CN115176330A - 离子化装置、质谱分析系统及离子化方法 - Google Patents

Abstract

离子化装置具有：通过电晕放电将被分析物质进行离子化的离子形成部，以及将被离子化的被分析物质移送至质谱分析装置的移送部，离子形成部和移送部被产生电晕放电的一对的电极中的、具有开口的一方的电极所隔开。

Description

离子化装置、质谱分析系统及离子化方法

技术领域

本发明涉及离子化装置、质谱分析系统以及离子化方法。

背景技术

非专利文献1中公开了将供于质谱分析装置的分析的物质进行离子化的离子源。该离子源将耐热性优异的活塞和螺线管脉冲阀进行组合，利用配置于离子源单元的开放空间的放电针进行电晕放电，从而将物质离子化并移送至质谱分析装置。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1:平冈贤三著“将彭宁电离化作为源流的气相离子化法”J.MassSpectrom.Soc.Jpm.Vol.65,No.3,2017P107-P112[令和1年11月29日检索]互联网＜URL:https://www.jstage.jst.go.jp/article/massspec/65/3/65_S17-08/_pdf＞

发明内容

发明要解决的问题

然而，非专利文献1所示的现有技术中，图34所示那样，由于在离子源单元的开放空间进行电晕放电，因此被离子化的物质会扩散至开放空间，被离子化的物质的分析灵敏度有时降低。

本公开是鉴于上述情况而提出的，其课题在于获得提高被离子化的物质的分析灵敏度的离子化装置。

用于解决问题的方案

本公开涉及的离子化装置具有：通过电晕放电将被分析物质进行离子化的离子形成部，以及将被离子化的上述被分析物质移送至质谱分析装置的移送部，上述离子形成部和上述移送部被产生上述电晕放电的一对电极中的、具有开口的一方的电极所隔开。

发明效果

根据本公开，能够提高被离子化的物质的分析灵敏度。

附图说明

图1为显示本实施方式涉及的离子化装置300的概略构成的图。

图2为表示在图1所示的离子化装置中，通过电晕放电被离子化的物质移送至质谱分析装置200的样子的图。

图3为表示具备有离子化装置300的质谱分析系统100的整体构成的图。

图4为设置于质谱分析装置200的框体8和离子化装置300的立体图。

图5为从背面侧观察图4所示的框体8的图。

图6为表示通过铰链结构能够开闭地安装于质谱分析装置200的框体8，以及设置于质谱分析装置200的离子摄入口201的图。

图7为设置于框体8的离子化装置300的立体图。

图8为框体8和离子化装置300的分解立体图。

图9为绝缘板1的立体图。

图10为从正Y轴向观察的绝缘板1的侧视图。

图11为从负X轴向观察的绝缘板1的侧视图。

图12为放电板4的立体图。

图13为从负X轴向观察的放电板4的侧面。

图14为绝缘板2的立体图。

图15为从负Y轴向观察的绝缘板2的侧视图。

图16为放电板5的立体图。

图17为从正Y轴向观察的放电板5的侧面。

图18为放电电极6的立体图。

图19为从Y轴向观察的放电电极6的侧视图。

图20为绝缘板3的立体图。

图21为从正X轴向观察的绝缘板3的侧视图。

图22为图7所示的离子化装置300和框体8的XZ平面上的截面图。

图23为用于说明利用质谱分析装置200的物质的离子化方法的流程图。

图24为表示将放电电压设定于2.0kV的状态下的离子检测强度相对于电极间距离的变化的图。

图25为表示将放电电压设定于2.5kV的状态下的离子检测强度相对于电极间距离的变化的图。

图26为表示将放电电压设定于3.0kV的状态下的离子检测强度相对于电极间距离的变化的图。

图27为表示利用本实施方式涉及的离子化装置300的离子检测强度相对于电极间距离的变化的图。

图28为表示利用现有技术的离子检测强度相对于电极间距离的变化的图。

图29为将利用本实施方式涉及的离子化装置300生成的离子的质量分布进行图表化的图。

图30为将利用现有技术生成的离子的质量分布进行图表化的图。

图31为表示使用本实施方式涉及的离子化装置300，将由试样(例如啤酒(beer))产生的挥发性物质进行了离子化的情况下的测定结果的图。

图32为表示使用现有技术，将由试样(例如啤酒)产生的挥发性物质进行了离子化的情况下的测定结果的图。

图33为表示使用本实施方式涉及的离子化装置300而被离子化的情况下所设定的放电电压与电极间距离的对应关系的图。

图34为表示现有技术的离子化装置的一例的图。

具体实施方式

以下，对于具体实施方式使用图进行说明。以下所示的说明中，对于各图中共同的部分，有时附上同一符号而省略说明。此外，为了使理解变得容易，各附图中的各构件的比例尺有时与实际不同。另外，X轴向、Y轴向、Z轴向分别表示与X轴平行的方向、与Y轴平行的方向、与Z轴平行的方向。X轴向、Y轴向和Z轴向彼此正交。X轴向中，以箭头表示的方向设为正X轴向，与该方向相反的方向设为负X轴向。Y轴向中，以箭头表示的方向设为正Y轴向，与该方向相反的方向设为负Y轴向。Z轴向中，以箭头表示的方向设为正Z轴向，与该方向相反的方向设为负Z轴向。X轴向为将离子化装置从正面观察时的横宽方向。Y轴向为离子化装置的高度方向。Z轴向为离子化装置的深度方向。

图1为表示本实施方式涉及的离子化装置300的概要的图。图2为表示通过电晕放电被离子化的物质移送至质谱分析装置200的样子的图。

图1、2中，30为离子形成部，离子形成部(空间)中设置有产生电晕放电的电极6和电极4。放电电极4具有开口4a，以在电极6与电极4的开口4a的端部(边缘)之间产生电晕放电的方式得以配置。电极4的开口4a的孔内构成将被离子化的被测定物质移送至质谱分析装置200的移送部。另外，移送部能够由电极的开口4a和后述的绝缘板1的贯通孔(1b)来构成。201为质谱分析装置200的离子摄入口。

被离子化的分析物质(33a)通过质谱分析装置200内所设置的吸引装置(未图示)，从离子摄入口201摄取至分析装置内。

符号31所示的椭圆部分表示放电电极6与放电板4对置的区域中产生的电晕放电。33表示产生的电晕放电。被测定物质32通过管12，被供给至电晕放电附近。700为产生电晕放电的电源。

此外本实施方式中，离子化装置设置产生电晕放电的电极，图34所示那样的质谱分析装置的一部分之间没有进行电晕放电的发生，因此质谱分析装置没有直接并且强烈地受到电晕放电的影响，因此，利用电晕放电，质谱分析装置没有受到与故障、不良状况相关的大的破坏。

进一步，放电电极4的开口4a和质谱分析装置200的离子摄入口能够基本上配置于一条直线上。此外，能够缩短离子移送部与质谱分析装置的离子摄入口的距离。因此，能够不使被离子化的物质扩散至开放空间而移送至质谱分析装置，由此能够提高被离子化的物质的分析灵敏度。

图3为表示具备有本实施方式涉及的离子化装置300的质谱分析系统100的整体构成的图。质谱分析系统100具备：质谱分析装置200、离子化装置300、将离子化装置300固定于质谱分析装置200的框体8、与离子化装置300连接的真空泵等气体吸引装置400以及直流电源700。直流电源700例如，可以为质谱分析装置200所搭载的电源单元，可以为与该电源单元不同的电源单元(从质谱分析装置200独立的电源单元)。

图4为设置于质谱分析装置200的框体8和离子化装置300的立体图。质谱分析装置200的正面配置有框体8。质谱分析装置200的正面与质谱分析装置200的负Z轴向的端面相等。框体8通过例如铰链结构，配置于质谱分析装置200的正面。另外，框体8对于质谱分析装置200的安装结构并不限定于铰链结构，可以为螺丝拧紧等。框体8设置有压块9。压块9例如，在框体8的负Z轴向的端面内，框体8的正X轴向的靠端部的位置中，被螺丝拧紧于框体8。

图5为将图4所示的框体8从背面侧观察的图。框体8的负Y轴向的端面侧连接有与气体吸引装置400连接的配管500。配管500与框体8的背面所形成的凹部8a连通。框体8的背面与框体8的正Z轴向的端面相等。凹部8a的底部8a1的中央部螺丝拧紧有离子化装置300。离子化装置300形成有与框体8的凹部8a连通的贯通孔1b。以包围框体8的凹部8a的方式设置有O型圈14。

图6为表示通过铰链结构能够开闭地安装于质谱分析装置200的框体8和设置于质谱分析装置200的离子摄入口201的图。图6所示那样，质谱分析装置200的正面设置有离子摄入口201的前端。以覆盖该离子摄入口201的方式被覆框体8，如果上述压块9挂住有止动21，则框体8中，在离子摄入口201的前端与离子化装置300的贯通孔1b对置的状态下，固定于质谱分析装置200(参照图4)。此时，图6所示的O型圈14通过与质谱分析装置200的正面密合，从而在框体8的凹部8a与质谱分析装置200之间形成有密闭空间。

接下来，参照图7～图22，详细地说明框体8和离子化装置300的构成。

图7为设置于框体8的离子化装置300的立体图。图7表示构成框体8的多个部件组装于离子化装置300的状态。图8为框体8和离子化装置300的分解立体图。如图8所示那样，离子化装置300具备绝缘板1、放电板4、绝缘板2、放电板5、放电电极6、绝缘板3、衬垫板7和管12。

绝缘板2为第1绝缘部。放电电极6为设置于绝缘板2的第1电极。绝缘板1为设置于绝缘板2与质谱分析装置200之间的第2绝缘部。放电板4为从放电电极6隔开一定距离(例如1.5mm)而设置于绝缘板1的同时，被接地的第2电极。

图9为绝缘板1的立体图。图10为从正Y轴向观察的绝缘板1的侧视图。图11为从负X轴向观察的绝缘板1的侧视图。

绝缘板1为能够嵌入至框体8的凹部8b而形成的绝缘性构件。绝缘板1的材料为例如PTFE(聚四氟乙烯)。另外，绝缘板1的材料不限定于PTFE，例如，可以为PVDF(聚1,1-二氟乙烯)等氟系粘合剂、EPBR(乙烯-丙烯-丁二烯橡胶)、SBR(丁苯橡胶)、CMC(异戊二烯橡胶、羧基甲基纤维素)等，可以为PP(聚丙烯)系、尼龙系的绝缘性树脂。它们可以为单独使用1种，也可以并用2种以上。

绝缘板1上形成有凹部1a、贯通孔1b、螺丝孔1c、凸部1d和多个螺丝孔1e。

凹部1a为绝缘板1的负Z轴向的端面所形成的凹坑。凹部1a嵌入有图8所示的放电板4。

贯通孔1b具有将被离子化物质移送至质谱分析装置200的功能。被离子化物质通过放电电极6与放电板4之间所产生的电晕放电，在包含放电电极6与放电板4对置的区域的空间被离子化的物质。对于包含放电电极6与放电板4对置的区域的空间的详细情况，进行后述。

螺丝孔1c为用于将放电板4固定于绝缘板1的连结构件(例如图8所示的螺丝15)被插入的孔。

凸部1d形成于绝缘板1的正Z轴向的端面，并且能够没有间隙地嵌入框体8的开口部8a2的尺寸而形成。

螺丝孔1e为用于将绝缘板1固定于框体8的多个连结构件(例如图8所示的螺丝15)被插入的孔。

在框体8固定绝缘板1的情况下，绝缘板1的凸部1d被插入开口部8a2，绝缘板1被嵌入于框体8的凹部8b。然后，将多个螺丝15介由框体8的底部8a1，拧入绝缘板1的螺丝孔1e，从而绝缘板1固定于框体8。

图12为放电板4的立体图。图13为从负X轴向观察的放电板4的侧视图。放电板4为嵌入至绝缘板1的凹部1a的同时，例如，连接于图3所示的直流电源700的负极的导电性的构件。放电板4的材料例如为作为奥氏体系不锈钢合金的SUS304。另外，放电板4的材料不限定于SUS304，可以为SUS303，可以为铁氧体系的不锈钢合金、钛系的合金、铝合金、铜合金、铸铁、钢、铁合金等。作为铁氧体系的不锈钢合金，为SUS430等。作为铝合金，为A6063、A5056等。作为铜合金，为铬铜、铍铜等。作为铸铁，为FC200所代表的灰铸铁、FCD400所代表的球状石墨铸铁等。作为钢，为SC450所代表的碳钢，STKM所代表的机械结构用碳钢管材等。作为铁合金，为SCM所代表的铬钼钢等。

此外，放电板4可以为导电性材料或非导电性材料，可以对于放电板4的表面实施导电性的镀覆，作为镀覆的材料，可以为例如碳、钛涂布、或非导电性材料中混合有导电性材料的材料。

放电板4形成有螺丝孔4b、螺丝孔4c和贯通孔4a。

螺丝孔4b插入有上述螺丝15。由此，放电板4被固定于绝缘板1。

螺丝孔4c中，插入有用于固定例如连接于图3所示的直流电源700的负极的配线600的前端所设置的导电性端子的螺丝。该螺丝通过拧入放电板4的螺丝孔4c，从而直流电源700的负极与放电板4电连接。

贯通孔4a为将放电板4沿Z轴向贯通的孔，具有将被离子化物质移送至质谱分析装置200的功能。另外，放电板4的形成贯通孔4a的部分的Z轴向的第1厚度t1比放电板4的形成螺丝孔4b的部分的Z轴向的第2厚度t2薄。第1厚度t1为例如，0.8～1.2mm，第2厚度t2为例如5.0～7.0mm。这样通过构成放电板4，从而放电板4嵌入至绝缘板1的凹部1a时，能够在放电板4的贯通孔4a中接近放电电极6的放电针的前端而配置，并且能够设置包含放电电极6与放电板4对置的区域的空间。

贯通孔4a的角部4e作为放电板4的放电电极起作用。角部4e为放电板4的负Z轴向的端面4d与形成贯通孔4a的壁面4a1相交的部分。

图14为绝缘板2的立体图。图15为从负Y轴向观察的绝缘板2的侧视图。绝缘板2为以夹入放电板4的方式，固定于绝缘板1的负Z轴向的端面的绝缘性构件。绝缘板2的材料为例如PTFE。另外，绝缘板2的材料不限定于PTFE，例如，可以为PVDF等氟系粘合剂、EPBR，SBR、CMC等。它们可以单独使用1种，也可以并用2种以上。

绝缘板2形成有凹部2a、贯通孔2b、螺丝孔2c、螺丝孔2f、螺丝孔2h、和贯通孔2i。

凹部2a为能够收纳放电板5和放电电极6的、绝缘板2的负Z轴向的端面2d所形成的凹坑。凹部2a的底面的正Z轴向的底面形成有从凹部2a的底面直至绝缘板2的正Z轴向的端面2g贯通的贯通孔2i。贯通孔2i为用于插入放电电极6的放电针的孔。

绝缘板2的负Z轴向的端面2d形成有2个螺丝孔2c。2个螺丝孔2c以夹入凹部2a的方式，沿Y轴向分开而排列。

从绝缘板2的倾斜面2e朝向绝缘板2的正Z轴向的端面2g，形成有用于插入管12的贯通孔2b。

管12为例如由陶瓷构成的筒状的构件，为用于将供于质谱分析装置200的分析的物质导入至包含放电电极6与放电板4对置的区域的空间的配管。管12介由螺丝拧紧于绝缘板2的倾斜面2e的衬垫板7，被插入至绝缘板2的贯通孔2b。

衬垫板7通过将图8所示的螺丝20拧入绝缘板2的倾斜面2e的螺丝孔2f，从而被螺丝拧紧于绝缘板2的倾斜面2e。相对于与端面2d平行的面的倾斜面2e的倾斜角θ(图15)优选为25～35°，例如为30°。

另外，优选在衬垫板7与绝缘板2的倾斜面2e之间，设置图8所示的O型圈13。通过设置O型圈13，从而绝缘板2的贯通孔2b与管12之间的气密性变高。

螺丝孔2h为用于将绝缘板2固定于绝缘板2的连结构件(例如图8所示的螺丝15)被拧入的孔。

图16为放电板5的立体图。图17为从正Y轴向观察的放电板5的侧视图。放电板5为嵌入至绝缘板2的凹部2a，并且以能够保持放电电极6的放电针的尺寸所形成的导电性的构件。放电板5的材料为例如SUS304。另外，放电板5的材料不限定于SUS304，可以为SUS303、SUS430等，可以为上述铝合金、铜合金、铸铁、钢、铁合金等。

放电板5形成有贯通孔5a、螺丝孔5b和螺丝孔5c。

贯通孔5a为以能够插入放电电极6的放电针的方式将放电板5沿Z轴向贯通的孔。

螺丝孔5b中，插入有用于固定连接于例如图3所示的直流电源700的正极的配线600的前端所设置的导电性端子的螺丝。该螺丝通过拧入放电板5的螺丝孔5b，从而直流电源700的正极与放电板5电连接。螺丝孔5c为用于插入将放电板5固定于绝缘板2的螺丝的孔。

图18为放电电极6的立体图。图19为从Y轴向观察的放电电极6的侧视图。放电电极6的材料为例如SUS430。另外，放电电极6的材料不限定于SUS430，可以为SUS303、SUS304等，可以为上述铝合金、铜合金、铸铁、钢、铁合金等。

放电电极6具备台座6a和放电针6b。

台座6a为与绝缘板3形成接触面的方式具有平坦地形成的端面6d的圆筒状的构件。在台座6a的与端面6d侧的相反侧的端面设置有放电针6b。放电针6b从台座6a朝向正Z轴向进行拉伸，其前端部6c以与放电板4的贯通孔4a面对面的方式得以配置。放电针6b的靠前端部6c的区域具有前端细的形状，将前端部6c作为顶点的该区域的倾斜角θ优选为15～25°，例如为20°。

图20为绝缘板3的立体图。图21为从正X轴向观察的绝缘板3的侧视图。绝缘板3的材料为例如PTFE。另外，绝缘板3的材料不限定于PTFE，例如，可以为PVDF等氟系粘合剂、EPBR、SBR、CMC等。它们可以单独使用1种，也可以并用2种以上。

绝缘板3形成有沿Z轴向贯通绝缘板3的2个贯通孔3a。绝缘板3的正Z轴向的端面3b通过与放电电极6的台座6a相接，2个贯通孔3a中插入图8所示的螺丝16，这些螺丝16被拧入绝缘板2，从而绝缘板3固定于绝缘板2。

回到图8，框体8具备压块9、压块10和定位针11。框体8的材料从防止由电晕放电产生的电磁波的泄漏的观点考虑，例如，优选使用铝(合金)、不锈钢等金属。此外，为了易于确认被离子化物质向质谱分析装置200的移送状态，可以使用具有高透明度的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯树脂)。在使用这样具有高的透明度的树脂的情况下，从电磁波泄漏防止的观点考虑，优选在框表面形成透明的导电性膜。压块9通过螺丝17被螺丝拧紧于框体8。压块10为构成铰链结构的构件，通过螺丝18被螺丝拧紧于框体8。压块10上定位针11被Y轴向地插入。

图22为图7所示的离子化装置300和框体8的XZ平面上的截面图。离子化装置300的内部所形成的空间30为包含放电电极6与放电板4对置的区域的空间。空间30的容积例如，在凹部1a的尺寸为深度6mm，横宽17mm，纵宽25mm的情况下，是2550mm³。然而，空间30的容积并不限定于此，只要为一边确保放电电极6与放电板4对置的区域，一边能够生成利用质谱分析装置200进行分析所需要的量的被离子化物质的容量即可，例如优选为10mm³～4000mm³，更优选为100～3000mm³，进一步优选为500～2600mm³。

如上述那样，本实施方式中，能够在小的空间构成离子形成部。其理由之一为将空间在作为放电电极的放电板形成开口，使放电板具有构成空间的隔开(壁)的作用(功能)。此外，放电板的开口(4a)中，其端部(边缘)构成放电电极和一对电极，并且孔内能够具备作为移送被离子化的分析物质(33a)的移送部的功能，因此能够将离子化装置进一步小型化。

图中的“GP”为电极间距离，电极间距离GP与从放电电极6的前端直至放电板4的最短距离相等。绝缘板1的凹部1a和绝缘板2的端面2g作为用于形成空间30的空间形成部起作用。管12作为将供于质谱分析装置200的分析的物质导入至空间30的导入部起作用。另外，空间30介由管12，与绝缘板1和绝缘板2的外部连通，因此为具有物质的导入口的准密闭空间。放电板4所形成的贯通孔4a和绝缘板1的贯通孔1b作为将被离子化物质移送至质谱分析装置200的移送部起作用。

接下来，对于利用离子化装置300的物质的离子化方法进行说明。

图23为用于说明利用质谱分析装置200的物质的离子化方法的流程图。

通过气体吸引装置400的运行(步骤S1)，从而空间(离子形成部)30产生负压，供于质谱分析装置200的分析的物质32被诱导至包含区域31的空间30(步骤S2)。此时，与作为分析的试样(样品)的物质32一起，空气也被导入。另外，与物质32一起被吸引的气体根据物质的种类，可以为例如氮气等非活性气体。本实施方式中，作为吸引气体能够使用空气，因此装置不复杂，此外，能够降低运行成本。

被诱导至空间30的物质32通过放电电极6与放电板4之间产生的电晕放电33进行离子化(步骤S3)。

空间30中作为被离子化的物质的被离子化物质33a介由放电板4的贯通孔4a和绝缘板1的贯通孔1b，移送至质谱分析装置200(步骤S4)。向质谱分析装置200运送被离子化物质33a的原理为首先，利用电位差进行吸引，进一步利用差压进行引入来进行。利用电位差进行吸引时，离子摄入口201被设定为与被离子化物质33a的离子的电荷的符号相反的电位，因此被离子化物质33a的一部分聚集于离子摄入口201的周围。此外，利用差压进行引入时，质谱分析装置200设置有未图示的气体吸引装置，通过该气体吸引装置的运行(工作)，从而离子摄入口201的周围所存在的被离子化物质33a被摄取至质谱分析装置200。

接下来，参照图24～图26，对于利用本实施方式涉及的离子化装置300的情况下的利用质谱分析装置200的离子检测强度(以下，有时表述为“离子强度”)进行说明。

图24为表示将放电电压设定于2.0kV的状态下的离子检测强度相对于电极间距离的变化的图。图25为表示将放电电压设定于2.5kV的状态下的离子检测强度相对于电极间距离的变化的图。图26为表示将放电电压设定于3.0kV的状态下的离子检测强度相对于电极间距离的变化的图。图24～图26为计测将电极间距离从3mm直至0mm以一定速度使其接近时的离子强度的推移的实验的结果。这些各图的横轴以平行的双轴表示经过时间(分钟)和电极间距离(mm)。此外，各图的纵轴表示各经过时间并且各电极间距离中的离子强度。

图24～图26的各图中，直至0.5分钟经过，电极间距离为3.0mm。0.5分钟经过后，以一定速度电极间距离接近，1.5分钟经过时，电极间距离成为2mm，2.5分钟经过时，电极间距离成为1mm，3.5分钟以后，电极间距离成为0mm。

图24所示那样，在放电电压为2.0kV的情况下，没有产生放电，因此不能观测到被离子化物质33a。

与此相对，图25和图26所示那样，在放电电压为2.5kV以上的情况下，产生放电，因此观测到被离子化物质33a。

图25所示那样，在放电电压为2.5kV的情况下，电极间距离如果接近1.5mm(2.0分钟)，则离子强度开始增大。在电极间距离为1.3mm～0.6mm(2.2分钟～2.9分钟)的区间，离子强度维持第1值(0.6×10⁷左右)。电极间距离如果接近0.6mm以下，则离子强度开始从第1值减少。而且如果电极间距离为0.4mm(3.1分钟)以下，则离子强度维持第2值(0.2×10⁷左右)。换句话说，电极间距离小于0.5mm时，离子强度相对低，但是能够一定程度地检测，能够观测，电极间距离为0.5mm～1.5mm的范围时，离子强度相对地高，如果电极间距离为1.5mm以上，则不能观测到离子强度。

图26所示那样，在放电电压为3.0kV的情况下，电极间距离如果接近2.6mm(0.9分钟)，则离子强度开始增大。在电极间距离为2.4mm～1.3mm(0.9分钟～2.2分钟)的区间，离子强度维持第1值(0.4×10⁷左右)。在电极间距离为1.3mm～0.5mm(2.2分～3.0分钟)的区间，离子强度增大直至第2值(0.6×10⁷左右)并维持该值。电极间距离如果接近0.5mm以下，则离子强度从第2值开始减少。而且，电极间距离如果为0.3mm(3.2分钟)以下，则离子强度维持第3的值(0.2×10⁷左右)。换句话说，电极间距离小于0.5时，离子强度相对低，但是能够一定程度检测，能够观测，电极间距离为0.5mm～1.3mm的范围时，离子强度变成最大值，电极间距离为1.3mm～2.6mm的范围时，离子强度比最大值低，但是成为相对高的值，电极间距离如果为2.6mm以上，则不能观测到离子强度。

如果比较放电电压为2.5kV的情况下的离子检测强度与放电电压为3.0kV的情况下的离子检测强度，则可知电极间距离为2.0mm(经过时间1.5分钟)时的离子检测强度在3.0kV的情况下高。然而，电极间距离为1.0mm附近(经过时间2.5分钟附近)的离子检测强度在任一放电电压都是相同水平。

其结果是在本实施方式涉及的离子化装置300中，优选将放电电压设定为3.0kV，并且，电极间距离设定为0.5～2.4mm，优选为0.5～1.3mm，更优选电极间距离为0.7～1.3mm，进一步优选为0.9～1.1mm。此外，在将放电电压设定为2.5kV的情况下，优选将电极间距离设定为0.7～1.3mm，更优选设定为0.9～1.1mm。然而，如果离子化装置300接触离子摄入口201，则由于放电板4的位置偏移，电极间距离变短，具有不能产生电晕放电的担忧。因此，更优选考虑离子化装置300的安装公差，电极间距离设定为1.5mm前后(1.3～1.7mm)。另外，如果过度提高电压，则从电晕放电变为弧放电，有时不适于离子化，即使放电电压为2kV，有时能够确认充分的离子化。

接下来，参照图27和图28，说明本实施方式涉及的离子化装置300与现有技术的比较结果。

图27为表示利用本实施方式涉及的离子化装置300的离子检测强度相对于电极间距离的变化的图。图28为表示利用现有技术的离子检测强度相对于电极间距离的变化的图。图27、图28为将电极间距离固定为1.5mm，计测使放电电压以2.0kV、2.5kV、3.0kV的顺序变化时的离子强度的推移的实验的结果。在该实验中，在0～1分钟的区间，放电电压设定为2.0kV，在1～2分钟的区间，设定为2.5kV，在2～3分钟的区间，设定为3.0kV。这些各图的横轴表示经过时间(分钟)，纵轴表示离子检测强度。

图27所示那样，根据离子化装置300，如果放电电压为2.5kV以上，则能够检测离子。与此相对，现有技术中，图28所示那样，即使在施加同样的放电电压的情况下，也仅能够检测微弱的离子。图28中，表示作为以往的离子源的DART(DirectAnalysisinRealTime)中，通常的He测定模式400℃时的图。

图29为将利用本实施方式涉及的离子化装置300生成的离子的质量分布进行图表化的图。图30为将利用现有技术生成的离子的质量分布图表化的图。这些各图为将离子的m/z图表化的图。这些各图的横轴表示离子的m/z。“m/z”为将离子的质量除以统一原子质量单位，进一步除以离子的电荷数而得的“无量纲量”。m为将离子的质量以原子质量单位u表示的单位，z表示离子的电荷数。纵轴表示离子的强度。

如果比较利用离子化装置300和现有技术的各自所观测到的背景成分的峰，则检测的峰为大致相同水平，但是可知其强度比不同。

图31为表示使用本实施方式涉及的离子化装置300，将从试样(例如啤酒)产生的挥发性物质进行了离子化的情况下的测定结果的图。图32为表示使用现有技术，将从试样(例如啤酒)产生的挥发性物质进行了离子化的情况下的测定结果的图。这些各图的横轴表示离子的m/z，纵轴表示离子的强度。

根据图31和图32，被检测的成分同样，但是利用离子化装置300的离子强度为利用现有技术的离子强度的约10倍。这是因为，能够接近从挥发性物质的离子化点直至离子摄入口201的距离，并且能够通过空间30，防止被离子化物质33a的扩散认为是大的原因。另外，从离子摄入口201直至离子发生部(离子化点)的距离为例如5mm。

图33为表示使用本实施方式涉及的离子化装置300而被离子化的情况下所设定的放电电压与电极间距离的对应关系的图。

在放电电压为2.0kV的情况下，没有产生放电，因此电极间距离不论大小如何，不能观测到被离子化物质33a。

在放电电压为2.5kV的情况下，在电极间距离为极其小的间隔(例如0.1～0.2mm左右)、1mm等的情况下，能够观测到被离子化物质33a，但是在电极间距离为2mm的情况下，基本上不能观测到被离子化物质33a，在电极间距离为3mm的情况下，不能观测到被离子化物质33a。

在放电电压为3.0kV的情况下，电极间距离为极其小的间隔(例如0.1～0.2mm左右)、1mm、2mm等的情况下，能够观测到被离子化物质33a，但是在电极间距离为3mm的情况下，基本上不能观测到被离子化物质33a。

以上所说明的那样，根据本实施方式涉及的离子化装置300，在质谱分析装置200的外部设置绝缘部，在该绝缘部所形成的小的空间30中，能够产生电晕放电。因此，能够抑制被离子化的物质的扩散。此外，通过在与离子摄入口201对置而配置的绝缘板1上设置放电板4，从而能够将放电电极6与放电板4对置的区域31设置于离子摄入口201的附近。因此，能够将从该区域31直至离子摄入口201的距离短达例如数mm左右。因此，根据离子化装置300，没有使离子化前的试样扩散而使其离子化，能够将该离子化的试样快速地送至质谱分析装置200。即，能够将对于绝缘部的外部(开放空间)的扩散得以抑制的高浓度的被离子化物质33a一边抑制浓度降低一边快速地移送至离子摄入口201。其结果是利用质谱分析装置200的分析响应性和分析灵敏度大幅提高。

此外，配置于绝缘板1的放电板4被接地，因此质谱分析装置200能够检测异常电压而抑制动作停止。

此外，通过在绝缘板1所形成的凹部1a配置放电板4，从而能够进一步缩短从放电电极6和放电板4对置的区域31直至离子摄入口201的距离。由此，确保与质谱分析装置200的电绝缘的同时，能够进一步抑制能够向质谱分析装置200移送的物质的浓度降低。其结果与绝缘板1没有设置凹部1a的情况相比，利用质谱分析装置200的分析响应性和分析灵敏度进一步提高。

进一步，通过在质谱分析装置的离子摄入口201的正前面设置放电板(接地电位电极)4，从而例如，即使通过过电压施加而在电极间产生弧放电，在质谱分析装置本身也没有流经电流。因此，没有与质谱分析装置的故障相关联，能够确保安全性。此外，通过质谱分析装置，存在离子摄入部(离子摄入口)被保持于高电压的形式上的情况，有时需要离子源本身的电压调整，但是本实施方式的离子源不需要利用与质谱分析层的关系进行电压调整。

此外，本实施方式涉及的离子化装置300中，如现有技术那样，即使不使用载气(氦气等非活性气体)，通过向空间30导入作为分析的试样的物质32和空气，从而容易获得被离子化物质33a。

此外，通过该构成，从而易于管理对于空间30的试样采集量(吸引量)，能够容易进行利用质谱分析装置200的分析。

此外，通过该构成，从而即使在常温下和/或大气压下，也能够容易生成被离子化物质。现有技术中，例如，为了防止被离子化物质附着于离子源单元的Ni毛细管，设置有加热器。与此相对，本实施方式涉及的离子化装置300不需要加热器。其结果，质谱分析系统100的构成得以简化，系统的可靠性提高，并且能够降低系统的构建需要的成本。

此外，通过该构成，如现有技术那样，不使试样喷雾，试样的直接分析成为可能。

另外，本实施方式中，利用直流电源700进行了电晕放电(直流电晕放电)，但是可以代替直流电源700而利用交流电源进行电晕放电(交流电晕放电)。在使用直流电源700的情况下，能够共用质谱分析装置200的电源，因此质谱分析系统100的构成得以简化，系统的可靠性提高，并且能够降低系统的构建所需要的成本。此外，在使用交流电源的情况下，通过被离子化的物质，获得交流的情况下易于看到等效果。

此外，本实施方式涉及的离子化方法在通过设置于第1绝缘部、以及第1绝缘部与质谱分析装置之间的第2绝缘部而形成，包含设置于第1绝缘部的第1电极和设置于第2绝缘部的第2电极对置的区域的空间中，诱导供于质谱分析装置的分析的物质，将被诱导的物质通过第1电极与第2电极之间产生的电晕放电而在空间内进行离子化。

以上实施方式所示的构成表示本公开的内容的一例，还能够与其它公知的技术进行组合，在不脱离本公开的主旨的范围内，能够将构成的一部分省略、变更。

本国际申请主张基于2020年2月25日申请的日本专利申请2020-029310号的优先权，将2020-029310号的全部内容援用至本国际申请中。

附图标记说明

1：绝缘板；

1b：贯通孔(移送部)；

2：绝缘板；

4：放电板；

4a：开口(移送部)；

6：放电电极；

12：管；

30：空间(离子形成部)；

31：区域；

32：物质；

33：电晕放电；

33a：被离子化物质；

100：质谱分析系统；

200：质谱分析装置；

201：离子摄入口；

300：离子化装置；

400：气体吸引装置。

Claims (5)

1.一种离子化装置，其具有：

通过电晕放电将被分析物质进行离子化的离子形成部，以及

将被离子化的所述被分析物质移送至质谱分析装置的移送部，

所述离子形成部和所述移送部被产生所述电晕放电的一对电极中的、具有开口的一方的电极所隔开。

2.根据权利要求1所述的离子化装置，

所述开口和所述质谱分析装置的被离子化的被分析物质的离子摄入口配置于一条直线上。

3.根据权利要求1或2所述的离子化装置，

供给所述被分析物质的管在所述电晕放电的附近开口。

4.一种质谱分析系统，其具备：

权利要求1～3的任一项所述的离子化装置，以及

所述质谱分析装置。

5.一种被分析物质的离子化方法，

通过产生电晕放电的一对电极的、具有开口的一方的电极来隔开离子形成部与移送部，所述离子形成部通过所述电晕放电将被分析物质进行离子化，所述移送部将被离子化的所述被分析物质移送至质谱分析装置，

将所述被分析物质供给至所述电晕放电的附近并使其离子化。

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