(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料をイオン化するイオン源（７）と、該イオン源で生成されたイオンを真空部に取り込むイオン導入細孔（14）と、該真空部に配置されたイオントラップ質量分析部（20）から構成され、イオン蓄積期間（201）で、該イオントラップ質量分析部の内部に該イオンを蓄積し、質量スキャン期間（202）で、該イオントラップ質量分析部内に蓄積された該イオンを、該イオンの分子量を該イオンの価数で割った値に応じて該イオントラップ質量分析部の外に排出させ質量スペクトルを取得する質量分析計であって、該イオン蓄積期間において該イオントラップ質量分析部を構成するリング電極（21）に印加する高周波電圧の振幅を、単一の該イオン蓄積期間内において、徐々に大きくなるように変化させることを特徴とする質量分析計。
【請求項２】
試料をイオン化するイオン源（７）と、該イオン源で生成されたイオンを真空部に取り込むイオン導入細孔（14）と、該真空部に配置されたイオントラップ質量分析部（20）から構成され、イオン蓄積期間（201）で、該イオントラップ質量分析部の内部に該イオンを蓄積し、質量スキャン期間（202）で、該イオントラップ質量分析部内に蓄積された該イオンを、該イオンの分子量を該イオンの価数で割った値に応じて該イオントラップ質量分析部の外に排出させ質量スペクトルを取得する質量分析計であって、該イオン蓄積期間において該イオントラップ質量分析部を構成するリング電極（21）に印加する高周波電圧の振幅を、単一の該イオン蓄積期間内において、ステップ状に変化させることを特徴とする質量分析計。
【請求項３】
試料をイオン化するイオン源（７）と、該イオン源で生成されたイオンを真空部に取り込むイオン導入細孔（14）と、該真空部に配置されたイオントラップ質量分析部（20）から構成され、イオン蓄積期間（201）で、該イオントラップ質量分析部の内部に該イオンを蓄積し、質量スキャン期間（202）で、該イオントラップ質量分析部内に蓄積された該イオンを、該イオンの分子量を該イオンの価数で割った値に応じて該イオントラップ質量分析部の外に排出させ質量スペクトルを取得する質量分析計であって、該イオン蓄積期間において該イオントラップ質量分析部を構成するリング電極（21）に印加する高周波電圧の振幅を、単一の該イオン蓄積期間内において、ステップ状に徐々に大きくなるように変化させることを特徴とする質量分析計。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、質量分析計に係わり、特に液体クロマトグラフとイオントラップ型質量分析計とを結合した液体クロマトグラフ／質量分析計に関する。
背景技術
現在、分析の分野では、混合物の分析技術の確立が求められている。例えば、環境中の有害物質を分析する場合において、採取した試料（例えば湖沼の水）の中には様々な物質が含まれている。また、生体関連物質の分析においても同様である。血液や尿といった生体由来の試料中には様々な物質が含まれている。このように、環境関連物質や生体関連物質の分析には、混合物を扱える技術が必須である。
混合物を直接分析することは一般に困難である。このため、混合物を分離する過程を経た後に各々の成分を検出し、同定することになる。この様な状況の中で、分離に優れた液体クロマトグラフやキャピラリー電気泳動と物質の同定に優れた質量分析計とを結合した装置である液体クロマトグラフ／質量分析計（Liquid Chromatograph/Mass Spectrometer、以下ではLC/MSと記載する）やキャピラリー電気泳動／質量分析計（Capillary Electrophoresis/Mass Spectrometer、以下ではCE/MSと記載する）は、上述の環境や生体関連物質の分析に大変有効である。
第14図により、イオントラップ型の質量分析部を有する質量分析計を用いた従来のLC/MSについて説明する。
液体クロマトグラフ１は、送液ポンプ２、移動相溶媒槽３、サンプルインジェクタ４、分離カラム５及び配管６で構成される。移動槽溶媒は送液ポンプ２により一定流量で分離カラム５に送られる。混合物試料は、送液ポンプ２と分離カラム５との間に配置されたサンプルインジェクタ４より導入される。分離カラム５に到達した試料は、分離カラム５内に充填された充填材との相互作用により分離される。液体クロマトグラフ１により分離された試料は、移動相溶媒と共にイオン源７に導入される。
イオン源には様々なタイプがあるが、代表的な例として静電噴霧法について説明する。イオン源７に到達した試料は、コネクタ８を介して金属管9aに導入される。金属管9aと、金属管9aに対向して配置される電極10との間に、高圧電源11により数キロボルトの高電圧を印加すると、金属管9aの末端から対向電極10方向に静電噴霧が発生する。安定に静電噴霧を持続できる溶液流量は毎分数マイクロリットル程度であるが、液体クロマトグラフ１からイオン源７に送られてくる溶液流量は毎分１ミリリットル程度である。そこで、金属管9aの外部から、ガス供給管12より供給される噴霧用ガス13を流し、ガスにより静電噴霧を補助する。静電噴霧により生成された液滴中には試料分子に関するイオンが含まれているので、この液滴を乾燥させることによりガス状のイオンが得られる。この様にして生成されたイオンは、対向電極10に開口するイオン導入細孔14a、排気系15aにより排気された差動排気部16、イオン導入細孔14bを介して排気系15bにより排気された真空部17に導入される。差動排気部16には、電極18a、18bで構成される静電レンズ19aが配置されており、イオンを収束させることでイオンの細孔14bの透過率を向上させる。真空部17に導入されたイオンは、電極18c、18d、18eで構成される集束レンズ19bにより収束された後、イオントラップ質量分析部20に導入される。
次にイオントラップ質量分析部の動作原理について説明する。イオントラップ質量分析部20は、リング電極21及びエンドキャップ電極22a、22bにより構成される。第15図はリング電極に印加される高周波電圧の振幅の時間的な制御を１回質量スペクトルを取得する間だけ示す図である（この図の様な、電極に印加される電圧の時間的な関係を示す図を、以下ではスキャンファンクションと記載する）。まず、イオン蓄積区間201において、リング電極21に高周波電圧を印加し、リング電極21及びエンドキャップ電極22a、22bで囲まれた空間にイオン閉じ込めのためのポテンシャルを形成する。真空部17に取り込まれたイオンは、集束レンズ19bにより収束され、エンドキャップ電極22aに開口する開口23aからリング電極21及びエンドキャップ電極22a、22bで囲まれた空間に入射する。リング電極21及びエンドキャップ電極22a、22bで囲まれた空間にはヘリウムなどの衝突ガスが導入されており、１ミリトール程度の圧力に保たれる。イオンは衝突ガス分子と衝突することでエネルギーを失い、リング電極21及びエンドキャップ電極22a、22bで囲まれた空間に形成された閉じ込めポテンシャルに閉じ込められる。次に、スキャン区間202では、集束レンズ19bを構成する電極18c、18d、18eのいずれかに印加する電圧を変化させ、イオンが集束レンズ19bを通過できないようにし、イオンのイオントラップ質量分析部20への入射を妨げておく。リング電極21に印加する高周波電圧の振幅を徐々に高くするで質量分析を行う。イオントラップ質量分析部では、次式で定義されるｑ値が0.908を越えるとイオン軌道がエンドキャップ電極の方向（第14図中のz0軸の方向）に不安定になることが、プラクティカル  アスペクツ  オブ  アイオン  トラップ  マス  スペクトロメトリィ、第２巻、10頁（CRCプレス社、1995年）の文献で知られている。
ｑ＝8zV/m（r02＋2z02）Ω２            （第１式）
ここで、ｚはイオンの電荷、Ｖはリング電極に印加する高周波電圧の振幅、ｍはイオンの質量、r0、z0はそれぞれリング電極21に内接する円の半径、および中心からエンドキャップ電極22a、22bまでの距離、Ωはリング電極21に印加する高周波電圧の角周波数を表す。従って、スキャン区間202において、リング電極21に印加する高周波電圧の振幅Ｖを徐々に大きくすることにより、イオンの質量をイオンの電荷で割った値（以下、これをm/zと記載する）の小さいものから順に軌道が不安定になり、エンドキャップ電極22a、22bに設けられた開口23a、23bから質量分析部20の外部に排出される。排出されたイオンはイオン検出器24により検出され、検出された信号は、信号ライン25を介してデータ処理装置26に送られ処理される。スキャン区間202終了後は、リング電極21に印加する電圧を切り、イオン閉じ込めポテンシャルを消失させることで、質量分析部20内に残留するイオンを除去する（イオン除去区間203）。このような一連の操作（イオン蓄積201、スキャン202、残留イオン除去203）を繰り返し行うことにより、液体クロマトグラフ１から順に送られてくる試料を質量分析することができる。
第14図中には記載していないが、液体クロマトグラフ１、イオン源７、静電レンズ91a、19bやイオントラップ質量分析部20は、制御部（制御用電源、制御回路や制御ソフトなどを含む）により制御されている。
上記に示した従来技術は、アナリティカル  ケミストリー、1991年、63巻、375頁に開示されている。また、イオントラップ質量分析部の動作原理については、USP4,540,884に開示されている。
発明の開示
上記従来技術には、次のような課題があった。
イオン蓄積区間201において、リング電極21に一定の振幅の高周波電圧を印加するので、第１式から明らかなように、m/zの異なるイオンに対し、ｑ値は異なる。イオンをイオントラップ質量分析部20の外部で生成した後に質量分析部20に入射させる場合、外部から入射したイオンがイオントラップ質量分析部20に閉じ込められる効率は、入射したイオンのｑ値に依存することが知られている。プラクティカル  アスペクツ  オブ  アイオン  トラップ  マス  スペクトロメトリィ、第２巻、75頁（CRCプレス社、1995年）の記載によれば、0.4から0.5程度のｑ値を有するイオンは効率よくイオントラップ質量分析部20に閉じ込められるが、それ以外のｑ値を有するイオンの閉じ込め効率は良くない。イオントラップ質量分析部20を有する質量分析計では、イオン蓄積区間201において質量分析部に閉じ込められたイオンをスキャン区間202において質量分析部20外へ排出させて検出するので、イオンの閉じ込め効率と検出感度との間には密接な関係がある。このため、従来のイオントラップ質量分析部を有するLC/MSでは、ｑ値の異なるイオン（すなわちm/zの異なるイオン）は、イオントラップ質量分析部20における閉じ込め効率が異なるので、検出感度が異なってしまう。すなわち、あるm/zを有するイオンに対してｑ値を最適化した場合（これは、第１式から明らかなように、イオン蓄積区間201の高周波電圧の振幅を最適化することにほかならない）、そのイオンはイオントラップ質量分析部20に効率よく閉じ込められるので、高感度で検出できるが、それとは異なるm/zを有するイオンは、イオントラップ質量分析部20に効率よく閉じ込められないため、感度良く検出できないという問題点があった。
第16図は、従来のイオントラップ質量分析部を有する質量分析計を用いて取得した、イオン蓄積区間201の高周波電圧の振幅を変えた場合の質量スペクトルの変化を示す。試料は平均分子量200と600のポリエチレングリコール（構造式:HO−（CH2−CH2−Ｏ）ｎ−Ｈ）を各々10μmol/lの濃度で純水に溶解したものを用いた。イオン蓄積時の高周波電圧の振幅を150Vとすると、溶媒に用いたプロトン付加した水のクラスターイオン（H3O+（H2O）、m/z＝37）が強く観測されたが、m/zの比較的大きな範囲（m/z＞300）ではほとんどイオンが観測されなかった。一方、振幅を460Vとすると、水のクラスターイオン（m/z＝37）の強度が低下すると共に、m/z＞500の範囲でもポリエチレングリコールのプロトン付加分子イオンが感度良く観測された。第17図は、上述のポリエチレングリコールのピークの中から代表的なものを幾つか選び出し、イオン蓄積区間201の高周波電圧の振幅とイオン強度との関係を調べた結果を示すグラフである。m/z＝195のイオンは振幅400Vの時に最も強く観測されるが、この条件ではm/z＝723のイオンは強度が弱い。一方、m/z＝723のイオン強度は振幅585Vの条件で最も強く観測されたが、この条件ではm/z＝195のイオンの強度は最大値の約1/2に低下した。このように、イオン蓄積区間201において高周波電圧の振幅を一定にすると、高感度で検出できるイオンのm/zの範囲は狭いので、広いm/zの範囲でイオンを感度良く分析することは困難である。
分析対象物質が明らかな場合には、その物質に起因して生成されるイオンのm/zも推測できるので、あらかじめイオン蓄積区間201における高周波電圧の振幅を、そのイオンが感度良く検出できる条件に設定することができる。しかしながら、イオンのm/zの予測ができない場合には、振幅は適当に設定せざるおえず、必ずしも試料のイオンを高感度で検出できるとは限らなくなる。これは、特に未知試料の自動分析の場合に大きな問題となり、装置の信頼性を著しく悪化させていた。
以上の様な理由により、幅広いm/z範囲にわたって感度良くイオンを検出できる質量分析計が望まれていた。
本発明の目的は、異なるイオン蓄積条件（イオン蓄積区間におけるリング電極に印加する高周波電圧の振幅）で取得した複数の質量スペクトルを重畳し、一つの質量スペクトルとして出力することにより、操作者がイオン蓄積区間の高周波電圧の振幅の設定に煩わされることなく、幅広いm/z範囲にわたって高感度の質量スペクトルが得られる、イオントラップ型質量分析部を有する質量分析計を提供することにある。
本発明では、試料をイオン化するイオン源と、該イオン源で生成されたイオンを真空部に取り込むイオン導入細孔と、該真空部に配置されたイオントラップ質量分析部から構成され、該イオントラップ質量分析部の内部に該イオンを蓄積するイオン蓄積区間と、該イオントラップ質量分析部内に蓄積された該イオンを、該イオンの分子量を該イオンの価数で割った値に応じて該イオントラップ質量分析部の外に排出させ質量スペクトルを取得する質量スキャン区間を有する質量分析計であって、該イオン蓄積区間において該イオントラップ質量分析部を構成するリング電極に印加する高周波電圧の振幅を、任意の該質量スキャン区間の前後で異なる振幅に設定することにより上記目的を達成する。また、試料をイオン化するイオン源と、該イオン源で生成されたイオンを真空部に取り込むイオン導入細孔と、該真空部に配置されたイオントラップ質量分析部から構成され、該イオントラップ質量分析部の内部に該イオンを蓄積するイオン蓄積区間と、該イオントラップ質量分析部内に蓄積された該イオンを、該イオンの分子量を該イオンの価数で割った値に応じて該イオントラップ質量分析部の外に排出させ質量スペクトルを取得する質量スキャン区間を有する質量分析計であって、該イオン蓄積区間において該イオントラップ質量分析部を構成するリング電極に印加する高周波電圧の振幅を、該イオン蓄積区間内において変化させることでも上記目的を達成することができる。さらに、試料をイオン化するイオン源と、該イオン源で生成されたイオンを真空部に取り込むイオン導入細孔と、該真空部に配置されたイオントラップ質量分析部から構成され、該イオントラップ質量分析部の内部に該イオンを蓄積するイオン蓄積区間と、該イオントラップ質量分析部内に蓄積された該イオンを、該イオンの分子量を該イオンの価数で割った値に応じて該イオントラップ質量分析部の外に排出させ質量スペクトルを取得する質量スキャン区間を有する質量分析計であって、該イオン蓄積区間において該イオントラップ質量分析部を構成するリング電極に印加する高周波電圧の振幅を、あらかじめ任意に設定した振幅で取得した質量スペクトルから得られる情報を基に設定してもよく、また、試料をイオン化するイオン源と、該イオン源で生成されたイオンを真空部に取り込むイオン導入細孔と、該真空部に配置されたイオントラップ質量分析部から構成され、該イオントラップ質量分析部の内部に該イオンを蓄積するイオン蓄積区間と、該イオントラップ質量分析部内に蓄積された該イオンを、該イオンの分子量を該イオンの価数で割った値に応じて該イオントラップ質量分析部の外に排出させ質量スペクトルを取得する質量スキャン区間を有する質量分析計であって、該イオン蓄積区間において該イオントラップ質量分析部を構成するリング電極に印加する高周波電圧の振幅を変えて取得した複数の質量スペクトルの任意のm/z（イオンの分子量をイオンの価数で割った値）部分を結合させ一つの質量スペクトルとして出力することによっても上記目的を達成することができる。さらに他の方法として、試料をイオン化するイオン源と、該イオン源で生成されたイオンを真空部に取り込むイオン導入細孔と、該真空部に配置されたイオントラップ質量分析部から構成され、該イオントラップ質量分析部の内部に該イオンを蓄積するイオン蓄積区間と、該イオントラップ質量分析部内に蓄積された該イオンを、該イオンの分子量を該イオンの価数で割った値に応じて該イオントラップ質量分析部の外に排出させ質量スペクトルを取得する質量スキャン区間を有する質量分析計であって、該イオン蓄積区間において該イオントラップ質量分析部を構成するリング電極に印加する高周波電圧の振幅を、分析対象とする物質に応じて設定することでも上記目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のイオントラップ質量分析部を有する液体クロマトグラフ／質量分析計の一実施例の、構成を示す図であり、第２図は、本発明の一実施例での、スキャンファンクションを示す図であり、第３図は、本発明の一実施例での、スキャンファンクションを示す図であり、第４図は、本発明の一実施例での、スキャンファンクションを示す図であり、第５図は、本発明の一実施例での、スキャンファンクションを示す図であり、第６図は、本発明の一実施例での、スキャンファンクションを示す図であり、第７図は、本発明の一実施例での、複数の質量スペクトルを取得した後に各々の質量スペクトルの中で高感度で検出されている部分を合成して一つの質量スペクトルを表示する方法を示す図であり、第８図は、本発明の一実施例での、自動分析のできる液体クロマトグラフ／質量分析計の構成を示す図であり、第９図は、本発明の一実施例での、未知試料を自動分析する場合の行程を示すフローチャートであり、図10は、本発明の一実施例での、自動分析の際に行う液体クロマトグラフと質量分析計の制御の、時間的な関係を示す図であり、第11図は、本発明の一実施例での、分析対象物質がある程度予想できる場合の自動分析に行程を示すフローチャートであり、第12図は、本発明のキャピラリー電気泳動／質量分析計の一実施例での、構成を示す図であり、第13図は、本発明の一実施例での、スキャンファンクションを示す図であり、図14は、従来のイオントラップ質量分析部を有する液体クロマトグラフ／質量分析計の構成を示す図であり、図15は、従来の液体クロマトグラフ／質量分析計に用いられるスキャンファンクションを示す図であり、図16は、従来の液体クロマトグラフ／質量分析計において取得された質量スペクトルを示す図であり、図17は、従来の液体クロマトグラフ／質量分析計において得られた、イオン蓄積区間にリング電極に印加する高周波電圧の振幅とイオン強度との関係を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて詳細に記載する。
第１図は本発明の一実施例を説明する図である。静電噴霧などの外部イオン源７で生成されたイオンはイオン導入細孔14a、14bを介して真空部に導入される。真空部に導入されたイオンは集束レンズ19cにより収束された後、イオントラップ質量分析部20に導入される。スキャンファンクションを第２図に示す。イオン蓄積区間201において、エンドキャップ電極21に高周波電圧を印加し、リング電極21及びエンドキャップ電極22a、22bで囲まれた空間にイオン閉じ込めのためのポテンシャルを形成する。ゲート電極27は、イオントラップ質量分析部20へのイオンの入射を制御するために設けられている。イオン蓄積区間201では、ゲート電極27に印加する電圧を、イオンがゲート電極27を通過できるように設定する。第２図には、正イオンを分析する例を示している。すなわち、イオン蓄積区間201では、ゲート電圧27に印加する電圧を下げ、イオンを透過させる。リング電極21及びエンドキャップ電極22a、22bで囲まれた空間にはヘリウムなどのガスが導入され、１ミリトール程度の圧力に保たれる。イオンはリング電極21及びエンドキャップ電極22a、22bで囲まれた空間でガス分子と衝突することでエネルギーを失い、閉じ込めポテンシャルにより閉じ込められる。次にスキャン区間202において、ゲート電極27に印加する電圧を変化させて、イオンがゲート電極27を通過できなくすることにより、次のイオン蓄積区間201'までイオンが質量分析部20に流入する事を妨げる。スキャン区間202において、リング電極21に印加する高周波電圧の振幅を徐々に高くすることにより、m/zの小さなイオンから順にエンドキャップ電極22a、22bに開口する開口23a、23bから排出される。排出されたイオンはイオン検出器24により検出され、検出された信号はデータ処理装置に送られ処理される。スキャン区間202終了後は、リング電極21に印加する電圧を切り、質量分析部20内に残留するイオンを除去する（イオン除去区間203）。
この一連の流れの中で、各々のイオン蓄積区間（201、201'、及び、図示してはいないが、イオン蓄積区間、スキャン区間、イオン除去区間が時間的に繰り返し現れるので、その任意のイオン蓄積区間）におけるリング電極21に印加する高周波電圧の振幅を変える。簡単のため、イオン蓄積時の高周波電圧の振幅を２つ（V1,V2）使用する場合について記載する。１回目のイオン蓄積区間201における高周波電圧の振幅をV1、２回目のイオン蓄積区間201'における高周波電圧の振幅をV2とし、V2＞V1と設定したとすると、２回目のスキャン区間202'で取得される質量スペクトルは、１回目のスキャン区間202で取得される質量スペクトルと比較すると、m/zの小さなイオンに対しては感度が悪く、また、m/zが大きなイオンに対しては感度が高い。そこで、これらの２回のスキャン区間202、202'で得られた質量スペクトルを重畳（例えば積算、あるいは平均化処理など）し、一つの質量スペクトルとして表示する（データ処理装置のモニタ画面として表示するか、プリンタを用いて出力する）ことにより、幅広いm/zの範囲にわたってイオンを検出することができる。
イオン蓄積に要する時間を0.1秒、スキャンに要する時間を0.1秒とすると、１つの質量スペクトルを得るために約0.2秒必要になる。上述の例では、２つの質量スペクトルを積算あるいは平均化するために、約0.4秒かかる。しかし、LC/MSの場合、試料がカラムから溶出し始めてから溶出が終わるまで１分程度の時間がかかるのが一般的である。それゆえ、仮に幾つかの質量スペクトルを積算あるいは平均化処理したとしても、数秒毎に処理後のデータが一つ得られるので、実用上の問題は無い。
第２図ではイオン蓄積区間の高周波電圧の振幅を２つ用いる例を示したが、さらに細かく設定しても良い。例えば分子量100程度のアミノ酸、分子量数百から数千のペプチド、分子量数万から数十万の蛋白質が含まれる試料を分析する場合、イオン蓄積区間の高周波電圧の振幅を３つあるいはそれ以上用い、異なる振幅で取得した複数の質量スペクトルを重畳し、一つの質量スペクトルとして表示することで、分子量が大きく異なる試料が含まれる混合物を分析することができる。
第３図は、本発明の他の実施例を示すスキャンファンクションである。試料がイオン源に送られてくる時間が短いなどの理由により、複数のスキャン区間で取得した質量スペクトルを積算あるいな平均化する時間的な余裕に乏しく、１スキャン区間で幅広いm/z範囲の質量スペクトルを取得したい場合には、単一のイオン蓄積区間201において高周波電圧の振幅を変化させればよい。第３図に示したように、イオン蓄積区間201において振幅を徐々に変化させることにより、振幅が小さいタイミングにおいてm/zの小さなイオン、振幅が大きいタイミングにおいてm/zの大きなイオンが比較的効率よくイオントラップ質量分析部内に蓄積される。このため、複数の質量スペクトルを重畳して表示する処理を行わなくとも、幅広いm/zの範囲でイオンを検出することができる。
第４図は、第３図により説明した、単一のイオン蓄積区間210内において高周波電圧の振幅を変化させる別の方法を示す図である。イオン蓄積区間201において振幅を変化させる際、第４図に示すようにステップ状に変化させても良い。第３図で説明した振幅を徐々に変化させる方法と同様に、振幅が小さいタイミングにおいてm/zの小さなイオン、振幅が大きいタイミングにおいてm/zの大きなイオンが効率よくイオントラップ質量分析部に蓄積されるので、幅広いm/zの範囲でイオンを検出することができる。
第１図から第４図を用いて説明した方法により、幅広いm/zの範囲で質量スペクトルを取得できるイオントラップ質量分析部を有する質量分析計が可能となった。このことは、混合物の分析、すなわち様々なm/zを有するイオンの分析を行うLC/MSにおいて特に有効である。
図５は、本発明の更に他の実施例を示す図である。第１図から第４図を用いて説明した実施の形態は、幅広いm/z範囲でイオンを検出するという目的を達成するための簡単かつ有効な方法であるが、検出感度がやや低下するという別の問題点が生ずる。第２図に示した例を基に考えると、ある特定のm/zを有するイオンを分析する立場から見れば、良いイオン閉じ込め条件で取得した質量スペクトルと悪いイオン閉じ込め条件で取得した質量スペクトルとを積算あるいは平均化することにほかならない。このため、特定のm/zを有するイオンに対して最適化したイオン閉じ込め条件で分析した場合に比べて検出感度はやや低下してしまう。この問題を解決するためには次の様にすればよい。まず、イオンのm/zと、そのイオンを効率よくイオントラップ質量分析部に閉じ込めることができる、イオン蓄積区間の高周波電圧の振幅との対応を調べ、この対応を制御部などにあらかじめ登録しておく。未知試料の分析をする際には、試料由来のイオンのm/zが不明であるから、イオン蓄積区間201の高周波電圧の振幅を任意（Vx）に設定し、予備分析301を行う。予備分析301によって得られた質量スペクトルを調べれば、その時得られているイオンのm/zを知ることができる。そこで、登録されているm/zと振幅との対応を照合し、得られているイオンを効率よくイオントラップ質量分析部に閉じ込めることができるイオン蓄積区間の高周波電圧の振幅（V1）を自動的に決定することができる。その後、予備分析301で得られた情報により決定した振幅（V1）でイオンを蓄積し（201'）、分析する（302）。このようにすることにより、試料由来のイオンがどのようなm/zを有していても、操作者が振幅の設定を意識することなく、感度良く分析することができる。この実施例では質量分析計の制御が複雑になるが、幅広いm/z領域にわたる高感度分析が可能となる。
LC/MSの様に、混合物を分離する手段と質量分析計とを結合した装置では、時間の経過とともにイオン源に送られてくる試料の種類が異なってくるので、当然ながら生成されるイオンのm/zも時間とともに変化する。このため、イオン蓄積区間の高周波電圧の振幅を、分析開始時に予備分析により決定したとしても、しばらく時間が経過した後には異なる試料がイオン源に導入されるので、振幅が最適な条件ではなくなっている可能性がある。したがって、ある程度時間が経過した後には再び予備分析301'を行い、その時に得られているイオンのm/zに合わせて振幅を決定し直すことが重要である。すなわち、図５に示したように、１回目の予備分析301で決定した振幅V1を用いてしばらく分析した後、２回目の予備分析301'を行う。２回目の予備分析301'で観測されるイオンのm/zが、１回目の予備分析301で得られたm/zとは異なる場合、イオン蓄積区間201''の振幅を２回目の予備分析で観測されたイオンが効率よくイオントラップ内に蓄積される値、すなわちV2に設定し直し、分析する（302'）。このように、時間をおいて予備分析を行い、その都度観測されるイオンが効率よく閉じ込められるよう、イオン蓄積区間にリング電極に印加される高周波電圧の振幅を修正していくことにより、イオン源で生成されるイオンのm/zが時間的に変わっても感度良く分析することができる。
LC/MSの場合、一つの試料が分離カラムから溶出し始めてから溶出が終わるまでに１分間程度の時間がかかる場合が多いので、予備分析による振幅の見直しは数秒に１度行えば良い。CE/MSでは、一つの試料が検出される時間は数秒間である場合が多いので、予備分析による振幅の見直しは毎秒、あるいは１秒間に数回程度行わなければならない。一つの試料が検出され続ける時間は分離の条件によっても変化する。例えば、液体クロマトグラフでは、一つの試料が検出され続ける時間は移動相溶媒の組成や流量を変えた場合にも変わる。このため、予備分析の頻度は分離の手法や分離条件を考慮して設定すると良い。
第６図は、本発明の更に他の実施例を示す図である。分離手段を用いずに試料溶液を連続的にイオン源に導入しながら分析する場合や、液体クロマトグラフを用いる場合でも移動相の流量が少ないなどの理由により長い時間にわたって試料がイオン源に導入される場合など、分析に時間的な余裕がある場合には次のようにしても良い。まず、第２図に示した実施例のように、各々のイオン蓄積区間201、201'において、イオン蓄積時にリング電極に印加する高周波電圧の振幅を変えて質量スペクトルを取得する。結果を出力する際に、図７に示すように、各々の分析302、302'にて感度良く分析できたm/z範囲を合成して、一つの質量スペクトルとして表示する。たとえば、分析結果として出力する１枚の質量スペクトル401において、m/zの小さな部分はイオン蓄積区間の高周波電圧の振幅の小さい条件で分析（第６図の302）したスペクトル401'を表示し、m/zの大きな部分は振幅の大きな条件で分析（第６図の302'）したスペクトル401''を表示する。これにより、広いm/z領域にわたり質量スペクトルを得ることができるほか、第２図に示した実施例に比べてもスペクトルを平均化しない分高感度で分析できる。
第１図から第７図を用いて示した実施例は、未知試料の自動分析の際に特に有効である。自動分析は、第８図に記載しているように、LC/MSのサンプルインジェクタ４に試料自動注入装置28を接続することで可能となる。試料自動注入装置を用いる場合には、液体クロマトグラフ、試料自動注入装置、質量分析計は制御回路（図示せず）により同時に制御されていることが望ましい。これにより、試料注入と質量分析計の分析開始時刻とを同調させることなどが可能となる。
第９図は、第５図に示した、予備分析によりイオン蓄積時にリング電極に印加する高周波電圧の振幅を設定する方法を用いて自動分析を行う場合の、処理の流れを示すフローチャートである。まず、試料数、１試料あたりに要する分析時間（LC/MSの場合、１時間程度の場合が多い）、予備分析の頻度を入力する（102）。予備分析の頻度は、何回分析する毎に予備分析を行うかというように、分析回数で設定しても良く、何分（あるいは何秒）分析を繰り返した後に予備分析を行うかというように、時間で設定しても良い。次に試料を自動注入する（103）。予備分析（104）によって得られた質量スペクトルを調べれば、その時観測されているイオンのm/zを知ることができるので、このイオンを効率よくイオントラップ質量分析部に閉じ込めることができるイオン蓄積時の高周波電圧の振幅を決定する（105）。その後、予備分析で得られた情報により決定した振幅で分析（106）を行いデータを取得する。所定の回数（または所定の時間）分析を行った後（107）、なお１試料あたりに要する分析時間が残っていれば（108）予備分析（104）を行って振幅の設定を修正する。１試料あたりに要する分析時間が終了し、かつ分析が終わっていない試料が残っていれば（109）、分離カラスを洗浄した後（110）に次の試料を注入し分析を行う。第９図に示した処理を行うことにより、未知試料の自動分析でも幅広いm/zにわたって高感度分析が可能となる。
第９図に示したフローチャートを用いて自動分析を行う場合の、液体クロマトグラフと質量分析計の制御の時間的な関係をよりわかりやすくするため、第10図を用いて説明する。試料注入501（第９図の103に対応）に合わせて、質量分析計による分析を開始する（601）。注入された試料は液体クロマトグラフにより分離502され、順に質量分析計に送られる。分離502に要する時間は、一般に１時間程度である。分離502に要する時間内は質量分析計による分析601を行う。分析601では、第９図において示した予備分析104、イオン蓄積区間の高周波電圧振幅決定105、分析106を繰り返す。１試料あたりの分析時間を経過した後のは、質量分析計による分析を停止し（602）、液体クロマトグラフにおいては分離カラムの洗浄を行う（503）。液体クロマトグラフによる分離502において、移動相溶媒の組成を経時的に変化させる分離方法が用いられる場合がある（この様な分離方法は、グラジエント溶出法と呼ばれる）。グラジエント溶出法を用いる場合には、分離カラムの洗浄とともに、移動相溶媒の組成などの分離条件を分離開始時の条件に初期化すると良い。カラム洗浄（503）後は、次の試料を注入し（501'）、分析（601'）を行う。第10図に示した流れを、全ての試料を分析し終えるまで繰り返すことで、多くの試料の自動分析が可能となる。
第１図から第10図までを用いて説明してきた実施例は、観測されるイオンのm/zが予測できないことを前提としているが、操作者が行う設定からイオンのm/zが推測できる場合がある。そこで、以下では操作者の行う設定からイオンのm/zが推測できる場合に、イオン蓄積区間においてリング電極に印加する高周波電圧の振幅を決定する方法を記載する。振幅は、イオンのm/zと、そのイオンを効率よくイオントラップ質量分析部に閉じ込めることができるイオン蓄積区間の高周波電圧の振幅との対応を調べ、この対応を制御部などにあらかじめ登録しておけば、操作者の設定により予測されるイオンを効率よくイオントラップ質量分析部に閉じ込めることができるよう、自動的に決定することができる。
操作者が設定する項目としてスキャン範囲がある。スキャン範囲とは、文字どおり、操作者が取得したいと考えている質量スペクトルのm/zの範囲である。スキャン範囲がm/z:100から500と設定された場合、操作者は比較的m/zの小さなイオンを分析したがっていると考えられ、スキャン範囲がm/z:1000から2000と設定された場合、操作者は比較的m/zの大きなイオンを分析したがっていると考えられる。そこで、入力されたスキャン範囲の情報からイオン蓄積区間の高周波電圧の振幅を決定しても良い。振幅の決定法にはいろいろ考えられるが、スキャン範囲がm/z:100から500であった場合、その中間のm/z:300のイオンを効率よく閉じ込めることができる振幅に設定してもよい。
また、質量分析計の制御ソフトに物質名や物質の種類に関する情報を入力する機能を設けておき、入力された情報に基づきイオン蓄積区間の高周波電圧の振幅を決定しても良い。物質名や物質の種類がわかれば、生成されるイオンのm/zをある程度予測することができるからである。例えば、モニタ上に「農薬」、「アミノ酸」、「蛋白質」などのアイコンを表示しておく。操作者が農薬を分析すべく「農薬」のアイコンを選択すれば、イオン源にて生成されるイオンのm/zは200から300程度と考えられるから、これらのイオンが感度良く検出できるよう分析条件を設定することができる。ここで述べた分析条件とは、イオン蓄積区間の高周波電圧の振幅を指すが、それ以外の条件、例えばイオントラップ質量分析部内に導入する衝突ガスの圧力やイオンがイオントラップ質量分析部に入射する際の入射エネルギーなどの条件も合わせて制御しても良い。衝突ガスの圧力やイオンの入射エネルギーなども、イオン蓄積区間の高周波電圧の振幅と同様、イオンのイオントラップ質量分析部内への閉じ込め効率に影響するためである。
図11は、生成されるイオンのm/zがある程度予測できる際に自動分析を行う場合の、処理の流れを示すフローチャートである。まず、試料数、１試料あたりに要する分析時間、物質の種類に関する情報を入力する（122）。ここで、情報とは、上述のように、スキャン範囲を入力してもよく、物質の種類を示すアイコンを選択してもよい。入力された情報によりイオン源で生成されるイオンのm/zが推測できるので、このイオンをイオントラップ質量分析部に効率よく閉じ込められるよう、イオン蓄積区間にリング電極に印加する高周波電圧の振幅を設定する（123）。その後は、試料自動注入（124）、分析によるデータ取得（125）を行う。１試料あたりの分析時間が経過し（126）、まだ未分析の試料が残っていれば（127）、分離カラムの洗浄（128）を行い、次の試料を分析する。図11に示した方法は、例えば水質検査機関における上水中の残留農薬分析などの場合に有効である。分析対象が農薬に限定されるので、生成されるイオンのm/zが予測できる。そこで、試料注入の前にイオン蓄積区間にリング電極に印加される高周波電圧の振幅を決定することにより、様々な場所から採取された多くの試料を自動分析できる。
本発明は、分離手段として液体クロマトグラフ以外の手法を用いる場合、例えばキャピラリー電気泳動や超臨界流体クロマトグラフなどとイオントラップ質量分析部を有する質量分析計とを結合する場合でも同様に有効である。
第12図は、本発明をCE/MSにおいて実施した例を示す図である。キャピラリー電気泳動部29は、電気泳動用高圧電源30、緩衝溶液槽31、フューズドシリカ製キャピラリー32で構成される。キャピラリー内には緩衝溶液が満たされている。試料溶液は、キャピラリーの陽極側の端に、加圧などの方法で数ナノリットル導入される。キャピラリーの他端は金属管9bに導入される。キャピラリー32と金属管9bとの間には噴霧を補助するための溶液33が導入される。この溶液33を介して、キャピラリー32末端と金属管9bとが電気的に接触する。金属管9bと緩衝溶液槽31に保持される電極19iとの間に電気泳動用高圧電源30で電圧を印加することにより、キャピラリー32の両端に高電圧を印加する。キャピラリー32中に導入された試料は、電気浸透流により陰極方向に移動するのとともに、電気泳動により分離される。キャピラリー32の陰極端に到達した試料は、噴霧補助溶液33と混合され、金属管9bと対向電極10との間に噴霧電源11により印加される電圧により静電噴霧される。噴霧で生成した液滴を乾燥させることで得られるガス状のイオンは、イオン導入細孔14a、14b、差動排気部16を介して真空部に導入される。真空部に導入されたイオンは集束レンズ19cにより収束された後、イオントラップ質量分析部20に導入される。
LC/MSにおいて記載した方法は、全てCE/MSでも同様に有効であるが、一例として、各々のイオン蓄積区間においてリング電極に印加する高周波電圧の振幅を変える方法を記載する。簡単のため、イオン蓄積区間の高周波電圧の振幅を２つ（V1,V2）使用する場合について記載する。１回目のイオン蓄積区間201における高周波電圧の振幅をV1、２回目のイオン蓄積区間における高周波電圧の振幅をV2とし、V2＞V1と設定したとすると、２回目のスキャン区間202'で取得される質量スペクトルは、１回目のスキャン区間202で取得される質量スペクトルと比較すると、m/zの小さなイオンに対しては感度が悪く、また、m/zが大きなイオンに対しては感度が高い。そこで、これらの２回のスキャン区間202、202'で得られた質量スペクトルを積算あるいは平均化して出力することにより、幅広いm/zの範囲にわたってイオンを検出することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図８】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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