(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料をイオン化するイオン化部と、前記イオンを輸送する輸送手段として４重極場以上の多重極の高周波場を用いるイオン輸送系と、前記輸送系を通過したイオンを質量分析部に入射させるイオン入射部と、イオンの質量対電荷比によってイオンを分離分析する質量分析部と、質量分析されたイオンを検出する検出部とを備えた質量分析装置において、
前記輸送系を通過させたいイオンの質量対電荷比と前記輸送系を通過させたいイオンを含むイオンビームの前記輸送系の多重極電極系入射時におけるビーム径の収束可能な程度とに応じて、該イオンビームが安定して前記輸送系を通過し得るよう前記輸送系に生成する高周波の多重極場を変化させる制御手段を備えたことを特徴とする質量分析装置。
【請求項２】
前記輸送系は、４本あるいはそれ以上のロッド状電極を有し、隣合せのロッド状電極に印加する電圧の符号が反対になるように高周波電圧Vmulcos（Ωmult）を印加することにより、４重極以上の多重極の高周波場を生成してイオンを輸送し、
前記制御手段は、前記輸送系を通過させたいイオンの質量対電荷比と前記輸送系を通過させたいイオンを含むイオンビームの前記輸送系の多重極電極系入射時におけるビーム径の収束可能な程度とに応じて、前記高周波電圧の電圧振幅値Vmul及び周波数Ωmult／２πの少なくとも一つを制御することにより、前記輸送系の多重極場を変化させる機能を有する請求項１記載の質量分析装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記輸送系を通過するイオンのパラメータｑ値を次式により定義した場合に、
【数１】
0003730527.tif 000006
（ｅ：素電荷、ｒ０：対向ロッド電極間の距離半値、ｍ／Ｚ：イオンの質量対電荷比、Ωmul：イオン輸送系の多重極に印加される高周波電圧の角振動周波数、Vmul：高周波電圧の電圧振幅値）
このｑ値が前記輸送系を通過させたいイオンの質量対電荷比と前記輸送系を通過させたいイオンを含むイオンビームの前記輸送系の多重極電極系入射時におけるビーム径の収束可能な程度とに応じて変化するように、前記高周波電圧の電圧振幅値Vmul及び周波数Ωmult／２πの少なくとも一つを制御することにより、前記多重極場を変化させる機能を有している請求項１記載の質量分析装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記輸送系を通過させたいイオンの質量対電荷比と前記輸送系を通過させたいイオンを含むイオンビームの前記輸送系の多重極電極系入射時におけるビーム径の収束可能な程度とに応じて、前記ｑ値がイオン通過の安定を図り得る値になるように、前記高周波電圧の電圧振幅値Vmul及び周波数Ωmult／２πの少なくとも一つを制御することにより、前記多重極場を変化させる機能を有する請求項３記載の質量分析装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記輸送系を通過する特定範囲内の質量対電荷比を持つイオンのうち、最も小さい質量対電荷比を持つイオンのパラメータｑ値がイオン通過の安定を図り得る値になるように、前記高周波電圧の電圧振幅値Vmul及び周波数Ωmult／２πの少なくとも一つを制御することにより、前記多重極場を変化させる機能を有する請求項３記載の質量分析装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記輸送系を通過するイオンのパラメータｑ値を次式により定義した場合に、
【数１−１】
0003730527.tif 000007
（ｅ：素電荷、ｒ０：対向ロッド電極間の距離半値、ｍ／Ｚ：イオンの質量対電荷比、Ωmul：イオン輸送系の多重極に印加される高周波電圧の角振動周波数、Vmul：高周波電圧の電圧振幅値）
前記制御手段は、ある特定範囲内の質量対電荷比を持つイオンをスキャンして前記質量分析部にて質量分析する場合において、前記スキャン対象となる質量対電荷比の範囲全体のイオンのパラメータｑ値が一定に保たれるように、前記輸送系に印加する前記高周波電圧の電圧振幅値Vmul及び周波数Ωmult／２πの少なくとも一つを連動してスキャンすることにより前記多重極場を変化させる機能を有する請求項１記載の質量分析装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記輸送系を通過するイオンのパラメータｑ値を次式により定義した場合に、
【数１−２】
0003730527.tif 000008
（ｅ：素電荷、ｒ０：対向ロッド電極間の距離半値、ｍ／Ｚ：イオンの質量対電荷比、Ωmul：イオン輸送系の多重極に印加される高周波電圧の角振動周波数、Vmul：高周波電圧の電圧振幅値）
前記制御手段は、ある特定範囲内の質量対電荷比を持つイオンをスキャンして前記質量分析部にて質量分析する場合において、前記スキャン対象となる質量対電荷比の範囲全体のイオンのパラメータｑ値が一定に保たれるように、前記輸送系に印加する前記高周波電圧の電圧振幅値Vmul及び周波数Ωmult／２πの少なくとも一つを連動してスキャンすることにより前記輸送系内に生成される前記多重極場を変化させ、前記スキャンを複数回実行させ、かつスキャン毎に前記パラメータの一定値を変えるようにし、
分析データを処理する手段として、（１）複数の質量分析スキャンにより得られた質量分析データの平均値を求めるか、或いは（２）ある特定のｑ値に設定した際の質量分析スキャン時のデータが特異的に高感度な場合は、そのデータのみを質量分析データとして採用するか、（３）ある特定のｑ値に設定した際の質量分析スキャン時のデータが格別低感度な場合は、その質量分析データを除いて統計処理するうちの少なくとも一つを実行する機能を有する請求項１記載の質量分析装置。
【請求項８】
前記質量分析部は、イオントラップ型質量分析計、４重極質量分析計、飛行時間型質量分析計のいずれか一つである請求項１記載の質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分析対象イオンを高効率に透過させると共に、不要イオンを高効率に排除可能なイオン輸送技術を備えた質量分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、質量分析装置におけるイオン輸送系について説明する。
【０００３】
試料を質量分析部以外でイオン化する質量分析装置では、通常、イオンを生成するイオン源と、生成されたイオンの質量を分析する質量分析部との間にイオン輸送系が設置される。
【０００４】
イオン輸送系の電極構成としては、静電的なレンズ構成を持つものと、多重極の高周波場を用いるものに大別される。通常、後者は、4本以上の偶数本のロッド状電極が平行配置された電極系からなる多重極イオンガイドである。
【０００５】
図２（a）,（b）には、4本及び8本のロッド状電極が平行配置された場合を示す。隣合わせのロッド状電極には、図２（a）,（b）に示すように、符号が逆転するように高周波電圧±Ｖmulcos（Ωmult）が印加され、ロッド状電極間の空間に高周波多重極場が生成される。イオンはこの高周波電界の中を振動しながら通過する。
【０００６】
多重極イオンガイドでは、比較的長い距離でもイオンを安定に輸送することができ、更に、真空度の低い場合等は、エネルギー収束性が向上することが期待できるため、多くの質量分析装置に採用されている。
【０００７】
従来の多重極イオンガイド方式では、多重電極に印加される高周波電圧は一定に固定され、可動設定されていなかった。例えば、特開平2−276147号公報では、多重極イオンガイドに入射する際のイオンのエネルギーを制御しているが、多重極電極への印加電圧に関しては制御していない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、イオン化部から質量分析部までイオンを輸送するイオン輸送系において、分析に必要なイオンを高効率に透過するとともに、不要なイオンを質量分析部に到達する前に排除可能な多重極イオンガイドを備えた質量分析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】
本発明では、上記したような高周波の多重極場を用いるイオン輸送系を備えた質量分析装置において、基本的には、以下に示す構成により、上記目的を達成する。
【００１０】
質量分析に必要なイオンの質量対電荷比（質量数）範囲や、ノイズ源となるような不要なイオンの質量対電荷比（質量数）に応じて、多重極イオンガイド内に生成する多重極場を変化させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例に係る質量分析装置の全体概略図である。
【００１３】
質量分析対象の試料（混合物）は、イオン化部１においてイオン化され、そこで生成されたイオンは、イオン引き出し部２で加速されてイオン化部１から引き出され、イオン輸送系である多重極イオンガイド３を通過する。その後、イオン入射部４を介してイオンが質量分析部５内に導入される。
【００１４】
ユーザは、ユーザ入力部10において分析対象イオンの質量対電荷比を設定および入力する。質量分析部５では、ユーザが入力した分析対象イオンの質量対電荷比の範囲に基づいて、イオンの質量分離を行なう。
【００１５】
質量分離されたイオンは、質量分析部５の外に放出され、検出器６により検出されて、データ処理部７において処理される。
【００１６】
一連の質量分析過程において、制御部９は、試料のイオン化，イオン引き出し部，多重極イオンガイドへの印加電圧の制御や、イオンビームの輸送，質量分析部への入射制御など、質量分析時に必要な様々な制御や調整を行ない、更に、データ処理部の制御を行なうなど、質量分析過程全体を制御している。
【００１７】
本実施例では、多重極イオンガイド３として、図３に示すような８本のロッド状電極11−a,b,c,d,e,f,g,hを平行配置した８重極電極系（オクタポール）３ａを採用している。
【００１８】
各ロッド状電極には、高周波電圧電源８より高周波電圧 Vmulcos（Ωmult）が印加される。この場合に隣合わせのロッド電極同士には、高周波電圧Ωmulcos（Ωmult）の符号が逆になるように印加する。例えば、ロッド状電極11−a,c,e,gに＋Vmulcos（Ωmult）、ロッド状電極11−b,d,f,hに−Vmulcos（Ωmult）を印加する。この時、８重極電極内部には、理論的には次式で表されるような高周波電界（多重極場）が生成される。
【００１９】
【数２】
0003730527.tif 000002
ここで、ｒ0は対向するロッド電極間距離の半値、ｘ,ｙは８重極電極系に直交する面上における８重極電極の中心位置からのイオン座標を示す（図３）。このような高周波電界中をイオンは振動しながらロッド電極の長手方向（ｚ方向）に通過し、イオン入射部４により質量分析部５内に導入され、質量分析される。
【００２０】
ここで、イオン質量数２００amuの１価の正イオンが８重極電極系３ａ内を振動通過する際の振動振幅Ａの、イオンの８重極電極系３ａへの入射位置依存性を数値解析により求めた結果を図４に示す。但し、その他使用したシミュレーション条件は、図４中に同時に示す。
【００２１】
イオンの８重極電極系３ａへの入射位置が中心から離れるほど、安定振動振幅Ａが増加している。更に、イオンの入射位置が中心から概ね0.43r0以上になると、イオンの振動振幅Ａがゼロ、つまり、ロッド電極間距離r0を超えてしまい、不安定化して、８重極電極系３ａの外にイオンが出射してしまっている。
【００２２】
従って、イオンビーム内のイオンを100％安定に８重極電極系３ａを通過させるためには、８重極電極系３ａへ入射時にイオンビームの半径（イオンビーム径）が0.43r0より小さくなるように収束させなければならない。以後、このビーム内のイオンが100％安定透過可能なビーム径を、安定透過ビーム径Ｒbと称する。以後、基本的には、イオンの価数を1（Ｚ＝1）と仮定する。つまり、m／Ｚ＝mの関係となり、質量対電荷比m／Ｚとイオン質量mは同義とする。
【００２３】
同様に、イオンの安定振動振幅Ａの、ロッド電極に印加する高周波電圧Vmulcos（Ωmult）の振幅値Vmulを変えて得られた結果を図５に示す。なお、図４における安定通過ビーム径の領域に関する凡例は図５，図６においても共通である。高周波電圧の振幅値Vmulの増加に伴い、安定透過ビーム径Ｒbは縮小している。
【００２４】
さらに、イオンの安定振動振幅Ａの、ロッド電極に印加する高周波電圧Vmulcos（Ωmult）の周波数Ωmul／２πの依存性を調べた。結果を図６に示す。高周波電圧の周波数Ωmul／２πの増加に伴い、安定透過ビーム径Ｒbが増加している。これは、イオンの安定透過ビーム径Ｒbと高周波電圧の振幅値Vmulの関係と、逆の関係になっていることになる。次に、次式で定義するイオンのパラメータｑ値に対して、安定透過ビーム径Ｒbの、ｑ値依存性を調べた。
【００２５】
【数３】
0003730527.tif 000003
ここで、eは素電荷、m／Ｚはイオンの質量対電荷比、Ωmulは角振動周波数で、高周波電圧の振幅値Vmulと、高周波電圧の周波数Ωmul／２πはｑ値に対して、反対の関係にある。このｑ値を変えて、数値解析により得られた安定透過ビーム径Ｒbを図７に示す。
【００２６】
ｑ値が小さくなるほど、安定透過ビーム径Ｒbのr0に対する相対値Rb／r0が1に近づいているのが分かる。言い換えると、ｑ値が小さいほど、８重極電極系３ａ入射時のイオンビームの収束性が悪い場合でも、８重極電極系３ａを安定に通過可能となる。つまり、ｑ値が小さい場合ほど、イオンの安定透過性が８重極電極系３ａ入射時のイオンの位置に依存しなくなることを意味する。数値解析より得られた図７の関係は、次の近似式で表わされる。
【００２７】
【数４】
0003730527.tif 000004
ここで、定数C,Dに対して、Ｃ≦1，Ｄ<1となるような定数を用いても良いが、0.1≦Ｃ≦0.4，0.3≦Ｄ≦0.8程度の範囲内に設定する方が望ましい。
【００２８】
同様に、８重極電極系３ａのロッド電極間距離半値r0を変えた場合、ｑ値と安定透過ビーム径Rbのr0に対する相対値Rb／r0の関係を求め、図７にプロットすると、８重極電極系３ａのロッド電極間距離半値r0を変える前の関係とほぼ同じ関係となっている。つまり、ｑ値（数式３）を決定する各パラメータ、イオンの質量対電荷比m／Ｚ,対向ロッド間距離半値r0,高周波電圧の角周波数Ωmul,及び振幅Vmulが各々異なる値でも、ｑ値が同じであれば、図７の関係式がほぼ再現されることがわかった。
【００２９】
そこで、上記の数値解析により得られた図７の関係式を用いて、本実施例では、以下に示すような制御を行なう（第１の制御態様）。
【００３０】
質量分析対象であるイオンの質量対電荷比m／Ｚの範囲がＭ1〜Ｍn（Ｍ1＜Ｍn）である時、各々の相当するｑ値（数式３）の範囲は、ｑ1〜ｑn（ｑ1＞ｑn）となる。つまり、質量対電荷比（質量数）が小さいほどｑ値は大きくなり、透過可能なビーム径Rbが最も小さくなる（図７）。
【００３１】
そこで、ユーザがユーザ入力部１０により入力した、質量分析対象とする質量対電荷比範囲Ｍ1〜Ｍn（Ｍ1＜Ｍn）内のイオンのうち、透過可能なビーム径Ｒbが最小でｑ値が最も大きくなる最小質量数イオン（Ｍ1）に照準を合わせて、その場合にイオンビームが収束可能となり得る最小質量数イオン（Ｍ1）のｑ1値を決定する。そして、この最小質量数イオン（Ｍ1）の時に決定値ｑ1が得られるパラメータ（例えば数３式の高周波電圧の角周波数Ωmul、振幅Vmulの少なくとも一つ）を決定して、イオン輸送系の多重極場の制御を行なう。その制御内容・制御過程の概念図を図８に示す。
【００３２】
例えば、８重極電極系３ａ入射時のビームについてr0の1／3程度まで収束可能である場合、図７の関係から、Rb／r0＝0.33となるｑ値が約0.6であるから、最も質量対電荷比の小さいイオン（Ｍ1）のｑ値がｑ1≦0.6となるように、数式３の各パラメータ（イオンの質量対電荷比m／Ｚ、対向ロッド間距離半値r0、高周波電圧の角周波数Ωmul、及び振幅Vmulの値）を調節設定する。
【００３３】
調整設定するパラメータは、高周波電圧の振幅Vmulのみ、あるいは、高周波電圧の角周波数Ωmulのように、ある特定のパラメータのみを変更して、最も質量対電荷比の小さいイオン（Ｍ1）のｑ値がある特定の値以下の値に設定してもよい。
【００３４】
この設定を行なえば、Ｍ1よりも質量対電荷比m／Ｚの大きい他のイオンのパラメータｑ値もｑ1（≦0.6）よりも小さくなり、透過可能なビーム径Rbがさらに大きくなるため、安定に透過可能となる。従って、本実施例によれば、質量分析対象である、質量対電荷比範囲内の全てのイオンが、８重極電極系を安定且つ高効率に透過でき、高感度分析が可能となる。
【００３５】
なお、本実施例に係る質量分析装置によれば、イオン輸送系における多重極場を、イオンの質量対電荷比に応じて次のように制御することも可能である。
【００３６】
まず、第２の制御態様を図９により説明する。本実施例の場合も、図１〜７については、第１実施例同様である。
【００３７】
図７の関係に示すように、ｑ≒１．９で、透過可能なビーム径Rbがゼロに近い値になっている。これは、ｑ≧1.9となるイオンは全て安定透過できなくなることを意味する。
【００３８】
本実施例では、この特性を利用して、図９に示すように、ユーザがユーザ入力部１０により入力した、質量分析に不要なイオン（質量対電荷比をＭunとする）のｑ値をｑ≧1.9となるように、ｑ値決定パラメータ（イオンの質量対電荷比m／Ｚ、対向ロッド間距離半値r0、高周波電圧の角周波数Ωmul及び振幅Vmulの値）を調節設定する。
【００３９】
例えば、イオン化部１がICP（Inductively Coupled Plazma）イオン源である場合、Ar+イオンが大量に質量分析部５まで流れ込み、ノイズの原因となる。従って、Ar+イオンのｑ値がｑ≧1.9となるように設定することにより、ノイズ源であるAr+イオンを、質量分析部５に入射する前段階の、８重極電極系３ａ内で排除可能となり、ノイズの大幅低減が期待できる。従って、本実施例によれば、不要イオンを高効率に質量分析部５へ入射する前に排除できるため、SN比の大幅な向上に貢献できる。
【００４０】
次に、本実施例の質量分析装置によるイオン輸送系の第３の制御態様について説明する。
【００４１】
ここでは、第１の態様に代わって、図７のｑ値と安定透過ビーム径Ｒbのr0に対する相対値Ｒb／r0の関係式（特性）について、図１０（a）に示すように折れ線状に変化する特性に変形するか、図１０（ｂ）に示すように、ステップ状に変化する特性に変形させている。この時、ｑ値と安定透過ビーム径Ｒbのr0に対する相対値Ｒb／r0の関係が非常に簡単化されるため、透過イオンの質量対電荷比に応じた、ｑ値を変化させる制御が容易に実施可能となる（例えば、第１の制御態様のｑ1が求めやすくなる）。
【００４２】
なお、図１では、多重極イオンガイド３として８重極電極系３ａを用いたが、これに代わって、図１１に示すように４本のロッド状電極１２−ａ,ｂ,ｃ,ｄを平行配置してなる４重極電極系３bを用いることも可能である。
【００４３】
この場合、各ロッド状電極１２−ａ,ｂ,ｃ,ｄには、高周波電圧が印加されるが、隣合せのロッド電極同士で、高周波電圧Vmulcos（Ωmult）の符号が逆になるように印加する。例えば、ロッド状電極10−a,cに＋Vmulcos（Ωmult）、ロッド状電極12−b,dに−Vmulcos（Ωmult）を印加する。この時、４重極電極内部には、理論的には次式で表されるような高周波電界が生成される。
【００４４】
【数５】
0003730527.tif 000005
ここで、ｒ0は対向するロッド電極間距離の半値、ｘ,ｙは４重極電極系に直交する面上の、４重極電極の中心位置からのイオン座標を示す（図１１）。
【００４５】
既述したように、このような高周波電界中をイオンは振動しながらロッド電極の長手方向（ｚ方向）に通過し、イオン入射部４により、質量分析部５内に注入され、質量分析される。
【００４６】
質量分析対象であるイオンの質量対電荷比の範囲がＭ1〜Ｍn（Ｍ1＜Ｍn）である時、各々の相当するｑ値（数式３）の範囲は、ｑ1〜ｑn（ｑ1＞ｑn）となる。従って、４重極電極系３bを採用する本実施例で、質量対電荷比の範囲（マスレンジ）に応じて、分析対象の全てのイオンを高効率に４重極電極系３b中を透過させるためには、マスレンジ内で最小値を持つイオンのｑ値（ｑ1）がｑ1＜0.908となるように、ｑ値（数式）を決定する各パラメータ（イオンの質量対電荷比m／Ｚ, 対向ロッド間距離半値r0, 高周波電圧の角周波数Ωmul, 及び振幅Vmulの値）を調節設定する。また、４重極電極系３bを採用する本実施例で、不要イオンの質量対電荷比に応じて、不要イオンを４重極電極系３bにて排除する場合、不要イオンのｑ値をｑ≧0.9に設定する。
【００４７】
以上のように、４重極電極系３bを採用した本実施例においても、分析に必要なマスレンジ内のイオンをすべて高効率に透過させ、或いは、不要イオンを高効率に排除可能である。特に、本実施例の場合、８重極電極系３ａを採用した場合より、不要イオン排除のための質量選択性は高くなると考える。
【００４８】
次に、本実施例に係る第４の制御態様について図１２,図１３を用いて説明する。既述した第１の制御態様では、質量分析対象であるイオンの質量対電荷比の範囲がＭ1〜Ｍn（Ｍ1＜Ｍn）である時、パラメータ値ｑについては、最小質量対電荷比の質量数Ｍ1のパラメータｑ1に照準を合わせ、それに基づき多重極制御のパラメータ（イオンの質量対電荷比m／Ｚ、対向ロッド間距離半値r0、高周波電圧の角振動周波数Ωmul、及び振幅Vmulの値のいずれか）を決定していた。したがって、第１の制御態様では、分析対象試料の質量数がＭ1よりも大きくなるにつれて、ｑ値は小さくなっていく。これに対して、本例では、図１２に示すように、質量分析対象であるイオンの質量対電荷比の範囲Ｍ1〜Ｍn（Ｍ1＜Ｍn）にかけて質量分析をスキャン（質量分析スキャン）する間、質量数のm／Ｚに応じてｑ値を一定に保持するように８重極電極系３ａ（あるいは４重極電極系３ｂ）に印加する高周波電圧Vmulcos（Ωmult）の振幅Vmulを変化させるか、あるいは、図１３に示すように角振動周波数Ωmul（図12b）を、質量分析スキャン中の質量分析対象イオンのm／Ｚに応じて変化させる。このとき、分析対象イオンの質量対電荷比m／Ｚが時間に対してリニアにスキャンされる場合、（数式３）より、高周波電圧Vmulcos（Ωmult）の振幅Vmulも時間に対して同様にリニアにスキャンする（図１２）。一方、高周波電圧Vmulcos（Ωmult）の角振動周波数Ωmulは、時間ｔに対してｔ-1/2に比例して減少させる（図１３）。このように、多重極イオンガイド３に印加する高周波電圧Vmulcos（Ωmult）を質量分析スキャンするイオンの質量対電荷比に応じて、随時変化させることにより、イオン種により感度が左右されない、安定な質量分析データが得られることが期待できる。
【００４９】
次に、本実施例に係る第５の制御態様について、図１４、図１５用いて説明する。
【００５０】
本例では、図１４及び図１５に示すように、ある特定範囲内Ｍ1〜Ｍn（Ｍ1＜Ｍn）の質量対電荷比を持つイオンをスキャンして分析する場合において、第４制御態様と同様に、スキャン対象の各質量対電荷比のイオンのパラメータｑ値が一定に保たれるように、前記多重極場を変化させるが、この質量分析スキャンを複数回実行する。また、スキャン毎に前記パラメータｑ値の一定値を変えるようにする（ｑ＝ｑ１、ｑ２、ｑ３）。
【００５１】
ここで、スキャン毎のｑ値（ｑ１、ｑ２、ｑ３）を一定に保持するための制御パラメータは、数３式のうちの高周波電圧の角振動周波数Ωmul, 及び振幅Vmulの少なくとも一つである。この場合の、高周波電圧Vmulcos（Ωmult）の振幅Vmulの制御態様を図１４に示し、角振動周波数Ωmulの制御態様を図１５に示す。
【００５２】
質量分析スキャンする間、一定値に設定するｑ値を、質量分析スキャン毎に変えて、質量分析データを求め、最終的に、質量分析スキャン回数分のデータを統計処理する。例えば、▲１▼質量分析スキャン毎に、少しずつ異なるようなデータが得られた場合は、質量分析スキャン回数分のデータを平均化処理する。また、▲２▼ある特定のｑ値に設定した際の質量分析スキャン時のデータが特異的に高感度な場合は、そのデータのみを分析データとして採用し、以後、そのｑ値に固定して分析する。逆に、▲３▼ある特定のｑ値に設定した際の質量分析スキャン時のデータが格別低感度な場合は、その質量分析データを除いて統計処理する。このとき、特定のｑ値に設定することによる、質量分析データの偏りが解消され、安定に正確な質量分析データを得ることが可能となる。
【００５３】
本実施例における質量分析部５（図１）としては、種々の態様のものが考えられる。
【００５４】
例えば、図１６には、図１の質量分析部５として、イオントラップ型質量分析計１３を採用した装置を例示する。イオントラップ型質量分析計１３は、図１６に示すように、軸対称形状の、２つのエンドキャップ電極１４,１５とリング電極１６とからなり、これらの電極間には高周波電圧VRFcosΩtが、高周波電圧電源１９により印加され、内部に高周波電界が生成される。但し、高周波電圧電源１９として、多重極ガイド用の高周波電圧電源８を共用しても良い。イオン化部１において試料がイオン化され、そこで生成されたイオンは、イオン引き出し部２で加速されてイオン化部１から引き出され、イオン輸送系である多重極イオンガイド３を通過し、その後、イオン入射部４により、エンドキャップ電極１４中心の入射口17を通って、イオントラップ型質量分析計１３内部に入射される。イオントラップ型質量分析計１３内部で、イオンは各々の質量対電荷比に応じて、固有の振動周波数で振動する。この点を利用して、イオントラップでは、質量分析対象の全てのイオン（Ｍ1〜Ｍn）を一旦イオントラップ質量分析計１３内部でトラップし、二つのエンドキャップ電極１４，１５間に補助交流電圧を印加して生成される補助交流電界と、特定のイオンを共鳴増幅させ、エンドキャップ電極１５中心の出射口１８を通って順次検出される。本実施例のように、イオントラップ型質量分析計１３を採用する場合、特に、一旦全イオン種を溜め込むため、多重極イオンガイド３によって、不要なイオンを質量分析部５に入射する前に排除し、質量分析対象イオンのみをトラップすることは、ノイズ低減、感度向上に非常に効果的である。
【００５５】
また、質量分析部５の外部でイオン化したイオンを分析するタイプの質量分析計としては、他に、図１７に示すような４重極質量分析計２１や、図１８に示すようなＴＯＦ型質量分析計２２などがある。
【００５６】
これらの場合でも、質量分析部５の外部でイオン化したイオンを分析するタイプの質量分析計であるため、多重極イオンガイド等のイオン輸送部が必要になる。イオン輸送部として、多重極イオンガイド３を採用した場合、上記した各制御によれば、質量分析対象の試料イオンを安定に質量分析部５まで輸送できるため、質量分析部の種類に依らず、高感度分析が期待できる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、イオン源で生成したイオンを質量分析部まで輸送する手段として多重極イオンガイドを採用する質量分析装置において、必要なイオンを高効率に透過させ、ノイズ源となる不要イオンを質量分析部に到達させる前に排除可能とし、低コストにして、低ノイズ・高感度分析を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る質量分析装置の全体概略図。
【図２】多重極イオンガイドの概略斜視図。
【図３】上記実施例に用いる多重極イオンガイドとして８重極電極系を用いた場合の概略説明図。
【図４】８重極電極系を振動通過する際の振動振幅Ａの、イオンの８重極電極系への入射位置依存性の数値解析結果を示す説明図。
【図５】イオンの安定振動振幅Ａの、ロッド電極に印加する高周波電圧Vmulcos（Ωmult）の振幅値Vmul依存性に関する数値解析結果を示す説明図。
【図６】  イオンの安定振動振幅Ａの、ロッド電極に印加する高周波電圧Vmulcos（Ωmult）の周波数Ωmul／２π依存性に関する数値解析結果を示す説明図。
【図７】イオンパラメータｑ値と、安定透過ビーム径Ｒbのr0に対する相対値Ｒｂ／r0との関係を示す数値解析結果の特性図。
【図８】上記実施例による、イオン輸送系の第１の制御態様を示すフローチャート。
【図９】上記実施例による、イオン輸送系の第２の制御態様を示すフローチャート。
【図１０】上記実施例による、イオン輸送系の第３の制御態様を示し、（ａ）は折れ線状、（ｂ）はステップ状のイオンパラメータｑ値と、安定透過ビーム径Ｒｂのr0に対する相対値Ｒb／r0との関係を示す説明図。
【図１１】上記実施例に用いる多重極イオンガイドとして、４重極電極系を用いた場合の概略図。
【図１２】上記実施例におけるイオン輸送系の第４制御態様を示すタイムチャート。
【図１３】上記実施例におけるイオン輸送系の第４制御態様を示すタイムチャート。
【図１４】上記実施例におけるイオン輸送系の第５制御態様を示すタイムチャート。
【図１５】上記実施例におけるイオン輸送系の第５制御態様を示すタイムチャート。
【図１６】図１の実施例にイオントラップ型質量分析計を採用した場合の、質量分析装置の概略図。
【図１７】図１の実施例に４重極質量分析計を採用した場合の、質量分析装置全体の概略図。
【図１８】図１の実施例に飛行時間型質量分析計を採用した場合の、質量分析装置全体の概略図である。
【符号の説明】
１…イオン化部、２…イオン引き出し部、３…多重極イオンガイド、４…イオン入射部、５…質量分析部、６…検出器、７…データ処理部、８…多重極イオンガイド用高周波電圧電源、９…制御部、10…ユーザ入力・分析データ出力部。
【図１】
0003730527.tif 000009
【図２】
0003730527.tif 000010
【図３】
0003730527.tif 000011
【図４】
0003730527.tif 000012
【図５】
0003730527.tif 000013
【図６】
0003730527.tif 000014
【図７】
0003730527.tif 000015
【図８】
0003730527.tif 000016
【図９】
0003730527.tif 000017
【図１０】
0003730527.tif 000018
【図１１】
0003730527.tif 000019
【図１２】
0003730527.tif 000020
【図１３】
0003730527.tif 000021
【図１４】
0003730527.tif 000022
【図１５】
0003730527.tif 000023
【図１６】
0003730527.tif 000024
【図１７】
0003730527.tif 000025
【図１８】
0003730527.tif 000026