(57)【要約】  ＬＣ部（１）のインジェクタ（１２）から目的試料を注入して該試料中の目的成分に対する質量分析を実行する毎に、イオン検出器（２９）のコンバージョンダイノードに印加するＣＤ電圧を切り替える。そして、データ収集部（３２）は複数段階のＣＤ電圧毎に、成分が存在しない期間中のノイズデータと目的成分由来のイオンの強度データとを収集し、ＳＮ比算出部（３３）はＳＮ比を算出する。実測終了後に、最適ＣＤ電圧決定部（３４）はＣＤ電圧毎のＳＮ比を比較し、最大のＳＮ比を与えるＣＤ電圧を、そのときの分析条件及び分析対象のm/zに最適なＣＤ電圧であるとして最適ＣＤ電圧記憶部（４２）に記憶させる。これにより、特に移動相流量が大きい場合や揮発しにくい移動相が使用される場合でも、適切にＣＤ電圧が設定され良好なＳＮ比で検出信号を得ることができる。
2014045360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料中の成分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質量電荷比に応じて分離する質量分析器と、該質量分析器で分離されたイオンを検出するものであって、イオンを電子に変換するコンバージョンダイノードと電子を増倍して検出する二次電子増倍管とを有するイオン検出器と、を具備する質量分析装置において、
a)前記コンバージョンダイノードに高電圧を印加する電圧印加手段と、
b)前記電圧印加手段により前記コンバージョンダイノードに印加する電圧を複数段階に変化させるとともに、異なる電圧が前記コンバージョンダイノードに印加される毎に、そのときの分析条件の下でのノイズ信号と、目的成分に由来するイオンに対する検出信号とを取得する分析実行手段と、
c)前記分析実行手段により異なる印加電圧毎に得られたノイズ信号及び検出信号に基づいてそれぞれＳＮ比を算出し、その算出結果に基づいて、前記目的成分を分析する際に前記コンバージョンダイノードに印加する電圧を決定する最適電圧設定手段と、
を備えることを特徴とする質量分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の質量分析装置であって、
前記イオン源は、液体状の試料中の成分をイオン化する大気圧イオン源であることを特徴とする質量分析装置。
【請求項３】
請求項２に記載の質量分析装置であって、
液体クロマトグラフにより成分分離された液体試料が前記大気圧イオン源に導入されることを特徴とする質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は質量分析装置に関し、さらに詳しくは、コンバージョンダイノードと二次電子増倍管とを組み合わせたイオン検出器を利用した質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析装置において、イオンを検出する検出器としては二次電子増倍管がよく用いられる（特許文献１参照）。二次電子増倍管は多段構成のダイノードを有し、イオンが入射することで初段のダイノードから放出された二次電子を繰り返し増倍させる。そして、この増加した二次電子をコレクタに入射させて電流信号に変換し、これを検出信号として取り出す。【０００３】
各段のダイノードにそれぞれイオン加速用の電圧を印加するために、二次電子増倍管には通常、一定の検出電圧が印加される。しかしながら、この検出電圧を一定としても、二次電子増倍管の検出感度はイオンの質量電荷比に対する依存性を有しており、特に高質量電荷比において感度低下がみられる。これは次の理由による。イオン検出器に導入される際に各イオンには同一の運動エネルギＥ（＝ｅＶD）が与えられるが、イオンの速度ｖはｖ＝（２Ｅ／ｍ）1/2  で与えられるため、質量ｍが大きなイオンは質量ｍが小さなイオンに比べて速度ｖが低くなる。イオンから二次電子への変換効率はイオンの速度ｖに依存するため、結果的に、質量ｍが大きなイオンでは質量ｍが小さなイオンに比べて二次電子の生成量が少なくなり、検出感度が低下する。【０００４】
そこで、特に高質量イオンの感度を向上させるために、二次電子増倍管の前段に高電圧を印加したコンバージョンダイノードを配置し、このコンバージョンダイノードに入射したイオンに対応して放出された二次電子を二次電子増倍管に入射させて検出するという手法がよく採られている。コンバージョンダイノードに印加される電圧が高いほど検出感度は高くなるため、コンバージョンダイノードへの印加電圧（以下「ＣＤ電圧」と称する）は通常、異常放電が起こらない範囲でできるだけ高く設定される。例えば特許文献２に開示されているように、イオン量が多すぎて検出器が飽和するおそれがある場合にＣＤ電圧を下げることでゲインを下げることは可能であるものの、基本的に、ＣＤ電圧は一定に維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５７４８７号公報
【特許文献２】特許４８５８６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したようなコンバージョンダイノードと二次電子増倍管との組み合わせをイオン検出器として用いた質量分析装置では次のような問題があった。【０００７】
液体クロマトグラフ質量分析装置（ＬＣ／ＭＳ）では、エレクトロスプレイイオン化法（ＥＳＩ）や大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）などの大気圧イオン源が使用され、それらイオン源において、目的成分由来のイオンを溶媒（移動相）から脱離させて該イオンのみを四重極マスフィルタ等の質量分析器へと導入する。通常、溶媒は気化して真空ポンプの排気作用により除去されるが、溶媒が気化しにくいものである場合や大気圧イオン源で生成される溶媒の液滴が大きい場合には、除去しきれなかった溶媒の液滴が質量分析器に導入されてしまうことがある。例えば、液体クロマトグラフ（ＬＣ）の移動相として水が用いられた場合、有機溶媒に比べて水は遙かに気化しにくいため、水の液滴が質量分析器に導入されてしまう。【０００８】
こうした液滴の多くは中性であるため、質量分析器による分離場（例えば四重極電場）の影響を受けずに分離場を通過してしまう。これがコンバージョンダイノードにまで到達すると、溶媒はコンバージョンダイノードに印加されている数kV程度ものＣＤ電圧により形成される電場に晒されてイオン化し、これがノイズとして検出されることになる。その結果、検出信号のＳＮ比が低下してしまう。上記のような溶媒由来のノイズの大きさは、ＬＣの移動相の種類のみならず、移動相条件に依存するとともにＣＤ電圧にも依存する。例えば移動相の種類が同一であっても流量が多いと、それだけ多量の液滴が質量分析器へと送り込まれるためにノイズも大きくなる傾向にある。また、同じ量の溶媒液滴がコンバージョンダイノードにまで達してもＣＤ電圧が大きいほど溶媒のイオン化が促進されるため、ノイズが大きくなる傾向にある。【０００９】
上述したように、従来一般的には、高質量イオンに対する検出感度を高くするためにＣＤ電圧をできるだけ高く設定していたが、ＣＤ電圧を高くするとノイズが大きくなる場合があり、また、ＣＤ電圧を高くしても低質量イオンでは高質量イオンほど信号強度の改善効果がみられないため、ＣＤ電圧を高くすると却って検出信号のＳＮ比が下がってしまうおそれもあった。【００１０】
本発明はこうした課題を解決するために成されたものであり、コンバージョンダイノードと二次電子増倍管とを組み合わせたイオン検出器を用いた質量分析装置において、検出信号のＳＮ比を向上させて分析精度を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明は、試料中の成分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質量電荷比に応じて分離する質量分析器と、該質量分析器で分離されたイオンを検出するものであって、イオンを電子に変換するコンバージョンダイノードと電子を増倍して検出する二次電子増倍管とを有するイオン検出器と、を具備する質量分析装置において、
a)前記コンバージョンダイノードに高電圧を印加する電圧印加手段と、
b)前記電圧印加手段により前記コンバージョンダイノードに印加する電圧を複数段階に変化させるとともに、異なる電圧が前記コンバージョンダイノードに印加される毎に、そのときの分析条件の下でのノイズ信号と、目的成分に由来するイオンに対する検出信号とを取得する分析実行手段と、
c)前記分析実行手段により異なる印加電圧毎に得られたノイズ信号及び検出信号に基づいてそれぞれＳＮ比を算出し、その算出結果に基づいて、前記目的成分を分析する際に前記コンバージョンダイノードに印加する電圧を決定する最適電圧設定手段と、
を備えることを特徴としている。【００１２】
本発明に係る質量分析装置において、分析実行手段は、予め定められた複数段階の電圧がコンバージョンダイノードに順次印加されるように電圧印加手段を制御する。これと並行して分析実行手段は、印加電圧が切り替えられる毎に、そのときの分析条件の下でのノイズ信号と、目的成分に由来するイオンに対する検出信号とを取得する。【００１３】
コンバージョンダイノードへの印加電圧が異なると該コンバージョンダイノードでのイオンから電子への変換効率が変化するから、イオン検出器に入射してくる目的成分由来のイオンの量が一定であったとしても検出信号は変化する。一方、例えば試料溶媒の液滴などが目的成分由来のイオンとともにイオン検出器に入射してきた場合、コンバージョンダイノードへの印加電圧が異なるとコンバージョンダイノード周辺での電場の強さが変化し、溶媒由来の不所望のイオンの生成効率も変化する。そのため、コンバージョンダイノードへの印加電圧が異なると、ノイズ信号のレベルも変化する。そこで最適電圧設定手段は、実際の分析の実行によって、異なる印加電圧毎に得られたノイズ信号のレベルと検出信号のレベルとに基づいてそれぞれＳＮ比を計算する。そして、その算出結果に基づいて、最良又はそれに近いＳＮ比が得られる印加電圧を見つけ、目的成分を分析する際にコンバージョンダイノードに印加する最適電圧として決定する。これにより、ＳＮ比の観点から、目的成分を分析する上で適切なコンバージョンダイノード電圧を求めることができる。【００１４】
本発明に係る質量分析装置において問題としている、つまりコンバージョンダイノード電圧によってレベルが変動するノイズ信号は、イオン源からコンバージョンダイノードまでの経路上で除去されずにコンバージョンダイノードに到達した溶媒の液滴に起因する。したがって、本発明は、液体状の試料中の成分をイオン化する大気圧イオン源を具備する質量分析装置に特に有用である。この大気圧イオン源には、エレクトロスプレイイオン源、大気圧化学イオン源、大気圧光イオン源などを含む。【００１５】
さらには、本発明に係る質量分析装置は、好ましくは、液体クロマトグラフにより成分分離された液体試料が前記大気圧イオン源に導入される構成とするとよい。この構成において、上記分析条件とは、液体クロマトグラフにおいて使用される移動相の種類と、該移動相の流量（又は流速）と、を少なくとも含む。即ち、分析実行手段は、少なくとも移動相が同一種類でその移動相の流量（又は流速）が同一である条件の下で、コンバージョンダイノード電圧を複数段階に変化させつつ、ノイズ信号と同一目的成分由来のイオンに対する検出信号とをそれぞれ取得する。【００１６】
また、液体クロマトグラフでは試料に含まれる複数の目的成分を時間的に分離することが可能であるから、複数の目的成分がそれぞれ溶出するタイミングで（つまりは保持時間において）複数段階のコンバージョンダイノード電圧の下での検出信号を取得することにより、目的成分毎にそれぞれＳＮ比の上で最適又はそれに近いコンバージョンダイノード電圧を求めることができる。こうして求めたコンバージョンダイノード電圧に基づいて、それら複数の目的成分が含まれる試料を液体クロマトグラフ質量分析する際に、目的成分毎にコンバージョンダイノード電圧を切り替えることでいずれの目的成分も高いＳＮ比で検出することができる。【００１７】
また、コンバージョンダイノード電圧の切替えに要する時間（単に電圧を切り替えるのみならず、切替え直後に検出信号が安定するまでに要する時間も含む）以上の時間を実測定時間の間に設けるように、各目的成分由来のイオンに対するＳＩＭ測定（選択イオンモニタリング測定）やＭＲＭ測定（多重反応モニタリング測定）の条件を設定すれば、そのＳＩＭ測定やＭＲＭ測定の際にも質量電荷比が異なるイオン毎にコンバージョンダイノード電圧を切り替えることができる。それにより、いずれの目的成分も高いＳＮ比で検出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る質量分析装置によれば、イオン検出信号のＳＮ比を従来よりも向上させることができ、それによって高精度、高感度の質量分析が可能となる。特に、液体クロマトグラフ質量分析装置において、液滴由来のノイズ信号レベルが大きくなる、移動相流量が多い（典型的には１mL/min以上）場合で目的成分のイオンの質量電荷比が小さい（典型的にはm/z２００以下）場合には、コンバージョンダイノード電圧を下げることによるノイズ低減効果が顕著である一方、イオン強度の低下は小さいので、大きなＳＮ比改善効果が見込める。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例である質量分析装置の全体構成図。
【図２】図１中のイオン検出器の構成図。
【図３】本実施例の質量分析装置におけるＣＤ電圧最適化処理実行時の動作を説明するためのクロマトグラム。
【図４】ＣＤ電圧に対するイオン強度信号及びノイズ信号の実測例を示す図。
【図５】図４の実測結果に基づくＳＮ比を示す図。
【図６】ＣＤ電圧最適化処理の効果を説明するための実測例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る質量分析装置の一実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置（ＬＣ／ＭＳ）の全体構成図、図２は図１中のイオン検出器の構成図である。
【００２１】
本実施例のＬＣ／ＭＳはＬＣ部１とＭＳ部２とを含む。ＬＣ部１においては、移動相容器１０に貯留されている移動相が送液ポンプ１１により略一定流量でカラム１３へ送られる。インジェクタ１２により一定量の試料液が注入されると、該試料液は移動相の流れに乗ってカラム１３へと送り込まれ、カラム１３を通過する間に試料液に含まれる各種成分は時間方向に分離されてカラム１３出口から溶出する。
【００２２】
ＭＳ部２は大気圧イオン源の一つであるエレクトロスプレイイオン源を備えた多段差動排気系の構成を有する。ＬＣ部１のカラム１３出口から送られて来た液体試料は、エレクトロスプレイイオン源のスプレイノズル２１から略大気圧雰囲気であるイオン化室２０内へ静電噴霧される。噴霧された帯電液滴は周囲の大気に接触して微細化され液滴中の溶媒が気化する過程で、該液滴に含まれる成分がイオン化される。そうして生成された試料成分由来のイオンと溶媒が完全には気化していない微細液滴とが入り混じり、脱溶媒管２２の両端の差圧により脱溶媒管２２中に吸い込まれ第１中間真空室２３へ送られる。脱溶媒管２２は加熱されており、液滴中の溶媒の気化は脱溶媒管２２中でも促進され、それによってイオン化が進む。イオンは第１中間真空室２３内に配設された第１イオンガイド２４、及び次段の第２中間真空室２５内に配設された第２イオンガイド２６を経て高真空雰囲気に維持される分析室２７へ送られる。
【００２３】
分析室２７内には質量分析器である四重極マスフィルタ２８とイオン検出器２９とが配設されており、四重極マスフィルタ２８に導入されたイオンのうち、特定の質量電荷比を有するイオンのみが選択的に四重極マスフィルタ２８を通過してイオン検出器２９に入射して検出される。イオン検出器２９から出力される検出信号はＡ／Ｄ変換器３１等を含むデータ処理部３に入力され、データ処理部３は得られたデータに基づいて例えばマススペクトル、マスクロマトグラム、トータルイオンクロマトグラム等を作成する。分析制御部４はＬＣ部１、ＭＳ部２、データ処理部３を制御することによりＬＣ／ＭＳ分析を実行する。また、操作部６や表示部７が付設された中央制御部５は、ユーザインターフェイスを担うほか、分析に関わる統括的な指令や制御を実行する。
【００２４】
なお、中央制御部５のほか、データ処理部３及び分析制御部４の少なくとも一部の機能は、パーソナルコンピュータにインストールされた専用の制御・処理ソフトウエアを該コンピュータ上で実行することにより具現化されるものとすることができる。
【００２５】
後述するＣＤ電圧最適化処理を実行するために、データ処理部３は機能ブロックとして、データ収集部３２、ＳＮ比算出部３３、及び最適ＣＤ電圧決定部３４を備え、分析制御部４は機能ブロックとして、ＣＤ電圧最適化制御部４１、最適ＣＤ電圧記憶部４２を備える。
【００２６】
イオン検出器２９は、図２に示すように、イオンを電子に変換するコンバージョンダイノード２９１と、電子を増倍させる多段ダイノード（図示せず）と電子を電流信号に変換するコレクタ（図示せず）とを含む二次電子増倍管２９２とを備え、コンバージョンダイノード２９１にはＣＤ電圧生成部２９３から所定の直流高電圧がＣＤ電圧として印加される。なお、二次電子増倍管２９２にも直流電圧が印加されるが、ここではそのための機能ブロックについては記載を省略している。
【００２７】
前述したように、従来の一般的な質量分析装置では、コンバージョンダイノード２９１に印加されるＣＤ電圧の値は固定である。それに対し、本実施例のＬＣ／ＭＳでは、このＣＤ電圧の値が分析条件等に応じて最適化される。より詳しく言えば、ＣＤ電圧は目的成分由来のイオンを検出する際にその検出信号のＳＮ比が最良（又はそれ近い状態）になるように最適化される。以下、そのＣＤ電圧最適化のための制御及び処理について説明する。
【００２８】
まず、ユーザは、実際に分析したい目的の試料を用意するとともに、分析条件を操作部６から入力設定する。分析条件には、ＬＣ部１での移動相の流量（又は流速）、移動相（溶媒）の組成、グラジエント条件などのＬＣ分離条件や、試料中の目的成分の保持時間（既知である場合）、ＭＳ部２で分析の対象とする目的成分の保持時間（既知である場合）、該目的成分由来のイオンの質量電荷比m/zなどを含む。なお、目的成分由来のイオンの質量電荷比が未知であってＣＤ電圧を最適化したい場合には、予めスキャン測定モードでのＬＣ／ＭＳ分析を実行して目的成分由来のイオンの質量電荷比を求めておけばよい。
【００２９】
ユーザが操作部６からＣＤ電圧最適化処理の実行を指示すると、中央制御部５からの指令により、ＣＤ電圧最適化制御部４１はＣＤ最適化処理を実行するために各部の制御を開始する。即ち、先に入力設定されたＬＣ分離条件に従って同一の目的試料に対する複数回のＬＣ分析を実施するようにＬＣ部１を制御する一方、１回のＬＣ／ＭＳ分析毎にＣＤ電圧を予め定めた複数段階の値に順番に変更するようにＭＳ部２のＣＤ電圧生成部２９３を制御する。この例では、ＣＤ電圧を、−１kV、−２kV、−３kV、−５kV、−６kV、の５段階に変化させるものとするが、この電圧値や変化の段数は適宜に変更可能である。また、ここでは、検出対象が正イオンであるのでＣＤ電圧の極性が負であるが、検出対象が負イオンである場合にはＣＤ電圧の極性は正となる。
【００３０】
ＣＤ電圧最適化制御部４１の制御の下に、ＣＤ電圧生成部２９３はまず電圧の絶対値が最も小さい−１kVのＣＤ電圧をコンバージョンダイノード２９１に印加する。ＬＣ部１では、送液ポンプ１１により送給される移動相中にインジェクタ１２から目的試料が注入され、該試料はカラム１３に送り込まれる。一方、ＭＳ部２は上記ＣＤ電圧の条件の下で、カラム１３出口から溶出する液体試料に含まれる目的成分由来のイオンに対する質量分析を実行する。
【００３１】
いま、目的試料中に一つの目的成分のみが含まれているとすると、該目的成分由来のイオンの質量電荷比におけるマスクロマトグラムは図３に示すようになる。即ち、試料注入時点から暫くの間は、カラム１３から溶出する液体試料中に目的成分は含まれないので、イオン強度は低い状態に保たれる。そして、目的成分の保持時間の近傍になると、目的成分を含む液体試料がスプレイノズル２１に導入され始めるため、主にイオン化室２０で生成された目的成分由来のイオンが四重極マスフィルタ２８に導入され、四重極マスフィルタ２８を通り抜けてイオン検出器２９に達する。それにより、図３中に示すように、マスクロマトグラム上には、目的成分の含有量に応じたイオン強度のピークが現れる。
【００３２】
スプレイノズル２１に導入される液体試料中に目的成分以外の不純物等の成分が含まれていた場合、該成分由来のイオンが生成されるが、それらイオンは四重極マスフィルタ２８を通り抜けないのでイオン検出器２９からの検出信号には影響は現れない。しかしながら、スプレイノズル２１から噴霧された液滴中の溶媒が十分に気化せずに、電荷を持たない溶媒液滴がそのまま四重極マスフィルタ２８に導入されると、該液滴はそのまま直進してイオン検出器２９に達する。コンバージョンダイノード２９１には高電圧が印加されており、そのためにコンバージョンダイノード２９１の周囲には強い電場が形成されているから、この電場中に液滴が入り込むと電離作用によってイオン化されることになる。ここで生成された不所望のイオンがコンバージョンダイノード２９１に入射すると電子が放出されるため、イオン検出器２９の検出信号には溶媒液滴に起因するノイズが発生する。
【００３３】
このノイズは目的成分が存在する期間も含めて、分析開始時点からほぼ常時発生する。そこで、データ処理部３においてデータ収集部３２は、分析開始時点から目的成分が溶出し始めるまでの間の適宜の期間にノイズデータを収集する。例えば図３に示すように、分析開始時間から所定時間が経過した時刻ｔ0を始点とし、保持時間ｔ2よりも所定時間だけ遡った時刻ｔ1を終点とする期間（ｔ0〜ｔ1）をノイズデータ収集期間と定め、この間に、イオン検出器２９から出力された検出信号をＡ／Ｄ変換器３１でデジタル化することで得られたデータを収集する。また、データ収集部３２は、保持時間ｔ2の近傍で最大のイオン強度を示すデータも収集する。なお、ノイズデータの収集期間は、目的成分由来のイオンが存在しない期間であれば適宜に設定できる。
【００３４】
ＳＮ比算出部３３はノイズデータ収集期間に収集された複数のデータに基づいてノイズ信号レベルＮを算出する。ノイズ信号レベルの算出方法は従来から用いられている各種方法でよい。そして、ＳＮ比算出部３３は、最大のイオン強度を示すデータから求まるイオン強度信号レベルＳとノイズ信号レベルＮとからＳＮ比を算出し、これを一旦、そのときのＣＤ電圧に対応付けて内部に記憶する。
【００３５】
次に、ＣＤ電圧生成部２９３はコンバージョンダイノード２９１に印加するＣＤ電圧を−２kVに変更する。そして、上述したＣＤ電圧が−１kVである条件の下でのＬＣ／ＭＳ分析と同様に、所定のＬＣ分離条件の下で目的試料を移動相中に注入してカラム１３により分離し、ＭＳ部２では、上記ＣＤ電圧の条件の下で、カラム１３出口から溶出する液体試料に含まれる目的成分由来のイオンに対する質量分析を実行する。そして、データ収集部３２及びＳＮ比算出部３３では、イオン検出器２９で得られた検出信号に基づくデータを収集し、そのときのＣＤ電圧の下でのＳＮ比を算出し記憶する。
【００３６】
さらに、同様のＬＣ／ＭＳ分析と処理とをＣＤ電圧を−３kV→−５kV→−６kV、と順次変更しながら実行することにより、−１kV、−２kV、−３kV、−５kV、−６kV、の５段階のＣＤ電圧に対応した目的成分由来のイオンについてのＳＮ比をそれぞれ求める。ＬＣ分離条件が同一であり分析対象のイオンが同じであっても、ＣＤ電圧が相違するとコンバージョンダイノード２９１周辺での不所望のイオンの生成効率が変化するためにノイズ信号レベルＮは相違する。もちろん、ＣＤ電圧が相違するとコンバージョンダイノード２９１でのイオンから電子への変換効率も変化するため、目的成分由来のイオンに対するイオン強度信号レベルＳも相違する。
【００３７】
図４は所定のＬＣ分離条件の下で或るイオンに対するイオン強度信号レベルＳとノイズ信号レベルＮとを実測した結果の一例を示す図であり、図５は図４の結果から計算されるＳＮ比とＣＤ電圧との関係を示す図である。図４から判るように、ＣＤ電圧の絶対値が大きくなるほどイオン強度信号レベルＳ、ノイズ信号レベルＮともに高くなるが、その増加の度合いは同じではない。そのため、図５に示すように、この例ではＣＤ電圧が−３kVであるときにＳＮ比は最も高くなり、それよりもＣＤ電圧が下がっても上がってもＳＮ比は低下する。
【００３８】
データ処理部３において最適ＣＤ電圧決定部３は、全ての分析の終了後に、上述したように各ＣＤ電圧に対応して記憶しておいたＳＮ比を読み出して比較し、ＳＮ比が最大となるＣＤ電圧を見出す。そして、この見出されたＣＤ電圧がそのときの分析条件及びイオンの質量電荷比等に応じた最適ＣＤ電圧であると判断し、分析制御部４の最適ＣＤ電圧記憶部４２に記憶させる。引き続き、同じ分析条件の下で同目的試料のＬＣ／ＭＳ分析を実行するにあたって、分析制御部４は最適ＣＤ電圧記憶部４２に格納されているＣＤ電圧をＣＤ電圧生成部２９３に指示し、そのＣＤ電圧の下で分析を行うようにする。それにより、その目的試料中の目的成分について、ＳＮ比が最良の状態又はそれに近い状態で検出信号を得ることができるから、高精度、高感度の分析が行える。
【００３９】
図６は、ＣＤ電圧を−６kVに固定した状態で実測されるマスクロマトグラム（ａ）と上述したＣＤ電圧最適化処理を実行した後に得られるマスクロマトグラム（ｂ）との比較を示す図である。ＣＤ電圧最適化処理によりＣＤ電圧が−３kVに設定されたことで、ＳＮ比は１０２から３６４に改善されている。このように、本実施例のＬＣ／ＭＳによれば、そのときの分析条件や分析対象であるイオンの質量電荷比に応じてＣＤ電圧を適切に調整することで、良好なＳＮ比の検出信号を得ることができるようになる。
【００４０】
上記説明から明らかなように、本実施例のＬＣ／ＭＳでは、ＬＣ分離条件を含む分析条件や分析対象であるイオンの質量電荷比毎に、ＳＮ比が最大となる又はそれに近い状態となるＣＤ電圧を探索する必要がある。したがって、分析条件が変更される場合や分析対象であるイオンの質量電荷比が異なる場合には、基本的には最適なＣＤ電圧を探索し直す必要がある。ただし、ＭＳ部２のスプレイノズル２１からの噴霧によって生成される液滴の生成条件や生成された液滴が途中で消滅せずにイオン検出器２９まで到達する条件などに影響を与えない分析条件については、たとえ変更されたとしてもその変更前の最適なＣＤ電圧をそのまま利用することが可能である。
【００４１】
また、上記説明では、目的試料中に一つの目的成分が含まれる場合を前提としていたが、目的試料に複数の目的成分が含まれる場合でも、ＬＣ部１において時間方向に分離した目的成分毎に該成分由来のイオンのイオン強度を求めてＳＮ比を算出することにより、目的成分毎に最適なＣＤ電圧を導出することが可能である。
【００４２】
また一般に、ＣＤ電圧を切り替える際に切り替えられた電圧が安定するまでの待ち時間を含めたＣＤ電圧切替時間は１５〜２０msec程度である。したがって、１５〜２０msec程度の待機時間を実際の測定時間（イオン検出時間）の間に挟めば、複数段階のＣＤ電圧に対するイオン強度を順番に取得することも可能である。そこで、例えばＬＣ分離条件などによって、目的成分が比較的長い時間に亘って溶出し、特に液体試料中の目的成分濃度が同程度である状態が或る程度以上の時間続く（つまり、マスクロマトグラム上のピークのピークトップがブロードとなる）のであれば、目的成分濃度が同程度である状態の期間中にＣＤ電圧を複数段階に順次切り替えて、各ＣＤ電圧に対応したイオン強度信号を取得することができる。それによれば、上記実施例のように同じ目的試料を複数回注入してそれぞれＬＣ／ＭＳ分析を実行する必要はなくなり、ＣＤ電圧最適化処理の所要時間を短縮することができるとともに使用する試料量も少なくて済む。
【００４３】
また、上記実施例は本発明をＬＣ／ＭＳに適用したものであるが、本発明はＬＣ等の成分分離手段を備えない質量分析装置にも適用可能である。例えば、大気圧イオン化質量分析装置に、フローインジェクション法により試料を導入する構成においても、上記と同様の問題が起こるから、本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、それ以外の点について、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正、追加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】
【００４５】
１…液体クロマトグラフ（ＬＣ）部
１０…移動相容器
１１…送液ポンプ
１２…インジェクタ
１３…カラム
２…質量分析（ＭＳ）部
２０…イオン化室
２１…スプレイノズル
２２…脱溶媒管
２３…第１中間真空室
２４…第１イオンガイド
２５…第２中間真空室
２６…第２イオンガイド
２７…分析室
２８…四重極マスフィルタ
２９…イオン検出器
２９１…コンバージョンダイノード
２９２…二次電子増倍管
２９３…ＣＤ電圧生成部
３…データ処理部
３１…Ａ／Ｄ変換器
３２…データ収集部
３３…ＳＮ比算出部
３４…最適ＣＤ電圧決定部
４…分析制御部
４１…ＣＤ電圧最適化制御部
４２…最適ＣＤ電圧記憶部
５…中央制御部
６…操作部
７…表示部
【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５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年10月8日(2015.10.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体状の試料中の成分をイオン化する大気圧イオン源であるイオン源と、該イオン源で生成されたイオンを質量電荷比に応じて分離する質量分析器と、該質量分析器で分離されたイオンを検出するものであって、イオンを電子に変換するコンバージョンダイノードと電子を増倍して検出する二次電子増倍管とを有するイオン検出器と、を具備し、液体クロマトグラフにより成分分離された液体試料が前記イオン源に導入される質量分析装置において、
a)前記コンバージョンダイノードに高電圧を印加する電圧印加手段と、
b)少なくとも液体クロマトグラフにおいて使用される移動相の種類及び該移動相の流量又は流速が同一である条件の下で、前記電圧印加手段により前記コンバージョンダイノードに印加する電圧を複数段階に変化させ、異なる電圧が前記コンバージョンダイノードに印加される毎に、ノイズ信号と目的成分に由来するイオンに対する検出信号とを取得する分析実行手段と、
c)前記分析実行手段により異なる印加電圧毎に得られたノイズ信号及び検出信号に基づいてそれぞれＳＮ比を算出し、その算出結果に基づいて、液体クロマトグラフの移動相の種類及び該移動相の流量又は流速が前記条件と同一である条件の下で前記目的成分を分析する際に、該条件に対応してＳＮ比が最大となるように前記コンバージョンダイノードに印加する電圧を決定する最適電圧設定手段と、
を備えることを特徴とする質量分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の質量分析装置であって、
前記分析実行手段は、保持時間の異なる複数の成分毎にそれぞれ複数段階のコンバージョンダイノードの下での検出信号を取得し、前記最適電圧設定手段は、保持時間の異なる複数の成分毎にＳＮ比が最大となるように前記コンバージョンダイノードに印加する電圧を決定することを特徴とする質量分析装置。
【請求項３】
請求項１に記載の質量分析装置であって、
前記分析実行手段は、選択イオンモニタリング測定又は多重反応モニタリング測定において測定対象であるイオンの質量電荷比が異なる複数の成分毎にそれぞれ複数段階のコンバージョンダイノードの下での検出信号を取得し、前記最適電圧設定手段は、測定対象であるイオンの質量電荷比の異なる複数の成分毎にＳＮ比が最大となるように前記コンバージョンダイノードに印加する電圧を決定することを特徴とする質量分析装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明は、液体状の試料中の成分をイオン化する大気圧イオン源であるイオン源と、該イオン源で生成されたイオンを質量電荷比に応じて分離する質量分析器と、該質量分析器で分離されたイオンを検出するものであって、イオンを電子に変換するコンバージョンダイノードと電子を増倍して検出する二次電子増倍管とを有するイオン検出器と、を具備し、液体クロマトグラフにより成分分離された液体試料が前記イオン源に導入される質量分析装置において、
a)前記コンバージョンダイノードに高電圧を印加する電圧印加手段と、
b)少なくとも液体クロマトグラフにおいて使用される移動相の種類及び該移動相の流量又は流速が同一である条件の下で、前記電圧印加手段により前記コンバージョンダイノードに印加する電圧を複数段階に変化させ、異なる電圧が前記コンバージョンダイノードに印加される毎に、ノイズ信号と目的成分に由来するイオンに対する検出信号とを取得する分析実行手段と、
c)前記分析実行手段により異なる印加電圧毎に得られたノイズ信号及び検出信号に基づいてそれぞれＳＮ比を算出し、その算出結果に基づいて、液体クロマトグラフの移動相の種類及び該移動相の流量又は流速が前記条件と同一である条件の下で前記目的成分を分析する際に、該条件に対応してＳＮ比が最大となるように前記コンバージョンダイノードに印加する電圧を決定する最適電圧設定手段と、
を備えることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に係る質量分析装置における大気圧イオン源には、エレクトロスプレイイオン源、大気圧化学イオン源、大気圧光イオン源などを含む。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明に係る質量分析装置において、分析実行手段は、少なくとも移動相が同一種類でその移動相の流量（又は流速）が同一である条件の下で、コンバージョンダイノード電圧を複数段階に変化させつつ、ノイズ信号と同一目的成分由来のイオンに対する検出信号とをそれぞれ取得する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
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