JP2003521800A - 多重イオン流入オリフィスを通して電子的に割送りを行う並行試料導入電子霧化型質量分析計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数のイオン源を１つの質量分析計に結合するためのインターフェース装置は、複数のイオンビームを生成するための複数のイオン源を有する。イオンビームを質量分析計内に通すための流入口装置が、イオンビームの内の１つを選択して質量分析計に向けて通過させ、他のイオンビームは遮断するための装置または機構として提供される。流出口が質量分析計への接続を提供する。対応する方法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の分野 本発明は質量分析計に関する。さらに詳しくは、本発明は質量分析計のための
イオン源に関し、質量分析計への多重試料入力の取扱いの簡易化に関する。

【０００２】発明の背景 ほとんどの質量分析計は単一試料入力を用い、単一入力質量分析計には極めて
多くの構造及び形状がある。しかし、技術上、試料スループットを高める目的で
質量分析器の並行アレイを有する分析計には参考資料が少なくとも１つ存在する
(米国特許第５，２０６，５０６号；キルヒナー(Kirchner))。しかし、この特許
では１つの質量分析計へのいくつかの試料入力の使用は示唆されておらず、それ
どころか、イオンチャンバからのイオン源はただ１つしかない。複数の薄い穿孔
電極板が数多くの相異なるイオン行路を形成し、複数の電位壁も形成する。すな
わち、イオンは全て同じイオン源からのイオンである。

【０００３】 出願人は、それぞれが個別のイオン源にともなう、２つのイオン流入口をもつ
電子霧化型質量分析計に関する参考文献を少なくとも１つは知っている。ジアン
(Jiang)とモイニ(Moini)は、それぞれが個別のオリフィスで質量分析計チャンバ
に向けられる、２つの電子霧化源をもつシステムを示した(質量分析法及び類縁
課題に関する第４７回ＡＳＭＳ(アメリカ質量分析法学会)会議(米国テキサス州
ダラス(Dallas)，１９９９年)プロシーディング，２５６０〜２５６１ページ)。
この結果、２つのイオンビームが質量分析計に入ることになった。真空システム
において、イオンビームは質量分析計に入る前に合体させられた。この方法の目
的は、検体(分析されるべき化合物)を導入するために第１の霧化器を用い、同時
に質量較正化合物を導入するために第２の霧化器を用いることにあった。ここで
、較正化合物は較正のために１つまたはそれより多い明白なピークを与えるため
に選ばれる。

【０００４】 第２のタイプの多重試料流入口システムが、欧州特許出願第ＥＰ０９６６０２
２Ａ２号でベイトマン(Bateman)等により開示されている。この出願では、質量
分析計システムのスループットを高めるために、いくつかの霧化器が同時に作動
するシステムが述べられている。相異なる試料流がそれぞれの霧化器を通して導
入される。全ての霧化器は質量分析計への単一オリフィスに向けられ、それぞれ
の試料流からのイオンを単一オリフィスを通して質量分析計内に順次にサンプリ
ングできるように、回転する機械式遮断器が用いられる。質量スペクトル情報を
特定の霧化器と関係づけるため、霧化器は遮断器に対して割り送られる。

【０００５】 第３の多重霧化器システムが、アメリカ質量分析法学会プロシーディング(米
国テキサス州ダラス(Dallas)，１９９９年)，４５８〜４５９ページの、シャイ
ダ・シェン(Shida Shen)，ブルース・エイ・アンドリアン・ジュニア(Bruce A.
Andrien Jr.)，マイケル・サンソン(Michael Sanson)及びクレイグ・ホワイトハ
ウス(Craig Whitehouse)による、「電子霧化源のための二重並行プローブ」と題す
る抄録に開示されている。しかし、この文献でも本発明の趣旨におけるデータシ
ステムへの霧化器の割送りはなされていない。すなわち、シェン等は質量分析計
への単一オリフィスを用い、混合されたスペクトルをつくる。このシステムの実
際的用途は、別の霧化器で分析される試料からつくられるイオンの質量較正のた
めに、基準質量として用いるための既知の較正イオンを導入することである。こ
の中途半端な二重霧化器手法について可能性がある別の用途は、定量のように目
的を絞った分析を行う場合である。以下の２つの条件：(１)検体質量が既知であ
り質量分析計により特定的に追跡される；及び(２)追跡される質量が個々の霧化
器毎に異なる；が満足されれば、何らかの実際的用途を得ることができる。これ
は、技術的にはあるタイプの割送りであるが、試料の組成が未知である場合には
、どのイオンがどの試料からのイオンであるかがわからないから有用ではない。

【０００６】本発明の概要 本発明の基本的概念は、装置の生産性を高める目的で、電子霧化型質量分析計
に多重試料を同時に導入する方法である。これを行うためには可能性としていく
つかの方法があり、それらは全て、流入試料を質量分析計でつくられる信号とと
もに割り送るいくつかの手段を提供する。鍵となる概念は“割送り”である。す
なわち、いかなる時点においても、本発明の質量分析計のデータシステムは特定
の質量スペクトルを特定の霧化器(言い換えれば、特定の試料)と関係づけること
ができる。

【０００７】 例えば、どの質量スペクトルがどの霧化器からきたものであるか(言い換えれ
ば、どの質量スペクトルが注入されたどの試料に関係づけられるか)を知るすべ
がないまま、全てが質量分析計に相異なる試料を同時に導入する霧化器のアレイ
を単に取り付けただけでは、データは役に立たないであろう。基本的にデータが
有用となるように、本発明は一度に１つの霧化器からの信号を順次に質量分析計
の検出器に通すことができ、よって確実に特定の質量スペクトルを特定の霧化器
試料に関係づけることができる。試料は、質量分析計内に並行する態様で流入す
る、相異なる流体流に、同じ時点で注入され、それぞれの源からの信号は、試料
の小塊が通過する毎にそれぞれの流れからスペクトルを素早く得るために、迅速
かつ順次に開閉される。

【０００８】 これを行う一方法は、単一の電子霧化噴霧器を利用し、多重弁を利用すること
により所望の試料を電子霧化噴霧器に順次に転流することである。この方法には
そのような弁及びそれぞれの転流期間中の霧化安定化に必要な時間から生じる時
間遅延の問題がある。これらの全てが過大なデューティサイクル低下に寄与する
。さらに、極微量の一試料が配管または霧化器にとどまり次の試料と干渉するメ
モリ効果がおこり得る。これもデューティサイクル低下を大きくするであろう。

【０００９】 第２の方法は、全てが質量分析計イオン源内に同時に液体試料を導入する、電
子霧化噴霧器のアレイを与えることである。それぞれの噴霧器は、イオン生成に
必要な高電圧を、液体に電荷分離を与えるために必要な霧化器に循環的に印加す
ることにより、順次に開閉される。この方法には、高電圧電源の開閉及びそのよ
うな高電圧(キロボルト範囲)の安定化から生じる時間遅延の問題がある。高電圧
開閉のそれぞれの期間中の霧化安定化のための時間遅延もある。これらの全てが
過大なデューティサイクル低下に寄与する。

【００１０】 第３の方法は、全てが同時に質量分析器イオン源内に液体試料を導入する電子
霧化噴霧器のアレイを与え、高電圧を全ての霧化器に常時印加しておくことであ
る。全ての霧化器は、真空システム内へのただ１つのイオン流入開口に向けられ
る。霧化器から放出される荷電微細液滴は、機械式遮断器により偏向される。全
ての霧化器は、その時点で信号が必要な１つの霧化器を除いて、機械的に遮断さ
れる。機械式遮断器は、霧化器と質量分析計の真空システムの流入口オリフィス
との間に配置される；すなわち、機械式遮断器は質量分析器の大気圧領域に配置
される。この方法には、結果的にデューティサイクル低下をもたらす、遮断器の
機械的配置及び霧化器を通して導入され得る液体流における限界から生じる時間
遅延の問題がある。回転する機械式シャッターに過剰な液体が衝突すると、過大
なバックグラウンド干渉が生じるであろう。

【００１１】 第４の、本発明の方法は、与えられた試料からのイオンビームを、そのイオン
ビームが質量分析計の第１のチャンバに入った後に転流するかまたは集束させる
ことである。この場合、霧化器のアレイがイオン流入開口のアレイの周りに配置
され、イオン流入開口は単一の質量分析器の周りに配置される。全ての霧化器は
それぞれの源から試料を同時に導入し、高電圧が全ての霧化器に印加されており
、よって霧化器の全てがイオンを生成し、不安定になることは決してない。それ
ぞれの霧化器からのイオンは全て、それぞれの霧化器に関係づけられたイオン流
入開口を通過して質量分析計の、大気圧にあってもよく、真空チャンバであって
もよい、第１のチャンバに入る。第１のチャンバの中に入ってしまえば、イオン
を容易に、質量分析計から離れる方向に偏向させることも、あるいは質量分析及
び検出のための行路に集束させることもできる。この作業を達成するには(キロ
ボルト範囲より低い)低電圧しか必要ではなく、したがって極めて高速のスイッ
チングが可能になり、デューティサイクル低下を最小限に抑えることができる。
本方法を用いれば、霧化器には電圧が常時印加されているから、霧化器安定化は
問題にはならない。液体霧を転流するための機械式回転器は用いられないから、
液体霧の過負荷による過大なバックグラウンド干渉はおこらないであろう。

【００１２】 本発明の第１の態様にしたがえば、複数のイオン源を質量分析器に結合するた
めのインターフェース装置が提供され、この装置は： 複数のイオンビームを生成するための複数のイオン源； イオンビームを質量分析器に通すための流入口手段； イオンビームの内の１つを選択して質量分析器に通過させ、他のイオンビーム
は遮断するための選択手段；及び 質量分析計への接続のための流出口； を備える。

【００１３】 流入口手段は複数の開口が設けられた壁を備え、それぞれのイオン源が、それ
ぞれの開口に関係づけられ、それぞれの開口に近接して配置されて、イオンがそ
れぞれの開口を通過することが好ましい。

【００１４】 インターフェース装置は装置内に、それぞれの電極がそれぞれのイオン源に関
係づけられた、複数の電極を備え、よって、１つのイオン源からのイオンの質量
分析計への接続のための流出口への通過を可能にし、他のイオン源からのイオン
の通過は阻止するための電圧を電極に印加できることがさらに好ましい。電極は
外部から取り付けることができる。

【００１５】 インターフェース装置は、選択された１つの開口の開放及び他の開口の全ての
閉鎖を可能にするための機構を備え、よって、イオンビームの内の１つを流出口
への通過に対して選択できることが便宜がよい。

【００１６】 上記の機構は、移動可能な、第２の開口が少なくとも１つ設けられた、可動素
子を備え、よって、第２の開口を第１の開口の内の選択された１つと位置合わせ
できることが好ましい。

【００１７】 インターフェース装置は、第１の壁と外部との間のカーテンガスのためのチャ
ンバを定める外壁を備えることができ、外壁には複数の別の開口が設けられる。

【００１８】 装置は、内壁及び第１の壁と内壁との間に定められる中間チャンバを備えるこ
ともできて、内壁は選択されたイオンの質量分析計への通過を可能にする別の開
口が設けられたスキマーを備えることができ、中間チャンバはポンプとの接続の
ためのポートを備えることができる。

【００１９】 イオン源のそれぞれは、電子霧化源を含むことが便宜がよい。

【００２０】 インターフェースは、イオン源を分離する複数のバッフルを備えることが有利
である。

【００２１】 本発明の別の態様は、複数の試料を分析するための方法を提供し、本方法は： (１) 複数のイオンビームを生成するために、複数の試料に複数のイオン源を
通過させるステップ； (２) イオンビームに、質量分析計への接続のための流出口を有する、流入口
手段を通過させるステップ； (３) １つのイオンビームを選択して流出口に向けて通過させるステップ；及
び (４) 流入口手段内で、前記選択された１つのイオンビームを流出口に向けて
通過させ、他のイオンビームの通過は遮断するステップ； を含む。

【００２２】 本方法は、それぞれのイオンビームを定められた時間にわたり次々に選択して
、イオンビームの全てにわたる完全な循環を提供するステップ及びイオンビーム
からの試料の流れの間を連続的に循環するステップを含むことが好ましい。

【００２３】 本方法は： (ａ) イオンビームに第１の壁の開口を通過させるステップ； (ｂ) イオンビームを制御するための電極を提供するステップ；それぞれのイ
オンビームに対して、第１の壁に１つの開口があり、１つの電極がある；及び (ｃ) 流出口に向けて１つのイオンビームを通過させるための電位を１つの電
極に与えるステップ及び他のイオンビームの流出口に向かう通過を阻止するため
の電位を他の電極に与えるステップ； を含むことが有利である。

【００２４】 本方法は、中間チャンバに電極を提供するステップ、中間チャンバを中間気圧
に維持し、質量分析計内を低圧に維持するステップ、及びイオンビームをスキマ
ーを通して中間チャンバから流出口に通過させるステップを含むことができる。

【００２５】 本方法は、イオンビームにカーテンガスチャンバを通過させて中間チャンバに
入れるステップをさらに含むことが好ましい。

【００２６】好ましい実施形態の詳細な説明 本発明のよりよい理解のため、及び本発明をどのように実施に移すことができ
るかをさらに明解に示すため、ここで例として添付図面を参照する。

【００２７】 上述したように、本発明の基本原理は、それぞれの霧化器を通して相異なる試
料が導入される、同時に作動する２つまたはそれより多くの電子霧化イオン源を
有し、大気圧側で試料が互いに分離されたままでいるように霧化器が配置される
ことである。それぞれの霧化器の霧煙は個別の開口でサンプリングされ、それぞ
れの霧化器からのイオンが真空チャンバ内に入ることができる。真空チャンバの
外側または内側のレンズを用いて、いかなる時にも一度に１つの霧化器からのビ
ームしか質量分析計に入らないように、イオンビームの向きが定められる。イオ
ンレンズは、それぞれのイオンビームが短い時間間隔で順次にサンプリングされ
て質量分析計に入るように制御される。すなわち、イオンビームのそれぞれの間
を単に循環することにより、全ての試料を並行して分析できる。一般に循環時間
は例えば１秒とすることができ、よって、４つの試料が(４つの霧化器及び４つ
の開口を用いて)分析される場合には、それぞれの試料は２５０ミリ秒間サンプ
リングされることになろう。

【００２８】 初めに図１を参照すれば、本発明にしたがう装置の第１の実施形態が参照数字
１０で示される。装置１０は、正方配置されて、図１に示されるように向きを定
められた４つの霧化器を備えるが、図１には霧化器Ｓ１，Ｓ３だけが見えており
、他の２つの霧化器は正方形のもう１つの対角線上で対向する一対の頂点を占め
る。それぞれの霧化器はそれぞれの開口１２に近接して配置され、個々の開口は
４つの個別の霧化器に対して１２_１，１２_２，１２_３及び１２_４として識別され
る。図２は開口１２_１〜１２_４の配置を示す。

【００２９】 霧化器を分離し、個々の霧煙の広がりの間の交差汚染すなわち混合を防止する
ため、垂直に交差し、図２に１８で示される軸に沿って会合する、２つのバッフ
ル１４，１６が備えられる。バッフルの上記交差１８は図１にも示される。

【００３０】 図１に戻れば、チャンバ２０に既知の態様でカーテンガスが供給される。この
カーテンガスは次いで、溶媒蒸気等の分析計内への通り抜けを防止するため、矢
印で示されるように開口１２_１〜１２_４を通って流出する。

【００３１】 壁２２がチャンバ２０を中間気圧チャンバ２６から隔てる。壁２２には、４つ
の開口２４_１，２４_２，２４_３及び２４_４があり、それぞれが開口１２_１，１２ _２ ，１２_３及び１２_４のそれぞれ１つと位置合わせされ、それぞれの霧化器と関
係づけられる。

【００３２】 中間気圧チャンバ２６内には、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３及びＶ４で示され、やはり霧
化器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４のそれぞれ１つと関係づけられた４つの電極があ
る。既知の態様で、開口を定めるスキマーコーン３２を備える別の壁３０が中間
フレームを質量分析計の第１チャンバ３４から隔てる。既知の態様で、スキマー
コーン３２を通過するイオンを受け取るためのチャンバ３４に、これらのイオン
を収集して集束するための、四重極ロッドセット等を配置することができる。

【００３３】 開口１２の直径は一般に３ｍｍであり、開口２４の直径は一般に０．２ｍｍで
ある。スキマーコーン３２の直径は一般に２ｍｍである。

【００３４】 チャンバ２６の圧力は一般に１Torr(約１．３３×１０^２Pa)であり、チャンバ
３４の圧力は一般に１０^−２Torr(すなわち１０ｍTorr)(約１．３３Pa)である。

【００３５】 チャンバ３４は一般に、質量分析器を入れた別のチャンバにイオンを集束する
ための、衝突冷却四重極レンズまたはイオンレンズを有することになろう。

【００３６】 図示されるように、中間気圧チャンバ２６は、チャンバ２６内を所望の低圧に
保つためのポンプへの接続２８を有し、適切なポンプ接続がチャンバ３４に、既
知の態様で、備えられることになろう。

【００３７】 さらに、電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３及びＶ４は、以下に詳述されるようにイオン流
を制御するためにこれらの電極にＤＣ電圧を印加するための、制御ユニット(図
示せず)に接続される。

【００３８】 使用時には、霧化器の内の１つからのイオンはコーン３２の通過が許されるか
または促進されるが、他の３つの霧化器からのイオンはコーン３２から離れる方
向に偏向されるように、電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３及びＶ４に電圧が印加される。す
なわち、電極Ｖ１に＋５０Ｖの電圧を印加して開口２４_１を通過する正イオンを
コーン３２の開口に向けて偏向させることができる。このことは、チャンバ３４
が低圧であることによりチャンバ３４を通るガス流が強く、一定になるであろう
ことを考えれば、コーン３２に向かうイオンの集束に役立つであろう。

【００３９】 同時に、電極Ｖ２，Ｖ３及びＶ４には−５０Ｖの電圧を印加して、イオンをコ
ーン３２の開口から引き離す。これにより、霧化器Ｓ１からのイオンだけがチャ
ンバ３４に通り抜け、一方他の３つの霧化器からのイオンはスキマーすなわちコ
ーン３２に到達しないことが保証される。

【００４０】 これらの電圧は、設定された時間にわたり維持してから、次の霧化器からのイ
オンをチャンバ３４に向けて通過させるために切り換えることができる。例えば
、電圧を２５０ミリ秒間維持してから、電極Ｖ２が正電圧となり他の電極は負電
圧となって、第２の霧化器からのイオンを集束させてチャンバ３４に通すように
、電圧を切り換えることができよう。これを２５０ミリ秒毎に繰り返して、４つ
の霧化器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４の間で循環させることができるであろう。こ
の循環は絶えず、すなわち試料が続く限り持続される。これにより、４つの試料
を擬並行態様で分析することが可能になる。

【００４１】 イオンのそれぞれがスキマーすなわちコーン３２から離れる方向に偏向されて
いる間は、試料が失われ、その試料からの情報が得られないことは当然であろう
。したがって、総循環時間は、それぞれの試料における最も速いイベント(例：
クロマトグラフピーク幅)と相反してはならない。一般には、１秒当りにそれぞ
れの試料から１つのスペクトルで十分であろう。よって総循環時間は約１秒とす
べきである。

【００４２】 ４つの霧化器からの試料には、関係すべき必要条件が全くないことにも注意す
べきである。それぞれの試料(ＭＩ(多重イオン)またはＭＲＭ(多重反応モード))
の相異なるｍ／ｚ値を追跡するため、あるいはそれぞれの試料について全質量ス
ペクトルを記録するために、質量分析計を用いることができる。

【００４３】 図１及び２の構成において、処理すべきいくつかの寸法規制問題があることは
当然であろう。すなわち、全霧化器及び、それぞれの霧化器に関係づけられた、
常時、チャンバ２６に接続されてチャンバ２６に抜ける全ての開口により、チャ
ンバ２６に対するポンプ排気要件が重大になり得る。すなわち、ポンプ排気要件
を妥当な条件に保つためには、開口１２_１〜１２_４及び２４_１〜２４_４の大きさ
を単一霧化器装置において対応する開口より小さくする必要が生じ得る。

【００４４】 別の手法は、イオンビームをただ偏向させるのではなく、一度に１つの開口だ
けをイオン及びガスに通らせることである。これにより、真空ポンプを大きくす
ることなく、それぞれの開口を標準的な単開口質量分析計の開口と同じ大きさに
つくることができるであろう。すなわち、それぞれのオリフィスが順次に短時間
(例えば、上記の例では２５０ミリ秒)開かれてから、次のオリフィスが開かれて
いる間は閉じられることになろう。同時に、適切なイオンレンズまたは電極がイ
オンビームを偏向させて質量分析計内に入れるために用いられることになろう。
そのような“パルス化開口”装置は、パルス化分子ビームの形成に用いられる。
分子ビーム機器においては、ニードル弁を短時間開くことにより、中性ガスのパ
ルスが真空チャンバに通される。ガスのパルスが真空チャンバ内でイオン化され
る。同じ原理をイオンビームを通すために用いることができよう。イオンにニー
ドル弁を通過させることは中性ガスを通すほど容易ではないであろうが、少なく
とも原理は確立されている。例えば、ある弁を短時間開けて１つの霧化器からの
イオンとガスを通し、一方で他の弁は閉じておくために、ソレノイドを用いるこ
とができる。あるいは、電圧が印加されたときには離れ(狭いチャネルを形成す
る)、電圧が切られたときには合わさる(オリフィスを閉じる)２枚の平板に短い
電圧パルスを印加することにより、小さな開口を急速に開閉できる。

【００４５】 開口を開閉する上記の原理により、それぞれの試料を大きな開口を通して高感
度で分析することが可能になる。

【００４６】 イオンビーム間の切換えを達成する別の方法は、１つの大きな開口を用いて、
それぞれの霧化器からのビームがオリフィスに向けて次々に転流されるように、
イオンビームを真空チャンバの外側で制御することである。例えば、４つの霧化
器を、４つの霧化器の全てからの霧煙が(例えば、バッフルにより図１及び２に
ある程度示されるように)空間的に分離されるようにして、並行作動させること
ができる。霧化器は、第２のチャンバに通じる４つの開口をもつ中央領域の周り
に配置される。次いでイオンビームが個別にゲート制御され、それぞれの開口を
通って第１のチャンバに入り、イオンは第１のチャンバからさらに質量分析計に
引き入れられる。一度に１つだけのイオン霧煙がサンプリングされ、よって、他
との干渉なしに、それぞれの試料を順次にサンプリングすることが可能となる。
外部ゲート制御を可能にも不可能にもする構成が図３に示される。

【００４７】 図３を参照すれば、本発明の第２の実施形態が参照数字３０で識別される。４
つの霧化器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４がコーン３２の周りに配置される。バッフ
ル(図示せず)は図１及び２のバッフル１４，１６と同様である。図１のバッフル
交差１８についてと同様に、バッフル交差３８が図３に示される。第１のチャン
バ４０がスキマーコーン５０のオリフィス５２に通じている。個々の開口３４_１ ，３４_２，３４_３，３４_４が霧化器Ｓ１’，Ｓ２’，Ｓ３’，Ｓ４’のそれぞれ
のすぐ近くで第１のチャンバに向かって開いている。電極Ｅ１からＥ４がそれぞ
れ、霧化器Ｓ１’，Ｓ２’，Ｓ３’，Ｓ４’に近接して配置され、それぞれのイ
オンをチャンバ４０に向かう適切な開口に向かわせる；チャンバ４０から、真空
がイオンを質量分析計の主チャンバ５４に引き入れる。

【００４８】 使用時には、図３の第２の実施形態の動作は第１の実施形態と同様である。す
なわち、３つの電極Ｅ１からＥ３に電圧が与えられ、イオンの、開口３４_１から
３４_４の内の対応する開口の通過が遮断される。例えば正イオンに対しては、上
記の３つの電極を−５０Ｖに設定して、イオンを引きつけることができ、イオン
は開口３４_１から３４_４の内の対応する開口を避けて通り過ぎる。そこで第４の
電極が正電圧に設定される。チャンバ４０からのガスの流出があり、これは先の
実施形態と同じく、カーテンガスである。電極は、負の場合には、イオンがチャ
ンバ４０に入らず、対応する電極に向かって進むようにバイアスされる。正の電
極に対しては、イオンはスキマーオリフィスに向かい、チャンバ４０に押し込ま
れる。次いで真空が、スキマーコーン３２の開口を通してイオンをチャンバ５４
に引き入れる。

【００４９】 第１の実施形態と同様に、電極Ｅ１からＥ４は、霧化器Ｓ１’からＳ４’のそ
れぞれからのイオンが順次に通過して質量分析計のチャンバ５４内に入るように
、適切なタイミングシーケンスで、循環的に電圧を印加することができる。

【００５０】 上述の２つの実施形態の説明は、正イオンが霧化器で生成されると暗に仮定さ
れていた。負イオンが存在すれば、電極Ｅ１からＥ４の電圧を単に反転させれば
よいだけであることは理解されよう。あるいは、開口が１つの領域から別の領域
に回転しないことを保証する適当な機構を用いることにより、開口を遮断し、ま
た遮断を解除することができる。これにより、１つの試料流の、他の試料流によ
る汚染が防止される。

【００５１】 この構成の別の例が図４に示される。４つの霧化器Ｓ１”，Ｓ２”，Ｓ３”，
Ｓ４”が円筒チャンバ６２の周りに配置され、これらの霧化器は大気圧にある。
開口６４_１，６４_２，６４_３，６４_４が霧化器に対して設けられて、円筒チャン
バ６６に通じている。スキマーコーン６８には質量分析計のチャンバ７０に通じ
るオリフィスがある。開口６４_１から６４_４のそれぞれは、コンピュータで制御
される機械式シャッター(図示せず)により遮断するかまたは遮断を解除すること
ができる。したがって、それぞれの霧化器からの試料は、シャッターを開き、他
のシャッターを閉じることにより個別にサンプリングすることができる。

【００５２】 上記のことを達成する別の方法は、第１のシリンダーすなわちハウジング６２
の内側にもう１つの第２のシリンダーを用いることである。第２のシリンダーは
、１つの開口が開いているときには他の開口が遮断されるような位置に配された
４つの開口を有する。シリンダーは、例えばシリンダーのポートすなわち開口に
おいて、試料を１つの領域から別の霧化器領域内に運ぶほど大きくは回転しない
。また、第２のシリンダーは１つの開口だけを備え、一度に９０°回転して、そ
の開口を開口６４_１から６４_４のそれぞれ１つと位置を合わせることができる。

【００５３】 順次にサンプリングされる多重霧化器により、それぞれの霧化器のデューティ
サイクルは、Ｎを霧化器の数として、１／Ｎになることがわかる。例えば、４つ
の霧化器／開口を用いれば、それぞれの霧化器は２５％の時間でしかサンプリン
グされない。この結果、大きなオリフィスを用いたとしても、それぞれの霧化器
に対して信号対雑音比が下がる。理想的には、それぞれのビームからのイオンを
ビームが質量分析計に入らないでいるときに貯蔵し、貯蔵されたイオンをそのビ
ームがサンプリングされるときに質量分析計に急速にダンプするために、あるト
ラッピング形態が用いられるべきである。ゲブレモント(Guevremont)等により述
べられた(質量分析法及び類縁課題に関する第４７回ＡＳＭＳ会議(米国テキサス
州ダラス(Dallas)，１９９９年)、ＦＡＩＭＡＳとして知られる装置が、数分の
１秒の間大気圧でイオンをトラップできることが示され、イオンを一時的にトラ
ップし、次いで質量分析計と同期させて放出するためにこの装置を用いることが
できた。この方法により、上述した方法のいずれにも付随するデューティサイク
ルの低下が排除されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にしたがう装置の第１の実施形態の、簡略な、軸を含む断面図

【図２】 装置の第１の実施形態の、簡略な、軸に垂直な断面図

【図３】 本発明にしたがう装置の第２の実施形態の、簡略な、軸を含む断面図

【図４】 本発明にしたがう装置の第３の実施形態の、簡略な斜視図

【符号の説明】

１０ インターフェース装置 １２ 開口 １４，１６ バッフル ３２ スキマーコーン ３４ 質量分析計チャンバ Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４ 電極 Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 霧化器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ジョリフ，チャールズ エル カナダ国 エル０ジー １ティー０ オン タリオ州 スコムバーグ アールアール ナンバー３ センター ストリート 93 Ｆターム(参考） 5C038 GH13 HH03

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のイオン源を質量分析計に結合するためのインターフェ
   ース装置において、前記装置が： 複数のイオンビームを生成するための複数のイオン源； 前記複数のイオンビームを前記質量分析計内に通すための流入口手段； 前記複数のイオンビームの内の１つを選択して前記質量分析計に向けて通過さ
   せ、他のイオンビームは遮断するための選択手段；及び 前記質量分析計への接続のための流出口； を備えることを特徴とするインターフェース装置。
2. 【請求項２】 前記流入口手段が複数の開口が設けられた壁を備え、前記複
   数のイオン源のそれぞれが前記複数の開口のそれぞれに関係づけられて、前記そ
   れぞれの開口に近接して配置され、よってイオンが前記それぞれの開口を通過す
   ることを特徴とする請求項１記載のインターフェース装置。
3. 【請求項３】 前記複数の開口内に複数の電極を備え、前記複数の電極のそ
   れぞれは前記複数のイオン源のそれぞれに関係づけられており、前記複数の電極
   に電圧を印加して、前記複数のイオン源の内の１つからのイオンを前記質量分析
   計への接続のための前記流出口に向けて通過させ、他のイオン源からの通過は阻
   止できることを特徴とする請求項２記載のインターフェース装置。
4. 【請求項４】 外部から取り付けられた複数の電極を備えることを特徴とす
   る請求項２記載のインターフェース装置。
5. 【請求項５】 前記複数の開口の内の１つを選択して開き、他の開口は全て
   閉じることを可能とするための機構を備え、前記複数のイオンビームの内の１つ
   を選択して前記流出口に向けて通過させることができることを特徴とする請求項
   ２記載のインターフェース装置。
6. 【請求項６】 前記機構が、可動の、第２の開口が少なくとも１つ設けられ
   た可動素子を備え、前記第２の開口を、前記第１の開口の内の選択された１つと
   位置合わせすることができることを特徴とする請求項５記載のインターフェース
   装置。
7. 【請求項７】 前記第１の壁と外部との間のカーテンガスのためのチャンバ
   を定める外壁を備え、前記外壁には複数の開口が別に設けられていることを特徴
   とする請求項２記載のインターフェース装置。
8. 【請求項８】 内壁及び前記第１の壁と前記内壁との間に定められた中間チ
   ャンバを備えており、前記内壁が選択されたイオンを前記質量分析計に向けて通
   過させる別の開口が設けられたスキマーを備え、前記中間チャンバがポンプへの
   接続のためのポートを備えることを特徴とする請求項３から７のいずれか１項記
   載のインターフェース装置。
9. 【請求項９】 前記イオン源のそれぞれが電子霧化源を含むことを特徴とす
   る請求項３から７のいずれか１項記載のインターフェース装置。
10. 【請求項１０】 前記複数のイオン源を互いに分離する複数のバッフルを備
    えることを特徴とする請求項１記載のインターフェース装置。
11. 【請求項１１】 複数の試料の分析方法において、前記方法が： (１) 複数のイオンビームを生成するために、前記複数の試料に複数のイオン
    源を通過させるステップ； (２) 前記複数のイオンビームに、質量分析計への接続のための流出口を有す
    る流入口手段を通過させるステップ； (３) 前記複数のイオンビームの内の１つを選択して、前記流出口に向けて通
    過させるステップ；及び (４) 前記流入口手段内で、前記選択された１つのイオンビームを前記流出口
    に向けて通過させ、他のイオンビームの通過は遮断するステップ； を含むことを特徴とする方法。
12. 【請求項１２】 前記複数のイオンビームの全ての間の完全な循環を提供す
    るために、前記複数のイオンビームのそれぞれを次々に定められた時間にわたり
    選択するステップ、及び前記イオンビームからの試料流の間を連続的に循環する
    ステップを含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１記載の方法において： (ａ) 前記複数のイオンビームに第１の壁の開口を通過させるステップ； (ｂ) 前記複数のイオンビームを制御するための電極を提供するステップ；前
    記複数のイオンビームのそれぞれに対して、前記第１の壁に１つの開口及び１つ
    の電極がある；及び (ｃ) 前記複数のイオンビームの内の１つを前記流出口に向けて通過させるた
    めに前記電極の内の１つに電位を与えるステップ、及び他の電極には他のイオン
    ビームの前記流出口への通過を阻止するための電位を与えるステップ； を含むことを特徴とする方法。
14. 【請求項１４】 前記電極を中間チャンバに提供するステップ、前記中間チ
    ャンバを中間気圧にまた質量分析計内を低圧に維持するステップ、及びスキマー
    を通して前記イオンビームを前記中間チャンバから前記流出口に向かわせるステ
    ップを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記イオンビームにカーテンガスチャンバを通過させて前
    記中間チャンバに入れるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載
    の方法。
16. 【請求項１６】 外部に電極を提供するステップ、及び前記イオンに中間チ
    ャンバを通過させて前記質量分析計に入れるステップを含むことを特徴とする請
    求項１３記載の方法。
17. 【請求項１７】 少なくとも１つの開口を有する機械式部材を提供するステ
    ップ、及び前記機械式部材を変位させて前記開口を前記第１の開口の内の１つと
    位置合わせして、前記開口及び前記第１の開口の内の前記位置合わせされた１つ
    をイオンに通過させ、同時に他の第１の開口は全て遮断するステップを含むこと
    を特徴とする請求項１３記載の方法。
18. 【請求項１８】 円筒壁に第１の開口を提供するステップ、及び前記円筒壁
    と同軸であって前記円筒壁に対して回転が可能な円筒部材として前記機械式部材
    を提供するステップを含み、前記円筒壁の円周に沿って複数の第１の開口を提供
    するステップ、及び前記複数の第１の開口の内の１つとの位置合わせが可能な１
    つの開口を前記円筒部材に提供するステップを含むことを特徴とする請求項１７
    記載の方法。