JP6075311B2 - Ion trap mass spectrometer and mass spectrometry method using the apparatus - Google Patents

Ion trap mass spectrometer and mass spectrometry method using the apparatus Download PDF

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本発明はイオントラップ質量分析装置及び該装置を用いた質量分析方法に関し、さらに詳しくは、マトリクス支援レーザ脱離イオン化(MALDI)法によるイオン源など、パルス的にイオンを生成するイオン源により生成されたイオンをイオントラップに捕捉し、そのあとに質量分析を行うイオントラップ質量分析装置及び該装置を用いた質量分析方法に関する。   The present invention relates to an ion trap mass spectrometer and a mass spectrometry method using the apparatus, and more particularly, to an ion source that generates ions in a pulsed manner, such as an ion source using a matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) method. The present invention relates to an ion trap mass spectrometer that captures ions in an ion trap and then performs mass spectrometry, and a mass spectrometry method using the apparatus.

試料成分由来のイオンを捕捉することが可能なイオントラップを搭載した質量分析装置では、特定質量電荷比を有するイオンの選択操作や特定質量電荷比を有するイオンに対する解離操作をイオントラップにおいて行うことで、MSn分析を行うことができる。この種の質量分析装置としては、イオントラップ自体の質量分離機能を利用し該イオントラップから順に吐き出したイオンを外部に配置した検出器で検出する構成と、イオントラップから一斉に吐き出したイオンを外部に配置した質量分析器(典型的には飛行時間型質量分析器)に導入してイオンを質量電荷比毎に分離し、その分離されたイオンを検出器で検出する構成と、が知られている。本明細書では、これらを含めてイオントラップ質量分析装置ということとする。 In a mass spectrometer equipped with an ion trap capable of capturing ions derived from sample components, an ion trap having a specific mass-to-charge ratio and a dissociation operation for ions having a specific mass-to-charge ratio are performed in the ion trap. MS n analysis can be performed. This type of mass spectrometer includes a configuration in which ions separated from the ion trap are sequentially detected by a detector arranged outside using the mass separation function of the ion trap itself, and ions simultaneously discharged from the ion trap are externally detected. And a configuration in which ions are separated into mass-to-charge ratios by introducing them into a mass analyzer (typically a time-of-flight mass analyzer) arranged in a cell, and the separated ions are detected by a detector. Yes. In this specification, these are referred to as an ion trap mass spectrometer.

上記イオントラップ質量分析装置の性能は、イオントラップ内に捕捉されたイオンの密度、つまり空間電荷密度、に大きく影響される。即ち、イオントラップ内でイオンの密度が増大して空間電荷密度が或る閾値を超えると、質量分解能や質量精度が低下する。これは、イオントラップに捕捉されたイオンによる空間電荷密度が、イオントラップ内でのイオンの空間分布やイオンがイオントラップから外部へ引き出される際の軌道に影響を与えるためである。そのため、イオントラップ質量分析装置の質量分解能や質量精度を向上させるには、イオントラップ内に捕捉されるイオンの量が過剰にならないように適当な量に抑えることが好ましい。   The performance of the ion trap mass spectrometer is greatly influenced by the density of ions trapped in the ion trap, that is, the space charge density. That is, when the density of ions increases in the ion trap and the space charge density exceeds a certain threshold value, mass resolution and mass accuracy are lowered. This is because the space charge density due to the ions trapped in the ion trap affects the spatial distribution of ions in the ion trap and the trajectory when ions are drawn out of the ion trap. For this reason, in order to improve the mass resolution and mass accuracy of the ion trap mass spectrometer, it is preferable to suppress the amount of ions trapped in the ion trap to an appropriate amount so as not to become excessive.

イオン源として、エレクトロスプレーイオン(ESI)源など、連続的にイオンが生成されるイオン源を用いたイオントラップ質量分析装置では、イオントラップの上流側のイオン経路に配置されたゲート電極などにおいてイオンの通過時間幅を調整することで、イオントラップに導入されるイオンの量を調整するような構成が採られる。
これに対し、MALDIイオン源など、パケット状にイオンが生成されるイオン源を用いたイオントラップ質量分析装置では、イオン源で一度に生成される1パケットのイオン量以下にはイオントラップへのイオンの導入量を調節することができない。
In an ion trap mass spectrometer using an ion source that continuously generates ions, such as an electrospray ion (ESI) source, as an ion source, ions are generated at a gate electrode or the like disposed in an ion path upstream of the ion trap. A configuration is adopted in which the amount of ions introduced into the ion trap is adjusted by adjusting the passage time width.
In contrast, in an ion trap mass spectrometer using an ion source that generates ions in packets, such as a MALDI ion source, ions to the ion trap are less than the amount of ions in one packet generated at a time by the ion source. The amount of introduction cannot be adjusted.

特許文献1には、こうしたイオントラップ質量分析装置において、イオントラップ内の空間電荷が質量分析に与える悪影響を低減するための手法が開示されている。即ち、該文献に開示された方法では、測定対象の質量電荷比範囲を複数に分割し、その分割された相対的に狭い質量電荷比範囲(以下、この質量電荷比範囲を分割質量電荷比範囲という)毎に同一試料に対する質量分析を実行する。   Patent Document 1 discloses a technique for reducing the adverse effect of space charge in an ion trap on mass spectrometry in such an ion trap mass spectrometer. That is, in the method disclosed in the document, the mass-to-charge ratio range to be measured is divided into a plurality of divided relatively narrow mass-to-charge ratio ranges (hereinafter, this mass-to-charge ratio range is divided into divided mass-to-charge ratio ranges). Mass spectrometry is performed on the same sample every time.

具体的には、試料から生成された全てのイオンを一旦イオントラップに捕捉したあと、イオントラップに所定のFNF(Filtered Noise Field)信号を印加することで、目的とする1つの分割質量電荷比範囲以外のイオンを共鳴励起させ、イオントラップから排出する。そうしてイオントラップ内に1つの分割質量電荷比範囲に含まれるイオンのみを残したあとに、該イオンに対する質量分析を行う。複数の分割質量電荷比範囲のそれぞれについて同様の測定を行い、各分割質量電荷比範囲に対するマススペクトルを取得し、最終的にその複数のマススペクトルを繋ぎ合わせることで、広い質量電荷比範囲に亘るマススペクトルを作成する。また、これに加えて、分割質量電荷比範囲の区切りを決める際に、高い信号強度のイオンピークが含まれる質量電荷比範囲と信号強度が微弱であるイオンピークが含まれる質量電荷比範囲とが異なる分割質量電荷比範囲に入るようにすることで、信号強度が微弱であるイオンピークの測定に与える空間電荷の影響を低減できることも、特許文献1には示されている。   Specifically, after all the ions generated from the sample are once trapped in the ion trap, a predetermined FNF (Filtered Noise Field) signal is applied to the ion trap, so that one target divided mass-to-charge ratio range is obtained. Other ions are resonantly excited and discharged from the ion trap. Thus, after leaving only ions included in one divided mass-to-charge ratio range in the ion trap, mass analysis is performed on the ions. The same measurement is performed for each of a plurality of divided mass-to-charge ratio ranges, a mass spectrum for each divided mass-to-charge ratio range is acquired, and finally, the plurality of mass spectra are connected to each other to cover a wide mass-to-charge ratio range. Create a mass spectrum. In addition, when determining the division of the divided mass-to-charge ratio range, there are a mass-to-charge ratio range including an ion peak with a high signal intensity and a mass-to-charge ratio range including an ion peak with a weak signal intensity. It is also shown in Patent Document 1 that the influence of space charge on the measurement of an ion peak having a weak signal intensity can be reduced by entering a different divided mass-to-charge ratio range.

図6(a)は、ペプチド混合物である試料に対して通常の測定方法で、つまりはイオントラップ内でのイオンの排除を行わずに、実測したマススペクトルである。一方、図6(b)は、イオントラップに所定のFNF信号を印加することで単一ペプチドイオン(ACTH7-38)以外のイオン(実際には図中に点線で示した質量電荷比範囲以外のイオン)をイオントラップから排除して実測したマススペクトルである。   FIG. 6 (a) is a mass spectrum measured for a sample that is a peptide mixture by a normal measurement method, that is, without eliminating ions in the ion trap. On the other hand, FIG. 6 (b) shows that ions other than the single peptide ion (ACTH7-38) (actually other than the mass-to-charge ratio range indicated by the dotted line in the figure) by applying a predetermined FNF signal to the ion trap. It is a mass spectrum measured by removing (ion) from the ion trap.

通常の測定方法では、イオントラップに捕捉された全イオンがマススペクトルに反映されるため、図6(a)に示したマススペクトルには、強弱様々な信号強度を示すイオンピークが現れている。これに対し、図6(b)に示したマススペクトルでは、排除されたイオンに対応するピークは現れず、その代わりに、上記単一ペプチドイオンのピークの強度は通常の測定方法におけるピーク強度に比べて約4倍増加している。即ち、質量分析に先立って、目的イオン以外の不要なイオンをイオントラップ内から排除することにより、目的イオンの検出感度が向上することが確認できる。これは、通常の測定方法では、イオントラップ内の空間電荷の影響でイオンの軌道が広がってしまい、イオンをイオントラップから引き出す際にイオン導出口の周りに一部のイオンが衝突してイオン量が減ってしまうのに対し、不要イオンを排除すると、空間電荷の影響が減じてイオンを引き出す際のイオン量の減少が少なくて済むためであると考えられる。   In a normal measurement method, since all ions trapped in the ion trap are reflected in the mass spectrum, ion peaks having various signal intensities appear in the mass spectrum shown in FIG. On the other hand, in the mass spectrum shown in FIG. 6B, no peak corresponding to the excluded ion appears, and instead, the peak intensity of the single peptide ion is equal to the peak intensity in the usual measurement method. Compared to about 4 times. That is, it can be confirmed that the detection sensitivity of the target ions is improved by removing unnecessary ions other than the target ions from the ion trap prior to the mass analysis. This is because in the normal measurement method, the trajectory of ions expands due to the effect of space charge in the ion trap, and when ions are extracted from the ion trap, some ions collide around the ion outlet and the amount of ions On the other hand, if unnecessary ions are eliminated, the influence of space charge is reduced, and the decrease in the amount of ions when ions are extracted can be considered to be small.

米国特許第5479012号明細書US Pat. No. 5,479,012

しかしながら、特許文献1に記載の測定方法では、同一試料に対し分割質量電荷比範囲についての測定を少なくともそれぞれ1回ずつ実施する必要がある。そのため、通常の測定方法に比べると測定実行回数が増え、測定時間が格段に長くなる。また、MALDIイオン源を用いたイオントラップ質量分析装置では、イオン源においてレーザ光を照射する毎に試料が削られていくため、測定実行回数が増えると試料の浪費に繋がるのみならず、全ての測定が終了しないうちに試料が枯渇するおそれもある。   However, in the measurement method described in Patent Document 1, it is necessary to perform the measurement for the divided mass-to-charge ratio range at least once for the same sample. For this reason, the number of times of measurement execution is increased and the measurement time is remarkably increased as compared with a normal measurement method. Further, in the ion trap mass spectrometer using the MALDI ion source, the sample is scraped every time the laser beam is irradiated in the ion source. Therefore, if the number of times of measurement increases, not only the sample is wasted, but all There is also a risk that the sample will be depleted before the measurement is completed.

また、空間電荷の影響を軽減する別の方法として、MALDIイオン源において試料に照射するレーザ光の強度を低下させることにより、発生するイオン量自体を減らすことが考えられる。これにより、イオントラップ内の空間電荷密度は下がり、イオンピークの分解能などの特性は改善される。しかしながら、この場合、イオントラップ内に捕捉されるイオンの量が全体的に減るため、イオンを引き出す際のイオンの損失が少なかったとしても、測定対象であるイオンの検出感度は下がるおそれがある。また、一般に、照射されるレーザ光の強度とイオン発生量との関係にはばらつきが大きいため、レーザ光強度を調整したとしてもイオンの発生量を的確に調整することは困難である。   Further, as another method for reducing the influence of space charge, it is conceivable to reduce the amount of ions generated by reducing the intensity of laser light applied to the sample in the MALDI ion source. As a result, the space charge density in the ion trap is lowered, and characteristics such as ion peak resolution are improved. However, in this case, since the amount of ions trapped in the ion trap is reduced as a whole, even if the loss of ions when the ions are extracted is small, there is a possibility that the detection sensitivity of the ions to be measured is lowered. In general, since the relationship between the intensity of the irradiated laser beam and the amount of ion generation varies greatly, it is difficult to accurately adjust the amount of ion generation even if the laser beam intensity is adjusted.

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、測定時間の増大、試料の浪費、検出感度の低下などの問題を引き起こすことなく、イオントラップ内の空間電荷の影響を低減して高い質量精度や質量分解能を確保することができるイオントラップ質量分析装置、及び該装置を用いた質量分析方法を提供することである。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide a space in the ion trap without causing problems such as an increase in measurement time, wasted sample, and a decrease in detection sensitivity. An ion trap mass spectrometer capable of ensuring high mass accuracy and mass resolution by reducing the influence of electric charges, and a mass spectrometry method using the apparatus.

上記課題を解決するために成された本発明に係るイオントラップ質量分析装置は、試料からパケット状にイオンを生成するイオン源と、複数の電極から成り、それら電極で囲まれる空間にイオンを捕捉するイオントラップと、を具備し、該イオントラップに捕捉した測定対象のイオンを該イオントラップ自体で質量電荷比毎に分離して検出する、又は測定対象のイオンを該イオントラップから吐き出して該イオントラップの外側に設けた質量分析器により質量電荷比毎に分離して検出するイオントラップ質量分析装置において、
a)目的試料に対し、当該装置により連続した又は非連続である所定の質量電荷比範囲に亘る質量分析を実施した結果に基づき、イオントラップ内の空間電荷に対する影響が相対的に大きいイオンピークを特定するピーク特定部と、
b)目的試料由来のイオンをイオントラップに捕捉したあとに、前記ピーク特定部により特定されたピークに対応する質量電荷比範囲のイオンを該イオントラップから排除する操作を行い、該イオントラップ内に残ったイオンに対する質量分析を実施するように、前記イオントラップを構成する複数の電極にそれぞれ印加する電圧を制御する制御部と、
c)前記ピーク特定部による結果を利用した前記制御部による制御の下で実施された、目的試料に対する複数の質量分析により得られた結果を用いて、最終的な質量分析結果を作成する処理部と、
を備えることを特徴としている。
An ion trap mass spectrometer according to the present invention, which has been made to solve the above problems, includes an ion source that generates ions in a packet form from a sample and a plurality of electrodes, and traps ions in a space surrounded by the electrodes. An ion trap, and the ions to be measured trapped in the ion trap are separated and detected for each mass-to-charge ratio by the ion trap itself, or the ions to be measured are discharged from the ion trap and the ions In an ion trap mass spectrometer that separates and detects each mass to charge ratio by a mass analyzer provided outside the trap,
a) An ion peak having a relatively large influence on the space charge in the ion trap based on the result of performing mass analysis on the target sample over a predetermined mass-to-charge ratio range that is continuous or discontinuous by the apparatus. A peak identification part to be identified;
b) After trapping ions from the target sample in the ion trap, an operation of excluding ions in the mass-to-charge ratio range corresponding to the peak specified by the peak specifying unit from the ion trap is performed in the ion trap. A control unit for controlling the voltage applied to each of the plurality of electrodes constituting the ion trap so as to perform mass spectrometry on the remaining ions;
c) A processing unit that creates a final mass analysis result using results obtained by performing a plurality of mass analyzes on the target sample performed under the control of the control unit using the result of the peak specifying unit. When,
It is characterized by having.

また上記課題を解決するために成された本発明に係る質量分析方法は、試料からパケット状にイオンを生成するイオン源と、複数の電極から成り、それら電極で囲まれる空間にイオンを捕捉するイオントラップと、を具備し、該イオントラップに捕捉した測定対象のイオンを該イオントラップ自体で質量電荷比毎に分離して検出する、又は測定対象のイオンを該イオントラップから吐き出して該イオントラップの外側に設けた質量分析器により質量電荷比毎に分離して検出するイオントラップ質量分析装置を用いた質量分析方法であって、
目的試料に対し、当該装置により連続した又は非連続である所定の質量電荷比範囲に亘る質量分析を実施した結果に基づき、イオントラップ内の空間電荷に対する影響が相対的に大きいイオンピークを特定するピーク特定ステップと、
目的試料由来のイオンをイオントラップに捕捉したあとに、前記ピーク特定ステップにおいて特定されたピークに対応する質量電荷比範囲のイオンを該イオントラップから排除する操作を行い、該イオントラップ内に残ったイオンに対する質量分析を実施する質量分析ステップと、を有し、
目的試料に対し、前記ピーク特定ステップによる結果を利用した前記質量分析ステップによる質量分析を複数回実行して得られた結果を用いて、最終的な質量分析結果を作成することを特徴としている。
In addition, the mass spectrometry method according to the present invention made to solve the above problems includes an ion source that generates ions in a packet form from a sample and a plurality of electrodes, and captures ions in a space surrounded by the electrodes. An ion trap, and the ions to be measured trapped in the ion trap are separated and detected by the mass trap ratio by the ion trap itself, or the ions to be measured are discharged from the ion trap and the ion trap A mass spectrometric method using an ion trap mass spectrometer that separates and detects each mass to charge ratio by a mass analyzer provided outside
Based on the result of performing mass analysis over a predetermined mass-to-charge ratio range that is continuous or non-continuous by the apparatus on the target sample, an ion peak that has a relatively large effect on the space charge in the ion trap is identified. Peak identification step;
After trapping ions from the target sample in the ion trap, an operation of removing ions in the mass-to-charge ratio range corresponding to the peak identified in the peak identifying step from the ion trap was performed and remained in the ion trap. A mass spectrometry step for performing mass spectrometry on the ions,
A final mass analysis result is created using a result obtained by executing mass analysis by the mass analysis step using the result of the peak specifying step a plurality of times for the target sample.

本発明において、イオントラップは3次元四重極型イオントラップ、リニア型イオントラップのいずれでもよい。ただし、一般に、リニア型イオントラップは3次元四重極型イオントラップに比べて捕捉可能なイオン量が多いため、空間電荷は問題となりにくい。したがって、本発明は特に3次元四重極型イオントラップを用いたイオントラップ質量分析装置に有効である。   In the present invention, the ion trap may be either a three-dimensional quadrupole ion trap or a linear ion trap. However, in general, since the linear ion trap has a larger amount of ions that can be trapped than the three-dimensional quadrupole ion trap, space charge is less likely to be a problem. Therefore, the present invention is particularly effective for an ion trap mass spectrometer using a three-dimensional quadrupole ion trap.

また本発明において、イオン源はMALDIイオン源のほか、マトリクスを用いないレーザ脱離イオン化法(LDI)、表面支援レーザ脱離イオン化法(SALDI)、二次イオン質量分析法(SIMS)、脱離エレクトロスプレイイオン化法(DESI)、エレクトロスプレイ支援/レーザ脱離イオン化法(ELDI)などである。   In the present invention, the ion source is a MALDI ion source, a laser desorption ionization method (LDI) without using a matrix, a surface assisted laser desorption ionization method (SALDI), a secondary ion mass spectrometry method (SIMS), a desorption method. Electrospray ionization method (DESI), electrospray support / laser desorption ionization method (ELDI), and the like.

本発明に係るイオントラップ質量分析装置では、目的試料に対して連続した又は非連続である所定の質量電荷比範囲に亘る質量分析を実施した結果が得られると、ピーク特定部が、その結果に基づき、イオントラップ内の空間電荷に対する影響が相対的に大きいイオンピークを特定する。ここで、非連続である所定の質量電荷比範囲とは、或る連続した質量電荷比範囲中の一部の質量電荷比範囲がすでに除去されているものをいう。即ち、上記制御部の制御の下で、ピーク特定部により特定された1乃至複数のピークに対応する質量電荷比範囲のイオンを該イオントラップから排除する操作が実施されると、所定の質量電荷比範囲が非連続である状態となり得る。   In the ion trap mass spectrometer according to the present invention, when a result of performing mass analysis over a predetermined mass-to-charge ratio range that is continuous or discontinuous with respect to the target sample is obtained, the peak specifying unit Based on this, an ion peak having a relatively large influence on the space charge in the ion trap is identified. Here, the predetermined mass-to-charge ratio range that is discontinuous means that a part of the mass-to-charge ratio range in a certain continuous mass-to-charge ratio range has already been removed. That is, under the control of the control unit, when an operation of removing ions in the mass-to-charge ratio range corresponding to one or more peaks specified by the peak specifying unit from the ion trap is performed, a predetermined mass charge The ratio range can be discontinuous.

具体的に、上記ピーク特定部は例えば、質量分析により収集されたデータを積算して得られたスペクトルに現れるイオンピークのSN比を計算し、そのSN比に基づいて、イオントラップ内の空間電荷に対する影響が相対的に大きいイオンピークを特定する構成とすることができる。このSN比が大きければそのイオンピークの信号強度は大きいと推定される。こうしたイオンはイオンの量自体が相対的に多く、イオントラップ内における空間電荷の原因となる。一方、こうしたイオン由来のピークはデータ積算の回数が少なくても、十分に検出が可能である。そこで、上記ピーク特定部は、上記SN比を所定の閾値と比較し、該閾値を上回る場合にそのイオンピークを特定すればよい。   Specifically, the peak specifying unit calculates, for example, the SN ratio of an ion peak appearing in a spectrum obtained by integrating data collected by mass spectrometry, and the space charge in the ion trap is calculated based on the SN ratio. It can be set as the structure which identifies the ion peak with a comparatively large influence with respect to. If this S / N ratio is large, it is estimated that the signal intensity of the ion peak is large. Such ions have a relatively large amount of ions themselves and cause space charge in the ion trap. On the other hand, such ion-derived peaks can be sufficiently detected even if the number of data integration is small. Therefore, the peak specifying unit may compare the SN ratio with a predetermined threshold value and specify the ion peak when the threshold value is exceeded.

上記ピーク特定部によって或るピークが特定されている場合、制御部は、目的試料由来のイオンをイオントラップに捕捉したあとに、その特定されているピークに対応する質量電荷比範囲のイオンを該イオントラップから共鳴励起などにより排除する操作を行い、該イオントラップ内に残ったイオンに対する質量分析を実施するように、イオントラップを構成する複数の電極にそれぞれ電圧を印加する。これにより、質量分析に先立って、イオン量が相対的に多いイオンがイオントラップ内から排除されるので、質量分析を実行しようとする際には空間電荷の影響が低下し、イオンが排除されない場合に比べて質量分解能や質量精度が向上する。   When a certain peak is specified by the peak specifying unit, the control unit captures ions in the mass-to-charge ratio range corresponding to the specified peak after capturing ions from the target sample in the ion trap. A voltage is applied to each of the plurality of electrodes constituting the ion trap so that the ion trap is subjected to an operation such as resonance excitation to perform mass analysis on the ions remaining in the ion trap. As a result, prior to mass analysis, ions with a relatively large amount of ions are excluded from the ion trap, so the effect of space charge is reduced when attempting to perform mass analysis, and ions are not excluded. Compared with, mass resolution and mass accuracy are improved.

ピーク特定部による、質量分析結果に基づくピークの特定と、その結果を反映させた制御部の制御の下での質量分析とを複数回繰り返すと、試料から生成される各種イオンの中でイオン量が相対的に多いイオンから順に、質量分析の対象の質量電荷比範囲から除かれていく。換言すれば、生成されるイオン量が少なく信号強度が微弱であるイオンピークほど積算回数が多くなり、量が多いイオンによる空間電荷の影響が低下した状態で得られたデータが最終結果に反映されることになる。一方、生成される量が多く信号強度が大きいイオンのピークは積算回数が少ないので、実質的に不要であるデータ積算は行われにくくなる。それ故に、不必要に測定時間が長くなることがなく、空間電荷の影響を低減して微量な成分についても十分に検出することができる。   If the peak identification unit repeats the peak identification based on the mass analysis result and the mass analysis under the control of the control unit reflecting the result, the amount of ions in the various ions generated from the sample Are removed from the mass-to-charge ratio range of the mass analysis target in order from ions having a relatively large number. In other words, the number of integrations increases for ion peaks where the amount of generated ions is small and the signal intensity is weak, and the data obtained in a state where the effect of space charge due to large amounts of ions is reduced is reflected in the final result. Will be. On the other hand, the peak of ions that are generated in a large amount and have a high signal intensity has a small number of integrations, so that it is difficult to perform data integration that is substantially unnecessary. Therefore, the measurement time is not unnecessarily lengthened, and the influence of space charge can be reduced to detect even a very small amount of component.

本発明に係るイオントラップ質量分析装置及び質量分析方法によれば、イオントラップ内における空間電荷の原因となり得る相対的に量の多いイオンについては、実質的に必要最小限の回数の質量分析しか行われず、逆に、量の少ないイオンについては空間電荷の影響が少ない条件の下で実施された質量分析の結果が最終結果に反映される。それにより、不要な測定時間の長大を招くことなく、量が多い成分、量が少ない成分のいずれに対しても高い質量分解能、質量精度を実現できる。また、微量成分を高い感度で検出することができる。   According to the ion trap mass spectrometer and the mass spectrometry method of the present invention, only a substantially necessary minimum number of mass analyzes are performed for relatively large quantities of ions that can cause space charge in the ion trap. On the other hand, for the small amount of ions, the result of mass spectrometry performed under conditions where the influence of space charge is small is reflected in the final result. Thereby, high mass resolution and mass accuracy can be realized for both a large amount component and a small amount component without incurring unnecessary length of measurement time. Moreover, a trace component can be detected with high sensitivity.

本発明の一実施例によるイオントラップ飛行時間型質量分析装置の要部の構成図。The block diagram of the principal part of the ion trap time-of-flight mass spectrometer by one Example of this invention. 本実施例のイオントラップ飛行時間型質量分析装置における特徴的な測定動作の説明図。Explanatory drawing of the characteristic measurement operation | movement in the ion trap time-of-flight mass spectrometer of a present Example. 本実施例のイオントラップ飛行時間型質量分析装置における特徴的な測定を行う際の制御及び処理のフローチャート。The flowchart of the control at the time of performing the characteristic measurement in the ion trap time-of-flight mass spectrometer of a present Example, and a process. 本発明による測定方法と従来方法とのピーク強度の比較の一例を示す図。The figure which shows an example of the comparison of the peak intensity of the measuring method by this invention, and the conventional method. 本発明による測定方法のピーク強度改善効果を示す図。The figure which shows the peak intensity improvement effect of the measuring method by this invention. 従来の測定方法による実測のマススペクトル(a)及び所定イオン以外のイオンをイオントラップから排除する操作を行って実測したマススペクトル(b)。A mass spectrum (a) measured by a conventional measurement method and a mass spectrum (b) measured by performing an operation of removing ions other than predetermined ions from the ion trap.

以下、本発明の一実施例であるイオントラップ飛行時間型質量分析装置について、添付図面を参照しつつ詳述する。
図示しない真空チャンバの内部には、イオン化部1、イオントラップ2、飛行時間型質量分析器3、及びイオン検出器4が配設されており、イオン検出器4による検出信号はデータ処理部5に入力される。
ここでは、イオン化部1はMALDIイオン源であり、レーザ駆動部6により駆動されるレーザ照射部13、その上面に試料12が形成されたサンプルプレート11、サンプルプレート11との間にイオン引き出し用電場を形成する引出し電極14と、を含む。
Hereinafter, an ion trap time-of-flight mass spectrometer as an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
An ionization unit 1, an ion trap 2, a time-of-flight mass analyzer 3, and an ion detector 4 are arranged inside a vacuum chamber (not shown), and a detection signal from the ion detector 4 is sent to the data processing unit 5. Entered.
Here, the ionization unit 1 is a MALDI ion source, and an ion extraction electric field between the laser irradiation unit 13 driven by the laser driving unit 6, the sample plate 11 on which the sample 12 is formed, and the sample plate 11. And an extraction electrode 14 that forms

イオントラップ2は、1個の円環状のリング電極21と、それを挟むように対向して設けられた一対のエンドキャップ電極22、24とから成る3次元四重極型のイオントラップである。入口側エンドキャップ電極22の略中央にはイオン入射口23が穿設され、出口側エンドキャップ電極24の略中央にはイオン入射口23とほぼ一直線上にイオン射出口25が穿設されている。リング電極21、エンドキャップ電極22、24にはそれぞれ、イオントラップ電源部7から、高周波電圧、直流電圧、又はその両方が適宜のタイミングで印加される。   The ion trap 2 is a three-dimensional quadrupole ion trap including one annular ring electrode 21 and a pair of end cap electrodes 22 and 24 provided so as to sandwich the electrode 21. An ion incident port 23 is formed substantially at the center of the inlet side end cap electrode 22, and an ion emission port 25 is formed substantially at the center of the outlet side end cap electrode 24 so as to be in a straight line with the ion incident port 23. . A high frequency voltage, a direct current voltage, or both are applied to the ring electrode 21 and the end cap electrodes 22 and 24 from the ion trap power supply unit 7 at appropriate timing.

データ処理部5は、本実施例の装置に特徴的な測定を実施するために、スペクトルデータ収集部51、スペクトルデータ積算部52、ピークSN比計算部53、ピークSN比判定部54などの機能ブロックを含む。また、制御部8は測定条件設定部81を含み、所定のシーケンスに従って、レーザ駆動部6、イオントラップ電源部7、データ処理部5などの動作を制御する。また、制御部8には、ユーザが操作する操作部9、及び分析結果などが出力される表示部10が接続されている。   The data processing unit 5 has functions such as a spectrum data collection unit 51, a spectrum data integration unit 52, a peak SN ratio calculation unit 53, a peak SN ratio determination unit 54, etc. in order to carry out characteristic measurements in the apparatus of this embodiment. Includes blocks. The control unit 8 includes a measurement condition setting unit 81 and controls operations of the laser driving unit 6, the ion trap power supply unit 7, the data processing unit 5 and the like according to a predetermined sequence. The control unit 8 is connected to an operation unit 9 operated by a user and a display unit 10 for outputting analysis results and the like.

本実施例のイオントラップ飛行時間型質量分析装置における基本的な質量分析動作は次の通りである。
制御部8からの指示によりレーザ駆動部6はレーザ照射部13を駆動し、パルス状のレーザ光を試料12に照射する。これにより、試料12に含まれる各種成分はイオン化され、生成されたイオンはサンプルプレート11と引出し電極14との間に形成される電場によって引き出され、イオントラップ2に向けて送り出される。このパケット状のイオンはイオン入射口23を経てイオントラップ2内に導入する。導入されたイオンは、イオントラップ電源部7からリング電極21に印加される高周波高電圧によりイオントラップ2内に形成される高周波電場によって捕捉される。
The basic mass analysis operation of the ion trap time-of-flight mass spectrometer of the present embodiment is as follows.
In response to an instruction from the control unit 8, the laser driving unit 6 drives the laser irradiation unit 13 to irradiate the sample 12 with pulsed laser light. As a result, various components contained in the sample 12 are ionized, and the generated ions are extracted by the electric field formed between the sample plate 11 and the extraction electrode 14 and sent out toward the ion trap 2. The packet-like ions are introduced into the ion trap 2 through the ion incident port 23. The introduced ions are captured by a high frequency electric field formed in the ion trap 2 by a high frequency high voltage applied to the ring electrode 21 from the ion trap power supply unit 7.

そのあと、イオントラップ2では、該イオントラップ2内に導入したクーリングガスにイオンを接触させることで該イオンが持つ運動エネルギを減衰させるクーリング操作が行われる。クーリング操作後の所定のタイミングで、イオントラップ電源部7はエンドキャップ電極22、24に所定の直流電圧を印加し、捕捉されていたイオンに運動エネルギを与える。これにより、イオンは一斉に加速され、イオン射出口25を通してイオントラップ2から吐き出され、飛行時間型質量分析器3の飛行空間に導入される。各イオンは質量電荷比に応じた飛行速度を有しているため、飛行空間を飛行する間に時間差が生じ、質量電荷比が小さいイオンから順にイオン検出器4に到達する。イオン検出器4による検出信号を受けたデータ処理部5は、イオントラップ2からのイオンの射出時点を起点とした各イオンの飛行時間とイオン強度との関係を示す飛行時間スペクトルを作成し、予め求めたおいた質量校正情報を用いて飛行時間を質量電荷比に換算することでマススペクトルを作成する。   Thereafter, in the ion trap 2, a cooling operation for attenuating the kinetic energy of the ions by bringing the ions into contact with the cooling gas introduced into the ion trap 2 is performed. At a predetermined timing after the cooling operation, the ion trap power supply unit 7 applies a predetermined DC voltage to the end cap electrodes 22 and 24 to give kinetic energy to the trapped ions. As a result, ions are accelerated all at once, discharged from the ion trap 2 through the ion outlet 25, and introduced into the flight space of the time-of-flight mass analyzer 3. Since each ion has a flight speed according to the mass-to-charge ratio, a time difference is generated while flying in the flight space, and the ions reach the ion detector 4 in order from the ions with the smallest mass-to-charge ratio. Upon receiving the detection signal from the ion detector 4, the data processing unit 5 creates a time-of-flight spectrum indicating the relationship between the flight time and the ion intensity of each ion starting from the ion emission time from the ion trap 2. A mass spectrum is created by converting the time of flight into a mass-to-charge ratio using the obtained mass calibration information.

次に、本実施例のイオントラップ飛行時間型質量分析装置において、イオントラップ2内の空間電荷の影響を軽減した特徴的な測定を行う際の動作を説明する。図3はこの測定の際の制御及び処理のフローチャート、図2はこの測定動作の説明図である。   Next, in the ion trap time-of-flight mass spectrometer of the present embodiment, an operation when performing characteristic measurement with reduced influence of space charge in the ion trap 2 will be described. FIG. 3 is a flowchart of control and processing during this measurement, and FIG. 2 is an explanatory diagram of this measurement operation.

測定前にまずユーザ(分析者)は、操作部9により、総積算回数PとSN比閾値Qを設定したうえで測定開始を指示する(ステップS1)。SN比閾値Qは、ピーク検出に最低限必要であると考えられるSN比を設定すればよい。測定開始の指示を受けて制御部8は、処理上の変数である積算カウント値Nを1にセットする(ステップS2)。そして、予め決められた測定対象である全質量電荷比範囲ML〜MH(図2(a)参照)を測定条件に設定して測定を開始する(ステップS3)。   Before the measurement, the user (analyst) first sets the total number of times P and the SN ratio threshold value Q using the operation unit 9 and instructs the start of measurement (step S1). The S / N ratio threshold Q may be set to a S / N ratio considered to be the minimum necessary for peak detection. In response to the measurement start instruction, the control unit 8 sets the integrated count value N, which is a processing variable, to 1 (step S2). Then, the measurement is started by setting the total mass-to-charge ratio range ML to MH (see FIG. 2A), which is a predetermined measurement object, as measurement conditions (step S3).

即ち、制御部8はレーザ駆動部6を介してレーザ照射部13を駆動し、試料12にパルス状のレーザ光を照射し、それにより試料12から生成されたイオンをイオントラップ2に捕捉する。1回目の測定では、測定条件として全質量電荷比範囲が設定されているので、後述するイオン排除操作を実施することなく、捕捉していたイオンをイオントラップ2から射出させて飛行時間型質量分析器3により質量分析する(ステップS4)。そしてデータ処理部5においてスペクトルデータ収集部51はイオン検出器4による検出信号に基づくマススペクトルデータを収集する(ステップS5)。スペクトルデータ積算部52は収集されたマススペクトルデータを質量電荷比毎に積算する(ステップS6)。もちろん、1回目の測定の際にはすでに得られているデータはないため、1回目の測定で得られたデータがそのまま積算データとなる。   That is, the control unit 8 drives the laser irradiation unit 13 via the laser driving unit 6 to irradiate the sample 12 with pulsed laser light, thereby capturing ions generated from the sample 12 in the ion trap 2. In the first measurement, since the total mass-to-charge ratio range is set as the measurement condition, the trapped ions are ejected from the ion trap 2 without performing the ion exclusion operation described later, and the time-of-flight mass spectrometry is performed. Mass analysis is performed by the instrument 3 (step S4). In the data processing unit 5, the spectrum data collecting unit 51 collects mass spectrum data based on the detection signal from the ion detector 4 (step S5). The spectrum data integration unit 52 integrates the collected mass spectrum data for each mass to charge ratio (step S6). Of course, since there is no data already obtained in the first measurement, the data obtained in the first measurement becomes the integrated data as it is.

続いてピークSN比計算部53は、例えば図2(b)に示したようなデータ積算後のマススペクトルに対してピーク検出を行ってピークを抽出する(ステップS7)。ピーク検出の手法は特に限定されず、従来から知られている各種手法を用いることができる。そして、ピークSN比計算部53は、抽出されたピーク毎にそれぞれSN比を計算する(ステップS8)。ピークのSN比は例えば、ピークトップの信号強度とマススペクトル上でピークが存在しないことが保証されている質量電荷比領域における信号強度とから求めることができる。   Subsequently, the peak SN ratio calculation unit 53 performs peak detection on the mass spectrum after data integration as shown in FIG. 2B, for example, and extracts a peak (step S7). The method of peak detection is not particularly limited, and various conventionally known methods can be used. Then, the peak SN ratio calculation unit 53 calculates the SN ratio for each extracted peak (step S8). The SN ratio of the peak can be obtained from, for example, the signal intensity at the peak top and the signal intensity in the mass-to-charge ratio region where it is guaranteed that no peak exists on the mass spectrum.

一般に、信号強度がIsであるピークが含まれるマススペクトルをk回積算した場合、ノイズ成分が白色ノイズであるとすると、最終的なピークのSN比は次の(1)式で計算される。即ち、ピークのSN比は積算回数kの平方根に比例して増加する。
SN比={√(k)/σn}Is …(1)
ここで、σnはノイズの標準偏差である。(1)式から、イオントラップ2での空間電荷の原因となる信号強度Isが大きなイオンピークは積算回数kが少なくても十分に高いSN比が得られ検出が可能であるのに対し、信号強度Isが小さいイオンピークほど、積算回数kを十分に多くしないと検出に必要なSN比を確保することが難しいことが分かる。
In general, when a mass spectrum including a peak with a signal intensity Is is integrated k times, assuming that the noise component is white noise, the final peak-to-noise ratio is calculated by the following equation (1). That is, the SN ratio of the peak increases in proportion to the square root of the number of integrations k.
SN ratio = {√ (k) / σ n } Is (1)
Here, σ n is the standard deviation of noise. From equation (1), an ion peak having a large signal intensity Is causing space charge in the ion trap 2 can be detected with a sufficiently high S / N ratio even if the number of integrations k is small. It can be seen that an ion peak having a smaller intensity Is has difficulty in securing an SN ratio necessary for detection unless the number of integrations k is sufficiently increased.

即ち、ステップS8で算出された或るピークのSN比が大きい場合には、そのピークに対応するイオンの量は相対的に多い筈である。そこで、ピークSN比判定部54はステップS8で算出された各ピークのSN比をSN比閾値Qと比較し(ステップS9)、SN比閾値Q以上であるSN比を示すピークがある場合には(ステップS10でYes)、そのピークの質量電荷比などの情報を測定条件設定部81に通知する。この通知を受けて測定条件設定部81は、その1又は複数のピークに対応した質量電荷比範囲をその時点で設定されている測定対象の質量電荷比範囲から除外するように測定条件を変更する(ステップS11)。   That is, when the SN ratio of a certain peak calculated in step S8 is large, the amount of ions corresponding to the peak should be relatively large. Therefore, the peak SN ratio determination unit 54 compares the SN ratio of each peak calculated in step S8 with the SN ratio threshold Q (step S9), and if there is a peak indicating the SN ratio that is equal to or greater than the SN ratio threshold Q. (Yes in step S10), information such as the mass-to-charge ratio of the peak is notified to the measurement condition setting unit 81. Upon receiving this notification, the measurement condition setting unit 81 changes the measurement conditions so as to exclude the mass-to-charge ratio range corresponding to the one or more peaks from the mass-to-charge ratio range of the measurement target set at that time. (Step S11).

そして、スペクトル表示処理部55は、その時点でスペクトルデータ積算部52で積算されているデータに基づくマススペクトルを、制御部8を通して表示部10の画面上に表示する(ステップS12)。   Then, the spectrum display processing unit 55 displays the mass spectrum based on the data accumulated by the spectrum data accumulation unit 52 at that time on the screen of the display unit 10 through the control unit 8 (step S12).

一方、ステップS10においてSN比閾値Q以上のSN比を示すピークが存在しないと判定された場合には、上述したステップS11の処理を行うことなくステップS12へと進み、その時点で得られているマススペクトルを表示部10の画面上に表示する。   On the other hand, if it is determined in step S10 that there is no peak indicating an SN ratio equal to or higher than the SN ratio threshold Q, the process proceeds to step S12 without performing the process of step S11 described above, and is obtained at that time. The mass spectrum is displayed on the screen of the display unit 10.

そのあと、制御部8は積算カウント値Nが総積算回数Pに一致しているか否かを判定し(ステップS13)、一致していなければ積算カウント値Nをインクリメントして(ステップS14)ステップS4へと戻る。ステップS10においてSN比閾値Q以上のSN比を示すピークが少なくとも1つあると判定され、ステップS11においてそのピークに対応する質量電荷比範囲が除外されるように測定条件の変更がなされた直後にステップS14からS4へと戻った場合には、例えば図2(c)に示すように、測定対象である全質量電荷比範囲(ML〜MH)のうちの一部の質量電荷比範囲が除外された、不連続の質量電荷比範囲を測定条件とした質量分析が実行される。   Thereafter, the control unit 8 determines whether or not the accumulated count value N matches the total accumulated number P (step S13), and if not, increments the accumulated count value N (step S14) and step S4. Return to. Immediately after it is determined in step S10 that there is at least one peak showing an SN ratio equal to or higher than the SN ratio threshold Q, and in step S11 the measurement conditions are changed so that the mass-to-charge ratio range corresponding to the peak is excluded. When returning from step S14 to S4, for example, as shown in FIG. 2C, a part of the mass-to-charge ratio range (ML to MH) to be measured is excluded. In addition, mass analysis is performed with a discontinuous mass-to-charge ratio range as measurement conditions.

こうした不連続の質量電荷比範囲が測定条件として設定されている場合、レーザ光照射によって試料12から生成された各種イオンは一旦イオントラップ2内に捕捉されるが、それに引き続き、制御部8はイオントラップ電源部7により測定条件に応じた所定のFNF信号をエンドキャップ電極22、24に印加する。このFNF信号は、除外すべきでない(つまりはイオントラップ2に残したい)質量電荷比範囲に対応した周波数にノッチを有する広帯域信号である。これにより、除外対象である質量電荷比範囲に含まれるイオンは共鳴励起されてイオントラップ2から排除される。なお、このような特定の質量電荷比範囲のイオンをイオントラップから除去する手法はFNF信号を用いるものに限らない。例えば、FNF信号の代わりに、SWIFT(Stored Wave Inverse Fourier Transform)信号を用いてもよい。   When such a discontinuous mass-to-charge ratio range is set as a measurement condition, various ions generated from the sample 12 by laser light irradiation are once trapped in the ion trap 2. A predetermined FNF signal corresponding to the measurement condition is applied to the end cap electrodes 22 and 24 by the trap power supply unit 7. This FNF signal is a broadband signal having a notch at a frequency corresponding to a mass-to-charge ratio range that should not be excluded (that is, to be left in the ion trap 2). Thereby, ions included in the mass-to-charge ratio range to be excluded are resonance-excited and excluded from the ion trap 2. Note that the technique for removing ions in such a specific mass-to-charge ratio range from the ion trap is not limited to using an FNF signal. For example, a SWIFT (Stored Wave Inverse Fourier Transform) signal may be used instead of the FNF signal.

いずれにしても、こうしてイオントラップ2から特定の質量電荷比範囲に含まれるイオンを排除する操作を行ったあとに、イオントラップ2内に残っているイオンに対するクーリングを行う。そして、クーリングによって十分に収束されたイオンをイオントラップ2から射出し、飛行時間型質量分析器3に導入して質量分析する。こうして得られたマススペクトルデータをそれ以前に得られていたマススペクトルデータに積算すると、図2(d)に示すように、測定対象から除外されていたイオンピークの強度は増加せず、それ以外のイオンピークの強度のみが増加する。   In any case, after the operation for removing ions included in the specific mass-to-charge ratio range from the ion trap 2 is performed, the ions remaining in the ion trap 2 are cooled. Then, ions sufficiently converged by cooling are ejected from the ion trap 2 and introduced into the time-of-flight mass analyzer 3 for mass analysis. When the mass spectrum data obtained in this way is integrated with the previously obtained mass spectrum data, the intensity of the ion peak excluded from the measurement object does not increase as shown in FIG. Only the intensity of the ion peak increases.

上記のようにイオントラップ2から捕捉されているイオンのうちの一部を排除する操作を行うと、イオントラップ2内に捕捉されているイオンの量は減少する。そのため、イオントラップ2内の空間電荷密度が下がり、捕捉されているイオンの空間分布や軌道に対する空間電荷の影響は小さくなる。その結果、イオントラップ2内の空間電荷密度が高い場合に比べて、質量精度や質量分解能が向上する。また、イオンがイオントラップ2から射出されるときのイオンの損失が少なくなるので、質量分析に供されるイオンの量が増加し、検出感度の向上に繋がる。   When the operation of removing a part of the ions trapped from the ion trap 2 is performed as described above, the amount of ions trapped in the ion trap 2 decreases. Therefore, the space charge density in the ion trap 2 is lowered, and the influence of the space charge on the spatial distribution and orbit of trapped ions is reduced. As a result, compared with the case where the space charge density in the ion trap 2 is high, mass accuracy and mass resolution are improved. In addition, since the loss of ions when ions are ejected from the ion trap 2 is reduced, the amount of ions used for mass analysis increases, leading to an improvement in detection sensitivity.

上記ステップS4〜S14の処理は、積算カウント値Nが総積算回数Pに一致するまで繰り返される。その過程で、相対的に信号強度が高いイオンピークに対応する質量電荷比範囲は測定対象である質量電荷比範囲から除外されていく。そして、必然的にSN比が低い、信号強度が微弱であるイオンピークが存在する質量電荷比範囲は、最後まで測定対象となる。これにより、試料の浪費や測定時間の増加を招くことなく、信号強度が微弱であるイオンピークに対して十分な積算回数を確保することができる。   The processes in steps S4 to S14 are repeated until the integration count value N matches the total integration count P. In the process, the mass to charge ratio range corresponding to the ion peak having a relatively high signal intensity is excluded from the mass to charge ratio range to be measured. Then, the mass-to-charge ratio range in which an ion peak having a low signal-to-noise ratio and a weak signal intensity is inevitably measured. As a result, it is possible to ensure a sufficient number of integrations for the ion peak having a weak signal intensity without causing waste of the sample and an increase in measurement time.

図4は本実施例のイオントラップ飛行時間型質量分析装置を用いた実測結果である。実測した試料は装置の検出限界に近い50[amol]のペプチド[Glu1]-Fibrinopeptide B(Glu-Fib)であり、この試料に対して同じ測定を10回行った。図4の横軸はその10回の試行回数であり、縦軸は検出されたGlu-Fibピークの強度値である。図中、▲で示すプロット点が上述した本実施例の特徴的な測定方法による結果であり、●で示すプロット点は同じ装置で行った通常の測定方法による結果である。また、それぞれ10回の測定による結果の平均値も示している。   FIG. 4 shows actual measurement results using the ion trap time-of-flight mass spectrometer of the present example. The actually measured sample was 50 [amol] peptide [Glu1] -Fibrinopeptide B (Glu-Fib) close to the detection limit of the apparatus, and the same measurement was performed 10 times on this sample. The horizontal axis of FIG. 4 is the number of times of the 10 trials, and the vertical axis is the intensity value of the detected Glu-Fib peak. In the figure, the plotted points indicated by ▲ are the results of the characteristic measuring method of the present embodiment described above, and the plotted points indicated by ● are the results of the normal measuring method performed with the same apparatus. Moreover, the average value of the result by 10 times of each measurement is also shown.

図5は図4に示した実測で得られた平均マススペクトルである。1000[Da]以下の質量電荷比領域に検出されているのがマトリクス由来のイオンであり、図中に下向き矢印で示したピークがGlu-Fibの分子イオンピークである。なお、通常の測定方法と本発明による測定方法とでの測定時間の条件を同一にするために、両測定方法ともデータの積算回数は640回(つまりレーザ光の照射も640回)とした。   FIG. 5 is an average mass spectrum obtained by the actual measurement shown in FIG. What is detected in the mass-to-charge ratio region of 1000 [Da] or less is an ion derived from a matrix, and a peak indicated by a downward arrow in the figure is a molecular ion peak of Glu-Fib. Note that, in order to make the measurement time conditions the same in the normal measurement method and the measurement method according to the present invention, the number of data integrations in both measurement methods was 640 times (that is, laser light irradiation was also 640 times).

本発明による測定方法では、640回の繰り返し測定の中でその前半には通常の測定と同様にイオントラップ2からイオンを排除することなく全質量電荷比範囲に亘るデータ積算が実行され、後半になるとイオン強度が相対的に強いマトリクス由来のイオンをイオントラップから排除した測定が実行されるようになった。図4に示したピーク強度の平均値で比較すると、本発明による測定方法は通常の測定方法に対して約1.8倍SN比が向上していることが確認できる。このように、上述した本実施例のイオントラップ飛行時間型質量分析装置により実施される本発明に特徴的な測定方法によれば、従来と同じ測定時間で高い検出感度を実現することができる。   In the measurement method according to the present invention, data integration over the entire mass-to-charge ratio range is executed in the first half of the 640 repetitive measurements without removing ions from the ion trap 2 as in the normal measurement. Then, the measurement which excluded the ion derived from the matrix with relatively strong ion intensity from the ion trap came to be performed. Comparing with the average value of the peak intensities shown in FIG. 4, it can be confirmed that the measurement method according to the present invention is improved by about 1.8 times the S / N ratio over the normal measurement method. As described above, according to the measurement method characteristic of the present invention implemented by the ion trap time-of-flight mass spectrometer of the present embodiment described above, high detection sensitivity can be realized in the same measurement time as in the past.

なお、上記実施例において最終的に表示されるマススペクトルにおいては、各ピークの信号強度が実質的に異なる積算回数に対するものとなる可能性があるし、或るピークに対する積算回数が何回になるのかは実際に測定を実施してみないと分からない。そこで、同一マススペクトル上の異なるピークの信号強度を相対的に比較したり異なるマススペクトル上の同一質量電荷比におけるピークの信号強度を相対的に比較したりしたい場合には、例えば、質量電荷比方向に連続的なマススペクトル(ピークプロファイル)に対しピークピッキング処理やセントロイド処理を行って質量電荷比が離散的であるピークリストを求め、該リストに含まれるピーク毎に積算回数に応じて信号強度を補正する補正処理を実行するとよい。これにより、積算回数の相違の影響を受けることなく、ピーク強度の相対的な比較が可能となる。   In the mass spectrum finally displayed in the above-described embodiment, there is a possibility that the signal intensity of each peak is for a substantially different number of integrations, and how many integrations are made for a certain peak. It is not known if the measurement is not actually performed. So, if you want to compare the signal intensity of different peaks on the same mass spectrum relatively or compare the signal intensity of peaks at the same mass to charge ratio on different mass spectra, for example, A peak list with a mass-to-charge ratio is obtained by performing peak picking processing and centroid processing on a continuous mass spectrum (peak profile) in the direction, and a signal corresponding to the number of integration is obtained for each peak included in the list. A correction process for correcting the intensity may be executed. As a result, relative comparison of peak intensities is possible without being affected by the difference in the number of integrations.

上記実施例は本発明を3次元四重極型イオントラップに適用したものであるが、リニア型イオントラップでも同様の手法を用いることができる。ただし、一般に、リニア型イオントラップは3次元四重極型イオントラップに比べて多くの量のイオンを捕捉可能であるため、空間電荷の影響は問題となりにくい。そうした点で、本発明は3次元四重極型イオントラップを用いたイオントラップ質量分析装置に特に有用である。   In the above embodiment, the present invention is applied to a three-dimensional quadrupole ion trap, but a similar method can be used for a linear ion trap. However, in general, since the linear ion trap can capture a larger amount of ions than the three-dimensional quadrupole ion trap, the effect of space charge is less likely to be a problem. In this respect, the present invention is particularly useful for an ion trap mass spectrometer using a three-dimensional quadrupole ion trap.

また、上記実施例はイオントラップ2から吐き出したイオンを該イオントラップ2の外部に設けた飛行時間型質量分析器3で質量分離してイオン検出器4により検出する構成であるが、イオントラップ2自体の質量分離機能を利用し、質量電荷比の順にイオントラップ2からイオンを吐き出して外部のイオン検出器で検出する構成であってもよい。   In the above embodiment, the ions discharged from the ion trap 2 are mass-separated by the time-of-flight mass analyzer 3 provided outside the ion trap 2 and detected by the ion detector 4. A configuration in which ions are discharged from the ion trap 2 in the order of the mass-to-charge ratio and detected by an external ion detector may be used by utilizing the mass separation function of the device itself.

さらにまた、上記実施例は本発明の一実施例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜に修正、変更、追加などを行っても本願特許請求の範囲に包含されることも明らかである。   Furthermore, the above-described embodiment is an embodiment of the present invention, and it is also clear that any modification, change, addition or the like as appropriate within the scope of the present invention will be included in the scope of the claims of the present application. .

1…イオン化部
11…サンプルプレート
12…試料
13…レーザ照射部
14…引出し電極
2…イオントラップ
21…リング電極
22…入口側エンドキャップ電極
23…イオン入射口
24…出口側エンドキャップ電極
25…イオン射出口
3…飛行時間型質量分析器
4…イオン検出器
5…データ処理部
51…スペクトルデータ収集部
52…スペクトルデータ積算部
53…ピークSN比計算部
54…ピークSN比判定部
55…スペクトル表示処理部
6…レーザ駆動部
7…イオントラップ電源部
8…制御部
81…測定条件設定部
9…操作部
10…表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ionization part 11 ... Sample plate 12 ... Sample 13 ... Laser irradiation part 14 ... Extraction electrode 2 ... Ion trap 21 ... Ring electrode 22 ... Inlet end cap electrode 23 ... Ion entrance 24 ... Outlet end cap electrode 25 ... Ion Injection port 3 ... Time-of-flight mass analyzer 4 ... Ion detector 5 ... Data processing unit 51 ... Spectral data collection unit 52 ... Spectral data integration unit 53 ... Peak SN ratio calculation unit 54 ... Peak SN ratio determination unit 55 ... Spectrum display Processing unit 6 Laser driving unit 7 Ion trap power supply unit 8 Control unit 81 Measurement condition setting unit 9 Operation unit 10 Display unit

Claims (3)

試料からパケット状にイオンを生成するイオン源と、複数の電極から成り、それら電極で囲まれる空間にイオンを捕捉するイオントラップと、を具備し、該イオントラップに捕捉した測定対象のイオンを該イオントラップ自体で質量電荷比毎に分離して検出する、又は測定対象のイオンを該イオントラップから吐き出して該イオントラップの外側に設けた質量分析器により質量電荷比毎に分離して検出するイオントラップ質量分析装置において、
a)目的試料に対し、当該装置により連続した又は非連続である所定の質量電荷比範囲に亘る質量分析を実施した結果に基づき、イオントラップ内の空間電荷に対する影響が相対的に大きいイオンピークを特定するピーク特定部と、
b)目的試料由来のイオンをイオントラップに捕捉したあとに、前記ピーク特定部により特定されたピークに対応する質量電荷比範囲のイオンを該イオントラップから排除する操作を行い、該イオントラップ内に残ったイオンに対する質量分析を実施するように、前記イオントラップを構成する複数の電極にそれぞれ印加する電圧を制御する制御部と、
c)前記ピーク特定部による結果を利用した前記制御部による制御の下で実施された、目的試料に対する複数の質量分析により得られた結果を用いて、最終的な質量分析結果を作成する処理部と、
を備えることを特徴とするイオントラップ質量分析装置。
An ion source that generates ions in a packet form from a sample, and an ion trap that captures ions in a space surrounded by the electrodes, and the ions to be measured captured in the ion trap Ions that are separated and detected by the mass trap ratio by the ion trap itself, or ions that are to be measured are discharged from the ion trap and separated and detected by the mass analyzer provided outside the ion trap. In the trap mass spectrometer,
a) An ion peak having a relatively large influence on the space charge in the ion trap based on the result of performing mass analysis on the target sample over a predetermined mass-to-charge ratio range that is continuous or discontinuous by the apparatus. A peak identification part to be identified;
b) After trapping ions from the target sample in the ion trap, an operation of excluding ions in the mass-to-charge ratio range corresponding to the peak specified by the peak specifying unit from the ion trap is performed in the ion trap. A control unit for controlling the voltage applied to each of the plurality of electrodes constituting the ion trap so as to perform mass spectrometry on the remaining ions;
c) A processing unit that creates a final mass analysis result using results obtained by performing a plurality of mass analyzes on the target sample performed under the control of the control unit using the result of the peak specifying unit. When,
An ion trap mass spectrometer comprising:
請求項1に記載のイオントラップ質量分析装置であって、
前記ピーク特定部は、質量分析により収集されたデータを積算して得られたスペクトルに現れるイオンピークのSN比を計算し、そのSN比に基づいて、イオントラップ内の空間電荷に対する影響が相対的に大きいイオンピークを特定することを特徴とするイオントラップ質量分析装置。
The ion trap mass spectrometer according to claim 1,
The peak specifying unit calculates an SN ratio of an ion peak appearing in a spectrum obtained by integrating data collected by mass spectrometry, and the influence on the space charge in the ion trap is relative based on the SN ratio. An ion trap mass spectrometer characterized by specifying a large ion peak.
試料からパケット状にイオンを生成するイオン源と、複数の電極から成り、それら電極で囲まれる空間にイオンを捕捉するイオントラップと、を具備し、該イオントラップに捕捉した測定対象のイオンを該イオントラップ自体で質量電荷比毎に分離して検出する、又は測定対象のイオンを該イオントラップから吐き出して該イオントラップの外側に設けた質量分析器により質量電荷比毎に分離して検出するイオントラップ質量分析装置を用いた質量分析方法であって、
目的試料に対し、当該装置により連続した又は非連続である所定の質量電荷比範囲に亘る質量分析を実施した結果に基づき、イオントラップ内の空間電荷に対する影響が相対的に大きいイオンピークを特定するピーク特定ステップと、
目的試料由来のイオンをイオントラップに捕捉したあとに、前記ピーク特定ステップにおいて特定されたピークに対応する質量電荷比範囲のイオンを該イオントラップから排除する操作を行い、該イオントラップ内に残ったイオンに対する質量分析を実施する質量分析ステップと、を有し、
目的試料に対し、前記ピーク特定ステップによる結果を利用した前記質量分析ステップによる質量分析を複数回実行して得られた結果を用いて、最終的な質量分析結果を作成することを特徴とする質量分析方法。
An ion source that generates ions in a packet form from a sample, and an ion trap that captures ions in a space surrounded by the electrodes, and the ions to be measured captured in the ion trap Ions that are separated and detected by the mass trap ratio by the ion trap itself, or ions that are to be measured are discharged from the ion trap and separated and detected by the mass analyzer provided outside the ion trap. A mass spectrometry method using a trap mass spectrometer,
Based on the result of performing mass analysis over a predetermined mass-to-charge ratio range that is continuous or non-continuous by the apparatus on the target sample, an ion peak that has a relatively large effect on the space charge in the ion trap is identified. Peak identification step;
After trapping ions from the target sample in the ion trap, an operation of removing ions in the mass-to-charge ratio range corresponding to the peak identified in the peak identifying step from the ion trap was performed and remained in the ion trap. A mass spectrometry step for performing mass spectrometry on the ions,
A mass characterized in that a final mass analysis result is created using a result obtained by performing mass analysis by the mass analysis step using the result of the peak specifying step a plurality of times for a target sample. Analysis method.
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