JP5012637B2 - MS / MS mass spectrometer - Google Patents
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Description
本発明はMS/MS型質量分析装置に関し、さらに詳しくは、いわゆる三連四重極型の質量分析装置に関する。 The present invention relates to an MS / MS mass spectrometer, and more particularly to a so-called triple quadrupole mass spectrometer.
分子量が大きな物質の同定やその構造の解析を行うために、質量分析の1つの手法としてMS/MS分析(タンデム分析)という手法が知られている。MS/MS分析を行うために、最も操作や扱いが容易であるのが三連四重極(TQ)型質量分析装置である。 In order to identify a substance having a large molecular weight and analyze its structure, a technique called MS / MS analysis (tandem analysis) is known as one technique of mass spectrometry. A triple quadrupole (TQ) mass spectrometer is the easiest to operate and handle for performing MS / MS analysis.
例えば特許文献1などに記載されているように、三連四重極型質量分析装置では、イオン源で生成された試料成分由来のイオンが第1段四重極に導入され、特定の質量(質量電荷比m/z)を有するイオンがプリカーサイオンとして選別される。このプリカーサイオンが、第2段四重極が内装されたコリジョンセルに導入される。コリジョンセルにはアルゴン等の衝突誘起解離(CID)ガスが供給され、コリジョンセル内でプリカーサイオンはCIDガスに衝突して開裂し、各種のプロダクトイオンが生成される。このプロダクトイオンが第3段四重極に導入され、特定の質量を有するプロダクトイオンが選別されて検出器に到達し検出される。なお、各段の四重極、特に第2段四重極は実際には4本のロッド電極から成る構成でなく、例えば8本のロッド電極から成る構成である場合もあるが、ここでは、これらを含めて四重極と呼ぶ。
For example, as described in
また三連四重極型質量分析装置では、特定のプロダクトイオンを生じる全てのプリカーサイオンを検出するプリカーサイオンスキャンや、特定の中性断片(中性化学種)が脱離する全てのプリカーサイオンを検出するニュートラルロススキャンなどの、特徴的な質量分析を行うことができる。プリカーサイオンスキャンは、第3段四重極で選別される質量又は質量範囲を固定し、第1段四重極で選別される質量又は質量範囲を走査することで達成される。他方、ニュートラルロススキャンは、第1段四重極で選別される質量又は質量範囲と、第3段四重極で選別される質量又は質量範囲との差を固定しつつ、第1段四重極で選別される質量又は質量範囲を走査することで達成される。 In triple quadrupole mass spectrometers, precursor ion scans that detect all precursor ions that generate specific product ions and all precursor ions from which specific neutral fragments (neutral species) are desorbed are detected. Characteristic mass spectrometry, such as neutral loss scanning to detect, can be performed. Precursor ion scanning is accomplished by fixing the mass or mass range sorted by the third stage quadrupole and scanning the mass or mass range sorted by the first stage quadrupole. On the other hand, the neutral loss scan fixes the first stage quadrupole while fixing the difference between the mass or mass range selected by the first stage quadrupole and the mass or mass range selected by the third stage quadrupole. This is accomplished by scanning the mass or mass range that is sorted at the poles.
ところで、特許文献1にも記載のように、四重極は、主ロッド電極以外に、プリロッド電極やポストロッド電極を有する場合がある。また、各四重極の間やその前後には、イオンレンズなどの多数のイオン輸送光学素子が配置される。本明細書では、イオンの進行する経路に沿って配設される、これら四重極や各種イオン輸送光学素子などを総称してイオン輸送構成要素と呼ぶ。こうしたイオン輸送構成要素には、高周波電圧や直流電圧、或いは直流電圧に高周波電圧が重畳された合成電圧が印加される。その高周波電圧や直流電圧の多くは、分析対象のイオン或いは通過するイオンの質量に応じて変化させる必要がある。上述したような各種の質量分析を実施する際には第1段四重極や第3段四重極で質量走査が行われ、各イオン輸送構成要素を通過するイオンの質量が時間経過に従って変化するので、それに応じて各構成要素に印加する電圧もリアルタイムで変化させる必要がある。
By the way, as described in
特に、三連四重極型質量分析装置の場合、第1段四重極で選択されたプリカーサイオンがコリジョンセル内に導入されると、コリジョンセル内でプリカーサイオンはCIDガスに衝突して開裂するのみならず減速する。そのため、コリジョンセル内にプリカーサイオンが導入されてから、それに由来するプロダクトイオンがコリジョンセルから出て来て第3段四重極に入るまでに或る程度の時間が掛かる。こうした時間遅れはイオンの質量に依存するほか、コリジョンセル内に供給されたCIDガスのガス圧(或いは供給量)などにも依存する。そのため、各種の質量分析を行う際に上述の如くリアルタイムで印加電圧を適切に調整しようとすると、その制御は非常に複雑になり、回路構成も煩雑なものとなる。 In particular, in the case of a triple quadrupole mass spectrometer, when the precursor ion selected in the first stage quadrupole is introduced into the collision cell, the precursor ion collides with the CID gas and is cleaved in the collision cell. Not only does it slow down. For this reason, it takes a certain amount of time from the introduction of the precursor ion into the collision cell until the product ion derived therefrom comes out of the collision cell and enters the third stage quadrupole. Such a time delay depends not only on the mass of ions but also on the gas pressure (or supply amount) of the CID gas supplied into the collision cell. Therefore, if the applied voltage is appropriately adjusted in real time as described above when performing various mass analyses, the control becomes very complicated and the circuit configuration becomes complicated.
また、こうした制御をリアルタイムでCPUにより行おうとするとCPUに大きな負荷が掛かる。そのため、高速で高性能のCPUを用意する必要があり、コスト増加要因となる。また、制御プログラムも複雑になり、変更などに対する柔軟性も小さくなる。 Further, if such control is performed by the CPU in real time, a large load is applied to the CPU. Therefore, it is necessary to prepare a high-speed and high-performance CPU, which causes a cost increase. In addition, the control program becomes complicated, and the flexibility to change becomes small.
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その主な目的は、多段の四重極やそのほかのイオン輸送光学素子などの多数のイオン輸送構成要素へ印加する電圧のリアルタイム制御を、CPUに大きく負担を与えずに的確に行うことができるMS/MS型質量分析装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its main purpose is real-time control of the voltage applied to a large number of ion transport components such as a multistage quadrupole and other ion transport optical elements. An object of the present invention is to provide an MS / MS mass spectrometer that can be accurately performed without imposing a large burden on the CPU.
上記課題を解決するために成された本発明は、イオン源と、該イオン源で生成される各種のイオンから特定の質量電荷比を有するイオンをプリカーサイオンとして選択して通過させる第1段多重極と、プリカーサイオンを開裂させるコリジョンセル内に配設され、プリカーサイオン及び開裂により生成されたプロダクトイオンを収束させつつ後方へ輸送する第2段多重極と、プロダクトイオンの中の特定の質量電荷比を有するイオンを選択して通過させる第3段多重極と、該第3段多重極を通過したイオンを検出するイオン検出器と、イオン源と第1段多重極との間、第3段多重極とイオン検出器との間、各段の多重極の間、のいずれか又は全てに配設された1乃至複数のイオン輸送光学素子と、質量分析の実施に伴って、前記第1段乃至第3段多重極及び前記イオン輸送光学素子を含む各イオン輸送構成要素にそれぞれ異なるアナログ電圧を印加する電圧印加手段と、を具備するMS/MS型質量分析装置において、前記電圧印加手段は、
a)後記制御データを受けて保持し、後記同期信号に対応して前記保持した制御データをD/A変換したアナログ電圧を、前記各イオン輸送構成要素への印加電圧として出力する複数のD/A変換部と、
b)各イオン輸送構成要素への印加電圧の時間的変化を示す一定時間間隔毎の電圧値に対応した制御データがテーブル形式で格納されたパラメータテーブルを保持するテーブル記憶部と、
c)前記テーブル記憶部に保持されているパラメータテーブルの制御データを読み出して対応する各D/A変換部に送出するとともに、或る時刻に対応した全ての制御データが各D/A変換部に保持された後に共通の前記同期信号を各D/A変換部に与える制御データ設定制御部と、
を含むことを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a first-stage multiplex that allows an ion source and an ion having a specific mass-to-charge ratio to be selected as a precursor ion from various ions generated by the ion source. And a second stage multipole that is disposed in a collision cell that cleaves the precursor ion, converges the precursor ion and the product ion generated by the cleavage, and transports backward, and a specific mass charge in the product ion A third stage multipole that selectively passes ions having a ratio, an ion detector that detects ions that have passed through the third stage multipole, and a third stage between the ion source and the first stage multipole. One or a plurality of ion transport optical elements disposed between or between the multipole and the ion detector, or between the multipoles of each stage, and the first stage as the mass spectrometry is performed. Thru In the MS / MS mass spectrometer comprising voltage applying means for applying a different analog voltages, respectively, to each ion transport components including the stage multipole and the ion transport optical element, said voltage applying means,
a) A plurality of D / Ds that receive and hold post-control data and output an analog voltage obtained by D / A converting the held control data in response to a post-synchronization signal as an applied voltage to each ion transport component An A conversion unit;
b) a table storage unit for holding a parameter table in which control data corresponding to voltage values at fixed time intervals indicating temporal changes in applied voltage to each ion transport component is stored in a table format;
c) The control data of the parameter table held in the table storage unit is read out and sent to each corresponding D / A conversion unit, and all control data corresponding to a certain time is sent to each D / A conversion unit. A control data setting control unit that provides each D / A conversion unit with the common synchronization signal after being held;
It is characterized by including.
所定の質量範囲に亘る質量走査が繰り返し実行される場合、上記パラメータテーブルは、その1回の質量走査に対応する時間範囲の印加電圧の変動を反映した制御データを含むものとすることができる。また、その印加電圧は直流電圧と交流電圧(高周波電圧)とを含む。 When mass scanning over a predetermined mass range is repeatedly executed, the parameter table may include control data reflecting fluctuations in applied voltage in a time range corresponding to the single mass scanning. The applied voltage includes a DC voltage and an AC voltage (high frequency voltage).
多重極やイオン輸送光学素子への印加電圧が、直流電圧に高周波電圧が重畳された合成電圧であって、時間経過に伴って直流電圧と高周波電圧とをともに変化させる必要がある場合には、その直流電圧に対応した制御データと、高周波電圧に対応した制御データとをともにパラメータテーブルに含め、異なるD/A変換部でアナログ電圧に変換した後に合成(加算)する構成とすればよい。 When the applied voltage to the multipole or ion transport optical element is a composite voltage in which a high frequency voltage is superimposed on a direct current voltage, and it is necessary to change both the direct current voltage and the high frequency voltage over time, The control data corresponding to the DC voltage and the control data corresponding to the high-frequency voltage may be both included in the parameter table, and may be combined (added) after being converted into an analog voltage by a different D / A converter.
本発明の一態様として、設定された質量分析の条件に従ってパラメータテーブルにおける制御データを生成するデータ生成部をさらに備える構成とすることができる。ここで、質量分析の条件とは、第1段多重極及び第3段多重極での質量選択や質量走査の条件(質量範囲、走査速度など)、コリジョンセルでの開裂条件、などを含む。また、データ生成部は所定の制御プログラムをCPUで実行することにより実現するものとすることができる。 As one aspect of the present invention, a configuration may be provided that further includes a data generation unit that generates control data in the parameter table in accordance with the set mass spectrometry conditions. Here, the mass analysis conditions include mass selection and mass scanning conditions (mass range, scanning speed, etc.) in the first stage multipole and third stage multipole, and cleavage conditions in the collision cell. The data generation unit can be realized by executing a predetermined control program on the CPU.
このデータ生成部でのパラメータテーブルの作成は、実際に質量分析が実施される前に行えばよく、質量分析の実施中に変更されることはない。そこで、データ生成部で作成されたパラメータテーブルは、制御データ設定制御部の動作とは非同期でテーブル記憶部に転送されるようにするとよい。データ生成部の実体がCPUであって、それにより作成されたパラメータテーブルがCPUに付設された内部RAMに保存され、さらにテーブル記憶部が外部のメモリである場合、DMA転送(Direct Memory Access)により内部RAMから外部メモリにパラメータテーブルが非同期転送されるようにするとよい。 The creation of the parameter table in the data generation unit may be performed before mass analysis is actually performed, and is not changed during the mass analysis. Therefore, the parameter table created by the data generation unit may be transferred to the table storage unit asynchronously with the operation of the control data setting control unit. When the data generation unit is a CPU, the parameter table created thereby is stored in an internal RAM attached to the CPU, and the table storage unit is an external memory, DMA transfer (Direct Memory Access) is used. The parameter table may be transferred asynchronously from the internal RAM to the external memory.
分析実行時に、制御データ設定制御部は、パラメータテーブルにおけるそれぞれの制御データをその先頭から時系列順に読み出す。通常、この読み出し開始が質量走査の開始となる。制御データ設定制御部は、パラメータテーブルにおいて、或る1つの時刻に定められている複数のイオン輸送構成要素に対する印加電圧を決める制御データを全て読み出し、各制御データをそれぞれ対応するD/A変換部へと送り、各D/A変換部はこの制御データを保持する。この動作を上記一定時間間隔の間に完了し、全ての制御データがD/A変換部に保持された後に同期信号を送る。すると、各D/A変換部では、その同期信号に同期して一斉に、保持された制御データがD/A変換されたアナログ電圧が出力される(出力が更新される)。同期信号の時間間隔が各イオン輸送構成要素へ印加する電圧を変更可能な最小の時間間隔であり、この時間間隔は任意に決めることができる。 When executing the analysis, the control data setting control unit reads each control data in the parameter table in chronological order from the head. Usually, the start of reading is the start of mass scanning. The control data setting control unit reads out all the control data for determining the applied voltage to a plurality of ion transport components determined at a certain time in the parameter table, and each control data corresponds to the corresponding D / A conversion unit Each D / A converter holds this control data. This operation is completed during the predetermined time interval, and a synchronization signal is sent after all control data is held in the D / A converter. Then, in each D / A converter, an analog voltage obtained by D / A conversion of the held control data is output all at once in synchronization with the synchronization signal (the output is updated). The time interval of the synchronization signal is the minimum time interval that can change the voltage applied to each ion transport component, and this time interval can be arbitrarily determined.
なお、制御データ設定制御部は、同期信号の時間間隔内で上記のような制御データの読み出し及び送り出しを完了する必要があるため、処理の高速性が要求される。そのため、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)などを利用したハードウエア回路により実現されるものとするとよい。 Since the control data setting control unit needs to complete the reading and sending of the control data as described above within the time interval of the synchronization signal, high speed processing is required. Therefore, it may be realized by a hardware circuit using, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array).
イオン源を発したイオンが、第1段多重極、第2段多重極、第3段多重極と進行して、最終的にその一部がイオン検出器に到達するまでには時間が掛かるが、そうした各段での時間遅延は分析条件に依存するので、それを考慮した制御データを含むパラメータテーブルを生成しておくことにより、各段で適切なイオンの質量選択やイオンの収束などを実行することができる。また、制御データ設定制御部をハードウエア回路で実現することにより、質量分析実行前に作成したパラメータテーブルをテーブル記憶部に格納した後には、電圧制御に関するCPUの負荷は大幅に軽減される。これにより、複雑な電圧制御をリアルタイムで実行するに必要な高性能のCPUを設けずに済み、またCPUを動作させるための制御プログラムもその複雑さが軽減される。 Although it takes time for the ions emitted from the ion source to proceed to the first-stage multipole, the second-stage multipole, and the third-stage multipole and finally reach a part of the ion detector. Since the time delay at each stage depends on the analysis conditions, an appropriate ion mass selection or ion convergence is performed at each stage by generating a parameter table that includes control data that takes this into consideration. can do. In addition, by realizing the control data setting control unit with a hardware circuit, the CPU load related to voltage control is greatly reduced after the parameter table created before the execution of mass analysis is stored in the table storage unit. Thereby, it is not necessary to provide a high-performance CPU necessary for executing complex voltage control in real time, and the complexity of the control program for operating the CPU is also reduced.
本発明の一実施例であるMS/MS型質量分析装置を、図面を参照して説明する。図1は本実施例によるMS/MS型質量分析装置の要部の構成図である。図示しないが、この質量分析装置の前段には液体クロマトグラフ(LC)が接続され、LCのカラムからの溶出液がこの質量分析装置に連続的に供給される。 An MS / MS mass spectrometer which is an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an MS / MS mass spectrometer according to the present embodiment. Although not shown, a liquid chromatograph (LC) is connected to the front stage of the mass spectrometer, and the eluate from the LC column is continuously supplied to the mass spectrometer.
この質量分析装置は、略大気圧雰囲気に維持される初段のイオン化室10と、図示しないターボ分子ポンプにより高真空雰囲気に維持される分析室14との間に、段階的に真空度を高めた三段の中間真空室11、12、13を備える。即ち、多段差動排気系の構成である。試料成分を含む溶出液がエレクトロスプレイ(ESI)ノズル15に供給されると、溶出液はESIノズル15で片寄った電荷を付与されつつイオン化室10中に噴霧される。この帯電した微小液滴は大気ガスと衝突して分裂するとともに乾燥され、その過程で試料成分はイオン化される。生成されたイオンを含む微小液滴は差圧によって脱溶媒管16に引き込まれる。加熱されている脱溶媒管16中を通過する間に溶媒の気化は一層進み、イオン化が促進される。
In this mass spectrometer, the degree of vacuum was increased stepwise between the first
イオンはイオン光軸Cの周りに配設された複数の電極板から成るイオンレンズ17により収束されて、円錐形状であるスキマー18の頂部に形成されたオリフィスを通過して次の中間真空室12へ送られる。イオンはイオン光軸の周りに配設された複数のロッド電極から成るイオンガイド19により収束され、隔壁20に穿設された通過孔を通過する。さらに同様に、イオンは複数のロッド電極から成るイオンガイド21により収束され、隔壁22に穿設された通過孔を通過して分析室14へと入る。
The ions are converged by an
分析室14内でまず最初にイオンが導入される第1段四重極24は、プリロッド電極23とポストロッド電極25とを従える。この第1段四重極24には様々な質量電荷比を有するイオンが導入されるが、特定の質量電荷比を有するイオンのみがプリカーサイオンとして選択的に通過し、それ以外のイオンは途中で発散する。
The first-
その内部に、第2段四重極に相当する多重極イオンガイド30が設置されたコリジョンセル27は、入射側電極28と出射側電極29とを有する。入射側電極28の手前にはさらにレンズ電極26が配設されている。このレンズ電極26、入射側電極28を経てコリジョンセル27内に入ったイオン(プリカーサイオン)は、アルゴンガス等の衝突ガスに衝突し、開裂を生じて各種のプロダクトイオンを生成する。このプロダクトイオンや開裂しなかったプリカーサイオンは多重極イオンガイド30によって収束されつつ進み、出射側電極29を経てコリジョンセル27から出射する。第3段四重極32はプリロッド電極31を従える。プリロッド電極31を経て第3段四重極32に導入された各種のイオンのうち、特定の質量電荷比を有するイオンのみが選択的に通過し、それ以外のイオンは途中で発散する。
A
第3段四重極32を通り抜けたイオンはアパーチャ電極33を経て、イオン検出器34に達する。イオン検出器34はコンバージョンダイノード34aと二次電子増倍管34bとから成り、到達したイオンの数に応じた電流信号を検出信号として出力する。
Ions that have passed through the third-
例えば第1段四重極24で選択するプリカーサイオンの質量電荷比を走査する際には、第1段四重極24のロッド電極へ印加する高周波電圧及び直流電圧を、所定の関係を保ってリアルタイムで変化させる必要がある。また第3段四重極32で選択するイオンの質量電荷比を走査する場合も同様に、第3段四重極32のロッド電極へ印加する高周波電圧及び直流電圧を、所定の関係を保ってリアルタイムで変化させる必要がある。また、イオンレンズ17、イオンガイド19、21、30などにはイオンを収束させつつ輸送するために高周波電圧が印加されるが、最適な輸送効率を達成するための高周波電圧はイオンの質量電荷比に依存する。そのため、通過するイオンに応じて印加電圧はリアルタイムで調整される。質量分析の際にこのように各部に適宜の電圧を印加するために、分析制御部40により制御される電圧発生部41が設けられている。また、中央制御部44は例えばパーソナルコンピュータであり、入力部45より分析条件などの入力設定を受けて分析制御部40に指示を与えるとともに、図示しないデータ処理部で作成されたマススペクトルなどを表示部46に描出する。
For example, when scanning the mass-to-charge ratio of the precursor ions selected by the
本実施例のMS/MS型質量分析装置は、分析制御部40及び電圧発生部41の構成及び動作にその特徴を有している。図2はこれらの概略ブロック構成図、図3は図2中の1つのD/A変換部の概略ブロック構成図、図4はパラメータテーブルの構造を示す概念図、図5及び図6は電圧制御動作を説明するための図である。
The MS / MS mass spectrometer of the present embodiment is characterized by the configuration and operation of the
分析制御部40は、データ生成部400、内部RAM401、DMA転送部402、走査制御部403を含む。例えば分析制御部40は、CPUを内蔵したシステム制御用の汎用マイクロコントローラを用いて構成することができる。分析の実行に先立って、質量分析手法、測定試料又は質量範囲、走査速度、コリジョンセル27内での開裂条件(CIDガス供給量など)、イオン化極性、などの各種分析条件が設定されると、それに応じてデータ生成部400は、各部に印加する電圧の時間的な変化を一定時間間隔毎のデジタル値で表した制御データをテーブル形式で記述したパラメータテーブルを作成する。
The
図4に示すように、パラメータテーブルは、一定時間間隔毎(例えばt1、t2、…、tn、… )に各イオン輸送構成要素に印加される電圧に対応したnビットの制御データが格納されたテーブルであり、例えば1回の質量走査に対応した制御データを含むようにすることができる。同じ質量走査を繰り返す場合には、パラメータテーブルの先頭の時刻t1から最後の時刻tnまでの制御データの読み出しを繰り返せばよい。1つの制御データのビット数は、対応して設けられたD/A変換部のビット数により異なるが12〜16ビット程度である。なお、例えば第1段四重極(Q1)24、第3段四重極(Q3)32のように高周波電圧と直流電圧との合成電圧が印加される場合には、図4中に記載のように、制御データは直流電圧DCと高周波電圧RFとに分けて設けられ、D/A変換部によりそれぞれアナログ電圧に変換された後に加算を行うようにしている。 As shown in FIG. 4, the parameter table stores n-bit control data corresponding to the voltage applied to each ion transport component at regular time intervals (eg, t1, t2,..., Tn,...). It is a table and can contain control data corresponding to one mass scan, for example. When the same mass scanning is repeated, reading of control data from the first time t1 to the last time tn of the parameter table may be repeated. The number of bits of one control data is about 12 to 16 bits although it differs depending on the number of bits of the corresponding D / A converter. In the case where a composite voltage of a high frequency voltage and a direct current voltage is applied as in the first stage quadrupole (Q1) 24 and the third stage quadrupole (Q3) 32, for example, as shown in FIG. As described above, the control data is divided into the direct-current voltage DC and the high-frequency voltage RF, and is added after being converted into analog voltages by the D / A converter.
データ生成部400では、図4に示したようなパラメータテーブルが作成され、これが内部RAM401に保存される。DMA転送部402は、内部RAM401に保存されているパラメータテーブルを、電圧発生部41からの転送要求に応じて転送する機能を有する。走査制御部403は、質量走査の開始点を決めるスタート信号等の各種の制御信号を電圧発生部41に与える。
In the data generation unit 400, a parameter table as shown in FIG. 4 is created and stored in the
電圧発生部41は、DMA制御部410、テーブル保持部411、データ読み出し部412、タイミング制御部413、及び出力される電圧に応じた数だけ用意されたD/A変換部414を含む。テーブル保持部411はパラメータテーブルを保持する容量を持つメモリであり、DMA制御部410は分析制御部40からDMA転送されるパラメータテーブルを構成するデータを受けてこれをテーブル保持部411に格納する。このパラメータテーブルのDMA転送は、後述するデータの読み出しとは非同期で行われる。
The
データ読み出し部412はタイミング制御部413から与えられる読み出し開始信号を受けて、テーブル保持部411に格納されているパラメータテーブルの制御データをその先頭(つまり時刻t1)から各時刻毎、つまり図4に示したテーブルで横方向に1行ずつ読み出し、それぞれに対応付けられたD/A変換部414へと送出する。この1行分の制御データの読み出し及び各D/A変換部414への送り出しは、予め決められた時間内、即ち、一定時間間隔で与えられる同期信号(図6(a)参照)の時間間隔内で終了するように制御される(図6(b)参照)。
The
図3に示すように、各D/A変換部414は、クロック信号に応じてシリアル入力されるデータ(制御データ)を1ビットずつ読み込んでパラレル出力に変換するシフトレジスタ50と、そのシフトレジスタ50のnビットの出力を同期信号に応じてラッチするラッチ回路51と、そのラッチ回路51のnビットの出力であるデジタル値に応じたアナログ電圧を出力するD/A変換器52と、を備える。各D/A変換部414へのシリアルデータの入力のタイミングは同一とは限らないが、それぞれシフトレジスタ50にデータを読み込ませた後に共通の同期信号により同時にラッチ回路51にデータをラッチさせる。これにより、各D/A変換部414においてアナログ出力、つまり各イオン輸送構成要素に印加する電圧を同期的に更新することができる。
As shown in FIG. 3, each D / A
したがって、図6に示したように、或る同期信号と次の同期信号との間の期間に、テーブル保持部411に格納されているパラメータテーブルから読み出された1行分の制御データが各D/A変換部414に送られて、それぞれのシフトレジスタ50に保持される。そして、上記次の同期信号がD/A変換部414に入力されると、その直後に、各D/A変換部414のアナログ出力が一斉に変化する。これが同期信号の入力毎に繰り返される。
Therefore, as shown in FIG. 6, control data for one row read from the parameter table stored in the
上述したように、このMS/MS型質量分析装置では、上述のようにESIノズル15から発したイオンの一部が最終的にイオン検出器34に到達するまでの経路は長く、特にコリジョンセル27内で減速されることでイオンの通過には或る程度の時間が掛かる。そこで、第1段四重極24で質量選択されたイオンが或る時間d1だけ遅れてコリジョンセル27に到達し、さらにこのコリジョンセル27内で開裂により生成されたイオンがまた別の或る時間d2だけ遅れて第3段四重極32に到達する際の、それぞれの遅延時間d1、d2を考慮してパラメータテーブルが作成される。実際には、各段を通過する際の時間遅延は分析条件に応じてほぼ決まるから、データ生成部400は設定された分析条件から遅延時間を推算し、その遅延時間だけずれた走査が実行されるように制御データを生成する。
As described above, this MS / MS mass spectrometer has a long path until a part of the ions emitted from the
具体的には、例えば遅延時間d1、d2が与えられると、第1段四重極24の質量走査の開始時点からd1だけ遅れて多重極イオンガイド30での質量走査を開始し、そのの質量走査の開始時点からさらにd2だけ遅れて第3段四重極32の質量走査を開始されるように、制御データの時系列的な変化の開始点の位置をパラメータテーブル上でずらすようにすればよい。これにより、図5に示すように、第1段四重極24(Q1)、多重極イオンガイド30(Q2)、第3段四重極32(Q3)へのそれぞれの印加電圧の変化を時間差を持って行うことができる。この結果、ESIノズル15で生成された各種イオンの中で、分析条件に適合したイオンのみが適切に選択され、効率良く輸送されつつ開裂され、さらにそのプロダクトイオンの中で分析条件に適合したイオンのみが適切に選択されてイオン検出器34に到達し得る。
Specifically, for example, when delay times d1 and d2 are given, mass scanning with the
なお、質量走査の際にリアルタイムで電圧制御を行うには、例えばD/A変換部414へのデータの送出などの動作の高速性が要求される。そこで、D/A変換部414を除いて、電圧発生部41は、例えばFPGAなどを利用したハードウエア回路により実現することが望ましい。この場合、電圧発生部41全体を1個のFPGAで実現してもよいが、回路規模、消費電力、或いは入出力ピン数の制限などにより、1個にすることが難しい場合には、複数個に分割してもよい。
Note that, in order to perform voltage control in real time during mass scanning, for example, high-speed operation such as sending data to the D /
また、時間経過に従って電圧値を変化させる必要がないものについては、つまり、単にバイアス直流電圧のみを印加すればよいものについては、上記のような電圧の制御対象から除いてもよい。 In addition, those that do not require the voltage value to change with time, that is, those that only need to apply a bias DC voltage, may be excluded from the voltage control target as described above.
また、上記実施例で示した、分析制御部40や電圧発生部41、D/A変換部414などのブロック構成はあくまでも一例であり、同等の機能を別の構成で実現できることは当業者であれば容易に理解できる。
In addition, the block configuration of the
また、それ以外の点について、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正、追加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。 Further, other changes, modifications, additions, and additions as appropriate within the scope of the present invention are naturally included in the scope of the claims of the present application.
10…イオン化室
11、12、13…中間真空室
14…分析室
15…ESIノズル
16…脱溶媒管
17…イオンレンズ
18…スキマー
19、21…イオンガイド
20、22…隔壁
23…プリロッド電極
24…第1段四重極(第1段多重極)
25…ポストロッド電極
26…レンズ電極
27…コリジョンセル
28…入射側電極
29…出射側電極
30…多重極イオンガイド(第2段多重極)
31…プリロッド電極
32…第3段四重極(第3段多重極)
33…アパーチャ電極
34…イオン検出器
34a…コンバージョンダイノード
34b…二次電子増倍管
40…分析制御部
400…データ生成部
401…内部RAM
402…DMA転送部
403…走査制御部
41…電圧発生部
410…DMA制御部
411…テーブル保持部
412…データ読み出し部
413…タイミング制御部
414…D/A変換部
44…中央制御部
45…入力部
46…表示部
50…シフトレジスタ
51…ラッチ回路
52…D/A変換器
DESCRIPTION OF
25 ...
31 ...
33 ...
402 ...
Claims (3)
a)後記制御データを受けて保持し、後記同期信号に対応して前記保持した制御データをD/A変換したアナログ電圧を、前記各イオン輸送構成要素への印加電圧として出力する複数のD/A変換部と、
b)各イオン輸送構成要素への印加電圧の時間的変化を示す一定時間間隔毎の電圧値に対応した制御データがテーブル形式で格納されたパラメータテーブルを保持するテーブル記憶部と、
c)前記テーブル記憶部に保持されているパラメータテーブルの制御データを読み出して対応する各D/A変換部に送出するとともに、或る時刻に対応した全ての制御データが各D/A変換部に保持された後に共通の前記同期信号を各D/A変換部に与える制御データ設定制御部と、
を含むことを特徴とするMS/MS型質量分析装置。
Arranged in an ion source, a first stage multipole that allows ions having a specific mass-to-charge ratio to be selected as precursor ions from various ions generated by the ion source, and a collision cell that cleaves the precursor ions A second stage multipole that converges and transports the precursor ion and the product ion generated by the cleavage while converging, and a third stage multiple that selectively passes ions having a specific mass-to-charge ratio among the product ions. A multi-pole circuit, an ion detector for detecting ions that have passed through the third multipole, an ion source between the first multipole, a third multipole and an ion detector, One or a plurality of ion transport optical elements disposed between any or all of the poles, and the first to third multipoles and the ion transport optical element when performing mass spectrometry Voltage applying means for applying a different analog voltages to the ion transport elements, in MS / MS mass spectrometer having a, the voltage applying means,
a) A plurality of D / Ds that receive and hold post-control data and output an analog voltage obtained by D / A converting the held control data in response to a post-synchronization signal as an applied voltage to each ion transport component An A conversion unit;
b) a table storage unit for holding a parameter table in which control data corresponding to voltage values at fixed time intervals indicating temporal changes in applied voltage to each ion transport component is stored in a table format;
c) The control data of the parameter table held in the table storage unit is read out and sent to each corresponding D / A conversion unit, and all control data corresponding to a certain time is sent to each D / A conversion unit. A control data setting control unit that provides each D / A conversion unit with the common synchronization signal after being held;
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