(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源からイオンパルスを発生させ、イオンパルスに含まれる質量の異なるイオンがイオン検出部に到達するまでの飛行時間を測定することにより質量スペクトルを測定することを繰り返し行なう飛行時間型質量分析計において、イオン検出部に印加電圧で増倍率を制御できるイオン検出器を用いると共に、イオンパルス毎にイオン検出器への印加電圧を変えることにより異なる増倍率でイオンの質量スペクトルを測定し、測定後に測定時の増倍率で質量スペクトルのゲインを較正して、スペクトル強度の強い箇所では低増倍率で測定した質量スペクトルを採用すると共に、スペクトル強度の弱い箇所では高増倍率で測定した質量スペクトルを採用して、ひとつながりの質量スペクトルを合成するようにしたことを特徴とする飛行時間型質量分析計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛行時間型質量分析計（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ：ＴＯＦＭＳ）で用いられる質量スペクトルの測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＯＦＭＳは、イオン源から発生したイオンが自らの質量の大小に依存して加速されることに基づいて、軽いイオンほど速くイオン検出器に到達し、重いイオンほど遅れてイオン検出器に到達することを利用して、イオンの質量分析を行なう装置である。
【０００３】
図１は、ＴＯＦＭＳのブロックダイヤグラムを示したものである。通常、ＴＯＦＭＳでは、パルスイオン発生器１において、数ナノ（１０−９）秒程度のパルスで試料をイオン化し、イオン検出器２までのイオンの飛行時間（検出器への入射時間）を測定することにより、質量分析する。イオンの飛行時間は数マイクロ（１０−６）秒から数百マイクロ秒と短く、また、単独のイオン種の時間的な広がりは数ナノ秒と極めて短いため、イオン検出器２には、物理的な寸法がある程度確保でき、かつ応答性が良いマイクロチャンネルプレート（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｐｌａｔｅ：ＭＣＰ）等でイオンを電子に変換して検出する方法が用いられている。イオンと電子の変換効率は、ＭＣＰに印加する電圧により、数十から数百万まで適当に選択可能である。
【０００４】
また、連続的にイオン化されるＧＣ−ＭＳやＬＣ−ＭＳの分析系にＴＯＦＭＳを使用する場合、イオンをパルス状にしてＴＯＦＭＳへ導入するが、次から次ぎへと入射するイオンを処理するための専用測定システムが重要であり、このシステムにより数百から数千回程度平均化された質量スペクトルが得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＭＣＰに印加する電圧を固定した場合、出力のダイナミックレンジ（出力範囲）はたかだか数百程度であり、磁場型質量分析計等で使用されている電子増倍管の場合には数十万程度のダイナミックレンジが得られているのに対し、ＴＯＦＭＳとしての最終的なダイナミックレンジは数百程度に限定されてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上述した点に鑑み、検出器にＭＣＰを用いて、広いダイナミックレンジを備えたＴＯＦＭＳを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明にかかるＴＯＦＭＳは、イオン源からイオンパルスを発生させ、イオンパルスに含まれる質量の異なるイオンがイオン検出部に到達するまでの飛行時間を測定することにより質量スペクトルを測定することを繰り返し行なう飛行時間型質量分析計において、イオン検出部に印加電圧で増倍率を制御できるイオン検出器を用いると共に、イオンパルス毎にイオン検出器への印加電圧を変えることにより異なる増倍率でイオンの質量スペクトルを測定し、測定後に測定時の増倍率で質量スペクトルのゲインを較正して、スペクトル強度の強い箇所では低増倍率で測定した質量スペクトルを採用すると共に、スペクトル強度の弱い箇所では高増倍率で測定した質量スペクトルを採用して、ひとつながりの質量スペクトルを合成するようにしたことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図２は、本発明にかかるＴＯＦＭＳの構成を示したものである。
【０００９】
図中、パルス発生器３から発生したパルス信号により、イオン発生器４からイオンパルスが発生し、ある一定電圧が印加されたＭＣＰなどのイオン検出器５に向かって飛行する。イオン検出器５に到達したイオンパルスは、検出信号となって出力され、図示しない処理システムに入力される。
【００１０】
このような構成において、ＴＯＦＭＳのパルス発生器３と連動させて、イオン検出器５であるＭＣＰの電圧をステップにて切り替える。例えば、最初のパルスのイオンを検出するときのＭＣＰ印加電圧をＶｍ１（低電圧：低増倍率）とし、次のパルスのイオンを検出するときのＭＣＰ印加電圧をＶｍ２（高電圧：高増倍率）とし、測定時には、パルス発生器３と連動させて、このＭＣＰへの印加電圧のスイッチ切り替えを順次繰り返す。
【００１１】
次に、測定システムでは、パルス発生器３と連動させてスペクトル取り込みスイッチを切り替え、例えばＶｍ１電圧で得られた質量スペクトルはスペクトル１として保存し、Ｖｍ２電圧で得られた質量スペクトルはスペクトル２として保存する。このとき、単独の未積算の質量スペクトルを時系列的にすべて保存する場合もあるが、通常は、ある程度の時間、例えば百回程度平均化した質量スペクトルを最終のスペクトルとして保存する方法が取られる。
【００１２】
例えば、Ｖｍ１で得られたスペクトル１は、百回平均化処理を行ない、最終的にスペクトル１として保存し、Ｖｍ２で得られたスペクトル２は、同じ回数平均化処理を行ない、最終的にスペクトル２として保存し、これを繰り返すことにより、一連のスペクトル１の集合体とスペクトル２の集合体とを得る。
【００１３】
最後に、測定システムないしは処理システムにおいて、スペクトル１とスペクトル２をそれぞれのＭＣＰ印加電圧での増倍率で較正することにより、最終的な一連のスペクトルとする。
【００１４】
このとき、図３に示すように、低増倍率のスペクトル１では、強力な信号が適切な強度で記録されていると共に、微弱な信号は弱すぎて見ることができない状態である。一方、高増倍率のスペクトル２では、強力な信号がスケールオーバーして全体像を見ることができないのに対して、微弱な信号は適切な強度で記録されている。そこで、質量スペクトルのイオン強度の強い部分は、低いＭＣＰ印加電圧で取得した低増倍率のスペクトル１を使用し、質量スペクトルのイオン強度の弱い部分は、高いＭＣＰ印加電圧で取得した高増倍率のスペクトル２を使用するようにする。
【００１５】
このようにすることにより、強力な信号から微弱な信号まで、スケールオーバーしたりビット落ちしたりすることのない質量スペクトルが得られ、結果的に、質量スペクトルのダイナミックレンジを拡大することができる。
【００１６】
尚、上記実施例では、ＭＣＰの印加電圧を２種類に限定して説明を行なったが、複数の電圧の組み合わせで、イオン強度の中間を埋めることも可能である。また、イオン検出器はＭＣＰで記述したが、マイクロスフェアプレート（Ｍｉｃｒｏ  Ｓｐｈｅｒｅ  Ｐｌａｔｅ：ＭＳＰ）等の異なるイオン検出器でも、印加電圧でその増倍率が変更できるものであれば、問題なく使用することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明の飛行時間型質量分析計を用いれば、従来のイオン検出器におけるようなダイナミックレンジの制限を克服することができ、強力な信号や微弱な信号が複雑に入り交じった質量スペクトルを、全体として適切なゲインで測定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の飛行時間型質量分析計を示す図である。
【図２】本発明の飛行時間型質量分析計の一実施例を示す図である。
【図３】本発明の飛行時間型質量分析計で測定された質量スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１・・・パルスイオン発生器、２・・・イオン検出器、３・・・パルス発生器、４・・・イオン発生器、５・・・イオン検出器。
【図１】
0003597054.tif 000002
【図２】
0003597054.tif 000003
【図３】
0003597054.tif 000004