JP2000067806A - 大気圧イオン源 - Google Patents
大気圧イオン源Info
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- JP2000067806A JP2000067806A JP10233380A JP23338098A JP2000067806A JP 2000067806 A JP2000067806 A JP 2000067806A JP 10233380 A JP10233380 A JP 10233380A JP 23338098 A JP23338098 A JP 23338098A JP 2000067806 A JP2000067806 A JP 2000067806A
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- atmospheric pressure
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Abstract
(57)【要約】
【課題】大気圧下で生成したイオンの高真空領域へのサ
ンプリング効率を高めることのできる大気圧イオン源を
提供する。 【解決手段】交流電圧と直流電圧を同時に印加でき、か
つ、平面内に穴を有する２枚の平板電極をほぼ平行に配
置すると共に、該平板電極の外側に、直流電圧を印加で
きる平板電極をほぼ平行に配置し、大気圧下で生成する
イオンを前記２枚の平板電極間にトラップさせて、質量
分析計に導くようにした。
ンプリング効率を高めることのできる大気圧イオン源を
提供する。 【解決手段】交流電圧と直流電圧を同時に印加でき、か
つ、平面内に穴を有する２枚の平板電極をほぼ平行に配
置すると共に、該平板電極の外側に、直流電圧を印加で
きる平板電極をほぼ平行に配置し、大気圧下で生成する
イオンを前記２枚の平板電極間にトラップさせて、質量
分析計に導くようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、質量分析装置で用
いられる大気圧イオン源に関する。
いられる大気圧イオン源に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、大気圧下でイオンを生成し、その
イオンを真空中に導入して質量分析する大気圧イオン化
質量分析計が広く使われている。その例として、図１に
ついて説明する。
イオンを真空中に導入して質量分析する大気圧イオン化
質量分析計が広く使われている。その例として、図１に
ついて説明する。
【０００３】図１は、エレクトロスプレー、あるいはナ
ノエレクトロスプレー（低流量エレクトロスプレー）と
呼ばれている大気圧イオン化質量分析計のイオン源と質
量分析計を結ぶインターフェイス部を示している。内側
に試料溶液１が注入されているニードル細管２に５００
〜５０００Ｖの直流電圧を印加し、形成された電界中に
試料溶液を噴霧すると、溶液中の試料は電界によってイ
オン化される。生成したイオン３は、対向電極４のオリ
フィス５に向かい、大気圧中を移動する。イオン３は、
対向電極４に設けられた数百ミクロン程度のオリフィス
５から真空中にサンプリングされ、高真空中（１０-5To
rr以下）に配置されている質量分析部６により分析され
る構造になっている。
ノエレクトロスプレー（低流量エレクトロスプレー）と
呼ばれている大気圧イオン化質量分析計のイオン源と質
量分析計を結ぶインターフェイス部を示している。内側
に試料溶液１が注入されているニードル細管２に５００
〜５０００Ｖの直流電圧を印加し、形成された電界中に
試料溶液を噴霧すると、溶液中の試料は電界によってイ
オン化される。生成したイオン３は、対向電極４のオリ
フィス５に向かい、大気圧中を移動する。イオン３は、
対向電極４に設けられた数百ミクロン程度のオリフィス
５から真空中にサンプリングされ、高真空中（１０-5To
rr以下）に配置されている質量分析部６により分析され
る構造になっている。
【０００４】尚、対向電極４には、質量分析部６が四重
極型の場合、０〜数百Ｖ程度、磁場型の場合、数千Ｖ程
度の直流電圧が印加される。
極型の場合、０〜数百Ｖ程度、磁場型の場合、数千Ｖ程
度の直流電圧が印加される。
【０００５】以上はエレクトロスプレー法と呼ばれる大
気圧イオン源であるが、これ以外の大気圧でイオンを生
成する方法としては、大気圧化学イオン化法（ＡＰＣ
Ｉ）や誘導結合高周波プラズマ法（ＩＣＰ）なども普及
している。
気圧イオン源であるが、これ以外の大気圧でイオンを生
成する方法としては、大気圧化学イオン化法（ＡＰＣ
Ｉ）や誘導結合高周波プラズマ法（ＩＣＰ）なども普及
している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような構成におい
て、大気圧イオン化質量分析法の最大の問題点は、イオ
ンの生成が大気圧中で行なわれるのに対して、イオンの
分析を高真空中で行なわなければならない点である。大
気圧中で生成したイオンを高真空領域まで導かなければ
ならないため、数百ミクロン程度の内径の細孔あるいは
細管を用いて、測定部の真空度を保たなければならな
い。
て、大気圧イオン化質量分析法の最大の問題点は、イオ
ンの生成が大気圧中で行なわれるのに対して、イオンの
分析を高真空中で行なわなければならない点である。大
気圧中で生成したイオンを高真空領域まで導かなければ
ならないため、数百ミクロン程度の内径の細孔あるいは
細管を用いて、測定部の真空度を保たなければならな
い。
【０００７】例えば図１では、大気圧領域で生成し徐々
に拡散していくイオンのごく一部しかオリフィス５を介
して真空中にサンプリングされず、ほとんどのイオンは
大気圧中で拡散し、器壁に衝突するなどして消滅してし
まう。
に拡散していくイオンのごく一部しかオリフィス５を介
して真空中にサンプリングされず、ほとんどのイオンは
大気圧中で拡散し、器壁に衝突するなどして消滅してし
まう。
【０００８】その結果、このオリフィス５の外側から内
側に入る過程で、イオン量が数千分の一から数百万分の
一程度に大きく減少してしまい、質量分析計６の検出感
度を向上させることができなかった。
側に入る過程で、イオン量が数千分の一から数百万分の
一程度に大きく減少してしまい、質量分析計６の検出感
度を向上させることができなかった。
【０００９】本発明の目的は、上述した点に鑑み、大気
圧下で生成したイオンの高真空領域へのサンプリング効
率を高めた大気圧イオン化質量分析装置を提供すること
にある。
圧下で生成したイオンの高真空領域へのサンプリング効
率を高めた大気圧イオン化質量分析装置を提供すること
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明にかかる大気圧イオン源は、交流電圧と直流
電圧を同時に印加でき、かつ、平面内に穴を有する２枚
の平板電極をほぼ平行に配置すると共に、該平板電極の
外側に、直流電圧を印加できる平板電極をほぼ平行に配
置し、大気圧下で生成するイオンを前記２枚の平板電極
間にトラップさせて、質量分析計に導くようにしたこと
を特徴としている。
め、本発明にかかる大気圧イオン源は、交流電圧と直流
電圧を同時に印加でき、かつ、平面内に穴を有する２枚
の平板電極をほぼ平行に配置すると共に、該平板電極の
外側に、直流電圧を印加できる平板電極をほぼ平行に配
置し、大気圧下で生成するイオンを前記２枚の平板電極
間にトラップさせて、質量分析計に導くようにしたこと
を特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図２は、本発明にかかる大気圧
イオン源と質量分析計のインターフェイス部を示した図
である。
実施の形態を説明する。図２は、本発明にかかる大気圧
イオン源と質量分析計のインターフェイス部を示した図
である。
【００１２】図中、ニードル細管２は、内径が１〜２０
０μｍ、外径が３〜８００μｍで、材質は金属、非金属
を問わない。細管内には、試料溶液１が注入されてい
て、外壁には５００〜５０００Ｖの直流電圧が印加され
ている。また、対向電極４には、直径５０〜５００μｍ
のオリフィス５が中央に開いていて、四重極型質量分析
計の場合で０〜数百Ｖ程度、磁場型質量分析計の場合で
数千Ｖ程度の直流電圧が印加されている。６は質量分析
部である。本発明では、ニードル細管２と対向電極４と
の間に、４枚の電極板（トラップ電極）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
を配置する。ニードル細管２からの試料溶液の噴霧によ
って生成したイオン３は、この４枚の平行平板電極の中
央付近にトラップされる。そして、トラップされたイオ
ン３は、拡散することなく、オリフィス５へ吸引される
大気の流れに乗って、徐々にオリフィス５から真空中に
導入され、質量分析される。
０μｍ、外径が３〜８００μｍで、材質は金属、非金属
を問わない。細管内には、試料溶液１が注入されてい
て、外壁には５００〜５０００Ｖの直流電圧が印加され
ている。また、対向電極４には、直径５０〜５００μｍ
のオリフィス５が中央に開いていて、四重極型質量分析
計の場合で０〜数百Ｖ程度、磁場型質量分析計の場合で
数千Ｖ程度の直流電圧が印加されている。６は質量分析
部である。本発明では、ニードル細管２と対向電極４と
の間に、４枚の電極板（トラップ電極）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
を配置する。ニードル細管２からの試料溶液の噴霧によ
って生成したイオン３は、この４枚の平行平板電極の中
央付近にトラップされる。そして、トラップされたイオ
ン３は、拡散することなく、オリフィス５へ吸引される
大気の流れに乗って、徐々にオリフィス５から真空中に
導入され、質量分析される。
【００１３】電極部の詳細を図３に示す。中央の２枚の
電極Ｂ、Ｃには、対向電極４の電位以上の適宜な電位を
中心とした、適当な大きさの交流電圧（数百Ｖ）を加え
る。この場合の交流電源の周波数は、数十から数百Ｈｚ
程度である。電極Ｂ、Ｃには、中央に丸穴７が開けられ
ていて、電極Ｂ、Ｃの上下両方向から、電極ＢとＣで挟
まれた空間に、電極Ａ、Ｄによって発生される直流の電
界を直接印加することができるようになっている。そし
て、上端の電極Ａ、下端の電極Ｄに、それぞれ適当な直
流電圧（０〜１０００Ｖ）を印加すれば、中心部（Ｂと
Ｃとの間）には四重極交流電場が形成され、イオンは電
極Ｂ、Ｃ間で往復動されるため、その間に安定に蓄積さ
れる。
電極Ｂ、Ｃには、対向電極４の電位以上の適宜な電位を
中心とした、適当な大きさの交流電圧（数百Ｖ）を加え
る。この場合の交流電源の周波数は、数十から数百Ｈｚ
程度である。電極Ｂ、Ｃには、中央に丸穴７が開けられ
ていて、電極Ｂ、Ｃの上下両方向から、電極ＢとＣで挟
まれた空間に、電極Ａ、Ｄによって発生される直流の電
界を直接印加することができるようになっている。そし
て、上端の電極Ａ、下端の電極Ｄに、それぞれ適当な直
流電圧（０〜１０００Ｖ）を印加すれば、中心部（Ｂと
Ｃとの間）には四重極交流電場が形成され、イオンは電
極Ｂ、Ｃ間で往復動されるため、その間に安定に蓄積さ
れる。
【００１４】尚、電極Ａ、Ｄに印加する電圧を適宜選定
すれば、重力あるいは外部電場の影響をキャンセルする
ことも可能となる。例えば、重力の影響を抑えるために
は、下端の電極Ｄに、より大きな電位を印加すれば良
い。
すれば、重力あるいは外部電場の影響をキャンセルする
ことも可能となる。例えば、重力の影響を抑えるために
は、下端の電極Ｄに、より大きな電位を印加すれば良
い。
【００１５】また、図４に示すように、トラップ電極
Ａ、Ｂ、Ｃを対向電極４と平行に配置し、それに対して
直角方向からイオンを導入しても良い。この場合、ニー
ドル細管には５００〜５０００Ｖの直流電圧、電極Ａに
は０〜１０００Ｖの直流電圧、電極Ｂ及びＣには数百Ｖ
の交流電圧と０〜１０００Ｖの直流電圧、対向電極４に
は四重極型質量分析計の場合で０〜数百Ｖ程度、磁場型
質量分析計の場合で数千Ｖ程度の直流電圧が印加され、
対向電極４は、図３のトラップ電極Ｄに相当した役割を
担うことになる。そして、生成したイオン３は、電極Ｃ
に設けられた丸穴７を通って対向電極４のオリフィス５
に導入される。
Ａ、Ｂ、Ｃを対向電極４と平行に配置し、それに対して
直角方向からイオンを導入しても良い。この場合、ニー
ドル細管には５００〜５０００Ｖの直流電圧、電極Ａに
は０〜１０００Ｖの直流電圧、電極Ｂ及びＣには数百Ｖ
の交流電圧と０〜１０００Ｖの直流電圧、対向電極４に
は四重極型質量分析計の場合で０〜数百Ｖ程度、磁場型
質量分析計の場合で数千Ｖ程度の直流電圧が印加され、
対向電極４は、図３のトラップ電極Ｄに相当した役割を
担うことになる。そして、生成したイオン３は、電極Ｃ
に設けられた丸穴７を通って対向電極４のオリフィス５
に導入される。
【００１６】尚、以上の説明は、大気圧イオン源から生
成するイオンが正イオンであることを前提としている
が、もし、負イオンを質量分析する場合は、図１〜図４
の中に書かれた直流電源の極性をすべて反転させればよ
い。
成するイオンが正イオンであることを前提としている
が、もし、負イオンを質量分析する場合は、図１〜図４
の中に書かれた直流電源の極性をすべて反転させればよ
い。
【００１７】また、上記の例では、電界噴霧（エレクト
ロスプレー）によるイオン生成系に基づいて本発明の特
徴を説明したが、これ以外の大気圧でイオンを生成する
方法としては、大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）、誘
導結合高周波プラズマ法（ＩＣＰ）などにも応用がで
き、同様の効果を得ることが期待できる。
ロスプレー）によるイオン生成系に基づいて本発明の特
徴を説明したが、これ以外の大気圧でイオンを生成する
方法としては、大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）、誘
導結合高周波プラズマ法（ＩＣＰ）などにも応用がで
き、同様の効果を得ることが期待できる。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の大気圧イオ
ン源によれば、大気圧下で生成したイオンが大気中に拡
散してしまうことがないので、イオンを高効率で質量分
析部にサンプリングすることができ、大気圧イオン化質
量分析装置の検出感度を飛躍的に高めることができる。
ン源によれば、大気圧下で生成したイオンが大気中に拡
散してしまうことがないので、イオンを高効率で質量分
析部にサンプリングすることができ、大気圧イオン化質
量分析装置の検出感度を飛躍的に高めることができる。
【図１】 従来の大気圧イオン化質量分析計を示す図で
ある。
ある。
【図２】 本発明の大気圧イオン化質量分析計の一実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】 本発明の大気圧イオン化質量分析計の一実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図４】 本発明の大気圧イオン化質量分析計の一実施
例を示す図である。
例を示す図である。
１・・・試料溶液、２・・・スプレー細管、３・・・イオン、４・
・・対向電極、５・・・オリフィス、６・・・質量分析部、７・・
・丸穴、Ａ・・・トラップ電極、Ｂ・・・トラップ電極、Ｃ・・・
トラップ電極、Ｄ・・・トラップ電極。
・・対向電極、５・・・オリフィス、６・・・質量分析部、７・・
・丸穴、Ａ・・・トラップ電極、Ｂ・・・トラップ電極、Ｃ・・・
トラップ電極、Ｄ・・・トラップ電極。
Claims (1)
- 【請求項１】交流電圧と直流電圧を同時に印加でき、か
つ、平面内に穴を有する２枚の平板電極をほぼ平行に配
置すると共に、該平板電極の外側に、直流電圧を印加で
きる平板電極をほぼ平行に配置し、大気圧下で生成する
イオンを前記２枚の平板電極間にトラップさせて、質量
分析計に導くようにしたことを特徴とする大気圧イオン
源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23338098A JP3561422B2 (ja) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | 大気圧イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23338098A JP3561422B2 (ja) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | 大気圧イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000067806A true JP2000067806A (ja) | 2000-03-03 |
| JP3561422B2 JP3561422B2 (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=16954203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23338098A Expired - Fee Related JP3561422B2 (ja) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | 大気圧イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3561422B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004501482A (ja) * | 2000-04-18 | 2004-01-15 | ウォーターズ・インヴェストメンツ・リミテッド | 改良されたエレクトロスプレー及び他のｌｃ／ｍｓインターフェース |
| JP2004505407A (ja) * | 2000-07-26 | 2004-02-19 | サーモ マスラボ リミテッド | 複数の入口を有する質量分析計 |
| JP2006518914A (ja) * | 2003-02-19 | 2006-08-17 | サイエンス・アンド・エンジニアリング・サービシズ・インコーポレーテッド | 質量分析計内へとイオンを効率的に搬送するための方法および装置 |
| JP2006292542A (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-26 | Hitachi High-Technologies Corp | 液体クロマトグラフ質量分析装置 |
| JP2007266007A (ja) * | 2000-10-23 | 2007-10-11 | Simon Fraser Univ | 個別粒子を生成する方法及び機器 |
| JP2013540341A (ja) * | 2010-10-21 | 2013-10-31 | アドヴィオン インコーポレーテッド | 質量分析計の大気圧イオン化導入口 |
-
1998
- 1998-08-20 JP JP23338098A patent/JP3561422B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004501482A (ja) * | 2000-04-18 | 2004-01-15 | ウォーターズ・インヴェストメンツ・リミテッド | 改良されたエレクトロスプレー及び他のｌｃ／ｍｓインターフェース |
| JP4812219B2 (ja) * | 2000-04-18 | 2011-11-09 | ウォーターズ・テクノロジーズ・コーポレーション | 改良されたエレクトロスプレー及び他のｌｃ／ｍｓインターフェース |
| JP2004505407A (ja) * | 2000-07-26 | 2004-02-19 | サーモ マスラボ リミテッド | 複数の入口を有する質量分析計 |
| JP2007266007A (ja) * | 2000-10-23 | 2007-10-11 | Simon Fraser Univ | 個別粒子を生成する方法及び機器 |
| US7785897B2 (en) | 2000-10-23 | 2010-08-31 | Simon Fraser University | Method and apparatus for producing a discrete droplet for subsequent analysis or manipulation |
| JP2006518914A (ja) * | 2003-02-19 | 2006-08-17 | サイエンス・アンド・エンジニアリング・サービシズ・インコーポレーテッド | 質量分析計内へとイオンを効率的に搬送するための方法および装置 |
| JP2006292542A (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-26 | Hitachi High-Technologies Corp | 液体クロマトグラフ質量分析装置 |
| JP2013540341A (ja) * | 2010-10-21 | 2013-10-31 | アドヴィオン インコーポレーテッド | 質量分析計の大気圧イオン化導入口 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3561422B2 (ja) | 2004-09-02 |
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