JP4463978B2

JP4463978B2 - 四重極イオンガイド中でイオンを選択的に衝突誘発解離する方法および装置

Info

Publication number: JP4463978B2
Application number: JP2000524810A
Authority: JP
Inventors: ヴイロボダ，アレクサンドレ; クローチンスキフ，アンドレイ; スパイサー，ヴィクター; エンズ，ワーナー; スタンディング，ケネス
Original assignee: ユニヴァーシティーオブマニトバ
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2018-11-27
Also published as: AU1329099A; EP1051733B1; DE69825789D1; EP1051733A1; US6512226B1; CA2312754A1; CA2312754C; JP2001526448A; WO1999030351A1; DE69825789T2; ATE274235T1

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は質量分析計に関し、より詳しくは、タンデム型質量分析計中またはイオンガイド中の衝突誘発解離（ＣＩＤ）に関する。
【０００２】
発明の背景
高周波（ＲＦ）オンリー多重極分析計、より詳しくは、四重極分析計は、損失を最小にしながらイオンを輸送するその能力のために、質量分析法および核物理学に広く応用されている。そのようなイオンの輸送中に、初期イオン位置および速度が変化するが、そのイオンビームにより占められる全位相空間容積は一定のままである（Dawson, Quadrupole mass spectrometer and its applicationを参照のこと）。しかしながら、バッファガスがイオンガイド中に導入された場合、イオン分子が衝突するために消散過程が生じ、これにより、初期速度が減衰された後に、四重極上にイオンビームを集束させることができる。
【０００３】
衝突四重極または他の多重極装置が、イオン源と質量分析計との界面を提供するイオンガイドして、あるいは衝突誘発解離（ＣＩＤ）実験用の衝突セルとして用いられてきた。簡単な界面として、衝突減衰はイオン源から放出されるイオンの空間および速度分布を減少させ、それによって、ビームの品質が改良される。ＣＩＤ実験に関しては、比較的大きい速度を有する１次イオンが多重極に進入し、バッファガス分子と衝突し、それにより、衝突誘発解離が発生する。この多重極は、１次イオンおよび衝突誘発解離により生じるフラグメントイオン両方を軸の近くに保持し、それらをさらなる分析のために出口に移送するのに役立つ。多重極分析計の内側の衝突は、ここでも、イオンビームの空間および速度分布を減少させるように機能する。
【０００４】
完全な四重極電界におけるイオン動作は、マシュー方程式(Mathieu's equation)（上記に引用したDawsonの文献を参照のこと）により決定される；イオンは、それらのｍ／ｚおよび四重極パラメータにより決定され、イオン位置および速度とは独立した適切な基本周波数で四重極軸の周りで振動する。イオンに作用する任意の周期的力の周波数がイオンの基本周波数と一致する場合、共鳴励起が生じる。同様の共鳴励起が、四重極イオントラップまたはイオンサイクロトロン共鳴質量分析計に広く応用されている（R.E.March, R.J.Hughes, Quadrupole storage mass spectrometry, 1989, John Wiley & Sons）。
【０００５】
これらの分析計の特性が多くの様式で用いられている。このように、1997年5月16日に出願された米国仮特許出願第60/046,926号において、高圧ＭＳ−ＭＳシステムが開示されている。これは、ガス衝突セルとして作動されるＲＦオンリー四重極により隔てられた２つの精密四重極質量分析計を用いた従来の三重四重極質量分析計装置を改良することを意図したものであった。第１の質量分析計は、特定のイオンの質量対電荷数（ｍ／ｚ）を選択し、その選択されたイオンをＲＦオンリー四重極または衝突セル中に送るために用いられる。このＲＦオンリー四重極または衝突セル中において、親イオンの内のいくつかまたは全てが、数ミリトルまでの圧力で通常アルゴンまたは窒素であるバックグラウンドガスとの衝突によりフラグメンテーションされる。次いで、これらのフラグメントイオンは、いずれのフラグメンテーションされていない親イオンとともに、質量分解モードで作動された第２の精密四重極に移送される。通常、この第２の分析計の質量分解モードは、所定の質量範囲に亘り走査する、またはピークホッピング、すなわち、特定のイオンのｍ／ｚ比を次々と選択するように急速に調節されることにより、選択されたイオンフラグメントを移送するように設定されている。この分析計を通って移送されたイオンは、イオン検出器により検出される。この従来の装置に関する問題は、２つの質量分解四重極が高真空領域（10^-5トル未満）で作動することが要求されるが、中間にある衝突セルは数ミリトルまでの圧力で作動することである。この初期の発明は、装置を単純にし、その装置の入力で、別々のＲＦオンリー分析計および分解分析計が必要とされることを除くことを意図していた。その代わりに、ＲＦモードで作動して高域通過フィルタとして機能する１つの四重極が提供される。さらに、この四重極には、「濾波された雑音電界」として識別でき、関心のあるイオンの質量に対応する周波数範囲にノッチを含むＡＣ電界が提供される。このノッチを除去して、所望のイオンを選択し、分離することができる。
【０００６】
例えば、米国特許第5,420,425号（Bier et al.、フィニガン社(Finnigan Corporation)に譲渡された）において、他の古い提案が見られる。これは、イオンを分析するイオントラップ型質量分析計に関する。この分析計は、拡大したイオン占有容積を促進するような形状の電極を有する。四重極電界が、所定の範囲の質量対電荷数内でイオンを捕獲するように設けられている。次いで、この四重極電界は、特定の質量を有する捕獲されたイオンが不安定になり、捕獲チャンバの中心軸に対して直交する方向でこのチャンバから出るように変えられる。この分析計を出るイオンが検出されて、それらの質量対電荷数を示す信号が提供される。この特許に教示されているある方法は、所定の範囲の質量対電荷数内のイオンをチャンバ中に導入し、続いて、前記電界を変更して、さらなる操作のためにちょうどいくらかのイオンを選択することである。次いで、この四重極電界は、残りのイオンの生成イオンを捕獲できるように調節され、次いで、その残りのイオンは、解離されるかまたは中性ガスと反応させられて、それらの生成イオンを形成する。その後、四重極電界は、検出のために、その質量対電荷数が前記所定の範囲内にあるイオンを除去するように再度変更され、次いで、それらのイオンが検出される。
【０００７】
上述のごとく教示された最初の技法は複雑であり、これには多数の別々の四重極等、およびイオンを異なる四重極部分に通して連続して移動させる能力が必要である。フィニガンの特許に教示された技法は複雑であり、これには多数の工程が必要である。また、これはイオントラップに関係し、フロー四重極には関係しない。１つの装置において、選択された質量対電荷数のイオンに衝突誘発解離（ＣＩＤ）またはフラグメンテーションを容易に施し、それゆえそれらフラグメントをその後の分析のためにさらに移送できるようにする技法を提供することが望ましい。ある装置から別の装置にイオンを移動させると必然的にある程度損失が生じるので、１つの装置中でこの技法を提供することが望ましい。同様に、フィニガンの特許の技法は、パルスイオン源に作動するものでるが、例えば、エレクトロスプレイイオン源からの連続イオンフローにそれらの技法を使用する試みは効率的に合わない。この分野において、分析計は小さな試料を分析するのにしばしば用いられ、任意の信頼できる読取値または測定値を得るべき場合には、高効率がしばしば必要とされる。
【０００８】
本発明の概要
本発明の第１の態様によれば、物質を分析する方法であって、
(1) 該物質をイオン化して、イオン流を生成し、
(2) 該イオン流を四重極イオンガイドに供給し、
(3) 該イオンガイド内にバッファガスを提供し、
(4) 四重極イオンガイドにより高周波電界を印可して、該イオンガイドにより所望のイオンを安定な軌道中に維持し、
(5) 工程(4)において印加した高周波電界に加えて、前記イオンガイドに周期変化を加えて、選択されたイオンが得る選択されたｍ／ｚ比を有するイオンの共鳴励起を生じさせ、それによって、選択されたイオンが増大した運動エネルギーを得て、前記バッファガスとの増進した衝突誘発解離を生じさせ、
(6) そのフラグメンテーション後の前記イオンのスペクトルを分析する、
各工程を含む方法が提供される。
【０００９】
選択されたイオンは好ましくは、以下の内の１つにより共鳴励起が施される：励起ロッドセットに印可されるまたはその目的のために提供された余分な電極またはロッドへの印可いずれにより、四重極中の追加の電界の印可；四重極により施された高周波電界の増幅変調；および共鳴励起が高周波電界の周波数とは異なる周波数にある四重極の半径の周期変動。
【００１０】
さらに、前記方法に、四重極により施された２つ以上の励起を含めることができ、ここで、第２およびそれ以降の励起は、追加に選択された親イオンおよびフラグメントイオンの内の１つに対する共鳴励起を生じるように選択される。
【００１１】
四重極内のバッファガスに関して、それ未満では１つの励起周期に亘り得られる全てのエネルギーが衝突において消散する励起閾値がある。そのため、閾値は励起されたイオンの衝突特性を反映し、したがって、イオン断面および移動度を測定することができる。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、選択されたイオンの共鳴励起および選択的衝突誘発解離により物質を分析する装置であって、
親イオン流を生成するイオン源、
前記親イオン流を受け入れ、バッファガスが供給される四重極イオンガイドであって、該親イオンと該バッファガスとの間で衝突誘発解離を行うための四重極イオンガイド、
前記四重極イオンガイドを通してイオンを導くために、該四重極イオンガイド内で高周波電界信号を生成する手段であって、該四重極イオンガイドに接続された生成手段、
前記親イオンの共鳴励起を生じさせ、それによって、前記親イオンと前記バッファガスとの間の増進された衝突誘発解離を生じ、フラグメントイオンを生成するために前記四重極イオンガイドに接続された励起信号を発生する手段、および親イオンおよびフラグメントイオンを受け入れ、イオンスペクトルを分析するための、前記四重極イオンガイドに接続された質量分析器、
を備えた装置が提供される。
【００１３】
本発明において四重極装置を使用することが好ましいが、本発明は、六重極または八重極装置のような様々な多重極器具に適用できることも予測できる。これらの装置において、イオンの永年周波数はその位置に依存し、そのために、質量分解能および選択性はそれほど高くならない。しかしながら、ある用途にとっては、他の多重極装置において得られる選択性で十分かもしれず、それゆえ、本発明の方法および装置の両者は、様々な多重極装置を用いて実施することができる。
【００１４】
好ましい実施の形態の説明
本発明をより理解し、どのように実施できるかをより明確に示すために、ここで、例として、添付した図面を参照する。
【００１５】
図１は、概して番号10により示された装置の第１の実施の形態を示す。装置10はエレクトロスプレイイオン源12を含む。熱い乾燥窒素16により荷電された液滴を気化させるために、ガスカーテンステージ14が用いられる。加熱された毛管18がガス・イオン混合物を、大気圧と高真空との間のインターフェースの第１段階である真空チャンバ22中に導入する。
【００１６】
チャンバ22は、ラインまたは接続部24を通してポンプで排気されており、それゆえ、チャンバ22の圧力は通常約2.4トルである。集束電極20が、バッファガスからイオンを分離し、これらのイオンをスキマー28に向けて方向付けるのを補助する。スキマー28は第２のチャンバ26から界面の第１のチャンバ22を隔てる。次のポンプのために接続部30が設けられており、この段階での圧力は約0.1トルである。チャンバ26内に四重極イオンガイド32が既知の様式で設けられている。
【００１７】
界面の第三段階36が、イオンが通過する小さなオリフィスを備えた壁34により第２段階から隔てられている。グリッド電極37が、飛行時間（ＴＯＦ）型分析器の入口開口部40にイオンを集束させる。
【００１８】
ＴＯＦ分析器のチャンバ内に加速カラム42が位置する。このカラムは電極のアレイから構成されている。ＴＯＦの底部で電極を横切って電位差が印可されていない蓄積期間中に、既知の様式で、イオンが最初に蓄積−排出領域を満たす。次いで、イオンを加速カラム中に排出または駆動するために、底部板に電圧がパルスとして印可される。蓄積−排出の繰返しの過程により、劇的に損失を生じずに連続イオンビームを分析することができる。44で示したように、加速後のイオンは、メインＴＯＦチャンバ46中に進入する。
【００１９】
電極アレイからなるイオンミラー48は、50で示されるようなイオンの動きを反対方向に向ける電界を生じ、いわゆる「時間集束効果」のためにＴＯＦスペクトルの品質を改良する。イオンは、検出器52で採集され、加速カラム42の底部からこの平面までの飛行時間が測定されて、イオンの質量対荷電数の示度が得られる。
【００２０】
ここで、本発明によると、第２のチャンバ内の四重極イオンガイド32が、関心のあるイオンの衝突誘発解離を生じるように作動される。この点に関して、利用できる多くの多重極設計の中でも、四重極イオンガイドが独特な特徴を有する。完全な四重極電界において安定な軌道を有するイオンは、それらのｍ／ｚ比および四重極に加えられるＲＦ電界のパラメータにより決定される、いわゆる基本または永年周波数により、四重極の中心軸の周りで振動する。各々のイオンの基本周波数は、イオンの初期座標および速度とは独立している。
【００２１】
ここで、本願発明者は、基本周波数（またはその倍数）で振動する適切な追加の電界が四重極イオンガイド32に加えられれば、この電界により、特定のｍ／ｚ比のイオンを共鳴励起できることを発見した。そのような電界は：
【数１】

により与えられる。あるいは、ＲＦ増幅のような、四重極パラメータの他の周期変化により、同様の共鳴励起を提供できる。さらに、いくつかの異なるプリセット周波数での励起により、異なるｍ／ｚ比を有する多数の異なるイオンを励起することができる。
【００２２】
そのような励起の結果として、選択されたイオンの平均速度が増加する。そのような共鳴励起が知られており、ロッドに衝突させることによりある同位体を四重極から除去し、それによって、イオンビームを好ましい同位体が豊富であるようにするために、その同位体のｍ／ｚを選択的に励起させることにより、この共鳴励起を同位体分離に使用することが提案されている（Dawson, Quadrupole mass spectrometry and its application）。３Ｄ（三次元）四重極イオントラップにおける衝突誘発解離およびイオン検出に同様の共鳴励起法が用いられている。
【００２３】
３Ｄトラップにおいて、選択された期間に亘りイオンが共有され、これにより、イオンが励起され、次いで、適切な期間後にフラグメンテーションされる。本発明において、イオンは、四重極を通過したときに、捕獲されずにフラグメンテーションされる。これらのイオンはこの四重極内に限られた時間しか滞在しないので、それらイオンには、四重極の端部に到達する前に、ロッドに当たらずに、励起され、フラグメンテーションされる十分な時間がないと以前には考えられていた。同様に、イオントラップは、約１ミリトル以下のヘリウムの圧力で作動されており、これは、より高い圧力が放射状のイオンの動きを弱めるように機能するので、イオンが選択的に励起され、100ミリトルのような圧力でフラグメンテーションされ得るか否かに関しては示していない。さらに、「分解能」（実際には、図４のａに示したような約100ダルトン幅の窓）、高圧、および高圧でのフラグメンテーションの効率は、全く従来技術からは導くことができなかった。
【００２４】
また、３Ｄイオントラップと四重極イオンガイドとの間の差は、電極形状および作業様式にある。イオントラップは貯蔵型の質量分析計である；イオンが最初に蓄積され、次いで処理され、その後検出される。イオントラップ内の３Ｄ四重極電界は、３次元全てで作用し、イオンをトラップの中央に向かって集束させる。四重極イオンガイドまたは２Ｄ四重極は通常フロー装置である。この装置は、入口から出口までイオンを一定に流動させる。２Ｄ電界は、四重極の軸に対して直交した２次元で作用し、四重極の軸に向けてイオンを集束させる。
【００２５】
前記フィニガンの特許は、２Ｄ四重極の電界における例外である。そこでは、発明者は、主要な四重極の端部で原子に印可されるより高いＤＣ電位により両端で閉じている貯蔵様式でその電界を使用することを提案している。これとは対照的に、本発明においては、励起方法がフローモードで用いられる。また、フィニガンの特許では、検出すべきイオンの放射排出の使用が提案されている。その特許は、四重極の一方のロッド内のスリットを通しての共鳴励起および排出を示唆しており、これは、３Ｄイオントラップにおいて実施されている検出方法に類似している。このことは、排出されたイオンのビームが広い空間および速度分布を有することを意味している。したがって、このビームを別の分析装置、例えば、ＴＯＦまたはＩＣＲ質量分析計中に導入し、後者の装置の可能な最良の分解能を得るようにそのビームを取り扱うことは難しいであろう。我々の場合には、排出は軸方向であり、これは、別の装置、例えば、図１に示したＴＯＦ質量分析器中に容易に導入できる高品質のビームを与える。
【００２６】
ここで、励起されたイオンは高運動エネルギーを得て、衝突誘発解離がより起こりやすくなる。得られたフラグメンテーションされたイオンは通常、共鳴励起が施されないほど親イオンとは異なるｍ／ｚ比を有する。実際には、これらのフラグメントイオンは、冷め、四重極32の軸に集束されるようになる。
【００２７】
したがって、本発明の方法によって、励起周波数を適切に選択することにより、すなわち、イオンをそれらのｍ／ｚ比に基づいて選択することにより、フラグメンテーションに関してイオンを選択することができる。これは、別の衝突セル中でフラグメンテーションするために上流の四重極質量フィルタ内でイオンを選択することといくぶん類似している。ここでは、選択および衝突の２段階が、余分な信号生成または変調装置に加えて任意の他の装置を追加せずに、１つの四重極内で行われる。この装置自体は、選択および中間段階で損失がないので、より高い選択性を提供できるはずである。
【００２８】
上述したように、いずれの適した形態の励起を提供することができる。より詳しくは、以下に個別に記載される、３つの好ましいモードの励起がある：四重極電界に印可されたそれ自体の周波数での励起信号；励起周波数での主要ＲＦ四重極電界の増幅変調；および励起信号での四重極に関する主要ＲＦ信号の位相また周波数変調。この追加の励起信号は、既知の装置を用いて容易に与えることができる。このことが図１に示されており、ここでは、60が、四重極イオンガイド32にＲＦおよびＤＣ励起を提供する従来の装置を示しており、62が、本発明により必要とされる追加の励起信号を提供する追加の回路または装置を示している。
【００２９】
従来の四重極ＲＦ信号への励起信号の追加は、以下の方程式により示される：
【数２】

あるいは、増幅変調に関して、四重極イオンガイドに加えられる信号は、以下の方程式により示される：
【数３】

最後に、３番目の可能性に関して、高周波励起信号の周波数または位相変調は、以下の方程式により示される：
【数４】

ここで、本発明の方法を用いた得られたスペクトルを示す図３−６を参照する。ペプチドである物質Ｐを用いて、図１の装置においてイオンを生成した。第１の試験において、以下の方程式により示されるように、ＲＦ電位は1.93Ｈｚの周波数で690ボルトであった：
【数５】

それらの結果が図３に示されている。この試験において、二重に荷電されたイオンおよび単独に荷電されたイオンの両方が観察された。ｍ／ｚ＝674ｍ／ｚで二重に荷電されたイオンの著しいピークが70に示されるように観察された。このことが、600-800ｍ／ｚの範囲のスペクトルを拡大スケールで示す挿入された図３のｂにより詳しく示されている。
【００３０】
第２の試験を同一のペプチドについて、ＲＦ電界について同一の基本信号により行った。この電界に、９ボルトの電位および231ｋＨｚの周波数を有する追加の成分を加えた。この全信号は、以下の方程式により示される：
【数６】

図４のａに示されるように、二重に荷電されたイオンは、そのイオンのバッファガスとのエネルギー衝突が生じ、イオンのフラグメンテーションが行われるように励起されることが分かった。このバッファガスは窒素であった。その結果として、挿入された図４のｂに最もよく示されたように、約600ｍ／ｚからちょうど700ｍ／ｚより上までのスペクトルに窪みがあり、フラグメントの強いピークが観察された。これに対応して、フラグメンテーションされたイオンが、そのスペクトルの他の部分でより大きい濃度を与える。
【００３１】
実際に、スペクトルの蓄積／減算が線上で行われた場合、すなわち、励起が交互に記録されたスペクトルのときに、最良の結果が得られることが分かった。この手段により、イオン強度のゆるやかな変動は、得られる減算されたスペクトルに影響を与えない。
【００３２】
この励起フラグメンテーションの効果をよりよく示すために、図６は、図３のａのスペクトルが減算された図４のａのスペクトルを示している。図６には、このスペクトルにおいて同定される様々なフラグメントを示す標準的な記号が付けられている。
【００３３】
図５は、上述した方程式２に従う別の励起様式、すなわち、増幅変調を示している。ここでも、基本ＲＦ信号について、同一の電圧および周波数を用いた。この信号増幅は、以下の方程式により示される、ここでも231ｋＨｚの周波数での最大17％までの正弦波変動が施されている。
【００３４】
【数７】

図５において得られたスペクトルは、異なるフラグメントにわずかな変動と分布があるが、図４のａにおいて得られたものと非常に似ているのが分かる。スペクトルの窪みが78で、フラグメントが79で示されている。調査される物質および他の特徴に依存して、適切な励起方法を選択して、最適な結果を得ることができる。
【００３５】
あるレベルの重畳電圧に到達したときのみにスペクトルにおける励起効果が著しくなることが分かった。この閾値は、励起周波数の周期に亘り平均された励起消散力のバランスにより決定される。その結果、イオンの移動度および衝突断面が与えられれば、消散力を測定することができる。
【００３６】
選択的ＣＩＤを提供する本発明の方法は、従来の標準的なタンデム型ＭＳ−ＭＳと比較してより高い選択性を提供することが予測される。標準的なＭＳ−ＭＳ技法または実験において、親イオンを選択する質量フィルタを通るイオンの移送は、10％ほどと低くて差し支えなく、そのために、潜在的に利用できるイオンビームのわずかな分画のみがなんとかフラグメントイオンを生じることができる。これとは対照的に、本発明の技法によれば、全ての親イオンがフラグメンテーションに利用できる。これらの種類の分析技法がしばしば、非常に少量の試料しか利用できない状況で用いられることが理解されよう。例えば、ある科学的または生物学研究において、非常に少量の試料しか利用できない。これらの種類の質量計は、薬物、爆発物等に関する犯罪捜査にもしばしば用いられ、ここでも、微量すなわち少量の試料しか利用できない。ゆえに、高感度の装置を有することが非常に望まれている。
【００３７】
本発明の装置は、標準的なＭＳ−ＭＳ装置に必要とされる２つ以上の質量分析計の代わりに、四重極、または飛行時間型装置いずれか１つの質量分析器しか必要としないことが利点である。後者は図１に示されている。
【００３８】
ここで、概して番号80により示されている本発明による装置の別のすなわち第２の実施の形態を示す図２を参照する。この装置80は、イオン源82、および第１の質量分析器または四重極84を有する。この装置には、既知の様式で、入口スキマー板85および四重極ロッドセット86が設けられている。この装置は、従来の四重極質量フィルタにおけるように低い圧力で作動される。圧力は、10^-4トルから高真空まで変動しても差し支えない。圧力は、作動パラメータ、おもに寸法に依存し、所望の関心のあるｍ／ｚを有するイオンを選択するように純粋に作動する。次いで、これらのイオンは、ロッドセット87を有する、概して番号88により示される第２の四重極中に進入する。次いで、第１の実施の形態の四重極セットまたはガイド32のように、この装置は、例えば、10^-4トルから１トルまでの高圧で作動され、ここでも、圧力は作動パラメータ、主に寸法に依存する。前記方程式の内の１つによる信号が加えられ、所望のイオンの励起、フラグメンテーション等が行われる。次いで、フラグメンテーションされたイオンは、四重極または飛行時間型質量分析計のようないずれの適切な分析装置であって差し支えない最後の質量分析計90まで通過させられる。
【００３９】
この第２の実施の形態の利点は、より大きな選択性を与えるために、あるイオンを効果的に第１の質量分析器84中でフィルタにより除いても差し支えない。次いで、望ましいイオンのみを第２の四重極88内で励起させる。本発明の技法の選択性は完全ではなく、この第２の技法は、信号を妨害するまたは信号を劣化させる可能性のあるイオンを確実に予め除去できることが理解されよう。
【００４０】
標準的な三重極または四重極飛行時間（Ｑ−ＴＯＦまたはＱｑＴＯＦ）型装置をＭＳ−ＭＳ−ＭＳまたはＭＳ^ｎ装置にさえ拡張するために、本発明を適用できることも理解されよう。ＭＳ−ＭＳ−ＭＳに関して、このことは、通常の様式でＱ１中で親イオンを選択し（第１のＭＳ選択）；数十ｅＶのエネルギーでバッファガスＱ２中にイオンを加速させ、導入し；上述した本発明を用いて、Ｑ３中のフラグメントの内の１つを選択的に励起させ；Ｑ２（またはＴＯＦであっても差し支えない最後のＭＳ中）において得られたスペクトルを分析することを意味する。上述した減算法を用いて、元の親のフラグメントから「フラグメントのフラグメント」を分離しても差し支えない。いずれにせよ、これは、フラグメントのフラグメントスペクトルを提供するので、ＭＳ−ＭＳ−ＭＳと称することができる。ＭＳ−ＭＳ−ＭＳ−ＭＳは、この発想をさらに実施し、一方がフラグメントのフラグメントに対して調整され、他方が「フラグメントのフラグメントのフラグメント」に対して調整される等の２つの例を提供する。減算法（すなわち、励起オン／オフ法）を用いて、上述したように、デコンボリューションまたは分析を行われる。実際に、本発明により、従来の装置では２つ以上のＭＳ段階を必要とした多数の工程を１つの段階で行うことができる。これによって、多段階の問題および段階の間の試料の損失が避けられる。
【００４１】
本発明の精神および範囲内で様々な変更が可能であることが理解されよう。したがって、上述した方程式が基本励起周波数に加えられる１つの追加の周波数を示唆しているが、励起のためにいくつかの追加の周波数を用いても差し支えない。これにより、多数の異なるイオンを同時に励起することができる。これら追加の周波数を、追加の親イオンを励起するために、または加えられる第１の周波数により生じる励起により発生することが知られているフラグメントイオンを励起させるためのいずれかに用いても差し支えない。言い換えれば、第１の周波数を、所望のイオンの励起を行うために選択することもできる。これにより、あるフラグメント、例えば、図４のａにおけるフラグメント72、73または74が発生することが分かっているので、例えば、フラグメント74のために選択された第２の追加の周波数を同時に加えても差し支えない。次いで、これにより第２のフラグメントが得られる。この倍加効果を所望なだけ多く施し、それによって、実際に、１つの衝突四重極中で（ＭＳ）^ｎを行えることが理解されよう。ここでも、これにより、ある四重極から別の四重極へのイオンの移送により必ず、イオンが損失されたり、信号が損失されたりするので、高効率が導かれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の第１の実施の形態を示す概略図
【図２】本発明による装置の第２の実施の形態を示す概略図
【図３】試料のイオン数対質量のスペクトルの異なるスケールのグラフ
【図４】フラグメンテーション後の図３のものと同一の試料のスペクトルの異なるスケールのグラフ
【図５】異なるモードで作動する図４と同様のグラフ
【図６】図３のスペクトルを引いた後の図４のスペクトル

Claims

物質を分析する方法であって、
(1) 該物質をイオン化して、イオン流を生成し、
(2) 該イオン流を四重極イオンガイドに供給し、
(3) 該イオンガイドにバッファガスを提供し、
(4) 前記四重極イオンガイドにより高周波電界を印加して、所望のイオンを前記イオンガイドを通して安定な軌道に維持し、
(5) 工程(4)において印加した高周波電界に加えて、前記イオンガイドに周期的変化を加えて、選択されたｍ／ｚ比を有するイオンに共鳴励起を生じさせ、それによって、選択されたイオンが増大した運動エネルギーを得て、前記バッファガスとの増進した衝突誘発解離を生じさせ、
(6) 追加に選択された親イオンおよびフラグメントイオンの内の１方に、工程(5)における選択されたｍ／ｚ比を有するイオンに対する共鳴励起とは別の共鳴励起を生じるように選択された少なくとも１つの追加の励起電界を前記四重極内に印可し、
(7) そのフラグメンテーション後に前記イオンのスペクトルを分析する、
各工程を含むことを特徴とする方法。
前記四重極内の追加の電界の印可；前記四重極により印加された高周波電界の増幅変調；前記四重極により印加された高周波電界の周波数変調；および前記四重極の半径における周期的変動の内の１つによる共鳴励起を、工程(5)における前記選択されたイオンに施す工程を含み、該共鳴励起が、前記高周波電界の周波数と異なる周波数であることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記四重極内の追加の電界の印可；前記四重極により印加された高周波電界の増幅変調；前記四重極により印加された高周波電界の周波数変調；および前記四重極の半径における周期的変動の内の１つによる共鳴励起を、前記追加の選択された親イオンおよび前記フラグメントイオンに施す工程を含み、該共鳴励起が、前記高周波電界の周波数と異なる周波数であることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記共鳴励起を前記関心のあるイオンの基本周波数にあるように選択する工程を含むことを特徴とする請求項２または３記載の方法。
前記四重極イオンガイドにより生成された電界および追加の電極により生成された電界の内の１つにより追加の励起を施す工程を含むことを特徴とする請求項４記載の方法。