JP6263132B2 - 質量分析における最大質量ピークの決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、質量分析の支援により測定される分子の質量ピークの最大値の決定方法に関する。

質量分析は、気体の解析に使用され、特に漏れ検出装置の実用性の確認に使用されている。このようなケースでは、検査されるべき物質は、気相中でイオン化されて分析装置に供給される。扇形磁場型質量分析計では、アノード電圧により質量体の位置の設定値が決定される。カソードとアノードの間には、カソードから放出された電子を加速する電場が生成されている。そしてその電子は存在する気体分子をイオン化する。帯電した電子は、アノード電位により加速され、分離システムを通過後、キャプターに到達する。分離システムでは、磁場がイオンを偏向させるように配置されている。著しく重いイオンは、磁場により極めてわずかに偏向される一方、著しく軽いイオンは、極めて大幅に偏向される。正しい質量範囲のイオンのみが分離システムを通過する。アノード電位により、分離システムを通過する質量を決定する。ある質量の範囲では、著しく小さいか又は著しく大きいアノード電位では信号振幅が最大値よりも小さくなるという効果に対して正確なアノード電位に依存した信号振幅が生成される。例えば４重極型質量分析である他の質量分析では、状態が比較可能であるため、同様の方法が適用可能である。

それぞれの場合において、各質量体についての最大限の可能な信号振幅を得ることができるように調整が必要である。質量分析を質量最大に調整するために、約２０−１００の測定点で質量調査を行うことは従来から行われている。従って、ある方法では、関連付けられた設定値へと向かう信号振幅の増大は、狭い間隔で測定されている。測定後、測定した最大振幅値が検出され、そしてこの値の周辺の範囲では、更新測定がより狭い間隔の約２０−１００の測定点で実行される。このように、振幅の増大の最大値は、測定の分析が十分な精度を有するまで複数の連続的な測定で検出される。また、十分な精度の調査も可能であるが、多くの時間を要する。最後の測定の最大振幅値の設定値は、分子の質量を同定するための設定値として使用される。取得すべき膨大な数の測定点及び次々に実行されるべき複数の測定のため、従来の最大質量の決定方法は時間を要する。

本発明の目的は、質量分析について質量の調整の決定を高速化する方法を提供することである。

本発明の方法は、請求項１に記載の特徴によって定義されている。

従って、各信号値は、少なくとも３個の異なる設定値と各アノード電圧に対して取得される。最初又は最後の振幅値が最大である場合、測定信号振幅が最初と最後の測定信号振幅の間で最大となるまで、他の設定値に対する測定は繰り返される。それぞれの各測定点を取得する前に、振幅信号が安定化するまで待機することが好ましい。測定振幅値及び関連付けられた設定値は、測定点として記憶される。続いて、測定点を含む２次関数が計算される。２次関数の最大値が検出され、これは所望の分子の質量の設定値の最大値を決定するために使用される。

本発明によれば、測定は少なくとも３個の異なる設定値で実行され、多くとも１０個の設定値で実行される。測定の間、３個の設定値のみが取得されるのが好ましい。従って、従来の方法と比べ、測定点の数が明らかに減少し、測定を著しく高速に実行可能である。さらに、測定点を含む２次関数の最大値を決定することによって、連続的な測定の必要性がなくなる。これにより、同様に分子の質量を高速に決定できる。本発明は、その全てにおける推移を測定することなく、単にいくつかの測定値から測定信号の実際の推移結果となるグラフを描くという概念に基づいている。

上記の２次関数は、通常、ｙ＝ａｘ^２＋ｂｘ＋ｃ型の放物線である。ここで、ｘの値は質量軸、即ち所定の設定値であり、ｙの値はそれぞれの設定値の測定される振幅値である。定数ａ，ｂは、連立方程式が測定点に対して設定された後に決定できる。次に、関数の最大のｘの値は、２次関数の１階導関数を形成することで決定される。ｘの最大値は、調査される分子の質量の設定値である。

取得された振幅値の最初又は最後の値が最大値である場合、これは調査されるべき最大値がこれらの２個の測定値の間に存在しないことを示している。振幅関数が正確に放物線ではないとき、最初の設定値が各前回測定した最後の設定値に一致するように、新たな範囲の設定値に対して測定を繰り返すことが好ましい。このように、測定の各最初及び各最後の設定値の間で最大振幅測定値に達するまで、測定は繰り返される。設定値が正しく選択されている場合、通常最初の測定で既に中間値が隣接値よりも大きくなる。この最後の測定の測定値に対して、最大値がその後上記の方法に従って決定される。

本発明の方法の精度は向上させることができる。第１設定値と第２設定値との間で最大振幅値が生じるとすぐに、この振幅値の周辺でより近接した設定値に対してさらなる振幅値が取得される。従って、即ち換言すれば、最大振幅値の設定値に対して繰り返される測定の設定値の距離は、各前回の測定における場合よりも小さい。

本発明の実施形態を、以下で図を参照してより詳細に説明する。

本発明の測定値を表すグラフ。

最初に、３個の異なる設定値Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３に対して、結果の振幅値Ａ１，Ａ２，Ａ３が測定される。測定値Ａ１，Ａ２，Ａ３は、関連付けられた設定値Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３と共に座標の組（Ｍ１，Ａ１）（Ｍ２，Ａ２）（Ｍ３，Ａ３）の形式で蓄積される。図では、座標の組は、座標系の点としてプロットされている。この座標系では、ｘ軸は設定値即ち質量軸Ｍであり、ｙ軸は振幅軸Ａである。

図が示しているのは、中間設定値Ｍ２の振幅値Ａ２が、最初の設定値Ｍ１の振幅値Ａ１と最後の設定値Ｍ２の振幅値Ａ３よりも大きいことである。これが意味しているのは、調査される推移の最大値は、第１設定値Ｍ１と第３設定値Ｍ３との間に位置していることである。そうでない場合、測定は繰り返される必要があり、次の測定の最初の設定値は、各前回の測定の設定値Ｍ３とし、範囲漏れがないようにする。

３個の測定点（Ｍ１，Ａ１）（Ｍ２，Ａ２）（Ｍ３，Ａ３）の取得後、これらの測定点を含む放物線が調査される。ここでは放物線として、数学上の定数ａ，ｂ，ｃを伴う２次関数ｙ＝ａｘ^２＋ｂｘ＋ｃが立式される。ｘの値は設定値であり、扇形磁場型質量分析においてはアノード電圧に対応し、ｙの値は関連付けられた振幅値である。その後、測定点を使用して連立方程式が立式され、定数ａ，ｂについて解かれる。ｂについては、結果は以下の式（１）のようである。

定数ａについては、以下の式（２）のようである。

次に、最大位置の決定について、２次関数ｙの１階導関数ｙ’＝２ａｘ＋ｂが立式され、定数ａ，ｂの代入後、この導関数はｘについて解かれる。それからこのｘの値は、関数の導関数が最大であるところでの設定値Ｍ_ｍａｘとなる。最大の設定値はＭ_ｍａｘ＝−ｂ／２ａである。この設定値に基づいて、調査される分子の振幅は最大となる。

Ａ 振幅値（振幅軸）
Ｍ 設定値（質量軸）

Claims (8)

1. 質量分析の援用により分子の質量を決定する方法であって、
   前記質量分析の第１設定値（Ｍ１）を予め定義し、
   関連付けられた振幅信号（Ａ１）を取得し、
   前記第１設定値とは異なる第２設定値（Ｍ２）を予め定義し、
   関連付けられた第２の振幅信号（Ａ２）を測定し、
   前記第１設定値（Ｍ１）及び前記第２設定値（Ｍ２）とは異なる第３設定値（Ｍ３）を予め定義し、
   関連付けられた第３の振幅信号（Ａ３）を測定し、
   ｘの値としての前記所定の設定値と、ｙの値としての各設定値ｘに対して測定された振幅値とを含む２次関数ｙ＝ｆ（ｘ）を取得し、
   前記２次関数の最大値を決定し、分子の質量について調査される設定値が前記２次関数の最大値をとるときのｘの値から決定される
   というステップを含む、方法。
2. 前記２次関数がｙ＝ａｘ^２＋ｂｘ＋ｃ型の放物線であり、そのｘの値が前記所定の設定値であり、そのｙの値が前記測定された振幅値であり、ａ，ｂ，ｃは数学上の定数であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも３個の異なる設定値及び多くとも１０個の設定値について振幅値が測定されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記３個の振幅値（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の測定後及び前記放物線の決定前に、前記第２振幅値（Ａ２）が前記第１振幅値（Ａ１）及び前記第３振幅値（Ａ３）よりも大きいかどうかを調べ、必要な場合、前記第２振幅値（Ａ２）が測定値である前記第１振幅値（Ａ１）及び前記第３振幅値（Ａ３）よりも大きくなるまで、測定が十分な回数繰り返されることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. 繰り返される測定の前記第１設定値（Ｍ１）は、前記各前回の測定の前記第３設定値（Ｍ３）であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１振幅値（Ａ１）及び前記第３振幅値（Ａ３）の測定は、前記第２設定値（Ｍ２）までの距離が各前回の測定よりも小さい設定値（Ｍ１，Ｍ３）で繰り返されることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記測定が繰り返されるとき、最初の測定で検出された最大値が前記第２設定値（Ｍ２）として使用されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 振幅値のそれぞれの測定前に、前記各設定値を予め定義した後、前記振幅値が安定するまで最初に待機することを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の方法。

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