特許 7115129 飛行時間型質量分析装置およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-01

(45)【発行日】2022-08-09

(54)【発明の名称】飛行時間型質量分析装置およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01J 49/40 20060101AFI20220802BHJP

   G01N 27/62 20210101ALI20220802BHJP

【ＦＩ】

H01J49/40

G01N27/62 E

G01N27/62 D

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2018149773

(22)【出願日】2018-08-08

(65)【公開番号】P2020024890

(43)【公開日】2020-02-13

【審査請求日】2020-12-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001069

【氏名又は名称】特許業務法人京都国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】出水 秀明

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】再公表特許第２０１０／０９５５８６（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特開２００７－０４６９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３４６７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００１６９７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】再公表特許第２０１７／０１７７８７（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特表２００６－５１７７２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ４９／４０

Ｇ０１Ｎ ２７／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フライトチューブと、
前記フライトチューブに接続されているイオン導入部と、
前記フライトチューブ内を飛行したイオンを検出するイオン検出器と、
前記イオン導入部および前記フライトチューブを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、繰り返し行われる複数回の測定において、前記イオン導入部が前記フライトチューブに導入するイオンの蓄積状態を順次変更し、
前記制御部は、イオンの量を相対的に多く設定した測定での検出結果に基づいて存在比が相対的に小さなイオンの飛行時間を算出し、イオンの量を相対的に少なく設定した測定での検出結果に基づいて存在比が相対的に大きなイオンの飛行時間を算出する飛行時間型質量分析装置。

【請求項2】

請求項１に記載の飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン導入部はイオントラップを有する飛行時間型質量分析装置。

【請求項3】

請求項２に記載の飛行時間型質量分析装置において、
前記蓄積状態の変更は、前記イオントラップへの蓄積時間の変更により行う、
飛行時間型質量分析装置。

【請求項4】

フライトチューブと、
前記フライトチューブに接続されているイオン導入部と、
前記フライトチューブ内を飛行したイオンを検出するイオン検出器と、
前記イオン導入部および前記フライトチューブを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、繰り返し行われる複数回の測定において、前記イオン導入部が前記フライトチューブに導入するイオンの蓄積状態を順次変更する飛行時間型質量分析装置において、
前記制御部は、前記複数回の測定の結果に基づいて複数の前記蓄積状態から最適蓄積状態を決定する、飛行時間型質量分析装置。

【請求項5】

請求項４に記載の飛行時間型質量分析装置において、
前記制御部は、前記最適蓄積状態を決定した後に、前記蓄積状態の変更に際し、前記最適蓄積状態の測定回数を他の蓄積状態よりも多く設定する、飛行時間型質量分析装置。

【請求項6】

請求項４または請求項５に記載の飛行時間型質量分析装置において、
前記制御部は、前記複数回の測定の結果における少なくとも１種類のイオン検出結果のピーク強度に基づいて、前記最適蓄積状態を決定する、飛行時間型質量分析装置。

【請求項7】

請求項４または請求項５に記載の飛行時間型質量分析装置において、
前記制御部は、前記複数回の測定の結果における少なくとも１種類のイオン検出結果の時間幅に基づいて前記最適蓄積状態を決定する、飛行時間型質量分析装置。

【請求項8】

請求項４または請求項５に記載の飛行時間型質量分析装置において、
前記制御部は、前記複数回の測定の各結果におけるイオン検出量の積分値に基づいて、前記最適蓄積状態を決定する、飛行時間型質量分析装置。

【請求項9】

請求項４または請求項５に記載の飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出器とは別に、前記フライトチューブに導入されたイオンの量を検出する第２イオン検出器を有し、
前記制御部は、前記複数回の測定の各回における前記第２イオン検出器のイオン検出量の積分値に基づいて、前記最適蓄積状態を決定する、飛行時間型質量分析装置。

【請求項10】

請求項４から請求項９までのいずれか一項に記載の飛行時間型質量分析装置において、
前記制御部は、前記最適蓄積状態において測定された結果を表示部に表示させる、飛行時間型質量分析装置。

【請求項11】

請求項６または請求項７に記載の飛行時間型質量分析装置において、
前記制御部は、前記測定の結果から、前記最適蓄積状態の決定に使用したイオン検出結果以外の少なくとも一部を除外して表示部に表示させ、または、測定結果データベースに
集積する、飛行時間型質量分析装置。

【請求項12】

飛行時間型質量分析装置を制御するプログラムにおいて、
コンピュータを含むデータ処理装置に、
繰り返し行われる複数回の測定において、イオン導入部からフライトチューブに導入するイオンの蓄積状態を順次変更する制御を行わせ、
前記制御により、イオンの量を相対的に多く設定した測定での検出結果に基づいて存在比が相対的に小さなイオンの飛行時間を算出し、イオンの量を相対的に少なく設定した測定での検出結果に基づいて存在比が相対的に大きなイオンの飛行時間を算出するプログラム。

【請求項13】

飛行時間型質量分析装置を制御するプログラムにおいて、
コンピュータを含むデータ処理装置に、
繰り返し行われる複数回の測定において、イオン導入部からフライトチューブに導入するイオンの蓄積状態を順次変更する制御を行わせ、
前記データ処理装置に、前記複数回の測定の結果に基づいて複数の前記蓄積状態から最適蓄積状態を決定させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛行時間型質量分析装置およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

飛行時間型質量分析装置（以下、ＴＯＦＭＳと称すことがある）では、分析対象のイオンに一定の運動エネルギを付与し、フライトチューブ内に形成される飛行空間にイオンを導入して飛行空間中を飛行させる。そして、各イオンが一定の距離を飛行するのに要する時間を測定し、その飛行時間に基づいて各イオンの質量電荷比（ｍ／ｚ）を算出する。
また、飛行時間型質量分析装置において、分析対象イオンをフライトチューブに導入する前にイオントラップに蓄積し、分析対象イオンの数を増大させ、測定精度を高める方法も提案されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１７/０１７７８７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

飛行時間型質量分析装置の分析対象は電荷を有するイオンであるため、装置に導入するイオンの数が増えると、いわゆる空間電荷効果により測定精度が低下する恐れがある。現状要求されている測定精度においては、空間電荷効果の影響は問題となるレベルではない。ただし、将来的にはより高精度かつ高分解能の質量分析装置を実現するために、イオン数の一層の増大やフライトチューブ内の飛行距離の一層の増大が必要になり、この結果、空間電荷効果の影響が増大し、空間電荷効果を無視できなくなるという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の好ましい態様による飛行時間型質量分析装置は、フライトチューブと、前記フライトチューブに接続されているイオン導入部と、前記フライトチューブ内を飛行したイオンを検出するイオン検出器と、前記イオン導入部および前記フライトチューブを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、繰り返し行われる複数回の測定において、前記イオン導入部が前記フライトチューブに導入するイオンの蓄積状態を順次変更する。
さらに好ましい態様では、前記イオン導入部はイオントラップを有する。
さらに好ましい態様では、前記蓄積状態の変更は、前記イオントラップへの蓄積時間の変更により行う。
さらに好ましい態様では、前記制御部は、前記複数回の測定の結果に基づいて複数の前記蓄積状態から最適蓄積状態を決定する。
さらに好ましい態様では、前記制御部は、前記最適蓄積状態を決定した後に、前記蓄積状態の変更に際し、前記最適蓄積状態を他の蓄積状態よりも多く設定する。
さらに好ましい態様では、前記制御部は、前記複数回の測定の結果における少なくとも１種類のイオン検出結果のピーク強度に基づいて、前記最適蓄積状態を決定する。
さらに好ましい態様では、前記制御部は、前記複数回の測定の結果における少なくとも１種類のイオン検出結果の時間幅に基づいて前記最適蓄積状態を決定する。
さらに好ましい態様では、前記制御部は、前記複数回の測定の各結果におけるイオン検出量の積分値に基づいて、前記最適蓄積状態を決定する。
さらに好ましい態様では、前記イオン検出器とは別に、前記フライトチューブに導入されたイオンの量を検出する第２イオン検出器を有し、前記制御部は、前記複数回の測定の各回における前記第２イオン検出器のイオン検出量の積分値に基づいて、前記最適蓄積状態を決定する。
さらに好ましい態様では、前記制御部は、前記最適蓄積状態において測定された結果を表示部に表示させる。
さらに好ましい態様では、前記制御部は、前記測定の結果から、前記最適蓄積状態の決定に使用したイオン検出結果以外の少なくとも一部を除外して表示部に表示させ、または、測定結果データベースに集積する。
本発明の好ましい態様によるプログラムは、飛行時間型質量分析装置を制御するプログラムにおいて、コンピュータを含むデータ処理装置に、繰り返し行われる複数回の測定において、イオン導入部からフライトチューブに導入するイオンの蓄積状態を順次変更する制御を行わせる。
さらに好ましい態様によるプログラムは、前記データ処理装置に、前記複数回の測定の結果に基づいて複数の前記蓄積状態から最適蓄積状態を決定させる。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、空間電荷効果による悪影響を低減した、高精度かつ高分解能な飛行時間型質量分析装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１実施形態の飛行時間型質量分析装置の構成を示す図。

【図2】図２は、複数の測定毎のイオン輸送光学系の輸送効率の一例を示す図。

【図3】図３は、測定結果の一例を示し、図３（ａ）は輸送効率が低い場合の測定結果を、図３（ｂ）は輸送効率が中程度の場合の測定結果を、図３（ｃ）は輸送効率が高い場合の測定結果を、それぞれ表す。

【図4】図４は、第２実施形態の飛行時間型質量分析装置のイオン導入部の構成を示す図。

【図5】図５は、表示部に表示される測定結果の変形例を表す図。

【図6】図６は、複数の測定毎のイオン輸送光学系の輸送効率の別の例を示す図。

【図7】図７は、ソフトウエアの実施形態が実行するフローチャートの一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

（飛行時間型質量分析装置の第１実施形態）
図１は、本第１実施形態の飛行時間型質量分析装置１００の構成を示す概念図である。飛行時間型質量分析装置１００は、イオン導入部１と、イオン導入部１に接続されている真空チャンバ１３と、真空チャンバ１３の内部に設けられているフライトチューブ１４とを備える。

【0009】

イオン導入部１内のイオン化室２には、イオン源としてのエレクトロスプレイイオン化（ＥＳＩ）を行うためのＥＳＩスプレー３が設けられている。分析対象成分を含む試料液がＥＳＩスプレー３に供給されると、ＥＳＩスプレー３から試料液が静電噴霧されることで試料液中の試料由来のイオンが生成される。なお、イオン化方法はこれに限るものではない。

【0010】

生成された各種イオンは加熱キャピラリ４を通過し、イオンガイド５により収束されてスキマー６を通じて、オクタポール型のイオンガイド７に至る。イオンガイド７により収束されたイオンは四重極マスフィルタ８に導入され、四重極マスフィルタ８に印加されている電圧に応じた特定の質量電荷比を有するイオンのみが四重極マスフィルタ８を通り抜ける。このイオンはプリカーサイオンと呼ばれる。プリカーサイオンは、多重極型のイオンガイド１０が設けられているコリジョンセル９に導入され、外部から供給されるＣＩＤガスとの衝突によってプリカーサイオンは解離し、各種のプロダクトイオンが生成される。

【0011】

コリジョンセル９で生成された各種のプロダクトイオンは、イオン輸送光学系１２により案内され、イオン導入部１と接続されている真空チャンバ１３内に導入される。
不図示であるが、イオン導入部１および真空チャンバ１３には、真空ポンプが接続されており、それらの内部は減圧状態に保たれている。

【0012】

真空チャンバ１３の内部には、絶縁性で且つ振動吸収性能の高い支持部材１５が設けられている。そして、略角筒形状または略円筒形状のフライトチューブ１４は、その外側面の少なくとも一部が支持部材１５に支持され、支持部材１５を介して真空チャンバ１３に支持されている。
また、図示しない支持部材を介して、このフライトチューブ１４に対し直交加速電極１６及びイオン検出器２０がそれぞれ固定されている。直交加速電極１６はフライトチューブ１４の一部である。フライトチューブ１４の内部の下側には、多数の円環状又は矩形環状の反射電極から成るリフレクタ１９が配置されている。これにより、フライトチューブ１４の内部には、リフレクタ１９により形成される反射電場でイオンが折り返されるリフレクトロン型の飛行空間ＦＡが設けられている。

【0013】

フライトチューブ１４はステンレス等の金属製であり、所定の直流電圧がフライトチューブ１４に印加される。また、リフレクタ１９を構成する複数の反射電極には、フライトチューブ１４に印加される電圧を基準としてそれぞれ異なる直流電圧が印加される。これによりリフレクタ中には反射電場が形成され、それ以外の飛行空間ＦＡは無電場および無磁場で且つ高真空となる。

【0014】

＋Ｘ方向に進行して直交加速電極１６に導入されたイオンは、所定のタイミングで押出電極１７および引出電極１８間に所定の電場が形成されることにより－Ｚ方向に加速されることで飛行を開始する。直交加速電極１６から射出されたイオンは、破線の飛行経路ＦＰに示すとおり、まず飛行空間ＦＡ中を自由飛行した後、リフレクタ１９により形成される反射電場で＋Ｚ方向に折り返され、飛行空間ＦＡ中を再び自由飛行してイオン検出器２０に到達する。

【0015】

飛行空間中のイオンの速度は当該イオンの質量電荷比に依存する。そのため、略同時に飛行空間ＦＡに導入された異なる質量電荷比を有する複数種のイオンは、飛行する間に質量電荷比に応じて分離され、時間差を有してイオン検出器２０に到達する。イオン検出器２０による検出信号は制御部３０に入力され、各イオンの飛行時間が質量電荷比に換算されることでマススペクトルが作成され、質量分析がなされる。

【0016】

制御部３０は、内部にＣＰＵ３１、メモリ３２、およびハードディスク３３を備え、プログラムをメモリ３２またはハードディスク３３に格納し、そのプログラムをＣＰＵ３１に実行させることで、飛行時間型質量分析装置１００の各部を制御することができる。
制御部３０は、直交加速電極１６に対して、所定のタイミングで押出電極１７と引出電極１８との間に所定の電場を形成させるための指令も行う。

【0017】

より高精度または高分解能な質量分析を行うためには、飛行空間ＦＡのイオンの飛行経路ＦＰは、より長いことが好ましい。飛行経路ＦＰを長くすることにより、イオンの質量電荷比に依存する速度差が、より大きな時間差となって測定されるためである。
ただし、飛行経路ＦＰを長くするとイオンの飛行時間が増大するため、イオン同士の電荷による反発力等のイオンから発生する電界・磁界の相互作用の作用時間も増大し、すなわち空間電荷効果の影響が大きくなる。

【0018】

そこで、本第１実施形態においては、フライトチューブ１４内のイオンの飛行とイオン検出器２０によるイオンの検出とを含む測定を複数回行うとともに、各回の測定においてイオン導入部１からフライトチューブ１４に導入されるイオンの量を変更するものとしている。各回の測定に先立って、制御部３０はイオン輸送光学系１２に指令を送り、イオン輸送光学系１２を構成する各電極に印加する電圧を変更させる。これによりイオン輸送光学系１２の結像条件が変更されるため、イオン輸送光学系１２の輸送効率、すなわちコリジョンセル９を射出した後にフライトチューブ１４の一部である直交加速電極１６に誘導されるイオンの割合が変更される。従って、各回の測定毎に、イオン導入部１からフライトチューブ１４に導入されるイオンの量（イオンの蓄積状態）を変更することができる。

【0019】

図２は、複数回の測定ごとに設定するイオン輸送光学系１２の輸送効率の一例を示すグラフである。グラフの横軸は測定回数Ｆｎであり、グラフの縦軸はイオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓを表す。
図２に示した例では、測定はＦ１からＦ９までの９回行われるものとしている。そして、イオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓは、測定Ｆ１、Ｆ４、Ｆ７の３回ではＳ１に設定され、測定Ｆ２、Ｆ５、Ｆ８の３回ではＳ２に設定され、測定Ｆ３、Ｆ６、Ｆ９の３回ではＳ３に設定される。

【0020】

図３は、測定の結果の一例を示すグラフであり、図３（ａ）はイオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓが低い（図２に示したＳ１）の場合の測定結果を、図３（ｂ）はイオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓが中程度（図２に示したＳ２）の場合の測定結果を、図３（ｃ）はイオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓが高い（図２に示したＳ３）の場合の測定結果をそれぞれ表す。

【0021】

図３（ａ）～図３（ｃ）の各グラフの横軸はイオンの飛行時間Ｔｆであり、縦軸はイオン検出器２０に検出されたイオンの量である。図３の例では、測定対象のイオンには、３種類のイオンＩａ、Ｉｂ、Ｉｃが含まれており、それぞれの質量電荷比の違いにより、各イオンの飛行時間Ｔｆに差が生じている。
図３の例では、イオンＩａは測定対象のイオンの中での存在比が比較的少なく、イオンＩｃは測定対象のイオンの中での存在比が比較的多く、イオンＩｂの存在比はそれらの中間程度である。

【0022】

図３（ａ）に示す測定結果の場合、イオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓが低いために、測定時にイオン導入部１からフライトチューブ１４に導入されたイオンの蓄積状態も低く、従って１回の測定で検出されるイオンの総量も少ない。この条件においては、存在比の小さなイオンＩａの検出結果Ｉａ１およびイオンＩｂの検出結果Ｉｂ１も小さくなり、測定ノイズに影響されイオンＩａおよびイオンＩｂの正確な飛行時間を決定することは難しい。
一方、存在比の大きなイオンＩｃの検出結果Ｉｃ１は、この条件においては、ノイズレベルよりも十分に高く、かつ検出結果Ｉｃ１が飽和することもないので、飛行時間を正確に決定すること、すなわち、高精度に質量電荷比を測定することができる。
このとき、飛行時間の決定は、例えば制御部３０が、検出結果Ｉｃ１のうちの所定のレベル以上の部分についての重心を算出することにより行う。

【0023】

図３（ｂ）に示す測定結果の場合、イオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓが中程度のために、存在比の小さなイオンＩａの検出結果Ｉａ２は小さく、正確な飛行時間の決定のためには十分ではない。
しかし、存在比が中程度のイオンＩｂの検出結果Ｉｂ２は飽和せず、ノイズレベルよりも十分に高い。従って、イオンＩｂの飛行時間を正確に決定すること、すなわち高精度に質量電荷比を測定することができる。

【0024】

ただし、図３（ｂ）に示す測定結果の場合には、存在比の大きなイオンＩｃの検出結果Ｉｃ２は飽和している。そして、イオン検出器２０が飽和する程の大量のイオンＩｃが略同時に飛行経路ＦＰ上を飛行したことにより、検出結果Ｉｃ２は空間電荷効果の悪影響を強く受けている。その結果、検出結果Ｉｃ２を用いてイオンＩｃの質量電荷比を測定しても、高精度な測定は困難となる。

【0025】

図３（ｃ）に示す測定結果の場合、イオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓが高いために、測定時にイオン導入部１からフライトチューブ１４に導入されたイオンの蓄積状態も高くなる。このため、存在比の小さなイオンＩａについても十分な検出結果Ｉａ３を得ることができ、イオンＩａの飛行時間を正確に決定し、高精度に質量電荷比を測定することができる。
ただし、存在比が中程度のイオンＩｂの検出結果Ｉｂ３、および存在比が高いイオンＩｃの検出結果Ｉｃ３は飽和してしまう。イオン検出器２０が飽和する程のイオンによる空間電荷効果の悪影響は、上述の場合と同様であり、イオンＩｂおよびイオンＩｃについては、図３（ｃ）に示す測定結果から高精度で質量電荷比を測定することは困難である。

【0026】

以上の複数回の測定をまとめると、存在比の小さなイオンＩａの飛行時間はイオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓを高く（Ｓ３）設定した測定での検出結果Ｉａ３に基づいて算出し、存在比が中程度のイオンＩｂの飛行時間はイオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓを中程度（Ｓ２）に設定した測定での検出結果Ｉｂ２に基づいて算出し、存在比の大きなイオンＩｃの飛行時間はイオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓを低く（Ｓ１）設定した測定での検出結果Ｉｃ１に基づいて算出することで、空間電荷効果による悪影響を低減した、高精度かつ高分解能な飛行時間の測定を行うことができる。

【0027】

なお、イオン導入部１からフライトチューブ１４に導入するイオンの蓄積状態を変更する方法は、上述したイオン輸送光学系１２の輸送効率の変更に限られるわけではない。イオン導入部１を構成する他の要素であるイオンガイド５およびイオンガイド７に印加する電圧や、コリジョンセル９内の多重極型のイオンガイド１０に印加する電圧を変更することによって、イオン導入部１からフライトチューブ１４に導入するイオンの蓄積状態を変更することもできる。

【0028】

（第１実施形態の効果）
（１）以上の第１実施形態の飛行時間型質量分析装置は、フライトチューブ１４と、フライトチューブ１４に接続されているイオン導入部１と、フライトチューブ１４内を飛行したイオンを検出するイオン検出器２０と、イオン導入部１およびフライトチューブ１４を制御する制御部とを備え、制御部３０は、繰り返し行われる複数回の測定において、イオン導入部１がフライトチューブ１４に導入するイオンの蓄積状態を順次変更する構成を有している。
このため、空間電荷効果による悪影響を低減した、高精度かつ高分解能な飛行時間型質量分析装置を実現できる。

【0029】

（飛行時間型質量分析装置の第２実施形態）
第２実施形態の飛行時間型質量分析装置は、上述の第１実施形態の飛行時間型質量分析装置とほぼ同様であるが、イオン導入部１ａのみが上述の第１実施形態のイオン導入部１とは異なっている。
図４は、第２実施形態の飛行時間型質量分析装置のイオン導入部１ａの概略を示す図である。第２実施形態の飛行時間型質量分析装置のイオン導入部１ａにおいては、コリジョンセル９とイオン輸送光学系１２の間に、イオントラップ２２を設けている。イオントラップ２２は例えば四重極イオントラップである。

【0030】

第２実施形態の飛行時間型質量分析装置では、コリジョンセル９で生成された各種のプロダクトイオンは、イオントラップ２２に蓄積された後、所定のタイミングでイオントラップ２２から放出され、イオン輸送光学系１２により案内され、フライトチューブ１４の一部である直交加速電極１６に導入される。イオントラップ２２のイオンの蓄積および放出は、制御部３０からの指令に基づいて行われる。
本第２実施形態においては、各種のプロダクトイオンをイオントラップ２２に蓄積して放出することができるので、１回の測定でフライトチューブ１４内を飛行するイオンの数を、上述の第１実施形態よりも多く設定することができ、ノイズに対する信号（イオン検出量）を増大させ、Ｓ／Ｎの良い計測が可能となる。

【0031】

（第２実施形態の変形例１）
上述のイオントラップ２２を設ける代わりに、コリジョンセル９自体に、イオントラップ機能を持たせることもできる。すなわち、たとえば図４に示すように、コリジョンセル９に入口レンズ電極１１ａ及び出口レンズ電極１１ｂを設け、コリジョンセル９内で生成されたプロダクトイオンを一時的に蓄積する構成としても良い。
この場合にも、制御部３０からの指令に基づいて、所定のタイミングで入口レンズ電極１１ａ及び出口レンズ電極１１ｂにイオンを排出するための電圧を印加して、蓄積したイオンを放出する。

【0032】

図４では、イオントラップ２２とともにイオン蓄積効果を付加したコリジョンセル９を示している。しかし、イオントラップ２２を備えない図１の装置のコリジョンセル９にイオン蓄積効果を付加してもよい。

【0033】

（第２実施形態および変形例１の効果）
（２）以上の第１実施形態の飛行時間型質量分析装置は、上述の第１実施形態の飛行時間型質量分析装置に加えて、イオン導入部１はイオントラップ２２を有する構成としている。
これにより、１回の測定でフライトチューブ１４内を飛行するイオンの数をより多くすることができ、Ｓ／Ｎの良い計測が可能となる。
なお、第２実施形態および変形例１においても、上述の第１実施形態と同様に、フライトチューブ１４内を飛行するイオンの数が増加しても、空間電荷効果による悪影響を受けることはない。

【0034】

（第２実施形態の変形例２）
変形例２では、上述の第２実施形態または変形例１において、イオントラップ２２またはコリジョンセル９のイオン蓄積時間を変更することで、フライトチューブ１４の直交加速電極１６に導入するイオンの蓄積状態を変更する。なお、これに併せて、さらにイオン導入部１内のイオン輸送光学系１２、イオンガイド５、およびイオンガイド７に印加する電圧を変更して、イオン導入部１の輸送効率も変更しても良い。

【0035】

（変形例２の効果）
（３）以上の変形例２の飛行時間型質量分析装置は、上述の第２実施形態の飛行時間型質量分析装置に加えて、蓄積状態の変更をイオントラップ２２により行う構成とするか、またはコリジョンセル９への蓄積時間の変更により行う構成とするため、イオン導入部１で生成されるイオンを効率良く、測定に使用することができる。

【0036】

（変形例３）
変形例３の飛行時間型質量分析装置では、上述の各実施形態および各変形例の飛行時間型質量分析装置において、イオンの蓄積状態を異ならせて行った複数回の測定の結果に基づいて、制御部３０が最適蓄積状態を決定する。
例えば、図３に示した測定結果に対して、制御部３０は、オペレータが指定したイオンの検出量のピーク値が、飽和せず、かつノイズレベルよりも十分に高い蓄積状態を決定する。

【0037】

例えば、オペレータがイオンＩ２を指定した場合には、図３（ｂ）に示したイオンＩｂの検出結果Ｉｂ２がこの条件を満たすため、図３（ｂ）の結果を測定した際に使用した、イオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓ２を、最適蓄積状態として決定する。
オペレータが２種類のイオンを指定した場合には、２種類のイオンに対して、それぞれの最適蓄積状態を決定することもできる。
なお、イオンの検出量がノイズレベルよりも十分に高いとは、例えば、イオンの検出量が、ノイズレベルの標準偏差の４倍以上の大きさであるかを基準として判断すればよい。

【0038】

以下のアルゴリズムにより最適蓄積時間を決定することもできる。
（１）制御部３０は、検出された複数のイオンのうちの最も検出量が少ないイオンについて、そのイオン検出量のピーク値が飽和せず、かつノイズレベルよりも十分に高いレベルとなる輸送効率Ｓ（蓄積状態）を、最適蓄積状態としてもよい。

【0039】

（２）制御部３０は、複数回の測定結果から、オペレータが指定したイオンのイオン検出量の時間幅が、所定の時間幅の範囲となっている測定結果を選定し、その測定結果を得た際の輸送効率Ｓ（蓄積状態）を、最適蓄積状態としてもよい。
測定されたイオン検出量の時間幅とは、例えば、イオン検出量の時間的な半値全幅であり、これは、概ね飛行時間型質量分析装置の時間分解能と一致する。従って、測定されたイオン検出量の時間幅が装置の時間分解能の例えば２倍以上であれば、その測定結果は、空間電荷効果による悪影響を受けたと推定される。一方、測定されたイオン検出量の時間幅が装置の時間分解能の例えば半分以下であれば、その測定結果はノイズの影響を受けていると推定される。
よって、イオン検出量の時間幅が、所定の時間幅の範囲となっている測定結果を選定することで、最適蓄積状態を決定することができる。

【0040】

（３）制御部３０は、複数回の測定の各結果におけるイオン検出量の積分値に基づいて、最適蓄積状態を決定することもできる。この場合には、各イオンに対してのその検出量に基づいての最適蓄積状態の決定は困難であるが、最適蓄積状態の決定に必要な演算量を削減することができ、短時間での決定が可能になる。

【0041】

（４）飛行時間型質量分析装置では、フライトチューブ１４を飛行したイオンを検出するイオン検出器２０以外に、フライトチューブ１４の一部である直交加速電極１６に導入されて、直交加速電極１６を通過したイオンを検出する第２イオン検出器２１を備えていても良い。第２イオン検出器２１に検出されるイオンの量は、イオン検出器２０に検出されるイオンの量に比例する。従って、第２イオン検出器２１によるイオン検出量に基づいて、フライトチューブ１４を飛行するイオンの量が推定できるため、制御部３０は、複数回の測定の各結果における第２イオン検出器２１によるイオン検出量に基づいて、最適蓄積状態を決定することもできる。

【0042】

変形例３の飛行時間型質量分析装置は、さらに表示部３４を備え、上述の最適蓄積状態において測定された結果（イオン検出量対飛行時間のグラフ等）を表示部３４に表示する構成とすることもできる。これによりオペレータは、最適な測定条件で測定された結果を表示部３４上に見ることができる。
また、上述の最適蓄積状態が、オペレータが指定したイオンや存在比が最も少ないイオンに基づいて決定されている場合には、その検出結果から、その最適蓄積状態の決定に使用したイオンの検出結果を表す部分以外の、少なくとも一部を除外して表示部３４に表示させることもできる。

【0043】

図５は、このような表示の一例を示す図であり、図５は、基本的には図３（ｂ）に示した測定結果を示している。上述のように、図３（ａ）～図３（ｃ）に示した測定結果においては、例えばオペレータがイオンＩ２を指定した場合には、図３（ｂ）の結果が、イオンＩ２に対する最適蓄積状態での測定結果である。そして、図３（ｂ）の測定結果においては、イオンＩｃの検出結果Ｉｃ２は飽和している。そこで、図５に示した表示においては、図３（ｂ）の測定結果から、イオンＩｂの検出結果Ｉｂ２を表す部分以外の少なくとも一部であるイオンＩｃの検出結果Ｉｃ２を表す部分を、除外して表示している。

【0044】

このように表示することにより、不必要な情報を削除し、必要な情報だけをオペレータに対して示すことができる。
なお、上述の、最適蓄積状態の決定に使用したイオンの検出結果を表す部分以外の少なくとも一部を除外した測定結果を表示部３４に表示する代わりに、あるいは表示部３４への表示と併せて、測定結果データベースに集積、すなわち記憶させても良い。
測定結果データベースは、制御部３０の中の記憶装置（メモリ３２、ハードディスク３３等）の中にあっても良く、あるいは、ネットワークＮＷを介して接続されるサーバ３５の中にあってもよい。

【0045】

（変形例４）
変形例４の飛行時間型質量分析装置では、上述の変形例３の飛行時間型質量分析装置において、上述の最適蓄積状態が決定された後に、後続する複数回の計測において決定された最適蓄積状態を他の蓄積状態よりも多く設定する。
図６は、変形例４における蓄積状態（イオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓ）の設定の例を示す図であり、上述の図２と同様の図である。

【0046】

図６においては、最初の３回（Ｆ１～Ｆ３）の測定では、上述の第１実施形態と同様に、輸送効率Ｓを順次Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に設定する。そして、この３回の測定に基づいて、制御部３０は、輸送効率Ｓ３が最適蓄積状態であることを決定する。すると、その後の多数回の測定においては、制御部３０は、最適蓄積状態である輸送効率Ｓ３を、他の輸送効率Ｓ１および輸送効率Ｓ２よりも多く設定して、測定を行う。すなわち、一例として、輸送効率Ｓ１で測定が行われるのは測定Ｆ４およびＦ８の２回、輸送効率Ｓ２で測定が行われるのは測定Ｆ５およびＦ９の２回であるのに対し、最適蓄積状態である輸送効率Ｓ３での測定は、測定Ｆ６、Ｆ７、Ｆ１０、Ｆ１１の計４回の測定を行う。

【0047】

（変形例４の効果）
（４）以上の変形例４の飛行時間型質量分析装置では、上述の変形例３の飛行時間型質量分析装置において、上述の最適蓄積状態が決定された後に、後続する複数回の計測において決定された最適蓄積状態を他の蓄積状態よりも多く設定する。
このように、最適蓄積状態での測定を他の蓄積状態での測定より多く行うことにより、オペレータが指定したイオン、または存在比が少なく従って測定精度が低下しがちなイオンについての測定精度を向上させることができる。

【0048】

（プログラムの実施形態）
上記の各実施形態および各変形例において、飛行時間型質量分析装置１００の上記の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行させてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、光ディスク、メモリカード等の可搬型記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものを含んでもよい。また上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせにより実現するものであってもよい。

【0049】

また、上述したプログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等のデータ信号を通じて提供することができる。例えば、図１中のＣＰＵ３１、メモリ３２およびハードディスク３３を備える制御部３０は、ＣＤ－ＲＯＭを介してプログラムの提供を受ける。また、制御部３０はネットワークＮＷとの接続機能を有している。ネットワークに接続されているサーバ３５は上記プログラムを提供するサーバコンピュータとしても機能し、ハードディスク３３等の記録媒体にプログラムを転送する。すなわち、プログラムをデータ信号として搬送波により搬送して、ネットワークＮＷを介して送信する。このように、プログラムは、記録媒体や搬送波などの種々の形態のコンピュータ読み込み可能なコンピュータプログラム製品として供給できる。

【0050】

図７は、一例として、上述の変形例４の飛行時間型質量分析装置１００を制御するプログラムが、ＣＰＵ３１により実行され、飛行時間型質量分析装置１００のイオン導入部１、フライトチューブ１４、および制御部３０を制御する、フローチャートを示す。
始めにステップＳ１０１において、最初のＮ回（Ｎは任意の自然数で、例えば３回）の測定のイオン蓄積状態（イオン導入部１のイオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓ等）等の測定条件を決定する。

【0051】

ステップＳ１０２では、プログラムは制御部３０を制御して、Ｊ回目（Ｊは１以上、Ｎ以下）の測定のイオン導入部１のイオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓや、イオントラップ２２の蓄積時間を設定する。そして、ステップＳ１０３で、プログラムは制御部３０を制御して、直交加速電極１６に電圧を印加して、Ｊ回目の測定を行う。
ステップＳ１０４では、測定がＮ回行われたか否かを判断し、Ｎ回測定していればステップＳ１０５に進み、Ｎ回測定していなければステップＳ１０２に戻る。

【0052】

ステップＳ１０５では、プログラムは制御部３０を制御して、上述のＮ回の測定の結果から最適蓄積状態を決定する。最適蓄積状態を決定する方法は上述のとおりである。そして、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で決定した最適蓄積状態での測定が、他の蓄積状態よりも多く行われるように、後続するＭ回（Ｍは任意の自然数）の測定の測定条件を決定する。

【0053】

ステップＳ１０７では、プログラムは制御部３０を制御して、Ｋ回目（Ｋは１以上、Ｍ以下）の測定のイオン導入部１のイオン輸送光学系１２の輸送効率Ｓや、イオントラップ２２の蓄積時間を設定する。そして、ステップＳ１０８で、プログラムは制御部３０を制御して、直交加速電極１６に電圧を印加して、Ｋ回目の測定を行う。
ステップＳ１０９では、測定がＭ回行われたか否かを判断し、Ｍ回測定していればステップＳ１１０に進み、Ｍ回測定していなければステップＳ１０７に戻る。

【0054】

ステップＳ１１０では、プログラムは、制御部３０に、上述の測定の結果に基づいて、検出された各イオンの質量電荷比の算出等の、測定の結果の解析を行わせる。また、上述のように、必要に応じて、検出されたイオンの量と飛行時間の関係を表す測定結果から、不要な部分（指定されたイオンに対応する部分以外の部分）を削除する処理も行う。
ステップＳ１１１では、測定され、解析や各種の処理のなされた測定結果を、表示部３４に表示させ、またはデータベースに蓄積させる。

【0055】

ステップＳ１１２では、測定結果および解析や各種の処理のなされた測定結果に基づいて、ステップＳ１０５で決定した最適蓄積状態が適切であったか否か、すなわち最適蓄積状態の変更が必要か否かを判断する。そして、変更が必要と判断した場合には、ステップＳ１０１に進み、Ｎ回の各測定条件を変更した上で、再度ステップＳ１０１以降の処理を行う。変更が不要と判断した場合には、測定を終了する。

【0056】

なお、図７に示したフローチャートの各ステップは、必ずしもその全ての実行が必要とされるものではない。例えば、ステップＳ１０６からステップＳ１０９については、実施を省略しても良い。

【0057】

上記では、種々の実施形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、各実施形態は、それぞれ単独で適用しても良いし、組み合わせて用いても良い。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0058】

１００…飛行時間型質量分析装置、１，１ａ…イオン導入部、２…イオン化室、３…ＥＳＩスプレー、４…加熱キャピラリ、５，７…イオンガイド、６…スキマー、８…四重極マスフィルタ、９…コリジョンセル、１０…電極、１２…イオン輸送光学系、１３…真空チャンバ（ＴＯＦ部）、１４…フライトチューブ、１５…支持部材、１６…直交加速電極、１７…押出電極、１８…引出電極、２０…イオン検出器、２１…第２イオン検出器、２２…四重極イオントラップ、ＦＡ…飛行空間、ＦＰ…飛行経路、１９…リフレクタ、３０…制御部、３１…ＣＰＵ、３２…メモリ、３３…ハードディスク、３４…表示部、３５…サーバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】