JP5972662B2 - タンデム飛行時間型質量分析計 - Google Patents
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Description
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)。
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。
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。
MS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(以下MS1)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)、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(以下MS2)で質量分析するMS/MS測定(図3)があり、それが可能な装置をMS/MS装置(図4)と呼ぶ。MS/MS測定(図3)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、およびそれらの相対強度情報が得られるため、プリカーサイオンの構造解析を行なうことができる。
まず、本実施例に用いられるタンデムTOFMSの基本構成は、図4の構成とまったく同じである。すなわち、イオン源1において生成したサンプルイオンを、TOFMS(1)2により質量分離した後、該TOFMS(1)2のイオン軌道内または該TOFMS(1)2のイオン軌道の出口付近に設けられた図示しないイオンゲートのON/OFFによって所望のプリカーサイオンピークを選択し、イオンゲートの後段に置かれた衝突室などの開裂手段3に導入して、プリカーサイオンを開裂させる。
本実施例に用いられるタンデムTOFMSの装置構成も、図4の構成とまったく同じであるので、ここではその説明を省く。
Claims (3)
- サンプルをイオン化し、繰り返しパルス的に射出するイオン源と、
繰り返し射出されるサンプルイオンを飛行させ質量分離する第1の飛行時間型質量分析部と、
該第1の飛行時間型質量分析部により質量電荷比に応じて分離されたプリカーサイオンを検出するための第1の検出部と、
前記第1の飛行時間型質量分析部により質量電荷比に応じて分離されたプリカーサイオンが飛行する経路に配置されるイオンゲートと、
該イオンゲートを通過したプリカーサイオンを導入し開裂させプロダクトイオンを生成する衝突室と、
該衝突室から取り出されたプロダクトイオンを飛行させ、質量電荷比に応じて分離する第2の飛行時間型質量分析部と、
該第2の飛行時間型質量分析部で分離されたイオンを検出する第2の検出部と、
前記イオン源からのサンプルイオンの射出後タイミングを取って前記イオンゲートを開き所望のイオン種を通過させるためのゲート信号を発生するゲート信号発生部と、
を備えたタンデム飛行時間型質量分析計であって、
第1の飛行時間型質量分析部における所要飛行時間T1を第2の飛行時間型質量分析部における所要飛行時間T2の2倍以上に設定されると共に、
前記ゲート信号発生部は、あらかじめ前記第1の検出部を用いて取得したプリカーサイオンの質量スペクトルデータに基づき、該質量スペクトルに出現する各プリカーサイオンについて、前記イオンゲートを選択通過させた際にプロダクトイオンが第2の検出部によって検出される飛行時間範囲が重ならないように各プリカーサイオンを選択通過させるゲート信号の発生タイミングのスケジュールを作成するスケジュール作成手段を備えており、
前記ゲート信号発生部は、該スケジュール作成手段により作成されたスケジュールに基づいてゲート信号を発生して前記イオンゲートに供給し、
前記スケジュール作成手段は、前記第1の飛行時間型質量分析部において1回の質量分析を行う間に、プリカーサイオンの質量スペクトルに出現する全てのプリカーサイオンについての第2の飛行時間型質量分析部によるプロダクトイオンの質量分析が行えない場合、第1の飛行時間型質量分析部による複数回の質量分析により全てのプリカーサイオンについての第2の飛行時間型質量分析部によるプロダクトイオンの質量分析が行えるように複数回の質量分析にわたるゲート信号の発生タイミングのスケジュールを作成することを特徴とするタンデム飛行時間型質量分析計。 - 前記ゲート信号発生部は、イオンゲートで選択したプリカーサイオンの質量電荷比と次に選択可能なプリカーサイオンの質量電荷比との関係を表す情報を保有しており、前記スケジュール作成手段は、該情報に基づいてプリカーサイオン質量スペクトルに出現する各プリカーサイオンについて、前記イオンゲートを選択通過させた際にプロダクトイオンが第2の検出部によって検出される飛行時間範囲が重ならないように各プリカーサイオンを選択通過させるゲート信号の発生タイミングのスケジュールを作成することを特徴とする請求項1記載のタンデム飛行時間型質量分析計。
- 前記T1は、前記T2の3倍以上から10倍以下に設定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のタンデム飛行時間型質量分析計。
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