WO2024171416A1 - 質量分析装置及び質量分析方法 - Google Patents

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WO2024171416A1
WO2024171416A1 PCT/JP2023/005604 JP2023005604W WO2024171416A1 WO 2024171416 A1 WO2024171416 A1 WO 2024171416A1 JP 2023005604 W JP2023005604 W JP 2023005604W WO 2024171416 A1 WO2024171416 A1 WO 2024171416A1
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plasma
frequency power
unit
radical generation
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PCT/JP2023/005604
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一高 三井
秀典 ▲高▼橋
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株式会社島津製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/004—Combinations of spectrometers, tandem spectrometers, e.g. MS/MS, MSn
    • H01J49/0045—Combinations of spectrometers, tandem spectrometers, e.g. MS/MS, MSn characterised by the fragmentation or other specific reaction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode

Definitions

  • the present invention relates to a mass spectrometer and a mass spectrometer method.
  • the present invention relates to a mass spectrometer and a mass spectrometer method that perform an operation to dissociate ions using radicals generated from a raw material gas.
  • a mass spectrometer that selects ions generated from a sample that have a specific mass-to-charge ratio as precursor ions, attaches specific types of radicals such as hydrogen radicals, oxygen radicals, and nitrogen radicals to the precursor ions, dissociates them, and generates product ions for mass analysis (e.g., Patent Documents 1 to 3, Non-Patent Document 1).
  • Patent Document 3 describes how hydrogen radicals are attached to peptide-derived ions, causing the peptide-derived ions to dissociate at the N-C ⁇ bond, generating c-series fragment ions that reflect the amino acid sequence of the peptide, and estimating the peptide structure.
  • Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 describe a mass spectrometer equipped with a capillary tube made of a dielectric material such as quartz, an antenna (helical antenna) made of a conductor wound in a three-dimensional spiral around the capillary tube, a power source that supplies high-frequency power to the helical antenna, and a radical generation unit that has a raw material gas supply unit that supplies raw material gas to the inside of the capillary tube.
  • raw material gas is supplied to the inside of the capillary tube while high-frequency power of a predetermined frequency is supplied to the helical antenna, and eddy currents are used to generate plasma of the raw material gas inside the capillary tube, generating radicals.
  • the frequency and magnitude of the high frequency power supplied to the helical antenna are determined based on the results of preliminary experiments, etc.
  • the frequency at which the helical antenna is likely to resonate varies depending on slight differences in the diameter, winding interval, circumference, etc. of the helical antenna (for example, Non-Patent Documents 2-4). Therefore, if the mass spectrometer used in the preliminary experiment is different from the mass spectrometer used for the actual analysis, plasma may not be generated even if high frequency power of the frequency determined by the preliminary experiment is supplied to the helical antenna.
  • the problem that the present invention aims to solve is to provide a technology that can generate plasma regardless of the individual devices in a mass spectrometer equipped with a radical generation unit that generates radicals by generating plasma from a raw material gas supplied to a radical generation chamber when high-frequency power is supplied.
  • the present invention which has been made to solve the above problems, is a method for performing mass spectrometry by generating product ions by attaching radicals to precursor ions derived from sample molecules, comprising the steps of: A source gas is supplied to the radical generation chamber; supplying high-frequency power to a radical generating unit that generates radicals from plasma of the raw material gas supplied to the radical generating chamber while changing the frequency within a predetermined band during a time period in which the raw material gas is supplied to the radical generating chamber; observing a state of plasma of the source gas in the radical generation chamber; When the plasma is ignited, the frequency of the high frequency power supplied to the radical generating section is fixed.
  • the mass spectrometer comprises: a reaction chamber into which precursor ions derived from sample molecules are introduced; A radical generation chamber; a radical generating unit that generates radicals from plasma of a raw material gas supplied to the radical generating chamber; a high-frequency power supply unit configured to supply high-frequency power to the radical generator while changing the frequency within a predetermined band; a plasma detection unit that detects light emission from plasma of the raw material gas in the radical generation chamber; a control unit for controlling operations of the raw material gas supply unit and the high frequency power supply unit, the control unit supplying the raw material gas to the radical generation chamber, and supplying high frequency power to the radical generation unit while changing the frequency within a predetermined band, and fixing the frequency of the high frequency power supplied to the radical generation unit when the plasma detection unit detects the emission of plasma of the raw material gas; a radical introduction unit that introduces radicals generated in the radical generation chamber into the reaction chamber into which the precursor ions have been introduced; a mass separation unit that separates product ions
  • a source gas that is the source of radicals is supplied to the radical generation chamber, and high-frequency power is supplied to the radical generation unit that generates radicals from the plasma of the source gas supplied to the radical generation chamber, while changing the frequency in a predetermined band.
  • the frequency of the high-frequency power supplied to the radical generation unit is fixed.
  • This predetermined band may be set to include the frequency of the high-frequency power determined based on the results of a preliminary experiment, for example. Alternatively, it may be the frequency at which the plasma was turned on the previous time it was used.
  • the size of the band may be set appropriately taking into account the magnitude of the expected instrument difference.
  • high-frequency power of a frequency that is likely to resonate in the latter is supplied to the radical generation unit, so radicals can be generated.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a main part of an embodiment of a mass spectrometer according to the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a plasma generating unit in the mass spectrometer of the present embodiment.
  • 4 is a graph showing an example of the relationship between a frequency control voltage and an oscillation frequency for an oscillator used in the mass spectrometer of the present embodiment.
  • 4 is a flowchart of a process at the start of plasma lighting in one embodiment of a mass spectrometry method according to the present invention.
  • 4 is a flowchart of a process after plasma is turned on in the mass spectrometry method of the present embodiment.
  • 13 shows an example of another microwave power source that can be used in the mass spectrometer of the present embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing the main components of a mass spectrometer 1 according to this embodiment.
  • This mass spectrometer 1 is a triple quadrupole mass spectrometer equipped with an atmospheric pressure ion source. With this mass spectrometer 1, it is possible to directly introduce a liquid sample into the ion source for mass analysis, or to connect the column outlet of a liquid chromatograph (LC) to the ion source and perform mass analysis of sample components separated by the column.
  • LC liquid chromatograph
  • the mass spectrometer 1 has an ionization chamber 11 and a vacuum chamber 10.
  • the inside of the ionization chamber 11 is at approximately atmospheric pressure.
  • the inside of the vacuum chamber 10 is divided by partitions into a first intermediate vacuum chamber 12, a second intermediate vacuum chamber 13, and an analysis chamber 14, in that order from the side closest to the ionization chamber 11, and each chamber is evacuated to a vacuum by a vacuum pump (rotary pump and/or turbomolecular pump) not shown.
  • the inside of the vacuum chamber 10 is configured as a multi-stage differential pumping system in which the degree of vacuum increases in sequence from the first intermediate vacuum chamber 12 located on the side of the ionization chamber 11, which is at approximately atmospheric pressure, to the analysis chamber 14, which is at a high vacuum atmosphere.
  • An electrospray ionization (ESI) probe 20 is installed in the ionization chamber 11.
  • ESI electrospray ionization
  • the ionization chamber 11 and the first intermediate vacuum chamber 12 are connected through a thin-diameter desolvation tube 21.
  • An ion guide 22 called a Q array is arranged inside the first intermediate vacuum chamber 12.
  • the first intermediate vacuum chamber 12 and the second intermediate vacuum chamber 13 are connected through a small hole formed at the top of the skimmer 23.
  • a multipole ion guide 24 is arranged inside the second intermediate vacuum chamber 13.
  • a front quadrupole mass filter 25, a collision cell 26, a rear quadrupole mass filter 28, and an ion detector 29 are arranged along the linear ion optical axis C, which is the central axis of the flight path of the ions.
  • Both the front quadrupole mass filter 25 and the rear quadrupole mass filter 28 have four rod electrodes arranged parallel to the ion optical axis C so as to surround the ion optical axis C.
  • the front quadrupole mass filter 25 and the rear quadrupole mass filter 28 each have the function of selecting ions according to their mass-to-charge ratio.
  • a radical generator 30 is connected to the collision cell 26, and the collision cell 26 dissociates ions using radical species such as oxygen radicals supplied from the radical generator 30.
  • a multipole ion guide 27 is arranged so as to surround the ion optical axis C.
  • a detection signal from the ion detector 29 is sent to the control and processing unit 4.
  • the radical generating unit 30 includes a plasma generating unit 31, a raw material gas supply source 32, a cooling gas supply source 33, and a microwave power source 34.
  • a flow rate control unit (MFC) 35 is provided in the flow path from the raw material gas supply source 32 to the plasma generating unit 31.
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the essential parts, showing the structure of the plasma generating section 31 in the radical generating section 30.
  • Non-Patent Documents 5 to 7 can be used as such oscillators 341.
  • Figure 3 shows an example of the relationship between the frequency control voltage and the oscillation frequency.
  • microwaves in the band from 2.4 GHz to 2.5 GHz are used.
  • the plasma generating unit 31 has a central cylindrical tube 310 made of quartz or aluminum oxide (or other dielectric material) which is an insulator and a dielectric, a helical antenna 311 which is a strip-shaped conductor (usually a metal such as copper) wound in a spiral shape around the central cylindrical tube 310, an outer conductor part 312 made of a conductor, which is coaxial with the central cylindrical tube 310 and has a cylindrical opening whose inner diameter is slightly larger than the outer diameter of the central cylindrical tube 310, a permanent magnet 313 embedded in the outer conductor part 312, and a casing 314 which holds the outer conductor part 312.
  • a material close to pure copper oxygen-free copper, tough pitch copper, etc.
  • the surface is gold-plated to prevent oxidation.
  • the casing 314 is provided with a microwave supply connector 316 and a cooling gas inlet (not shown).
  • the casing 314 is also provided with a light source 315 that emits ultraviolet light inside the central cylindrical tube 310 and a photodetector 317 that detects the light emission of the plasma generated inside the central cylindrical tube 310.
  • the light source 315 is turned on/off based on a control signal transmitted from the control/processing unit 4.
  • the light source 315 emits deep ultraviolet light with a wavelength of, for example, 275 nm or less. When light in this wavelength band is irradiated onto the central cylindrical tube 310 made of quartz or aluminum oxide, electrons are emitted from the wall surface of the central cylindrical tube 310. These electrons induce the lighting of the plasma.
  • a UV-LED can be used for the light source 315.
  • the photodetector 317 one that is not sensitive to the wavelength band of light emitted from the light source 315 and is sensitive only to the wavelength band of light emitted from the plasma inside the central cylindrical tube 310 is used.
  • the light detector 317 may be, for example, a photodiode. The detection signal of the light detector 317 is transmitted to the control and processing unit 4.
  • the central cylindrical tube 310 is a raw material introduction tube into which raw material gas is introduced from the raw material gas supply source 32, and its interior serves as a plasma generation chamber.
  • the microwave supply connector 316 is a coaxial connector, and is connected to the microwave power supply 34 via a coaxial cable.
  • the conductive wire of the coaxial connector is connected to one end of the helical antenna 311.
  • the outer conductor 312 is also grounded. A part of the helical antenna 311 and the outer conductor 312 are electrically connected via the resonator adjustment mechanism 320, and the helical antenna 311 is grounded at the connection position.
  • the helical antenna 311, the outer conductor 312, the resonator adjustment mechanism 320, etc. form an electron cyclotron resonance (ECR) resonator.
  • ECR electron cyclotron resonance
  • the resonator adjustment mechanism 320 is used to adjust the ECR resonator.
  • the resonator adjustment mechanism 320 has the same configuration as that described in Patent Document 2, and therefore detailed configuration and operation will not be described.
  • the microwave power supply 34 supplies power to the resonator via a coaxial cable and a microwave supply connector 316.
  • the plasma generating unit 31 of this embodiment has a configuration known as an ECR-LICP (Electron Cyclotron Resonance-Localized Inductively Coupled Plasma) type, which uses localized inductive discharge and electron cyclotron resonance to generate and maintain plasma.
  • ECR-LICP Electro Cyclotron Resonance-Localized Inductively Coupled Plasma
  • the density of the plasma can be increased and stabilized by ECR.
  • the control/processing section 4 controls the operation of each of the above sections and processes the detection signal input from the ion detector 29.
  • the control/processing section 4 is equipped with a memory section 41.
  • the memory section 41 stores a compound database that describes the measurement conditions and analysis parameters of various known compounds. As will be described later, the memory section 41 also stores the conditions to be used when the plasma starts to be lit and after the plasma is lit (the frequency and magnitude of the high-frequency power supplied to the helical antenna 311, the amount of gas supplied, etc.) and various information required to determine whether the plasma is lit or not. This information will be described later.
  • the control/processing unit 4 also includes, as functional blocks, a measurement control unit 42, a frequency change unit 43, a plasma determination unit 44, a condition change unit 45, and an analysis processing unit 46.
  • the actual control/processing unit 4 is, for example, a general personal computer, and these functional blocks are realized by executing a pre-installed mass analysis program on the processor.
  • the measurement control unit 42 controls the operation of each part of the mass spectrometer 1 according to the measurement conditions recorded in the compound database for the compound to be analyzed, and performs MS/MS analysis.
  • the ESI probe 20 sprays the supplied sample liquid as charged droplets into the ionization chamber 11 while imparting an electric charge to the sample liquid.
  • the sample components in the sprayed charged droplets are ionized as the droplets are broken down into fine particles and the solvent evaporates.
  • the ions derived from the generated sample components are introduced into the desolvation tube 21 by the gas flow formed by the pressure difference between both ends of the tube, and are sent to the first intermediate vacuum chamber 12.
  • the ions entering the first intermediate vacuum chamber 12 proceed while being converged along the ion optical axis C, and are sent to the analysis chamber 14 via the ion guide 22, the orifice of the skimmer 23, and the multipole ion guide 24.
  • a voltage consisting of a superimposed DC voltage and a radio frequency voltage is applied from a power source (not shown) to the multiple rod electrodes that make up the front-stage quadrupole mass filter 25, and ions having a specific mass-to-charge ratio corresponding to this voltage are selected as precursor ions, pass through the front-stage quadrupole mass filter 25, and are introduced into the collision cell 26.
  • a specific type of radical is supplied from the radical generator 30 into the collision cell 26, and the precursor ions introduced into the collision cell 26 react with the radicals and dissociate.
  • the mechanism of ion dissociation using the reaction between various radicals and precursor ions in the collision cell 26 is similar to that previously known, as described in Patent Document 1, and therefore will not be described here.
  • the various product ions generated by dissociation are converged by the action of the electric field formed by the ion guide 27, exit the collision cell 26, and are introduced into the rear-stage quadrupole mass filter 28.
  • a voltage consisting of a superimposed DC voltage and a radio frequency voltage is applied to the multiple rod electrodes that make up the rear-stage quadrupole mass filter 28, and only product ions having a specific mass-to-charge ratio corresponding to this voltage selectively pass through the rear-stage quadrupole mass filter 28 and reach the ion detector 29.
  • the ion detector 29 outputs a detection signal corresponding to the amount of incident ions to the control/processing unit 4.
  • the mass-to-charge ratio of the precursor ion selected by the front quadrupole mass filter 25 and the product ion selected by the rear quadrupole mass filter 28 are fixed based on the measurement conditions for that compound recorded in the compound database, and product ions with a specific mass-to-charge ratio generated from the precursor ion with that specific mass-to-charge ratio are repeatedly detected during the retention time of that compound (the time period when it is eluted from the LC column and introduced into the ESI probe 20).
  • MRM reaction monitoring
  • the analysis processing unit 46 creates a chromatogram (extracted ion current chromatogram) based on the detection signal obtained by the repeated MRM measurements, and calculates the concentration (content) of the target sample component from the area and height of the peak observed in the chromatogram.
  • the mass spectrometry method and mass spectrometry apparatus 1 of this embodiment are characterized by the process for generating radicals to react with precursor ions in the above-mentioned MS/MS measurement. This will be described below with reference to the flowcharts of Figures 4 and 5.
  • Figure 4 is a flowchart relating to the process for generating plasma in the source gas (turning on the plasma)
  • Figure 5 is a flowchart relating to the process after turning on the plasma.
  • the measurement control unit 42 After the start of measurement, and before the introduction of the sample, the measurement control unit 42 starts supplying the raw material gas from the raw material gas supply source 32 to the internal space (radical generation chamber) of the central cylindrical tube 310 in accordance with the conditions at the start of plasma lighting stored in the memory unit 41 (step 1).
  • the flow rate of the raw material gas at the start of plasma lighting is, for example, 0.5 sccm -1 (Standard Cubic Centimeter per Minute, a flow rate per minute (cc) normalized at 1 atm (atmospheric pressure 1013 hPa) and a constant temperature such as 0°C or 25°C).
  • the measurement control unit 42 also turns on the light source 315 to irradiate the inside of the central cylindrical tube 310 (radical generation chamber) with deep ultraviolet light (step 2).
  • the measurement control unit 42 sets the magnitude of the high-frequency power output from the microwave power supply 34 according to the conditions at the start of plasma lighting.
  • the amount of power at the start of plasma lighting is, for example, 100 W.
  • the frequency changer 43 applies a voltage of a predetermined magnitude (frequency control voltage) to the oscillator 341 under the control of the measurement controller 42.
  • the oscillator 341 oscillates microwaves at a frequency corresponding to the magnitude of the applied voltage.
  • the amplifier 342 amplifies and outputs the microwaves to a magnitude set by the measurement controller 42.
  • the high-frequency power output from the microwave power source 34 is supplied to the helical antenna 311 through the microwave supply connector 316 (step 3).
  • the value of the frequency control voltage applied from the frequency changer 43 to the microwave power source 34 is set so that the microwave power source 34 outputs high-frequency power of 2.45 GHz when the application of voltage from the frequency changer 43 to the microwave power source 34 begins. Therefore, at this point, 100 W of high-frequency power of 2.45 GHz is supplied to the helical antenna 311.
  • the plasma determination unit 44 compares the magnitude of the detection signal from the photodetector 317 with a predetermined threshold value, and determines whether or not the plasma has been lit based on whether or not the magnitude of the detection signal exceeds the threshold value (step 4). If it is confirmed that the plasma has been lit (YES in step 4), the light source 315 is turned off (step 10), and the process moves to the process after the plasma has been lit ( Figure 5). Also, the introduction of the sample into the ESI probe 20 (or the LC connected to the ESI probe 20) begins.
  • the frequency change unit 43 determines whether a predetermined time (e.g., 20 minutes) has elapsed since the start of processing at the start of plasma lighting (step 5).
  • a predetermined time e.g. 20 minutes
  • this predetermined time is set to a length of time or longer that is required to apply high-frequency power of a different frequency in a predetermined band (e.g., 2.4 GHz or more and 2.5 GHz or less) to the helical antenna 311 by increasing the frequency from a predetermined initial value (e.g., 2.45 GHz) by a predetermined value at a time up to the upper limit, and then reversing the frequency change direction to decrease and decreasing the frequency by a predetermined value at a time at a time up to the lower limit.
  • a predetermined initial value e.g., 2.45 GHz
  • the range of the voltage applied from the frequency change unit 43 to the microwave power source 34 is set so that the frequency of the high-frequency power output from the microwave power source 34 is within a predetermined range (2.4 GHz or more, 2.5 GHz or less). Specifically, based on the relationship shown in FIG. 3, the range of the frequency control voltage applied to the oscillator 341 is set to 1.6 V or more, 4.6 V or less.
  • this frequency control voltage differs depending on the characteristics of the microwave power source actually used, it is appropriately changed so that high-frequency power with a frequency within a predetermined range (2.4 GHz or more, 2.5 GHz or less) is output. If the magnitude of the voltage applied to the microwave power source 34 has not reached the upper or lower limit (NO in step 6), the voltage is changed by a predetermined amount.
  • the frequency control voltage is initially set to increase by a predetermined amount (for example, by 0.1 V). This causes the frequency of the high-frequency power output from the microwave power source 34 to change (here, increase) by a predetermined value (step 7).
  • the process returns to step 4, and the plasma determination unit 44 again determines whether or not the plasma has been lit. If the plasma has not yet been lit at this point (NO in step 4), the frequency change unit 43 again repeats the processes of steps 5 to 7.
  • the condition change unit 45 When the frequency control voltage continues to increase and reaches its upper limit (YES in step 6), the condition change unit 45 reverses the direction of voltage change (step 8). Because the frequency control voltage was set to increase up to this point, the condition change unit 45 changes the setting to decrease the frequency control voltage by a predetermined amount (for example, by -0.1 V). After that, the process returns to step 4 and the processing of steps 4 to 7 is repeated. Then, when the frequency control voltage continues to decrease and reaches its lower limit (YES in step 6), the condition change unit 45 again reverses the direction of voltage change (step 8) and repeats the processing of steps 4 to 7.
  • a predetermined amount for example, by -0.1 V
  • the plasma does not light even after a certain time has elapsed that is longer than the time required to supply high-frequency power over the entire frequency range (2.4 GHz or more, 2.5 GHz or less) that has been determined in advance (YES in step 5), this is likely due to a problem with the settings for the conditions at the start of plasma lighting (such as the magnitude of high-frequency power or the flow rate of the raw material gas) or with the state of the hardware (e.g., the helical antenna 311), so the system goes into safe mode and ends the measurement (step 9).
  • the process proceeds to the process after the plasma has been lit, as shown in FIG. 5.
  • the measurement control unit 42 fixes the value of the frequency control voltage applied from the frequency change unit 43 to the microwave power supply 34 at the time when the plasma is lit, thereby fixing the frequency of the high frequency power output from the microwave power supply 34. Also, the measurement conditions after the plasma is lit are read from the storage unit 41, and the magnitude of the high frequency power output from the microwave power supply 34 is changed (step 11). The magnitude of the high frequency power after the plasma is lit in this embodiment is, for example, 26 W.
  • the measurement control unit 42 also changes the supply amount of the raw material gas based on the measurement conditions after the plasma is lit (step 12). The flow rate of the raw material gas after the plasma is lit in this embodiment is, for example, 0.25 sccm -1 .
  • the plasma can be maintained at a low high frequency power and a low flow rate of the raw material gas compared to when the plasma is lit.
  • the amount of high frequency power is reduced after the plasma is lit in this way, and the gas flow rate is suppressed, thereby suppressing the power consumption and the gas consumption.
  • the measurement control unit 42 then checks whether the detection signal from the photodetector 317 exceeds a threshold value at a predetermined time interval (step 13). If the plasma determination unit 44 determines that the plasma is on (YES in step 13), it then determines whether the end time for the sample measurement has been reached (step 16). If that time has not yet been reached (NO in step 16), the process returns to step 13 and the determination of the plasma lighting state is repeated. If the end time for the sample measurement has been reached (YES in step 16), the measurement control unit 42 stops the introduction of the raw material gas and the supply of high-frequency power (step 17).
  • step 14 it is determined whether the plasma lighting start process has been performed a predetermined number of times (e.g., 5 times) (step 14). If this number has reached a predetermined number (YES in step 14), there is likely to be a problem with the settings of the settings conditions after plasma lighting (magnitude of high-frequency power, flow rate of raw material gas, etc.) or with the state of the hardware (e.g., helical antenna 311), so the system transitions to safe mode and ends the measurement (step 15).
  • a predetermined number of times e.g., 5 times
  • the measurement control unit 42 returns to step 1 of the process at the start of plasma lighting.
  • step 1 After returning to step 1, the above-mentioned processing at the start of plasma lighting, which was explained with reference to FIG. 4, is performed again, and if the plasma determination unit 44 determines that the plasma has been lit (YES in step 4), the above-mentioned steps are executed again from step 11 of the processing after the plasma has been lit.
  • the mass spectrometry method and mass spectrometry apparatus 1 of this embodiment change the frequency of the high frequency power supplied to the helical antenna 311 in a predetermined band when lighting the plasma.
  • high frequency power of a frequency with which the latter helical antenna 311 is likely to resonate is supplied, so radicals can be easily generated without increasing power consumption.
  • the state of the helical antenna may change over time after the preliminary experiment, but in the mass spectrometry method and mass spectrometry apparatus 1 of this embodiment, even if the state of the helical antenna changes after the preliminary experiment, high frequency power of a frequency with which the helical antenna 311 after the state change is likely to resonate is supplied, making it possible to easily generate radicals.
  • a microwave power supply 34 that includes an oscillator 341 and an amplifier 342 that generate microwaves of different frequencies according to a frequency control voltage input from the outside, and the frequency of the high-frequency voltage is changed by a control signal sent from a frequency change unit 43, which is a functional block realized by software, but other configurations can also be used.
  • a configuration can be adopted in which a fixed oscillator 361 that generates a microwave of a predetermined fixed frequency (e.g., 2.45 GHz), a modulating oscillator 362 that generates a waveform that modulates the frequency of the microwave in the range of 0 to 0.05 GHz, and a mixer 363 that mixes the waveforms generated by these oscillators are used to generate a microwave whose frequency changes in a predetermined band (e.g., a band of 2.4 GHz or more and 2.5 GHz or less), which is then amplified by an amplifier 364 and high-frequency power is supplied to the helical antenna 311.
  • a predetermined fixed frequency e.g., 2.45 GHz
  • a modulating oscillator 362 that generates a waveform that modulates the frequency of the microwave in the range of 0 to 0.05 GHz
  • a mixer 363 that mixes the waveforms generated by these oscillators are used to generate a microwave whose frequency changes in a predetermined band (e.
  • Non-Patent Document 5 For the fixed oscillator 361, for example, one described in Non-Patent Document 5 can be used.
  • modulating oscillator 362 for example, one described in Non-Patent Document 8 can be used.
  • mixer 363 for example, one described in Non-Patent Document 9 can be used.
  • plasma of the raw material gas is generated by supplying high-frequency power to the helical antenna 311 wound around the outer circumference of a tube made of a dielectric material, but plasma of the raw material gas may be generated using other configurations.
  • plasma of the raw material gas can also be generated by constructing part of the wall of a chamber with a radical generation chamber inside from a dielectric material and supplying high-frequency power to a two-dimensionally wound coil (such as a spiral antenna) placed on the outside of the dielectric material.
  • the mass spectrometer 1 is equipped with a triple quadrupole mass separator, but any mass separator can be used.
  • the ion source is equipped with an ESI probe 20 that generates ions from a liquid sample, but other atmospheric pressure ion sources can be used.
  • an ion source that generates ions in a vacuum atmosphere can be used.
  • an ion source that generates ions from a gas or solid sample can be used.
  • a collision cell 26 is used to react precursor ions with radicals, but other reaction chambers such as a three-dimensional ion trap can be used.
  • an ECR-LICP type plasma generating unit 31 is used, but a plasma generating unit without an ECR resonator may be used.
  • a light source 315 is used to irradiate ultraviolet light onto a central cylindrical tube 310 made of quartz or aluminum oxide, but plasma may be generated without using the light source 315.
  • the plasma emission is measured based on the output signal of the photodetector 317 to confirm whether plasma is generated or not, but the user may visually confirm whether plasma is being turned on.
  • the light emitted from the plasma may include not only visible light but also light in the invisible range such as ultraviolet light.
  • radical generation continues from the start to the end of the measurement, but for each target compound, radical generation may be started in accordance with the start of the retention time of the target compound, and radical generation may be ended in accordance with the end of the retention time.
  • the frequency of the high frequency power is changed so that it increases and decreases repeatedly, but the form of changing the frequency can be changed as appropriate, such as increasing the frequency from the lower limit to the upper limit, and then increasing the frequency from the lower limit to the upper limit after reaching the upper limit, or vice versa.
  • the frequency is changed in the band of 2.4 GHz to 2.5 GHz, but this is because this is a frequency band specified as an ISM band in the radio communication regulations specified in the Charter of the International Telecommunication Union, and various commercially available power sources can be used, and because while high-power use of high-frequency power in other frequency bands may require the acquisition of a license or a notice of use, the acquisition of a license or a notice of use is not required for the frequency band of 2.4 GHz to 2.5 GHz, and it is also possible to supply high-frequency power in other frequency bands to the helical antenna 311, etc.
  • the specific shape of the radical generating unit 30, such as the helical antenna 311 in the above embodiment is merely an example, and can be modified as appropriate as long as it is capable of generating radicals from the raw material gas by supplying high-frequency power.
  • One aspect of the present invention is a method for performing mass spectrometry by generating product ions by attaching radicals to precursor ions derived from sample molecules, the method comprising the steps of: A source gas is supplied to the radical generation chamber; supplying high-frequency power to a radical generating unit that generates radicals from plasma of the raw material gas supplied to the radical generating chamber while changing the frequency within a predetermined band during a time period in which the raw material gas is supplied to the radical generating chamber; observing a state of plasma of the source gas in the radical generation chamber; When the plasma is ignited, the frequency of the high frequency power supplied to the radical generating section is fixed.
  • a mass spectrometer comprises: a reaction chamber into which precursor ions derived from sample molecules are introduced; A radical generation chamber; a radical generating unit that generates radicals from plasma of a raw material gas supplied to the radical generating chamber; a high-frequency power supply unit configured to supply high-frequency power to the radical generator while changing the frequency within a predetermined band; a plasma detection unit that detects light emission from plasma of the raw material gas in the radical generation chamber; a control unit for controlling operations of the raw material gas supply unit and the high frequency power supply unit, the control unit supplying the raw material gas to the radical generation chamber, and supplying high frequency power to the radical generation unit while changing the frequency within a predetermined band, and fixing the frequency of the high frequency power supplied to the radical generation unit when the plasma detection unit detects the emission of plasma of the raw material gas; a radical introduction unit that introduces radicals generated in the radical generation chamber into the reaction chamber into which the precursor ions have been introduced; a mass separation unit that separates product
  • a source gas that is the source of radicals is supplied to the radical generation chamber, and high-frequency power is supplied to the radical generation unit that generates radicals from the plasma of the source gas supplied to the radical generation chamber, while changing the frequency in a predetermined band. Then, when the plasma of the source gas in the radical generation chamber is turned on (the plasma emission is detected), the frequency of the high-frequency power supplied to the radical generation unit is fixed.
  • the plasma emission may be detected using a photodetector, or the user may observe the state of the plasma himself.
  • This predetermined band may be set to include the frequency of the high-frequency power determined based on the results of a preliminary experiment, for example. Alternatively, it may be the frequency at which the plasma was turned on the previous time it was used.
  • the size of the band may be set appropriately taking into account the expected size of the instrumental difference, etc.
  • high-frequency power of a frequency that is likely to resonate in the latter is supplied to the radical generation unit, so that plasma of the raw material gas can be generated.
  • high-frequency power of a frequency that is likely to resonate with the helical antenna after the state change can be supplied to the radical generation unit to generate plasma of the raw material gas.
  • (Section 2) A mass spectrometry method according to claim 2, wherein the mass spectrometry method according to claim 1 further comprises: Supplying high frequency power having a predetermined start frequency to the radical generator; When plasma of the raw material gas is not ignited even when high-frequency power of the specified starting frequency is supplied to the radical generation section, high-frequency power is supplied to the radical generation section while changing the frequency within the predetermined band.
  • (Section 6) A mass spectrometer according to claim 6, in the mass spectrometer according to claim 5, The control unit supplies high-frequency power of a predetermined starting frequency to the radical generation unit, and when no plasma emission of the raw material gas is detected even when high-frequency power of the predetermined starting frequency is supplied to the radical generation unit, the control unit supplies high-frequency power to the radical generation unit while changing the frequency within the predetermined band.
  • high frequency power of a predetermined starting frequency is applied to the radical generation unit, and if plasma is not lit (no light emission is detected) with high frequency power of that frequency, the frequency is changed in a predetermined band. Therefore, in mass analysis devices without machine differences, plasma can be lit immediately, and even in mass analysis devices with machine differences, high frequency power of a frequency that easily resonates can be supplied to the radical generation unit to ignite plasma of the raw material gas.
  • the predetermined starting frequency may be, for example, the frequency of high frequency power determined based on the results of a preliminary experiment, or it may be the frequency at which plasma was lit the previous time it was used.
  • the mass spectrometer according to paragraph 7 is a mass spectrometer according to paragraph 5 or 6,
  • the control unit fixes the frequency of the high-frequency power supplied to the radical generation unit, the control unit supplies high-frequency power to the radical generation unit while changing the frequency within the predetermined band.
  • a mass spectrometer according to claim 8 is a mass spectrometer according to any one of claims 5 to 7, After the plasma detection unit detects the emission of plasma from the raw material gas, the control unit reduces the amount of the raw material gas supplied from the raw material gas supply unit to the radical generation chamber and/or the amount of high-frequency power supplied from the high-frequency power supply unit to the helical antenna.
  • the plasma can be maintained with a smaller high-frequency power and flow rate of the raw material gas than when the plasma was first lit.
  • the amount of raw material gas and/or high-frequency power supplied can be reduced after the plasma is lit, thereby reducing gas and electricity consumption.
  • a mass spectrometer according to claim 9 is a mass spectrometer according to any one of claims 5 to 8,
  • the predetermined band is within the range of 2.4 GHz to 2.5 GHz.
  • the frequency band used by the mass spectrometer described in paragraph 9 corresponds to the frequency band stipulated as the ISM band in the radio communication regulations stipulated in the Charter of the International Telecommunication Union, and various commercially available power sources, etc. can be used.
  • a license or a notice of use may be required to use high-power radio power in other frequency bands, no license or notice of use is required for the frequency band between 2.4 GHz and 2.5 GHz.
  • a mass spectrometer according to claim 10 is a mass spectrometer according to any one of claims 5 to 9,
  • the high frequency power supply unit is an oscillator that changes the frequency of the output high frequency power based on a control signal input from an external device; and a frequency control unit that transmits a control signal to the high frequency power source to change the frequency within the predetermined band.
  • the frequency of the radio frequency power can be changed by software.
  • a mass spectrometer according to claim 11 is a mass spectrometer according to any one of claims 5 to 9,
  • the high frequency power supply unit is A fixed oscillator that outputs a waveform signal having a predetermined fixed frequency; a modulating oscillator that outputs a waveform signal for modulating a frequency; a mixer that superimposes the waveform signal output from the second oscillator on the waveform signal output from the first oscillator.
  • the frequency of the high-frequency power can be changed by hardware.
  • Reference Signs List 1 ... Mass spectrometer 10... Vacuum chamber 11... Ionization chamber 12... First intermediate vacuum chamber 13... Second intermediate vacuum chamber 14... Analysis chamber 20; ESI probe 21... Desolvation tube 22... Ion guide 23... Skimmer 24... Multipole ion guide 25... Front quadrupole mass filter 26... Collision cell 27... Ion guide 28... Rear quadrupole mass filter 29... Ion detector 30... Radical generation section 31... Plasma generation section 310... Central cylindrical tube 311... Helical antenna 312...

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Abstract

反応室（２６）と、ラジカル生成室（３１０）と、ラジカル生成室に供給された原料ガスのプラズマからラジカルを生成するラジカル生成部（３０）と、高周波電力供給部（３４、４３）と、ラジカル生成室における原料ガスのプラズマの発光を検出するプラズマ検出部（３１７）と、原料ガスをラジカル生成室に供給するとともに予め決められた帯域で周波数を変化させつつラジカル生成部に高周波電力を供給し、プラズマ検出部により原料ガスのプラズマの発光が検出されるとラジカル生成部に供給する高周波電力の周波数を固定する制御部（４２～４５）と、反応室にラジカルを導入するラジカル導入部（３１）と、反応室でプリカーサイオンから生成されたプロダクトイオンを質量電荷比に応じて分離する質量分離部（２８）と、質量分離部で分離されたプロダクトイオンを検出するイオン検出部（２９）とを備える質量分析装置（１）。

Description

質量分析装置及び質量分析方法
　本発明は、質量分析装置及び質量分析方法に関する。特に、原料ガスから生成したラジカルを用いてイオンを解離させる操作を行う質量分析装置及び質量分析方法に関する。
　試料から生成されたイオンのうち特定の質量電荷比を有するものをプリカーサイオンとして選別し、そのプリカーサイオンに水素ラジカル、酸素ラジカル、窒素ラジカルなどの特定の種類のラジカルを付着させて解離させることによりプロダクトイオンを生成して質量分析する質量分析装置が知られている（例えば、特許文献１～３、非特許文献１）。例えば、特許文献３には、ペプチド由来のイオンに水素ラジカルを付着させることにより、ペプチド由来のイオンをN-Cα結合の位置で解離させ、該ペプチドのアミノ酸配列を反映したc系列のフラグメントイオンを生成してペプチドの構造を推定することが記載されている。
　特許文献１、２及び非特許文献１には、石英等の誘電体から成るキャピラリ管と、該キャピラリ管の周囲に三次元螺旋状に巻回された、導電体から成るアンテナ（ヘリカルアンテナ）と、該ヘリカルアンテナに高周波電力を供給する電源と、該キャピラリ管の内部に原料ガスを供給する原料ガス供給部とを有するラジカル生成部を備えた質量分析装置が記載されている。この質量分析装置では、キャピラリ管の内部に原料ガスを供給しつつ、ヘリカルアンテナに予め決められた周波数の高周波電力を供給し、渦電流によってキャピラリ管内に原料ガスのプラズマを生じさせてラジカルを生成する。
特開２０１９－１９１０８１号公報 国際公開第２０２２／０５９２４７号 国際公開第２０１５／１３３２５９号
Hidenori Takahashi, Yuji Shimabukuro, Daiki Asakawa, Akihito Korenaga, Masaki Yamada, Shinichi Iwamoto, Motoi Wada, Koichi Tanaka, "Identifying Double Bond Positions in Phospholipids Using Liquid Chromatography-Triple Quadrupole Tandem Mass Spectrometry Based on Oxygen Attachment Dissociation", Mass Spedctrometry, Volume 8(2019), S0080 遠藤敬三, 「軸方向放射型ヘリカル・アンテナ」, テレビジョン, 1957, 11 巻, 12 号, p. 544-548 丸地智博,"垂直姿態ヘリカルアンテナに関する理論的検討",南山大学,2007年度卒業論文 恵比根佳雄,常川光一,"アンテナ技術 その１ アンテナの基礎",NTT DoCoMoテクニカルジャーナル, Vol.5, No.3, 1997年10月 "ソリッドステートマイクロ波発振器 TG-0002/TG-0004",[online],東京計器株式会社,[2022年8月29日検索],インターネット<URL:https://www.tokyokeiki.jp/products/detail.html?pdid=261> "ZHL-2425-250X+ High Power Amplifier, 2400 - 2500 MHz, 50Ω Connector Type: MCX / N",[online], Mini-Circuits,[2022年10月5日検索],インターネット<URL:https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=ZHL-2425-250X%2B> "13 MHZ TO 5.8 GHZ | UP TO 1.7KWSolid State Power Amplifiers",[online], Mini-Circuits,[2022年10月5日検索],インターネット<URL: https://lp.minicircuits.com/en-us/ism-rf-energy-solutions> "電圧制御水晶発振器",[online],京セラ株式会社,[2022年8月30日検索],インターネット<URL:https://ele.kyocera.com/assets/products/crystal-device/kv5032g_j.pdf> "Double-Balanced Mixer",[online],MACOM Technology Solutions Inc.,[2022年8月30日検索],インターネット<URL:https://cdn.macom.com/datasheets/M76H.pdf>
　上記の質量分析装置では、予備実験の結果等に基づいてヘリカルアンテナに供給する高周波電力の周波数や大きさを決定している。しかし、ヘリカルアンテナの直径、巻回間隔、周長などのわずかな機差によって、ヘリカルアンテナが共振しやすい周波数が異なる（例えば非特許文献２～４）。そのため、予備実験を行った質量分析装置と、実際の分析に使用する質量分析装置が異なると、予備実験により決定した周波数の高周波電力をヘリカルアンテナに供給してもプラズマを生成することができない場合があった。なお、ここではヘリカルアンテナに高周波電力を供給する場合について説明したが、ヘリカルアンテナに限らず、原料ガスのプラズマからラジカルを生成するラジカル生成部に高周波電力を供給する場合には上記同様の問題があった。
　本発明が解決しようとする課題は、高周波電力が供給されることによりラジカル生成室に供給された原料ガスのプラズマを生じさせてラジカルを生成するラジカル生成部を備えた質量分析装置において、装置の機差に関わらずプラズマを生じさせることができる技術を提供することである。
　上記課題を解決するために成された本発明は、試料分子由来のプリカーサイオンにラジカルを付着させることによりプロダクトイオンを生成して質量分析する方法であって、
　ラジカル生成室に原料ガスを供給し、
　前記原料ガスが前記ラジカル生成室に供給されている時間帯に、該ラジカル生成室に供給された原料ガスのプラズマからラジカルを生成するラジカル生成部に対して、予め決められた帯域で周波数を変化させつつ高周波電力を供給し、
　前記ラジカル生成室における前記原料ガスのプラズマの状態を観察し、
　前記プラズマが点灯すると、前記ラジカル生成部に供給する高周波電力の周波数を固定する
　ものである。
　また、上記課題を解決するために成された本発明に係る質量分析装置は、
　試料分子由来のプリカーサイオンが導入される反応室と、
　ラジカル生成室と、
　前記ラジカル生成室に供給された原料ガスのプラズマからラジカルを生成するラジカル生成部と、
　予め決められた帯域で周波数を変化させつつ前記ラジカル生成部に対して高周波電力を供給可能に構成された高周波電力供給部と、
　前記ラジカル生成室における前記原料ガスのプラズマの発光を検出するプラズマ検出部と、
　前記原料ガス供給部及び前記高周波電力供給部の動作を制御する制御部であって、前記原料ガスを前記ラジカル生成室に供給するとともに、予め決められた帯域で周波数を変化させつつ前記ラジカル生成部に高周波電力を供給し、前記プラズマ検出部により前記原料ガスのプラズマの発光が検出されると前記ラジカル生成部に供給する高周波電力の周波数を固定する制御部と、
　前記プリカーサイオンが導入された反応室に前記ラジカル生成室で生成されたラジカルを導入するラジカル導入部と、
　前記反応室で前記プリカーサイオンから生成されたプロダクトイオンを質量電荷比に応じて分離する質量分離部と、
　前記質量分離部で分離されたプロダクトイオンを検出するイオン検出部と
　を備える。
　本発明では、試料分子由来のプリカーサイオンに付着させるラジカルを生成する際に、ラジカル生成室にラジカルの原料となる原料ガスを供給しつつ、該ラジカル生成室に供給された原料ガスのプラズマからラジカルを生成するラジカル生成部に対して、予め決められた帯域で周波数を変化させつつ高周波電力を供給する。そして、ラジカル生成室における原料ガスのプラズマが点灯（プラズマの発光を検出）すると、ラジカル生成部に供給する高周波電力の周波数を固定する。この予め決められた帯域は、例えば、予備実験の結果等に基づいて決められた高周波電力の周波数を含むように設定すればよい。あるいは、前回使用時にプラズマが点灯した周波数としてもよい。また、帯域の大きさは、想定される機差の大きさなどを考慮して適宜に設定すればよい。本発明では、予備実験を行った質量分析装置と、実際の分析に使用する質量分析装置に機差がある場合でも、後者において共振しやすい周波数の高周波電力がラジカル生成部に供給されるため、ラジカルを生成することができる。
本発明に係る質量分析装置の一実施形態の要部構成図。 本実施形態の質量分析装置におけるプラズマ生成部の要部断面図。 本実施形態の質量分析装置において使用する発振器に対する周波数制御電圧と発振周波数の関係の一例を示すグラフ。 本発明に係る質量分析方法の一実施形態における、プラズマ点灯開始時の処理のフローチャート。 本実施形態の質量分析方法における、プラズマ点灯後の処理のフローチャート。 本実施形態の質量分析装置において使用可能な別のマイクロ波電源の一例。
　以下、本発明に係る質量分析方法及び質量分析装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１は、本実施形態の質量分析装置１の要部構成図である。この質量分析装置１は、大気圧イオン源を備えたトリプル四重極型質量分析装置である。この質量分析装置１では、イオン源に直接液体試料を導入して質量分析したり、液体クロマトグラフ（LC）のカラム出口をイオン源に接続し、該カラムで分離された試料成分を質量分析したりすることができる。
　図１に示すように、質量分析装置１は、イオン化室１１と真空チャンバ１０を有する。イオン化室１１内は略大気圧雰囲気である。真空チャンバ１０の内部は、隔壁によって、イオン化室１１に近い側から順に、第１中間真空室１２、第２中間真空室１３、及び分析室１４に仕切られており、各室はそれぞれ図示しない真空ポンプ（ロータリーポンプ及び／又はターボ分子ポンプ）により真空排気されている。真空チャンバ１０の内部は、略大気圧雰囲気であるイオン化室１１の側に位置する第１中間真空室１２から高真空雰囲気である分析室１４まで順に真空度が高まる、多段差動排気系の構成になっている。
　イオン化室１１にはエレクトロスプレーイオン化（ESI）プローブ２０が設置されている。ESIプローブ２０には、例えばLCのカラムから溶出する溶出液（試料液）が導入される。イオン化室１１と第１中間真空室１２との間は、細径の脱溶媒管２１を通して連通している。第１中間真空室１２の内部には、Qアレイと呼ばれるイオンガイド２２が配置されている。第１中間真空室１２と第２中間真空室１３とは、スキマー２３の頂部に形成された小孔を介して連通している。第２中間真空室１３の内部には、多重極型イオンガイド２４が配置されている。
　高真空に維持される分析室１４の内部には、イオンの飛行経路の中心軸である直線状のイオン光軸Ｃに沿って、前段四重極マスフィルタ２５、コリジョンセル２６、後段四重極マスフィルタ２８、及びイオン検出器２９が配置されている。前段四重極マスフィルタ２５及び後段四重極マスフィルタ２８はいずれも、イオン光軸Ｃを取り囲むように該イオン光軸Ｃに平行に配置された4本のロッド電極を有する。前段四重極マスフィルタ２５及び後段四重極マスフィルタ２８はそれぞれ、質量電荷比に応じてイオンを選択する機能を有する。コリジョンセル２６にはラジカル生成部３０が接続されており、コリジョンセル２６では、ラジカル生成部３０から供給される酸素ラジカル等のラジカル種によってイオンを解離させる。コリジョンセル２６の内部には、イオン光軸Ｃを取り囲むように多重極型のイオンガイド２７が配置されている。イオン検出器２９による検出信号は、制御・処理部４に送信される。
　ラジカル生成部３０は、図１に示すように、プラズマ生成部３１と、原料ガス供給源３２と、冷却ガス供給源３３と、マイクロ波電源３４とを備えている。原料ガス供給源３２からプラズマ生成部３１への流路には流量調整部（MFC）３５が設けられている。
　図２は、ラジカル生成部３０におけるプラズマ生成部３１の構造を模式的に示す要部断面図である。
　プラズマ生成部３１は、原料ガス供給源３２から供給される原料ガスを基にプラズマを生成し、該プラズマ中で発生したラジカルをコリジョンセル２６に導入する。原料ガスには、例えば水蒸気、酸素ガス、窒素ガス、乾燥空気、水素ガスが用いられる。冷却ガス供給源３３は、適宜に加圧した冷却ガスを供給する。マイクロ波電源３４は、プラズマを生成するための電力を供給する。本実施形態のマイクロ波電源３４は、発振器３４１と増幅器３４２を備えている。発振器３４１には、外部（後記の周波数変更部４３）からの制御信号に基づいて入力される周波数制御電圧の大きさと発振周波数の関係が既知であるものを用いる。そのような発振器３４１として、例えば非特許文献５～７に記載のものを用いることができる。図３に、周波数制御電圧と発振周波数の関係の一例を示す。本実施形態では、2.4GHz以上2.5HGz以下の帯域（図３にハッチングを付した範囲）のマイクロ波を使用する。
　プラズマ生成部３１は、絶縁体で且つ誘電体である石英や酸化アルミニウム（又はそのほかの誘電体）から成る中心円筒管３１０と、中心円筒管３１０の周囲に螺旋状に巻回された帯状の導電体（通常は銅などの金属）であるヘリカルアンテナ３１１と、中心円筒管３１０と同軸で、その内径が中心円筒管３１０の外径よりも一回り大きい円筒開口を有する、導電体からなる外側導体部３１２と、外側導体部３１２に埋設された永久磁石３１３と、外側導体部３１２を保持するケーシング３１４とを有している。ヘリカルアンテナ３１１には、例えば、導電性と成形性が高い純銅に近い材料（無酸素銅、タフピッチ銅など）が用いられる。また、酸化防止のために、その表面に金メッキが施されることが好ましい。
　ケーシング３１４には、マイクロ波供給コネクタ３１６と、冷却ガス導入部（図示略）が設けられている。また、ケーシング３１４には、中心円筒管３１０の内部に紫外光を発する光源３１５と、該中心円筒管３１０の内部で生じるプラズマの発光を検出する光検出器３１７が取り付けられている。光源３１５は、制御・処理部４から送信される制御信号に基づいて点灯／消灯する。本実施形態では、例えば275nm以下の波長の深紫外光を発する光源３１５を用いる。この波長帯域の光を石英や酸化アルミニウムからなる中心円筒管３１０に照射すると、該中心円筒管３１０の壁面から電子が放出される。この電子によってプラズマの点灯が誘発される。光源３１５には、例えばUV-LEDを用いることができる。光検出器３１７には、光源３１５から発せられる光の波長帯域に感度を持たず、中心円筒管３１０の内部のプラズマから発せられる光の波長帯域のみに感度を持つものを使用する。光検出器３１７には、例えばフォトダイオードを用いることができる。光検出器３１７の検出信号は、制御・処理部４に送信される。
　中心円筒管３１０は、原料ガス供給源３２から原料ガスが導入される原料導入管であり、その内部がプラズマ生成室となる。マイクロ波供給コネクタ３１６は同軸コネクタであり、同軸ケーブルを介してマイクロ波電源３４に接続される。同軸コネクタの導電線は、ヘリカルアンテナ３１１の一端に接続されている。また、外側導体部３１２は接地されている。ヘリカルアンテナ３１１の一部と外側導体部３１２とは共振器調整機構３２０を介して電気的に接続されており、その接続位置においてヘリカルアンテナ３１１は接地されている。ヘリカルアンテナ３１１、外側導体部３１２、共振器調整機構３２０などによって電子サイクロトロン共鳴（Electron Cyclotron Resonance: ECR）の共振器が構成されている。共振器調整機構３２０は、ECRの共振器の調整に用いられる。共振器調整機構３２０は、特許文献２に記載のものと同じ構成を有するものであるため、詳細な構成や動作に関する説明を省略する。マイクロ波電源３４は、同軸ケーブル及びマイクロ波供給コネクタ３１６を介して、この共振器に電力を供給する。
　本実施形態のプラズマ生成部３１は、プラズマの生成及び維持に、局所的な誘導型放電と電子サイクロトロン共鳴とを利用する、ECR-LICP（Electron Cyclotron Resonance-Localized Inductively Coupled Plasma）型と呼ばれる構成を有している。ECR-LICP型のプラズマ生成部３１では、ECRによってプラズマの密度を高め、また安定化させることができる。
　制御・処理部４は、上記の各部の動作を制御するとともに、イオン検出器２９から入力される検出信号を処理するものである。制御・処理部４は記憶部４１を備えている。記憶部４１には、各種の既知化合物の測定条件や解析パラメータなどを記載した化合物データベースが保存されている。また、後述するように、プラズマの点灯開始時とプラズマの点灯後のそれぞれに用いる条件（ヘリカルアンテナ３１１に供給する高周波電力の周波数及び大きさ、ガス供給量等）や、プラズマの点灯の有無を判定するために必要な種々の情報が保存されている。これらの情報については後記する。
　制御・処理部４はまた、機能ブロックとして、測定制御部４２、周波数変更部４３、プラズマ判定部４４、条件変更部４５、及び解析処理部４６を備えている。制御・処理部４の実体は、例えば一般的なパーソナルコンピュータであり、予めインストールされた質量分析用プログラムをプロセッサで実行することにより、これらの機能ブロックが具現化される。
　ここで、本実施形態の質量分析装置１における、典型的なMS/MS測定を簡単に説明する。測定制御部４２は、分析対象の化合物について、化合物データベースに収録された測定条件に従って質量分析装置１の各部の動作を制御し、MS/MS分析を実行する。
　ESIプローブ２０は、供給される試料液に電荷を付与しながら該試料液を帯電液滴としてイオン化室１１内に噴霧する。噴霧された帯電液滴中の試料成分は、液滴が微細化されるとともに溶媒が気化する過程でイオン化される。生成された試料成分由来のイオンは、脱溶媒管２１の両端の圧力差によって形成されるガス流に乗って脱溶媒管２１に導入され、第１中間真空室１２へ送られる。第１中間真空室１２に入射したイオンはイオン光軸Ｃに沿って収束されつつ進行し、イオンガイド２２、スキマー２３のオリフィス、多重極型イオンガイド２４を経て、分析室１４に送られる。
　分析室１４において、前段四重極マスフィルタ２５を構成する複数のロッド電極には、図示しない電源から直流電圧と高周波電圧とを重畳した電圧が印加され、この電圧に応じた特定の質量電荷比を有するイオンがプリカーサイオンとして選択されて前段四重極マスフィルタ２５を通過し、コリジョンセル２６に導入される。コリジョンセル２６内にはラジカル生成部３０から所定の種類のラジカルが供給され、コリジョンセル２６に導入されたプリカーサイオンはラジカルと反応して解離する。コリジョンセル２６内でなされる各種のラジカルとプリカーサイオンの反応を利用したイオン解離のメカニズムは特許文献１などに記載されているように従来知られたものと同様であるため、ここでは説明を省略する。解離により生成された各種のプロダクトイオンは、イオンガイド２７により形成される電場の作用によって収束され、コリジョンセル２６から出て後段四重極マスフィルタ２８に導入される。
　後段四重極マスフィルタ２８を構成する複数のロッド電極には、前段四重極マスフィルタ２５と同様に、直流電圧と高周波電圧とを重畳した電圧が印加され、この電圧に応じた特定の質量電荷比を有するプロダクトイオンのみが選択的に後段四重極マスフィルタ２８を通過し、イオン検出器２９に到達する。イオン検出器２９は、入射したイオンの量に応じた検出信号を制御・処理部４へと出力する。
　例えば、既知化合物の定量分析を行う場合には、化合物データベースに収録されている当該化合物の測定条件に基づいて前段四重極マスフィルタ２５で選択するプリカーサイオンと後段四重極マスフィルタ２８で選択するプロダクトイオンの質量電荷比を固定し、当該化合物の保持時間（LCのカラムから溶出してESIプローブ２０に導入される時間帯）に、その特定の質量電荷比を有するプリカーサイオンから生成される、特定の質量電荷比を有するプロダクトイオンを繰り返し検出する。即ち、特定の質量電荷比の組み合わせ（MRMトランジション）を対象とする多重反応モニタリング（Multiple Reaction Monitoring：MRM）測定を繰り返す。解析処理部４６は、MRM測定の繰り返しにより得られる検出信号に基づいてクロマトグラム（抽出イオン電流クロマトグラム）を作成し、該クロマトグラムにおいて観測されるピークの面積や高さから目的の試料成分の濃度（含有量）を算出する。
　本実施形態の質量分析方法及び質量分析装置１は、上記のようなMS/MS測定においてプリカーサイオンと反応させるラジカルを生成する際の処理に特徴を有する。この点について、以下、図４及び図５のフローチャートを参照して説明する。図４は原料ガスにプラズマを生じさせる（プラズマを点灯させる）際の処理に係るフローチャート、図５はプラズマを点灯させた後の処理に係るフローチャートである。
　測定開始後、試料の導入を開始する前に、測定制御部４２は、記憶部４１に保存されている、プラズマ点灯開始時の条件に従って、原料ガス供給源３２から中心円筒管３１０の内部空間（ラジカル生成室）への原料ガスの供給を開始する（ステップ１）。本実施形態におけるプラズマ点灯開始時の原料ガスの流量は、例えば0.5sccm-1（Standard Cubic Centimeter per Minute。1atm (大気圧1013hPa)、0℃又は25℃などの一定温度で規格化された毎分流量（cc））である。測定制御部４２は、また、光源３１５を点灯させて深紫外光を中心円筒管３１０の内部（ラジカル生成室）に照射する（ステップ２）。
　続いて、測定制御部４２は、プラズマ点灯開始時の条件に従って、マイクロ波電源３４から出力する高周波電力の大きさを設定する。本実施形態におけるプラズマ点灯開始時の電力量は、例えば100Wである。
　周波数変更部４３は、測定制御部４２による制御の下で、発振器３４１に所定の大きさの電圧（周波数制御電圧）を印加する。発振器３４１は、印加された電圧の大きさに応じた周波数のマイクロ波を発振する。増幅器３４２は、このマイクロ波を測定制御部４２によって設定された大きさに増幅して出力する。マイクロ波電源３４から出力された高周波電力は、マイクロ波供給コネクタ３１６を通じてヘリカルアンテナ３１１に供給される（ステップ３）。本実施形態では、周波数変更部４３からマイクロ波電源３４への電圧印加の開始時に、マイクロ波電源３４から2.45GHzの高周波電力が出力されるように、周波数変更部４３からマイクロ波電源３４に印加する周波数制御電圧の値が設定されている。従って、この時点では2.45GHzの高周波電力100Wがヘリカルアンテナ３１１に供給される。
　マイクロ波電源３４からヘリカルアンテナ３１１への高周波電力の供給が開始されると、プラズマ判定部４４は、光検出器３１７の検出信号の大きさを予め決められた閾値と比較し、検出信号の大きさが閾値を超えているか否かに基づいて、プラズマが点灯したか否かを判定する（ステップ４）。プラズマの点灯が確認された場合は（ステップ４でYES）、光源３１５を消灯して（ステップ１０）、プラズマ点灯後の処理（図５）に移行する。また、ESIプローブ２０（あるいはESIプローブ２０に接続されたLC）への試料の導入を開始する。
　光検出器３１７の検出信号の大きさが予め決められた閾値を超えておらず、プラズマ判定部４４が、プラズマが点灯していないと判定した場合には（ステップ４でNO）、周波数変更部４３は、プラズマ点灯開始時の処理を始めてから所定時間（例えば20分）が経過したかを判定する（ステップ５）。この所定時間は、後記するように、予め決められた周波数の初期値（例えば2.45GHz）から予め決められた値ずつ周波数を増大させて上限値まで変更し、その後、周波数の変更方向を減少に反転させて予め決められた値ずつ周波数を減少させて下限値まで変更することにより、予め設定された帯域（例えば2.4GHz以上2.5GHz以下）の異なる周波数の高周波電力をヘリカルアンテナ３１１に印加するために必要な時間以上の長さに設定されている。この時点では、未だプラズマ点灯開始の処理を始めたばかりであり所定時間は経過していない（ステップ５でNO）。
　プラズマ点灯開始時の処理を始めてから所定時間が経過していない場合は（ステップ５でNO）、マイクロ波電源３４に印加する電圧の大きさが、予め決められた範囲の上限又は下限に達しているか否かを判定する（ステップ６）。本実施形態では、周波数変更部４３からマイクロ波電源３４に印加する電圧の範囲は、該マイクロ波電源３４から出力される高周波電力の周波数が予め決められた範囲（2.4GHz以上、2.5GHz以下）内となるように設定されている。具体的には、図３に示す関係に基づいて、発振器３４１に印加する周波数制御電圧の範囲は1.6V以上、4.6V以下に設定されている。この周波数制御電圧の値は、実際に使用するマイクロ波電源の特性に応じて異なるため、予め決められた範囲（2.4GHz以上、2.5GHz以下）内の周波数の高周波電力が出力されるように適宜に変更する。マイクロ波電源３４に印加する電圧の大きさがこの上限又は下限に達していなければ（ステップ６でNO）、その電圧を予め決められた大きさだけ変更する。なお、本実施形態では、プラズマ点灯開始の処理において、最初は周波数制御電圧を予め決められた大きさずつ増加させる（例えば0.1Vずつ増加させる）ように設定されている。これによって、マイクロ波電源３４から出力される高周波電力の周波数が所定値だけ変更（ここでは増大）する（ステップ７）。
　周波数変更部４３からマイクロ波電源３４に印加する電圧値を変更してマイクロ波電源３４からヘリカルアンテナ３１１に供給される高周波電力の周波数を変更（増大）すると、ステップ４に戻り、プラズマ判定部４４は再びプラズマが点灯したか否かを判定する。この時点でも、未だプラズマが点灯していない場合には（ステップ４でNO）、周波数変更部４３は、再び、ステップ５～７の処理を繰り返す。
　周波数制御電圧の増加を続けて上限に達すると（ステップ６でYES）、条件変更部４５は、電圧を変化させる方向を反転させる（ステップ８）。ここまでは、周波数制御電圧を増加させるように設定されていたため、条件変更部４５は、周波数制御電圧を予め決められた大きさずつ減少させる（例えば-0.1Vずつ変更する）設定に変更する。その後、再びステップ４に戻り、ステップ４～７の処理を繰り返す。そして、周波数制御電圧の減少を続けて下限に達すると（ステップ６でYES）、条件変更部４５は、再度、電圧を変化させる方向を反転して（ステップ８）、再びステップ４～７の処理を繰り返す。
　予め決められた範囲（2.4GHz以上、2.5GHz以下）の全域にわたる周波数の高周波電力を供給するために必要な時間以上の所定時間が経過してもプラズマが点灯しない場合には（ステップ５でYES）、プラズマ点灯開始時の条件（高周波電力の大きさ、原料ガスの流量など）の設定値や、ハードウェア（例えばヘリカルアンテナ３１１）の状態に問題があると考えられるため、セーフモードに移行して測定を終了する（ステップ９）。
　プラズマ判定部４４によってプラズマが点灯したと判定された場合は（ステップ４でYES）、図５に示すプラズマ点灯後の処理に移行する。
　プラズマの点灯後、測定制御部４２は、プラズマが点灯した時点で周波数変更部４３からマイクロ波電源３４に印加している周波数制御電圧の値を固定し、それによってマイクロ波電源３４から出力する高周波電力の周波数を固定する。また、記憶部４１から、プラズマ点灯後の測定条件を読み出して、マイクロ波電源３４から出力する高周波電力の大きさを変更する（ステップ１１）。本実施形態におけるプラズマ点灯後の高周波電力の大きさは、例えば26Wである。測定制御部４２は、また、プラズマ点灯後の測定条件に基づいて、原料ガスの供給量を変更する（ステップ１２）。本実施形態におけるプラズマ点灯後の原料ガスの流量は、例えば0.25sccm-1である。一般に、一旦プラズマが点灯すれば、プラズマ点灯開始時に比べて小さな高周波電力及び原料ガスの流量でプラズマの点灯を維持することができる。本実施形態では、このようにプラズマ点灯後に高周波電力量を小さくし、ガス流量を抑えることで、電力消費量とガス消費量を抑制することができる。
　測定制御部４２は、次に、プラズマ判定部４４は所定の時間間隔で光検出器３１７の検出信号が閾値を超えているかどうかを確認する（ステップ１３）。プラズマ判定部４４によってプラズマが点灯していると判定された場合は（ステップ１３でYES）、続いて、試料の測定終了時間に到達したかを判定する（ステップ１６）。未だその時間に到達していない場合は（ステップ１６でNO）、再びステップ１３に戻ってプラズマの点灯状態の判定を繰り返す。試料の測定終了時間に到達した場合は（ステップ１６でYES）、測定制御部４２は、原料ガスの導入と高周波電力の供給を停止する（ステップ１７）。
　プラズマ判定部４４によってプラズマが点灯していると判定されなかった（先のステップ４でプラズマが点灯したことが確認されたものの、その後に消灯したと判定された）場合（ステップ１３でNO）には、ステップ１３においてNOとなり、プラズマ点灯開始処理が予め決められた回数（例えば5回）行われたか否かを判定する（ステップ１４）。この回数が予め決められた回数に達している場合は（ステップ１４でYES）、プラズマ点灯後の設定条件（高周波電力の大きさ、原料ガスの流量など）の設定値や、ハードウェア（例えばヘリカルアンテナ３１１）の状態に問題があると考えられるため、セーフモードに移行して測定を終了する（ステップ１５）。
　プラズマ点灯開始処理が予め決められた回数に達していない場合は（ステップ１４でNO）、測定制御部４２は、プラズマ点灯開始時の処理のステップ１に戻る。
　ステップ１に戻ったあとは、図４を参照して説明した上記のプラズマ点灯開始時の処理を再び行い、プラズマ判定部４４によってプラズマが点灯したと判定されると（ステップ４でYES）、再びプラズマ点灯後の処理のステップ１１から上記の各ステップを再度、実行する。
　従来の質量分析では、予備実験の結果等に基づいて決められた周波数に固定した高周波電力をヘリカルアンテナに供給している。しかし、ヘリカルアンテナの直径、巻回間隔、周長などのわずかな機差によって、ヘリカルアンテナが共振しやすい周波数が異なる（例えば非特許文献２～４）。予備実験を行った質量分析装置と、実際の分析に使用する質量分析装置が異なると、ヘリカルアンテナが共振しやすい周波数が異なるためにプラズマが点灯しない場合があった。
　これに対し、本実施形態の質量分析方法及び質量分析装置１は、上記のように、プラズマを点灯させる際に、ヘリカルアンテナ３１１に供給する高周波電力の周波数を予め決められた帯域で変更する。本実施形態では、予備実験を行った質量分析装置と、実際の分析に使用する質量分析装置に機差がある場合でも、後者のヘリカルアンテナ３１１が共振しやすい周波数の高周波電力が供給されるため、電力消費量を増やすことなく容易にラジカルを生成することができる。また、予備実験を行ってから時間が経過する間にヘリカルアンテナの状態が変化することがあり得るが、本実施形態の質量分析方法及び質量分析装置１では予備実験を行った後にヘリカルアンテナの状態が変化した場合でも、状態変化後のヘリカルアンテナ３１１が共振しやすい周波数の高周波電力を供給して容易にラジカルを生成することができる。
　上記実施形態は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜に変更することができる。
　上記実施形態では、外部から入力される周波数制御電圧に応じて異なる周波数のマイクロ波を生成する発振器３４１と増幅器３４２を備えたマイクロ波電源３４を使用し、ソフトウェアによって具現化される機能ブロックである周波数変更部４３から送信する制御信号によって高周波電圧の周波数を変更する構成としたが、他の構成を採ることもできる。
　例えば、図６に示すように、予め決められた固定の周波数（例えば2.45GHz）のマイクロ波を生成する固定発振器３６１、該マイクロ波の周波数を0～0.05GHzの範囲で変調する波形を生成する変調用発振器３６２、及びこれらの発振器で生成された波形を混合する混合器３６３を用いて、所定の帯域（例えば2.4GHz以上2.5GHz以下の帯域）で周波数が変化するマイクロ波を生成し、それを増幅器３６４により増幅して高周波電力をヘリカルアンテナ３１１に供給する構成を採ることができる。固定発振器３６１には、例えば非特許文献５に記載のものを用いることができる。また、変調用発振器３６２には、例えば非特許文献８に記載のものを用いることができる。さらに、混合器３６３には、例えば非特許文献９に記載のものを用いることができる。
　上記実施形態では誘電体から成る管の外周に巻回したヘリカルアンテナ３１１に高周波電力を供給して原料ガスのプラズマを生成したが、これ以外の構成を用いて原料ガスのプラズマを生成してもよい。例えば、ラジカル生成室を内部に設けたチャンバの壁面の一部を誘電体で構成し、その外側に配置された、二次元的に巻回したコイル（スパイラルアンテナ等）に高周波電力を供給することによっても原料ガスのプラズマを生成することができる。
　上記実施形態では、トリプル四重極型の質量分離部を備えた質量分析装置１としたが、任意の質量分離部を用いることができる。また、上記実施形態では、液体試料からイオンを生成するESIプローブ２０を備えたイオン源としたが、他の大気圧イオン源を用いることもできる。あるいは、真空雰囲気でイオンを生成するイオン源を用いてもよい。さらに、気体や固体の試料からイオンを生成するイオン源を用いることもできる。さらに、上記実施形態では、プリカーサイオンとラジカルを反応させるためにコリジョンセル２６を用いたが、三次元イオントラップ等の他の反応室を用いてもよい。
　上記実施形態では、ECR-LICP型のプラズマ生成部３１を用いたが、ECRの共振器を有しないプラズマ生成部を用いてもよい。また、上記実施形態では、石英や酸化アルミニウムからなる中心円筒管３１０に紫外光を照射する光源３１５を用いたが、光源３１５を使用せずプラズマを生成してもよい。上記実施形態では光検出器３１７の出力信号に基づいてプラズマの発光を測定してプラズマの発生の有無を確認したが、使用者が自らプラズマの点灯を視認してプラズマの発生の有無を確認してもよい。なお、プラズマから発せられる光には、可視光だけでなく紫外光など不可視領域の光が含まれうる。紫外光等を使用者が直接視認すると悪影響を及ぼす恐れがあるため、使用者が自らプラズマの点灯を確認する際には、フォトトランジスタなどの光検出素子を用いてプラズマの発光を検出したり、紫外光を除去するフィルタ（ガラスフィルタなど）を介してプラズマを視認したりする構成を採るとよい。
　上記実施形態では、測定開始から測定終了までの間、ラジカルの生成を継続したが、目的化合物ごとに、当該目的化合物の保持時間の開始に合わせてラジカルの生成を開始し、保持時間の終了に併せてラジカルの生成を終了するようにしてもよい。
　上記実施形態では、周波数の増大と減少を繰り返すように高周波電力の周波数を変更したが、周波数の下限から周波数の上限まで周波数を増大させ、周波数の上限に達した後、再びに周波数の下限から周波数の上限まで周波数を増大させるように高周波電力の周波数を変更したり、その逆に周波数を変更したりするなど、周波数を変更する形態は適宜に変更することができる。また、上記実施形態では、2.4GHz以上2.5GHzの帯域で周波数を変更したが、これは国際電気通信連合憲章に規定する無線通信規則においてISMバンドとして規定された周波数帯域にあたり、市販されている様々な電源等を使用することが可能であること、また他の周波数帯域の高周波電力を高出力で使用するには免許の取得や使用の届け出が必要である場合があるのに対し、2.4GHz以上2.5GHzの周波数帯域では免許の取得や使用の届け出が不要であることを考慮したためであり、他の周波数帯域の高周波電力をヘリカルアンテナ３１１等に供給することも可能である。また、上記実施形態におけるヘリカルアンテナ３１１等のラジカル生成部３０の具体的な形状等は一例であって、高周波電力を供給することによって原料ガスからラジカルを生成可能なものである限りにおいて、適宜に変更することができる。
　［態様］
　上述した例示的な実施形態が以下の態様の具体例であることは、当業者には明らかである。
　（第１項）
　本発明の一態様は、試料分子由来のプリカーサイオンにラジカルを付着させることによりプロダクトイオンを生成して質量分析する方法であって、
　ラジカル生成室に原料ガスを供給し、
　前記原料ガスが前記ラジカル生成室に供給されている時間帯に、該ラジカル生成室に供給された原料ガスのプラズマからラジカルを生成するラジカル生成部に対して、予め決められた帯域で周波数を変化させつつ高周波電力を供給し、
　前記ラジカル生成室における前記原料ガスのプラズマの状態を観察し、
　前記プラズマが点灯すると、前記ラジカル生成部に供給する高周波電力の周波数を固定する
　ものである。
　（第５項）
　本発明の別の一態様に係る質量分析装置は、
　試料分子由来のプリカーサイオンが導入される反応室と、
　ラジカル生成室と、
　前記ラジカル生成室に供給された原料ガスのプラズマからラジカルを生成するラジカル生成部と、
　予め決められた帯域で周波数を変化させつつ前記ラジカル生成部に対して高周波電力を供給可能に構成された高周波電力供給部と、
　前記ラジカル生成室における前記原料ガスのプラズマの発光を検出するプラズマ検出部と、
　前記原料ガス供給部及び前記高周波電力供給部の動作を制御する制御部であって、前記原料ガスを前記ラジカル生成室に供給するとともに、予め決められた帯域で周波数を変化させつつ前記ラジカル生成部に高周波電力を供給し、前記プラズマ検出部により前記原料ガスのプラズマの発光が検出されると前記ラジカル生成部に供給する高周波電力の周波数を固定する制御部と、
　前記プリカーサイオンが導入された反応室に前記ラジカル生成室で生成されたラジカルを導入するラジカル導入部と、
　前記反応室で前記プリカーサイオンから生成されたプロダクトイオンを質量電荷比に応じて分離する質量分離部と、
　前記質量分離部で分離されたプロダクトイオンを検出するイオン検出部と
　を備える。
　第１項に係る質量分析方法及び第５項に係る質量分析装置では、試料分子由来のプリカーサイオンに付着させるラジカルを生成する際に、ラジカル生成室にラジカルの原料となる原料ガスを供給しつつ、該ラジカル生成室に供給された原料ガスのプラズマからラジカルを生成するラジカル生成部に対して、予め決められた帯域で周波数を変化させつつ高周波電力を供給する。そして、ラジカル生成室における原料ガスのプラズマが点灯（プラズマの発光を検出）すると、ラジカル生成部に供給する高周波電力の周波数を固定する。第１項に係る質量分析方法では、光検出器を用いるなどしてプラズマの発光を検出してもよく、使用者が自らプラズマの状態を観察してもよい。この予め決められた帯域は、例えば、予備実験の結果等に基づいて決められた高周波電力の周波数を含むように設定すればよい。あるいは、前回使用時にプラズマが点灯した周波数としてもよい。また、帯域の大きさは、想定される機差の大きさなどを考慮して適宜に設定すればよい。第１項に係る質量分析方法及び第５項に係る質量分析装置では、予備実験を行った質量分析装置と、実際の分析に使用する質量分析装置に機差がある場合でも、後者において共振しやすい周波数の高周波電力がラジカル生成部に供給されるため、原料ガスのプラズマを生成することができる。また、予備実験を行った後にヘリカルアンテナの状態が変化した場合でも、状態変化後のヘリカルアンテナが共振しやすい周波数の高周波電力をラジカル生成部に供給して原料ガスのプラズマを生成することができる。
　（第２項）
　第２項に係る質量分析方法は、第１項に係る質量分析方法において、
　所定の開始周波数の高周波電力を前記ラジカル生成部に供給し、
　前記所定の開始周波数の高周波電力を前記ラジカル生成部に供給しても前記原料ガスのプラズマが点灯しない場合に、前記予め決められた帯域で周波数を変化させつつ前記ラジカル生成部に高周波電力を供給する
　ものである。
　（第６項）
　第６項に係る質量分析装置は、第５項に係る質量分析装置において、
　前記制御部が、所定の開始周波数の高周波電力を前記ラジカル生成部に供給し、該所定の開始周波数の高周波電力を前記ラジカル生成部に供給しても前記原料ガスのプラズマの発光が検出されない場合に、前記予め決められた帯域で周波数を変化させつつ前記ラジカル生成部に高周波電力を供給する。
　第２項に係る質量分析方法及び第６項に係る質量分析装置では、まず、所定の開始周波数の高周波電力をラジカル生成部に印加し、その周波数の高周波電力ではプラズマが点灯しない（発光が検出されない）場合に予め決められた帯域で周波数を変化させる。そのため、機差のない質量分析装置では即時にプラズマを点灯させ、機差がある質量分析装置でも共振しやすい周波数の高周波電力をラジカル生成部に供給して原料ガスのプラズマを点灯させることができる。なお、所定の開始周波数は、例えば、予備実験の結果等に基づいて決められた高周波電力の周波数とすればよい。あるいは、前回使用時にプラズマが点灯した周波数としてもよい。
　（第３項）
　第３項に係る質量分析方法は、第１項又は第２項に係る質量分析方法において、
　前記ラジカル生成部に供給する高周波電力の周波数を固定した後、プラズマが消灯した場合に、前記予め決められた帯域で周波数を変化させつつ前記ラジカル生成部に高周波電力を供給する。
　（第７項）
　第７項に係る質量分析装置は、第５項又は第６項に係る質量分析装置において、
　前記制御部が、前記ラジカル生成部に供給する高周波電力の周波数を固定した後、プラズマの発光が検出されなくなった場合に、前記予め決められた帯域で周波数を変化させつつ前記ラジカル生成部に高周波電力を供給する。
　第３項に係る質量分析方法及び第７項に係る質量分析装置では、プラズマが消灯してしまった場合でも、プラズマを再点灯させて分析を継続することができる。
　（第４項）
　第４項に係る質量分析方法は、第１項から第３項のいずれかに係る質量分析方法において、
　前記原料ガスのプラズマが点灯した後に、前記ラジカル生成室への前記原料ガスの供給量及び／又は前記ラジカル生成部への前記高周波電力の供給量を低減する
　ものである。
　（第８項）
　第８項に係る質量分析装置は、第５項から第７項のいずれかに係る質量分析装置において、
　前記制御部が、前記プラズマ検出部が前記原料ガスのプラズマの発光を検出した後に、前記原料ガス供給部から前記ラジカル生成室に供給する前記原料ガスの供給量及び／又は前記高周波電力供給部から前記ヘリカルアンテナに供給する高周波電力の供給量を低減する。
　一般に、一旦プラズマが点灯すれば、プラズマ点灯開始時に比べて小さな高周波電力及び原料ガスの流量でプラズマの点灯を維持することができる。第４項に係る質量分析方法及び第８項に係る質量分析装置では、プラズマ点灯後に原料ガス及び／又は高周波電力の供給量を低減することで、ガスや電力の消費量を抑えることができる。
　（第９項）
　第９項に係る質量分析装置は、第５項から第８項のいずれかに係る質量分析装置において、
　前記予め決められた帯域が2.4GHz以上2.5GHz以下の範囲内である。
　第９項に係る質量分析装置で使用する周波数帯域は、国際電気通信連合憲章に規定する無線通信規則においてISMバンドとして規定された周波数帯域にあたるものであり、市販されている様々な電源等を使用することができる。また、他の周波数帯域の高周波電力を高出力で使用するには免許の取得や使用の届け出が必要である場合があるが、2.4GHz以上2.5GHzの周波数帯域では免許の取得や使用の届け出が不要である。
　（第１０項）
　第１０項に係る質量分析装置は、第５項から第９項のいずれかに係る質量分析装置において、
　前記高周波電力供給部が、
　外部から入力される制御信号に基づいて出力する高周波電力の周波数を変化させる発振器と、
　前記高周波電源に対して、前記予め決められた帯域で周波数を変化させる制御信号を送信する周波数制御部と
　を備える。
　第１０項に係る質量分析装置では、ソフトウェア的に高周波電力の周波数を変化させることができる。
　（第１１項）
　第１１項に係る質量分析装置は、第５項から第９項のいずれかに係る質量分析装置において、
　前記高周波電力供給部が、
　予め決められた固定の周波数の波形信号を出力する固定発振器と、
　周波数を変調させる波形信号を出力する変調用発振器と、
　前記第１発振器から出力される波形信号に、前記第２発振器から出力される波形信号を重畳する混合器と
　を備える。
　第１１項に係る質量分析装置では、ハードウェア的に高周波電力の周波数を変化させることができる。
１…質量分析装置
１０…真空チャンバ
１１…イオン化室
１２…第１中間真空室
１３…第２中間真空室
１４…分析室
２０…ESIプローブ
２１…脱溶媒管
２２…イオンガイド
２３…スキマー
２４…多重極型イオンガイド
２５…前段四重極マスフィルタ
２６…コリジョンセル
２７…イオンガイド
２８…後段四重極マスフィルタ
２９…イオン検出器
３０…ラジカル生成部
３１…プラズマ生成部
３１０…中心円筒管
３１１…ヘリカルアンテナ
３１２…外側導体部
３１３…永久磁石
３１４…ケーシング
３１５…光源
３１６…マイクロ波供給コネクタ
３１７…光検出器
３２０…共振器調整機構
３２…原料ガス供給源
３３…冷却ガス供給源
３４…マイクロ波電源
３４１…発振器
３４２、３６４…増幅器
３６１…固定発振器
３６２…変調用発振器
３６３…混合器
４…制御・処理部
４１…記憶部
４２…測定制御部
４３…周波数変更部
４４…プラズマ判定部
４５…条件変更部
４６…解析処理部
Ｃ…イオン光軸

Claims (11)

  1. 　試料分子由来のプリカーサイオンにラジカルを付着させることによりプロダクトイオンを生成して質量分析する方法であって、
    　ラジカル生成室に前記ラジカルの原料となる原料ガスを供給し、
    　前記原料ガスが前記ラジカル生成室に供給されている時間帯に、該ラジカル生成室に供給された原料ガスのプラズマからラジカルを生成するラジカル生成部に対して、予め決められた帯域で周波数を変化させつつ高周波電力を供給し、
    　前記ラジカル生成室における前記原料ガスのプラズマの状態を観察し、
    　前記プラズマが点灯すると、前記ラジカル生成部に供給する高周波電力の周波数を固定する
    　ものである、質量分析方法。
  2. 　所定の開始周波数の高周波電力を前記ラジカル生成部に供給し、
    　前記所定の開始周波数の高周波電力を前記ラジカル生成部に供給しても前記原料ガスのプラズマが点灯しない場合に、前記予め決められた帯域で周波数を変化させつつ前記ラジカル生成部に高周波電力を供給する
    　ものである、請求項１に記載の質量分析方法。
  3. 　前記ラジカル生成部に供給する高周波電力の周波数を固定した後、プラズマが消灯した場合に、前記予め決められた帯域で周波数を変化させつつ前記ラジカル生成部に高周波電力を供給する、請求項１に記載の質量分析方法。
  4. 　前記原料ガスのプラズマが点灯した後に、前記ラジカル生成室への前記原料ガスの供給量及び／又は前記ラジカル生成部への前記高周波電力の供給量を低減する、請求項１に記載の質量分析方法。
  5. 　試料分子由来のプリカーサイオンが導入される反応室と、
    　ラジカル生成室と、
    　前記ラジカル生成室に供給された原料ガスのプラズマからラジカルを生成するラジカル生成部と、
    　予め決められた帯域で周波数を変化させつつ前記ラジカル生成部に対して高周波電力を供給可能に構成された高周波電力供給部と、
    　前記ラジカル生成室における前記原料ガスのプラズマの発光を検出するプラズマ検出部と、
    　前記原料ガス供給部及び前記高周波電力供給部の動作を制御する制御部であって、前記原料ガスを前記ラジカル生成室に供給するとともに、予め決められた帯域で周波数を変化させつつ前記ラジカル生成部に高周波電力を供給し、前記プラズマ検出部により前記原料ガスのプラズマの発光が検出されると前記ラジカル生成部に供給する高周波電力の周波数を固定する制御部と、
    　前記プリカーサイオンが導入された反応室に前記ラジカル生成室で生成されたラジカルを導入するラジカル導入部と、
    　前記反応室で前記プリカーサイオンから生成されたプロダクトイオンを質量電荷比に応じて分離する質量分離部と、
    　前記質量分離部で分離されたプロダクトイオンを検出するイオン検出部と
    　を備える質量分析装置。
  6. 　前記制御部が、所定の開始周波数の高周波電力を前記ラジカル生成部に供給し、該所定の開始周波数の高周波電力を前記ラジカル生成部に供給しても前記原料ガスのプラズマの発光が検出されない場合に、前記予め決められた帯域で周波数を変化させつつ前記ラジカル生成部に高周波電力を供給する、請求項５に記載の質量分析装置。
  7. 　前記制御部が、前記ラジカル生成部に供給する高周波電力の周波数を固定した後、プラズマの発光が検出されなくなった場合に、前記予め決められた帯域で周波数を変化させつつ前記ラジカル生成部に高周波電力を供給する、請求項５に記載の質量分析装置。
  8. 　前記制御部が、前記プラズマ検出部が前記原料ガスのプラズマの発光を検出した後に、前記原料ガス供給部から前記ラジカル生成室に供給する前記原料ガスの供給量及び／又は前記高周波電力供給部から前記ヘリカルアンテナに供給する高周波電力の供給量を低減する、請求項５に記載の質量分析装置。
  9. 　前記予め決められた帯域が2.4GHz以上2.5GHz以下の範囲内である、請求項５に記載の質量分析装置。
  10. 　前記高周波電力供給部が、
    　外部から入力される制御信号に基づいて出力する高周波電力の周波数を変化させる発振器と、
    　前記高周波電源に対して、前記予め決められた帯域で周波数を変化させる制御信号を送信する周波数制御部と
    　を備える、請求項５に記載の質量分析装置。
  11. 　前記高周波電力供給部が、
    　予め決められた固定の周波数の波形信号を出力する固定発振器と、
    　周波数を変調させる波形信号を出力する変調用発振器と、
    　前記第１発振器から出力される波形信号に、前記第２発振器から出力される波形信号を重畳する混合器と
    　を備える、請求項５に記載の質量分析装置。
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