JP6835210B2 - イオン分析装置及びイオン解離方法 - Google Patents
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Description
ETD法では、負の分子イオンを反応イオンとしてイオントラップ内に照射し、それをイオントラップ内で試料成分由来のイオンと衝突させ相互作用を生じさせる。この相互作用によって反応イオンの電子が試料成分由来のイオンのプロトンに移動し、該プロトンは水素ラジカルに変化する。この反応により生成されるイオンのラジカル種が結合特異的に解離する。一方、ECD法では、1eV程度の低エネルギーの電子をイオントラップ内に照射し、イオントラップ内で試料成分由来のイオンのプロトンに電子を付加させる。それにより、該プロトンは水素ラジカルに変化し、この反応により生成されるイオンのラジカル種が結合特異的に解離する。
(2)磁場閉込めを用いたFT−ICRセルではトラップ内の仮想ポテンシャルが低い。そのため、高いエネルギーを有する電子がプリカーサイオンに衝突すると、そのイオンのエネルギーが仮想ポテンシャルを超えてしまうために該イオンはイオントラップから抜け出てしまうことがある。
a) 試料成分由来のイオンを高周波電場の作用により捕捉する四重極型のイオントラップと、
b) 前記イオントラップに捕捉されている解離対象であるイオンに、30eV以上のエネルギーを有する電子を照射する電子照射部と、
c) 前記電子照射部による電子と相互作用を生じたイオンを解離させる解離促進部と、
を備えることを特徴としている。
四重極型のイオントラップの内部に高周波電場の作用により捕捉されている解離対象のイオンに、30eV以上のエネルギーを有する電子を照射するとともに、その電子の照射と同時に又は該電子の照射の直後に、電子と相互作用を生じたイオンを所定の手法で解離させることを特徴としている。
或いは、イオンを捕捉するためにイオントラップを構成する電極に印加される電圧を正弦波電圧としたまま、該イオントラップを構成する電極と電子照射部との電位差が矩形波となるような高周波電圧を電子照射部に印加する構成としてもよい。この構成によっても、上述したようにデジタル駆動方式のイオントラップを用いた場合と同様の効果が得られる。
前記解離促進部は衝突誘起解離法によりイオンを解離させるものであり、前記イオントラップの内部に水素ラジカルを導入したときのプロダクトイオンスペクトルと、該イオントラップの内部に水素ラジカルを導入しないときのプロダクトイオンスペクトルとを取得して、それら複数のプロダクトイオンスペクトルを利用して試料中の成分を解析する構成とするとよい。
a) 試料成分由来のイオンを高周波電場の作用により捕捉する四重極型のイオントラップと、
b) 前記イオントラップに捕捉されている解離対象であるイオンに、30eV以上のエネルギーを有する電子を照射する電子照射部と、
c) 前記電子の照射により解離したイオンを質量分析してマススペクトルデータを取得する質量分析部と、
d) 複数の既知の化合物について、電子イオン化法により生成したイオンを質量分析することにより得られるマススペクトルデータが収録されたライブラリと、
e) 前記質量分析部で得られたマススペクトルデータを前記ライブラリに収録された前記既知の化合物のマススペクトルデータと照合するマススペクトルデータ照合部と
を備えることを特徴としている。
本発明の第1実施例であるイオントラップ飛行時間型質量分析装置について、添付図面を参照して構成と動作を説明する。
図1は本実施例のイオントラップ飛行時間型質量分析装置の概略構成図である。
イオン源1においてペプチド混合物などの試料から生成された各種イオン(主として1価のイオン)はパケット状にイオン源1から射出され、入口側エンドキャップ電極22に形成されているイオン導入孔23を経てイオントラップ2の内部に導入される。イオントラップ2内に導入されたペプチド由来のイオンは、トラップ電圧発生部8からリング電極21に印加される高周波高電圧によってイオントラップ2内に形成される高周波電場に捕捉される。そのあと、トラップ電圧発生部8からリング電極21等に所定の電圧が印加され、それによって目的とする特定の質量電荷比を有するイオン以外の質量電荷比範囲に含まれるイオンが励振され、イオントラップ2から排除される。これにより、イオントラップ2内に、特定の質量電荷比を有するプリカーサイオンが選択的に捕捉される。
図3(a)はイオントラップ2内に捕捉したユビキチン由来の1価のイオンをプリカーサイオンとして分離した後にイオン解離を行うことなく質量分析することで得られたマススペクトル、図3(b)は同じユビキチン由来の1価イオンをプリカーサイオンとして分離し500msの間電子を照射した後に質量分析することで得られたマススペクトルである。図3(a)では1価のイオンしか観測できていないのに対し、図3(b)では2価〜6価のイオンが観測されている。これにより、電子照射によってイオンの価数が確実に増加することが確認できる。
図5の(a)はイオントラップ2内の1価ペプチドイオン(Acetyl-DRVYIHPFHLLVYS)に対し電子照射を行わないでHAD法によりイオンを解離したあと質量分析を行って得られたMS/MSスペクトル、(b)は同イオンに対し電子照射(照射電子エネルギー:500eV)を行いつつHAD法によりイオンを解離したあと質量分析を行って得られたMS/MSスペクトルである。
次に、本発明の第2実施例であるイオントラップ飛行時間型質量分析装置について、図7、図8を参照して説明する。
図7は第2実施例のイオントラップ飛行時間型質量分析装置の概略構成図であり、図1に示した第1実施例のイオントラップ飛行時間型質量分析装置と同じ構成要素には同じ符号を付している。図1と図7を比べれば分かるように、この第2実施例のイオントラップ飛行時間型質量分析装置はHAD法によるイオン解離を行うための水素ラジカル照射部5を備えず、電子照射部7からの電子照射により価数を増加させるとともにイオン解離も実施している。
このように、プリカーサイオンの価数を増加させたあとのイオン解離は、電子照射によっても行うことができる。この場合、電子照射部7のみで価数増加とイオン解離とを実現することができるので、構成をかなり簡素化することができる。
第1実施例ではHAD法を用いる例を説明したが、例えば、HAD法とイオン解離のメカニズムがほぼ同じであるECD法、ETD法でも上記と同様の効果が得られることは明らかである。また、CID法、IRMPD法、UVPD法などの解離法でも一般に、プリカーサイオンの価数が高いほうが解離効率が高い。したがって、こうしたイオン解離法を用いてプリカーサイオンを解離させるイオントラップを搭載した質量分析装置にも本発明を適用できることは当然である。
それに対し、上述したように価数増加によりラジカル種になったプリカーサイオンを水素ラジカルの作用で一旦安定化させると、イオン解離のための電子や水素ラジカルの作用でラジカル種になり解離が起こり易くなる。それによって、プロダクトイオンの生成効率が向上する。
さらにまた、上記の各実施例は本発明の一例にすぎないから、上記記載の点以外で、本発明の趣旨の範囲で適宜、変形、追加、修正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。
2…イオントラップ
21…リング電極
22、24…エンドキャップ電極
23…イオン導入孔
25…イオン射出孔
26…ラジカル粒子導入口
3…飛行時間型質量分離部
4…イオン検出器
5…水素ラジカル照射部
51…水素ガス供給源
52…バルブ
53…ノズル
54…スキマー
55…フィラメント
6…ガス供給部
61…ガス供給源
62…バルブ
63…ガス導入管
7…電子照射部
8…トラップ電圧発生部
9…制御部
10…データ処理部
Claims (19)
- 試料成分由来のイオンをイオントラップの内部で解離させ、それにより生成されたプロダクトイオンを分析するイオン分析装置であって、
a)試料成分由来のイオンを高周波電場の作用により捕捉する四重極型のイオントラップと、
b)前記イオントラップに捕捉されている解離対象であるイオンに、100eV以上のエネルギーを有する電子を照射することにより前記イオンの価数を増加させる電子照射部と、
c)前記電子照射部による電子の照射を行った後に、電子と相互作用を生じたイオンを解離させる解離促進部と、
を備えることを特徴とするイオン分析装置。 - 試料成分由来のイオンをイオントラップの内部で解離させ、それにより生成されたプロダクトイオンを分析するイオン分析装置であって、
a)試料成分由来のイオンを高周波電場の作用により捕捉する四重極型のイオントラップと、
b)前記イオントラップに捕捉されている解離対象であるイオンに、30eV以上のエネルギーを有する電子を照射することにより前記イオンの価数を増加させる電子照射部と、
c)前記電子照射部による電子の照射を行った後に、電子と相互作用を生じたイオンを解離させる解離促進部と、
を備えることを特徴とするイオン分析装置であって、
前記解離促進部は不対電子誘導型の解離法によりイオンを解離させるものであることを特徴とするイオン分析装置。 - 請求項1又は2に記載のイオン分析装置であって、
前記電子照射部による電子照射時又は電子照射後に前記イオントラップに水素ラジカルを導入するための水素ラジカル供給部をさらに備えることを特徴とするイオン分析装置。 - 請求項3に記載のイオン分析装置であって、
前記水素ラジカル供給部が、マイクロ波放電により水素ラジカルを生成するものであることを特徴とするイオン分析装置。 - 請求項3に記載のイオン分析装置であって、
前記水素ラジカル供給部が、誘導結合型の高周波放電により水素ラジカルを生成するものであることを特徴とするイオン分析装置。 - 請求項3に記載のイオン分析装置であって、
前記水素ラジカルを、該水素ラジカルが供給される流路、あるいは前記イオントラップの壁面に衝突させることにより冷却することを特徴とするイオン分析装置。 - 請求項3に記載のイオン分析装置であって、
前記水素ラジカルの温度が2000℃以下であることを特徴とするイオン分析装置。 - 請求項1に記載のイオン分析装置であって、
前記解離促進部は不対電子誘導型の解離法又は衝突誘起解離法によりイオンを解離させるものであることを特徴とするイオン分析装置。 - 請求項1又は2に記載のイオン分析装置であって、
前記イオントラップの内部のガス圧が1×10-3[Pa]以上になるように該イオントラップの内部に所定のガスを導入するガス供給部をさらに備えることを特徴とするイオン分析装置。 - 請求項1に記載のイオン分析装置であって、
前記イオントラップで生成されたプロダクトイオンを質量分析する質量分析装置において、
前記解離促進部は衝突誘起解離法によりイオンを解離させるものであり、前記イオントラップの内部に水素ラジカルを導入したときのプロダクトイオンスペクトルと、該イオントラップの内部に水素ラジカルを導入しないときのプロダクトイオンスペクトルとを取得し、それらのプロダクトイオンスペクトルを利用して試料中の成分を解析することを特徴とするイオン分析装置。 - 試料成分由来のイオンをイオントラップの内部で解離させ、それにより生成されたプロダクトイオンを分析するイオン分析装置であって、
a)試料成分由来のイオンを高周波電場の作用により捕捉する四重極型のイオントラップと、
b)前記イオントラップに捕捉されている解離対象であるイオンに、100eV以上のエネルギーを有する電子を照射することにより前記イオンの価数を増加させる電子照射部と、
c)前記電子の照射により解離したイオンを質量分析してマススペクトルデータを取得する質量分析部と、
d)複数の既知の化合物について、電子イオン化法により生成したイオンを質量分析することにより得られるマススペクトルデータが収録されたライブラリと、
e)前記質量分析部で得られたマススペクトルデータを前記ライブラリに収録された前記既知の化合物のマススペクトルデータと照合するマススペクトルデータ照合部と
を備えることを特徴とするイオン分析装置。 - 請求項11に記載のイオン分析装置であって、
前記マススペクトルデータ照合部が、質量分析部で得られたマススペクトルデータを前記ライブラリに収録された前記既知の化合物のマススペクトルデータと照合する際に、予め決められた範囲の質量誤差を許容してマスピークの位置の一致/不一致を判定する
ことを特徴とするイオン分析装置。 - 請求項1、2又は11に記載のイオン分析装置であって、
前記イオントラップの内部にイオンを捕捉する電場を形成するために、該イオントラップを構成する少なくとも一つの電極に矩形波状の高周波電圧を印加する電圧発生部をさらに備えることを特徴とするイオン分析装置。 - 請求項1、2又は11に記載のイオン分析装置であって、
前記イオントラップの内部にイオンを捕捉するための電圧が印加される、該イオントラップを構成する電極と前記電子照射部との電位差が矩形波状となるような高周波電圧を、該電子照射部に印加する電圧発生部をさらに備えることを特徴とするイオン分析装置。 - 請求項1、2又は11に記載のイオン分析装置であって、
前記電子照射部は、前記イオントラップを構成する少なくとも一つの電極の内面に電子を照射し、その電子に応じて該電極の内面から放出される二次電子をイオンに照射するものであることを特徴とするイオン分析装置。 - イオントラップの内部に捕捉した試料成分由来のイオンを解離させるイオン解離方法であって、
四重極型のイオントラップの内部に高周波電場の作用により捕捉されている解離対象のイオンに100eV以上のエネルギーを有する電子を照射することにより前記イオンの価数を増加させるとともに、その電子の照射と同時に又は該電子の照射の直後に、電子と相互作用を生じたイオンを所定の手法で解離させることを特徴とするイオン解離方法。 - イオントラップの内部に捕捉した試料成分由来のイオンを解離させるイオン解離方法であって、
四重極型のイオントラップの内部に高周波電場の作用により捕捉されている解離対象のイオンに電子を照射することにより前記イオンの価数を増加させるとともに、該電子の照射の直後に、電子と相互作用を生じたイオンを不対電子誘導型の解離法で解離させることを特徴とするイオン解離方法。 - 試料成分由来のイオンをイオントラップの内部で解離させ、それにより生成されたプロダクトイオンを分析するイオン分析方法であって、
a)四重極型のイオントラップに試料成分由来のイオンを高周波電場の作用により捕捉する捕捉ステップと、
b)前記イオントラップに捕捉されている解離対象であるイオンに、100eV以上のエネルギーを有する電子を照射することにより前記イオンの価数を増加させる電子照射ステップと、
c)前記電子照射ステップ後に、電子と相互作用を生じたイオンを解離させる解離促進ステップと、
を備えることを特徴とするイオン分析方法。 - 試料成分由来のイオンをイオントラップの内部で解離させ、それにより生成されたプロダクトイオンを分析するイオン分析方法であって、
a)四重極型のイオントラップに試料成分由来のイオンを高周波電場の作用により捕捉する捕捉ステップと、
b)前記イオントラップに捕捉されている解離対象であるイオンに、30eV以上のエネルギーを有する電子を照射することにより前記イオンの価数を増加させる電子照射ステップと、
c)前記電子照射ステップ後に、電子と相互作用を生じたイオンを不対電子誘導型の解離法により解離させる解離促進ステップと、
を備えることを特徴とするイオン分析方法。
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