(57)【要約】細長いロッドセットと一組の補助電極とを有する質量分析計を動作させる方法であって、ロッドセットは入口端部と出口端部と長手方向軸とを有する、方法が提供される。方法は、ａ）ロッドセットの入口端部の中にイオンを導くステップと、ｂ）ロッドセットの出口端部に隣接する出口部材にバリア電界を生成し、かつロッドセットのロッド間にＲＦ電界を生成することによって、ロッドセットにおいてイオンの少なくとも一部を捕獲するステップと、ｃ）補助ＡＣ励起電圧を一組の補助電極に提供して、選択された質量対電荷の第１のグループのイオンにエネルギを与えるステップとを包含する。
2010505218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長いロッドセットと一組の補助電極とを有する質量分析計を動作させる方法であって、該ロッドセットは入口端部と出口端部と長手方向軸とを有し、該方法は、
ａ）該ロッドセットの該入口端部の中にイオンを導くステップと、
ｂ）該ロッドセットの該出口端部に隣接する出口部材にバリア電界を生成し、かつ該ロッドセットのロッド間にＲＦ電界を生成することによって、該ロッドセットにおいてイオンの少なくとも一部を捕獲するステップであって、該ＲＦ電界および該バリア電界は該ロッドセットの該出口端部に隣接する抽出領域において相互に作用し、フリンジ電界を生成する、ステップと、
ｃ）補助放出誘導ＡＣ励起電圧を該一組の補助電極に提供して、該抽出領域内の選択された質量対電荷比の第１のグループのイオンにエネルギを与え、該バリア電界を通過して該ロッドセットから該第１のグループのイオンを質量選択的に軸方向に放出するステップと
を包含する、方法。
【請求項２】
ステップｃ）は、前記補助放出誘導ＡＣ励起電圧を前記一組の補助電極に提供し、前記選択された質量対電荷比の前記第１のグループのイオンを質量選択的に軸方向に励起するステップを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ｄ）前記軸方向に放出された第１のグループのイオンの少なくとも一部を検出するステップをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップｃ）は、前記第１のグループのイオンを下流のイオントラップに軸方向に放出するステップを包含し、
前記方法は、ｅ）該下流のイオントラップにおいて該第１のグループのイオンを処理するステップをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ステップｃ）は、前記第１のグループのイオンを下流の衝突セルに軸方向に放出するステップをさらに包含し、
前記方法は、該衝突セルにおける該第１のグループのイオンをフラグメント化して、次いで質量分析のために該第１のグループのイオンを下流の質量分析計に軸方向に放出するステップをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップｂ）の後で、かつステップｃ）の前に、ｉ）補助フラグメント化ＡＣ励起電圧を前記一組の補助電極に提供して、親グループのイオンを質量選択的に軸方向に励起するステップと、ｉｉ）前記ロッドセットのロッド間に背景気体を提供して、該親グループのイオンをフラグメント化するステップをさらに包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のグループのイオンは、前記親グループのイオンのフラグメントから選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記一組の補助電極は、少なくとも４個の電極を備え、前記補助ＡＣ電圧は、該４個の電極のうちの２個にのみ印加される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記一組の補助電極は、少なくとも４個の電極を備え、前記補助ＡＣ電圧は、４個の電極全てに印加される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記４個の電極全てに印加された前記補助ＡＣ電圧は、前記ロッドセットにおいて少なくとも一対のロッドに印加された二次補助ＡＣ電圧に位相同期される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ステップｃ）において、前記補助ＡＣ電圧はスキャンされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記一組の補助電極は、前記質量分析計に沿って長手方向に間隔を置かれた複数のセグメントを備え、該複数のセグメントは、補助電極の入口セグメントの組の補助電極と、中間セグメントの組の補助電極と、出口セグメントの組の補助電極とを備え、
該入口セグメントの組の補助電極は、該中間セグメントの組の補助電極と前記入口端部との間にあり、
該出口セグメントの組の補助電極は、該中間セグメントの組の補助電極と前記出口端部との間にあり、
ステップｂ）は、該入口セグメントの組の補助電極間の入口グループのイオンおよび該出口セグメントの組の補助電極間の出口グループのイオンを捕獲するステップと、該中間セグメントの組の補助電極にバリア電圧を提供して、該入口グループのイオンと該出口グループのイオンとの間にバリア電界を提供するステップを包含し、
ステップｃ）は、ｉ）前記補助放出誘導ＡＣ励起電圧を該出口セグメントの組の補助電極に提供し、前記選択された質量対電荷比ではないイオンを保持しながら、前記抽出領域内の該選択された質量対電荷比のイオンにエネルギを与え、該バリア電界を通過して前記ロッドセットから前記第１のグループのイオンを質量選択的に軸方向に放出するステップを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ステップｃ）は、前記入口セグメントの組の補助電極に二次ＡＣ励起電圧を提供するステップをさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ステップａ）は、前記第１のグループのイオンに加えて、第２のグループのイオンを導くステップを包含し、該第２のグループのイオンは、前記第１のイオンの選択された質量対電荷比とは異なる第２の選択された質量対電荷比を有し、
前記入口グループのイオンおよび前記出口グループのイオンの各々は、該選択された質量対電荷比のイオンおよび該第２の選択された質量対電荷比のイオンを備え、
前記二次ＡＣ励起電圧は、該入口グループのイオンの該第２の選択された質量対電荷比のイオンをフラグメント化するために選択された補助フラグメント化励起電圧である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ステップａ）において、前記第１のグループのイオンおよび前記第２のグループのイオンは一緒に導かれる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記二次ＡＣ励起電圧は、前記入口グループのイオンの前記選択された質量対電荷比のイオンをフラグメント化するために選択された補助フラグメント化励起電圧である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
細長いロッドセットと一組の補助電極とを有する質量分析計を動作させる方法であって、該ロッドセットは入口端部と出口端部と長手方向軸とを有し、該方法は、
ａ）該ロッドセットの該入口端部の中にイオンを導くステップと、
ｂ）該ロッドセットの該出口端部に隣接する出口部材にバリア電界を生成し、かつ該ロッドセットのロッド間にＲＦ電界を生成することによって、該ロッドセットにおいてイオンの少なくとも一部を捕獲するステップであって、該ＲＦ電界および該バリア電界は該ロッドセットの該出口端部に隣接する抽出領域において相互に作用し、フリンジ電界を生成する、ステップと、
ｃ）補助フラグメント化ＡＣ励起電圧を該一組の補助電極に提供して、親グループのイオンにエネルギを与えるステップと、
ｄ）該ロッドセットのロッド間に背景気体を提供して、ステップｃ）においてエネルギが与えられた該親グループのイオンをフラグメント化するステップと
を包含する、方法。
【請求項１８】
ステップｄ）は、補助フラグメント化ＡＣ励起電圧を前記一組の補助電極に提供して、前記親グループのイオンを質量選択的に軸方向に励起するステップを包含する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
ステップｂ）において、前記ＲＦ電界および前記バリア電界は前記ロッドセットの前記出口端部に隣接する抽出領域において相互に作用し、フリンジ電界を生成し、
前記方法は、ステップｄ）の後に、補助放出誘導ＡＣ励起電圧を前記一組の補助電極に提供して、該抽出領域内の選択された質量対電荷比の第１のグループのイオンにエネルギを与え、該バリア電界を通過して該ロッドセットから該第１のグループのイオンを質量選択的に軸方向に放出するステップをさらに包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記一組の補助電極は、少なくとも４個の電極を備え、前記補助ＡＣ電圧は、４個の電極全てに印加される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記一組の補助電極は、少なくとも４個の電極を備え、前記補助ＡＣ電圧は、該４個の電極のうちの２個にのみ印加される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記軸方向に放出された第１のグループのイオンの少なくとも一部を検出するステップをさらに包含する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のグループのイオンを下流のイオントラップに軸方向に放出するステップと、
該下流のイオントラップにおいて該第１のグループのイオンを処理するステップと
をさらに包含する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１のグループのイオンを下流の衝突セルに軸方向に放出するステップと、
該衝突セルにおける該第１のグループのイオンをフラグメント化して、次いで質量分析のために該第１のグループのイオンを下流の質量分析計に軸方向に放出するステップと
をさらに包含する、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（分野）
本発明は、概して質量分析法に関し、より詳細には補助電極を有する質量分析計を操作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（序論）
一般的に、リニアイオントラップは、細長いロッドセットのロッドに印加された半径方向のＲＦ電界と、ロッドセットの入口端および出口端に印加された半径方向の直流（ＤＣ）電界との組合せを用いてイオンを蓄える。特許文献１において説明されるように、リニアイオントラップ内で捕獲（ｔｒａｐ）されたイオンは、ロッドセットから軸方向に質量依存しかつ出口レンズに印加されたＤＣ電界を通過してスキャンされ得る。さらに特許文献２において説明されるように、リニア四重極低圧イオントラップにおいて捕獲されたイオンは、共鳴励起によってフラグメント化され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，１７７，６６８号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／０１８９１７１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
(概要)
本発明の実施形態の局面に従って、細長いロッドセットと一組の補助電極とを有する質量分析計を動作させる方法であって、ロッドセットは入口端部と出口端部と長手方向軸とを有する、方法が提供される。方法は、ａ）ロッドセットの入口端部の中にイオンを導くステップと、ｂ）ロッドセットの出口端部に隣接する出口部材にバリア電界を生成し、かつ該ロッドセットのロッド間にＲＦ電界を生成することによって、ロッドセットにおいてイオンの少なくとも一部を捕獲するステップであって、ＲＦ電界およびバリア電界はロッドセットの出口端部に隣接する抽出領域において相互に作用し、フリンジ電界を生成する、ステップと、ｃ）補助放出誘導ＡＣ励起電圧を一組の補助電極に提供して、抽出領域内の選択された質量対電荷比の第１のグループのイオンにエネルギを与え、バリア電界を通過してロッドセットから第１のグループのイオンを質量選択的に軸方向に放出するステップとを包含する。
【０００５】
本発明の実施形態のさらなる局面に従って、細長いロッドセットと一組の補助電極とを有する質量分析計を動作させる方法であって、ロッドセットは入口端部と出口端部と長手方向軸とを有する、方法が提供される。方法は、ａ）ロッドセットの入口端部の中にイオンを導くステップと、ｂ）ロッドセットの出口端部に隣接する出口部材にバリア電界を生成し、かつロッドセットのロッド間にＲＦ電界を生成することによって、ロッドセットにおいてイオンの少なくとも一部を捕獲するステップであって、ＲＦ電界およびバリア電界はロッドセットの出口端部に隣接する抽出領域において相互に作用し、フリンジ電界を生成する、ステップと、ｃ）補助フラグメント化ＡＣ励起電圧を一組の補助電極に提供して、親グループのイオンにエネルギを与えるステップと、ｄ）ロッドセットのロッド間に背景気体を提供して、ステップｃ）においてエネルギを与えられた親グループのイオンをフラグメント化するステップとを包含する。
【０００６】
出願人の教示のこれらおよび他の特徴は、本明細書において説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
当業者は、以下に説明される図面が例示的な目的のみのためであることを理解する。図面がいかなる方法でも出願人の教示の範囲を限定することは意図されない。
【図１ａ】図１ａは、断面図において、質量分析計システムのイオントラップを例示し、該質量分析計システムは、本発明の実施形態の局面をインプリメントするために用いられ得る。
【図１ｂ】図１ｂは、概略図において、図１ａのＱ３リニアイオントラップを組み込む質量分析計システムの例を示す。
【図２ａ】図２ａは、グラフにおいて、１０００Ｄａ／ｓで得られ、補助電極における励起を用いて図１ａのリニアイオントラップから軸方向にスキャンされた６０９Ｄａ／ｓレセルピンイオンのイオントラップスペクトルを例示する。
【図２ｂ】図２ｂは、グラフにおいて、６０９Ｄａのピークの近くで拡大された同じイオントラップスペクトルを例示する。
【図３ａ】図３ａは、グラフにおいて、補助電極を介して印加されたＡＣ電圧励起を用いて図１ａのリニアイオントラップにおいてフラグメント化した後に１０００Ｄａ／ｓで得られる６０９Ｄａ／ｓレセルピンイオンのイントラップＭＳ／ＭＳスペクトルを示す。
【図３ｂ】図３ｂは、グラフにおいて、親イオンの近くで拡大された図３ａのスペクトルを例示する。
【図４ａ】図４ａは、グラフにおいて、図３ａのスペクトルの縮小したバージョンおよびスペクトルの全イオンクロマトグラムを例示する。
【図４ｂ】図４ｂは、グラフにおいて、図２ａのスペクトルの縮小したバージョンおよびスペクトルの全イオンクロマトグラムを例示する。
【図５】図５は、断面図において、本発明の実施形態の種々の局面に従ってインプリメントされ得る方法を用いて補助電極を組み込むリニアイオントラップのさらなる変形を例示する。
【図６】図６は、グラフにおいて、ＡＣ電圧源からのＡＣ励起（ｅｘｃｉｔｅｍｅｎｔ）電圧を図５のリニアイオントラップの４個の補助電極のうちの２個に印加することによって得られる１０００Ｄａ／ｓでの質量選択的な軸方向の放出スキャンの実行を示す。
【図７ａ】図７ａは、グラフにおいて、４個の補助電極のうちの２個に印加されたＡＣ電圧励起を用いて図５のリニアイオントラップにおいてフラグメント化した後に１０００Ｄａ／ｓで得られる６０９Ｄａ／ｓのレセルピンイオンのイントラップＭＳ／ＭＳスペクトルを示す。
【図７ｂ】図７ｂは、グラフにおいて、親イオンの近くで拡大された図７ａのスペクトルを例示する。
【図８】図８は、断面図において、本発明の実施形態の種々の局面に従ってインプリメントされ得る方法を用いて補助電極を組み込むリニアイオントラップのなおもさらなる変形を例示する。
【図９】図９は、グラフにおいて、１０００Ｄａ／ｓで得られ、補助電極およびロッドセットのＡロッドの両方における励起を用いて図８のリニアイオントラップから軸方向にスキャンされた６０９Ｄａ／ｓのレセルピンイオンのイオントラップスペクトルを例示する。
【図１０】図１０は、グラフにおいて、補助電極およびロッドセットのＡロッドの両方に印加されたＡＣ電圧励起を用いて図８のリニアイオントラップにおいてフラグメント化した後に１０００Ｄａ／ｓで得られる６０９Ｄａ／ｓのレセルピンイオンのイントラップフラグメント化スペクトルを例示する。
【図１１ａ】図１１ａは、概略図において、本発明の種々の実施形態の種々の局面に従って方法をインプリメントするために用いられ得る補助電極を有するリニアイオントラップを組み込む質量分析計システムの代替の変形を例示する。
【図１１ｂ】図１１ｂは、概略図において、本発明の種々の実施形態の種々の局面に従って方法をインプリメントするために用いられ得る補助電極を有するリニアイオントラップを組み込む質量分析計システムの代替の変形を例示する。
【図１１ｃ】図１１ｃは、概略図において、本発明の種々の実施形態の種々の局面に従って方法をインプリメントするために用いられ得る補助電極を有するリニアイオントラップを組み込む質量分析計システムの代替の変形を例示する。
【図１２ａ】図１２ａは、概略図において、本発明の種々の実施形態のなおもさらなる局面に従ってなおもさらなる方法をインプリメントするために用いられ得るセグメントにされた補助電極を組み込むリニアイオントラップを例示する。
【図１２ｂ】図１２ｂは、グラフにおいて、図１２ａのセグメントにされた補助電極を用いてインプリメントされ得る、電圧プロフィールおよび結果として生じるイオン分離を例示する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（説明）
図１ａを参照すると、補助電極１０２を組み込んだリニアイオントラップ１００が断面図で例示され、リニアイオントラップ１００は、本発明の実施形態の一局面に従う方法をインプリメントするために用いられ得る。示されるように、リニアイオントラップ１００はまた、ＡロッドおよびＢロッドを有するロッドセット１０６、ならびに、一般的にＡロッドに接続され、双極補助ＡＣ電圧をＡロッドに印加し、質量選択的な軸方向の放出またはイントラップフラグメント化のいずれかを提供するＡＣ電源１０４を備えている。補助ＡＣ電圧を四重極ロッド自体に印加する代わりに、補助ＡＣ電圧をロッド間に置かれる補助電極に印加することによって、質量選択的な軸方向の放出またはイントラップフラグメント化の両方に対する類似の成果が得られ得る。すなわち、補助電極に印加された補助ＡＣ電圧は、（ｉ）イオンを放射状に励起し、イオンを質量選択的に軸方向に放出することと、（ｉｉ）イオンを放射状に励起し、背景気体を用いるＣＡＤ／ＣＩＤによってイオンをフラグメント化することとのために用いられ得る。さらに、補助電極がセグメントにされるとき、より詳細に以下に説明されるように、これらのセグメントにされた補助電極は、単一のリニア多重極に沿ってイオンを空間的に選択し、励起するために用いられ得る。すなわち、特定の補助電極が存在する場合、イオンは、多重極の特定のセクションからのみフラグメント化かつ／または抽出され得る。この手段によって、単一の多重極ロッドセットを用いて、時間および空間におけるタンデムのＭＳおよびＭＳ／ＭＳがインプリメントされ得、この場合、一セクションにおいてイオンはフラグメント化され得、一方、別のセクションにおいてイオンは放出される。
【０００９】
図１ａのリニアイオントラップにおいて、ＡＣ電源１０４は、すべての４個の補助電極１０２に接続される。ＡＣ電源１０４は、ロッドセット１０６のＡロッドまたはＢロッド
のいずれにも接続されていなく、該Ａロッドは四重極ロッドセットの正極であり、該Ｂロッドは四重極ロッドセットの負極である。ロッドセット１０６内の黒トレース１０８は、シミュレーションソフトウェアを用いてシミュレートされたイオン軌道を表す。実施されたシミュレーションにおいて、補助電極１０２に印加されたＤＣ電圧は、ロッドセット１０６のロッドに印加されたＤＣ電圧と同じものとして処理される。
【００１０】
図１ｂを参照すると、米国特許第６，５０４，１４８号ならびにＨａｇｅｒおよびＬｅＢｌａｎｃによる「Ｒａｐｉｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、２００３、１７、１０５６−１０６４」において全般的に説明されるように、Ｑ−ｑ−Ｑリニアイオントラップ質量分析計システムの変形が概略図で説明される。しかしながら、図１ｂのリニアイオントラップ質量分析計システムは、図１ａに示されるように、Ｑ３リニアイオントラップが補助電極１０２を組み込むということにおいてわずかに修正されている。
【００１１】
リニアイオントラップ質量分析計システム１１０の動作中、イオンは、開口プレート１１４およびスキマ１１６を通って真空チャンバ１１２の中に放出される。例えば、ＭＡＬＤＩまたはＥＳＩなどの任意のイオン源が用いられ得る。質量分析計システム１１０は、４組の細長いロッドＱ０、Ｑ１、Ｑ２およびＱ３を備え、ロッドセットＱ０の後に開口プレートＩＱ１、Ｑ１とＱ２との間にＩＱ２、およびＱ２とＱ３との間にＩＱ３がある。短いロッドＱ１Ａの追加の一式が開口プレートＩＱ１と細長いロッドセットＱ１との間に備えつけられる。
【００１２】
一部の場合において、ロッドセットの隣接する対の間のフリンジ電界は、イオンの流れを歪め得る。短いロッドＱ１Ａは、開口プレートＩＱ１と細長いロッドセットＱ１との間に備えつけられ、イオンの流れを細長いロッドセットＱ１の中に集束する。
【００１３】
イオンは、Ｑ０において衝突して冷却され、約８×１０−３トルの圧力で維持され得る。図１ａにおいて、Ｑ１は四重極質量分析器として動作し、一方、Ｑ３はリニアイオントラップとして動作する。もちろん、Ｑ１およびＱ３の構成は、容易に逆にされ得る。Ｑ２は衝突セルであり、該衝突セルにおいて、イオンは、衝突気体と衝突し、より小さい質量の生成物にフラグメント化される。オプションで、短いロッドＱ２ＡはＱ２の上流に、Ｑ３ＡはＱ２の下流に備えつけられ得る。一部の場合において、Ｑ２は、反応セルとして用いられ得、該反応セルにおいて、イオン−中性またはイオン−イオン反応が起り、他の種類または付加物を生成する。広範囲のイオンを捕獲するように動作可能であることに加えて、Ｑ３は、補助電極１０２に加えられた補助励起電圧を用いて、質量選択的な軸方向の放出または質量選択的フラグメント化を伴うリニアイオントラップとして動作され得る。
【００１４】
一般的に、イオンは、四重極ロッドに印加された放射状のＲＦ電圧および端部口径レンズに加えられたＤＣ電圧を用いてリニアイオントラップＱ３において捕獲され得る。端部口径レンズとロッドセットとの間のＤＣ電圧差は、バリア電界を提供するために用いられ得る。もちろん、ＤＣ電圧差を提供するためにオフセット電圧が印加されるという条件で、実際の電圧が端部レンズ自体に提供される必要はない。あるいは、ＡＣまたはＲＦ電界などの時間変化するバリアは、口径レンズの端部に備えつけられ得る。ＤＣ電圧がイオンを捕獲するためにリニアイオントラップＱ３の各端部において用いられる場合、各端部に提供される電圧差は、同じであり得るかまたは異なり得る。
【００１５】
図２ａを参照すると、１０００Ｄａ／ｓにおいて得られる６０９Ｄａ／ｓのレセルピンイオンのイオントラップスペクトルが示される。イオンは、開放分解能（ｏｐｅｎ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）でフィルタリング四重極Ｑ１において選択され、Ｑ２衝突セルを介して低い衝突エネルギ（ＣＥ＝１０ｅＶ）でＱ３トラップの中に送られる。上記のように、短いロッドＱ２ＡおよびＱ３ＡがＱ２の各端部に備えつけられ、これらの結果を得た。Ｑ３トラップ内において、イオンはＤＣ／ＲＦ絶縁され、次いで、冷却され、補助電極に加えられた励起電圧を用いてトラップから出てスキャンされる。補助電極に加えられる励起電圧は３０Ｖｐ−ｐであった。ステムの深度が増加させられると、すなわち、軸により近づくと、Ｔ電極によって生成される電界はより強くなる。その結果、軸方向の放出が起るように電極に印加されるのに必要とされる電圧は、より低くなる。図２ｂを参照すると、同じイオントラップスペクトルが６０９Ｄａのピークの近くで拡大されて示される。
【００１６】
図３ａを参照すると、１０００Ｄａ／ｓにおいて得られる６０９Ｄａ／ｓのレセルピンイオンのイントラップＭＳ／ＭＳスペクトルが示される。この場合、親イオン６０９．３Ｄａは、開放分解能でフィルタリング四重極Ｑ１において選択され、Ｑ２衝突セルを介して低い衝突エネルギ（ＣＥ＝１０ｅＶ）でＱ３トラップの中に送られる。Ｑ３トラップ内において、この親イオンは、ＤＣ／ＲＦ絶縁され、次いで補助電極１０２に加えられたＡＣ電圧励起を用いてフラグメント化される。用いられるｑ値は、０．２３６３であり、励起周波数は８５ＫＨｚである。３０ｍ秒の励起期間後、フラグメントイオンは冷却され、次いで、補助電極のＡＣ電圧励起を用いてトラップから出てスキャンされる。
【００１７】
図３ｂを参照すると、図３ａのスペクトルが親イオンの近くで拡大されて再び例示される。スペクトルから観察され得ることは、レセルピンイオン６１０．４Ｄａの第２の同位体の強度および先行ピーク６０８．４の強度が、フラグメント化が行われない場合の図２ｂにおいて観察された強度と同じままである一方、同位体ピーク６０９．３Ｄａの強度はフラグメント化がない場合において観察された強度の約１０％に落ちることである（図２ａおよび図２ｂ）。このデータは、励起プロセスが６０９．３同位体イオンの励起のみを可能にする良好な質量分解能を提供することを示す。
【００１８】
図４ａおよび４ｂを参照すると、図３ａのスペクトルの縮小したバージョンである図４ａおよび図２ａのスペクトルの縮小したバージョンである図４ｂがグラフで例示され、それらの対応する全イオン数（ＴＩＣ）を示す。これらの図において示されるように、フラグメント化効率は、極めて高くなり得る。見かけの効率は、１００％より高いように見え得る。なぜなら抽出効率は質量と共に変化するからである。
【００１９】
生成物イオン形成およびイオン存在度の両方の点からのＭＳ／ＭＳスペクトルの外見は、槽の気体（ｂａｔｈ  ｇａｓ）との衝突を介して内部エネルギに変換されるイオンの運動エネルギの量と、この変換が行われる速度と、フラグメント化される化学結合の種類との関数である。
【００２０】
共鳴励起を介してイオンによって吸収される力は、共鳴励起電圧の振幅と、励起の持続時間と、ターゲット気体との衝突を介して失われる力とに直接に関係する。イオンが有し、捕獲されたままであり得る最大の運動エネルギは、有効電位の深度と、ｑ値の２乗によって同様に増加するＲＦ電位バリアとによって決定される。従って、フラグメント化が行われるｑ値が高ければ高いほど、イオンが衝突間に獲得し得る平均の運動エネルギが高くなり、かつ特定のフラグメント化チャネルを起動するのに必要とするフラグメント化時間が短くなる。
【００２１】
レセルピンイオン、質量６０９Ｄａの場合、典型的なＣＡＤ／衝突セル実験は４０〜５０ｅＶの衝突エネルギで行なわれる。本発明者の実験においては、フラグメント化時間は３０ｍｓであり、一方、励起電圧は４Ｖｐ−ｐである。典型的なＣＡＤ／衝突セル実験が８０〜９０ｅＶｐ−ｐの衝突エネルギで行なわれるＡｇｉｌｅｎｔ溶液からのより困難なイオン９２２Ｄａのフラグメント化に関して、フラグメント化時間は５０ｍｓであり、一方、励起電圧は８Ｖｐ−ｐである。両方の場合において、溶液気体圧力は３．３×１０＾−５トルである。ｑ値は０．２３６である。すべての実験は、四重極の中央軸から８ｍｍの距離にあるステムを有するＴ電極を用いて行なわれた。ステムの深度が増加させられると、すなわち軸により近づくと、Ｔ電極によって作られる電界はより強くなる。その結果、フラグメント化が起こるように電極に印加されるのに必要とされる電圧は、より低くなる。
【００２２】
概して、フラグメント化時間および共鳴励起電圧の振幅は、特定の化合物ならびに起動／励起が行なわれる圧力およびｑの値に従って変化する。高圧（ｍトル）および低圧（１０＾−５トル）の両方におけるイントラップフラグメント化に関する広範囲にわたる文献がある。例えば、Ｍ．Ｊ．Ｃｈａｒｌｅｓ，Ｓ．Ａ．ＭｃＬｕｃｋｅｙ，Ｇ．Ｌ．Ｇｌｉｓｈ，Ｊ．Ａｍ．Ｓｏｃ．Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．，１０３１−１０４１（５）１９９４を参照されたい。
【００２３】
図５を参照すると、本発明の実施形態のさらなる局面に従って、フラグメント化方法および軸方向の放出方法を提供することに適しているリニアイオントラップが断面図で例示される。明快さのために、１００が加えられた以外は、図１ａのリニアイオンガイド１００を説明するために用いられた参照番号と同じ参照番号が用いられる。簡潔さのために、図１ａの説明の一部は、図５に関して繰り返されない。
【００２４】
図５のリニアイオントラップ２００において、ＡＣ電源２０４は、４個の補助電極２０２のうちの２個にのみ接続される。再び、ＡＣ電源２０４は、ロッドセット２０６のロッドのいずれにも接続されない。これらの２個の補助電極２０２に印加されるＤＣ電圧は、ロッド２０６に印加されるＤＣ電圧に等しくあり得る。ロッドセット２０６内の黒のトレース２０８は再び、シミュレーションソフトウェアを用いてシミュレートされたイオン軌道を表す。図１ａのイオン軌道１０８と異なり、図５のイオン軌道２０８は、イオン運動が四重極軸の両方に沿って励起されることを示す。図５のリニアイオントラップ２００に関して下記に説明される実験結果において、図５のリニアイオントラップ２００は、図１ａのリニアイオントラップ１００および図１ｂの質量分析計システムのＱ３に取って代わる。
【００２５】
図６を参照すると、１０００Ｄａ／ｓにおける図５のリニアイオントラップ２００を用いて得られる６０９Ｄａ／ｓのレセルピンイオンのイオントラップスペクトルが示される。
【００２６】
図７ａを参照すると、１０００Ｄａ／ｓで動作する図５のリニアイオントラップ２００を用いて得られる６０９Ｄａ／ｓのレセルピンのイントラップフラグメント化スペクトルが示される。補助電極に印加される励起電圧は２０Ｖｐ−ｐである。ステムの深度が増加させられると、すなわち、軸により近づくと、Ｔ電極によって生成される電界はより強くなる。その結果、軸方向の放出が起るように電極に印加されるのに必要とされる電圧は、より低くなる。図７ｂを参照すると、図７ａのスペクトルが親イオンの近くで拡大されて例示される。
【００２７】
図８を参照すると、リニアイオントラップ３００が断面図で例示され、リニアイオントラップ３００は、本発明のさらなる実施形態のさらなる局面に従うさらなる方法をインプリメントするために用いられ得る。明快さのために、２００が加えられた同じ参照番号が、図１ａのリニアイオントラップ１００の要素に類似しているリニアイオントラップ３００の要素を示すために用いられる。簡潔さのために、図１ａのリニアイオントラップ１００の説明の少なくとも一部は、図８のリニアイオントラップ３００に関して繰り返されない。
【００２８】
図１ａのリニアイオントラップ１００と同様に、図８のリニアイオントラップ３００は、４個の補助電極３０２全てに接続されたＡＣ電源３０４ａを備えている。しかしながらさらに、図８のリニアイオントラップ３００はまた、リニアイオントラップ３００のロッドセット３０６のＡロッドに接続された二次ＡＣ電源３０４ｂを備え、双極補助ＡＣ電圧をＡロッドに提供する。ＡＣ電源３０４ａおよび３０４ｂは位相同期される。それらは一緒に、位相同期のＡＣ励起電圧を補助電極およびＡロッドの両方に提供して、質量選択的な軸方向の放出またはイントラップフラグメント化を提供し得る。
【００２９】
図９を参照すると、１０００Ｄａ／ｓスキャン速度で得られた６０９Ｄａ／ｓのレセルピンのイオンのトラップスペクトルが示される。イオンは、開放分解能でフィルタリング四重極Ｑ１において選択され、Ｑ２衝突セルを介して低い衝突エネルギ（ＣＥ＝１０ｅＶ）でＱ３トラップに送られる。Ｑ３トラップ内において、イオンはＤＣ／ＲＦ絶縁され、次いで、冷却され、補助電極およびＡロッドに加えられた励起電圧を用いてトラップから出てスキャンされる。
【００３０】
図１０を参照すると、６０９Ｄａ／ｓレセルピンイオンのイントラップフラグメント化スペクトルが描かれる。補助電極に印加された励起電圧は２０Ｖｐ−ｐであり、一方、主ロッドに印加された電圧は１Ｖｐ−ｐである。
【００３１】
図１１ａ、１１ｂおよび１１ｃを参照すると、上記のように質量選択的な軸方向の放出またはフラグメント化のいずれかのために用いられ得る補助電極を有するリニアイオントラップを組み込むリニアイオントラップ質量分析計の代替の変形が概略図で例示される。明快さのために、同じ参照番号が、リニアイオントラップ質量分析計システム４００のこれらの種々の変形の全てのために用いられる。
【００３２】
図１１ａの質量分析計システム４１０を特に参照すると、この構成は、リニアイオントラップおよび四重極質量分析計の位置が変更されたことを除いて、図１ｂの質量分析計システム１００に非常に類似している。すなわち、図１１ａにおいて、Ｑ１は補助電極４０２を組み込んだリニアイオントラップであり、一方、Ｑ３は四重極質量分析計である。従って、図１１ａの質量分析計システム４１０を用いて、イオンは、次のフラグメント化のために衝突セルＱ２に送られる前にかつさらなる質量選択のためにＱ１からＱ３に送られる前に、上記の方法と類似した方法で補助電極４０２を用いて、Ｑ１から質量選択的に軸方向に放出されるかまたはＱ１においてフラグメント化され得る。簡潔さのために、図１ｂの質量分析計システム１１０の説明の多くは、図１１ａ、図１１ｂおよび図１１ｃの質量分析計システム４１０に関して繰り返されない。明快さのために、３００が加えられた同じ参照番号が、図１１ａ、図１１ｂおよび図１１ｃの任意の図の質量分析計システム４１０の要素を示すために用いられ、該要素は、図１ｂの質量分析計システム１１０の要素に類似している。
【００３３】
図１１ｂを参照すると、イオントラップ質量分析計システム４１０のさらなる変形が例示される。図１１ｂのリニアイオントラップ質量分析計は、図１１ｂにおいて四重極質量分析計Ｑ３が飛行時間（ＴｏＦ）質量分析計に代えられたことを除いて、図１１ａの質量分析計と同じである。しかしながら、図１１ａのレイアウト同様に、リニアイオントラップＱ１は、補助電極４０２を備え、質量選択的な軸方向の放出またはＱ１内のイオンのフラグメント化のために励起電圧が補助電極に印加され得る。これらのイオンは後に、フラグメント化のために衝突セルＱ２に送られ、さらなる質量選択のためにＱ２から飛行時間質量分析計に送られる。
【００３４】
もちろん図１１ｃの質量分析計システムのレイアウトによって示されるように、Ｑ１から質量選択的に軸方向に放出されるイオンは、さらなる処理を受けることなく検出され得る。すなわち、図１１ｃの質量分析計システム４１０において示されるように、検出器４３０は、Ｑ１から直接に下流にある。従って、上記のように、補助ＡＣ電圧は、図１１ｃの質量分析計システム４００のＱ１において補助電極４０２に印加され、イオンをフラグメント化し、質量選択的に軸方向にイオンをＱ１から出口レンズ４１８を介して検出器４３０に放出する。
【００３５】
図１２ａを参照すると、セグメントにされた補助電極５０２ａ、５０２ｂおよび５０２ｃを組み込んだリニアイオントラップ５００が概略図で例示され、該補助電極は、本発明の実施形態のさらなる局面に従うさらなる方法をインプリメントするために用いられ得る。示されるように、リニアイオントラップ５００はまた、ロッドセット５０６を備えている。さらに、リニアイオントラップ５００は、補助電極セグメント５０２ａ、５０２ｂおよび５０２ｃの各々のための別々の補助ＡＣ電源（図示されていない）を備えている。
【００３６】
種々の補助電極セグメントに種々の電圧を印加することによって、これらのセグメントにされた補助電極５０２ａ、５０２ｂおよび５０２ｃは、単一のリニア多重極に沿ってイオンを空間的に選択しかつイオンを励起させるために用いられ得る。このことは、例えば、次の方法によって達成され得る。
【００３７】
リニアイオントラップ５００は、イオンで満たされ得る。この時点で、中間の補助電極５０２ｂは、四重極ロッドオフセットと同じ電圧で維持され得る。一旦リニアイオントラップ５００がイオンで満たされると、補助電極セグメント５０２ｂの電圧は、３００ボルトに上げられ得る。図１２ｂに示されるように、このことはポテンシャル井戸ＩおよびＩＩを作り、各々は、補助電極セグメント５０２ｂによって提供される電圧バリアによって分離される２つの異なる集団（ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ）のイオンを含む。
【００３８】
ポテンシャル井戸ＩおよびＩＩにおけるこれらのイオン集団の各々は、２つ以上の異なる質量対電荷比−例えば、（ｍ／ｚ）１および（ｍ／ｚ）２のイオンを含み得る。これらのイオンは、四重極電界において種々の永続周波数（ｓｅｃｕｌａｒ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を有する。従って、これらの２つの異なるグループのイオンの各々の周波数に適合する周波数によって補助電極に励起電圧を印加し得る。例えば、第１の領域−ポテンシャル井戸Ｉ−において、質量対電荷比（ｍ／ｚ）１のイオンをフラグメント化し得、一方、第２の領域−ポテンシャル井戸ＩＩ−において、質量対電荷比（ｍ／ｚ）２のイオンをフラグメント化し得る。このフラグメント化のステップ後、第２の領域−ポテンシャル井戸ＩＩからの選択されたイオンの質量選択的な軸方向の放出のために補助電極セグメント５０２ｃに励起電圧を印加し得る。後に、補助電極セグメント５０２ｂおよび５０２ｃ上のＤＣ電圧は下げられ得、一方、補助電極セグメント５０２ａ上のＤＣ電圧は上げられ得る。その結果、これまでポテンシャル井戸Ｉにあったイオン集団は、リニアイオントラップ５００の出口トラップレンズ５１８の方に曲げられた新しいポテンシャル井戸の中に移動し得る。後に、このイオンの集団は、適切な励起電圧を補助電極セグメント５０２ｃに提供することによって、リニアイオントラップ５００から質量選択的に軸方向に放出され得る。この手段によって、時間および空間におけるタンデムＭＳおよびＭＳ／ＭＳは、単一の多重ロッドセットにおいてインプリメントされ得る。
【００３９】
本発明の他の変形および修正が可能である。例えば、上記のシステム以外の質量分析計システムが用いられ得る。さらに、セグメントにされた電極を用いてインプリメントされる本発明の局面に関して、さらに多くのセグメントにされた電極を含むリニアイオントラップの実施形態はまた、提供され得、単一の多重極においてインプリメントされ得るＭＳ／ＭＳステップの数を増加させる。そのような修正または変形は、本明細書に添付された特許請求の範囲によって定義されるように本発明の領域および範囲内であると信じられる。
【図１ａ】
2010505218.tif 000003
【図１ｂ】
2010505218.tif 000004
【図２ａ】
2010505218.tif 000005
【図２ｂ】
2010505218.tif 000006
【図３ａ】
2010505218.tif 000007
【図３ｂ】
2010505218.tif 000008
【図４ａ】
2010505218.tif 000009
【図４ｂ】
2010505218.tif 000010
【図５】
2010505218.tif 000011
【図６】
2010505218.tif 000012
【図７ａ】
2010505218.tif 000013
【図７ｂ】
2010505218.tif 000014
【図８】
2010505218.tif 000015
【図９】
2010505218.tif 000016
【図１０】
2010505218.tif 000017
【図１１ａ】
2010505218.tif 000018
【図１１ｂ】
2010505218.tif 000019
【図１１ｃ】
2010505218.tif 000020
【図１２ａ】
2010505218.tif 000021
【図１２ｂ】
2010505218.tif 000022
【国際調査報告】
2010505218.tif 000023
2010505218.tif 000024