JP6596103B2 - 多重反射型tof質量分光計およびtof質量分析方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2015年4月30日に出願の英国特許出願第1507363.8号の優先権、および利益を主張する。この特許の全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、一般に、質量分光計、特に、多重反射型飛行時間質量分光計(MR−TOF−MS)およびそれらの使用に関する。
互いに間隔を置いて第1の次元(X次元)に配置され、それぞれ第1の次元と直交する第2の次元(Z次元)に伸長している2つのイオンミラー、および
第1と第2の次元に対し一定の角度で配置される軌道に沿って移動し、イオンが第2の次元(Z次元)の空間を通ってドリフトする間、第1の次元(X次元)でイオンがミラー間で繰り返して往復するようにミラーの間の前記空間にイオンパケットを導入するためのイオン導入機構、を含み、
イオンが第2の次元(Z次元)で前記空間を通ってドリフトする間、イオンが第1と第2の両次元と直交する第3の次元(Y次元)でも往復するようにミラーおよびイオン導入機構が配置および構成され、
分光計は、イオンが第1の次元(X次元)で複数回往復した後で、イオンを受け取るように配置されたイオン受容機構を含み、
少なくとも一部のイオン導入機構および/または少なくとも一部のイオン受容機構がミラーの間に配置される。
互いに間隔を置いて第1の次元(X次元)に配置され、それぞれ第1の次元と直交する第2の次元(Z次元)に伸長している2つのイオンミラーを用意すること、
イオンが、第1と第2の次元に対し一定の角度で配置される軌道に沿って移動し、イオンが第2の次元(Z次元)の空間を通ってドリフトする間、第1の次元(X次元)でイオンがミラー間で繰り返して往復するようにイオン導入機構を使ってミラーの間の前記空間にイオンパケットを導入すること、
イオンが第2の次元(Z次元)で前記空間を通ってドリフトする間、第1と第2の両次元と直交する第3の次元(Y次元)でイオンを往復させること、
イオンが第1の次元(X次元)で複数回往復した後で、イオン受容機構中にまたはその上でイオンを受け取ること、を含み、
少なくとも一部のイオン導入機構および/または少なくとも一部のイオン受容機構がミラーの間に配置される方法。
(a)(i)エレクトロスプレーイオン化(「ESI」)イオン源、(ii)大気圧光イオン化(「APPI」)イオン源、(iii)大気圧化学イオン化(「APCI」)イオン源、(iv)マトリックス支援レーザー脱離イオン化(「MALDI」)イオン源、(v)レーザー脱離イオン化(「LDI」)イオン源、(vi)大気圧イオン化(「API」)イオン源、(vii)シリコン上脱離イオン化(「DIOS」)イオン源、(viii)電子衝突(「EI」)イオン源、(ix)化学イオン化(「CI」)イオン源、(x)電界イオン化(「FI」)イオン源、(xi)電界脱離(「FD」)イオン源、(xii)誘導結合プラズマ(「ICP」)イオン源、(xiii)高速原子衝撃(「FAB」)イオン源、(xiv)液体二次イオン質量分析(「LSIMS」)イオン源、(xv)脱離エレクトロスプレーイオン化(「DESI」)イオン源、(xvi)ニッケル−63放射性イオン源、(xvii)大気圧マトリックス支援レーザー脱離イオン化イオン源、(xviii)サーモスプレーイオン源、(xix)大気サンプリンググロー放電イオン化(「ASGDI」)イオン源、(xx)グロー放電(「GD」)イオン源、(xxi)インパクタイオン源、(xxii)リアルタイム直接分析(「DART」)イオン源、(xxiii)レーザースプレーイオン化(「LSI」)イオン源、(xxiv)ソニックスプレーイオン化(「SSI」)イオン源、(xxv)マトリックス支援入口イオン化(「MAII」)イオン源、(xxvi)溶媒支援入口イオン化(「SAII」)イオン源、(xxvii)脱離エレクトロスプレーイオン化(「DESI」)イオン源、(xxviii)レーザーアブレーションエレクトロスプレーイオン化(「LAESI」)イオン源からなる群より選択されるイオン源、および/または、
(b)1つまたは複数の連続またはパルスイオン源、および/または
(c)1つまたは複数のイオンガイド、および/または
(d)1つまたは複数のイオン移動度分離装置および/または1つまたは複数の電界非対称イオン移動度分光計装置、および/または
(e)1つまたは複数のイオントラップまたは1つまたは複数のイオントラップ領域、および/または
(f)(i)衝突誘発解離(「CID」)フラグメンテーション装置、(ii)表面誘発解離(「SID」)フラグメンテーション装置、(iii)電子移動解離(「ETD」)フラグメンテーション装置、(iv)電子捕獲解離(「ECD」)フラグメンテーション装置、(v)電子衝突または衝撃解離フラグメンテーション装置、(vi)光誘発解離(「PID」)フラグメンテーション装置、(vii)レーザー誘発解離フラグメンテーション装置、(viii)赤外線照射誘発解離装置、(ix)紫外線照射誘発解離装置、(x)ノズルスキマーインターフェースフラグメンテーション装置、(xi)インソースフラグメンテーション装置、(xii)インソース衝突誘発解離フラグメンテーション装置、(xiii)熱源または温度源フラグメンテーション装置、(xiv)電界誘発フラグメンテーション装置、(xv)磁界誘導フラグメンテーション装置、(xvi)酵素消化または酵素分解フラグメンテーション装置、(xvii)イオン−イオン反応フラグメンテーション装置、(xviii)イオン−分子反応フラグメンテーション装置、(xix)イオン−原子反応フラグメンテーション装置、(xx)イオン−準安定イオン反応フラグメンテーション装置、(xxi)イオン−準安定分子反応フラグメンテーション装置、(xxii)イオン−準安定原子反応フラグメンテーション装置、(xxiii)付加またはプロダクトイオンを形成するようにイオンを反応させるためのイオン−イオン反応装置、(xxiv)付加またはプロダクトイオンを形成するようにイオンを反応させるためのイオン−分子反応装置、(xxv)付加またはプロダクトイオンを形成するようにイオンを反応させるためのイオン−原子反応装置、(xxvi)付加またはプロダクトイオンを形成するようにイオンを反応させるためのイオン−準安定イオン反応装置、(xxvii)付加またはプロダクトイオンを形成するようにイオンを反応させるためのイオン−準安定分子反応装置、(xxviii)付加またはプロダクトイオンを形成するようにイオンを反応させるためのイオン−準安定原子反応装置、および(xxix)電子イオン化解離(「EID」)フラグメンテーション装置からなる群から選択された1つまたは複数の衝突、フラグメンテーション、または反応セル、および/または
(h)1つまたは複数のエネルギー分析計または静電エネルギー分析計、および/または
(i)1つまたは複数のイオン検出器、および/または
(j)(i)四重極型マスフィルター、(ii)2Dまたは線形四重極型イオントラップ、(iii)ポールまたは3D四重極型イオントラップ、(iv)ペニングイオントラップ、(v)イオントラップ、(vi)磁界型マスフィルター、(vii)飛行時間型マスフィルター、(viii)ウィーンフィルターからなる群から選択される1つまたは複数のマスフィルター、および/または
(k)イオンパルスを発生させるための装置またはイオンゲート、および/または
(l)実質的に連続的なイオンビームをパルスイオンビームに変換する装置。
(i)四重極対数ポテンシャル分布を有する静電界を形成する外側の樽形電極と、同軸内側の紡錘形電極とを備えるCトラップおよび質量分析計であって、第1の操作モードのイオンがCトラップへ透過されて、次いで、質量分析計内へ注入され、第2の操作モードのイオンが、Cトラップへ透過された後に、衝突セルまたは電子移動解離装置へ送られ、少なくとも一部のイオンが、フラグメントイオンにフラグメント化され、フラグメントイオンが、その後、質量分析計内へ注入される前に、Cトラップへ透過される、Cトラップおよび質量分析計、および/または
(ii)使用中にイオンが透過される開口部を各々有する、複数の電極を備える積層リングイオンガイドであって、電極の間隔がイオン経路の長さに沿って増加し、イオンガイドの上流区画内の電極の開口部が、第1の直径を有し、イオンガイドの下流区画内の電極の開口部が、第1の直径よりも小さい第2の直径を有し、ACまたはRF電圧の逆位相が、使用中に、後行電極に印加される、積層リングイオンガイド。
Claims (25)
- 多重反射型飛行時間質量分光計であって、
互いに間隔を置いて第1の次元(X次元)に配置され、それぞれ前記第1の次元と直交する第2の次元(Z次元)に伸長している2つのイオンミラー、
イオンが、前記第1と第2の次元に対し一定の角度で配置される軌道に沿って移動し、前記第2の次元(Z次元)の空間を通ってドリフトする間、前記第1の次元(X次元)で前記イオンが前記イオンミラー間で繰り返して往復するように前記イオンミラー間の前記空間にイオンパケットを導入するためのイオン導入機構、を含み、
前記イオンが前記第2の次元(Z次元)で前記空間を通ってドリフトする間、前記イオンが前記第1と第2の両次元と直交する第3の次元(Y次元)でも往復するように前記イオンミラーおよびイオン導入機構が配置および構成され、
前記分光計が、前記イオンが前記第1の次元(X次元)で複数回往復した後で、イオンを受け取るように配置されたイオン受容機構を含み、
少なくとも一部の前記イオン導入機構および/または少なくとも一部の前記イオン受容機構が前記イオンミラーの間に配置され、
前記イオンミラーおよびイオン導入機構が、前記イオンが前記第1と第2の次元(XおよびZ次元)で前記少なくとも一部のイオン導入機構と同じ位置を有する場合、前記イオンが前記第3の次元(Y次元)で異なる位置を有するように、前記イオンを前記第1の次元(X次元)および第3の次元(Y次元)で、種々速度で往復させるように構成され、それにより、前記イオンが前記第1の次元(X次元)で往復する間、前記イオンの軌道が前記イオン導入機構を少なくとも1回バイパスする、および/または
前記イオンミラーおよびイオン導入機構が、前記イオンが前記第1と第2の次元(XおよびZ方向)で前記少なくとも一部のイオン受容機構と同じ位置を有する場合、前記イオンが前記第3の次元(Y次元)で異なる位置を有するように、前記イオンを前記第1の次元(X次元)および前記第3の次元(Y次元)で、種々速度で往復させるように構成され、それにより、前記イオンが前記第1の次元(X次元)で往復する間、前記イオンの軌道が前記イオン受容機構を少なくとも1回バイパスする、分光計。 - 前記イオンが、前記第3の次元(Y次元)で往復軸のまわりおよび最大振幅の位置間で往復するように構成され、前記少なくとも一部のイオン導入機構および/または前記少なくとも一部のイオン受容機構が、前記最大振幅の位置間の前記空間の一部のみにわたって伸長するように配置される、請求項1に記載の分光計。
- 前記イオンミラーおよびイオン導入機構が、前記第1の次元(X次元)の前記イオンミラー間での前記イオンのそれぞれの反射中に前記イオンを前記第2の次元(Z次元)に距離ZR移動させるように構成され、前記距離ZRが、前記少なくとも一部のイオン導入機構の前記第2の次元(Z次元)の長さおよび/または前記少なくとも一部のイオン受容機構の前記第2の次元(Z次元)の長さより小さい、請求項1または請求項2に記載の分光計。
- 前記少なくとも一部のイオン導入機構の前記第2の次元(Z次元)の長さおよび/または前記少なくとも一部のイオン受容機構の前記第2の次元(Z次元)の長さが、前記距離ZRの距離の4倍までである、請求項3に記載の分光計。
- 前記イオンミラーおよびイオン導入機構が、≧0.5mm、≧1mm、≧1.5mm、≧2mm、≧2.5mm、≧3mm、≧3.5mm、≧4mm、≧4.5mm、≧5mm、≧6mm、≧7mm、≧8mm、≧9mm、≦10mm、≦9mm、≦8mm、≦7mm、≦6mm、≦5mm、≦4.5mm、≦4mm、≦3.5mm、≦3mm、≦2.5mm、および≦2mmからなる群より選択される振幅で前記第3の次元(Y次元)で前記イオンが往復するように構成される、請求項1〜請求項4のいずれかに記載の分光計。
- 前記イオンが、前記第3の次元(Y次元)で往復軸のまわりを最大往復振幅で往復し、前記少なくとも一部のイオン導入機構および/または前記少なくとも一部のイオン受容機構が、前記第3の次元(Y次元)の往復軸から、前記最大往復振幅より小さい距離だけ離して配置される、請求項1〜請求項5のいずれかに記載の分光計。
- 前記イオンが前記第3の次元(Y次元)で往復軸のまわりを往復するように構成され、
(i)前記少なくとも一部のイオン導入機構および前記少なくとも一部のイオン受容機構が、前記第3の次元(Y次元)で前記往復軸から間隔を置いて配置される、または
(ii)前記少なくとも一部のイオン導入機構および前記少なくとも一部のイオン受容機構の内の一方が、前記往復軸上に配置され、前記少なくとも一部のイオン導入機構および前記少なくとも一部のイオン受容機構のもう一方が、前記往復軸から前記第3の次元(Y次元)で間隔を置いて配置される、または
(iii)前記少なくとも一部のイオン導入機構および前記少なくとも一部のイオン受容機構の両方が、前記往復軸上に配置される、請求項1〜請求項6のいずれかに記載の分光計。 - 前記少なくとも一部のイオン受容機構が、前記イオンが前記第3の次元(Y次元)で1回または複数回往復した後で、前記イオンミラー間の空間からイオンを受け取るために前記イオンミラー間に配置される、請求項1〜請求項7のいずれかに記載の分光計。
- 前記少なくとも一部のイオン受容機構が、イオン検出器である、請求項1〜請求項8のいずれかに記載の分光計。
- 前記イオン受容機構が、イオンガイドを含み、前記少なくとも一部のイオン受容機構が前記イオンガイドへの入口である、請求項1〜請求項8のいずれかに記載の分光計。
- 前記イオンミラー間の前記空間の外側に配置されたイオン検出器をさらに含み、前記イオンガイドが前記イオンミラー間の前記空間からイオンを受け取り、前記イオン検出器に前記イオンを誘導するように配置および構成される、請求項10に記載の分光計。
- 前記イオンガイドが、電気または磁気セクターである、請求項10または請求項11に記載の分光計。
- 前記イオン受容機構が、イオンを前記イオンミラー間の前記空間から、必要に応じて、前記イオンミラー間の前記空間の外側に配置された検出器の方向に曲げるイオンデフレクターである、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の分光計。
- 前記イオン導入機構が、イオンを前記イオンミラー間の前記空間に導入するステップを実施するように、前記イオンミラー間に配置され、イオンパケットを放出する、または生成して放出するように構成されたパルスイオン源である、請求項1〜請求項13のいずれかに記載の分光計。
- 前記パルスイオン源が、直交加速器またはイオンビームをイオンパケットに変換するイオントラップを含む、請求項14に記載の分光計。
- 前記パルスイオン源が、前記第1と第2の次元に対し一定の角度で配置された前記軌道に沿って通すように前記イオンを誘導するための、パルスまたは連続イオンステアリング装置の内の1つまたは複数を含む、請求項14または請求項15に記載の分光計。
- 前記イオン導入機構が、イオンガイドを含み、前記少なくとも一部のイオン導入機構が前記イオンガイドの出口である、請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載の分光計。
- 前記イオンミラー間の前記空間の外側に配置されたイオン源をさらに含み、前記イオンガイドが、前記第1と第2の次元に対し一定の角度で配置された前記軌道に沿って通過するように、前記イオン源からイオンを受け取り、前記イオンを前記空間に誘導するように配置および構成される、請求項17に記載の分光計。
- 前記イオンガイドが、電気または磁気セクターである、請求項17または請求項18に記載の分光計。
- 前記少なくとも一部のイオン導入機構が、前記イオンの前記軌道を曲げるイオンデフレクターである、請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載の分光計。
- 前記イオンミラーの間および前記イオン導入機構と前記イオン受容機構との間のイオン飛行経路中に配置された1つまたは複数のビームストップをさらに含み、前記1つまたは複数のビームストップが、前記第2の次元(Z次元)で測定したそれぞれのイオンビームパケットの前端および/または後端に位置するイオンの通過を遮断するように配置および構成され、および/または
それぞれのイオンパケットが、前記イオン導入機構から前記イオン受容機構へ移動する間に、前記第2の次元(Z次元)に発散し、1つまたは複数のビームストップが、所定の量を超えて平均イオン軌道から発散する前記イオンパケット中のイオンの前記通過を遮断するように配置および構成される、請求項1〜請求項20のいずれかに記載の分光計。 - 少なくとも1つの前記ビームストップが、補助イオン検出器である、請求項21に記載の分光計。
- 前記第1の次元(X次元)において、前記イオンが前記イオンミラー間で所望の数の往復を行った後に、前記イオンを検出するように配置および構成された主イオン検出器;前記補助イオン検出器であって、それぞれのイオンパケットの一部の前記イオンを検出し、それぞれのイオンパケット中のイオンの強度を決定するように配置および構成された補助イオン検出器;および前記補助イオン検出器により検出された前記強度に基づいて、前記主イオン検出器のゲインを制御するための制御システム、を含む、請求項22に記載の分光計。
- 前記第1の次元(X次元)において、前記イオンが前記イオンミラー間で所望の数の往復を行った後に、前記イオンを検出するように配置および構成された主イオン検出器;前記補助イオン検出器であって、それぞれのイオンパケットの一部の前記イオンを検出するように配置および構成された補助イオン検出器;および前記補助イオン検出器からのシグナル出力に基づいて前記イオンパケットの前記軌道を誘導するための、また、必要に応じて、前記イオン導入機構から前記主イオン検出器へのイオン伝送を最適化するための制御システムを含む、請求項22または請求項23に記載の分光計。
- 飛行時間質量分析方法であって、
互いに間隔を置いて第1の次元(X次元)に配置され、それぞれ前記第1の次元と直交する第2の次元(Z次元)に伸長している2つのイオンミラーを用意すること、
イオンが、前記第1と第2の次元に対し一定の角度で配置される軌道に沿って移動し、前記イオンが前記第2の次元(Z次元)の空間を通ってドリフトする間、前記第1の次元(X次元)で前記イオンが前記イオンミラー間で繰り返して往復するようにイオン導入機構を使って前記イオンミラーの間の前記空間にイオンパケットを導入すること、
前記イオンが前記第2の次元(Z次元)で前記空間を通ってドリフトする間、前記第1と第2の両次元と直交する第3の次元(Y次元)で前記イオンを往復させること、および
前記イオンが前記第1の次元(X次元)で複数回往復した後で、イオン受容機構中にまたはその上で前記イオンを受け取ること、を含み、
少なくとも一部の前記イオン導入機構および/または少なくとも一部の前記イオン受容機構が前記イオンミラーの間に配置され、
前記イオンミラーおよびイオン導入機構が、前記イオンが前記第1と第2の次元(XおよびZ次元)で前記少なくとも一部のイオン導入機構と同じ位置を有する場合、前記イオンが前記第3の次元(Y次元)で異なる位置を有するように、前記イオンを前記第1の次元(X次元)および第3の次元(Y次元)で、種々速度で往復させるように構成され、それにより、前記イオンが前記第1の次元(X次元)で往復する間、前記イオンの軌道が前記イオン導入機構を少なくとも1回バイパスする、および/または
前記イオンミラーおよびイオン導入機構が、前記イオンが前記第1と第2の次元(XおよびZ方向)で前記少なくとも一部のイオン受容機構と同じ位置を有する場合、前記イオンが前記第3の次元(Y次元)で異なる位置を有するように、前記イオンを前記第1の次元(X次元)および前記第3の次元(Y次元)で、種々速度で往復させるように構成され、それにより、前記イオンが前記第1の次元(X次元)で往復する間、前記イオンの軌道が前記イオン受容機構を少なくとも1回バイパスする、方法。
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