JPH0696725A - 質量分析方法及び装置 - Google Patents
質量分析方法及び装置Info
- Publication number
- JPH0696725A JPH0696725A JP4000677A JP67792A JPH0696725A JP H0696725 A JPH0696725 A JP H0696725A JP 4000677 A JP4000677 A JP 4000677A JP 67792 A JP67792 A JP 67792A JP H0696725 A JPH0696725 A JP H0696725A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- particle beam
- sample
- primary particle
- matrix
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料とマトリクスの混合物を粒子ビーム衝撃
によってイオン化する質量分析方法及び装置において、
感度を高めること。 【構成】 試料とマトリクスの混合物は、一次粒子ビー
ムパルスの繰返し照射によってイオン化される。発生し
たイオンは質量分析器によって質量電荷比に従って分離
された後、アレー検出器に入射して同時検出される。検
出された信号は、粒子ビームパルスの照射に同期関係を
持ってデータ収集期間にわたって積分される。このデー
タ収集期間は、一次粒子ビームパルスに対する予め定め
られたスターと時間と、長さが与えられている。
によってイオン化する質量分析方法及び装置において、
感度を高めること。 【構成】 試料とマトリクスの混合物は、一次粒子ビー
ムパルスの繰返し照射によってイオン化される。発生し
たイオンは質量分析器によって質量電荷比に従って分離
された後、アレー検出器に入射して同時検出される。検
出された信号は、粒子ビームパルスの照射に同期関係を
持ってデータ収集期間にわたって積分される。このデー
タ収集期間は、一次粒子ビームパルスに対する予め定め
られたスターと時間と、長さが与えられている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、質量分析方法及び装置
に関し、特に一次粒子ビームを試料に照射してイオン化
する方式に基づく質量分析方法及び装置に関するもので
ある。
に関し、特に一次粒子ビームを試料に照射してイオン化
する方式に基づく質量分析方法及び装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】不揮発性物質及び難揮発性物質の質量分
析は困難とされている。それは、イオン化に先立って物
質を気化させることが必要であるからである。温度的に
安定な物質であれば、気化を促進するために加熱するこ
とが可能である。しかしながら、例えばペプチド類など
の生体由来の分子は、加熱すると分解してしまう。その
様な分子の分子イオンを作成する手法の１つとして、そ
れらの分子の溶液あるいはそれらの分子を分散させたも
のに、イオン（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ））あ
るいは原子（高速原子衝撃法（ＦＡＢ））を照射するも
のがある。
析は困難とされている。それは、イオン化に先立って物
質を気化させることが必要であるからである。温度的に
安定な物質であれば、気化を促進するために加熱するこ
とが可能である。しかしながら、例えばペプチド類など
の生体由来の分子は、加熱すると分解してしまう。その
様な分子の分子イオンを作成する手法の１つとして、そ
れらの分子の溶液あるいはそれらの分子を分散させたも
のに、イオン（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ））あ
るいは原子（高速原子衝撃法（ＦＡＢ））を照射するも
のがある。
【０００３】このＳＩＭＳ法およびＦＡＢ法では、被分
析試料のイオンばかりでなく、被分析試料が溶解あるい
は分散されているマトリクス（溶媒あるいは液状キャリ
ア）のイオンも同時に生成される。このマトリクスイオ
ンは、分析感度を事実上制限する。例えば、ペフチドの
エレドイシン（分子量＝１１８７ダルトン）の検出限界
は、グリセリンマトリクス中に分散され、通常のＦＡＢ
手法で分析された場合、１〜１０ピコモル（１ピコモル
＝１０-12 モル）の範囲である。これより少量では、そ
の分子イオン［Ｍ＋Ｈ］＋は試料を溶解あるいは分散さ
せたマトリクス由来のバックグランドスペクトルと区別
することができない。
析試料のイオンばかりでなく、被分析試料が溶解あるい
は分散されているマトリクス（溶媒あるいは液状キャリ
ア）のイオンも同時に生成される。このマトリクスイオ
ンは、分析感度を事実上制限する。例えば、ペフチドの
エレドイシン（分子量＝１１８７ダルトン）の検出限界
は、グリセリンマトリクス中に分散され、通常のＦＡＢ
手法で分析された場合、１〜１０ピコモル（１ピコモル
＝１０-12 モル）の範囲である。これより少量では、そ
の分子イオン［Ｍ＋Ｈ］＋は試料を溶解あるいは分散さ
せたマトリクス由来のバックグランドスペクトルと区別
することができない。
【０００４】一次粒子ビーム照射開始直後における、試
料イオンとマトリクスイオンの生成率がしばしば異なる
ということは、本出願人及びその他の人々によって既に
知られている。この現象は、例えば、マッセルマン等に
よって記述されている（Differetial Appearence of An
alyte and Matrix During the First Seconds of Sputt
ering by Fast Atom Bombardment，35th ASMS Conferen
ce on Mass Spectrometry and Allied Topics ，May 19
87）。この現象自体は既に知られているものの、改良さ
れた質量分析のためのイオン生成技術の基本原理として
は提案されていない。
料イオンとマトリクスイオンの生成率がしばしば異なる
ということは、本出願人及びその他の人々によって既に
知られている。この現象は、例えば、マッセルマン等に
よって記述されている（Differetial Appearence of An
alyte and Matrix During the First Seconds of Sputt
ering by Fast Atom Bombardment，35th ASMS Conferen
ce on Mass Spectrometry and Allied Topics ，May 19
87）。この現象自体は既に知られているものの、改良さ
れた質量分析のためのイオン生成技術の基本原理として
は提案されていない。
【０００５】いくつかのＦＡＢ法による質量分析手法
が、イオンパルスを用いているが、それらは、飛行時間
型（ＴＯＦ）質量分析装置及びフーリエ変換質量分析の
ように特殊なケースのためである。例えば、シャバノビ
ッチ等（Tandem Quadrupole-Fourier Transform Mass S
pectrometry: New Developments, 34th Annual Confere
nce on Mass Spectrometry and Allied Topics, June 1
987 ）、オルトフ等（Desorption Mechanisms Using A
New Liquid-SIMS-TOF Mass Spectrometer, 35thASMS Co
nference on Mass Spectrometry and Allied Topics，M
ay 1987）、チェン等（Design and Performance of a C
ontinuous Flow Probe HPLC Interface for a Liquid S
IMS Time-of-Flight Mass Spectrometer, 36th ASMS Co
nferenceon Mass Spectrometry and Allied Topics，Ju
ne 1988 ）、オルトフ等（LiquidSecondary Ion Time-o
f-Flight Mass Spectrometry, Analytical Chemistry,
Vol.59, No.7, April 1987 ）等の文献を参照された
い。
が、イオンパルスを用いているが、それらは、飛行時間
型（ＴＯＦ）質量分析装置及びフーリエ変換質量分析の
ように特殊なケースのためである。例えば、シャバノビ
ッチ等（Tandem Quadrupole-Fourier Transform Mass S
pectrometry: New Developments, 34th Annual Confere
nce on Mass Spectrometry and Allied Topics, June 1
987 ）、オルトフ等（Desorption Mechanisms Using A
New Liquid-SIMS-TOF Mass Spectrometer, 35thASMS Co
nference on Mass Spectrometry and Allied Topics，M
ay 1987）、チェン等（Design and Performance of a C
ontinuous Flow Probe HPLC Interface for a Liquid S
IMS Time-of-Flight Mass Spectrometer, 36th ASMS Co
nferenceon Mass Spectrometry and Allied Topics，Ju
ne 1988 ）、オルトフ等（LiquidSecondary Ion Time-o
f-Flight Mass Spectrometry, Analytical Chemistry,
Vol.59, No.7, April 1987 ）等の文献を参照された
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した諸
点に鑑みてなされたものであり、パルス化手法を応用す
ることにより、ＦＡＢ法あるいはＳＩＭＳ法の測定感度
を飛躍的に高めることのできる質量分析方法及び装置を
提供することを目的としている。
点に鑑みてなされたものであり、パルス化手法を応用す
ることにより、ＦＡＢ法あるいはＳＩＭＳ法の測定感度
を飛躍的に高めることのできる質量分析方法及び装置を
提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の質量分析方法は、マトリクスと混合された
試料を分析する質量分析方法であって、ａ）一次粒子ビ
ームパルスの繰返し照射によって試料とマトリクスの混
合物をイオン化するステップと、ｂ）発生したイオンを
質量分析器へ導入し、質量電荷比に従って分離するステ
ップと、ｃ）分離されたイオンの数に対応する信号をア
レー検出器により検出するステップと、ｄ）検出信号を
一次粒子ビームのパルス照射に同期関係を持ち、一次粒
子ビームパルスに対し予め与えられた期間及び開始時間
を持つデータ収集期間の間積分するステップとから構成
されることを特徴としている。
め、本発明の質量分析方法は、マトリクスと混合された
試料を分析する質量分析方法であって、ａ）一次粒子ビ
ームパルスの繰返し照射によって試料とマトリクスの混
合物をイオン化するステップと、ｂ）発生したイオンを
質量分析器へ導入し、質量電荷比に従って分離するステ
ップと、ｃ）分離されたイオンの数に対応する信号をア
レー検出器により検出するステップと、ｄ）検出信号を
一次粒子ビームのパルス照射に同期関係を持ち、一次粒
子ビームパルスに対し予め与えられた期間及び開始時間
を持つデータ収集期間の間積分するステップとから構成
されることを特徴としている。
【０００８】さらに、本発明の質量分析装置は、試料と
マトリクスを支持する手段と、粒子ビーム発生器と、質
量分析器と、検出器とを備え、マトリクスに混合された
試料を分析する装置であって、ａ）繰返し照射により試
料とマトリクスの混合物をイオン化するための一次粒子
ビームパルスを発生する手段と、ｂ）発生したイオンを
質量電荷比に従って分離するための質量分析器に導入す
る手段と、ｃ）分離され入射したイオンの数に応じた信
号を検出するために質量分析器の出力側に配置される検
出手段であって、データ収集期間を決定するためのリセ
ット信号及び読出し信号によってリセット及び読出しさ
れ得るようになっている検出手段と、ｄ）一次粒子ビー
ムパルスの周波数及び一次粒子ビームパルスに対するリ
セット時間及び読出し時間を制御するためのタイミング
手段とから構成されることを特徴としている。
マトリクスを支持する手段と、粒子ビーム発生器と、質
量分析器と、検出器とを備え、マトリクスに混合された
試料を分析する装置であって、ａ）繰返し照射により試
料とマトリクスの混合物をイオン化するための一次粒子
ビームパルスを発生する手段と、ｂ）発生したイオンを
質量電荷比に従って分離するための質量分析器に導入す
る手段と、ｃ）分離され入射したイオンの数に応じた信
号を検出するために質量分析器の出力側に配置される検
出手段であって、データ収集期間を決定するためのリセ
ット信号及び読出し信号によってリセット及び読出しさ
れ得るようになっている検出手段と、ｄ）一次粒子ビー
ムパルスの周波数及び一次粒子ビームパルスに対するリ
セット時間及び読出し時間を制御するためのタイミング
手段とから構成されることを特徴としている。
【０００９】
【作用】本発明によれば、生体由来の分子などについ
て、感度をピコモルの範囲からフェムトモル（１フェム
トモル＝１０-15 モル）あるいはアットモル（１アット
モル＝１０-18 モル）の範囲まで高めることができ、通
常の二重収束質量分析装置にとって好適な質量分析方法
及び装置が提供される。
て、感度をピコモルの範囲からフェムトモル（１フェム
トモル＝１０-15 モル）あるいはアットモル（１アット
モル＝１０-18 モル）の範囲まで高めることができ、通
常の二重収束質量分析装置にとって好適な質量分析方法
及び装置が提供される。
【００１０】本発明によれば、マトリクスに混入された
試料を質量分析するための方法であって、以下のステッ
プから構成される方法が提供される。まず、試料とマト
リクスの混合物が一次粒子ビームの繰り返しのパルス的
照射によってイオン化される。生成されたイオンは、質
量分析装置に導入され、質量電荷比にしたがって分離さ
れる。そして、分離されたイオンは、アレー検出器によ
って検出され、アレー検出器を構成する各検出器へ入射
したイオンの数に応じた複数の信号が得られる。最後
に、検出された各信号は、一次粒子ビームのパルス照射
に同期したデータ収集期間の間積分される。このデータ
収集期間は、一次粒子ビームのパルス照射に関連した所
定の長さ及び所定の開始タイミングを持つように設定さ
れる。
試料を質量分析するための方法であって、以下のステッ
プから構成される方法が提供される。まず、試料とマト
リクスの混合物が一次粒子ビームの繰り返しのパルス的
照射によってイオン化される。生成されたイオンは、質
量分析装置に導入され、質量電荷比にしたがって分離さ
れる。そして、分離されたイオンは、アレー検出器によ
って検出され、アレー検出器を構成する各検出器へ入射
したイオンの数に応じた複数の信号が得られる。最後
に、検出された各信号は、一次粒子ビームのパルス照射
に同期したデータ収集期間の間積分される。このデータ
収集期間は、一次粒子ビームのパルス照射に関連した所
定の長さ及び所定の開始タイミングを持つように設定さ
れる。
【００１１】本発明の一実施例によれば、アレー検出器
のリセット及び読出し時間はバックグラウンド信号に対
する試料イオンの信号の比率が、質量分析装置の設定さ
れた状態のもとで最高になるまでに調節される。この信
号比率が最高になり、アレー検出器の読出しが終了した
後、質量分析装置の磁場強度が１段階変化させられ、そ
の後読出しと磁場の強度変化が所望の質量範囲の検出が
終了するまで繰返される。
のリセット及び読出し時間はバックグラウンド信号に対
する試料イオンの信号の比率が、質量分析装置の設定さ
れた状態のもとで最高になるまでに調節される。この信
号比率が最高になり、アレー検出器の読出しが終了した
後、質量分析装置の磁場強度が１段階変化させられ、そ
の後読出しと磁場の強度変化が所望の質量範囲の検出が
終了するまで繰返される。
【００１２】本発明の他の実施例によれば、複数の読出
しが磁場強度の１つの強度レベルにおいて行われ、一
方、リセット時間はある範囲にわたって変化される。複
数の読出しにわたって集められたデータは、マトリクス
ピークと容易に区別できるようにするため、例えば微分
処理される。
しが磁場強度の１つの強度レベルにおいて行われ、一
方、リセット時間はある範囲にわたって変化される。複
数の読出しにわたって集められたデータは、マトリクス
ピークと容易に区別できるようにするため、例えば微分
処理される。
【００１３】さらに、本発明によれば、マトリクスと混
合された試料を分析するための質量分析装置の改良が実
現される。改良された質量分析装置は、マトリクスと混
合された試料を支持する支持手段と、粒子ビーム発生器
と、質量分析器と、検出器から構成される。周知のよう
に、各構成要素は、真空排気された容器内に収容され
る。そして、改良点は以下の通りである。パルス粒子ビ
ーム発生器は、試料イオン及び試料のフラグメントイオ
ンを作成するため、一次粒子ビームパルスを試料とマト
リクスの混合物に照射する。試料イオンは、イオンを質
量電荷比に応じて分離するための質量分析器へ加速電極
によって向けられる。質量分析器の出射側には、入射す
るイオンの数に対応する信号を発生する積分型アレー検
出器が配置されている。この検出器は、リセット信号に
よってリセットされ、読出し信号によって読み出され
る。粒子ビームパルスの周波数，粒子ビームの照射開始
に対するリセット信号の相対的な時間、及びリセット信
号から読出し信号までの時間を制御するために複数のタ
イミング回路が設けられる。好ましくは、コンピュータ
が検出信号を一次粒子ビームパルスの照射に同期して取
り込み、取り込まれた信号を積分する。
合された試料を分析するための質量分析装置の改良が実
現される。改良された質量分析装置は、マトリクスと混
合された試料を支持する支持手段と、粒子ビーム発生器
と、質量分析器と、検出器から構成される。周知のよう
に、各構成要素は、真空排気された容器内に収容され
る。そして、改良点は以下の通りである。パルス粒子ビ
ーム発生器は、試料イオン及び試料のフラグメントイオ
ンを作成するため、一次粒子ビームパルスを試料とマト
リクスの混合物に照射する。試料イオンは、イオンを質
量電荷比に応じて分離するための質量分析器へ加速電極
によって向けられる。質量分析器の出射側には、入射す
るイオンの数に対応する信号を発生する積分型アレー検
出器が配置されている。この検出器は、リセット信号に
よってリセットされ、読出し信号によって読み出され
る。粒子ビームパルスの周波数，粒子ビームの照射開始
に対するリセット信号の相対的な時間、及びリセット信
号から読出し信号までの時間を制御するために複数のタ
イミング回路が設けられる。好ましくは、コンピュータ
が検出信号を一次粒子ビームパルスの照射に同期して取
り込み、取り込まれた信号を積分する。
【００１４】本発明によれば、一次粒子ビームはイオン
化された種または中性の種からなる。そして、好ましく
は、質量分析器は、イオンを質量電荷比に応じて分散及
び分離するための電場及び又は磁場のあらゆる組み合わ
せから構成される。より好ましくは、質量分析器は、二
重収束扇形磁場質量分析装置から構成される。
化された種または中性の種からなる。そして、好ましく
は、質量分析器は、イオンを質量電荷比に応じて分散及
び分離するための電場及び又は磁場のあらゆる組み合わ
せから構成される。より好ましくは、質量分析器は、二
重収束扇形磁場質量分析装置から構成される。
【００１５】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を詳
説する。図１には、電場Ｅ及び磁場Ｂを備えた二扇形場
二重収束質量分析装置が示されている。試料を溶解また
は分散させたマトリクス１０から放出されたイオンは、
電極１１によって加速され、イオンを質量電荷比に応じ
て分散させるための電場及び磁場を通過する。分散され
たイオンは、積分型アレー検出器１２へ入射する。磁場
電源１３は磁場のステップ走査を制御するために設けら
れているコンピュータ２２ａからの信号に基づいて制御
される。
説する。図１には、電場Ｅ及び磁場Ｂを備えた二扇形場
二重収束質量分析装置が示されている。試料を溶解また
は分散させたマトリクス１０から放出されたイオンは、
電極１１によって加速され、イオンを質量電荷比に応じ
て分散させるための電場及び磁場を通過する。分散され
たイオンは、積分型アレー検出器１２へ入射する。磁場
電源１３は磁場のステップ走査を制御するために設けら
れているコンピュータ２２ａからの信号に基づいて制御
される。
【００１６】実験に使用された装置は、日本電子製ＪＭ
Ｓ−ＨＸ１１０質量分析装置で、３インチアレー検出器
を備えている。本発明の適用が可能な質量分析装置は他
に多数存在する。
Ｓ−ＨＸ１１０質量分析装置で、３インチアレー検出器
を備えている。本発明の適用が可能な質量分析装置は他
に多数存在する。
【００１７】高速原子衝撃（ＦＡＢ）法の場合、試料を
含んだマトリクスは、以下のようにして生成された中性
原子ビームによる衝撃を受ける。すなわち、イオン源１
４で作成された正電荷を持つキセノン（Ｘe ）イオンは
加速され、偏向板１５及び中性化室１６を通過し、試料
を含んだマトリクスに照射される。偏向板１５は、その
間に電場が形成された時、試料へ導かれる通路からイオ
ンを偏向するために使用され、これにより一次粒子ビー
ムパルスを作成することができる。本発明の実施に当た
っては、一次粒子ビームパルスを作成するその他のいろ
いろな方法が適用できることはいうまでもない。また、
一次粒子ビームのパルス的な照射は、試料支持体の機械
的な移動（回転も含む）により実施できることも理解さ
れる。
含んだマトリクスは、以下のようにして生成された中性
原子ビームによる衝撃を受ける。すなわち、イオン源１
４で作成された正電荷を持つキセノン（Ｘe ）イオンは
加速され、偏向板１５及び中性化室１６を通過し、試料
を含んだマトリクスに照射される。偏向板１５は、その
間に電場が形成された時、試料へ導かれる通路からイオ
ンを偏向するために使用され、これにより一次粒子ビー
ムパルスを作成することができる。本発明の実施に当た
っては、一次粒子ビームパルスを作成するその他のいろ
いろな方法が適用できることはいうまでもない。また、
一次粒子ビームのパルス的な照射は、試料支持体の機械
的な移動（回転も含む）により実施できることも理解さ
れる。
【００１８】使用に適したアレー検出器の詳細は、マッ
セルマン等の文献（Development ofan Array Detector
for Wide Mass Range Detector, 36th ASMS Conference
onMass Spectrometry and Allied Topics，May 1989）
に説明されている。アレー検出器は、直径１２．５ミク
ロンの多数のマイクロチャンネル検出器から構成され
る。光検出板あるいは位置及び時間分解イオン計数（Ｐ
ＡＴＲＩＣ）型検出器が前述したアレー検出器のかわり
に使用できる。
セルマン等の文献（Development ofan Array Detector
for Wide Mass Range Detector, 36th ASMS Conference
onMass Spectrometry and Allied Topics，May 1989）
に説明されている。アレー検出器は、直径１２．５ミク
ロンの多数のマイクロチャンネル検出器から構成され
る。光検出板あるいは位置及び時間分解イオン計数（Ｐ
ＡＴＲＩＣ）型検出器が前述したアレー検出器のかわり
に使用できる。
【００１９】本発明に従う試料のパルス照射によるすべ
ての効果は、単一のポイント検出器を用いた例えば多重
イオンモニタリングや高速掃引実験では得ることができ
ない。それは、増強された試料イオンの持続時間が限ら
れていることによる。実際、大部分の質量分析器の掃引
スピードは遅すぎて、一次ビームパルスの照射開始に追
随して試料イオンが発生している間に複数のピークを掃
引することは不可能である。そのうえ、高速掃引は、信
号の積分を許容せず、そのため、ＳＮ比の改善は不可能
である。一次粒子ビームパルスの照射に続いて発生する
試料イオンの発生期間が短いこと及びパルスとパルスの
間に要求される回復時間の長さに起因して、アレー検出
器（異なる質量電荷比を持つ複数のイオンを同時に検出
できる検出器）は、ピーク波形，同位体及びバックグラ
ウンド種の検出に必須である。ピーク波形の観察は、重
なりピークの検出やピーク中心の決定によるより正確な
質量決定を可能にする。また、ピーク波形の観察は、質
量分析装置が正しく調整されているか否かを判断するの
にも役立つ。
ての効果は、単一のポイント検出器を用いた例えば多重
イオンモニタリングや高速掃引実験では得ることができ
ない。それは、増強された試料イオンの持続時間が限ら
れていることによる。実際、大部分の質量分析器の掃引
スピードは遅すぎて、一次ビームパルスの照射開始に追
随して試料イオンが発生している間に複数のピークを掃
引することは不可能である。そのうえ、高速掃引は、信
号の積分を許容せず、そのため、ＳＮ比の改善は不可能
である。一次粒子ビームパルスの照射に続いて発生する
試料イオンの発生期間が短いこと及びパルスとパルスの
間に要求される回復時間の長さに起因して、アレー検出
器（異なる質量電荷比を持つ複数のイオンを同時に検出
できる検出器）は、ピーク波形，同位体及びバックグラ
ウンド種の検出に必須である。ピーク波形の観察は、重
なりピークの検出やピーク中心の決定によるより正確な
質量決定を可能にする。また、ピーク波形の観察は、質
量分析装置が正しく調整されているか否かを判断するの
にも役立つ。
【００２０】アレー検出器１２は読出し回路２０に接続
されている。読出し回路２０は個々のマイクロチャンネ
ル検出器（検出素子）のリセット及び読出しを制御す
る。読出し時、各マイクロチャンネル検出器は、アナロ
グ−デジタル変換器２１に次々に接続され、得られたデ
ジタル信号は、メモリ２３及び表示装置２４を持つデー
タ収集コンピュータ２２ｂへ送られる。もちろん、コン
ピュータ２２ａ及び２２ｂは同じコンピュータで兼用し
ても良い。
されている。読出し回路２０は個々のマイクロチャンネ
ル検出器（検出素子）のリセット及び読出しを制御す
る。読出し時、各マイクロチャンネル検出器は、アナロ
グ−デジタル変換器２１に次々に接続され、得られたデ
ジタル信号は、メモリ２３及び表示装置２４を持つデー
タ収集コンピュータ２２ｂへ送られる。もちろん、コン
ピュータ２２ａ及び２２ｂは同じコンピュータで兼用し
ても良い。
【００２１】装置全体の動作はタイマー回路３０によっ
て制御される。タイマー回路３０は、偏向板１５，磁場
電源制御用コンピュータ２２ａに接続される遅延回路３
１，及び読出し回路２０へ供給するためのリセット信号
及び読出し信号を発生するタイミング回路３２へ供給す
る各タイミング信号を発生しする。タイマー回路３０，
遅延回路３１及びタイミング回路３２の動作は、４ビッ
トの出力ポートを制御する１つのプログラムされたデジ
タルコンピュータによって実行できる。
て制御される。タイマー回路３０は、偏向板１５，磁場
電源制御用コンピュータ２２ａに接続される遅延回路３
１，及び読出し回路２０へ供給するためのリセット信号
及び読出し信号を発生するタイミング回路３２へ供給す
る各タイミング信号を発生しする。タイマー回路３０，
遅延回路３１及びタイミング回路３２の動作は、４ビッ
トの出力ポートを制御する１つのプログラムされたデジ
タルコンピュータによって実行できる。
【００２２】図２（ａ）を参照すると、主タイミング信
号は試料を含んだマトリクスに照射される一次粒子ビー
ムパルスの照射周期ｔ2 を規定する。期間ｔ2 は、標準
値を１０秒として、０．２５秒から２０秒の範囲に例え
ば選ばれる。その他のすべての信号は、この主タイミン
グ信号に基づく。一次粒子ビームパルスの発生期間は、
偏向板１５に供給される偏向パルス（図２（ｂ））によ
って制御される。偏向パルスは主タイミング信号によっ
て開始される。調節可能なそのパルス幅ｔ1 は、タイマ
ー回路３０によって制御され、最適な値に選ばれる。最
適な値とは、マトリクスイオンに対する試料イオンの比
率が最高になる値である。
号は試料を含んだマトリクスに照射される一次粒子ビー
ムパルスの照射周期ｔ2 を規定する。期間ｔ2 は、標準
値を１０秒として、０．２５秒から２０秒の範囲に例え
ば選ばれる。その他のすべての信号は、この主タイミン
グ信号に基づく。一次粒子ビームパルスの発生期間は、
偏向板１５に供給される偏向パルス（図２（ｂ））によ
って制御される。偏向パルスは主タイミング信号によっ
て開始される。調節可能なそのパルス幅ｔ1 は、タイマ
ー回路３０によって制御され、最適な値に選ばれる。最
適な値とは、マトリクスイオンに対する試料イオンの比
率が最高になる値である。
【００２３】図２（ｃ）を参照すると、検出器へのリセ
ットトリガ信号の供給は、リセットが、一次粒子ビーム
パルスの照射開始から例えば７５ミリ秒後に試料イオン
放出が典型的に最高になる前に完了するように、主タイ
ミング信号の若干前か後に行われる。一次粒子ビームパ
ルス照射開始から、最高５０ミリ秒までの遅延時間ｔd
が代表的である。図２（ｄ）を参照すると、読出しパル
スは一次粒子ビームパルスの終了に若干先立って、又は
若干遅れて検出器からの読出しを開始させる。読出し
は、マトリクスイオンに対して試料イオンが高い比率で
もはや生成されなくなったら直ちに開始されるべきであ
る。試料イオンの典型的な半減期は一次粒子ビームの照
射開始から１５０ミリ秒付近である。
ットトリガ信号の供給は、リセットが、一次粒子ビーム
パルスの照射開始から例えば７５ミリ秒後に試料イオン
放出が典型的に最高になる前に完了するように、主タイ
ミング信号の若干前か後に行われる。一次粒子ビームパ
ルス照射開始から、最高５０ミリ秒までの遅延時間ｔd
が代表的である。図２（ｄ）を参照すると、読出しパル
スは一次粒子ビームパルスの終了に若干先立って、又は
若干遅れて検出器からの読出しを開始させる。読出し
は、マトリクスイオンに対して試料イオンが高い比率で
もはや生成されなくなったら直ちに開始されるべきであ
る。試料イオンの典型的な半減期は一次粒子ビームの照
射開始から１５０ミリ秒付近である。
【００２４】アレー検出器がリセットパルスと読出しパ
ルスとの間のある期間データをストアし積分することを
理解することが重要である。この期間の終了時、蓄積さ
れたデータは、コンピュータの格納メモリ例えば磁気デ
ィスクへその後の処理のために書き込まれる。データ収
集及び格納のための時間ウィンドは、最高の結果が得ら
れるまで自由に変えられる。
ルスとの間のある期間データをストアし積分することを
理解することが重要である。この期間の終了時、蓄積さ
れたデータは、コンピュータの格納メモリ例えば磁気デ
ィスクへその後の処理のために書き込まれる。データ収
集及び格納のための時間ウィンドは、最高の結果が得ら
れるまで自由に変えられる。
【００２５】読出しパルスの少し後に、磁石電源歩進パ
ルス（図２（ｅ））が磁場Ｂのステップ掃引（図２
（ｆ））を開始させるために発生される。もちろん、歩
進パルスは、いくつかの多重主タイミングパルスから作
ることができるし、この様な磁場制御は磁場をステップ
変化させる前に複数の歩進パルスを計数するように変形
することもできる。こうすれば、等しい磁場強度で複数
の粒子ビームパルスにわたって集められたデータを、Ｓ
Ｎ比改善のために積分（積算）することができる。そし
て、その後、磁場は検出質量範囲を横切ってステップ変
化される。代表的なｔ1 ，ｔ2 ，ｔd の値は、それぞ
れ、５００ミリ秒，１０秒，５０ミリ秒である。
ルス（図２（ｅ））が磁場Ｂのステップ掃引（図２
（ｆ））を開始させるために発生される。もちろん、歩
進パルスは、いくつかの多重主タイミングパルスから作
ることができるし、この様な磁場制御は磁場をステップ
変化させる前に複数の歩進パルスを計数するように変形
することもできる。こうすれば、等しい磁場強度で複数
の粒子ビームパルスにわたって集められたデータを、Ｓ
Ｎ比改善のために積分（積算）することができる。そし
て、その後、磁場は検出質量範囲を横切ってステップ変
化される。代表的なｔ1 ，ｔ2 ，ｔd の値は、それぞ
れ、５００ミリ秒，１０秒，５０ミリ秒である。
【００２６】図３を参照すると、本発明による方法が実
施され、従来の連続ＦＡＢ法ではピコモルのオーダーで
しか検出できないとされていたペプチドを、アットモル
のオーダーで検出できることが示されている。図３には
２つのスペクトルが示されており、１つはマトリクスの
み、他は５００アットモルの濃度で存在するペプチド
（エレドイシン）の同位体クラスターイオンを示してい
る。
施され、従来の連続ＦＡＢ法ではピコモルのオーダーで
しか検出できないとされていたペプチドを、アットモル
のオーダーで検出できることが示されている。図３には
２つのスペクトルが示されており、１つはマトリクスの
み、他は５００アットモルの濃度で存在するペプチド
（エレドイシン）の同位体クラスターイオンを示してい
る。
【００２７】図４を参照すると、時間ｔ2 の影響が描か
れている。スキャン番号２，１０，１６及び２５の各質
量スペクトルは、同一試料について２０秒間隔で取得さ
れたものである。スキャン番号２のスペクトルは新しい
試料から得られたものである。質量電荷比（ｍ／ｚ）１
１９０近傍のペプチドのピークの強度はパルスからパル
スの間で減少していないことがわかる。図４は、もし時
間ｔ2 が十分に長ければ、試料イオンの何回かの測定が
記録できることを示している。
れている。スキャン番号２，１０，１６及び２５の各質
量スペクトルは、同一試料について２０秒間隔で取得さ
れたものである。スキャン番号２のスペクトルは新しい
試料から得られたものである。質量電荷比（ｍ／ｚ）１
１９０近傍のペプチドのピークの強度はパルスからパル
スの間で減少していないことがわかる。図４は、もし時
間ｔ2 が十分に長ければ、試料イオンの何回かの測定が
記録できることを示している。
【００２８】これに対し、図５に示されているスキャン
番号２５から２９までの各スペクトルは、１００ミリ秒
の間隔で測定されたものである。ｍ／ｚ１１９０近傍の
ペプチドのピークの強度は、４回の連続した読出し期間
の後は消失していることがわかる。ペプチドはマトリク
ス（グリセロール）中にフェムトモルのオーダーで存在
していた。ｍ／ｚ１１９７の信号は、後続のスペクトル
程増大している。この信号は、グリセロールのクラスタ
ーイオンによるものである。図５は、試料照射開始後に
おける、試料イオンとマトリクスイオンの時間差をもっ
た出現を示している。
番号２５から２９までの各スペクトルは、１００ミリ秒
の間隔で測定されたものである。ｍ／ｚ１１９０近傍の
ペプチドのピークの強度は、４回の連続した読出し期間
の後は消失していることがわかる。ペプチドはマトリク
ス（グリセロール）中にフェムトモルのオーダーで存在
していた。ｍ／ｚ１１９７の信号は、後続のスペクトル
程増大している。この信号は、グリセロールのクラスタ
ーイオンによるものである。図５は、試料照射開始後に
おける、試料イオンとマトリクスイオンの時間差をもっ
た出現を示している。
【００２９】ここに示した結果は、通常の連続的な衝撃
よりもパルス的な衝撃を受けた場合のほうが、エレドイ
シンの検出限界が顕著に改善されることを示している。
この効果は、他の多くの試料について質的な形で観察さ
れ、そして、一般的に適用できることが明らかである。
例えば、３ニトロベンジルアルコール中のエレドイシン
のように、試料がマトリクス中でより流動性を持つ場
合、本発明の効果は観察されない場合があった。マトリ
クスは、マトリクス表面への試料の集中をもたらすのに
十分な表面張力を持つように選択されるべきである。溶
媒は、試料と溶媒の混合系が溶媒単独の表面張力よりも
小さい表面張力を持つように選択されるべきである。エ
レドイシンのようなペプチドについては、表面張力はグ
リセロール（６４dyne／cm）と大体同等、例えば、４０
dyne／cm以上にすべきである。
よりもパルス的な衝撃を受けた場合のほうが、エレドイ
シンの検出限界が顕著に改善されることを示している。
この効果は、他の多くの試料について質的な形で観察さ
れ、そして、一般的に適用できることが明らかである。
例えば、３ニトロベンジルアルコール中のエレドイシン
のように、試料がマトリクス中でより流動性を持つ場
合、本発明の効果は観察されない場合があった。マトリ
クスは、マトリクス表面への試料の集中をもたらすのに
十分な表面張力を持つように選択されるべきである。溶
媒は、試料と溶媒の混合系が溶媒単独の表面張力よりも
小さい表面張力を持つように選択されるべきである。エ
レドイシンのようなペプチドについては、表面張力はグ
リセロール（６４dyne／cm）と大体同等、例えば、４０
dyne／cm以上にすべきである。
【００３０】最適な実施例では、磁場の各強度レベルに
おいてアレー検出器の各チャンネルごとに複数回の読出
しが行われ、その一方で遅延時間ｔd で決定されるリセ
ット時間は、一次ビームがオンになってからすぐ（例え
ば２０ミリ秒以内）に例えば１０ミリ秒ステップで例え
ば１０００〜２０００ミリ秒にわたって変化される。各
チャンネルのデータ及び遅延ステップ（遅延時間）は、
コンピュータメモリ内、例えば２次元アレーメモリ内に
格納される。各チャンネルのデータは、マトリクスピー
クから試料ピークを区別するために比較あるいは微分に
より処理される。そのデータは、例えば、ＳＮ比を最高
にする最適遅延時間ｔd を決定するために調べられる。
おいてアレー検出器の各チャンネルごとに複数回の読出
しが行われ、その一方で遅延時間ｔd で決定されるリセ
ット時間は、一次ビームがオンになってからすぐ（例え
ば２０ミリ秒以内）に例えば１０ミリ秒ステップで例え
ば１０００〜２０００ミリ秒にわたって変化される。各
チャンネルのデータ及び遅延ステップ（遅延時間）は、
コンピュータメモリ内、例えば２次元アレーメモリ内に
格納される。各チャンネルのデータは、マトリクスピー
クから試料ピークを区別するために比較あるいは微分に
より処理される。そのデータは、例えば、ＳＮ比を最高
にする最適遅延時間ｔd を決定するために調べられる。
【００３１】
【発明の効果】以上詳述したごとく、本発明によれば、
一次粒子ビームを試料とマトリクスの混合物に照射して
イオン化する方法及び装置において、一次粒子ビームを
パルス的に繰返し該混合物に照射し、生成されたイオン
を質量分析器によって分離展開した後、展開された複数
のイオンをアレー検出器により検出し、積分するように
したため、高感度で試料をマトリクスと区別して測定す
ることのできる質量分析方法及び装置が提供される。
一次粒子ビームを試料とマトリクスの混合物に照射して
イオン化する方法及び装置において、一次粒子ビームを
パルス的に繰返し該混合物に照射し、生成されたイオン
を質量分析器によって分離展開した後、展開された複数
のイオンをアレー検出器により検出し、積分するように
したため、高感度で試料をマトリクスと区別して測定す
ることのできる質量分析方法及び装置が提供される。
【図１】 本発明を実施するための装置構成を示す図で
ある。
ある。
【図２】 図１の実施例の動作を説明するためのタイミ
ング図である。
ング図である。
【図３】 本発明による測定例を示す図である。
【図４】 粒子ビームの照射開始からの時間に応じた質
量スペクトル中の試料イオンの強度の増加を示す図であ
る。
量スペクトル中の試料イオンの強度の増加を示す図であ
る。
【図５】 粒子ビームの照射開始からの時間に応じた質
量スペクトル中の試料イオンの強度の減少とマトリクス
イオンの強度の増加を示す図である。
量スペクトル中の試料イオンの強度の減少とマトリクス
イオンの強度の増加を示す図である。
Ｅ：電場、Ｂ：磁場、１０：マトリクス、１２：積分型
アレー検出器、１３：磁場電源、１４：イオン源、１
５：偏向板、１６：中性化室、２０：読出し回路、２
１：アナログ−デジタル変換器、２２ａ，２２ｂ：コン
ピュータ、２３：メモリ、２４：表示装置、３０：タイ
マー回路、３１：遅延回路、３２：タイミング回路
アレー検出器、１３：磁場電源、１４：イオン源、１
５：偏向板、１６：中性化室、２０：読出し回路、２
１：アナログ−デジタル変換器、２２ａ，２２ｂ：コン
ピュータ、２３：メモリ、２４：表示装置、３０：タイ
マー回路、３１：遅延回路、３２：タイミング回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドリュー エヌ タイラー アメリカ合衆国マサチューセッツ州リーデ ィング市バークレイストリート14
Claims (8)
- 【請求項１】 マトリクスと混合された試料を分析する
質量分析方法であって、 ａ）一次粒子ビームパルスの繰返し照射によって試料と
マトリクスの混合物をイオン化するステップと、 ｂ）発生したイオンを質量分析器へ導入し、質量電荷比
に従って分離するステップと、 ｃ）分離されたイオンの数に対応する信号をアレー検出
器により検出するステップと、 ｄ）検出信号を一次粒子ビームのパルス照射に同期関係
を持ち、一次粒子ビームパルスに対し予め与えられた期
間及び開始時間を持つデータ収集期間の間積分するステ
ップと、から構成される質量分析方法。 - 【請求項２】 前記アレー検出器のリセット及び読出し
時間は、試料内の１つの大きな分子に対応した信号のバ
ックグラウンド信号に対する比率が、与えられた質量分
析器の設定条件において最高になるように調節される請
求項１記載の質量分析方法。 - 【請求項３】 前記信号比率が最高になり、アレー検出
器が１回以上読出された後、質量分析器の磁場強度がス
テップ的に変化され、その後読出しとステップ変化が所
望の質量範囲の測定が終わるまで繰返されることを特徴
とする請求項２記載の質量分析方法。 - 【請求項４】 下記ステップをさらに加えた請求項１記
載の質量分析方法。 ｅ）一次粒子ビームパルスに対するデータ収集の開始時
間をステップ的に変化させるステップと、 ｆ）ステップａ）からステップｅ）を複数回繰返すこと
により、アレー検出器の各チャンネルと開始時間につい
ての二次元アレーデータを収集するステップと、 ｇ）試料データとマトリクスデータとを区別するために
前記収集された二次元アレーデータを処理するステッ
プ。 - 【請求項５】 下記ステップをさらに加えた請求項１記
載の質量分析方法。 ｅ）一次粒子ビームパルスに対するデータ収集の開始時
間をステップ的に変化させるステップ； ｆ）ステップａ）からステップｅ）を複数回繰返すこと
により、アレー検出器の各チャンネルと開始時間につい
ての二次元アレーデータを収集するステップと、 ｇ）試料データとマトリクスデータとを区別するのに最
適な開始時間を決定するために前記収集された二次元ア
レーデータを解析するステップ。 - 【請求項６】 試料とマトリクスを支持する手段と、粒
子ビーム発生器と、質量分析器と、検出器とを備え、マ
トリクスに混合された試料を分析する装置であって、 ａ）繰返し照射により試料とマトリクスの混合物をイオ
ン化するための一次粒子ビームパルスを発生する手段
と、 ｂ）発生したイオンを質量電荷比に従って分離するため
の質量分析器に導入する手段と、 ｃ）分離され入射したイオンの数に応じた信号を検出す
るために質量分析器の出力側に配置される検出手段であ
って、データ収集期間を決定するためのリセット信号及
び読出し信号によってリセット及び読出しされ得るよう
になっている検出手段と、 ｄ）一次粒子ビームパルスの周波数及び一次粒子ビーム
パルスに対するリセット時間及び読出し時間を制御する
ためのタイミング手段と、から構成されることを特徴と
する質量分析装置。 - 【請求項７】 ｅ）収集期間にわたって集められた信号
を一次粒子ビームパルスの照射に同期関係を持って積分
するための手段をさらに備えた請求項６記載の質量分析
装置。 - 【請求項８】 前記タイミング手段は、与えられたある
磁場強度において１回以上の読出しを行うようにすると
共に、該読出しが終了した後に磁場強度をステップ的に
変化させる手段を設けた請求項６記載の質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4000677A JPH0696725A (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 質量分析方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4000677A JPH0696725A (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 質量分析方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0696725A true JPH0696725A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=11480382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4000677A Pending JPH0696725A (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 質量分析方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0696725A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009243902A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Fujifilm Corp | 質量分析用デバイス、これを用いる質量分析装置および質量分析方法 |
| JP2018511052A (ja) * | 2015-03-25 | 2018-04-19 | トフヴェルク アクチエンゲゼルシャフトＴｏｆｗｅｒｋ Ａｇ | マススペクトロメトリーのための装置および方法 |
-
1992
- 1992-01-07 JP JP4000677A patent/JPH0696725A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009243902A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Fujifilm Corp | 質量分析用デバイス、これを用いる質量分析装置および質量分析方法 |
| JP2018511052A (ja) * | 2015-03-25 | 2018-04-19 | トフヴェルク アクチエンゲゼルシャフトＴｏｆｗｅｒｋ Ａｇ | マススペクトロメトリーのための装置および方法 |
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