KR20050079525A - Tandem mass spectrometer and method using it - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이단계 질량 분석 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상기 고분자 시료를 이온화시키는 이온화원과; 상기 이온화된 고분자 시료가 비행한 시간을 바탕으로 동일 질량 클러스터별로 분류하고, 상기 고분자 시료의 딸이온을 생성하는 제1 비행시간형 분석관과; 상기 딸이온의 비행경로를 변경시켜 질량별로 검출하는 제2 비행시간형 분석관;을 포함한다.The present invention relates to a two-stage mass spectrometry device and method, comprising: an ionization source for ionizing the polymer sample; A first time-of-flight analysis tube for classifying the same mass clusters based on the time at which the ionized polymer sample has flown, and generating daughter ions of the polymer sample; It includes; a second time-of-flight analysis tube for detecting the mass by changing the flight path of the daughter ion.

본 발명에 의하면, 하나의 어미이온으로부터 분해되어 생성되는 딸이온을 검출, 기록하여 어미이온의 구조적인 정보를 모을 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that the structural information of the mother ions can be collected by detecting and recording the daughter ions generated by decomposition from one mother ion.

Description

이단계 질량 분석 장치 및 방법{TANDEM MASS SPECTROMETER AND METHOD USING IT}TANDEM MASS SPECTROMETER AND METHOD USING IT

본 발명은 이단계 질량 분석 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두개의 질량분석기를 직렬로 연결하여 생체고분자와 같은 고분자 시료를 이온화하고, 광분해 등의 방법으로 딸이온을 생성한 후, 질량이나 원소별로 시료를 분석하는 이단계 질량 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a two-stage mass spectrometry apparatus and method, and more particularly, by connecting two mass spectrometers in series to ionize a polymer sample such as a biopolymer, and generating a daughter ion by a method such as photolysis, and then mass Or a two-stage mass spectrometer for analyzing a sample for each element.

시료를 이온화하고 그 질량을 측정하여 시료의 분자량과 원소조성을 결정하고 이로부터 구조적인 정보를 얻는 것을 질량분석법이라 한다. 질량분석기는 크게 이온을 만드는 이온화원(Ion source), 이온화원에서 생성된 이온들을 질량 대 전하비(m/z)로 분리하는 분석관(analyzer), 분리된 이온을 검출, 기록하는 검출기와 기록계로 구분할 수 있다.Mass spectrometry is called ionization of a sample, measurement of its mass to determine its molecular weight and elemental composition, and structural information from it. The mass spectrometer consists of an ion source that makes ions largely, an analyzer that separates ions generated in the ionization source in mass-to-charge ratio (m / z), and a detector and recorder that detects and records the separated ions. Can be distinguished.

이온화원에서는 이온을 만들기 위해 우선 기체상태로 만들어야 하는데 분자량이 큰 시료의 경우 증기압이 낮아 기화를 위해 많은 열을 가하면 시료가 에너지를 많이 받아 쉽게 분해되어 분석이 어려웠다. In the ionization source, it is necessary to first make gaseous state to make ions. In case of high molecular weight sample, the vapor pressure is low, so if a lot of heat is applied for vaporization, the sample receives a lot of energy and is difficult to analyze.

하지만 최근 다양한 이온화법의 개발로 생체고분자처럼 질량이 큰 고분자 시료를 손상 없이 이온화하는 것이 가능해졌으며 소량의 시료로 빠른 분석이 가능한 장점을 지닌 질량분석법이 생체고분자의 연구에 많이 쓰이게 되었다. 생체고분자에 대한 이온화 방법 중 Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)과 Electrospray Ionization(ESI)이 가장 많이 사용된다. MALDI는 Matrix라는 보조 물질을 분석하고자 하는 고분자 시료와 함께 섞은 다음 Laser를 이용하여 고체상태의 시료를 기체상태의 이온으로 만드는 방법으로 본 발명에 사용된 이온화방법이다.However, with the recent development of various ionization methods, it is possible to ionize large-volume polymer samples without damage, such as biopolymers, and mass spectrometry, which has the advantage of being able to quickly analyze small amounts of samples, has been widely used in the study of biopolymers. Among the ionization methods for biopolymers, Matrix Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI) and Electrospray Ionization (ESI) are the most used. MALDI is an ionization method used in the present invention by mixing an auxiliary material called matrix with a polymer sample to be analyzed and then making a sample in a solid state into a gaseous ion using a laser.

본 발명은 하나의 어미이온으로부터 분해되어 생성되는 딸이온을 검출, 기록하여 어미이온의 구조적인 정보를 모을 수 있는 이단계 질량 분석 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a two-step mass spectrometer and a method capable of collecting structural information of a mother ion by detecting and recording daughter ions generated by decomposition from one mother ion.

한편, 본 발명은 어미이온을 광분해의 방법으로 딸이온으로 분해함으로써, 딸이온의 비행시간이 달라짐으로써 생기는 스펙트럼의 분해능 저하를 방지할 수 있는 이단계 질량 분석 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.On the other hand, an object of the present invention is to provide a two-stage mass spectrometer and a method capable of preventing the degradation of the spectrum resolution caused by the flight time of daughter ions by decomposing the mother ions into daughter ions by photolysis. .

한편, 본 발명은 리플렉트론에 LPQ 포텐셜을 인가함으로써 딸이온의 분해능을 향상시키면서, 딸이온이 생성될 수 있는 시간을 충분히 부여할 수 있는 이단계 질량 분석 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.On the other hand, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for a two-step mass spectrometry capable of giving sufficient time for the generation of daughter ions while improving the resolution of daughter ions by applying LPQ potential to reflectron. .

전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 이단계 질량 분석 장치로서, 상기 고분자 시료를 이온화시키는 이온화원과; 상기 이온화된 고분자 시료가 비행한 시간을 바탕으로 동일 질량 클러스터별로 분류하고, 상기 고분자 시료의 딸이온을 생성하는 제1 비행시간형 분석관과; 상기 딸이온의 비행경로를 변경시켜 질량별로 검출하는 제2 비행시간형 분석관;을 포함한다.The present invention for solving the above problems is a two-step mass spectrometer, an ionization source for ionizing the polymer sample; A first time-of-flight analysis tube for classifying the same mass clusters based on the time at which the ionized polymer sample has flown, and generating daughter ions of the polymer sample; It includes; a second time-of-flight analysis tube for detecting the mass by changing the flight path of the daughter ion.

상기 이온화원은 매트릭스를 상기 고분자 시료와 함께 섞은 다음, 레이저를 이용하여 고체상태의 시료를 기체상태의 이온으로 만드는 매트릭스를 이용한 레이저 탈착 이온화 장치(Matrix Assisted Laser Desorption Ionization)인 것을 특징으로 한다.The ionization source is characterized in that a matrix desorption ionization device (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization) using a matrix to mix the matrix with the polymer sample, and then to make the gaseous ions of the solid state sample using a laser.

상기 레이저는 질소레이저인 것을 특징으로 한다.The laser is characterized in that the nitrogen laser.

상기 제1 비행시간형 분석관은 상기 이온화원과 상기 제2 비행시간형 분석관의 사이에 위치하며, 상기 이온화된 고분자 시료를 가속시키기 위한 소정의 가속전압이 공급되는 부분과, 가속전압이 공급되지 않는 부분으로 구분되는 것을 특징으로 한다.The first time-of-flight analysis tube is located between the ionization source and the second time-of-flight analysis tube, a portion to which a predetermined acceleration voltage is supplied to accelerate the ionized polymer sample, and an acceleration voltage is not supplied. It is characterized by being divided into parts.

상기 제1 비행시간형 분석관은 상기 이온화된 고분자 시료의 진행방향에 평행한 두개의 전극으로 이루어진 이온게이트를 추가로 포함하며, 상기 이온게이트에 전위를 선택적으로 공급하여 상기 이온화된 고분자 시료의 진행경로를 변경함으로써 검출대상이 되는 이온만을 선택적으로 통과시킨다.The first time-of-flight analysis tube further includes an ion gate composed of two electrodes parallel to the traveling direction of the ionized polymer sample, and selectively supplies an electric potential to the ion gate to advance the path of the ionized polymer sample. By selectively changing only the ions to be detected are selectively passed.

상기 제1 비행시간형 분석관은 레이저를 이용한 광분해(Photodissociation) 방법으로 상기 이온화된 고분자 시료에 에너지를 전달하여 상기 고분자 시료의 딸이온을 생성하고, 상기 딸이온을 상기 제2 비행시간형 분석관으로 방출시키는 것을 특징으로 한다.The first time-of-flight analysis tube delivers energy to the ionized polymer sample by photodissociation using a laser to generate daughter ions of the polymer sample, and releases the daughter ions to the second time-of-flight analysis tube. It is characterized by.

상기 제2 비행시간형 분석관은 상기 딸이온의 입사축에 대하여 일정한 각도가 기울여진 상태로 연결되어 상기 딸이온을 반사시켜 비행경로를 변경시키는 리플렉트론과; 상기 리플렉트론으로부터 반사되는 딸이온을 검출하는 검출기;를 추가로 포함한다.The second time-of-flight analysis tube is connected to a state in which a predetermined angle is inclined with respect to the incident axis of the daughter ions reflector to reflect the daughter ions to change the flight path; And a detector for detecting daughter ions reflected from the reflectron.

상기 리플렉트론은 하나 또는 둘 이상의 전극을 포함하며, 상기 전극에는 상기 딸이온의 진행방향에 대해 반대방향의 전기장이 상기 리플렉트론의 내부에 형성되도록 하는 LPQ(Linear Plus Quadratic) 포텐셜이 인가되어, 상기 리플렉트론 내부에 진입한 상기 딸이온을 상기 리플렉트론의 입구방향으로 반사시키는 것을 특징으로 한다.The reflectron includes one or two or more electrodes, and an LPQ (Linear Plus Quadratic) potential is applied to the electrode so that an electric field in a direction opposite to the advancing direction of the daughter ion is formed inside the reflectron. And reflecting the daughter ions entering the reflectron in the inlet direction of the reflectron.

상기 리플렉트론의 입구에는 입력전극이 설치되며, 상기 입력전극에서 상기 딸이온이 진입하는 궤적에는 그리드가 존재하지 않으며, 상기 입력전극에서 상기 리플렉트론에 의하여 반사된 딸이온이 방출되는 궤적에는 상기 딸이온의 95%를 통과시키는 그리드가 설치되는 것을 특징으로 한다.An input electrode is installed at the inlet of the reflectron, and a grid does not exist in the trajectory where the daughter ion enters from the input electrode, and in the trajectory where the daughter ion reflected by the reflecton is emitted from the input electrode. Characterized in that the grid for passing 95% of the daughter ions are installed.

이하, 도면을 참조하여 설명한다.A description with reference to the drawings is as follows.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 이단계 질량 분석 장치(이하 "분석장치"라 함)의 구성을 나타낸 구조도이며 이를 참조하여 설명하면, 분석장치(100)는 이온화원(MALDI Source, 102), 질소 레이저(104), 제1 비행시간형 분석관(Time of Flight, TOF, 106), 이온게이트(108), 광분해 레이저(110), 제1 Microchannel Plate(MCP, 112), 제2 Microchannel Plate(MCP, 114), 제2 비행시간형 분석관(116), 프리앰프(118)를 포함한다.1 is a structural diagram showing the configuration of a two-step mass spectrometer (hereinafter referred to as an "analyzer") according to an embodiment of the present invention. Referring to this, the analyzer 100 is an ionization source (MALDI Source, 102). , Nitrogen laser 104, first time of flight (TOF) 106, ion gate 108, photolysis laser 110, the first microchannel plate (MCP, 112), the second microchannel plate ( MCP 114, a second time-of-flight analyzer 116, and a preamplifier 118.

1. 질량분석방법1. Mass Spectrometry

제1 비행시간형 분석관(106)에서 이온화원(102)을 빠져 나온 이온들은 가속되어(가속전압 V) 무장지역(Field Free Region)을 비행하게 된다. 이 때 가속되는 에너지는 같으므로 질량에 따라 다른 속도를 갖는다. 따라서 이온들은 그 질량에 따라 다른 시간에 검출기에 도달하고 그 시간을 기록한다. 그러면 이온을 가속시킨 에너지(eV)와 비행거리(L)를 알고 있으므로 기록된 시간으로부터 질량(m/z)을 구할 수 있다.The ions exiting the ionization source 102 from the first time-of-flight analyzer 106 are accelerated (accelerated voltage V) to fly over a field free region. At this time, the accelerated energy is the same, so it has a different speed depending on the mass. Thus, the ions arrive at the detector at different times depending on their mass and record the time. Then, the energy (eV) and the flight distance (L) that accelerated the ion are known, so that the mass (m / z) can be obtained from the recorded time.

E = 1/2 m (L/t)2 = eVE = 1/2 m (L / t) 2 = eV

2. 이단계 질량 분석법 (Tandem Mass Spectrometry)2. Tandem Mass Spectrometry

이단계 질량 분석법이란 두개의 질량분석기(MS)를 직렬로 연결한 형태로 첫째 단계의 MS로 관측하고자 하는 이온(어미이온, Parent Ion)을 선택한 다음, 이것을 적당한 방법에 의해 분해시킨 후, 둘째 단계의 MS로 분해반응의 결과 생성된 딸이온(Fragment Ion)을 검출하는 것이다. In two-step mass spectrometry, two mass spectrometers (MS) are connected in series, and the ions (parent ions) to be observed with the first-stage MS are decomposed by a suitable method, and then the second stage To detect the fragment ion generated as a result of the decomposition reaction with MS.

이온이 생성될 때의 내부에너지가 아주 작으면 이온이 검출기에 도달할 때까지 분해하지 않으며 이는 어미이온의 위치에 나타난다. 반면, 내부에너지가 큰 것들은 이온화원을 나오기 전에 분해되며 이는 질량분석 스펙트럼상의 딸이온의 위치에 나타난다. 중간 정도의 에너지를 갖는 어미이온은 비행도중에 분해하며 이를 준안정이온(Metastable Ion) 또는 PSD(Post Source Decay) 이온이라 하며, MALDI의 경우에는 주로 PSD 이온이라 부른다. 순수한 물질을 분석하는 경우가 아니면 보통의 질량분석 스펙트럼상에 나타나는 이온들은 서로의 연관성을 확인할 수 없어 구조적인 정보를 얻을 수 없지만, 하나의 어미이온에서 분해되어 생성되는 딸 이온들만을 기록하면 어미이온의 구조적인 정보를 얻을 수 있다. If the internal energy when ions are generated is very small, they do not decompose until the ions reach the detector, which appears at the position of the mother ion. On the other hand, those with large internal energy are decomposed before exiting the ionization source, which appears at the position of the daughter ion on the mass spectrometry spectrum. Medium energetic mother ions decompose during flight and are called metastable ions or post source decay (PSD) ions, and in the case of MALDI, they are mainly called PSD ions. Unless a pure substance is analyzed, ions appearing in the normal mass spectrometry cannot be correlated with each other, so structural information cannot be obtained. However, only the daughter ions generated by decomposition in one mother ion are recorded. Get structural information.

단분자 분해반응에서 에너지와 반응 속도와의 관계는 잘 알려져 있다. 내부에너지가 증가할수록 반응의 속도상수도 증가하는 관계를 보인다. 같은 양의 생성물을 얻으려면 같은 시간동안 속도상수가 더 크던지, 아니면 같은 속도상수에서 시간이 증가해야 한다. 예를 들어, 기기에서 이온이 진행하는 시간이 1㎲으로 고정되어 있다고 가정하자. 이 경우 딸 이온의 신호가 작다면 속도상수를 키우기 위해 에너지를 더 주어야 한다. 또는, 같은 에너지라도 이온이 진행하는 거리를 길게 함으로써 그 수율을 높일 수도 있다. 그러나 분해반응의 결과 얻어지는 딸 이온도 에너지가 충분하면 또다시 분해할 수 있다는 점을 간과해서는 안된다. 간단한 이론에 의해 속도상수가 같아지는 내부에너지는 분자량에 비례함을 알아내었다. 통계적으로 분해반응 이후에 내부에너지는 각각의 분자량에 비례해서 갖게 될 것이므로 에너지를 많이 주어 분해반응의 수율을 높일 경우, 연속적인 분해반응에 의해 아주 작은 단위의 이온만을 검출할 가능성이 높아진다. The relationship between energy and reaction rate in monomolecular decomposition reactions is well known. As the internal energy increases, the rate constant of the reaction also increases. To obtain the same amount of product, the rate constant must be larger for the same time, or the time must be increased at the same rate constant. For example, suppose that the time that ions travel in a device is fixed at 1 ms. In this case, if the daughter ion signal is small, more energy must be given to increase the rate constant. Alternatively, even with the same energy, the yield can be increased by lengthening the distance that ions travel. However, it should not be overlooked that daughter ions obtained as a result of decomposition reactions can be decomposed again with sufficient energy. By simple theory, we found that the internal energy of the same rate constant is proportional to the molecular weight. Statistically, after the decomposition reaction, the internal energy will be proportional to each molecular weight, so if the energy is increased to increase the yield of the decomposition reaction, the probability of detecting only a small unit of ions by the continuous decomposition reaction increases.

첫째 단계 MS가 TOF 기기인 경우 이온화 단계에서 형성되는 여러 종의 이온들 중 원하는 이온을 선택하기 위해 이온게이트(108)가 사용되는 것이 일반적이다. 본 발명에서 사용되는 이온게이트(108)는 이온의 진행방향에 평행하게 놓여있는 두 장의 판으로 구성되어 있으며, 원하지 않는 이온이 판 사이를 지나갈 때는 전기장을 걸어주어 이온의 진행경로를 바꾸어 검출되지 않게 하고, 원하는 이온이 지나갈 때는 전기장을 없애 이온이 아무런 영향을 받지 않고 지나가서 검출되게 하는 원리로 만들어져 있다. When the first stage MS is a TOF device, it is common for the ion gate 108 to be used to select a desired ion among the various kinds of ions formed in the ionization stage. The ion gate 108 used in the present invention is composed of two plates lying parallel to the traveling direction of the ions. When unwanted ions pass between the plates, an electric field is applied to change the traveling path of the ions so as not to be detected. In addition, when the desired ions pass by, the electric field is eliminated so that the ions are detected without passing through.

이러한 간단한 이온게이트의 분별능은 약 100정도이며, 보고된 가장 좋은 이온게이트의 분별능도 1000을 넘지 않는다. 이렇게 어미이온만을 선택적으로 분리하여 그 딸이온만을 기록한 것을 PSD 스펙트럼이라 부른다. The fractionation ability of this simple ion gate is about 100, and the fractionation capacity of the best reported ion gate does not exceed 1000. The separation of only mother ions and recording only daughter ions is called PSD spectrum.

그러나 PSD 이온은 일반적으로 그 종류와 양이 적어 시료의 구조에 대해 얻을 수 있는 정보가 충분하지 않은 것이 보통이다. 충분한 정보를 얻기 위해서는 부가적으로 에너지를 더 전달하여 더 많은 분해반응을 유도해야 하는데, 현재 많이 사용되고 있는 방법은 충돌유발분해(Collision-Induced Dissociation, CID)이다. 이 방법은 고속 이온과 중성분자(충돌기체, Collision Gas)간의 충돌에 의해 어미이온이 내부 에너지를 얻어 분해되는 것으로 대부분의 상용기기에 적용되어 이용되는 방법이다. However, PSD ions are generally small in type and amount, and there is not enough information available on the structure of the sample. In order to obtain sufficient information, additional energy must be transferred to induce more decomposition reactions. A widely used method is collision-induced dissociation (CID). This method is used in most commercial devices, where mother ions are decomposed by internal energy due to collision between fast ions and heavy molecules (collision gas).

충돌을 이용한 CID 방법에서, 시료의 분자량이 클수록 시료에 전달되는 에너지는 작아지므로 분해반응에 필요한 에너지를 전달하려면 다중충돌(Multiple Collision) 조건을 만들어야 한다. 충돌기체의 압력을 높여주어 다중충돌 조건을 만들 수 있지만 이는 기기의 진공상태를 나쁘게 하는 단점이 된다. 그리고 다중충돌 조건에서 beam 형태로 진행하는 이온들이 충돌에 의해 비행경로가 달라지고 이로 인해 비행시간이 달라져 스펙트럼의 분해능 저하를 가져오는 것 역시 단점이 된다. In the collision-based CID method, the larger the molecular weight of the sample is, the less energy is delivered to the sample. Therefore, multiple collision conditions must be created to transfer the energy required for the decomposition reaction. It is possible to create multiple collision conditions by increasing the pressure of the collision gas, but this is a disadvantage of worsening the vacuum of the device. In addition, it is also a disadvantage that the ions traveling in the beam form under the multi-collision condition have different flight paths due to collisions, and thus the flight time is changed, resulting in reduced spectrum resolution.

시료에 에너지를 더 전달 시키는 다른 방법으로 레이저를 이용한 광분해(Photodissociation, PD) 방법이 있다. 광분해 방법은 레이저를 원하는 시간에 이온 빔과 교차 시켜 에너지를 전달하는 것으로 앞에서 설명한 충돌유발 반응을 이용할 때의 단점 없이 실험할 수 있다.Another method of delivering more energy to the sample is laser photodissociation (PD). The photolysis method delivers energy by crossing the laser beam with the ion beam at a desired time and can be tested without the disadvantages of using the collision-induced reaction described above.

선택된 이온이 에너지를 얻어 분해되는 딸이온의 분석을 위해 두번째 MS가 사용되는데, 본 발명에서는 리플렉트론(Reflectron, 116))이라 불리는 Ion Mirror를 갖춘 TOF를 이용하였다. A second MS is used for the analysis of the daughter ions, where the selected ions are energized and decomposed. In the present invention, a TOF with an Ion Mirror called Reflectron (116) is used.

TOF기기에서 딸 이온은 어미이온과 속도가 같아 질량비율 만큼의 운동에너지를 갖는다. Reflectron(116)에는 이온의 진행방향에 대해 반대로 전기장이 걸려있어 Reflectron(116) 안에 들어온 딸 이온들은 각각의 운동에너지에 해당하는 퍼텐셜 에너지 위치까지 진행한 후 반사되어 Reflectron(116)을 빠져나온다. 이 때, 질량에 따라 에너지가 다르므로 비행거리가 달라지고 따라서 비행시간도 달라져 딸이온을 질량에 따라 구분할 수 있다. In TOF devices, daughter ions have the same kinetic energy as mass ions and mass kinetic energy. The reflectron 116 has an electric field opposite to the direction of ions propagation so that the daughter ions entering the reflectron 116 proceed to the potential energy position corresponding to the respective kinetic energy and then reflect and exit the reflectron 116. At this time, since the energy is different depending on the mass, the flight distance is different, and thus the flight time is different, so that the daughter ions can be classified according to the mass.

Reflectron(116)안의 전기장의 모양은 선택하여 만들어 주며, 이는 Reflectron(116)의 특성을 결정한다. The shape of the electric field in Reflectron 116 is selected and made, which determines the properties of Reflectron 116.

MALDI source(102)는 Delayed Extraction(DE) 방법을 쓴다. 시료의 이온화를 위해 질소레이저(Nitrogen Laser, 104)가 사용된다. The MALDI source 102 uses the Delayed Extraction (DE) method. Nitrogen Laser 104 is used for ionization of the sample.

Source 영역에서 생성된 이온은 첫번째 분석관인 제1 비행시간형 분석관(106)을 비행하면서 질량에 따라 시간적으로 분리되어 비행한다. 이온게이트(108)는 첫번째 시간집중(time focusing) 위치 가까이에 놓여 있어 원하는 이온의 클러스터만을 통과시키는 역할을 한다. The ions generated in the source region are separated from each other in time according to mass while flying through the first flight time analyzer 106, which is the first analyzer. The ion gate 108 is located near the first time focusing position to serve to pass only the cluster of desired ions.

이렇게 선택된 이온은 첫번째 시간집중되는 위치에서 PD 레이저(110)와 만나게 된다. 이 위치에서는 서로 다른 질량간에 분리가 잘되고, 같은 질량의 이온끼리는 모여있어 레이저 빔과 교차시키기에 좋은 곳이다. 이렇게 PD 레이저(110)와 만나는 위치에서 이온이 시간적으로 집중되어 있고 PD 레이저(110)와 교차되는 시간을 잘 조절하면 하나의 질량만을 골라서 분해할 수 있다. The selected ions meet the PD laser 110 at the first time-focused position. In this position, the separation between the different masses is good, and ions of the same mass are gathered together, which is a good place to cross the laser beam. As such, when the ions are concentrated in time at the position where they meet the PD laser 110 and the time intersecting with the PD laser 110 is well controlled, only one mass can be picked and decomposed.

기존의 PD를 이용하는 방법에서는 레이저를 통해 전달되는 에너지를 극대화하기 위해 레이저의 펄스폭과 intensity가 큰 것을 사용하였는데 이것은 두 가지 단점을 갖는다. 첫째로 에너지에 따른 분해반응의 생성이온에 관한 것으로 에너지가 너무 클 경우 분해된 이온이 다시 분해할 가능성이 높아지고 결과적으로 아미노산이나 2-3개의 아미노산이 결합한 low mass의 peptide만을 얻게 된다. 따라서 이 조건에서 얻은 스펙트럼으로는 선택된 이온의 구조에 대한 충분한 정보를 줄 수 없다. 이를 극복하기 위한 디자인은 이어지는 Reflectron(116)에 대한 설명에서 설명한다.In the conventional method using PD, the pulse width and intensity of the laser are used to maximize the energy transmitted through the laser, which has two disadvantages. Firstly, it is related to the generated ion of decomposition reaction according to energy. If the energy is too high, the decomposition ion is more likely to be decomposed again. As a result, only low mass peptides of amino acids or 2-3 amino acids are obtained. Therefore, the spectra obtained under these conditions do not give enough information about the structure of the selected ion. The design to overcome this is described in the following description of Reflectron 116.

두번째 단점은 PD 레이저(110)의 펄스폭이 큰 것으로, 이온들끼리 인접한 질량에 대해 시간적으로 분리되는 TOF 기기의 경우, laser의 time duration동안 몇 개의 질량 이온들이 laser와 상호작용하여 single isotope만을 선택적으로 분해시킬 수 없다. The second disadvantage is that the pulse width of the PD laser 110 is large. In a TOF device in which ions are separated in time with respect to adjacent masses, several mass ions interact with the laser to select only a single isotope during the laser's time duration. Cannot be decomposed into

도2는 질량 분석 장치로 기록한, PD 레이저에 의하여 줄어든 어미이온의 양을 나타낸 그래프이다.Fig. 2 is a graph showing the amount of mother ions reduced by the PD laser, recorded by the mass spectrometer.

점선은 PD 레이저(110)와 만나지 않았을 때이고, 실선은 만났을 때이며, 어미 펩타이드가 PD 레이저(110)에 의해 줄어든 것을 알 수 있다. The dotted line is when it does not meet the PD laser 110, the solid line is when it is met, it can be seen that the mother peptide is reduced by the PD laser (110).

또한 PD레이저(110)의 시간을 조절함으로써 하나의 질량만을 분해하는 것이 가능한 것도 알 수 있다. Most abundant isotope로 이루어진 이온의 경우 분해하더라도 isotope pattern을 보이지 않으므로 fragment spectrum에서의 분해능이 좋아진다. It can also be seen that only one mass can be decomposed by adjusting the time of the PD laser 110. In the case of ions composed of the most abundant isotope, the resolution in the fragment spectrum is improved because the isotope pattern is not seen even when decomposed.

본 발명에서는 첫번째 시간집중 위치에 removable detector를 설치하였다. PD 레이저(110)와 이온이 만나는 시간은 5ns(5×10-9초) 이하이고 이온이 비행하는 시간은 수십 ㎲(10-6초)이기 때문에 PD 레이저(110)와 이온 beam을 교차시키는 것이 매우 힘들다.In the present invention, a removable detector is installed at the first time concentration position. Since the time that the PD laser 110 meets ions is 5 ns (5 × 10 -9 seconds) or less and the time that ions fly is several tens of microseconds (10 -6 seconds), it is necessary to cross the PD laser 110 with the ion beam. Very hard.

그러나 removable detector를 써서 그 지점에서의 시간을 알면, 아주 수월하게 PD 레이저(110)와 이온 beam을 교차시킬 수 있다. 또, PD 위치에서 실제로 이온들이 시간집중이 되었는 지도 확인할 수 있다. However, knowing the time at that point using a removable detector, it is very easy to cross the PD laser 110 and the ion beam. We can also see that the ions are actually focused at the PD position.

두번째 MS로는 Reflectron(116)이 포함된 제2 비행시간형 분석관을 사용하였다. As a second MS, a second time-of-flight analyzer with Reflectron 116 was used.

도3은 Reflectron에 의하여 반사되는 딸이온의 궤적을 나타낸 구조도이다.3 is a structural diagram showing a trajectory of daughter ions reflected by Reflectron.

Reflectron(116) 내부에 걸어주는 potential의 모양에 따라 여러 물리적인 특성이 달라진다. 가장 많이 사용되는 것은 constant field (linear potential) Reflectron(116)이다. Many physical properties will vary depending on the shape of the potential placed inside Reflectron 116. The most commonly used is the constant field (linear potential) Reflectron (116).

일반적으로 이온이 입사하는 축에 대해 약간 기울어져 설치되고, 어미이온에 대해 두개의 시간집중 위치를 가지며, 그 중 첫번째 위치에 이온게이트를, 두번째 위치에 detector(114)를 놓는다. 이 Reflectron(116)은 에너지에 따라 시간집중되는 조건이 급격히 달라져 작은 질량으로 갈수록 분해능이 급격이 나빠진다. In general, the ions are installed at a slight inclination with respect to the axis of incidence, and have two time concentration positions with respect to the mother ions, with the ion gate in the first position and the detector 114 in the second position. The Reflectron 116 has a sharply different time-intensive condition depending on the energy, and the resolution becomes worse as the mass gets smaller.

보통의 경우 딸이온 spectrum을 얻기 위해 Reflectron(116)의 전압을 바꾸어가면서 분해능이 좋은 영역만을 이어붙이는 방법을 쓴다. In general, a method of joining only a high resolution region by changing the voltage of the reflectron 116 to obtain a daughter ion spectrum is used.

전혀 다른 특징을 갖는 Reflectron으로 quadratic potential을 사용하는 것이 있다. 이는 Rockwood가 처음으로 고안한 것으로 parabolic reflectron이라 부른다. Reflectron안에서의 이온의 운동방정식은 harmonic oscillator의 경우와 같으며 에너지와 상관없는 시간집중이 가능하다. Linear potential reflectron과는 달리 한번에 좋은 분해능으로 딸이온의 스펙트럼을 얻을 수 있지만, Reflectron의 특성상 시간집중 위치가 하나 뿐이어서 이온게이트, PD laser, detector등이 한 곳에 집중되어야 하고, 이온이 레이저와 교차된 후 분해될 충분한 시간을 줄 수 없는 단점을 갖고 있다. There is a quadratic potential using Reflectron with completely different characteristics. It was originally designed by Rockwood and called a parabolic reflectron. The equation of motion of ions in reflectron is the same as that of harmonic oscillator, and time concentration is possible regardless of energy. Unlike linear potential reflectrons, the spectrum of daughter ions can be obtained with good resolution at one time, but due to the nature of Reflectron, there is only one time-focused position so that the ion gate, PD laser, detector, etc. must be concentrated in one place. It has the disadvantage that it cannot give enough time to decompose afterwards.

한편 이 두가지 potential을 조합한 linear plus quadratic potential(LPQ) Reflectron이 개발되었다. 이 LPQ는 Yoshida에 의해 처음 소개되었는데, Tandem MS에서의 가능성은 언급하지 않았고, 또한 여러 수식적인 함수들도 linear potential term을 매우 작은양으로 간주하여 일반적인 기기디자인을 하기에는 한계가 존재한다. Meanwhile, a linear plus quadratic potential (LPQ) Reflectron was developed that combines these two potentials. This LPQ was first introduced by Yoshida, which did not mention the possibilities in Tandem MS, and also many mathematical functions have limitations for general instrument design, considering the linear potential term to be very small.

또한 Cotter에 의해서 비슷한 기능을 갖는 Reflectron이 보고된 바 있지만, 그 특성이 매우 까다로와 일반적으로 기기를 디자인하기에는 무리가 있다. 이러한 LPQ Reflectron(116)을 사용하면서 염두에 둔 것은 딸이온을 늘리기 위해 속도상수를 높이는 방법이 아닌, 분해반응을 위한 시간을 더 주는 방법으로, 이에 필수적인 여러 수학들로부터 괜찮은 분해능의 딸이온 스펙트럼을 얻는 기기를 제작하였다.Cotter has also reported Reflectron with similar functionality, but its characteristics are very demanding and it's generally not enough to design a device. Using this LPQ Reflectron (116) in mind is not a way to increase the rate constant to increase the daughter ion, but to give more time for the decomposition reaction, it is possible to obtain a definite resolution daughter ion spectrum from various mathematics The equipment obtained was produced.

2-1. LPQ reflectron2-1. LPQ reflectron

d1과 d2는 Reflectron(116)입구로부터의 첫번째 focusing position(112)과 detector(114)까지 각각의 거리를 나타낸다. dr은 Reflectron(116)의 입구부터 마지막 전극까지의 거리이다. 마지막 전극에서의 potential은 V이며, source를 빠져 나온 이온이 field free에서 운동에너지 K를 가진 m+ 이온이 Reflectron(116)으로 들어 갈 때를 가정해 보자. 이때 energy conservation에 따라 다음의 식이 얻어진다.d1 and d2 represent the respective distances from the reflectron 116 inlet to the first focusing position 112 and the detector 114. dr is the distance from the entrance of Reflectron 116 to the last electrode. The potential V is at the end of the electrodes, the ions exiting the source, let's assume that when m + ions with a kinetic energy K in a field free to go into Reflectron (116). At this time, the following equation is obtained according to the energy conservation.

여기서 t 는 Reflectron(116)의 입구에서 x=0이 되는 Reflectron(116)안에서의 위치, x에서의 time of flight이다. 이 식은 V가 linear (linear reflectron), quadratic (parabolic reflectron), 또는 linear-plus-quadratic (LPQ reflectron) 인 x의 함수 일 때 수학적으로 적분 가능하고 물리적으로 의미가 있다. 예를 들어 수 sin2 x와 같은 함수는 적분은 가능하지만 물리적으로 의미가 없다. LPQ potential을 식 2와 같이 나타낼 때,Where t is the position in Reflectron 116 where x = 0 at the entrance of Reflectron 116, the time of flight at x . This equation is mathematically integral and physically meaningful when V is a function of x that is linear (linear reflectron), quadratic (parabolic reflectron), or linear-plus-quadratic (LPQ reflectron). For example, functions such as the number sin 2 x can be integrated but are not physically significant. When the LPQ potential is given by Equation 2,

V r 은 두개의 부분, 즉 V 1V 2로 나누어 생각할 수 있다. V r can be thought of as being divided into two parts, V 1 and V 2 .

이때 V 1V 2은 다음과 같다.At this time, V 1 and V 2 are as follows.

식1을 적분하면 식6을 얻을 수 있다. Integrating Equation 1 gives Equation 6.

Reflectron(116)안에서 총비행시간, t r , 은 Reflectron(116)입구에서 되돌아 나오는 지점 (turning point) 까지 걸리는 시간의 두배가 된다. turning point 위치에서는 속도가 0 (v=0)이 되는 조건과 에너지 보존법칙을 고려하면 식 6은 다음과 같다.The total flight time, t r , in Reflectron 116 is double the time taken to return to the turning point at the entrance to Reflectron 116. Considering the condition that the velocity is 0 (v = 0) at the turning point position and the law of energy conservation, Equation 6 is

Reflectron(116)전에 들어가기전 field free 영역에서의 시간과 Reflectron(116)안에서 머무는 시간을 고려할 때 시간은 다음과 같이 쓸 수가 있다. Considering the time in the field free area and the time spent in Reflectron 116 before entering Reflectron 116, the time can be written as

이 결과는 Yoshida에 의한 결과와 기본적으로 같은 결과이다. 어미이온에 대해 시간집중 조건을 찾기 위해서 Yoshida는 Taylor expansion을 써서 구했지만 expansion 자체의 오차 및 식의 간략화 단계에서 무시한 항들 때문에 일반적으로 적용할 수 없다. 그러나 시간집중 조건이라는 것은 이온들이 가질 수 있는 약간의 kinetic energy차이에도 TOF가 변하지 않는 것이므로 다음 식으로 표현할 수 있다. This result is basically the same as that obtained by Yoshida. Yoshida used Taylor expansion to find time-concentration conditions for mother ions, but they are generally not applicable due to errors in expansion itself and terms that are ignored during the simplification of the equation. However, the time-intensive condition is that the TOF does not change even with a slight kinetic energy difference that ions can have.

조건을 만족 시키기 위해 다음과 같은 식이 나오게 된다. In order to satisfy the condition,

식 4와 5를 이용하면 Using equations 4 and 5

Linear reflectron의 경우 V 2=0 이므로, (d 1 +d 2) / d r 은 4K / eV 1 이 되며, eV 1K 일 때 4인데, 이것은 linear reflectron의 time focusing 조건으로 잘 알려져 있다. Parabolic reflectron의 경우(V 1=0), d 1+d 2 는 0이 된다. 식 11 을 보면 source 안에서 만들어지고, 또 같은 potential로 가속된 이온들에 대해서는 두번째 시간집중 위치는 질량에 상관없다는 것을 보여준다. LPQ Reflectron은 보통의 MALDI spectra에 대해 분해능을 향상시키는데 사용 될 수 있다.For linear reflectrons, V 2 = 0, so ( d 1 + d 2 ) / d r Is 4 K / eV 1 and 4 when eV 1 is K , which is well known as the time focusing condition of the linear reflectron. For parabolic reflectrons ( V 1 = 0), d 1 + d 2 is zero. Equation 11 shows that for ions produced in the source and accelerated to the same potential, the second time concentration position is independent of mass. LPQ Reflectron can be used to improve resolution for normal MALDI spectra.

이제 어미이온, m 1 + 의 분해로 생성되는 m 2 + 이온에 대해 생각해 보자.Now consider the m 2 + ions produced by the decomposition of the mother ion, m 1 + .

m1 + → m2 + + m3 m 1 + → m 2 + + m 3

m 2 +의 운동에너지가 K 2 라 하면, m 1 +의 운동에너지, K 1과는 다음과 같은 관계가 있다. When kinetic energy of m 2 + is K 2 , the kinetic energy of m 1 + , K 1 has the following relationship.

식 11을 보면, m 1 + 을 위해 focusing조건이 맞추어 진 것은 분명하지만 m 2 +을 위해 맞추어진 것은 아닐 수 있다. m 2 +를 위한 조건을 보면 다음과 같이 얻어진다.Looking at Equation 11, it is clear that the focusing condition is set for m 1 + , but may not be set for m 2 + . The condition for m 2 + is obtained as follows.

Parabolic Reflectron(V 1=0)일 경우, dT /dK 2 은 0이 되어 모든 딸이온들에 대해 focusing이 가능해 진다.In the case of Parabolic Reflectron ( V 1 = 0), dT / dK 2 becomes 0, allowing focusing on all daughter ions.

딸이온의 관점에서 생각해 보면 Reflectron(116)에 들어가기 전에 생성된 딸이온들은 Reflectron(116) 안에서 더 깨어지지 않는다면 시그널로 관측이 될것이다. 반면에 Refelctron(116) 안에서 생성되는 이온들은 chemical noise가 된다. Reflectron(116)을 빠져나와, detector(114)로 갈 때 생성되는 이온들은 어미이온과 속도가 같아 detector(114)에 같이 도착하므로, 딸이온 시그널에 영향을 주지 않는다. Reflectron(116)전까지의 시간을 t 1, Reflectron(116)안에서 시간을 t r, 그리고 Reflectron(116)을 빠져나와 detector(114)까지 시간을 t 2 라고 하면, t 1t r + t 2 비해 가능한한 길게 하면 된다. 이것은 d 1d r+ d 2 와 비교했을 때 길게 하면 되는 것과 같다. 이것은 딸이온의 시그널을 키우고, chemical noise를 줄이게 된다.From the standpoint of daughters, daughters created before entering Reflectron (116) will be observed as signals unless they are further broken in Reflectron (116). On the other hand, ions generated in Refelctron 116 become chemical noise. The ions generated when exiting the reflectron 116 and going to the detector 114 arrive at the detector 114 at the same speed as the mother ion and thus do not affect the daughter ion signal. If the time before Reflectron (116) is t 1 , the time in Reflectron (116) is t r , and the time out of Reflectron (116) to detector (114) is t 2 , t 1 is equal to t r + t 2. Keep it as long as possible. This is equivalent to lengthening d 1 compared to d r + d 2 . This increases the daughter's signal and reduces chemical noise.

같은 Reflectron potential에서 d 1+d 2는 constant이므로 PD의 신호를 증가시키기 위해서 d 2 를 매우 작게, 즉 두 번째 시간집중 위치를 Reflectron(116)의 입구로부터 매우 가깝게 붙이는 것이 유리하다. 신호를 증가시키기 위해서 d 1/d r 의 비율을 아주 크게 할 수 없는 것은 식 14에서 보이듯이 딸이온의 분해능이 나빠지기 때문이다.Since d 1 + d 2 is constant at the same Reflectron potential, it is advantageous to attach d 2 very small, ie the second time concentration position very close to the entrance of Reflectron 116, in order to increase the signal of the PD. It is not possible to increase the ratio of d 1 / d r very largely to increase the signal, because the resolution of daughter ions is poor, as shown in Eq.

식 14를 보면 linear 부분을 작게 하면 딸이온의 분해능을 증가시킬 수 있다는 것을 알 수 있는데 이것은 (d 1+d 2) / d r 의 값이 작아지는 parabolic 의 상황에 가까운 것이다. 즉 좋은 신호 대 잡음 (signal-to-noise, S/N)비율과 딸이온의 좋은 분해능은 동시에 만족 시킬 수 없으므로 목적에 맞게 절충하여 디자인해야 한다.Equation 14 shows that reducing the linear portion can increase the resolution of daughter ions, which is close to the parabolic situation where the value of ( d 1 + d 2 ) / d r decreases. In other words, good signal-to-noise (S / N) ratio and good resolution of daughter ions cannot be satisfied at the same time.

2-2. S/N 증가시키기2-2. Increasing S / N

잡음의 대부분은 Reflectron(116) 내부에서 분해하여 불특정한 위치에서 나타나는 chemical noise이다. 이를 줄이기 위해 Reflectron(116)을 약간 작게 만들었으며, signal을 크게 하기 위해서 d 1을 증가시켰다. 그러나, Reflectron(116)의 길이를 줄이는 것과 d 1을 증가시키는 것 모두 딸이온의 분해능을 떨어뜨리므로 적절한 분해능을 유지하는 범위에서 이루어졌다.Most of the noise is chemical noise that disintegrates inside Reflectron 116 and appears at an unspecified location. To reduce this, we made Reflectron (116) slightly smaller and increased d 1 to make the signal larger. However, reducing the length of Reflectron 116 and increasing d 1 were both in the range of maintaining the proper resolution because the resolution of daughter ions decreased.

도4는 질량 분석 장치에 의한 PSD, PD 이온의 스펙트럼을 나타낸 그래프이며, 도5는 종래 기술에 의한 PSD, PD 이온의 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the spectrum of PSD and PD ions by the mass spectrometer, and FIG. 5 is a graph showing the spectrum of PSD and PD ions according to the prior art.

레이저의 power를 조절하여 얻은 스펙트럼과 2003년 Reilly에 의해 발표된 스펙트럼을 비교해보면, 에너지를 많이 주어 속도상수를 크게 하는 것과 시간을 많이 주어 signal을 키운 것의 차이를 확인할 수 있다Comparing the spectrum obtained by adjusting the power of the laser with the spectrum published by Reilly in 2003, we can see the difference between increasing the speed constant with a lot of energy and raising the signal with a lot of time.

도6은 Reflectron(116)에 Parabolic 포텐셜과 LPQ 포텐셜을 인가한 경우 각각의 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the respective spectra when the Parabolic potential and the LPQ potential are applied to the Reflectron 116.

도7은 리플렉트론 입구전극의 개량전과 개량후의 구조를 나타낸 구조도이며, 이를 참조하여 설명한다.7 is a structural diagram showing the structure before and after the improvement of the reflectron inlet electrode, which will be described with reference to this.

Reflectron(116)의 그리드(202, 204)와 충돌한 이온, 중성분자들이 또 다른 noise의 원인이 되므로, 이온의 입구에 그리드가 없고 필요없는 부분을 가린 Reflectron base를 도입하였다.Since the ions and heavy constituents colliding with the grids 202 and 204 of the reflectron 116 are another source of noise, a reflectron base is introduced that covers the unnecessary part of the ion without the grid.

여기에서 Reflectron(116)에 입사하는 이온의 궤적에는 그리드(204)가 존재하지 않는 반면에, Reflectron(116)에서 반사되어 되돌아 나오는 이온의 궤적에는 그리드(204)가 존재한다.Here, the grid 204 does not exist in the trajectory of the ions incident on the reflectron 116, whereas the grid 204 exists in the trajectory of the ions reflected and reflected back from the reflectron 116.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 이단계 질량 분석 장치 및 방법을 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 제한되지 않으며, 당업자가 용이하게 발명할 수 있는 범위에도 권리가 미친다.Although a two-step mass spectrometer and method according to an embodiment of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and the scope of the invention can be easily invented by those skilled in the art.

본 발명에 의하면 하나의 어미이온으로부터 분해되어 생성되는 딸이온을 검출, 기록하여 어미이온의 구조적인 정보를 모을 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that the structural information of the mother ions can be collected by detecting and recording the daughter ions generated by decomposition from one mother ion.

또한, 본 발명에 의하면 어미이온을 광분해의 방법으로 딸이온으로 분해함으로써, 딸이온의 비행시간이 달라짐으로써 생기는 스펙트럼의 분해능 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, by decomposing the mother ions into daughter ions by the photolysis method, there is an effect that the resolution degradation of the spectrum caused by the flight time of the daughter ions can be prevented.

또한, 본 발명에 의하면 리플렉트론에 LPQ 포텐셜을 인가함으로써 딸이온의 분해능을 향상시키면서, 딸이온이 생성될 수 있는 시간을 충분히 부여할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the LPQ potential is applied to the reflectron to improve the resolution of the daughter ions while providing sufficient time for the daughter ions to be generated.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 이단계 질량 분석 장치의 구성을 나타낸 구조도.1 is a structural diagram showing the configuration of a two-step mass spectrometer according to an embodiment of the present invention.

도2는 질량 분석 장치로 기록한, 광분해에 의하여 줄어든 어미이온의 양을 나타낸 그래프.Figure 2 is a graph showing the amount of mother ions reduced by photolysis, recorded with a mass spectrometer.

도3은 리플렉트론에 의하여 반사되는 딸이온의 궤적을 나타낸 구조도.3 is a structural diagram showing a trajectory of daughter ions reflected by reflectron;

도4는 질량 분석 장치에 의한 PSD, PD 이온의 스펙트럼을 나타낸 그래프.4 is a graph showing the spectra of PSD and PD ions by a mass spectrometer;

도5는 종래 기술에 의한 PSD, PD 이온의 스펙트럼을 나타낸 그래프.5 is a graph showing the spectrum of PSD and PD ions according to the prior art;

도6은 리플렉트론에 Parabolic 포텐셜과 LPQ 포텐셜을 인가한 경우 각각의 스펙트럼을 나타낸 그래프.Figure 6 is a graph showing the spectrum of each when applying the parabolic potential and LPQ potential to the reflectron.

도7은 리플렉트론 입구전극의 개량전과 개량후의 구조를 나타낸 구조도.Fig. 7 is a structural diagram showing the structure before and after the improvement of the reflectron inlet electrode;

Claims (9)

고분자 시료의 질량과 원소조성을 측정하는 질량분석 장치에 있어서,In the mass spectrometer for measuring the mass and element composition of the polymer sample, 상기 고분자 시료를 이온화시키는 이온화원과;An ionization source for ionizing the polymer sample; 상기 이온화된 고분자 시료가 비행한 시간을 바탕으로 동일 질량 클러스터별로 분류하고, 상기 고분자 시료의 딸이온을 생성하는 제1 비행시간형 분석관과;A first time-of-flight analysis tube for classifying the same mass clusters based on the time at which the ionized polymer sample has flown, and generating daughter ions of the polymer sample; 상기 딸이온의 비행경로를 변경시켜 질량별로 검출하는 제2 비행시간형 분석관;을 포함하는 이단계 질량 분석 장치.And a second time-of-flight analysis tube for changing the flight paths of the daughter ions and detecting the masses by mass. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온화원은The ionization source is 매트릭스를 상기 고분자 시료와 함께 섞은 다음, 레이저를 이용하여 고체상태의 시료를 기체상태의 이온으로 만드는 매트릭스를 이용한 레이저 탈착 이온화 장치(Matrix Assisted Laser Desorption Ionization)인 것을 특징으로 하는 이단계 질량 분석 장치.Mixing a matrix with the polymer sample, and then using a laser laser desorption ionization device (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization) using a matrix to make a gaseous state of the solid state sample using a laser. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 레이저는The laser 질소레이저인 것을 특징으로 하는 이단계 질량 분석 장치.A two-step mass spectrometer, which is a nitrogen laser. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 비행시간형 분석관은The first flight time analyzer 상기 이온화원과 상기 제2 비행시간형 분석관의 사이에 위치하며,Located between the ionization source and the second time-of-flight analysis tube, 상기 이온화된 고분자 시료를 가속시키기 위한 소정의 가속전압이 공급되는 부분과, 가속전압이 공급되지 않는 부분으로 구분되는 것을 특징으로 하는 이단계 질량 분석 장치.Two-step mass spectrometer, characterized in that divided into a portion that is supplied with a predetermined acceleration voltage for accelerating the ionized polymer sample, and a portion that is not supplied with an acceleration voltage. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제1 비행시간형 분석관은The first flight time analyzer 상기 이온화된 고분자 시료의 진행방향에 평행한 두개의 전극으로 이루어진 이온게이트를 추가로 포함하며, Further comprising an ion gate consisting of two electrodes parallel to the traveling direction of the ionized polymer sample, 상기 이온게이트에 전위를 선택적으로 공급하여 상기 이온화된 고분자 시료의 진행경로를 변경함으로써 검출대상이 되는 이온만을 선택적으로 통과시키는 이단계 질량 분석 장치.And selectively supplying a potential to the ion gate to change an advancing path of the ionized polymer sample to selectively pass only ions to be detected. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제1 비행시간형 분석관은The first flight time analyzer 레이저를 이용한 광분해(Photodissociation) 방법으로 상기 이온화된 고분자 시료에 에너지를 전달하여 상기 고분자 시료의 딸이온을 생성하고, 상기 딸이온을 상기 제2 비행시간형 분석관으로 방출시키는 것을 특징으로 하는 이단계 질량 분석 장치.Two-step mass, characterized in that by generating energy to the ionized polymer sample by the photodissociation method using a laser to generate daughter ions of the polymer sample, the daughter ions are released to the second time-of-flight analysis tube Analysis device. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제2 비행시간형 분석관은The second flight time analyzer 상기 딸이온의 입사축에 대하여 일정한 각도가 기울여진 상태로 연결되어 상기 딸이온을 반사시켜 비행경로를 변경시키는 리플렉트론과;A reflectron connected in a state in which a predetermined angle is inclined with respect to the incident axis of the daughter ions to change the flight path by reflecting the daughter ions; 상기 리플렉트론으로부터 반사되는 딸이온을 검출하는 검출기;를 추가로 포함하는 이단계 질량 분석 장치.And a detector for detecting daughter ions reflected from the reflectron. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 리플렉트론은The reflectron is 하나 또는 둘 이상의 전극을 포함하며, One or more electrodes, 상기 전극에는 상기 딸이온의 진행방향에 대해 반대방향의 전기장이 상기 리플렉트론의 내부에 형성되도록 하는 LPQ(Linear Plus Quadratic) 포텐셜이 인가되어, 상기 리플렉트론 내부에 진입한 상기 딸이온을 상기 리플렉트론의 입구방향으로 반사시키는 것을 특징으로 하는 이단계 질량 분석 장치.An LPQ (Linear Plus Quadratic) potential is applied to the electrode such that an electric field in a direction opposite to the advancing direction of the daughter ions is formed inside the reflectron. A two-step mass spectrometer, characterized by reflecting in the inlet direction of the reflectron. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 리플렉트론의 입구에는 입력전극이 설치되며,An input electrode is installed at the inlet of the reflectron, 상기 입력전극에서 상기 딸이온이 진입하는 궤적에는 그리드가 존재하지 않으며, 상기 입력전극에서 상기 리플렉트론에 의하여 반사된 딸이온이 방출되는 궤적에는 상기 딸이온의 95%를 통과시키는 그리드가 설치되는 것을 특징으로 하는 이단계 질량 분석 장치.The grid does not exist in the trajectory where the daughter ion enters from the input electrode, and a grid that passes 95% of the daughter ion is installed in the trajectory where the daughter ion reflected by the reflecton is emitted from the input electrode. Two-step mass spectrometer, characterized in that.
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