WO2007060755A1 - イオンガイド装置、イオン反応装置、及び質量分析装置 - Google Patents

イオンガイド装置、イオン反応装置、及び質量分析装置 Download PDF

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Hiroyuki Satake
Takashi Baba
Izumi Waki
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Hitachi, Ltd.
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    • H01J49/42—Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons
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    • H01J49/062—Ion guides
    • H01J49/065—Ion guides having stacked electrodes, e.g. ring stack, plate stack

Definitions

  • Ion guide device Ion guide device, ion reaction device, and mass spectrometer
  • the present invention relates to a biopolymer sequence structure analysis method and apparatus using mass spectrometry.
  • sample molecules are ionized and introduced into a vacuum (or ionized in a vacuum), and the movement of the ions in an electromagnetic field is measured to measure the charge of the target molecule ion. And the mass ratio is measured. Because the information obtained is the mass-to-charge ratio and the macroscopic amount, it is not possible to obtain internal structure information by just one mass analysis operation. Therefore, a method called tandem mass spectrometry is used. That is, the sample molecular ion is specified or selected in the first mass analysis operation. This ion is called a precursor ion. Subsequently, this precursor ion is dissociated by some technique. The released ions are called fragment ions.
  • the fragment ion generation pattern information is obtained by further performing mass analysis of the fragment ion. Since the dissociation method has a dissociation pattern law, it is possible to infer the sequence structure of the precursor ions.
  • dissociation methods include collision induced dissociation (CID), infrared multiphoton absorption (IRMPD), and electron capture dissociation (Electron). Charged particle reactions using capture dissociation (ECD), electron transfer dissociation (ETD), proton transfer reaction (Proton transfer charge reduction: PTR), fast atom bombardment (FAB) An adiabatic reaction is used.
  • CID is a widely used ion dissociation technique in the field of protein analysis.
  • the precursor ion is given kinetic energy to collide with the gas.
  • Molecular vibration by collision Is excited and dissociates at a portion where the molecular chain is easily broken.
  • IRMPD is another method that has recently been used. Irradiate the precursor ion with infrared laser light to absorb a large number of photons. Molecular vibrations are excited and dissociate at sites where molecular chains are easily broken.
  • the sites that are easily cleaved by CID or IRMPD are the sites named a—x and b—y in the main chain consisting of amino acid sequences.
  • ECD, ETD, etc. which are adiabatic dissociation methods using electrons as other dissociation means, do not depend on the amino acid sequence (except that proline residues that are cyclic structures are not cleaved). Cleave one of the c-z sites on the main chain of the amino acid sequence. For this reason, the main chain sequence of protein molecules can be completely analyzed only by mass spectrometry. In addition, it has the characteristics of V, which makes it difficult to cleave the side chain, so it is suitable as a means of research and analysis of post-translational modification! /. For this reason, dissociation techniques such as ECD and ETD have received particular attention in recent years. CID and IRMPD, ECD and ETD, etc. can be used complementary to each other to give different sequence information.
  • a high frequency voltage is applied to a multi-pole electrode by applying a high frequency voltage to the multipole electrode to converge the ions.
  • Non-Patent Document 3 explains the principle that ions are orbitally converged in the radial direction by application of a high-frequency voltage, using the idea of pseudopotential.
  • the pseudopotential is a potential in the radial direction formed by a high-frequency voltage, expressed as a potential that is formed by a DC voltage.
  • the feature of ion traps using high-frequency voltage is that ions can be focused and trapped regardless of whether they are positive ions or negative ions.
  • Non-Patent Document 1 describes an ETD method inside a high-frequency ion trap.
  • the A triple quadrupole ion trap (LTQ mass spectrometer) equipped with an end electrode, positive ions are introduced from one of the two left and right ion inlets, captured, and then negative Ions are introduced, and both positive and negative ions enter the potential generated by applying DC voltage. After that, a secondary high-frequency voltage is applied to the quadrupole and end electrodes to cause the positive and negative ions to react with each other to cause an ETD reaction.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 describe a method of ECD inside a three-dimensional and linear high-frequency ion trap.
  • An ECD method has been proposed in which a magnetic field is applied on the ion trajectories of a three-dimensional ion trap and a linear ion trap, the trajectory of the electrons is restricted by the magnetic field, and heating of the electrons is avoided.
  • a method is proposed in which a magnet is placed inside the ring electrode or outside the end cap, and electrons are introduced from the outside of the ion trap.
  • a method of applying a magnetic field on the central axis of the linear ion trap and introducing electrons from the magnetic field into the ion orbit is described.
  • Non-Patent Document 2 describes an ECD method inside a linear high-frequency ion trap.
  • An ECD method is described in which a magnetic field is applied to the ion orbit of a linear quadrupole electrode ion trap to limit the electron's orbit and avoid electron heating.
  • Patent Document 3 discloses a method of transporting ions using a DC voltage in a fragmentation apparatus having a constituent force in which a plurality of electrodes are connected.
  • DC potential creates peaks and valleys of potential potential, pushes ions out of the potential potential peaks, traps them in the potential potential valley, and transports ions by moving the potential potential peaks and valleys. And then.
  • by changing the DC voltage application method it is possible to adjust the speed of peaks and valleys of the potential potential, and as a result, the transport speed of ions can be adjusted. This technique makes it possible to adjust the ion transit time.
  • Patent Document 1 US Patent No. US 6800851 Bl
  • Patent Document 2 US Patent Application Publication No. US2004 / 0155180 Al
  • Patent Document 3 US Patent No. US 6884995 B2
  • Non-patent literature l John EP Syka et al. PNAS vol. 101 No. 26 9528-95 33
  • Non-Patent Document 2 Takashi Baba et al. Analytical Chemistry 2004 vol. 76, P4263-4266
  • Non-Patent Document 3 H. G. Dehmelt et al, Adv. At. Mol Phys 353 (1967) p53-72
  • Triple quadrupole and quadrupole TOF mass spectrometers are widely used in protein analysis. This is because the triple quadrupole type enables high-throughput analysis and quantification such as precursor scan and -eutral loss scan, and the quadrupole TOF type also enables high throughput analysis.
  • CID an ion dissociation method
  • a new U-specific ion dissociation method will be implemented in addition to CID and ECD and ETD. It is expected to be sufficient.
  • the triple quadrupole type and quadrupole TOF type configurations both have a quadrupole mass filter in front of the ion dissociation chamber.
  • the quadrupole mass filter serves to pass only ions of a specific mass-to-charge ratio and exclude other ions. It also scans the mass-to-charge ratio that is passed through. Its scanning speed is mass scanning at a speed of lOOOamuZ seconds (amu: atomic mass unit) or more. For example, at a scanning speed of lOOOOamuZ seconds, ions with different masses are ejected one after another every millisecond.
  • the ion dissociation chamber performs dissociation such as CID in a short time of 1 millisecond or less.
  • dissociation such as CID
  • ECD or ETD is performed in an ion dissociation chamber, it is required to dissociate ions in a short time of 1 millisecond or less.
  • the response time of conventional reporting ECD and ETD requires a response time of 10 milliseconds or more, which is about an order of magnitude longer than CID.
  • the reaction time must be less than 1 millisecond to maintain 1 amu mass resolution. If the time is shorter than 2 seconds, it is difficult to obtain a sufficiently good spectrum of SZN because the amount of fragment ions is small. For this reason, it is necessary to secure a reaction time of 10 milliseconds or more with the current ETD and ECD.
  • the second problem is that ions pass through the quadrupole ion guide in about several hundred microseconds. Since the energy of the sample ion is about several tens of electron volts, it passes through an ion trap with a length of about 10 centimeters in about several hundred microseconds. If the ions are passed through in this way, a reaction time of 10 milliseconds cannot be secured. In the past, in order to reduce the throughput and mass information and secure a reaction time of 10 milliseconds, a method of capturing with DC voltage was used!
  • Non-Patent Document 2 a quadrupole linear ion trap and wall electrodes are installed at both ends thereof, a DC voltage is applied to the wall electrode, and potential walls are applied to both ends of the linear ion trap.
  • the radial potential is converged by the pseudopotential due to the high-frequency voltage to converge to the center axis of the quadrupole, and the axial voltage (direction parallel to the quadrupole electrode) is converged by the DC voltage potential of the end electrode.
  • This is a technique for capturing ions by causing them to occur. By this method, ions can be captured for 10 milliseconds or more, and the reaction time can be secured.
  • a pre-ion trap for ion accumulation is placed after the quadrupole mass filter and in front of the ion dissociation chamber.
  • ions are accumulated for 10 milliseconds and then entered into the ion dissociation chamber. By doing so, it can be introduced into the ion dissociation chamber without loss of ions.
  • the mass filter is l amu / l millisecond, it accumulates 10 millisecond ions, so 1 Oamu-mass ions are mixed in the pre-ion trap, resulting in a decrease in mass resolution and loss of ion mass information.
  • the second is to reduce the scanning speed of the quadrupole mass filter to lOOamuZ seconds.
  • the sample analysis time is 10 times longer and the problem of reduced throughput arises.
  • the ion guide, ion reaction device, and mass spectrometer of the present invention periodically change the high frequency voltage amplitude of the electrode group in which a plurality of electrodes with circular holes are coaxially connected and the voltage applied to the electrode group. It is equipped with two or more power sources with different phases of periodic change, and ions are captured and moved by a high-frequency electric field formed on the central axis of an electrode group in which a plurality of circular holes are coaxially connected. It is characterized by making it.
  • a high-frequency voltage obtained by modulating the high-frequency voltage amplitude is applied, and the ion moving speed is adjusted by modulating the high-frequency electric field.
  • the high-frequency voltage amplitude is controlled so as to change periodically, and adjacent electrodes are applied so that the phase differs by a certain value.
  • the pseudopotential is generated in the radial direction by the high-frequency voltage, and the ions are converged in the same way as the conventional ion guide and ion trap.
  • undulations of the pseudopotential are generated in the axial direction.
  • the bottom of the undulation of the pseudopotential is A field that moves at a certain speed is formed, ions are trapped in the ion packet at the bottom of the undulation of the pseudopotential, and the ion packet moves to transport the ions.
  • This pseudo-potential ion packet has the feature that it can simultaneously capture positive and negative ions.
  • the moving speed of the ion packet is determined by the frequency at which the amplitude is modulated, and the ion transit time in the charged particle reaction cell can be adjusted.
  • a particle reaction is performed by providing a particle source that generates medium particles such as ions and electrons that can change the charge of sample ions.
  • ions are converged and captured by a high-frequency voltage.
  • the method of adjusting the moving speed of ions is different.
  • a direct current voltage of ions is used to apply a DC voltage to successive electrodes and push them out.
  • the sign of the DC voltage to be applied is reversed, so it is necessary to apply a DC voltage corresponding to each of the positive and negative ions. Therefore, positive and negative ions cannot be moved simultaneously as the same ion packet.
  • ions are not controlled by the end electrode or the like as in a normal ion trap, so that ions enter the charged particle reaction cell at intervals of several milliseconds or hundreds of microseconds. It is possible to shoot, and it is possible to extend the residence time of ions by about 10 milliseconds or more. Furthermore, by putting positive ions and negative ions in the same ion packet, it is possible to secure 10 milliseconds or more necessary for the reaction time of charged particles in ETD. In addition, the positive and negative ions that have entered the ion trap pass through the incident order and are discharged sequentially, so that they can react efficiently during transport.
  • the charged particle reaction apparatus using the high-frequency ion trap enables the charged particle reaction to be accelerated. It becomes a problem when conducting charged particle reaction, and it solves the decrease in mass resolution and enables high-speed structural analysis of the measurement sample.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a mass spectrometer provided with an electron transfer desorption (ETD) reaction means that is a charged particle reaction of positive ions and negative ions in an ion trap.
  • ETD electron transfer desorption
  • the sample to be analyzed is ionized by the sample force ion source 8 separated by a liquid chromatograph or the like.
  • the ionized sample enters the quadrupole ion guide section 24-25 inside the vacuum apparatus, passes through, and is introduced into the linear ion trap section 26-28. He or Ar gas is introduced into the ion trap, and the sample ions are cooled by collision with the gas.
  • the linear ion trap unit stores, separates, and discharges ions, and the discharged ions enter the electron transfer dissociation cell.
  • An electron transfer dissociation cell for performing electron transfer dissociation is composed of a plurality of electrodes 1 having circular holes.
  • a negative ion source 9 that generates negative ions is installed, and negative ions are introduced on the central axes of a plurality of electrodes 1 having circular holes as shown in the figure. .
  • negative ions are introduced and an electron transfer dissociation reaction occurs.
  • the ions discharged from the electron transfer dissociation cell are incident on the collision attenuator 29-30 introduced with He or Ar gas, converged on the orbit, and the mass-to-charge ratio is measured by the time-of-flight mass analyzer 32-34.
  • the present disclosure relates to a method for carrying out an electron transfer dissociation reaction in an electron transfer dissociation reaction cell comprising a plurality of electrodes 1 with circular holes in FIG. 2A and 2B show details of the electron transfer dissociation reaction cell. It consists of a plurality of electrodes 1 with a circular hole, and is equipped with an ion source 8 and a negative ion source 9 on the same side of the two inlets on the left and right of the figure. Introduce negative ions.
  • a high-frequency voltage V as shown in Equation 1 is applied to the ring electrode of a three-dimensional ion trap or the quadrupole electrode of a linear ion trap.
  • V is the amplitude of the high-frequency voltage
  • ⁇ is the frequency of the high-frequency voltage
  • two or more power supplies 35 having the same frequency and different phases of the sine waveform are provided by time-modulating the high-frequency voltage amplitude of the voltage applied to the electrode group in a sine waveform.
  • a high frequency voltage is applied so as to change with time by a factor of cos.
  • ⁇ is an integer
  • m is the number of electrodes in one cycle, and the same voltage is applied to each m. That is, in the present disclosure, a high frequency voltage is applied as shown in Equation 2.
  • V is the amplitude of the high-frequency voltage
  • ⁇ is the frequency of V
  • m and n are integers
  • t is time.
  • the same voltage is applied every 4 sheets.
  • the numbers [1] — [4] below the electrodes indicate that the same voltage is applied to the electrodes with the same number.
  • the circles on the right side of Figs. 4A and 4B represent the phases of the electrodes [1]-[4].
  • Positive ions and negative ions are incident from the left side of the figure.
  • both positive and negative ions have the same potential formed at high frequencies, so they can be handled without distinction.
  • High frequency voltage at electrode 2 is maximum
  • time elapses and the phase of the high-frequency voltage of each electrode of a plurality of electrodes 1 with a circular hole advances by ⁇ ⁇ 4 (when t 0.125 ms in Fig. 5), as shown in Fig. 4B The high frequency voltage of each electrode changes.
  • electrodes 2 and 3 are in phase and almost equal, whereas electrodes 4 and 5 are in opposite phases.
  • both positive and negative ions stay near the center of electrode 2 and electrode 3.
  • FIG. 5 shows the potential at each electrode position under the conditions shown in FIGS. 3A-3D, 4A, and 4B.
  • the horizontal axis indicates the position of the ion traveling direction (Z axis) corresponding to the upper electrode diagram
  • the vertical axis indicates the potential formed by the high frequency for positive and negative ions.
  • ions are trapped in a potential valley created at high frequencies.
  • t 0 seconds
  • the potential is low in the vicinity of electrodes 2 and 6 and valleys, and positive and negative ions are trapped in the vicinity of electrodes 2 and 6.
  • This potential valley moves to the right side of the figure with time, and the ions move with it.
  • ions move to the vicinity of electrode 3.
  • the moving speed of the ions that is, the moving speed of the potential valley is determined by the frequency ⁇ .
  • the stay time is about 10 milliseconds. At this time, ions can be incident every 0.5 milliseconds (2 kHz) as shown in FIG.
  • the ion residence time can be reduced to about 10 milliseconds.
  • ions can be incident every 1 millisecond (1 kHz). If the number of electrodes is reduced in this way, the ion incidence interval will increase. If ions are accumulated by installing ion traps in the previous stage, there will be no loss of ions.
  • the positive ions and the negative ions move while being confined in the same region, so that a charged particle reaction between the positive ions and the negative ions occurs during the movement. For this reason, charged particle reactions such as electron transfer dissociation proceed. In this way, while ensuring the reaction time, ions that do not mix with ions of different masses can pass through.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an embodiment of a mass spectrometer provided with an electron capture dissociation (ECD) reaction means that is a charged particle reaction between positive ions and electrons in an ion trap.
  • ECD electron capture dissociation
  • FIG. 7 shows details of the electron capture dissociation reaction cell.
  • the method of applying a high-frequency voltage to a plurality of electrodes 1 with a circular hole in the configuration consisting of a plurality of electrodes 1 with a circular hole is the same as the example of FIGS. 2A to 5.
  • an electron source 15 such as a filament or a dispenser force sword is provided on the positive ion source 8 side with respect to a plurality of electrodes 1 with a circular hole.
  • the electron source 15 can also be installed on the opposite side of the ion source 8 with respect to the plurality of electrodes 1 having circular holes. Regarding the position of the electron source 15, it is desirable to generate partial force electrons as close as possible to the central axis of the plurality of electrodes 1 having a circular hole so as to increase the efficiency of introducing electrons. However, if this causes a significant decrease in the transmission of positive ions, the electron source 15 must be placed a little further away from the force on the central axis.
  • the electrodes 16 and 17 are end electrodes, and the amount of electrons introduced can be controlled by applying a DC voltage to the electrode 16 and blocking it by drawing out electrons from the electron source 15.
  • the electrode 17 can be used as an electron trapping electrode, which can block electrons exiting from the charged particle reactor shown in the figure.
  • Electron energy is a force that fluctuates according to the potential formed by the high-frequency voltage. The purpose is to apply electrons to the ions at the bottom of the force potential, so that the electron energy can be controlled to the target value at the bottom of the potential. Open a circular hole and adjust the potential of multiple electrodes 1.
  • the present invention can be used for, for example, a biopolymer sequence structure analysis method and apparatus using mass spectrometry.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a mass spectrometer including an electron transfer dissociation (ETD) cell having a plurality of electrode forces with holes, a linear ion trap, and a time-of-flight mass spectrometer.
  • ETD electron transfer dissociation
  • FIG. 2A is a diagram for explaining an example of an electron transfer dissociation (ETD) cell composed of a plurality of electrodes with holes.
  • ETD electron transfer dissociation
  • FIG. 2B is a diagram illustrating an embodiment of an electron transfer dissociation (ETD) cell including a plurality of electrode holes with holes.
  • ETD electron transfer dissociation
  • FIG. 4A is a diagram for explaining the movement of positive ions and negative ions in an electron transfer dissociation cell.
  • FIG. 4B is a diagram for explaining the movement of positive ions and negative ions in an electron transfer dissociation cell.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the movement of ions captured by an electron transfer dissociation cell and a pseudopotential.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an embodiment of a mass spectrometer including an electron capture / dissociation (ECD) cell having a plurality of perforated electrode forces, a linear ion trap, and a time-of-flight mass spectrometer.
  • ECD electron capture / dissociation
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an embodiment of an electron capture dissociation (ECD) cell having a plurality of electrode forces with holes.
  • ECD electron capture dissociation
  • Electrodes with holes 25.27.30 ⁇ Quadrupole electrode, 31 ⁇ Optical lens system, 32 "-caro speed ⁇ 3 3... Reflectron, 34... Detector, 35 ⁇ Power supply.

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Description

イオンガイド装置、イオン反応装置、及び質量分析装置
参照による取り込み
[0001] 本出願は、 2005年 11月 28日に出願された日本特許出願第 2005— 341365号 の優先権を主張し、その内容を参照することにより本出願に取り込む。
技術分野
[0002] 質量分析法を用いた生体高分子の配列構造解析方法と装置に関する。
背景技術
[0003] 質量分析法では、試料分子をイオンィ匕して真空中に導入し (または真空中でイオン 化し)、電磁場中におけるそのイオンの運動を測定することにより、対象とする分子ィ オンの電荷と質量の比が測定される。得られる情報が質量と電荷の比と!/、う巨視的な 量であるため、単に 1度の質量分析操作では内部構造情報まで得ることは出来ない 。そこで、タンデム質量分析法と呼ばれる方法が用いられる。すなわち、 1回目の質 量分析操作で試料分子イオンを特定する、もしくは、選択する。このイオンをプリカ一 サーイオンと呼ぶ。続いて、このプリカーサ一イオンを何らかの手法で解離する。解 離したイオンをフラグメントイオンと呼ぶ。そのフラグメントイオンをさらに質量分析する ことにより、フラグメントイオンの生成パターンの情報を得る。解離手法により、解離パ ターンの法則性があるので、プリカーサ一イオンの配列構造を推察することが可能と なる。とくに、タンパク質を骨格とする生体分子の分析分野では、解離手法として衝突 励起解離（Collision Induced Dissociation : CID)、赤外多光子吸収（Infra R ed Multi Photon Dissociation :IRMPD)そして、電子捕獲解離（Electron C apture Dissociation :ECD)、電子移動解離 (Electron Transfer Dissociatio n:ETD)、プロトン移動反応（Proton Transfer charge Reduction : PTR)、高 速原子衝突法（First Atomic Bombardment： FAB)を用 ヽた荷電粒子反応な ど断熱的な反応が使われる。
[0004] タンパク質解析分野にぉ 、て、広く使われて 、るイオン解離手法が CIDである。プ リカーサ一イオンに運動エネルギーを与えてガスと衝突させる。衝突により分子振動 が励起されて、分子鎖の切れやすい部分で解離する。また、最近使われるようになつ た方法が IRMPDである。プリカーサ一イオンに赤外レーザ光を照射して、多数の光 子を吸収させる。分子振動が励起されて、分子鎖の切れやすい部位で解離する。 CI Dや IRMPDで切れやすい部位は、アミノ酸配列からなる主鎖のうち、 a— x、 b— yで 命名されている部位である。 a— x、 b—yの部位であっても、アミノ酸配列パターンの 種類により切れにく!、場合があるために、 CIDや IRMPDのみでは完全な構造解析 ができないことが知られている。そのために、酵素などを用いた前処理が必要になり、 高速な分析を妨げている。また、翻訳後修飾を受けた生体分子では、 CIDや IRMP Dを用いると、翻訳後修飾による側鎖が切れやすい傾向がある。側鎖が切れやすい ため、失われた質量から修飾分子種と修飾されて!ヽるかどうかの判定は可能である。 ただし、どのアミノ酸部分で修飾されて ヽたかと!/、う修飾部位に関する重要な情報は 失われる。
[0005] 一方、他の解離手段として電子を用いた断熱的な解離法である ECD、 ETDなどは 、アミノ酸配列に依存せず (ただし例外として環状構造であるプロリン残基は切断しな い）、アミノ酸配列の主鎖上の c— z部位の 1箇所を切断する。そのために、タンパク質 分子の主鎖配列を質量分析的手法のみで完全解析出来る。また、側鎖を切断しにく V、と 、う特徴をもって 、ることから、翻訳後修飾の研究'解析の手段として適して!/、る 。このために、近年特に注目を受けているのがこの ECDや ETDという解離手法であ る。 CIDと IRMPD、 ECDと ETDその他はそれぞれ異なる配列情報を与えるために 、互いに相補的に利用できる。
イオントラップ型や四重極型などの質量分析計では、高周波電圧を 3次元イオントラ ップゃ多重極電極に高周波電圧を印加してイオンを軌道収束させている。
[0006] 非特許文献 3には、高周波電圧の印加によってイオンが径方向に軌道収束される 原理を、擬ポテンシャルという考え方を使って説明している。擬ポテンシャルは高周 波電圧で形成される径方向のポテンシャルを、直流電圧で形成されるようなポテンシ ャルで表したものである。高周波電圧を用いたイオントラップの特長は正イオン、負ィ オン関係なくイオンを収束させ捕捉できることである。
非特許文献 1には高周波イオントラップ内部における ETDの方法が記載されてい る。 3連の四重極イオントラップ（LTQ mass spectrometer)に端電極を備えた構 成で、左右 2つのイオンの出入り口のうち 1つから正イオンを導入し、捕捉しておき、 続いて反対ロカ 負イオンを導入し、正負イオンともに直流電圧の印加で生成される ポテンシャルに入る。その後四重極と端電極にセカンダリ高周波電圧を印加して、正 負イオン同士を反応させ ETD反応を起こして 、る。
[0007] 特許文献 1および特許文献 2には 3次元および線形高周波イオントラップ内部にお ける ECDの方法が記載されて 、る。 3次元イオントラップおよび線形イオントラップの イオン軌道上に磁場を印加し、その磁場により電子の軌道を制限し、電子の加熱を 回避する ECDの方法が提唱されて 、る。 3次元イオントラップを使用した構成では、 磁石をリング電極の内部、またはエンドキャップの外側に設置し、電子はイオントラッ プ外部カゝら導入する方法が提唱されている。また線形イオントラップを使用した構成 では、磁場を線形イオントラップ中心軸上に印加し、電子を磁場内からイオン軌道上 に導入する方法が記載されて ヽる。
[0008] 非特許文献 2には線形高周波イオントラップ内部における ECDの方法が記載され ている。線形四重極電極イオントラップのイオン軌道に磁場を印加し、電子の軌道を 制限し、電子の加熱を回避する ECDの方法が記載されて 、る。
[0009] 特許文献 3には複数の電極を連ねた構成力 なるフラグメント装置において直流電 圧を使ってイオンを輸送する方法が開示されている。すなわち直流電圧により電位ポ テンシャルの山や谷を作り、その電位ポテンシャル山でイオンを押し出し、また電位 ポテンシャル谷に捕捉して、その電位ポテンシャルの山や谷を移動させることによつ てイオンを輸送して 、る。また直流電圧の印加方法を変えることで電位ポテンシャル の山や谷の速度を調整でき、その結果イオンの輸送速度を調整できる。この手法に よりイオンの通過時間を調整することが可能となる。
[0010] 特許文献 1 :US Patent No. US 6800851 Bl
特許文献 2 :US Patent Application Publication No. US2004/0155180 Al
特許文献 3 :US Patent No. US 6884995 B2
非特許文献 l :John E. P. Syka et al. PNAS vol. 101 No. 26 9528 - 95 33
非特許文献 2 :Takashi Baba et al. Analytical Chemistry 2004 vol. 76, P4263-4266
非特許文献 3 : H. G. Dehmelt et al, Adv. At. Mol Phys 353 (1967) p53 - 72
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0011] トリプル四重極型、四重極 TOF型の質量分析計はタンパク解析において広く用い られて 、る。なぜならトリプル四重極型ではプリカーサ一スキャンや-ユートラルロスス キャンという高スループット解析かつ定量が可能であり、また四重極 TOF型でも高ス ループット解析が可能であるためである。これらの装置ではイオン解離法として CID を実施しているが、今後タンパク質の解析効率が向上することを目的として、 CIDだ けでなく ECDや ETDと ヽつた新 Uヽ別のイオン解離法を実施することが十分予想さ れる。しかし現状ではトリプル四重極型、四重極 TOF型のイオン解離室で ETDや E CDを実施するには以下のような問題点がある。
[0012] トリプル四重極型、四重極 TOF型の構成では、共にイオン解離室の前段に四重極 質量フィルターを備えて 、る。四重極質量フィルタ一は特定の質量対電荷比のィォ ンのみを通過させ、それ以外のイオンを排除する役割を果たしている。また通過させ る質量対電荷比を走査して 、る。その走査速度は lOOOamuZ秒 (amu：原子質量 単位)またはそれ以上の速度で質量走査して 、る。例えば lOOOamuZ秒の走査速 度のとき、 1ミリ秒ごとに質量 lamu違うイオンが次々と排出される。この場合、 1ミリ秒 毎に次力も次へくるイオンに対応するために、イオン解離室では 1ミリ秒以下の短い 時間で CIDなどの解離を実施して 、る。同様にイオン解離室にぉ 、て ECDや ETD などを実施するならば、 1ミリ秒以下の短い時間でイオン解離させることが要求される
[0013] し力し、トリプル四重極型、四重極 TOF型で ETDや ECDなどを実施するためには 、現状 2つの問題がある。 1つ目の問題はこれまでの報告力 ECDや ETDなどの反 応時間が 10ミリ秒以上と CIDに比べ 1桁程度長い反応時間必要であることである。例 えば四重極質量フィルターが 1 OOOamuZ秒の走査速度では、 1 amuの質量分離能 を維持するためには反応時間を 1ミリ秒以下にする必要がある力 ETDや ECDなど の反応時間を 1ミリ秒以下の短い時間にすると、フラグメントイオン量が少なくて充分 に SZNの良いスペクトルを得ることが困難である。このため現状の ETDや ECDなど では 10ミリ秒以上の反応時間を確保する必要がある。そのためスループットが低下し てしまう。 2つ目の問題は四重極イオンガイドをおよそ数百マイクロ秒でイオンが通過 してしまうことである。試料イオンのエネルギーが数十電子ボルト程度であるため、 10 センチメートル程度の長さのイオントラップをおよそ数百マイクロ秒程度で通過する。 このようにイオンを素通りさせた状態では反応時間 10ミリ秒を確保できない。従来は スループットや質量情報を低下させて反応時間 10ミリ秒を確保するために、直流電 圧で捕捉する方法を取って!/ヽた。
[0014] すなわち、構成としては非特許文献 2にあるように四重極線形イオントラップとその 両端に壁電極を設置し、壁電極に直流電圧を印加して線形イオントラップの両端に 電位の壁を作って!/ヽる。これにより高周波電圧による擬似ポテンシャルにより径方向 の収束効果を持たせて四重極の中心軸に収束させ、また端電極の直流電圧ポテン シャルにより軸方向（四重極電極に平行な方向）に収束させることによってイオンを捕 捉する手法である。この手法によりイオンを 10ミリ秒以上捕捉することができ、反応時 間を確保できる。しかし壁電極によって電位の壁を作りイオンを閉じ込めた状態で、 E TD'ECDその他の反応を実施し、その後壁電極の電位を下げてイオンを排出する 必要があるため、イオンの蓄積、反応、排出という工程が存在する。そのため、イオン の反応、排出の時はイオントラップ内にイオンを導入することができない。そのため従 来法では次に述べる 2つのように質量分離能力スループットのどちらかを犠牲にしな ければならなかった。
[0015] 1つ目は四重極質量フィルターの後段、かつイオン解離室の前にイオン蓄積用の プレ一イオントラップを置き、四重極質量フィルタ一力も排出されたイオンをプレ一ィ オントラップで 10ミリ秒イオンをイオン蓄積した後、イオン解離室に入射させるという方 法である。こうすることでイオンの損失なぐイオン解離室に導入ことができる。しかし 質量フィルターの lamu/lミリ秒である場合では、 10ミリ秒イオンを蓄積するので、 1 Oamu分の質量のイオンがプレーイオントラップ内で混ざり合ってしまい、質量分離能 の低下を招き、イオンの質量情報が失われてしまう問題が起こる。
[0016] 2つ目は四重極質量フィルターの走査速度を lOOamuZ秒に低下させることである 。しかし同じ質量範囲を走査する際には、試料分析時間は 10倍長くなり、スループッ トの低下という問題が起こる。
[0017] 一方、特許文献 3の方法を用いた場合、 ETD反応を実施する場合には困難が予 想される。例えば正イオンを電位ポテンシャルの谷に捕捉し輸送している時に、 ETD 反応を起こさせるために負イオンを入射することを考える。しかし正イオンが捕捉され ている直流電圧力もなる電位ポテンシャルには負イオンは入ることが出来ない。なぜ なら、正イオンと負イオンでは電荷符号が逆のため、直流電圧で生成されたポテンシ ャルにはどちらかのイオンし力捕捉できずに、すなわち同時に同じ場所に存在できな い。別の方法として負イオンに大きなエネルギーを与え、正イオンの存在するポテン シャル部分を通過させ、反応させることは可能であるが、そのような高エネルギーの 負イオンでは ETDの反応効率が低く、反応がほとんど起きな 、ことが予想される。 本発明ではこれらの荷電粒子反応の従来問題を解決し、高速な荷電粒子反応装 置およびそれを備えた質量分析装置と操作方法を開示する。
課題を解決するための手段
[0018] 本発明のイオンガイド、イオン反応装置、質量分析装置は、円形の穴の開いた電極 を同軸に複数連ねた電極群と、電極群に対し印加する電圧の高周波電圧振幅を周 期変化させ、周期変化の位相が異なる 2つ以上の電源を備え、円形の穴の開いた電 極を同軸に複数連ねた電極群の中心軸上に形成される高周波電場によりイオンを捕 捉し、移動させることを特徴とする。
[0019] このような構成で、高周波電圧振幅を変調した高周波電圧を印加し、この高周波電 場の変調によりイオンの移動速度を調整する。高周波電圧振幅を周期変化するよう に制御し、隣り合う電極同士は位相が一定の値ずつ異なるようにして印加する。高周 波電圧により径方向に擬ポテンシャルを生成し、イオンを収束させるのは従来のィォ ンガイドやイオントラップと同じである。し力し高周波電圧振幅を変調させることで、軸 方向にも擬ポテンシャルの起伏を発生させる。さらに擬ポテンシャルの起伏の底が、 ある一定の速度で移動するような場が形成され、イオンがその擬ポテンシャルの起伏 の底のイオンパケットに捕捉され、イオンパケットが移動することでイオンを輸送する。 この擬ポテンシャルによるイオンパケットには正イオン'負イオンを同時に捕捉できる 特長がある。また振幅を変調させる周波数によって、イオンパケットの移動速度が決 まり、荷電粒子反応セル内におけるイオンの通過時間を調整することが出来る。
[0020] また、本発明の装置において、試料イオンの電荷を変化させることが可能なイオン や電子のような媒体粒子を発生させる粒子源を備えることにより、粒子反応をさせる。
[0021] 特許文献 3と同様、本発明でも高周波電圧によりイオンを収束し捕捉させている。し かしイオンの移動速度を調整する方法が異なる。特許文献 3の方法では、イオンの直 流電圧を用いて、連なった電極に次々と直流電圧を印加し、押し出していく。この時 、イオンの電荷符号が異なれば、印加すべき直流電圧の符号が逆になるため、正ィ オン'負イオンそれぞれに対応した直流電圧を印加する必要がある。そのため、正ィ オン'負イオンを同時に同一のイオンパケットとして移動させることはできない。
発明の効果
[0022] 本発明によれば、通常のイオントラップのように端電極などでイオンの出入りを制御 しな 、ため、荷電粒子反応セルにはイオンが数ミリ秒力 数百マイクロ秒間隔毎に入 射可能で、かつイオンの滞在時間を 10ミリ秒程度以上長くすることが可能となる。さら に、正イオンと負イオンを同じイオンパケットに入れることで、 ETDにおける荷電粒子 の反応時間に必要な 10ミリ秒以上を確保できる。また入射した正負イオンが入射した 順番を保ったままイオントラップ内を通過し、順次排出される方式であるため、輸送中 に効率よく反応させることが出来る。
[0023] このように高周波イオントラップを用いた荷電粒子反応装置にぉ 、て、荷電粒子反 応の高速化を可能にする。荷電粒子反応を実施する際に問題となって 、たスループ ットゃ質量分離能の低下を解決し、測定試料の構造解析の高速化を可能にする。 本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の 記載から明らかになるであろう。
本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の 記載から明らかになるであろう。 発明を実施するための最良の形態
[0024] (実施例 1)
図 1はイオントラップにおける正イオンと負イオンの荷電粒子反応である電子移動解 離 (ETD)反応手段を供えた質量分析装置の実施例を説明する図である。まず分析 の全体の流れを説明し、続いて本開示の詳細を説明する。
[0025] 分析対象の試料は、液体クロマトグラフなどで分離された試料力 イオン源 8にお ヽ てイオン化される。イオン化された試料は、真空装置内部の四重極イオンガイド部 24 —25に入射し、通過して線形イオントラップ部 26— 28に導入される。イオントラップ 部には Heや Arガスなどが導入され、試料イオンはガスとの衝突によりクーリングされ る。線形イオントラップ部ではイオンの蓄積、分離、排出を行い、排出されたイオンは 電子移動解離セルに入る。電子移動解離を実施する電子移動解離セルは円形の穴 の開いた複数個の電極 1で構成されている。電子移動解離反応を行うために、負の イオンを生成する負イオン源 9が設置され、図のように円形の穴の開いた複数個の電 極 1の中心軸上に負イオンが導入される。正イオンが電子移動解離セルに入射した 直後、負イオンが導入され、電子移動解離反応が起こる。電子移動解離セルを排出 されたイオンは、 Heや Arガスなどを導入した衝突減衰器 29 - 30に入射し軌道収束 されて、飛行時間型質量分析部 32— 34で質量対電荷比が計測される。
[0026] 本開示は図 1の円形の穴の開いた複数個の電極 1からなる電子移動解離反応セル における電子移動解離反応の実施方法についてである。図 2A, 2Bには電子移動 解離反応セルの詳細を示す図である。円形の穴の開いた複数個の電極 1からなる構 成で、図の左右 2つの導入口のうち、同一側にイオン源 8と負のイオン源 9を備え、同 じ導入ロカも正イオン ·負イオンを導入する。一般的に使われるイオントラップでは 3 次元イオントラップのリング電極や線形イオントラップの四重極電極などに式 1のよう な高周波電圧 Vを印加する。
rf
[数 1]
VTf
Figure imgf000010_0001
式 1 [0027] Vは高周波電圧の振幅、 ωは高周波電圧の周波数である。
0
[0028] 本発明では、電極群に対し印加する電圧の高周波電圧振幅を正弦波形的に時間 変調させ、同一の周波数で正弦波形の位相の異なる 2つ以上の電源 35を備えてい る。円形の穴の開いた複数個の電極 1には、高周波電圧振幅 Vを変調させて印加
0
する。すなわち cos というファクターで時間変化させるように高周波電圧を印加す る。また隣り合う電極には、この cos Ω ΐ;というファクターに関して、 2 π Ζπι (πιは整数） の位相差を持たせるようにして印加することが望ま 、。 2 π Zmの位相差にすること で、一定の電極枚数毎に同じ電圧を印加でき、少ない電源で実施でき、効率的であ る。 mは 1サイクルの電極枚数であり、 m枚毎に同一の電圧を印加する。すなわち、本 開示では式 2のように高周波電圧を印加する。
[数 2] 高周波電圧： m„ = o cos 27T(D -二） ' COSPTTG)/) · · ·式 2 m
[0029] Vは高周波電圧の振幅、 Ωは Vの周波数、 m, nは整数、 tは時間である。具体例
0 0
を図 3A— 3Dに示す。 m=4、n=0， 1， 2, 3、周波数 Q = lkHzゝ o> = 50kHz、を 上記の式 2に代入することで、図 2A， 2B, 3A— 3Dに示すような V , V , V , V
40 41 42 43 という 4つの異なる位相の電極印加電圧が算出され、電極 2に V 、電極 3に V 、電
40 41 極 4に V 、電極 5に V を印加する。
42 43
[数 3]
V = V0 cos 2π (Ωί) · cos 2π(ωΐ) [m = 4, w = 0] 41 1]
VA2 2]
Figure imgf000011_0001
3
K43 = V0 cos 2π (Ωί ) ' cos 2π(ωή [m =^ 9n = 3] [0030] 次の電極 6には V 、電極 7に HV のように、 m = 4の時は
41 π Ζ2ずつ異なった位相
40
で繰り返し 4枚毎に同一の電圧が印加される。
[0031] 図 4Α, 4Βは、図 1の円形の穴の開いた複数個の電極 1の中心軸を通る断面図で あり、 m=4の時の具体的なイオンの動き方を示している。また電極の下の数字 [1] — [4]は同じ数字の電極には同じ電圧が印加されていることを示す。図 4A, 4B右側 の円は、各電極 [1] - [4]の位相をあらわし、 m = 4の場合では図のように π Ζ2ずつ ずれていることをあらわしている。正イオン ·負イオンは図の左側から入射する。ここで 正負イオンともに、高周波で形成されるポテンシャルは同じであるため、区別なく扱え る。電極 2に高周波電圧が最大
画
( cos 2π (Cit -—) = 1, cos 2π (ωΐ) = 1) m
[0032] に印加された時（図 5の t=0秒の時）に、電極 3の高周波電圧は約 0Vであり、また左 側には電極はないが、グランド電極を配置すれば 0Vにすることが可能である。この時 電極 2を中心にした局所的なイオントラップになり、正イオン ·負イオンともに電極 2付 近に同時に捕捉される。同様に考えると、 t=0の時、電極 4、 6付近にもイオンは捕捉 される。時間が経過し、円形の穴の開いた複数個の電極 1の各電極の高周波電圧の 位相が π Ζ4進んだとき（図 5の t = 0. 125ミリ秒の時）、図 4Bのように各電極の高周 波電圧が変化する。この時、電極 2と電極 3の高周波電圧は同位相でほぼ等しい電 圧を示し、それに対し電極 4と電極 5は逆位相になっている。 t=0から t=0. 125ミリ 秒の間に電極 2付近のイオンは電極 3の方へ引かれ、電極 2と電極 3を中心とした局 所的なイオントラップになり、 t=0. 125ミリ秒の時、電極 2と電極 3の中心付近に正ィ オン ·負イオンともに滞在する。 t = 0の時に電極 4付近に捕捉されて 、た 、イオンは 同様に t=0. 125ミリ秒後に電極 4と電極 5の間付近に捕捉される。
[0033] 式 2のように電圧を印加することで、このような動作が繰り返し行われ、正負イオンは 図の左から右へ順次移動する。 [0034] 図 5には、図 3A— 3D, 4A, 4Bに示した条件の時の各電極位置でのポテンシャル を示す。下部には横軸は上部電極図に対応したイオン進行方向（Z軸）の位置、縦軸 は正負イオンに対する高周波が形成するポテンシャルを示して 、る。イオンは図のよ うに高周波で作られるポテンシャルの谷に捕捉される。先ほど述べたように t=0秒の 時（図 5 (a) )は、電極 2、 6付近はポテンシャルが低く谷になり、正負イオンは電極 2、 6付近に捕捉される。このポテンシャルの谷は時間とともに図の右側へ移動し、それ に伴ってイオンも移動する。例えば t=0から t=0. 125ミリ秒に力けて、ポテンシャル の谷の移動に伴って正負イオン 10は電極 2付近力も電極 3付近へ連続的に移動し、 t = 0. 125ミリ秒の時電極 3付近へイオンは移動する。また t=0. 5ミリ秒後には電極 6付近に達する。
[0035] このイオンの移動速度、すなわちポテンシャルの谷の移動速度は、周波数 Ωで決 まる。また複数電極内のイオンの通過時間は周波数 Ωと電極の枚数で決まる。例え ば m=4、 Ω = lkHz、電極 40枚にしたとき、イオンは 1ミリ秒 Z電極 4枚の速度で進 み、この円形の穴の開!、た複数個の電極 1内のイオンの滞在時間が 10ミリ秒程度に なる。またこの時、図 5のようにイオンの入射は 0. 5ミリ秒（2kHz)ごとに可能となる。ま た m=4、 Ω =0. 5kHz,電極 20枚の構成でも、イオンの滞在時間が 10ミリ秒程度 にすることが可能である。この場合イオンの入射は 1ミリ秒（1kHz)ごとに可能となる。 このように電極の枚数を減らすとイオンの入射間隔は広がることになる力 前段にィォ ントラップなどを設置してイオンを蓄積すればイオンの損失はない。図 2A, 2Bの例で はイオントラップに用いる高周波電圧周波数 ω = 50kHzとしている力 実際は 100k Hzから数十 MHz程度で使用することが多 、。
[0036] これらの操作により正イオンと負イオンが同じ領域に閉じ込められたまま、移動して いくため、移動中に正イオンと負イオンの荷電粒子反応が起きる状態にある。このた め電子移動解離などの荷電粒子反応が進行する。このようにして反応時間を確保し つつ、質量の違うイオンが混ざり合うことなぐイオンは通過していくことが出来る。
[0037] また同様に負イオン源を用いて PTRを行うこともできる。さらには負イオン源を FAB イオン源にすることで、 FABを用いた粒子反応も実現できる。ただし FABから中性の 粒子が出る場合は、光学系を利用できないので直接導入し衝突させる必要がある。 [0038] (実施例 2)
図 6はイオントラップにおける正イオンと電子の荷電粒子反応である電子捕獲解離（ ECD)反応手段を供えた質量分析装置の実施例を説明する図である。分析の全体 の流れは図 1の説明と同様である。電子捕獲解離反応セルでは、円形の穴の開いた 複数個の電極 1に入射した正イオンを捕獲している間に、電子源 15から電子を照射 して電子捕獲解離 (ECD)反応を起こさせる。
[0039] 図 7には電子捕獲解離反応セルの詳細を示す図である。円形の穴の開いた複数個 の電極 1からなる構成で、円形の穴の開いた複数個の電極 1に高周波電圧を印加す る方法は図 2Aから図 5の例と同じである。円筒磁石 14をおきイオントラップの中心軸 上に磁場を印加することで、電子を磁場に捕捉させ、効率よく電子が導入できるよう にしている。またフィラメントまたはディスペンサー力ソードのような電子源 15は、円形 の穴の開 、た複数個の電極 1に対し正イオン源 8側に設置して ヽる。また電子源 15 は円形の穴の開いた複数個の電極 1に対しイオン源 8と反対側に設置することも可能 である。電子源 15の位置に関しては電子の導入効率を上げるように、できるだけ円 形の穴の開いた複数個の電極 1の中心軸上に近い部分力 電子を発生させることが 望ましい。しかしこれにより正イオンの透過率が大幅に低下するようならば、電子源 1 5は中心軸上力 少し遠ざけて設置する必要がある。電極 16、 17は端電極であり、 電極 16には直流電圧を印加することで電子源 15から電子を引き出した遮断したりす ることで、導入する電子量を制御できる。また電極 17は電子の捕捉電極として使用で き、これにより図の荷電粒子反応装置から出て行く電子を遮断できる。
[0040] この構成で式 2および図 1 4Bで示しように、高周波電圧を用いてイオンを移動さ せる。反応中は、電子を照射する。電子捕獲解離では電子は 1電子ボルト (eV)から 数電子ボルト程度の値に制御する必要がある。電子のエネルギーは高周波電圧が 形成するポテンシャルに応じて変動する力 ポテンシャルの底にいるイオンに電子を 当てることが目的であるため、ポテンシャルの底で電子のエネルギーが目的の値に 制御できるように、円形の穴の開 、た複数個の電極 1の電位を調整してやればょ 、。 上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限られず、本発明の精神 と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当 業者に明らかである。
産業上の利用可能性
[0041] 本発明は、例えば、質量分析法を用いた生体高分子の配列構造解析方法や装置 に利用可能である。
図面の簡単な説明
[0042] [図 1]穴の開いた複数の電極力 なる電子移動解離 (ETD)セルと、線形イオントラッ プと飛行時間型質量分析部を備えた質量分析装置の実施例を説明する図。
[図 2A]穴の開 ヽた複数の電極からなる電子移動解離 (ETD)セルの実施例を説明す る図。
[図 2B]穴の開いた複数の電極カゝらなる電子移動解離 (ETD)セルの実施例を説明す る図。
[図 3A]穴の開いた複数の電極に印加する電圧 (V , n=0)の一例を説明する図。
40
[図 3B]穴の開いた複数の電極に印加する電圧 (V , n= l)の一例を説明する図。
41
[図 3C]穴の開いた複数の電極に印加する電圧 (V , n= 2)の一例を説明する図。
42
[図 3D]穴の開いた複数の電極に印加する電圧 (V , n= 3)の一例を説明する図。
43
[図 4A]電子移動解離セルにおける正イオン'負イオンの動きを説明する図。
[図 4B]電子移動解離セルにおける正イオン'負イオンの動きを説明する図。
[図 5]電子移動解離セルと擬ポテンシャルに捕捉されるイオンの動きを説明する図。
[図 6]穴の開いた複数の電極力もなる電子捕獲解離 (ECD)セルと、線形イオントラッ プと飛行時間型質量分析部を備えた質量分析装置の実施例を説明する図。
[図 7]穴の開いた複数の電極力もなる電子捕獲解離 (ECD)セルの実施例を説明す る図。
符号の説明
[0043] 1…円形の穴の開いた複数個の電極、 2〜7…円形の穴の開いた電極、 8…イオン源 、 9…負イオン源、 10〜13…正'負イオン、 14…永久磁石、 15· ··フィラメント線、 16 〜17…端電極、 18…複数の四重極電極、 19〜23· ··四重極電極、 24· 26 · 28 · 29 …穴の開いた電極、 25.27.30· ··四重極電極、 31· ··光学レンズ系、 32"-カロ速咅^ 3 3…リフレクトロン、 34…検出器、 35· ··電源。

Claims

請求の範囲
[1] 円形の穴の開いた電極を同軸に複数連ねた電極群と、前記電極群に対し印加す る電圧の高周波電圧振幅を周期変化させ、前記周期変化の位相が異なる 2つ以上 の電源を備え、
前記円形の穴の開いた電極を同軸に複数連ねた電極群の中心軸上に形成される 高周波電場によりイオンを捕捉し、移動させることを特徴とするイオンガイド装置。
[2] 請求項 1に記載のイオンガイド装置にぉ 、て、前記周期変化の位相が、前記複数 連ねた電極群の隣り合う電極ごとに 2 π Ζπι (πιは 2以上の整数)ずつ異なることを特 徴とするイオンガイド装置。
[3] 請求項 1に記載のイオンガイド装置にぉ 、て、試料イオンの電荷を変化させること が可能な媒体粒子を発生させる粒子源を備えることにより粒子反応をさせることを特 徴とするイオンガイド装置。
[4] 請求項 1に記載のイオンガイド装置において、負イオン源を備えることにより電子移 動解離をさせることを特徴とするイオンガイド装置。
[5] 請求項 1に記載のイオンガイド装置において、電子源を備えることにより電子捕獲 解離をさせることを特徴とするイオンガイド装置。
[6] 円形の穴の開いた電極を同軸に複数連ねた電極群と、前記電極群に対し印加す る電圧の高周波電圧振幅を周期変化させ、前記周期変化の位相が異なる 2つ以上 の電源と、正イオン源と負イオン源と、前記 2つのイオン源を導入する系を備え、 前記円形の穴の開いた電極を同軸に複数連ねた電極群の中心軸上に形成される 高周波電場によりイオンを捕捉し、移動させつつ電子移動解離をさせることを特徴と するイオン反応装置。
[7] 請求項 6に記載のイオン反応装置において、前記周期変化の位相が、前記複数連 ねた電極群の隣り合う電極ごとに 2 π Ζπι (πιは 2以上の整数)ずつ異なることを特徴 とするイオン反応装置。
[8] 円形の穴の開いた電極を同軸に複数連ねた電極群と、前記電極群に対し印加す る電圧の高周波電圧振幅を周期変化させ、前記周期変化の位相が異なる 2つ以上 の電源と、前記円形の穴の開いた電極を同軸に複数連ねた電極群の中心軸を含む 方向に磁場を発生する磁場発生手段と、前記円形の穴の開いた電極を同軸に複数 連ねた電極群の中心軸に方向に電子を導入する電子源を備え、
前記円形の穴の開いた電極を同軸に複数連ねた電極群の中心軸上に形成される 高周波電場によりイオンを捕捉し、移動させつつ電子捕獲解離させることを特徴とす るイオン反応装置。
[9] 請求項 8に記載のイオン反応装置において、前記高周波電圧振幅を周期変化させ る際の位相力 前記複数連ねた電極群の隣り合う電極ごとに 2 π /m (mは 2以上の 整数)ずつ異なることを特徴とするイオン反応装置。
[10] イオン源と、前記イオン源でイオン化されたイオンをトラップするイオントラップと、ィ オントラップ力も排出されたイオンを導入する円形の穴の開いた電極を同軸に複数 連ねた電極群と、前記電極群に対し印加する電圧の高周波電圧振幅を周期変化さ せ、前記周期変化の位相が異なる 2つ以上の電源と、前記電極群力 排出されたィ オンを検出する検出部を備え、前記電源によって印加された前記電圧により、前記 円形の穴の開いた電極を同軸に複数連ねた電極群の中心軸上に形成される高周波 電場によりイオンを捕捉し、移動させることを特徴とする質量分析装置。
[11] 請求項 10に記載の質量分析装置において、前記周期変化の位相が、前記複数連 ねた電極群の隣り合う電極ごとに 2 π Ζπι (πιは 2以上の整数)ずつ異なることを特徴 とする質量分析装置。
[12] 請求項 10に記載の質量分析装置において、前記イオントラップと前記電極群との 間に負のイオン源を設けたことを特徴とする質量分析装置。
[13] 請求項 10に記載の質量分析装置において、前記電極群の中心軸を含む方向に 磁場を発生させる磁場発生手段と、前記電極群の中心軸方向に電子を導入する電 子源とを備えたことを特徴とする質量分析装置。
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