(57)【要約】  周回軌道を周回させない非追い越しモードでの測定を行い、質量の相違するイオンの追い越しがない飛行時間スペクトルを取得する（Ｓ１、Ｓ２）。その飛行時間スペクトルに現れるピークの飛行時間等の情報から（Ｓ３）、周回モードでの周回数と飛行時間とを予測し、その予測に基づいて、周回モードにおける飛行時間スペクトル上で上記ピークの時間幅の広がりを考慮した時間幅を持つセグメントを設定する。１つのセグメント内は同一の周回数であるから、複数のセグメントがオーバーラップしなければ、各ピークの周回数と質量とを一意的に決めることが可能である。そこで、所定条件を仮定した周回モードの飛行時間スペクトル上に設定されるセグメントのオーバーラップを判定し、オーバーラップが生じない条件を見つけてセグメントを確定する（Ｓ４−６）。これにより、周回軌道からイオンを出射させる出射スイッチの切替タイミングも決まるから、それに基づいて周回モードの測定を実行する（Ｓ７）。
2009075011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料由来のイオンを周回軌道に沿って繰り返し飛行させ、所定の時点以降にイオンを周回軌道から離脱させて検出器により検出する多重周回飛行時間型のイオン光学系を利用した質量分析方法であって、
a)前記周回軌道上でイオンを周回させない又は周回させる場合でもイオンの追いつき・追い越しが起こらないことが保証される周回数でイオンを飛行させる非追い越しモードで目的試料の質量分析を実行して飛行時間スペクトルを取得する非追い越しモード実行ステップと、
b)前記非追い越しモードでの飛行時間スペクトルに現れるピークの情報を収集するピーク情報収集ステップと、
c)収集されたピーク情報に基づいて、前記周期軌道に沿ってイオンを周回させる周回モードで目的試料の質量分析を実行した際に観測されるピークに対応した周回数及び飛行時間を予測し、その予測に基づく飛行時間スペクトル上で少なくとも着目するイオンに対応するピークが分離可能であるように前記周回軌道からイオンの離脱を開始させるタイミングを決定するタイミング決定ステップと、
を含むことを特徴とする質量分析方法。
【請求項２】
請求項１に記載の質量分析方法であって、
d)前記タイミング決定ステップにおいて決定されたイオンの離脱開始のタイミングで以て前記周回モードでの目的試料の質量分析を実行する周回モード実行ステップと、
e)それにより得られる飛行時間スペクトル上に現れるピークの実際の飛行時間と前記タイミング決定ステップにおいて予測された周回数とに基づいて該ピークに対応するイオンの質量を同定する質量同定ステップと、
をさらに含むことを特徴とする質量分析方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の質量分析方法であって、前記タイミング決定ステップは、前記予測に基づく飛行時間スペクトルの飛行時間軸上で質量と周回数とを一意的に決定可能な複数の領域を設定し、該複数の領域がオーバーラップしないという条件の下で、又は該複数の領域の一部がオーバーラップした場合であってもそのオーバーラップした範囲にはピークが存在しないという条件の下で、前記タイミングを決定することを特徴とする質量分析方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の質量分析方法であって、前記ピーク情報収集ステップでは、前記非追い越しモードでの飛行時間スペクトルに現れるピークから所定の条件に基づいてピークを選別し、前記タイミング決定ステップでは、その選別されたピークに対応するイオンを前記着目するイオンとすることを特徴とする質量分析方法。
【請求項５】
試料由来のイオンを周回軌道に沿って繰り返し飛行させ、所定の時点以降にイオンを周回軌道から離脱させて検出器により検出する多重周回飛行時間型のイオン光学系を利用した質量分析システムであって、
a)前記周回軌道上でイオンを周回させない又は周回させる場合でもイオンの追いつき・追い越しが起こらないことが保証される周回数でイオンを飛行させる非追い越しモードで目的試料の質量分析を実行して飛行時間スペクトルを取得する非周回モード実行制御手段と、
b)前記非追い越しモードでの飛行時間スペクトルに現れるピークの情報を収集するピーク情報収集手段と、
c)収集されたピーク情報に基づいて、前記周期軌道に沿ってイオンを周回させる周回モードで目的試料の質量分析を実行した際に観測されるピークに対応した周回数及び飛行時間を予測し、その予測に基づく飛行時間スペクトル上で少なくとも着目するイオンに対応するピークが分離可能であるように前記周回軌道からイオンの離脱を開始させるタイミングを決定するタイミング決定手段と、
を備えることを特徴とする質量分析システム。
【請求項６】
請求項５に記載の質量分析システムであって、
d)前記タイミング決定手段において決定されたイオンの離脱開始のタイミングで以て前記周回モードでの目的試料の質量分析を実行する周回モード実行制御手段と、
e)それにより得られる飛行時間スペクトル上に現れるピークの実際の飛行時間と前記タイミング決定手段において予測された周回数とに基づいて該ピークに対応するイオンの質量を同定する質量同定処理手段と、
をさらに備えることを特徴とする質量分析システム。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の質量分析システムであって、前記タイミング決定手段は、前記予測に基づく飛行時間スペクトルの飛行時間軸上で質量と周回数とを一意的に決定可能な複数の領域を設定し、該複数の領域がオーバーラップしないという条件の下で、又は該複数の領域の一部がオーバーラップした場合であってもそのオーバーラップした範囲にはピークが存在しないという条件の下で、前記タイミングを決定することを特徴とする質量分析システム。
【請求項８】
請求項５又は６に記載の質量分析システムであって、前記ピーク情報収集手段では、前記非追い越しモードでの飛行時間スペクトルに現れるピークから所定の条件に基づいてピークを選別し、前記タイミング決定手段では、その選別されたピークに対応するイオンを前記着目するイオンとすることを特徴とする質量分析システム。
【請求項９】
請求項５又は６に記載の質量分析システムであって、前記イオン光学系は、前記周回軌道上からイオンを離脱させるためにイオンの進行方向を切り替える出射スイッチを含むことを特徴とする質量分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は質量分析方法及び質量分析システムに関し、さらに詳しくは、イオンを閉軌道中を繰り返し飛行させるイオン光学系を備える多重周回飛行時間型の質量分析方法及び質量分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、飛行時間型質量分析計では、一定のエネルギーを与えることで加速したイオンはそれぞれ質量に応じた飛行速度をもつ、という原理に基づき、そうしたイオンが一定距離を飛行するのに要する飛行時間を計測して該飛行時間を質量に換算することにより質量分析を行う。したがって、質量分解能を向上させるためには、飛行距離をできるだけ長くすることが有効である。こうした目的を達成するために、イオンを例えば、略円形状、略楕円形状、略８の字形状など様々な態様の閉軌道に沿って多重周回させて飛行距離を延ばすことにより、高質量分解能を達成した多重周回飛行時間型質量分析装置が開発されている（例えば特許文献１−３、非特許文献１など参照）。【０００３】
また、同様の目的で、上記のような周回軌道ではなく反射電場によりイオンを複数回反射させる往復軌道とすることで飛行距離を延ばすようにした、多重反射飛行時間型質量分析計も開発されている。多重周回飛行時間型と多重反射飛行時間型とではイオン光学系が異なるものの、高質量分解能化の基本的な原理はほぼ同じである。そこで、本明細書では、「多重周回飛行時間型」は「多重反射飛行時間型」を含むものとする。【０００４】
多重周回飛行時間型質量分析計は、イオンが多重周回を行う周回部、該周回部にイオンを導入するための入射部、及び周回部からイオンを取り出すための出射部、を含んで構成される。入射部及び出射部は、パルス的に駆動されてイオンの飛行経路の切り替えを行う、つまりイオンを偏向させる又はイオンの偏向を解除するスイッチとなるイオン光学要素を有する。ここでは、これらをそれぞれ入射スイッチ及び出射スイッチと呼ぶ。入射スイッチ、出射スイッチは多くの場合、イオンの進行方向を変える偏向電極により実現される。入射スイッチにより周回部に導入するイオンの質量範囲を制御することができ、出射スイッチによりイオンの周回数などを制御することができる。【０００５】
上述のように、多重周回飛行時間型質量分析計は高質量分解能を達成することができるものの、イオンの飛行経路が閉軌道であることを原因とする欠点が存在する。その欠点とは、閉軌道に沿ってイオンを周回させる際に周回数が増加するに伴い、質量が小さく速度が大きなイオンは質量が大きく速度の小さなイオンを閉軌道上で追い越してしまうことである。このような異なる質量のイオンの追い越しが生じると、測定により得られた飛行時間スペクトル上では、観測されるピーク毎にそのピークに対応するイオンの周回数が異なる、即ち、飛行距離が異なる、ということが起こり得る。こうした場合には、イオンの質量と飛行距離とを一意的に決定することができないため、飛行時間スペクトルを直接的にマススペクトルに変換することができなくなる。【０００６】
上記欠点のため、従来の多重周回飛行時間型質量分析計は、イオン源で生成されたイオンのうち追い越しの起こらない質量範囲のみを観測する質量ズーム機能を実現するために使用されるのが一般的である。これは、観測対象の質量範囲を比較的狭い範囲に制限したうえで、高質量分解能での測定を実行するという機能である。【０００７】
非特許文献１によれば、上記のように閉軌道を周回させた際に追い越しの起こらない質量範囲は周回数に反比例することが知られており、測定の質量分解能と質量範囲も結果として反比例の関係となる。例えばイオンを１００周程度周回させた場合、追い越しの起こらない質量範囲はイオンを周回させない場合の数％程度にまで狭まる。そのため、高質量分解能が要求される試料について広い質量範囲のマススペクトルを得るためには、質量範囲をずらしながら複数回の質量分析を実行してそれぞれ質量範囲の相違するマススペクトルを取得し、最終的にそれらマススペクトルを合成して広い質量範囲のマススペクトルを作成する、という手順をとらざるを得ない。このため、測定に時間を要し、スループットの低下が大きな問題となる。【０００８】
多重周回飛行時間型質量分析計において観測対象の質量範囲を広げるために、特許文献４では、周回部からの出射時刻の異なる複数の飛行時間スペクトルの多重相関関数を計算することにより、複数の飛行時間スペクトルから単一周回数の飛行時間スペクトルを再構成する方法が提案されている。しかしながら、この方法では、組み合わせる飛行時間スペクトルの数が少ないと本来存在しない偽のピークを人工的に生成してしまうおそれがあるため、少なくとも３回以上の質量分析を実行して周回部からの出射時刻の異なる飛行時間スペクトルを取得することが望ましい。したがって、この方法でも測定に時間を要することは避けられない。また、一般に多重相関関数の計算は複雑でかなりの時間が掛かるため、その点でも効率的な方法であるとは言えない。【０００９】
【特許文献１】特開平11-135060号公報
【特許文献２】特開平11-135061号公報
【特許文献３】特開平11-195398号公報
【特許文献４】特開2005-79049号公報
【非特許文献１】豊田（M.Toyoda）ほか３名、「マルチターン・タイムオブフライト・マス・スペクトロメーターズ・ウィズ・エレクトロスタティック・セクターズ（Multi-turn time-of-flight mass spectrometers with electrostatic sectors）」、ジャーナル・オブ・マス・スペクトロメトリー（J.Mass Spectrom.）、38, pp.1125-1142、2003年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、閉軌道に導入するイオンの質量範囲を制限することなく、つまり広い質量範囲に亘るイオンを測定対象としながら、高い質量分解能を達成するためにイオンの周回数をできるだけ多くすることができる多重周回飛行時間型の質量分析方法及び質量分析システムを提供することである。
【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第１発明は、試料由来のイオンを周回軌道に沿って繰り返し飛行させ、所定の時点以降にイオンを周回軌道から離脱させて検出器により検出する多重周回飛行時間型のイオン光学系を利用した質量分析方法であって、
a)前記周回軌道上でイオンを周回させない又は周回させる場合でもイオンの追いつき・追い越しが起こらないことが保証される周回数でイオンを飛行させる非追い越しモードで目的試料の質量分析を実行して飛行時間スペクトルを取得する非追い越しモード実行ステップと、
b)前記非追い越しモードでの飛行時間スペクトルに現れるピークの情報を収集するピーク情報収集ステップと、
c)収集されたピーク情報に基づいて、前記周期軌道に沿ってイオンを周回させる周回モードで目的試料の質量分析を実行した際に観測されるピークに対応した周回数及び飛行時間を予測し、その予測に基づく飛行時間スペクトル上で少なくとも着目するイオンに対応するピークが分離可能であるように前記周回軌道からイオンの離脱を開始させるタイミングを決定するタイミング決定ステップと、
を含むことを特徴としている。【００１２】
また上記課題を解決するために成された第２発明は、上記第１発明に係る質量分析方法を実現するための質量分析システムであり、試料由来のイオンを周回軌道に沿って繰り返し飛行させ、所定の時点以降にイオンを周回軌道から離脱させて検出器により検出する多重周回飛行時間型のイオン光学系を利用した質量分析システムであって、
a)前記周回軌道上でイオンを周回させない又は周回させる場合でもイオンの追いつき・追い越しが起こらないことが保証される周回数でイオンを飛行させる非追い越しモードで目的試料の質量分析を実行して飛行時間スペクトルを取得する非追い越しモード実行制御手段と、
b)前記非追い越しモードでの飛行時間スペクトルに現れるピークの情報を収集するピーク情報収集手段と、
c)収集されたピーク情報に基づいて、前記周期軌道に沿ってイオンを周回させる周回モードで目的試料の質量分析を実行した際に観測されるピークに対応した周回数及び飛行時間を予測し、その予測に基づく飛行時間スペクトル上で少なくとも着目するイオンに対応するピークが分離可能であるように前記周回軌道からイオンの離脱を開始させるタイミングを決定するタイミング決定手段と、
を備えることを特徴としている。【００１３】
ここで、「周回軌道」とは、例えば円軌道、楕円軌道などのようにイオンが１周する間の経路にオーバーラップが生じない狭義の周回軌道のみならず、例えば直線又は曲線などの線状の軌道に沿ってイオンが往復する往復軌道も含む広義の周回軌道のことを言う。往復軌道の場合、１周回とは１往復を意味することは明らかである。【００１４】
第１発明及び第２発明におけるイオン光学系は、通常、周回軌道を形成するための電場又は磁場のほか、外部で生成されたイオンを周回軌道に乗せるための入射部、及び周回軌道からイオンを離脱させるための出射部を含む。但し、周回軌道上でイオンを生成する構成とすることも可能であり、その場合には入射部は存在しない。なお、出射部としては、周回軌道上からイオンを離脱させるためにイオンの進行方向を切り替える出射スイッチを用いることができる。【００１５】
この多重周回飛行時間型のイオン光学系を利用した測定のモードとして、大別して、イオンを入射部から周回軌道に導入して該周回軌道の一部を通過させ、周回を行わずに出射部から検出器へと導入する、又は周回軌道に沿って周回させる場合でも異なる質量を持つイオンの追いつきや追い越しが起こらないことが確実である少数の周回数の範囲でイオンを飛行させる非追い越しモードと，周回軌道に沿ってイオンを多重周回させる周回モードと、がある。非追い越しモードで目的試料の質量分析を行う場合、その飛行経路上で質量が相違するイオンの追いつきや追い越しは起こり得ず、速度の速いイオンから、つまりは質量の小さなイオンから順に検出器に到達する。したがって、その結果得られる飛行時間スペクトルでは、観測された全てのピークについて質量の同定が可能である。【００１６】
そこで、第１発明に係る質量分析方法を実現する第２発明に係る質量分析システムでは、まず非追い越しモード実行制御手段が、例えば上記のような入射部、出射部、及び周回軌道を形成する電場を形成する電極などに印加する電圧などを適宜に制御することにより、非追い越しモードの飛行時間スペクトルを取得する。次に、ピーク情報収集手段は、飛行時間スペクトルに現れているピークについて、少なくともその飛行時間をピーク情報として収集する。【００１７】
このとき、飛行時間スペクトルに現れる全てのピークについてピーク情報を収集するのではなく、所定の条件に基づいてピークを選別するようにしてもよい。ここで、所定の条件とは、例えばピーク強度に閾値を設定してピーク強度が閾値以上のピークを選別する、等とすることができる。こうしたピークの選別は、強度が小さいノイズピークを除去したり、或いはユーザが着目しない又は着目しないであろうと推測されるイオンのピークを除去したりするのに有用である。【００１８】
それから、タイミング決定手段は、前述のように収集されたピーク情報に基づき、周回モードで目的試料の質量分析を実行した際に観測されるピークに対応した周回数及び飛行時間を予測し、その予測に基づく飛行時間スペクトル上で少なくとも着目するイオンに対応するピークが分離可能であるように、つまり異なる周回数だけ周回した異なる質量を有するイオンが混在して検出器に到達しないように、周回軌道からイオンの離脱を開始させるタイミングを決定する。【００１９】
具体的には、例えばまず、上述のような予測に基づく飛行時間スペクトルの飛行時間軸上で質量と周回数とを一意的に決定可能な複数の領域を設定する。つまり各領域に含まれるピークは同一周回数だけ周回したイオンであることが保証され、それ故に飛行時間から質量が一意的に決定可能である。こうして設定される複数の領域がオーバーラップして、しかもそのオーバーラップした範囲にピークが存在すると、そのピークに対応したイオンの周回数は判断できず、質量も確定できない。したがって、複数の領域がオーバーラップしない、又は該複数の領域の一部がオーバーラップした場合であってもそのオーバーラップした範囲にはピークが存在しないという条件を満たすように、イオンが周回軌道から離脱するタイミングを決定すればよい。【００２０】
但し、周回数が少ないと質量分解能は低いから、要求される質量分解能が決まっている場合には、その要求値に応じて周回数の下限がおのずから決まる。したがって、タイミング決定手段は、設定された質量分解能に応じて例えば質量が最小であるイオンの周回数をおおよそ決め、或いは質量が最小であるイオンの周回数の下限値を決めた上で、上述のような条件を満たすようにタイミングを決定するとよい。【００２１】
また、第２発明に係る質量分析システムでは、
d)前記タイミング決定手段において決定されたイオンの離脱開始のタイミングで以て前記周回モードでの目的試料の質量分析を実行する周回モード実行制御手段と、
e)それにより得られる飛行時間スペクトル上に現れるピークの実際の飛行時間と前記タイミング決定手段において予測された周回数とに基づいて該ピークに対応するイオンの質量を同定する質量同定処理手段と、
をさらに含む構成とすることができる。【００２２】
こうして実際に得られる周回モードの飛行時間スペクトル上では、非追い越しモードのときに比べて質量分解能が向上することにより、非追い越しモードでは単一であったピークが明確に分離されて複数のピークとして現れたり、或いは誤差要因などによって予測された飛行時間から若干すれた位置にピークが現れたりすることがある。その場合でも、異なる質量を持つイオンが混在したピークは現れず、各ピークに対応するピークの周回数は確定する。したがって、予測された周回数を用いて、各ピークの実際の飛行時間から質量を求める、つまり同定することができる。
【発明の効果】
【００２３】
第１発明に係る質量分析方法及び第２発明に係る質量分析システムによれば、多くの場合、非追い越しモードでの１回の測定と周回モードでの１回の測定とを行うことにより、周回モードで得られる飛行時間スペクトルに現れる各ピークに対応したイオンの質量を同定することができる。周回モードの質量分析の際には異なる質量のイオンの追い越しが起こっても構わないので、結果的に、従来に比べて遙かに広い質量範囲のイオンの質量を高い質量分解能で同定することが可能となる。質量範囲を制限した測定を複数回行う必要もないので測定に要する時間を短縮でき、スループットを向上させることができる。また、多重相関関数の計算のような複雑な計算も不要である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例による多重周回飛行時間型質量分析装置のイオン光学系の概略図。
【図２】図１のイオン光学系を用いた多重周回飛行時間型質量分析装置の全体構成図。
【図３】本発明の一実施例による質量分析手順を示すフローチャート。
【図４】非追い越し（非周回）モードで得られる飛行時間スペクトルの一例（シミュレーション結果）。
【図５】周回モードで得られる飛行時間スペクトルの一例（シミュレーション結果）。
【図６】図４及び図５のシミュレーションにより得られる各セグメントの質量及び周回数等の詳細な情報を示す図。
【図７】周回モードで観測されたピークの質量較正の計算結果及び乱数により生成された元データを示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１…イオン源
２…周回軌道
２’…往復軌道
２ａ、２ｂ…扇形電極
３…入射スイッチ
４…出射スイッチ
５…イオン検出器
１０…制御部
１１…周回用電圧発生部
１２…入出射用電圧発生部
１３…データ処理部
１４…入力部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
まず、一般的な多重周回飛行時間型質量分析装置の構成について説明する。図１（ａ）は一般的な多重周回飛行時間型質量分析装置のイオン光学系の概略図、図２はこのイオン光学系を用いた多重周回飛行時間型質量分析装置の全体構成図である。【００２７】
イオン源１では試料分子がイオン化され、生成された各種イオンは所定のエネルギーを付与されて飛行を開始する。なお、イオン源１は例えば三次元四重極型イオントラップなどのように、外部で生成された各種イオンを一時的に保持し、それらイオンに所定のタイミングで一斉にエネルギーを付与して飛行を開始させるものでもよい。【００２８】
イオン源１を出発点として飛行を開始したイオンは入射スイッチ３により形成される偏向電場を介し周回軌道２に導入される。この周回軌道２は、例えば図２に示すような複数の扇形電極２ａ、２ｂによりそれぞれ生成される扇形電場の作用で形成される。なお、図２に示した扇形電極は一部であり、実際にはより多数の扇形電場が必要である。図では周回軌道２を略円形状としているが、周回軌道２の形状はこれに限らず、略楕円形状、８の字形状など、様々な形状の周回軌道２が実現可能である。【００２９】
イオンは周回軌道２を半周だけ飛行した後に又は複数回周回した後に出射スイッチ４により形成される偏向電場を介して周回軌道２から離脱され、外側に設けられたイオン検出器５に到達して検出される。イオン検出器５の検出信号はデータ処理部１３に入力され、ここで各イオンの飛行時間から質量への換算、マススペクトルの作成、さらには定性分析、定量分析などが実行される。【００３０】
周回用電圧発生部１１は、上述した扇形電極２ａ、２ｂにそれぞれ所定の直流電圧を印加することで、扇形電場を形成させるものである。また、入出射用電圧発生部１２は、入射スイッチ３及び出射スイッチ４にそれぞれ所定のタイミングで、周回軌道２への入射用の偏向電圧及び周回軌道２からの出射用の偏向電圧を印加するものである。制御部１０はこれら電圧発生部１１、１２、イオン源１、データ処理部１３などを制御することで、後述する質量分析を達成する。入力部１４はユーザが分析のための各種パラメータを入力するためのものである。【００３１】
図１において、ι、ι’、ι''はそれぞれ、イオン源１から周回軌道２への入射点Ｐ1まで（以下、「入射部」という）の距離、周回軌道２のうち半周だけを飛行する非追い越し（非周回）モードでの経路の距離、及び周回軌道２からの出射点Ｐ2からイオン検出器５まで（以下、「出射部」という）の距離、である。非追い越しモードでの飛行距離は、Ｌ0＝ι＋ι’＋ι''、で与えられる。また、周回軌道２の１周の長さをＬとする。当然のことながら、装置によってイオン光学系は異なり、例えばι＝０となる場合（周回軌道２上にイオン源１が存在する場合）等、図１に示した構成は様々に変形が可能である。【００３２】
図１（ｂ）は、イオン源１から出発したイオンを入射スイッチ３を通して直線状の往復軌道２’に導入し、往復軌道２’に沿って複数回往復させた後に、出射スイッチ４を通して離脱させてイオン検出器５で検出するイオン光学系の構成を示す。こうした往復軌道２’は両側にそれぞれ反射電極を設けることで形成することができる。この往復軌道２’も上述したような周回軌道２と同じく閉軌道であるから、広い意味で周回軌道に含めて考えることができ、本発明に係る質量分析方法が適用できることは明らかである。【００３３】
図１に示したイオン光学系の構成において、イオンの質量と飛行時間との関係について説明する。いまイオン源１でのイオンの加速電圧をＶ、素電荷をｅ、イオンの質量をｍ、イオンの価数を１とする。なお、イオンが多価イオンであって価数が１以外のｚである場合には、質量ｍをｍ／ｚに置き換えればよい。【００３４】
上記条件の下で、非追い越しモードの測定によるイオンの質量ｍと飛行時間ｔ0との関係は、
【数１】
2009075011.tif 000003
である。一方、周期軌道２に沿って１周回以上イオンが飛行する周回モードの測定において、質量ｍであるイオンが周回軌道２をｎ周回した後にイオン検出器５に到達して検出されるとすると、そのイオンの飛行時間ｔは、
【数２】
2009075011.tif 000004
となる。さらに、(1)式及び(2)式より、周回モードにおける飛行時間ｔと非追い越しモードの飛行時間ｔ0との関係として、
【数３】
2009075011.tif 000005
が得られる。【００３５】
周回モードの飛行時間スペクトルにおけるイオンの追い越しの問題は、(2)式に明瞭に現れている。即ち、(2)式において、観測量である飛行時間ｔに対し、周回数ｎと質量ｍという２つの未知変数が存在する。仮に周回数ｎが未知であった場合でも、周回数ｎが全ての質量に対し一定の値となることが保証されるならば、例えば質量が既知である標準試料の測定により周回数ｎを求め、これを用いて未知の飛行時間ｔから質量ｍをそれぞれ決定することは可能である。しかしながら、前述のように、周回モードでは質量の異なるイオンの追い越しが起こる可能性があり、飛行時間スペクトルに現れるピークの質量毎に周回数が異なるという事態が起こる。この場合、観測された飛行時間ｔに対し、(2)式の未知変数である質量ｍと周回数ｎとの両方を一意的に決定することは不可能である。このため、従来は、前述したように、追い越しの起こらない質量範囲に観測する範囲を限定するという手法が一般的であった。【００３６】
上述のように測定対象の質量範囲を制限しなければならない理由は、追い越しが起こった場合に、(2)式において質量と周回数とを一意的に決定できないためである。これに対し、本発明に係る質量分析方法では、非追い越しモードでの追いつきや追い越しのない飛行時間スペクトルを利用し、周回モードでの追い越しの起こった飛行時間スペクトルを、観測される全ての又は特定の着目するイオンパケットに対して質量と周回数とを一意的に決定可能な領域に分割する。なお、ここで「イオンパケット」とは、同一質量のイオンが例えば加速エネルギーのばらつき等の要因のために、時間方向に有限な広がりを持ちつつ進むイオンの集合体のことをいう。【００３７】
即ち、非追い越しモードでの飛行時間と周回モードでの飛行時間との関係について、(3)式より、周回モードにおける飛行時間ｔは、周回数ｎに対し，切片ｔ0、傾きαt0の直線上に観測されることが分かる。周回数は自然数値しかとり得ないことから、非追い越しモードでｔ0の飛行時間に観測されたイオンパケットは、周回モードの観測においては、そこからαt0間隔の飛行時間しか採り得ないことが理解される。この性質から、最初に非追い越しモードで追い越しがなく、且つ全ての（実際的には或る程度の広い）質量範囲に亘る飛行時間スペクトルを観測することにより、測定対象である目的試料に含まれる全てのイオンパケットについて周回モードでの飛行時間を予測することが可能である。非追い越しモードにおける飛行時間スペクトルではイオンパケットは或る時間幅を持つピークとして観測される。したがって、周回モードにおいて予測される飛行時間についても、非追い越しモードで観測されたピーク幅に依存した或る幅を持つ領域が対応することになる。以下の説明では、非追い越しモードにおける飛行時間スペクトル上のピークから予測される周回モードでの飛行時間領域を「セグメント」と呼ぶ。【００３８】
或るイオンパケットについて、非追い越しモードで飛行時間ｔ0の位置に観測されるピークに対し、イオンパケットの飛行時間のばらつきがΔｔであったとする。ここで飛行時間のばらつきは当然、ピーク幅に比例した値であり、直接にピーク全幅としてもよく、或いはピーク幅を適当な数で除し、ピーク全幅よりも小さい値に調整することもできる。以下、非追い越しモードにて観測されるピークに対し定義した飛行時間のばらつきを「初期時間幅」と呼ぶ。【００３９】
周回モードで上記イオンパケットをｎ周回させた場合、初期時間幅Δｔに対応する周回モードでのセグメントの幅Δｔnは、(3)式より、
【数４】
2009075011.tif 000006
となることが分かる。非追い越しモードの測定では、質量分解能の不足により一つのピークとして観測されたイオンパケット群が、周回モードにおいて十分な質量分解能での測定を行った結果、複数のピークとして観測されることがあり得る（後述の図５のセグメントSG8参照）。但し、その場合でも、非追い越しモードでのイオンパケット群の飛行時間差が初期時間幅よりも小さければ、それら複数のピークは(4)式で与えられる幅をもつ同一のセグメント内に収まる筈であるから、全てのピークの質量と周回数とを一意的に決定することが可能である。【００４０】
このように、非追い越しモードにおける飛行時間スペクトルから周回モードで観測されるセグメントを予測するに際し、周回モードで観測されるセグメントが互いにオーバーラップしないこと、又は、仮にオーバーラップが起こった場合でも少なくともそのオーバーラップした範囲内にピークが観測されないこと、が必要である。何故なら、セグメントのオーバーラップが起こった領域にピークが観測されるという事態は、そのピークに対しては非追い越しモードから予測される質量と周回数との組合せが複数存在し、それらを一意的に決定できない状態を意味するからである。セグメントのオーバーラップは、出射スイッチ４のタイミングを調整することにより比較的容易に回避することができる。換言すれば、セグメントのオーバーラップを回避するための条件を探索することは、出射スイッチ４の適切なタイミングを決めることにほかならない。以下に、セグメントのオーバーラップを回避するための最も単純な方法の一例を説明する。【００４１】
まず、非追い越しモードにおける飛行時間スペクトルより、観測された全ての（又は特定の着目する）ピークに対してピーク位置ｔ0i、及び初期時間幅Δｔ0i、を求める。ここではＮ本のピークが観測されたものとする。ピーク位置はピークトップ又はピーク重心といったピークの位置を代表する値であればよい。前述のとおり初期時間幅は調整の自由度をもっており、初期時間幅が小さいほど周回モードにおけるセグメントの幅も小さくなるため、セグメントのオーバーラップを回避するのも容易となる。【００４２】
いま飛行時間が最も短い、つまり質量が最も小さいイオンパケット＃１をｎ1周回させるものとする。出射スイッチ４は、イオンパケット＃１がちょうどｎ1周する直前に、周回軌道２側から出射イオン光学系側へと切り替えられる。この操作により、周回モードの飛行時間スペクトルにおいても、最も飛行時間の短いピークはイオンパケット＃１であることが保証される。イオンパケット＃１に対して周回数を設定することにより、出射スイッチ４の切替えのタイミングが決定されると、これに続く他の全てのイオンパケットに対して次のように周回数が予測される。【００４３】
出射スイッチ４を切り替える時刻Ｔsについて、イオンパケット＃１が出射スイッチ４を通過するｄ秒前に該出射スイッチ４を切り替えたとすると、
【数５】
2009075011.tif 000007
である。これに対し、他のイオンパケット＃ｉの周回数ｎiは、
【数６】
2009075011.tif 000008
を満たす整数値であることが分かる。(6)式より全てのイオンパケットに対して、設定された出射スイッチ４の切替時刻Ｔsに基づいて周回数ｎiを予測することができる。さらに(3)式より、予測された周回数ｎiから観測される飛行時間ｔiが予測できる。このようにして、非追い越しモードで観測された全ての又は特定のピークに対し、周回モードでの周回数と飛行時間とを予測することができる。【００４４】
次いで、複数のセグメントのオーバーラップを回避するための判定を行う。まず、上述のように周回数が予測された時点で、初期時間幅Δｔ0iに対するセグメント時間幅Δｔiが(4)式より計算される。予測した飛行時間ｔiとセグメント時間幅Δｔiとに対し、非追い越しモードで観測した全てのピークの組合せについて、次に示す２つの判定式（ａ）、（ｂ）のいずれかの真偽を判定する。
（ａ）  ｜ｔi−ｔj｜＞Δｔi／２
（ｂ）  ｜ｔi−ｔj｜＞（Δｔi＋Δｔj）／２【００４５】
上記判定式から明らかなように、セグメントのオーバーラップの判定としては、判定式（ｂ）のほうが厳しく、判定式（ｂ）は全てのセグメントが完全に分離された状態を保証する。一方、判定式（ａ）はセグメントのオーバーラップが生じる可能性は残るものの、セグメントがオーバーラップする範囲内にはピークが存在しないことを保証する。全てのピークの組合せに対し、選択した判定式が真であれば、周回モードの飛行時間スペクトルにおいて、質量と周回数とを一意的に決定可能なセグメントを設定することができる。これに対し、判定式が偽となるピークの組合せが一つでもあれば、その周回数では全てのピークの質量を一意的に決定することはできない。そこで、最初に戻り、イオンパケット＃１の周回数を１だけ増加させる又は減少させるなどして周回数を変化させ、上記と同様の手順でセグメントのオーバーラップ判定を行う。【００４６】
こうした試行を繰り返し、セグメントのオーバーラップが回避される周回数を検索する。注意すべきなのは、(4)式に示されるように、周回数を増やすほどセグメント時間幅は大きくなり、セグメントがオーバーラップする確率は大きくなることである。その結果、例えば判定式をより緩やかな（ａ）に選択し直したり、或いは、初期時間幅を調整することによりセグメント時間幅を狭めたりする必要が生じることがある。そうした対応を採っても適切なセグメントを設定できない場合には、着目するピークの本数を減らす等の対応も必要である。【００４７】
以上のようにして、非追い越しモードで取得される追い越しのない飛行時間スペクトルを利用することで、周回モードにおける追い越しのある飛行時間スペクトルを、質量と周回数とを一意的に決定可能なセグメントに分割することが可能となる。周回モードでの飛行時間スペクトルにおいて各セグメントに含まれるピークは１本であっても複数本であっても周回数は同一であることが保証され、そのピークの飛行時間から一意的に質量が定まる。また、これにより出射スイッチ４の切替えのタイミングが決定される。したがって、制御部１０は、こうして決まったタイミングに基づいて出射スイッチ４を切り替えるべく入出射用電圧発生部１２を制御しつつ周回モードの測定を実行し、データ処理部１３はそれにより得られる検出信号に基づいて飛行時間スペクトルを作成する。こうして取得された飛行時間スペクトルにおいて各ピークの実測の飛行時間と上述のような予測に基づく周回数とから、質量を高い分解能で算出することができる。【００４８】
図３は、上記説明した本発明における質量分析方法の手順の一例をまとめたフローチャートである。
まず、目的試料に対し非追い越しモードでの測定を実行し、飛行時間とイオン強度との関係を示す飛行時間スペクトルを取得する（ステップＳ１、Ｓ２）。次に、データ処理部１３において以下のような処理を実行する。上記飛行時間スペクトルに対しピーク検出を行い、各ピークの飛行時間及び強度を求める。一般的な様々なノイズピークなどが含まれるから、ノイズピークを除去して着目するピークのみを抽出するために、ここでは強度が所定の閾値以上のものの中から強度が高い順番に所定本数（例えば１５など）のピークを選別し、その選別したピークについての飛行時間などのピーク情報を収集する（ステップＳ３）。なお、こうしたピークの選別は必ずしも行う必要はなく、またピーク選別を行う場合でもその選別条件は任意に決めることができる。【００４９】
次いで、選別された各ピークについて上記のように初期時間幅などを設定した上で所定の条件を仮定（例えば最小質量のイオンの周回数を仮定）して、周回モードにおける周回数と飛行時間とを予測し、これに基づき、その周回モードで観測される飛行時間スペクトル上でのセグメントを設定する（ステップＳ４）。それから、そうして設定された複数のセグメントがオーバーラップしない（又はオーバーラップしてもその範囲にピークが存在しない）か否かを判定する（ステップＳ５）。セグメントがオーバーラップする等、ピークの周回数と質量とが一意的に決まらない場合には、ステップＳ４へ戻り、先に仮定した周回モードの条件を変更して再びセグメントの設定をやり直し、その変更後のセグメントについてオーバーラップの判定を行う。【００５０】
そうして、周回数と質量とが一意的に決まるようなセグメントが求まったならば、セグメントを確定し、各セグメントに対応した周回数などの情報を記憶する。また、これにより、出射スイッチ４の切替えのタイミングも決定するから、この情報を制御部１０に与える（ステップＳ６）。その後、制御部１０の制御の下、目的試料に対し周回モードでの測定を実行し、データ処理部１３では周回モードにおける飛行時間スペクトルを作成する（ステップＳ７、Ｓ８）。そして、この飛行時間スペクトルに現れるピークの位置から正確な飛行時間を求め、この飛行時間と記憶したおいた各セグメントの周回数情報とから各ピークの質量を計算する（ステップＳ９）。こうして、周回モードの測定で追い越しが起こり、飛行時間スペクトル上で周回数が異なるような各ピークに対応するイオンの質量も高い分解能で求めることができる。
【実施例】
【００５１】
上述した本発明に係る質量分析方法で用いた手法の有効性を検証するために行ったシミュレーションについて、次に説明する。【００５２】
装置の構成は図１（ａ）に示した構成とし、ι＝ι’＝ι''＝０．５[ｍ]、Ｌ＝１．０[ｍ]、とした。イオンの加速電圧は１０ｋＶであるとした。また、信号観測のサンプリングレートは１GS／秒とし、測定対象のイオンについては、存在するイオンパケットの数、それぞれのイオンの質量及び強度を、乱数で生成した。ここで、生成する質量範囲について、イオン光学系の構造に起因する制約があることを説明しておく。【００５３】
即ち、イオン源１から発したイオンを周回軌道２に乗せるための入射スイッチ３は、イオンを周回軌道２へ導入する間は電圧が印加されてイオンの軌道を偏向させるが、イオンが周回軌道２を周回する間は電圧をゼロとし偏向電場の発生を停止しなければならない。したがって、イオンを周回軌道２に導入できる時間幅は、イオンがイオン源１から放出された時点から、周回軌道２に最初に導入された最も軽く速度の速いイオンパケットが周回軌道２を１周回して再び入射スイッチ３に到達する時点までの所要時間で決定される。それ故に、観測する最小の質量をｍmin、最大の質量をｍmaxとすると、周回軌道２に導入可能な質量範囲は(7)式で与えられる。
【数７】
2009075011.tif 000009
【００５４】
この性質は、非追い越しモードにおける飛行時間スペクトルと周回モードにおける飛行時間スペクトルとを組み合わせる場合に注意すべき点である。非追い越しモードにおいて観測される飛行時間スペクトルには当然、上記のような質量範囲の制約はない。そのため、分析担当者がこの点に留意した測定を行わないと、非追い越しモードでの質量範囲と周回モードでの質量範囲とが異なり、ピークの同定が原理的に不可能となる場合も起こり得る。現実的な対処としては、本来切り替えるべき必要のない入射スイッチ３を非追い越しモードにおいても周回モードと同様に動作させることにより、それぞれのモードでの質量範囲を同等にすることできる。【００５５】
このシミュレーションでは、乱数により生成する最小の質量を決定した後に、(7)式を満たす質量範囲で他の質量を生成するようにした。イオンパケットの数は最大で２０としたが、そのうち５つには質量分解能１００００が必要な質量差をもたせるように質量を生成した。それら５つの質量についてもその最小値を乱数により生成している。なお、この装置条件においては、質量分解能１００００が要求される５つのイオンパケットは非追い越しモードでは分離できない。それぞれのイオンパケットの信号強度は０．１から１の範囲で生成した。また、イオン光学系の特性として、観測信号のピーク形状はガウス型、半値幅はおよそ１０[ｎｓ]であり、観測信号の周回による減衰はないものとみなした。【００５６】
上述のような条件の下での非追い越しモードでの測定のシミュレーション結果として得られる飛行時間スペクトルを図４に示す。図４に明らかなように、この非追い越しモードの飛行時間スペクトルでは、１５本のピーク（１−１５の番号を付したピーク）が観測されている。この時点では、分析担当者には目的試料由来の全てのイオンパケットが分離されているか否かは不明である。次に、周回モードの測定に移る。【００５７】
ここでは、質量分解能に余裕をみて、最小質量のイオンパケット＃１を１００周程度させた測定を行うこととした。１００周ではなく１００周程度とした理由は、前述のようにセグメントのオーバーラップが起きないように、出射スイッチ４のタイミングを調整することを想定しているためである。セグメントのオーバーラップの判定には判定式（ａ）を用いた。非周期モードでの初期時間幅はピーク全幅の１／１０の時間幅としている。【００５８】
上述のようなセグメントのオーバーラップを回避する処理を行うことで決定された出射タイミングで出射スイッチ４を動作させた周回モードの測定により得られる飛行時間スペクトルを図５に示す。最小質量のイオンパケットの周回数が１００周であるという初期設定に対し、セグメントオーバーラップ判定の結果、実際には１０４周での測定が行われている。これは、１００−１０３周回では判定式（ａ）を満たすようなセグメントが設定できなかったことを意味している。【００５９】
図５には、飛行時間スペクトルとともに、算出された１５個のセグメントSG1-SG15も示してある。セグメントの番号は、図４に示した非追い越しモードでの飛行時間スペクトル上でのピーク番号に対応している。図５に示した周回モードでの飛行時間スペクトルにおいては、セグメントSG4、SG6以外のセグメントにはオーバーラップはなく、またオーバーラップが生じているセグメントSG4、SG6においても、オーバーラップ範囲内にはピークが現れていないことが確認できる。これはセグメントのオーバーラップ判定に（ａ）の判定式を用いた結果であり、例えば（ｂ）の判定式を用いた場合にはこのセグメントSG4、SG6のオーバーラップも認められない。【００６０】
図５の結果に対する各セグメントの質量及び周回数等の詳細なデータを図６に示す。図６において、rangeは各セグメントの周回モードにおける飛行時間範囲、linearは非追い越しモードにおける飛行時間範囲、lapは周回数である。この結果に示されるように、各セグメント内では質量massと周回数lapとは一意的に決定され、ピーク位置（飛行時間）から質量への換算も可能である。質量換算としては単純に、セグメント毎にピークに対し飛行時間と周回数とから質量を求めればよい。【００６１】
また、例えばセグメントSG8には５本のピークが観測されている。これより、非追い越しモードにおいて１本のピークとして観測されたピークPK8は、実は５つの質量のイオンパケットが混在していたものであることが分かる。この周回モードの測定により、総数にして１９本のピークが観測されている。この全てのピークの質量換算を行ったときの計算結果と、乱数により生成された元データの質量値とを図７に示す。結果として、生成された全てのイオンパケットを同定することに成功していることが確認できる。また、注目すべきは、質量の計算値と元データの値とが一致していることである。これは、本発明に係る質量分析方法における質量同定が、質量精度に対する原理的な優位性を持つことを示している。したがって、本発明に係る質量分析方法を採用した場合、質量精度は、イオン光学系の加工・組立精度、電源の安定性、或いはイオン光学特性によるピーク形状の変化、といった実際の摂動にのみ依存する。【００６２】
なお、上記説明における非追い越しモードは、周回軌道を半周のみする、いわば非周回モードであるが、実際には、非追い越しモードは、異なる質量のイオン同士の追いつきや追い越しが起こらないことが保証されるような、比較的少ない周回数だけイオンが周回飛行する動作モードであってもよいことは明らかである。即ち、質量の小さな順にイオン検出器にイオンが到達することが保証されればよい。例えばイオンの質量の上限と下限とが分かっていれば、非追い越しモードで採用可能な周回数を計算することができる。【００６３】
また、上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本願請求の範囲に包含されることは明らかである。
【図１】
2009075011.tif 000010
【図２】
2009075011.tif 000011
【図３】
2009075011.tif 000012
【図４】
2009075011.tif 000013
【図５】
2009075011.tif 000014
【図６】
2009075011.tif 000015
【図７】
2009075011.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月10日(2010.2.10)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
試料由来のイオンを周回軌道に沿って繰り返し飛行させ、所定の時点以降にイオンを周回軌道から離脱させて検出器により検出する多重周回飛行時間型のイオン光学系を利用した質量分析方法であって、
a)前記周回軌道上でイオンを周回させない又は周回させる場合でもイオンの追いつき・追い越しが起こらないことが保証される周回数でイオンを飛行させる非追い越しモードで目的試料の質量分析を実行して飛行時間スペクトルを取得する非追い越しモード実行ステップと、
b)前記非追い越しモードでの飛行時間スペクトルに現れるピークの情報を収集するピーク情報収集ステップと、
c)前記収集されたピーク情報に基づいて、前記周回軌道に沿ってイオンを周回させる周回モードで目的試料の質量分析を実行した際に観測されるピークに対応した周回数及び飛行時間を予測し、その予測に基づく飛行時間スペクトル上で少なくとも着目するイオンに対応するピークが分離可能であるように前記周回軌道からイオンの離脱を開始させるタイミングを決定するタイミング決定ステップと、
を含むことを特徴とする質量分析方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
試料由来のイオンを周回軌道に沿って繰り返し飛行させ、所定の時点以降にイオンを周回軌道から離脱させて検出器により検出する多重周回飛行時間型のイオン光学系を利用した質量分析システムであって、
a)前記周回軌道上でイオンを周回させない又は周回させる場合でもイオンの追いつき・追い越しが起こらないことが保証される周回数でイオンを飛行させる非追い越しモードで目的試料の質量分析を実行して飛行時間スペクトルを取得する非周回モード実行制御手段と、
b)前記非追い越しモードでの飛行時間スペクトルに現れるピークの情報を収集するピーク情報収集手段と、
c)前記収集されたピーク情報に基づいて、前記周回軌道に沿ってイオンを周回させる周回モードで目的試料の質量分析を実行した際に観測されるピークに対応した周回数及び飛行時間を予測し、その予測に基づく飛行時間スペクトル上で少なくとも着目するイオンに対応するピークが分離可能であるように前記周回軌道からイオンの離脱を開始させるタイミングを決定するタイミング決定手段と、
を備えることを特徴とする質量分析システム。
【手続補正３】
【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第１発明は、試料由来のイオンを周回軌道に沿って繰り返し飛行させ、所定の時点以降にイオンを周回軌道から離脱させて検出器により検出する多重周回飛行時間型のイオン光学系を利用した質量分析方法であって、
a)前記周回軌道上でイオンを周回させない又は周回させる場合でもイオンの追いつき・追い越しが起こらないことが保証される周回数でイオンを飛行させる非追い越しモードで目的試料の質量分析を実行して飛行時間スペクトルを取得する非追い越しモード実行ステップと、
b)前記非追い越しモードでの飛行時間スペクトルに現れるピークの情報を収集するピーク情報収集ステップと、
c)前記収集されたピーク情報に基づいて、前記周回軌道に沿ってイオンを周回させる周回モードで目的試料の質量分析を実行した際に観測されるピークに対応した周回数及び飛行時間を予測し、その予測に基づく飛行時間スペクトル上で少なくとも着目するイオンに対応するピークが分離可能であるように前記周回軌道からイオンの離脱を開始させるタイミングを決定するタイミング決定ステップと、
を含むことを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また上記課題を解決するために成された第２発明は、上記第１発明に係る質量分析方法を実現するための質量分析システムであり、試料由来のイオンを周回軌道に沿って繰り返し飛行させ、所定の時点以降にイオンを周回軌道から離脱させて検出器により検出する多重周回飛行時間型のイオン光学系を利用した質量分析システムであって、
a)前記周回軌道上でイオンを周回させない又は周回させる場合でもイオンの追いつき・追い越しが起こらないことが保証される周回数でイオンを飛行させる非追い越しモードで目的試料の質量分析を実行して飛行時間スペクトルを取得する非追い越しモード実行制御手段と、
b)前記非追い越しモードでの飛行時間スペクトルに現れるピークの情報を収集するピーク情報収集手段と、
c)前記収集されたピーク情報に基づいて、前記周回軌道に沿ってイオンを周回させる周回モードで目的試料の質量分析を実行した際に観測されるピークに対応した周回数及び飛行時間を予測し、その予測に基づく飛行時間スペクトル上で少なくとも着目するイオンに対応するピークが分離可能であるように前記周回軌道からイオンの離脱を開始させるタイミングを決定するタイミング決定手段と、
を備えることを特徴としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
こうして実際に得られる周回モードの飛行時間スペクトル上では、非追い越しモードのときに比べて質量分解能が向上することにより、非追い越しモードでは単一であったピークが明確に分離されて複数のピークとして現れたり、或いは誤差要因などによって予測された飛行時間から若干ずれた位置にピークが現れたりすることがある。その場合でも、異なる質量を持つイオンが混在したピークは現れず、各ピークに対応するピークの周回数は確定する。したがって、予測された周回数を用いて、各ピークの実際の飛行時間から質量を求める、つまり同定することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
上記条件の下で、非追い越しモードの測定によるイオンの質量ｍと飛行時間ｔ0との関係は、
【数１】
2009075011.tif 000017
である。一方、周回軌道２に沿って１周回以上イオンが飛行する周回モードの測定において、質量ｍであるイオンが周回軌道２をｎ周回した後にイオン検出器５に到達して検出されるとすると、そのイオンの飛行時間ｔは、
【数２】
2009075011.tif 000018
となる。さらに、(1)式及び(2)式より、周回モードにおける飛行時間ｔと非追い越しモードの飛行時間ｔ0との関係として、
【数３】
2009075011.tif 000019
が得られる。
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月29日(2010.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
こうして実際に得られる周回モードの飛行時間スペクトル上では、非追い越しモードのときに比べて質量分解能が向上することにより、非追い越しモードでは単一であったピークが明確に分離されて複数のピークとして現れたり、或いは誤差要因などによって予測された飛行時間から若干ずれた位置にピークが現れたりすることがある。その場合でも、異なる質量を持つイオンが混在したピークは現れず、各ピークに対応するイオンの周回数は確定する。したがって、予測された周回数を用いて、各ピークの実際の飛行時間から質量を求める、つまり同定することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
周回モードの飛行時間スペクトルにおけるイオンの追い越しの問題は、(2)式に明瞭に現れている。即ち、(2)式において、観測量である飛行時間ｔに対し、周回数ｎと質量ｍという２つの未知変数が存在する。仮に周回数ｎが未知であった場合でも、周回数ｎが全ての質量に対し一定の値となることが保証されるならば、例えば質量が既知である標準試料の測定により周回数ｎを求め、これを用いて飛行時間ｔから質量ｍをそれぞれ決定することは可能である。しかしながら、前述のように、周回モードでは質量の異なるイオンの追い越しが起こる可能性があり、飛行時間スペクトルに現れるピークの質量毎に周回数が異なるという事態が起こる。この場合、観測された飛行時間ｔに対し、(2)式の未知変数である質量ｍと周回数ｎとの両方を一意的に決定することは不可能である。このため、従来は、前述したように、追い越しの起こらない質量範囲に観測する範囲を限定するという手法が一般的であった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
ここでは、質量分解能に余裕をみて、最小質量のイオンパケット＃１を１００周程度させた測定を行うこととした。１００周ではなく１００周程度とした理由は、前述のようにセグメントのオーバーラップが起きないように、出射スイッチ４のタイミングを調整することを想定しているためである。セグメントのオーバーラップの判定には判定式（ａ）を用いた。非追い越しモードでの初期時間幅はピーク全幅の１／１０の時間幅としている。
【国際調査報告】
2009075011.tif 000020
2009075011.tif 000021
2009075011.tif 000022
2009075011.tif 000023