いて取得する情報取得方法において、
イオンビーム、中性粒子ビーム、及びレーザービームから選ばれる一次ビームを収束し、パルス化して前記対象物に照射して前記構成物の中性分子及び荷電粒子を飛翔させる工程と、
前記工程で一次ビームを対象物に照射すると同時又はその後に、飛翔した荷電粒子を試料方向に引き戻すための引き戻し電極に電圧を印加して前記工程で飛翔した前記構成物の中性分子に荷電粒子を付与する工程と、
前記工程で引き戻し電極に電圧を印加した後に引き出し電極に電圧を印加して、前記工程で荷電粒子が付与した前記構成物の中性分子を質量分析装置で検出して質量情報を取得する工程と、を有し、
前記一次ビームの軌跡を一次ビーム軸とし、該一次ビーム軸と前記対象物の表面が交わる点を中心点とし、該中心点を通り基板法線方向に延びる軸を中心軸としたときに、該中心軸に対し該一次ビーム軸と線対称をなす軸に対して30度の角度で該中心点から円錐状に広がる領域内に前記引き戻し電極を設けることを特徴とする情報取得方法。 - 前記引き戻し電極への電圧印加が、直流の印加、または、周波数が0.1から10MHzの範囲にある交流の印加、のどちらかであり、かつ、該電圧印加により、前記引き戻し電極と前記対象物との間に生じる電界の強さの絶対値の平均が1kV/mから20kV/mの範囲にあることを特徴とする請求項9に記載の情報取得方法。
- 一次ビームが対象物に届くタイミングを「時間=0」としたときに、前記引き出し電極への電圧印加のタイミングが0.1μ秒〜20μ秒後となるように制御することを特徴とする請求項9または10に記載の情報取得方法。
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