CN101405828A - 离子化装置 - Google Patents

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Abstract

离子化装置(2)，具备：具有用于将试样分子(A)离子化的离子化空间(2b)的离子化室(2a)、用于向离子化空间(2b)内的试样分子(A)施加电子轰击并将试样分子(A)离子化的灯丝(23a、23b)、以及用于向离子化空间(2b)内的试样分子(A)照射紫外光并将试样分子(A)离子化的放电管(29)。

Description

离子化装置
技术领域
本发明涉及离子化装置。
背景技术
在将例如有机物质等的试样分子离子化的方法之中，存在着使用加速电子轰击试样分子，将其离子化的电子轰击离子化法(EI：Electronimpact Ionization)，以及向试样分子照射光，将其离子化的光离子化法(PI：Photo Ionization)。日本专利文献1中所述的质量分析器，具备产生用于EI的热电子的灯丝和产生用于PI的激光的激光源。
日本专利文献1：日本特开2005-93152号公报
发明内容
在很多情况下，试样分子作为气体被导入，或者与运载气体一起被导入。于是，为了提高检测效率和灵敏度，优选能够离子化的区域宽广，在PI中，优选向在广范围内被导入的气体均匀地照射光。然而，日本专利文献1所述的质量分析器中，由于在PI中使用激光，因而照射范围狭窄，导致能够离子化的区域也狭窄，难以提高检测效率和灵敏度。另外，为了扩大照射范围，虽然存在着使用扩束器等或这使激光源进行扫描动作的方法，但是，不仅激光源自身导致装置的大型化，而且扩束器或扫描动作机构也导致装置更加大型化。
本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于，提供一种离子化装置，该离子化装置进行EI和PI这两者，并且，能够以小型化构成，通过在PI的时侯在广范围内向试样分子均匀地照射光，能够提高检测效率和灵敏度。
用于解决上述问题，本发明的离子化装置的特征在于，具备：具有用于将试样分子离子化的离子化空间的离子化室、用于向离子化空间内的试样分子施加电子轰击并将该试样分子离子化的电子源、以及用于向离子化空间内的试样分子照射指向性低于激光的紫外光并将该试样分子离子化的光放出单元。
上述的离子化装置，通过具备电子源、以及照射指向性低于激光的紫外光的光放出单元，从而能够进行EI和PI这两者。而且，由于照射指向性低于激光的紫外光，因而能够对被导入到更广范围的试样分子均匀地照射紫外光。由此，能够提高检测效率和灵敏度。
另外，离子化装置的特征在于，光放出单元是放电管。通过使用放电管作为光放出单元，与紫外激光源相比，能够构成小型的装置。
另外，离子化装置的特征在于，还具备配置在电子源和离子化空间之间并用于向离子化空间加速来自电子源的电子的第1加速用电极。由此，能够很好地加速从电子源放出的电子，有效地向试样分子施加电子轰击。
另外，离子化装置的特征在于，还具备配置在离子化空间外并用于捕集在离子化室中因紫外光的照射而产生的电子的电子捕集电极。如果向离子化室内照射紫外光，则通过光电效应从电极等的构成部件放出二次电子。于是，如果该二次电子进入离子化空间内，则向试样分子施加电子轰击。本来，PI是仅用于生成因EI中离子化能量过高而分解且碎片离子化的试样分子的分子离子(母离子)的优选方法，但是，通过上述的二次电子的EI，试样分子的一部分变化为碎片离子。根据上述的离子化装置，由于在离子化空间外具备用于捕集在离子化室中因紫外光的照射而产生的电子(二次电子)的电子捕集电极，因而抑制了二次电子进入离子化空间内，能够降低PI中的碎片离子的产生。
另外，离子化装置的特征在于，还具备配置在电子捕集电极和离子化空间之间，并用于向电子捕集电极加速在离子化室中因紫外光的照射而产生的电子的第2加速用电极。由此，能够更加有效地抑制二次电子进入离子化空间内。另外，在该情况下，优选离子化装置具备配置在电子源和离子化空间之间，并用于向离子化空间加速来自电子源的电子的第1加速用电极，并且，该第1加速用电极兼作为第2加速用电极。由此，由于能够用更少的部件构成装置，因而能够抑制装置的大型化。
另外，离子化装置的特征在于，电子源包括因来自光放出单元的紫外光的照射而放出电子的电子放出电极。虽然作为EI用的电子源，例如有灯丝等，但是通过如此地接受紫外光并放出电子(二次电子)的电子放出电极，也能够恰当地放出EI用的电子。
另外，离子化装置的特征在于，电子放出电极具有底部以及覆盖底部的覆盖部，覆盖部的二次电子放出效率高于底部的二次电子放出效率。如此，通过将具有较高的二次电子放出效率的覆盖部设在电子放出电极，能够更高效地放出EI用的电子。
另外，本发明的离子化装置，其特征在于，具备：具有用于将试样分子离子化的离子化空间的离子化室；用于向离子化空间内的试样分子照射指向性低于激光的紫外光并将该试样分子离子化的光放出单元；配置在离子化空间外，并进行因来自光放出单元的紫外光的照射而放出电子，向离子化空间内的试样分子施加电子轰击的电子放出动作，以及捕集因紫外光的照射而在离子化室产生的电子的电子捕集动作的第1电极；以及配置在第1电极和离子化空间之间的第2电极，其中，第1电极的电子放出动作和电子捕集动作，按照第1电极和第2电极的电位关系进行切换。
上述的离子化装置，具备向试样分子照射指向性低于激光的紫外光的光放出单元、以及因来自光放出单元的紫外光的照射而放出电子的第1电极。由此，能够同时进行EI以及PI这两者。另外，由于通过照射指向性低于激光的紫外光的光放出单元，能够向在更广范围被导入的试样分子均匀地照射紫外光，因而能够提高检测效率和灵敏度。
而且，由于具备第1和第2电极，并且上述的电子放出动作和电子捕集动作按照第1电极和第2电极的电位关系进行切换，因而能够在EI的时候有效地向离子化空间内的试样分子施加电子轰击(电子放出动作)，同时在PI的时候抑制了二次电子进入离子化空间内，能够减少碎片离子的产生(电子捕集动作)。如此，由于通过第1电极能够进行电子放出动作和电子捕集动作这两者，因而可以进一步使能够有效地进行PI和EI这两者的离子化装置小型化。
另外，离子化装置的特征在于，光放出单元为电子管。通过使用放电管作为光放出单元，能够构成小型的装置。
另外，离子化装置的特征在于，一边交替进行第1电极的电子放出动作和电子捕集动作，一边控制各个动作的动作时间。由此，即使是具有时间变化的试样分子，在考虑了时间变化的影响的同时，也能够用相同的计测获得PI时的分子离子和EI时的碎片离子。
另外，离子化装置的特征在于，还具备向离子化空间整流试样分子的整流部件。由此，由于试样分子的利用效率提高，因而能够产生很多的离子。
根据本发明，能够提供一种离子化装置，该离子化装置能够进行EI和PI这两者，并能够以小型化构成，通过在PI的时候在广范围内向试样分子均匀地照射光，能够提高检测效率和灵敏度。
附图说明
图1是本发明的离子化装置的一个实施方式的构成和具备该离子化装置的质量分析器的构成的概略示意图。
图2是详细地示意离子化装置的构成的立体图。
图3是用于说明离子化装置的动作中灯丝的EI动作的图。
图4是用于说明离子化装置的动作中放电管的PI动作的图。
图5是用于说明离子化装置的动作中不使用灯丝放出的热电子，仅使用放电管的EI动作的图。
图6是示意第1变形例涉及的离子化装置的构成的立体图。
图7是示意第2变形例涉及的离子化装置的构成的立体图。
图8是第3变形例涉及的离子化装置和具备该离子化装置的质量分析器的构成的示意图。
图9是第4变形例涉及的离子化装置和具备该离子化装置的质量分析器的构成的示意图。
符号说明
1a～1c：质量分析器
2、2c、2d、8a、8b：离子化装置
2a、9a：离子化室
2b：离子化空间
4：四重极
5：偏转器
6：检测器
7、9：框体
8b：离子化装置
10：分离器
12：整流部件
21、81：内侧电极
22、82、84：外侧电极
23a、23b、86：灯丝
29、89：放电管
85：集电极
A：试样分子
eA：热电子
eB：二次电子
IA：碎片离子
IB：分子离子
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明本发明涉及的离子化装置的优选实施方式。并且，在附图的说明中，对相同或者相当的部分标注相同的符号，省略重复的说明。
图1是本发明的离子化装置的一个实施方式涉及的离子化装置2的构成以及具备该离子化装置2的质量分析器1a的构成的概略示意图。本实施方式的质量分析器1a是用于分析从外部导入的有机物等的试样分子A的装置，除了具备离子化装置2之外，还具备四重极4、偏转器5、检测器6、以及框体7。框体7是能够保持真空气氛的容器，容纳离子化装置2、四重极4、偏转器5、以及检测器6。
离子化装置2具备离子化室2a、电子透镜形成电极28a和28b、以及放电管29。离子化室2a具有用于将试样分子A离子化的离子化空间2b，被配置在质量分析器1a的试样导入口附近。电子透镜形成电极28a和28b是用于向四重极4导入在离子化空间2b内产生的离子的零部件。作为放出指向性低于激光的光的单元的放电管29，是用于将紫外光(包括真空紫外光)照射于被导入到离子化空间2b内的试样分子A并将试样分子A离子化(PI)的部件。作为该放电管29能够将紫外光照射到较宽广的范围，优选使用例如氘灯、准分子灯、毛细放电管、以及微波放电管等，在本实施方式中，从紫外光量的变动较少的观点出发，使用所获得的数据的定量性优良的氘灯。
离子化室2a还具有内侧电极(第2电极)21、外侧电极(第1电极)22、以及灯丝23a和23b。灯丝23a和23b是用于向离子化空间2b内的试样分子A施加电子轰击，将该试样分子A离子化(EI)的电子源。灯丝23a和23b经由导线26a和26b从离子化装置2的外部接受电力供给，并向离子化空间2b内放出热电子。灯丝23a和23b被配置在离子化空间2b的外部。
外侧电极22是在不希望照射紫外光时的电子轰击将试样分子A离子化时，用于捕集因紫外光的照射而在离子化室2a中产生的二次电子的电子捕集电极。如果向离子化室内照射紫外光，则从内侧电极21或者灯丝23a、23b等的构成部件放出二次电子。外侧电极22捕集如此产生的二次电子。外侧电极22，在离子化空间2b的外部，被配置于灯丝23a、23b的外侧。外侧电极22经由导电体27与离子化装置2的外部电连接，并将捕集的二次电子送出至离子化装置2的外部。
另外，外侧电极22在希望照射紫外光时的电子轰击将试样分子A的离子化时，作为因来自放电管29的紫外光的照射而放出二次电子的电子放出电极。即，作为用于向试样分子A施加电子轰击的电子，除了能够利用来自灯丝23a、23b的热电子之外，还可以利用因紫外光的照射而从外侧电极22或者灯丝23a、23b等的构成部件产生的二次电子。在相对于试样分子A仅进行PI的情况下，虽然优选如上所述地从离子化空间2b排除二次电子，但是在相对于试样分子A同时进行PI以及EI这两着的双方的情况下，反而可以向离子化空间2b供给二次电子。通过电子放出电极(外侧电极22或者灯丝23a、23b)放出二次电子，能够向离子化空间2b提供更多的电子。并且，这种电子放出电极中，优选外侧电极22具有主要用于确保导电性的底部、以及覆盖底部且二次电子放出效率高于底部的覆盖部。由此，能够更加高效率地放出二次电子。作为二次电子放出效率高的覆盖部的材料，优选例如金、镍以及氧化镁等。
内侧电极21是兼作为第1加速用电极和第2加速用电极的电极。第1加速用电极在希望电子轰击将试样分子A离子化时，用于使从灯丝23a和23b放出的热电子或者因紫外光的照射而产生的二次电子向离子化空间2b加速，第2加速用电极在不希望照射紫外光时的电子轰击将试样分子A离子化时，用于使在离子化室2a中因紫外光的照射而产生的二次电子向外侧电极22加速。内侧电极21被配置在灯丝23a、23b以及外侧电极22和离子化空间2b之间。内侧电极21形成为例如网状或者具有开口的形状，使得向着离子化空间2b的试样分子A、热电子、以及二次电子能够通过。内侧电极21从离子化装置2的外部接受电压供给。内侧电极21，在使来自灯丝23a、23b的热电子或者来自灯丝23a、23b以及外侧电极22的二次电子向离子化空间2b加速的情况下，保持在比灯丝23a、23b以及外侧电极22高的电位。另外，内侧电极21，在使离子化室2a中所产生的二次电子向外侧电极22加速的情况下，保持在比外侧电极22低的电位。
四重极4是用于选择性地仅取出从离子化装置2射出的离子中具有特定的质量/电荷比的离子的部分。四重极4由并列配置的一对棒状电极41a和41b以及一对棒状电极42a和42b以彼此的并列配置方向交叉的方式配置而成。通过向各棒状电极41a、41b、42a、以及42b施加满足某种条件的电压(直流电压和交流电压叠加的电压)，使得只有具有与该电压条件相对应的质量/电荷比的离子能够通过各个棒状电极41a、41b、42a、以及42b之间。
偏转器5是用于向检测器6变更通过四重极4的离子的行进方向的部件，被配置在四重极4的后段。另外，检测器6是用于检测通过四重极4的离子的部件，产生与离子的个数相对应的电流。
图2是详细地示意本实施方式的离子化装置2的构成的立体图。并且，在图2中省略了离子化室2a以及放电管29的图示。
本实施方式的外侧电极22通过导线被编织成网状而构成。外侧电极22以包围内侧电极21的方式配置，形成为沿着某中心轴的圆筒状(笼状)。在外侧电极22的一端，导线被编织成网状，因而闭合，在另一端固定有圆筒环状的外侧导电体27，通过连接于外侧导电体27的导线(图中未显示)而施加规定的电压。
另外，内侧电极21由导线缠绕成螺旋状而形成，形成为沿着与外侧电极22相同的中心轴的圆筒状。而且，筒状的内侧电极21的内侧成为离子化空间2b(图1)。内侧电极21的一端被固定于圆筒环状的内侧导电体29，通过连接于内侧导电体29的导线(图中未显示)而施加规定的电压。在与内侧电极21相对应的内侧导电体29的部分形成有开口29a，在离子化空间2b内生成的离子通过开口29a被取出至电子透镜形成电极28a和28b侧。
灯丝23a和23b被配置在内侧电极21和外侧电极22之间，沿着内侧电极21和外侧电极22的中心轴延伸。灯丝23a和23b的一端经由配置在外侧电极22的外部的导线26a和26b与离子化装置2的外部(例如电源装置的电源端子)电连接。另外，灯丝23a和23b的另一端是电连接于配置在内侧电极21和外侧电极22之间的导线24的一端。导线24的另一端经由配置在外侧电极22的外部的导线26c与离子化装置2的外部(例如电源装置的接地端子)电连接。并且，绝缘材25a～25c将导线26a～26c和外侧电极22互相绝缘。
电子透镜形成电极28a和28b配置在圆板状的导电体27的背侧(与设有外侧电极22的一侧相反的另一侧)。电子透镜形成电极28a和28b在内侧电极21以及外侧电极22的中心轴方向上并列配置，形成为以该中心轴为中心的圆板状。另外，电子透镜形成电极28a和28b分别具有用于使离子化的试样分子A通过的连通的开口。电子透镜形成电极28a和28b通过施加规定的电压，形成从离子化空间2b向四重极4引出离子的电场。
对具有以上的构成的离子化装置2的动作(灯丝23a和23b的EI动作、放电管29的PI动作、以及放电管29的EI动作)进行说明。并且，在各个动作中，首先，试样分子A被取入至离子化装置2。然后，试样分子A通过外侧电极22和内侧电极21被导入至离子化空间2b。这时，作为试样分子A的物质，有时该物质单独地被取入，有时与氮气等运载气体一起被取入。
(灯丝23a和23b的EI动作)
图3是用于说明离子化装置2的动作中灯丝23a和23b的EI动作的图。在EI动作中，灯丝23a和23b经由导线26a和26b接受电力供给，放出热电子eA。这时，内侧电极21的电位V1、外侧电极22的电位V2、以及灯丝23a和23b的电位V3，满足V1＞V3≥V2的关系。所以，热电子eA形成于内侧电极21和灯丝23a、23b之间(内侧电极21和外侧电极22之间)的电场加速，并通过内侧电极21，到达离子化空间2b。
如果热电子eA到达离子化空间2b，则热电子eA轰击试样分子A。而且，在该电子轰击将试样分子A离子化的同时，试样分子A的分子内的结合断开，产生碎片离子IA。碎片离子IA被电子透镜形成电极28a和28b向四重极4(图1)加速。
并且，由于EI动作中的上述电场也能够抑制热电子eA从外侧电极22向外部飞出，因而能够抑制热电子eA在外侧电极22的外部可能引起的各种的问题，例如构成部件带电等的问题。另外，此时，如果同时进行后述的放电管29的PI动作，则产生的分子离子IB通常被热电子eA以及因紫外光照射而产生的二次电子eB进一步分解为碎片离子IA，但是，通过调整热电子eA的放出和因紫外光照射而产生的二次电子eB的放出效率，也能够同时检测碎片离子IA和分子离子IB，并调整其产生比。由此，能够同时获得例如分子量和官能团等与定性分析有关的数据。
(放电管29的PI动作)
图4是用于说明离子化装置2的动作中放电管29的PI动作的图。在PI动作中，通过放电管29从离子化装置2的外部接受电源供给，从而向离子化空间2b照射紫外光。由此，试样分子A离子化，产生分子离子(母离子)IB。分子离子IB被电子透镜形成电极28a和28b导入到四重极4(图1)。
另外，如果从放电管29照射紫外光，则通过光电效应从内侧电极21和灯丝23a、23b放出二次电子eB。二次电子eB被外侧电极22捕集。即，这时的内侧电极21的电位V1和外侧电极22的电位V2的关系满足V1≤V2。在V1＜V2的情况下，在内侧电极21和外侧电极22之间形成与EI动作的情况相反的电场。该电场使得二次电子eB向外侧电极22加速。如此，二次电子eB被抑制进入离子化空间2b，在外侧电极22被捕集(电子捕集动作)。由于二次电子eB在外侧电极22被捕集，因而能够抑制二次电子eB在离子化空间2b外部可能引起的各种的问题，例如构成部件带电等的问题。另一方面，在V1＝V2的情况下，由于二次电子eB只是以初速飞行，大多达不到能够进行EI动作的能量，因而对分子离子IB的影响依然较少。但是，二次电子eB有可能以初速到达离子化空间2b，与分子离子IB反应，从而有可能降低分子离子IB的量。
(放电管29的EI动作)
图5是用于说明离子化装置2的动作中不使用灯丝23a和23b放出的热电子，仅使用放电管29的EI动作的图。在EI动作中，放电管29向离子化空间2b照射紫外光。由此，通过光电效应从外侧电极22和灯丝23a、23b放出二次电子eB(电子放出动作)。
在本动作中，与上述的PI动作不同，内侧电极21的电位V1和外侧电极22的电位V2的关系为V1＞V2。另外，在以电位V3维持相对于灯丝23a和23b的通电的情况下，满足V1＞V3≥V2的关系。此外，电位V1和电位V2(V3)之间的电位差例如为30V～70V。由此，在内侧电极21和外侧电极22之间形成有与灯丝23a和23b的EI动作的情况相同的电场。所以，二次电子eB向离子化空间2b加速，轰击试样分子A。于是，通过该电子轰击从试样分子A产生碎片离子IA。这样，在离子化空间2b内产生的碎片离子IA被电子透镜形成电极28a和28b导入到四重极4(图1)。另外，通过在满足V1＞V2的关系的同时，调整电位差，改变该二次电子eB的加速电压，能够不只产生碎片离子IA，也产生分子离子IB。即，如果增大V1和V2的电位差即加速电压，那么，能够增加碎片离子IA，反过来，如果减小电位差，那么，能够增加分子离子IB。
此外，在该放电管29的EI动作中，由于灯丝23a、23b仅作为基于紫外光照射的二次电子放出源而起作用，因而如果通过外侧电极22等获得充分的二次电子量，那么可以没有灯丝23a、23b。另一方面，也可以在从外侧电极22或灯丝23a、23b放出二次电子eB的同时，从灯丝23a、23b放出热电子。另外，基于紫外光的照射的试样分子A的PI也同时进行，虽然产生的分子离子IB通常被二次电子eB进一步分解为碎片离子IA，但是，通过调整基于紫外光照射的二次电子eB的放出率和其加速电压，也能够同时检测碎片离子IA和分子离子IB(EI·PI同时动作)，调整其产生比。由此，能够同时获得例如分子量以及官能团等的与定性分析有关的数据。
以上虽然以分别进行各个动作的情况为前提，但是也可以以规定的时间间隔交替进行PI动作以及EI动作(包括同时产生碎片离子IA以及分子离子IB的情况)。例如，在测量试样的经时变化时，在其经时变化的时间内以PI动作(或者EI动作)测量，接着，在先前的动作时间内同样地以EI动作(或者PI动作)测量另外准备的相同试样，这种情况下，两次测量之间的试样环境有可能不相同，这时，难以将分子离子和碎片离子的各自的经时变化的信息作为相同条件下的变化进行对待。相对于此，在经时变化的时间内以较短的时间间隔交替重复，测量各个动作的情况下，在其时间内的试样的变化极小，通过各个动作求出的分子离子或者碎片离子被认为是相同环境条件下的同一个试样的信息。此外，在该情况下，优选离子化装置2还具备控制向放电管29或者灯丝23a、23b施加的电源电压以及向外侧电极22(或者内侧电极21)施加的电压的控制部(图中未显示)，并由该控制部一边控制PI动作时间以及EI动作时间，一边交替进行这些动作。
对以上说明的本实施方式涉及的离子化装置2的效果进行说明。本实施方式的离子化装置2，由于具备发出热电子eA的灯丝23a、23b和发出二次电子eB的电子放出电极(在本实施方式中，由外侧电极22或者灯丝23a、23b兼任)的所谓电子源、以及指向性低于激光的光放出单元即放电管29，因而能够进行EI和PI这两者。而且，放电管29由于指向性低于激光，因而与激光源相比，能够对被导入到更广范围内的试样分子A均匀地照射紫外光。由此，能够提高检测效率和灵敏度。另外，由于使用放电管29作为光放出单元，因而与紫外激光源相比，能够构成小型的装置。另外，由于大范围地照射紫外光，所以，即使导入的试样分子的空间分布不均匀，也能够获取可靠的离子化和试样分子的平均信息，另外，也能够降低离子化的试样分子在非照射区域内与中性分子等发生反应的可能性。
另外，优选像本实施方式那样，离子化装置2具备配置在电子源和离子化空间2b之间的内侧电极21，在EI动作的时候，从电子源放出的电子(热电子eA和二次电子eB)向离子化空间2b加速。由此，能够有效地向试样分子A施加电子轰击。
另外，优选像本实施方式那样，离子化装置2具备作为配置在离子化空间2b外的电子捕集电极的外侧电极22。如上所述，如果向离子化室2a内照射紫外光，则通过光电效应从灯丝23a、23b或者内侧电极21等构成部件放出二次电子eB。于是，在PI动作的时候，如果该二次电子eB进入离子化空间2b内，则向试样分子A施加电子轰击。本来，PI是仅用于生成那些因EI中的离子化能量过高而分解且碎片离子化的试样分子A的分子离子IB的优选方法，因而在PI中优选尽可能不生成碎片离子IA。可是，如果如上所述由二次电子eB向试样分子A施加电子轰击，则试样分子A变化为碎片离子IA。
与此相对的是，本实施方式的离子化装置2中，由外侧电极22能够捕集因紫外光照射而产生的二次电子eB。由此，能够抑制二次电子eB进入离子化空间2b内，减少PI动作中的碎片离子IA的产生。
另外，优选像本实施方式那样，离子化装置2具备配置在外侧电极22和离子化空间2b之间的内侧电极21，在PI动作的时候，因紫外光的照射而产生的二次电子eB向外侧电极22加速。由此，能够更加有效地抑制二次电子eB进入离子化空间2b内。
另外，优选像本实施方式那样，离子化装置2的电子源含有作为因来自放电管29的紫外光的照射而放出二次电子eB的电子放出电极的外侧电极22。由此，在放电管29的EI动作中，能够有效地施加电子轰击。
另外，优选像本实施方式那样，离子化装置2具备外侧电极(第1电极)22以及内侧电极(第2电极)21，在外侧电极22上的电子放出动作以及电子捕集动作按照外侧电极22的电位V2和内侧电极21的电位V1的关系进行切换。由此，由于外侧电极22使得电子放出动作以及电子捕集动作这两者成为了可能，因而能够进一步使可以有效地进行PI以及EI这两者的离子化装置2小型化。
此外，如果将放电管29配置在外侧电极22的内侧，则由外侧电极22或者内侧电极21形成的电场有时受到影响，另外，在基于紫外光照射的EI动作的时候，由于能够利用外侧电极22作为二次电子放出源的面积减少，因而二次电子放出量减少。所以，优选像本实施方式那样，将放电管29配置在外侧电极22的外侧。另外，为了扩大紫外光的照射区域，优选放电管29在一定程度上离开离子化空间2b配置。另外，在考虑了放电管29的放热性的情况下，优选放电管29的一部分从框体7向外部露出。尤其是在放电管29的插口等供电部分上有时使用树脂制部件，如果将树脂制零部件配置在框体7内，则有可能因从树脂放出的气体而影响分析结果。所以，优选至少将树脂制的供电部件配置在框体7的外部。
另外，在本实施方式中，离子化装置2虽然具备一个放电管29，但是，也可以具备多个放电管29。在这种情况下，通过配备多个相同特性的放电管29，因而可以提高照射强度，并且，通过使各个放电管29的照射波长区域互不相同，可以向试样分子A施加不同的离子化能量。尤其是在分析对象的试样包含多种试样分子A(试样分子群)的情况下，如果各个放电管29的照射波长区域互不相同，那么，通过按照分析对象的各个试样分子A所具有的电离势切换照射波长区域，能够恰当地进行特定试样分子A的离子化。
(第1变形例)
图6是示意上述实施方式的第1变形例涉及的离子化装置8a的构成的立体图。本实施方式是不使用灯丝等作为电子源，仅仅通过作为光发出单元的放电管使EI动作、PI动作以及EI·PI同时动作成为可能的离子化装置的一个示例。参照图6可知，本变形例涉及的离子化装置8a具备内侧电极81、外侧电极82、离子化室加热用加热器83、电子透镜形成电极88a～88c、放电管89、以及容纳这些构成要素的离子化室(图中未显示)。
外侧电极82是本实施方式中的电子捕集电极以及电子放出电极，起着与第1实施方式的外侧电极22同样的作用。外侧电极82由网状的导电体构成，形成为在除了与电子透镜形成电极88a～88c相对的面之外的其他的面上配置有该网状的导电体的长方体的箱状。外侧电极82的内部成为有空洞，内侧电极81配置在外侧电极82的内部。外侧电极82具有互相相对的网状的一对侧面构件82a和82b、以与其相垂直的方式配置的互相相对的网状的一对侧面构件82d和82e、以及网状的上面构件82c。另外，内侧电极81是本实施方式中的第1和第2加速用电极，起着与第1实施方式的内侧电极21相同的作用。内侧电极81成形为网状的导电体配置在除了与电子透镜形成电极88a～88c相对的面的其他面上的长方体的箱状，内侧电极81的内侧成为离子化空间。
试样分子A从侧面构件82a～82e被导入和排出。另外，放电管89设置在侧面构件82a和82b(侧面构件82d和82e)中的至少一方的侧面，在本实施方式中，从放电管89经由侧面构件82a向内侧电极81内的离子化空间照射紫外光。另外，离子化室加热用加热器83设置在上面构件82c的上方，作为加热器加热离子化室内的各个电极。
电子透镜形成电极88a～88c沿着与外侧电极82上的上面构件82c相对的面配置。电子透镜形成电极88a～88c形成为圆板状，沿着与上面构件82c交叉的方向并列配置。另外，电子透镜形成电极88a～88c分别具有用于使离子化的试样分子A通过的连通的开口(例如，电子透镜形成电极88a的开口88d)。通过向电子透镜形成电极88a～88c施加规定的电压，从而形成从离子化空间向四重极4(参照图1)引出离子的电场。
通过本变形例的离子化装置8a的构成，能够很好地获得与上述实施方式的离子化装置2相同的效果。此外，由于本变形例中的离子化装置8a的动作(EI动作、PI动作、以及EI·PI同时动作)与上述实施方式相同，因而省略详细的说明。
在本变形例中，虽然将外侧电极82的整个面形成为网状，但是可以限定导入试样分子A和紫外光的面，可以由板状部件构成其他的面。例如，在仅将侧面构件82a制成为网状，其他面制成板状部件的情况下，能够增加基于紫外光的照射的来自外侧电极82的二次电子放出量，能够在EI动作以及EI·PI同时动作中更加有效地向试样分子A施加电子轰击。另外，在这种情况下，也可以在板状的面的一部分上开口，用于试样的排出。另外，也可以由导入试样分子A和紫外光所必需的区域为网状部件的板状部件形成构成外侧电极82的一面。由此，能够均衡地实现试样分子A和紫外光的导入以及二次电子放出的增大。
(第2变形例)
图7是示意上述实施方式的第2变形例涉及的离子化装置8b的构成的立体图。参照图7可知，本变形例涉及的离子化装置8b具备内侧电极81、外侧电极84、集电极85、灯丝86、电子透镜形成电极88a～88c、放电管89、以及容纳这些构成要素的离子化室(图中未显示)。此外，其中的内侧电极81和电子透镜形成电极88a～88c的构成及作用与上述第1变形例相同。
本变形例的外侧电极84形成为没有电子透镜形成电极88a～88c侧面的长方体的箱状。外侧电极84的内部成为空洞，内侧电极81配置在外侧电极84的内部。外侧电极84具有在互相相对的一对侧面上形成的试样导入口84a和84b。另外，外侧电极84具有在与形成有试样导入口84a和84b的一对侧面不同的另外一对侧面上形成的电子通过口84c和84d。此外，试样导入口84a和84b、电子通过口84c和84d也可以为网状。
试样分子A从试样导入口84a～84d被导入和排出。放电管89设置在试样导入口84a的侧方，从放电管89通过试样导入口84a向内侧电极81内的离子化空间照射紫外光。灯丝86配置在电子通过口84c的侧方。集电极85配置在电子通过口84d的侧方。热电子eA通过电子通过口84c，被导入到内侧电极81内的离子化空间。不向试样分子A施加电子轰击，而是通过离子化空间的热电子eA，在其后通过电子通过口84d，被集电极85收集。
通过本变形例的离子化装置8b的构成，也能够很好地获得与上述实施方式的离子化装置2相同的效果。另外，根据本变形例的离子化装置8b，由于与上述第1变形例相比，能够增大外侧电极84的面积，因而能够进一步增大基于真空紫外光VUV的照射的来自外侧电极84的二次电子放出量。
(第3变形例)
图8是上述实施方式的第3变形例涉及的离子化装置2c以及具备离子化装置2c的质量分析器1b的构成示意图。上述实施方式和本变形例的不同点是质量分析器1b的框体的形状。即，本变形例的框体9具有离子化室9a、试样分析室9c、设在离子化室9a和试样分析室9c之间的调整室9b。
离子化室9a构成离子化装置2c的一部分。即，离子化装置2c的内侧电极21、外侧电极22、灯丝23a和23b、以及电子透镜形成电极28a和28b配置在离子化室9a内。而且，经由设在离子化室9a的试样导入口9d向离子化室9a的内部导入试样分子A。由试样导入口9d限制试样导入部，并且通过在离子化空间2b附近导入，能够将导入试样A更加集中导入到离子化空间2b的内部，更加高效率地进行离子化。在离子化装置2c进行EI动作或者EI·PI同时动作的时候，离子化室9a内部的压力被保持为真空。另外，在离子化装置2c进行PI动作的时候，通过对离子化室9a、调整室9b、以及试样分析室9c进行压差排气，从而能够将离子化室9a在大气压或者大气压程度下解放出来。
在调整室9b设置有分离器10。分离器10对应于离子化装置2c的电子透镜形成电极28a和28b的开口而配置，保持离子化室9a和试样分析室9c之间的压差。另外，在试样分析室9c内配置有四重极4、偏转器5、检测器6、以及电子透镜形成电极11。电子透镜形成电极11配置在调整室9b的分离器10和四重极4之间，将通过分离器10的离子向四重极4聚集。
在EI动作或者EI·PI动作的情况下，由于由热电子或者二次电子向试样分子A施加电子轰击，因而离子化室9a内有必要保持真空。另一方面，在PI动作的情况下，试样分子A由来自放电管29的紫外光离子化，因而在大气压下可以进行动作。但是，在这种情况下，为了保持试样分析室9c的真空，优选在不仅进行试样分析室9c的排气，还在离子化室9a或调整室9b中进行排气，像本变形例那样，通过设置用于隔离离子化装置2c的离子化室9a和试样分析室9c，保持两室的压差的机构，能够更好地保持试样分析室9c的真空。此外，在排放离子化室9a内的剩余试样的时候，也可以利用调整室9b中的排放，或者也可以在离子化室9a设置试样排放用的其他开口。
(第4变形例)
图9是上述实施方式的第4变形例涉及的离子化装置2d、以及具备该离子化装置2d的质量分析器1c的构成示意图。上述实施方式和变形例的不同点是整流部件的有无。即，本变形例的离子化装置2d具备用于高效地导入试样分子A的整流部材12。
本变形例的整流部件12形成为圆锥台状且筒状，其一端和另一端分别成为试样导入口12a和试样排出口12b。试样排出口12b比试样导入口12a狭窄，向着离子化空间2b配置。从试样导入口12a导入的试样分子A被整流部件12整流，向着离子化空间2b被高效地被导入。优选离子化装置2d具备本变形例中的整流部件12。由此，由于试样分子A的利用效率升高，因而能够产生更多的离子。
本发明的离子化装置并不限于上述的实施方式以及变形例，在其他方面能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，虽然外侧电极兼作为因来自放电管的紫外光的照射而放出电子的电子放出电极和电子捕集电极，但是，可以单独设置电子放出电极和电子捕集电极。另外，可以具有多个加速用电极，这些可以兼作为电子捕集电极或者电子放出电极。另外，也可以使用冷阴极作为电子源。另外，作为光放出单元，并不限于放电管，可以是能够照射指向性低于激光的紫外光的紫外光源，例如，可以是向靶或气体等轰击来自电子束管的电子线，放出紫外光的紫外光源。

Claims (12)

1.一种离子化装置，其特征在于，
具备：
具有用于将试样分子离子化的离子化空间的离子化室、
用于向所述离子化空间内的所述试样分子施加电子轰击并将该试样分子离子化的电子源、以及
用于向所述离子空间内的所述试样分子照射指向性低于激光的紫外光并将该试样分子离子化的光放出单元。
2.如权利要求1所述的离子化装置，其特征在于，
所述光放出单元是放电管。
3.如权利要求1或者2所述的离子化装置，其特征在于，
还具备配置在所述电子源和所述离子化空间之间并用于向所述离子化空间加速来自所述电子源的电子的第1加速用电极。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的离子化装置，其特征在于，
还具备被配置在所述离子化空间外并用于捕集在所述离子化室中因所述紫外光的照射而产生的电子的电子捕集电极。
5.如权利要求4所述的离子化装置，其特征在于，
还具备配置在所述电子捕集电极和所述离子化空间之间并用于向所述电子捕集电极加速在所述离子化室中因所述紫外光的照射而产生的电子的第2加速用电极。
6.如权利要求5所述的离子化装置，其特征在于，
具备配置在所述电子源和所述离子化空间之间并用于向所述离子空间加速来自所述电子源的电子的第1加速用电极，并且，该第1加速用电极兼作为所述第2加速用电极。
7.如权利要求1～6中任意一项所述的离子化装置，其特征在于，
所述电子源包括因来自所述光放出单元的所述紫外光的照射而放出电子的电子放出电极。
8.如权利要求7所述的离子化装置，其特征在于，
所述电子放出电极具有底部和覆盖该底部的覆盖部，所述覆盖部的二次电子放出效率高于所述底部的二次电子放出效率。
9.一种离子化装置，其特征在于，
具备：
具有用于将试样分子离子化的离子化空间的离子化室；
用于向所述离子化空间内的所述试样分子照射指向性低于激光的紫外光，并将该试样分子离子化的光放出单元；
配置在所述离子化空间外，并进行因来自所述光放出单元的紫外光的照射而放出电子，向所述离子化空间内的试样分子施加电子轰击的电子放出动作，以及捕集因所述紫外光的照射而在所述离子化室中产生的电子的电子捕集动作的第1电极；以及
配置在所述第1电极和所述离子化空间之间的第2电极，
其中，
所述第1电极的所述电子放出动作和所述电子捕集动作，按照所述第1电极和所述第2电极的电位关系进行切换。
10.如权利要求9所述的离子化装置，其特征在于，
所述光放出单元是放电管。
11.如权利要求9或者10所述的离子化装置，其特征在于，
一边交替进行所述第1电极的所述电子放出动作和所述电子捕集动作，一边控制各个动作的动作时间。
12.如权利要求1～11中任意一项所述的离子化装置，其特征在于，
还具备向着所述离子化空间整流所述试样分子的整流部件。
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