JP6443262B2 - Time-of-flight mass spectrometer - Google Patents
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Description
本発明は飛行時間型質量分析装置に関し、さらに詳しくは、イオンリフレクタ(反射器)を用いたリフレクトロン型の飛行時間型質量分析装置に関する。 The present invention relates to a time-of-flight mass spectrometer, and more particularly to a reflectron type time-of-flight mass spectrometer using an ion reflector (reflector).
飛行時間型質量分析装置(以下、慣用に従い「TOFMS」と記す場合がある)は、試料由来の各種イオンに一定のエネルギを付与して加速したときに各イオンの飛行速度が質量電荷比m/zに依存することを利用し、それらイオンを一定距離だけ飛行させたときの各イオンの飛行時間を計測して、その飛行時間からイオン毎の質量電荷比を算出するものである。TOFMSでは、イオンの飛行速度は電場等により与えられる初期エネルギに依存するため、同一の質量電荷比を有するイオンの集団、つまりイオンパケットの初期エネルギの広がり(ばらつき)が装置の質量分解能に影響する。 A time-of-flight mass spectrometer (hereinafter sometimes referred to as “TOFMS” according to common usage) gives a constant energy to various ions derived from a sample and accelerates the flight speed of each ion to a mass-to-charge ratio m / Utilizing the dependence on z, the flight time of each ion when these ions are allowed to fly a certain distance is measured, and the mass-to-charge ratio for each ion is calculated from the flight time. In TOFMS, the flight speed of ions depends on the initial energy given by an electric field or the like, and therefore, the group of ions having the same mass-to-charge ratio, that is, the spread (variation) of the initial energy of the ion packet affects the mass resolution of the apparatus. .
質量分解能を向上させるためにイオンの飛行時間のエネルギ収束性を改善する方法の一つが、電場によってイオンを反射させるイオンリフレクタを用いてイオンを往復飛行させるリフレクトロン型の構成を採用することである。イオンリフレクタでは、質量電荷比が同じイオンであってもエネルギが大きい(つまりは飛行速度が大きい)イオンほど、より奥まで進入して折り返す軌道をとる。そのため、質量電荷比が同一でエネルギが大きいイオンはエネルギが小さいイオンに比べて実質的に飛行距離が長くなり、それによってエネルギの差異に起因する飛行時間のずれが補償される。即ち、イオンの飛行時間のエネルギ収束性が改善されることになる。 One way to improve ion beam time-of-flight energy convergence to improve mass resolution is to use a reflectron-type configuration in which ions are reciprocated using an ion reflector that reflects ions by an electric field. . In the ion reflector, even if the ions have the same mass-to-charge ratio, the ions with higher energy (that is, higher flight speed) take a trajectory that enters further and turns back. Therefore, ions with the same mass-to-charge ratio and high energy are substantially longer in flight distance than ions with low energy, thereby compensating for the time-of-flight shift due to energy differences. That is, the energy convergence of the flight time of ions is improved.
しかしながら、上述したイオンリフレクタによるエネルギ収束には限界があるため、初期エネルギのばらつきが或る程度以上大きく飛行軌道が大きくずれると、やはり分解能低下の一因となる。また、リフレクトロン型TOFMSでは、イオンを加速して飛行空間へと送り出すイオン射出部からイオンリフレクタまでイオンが飛行する往路側軌道と、イオンリフレクタで折り返されたイオンが検出器まで向かう復路側軌道とが同一直線上にあることが理想的であるが、イオン射出部と検出器とを同一直線上に配置することは実際には不可能である。そこで一般的には、特許文献1等に記載の装置のように、往路側軌道と復路側軌道とがイオンリフレクタの中心軸に対してほぼ対称となるように、イオン射出部、イオンリフレクタ、検出器などが配置されている。そのため、同一種の、つまりは質量電荷比が同じイオンであっても加速される際の初期位置が異なると飛行軌道が異なり、飛行時間がばらついて分解能低下の一因となる。 However, since there is a limit to the energy convergence by the ion reflector described above, if the variation of the initial energy is large to some extent and the flight trajectory is greatly deviated, it also contributes to a decrease in resolution. In the reflectron type TOFMS, the forward path trajectory in which ions fly from the ion ejection part that accelerates and sends ions to the flight space to the ion reflector, and the return path trajectory in which the ions returned by the ion reflector go to the detector. Is ideally on the same straight line, but it is actually impossible to arrange the ion ejection part and the detector on the same straight line. Therefore, in general, as in the apparatus described in Patent Document 1 and the like, the ion ejection unit, the ion reflector, and the detection are performed so that the forward path and the backward path are substantially symmetric with respect to the central axis of the ion reflector. A container is arranged. For this reason, even if ions of the same species, that is, the same mass-to-charge ratio, are different in the initial position when they are accelerated, the flight trajectory is different, and the flight time varies, which causes a reduction in resolution.
こうした課題に対し、特許文献1に記載のTOFMSでは、検出器手前の自由飛行空間中に所定形状及びサイズのスリット開口を有する遮蔽板(slit diaphragm)を配置し、分解能の低下に繋がるような軌道がずれたイオンの通過を阻止して検出器に到達しないようにしている。イオンパケットの空間的な広がりは検出器の手前で最も大きいので、検出器の直前に遮蔽板を配置すれば、分解能に対するスリット開口の機械的な誤差の影響が小さくて済む。しかしながら、こうした遮蔽板によってイオンを遮蔽して分解能を高めようとした場合、必要以上に、つまりは実際には分解能を低下させるおそれのないイオンまで遮蔽してしまうことになり、検出器に到達するイオンの量が減少して分析感度が低下するという問題が生じる。 In response to such a problem, the TOFMS described in Patent Document 1 has a trajectory in which a slit diaphragm having a slit opening of a predetermined shape and size is arranged in a free flight space in front of the detector, leading to a reduction in resolution. This prevents the ions that have deviated from reaching the detector. Since the spatial spread of the ion packet is the largest in front of the detector, the influence of the mechanical error of the slit opening on the resolution can be reduced if a shielding plate is arranged immediately in front of the detector. However, when ions are shielded by such a shielding plate to increase the resolution, the ions reach the detector more than necessary, that is, ions that do not actually reduce the resolution. The problem arises that the amount of ions decreases and the analytical sensitivity decreases.
なお、特許文献1に記載のTOFMSは直交加速方式のリフレクトロン型TOFMSであるが、直交加速方式以外の、例えばイオンを蓄積可能なイオントラップからイオンを一斉に射出して飛行させる方式のリフレクトロン型TOFMSにおいても、通常、往路側軌道と復路側軌道がイオンリフレクタの中心軸に対してほぼ対称となるように、イオントラップ、イオンリフレクタ、検出器などが配置されていることから、上記問題が生じることは同様である。 The TOFMS described in Patent Document 1 is an orthogonal acceleration type reflectron type TOFMS, but other than the orthogonal acceleration type, for example, a type of reflectron that emits ions simultaneously from an ion trap capable of accumulating ions. Also in the type TOFMS, since the ion trap, the ion reflector, the detector, etc. are usually arranged so that the outward track and the return track are substantially symmetric with respect to the central axis of the ion reflector, the above problem is caused. What happens is similar.
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、高い分解能を確保しつつ分析感度の低下を回避し、高分解能と高感度とを達成することができるリフレクトロン型の飛行時間型質量分析装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to achieve a high resolution and a high sensitivity while avoiding a decrease in analytical sensitivity while ensuring a high resolution. It is to provide a reflectron type time-of-flight mass spectrometer.
上記課題を解決するためになされた本発明は、無電場の自由飛行空間とイオンを反射させるイオンリフレクタとを有する飛行時間型質量分離部と、イオンを加速して前記自由飛行空間に送り込むイオン加速部と、前記自由飛行空間を飛行し前記イオンリフレクタで反射されたあとに再び自由飛行空間を飛行して戻ってきたイオンを検出する検出器と、を具備するリフレクトロン型の飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン加速部から前記イオンリフレクタへと向かう往路側のイオン軌道上に往路側開口、前記イオンリフレクタから前記検出器へと向かう復路側のイオン軌道上に復路側開口を有する遮蔽板が前記自由飛行空間に配設され、
前記遮蔽板にあって前記往路側のイオン軌道の中心軸と前記復路側のイオン軌道の中心軸とが共に載る平面の広がり方向における前記往路側開口の幅は同方向における前記復路側開口の幅よりも狭く定められていることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a time-of-flight mass separator having a free flight space with no electric field and an ion reflector for reflecting ions, and ion acceleration for accelerating ions and sending them to the free flight space. A reflectron type time-of-flight mass spectrometry comprising: a detector; and a detector that detects ions that have returned in the free flight space after flying in the free flight space and reflected by the ion reflector In the device
A shield plate having a forward-side opening on the forward-side ion trajectory from the ion accelerator to the ion reflector and a return-side opening on the backward-side ion trajectory from the ion reflector to the detector is the free flight. Arranged in space,
The width of the forward-side opening in the spreading direction of the plane on which both the central axis of the ion trajectory on the forward path and the central axis of the ion trajectory on the backward path are placed is the width of the return-side opening in the same direction. It is characterized by being more narrowly defined.
本発明に係る飛行時間型質量分析装置が直交加速方式の飛行時間型質量分析装置である場合には、上記イオン加速部は、入射して来たイオンをその入射軸と略直交する方向に加速する直交加速部である。また本発明に係る飛行時間型質量分析装置がイオントラップ飛行時間型質量分析装置である場合には、上記イオン加速部は、イオンを一旦蓄積したあとに加速して射出するイオントラップ(3次元四重極型イオントラップ又はリニア型イオントラップ)である。また、マトリクス支援レーザ脱離イオン化(MALDI)法等によるイオン源で生成したイオンを飛行させる飛行時間型質量分析装置の場合には、上記イオン加速部は、イオン源で生成されたイオンを試料付近から引き出して加速する加速電極である。 When the time-of-flight mass spectrometer according to the present invention is an orthogonal acceleration type time-of-flight mass spectrometer, the ion acceleration unit accelerates the incident ions in a direction substantially orthogonal to the incident axis. It is an orthogonal acceleration part. Further, when the time-of-flight mass spectrometer according to the present invention is an ion trap time-of-flight mass spectrometer, the ion acceleration unit accumulates ions once and then accelerates and ejects ions (three-dimensional four-dimensional). A bipolar ion trap or a linear ion trap). In the case of a time-of-flight mass spectrometer that flies ions generated by an ion source using a matrix-assisted laser desorption / ionization (MALDI) method, the ion acceleration unit moves ions generated by the ion source near the sample. It is an accelerating electrode that is pulled out and accelerated.
本発明に係る飛行時間型質量分析装置では、イオン加速部からイオンリフレクタへとイオンが向かう往路側とイオンリフレクタから検出器へとイオンが向かう往路側との両方でそれぞれ、分解能を大きく低下させるおそれのあるイオンを自由飛行空間中に配置した共通の遮蔽板により遮蔽する。イオン加速部から出射したイオンは主としてその初期エネルギのばらつきのために出射角がばらつき、イオンパケットは空間的に徐々に広がりながら進むが、往路側では復路側に比べてイオンパケットの広がりは小さい。そこで、イオンパケットの空間的な広がりが相対的に小さい段階で、相対的に開口幅が小さい遮蔽板によって分解能を大きく低下させるおそれがある軌道を通るイオンを遮蔽する。そして、イオンリフレクタで反射したあとのイオンパケットの空間的な広がりが相対的に大きい往路側において、相対的に開口幅が大きい遮蔽板によって分解能を大きく低下させるおそれがある軌道を通るイオンを遮蔽する。 In the time-of-flight mass spectrometer according to the present invention, there is a risk that the resolution is greatly reduced on both the outward path side where ions travel from the ion accelerator to the ion reflector and on the outbound path side where ions travel from the ion reflector to the detector. Ions are shielded by a common shielding plate arranged in free flight space. Ions emitted from the ion accelerating portion vary in their emission angles mainly due to variations in their initial energies, and the ion packets travel while gradually spreading spatially. However, the spread of the ion packets is smaller on the forward path side than on the return path side. Therefore, at a stage where the spatial spread of the ion packet is relatively small, ions passing through the trajectory that may greatly reduce the resolution are shielded by a shielding plate having a relatively small opening width. Then, on the forward path side where the spatial expansion of the ion packet after being reflected by the ion reflector is relatively large, ions passing through the trajectory that may greatly reduce the resolution are shielded by a shielding plate having a relatively large opening width. .
なお、一つの遮蔽板に形成されている往路側開口と復路側開口との開口幅は、コンピュータを用いたイオン軌道のシミュレーション計算に基づいて決めればよい。近年、或る初期エネルギを有し或る初期位置から飛び出したイオンが採り得る軌道はかなり厳密に計算することができるから、そのイオン軌道の計算結果に基づいて、基準となる軌道を通るイオンの飛行時間に対し所定の許容範囲を超えるようなイオンの通過を阻止するように、往路側開口と復路側開口の開口幅をそれぞれ決定すればよい。 It should be noted that the opening width between the forward-side opening and the return-side opening formed in one shielding plate may be determined based on ion orbit simulation calculation using a computer. In recent years, the trajectory that can be taken by an ion that has a certain initial energy and jumped from a certain initial position can be calculated fairly precisely. Therefore, based on the calculation result of the ion trajectory, the trajectory of ions passing through the reference trajectory can be calculated. What is necessary is just to determine the opening width of an outward path side opening and a return path side opening so that passage of the ion which exceeds a predetermined allowable range with respect to flight time may be prevented.
上述した従来のTOFMSのように復路側にのみスリット開口を有する遮蔽板を配置する場合、分解能を上げるにはスリット開口の開口幅を狭くしておく必要がある。これに対し、本発明に係る飛行時間型質量分析装置では、往路側において軌道の外れの大きいイオンを遮蔽することで、復路側のスリット開口の開口幅を上記従来のTOFMSに比べて広げることができる。何故なら、上記従来装置では、往路側において軌道の外れの大きいイオンがイオンリフレクタで反射される際に軌道が修正されて基準となる軌道に近づく場合があり、こうしたイオンを復路側の遮蔽板で排除する必要があるのに対し、本発明に係る飛行時間型質量分析装置では、こうした軌道を採るイオンは往路側で排除されるため、復路側では考慮の必要がなくなるからである。 When a shielding plate having a slit opening is disposed only on the return path side as in the conventional TOFMS described above, it is necessary to narrow the opening width of the slit opening in order to increase the resolution. On the other hand, in the time-of-flight mass spectrometer according to the present invention, it is possible to widen the opening width of the slit opening on the return path compared to the above-described conventional TOFMS by shielding ions that are largely out of orbit on the outward path side. it can. This is because in the above-described conventional apparatus, when ions having a large deviation from the trajectory are reflected by the ion reflector on the forward path side, the trajectory may be modified to approach the reference trajectory. This is because, in the time-of-flight mass spectrometer according to the present invention, ions taking such a trajectory are excluded on the forward path side, and thus need not be considered on the return path side.
本発明に係る飛行時間型質量分析装置によれば、分解能の低下の要因となるイオンを、自由飛行空間内を飛行している途中で的確に排除することができるので、高い分解能を確保しつつ検出器に到達するイオンの量を増加させ、高い分析感度を実現することができる。また、1枚の遮蔽板を使用して往路側軌道と復路側軌道との両方でイオンが通過する範囲を制限しているので、遮蔽板自体のコストや該遮蔽板を取り付けるための装置製造上のコストも抑えることができる。 According to the time-of-flight mass spectrometer according to the present invention, ions that cause a reduction in resolution can be accurately eliminated while flying in free flight space, while ensuring high resolution. By increasing the amount of ions that reach the detector, high analytical sensitivity can be achieved. In addition, since a single shielding plate is used to limit the range in which ions pass through both the outward path and the return path, the cost of the shielding plate itself and the manufacturing of the device for attaching the shielding plate are limited. Cost can be reduced.
以下、本発明の一実施例であるリフレクトロン型TOFMSについて、添付図面を参照して説明する。
図1は本実施例のリフレクトロン型TOFMSの概略構成図である。
Hereinafter, a reflectron type TOFMS according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the reflectron type TOFMS of this embodiment.
本実施例のリフレクトロン型TOFMSは直交加速方式のTOFMSであり、平板状の押出し電極11及び格子状のグリッド電極12を含む直交加速部1と、アインツェルレンズであるイオン収束レンズ2と、電場を有さない自由飛行空間3と、複数の反射電極41及びバックプレート42を含むイオンリフレクタ4と、イオンを検出する検出器5と、を備える。図示しないが、自由飛行空間3及びイオンリフレクタ4は高真空雰囲気に維持されるドリフトチューブの内部に配設される。
The reflectron type TOFMS of the present embodiment is an orthogonal acceleration type TOFMS, and includes an orthogonal acceleration unit 1 including a plate-like extruded electrode 11 and a grid-like grid electrode 12, an
反射電極41は例えば特許文献1に記載の装置のように、矩形状の開口を有する平板状電極であって、この反射電極41が所定間隔離して中心線Cに沿って複数枚(図1では14枚であるが、この数に制約はない)並べられ、イオン入射側から見た最も奥に、開口を有さないバックプレート42が配置されている。各反射電極41及びバックプレート42にはそれぞれ異なる直流電圧が図示しない電圧源から印加され、それによって、反射電極41の矩形状開口を仮想的に繋いだ角筒状の空間には、入射して来たイオンを減速し、さらに反射して加速する反射電場が形成される。 The reflection electrode 41 is a flat electrode having a rectangular opening, for example, as in the device described in Patent Document 1, and a plurality of reflection electrodes 41 are separated along the center line C by a predetermined distance (in FIG. The back plate 42 is arranged in the farthest position as viewed from the ion incident side. A different direct current voltage is applied to each reflective electrode 41 and back plate 42 from a voltage source (not shown), so that it enters the rectangular tube-like space virtually connecting the rectangular openings of the reflective electrode 41. A reflected electric field is formed which decelerates incoming ions and further reflects and accelerates the ions.
検出器5は例えばマイクロチャンネルプレート又は二次電子増倍器を用いたイオン検出器であり、空間的に或る程度広がった状態で到来するイオンを効率良く検出するために広い検出面を有する。 The detector 5 is an ion detector using, for example, a microchannel plate or a secondary electron multiplier, and has a wide detection surface in order to efficiently detect ions arriving in a spatially widened state.
本実施例のリフレクトロン型TOFMSでは、イオンが加速される際の初期エネルギや初期位置のずれ等によって分解能低下の原因となるイオンを飛行途中で排除するために、特徴的な構造の遮蔽板6が自由飛行空間3中に設けられている。図2(a)は本実施例のTOFMSで使用されている遮蔽板6の平面図である。この遮蔽板6は、板状部材63に、軸Pを中心として左右非対称に開口幅L1、L2が相違する矩形状のスリット開口61、62が形成されている。開口幅がL1であるスリット開口61が往路側開口、開口幅がL2であるスリット開口62が復路側開口である。即ち、往路側開口61は復路側開口62よりも開口幅が狭くなっている。この遮蔽板6は、軸Pが反射電極41の中心線Cに一致するように配置される。
In the reflectron type TOFMS of the present embodiment, a shield plate 6 having a characteristic structure is used in order to eliminate ions that cause a reduction in resolution due to initial energy when the ions are accelerated, a deviation in initial position, and the like during flight. Is provided in the free flight space 3. FIG. 2A is a plan view of the shielding plate 6 used in the TOFMS of this embodiment. In the shielding plate 6,
遮蔽板6のスリット開口61、62の開口幅L1、L2は、コンピュータを用いたシミュレーションによるイオン軌道計算に基づいて決められる。即ち、シミュレーションによるイオン軌道計算では、或る位置から或る初期エネルギを有して特定の軌道を飛行するイオンが、基準となる軌道を通るイオンに対してどの程度の時間差をもって検出器に到達するのかをかなり高い精度で計算することができる。そこで、予備的な実験や予備的なシミュレーション計算の結果から求まる概略的な見積もりに基づいて、イオンパケットについてイオンの初期位置、初期エネルギ、質量電荷比範囲などを定義し、その条件の下で厳密なイオン軌道を計算する。そして、その結果に基づき、基準となる軌道を通るときの飛行時間に対して時間差が所定以上となるイオンの軌道を遮り、該時間差が所定未満に収まるイオンはスリット開口を通過して最終的に検出器5に到達するように、遮蔽板6の設置位置とスリット開口61、62の開口幅L1、L2を決定する。飛行時間の時間差の許容値は目的とする分解能に応じて設定すればよい。
The opening widths L1 and L2 of the
本実施例のリフレクトロン型TOFMSでは、図1中の太線矢印で示すように直交加速部1に入射して来たイオンは、押出し電極11とグリッド電極12にそれぞれ印加される直流電圧によって形成される直流電場によって、イオンの入射軸に略直交する方向に略一斉に加速される。即ち、所定の質量電荷比範囲のイオンを含むイオンパケットが直交加速部1から出射する。このイオンパケットはイオン収束レンズ2で収束されたあと自由飛行空間3中に送り出され、遮蔽板6に達する。イオン加速時点において有している初期エネルギが基準である初期エネルギに比べて大きくずれていたり或いは初期位置が基準である初期位置から大きくずれていたりすると、イオンの飛行開始当初からその軌道が基準となる軌道からずれる。そのため、こうしたイオンは相対的に狭い開口幅L1の往路側開口61を通過できず排除される。
In the reflectron type TOFMS of the present embodiment, the ions incident on the orthogonal acceleration unit 1 are formed by DC voltages applied to the extrusion electrode 11 and the grid electrode 12 as indicated by thick arrows in FIG. The DC electric field is accelerated almost simultaneously in a direction substantially perpendicular to the ion incident axis. That is, an ion packet including ions in a predetermined mass-to-charge ratio range is emitted from the orthogonal acceleration unit 1. The ion packet is converged by the
往路側開口61を通過することで空間的な広がりが制限されたイオンパケットはイオンリフレクタ41に入射し、その内部に形成されている反射電場によって折り返される。この際に、同じ質量電荷比であってもエネルギが大きなイオンほど奥まで侵入して反射される。反射して自由飛行空間3中を再び飛行したイオンは遮蔽板6に達し、分解能を低下させる要因となり得る、その軌道が基準となる軌道からずれているイオンが復路側開口62を通過せずに排除される。
The ion packet whose spatial extent is limited by passing through the forward-
往路側軌道上でイオンが全く排除されない場合には、往路側で基準となるイオン軌道から大きく外れた軌道を通ってイオンリフレクタ41に入射し、そこで反射する際に軌道がやや修正されて検出器5に向かうイオンを復路側に配置した遮蔽板で排除する必要がある。そのため、復路側のスリット開口の幅を狭くしておく必要がある。それに対し本実施例のリフレクトロン型TOFMSでは、分解能低下の要因となり得る特異的な軌道をとるイオンを或る程度往路側開口61で排除することができるので、復路側開口62の開口幅L2を相対的に広くしておくことができる。そのため、分解能の低下を実質的にもたらさないイオンの透過効率を上げることができ、より多くのイオンを検出器5に導入して高い分析感度を実現することができる。
In the case where ions are not eliminated at all on the outward path, the ions enter the ion reflector 41 through a trajectory greatly deviating from the reference ion trajectory on the outward path, and the trajectory is slightly modified when reflected there. It is necessary to exclude ions directed to 5 with a shielding plate arranged on the return path side. Therefore, it is necessary to narrow the width of the slit opening on the return path side. On the other hand, in the reflectron type TOFMS of the present embodiment, ions taking a specific trajectory that may cause a reduction in resolution can be eliminated to some extent by the forward-
本発明者は、本実施例のリフレクトロン型TOFMSと従来のリフレクトロン型TOFMSとにおける分析感度の相違を確認するために、シミュレーション計算を行った。図3はそのシミュレーション計算によって求めた飛行時間スペクトルである。このスペクトルの横軸は飛行時間、縦軸は検出器5に到達したイオンの個数である。 The present inventor performed a simulation calculation in order to confirm the difference in analysis sensitivity between the reflectron type TOFMS of the present example and the conventional reflectron type TOFMS. FIG. 3 is a time-of-flight spectrum obtained by the simulation calculation. The horizontal axis of this spectrum is the time of flight, and the vertical axis is the number of ions that have reached the detector 5.
図3(b)は、図2(a)に示したような軸Pを中心とする左右非対称形型のスリット開口ではなく、左右対称型(つまりL1=L2である)のスリット開口を有する遮蔽板を用いた場合の飛行時間スペクトルである。この左右対称型のスリット開口を有する遮蔽板は、分解能:21000を達成するようにシミュレーションによるイオン軌道計算結果に基づいて決められた形状である。計算によれば、この場合のイオン透過率は35.8%、分解能はR=21700である。
一方、図3(a)は本実施例のリフレクトロン型TOFMSにおける飛行時間スペクトルである。計算によれば、この場合のイオン透過率は46.7%、分解能はR=21400である。このように本実施例のリフレクトロン型TOFMSでは、左右対称型のスリット開口を有する遮蔽板を用いた場合に比べて、分解能をほぼ同一に維持しながらイオン透過率を約30%改善することができる。イオン透過率の差はほぼそのまま分析感度の差になるから、本実施例のリフレクトロン型TOFMSでは従来装置に比べて、約30%の分析感度向上効果があるということができる。
FIG. 3B is not a left-right asymmetrical slit opening centered on the axis P as shown in FIG. 2A, but a shield having a left-right symmetrical (ie, L1 = L2) slit opening. It is a time-of-flight spectrum when using a plate. The shielding plate having the left and right symmetrical slit openings has a shape determined based on the result of ion trajectory calculation by simulation so as to achieve a resolution of 21000. According to the calculation, the ion transmittance in this case is 35.8%, and the resolution is R = 21,700.
On the other hand, FIG. 3A is a time-of-flight spectrum in the reflectron type TOFMS of the present embodiment. According to the calculation, the ion transmittance in this case is 46.7%, and the resolution is R = 21400. As described above, in the reflectron type TOFMS of this embodiment, the ion transmittance can be improved by about 30% while maintaining the resolution substantially the same as in the case of using a shielding plate having a symmetrical slit opening. it can. Since the difference in ion transmittance is almost the same as the difference in analysis sensitivity, it can be said that the reflectron type TOFMS of the present embodiment has an effect of improving the analysis sensitivity by about 30% compared to the conventional apparatus.
なお、上記実施例のリフレクトロン型TOFMSでは、遮蔽板6の往路側開口61と復路側開口62とが完全に分離されていたが、図2(b)に示すように、両側のスリット開口が繋がった、一つの左右非対称型のスリット開口65が形成されている遮蔽板を用いてもよい。
In the reflectron type TOFMS of the above embodiment, the forward
なお、上記実施例は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜、変形、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。
例えば上記実施例は直交加速方式のTOFMSであるが、イオントラップに一旦蓄積したイオンを該イオントラップから射出して飛行させる構成や、MALDI法等によるイオン源によって試料から生成したイオンを該試料付近から引き出し加速して飛行させる構成のTOFMSにも本発明を適用できることは明らかである。
The above-described embodiment is an example of the present invention, and it is a matter of course that modifications, corrections, and additions as appropriate within the scope of the present invention are included in the scope of the claims of the present application.
For example, although the above embodiment is an orthogonal acceleration type TOFMS, a configuration in which ions once accumulated in an ion trap are ejected from the ion trap to fly, and ions generated from a sample by an ion source by a MALDI method or the like are adjacent to the sample. It is clear that the present invention can be applied to a TOFMS having a configuration in which it is pulled out from the vehicle and accelerated to fly.
1…直交加速部
11…押出し電極
12…グリッド電極
2…イオン収束レンズ
3…自由飛行空間
4…イオンリフレクタ
41…反射電極
42…バックプレート
5…検出器
6…遮蔽板
61…往路側開口(スリット開口)
62…復路側開口(スリット開口)
63…板状部材
65…スリット開口
C…中心線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Orthogonal acceleration part 11 ... Extrusion electrode 12 ...
62 ... Return way opening (slit opening)
63 ... plate-
Claims (1)
前記イオン加速部から前記イオンリフレクタへと向かう往路側のイオン軌道上に往路側開口、前記イオンリフレクタから前記検出器へと向かう復路側のイオン軌道上に復路側開口を有する遮蔽板が前記自由飛行空間に配設され、
前記遮蔽板にあって前記往路側のイオン軌道の中心軸と前記復路側のイオン軌道の中心軸とが共に載る平面の広がり方向における前記往路側開口の幅は同方向における前記復路側開口の幅よりも狭く定められていることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。 A time-of-flight mass separation unit having a free flight space with no electric field and an ion reflector for reflecting ions, an ion acceleration unit for accelerating ions and sending them to the free flight space, and the ion reflector flying in the free flight space A reflectron type time-of-flight mass spectrometer comprising: a detector that detects ions returned after flying in free flight space after being reflected by
A shield plate having a forward-side opening on the forward-side ion trajectory from the ion accelerator to the ion reflector and a return-side opening on the backward-side ion trajectory from the ion reflector to the detector is the free flight. Arranged in space,
The width of the forward-side opening in the spreading direction of the plane on which both the central axis of the ion trajectory on the forward path and the central axis of the ion trajectory on the backward path are placed is the width of the return-side opening in the same direction. A time-of-flight mass spectrometer characterized by being narrower than that.
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