CN110320263B - 分析装置 - Google Patents

分析装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110320263B
CN110320263B CN201910248325.4A CN201910248325A CN110320263B CN 110320263 B CN110320263 B CN 110320263B CN 201910248325 A CN201910248325 A CN 201910248325A CN 110320263 B CN110320263 B CN 110320263B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction chamber
analysis device
ion
sample
electron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910248325.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110320263A (zh
Inventor
鸿丸翔平
杉森文亮
岩松正
平川千佳
高崎舞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018213040A external-priority patent/JP7139224B2/ja
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of CN110320263A publication Critical patent/CN110320263A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110320263B publication Critical patent/CN110320263B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/622—Ion mobility spectrometry
    • G01N27/624—Differential mobility spectrometry [DMS]; Field asymmetric-waveform ion mobility spectrometry [FAIMS]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/622—Ion mobility spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/64—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using wave or particle radiation to ionise a gas, e.g. in an ionisation chamber
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/68—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using electric discharge to ionise a gas
    • G01N27/70—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using electric discharge to ionise a gas and measuring current or voltage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

本发明提供可容易地将试样离子化的分析装置。本发明的分析装置(100)具备离子化部(20)、离子分离部(30)和离子检测部(40)。离子化部(20)生成来自试样成分的离子。离子分离部(30)根据离子的迁移率分离离子。离子检测部(40)检测通过离子分离部(30)的离子。离子化部(20)包含反应室(21)和电子释放元件(22)。向反应室(21)中导入试样。电子释放元件(22)向反应室(21)释放电子。

Description

分析装置
技术领域
本发明涉及分析装置。
背景技术
专利文献1中记载的检测系统具备离子化源、离子过滤器和电子控制器。离子化源将试样离子化。离子化源配置在离子过滤器的上游。电子控制器对通过离子过滤器的离子的流路进行控制。离子化源具有电晕放电、紫外线照射方式或放射线源。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-77054号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，在使用放射线源作为离子化源的情况下，需要放射性物质特有的注意和管理。因此，为了将试样离子化，需要繁杂的作业。
本发明的目的在于提供可容易地将试样离子化的分析装置。
解决问题的手段
根据本发明的第一方式，分析装置具备离子化部、离子分离部和离子检测部。离子化部生成来自试样成分的离子。离子分离部根据所述离子的迁移率分离所述离子。离子检测部检测通过所述离子分离部的离子。所述离子化部包含反应室和电子释放元件。向反应室中导入试样。电子释放元件向所述反应室释放电子。
发明效果
根据本发明，可容易地将试样离子化。
附图说明
图1为示出分析装置的第一实施方式的示意图。
图2为分析装置的第一实施方式的部分放大图。
图3为示出自分散电压产生部产生的分散电压的分布的一例的图。
图4为示出自补偿电压产生部产生的补偿电压的分布的一例的图。
图5为示出电子释放元件的概略图。
图6为示出分析装置的第二实施方式的示意图。
图7为示出分析装置的第三实施方式的示意图。
图8为示出分析装置的第四实施方式的示意图。
图9为分析装置的第四实施方式的部分放大图。
图10为示出分析装置的第五实施方式的示意图。
图11为示出中间层的变形例的图。
图12为示出分析装置的第六实施方式的示意图。
图13的(a)为示出壳体内部的湿度与电子释放元件释放的电子量的关系的图表。(b)为示出壳体内部的湿度与电子释放元件释放的电子量的关系的表。
图14为示出控制部的工作的流程图。
具体实施方式
参照附图，对作为本发明的实施方式的分析装置100加以说明。另外，在图中，对于同一部分或相当部分，附加同一附图标记且不进行重复说明。
[第一实施方式]
参照图1和图2说明分析装置100的第一实施方式。图1为示出分析装置100的第一实施方式的示意图。图2为分析装置100的部分放大图。
如图1和图2所示，分析装置100为将试样离子化并检测离子化的试样的IMS(IonMobility Spectrometry：离子迁移谱)装置。
第一实施方式的分析装置100为高场不对称波形离子迁移谱检测(FAIMS：FieldAsymmetric Ion Mobility Spectrometry)装置。以下有时将高场不对称波形离子迁移谱检测装置记载为FAIMS。
试样为能够在气相中离子化的分子即可。试样例如可示出电子亲和能为正的化合物、化学试剂、麻药、醒脑剂、有机化合物(例如成为有机溶剂中毒预防规则的对象的有机溶剂)、农药或环保材料。化学试剂例如可示出神经气体、糜烂性毒剂、窒息性毒剂、坏血性毒剂、呕吐性毒剂及催泪性毒剂这样的化学武器用毒剂、或者类似化学武器用毒剂的化合物。
分析装置100包含导向部10、试样入口部11、第一载气入口部12、第二载气入口部13、试样导入部54、载气导入部55。
导向部10形成为管状。在导向部10的内部形成有沿迁移方向X延伸的离子迁移通道。离子表示通过将试样离子化而生成的来自试样的离子。迁移方向X表示从反应室21向离子检测部40迁移的离子的迁移方向。另外，关于反应室21和离子检测部40，如后所述。导向部10的形状并不限于管状。导向部10具有中空的形状即可。导向部10为本发明的壳体的一例。
试样入口部11、第一载气入口部12和第二载气入口部13各自为与导向部10的内部连通的开口部。试样入口部11形成在导向部10中迁移方向X的最上游。第一载气入口部12和第二载气入口部13各自形成在导向部10中迁移方向X的中途部。与第二载气入口部13相比，第一载气入口部12位于迁移方向X的上游。
试样导入部54与试样入口部11连接，经由试样入口部11向导向部10的内部导入试样。向试样导入部54导入气体试样或通过加热而气化的试样。
载气导入部55与第一载气入口部12和第二载气入口部13分别连接，经由第一载气入口部12和第二载气入口部13分别向导向部10的内部导入载气。载气在导向部10的内部向迁移方向X的下游迁移。
载气表示不包含试样的气体。载气为例如比氛围更干燥的干燥空气。在该情况下，在第一载气入口部12和第二载气入口部13分别设置有具有干燥功能的过滤器。而且，通过使导向部10的外部气体通过过滤器而生成干燥空气。其结果，作为干燥空气的载气分别经由第一载气入口部12和第二载气入口部13而导入到导向部10的内部。具有干燥功能的过滤器可示出例如包含分子筛这样的干燥剂的过滤器。另外，过滤器不仅可以具有干燥功能，还可以具有清洁功能。在该情况下，可以向导向部10的内部导入杂质降低且比氛围更干燥的清洁干燥空气。
另外，可以仅存在第一载气入口部12和第二载气入口部13中的至少一个。
此外，也可以第一载气入口部12和第二载气入口部13两者均不存在。在该情况下，试样和载气分别经由试样入口部11而导入到导向部10的内部。此外，在该情况下，试样入口部11分别连接有试样导入部54和载气导入部55。
分析装置100还包含离子化部20。离子化部20通过将试样离子化而生成来自试样成分的离子。来自试样成分的离子可示出离子化了的试样。
离子化部20包含反应室21、电子释放元件22和相对电极23。离子化部20相对于试样入口部11而位于迁移方向X的下游。离子化部20位于第一载气入口部12与第二载气入口部13之间。
电子释放元件22可示出通过施加电压而释放电子的元件。电子释放元件22和相对电极23沿宽度方向Y彼此空出间隔地配置。宽度方向Y表示相对于迁移方向X垂直的方向。电子释放元件22和相对电极23各自绝缘，以防电子释放元件22和相对电极23各自的来自周围的放电。反应室21位于电子释放元件22与相对电极23之间。
反应室21为位于导向部10的内部的空间。反应室21相对于试样入口部11而配置在迁移方向X的下游。因此，试样导入部54可经由试样入口部11向反应室21导入试样。
此外，反应室21相对于第一载气入口部12配置在迁移方向X的下游。因此，载气导入部55可经由第一载气入口部12向反应室21导入载气。
电子释放元件22可向大气压的空间释放电子。电子释放元件22向反应室21释放电子。如果对电子释放元件22与相对电极23之间施加电压，则电子释放元件22向相对电极23释放电子。而且，在反应室21中，电子沿宽度方向Y向相对电极23迁移。
分析装置100还包含电源部53。
电源部53与电子释放元件22和相对电极23连接。电源部53对电子释放元件22与相对电极23之间施加电压，从而从电子释放元件22经由反应室21向相对电极23释放电子。电源部53对电子释放元件22与相对电极23之间施加电压，以使相对电极23的电位高于电子释放元件22的电位。
如以上参照图1和图2的说明所示，经由试样入口部11流入到导向部10的内部的试样被导入至反应室21。然后，在反应室21中，自电子释放元件22释放的电子附着于作为分子的试样。在该情况下，由于电子附着现象，电子附着于试样。而且，如果电子附着于试样，则试样被离子化。其结果，生成来自试样的离子。在第一实施方式中，在反应室21中生成负离子。另外，反应室21中也可以生成正离子。
此外，分析装置100使用电子释放元件22生成来自试样的离子。因此，分析装置100可并不使用放射线源而生成离子。其结果，可在不需放射性物质特有的注意和管理的前提下容易地将试样离子化。
此外，分析装置100可通过使用电子释放元件22而在不使用电晕放电的前提下生成离子。因此，可抑制臭氧的产生，可抑制由于臭氧而阻碍试样的离子化。其结果，可容易地将试样离子化。
此外，通过使用电子释放元件22作为用于将试样离子化的离子化源，可简化离子化部20的装置结构。其结果，可使分析装置100的电源小型化。
此外，通过使用电子释放元件22作为离子化源，从而与使用放射线源或电晕放电作为离子化源的情况相比，可使分析装置100的电源小型化。其结果，可使分析装置100小型化。此外，通过使用FAIMS作为分析装置100，可使分析装置100更加小型化。
另外，如果反应室21的湿度过高，则在反应室21中，反应室21中的氛围的水分会捕获电子，进而试样变得容易吸收水分。其结果，试样的离子化可能受到阻碍。在此，载气导入部55可以向反应室21导入规定湿度的载气。其结果，由于可调节反应室21的湿度，因此可抑制试样的离子化受到阻碍。另外，例如在反应室21中生成负离子这样的对湿度不敏感的离子的情况下，规定湿度可示出10％以下的湿度。与此相对，例如在反应室21中生成正离子这样的对湿度敏感的离子的情况下，规定湿度可示出1％以下的湿度。另外，规定湿度优选为使露点温度成为0度以下的湿度。
另外，向反应室21导入规定湿度的载气的结构也可以在后述的第二实施方式至第六实施方式中采用。
另外，载气导入部55向反应室21导入的载气的温度优选为规定温度。规定温度是高于反应室21的氛围的温度，例如为50℃以上。其结果，可有效降低反应室21的湿度，可有效抑制试样的离子化受到阻碍。另外，向反应室21导入的载气的温度为规定温度的结构也可以在后述的第二实施方式至第六实施方式中采用。
此外，在第一实施方式中，分析装置100由试样生成负离子，使用负离子来分析试样。因此，通过使用负离子，能够以低能量的电子将试样离子化。此外，由于使用低能量的电子，因此在将试样离子化时，可抑制试样分解。此外，负离子比正离子更难以受到湿度的影响，因此可稳定地生成负离子。
接着，参照图1～图4，对分析装置100进一步加以说明。
如图1和图2所示，分析装置100还包含高场非对称方式的离子分离部30。
离子分离部30根据离子的迁移率而分离离子。离子分离部30相对于离子化部20而配置在迁移方向X的下游。此外，离子分离部30相对于第二载气入口部13而配置在迁移方向X的下游。
离子分离部30包含高场不对称离子迁移部31、第一电极32、第二电极33、分散电压产生部51和补偿电压产生部52。
第一电极32和第二电极33沿宽度方向Y彼此空出间隔地配置。第一电极32与第二电极33的间隔为例如0.001mm以上且2mm以下。第一电极32和第二电极33在迁移方向X的尺寸为例如0.1mm以上且30mm以下。高场不对称离子迁移部31位于第一电极32与第二电极33之间。
高场不对称离子迁移部31是位于导向部10的内部的空间。高场不对称离子迁移部31相对于反应室21而配置在迁移方向X的下游。高场不对称离子迁移部31位于第一电极32与第二电极33之间。高场不对称离子迁移部31为本发明的离子迁移部的一例。
反应室21中生成的离子与载气一同向高场不对称离子迁移部31迁移。另外，反应室21中生成的离子可以基于由反应室21和高场不对称离子迁移部31的电位差产生的电位梯度而向高场不对称离子迁移部31迁移。此外，反应室21中生成的离子也可以基于载气和电位梯度而向高场不对称离子迁移部31迁移。
分散电压产生部51包含交流电压电源。分散电压产生部51生成叠加了高频电压的分散电压(DV)。然后，分散电压产生部51通过对第二电极33施加分散电压，从而对第一电极32与第二电极33之间施加高频电场。
反应室21中生成的离子到达高场不对称离子迁移部31。然后，离子在高场不对称离子迁移部31中迁移时，由于分散电压带来的迁移率变化而振荡。其结果，离子的迁移方向发生变化。
图3为示出自分散电压产生部51产生的分散电压的分布的一例的图。
如图3所示，以每隔固定期间反复高电压(正电压)和低电压(负电压)的方式施加分散电压。此外，以在分散电压的波形的一个周期中，分散电压的平均值为0V的方式施加分散电压。此外，分散电压的绝对值为例如100V以上且2000V以下。此外，由分散电压生成的电场强度的绝对值为例如5000V/cm以上且40000V/cm以下。此外，分散电压的频率为例如100kHz以上且3MHz以下。
如图1所示，补偿电压产生部52包含直流电压电源。补偿电压产生部52生成补偿电压(CV)。然后，补偿电压产生部52对第二电极33施加补偿电压。然后，由于补偿电压而造成离子的迁移率变化，离子的迁移方向与离子的迁移率相应地变化。其结果，在高场不对称离子迁移部31中迁移过程中的离子根据离子的迁移率被分离。
到达第一电极32或第二电极33的离子成为中性物质。中性物质与载气一同排出到导向部10外部。但是，在中性物质没有排出而积存在第一电极32、第二电极33或后述的离子检测部40的情况下，可通过经由试样入口部11、第一载气入口部12和/或第二载气入口部13向导向部10的内部导入载气，从而将中性物质排出到导向部10外部。在该情况下，优选载气的温度为50℃以上。
图4为示出自补偿电压产生部52产生的补偿电压的分布的一例的图。补偿电压主要在进行分离时如图4(a)所示具有大致固定的值，而在进行分析时因如图4(b)所示根据时间扫描补偿电压而迁移的离子的强度发生变化，因此得到能谱，能够进行分析。补偿电压为例如-100V以上且100V以下。此外，由补偿电压生成的电场强度为例如-2000V/cm以上且2000V/cm以下。
接着，参照图1和图2，对分析装置100进一步加以说明。
如图1和图2所示，分析装置100还具备排气口部14、离子检测部40和排气部56。
离子检测部40检测通过离子分离部30的离子。详细而言，离子检测部40检测通过高场不对称离子迁移部31的离子。离子检测部40相对于高场不对称离子迁移部31而配置在迁移方向X的下游。
离子检测部40包含第一离子检测器41、第二离子检测器42和第三离子检测器43。
第一离子检测器41、第二离子检测器42和第三离子检测器43各自包含例如电位离子检测器、多通道板或法拉第杯。
另外，在第一实施方式中，离子检测器设有三个。但是，离子检测器的个数没有特别限定。可以设置一个离子检测器，此外也可以设置除三个以外的多个离子检测器。另外，在设置有多个离子检测器的情况下，可缩短离子的检测时间，进而可将多个离子检测器各自的检测结果彼此比较并进行验证。
排气口部14为与导向部10的内部连通的开口部。排气口部14在导向部10中形成在迁移方向X的最下游。排气口部14相对于离子检测部40而位于迁移方向X的下游。
排气部56包含例如排气泵。排气部56将载气和中性物质经由排气口部14排出到导向部10的外部。
另外，也可以用过滤器净化从排气部56排出的载气，进而，根据需要使其干燥后，通过循环泵经由第一载气入口部12和/或第二载气入口部13导入到导向部10的内部。其结果，可使载气循环，可合理地构成分析装置100。
此外，还可以利用载气的气压来将载气和中性物质从排气口部14向导向部10外部排出。在该情况下，不需排气部56，可简化构成分析装置100。
分析装置100还具备控制部61、输入部62和存储部(未图示)。
控制部61包含CPU(Central Processing Unit：中央处理器)和MPU(MicroProcessing Unit：微处理器)这样的处理器。控制部61控制分析装置100的各元件。具体而言，控制部61的处理器通过执行HDD这样的存储部中所存储的计算机程序，从而对分散电压产生部51、补偿电压产生部52、电源部53、试样导入部54、载气导入部55和排气部56进行控制。
输入部62接受对分析装置100的指示。输入部62与控制部61连接。示出输入部62接受的指示内容的信息被发送至控制部61。其结果，控制部61按照输入部62所接受的指示内容对分析装置100的各元件进行控制。
在导向部10的内部N1中配置有反应室21、电子释放元件22、相对电极23、第一电极32、第二电极33、第一离子检测器41、第二离子检测器42和第三离子检测器43。在导向部10的内部N1中，通过离子化部20生成离子，并且通过离子分离部30将离子分离。从试样入口部11将试样导入到导向部10的内部N1。从第一载气入口部12和第二载气入口部13分别将载气导入到导向部10的内部N1。将导向部10的内部N1的载气从排气口部14排出。
接着，参照图5而对电子释放元件22加以说明。图5为示出电子释放元件22的概略图。
如图5所示，电子释放元件22包含表面电极221、下部电极222、中间层223、绝缘层224和布线电极229。此外，电源部53包含第一电源部531和第二电源部532。
表面电极221与反应室21相对。此外，表面电极221隔着反应室21与相对电极23相对。反应室21位于表面电极221与相对电极23之间。
相对电极23与表面电极221的间隔为例如0.1mm以上且5mm。相对电极23与表面电极221的间隔优选为0.1mm以上且3mm以下。相对电极23与表面电极221的间隔进一步优选为1mm以上且2mm以下。
表面电极221与下部电极222彼此空出间隔地配置。在表面电极221与下部电极222之间配置有中间层223。中间层223具有使中间层223成为高电阻的规定的体积电阻率。规定的体积电阻率为例如1×105(Ω·m)以上且1×109(Ω·m)以下。
表面电极221位于中间层223与反应室21之间。
如果基板A为金属等导电性基板则下部电极222可以是基板A，如果基板A是由绝缘体形成的板，则下部电极222可以是将金属层或导电体层设置在基板A上而成者。在基板A上形成有绝缘层224。
绝缘层224由具有绝缘性的材料形成。绝缘层224隔断由下部电极222向表面电极221流动的电流。
电子释放区域RD是不包含绝缘层224的区域。
第一电源部531对表面电极221与下部电极222之间施加电压。第一电源部531经由布线电极229而与表面电极221连接。如果对表面电极221与下部电极222之间施加电压，则在中间层223中产生电场，由于该电场使中间层223产生电子，该电子通过表面电极221部分而释放到反应室21中。在图1所示的导向部10的内部N1的湿度大致固定的情况下，由第一电源部531对电子释放元件22施加的电压越大，则电子释放元件22释放的电子量越多。对电子释放元件22施加电压表示在表面电极221与下部电极222之间施加电压。此外，电子释放元件22释放的电子量表示自表面电极221对反应室21释放的电子量。
对表面电极221与下部电极222之间施加的电压为例如1V以上且100V以下。对表面电极221与下部电极222之间施加的电压优选为5V以上且30V以下。对表面电极221与下部电极222之间施加的电压进一步优选为10V以上且20V以下。
表面电极221与下部电极222之间的电场强度为例如1kV/cm以上且1000kV/cm以下。表面电极221与下部电极222之间的电场强度优选为例如50kV/cm以上且500kV/cm以下。
第二电源部532对相对电极23施加电压。如果第二电源部532对相对电极23施加电压，则通过表面电极221部分向反应室21释放的电子由于相对电极23的电场作用而向相对电极23靠近。另外，第一电源部531和第二电源部532以相对电极23的电位高于表面电极221的电位的方式对相对电极23与表面电极221之间施加电压。对相对电极23与表面电极221之间施加的电压例如为100V以上且数千V以下。
另外，表面电极221与相对电极23之间的电场方向以及图1所示的第一电极32与第二电极33之间的电场方向可以彼此相同或者彼此不同。
对自电子释放元件22释放的电子的能量加以说明。
电子释放元件22释放的电子优选为可发生电子附着现象的程度的低能量的电子。例如，电子释放元件22释放的电子的能量大于0eV且为10eV以下。因此，如果电子释放元件22释放低能量的电子，则低能量的电子由于电子附着现象而附着于试样。其结果，可抑制试样变质，可提高离子的检测灵敏度。另外，试样的变质表示电子的能量导致试样分解，生成很多分解物。
另外，在电子的能量在0eV～10eV的范围内相对较低的情况下，电子通过例如非解离型电子捕获反应而附着于试样。此外，在电子的能量在0eV～10eV的范围内相对较高的情况下，电子通过例如解离型电子捕获反应而附着于试样。另外，与电子通过解离型电子捕获反应附着于试样相比，电子通过非解离型电子捕获反应附着于试样能够进一步提高离子的检测灵敏度，从而更为有利。
另外，可通过预先测定第一电压、第二电压和电子的能量的关系，从而基于电源部53施加的电压来计算电子的能量。第一电压表示对表面电极221与下部电极222之间施加的电压。第二电压表示对表面电极221与相对电极23之间施加的电压。
对反应室21的湿度加以说明。
如果反应室21的湿度过高，则导入反应室21的试样附着于电子释放元件22的表面电极221或相对电极23而中性化，试样的离子化可能受到阻碍。因此，可以在载气导入部55向反应室21导入规定湿度的载气后，试样导入部54向反应室21导入试样。由此，可在通过载气使反应室21的湿度下降后向反应室21导入试样。其结果，可抑制试样附着于表面电极221或相对电极23，可抑制试样的离子化受到阻碍。进而，可使电子释放元件22的耐久性提高。进而，由于可抑制试样附着和蓄积于表面电极221或相对电极23，因此可缩短表面电极221和相对电极23的维护所需的时间。如果可缩短维护所需的时间，则可缩短直到使用电子释放元件22的随后的测定所需的时间间隔(恢复时间间隔)。
另外，至于向反应室21导入规定湿度的载气后向反应室21导入试样的结构，也可以在后述的第二实施方式至第六实施方式中采用。
接着，参照图5而对中间层223加以说明。
如图5所示，在第一实施方式中，中间层223包含树脂、分散在树脂中的导电性微粒。树脂例如是硅烷醇(R3-Si-OH)缩聚而成的硅烷醇树脂。导电性微粒可使用例如金、银、铂或钯这样的具有导电性的金属粒子。此外，作为除金属粒子以外的导电性材料，可使用碳、导电性高分子和/或半导材料。在中间层223中，导电性微粒的含量适当设定即可。通过变更导电性微粒的含量，可调节中间层223的电阻值。中间层223通过例如旋涂法、刮涂法、喷涂法或浸涂法这样的涂布方法从而形成。
对中间层223的生成方法的一例加以说明。
首先，在试剂瓶中加入3g作为树脂的硅树脂(室温固化性树脂、信越化学工业株式会社制)、0.03g作为导电性微粒的Ag纳米粒子(平均直径10nm、绝缘被覆醇化物1nm膜、应用纳米粒子研究所株式会社制)而进行混合。其结果，制作硅树脂与Ag纳米粒子的混合液。接着，使用超声波振动器进一步搅拌加入试剂瓶的混合液，由此制作涂布液。涂布液的粘度为例如0.8～15mPa·s。涂布液中的树脂成分比率例如为10～70wt％左右。涂布液在涂布于基板A后，在大气中的湿气的作用下缩聚而成为硅树脂，形成中间层223。
此外，表面电极221可具有5nm以上且100nm以下的厚度，优选具有40nm以上且100nm以下的厚度。此外，表面电极221的材质包含例如至少一种的像金、铂等金属材料、半导体、ITO(indium tin oxide：氧化铟锡)以及碳这样导电性高的导电性材料，以防在整体上被过度破坏。此外，表面电极8可以由多层金属层构成。
在表面电极221的厚度为40nm以上的情况下，表面电极221也可以具有多个开口、间隙和/或薄至10nm以下的厚度的部分。中间层223中产生的电子可通过或透过该开口、间隙和/或薄的部分，可从表面电极221释放电子。也可以通过对构成表面电极221的金属实施伴随通常的图案化处理的薄膜形成处理(溅射法、蒸镀法)而形成这样的开口、间隙和/或薄的部分。
此外，下部电极222的材质为例如铝、不锈钢、镍等。下部电极222的厚度可为例如200μm以上且1mm以下等。
[第二实施方式]
接着，参照图6而对分析装置100的第二实施方式加以说明。图6为示出分析装置100的第二实施方式的示意图。
第二实施方式中反应室21的通道面积S1与高场不对称离子迁移部31的通道面积S2彼此不同，在该方面不同于第一实施方式。以下主要说明不同于第一实施方式的方面。
如图6所示，第二实施方式的分析装置100为FAIMS。
反应室21的通道面积S1大于高场不对称离子迁移部31的通道面积S2。其结果，可使试样和载气从反应室21向高场不对称离子迁移部31更顺畅地流动。
另外，反应室21的通道面积S1表示相对于迁移方向X垂直的反应室21的剖面的面积。高场不对称离子迁移部31的通道面积S2表示相对于迁移方向X垂直的高场不对称离子迁移部31的剖面的面积。
[第三实施方式]
接着，参照图7而对分析装置100的第三实施方式加以说明。图7为示出分析装置100的第三实施方式的示意图。
第三实施方式中进行试样的质量分析，在该方面不同于第一实施方式。以下主要说明不同于第一实施方式的方面。
如图7所示，第三实施方式的分析装置100为FAIMS。
分析装置100还包含采样器(接口)71。采样器71相对于高场不对称离子迁移部31配置在迁移方向X的下游。相对于采样器71在迁移方向X的下游配置有离子质量分析装置(未图示)。
离子通过采样器71后被导向离子质量分析装置。离子质量分析装置检测离子，进行离子的质量分析。其结果，可对试样中的规定成分进行定量。离子质量分析装置为本发明的离子检测部的一例。
[第四实施方式]
接着，参照图8和图9对分析装置100的第四实施方式加以说明。图8为示出分析装置100的第四实施方式的示意图。图9为分析装置100的第四实施方式的部分放大图。
第四实施方式的分析装置100的离子分离部130的结构不同于第一实施方式～第三实施方式。以下主要说明不同于第一实施方式的方面。
第四实施方式的分析装置100为漂移管式离子迁移率检测装置(漂移管式IMS装置)。
分析装置100包含导向部110、试样入口部111、漂移气体入口部112、排气口113、试样导入部154、载气导入部155和漂移气体导入部156。
导向部110对离子进行导向。导向部110形成为管状。导向部110的内部形成有沿迁移方向X延伸的离子迁移通道。迁移方向X表示从反应室21向离子检测部140迁移的离子的迁移方向。导向部110的形状不限于管状。导向部110具有中空的形状即可。导向部110为本发明的壳体的二例。
试样入口部111形成在导向部110中迁移方向X的最上游。试样导入部154经由试样入口部111向导向部110的内部导入试样。载气导入部155经由试样入口部111向导向部110的内部导入载气。载气在导向部110的内部向迁移方向X的下游迁移。
漂移气体入口部112在导向部110中形成在迁移方向X的最下游。漂移气体导入部156经由漂移气体入口部112向导向部110的内部导入漂移气体。漂移气体优选为干燥氮气或干燥空气。此外，漂移气体优选为通过了可去除杂质的过滤器的干燥氮气或干燥空气。排气口113在导向部110中位于迁移方向X的中途部。
分析装置100还包含离子化部120。离子化部120包含反应室21、电子释放元件22和相对电极23。反应室21相对于试样入口部11配置在迁移方向X的下游。反应室21位于相对电极23与电子释放元件22之间。详细而言，反应室21形成在相对电极23与电子释放元件22的表面电极221(参照图5)之间。反应室21形成为例如大致四角柱。
分析装置100还包含电源部53。电源部53对电子释放元件22与相对电极23之间施加电压，从而从电子释放元件22经由反应室21向相对电极23释放电子。
经由试样入口部111流入导向部110的内部的试样被导入至反应室21。然后，在反应室21中，由电子释放元件22释放的电子通过电子附着现象而附着于试样。而且，如果电子附着于试样，则试样被离子化。其结果，生成来自试样的离子。
分析装置100还包含漂移管方式的离子分离部130。
离子分离部130根据离子的迁移率分离离子。离子分离部130相对于离子化部120配置在迁移方向X的下游。
离子分离部130包含漂移部131、栅门132、多个分离电极133、漂移电压产生部151和栅门电压产生部152。
漂移部131为位于导向部110的内部的空间。漂移部131相对于反应室21配置在迁移方向X的下游。从漂移气体入口部112将漂移气体导入至漂移部131。漂移气体在漂移部131中向迁移方向X的上游迁移。漂移部131的气压基于漂移气体而保持在大致大气压或数百Pa左右的低真空状态。
排气口113位于漂移部131与反应室21之间。载气与漂移气体在导向部110的内部合流，从排气口113释放至导向部110的外部。
栅门132阻止反应室21中生成的离子。栅门132位于反应室21与漂移部131之间。栅门132包含栅网电极。栅门电压产生部152对栅门132施加电压，设定栅门132的电位。栅门132的电位设定为高电位以阻止离子。高电位表示高于多个分离电极133各自的电位且高于相对电极23的电位的电位。
多个分离电极133各自形成为环状。多个分离电极133配置在漂移部131中，沿迁移方向X排列。漂移电压产生部151对多个分离电极133各自施加电压。其结果，在漂移部131中形成直流电场(静电场)。直流电场具有沿迁移方向X斜率固定的电位梯度。
接着，对离子分离部130的工作加以说明。
栅门电压产生部152以规定时序对栅门132施加规定电压，将栅门132的电位从高电位切换至中间电位。中间电位表示高于相对电极23的电位且低于多个分离电极133各自的电位的电位。其结果，曾被栅门132阻止的离子通过栅门132而被导入至漂移部131。
导入至漂移部131的离子被直流电场加速，向迁移方向X迁移。在该情况下，离子与漂移气体碰撞的同时向迁移方向X迁移。通过离子与漂移气体碰撞，使离子的迁移速度收敛为与离子的迁移率相应的固定速度。其结果，在漂移部131中迁移过程中的离子根据离子的迁移率被分离。
离子检测部140检测通过离子分离部130的离子。详细而言，离子检测部140检测通过漂移部131的离子。离子检测部140相对于漂移部131配置在迁移方向X的下游。离子检测部140包含离子检测器141。离子检测器141具有例如与第一实施方式的第一离子检测器41相同的结构。
离子在漂移部131中迁移时，由于离子的迁移率不同而造成离子的迁移速度变化。因此，与离子的迁移率相应地，离子到达离子检测器141的时间发生变化。其结果，通过在规定的图表中描绘离子的迁移时间以及离子检测器141所检测的离子的信号强度，可获得离子的迁移率的能谱。离子的迁移时间表示从栅门132的电位切换至中间电位起，离子到达离子检测器141所需的时间。离子的信号强度表示与离子的迁移率相应的物理量。规定图表为例如横轴表示时间且纵轴表示离子的信号强度的图表。
另外，没有到达离子检测器141而附着于分离电极133这样的障碍物的离子发生中性化，成为中性物质。中性物质与载气一同从排气口113排出。但是，有时中性物质会贮留在离子化部120、栅门132、离子分离部130和/或离子检测部140。在该情况下，将清洁干燥空气这样不包含试样的清洁气体从试样入口部111和/或漂移气体入口部112导入至导向部110的内部，从排气口113排出即可。因此，可将中性物质与清洁气体一同向导向部110的外部排出。另外，清洁气体的温度优选为例如50℃以上这样的高温。
分析装置100还具备控制部161、输入部162和存储部(未图示)。
控制部161通过执行存储部中所存储的计算机程序，从而对漂移电压产生部151、栅门电压产生部152、电源部53、试样导入部154、载气导入部155和漂移气体导入部156进行控制。输入部162接受对分析装置100的指示。
在导向部110的内部N2中配置有反应室21、电子释放元件22、相对电极23、漂移部131、栅门132和离子检测器141。在导向部110的内部N2中，通过离子化部120生成离子，并且通过离子分离部130将离子分离。从试样入口部111将试样和载气导入至导向部110的内部N2。从漂移气体入口部112将漂移气体导入至导向部110的内部N2。导向部110的内部N2的载气和漂移气体从排气口113排出。在导向部110的内部N2的湿度大致固定的情况下，第一电源部531(参照图5)对电子释放元件22施加的电压越大，电子释放元件22释放的电子量越多。
以上，如参照图8和图9说明所示，使用电子释放元件22生成来自试样的离子。因此，可不使用放射线源和电晕放电而生成离子。因此，可容易地将试样离子化。
[第五实施方式]
接着，参照图10而对分析装置100的第五实施方式加以说明。图10为示出分析装置100的第五实施方式的示意图。
第五实施方式的分析装置100中不包含相对电极23，在该方面不同于第四实施方式的分析装置100。以下主要说明不同于第四实施方式的方面。
第五实施方式的分析装置100为漂移管式离子迁移率检测装置。
如图10所示，分析装置100不包含相对电极23。电子释放元件22与栅门132相对。详细而言，电子释放元件22的表面电极221(参照图5)与栅门132相对。表面电极221相对于栅门132配置在迁移方向X的上游。
反应室21位于电子释放元件22与栅门132之间。详细而言，反应室21位于表面电极221与栅门132之间。
反应室21经由试样入口部111与试样导入部154(未图示)连接。试样导入部154经由试样入口部111向反应室21导入试样。其结果，将试样导入至反应室21。
电子释放元件22向栅门132释放电子。详细而言，表面电极221向栅门132释放电子。其结果，在反应室21中生成来自试样生成的离子。即，栅门132作为相对电极23发挥功能。另外，反应室21中生成的离子基于与第四实施方式同样的原理而向离子检测器141迁移。
排气口113在导向部110中形成在迁移方向X的最上游。从试样入口部111导入至导向部110的内部的载气以及从漂移气体入口部112导入至导向部110的内部的漂移气体向迁移方向X的上游迁移，从排气口113排出。此外，在导向部110的内部生成的中性物质也会向迁移方向X的上游迁移，从排气口113排出。
以上，如参照图10说明所示，栅门132作为相对电极23发挥功能。因此，不需相对电极23，可使分析装置100简化。
[第六实施方式]
接着，参照图12～图14而对分析装置100的第六实施方式加以说明。图12为示出分析装置100的第六实施方式的示意图。
第六实施方式的分析装置100中基于导向部110的内部N2的湿度来控制电子释放元件22，在该方面不同于第四实施方式。以下主要说明不同于第四实施方式的方面。
分析装置100还具备湿度传感器80。湿度传感器80检测导向部110的内部N2的湿度。
湿度传感器80在导向部110的内部N2中配置在反应室21的周围。
湿度传感器80在导向部110的内部N2中配置在反应室21的周围。其结果，湿度传感器80能够有效地检测反应室21的周围的湿度。
另外，在导向部110的内部N2中，配置有湿度传感器80的位置没有特别限定。湿度传感器80可以配置在例如漂移气体入口部112的周围。此外，湿度传感器80优选不配置在反应室21这样的生成离子的位置以及漂移部131这样的离子的迁移通道。其结果，可抑制湿度传感器80干扰离子的生成和离子的迁移。
分析装置100还具备干燥剂K和通道部90。
干燥剂K捕捉气体的水分。气体表示载气、漂移气体和试样中的至少一者。干燥剂K包含例如分子筛。干燥剂K设置在通道部90。
通道部90为管状的部件。通道部90通过将从导向部110排出的气体送回导向部110的内部N，从而使气体循环。
通道部90与试样入口部111、漂移气体入口部112和排气口113连通。
试样入口部111和漂移气体入口部112为本发明的导入部的一例。排气口113为本发明的排出部的一例。
通道部90包含第一通道部91、第二通道部92和第三通道部93。第一通道部91与排气口113和干燥剂K连通。第二通道部92与干燥剂K和漂移气体入口部112连通。第三通道部93分支自第二通道部92而与试样入口部111连通。
从排气口113排出的气体通过第一通道部91而流通后，通过干燥剂K。通过干燥剂K的气体通过第二通道部92而流通。通过第二通道部92而流通的气体的一部分从漂移气体入口部112返回到导向部110的内部N2。通过第二通道部92而流通的气体的另一部分流入至第三通道部93后，从试样入口部111返回到导向部110的内部N2。
从排气口113排出的气体在通过干燥剂K时由干燥剂K补充水分。然后，气体由干燥剂K补充水分后，通过第二通道部92或第三通道部93返回到导向部110的内部N2。因此，可将导向部110的内部N2的湿度保持为规定范围内的湿度。规定范围内的湿度为例如0.5％以上且10％以下。另外，规定范围内的湿度优选为1％以下。此外，规定范围内的湿度进一步优选为使露点温度成为0度以下的湿度。
另外，优选导向部110密闭，以将导向部110的内部N2的湿度更有效地保持在规定范围内。导向部110密闭详细而言是表示在导向部110中除了导向部110在结构上与外部连通所必不可少的部分以外的部分被密闭，该在结构上与外部连通所必不可少的部分是像试样入口部111、漂移气体入口部112、排气口113以及引入导向部110的内部N2的布线用的孔这样的部分。
接着，参照图13(a)和图13(b)对导向部110的内部N2的湿度与电子释放元件22释放的电子量的关系加以说明。图13(a)为示出导向部110的内部N2的湿度Z与电子释放元件22释放的电子量I的关系的图表。图13(b)为示出导向部110的内部N2的湿度Z与电子释放元件22释放的电子量I的关系的表。另外，电子的量I详细而言表示每单位时间的电子量。
本申请发明人按照每次变更导向部110的内部N2的湿度Z，进行计测电子释放元件22释放的电子量I的实验。
对本申请发明人进行的实验的步骤加以说明。首先，本申请发明人将导向部110的内部N2的湿度Z保持为大致1％同时使电子释放元件22驱动大致1200小时。然后，本申请发明人将导向部110的内部N2的湿度Z保持为大致1.2％同时使电子释放元件22驱动大致一小时。然后，本申请发明人算出此时电子释放元件22释放的电子的总量的平均值，作为导向部110的内部N2的湿度Z为1.2％时的电子量Ia。对于导向部110的内部N2的湿度Z为5.3％时的电子量Ib、导向部110的内部N2的湿度Z为9.6％时的电子量Ic以及导向部110的内部N2的湿度Z为19.9％时的电子量Id，本申请发明人也通过与计算电子量Ia时同样的步骤进行计算。另外，本申请发明人在进行实验时，将对电子释放元件22施加的电压Vd保持在固定电压18V。
图13(a)的图表和图13(b)的表示出本申请发明人进行的实验的结果。如图13(a)和图13(b)所示，导向部110的内部N2的湿度Z为1.2％时的电子量Ia为电流7.23E-08A。导向部110的内部N2的湿度Z为5.3％时的电子量Ib为电流7.19E-07A。导向部110的内部N2的湿度Z为9.6％时的电子量Ic为电流1.80E-06A。导向部110的内部N2的湿度Z为19.9％时的电子量Id为电流4.12E-06A。
本申请发明人通过进行实验，发现在导向部110的内部N2的湿度Z与电子释放元件22释放的每单位时间的电子量I之间存在相关性。具体而言，在对电子释放元件22施加的电压固定的情况下，导向部110的内部N2的湿度Z越高，电子释放元件22释放的电子量I越多。
但是，如果与导向部110的内部N2的湿度Z的变化相应地使电子释放元件22释放的电子量I变化，则离子化部120所生成的离子量也会发生变化。而且，如果离子化部120所生成的离子量发生变化，则离子检测部140提供的离子的检测结果也会发生变化。即，存在如下问题：离子检测部140提供的离子的检测结果受到导向部110的内部N2的湿度Z的影响而发生变化。
接着，参照图12和图14对用于改善上述问题的控制部161(参照图8)的工作加以说明。图14为示出控制部161的工作的流程图。
如图12和图14所示，在步骤S1中，控制部161从湿度传感器80获得示出湿度传感器80的检测值的信息。另外，在步骤S1中，由电源部53(参照图8)对电子释放元件22施加固定电压α。
在步骤S2中，控制部161判定湿度传感器80的检测值是否小于规定下限值(规定下限阈值)。规定下限值为例如2％。
如果控制部161判定湿度传感器80的检测值小于规定下限值(在步骤S2中为是)，则处理转移至步骤S3。如果控制部161判定湿度传感器80的检测值不小于规定下限值(在步骤S2中为否)，则处理转移至步骤S4。
在步骤S3中，控制部161控制电源部53以使对电子释放元件22施加的电压与电压α相比增大。因此，对于电子释放元件22释放的电子量，导向部110的内部N2的湿度减小导致该电子量减小了多少，就能够通过增加对电子释放元件22施加的电压从而补充多少。其结果，即使导向部110的内部N2的湿度减小，也能够抑制电子释放元件22释放的电子量变化。
如果步骤S3中所示的处理结束，则处理结束。
在步骤S4中，控制部161判定湿度传感器80的检测值是否大于规定上限值(规定上限阈值)。规定上限值为规定下限值以上的值。规定上限值为例如3％。
如果控制部161判定湿度传感器80的检测值大于规定上限值(步骤S4中为是)，则处理转移至步骤S5。如果控制部161判定湿度传感器80的检测值不大于规定上限值(步骤S4中为否)，则处理结束。
在步骤S5中，控制部161控制电源部53以使对电子释放元件22施加的电压与电压α相比减小。因此，对于电子释放元件22释放的电子量，导向部110的内部N2的湿度增加导致该电子量增加了多少，就能够通过减小对电子释放元件22施加的电压从而抵消多少。其结果，即使导向部110的内部N2的湿度增加，也能够抑制电子释放元件22释放的电子量变化。
如以上参照图12和图14说明所示，如果导向部110的内部N2的湿度小于规定下限值，则控制部161控制电压以增加对电子释放元件22施加的电压。此外，如果导向部110的内部N2的湿度大于规定上限值，则控制部161控制电压以减小对电子释放元件22施加的电压。因此，即使导向部110的内部N2的湿度变化，也能够抑制电子释放元件22释放的电子量变化。其结果，可抑制离子检测部140提供的离子检测结果受到导向部110的内部N2的湿度Z的变化的影响而发生变化。另外，控制电压表示对电源部53进行控制。
以上参照附图(图1～图14)而对本发明的实施方式进行了说明。但本发明并不限于上述实施方式，可在不脱离其主旨的范围内基于各种各样的方式实施(例如(1)～(5))。此外，通过适当组合上述的实施方式中所揭示的多个结构元件，可形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的全部结构元件删除若干结构元件。为了易于理解，附图主要为示意性地表示各结构元件，图示的各结构元件的个数等有时与实际不同以便作图。此外，上述实施方式所示的各结构元件等为一例，并无特别限定，可在实质上不脱离本发明效果的范围内进行各种变更。
(1)在第一实施方式至第三实施方式中，离子化部20对于离子分离部30也可以自由拆装(参照图2、图6和图7)。如果离子化部20对于离子分离部30可自由拆装，则用户能够分别更换离子分离部30和离子化部20。其结果，用户可高效地进行分析装置100的维护。
以下，对用于使离子化部120对于离子分离部130可自由拆装的分析装置100的装置结构的一例加以说明。
在分析装置100的装置结构的一例中，在导向部10中，利用位于反应室21与高场不对称离子迁移部31之间的部分将导向部10隔断成第一导向部件和第二导向部件。
第一导向部件具有爪这样的卡合部件。第二导向部件具有凹部这样的被卡合部件。第二导向部件的被卡合部件能够卡合于第一导向部件的卡合部件。而且，通过将卡合部件卡合于被卡合部件，使第二导向部件与第一导向部件连结。其结果，离子化部120被装配于离子分离部130。与此相对，如果将卡合部件从被卡合部件拆卸而解除第一导向部件与第二导向部件的卡合，则可从离子分离部130拆卸离子化部120。
因此，通过使用卡合部件，可对于离子分离部130而自由拆装地构成离子化部120。
另外，也可以使用螺丝这样的连结部件代替卡合部件和被卡合部件，以使第二导向部件可自由拆装地与第一导向部件连结。
此外，也可以在第一导向部件与第二导向部件彼此连结的状态下在第一导向部件与第二导向部件的连结处填装衬垫这样的密封部件。其结果，可确保第一导向部件与第二导向部件的连结部的密闭性。
(2)在第四实施方式至第六实施方式中，离子化部120对于离子分离部130也可以自由拆装(参照图9、图10和图12)。使离子化部120对于离子分离部130可自由拆装的结构与使离子化部20对于离子分离部30可自由拆装的结构相同。
(3)在第一实施方式至第五实施方式中，如图5所示，中间层223包含硅树脂、分散在硅树脂中的导电性微粒。但是，本发明不限于此。
参照图11，对作为中间层223的变形例的中间层230加以说明。图11为表示中间层230的图。
如图11所示，中间层230包含多孔氧化铝层226。多孔氧化铝层226具有多个细孔227。在细孔227内担载有导电性微粒228。
下部电极222由例如厚度0.5mm的铝基板构成。多孔氧化铝层226为形成在基板A表面的阳极氧化层。另外，多孔氧化铝层226可以是在基板A所支承的铝层的表面形成的阳极氧化层。在基板A为玻璃基板这样的绝缘基板的情况下，在铝层与基板A之间形成导电层，使用铝层与导电层作为下部电极222即可。作为下部电极222发挥功能的铝层的厚度优选为例如10μm以上。
细孔227在多孔氧化铝层226的上表面开口。细孔227朝向多孔氧化铝层226与下部电极222的边界深入。细孔227设有多个，分散配置在电子释放区域内。细孔227具有未到达下部电极222的程度的深度。
细孔227的直径为例如50nm以上且3μm以下。另外，细孔227在深度方向上直径可以不同，在底部侧直径可以变小。多孔氧化铝层226的厚度优选为10nm以上且5μm以下。
导电性微粒228只要能够担载于氧化铝，则可使用任意的导电体。导电性微粒228的粒径例如小于细孔227的直径。导电性微粒228的粒径例如为1nm以上且80nm以下。导电性微粒228的粒径优选为3nm以上且10nm以下。
例如在使用银纳米粒子作为导电性微粒228的情况下，导电性微粒228的粒径优选为1nm以上且50nm以下。此外，在该情况下，导电性微粒228的粒径更优选为3nm以上且10nm以下。银纳米粒子可以被有机化合物被覆。有机化合物为例如醇衍生物和/或表面活性剂。
(4)可以在图10所示的第五实施方式的分析装置100中采用图12所示的第六实施方式的分析装置100的结构。在该情况下，第五实施方式的分析装置100还具备湿度传感器80、干燥剂K和通道部90。而且，第五实施方式的分析装置100的控制部161通过基于湿度传感器80的检测值控制对电子释放元件22施加的电压，从而进行图14的步骤S1～步骤S5所示的处理。其结果，实现与第六实施方式的分析装置100同样的效果。
(5)可以在图1所示的第一实施方式的分析装置100、图6所示的第二实施方式的分析装置100以及图7所示的第三实施方式的分析装置100中分别采用图12所示的第六实施方式的分析装置100的结构。
以下，对在第一实施方式的分析装置100～第三实施方式的分析装置100中采用第六实施方式的分析装置100的结构的情况下的第一实施方式的分析装置100～第三实施方式的分析装置100的结构加以说明。
第一实施方式的分析装置100～第三实施方式的分析装置100还具备湿度传感器80、干燥剂K和通道部90。湿度传感器80配置在导向部10的内部N1。通道部90与试样入口部11、第一载气入口部12、第二载气入口部13和排气口部14连通，通道部90将排气口部14排出的气体经由试样入口部11、第一载气入口部12和第二载气入口部13送回到导向部10的内部N1。试样入口部11、第一载气入口部12和第二载气入口部13为本发明的导入部的二例。排气口部14为本发明的排出部的二例。
在通道部90配置有干燥剂K。其结果，可将导向部10的内部N1的湿度保持为规定范围内的湿度。
与导向部110(参照图8和图10)同样，优选导向部10也密闭。
第一实施方式的分析装置100的控制部61～第三实施方式的分析装置100的控制部61分别通过基于湿度传感器80的检测值控制电源部53，从而控制对电子释放元件22施加的电压，进行图14的步骤S1～步骤S5所示的处理。其结果，第一实施方式的分析装置100～第三实施方式的分析装置100也会各自实现与第六实施方式的分析装置100同样的效果。
实用性
本发明可用于电子释放元件的领域。
符号说明
10、110 导向部(壳体)
11 试样入口部(导入部)
12 第一载气入口部(导入部)
13 第二载气入口部(导入部)
14 排气口部(排出部)
20 离子化部
21 反应室
22 电子释放元件
30、130 离子分离部
40、140 离子检测部
55、155 载气导入部
61 控制部
80 湿度传感器
90 通道部
100 分析装置
111 试样入口部(导入部)
112 漂移气体入口部(导入部)
113 排气口(排出部)
132 栅门
161 控制部
221 表面电极
222 下部电极
223、230 中间层
226 多孔氧化铝层
229 布线电极
K 干燥剂

Claims (15)

1.一种分析装置，其特征在于，具备：
离子化部，其生成来自试样成分的离子；
离子分离部，其根据所述离子的迁移率分离所述离子；
离子检测部，其检测通过所述离子分离部的离子；
壳体，其内部配置有所述离子化部的反应室；
湿度传感器，其检测所述壳体内部的湿度；以及
控制部，其基于所述湿度传感器的检测值，控制电子释放元件，
所述离子化部包含：
所述反应室，其导入有试样；以及
所述电子释放元件，其向所述反应室释放电子。
2.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
所述电子释放元件包含：
表面电极，其与所述反应室相对；以及
下部电极，其与所述表面电极相对，
通过对所述表面电极与所述下部电极之间施加电压，从而从所述表面电极向所述反应室释放电子。
3.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
由所述电子释放元件释放的所述电子的能量大于0eV且为10eV以下。
4.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
还具备载气导入部，所述载气导入部将规定湿度的载气导入至所述反应室。
5.根据权利要求4所述的分析装置，其特征在于，
所述载气导入部向所述反应室导入所述规定湿度的载气后，所述试样被导入至所述反应室。
6.根据权利要求2所述的分析装置，其特征在于，
所述电子释放元件还包含中间层，所述中间层位于所述表面电极与所述下部电极之间，
所述中间层具有规定的体积电阻率。
7.根据权利要求6所述的分析装置，其特征在于，
所述中间层包含硅树脂和分散在所述硅树脂中的导电性微粒，或者包含多孔氧化铝层。
8.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
所述离子分离部为高场非对称方式的离子分离部。
9.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
所述离子分离部包含离子迁移部，所述离子迁移部供所述离子进行迁移，
所述反应室的通道面积大于所述离子迁移部的通道面积。
10.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
所述离子化部对于所述离子分离部可自由拆装。
11.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
所述离子分离部为漂移管方式的离子分离部。
12.根据权利要求11所述的分析装置，其特征在于，
所述离子分离部包含：
离子迁移部，其供所述离子进行迁移；以及
栅门，其位于所述离子迁移部与所述反应室之间，
所述栅门与所述电子释放元件相对，
所述反应室位于所述栅门与所述电子释放元件之间。
13.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
如果所述湿度传感器的检测值小于规定的下限阈值，则所述控制部控制电压以使对所述电子释放元件施加的所述电压增加；
如果所述湿度传感器的检测值大于规定上限阈值，则所述控制部控制所述电压以使所述电压减小。
14.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
所述湿度传感器配置在所述反应室的周围。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的分析装置，其特征在于，还具备：
导入部，其向所述壳体内部导入气体；
排出部，其排出所述壳体内部的气体；
通道部，其与所述导入部和所述排出部连通；以及
干燥剂，其设置在所述通道部。
CN201910248325.4A 2018-03-30 2019-03-29 分析装置 Active CN110320263B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018067547 2018-03-30
JP2018-067547 2018-03-30
JP2018-213040 2018-11-13
JP2018213040A JP7139224B2 (ja) 2018-03-30 2018-11-13 分析装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110320263A CN110320263A (zh) 2019-10-11
CN110320263B true CN110320263B (zh) 2022-01-04

Family

ID=68054946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910248325.4A Active CN110320263B (zh) 2018-03-30 2019-03-29 分析装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10782265B2 (zh)
CN (1) CN110320263B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7284644B2 (ja) * 2019-06-17 2023-05-31 シャープ株式会社 分析装置
JP7445507B2 (ja) 2020-04-22 2024-03-07 シャープ株式会社 分析装置
JP7445550B2 (ja) 2020-07-15 2024-03-07 シャープ株式会社 電子放出素子

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4831260A (en) * 1987-10-09 1989-05-16 University Of North Caroline At Chapel Hill Beam equalization method and apparatus for a kinestatic charge detector
US5969349A (en) * 1996-07-09 1999-10-19 Bruker-Saxonia Analytik Gmbh Ion mobility spectrometer
EP1070960A2 (de) * 1999-07-17 2001-01-24 Bruker-Saxonia Analytik Gmbh Ionisationskammer mit einer nichtradioaktiven Ionisationsquelle
CN1361922A (zh) * 1999-07-21 2002-07-31 查尔斯斯塔克布料实验室公司 微型机场致非对称离子迁移过滤器和检测系统
CN1561532A (zh) * 2001-08-08 2005-01-05 西奥奈克斯有限公司 电容放电等离子体离子源
WO2009105080A1 (en) * 2007-11-09 2009-08-27 The Johns Hopkins University Low voltage, high mass range ion trap spectrometer and analyzing methods using such a device
CN101777482A (zh) * 2009-09-30 2010-07-14 聚光科技(杭州)股份有限公司 一种用于内离子源质谱仪的电子传输方法和装置
CN101894719A (zh) * 2009-05-19 2010-11-24 夏普株式会社 电子发射元件及其制造方法、使用电子发射元件的各装置
CN102792416A (zh) * 2010-02-12 2012-11-21 国立大学法人山梨大学 离子化装置及离子化分析装置
CN103069539A (zh) * 2010-08-19 2013-04-24 莱克公司 具有积聚电子碰撞离子源的飞行时间质谱仪
CN104801710A (zh) * 2008-12-26 2015-07-29 同和电子科技有限公司 微小银粒子粉末及其制造方法以及使用该粉末的银糊料及其使用方法
CN106290546A (zh) * 2016-08-03 2017-01-04 西安电子科技大学 离子迁移谱仪
CN107026067A (zh) * 2017-04-10 2017-08-08 金华职业技术学院 一种使用快速脉冲电子源的无离子快门的离子迁移谱仪

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6806463B2 (en) * 1999-07-21 2004-10-19 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Micromachined field asymmetric ion mobility filter and detection system
US7399958B2 (en) * 1999-07-21 2008-07-15 Sionex Corporation Method and apparatus for enhanced ion mobility based sample analysis using various analyzer configurations
US6815669B1 (en) * 1999-07-21 2004-11-09 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Longitudinal field driven ion mobility filter and detection system
US7057168B2 (en) 1999-07-21 2006-06-06 Sionex Corporation Systems for differential ion mobility analysis
US7005632B2 (en) * 2002-04-12 2006-02-28 Sionex Corporation Method and apparatus for control of mobility-based ion species identification
US6291821B1 (en) * 1999-12-02 2001-09-18 Barringer Research Limited Method of monitoring the status of the gas drying system in an ion mobility spectrometer
US6784424B1 (en) * 2001-05-26 2004-08-31 Ross C Willoughby Apparatus and method for focusing and selecting ions and charged particles at or near atmospheric pressure
US6797943B2 (en) * 2002-05-07 2004-09-28 Siemens Ag Method and apparatus for ion mobility spectrometry
US7470898B2 (en) * 2003-04-01 2008-12-30 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Monitoring drinking water quality using differential mobility spectrometry
US7227134B2 (en) * 2003-11-25 2007-06-05 Sionex Corporation Mobility based apparatus and methods using dispersion characteristics, sample fragmentation, and/or pressure control to improve analysis of a sample
EP1733219A2 (en) * 2004-01-13 2006-12-20 Sionex Corporation Methods and apparatus for enhanced sample identification based on combined analytical techniques
WO2005074584A2 (en) * 2004-02-02 2005-08-18 Sionex Corporation Compact sample analysis systems and related methods using combined chromatography and mobility spectrometry techniques
US7312444B1 (en) * 2005-05-24 2007-12-25 Chem - Space Associates, Inc. Atmosperic pressure quadrupole analyzer
DE102005028930A1 (de) * 2005-06-22 2007-01-04 Technische Universität München Vorrichtung für die Spektroskopie mit geladenen Analyten
EP1913379A2 (en) * 2005-07-26 2008-04-23 Sionex Corporation Ultra compact ion mobility based analyzer apparatus, method, and system
US7518108B2 (en) * 2005-11-10 2009-04-14 Wisconsin Alumni Research Foundation Electrospray ionization ion source with tunable charge reduction
DE102007049350B4 (de) * 2007-10-15 2011-04-07 Bruker Daltonik Gmbh APCI Ionenquelle
EP2218092A4 (en) * 2007-11-06 2013-03-27 Univ Arizona State SENSITIVE ION DETECTION APPARATUS AND METHOD FOR ANALYZING COMPOUNDS AS DAMPES IN GASES
DE102008003676B4 (de) * 2008-01-09 2011-07-21 Bruker Daltonik GmbH, 28359 Ionenmobilitätsspektrometer mit einer nicht radioaktiven Elektronenquelle
KR20110043605A (ko) * 2008-06-23 2011-04-27 아토나프 가부시키가이샤 화학 물질에 관련한 정보를 취급하기 위한 시스템
EP2428796B1 (de) * 2010-09-09 2015-03-18 Airsense Analytics GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Ionisierung und Identifizierung von Gasen mittels UV-Strahlung und Elektronen
US20120228490A1 (en) * 2011-03-13 2012-09-13 Excellims Corporation Apparatus and method for ion mobility spectrometry and sample introduction
WO2013173813A1 (en) * 2012-05-17 2013-11-21 Georgia Tech Research Corporation Sample analyzing system
CN108535352A (zh) * 2012-07-31 2018-09-14 莱克公司 具有高吞吐量的离子迁移率谱仪
GB201306868D0 (en) * 2013-04-15 2013-05-29 Micromass Ltd A method of screening samples
US9310335B2 (en) * 2013-06-27 2016-04-12 Implant Sciences Corporation Dual polarity spark ion source
DE102013114421B4 (de) * 2013-12-19 2016-02-18 Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Gasanalyseeinrichtung und Verfahren zur Gasanalyse
EP3106867B1 (de) * 2015-06-19 2017-12-27 Airsense Analytics GmbH Verfahren und vorrichtung zur identifizierung von gasen
US20180172635A1 (en) * 2016-12-15 2018-06-21 Rapiscan Systems, Inc. Methods and devices for moisture-based calibration

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4831260A (en) * 1987-10-09 1989-05-16 University Of North Caroline At Chapel Hill Beam equalization method and apparatus for a kinestatic charge detector
US5969349A (en) * 1996-07-09 1999-10-19 Bruker-Saxonia Analytik Gmbh Ion mobility spectrometer
EP1070960A2 (de) * 1999-07-17 2001-01-24 Bruker-Saxonia Analytik Gmbh Ionisationskammer mit einer nichtradioaktiven Ionisationsquelle
CN1361922A (zh) * 1999-07-21 2002-07-31 查尔斯斯塔克布料实验室公司 微型机场致非对称离子迁移过滤器和检测系统
CN1561532A (zh) * 2001-08-08 2005-01-05 西奥奈克斯有限公司 电容放电等离子体离子源
WO2009105080A1 (en) * 2007-11-09 2009-08-27 The Johns Hopkins University Low voltage, high mass range ion trap spectrometer and analyzing methods using such a device
CN104801710A (zh) * 2008-12-26 2015-07-29 同和电子科技有限公司 微小银粒子粉末及其制造方法以及使用该粉末的银糊料及其使用方法
CN101894719A (zh) * 2009-05-19 2010-11-24 夏普株式会社 电子发射元件及其制造方法、使用电子发射元件的各装置
CN101777482A (zh) * 2009-09-30 2010-07-14 聚光科技(杭州)股份有限公司 一种用于内离子源质谱仪的电子传输方法和装置
CN102792416A (zh) * 2010-02-12 2012-11-21 国立大学法人山梨大学 离子化装置及离子化分析装置
CN103069539A (zh) * 2010-08-19 2013-04-24 莱克公司 具有积聚电子碰撞离子源的飞行时间质谱仪
CN106290546A (zh) * 2016-08-03 2017-01-04 西安电子科技大学 离子迁移谱仪
CN107026067A (zh) * 2017-04-10 2017-08-08 金华职业技术学院 一种使用快速脉冲电子源的无离子快门的离子迁移谱仪

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Accuracy of ion mobility measurements dependent on the influence of humidity;Thomas Mayer 等;《Anal.Chem.》;20140409;第86卷(第10期);第5069-5076页 *
Pulsed electron beams in ion mobility spectrometry;Wolfgang Baether 等;《Rev.Anal.Chem.》;20121231;第31卷(第3-4期);第139-152页 *
离子迁移谱仪的电离技术研究进展;刘林 等;《质谱学报》;20140331;第35卷(第2期);第97-107页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110320263A (zh) 2019-10-11
US20190302055A1 (en) 2019-10-03
US10782265B2 (en) 2020-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7139224B2 (ja) 分析装置
CN110320263B (zh) 分析装置
EP1875222B1 (en) Ion mobility spectrometer
JP4063676B2 (ja) エレクトロスプレーを使用する高電界非対称イオン移動度分光分析装置
US9759684B2 (en) Gas analyzing device comprising an ion mobility spectrometer and method of using the same
US20200110057A1 (en) Ion mobility spectrometer
WO2011089912A1 (ja) 質量分析装置
EP2898321B1 (en) Cleaning of corona dischage ion source
JP2005512274A (ja) 容量放電プラズマ・イオン源
JP2013502046A (ja) 携帯型質量分析計のための低流量でのイオン差動移動度ベース周囲圧力イオン事前フィルタリングとイオン集束との結合
US8227749B2 (en) Pulsed flow ion mobility spectrometer
CN114199982A (zh) 具有带电材料输送腔室的离子迁移谱装置
US20200203140A1 (en) Chemically modified ion mobility separation apparatus and method
JP7272916B2 (ja) 分析装置及び分析方法
JP4991566B2 (ja) 分析装置
US20200161115A1 (en) Ion source
CN108603860B (zh) 具备离子迁移率分离部的分析装置
JP2007149371A (ja) エアロゾル荷電中和装置
JP7498653B2 (ja) イオン生成装置およびイオン移動度分析装置
US11971394B2 (en) Electron capture detector
JP7445507B2 (ja) 分析装置
JP2021015762A (ja) 電子放出装置、分析装置、及び電子放出方法
US20100290171A1 (en) Method and device for producing a bipolar ionic atmosphere using a dielectric barrier discharge
US7573028B2 (en) Ion drive and odor emitter

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant