JP2001291487A - Ion source and mass spectrometer using the same - Google Patents

Ion source and mass spectrometer using the same

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JP2001291487A
JP2001291487A JP2001065919A JP2001065919A JP2001291487A JP 2001291487 A JP2001291487 A JP 2001291487A JP 2001065919 A JP2001065919 A JP 2001065919A JP 2001065919 A JP2001065919 A JP 2001065919A JP 2001291487 A JP2001291487 A JP 2001291487A
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実 坂入
Yasuaki Takada
安章 高田
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英明 小泉
Kaoru Umemura
馨 梅村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion source of a high ionization efficiency and a mass spectrometer using the same, without applying voltage to a capillary. SOLUTION: A solution sample is introduced from a sample solution supplying part 1 to a capillary in an ion source 2. The rate of the flow of the gas that is supplied from a gas supplying part 3 is regulated by a flowmeter 4, then the gas flows along the perimeter of the capillary, and it is introduced to a gas guiding tube, which has been configured to jet the gas at the tip of the capillary. The sample solution is ionized at the tip of the capillary by an effect of the jetted gas action, and analyzed by a mass spectrometer 11. Thereby, an ion's intensity, which is 10 times as large or more than that is obtained from a conventional ionization method, can be obtained, and an operation can be performed safely.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明に属する技術分野】本発明は、イオン源およびこ
れを用いる質量分析装置に関し、特に液体中に存在する
試料をイオン化して質量分析計に導入するのに適したイ
オン源およびこれを用いる質量分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion source and a mass spectrometer using the same, and more particularly, to an ion source suitable for ionizing a sample existing in a liquid and introducing it into a mass spectrometer, and a mass using the same. It relates to an analyzer.

【0002】[0002]

【従来の技術】キャピラリー電気泳動(CE)又は液体
クロマトグラフ(LC)は、溶液中に存在する試料の分
離ができるが、分離された試料の種類の同定が困難であ
る。一方、質量分析計(MS)は試料を高感度で同定す
ることができるが、混合試料の分離ができない。このた
め、水等の溶媒に溶解した複数の生体関連物質を分離分
析する場合、質量分析計にキャピラリー電気泳動又は液
体クロマトグラフを結合させたキャピラリー電気泳動/
質量分析計(CE/MS)又は液体クロマトグラフ/質
量分析計(LC/MS)が一般には使用される。
2. Description of the Related Art Capillary electrophoresis (CE) or liquid chromatography (LC) can separate a sample present in a solution, but it is difficult to identify the type of the separated sample. On the other hand, a mass spectrometer (MS) can identify a sample with high sensitivity, but cannot separate a mixed sample. For this reason, when separating and analyzing a plurality of biological substances dissolved in a solvent such as water, capillary electrophoresis or liquid electrophoresis coupled to a mass spectrometer.
A mass spectrometer (CE / MS) or a liquid chromatograph / mass spectrometer (LC / MS) is commonly used.

【0003】キャピラリー電気泳動又は液体クロマトグ
ラフにより分離された試料を質量分析計で分析するため
には、溶液中の試料分子を気体状のイオンに変換するこ
とが必要である。このようなイオンを得る従来技術とし
て、イオンスプレー法(アナリティカル・ケミストリー
(Analytical Chemistry)、第5
9巻(1987年)第2642項から第2646項)等
が知られている。このイオンスプレー法では、キャピラ
リの外周部に沿ってガスが流され、試料溶液が導入され
るキャピラリーと、質量分析計にイオン取り込むための
細孔(サンプリングオリフィス)との間に、高電圧(3
〜6kV)が印加され、キャピラリー先端では強電界が
発生している。このような構成のもとで生成する静電噴
霧現象により、小さな帯電液滴が生じ、上記のガスによ
り帯電液滴の中の溶液が気化し、気体状のイオンが生成
される。このように生成したイオンはサンプリングオリ
フィスを介し質量分析計に導入され、質量分析される。
上記のガスは、帯電液滴の気化を促進させる他に、キャ
ピラリーの先端で放電が起こるのを抑圧する。
In order to analyze a sample separated by capillary electrophoresis or liquid chromatography with a mass spectrometer, it is necessary to convert sample molecules in a solution into gaseous ions. As a conventional technique for obtaining such ions, ion spraying (Analytical Chemistry), No. 5
9 (1987), paragraphs 2642 to 2646) and the like are known. In this ion spray method, gas flows along the outer periphery of the capillary, and a high voltage (3) is applied between a capillary into which a sample solution is introduced and a pore (sampling orifice) for taking ions into a mass spectrometer.
-6 kV) is applied, and a strong electric field is generated at the tip of the capillary. Due to the electrostatic spray phenomenon generated under such a configuration, small charged droplets are generated, and the above-mentioned gas vaporizes the solution in the charged droplets, thereby generating gaseous ions. The ions thus generated are introduced into a mass spectrometer via a sampling orifice and subjected to mass analysis.
The above gas not only promotes the vaporization of the charged droplets but also suppresses the occurrence of discharge at the tip of the capillary.

【0004】キャピラリーに供給される溶液の流量が1
0μL(マイクロリットル)/分以下で、ガスを流さず
にイオン化する方法である、エレクトロスプレー法(ジ
ャーナル・オブ・フィジカル・ケミストリー(Joun
al of PhycalChemistry)、第8
8巻(1984年)第4451頁から第4459頁)
は、イオンスプレー法と区別されているが、イオン生成
の原理はイオンスプレー法と同じである。また、大気圧
化学イオン化法(アナリティカル・ケミストリー(An
alytical Chemistry)、第54巻
(1982年)第143頁から第146頁)では、キャ
ピラリーの先端の近くに放電を行なう電極を設け、大気
圧下に噴霧された液滴を放電によりイオンさせる方式が
用いられている。これらの従来の各種のスプレーイオン
化法では、高いイオン生成効率を得るためには、直径が
約10nm以下の微細な帯電液滴の生成が必要と考えら
れている。
When the flow rate of the solution supplied to the capillary is 1
An electrospray method (Journal of Physical Chemistry (Joun), which is a method of ionizing gas at a flow rate of 0 μL (microliter) / min or less without flowing gas.
al of Physical Chemistry), 8th
8 (1984) pp. 4451-4459)
Is distinguished from the ion spray method, but the principle of ion generation is the same as the ion spray method. Atmospheric pressure chemical ionization (analytical chemistry (An)
(Analytical Chemistry), Vol. 54 (1982), pp. 143 to 146), a method is provided in which an electrode for discharging is provided near the tip of a capillary, and a droplet sprayed under atmospheric pressure is ionized by discharging. Used. In these various conventional spray ionization methods, it is considered that fine charged droplets having a diameter of about 10 nm or less need to be generated in order to obtain high ion generation efficiency.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、キ
ャピラリーとサンプリングオリフィスの間には高電圧が
印加される。そのため、感電防止策が必要であり、装置
の構造は複雑になるという問題がある。キャピラリー電
気泳動/質量分析計では、キャピラリー先端に高電圧が
印加されるため、キャピラリー電気泳動装置で試料を泳
動させるためにさらに高電圧を印加する必要がある。
In the above prior art, a high voltage is applied between the capillary and the sampling orifice. Therefore, there is a problem that an electric shock prevention measure is required, and the structure of the device becomes complicated. In a capillary electrophoresis / mass spectrometer, since a high voltage is applied to the tip of the capillary, it is necessary to apply a higher voltage to cause a sample to migrate in a capillary electrophoresis apparatus.

【0006】また、静電噴霧現象はキャピラリーの先端
やサンプリングオリフィスの表面の汚れに大きく影響さ
れ、エレクトロスプレー法やイオンスプレー法では、試
料溶液の噴霧を一旦停止すると、同一条件で噴霧を再開
しても検出されるイオン強度は異なり、再現性が低い。
そのため、検出されるイオン強度が最大となるように、
キャピラリー位置を微調整したり、キャピラリー先端や
サンプリングオリフィス表面をクリーニングする等の煩
雑な作業が、噴霧を再開する毎に必要である。そのた
め、感電防止のために装置の構造が複雑になり、操作上
の障害となる。
[0006] The electrostatic spraying phenomenon is greatly affected by dirt on the tip of the capillary and the surface of the sampling orifice. In the electrospray method and the ion spray method, once the spraying of the sample solution is stopped, the spraying is restarted under the same conditions. However, the detected ion intensity is different, and the reproducibility is low.
Therefore, to maximize the detected ionic strength,
A complicated operation such as fine adjustment of the capillary position or cleaning of the tip of the capillary or the surface of the sampling orifice is required every time spraying is restarted. For this reason, the structure of the device is complicated to prevent electric shock, resulting in an operational obstacle.

【0007】また、上記従来技術では、試料溶液に、溶
媒としてアルコールやアンモニア等の揮発性物質を混合
する必要がある。電気伝導度が低い溶媒を用いた場合に
は、静電噴霧現象が起こらず、静電噴霧現象を生じさせ
るためには、試料溶液の電気伝導度が10-13〜10-5
Ω-1cm-1の範囲とする必要があることが経験的に知ら
れている。これらの条件が満たされない限り、静電噴霧
現象が安定に起こらず、溶媒の選択が制限される点で問
題がある。
[0007] Further, in the above conventional technique, it is necessary to mix a volatile substance such as alcohol or ammonia as a solvent with the sample solution. When a solvent having a low electric conductivity is used, the electrostatic spraying phenomenon does not occur, and in order to cause the electrostatic spraying phenomenon, the electric conductivity of the sample solution is 10-13 to 10-5.
It is empirically known that it is necessary to be in the range of Ω-1cm-1. Unless these conditions are satisfied, there is a problem in that the electrostatic spray phenomenon does not occur stably and the selection of the solvent is restricted.

【0008】また、キャピラリーとサンプリングオリフ
ィスの間に高電圧が印加されるため、イオン源の周辺で
放電が起こる可能性があり、引火性溶媒の使用は困難で
ある。このように使用できる溶媒の種類が制限される
と、キャピラリー電気泳動又は液体クロマトグラフによ
り、測定対象物質の分離ができない場合が生じる。
Further, since a high voltage is applied between the capillary and the sampling orifice, a discharge may occur around the ion source, and it is difficult to use a flammable solvent. When the type of the solvent that can be used is limited as described above, there is a case where a substance to be measured cannot be separated by capillary electrophoresis or liquid chromatography.

【0009】本発明の目的は、安全で操作性の高いイオ
ン源を提供し、このイオン源を使用して、安定にイオン
を生成し高感度に再現性よく試料の分析ができる質量分
析装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a safe and highly operable ion source, and a mass spectrometer capable of stably generating ions and analyzing a sample with high sensitivity and reproducibility using the ion source. To provide.

【0010】本発明の他の目的は、キャピラリー電気泳
動又は液体クロマトグラフ等で使用される広範囲の溶媒
が使用できるイオン源およびこれを使用した質量分析装
置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an ion source which can use a wide range of solvents used in capillary electrophoresis or liquid chromatography, and a mass spectrometer using the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、試料溶液が導
入される細管の端部の外周部にガス流を形成するガス流
形成手段を有し、この端部の外周部にガスを大気中に噴
出させて、試料溶液をイオン化させるイオン源に特徴が
ある。また、ガスの流速とガスの中を伝わる音波の速度
から定まるマッハ数が少なくとも1から2の範囲である
ことに特徴がある。さらにガス流形成手段は、ガスが導
入されるガス導入口と、ガスが噴出される開口部を有
し、開口部には細管の端部が挿入配置され、前記の外周
部と開口部の内周面との間に形成される微小空間からガ
スが噴出される構成とする。また、本発明は以上の特徴
を有するイオン源を使用する質量分析装置に特徴があ
る。
According to the present invention, there is provided a gas flow forming means for forming a gas flow at an outer peripheral portion of an end portion of a thin tube into which a sample solution is introduced. It is characterized by an ion source that is ejected into the sample to ionize the sample solution. Further, it is characterized in that the Mach number determined from the flow velocity of the gas and the velocity of the sound wave transmitted through the gas is at least in the range of 1 to 2. Further, the gas flow forming means has a gas inlet through which gas is introduced, and an opening through which gas is ejected, and an end of a thin tube is inserted and arranged in the opening. The gas is ejected from a minute space formed between the gasket and the peripheral surface. Further, the present invention is characterized by a mass spectrometer using an ion source having the above characteristics.

【0012】以下、より詳細に本発明の特徴を説明する
と、試料溶液を大気中に送出するキャピラリーと、キャ
ピラリーの外周面に沿ってキャピラリーの先端部までガ
ス流を形成するために上記の先端部が挿入されるガスガ
イド管とを具備し、ガスの標準状態(20℃、1気圧)
に換算した流量Fと、上記先端部の外周面とガスガイド
管との間の空間の、上記先端部の近傍でのキャピラリー
中心軸に直交する断面の最小面積Sとから定まるガス流
に関する特性値F/Sが所定の範囲にあり、大気中に送
出された試料溶液がガス流により先端部近傍においてイ
オン化されることに特徴があり、上記特性値F/Sの所
定の範囲は200m/s〜1000m/sであることが
望ましい。試料を効率良くイオン化する点からは、好ま
しくは350m/s〜700m/s、更に好ましくは5
00m/s〜600m/sの範囲に上記特性値F/Sを
設定する。ここで、F/Sの次元は速度と同じとなる
が、実際の噴出ガスの流速とは異なる。流量Fは噴出ガ
スの流量を標準状態に換算した値である。実際の噴出ガ
スは1気圧よりも高圧である。
Hereinafter, the features of the present invention will be described in more detail. A capillary for sending a sample solution into the atmosphere and the above-mentioned tip for forming a gas flow along the outer peripheral surface of the capillary to the tip of the capillary. And a gas guide tube into which the gas is inserted, and a standard state of gas (20 ° C., 1 atm)
A characteristic value relating to a gas flow determined from a flow rate F converted into a gas flow rate and a minimum area S of a cross section of the space between the outer peripheral surface of the distal end portion and the gas guide tube orthogonal to the central axis of the capillary near the distal end portion. The F / S is within a predetermined range, and the sample solution delivered to the atmosphere is characterized by being ionized in the vicinity of the tip by the gas flow. The predetermined range of the characteristic value F / S is 200 m / s to 200 m / s. Desirably, it is 1000 m / s. From the viewpoint of efficiently ionizing the sample, it is preferably 350 m / s to 700 m / s, more preferably 5 m / s to 700 m / s.
The characteristic value F / S is set in the range of 00 m / s to 600 m / s. Here, the dimension of F / S is the same as the velocity, but is different from the actual flow velocity of the ejected gas. The flow rate F is a value obtained by converting the flow rate of the ejected gas into a standard state. The actual effluent gas is at a pressure higher than 1 atm.

【0013】なお、試料溶液の流量は1μL(マイクロ
リットル)/分〜200μL(マイクロリットル)/分
とする。
The flow rate of the sample solution is 1 μL (microliter) / minute to 200 μL (microliter) / minute.

【0014】キャピラリー先端部での微小空間から噴出
されたガスにより、キャピラリー先端において試料溶液
の細かな帯電液滴が生成される。ガス流のマッハ数が1
に近づくと、より小さな帯電液滴が生成する。噴出され
たガスにより、生成した帯電液滴から溶媒が気化して、
気体状のイオンが生成する。生成したイオンを質量分析
計に導入して分析することができる。
The fine gas droplets of the sample solution are generated at the tip of the capillary by the gas ejected from the minute space at the tip of the capillary. Mach number of gas flow is 1
, Smaller charged droplets are generated. The solvent is vaporized from the generated charged droplets by the ejected gas,
Gaseous ions are produced. The generated ions can be introduced into a mass spectrometer and analyzed.

【0015】キャピラリー先端部での噴出ガス流の特性
値F/Sがある値以上になると、キャピラリー先端にお
いて、キャピラリーに導入された試料溶液が細分化さ
れ、種々の大きさの帯電液滴が生成する。そして少なく
とも100nm以下の極めて細かな帯電液滴は容易に、
脱溶媒(乾燥)される。溶液中では、中性の試料分子も
極めて細かな液滴中ではプロトンやナトリウムイオン等
と結合することにより、擬似分子イオンが生成すること
があり、質量分析装置で分析可能なイオンが得られると
考えられる。
When the characteristic value F / S of the jet gas flow at the tip of the capillary exceeds a certain value, the sample solution introduced into the capillary is fragmented at the tip of the capillary, and charged droplets of various sizes are generated. I do. And extremely fine charged droplets of at least 100 nm or less can be easily formed,
The solvent is removed (dried). In a solution, a neutral sample molecule may combine with a proton or a sodium ion in an extremely fine droplet to generate a pseudo-molecular ion, and when an ion that can be analyzed by a mass spectrometer is obtained, Conceivable.

【0016】キャピラリー先端において生成する液滴の
大きさを決める条件は、噴出されるガス流の特性値F/
S又はマッハ数が本質的な役割を果たすが、極めて細か
な液滴の生成効率においては、考慮すべき他の要素も存
在する。即ち、キャピラリー先端において溶液表面と周
囲との圧力差がある程度以上大きい必要がある。キャピ
ラリーの肉厚を100μm以下の厚さにして極めて細か
な液滴の生成効率を高めることができる。
The condition for determining the size of the droplet generated at the tip of the capillary is determined by the characteristic value F /
While S or Mach number plays an essential role, there are other factors to consider in the production efficiency of very fine droplets. That is, it is necessary that the pressure difference between the solution surface and the periphery at the tip of the capillary is larger than a certain level. By making the thickness of the capillary 100 μm or less, the efficiency of generating extremely fine droplets can be increased.

【0017】さらに、キャピラリーの中心軸とガスガイ
ド管の中心軸とを一致させて、キャピラリー先端部にお
けるガスの流速を均一にして、試料溶液の液滴を含む噴
出ガスの流れを軸対称に形成し、イオン化の条件の再現
性も高めることができる。
Furthermore, the central axis of the capillary is made to coincide with the central axis of the gas guide tube to make the flow velocity of the gas at the tip of the capillary uniform, thereby forming an axially symmetric flow of the jetting gas containing the droplets of the sample solution. In addition, reproducibility of ionization conditions can be improved.

【0018】ガス流の特性値F/Sが一定ならば、試料
溶液の液滴の大きさはほぼ一定であり、ガス流量F、ガ
スの噴出する微小空間の面積Sにはほとんど関係しな
い。経験的には、ガス流量Fは0.5リットル/分以上
であれば充分である。キャピラリーの材質や、キャピラ
リーに印加する電位は、溶液から生成する液滴の大きさ
にはほとんど影響しない。
If the characteristic value F / S of the gas flow is constant, the size of the droplet of the sample solution is substantially constant, and has little relation to the gas flow rate F and the area S of the minute space from which the gas is ejected. Empirically, it is sufficient if the gas flow rate F is 0.5 L / min or more. The material of the capillary and the potential applied to the capillary hardly affect the size of the droplet generated from the solution.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明を詳細
に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0020】図1は、本発明の装置構成を示すブロック
図である。試料溶液供給部1に溶液試料が供給され、溶
液試料は、イオン源2の内部に設けたキャピラリー(細
管)(図示せず)に導入される。ガス供給部3から供給
されるガスは流量調節計4によりガス流量が調節され、
イオン源2に導入されキャピラリーの外周部に沿って流
され、キャピラリーの先端部から大気中に、特性値F/
Sが約200m/s以上の値のガス流として噴出する。
キャピラリーに導入された試料溶液は、キャピラリーの
先端部に噴出されたガスにより、微小液滴の他に試料分
子の気体状の擬似分子イオンが試料溶液から生成する
(以下、このイオン化方法を、新しいスプレーイオン化
法である、ソニックスプレー(Sonic Spra
y)法と呼ぶ)。生成したイオンは、キャピラリーの先
端部から質量分析計11に上記のガスにより導入され、
質量分析計11で分析される。以下、本発明によるイオ
ン源の構成、およびこのイオン源を使用した分析例をも
とにして、本発明によるイオン源の特徴に関して説明す
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus configuration of the present invention. The solution sample is supplied to the sample solution supply unit 1, and the solution sample is introduced into a capillary (capillary tube) (not shown) provided inside the ion source 2. The gas flow rate of the gas supplied from the gas supply unit 3 is adjusted by the flow controller 4.
The gas is introduced into the ion source 2 and flows along the outer periphery of the capillary, and the characteristic value F /
S is ejected as a gas flow having a value of about 200 m / s or more.
In the sample solution introduced into the capillary, gas ejected at the tip of the capillary generates gaseous pseudo-molecular ions of sample molecules in addition to microdroplets from the sample solution. Sonic Spray, a spray ionization method.
y) method)). The generated ions are introduced from the tip of the capillary into the mass spectrometer 11 by the above gas,
It is analyzed by the mass spectrometer 11. Hereinafter, features of the ion source according to the present invention will be described based on the configuration of the ion source according to the present invention and an analysis example using the ion source.

【0021】(第1の実施例)本実施例では、イオン源
は、液体クロマトグラフに結合され、液体クロマトグラ
フ/質量分析計(LC/MS)を構成する。液体クロマ
トグラフにより分離された試料溶液は、図1において、
連結管(図示せず)を経て試料溶液供給部1に供給され
るか、又は液体クロマトグラフの分離管が試料溶液供給
部1に直結されている。
(First Embodiment) In this embodiment, an ion source is connected to a liquid chromatograph to constitute a liquid chromatograph / mass spectrometer (LC / MS). The sample solution separated by liquid chromatography is shown in FIG.
The liquid is supplied to the sample solution supply unit 1 via a connecting pipe (not shown), or a separation tube of a liquid chromatograph is directly connected to the sample solution supply unit 1.

【0022】図2は、本実施例で使用するイオン源を示
す断面図である。試料溶液は100μL(マイクロリッ
トル)/分の流量で、キャピラリー5(ステンレス製、
内径100μm、外径300μm)に、図2の左方に配
置された試料溶液供給部1から導入される。キャピラリ
ー5はその肉厚が薄い場合、強度的に弱く、湾曲しやす
いので、キャピラリー5はキャピラリー保持管(ステン
レス製)6により保持固定する。キャピラリー5の先端
部の約4mmに部分が、キャピラリー保持管6から露出
する。キャピラリー5の外周部に沿ってガスが流され、
キャピラリーの先端部で大気中に所定のガス流速をもつ
ガスを噴出させるためのガスガイド管は、ガスガイド管
先端部7と、ガスガイド管先端部保持部10とから構成
される。
FIG. 2 is a sectional view showing an ion source used in this embodiment. The sample solution was supplied at a flow rate of 100 μL (microliter) / min.
The sample solution is supplied from the sample solution supply unit 1 arranged on the left side of FIG. 2 to an inner diameter of 100 μm and an outer diameter of 300 μm). When the capillary 5 has a small thickness, the capillary 5 is weak in strength and easily bent, so the capillary 5 is held and fixed by a capillary holding tube (made of stainless steel) 6. About 4 mm of the tip of the capillary 5 is exposed from the capillary holding tube 6. Gas flows along the outer periphery of the capillary 5,
A gas guide tube for ejecting a gas having a predetermined gas flow rate into the atmosphere at the tip of the capillary includes a gas guide tube tip 7 and a gas guide tube tip holder 10.

【0023】キャピラリー5の先端のおけるキャピラリ
ーの中心軸と、ガスガイド管先端部7に形成され、ガス
が噴出する出口を形成するための開口部(ガスガイド管
の内径の中で最小の内径を有する部分であり、内径は4
00μmである)の中心軸とが一致するように、キャピ
ラリー5はキャピラリー保持管6を介してガスガイド管
先端部保持部10に固定され、ガスガイド管先端部7は
直接ガスガイド管先端部保持部10に固定される。ガス
ガイド管の外側は大気である。キャピラリー5の先端
は、図2に示すように寸法Lだけ、上記の開口部の大気
側の面へ突出している。
The central axis of the capillary at the tip of the capillary 5 and an opening formed at the gas guide tube tip 7 to form an outlet from which gas is blown out (the smallest inside diameter of the inside diameter of the gas guide tube is Part with inner diameter of 4
The capillary 5 is fixed to the gas guide tube tip holding portion 10 via the capillary holding tube 6 so that the central axis of the gas guide tube coincides with the central axis of the gas guide tube. It is fixed to the unit 10. The outside of the gas guide tube is the atmosphere. As shown in FIG. 2, the tip of the capillary 5 projects by a dimension L to the surface of the opening on the atmosphere side.

【0024】ガスガイド管には、ガスボンベ又はコンプ
レッサーから窒素ガス又は空気が、流量調節計4(図
1)とガス導入管8を介して導入され、ガスガイド管先
端部7の先端において、上記の開口部内周面とキャピラ
リー5の外周面で形成される微小空間を通って、ガスは
噴出する。この微小空間のキャピラリー5もしくは開口
部の中心軸に直交する面での断面積Sとガスガイド管内
を流れる流量Fより、上記の微小空間でのガス流の特性
値F/Sは求められる。上記の開口部の形が円(内径
D)、およびキャピラリー5の長手方向に直交する面で
の断面の外形が円(外径d)である場合、断面積Sは
(数1)で求められる。
Into the gas guide tube, nitrogen gas or air is introduced from a gas cylinder or a compressor through a flow controller 4 (FIG. 1) and a gas introduction tube 8. The gas is ejected through a minute space formed by the inner peripheral surface of the opening and the outer peripheral surface of the capillary 5. The characteristic value F / S of the gas flow in the micro space is obtained from the cross-sectional area S of the micro space in the plane orthogonal to the central axis of the capillary 5 or the opening and the flow rate F flowing in the gas guide tube. When the shape of the opening is a circle (inner diameter D) and the outer shape of the cross section in a plane orthogonal to the longitudinal direction of the capillary 5 is a circle (outer diameter d), the cross-sectional area S is obtained by (Equation 1). .

【0025】[0025]

【数1】 S=π(D2−d2)/4 …(数1) ガスの流量Fはマスフローメータの他、パージメータ等
の流量計を用いて決定することができる。本発明の実施
例では、N2ガスの最大流量が10L(リットル)/分
(標準状態、20℃、1気圧)、メータの上流側圧力が
7気圧の仕様であり、ガス流量が標準状態(20℃、1
気圧)での値に1%の精度で較正されて得られるマスフ
ローメータ(ブルックス社製、5850E)を使用し
た。
S = π (D 2 −d 2) / 4 (Equation 1) The gas flow rate F can be determined using a mass flow meter or a flow meter such as a purge meter. In the embodiment of the present invention, the maximum flow rate of the N2 gas is 10 L (liter) / min (standard condition, 20 ° C., 1 atm), the pressure on the upstream side of the meter is 7 atm, and the gas flow rate is in the standard condition (20 ° C, 1
A mass flow meter (5850E, manufactured by Brooks Corporation) obtained by calibrating to the value of (atmospheric pressure) with an accuracy of 1% was used.

【0026】ガスガイド管先端部7のガス出口ではガス
の断熱膨張がおこり、ガスガイド管先端部7とキャピラ
リー5が冷却される。従って、噴出ガスの温度を室温以
上に保ち、生成される液滴の気化を促進するために、ガ
スガイド管先端部7にヒーター9を設置し、導入される
ガスを、50℃から約90℃の間の温度で加熱するのが
望ましい。
At the gas outlet of the gas guide tube tip 7, the gas undergoes adiabatic expansion, and the gas guide tube tip 7 and the capillary 5 are cooled. Therefore, in order to maintain the temperature of the ejected gas at room temperature or higher and to promote the vaporization of the generated droplets, a heater 9 is provided at the gas guide tube tip 7, and the introduced gas is heated from 50 ° C. to about 90 ° C. It is desirable to heat at a temperature between.

【0027】キャピラリー5の先端がガスガイド管先端
部7から露出する長さ(露出長L)が2mm以上である
場合には、キャピラリー5の先端におけるガスの圧力勾
配が低下するためイオン生成効率は低い。このため、キ
ャピラリー5の先端とガスガイド管先端部7の先端との
距離を調節するために、ガスガイド管先端部7はガスガ
イド管先端部保持部10にネジ込まれて固定される。ガ
スガイド管先端部7のねじ込み位置を調節することによ
り、イオン、又は極めて細かな帯電液滴の生成効率を最
大にすることができる。
When the length of the tip of the capillary 5 exposed from the gas guide tube tip portion 7 (exposed length L) is 2 mm or more, the pressure gradient of the gas at the tip of the capillary 5 is reduced, and the ion generation efficiency is reduced. Low. Therefore, in order to adjust the distance between the tip of the capillary 5 and the tip of the gas guide tube tip 7, the gas guide tube tip 7 is screwed into the gas guide tube tip holder 10 and fixed. By adjusting the screwing position of the gas guide tube tip 7, the generation efficiency of ions or extremely fine charged droplets can be maximized.

【0028】以上の説明では、ガスガイド管先端部7か
ら、窒素ガス又は空気を噴出させた場合を説明したが、
アルゴン等の希ガス又は二酸化炭素を噴出させてもよ
い。また、ガスを購入するコスト面から、窒素、空気又
は二酸化炭素を使用するのが好ましい。さらに好ましく
は、水蒸気の含有が少ない乾燥窒素の使用がよい。
In the above description, the case where nitrogen gas or air is ejected from the gas guide tube tip 7 has been described.
A rare gas such as argon or carbon dioxide may be ejected. Further, it is preferable to use nitrogen, air or carbon dioxide from the viewpoint of cost for purchasing gas. More preferably, use of dry nitrogen containing less water vapor is preferred.

【0029】本実施例では、ガスガイド管先端部7の先
端の最も内径の小さい部位の軸方向の厚さを、2mmと
した。この厚さは、薄い方がガスガイド管先端部7とキ
ャピラリー5との軸合わせが容易になり、厚さ0.5m
m程度が実際の作業操作から好ましい。
In this embodiment, the axial thickness of the portion having the smallest inner diameter at the tip of the gas guide tube tip 7 is set to 2 mm. The thinner the thickness, the easier the axis alignment of the gas guide tube tip 7 and the capillary 5 becomes.
About m is preferable from an actual work operation.

【0030】(第2の実施例)本実施例では、イオン源
は、キャピラリー電気泳動装置に連結され、キャピラリ
ー電気泳動/質量分析計結合装置(CE/MS)を構成
する。キャピラリー電気泳動装置により分離された試料
溶液は、図1において、連結管(図示せず)を経て試料
溶液供給部1に供給されるか、又はキャピラリー電気泳
動装置の分離管であるキャピラリーが試料溶液供給部1
に直結されている。
(Second Embodiment) In this embodiment, an ion source is connected to a capillary electrophoresis apparatus to constitute a capillary electrophoresis / mass spectrometer combined apparatus (CE / MS). In FIG. 1, the sample solution separated by the capillary electrophoresis apparatus is supplied to the sample solution supply unit 1 via a connecting pipe (not shown), or the capillary, which is a separation tube of the capillary electrophoresis apparatus, is used as the sample solution. Supply unit 1
It is directly connected to.

【0031】図3は、本実施例で使用するイオン源を示
す断面図である。第1の実施例に示すイオン源と同様
に、図3に示すようにガスガイド管は、ガスガイド管先
端部7と、ガスガイド管先端部保持部10とから構成さ
れる。キャピラリー電気泳動装置では、試料溶液の流量
が少なく0.1μL(マイクロリットル)/分以下であ
り、電気泳動キャピラリーの末端に泳動してくる分離さ
れた試料溶液を希釈する。この試料溶液を希釈により、
連続的にキャピラリー5に希釈された試料溶液を連続的
に流すことができる。希釈用溶媒を加える時に、試料溶
液のイオン濃度やpH等を最適化して、測定試料のイオ
ン化の効率を増大させることができる。
FIG. 3 is a sectional view showing an ion source used in this embodiment. Similar to the ion source shown in the first embodiment, as shown in FIG. 3, the gas guide tube includes a gas guide tube tip 7 and a gas guide tube tip holding unit 10. In the capillary electrophoresis apparatus, the flow rate of the sample solution is as low as 0.1 μL (microliter) / min or less, and dilutes the separated sample solution that migrates to the end of the electrophoresis capillary. By diluting this sample solution,
The diluted sample solution can be continuously supplied to the capillary 5 continuously. When adding a diluting solvent, the ion concentration and pH of the sample solution can be optimized to increase the ionization efficiency of the measurement sample.

【0032】キャピラリー電気泳動装置により、分離さ
れた溶液試料は電気泳動用キャピラリー12から混合ジ
ョイント14に導入され、配管13から20μL(マイ
クロリットル)/分の流量で導入される希釈用溶媒と混
合され、キャピラリー5に導入される。次に、試料はキ
ャピラリー5の先端部でガス導入管8から導入されたガ
スにより、第1の実施例と同様に、液滴の他に、気体状
の試料分子の擬似分子イオンに変換される。
The solution sample separated by the capillary electrophoresis apparatus is introduced from the electrophoresis capillary 12 into the mixing joint 14 and mixed with the diluting solvent introduced from the pipe 13 at a flow rate of 20 μL (microliter) / min. , Are introduced into the capillary 5. Next, similarly to the first embodiment, the sample is converted into a pseudo molecular ion of a gaseous sample molecule by the gas introduced from the gas introduction tube 8 at the tip of the capillary 5, as in the first embodiment. .

【0033】キャピラリー5は金属のキャピラリー保持
管6を介して混合ジョイント14とガスガイド管先端部
保持部10に固定される。キャピラリー電気泳動装置の
電気泳動用の電極としてキャピラリー保持管6又は混合
ジョイント14が使用される。ガスガイド管先端部7を
固定する位置調節用治具15は、ガスガイド管先端部保
持部10にネジ16を用いて固定される。位置調節用治
具15に設けられたネジ16が貫通する穴は、ネジ外形
より大きめに開けられている。このため、位置調節用治
具15に固定されたガスガイド管先端部7の位置を、キ
ャピラリー5の中心軸に垂直な平面内で調節して、キャ
ピラリー5とガスガイド管先端部7の中心軸を一致させ
ることができる。作業中に、キャピラリー5の破損を防
止するため、ガスガイド管先端部7の先端部分に円周を
形成する突起部が設けてある。第1の実施例と同様にし
て、ガスガイド管先端部7にヒーターを設け噴出ガスを
加熱してもよい。
The capillary 5 is fixed to the mixing joint 14 and the gas guide tube tip holding portion 10 via the metal capillary holding tube 6. The capillary holding tube 6 or the mixing joint 14 is used as an electrode for electrophoresis of the capillary electrophoresis apparatus. The position adjusting jig 15 for fixing the gas guide tube tip 7 is fixed to the gas guide tube tip holder 10 using screws 16. The hole through which the screw 16 provided on the position adjusting jig 15 penetrates is made larger than the screw outer shape. For this reason, the position of the gas guide tube tip 7 fixed to the position adjusting jig 15 is adjusted in a plane perpendicular to the center axis of the capillary 5, and the center axis of the capillary 5 and the gas guide tube tip 7 is adjusted. Can be matched. In order to prevent the capillary 5 from being damaged during the operation, a projection forming a circumference is provided at the tip of the gas guide tube tip 7. As in the first embodiment, a heater may be provided at the gas guide tube tip 7 to heat the jet gas.

【0034】質量分析計のサンプリングオリフィス17
は、例えば内径を0.3mm、オリフィスの奥行き長さ
を15mmとする。さらに、サンプリングオリフィス1
7は、セラミックヒーター18により100℃〜150
℃に加熱される。サンプリングオリフィス17の外側
(大気圧側)にはカバー19が設置され、サンプリング
オリフィス17が噴出ガス及び試料溶液の液滴により冷
却されるのを防止している。xyzステージ20により
キャピラリー5の中心軸とサンプリングオリフィス17
の中心軸の位置を微調整して一致させ、キャピラリー5
の先端部で生成したイオンが効率良く質量分析計に導入
される。本実施例のキャピラリー電気泳動/質量分析計
結合装置を用いて、溶液試料を効率良く高精度、高感度
で分析することができる。
The sampling orifice 17 of the mass spectrometer
Is, for example, 0.3 mm in inner diameter and 15 mm in depth of the orifice. In addition, sampling orifice 1
7 is 100 ° C. to 150 ° C. by the ceramic heater 18.
Heat to ° C. A cover 19 is provided outside the sampling orifice 17 (atmospheric pressure side) to prevent the sampling orifice 17 from being cooled by the ejected gas and the droplet of the sample solution. The center axis of the capillary 5 and the sampling orifice 17 are moved by the xyz stage 20.
Fine adjustment of the center axis position of
The ions generated at the tip of are efficiently introduced into the mass spectrometer. The solution sample can be efficiently analyzed with high accuracy and high sensitivity using the capillary electrophoresis / mass spectrometer coupling device of this embodiment.

【0035】質量分析計として四重極型質量分析計を用
い、サンプリングオリフィス17に最大数百Vの電圧が
印加される場合でも、キャピラリー5、キャピラリー保
持管6又はそれらの周囲部の全て、すなわちイオン源全
体の電位を接地状態にできる。キャピラリー電気泳動装
置で泳動電位は、この電位を接地電位を基準にして与え
られる。質量分析計として、イオンを磁場内において質
量分離するための加速電圧が4kV程度の磁場型質量分
析計を使用する場合、サンプリングオリフィス17に加
速電圧と同程度の電圧が印加されるため、キャピラリー
5の先端とサンプリングオリフィス17との間で、放電
が発生する可能性がある。しかし、カバー19に、接地
電位と加速電位の中間的な電圧(例えば、1〜2kV)
を印加し、キャピラリー5とサンプリングオリフィス1
7との間の距離を1cm程度にし、さらに噴出ガスにO
2やSF6等の電子親和力の高いガスを用いて、その結果
放電を回避して、キャピラリー5の先端周辺部の電位を
接地できる。
A quadrupole mass spectrometer is used as the mass spectrometer, and even when a voltage of several hundred volts is applied to the sampling orifice 17 at a maximum, the capillary 5, the capillary holding tube 6, or all of the periphery thereof, that is, The potential of the entire ion source can be grounded. In a capillary electrophoresis apparatus, the electrophoresis potential is given based on this potential with respect to the ground potential. When a magnetic field type mass spectrometer having an acceleration voltage of about 4 kV for mass separation of ions in a magnetic field is used as the mass spectrometer, the same voltage as the acceleration voltage is applied to the sampling orifice 17, so that the capillary 5 There is a possibility that discharge occurs between the tip of the sample and the sampling orifice 17. However, an intermediate voltage (for example, 1-2 kV) between the ground potential and the acceleration potential is applied to the cover 19.
And the capillary 5 and the sampling orifice 1
7 is about 1 cm, and O
By using a gas having a high electron affinity, such as 2 or SF6, discharge can be avoided and the potential at the periphery of the tip of the capillary 5 can be grounded.

【0036】静電噴霧現象を用いずに全イオン量や多価
イオンの生成効率を増加させることができる。静電噴霧
現象により多価イオンの生成するには、2.5kV以上
の電圧をキャピラリーの先端に印加する必要があるが、
本発明では、2.5kV以下の低い電圧を利用して、全
イオン量や多価イオンの生成効率を増大できる。
It is possible to increase the total amount of ions and the efficiency of generating multiply charged ions without using the electrostatic spraying phenomenon. In order to generate multiply charged ions by the electrostatic spraying phenomenon, it is necessary to apply a voltage of 2.5 kV or more to the tip of the capillary.
In the present invention, the total ion amount and the generation efficiency of multiply charged ions can be increased by using a low voltage of 2.5 kV or less.

【0037】本装置においてキャピラリー5の先端近傍
の内部に200V程度の電圧差を与えて、キャピラリー
5の先端部からでてくる試料溶液の表面に近い部分で、
正と負のイオンの分離を起こさせ、試料溶液の表面に近
い部分で、正又は負のイオンのいずれかが多い状態とす
ることができる。従って、本発明のソニックスプレー化
法において、ガスの噴出により生成される帯電液滴の電
荷密度は高くなり、静電噴霧現象を用いずに全イオン量
や多価イオンの生成効率を増大させることができる。
In this apparatus, a voltage difference of about 200 V is applied to the inside of the vicinity of the tip of the capillary 5 so that the portion close to the surface of the sample solution coming out from the tip of the capillary 5
Separation of positive and negative ions is caused, so that a portion close to the surface of the sample solution is rich in either positive or negative ions. Therefore, in the sonic spraying method of the present invention, the charge density of the charged droplets generated by the ejection of gas is increased, and the total ion amount and the generation efficiency of multiply charged ions are increased without using the electrostatic spray phenomenon. Can be.

【0038】(第3の実施例)以上説明した第1、第2
の実施例において、液体クロマトグラフ、キャピラリー
電気泳動装置、その他の分析装置で分離された試料溶液
をシリンジ、又はシリンジポンプにより、図1に示す試
料溶液供給部1に供給して、試料溶液をイオン源2でイ
オン化させて、質量分析できることは言うまでもない。
(Third Embodiment) The first and second embodiments described above
In an embodiment of the present invention, a sample solution separated by a liquid chromatograph, a capillary electrophoresis apparatus, or another analyzer is supplied to a sample solution supply unit 1 shown in FIG. 1 by a syringe or a syringe pump, and the sample solution is ionized. Needless to say, mass spectrometry can be performed by ionizing with the source 2.

【0039】(第4の実施例)本発明によるイオン源を
使用した測定例をもとにして、本イオン源の特徴に関し
て以下説明する。本実施例では、以下に記載する全ての
質量分析は、特に明記する以外は、以下に示す装置構
成、および測定条件で行なった。
(Fourth Embodiment) The features of the present ion source will be described below based on a measurement example using the ion source according to the present invention. In this example, all mass spectrometry described below was performed under the following apparatus configuration and measurement conditions, unless otherwise specified.

【0040】装置構成として、図2に示したイオン源を
用い、サンプリングオリフィスのキャピラリー側に、図
3に示したカバー19を設置した。カバー19は直径2
mmの穴の開いた厚さ1mmのステンレス製のものを用
い、サンプリングオリフィスは内径0.3mmのものを
用た。キャピラリー5として石英製のキャピラリー(内
径0.1mm、外径0.2mm)を用いた。ガスガイド
管の先端部の開口部の内径は、400μmとした。キャ
ピラリー5の先端位置は、ガスガイド管の先端部の開口
部(400μm)の大気圧側の面から0.65mmだけ
突出させた。質量分析計として、二重収束型質量分析計
(日立、M−80)を使用した。開口部(400μ
m)、キャピラリー5、サンプリングオリフィスのそれ
ぞれの中心軸を、検出されるイオン強度が最大となるよ
うに同軸に調整してセットした。
As an apparatus configuration, the cover 19 shown in FIG. 3 was installed on the capillary side of the sampling orifice using the ion source shown in FIG. The cover 19 has a diameter of 2
A stainless steel plate having a thickness of 1 mm and a hole of mm was used, and a sampling orifice having an inner diameter of 0.3 mm was used. A capillary made of quartz (inner diameter 0.1 mm, outer diameter 0.2 mm) was used as the capillary 5. The inner diameter of the opening at the tip of the gas guide tube was 400 μm. The distal end position of the capillary 5 was protruded by 0.65 mm from the surface on the atmospheric pressure side of the opening (400 μm) at the distal end of the gas guide tube. As the mass spectrometer, a double focusing mass spectrometer (Hitachi, M-80) was used. Opening (400μ
m), the central axes of the capillary 5 and the sampling orifice were set coaxially so that the detected ion intensity was maximized.

【0041】測定条件として、キャピラリー先端部、サ
ンプリングオリフィス、カバー19のそれぞれの電位を
同電位に設定した。噴出ガスとしてN2ガスを用い、噴
出ガスの特性値F/Sを550m/sとした。試料溶液
(Gramicidin(グラミジン)−S)の流量を
40μL(マイクロリットル)/分とした。ガスガイド
管は室温に保持され、ヒーター9によりガスガイド管先
端部7を加熱せずにイオン強度の測定を行った。
As measurement conditions, the potentials of the capillary tip, the sampling orifice, and the cover 19 were set to the same potential. N2 gas was used as the ejected gas, and the characteristic value F / S of the ejected gas was set to 550 m / s. The flow rate of the sample solution (Gramicidin-S) was 40 μL (microliter) / min. The gas guide tube was kept at room temperature, and the ionic strength was measured without heating the gas guide tube tip 7 by the heater 9.

【0042】(1)本イオン源を使用して得られる質量
スペクトル(図4)。
(1) Mass spectrum obtained by using the present ion source (FIG. 4).

【0043】図4に、ペプチドの一種であるGrami
cidin−Sの溶液(濃度1μM、溶媒は50%メタ
ノール水溶液)を試料溶液として得られた質量スペクト
ルを示す。m/z=140のイオンは、試料溶液中又は
大気から混入した不純物に由来するものと考えられる。
メタノール由来のCH3OH2のプラスイオン(m/z=
33)はわずかに観測されるが、H3Oのプラスイオン
又はH3Oのプラスイオンに水分子が付加して形成され
るクラスターは観測されず、単純なスペクトルが得ら
れ、スペクトルの解析が容易になる。エレクトロスプレ
ー法、イオンスプレー法等の従来の方法では、希薄な試
料溶液を用いて質量スペクトルを測定する場合には、溶
媒に由来するイオンが強く観測される。本発明では、溶
媒に由来するCH3OH2のプラスイオン強度は、試料溶
液濃度を10倍変化させても殆ど変化せず、試料溶液濃
度に影響されずに測定対象の試料の質量スペクトルを測
定することができる。
FIG. 4 shows that one kind of peptide, Grami
3 shows a mass spectrum obtained by using a solution of cidin-S (concentration: 1 μM, solvent: 50% aqueous methanol solution) as a sample solution. The ions having m / z = 140 are considered to be derived from impurities mixed in the sample solution or from the atmosphere.
CH3OH2 positive ion derived from methanol (m / z =
Although 33) is slightly observed, no H3O positive ion or a cluster formed by adding a water molecule to the H3O positive ion is observed, and a simple spectrum is obtained, which facilitates spectrum analysis. In conventional methods such as an electrospray method and an ion spray method, when a mass spectrum is measured using a dilute sample solution, ions derived from a solvent are strongly observed. In the present invention, the positive ion intensity of CH3OH2 derived from the solvent hardly changes even when the sample solution concentration is changed by 10 times, and the mass spectrum of the sample to be measured can be measured without being affected by the sample solution concentration. it can.

【0044】(2)試料溶液の流量とイオン強度の関係
(図5)。
(2) Relationship between flow rate of sample solution and ionic strength (FIG. 5).

【0045】図5に、試料溶液流量を変化させたとき
に、検出されたGramicidin−Sの2価イオン
の強度を示す。40μL(マイクロリットル)/分以下
の流量では、流量が増大するに従いイオン強度は直線的
に増加する。しかし、流量が増加するにつれて、微細な
帯電液滴(直径が10nm程度)よりも直径が大きい液
滴が優先的に生成され、サンプリングオリフィスの温度
が低下するため、40μL(マイクロリットル)/分以
上の流量では、流量が増大してもイオン強度の増加は少
なくなる。試料溶液流量が10〜60μL(マイクロリ
ットル)/分の範囲にあれば試料を効率良くイオン化す
ることができる。
FIG. 5 shows the intensity of the divalent ion of Gramicidin-S detected when the flow rate of the sample solution was changed. At flow rates of 40 μL (microliter) / min or less, the ionic strength increases linearly as the flow rate increases. However, as the flow rate increases, droplets having a diameter larger than fine charged droplets (diameter of about 10 nm) are preferentially generated, and the temperature of the sampling orifice decreases, so that 40 μL (microliter) / min or more With the flow rate of, the increase in ionic strength is small even if the flow rate is increased. If the flow rate of the sample solution is in the range of 10 to 60 μL (microliter) / min, the sample can be efficiently ionized.

【0046】なお、試料溶液流量がゼロの場合において
も、ガスガイド管先端部から噴出するガスによって生じ
る大気圧よりも圧力が低い減圧空間が生じるため、スプ
レーイオン化法では、試料がイオン化されてゼロでない
イオン強度(図5では、図示せず)が得られる。
Even when the flow rate of the sample solution is zero, a decompression space having a pressure lower than the atmospheric pressure generated by the gas ejected from the tip of the gas guide tube is generated. Therefore, in the spray ionization method, the sample is ionized to zero. Is not obtained (not shown in FIG. 5).

【0047】(3)ガスガイド管先端でのガスが噴出す
る開口部の大きさと、キャピラリーの寸法と、イオン強
度との関係。
(3) The relationship between the size of the opening at the tip of the gas guide tube from which gas is ejected, the size of the capillary, and the ionic strength.

【0048】ガス流速とキャピラリーの外径を一定にし
て、ガスガイド管先端部7の先端部のガス出口の断面積
が最も小さい部位での内径を0.4mmから0.5mmに
変更しても検出されるイオン強度は変化しなかった。一
方、ガス流量を一定にして、ガスガイド管先端部7先端
のガス出口である、開口部の内径が0.5mmの場合に
は、開口部の内径が0.4mmの場合より著しくイオン
強度は低く、実質的にイオンは検出されなかった。従っ
て、イオンの生成はガスの流量ではなくガスの流速に依
存する。
Even if the gas flow velocity and the outer diameter of the capillary are kept constant, the inner diameter at the point where the cross-sectional area of the gas outlet at the tip of the gas guide tube tip 7 is smallest is changed from 0.4 mm to 0.5 mm. The detected ionic strength did not change. On the other hand, when the gas flow rate is constant and the inner diameter of the opening, which is the gas outlet at the end of the gas guide tube tip 7, is 0.5 mm, the ionic strength is significantly higher than when the inner diameter of the opening is 0.4 mm. Low and virtually no ions were detected. Therefore, the generation of ions depends not on the gas flow rate but on the gas flow rate.

【0049】ガスガイド管先端部7先端部の上記の開口
部の内径を0.5mmに固定し、肉厚50μmの石英キ
ャピラリー(内径0.1mm、外径0.2mm)と肉厚が
約3倍大きい肉厚137.5μmの石英キャピラリー
(内径0.1mm、外径0.375mm)とを比較した。
ガス流速を同一にしても検出されるイオン強度は肉厚5
0μmの石英キャピラリーの方が約1桁高く、キャピラ
リーの肉厚が薄いほどイオン生成効率が高く好ましい。
このことはキャピラリーの肉厚が厚くなるとキャピラリ
ーから流れ出る試料溶液に対して、キャピラリー外周部
を流れるガスが効果的に作用しなくなるため、イオン化
の効率が悪くなるためである。
The inner diameter of the opening at the tip of the gas guide tube tip 7 is fixed to 0.5 mm, and a quartz capillary (0.1 mm in inner diameter, 0.2 mm in outer diameter) having a thickness of 50 μm and a thickness of about 3 mm are used. This was compared with a quartz capillary (0.1 mm in inner diameter and 0.375 mm in outer diameter) with a thickness of 137.5 μm, which is twice as large.
Even if the gas flow rate is the same, the detected ion intensity is 5
The quartz capillary of 0 μm is about one digit higher, and the thinner the capillary, the higher the ion generation efficiency and the more preferable.
This is because when the thickness of the capillary is increased, the gas flowing through the outer periphery of the capillary does not effectively act on the sample solution flowing out of the capillary, so that the ionization efficiency is reduced.

【0050】キャピラリーとして石英キャピラリーを使
用したが、ステンレスのキャピラリーでもよく、キャピ
ラリーの肉厚が10〜150μmの範囲にあれば、強度
的に余裕があり、試料を効率良くイオン化することがで
きる。
Although a quartz capillary is used as the capillary, a stainless steel capillary may be used. If the capillary has a thickness in the range of 10 to 150 μm, there is a margin in strength and the sample can be ionized efficiently.

【0051】(4)噴出ガスの特性値F/Sとイオン強
度の関係、マッハ数Mの計測(図6)。
(4) Relationship between characteristic value F / S of ejected gas and ion intensity, measurement of Mach number M (FIG. 6).

【0052】図6に、Gramicidin−Sを試料
とし、溶媒としてメタノール濃度が50%であるメタノ
ール水溶液の試料溶液(試料濃度は1μM)を調整し
た。次に、試料溶液を40μL(マイクロリットル)/
分の流量でキャピラリー5に導入した。噴出ガスには、
N2およびArを用いた。Gramicidin−S
は、二つのプロトンが付加した2価のプラスイオン(m
/z=571)として検出された。
In FIG. 6, a sample solution of an aqueous methanol solution having a methanol concentration of 50% (sample concentration: 1 μM) was prepared using Gramicidin-S as a sample. Next, the sample solution was added in an amount of 40 μL (microliter) /
At a flow rate of 1 min. Ejected gas includes
N2 and Ar were used. Gramicidin-S
Is a divalent positive ion (m
/ Z = 571).

【0053】図6の測定図は、ガス流の特性値F/Sに
対して、上記のGramicidin−Sの2価イオン
(m/z=571)のイオン強度をプロットしたのもで
ある。図6中、○はN2ガス、□はArガスを用いた場
合に観測された相対イオン強度を示す(相対イオン強度
の最大値をそれぞれの場合に10とした)。
The measurement diagram in FIG. 6 is obtained by plotting the ion intensity of the above-mentioned divalent ion (m / z = 571) of Gramicidin-S against the characteristic value F / S of the gas flow. In FIG. 6, .largecircle. Indicates the relative ion intensity observed when N2 gas and Ar gas were used (the maximum value of relative ion intensity was set to 10 in each case).

【0054】図6に示す矢印C点の条件下では、イオン
源のガスガイド管を流れるガス流の上流側のガス圧力は
7気圧(P0=7気圧)である。また、イオン源の外部
の圧力は1気圧(P=1気圧)である。そこで、次に示
す等エントロピー流れに対する関係式を用いると、マッ
ハ数Mを求めることができる。
Under the conditions indicated by the arrow C in FIG. 6, the gas pressure on the upstream side of the gas flow flowing through the gas guide tube of the ion source is 7 atm (P0 = 7 atm). The pressure outside the ion source is 1 atm (P = 1 atm). Therefore, the Mach number M can be obtained by using the following relational expression for the isentropic flow.

【0055】[0055]

【数2】 P0/P={1+0.5(γ−1)M2}**α …(数2) (数2)においてα={γ/(γ−1)}であり、**
はべき乗を示し、γはガスの比熱比であり、N2ガスの
場合は1.4である(参考文献:生井武文、松尾一泰;
圧縮性流体の力学(理工学社、1977)、H.W.L
iepmann,A.Roshko;Elements
of Gasdynamics(John Wile
y & Sons Inc. NY,1960)。(数
2)の関係式を用いてマッハ数Mを求めると、図6中の
矢印で示される点Cにおける特性値F/S=1040m
/sでは、M=1.93と見積もられる。このことか
ら、図6の実験結果はマッハ数Mが2以下の条件下で得
られたものと結論される。
P0 / P = {1 + 0.5 (γ−1) M2} ** α (Expression 2) In Expression 2, α = {γ / (γ−1)}, and **
Is a power, and γ is a specific heat ratio of gas, which is 1.4 in the case of N 2 gas (references: Takefumi Ikui, Kazuyasu Matsuo;
Mechanics of compressible fluids (Rigaku Kogyo, 1977); W. L
iepmann, A .; Roshko; Elements
of Gasdynamics (John Wile
y & Sons Inc. NY, 1960). When the Mach number M is obtained by using the relational expression of (Equation 2), the characteristic value F / S at point C indicated by an arrow in FIG.
/ S, it is estimated that M = 1.93. From this, it is concluded that the experimental results of FIG. 6 were obtained under the condition that the Mach number M was 2 or less.

【0056】気体のような圧縮性流体では、密度変化に
よる屈折率の変化が流体中に存在する。この性質を利用
すると、流れを可視化することができる。そこで、N2
ガスを用いて試料溶液は導入せず、図6中の矢印A、
B、Cで示す特性値F/S=345、691、1040
m/sの条件下でシュリーレン写真を撮影して、(数
2)に基づいてマッハ数Mを求めた。得られる噴出ガス
のシュリーレン写真を、図7に模式的に示す。図7
(a)は図6の点Aでの特性値F/S=345m/sで
得られた噴出ガスのシュリーレン写真の模式図であり、
図7(a)中の左方はイオン源の先端部におけるガス流
れの状態を模式的に示す側面図であり、キャピラリー先
端がイオン源から約0.3mmだけ露出している。噴出
ガスは図7(a)中に示されるキャピラリー先端の周囲
から右方へ流れる。このシュリーレン写真では、ガス流
の輪郭のみがえられる。図6の点B、点Cでの特性値F
/S=691、1040m/sで得られたシュリーレン
写真を図7(b)に模式的に示す。図7(a)と比較し
てガス流中に大きな密度変化に対応する縞模様が顕著に
現われている。これは超音速流で発生する膨張波である
と判断される。点Bでは、キャピラリー先端付近で、超
音速流が発生しマッハ数Mは1以上であると結論され
る。一方、点Aでの特性値F/S=345m/sでは、
縞模様が現われずマッハ数Mは1以下である。このこと
より、図6中の矢印で示されるA点とB点との間、即ち
イオン強度が最大となる特性値F/Sを含む領域にM=
1となる条件が存在することになる。
In a compressible fluid such as a gas, a change in refractive index due to a change in density exists in the fluid. Using this property, the flow can be visualized. So, N2
The sample solution was not introduced using gas, and the arrow A in FIG.
Characteristic values F / S indicated by B and C = 345, 691, 1040
A Schlieren photograph was taken under the condition of m / s, and the Mach number M was obtained based on (Equation 2). FIG. 7 schematically shows a schlieren photograph of the obtained ejected gas. FIG.
(A) is a schematic diagram of a schlieren photograph of the ejected gas obtained at the characteristic value F / S = 345 m / s at the point A in FIG.
The left side in FIG. 7A is a side view schematically showing a gas flow state at the tip of the ion source, and the tip of the capillary is exposed from the ion source by about 0.3 mm. The ejected gas flows rightward from around the tip of the capillary shown in FIG. In this Schlieren photograph, only the outline of the gas flow is obtained. Characteristic value F at points B and C in FIG.
FIG. 7B schematically shows a schlieren photograph obtained at / S = 691, 1040 m / s. Compared to FIG. 7A, a stripe pattern corresponding to a large change in density appears significantly in the gas flow. This is determined to be an expansion wave generated in a supersonic flow. At point B, it is concluded that a supersonic flow occurs near the tip of the capillary and the Mach number M is 1 or more. On the other hand, at the characteristic value F / S = 345 m / s at the point A,
No Mach number M is 1 or less without a stripe pattern. Accordingly, M = M in the region between the point A and the point B indicated by the arrow in FIG. 6, that is, the region including the characteristic value F / S at which the ionic strength is maximized.
The condition that becomes 1 exists.

【0057】図6において、噴出ガスの流速のマッハ数
Mが1以上の超音速の場合には、キャピラリー先端付近
で衝撃波や膨張波が発生し、キャピラリー先端近傍での
圧力が変動する。このため、大きい液滴が生成され易く
なり、イオンの生成に必要な細かな帯電液滴は生成され
にくくなり、観測されるイオン強度が低下すると考えら
れ、さらに、超音速領域では噴出ガスは断熱膨張により
著しく冷却されるため(図6を得る実験では冷却防止の
ためガスガイド管の加熱はしていない)、帯電液滴の気
化が抑制されると考えられるので、図6中の矢印で示さ
れるA点とB点との間、即ちイオン強度が最大となる特
性値F/Sを与える約550m/sがマッハ数M=1と
なる点であると想定される。
In FIG. 6, when the Mach number M of the flow rate of the ejected gas is a supersonic speed of 1 or more, a shock wave or an expansion wave is generated near the tip of the capillary, and the pressure near the tip of the capillary fluctuates. For this reason, large droplets are likely to be generated, and fine charged droplets required for ion generation are unlikely to be generated, and the observed ion intensity is considered to decrease. In addition, in the supersonic region, the jet gas is insulated. It is considered that the droplets are significantly cooled by expansion (the gas guide tube is not heated in order to prevent the cooling in the experiment for obtaining FIG. 6), so that the vaporization of the charged droplets is suppressed. It is assumed that a point between the point A and the point B, that is, about 550 m / s which gives the characteristic value F / S at which the ionic strength is maximum is a point where the Mach number M = 1.

【0058】図6に示した測定結果を得たさいの測定、
装置条件は、キャピラリー先端とサンプリングオリフィ
スの電位を同電位に設定し、ガスガイド管、キャピラリ
ーの温度は、加熱せず、室温である。また、噴出ガスの
特性値F/Sが約550m/sの場合に検出されるイオ
ン強度は、キャピラリー先端とサンプリングオリフィス
間に3kVの高電圧を印加しても変化しない。従って、
図6に示されるイオン強度は、キャピラリーの加熱、キ
ャピラリーに印加され電圧により生成したイオンに基づ
くものではなく、観測されたイオンの生成は、噴出ガス
のみの作用効果によるものであって、本発明のスプレー
イオン化法では、キャピラリー先端に印加された電圧、
加熱の作用効果は必要としていない。さらに、図6の結
果のように、キャピラリーを加熱しない場合でも、以下
に説明するように、従来法に比較して十分なイオン強度
が得られている。即ち、従来のイオン化法では、直径が
10nm以下の帯電液滴の生成は、強電場や加熱を利用
する以外に手段がないと考えられていたが、本発明のソ
ニックスプレー法では、噴出ガスと共に試料溶液を大気
中に噴出させるだけで、直径が10nm以下の帯電液滴
の生成を実現している。
When the measurement results shown in FIG. 6 were obtained,
The apparatus conditions are such that the potential of the capillary tip and the potential of the sampling orifice are set to the same potential, and the temperature of the gas guide tube and the capillary is room temperature without heating. Further, the ion intensity detected when the characteristic value F / S of the ejected gas is about 550 m / s does not change even when a high voltage of 3 kV is applied between the tip of the capillary and the sampling orifice. Therefore,
The ion intensity shown in FIG. 6 is not based on the heating of the capillary and the ions generated by the voltage applied to the capillary, but the observed ion generation is due to the effect of only the ejected gas. In the spray ionization method, the voltage applied to the capillary tip,
No heating effect is required. Further, even when the capillary is not heated as shown in FIG. 6, sufficient ionic strength is obtained as compared with the conventional method, as described below. That is, in the conventional ionization method, generation of charged droplets having a diameter of 10 nm or less was considered to have no means other than using a strong electric field or heating. The generation of charged droplets having a diameter of 10 nm or less is realized only by ejecting the sample solution into the atmosphere.

【0059】一方、ガス流の特性値F/Sを、ガスの噴
出により生成されるイオンの量が無視できる5m/sに
設定し、キャピラリーとサンプリングオリフィスとの間
に3kV程度の高電圧を印加し、静電噴霧現象によりイ
オンを生成するイオンスプレー法の場合に検出されるイ
オン強度は、図6に示すイオン強度の最大値の約1/1
0以下の低い値である。
On the other hand, the characteristic value F / S of the gas flow is set to 5 m / s where the amount of ions generated by gas ejection can be ignored, and a high voltage of about 3 kV is applied between the capillary and the sampling orifice. The ion intensity detected in the case of the ion spray method of generating ions by the electrostatic spraying phenomenon is about 1/1 of the maximum value of the ion intensity shown in FIG.
It is a low value of 0 or less.

【0060】噴出ガスの特性値F/Sを350〜700
m/sの範囲に設定して、従来のイオンスプレー法によ
るイオン強度の約3倍以上のイオン強度が得ることがで
きる。噴出ガスの特性値F/Sを400〜800m/s
の範囲に設定することが好ましく、従来のイオンスプレ
ー法によるイオン強度の約6倍以上のイオン強度が得ら
れる。さらに、噴出ガスの特性値F/Sを500〜60
0m/sの範囲に設定すれば、従来のイオンスプレー法
の10倍以上のイオン強度を得ることができ、最も好ま
しい結果を得ることができる。
The characteristic value F / S of the ejected gas is set to 350 to 700.
By setting the value in the range of m / s, it is possible to obtain an ionic strength of about three times or more the ionic strength by the conventional ion spray method. The characteristic value F / S of the ejected gas is 400 to 800 m / s
Is preferably set in the range, and an ion intensity of about 6 times or more of the ion intensity obtained by the conventional ion spray method can be obtained. Further, the characteristic value F / S of the ejected gas is set to 500 to 60.
If it is set in the range of 0 m / s, it is possible to obtain an ion intensity 10 times or more that of the conventional ion spray method, and it is possible to obtain the most preferable result.

【0061】(5)キャピラリー先端位置に対するサン
プリングオリフイス位置ずれと、イオン強度の関係(図
8)。
(5) Relationship between the displacement of the sampling orifice with respect to the capillary tip position and the ion intensity (FIG. 8).

【0062】キャピラリー5とサンプリングオリフィス
17との間の距離を5mmに保持して、第4の実施例に
おいて説明したように、イオン源の、ガスガイド管の開
口部、キャピラリー5、サンプリングオリフィス17の
それぞれの中心軸を、検出されるイオン強度が最大とな
るように同軸に調整してセットして(この位置を以下の
移動変化の基準の位置(=0)とする)、試料溶液から
のイオン強度を測定する。次いで、イオン源全体の位置
を水平方向に移動変化させて、それぞれの移動位置にお
いて、Gramicidin−Sの2価イオンのイオン
強度(試料溶液は、溶媒が50%メタノール水溶液のG
ramicidin−S溶液(濃度10μM)である)
を検出した結果を図8に示す。図8の中央部の相対イオ
ン強度約2.8の鋭いピークは、この鋭いピークを得た
時のガス流の特性値F/S(550m/s)をさらに大
きくした場合には消失してしまい、かわりに相対イオン
強度が約1.6である、幅の広い鈍ったピークとなって
しまう。イオン源の移動距離が、−1mmおよび0.5
mm付近に小さいピークが出現するが、これらのピーク
は、サンプリングオリフィス17の前のカバー19の穴
(直径2mm)による、噴出ガス流の乱れにより生じた
ものと考えられる。図8に示す結果は、イオン源全体の
位置を垂直方向に移動変化させても同様である。
The distance between the capillary 5 and the sampling orifice 17 is maintained at 5 mm, and the opening of the gas guide tube, the capillary 5, and the sampling orifice 17 of the ion source are explained as described in the fourth embodiment. Each central axis is adjusted and set coaxially so that the detected ion intensity is maximized (this position is set as a reference position (= 0) of the following movement change), and ions from the sample solution are set. Measure strength. Next, the position of the entire ion source is moved and changed in the horizontal direction, and the ionic strength of the divalent ion of Gramicidin-S (the sample solution is the G
ramicidin-S solution (concentration 10 μM))
FIG. 8 shows the result of detection of. The sharp peak having a relative ion intensity of about 2.8 in the center of FIG. 8 disappears when the characteristic value F / S (550 m / s) of the gas flow at the time when the sharp peak is obtained is further increased. Instead, it results in a broad, dull peak with a relative ionic strength of about 1.6. The travel distance of the ion source is -1 mm and 0.5
Small peaks appear in the vicinity of mm, and it is considered that these peaks are caused by turbulence of the jet gas flow due to a hole (2 mm in diameter) of the cover 19 in front of the sampling orifice 17. The results shown in FIG. 8 are the same even when the position of the entire ion source is moved and changed in the vertical direction.

【0063】上記の移動距離、1mmの位置は、キャピ
ラリー5の先端部の中心を頂点とし、キャピラリーの中
心軸を軸とする、頂角、約22.5度を有する直円錐の
底面の円周上にある。即ち、サンプリングオリフィス1
7の中心位置(1mm)は、この円周上にある。同様に
して、移動距離、0.2mmの位置は、キャピラリー5
の先端部の中心を頂点とし、キャピラリーの中心軸を軸
とする、頂角、約4.5度を有する直円錐の底面の円周
上にある。即ち、サンプリングオリフィス17の中心位
置(0.2mm)は、この円周上にある。好ましくは上
記の頂角22.5度を有する、直円錐の底面の円周内部
にサンプリングオリフィスの中心位置を配置することに
より、従来のイオンスプレー法により得られるイオン強
度の約2.5倍以上のイオン強度が得られる。さらに好
ましくは上記の頂角4.5度を有する、直円錐の底面の
円周内部にサンプリングオリフィスの中心位置を配置す
ることにより、従来のイオンスプレー法により得られる
イオン強度の約6倍以上のイオン強度が得られる。
The above-mentioned moving distance of 1 mm corresponds to the circumference of the bottom surface of a straight cone having an apex angle of about 22.5 degrees with the center at the tip of the capillary 5 as the apex and the center axis of the capillary as the axis. It's above. That is, the sampling orifice 1
The center position (1 mm) of 7 is on this circumference. Similarly, the position of the moving distance of 0.2 mm is set to the capillary 5.
Is on the circumference of the bottom surface of a right cone with an apex angle of about 4.5 degrees, with the center of the tip of the apex as the apex and the center axis of the capillary as the axis. That is, the center position (0.2 mm) of the sampling orifice 17 is on this circumference. By arranging the center position of the sampling orifice inside the circumference of the bottom surface of the right cone, preferably having the apex angle of 22.5 degrees, about 2.5 times or more the ion intensity obtained by the conventional ion spray method. Is obtained. More preferably, by arranging the center position of the sampling orifice inside the circumference of the bottom surface of the right cone having the above-mentioned apex angle of 4.5 degrees, the ion intensity obtained by the conventional ion spraying method is about 6 times or more. An ionic strength is obtained.

【0064】さらに、噴出ガスの特性値F/Sを550
m/sから、さらに大きくした超音速の場合でも、従来
のイオンスプレー法により得られるイオン強度の約6倍
以上のイオン強度が得られる。
Further, the characteristic value F / S of the ejected gas is set to 550.
Even in the case of supersonic velocities which are further increased from m / s, an ionic strength of about 6 times or more the ionic strength obtained by the conventional ion spray method can be obtained.

【0065】(6)ガスガイド管の先端からキャピラリ
ーの先端が露出する長さとイオン強度の関係(図9)。
(6) The relationship between the length of the tip of the capillary exposed from the tip of the gas guide tube and the ionic strength (FIG. 9).

【0066】図9に、ガスガイド管先端部7の先端の最
小内径を有する開口部の大気圧面から、キャピラリー5
の最先端が露出する露出長(図2及び図3に示すL)を
変化させたときに検出されるイオン強度を示す。露出長
Lが1.2mm以上では、イオン強度は低下している。
露出長Lが大きくなると、キャピラリーの先端における
ガス流速が実質的に低下して、検出されるイオン強度は
低下する。従って、上記の露出長Lは、−0.25〜
1.0mmに設定することが好ましい。
FIG. 9 shows the capillary 5 from the atmospheric pressure surface of the opening having the minimum inner diameter at the tip of the gas guide tube tip 7.
5 shows the ion intensity detected when the exposure length (L shown in FIGS. 2 and 3) at which the front end of the sample is exposed is changed. When the exposure length L is 1.2 mm or more, the ionic strength decreases.
As the exposure length L increases, the gas flow velocity at the tip of the capillary substantially decreases, and the detected ion intensity decreases. Therefore, the above exposure length L is -0.25 to
Preferably, it is set to 1.0 mm.

【0067】(7)試料溶液濃度とイオン強度の関係
(図10)。
(7) Relationship between sample solution concentration and ionic strength (FIG. 10).

【0068】図10に、Gramicidin−Sの濃
度を変化させたときに検出されるイオン強度を示す。約
1μM以下の低濃度領域では、イオン強度は試料濃度に
対して直線的に変化して増大する。本発明のイオン化法
では、特に約1μM以下の試料溶液の濃度に対して好適
である。約2μM以上の試料濃度では、検出されるイオ
ン強度は、約1μM以下の低濃度領域における直線変化
とは異なる直線変化を示している。約2μM以上の高濃
度領域では試料濃度を変化させてもイオン強度の増加は
あまり変化しない理由は、溶液のpHは5程度であり、
高濃度領域では試料溶液中のほとんどのプロトンが、G
ramicidin−Sに結合しており、試料溶液中の
プロトンの枯渇によると考えられる。
FIG. 10 shows the ion intensity detected when the concentration of Gramicidin-S was changed. In the low concentration region of about 1 μM or less, the ionic strength increases linearly with respect to the sample concentration. The ionization method of the present invention is particularly suitable for a sample solution concentration of about 1 μM or less. At a sample concentration of about 2 μM or more, the detected ionic strength shows a linear change different from a linear change in a low concentration region of about 1 μM or less. In the high concentration region of about 2 μM or more, the reason that the increase in ionic strength does not change much even when the sample concentration is changed is that the pH of the solution is about 5,
In the high concentration region, most of the protons in the sample solution are G
ramicidin-S, which is thought to be due to the depletion of protons in the sample solution.

【0069】(第5の実施例)次に、ガスガイド管の簡
単な製作方法を図11に基づいて説明する。図3に示す
ガスガイド管先端部保持部の変形例を図11に断面図に
より示す。
(Fifth Embodiment) Next, a simple manufacturing method of a gas guide tube will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view showing a modification of the gas guide tube tip holding portion shown in FIG.

【0070】図11では、図3に示す7、15、16の
各部の詳細は図3と同じであり省略した。図11の断面
図から明らかなように、円柱材料を使用して単なる孔開
け加工のみによる簡単な製作方法でガスガイド管先端部
保持部を得ることができる。
In FIG. 11, the details of the components 7, 15, and 16 shown in FIG. 3 are the same as those in FIG. As is clear from the cross-sectional view of FIG. 11, the gas guide tube tip end holding portion can be obtained by a simple manufacturing method using a cylindrical material and only a simple boring process.

【0071】なお、ガスガイド管を構成する各部の材質
は、以上の各実施例において説明した材質以外であって
もよく、各種の金属材料、ガラス材料、セラミックス材
料、さらには、フイラー充填の高分子樹脂材料を使用し
て作成してもよい。
The material of each part constituting the gas guide tube may be other than the materials described in each of the above embodiments, and various kinds of metal materials, glass materials, ceramic materials, and high filler filling. It may be formed using a molecular resin material.

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明によれば、イオン源を構成するキ
ャピラリー等の各部の電位を接地させたまま、噴出ガス
により試料溶液から、効率よくイオンを生成できる。こ
の結果、従来のイオン化法に比較して、イオン源の構造
が単純化され、操作性、安全性が高くなる。また、本発
明のイオン源をキャピラリー電気泳動装置に適用し、キ
ャピラリー電気泳動/質量分析計を構成するさい、上記
のようにキャピラリーの先端を接地電位にできるため、
キャピラリー電気泳動装置では独自に電位を印加でき、
装置全体の構成が単純になり、装置の操作が単純とな
り、操作の安全性も格段に向上する。
According to the present invention, ions can be efficiently generated from a sample solution by a jet gas while the potential of each part such as a capillary constituting an ion source is grounded. As a result, as compared with the conventional ionization method, the structure of the ion source is simplified, and the operability and safety are improved. In addition, when the ion source of the present invention is applied to a capillary electrophoresis apparatus and a capillary electrophoresis / mass spectrometer is configured, the tip of the capillary can be set to the ground potential as described above.
Capillary electrophoresis equipment can apply potential independently,
The configuration of the entire apparatus is simplified, the operation of the apparatus is simplified, and the safety of the operation is significantly improved.

【0073】さらに、従来のイオン化法では、イオンの
生成はキャピラリーやサンプリングオリフィスの周囲の
汚れの影響を大きく受けるが、本発明の、噴出ガスによ
リ試料溶液からイオンを生成する、本発明のソニックス
プレー法では、従来方法とは異なりキャピラリーやサン
プリングオリフィスの周囲の汚れの影響を受けない。
Further, in the conventional ionization method, the generation of ions is greatly affected by dirt around the capillary and the sampling orifice. However, according to the present invention, ions are generated from the sample solution by the ejected gas. Unlike the conventional method, the sonic spray method is not affected by dirt around the capillary or the sampling orifice.

【0074】また、従来のイオン化法では、検出される
イオン強度はサンプリングオリフィスの周囲やキャピラ
リーでの汚れの影響を大きく受けるが、本発明の、ソニ
ックスプレー法では、従来方法とは異なり、検出される
イオン強度はキャピラリー周囲の汚れの影響を受けるこ
となく、サンプリングオリフィスの周囲の汚れにあまり
影響されず、試料の高感度検出が可能であり、再現性が
よい。即ち、キャピラリー先端やガスガイド管を最適な
位置に設定することにより、再現性よく試料溶液からイ
オンを高効率で生成し、検出できる。
In the conventional ionization method, the detected ion intensity is greatly affected by contamination around the sampling orifice and in the capillary. However, in the sonic spray method of the present invention, the detected ion intensity is different from the conventional method. The ionic strength of the sample is not affected by the contamination around the capillary, is not much affected by the contamination around the sampling orifice, enables high-sensitivity detection of the sample, and has good reproducibility. That is, by setting the tip of the capillary and the gas guide tube at the optimum positions, ions can be generated and detected from the sample solution with high reproducibility and high efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の装置の構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an apparatus of the present invention.

【図2】本発明のイオン源の第1の実施例を示す断面
図。
FIG. 2 is a sectional view showing a first embodiment of the ion source of the present invention.

【図3】本発明のイオン源の第2の実施例、およびサン
プリングオリフィスを示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a second embodiment of the ion source of the present invention and a sampling orifice.

【図4】本発明のイオン源を使用して得られた質量スペ
クトル例を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a mass spectrum obtained using the ion source of the present invention.

【図5】試料溶液流量と検出されるイオン強度の関係を
示す図。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a sample solution flow rate and detected ionic strength.

【図6】噴出ガスの特性値F/Sとイオン強度の関係を
示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a characteristic value F / S of ejected gas and ion intensity.

【図7】噴出ガスのシュリーレン写真を模式的に示す
図。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a schlieren photograph of ejected gas.

【図8】キャピラリー先端位置とサンプリングオリフイ
位置との位置ずれと、イオン強度の関係を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a positional deviation between a capillary tip position and a sampling orifice position and ion intensity.

【図9】キャピラリー先端位置の露出長とイオン強度の
関係を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an exposure length at a capillary tip position and an ion intensity.

【図10】試料溶液濃度とイオン強度の関係を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a sample solution concentration and an ionic strength.

【図11】ガスガイド管の簡単な製作方法を説明するた
めの断面図。
FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining a simple manufacturing method of the gas guide tube.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…試料溶液供給部、2…イオン源、3…ガス供給部、
4…流量調節計、5…キャピラリー、6…管、7…ガス
ガイド管先端部、8…ガス導入管、9…ヒーター、10
…ガスガイド管先端部保持部、11…質量分析計、12
…電気泳動用キャピラリー、13…配管、14…混合ジ
ョイント、15…位置調節用治具、16…ネジ、17…
サンプリングオリフィス、18…セラミックヒーター、
19…カバー、20…xyzステージ。
1 ... sample solution supply unit, 2 ... ion source, 3 ... gas supply unit,
4 ... Flow controller, 5 ... Capillary, 6 ... Tube, 7 ... Gas guide tube tip, 8 ... Gas introduction tube, 9 ... Heater, 10
... Gas guide tube tip holder, 11 ... Mass spectrometer, 12
... Capillary for electrophoresis, 13 ... Piping, 14 ... Mixing joint, 15 ... Jig for position adjustment, 16 ... Screw, 17 ...
Sampling orifice, 18 ... ceramic heater,
19 ... cover, 20 ... xyz stage.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 安章 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 小泉 英明 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 梅村 馨 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasuaki Takada 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji City, Tokyo Inside the Central Research Laboratory of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hideaki Koizumi 1-280 Higashi Koikekubo Kokubunji City, Tokyo Hitachi, Ltd. (72) Inventor Kaoru Umemura 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo In-house Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料溶液を送出するキャピラリーと、前記
キャピラリーの先端部にガスを流す開口部を有するガス
ガイド管とを備えたイオン源を用いて、前記キャピラリ
ーの先端部にガス流を形成することにより前記試料溶液
をイオン化するイオン化方法において、前記ガス流の流
量を標準状態(摂氏20度、1気圧)に換算した流量F
と、前記開口部におけるガスの噴出面積Sから定まる特
性値F/Sが350m/s以上700m/s以下である
ことを特徴とするイオン化方法。
1. A gas flow is formed at the tip of a capillary using an ion source having a capillary for delivering a sample solution and a gas guide tube having an opening for flowing gas at the tip of the capillary. In the ionization method for ionizing the sample solution, the flow rate of the gas stream is converted to a standard state (20 degrees Celsius, 1 atm).
And a characteristic value F / S determined from a gas ejection area S at the opening is 350 m / s or more and 700 m / s or less.
【請求項2】外形寸法がdのキャピラリーと、内径寸法
がDである開口部を有するガスガイド管とを有し、前記
キャピラリーの中心軸と前記ガスガイド管の中心軸とが
同軸上に配置されたイオン源を用いて、前記キャピラリ
ーの先端部にガス流を形成することにより前記試料溶液
をイオン化するイオン化方法において、前記ガス流の流
量を標準状態(摂氏20度、1気圧)に換算した流量F
と、前記dとDとを用いてS=π(D2−d2)/4で
定義される面積Sとで定められる特性値F/Sが350
m/s以上700m/s以下であることを特徴とするイ
オン化方法。
2. A capillary having an outer dimension d and a gas guide tube having an opening having an inner diameter D, wherein a central axis of the capillary and a central axis of the gas guide tube are coaxially arranged. In the ionization method in which the sample solution is ionized by forming a gas flow at the tip of the capillary by using the obtained ion source, the flow rate of the gas flow was converted to a standard state (20 degrees Celsius, 1 atmosphere). Flow rate F
And a characteristic value F / S defined by an area S defined by S = π (D2−d2) / 4 using d and D is 350.
An ionization method characterized by being at least m / s and at most 700 m / s.
【請求項3】前記特性値F/Sの範囲が更に500m/
s以上600m/s以下であることを特徴とする謂求項
1または2に記載のイオン化方法。
3. The range of the characteristic value F / S is further 500 m /
3. The ionization method according to claim 1, wherein the ionization method is not less than s and not more than 600 m / s.
【請求項4】請求項1から3のいずれか1項に記載のイ
オン化方法において、前記キャピラリー先端と前記ガス
ガイド管の開口部が一致している場合をゼロとした場合
に、前記ガスガイド管開口部と前記キャピラリー先端と
の距離が−0.25mm以上、+1.0mm以下である
ことを特徴とするイオン化方法。
4. The ionization method according to claim 1, wherein the gas guide tube is provided when the case where the tip of the capillary coincides with the opening of the gas guide tube is set to zero. An ionization method, wherein the distance between the opening and the tip of the capillary is -0.25 mm or more and +1.0 mm or less.
【請求項5】前記キャピラリー先端部に形成されるガス
流の温度は室温以上であることを特徴とする請求項1か
ら4のいずれか1項に記載のイオン化方法。
5. The ionization method according to claim 1, wherein the temperature of the gas flow formed at the tip of the capillary is equal to or higher than room temperature.
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