JP2004349139A - Ion trap mass spectrometer - Google Patents
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Abstract
【課題】パラメータの設定値を容易に設定することが出来るイオントラップ質量分析装置を提供する。
【解決手段】イオントラップ質量分析装置において、表示部は、少なくともリング電極に印加する主RF電圧とエンドキャップに印加する補助RF電圧を時間軸に沿ってグラフ化して表示し設定するためのパラメータ設定画面と、az=−8eU/
mr0 2Ω2とqz=−4eV/mr0 2Ω2 の2軸で表されるマチューの安定領域を表示する安定領域表示画面が表示され、制御部は、前記パラメータ設定画面の質量分析を行う期間における前記主RF電圧及び補助RF電圧の設定値から共鳴イオンを算出し、前記安定領域表示画面に当該算出された共鳴イオンが表される線分を重畳表示する。
【効果】パラメータ設定が原理的に最適な設定になっているかを容易に確認しながら設定することが出来る。
【選択図】 図1An ion trap mass spectrometer capable of easily setting parameter setting values is provided.
In an ion trap mass spectrometer, a display unit sets a parameter for displaying and setting at least a main RF voltage applied to a ring electrode and an auxiliary RF voltage applied to an end cap in a graph along a time axis. Screen and az = -8eU /
A stable area display screen displaying a stable area of Mathieu represented by two axes of mr 0 2 Ω 2 and q z = -4 eV / mr 0 2 Ω 2 is displayed, and the control unit performs mass analysis on the parameter setting screen. The resonance ions are calculated from the set values of the main RF voltage and the auxiliary RF voltage during the period of performing the above, and the line segment representing the calculated resonance ions is superimposed on the stable region display screen.
[Effect] The parameter can be set while easily confirming whether the parameter setting is optimally set in principle.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、質量分析装置に関する。特に、イオントラップ技術を用いる質量分析装置の制御,分析パラメータ設定に関する。
【0002】
【従来の技術】
イオントラップ質量分析装置は、1950年代にDr. Paulにより発明され、その後、多くの研究者やメーカーにより、イオントラップ質量分析装置に関して様々な改良が成されてきた。例えば,マススペクトルの取得の基本的手法は、下記特許文献1に示されている。更に下記特許文献2や特許文献3には、補助交流電圧(Supplementary AC voltage)を印加してイオンを共鳴的に放出して検出する方法が開発された。また、イオントラップ空間に圧力1mTorr(10−3Torr)程度のHeガスを導入することで、分解能や感度が大幅に改善されることも示された。
【0003】
現在使用されているイオントラップ質量分析装置には、MS/MS測定やMSn測定など様々な測定を行うことができ、それに応じて、イオントラップ内に蓄積する質量範囲の指定,特定質量数範囲以外の質量数のイオンをイオントラップ電極外へ排出するアイソレーションの指定,積算時間や回数,MS/MS時のCID(Collision−induced dissociation:衝突誘起解離)電圧など、非常に多くの測定用のパラメータを設定する必要がある。
【0004】
イオントラップ質量分析装置において、最も基本的なものは、下記特許文献2のFig.2や特許文献3の図2にも示されている安定化包絡線(いわゆるMathieu安定曲線である。)であり、az=−(8eU)/(mr0 2ω2),qz=(4eV)/(mr0 2ω2)の2式で表される。この線内が安定領域とされ、イオントラップ電極の大きさ、及び印加される電圧によってこれらのパラメータが決まり、イオンがイオントラップ空間内にトラップされるか否かが決まる。
【0005】
【特許文献1】
米国特許第4,540,884号
【特許文献2】
米国特許第4,736,101号
【特許文献3】
特開平6−76790号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
現在の装置においては、これら数々のパラメータの設定方法は、予め装置に標準で用意されているパラメータを使用するか、またはこの標準で用意されたパラメータの数値を使用者が変更することで行われる。
【0007】
使用者がパラメータを設定する場合、装置に付属のデータ処理装置のモニタ及び入力装置(キーボード,ポインティングデバイスなど)を用いて、パラメータの数値を直接入力することで設定変更が行われることが通常である。しかしながら、数値を入力するのみでは、そのパラメータが原理的に最適な設定になっているかどうかの確認を使用者が認識するのは困難である。
【0008】
さらに、イオンをイオントラップ電極から質量分散させて出射させる際に、イオントラップ電極への印加電圧をスキャンするが、このスキャン時の条件を変更しようとした時に、現在の装置では、使用者が自らの意図するような条件で自由にスキャン条件を組む事が容易に出来なかった。この場合、使用者は、スキャン条件のプログラムそのものを変更しなければならなかった。そのため、新たに所望のスキャン条件のプログラムを多大な労力を掛けて作成しなければならなかった。
【0009】
さらに、新たなスキャン条件のプログラムを組んでも、装置上の電源電圧の制約,メモリの制約などがあり、また、これらの制約を満たしても、測定対象のイオンを安定な状態で効率良く溜め込みイオントラップから出射するための条件、すなわち原理的に最適な条件の検討(即ち、Mathieu の安定曲線等に適合した条件なのか)も容易ではなかった。
【0010】
上記従来技術では、パラメータ設定に対する原理的な最適値の確認手段、パラメータ設定に対するスキャンプログラムの生成機能がなく、使用者が自由にスキャン方式、パラメータを変更することへの配慮がされておらず、スキャン方式の変更などによる分析の妨げとなる問題があった。
【0011】
本発明の目的は、分析に使用する適切なパラメータの設定値を容易に設定することが出来るイオントラップ質量分析装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、リング電極と一対のエンドキャップ電極を有し、当該電極に高周波電圧を印加することでイオンをトラップするトラップ空間を形成するイオントラップ部と、当該イオントラップ部から排出されたイオンを検出する検出部と、前記イオントラップへの印加電圧の制御を行う制御部と、前記検出部によって得られる検出結果および前記イオントラップ部への印加電圧の設定値を表示する表示部を有するイオントラップ質量分析装置において、前記表示部は、少なくとも前記リング電極に印加する主RF電圧と前記エンドキャップに印加する補助RF電圧を時間軸に沿ってグラフ化して表示し設定するためのパラメータ設定画面と、az=−8eU/mr0 2Ω2とqz=−4eV/mr0 2Ω2(当該数式において、U=DC電圧,V=RF電圧,m=質量,e=電荷,Ω=RF周波数,r0 =イオントラップ空間の回転半径とする。)の2軸で表されるマチューの安定領域を表示する安定領域表示画面が表示され、前記制御部は、前記パラメータ設定画面の質量分析を行う期間における前記主RF電圧及び補助RF電圧の設定値から共鳴イオンを算出し、前記安定領域表示画面に当該算出された共鳴イオンが表される線分を重畳表示することである。
【0013】
上記構成により、パラメータ設定が原理的に最適な設定になっているかを容易に確認しながら設定することが出来る。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図1,図3を用いて説明する。
【0015】
図3は本発明が適用されるイオントラップ質量分析装置の概略構成図である。イオントラップは、対向して配置された2つのエンドキャップ電極3111と3112と、このエンドキャップ電極間に配置されたリング電極301から構成される。これらの電極へ電圧を印加することにより、電極に囲まれた空間にイオンを蓄積することの出来るイオントラップ空間が形成される。リング電極301には、RF電圧111がRFジェネレータ及びアンプ303から印加される。同様に、エンドキャップ電極3111と3112には、補助RFジェネレータ及びアンプ313からAUX(補助電界)電圧121が印加される。RFジェネレータ及びアンプ303及び補助RFジェネレータ及びアンプ313の制御は、制御部330によって成される。イオントラップへの印加電圧の制御により、イオンの蓄積,排出の制御が行われる。
【0016】
イオントラップ空間に外部から導入されるか、又はイオントラップ空間内部で生成されたイオンは、イオントラップ空間で蓄積された後、各電極への印加電圧の制御により、イオントラップ空間から排出される。排出されたイオンは、エンドキャップ電極3112に空けられた出射口より出射し、検出器321で検出される。検出信号はプリ・アンプ322で増幅され、制御部330に取り込まれ、データ処理が行われ、モニタ画面331に検出結果として表示される。
【0017】
図1は、本装置で質量分析を行う場合のモニタ画面331に表示されるスキャン設定画面の例である。パラメータ設定画面101と測定信号表示画面102から構成されている。尚、以降に説明するモニタ画面331における表示画面の制御や、オペレータからの指示入力に基づくパラメータの再計算などの演算は、全て制御部330によって行われる。
【0018】
パラメータ設定画面101は、MSnの分析を行う場合の設定例を示しており、リング電極301に印加されるRF電圧111及びDC電圧112と、エンドキャップ電極3111,3112に印加されるAUX(補助電界)電圧121及びDC電圧122が設定される。それぞれ、横軸が時間、縦軸が電圧値で示される。このパラメータ設定画面101では、時間軸上で早い時間帯(左側)から順に、イオンのインジェクション期間(イオントラップ空間へイオンを導入する期間)114,アイソレーション期間(必要なイオンのみをトラップし、不要なイオンを排除する期間)115,アクティベーション期間(トラップされているイオンを開裂させるMS/MSを行う期間)116,マス・アナリシス期間(質量分析を行う期間)117に分けられ、それぞれの期間において、図に示すようにリング及ぶエンドキャップ電極に印加する電圧が設定されている。この表示でそれぞれ太い実線で示している電圧値が任意に設定出来るパラメータとなる。具体的には、マウス等のポインティングデバイスによってマウスカーソル(図示せず)を変更したい箇所の実線へ移動させドラッグし、任意の箇所へ移動後ドロップすることで設定値を変更することが出来る。
【0019】
また、RF電圧111及びDC電圧112とAUX(補助電界)電圧121及びDC電圧122は同一画面で同一時間軸上に配置する。これによって設定の誤りを防止し、時間タイミングも容易に正確に設定可能となる。
【0020】
さらに、この画面内には、信号取り込みボタン201と安定領域表示ボタン202を配置している。例えば、RF電圧111のアイソレーション期間115の電圧設定値を破線1151のように変更する場合、使用者がポインティングデバイスを用いてドラッグ&ドロップによって設定線を変更した後、信号取り込みボタン201を押すと、変更後の電圧値が予め格納されている装置の許容電圧と比較される。変更後の電圧が装置の許容電圧内であれば、変更された後の設定線を分析プログラムとして登録し、分析を実行する。変更後の電圧が装置の許容電圧を越えている場合には、設定パラメータに対するエラー・メッセージ103で示すように「アイソレーション電圧が高すぎます。××V以下の電圧に設定して下さい。」と表示する。また、条件によっては、「RF電圧が高過ぎます。」や「AUX電圧が高過ぎます。」や「RF電圧とAUX電圧との正負の整合が取れていません。」等の表示を行う。
【0021】
パラメータ設定画面101で設定された条件に沿って分析が行われ、イオンの検出が行われると、m/z(質量対電荷比)が取得された順に測定信号表示画面102に表示される。測定信号表示画面102は、縦軸が信号強度、横軸が時間である。図1では、スペクトル1341,1342,1343が取得された場合の例を示している。パラメータ設定画面101と測定信号表示画面102の時間軸は同一となるように表示されている。
【0022】
尚、パラメータ設定画面101と測定信号表示画面102は同一画面上ではなく、それぞれ独立したウィンドウに表示するようにしても良いし、パラメータ変更毎に測定データを保存し並列に表示しても良い。また、測定データを信号強度軸,時間軸のそれぞれもしくは、両方を拡大,縮小し表示する機能を有しても良い。また、測定データ毎に同時に測定パラメータを保存する機能を有していても良い。また、設定パラメータ毎にパラメータ設定画面101に名前を付けて保存する機能を有しても良い。これにより、標準プロトコールとして呼び出し、これの一部を変更する事で容易に所望のパラメータに使用可能となる。
【0023】
パラメータ設定画面101の安定領域表示ボタン202を押した場合について説明する。
【0024】
まず、イオンの安定領域について説明する。
【0025】
マチュー(Mathieu)の方程式からイオンの挙動は、次のようになる。
【0026】
d2u/dξ2+(au+2qucos2ξ)u=0
u=x,y,z
ξ=Ωt/2
x2+y2=r0 2
az=−2ax=−2ay=−16eU/m(r0 2+2z0 2)Ω2
qz=−2qx=−2qy=−8eV/m(r0 2+2z0 2)Ω2
z0=r0/√2(ピュアなクアドラポールの時)
az=−2ax=−2ay=−8eU/mr0 2Ω2 …(1)
qz=−2qx=−2qy=−4eV/mr0 2Ω2 …(2)
ここで、U=DC電圧,V=RF電圧,m=質量(mass),e=電荷(charge),Ω=RF周波数,r0=イオントラップ空間の回転半径(radial radius),
zo=イオントラップ空間の軸半径(axial radius)である。
【0027】
以上により、測定対象のイオンは式1,2に従い、あるa値とq値を持つ。これらa、q値からイオンがトラップ内に安定に捕捉されるか、不安定になるかは簡単に求められる。もし、a値q値が共にマチューの安定領域内に位置するなら、イオンは安定に捕捉される。もしa値かq値のどちらか、または両方とも安定領域の外に位置した場合、イオンは不安定となり,電極に衝突するかトラップ外に放出されたりしてイオンは消滅する。
【0028】
図4を用いて説明する。図4は、安定領域表示ボタン202を押した後に表示される安定領域表示画面400であり、マチューの安定領域が表示される。横軸は、(2)式で示すqz軸、縦軸は(1)式で示すaz軸である。安定領域410は、前述のrの安定領域、zの安定領域に囲まれた範囲であり、βr=0のライン411,βz=1のライン412,βr=1のライン413,βz=0のライン414に囲まれた範囲である。
【0029】
ここで、図1のマス・アナリシス期間117では、RF電圧111とAUX(補助電界)電圧121との関係で、イオンが出射される共鳴点が変化していく。そこで、安定領域表示画面400が表示される際には、マス・アナリシス期間117におけるRF電圧設定値1171,DC電圧設定値128,AUX電圧設定値127及びDC電圧設定値129から質量掃引における共鳴出射ポイントが自動的に計算され、図4の安定領域内にU/V=y(一定値)430の直線として自動的に表示する。
【0030】
また、RF電圧設定値1171上に、オペレータがマウス等のポインティングデバイスを用いて任意のポイントを指定すると、指定したポイントで共鳴出射されるイオンと同じイオンの位置が連動して安定領域表示画面400上にも表示される。例えばRF電圧設定値1171上でポイント1191,ポイント1192,ポイント1193が指定されると、各ポイントでは、それぞれm/z=x1,m/z=x2,m/z=x3(x1<x2<x3)のイオンが共鳴するものとする。安定領域表示画面400上では、U/V=0の場合には、x1,x2,x3の各イオンに対応するポイント420,ポイント421,ポイント422が共鳴出射ポイントとして表示される。このような表示を行うことにより、マス・アナリシス期間117のどの部分までが安定領域410内であり、どこまでのイオンが安定にトラップされるのかを容易に知ることが出来る。
【0031】
また、U/V=y(一定値)430の場合には、共鳴出射ポイントは、図示で示すようにそれぞれポイント4201,ポイント4211,ポイント4221となりポイント4201,ポイント4211は安定領域内であるがポイント4221は安定領域外である事が分かり、m/z=x1,m/z=x2はトラップされるがm/z=x3はトラップされないことが分かる。そこで、x1,x2,x3の全てのイオンをトラップしたい場合、U/V=y(一定値)430のyの直線を使用者がマウスカーソルを用いたドラッグ&ドロップにより、値を変えて、すなわちU/Vの直線の傾きを任意に変えて、ポイント4201,ポイント4211,ポイント4221が全て安定領域内に入るようにすれば良い。
【0032】
直線yの片端は、az=qz=0のポイントに固定であるため、直線yは、az=qz=0 のポイントを中心軸にして回転させるように変更することが出来る。このように、直線yの位置を変更することにより、トラップすべきイオンを容易に設定することが出来る。
【0033】
一方、図4の安定領域表示画面400内で設定したU/V=yに連動して、図1で示すマス・アナリシス期間117内のRF電圧設定値1171,DC電圧設定値128,AUX電圧設定値127及びDC電圧設定値129の電圧はそれぞれ自動的に変更される。例えば、RF電圧設定値1171の電圧印加パターンが固定の場合は、AUX電圧設定値127の電圧印加パターンを自動的に変更する。AUX電圧設定値127の電圧印加パターンが固定の場合は、RF電圧設定値1171及びDC電圧設定値128の電圧印加パターンを自動的に変更する。また、安定領域表示画面400内のU/V=y(一定値)430がU/V=0で設定された場合には、DC電圧設定値128及び129は、電圧値0に設定される。安定領域表示画面400には、基準電圧選択ボックス450が設けられており、RF電圧かAUX電圧の何れかのチェックボックスをチェックすることで固定する電圧を選択する。「再計算」のボックスを押下することで、上記のRF電圧設定値1171あるいはAUX電圧設定値127の変更を行う。
【0034】
また、マス・アナリシス期間117のRF電圧設定値1171の隣には、質量数をある範囲で指定する質量数指定バー1194が設けられており、このバーの範囲をポインティングデバイスによってオペレータが操作,指定することで、図4の安定領域表示画面400で表示すべき共鳴出射ポイントを点ではなく、所定の範囲として指定することが出来る。安定領域表示画面400においては、共鳴出射領域423が質量数指定バー1194で指定された領域に対応するものである。
【0035】
また、測定信号表示画面102には、パラメータ設定画面101の質量数指定バー1194の指定範囲に連動して表示される質量数確認バー1195が設けられる。質量数指定バー1194の質量範囲が変更されると、この範囲に応じて、質量数確認バー1195も範囲(横方向の長さ)が変更されるように表示される。この質量数確認バー1195を表示することにより、検出の結果得られたマススペクトルの内、どのスペクトルが質量数指定バー1194で指定した範囲であるのかを容易に確認することが出来、また質量数(m/z)と時間軸との対応も分かり、便利である。
【0036】
以上のように、パラメータ設定画面101と安定領域表示画面400を用いることで、トラップ可能なイオンを確認しながらパラメータを設定することができ、効率良く最適なパラメータを設定して分析することが可能となる。
【0037】
また、本発明の第2の実施例を図2を用いて説明する。本例では、パラメータ設定画面101において、変更したRF電圧設定値1171を設定した例であり、直線ではなく曲線となっている。当然不連続に変化させる折れ線であっても、任意の時間関数であれば設定可能である。よって、図4の安定領域表示画面400に示すように、自動的に計算してU/V=y(t)431のような曲線を表示する。前述と同様にU/V=y(t)431の形状をマウス等のポインティングデバイスによってドラッグなどして変更することで、自動的に計算してパラメータ設定画面101のRF電圧設定値1171,DC電圧設定値128,AUX電圧設定値127、及びDC電圧設定値129の電圧設定値を変更することができる。
【0038】
本発明の第3の実施例を図5を用いて説明する。
【0039】
図5の例では、グラフの軸は、縦軸がDC電圧(U)軸、横軸がRF電圧(V)軸としている。
【0040】
前述の式(1),(2)から
U=axmr0 2Ω2/8e=−aymr0 2Ω2/8e
V=qxmr0 2Ω2/4e=−qymr0 2Ω2/4e
と表すことができ、U軸,V軸での質量数に対応したイオンの安定領域の表示を行ったものである。
【0041】
この例では、パラメータ設定は前述と同様に図1のパラメータ設定画面101で行い、安定領域表示ボタン202を押すことで、図5の安定領域表示画面4001が表示されるものとする。尚、図4の安定領域表示画面400と併用しても良い。
【0042】
図5の場合では、各質量数毎に安定領域の図形の大きさが相似的に異なる。例えば、x1<x2<x3の場合、質量数m/z=x1の安定領域415,質量数m/z=x2の安定領域416,質量数m/z=x3の安定領域417となる。ここで、U/V=0の場合、共鳴出射ポイントは、それぞれポイント420,421,422となる。また、U/V=y(一定値)430の直線の場合には、質量数m/z=x1,m/z=x2,m/z=x3の共鳴出射ポイントは、それぞれポイント4201,4211,4221となり、ポイント4221が安定領域外であるためトラップされないのが分かる。安定領域表示画面4001のU/V直線430とパラメータ設定画面101のAUX電圧設定値127の電圧パターンないしRF電圧設定値1171のパターンとの自動変更の関係は前述と同様である。
【0043】
本例は、イオントラップ質量分析装置ではなく、オクタポールでのイオンの透過を検討し、同時にオクタポールにおけるイオンのトラップを検討する場合に便利である。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば、新たなスキャンを行う場合に、RF電圧などのパラメータ設定が原理的に最適な設定になっているかを容易に確認しながら設定することが出来る。また、マチューの安定領域を用いて設定を変更した場合でも、パラメータにフィードバックさせ変更することができ、容易にパラメータの設定変更が可能である。
【0045】
以上により、パラメータ設定作業における操作効率の大幅な短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】パラメータ設定画面と信号表示画面の例を示す図である。
【図2】パラメータ設定画面と信号表示画面の別の例を示す図である。
【図3】本発明で用いる装置の概略構成図である。
【図4】イオン安定領域の表示画面例を示す図である。
【図5】イオン安定領域の別の表示画面例を示す図である。
【符号の説明】
101…パラメータ設定画面、102…測定信号表示画面、103…エラー・メッセージ、111…RF電圧、114…インジェクション期間、115…アイソレーション期間、116…アクティベーション期間、117…マス・アナリシス期間、121…AUX(補助電界)電圧、126,127…AUX電圧設定値、131…測定信号(マススペクトル)、201…信号取り込みボタン、202…安定領域表示ボタン、301…リング電極、303…RFジェネレータ及びアンプ、313…補助RFジェネレータ及びアンプ、321…検出器、322…プリ・アンプ、330…制御部、331…モニタ画面、400,4001…安定領域表示画面、1171…RF電圧設定値、1194…質量数指定バー、3111,3112…エンドキャップ電極。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mass spectrometer. In particular, it relates to control of a mass spectrometer using an ion trap technique and analysis parameter setting.
[0002]
[Prior art]
Ion trap mass spectrometers were introduced in the 1950's by Dr. It was invented by Paul, and since then many researchers and manufacturers have made various improvements on ion trap mass spectrometers. For example, a basic method of acquiring a mass spectrum is disclosed in Patent Document 1 below. Further, in
[0003]
The ion trap mass spectrometer in current use, it is possible to perform a variety of measurements such as MS / MS measurement and MS n measurements, accordingly, the specified mass range to accumulate in the ion trap, a particular mass range A large number of measurements, such as the designation of isolation for discharging ions with mass numbers other than those outside the ion trap electrode, the integration time and number of times, and the CID (Collision-induced dissociation) voltage during MS / MS. You need to set parameters.
[0004]
The most basic ion trap mass spectrometer is shown in FIG. 2 and a stabilizing envelope (so-called Mathieu stability curve) also shown in FIG. 2 of Patent Document 3, where az = − (8 eU) / (mr 0 2 ω 2 ) and q z = ( 4 eV) / (mr 0 2 ω 2 ). The inside of this line is a stable region, and the size of the ion trap electrode and the applied voltage determine these parameters, and determine whether or not ions are trapped in the ion trap space.
[0005]
[Patent Document 1]
US Patent No. 4,540,884 [Patent Document 2]
US Patent No. 4,736,101 [Patent Document 3]
JP-A-6-76790
[Problems to be solved by the invention]
In the current device, the setting method of these various parameters is performed by using a parameter prepared as a standard in the device in advance or by changing the numerical value of the parameter prepared in the standard by the user. .
[0007]
When a user sets a parameter, the setting is usually changed by directly inputting a numerical value of the parameter using a monitor and an input device (a keyboard, a pointing device, etc.) of a data processing device attached to the device. is there. However, it is difficult for the user to recognize whether or not the parameters are optimally set in principle only by inputting numerical values.
[0008]
Furthermore, when ions are mass-dispersed and emitted from the ion trap electrode, the voltage applied to the ion trap electrode is scanned. It was not easy to freely set the scanning conditions under the conditions intended by the company. In this case, the user has to change the scan condition program itself. Therefore, it is necessary to newly create a program with desired scanning conditions with a great deal of effort.
[0009]
Furthermore, even if a program for a new scan condition is set, there are restrictions on the power supply voltage on the apparatus and restrictions on the memory. Even when these restrictions are satisfied, ions to be measured are stored efficiently in a stable state and efficiently. It was not easy to study conditions for emission from the trap, that is, conditions that were optimal in principle (that is, conditions suitable for Mathieu's stability curve, etc.).
[0010]
In the above prior art, there is no means for confirming the principle optimum value for the parameter setting, and there is no function of generating a scan program for the parameter setting, and no consideration is given to the user freely changing the scanning method and parameters. There was a problem that hindered analysis due to a change in the scanning method.
[0011]
An object of the present invention is to provide an ion trap mass spectrometer capable of easily setting appropriate parameter setting values used for analysis.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A feature of the present invention for achieving the above object is that an ion trap portion having a ring electrode and a pair of end cap electrodes, and forming a trap space for trapping ions by applying a high-frequency voltage to the electrode, A detection unit for detecting ions discharged from the ion trap unit, a control unit for controlling the voltage applied to the ion trap, a detection result obtained by the detection unit, and a set value of the voltage applied to the ion trap unit In the ion trap mass spectrometer having a display unit for displaying, the display unit graphs and displays at least a main RF voltage applied to the ring electrode and an auxiliary RF voltage applied to the end cap along a time axis. a parameter setting screen for setting, a z = -8eU / mr 0 2
[0013]
With the above configuration, it is possible to set while easily confirming whether the parameter setting is optimally set in principle.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0015]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an ion trap mass spectrometer to which the present invention is applied. The ion trap is composed of two
[0016]
Ions introduced from the outside into the ion trap space or generated inside the ion trap space are accumulated in the ion trap space and then discharged from the ion trap space by controlling the voltage applied to each electrode. The ejected ions are emitted from the emission opening provided in the end cap electrode 3112 and detected by the
[0017]
FIG. 1 is an example of a scan setting screen displayed on the
[0018]
[0019]
The
[0020]
Further, in this screen, a
[0021]
When the analysis is performed according to the conditions set on the
[0022]
Note that the
[0023]
A case where the stable
[0024]
First, the ion stable region will be described.
[0025]
From Mathieu's equation, the behavior of ions is as follows.
[0026]
d 2 u / dξ 2 + ( a u + 2q u cos2ξ) u = 0
u = x, y, z
ξ = Ωt / 2
x 2 + y 2 = r 0 2
a z = -2a x = -2a y = -16eU / m (
q z = -2q x = -2q y = -8eV / m (
z 0 = r 0 / √2 (for pure quadrapole)
a z = -2a x = -2a y = -8eU /
q z = -2q x = -2q y = -4eV /
Where U = DC voltage, V = RF voltage, m = mass, e = charge, Ω = RF frequency, r 0 = radial radius of ion trap space,
zo = axial radius of the ion trap space.
[0027]
As described above, the ion to be measured has a certain a value and a certain q value in accordance with
[0028]
This will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a stable
[0029]
Here, in the
[0030]
When the operator designates an arbitrary point on the RF
[0031]
When U / V = y (constant value) 430, the resonance emission points are
[0032]
One end of the line y are the fixed point of a z = q z = 0, the straight line y can be changed so as to rotate about axis points a z = q z = 0. Thus, by changing the position of the straight line y, ions to be trapped can be easily set.
[0033]
On the other hand, in conjunction with U / V = y set in the stable
[0034]
Further, a mass
[0035]
Further, the measurement
[0036]
As described above, by using the
[0037]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This example is an example in which the changed RF
[0038]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0039]
In the example of FIG. 5, the axis of the graph is a DC voltage (U) axis on the vertical axis and an RF voltage (V) axis on the horizontal axis.
[0040]
The aforementioned formula (1), (2) from U = a x mr 0 2 Ω 2 / 8e = -
V = q x mr 0 2 Ω 2 / 4e = -
The stable region of ions corresponding to the mass numbers on the U axis and the V axis is displayed.
[0041]
In this example, it is assumed that the parameter setting is performed on the
[0042]
In the case of FIG. 5, the size of the graphic in the stable region is different for each mass number. For example, when x1 <x2 <x3, the
[0043]
This example is convenient not when examining the permeation of ions at the octapole but at the same time when examining the trapping of ions at the octapole, instead of the ion trap mass spectrometer.
[0044]
【The invention's effect】
According to the present invention, when performing a new scan, it is possible to set parameters such as an RF voltage while easily confirming whether or not parameters are optimally set in principle. Further, even when the setting is changed using the Mathieu stable area, the parameter can be fed back and changed, and the parameter setting can be easily changed.
[0045]
As described above, the operation efficiency in the parameter setting operation can be significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a parameter setting screen and a signal display screen.
FIG. 2 is a diagram showing another example of a parameter setting screen and a signal display screen.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an apparatus used in the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a display screen of an ion stable region.
FIG. 5 is a diagram showing another example of a display screen of an ion stable region.
[Explanation of symbols]
101: Parameter setting screen, 102: Measurement signal display screen, 103: Error message, 111: RF voltage, 114: Injection period, 115: Isolation period, 116: Activation period, 117: Mass analysis period, 121 ... AUX (auxiliary electric field) voltage, 126, 127 AUX voltage set value, 131 measurement signal (mass spectrum), 201 signal acquisition button, 202 stable area display button, 301 ring electrode, 303 RF generator and amplifier, 313: auxiliary RF generator and amplifier, 321: detector, 322: preamplifier, 330: control unit, 331: monitor screen, 400, 4001: stable area display screen, 1171: RF voltage set value, 1194: mass number designation Bar, 3111, 3112 ... Endoki -Up electrode.
Claims (8)
前記表示部は、少なくとも前記リング電極に印加する主RF電圧と前記エンドキャップに印加する補助RF電圧を時間軸に沿ってグラフ化して表示し設定するためのパラメータ設定画面と、az=−8eU/mr0 2Ω2とqz=−4eV/mr0 2Ω2(当該数式において、U=DC電圧,V=RF電圧,m=質量,e=電荷,Ω=RF周波数,r0 =イオントラップ空間の回転半径とする。)の2軸で表されるマチューの安定領域を表示する安定領域表示画面が表示され、
前記制御部は、前記パラメータ設定画面の質量分析を行う期間における前記主RF電圧及び補助RF電圧の設定値から共鳴イオンを算出し、前記安定領域表示画面に当該算出された共鳴イオンが表される線分を重畳表示することを特徴とするイオントラップ質量分析装置。An ion trap section having a ring electrode and a pair of end cap electrodes, forming a trap space for trapping ions by applying a high-frequency voltage to the electrodes, and a detection section for detecting ions discharged from the ion trap section A control unit for controlling the voltage applied to the ion trap, and a display unit for displaying a detection result obtained by the detection unit and a set value of the voltage applied to the ion trap unit. ,
The display unit is a parameter setting screen for displaying and setting at least the main RF voltage applied to the ring electrode and the auxiliary RF voltage applied to the end cap in a graph along a time axis, and az = -8 eU / Mr 0 2 Ω 2 and q z = -4 eV / mr 0 2 Ω 2 (where U = DC voltage, V = RF voltage, m = mass, e = charge, Ω = RF frequency, r 0 = ion A stable area display screen that displays the Mathieu stable area represented by the two axes of the trap space is displayed.
The control unit calculates resonance ions from the set values of the main RF voltage and the auxiliary RF voltage during a period in which the mass analysis of the parameter setting screen is performed, and the calculated resonance ions are displayed on the stable region display screen. An ion trap mass spectrometer characterized by superimposing and displaying line segments.
前記パラメータ設定画面は、イオントラップ空間へイオンを導入する期間、必要なイオンのみをトラップし、不要なイオンを排除する期間、トラップされているイオンを開裂させるMS/MSを行う期間、質量分析を行う期間に区分され、それぞれの期間ごとに主RF電圧及び補助RF電圧の電圧値の設定及び変更が行われることを特徴とするイオントラップ質量分析装置。In claim 1,
The parameter setting screen includes a period for introducing ions into the ion trap space, a period for trapping only necessary ions and eliminating unnecessary ions, a period for performing MS / MS for cleaving trapped ions, and a mass analysis. The ion trap mass spectrometer is characterized in that the operation is divided into periods in which the main RF voltage and the auxiliary RF voltage are set and changed in each period.
前記主RF電圧の質量分析を行う期間のグラフ上の任意の箇所が指定されると、当該指定箇所に対応する共鳴イオンを算出し、前記安定領域表示画面の前記線分上に、当該算出された共鳴イオンと対応するポイントを表示することを特徴とするイオントラップ質量分析装置。In claim 1,
When an arbitrary point on the graph during the period of performing the mass analysis of the main RF voltage is specified, a resonance ion corresponding to the specified point is calculated, and the calculated ion is calculated on the line segment of the stable region display screen. An ion trap mass spectrometer, which displays points corresponding to the resonance ions.
前記安定領域表示画面の前記線分の片端はaz軸とqz軸の交点に接続され、当該線分位置は前記交点を固定点として変更可能であり、当該線分位置が変更されると、前記制御部は変更後の線分の位置に応じて前記パラメータ設定画面の質量分析を行う期間における前記主RF電圧或いは補助RF電圧の設定値を変更することを特徴とするイオントラップ質量分析装置。The line segment of one end of the stable region display screen according to claim 1 is connected to the intersection of a z-axis and q z-axis, the line segment position can be changed to the intersection point as a fixed point, is the segment position When changed, the control unit changes the set value of the main RF voltage or the auxiliary RF voltage during a period in which the mass analysis of the parameter setting screen is performed according to the position of the changed line segment. Trap mass spectrometer.
前記安定領域表示画面は、前期線分位置変更後に再計算する際に、前記主RF電圧或いは補助RF電圧のいずれを変更するのかを指定する指定領域を表示することを特徴とするイオントラップ質量分析装置。In claim 4,
The stable area display screen displays a designated area for designating whether to change the main RF voltage or the auxiliary RF voltage when recalculating after changing the position of the line segment. apparatus.
前記表示部は、前記検出部によって検出されたマススペクトルを表示する測定表示画面を表示し、当該測定表示画面は前記パラメータ設定画面と同一時間上に表示することを特徴とするイオントラップ質量分析装置。In claim 1,
The ion trap mass spectrometer, wherein the display unit displays a measurement display screen displaying a mass spectrum detected by the detection unit, and the measurement display screen is displayed on the same time as the parameter setting screen. .
前記パラメータ設定画面の主RF電圧を設定するグラフ上に、前記質量分析を行う期間内の共鳴イオンを前記安定領域表示画面に反映させる範囲を指定する質量数指定バーを有し、
前記測定表示画面は、マススペクトル上に前記質量数指定バーの指定範囲を示す質量数確認バーを表示することを特徴とするイオントラップ質量分析装置。In claim 6,
On the graph for setting the main RF voltage of the parameter setting screen, having a mass number designation bar to specify the range to reflect the resonance ions in the period of performing the mass analysis on the stable region display screen,
The measurement display screen displays a mass number confirmation bar indicating a designated range of the mass number designation bar on a mass spectrum.
前記制御部は、前記パラメータ設定画面で設定される各パラメータの設定値についての閾値を記憶し、パラメータ設定時に、前記パラメータ設定画面で設定された設定値が前記閾値内かを計算し、その結果を前記表示部に表示することを特徴とするイオントラップ質量分析装置。In claim 1,
The control unit stores a threshold for a set value of each parameter set on the parameter setting screen, and at the time of parameter setting, calculates whether a set value set on the parameter setting screen is within the threshold, and as a result Is displayed on the display unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003145599A JP2004349139A (en) | 2003-05-23 | 2003-05-23 | Ion trap mass spectrometer |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019032245A (en) * | 2017-08-08 | 2019-02-28 | 株式会社島津製作所 | Operation sequence editing device, analysis control system, analysis system and operation sequence editing method |
-
2003
- 2003-05-23 JP JP2003145599A patent/JP2004349139A/en active Pending
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