JP6627979B2 - 質量分析装置 - Google Patents
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Description
a)前記イオン源と前記射出部の間に設けられた、多重極型電極から成るイオン輸送部と、
b)前記多重極型電極に高周波電圧と直流電圧とが加算された電圧を印加するものであって、該多重極型電極で囲まれる空間をイオンが通過する際に、前記飛行空間における飛行時間が少なくとも前記所定の測定周期を超えるような所定の質量電荷比以上の範囲のイオンを発散させる多重極電場を形成するための電圧を前記多重極型電極に印加する電圧発生部と、
c)マシュー方程式に基づくパラメータであるq値及びa値を二軸にとったマシュー線図上で原点を通り安定領域を横切るように定められた質量走査線の傾きを測定対象の質量電荷比範囲に亘る質量走査に応じて変化させ、その測定対象の質量電荷比範囲内での質量走査に応じた質量走査線の傾きの変化に対応して変化する直流電圧及び高周波電圧を前記多重極型電極に印加するように前記電圧発生部を制御する制御部と、
を備え、前記制御部は、前記イオン輸送部を通過するイオンの質量電荷比の上限が略一定に維持されるように高周波電圧の走査に応じて直流電圧を変化させることを特徴としている。
即ち、本発明に係る第1の態様の質量分析装置は、特定の質量電荷比を有するイオンを選択的に通過させることが可能な四重極マスフィルタと、該四重極マスフィルタと前記射出部との間に設けられたイオンを解離させるためのコリジョンセルと、をさらに備え、前記四重極マスフィルタを前記イオン輸送部として用いる構成とすることができる。
また本発明に係る第1の態様の質量分析装置において、高周波電場の作用によりイオンを収束させつつ後段へと送るイオンガイドをさらに備え、前記イオンガイドを前記イオン輸送部として用いる構成とすることもできる。
a)前記四重極マスフィルタの各電極に、高周波電圧と直流電圧とを加算した電圧を印加する電圧発生部と、
b)マシュー方程式に基づくパラメータであるq値及びa値を二軸にとったマシュー線図上で原点を通る直線である質量走査線の傾きを、a=0である水平状態と該質量走査線が安定領域の基部を横切る所定の傾斜状態との間の所定の範囲で調整可能であり、且つ、前記四重極マスフィルタを通過するイオンの質量電荷比の上限が略一定に維持されるように高周波電圧の走査に応じて直流電圧を変化させるべく前記電圧発生部を制御する制御部と、
を備えることを特徴としている。
前記四重極マスフィルタの動作モードとして、
マシュー線図上で質量走査線が安定領域の頂部付近の所定の範囲を通過するように該質量走査線の傾きを定める第1のモードと、
マシュー線図上で質量走査線の傾きが水平状態と前記所定の傾斜状態との間の所定の範囲で調整可能であり、且つ、前記四重極マスフィルタを通過するイオンの質量電荷比の上限が略一定に維持されるように高周波電圧の走査に応じて直流電圧を変化させる第2のモードと、
を選択可能に有し、前記第2のモードが選択されたときに前記制御部は、指定された傾きの質量走査線から質量電荷比の走査に応じて該質量走査線の傾きを徐々に変化させるように高周波電圧及び直流電圧をそれぞれ変化させるべく前記電圧発生部を制御する構成とすることができる。
以下、本発明の第1実施例であるQ−TOF型質量分析装置について、添付図面を参照して説明する。
本実施例のQ−TOF型質量分析装置は、多段差動排気系の構成を有しており、チャンバ1内に配設された、略大気圧雰囲気であるイオン化室2と最も真空度の高い高真空室6との間に、第1乃至第3なる三つの中間真空室3、4、5が設けられている。
イオン化室2には、エレクトロスプレイイオン化(ESI)を行うためのESIスプレー7が設けられ、目的化合物を含む試料液がESIスプレー7に供給されると、該スプレー7先端で片寄った電荷を付与されて噴霧された液滴から目的化合物由来のイオンが生成される。なお、イオン化法はこれに限らない。
a=(8eU)/(mr0 2ω2)
q=(4eV)/(mr0 2ω2)
ここで、eはイオンの電荷、mはイオンの質量、r0は中心軸(イオン光軸C)からロッド電極周面までの最短距離(ロッド電極の内接円の半径)である。つまり、aは直流電圧の電圧値Uに比例し、qは高周波電圧の振幅値Vに比例する。図2中に斜線で示した略三角形の領域はイオンが安定軌道をとる(発散しない)安定領域Sである。
Max(m/z)=0.706/0.21=3.36倍
Min(m/z)=0.706/0.85=0.83倍
そのため、いま四重極マスフィルタ12を通過させたい目標のイオンの質量電荷比m/zを1000に設定した場合、四重極マスフィルタ12を通過し得るイオンの質量電荷比範囲はm/z 830〜3360となる。このようにして四重極マスフィルタ12を通過させたいイオンの質量電荷比範囲に応じてパラメータaを適切に定め、それに対応した直流電圧Uを求めればよい。
上記第1実施例では、パラメータ(a,q)は常に一定であるため制御が容易である。一方、四重極マスフィルタ12に印加する高周波電圧の振幅値Vが小さいときには、本来、周期遅れとはならないような質量電荷比のイオンまで遮断してしまうため、測定可能な質量電荷比範囲が狭くなる。これは図4に示したとおりである。そこで、第2実施例のQ−TOF型質量分析装置では、必要以上のイオンの遮断を回避し測定対象の質量電荷比範囲をできるだけ広くするために第1実施例とは異なる制御方法を採用している。第2実施例のQ−TOF型質量分析装置の構成は上述した第1実施例のQ−TOF型質量分析装置と基本的に同じであるので、以下の説明では構成図として図1を用いる。
上記第1実施例のQ−TOF型質量分析装置では、マシュー線図上の質量走査線の傾きは常に一定であり、測定対象の質量電荷比範囲に応じて高周波電圧の振幅値Vと直流電圧Uとを固定していた。それに対し、この第2実施例のQ−TOF型質量分析装置では、四重極マスフィルタ12のロッド電極に印加する高周波電圧の振幅値Vが増加するように走査し、それに伴い質量走査線をその傾きが図5中に示すように例えばDからD’まで徐々に大きくなるように移動させ、その質量走査線に応じた直流電圧Uを四重極マスフィルタ12のロッド電極に印加する。質量走査線の傾きを一定に保ったまま高周波電圧の振幅値V及び直流電圧Uを走査すると、高周波電圧の振幅値Vが大きくなるに伴い質量電荷比範囲の上限が高くなりすぎるが、質量走査線の傾きを大きくすることで質量電荷比範囲の上限を抑えることができる。
2…イオン化室
3…第1中間真空室
4…第2中間真空室
5…第3中間真空室
6…高真空室
7…ESIスプレー
8…加熱キャピラリ
10…スキマー
9、11、14…イオンガイド
12…四重極マスフィルタ
13…コリジョンセル
15…イオン通過口
16…イオン輸送光学系
17…直交加速部
20…飛行空間
21…反射器
22…バックプレート
23…イオン検出器
30…データ処理部
40…四重極電圧発生部
41…高周波電圧発生部
42…直流電圧発生部
43…加算部
50…制御部
51…m/z選択時電圧設定部
52…m/z範囲限定時電圧設定部
53…入力部
Claims (4)
- 試料成分をイオン化するイオン源と、イオンが飛行する飛行空間、前記イオン源で生成されたイオン又は該イオンに由来するイオンに所定のエネルギを与えて前記飛行空間に向けて射出する射出部、及び、前記飛行空間を飛行したイオンを検出する検出器、を含む飛行時間型質量分析部と、を具備し、該飛行時間型質量分析部において所定の測定周期で以て質量分析を繰り返し行う質量分析装置において、
a)前記イオン源と前記射出部の間に設けられた、多重極型電極から成るイオン輸送部と、
b)前記多重極型電極に高周波電圧と直流電圧とが加算された電圧を印加するものであって、該多重極型電極で囲まれる空間をイオンが通過する際に、前記飛行空間における飛行時間が少なくとも前記所定の測定周期を超えるような所定の質量電荷比以上の範囲のイオンを発散させる多重極電場を形成するための電圧を前記多重極型電極に印加する電圧発生部と、
c)マシュー方程式に基づくパラメータであるq値及びa値を二軸にとったマシュー線図上で原点を通り安定領域を横切るように定められた質量走査線の傾きを測定対象の質量電荷比範囲に亘る質量走査に応じて変化させ、その測定対象の質量電荷比範囲内での質量走査に応じた質量走査線の傾きの変化に対応して変化する直流電圧及び高周波電圧を前記多重極型電極に印加するように前記電圧発生部を制御する制御部と、
を備え、前記制御部は、前記イオン輸送部を通過するイオンの質量電荷比の上限が略一定に維持されるように高周波電圧の走査に応じて直流電圧を変化させることを特徴とする質量分析装置。
- 請求項1に記載の質量分析装置であって、
特定の質量電荷比を有するイオンを選択的に通過させることが可能な四重極マスフィルタと、該四重極マスフィルタと前記射出部との間に設けられたイオンを解離させるためのコリジョンセルと、をさらに備え、前記四重極マスフィルタを前記イオン輸送部として用いることを特徴とする質量分析装置。 - 試料成分をイオン化するイオン源と、前記イオン源で生成されたイオンの中で特定の質量電荷比を有するイオンを選択することが可能な四重極マスフィルタと、該四重極マスフィルタで選択されたイオンを解離させるコリジョンセルと、イオンが飛行する飛行空間、前記イオン源で生成されたイオン又は前記コリジョンセルでのイオン解離により生成されたイオンに所定のエネルギを与えて前記飛行空間に向けて射出する射出部、及び、前記飛行空間を飛行したイオンを検出する検出器、を含む飛行時間型質量分析部と、を具備する質量分析装置において、
a)前記四重極マスフィルタの各電極に、高周波電圧と直流電圧とを加算した電圧を印加する電圧発生部と、
b)マシュー方程式に基づくパラメータであるq値及びa値を二軸にとったマシュー線図上で原点を通る直線である質量走査線の傾きを、a=0である水平状態と該質量走査線が安定領域の基部を横切る所定の傾斜状態との間の所定の範囲で調整可能であり、且つ、前記四重極マスフィルタを通過するイオンの質量電荷比の上限が略一定に維持されるように高周波電圧の走査に応じて直流電圧を変化させるべく前記電圧発生部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする質量分析装置。 - 請求項3に記載の質量分析装置であって、
前記四重極マスフィルタの動作モードとして、
マシュー線図上で質量走査線が安定領域の頂部付近の所定の範囲を通過するように該質量走査線の傾きを定める第1のモードと、
マシュー線図上で質量走査線の傾きが水平状態と前記所定の傾斜状態との間の所定の範囲で調整可能であり、且つ、前記四重極マスフィルタを通過するイオンの質量電荷比の上限が略一定に維持されるように高周波電圧の走査に応じて直流電圧を変化させる第2のモードと、
を選択可能に有し、前記第2のモードが選択されたときに前記制御部は、指定された傾きの質量走査線から質量電荷比の走査に応じて該質量走査線の傾きを徐々に変化させるように高周波電圧及び直流電圧をそれぞれ変化させるべく前記電圧発生部を制御することを特徴とする質量分析装置。
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