(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料上の一次元範囲又は二次元範囲の質量分析を行う質量分析装置であって、
a)試料成分をイオン化するために試料上の一次元範囲にエネルギー線を照射する照射手段と、
b)前記エネルギー線の照射範囲から発生したイオンを収集し、質量に応じて分離して検出する質量分析手段と、
c)前記エネルギー線の照射範囲の延伸方向と直交する方向にその照射範囲が移動するように試料とエネルギー線との相対位置を直線移動させる直線走査を行うとともに、試料面に直交する軸を中心にエネルギー線の照射範囲が試料に対して回転するように試料とエネルギー線との相対位置を回転移動させる回転走査を実行する走査手段と、
d)前記走査手段により、所定角度ずつ試料とエネルギー線との相対位置を回転移動させる毎に、エネルギー線の照射範囲を試料上で所定ステップで以て直線移動させてその移動毎に前記質量分析手段による測定を実行する、という移動及び測定を、前記軸の周囲の少なくとも半周に亘って繰り返すように前記照射手段、質量分析手段、及び走査手段を制御する分析実行制御手段と、
e)前記直線走査と回転走査との組み合わせにより前記質量分析手段で収集された質量スペクトル情報に基づいて、ＣＴ（コンピュータ・トモグラフィー）法による二次元画像再構成処理を実行して任意の質量を持つ物質の二次元分布画像を求める画像再構成手段と、
を備えることを特徴とする質量分析装置。
【請求項２】
前記質量分析手段は、収集したイオンの中で特定質量を有するイオンをプリカーサイオンとして選別する１段目の質量分離部と、前記プリカーサイオンを開裂させる開裂促進部と、開裂により生じたプロダクトイオンを質量に応じて分離する２段目の質量分離部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の質量分析装置。
【請求項３】
試料上の一次元範囲又は二次元範囲の質量分析を行う質量分析装置であって、
a)試料成分をイオン化するために試料上の所定範囲にエネルギー線を照射する照射手段と、
b)前記エネルギー線の照射範囲から発生したイオンを収集し、質量に応じて分離して検出する質量分析手段と、
c)前記エネルギー線の照射範囲が試料上で移動するように試料とエネルギー線との相対位置を移動させる走査手段と、
d)試料上の第１の所定範囲へのエネルギー線照射に対応して発生したイオンを前記質量分析手段により検出して第１質量スペクトル情報を取得するとともに、第１の所定範囲の一部又は全部を含む第２の所定範囲へのエネルギー線照射に対応して発生したイオンを前記質量分析手段により検出して第２質量スペクトル情報を取得するべく前記照射手段、質量分析手段、及び走査手段を制御する分析実行制御手段と、
e)前記第１質量スペクトル情報と第２質量スペクトル情報との差異に基づいて前記第１所定範囲と第２所定範囲のオーバーラップ領域を除く非オーバーラップ領域の質量スペクトル情報を取得する処理手段と、
を備え、前記非オーバーラップ領域を分析対象の一次元範囲又は二次元範囲内で順に設定することにより該分析対象範囲に亘る質量スペクトル情報を収集することを特徴とする質量分析装置。
【請求項４】
前記エネルギー線はレーザー光であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の質量分析装置。
【請求項５】
前記走査手段は、試料を保持する試料ステージを移動させる、モータを含む移動機構であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料上の一次元範囲又は二次元範囲の物質分布などを調べるために一次元範囲又は二次元範囲を質量分析する質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析装置は、気体状、液体状又は固体状の試料に含まれる試料成分の分子や原子をイオン化し、そのイオンを質量（厳密にはm/z）毎に分離して検出することにより、試料成分を同定したりその成分量を定量したりするための装置であり、現在では、生体試料の同定やタンパク質或いはペプチドの解析など様々な用途に広く使用されている。
【０００３】
生体を取り扱う生化学分野や医療分野などでは、生体内細胞を破壊することなくその細胞に含まれるタンパク質の分布情報を得たいという要求が大きい。こうした要求に応えるものとして、顕微鏡と質量分析装置との機能を兼ね備えた顕微質量分析装置の開発が各所で進められている。顕微質量分析装置を用いれば、プレパラートなどにセットされた試料上の二次元範囲の物質の分布情報などを得ることが可能である。【０００４】
図６は従来の一般的なこの種の質量分析装置の概略構成図である。Ｘ軸、Ｙ軸の二軸方向に移動可能である試料ステージ３上に載置された試料４に対し、レーザー照射部１からイオン化のために径を絞ったレーザー光２が短時間だけ照射される。このレーザー照射に応じて試料４に含まれる試料成分がイオン化され、発生したイオンは質量分離器５に導入されて質量毎に分離されイオン検出器６により検出される。この図では質量分離器５は飛行時間の差異によってイオンを質量毎に分離する飛行時間（ＴＯＦ）型質量分離器を想定しているが、四重極質量フィルタなど他の形態の質量分離器でもよい。
【０００５】
この構成では、１回のレーザー照射によって質量分析される試料４上の範囲はごく狭い面積であり、試料４全体又は試料４上の或る程度の広い範囲に亘る質量分析を行いたい場合には、図示しないステージ駆動機構により試料ステージ３を二次元的に移動させながらレーザー照射とそれに対応する質量分析とを繰り返す。それにより、試料４上の微小領域に対応する質量スペクトル情報をそれぞれ収集し、これに基づいて物質分布などを示す二次元画像（以下「二次元物質分布画像」という）を作成する。【０００６】
上記構成では、分析対象の二次元範囲が広い場合、繰り返し分析の回数が膨大となるため二次元物質分布画像を得るまでの時間が長く掛かる。また、二次元物質分布画像の空間分解能はレーザー照射面積で決まるが、現在の技術では試料面において数十μｍ程度の径までしかレーザーを絞ることができない。生体細胞などの観察のためにはこの程度の空間分解能では十分ではなく、さらに１桁程度空間分解能を向上させる必要があるが、レーザー照射径を絞るためのレンズ光学系等の改善だけでは対応が困難である。また、レーザー照射経を絞ることができたとしても、分析対象面積が小さいことでイオンの発生量が少なくなり、分析精度が低下するという別の問題も生じる。【０００７】
一方、分析時間の短縮という観点では、図７に示すような構成の質量分析装置も提案されている（非特許文献１参照）。即ち、レーザー照射部１１から試料４上の広い範囲に面状のレーザー光１２を短時間照射し、その広い照射範囲から試料４に含まれる試料成分を一斉にイオン化する。そして、試料４上のイオン発生位置の相対関係を維持するように各イオンを飛行時間型質量分離器１５に導入し、上記相対関係を保った状態で同一位置から発生した各種イオンを質量に応じて分離し二次元検出器１６で検出する。この構成によれば、１回のレーザー照射によって試料４全体又は試料４上の比較的広い範囲に亘る質量分析を行うことができる。
【０００８】
しかしながら、この構成では、試料４上でのイオンの発生位置の相対関係が二次元検出器１６の検出面上でも保たれる必要がある（必要に応じて像の拡大や縮小は可能である）が、実際上、完全にそのような条件を満たしたイオン輸送を行うのは困難であり、その条件が満たせないことで二次元物質画像の空間分解能が下がり像がぼける。また、分子量が比較的大きな試料成分を含む試料を分析する場合には、試料４から発生したイオンを１乃至複数回開裂させて細分化した後に質量分析したい場合があり、そのためにはイオン経路の途中にイオントラップや衝突誘起解離セル等を配置する必要があるが、そうすると上記のようなイオン発生位置の相対関係を保つことはできなくなる。【０００９】
【非特許文献１】内藤康秀、「生体試料を対象にした質量顕微鏡」、日本質量分析学会誌、Vol.53,No.3,2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その第１の目的とするところは、試料上の二次元範囲の質量分析による二次元物質分布画像の取得に要する時間をできるだけ短縮しつつ、実用上十分な空間分解能と精度とを確保し、さらに必要に応じてイオンの開裂により生成されたプロダクトイオンの分析も行うことができる質量分析装置を提供することにある。【００１１】
また本発明の第２の目的とするところは、イオン化のために試料に照射するレーザー光等のエネルギー線の集束径を絞ることができない場合でも高い空間分解能を達成することができる質量分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記第１の目的を達成するために成された第１発明は、試料上の一次元範囲又は二次元範囲の質量分析を行う質量分析装置であって、
a)試料成分をイオン化するために試料上の一次元範囲にエネルギー線を照射する照射手段と、
b)前記エネルギー線の照射範囲から発生したイオンを収集し、質量に応じて分離して検出する質量分析手段と、
c)前記エネルギー線の照射範囲の延伸方向と直交する方向にその照射範囲が移動するように試料とエネルギー線との相対位置を直線移動させる直線走査を行うとともに、試料面に直交する軸を中心にエネルギー線の照射範囲が試料に対して回転するように試料とエネルギー線との相対位置を回転移動させる回転走査を実行する走査手段と、
d)前記走査手段により、所定角度ずつ試料とエネルギー線との相対位置を回転移動させる毎に、エネルギー線の照射範囲を試料上で所定ステップで以て直線移動させてその移動毎に前記質量分析手段による測定を実行する、という移動及び測定を、前記軸の周囲の少なくとも半周に亘って繰り返すように前記照射手段、質量分析手段、及び走査手段を制御する分析実行制御手段と、
e)前記直線走査と回転走査との組み合わせにより前記質量分析手段で収集された質量スペクトル情報に基づいて、ＣＴ（コンピュータ・トモグラフィー）法による二次元画像再構成処理を実行して任意の質量を持つ物質の二次元分布画像を求める画像再構成手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１３】
また上記第２の目的を達成するために成された第２発明は、試料上の一次元範囲又は二次元範囲の質量分析を行う質量分析装置であって、
a)試料成分をイオン化するために試料上の所定範囲にエネルギー線を照射する照射手段と、
b)前記エネルギー線の照射範囲から発生したイオンを収集し、質量に応じて分離して検出する質量分析手段と、
c)前記エネルギー線の照射範囲が試料上で移動するように試料とエネルギー線との相対位置を移動させる走査手段と、
d)試料上の第１の所定範囲へのエネルギー線照射に対応して発生したイオンを前記質量分析手段により検出して第１質量スペクトル情報を取得するとともに、第１の所定範囲の一部又は全部を含む第２の所定範囲へのエネルギー線照射に対応して発生したイオンを前記質量分析手段により検出して第２質量スペクトル情報を取得するべく前記照射手段、質量分析手段、及び走査手段を制御する分析実行制御手段と、
e)前記第１質量スペクトル情報と第２質量スペクトル情報との差異に基づいて前記第１所定範囲と第２所定範囲のオーバーラップ領域を除く非オーバーラップ領域の質量スペクトル情報を取得する処理手段と、
を備え、前記非オーバーラップ領域を分析対象の一次元範囲又は二次元範囲内で順に設定することにより該分析対象範囲に亘る質量スペクトル情報を収集することを特徴としている。
【００１４】
第１及び第２発明に係る質量分析装置において、イオン化のためのエネルギー線は典型的にはレーザー光であるが、イオン化に利用できるものであれば、電子線、イオン線、中性子線、高速原子線、Ｘ線、などの他のエネルギー線でもよい。レーザー光を用いた場合には、イオン化法として、マトリックス支援レーザー脱離イオン化（Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization：ＭＡＬＤＩ）法、シリコン上脱離イオン化法（Desorption/Ionization on (porous）Silicon：ＤＩＯＳ）などの公知の表面支援レーザー脱離イオン化法（Surface Assisted Laser Desorption/Ionization：ＳＡＬＤＩ）や、その他の公知のレーザーイオン化法を利用することになる。【００１５】
また第１及び第２発明に係る質量分析装置において走査手段は、試料又は照射手段のいずれか一方又は両方を移動させる手段であり、試料を移動させる場合には試料を保持する試料ステージや試料ホルダなどを移動する、モータなどの駆動源を含む手段とすればよい。
【発明の効果】
【００１６】
第１発明に係る質量分析装置では、例えば或る質量を持つ物質（分子）の分布を示す二次元物質分布画像を再構成するためにＣＴの手法を利用する。よく知られているＸ線ＣＴでは、断面画像を得たい対象物体を透過するＸ線を一方向から照射して、対象物体を挟んでＸ線源と反対側に配置した一次元状の検出器により透過Ｘ線を検出して各位置におけるＸ線の減衰量を求める。そして、対象物体の周囲にＸ線源と検出器の組を回転させることで全方位からの照射Ｘ線に対する透過Ｘ線の減衰量を測定し、その測定結果からフーリエ変換等を含む所定のアルゴリズムによる演算処理を行うことにより二次元断層画像を再構成する。
【００１７】
この第１発明では、Ｘ線ＣＴにおいて対象物体を透過する一本のＸ線束に相当するものとして一次元範囲を照射するエネルギー線を利用し、この一次元範囲を直線走査しつつ質量分析手段による測定を実行することで、或る一方向からのＸ線照射とそれに応じた対象物体全体の透過Ｘ線の検出により得られるものと同等の情報を取得する。さらに、回転走査を行いつつ上記情報の取得を繰り返すことにより、全方位（少なくとも半周分）における測定と同等の情報を取得する。このようにして得られる質量スペクトル情報はＸ線ＣＴ等における二次元断面の測定結果と同等になるから、ＣＴ法による二次元画像再構成処理により、例えば特定の質量の分布を示す二次元画像を再現することができる。
【００１８】
このときの空間分解能は、エネルギー線照射範囲の幅、直線走査のステップ幅、回転走査の角度などに依存するが、比較的少ない繰り返し質量分析回数によって実用上十分な空間分解能と精度を得ることができる。また、点状の微小領域ではなく一次元的な拡がりを有する範囲について同時にイオン化を行うものの、該範囲内でイオンの発生位置を示す情報は必要ないため、一次元範囲から発生したイオンを全部集めて質量分析に供することができる。したがって、本発明に係る質量分析装置の一実施態様として、前記質量分析手段が、収集したイオンの中で特定質量を有するイオンをプリカーサイオンとして選別する１段目の質量分離部と、前記プリカーサイオンを開裂させる開裂促進部と、開裂により生じたプロダクトイオンを質量に応じて分離する２段目の質量分離部と、を含む構成とすることにより、試料から発生したイオンそのままでなく、そのイオンを開裂させて生じたプロダクトイオンについての強度分布も調べることができる。それによって、例えば生体試料などに対しても二次元物質分布画像における各物質の同定精度を向上させることができる。
【００１９】
また第２発明に係る質量分析装置では、分析対象領域が重なり合ったオーバーラップ領域と重なり合わない非オーバーラップ領域とが形成されるように第１及び第２の所定範囲をそれぞれ設定して質量分析を行うことにより、第１及び第２質量スペクトル情報をそれぞれ取得する。オーバーラップ領域に対する質量スペクトル情報は第１及び第２質量スペクトル情報に共通に含まれている筈であるから、第１質量スペクトル情報と第２質量スペクトル情報との差異は非オーバーラップ領域に対する質量スペクトル情報となる。第１及び第２の所定範囲の面積の最小値は照射手段によるエネルギー線の絞り性能に依存するが、非オーバーラップ領域の面積の最小値は基本的に走査手段による最小移動ステップに依存する。【００２０】
例えば走査手段が試料を保持する試料ステージを移動させるモータを含む移動機構である場合、最小移動ステップは比較的容易に１μｍオーダー又はそれ以下にすることができ、これは上記イオン化のためのエネルギー線として一般に利用されるレーザー光の最小絞り径に比較して格段に小さい。したがって、第２発明に係る質量分析装置によれば、レーザー光等のエネルギー線を絞ることができない場合であっても、従来よりも二次元物質分布画像を作成する際の空間分解能を向上させることができる。また、第２発明に係る質量分析装置では、実際に質量分析を行って質量スペクトル情報を取得する試料上の対象範囲（つまり第１及び第２の所定範囲）は広いので、発生するイオン量が相対的に多く、含有量が少ない試料成分に対する検出感度を高めてより精度の高い二次元物質分布画像を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１発明の一実施例（第１実施例）による質量分析装置の全体構成図。
【図２】第１実施例の質量分析装置の動作を説明するための模式図。
【図３】第１実施例の質量分析装置の動作を説明するための模式図。
【図４】第２発明の一実施例（第２実施例）による質量分析装置の全体構成図。
【図５】第２実施例の質量分析装置の動作を説明するための模式図。
【図６】従来の質量分析装置の一例を示す全体構成図。
【図７】従来の質量分析装置の一例を示す全体構成図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［第１実施例］
第１発明に係る質量分析装置の一実施例（以下第１実施例という）についてその構成と動作について詳細に説明する。図１は第１実施例の質量分析装置の全体構成図である。図１において既に説明した図６、図７と同一の構成要素については同一符号を付して説明を略す。【００２３】
本実施例による質量分析装置では、レーザー照射部２１は所定長さの線状（一次元状）の範囲にレーザー光２２を照射する。また、試料ステージ３はステージ回転駆動部２４によりステージ面に直交する軸を中心にＲ方向に回転駆動可能であり、さらにステージＸ−Ｙ駆動部２５により上記回転駆動された各回転位置においてＸ軸、Ｙ軸方向にそれぞれ直線移動可能となっている。【００２４】
レーザー照射部２１より短時間レーザー光２２が試料４に照射されると、試料４上でレーザー光２２が当たった一次元範囲２３に含まれる試料成分がイオン化される。発生したイオンはイオン収集部２６で収集されて質量分離部（ここでは飛行時間型質量分離部であるが、四重極質量フィルタ等の他の構成でもよい）２７に導入される。したがって、上記一次元範囲２３から発生したイオンは、その一次元範囲２３内での位置に依らず混合されて質量分離部２７に導入され、質量分離部２７により質量に応じて分離されてイオン検出器２８により検出される。この検出信号はＡ／Ｄ変換部３０によりデジタルデータに変換されてデータ処理部３１に入力され、データ処理部３１では上記一次元範囲２３に対応する質量スペクトルデータとしてデータメモリ３３に格納される。
【００２５】
本実施例の質量分析装置では、制御部３４の制御の下に、試料ステージ３がステージ回転駆動部２４及びステージＸ−Ｙ駆動部２５により回転方向及び直線方向に移動されつつ（つまり回転走査及び直線走査されつつ）上記のような試料４上の一次元範囲２３に対応する質量分析が実行され、最終的に収集された全ての質量スペクトルデータを画像再構成演算部３２で演算処理することにより、例えば或る質量を有する物質の二次元物質分布画像を作成して表示部３５の画面上に表示させるようにしている。
【００２６】
このような試料ステージ３の移動（つまり走査）と質量分析との繰り返しの動作について図２、図３を参照しながら説明する。図２に示すように、試料ステージ３上に試料４が載置されており、この試料４上の二次元範囲の全てに亘り或る質量Ｍを有する物質の分布を調べたいものとする。
【００２７】
この場合、図２（ａ）に示すように、ステージＸ−Ｙ駆動部２５により試料ステージ３をＸ軸方向に所定ステップ幅ずつ移動させることで、レーザー光２２が当たる一次元範囲２３を試料４の一方の端部（ここでは左端部）から他方の端部まで順に走査する。なお、いま試料ステージ３にもレーザー光２２が当たるが、試料ステージ３自体から発生するイオンは無視できるものとする。【００２８】
上記ステップ状の直線的な移動毎に、一次元範囲２３にレーザー光２２を短時間照射し、それにより発生したイオンの質量分析を実行する。その質量分析の結果として、例えば或る質量Ｍに着目した検出信号は図２（ｂ）に示すように得られる。また、他の質量に着目した検出信号も同様にして得られる。これが、試料４の角度位置が０°であるときの質量分析結果である。
【００２９】
次に、図３（ａ）に示すように、ステージ回転駆動部２４により試料ステージ３を所定角度θ（例えば１°）だけＲ方向に回転させることで試料４を回動させる。レーザー光２２が当たる一次元範囲２３の延伸方向は変わらないから、試料４に対するレーザー照射範囲は上記角度位置が０°であるときのレーザー照射範囲よりも所定角度θだけ傾斜した状態となる。この状態で再び試料ステージ３をＸ軸方向に所定ステップ幅ずつ移動させながら、その移動毎に短時間のレーザー照射とその照射範囲から発生したイオンの質量分析とを実行する。その質量分析の結果として、或る質量Ｍに着目した検出信号は図３（ｂ）に示すように得られる。これが試料４の角度位置がθであるときの質量分析結果である。
【００３０】
以上のようにして試料ステージ３を所定ステップ角度θだけ回転させる毎にＸ軸方向への所定ステップ幅毎の試料ステージ３の直線走査を行い、レーザー照射と質量分析とを繰り返すことにより、試料４が各角度位置にあるときの検出信号を取得する。そして、最終的にＲ方向の全周（３６０°）に亘って上記のような分析を繰り返し検出信号を収集する。但し、半周（１８０°）の測定を実行すれば残りの半周は同じ情報が得られるから、半周分について繰り返し検出信号を収集すれば十分である。これが二次元画像の再構成に必要なデータである。【００３１】
図２（ｂ）、図３（ｂ）に示したような検出信号は、例えばＸ線ＣＴにおいて、Ｘ線源から対象物体に照射され該対象物体を透過して来たＸ線を、微小Ｘ線検出素子を直線状に配列した検出器で検出して得られた検出信号に相当するものと考えることができる。Ｘ線ＣＴでは平行Ｘ線束又は発散Ｘ線束が対象物体に照射されるため検出器により上記検出信号を一度に得ることができるが、本実施例の質量分析装置では、直線走査が必要である点が異なるだけである。また、軸を中心に試料４を回転させて各回転位置で検出信号を得る点もＸ線ＣＴと同様である。したがって、上述したようにして収集されたデータはＸ線ＣＴで二次元断層画像を観測したい対象物体を測定して収集されたデータと同等である。そこで、上述したように収集されたデータに対し、画像再構成演算部３２においてＣＴ法による二次元画像再構成演算処理を行うことにより、例えば質量Ｍを有する物質の二次元分布画像を再構成することができる。ＣＴ法による画像再構成演算については周知であるのでここでは詳しい説明を省略する。
【００３２】
以上のように、本実施例の質量分析装置によれば、試料４に対して線状のレーザー光を照射してその照射範囲に含まれる各種成分のイオンを行って該イオンの質量分析を実行し、試料４を直線走査及び回転走査しながら質量分析を繰り返すことにより必要なデータを収集し、その収集されたデータに基づいてＣＴ法による画像再構成演算処理を行うことで質量スペクトル情報に由来する二次元物質分布画像を描出することができる。【００３３】
上記説明から明らかなように、本実施例の質量分析装置では、一次元範囲２３から発生したイオンをまとめて、つまりその発生位置を問わずに集めて質量分離部２７で質量分析すればよい。したがって、例えばイオン収集部２６と質量分離部２７との間にイオントラップを配設し、イオントラップに一時的にイオンを蓄えて特定の質量を有するイオンをプリカーサイオンとして選別した後にＣＩＤによる開裂を生じさせ、その開裂により生じた各種プロダクトイオンをイオントラップから出射させて質量分離部２７により質量分離して検出する構成とすることもできる。このような構成とすれば、例えば或る質量を有するプロダクトイオンの強度分布を示す二次元画像が求まるから、例えば生体試料などに対し該試料に含まれる各種物質の二次元分布をより高い精度で求めることができる。
【００３４】
［第２実施例］
次に第２発明に係る質量分析装置の一実施例（以下第２実施例という）についてその構成と動作について詳細に説明する。図４は第２実施例の質量分析装置の全体構成図である。図４において既に説明した図１、図６、図７と同一の構成要素については同一符号を付して説明を略す。【００３５】
この実施例の質量分析装置では、レーザー照射部４１から或る程度の拡がりを有するレーザー光４２が試料４に照射され、試料４上の照射範囲４３から発生するイオンはイオン収集部２６により収集されて混合された状態で質量分離部２７に導入される。この質量分析装置では、試料４上で照射範囲４３を設定するために試料ステージ３を駆動するステージＸ−Ｙ駆動部２５による走査と、この走査に応じて得られる質量スペクトル情報をデータ処理部４４で処理する際の動作が第１実施例とは全く相違している。【００３６】
この点について、簡単な例を図５に従って説明する。いま、ここでは試料４がＸ軸方向に延伸するように線状に細長いものであるとする。まず、図５（ａ）に示すように、試料４全体がレーザー照射範囲４３ａに入るように試料ステージ３の位置を設定する。この状態で短時間レーザー光４２を照射し、試料４全体から発生したイオンを質量分析して検出することにより質量スペクトル情報Ｄ１を取得する。なお、ここでも試料ステージ３自体から発生するイオンは無視できるものとする。【００３７】
次に、ステージＸ−Ｙ駆動部２５により試料ステージ３を、試料４の右端部がレーザー照射範囲４３ａのエッジに一致している位置からＸ軸方向に所定距離だけ移動させる。すると、図５（ｂ）に示すように、レーザー照射範囲４３ｂから試料４の右端部の一部領域４ａだけがはみ出る（つまり、この一部領域４ａが非オーバーラップ領域となる）。この状態で上記と同様に短時間レーザー光４２を照射し質量分析を実行すると、このときには試料４全体から一部領域４ａのみを除いた範囲に対応する質量スペクトル情報Ｄ２が取得される。先に取得された質量スペクトル情報Ｄ１は試料４全体に対するものであるから、データ処理部４４で質量スペクトル情報Ｄ１、Ｄ２の差異ΔＤを計算すると、その差異ΔＤが一部領域４ａに対応する質量スペクトル情報である。このようにして、間接的に試料４内の微小領域４ａに対応する質量スペクトル情報を得ることができる。【００３８】
さらに、ステージＸ−Ｙ駆動部２５により試料ステージ３をＸ軸方向に所定距離だけ移動させると、図５（ｃ）に示すように、レーザー照射範囲４３ｂから試料４の右端部の一部領域４ａ、４ｂがはみ出る。この状態で上記と同様に短時間レーザー光４２を照射し質量分析を実行すると、このときには試料４全体から一部領域４ａ、４ｂを除いた範囲に対応する質量スペクトル情報Ｄ３が取得される。上記と同様に、データ処理部４４で質量スペクトル情報Ｄ２、Ｄ３の差異ΔＤを計算すると、その差異ΔＤが一部領域４ｂに対応する質量スペクトル情報である。これにより、間接的に試料４内の微小領域４ｂに対応する質量スペクトル情報を得ることができる。このようにして、試料４内の全ての微小領域の質量スペクトル情報が得られるから、これら情報に基づいて二次元物質分布画像を作成することができる。【００３９】
このときの空間分解能は試料ステージ３のステップ幅により決まり、一般にその最小ステップ幅はレーザー光の最小集光径に比べて格段に小さくすることができる。したがって、この第２実施例の質量分析装置によれば、レーザー光を絞ることにより空間分解能の向上を図る場合に比べて遙かに空間分解能を高くすることができる。また、上記実施例は試料４が線状である場合であるが、試料４に２次元的に面積を有する場合でも同様にして試料４内で微小領域を非オーバーラップ領域として、この非オーバーラップ領域を順次ずらしていって各微小領域に対応する質量スペクトル情報を取得することが可能である。【００４０】
なお、上記第１、第２実施例の質量分析装置では、レーザー光を試料に照射してイオン化を行うものであったが、電子線、高速原子線、中性子線等、他のエネルギー線を試料に照射してイオン化を行うものであってもよい。また、質量分離部の形態が上記記載のものに限らないのも上述した通りである。【００４１】
さらにまた、それ以外の点においても、本発明の趣旨の範囲で適宜に変更、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当然である。
【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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【図７】
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