(57)【要約】【課題】  試料の生成物イオンの精密質量測定を行う。【解決手段】  Ｔｒａｐ−ＴＯＦ／μｓによるイオンの精密質量測定方法であって、測定対象試料と標準物質のイオンを生成するステップと、前記測定対象試料と標準物質のイオンを共にイオントラップ内に導きトラップするステップと、前記測定対象試料のイオンの中から前駆イオンを選択し、前記イオントラップ内に前記前駆イオンと標準物質のイオンを残し、他のイオンを排除するステップと、前記前駆イオンを励起，開裂させて生成物イオンを生成するステップと、前記イオントラップ内にトラップされた前記前駆イオン及びその生成物イオンと標準物質のイオンとをイオントラップから排出し、飛行時間質量分析計に導くステップと、前記飛行時間質量分析計において質量スペクトルを測定するステップとを有し、測定された標準物質のイオンを基に生成物イオンの精密質量の補正を行うことを特徴とする。【選択図】図１
2005181236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料をイオン化するイオン源と、複数の質量の異なるイオンをトラップするイオントラップと、飛行時間型質量分析計を備えたイオントラップ／飛行時間型質量分析計によるイオンの精密質量測定方法であって、
前記イオン源で測定対象試料と標準物質のイオンを生成するステップと、
前記測定対象試料と標準物質のイオンを共に前記イオントラップ内に導きトラップするステップと、
前記測定対象試料のイオンの中から前駆イオンを選択し、前記イオントラップ内に前記前駆イオンと標準物質のイオンを残し、他のイオンを排除するステップと、
前記前駆イオンを励起，開裂させて生成物イオンを生成するステップと、
前記イオントラップ内にトラップされた前記前駆イオン及びその生成物イオンと標準物質のイオンとをイオントラップから排出し、前記飛行時間質量分析計に導くステップと、
前記飛行時間質量分析計において質量スペクトルを測定するステップとを有し、
測定された標準物質のイオンを基に生成物イオンの精密質量の補正を行うことを特徴とするイオントラップ／飛行時間型質量分析計によるイオンの精密質量測定方法。
【請求項２】
請求項１において、
精密質量既知の標準物質をイオン化し、複数のイオンを前記飛行時間質量分析計において飛行時間を測定するステップと、
前記標準物質の複数のイオンから下式の定数ａ，ｂ，ｃを求める質量キャリブレーションステップを有することを特徴とするイオントラップ／飛行時間型質量分析計によるイオンの精密質量測定方法。
Ｍ＝ａｔ2＋ｂｔ＋ｃ
（Ｍ：質量，ｔ：時間）
【請求項３】
請求項２において、
前記前駆イオンから生成した前記生成物イオンの精密質量の補正は、前記質量キャリブレーションステップで用いた式に、前記生成物イオンの前記飛行時間質量分析計において測定された飛行時間（ｔ）を代入することで行われることを特徴とするイオントラップ／飛行時間型質量分析計によるイオンの精密質量測定方法。
【請求項４】
請求項２において、
前記標準物質の複数のイオンは、クラスタイオンであることを特徴とするイオントラップ／飛行時間型質量分析計によるイオンの精密質量測定方法。
【請求項５】
請求項１において、
前記標準物質のイオンは、Ｎａ+イオン，Ｋ+イオン、或いはこれらのイオンに溶媒分子が付加したイオンであることを特徴とするイオントラップ／飛行時間型質量分析計によるイオンの精密質量測定方法。
【請求項６】
試料をイオン化するイオン源と、複数の質量の異なるイオンをトラップするイオントラップと、飛行時間型質量分析計を備えたイオントラップ／飛行時間型質量分析計によるイオンの精密質量測定方法であって、
前記イオン源で測定対象試料と標準物質のイオンを生成するステップと、
前記測定対象試料と標準物質のイオンを共に前記イオントラップ内に導きトラップするステップと、
前記測定対象試料のイオンの中から前駆イオンを選択し、前記イオントラップ内に前記前駆イオンと標準物質のイオンを残し、他のイオンを排除するステップと、
前記前駆イオン及び前記標準物質のイオンを励起，開裂させて生成物イオンを生成するステップと、
前記イオントラップ内にトラップされた前駆イオン及び標準物質のイオンと、それらの生成物イオンをイオントラップから排出し、前記飛行時間質量分析計に導くステップと、
前記飛行時間質量分析計において質量スペクトルを測定するステップとを有し、
測定された標準物質のイオン及びその生成物イオンを基に、前記前駆イオンから生成した生成物イオンの精密質量の補正を行うことを特徴とするイオントラップ／飛行時間型質量分析計によるイオンの精密質量測定方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記質量スペクトルごとに、前記標準物質の生成物イオンを用いて下式の定数ａ，ｂ，ｃを求める質量キャリブレーションステップを有することを特徴とするイオントラップ／飛行時間型質量分析計によるイオンの精密質量測定方法。
Ｍ＝ａｔ2＋ｂｔ＋ｃ
（Ｍ：質量、ｔ：時間）
【請求項８】
請求項７において、
前記前駆イオンから生成した生成物イオンの精密質量の補正は、前記質量キャリブレーションステップで用いた式に、前記前駆イオンから生成した生成物イオンの前記飛行時間質量分析計において測定された飛行時間（ｔ）を代入することで行われることを特徴とするイオントラップ／飛行時間型質量分析計によるイオンの精密質量測定方法。
【請求項９】
請求項６において、
前記標準物質のイオンは、クラスタイオンであることを特徴とするイオントラップ／飛行時間型質量分析計によるイオンの精密質量測定方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記標準物質は、ハロゲン化アルカリ金属塩，有機酸アルカリ金属塩，ポリエチレングリコールなどの非イオン性界面活性剤の何れかであることを特徴とするイオントラップ／飛行時間型質量分析計によるイオンの精密質量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオントラップ型と飛行時間型の二つの質量分析計を組み合わせた装置に関する。特に、この装置を用いた分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密質量測定は、質量分析計によりイオンの質量を１／１０6 の精度、即ちppm レベルの精度で測定し、この精密質量を基にイオンの元素組成を求める手法である。求められたイオンの元素組成から試料分子の構造解析が進められる。また、未知の成分においては、分子式が直接求められることから、正確な同定や分子構造の解析への大きな力となる。精密質量測定を行うことの出来る質量分析計は、二重収束扇形磁場型質量分析計（double-
focusing magnetic sector mass spectrometer）や飛行時間型質量分析計（Time-of-
flight Mass Spectrometer, 所謂ＴＯＦ）等がある。
【０００３】
特に、ＴＯＦは、イオン源とＴＯＦの間に、２つの四重極ＭＳ（Quadrupole Mass 
Spectrometer, ＱＭＳ）を配置したＱ−ＴＯＦや、リング電極と一対のエンドキャップ電極から構成されるイオントラップとＴＯＦが結合したイオントラップ−ＴＯＦなどが開発されており、通常のマススペクトル測定において精密質量測定が行えるようになっている。
【０００４】
Ｑ−ＴＯＦの例としては、特開平１１−１５４４８６号公報（特許文献１）があり、イオントラップ−ＴＯＦの例としては、特開２００３−１２３６８５号公報（特許文献２）がある。
【０００５】
ＴＯＦにおける精密質量測定においては、精度の向上のために、装置で得られる測定値を質量較正（質量キャリブレーション）する作業が必要となる。
【０００６】
今、質量Ｍの一価のイオンを加速電圧Ｕにより加速するとイオンは速度ｖで真空中を飛行する。速度ｖは次式のように求められる。
【０００７】
ｖ＝１.３９＊１０4√（Ｕ／Ｍ）                                      （１）
今、長さＬ（メートル）のＴＯＦの飛行空間をイオンが飛行するに要する時間をｔ(秒)とすると、ｔは（２）式のように求められる。
【０００８】
ｔ＝Ｌ／ｖ＝Ｌ／（１.３９＊１０4√（Ｕ／Ｍ））＝ｋ√（Ｍ）          （２）
ここで、ｋは装置固有の定数である。即ち、イオンの飛行時間ｔは質量の平方根に比例する。実際のＴＯＦ装置では、イオンの飛行時間即ちイオンの検出時間ｔとＭとの関係は次式のように近似される。
【０００９】
Ｍ＝ａｔ2＋ｂｔ＋ｃ                                                 （３）
ａ，ｂ，ｃは定数である。即ち、イオンの質量Ｍと検出時間ｔとの間には２次の関係式が成立する。この関係式（３）を求める過程が質量キャリブレーションである。
【００１０】
質量キャリブレーションでは、複数の質量既知のイオンを与える標準物質をＴＯＦに導入して質量スペクトルを測定する。出現したイオンの検出時間ｔと既知の質量値Ｍを用いることにより、（３）式の定数ａ，ｂ，ｃを求めることができる。そのため、標準物質は質量既知のイオンを広範な質量領域に与えるものが用いられる。
【００１１】
質量キャリブレーションが完了した後、実際の試料を測定し、（３）式によりイオンの検出時間ｔ０から試料イオンの質量Ｍ０を求めることができる。この標準物質による質量キャリブレーションと実試料の測定が独立に、時間経過後に行われる方式が外部標準法である。外部標準法の例としては、例えば特開２００１−７４６９７号公報（特許文献３）に開示されている。
【００１２】
しかし一般に、この外部標準法によって求まる質量測定の精度は、高々１００〜３０
ppm （ppm ＝１０-6）程度に過ぎない。この精度の悪さは装置周辺の温度変化等に起因するＴＯＦ飛行空間Ｌの伸び縮みや加速電圧Ｕや静電レンズ電圧などのドリフトなどに起因する。この程度の精度では、求められた精密質量Ｍから元素組成を一義的に求めることは出来ない。
【００１３】
可能性をできるだけ絞り込んで元素組成を求めるためには、５ppm 以下の測定精度が要求される。このレベルの精度を確保するためには、試料イオンと共に標準物質のイオンをＴＯＦに送り込み同時に測定することが必要である。標準物質によって得られるイオンは質量既知であり、このイオンをロック質量(Lock Mass）イオンと呼ぶ。一般にこの手法は内部標準法と呼ばれている。この内部標準法は、温度ドリフト等を相殺することができ、常に高精度の測定を可能にする。また、試料と共にＴＯＦのイオン源に導入する内部標準物質は、広範な質量領域にイオンを与える必要がないため、標準物質の選択が容易になる。内部標準法の例としては、例えば特開２００１−２８２５２号公報（特許文献４）に開示されている。
【００１４】
このように内部標準法は、測定精度の向上に不可欠な手法である。しかし、ＴＯＦの前段に四重極質量分析計（ＱＭＳ）を２つ配置したＱ−ＴＯＦのように、ＭＳ／ＭＳ測定を行う機能があるＴＯＦでは、ＭＳ／ＭＳ測定によって得られた生成物イオンの精密質量に、内部標準法による質量キャリブレーションは適用できない。これは第１のＱＭＳで前駆イオンを単離する際に、試料と共に導入した標準試料のロック質量イオンが第１のＱＭＳにより排除され、生成物イオンと同時にＴＯＦに導入されないためである。生成物イオンの質量スペクトル中にロック質量イオンが欠如しているため、内部標準法による精密測定は不可能になる。
【００１５】
この問題に対して、Journal of American Society for Mass Spectrometry, 10(1999),1305-1314(非特許文献１）には、ＭＳ／ＭＳの際の前駆イオンに着目することで対応しようとした例が開示されている。具体的には、以下の手順で行う。
【００１６】
あらかじめ未知試料の精密質量測定を通常の方法（ＭＳ／ＭＳ測定を行わない測定）で行い、前駆イオンとして選ばれるべきイオンの精密質量を求めておく。その後、選択した前駆イオンに対してＭＳ／ＭＳ測定を行い(イオンの単離，ＣＩＤ，生成物イオンの測定)、生成物イオンの質量スペクトル上にわずかに残存した前駆イオンをロック質量イオンとして、生成物イオンの質量キャリブレーションを行う。
【００１７】
【特許文献１】特開平１１−１５４４８６号公報
【特許文献２】特開２００３−１２３６８５号公報
【特許文献３】特開２００１−７４６９７号公報
【特許文献４】特開２００１−２８２５２号公報
【非特許文献１】Journal of American Society for Mass Spectrometry, 10(1999),1305-1314
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし、上記非特許文献１の手法では、まず通常のＭＳモードによって未知試料の精密質量測定を行わなければならない。その後に、Ｑ−ＴＯＦの諸パラメータを変更し、ＭＳ／ＭＳモードに切り替えた後、ＭＳ／ＭＳ測定に移る。即ち、通常の精密質量測定とＭＳ／ＭＳ測定とを時間を置いて２度行う必要がある。これは一種の外部標準法であるため、誤差が重複して高い精度の測定は困難である。また、ＬＣ／ＭＳ分析など、短時間の間に複数の未知成分が次々に質量分析計に送り込まれるような場合には、この非特許文献１の方法を適用することは困難である。
【００１９】
Ｑ−ＴＯＦではＭＳ／ＭＳ測定が可能であるが、ＭＳ／ＭＳ測定における生成物イオンの精密測定は非特許文献１の方式以外報告されていない。また、Ｑ−ＴＯＦではＭＳ／
ＭＳが可能であるが、更に高次の構造情報が得られるＭＳn は不可能である。当然ＭＳn による精密質量の測定は不可能である。
【００２０】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、その主たる目的は、ＭＳ／ＭＳさらにＭＳn における生成物イオンの精密質量測定とその精度向上が可能なイオントラップ／飛行時間型質量分析計による精密測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は上記目的を達成するために、試料をイオン化するイオン源と、リング電極と一対のエンドキャップ電極からなるイオントラップと、飛行時間型質量分析計を備えたイオントラップ／飛行時間型質量分析計によるイオンの精密質量測定方法において、（３）式の定数ａ，ｂ，ｃを算出するステップと、標準物質と測定対象試料のイオンを導入し、測定対象試料のイオンをＭＳ／ＭＳを行うステップと、ＭＳ／ＭＳによって得られた生成物イオンの校正を行うステップを行う。
【００２２】
また、標準物質と測定対象試料のイオンを導入し、標準物質と測定対象試料のイオンを共にＭＳ／ＭＳを行うステップと、ＭＳ／ＭＳによって得られた生成物イオンの校正を行うステップを行う。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ＭＳ／ＭＳやＭＳn によって生成した生成物イオンの精密質量測定を、内部標準法により高精度に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係わるイオントラップ／飛行時間型質量分析計の実施例を以下に示す。説明の簡素化のため試料のイオンの極性は正として説明する。
【実施例１】
【００２５】
本発明の一実施例を図１から図３により説明する。
【００２６】
液体クロマトグラフ（ＬＣ）１から送り出された試料溶液は、ＥＳＩイオン源の噴霧プローブ２に送り込まれ、正に帯電した微細な液滴として大気中４に噴霧され、イオン化される。生成したイオンは、油回転ポンプ（ＲＰ）７で排気された中間圧力室６を経てターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）３０によって真空排気された真空室９に導入される。イオン加速電極１０に印加された直流電圧により、イオンは加速され真空室９内に配置された金属製のシールド筒であるイオン移送部筐体２６の細孔からイオン移送空間２９内に導入される。イオン移送部筐体２６内には第１の多重極イオンガイド１２，イオントラップ２０，第２の多重極イオンガイド２２が直列に配置されている。
【００２７】
ここで、第１の多重極イオンガイド１２は大気圧イオン源で生成したイオンを高効率にイオントラップ２０に移送する役割を担っている。一方、第２の多重極イオンガイド２２はイオン流をＯＮ／ＯＦＦするイオンシャッタと、イオンをＴＯＦに移送するイオンガイドの役割をイオントラップ２０の動作に同期して切り替えて動作している。
【００２８】
第１の多重極イオンガイド１２とイオントラップ２０，第２の多重極イオンガイドは、金属性のイオン移送部筐体２６内に配置される。イオン移送部筐体２６内には、ガス導入系３１から、Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｘｅや窒素ガスなどの不活性ガスが、単独またはそれらの混合ガスが配管３２を経て導入されている。イオン移送空間２９内の圧力は１０-1から１０-3Torr（１００ｍTorrから１ｍTorr）となるようにガス導入系３１からガスが供給される。
【００２９】
イオン移送空間２９に導入されたイオンは、第１の多重極イオンガイド１２を経て、イオントラップ２０のエンドキャップ電極１４の中心に開けられた細孔１５から、イオントラップ空間１７に高い効率で導入される。イオントラップ２０はドーナツ状のリング電極１６と２つのエンドキャップ電極１４，１９で構成される。リング電極１６には、主高周波電源４４から供給される主高周波電圧（〜１ＭＨｚ，数ｋＶ程度）が印加される。その結果、イオントラップ空間１７内には四重極高周波電界が生成し、この電界により導入されたイオンは安定にトラップされる。トラップされたイオンは、不要イオンの除去，ＭＳ／ＭＳやＭＳn の工程の後、イオントラップ空間１７から細孔１８を経由して排出され、第２の多重極イオンガイド２２に入る。イオンはここで、導入された不活性ガス分子と繰り返し衝突してその運動エネルギーを失い、熱運動エネルギーレベルまでその運動エネルギーが低下する。運動エネルギーを失ったイオンは第２の多重極イオンガイド２２に印加された高周波の生成する高周波電界によりイオンガイドの中心軸上に収束される。これをサーマライズと呼ぶ。サーマライズされたイオンは、少しずつ拡散してイオン移送部筐体２６から外に放出される。
【００３０】
イオンは、次にターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）３３により高真空排気されたＴＯＦ空間
５３内に導入される。ＴＯＦ空間５３には、イオンパケット（束）の生成やイオンの加速を行うパルサー部５９，リフレクタ５４，検出器５５が配置されている。イオンはパルサー部５９のイオン押し出し電極５０とイオン引き出し電極５１の間を進む。イオンはイオン押し出し電極５０とイオン引き出し電極５１に印加された正と負のパルス電圧により、イオンの進入方向に対して直角方向、即ちＴＯＦ飛行軸方向に偏向される。さらに、イオンはイオン加速電極５２に入射して最終的に加速され、ＴＯＦ空間に放出される。イオンはＴＯＦ空間５３を飛行し、リフレクタ５４を経て、折り返し検出器５５に到達し、イオンの飛行時間ｔに対応したイオン電流値が計測され、データ処理装置４０により質量スペクトルを与える。
【００３１】
以上が、イオントラップ／飛行時間型質量分析計における基本的な分析の流れである。本実施例では上記のイオントラップ／飛行時間型質量分析計を用いて、以下のステップに従い処理を進めていく。
【００３２】
ステップ１；パラメータ（（３）式のａ，ｂ，ｃ）の算出
ステップ２；標準物質と測定対象試料の同時測定、及びＭＳ／ＭＳ
ステップ３；ＭＳ／ＭＳによって得られた生成物イオンの質量較正
以下に、このステップを詳細に記述する。
【００３３】
ステップ１；パラメータ（（３）式のａ，ｂ，ｃ）の算出
まず、通常のＭＳモードにより標準物質を測定して質量キャリブレーションを行い、上記の（３）式；Ｍ＝ａｔ2＋ｂｔ＋ｃ の各定数ａ，ｂ，ｃを算出する。このためには、少なくとも３つの質量既知のイオンを与える標準物質を用いる必要がある。
【００３４】
質量キャリブレーションのための標準物質として要求される項目を列記する。
（Ａ）構造が既知で、イオンの組成も単一、かつ既知である。イオンの精密質量が正確に求められる。
（Ｂ）広い質量範囲にわたり、質量既知のイオンが出来るだけ等間隔に出現する。
（Ｃ）試料のイオン化を妨害しない。
【００３５】
この条件に近い標準物質として、簡単に入手でき、かつ広範囲の質量領域に対応可能であるクラスタイオンを用いる方法を以下に示す。
【００３６】
例えば、トリフロロ酢酸ナトリウム塩を水／メタノール溶液に溶かし、ＥＳＩイオン源に導入すると、（ＣＦ3ＣＯＯＮａ）ｎＮａ+、（ｎ＝１〜２０）に相当するクラスタイオンが質量１３６ごとに質量２,０００ 以上まで出現する。すなわち、１５９，２９５，
４３１，…１３８３，…２７４３の質量をもつマスピークが広質量範囲に等質量間隔に出現する。それらイオンの質量Ｍｒ（真値）は次式で簡単に求められる。
【００３７】
Ｍｒ＝(２４＋１８.９９８４０５＊３＋１５.９９４９１５＊２＋２２.９８９７７)          ＊ｎ＋２２.９８９７７                                           （４）
ＣｓＩやＣｓＦやＮａＦなどのハロゲン化アルカリ金属塩ＭＸも同様にクラスタイオン(Ｍn+1Ｘn)+ を広質量範囲にわたり与える。これらイオンは組成が既知であり、イオンの精密質量を正確に与えることができる。ＣｓＩは、１３３，３９３，６５３，…と質量
２６０毎にクラスタイオンを与える。ＣｓＦは、１３３，２８５,４３７,…と質量１５２毎にクラスタイオンを与える。ＮａＦは、２３，６５，１０７，…と質量４２毎にクラスタイオンを与える。
【００３８】
標準物質は、測定する試料イオンの質量に応じて選択して使用することができる。
【００３９】
このような標準イオンを用いることで、質量キャリブレーションを行い、（３）式の定数ａ，ｂ，ｃを算出することができる。
【００４０】
ステップ２；標準物質と測定対象試料の同時測定、及びＭＳ／ＭＳ
ステップ１で質量キャリブレーションが終わると、ステップ１で用いた標準物質と測定対象試料を用いて、（１）イオントラップへのイオンの導入、（２）ＭＳ／ＭＳ、（３）ＴＯＦ測定の順でステップ２の測定を進める。以下、その工程を説明する。
【００４１】
（１）イオントラップ２０へのイオンの導入
本発明は内部標準法を用いるため、イオン源で生成した試料イオンと標準物質のイオンは、混合された状態で中間圧力室６を経て真空室９に導入される。試料や標準物質のイオン化と導入においては、一つのＥＳＩイオン源に２つの溶液を同時に導入して混合し、イオン化しても良い。また、複数のイオン源を用意して、試料と標準物質の溶液とを別々のＥＳＩイオン源に送り込み、独立にイオン化した後、生成したイオンを混合させ、真空室９に一緒に導入しても良い。
【００４２】
イオン加速電極１０には−１００Ｖ程度の加速電圧が印加される。導入されたイオンは加速され、イオン加速電極１０の中心に開けられた細孔を通過して、イオン移送空間２９に導入される。イオンは第１の多重極イオンガイド１２に導入される。第１の多重極イオンガイド１２を構成する電極には高周波電源４３から高周波電圧（１〜２ＭＨｚ，１〜２ｋＶ）が印加されている。イオン移送空間２９にはガス導入系３１から不活性ガスが導入され、圧力は１０-1〜１０-3Torr程度に保たれている。第１の多重極イオンガイド１２に導入されたイオンは、第１の多重極イオンガイド１２内でサーマライズされ、イオンガイドの中心軸上に次第に収束される。運動エネルギーの大部分を失ったイオンは、イオンゲート電極１３に印加された−１００Ｖ程度のイオンゲート電圧により加速され、イオントラップ２０のエンドキャップ電極１４の中心部に開けられた細孔１５からイオントラップ空間１７に導入される。即ち、イオンゲートはＯpen 状態である。リング電極１６には主高周波電源４４から主高周波電圧が印加されている。この主高周波電圧を印加することでイオントラップ空間１７に生成される四重極高周波電界により、試料イオンと標準物質のイオンは共にイオントラップ空間１７に安定にトラップされる。連続的に導入された試料イオンと標準物質のイオンはイオントラップ空間１７内に蓄積される。
【００４３】
（２）ＭＳ／ＭＳ
このＭＳ／ＭＳ工程は、イオントラップ２０内にトラップされたイオンの内、特定の質量を持つ試料イオン（前駆イオン）と標準物質のイオンを、既知の方法によりイオントラップ内で単離した後、前駆イオンを共鳴励起して前駆イオンを開裂させるものである。
【００４４】
このＭＳ／ＭＳ工程は、分析上必要ない場合は省略することもできる。その場合（１）から（３）へ直接処理が進むことになる。
【００４５】
ＭＳ／ＭＳ工程は、以下に示す（ａ）から（ｂ）の２つのステップに従い実行される。
【００４６】
（ａ）前駆イオンと標準物質イオンの単離
ＭＳ／ＭＳの期間において、先ずイオン加速電極１０やイオンゲート電極１３にイオンと同極性の電圧（＋１００Ｖ）を印加して、イオンがイオン移送空間２９内に進入することを阻止する（Close 状態）。前の（１）の工程でイオントラップ２０内にトラップされたイオンは、既知のＦＮＦ（Filtered Noise field）やＳＷＩＦＴ（Stored Waveform 
Inverse Fourier Transform)による複数のノッチ付のホワイトノイズを補助交流電圧としてエンドキャップ電極１４，１９へ印加してイオンの励起する。
【００４７】
ここではＦＮＦによるイオンの単離について図２に従い説明する。図２上段（ａ）にイオンの単離の際に印加する補助交流電圧のパワースペクトルを示す。横軸は補助交流の周波数、縦軸は補助交流の電圧（振幅）を示す。Ωはリング電極に印加される主高周波電圧の周波数である。即ち、イオンの単離のために印加する補助交流電圧の周波数（ホワイトノイズ）は、０〜Ω／２の範囲の周波数成分を含んでいる。このホワイトノイズには複数の周波数成分（ν１，ν２）が欠如している。この２つの欠如した周波数成分をノッチと呼ぶ。本実施例においては、複数のノッチ(ν１，ν２)に相当する固有振動数(secular 
motion）を持つ標準物質のイオン（ｍｒ）と前駆イオン（ｍｐ）のみがイオントラップ空間１７内に残される。ここで、前駆イオンとして選択されるイオンは、測定対象となる試料イオンであり、予め質量数が既知であれば、その質量数を元に前駆イオンとして設定され、未知試料であれば、事前に一度測定を行いある程度の質量数の目安を得た後に前駆イオンとして設定される。
【００４８】
また、標準物質のイオン（ｍｒ）が一つの場合、前駆イオン（ｍｐ）と標準物質のイオン（ｍｒ）に相当する２つのノッチ（ν１，ν２）付のホワイトノイズが印加される。
【００４９】
標準物質のイオン及び前駆イオン以外の質量のイオンは、ホワイトノイズで励起されてエンドキャップ電極１９の細孔１８から外部に排出される。
【００５０】
（ｂ）前駆イオン（ｍｐ）の励起，ＣＩＤ（Collision Induced dissociation）
イオントラップ２０内に前駆イオン（ｍｐ）と標準物質のイオン（ｍｒ）のみが残された後、図２の下段（ｂ）のように、前駆イオン（ｍｐ）の固有振動数ν２と同じか近傍の周波数の補助交流電圧を補助交流電源４２からエンドキャップ電極１４，１９に印加する。前駆イオン（ｍｐ）は、印加された補助交流電圧と共鳴して振幅が大きくなる。イオンはイオントラップ空間１７内で、不活性ガス分子と繰り返し衝突し、運動エネルギーの一部を内部エネルギーとして取り込むようになる。励起による内部エネルギーが分子の化学結合エネルギーを超えると、前駆イオン（ｍｐ）は解離する（ＣＩＤ）。その結果生じた生成物イオン（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）はイオントラップ空間１７内にトラップされる。一方、標準物質は励起されないため、前駆イオン（ｍｐ）のＣＩＤと無関係にイオントラップ内に安定にトラップされたままである。
【００５１】
図３上段（ａ）に前駆イオン（ｍｐ）と標準物質のイオン（ｍｒ）を単離した場合の質量スペクトルを示す。また図３の下段（ｂ）には前駆イオン（ｍｐ）をＣＩＤにより開裂させ生成した生成物イオンの質量スペクトルを示す。ＣＩＤで開裂しきれなかった前駆イオン（ｍｐ）が残り、生成物イオン（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）が新たに質量スペクトル上に出現している。標準物質のイオン（ｍｒ）はＣＩＤステップに無関係でそのままの強度を保っている。
【００５２】
なお、ＭＳ／ＭＳ工程は（ａ），（ｂ）工程を繰り返してＭＳ3，ＭＳ4…ＭＳn へと処理を進めることができる。その間、標準物質のイオン（ｍｒ）はイオントラップ空間にトラップされたままでいる。ＭＳ／ＭＳ工程の間、第２の多重極イオンガイド２２はイオンシャッタ（ＯＦＦ）の役割を持続する。
【００５３】
（３）ＴＯＦ測定
図３の下段（ｂ）に示したように、ＭＳ／ＭＳで生成した生成物イオン（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）はイオントラップ内にトラップされている。また、標準物質イオン（ｍｒ）はそのままトラップされている。次に、これらイオンをイオントラップから放出し、ＴＯＦに送り込み質量スペクトルを取得する。
【００５４】
イオントラップからイオンを一挙に放出する際は、まず主高周波電源４４から供給される主高周波は切断され、直流電圧＋１０Ｖに切り替える。同時に第１のエンドキャップ電極１４には＋１００Ｖ、第２のエンドキャップ電極には−１００Ｖの直流電圧が印加される。これら電圧の印加は１msec程度のパルス的に印加しても、２０msecから３０msecの期間連続的に印加しても良い。これにより、イオントラップ空間１７内の電界は四重極高周波電界から直流電界に切り変わる。イオントラップ空間１７の中心付近にあったイオンは第２のエンドキャップ電極１９方向に加速され、細孔１８からイオントラップの外に放出される。
【００５５】
放出されたイオンは電極２１で減速され後、第２の多重極イオンガイド２２に導入される。第２の多重極イオンガイド２２には高周波電源４５から供給される高周波電圧が印加されている。イオンは、第２の多重極イオンガイド２２内でサーマライズされて、その結果イオンガイド２２の中心軸付近に収束される。イオンはイオントラップ２０からパルス的に排出されるが、第２の多重極イオンガイド２２により、イオンガイドの中心軸付近に広く分布滞在し、電極２１，２３の電位差により、次第にＴＯＦ方向に排出される。その結果、イオンは擬似的な連続流となりＴＯＦへ送り込まれる。
【００５６】
高真空排気されたＴＯＦ空間に導入されたイオンは、イオン押し出し電極５０とイオン引き出し電極５１間を直進する。ＴＯＦのイオン押し出し電極５０とイオン引き出し電極５１には、正と負の直流電圧がパルス的（〜nsec）に印加され、イオンをイオンの侵入方向に対して直角方向に偏向する。これによりイオンは擬似連続流からパルス的にサンプリングされ、即ち、イオンパケットとなりＴＯＦ測定が行われる。直角方向に偏向されたイオンパケットはイオン加速電極５２に印加された加速電圧（〜４ｋＶ）により加速され
ＴＯＦ空間５３に放出される。イオンはリフレクタ５４で折り返し、検出器５５に到達して、イオン到達時間に相当するイオン電流値が検出される。ＴＯＦ測定は（３）の期間内において繰り返し行われ、取得したデータは積算され質量スペクトルを与える。
【００５７】
この期間、第２の多重極イオンガイド２２は、イオンをサーマライズして移送するイオンガイドの役割を果たしている。
【００５８】
以上により、測定の一周期が終了し、再び（１）のイオンの導入に戻ることが出来る。（１）〜（３）までの工程を繰り返し、イオン源で生成されたイオンの質量スペクトルを収集する。
【００５９】
ステップ３；ＭＳ／ＭＳによって得られた生成物イオンの質量較正
測定対象試料の精密質量測定に先立ち、ステップ１で行った質量キャリブレーションによりあらかじめ求められた（３）式に従い、ステップ２で収集した測定対象試料の生成物イオンの質量スペクトルは、それぞれの飛行時間ｔ１，ｔ２…から質量ｍ１′，ｍ２′…に変換される。
【００６０】
ｍ１′＝ａｔ１2＋ｂｔ１＋ｃ                                         （５）
ｍ２′＝ａｔ２2＋ｂｔ２＋ｃ                                         （６）
：
【００６１】
一方、標準物質のイオンも同様に、到達時間ｔｒから質量ｍｒ′に変換される。ここで、標準物質のイオンは、出来るだけ生成物イオンの質量にできるだけ近いものが選択される。
【００６２】
ｍｒ′＝ａｔｒ2＋ｂｔｒ＋ｃ                                         （７）
ステップ１からステップ２間では、当然時間間隔が生じるため、もし、温度ドリフトなどがある場合、求められたｍｒ′はその真値ｍｒと異なっている。
【００６３】
そこで、ｍｒ′とｍｒの比を求め、この値を補正値とする。これにより、ステップ１からステップ２間のドリフトの影響を低減することが出来る。
【００６４】
ｒ＝ｍｒ／ｍｒ′                                                    （８）
ｍ１＝ｍ１′＊ｒ                                                    （９）
ｍ２＝ｍ２′＊ｒ                                                  （１０）
【００６５】
以上の処理により、測定対象試料の生成物イオン（Ｐ１，Ｐ２，…）の質量ｍ１，ｍ２，…が補正後の精密質量として求めることが可能となる。
【００６６】
尚、上記ステップ２において、イオン源に試料溶液と標準物質溶液を送り込まずに、試料溶液自身から生成されるイオンを標準物質イオンとすることもできる。試料溶液に含まれる極微量のＮａ+ イオンやＫ+ イオンは、ＥＳＩイオン源で気相イオンとして取り出すことができる。また溶媒分子がＮａ+ やＫ+ イオンに付加したクラスタイオンが良く生成される。溶媒の分子をＳとするとＮａ+ やＮａ(Ｓ)ｎ+ イオンが低質量領域に出現する。これらイオンをロック質量イオンに用いることができる。これにより、試料溶液と標準物質を同時にＥＳＩイオン源に導入する煩わしさは排除される。
【００６７】
本実施例では、標準物質のイオン（ｍｒ）が一つである場合を示したが、質量の異なる複数の標準物質イオンを用いることもできる。その場合は、複数のノッチ付のホワイトノイズを補助交流として印加する事により、イオントラップ内に質量の異なる複数の標準物質イオン（ｍｒ）を残すことができる。
【００６８】
試料イオンに最も近い質量を与える標準物質のイオン（ｍｒ）をロック質量イオンとして用いることで、広質量範囲の精密質量測定の精度向上が可能になる。
【実施例２】
【００６９】
実施例１では、ステップ１からステップ２にかけて時間間隔があるため、時間経過による（３）式のパラメータａ，ｂ，ｃのドリフトを考慮しなくてはならない。また、精度向上のために標準物質のイオンを複数にした場合、標準物質のイオンの増加に対応したノッチを増やす必要がある。そのため、前駆イオンの単離の効率が悪くなる可能性がある。そこで本実施例では、実施例１におけるステップ１は不要とし、且つ、イオントラップで前駆イオン（ｍｐ）と共に単離される標準物質のイオン（ｍｒ）は１つとし、前駆イオン
（ｍｐ）の単離効率を落とさないようにする方法を示す。
【００７０】
本実施例の測定の流れは、以下の２つのステップのように進められる。
ステップＡ；標準物質と測定対象試料の同時測定、及びＭＳ／ＭＳ
ステップＢ；ＭＳ／ＭＳによって得られた生成物イオンの質量較正
以下に各ステップを説明する。
【００７１】
ステップＡ；標準物質と測定対象試料の同時測定、及びＭＳ／ＭＳ
（１）イオンの導入，蓄積
実施例１と同様に、試料と標準物質をイオン源でイオン化し、イオントラップに導入蓄積する。
【００７２】
標準物質としては、実施例１で示した広範囲の質量領域にクラスタイオンが出現する物質を用いる。有機酸のアルカリ金属塩やハロゲン化アルカリ金属塩である。
【００７３】
（２）ＭＳ／ＭＳ  （前駆イオン（ｍｐ）と標準物質イオン（ｍｒ）の単離）
前駆イオンの単離の際に、複数のノッチ付のホワイトノイズを印加する。前駆イオン
ｍｐと標準物質イオンｍｒをイオントラップにトラップし、他の質量のイオンを全て排除する。標準物質イオンｍｒは、前駆イオンｍｐを含む質量範囲に強度の高いクラスタイオンを与える標準物質を選ぶ。
【００７４】
図４にイオンの単離のためにエンドキャップ電極に印加するホワイトノイズのパワースペクトルを示す。図４の上段（ａ）に示したように、複数のノッチ（ν１，ν２）付のホワイトノイズをイオントラップのエンドキャップ電極１４，１９に印加する。ノッチ
（ν１，ν２）に相当する前駆イオン（ｍｐ）と標準物質イオン（ｍｒ）がイオントラップ内に残り、他のイオンは排除される。
【００７５】
（３）ＭＳ／ＭＳ  （前駆イオン（ｍｐ）と標準物質イオン（ｍｒ）のＣＩＤ）
イオンの単離の後、図４の下段（ｂ）に示したように、ｍｐとｍｒに相当する２つの周波数（ν１,ν２）の補助交流電圧を印加して前駆イオン（ｍｐ）と標準物質のイオン
（ｍｒ）を同時に励起，開裂させる。実施例１と異なり、標準物質のイオン（ｍｒ）も、このＣＩＤ工程で励起，開裂させる。その結果、図５に示すように、前駆イオン（ｍｐ）は、開裂して生成物イオン（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…）を生成する。
【００７６】
ｍｐ+ → Ｐ１+ ＋（ｍｐ−Ｐ１）                                   （１１）
一方、標準物質のイオンｍｒ０は開裂して複数の生成物イオン（ｍｒ１，ｍｒ２，…）を生成する。
【００７７】
トリフロロ酢酸ナトリウムを標準試料に用いた場合、ＣＩＤにより、次式に従いクラスタイオンが生成する。
【００７８】
(ＣＦ3ＣＯ2Ｎａ)nＮａ+ → (ＣＦ3ＣＯ2Ｎａ)n-1Ｎａ+＋(ＣＦ3ＣＯ2Ｎａ)n-2
Ｎａ+ ＋…                            （１２）
上記トリフロロ酢酸ナトリウム（ｎ＝１０）は質量１３８３であるから、クラスタイオンを単離した後、ＣＩＤでこのイオンを開裂させると、質量１２４７，１１１１，９７５などのクラスタイオンが生成物イオンとして生成される。
【００７９】
(ＣＦ3ＣＯ2Ｎａ)10Ｎａ+ → (ＣＦ3ＣＯ2Ｎａ)9Ｎａ+ ＋(ＣＦ3ＣＯ2Ｎａ)8
Ｎａ+ ＋…                          （１３）
このように、標準物質のイオンである一つのクラスタイオンから、複数のクラスタイオンが生成される。これら複数のクラスタイオンの質量は既知である。一般に、一つのクラスタイオン (ＣＦ3ＣＯ2Ｎａ)n はｎ＝１から、４の中性分子ＣＦ3ＣＯ2Ｎａ が解離した質量の異なる複数のイオン（ｍｒ１，ｍｒ２，…）を与える。
【００８０】
（４）ＴＯＦ測定
上記ＭＳ／ＭＳ工程を終えた後のイオンをＴＯＦにより測定する。得られる質量スペクトルは、試料イオンの生成物イオン(Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…）と標準物質のイオン(ｍｒ１，ｍｒ２，…）、およびＣＩＤで開裂しきれなかった前駆イオン（ｍｐ，ｍｒ０）などの混合質量スペクトルとなる。
【００８１】
ステップＢ；ＭＳ／ＭＳによって得られた生成物イオンの質量較正
この混合質量のスペクトルの中から、質量既知の複数のイオン（ｍｒ０,ｍｒ１,ｍｒ２，…）を選び出し、これらイオンを基に質量キャリブレーションを行う。本実施例では、測定毎に、複数の質量既知のイオンを用いて（３）式のパラメータａ，ｂ，ｃを求める質量キャリブレーションを行う。
【００８２】
即ち、（３）式の定数ａ，ｂ，ｃを質量スペクトルごとに求め、次に、求められた(３)式に、生成物イオン（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…）の飛行時間ｔ１，ｔ２，ｔ３…を代入することで、生成物イオンの精密質量を求めることができる。
【００８３】
本実施例では、ＭＳ／ＭＳの工程で、前駆イオン（ｍｐ）と標準物質のイオン（ｍｒ）の２つのイオンの単離を行えばよい。１つの標準物質のイオン（ｍｒ）から複数の質量既知のイオンを形成できるため、標準物質のためにノッチを次々に増加させる必要はなくなり、イオントラップ内に不要なイオン，妨害イオンが混入する危険は非常に少なくすることができる。
【００８４】
尚、標準物質として、有機酸のアルカリ金属塩やハロゲン化アルカリ金属塩のクラスタイオンを用いた場合について記述したが、標準物質としては、アルカリ金属塩だけでなく、質量既知の前駆イオンとＣＩＤにより質量既知の生成物イオンを与える既知有機化合物であれば、標準物質として用いることができる。その場合、クラスタイオンほど広質量範囲に渡る質量キャリブレーションはできないが、多くの未知試料の精密質量測定に応用できる。また、ポリエチレングリコール(Polyethylene Glycol, ＰＥＧ）やポリポロピレングリコール（Polypropylene Glycol, ＰＰＧ）などの非イオン性界面活性剤は、広質量範囲にわたり等間隔にマスピークを与える。またアルカリ金属塩と同様にＣＩＤにより質量既知の生成物イオンを与えるため、アルカリ金属塩やハロゲン化アルカリ金属塩と同様に標準物質として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明のイオントラップ／飛行時間質量分析計の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１におけるイオンの単離，ＣＩＤ励起に用いる補助交流電圧のパワースペクトルを示す図である。
【図３】実施例１におけるイオンの単離，ＣＩＤ励起の説明図である。
【図４】実施例２におけるイオンの単離，ＣＩＤ励起に用いる補助交流電圧のパワースペクトルを示す図である。
【図５】実施例２におけるイオンの単離，ＣＩＤ励起の説明図である。
【符号の説明】
【００８６】
１…液体クロマトグラフ（ＬＣ）、２…噴霧プローブ、６…中間圧力室、７…油回転ポンプ（ＲＰ）、９…真空室、１０，５２…イオン加速電極、１２…第１の多重極イオンガイド、１３…イオンゲート電極、１４，１９…エンドキャップ電極、１５，２５…細孔、１６…リング電極、１７…イオントラップ空間、２０…イオントラップ、２１，２３…電極、２２…第２の多重極イオンガイド、２６…イオン移送部筐体、２９…イオン移送空間、３０…ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）、３１…ガス導入系、３３…ターボ分子ポンプ
（ＴＭＰ）、４０…データ処理装置、４２…補助交流電源、４３，４５…高周波電源、
４４…主高周波電源、５０…イオン押し出し電極、５１…イオン引き出し電極、５３…
ＴＯＦ空間、５４…リフレクタ、５５…検出器、５９…パルサー部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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