質量分析裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及質量分析裝置，更詳細而言，涉及利用組合了轉換打拿極和二次電子倍增管的離子檢測儀的質量分析裝置。
【背景技術】
[0002]在質量分析裝置中，作為用于檢測離子的檢測器，常使用二次電子倍增管(參照專利文獻I)。二次電子倍增管具有多級結構的打拿極(倍增電極)，使通過離子射入而從初級的打拿極釋放出來的二次電子反復倍增。然后，使該增加的二次電子射入集電極轉換成電流信號，將其作為檢測信號提取。
[0003]為了分別向各級打拿極施加離子加速用的電壓，通常對二次電子倍增管施加固定的檢測電壓。然而，即使該檢測電壓固定，二次電子倍增管的檢測靈敏度也對離子的質荷比具有依存性，特別是在高質荷比下可觀察到靈敏度下降。這是基于下述理由。在被導入離子檢測儀時各離子被賦予相同的動能E( = eVD)，但是離子的速度V按V = (2E/m)1/2被賦予，因此質量m較大的離子的速度V小于質量m較小的離子的速度V。由于從離子向二次電子的轉換效率依存于離子的速度V，所以結果是質量m較大的離子與質量m較小的離子相比二次電子的生成量較少，檢測靈敏度下降。
[0004]因此，為了提高特別是高質量離子的靈敏度，常采用下述方法:在二次電子倍增管的前級配置施加有高電壓的轉換打拿極，使與射入該轉換打拿極的離子對應地釋放出來的二次電子射入二次電子倍增管進行檢測。由于施加于轉換打拿極的電壓越高，檢測靈敏度越高，所以通常在不產生異常放電的范圍內盡可能地將施加于轉換打拿極的電壓(下面稱為“CD電壓”)設定得較高。例如如專利文獻2公開的那樣，在存在離子量過多而檢測器發生飽和的可能性的情況下，雖然可以通過降低CD電壓來使增益下降，但是基本上CD電壓維持為固定。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2000-357487號公報
[0007]專利文獻2:日本專利4858614號公報
【發明內容】
[0008]在如上所述的將轉換打拿極和二次電子倍增管的組合作為離子檢測儀而使用的質量分析裝置中存在下述問題。
[0009]在液相色譜法質量分析裝置(LC/MS)中，使用電噴霧離子化法(ESI)或大氣壓化學離子化法(APCI)等的大氣壓離子源，在那些離子源中，使源自目標成分的離子從溶劑(流動相)中脫離并僅將該離子導入四極濾質器等質量分析器。通常，溶劑在氣化后利用真空泵的排氣作用將其去除，但是在溶劑難以氣化的情況或者由大氣壓離子源生成的溶劑的液滴較大的情況下，有時會將沒有完全去除的溶劑的液滴導入質量分析器。例如在使用水作為液相色譜法(LC)的流動相的情況下，由于水遠比有機溶劑難以氣化，所以導致水的液滴被導入質量分析器。
[0010]由于這樣的液滴多數是中性的，所以不受質量分析器的分離場(例如四極電場)的影響而穿過分離場。如果液滴到達轉換打拿極，則溶劑暴露在由施加于轉換打拿極的數kV左右的CD電壓所形成的電場中而離子化，其作為噪聲(noise)而被檢測出。其結果是，檢測信號的SN比(信噪比)下降。上述來自溶劑的噪聲的大小不僅取決于LC的流動相的種類，還取決于流動相條件以及CD電壓。例如，即使流動相的種類相同，但是如果流量大，則由于相應地大量的液滴被送入質量分析器，所以存在噪聲也增大的趨勢。此外，即使相同量的溶劑液滴到達轉換打拿極，也由于CD電壓越高越促進溶劑的離子化因而存在噪聲增大的趨勢。
[0011]如上所述，一般而言，以往為了提高對高質量離子的檢測靈敏度而盡可能地將CD電壓設定得較高，但是存在當提高CD電壓時噪聲增大的情況，此外，即使提高CD電壓，也由于在低質量離子中觀察不到像高質量離子那種程度的信號強度的改善效果，因而還存在在CD電壓升高時檢測信號的SN比卻反而下降的可能性。
[0012]本發明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種使用了組合了轉換打拿極和二次電子倍增管的離子檢測儀的質量分析裝置，其通過提高檢測信號的SN比來提高分析精度。
[0013]為了解決上述問題，本發明提供一種質量分析裝置，其包括:離子源，其將試料中的成分離子化；質量分析器，其根據質荷比分離由該離子源生成的離子；以及離子檢測儀，其用于檢測由該質量分析器分離的離子，并且具有將離子轉換成電子的轉換打拿極和使電子倍增并進行檢測的二次電子倍增管，上述質量分析裝置包括:
[0014]a)電壓施加單元，其對上述轉換打拿極施加高電壓；
[0015]b)分析執行單元，其使由上述電壓施加單元施加于上述轉換打拿極的電壓按多個階段變化，并且每次對上述轉換打拿極施加不同的電壓時，獲取此時的分析條件下的噪聲信號和針對源自于目標成分的離子的檢測信號；以及
[0016]c)最優電壓設定單元，其基于由上述分析執行單元按每個不同的施加電壓所得到的噪聲信號和檢測信號分別計算SN比，并且基于該計算結果決定在分析上述目標成分時施加于上述轉換打拿極的電壓。
[0017]在本發明涉及的質量分析裝置中，分析執行單元以將預先設定的多個階段的電壓依次施加于轉換打拿極的方式控制電壓施加單元。與此并行地，每次切換施加電壓時，分析執行單元獲取此時的分析條件之下的噪聲信號和針對源自目標成分的離子的檢測信號。
[0018]如果施加于轉換打拿極的電壓不同，則在該轉換打拿極從離子向電子的轉換效率發生變化，因此即使射入離子檢測儀的源自目標成分的離子量是固定的，檢測信號也發生變化。另一方面，例如在試料溶劑的液滴等與源自目標成分的離子一起射入離子檢測儀的情況下，如果施加于轉換打拿極的電壓不同，則轉換打拿極周邊的電場強度發生變化，源自溶劑的不期望的離子的生成效率也發生變化。因此，如果施加于轉換打拿極的電壓不同，則噪聲信號的電平也發生變化。因此，最優電壓設定單元基于通過執行實際的分析而在每個不同的施加電壓下所得到的噪聲信號的電平和檢測信號的電平來分別計算SN比。然后，基于該計算結果，找到可得到最優或與其近似的SN比的施加電壓，將其決定為在分析目標成分時施加于轉換打拿極的最優電壓。由此，從SN比的觀點出發，能夠在分析目標成分的基礎上求取適當的轉換打拿極電壓。
[0019]在本發明涉及的質量分析裝置中成為問題的、即電平根據轉換打拿極電壓變動的噪聲信號，是由在從離子源到轉換打拿極的路徑上沒有被去除而到達轉換打拿極的溶劑的液滴引起的。因此，本發明對于具備用于將液體狀試料中的成分離子化的大氣壓離子源的質量分析裝置特別有效。該大氣壓離子源包括電噴霧離子源、大氣壓化學離子源、大氣壓光離子源等。
[0020]進而，本發明涉及的質量分析裝置可以優選采用將通過液相色譜法進行了成分分離的液體試料導入上述大氣壓離子源的結構。在這種結構中，上述分析條件至少包含在液相色譜法中使用的流動相的種類和該流動相的流量(或流速)。即，分析執行單元在至少流動相是相同種類且該流動相的流量(或流速)相同的條件下，使轉換打拿極電壓按多個階段變化，并且分別獲取噪聲信號和針對源自同一目標成分的離子的檢測信號。
[0021]此外，在液相色譜法中能夠將包含在試料中的多個目標成分按時間分離，因此在多個目標成分分別溶出的時刻(即在保持時間)獲取多個階段的轉換打拿極電壓下的檢測信號，由此能夠按每種目標成分分別基于SN比來求取最優或與其近似的轉換打拿極電壓。在基于這樣求出的轉換打拿極電壓來對上述包含多個目標成分的試料進行液相色譜法質量分析時，按每種目標成分切換轉換打拿極電壓，由此無論哪個目標成分都能夠以較高的SN比來檢測。
[0022]此外，如果以將轉換打拿極電壓的切換所需要的時間(不只是單純地切換電壓，還包含切換之后直到檢測信號穩定為止所需要的時間)以上的時間設置在實際測定時間之間的方式，設定針對各源自目標成分的離子的SIM測定(選擇離子監測測定)或MRM測定(多重反應監測測定)的條件，則在該SIM測定或MRM測定時也能夠按每個質荷比不同的離子切換轉換打拿極電壓。由此，無論哪個目標成分都能夠以較高的SN比來檢測。
[0023]根據本發明涉及的質量分析裝置，能夠比現有技術提高離子檢測信號的SN比，由此能夠進行高精度、高靈敏度的質量分析。特別是，在液相色譜法質量分析裝置中，在源自液滴的噪聲信號電平變大且流動相流量較多(典型而言為lmL/min以上)、并且目標成分的離子的質荷比較小(典型而言為m/z200以下)的情況下，由降低轉換打拿極電壓所引起的噪聲減少效果顯著，另一方面離子強度的下降較小，所以可期待較大的SN比改善效果。