JP2000227417A

JP2000227417A - 質量分析方法及び装置

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Publication number: JP2000227417A
Application number: JP11027916A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Nabeshima; 貴之鍋島; Yasuaki Takada; 安章高田; Minoru Sakairi; 実坂入; Yukiko Hirabayashi; 由紀子平林; Tsudoi Hirabayashi; 集平林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】元素分析と化学形態別分析を、イオン源を交換
することなく、交互に又は選択的に簡単に行うのに適し
た質量分析方法及び装置を提供すること。【解決手段】元素分析を行う場合は、試料はソニックス
プレイイオン源３によってソフトにイオン化される。そ
のイオン化された試料は誘導結合プラズマトーチ６によ
って更にイオン化される。そのようにしてイオン化され
ることにより生成されるイオンは質量分析計で質量分析
される。化学形態別分析の場合は、誘導結合プラズマト
ーチ６の作動が停止され、その状態において、試料をソ
ニックスプレイイオン源３によりソフトにイオン化する
ことによって生成されたイオンを質量分析計で質量分析
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は質量分析方法及び装
置、特に溶液中の微量物質の分析に有効な質量分析方法
及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶液中に含まれる試料をイオン化し，真
空中に導入して質量分析計で測定する分析装置は、微量
物質の分析や環境計測の分野で注目を集めている。試料
をイオン化する方法には、誘導結合プラズマ/マイクロ
波プラズマを利用した大気圧プラズマイオン化法、高速
ガス流によるガス噴霧を利用したソニックスプレーイオ
ン化法、コロナ放電を利用した大気圧化学イオン化法，
静電噴霧を利用したエレクトロスプレーイオン化法など
がある。分析したい対象に応じて、それに適したイオン
化法を用いた分析装置が選択される。例えば，試料中の
特定金属元素を対象とした場合には大気圧プラズマイオ
ン化法を用いた質量分析装置が選択され、分子量の大き
い生体高分子を対象とした場合には、ソニックスプレー
イオン化法やエレクトロスプレーイオン化法を用いた質
量分析装置が選択される。これらのうち、大気圧プラズ
マイオン化法を用いた分析装置である誘導結合プラズマ
質量分析装置を図７を参照して説明する。

【０００３】噴霧器５５には、アルゴンガスボンベ５２
から管５３を通して、キャリアガスが導入され、試料を
含んだ溶液５０を吸引する。吸引された試料を含んだ溶
液５０は、スプレーチャンバー５６の内部で噴霧器５５
の先端から噴霧される。スプレーチャンバー５６の内部
で噴霧され気相中に取り出された試料は、キャリアガス
とともに管６４を通して高周波誘導コイル５８の内部に
配置された誘導結合プラズマトーチ５７に導入される。
誘導結合プラズマトーチ５７には、噴霧された試料を含
んだキャリアガスの他に、アルゴンガスボンベ５２から
管５１、５４を通して補助ガスとプラズマガスが導入さ
れる。

【０００４】高周波誘導コイル５８は、高周波マッチン
グ回路６２を通して高周波電源５９と接続されており、
その内部には高周波磁界が形成される。高周波磁界によ
って生じる誘導電流により、誘導結合プラズマトーチ５
７の内部には周波数が数ＭＨｚ〜十数ＭＨｚ、電力が数
百〜数千Ｗの誘導結合プラズマが生成される。誘導結合
プラズマトーチ５７に導入された試料は、誘導結合プラ
ズマによって元素レベルまで解離され、イオン化され
る。イオン化された試料はサンプリングコーン６１を通
して真空領域に導入され、質量分析計で測定される。サ
ンプリングコーン６１は、プラズマと直接接するために
冷却される。冷却は、冷却水を流した冷却フランジ６０
とサンプリングコーン６１を密接させることによって行
う。この技術の詳細は特開平１０−１８８８７７に記載
されている。

【０００５】次にソニックスプレーイオン化法を用いた
ソニックスプレーイオン源を有する液体クロマトグラフ
質量分析装置を図８を参照して説明する。

【０００６】試料を含んだ溶液７０は、液体クロマトグ
ラフ７１のポンプによって分離カラム７２に送られ、分
離された後にソニックスプレーイオン源７３に送られ
る。ソニックスプレーイオン源７３には、窒素ガスボン
ベ７４から管７５を通して、キャリアガスが導入されて
おり、試料を含んだ溶液７０は、大気圧下で高速ガス流
によって噴霧されイオン化される。噴霧されイオン化さ
れた試料は、サンプリングコーン７６を通して真空領域
に導入され、質量分析計で測定される。サンプリングコ
ーン７６は、断熱膨張によって冷却されることを防ぐた
めに、セラミックヒーター８０によって加熱される。こ
の技術の詳細は特開平７−３０６１９３に記載されてい
る。

【０００７】次にソニックスプレーイオン源を、マイク
ロ波誘導プラズマイオン源の噴霧器として用いた例を図
９を参照して説明する。

【０００８】試料を含んだ溶液９１は、シリンジポンプ
９０によって毎分数マイクロリットルでソニックスプレ
ーイオン源９９に送られる。ソニックスプレーイオン源
９９には、窒素ガスボンベ９２から管９３を通して、キ
ャリアガスが導入されており、試料を含んだ溶液９１を
スプレーチャンバー９６の内部で噴霧する。スプレーチ
ャンバー９６の内部で噴霧され気相中に取り出された試
料は、キャリアガスとともに管９４を通して、マイクロ
波誘導プラズマトーチ９５に導入される。マイクロ波
誘導プラズマトーチ９５には、噴霧された試料を含んだ
キャリアガスの他に、窒素ガスボンベ９２から管９７を
通してプラズマガスが導入される。

【０００９】マイクロ波誘導プラズマトーチ９５には、
マイクロ波電源９８から導波管１０２を通して周波数が
２．４５ＧＨｚ、電力が数百〜数千Ｗのマイクロ波が供
給され、その内部にマイクロ波誘導プラズマが生成す
る。マイクロ波誘導プラズマトーチ９５に導入された試
料は，マイクロ波誘導プラズマによって元素レベルまで
解離され、イオン化される。イオン化された試料はサン
プリングコーン１０１を通して真空領域に導入され、質
量分析計で測定される。サンプリングコーン１０１は、
プラズマと直接接するために冷却される。冷却は、冷却
水を流した冷却フランジ１００とサンプリングコーン１
０１を密接させることによって行う。この技術の詳細は
特願平９−３４０８９８に記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】最近、同一の測定対象
に対して、複数の分析を行いたいという要求が多くなっ
てきている。これは、分析技術の進歩に伴って、同一の
特定元素を含む化合物でもその化学形態によって毒性が
異なるということが分かってきたためであり、従って、
これまでのように元素レベルの分析だけを行うのでは、
不十分であることが分かってきたためである。

【００１１】ヒ素を例にとって、その急性毒性を見る
と、その毒性はアルシン＞無機亜ヒ酸塩［Ａｓ(III)］
＞無機ヒ酸塩［Ａｓ(Ｖ)］＞有機３価ヒ素化合物＞有機
５価ヒ素化合物＞アルソニウム化合物＞ヒ素元素の順と
なる。しかし、これらを例えば誘導結合プラズマ質量分
析装置を用いて測定すると、どれもヒ素の元素イオン
（Ａｓ＋）としてしか測定されない。これは、プラズマ
の内部エネルギーが高いため、化合物が元素レベルまで
解離し、元素イオンになってしまうためである。

【００１２】ヒ素のような特定元素を含む化合物の毒性
を正確に把握するためには、このように化合物を元素レ
ベルまで解離して測定する元素分析だけでは不十分であ
り、化合物の存在形態を保存したまま測定する必要があ
る。化合物の自然界における存在形態を保存したまま測
定を行うことを、化学形態別分析という。化学形態別分
析を行うためには、化合物の存在形態を変えないように
ソフトなイオン化、換言すれば分子分析、を行う必要が
あり、また更にヒ素化合物などの場合には、負イオンの
状態で測定する必要も生じる。ソフトなイオン化で、且
つ正イオンも負イオンも測定するためには，エレクトロ
スプレーイオン化法やソニックスプレーイオン化法によ
るイオン源を用いる必要がある。

【００１３】同一の測定対象物質に対して、元素分析と
化学形態別分析の両方を行い、それに対する多くの情報
を得るためには、これまでの技術では別々の装置が必要
であり，装置コストがかかることや、測定に要する時間
が長くなるなどの問題点があった。

【００１４】本発明の目的は、元素分析と化学形態別分
析すなわち元素分析と分子分析を、イオン源を交換する
ことなく、交互に又は選択的に簡単に行うのに適した質
量分析方法及び装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、ガスを用いて試料を霧化する噴霧器、
プラズマを点灯するプラズマトーチ及び質量分析計の組
み合わせが用いられる。元素分析を行う際には、プラズ
マが点灯され、試料が元素レベルまで解離され、イオン
化され、それによって生成されたイオンは質量分析計で
質量分析される。

【００１６】化学形態別分析を行う際には、プラズマが
消灯され、試料がイオン化されるように噴霧器によって
霧化され、それによって生成されたイオンは質量分析形
で質量分析される。

【００１７】従って、本発明によれば、イオン源を交換
することなしに簡単に元素分析と化学形態別分析の両方
を簡単に行うことができる。

【００１８】本発明の望ましい実施例では、プラズマを
消灯した状態においてプラズマトーチ内部が負圧にされ
るように排気され、これによって、試料の輸送効率が高
められる。この場合の排気は、プラズマトーチの、プラ
ズマガス又は補助ガスをその内部に導入する導入管を介
して行われ得る。

【００１９】本発明の他の目的及び特徴は図面を参照し
てなされる以下の説明から明らかとなるであろう。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施例は、溶液のイオン
化方法として、大気圧プラズマイオン化法とソニックス
プレーイオン化法の両方を用いることが可能なもので、
１台の装置で同一の測定対象物質に対して、元素分析と
化学形態別分析の両方を、イオン源を交換することなく
行うことができ、環境計測のために十分役立つものであ
る。

【００２１】以下、本発明の実施の形態について実施例
を挙げ，図面を参照しながら説明する。

【００２２】

【実施例１】第１の実施例として、本発明を実施するた
めのソニックスプレーイオン源、誘導結合プラズマイオ
ン源及び質量分析計を含む質量分析装置を図１を用いて
説明する。

【００２３】試料を含んだ溶液１は、シリンジポンプ２
によって毎分数マイクロリットルでソニックスプレーイ
オン源３に送られる。ソニックスプレーイオン源３に
は、アルゴンガスボンベ４から管５を通して、キャリア
ガスが導入されており、試料を含んだ溶液１を誘導結合
プラズマトーチ６の直前に設けた小型スプレーチャンバ
ー７の内部で噴霧して霧化する。このとき噴霧された試
料は、高速ガス噴霧によるソフトなソニックスプレーイ
オン化によって、分子の状態で存在するイオンは分子イ
オンに、元素の状態で存在するものは元素イオンに、そ
れぞれイオン化されている。

【００２４】小型スプレーチャンバー７には、ドレイン
８が設けられていて、内部に生成される液滴の流出口と
なっている。小型スプレーチャンバー７には、冷却用の
水を流す流水路を設ける場合もある。また、小型スプレ
ーチャンバー７は、誘導結合プラズマトーチ６と一体化
した構造にもできる。小型スプレーチャンバー７の内部
で噴霧され霧化されて気相中に取り出された試料は、キ
ャリアガスとともに高周波誘導コイル９の内部に配置さ
れた誘導結合プラズマトーチ６に導入される。プラズマ
トーチ６より前段で、少なくともプラズマトーチ６を含
んだ部分は、図中では省略されているが、高周波電場を
シールドするシールドケースで覆われている。シールド
ケースには、プラズマ点灯時にプラズマで発生する熱を
蓄積しないように逃がすため排気用のファンが設けられ
ており、また、プラズマ消灯時に輻射熱によってプラズ
マトーチ６を加熱できるようヒーターが設けられてお
り、シールドケース全体を加熱できるようになってい
る。

【００２５】誘導結合プラズマトーチ６は三重管構造に
なっていて、従ってまず、元素分析を行う場合は、誘導
結合プラズマトーチ６に、噴霧された試料を含んだキャ
リアガスの他に、アルゴンガスボンベ４から管１０、１
１を通して補助ガスとプラズマガスが導入される。高周
波誘導コイル９は、高周波マッチング回路１２を通して
高周波電源１３と接続されており、その内部には、高周
波磁界が形成される。高周波磁界によって生じる誘導電
流により、誘導結合プラズマトーチ６の内部には周波数
が数ＭＨｚ〜十数ＭＨｚ、電力が数百〜数千Ｗの高周波
誘導プラズマが生成される。誘導結合プラズマトーチ６
に導入された試料は、高周波誘導プラズマによって元素
レベルまで解離され、イオン化される。イオン化された
試料はサンプリングコーン１４を通して真空領域に導入
され、元素イオンとして質量分析計で測定される。

【００２６】サンプリングコーン１４は、プラズマと直
接接するために冷却される。冷却は、冷却水を流した冷
却フランジ１５とサンプリングコーン１４を密接させる
ことによって行う。このとき、シールドケースではヒー
ターによる加熱を行わず，プラズマの熱を蓄積しないよ
うに、排気用のファンを稼動させて熱を逃す。

【００２７】次に、同一試料溶液に対して化学形態別分
析を行う場合、誘導結合プラズマトーチ６には、プラズ
マガスも補助ガスも導入しない。高周波誘導コイル９に
は電力を供給せず、プラズマは点灯させない。誘導結合
プラズマトーチ６に導入された試料は，既にソニックス
プレーイオン化によってイオン化されており、トーチを
通過し、サンプリングコーン１４を通して真空領域に導
入され、質量分析計で化学形態を保存した状態で測定さ
れる。サンプリングコーン１４は、断熱膨張によって冷
却されることを防ぐために、セラミックヒーター１６に
よって加熱される。このとき，シールドケースは排気用
のファンを稼動させず、輻射熱によってプラズマトーチ
６を加熱できるように，ヒーターを用いてシールドケー
ス全体を加熱する。

【００２８】ソニックスプレーイオン源３で噴霧するガ
スの速度は、毎秒２００メートルから毎秒４００メート
ルの範囲で、元素分析（プラズマ点灯）時にはプラズマ
温度を低下させたり、ドーナツ状プラズマの形成を妨げ
ることがないように、また、化学形態別分析（プラズマ
消灯）時にはイオン化効率が最適になるように、それぞ
れ異なった値に調整される。また，これに伴い、シリン
ジポンプによる試料送液量もそれぞれ異なるように調整
される。

【００２９】キャリアーガスには、プラズマガスや補助
ガスと異なる種類のガスボンベから、ガスを導入するこ
とができ、どんな分析を行っているかによって、その都
度用いるガスを変えることが可能である。

【００３０】このような装置構成によって、１台の装置
で同一の測定対象物質に対して、元素分析と化学形態別
分析の両方を、イオン源を交換することなく、且つソニ
ックスプレイイオン源３及び誘導結合プラズマトーチ６
に直接接触することなしに行うことができるようにな
る。

【００３１】

【実施例２】第２の実施例として、本発明を実施するた
めのソニックスプレーイオン源、誘導結合プラズマイオ
ン源及び質量分析計を含む質量分析装置において、特に
化学形態別分析を行う場合の別の実施例を、図２を用い
て説明する。

【００３２】化学形態別分析を行う場合、誘導結合プラ
ズマトーチ６には、プラズマガスも補助ガスも導入しな
い。高周波誘導コイル９には電力を与えず、プラズマは
点灯させない。誘導結合プラズマトーチ６に導入された
試料は，既にソニックスプレーイオン化によってイオン
化されていて、プラズマトーチを通過し、サンプリング
コーン１４を通して真空領域に導入され、質量分析計で
化学形態を保存した状態で測定される。このとき、誘導
結合プラズマトーチ６の内部を大気圧より低くすると、
誘導結合プラズマトーチ６の内部における試料の輸送効
率は向上する。誘導結合プラズマトーチ６の内部の排気
は、プラズマガスや補助ガスの導入路を分岐して、排気
ポンプ１７に接続し、その経路を切り替えることによっ
て行う。サンプリングコーン１４は、断熱膨張によって
冷却されることを防ぐために、セラミックヒーター１６
によって加熱される。このとき、シールドケースは排気
用のファンを稼動させず、輻射熱によってプラズマトー
チ６を加熱できるように、ヒーターを用いてシールドケ
ース全体を加熱する。

【００３３】

【実施例３】第３の実施例として、本発明を実施するた
めのソニックスプレーイオン源、マイクロ波誘導プラズ
マイオン源及び質量分析計を含む質量分析装置を図３を
用いて説明する。

【００３４】試料を含んだ溶液１は、シリンジポンプ２
によって毎分数マイクロリットルでソニックスプレーイ
オン源３に送られる。ソニックスプレーイオン源３に
は、窒素ガスボンベ２１から管２２を通して、キャリア
ガスが導入されており、試料を含んだ溶液１をマイクロ
波誘導プラズマトーチ２０の直前に設けた小型スプレー
チャンバー７の内部で噴霧して霧化する。このとき噴霧
された試料は、高速ガス噴霧によるソフトなソニックス
プレーイオン化によって、分子の状態で存在するイオン
は分子イオンに、元素の状態で存在するものは元素イオ
ンに、それぞれイオン化されている。小型スプレーチャ
ンバー７には、ドレイン８が設けられていて、内部に生
成される液滴の流出口となっている。小型スプレーチャ
ンバー７には，冷却用の水を流す流水路を設ける場合も
ある。また、小型スプレーチャンバー７は、マイクロ波
誘導プラズマトーチ２０と一体化した構造にもできる。
小型スプレーチャンバーの内部で噴霧され、霧化され
て、気相中に取り出された試料は、キャリアガスととも
にマイクロ波誘導プラズマトーチ２０に導入される。プ
ラズマトーチ２０より前段で、少なくともプラズマトー
チ２０を含んだ部分は、図中では省略されているが、マ
イクロ波をシールドするシールドケースで覆われてい
る。シールドケースは、プラズマ点灯時にプラズマで発
生する熱を蓄積しないように熱を逃がすために排気用の
ファンが設けられており、また、プラズマ消灯時に輻射
熱によってプラズマトーチ２０を加熱できるようセラミ
ックヒーター１６が設けられており，シールドケース全
体を加熱できるようになっている。

【００３５】マイクロ波誘導プラズマトーチ２０は二重
管構造をもっており、従ってまず、元素分析を行う場合
は、マイクロ波誘導プラズマトーチ２０には、噴霧され
た試料を含んだキャリアガスの他に、窒素ガスボンベ２
１から管２３を通してプラズマガスが導入される。マイ
クロ波誘導プラズマトーチ２０には、マイクロ波電源２
４から導波管２５を通して周波数が２．４５ＧＨｚ、電
力が数百〜数千Ｗのマイクロ波が供給され、その内部に
マイクロ波誘導プラズマが生成する。マイクロ波誘導プ
ラズマトーチ２０に導入された試料は、マイクロ波誘導
プラズマによって元素レベルまで解離され，イオン化さ
れる。イオン化された試料はサンプリングコーン１４を
通して真空領域に導入され、元素イオンとして質量分析
計で測定される。サンプリングコーン１４は、プラズマ
と直接接するために冷却される。冷却は、冷却水を流し
た冷却フランジ１５とサンプリングコーン１４を密接さ
せることによって行う。このとき、シールドケースでは
ヒーターによる加熱を行わず、プラズマの熱を蓄積しな
いように、排気用のファンを稼動させて熱を逃す。

【００３６】次に、化学形態別分析を行う場合、マイク
ロ波誘導プラズマトーチ２０には、プラズマガスを導入
しない。マイクロ波も供給せず、プラズマは点灯させな
い。マイクロ波誘導プラズマトーチ２０に導入された試
料は、既にソニックスプレーイオン化によってイオン化
されており、マイクロ波誘導結合プラズマトーチを通過
し、サンプリングコーン１４を通して真空領域に導入さ
れ、質量分析計で化学形態を保存した状態で測定され
る。サンプリングコーン１４は、断熱膨張によって冷却
されることを防ぐために、セラミックヒーター１５によ
って加熱される。このとき、シールドケースにおいては
排気用のファンを稼動させず、輻射熱によってプラズマ
トーチ２０を加熱できるように、ヒーター１６を用いて
シールドケース全体を加熱する。

【００３７】ソニックスプレーイオン源３で噴霧するガ
スの速度は、毎秒２００メートルから毎秒４００メート
ルの範囲で、元素分析（プラズマ点灯）時にはプラズマ
温度を低下させたり、ドーナツ上プラズマの形成を妨げ
ることがないように、また、化学形態別分析（プラズマ
消灯）時にはイオン化効率が最適になるように、それぞ
れ異なる値に調整される。また、これに伴い、シリンジ
ポンプによる試料送液量もそれぞれ異なるように調整さ
れる。

【００３８】キャリアーガスには、プラズマガスや補助
ガスと異なる種類のガスボンベから、ガスを導入するこ
とができ、どんな分析を行っているかによって、その都
度用いるガスを変えることが可能である。

【００３９】このような装置構成によって，１台の装置
で同一の測定対象物質に対して、元素分析と化学形態別
分析の両方を、イオン源を交換することなく、且つソニ
ックスプレイイオン源３やマイクロ波誘導プラズマイオ
ン源に直接接触することなしに行うことができるように
なる。

【００４０】

【実施例４】第４の実施例として、本発明を実施するた
めのソニックスプレーイオン源、マイクロ波誘導プラズ
マイオン源及び質量分析計を含む質量分析装置におい
て、特に化学形態別分析を行う場合の別の実施例を、図
４を用いて説明する。

【００４１】化学形態別分析を行う場合、マイクロ波誘
導プラズマトーチ２０には、プラズマガスを導入しな
い。マイクロ波も供給せず、プラズマは点灯させない。
マイクロ波誘導プラズマトーチ２０に導入された試料
は、既にソニックスプレーイオン化によってイオン化さ
れており、トーチを通過し，サンプリングコーン１４を
通して真空領域に導入され、質量分析計で化学形態を保
存した状態で測定される。このとき、マイクロ波誘導プ
ラズマトーチ２０の内部を大気圧より低くすると、マイ
クロ波誘導プラズマトーチ２０の内部における試料の輸
送効率は向上する。マイクロ波誘導プラズマトーチ２０
の内部の排気は、プラズマガスの導入路を分岐して、排
気ポンプ２６に接続し、その経路を切り替えることによ
って行う。サンプリングコーン１４は，断熱膨張によっ
て冷却されることを防ぐために、セラミックヒーター１
６によって加熱される。このとき、シールドケースにお
いては排気用のファンを稼動させず、輻射熱によってプ
ラズマトーチ２０を加熱できるように、ヒーターを用い
てシールドケース全体を加熱する。

【００４２】

【実施例５】第５の実施例として、本発明を実施するた
めの質量分析装置における、真空領域の装置構成を図５
を用いて説明する。

【００４３】プラズマを点灯する元素分析でも、プラズ
マを消灯する化学形態別分析でも、イオン源で生成され
たイオンは、サンプリングコーン１４を通って真空領域
に導入される。真空領域に導入された試料イオンは、排
気ポンプ３０で排気される差動排気領域を通過し、スキ
ーマーコーン３１を通って、排気ポンプ３２で排気され
る高真空領域に導入される。スキマーコーン３１はサン
プリングコーン１４と同様に、プラズマ点灯時には冷却
され、プラズマ消灯時には加熱される。

【００４４】高真空領域に導入された試料イオンは、イ
オンレンズ３３で収束された後、電極型の偏向装置３４
で軌道を偏向され、質量分析計３５へと導入される。偏
向装置３４は、ノイズの原因となる中性粒子やフォトン
などのその他の粒子と試料イオンとの軌道を分離し、ノ
イズを低減させる役割を果たす。偏向の方式としては、
試料イオンの軌道を例えば９０度曲げたり、試料イオン
の軌道の軸をその他の粒子の軌道の軸とずらしたりする
方式がある。また、このような偏向装置の代わりに、直
進するフォトン軌道上にフォトンストッパーを設ける場
合もある。

【００４５】質量分析計には、４本のロッドからなる四
重極型質量分析計や、対向するお椀型のエンドキャップ
電極とそれを囲むように配置されるリング電極から成る
イオントラップ質量分析計や、磁場によってイオンの軌
道を分岐する磁場型質量分析計などが採用され得る。質
量分析計に導入された試料イオンは、その質量対電荷比
（質量数／価数）に応じて分離され、検出器３６で検出
される。

【００４６】

【実施例６】第６の実施例として、本発明を実施するた
めのソニックスプレーイオン源、誘導結合プラズマイオ
ン源及び質量分析計を含む質量分析装置を用いて得られ
た実験結果について、図６を用いて説明する。図６にお
いて、横軸は質量対電荷比、縦軸は信号強度を表す。

【００４７】試料として、酸化硫酸バナジウム（ＶＯＳ
Ｏ４）を用いて、本発明によるソニックスプレーイオン
源、誘導結合プラズマイオン源及び質量分析計を含む質
量分析装置で測定を行うと、プラズマを点灯した元素分
析では、Ｖ^＋が観察され(図６(B))、プラズマを消灯し
た化学形態別分析では、ＶＯ^＋等が観察される(図６
(A))。このように、１つの装置で、同一の測定対象物質
に対して、元素分析と化学形態別分析を行うことが可能
である。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、元素分析と化学形態別
分析すなわち元素分析と分子分析を、イオン源を交換す
ることなく、交互に又は選択的に簡単に行うのに適した
質量分析方法及び装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく一実施例を示す質量分析装置
のイオン源部分の構成図。

【図２】本発明にもとづくもう一つの実施例を示す質量
分析装置のイオン源部分の構成図。

【図３】本発明にもとづく更にもう一つの実施例を示す
質量分析装置のイオン源部分の構成図。

【図４】本発明にもとづく他のもう一つの実施例を示す
質量分析装置のイオン源部分の構成図。

【図５】本発明にもとづく一実施例を示す質量分析装置
の真空領域部分の構成図。

【図６】本発明にもとづく質量分析装置を用いて得られ
た一実験結果を示すグラフ。

【図７】従来の質量分析装置の一実施例のイオン源部分
の構成図。

【図８】従来の質量分析装置の別の実施例のイオン源部
分の構成図。

【図９】従来の質量分析装置の更に別の実施例のイオン
源部分の構成図。

【符号の説明】

１…試料を含んだ溶液、２…シリンジポンプ、３…ソニ
ックスプレーイオン源、４、５２…アルゴンガスボン
ベ、５、１０、１１、２２、２３…管、６…誘導結合プ
ラズマトーチ、７…小型スプレーチャンバー、８…ドレ
イン、９…高周波誘導コイル、１２…高周波マッチング
回路、１３…高周波電源、１４…サンプリングコーン、
１５…冷却フランジ、１６…セラミックヒーター、１
７、２６、３０、３２…排気ポンプ、２０…マイクロ波
誘導プラズマトーチ、２１…窒素ガスボンベ、２４…マ
イクロ波電源、２５…導波管、３１…スキーマーコー
ン、３３…イオンレンズ、３４…偏向装置、３５…質量
分析計、３６…検出器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂入実東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者平林由紀子東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者平林集東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 5C038 EE02 EF04 EF26 GG08 GG09 GG11 GH05 GH08 GH09 GH15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスを用いて試料を霧化する噴霧器、プラ
ズマを点灯するプラズマトーチ及び質量分析計を含み、
前記噴霧器は前記プラズマを消灯した状態において前記
試料を霧化してイオン化し、前記質量分析計は前記霧化
によるイオン化によって生成されたイオンを質量分析す
ることを特徴とする質量分析装置。
【請求項２】請求項１において、前記プラズマトーチを
加熱するヒータを含み、前記プラズマトーチは前記噴霧
器及び質量分析計間に配置されていることを特徴とする
質量分析装置。
【請求項３】請求項１又は２において、前記プラズマト
ーチ内部を負圧に維持するように排気する手段を含む質
量分析装置。
【請求項４】請求項３において、前記プラズマトーチは
プラズマガス又は補助ガスをその内部に導入する導入路
を有し、前記排気は前記導入路を介して行われることを
特徴とする質量分析計装置。
【請求項５】ガスを用いて試料を霧化する噴霧器、前記
霧化された試料をイオン化してイオンを生成するように
プラズマを点灯するプラズマトーチ及び前記生成された
イオンを質量分析する質量分析計を含み、前記噴霧器は
前記プラズマを消灯した状態において前記試料を霧化し
てイオン化し、前記質量分析計は前記霧化によるイオン
化によって生成されたイオンを質量分析することを特徴
とする質量分析装置。
【請求項６】請求項５において、前記噴霧器のガス流量
は前記プラズマを点灯した状態と消灯した状態とにおい
て異なることを特徴とする質量分析装置。
【請求項７】請求項５において、前記プラズマトーチを
加熱するヒータを含む質量分析装置。
【請求項８】請求項５において、前記噴霧器のガスと前
記プラズマ点灯用のガスは同じであることを特徴とする
質量分析装置。
【請求項９】請求項５において、前記プラズマは高周波
誘導結合プラズマ又はマイクロ波誘導結合プラズマであ
ることを特徴とする質量分析装置。
【請求項１０】請求項５において、前記プラズマトーチ
は前記プラズマを高周波誘導結合プラズマとするように
三重管構造をもつか又は前記プラズマをマイクロ波誘導
結合プラズマとするように二重管構造をもつことを特徴
とする質量分析装置。
【請求項１１】請求項５において、前記噴霧器のガスの
速度は毎秒２００メートルから４００メートルであるこ
とを特徴とする質量分析装置。
【請求項１２】請求項５において、前記質量分析計はイ
オントラップ質量分析計又は四重極質量分析計であるこ
とを特徴とする質量分析装置。
【請求項１３】ガスを用いて試料を霧化してイオン化す
る噴霧器、前記イオン化された試料をイオン化するよう
にプラズマを点灯するプラズマトーチ及び前記イオン化
によって生成されたイオンを質量分析する質量分析計を
含み、前記質量分析計は前記プラズマを消灯した状態に
おいて前記霧化によるイオン化によって生成されたイオ
ンを質量分析することを特徴とする質量分析装置。
【請求項１４】請求項１３において、前記プラズマトー
チ内部を負圧に維持するように排気する手段を含む質量
分析装置。
【請求項１５】請求項１４において、前記プラズマトー
チはプラズマガス又は補助ガスをその内部に導入する導
入路を有し、前記排気は前記導入路を介して行われるこ
とを特徴とする質量分析計装置。
【請求項１６】請求項１４において、前記噴霧器のガス
流量は前記プラズマを点灯した状態と消灯した状態とに
おいて異なることを特徴とする質量分析装置。
【請求項１７】ガスを用いて試料を霧化する噴霧器、プ
ラズマを点灯するプラズマトーチ、該プラズマトーチ内
を排気する手段及び質量分析計を含む質量分析装置。
【請求項１８】請求項１９において、前記プラズマトー
チはプラズマガス又は補助ガスをその内部に導入する導
入路を有し、前記排気は前記導入路を介して行われるこ
とを特徴とする質量分析計装置。
【請求項１９】ガスを用いて試料を霧化する噴霧器、プ
ラズマを点灯するプラズマトーチ及び質量分析計を含む
質量分析計における質量分析方法であって、前記プラズ
マを消灯した状態において前記試料を前記噴霧器により
霧化してイオン化し、その霧化によるイオン化によって
生成されたイオンを前記質量分析計により質量分析する
ことを特徴とする質量分析方法。
【請求項２０】ガスを用いて試料を霧化する噴霧器、前
記霧化された試料をイオン化してイオンを生成するよう
にプラズマを点灯するプラズマトーチ及び前記生成され
たイオンを質量分析する質量分析計を含む質量分析計に
おける質量分析計方法であって、前記プラズマを消灯し
た状態において前記試料を前記噴霧器により霧化してイ
オン化し、前記霧化によるイオン化によって生成された
イオンを前記質量分析計により質量分析することを特徴
とする質量分析方法。
【請求項２１】ガスを用いて試料を霧化してイオン化す
る噴霧器、前記イオン化された試料をイオン化するよう
にプラズマを点灯するプラズマトーチ及び前記イオン化
によって生成されたイオンを質量分析する質量分析計を
含む質量分析計における質量分析方法であって、前記プ
ラズマを消灯した状態において前記霧化によるイオン化
によって生成されたイオンを前記質量分析計により質量
分析することを特徴とする質量分析方法。
【請求項２２】請求項１９〜２１のいずれかにおいて、
前記プラズマを消灯した状態において前記質量分析計に
より分析中に前記プラズマトーチを加熱することを特徴
とする質量分析方法。
【請求項２３】請求項１９〜２２のいずれかにおいて、
前記プラズマトーチ内部を負圧にするように排気するこ
とを特徴とする質量分析方法。
【請求項２４】請求項２３において、前記排気を、前記
プラズマトーチの、プラズマガス又は補助ガスをその内
部に導入する導入路を介して行うことを特徴とする質量
分析法。
【請求項２５】請求項１９〜２４のいずれかにおいて、
前記噴霧器のガス流量を前記プラズマを点灯した状態と
消灯した状態とにおいて異ならせたことを特徴とする質
量分析方法。