(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルをイオン化するイオン源と、
生成したイオンをパルス的に加速する加速手段と、
飛行時間型イオン光学系と
で構成され、加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型質量分析装置と、
該第１の飛行時間型質量分析装置で質量分離されたイオンの中から所定の質量電荷比を持つイオンのみを選択するイオンゲートと、
該イオンゲートの後段に配置され、開裂したイオンの質量を分析する第２の飛行時間型質量分析装置と、
該第２の飛行時間型質量分析装置を通過したイオンを検出する検出器と
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置の質量分析法において、
前記イオンの複数の同位体イオンを前記イオンゲートで１つずつ選択し、開裂させてプロダクトイオンを測定する際に、各同位体イオンが同じ飛行時間で前記第１の飛行時間型質量分析装置を通過できるように、前記第１の飛行時間型質量分析装置の加速電圧および／または飛行時間型イオン光学系の設定電圧を微調整し、その結果、各同位体イオンの飛行時間がその質量の違いにも関わらず同じ時間となるようにして各プロダクトイオンスペクトルを取得する第１の工程、
取得された各同位体イオン由来のプロダクトイオンスペクトルを同じ飛行時間同士で重畳させて足し合わせ、全体のプロダクトイオンスペクトルを合成する第２の工程、
合成されたプロダクトイオンスペクトルの飛行時間軸を質量軸に変換する第３の工程
を備えたことを特徴とするタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項２】
前記イオン源はMALDIイオン源であることを特徴とする請求項１記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項３】
前記イオン源は連続イオン源、前記加速手段は垂直加速部であり、両者はイオン輸送手段を介して接続されていることを特徴とする請求項１記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項４】
前記第２の工程において、各プロダクトイオンスペクトル中の未開裂イオンのピーク強度比が、第１の飛行時間型質量分析装置において質量分離された際の各同位体イオンのピーク強度比と一致するように、それぞれのプロダクトイオンスペクトルに所定の係数を掛けた後に、全体のプロダクトイオンスペクトルを合成することを特徴とする請求項１記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項５】
前記第１の飛行時間型質量分析装置は、複数の扇形電場から成る多重周回型飛行時間型質量分析装置であることを特徴とする請求項１記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【請求項６】
前記第１の飛行時間型質量分析装置は、複数の扇形電場から成るらせん軌道型飛行時間型質量分析装置であることを特徴とする請求項１記載のタンデム型飛行時間型質量分析法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微量化合物の定量分析、定性一斉分析、および試料イオンの構造解析分野に用いられるタンデム型飛行時間型質量分析法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［飛行時間型質量分析計（TOFMS）］
TOFMSは、一定量のエネルギーを与えてイオンを加速・飛行させ、検出器に到達するまでに要する時間からイオンの質量電荷比を求める質量分析装置である。TOFMSでは、イオンを一定のパルス電圧Ｖaで加速する。このとき、イオンの速度ｖは、エネルギー保存則から、
ｍｖ2／２  ＝  ｑｅＶa  ………（１）
ｖ  ＝  √（２ｑｅＶ／ｍ）  ………（２）
と表わされる（ただしｍ：イオンの質量、ｑ：イオンの電荷、ｅ：素電荷）。
【０００３】
一定距離Ｌの後に置いた検出器には、飛行時間Ｔで到達する。
【０００４】
Ｔ  ＝  Ｌ／ｖ  ＝  Ｌ√（ｍ／２ｑｅＶ）  ………（３）
式（３）により、飛行時間Ｔがイオンの質量ｍによって異なることを利用して、質量を分離する装置がTOFMSである。図１に直線型TOFMSの一例を示す。また、イオン源と検出器の間に反射場を置くことにより、エネルギー収束性の向上と飛行距離の延長を可能にする反射型TOFMSも広く利用されている。図２に反射型TOFMSの一例を示す。
【０００５】
［らせん軌道TOFMS］
TOFMSの質量分解能は、総飛行時間をＴ、ピーク幅をΔＴとすると、
質量分解能  ＝  Ｔ／２ΔＴ  ………（４）
で定義される。すなわち、ピーク幅ΔＴを一定にして、総飛行時間Ｔを延ばすことができれば、質量分解能を向上させられる。しかし、従来の直線型、反射型のTOFMSでは、総飛行時間Ｔを延ばすこと、すなわち総飛行距離を延ばすことは装置の大型化に直結する。装置の大型化を避け、かつ高質量分解能を実現するために開発された装置が、多重周回型TOFMS（非特許文献１）である。この装置は、円筒電場にマツダプレートを組み合わせたトロイダル電場を４個用い、８の字型の周回軌道を多重周回させることにより、総飛行時間Ｔを延ばすことができる。この装置では、初期位置、初期角度、初期運動エネルギーによる検出面での空間的な広がりと時間的な広がりを１次の項まで収束させることに成功している。
【０００６】
しかし、閉軌道を多重周回するTOFMSには、「追い越し」の問題が存在する。これは閉軌道を多重周回するため、軽いイオン（速度大きい）が重いイオン（速度小さい）を追い越してしまうことにより起こる。このため、検出面に軽いイオンから順に到着するというTOFMSの基本概念が通用しなくなる。
【０００７】
この問題を解決するために考案されたのが、らせん軌道型TOFMSである。らせん軌道型TOFMSは、閉軌道の始点と終点を閉軌道面に対して垂直方向にずらすことを特徴としている。これを実現するためには、イオンをはじめから斜めに入射する方法（特許文献１）や、デフレクタを用いて閉軌道の始点と終点を垂直方向にずらす方法（特許文献２）、積層トロイダル電場を用いる方法（特許文献３）がある。
【０００８】
また、同様のコンセプトとして、追い越しの起こる多重反射型TOFMS（特許文献４）の軌道をジグザグ型にしたTOFMSも考案されている（特許文献５）。
【０００９】
［MALDI法と遅延引き出し法］
MALDI法は、使用するレーザー光波長に吸収帯をもつマトリックス（液体や結晶性化合物、金属粉など）に試料を混合溶解させて固化し、これにレーザー照射して試料を気化あるいはイオン化させる方法である。MALDI法に代表されるレーザーによるイオン化では、イオン生成時の初期エネルギー分布が大きくこれを時間収束させるため、遅延引き出し法がほとんどの場合で用いられる。これは、レーザー照射より数百nsec遅れてパルサー電圧を印加する方法である。
【００１０】
一般的なMALDIイオン源と遅延引き出し法の概念図を図３に示す。サンプルプレート上に、マトリックス（液体や結晶性化合物、金属粉など）に試料を混合溶解させて固化したサンプルを載せる。サンプルの状態が観察できるように、レンズ２、ミラー２、ＣＣＤカメラを配置している。レンズ１、ミラー１によりレーザーをサンプルに照射し、サンプルを気化あるいはイオン化する。生成したイオンは、中間電極１、ベース電極に印加された電圧により加速され質量分析部に導入される。
【００１１】
次に遅延引き出し法の飛行時間測定のシーケンスを図３に合わせて示す。まず、中間電極１とサンプルプレートの電位を同電位Ｖsにしておく。次にレーザー発振を知らせるレーザーからの信号を受けてから、数百nsec後に中間電極１の電位Ｖsを高速で電位Ｖ1に変化させ、サンプルプレートと中間電極１の間に電位勾配を作り、生成したイオンを加速させる。飛行時間計測の開始時間は、パルサーの立ち上がり時間と同期させる。
【００１２】
［垂直加速TOFMS］
MALDI法は、パルス的にイオンを生成するため、TOFMSとの相性が非常に良い。しかしながら、質量分析法のイオン化法には、電子衝撃（EI）、化学イオン化（CI）、エレクトロスプレー（ESI）、大気圧化学イオン化（APCI）といった連続的にイオンを生成するイオン化法も数多くある。これらのイオン化法とTOFMSを組み合わせるために開発されたのがOrthogonal Acceleration（垂直加速法）である。
【００１３】
図４に垂直加速法を用いたTOFMS（以下垂直加速型TOFMS）の概念図を示す。連続的にイオンを生成するイオン源から生成したイオンビームは、数十eVの運動エネルギーで垂直加速部に連続的に輸送される。垂直加速部では十kV程度のパルス電圧を印加し、イオンをイオン源からの輸送方向に対して垂直方向に加速する。パルス電圧印加後、イオンが検出器に到達するまでの時間が、イオンの質量により異なることから、質量分離を行なう。
【００１４】
［MS/MS測定とTOF/TOF装置］
一般的な質量分析では、イオン源で生成したイオン群を質量分析部にてm/z値ごとに分離し検出する。結果は各イオンのm/z値および相対強度をグラフ化したマススペクトルという形で表わされ、このとき得られる情報は質量のみである。以下、この測定を後述のMS/MS測定に対し、MS測定と呼ぶ。これに対し、イオン源で生成した特定のイオンを初段のMS装置で選択し（選択されたイオンはプリカーサイオンと呼ばれる）、そのイオンを自発的または強制的に開裂させ、生成したイオン群（開裂生成したイオンはプロダクトイオンと呼ばれる）を後段のMS装置で質量分析するMS/MS測定があり、それが可能な装置をMS/MS装置と呼ぶ。
【００１５】
MS/MS測定では、プリカーサイオンのm/z値と複数の開裂経路で生成するプロダクトイオンのm/z値、相対強度情報が得られるため、プリカーサイオンの構造情報を得ることができる（図５）。TOFMSを２台直列接続したMS/MS装置は、一般的にTOF/TOFと呼ばれ、主にMALDIイオン源を採用した装置に使用されている。従来のTOF/TOFは、図６に示すように、直線型TOFMSと反射型TOFMSで構成される。その間には、プリカーサイオンを選択するためのイオンゲートが設けられ、イオンゲート付近に第１TOFMSの収束点が配置される。
【００１６】
プリカーサイオンは、自発的に開裂する場合や、第１TOFMSもしくは第２TOFMSの反射場以前に配置された衝突室において強制的に開裂させられる。開裂生成したプロダクトイオンの運動エネルギーは、プロダクトの質量に比例して配分され、
Ｕp  ＝  Ｕi×ｍ／Ｍ  ………（５）
（ただしＵp：プロダクトイオンの運動エネルギー、Ｕi：プリカーサイオンの運動エネルギー、ｍ：プロダクトイオンの質量、Ｍ：プリカーサイオンの質量）となる。反射場を含む第２TOFMSでは、質量および運動エネルギーにより飛行時間が異なるため、プロダクトイオンを質量分析することができる。
【００１７】
【非特許文献１】M. Toyoda, D. Okumura, M. Ishihara and I. Katakuse, J. Mass Spectrom., 2003, 38, pp. 1125-1142.
【特許文献１】特開２０００−２４３３４５号公報
【特許文献２】特開２００３−８６１２９号公報
【特許文献３】特開２００６−１２７８２号公報
【特許文献４】英国特許第２０８００２１号公報
【特許文献５】国際公開第２００５／００１８７８号パンフレット
【特許文献６】特開２００５−３０２７２８号公報
【特許文献７】米国特許第６４４１３６９号公報
【特許文献８】米国特許第６３００６２７号公報
【特許文献９】米国特許第４６２５１１２号公報
【特許文献１０】特開２００６−１９６２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
［従来技術の問題点］
一般的にサンプルイオンでは、サンプルイオンを構成する炭素、酸素、窒素、水素などに同位体が存在するため、その組み合わせによって、サンプルイオンの質量が複数種存在することになる。質量スペクトルに現れる同じ分子で質量の異なるピークの一群を一般的に「同位体ピーク」と呼ぶ。Angiotensin I（Ｃ62Ｈ90Ｎ17Ｏ14）の例を図７に示す。図７より、１unit（unitは12Ｃの質量を１２unitと定義した質量単位）間隔でいくつかのイオンが存在することが分かる。その中で一番質量の小さい、すなわち12Ｃ、16Ｏ、14Ｎ、1Ｈ等、単一同位体のみで構成されるピークは、「モノアイソトピックイオン」と呼ばれる。
【００１９】
さて従来のように第１TOFMSにリニア型TOFMSを採用した場合、その飛行距離を数百ｍｍ程度しか取ることができない。この程度の飛行距離では、同位体ピーク間の飛行時間差は十ｎsec以下であり、イオンゲートの切り替えスピードを考えると、高選択性を望むことは不可能であり、複数の同位体イオンを通過させることになる。しかしながら、複数の同位体イオンを選択すると大きな問題が起こる。以下にその説明を行なう。
【００２０】
仮に反射電場を含む第２TOFMSが完全にエネルギー収束を満たす系（プロダクトイオンの運動エネルギーの違いによって飛行時間が変化しない系）だとすると、第１TOFMSを通過する時間はプリカーサイオンの質量に依存し、第２TOFMSの飛行時間はプロダクトイオンの質量に依存した値となる。
【００２１】
ここで話を簡単にするため、ある１価のプリカーサイオンからそれぞれ２種類の同位体を持つ１価の電荷を持つプロダクトイオンと中性粒子に開裂する場合を考える（表１、２参照）
【００２２】
【表１】
0005226292.tif 000002
【００２３】
【表２】
0005226292.tif 000003
【００２４】
開裂前は、プロダクトイオンと中性粒子が結合していたため、プリカーサイオンの組み合わせは１６通り（表３）であるが、質量としては７通り（Ｍ、Ｍ＋１、Ｍ＋２、Ｍ＋３、Ｍ＋４、Ｍ＋５、Ｍ＋６：ただし、Ｍ＝ｍ＋ｎ）となる。それぞれの開裂種の検出器への到達時間は、第１TOFMSにおける質量Ｘのプリカーサイオンの飛行時間をＴ1,X、第２TOFMSにおける質量Ｙのプロダクトイオンの飛行時間をＴ2,Yとすると、両者の和（Ｔ1,X＋Ｔ2,Y）となる。
【００２５】
また強度比は、それぞれの場合のプロダクトイオンと中性粒子の強度比の掛け算で表わされる。簡単のため、Ｒm：Ｒm+1：Ｒm+2：Ｒm+3＝Ｒn：Ｒn+1：Ｒn+2：Ｒn+3＝０．４：０．３：０．２：０．１とすると、各組み合わせの強度比とプリカーサイオンの同位体ピーク比は表３のようになる。
【００２６】
【表３】
0005226292.tif 000004
【００２７】
表３をプロダクトイオンの視点から見ると、表４のようになる。
【００２８】
【表４】
0005226292.tif 000005
【００２９】
質量ｍ近傍のプロダクトイオンスペクトルは図８のようになる。ただし、ΔＴ1は第１TOFMSにおけるプリカーサイオンの同位体ピーク間の飛行時間差、ΔＴ2は第２TOFMSにおけるプロダクトイオンの同位体イオン間の飛行時間差である。それぞれの同位体間の飛行時間差は、ほぼ同じと考える。
【００３０】
図８に示されるように、プリカーサイオンの質量が異なるために、同じ質量であるプロダクトイオン（例えば、１、２、４、７）間の飛行時間がずれることになる。現実的には、ピークには幅があるため、ピーク２はピーク１の裾の広がりになる場合や、ピーク１とピーク３の間のベースラインの盛り上がりとなったりする。どちらにしても、プロダクトイオンの高い質量精度を得ることはできない。
【００３１】
この問題を解決するための有効な方法のひとつとして、プリカーサイオンのモノアイソトピックイオンのみを選択することが考えられる。プリカーサイオンにモノアイソトピックイオンを選択すると、そこから開裂生成するイオンもモノアイソトピックイオンのみとなり、同位体ピークの影響を排除でき、スペクトルの解釈が簡単になる上、質量精度も向上させることができる。
【００３２】
らせん軌道型TOFMSは、１周回ごとに時間および空間収束性を有しているため、MALDI法と垂直加速法のどちらの場合においても、らせん軌道型TOFMSの軌道内に一度中間収束点を作る。その距離は、直線型TOFMSのときの中間収束点までの距離に比べ同等以下であり、MALDI法の遅延時間のように、イオン源由来で中間収束点での時間収束性に影響を与える要因は同程度以下に抑えられる。
【００３３】
更にらせん軌道型TOFMSは、周回数が増えても中間収束点での状態を保持できるため、時間収束性を保ったまま、第１TOFMSの飛行距離を５０〜１００倍程度伸ばすことができる。すなわち、プリカーサイオンの同位体イオン間の飛行時間差を５０〜１００倍程度伸ばすことができ、ひとつの同位体イオンのみを選択することができる。
【００３４】
しかしながら、プリカーサイオンの質量が大きくなるに従って、モノアイソトピックイオンの同位体イオン全体に占める割合は小さくなる。そのため、質量の大きなイオンの場合、上述のような方法を採用すると、プロダクトイオンの感度が悪くなる問題がある。また、サンプルの種類によっては、プリカーサイオンやプロダクトイオンの同位体イオンの存在比が構造決定に重要な意味を持つものも存在するが、プリカーサイオンとしてモノアイソトピックイオンのみを選択しては、プロダクトイオンにおける同位体イオンの存在比情報が失われる問題がある。
【００３５】
本発明の目的は、上述した点に鑑み、上記問題を解決する方法を提案することである。らせん軌道型TOFMSを第１TOFMSに採用することにより、イオンゲートによって各同位体イオンをそれぞれ選択し、ＭＳ／ＭＳ測定を行なうことが可能である。しかしながら、主要な同位体イオンをプリカーサイオンとして選択する場合、加速電圧や扇形電場電圧を同じ条件に設定して測定すると、各同位体イオンの第１TOFMSの飛行時間が異なるので、従来技術で説明したような、スペクトル解析が複雑になるという問題が発生する。
【００３６】
そこで、主要な同位体イオンをプリカーサイオンとしてプロダクトイオンを取得する際に、加速電圧や扇形電場電圧を異ならせて、第１TOFMSの飛行時間が同じになるように調整する。第２TOFMSは広い運動エネルギー収束性を有しているため、この調整によるわずかな運動エネルギーの差を吸収することができる。また、第２TOFMSは広い運動エネルギー収束性を有しているため、m/z値が同じで運動エネルギーが異なるプロダクトイオンは、同時に検出器に到着する。そのため、マススペクトルをそのまま足し合わせることができる。
【００３７】
その結果、プリカーサイオンとしてモノアイソトピックイオンのみを選択したときに、質量の大きなイオンの場合に感度が低下したり、プロダクトイオンにおける同位体イオンの存在比情報が失われたりする問題を解決することができる。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
この目的を達成するため、本発明にかかるタンデム型飛行時間型質量分析法は、
サンプルをイオン化するイオン源と、
生成したイオンをパルス的に加速する加速手段と、
飛行時間型イオン光学系と
で構成され、加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型質量分析装置と、
該第１の飛行時間型質量分析装置で質量分離されたイオンの中から所定の質量電荷比を持つイオンのみを選択するイオンゲートと、
該イオンゲートの後段に配置され、開裂したイオンの質量を分析する第２の飛行時間型質量分析装置と、
該第２の飛行時間型質量分析装置を通過したイオンを検出する検出器と
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置の質量分析法において、
前記イオンの複数の同位体イオンを前記イオンゲートで１つずつ選択し、開裂させてプロダクトイオンを測定する際に、各同位体イオンが同じ飛行時間で前記第１の飛行時間型質量分析装置を通過できるように、前記第１の飛行時間型質量分析装置の加速電圧および／または飛行時間型イオン光学系の設定電圧を微調整し、その結果、各同位体イオンの飛行時間がその質量の違いにも関わらず同じ時間となるようにして各プロダクトイオンスペクトルを取得する第１の工程、
取得された各同位体イオン由来のプロダクトイオンスペクトルを同じ飛行時間同士で重畳させて足し合わせ、全体のプロダクトイオンスペクトルを合成する第２の工程、
合成されたプロダクトイオンスペクトルの飛行時間軸を質量軸に変換する第３の工程
を備えたことを特徴としている。
【００３９】
また、前記イオン源はMALDIイオン源であることを特徴としている。
【００４０】
また、前記イオン源は連続イオン源、前記加速手段は垂直加速部であり、両者はイオン輸送手段を介して接続されていることを特徴としている。
【００４２】
また、前記第２の工程において、各プロダクトイオンスペクトル中の未開裂イオンのピーク強度比が、第１の飛行時間型質量分析装置において質量分離された際の各同位体イオンのピーク強度比と一致するように、それぞれのプロダクトイオンスペクトルに所定の係数を掛けた後に、全体のプロダクトイオンスペクトルを合成することを特徴としている。
【００４３】
また、前記第１の飛行時間型質量分析装置は、複数の扇形電場から成る多重周回型飛行時間型質量分析装置であることを特徴としている。
【００４４】
また、前記第１の飛行時間型質量分析装置は、複数の扇形電場から成るらせん軌道型飛行時間型質量分析装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００４５】
本発明のタンデム型飛行時間型質量分析法によれば、
サンプルをイオン化するイオン源と、
生成したイオンをパルス的に加速する加速手段と、
飛行時間型イオン光学系と
で構成され、加速されたイオンを飛行させる第１の飛行時間型質量分析装置と、
該第１の飛行時間型質量分析装置で質量分離されたイオンの中から所定の質量電荷比を持つイオンのみを選択するイオンゲートと、
該イオンゲートの後段に配置され、開裂したイオンの質量を分析する第２の飛行時間型質量分析装置と、
該第２の飛行時間型質量分析装置を通過したイオンを検出する検出器と
を備えたタンデム型飛行時間型質量分析装置の質量分析法において、
前記イオンの複数の同位体イオンを前記イオンゲートで１つずつ選択し、開裂させてプロダクトイオンを測定する際に、各同位体イオンが同じ飛行時間で前記第１の飛行時間型質量分析装置を通過できるように、前記第１の飛行時間型質量分析装置の加速電圧および／または飛行時間型イオン光学系の設定電圧を微調整し、その結果、各同位体イオンの飛行時間がその質量の違いにも関わらず同じ時間となるようにして各プロダクトイオンスペクトルを取得する第１の工程、
取得された各同位体イオン由来のプロダクトイオンスペクトルを同じ飛行時間同士で重畳させて足し合わせ、全体のプロダクトイオンスペクトルを合成する第２の工程、
合成されたプロダクトイオンスペクトルの飛行時間軸を質量軸に変換する第３の工程
を備えたので、
従来のタンデム型飛行時間型質量分析法の欠点を克服した新しいタンデム型飛行時間型質量分析法を提供することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。本実施例の記述では、４つの扇形電場で構成されるらせん軌道TOFMSを第１TOFに利用した例を挙げるが、同一軌道を多重周回させる多重周回型TOFMSやジグザグ軌道の多重反射型TOFMSについても同様のことが言える。
【００４７】
［実施例１］
図９は本発明にかかる第１の実施の形態例を示す図である。（ａ）は装置をＺ方向に見た図、（ｂ）は（ａ）図の矢印方向（Y方向）から見た図である。図において、１１はＭＡＬＤＩイオン源、１２はMALDIイオン源１１で生成したプリカーサイオンを後段の扇形電場に向けて偏向させるディフレクタ、１３〜１６はZ方向に多層に積層されて８の字形のらせん軌道型イオン光学系を形作る扇形電場、１７はプリカーサイオンを検出する第１検出器、１８はプリカーサイオンを選択するイオンゲート、１９はプリカーサイオンを開裂させる衝突室、２０は衝突室１９を通過したイオンが入射される反射場、２１は反射場１９で反射されたイオンが検出される第２検出器である。
【００４８】
このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。まずMALDIイオン源１１にてサンプル化合物群をイオン化し、パルス電圧にてイオンを加速する。MALDIイオン源１１から出射したイオンは、ディフレクタ１２により飛行軌道の角度を調整されて扇形電場１３〜１６に入射する。
【００４９】
イオンは第１扇形電場１３、第２扇形電場１４、第３扇形電場１５、第４扇形電場１６を順次通過し、１周回する。このとき、Z方向の位置が前周回とずれているため、周回を重ねながらZ方向に移動していく。
【００５０】
ＭＳ測定の場合は、軌道上に配置された第１検出器１７を用いてイオンを検出する。ＭＳ／ＭＳ測定の場合は、第１検出器１７をイオンの軌道上から外し、イオンを直進させ、イオンゲート１８に向かって飛行させる。
【００５１】
イオンゲート電圧がＯＦＦのとき、イオンはイオンゲート１８を通過でき、イオンゲート電圧がＯＮのときは通過できない。そこで、最終周回を終えたイオン群の中で、選択したいプリカーサイオンが通過する時間のみイオンゲート電圧をＯＦＦとし、プリカーサイオンのある同位体ピークを選択する。
【００５２】
選択されたプリカーサイオンは、衝突室１９に進入し、衝突室内部の衝突ガスとの衝突で開裂する。開裂しなかったプリカーサイオンおよび開裂したプロダクトイオンは、反射場２０を通過し、第２検出器２１において検出される。反射場２０を折り返す時間は、プリカーサイオンの質量により異なるので、プリカーサイオンおよびプリカーサイオンと各開裂経路ごとのプロダクトイオンを質量分析することができる。
【００５３】
以上の動作を、プリカーサイオンの主要な同位体イオンを個別に選択して行なう。そのとき、例えば主要な同位体イオンの質量をＭ＝１０００、Ｍ＋１＝１００１、Ｍ＋２＝１００２と考えると、加速電圧が一定の場合、各同位体イオンの第１TOFMSの飛行時間Ｔ1,M、Ｔ1,M+1、Ｔ1,M+2は、式（３）より
Ｔ1,M+1  ＝  √（１００１×Ｔ1,M／１０００）
Ｔ1,M+2  ＝  √（１００２×Ｔ1,M／１０００）
となって、わずかに異なる。本発明の目的を達成するために、Ｔ1,M＝Ｔ1,M+1＝Ｔ1,M+2となるようにするためには、式（３）により質量Ｍ＋１、Ｍ＋２のイオンの加速電圧（必要であれば扇形電場電圧）を質量Ｍ＋１のイオンのときには１００１／１０００倍、質量Ｍ＋２のイオンのときには１００２／１０００倍とすれば良い。
【００５４】
このような操作をした場合、同位体イオンごとの運動エネルギーの差は、Ｍが１０００の場合、０．１％、０．２％変化する。質量Ｍが大きくなるに従って、その差の値は相対的により小さくなる。
【００５５】
さて、これらの運動エネルギーの変化量は、式（４）で記述した開裂による運動エネルギーの差に比べればはるかに小さく、第２TOFMSのイオンがイオン光学系として開裂による運動エネルギーの変化を収束できるものであれば全く影響はない。そこで、それぞれのプリカーサイオンの同位体ピークを飛行時間的に一致させながら、プロダクトイオンスペクトルを足し合わせれば、解釈が複雑でなく、感度的にも高く、プロダクトイオンの同位体イオンの存在比情報をも含んだマススペクトルを得ることができる。
【００５６】
［実施例２］
図１０は本発明にかかる第２の実施の形態例を示す図である。本実施例の構成は、実施例１の図９と同じである。実施例１では、それぞれの同位体イオンについて加速電圧をスイッチするわけだが、場合によっては、それぞれの同位体イオンについて適切な加速電圧設定がむつかしい場合も考えられる。そのような場合には、まずモノアイソトピックイオンについてＭＳ／ＭＳ測定を行ない、それ以外の同位体イオンについては設定加速電圧前後で加速電圧を走査し、ＭＳ／ＭＳ測定を行なう。モノアイソトピックイオンの飛行時間Ｔ2,Mを基準にすれば、Ｔ2,M+1とＴ2,M+2は予想することができ、適切な加速電圧設定であればＴ1,M＝Ｔ1,M+1＝Ｔ1,M+2であるから、各同位体イオンの開裂しなかったプリカーサイオンのトータル飛行時間Ｔ1,X＋Ｔ2,X（X＝M+1、M+2、……）は予想できる。走査して得たプロダクトイオンスペクトルの中で、開裂しなかった各プリカーサイオンが予想される飛行時間から許容誤差範囲にあるものを選択し、足し合わせることで、プロダクトイオンスペクトルを合成する。
【００５７】
［実施例３］
本実施例の構成と動作は、実施例１や実施例２とほぼ同じであり、プロダクトイオンスペクトルの合成時の動作のみが異なっている。すなわち、プロダクトイオンスペクトルの合成は、複数のスペクトルを取得することによって行なうため、それぞれのスペクトルで強度が異なる可能性がある。そこで合成を行なう際に、第２TOFMSで観測される各プリカーサイオンのピークの強度比がプリカーサイオンの同位体比と一致するように、マススペクトルの強度軸に適当な係数を掛けて足し合わせる。
【００５８】
［実施例４］
図１１は本発明にかかる第４の実施の形態例を示す図である。（ａ）は装置をＺ方向に見た図、（ｂ）は（ａ）図の矢印方向（Y方向）から見た図である。図において、３１はイオン源、３２はイオン源３１で生成したプリカーサイオンを輸送するイオンガイドなどのイオン輸送部、３３はイオン輸送部３２から輸送されてきたプリカーサイオンを垂直方向に加速させる垂直加速部、３４は垂直加速部で加速されたプリカーサイオンを後段の扇形電場に向けて偏向させ、後段の扇形電場への入射角度を調整するディフレクタ、３５〜３８はZ方向に多層に積層されて８の字形のらせん軌道型イオン光学系を形作る扇形電場、３９はプリカーサイオンを検出する第１検出器、４０はプリカーサイオンを選択するイオンゲート、４１はプリカーサイオンを開裂させる衝突室、４２は衝突室４１を通過したイオンが入射される反射場、４３は反射場４１で反射されたイオンが検出される第２検出器である。
【００５９】
本実施例は、MALDIイオン源の代わりに垂直加速法を応用して連続イオン源を接続した点が実施例１〜３と異なっている点であり、他の点は実施例１〜３と同じである。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
飛行時間型質量分析装置のタンデム測定に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来のリニア型TOFMS装置の一例を示す図である。
【図２】従来の反射型TOFMS装置の一例を示す図である。
【図３】従来のMALDIイオン源の一例を示す図である。
【図４】従来の垂直加速型TOFMS装置の一例を示す図である。
【図５】従来のMS/MS測定の概念図である。
【図６】従来のTOF/TOF装置の一例を示す図である。
【図７】アンギオテンシンＩの同位体ピークとモノアイソトピックピークを示す図である。
【図８】複数のプリカーサイオンを選択したMS/MS測定の概念図である。
【図９】本発明にかかるTOF/TOF装置の一実施例を示す図である。
【図１０】本発明にかかるTOF/TOF測定方法の一実施例を示す図である。
【図１１】本発明にかかるTOF/TOF装置の別の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１１：MALDIイオン源、１２：ディフレクタ、１３：第１の扇形電場、１４：第２の扇形電場、１５：第３の扇形電場、１６：第４の扇形電場、１７：第１検出器、１８：イオンゲート、１９：衝突室、２０：反射場、２１：第２検出器、３１：イオン源、３２：イオン輸送部、３３：垂直加速部、３４：ディフレクタ、３５：第１の扇形電場、３６：第２の扇形電場、３７：第３の扇形電場、３８：第４の扇形電場、３９：第１検出器、４０：イオンゲート、４１：衝突室、４２：反射場、４３：第２検出器
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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