JPH09320515A - Ｍａｌｄｉ−ｔｏｆ質量分析装置 - Google Patents
Ｍａｌｄｉ−ｔｏｆ質量分析装置Info
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- JPH09320515A JPH09320515A JP8158866A JP15886696A JPH09320515A JP H09320515 A JPH09320515 A JP H09320515A JP 8158866 A JP8158866 A JP 8158866A JP 15886696 A JP15886696 A JP 15886696A JP H09320515 A JPH09320515 A JP H09320515A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生成するイオンの空間的及びエネルギ的ばら
つきを減少させ、高い分解能で分析を行なうことができ
るようにする。 【解決手段】 レーザ光の照射タイミング並びにサンプ
ルスライドＳＳ、第１、第２、第３イオンレンズＬ1、
Ｌ2、Ｌ3及びデフレクタＤＦに印加する電圧ＶSS、ＶL
1、ＶL2、ＶL3、ＶDFの大きさ及びタイミングを制御す
ることにより、第１段階において、レーザ光照射により
生成したイオンをサンプルスライドＳＳと第２イオンレ
ンズＬ2との間に保持し、第２段階において、保持した
イオンを第３イオンレンズＬ3により引き出して質量分
析部に送り込むようにする。また、サンプルスライドＳ
Ｓと第２イオンレンズＬ2との間に衝突ガスを導入し
て、保持したイオンのエネルギを奪い、均一化する。更
に、デフレクタＤＦにより、第３イオンレンズＬ3によ
り引き出されたイオンを所定時間だけ質量分析部の方に
通過させるようにする。
つきを減少させ、高い分解能で分析を行なうことができ
るようにする。 【解決手段】 レーザ光の照射タイミング並びにサンプ
ルスライドＳＳ、第１、第２、第３イオンレンズＬ1、
Ｌ2、Ｌ3及びデフレクタＤＦに印加する電圧ＶSS、ＶL
1、ＶL2、ＶL3、ＶDFの大きさ及びタイミングを制御す
ることにより、第１段階において、レーザ光照射により
生成したイオンをサンプルスライドＳＳと第２イオンレ
ンズＬ2との間に保持し、第２段階において、保持した
イオンを第３イオンレンズＬ3により引き出して質量分
析部に送り込むようにする。また、サンプルスライドＳ
Ｓと第２イオンレンズＬ2との間に衝突ガスを導入し
て、保持したイオンのエネルギを奪い、均一化する。更
に、デフレクタＤＦにより、第３イオンレンズＬ3によ
り引き出されたイオンを所定時間だけ質量分析部の方に
通過させるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マトリクス支援レ
ーザ脱離イオン化飛行時間型（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ＝Ma
trix Assisted Laser Desorption/Ionization Time Of
Flight）質量分析装置に関する。
ーザ脱離イオン化飛行時間型（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ＝Ma
trix Assisted Laser Desorption/Ionization Time Of
Flight）質量分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置では、
固体又は液体試料をマトリクスと呼ばれるシナピン酸、
グリセリン等の物質に混入し（通常、その混入率はモル
比で試料：マトリクス＝１：１００〜１：１００００程
度である）、サンプルスライドと呼ばれる金属板の上に
塗布する。これを真空室の中に挿入し、サンプルスライ
ドとその前方に設けたグリッド電極との間に高電圧を印
加しつつ、マトリクスにレーザを照射する。すると、試
料がマトリクスとともにイオン化され、マトリクスから
放出されてグリッド電極により加速される。こうして加
速されたイオンが検出器に到達するまでの飛行時間を測
定することにより、イオンの質量／電荷比を算出するこ
とができる。
固体又は液体試料をマトリクスと呼ばれるシナピン酸、
グリセリン等の物質に混入し（通常、その混入率はモル
比で試料：マトリクス＝１：１００〜１：１００００程
度である）、サンプルスライドと呼ばれる金属板の上に
塗布する。これを真空室の中に挿入し、サンプルスライ
ドとその前方に設けたグリッド電極との間に高電圧を印
加しつつ、マトリクスにレーザを照射する。すると、試
料がマトリクスとともにイオン化され、マトリクスから
放出されてグリッド電極により加速される。こうして加
速されたイオンが検出器に到達するまでの飛行時間を測
定することにより、イオンの質量／電荷比を算出するこ
とができる。
【０００３】ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置における
試料のイオン化の過程は未だ十分解明されているとは言
えないが、おおよそ次のようなプロセスであろうと考え
られている。マトリクスがレーザ光を吸収し、それを熱
エネルギ（ミクロ的にみれば振動エネルギ）に変換し
て、マトリクス中の試料もろとも気化する。「急速加熱
条件の下では有機化合物は分解反応よりも気化反応が促
進される」という現象があるため、レーザ照射を高エネ
ルギ・短時間とすることにより、有機化合物試料は分解
せず、中性のまま気化させることができる。一方、マト
リクス及び不純物からはレーザ照射により陽イオンや陽
子が生成し、これらが有機化合物の中性分子に付加して
これをイオン化させる。このため、分子量が１００ｋＤ
ａ（ドルトン）を超えるタンパク質のような熱的に不安
定な分子でも分解させることなくイオン化が可能である
という特長を有し（田中耕一「マトリックス支援レーザ
ー脱離イオン化質量分析法」、「ぶんせき」誌1996年4
月p.253）、これによりＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装
置はタンパク質、ペプチド等の生体関連物質や合成ポリ
マ、オリゴマの分析に多く用いられる。
試料のイオン化の過程は未だ十分解明されているとは言
えないが、おおよそ次のようなプロセスであろうと考え
られている。マトリクスがレーザ光を吸収し、それを熱
エネルギ（ミクロ的にみれば振動エネルギ）に変換し
て、マトリクス中の試料もろとも気化する。「急速加熱
条件の下では有機化合物は分解反応よりも気化反応が促
進される」という現象があるため、レーザ照射を高エネ
ルギ・短時間とすることにより、有機化合物試料は分解
せず、中性のまま気化させることができる。一方、マト
リクス及び不純物からはレーザ照射により陽イオンや陽
子が生成し、これらが有機化合物の中性分子に付加して
これをイオン化させる。このため、分子量が１００ｋＤ
ａ（ドルトン）を超えるタンパク質のような熱的に不安
定な分子でも分解させることなくイオン化が可能である
という特長を有し（田中耕一「マトリックス支援レーザ
ー脱離イオン化質量分析法」、「ぶんせき」誌1996年4
月p.253）、これによりＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装
置はタンパク質、ペプチド等の生体関連物質や合成ポリ
マ、オリゴマの分析に多く用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質
量分析装置が試料をイオン化させる過程は上記の通り、
レーザパルスの照射によりまずマトリクスが加熱されて
気化し、その中で試料も気化するというものであるた
め、図４に示すように、レーザ照射時間は極めて短い
（５００ｐｓ〜５０ｎｓ）にもかかわらず、試料イオン
は長い時間（数ｍｓ）に亙って放出され続ける。ＴＯＦ
質量分析装置は飛行時間により質量分析を行なうもので
あるため、このように源となる部分でイオン生成時間の
ばらつき（これはすなわちイオン進行方向の空間的ばら
つきとなる）があると、分解能が低下し、精度の高い分
析を行なうことができない。
量分析装置が試料をイオン化させる過程は上記の通り、
レーザパルスの照射によりまずマトリクスが加熱されて
気化し、その中で試料も気化するというものであるた
め、図４に示すように、レーザ照射時間は極めて短い
（５００ｐｓ〜５０ｎｓ）にもかかわらず、試料イオン
は長い時間（数ｍｓ）に亙って放出され続ける。ＴＯＦ
質量分析装置は飛行時間により質量分析を行なうもので
あるため、このように源となる部分でイオン生成時間の
ばらつき（これはすなわちイオン進行方向の空間的ばら
つきとなる）があると、分解能が低下し、精度の高い分
析を行なうことができない。
【０００５】もう一つＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置
の分解能を低下させる原因に、生成されたイオンのエネ
ルギのばらつきが大きいことが挙げられる。これは、レ
ーザ照射により気化放出された試料が或る程度空間的に
拡散し、加速用のグリッド電極との間の距離がばらつく
ためである。
の分解能を低下させる原因に、生成されたイオンのエネ
ルギのばらつきが大きいことが挙げられる。これは、レ
ーザ照射により気化放出された試料が或る程度空間的に
拡散し、加速用のグリッド電極との間の距離がばらつく
ためである。
【０００６】本発明はこのような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、生成す
るイオンの空間的及びエネルギ的ばらつきを減少させ、
高い分解能で分析を行なうことができるＭＡＬＤＩ−Ｔ
ＯＦ質量分析装置を提供することにある。
成されたものであり、その目的とするところは、生成す
るイオンの空間的及びエネルギ的ばらつきを減少させ、
高い分解能で分析を行なうことができるＭＡＬＤＩ−Ｔ
ＯＦ質量分析装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明は、サンプルスライド上に付着させた
マトリクスにパルス状のレーザ光を照射することにより
マトリクス中に混入された試料をイオン化し、該イオン
を所定電圧で加速した後、質量分析部において所定距離
を飛行するに要する時間により該イオンの質量分析を行
なうマトリクス支援レーザ脱離イオン化飛行時間型（Ｍ
ＡＬＤＩ−ＴＯＦ）質量分析装置において、 a)サンプルスライドと質量分析部との間に順に設けられ
た第１、第２及び第３イオンレンズと、 b)レーザ光の照射タイミング並びにサンプルスライド、
第１、第２及び第３イオンレンズに印加する電圧の大き
さ及びタイミングを制御することにより、第１段階にお
いて、レーザ光照射により生成したイオンをサンプルス
ライドと第２イオンレンズとの間に保持し、第２段階に
おいて、保持したイオンを第３イオンレンズにより引き
出して質量分析部に送り込む制御部と、を備えることを
特徴とするものである。
に成された本発明は、サンプルスライド上に付着させた
マトリクスにパルス状のレーザ光を照射することにより
マトリクス中に混入された試料をイオン化し、該イオン
を所定電圧で加速した後、質量分析部において所定距離
を飛行するに要する時間により該イオンの質量分析を行
なうマトリクス支援レーザ脱離イオン化飛行時間型（Ｍ
ＡＬＤＩ−ＴＯＦ）質量分析装置において、 a)サンプルスライドと質量分析部との間に順に設けられ
た第１、第２及び第３イオンレンズと、 b)レーザ光の照射タイミング並びにサンプルスライド、
第１、第２及び第３イオンレンズに印加する電圧の大き
さ及びタイミングを制御することにより、第１段階にお
いて、レーザ光照射により生成したイオンをサンプルス
ライドと第２イオンレンズとの間に保持し、第２段階に
おいて、保持したイオンを第３イオンレンズにより引き
出して質量分析部に送り込む制御部と、を備えることを
特徴とするものである。
【０００８】上記ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置にお
いて、更に、サンプルスライドと第２イオンレンズとの
間に、保持したイオンと衝突させることによりイオンの
エネルギを奪うための衝突ガスの導入口を設けてもよ
い。
いて、更に、サンプルスライドと第２イオンレンズとの
間に、保持したイオンと衝突させることによりイオンの
エネルギを奪うための衝突ガスの導入口を設けてもよ
い。
【０００９】さらに、第３イオンレンズと質量分析部と
の間にデフレクタを設け、制御部が、第３イオンレンズ
により引き出されたイオンを所定時間の間だけ質量分析
部の方に通過させるようにデフレクタに印加する電圧を
制御するようにしてもよい。なお、ここで述べる「イオ
ンレンズ」は、単一の電極から成るもののみならず、複
数に分離した電極から成るレンズ群をも含む。
の間にデフレクタを設け、制御部が、第３イオンレンズ
により引き出されたイオンを所定時間の間だけ質量分析
部の方に通過させるようにデフレクタに印加する電圧を
制御するようにしてもよい。なお、ここで述べる「イオ
ンレンズ」は、単一の電極から成るもののみならず、複
数に分離した電極から成るレンズ群をも含む。
【００１０】
【発明の実施の形態及び効果】制御部は、まずサンプル
スライド上のマトリクスにパルス状のレーザ光を照射す
る。これによりマトリクスに含まれる試料が気化し、イ
オン化するが、試料が十分にイオン化するにはレーザ光
照射終了後の長時間を要する。このように長い時間に亙
って生成するイオンをそのまま質量分析部に送り出すこ
とは、大きな空間的広がりを持ったイオンをそのまま質
量分析部に送り込むことになり、分解能を低下させる。
そこで本発明に係るＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置で
は、制御部がサンプルスライド、第１イオンレンズ及び
第２イオンレンズに印加する電圧を制御することによ
り、このようにして順次生成するイオンをサンプルスラ
イドと第２イオンレンズとの間に保持する。
スライド上のマトリクスにパルス状のレーザ光を照射す
る。これによりマトリクスに含まれる試料が気化し、イ
オン化するが、試料が十分にイオン化するにはレーザ光
照射終了後の長時間を要する。このように長い時間に亙
って生成するイオンをそのまま質量分析部に送り出すこ
とは、大きな空間的広がりを持ったイオンをそのまま質
量分析部に送り込むことになり、分解能を低下させる。
そこで本発明に係るＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置で
は、制御部がサンプルスライド、第１イオンレンズ及び
第２イオンレンズに印加する電圧を制御することによ
り、このようにして順次生成するイオンをサンプルスラ
イドと第２イオンレンズとの間に保持する。
【００１１】試料のイオンの生成がほぼ終了した時点
で、制御部はサンプルスライド及び第１〜第３イオンレ
ンズに印加する電圧を変化させ、上記のようにサンプル
スライドと第２イオンレンズとの間に保持されたイオン
を第３イオンレンズにより引き出して質量分析部に送り
出す。これにより、イオンの生成時間のばらつきによる
空間的ばらつきが解消され、試料のイオンはまとまった
形で質量分析部に入って質量分析が行なわれる。
で、制御部はサンプルスライド及び第１〜第３イオンレ
ンズに印加する電圧を変化させ、上記のようにサンプル
スライドと第２イオンレンズとの間に保持されたイオン
を第３イオンレンズにより引き出して質量分析部に送り
出す。これにより、イオンの生成時間のばらつきによる
空間的ばらつきが解消され、試料のイオンはまとまった
形で質量分析部に入って質量分析が行なわれる。
【００１２】サンプルスライドと第２イオンレンズとの
間に衝突ガス導入口を設け、イオンを保持している間に
衝突ガスをそこに導入すると、そこに保持されているイ
オンが衝突ガスとの衝突を繰り返す間に、イオンが持っ
ている運動エネルギが奪われる。これによりイオンのエ
ネルギのばらつきが解消され、上記のようにイオンが質
量分析部に送り込まれるときはほぼ均一のエネルギで送
り込まれることになり、高分解能の質量分析を行なうこ
とができるようになる。
間に衝突ガス導入口を設け、イオンを保持している間に
衝突ガスをそこに導入すると、そこに保持されているイ
オンが衝突ガスとの衝突を繰り返す間に、イオンが持っ
ている運動エネルギが奪われる。これによりイオンのエ
ネルギのばらつきが解消され、上記のようにイオンが質
量分析部に送り込まれるときはほぼ均一のエネルギで送
り込まれることになり、高分解能の質量分析を行なうこ
とができるようになる。
【００１３】さらに、第３イオンレンズと質量分析部と
の間に設けたデフレクタの電圧を制御し、第３イオンレ
ンズにより引き出されたイオンを所定時間の間だけ質量
分析部の方に通過させるようにすることにより、イオン
の空間的ばらつきが更に減少し、より分解能の高い質量
分析が可能となる。なお、本発明に係るＭＡＬＤＩ−Ｔ
ＯＦ質量分析装置では既に上記のようにイオンは空間的
に狭い範囲にまとめられているため、デフレクタでこの
ように通過時間を制限することによるイオン数の減少は
少なく、感度の低下は最小限に抑えられる。
の間に設けたデフレクタの電圧を制御し、第３イオンレ
ンズにより引き出されたイオンを所定時間の間だけ質量
分析部の方に通過させるようにすることにより、イオン
の空間的ばらつきが更に減少し、より分解能の高い質量
分析が可能となる。なお、本発明に係るＭＡＬＤＩ−Ｔ
ＯＦ質量分析装置では既に上記のようにイオンは空間的
に狭い範囲にまとめられているため、デフレクタでこの
ように通過時間を制限することによるイオン数の減少は
少なく、感度の低下は最小限に抑えられる。
【００１４】
【実施例】本発明の一実施例であるＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ
質量分析装置の構成及び動作を図１〜図３により説明す
る。図１は実施例のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置１
０の全体的構成を示す断面図であり、左端にサンプルス
ライドＳＳが、右側にＴＯＦ質量分析部１２及び第１検
出器１３が配置されている。本実施例のＭＡＬＤＩ−Ｔ
ＯＦ質量分析装置は、それらの間に配置されているイオ
ンレンズ部１４とそれを制御する方法に特徴を有するた
め、その部分を図２に詳しく記載した。これについては
後に詳しく述べる。これらサンプルスライドＳＳ、イオ
ンレンズ部１４、質量分析部１２及び第１検出器１３は
イオン光軸に沿って一直線上に配置されており、この側
方に、イオン光軸左端の所定位置を照射するためのレー
ザ光学系１５が設けられている。
質量分析装置の構成及び動作を図１〜図３により説明す
る。図１は実施例のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置１
０の全体的構成を示す断面図であり、左端にサンプルス
ライドＳＳが、右側にＴＯＦ質量分析部１２及び第１検
出器１３が配置されている。本実施例のＭＡＬＤＩ−Ｔ
ＯＦ質量分析装置は、それらの間に配置されているイオ
ンレンズ部１４とそれを制御する方法に特徴を有するた
め、その部分を図２に詳しく記載した。これについては
後に詳しく述べる。これらサンプルスライドＳＳ、イオ
ンレンズ部１４、質量分析部１２及び第１検出器１３は
イオン光軸に沿って一直線上に配置されており、この側
方に、イオン光軸左端の所定位置を照射するためのレー
ザ光学系１５が設けられている。
【００１５】本実施例のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装
置１０の動作の概略は次の通りである。制御部１６から
のスタート信号により、レーザ発生器２０が所定の短い
時間（数ｎｓ程度）だけ高強度のパルス状のレーザ光を
発生する。レーザ光は反射鏡２１、フィルタ２２及び光
学レンズ２３を介して、所定位置に挿入されたサンプル
スライドＳＳ上のサンプル１１に照射される。これによ
り、サンプル１１中のマトリクスが気化され、それに伴
ってマトリクス中の目的試料がイオン化される。イオン
化された試料は、イオンレンズ部１４により質量分析部
１２に送り込まれる。イオンレンズ部１４の作用につい
ては、後に詳しく述べる。
置１０の動作の概略は次の通りである。制御部１６から
のスタート信号により、レーザ発生器２０が所定の短い
時間（数ｎｓ程度）だけ高強度のパルス状のレーザ光を
発生する。レーザ光は反射鏡２１、フィルタ２２及び光
学レンズ２３を介して、所定位置に挿入されたサンプル
スライドＳＳ上のサンプル１１に照射される。これによ
り、サンプル１１中のマトリクスが気化され、それに伴
ってマトリクス中の目的試料がイオン化される。イオン
化された試料は、イオンレンズ部１４により質量分析部
１２に送り込まれる。イオンレンズ部１４の作用につい
ては、後に詳しく述べる。
【００１６】質量分析部１２では、２つのモードでイオ
ンの質量を検出することができる。一つは、リフレクタ
電極ＲＦの電圧を０にした場合で、入口から入ったイオ
ンは、光軸をそのまま飛行して第１検出器１３に入る。
一方、リフレクタ電極ＲＦに高電圧ＶRFを印加した場合
は、イオンはリフレクタ電極ＲＦにより折り返され、第
２検出器１７に到達する。いずれのモードにおいても、
イオンの加速開始時点からイオンの検出時点までの時間
を測定することにより、イオンの質量／電荷比を求める
ことができる。
ンの質量を検出することができる。一つは、リフレクタ
電極ＲＦの電圧を０にした場合で、入口から入ったイオ
ンは、光軸をそのまま飛行して第１検出器１３に入る。
一方、リフレクタ電極ＲＦに高電圧ＶRFを印加した場合
は、イオンはリフレクタ電極ＲＦにより折り返され、第
２検出器１７に到達する。いずれのモードにおいても、
イオンの加速開始時点からイオンの検出時点までの時間
を測定することにより、イオンの質量／電荷比を求める
ことができる。
【００１７】次に、本実施例のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量
分析装置１０のイオンレンズ部１４の作用を図２により
詳しく説明する。先に述べた通り、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ
質量分析装置ではレーザ光の照射時間は極めて短いにも
拘らず、目的試料のイオンは遙かに長い時間に亙って生
成され続ける（図４）。また、試料がイオン化される空
間領域が或る程度の広がりを有するため、加速用グリッ
ド電極ＧＲとの距離が一定ではなく、イオンのエネルギ
にはばらつきがある。
分析装置１０のイオンレンズ部１４の作用を図２により
詳しく説明する。先に述べた通り、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ
質量分析装置ではレーザ光の照射時間は極めて短いにも
拘らず、目的試料のイオンは遙かに長い時間に亙って生
成され続ける（図４）。また、試料がイオン化される空
間領域が或る程度の広がりを有するため、加速用グリッ
ド電極ＧＲとの距離が一定ではなく、イオンのエネルギ
にはばらつきがある。
【００１８】そこで、本実施例のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質
量分析装置１０では、サンプルスライドＳＳ、イオンレ
ンズ部１４の各イオンレンズＬ1、Ｌ2、Ｌ3及びデフレ
クタＤＦに印加する電圧ＶSS、ＶL1、ＶL2、ＶL3及びＶ
DFの大きさ及び印加のタイミングを図３に示すように制
御する。また、イオンレンズＬ1とＬ2との間にガスを導
入するためのガス導入口ＧＳを設けている。
量分析装置１０では、サンプルスライドＳＳ、イオンレ
ンズ部１４の各イオンレンズＬ1、Ｌ2、Ｌ3及びデフレ
クタＤＦに印加する電圧ＶSS、ＶL1、ＶL2、ＶL3及びＶ
DFの大きさ及び印加のタイミングを図３に示すように制
御する。また、イオンレンズＬ1とＬ2との間にガスを導
入するためのガス導入口ＧＳを設けている。
【００１９】まず、図３の電圧制御図により、本実施例
のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置１０におけるイオン
の動きを説明する。なお、ここではプラスイオンが生成
されるものとする。レーザ光は時点ｔ1で照射が開始さ
れ、時点ｔ2以前の非常に短い時間内に照射が終了する
が、試料のイオンは図４に示すようにその後比較的長い
時間生成され続ける。その間、イオンレンズＬ1の電圧
はサンプルスライドＳＳの電圧ＶSSよりも低くなってお
り、これにより生成されたイオンはイオンレンズＬ1に
向かって加速される。一方、イオンレンズＬ2の電圧は
イオンレンズＬ1よりも高く設定されているため、イオ
ンレンズＬ1を通過したイオンはイオンレンズＬ2により
減速、反発され、イオンレンズＬ1の方に戻る。しか
し、イオンレンズＬ1を通過した後はサンプルスライド
ＳＳの電圧ＶSSにより同様に減速・反発されて再び向き
をイオンレンズＬ2の方に変える。こうして、時点ｔ1か
らｔ2の間では、イオンはサンプルスライドＳＳとイオ
ンレンズＬ2との間で往復を繰り返す。
のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置１０におけるイオン
の動きを説明する。なお、ここではプラスイオンが生成
されるものとする。レーザ光は時点ｔ1で照射が開始さ
れ、時点ｔ2以前の非常に短い時間内に照射が終了する
が、試料のイオンは図４に示すようにその後比較的長い
時間生成され続ける。その間、イオンレンズＬ1の電圧
はサンプルスライドＳＳの電圧ＶSSよりも低くなってお
り、これにより生成されたイオンはイオンレンズＬ1に
向かって加速される。一方、イオンレンズＬ2の電圧は
イオンレンズＬ1よりも高く設定されているため、イオ
ンレンズＬ1を通過したイオンはイオンレンズＬ2により
減速、反発され、イオンレンズＬ1の方に戻る。しか
し、イオンレンズＬ1を通過した後はサンプルスライド
ＳＳの電圧ＶSSにより同様に減速・反発されて再び向き
をイオンレンズＬ2の方に変える。こうして、時点ｔ1か
らｔ2の間では、イオンはサンプルスライドＳＳとイオ
ンレンズＬ2との間で往復を繰り返す。
【００２０】この間、ガス導入口ＧＳからはヘリウム、
アルゴン、窒素等の中性ガスが導入され、イオンレンズ
Ｌ1とＬ2との間にガスカーテンを生成する。イオンはこ
のガス分子と衝突することにより、そのイオン化の際に
得た初期エネルギを失う。これによりイオンのエネルギ
のばらつきが解消され、ほぼ同一のエネルギを有するよ
うになる。また、イオンはそのガスカーテンの付近に集
まるようになる。
アルゴン、窒素等の中性ガスが導入され、イオンレンズ
Ｌ1とＬ2との間にガスカーテンを生成する。イオンはこ
のガス分子と衝突することにより、そのイオン化の際に
得た初期エネルギを失う。これによりイオンのエネルギ
のばらつきが解消され、ほぼ同一のエネルギを有するよ
うになる。また、イオンはそのガスカーテンの付近に集
まるようになる。
【００２１】こうしてイオンがイオンレンズＬ1の近傍
に保持された後、時点ｔ2からｔ3においてサンプルスラ
イドＳＳ、イオンレンズＬ1及びイオンレンズＬ3の電圧
ＶSS、ＶL1、ＶL3がそれらの間の高低関係を保ったまま
上昇される。一方、イオンレンズＬ2の電圧ＶL2も上昇
されるが、イオンレンズＬ1の電圧ＶL1よりも低くなる
ように設定される。これにより、時点ｔ3以降はイオン
レンズＬ2による障壁がなくなり、ガスカーテンの近傍
に保持されていたイオンはイオンレンズＬ3により引き
出されて質量分析部１２の方に加速される。
に保持された後、時点ｔ2からｔ3においてサンプルスラ
イドＳＳ、イオンレンズＬ1及びイオンレンズＬ3の電圧
ＶSS、ＶL1、ＶL3がそれらの間の高低関係を保ったまま
上昇される。一方、イオンレンズＬ2の電圧ＶL2も上昇
されるが、イオンレンズＬ1の電圧ＶL1よりも低くなる
ように設定される。これにより、時点ｔ3以降はイオン
レンズＬ2による障壁がなくなり、ガスカーテンの近傍
に保持されていたイオンはイオンレンズＬ3により引き
出されて質量分析部１２の方に加速される。
【００２２】しかし、イオンレンズＬ1〜Ｌ3の電圧が上
記のように変更されている間、デフレクタＤＦには、イ
オンを偏向させ、質量分析部１２に入らないようにする
電圧ＶDFが印加されている。そして、イオンレンズＬ1
〜Ｌ3の変更がほぼ終了した時点ｔ3においてはじめてデ
フレクタＤＦへの印加電圧が解除される。このデフレク
タ電圧がゼロとされるのはｔ4〜ｔ5の間の短い時間δｔ
だけに限られ、この間のみ、イオンは質量分析部１２に
投入される。これにより、質量分析部１２に入るイオン
の空間的ばらつきが更に小さくなる。なお、本実施例に
係るＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置１０では単にデフ
レクタＤＦにより通過時間を制限するのみではなく、上
記イオンレンズの電圧設定及びガスカーテンにより、イ
オンを予め空間的に（ガスカーテン付近に）集めている
ため、生成されたイオンのほとんどがその制限された通
過時間δｔ内に質量分析部１２に投入される。このた
め、高分解能の分析が高感度で行なえるようになってい
る。
記のように変更されている間、デフレクタＤＦには、イ
オンを偏向させ、質量分析部１２に入らないようにする
電圧ＶDFが印加されている。そして、イオンレンズＬ1
〜Ｌ3の変更がほぼ終了した時点ｔ3においてはじめてデ
フレクタＤＦへの印加電圧が解除される。このデフレク
タ電圧がゼロとされるのはｔ4〜ｔ5の間の短い時間δｔ
だけに限られ、この間のみ、イオンは質量分析部１２に
投入される。これにより、質量分析部１２に入るイオン
の空間的ばらつきが更に小さくなる。なお、本実施例に
係るＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置１０では単にデフ
レクタＤＦにより通過時間を制限するのみではなく、上
記イオンレンズの電圧設定及びガスカーテンにより、イ
オンを予め空間的に（ガスカーテン付近に）集めている
ため、生成されたイオンのほとんどがその制限された通
過時間δｔ内に質量分析部１２に投入される。このた
め、高分解能の分析が高感度で行なえるようになってい
る。
【００２３】イオンを質量分析部に送出した後はデフレ
クタＤＦに再び電圧ＶDFを印加してイオン流を遮断し、
また、イオンレンズＬ1〜Ｌ3及びサンプルスライドＳＳ
の電圧を元に戻す（ｔ5〜ｔ8）。以上が１回のレーザ光
照射によるイオン生成及び質量分析のサイクルであり、
このようなサイクルを何回か繰り返すことにより、分析
の感度を向上させることができる。
クタＤＦに再び電圧ＶDFを印加してイオン流を遮断し、
また、イオンレンズＬ1〜Ｌ3及びサンプルスライドＳＳ
の電圧を元に戻す（ｔ5〜ｔ8）。以上が１回のレーザ光
照射によるイオン生成及び質量分析のサイクルであり、
このようなサイクルを何回か繰り返すことにより、分析
の感度を向上させることができる。
【００２４】図３におけるイオン保持のための時間ｔ1
〜ｔ2やイオンを質量分析部１２に送出するための時間
ｔ4〜ｔ5（δｔ）は、分析目的であるイオンの質量数に
応じて適宜変更することが望ましい。例えば、サンプル
スライドの加速電圧ＶSSが１０，０００Ｖで目的試料の
質量数範囲が１０，０００Ｄａ（ダルトン）近傍である
場合、ｔ1〜ｔ2は数百ｎｓから数十μｓ、ｔ4〜ｔ5（δ
ｔ）は数ｎｓから数百ｎｓ程度とする。もちろん、ｔ4
〜ｔ5（δｔ）を短くするほど分解能が高くなるが、感
度の低下を考慮する必要がある。なお、各イオンレンズ
等に印加する電圧の具体的数値の一例を挙げると、ｔ1
〜ｔ2におけるＶSS、ＶL1、ＶL2は数十Ｖ程度、ｔ3〜ｔ
7におけるＶSS、ＶL1、ＶL2は２０〜数ｋＶ程度であ
る。
〜ｔ2やイオンを質量分析部１２に送出するための時間
ｔ4〜ｔ5（δｔ）は、分析目的であるイオンの質量数に
応じて適宜変更することが望ましい。例えば、サンプル
スライドの加速電圧ＶSSが１０，０００Ｖで目的試料の
質量数範囲が１０，０００Ｄａ（ダルトン）近傍である
場合、ｔ1〜ｔ2は数百ｎｓから数十μｓ、ｔ4〜ｔ5（δ
ｔ）は数ｎｓから数百ｎｓ程度とする。もちろん、ｔ4
〜ｔ5（δｔ）を短くするほど分解能が高くなるが、感
度の低下を考慮する必要がある。なお、各イオンレンズ
等に印加する電圧の具体的数値の一例を挙げると、ｔ1
〜ｔ2におけるＶSS、ＶL1、ＶL2は数十Ｖ程度、ｔ3〜ｔ
7におけるＶSS、ＶL1、ＶL2は２０〜数ｋＶ程度であ
る。
【図１】 本発明の一実施例であるＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ
質量分析装置の概略構成図。
質量分析装置の概略構成図。
【図２】 上記ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置のレン
ズ部分の拡大断面図。
ズ部分の拡大断面図。
【図３】 サンプルスライド、イオンレンズ、デフレク
タの電圧制御の様子を示すグラフ。
タの電圧制御の様子を示すグラフ。
【図４】 ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置における試
料のイオン化の様子を示す説明図。
料のイオン化の様子を示す説明図。
１０…ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析装置 １１…サンプル １２…質量分析部 １３…第１検出器 １４…イオンレンズ部 １５…レーザ光学系 １６…制御部 １７…第２検出器 ２０…レーザ発生器 ２１…反射鏡 ２２…フィルタ ２３…光学レンズ ＤＦ…デフレクタ ＧＲ…加速用グリッド電極 ＧＳ…ガス導入口 Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3…イオンレンズ ＲＦ…リフレクタ電極 ＳＳ…サンプルスライド
Claims (3)
- 【請求項１】 サンプルスライド上に付着させたマトリ
クスにパルス状のレーザ光を照射することによりマトリ
クス中に混入された試料をイオン化し、該イオンを所定
電圧で加速した後、質量分析部において所定距離を飛行
するに要する時間により該イオンの質量分析を行なうマ
トリクス支援レーザ脱離イオン化飛行時間型（ＭＡＬＤ
Ｉ−ＴＯＦ）質量分析装置において、 a)サンプルスライドと質量分析部との間に順に設けられ
た第１、第２及び第３イオンレンズと、 b)レーザ光の照射タイミング並びにサンプルスライド、
第１、第２及び第３イオンレンズに印加する電圧の大き
さ及びタイミングを制御することにより、第１段階にお
いて、レーザ光照射により生成したイオンをサンプルス
ライドと第２イオンレンズとの間に保持し、第２段階に
おいて、保持したイオンを第３イオンレンズにより引き
出して質量分析部に送り込む制御部と、 を備えることを特徴とするＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析
装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質
量分析装置において、更に、サンプルスライドと第２イ
オンレンズとの間に、保持したイオンと衝突させること
によりイオンのエネルギを奪うための衝突ガスの導入口
を有することを特徴とするＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析
装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載のＭＡＬＤＩ−Ｔ
ＯＦ質量分析装置において、更に、第３イオンレンズと
質量分析部との間にデフレクタを有し、制御部が、第３
イオンレンズにより引き出されたイオンを所定時間の間
だけ質量分析部の方に通過させるようにデフレクタに印
加する電圧を制御することを特徴とするＭＡＬＤＩ−Ｔ
ＯＦ質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8158866A JPH09320515A (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | Ｍａｌｄｉ−ｔｏｆ質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8158866A JPH09320515A (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | Ｍａｌｄｉ−ｔｏｆ質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09320515A true JPH09320515A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15681120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8158866A Pending JPH09320515A (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | Ｍａｌｄｉ−ｔｏｆ質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09320515A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003525515A (ja) * | 1999-06-11 | 2003-08-26 | パーセプティブ バイオシステムズ，インコーポレイテッド | 衝突室中での減衰を伴うタンデム飛行時間型質量分析計およびその使用のための方法 |
| JP2004500683A (ja) * | 1999-06-11 | 2004-01-08 | ザ ジョンズ ホプキンス ユニバーシティ | 飛行時間型質量分析計の質量相関パルス引出しを行なう方法及び装置 |
| US7579588B2 (en) | 2005-12-22 | 2009-08-25 | Fujifilm Corporation | Base plate for use in mass spectrometry analysis, and method and apparatus for mass spectrometry analysis |
| US7728289B2 (en) | 2007-05-24 | 2010-06-01 | Fujifilm Corporation | Mass spectroscopy device and mass spectroscopy system |
| KR101041369B1 (ko) * | 2009-11-19 | 2011-06-15 | 한국기초과학지원연구원 | 초고속 대량 시료 분석을 위한 장치 및 방법 |
| JP2011237415A (ja) * | 2010-04-12 | 2011-11-24 | Canon Inc | 質量に関する情報を取得するための情報取得装置及び情報取得方法 |
| US8278626B2 (en) | 2008-09-17 | 2012-10-02 | Fujifilm Corporation | Device for mass spectrometry, and mass spectrometry apparatus and method |
| US8319178B2 (en) | 2009-05-22 | 2012-11-27 | Fujifilm Corporation | Mass spectrometry apparatus and method using the apparatus |
| JP2016001531A (ja) * | 2014-06-11 | 2016-01-07 | 株式会社東芝 | 質量分析装置および質量分析方法 |
-
1996
- 1996-05-29 JP JP8158866A patent/JPH09320515A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003525515A (ja) * | 1999-06-11 | 2003-08-26 | パーセプティブ バイオシステムズ，インコーポレイテッド | 衝突室中での減衰を伴うタンデム飛行時間型質量分析計およびその使用のための方法 |
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| US8278626B2 (en) | 2008-09-17 | 2012-10-02 | Fujifilm Corporation | Device for mass spectrometry, and mass spectrometry apparatus and method |
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| KR101041369B1 (ko) * | 2009-11-19 | 2011-06-15 | 한국기초과학지원연구원 | 초고속 대량 시료 분석을 위한 장치 및 방법 |
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| US8704194B2 (en) | 2010-04-12 | 2014-04-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Information acquiring apparatus and information acquiring method for acquiring mass-related information |
| JP2016001531A (ja) * | 2014-06-11 | 2016-01-07 | 株式会社東芝 | 質量分析装置および質量分析方法 |
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