(57)【要約】【課題】十分なクーリング効果を確保しつつ、次段のＴＯＦ質量分析のための加速に際してイオンの開裂を最小限に抑えることのできるイオントラップ装置を提供する。【解決手段】リング電極２３と、それを挟んで対向する一対のエンドキャップ電極２１，２２を備え、それらの電極２１，２２，２３に適宜の電圧を印加することによりそれらの電極で囲まれたイオントラップ空間２４内にイオンを保持するイオントラップ１２において、該イオントラップ空間２４に導入するガスに、従来のヘリウムガスではなく、分子量１０以上の不活性ガス（Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ２）を使用する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング電極と、それを挟んで対向する一対のエンドキャップ電極を備え、それらの電極に適宜の電圧を印加することによりそれらの電極で囲まれたイオントラップ空間内にイオンを保持するイオントラップを有するイオントラップＴＯＦ質量分析装置において、該イオントラップ空間に導入するガスに分子量１０以上の不活性ガスを使用することを特徴とするイオントラップＴＯＦ質量分析装置。
【請求項２】
前記ガスにＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ２のいずれか又はそれらの２以上の混合ガスを用いることを特徴とする請求項１に記載のイオントラップＴＯＦ質量分析装置。
【請求項３】
リング電極と、それを挟んで対向する一対のエンドキャップ電極を備え、それらの電極に適宜の電圧を印加することによりそれらの電極で囲まれたイオントラップ空間内にイオンを保持するイオントラップを有するイオントラップＴＯＦ質量分析装置において、該イオントラップ空間に導入するガスに分子量１０以上の不活性ガスを使用することを特徴とするイオントラップ方法。
【請求項４】
前記ガスにＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ２のいずれか又はそれらの２以上の混合ガスを用いることを特徴とする請求項３に記載のイオントラップ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、質量分析やイオン選別に用いられるイオントラップを有するイオントラップＴＯＦ質量分析装置及びその操作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオントラップＴＯＦ質量分析装置を図１により説明する。図１に示すように、イオントラップＴＯＦ質量分析装置１０では、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ；飛行時間）型質量分析装置１１のイオン導入口にイオントラップ１２が設けられ、そこにおいてイオンのアイソレーション（選別）や開裂等が行われる。イオントラップ１２自体も質量分離の機能を有するが、イオントラップＴＯＦ質量分析装置１０ではイオントラップ１２は単にイオンをアイソレーション及び開裂するためだけに用いられ、イオンの質量分析は次段のＴＯＦ１１で行われる。これにより、イオントラップ１２を設けない場合と比較して、ＴＯＦ１１ではより高い質量分解能で質量分析ができるようになるとともに、大分子量のイオンについてより多くの情報が得られるようになる。
【０００３】
イオントラップ１２では、図２に示すように、入口及び出口の両エンドキャップ電極２１，２２とその間に位置するリング電極２３とで囲まれるイオントラップ空間２４中に１×１０−３Ｔｏｒｒ（約０．１Ｐａ）程度のヘリウム（Ｈｅ）ガスを定常的に導入する。これは一つには、イオンとヘリウムガスの衝突によってイオンをイオントラップ空間２４の中心近傍に集めることにより、感度及び質量分解能を向上させる作用を行う。これをクーリング作用と呼ぶ。また、イオントラップ１２の両エンドキャップ電極２１，２２にイオンの共振周波数と同一の周波数を含む波形を印加した場合には、これによりイオンの運動エネルギーが高まり、その状態でイオンがヘリウム分子と衝突することにより、イオンの開裂が行われるという作用も有する。これをＣＩＤ（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ；衝突誘起開裂）作用と呼ぶ。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１８４３４９号公報
【特許文献２】
特表２００２−５１８８１０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
イオンはＴＯＦ１１に送り込まれる際にＴＯＦ１１の電位（例えば、正イオンに対しては−１０ｋＶ）まで加速される必要がある。これはイオントラップ１２のエンドキャップ電極２１，２２間に高電圧を瞬間的に印加することにより行われるが、このように高速に加速されたイオンがイオントラップ空間内に存在するヘリウムガスと衝突すると、イオンが開裂する現象が見られる。実験によれば、イオンのクーリングを行うに十分な量のヘリウムガスを導入した場合、イオンの開裂によりピークのベース部分が持ち上がる現象が見られた。これは、開裂によって生じたものであるが、本来得られるべきイオンの信号強度が低下することにも繋がる。このような現象は、クラスターイオンやマルチチャージイオンにおいて特に顕著である。
【０００６】
例えば、図３（ａ）はイオントラップ内の真空度が１×１０−３Ｔｏｒｒとなる量のヘリウムを導入した場合のインシュリンのマススペクトルであるが、開裂したイオンによるベースの持ち上がりが見られる。これにより、質量分析の分解能が悪化し、６価のイオンが十分に分離されていないことがわかる。
【０００７】
クーリングガスの導入量を減らすとこのような開裂は少なくなり、分離が改善されるが、クーリングが十分に行われなくなり、感度や質量分解能が低下してしまう。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、十分なクーリング効果を確保しつつ、次段のＴＯＦ質量分析のための加速に際してイオンの開裂を最小限に抑えることのできるイオントラップ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明は、リング電極と、それを挟んで対向する一対のエンドキャップ電極を備え、それらの電極に適宜の電圧を印加することによりそれらの電極で囲まれたイオントラップ空間内にイオンを保持するイオントラップを有するイオントラップＴＯＦ質量分析装置において、該イオントラップ空間に導入するガスに分子量１０以上の不活性ガス（ここではＮ２などを含む反応性に乏しいガスのことを言う）を使用することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態及び効果】
イオントラップ空間に導入するガスとして、上記の通り従来はヘリウムガスを用いていたが、これを分子量１０以上の重い不活性ガスに替えることにより、イオンがこれらのガスの分子に衝突した際のイオン側の運動量の変化が大きくなり、よりクーリング効果が高まる。また、エンドキャップ電極に共振周波数の電圧を印加することによりイオンを開裂する（ＣＩＤ）場合も、イオンの開裂効果が高まる。
【００１１】
本発明者の実験によると、クーリングガスをアルゴンガスに替えた場合、ヘリウムガスの１／５の量で同等のクーリング効果が得られることが判明した。なお、ここにおける「クーリング効果」は、イオントラップ装置の感度により評価する。すなわち、アルゴンガスを使用した場合、ヘリウムガスの１／５の量で同等の質量分離分解能及び感度が得られることが判明した。これにより、イオンの開裂が大幅に低減し、ベースの持ち上がり及びピークの低下が防止され、質量分析の分解能が向上する。
【００１２】
【実施例】
図３（ｂ）に、イオントラップＴＯＦ質量分析装置（図１、図２）において、イオントラップ空間に、真空度が１．８×１０−４Ｔｏｒｒ（０．０２３Ｐａ）となる量のアルゴンガスを導入した場合のインシュリンの６価イオンのマススペクトルを示す。前述のヘリウムガスを導入した場合のスペクトル（ａ）と比較すると、ベースの持ち上がりがなく、各ピークがきれいに分離されていることが分かる。
【００１３】
また、図４はトリフルオロ酢酸ナトリウム（Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔｉｃ  ａｃｉｄ＝ＴＦＡ）のマススペクトルの比較例であり、（ａ）はイオントラップ内の真空度が１．８×１０−４Ｔｏｒｒ（０．０２３Ｐａ）となる量のアルゴンガスを導入した場合、（ｂ）は真空度が１×１０−３Ｔｏｒｒ（約０．１Ｐａ）となる量のヘリウムを導入した場合である。このスペクトルではサンプルのクラスターイオンのマススペクトルが検出されているが、図３の場合と同様、ヘリウムガスでは開裂によりベースの持ち上がりが見られるのに対し、アルゴンガスを用いることによりピークがきれいに分離されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】イオントラップＴＯＦ質量分析装置の概略構成図。
【図２】イオントラップの概略構成図。
【図３】導入ガスにヘリウムを用いた場合（ａ）及びアルゴンを用いた場合（ｂ）のインシュリンのマススペクトル。
【図４】導入ガスにアルゴンを用いた場合（ａ）及びヘリウムを用いた場合（ｂ）のＴＦＡのマススペクトル。
【符号の説明】
１０…イオントラップＴＯＦ質量分析装置
１１…ＴＯＦ型質量分析装置
１２…イオントラップ
２１、２２…エンドキャップ電極
２３…リング電極
２４…イオントラップ空間
【図１】
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【図２】
2005078810.tif 000004
【図３】
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【図４】
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