(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量分析のための方法であって、
０より大きく０．９０８未満である励起ｑ値を提供するステップと、
質量分析計のイオントラップを１ｍＴｏｒｒ以下の真空圧下に維持するステップと、
を行なう間、
（ａ）イオン集団を前記トラップ内に、導入するステップであって、前記イオン集団は、目的のイオンを含む、ステップと、
（ｂ）前記捕捉されたイオン集団から、約１０ｍ／ｚ以下のウインドウ内のイオン部分集団を分離するために十分な時間の間、分解直流を前記イオントラップに印加するステップであって、前記イオン部分集団は、前記目的のイオンを含む、ステップと、
かつ、
（ｃ）前記目的のイオンのｍ／ｚが、前記励起ｑによって決定される低質量カットオフを上回る場合、約１ｍＶから１００ｍＶの励起振幅（Ｖ）で、２ｍ／ｚ以下の幅を有し、前記目的のイオンに中心をおく質量ウインドウから生じる断片イオンを発生させるために十分な時間の間、励起信号を前記目的のイオンに印加するステップであって、前記励起振幅（Ｖ）は、目的のイオン断片化の開始の閾値振幅である最小値を上回る約０．０５から約１０ｍＶであって、前記断片イオンは、前記目的のイオンの断片イオンを含む、ステップ、
または、
（ｄ）前記目的のイオンのｍ／ｚが、前記励起ｑによって決定される低質量カットオフ以下の場合、
（１）前記部分集団から、前記目的のイオンの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有する前記目的のイオン以外のあらゆるイオンを除去するために、約１ｍＶから１００ｍＶの励起振幅（Ｖ）で、２ｍ／ｚ以下の幅を有し、前記目的のイオンに中心をおく質量ウインドウから生じる断片イオンを発生させるために十分な時間の間、励起信号を前記イオン部分集団に印加する間、前記目的のイオンを前記イオントラップ中の残りのイオン部分集団内に、断片化されていないまま保持するステップであって、前記励起振幅（Ｖ）は、前記イオンの断片化の開始の閾値振幅である最小値を上回る約０．０５から約１０ｍＶである、ステップ、その後、
（２）前記励起ｑを、０より大きい低減した値まで減少させて、前記目的のイオンのｍ／ｚをその低減した値によって決定される低質量カットオフを上回らせるステップ、その後、
（３）前記目的のイオンから断片イオンを発生させるために十分な励起振幅（Ｖ）で、かつ十分な時間の間、励起信号を前記残りのイオン部分集団に印加するステップであって、前記励起振幅（Ｖ）、前記時間、またはそれらの両方は、ステップ（ｃ）のものと同一あるいは異なる、ステップ、
のうちの一方のステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
ステップ（ｂ）の分解直流は、少なくとも１０マイクロ秒間または約１０マイクロ秒間、印加される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記分解直流は、少なくとも１００マイクロ秒間または約１００マイクロ秒間、印加される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記分解直流は、約１ｍｓ間、印加される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
ステップ（ｃ）または（ｄ）の励起信号は、少なくとも１０ｍｓまたは約１０ｍｓの間、印加される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記励起信号は、約５０ｍｓ間、印加される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記イオントラップは、約５００ｋＨｚから約１０ＭＨｚの駆動周波数で動作する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記駆動周波数は、約２ＭＨｚから約５ＭＨｚである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記方法のステップ（ｃ）または（ｄ１）の励起振幅（Ｖ）は、少なくとも５ｍＶかつ１００ｍＶ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記励起振幅（Ｖ）は、約１０ｍＶ以下である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ステップ（ｃ）の励起振幅（Ｖ）は、前記閾値振幅を上回る約０．０５から約５ｍＶである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｂ）のイオン部分集団は、第１および第２の目的のイオンを含む、２つ以上の目的のイオンを含み、ステップ（ｃ）または（ｄ）は、（ｉ）断片イオンを前記第１の目的のイオンから発生させるために、第１の励起信号を前記イオン部分集団に印加するステップと、（ｉｉ）その後、断片イオンを前記第２の目的のイオンから発生させるために、前記第１の励起信号と異なる第２の励起信号を前記イオン部分集団に印加するステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｃ）または（ｄ）は、（ｉ）の後かつ（ｉｉ）の前に、前記イオントラップから、前記第１の目的のイオンから発生された断片イオンを走査出力する一方、前記イオントラップ内に、前記第２の目的のイオンを含むイオン部分集団を残留させるステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ｃ）の励起ｑまたはステップ（ｄ２）の低減した励起ｑは、約０．４から０．９０７である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記真空圧は、約５×１０−５Ｔｏｒｒ以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
ステップ（ｂ）のウインドウは、約５ｍ／ｚ以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
ステップ（ｃ）またはステップ（ｄ）を行なった後、前記イオントラップからイオンを走査出力するステップと、前記目的のイオンの断片イオンを検出するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
ステップ（ｄ１）は、（ｉ）前記目的のイオンの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有する前記部分集団のイオンを断片化可能なノッチ波形を印加する一方、前記目的のイオンを断片化されていないまま残留させるステップであって、前記ノッチ波形は、それぞれ独立して、約１０ｍＶもしくは１０ｍＶ未満の振幅を有する波形成分から成り、前記目的のイオン以外のイオンの断片を発生させるために十分な時間の間、印加される、ステップと、（ｉｉ）その結果発生された断片を放出するために十分な時間の間、分解直流を前記イオントラップに印加する一方、前記イオントラップ内に、前記目的のイオンを含む残りのイオン部分集団を残留させるステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記波形成分は、それぞれ独立して、約１ｍＶ以上の振幅を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ノッチ波形は、少なくとも１０ｍｓまたは約１０ｍｓの間、印加される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
ステップ（ｄ１）は、（ｉ）一連のノッチ波形を印加する一方、前記目的のイオンを断片化されていないまま残留させるステップであって、それぞれの前記ノッチ波形は、前記目的のイオンの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有する前記部分集団のイオンまたは複数のイオンを断片化可能であり、それぞれの前記ノッチ波形は、それぞれ独立して、約１０ｍＶまたは１０ｍＶ未満の振幅を有する波形成分から成り、前記目的のイオン以外のイオンまたは複数のイオンの断片を発生させるために十分な時間の間、印加される、ステップと、（ｉｉ）その結果発生される断片を放出させるために十分な時間の間、分解直流を前記イオントラップに印加する一方、前記イオントラップ内に、前記目的のイオンを含む残りのイオン部分集団を残留させるステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記波形成分は、それぞれ独立して、約１ｍＶ以上の振幅を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ノッチ波形はそれぞれ、少なくとも１０ｍｓまたは約１０ｍｓの間、印加される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
ステップ（ｂ）のイオン部分集団は、第１および第２の目的のイオンを含む、２つ以上の目的のイオンを含み、励起信号を印加するステップ（ｄ１）は、前記部分集団から、前記目的のイオンそれぞれの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有するイオンを除去するために、放射励起を前記イオントラップに印加する一方、前記イオントラップ内に、前記目的のイオンを含む残りのイオン部分集団を保持するステップを含み、ステップ（ｄ３）は、（ｉ）前記第１の目的のイオンから断片イオンを発生させるために、第１の励起信号を前記イオン部分集団に印加するステップと、（ｉｉ）その後、前記第２の目的のイオンから断片イオンを発生させるために、前記第１の励起信号と異なる第２の励起信号を前記イオン部分集団に印加するステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
ステップ（ｄ３）は、（ｉ）の後かつ（ｉｉ）の前に、前記イオントラップから、前記第１の目的のイオンから発生された断片イオンを走査出力する一方、前記イオントラップ内に、前記第２の目的のイオンを含むイオン部分集団を残留させるステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
ステップ（ｄ１）の励起信号は、前記目的のイオンの約１ｍ／ｚ以内のｍ／ｚ比を有するイオンを除去し、その結果、約１ｍ／ｚまたは１ｍ／ｚ未満の分解能を有する単離をもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
ステップ（ｄ１）の励起信号は、前記目的のイオンの約０．１ｍ／ｚ以内のｍ／ｚ比を有するイオンを除去し、その結果、約０．１ｍ／ｚまたは０．１ｍ／ｚ未満の分解能を有する単離をもたらす、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
ステップ（ｄ１）は、（ｉ）前記目的のイオンの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有する前記イオンを断片化可能な条件を適用するステップと、その後、（ｉｉ）その結果発生される断片を除去するために、分解直流を前記イオントラップに印加する一方、前記イオントラップ内に、前記目的のイオンを含む残りのイオン部分集団を保持するステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
前記イオントラップは、三連四重極質量分析計の線形イオントラップである、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
質量分析装置であって、
約１ｍＴｏｒｒ以下の真空圧下のイオントラップであって、前記イオントラップは、イオン集団から、目的のイオンを含み、約１０ｍ／ｚ以下のウインドウ内のイオンの部分集団を単離するために十分な一定時間の間、前記イオン集団を含有するように動作可能である、イオントラップと、
前記イオントラップに動作可能に連結されるプログラム可能コントローラと
を備え、前記コントローラは：
（ａ）前記ウインドウ内のイオンの前記部分集団を単離するために十分な一定時間の間、分解直流を前記イオントラップに印加すること、
かつ、
（ｂ）前記目的のイオンのｍ／ｚが、記憶装置から検索された、ユーザによって入力された、またはユーザ入力から計算された励起ｑ値によって決定される低質量カットオフを上回り、前記励起ｑ値は、０より大きく０．９０８未満である場合、約１ｍＶから１００ｍＶの励起振幅（Ｖ）で、２ｍ／ｚ以下の幅を有し、前記目的のイオンに中心をおく質量ウインドウから生じる断片イオンを発生させるために十分な時間の間、励起信号を前記目的のイオンに印加することであって、前記励起振幅（Ｖ）は、目的のイオン断片化の開始の閾値振幅である最小値を上回る約０．０５から約１０ｍＶであり、前記断片イオンは、前記目的のイオンの断片イオンを含む、こと、
または、
（ｃ）前記目的のイオンのｍ／ｚが、記憶装置から検索された、ユーザによって入力された、またはユーザ入力から計算された励起ｑ値によって決定される低質量カットオフ以下であって、前記励起ｑ値は、０より大きく０．９０８未満である場合、
（１）前記部分集団から、前記目的のイオンの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有する前記目的のイオン以外のあらゆるイオンを除去するために、約１ｍＶから１００ｍＶの励起振幅（Ｖ）で、２ｍ／ｚ以下の幅を有し、前記目的のイオンに中心をおく質量ウインドウから生じる断片イオンを発生させるために十分な時間の間、励起信号を前記イオン部分集団に印加する一方、前記目的のイオンを前記イオントラップ中の残りのイオン部分集団内に、断片化されていないまま保持することであって、前記励起振幅（Ｖ）は、前記イオンの断片化の開始の閾値振幅である最小値を上回る約０．０５から約１０ｍＶである、こと、その後、
（２）前記励起ｑ値を記憶装置から検索された、ユーザによって入力された、またはユーザ入力から計算された０より大きい低減した値まで減少させて、前記目的のイオンのｍ／ｚをその低減した値によって決定される低質量カットオフを上回らせること、その後、
（３）前記目的のイオンから断片イオンを発生させるために十分な励起振幅（Ｖ）で、かつ十分な時間の間、励起信号を前記残りのイオン部分集団に印加することであって、前記励起振幅（Ｖ）、前記時間、またはそれらの両方は、ステップ（ｂ）のものと同一あるいは異なる、こと
のうちの一方を行なうための、前記コントローラに対する命令を含むアルゴリズムによって、プログラムされる、装置。
【請求項３１】
ステップ（ａ）の一定時間は、少なくとも１０マイクロ秒または約１０マイクロ秒である、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記一定時間は、少なくとも１００マイクロ秒または約１００マイクロ秒である、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記一定時間は、約１ｍｓである、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
ステップ（ｂ）または（ｃ）の励起信号は、少なくとも１０ｍｓまたは約１０ｍｓの間、印加される、請求項３０に記載の装置。
【請求項３５】
前記時間は、約５０ｍｓである、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記イオントラップは、約５００ｋＨｚから約１０ＭＨｚの駆動周波数で動作する、請求項３０に記載の装置。
【請求項３７】
前記駆動周波数は、約２ＭＨｚから約５ＭＨｚである、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
ステップ（ｂ）または（ｃ１）の励起振幅（Ｖ）は、少なくとも５ｍＶかつ１００ｍＶ未満である、請求項３０に記載の装置。
【請求項３９】
前記励起振幅（Ｖ）は、約１０ｍＶ以下である、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
ステップ（ｂ）の励起振幅（Ｖ）は、前記閾値振幅を上回る約０．０５から約５ｍＶである、請求項３０に記載の装置。
【請求項４１】
ステップ（ａ）のイオン部分集団は、第１および第２の目的のイオンを含む、２つ以上の目的のイオンを含み、ステップ（ｂ）または（ｃ）の命令は、（ｉ）断片イオンを前記第１の目的のイオンから発生させるために、第１の励起信号を前記イオン部分集団に印加する命令と、（ｉｉ）その後、断片イオンを前記第２の目的のイオンから発生させるために、前記第１の励起信号と異なる第２の励起信号を前記イオン部分集団に印加する命令と、を含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項４２】
ステップ（ｂ）または（ｃ）の命令は、（ｉ）の後かつ（ｉｉ）の前に、前記イオントラップから、前記第１の目的のイオンから発生された断片イオンを走査出力する一方、前記イオントラップ内に、前記第２の目的のイオンを含むイオン部分集団を保持する命令をさらに含む、請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
ステップ（ｃ１）は、（ｉ）前記目的のイオンの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有する前記部分集団のイオンを断片化可能なノッチ波形を印加する一方、前記目的のイオンを断片化されていないまま残留させるステップであって、前記ノッチ波形は、それぞれ独立して、約１０ｍＶまたは１０ｍＶ未満の振幅を有する波形成分から成り、前記目的のイオン以外のイオンの断片を発生させるために十分な時間の間、印加される、ステップと、（ｉｉ）その結果発生された断片を放出するために十分な時間の間、分解直流を前記イオントラップに印加する一方、前記イオントラップ内に、前記目的のイオンを含む残りのイオン部分集団を保持するステップと、を含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項４４】
前記波形成分はそれぞれ、約１ｍＶ以上の振幅を有する、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記ノッチ波形は、少なくとも１０ｍｓまたは約１０ｍｓの間、印加される、請求項４３に記載の装置。
【請求項４６】
ステップ（ｃ１）は、（ｉ）一連のノッチ波形を印加する一方、前記目的のイオンを断片化されていないまま残留させるステップであって、それぞれの前記ノッチ波形は、前記目的のイオンの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有する前記部分集団のイオンまたは複数のイオンを断片化可能であり、それぞれの前記ノッチ波形は、それぞれ独立して、約１０ｍＶまたは１０ｍＶ未満の振幅を有する波形成分から成り、前記目的のイオン以外のイオンまたは複数のイオンの断片を発生させるために十分な時間の間、印加される、ステップと、（ｉｉ）その結果発生される断片を放出させるために十分な時間の間、分解直流を前記イオントラップに印加する一方、前記イオントラップ内に、前記目的のイオンを含む残りのイオン部分集団を保持するステップと、を含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項４７】
前記波形成分はそれぞれ、約１ｍＶ以上の振幅を有する、請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記ノッチ波形はそれぞれ、少なくとも１０ｍｓまたは約１０ｍｓの間、印加される、請求項４６に記載の装置。
【請求項４９】
ステップ（ａ）のイオン部分集団は、第１および第２の目的のイオンを含む、２つ以上の目的のイオンを含み、励起信号を印加するステップ（ｃ１）は、前記部分集団から、前記目的のイオンそれぞれの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有するイオンを除去するために、放射励起を前記イオントラップに印加する一方、前記イオントラップ内に、前記目的のイオンを含む残りのイオン部分集団を保持するステップを含み、ステップ（ｃ３）の命令は、（ｉ）前記第１の目的のイオンから断片イオンを発生させるために、第１の励起信号を前記イオン部分集団に印加する命令と、（ｉｉ）その後、前記第２の目的のイオンから断片イオンを発生させるために、前記第１の励起信号と異なる第２の励起信号を前記イオン部分集団に印加する命令と、を含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項５０】
ステップ（ｃ３）の命令は、（ｉ）の後かつ（ｉｉ）の前に、前記イオントラップから、前記第１の目的のイオンから発生された断片イオンを走査出力する一方、前記イオントラップ内に、前記第２の目的のイオンを含むイオン部分集団を保持する命令をさらに含む、請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
ステップ（ｃ１）の励起信号は、前記目的のイオンの約１ｍ／ｚ以内のｍ／ｚ比を有するイオンを除去し、その結果、約１ｍ／ｚまたは１ｍ／ｚ未満の分解能を有する単離をもたらす、請求項３０に記載の装置。
【請求項５２】
ステップ（ｃ１）の励起信号は、前記目的のイオンの約０．１ｍ／ｚ以内のｍ／ｚ比を有するイオンを除去し、その結果、約０．１ｍ／ｚまたは０．１ｍ／ｚ未満の分解能を有する単離をもたらす、請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
ステップ（ｃ）は、（ｉ）前記目的のイオンの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有する前記イオンを断片化可能な条件を適用するステップと、その後、（ｉｉ）その結果発生される断片を除去するために、分解直流を前記イオントラップに印加する一方、前記イオントラップ内に、前記目的のイオンを含む残りのイオン部分集団を保持するステップと、を含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項５４】
ステップ（ｂ）の励起ｑまたはステップ（ｃ２）の低減した励起ｑは、約０．４から０．９０７である、請求項３０に記載の装置。
【請求項５５】
前記真空圧は、約５×１０−５Ｔｏｒｒ以下である、請求項３０に記載の装置。
【請求項５６】
ステップ（ａ）のウインドウは、約５ｍ／ｚ以下である、請求項３０に記載の装置。
【請求項５７】
前記命令は、ステップ（ｂ）またはステップ（ｃ）を行なった後、前記イオントラップからイオンを走査出力し、前記目的のイオンの断片イオンを検出する命令をさらに含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項５８】
前記イオントラップは、三連四重極質量分析計の線形イオントラップである、請求項３０に記載の装置。
【請求項５９】
前記アルゴリズムは、
（１）ステップ（ａ）の分解直流、
（２）ステップ（ａ）の分解直流の印加時間、
（３）ステップ（ｂ）の励起振幅（Ｖ）またはステップ（Ｃ）の励起振幅（Ｖ）、
（４）ステップ（ｂ）の励起信号またはステップ（ｃ）の励起信号の印加時間、
（５）目的のイオンの質量、
かつ、
（６）ステップ（ｂ）の励起ｑ、またはステップ（ｃ）の励起ｑおよび低減した励起ｑの両方、
あるいは、
（７）（ｉ）駆動周波数、（ｉｉ）駆動ＲＦ振幅、および（ｉｉｉ）場半径の３つすべてであって、（７）は、前記アルゴリズムが、その値から、ステップ（ｂ）またはステップ（ｃ）の励起ｑ値を計算する命令をさらに含む場合、取得される、
のうちの一方についての、ステップ（ａ）およびステップ（ｂ）またはステップ（ｃ）の一方で使用するための値を取得し、有効メモリにロードするための、前記コントローラに対する命令をさらに含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項６０】
前記値を取得する前記命令はそれぞれ、格納メモリから前記値を検索する、またはユーザからの入力としての前記値を要求および受信する、あるいはそれらの任意の組み合わせの命令を含む、請求項５９に記載の装置。
【請求項６１】
前記アルゴリズムは、（Ａ）０．９０８で除される励起ｑ値および（Ｂ）前記目的のイオンの質量から、
（１）ステップ（ｂ）の低質量カットオフ、または
（２）（ｉ）ステップ（ｃ）の低質量カットオフ、
（ｉｉ）前記計算の（Ｂ）のように０．９０８で除される前記低減した励起ｑ値を使用して、ステップ（ｃ２）の低質量カットオフ、
の一方あるいは両方を計算するための、前記コントローラに対する命令をさらに含む、請求項３０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
この出願は、２００８年９月２９日に出願された米国特許出願第１２／２４０，０６０号および２００７年１１月９日に出願された米国仮出願第６０／９８６，６８７号の利益を主張する。上記出願の全体の開示は、参考として本明細書に援用される。
【０００２】
本主題は、質量分析およびイオン分離に関し、具体的には、質量分析計ならびに他のイオントラップ系イオン分離デバイスのイオン検出分解能を改良する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
質量分析（ＭＳ）では、概して、質量分析計が使用され、目的のイオン種を単離および断片化し、断片化から生じる娘イオンを検出する。いくつかのシステムでは、四重極線形イオントラップ（ＱｑＱ−ＬＩＴ）質量分析計が採用され、三連四重極からトラップに到達するイオン集団を保持し、目的のイオンを断片化するために、選択された励起電圧をそのトラップ内の集団に印加する。次いで、それらの断片は、トラップから検出器へと走査される。目的のイオンに対して印加される励起電圧の振幅は、例えば、Ｓｃｈｗａｒｔｚらの特許文献１に記載されているように、イオンの質量電荷比（ｍ／ｚ）と線形に関連する。
【０００４】
トラップ内のイオンの質量分析分解能に改良が成されてきた。例えば、非特許文献１参照。また、分解能のさらなる改良が望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，１２４，５９１号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｂ．  Ａ．  Ｃｏｌｌｉｎｇｓらの「Ａ  ｃｏｍｂｉｎｅｄ  ｌｉｎｅａｒ  ｉｏｎ  ｔｒａｐ  ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ  ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ａｎｄ  Ｍｓｎ  ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ」Ｒａｐｉｄ．  Ｃｏｍｍ．  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃ．（２００１年１０月１５日）１５（１９）：１７７７−１７９５
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本主題は、イオントラップ含有イオン集団内に存在する目的のイオンまたは複数のイオンの向上した分解能をもたらす方法と、それを実装可能な装置と、を提供する。これらは、低真空圧線形イオントラップおよび低振幅イオン励起を採用する質量分析法と、そのための質量分析計と、を含む。いくつかの実施形態では、目的のイオンの断片化に先立って、目的のイオンのｍ／ｚ値の約２質量／電荷（ｍ／ｚ）単位以内のイオンが、トラップ内で断片化され、それらの断片を捕捉されたイオン集団から効果的に除去可能である。本明細書の種々の実施形態は、さらに以下を提供する。
【０００８】
質量分析のための方法であって、
０より大きく０．９０８未満である励起ｑ値を提供するステップと、
質量分析計のイオントラップを１ｍＴｏｒｒ以下の真空圧下に維持するステップと、
を行なう間、
（ａ）イオン集団をトラップ内に、導入するステップであって、イオン集団は、目的のイオンを含む、ステップと、
（ｂ）捕捉されたイオン集団から、約１０ｍ／ｚ以下のウインドウ（ｗｉｎｄｏｗ）内のイオン部分集団を分離するために十分な時間の間、分解直流をイオントラップに印加するステップであって、イオン部分集団は、目的のイオンを含む、ステップと、
かつ、
（ｃ）目的のイオンのｍ／ｚが、励起ｑによって決定される低質量カットオフを上回る場合、約１ｍＶから１００ｍＶの励起振幅（Ｖ）で、２ｍ／ｚ以下の幅を有し、目的のイオンに中心をおく質量ウインドウから生じる断片イオンを発生させるために十分な時間の間、励起信号を目的のイオンに印加することによって、高分解能断片化励起を行なうステップであって、励起振幅（Ｖ）は、目的のイオン断片化の開始の閾値振幅である最小値を上回る約０．０５から約１０ｍＶであって、断片イオンは、目的のイオンの断片イオンを含む、ステップ、
または、
（ｄ）目的のイオンのｍ／ｚが、励起ｑによって決定される低質量カットオフ以下の場合、
（１）部分集団から、目的のイオンの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有する目的のイオン以外のあらゆるイオンを除去するために、約１ｍＶから１００ｍＶの励起振幅（Ｖ）で、２ｍ／ｚ以下の幅を有し、目的のイオンに中心をおく質量ウインドウから生じる断片イオンを発生させるために十分な時間の間、励起信号をイオン部分集団に印加し、励起振幅（Ｖ）は、それらのイオンの断片化の開始の閾値振幅である最小値を上回る約０．０５から約１０ｍＶである一方、目的のイオンをイオントラップ中の残りのイオン部分集団内に、断片化されていないまま保持し、その後、
（２）励起ｑを、０より大きい低減した値まで減少させて、目的のイオンのｍ／ｚをその低減した値によって決定される低質量カットオフを上回らせるステップ、その後、
（３）目的のイオンから断片イオンを発生させるために十分な励起振幅（Ｖ）で、かつ十分な時間の間、励起信号を残りのイオン部分集団に印加し、励起振幅（Ｖ）、時間、またはそれらの両方は、ステップ（ｃ）のものと同一あるいは異なる、ステップ、
によって、高分解能単離、その後、断片化を行なう、ステップ、
のうちの一方のステップと、
を伴う、方法。
【０００９】
ステップ（ｂ）の分解直流は、少なくとも約１０マイクロ秒、または少なくとも約１００マイクロ秒、あるいは約１ｍｓ間、印加され、ステップ（ｃ）または（ｄ）の励起信号は、少なくとも約１０ｍｓまたは約５０ｍｓ間、印加され、イオントラップは、約５００ｋＨｚから約１０ＭＨｚまたは約２ＭＨｚから約５ＭＨｚの駆動周波数で動作し、ステップ（ｃ）または（ｄ１）の励起振幅（Ｖ）は、少なくとも５ｍＶかつ１００ｍＶ未満または約１０ｍＶ以下であって、ステップ（ｃ）の励起振幅（Ｖ）は、閾値振幅を上回る約０．０５から約５ｍＶであって、イオントラップは、三連四重極質量分析計の線形イオントラップである、方法。
【００１０】
ステップ（ｂ）のイオン部分集団は、第１および第２の目的のイオンを含む、２つ以上の目的のイオンを含有し、ステップ（ｃ）または（ｄ）は、（ｉ）断片イオンを第１の目的のイオンから発生させるために、第１の励起信号をイオン部分集団に印加するステップと、（ｉｉ）その後、断片イオンを第２の目的のイオンから発生させるために、第１の励起信号と異なる第２の励起信号をイオン部分集団に印加するステップと、を伴う、方法。
【００１１】
ステップ（ｃ）または（ｄ）は、（ｉ）の後かつ（ｉｉ）の前に、イオントラップから、第１の目的のイオンから発生された断片イオンを走査出力する（ｓｃａｎ  ｏｕｔ）一方、イオントラップ内に、第２の目的のイオンを含むイオン部分集団を残留させるステップをさらに伴う、方法。
【００１２】
ステップ（ｃ）の励起ｑまたはステップ（ｄ２）の低減した励起ｑは、約０．４から０．９０７であって、真空圧は、約５×１０−５Ｔｏｒｒ以下であって、ステップ（ｂ）のウインドウは、約５ｍ／ｚ以下であって、ステップ（ｃ）またはステップ（ｄ）を行なった後、イオントラップからイオンが走査出力され、目的のイオンの走査出力された断片イオンが検出される、方法。
【００１３】
ステップ（ｄ１）は、（ｉ）目的のイオンの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有する部分集団のイオンを断片化可能なノッチ波形を印加する一方、目的のイオンを断片化されていないまま残留させるステップであって、ノッチ波形は、それぞれ独立して、約１０ｍＶ未満の振幅を有する波形成分から成り、目的のイオン以外のイオンの断片を発生させるために十分な時間の間、印加される、ステップと、（ｉｉ）その結果発生された断片を放出するために十分な時間の間、分解直流をイオントラップに印加する一方、イオントラップ内に、目的のイオンを含む残りのイオン部分集団を残留させるステップと、を伴い、波形成分は、それぞれ独立して、約１ｍＶ以上の振幅を有し、ノッチ波形は、少なくとも約１０ｍｓ間、印加される、方法。
【００１４】
ステップ（ｄ１）は、（ｉ）一連のノッチ波形を印加するステップであって、それぞれ、目的のイオンの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有する部分集団のイオンまたは複数のイオンを断片化可能である一方、目的のイオンを断片化されていないまま残留させ、ノッチ波形は、それぞれ独立して、約１０ｍＶ未満の振幅を有する波形成分から成り、目的のイオン以外のイオンまたは複数のイオンの断片を発生させるために十分な時間の間、印加される、ステップと、（ｉｉ）その結果発生される断片を放出させるために十分な時間の間、分解直流をイオントラップに印加する一方、イオントラップ内に、目的のイオンを含む残りのイオン部分集団を残留させるステップと、を伴い、波形成分は、それぞれ独立して、約１ｍＶ以上の振幅を有し、ノッチ波形はそれぞれ、少なくとも約１０ｍｓ間、印加される、方法。
【００１５】
ステップ（ｂ）のイオン部分集団は、第１および第２の目的のイオンを含む、２つ以上の目的のイオンを含有し、励起信号を印加するステップ（ｄ１）は、部分集団から、目的のイオンそれぞれの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有するイオンを除去するために、放射励起をイオントラップに印加する一方、イオントラップ内に、目的のイオンを含む残りのイオン部分集団を保持するステップを伴い、ステップ（ｄ３）は、第１の目的のイオンから断片イオンを発生させるために、（ｉ）第１の励起信号をイオン部分集団に印加するステップと、（ｉｉ）その後、第２の目的のイオンから断片イオンを発生させるために、第１の励起信号と異なる第２の励起信号をイオン部分集団に印加するステップと、を伴い、ステップ（ｄ３）は、（ｉ）の後かつ（ｉｉ）の前に、イオントラップから、第１の目的のイオンから発生された断片イオンを走査出力する一方、イオントラップ内に、第２の目的のイオンを含むイオン部分集団を残留させるステップをさらに伴う、方法。
【００１６】
ステップ（ｄ１）の励起信号は、目的のイオンの約１ｍ／ｚ以内のｍ／ｚ比を有するイオンを除去し、その結果、約１ｍ／ｚまたは１ｍ／ｚ未満の分解能を有する単離をもたらす、または目的のイオンの約０．１ｍ／ｚ以内のｍ／ｚ比を有するイオンを除去し、その結果、約０．１ｍ／ｚまたは０．１ｍ／ｚ未満の分解能を有する単離をもたらす、方法。
【００１７】
ステップ（ｄ１）は、（ｉ）目的のイオンの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有するイオンを断片化可能な条件を適用するステップと、その後、（ｉｉ）その結果発生される断片を除去するために、分解直流をイオントラップに印加する一方、イオントラップ内に、目的のイオンを含む残りのイオン部分集団を保持するステップと、を伴う、方法。
【００１８】
質量分析装置であって、
約１ｍＴｏｒｒ以下の真空圧下のイオントラップであって、イオン集団から、目的のイオンを含み、約１０ｍ／ｚ以下のウインドウ内のイオンの部分集団を単離するために十分な一定時間の間、イオン集団を含有するように動作可能な、イオントラップと、
イオントラップに動作可能に連結されるプログラム可能コントローラであって、コントローラのための命令を含むアルゴリズムによって、
（ａ）ウインドウ内のイオンの部分集団を単離するために十分な一定時間の間、分解直流をイオントラップに印加し、
かつ、
（ｂ）目的のイオンのｍ／ｚが、記憶装置から検索された、ユーザによって入力された、またはユーザ入力から計算された励起ｑ値によって決定される低質量カットオフを上回る場合、励起ｑ値は、０より大きく０．９０８未満であって、約１ｍＶから１００ｍＶの励起振幅（Ｖ）で、２ｍ／ｚ以下の幅を有し、目的のイオンに中心をおく質量ウインドウから生じる断片イオンを発生させるために十分な時間の間、励起信号を目的のイオンに印加し、励起振幅（Ｖ）は、目的のイオン断片化の開始の閾値振幅である最小値を上回る約０．０５から約１０ｍＶであって、断片イオンは、目的のイオンの断片イオンを含む、
または、
（ｃ）目的のイオンのｍ／ｚが、記憶装置から検索された、ユーザによって入力された、またはユーザ入力から計算された励起ｑ値によって決定される低質量カットオフ以下の場合、励起ｑ値は、０より大きく０．９０８未満であって、
（１）部分集団から、目的のイオンの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有する目的のイオン以外のあらゆるイオンを除去するために、約１ｍＶから１００ｍＶの励起振幅（Ｖ）で、２ｍ／ｚ以下の幅を有し、目的のイオンに中心をおく質量ウインドウから生じる断片イオンを発生させるために十分な時間の間、励起信号をイオン部分集団に印加し、励起振幅（Ｖ）は、それらのイオンの断片化の開始の閾値振幅である最小値を上回る約０．０５から約１０ｍＶである一方、目的のイオンをイオントラップ中の残りのイオン部分集団内に、断片化されていないまま保持し、その後、
（２）励起ｑ値を記憶装置から検索された、ユーザによって入力された、またはユーザ入力から計算された０より大きい低減した値まで減少させ、目的のイオンのｍ／ｚをその低減した値によって決定される低質量カットオフを上回らせ、その後、
（３）目的のイオンから断片イオンを発生させるために十分な励起振幅（Ｖ）で、かつ十分な時間の間、励起信号を残りのイオン部分集団に印加し、励起振幅（Ｖ）、時間、またはそれらの両方は、ステップ（ｂ）のものと同一あるいは異なる、
のうちの一方を行なうようにプログラムされる、プログラム可能コントローラと、
を含む、装置。
【００１９】
アルゴリズムは、上述の方法のいずれかを行なうための命令を含み、アルゴリズムは、コントローラが、
（１）ステップ（ａ）の分解直流、
（２）ステップ（ａ）の分解直流の印加時間、
（３）ステップ（ｂ）の励起振幅（Ｖ）またはステップ（Ｃ）の励起振幅（Ｖ）、
（４）ステップ（ｂ）の励起信号またはステップ（ｃ）の励起信号の印加時間、
（５）目的のイオンの質量、
かつ、
（６）ステップ（ｂ）の励起ｑ、またはステップ（ｃ）の励起ｑおよび低減した励起ｑの両方、
あるいは、
（７）（ｉ）駆動周波数、（ｉｉ）駆動無線周波数（ＲＦまたはｒｆ）振幅、および（ｉｉｉ）場半径の３つすべてであって、（７）は、アルゴリズムが、その値から、ステップ（ｂ）またはステップ（ｃ）の励起ｑ値を計算する命令をさらに含む場合、取得される、
のうちの一方のために、ステップ（ａ）かつステップ（ｂ）またはステップ（ｃ）の一方で使用するための値を取得し、有効メモリ（ａｃｔｉｖｅ  ｍｅｍｏｒｙ）にロードする命令をさらに含む、装置。
【００２０】
値を取得する命令はそれぞれ、格納メモリから値を検索する、またはユーザからの入力としての前記値を要求および受信する、あるいはそれらの任意の組み合わせの命令を含み、アルゴリズムは、コントローラが、（Ａ）０．９０８で除される励起ｑ値および（Ｂ）目的のイオンの質量から、
（１）ステップ（ｂ）の低質量カットオフ、または
（２）（ｉ）ステップ（ｃ）の低質量カットオフ、
（ｉｉ）計算の（Ｂ）のように０．９０８で除される低減した励起ｑ値を使用して、ステップ（ｃ２）の低質量カットオフ、
の一方あるいは両方を計算する命令をさらに含む、装置。
【００２１】
さらなる適用領域は、本明細書に提供される説明から明白となるであろう。説明および特定の実施例は、例証の目的のためだけに意図され、本開示の範囲を限定することを意図しないことを理解されたい。
【００２２】
本明細書に記載される図面は、例証目的のためだけのものであって、いかようにも本開示の範囲を限定するように意図されない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】基準としてｑ＝０．２３５におけるプロファイルを使用して、励起ｑの関数としてのカフェインの１９５ｍ／ｚ前駆体の１式の共鳴励起プロファイルを提示する。ｑ＝０．１４７、０．２０５、０．２３５、０．３０４、および０．３９３における励起が示される。
【図２】ｑ＝０．７０６を採用する、カフェイン（１９５ｍ／ｚ）の共鳴励起プロファイルを提示する。
【図３】ｑ＝０．７０６を採用する、レセルピン（６０９．２３ｍ／ｚ）の共鳴励起プロファイルを提示する。
【図４】３１６．２０６および３１６．０９２１、すなわち、０．１１３９ｍ／ｚ離れたそれぞれのｍ／ｚ値を有する、フェンジリンおよびクロルプロチキセンの混合物からの断片検出の検出器結果を提示する。競合イオンを排除するための断片化および放出ステップを伴わないもの（上段）と、伴うもの（中段および下段）との両方を行なった方法の結果が示される。
【図５】３１６．１５４３および３１６．０９２１、すなわち、０．０６２２ｍ／ｚ離れたそれぞれのｍ／ｚ値を有する、オキシコドンおよびクロルプロチキセンの混合物からの断片検出の検出器結果を提示する。競合イオンを排除するための断片化および放出ステップを伴わないもの（上段）と、伴うもの（中段および下段）との両方を行なった方法の結果が示される。
【図６】６ｍＶ（黒塗りの丸）および１０ｍＶ（白抜きの丸）の両方における励起振幅の関数としての励起を評価する、３２２．０４９のｍ／ｚ値を有するイオンのモデル励起プロファイルを提示する。
【図７】８１６ｋＨｚ（黒塗りの丸）および１．２２８ＭＨｚ（白抜きの丸）のイオントラップ駆動周波数で評価された、３２２ｍ／ｚ値を有するイオンの励起の総エネルギー損失のモデル周波数応答プロファイルを提示する。
【図８】駆動周波数を１．２２８ＭＨｚに維持したまま、０．２３５（黒塗りの丸）および０．７０６（白抜きの丸）の異なるｑ値で評価された、３２２ｍ／ｚ値を有するイオンの励起の総エネルギー損失のモデル周波数応答プロファイルを提示する。
【図９】３２２（黒塗りの丸）、６０９（白抜きの丸）、および２７２２（△）のそれぞれのｍ／ｚ値を有する３つのイオンの励起の総エネルギー損失のモデル周波数応答プロファイルを提示する。
【図１０】１．２２８４８４ＭＨｚ（上段）および８１６ｋＨｚ（下段）の駆動周波数における種々のｑ値のイオンの質量の関数としての周波数密度（Ｈｚ／Ｄａ）のプロットを提示する。評価されたイオンｑ値は、０．１５（黒塗りの丸）、０．２３５（白抜きの丸）、０．３（黒塗りの下向きの三角形）、０．５（白抜きの下向きの三角形）、０．７０６（黒塗りの四角）、および０．８５（白抜きの四角）であった。
【図１１】１．２２８４８４ＭＨｚ（上段）および８１６ｋＨｚ（下段）の駆動周波数における種々のｑ値のイオンの質量の関数としての共鳴幅のプロットを提示する。評価されたイオンｑ値は、０．１５（黒塗りの丸）、０．２３５（白抜きの丸）、０．３（黒塗りの下向きの三角形）、０．５（白抜きの下向きの三角形）、０．７０６（黒塗りの四角）、および０．８５（白抜きの四角）であった。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、用途、または使用を限定することを意図しない。
【００２５】
本主題は、低圧下に保持されるイオントラップと、そのような低圧条件下に保持されるトラップ常在イオンを励起および断片化するための低振幅におけるイオン励起信号の印加と、を採用する。低圧と低振幅の組み合わせは、トラップ常在イオンの混合集団からの目的のイオンの単離または断片化のための改良分解能を提供可能であることが分かっている。低圧低振幅励起は、イオンの断片化を生じさせる。
【００２６】
本技術を採用して、その断片の回復または検出のために、目的のイオンを断片化する、あるいは目的のイオンと近似するｍ／ｚ値を有する１つ以上の他のイオンを断片化し、目的のイオンの断片化に先立って、そのような隣接イオンを除去させることが可能である。また、目的のイオンとｍ／ｚ値が近似するｍ／ｚ値を有するイオンは、本明細書では、「隣接」イオンとも称され得る。また、本技術は、トラップ常在イオン集団からそのような標的イオンに隣接するイオンを除去し、残りのトラップ常在イオン部分集団内の標的目的のイオンを断片化するように両様に採用可能である。
【００２７】
いくつかの実施形態では、これらの特長を採用して、イオントラップ常在イオン集団から直接、目的のイオンまたは複数のイオンをより選択的に断片化し、検出のために、イオン衝撃またはイオン注入（例えば、Ａｄａｍｓらの米国特許第６，６７０，６２４号に記載の技術のように、金属、シリコン、セラミック、ガラス、またはプラスチック基板上に）によるような回復あるいは使用のために、もしくは直列ＭＳ／ＭＳシステムを使用して行なわれ得るように、さらなる断片化または断片単離によるようなさらなる分析のために、トラップから走査可能な断片を発生させることが可能である。
【００２８】
本明細書の方法のある実施形態では、イオン集団は、イオントラップ内に装填される。イオントラップは、いくつかの実施形態では、四重極質量分析計の線形イオントラップ等の質量分析計のイオントラップであり得る。動作時、イオントラップは、１ｍＴｏｒｒ以下の真空圧下に維持される。低圧雰囲気は、周囲雰囲気であり得る、もしくは窒素または希ガス、例えば、ヘリウムあるいはアルゴン等の不活性ガスであり得、より典型的には、そうである。真空圧は、約８００、５００、３００、２００、１００、８０、５０、３０、２０、または１０μＴｏｒｒ未満であり得る。いくつかの実施形態では、真空圧は、約５０μＴｏｒｒであり得る。いくつかの実施形態では、真空圧は、少なくとも約１μＴｏｒｒであり得る。
【００２９】
イオントラップは、少なくとも約５００または７５０ｋＨｚ、もしくは少なくとも約１、１．５、２、あるいは２．５ＭＨｚである駆動周波数で動作可能である。駆動周波数は、約１０、７．５、または５ＭＨｚ未満であり得る。例えば、駆動周波数は、約５００ｋＨｚから約１０ＭＨｚ、または約２ＭＨｚから約５ＭＨｚであり得る。
【００３０】
イオントラップ内に装填後、捕捉されたイオン集団が処理され、そのイオンの部分集団を単離し、残りのイオンは、例えば、衝突を通して、ガス雰囲気によって変質することによって、または別様に排出されることによって、イオントラップから排出される。イオン部分集団の単離は、所望のｍ／ｚウインドウ外のイオンを除去可能な分解直流（ＤＣ）を印加する一方、トラップ内に、所望のｍ／ｚウインドウ内のイオンを保持することによって、行なうことが可能である。ｍ／ｚウインドウは、少なくとも１つの目的のイオンを包含する、例えば、約１０ｍ／ｚ単位ウインドウであり得るが、他のサイズウインドウも採用可能である。したがって、いくつかの実施形態では、約８ｍ／ｚ、６ｍ／ｚ、５ｍ／ｚ、４ｍ／ｚ、または他のｍ／ｚウインドウを使用可能である。
【００３１】
分解ＤＣは、選択されたｍ／ｚウインドウ外のイオンを除去するために十分な時間の間、印加される。したがって、分解ＤＣは、例えば、少なくとも約１０マイクロ秒間、印加され得る。本技術のいくつかの変形例では、分解ＤＣは、少なくとも約１００マイクロ秒または約１ｍｓ間、印加され得る。より長い時間を使用可能であるが、そうである必要はない。
【００３２】
分解ＤＣの有用な技術として、例えば、Ｐ．Ｈ．  Ｄａｗｓｏｎ，  Ｑυａｄｒｕｐｏｌｅ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ  ａｎｄ  Ｉｔｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  １９９５，  （Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃｓ（ＡＩＰ）Ｐｒｅｓｓ）に記載のものを含む。そのための電圧、周波数、および他のパラメータは、四重極質量フィルタの安定性領域を画定するＭａｔｈｉｅｕパラメータａおよびｑに従って決定可能である。これらは、方程式（１）および（２）を使用して計算可能である。
【００３３】
【数１】
0005468009.tif 000002
式中、ｍは、イオンの質量であって、ｅは、クーロン電荷であって、ｒ０は、四重極の場半径であって、Ωは、四重極の駆動角周波数である。印加されるＤＣボルトの規模は、Ｕによって表され、ＲＦの振幅（極対接地）は、Ｖによって表される。単離ウインドウは、典型的には、約ａ＝０．２３およびｑ＝０．７０６であり得る。特定のウインドウ幅を網羅するａおよびｑの値域があるであろう。
【００３４】
捕捉されたイオン集団が、目的のイオンを含むイオンの地域を画定する所望のウインドウに狭められると、そのような目的のイオンは、断片化され、そられらの断片は、例えば、検出器、後続処理チャンバまたは装置、あるいは任意の他の所望の目的地へと通じるレンズまたはフィルタを通して、トラップから走査出力可能となる。２つ以上の目的のイオンが、トラップ内に残っている部分集団中に存在する場合、これらはそれぞれ、１つずつ順番に、トラップ内で断片化され、そこから走査出力される、またはこれらすべて、断片化され、次いで、目的のイオン断片のプールをトラップから走査出力可能である。
【００３５】
励起信号は、所与の励起ｑ値で印加され、励起ｑ値は、マシューｑ値であって、Ｍａｔｈｉｅｕ方程式から決定可能である。励起信号は、イオンに印加される励起周波数と振幅の組み合わせである。本明細書の目的のイオンを断片化するために印加される励起信号は、約０．４から０．９０７、または０．４以上かつ０．９０７以下の励起ｑ値で印加され得る。周知のように、励起信号の励起周波数は、マシューｑ値およびイオントラップが動作する駆動周波数の関数として決定可能である。
【００３６】
当業者には周知のように、任意の１式の条件下のイオントラップの動作の際、励起ｑ（マシューｑ）の値は、そのｍ／ｚ値がカットオフｍ／ｚ値を下回る「低質量」イオンと、そのｍ／ｚ値がカットオフｍ／ｚ値を上回る「高質量」イオンとに、トラップ内のイオンを区別するために使用可能な「カットオフ」値と称される所与のｍ／ｚ値と関連付けられる。種々の文脈において、そのような「カットオフ」ｍ／ｚ値は、「低質量カットオフ」値と称され得る。したがって、本明細書の任意の１式の条件下のイオントラップの動作の際、励起ｑの値は、捕捉されたイオン集団の「低質量カットオフ」値を決定すると言える。当該分野において周知のように、低質量カットオフ値は、０．９０８によって除される励起ｑ値と、目的のイオンの質量から計算可能である。
【００３７】
放射励起クリーンアップ（Ｃｌｅａｎ−Ｕｐ）
いくつかの実施形態では、目的のイオンの断片化に先立って、トラップ常在イオン（部分）集団が処理され、例えば、目的のイオンに近似するｍ／ｚ値を有するイオンを除去する一方、トラップ内に目的のイオンを保持することが可能である。そのような処理ステップでは、放射励起クリーンアップステップは、そのような隣接イオンを除去するために行なうことが可能である。
【００３８】
したがって、本明細書の方法の種々の実施形態では、放射励起クリーンアップステップは、トラップから、目的のイオンのｍ／ｚ値の１０または５ｍ／ｚ単位内にあるｍ／ｚ比を有するイオンを除去するために行なうことが可能であって、目的のイオンを断片化するために、トラップ常在イオンの残りの部分集団に印加される後続断片化励起は、それぞれ、約１０または５ｍ／ｚ単位の対応する分解能によって、トラップから走査出力可能な目的のイオンの断片を発生させ得る。しかしながら、本明細書の方法の種々の実施形態は、驚くことに、約４、３、２、１、０．５、または０．１ｍ／ｚ未満、あるいは約０．０５ｍ／ｚ以上のさらに狭い値域からイオンを除去し、より優れた分解能を提供するように行なうことが可能である。これらの値は、ｍ／ｚ空間内の共鳴の幅を表す。これは、例えば、最後の例の場合、２つのイオンは、互いに０．０５ｍ／ｚと近似し得るが、励起が一方のイオンに印加される場合、他方のイオンは、影響を受けない、すなわち、断片化の際、一方のイオンが断片化され、他方は断片化されないことを意味する。
【００３９】
放射励起は、種々の方法のいずれかで行なうことが可能である。いくつかの実施形態では、ノッチ波形を使用して、目的のイオンまたは複数の目的のイオンに隣接するｍ／ｚ値を有する複数のイオンを励起および断片化可能である。いくつかの実施形態では、一連のノッチ波形を使用可能であって、ノッチ波形はそれぞれ、例えば、そのような隣接イオンの１つまたはいくつかを同時に励起および断片化するように印加される。
【００４０】
ノッチ波形が使用される場合、本波形は、隣接イオンの所望の値域内の隣接イオンのみ断片化するように設計され、したがって、その所望の値域内の目的のイオンのための励起信号または複数の信号を排除する。本明細書のノッチ波形を成す波形成分は、それぞれ独立して、約１０ｍＶ未満の振幅を有し、約１ｍＶを上回り得る。例えば、１０ｍＶの振幅を有し、１００周波数成分を含有するノッチ波形は、約０．１ｍＶの個々の成分の平均振幅を有するであろう。ノッチ波形は、断片化するために意図された隣接イオンまたは複数のイオンを断片化するために十分な時間の間、印加される。典型的には、ノッチ波形は、約１０ｍｓを上回る間、印加され得る。
【００４１】
目的のイオンから、近似しない、例えば、１０ｍ／ｚを上回るイオンを排除するために、ノッチ波形振幅は、最大数１００ミリボルト、例えば、最大３００、４００、または５００ｍＶであって、より高い質量のイオンの数Ｄａを網羅可能である。例えば、断片化は、１００ｍｓ時、低ｑ、例えば、０．４≦ｑ＜＜０．６の最大５００ｍＶの励起振幅と、１００ｍｓ時、ｑ＝０．６の２００ｍＶ振幅に対して生じ得る。ノッチ波形を使用する高分解能単離の場合、各個々の周波数成分の振幅は、近似しない、例えば、目的のイオンの質量から１０ｍ／ｚ上回る質量に対して、例えば、ｑ＝０．６において約２００ｍＶであり得る。目的の質量に近似するイオンに影響を及ぼすそれらの周波数成分の場合、使用される周波数成分は、典型的には、減少振幅を有する。対照的に、目的のイオンに最近似する周波数成分は、典型的には、約１０ｍＶである。また、これは、低振幅における応答プロファイルの狭量のため、質量単位当たりの周波数成分の数が、より多いことを意味する。したがって、ノッチ波形は、そられの振幅に従って離間する周波数成分を含有し、１００ｍＶ振幅から約１ｍＶ振幅の範囲をとり得る。種々の実施形態では、振幅は、１００ｍＶ未満であり得、これは、少なくとも約１、５、または１０ｍＶを上回り、かつ最大約７５、５０、２５、あるいは２０ｍＶ未満であり得る。それらは、１０ｍｓから１０００ｍｓ間、印加され得、これは、少なくとも約１０、２０、３０、または５０ｍｓ、かつ最大約１０００、８００、５００、３００、２００、あるいは１００ｍｓであり得る。種々の実施形態では、ノッチ波形は、５×１０−５Ｔｏｒｒを下回る圧力で、約５０から約１００ｍｓ間、印加され得る。
【００４２】
いくつかの代替実施形態では、駆動無線周波数（ｒｆ）の振幅が、上昇および／または下降される一方、断片化のために、印加される励起信号と共鳴するように、選択された隣接イオンの永年周波数を動かすために、１つの周波数を維持可能な、励起／断片化技術が使用され得る。本技術では、振幅は、ｑの方程式（２）から決定可能な振幅値域内で増加および／または減少される。これは、質量、ｑ、駆動周波数、およびｒ０に依存するであろう。方程式は、再編成され、方程式（３）：Ｖ＝ＱｍＣ（３）を求めることが可能であって、式中、Ｃは、ｅ、ｒ０、およびΩを含有する定数である。２つの異なる質量（ｑ１＝ｑ２であるという事実を利用して）の場合、方程式（４）：
【００４３】
【数２】
0005468009.tif 000003
が得られる。
【００４４】
本関係は、電圧差が質量差に比例することを示す。ｑ＝０．８、Ω＝１．２２８ＭＨｚ、ｒ０＝４．１７ｍｍ、およびｍ＝１０００の実施例では、Ｖ＝２１４５．９Ｖが得られる。したがって、本実施例では、１０ｍ／ｚウインドウは、２１．４Ｖの電圧値域を有するであろう。目的の質量が、１００ｍ／ｚの場合、質量値域は、依然として、１０ｍ／ｚであって、電圧値域は、依然として、２１．４Ｖとなるであろう。これは、ｑに対応するであろう。ｑが、半分（ｑ＝０．４）の場合、電圧値域は、半分（１０．７Ｖ）となり、同一１０ｍ／ｚ質量値域を網羅するであろう。ｒｆ振幅が、低質量値から高質量値へと走査されるのに伴って、全イオンの永年周波数（ω０）は、方程式（５）：ω０＝β＊Ω／２（５）（式中、βは、ｑの関数）に従って、周知の方式で増加する。イオンの永年周波数が、励起周波数と等しいω０をもたらすｑ値に接近するのに伴って、イオンは、励起され、断片化またはロッドに放出されるであろう。本方式では、励起周波数は、一定に保持され、ｒｆ振幅は、イオンの永年周波数を共鳴させるように変動可能である。ボルトの値域は、単離ウインドウの質量値域によって決定され、数１０ボルト、例えば、約２０、２５、３０、３５、または４０Ｖ等の１０から５０Ｖであり得る。
【００４５】
２つ以上のそのような隣接イオンが存在することが疑われる場合、一連のそのような上昇／下降を使用して、選択された隣接イオン集合を１つずつ励起および断片化することが可能である。例えば、異なる励起振幅、時間、および質量値域を使用して、単離された質量ウインドウ内の異なる不要な質量にわって、上昇／下降可能である。そのような実施形態では、より低い励起振幅は、目的のイオンの近傍、例えば、１０ｍ／ｚ以内で採用され、高分解能を得ることが可能であって、より高い励起振幅は、比較的低い分解能によって、目的のイオンからより離れて採用され得る。上昇／下降技術を使用する種々の実施形態では、典型的には、単回上昇／下降が、排除が所望される質量を通して行なわれる。
【００４６】
同様に、当該分野において周知の他の代替技術も、断片そのような隣接イオンを同時または連続的に励起および断片化するように採用可能である。例えば、別の有用な技術は、四重極励起であるが、これは、双極励起技術に優るさらなる利点を何ら提供するとは考えられない。他の有用な技術として、励起が、上述の双極および四重極励起技術のいずれかにおいて、倍音を使用して行なわれるものを含む。
【００４７】
可能性のある代替技術の別の実施例は、安定境界の縁を利用するものであって、本技術は、分解ＤＣをイオン部分集団に印加し、次いで、ｒｆ振幅を上昇／下降させ、イオンを安定境界の縁に近似させる。これは、最初に、目的のイオン未満の質量を有する不要なイオンに対して行なわれ得る。次いで、ｒｆ振幅は、目的のイオンを超える質量を有する不要なイオンを排除するために、他の安定境界に接近するように、反対方向に上昇／下降され得る。それらのステップの反対の順番が、いくつかの実施形態では、採用され得る。
【００４８】
隣接イオンの選択された値域の断片化に続いて、分解ＤＣが印加され、その結果生成された断片を除去することが可能である。このように、目的のイオンまたは複数のイオンの周囲のｍ／ｚ空間は、いくつかの事例では、所望の種類の回復または検出に干渉し得る、イオン種をクリーンアップ可能である。種々の実施形態では、分解ＤＣを印加する本ステップは、トラップ内のイオン部分集団を単離するために使用されたものと同一分解ＤＣを利用可能である。放射励起クリーンアップにおいて採用される分解ＤＣは、上述のように、ｍ／ｚウインドウ外のイオンを除去するために採用される分解ＤＣと等しいパラメータを有することが可能であって、類似時間の間、印加され得る。
【００４９】
放射励起「クリーンアップ」ステップを採用するものと、採用しないものの両方の実施形態において、単離、検出等のために、イオントラップから、１つ以上の目的のイオンを断片化し、走査可能である。いくつかの実施形態では、これは、２つ以上の目的のイオンに対して、連続的に行なうことが可能である。したがって、第１の励起が、第１の目的のイオンに印加され、それを断片化し、次いで、トラップから走査された後、第２の目的のイオンが、第２の励起の印加によって励起され、それを断片化し、続いて、その断片が、トラップから走査され得、以降同様に続く。いくつかの実施形態では、２つ以上の目的のイオンを連続的または同時に断片化可能であって、両方の断片は、次いで、例えば、同時あるいは連続的に、トラップから走査可能である。
【００５０】
２つ以上の目的のイオンが捕捉されたイオン集団内に存在するいくつかの実施形態では、上述の放射励起／断片化技術のいずれかを採用して、第１の目的のイオンに隣接するイオンを除去し、その後、さらに励起／断片化が行なわれ、第２の目的のイオンに隣接するイオンを除去され得、第３および後続目的のイオンに対して、以降同様に続く。いくつかの実施形態では、目的のイオンのそれぞれの周囲の所望のｍ／ｚ空間内のイオンを断片化するために行なわれる放射励起ステップは、例えば、分解直流を印加することによって、結果として得られた断片の事後断片化除去を含み得る。いくつかの実施形態では、それぞれ、少なくとも１つの目的のイオンに隣接する、隣接イオンの複数の値域は、断片化され、結果として得られた断片は、同時に除去可能である。これは、捕捉されたイオン集団中の２つ以上の目的のイオンの周囲のｍ／ｚ空間のクリーンアップをもたらし得る。次いで、それらの目的のイオンは、断片化され、それらの断片は、トラップから同時に走査可能であって、またはより典型的には、各目的のイオンは、断片化され、それの断片は、他の目的のイオンのそれぞれの断片化および走査とは別に、順番に、トラップから走査可能である。
【００５１】
いくつかの実施形態では、所与の目的のイオンに対する断片が除去されると、その結果、その周囲のｍ／ｚ空間をクリーンアップし、その目的のイオンは、断片化され、その断片は、第２の目的のイオンから隣接イオンを除去し、次いで、それを断片化する両ステップに先立って、イオントラップから走査され得る。
【００５２】
目的のイオンの断片化
イオントラップ内に存在する目的のイオンが、断片化される。そのような断片化は、約１ｍＶから１００ｍＶの励起振幅（Ｖ）で、ある周波数（ω）の励起信号をトラップ内のイオン部分集団に印加することによって、行なうことが可能であって、励起振幅（Ｖ）は、目的のイオンの断片化の開始が生じる最小閾値振幅をわずかに上回る、例えば、少なくとも約０．０５ｍＶかつ最大約５ｍＶ以上であって、あるいはいくつかの実施形態では、最小閾値を上回る約０．１、０．５、１、１．５、２、２．５、または３ｍＶであって、最小値レベルを上回る最大約５ｍＶである。本最小値は、励起期間、圧力、励起ｑ値、および生成される断片に分割されるために必要な結合の性質に依存するであろう。圧力が低いほど、断片化のための励起振幅閾値が小さくなる。圧力が低下すると、内部エネルギー入力率もまた、低下し、断片化事象が生じるまでに比較的長くかかる。内部エネルギー上昇率は、熱化率よりも大きいことが重要である。本明細書で使用される低圧（例えば、３．５×１０−５Ｔｏｒｒ）では、衝突率が低く、例えば、約１０−４／秒である。これは、１ＭＨｚ駆動周波数で動作する四重極の場合、減衰および内部エネルギー上昇が、約１００ｒｆサイクル毎に生じる離散的事象として生じることを意味する。強制減衰調和振動子の減衰の古典的方程式は、もはや本状況には適用されない。
【００５３】
したがって、チャンバの圧力は、断片化を生じさせる最小励起振幅を画定するであろう。また、イオンの完全放出が、断片化の時間ができる前に、イオンが放出されると生じるという意味では、最大励起振幅は、圧力によっても設定されるであろう。本明細書で採用される励起振幅は、目的のイオンが、そのような断片化されていない状態で放出されるような値を下回る。予想外にも、本比較的低値の値域内の励起振幅は、目的のイオンを断片化するために十分であるだけではなく、向上した励起分解能をもたらし得るように貢献可能であることが分かっている。種々の実施形態では、使用される励起振幅は、約０．０１から約１０ｍＶ、あるいは少なくとも約０．０１、０．０５、または０．１ｍＶ、かつ最大約５、３、２、または１、もしくは０．５ｍＶであり得る。いくつかの実施形態では、本値域の下限内の振幅、例えば、約１ｍＶ未満を採用して、超高分解能を得ることが可能である。最大数Ｄａを網羅する応答プロファイルを有するより高い振幅、例えば、約２００−５００ｍＶは、励起／断片化のより広い値域が望ましいいくつかの実施形態では、または本明細書の高分解能技術を使用して既に単離されている目的のイオンに対して、より低い分解能励起／断片化が行なわれる実施形態では、有用であり得る。
【００５４】
ｑ値は、各目的のイオンのｍ／ｚと関連付けられる。本技術のいくつかの変形例では、有用なｑ値は、０．４から０．９０７未満であり得る。所与のｑ値で印加される励起振幅は、少なくとも約１ｍＶであり得、振幅は、約５００ｍＶ未満であり得る。いくつかの実施形態では、励起振幅は、約４００、３００、２５０、２００、１５０、または１００ｍＶ未満であり得る。本明細書のいくつかの変形例では、励起振幅は、１００ｍＶ未満、あるいは約８０、７５、６０、５０、４０、３０、２０、または１０ｍＶ未満であり得る。いくつかの実施形態では、振幅は、少なくとも約２、３、４、５、８、または１０ｍＶであり得る。したがって、いくつかの変形例では、励起振幅は、約５から約１００ｍＶであり得る。いくつかの変形例では、励起振幅は、約１０ｍＶ未満であり得る。
【００５５】
種々の実施形態では、励起は、双極または四重極励起であり得るが、（低）振幅、すなわち、本振幅値域内でイオンを励起する当該分野において周知の他の技術も、採用可能である。
【００５６】
励起信号は、目的のイオンから、そのイオンを回収可能にする適切な質量値域内の断片イオンを発生させるために十分な時間の間、印加される。励起信号は、少なくとも約１０ｍｓ間、印加され得るが、少なくとも約１００ｍｓまたは１０００ｍｓの値を使用可能であるが、そうである必要はない。いくつかの実施形態では、約５０ｍｓの時間が、目的のイオンを励起し、それを断片化するために、使用され得る。
【００５７】
目的のイオンの断片化に続いて、その結果生成される断片が、イオントラップから走査出力可能である。本技術のいくつかの変形例では、走査は、軸または放射放出を使用して、行なうことが可能である。これらの技術の有用なパラメータおよびその変形例は、当該分野において周知であって、例えば、Ｊ．  Ｗ．  Ｈａｇｅｒ，  Ａ  ｎｅｗ  ｌｉｎｅａｒ  ｉｏｎ  ｔｒａｐ  ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ，  Ｒａｐｉｄ  Ｃｏｍｍｕｎ．  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．  ２００２，  １６，  ５１２−５２６（軸放射について記述）およびＪ．  Ｃ．  Ｓｃｈｗａｒｔｚ，  Ｍ．  Ｗ．  Ｓｅｎｋｏ  ａｎｄ  Ｊ．  Ｅ．  Ｐ．  Ｓｙｋａ，  Ａ  ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ  ｉｏｎ  ｔｒａｐ  ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ，  Ｊ．  Ａｍ．  Ｓｏｃ．  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．  ２００２，  １３，  ６５９−６６９において見られる。
【００５８】
上述のように、イオントラップから走査されるイオン断片は、検出器、後続分析器、または他の所望の目的地への送達のために提供可能である。本技術のいくつかの変形例では、トラップは、三連四重極質量分析計等の質量分析計の線形イオントラップ（ＬＩＴ）であり得る。イオントラップは、そのような三連四重極質量分析装置のＱ１またはＱ３位置に配置可能であって、Ｑ１位置に配置される場合、そこから走査されるイオン断片は、同一質量分析装置内で、さらに処理または分析される。しかし、本技術の他の変形例では、イオントラップは、独立型トラップ、トラップ−ＴＯＦシステム内のトラップであり得、または低圧でイオンをトラップする能力を有する任意の他の場所で使用可能である。
【００５９】
質量分析の場合、本明細書のイオントラップから走査されるイオン断片は、検出器によって検出可能である。しかし、種々の実施形態では、イオントラップ、例えば、ＬＩＴ内に残留するイオンもまた、例えば、ペニングトラップで行なわれるものと同様に、イメージ電流を測定するための収集電極を使用して、検出可能である。
【００６０】
本明細書の種々の実施形態では、高分解能を提供可能な低圧低振幅技術を使用して、目的のイオンを含むイオンの部分集団の抗分解能単離、目的のイオンの高分解能断片化励起、またはそれらの両方を行なうことが可能である。そのような高分解能単離または断片化励起の文脈において、用語「分解能」とは、目的のイオンに対する選択性を指し、検出器または検出システムの分解能を指すものではない。幅広く異なる分解能の種々の検出器および検出システムは、本明細書の種々の実施形態において、有効に採用可能である。代わりに、目的のイオンは、約２ｍ／ｚ未満の所与の比較的狭いウインドウ内で単離される、またはそのウインドウ内での断片化のために励起される。
【００６１】
検出器または検出システムは、本明細書の実施形態に従って行なわれる単離または励起の（より高い）分解能よりも低い分解能で動作可能である。例えば、目的のイオンは、０．１ｍ／ｚウインドウをもたらす分解能によって、本明細書では単離可能である。次いで、そのイオンは、適切なｑ値における励起信号を印加することによって断片化され、断片をトラップさせる。その後、断片は、イオントラップから走査出力され、例えば、０．７ｍ／ｚまたは他の分解能に対応する分解能を有する検出器を使用して、検出可能である。
【００６２】
したがって、種々の実施形態では、本明細書の方法および装置は、約２ｍ／ｚ未満、あるいは約１、０．５、０．１、０．０５、または０．０１ｍ／ｚ未満の断片化励起分解能または単離分解能を提供可能である。いくつかの実施形態では、そのような単離およびそのような励起の両方が提供可能である。しかしながら、そのような分解能が、目的のイオンの単離のために提供される場合、目的のイオンの断片化励起のために使用される条件は、質量分析の分野においていずれも有用であると周知であり得る。
【００６３】
装置
また、質量分析装置、および他のイオントラップ含有装置も、本明細書で提供される。そのような装置は、上述のように、目的のイオンを含む所望のｍ／ｚウインドウ内のその中のイオンの部分集団を単離するために十分な時間の間、イオン集団を含有するように動作可能な、同様に上述の低圧イオントラップを含む。有用な装置は、イオントラップに動作可能に連結されるプログラム可能コントローラを含み得、プログラム可能コントローラは、コントローラが上述の方法を実装するための命令を有するアルゴリズムによってプログラムされる。本明細書の装置のいくつかの変形例では、コントローラは、放射励起クリーンアップステップを行なわずに、本明細書の方法を行なうように、命令によってプログラム可能であって、他の変形例では、命令は、そのような放射励起クリーンアップステップを採用する方法を行なうことが可能である。
【００６４】
したがって、いくつかの実施形態では、本明細書の装置は、（ａ）所望のｍ／ｚウインドウ内のイオン部分集団を分離するために十分な一定時間の間、分解直流をイオン集中イオントラップに印加し、（ｂ）部分集団から、目的のイオンの２ｍ／ｚ以内の質量／電荷比（ｍ／ｚ）を有するイオンを除去するために、放射励起をイオントラップに印加する一方、イオントラップ内に、目的のイオンを含む残りのイオン部分集団を保持し、（ｃ）約１ｍＶから５００ｍＶの励起振幅（Ｖ）で、目的のイオンから、イオントラップからの走査出力に応じて、２ｍ／ｚ未満の共鳴幅をもたらす励起分解能によって検出可能な断片イオンを発生させるために十分な時間の間、励起信号を残りのイオン部分集団に印加する、命令を有するアルゴリズムによってプログラムされるコントローラを有する。上述のように、採用される実際の励起振幅（Ｖ）は、目的のイオン断片化の開始の閾値振幅である最小値と、断片化されていない目的のイオンの放出が生じる最小閾値振幅である最大値とによって画定される値域内となるであろう。
【００６５】
したがって、いくつかの実施形態では、例えば、ウインドウが、幅１０Ｄａである場合、わずか＋／−２ｍ／ｚ放射励起ウインドウの使用は、６Ｄａのイオン部分集団を見逃すことになる。実際は、目的のイオンの励起は、通常、幅０．５Ｄａ未満であるため、これは、本明細書の実施形態において、完全に容認可能である。同一原理は、本明細書の他のウインドウ幅および他の分解能を使用する実施形態にも当てはまるが、種々の実施形態では、放射励起値域は、代替として、目的のイオンを除き、全イオンを除去するために十分な幅であり得る。
【００６６】
本技術のいくつかの変形例では、アルゴリズムは、ステップ（ａ）、（ｂ）、および／または（ｃ）を実装するために使用されるデータを取得する命令を含み得る。いくつかの実施形態では、そのようなデータを取得する命令は、格納されたメモリからデータを検索する、またはユーザからの入力としてデータを要求および検索する、あるいはそれらの任意の組み合わせであって、そのデータを有効メモリ内に配置する命令を含み得る。
【００６７】
ステップ（ａ）、すなわち、特定のｍ／ｚウインドウ内のイオン部分集団の単離の場合、命令は、（１）そのためのｍ／ｚウインドウの端点、（２）その中で使用される分解直流、および（３）その分解直流を印加するために使用される時間の値を取得する命令を含み得る。
【００６８】
目的のイオンを単離するために、高分解能単離ステップを採用する実施形態の場合、命令は、（１）目的のイオンの高分解能単離を行ない、単離された目的のイオンの断片化励起を行なうために、励起信号が印加される励起ｑ、（２）それらの励起において使用される励起振幅（Ｖ）、（３）単離および断片化励起信号の印加時間、ならびに（４）目的のイオンの質量の値を取得する命令を含み得る。そのような実施形態では、高分解能単離のために励起を行なう際に使用する値を取得するための命令は、例えば、ノッチ波形またはその技術が採用される波形の波形成分値あるいは全体的波形値を取得することを含み得る。
【００６９】
目的のイオンを断片化するために、高分解能励起ステップを採用する実施形態の場合、命令は、（１）励起信号が目的のイオンを断片化するために印加される励起ｑ、（２）その断片化のために使用される励起振幅（Ｖ）、（３）断片化励起信号の印加時間、および（４）目的のイオンの質量の値を取得する命令を含み得る。高分解能単離を採用する実施形態と、高分解能断片化励起を採用する実施形態の両方において、命令は、駆動周波数、駆動ＲＦ振幅、および場半径の値を取得する命令をさらに含み得る。同様に、所与の励起ｑ値で印加される励起信号において使用される周波数を取得するために、命令は、有効メモリにロードされるそのような値から励起信号周波数（ω）を計算する命令を含み得る。駆動振幅は、同様に、そのような検索されたまたは入力された値から計算可能であって、また、そのための命令も提供可能である。
【００７０】
本明細書の種々の実施形態では、イオントラップは、従来の四重極、または当該分野において周知の他の構成を採用可能である。いくつかの実施形態では、本明細書で使用するためのイオントラップは、双曲型ロッドの四重極を採用可能であって、本明細書に記載されるような超低圧におけるその使用は、２または１ｍＶ未満等の超低励起振幅のさらにより精密な使用を可能にする。これは、超低励起振幅の印加を可能にし、イオンの軌道は、ロッドと衝突するまで、継続して上昇するであろう。これは、従来の円形ロッドの使用によって提示される状況とは異なり、高次場は、イオンの軌道を減衰させ、ロッドとの衝突を防止する役割を果たす。着目以外のイオンは、このように、双曲型ロッドに放出され得る。次いで、目的のイオンは、トラップ内の圧力を上昇させ、適切な振幅および持続時間で断片化励起信号を印加することによって、断片化され得る。種々の実施形態では、そのような超高分解能イオン単離は、選択されたイオントラップが双曲型ロッドの四重極を含む場合、行なわれ得る。イオントラップ幾何学形状として、四重極が選択される他の実施形態では、そのロッドは、例えば、涙形または卵形断面であり得、各そのようなロッドの先細面は、四重極集合の中心、すなわち、イオンビームの軸に面し得る。
【実施例】
【００７１】
実験
実験は、いずれかの極性の荷電粒子を産生するＥＳＩ（エレクトロスプレーイオン化）源と、ＱＯ、Ｑ１、Ｑ２、およびＱ３四重極を伴う真空チャンバと、検出器と、を有する、三連四重極質量分析計研究機器上で行なわれる。Ｑ１およびＱ３四重極は、質量分析（ＲＦ／ＤＣ）四重極である一方、ＱＯおよびＱ２四重極は、ｒｆのみの四重極である。また、Ｑ３四重極は、線形イオントラップ（ＬＩＴ）を兼ねる。イオンは、ＳＴ３レンズ、Ｑ３四重極環管、および出射レンズ上の電位を上昇させることによって、ＬＩＴ内にトラップされる。機器は、前部にＱＪｅｔを含む（ＡＰＩ  ５０００製品に類似）。質量分析計は、１．２２８４８４ＭＨｚの駆動周波数で動作する。励起はすべて、双極子励起を使用して行なわれる。試料液は、調整混合物の１／１００の希釈液、レセルピン１０ｐｇ／μｌ、カフェイン１００ｐｇ／μｌ、クロルプロチキセン（２ｎｇ／μｌ）とフェンジリン（１ｎｇ／μｌ）の混合物、およびクロルプロチキセン（２ｎｇ／μｌ）とオキシコドン（０．５ｎｇ／μｌ）の混合物である。試料は、７．０μｌ／分で注入される。データは、１０００Ｄａ／秒の走査速度を使用して収集される。また、実験は、ペプチド混合物用のフローインジェクション法を使用して、３００μｌ／分で行なう（データ図示せず）。
【００７２】
実施例１  新規技術の識別および初期特性解析
図１は、励起ｑの関数として、カフェインの１９５ｍ／ｚ前駆体の励起プロファイルを示す。データは、ＭＳ３トラップ走査モードおよび駆動周波数１．２２８ＭＨｚを使用して収集される。１９５ｍ／ｚ（第１の前駆体）の強度は、強度約１ｅ６ｃｐｓ／走査をもたらすように調節される。これは、空間電荷から生じる複雑性を回避するために行なわれる。ｍ／ｚ軸は、第２の前駆体質量の値を示す。第２の前駆体質量が、１９５ｍ／ｚを励起信号と共鳴させると、１９５ｍ／ｚが励起される。励起振幅は、かなり低く維持され、イオンが電極に衝打するのに伴って、ＬＩＴから放出されるのとは対照的に、標的イオンの大部分が断片化を受けることが可能となる。ＬＩＴ領域内の圧力は、３．６ｘ１０−５Ｔｏｒｒに維持され、イオンは、１００ｍｓ間、励起される。励起周波数は、ｑ＝０．１４７における６４．５ｋＨｚからｑ＝０．３９３における１７６．７ｋＨｚの値域を網羅する。
【００７３】
図１の重要な特長の１つは、励起ｑ値が高いほど、共鳴はより狭くなるという事実である。ｑ＝０．３９３では、共鳴幅は、０％枯渇レベルで０．２ｍ／ｚ未満である一方、ｑ＝０．２０５では、幅は、０％枯渇レベルで約０．６ｍ／ｚである。
【００７４】
次いで、実験は、ｑ＝０．７０６の時、励起プロファイルがどれくらい狭くなるかを検証するために行なわれる（ｒｆ／ＤＣ単離がＭＳ３単離ステップの際に生じる同一ｑ値）。これは、カフェインイオン（１９５ｍ／ｚ）およびレセルピンイオン（６０９．２３ｍ／ｚ）に対して行なわれ、結果は、図２および３に示される。これらの結果は、１９５ｍ／ｚかつわずか０．０５ｍ／ｚの幅によって、イオンを励起可能である一方、６０９．２３ｍ／ｚでは、０％減少幅は、０．０９ｍ／ｚであることを示す。
【００７５】
そのような結果に基づいて、本明細書の新技術は、ここで、イオンの高分解能単離を可能にするように実装され得る（高分解能は、幅１．０ｍ／ｚ未満のイオン集団を単離するものとして定義される）。これは、ＭＳ３走査を使用して行なうことが可能である。以下のステップが伴うであろう。
１．ＬＩＴを目的のイオンで充填する。
２．短時間、分解ＤＣを印加し、例えば、６ｍ／ｚ幅のウインドウ内の目的のイオンを単離する。
３．放射励起を使用して、目的のイオンの０．１ｍ／ｚ以内のイオンを排除する。
４．短時間、分解ＤＣを再印加し、生じ得る任意の断片を除去する。
５．励起ｑを適切な質量値域をもたらす所望の励起ｑに変更し、断片イオンを収集する。
６．目的のイオンを励起し、質量スペクトルを記録する。
本方法は、クロルプロチキセン（３１６．０９２１ｍ／ｚ）とフェンジリン（３１６．２０６ｍ／ｚ）の混合物を使用して、図４で実証される。
【００７６】
図４の上段では、０．１１３９ｍ／ｚ離れた２つのイオンを分離するための試みは行なわれない。励起は、１００ｍｓ間印加される２２．５ｍＶ励起振幅を使用して、ｑ＝０．４において３１６．１５の公称質量で印加される。パルス弁を使用して、励起ステップの際、圧力を上昇させ、より短時間におけるＭＳ３効率の向上をもたらす。パルス弁は、ｑ＝０．４における励起の際のみ動作する。２１２ｍ／ｚにおける主要断片は、フェンジリンに属する一方、２３１、２７１、および２７３ｍ／ｚにおける断片は、クロルプロチキセンに属する。
【００７７】
中段は、１００ｍｓ間印加される６ｍＶの励起振幅を使用する上述の方法のステップ３において、フェンジリンが放出されることを除き、同一励起条件を示す。フェンジリンの主要断片は、ここでは不在である一方、クロルプロチキセンの断片は、依然として存在する。クロルプロチキセン断片の強度は、依然として、上段の強度の１００％の強度であって、クロルプロチキセンは、フェンジリンの排除によって影響を受けていないことを示すことに留意されたい。
【００７８】
下段は、１００ｍｓ間印加される６ｍＶの励起振幅を同様に使用する、クロルプロチキセンがＬＩＴから排除された後のフェンジリンの励起を示す。中段の場合のように、放出を受けないイオンは、２１２ｍ／ｚにおいて、断片を産生するフェンジリンのみを残し、排除プロセスによって影響を受けない。
【００７９】
次いで、同一実験は、０．０６２２ｍ／ｚ離れたオキシコドン（３１６．１５４３ｍ／ｚ）およびクロルプロチキセン（３１６．０９２１ｍ／ｚ）に対して行なわれる。結果は、図５に示される。
【００８０】
オキシコドンの主要断片は、２９８ｍ／ｚで生じるが、２５６ｍ／ｚにおける別の断片は、高エネルギー断片化、例えば、５００ｍＶ以上等のエネルギーの２０、３０以上のｅＶがイオンに提供される励起振幅を使用する断片化が行なわれる場合に見られる。下段の縦軸は、中段および上段よりも１０倍低いことに留意されたい。クロルプロチキセンの排除は、ある程度のオキシコドンを損失させ、上段のクロルプロチキセンを排除しない場合と比較して、その強度の約４５％まで２９８ｍ／ｚ断片の低減をもたらす。０．０６２２ｍ／ｚの質量分離の本結果は、提案される技術の下限が、約０．０５ｍ／ｚであることを示唆する。混合物からのオキシコドンの排除は、中段で実証されるように、クロルプロチキセン断片の強度に任意の低減を生じさせるとは考えられない。
【００８１】
実施例２  目的のイオンに隣接するイオンのクリーンアップのための探索方法
図４および５のデータは、単純に、１つの特定の質量を排除し、潜在的に干渉するイオンの除去を実証することによって、収集される。目的のイオンの周囲のｍ／ｚ空間をクリーンアップするそのようなステップは、種々の技術のいずれかの使用によって実装可能であって、その実施例として、以下を含む。
１．０．１ｍ／ｚの質量ステップをもたらすように離間された周波数から成る、ノッチ広帯域波形の使用。成分振幅は、一般的振幅が使用可能であるかどうか検証するためにさらに試験が必要とされる被試験化合物に対して、約６ｍＶと低く維持される必要があるであろう。波形成分の数は、単純に、ｒｆ／ｄｃの印加によって網羅されない質量値域を網羅するために必要となるものであろう。
２．ｒｆ振幅または励起周波数のいずれかを変化させることによる、より時間を費やすアプローチである、不要なイオンの連続的排除。実際は、本技術が選択される場合、典型的には、励起波形周波数の離散的性質のため、現在の電子機器を考慮して、ｒｆ振幅を変化させることによって実装されるであろう）。
【００８２】
単離ステップの目標は、目的のイオンの何らの損失もなく、任意の潜在的干渉を除去することである。これは、分解ＤＣの印加が、強度が実質的に低下しないように、数ｍ／ｚの単離ウインドウ幅に指向されるべきことを含意する。これは、ノッチ広帯域波形が使用される場合、必要とされる成分の数が、例えば、４ｍ／ｚの値域を網羅するであろうことを意味する。これは、約４０成分であって、それぞれ、約１０ｍＶ以下の振幅を伴うであろう。
【００８３】
また、いくつかの実施形態では、単純に、目的の質量に印加される励起信号によって励起されるであろう、目的の質量の近傍のイオンを排除することが可能である。部分集団内のイオンが、励起信号によって影響を受けず、断片質量の着目領域に存在しない場合、除去される必要はない。これは、多くまたは大部分のイオンに該当するであろう。例えば、ｒｆ／ｄｃが、４ｍ／ｚ幅の部分集団を単離する場合、産生される断片は、その特定の質量値域内に出現する可能性はない。多価イオンの場合はあり得るが、通常は、該当しない。
【００８４】
実施例３  励起振幅の効果
励起振幅の効果は、図６に見られ得る。３２２ｍ／ｚの共鳴励起プロファイルは、６、１０、および２０ｍＶの励起振幅を使用して測定される。励起の持続時間は、それぞれ、１００ｍｓである。本グラフの重要な特長は、プロファイル幅が、励起振幅に伴って増加するという事実である。これは、高励起または単離が、最も効率的に作用するために、励起振幅が、好ましくは、合理的に可能な限り、低く維持されることを意味する。
励起振幅の本低値は、以下の例示的実施形態を参照して説明される。前者の場合、可能な最高分解能が望ましいと想定する場合、長励起期間（１００ｍｓ以上）を選択し、イオンの枯渇が観察されなくなるまで、励起振幅を低下させることによって進められるであろう。これは、断片化の閾値であるだろう。１００ｍｓの励起期間を使用して、わずか２ｍＶ振幅（５０％レベルまで）によって、イオンを断片化可能である（データ図示せず）。励起期間をさらに長時間に増加させることは、断片化の量を増大させるであろう。したがって、デューティサイクルが問題となる。分離されるイオンが、０．２ｍ／ｚ離間する場合、より高い振幅を使用可能であって、励起期間を短縮可能である。
【００８５】
また、そのような低振幅による励起能力は、３−Ｄトラップまたは市販の線形イオントラップ（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒから市販のＬＴＱ線形イオントラップ）では達成され得ないものであることに留意されたい。これらのデバイスは両方とも、Ｈｅの少なくとも１ｍＴｏｒｒの圧力で動作する。本圧力値域内では、ガスからの減衰は、高過ぎて、断片化のための十分な内部エネルギーに達することができないであろう。イオンの周波数応答プロファイルの幅は、運動エネルギーをイオンの内部エネルギーに変換するために使用される背景ガスの圧力ではなく、使用される励起振幅に依存することは、既に認められている（Ｃｏｌｌｉｎｇｓら、ＲＣＭ  １５：１７７７−１７９５（２００１）、図３参照）。背景ガスの圧力は、単純に、励起が生じるために必要とされる最小値振幅を限定する。
【００８６】
対照的に、約４または５×１０−５Ｔｏｒｒ以下で動作する、ＭＤＳ  Ｓｃｉｅｘ（ＭＤＳ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）混合三連四重極／線形イオントラップ（Ｑ  Ｔｒａｐ）質量分析計等のデバイス、あるいは他の低圧質量分析デバイスを使用して、本明細書に記載される方法の種々の実施形態を実装可能である。Ｐｈｖ＝１．４×１０−５Ｔｏｒｒである図６に示されるように、分解能は、依然として、前駆体イオンの所望の断片化または枯渇を生じさせるまま、励起振幅が低減され得る程度によって設定される。Ｑ  Ｔｒａｐシステムの利点の１つは、ＬＩＴが、通常、背景ガスからの減衰が最小限である圧力約４から５×１０−５Ｔｏｒｒで動作することである。これは、低励起振幅の使用を可能にする。
【００８７】
実施例４  単離分解能に及ぼす駆動周波数、ｑ、および質量の潜在的効果の特性解析
質量分解能が、駆動周波数、ｑ値、および質量によって影響を受ける程度を特性解析するために、イオン起動シミュレータＳｘを使用して、これらのパラメータの効果を処理した。Ｓｘシミュレータについては、Ｆ．  Ａ．  Ｌｏｎｄｒｙ  ａｎｄ  Ｊ．  Ｗ．  Ｈａｇｅｒ，  Ｍａｓｓ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ａｘｉａｌ  ｉｏｎ  ｅｊｅｃｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ａ  ｌｉｎｅａｒ  ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ  ｉｏｎ  ｔｒａｐ，  Ｊ．  Ａｍ．  Ｓｏｃ．  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．  ２００３，  １４，  １１３０−１１４７に記載されている。
【００８８】
図７は、３２２ｍ／ｚのイオンが、Ｐｈｖ＝５．０ｅ−５Ｔｏｒｒで、１０ｍｓ間、２０ｍＶの励起振幅を使用して励起されるシミュレーションの結果を示す。励起期間の間の各衝突のエネルギー損失を記録および合計し、総エネルギー損失を求める。総エネルギー損失は、質量中心の運動エネルギーの約２倍である。質量中心の運動エネルギーは、イオンの内部エネルギーへの変換のために利用可能なエネルギーの量である。１７５A２の衝突断片は、ロイシン（１３１ｍ／ｚ、１０５A２）およびレセルピン（６０９ｍ／ｚ、２８０A２）の測定された衝突断片に基づく、推定値である（Ｊａｖａｈｅｒｙ  ａｎｄ  Ｔｈｏｍｓｏｎ，  ＪＡＳＭＳ，  ８，  ６９７−７０２（１９９７）参照）。図６のデータは、８１６ｋＨｚの駆動周波数（４０００  Ｑトラップ）を使用して、１．２２８ＭＨｚで動作する混合三連四重極線形イオントラップ質量分析計に対して、収集される。イオン永年周波数は、８１６ｋＨｚ駆動周波数に対して２３２，９４０Ｈｚであって、駆動周波数が１．２２８ＭＨｚの時、３５０，６６５Ｈｚである。周波数応答プロファイルの幅は、いずれの場合にも、同一であって、ＦＷＨＭで約２００Ｈｚである。本幅は、より低い励起振幅およびより長い励起期間を使用して収集される図２および３の実験データにおいて見られるものよりも大きい。シミュレーションは、合理的信号対雑音をもたらすために、より広い励起振幅およびより高い背景圧力（図６の実験で使用される圧力と比較して）を使用して実行される。使用される励起期間は、わずか１０ｍｓであって、シミュレーションは、より短い時間で行なわれる
【００８９】
図８は、駆動周波数を１．２２８ＭＨｚに維持したまま、２つの異なるｑ値０．２３５および０．７０６でイオンを励起する場合の周波数応答プロファイルを示す。再び、共鳴の幅は、約２００Ｈｚであって、恐らく、より低いｑ値において、ある程度のわずかな拡大を伴う。結果は、周波数応答プロファイルの幅が、駆動周波数および励起ｑから比較的独立することを示す。
【００９０】
さらなる１式のシミュレーションを実行して、イオンの質量および衝突断片が、周波数応答プロファイルの幅に及ぼし得る効果を決定する。結果は、図９に示される。プロファイル幅は、３２２ｍ／ｚプロファイルと比較して、６０９および２７２２ｍ／ｚプロファイルに対して、わずかに狭くなる。６０９と２７２２ｍ／ｚプロファイルとの間に有意差はない。シミュレーションは、それぞれ、３２２、６０９、および２７２２ｍ／ｚに対して、１７５、２８０、および５００A２の衝突断片を使用して、実行される。再び、あらゆる他の条件は、一定に維持される。
【００９１】
同一励起振幅が質量値域全体に使用され得る一次推定値に基づいて、概して、多くの目的のイオンに対して、異なる駆動周波数、ｑ値、および質量において、共鳴ピーク幅がどうなるかを予測可能である。励起期間のわずかな修正は、特に、断片化が困難なイオンに対して重要となり得る。したがって、それらの差異は、励起振幅が一定に保持される場合、励起期間に生じるであろう。断片化が困難なイオンは、十分な運動エネルギーを衝突から内部エネルギーに変換し、断片化を生じさせるためにより多くの時間を必要とするであろう。換言すると、励起時間は、一定励起振幅を使用する場合、断片化を生じさせるために必要な内部エネルギーに応じて、異なり得る。図１０は、ｑおよびｍ／ｚの関数として、駆動周波数８１６ｋＨｚおよび１．２２８４８４ＭＨｚに対する周波数密度（Ｈｚ／Ｄａ）のプロットを示す。周波数密度は、駆動周波数およびｑの増加に伴って増大し、かつｍ／ｚの減少に伴って増大する。
【００９２】
図１０のデータを使用して、ｍ／ｚ単位の予測共鳴幅を計算可能である。これは、１００Ｈｚのプロファイル幅に対して適用され（図２は、１２２Ｈｚのプロファイル幅を示す一方、図３は、６９Ｈｚの幅を有する）、結果は、図１１に示される。これらのプロットは、約１００Ｈｚの周波数応答プロファイル幅をもたらす励起振幅を使用して、どのような種類の質量分離が、特定の駆動周波数およびｑ値における特定のイオンに対して予測され得るかを推定可能にする。
【００９３】
実施例５  直接断片化
本明細書の高分解能選択技術の別の用途では、予備実験は、少なくとも０．４または０．５のｑ値において、イオンが、実際に断片化され、低励起振幅の使用のため、ロッドに放出されないことを示す。したがって、単純に、高ｑ値の使用を可能にする断片質量を有するイオンを断片化可能であって、したがって、予測される共鳴幅は、図１１に提示されるプロットから決定可能となる。これによって、ユーザは、質量分離が、混合物内の１つの成分の励起のために十分であるかどうかを決定可能となる。例えば、レセルピンが、ｑ＝０．５で、１．２２８ＭＨｚ機器上で励起される場合、低質量カットオフは、３３５．８ｍ／ｚとなり、共鳴幅は、０．２４ｍ／ｚとなるであろう。これは、３９７および４４８ｍ／ｚ断片を監視可能にする一方、単離技術を使用せずに、成分０．２４ｍ／ｚを別々に励起させるであろう。
【図１】
0005468009.tif 000004
【図２】
0005468009.tif 000005
【図３】
0005468009.tif 000006
【図４】
0005468009.tif 000007
【図５】
0005468009.tif 000008
【図６】
0005468009.tif 000009
【図７】
0005468009.tif 000010
【図８】
0005468009.tif 000011
【図９】
0005468009.tif 000012
【図１０】
0005468009.tif 000013
【図１１】
0005468009.tif 000014