(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料成分由来のイオンに加速エネルギを付与して飛行空間に射出する射出部と、該射出部により射出されたイオンを飛行させる所定の状態の電場を前記飛行空間内に形成する飛行空間形成電極と、前記飛行空間を飛行してきたイオンを検出する検出器と、を具備する飛行時間型質量分析装置において、
a)前記検出器のゲイン調整用の検出器電圧を調整するに際し、同一質量電荷比を有するイオンが時間収束しない非収束条件となるように、前記射出部に設けられた電極及び／又は前記飛行空間形成電極に印加される電圧を制御する制御部と、
b)前記非収束条件の下で所定の試料を測定し、異なる検出器電圧の下で得られた検出信号に基づくプロファイルスペクトル上でそれぞれ観測されるピークの個数、高さ、又は面積のいずれか一つ又は複数に基づいて適切な検出器電圧を決定する検出器電圧決定部と、
を備えることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記検出器電圧決定部は、異なる検出器電圧の下で得られたプロファイルスペクトル上で観測されるピークの波高値又は面積値の分布を求め、該分布における代表値が予め決めた所定値となる検出器電圧を見つけることで適切な検出器電圧を決定することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
【請求項３】
請求項１に記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記検出器電圧決定部は、異なる検出器電圧の下で得られたプロファイルスペクトルに対しセントロイド変換処理を行うセントロイド変換部と、プロファイルスペクトル毎にセントロイド変換処理により得られたセントロイドピークの数を計数するピーク計数部と、検出器電圧とピーク計数値との関係から適切な検出器電圧を決定する電圧判定部と、を含むことを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
【請求項４】
請求項１に記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記検出器電圧決定部は、異なる検出器電圧の下で得られたプロファイルスペクトルに対しセントロイド変換処理を行うセントロイド変換部と、プロファイルスペクトル毎にセントロイド変換処理により得られたセントロイドピークの強度値を合算する強度値合算部と、検出器電圧とピーク強度合算値との関係から適切な検出器電圧を決定する電圧判定部と、を含むことを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
【請求項５】
請求項１に記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記検出器電圧決定部は、異なる検出器電圧の下で得られたプロファイルスペクトル上で観測されるピークの高さ値又は面積値をプロファイルスペクトル毎に合算する強度値合算部と、検出器電圧とピーク強度合算値との関係から適切な検出器電圧を決定する電圧判定部と、を含むことを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
【請求項６】
請求項１に記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記飛行空間形成電極はリフレクタを含み、前記制御部は該リフレクタに印加する電圧を調整することで非収束条件を得ることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
【請求項７】
請求項１に記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記検出器電圧決定部により決定された検出器電圧が電圧可変範囲の上限であるとき又は上限に近いときに、それをユーザに報知する報知部をさらに備えることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は飛行時間型質量分析装置（以下、適宜「ＴＯＦＭＳ」と称す）に関し、さらに詳しくは、イオン電流の平均値や積分値などを測定する直流型検出器を検出器として用いたＴＯＦＭＳに関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析装置では一般に、試料中の成分をイオン源においてイオン化し、生成されたイオンを質量分離器において質量電荷比m/zに応じて分離したうえで検出器により検出する。質量分析装置で用いられる検出器としては、大別して、到達したイオンにより流れるイオン電流の平均値や積分値を測定する直流型の検出器と、到達したイオンの個数をパルス信号として計数するパルスカウント型の検出器と、が知られている（特許文献１など参照）。特にイオンによる信号強度が低く且つ化学的ノイズが小さい場合には、微小イオン量の測定に有利なパルスカウント型の検出器が利用されることもあるが、一般的には直流型の検出器が利用されている。【０００３】
ＴＯＦＭＳでは、イオンの飛行時間を高い精度で計測する必要があるため、検出器には高速応答と高感度とが求められる。そのため、一般にマイクロチャンネルプレート（以下、適宜「ＭＣＰ」と称す）が直流型の検出器として用いられる（特許文献２など参照）。ＭＣＰはごく微小な２次電子増倍管を多数束ねた構造を有しており、２次元的に拡がったイオンを略同時に高速で検出することが可能である。【０００４】
直流型、パルスカウント型の如何に関わらず、ＭＣＰや二次電子増倍管などを用いた検出器では、検出器に印加する電圧（以下「検出器電圧」という）を変えると検出器のゲインが変化する。
パルスカウント型の検出器では、検出器のゲインを変えると該検出器に入射したイオンに対応して生成されるパルス信号の波高値が変化する。検出器のゲインが低すぎるとパルス信号の波高値が計数のための閾値を超えずに計数されず、逆に検出器のゲインが高すぎるとノイズ等のパルス信号以外の要素を計数してしまう。そのため、検出器に入射したイオンの数を正確に計数するために検出器電圧を適切に設定する必要がある。【０００５】
パルスカウント型の検出器を用いた質量分析装置において検出器電圧を調整する際には、特許文献３に開示されている方法が採られる。即ち、検出器電圧を変化させながら標準試料を繰り返し測定することで、標準試料中の所定の成分由来のイオンの計数値と検出器電圧との関係を調べる。この検出器電圧とイオン計数値との関係は一般に図６に示すようになり、検出器電圧の変化に対しイオン計数値がほぼ一定になるプラトー領域と呼ばれる領域（図６中に点線で示す領域）が現れる。このプラトー領域におけるイオン計数値は検出器に入射したイオンの数を反映した真値であると考えられるため、プラトー領域に対応する検出器電圧、例えばプラトー領域中の最も低い検出器電圧をそのときの最適な電圧として定めるようにする。【０００６】
一方、直流型の検出器では、検出器のゲインを変えると検出器に入射したイオンの量に対応する信号強度の大きさが変化する。そのため、検出器のゲインが低すぎると、検出感度が低いために低濃度の試料成分に対応する信号強度が十分に得られない。逆に検出器のゲインが高すぎると、検出感度が高いために高濃度の試料成分に対応する信号強度が飽和してしまいダイナミックレンジが狭くなる。こうしたことから、測定対象である試料の濃度範囲を想定して適切な検出器ゲインとなるように検出器電圧を調整する必要がある。【０００７】
直流型の検出器を用いたＴＯＦＭＳでは、一般に、一定濃度の標準試料を測定したときに取得されるマススペクトル上のピーク強度値に基づいて検出器電圧が調整される。検出器が劣化すると同じ検出器電圧を印加してもピーク強度値が下がるから、ピーク強度値が一定になるように検出器電圧を調整することで自動調整を実現することができる。しかしながら、このときのピーク強度値は、上述したパルスカウント型の検出器におけるイオン計数値とは異なり、必ずしも検出器に入射するイオンの個数を正確に反映したものでない。そのため、次のような問題がある。【０００８】
上述した、パルスカウント型の検出器を用いたときの検出器電圧とイオン計数値との関係は、測定対象である試料の状態や検出器以外の装置の状態（例えばイオン輸送光学系の状態）の影響を受けにくい。例えば試料の状態が悪く目的成分由来のイオンの量が少ない場合でも、イオン計数の絶対値は下がるものの、検出器電圧とイオン計数値との関係を示すカーブの形状には殆ど変化がない。検出器以外の装置の状態が悪いために検出器に到達するイオンの数が減少する場合でも同様である。そのため、検出器電圧とイオン計数値との関係から適切な検出器電圧を決めることができ、プラトー領域に対応する極端に電圧範囲が高くなったような場合には検出器の劣化が進んだと推定することができる。【０００９】
これに対し、直流型の検出器を用いたときに取得されるマススペクトル上のピーク強度値は測定対象である試料の状態や検出器以外の装置の状態によって変動する。例えば試料の状態が悪く目的成分由来のイオンの量が少なくなると、マススペクトル上のピーク強度値は下がる。検出器以外の装置の状態が悪いために検出器に到達するイオンの数が減少する場合でも同様である。そのため、マススペクトル上のピーク強度値が下がり、一定のピーク強度値を維持するために検出器電圧を上げる必要が生じた場合でも、その原因が検出器そのものにあるのかそれ以外にあるのかをユーザが判断することが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１１８１７６号公報
【特許文献２】特開２００６−１８５８２８号公報
【特許文献３】特開２０１１−１４４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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、その主たる目的は、直流型の検出器を用いた飛行時間型質量分析装置において、試料の状態や検出器以外の装置の状態などの影響を受けずに検出器単体の応答特性に基づいて適切な検出器電圧を決定することができる飛行時間型質量分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために成された本発明は、試料成分由来のイオンに加速エネルギを付与して飛行空間に射出する射出部と、該射出部により射出されたイオンを飛行させる所定の状態の電場を前記飛行空間内に形成する飛行空間形成電極と、前記飛行空間を飛行してきたイオンを検出する検出器と、を具備する飛行時間型質量分析装置において、
a)前記検出器のゲイン調整用の検出器電圧を調整するに際し、同一質量電荷比を有するイオンが時間収束しない非収束条件となるように、前記射出部に設けられた電極及び／又は前記飛行空間形成電極に印加される電圧を制御する制御部と、
b)前記非収束条件の下で所定の試料を測定し、異なる検出器電圧の下で得られた検出信号に基づくプロファイルスペクトル上でそれぞれ観測されるピークの個数、高さ、又は面積のいずれか一つ又は複数に基づいて適切な検出器電圧を決定する検出器電圧決定部と、
を備えることを特徴としている。【００１３】
ＴＯＦＭＳでは一般に、射出部によりほぼ一斉に射出された同一質量電荷比を有する複数のイオンが同時に検出器に到達するように、つまりはイオンの時間収束性が満たされるように、各電極への印加電圧が細かく設定される。それに対し本発明に係るＴＯＦＭＳにおいて制御部は、検出器電圧を調整する際に、意図的にイオンの時間収束性が満たされない非収束条件となるように、例えば飛行空間形成電極に通常の測定時とは異なる電圧を印加する。これにより、試料中の所定の成分由来のイオン、つまり同一質量電荷比を有する複数のイオンは、適度に時間差を有して検出器に到達する。そのため、検出器による検出信号に基づいて作成されるプロファイルスペクトルには、所定の成分由来のイオン単体にそれぞれ対応すると推測される小さなピークが現れる。このピーク一つ一つが、パルスカウント型の検出器において得られるイオンに対応するパルス信号とみなすことができる。【００１４】
検出器電圧を変えることで検出器のゲインが変化すると、上記プロファイルスペクトル上のピークの高さや面積が変化する。また、例えばプロファイルスペクトルにおいて信号強度が所定の閾値未満であるピークをノイズとみなすようなピーク検出を行う場合には、検出器電圧を変えてピーク状波形の信号強度が変化すればピークの個数も変化する。そこで、検出器電圧決定部は、異なる検出器電圧の下で得られたプロファイルスペクトル上でそれぞれ観測される所定の成分由来のイオンに対応すると推定されるピークの個数、高さ、又は面積のいずれか一つ又は複数に基づいて、適切なつまりは十分な検出感度が得られるとともに十分に広いダイナミックレンジが得られるような検出器電圧を決定する。【００１５】
本発明に係るＴＯＦＭＳの第１の態様として、前記検出器電圧決定部は、異なる検出器電圧の下で得られたプロファイルスペクトル上で観測されるピークの波高値又は面積値の分布を求め、該分布における代表値が予め決めた所定値となる検出器電圧を見つけることで適切な検出器電圧を決定する構成とすることができる。 ここでいう代表値とは例えば、ピークの波高値又は面積値の分布における平均値や中央値などである。【００１６】
また本発明に係るＴＯＦＭＳの第２の態様として、前記検出器電圧決定部は、異なる検出器電圧の下で得られたプロファイルスペクトルに対しセントロイド変換処理を行うセントロイド変換部と、プロファイルスペクトル毎にセントロイド変換処理により得られたセントロイドピークの数を計数するピーク計数部と、検出器電圧とピーク計数値との関係から適切な検出器電圧を決定する電圧判定部と、を含む構成とすることができる。【００１７】
この態様では、セントロイドピークをパルスカウント型の検出器において得られるイオンに対応するパルス信号と同様に扱う。したがって、電圧判定部は検出器電圧とピーク計数値との関係から、検出器電圧の変化に対してピーク計数値がほぼ一定となるプラトー領域を見つけ、プラトー領域に対応する電圧範囲から適切な検出器電圧を決定すればよい。明確なプラトー領域が見られない場合には、特許文献３に開示されているような手法で検出器電圧を決めてもよい。【００１８】
また本発明に係るＴＯＦＭＳの第３の態様として、前記検出器電圧決定部は、異なる検出器電圧の下で得られたプロファイルスペクトルに対しセントロイド変換処理を行うセントロイド変換部と、プロファイルスペクトル毎にセントロイド変換処理により得られたセントロイドピークの強度値を合算する強度値合算部と、検出器電圧とピーク強度合算値との関係から適切な検出器電圧を決定する電圧判定部と、を含む構成とすることができる。【００１９】
またセントロイドピークの強度はプロファイルスペクトル上のピークのピークトップの強度やピーク面積などであるから、セントロイド変換処理を行うことなくプロファイルスペクトル上で観測されるピークの高さや面積値をそのまま利用して上記第３の態様と同様の処理を行うこともできる。【００２０】
即ち、本発明に係るＴＯＦＭＳの第４の態様として、前記検出器電圧決定部は、異なる検出器電圧の下で得られたプロファイルスペクトル上で観測されるピークの高さ値又は面積値をプロファイルスペクトル毎に合算する強度値合算部と、検出器電圧とピーク強度合算値との関係から適切な検出器電圧を決定する電圧判定部と、を含む構成とすることができる。【００２１】
検出器電圧が低すぎると検出器にイオンが入射しても十分な高さ（信号強度）のピークがプロファイルスペクトルに現れず、それ故にセントロイドピークも出現しない。検出器電圧を上げていくとプロファイルスペクトル上のピークは高くなるから、検出器電圧が或る値以上になると急にセントロイドピークの数が増加する。そこで、電圧判定部は、セントロイドピークの強度値を合算したピーク強度合算値又はプロファイルスペクトル上のピークの高さ値又は面積値を合算したピーク強度合算値が急激に増加する電圧を見つけ、該電圧に基づいて適切な検出器電圧を決めるようにするとよい。【００２２】
上記第１乃至第４の態様のいずれにおいても、検出器に入射するイオンの個数の多寡は検出器電圧の決定に影響しないので、検出器以外の要素、例えば試料の状態や検出器以外の装置の状態の影響を殆ど受けずに、適切な検出器電圧を決めることができる。【００２３】
また上述したように、ＴＯＦＭＳにおけるイオンの非収束性は様々な方法によって実現することができるが、例えばリフレクトロン型のＴＯＦＭＳでは、リフレクタによる反射電場の状態を調整することで収束性を容易に崩すことができる。【００２４】
即ち、本発明に係るＴＯＦＭＳの一態様では、前記飛行空間形成電極はリフレクタを含み、前記制御部は該リフレクタに印加する電圧を調整することで非収束条件を得る構成とすることができる。【００２５】
また、検出器の劣化が進行すると、許容される最大の検出器電圧を検出器に印加しても十分な検出感度を達成できなくなり、そうなると検出器の交換が必要になる。そこで、本発明に係るＴＯＦＭＳでは、好ましくは、前記検出器電圧決定部により決定された検出器電圧が電圧可変範囲の上限であるとき又は上限に近いときに、それをユーザに報知する報知部をさらに備えるとよい。【００２６】
上記報知部は例えば、自動的に決定された検出器電圧を表示する際に併せて警告表示を行うものとすればよい。これにより、ユーザは検出器の残りの寿命が短いことを確実に認識し、交換部品を用意する等、適切な対応を迅速に採ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、例えばＭＣＰ等の直流型の検出器を用いたＴＯＦＭＳにおいて、試料の状態や検出器以外の装置の状態などの影響を受けずに検出器単体の応答特性に基づいて適切な検出器電圧を自動的に決定することができる。それにより、十分な感度と十分なダイナミックレンジを確保した測定を常に実施することができる。また、検出器の劣化等の検出器の不具合を確実に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例である直交加速方式ＴＯＦＭＳ（以下「ＯＡ−ＴＯＦＭＳ」と称す）の概略構成図。
【図２】本実施例のＯＡ−ＴＯＦＭＳにおける検出器電圧自動調整時の処理・制御のフローチャート。
【図３】イオンを時間収束させた場合（ａ）とさせない場合（ｂ）でのプロファイルスペクトル波形の概略図。
【図４】プロファイルスペクトルから求めたピークの波高分布の一例を示す図。
【図５】プロファイルスペクトルから求めたセントロイドピークのＴＩＣ値と検出器電圧との関係の一例を示す図。
【図６】パルスカウント型検出器を用いた質量分析装置における検出器電圧とイオン計数値との関係の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施例であるＯＡ−ＴＯＦＭＳについて、添付図面を参照して説明する。
図１は本実施例のＯＡ−ＴＯＦＭＳの概略構成図である。
【００３０】
本実施例のＯＡ−ＴＯＦＭＳは、測定部１、データ処理部２、電圧発生部３、分析制御部４１、オートチューニング制御部４２、主制御部５、入力部６、及び、表示部７、を含む。
測定部１は、対向して配置されている平板状の押出電極１１１とグリッド状の引出電極１１２とを含む射出部１１と、内部に飛行空間１３を形成するフライトチューブ１２と、フライトチューブ１２の内側に配置された複数の環状の反射電極を含むリフレクタ１４と、イオンを検出する検出器１５と、を含む。検出器１５はＭＣＰであり、Ｙ−Ｚ面内で２次元的に拡がったイオンを略同時に検出可能である。なお、説明の便宜上、イオンが運動する３次元空間において、図１中に示す互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を定めている。
【００３１】
電圧発生部３は測定部１の各部を駆動するべく所定の電圧を印加するものであり、フライトチューブ１２に電圧を印加するＦＴ（フライトチューブ）電圧発生部３１と、押出電極１１１及び引出電極１１２にそれぞれ電圧を印加する加速電圧発生部３２と、リフレクタ１４の各電極に電圧を印加する反射電圧発生部３３と、検出器１５に検出器電圧を印加する検出器電圧発生部３４と、を含む。
【００３２】
データ処理部２は、検出器１５から出力される検出信号をデジタル化して処理するものであり、機能ブロックとして、プロファイルデータ取得部２１、マススペクトル作成部２２、ピーク値データ取得部２３、波高値リスト作成部２４、及び、検出器電圧決定部２５、を含む。また、主制御部５は装置全体の統括的な制御とユーザインターフェイスを担うものである。
なお、主制御部５、データ処理部２、分析制御部４１、オートチューニング制御部４２の全体又はその一部は、パーソナルコンピュータにインストールされた専用の処理・制御用ソフトウェアを該コンピュータで実行することにより、その機能が達成される構成とすることができる。
【００３３】
本実施例のＯＡ−ＴＯＦＭＳにおける通常の測定動作は以下のとおりである。
図示しないイオン源において、測定対象である試料中の成分（化合物）はイオン化され、生成されたイオン又は該イオンが解離することで生成されたイオン（これらを総称して試料成分由来イオンという）が、図１中に矢印で示すようにＺ軸方向に射出部１１に導入される。分析制御部４１からの制御信号に基づいて加速電圧発生部３２は、所定のタイミングで押出電極１１１若しくは引出電極１１２又はその両電極１１１、１１２にそれぞれ所定の高電圧パルスを印加する。これにより、押出電極１１１と引出電極１１２との間を通過する試料成分由来のイオンはＺ軸に直交するＸ軸方向に加速エネルギを付与され、射出部１１から射出されて飛行空間１３に送り込まれる。
【００３４】
フライトチューブ１２にはＦＴ電圧発生部３１から所定の直流電圧が印加され、リフレクタ１４の各電極にはそれぞれ反射電圧発生部３３から所定の直流電圧が印加される。これにより、飛行空間１３は外部の電場の影響を受けない無電場な空間となり、その中に配置されているリフレクタ１４を構成する反射電極で囲まれる空間にのみイオンを反射させる反射電場が形成される。こうした電場によってイオンは、図１中に示すように、射出部１１からリフレクタ１４の入口までほぼ直進し、リフレクタ１４の内部で折り返され再びほぼ直線的に飛行して検出器１５に到達するような軌道に沿って飛行する。検出器１５は到達したイオンの量に応じた検出信号を生成しデータ処理部２に入力する。
【００３５】
データ処理部２においてプロファイルデータ取得部２１はデータ記憶部を含み、時々刻々と検出器１５で得られる検出信号をデジタル化した生のデータ、つまりはプロファイルデータをデータ記憶部に格納する。マススペクトル作成部２２はプロファイルデータ取得部２１にて収集されたプロファイルデータに基づいて、射出部１１からイオンが射出された時点を飛行時間ゼロとして飛行時間と信号強度との関係を示す飛行時間スペクトルを作成し、予め求めておいた質量校正情報に基づいて飛行時間を質量電荷比に換算することでマススペクトルを算出する。マススペクトルは連続波形であるプロファイルスペクトルとすることもできるし、セントロイド変換を行ったセントロイドスペクトルとすることもできる。
【００３６】
上述したような目的試料についてのマススペクトルを取得する際には、高い質量精度、分解能を達成するために、射出部１１からほぼ同時に射出される同じ質量電荷比を有する同種のイオンが同時に検出器１５に到達するように、つまりはイオンが時間収束するように測定部１における各電極に予め厳密に調整された（又は設計された）電圧が印加される。
【００３７】
次に、本実施例のＯＡ−ＴＯＦＭＳにおける検出器電圧の自動調整時の動作を図２〜図４を参照しつつ説明する。図２は検出器電圧自動調整時の処理・制御のフローチャートである。この自動調整時には、所定の成分を含む標準試料が測定対象試料として使用される。
【００３８】
例えばユーザが入力部６を操作して自動調整の実行を指示すると、主制御部５を通してこの指示を受けたオートチューニング制御部４２は、リフレクタ１４を構成する反射電極に上述した通常の測定時とは異なる所定の電圧を印加するように反射電圧発生部３３を制御する。このときの印加電圧は同一の質量電荷比を有する同種のイオンについての時間収束が行われないような、通常の測定時の電圧から意図的にずらされた電圧である。また、オートチューニング制御部４２の制御の下で、ＦＴ電圧発生部３１、加速電圧発生部３２は通常測定時と同様の電圧を各部に印加する。さらにまた、検出器電圧発生部３４は初期電圧として検出器電圧範囲の下限電圧を検出器１５に印加する（ステップＳ１）。
【００３９】
オートチューニング制御部４２の制御の下で測定部１は、同じ標準試料について所定回数（例えば１０回）測定を繰り返し（ステップＳ２）、プロファイルデータ取得部２１は各測定により得られたプロファイルデータを収集する（ステップＳ３）。マススペクトル作成部２２はその複数の測定で得られたプロファイルデータを積算したプロファイルスペクトルを作成する。ここで作成されるプロファイルスペクトルは、飛行時間全体に亘るものである必要はなく、標準試料中の目的成分由来のイオンが観測されると推定される飛行時間の範囲内のみで十分である（ステップＳ４）。
【００４０】
上述したように、同一の質量電荷比を有するイオンについて時間収束が達成される場合には、射出部１１からほぼ同時に射出された同一質量電荷比のイオンはほぼ同時に検出器１５に到達する。そのため、このときに検出器１５による検出信号に基づいて作成されるプロファイルスペクトルでは、図３（ａ）に示すように、同一質量電荷比を有するイオンは同じ飛行時間ｔ1（又は同じ質量電荷比値）における一つのピークを形成する。このピークの高さや面積は同一質量電荷比を有する複数のイオンによるイオン電流の合計に対応しているが、これからイオンの個数を把握することは実質的に不可能である。
【００４１】
これに対し、同一質量電荷比を有するイオンについて時間収束がなされない場合には、射出部１１からほぼ同時に射出された同一質量電荷比を有するイオンは時間方向に或る程度分散して検出器１５に到達する。そのため、このときに検出器１５による検出信号に基づいて作成されるプロファイルスペクトルでは、図３（ｂ）に示すように、同一質量電荷比を有する複数のイオンに対応するピークは同じ飛行時間に集まらず、異なる時間位置上の複数の小さなピークとして観測される。偶然、複数のイオンが同時に検出器１５に到達して一つのピークとして観測されることもあるが、確率的には、同一質量電荷比を有するイオンの多くがそれぞれ個別のピークとして観測される。即ち、図３（ｂ）に示されるプロファイルスペクトルは、理想的には、５個のイオンがそれぞれピークを形成したものである。
【００４２】
ただし、図３（ｂ）の例では全てのピークの波高値（ピークトップの信号強度）が同一であるが、実際には、１個のイオンに対応するピークの波高値のばらつきはかなり大きく、場合によっては１０倍以上にもなる。そこで、ここでは、次のような手順でプロファイルスペクトルに基づいて検出器電圧を決定する。
【００４３】
ピーク値データ取得部２３はプロファイルスペクトルにおいて所定のアルゴリズムに従ってピークを検出する。そして、各ピークのピーク値（最大強度値）を求める（ステップＳ５）。上述したように、各ピークがそれぞれイオン単体に対応していたとしてもピーク値にはばらつきが生じる。波高値リスト作成部２４は、各ピークのピーク値（波高値）のリストを作成する（ステップＳ６）。ここで、作成した波高値リストに基づいて、各ピークのピーク値が複数の段階に区分された波高値範囲のいずれに属するかを識別し、波高値範囲毎にピーク数を係数して波高分布を示すヒストグラムを作成し、その波高分布を視覚化するようにしてもよい。図４はこうした波高値ヒストグラムの一例である。
【００４４】
検出器電圧決定部２５は、上記波高値リストにおいてピークの波高値の中央値を特定する（ステップＳ７）。ただし、中央値の代わりに平均値や、上記波高値ヒストグラムにおいて最も頻度が高い波高値範囲内の所定の値（中間値、上限値、下限値、平均値など）といった別の代表値を用いてもよい。そして、その特定した波高値の中央値が予め決められた基準内に含まれるか否かを判定する。具体的には例えば、該中央値が所定の基準範囲に含まれているか否かを判定する（ステップＳ８）。そして、基準範囲に含まれていればステップＳ１２へと進み、そのときに設定されている検出器電圧を最適電圧として決定する。
【００４５】
一方、上記特定された波高値の中央値が基準範囲を外れていた場合には、検出器電圧を所定電圧だけ増加させ（ステップＳ９）、その増加が可能であったか否かを判定する（ステップＳ１０）。そして、ステップＳ１０でＹｅｓであれば、ステップＳ２へと戻り、再度、標準試料に対する測定を実行する。即ち、ステップＳ８でＮｏと判定された場合には、検出器電圧が低すぎると判断して検出器電圧を所定電圧だけ高くして再度、標準試料に対する測定を実行する。そして、新たにプロファイルデータを取得したうえで、上述したステップＳ４〜Ｓ８の処理を行う。
【００４６】
こうして検出器電圧を増加させたあとの測定により求まったプロファイルデータを用いた処理により、特定された波高値の中央値が基準範囲に入るまで検出器電圧を段階的に増加させる。そして、特定された波高値の中央値が基準範囲に入った時点でステップＳ８からＳ１２へと進み、そのときの検出器電圧を最適電圧として決定して内部のメモリに記憶させる。
【００４７】
検出器電圧を増加させると検出器１５のゲインは高くなるが、検出器１５に印加可能な検出器電圧には上限があり、検出器１５の劣化が進むとその上限である電圧を検出器１５に印加しても十分な感度が得られなくなる。検出器電圧をその上限電圧まで上げても特定された波高値の中央値が基準範囲に入らない場合には、ステップＳ１０でＮｏと判定されるから、検出器電圧決定部２５は検出器電圧をその上限の電圧値に定める（ステップＳ１１）。
【００４８】
こうしてステップＳ１１又はＳ１２において検出器電圧が決定されると、主制御部５はオートチューニング結果を表示部７の画面上に表示する。その際に、決定された検出器電圧が電圧可変範囲の上限である場合には、ユーザに対して注意を促す表示を加える（ステップＳ１３）。即ち、ユーザが表示部７の画面上でオートチューニング結果を見たときに、検出器電圧が上限に達していることをユーザに認識させる。これにより、ユーザは使用中である検出器の劣化を認識し、検出器の交換時期を検討することができる。
【００４９】
以上のように本実施例のＯＡ−ＴＯＦＭＳでは、直流型の検出器を使用しながら、パルスカウント型検出器と同様に、イオン単体に対応する電圧値が所定値になるように検出器電圧を決定することができる。これにより、イオン源で発生するイオンの量や検出器１５に到達するイオンの量の影響を受けずに、検出器１５そのものの性能に基づいて検出器電圧を決めることができる。
【００５０】
上記実施例のＯＡ−ＴＯＦＭＳでは、異なる検出器電圧の下で得られたプロファイルスペクトルに基づいて、ステップＳ５〜Ｓ１２の処理によって検出器電圧を決めていたが、検出器電圧の決定方法は以下のような各種の方法に置き換えることができる。以下、この変形例について説明する。
【００５１】
［変形例１］セントロイドピークの数を用いた処理
プロファイルスペクトルは時間方向（又は時間軸を質量電荷比軸に変換した場合には質量電荷比方向）に連続した波形であるが、マススペクトル作成部２２は、該プロファイルスペクトルにおいて検出されるピークをセントロイド変換して線状のセントロイドピークを求める。周知のようにセントロイドピークの質量電荷比は元のピーク波形の重心位置である。また、セントロイドピークの高さは、通常の元のピーク波形の面積又は高さであるが、ここではセントロイドピークの高さは重要ではない。上述したようにプロファイルスペクトルにおいて観測される各ピークがそれぞれイオン単体に対応したものであるとすれば、セントロイドピークの本数はイオンの個数に相当する。そこで、このセントロイドピークをそれぞれ１個のイオンに対応するパルス信号であるとみなし、パルスカウント型の検出器と同様に検出器電圧を決定する。
【００５２】
即ち、検出器電圧を徐々に増加させながら標準試料に対する測定を実行し、その測定結果に基づきセントロイドピークの計数値を求めると、検出器電圧が低い間は検出器電圧を増加させるとセントロイドピーク計数値も増加する。そしてさらに検出器電圧を増加させると、該検出器電圧を増加させてもセントロイドピークの計数値がほぼ一定になるプラトー領域に至る。これは図６に示した、検出器電圧とイオン計数値との関係と同様である。このプラトー領域は、セントロイドピークの計数値が真にイオンの数を反映している領域であると推定される。そこで、検出器電圧決定部２５は、検出器電圧の増加に対してセントロイドピーク計数値が増加している状態から一定になる状態になったとき、つまりはプラトー領域の中で検出器電圧が低いときの検出器電圧を、適切な検出器電圧として決定する。なお、プラトー領域が見つかりにくい場合には、特許文献３に記載のアルゴリズムを用いて適切な検出器電圧を決めてもよい。
【００５３】
［変形例２］セントロイドピークの強度の全加算値を用いた処理
上記変形例１ではセントロイドピークの強度値を検出器電圧決定に用いていないが、この変形例２ではセントロイドピークの強度値を検出器電圧決定に用いる。
【００５４】
検出器１５でのイオン単体に対応する信号強度が或る程度の大きさ以下である場合、該イオン単体に対応するピークが実際には存在したとしても、ノイズとみなされピークとして検出されない。そのため、イオン単体に対応する信号強度が或る程度の大きさ以上にならないとセントロイドピークが生成されない。したがって、標準試料中の成分に対応すると推定される所定の飛行時間範囲（又は質量電荷比範囲）内の全てのセントロイドピークの強度を合算したＴＩＣ（以下、「セントロイドＴＩＣ」という）を求めると、イオン単体に対応する信号強度が或る程度の大きさ以下であるような検出器電圧ではセントロイドＴＩＣはほぼゼロである。そして、検出器電圧を徐々に上げていってイオン単体に対応する信号強度が或る程度の大きさを超えるような検出器電圧になると、セントロイドＴＩＣが急に大きくなる。そこで、検出器電圧を徐々に大きくしながら標準試料に対する測定を繰り返しセントロイドＴＩＣを求めると、セントロイドＴＩＣは図４に示すように変化する。検出器電圧決定部２５は、セントロイドＴＩＣがほぼゼロであるレベルから急に大きくなる検出器電圧（図４中のＡの位置）を見つけ、例えばその検出器電圧から所定値だけ大きな電圧を適切な検出器電圧として設定する。
【００５５】
［変形例３］プロファイルスペクトル上のピークの強度の全加算値を用いた処理
上記変形例２では、セントロイドＴＩＣを検出器電圧決定に用いていたが、セントロイドピークの強度に代えてセントロイド変換する前のプロファイルスペクトル上のピークのピークトップの強度を合算したＴＩＣを検出器電圧決定に用いてもよい。
【００５６】
即ち、検出器電圧決定部２５は、プロファイルスペクトルにおいて標準試料中の成分に対応すると推定される所定の飛行時間範囲（又は質量電荷比範囲）内で検出される全てのピークのピークトップの信号強度値、又は、その中でピークトップの信号強度値が所定の閾値以上であるピークのピークトップの信号強度値、を合算したＴＩＣを求める。このＴＩＣと検出器電圧との関係も概ね図４に示す形状となる。そこで、このＴＩＣを用いて上記変形例２と同様に、ＴＩＣがほぼゼロであるレベルから急に大きくなる検出器電圧を見つけ、例えばその検出器電圧から所定値だけ大きな電圧を適切な検出器電圧として設定する。
【００５７】
上記変形例１〜３によっても、上記実施例と同様に、イオン源で発生するイオンの量や検出器１５に到達するイオンの量の影響を受けずに、検出器１５そのものの性能に基づいて検出器電圧を決めることができる。
【００５８】
また、上記実施例及び各変形例はさらに適宜に変形することができる。例えば、上記実施例では、イオンの時間収束が行われないようにするためにリフレクタ１４に印加する電圧を通常の測定時とは変えていたが、射出部１１の押出電極１１１や引出電極１１２に印加する電圧を通常の測定時とは変えることでもイオンの時間収束を損なうことができる。また、フライトチューブ１２に印加される電圧はイオンが飛行する経路の基準電位となっているが、フライトチューブ１２に印加される電圧を通常測定時とは変えることでもイオンの時間収束性は損なわれる。即ち、この測定部１においては、フライトチューブ１２に印加される電圧を基準電位として、それに対し押出電極１１１、引出電極１１２、リフレクタ１４等にそれぞれ印加される電圧が相対的に調整されているから、それらのいずれかを変えることでイオンの時間収束性が損なわれる。したがって、検出器電圧の自動調整時にはいずれの電圧を変えてもよい。
【００５９】
また、上記実施例は本発明をリフレクトロン型ＯＡ−ＴＯＦＭＳに適用したものであるが、本発明はそれ以外のＴＯＦＭＳ、例えば三次元四重極型又はリニア型のイオントラップに保持したイオンを加速して飛行空間へと送り出すイオントラップ飛行時間型質量分析装置やＭＡＬＤＩイオン源等により試料から生成されたイオンを加速して飛行空間へと送り出す飛行時間型質量分析装置にも適用可能である。また、リフレクトロン型に限らず、リニア型や多重周回型、多重反射型などの構成のＴＯＦＭＳにも本発明を適用することができる。
【００６０】
さらにまた、上記実施例や変形例は本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜に変形、追加、修正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。
【符号の説明】
【００６１】
１…測定部
１１…射出部
１１１…押出電極
１１２…引出電極
１２…フライトチューブ
１３…飛行空間
１４…リフレクタ
１５…検出器
２…データ処理部
２１…プロファイルデータ取得部
２２…マススペクトル作成部
２３…ピーク値データ取得部
２４…波高値リスト作成部
２５…検出器電圧決定部
３…電圧発生部
３１…ＦＴ電圧発生部
３２…加速電圧発生部
３３…反射電圧発生部
３４…検出器電圧発生部
４１…分析制御部
４２…オートチューニング制御部
５…主制御部
６…入力部
７…表示部
【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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【図６】
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