JP6563306B2 - 四重極型質量分析計及び質量分析方法 - Google Patents

Description

本発明は、四重極型質量分析計及び四重極型質量分析計を使用した質量分析方法に関する。

質量分析を行う装置として、四重極型質量分析計が実用化されている。四重極型質量分析計は、四重極質量フィルタを備え、その四重極質量フィルタに印加する電圧によって、特定のｍ／ｚ値（質量ｍと電荷ｚの比の値）を持つイオンのみを四重極質量フィルタを通過させて、その通過したイオンを検出するものである。四重極質量フィルタに印加する電圧は、直流電圧と高周波交流電圧を重畳した電圧である。この四重極質量フィルタに印加する電圧は、測定手法ごとに予め設定された条件で決まる電圧である。

四重極型質量分析計でイオン検出を行う際の測定手法としては、選択イオン検出測定と称される測定手法と、スキャン測定と称される測定手法とがある。
選択イオン検出測定手法は、ターゲットとなる複数の質量数に対応して段階的に変化する電圧を四重極質量フィルタに印加して、そのターゲットとなる質量数のイオン強度を検出するものである。以下の説明では、選択イオン検出測定は、ＳＩＭ（Selected Ion Monitoring）測定と称する。
ＳＩＭ測定は、例えば麻薬の検査やドーピング検査のように、既知であるターゲット物質がどの程度混入しているかを検査する定量分析に適している。

図８Ａは、ＳＩＭ測定手法で四重極質量フィルタに印加する電圧の例を示す図である。
図８Ａの横軸は時間、縦軸は四重極質量フィルタに印加する電圧を示す。
図８Ａの例は、四重極質量フィルタに、ターゲットになる４つの質量数に対応した４つの電圧ＶｓＡ，ＶｓＢ，ＶｓＣ，ＶｓＤを順に印加するものである。すなわち、四重極質量フィルタには、タイミングＴ１に電圧ＶｓＡを印加し、タイミングＴ１からの一定時間が経過する毎のタイミングＴ２に電圧ＶｓＢを印加し、タイミングＴ３に電圧ＶｓＣを印加し、タイミングＴ４に電圧ＶｓＤを印加する。そして、電圧ＶｓＤを印加した後、一定時間が経過すると、セトリングタイムの期間に、四重極質量フィルタに印加する電圧を電圧ＶｓＡに戻す。
この４つの電圧ＶｓＡ，ＶｓＢ，ＶｓＣ，ＶｓＤを順に設定する期間を１サイクルとした電圧を四重極質量フィルタに印加して、四重極型質量分析計が繰り返し測定を行う。

このＳＩＭ測定時には、各電圧ＶｓＡ，ＶｓＢ，ＶｓＣ，ＶｓＤの保持時間を比較的長く設定して、多くのサンプリング値を取得し、各サンプル値を積算する処理が行われる。したがって、ＳＩＭ測定時には、ＳＮ比の高い測定結果を得ることができる。

一方、スキャン測定手法は、開始電圧から終了電圧までの範囲で、連続的に変化する電圧とし、一定の範囲内で連続的にイオン強度を検出するものである。
スキャン測定は、未知のサンプルに対して、どのような物質が存在するかを判断する定性分析に適している。

図８Ｂは、スキャン測定手法での四重極質量フィルタの印加電圧の例を示す図である。
図８Ｂの横軸は時間、縦軸は四重極質量フィルタの印加電圧を示す。
スキャン測定手法の場合には、四重極質量フィルタに印加する電圧は、電圧Ｖｓａから電圧Ｖｓｂまでほぼ一定の増加率で変化する電圧とする。そして、印加電圧が電圧Ｖｓｂになった後には、セトリングタイムの期間に、電圧Ｖｓａに戻す。この電圧Ｖｓａから電圧Ｖｓｂまで変化させて、電圧Ｖｓａに戻るまでの期間を１サイクルとし、繰り返し測定を行う。
なお、スキャン測定手法で電圧Ｖｓａから電圧Ｖｓｂまで電圧値を変化させる処理としては、例えばアナログ的に連続的に直線上に電圧値を変化させる処理の他、デジタル的に微小な電圧幅でステップ状に電圧を変化させる処理でもよい。

スキャン測定時には、四重極質量フィルタに印加する電圧が連続的に変化するため、広範囲な質量域の測定結果を得ることができる。但し、スキャン測定時のＳＮ比は、ＳＩＭ測定時より悪くなる。
ところで、ＳＩＭ測定を行った際には、試料にターゲット物質数以外の未知の物質が混入していた場合には、その未知の物質を検出することができない。このため、通常は、ＳＩＭ測定後に、同じ試料に対して別途スキャン測定を行い、未知の物質が検出されるか否かを判断するようにしていた。

特許文献１には、ＳＩＭ測定とスキャン測定を組み合わせて交互に測定を行う四重極型質量分析計の例が記載されている。特許文献１に記載される質量分析計では、ＳＩＭ測定とスキャン測定を組み合わせて測定することにより、１回の測定で定量分析と定性分析が同時に行うことができ、効率の良い測定が可能な四重極型質量分析計が得られる。

特開２０００−１９５４６４号公報

図９は、特許文献１に記載されたＳＩＭ測定とスキャン測定の組み合わせで測定を行う例を示している。図９の横軸は時間、縦軸は四重極質量フィルタに印加する電圧である。この例では、時間ｔ１から時間ｔ２までの間で、四重極質量フィルタには、ターゲットになる４つの質量数に対応した４つの電圧ＶｓＡ，ＶｓＢ，ＶｓＣ，ＶｓＤを順に印加する。この４つの電圧ＶｓＡ，ＶｓＢ，ＶｓＣ，ＶｓＤを印加する期間に、四重極型質量分析計はＳＩＭ測定を行う。

そして、時間ｔ２から時間ｔ３までの間で、四重極質量フィルタには、電圧ＶｓＤから電圧ＶｓＡまで連続的に変化する電圧を印加する。この電圧ＶｓＤから電圧ＶｓＡまで連続的に変化する期間では、四重極型質量分析計はスキャン測定を行う。
四重極型質量分析計は、この時間ｔ１から時間ｔ２までのＳＩＭ測定と、時間ｔ２から時間ｔ３までのスキャン測定を１サイクルとし、複数サイクル繰り返して測定を行う。

図１０は、図９に示す状態で質量分析をしたときの測定例を示す。図１０の横軸はｍ／ｚ値であり、縦軸はイオン強度を示す。図１０において、４つのイオン強度α１，α２，α３，α４は、ＳＩＭ測定において、４つの電圧ＶｓＡ，ＶｓＢ，ＶｓＣ，ＶｓＤを設定したときに、対応したｍ／ｚ値（ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４）で検出されるイオン強度を示す。
例えば、電圧ＶｓＡとしたとき、ｍ／ｚ値がｍ１のイオン強度α１が検出される。また、電圧ＶｓＢとしたとき、ｍ／ｚ値がｍ２のイオン強度α２が検出される。また、電圧ＶｓＣとしたとき、ｍ／ｚ値がｍ３のイオン強度α３が検出される。さらに、電圧ＶｓＤとしたとき、ｍ／ｚ値がｍ４のイオン強度α４が検出される。

また、スキャン測定では、ｍ１からｍ４までのｍ／ｚ値の範囲で、連続的に変化するイオン強度β１が検出される。このスキャン測定で得られるイオン強度β１は、ＳＩＭ測定時のｍ１からｍ４の各ｍ／ｚ値で得られるイオン強度α１，α２，α３，α４とＳＮ比が異なるため、完全には一致していない。

ここで、例えばＳＩＭ測定において電圧ＶｓＢ，ＶｓＣを設定して検出したイオン強度α２，α３については、そのイオン強度α２，α３をピークとした波形全体の状態が、スキャン測定結果のイオン強度β１から判る。すなわち、イオン強度α２，α３と重なる箇所の周辺のイオン強度β１では、ベースラインからピーク位置まで立ち上がり、さらにピーク位置からベースラインに下がるまでの状態が示されている。

ところが、ＳＩＭ測定において、開始電圧（電圧ＶｓＡ）で測定したイオン強度α１と、終了電圧（電圧ＶｓＤ）で測定したイオン強度α４については、スキャン測定のイオン強度β１を見ても、各イオン強度α１，α４の箇所で途切れた、ほぼ半分の強度変化しか示されていない。すなわち、イオン強度α１と重なる箇所の周辺のイオン強度β１では、ピーク強度からベースラインに下がるまでの状態だけが示され、イオン強度α４と重なる箇所の周辺のイオン強度β１では、ベースラインからピーク強度に立ち上がるまでの状態だけが示された状態である。

このように、イオン強度α１，α４をピーク位置としたスキャンプロファイルは、強度変化がほぼ半分しか得られない状態になってしまう。このように一部の強度変化が欠落してしまうのは、質量分析計の分析結果として好ましくない。

本発明の目的は、四重極型質量分析計において、ＳＩＭ測定とスキャン測定を組み合わせて測定を行う場合に、ＳＩＭ測定でピークが検出される全てのイオン強度の変化状態が、スキャン測定で良好に検出できるようにすることにある。

本発明の四重極型質量分析計は、試料をイオン化するイオン源と、イオン源で発生したイオンが供給される四重極質量フィルタと、四重極質量フィルタを通過したイオンを検出する検出器と、四重極質量フィルタに印加する電圧を設定する制御部とを備える。
制御部は、四重極質量フィルタの印加電圧をターゲットとなる複数の質量数に対応した複数段階に設定して、検出器でイオンを検出させる選択イオン検出測定と、四重極質量フィルタの印加電圧を開始電圧から終了電圧までほぼ連続的に変化させて、検出器でイオンを検出させるスキャン測定とを、交互に実行させる。
ここで、ターゲットとなる複数の質量数に対応した選択イオン検出測定時の四重極質量フィルタの複数段の印加電圧は、試料の分析に先立って行われた予備スキャンの結果に基づいて設定されると共に、スキャン測定時の四重極質量フィルタの印加電圧の開始電圧と終了電圧は、選択イオン検出測定時に設定した複数段の印加電圧で得られるイオンの強度が変化する範囲のほぼ全体が含まれるようにした。
また、スキャン測定時の四重極質量フィルタの印加電圧の開始電圧及び終了電圧は、少なくとも、選択イオン検出測定時の複数段の印加電圧の内の最も低い電圧及び最も高い電圧よりも、検出される質量数の分解能を決める半値全幅に対応した電圧だけシフトさせて、印加電圧が変化する範囲を拡張するようにした。

本発明によると、選択イオン検出測定とスキャン測定を組み合わすことで得られる分析結果として、全てのターゲットについて、強度がベースラインからピーク位置まで立ち上がった後、ベースラインまで低下した様子が観測されるようになり、良好な分析結果が得られるようになる。

本発明の一実施の形態例による四重極型質量分析計の例を示す構成図である。 本発明の一実施の形態例による四重極型質量分析計の測定処理例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態例による四重極質量フィルタの印加電圧の設定例を示す特性図である。 図３に示す印加電圧で分析したイオン強度の例を示す特性図である。 高分解能でイオン強度を検出する例を示す説明図である。 低分解能でイオン強度を検出する例を示す説明図である。 隣り合う２つのピークが半値全幅で隣接した場合の例を示す説明図である。 ＳＩＭ測定手法の印加電圧例（図８Ａ）と、スキャン測定手法の印加電圧例（図８Ｂ）を示す特性図である。 従来のＳＩＭ測定とスキャン測定を組み合わせた四重極質量フィルタの印加電圧の設定例を示す特性図である。 図９の印加電圧で分析したイオン強度の例を示す特性図である。

以下、本発明の一実施の形態例（以下、「本例」と称する。）を、図１〜図７を参照して説明する。
［１．四重極型質量分析計の構成例］
図１は、本例の四重極型質量分析計１００の構成例を示す図である。
四重極型質量分析計１００は、イオン源１２０を備え、試料前処理装置２００で前処理された試料がインターフェース１１０を介してイオン源１２０に供給される。インターフェース１１０を配置するのは１つの例であり、試料前処理装置２００とイオン源１２０とが直接接続された構成としてもよい。
イオン源１２０は、試料前処理装置２００から供給された試料をイオン化する。イオン源１２０で得られたイオンｉは、イオン光学系１３０を介して分析部１４０に供給され、分析部１４０を通過したイオンｉの強度が検出器１５０で検出される。

分析部１４０は、四重極質量フィルタ１４１を備える。この四重極質量フィルタ１４１は、４本の円柱状電極から構成され、円柱状電極に印加された電圧に対応したｍ／ｚ値を持つイオンのみが通過し、その他のｍ／ｚ値のイオンは電極に衝突して通過できないように構成される。四重極質量フィルタ１４１に印加される電圧は、高周波交流電圧と直流電圧とを重ね合わせた電圧であり、後述する制御部１６２により設定される電圧である。四重極質量フィルタ１４１に印加される電圧の詳細は後述する。
したがって、検出器１５０は、四重極質量フィルタ１４１に印加した電圧に対応した質量数のイオン強度を出力する。

検出器１５０が出力したイオン強度の信号は、制御ボード１６０内のアナログ／デジタル変換機１６１に供給され、デジタルデータに変換される。
制御ボード１６０は、制御部１６２とＲＡＭ１６３と通信コントローラ１６４を備え、これらの各部がバスラインで接続されている。そして、アナログ／デジタル変換機１６１で変換されたイオン強度のデータは、ＲＡＭ１６３に供給されて記憶される。制御部１６２は、四重極質量フィルタ１４１に供給した電圧とＲＡＭ１６３に記憶されたイオン強度のデータとから、質量分析結果のデータを作成し、ＲＡＭ１６３に質量分析結果のデータを記憶する。

ＲＡＭ１６３に記憶された質量分析結果のデータは、通信コントローラ１６４から外部のユーザインターフェースＰＣ３００に供給される。ユーザインターフェースＰＣ３００は、例えば表示部や操作部を備えたコンピュータ装置であり、表示部に質量分析結果がグラフや数値の一覧などで表示される。

また、制御ボード１６０は、デジタル／アナログ変換機１６５，１６６，１６７と信号発生器１６８、乗算機（アナログマルチプライヤ）１６９、ＤＣ（直流）増幅器１７０、ＲＦ（高周波）増幅器１７１、加算機（アダー）１７２とを備える。デジタル／アナログ変換機１６５では、制御部１６２から供給されたデータに対応した電流・電圧信号が得られ、その電流・電圧信号が、イオン源１２０やイオン光学系１３０に供給される。イオン源１２０やイオン光学系１３０は、デジタル／アナログ変換器１６５から供給される電圧信号により駆動される。

デジタル／アナログ変換機１６６，１６７と信号発生器１６８は、四重極質量フィルタ１４１に供給する電圧を生成する。
ここで、四重極質量フィルタ１４１の印加電圧について説明すると、四重極質量フィルタ１４１の印加電圧Ｖｓは、次式により定義される。
Ｖｓ＝±（Ｖ＋Ｕcosωｔ）
ここで、Ｖは直流電圧、Ｕcosωｔは高周波交流電圧の最大値である。ωは、ω＝２π×ｆで定義される角周波数である（ｆは高周波の周波数）。制御部１６２の印加電圧Ｖｓを可変する際には、高周波交流電圧Ｕと直流電圧Ｖの比率を一定に保つようにする。なお、高周波交流電圧Ｕと直流電圧Ｖの比率を調整することで、検出データの分解能を適正に設定することができる。

印加電圧Ｖｓの直流電圧成分（Ｖ）は、制御部１６２の制御に基づいてデジタル／アナログ変換機１６６で生成されＤＣ増幅器１７０で増幅されることにより生成される。
また、印加電圧Ｖｓの高周波交流電圧成分（Ｕcosωｔ）は、制御部１６２の制御に基づいて信号発生機１６７で生成された直流電圧と、信号発生器１６８で生成された高周波成分が乗算機１６９で乗算されＲＦ増幅器１７１により増幅されることにより生成される。印加電圧Ｖｓは、これらふたつの直流電圧（Ｖ）と高周波交流電圧成分（Ｕcosωｔ）が加算機１７２により加算されることにより生成され、四重極質量フィルタ１４１に供給される。具体的には、四重極質量フィルタ１４１を構成する４つの電極の内の一方の２つの電極に、−（Ｖ＋Ｕcosωｔ）の電圧が印加され、他方の２つの電極に、＋（Ｖ＋Ｕcosωｔ）の電圧が印加される。

このような電圧Ｖｓが四重極質量フィルタ１４１に印加されることで、その印加電圧の値に対応した特定のｍ／ｚ値を持つイオンのみが四重極質量フィルタ１４１内で安定した振動状態となり、四重極質量フィルタ１４１を通過する。そして、その他のｍ／ｚ値を持つイオンは、振幅が大きくなり、発散して四重極質量フィルタ１４１の電極に衝突する。

四重極質量フィルタ１４１の印加電圧Ｖｓは、例えばＳＩＭ測定手法を適用する場合には、図８Ａに示すようなターゲットとなる複数の質量数に対応して段階的に変化し、スキャン測定手法を適用する場合には、図８Ｂに示すように連続的に変化する。スキャン測定手法を適用する際の印加電圧の連続的は、アナログ的な手法で連続的に変化させる場合と、デジタル的に微小に電圧を変化させる場合のいずれでもよい。
ここで、本例の場合には、ＳＩＭ測定手法とスキャン測定手法とを組み合わせた測定を行う。

［２．測定処理の流れの例］
図２は、本例の四重極型質量分析計１００による測定処理の流れの例を示すフローチャートである。ここでは、ＳＩＭ測定手法とスキャン測定手法とを組み合わせた測定を行う。
まず、四重極型質量分析計１００は、制御部１６２で、予備スキャンとしてキャリブレーション測定を実施する（ステップＳ１１）。このキャリブレーション測定では、試料として標準サンプルを用意してスキャンを行い、その標準サンプルの測定結果で得られた波形の半値全幅を用いて分解能の調整を行うと共に、四重極質量フィルタ１４１の印加電圧と検出値（ｍ／ｚ値）との対応が適正となるように調整する。半値全幅と分解能との関係については後述する。
キャリブレーション測定を行うことで、ターゲットとなる複数の質量数を検出するための四重極質量フィルタ１４１の印加電圧が定まる。

次に、ユーザインターフェースＰＣ３００は、ユーザからの指示に基づいて、ターゲットとなる複数の質量数に対応した測定パターンを生成し、その測定パターンによる四重極質量フィルタ１４１の印加電圧を得る（ステップＳ１２）。このときの印加電圧は、キャリブレーション測定で得た結果から、ターゲットとなる複数の質量数が正しく検出できるように、複数段階に変化するようにＳＩＭ測定用の設定が行われると共に、そのＳＩＭ測定用として複数段階に設定した印加電圧の内で、最後に設定した印加電圧（ＳＩＭ測定時の終了印加電圧）から最初の印加電圧（ＳＩＭ測定時の開始印加電圧）に戻す際に、連続的に印加電圧が変化するようにスキャン測定用の設定が行われる。但し、本例でのスキャン測定用の印加電圧は、キャリブレーション時のスキャン結果に基づいて、ＳＩＭ測定時の終了印加電圧と開始印加電圧との電圧差で決まる電圧幅よりも、終了印加電圧側と開始印加電圧側の双方で所定電圧だけ拡張した電圧幅に設定される。このスキャン測定時に電圧幅を拡張する具体的な例については後述する。

そして、ステップＳ１２で設定した測定パターンのデータ（ＳＩＭ測定用のパターン及びスキャン測定用のパターン）が、ユーザインターフェースＰＣ３００から制御ボード１６０に転送される（ステップＳ１３）。その後、制御部１６２は、ユーザインターフェースＰＣ３００から転送された測定パターンに基づいて、四重極質量フィルタ１４１の印加電圧Ｖｓを設定し、試料の測定を実施する（ステップＳ１４）。
そして、制御部１６２は、この測定の実施により得られた測定データを、制御ボード１６０からユーザインターフェースＰＣ３００に転送する（ステップＳ１５）。そして、制御部１６２は、測定動作を停止する（ステップＳ１６）。

［３．フィルタの印加電圧の設定例］
図３は、本例の四重極型質量分析計１００が、ＳＩＭ測定手法とスキャン測定手法とを組み合わせて測定を行う際の、四重極質量フィルタ１４１の印加電圧の設定例を示す。
図３において、横軸は時間を示し、縦軸は四重極質量フィルタ１４１の印加電圧を示す。
この例では、時間ｔ１１から時間ｔ１２までの期間に、四重極質量フィルタ１４１に、ターゲットになる４つの質量数に対応した４つの電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２，Ｖｓ３，Ｖｓ４を順に印加する。この４つの電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２，Ｖｓ３，Ｖｓ４を順に印加する期間に、四重極型質量分析計はＳＩＭ測定を行う。ここでは、ＳＩＭ測定時に印加する４つの電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２，Ｖｓ３，Ｖｓ４の内で、最初に設定する電圧Ｖｓ１を開始印加電圧とし、最後に設定する電圧Ｖｓ４を終了印加電圧とする。

そして、時間ｔ１２から時間ｔ１３までの間で、四重極質量フィルタ１４１に、スキャン測定用に電圧が連続的に変化する電圧を印加する。ここでは、スキャン測定により、ＳＩＭ測定時の終了印加電圧Ｖｓ４から開始印加電圧Ｖｓ１に戻す処理が行われるが、スキャン測定を開始する電圧Ｖｓ５は、終了印加電圧Ｖｓ４よりも所定電圧だけ高い電圧とする。また、スキャン測定を終了する電圧Ｖｓ０は、開始印加電圧Ｖｓ１よりも所定電圧だけ低い電圧とする。スキャン測定時に電圧幅を拡張する際の電圧幅（電圧Ｖｓ５−電圧Ｖｓ４の電圧、および電圧Ｖｓ１−電圧Ｖｓ０の電圧）は、四重極型質量分析計１００で測定可能な質量数の分解能を決める半値全幅に対応した電圧である。分解能を決める半値全幅については後述する。

図４は、図３に示す四重極質量フィルタ１４１の印加電圧で質量分析をしたときの測定例を示す。図４の横軸はｍ／ｚ値であり、縦軸はイオン強度を示す。図４において、４つのイオン強度α１１，α１２，α１３，α１４は、ＳＩＭ測定において４つの印加電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２，Ｖｓ３，Ｖｓ４を設定したときに、対応したｍ／ｚ値（ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４）で検出されるイオン強度を示す。
例えば、印加電圧Ｖｓ１としたとき、ｍ／ｚ値がｍ１のイオン強度α１１が検出される。また、印加電圧Ｖｓ２としたとき、ｍ／ｚ値がｍ２のイオン強度α１２が検出される。また、印加電圧Ｖｓ３としたとき、ｍ／ｚ値がｍ３のイオン強度α１３が検出される。さらに、印加電圧Ｖｓ４としたとき、ｍ／ｚ値がｍ４のイオン強度α１４が検出される。

また、スキャン測定では、ｍ／ｚ値がｍ１からｍ４の範囲を含む、広範囲のイオン強度β１１が検出される。スキャン測定による広範囲のイオン強度β１１は、ＳＩＭ測定による４つのイオン強度α１１，α１２，α１３，α１４と重なる箇所に現れる強度変化を完全に含んだものになっている。すなわち、スキャン測定による広範囲のイオン強度β１１では、各イオン強度α１１，α１２，α１３，α１４に近い値をピークとした４つの強度変化が現れるが、全ての強度変化が、ピークからベースラインに低下した状態まで含まれている。

図４に示す特性を、従来のＳＩＭ測定とスキャン測定を組み合わせた場合の図１０と比較すると判るように、本例の場合には、開始印加電圧Ｖｓ１と終了印加電圧Ｖｓ４に対応したイオン強度の変化が、スキャン測定のイオン強度β１１から完全に判断できるようになる。図１０に示す従来のスキャン測定のイオン強度β１では、ＳＩＭ測定によるイオン強度α１，α４と重なる箇所が測定範囲の端であるため、イオン強度β１で示される範囲の外側で、イオン強度α１，α４より高いピークが検出されるか否かが判らない状態である。これに対して、本例の場合には、図４に示すように、スキャン測定のイオン強度β１１の範囲が拡張されているため、開始印加電圧Ｖｓ１と終了印加電圧Ｖｓ４で測定されたイオン強度α１１，α１４が、本当にピークであるのか否かが判るようになる。

このＳＩＭ測定による各イオン強度α１１，α１２，α１３，α１４が、スキャン測定のイオン強度β１１からピーク位置であるのか否かは、例えばユーザインターフェースＰＣ３００に表示される図４のようなグラフを、ユーザが見て判断することができる。あるいは、制御部１６２又はユーザインターフェースＰＣ３００が、ＳＩＭ測定による各イオン強度α１１，α１２，α１３，α１４と、スキャン測定のイオン強度β１１とを比較して、各イオン強度α１１，α１２，α１３，α１４がピーク位置であるのか否かを自動的に判定してもよい。制御部１６２又はユーザインターフェースＰＣ３００で得られた判定結果は、例えばユーザインターフェースＰＣ３００が備える表示部に表示される。

［４．分解能と半値全幅の説明］
次に、図５〜図７を参照して、スキャン測定時に電圧幅を拡張する際の条件である、測定可能な質量数の分解能を決める半値全幅について説明する。
まず、四重極型質量分析計１００で得られる検出データの分解能について説明する。分解能とは、隣り合う２つのピークを識別できる能力であり、２つのピークを識別可能な距離を示す。

図５は、分解能が高い状態でのスキャン測定による検出データを示し、図６は分解能が低い状態でのスキャン測定による検出データの波形を示す。図５及び図６では、質量数Ｍ_Ａの成分Ａと、質量数Ｍ_Ｂの成分Ｂとが近接したｍ／ｚ値である。図５に示す高分解能の例では、成分Ａの波形と成分Ｂの波形は完全に分離できた状態であり、検出データから各成分Ａ，Ｂのピーク位置が判定できる。一方、図６に示す低分解能の例では、質量数Ｍ_Ａの成分Ａと質量数Ｍ_Ｂの成分Ｂが分離できず、２つの成分を重ねた成分（Ａ＋Ｂ）が検出波形となり、各成分Ａ，Ｂのピーク位置が判別できない。

図５に示すΔＭ_Ａは質量数Ｍ_Ａの成分Ａの半値全幅を示し、ΔＭ_Ｂは質量数Ｍ_Ｂの成分Ｂの半値全幅を示す。半値全幅ΔＭ_Ａ，ΔＭ_Ｂは、成分Ａ，Ｂの強度がピーク値の半分になる位置での、各成分Ａ，Ｂの波形の幅を示す。この半値全幅は、ピーク識別が可能な限界距離である。
図７の例は、ピーク強度が同じ成分Ａと成分Ｂを、半値全幅ΔＭだけ離した場合の検出波形を示す。すなわち、図７に示すように、各成分Ａ，Ｂのイオン強度（高さ）がｈであるとき、そのイオン強度の半分の高さ（ｈ／２）で、２つの成分Ａ，Ｂの値が交叉するようにした。ここでは、２つの成分Ａ，Ｂの半値全幅ΔＭ_Ａ，ΔＭ_Ｂは同じであり、２つの成分Ａ，Ｂの距離（半値全幅ΔＭ）は、ΔＭ_Ａ及びΔＭ_Ｂと等しくなる。

この図７に示すように質量数Ｍ_Ａの成分Ａと質量数Ｍ_Ｂの成分Ｂを半値全幅ΔＭだけ離した状態での検出波形は、２つの成分を重ねた波形（Ａ＋Ｂ）となるが、図６の例とは異なり、このときの検出波形（Ａ＋Ｂ）には、それぞれの成分Ａ，Ｂのピークが現れる。したがって、半値全幅ΔＭだけ離れた状態のとき、四重極型質量分析計１００は、成分Ａと成分Ｂのピークを判別できるようになる。この半値全幅だけ離れた状態が、それぞれの成分Ａ，Ｂのピークを判別できる限界である。

ここで、本例においては、ＳＩＭ測定とスキャン測定を組み合わせる際の、スキャン測定時に測定する範囲を、この半値全幅に相当する範囲拡張するようにした。すなわち、本例においては、四重極質量フィルタ１４１のスキャン測定時の印加電圧として、ＳＩＭ測定時の開始印加電圧と終了印加電圧とで決まる電圧範囲よりも、開始印加電圧と終了印加電圧のそれぞれで、半値全幅に相当する電圧だけ拡張した範囲とする。

このように半値全幅に相当する範囲拡張したスキャン測定を行うことで、ＳＩＭ測定で検出されたｍ／ｚ値をピークとした強度変化が、強度がベースラインからピーク位置まで立ち上がった後、強度がベースラインに変化するまで、全ての範囲で観測されるようになる。

以上説明したように、本例の四重極型質量分析計１００によると、ＳＩＭ測定とスキャン測定を組み合わせて測定を行う際に、スキャン測定を行う電圧範囲が、ＳＩＭ測定時の開始印加電圧と終了印加電圧とで決まる電圧範囲よりも拡張した電圧範囲になるため、ＳＩＭ測定で得られた全てのイオン強度の変化状態が良好に測定できるようになる。特に、上述したように、ＳＩＭ測定時の開始印加電圧と終了印加電圧とで決まる電圧範囲よりも、開始印加電圧と終了印加電圧のそれぞれで、少なくとも半値全幅に相当する電圧だけ拡張した範囲でスキャン測定を行うことで、開始印加電圧と終了印加電圧の双方で、強度がベースラインになるまでの範囲が測定でき、ターゲットとなる質量数の物質の状態が良好に分析できるようになる。

［５．変形例］
なお、上述した各実施の形態例で説明した構成や処理は、あくまでも好適な一例を示すものであり、本発明はここで説明した実施の形態例に限定されるものではない。
例えば、上述した実施の形態例では、ＳＩＭ測定とスキャン測定を組み合わせて測定を行う際に、スキャン測定時の測定電圧範囲を、半値全幅に相当する電圧だけ拡張するようにした。これに対して、四重極型質量分析計１００として、少なくとも半値全幅に相当する電圧以上拡張したものであれば、より広い範囲でスキャン測定を行うようにしてもよい。但し、スキャン測定を行う範囲が広すぎると、スキャン測定に時間がかかるため、半値全幅に相当する電圧か、その電圧よりも若干広い程度の範囲に拡張するのが好ましい。
また、図３や図４の測定例では、ＳＩＭ測定で４つの質量数をターゲットとした場合を示した。これに対して、４つ以外の複数の質量数のターゲットをＳＩＭ測定で測定するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態例で説明した処理では、測定開始前に行われるキャリブレーション時のスキャンで得られた結果に基づいて、スキャン測定時に四重極質量フィルタの印加電圧を拡張する範囲を決めるようにした。これに対して、キャリブレーション用のスキャン以外の予備スキャンを行って、スキャン測定時に四重極質量フィルタの印加電圧を拡張する範囲を決めるようにしてもよい。例えば、キャリブレーション用のスキャンとは別に、スキャン測定時の電圧範囲を決めるために、事前に予備スキャンを行うようにしてもよい。あるいは、ある程度の回数、ＳＩＭ測定とスキャン測定を行った後、予備スキャンを行って、スキャン測定時の電圧範囲を再度調整するようにしてもよい。

１００…四重極型質量分析計、１１０…インターフェース、１２０…イオン源、１３０…イオン光学系、１４０…分析部、１４１…四重極質量フィルタ、１５０…検出器、１６０…制御ボード、１６１…アナログ／デジタル変換機、１６２…制御部、１６３…ＲＡＭ、１６４…通信コントローラ、１６５，１６６，１６７…デジタル／アナログ変換機、１６８…信号発生器、１６９…乗算機、１７０…ＤＣ増幅器、１７１…ＲＦ増幅器、１７２…加算機、２００…試料前処理装置、３００…ユーザインターフェースＰＣ

Claims (4)

1. 試料をイオン化するイオン源と、
   前記イオン源で発生したイオンが供給される四重極質量フィルタと、
   前記四重極質量フィルタを通過したイオンを検出する検出器と、
   前記四重極質量フィルタの印加電圧をターゲットとなる複数の質量数に対応した複数段階に設定して、前記検出器でイオンを検出させる選択イオン検出測定と、前記四重極質量フィルタの印加電圧を開始電圧から終了電圧までほぼ連続的に変化させて、前記検出器でイオンを検出させるスキャン測定とを、交互に実行させる制御部とを備え、
   ターゲットとなる複数の質量数に対応した前記選択イオン検出測定時の前記四重極質量フィルタの複数段の印加電圧は、前記試料の分析に先立って行われた予備スキャンの結果に基づいて設定されると共に、前記スキャン測定時の前記四重極質量フィルタの印加電圧の開始電圧と終了電圧は、前記選択イオン検出測定時に設定した複数段の印加電圧で得られるイオンの強度が変化する範囲のほぼ全体が含まれるようにし、
   前記スキャン測定時の前記四重極質量フィルタの印加電圧の開始電圧及び終了電圧は、少なくとも、前記選択イオン検出測定時の複数段の印加電圧の内の最も低い電圧及び最も高い電圧よりも、検出される質量数の分解能を決める半値全幅に対応した電圧だけシフトさせて、印加電圧が変化する範囲を拡張するようにした
   四重極型質量分析計。
2. 前記予備スキャンは、キャリブレーション用のスキャンである
   請求項１に記載の四重極型質量分析計。
3. イオン源によりイオン化された試料を四重極質量フィルタに供給し、前記四重極質量フィルタを通過したイオンを検出器で検出して質量分析を行う質量分析方法において、
   前記四重極質量フィルタの印加電圧をターゲットとなる複数の質量数に対応した複数段階に設定して、前記検出器でイオンを検出させる選択イオン検出測定と、前記四重極質量フィルタの印加電圧を開始電圧から終了電圧までほぼ連続的に変化させて、前記検出器でイオンを検出させるスキャン測定とを、交互に実行させ、
   ターゲットとなる複数の質量数に対応した前記選択イオン検出測定時の前記四重極質量フィルタの複数段の印加電圧が、前記試料の分析に先立って行われた予備スキャンの結果に基づいて設定されると共に、前記スキャン測定時の前記四重極質量フィルタの印加電圧の開始電圧と終了電圧は、前記選択イオン検出測定時に設定した複数段の印加電圧で得られるイオンの強度が変化する範囲のほぼ全体が含まれるように設定し、
   前記スキャン測定時の前記四重極質量フィルタの印加電圧の開始電圧及び終了電圧は、少なくとも、前記選択イオン検出測定時の複数段の印加電圧の内の最も低い電圧及び最も高い電圧よりも、検出される質量数の分解能を決める半値全幅に対応した電圧だけシフトさせて、印加電圧が変化する範囲を拡張するようにした
   質量分析方法。
4. 前記予備スキャンは、キャリブレーション用のスキャンである
   請求項３に記載の質量分析方法。

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