(57)【要約】  本発明に係るタンデム質量分析法においては、リニアイオントラップ及び飛行時間型質量検出器を用いて質量スペクトラム群を収集することによりＭＳ／ＭＳ法を実行する。従来から認められている標準的な構成では、前駆イオン群をイオントラップ内に収蔵し質量分析した上で、そのイオン群を衝突セルへと軸方向放出してフラグメント化し、飛行時間型検出器内でそのフラグメント群の質量分析を行っていた。本発明においては、狭めｍ／ｚ値域内イオン群を直交方向に放出し、そのイオン群によるリボン状ビームを衝突セル内に注入する。このようなビーム形状を有する高エネルギイオン群を受け入れられるよう、衝突セルは平板状とする。ある狭めｍ／ｚ値域が放出されたら次の狭めｍ／ｚ値域を放出するというようにイオントラップ内にイオン群を保持しつつ放出を行うことによって、注目している前駆イオン群全体をカバーする。
2007527595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源、複数個の伸長電極を有するイオントラップ、衝突セル及び飛行時間型質量分析部を備える質量分析計を動作させる方法であって、
イオン源から入ってくるイオン群をトラッピングし、更にその伸長電極の長手方向に対し略直交する方向へと放出され衝突セルに向け移動していくようこのトラッピングしたイオン群を励起するステップと、
イオントラップから入ってくるイオン群を衝突セル内でフラグメント化するステップと、
得られたフラグメントイオン群を飛行時間型質量分析部に向け移動していくよう衝突セルから放出するステップと、
その内部にいるイオン群の質量スペクトラムが得られるよう飛行時間型質量分析部を動作させるステップと、
を有する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、その複数個の伸長電極に交流電位を印加することによりイオントラップ内イオン群を励起する方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、衝突セルが平板状であり、イオントラップ内イオン群をリボン状ビームとして放出する方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の方法において、イオン群をトラッピングするよう衝突セルを動作させるステップを有する方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、直流ポテンシャルを形成する場によりイオン群をトラッピングする方法。
【請求項６】
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の方法において、直流ポテンシャルのみを用いて衝突セルを動作させるステップを有する方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の方法において、その内部を通るイオン経路に沿い電場を発生させるよう且つその電場の勾配がイオン経路沿い単調増加勾配となるよう衝突セルを動作させるステップを有する方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の方法において、イオン群が衝突セルから出ていく方向に対して直交する方向に沿いイオン群を衝突セル内に入れるステップを有する方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の方法であって、衝突セルが複数本の長尺ロッド状電極を有し、この電極が少なくとも２個の構成部分を有する複合的電極である方法において、各長尺ロッド状電極の各構成部分に対しＲＦ電位を印加するステップと、各長尺ロッド状電極の各構成部分に対し相異なる直流電位を印加するステップと、を有する方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、更に、複合的電極たる長尺ロッド状電極を挟む位置にある一対の電極に直流電位を印加するステップを有する方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうち何れか１項に記載の方法において、イオントラップ内又はイオントラップの隣に配置されているイオン検出器をイオントラップ内イオン群の質量スペクトラムが得られるよう動作させるステップを有する方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、イオントラップから略直交方向に放出されたイオン群の一部を遮るようイオン検出器をイオントラップの隣に配置する方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、イオントラップを相対向する側から挟む位置にイオン検出器及び衝突セルを配置する方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のうち何れか１項に記載の方法において、イオントラップ内にトラッピングされている前駆イオン群の質量スペクトラムが得られるようイオン検出器を動作させるステップと、フラグメントイオン群の質量スペクトラムが得られるよう飛行時間型質量分析部を動作させるステップと、を有し、これら走査によってＭＳ／ＭＳ法を実行する方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のうち何れか１項に記載の方法において、イオン源にて発生した広めｍ／ｚ値域内イオン群をイオントラップ内に入れるステップと、イオン源から入ってきたイオン群を広めｍ／ｚ値域の略全体に亘りトラッピングしそのうち狭めｍ／ｚ値域内イオン群をイオントラップから略直交方向へと放出するステップと、を有する方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のうち何れか１項に記載の方法において、自動利得制御を用い決定したイオン量範囲内でイオントラップを充填するステップを有する方法。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のうち何れか１項に記載の方法において、基準化合物のイオン群を衝突セル内に注入するステップを有する方法。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７のうち何れか１項に記載の方法であって、イオントラップが、第１トラッピング領域内を通り第２トラッピング領域内へと向かうイオン経路を画定する共通軸沿いに略同軸配置された第１及び第２トラッピング領域を有する複合的イオントラップである方法において、
イオン源にて発生した広めｍ／ｚ値域内イオン群をイオン経路沿いに第１トラッピング領域内に入れるステップと、
イオン源から入ってきたイオン群を広めｍ／ｚ値域の略全体に亘りトラッピングし更にそのうち中間ｍ／ｚ値域内イオン群を軸方向に放出してイオン経路沿いに第２トラッピング領域へと移動させるよう第１トラッピング領域を動作させるステップと、
第１トラッピング領域から入ってきたイオン群をトラッピングし更にそのうち狭めｍ／ｚ値域内イオン群を放出するよう第２トラッピング領域を動作させるステップと、
を有する方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、第１トラッピング領域と第２トラッピング領域とが第１ポテンシャル障壁によって隔てられている方法において、第１ポテンシャル障壁を克服して第２トラッピング領域へと移動するのに十分なエネルギまで中間ｍ／ｚ値域内イオン群を励起することにより第１トラッピング領域からイオン群を放出するステップを有する方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、第１トラッピング領域の第１端部にはイオン群が第１トラッピング領域内に入るための入口がまた第２端部にはイオン群が第１トラッピング領域を出ていくための出口があり、第１ポテンシャル障壁をこの出口に配置する方法において、第１トラッピング領域内に入ってきたイオン群を反射するよう第１ポテンシャル障壁を設定するステップと、これに引き続き第１ポテンシャル障壁より高い第２ポテンシャル障壁を第１トラッピング領域の入口に生成してイオン群を第１トラッピング領域内にトラッピングするステップと、第１ポテンシャル障壁を克服するには十分だが第２ポテンシャル障壁を克服するには不十分な程度に中間ｍ／ｚ値域内イオン群を励起するステップと、を有する方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、直流ポテンシャルを用いて第２ポテンシャル障壁を形成する方法。
【請求項２２】
請求項１８乃至２１のうち何れか１項に記載の方法において、第１トラッピング領域内に入ってきたイオン群を反射するよう直流ポテンシャルを用いて第１ポテンシャル障壁を設定する方法。
【請求項２３】
請求項１８乃至２２のうち何れか１項に記載の方法において、第１ポテンシャル障壁に交流ポテンシャルを付加することにより中間ｍ／ｚ値域内イオン群を励起する方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、第２トラッピング領域内にトラッピングされているイオン群を交流ポテンシャルを用いて励起する方法。
【請求項２５】
請求項１８乃至２４のうち何れか１項に記載の方法において、イオン群を入れることによって第２トラッピング領域を空間電荷限界内所定イオン量まで充填するステップを有する方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法において、この所定イオン量を自動利得制御により決定するステップを有する方法。
【請求項２７】
請求項１乃至２６のうち何れか１項に記載の方法において、広めｍ／ｚ値域内イオン群が発生するようイオン源を動作させるステップと、狭めｍ／ｚ値域内イオン群をその略直交方向に放出するようイオントラップを動作させるステップと、を有する方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法において、狭めｍ／ｚ値域内イオン群をイオントラップから略直交方向に放出する一方で後に分析、フラグメント化又はその双方に供すべく残りのイオン群はイオントラップ内に保持するステップを有する方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法において、更に、残りのイオン群のうち別の狭めｍ／ｚ値域内の少なくとも一部のイオン群を放出し衝突セル内に入れるようイオントラップを動作させるステップと、イオントラップから入ってきたイオン群をフラグメント化するよう衝突セルを動作させるステップと、を含む２回目の分析ステップを有する方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法において、更に、２回目の分析ステップにてフラグメント化したイオン群を飛行時間型質量分析部内に入れるステップと、そのフラグメントイオン群の質量スペクトラムが得られるよう飛行時間型質量分析部を動作させるステップと、を有する方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法において、飛行時間型質量分析部を用いてフラグメント化したイオン群の質量スペクトラムを得る３回目以降の分析ステップを有する方法。
【請求項３２】
請求項３０又は３１に記載の方法において、各回の分析ステップにて放出されるイオン群のｍ／ｚ値が属している狭めｍ／ｚ値域同士を組み合わせると中間ｍ／ｚ値域の略全体になる方法。
【請求項３３】
請求項２８乃至３２のうち何れか１項に記載の方法において、狭めｍ／ｚ値域内イオン群を放出しているときに略全ての狭めｍ／ｚ値域外イオン群をイオントラップ内に保持するステップを有する方法。
【請求項３４】
イオン源、第１トラッピング領域、複数個の伸長電極を有する第２トラッピング領域、衝突セル、イオン検出器及び飛行時間型質量分析部を備える質量分析計を用いてタンデム質量分析を行う方法であって、
イオン群が発生するようイオン源を動作させるサブステップ、イオン源にて発生したイオン群を第１トラッピング領域内に入れるサブステップ、並びに、イオン源から入ってくるイオン群のうち広めｍ／ｚ値域内前駆イオン一次群をトラッピングするよう第１トラッピング領域を動作させるサブステップを含む充填ステップと、
前駆イオン一次群のうち中間ｍ／ｚ値域内第１二次副群を放出して第２トラッピング領域へと移動させ且つ前駆イオン一次群の残りを第１トラッピング領域内に保持するよう第１トラッピング領域を動作させるサブステップ、第１トラッピング領域から入ってくる前駆イオン第１二次副群からイオン群をトラッピングするよう第２トラッピング領域を動作させるサブステップ、前駆イオン第１二次副群からトラッピングしたイオン群の質量スペクトラムが得られるようイオン検出器を動作させるサブステップ、並びに、前駆イオン第１二次副群からトラッピングしたイオン群についてフラグメント化／分析動作を複数回実行するサブステップを含む第１選別／分析ステップと、
前駆イオン一次群のうち別の中間ｍ／ｚ値域内の第２二次副群を放出し第２トラッピング領域へと移動させるよう第１トラッピング領域を動作させるサブステップ、第１トラッピング領域から入ってくる前駆イオン第２二次副群からイオン群をトラッピングするよう第２トラッピング領域を動作させるサブステップ、前駆イオン第２二次副群からトラッピングしたイオン群の質量スペクトラムが得られるようイオン検出器を動作させるサブステップ、並びに、前駆イオン第２二次副群からトラッピングしたイオン群についてフラグメント化／分析動作を複数回実行するサブステップを含む第２選別／分析ステップと、
を有し、
第１及び第２選別／分析ステップそれぞれにて複数回実行されるフラグメント化／分析動作が、それぞれ、トラッピングしたイオン群のうち狭めｍ／ｚ値域内前駆イオン三次副群を伸長電極の長手方向に対し略直交する方向に放出し衝突セル内に入れるよう第２トラッピング領域を動作させるサブステップ、第２トラッピング領域から放出された前駆イオン三次副群に属するイオン群をフラグメント化するよう衝突セルを動作させるサブステップ、得られたフラグメントイオン群を衝突セルから飛行時間型質量分析部内へと入れるサブステップ、並びに、このフラグメントイオン群の質量スペクトラムが得られるよう飛行時間型質量分析部を動作させるサブステップを含み、
二次副群各々について形成される前駆イオン三次副群が、互いに異なる狭めｍ／ｚ値域に属するイオン群である方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の方法において、前駆イオン三次副群をその時間幅が１０ｍｓｅｃ以下のパルスとして放出するステップを有する方法。
【請求項３６】
請求項３４又は３５に記載の方法において、それらによって中間ｍ／ｚ値域が占められるよう複数通りの狭めｍ／ｚ値域を設定する方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の方法において、予行時に取得した質量スペクトラムを基準として狭めｍ／ｚ値域の幅を決定するステップを有する方法。
【請求項３８】
請求項３４乃至３７のうち何れか１項に記載の方法において、第２トラッピング領域、衝突セル及び飛行時間型質量分析部の動作内容を各前駆イオン三次副群及び対応するフラグメントイオン群に適合するよう設定する方法。
【請求項３９】
イオン源、イオントラップ、衝突セル及び飛行時間型質量分析部を備えるタンデム質量分析計であって、
イオントラップが、動作時にトラッピング場を発生させる複数個の伸長電極を有し、このトラッピング場が、イオン源から入ってくるイオン群をトラッピング及び励起してイオントラップから伸長電極の長手方向に対し略直交する方向へと放出させる場であり、
衝突セルが、イオントラップから略直交方向に放出されたイオン群を受け入れてフラグメント化するよう動作し、
飛行時間型質量分析部が、このフラグメントイオン群の質量スペクトラムを取得するよう動作するタンデム質量分析計。
【請求項４０】
請求項３９に記載のタンデム質量分析計において、更に、イオントラップの隣に配置されておりイオントラップから略直交方向に放出されたイオン群を検出するよう動作するイオン検出器を備えるタンデム質量分析計。
【請求項４１】
請求項４０に記載のタンデム質量分析計において、イオントラップを相対向する側から挟む位置にイオン検出器及び飛行時間型質量分析部が配置されたタンデム質量分析計。
【請求項４２】
請求項３９乃至４１のうち何れか１項に記載のタンデム質量分析計において、衝突セルが平板状であるタンデム質量分析計。
【請求項４３】
請求項３９乃至４２のうち何れか１項に記載のタンデム質量分析計において、飛行時間型質量分析部が直交加速型であるタンデム質量分析計。
【請求項４４】
請求項４３に記載のタンデム質量分析計において、飛行時間型質量分析部がグリッドレス型であるタンデム質量分析計。
【請求項４５】
第１イオン収蔵空間を通って第２イオン収蔵空間内に至るイオン経路がその共通軸により画定されるよう略同軸に配置された第１及び第２イオン収蔵空間を有し、
第１イオン収蔵空間が、それぞれ第１イオン収蔵空間の別の端側にあり第１イオン収蔵空間を画定する入口電極及び共有電極であって第１広めｍ／ｚ値域内イオン群を第１イオン収蔵空間内にトラッピングするトラッピング場を発生させるよう動作する入口電極及び共有電極と、トラッピングしたイオン群のうち中間ｍ／ｚ値域内イオン群を励起しイオン経路に沿い第２イオン収蔵空間内へと軸方向に放出するよう動作する１個又は複数個の電極と、を有し、
第２イオン収蔵空間が、それぞれ第２イオン収蔵空間の別の端側にあり第２イオン収蔵空間を画定する上記共有電極及び追加電極であってイオン群を第２イオン収蔵空間内にトラッピングするトラッピング場を発生させるよう動作する上記共有電極及び追加電極と、トラッピングしたイオン群のうち狭めｍ／ｚ値域内イオン群を励起し第２イオン収蔵空間から出口開口を介して伸長電極の長手方向に対し略直交する方向へと放出するよう動作する複数個の伸長電極と、を有する複合的イオントラップ。
【請求項４６】
請求項４５に記載の複合的イオントラップにおいて、出口開口の長手方向と伸長電極の長手方向とが同方向である複合的イオントラップ。
【請求項４７】
請求項４５又は４６に記載の複合的イオントラップと、第２イオン収蔵空間の隣に配置されており第２イオン収蔵空間から略直交方向に放出されたイオン群を検出するよう動作するイオン検出器と、を備える質量分析計。
【請求項４８】
請求項４７に記載の質量分析計と、第２イオン収蔵空間から略直交方向に放出されたイオン群を受け入れるよう配置された飛行時間型質量分析部と、を備えるタンデム質量分析計。
【請求項４９】
請求項４８に記載のタンデム質量分析計において、第２イオン収蔵空間を相対向する側から挟む位置にイオン検出器及び飛行時間型質量分析部が配置されたタンデム質量分析計。
【請求項５０】
請求項４８又は４９に記載のタンデム質量分析計において、更に、第２イオン収蔵空間と飛行時間型質量分析部との間のイオン経路上に配置された衝突セルを備えるタンデム質量分析計。
【請求項５１】
請求項５０に記載のタンデム質量分析計において、衝突セルが平板状であるタンデム質量分析計。
【請求項５２】
請求項５１に記載のタンデム質量分析計において、衝突セルが複数本の長尺ロッド状電極を有し、この長尺ロッド状電極が少なくとも２個の構成部分を有する複合的電極であるタンデム質量分析計。
【請求項５３】
請求項５２に記載のタンデム質量分析計において、複合的電極の２個の構成部分が別々の電源に接続されたタンデム質量分析計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタンデム質量分析法に関する。本発明は、特に、これ以外を除外するものではないが、イオントラップを用いて前駆イオン群を分析及び選別し飛行時間（ＴＯＦ）型質量分析部を用いてフラグメントイオン群を分析するタンデム質量分析法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン化した分子の構造的解明にはしばしばタンデム質量分析計が用いられる。タンデム質量分析計においては、その第１分析段即ち第１質量分析部（ＭＳ−１）にて特定の前駆イオンが選別され、選別された前駆イオン群が例えば衝突セル内でフラグメント化（フラグメンテーション）され、その結果得られたフラグメントイオン即ち生成イオンが分析のためその第２分析段即ち第２質量分析部（ＭＳ−２）に移送される。この分析法はフラグメント化されたイオン群からフラグメントを選別して更にフラグメント化等し、生成されたフラグメント群をその世代毎に分析する分析法に、拡張できる。このように拡張された分析法は、通常、ＭＳn質量分析法と呼ばれている。この式中、指数ｎは質量分析段数即ちイオン世代数を表しており、従って、ＭＳ2法（ＭＳ／ＭＳ法）といえば、２世代のイオン（即ち前駆イオン及び生成イオン）を分析する２段質量分析法を指すこととなる。
【０００３】
タンデム質量分析計については、次のようにシーケンシャル型と非シーケンシャル型とに分類し、更にシーケンシャル型を空間シーケンシャル型、時間シーケンシャル型及び時空間シーケンシャル型に分類するのが妥当であろう。
【０００４】
１．空間シーケンシャル型には、（ａ）扇形磁場ハイブリッド型、（ｂ）ＱｑＱ型、（ｃ）Ｑ−ＴＯＦ型、（ｄ）ＴＯＦ−ＴＯＦ型等がある。これらのうち扇形磁場ハイブリッド型には４セクタ型、磁場トラップ型、磁場ＴＯＦ型等があり（非特許文献１等参照）、ＱｑＱ型とは三連四重極を構成する四重極Ｑのうち２番目の四重極をＲＦ特化型衝突セル即ちｑとしたものであり（非特許文献２等参照）、Ｑ−ＴＯＦ型とは四重極型質量分析部の後段にＴＯＦ型質量分析部を設けたものであり（非特許文献３、特許文献１（I. Chernushevich and B. Thomson）等参照）、ＴＯＦ−ＴＯＦ型とは衝突セルを挟み２個のＴＯＦ型質量分析部をシーケンシャルに配置したものである（特許文献２（T. J. Cornish and R. J. Cotter）等参照）。
【０００５】
２．時間シーケンシャル型には、イオントラップ型例えばポールトラップ型（Paul trap:非特許文献４等参照）、ＦＴ−ＩＣＲ（フーリエ変換型イオンサイクロトロン共鳴）型（非特許文献５等参照）、半径方向放出ＬＴＭＳ（リニアトラップ型質量分析計）型（特許文献３（M. E. Bier and J. E. Syka）等参照）、軸方向放出ＬＴＭＳ型（特許文献４（J. Hager）等参照）等がある。
【０００６】
３．時空間シーケンシャル型には、（ａ）３Ｄ−ＴＯＦ型（非特許文献６、特許文献５（E. Kawato）等参照）、（ｂ）ＬＴ／ＦＴ−ＩＣＲ型（非特許文献７、非特許文献８等参照）、（ｃ）ＬＴ／ＴＯＦ型（例えば分析的ＬＴ／ＴＯＦ型のものについては特許文献６（C. M. Whitehouse, T. Dresch and B. Andrien）を、四重極トラップ／ＴＯＦ型のものについては特許文献７（J. W. Hager）を参照）がある。
【０００７】
タンデム質量分析法に適する非シーケンシャル型質量分析計も数多く文献に現れている（非特許文献９、特許文献８（R. Reinhold and A. V. Verentchikov）等参照）。
【０００８】
以上のうち特許文献７により開示されているタンデム質量分析計は、リニアイオントラップ型質量分析計と、このリニアイオントラップ型質量分析計の軸方向上に配置されたイオンフラグメント化用のトラッピング型衝突セルと、その後段に設けられたＴＯＦ型質量分析部とを備えている。
【０００９】
特許文献９に開示されている質量分析計は、２個以上のイオントラップを同じ軸上に並べ、必要であれば同じ軸上に更にＴＯＦ型質量分析部を並べたものである。各イオントラップがそれぞれ衝突セルとして機能するため、この質量分析計を用いてＭＳ／ＭＳ法やＭＳn法を実行することができる。
【００１０】
特許文献７及び９記載の質量分析計は、イオントラップから衝突セルへ更にＴＯＦ型質量分析部へと軸方向に沿いイオン群を放出する、という仕組みに依っている点で、何れも標準的なものである。しかしながら、それによってまた、両者とも、分析速度（即ち１ｓｅｃ当たりＭＳ／ＭＳ法実行回数）向上に空間電荷効果が邪魔になるという問題にさらされている。即ち、ＴＯＦ型質量分析部にて安定した実行結果データを得るにはそのＴＯＦ型質量分析部によって十分多くのフラグメントイオン群を検出できねばならないが、それを確実にするには、その規模がどんどん増していくイオン群を上流部（特に少なくとも１種類の前駆イオンがフラグメント化及び分析される場所）に収蔵できねばならない。初段分析部内の上流部に大規模なイオン群が存在している場合、そのイオン群の規模が大きくなるに連れ、空間電荷効果によってその分析部の分解能及び精度が低下していくこととなる。しかしながら、プロテオミクス（プロテオーム解析・全タンパク質解析）等のように高スループットが要求される用途にて使用できるようにする上で重要なことは、これまでは到底達成し得なかった分析速度を達成すること、特にＭＳ／ＭＳ法による１ｓｅｃ当たりスペクトラム本数をこれまでの限界５〜１５本／ｓｅｃから数百本／ｓｅｃまで高めることであり、これを達成するには、注入されるイオン群全体を空間電荷の存否や規模に関わらず効率的に利用することだけでなく、ｍｓｅｃオーダといった高速で各前駆イオン種の質量電荷比（以下「ｍ／ｚ値」）を分析することも求められる。ＴＯＦ型質量分析部それ自体はそういった高速分析も可能なものであるから、この未達成水準を達成するには、そのＴＯＦ型質量分析部が組み込まれるシステム内でそのＴＯＦ型質量分析部よりも前段に位置している部分全て、即ちイオントラップ及び衝突セルを、この未達成水準に適うものにしなければならない。
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／３０１５９号明細書
【特許文献２】米国特許第５４６４９８５号明細書
【特許文献３】米国特許第５４２０４２５号明細書
【特許文献４】米国特許第６１７７６８８号明細書
【特許文献５】国際公開第９９／３９３６８号パンフレット
【特許文献６】米国特許第６０１１２５９号明細書
【特許文献７】米国特許第６５０４１４８号明細書
【特許文献８】米国特許第６４８３１０９号明細書
【特許文献９】国際公開第０１／１５２０１号パンフレット
【特許文献１０】米国特許第５５７２０２２号明細書
【特許文献１１】米国特許第５７６３８７８号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００２／９２９８０号明細書
【特許文献１３】欧州特許出願公開第１２６７３８７号明細書
【特許文献１４】米国特許第５８４７３８６号明細書
【特許文献１５】米国特許第６１１１２５０号明細書
【特許文献１６】米国特許第６３１６７６８号明細書
【特許文献１７】米国特許出願公開第２００２／６３２０９号明細書
【特許文献１８】国際公開第０１／１１６６０号パンフレット
【特許文献１９】国際公開第０２／７８０４６号パンフレット
【特許文献２０】国際公開第９８／５６０２９号パンフレット
【特許文献２１】国際公開第００／７０３３５号パンフレット
【非特許文献１】F. W. McLafferty Ed., "Tandem mass spectrometry", Wiley-Interscience, New York, 1983
【非特許文献２】Hunt DF, Buko AM, Ballard JM, Shabanowitz J and Giordani AB, "Biomedical Mass Spectrometry", 8 (9) (1981), pp.397-408
【非特許文献３】H. R. Morris, T. Paxton, A. Dell, J. Langhorne, M. Berg, R.S. Bordoli, J. Hoyes and R. H. Bateman, Rapid Comm. in Mass Spectrom., 10 (1996), pp.889-896
【非特許文献４】R. E. March and R. J. Hughes, "Quadrupole Storage Mass Spectrometry", John Wiley, Chichester, 1989
【非特許文献５】A. G. Marshall and F. R. Verdum, "Fourier transforms in NMR, Optical and Mass Spectrometry", Elsevier, Amsterdam, 1990
【非特許文献６】S. M. Michael, M. Chen and D. M. Lubman, Rev. Sci. Instrum., 63(10) (1992), pp.4277-4284
【非特許文献７】M. E. Belov, E. N. Nikolaev, A. G. Anderson et al., Anal. Chem., 73 (2001), pp.253
【非特許文献８】J. E. P. Syka, D. L. Bai et al., Proc. 49th ASMS Conf. Mass Spectrom., Chicago, IL, 2001
【非特許文献９】J. T. Stults, C. G. Enke and J. F. Holland, Anal. Chem., 55 (1983), pp.1323-1330
【非特許文献１０】D. Gerlich, "State-Selected and State-to-State Ion-Molecule Reaction Dynamics, Part 1: Experiment", Ed. C. Ng, M. Baer, Adv. Chem. Phys. Series, Vol.82, John Wiley, Chichester, 1992, pp.1-176
【非特許文献１１】Hoaglund-Hyzer, J. Li and D. E. Clemmer, Anal. Chem., 72 (2000), pp.2737-2740
【非特許文献１２】A. A. Makarov, D. R. Bandura, Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc., v.127 (1993), pp.45-55
【発明の開示】
【００１２】
こういった従来技術における問題点に対策するため、本発明の第１実施形態に係る方法は、イオン源、複数個の伸長電極を有するイオントラップ、衝突セル及びＴＯＦ型質量分析部を備える質量分析計を使用しタンデム質量分析を行う方法において、イオン源から入ってくるイオン群をトラッピングし、更にその伸長電極の長手方向に対し略直交する方向へと放出され衝突セルに向け移動していくようこのトラッピングしたイオン群を励起するステップと、イオントラップから入ってくるイオン群を衝突セル内でフラグメント化するステップと、得られたフラグメントイオン群をＴＯＦ型質量分析部に向け移動していくよう衝突セルから放出するステップと、その内部にいるイオン群の質量スペクトラムが得られるようＴＯＦ型質量分析部を動作させるステップと、を有するものである。
【００１３】
ここに、リニアイオントラップ等のイオントラップから略直交方向へとイオン群を放出させることができれば、それは、標準的構成として広く受け入れられている軸方向放出型タンデム質量分析計に対して、明確な特徴となる。しかしながら、長らく、直交方向放出というやり方では軸方向放出に比べ質的に非常に劣ったものしか得られない、と暗黙のうちに考えられてきた。それは、イオン群のビーム寸法を比べると軸方向放出時より直交方向放出時の方が大きくなるであろうと考えられたためであり、またイオン群を捕捉及びフラグメント化しＴＯＦ型質量分析部へと送給するための装置を革新しない限りこの問題を解決できないと考えられたためであった。また、得られるイオンビームが高エネルギ域に広がることも問題であった。
【００１４】
これに対して、本願出願人は、直交方向放出によって非常に高い性能を実現できること、並びにこれが大ビーム寸法及び高エネルギ放出という短所を補ってあまりある長所であるということを、実証することができた。特に、直交放出においては、典型的なことに、非常に高い放出効率、非常に高い走査速度、イオン母集団に対するより好適な制御、非常に大きな空間電荷容量等を実現できる。更に、放出したイオン群をガス充填済の衝突セルへと送り込むようにすれば、衝突セルにてイオン群が衝突によりエネルギを失いフラグメント化を引き起こすこととなるため、高エネルギ放出に潜在する問題を軽減することができる。
【００１５】
ここでいう衝突セルとはイオン群のフラグメント化に使用できるあらゆる空間を指している。イオン群をフラグメント化するには例えばガス、電子又は光子を衝突セル内に入れればよい。
【００１６】
望ましくは、トラッピングされているイオン群をリボン状ビームにしてリニアイオントラップから衝突セル内へと放出する。そのようにすれば、その性能、速度乃至放出効率を損なうことなしに、イオントラップの空間電荷容量が増大する。また、このリボン状ビームを受け入れられるよう衝突セルを平板状にするのが望ましい。例えば、基本的に平板状で注入されたイオン群を好ましくはより小さな開口内へと合焦していく導路場が衝突セルにて発生するよう、衝突セルを構成すればよい。
【００１７】
実施に当たっては、衝突セルを複数本の長尺ロッド状電極を有する構成とし、またこの電極を少なくとも２個の構成部分を有する複合的電極とし、各長尺ロッド状電極の各構成部分に対しＲＦ電位を印加するステップ及び各長尺ロッド状電極の各構成部分に対し相異なる直流電位を印加するステップを実行するようにするのが、望ましい。
【００１８】
注記すべきことに、複数本の長尺ロッド状電極を全て衝突セル内に配置する必要はない。更に、各長尺ロッド状電極の各構成部分に対し印加するＲＦ電位は互いに同じであってもよいし互いに異なっていてもよいし、各長尺ロッド状電極の各構成部分に対し印加する直流電位は互いに同じであってもよいし互いに異なっていてもよい。更に、複合的電極たる長尺ロッド状電極を挟む位置に一対の電極を設け、これに直流電位を印加するステップを実行することとしてもよい。
【００１９】
また、実施に当たり、衝突セルに一組の電極を設けそれらには直流電圧のみを印加することとし、それにより、イオン群を衝突セルから出口開口に向け収束させる引出用の場を発生させるようにしてもよい。
【００２０】
好ましくは、イオントラップ内又はイオントラップの隣に配置されているイオン検出器をイオントラップ内イオン群の質量スペクトラムが得られるよう動作させるステップを実行する。その際、イオントラップ（そのトラッピング領域）内にトラッピングされている前駆イオン群の質量スペクトラムが得られるようイオン検出器を動作させるステップと、フラグメントイオン群の質量スペクトラムが得られるようＴＯＦ型質量分析部を動作させるステップと、を実行し、これら走査によってＭＳ／ＭＳ法を実行することもできる。
【００２１】
イオン検出器は、また、イオントラップから略直交方向に放出されたイオン群の一部を遮るようイオントラップの隣に配置してもよい。イオン検出器及び衝突セルは、イオントラップを相対向する側から挟み込む位置に配置するのが好都合である。好ましくは、イオン源にて発生した広めｍ／ｚ値域（relatively broad range of m/z values）内イオン群をイオントラップ内に入れるステップと、イオン源から入ってきたイオン群を広めｍ／ｚ値域の略全体に亘りトラッピングし狭めｍ／ｚ値域（relatively narrow range of m/z values）内イオン群を略直交方向へと放出するステップと、を実行する（ｍはイオンの質量、ｚはそのイオンにより搬送されている電荷を単位電荷ｅにより除して得られる電荷数）。
【００２２】
現時点において実施に好ましいと認められるのは、広めｍ／ｚ値域を２００〜２０００Ｔｈのオーダの広さとすることであり、これは４００〜４０００Ｔｈのオーダとすることもできる（Ｔｈは「トンプソン」と読み、１Ｔｈは１ａｍｕ（atomic mass unit:原子質量単位）を単位電荷で除した値に等しい）。
【００２３】
また、狭めｍ／ｚ値域内イオン群をイオントラップ（第２トラッピング領域）から略直交方向に放出する一方で後に分析、フラグメント化又はその双方に供すべく残りのイオン群はイオントラップ（第２トラッピング領域）内に保持するステップを、実行するようにしてもよい。
【００２４】
ある狭めｍ／ｚ値域について放出を行うときに他のｍ／ｚ値域内のイオン群をイオントラップ内に保持するというやり方は、イオントラップ（第２トラッピング領域）を再充填することなしに、イオントラップ（第２トラッピング領域）から別の狭めｍ／ｚ値域内のイオン群を放出しフラグメント化し分析することができるという点で、好都合である。
【００２５】
これは、複数前駆イオン種から生成されるフラグメントイオン群の質量スペクトラム群を迅速に収集できるという点で、有用である。即ち、それぞれ異なる狭めｍ／ｚ値域内の前駆イオン群から生成されたフラグメントイオン群をＴＯＦ型質量分析部内にシーケンシャルに入れていくステップと、前駆イオン群の各狭めｍ／ｚ値域に係るフラグメントイオン群についてそれぞれその質量スペクトラムが得られるようＴＯＦ型質量分析部を動作させるステップと、を実行することもできる。引き続きフラグメント化レイヤ及び分析レイヤを実行すれば、好適にも、例えば、全前駆イオンピークについて質量スペクトラム群を得ることができる。
【００２６】
イオン群の一部を放出させるときに残りのイオン群を保持するという手法により得られる利点は、複合的イオントラップの第１トラッピング領域に関しても享受できる。即ち、中間ｍ／ｚ値域（intermediate range of m/z values）内イオン群を放出しているときに残りの中間ｍ／ｚ値域外イオン群を第１トラッピング領域内に保持するステップを、実行することもできる。その際、中間ｍ／ｚ値域外イオン群を略全て保持するのが望ましい。
【００２７】
第１実施形態の他の特徴事項については別紙特許請求の範囲に記載されている。
【００２８】
本発明の第２実施形態に係る方法は、イオン源、イオントラップ、衝突セル及びＴＯＦ型質量分析部を備える質量分析計を使用しタンデム質量分析を行う方法において、広めｍ／ｚ地域内イオン群が発生するようイオン源を動作させるステップと、イオン源にて発生したイオン群をイオントラップ内に入れるステップと、イオン源から入ってきたイオン群をトラッピングしそのうち狭めｍ／ｚ地域内イオン群を放出して衝突セル内に入れ残りのイオン群を後の分析、フラグメント化又はその双方のためイオントラップ内に保持するようイオントラップを動作させるステップと、イオントラップから入ってきたイオン群をフラグメント化するよう衝突セルを動作させるステップと、得られたフラグメントイオン群を衝突セルからＴＯＦ型質量分析部内に入れるステップと、フラグメントイオン群の質量スペクトラムが得られるようＴＯＦ型質量分析部を動作させるステップと、を有するものである。
【００２９】
本発明の第３実施形態に係る方法は、イオン源、第１トラッピング領域、複数個の伸長電極を有する第２トラッピング領域、衝突セル、イオン検出器及びＴＯＦ型質量分析部を備える質量分析計を用いてタンデム質量分析を行う方法において、充填ステップ並びに第１及び第２選別／分析ステップを有するものである。この充填ステップは、イオン群が発生するようイオン源を動作させるサブステップと、イオン源にて発生したイオン群を第１トラッピング領域内に入れるサブステップと、イオン源から入ってくるイオン群のうち広めｍ／ｚ値域内前駆イオン一次群をトラッピングするよう第１トラッピング領域を動作させるサブステップと、を有する。
【００３０】
第１選別／分析ステップは、前駆イオン一次群のうち中間ｍ／ｚ値域内第１二次副群を放出して第２トラッピング領域へと移動させ且つ前駆イオン一次群の残りを第１トラッピング領域内に保持するよう第１トラッピング領域を動作させるサブステップと、第１トラッピング領域から入ってくる前駆イオン第１二次副群からイオン群をトラッピングするよう第２トラッピング領域を動作させるサブステップと、前駆イオン第１二次副群からトラッピングしたイオン群の質量スペクトラムが得られるようイオン検出器を動作させるサブステップと、前駆イオン第１二次副群からトラッピングしたイオン群についてフラグメント化／分析動作を複数回実行するサブステップと、を有する。
【００３１】
第２選別／分析ステップは、前駆イオン一次群のうち別の中間ｍ／ｚ値域内の第２二次副群を放出し第２トラッピング領域へと移動させるよう第１トラッピング領域を動作させるサブステップと、第１トラッピング領域から入ってくる前駆イオン第２二次副群からイオン群をトラッピングするよう第２トラッピング領域を動作させるサブステップと、前駆イオン第２二次副群からトラッピングしたイオン群の質量スペクトラムが得られるようＴＯＦ型質量分析部を動作させるサブステップと、前駆イオン第２二次副群からトラッピングしたイオン群についてフラグメント化／分析動作を複数回実行するサブステップと、を有する。
【００３２】
第１及び第２選別／分析ステップそれぞれにて複数回実行されるフラグメント化／分析動作は、それぞれ、トラッピングしたイオン群のうち狭めｍ／ｚ値域内前駆イオン三次副群を伸長電極の長手方向に対し略直交する方向に放出し衝突セル内に入れるよう第２トラッピング領域を動作させるサブステップと、第２トラッピング領域から放出された前駆イオン三次副群に属するイオン群をフラグメント化するよう衝突セルを動作させるサブステップと、得られたフラグメントイオン群を衝突セルからＴＯＦ型質量分析部内へと入れるサブステップと、このフラグメントイオン群の質量スペクトラムが得られるようＴＯＦ型質量分析部を動作させるサブステップと、を含む動作である。二次副群各々における前駆イオン三次副群は、互いに異なる狭めｍ／ｚ値域に属するイオン群であるものとする。
【００３３】
明白なことではあるが、ここで用いている「一次」、「二次」及び「三次」という用語は前駆イオンの階層的構造を表している。即ち、一次群が属する広めｍ／ｚ値域よりも二次副群が属する中間ｍ／ｚ値域の方が狭く、三次副群が属する狭めｍ／ｚ値域は更に狭いことを表しているのであって、フラグメント化段の順番を表しているのではない。実際、フラグメント化が実行されるのは前駆イオン三次副群についてのみである。
【００３４】
この構成の利点は、イオン源からのイオン群による充填を１回行うのみでよいためＭＳ／ＭＳ法を迅速に実行できることである。更に、前駆イオン群をそのｍ／ｚ値域が狭まっていくよう段々と細分しているため、トラッピング領域及び衝突セルのイオン容量をその空間電荷限界内においてより適切なものとすることができる。
【００３５】
なお、第３、第４等々の選別／分析ステップを実行するようにしてもよい。また、全ての選別／分析ステップにおいてフラグメント化／分析動作を複数回実行する必要はないし、フラグメント化／分析動作を全く行う必要がないこともある。例えば、特定の前駆イオン二次副群から得られた質量スペクトラム中に注目すべきピークが全く或いは１個しか現れていない場合、フラグメント化が望まれることもなかろう。
【００３６】
前駆イオン三次副群は、その時間幅が１０ｍｓｅｃ以下のパルスとして第２トラッピング領域から放出することができる。このパルスの時間幅は５ｍｓｅｃ以下とするのが望ましく、２ｍｓｅｃ以下とするのがより望ましく、１ｍｓｅｃ以下とするのが更に望ましく、最も望ましいのは０．５ｍｓｅｃ以下とすることである。更に、フラグメントイオン群も、その時間幅が１０ｍｓｅｃ以下のパルスとして放出することができる。このパルスの時間幅も５ｍｓｅｃ以下とするのが望ましく、２ｍｓｅｃ以下とするのがより望ましく、１ｍｓｅｃ以下とするのが更に望ましく、最も望ましいのは０．５ｍｓｅｃ以下とすることである。これらのパルスを用いれば、フラグメントイオンを直に押し、衝突セルの出口セグメントからＴＯＦ型質量分析部内に押し入れまたＴＯＦ型質量分析部内に押しとどめることができる。なお、本段落に記載の事項は、トラッピング領域を複数個有するイオントラップではなく１個しか有していないイオントラップを用いた質量分析法にも適用できる。
【００３７】
また、二次副群１個について多数の三次副群を設定することもでき、それら三次副群に係る狭めｍ／ｚ値域は、それら複数通りの狭めｍ／ｚ値域を寄せ合わせ継ぎ合わせると対応する二次副群に係る中間ｍ／ｚ値域がカバーされることとなるよう、設定することができる。例えば、その中間ｍ／ｚ値域内がそれら複数通りの狭めｍ／ｚ値域によってステップ的に区切られるよう、中間ｍ／ｚ値域内に相連続する複数個の狭めｍ／ｚ値域を設定してもよい。各狭めｍ／ｚ値域端を規定する質量スペクトラムは、所属先中間ｍ／ｚ値域内にどのような質量スペクトラム群が存在するかとは無関係に決定及び格納してもよいが、事前走査によって得られる基準を利用すれば各狭めｍ／ｚ値域の幅を好適に決定することができる。事前走査においては、イオン検出器又はＴＯＦ型質量分析部により質量スペクトラム（群）が事前取得されるから、そのうち注目しているピークを基準として使用すれば各狭めｍ／ｚ値域の幅を好適に決定できる。例えば、これら注目しているピークのうち１個又は複数個が含まれる幅となるよう、事前収集した質量スペクトラム群に基づき各狭めｍ／ｚ値域の幅を設定すればよい。また、質量分析計の動作内容は、各前駆イオン三次副群及び対応するフラグメントイオン群に適合するよう設定するのが望ましい。即ち、第２トラッピング領域、衝突セル及びＴＯＦ型質量分析部の動作内容を、現在扱っている狭めｍ／ｚ値域に応じて変更していくのが望ましい。本段落に記載の事項もまた、トラッピング領域を複数個有するイオントラップではなく１個しか有していないイオントラップを用いた質量分析法にも適用できる。
【００３８】
本発明の第４実施形態に係るタンデム質量分析計は、イオン源、イオントラップ、衝突セル及びＴＯＦ型質量分析部を備え、イオントラップが、動作時にトラッピング場を発生させる複数個の伸長電極を有し、このトラッピング場が、イオン源から入ってくるイオン群をトラッピング及び励起してイオントラップから伸長電極の長手方向に対し略直交する方向へと放出させる場であり、衝突セルが、イオントラップから略直交方向に放出されたイオン群を受け入れてフラグメント化するよう動作し、ＴＯＦ型質量分析部が、このフラグメントイオン群の質量スペクトラムを取得するよう動作するタンデム質量分析計である。
【００３９】
更に、イオントラップの隣にイオン検出器を配置し、イオントラップから略直交方向に放出されたイオン群を検出するとよい。イオン検出器及びＴＯＦ型質量分析部は、イオントラップを相対向する側から挟む位置に配置するとよい。
【００４０】
好ましくは、衝突セルを平板状とする。
【００４１】
本発明の第５実施形態に係る複合的イオントラップは、第１イオン収蔵空間を通って第２イオン収蔵空間内に至るイオン経路がその共通軸により画定されるよう略同軸に配置された第１及び第２イオン収蔵空間を有し、第１イオン収蔵空間が、それぞれ第１イオン収蔵空間の別の端側にあり第１イオン収蔵空間を画定する入口電極及び共有電極であってイオン群を第１イオン収蔵空間内にトラッピングするトラッピング場を発生させるよう動作する入口電極及び共有電極と、トラッピングしたイオン群のうち第１ｍ／ｚ値域内イオン群を励起しイオン経路に沿い第２イオン収蔵空間内へと軸方向に放出するよう動作する１個又は複数個の電極と、を有し、第２イオン収蔵空間が、それぞれ第２イオン収蔵空間の別の端側にあり第２イオン収蔵空間を画定する上記共有電極及び追加電極であってイオン群を第２イオン収蔵空間内にトラッピングするトラッピング場を発生させるよう動作する上記共有電極及び追加電極と、トラッピングしたイオン群のうち第２ｍ／ｚ値域内イオン群を励起し第２イオン収蔵空間から出口開口を介して伸長電極の長手方向に対し略直交する方向へと放出するよう動作する複数個の伸長電極と、を有する複合的イオントラップである。
【００４２】
好ましくは、出口開口の長手方向と伸長電極の長手方向とを同方向にする。
【００４３】
本件技術分野における習熟者（以下「当業者」）であれば、本発明の第１及び第２実施形態に関して説明した多くの利点が、これらタンデム質量分析法、質量分析計及び複合的イオントラップにおいても同様に成立することを、理解できよう。
【００４４】
本発明によれば、多数種類の親イオン群について１回の走査でタンデム質量分析データを取得する技術を実施に移せる方法及び装置を、得ることができる。実施に当たっては、本発明は、例えば、リニアトラップ型質量分析計とＴＯＦ型質量分析計とを複合させたハイブリッド型質量分析計という形態を採り得、また当該ハイブリッド型質量分析計を使用する方法という形態を採り得る。このハイブリッド型質量分析計は、例えば、リニアトラップと、リニアトラップから半径方向に放出されたイオンを受け入れるよう配置された衝突セル／イオン導路と、ＴＯＦ型質量分析部とを備える。このハイブリッド型質量分析計を動作させると、例えば、イオン群がイオントラップ内に蓄積され、蓄積されたイオン群のうち少なくとも一部が衝突セル内に入るようイオン群が直交方向に放出／引出され、そのイオン群が衝突セル内で１種類又は複数種類の標的ガスと衝突し、その結果生じたイオン群が衝突セルを出て分析のためＴＯＦ型質量分析部に送り込まれる。このハイブリッド型質量分析計は、リニアトラップの全質量範囲に亘り走査を行う場合でも各前駆イオン種毎に全フラグメントスペクトラムを取得できるよう、構成することができる。これは、ＴＯＦ型分析のタイムスケールとＬＴＭＳ型分析のタイムスケールとを適切に整合させることと、リニアトラップからの直交方向イオン群放出との組合せにより、実現できる。
【００４５】
実施に当たっては、ＴＯＦ型質量分析部を、複数個のチャネルを有益に使用する利点を有しまた十分なダイナミックレンジ及び取得速度を呈する構成とすることができる。このようにすることは、クロマトグラフィ特に液相クロマトグラフィに適したタイムスケールにて質量分析を実行する上で、非常に望ましいことである。このことが意味しているのは、各ＭＳ／ＭＳ法スペクトラムを１〜２ｍｓｅｃの時間枠内で取得しつつも、広いＭＳ／ＭＳ法データ空間に亘るデータを１ｓｅｃ未満〜２ｓｅｃオーダのタイムスケールで取得できることである。
【００４６】
以上説明した本発明の何個かの実施形態について、以下、添付図面を参照しながらより詳細に説明する。特に断り書きのない限り、本願においては、あらゆる技術用語及び科学用語を、本発明が属する分野に係る当業者の常識に従い使用している。また、本願中で言及している刊行物、特許出願、特許その他の参照文献は何れもその参照を以てその全体が本願中に繰り入れられるものとし、繰り入れられる文献間に不一致点がある場合は定義を与える記載を含め本願明細書における記載が優先されるものとする。本願における説明及び図示により、本発明の他の特徴的構成、目的及び利点がより明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
図１に、本発明の一実施形態に係るＬＴＭＳ／ＴＯＦハイブリッド型質量分析計の構成を示す。この質量分析計は、イオン源１０、リニアトラップ型質量分析計（ＬＴＭＳ）３０、オプションの電子増倍管型イオン検出器４０、衝突セル５０、複数個のイオンビーム整形レンズ６０、飛行時間（ＴＯＦ）型質量分析部７０及びデータ取得システム１１０を備えている。イオン源１０は、ここではＥＳＩ（エレクトロスプレーイオン化）型イオン源を示してあるが、どのような種類のものであってもよい。イオン源１０は移送光学系２０を有しており、この移送光学系２０には、図示しないが、任意段数の選別移送段及び差圧ポンピング段を設けることができる。ＬＴＭＳ３０は、その電極として、ｙ軸方向ロッド３１並びにスロット付ｘ軸方向ロッド３２及び３３を有している。電子増倍管型イオン検出器４０はロッド３２に形成されているスロットと対向しており、従って、リニアトラップ３０から半径方向に放出されるイオン群をこのロッド３２のスロットを介して受け入れることができる。衝突セル５０はロッド３３に形成されているスロットと対向しておりまた検出器４０と相対向している。検出器４０に対向しているスロットと衝突セル５０に対向しているスロットは相応した寸法及び形状とすればよい。衝突セル５０は、外装体５１、ガスライン５２及びＲＦロッド状電極５３に加え、好ましくは直流場形成補助電極（素子）群５４を有している。ＬＴＭＳ３０対衝突セル５０間隙は、少なくとも１段の（好ましくは２段の）差圧ポンピング段（簡略化のため図示せず）によりポンピングしておく必要がある。衝突セル５０内に充填するガスはＬＴＭＳ３０内に充填するガスとは違うものにすることができる。例えば、窒素、二酸化炭素、アルゴンその他、あらゆるガスを使用できる。イオンビーム整形レンズ６０は衝突セル６０の出口側に配置されており、この衝突セルから出てＴＯＦ型質量分析部７０に行く途上にあるイオン群に作用する。ＴＯＦ型質量分析部７０は直交型とするのが望ましく、プッシャ７５、飛行管８０、この飛行管８０にオプションで付加されているイオン鏡９０、並びにイオン検出器１００を有している。従って、レンズ６０からＴＯＦ型質量分析部７０に入ったイオン群はプッシャ７５によってその向きを９０°変え、鏡９０に向かって動いていく。鏡９０はイオン移動方向を反転させ検出器１００に向かわせる。そして、データ取得システム１１０は検出器４０及び１００からデータを取得する。
【００４８】
この分析計は真空室１２０内に収容されており、この真空室１２０は真空ポンプ１２１及び１２２によって減圧乃至真空化される。
【００４９】
次に、図１に示したハイブリッド型質量分析計を用い複数種類の親イオン群から１回の走査でタンデム質量分析データを取得する方法の一例を説明する。この方法においては次のような手順に従いこのハイブリッド型質量分析計を動作させる。
【００５０】
１．まず、ＭＡＬＤＩ（マトリックス支援レーザ脱離イオン化）、ＥＳＩ、ＦＩ（電場イオン化）、ＥＩ（電子イオン化）、ＣＩ（化学イオン化）等様々な既知方式によるイオン源１０にてイオンを発生させ、移送光学系／装置２０を介してＬＴＭＳ３０へと送り込む。
【００５１】
２．次に、ＬＴＭＳ３０内にイオン群を蓄積及びトラッピングする。これを実行するには次の２手法（ａ）及び（ｂ）のうち何れかを採ればよい。これらのうちより好ましいのは手法（ａ）、即ち特許文献１０（J. Schwartz, X. Zhou and M. Bier）に記載されているＡＧＣ（自動利得制御）法である。この手法においては、増倍管型イオン検出器４０をイオン蓄積個数計測手段として用い、イオン注入時間が与えられている予備実行時にイオン蓄積個数を計測する。この計測を通じ、リニアトラップ３０内イオン蓄積速度、ひいては本実行時におけるイオン注入時間最適値を推定できる。また、イオン群は、ある既知の時間に亘りリニアトラップ内に蓄積された後このイオントラップ３０から放出され、そのうち幾分かが検出器４０に入射する。こういった構成の放射方向放出ＬＴＭＳ３０は特許文献３に記載の従来型放射方向放出ＬＴＭＳに相応するものであるが、本実施形態においてはイオン放出をｍ／ｚ値順に行うことができ、イオン放出順がｍ／ｚ値の順になっていれば、指定ｍ／ｚ値域内の所望個数のイオンでそのリニアトラップ３０内を満たすのに必要なイオン注入時間を推定する際、検出器４０の利得のｍ／ｚ依存性を補正できる。或いは、検出器４０をリニアトラップ３０の終端部に実装してイオン群を軸方向に沿いひとまとめに検出器４０へと放出させるようにし、リニアトラップ３０内にトラッピングしてあるイオンの個数を検出器４０にて検出、推定及び制御するようにすることもできる。また、手法（ｂ）は、先の実行時に検出したイオン電流合計値に基づき後の実行時についての蓄積時間最適値を推定する、という手法である。
【００５２】
３．リニアトラップ３０内へのイオン注入中は、補助電圧（広帯域波形）をロッド状電極３１〜３３に印加することによって、リニアトラップ３０内に初期収蔵される前駆イオン群のｍ／ｚ値域を制御する。その際ＬＴＭＳ３０に適用される手法は、従来型ＬＴＭＳを作動させる場合と同様の手法である。
【００５３】
４．補助電圧はイオン注入後にも引き続いて印加することができる。そのようにすれば、（ａ）ｍ／ｚ値域（群）による分析対象前駆イオン群の選別をより好適に行うことができる。（ｂ）前駆イオン群の中からある狭いｍ／ｚ値域内の前駆イオン群を選別することができるため、単一の又は数種のイオン種を選り出して励起し又はフラグメント化し若しくは反応させ、フラグメントイオン又は生成イオンを生成することができる。この励起、フラグメント化又は反応手順をｎ−２回繰り返せば、ＭＳn法を実行できる（ＭＳnがＭＳn-2とＭＳ／ＭＳの組合せであるため）。その際に実行するｎ−２段に亘る分離及びフラグメント化（ＭＳn-2）は、従来型ＬＴＭＳによるＭＳn法実行時に初段（ＭＳn-1）実行に使用していた手法と、実質的に同様の手法でよい。（ｃ）どのようなかたちであれリニアトラップ３０内イオン群を操り又は引き出すことができる。
【００５４】
５．イオン蓄積／操作ステップを実行した後は前駆イオン群が直交方向に送出される。その際、イオン群のうち少なくとも半分が衝突セル／平板状イオン導路５０に向かって出ていくようにするのがよかろう。この放出は次のように様々な手法で実行し得る。（ａ）トラッピングされているイオン群を一グループとして引き出してもよい。（ｂ）イオン群をｍ／ｚ選択的に、ｍ／ｚ値の順に又はその双方の組合せで引き出してもよい。（ｃ）イオン群をｍ／ｚ選択的に又はｍ／ｚ値の順に引き出すことは、リニアトラップ３０から衝突セルとは逆の側へと出てくるイオンを検出するイオン検出器４０にとって、特に好都合である。実際、検出器４０においてはトラッピングされているイオン群のうち残りの半分を計測対象とすることができ、イオン検出器４０によって記録される信号を用い前駆イオン質量スペクトラムを得ることもできる。
【００５５】
６．ある既知のトラップ／ＴＯＦ型質量分析装置（例えば特許文献１１（J. Franzen）、特許文献１２（M. Park）参照）とは対照的なことに、このリニアトラップ３０から引き出されたイオン群は衝突セル／平板状イオン導路５０内に向かい、衝突セル／平板状イオン導路５０内でその衝突セル内に導入されている標的ガス（例えば窒素、アルゴン、キセノン、その任意の組合せ等）分子と衝突し、一般にそれにより直ちに衝突誘起解離（ＣＩＤ）を引き起こす。このとき、衝突セル／平板状イオン導路５０内に入っていくイオン群の運動エネルギが非常に低くなるよう、格別な注意を払う必要はない。入っていくイオン群の運動エネルギを低くすることはＴＯＦ型質量分析部内で前駆イオン質量スペクトラムを得るのに有用であるとされており、またそれは通常はマシュー方程式中のパラメータｑをｑ＜０．０５〜０．１とし低いＲＦ電圧を用いることによって実現できるものであるが、ここではイオン群にＣＩＤを引き起こすためｑ＞０．２〜０．５とするのが望ましい。
【００５６】
７．前駆イオン群と標的ガスとの衝突により運動エネルギを失うため、衝突セル５０にて生成されるフラグメントイオン群の運動エネルギは低くなる。そのため、衝突セル５０内ＲＦ場によってフラグメントイオン挙動をそのセル５０の中心面上で強力に合焦させることができ、またこのＲＦ場に重畳されている直流（ＤＣ）場によりフラグメントイオン群をそのセル５０の中心面沿いに衝突セル５０から引っ張り出し又は引きずり出すことができる。このようにして衝突セル５０を出るイオン群は合焦により平行化されたビームを形成している。これと同様の動作は直流特化型の構成でも実現できその構成における衝突セルはイオン移動度ドリフト管（特許文献２０及び２１（何れもD. Clemmer and J. Reilly）参照）と似た外観になるが、本実施形態ではこれらとは違い生成されたフラグメント群をそのイオン移動度により分離することは求められもせずまた強制されもしない。むしろ、その主たる目的は、イオン群を０．５〜３ｍｓｅｃオーダのできるだけ高い速度で通過させること、それも、生じ得る内部エネルギ及び運動エネルギを抑えつつドリフト時間の広がりを抑えてそれを達成することである。
【００５７】
８．衝突セル５０からのイオン群の出方には２種類のモード（ａ）及び（ｂ）があり得る。まず、モード（ａ）においては、イオン群が衝突セル５０から去るとき、強度及びｍ／ｚ値分布に従い変調された連続ビームの形態にする。このような変調がかかるのは、リニアトラップ３０から放出される前駆イオン群のｍ／ｚ値及び種類が走査されまた区切り毎に切り替わっていくためである。このモードでは、ひとまとまりの前駆イオン群が衝突セル５０内に入ってからその前駆イオン群からフラグメント群が生成され生成されたフラグメント群が衝突セル５０を出るまでの時間が、１００〜３０００μｓｅｃ以内になることを期待できよう。また、モード（ｂ）においては、場例えば直流場を大きく変化させることによってフラグメントイオン群を１０ｍｓｅｃ以下の短時間だけ蓄積及びトラッピングし、それによって濃度が高まったイオン群を１００μｓｅｃ以下という比較的短時間幅のイオンパルスとして引き出し解き放つ。
【００５８】
９．衝突セル／平板状イオン導路５０から放出されたイオンはレンズ６０を横切りＴＯＦ型質量分析部７０のプッシャ７５に達する。
【００５９】
１０．好ましくは直交型であるＴＯＦ型質量分析部７０は、このようにして得られたフラグメント群をそのｍ／ｚ値（質量電荷比）に従い分離し、その飛行時間を判別し、その飛来時刻及び強度を記録する。これはアナログディジタル変換器を用いて行う。この処理の繰り返し実行速度を十分に高くすれば、衝突セル／平板状イオン導路５０から入ってくるフラグメント群のｍ／ｚ値分布及び強度並びにその変化を正確に知ることができる。また、その実施の際には、例えば、この処理即ちＴＯＦ型質量分析時走査とこれに続く同様の処理との時間間隔を５０〜１０００μｓｅｃの範囲内とすべきであろう。また、衝突セル５０からのイオン解放が前述のパルスモードで行われているのなら、解放されたフラグメント群がＴＯＦプッシャ７５内に現れるタイミングに相応するタイミングで、ＴＯＦ型質量分析時走査を開始させればよい。
【００６０】
１１．その結果として得られるデータはデータ取得システム１１０によって処理される。データ取得システム１１０は、時間軸に沿った生の強度データを質量スペクトラムデータ（質量強度データ）に変換する。そして、こうして得られたデータは図示しないデータ格納分析用のコンピュータに送られる。このコンピュータにおいては、例えば各種の質量スペクトラムデータ分析ツール及びサーチツールを適用して、そのデータが分析される。
【００６１】
図１に示したＬＴＭＳ／ＴＯＦハイブリッド型質量分析計は、次の各モード（１）〜（４）で動作させることができる。
【００６２】
まず、モード（１）にて動作させれば全質量ＭＳ／ＭＳ法を実行できる。このモードにおいては、ＬＴＭＳ３０におけるＲＦ場を連続的に走査することによって、ひとつながりの前駆イオンｍ／ｚ値ウィンドウからＴＯＦ型質量分析部７０によりフラグメントイオンスペクトラム群を発生させる。
【００６３】
また、モード（２）にて動作させても全質量ＭＳ／ＭＳ法を実行できる。このモードにおいては、前駆イオンｍ／ｚ値域を適当な狭さに設定されている複数個のｍ／ｚ値ウィンドウに分け、ＬＴＭＳ３０におけるＲＦ場をこの狭めｍ／ｚ値ウィンドウ毎に即ち区切り毎に走査する。各区切りにおいては、その区切りに対応する狭めｍ／ｚ値ウィンドウ内の前駆イオン群例えば同位体クラスタをリニアトラップ３０から放出し、平板状イオン導路／衝突セル５０内でフラグメント化する。これは、ＲＦ勾配を最小にして周期を保持する、共鳴放出電圧の周波数掃引幅を最小にする、共鳴放出波形パルスを狭帯域にする等、いろいろなやり方で実行できる。何れにしろ、前駆イオンが平板状イオン導路／衝突セル５０に入りフラグメント化されると、その結果生じたフラグメント群は例えば衝突セル５０の後端近傍にて蓄積及びトラッピングされ、そしてＴＯＦ型質量分析部７０のプッシャ７５に向けパルスとして放出されて、ＴＯＦ型質量分析部７０により１回のＴＯＦ型質量分析実行期間中にそのｍ／ｚ値が分析される。このとき、ＴＯＦ型質量分析部７０のパワー分解能が適切であれば、質量スペクトラム内の全ピークによる同位体パターンを分解識別することができ、電荷状態を判別乃至同定することができる。
【００６４】
モード（３）で動作させればトップダウンシーケンシング又は全質量ＭＳn／ＭＳ法を実行できる。このモードにおいては、ＬＴＭＳ３０を用い通常通りのやり方でＭＳn法を実行し、そして衝突セル５０内で生成されたフラグメントイオン群を上述の如く分析することができる。
【００６５】
そして、モード（４）で動作させれば単一ＭＳ法による検出又は高精度質量計測を実行できる。このモードにおいては、必要最小限強度のＲＦ場を用い全ｍ／ｚ値域に亘りＬＴＭＳ３０内にイオン群を収蔵し、そしてそれらのイオン群を弱い広帯域双極励振により放出する。そのとき、放出されるイオン群の運動エネルギが十分低くなるようにすれば、衝突セル／平板状イオン導路内でのフラグメント化を避けることができる。このようにリニアトラップ３０から低運動エネルギでイオン群を放出させるアプローチに代わるアプローチとしては、ｘ軸方向を向いた弱い直流双極場を重畳させ、その上で、ロッド状電極３１〜３３に印加されているＲＦトラッピング電位を非常に急峻にターンオフさせる、というアプローチがある。ｘ軸方向を向いた弱い直流双極場を重畳させる際、ｍ／ｚ値が大きなイオン群がｙ軸方向に沿い安定的に残るよう低ＲＦ電圧にて弱い直流四重極場を重畳させてもよい。
【００６６】
また、他のモードも実行可能である。詰まるところ、上述の装置は古典的なイオントラップ型ＭＳn法の実行にも使用できる。
【００６７】
次に、図２、図３、図４ａ及び図４ｂを参照して衝突セル／平板状イオン導路５０の実施形態につき説明する。まず、電極３３に形成されているスロット、即ちリニアトラップ３０から放出されるイオン群が衝突セル５０へと通り抜けられるようにしているスロットは、ｚ軸方向に沿い長く開口している。そのため、衝突セル５０を各図に示す格別な構成とし、リニアトラップ３０から発せられるリボン状イオンビームを受け止めＴＯＦ型質量分析向けの細いイオン束に合焦させられるようにする必要がある。こういった手法を実現する試みは特許文献１３乃至１７等にて行われている試みよりも強く望まれていたものであり、本実施形態においては、この試みを達成するための衝突セル５０として、基本的に平板的基本構造を有するＲＦ導路場を提供する平板状ＲＦイオン導路を使用している。即ち、図１及び図２に示した衝突セル５０は何対かのロッド５３ａ及び５３ｂを備えており、ロッド５３ａに加えるＲＦの位相とこれに交互配置されているロッド５３ｂに加えるＲＦの位相は異なる位相にされている。ＲＦ平板状イオン導路は様々な形態で以て実現できるが、例えば図示されている形態においては、ロッド状電極５３とこれに対向するロッド状電極５３とに同相ＲＦ電圧が印加されている。但し、ロッド状電極５３ａとこれに隣り合うロッド状電極５３ｂとに加えるＲＦ電圧の位相を引き続き互いに異なる位相にしつつ、ロッド状電極５３とこれに対向するロッド状電極５３とに互いに異なる位相のＲＦ電圧を印加するようにした場合にも、略等価なイオン導路５０が得られるであろう。何れにせよ、イオン導路５０内におけるＲＦポテンシャルが不均等乃至不均一であるため、そのイオン導路５０の中心面近辺におけるイオン群の運動が当該ＲＦポテンシャルによって縛られることとなる。また、このＲＦポテンシャルに直流ポテンシャルを重畳することによって、そのイオン導路５０内のイオン群を合焦させて引き出すこと、特に出ていくイオンビームの断面積を顕著に狭めることができる。衝突セル５０内イオントラッピングはその衝突セル５０の端部に直流ポテンシャル障壁を設けることで行える。実際には衝突セル５０にてイオンをトラッピングする必要はないが、その衝突セル５０を通り抜けていくイオン群のフラグメント化には使用できる。そして、直流ポテンシャル（勾配）を操作できる平板状ＲＦイオン導路５０は、以下の手法（１）〜（６）を含め、多くのやり方により実現することができる。
【００６８】
手法（１）においては、ロッド状電極５３の軸に直交する方向（図２ではｚ軸方向）にて機能する二次元ポテンシャル井戸が形成されるよう、ロッド５３ａとロッド５３ｂとの間の直流オフセットをそれらロッド５３ａ及び５３ｂの対毎に設定する。ロッド状電極に沿ってイオンを引き出すためのオプション的な直流場は、場形成素子５４ａ及び５４ｂを用い直流場サグ（撓み）をＲＦ場上に重畳することにより、生成できる。なお、軸方向についてであれば、特許文献１４及び１５（何れもB. A. Thompson and C. L. Joliffe）に記載がある。この引出用の場の強度は、素子５４ａ及び５４ｂに加える電圧、素子５４ａ及び５４ｂの形状及び位置、並びにＲＦロッド５３の形状寸法に依存している。
【００６９】
手法（２）においては、ｚ軸方向ポテンシャル井戸及びｘ軸方向場が共にイオン導路５０内の対応する直流場サグによって形成されるよう、場形成素子５４ａ及び５４ｂを図示しない二次元的な形状とする。この手法を実施するには、場形成素子５４ａ及び５４ｂに対してやや高めの電圧を印加する必要がある。
【００７０】
手法（３）は図２に示したアプローチに代わるアプローチである。この手法においては、ロッド状電極５３を、図３に示すように、イオン導路５０からイオン群が引き出される方向に直交する方向であるｚ軸方向に向け、また、合焦惹起用直流ポテンシャル井戸を図３中の場形成素子５４ａ及び５４ｂから与えられる場サグにより生成する。この手法における引出用の場は、隣り合うロッド状電極５３それぞれに印加する直流オフセットを変えること、それも徐々に増大していくように変えることによって、生成することができる。
【００７１】
フライスルー型の構成においては、ガス充填済直流特化型衝突セルを使用できる。そこで、手法（４）においては、妨害力の作用によってイオン群が衝突セル中心軸方向に向かうこととなるよう、入口電極５６及び場形成電極５７に加える直流電圧を設定する。この種の妨害力は、その軸に直交する方向に沿い正曲率を有する場によって発生し、また、静電場に関するラプラスの方程式によれば、その軸に沿い負曲率を有する場によっても発生する。次の式
Ｕ（ｘ、ｙ、ｚ）＝ｋ・｛−ｘ2・（１／Ｙ2＋１／Ｚ2）＋ｙ2／Ｙ2＋ｚ2／Ｚ2｝
は、その種の場を発生させるポテンシャル分布の例を示すものである。この式中、ｋは正イオンについてｋ＞０となる。また、図４ａに示すように、ｘはＬＴＭＳ３０からのイオン放出方向、ｚは電極３３に設けられている放出スロットの長手方向、ｙはこのスロットと交差する方向であり、また、２Ｙは衝突セル電極５７のｙ軸方向内法寸法、２Ｚは同じくｚ軸方向内法寸法である。この構成において、ビーム形状を注入時のリボン状からより望ましい円形状に変換して放出するには、入口電極５６におけるＺ≫Ｙから始まり衝突セル５０の出口におけるＺ≒Ｙまで、Ｙ値及びＺ値をｘ軸方向に沿い徐変させればよい。放出されるイオンが高エネルギを有しており且つ移動度によるイオン分離が不要であるため、衝突セル５０内へのイオン注入方向は、図４ａにおけるそれと直交する方向（図４ｂと同じ向き）にすることもできる。注入方向をそのようにしたセル内におけるポテンシャル分布は、先に示したものと似た次の式
Ｕ（ｘ、ｙ、ｚ）＝ｋ・｛−ｙ2・（１／Ｘ2＋１／Ｚ2）＋ｘ2／Ｘ2＋ｚ2／Ｚ2｝
によって近似できる。この式中、特徴寸法２Ｘは衝突セルのｘ軸方向高さと等しい。なお、理解されるであろうが、これら以外にも、単一の上位概念に包含される多様な実施形態を示すことができる。例えば、ある電極（例えば図４ｂ中の５７ａ）を整形電極とする一方、他の電極（同５７ｂ）に印加する電圧を調整可能としておき、更に他の電極（同５７ｃ、５７ｄ等々）の寸法を徐変させていくようにしてもよい。
【００７２】
基本的にＲＦ場を使用する実施形態にて場形成素子５４を使用する場合、高めの直流電圧をその場形成素子５４に印加する必要がある。手法（５）においては、図５ａ及び図５ｂに示すようにスプリットの入った複合的ロッドを用いることにより、この必要をなくしている。ここでは、各ロッド５３はテーパ付サブロッド５８とテーパ付サブロッド５９とに分割（スプリット）されており、これらテーパ付サブロッド５８及び５９に対しては、互いにわずかに異なる直流電圧及び全く同じＲＦ電圧が印加される。そのようにすると、イオン導路５０の中心面周辺にて適当な方向に沿い、滑らかな直流勾配が形成される。なお、この手法は特許文献１６（A. L. Rockwood, L. J. Davis, J. L. Jones and E. D. Lee）に例示されているが、この文献におけるこの手法の使用目的はＲＦ四重極イオン導路内に軸方向直流勾配を発生させることにある。また、ロッド５３へのスプリットの入れ方は発生させたい場の方向に応じて決めればよい。例えば、近似的に線形に変化する（双極）直流ポテンシャル乃至場（図５ａ及び図６ａ参照）又は直流ポテンシャル井戸（図５ｂ及び図６ｂ参照）が、イオン導路５０中心面に沿って形成されるよう入れればよく、その際装置内ＲＦ場を変化させる必要はない。更に、このように電極５３を分割することによって電極５３近傍の直流ポテンシャルがかなり鋭く変化し比較的大きなポテンシャル段差が生まれることとなるが、電極の構成部分５８と他の構成部分５９との間の電位差の絶対値はむしろ小さくなる（直流電圧値で概ね１０Ｖ未満になる）から、このように直流ポテンシャル勾配に滑らかさが欠けているにしてもそれは問題たり得ない。それは特に、ロッド状電極５３に印加されるＲＦ電圧に係るポテンシャル実効値の勾配が、ロッド状電極５３近傍にて相対的にかなり大きくなるであろうからである。また、図中に示したのは個々のロッドアセンブリ５３であるが、この複合的ロッド５３は、１枚のセラミック回路基板に適当な切れ目を入れ、高電圧絶縁破壊防止用に貫通メッキするか誘電体を詰めることによって、何組でもまとめて製造できるため、このイオン導路５０の製造工程は単純なものとなる。
【００７３】
そして、手法（６）においては、図７に示すように、ＬＴＭＳ３０から衝突セル５０内へのイオン放出・注入の方向に直交する方向に沿って、ＲＦ衝突セル／平板状イオン導路５０からイオン群を引き出すこととし、また、イオン群がｘ軸方向に追いやられるよう衝突セル内直流ポテンシャル井戸の向きを設定する。このとき衝突セル５０内でイオン群を確実に捕捉できるようにするやり方には、次に示す捕捉法（ａ）及び（ｂ）を含め多くのやり方がある。まず、捕捉法（ａ）においてはポテンシャル井戸を非対称にする。即ち、イオン群が場内に入る場所のポテンシャルがより奥のロッドにおけるポテンシャルよりも低くなるようにする。そのようにすれば、イオン運動エネルギの初期値がこのポテンシャル差（電圧）とイオン電荷との積より小さい限りにおいて、衝突の有無に関わりなくｘ軸方向にてイオン反射を引き起こせる。更に、この捕捉法においては、ｚ軸方向に沿い直流場を印加することによってイオンをＴＯＦ型質量分析部７０へと引き出す。また、捕捉法（ｂ）においては、イオン導路５０の端部のうちイオン群がその衝突セル／平板状イオン導路５０内に入る側の端部とは逆の端部に平板状電極を配置する。この平板状電極と最後段のロッド状電極との隙間がロッド同士の間隔の１／２となるよう当該平板状電極を配置すれば、平板状電極はＲＦ場に係る等ポテンシャル面上に位置することとなり、従って平板状電極があるにもかかわらずイオン導路５０のその端部に至るまでＲＦ場の無欠性が損なわれないこととなる。またこのイオン導路５０を適切な直流電圧でバイアスしてやれば、イオン群はそれによって反射されて、自分がイオン導路５０に入った場所に向かって戻っていくことになる。
【００７４】
平板状衝突セルをどのような向き又は形態で実施するにせよ、衝突性ダンピングによって緩和されたイオンはその装置の中心面へと向かい、操作用直流ポテンシャルに従いその装置の出口に向かってドリフトしていくこととなる。なお、平板状衝突セル内ガス圧は、三連四重極型及びＱ−ＴＯＦ型を構成する衝突セルにおけるそれと似たやり方で設定される。例えば、圧力と移動距離との積が０．１〜１ｔｏｒｒ・ｍｍを上回るように設定される。
【００７５】
注記すべきことに、イオン導路５０内ＲＦ場又は直流場によって形成されるｍ／ｚ値依存性の実効ポテンシャル井戸は、その底部がやや平らになり得る。その場合、衝突セル／平板状導路５０の出口におけるイオンビーム直径は、同様のガス圧下で同様に動作させたＲＦ四重極から出てくるであろうイオンビームの直径に比べて、かなり大きくなるであろう。図８に示すように、衝突セル５０にＲＦ多重極（例えば四重極）イオン導路部分５５を追加すれば、ＴＯＦ型質量分析部７０内へと引き出される前にイオンビームを半径方向により良好に合焦させることができるであろう。更に、このように変形された衝突セル５０においてはイオンを十分蓄積することができるため、イオンをパルス化してＴＯＦ型質量分析部７０のプッシャ７５へと引き出す上で好都合である。また、先に、ロッド状電極５３をセグメント化することによって衝突セル５０内平板状部分に直流場を重畳させまたこれを操るという手法を述べたが、このセグメント化と類似した手法によるセグメント化によって、この装置の多重極部分内に存するイオン群を引き出し又はトラッピングすることができる。或いは、イオン導路５５を短めにし、その内接円の半径に対する長さの比が８を超えないようにしてもよい。イオン導路５５のエンドキャップ間に電圧を印加すれば、これらエンドキャップからの電圧サグにより発生する軸方向場によって、イオンを高速で通過させることができる。また、望ましいのは、衝突セル／イオン導路５０の多重極（四重極）部分を別のコンパートメントエリア５１ａ内に収容すること、また可能ならそれ専用のガスライン５２ａを設けることである。これによって、衝突セル５０のうちのこの部分における圧力を独立して制御することが可能になり、ＴＯＦ型質量分析部７０へとより高速でイオンを引き出すことや、付随してトラッピングを好適に行うことが可能になる。
【００７６】
また、衝突セル／イオン導路５０内にいる前駆イオン群が衝突時に有しているエネルギは、ＬＴＭＳ３０を出たときその前駆イオン群が有していた運動エネルギと、ＬＴＭＳ３０と衝突セル／イオン導路５０との間に加わっている電圧Ｖaccとによって、決定づけられている。ＬＴＭＳ３０の動作パラメータがどのようになっているかにもよるが、電圧Ｖaccが０であってさえも、前駆イオンエネルギを単位電荷当たり数百ｅＶ程度のエネルギにすることは容易である。しかしながら、前駆イオン群をより好適に受け入れられるようにするには、ＬＴＭＳ３０におけるオフセット電圧を、そのＬＴＭＳ３０内にイオンを捕捉した後に（正イオンであれば負方向に）引き上げる（リフトする）のが望ましい。実施に当たっては、このエネルギリフトの振幅を例えば数百〜数千Ｖとする。リニアトラップ３０からのｑejectが高ければ、放出されるイオン群の単位電荷当たり運動エネルギはｍ／ｚ値に比例しているから、ＬＴＭＳ３０におけるｍ／ｚ値走査中に変化していくようＶaccをプログラミングし、それにより、前駆イオンｍ／ｚ値の走査乃至ステッピングに倣って衝突エネルギを制御すればよい。
【００７７】
平板状イオン導路を衝突セル５０として用いることによりもたらされる特徴的な効果としては、イオン群がそのイオン導路のどちらの側からやってきてもそのイオン群をそのイオン導路内に受け入れられる、という点を挙げられよう。即ち、この衝突セル５０はビームマージャ機能も発揮できる。更に、既知の通り、二次元四重極リニアイオントラップは三次元四重極イオントラップに比べて大きなイオン収蔵容量を有するものである。また、ロッド５３にスロットを設けることによってイオン群を半径方向に且つ質量選択的に放出させ検出に供することができるとはいえ、このスロットの長さは既存の検出器の物理的性質による制約を受けることとなりかねない。これに対し、本願にて述べている平板状イオン導路５０によれば、より長尺の二次元四重極リニアイオントラップ、特に従来のスロットより長いスロットを有するものを採用できる。これは、そのスロットの長手方向に沿いあらゆる部分から半径方向に放出されるイオンを合焦して検出器上に集められるようにしていることによる。二次元四重極リニアイオントラップ３０が長くなれば終局的にはイオン収蔵能力が更に高まることとなる。
【００７８】
実施に当たっては、第２のイオン源として、そのｍ／ｚ値が既知のイオン群（基準イオン群）を平板状イオン導路に対し安定的に供給する基準イオン源を設けてもよい。その運動エネルギを十分低くして衝突セル５０内に入れれば、この基準イオン群はフラグメント化せず、リニアトラップ３０から発したイオン群及びそのフラグメント化生成物によるビームの中に混ざり込むこととなるため、この基準イオン群を内在標識として用いることによって、各回のＴＯＦ型質量分析毎にまたそれにより得られるスペクトラム毎にｍ／ｚ値を校正することができる。また、このとき、基準イオン群はＬＴＭＳ３０の空間電荷収蔵能力を部分的にであれ必要としない。このようにすれば、精密にわかっているｍ／ｚ値による何個かのｍ／ｚ値ピークが各スペクトラム内に入り込むこととなるため、ＴＯＦ型質量分析により生成されたスペクトラム群に対しより正確にｍ／ｚ値を割り当てることが可能になる。図７にそのための基準イオン源１５を示す。この基準イオン源１５は衝突セル／平板状イオン導路５０につながっている。イオン源１５としては、例えば、基準サンプルを連続的に送り出す比較的単純な電子衝撃イオン化源等、比較的安定な出力を呈する単純なイオン化源を好適に用いることができる。また、基準イオン源を用いる構成は、強調すべきことに、本願記載の装置以外にも適用又は応用できる。例えば、ＴＯＦ型又はＦＴ−ＩＣＲ型の装置におけるｍ／ｚ値割当をより正確なものにする上で、内部的に基準源を設けることは有益である。また例えば、２個の質量分析段の間で複数個のイオン源からのイオンビームをマージ（統合）又はスイッチ（切替）できるようにすることは、ある種の用途においてはこれまで行われていなかったことであるし、また非常に望ましいことでもある。
【００７９】
平板状イオン導路５０をＲＦ特化型に構成した場合、その移送特性は、非特許文献１０にて概論されているＲＦファイル不均等型装置向け一般理論に基づき、記述することができる。ある特定の装置をモデルにしていうと、ポテンシャル井戸深さ実効値はｍ／ｚ値＝２００〜１０００において５Ｖを上回る。この電位実効値には、ロッド状電極５３の軸方向に直交する方向に沿い、コルゲーション即ち正弦波状リプルが現れる。コルゲーションの規模は、ｍ／ｚ値＝１０００においては約０．０６５Ｖであるが、ｍ／ｚ値＝２００においては約０．３５Ｖまで増す。これは、同方向における直流場勾配が０．５Ｖ／ａ（ａは隣接ロッド中心間距離）のオーダとなるよう直流場（電場サグ）を重畳しなければならないこと、そうしなければポテンシャル井戸実効値に現れているコルゲーションの局所的最低点にてイオン群がトラッピングされるであろうことを、意味している。
【００８０】
図２及び図３に示した回路においては、複数個のロッド状電極５３に対しＲＦ電圧が印加される一方で分圧抵抗網を介し相異なる値の直流電圧も印加されている。この直流電圧を印加する直流電圧源はＲＦチョークＬを介して各抵抗ストリップの両端に接続されており、このＲＦチョークＬは直流電圧源に加わらないようＲＦ電圧を遮断している。図９〜図１２に、これをより洗練されたかたちに改めＲＦ電圧源のより詳細な構成と共に示す。図９に示されている回路は標準的なＲＦ発生／制御回路であり、四重極／イオントラップ及び多重極イオン導路用に用いられている。また、マルチフィラ型ＲＦ回路チューニングトランスを用いた場合、ＲＦ高電圧を効率的に発生させられるだけでなく、図２及び図３ではＲＦチョークによって行われていたＲＦ遮断をこのトランスのコイルによって効率的に実行することができる。
【００８１】
そこで、図１０に例示した回路においては、バイフィラ型トランスのコイル及び分圧抵抗ストリップを用い、図２及び図３に示した平板状イオン導路を構成するロッド状電極にて、ＲＦ電圧と直流電圧とを好適に重畳させている。ＲＦバイパスキャパシタＣは、抵抗ストリップの合計抵抗値が１００〜１０００Ωを上回っているときに必要になり、その場合はそのキャパシタンスを例えば０．０１ｎＦのオーダとする。こういったＲＣストリップは全体として真空内又は減圧環境内に配置することができ、またそれ全体を平板状イオン導路と一体にしてアセンブリ化することができる。例えば、セラミック回路基板にロッド状電極５３を接続したかたちの平板状イオン導路アセンブリを構成してもよいし、セラミック回路基板の片面に複合的ロッドを組み込み他面にＲＣストリップを組み込んだかたちの平板状イオン導路アセンブリを構成してもよい。ＲＦ増幅器（約１５Ｗ）及びマルチフィラ型トランスとしては、ＬＣＱ（Ｆｉｎｎｉｇａｎ社の商品名）における多重極イオン導路駆動用のものと同様のものを用いることができ、そのようにすれば約２．５ＭＨｚで最大約５００〜１０００ＶのＲＦ電圧を当該平板状イオン導路上に十分に供給できる。こういった平板状イオン導路に印加されるＲＦ電圧は一般に０．５〜３ＭＨｚの周波数範囲及び３００〜３０００Ｖの振幅範囲内の電圧とすることができるが、ここで述べている回路方式によれば、この周波数範囲及び振幅範囲全体に亘り好適に、ＲＦ及び直流を発生させ重畳させることができる。
【００８２】
図１１に、図５ａに示した複合的ロッドを用い引出用の場に勾配を与える回路の例を示す。この回路においては、トランスのコイルに更なるフィラ対が追加されており、また当該コイルの各側に更なるＲＣ分圧ストリップが追加されている。
【００８３】
図１２に電圧発生回路の例を示す。この電圧発生回路は、トランスのコイルの４個のフィラに印加する電圧を発生させ合焦及び引出用直流場勾配を同時発生させるのに、用いることができる。この図に示した構成によれば、合焦及び引出用直流場勾配の強度並びにこの装置におけるあらゆるバイアス（電圧オフセットや出口直流ポテンシャル）を独立に制御することができる。
【００８４】
クロマトグラフィ向けタイムスケールにおける全質量ＭＳ／ＭＳ法連続実行用の実施形態においては、全質量ＭＳ／ＭＳ法の実行とそれに続く全質量ＭＳ／ＭＳ法の実行との間の最大許容時間間隔を約１〜２ｓｅｃのオーダとすべきである。そのようにすれば、走査する必要がある前駆イオン質量範囲がどの程度広いか及びＬＴＭＳ３０内イオン蓄積に使用できる時間がどの程度あるかによるものの、前駆イオンｍ／ｚ値の走査速度を０．５〜２Ｔｈ／ｍｓｅｃのオーダで最大値にすることができる（これは、この装置動作における前駆イオン走査モードが連続モードであるとの仮定に基づくものであるが、区切りモードである場合についても本質的に同様の議論が成り立つ）。また、ＴＯＦ型質量分析にてイオン捕捉を１回実行するのに使用できる時間枠は、通常、１００〜２００ｍｓｅｃである。これによって、１個の前駆イオンｍ／ｚ値ピークに必要な時間幅の下限が、約３００〜１５００ｍｓｅｃとなる。これは、衝突セル／イオン導路５０の出口にて計測したら得られるであろう値である。衝突セル／イオン導路５０の出口における前駆イオンｍ／ｚ値ピーク時間幅は、ＬＴＭＳ３０からの放出時における前駆イオンｍ／ｚ値ピーク時間幅と、前駆イオン群及び対応するフラグメントイオン群が平板状イオン導路／衝突セル５０を通り抜けていく時間の分布とのコンボリューションによって、決定されよう（注記すべきことに、前駆イオン走査モードが連続モードであるときは、前駆イオンｍ／ｚ値校正時に何らかの補正を施し、衝突セル／イオン導路内を通るとき前駆イオン群及びこれに対応する生成イオン群に生じた飛行時間の平均値分を補正する必要が生じよう）。
【００８５】
これらの時間的諸要素は以下の如き諸条件に応じ調整でき、その結果として設計上の柔軟性が高いものになる。
【００８６】
第１の条件は、ＬＴＭＳ３０における前駆イオン走査速度（単位：Ｔｈ／ｓｅｃ）及び前駆イオンｍ／ｚ値分解能（ピーク幅、単位：Ｔｈ）であり、この条件については例えば次の事項（ａ）〜（ｇ）が成り立つ。（ａ）ＬＴＭＳ３０におけるパワー分解能を高くし空間電荷容量を大きくするにはｑejectを例えば０．８３程度の高い値にしてＬＴＭＳ３０を動作させるのが望ましい。（ｂ）前駆イオンｍ／ｚ値分解能を最適値に近づけるには共鳴放出電圧振幅を最小値に近くする。（ｃ）前駆イオン選別における分解能を犠牲にしてよいのなら共鳴放出電圧を高くすることによって空間電荷容量を大きくすることができる。（ｄ）走査速度を高く（また共鳴放出電圧を高く）することによりイオン収蔵容量が大きくなるがｍ／ｚ値分解能は劣化する。（ｅ）所与走査速度下で走査時間を短くするには、注目前駆イオン質量範囲全体を何個かの前駆イオンｍ／ｚ値域即ちウィンドウに個別分割すればよい。その際、各ｍ／ｚ値域乃至ウィンドウの幅は、好ましくは、典型的な前駆イオン検体種のｍ／ｚ値ピーク群からなる同位体クラスタ１個の幅におおよそ対応づける。そのようにして共鳴励振周波数乃至ＲＦトラッピング電圧をジャンプさせれば、ある前駆イオンｍ／ｚ値域から別の前駆イオンｍ／ｚ値域へと次々と共鳴放出が起こっていく。それらの値域間にあるイオン群はもはや励起されることもない。また、このように質量範囲を複数個に分割するには、ＡＧＣによる予行的走査と同様にして且つかなり小規模なイオン群を対象としてＬＴＭＳ３０又はＴＯＦ７０内で事前高速走査を行い、その結果に基づき各ｍ／ｚ値域の各端を決めればよい。これを前駆イオン毎の強度判別と共に行えば、前駆イオン毎に諸条件例えば走査速度、電圧等を最適条件に更に近づけられる。これを自動前駆イオン制御と呼ぶことができよう。予行によって得られるこのような情報を利用すれば、更に、ＬＴＭＳ３０内にイオンを収蔵しているときの注入波形を最適なものに近づけることができる。（ｆ）ｑejectを低くするとリニアトラップ３０内イオン収蔵容量及びｍ／ｚ値分解能が低下するが、リニアトラップ３０から放出される時点におけるイオン群の運動エネルギ（ＫＥ）及びこのＫＥの広がりが小さくなる。これは、衝突セル／イオン導路５０内ガス圧及び衝突セル／イオン導路５０寸法をどう選ぶかに影響してくる。（ｇ）ＲＦの周波数を高くするとより良好な分解能を実現できるようになりまたイオン導路５０の電荷容量が大きくなるがＲＦ電圧はｆ2に従い高くなる。
【００８７】
第２の条件は、リニアトラップ型衝突セルにおける圧力と長さの積（ＰＤ積）である。（ａ）ＰＤ積が大きいほどより高エネルギの前駆イオン群を制止及びフラグメント化できるが（ｂ）ＰＤ積が大きいとイオン通過速度が低くなり且つイオン通過時間の分布幅が広くなる。
【００８８】
実施に当たっては、衝突セル５０内でイオンフラグメント化が効率的に行われるようにするため、標的ガス厚実効値即ちＰＤ積（Ｐは衝突セル５０内のガス圧、Ｄは衝突セル５０の長さ）を０．１〜１Ｔｏｒｒ・ｍｍ超にすべきである。前駆イオン群及び対応するフラグメントイオン群が衝突セル／平板状イオン導路５０内を通過するのに要する時間の分布幅を５００〜２０００μｓｅｃ以下にするのが好ましいが、出ていくタイミングの差をこの分布幅内に抑えるにはＤを３０〜５０ｍｍ未満とすることによればよい（非特許文献１１等参照。この場合Ｐを２０〜３０ｍＴｏｒｒ超にする必要がある）。また、前駆イオン群及びこれに対応するフラグメント化生成イオン群をより好適に冷却及び捕捉できるようにするため、ＰＤ積を更に大きくすることが求められることもあろう。衝突セル／イオン導路５０の内圧をこういった圧力とするには、衝突セル５０とＴＯＦ型質量分析部７０との間に差圧ポンピング段を追加する必要があるかもしれない。差圧ポンピング段をここに追加するには、例えば、ＬＴＭＳ３０を減圧乃至真空化するのに用いるポンプと同一のポンプによってレンズ６０を減圧乃至真空化することとし、衝突セル５０のちょうど入口（外装体５１と例えば電極５３又は５６との間）にポンプを追加すればよい。このようにすれば、衝突セル／イオン導路５０から出てくるイオンビームをレンズ６０によって非常に精密に変換し、その直交方向エネルギばらつきが数ｍＶにとどまる平行ビームを得ることができる。このレンズ領域における圧力は１０〜５ｍｂａｒの範囲内又はこれより低く保つのが望ましく、特にスキャッタリング及びフラグメント化を避けまたＴＯＦ型質量分析部室８０内に向かうガス流を最小限に抑えるにはそのようにすべきであろう。
【００８９】
ＴＯＦ型質量分析部７０の感度を向上させそれによってＭＳ／ＭＳ法スペクトラム群の品質を高めるには、その移送品質及びデューティサイクルをより良好にする必要があり、それは例えば次のやり方（ａ）〜（ｃ）の何れによっても実現できる。やり方（ａ）はグリッドレス光学系及び特にグリッドレス直交加速器を用いるやり方であり、特許文献１８（A. A. Makarov）に記載されているやり方に似ている。やり方（ｂ）はフレネル型複数電極レンズ群を用いデューティサイクルをより良好にするやり方であり、非特許文献１２に記載されているやり方に似ている。やり方（ｃ）は、ガス充填済イオン導路５０又は５５から飛行管内へと直接にパルス化イオン群を送り込むことによってＴＯＦ型質量分析部を衝突セルとより密に統合するやり方であり、特許文献１９（A. A. Makarov, M. E. Hardman, J. C. Schwartz and M. Senko）に記載されているイオンパルシングと似たやり方である。
【００９０】
上述した実施形態は、ＬＴＭＳ３０の空間電荷容量が決定的制約条件となり得るような状況に対処できるよう、更に改善することができる。即ち、この潜在的な問題を克服するには、リニアトラップ３０より前段にイオン収蔵装置を追加すればよく、追加するイオン収蔵装置もリニアトラップとするのが望ましい。そのようにした特に好適な構成の例を図１３に示す。
【００９１】
この構成においては、リニアトラップ３０が実質的に２個の部分に分割されている。第１の部分は収蔵部１３０であり、その後段にある第２の部分は分析部２３０である。これらの部分１３０及び２３０の間には電極１５０があり、この電極１５０上におけるポテンシャルは、リニアトラップ３０をこれらの部分１３０及び２３０に分割するポテンシャル障壁が生成されるよう設定されている。このポテンシャル障壁は、これらの部分を分け隔てるため所定の位置エネルギ段差を設けるためだけのものであり、電場によって実現してもよいし磁場によって実現してもよいしその組合せによって実現してもよい。収蔵部１３０は、好ましくは連続的に入ってくるイオン群を捕捉し、同時にそのうちの中間質量範囲Δｍ／ｚ（１０〜２００Ｔｈ）内イオン群を励起し、収蔵部１３０を分析部２３０から隔てているポテンシャル障壁をそのイオン群により乗り越えさせる。分析部２３０はこのポテンシャル障壁を乗り越えてきた中間質量範囲内イオン群を対象に、単一ＭＳ法、ＭＳ／ＭＳ法又はＭＳn法による分析を行う。このとき、例えば２００〜２０００Ｔｈの広さを有する全質量範囲を複数個の中間質量範囲Δｍ／ｚに区切り、区切り毎にイオン群を励起するようにすれば、各区切りの中間質量範囲Δｍ／ｚ毎に分析部２３０の全空間電荷容量を用いることができる。その際、ＬＴＭＳ３０の感度、走査速度或いはパワー分解能が犠牲になることもない。
【００９２】
収蔵部１３０内に収蔵されているイオン群はそのｍ／ｚ値が非常に広いｍ／ｚ値域内に分布しているイオン群であり、このイオン群では空間電荷効果が発生しているためそのイオン群からそのイオン群についての有用な情報を得ることはできないが、それら空間電荷のうち分析部２３０内高分解能リニアトラップ分析部内に入ることを許される空間電荷ｍ／ｚ値域即ちΔｍ／ｚは元々のｍ／ｚ値域全体よりも狭くなっており、従ってその空間電荷からはそれを搬送するイオン群について有用な情報を得ることができよう。また、２個の部分１３０及び２３０は同期動作しており、分析部２３０内高分解能リニアトラップ分析部内に入ることを許された質量範囲Δｍ／ｚ内を常に単一ＭＳ法により走査するようリニアトラップ３０を常時動作させているため、分析時間が損なわれることはない。
【００９３】
動作時には、連続的イオン流が収蔵部１３０に入り、収蔵部１３０と分析部２３０との間を隔てるポテンシャル障壁によって反射される。このポテンシャル障壁は直流場によって、或いは更にこれとＲＦ場との組合せによって、形成されている。収蔵部１３０内イオン群は収蔵部１３０内をその長手方向に沿って進行するに連れガスとの衝突によりその運動エネルギを失い、次々と、ポテンシャル井戸の底近傍にある低い運動エネルギに落ち込んでいく。このときこのポテンシャル障壁に交流場が付加されていれば、特定のｍ／ｚ値域Δｍ／ｚ内のイオン群が励起されて軸方向共鳴発振が生じる。ポテンシャル障壁に交流場を付加するには、例えば、収蔵部１３０軸方向沿いに四重極直流ポテンシャル分布を形成すればよい。空間電荷効果が厳しくまた場の品質が低いため、この中間ｍ／ｚ値域Δｍ／ｚの広さは１Ｔｈより大分広く、好ましくは全質量範囲の５〜１０％の広さとする。更に、この交流励振を適当な周波数範囲に広げれば、当該励振に及ぶ局所場の実歪みの影響を抑えることができる。
【００９４】
この励振サイクルを数十回又は数百回繰り返すと、中間ｍ／ｚ値域Δｍ／ｚ内イオン群の大部分が、未だ収蔵室１３０の入口開口から脱出することはできないがポテンシャル障壁を克服できる程には励起されるに至り、そのような励起状態になったイオン群は分析部２３０内に入っていく。分析部２３０に入ったイオン群は、そこに存する交流場によって共鳴から外れ、ガスとの衝突により更にエネルギを失ってポテンシャル井戸の底に落ち、分析部２３０の中央部内に収蔵される。分析部２３０においては、収蔵した所定質量範囲内のイオン群について単一ＭＳ法、ＭＳ／ＭＳ法又はＭＳn法による分析が実行される。その後は、次の所定ｍ／ｚ値域内のイオン群を収蔵部１３０から分析部２３０へと充填する動作等が、収蔵部１３０内イオン群の全質量範囲に対する全走査が完了するまで（全質量範囲がカバーされるまで）繰り返される。次回走査開始時までには、完全に且つ予め、収蔵部１３０内イオン母集団を新しいものにしておく。
【００９５】
次に、図１３に示した複合的リニアトラップ３０を含む質量分析計の動作について例示説明する。
【００９６】
まず、通常、リニアトラップが分解検出できる単位パワー当たりの空間電荷限界量は単位電荷の３００００倍（以下３００００「電荷」と称する）であり、イオン群は２０００Ｔｈの動作質量範囲全体に亘り概ね均一に強度分布している。ＴＯＦ型質量分析部はそのパワー分解能が良好な質量分析計であるため、例えば３０００００電荷という大きなイオン母集団を受け入れることができる。またその走査速度は１００００Ｔｈ／ｓｅｃであり、注入電流（イオン電流）はおよそ３０００００００電荷／ｓｅｃにもなる。イオン強度分布の推定にはＡＧＣを用い、リニアトラップ３０は単一ＭＳ法モードで動作させる。
【００９７】
従来手法であれば、リニアトラップ３０をその空間電荷許容限界量まで充填するには１０ｍｓｅｃが必要であり、ＬＴＭＳ３０にて所要質量範囲をカバーするには２００ｍｓｅｃの走査時間が必要であった。セトリング時間及びＡＧＣ所要時間を考慮に入れると、この場合、分析速度はスペクトラムで約４本／ｓｅｃ、電荷量で１２０００００電荷／ｓｅｃとなり、その結果としてデューティサイクルは４％となる。
【００９８】
これに対し、本願にて提案している手法においては、まず収蔵室１３０内に全イオンを収蔵した上で分析部２３０内で分析を行うこととしている。分析部２３０内への電荷注入は、それぞれ３０００００電荷が属している１００Ｔｈ幅のｍ／ｚ値ウィンドウ毎に、数ｍｓｅｃかけて行われる。その後、このｍ／ｚ値ウィンドウ全体を走査するのには１０ｍｓｅｃしか要しない。全質量範囲をカバーするにはこのように３０００００電荷ずつに区切った動作を２０回繰り返せばよく、それに要する時間は２００ｍｓｅｃをわずかに上回る程度となる。もし、収蔵部１３０内での収蔵を励振と同時に行った場合はこのプロセスをスペクトラム本数で約４本／ｓｅｃの速度で実行でき、収蔵及び励振を時間的にシーケンシャルに行った場合は約２．５本／ｓｅｃの速度で実行できる。前者即ち同時励振時には、２４００００００電荷／ｓｅｃの速度で分析を行い８０％のデューティサイクルを得ることができ、後者即ちシーケンシャル励振時には、１５００００００電荷／ｓｅｃの速度で分析を行い５０％のデューティサイクルを得ることができる。
【００９９】
ｍ／ｚ値ウィンドウの幅Δｍを更に狭くすることもできるが、他方でオーバヘッド的な時間消費もあることから、およそ５０×１０6電荷／ｓｅｃのレベルがゲイン上の限界となろう。この値はもはや、昨今のエレクトロスプレーイオン源にとっても、事実上の限界に近い値である。
【０１００】
以上、本発明についてその実施形態を多数に亘り説明した。しかしながら、本発明の神髄及び技術的範囲から逸脱することなくこれに様々な変形を施し得ることも、理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の一実施形態に係る質量分析計を示す上面図及び側面図である。
【図２】図１中の衝突セルの部分断面（ｘ：衝突セルへのイオン注入方向）及びこの衝突セルに接続されている電気回路の一部を示す斜視図である。
【図３】衝突セルを別のものに置き換え図２と同様に示した図である。
【図４ａ】他の実施形態における衝突セルであって直流電圧のみが印加されるものを示す図である。
【図４ｂ】他の実施形態における衝突セルであって直流電圧のみが印加されるものを示す図である。
【図５ａ】図２及び図３に示した衝突セル内で使用し得るロッド状電極を示す断面図である。
【図５ｂ】図２及び図３に示した衝突セル内で使用し得る他種のロッド状電極を示す断面図である。
【図６ａ】図５ａに示したものと同種の電極によるアレイ及びそれによって生じる電位を示す図である。
【図６ｂ】図６ａにイオンの注入点及び放出点を付記した図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る質量分析計を示す上面図及び側面図である。
【図８】本発明の更に他の実施形態に係る質量分析計を示す上面図及び側面図である。
【図９】イオントラップに係る回路を示す図である。
【図１０】衝突セルに係る回路を示す図である。
【図１１】図１０に示した回路に代わる回路を示す図である。
【図１２】衝突セル用直流電圧発生回路を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る複合的イオントラップ及びイオン源を示す図である。
【図１】
2007527595.tif 000003
【図２】
2007527595.tif 000004
【図３】
2007527595.tif 000005
2007527595.tif 000006
2007527595.tif 000007
2007527595.tif 000008
2007527595.tif 000009
【図７】
2007527595.tif 000010
【図８】
2007527595.tif 000011
【図９】
2007527595.tif 000012
【図１０】
2007527595.tif 000013
【図１１】
2007527595.tif 000014
【図１２】
2007527595.tif 000015
【図１３】
2007527595.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成17年11月18日(2005.11.18)
【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】
イオン源、複数個の伸長電極を有するイオントラップ、衝突セル及び飛行時間型質量分析部を備える質量分析計を動作させる方法であって、
そのｍ／ｚ値域が広い広めｍ／ｚ値域内イオン群が発生するようイオン源を動作させるステップと、
イオン源にて発生したイオン群をイオントラップ内に入れるステップと、
イオン源からイオントラップ内に入ってくるイオン群をトラッピングするステップと、
より狭いｍ／ｚ値域に属する狭めｍ／ｚ値域内イオン群をイオントラップからその伸長電極の長手方向に対し略直交する方向へと放出し衝突セルに向け移動させる一方で後に分析、フラグメント化又はその双方に供すべく残りのイオン群はイオントラップ内に保持するステップと、
イオントラップから入ってくるイオン群を衝突セル内でフラグメント化するステップと、
得られたフラグメントイオン群を飛行時間型質量分析部に向け移動していくよう衝突セルから放出するステップと、
その内部にいるイオン群の質量スペクトラムが得られるよう飛行時間型質量分析部を動作させるステップと、
を有する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、衝突セル内に入るイオン群の運動エネルギが十分に低く衝突セル内でのフラグメント化が実質的に回避されることとなるよう、フラグメント化されていないイオン群をイオントラップから放出するステップを有する方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、更に、フラグメント化されていないイオン群を衝突セルから飛行時間型質量分析部へと放出するステップと、このフラグメント化されていないイオン群の前駆イオン質量スペクトラムが得られるよう飛行時間型質量分析部を動作させるステップと、を有する方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の方法において、更に、残りのイオン群のうち別の狭めｍ／ｚ値域内の少なくとも一部のイオン群を保持しそのうち幾分かを放出し衝突セル内に入れるステップと、イオントラップから入ってきたイオン群をフラグメント化するよう衝突セルを動作させるステップと、を含む２回目の分析ステップを有する方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、更に、２回目の分析ステップにてフラグメント化したイオン群を飛行時間型質量分析部内に入れるステップと、そのフラグメントイオン群の質量スペクトラムが得られるよう飛行時間型質量分析部を動作させるステップと、を有する方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、飛行時間型質量分析部を用いてフラグメント化したイオン群の質量スペクトラムを得る３回目以降の分析ステップを有する方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の方法において、各回の分析ステップにて放出されるイオン群のｍ／ｚ値が属している狭めｍ／ｚ値域同士を組み合わせると中間ｍ／ｚ値域の略全体になる方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の方法において、狭めｍ／ｚ値域内イオン群を放出しているときに狭めｍ／ｚ値域外イオン群略全てをイオントラップ内に保持するステップを有する方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の方法において、その複数個の伸長電極に交流電位を印加することによりイオントラップ内イオン群を放出する方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうち何れか１項に記載の方法において、衝突セルが平板状であり、イオントラップ内イオン群をリボン状ビームとして放出する方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうち何れか１項に記載の方法において、イオン群をトラッピングするよう衝突セルを動作させるステップを有する方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、直流ポテンシャルを形成する場によりイオン群をトラッピングする方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のうち何れか１項に記載の方法において、直流ポテンシャルのみを用いて衝突セルを動作させるステップを有する方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のうち何れか１項に記載の方法において、その内部を通るイオン経路に沿い電場を発生させるよう且つその電場の勾配がイオン経路沿い単調増加勾配となるよう衝突セルを動作させるステップを有する方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のうち何れか１項に記載の方法において、イオン群が衝突セルから出ていく方向に対して直交する方向に沿いイオン群を衝突セル内に入れるステップを有する方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のうち何れか１項に記載の方法であって、衝突セルが複数本の長尺ロッド状電極を有し、この電極が少なくとも２個の構成部分を有する複合的電極である方法において、各長尺ロッド状電極の各構成部分に対しＲＦ電位を印加するステップと、各長尺ロッド状電極の各構成部分に対し相異なる直流電位を印加するステップと、を有する方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、更に、複合的電極たる長尺ロッド状電極を挟む位置にある一対の電極に直流電位を印加するステップを有する方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のうち何れか１項に記載の方法において、イオントラップ内又はイオントラップの隣に配置されているイオン検出器をイオントラップ内イオン群の質量スペクトラムが得られるよう動作させるステップを有する方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、イオントラップから略直交方向に放出されたイオン群の一部を遮るようイオン検出器をイオントラップの隣に配置する方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、イオントラップを相対向する側から挟む位置にイオン検出器及び衝突セルを配置する方法。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のうち何れか１項に記載の方法において、イオントラップ内にトラッピングされている前駆イオン群の質量スペクトラムが得られるようイオン検出器を動作させるステップと、フラグメントイオン群の質量スペクトラムが得られるよう飛行時間型質量分析部を動作させるステップと、を有し、これら走査によってＭＳ／ＭＳ法を実行する方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、イオン検出器により得られた前駆イオン群質量スペクトラムに基づき飛行時間型質量分析部の動作を最適化するステップを有する方法。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のうち何れか１項に記載の方法において、イオン源から入ってきたイオン群を広めｍ／ｚ値域の略全体に亘りトラッピングするステップを有する方法。
【請求項２４】
請求項１乃至２３のうち何れか１項に記載の方法において、自動利得制御を用い決定したイオン量範囲内でイオントラップを充填するステップを有する方法。
【請求項２５】
請求項１乃至２４のうち何れか１項に記載の方法において、基準化合物のイオン群を衝突セル内に注入するステップを有する方法。
【請求項２６】
請求項２３乃至２５のうち何れか１項に記載の方法であって、イオントラップが、第１トラッピング領域内を通り第２トラッピング領域内へと向かうイオン経路を画定する共通軸沿いに略同軸配置された第１及び第２トラッピング領域を有する複合的イオントラップである方法において、
イオン源にて発生した広めｍ／ｚ値域内イオン群をイオン経路沿いに第１トラッピング領域内に入れるステップと、
イオン源から入ってきたイオン群を広めｍ／ｚ値域の略全体に亘りトラッピングし更にそのうち中間ｍ／ｚ値域内イオン群を軸方向に放出してイオン経路沿いに第２トラッピング領域へと移動させるよう第１トラッピング領域を動作させるステップと、
第１トラッピング領域から入ってきたイオン群をトラッピングし更にそのうち狭めｍ／ｚ値域内イオン群を放出するよう第２トラッピング領域を動作させるステップと、
を有する方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、第１トラッピング領域と第２トラッピング領域とが第１ポテンシャル障壁によって隔てられている方法において、第１ポテンシャル障壁を克服して第２トラッピング領域へと移動するのに十分なエネルギまで中間ｍ／ｚ値域内イオン群を励起することにより第１トラッピング領域からイオン群を放出するステップを有する方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、第１トラッピング領域の第１端部にはイオン群が第１トラッピング領域内に入るための入口がまた第２端部にはイオン群が第１トラッピング領域を出ていくための出口があり、第１ポテンシャル障壁をこの出口に配置する方法において、第１トラッピング領域内に入ってきたイオン群を反射するよう第１ポテンシャル障壁を設定するステップと、これに引き続き第１ポテンシャル障壁より高い第２ポテンシャル障壁を第１トラッピング領域の入口に生成してイオン群を第１トラッピング領域内にトラッピングするステップと、第１ポテンシャル障壁を克服するには十分だが第２ポテンシャル障壁を克服するには不十分な程度に中間ｍ／ｚ値域内イオン群を励起するステップと、を有する方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法において、直流ポテンシャルを用いて第２ポテンシャル障壁を形成する方法。
【請求項３０】
請求項２６乃至２９のうち何れか１項に記載の方法において、第１トラッピング領域内に入ってきたイオン群を反射するよう直流ポテンシャルを用いて第１ポテンシャル障壁を設定する方法。
【請求項３１】
請求項２６乃至３０のうち何れか１項に記載の方法において、第１ポテンシャル障壁に交流ポテンシャルを付加することにより中間ｍ／ｚ値域内イオン群を放出する方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法において、第２トラッピング領域内にトラッピングされているイオン群を交流ポテンシャルを用いて放出する方法。
【請求項３３】
請求項２６乃至３２のうち何れか１項に記載の方法において、イオン群を入れることによって第２トラッピング領域を空間電荷限界内所定イオン量まで充填するステップを有する方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法において、この所定イオン量を自動利得制御により決定するステップを有する方法。
【請求項３５】
イオン源、第１トラッピング領域、複数個の伸長電極を有する第２トラッピング領域、衝突セル、イオン検出器及び飛行時間型質量分析部を備える質量分析計を用いてタンデム質量分析を行う方法であって、
イオン群が発生するようイオン源を動作させるサブステップ、イオン源にて発生したイオン群を第１トラッピング領域内に入れるサブステップ、並びに、イオン源から入ってくるイオン群のうち広めｍ／ｚ値域内前駆イオン一次群をトラッピングするよう第１トラッピング領域を動作させるサブステップを含む充填ステップと、
前駆イオン一次群のうち中間ｍ／ｚ値域内第１二次副群を放出して第２トラッピング領域へと移動させ且つ前駆イオン一次群の残りを第１トラッピング領域内に保持するよう第１トラッピング領域を動作させるサブステップ、第１トラッピング領域から入ってくる前駆イオン第１二次副群からイオン群をトラッピングするよう第２トラッピング領域を動作させるサブステップ、前駆イオン第１二次副群からトラッピングしたイオン群の質量スペクトラムが得られるようイオン検出器を動作させるサブステップ、並びに、前駆イオン第１二次副群からトラッピングしたイオン群についてフラグメント化／分析動作を複数回実行するサブステップを含む第１選別／分析ステップと、
前駆イオン一次群のうち別の中間ｍ／ｚ値域内の第２二次副群を放出し第２トラッピング領域へと移動させるよう第１トラッピング領域を動作させるサブステップ、第１トラッピング領域から入ってくる前駆イオン第２二次副群からイオン群をトラッピングするよう第２トラッピング領域を動作させるサブステップ、前駆イオン第２二次副群からトラッピングしたイオン群の質量スペクトラムが得られるようイオン検出器を動作させるサブステップ、並びに、前駆イオン第２二次副群からトラッピングしたイオン群についてフラグメント化／分析動作を複数回実行するサブステップを含む第２選別／分析ステップと、
を有し、
第１及び第２選別／分析ステップそれぞれにて複数回実行されるフラグメント化／分析動作が、それぞれ、トラッピングしたイオン群のうち狭めｍ／ｚ値域内前駆イオン三次副群を伸長電極の長手方向に対し略直交する方向に放出し衝突セル内に入れるよう第２トラッピング領域を動作させるサブステップ、第２トラッピング領域から放出された前駆イオン三次副群に属するイオン群をフラグメント化するよう衝突セルを動作させるサブステップ、得られたフラグメントイオン群を衝突セルから飛行時間型質量分析部内へと入れるサブステップ、並びに、このフラグメントイオン群の質量スペクトラムが得られるよう飛行時間型質量分析部を動作させるサブステップを含み、
二次副群各々について形成される前駆イオン三次副群が、互いに異なる狭めｍ／ｚ値域に属するイオン群である方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の方法において、前駆イオン三次副群をその時間幅が１０ｍｓｅｃ以下のパルスとして放出するステップを有する方法。
【請求項３７】
請求項３５又は３６に記載の方法において、それらによって中間ｍ／ｚ値域が占められるよう複数通りの狭めｍ／ｚ値域を設定する方法。
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法において、予行時に取得した質量スペクトラムを基準として狭めｍ／ｚ値域の幅を決定するステップを有する方法。
【請求項３９】
請求項３５乃至３８のうち何れか１項に記載の方法において、第２トラッピング領域、衝突セル及び飛行時間型質量分析部の動作内容を各前駆イオン三次副群及び対応するフラグメントイオン群に適合するよう設定する方法。
【請求項４０】
イオン源、イオントラップ、平板状衝突セル及び飛行時間型質量分析部を備えるタンデム質量分析計であって、
イオントラップが、動作時にトラッピング場を発生させる複数個の伸長電極を有し、このトラッピング場が、イオン源から入ってくるイオン群をトラッピング及び励起してイオントラップから伸長電極の長手方向に対し略直交する方向へと放出させる場であり、
平板状衝突セルが、イオントラップから略直交方向に放出されたイオン群を受け入れてフラグメント化するよう動作し、
飛行時間型質量分析部が、このフラグメントイオン群の質量スペクトラムを取得するよう動作するタンデム質量分析計。
【請求項４１】
請求項４０に記載のタンデム質量分析計において、更に、イオントラップの隣に配置されておりイオントラップから略直交方向に放出されたイオン群を検出するよう動作するイオン検出器を備えるタンデム質量分析計。
【請求項４２】
請求項４１に記載のタンデム質量分析計において、イオントラップを相対向する側から挟む位置にイオン検出器及び飛行時間型質量分析部が配置されたタンデム質量分析計。
【請求項４３】
請求項４０乃至４２のうち何れか１項に記載のタンデム質量分析計において、飛行時間型質量分析部が直交加速型であるタンデム質量分析計。
【請求項４４】
請求項４３に記載のタンデム質量分析計において、飛行時間型質量分析部がグリッドレス型であるタンデム質量分析計。
【請求項４５】
第１イオン収蔵空間を通って第２イオン収蔵空間内に至るイオン経路がその共通軸により画定されるよう略同軸に配置された第１及び第２イオン収蔵空間を有し、
第１イオン収蔵空間が、それぞれ第１イオン収蔵空間の別の端側にあり第１イオン収蔵空間を画定する入口電極及び共有電極であって第１広めｍ／ｚ値域内イオン群を第１イオン収蔵空間内にトラッピングするトラッピング場を発生させるよう動作する入口電極及び共有電極と、トラッピングしたイオン群のうち中間ｍ／ｚ値域内イオン群をイオン経路に沿い第２イオン収蔵空間内へと軸方向に放出するよう動作する１個又は複数個の電極と、を有し、
第２イオン収蔵空間が、それぞれ第２イオン収蔵空間の別の端側にあり第２イオン収蔵空間を画定する上記共有電極及び追加電極であってイオン群を第２イオン収蔵空間内にトラッピングするトラッピング場を発生させるよう動作する上記共有電極及び追加電極と、トラッピングしたイオン群のうち狭めｍ／ｚ値域内イオン群を第２イオン収蔵空間から出口開口を介して伸長電極の長手方向に対し略直交する方向へと放出するよう動作する複数個の伸長電極と、を有する複合的イオントラップ。
【請求項４６】
請求項４５に記載の複合的イオントラップにおいて、出口開口の長手方向と伸長電極の長手方向とが同方向である複合的イオントラップ。
【請求項４７】
請求項４５又は４６に記載の複合的イオントラップと、第２イオン収蔵空間の隣に配置されており第２イオン収蔵空間から略直交方向に放出されたイオン群を検出するよう動作するイオン検出器と、を備える質量分析計。
【請求項４８】
請求項４７に記載の質量分析計と、第２イオン収蔵空間から略直交方向に放出されたイオン群を受け入れるよう配置された飛行時間型質量分析部と、を備えるタンデム質量分析計。
【請求項４９】
請求項４８に記載のタンデム質量分析計において、第２イオン収蔵空間を相対向する側から挟む位置にイオン検出器及び飛行時間型質量分析部が配置されたタンデム質量分析計。
【請求項５０】
請求項４８又は４９に記載のタンデム質量分析計において、更に、第２イオン収蔵空間と飛行時間型質量分析部との間のイオン経路上に配置された衝突セルを備えるタンデム質量分析計。
【請求項５１】
請求項５０に記載のタンデム質量分析計において、衝突セルが平板状であるタンデム質量分析計。
【請求項５２】
請求項５１に記載のタンデム質量分析計において、衝突セルが複数本の長尺ロッド状電極を有し、この長尺ロッド状電極が少なくとも２個の構成部分を有する複合的電極であるタンデム質量分析計。
【請求項５３】
請求項５２に記載のタンデム質量分析計において、複合的電極の２個の構成部分が別々の電源に接続されたタンデム質量分析計。
【手続補正２】
【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】
こういった従来技術における問題点に対策するため、本発明の第１実施形態に係る方法は、イオン源、複数個の伸長電極を有するイオントラップ、衝突セル及びＴＯＦ型質量分析部を備える質量分析計を使用しタンデム質量分析を行う方法において、そのｍ／ｚ値域（ｍはイオンの質量、ｚはそのイオンにより搬送されている電荷を単位電荷ｅにより除して得られる電荷数）が広い広めｍ／ｚ値域（relatively broad range of m/z values）内イオン群が発生するようイオン源を動作させるステップと、イオン源にて発生したイオン群をイオントラップ内に入れるステップと、イオン源からイオントラップ内に入ってくるイオン群をトラッピングするステップと、より狭いｍ／ｚ値域（relatively narrow range of m/z values）に属する狭めｍ／ｚ値域内イオン群をイオントラップからその伸長電極の長手方向に対し略直交する方向へと放出し衝突セルに向け移動させる一方で後に分析、フラグメント化又はその双方に供すべく残りのイオン群はイオントラップ内に保持するステップと、イオントラップから入ってくるイオン群を衝突セル内でフラグメント化するステップと、得られたフラグメントイオン群をＴＯＦ型質量分析部に向け移動していくよう衝突セルから放出するステップと、その内部にいるイオン群の質量スペクトラムが得られるようＴＯＦ型質量分析部を動作させるステップと、を有するものである。
【手続補正３】
【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】
ある狭めｍ／ｚ値域について放出を行うときに他のｍ／ｚ値域内のイオン群をイオントラップ内に保持するというやり方は、イオントラップ（第２トラッピング領域）を再充填することなしに、イオントラップ（第２トラッピング領域）から別の狭めｍ／ｚ値域内のイオン群を放出しフラグメント化し分析することができるという点で、好都合である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
これは、複数前駆イオン種から生成されるフラグメントイオン群の質量スペクトラム群を迅速に収集できるという点で、有用である。即ち、それぞれ異なる狭めｍ／ｚ値域内の前駆イオン群から生成されたフラグメントイオン群をＴＯＦ型質量分析部内にシーケンシャルに入れていくステップと、前駆イオン群の各狭めｍ／ｚ値域に係るフラグメントイオン群についてそれぞれその質量スペクトラムが得られるようＴＯＦ型質量分析部を動作させるステップと、を実行することもできる。引き続きフラグメント化レイヤ及び分析レイヤを実行すれば、好適にも、例えば、全前駆イオンピークについて質量スペクトラム群を得ることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
イオン群の一部を放出させるときに残りのイオン群を保持するという手法により得られる利点は、複合的イオントラップの第１トラッピング領域に関しても享受できる。即ち、中間ｍ／ｚ値域（intermediate range of m/z values）内イオン群を放出しているときに残りの中間ｍ／ｚ値域外イオン群を第１トラッピング領域内に保持するステップを、実行することもできる。その際、中間ｍ／ｚ値域外イオン群を略全て保持するのが望ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
ここでいう衝突セルとはイオン群のフラグメント化に使用できるあらゆる空間を指している。イオン群をフラグメント化するには例えばガス、電子又は光子を衝突セル内に入れればよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、実施に当たり、衝突セル内に入るイオン群の運動エネルギが十分に低く衝突セル内でのフラグメント化が実質的に回避されることとなるよう、イオン群をイオントラップから放出するステップを実施してもよい。実施に当たっては、より好ましくは、更に、フラグメント化されていないイオン群を衝突セルから飛行時間型質量分析部へと放出するステップと、このフラグメント化されていないイオン群の前駆イオン質量スペクトラムが得られるよう飛行時間型質量分析部を動作させるステップと、を実施する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
望ましくは、トラッピングされているイオン群をリボン状ビームにしてリニアイオントラップから衝突セル内へと放出する。そのようにすれば、その性能、速度乃至放出効率を損なうことなしに、イオントラップの空間電荷容量が増大する。また、このリボン状ビームを受け入れられるよう衝突セルを平板状にするのが望ましい。例えば、基本的に平板状で注入されたイオン群を好ましくはより小さな開口内へと合焦していく導路場が衝突セルにて発生するよう、衝突セルを構成すればよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
実施に当たっては、衝突セルを複数本の長尺ロッド状電極を有する構成とし、またこの電極を少なくとも２個の構成部分を有する複合的電極とし、各長尺ロッド状電極の各構成部分に対しＲＦ電位を印加するステップ及び各長尺ロッド状電極の各構成部分に対し相異なる直流電位を印加するステップを実行するようにするのが、望ましい。
【手続補正１０】
【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】
注記すべきことに、複数本の長尺ロッド状電極を全て衝突セル内に配置する必要はない。更に、各長尺ロッド状電極の各構成部分に対し印加するＲＦ電位は互いに同じであってもよいし互いに異なっていてもよいし、各長尺ロッド状電極の各構成部分に対し印加する直流電位は互いに同じであってもよいし互いに異なっていてもよい。更に、複合的電極たる長尺ロッド状電極を挟む位置に一対の電極を設け、これに直流電位を印加するステップを実行することとしてもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、実施に当たり、衝突セルに一組の電極を設けそれらには直流電圧のみを印加することとし、それにより、イオン群を衝突セルから出口開口に向け収束させる引出用の場を発生させるようにしてもよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
好ましくは、イオントラップ内又はイオントラップの隣に配置されているイオン検出器をイオントラップ内イオン群の質量スペクトラムが得られるよう動作させるステップを実行する。その際、イオントラップ（そのトラッピング領域）内にトラッピングされている前駆イオン群の質量スペクトラムが得られるようイオン検出器を動作させるステップと、フラグメントイオン群の質量スペクトラムが得られるようＴＯＦ型質量分析部を動作させるステップと、を実行し、これら走査によってＭＳ／ＭＳ法を実行することもできる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、実施に当たっては、例えば、イオン検出器により得られた前駆イオン群質量スペクトラムに基づきＴＯＦ型質量分析部の動作を最適化する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
イオン検出器は、また、イオントラップから略直交方向に放出されたイオン群の一部を遮るようイオントラップの隣に配置してもよい。イオン検出器及び衝突セルは、イオントラップを相対向する側から挟み込む位置に配置するのが好都合である。現時点において実施に好ましいと認められるのは、広めｍ／ｚ値域を２００〜２０００Ｔｈのオーダの広さとすることであり、これは４００〜４０００Ｔｈのオーダとすることもできる（Ｔｈは「トンプソン」と読み、１Ｔｈは１ａｍｕ（atomic mass unit:原子質量単位）を単位電荷で除した値に等しい）。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
第２選別／分析ステップは、前駆イオン一次群のうち別の中間ｍ／ｚ値域内の第２二次副群を放出し第２トラッピング領域へと移動させるよう第１トラッピング領域を動作させるサブステップと、第１トラッピング領域から入ってくる前駆イオン第２二次副群からイオン群をトラッピングするよう第２トラッピング領域を動作させるサブステップと、前駆イオン第２二次副群からトラッピングしたイオン群の質量スペクトラムが得られるようイオン検出器を動作させるサブステップと、前駆イオン第２二次副群からトラッピングしたイオン群についてフラグメント化／分析動作を複数回実行するサブステップと、を有する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
本発明の第４実施形態に係るタンデム質量分析計は、イオン源、イオントラップ、平板状衝突セル及びＴＯＦ型質量分析部を備え、イオントラップが、動作時にトラッピング場を発生させる複数個の伸長電極を有し、このトラッピング場が、イオン源から入ってくるイオン群をトラッピング及び励起してイオントラップから伸長電極の長手方向に対し略直交する方向へと放出させる場であり、平板状衝突セルが、イオントラップから略直交方向に放出されたイオン群を受け入れてフラグメント化するよう動作し、ＴＯＦ型質量分析部が、このフラグメントイオン群の質量スペクトラムを取得するよう動作するタンデム質量分析計である。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
基本的にＲＦ場を使用する実施形態にて場形成素子５４を使用する場合、高めの直流電圧をその場形成素子５４に印加する必要がある。手法（５）においては、図５ａ及び図５ｂに示すようにスプリットの入った複合的ロッドを用いることにより、この必要をなくしている。ここでは、各ロッド５３はテーパ付サブロッド５８とテーパ付サブロッド５９とに分割（スプリット）されており、これらテーパ付サブロッド５８及び５９に対しては、互いにわずかに異なる直流電圧及び全く同じＲＦ電圧が印加される。そのようにすると、イオン導路５０の中心面周辺にて適当な方向に沿い、滑らかな直流勾配が形成される。なお、この手法は特許文献１６（A. L. Rockwood, L. J. Davis, J. L. Jones and E. D. Lee）に例示されているが、この文献におけるこの手法の使用目的はＲＦ四重極イオン導路内に軸方向直流勾配を発生させることにある。また、ロッド５３へのスプリットの入れ方は発生させたい場の方向に応じて決めればよい。例えば、近似的に線形に変化する（双極）直流ポテンシャル乃至場（図５ａ及び図６ａ参照）又は直流ポテンシャル井戸（図５ｂ参照）が、イオン導路５０中心面に沿って形成されるよう入れればよく、その際装置内ＲＦ場を変化させる必要はない。更に、このように電極５３を分割することによって電極５３近傍の直流ポテンシャルがかなり鋭く変化し比較的大きなポテンシャル段差が生まれることとなるが、電極の構成部分５８と他の構成部分５９との間の電位差の絶対値はむしろ小さくなる（直流電圧値で概ね１０Ｖ未満になる）から、このように直流ポテンシャル勾配に滑らかさが欠けているにしてもそれは問題たり得ない。それは特に、ロッド状電極５３に印加されるＲＦ電圧に係るポテンシャル実効値の勾配が、ロッド状電極５３近傍にて相対的にかなり大きくなるであろうからである。また、図中に示したのは個々のロッドアセンブリ５３であるが、この複合的ロッド５３は、１枚のセラミック回路基板に適当な切れ目を入れ、高電圧絶縁破壊防止用に貫通メッキするか誘電体を詰めることによって、何組でもまとめて製造できるため、このイオン導路５０の製造工程は単純なものとなる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
平板状イオン導路５０をＲＦ特化型に構成した場合、その移送特性は、非特許文献１０にて概論されているＲＦ場不均等型装置向け一般理論に基づき、記述することができる。ある特定の装置をモデルにしていうと、ポテンシャル井戸深さ実効値はｍ／ｚ値＝２００〜１０００において５Ｖを上回る。この電位実効値には、ロッド状電極５３の軸方向に直交する方向に沿い、コルゲーション即ち正弦波状リプルが現れる。コルゲーションの規模は、ｍ／ｚ値＝１０００においては約０．０６５Ｖであるが、ｍ／ｚ値＝２００においては約０．３５Ｖまで増す。これは、同方向における直流場勾配が０．５Ｖ／ａ（ａは隣接ロッド中心間距離）のオーダとなるよう直流場（電場サグ）を重畳しなければならないこと、そうしなければポテンシャル井戸実効値に現れているコルゲーションの局所的最低点にてイオン群がトラッピングされるであろうことを、意味している。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007527595.tif 000017
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2007527595.tif 000018
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2007527595.tif 000019
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４ａ】
2007527595.tif 000020
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４ｂ】
2007527595.tif 000021
【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５ａ】
2007527595.tif 000022
【手続補正２６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５ｂ】
2007527595.tif 000023
【手続補正２７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６ａ】
2007527595.tif 000024
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６ｂ】
2007527595.tif 000025
【手続補正２９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2007527595.tif 000026
【手続補正３０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2007527595.tif 000027
【手続補正３１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2007527595.tif 000028
【手続補正３２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2007527595.tif 000029
【国際調査報告】
2007527595.tif 000030
2007527595.tif 000031
2007527595.tif 000032
2007527595.tif 000033
2007527595.tif 000034