(57)【要約】【課題】短時間で多くのプロダクトイオン情報を収集することで化合物の構造解析や同定の精度を向上させる。【解決手段】コリジョンセル３と飛行時間型質量分離器６の間にイオントラップ５を設け、四重極マスフィルタ２で同一化合物由来のプリカーサイオンを選択している期間中に、コリジョンエネルギを複数段階に変化させる。その複数段階のコリジョンエネルギの下でそれぞれ開裂により生じた各種プロダクトイオンや未開裂のプリカーサイオンを一旦イオントラップ５に蓄積し、それらが混じった状態でパケット状に射出して飛行時間型質量分離器６に導入し質量分析する。それによって、データ処理部２１では、様々なＣＩＤ条件の下で様々な開裂態様によって生成されたプロダクトイオンが現れた一つのＭＳ／ＭＳスペクトルが作成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料中の化合物をイオン化するイオン源と、生成された各種イオンの中で特定の質量電荷比を有するイオンをプリカーサイオンとして選別する第１質量分離部と、該プリカーサイオンを開裂させるイオン開裂部と、該開裂により生成された各種プロダクトイオンを質量分析する第２質量分離部及び検出器と、を具備するタンデム型質量分析装置において、
a)前記イオン開裂部と前記第２質量分離部との間に配設され、該イオン開裂部から異なるタイミングで以て出射した各種イオンに対し、少なくとも前記第２質量分離部に導入する時点で混じるようにイオンの進行を調整するイオン混合部と、
b)前記イオン開裂部においてイオンが開裂する条件を複数段階に切り替えるとともに、その切替え期間中に前記イオン開裂部から出射してきたイオンが少なくとも前記第２質量分離部に導入する時点で混じるように前記イオン混合部の動作を制御する分析制御部と、
c)前記分析制御部による開裂条件の切替え期間中に前記第２質量分離部及び検出器で得られた所定質量電荷比範囲の検出信号に基づいてマススペクトルを取得するデータ処理部と、
を備えることを特徴とするタンデム型質量分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載のタンデム型質量分析装置であって、
前記イオン混合部はイオンを蓄積するイオントラップであることを特徴とするタンデム型質量分析装置。
【請求項３】
請求項１に記載のタンデム型質量分析装置であって、
前記イオン混合部はイオンに対する加速又は減速の少なくともいずれかを行うものであることを特徴とするタンデム型質量分析装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のタンデム型質量分析装置であって、
前記分析制御部は、１又は複数のプリカーサイオンを対象とする選択イオンモニタリング測定モードで前記第１質量分離部を駆動しているときに開裂条件の切替えを実行することを特徴とするタンデム型質量分析装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のタンデム型質量分析装置であって、
前記分析制御部において複数段階に切り替える開裂条件を分析対象の化合物に応じて予め設定しておくための条件設定部をさらに備えることを特徴とするタンデム型質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の質量電荷比を有するイオンを衝突誘起解離（ＣＩＤ＝Collision-Induced Dissociation）等により開裂させ、これにより生成されるプロダクトイオン（フラグメントイオン）の質量分析を行うタンデム型質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分子量が大きな物質の同定やその構造の解析を行うために、質量分析の一つの手法としてＭＳ／ＭＳ分析（タンデム分析）という手法が知られている。ＭＳ／ＭＳ分析では、試料から生成された各種イオンの中で特定の質量電荷比を有するイオンをプリカーサイオンとして選択し（一段目の質量分離）、該プリカーサイオンをＣＩＤガスに接触させる等の手法により開裂させ、開裂により生成された各種のプロダクトイオンを質量電荷比に応じて分離して（二段目の質量分離）検出する。
【０００３】
前段及び後段の四重極マスフィルタの間にコリジョンセルを配置した三連四重極型質量分析装置は、構造が比較的簡単であって広く用いられているＭＳ／ＭＳ分析可能な質量分析装置である。また、三連四重極型質量分析装置において後段の四重極マスフィルタを、より質量分解能の高い飛行時間型質量分析器に置き換えた構成も知られている（特許文献１等参照）。本明細書では、上記のような二段階の質量分離を実施する質量分析装置をタンデム型質量分析装置と呼ぶが、これはＭＳ／ＭＳ型質量分析装置などと呼ばれることもある。
【０００４】
一般に、或る化合物におけるＣＩＤ等による開裂の態様は一種類ではなく、同じ化合物であっても、ＣＩＤの際にイオンに付与されるコリジョンエネルギの大きさ、コリジョンセル内のガス圧といったＣＩＤ条件によって開裂の態様が異なる。これは、ＣＩＤ条件によって、一つの化合物における様々な結合部位が切断され得るからである。ＭＳ／ＭＳ分析のマススペクトルによって得られる主な情報は、目的化合物由来のプリカーサイオンが分解して生じた様々な断片の質量情報である。したがって、目的化合物の分子構造を推定するためには、該化合物由来の様々な断片の質量情報が得られるほうが都合がよい。
【０００５】
上述したようにタンデム型質量分析装置では、ＣＩＤ条件を変えることで開裂の態様を変えることができる。そこで、特許文献１に記載の質量分析装置では、開裂が起こり易いＣＩＤ条件と相対的に開裂が少ないＣＩＤ条件とで同一の試料に対するＭＳ／ＭＳ分析をそれぞれ実行し、高フラグメント化マススペクトルと低フラグメント化マススペクトルとを取得するようにしている。分析者は例えばその両マススペクトルを比較することで、単に或る一つのＣＩＤ条件の下でのＭＳ／ＭＳスペクトルを用いる場合に比べて多くの情報を得て、目的化合物の構造推定の確度を上げることができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の質量分析装置では、高フラグメント化マススペクトルと低フラグメント化マススペクトルとの二種類の情報しか得ることができず、複雑な分子構造を持つ化合物の構造解析を行うには必ずしも充分ではない。もちろん、特許文献１に記載の質量分析装置を拡張して、互いにＣＩＤ条件が相違する三以上のＭＳ／ＭＳスペクトルを取得することも可能ではあるものの、或る程度の質量電荷比範囲に亘る質量分析を行うには時間が掛かるため、異なるＣＩＤ条件で一つの化合物に対する多数のＭＳ／ＭＳスペクトルを得ようとすると、それだけ分析所要時間が長くなってしまう。
【０００７】
特に、質量分析装置の前段にガスクロマトグラフ（ＧＣ）や液体クロマトグラフ（ＬＣ）を接続し、それらクロマトグラフで時間方向に分離された化合物を質量分析装置で分析する場合には、一つの化合物が質量分析装置に導入されている時間幅がかなり限られる。そのため、一つの化合物に対する分析所要時間が長くなると、該化合物が質量分析装置に導入されている時間中に分析が終了しない、つまりは分析対象である化合物由来のイオンが無くなってしまい、目的とする化合物に対する複数のマススペクトルが得られないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１１００８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主な目的は、短時間で多くのプロダクトイオン情報を収集することができ、それにより化合物の構造解析の精度や未知化合物の同定精度を向上させることができるタンデム型質量分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために成された本発明は、試料中の化合物をイオン化するイオン源と、生成された各種イオンの中で特定の質量電荷比を有するイオンをプリカーサイオンとして選別する第１質量分離部と、該プリカーサイオンを開裂させるイオン開裂部と、該開裂により生成された各種プロダクトイオンを質量分析する第２質量分離部及び検出器と、を具備するタンデム型質量分析装置において、
a)前記イオン開裂部と前記第２質量分離部との間に配設され、該イオン開裂部から異なるタイミングで以て出射した各種イオンに対し、少なくとも前記第２質量分離部に導入する時点で混じるようにイオンの進行を調整するイオン混合部と、
b)前記イオン開裂部においてイオンが開裂する条件を複数段階に切り替えるとともに、その切替え期間中に前記イオン開裂部から出射してきたイオンが少なくとも前記第２質量分離部に導入する時点で混じるように前記イオン混合部の動作を制御する分析制御部と、
c)前記分析制御部による開裂条件の切替え期間中に前記第２質量分離部及び検出器で得られた所定質量電荷比範囲の検出信号に基づいてマススペクトルを取得するデータ処理部と、
を備えることを特徴としている。
【００１１】
ここで、第１質量分離部及び第２質量分析部における質量分離手法は特に限定されないが、典型的には、第１質量分離部は四重極マスフィルタであり、第２質量分離部は飛行時間型質量分離器である。また、イオン開裂部においてイオンを開裂させる手法も特に限定されないが、衝突誘起解離（ＣＩＤ）を用いた手法が典型的である。ＣＩＤによる開裂の場合、通常、ＣＩＤガスが導入されるコリジョンセル内でイオンの開裂が行われ、開裂条件とは、プリカーサイオンに与えられるコリジョンエネルギ、コリジョンセル内に導入されたＣＩＤガスのガス圧、ＣＩＤガスの種類などである。
【００１２】
本発明に係るタンデム型質量分析装置では、例えば目的化合物がイオン源に導入され、該化合物に対応した特定の質量電荷比を有するプリカーサイオンが第１質量分離部を選択的に通過している状態において、分析制御部の制御により、イオン開裂部でのイオン開裂条件が複数段階に切り替えられる。一般に、開裂条件が相違すると、たとえプリカーサイオンが同一であっても生成されるプロダクトイオンの種類やその生成割合が変化する。そのため、異なる開裂条件に切り替えられる毎にイオン開裂部から出射してくるイオンの種類が変わる可能性があるが、イオン混合部はそうした異なるタイミングで以て出射してきた各種イオンが少なくとも第２質量分離部に導入する時点で混じるようにイオンの進行を調整する。
【００１３】
このようにイオンの進行を調整するイオン混合部の一態様としては、例えばイオンを蓄積するイオントラップを用いることができる。イオントラップの構造は３次元四重極型でもリニア型でもよい。イオントラップは入射してきたイオンを電場の作用等により一時的に蓄積することが可能であり、このイオン蓄積時に各種イオンが混じり合い、各種イオンが入り混じった状態でそれらイオンをイオントラップから出射させて第２質量分離部へと送り込むことが可能である。
【００１４】
またイオン混合部の別の態様としては、イオンに対する加速又は減速の少なくともいずれかを行うイオン加減速器を用いることができる。イオン開裂部から出射してくるイオンの時間差に応じて、例えば時間的に先行するイオンは減速させ、時間的に遅れて出てくるイオンほどその減速度合いを小さくする。また、時間的に先行するイオンはそのままで、時間的に遅れて出てくるイオンほどその加速度合いを増した加速を行うようにしてもよい。いずれにしても、そうした加速又は減速の度合いを適宜に調整することで、第２質量分離部の入口に到達する時点で、イオン開裂部から先行して出てきたイオンに遅れて出てきたイオンが追いつくようにする。それによって、各種イオンが入り混じった状態で、それらイオンを第２質量分離部へと送り込むことが可能である。
【００１５】
データ処理部は、上述したように開裂条件の切替え期間中に第２質量分離部及び検出器で得られた所定質量電荷比範囲の検出信号に基づいて、マススペクトルを取得する。第２質量分離部及び検出器で質量分析の対象となったイオンは、上述したように異なる開裂条件の下で生成されたプロダクトイオンが混じったものであるから、マススペクトル（ＭＳ／ＭＳスペクトル）には、一つの開裂条件の下では生成されない又は生成されにくい様々なプロダクトイオンが観測される。また、特定の開裂条件の下では生成されにくいプロダクトイオンも充分な感度で観測される。これが一つの化合物に対応したマススペクトルであれば、該マススペクトル上に現れるピークは、該化合物の様々な結合部位の切断によって生じた断片に対応している。したがって、一つの化合物について従来よりもより多くの断片情報を収集することができるので、化合物の構造解析や未知化合物の同定の精度を向上させることができる。
【００１６】
なお、本発明に係るタンデム型質量分析装置において、上記分析制御部は、一つのプリカーサイオンを対象とする選択イオンモニタリング（ＳＩＭ）測定モードで第１質量分離部を駆動しているときに開裂条件の切替えを実行するようにしてもよいのは当然であるが、複数のプリカーサイオンを対象とするＳＩＭ測定モードで第１質量分離部を駆動しているときに開裂条件の切替えを実行するようにしてもよい。後者の場合、マススペクトルには、異なるプリカーサイオンに由来する各種プロダクトイオンのピークが重なって現れるが、化合物の構造解析や同定に用いられる参照マススペクトルとして、そうした複数のプリカーサイオンに由来するプロダクトイオンが重なったマススペクトルを使用することで、的確な構造解析や同定を行うことが可能である。
【００１７】
また本発明に係るタンデム型質量分析装置では、分析制御部において複数段階に切り替える開裂条件を分析対象の化合物に応じて予め設定しておくための条件設定部をさらに備える構成としてもよい。
【００１８】
この構成によれば、或る化合物について有意なプロダクトイオンピークが現れない開裂条件が予め判明している場合に、その開裂条件を除外した他の開裂条件を条件設定部により設定しておくことができる。それによって、無駄な開裂条件の下でのイオン開裂操作を省くことができ、その分の時間を分析所要時間の短縮に充当してスループットを向上させたり、或いは、別の開裂条件の下でのイオン開裂操作の時間延長に充当してより高感度な分析を行ったりすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るタンデム型質量分析装置によれば、通常のＭＳ／ＭＳ分析に比べて一つの化合物についてより多くの断片情報を収集することができるので、化合物の構造解析や未知化合物の同定の精度を向上させることができる。また、異なる開裂条件の下で生成された各種のプロダクトイオンについてのマススペクトルデータを１回の質量分析で取得することができるので、質量分析に要する時間を短縮することができる。それによって、例えば目的化合物がイオン源に導入されている時間が限られているような場合であっても、該化合物に由来する様々なプロダクトイオン情報を漏れなく収集することができる。
【００２０】
さらには、一般に開裂条件によってはマススペクトル上にプリカーサイオンのピークが全く現れないことがあるが、本発明に係るタンデム型質量分析装置によれば、プリカーサイオンの少なくとも一部が開裂されずに残るような開裂条件を複数の開裂条件の一つに入れておくことで、プリカーサイオン情報とプロダクトイオン情報とが必ず含まれるマススペクトルを取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施例によるタンデム型質量分析装置の概略構成図。
【図２】第１実施例のタンデム型質量分析装置における各部のイオンに対する操作や処理の概略動作タイミングを示す模式図。
【図３】第１実施例のタンデム型質量分析装置における動作説明図。
【図４】本発明の第２実施例によるタンデム型質量分析装置の概略構成図。
【図５】第２実施例のタンデム型質量分析装置における各部のイオンに対する操作や処理の概略動作タイミングを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の第１実施例であるタンデム型質量分析装置について、添付図面を参照して説明する。
図１は第１実施例によるタンデム型質量分析装置の概略構成図、図２は第１実施例のタンデム型質量分析装置における各部のイオンに対する操作や処理の概略動作タイミングを示す模式図、図３は第１実施例のタンデム型質量分析装置における動作説明図である。
【００２３】
この第１実施例のタンデム型質量分析装置は、図示しない真空室の内部に、イオン源１と、本発明における第１質量分離部に相当する四重極マスフィルタ２と、その内部にイオンガイド４が配設された本発明におけるイオン開裂部に相当するコリジョンセル３と、本発明におけるイオン混合部に相当するイオントラップ５と、本発明における第２質量分離部に相当する直交加速式リフレクトロン型である飛行時間型質量分離器６と、イオン検出器７とを備える。なお、通常、イオン源１と四重極マスフィルタ２との間やそれ以外の適宜の箇所に、イオンを後段へと効率よく輸送するためのイオンガイドやイオンレンズなどのイオン光学素子が設けられるが、ここではそれらについては記載を省略している。
【００２４】
イオントラップ５は、リング電極５１を挟んで一対のエンドキャップ電極５２、５３を設けた３次元四重極型の構成であるが、イオンを蓄積可能であればよく、リニアイオントラップ等に置換可能である。また、飛行時間型質量分離器６は、直交型のイオン加速部として押出し電極６１とグリッド電極６２とを有し、飛行空間６３に多数の反射電極からなる反射器６４を配置した構成であるが、直交加速式でなくてもリフレクトロン型でなくてもよい。
【００２５】
四重極マスフィルタ２を構成する各ロッド電極には、Ｑ１駆動部１０からそれぞれ所定電圧が印加される。イオンガイド４を構成する各ロッド電極には、ＣＣ駆動部１１からそれぞれ所定電圧が印加される。イオントラップ５を構成するリング電極５１、エンドキャップ電極５２、５３には、ＩＴ駆動部１２からそれぞれ所定電圧が印加される。また、飛行時間型質量分離器６に含まれる押出し電極６１、グリッド電極６２、反射器６４などには、ＴＯＦ駆動部１３からそれぞれ所定電圧が印加される。それら各駆動部１０、１１、１２、１３は制御部２０により制御される。また、イオン検出器７で得られた検出信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換されてデータ処理部２１に入力される。データ処理部２１はマススペクトル作成部２２などを含む。
【００２６】
本実施例のタンデム型質量分析装置における特徴的な動作の一例を、図２、図３を参照しつつ説明する。
イオン源１は導入された試料に含まれる各種化合物をそれぞれイオン化する。生成されたイオンは四重極マスフィルタ２に導入される。Ｑ１駆動部１０は例えば、予め指定された特定の質量電荷比Ｍ１を有するイオンのみを通過させるような電圧（所定電圧値の直流電圧と所定振幅の高周波電圧とが重畳された電圧）を四重極マスフィルタ２に印加する。これは、１チャンネルのＳＩＭ測定モードに相当する。それによって、上記特定の質量電荷比Ｍ１を有するイオンのみが選択的に四重極マスフィルタ２を通り抜け、それ以外のイオンは発散する。
【００２７】
コリジョンセル３には所定流量で以てＣＩＤガス（例えばヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス）が導入されており、四重極マスフィルタ２を通り抜けたイオンは、例えば四重極マスフィルタ２とイオンガイド４（又はコリジョンセル３のイオン入射開口部）との間の電位差等により決まるコリジョンエネルギを付与されて、プリカーサイオンとしてコリジョンセル３に導入される。このプリカーサイオン（m/z＝Ｍ１）はコリジョンセル３の内部でＣＩＤガスに接触し、開裂を生じ複数の断片（プロダクトイオン及びニュートラルロス）に分解される。後述するように、このときの開裂の態様はコリジョンエネルギやＣＩＤガス圧などのＣＩＤ条件に依存し、コリジョンエネルギが小さい場合には開裂は殆ど生じない。
【００２８】
開裂しなかったプリカーサイオン及び開裂により生成されたプロダクトイオンは、ＣＣ駆動部１１から印加される電圧によりイオンガイド４中に形成される高周波電場の作用で収束されつつ進行する。そして、それらイオンはコリジョンセル３から出射されてイオントラップ５に到達する。エンドキャップ電極５２に穿設された入射孔を通してイオンはイオントラップ５内に導入され、ＩＴ駆動部１２からリング電極５１に印加される電圧によって形成される四重極電場の作用により捕捉される。
【００２９】
このタンデム型質量分析装置では、図２に示すように、四重極マスフィルタ２において一つの化合物由来の同一プリカーサイオンを選択的に通過させている期間中に、ＣＣ駆動部１１はコリジョンエネルギが複数段階（この例ではＣＥ１〜ＣＥ４の４段階）に変化するようにイオンガイド４（又はコリジョンセル３のイオン入射開口部）への印加電圧を変化させる。化合物における様々な結合部位を切断するために必要なエネルギはそれぞれ異なり、イオンがＣＩＤガスに接触したときに受けるエネルギが上記エネルギを下回ると開裂は生じない。また、コリジョンエネルギが高いほど切れにくい結合が切断されるし、或いは複数の結合が同時に切れやすい。そのため、上述したようにコリジョンエネルギが複数段階に切り替えられたとき、異なるコリジョンエネルギの下ではプリカーサイオンの開裂の態様がそれぞれ異なり、生成されるプロダクトイオンの種類や量も変わる。
【００３０】
図３に示す例では、コリジョンエネルギが最も小さなＣＥ１である場合には、プリカーサイオンは殆ど開裂せず、コリジョンセル３を通過してくるイオンはその殆どがプリカーサイオン（m/z＝Ｍ１）である。次にコリジョンエネルギが小さなＣＥ２の下では、プリカーサイオンは開裂するものの、その一部はプリカーサイオンのまま残る。また、開裂により生成されるプロダクトイオンは質量電荷比が比較的大きな１種類のみである。コリジョンエネルギがＣＥ３、ＣＥ４とさらに大きくなると、プリカーサイオンのほぼ全てが開裂し、それによって複数種類のプロダクトイオンが生成されるようになる。
【００３１】
上述したようにコリジョンエネルギがＣＥ１→ＣＥ２→ＣＥ３→ＣＥ４と変化するとコリジョンセル３から出射してくるイオンの種類は変わる可能性があるが、イオントラップ５では、これら全てのイオンを受容して捕捉する。つまり、同一化合物、同一プリカーサイオンに由来し、異なるコリジョンエネルギの下で生成された各種プロダクトイオンや開裂しなかったプリカーサイオンは、イオントラップ５の内部で混じり合う。そして、これらイオンを捕捉し、例えばクーリングを行った後に、ＩＴ駆動部１２からエンドキャップ電極５２、５３に印加される直流電圧により、イオンはイオントラップ５からパケット状に射出され、飛行時間型質量分離器６のイオン加速部に導入される。
【００３２】
ＴＯＦ駆動部１３は上記イオンパケットがイオン加速部に到達したタイミングで、押出し電極６１及びグリッド電極６２に所定電圧を印加することで、イオンパケットに含まれる各イオンにそれぞれ初期エネルギを与えてその進行方向と略直交する方向に加速する。加速されたイオンは飛行空間６３に導入され、反射器６４により形成された反射電場の作用で折返し飛行し、最終的にイオン検出器７に到達する。イオン飛行開始時点がほぼ同一である各イオンは飛行中に質量電荷比に応じて分離され、質量電荷比が小さなイオンから順にイオン検出器７に達する。したがって、イオン検出器７からデータ処理部２１へは、イオン加速部でのイオン加速時点（つまりイオン飛行開始時点）を飛行時間「０」としたときの飛行時間と信号強度との関係を示す飛行時間スペクトルデータが入力される。
【００３３】
イオントラップ５から射出されるイオンパケットは、同一化合物、同一プリカーサイオンに由来し、異なるコリジョンエネルギの下で生成された各種プロダクトイオンや開裂しなかったプリカーサイオンが入り混じったものであるから、上記飛行時間スペクトルデータもそうした様々なイオンの強度を反映している。データ処理部２１においてマススペクトル作成部２２は、入力された飛行時間スペクトルデータに対し、飛行時間を質量電荷比に換算する処理等を行って、マススペクトル（ＭＳ／ＭＳスペクトル）を作成する。これにより、或る一つの目的化合物由来の１種のプリカーサイオンから生成された様々なプロダクトイオン及びプリカーサイオン自身が反映されたＭＳ／ＭＳスペクトルが得られる。
【００３４】
即ち、図３中右端のＭＳ／ＭＳスペクトルに示すように、コリジョンエネルギが比較的小さいときにしか観測されないプリカーサイオンのピークも充分に大きな強度で観測されるし、コリジョンエネルギが比較的大きいときにしか観測されない質量電荷比が小さな複数種のプロダクトイオンのピークも確実に観測される。これらピークはいずれも、目的化合物由来のプリカーサイオン又はプロダクトイオンのピークであり、異なる質量電荷比のプロダクトイオンはそれぞれ異なる断片構造を有しているから、一つのＭＳ／ＭＳスペクトルにおいて通常のＭＳ／ＭＳ分析では得られない多くの部分構造情報を得ることができる。こうした多様な部分構造情報を利用することで、化合物の分子構造の推定が容易になるとともにその推定精度が向上する。また、化合物が未知であってこれを同定する場合においては、同定精度が向上する。
【００３５】
次に、本発明の第２実施例のタンデム型質量分析装置について、図４、図５を参照して説明する。
図４は第２実施例によるタンデム型質量分析装置の概略構成図、図５は第２実施例のタンデム型質量分析装置における各部のイオンに対する操作や処理の概略動作タイミングを示す模式図である。第１実施例のタンデム型質量分析装置と同一の構成要素には同一符号を付している。
第１実施例では、コリジョンセル３と飛行時間型質量分離器６との間に本発明におけるイオン混合部に相当する構成要素としてイオントラップ５が設けられていたが、この第２実施例ではイオントラップ５の代わりに、加減速器駆動部１４により駆動されるイオン加減速器８が設けられている。前述の第１実施例と相違する動作についてのみ、説明する。
【００３６】
第１実施例と同様に、コリジョンセル３からは、複数段階に切り替えられた各コリジョンエネルギの下でプリカーサイオンの開裂により生じたプロダクトイオンや開裂しなかったプリカーサイオンが出射する。イオン加減速器８は加減速器駆動部１４から印加される電圧に応じた加速度合い又は減速度合いで、通過しようとするイオンを加速したり減速したりする機能を有する。図５に示すように、加減速器駆動部１４では、一つのプリカーサイオンに対応する初期のイオン（プリカーサイオン又はプロダクトイオン）がコリジョンセル３から出てくるときに最も大きくイオンを減速させる（図５中では「−」で表記）。そして、時間が経過するに伴い、減速の度合いを小さくしてゆき、加減速なしの状態（図５中では「±０」で表記）からさらに今後は加速する（図５中では「＋」で表記）ように、加減速の度合いを変化させる。
【００３７】
時間的に先行してコリジョンセル３から出てくるイオンは減速されて進行速度が落ちるのに対し、相対的に時間的に遅れてコリジョンセル３から出てくるイオンは減速の度合いが小さいか或いは加速されるので、その進行速度は先行しているイオンに比べると速くなる。そのため、コリジョンセル３から出てくるときには時間差があるものの、イオン加減速器８によるイオンの減速や加速の度合いを適宜に調整しておくことにより、同一目的化合物由来で同一プリカーサイオンに由来する全てのイオンが或る程度まとまって、つまりはパケット状であるとみなせる程度に集まった状態で、飛行時間型質量分離器６のイオン加速部に導入されることになる。即ち、第１実施例では、 同一化合物、同一プリカーサイオンに由来し異なるコリジョンエネルギの下で生成された各種プロダクトイオンや開裂しなかったプリカーサイオンがイオントラップ５の内部で混じり合うようにしていたが、この第２実施例では、それらイオンは飛行時間型質量分離器６のイオン加速部に導入される時点で混じり合うことになる。これによって、この第２実施例のタンデム型質量分析装置においても、第１実施例と同様の、プリカーサイオンや様々なプロダクトイオンが反映されたＭＳ／ＭＳスペクトルを取得することが可能となり、構造解析や同定の精度が向上する。
【００３８】
なお、上記第１、第２実施例において、異なるＣＩＤ条件、つまりは異なる複数段階のコリジョンエネルギは予め決めておけばよいが、化合物の種類によっては、そのうちの或るコリジョンエネルギでは有意な、つまりは充分に信号強度の高いプロダクトイオンが得られないことが判明している場合がある。その場合、そうしたコリジョンエネルギの下でプリカーサイオン開裂により生じたイオンを収集することは無駄であるといえるから、該コリジョンエネルギの下でのイオン開裂操作を省くようにするとよい。
【００３９】
例えば、図２、図３、図５に示した例では、ＣＥ１〜ＣＥ４の四段階のコリジョンエネルギの下でのイオン開裂操作を実施しているが、或る化合物についてコリジョンエネルギＣＥ３では有意なプロダクトイオンピークが得られないことが分かっている場合には、該化合物についてコリジョンエネルギＣＥ１、ＣＥ２、ＣＥ４の三段階のみのイオン開裂操作を行うように設定しておくとよい。こうして省略された時間はそのまま分析時間の短縮に充当してもよいし、或いは、コリジョンエネルギＣＥ１、ＣＥ２、ＣＥ４のイオン開裂操作に充当してもよい。このように分析する化合物の種類に応じてコリジョンエネルギを限定する手法は、特に既知化合物のスクリーニングなどを効率よく又は精度よく行うのに有効である。
【００４０】
また、第１、第２実施例では、一つの目的化合物について一つのプリカーサイオンに対するＣＩＤ条件を複数段階に切り替え、そのときに収集した各種イオンを質量分析して一つのＭＳ／ＭＳスペクトルを作成したが、このように１チャンネルのＳＩＭ測定モードではなく四重極マスフィルタ２を多チャンネルのＳＩＭ測定モードで駆動し、そのときに収集した各種イオンを質量分析して一つのＭＳ／ＭＳスペクトルを作成してもよい。即ち、一つのＭＳ／ＭＳスペクトルに、質量電荷比が異なる複数のプリカーサイオンとそれらプリカーサイオンから生成されたプロダクトイオンのピークが混在するようにしてもよい。
【００４１】
この場合、複数のプリカーサイオンに由来するプロダクトイオンがそれぞれ反映されたＭＳ／ＭＳスペクトルを合成したＭＳ／ＭＳスペクトルを構造解析や同定のための参照ＭＳ／ＭＳスペクトルとしておけば、スペクトルパターン自体は複雑になっても正確な構造解析や同定を行うことができる。
【００４２】
また、四重極マスフィルタ２でプリカーサイオンを選択する際に意図的に質量分解能を低くすることで例えば、安定同位体元素のみから構成される目的化合物だけでなく、安定同位体以外の同位体元素を含むために質量が相違する目的化合物のプリカーサイオンについても幅広くプリカーサイオンに含むようにし、そうしたプリカーサイオンに対してＣＩＤ条件を変えたときのプロダクトイオンをまとめて質量分析するようにしてもよい。
【００４３】
なお、上記実施例や変形例はいずれも本発明の一例であるから、上記記載以外にも、本発明の趣旨の範囲で適宜に変形、追加、修正を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。
【符号の説明】
【００４４】
１…イオン源
２…四重極マスフィルタ
３…コリジョンセル
４…イオンガイド
５…イオントラップ
５１…リング電極
５２、５３…エンドキャップ電極
６…飛行時間型質量分離器
６２…グリッド電極
６３…飛行空間
６４…反射器
７…イオン検出器
８…イオン加減速器
１０…Ｑ１駆動部
１１…ＣＣ駆動部
１２…ＩＴ駆動部
１３…ＴＯＦ駆動部
１４…加減速器駆動部
２０…制御部
２１…データ処理部
２２…マススペクトル作成部
【図１】
2014165053.tif 000003
【図２】
2014165053.tif 000004
【図３】
2014165053.tif 000005
【図４】
2014165053.tif 000006
【図５】
2014165053.tif 000007