JP2010071664A - Device for mass spectrometric analysis, method of preparing the same, laser desorption ionization mass spectrometer using the same - Google Patents

Device for mass spectrometric analysis, method of preparing the same, laser desorption ionization mass spectrometer using the same Download PDF

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    • H01J49/02Details
    • H01J49/04Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
    • H01J49/0409Sample holders or containers
    • H01J49/0418Sample holders or containers for laser desorption, e.g. matrix-assisted laser desorption/ionisation [MALDI] plates or surface enhanced laser desorption/ionisation [SELDI] plates

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser desorption ionization mass spectrometer analysis having high quantitative performance, by reducing a disturbance peak originating in an ionization accelerator, by preventing scattering of unwanted ionization accelerator. <P>SOLUTION: This device for mass spectrometer analysis is used for a laser desorption ionization mass spectrometry of measuring the mass spectra of ionized material to be analyzed. This device has a micro-structure layer, having a plurality of recessed micro-structures, and the opening width of an opening in the recessed micro-structures is set to be smaller than the structure width of the recessed micro-structures. The ionization accelerator is stored in the recessed micro-structures whose outlet is made narrow by making the opening small. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ光照射により被分析物質のマススペクトルを測定するレーザ脱離イオン化質量分析に関するものである。   The present invention relates to laser desorption ionization mass spectrometry in which a mass spectrum of an analyte is measured by laser light irradiation.

物質の同定等に用いられる質量分析方法において、被分析物質を何らかの方法でイオン化し、これに電界あるいは磁界を作用させることにより分離分析し、イオン化された被分析物質のm/z値(ここで、mはイオンの質量を統一原子質量単位で割って得られた無次元量、zはイオン化された被分析物質の電荷の価数である。)に従って分離した後、電気的に検出したマススペクトルから被分析物質の分析を行う方法が知られている。この場合、上記のイオン化の方法としては、電子スプレーイオン化(ElectroSpray Ionization:ESI)法、電界脱離(Field Desorption:FD)法、高速原子衝撃(Fast Atom Bombardment:FAB)法、およびレーザ脱離イオン化(Laser Desorption Ionization:LDI)法等が挙げられる。また、上記の分離分析型としては、磁場偏向型、四重極型、イオントラップ型、および飛行時間(Time-of-Flight:TOF)型等が挙げられる。   In a mass spectrometry method used for identifying a substance or the like, an analyte is ionized by some method, and an electric field or a magnetic field is applied to the analyte to separate and analyze, and an ionized analyte m / z value (here, , M is a dimensionless quantity obtained by dividing the mass of the ion by the unit of atomic mass, and z is the charge valence of the ionized analyte. A method for analyzing an analyte is known. In this case, the ionization method includes an electrospray ionization (ESI) method, a field desorption (FD) method, a fast atom bombardment (FAB) method, and a laser desorption ionization. (Laser Desorption Ionization: LDI) method and the like. Examples of the separation analysis type include a magnetic field deflection type, a quadrupole type, an ion trap type, and a time-of-flight (TOF) type.

通常、質量分析方法は、上記のようなイオン化方法および分離分析型から相性を考慮してそれぞれ1つが選択され、それらが組み合わされることにより行われる。例えば、上記のLDI法およびTOF型を組み合わせたLDI−TOF法は、質量分析用デバイス上に供給された被分析物質にレーザ光を照射して、被分析物質をイオン化すると共にデバイスから脱離させ、この被分析物質を電磁場発生器によって加速させながら所定距離飛行させ、この飛行時間によりイオン化された被分析物質のm/z値を分析するものである(特許文献1)。このLDI−TOF法は、LDI法の特徴(微小領域の測定が可能である等)とTOF型の特徴(高感度検出等)とを併せ持ち広く使用されている。   Usually, mass spectrometry is performed by selecting one from the ionization method and separation analysis type as described above in consideration of the compatibility and combining them. For example, the LDI-TOF method, which combines the above LDI method and the TOF type, irradiates the analyte to be supplied onto the mass spectrometric device with laser light to ionize and desorb the analyte. The analyte is caused to fly a predetermined distance while being accelerated by an electromagnetic field generator, and the m / z value of the analyte ionized by this flight time is analyzed (Patent Document 1). The LDI-TOF method has both the features of the LDI method (measuring a minute region, etc.) and the TOF type features (high sensitivity detection, etc.) and is widely used.

しかしながら、従来のLDI−TOF法では、生体物質(たんぱく質等)や合成樹脂(ナイロン等)等の高分子量の重合物質(ポリマー)が被分析物質である場合に、適用が難しいという問題があった。これは、レーザ光照射によって、ポリマーの脱離・イオン化に加え、ポリマーの分解も同時に発生し、ポリマーのピークが十分な強度で得られないためである。さらに、分解物自体のピークも検出されるため、マススペクトルが複雑になり、その解析が困難になるという弊害も発生していた。ポリマーを分解せずに脱離・イオン化ができれば、マススペクトルの各ピークのm/z値から、分子量だけではなく、繰り返し単位や末端基構造等に関する多くの化学構造的な情報を得ることが可能となる。そのため、ポリマーを分解せずにイオン化するソフトイオン化法の開発が広く進められてきた。   However, the conventional LDI-TOF method has a problem that it is difficult to apply when a high-molecular-weight polymerized substance (polymer) such as a biological substance (protein or the like) or a synthetic resin (nylon or the like) is an analyte. . This is because, by laser light irradiation, in addition to polymer desorption / ionization, polymer decomposition also occurs at the same time, and the polymer peak cannot be obtained with sufficient intensity. Furthermore, since the peak of the decomposition product itself is also detected, the mass spectrum is complicated and the analysis is difficult. If desorption and ionization can be performed without decomposing the polymer, it is possible to obtain a lot of chemical structural information not only on the molecular weight but also on the repeating unit and end group structure from the m / z value of each peak in the mass spectrum. It becomes. Therefore, development of a soft ionization method for ionizing a polymer without decomposing has been widely promoted.

代表的なソフトイオン化法として、マトリックス支援レーザ脱離イオン化(Matrix-Assisted LDI:MALDI)法および表面支援レーザ脱離イオン化(Surface-Assisted LDI:SALDI)法が挙げられる。このMALDI法およびSALDI法は、分子量が1万を超すポリマーの測定も可能であり、被分析物質に対する化学的な影響も少ない分析法として知られている。   Typical soft ionization methods include matrix-assisted laser desorption ionization (Matrix-Assisted LDI: MALDI) method and surface-assisted laser desorption ionization (Surface-Assisted LDI: SALDI) method. The MALDI method and the SALDI method are known as analytical methods that can measure a polymer having a molecular weight exceeding 10,000 and have little chemical influence on an analyte.

MALDI法は、マトリックス剤(シナピン酸やグリセリン等)に被分析物質を混入したものを試料とし、マトリックス剤が吸収した光エネルギーを利用して被分析物質をマトリックス剤と共に気化させ、次いで被分析物質をイオン化させる方法である。このMALDI法では、マトリックス剤が、照射レーザ光のエネルギーを吸収して脱離・イオン化されるため、マトリックス剤に含まれている被分析物質に対する照射レーザ光の影響が軽減される(図14B)。したがって、被分析物質の分解を抑制することができ、高感度で検出を行うことが可能となった。このMALDI法をTOF−MSに適用したMALDI−TOF MSは、生体物質や合成高分子の分野で普及してきており、より高精度な分析を可能とするMALDI−TOF MSが検討されている(特許文献2)。しかし、MALDI法では、被分析物質とマトリックス剤との混晶状態に大きく左右されるため、マトリックス剤の選択および試料調整にノウハウとある程度の試行錯誤が必要であるという課題が存在する。   The MALDI method uses a sample mixed with an analyte in a matrix agent (such as sinapinic acid or glycerin), vaporizes the analyte together with the matrix using the light energy absorbed by the matrix agent, and then the analyte This is a method of ionizing the. In this MALDI method, since the matrix agent absorbs the energy of the irradiation laser beam and is desorbed / ionized, the influence of the irradiation laser beam on the analyte contained in the matrix agent is reduced (FIG. 14B). . Therefore, decomposition of the analyte can be suppressed, and detection can be performed with high sensitivity. MALDI-TOF MS, in which this MALDI method is applied to TOF-MS, has become widespread in the field of biological materials and synthetic polymers, and MALDI-TOF MS that enables more accurate analysis has been studied (patents). Reference 2). However, since the MALDI method greatly depends on the mixed crystal state of the analyte and the matrix agent, there is a problem that know-how and a certain amount of trial and error are required for the selection of the matrix agent and sample preparation.

一方、SALDI法は、被分析物質の脱離・イオン化を支援する機能を有するデバイス表面を利用するものである。例えば、この先駆けとなったのが、DIOS(Desorption/ Ionization On porous Silicon)法である。DIOS法は、上記の機能を有するデバイスとして、ナノメートルレベルの微細構造を有する多孔質シリコン基板を用いている。この多孔質シリコン基板は、シリコンウェハを光照射下のフッ化水素酸溶液中にて電界エッチングする等の方法により、作成することができる。このDIOS法では、このデバイス表面に被分析物質を含む試料溶液を塗布し、レーザ光を照射するだけで、被分析物質を分解せずにイオン化することができる。SALDI法は、MALDI法のように被分析物質とマトリックス剤との混晶状態に左右されることがないため、簡易的かつ定量性の高い分析方法である。しかし、SALDI法は、イオン化効率(或いは検出感度)の面でMALDI法に劣る。このため、SALDI法においてイオン化効率を上げる必要がある場合には、被分析物質のイオン化を促進するイニシエータ剤が用いられている。イニシエータ剤は、マトリックス剤とは異なり被分析物質との混晶を形成せずともイオン化を促進することができるため、イニシエータ剤をデバイス表面に塗布するだけで、容易にイオン化効率を向上させることが可能である。   On the other hand, the SALDI method uses a device surface having a function of supporting desorption / ionization of an analyte. For example, the forerunner of this is the DIOS (Desorption / Ionization On porous Silicon) method. The DIOS method uses a porous silicon substrate having a nanometer-level microstructure as a device having the above functions. This porous silicon substrate can be produced by a method such as electric field etching of a silicon wafer in a hydrofluoric acid solution under light irradiation. In the DIOS method, the analyte can be ionized without being decomposed by simply applying a sample solution containing the analyte on the surface of the device and irradiating it with a laser beam. The SALDI method is a simple and highly quantitative analysis method because it does not depend on the mixed crystal state of the analyte and the matrix agent unlike the MALDI method. However, the SALDI method is inferior to the MALDI method in terms of ionization efficiency (or detection sensitivity). For this reason, when it is necessary to increase the ionization efficiency in the SALDI method, an initiator agent that promotes ionization of the analyte is used. Unlike the matrix agent, the initiator agent can promote ionization without forming a mixed crystal with the analyte, so that the ionization efficiency can be easily improved by simply applying the initiator agent to the device surface. Is possible.

以上のように、被分析物質のイオン化を促進させる役割を果たすマトリックス剤およびイニシエータ剤(以下、これらを総称してイオン化促進剤という。)は、LDI法において非常に重要な役割を果たしている。
特開2004−184137号公報 特開平9−320515号公報
As described above, matrix agents and initiator agents that play a role in promoting ionization of analytes (hereinafter collectively referred to as ionization accelerators) play a very important role in the LDI method.
JP 2004-184137 A JP 9-320515 A

しかしながら、LDI法においてイオン化促進剤を添加した場合、イオン化促進剤由来の妨害ピークが発生するという問題がある。例えば図14Bに示すように、従来のMALDI法では、被分析物質を含まないマトリックス剤のみの飛散イオン(図14B中のI’)が大きな問題となる。通常イオン化促進剤の分子量はおよそ500Da以下であるから、500Da以下の質量領域にイオン化促進剤由来の多数の妨害ピークが発生してしまう。これにより、500Da以下の分子量を持つ被分析物質の分析が非常に困難になってしまう。   However, when an ionization accelerator is added in the LDI method, there is a problem that an interference peak derived from the ionization accelerator occurs. For example, as shown in FIG. 14B, in the conventional MALDI method, scattered ions (I ′ in FIG. 14B) of only the matrix agent that does not contain the analyte are a serious problem. Usually, since the molecular weight of the ionization accelerator is approximately 500 Da or less, many interference peaks derived from the ionization accelerator are generated in a mass region of 500 Da or less. This makes it very difficult to analyze an analyte having a molecular weight of 500 Da or less.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、LDI法において、不要なイオン化促進剤の飛散を防止してイオン化促進剤由来の妨害ピークを低減し、より定量性の高い分析を可能とする質量分析用デバイスおよびその作製方法、並びに、そのデバイスを用いたレーザ脱離イオン化質量分析装置および分析方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and in the LDI method, the scattering of unnecessary ionization accelerators is prevented to reduce interference peaks derived from ionization accelerators, thereby enabling more quantitative analysis. An object of the present invention is to provide a device for mass spectrometry, a method for producing the device, a laser desorption / ionization mass spectrometer using the device, and an analysis method.

上記課題を解決するために、本発明に係る質量分析用デバイスは、
質量分析用デバイスの供給面上に供給された被分析物質を、レーザ光照射により質量分析用デバイスから脱離させ、イオン化された被分析物質のマススペクトルを測定するレーザ脱離イオン化質量分析方法に用いられる質量分析用デバイスにおいて、
複数の凹状微細構造を有する微細構造層を備え、
複数の凹状微細構造が、供給面に開口を有するものであり、
この開口の開口幅が、凹状微細構造の構造幅よりも小さいことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, a device for mass spectrometry according to the present invention comprises:
In a laser desorption ionization mass spectrometry method in which an analyte supplied on a supply surface of a mass spectrometry device is desorbed from the mass spectrometry device by laser light irradiation and a mass spectrum of the ionized analyte is measured. In the device for mass spectrometry used,
Comprising a microstructure layer having a plurality of concave microstructures;
A plurality of concave microstructures have openings in the supply surface;
The opening width of this opening is smaller than the structure width of the concave microstructure.

さらに、本発明に係る質量分析用デバイスにおいて、凹状微細構造は、微細孔であることが好ましい。   Furthermore, in the device for mass spectrometry according to the present invention, the concave microstructure is preferably a micropore.

ここで、「凹状微細構造」とは、供給面に平行な面をx−y平面とし、供給面に垂直な方向をz軸として、y−z平面或いはz−x平面で断面を取ったときに、供給面に対して窪んだ形状(凹状)を確認できる微細構造を意味するものとする。ここで、凹状の微細構造は、チャネル型微細構造(供給面でライン状に延びる凹凸構造が、ストライプ状に繰り返される形状。)であっても、孔型微細構造(供給面の面積に対して比較的小さく限られた領域内で、主に深さ方向に窪んだ形状。いわゆる微細孔。)であってもよい。さらに、凹状の微細構造は、チャネル型微細構造および微細孔の中間的な構造であってもよい。   Here, the “concave microstructure” means that a plane parallel to the supply surface is taken as an xy plane, and a direction perpendicular to the supply surface is taken as a z-axis and a cross section is taken along the yz plane or the zz plane. Furthermore, it shall mean the fine structure which can confirm the shape (concave shape) hollow with respect to the supply surface. Here, even if the concave microstructure is a channel-type microstructure (a shape in which the concavo-convex structure extending in a line shape on the supply surface is repeated in a stripe shape), the hole-shaped microstructure (with respect to the area of the supply surface) In a relatively small and limited region, it may be a shape that is mainly recessed in the depth direction (so-called micropores). Furthermore, the concave microstructure may be an intermediate structure between a channel-type microstructure and a micropore.

「凹状微細構造の構造幅」とは、x−y平面に平行な方向における窪んだ形状の幅を意味するものとする。例えば、凹状微細構造がチャネル型微細構造の場合には、構造幅は、凹凸構造のラインに垂直な方向における凹部の幅(チャネル幅)を意味し、凹状微細構造が微細孔の場合には、構造幅は、微細孔の径の長さ(孔径)を意味する。   The “structural width of the concave microstructure” means a width of a concave shape in a direction parallel to the xy plane. For example, when the concave microstructure is a channel-type microstructure, the structure width means the width of the recess (channel width) in the direction perpendicular to the line of the concavo-convex structure, and when the concave microstructure is a micropore, The structure width means the length of the fine hole diameter (hole diameter).

「開口幅」とは、凹状微細構造の構造幅と平行な方向における開口の長さを意味するものとする。例えば、凹状微細構造がチャネル型微細構造の場合には、開口幅は、チャネル幅と平行な方向における開口の長さを意味し、凹状微細構造が微細孔の場合には、開口幅は、孔径と平行な方向における開口の径の長さ(口径)を意味する。   The “opening width” means the length of the opening in a direction parallel to the structure width of the concave microstructure. For example, when the concave microstructure is a channel-type microstructure, the opening width means the length of the opening in a direction parallel to the channel width, and when the concave microstructure is a fine hole, the opening width is the hole diameter. Means the length (diameter) of the diameter of the opening in the direction parallel to.

さらに、微細孔は、被分析物質のイオン化を促進するイオン化促進剤を貯留するものであることが好ましい。   Furthermore, the micropores preferably store an ionization accelerator that promotes ionization of the analyte.

ここで、「イオン化促進剤」とは、LDI法において被分析物質のイオン化を促進するために添加される材料を意味するものとする。ここで、いわゆるマトリックス剤やイニシエータ剤は、イオン化促進剤に含まれるものとする。   Here, the “ionization promoter” means a material added to promote ionization of an analyte in the LDI method. Here, the so-called matrix agent and initiator agent are included in the ionization accelerator.

そして、供給面がある側と反対側の多孔質層の面に隣接する断熱層を備えることが好ましい。   And it is preferable to provide the heat insulation layer adjacent to the surface of the porous layer on the opposite side to the side with a supply surface.

ここで、「断熱層」とは、微細構造層の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する層を意味するものとする。   Here, the “heat insulating layer” means a layer having a thermal conductivity lower than that of the microstructure layer.

また、供給面がある側と反対側の質量分析用デバイスの表面に金属層を備えること好ましい。   Moreover, it is preferable to provide a metal layer on the surface of the device for mass spectrometry opposite to the side where the supply surface is present.

さらに、本発明に係る質量分析用デバイスの作製方法は、
質量分析用デバイス上に供給された被分析物質を、レーザ光照射により質量分析用デバイスから脱離させ、イオン化された被分析物質のマススペクトルを測定するレーザ脱離イオン化質量分析方法に用いられる質量分析用デバイスの作製方法において、
微細構造層前駆体の一つの面に開口を有するように、複数の凹状微細構造を形成し、
被覆材料を1以上の方向から、上記開口がある面に対して斜め蒸着することを特徴とするものである。
Furthermore, a method for producing a device for mass spectrometry according to the present invention includes:
Mass used in a laser desorption ionization mass spectrometry method in which an analyte supplied on a device for mass spectrometry is desorbed from the device for mass analysis by laser light irradiation and a mass spectrum of the ionized analyte is measured. In the method for producing an analytical device,
Forming a plurality of concave microstructures so as to have openings in one surface of the microstructure layer precursor;
The coating material is obliquely deposited from one or more directions with respect to the surface having the opening.

ここで、「微細構造層前駆体」とは、微細構造層の基となる物体を意味するものとする。   Here, the “fine structure layer precursor” means an object that is a basis of the fine structure layer.

そして、本発明に係る質量分析用デバイスの作製方法において、
微細構造層前駆体は、被陽極酸化物質であり、
複数の凹状微細構造として、被陽極酸化物質に陽極酸化処理を施すことにより、陽極酸化処理を施した陽極酸化面に開口を有する複数の微細孔を形成することが好ましい。
And, in a method for producing a device for mass spectrometry according to the present invention,
The microstructure layer precursor is an anodized material,
As a plurality of concave microstructures, it is preferable to form a plurality of micropores having openings on the anodized surface subjected to the anodization treatment by subjecting the material to be anodized to anodization.

また、斜め蒸着を行った後に、複数の凹状微細構造にエッチング処理を施すことが好ましい。   Moreover, it is preferable to perform an etching process on the plurality of concave microstructures after performing oblique vapor deposition.

さらに、本発明に係るレーザ脱離イオン化質量分析装置は、
上記に記載の質量分析用デバイスと、
質量分析用デバイス上に供給された被分析物質に、レーザ光を照射するレーザ光源と、
質量分析用デバイスを支持するデバイス支持部と、
レーザ光の照射により、質量分析用デバイスから脱離されイオン化された被分析物質を、イオン化された被分析物質のm/z値に応じて分離する分析部と、
イオン化された被分析物質を検出する検出部と、
検出部によって得られた検出データに基づいて、イオン化された被分析物質のマススペクトルを形成するデータ処理部とを備えることを特徴とするものである。
Furthermore, the laser desorption ionization mass spectrometer according to the present invention is:
A device for mass spectrometry as described above;
A laser light source for irradiating the analyte supplied on the device for mass spectrometry with laser light;
A device support for supporting the device for mass spectrometry;
An analysis unit that separates an ionized analyte that has been desorbed and ionized from the device for mass spectrometry by laser light irradiation according to the m / z value of the ionized analyte;
A detection unit for detecting the ionized analyte;
And a data processing unit that forms a mass spectrum of the ionized analyte based on the detection data obtained by the detection unit.

さらに、本発明に係るレーザ脱離イオン化質量分析方法は、
上記に記載の質量分析用デバイスを用いて、
質量分析用デバイス上に供給された被分析物質を、レーザ光照射により質量分析用デバイスから脱離およびイオン化させ、
イオン化された被分析物質のm/z値に応じて、イオン化された被分析物質を分離して検出し、
検出によって得られた検出データに基づいて、イオン化された被分析物質のマススペクトルを形成することを特徴とするものである。
Furthermore, the laser desorption ionization mass spectrometry method according to the present invention includes:
Using the device for mass spectrometry described above,
Analyte the substance supplied on the device for mass spectrometry is desorbed and ionized from the device for mass spectrometry by laser light irradiation,
According to the m / z value of the ionized analyte, the ionized analyte is separated and detected,
Based on the detection data obtained by the detection, a mass spectrum of the ionized analyte is formed.

ここで、mはイオンの質量を統一原子質量単位で割って得られた無次元量、zはイオン化された被分析物質の電荷の価数である。   Here, m is a dimensionless quantity obtained by dividing the mass of the ion by the unit of unified atomic mass, and z is the valence of the charge of the ionized analyte.

本発明による質量分析用デバイスは、凹状微細構造を有し、かつ凹状微細構造の開口幅が凹状微細構造の構造幅よりも小さくなるように構成されている。したがって、LDI法においてイオン化促進剤を凹状微細構造内に貯留することにより、レーザ照射による不要なイオン化促進剤の飛散を防止することが可能となる。これにより、イオン化促進剤由来の妨害ピークを低減することができ、定量性の高い質量分析が可能となる。   The device for mass spectrometry according to the present invention has a concave microstructure and is configured such that the opening width of the concave microstructure is smaller than the structural width of the concave microstructure. Therefore, by storing the ionization accelerator in the concave microstructure in the LDI method, it is possible to prevent unnecessary scattering of the ionization accelerator due to laser irradiation. Thereby, the interference peak derived from an ionization promoter can be reduced, and mass spectrometry with high quantitative property is attained.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。   Hereinafter, although an embodiment of the present invention is described using a drawing, the present invention is not limited to this.

「質量分析用デバイスおよびその作製方法」
<質量分析用デバイスの第1の実施形態>
まず、本実施形態に係る質量分析用デバイス10の構成について説明する。図1Aおよび図1Bは、それぞれ本実施形態に係る質量分析用デバイス10の全体構成を示す概略斜視図および概略正面図である。そして、図1Cは、質量分析用デバイス10の凹状微細構造内にイオン化促進剤が充填された状態を示す概略正面図である。
"Device for mass spectrometry and its fabrication method"
<First Embodiment of Device for Mass Spectrometry>
First, the configuration of the mass spectrometry device 10 according to the present embodiment will be described. FIG. 1A and FIG. 1B are a schematic perspective view and a schematic front view showing the overall configuration of the mass spectrometry device 10 according to the present embodiment, respectively. FIG. 1C is a schematic front view showing a state in which the ionization accelerator is filled in the concave microstructure of the device 10 for mass spectrometry.

図1Aおよび図1Bに示すように、質量分析用デバイス10は、金属層11と、この金属層上に形成された、凹状微細構造を有する微細構造層12と、微細構造層12上に形成された、微細孔15aの開口15bを絞る突出部14aを有する被覆層14とを備えている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, a mass spectrometry device 10 is formed on a metal layer 11, a microstructure layer 12 having a concave microstructure formed on the metal layer, and a microstructure layer 12. And a coating layer 14 having a protruding portion 14a for narrowing the opening 15b of the fine hole 15a.

金属層11および微細構造層12は、被陽極酸化物質を陽極酸化することによって得られる多孔質酸化物質である。図2Aおよび図2Bに示すように、被陽極酸化物質90(微細構造層前駆体)を陽極酸化すると、表面からこの面に対して略垂直方向に酸化反応が進行し、陽極酸化皮膜12が生成される。また、図2Bに示すように、陽極酸化により生成される陽極酸化皮膜12は、例えば平面視的に略正六角形状の多数の微細柱状体が隙間なく配列した構造を有するものとなる。各微細柱状体の略中心部には、表面から深さ方向に略ストレートに延びる非貫通型の微細孔15aが開孔される。また、各微細柱状体の底面は丸みを帯びた形状となる。すなわち、多孔質酸化物質13は、酸化の進行していない無孔質な下層11と多孔質な上層12からなっている。本実施形態において、上記微細孔15aが本発明における凹状微細構造であり、上記陽極酸化皮膜12が本発明における微細構造層であり、被陽極酸化物質90のうち非陽極酸化部分11が金属層である。また、被陽極酸化物質90の形状は特に制限されず、板状等が好ましい。さらに、支持体の上に被陽極酸化物質90が層状に成膜されたものなど、支持体付きの形態で用いることも差し支えない。   The metal layer 11 and the microstructure layer 12 are porous oxidized materials obtained by anodizing the anodized material. As shown in FIGS. 2A and 2B, when the anodized material 90 (fine structure layer precursor) is anodized, an oxidation reaction proceeds from the surface in a direction substantially perpendicular to the surface, and an anodized film 12 is formed. Is done. Further, as shown in FIG. 2B, the anodic oxide film 12 produced by anodic oxidation has a structure in which a number of fine columnar bodies having a substantially regular hexagonal shape are arranged without gaps, for example, in plan view. A non-penetrating fine hole 15a extending substantially straight from the surface in the depth direction is opened at a substantially central portion of each fine columnar body. Further, the bottom surface of each fine columnar body has a rounded shape. That is, the porous oxide material 13 is composed of a non-porous lower layer 11 and a porous upper layer 12 that have not been oxidized. In the present embodiment, the fine holes 15a are concave microstructures in the present invention, the anodized film 12 is a microstructure layer in the present invention, and the non-anodized portion 11 of the anodized material 90 is a metal layer. is there. The shape of the anodized material 90 is not particularly limited, and a plate shape or the like is preferable. Further, it may be used in a form with a support, such as a layer in which the anodized material 90 is formed on the support.

多孔質酸化物質13としては、Alを主成分とする金属体(被陽極酸化物質)の一部を陽極酸化することによって得られる多孔質アルミナ(Al2O3)がよく知られている。しかしながら、被陽極酸化物質90の材料は、特に制限されるものではなく、陽極酸化可能なものであれば、任意の材料が使用できる。例えば、Al以外では、Si、Ti、Ta、Hf、Zr、In、Zn等が使用できる。また、被陽極酸化物質90は、陽極酸化可能な材料を2種以上含むものであってもよい。用いる被陽極酸化物質90の種類によって、形成される微細孔15aの平面パターンは変わるが、平面視略同一形状の微細孔15aが隣接して配列した構造が形成されることには変わりない。   As the porous oxide substance 13, porous alumina (Al2O3) obtained by anodizing a part of a metal body (anodized substance) mainly composed of Al is well known. However, the material of the anodized substance 90 is not particularly limited, and any material can be used as long as it can be anodized. For example, other than Al, Si, Ti, Ta, Hf, Zr, In, Zn, etc. can be used. Further, the anodized substance 90 may include two or more materials that can be anodized. Although the planar pattern of the fine holes 15a to be formed varies depending on the type of the anodized material 90 to be used, a structure in which the fine holes 15a having substantially the same shape in plan view are arranged adjacent to each other is not changed.

微細孔15aは、本発明においてイオン化促進剤の貯留部となる。本実施形態において図1Bに示すように、凹状微細構造の構造幅は、微細孔15aの孔径W1である。また、微細孔15aは、多孔質酸化物質13の上面13s(図2B)上に被覆層14が形成されていることにより、この被覆層14の上面14sに開口15bを有している。そして、この開口15bの口径W2が、本発明における開口幅である。さらに、図1Bに示すように、微細孔15aの上部において被覆層14の一部14aが入り込むように、被覆層14が形成されているため、口径W2が孔径W1よりも小さくなるように形成されている。すなわち、微細孔15aの開口15bは、微細孔15aの上部に入り込んだ被覆層14の一部である突出部14aによって、口径W2を絞られている。ここで、本実施形態においては、基本的に陽極酸化によって形成された時点の開口(図2B中の15c)の長さおよび突出部14aの厚さによって、口径W2の値が決まる。したがって、口径W2の値は、陽極酸化或いは斜め蒸着の条件によって調整することができる。そして、微細孔15aの断面形状、孔径や隣接する微細孔同士の配列ピッチは、陽極酸化条件により制御することができ、特に制限されるものではない。通常、互いに隣接する微細孔15a同士のピッチは10〜500nmの範囲で、また微細孔15aの孔径W1は、5〜400nmの範囲でそれぞれ制御可能である。特開2001−9800号公報や特開2001−138300号公報には、微細孔の形成位置や孔径をより細かく制御する方法が開示されている。これらの方法を用いることにより、上記範囲内において任意の孔径及び深さを有する微細孔を略規則的に配列形成することができる。   The micropores 15a serve as a reservoir for ionization promoters in the present invention. In this embodiment, as shown in FIG. 1B, the structure width of the concave microstructure is the hole diameter W1 of the microhole 15a. The micropore 15a has an opening 15b on the upper surface 14s of the coating layer 14 by forming the coating layer 14 on the upper surface 13s (FIG. 2B) of the porous oxide material 13. The aperture W2 of the opening 15b is the opening width in the present invention. Further, as shown in FIG. 1B, since the coating layer 14 is formed so that a part 14a of the coating layer 14 enters in the upper part of the fine hole 15a, the diameter W2 is formed to be smaller than the hole diameter W1. ing. That is, the diameter W2 of the opening 15b of the minute hole 15a is narrowed by the protruding portion 14a that is a part of the coating layer 14 that has entered the upper part of the minute hole 15a. Here, in the present embodiment, the value of the aperture W2 is basically determined by the length of the opening (15c in FIG. 2B) and the thickness of the protruding portion 14a at the time of being formed by anodic oxidation. Therefore, the value of the diameter W2 can be adjusted by the conditions of anodization or oblique vapor deposition. And the cross-sectional shape of the microhole 15a, the hole diameter, and the arrangement pitch of adjacent micropores can be controlled by anodizing conditions, and are not particularly limited. Usually, the pitch between adjacent fine holes 15a can be controlled in the range of 10 to 500 nm, and the hole diameter W1 of the fine holes 15a can be controlled in the range of 5 to 400 nm. Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-9800 and 2001-138300 disclose methods for finely controlling the formation position and the hole diameter of fine holes. By using these methods, the micropores having an arbitrary pore diameter and depth within the above range can be arranged almost regularly.

被覆層14は、その一部14aが微細孔15aの上部において入り込むように、多孔質酸化物質13の上面13s上に形成されており、微細孔15aの開口を狭める機能を果たしている。また、本実施形態においては、被覆層14の上面14sが質量分析用デバイス10の試料供給面10sとなる。被覆層14の材料は、特に制限されるものではなく、金属材料、半導体材料および高分子材料等を用いることができる。例えば、被覆層14の材料を金属材料とした場合には、開口15bにおける被覆層14のエッジ等で、プラズモンによる電場増強効果を得ることもできる。この場合、金属材料としては、プラズモンを効率よく誘起する観点から、Au,Ag,Cu,Pt,Ni,Ti等が挙げられ、電場増強効果の高いAu,Ag等が特に好ましい。   The coating layer 14 is formed on the upper surface 13s of the porous oxide material 13 so that a part 14a thereof enters the upper part of the fine hole 15a, and functions to narrow the opening of the fine hole 15a. In the present embodiment, the upper surface 14 s of the coating layer 14 becomes the sample supply surface 10 s of the device for mass spectrometry 10. The material of the coating layer 14 is not particularly limited, and a metal material, a semiconductor material, a polymer material, or the like can be used. For example, when the material of the coating layer 14 is a metal material, an electric field enhancement effect by plasmons can be obtained at the edge of the coating layer 14 in the opening 15b. In this case, examples of the metal material include Au, Ag, Cu, Pt, Ni, Ti and the like from the viewpoint of efficiently inducing plasmon, and Au, Ag, and the like having a high electric field enhancing effect are particularly preferable.

イオン化促進剤Iは、レーザ光の照射により被分析物質にプロトンやエネルギーを供与して被分析物質のイオン化を促進させるものであり、かかる機能を有していれば特に制限されない。生体物質(たんぱく質等)や合成樹脂(ナイロン等)等の高分子量の重合物質(ポリマー)が被分析物質である場合に、文献Nature Vol.449 1033-1037 (2007)に記載(Supplementary Information、16頁)されている、ビス(トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロオクチル)テトラメチル-ジシロキサン、1,3-ジオクチルテトラメチルジシロキサン、1,3-ビス(ヒドロキシブチル)テトラメチルジシロキサン、1,3-ビス(3-カルボキシプロピル)テトラメチルジシロキサン等の有機ケイ素化合物が好ましい。その他のイオン化促進剤としては、カーボンナノチューブ、基質、フラーレン等が挙げられる。また、ニコチン酸、ピコリン酸、3-ヒドロキシピコリン酸、3-アミノピコリン酸、2,5-ジヒドロキシ安息香酸、α-シアノ-4-ヒドロキシ桂皮酸、シナピン酸、2-(4-ヒドロキシフェニルアゾ)安息香酸、2-メルカプトベンゾチアゾール、5-クロロ-2-メルカプトベンゾチアゾール、2,6-ジヒドロキシアセトフェノン、2,4,6-トリヒドロキシアセトフェノン、ジスラノール、ベンゾ[a]ピレン、9-ニトロアントラセン、2-[(2E)-3-(4-tret-ブチルフェニル)-2-メチルプロプ-2-エニリデン]マロノ二トリルなどのMALDI法で用いられるいわゆるマトリックス剤もイオン化促進剤Iとして使用してもよい。イオン化促進剤Iは、1種類の化合物を用いてもよく、また、2種以上の化合物の混合物や積層体として用いてもよい。   The ionization accelerator I is not particularly limited as long as it has such a function by accelerating ionization of the analyte by supplying protons and energy to the analyte by irradiation with laser light. Documented in the literature Nature Vol. 449 1033-1037 (2007) when a high molecular weight polymer (polymer) such as biological material (protein, etc.) or synthetic resin (nylon, etc.) is the analyte (Supplementary Information, 16 Bis (tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl) tetramethyl-disiloxane, 1,3-dioctyltetramethyldisiloxane, 1,3-bis (hydroxybutyl) tetramethyl Organosilicon compounds such as disiloxane and 1,3-bis (3-carboxypropyl) tetramethyldisiloxane are preferred. Other ionization accelerators include carbon nanotubes, substrates, fullerenes and the like. Nicotinic acid, picolinic acid, 3-hydroxypicolinic acid, 3-aminopicolinic acid, 2,5-dihydroxybenzoic acid, α-cyano-4-hydroxycinnamic acid, sinapinic acid, 2- (4-hydroxyphenylazo) Benzoic acid, 2-mercaptobenzothiazole, 5-chloro-2-mercaptobenzothiazole, 2,6-dihydroxyacetophenone, 2,4,6-trihydroxyacetophenone, disranol, benzo [a] pyrene, 9-nitroanthracene, 2 A so-called matrix agent used in the MALDI method such as-[(2E) -3- (4-tret-butylphenyl) -2-methylprop-2-enylidene] malononitryl may also be used as the ionization accelerator I. As the ionization accelerator I, one type of compound may be used, or a mixture or laminate of two or more types of compounds may be used.

次に、質量分析用デバイス10の作製方法について、図2A〜図4を用いて説明する。   Next, a method for manufacturing the mass spectrometry device 10 will be described with reference to FIGS.

質量分析用デバイス10の作製方法は、被陽極酸化物質90(図2A)の一面90sから陽極酸化を進行させることにより、被陽極酸化物質90を基に、微細孔15aを有する陽極酸化皮膜12と非陽極酸化部分11とからなる多孔質酸化物質13を形成し(図2B)、この多孔質酸化物質13の開口面13sに対して被覆材料を1以上の方向から斜め蒸着することにより(図3Aおよび図3B)、一部14aが微細孔15aに入り込むように被覆層14を形成するものである。   The device 10 for mass spectrometry includes an anodized film 12 having a fine hole 15a based on the anodized material 90 by causing anodization to proceed from one surface 90s of the anodized material 90 (FIG. 2A). A porous oxide material 13 composed of the non-anodized portion 11 is formed (FIG. 2B), and a coating material is obliquely deposited from one or more directions on the opening surface 13s of the porous oxide material 13 (FIG. 3A). 3B), the coating layer 14 is formed so that a part 14a enters the fine hole 15a.

陽極酸化処理は、例えば、被陽極酸化物質90を陽極とし、カーボンやアルミニウム等を陰極(対向電極)として、これらを陽極酸化用の電解液に浸漬し、陽極と陰極の間に電圧を印加することで実施できる。陽極酸化皮膜12の皮膜構造は、電解液の種類、電流密度および液温等の条件により異なるため、通常電解液は、多孔質型(ポーラス型)の処理か、或いは無孔質型(バリヤー型)の処理かによって適宜選択される。一般的に、皮膜溶解性の高い電解液で処理を行うと多孔質型の皮膜が生成する。多孔質型の電解液としては、特に制限されず、硫酸、シュウ酸、リン酸、クロム酸、スルファミン酸およびベンゼンスルホン酸等を用いることができる。また、これらの酸の2以上を含む酸性電解液が好ましい。   In the anodizing treatment, for example, the material to be anodized 90 is used as an anode, carbon or aluminum is used as a cathode (counter electrode), these are immersed in an anodizing electrolyte, and a voltage is applied between the anode and the cathode. Can be implemented. Since the film structure of the anodic oxide film 12 varies depending on conditions such as the type of electrolytic solution, current density, and liquid temperature, the electrolytic solution is usually treated with a porous type (porous type) or non-porous type (barrier type). ) Is selected as appropriate. Generally, when a treatment is performed with an electrolytic solution having a high film solubility, a porous film is formed. The porous electrolyte is not particularly limited, and sulfuric acid, oxalic acid, phosphoric acid, chromic acid, sulfamic acid, benzenesulfonic acid, and the like can be used. Moreover, the acidic electrolyte solution containing 2 or more of these acids is preferable.

例えば、被陽極酸化物質90としてAlを陽極酸化すると、図2Bに示すように、表面90s(図示上面)から略垂直方向に酸化反応が進行し、微細孔15aを有するアルミナ層12(陽極酸化皮膜)が生成される。この場合、このアルミナ層12が本発明における微細構造層となる。陽極酸化により生成されるアルミナ層12は、平面視略正六角形状の微細柱状体が隣接して配列した構造を有するものとなる。各微細柱状体の略中心部には、多孔質酸化物質13の上面13sから深さ方向に微細孔15aが開孔される。また、各微細孔15aおよび微細柱状体の底面は、図示する如く、丸みを帯びた形状を有する。陽極酸化により生成されるアルミナ層12の構造は、益田秀樹、「陽極酸化法によるメソポーラスアルミナの調製と機能材料としての応用」、材料技術Vol.15,No.10、1997年、p.34等に記載されている。陽極酸化処理の条件は、被陽極酸化物質90の材料、陽極酸化を行う深さおよび微細孔15aの形状等を考慮し適宜設計すればよい。電解液としてシュウ酸を用いる場合、好適な条件例としては、電解液濃度0.5M、液温15℃、印加電圧40Vが挙げられる。電解時間を変えることで、任意の層厚のアルミナ層12を生成できる。陽極酸化前の被陽極酸化物質90の厚さを生成されるアルミナ層12よりも厚く設定した場合には、非陽極酸化部分11が残り、この非陽極酸化部分11が金属層となる。このようにして、微細孔15aを有する陽極酸化皮膜12と非陽極酸化部分11とからなる多孔質酸化物質13を形成することができる。   For example, when Al is anodized as the anodized material 90, as shown in FIG. 2B, the oxidation reaction proceeds in a substantially vertical direction from the surface 90s (upper surface in the figure), and the alumina layer 12 (anodized film) having the fine holes 15a is obtained. ) Is generated. In this case, the alumina layer 12 becomes the microstructure layer in the present invention. The alumina layer 12 produced by anodization has a structure in which fine columnar bodies having a substantially regular hexagonal shape in plan view are arranged adjacent to each other. A minute hole 15 a is opened in the depth direction from the upper surface 13 s of the porous oxide material 13 at a substantially central portion of each fine columnar body. Further, the bottoms of the micro holes 15a and the micro columnar bodies have rounded shapes as shown in the drawing. The structure of the alumina layer 12 produced by anodization is as follows: Hideki Masuda, “Preparation of mesoporous alumina by anodization and application as a functional material”, Material Technology Vol.15, No.10, 1997, p.34, etc. It is described in. The conditions of the anodizing treatment may be appropriately designed in consideration of the material of the anodized substance 90, the depth of anodizing, the shape of the micro holes 15a, and the like. When oxalic acid is used as the electrolytic solution, preferable conditions include an electrolytic solution concentration of 0.5 M, a liquid temperature of 15 ° C., and an applied voltage of 40 V. By changing the electrolysis time, the alumina layer 12 having an arbitrary layer thickness can be generated. When the thickness of the anodized material 90 before anodization is set thicker than the alumina layer 12 to be generated, the non-anodized portion 11 remains, and this non-anodized portion 11 becomes a metal layer. In this way, the porous oxide material 13 composed of the anodized film 12 having the fine holes 15a and the non-anodized portion 11 can be formed.

斜め蒸着は、多孔質酸化物質13の開口面13sに対して被覆材料を1以上の方向から蒸着することにより行う。すなわち、図4に示すように蒸着材料が飛来する方向Dにおいて、方向Dの先端を原点に3次元座標をとり、原点を通り方向Dに平行な半直線aとz軸とが成す角度をθ(0<θ<90)、方向Dのx−y平面への射影線bとx軸とが成す角度をφ(0≦φ<360)とした場合、(θ、φ)が1以上の値をとるような方向から蒸着することを意味する。例えば、図3Aでは(θ=θo、φ=90°)という方向D1から斜め蒸着を行っており、図3Bでは(θ=θo、φ=270°)という方向D2から斜め蒸着を行っている。当然ながら(θ、φ)の値は、特に制限されるものではない。図3Aに示す1方向の斜め蒸着のみで被覆層14’を形成した場合には、突出部14a’は開口15b’の一部のみに存在することになるが、開口15b’を絞ることは可能である。すなわちこの場合においても、微細孔15aの孔径W1よりも開口15bの口径W2が小さくなるように形成することができる。また、多孔質酸化物質13を斜め蒸着中に連続的に回転させてもよい。被覆層14の成膜方法は、特に制限されるものではなく、真空蒸着法、スパッタ法、CVD法、レーザ蒸着法およびクラスタイオンビーム法等の気相成長法を用いることができる。上記のような斜め蒸着により、微細孔15aの上部に被覆層14の一部14aが入り込むように被覆層14を形成することができる。   The oblique deposition is performed by depositing a coating material from one or more directions on the opening surface 13 s of the porous oxide material 13. That is, as shown in FIG. 4, in the direction D in which the vapor deposition material flies, the three-dimensional coordinate is taken with the tip of the direction D as the origin, and the angle formed between the half line a passing through the origin and parallel to the direction D and the z axis is θ (0 <θ <90), where φ (0 ≦ φ <360) is an angle formed by the projection line b on the xy plane in the direction D and the x axis, (θ, φ) is a value of 1 or more. It means that the vapor deposition is performed from such a direction. For example, in FIG. 3A, the oblique deposition is performed from the direction D1 (θ = θo, φ = 90 °), and in FIG. 3B, the oblique deposition is performed from the direction D2 (θ = θo, φ = 270 °). Of course, the value of (θ, φ) is not particularly limited. When the coating layer 14 ′ is formed by only one-direction oblique deposition shown in FIG. 3A, the protruding portion 14a ′ exists only in a part of the opening 15b ′, but the opening 15b ′ can be narrowed. It is. That is, also in this case, it can be formed such that the diameter W2 of the opening 15b is smaller than the diameter W1 of the microhole 15a. Further, the porous oxide material 13 may be continuously rotated during the oblique deposition. The method for forming the coating layer 14 is not particularly limited, and vapor deposition methods such as a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, a laser deposition method, and a cluster ion beam method can be used. By the oblique vapor deposition as described above, the coating layer 14 can be formed such that a part 14a of the coating layer 14 enters the upper portion of the fine hole 15a.

以上のように、本実施形態に係る質量分析用デバイス10は、凹状微細構造15aを有し、かつ凹状微細構造15aの開口幅W2が凹状微細構造15aの構造幅W1よりも小さくなるように構成されている。したがって、LDI法においてイオン化促進剤を凹状微細構造15a内に貯留することにより、レーザ照射による不要なイオン化促進剤の飛散を防止することが可能となる。図14Aは、上記のイオン化促進剤の飛散防止を概念的に示した図である。イオン化促進剤を開口幅W2が狭くなっている凹状微細構造15aに貯留することにより、従来法(図14B)よりも不要なイオン化促進剤の飛散を防止する様子がわかる。これにより、イオン化促進剤由来の妨害ピークを低減することができ、定量性の高い質量分析が可能となる。   As described above, the mass spectrometric device 10 according to the present embodiment has the concave microstructure 15a and is configured such that the opening width W2 of the concave microstructure 15a is smaller than the structural width W1 of the concave microstructure 15a. Has been. Therefore, by storing the ionization accelerator in the concave microstructure 15a in the LDI method, it is possible to prevent unnecessary ionization accelerators from being scattered by the laser irradiation. FIG. 14A is a diagram conceptually illustrating the prevention of scattering of the ionization accelerator. It can be seen that by storing the ionization accelerator in the concave microstructure 15a having the opening width W2 narrowed, unnecessary scattering of the ionization accelerator is prevented as compared with the conventional method (FIG. 14B). Thereby, the interference peak derived from an ionization promoter can be reduced, and mass spectrometry with high quantitative property is attained.

さらに、本実施形態においては、前述したように被覆層14の材料を金属材料とすると、プラズモンによる電場増強効果も得られる。通常被分析物質のイオン化度は、照射レーザ光の強度に依存している。これは、レーザ光の照射によりイオン化促進剤が励起され、この励起状態にあるイオン化促進剤からプロトン、イオン或いはエネルギー等が供与されることによって、被分析物質がイオン化するためである。したがって、プラズモンによる電場増強効果がある場合には、この電場増強効果によって照射レーザ光の強度を増強し被分析物質のイオン化効率を向上させることができる。この結果、検出信号の絶対強度を増強することができ、より定量性の高い質量分析が可能となり、さらにレーザ光強度の低パワー化を実現することが可能となる。   Furthermore, in this embodiment, if the material of the coating layer 14 is a metal material as described above, an electric field enhancement effect by plasmons can also be obtained. Usually, the ionization degree of the analyte depends on the intensity of the irradiation laser beam. This is because the ionization accelerator is excited by irradiation with laser light, and the analyte is ionized by supplying protons, ions, energy, or the like from the ionization accelerator in the excited state. Therefore, when there is an electric field enhancement effect due to plasmons, the intensity of the irradiation laser light can be enhanced by this electric field enhancement effect and the ionization efficiency of the analyte can be improved. As a result, the absolute intensity of the detection signal can be enhanced, mass analysis with higher quantitativeness can be performed, and further, the laser light intensity can be reduced.

<設計変更>
また、陽極酸化を利用して微細孔15aを規則配列させる場合について説明したが、微細孔15aの形成方法は、陽極酸化に制限されない。陽極酸化を利用する以外に、樹脂等の基板の表面にナノインプリント技術により規則配列した複数の凹状微細構造を形成する方法、金属等の基板の表面に、集束イオンビーム(FIB)、電子ビーム(EB)等の電子描画技術により規則配列した複数の凹状微細構造を描画する方法等が挙げられる。しかしながら、表面全面を一括処理でき、大面積化に対応でき、高価な装置を必要としないことから、陽極酸化を利用した上記実施形態はより好ましいと言える。また、微細孔15aは規則配列させてもよいし、させなくてもよい。
<Design changes>
Moreover, although the case where the micropores 15a are regularly arranged using anodization has been described, the method for forming the micropores 15a is not limited to anodic oxidation. In addition to using anodization, a method of forming a plurality of concave microstructures regularly arranged on the surface of a substrate such as resin by nanoimprint technology, a focused ion beam (FIB), an electron beam (EB) on the surface of a substrate such as metal And a method of drawing a plurality of concave microstructures regularly arranged by an electronic drawing technique such as. However, it can be said that the above-described embodiment using anodization is more preferable because the entire surface can be collectively processed, the area can be increased, and an expensive apparatus is not required. The fine holes 15a may or may not be regularly arranged.

<質量分析用デバイスの第2の実施形態>
まず、本実施形態に係る質量分析用デバイス20の構成について説明する。図5は、質量分析用デバイス20を示す概略正面図である。質量分析用デバイス20は、第1の実施形態に係る質量分析用デバイス10と同様の構成であるが、孔径W1が質量分析用デバイス10に比べて拡大している点で質量分析用デバイス10と異なる。したがって、質量分析用デバイス10と同様の構成要素についての説明は、特に必要のない限り省略する。
<Second Embodiment of Device for Mass Spectrometry>
First, the configuration of the mass spectrometry device 20 according to the present embodiment will be described. FIG. 5 is a schematic front view showing the device 20 for mass spectrometry. The mass spectrometric device 20 has the same configuration as the mass spectrometric device 10 according to the first embodiment. Different. Therefore, the description of the same components as those of the mass spectrometry device 10 is omitted unless particularly necessary.

図5に示すように、質量分析用デバイス20は、金属層21と、この金属層上に形成された、凹状微細構造25aおよび突出部22aを有する微細構造層22と、微細構造層22上に形成された、微細孔25aの開口25bを絞る突出部24aを有する被覆層24とを備えている。そして、微細構造層22は、上方の突出部22aを残すように孔径W1が拡大された微細孔25aを有する構造となっている。すなわち、本実施形態における微細孔25aは、開口25bが上記突出部22aおよび上記突出部24aによって絞られている構造となっている。ここで、被覆層24の表面24sが質量分析用デバイス20の試料供給面20sとなる。また、本実施形態においては、基本的に陽極酸化によって形成された時点の開口(図2B中の15c)の長さおよび突出部24aの厚さによって、口径W2の値が決まる。したがって、口径W2の値は、陽極酸化或いは斜め蒸着の条件によって調整することができる。   As shown in FIG. 5, the mass spectrometry device 20 includes a metal layer 21, a microstructure layer 22 having a concave microstructure 25 a and a protrusion 22 a formed on the metal layer, and a microstructure layer 22. And a coating layer 24 having a protruding portion 24a for narrowing the opening 25b of the fine hole 25a. The fine structure layer 22 has a fine hole 25a in which the hole diameter W1 is enlarged so as to leave the upper protrusion 22a. That is, the micro hole 25a in the present embodiment has a structure in which the opening 25b is narrowed by the protruding portion 22a and the protruding portion 24a. Here, the surface 24 s of the coating layer 24 becomes the sample supply surface 20 s of the device 20 for mass spectrometry. Further, in the present embodiment, the value of the diameter W2 is basically determined by the length of the opening (15c in FIG. 2B) and the thickness of the protruding portion 24a when formed by anodization. Therefore, the value of the diameter W2 can be adjusted by the conditions of anodization or oblique vapor deposition.

次に、質量分析用デバイス20の作製方法について説明する。質量分析用デバイス20の作製方法は、被陽極酸化物質90(図2A)の一面90sから陽極酸化を進行させることにより、被陽極酸化物質90を基に、微細孔25aを有する陽極酸化皮膜22(微細構造層)と非陽極酸化部分21とからなる多孔質酸化物質23を形成し、この多孔質酸化物質23の開口面に対して被覆材料を1以上の方向から斜め蒸着することにより、一部24aが微細孔25aに入り込むように被覆層24を形成し、その後微細孔25aの内壁をエッチングするものである。すなわち、質量分析用デバイス10を形成し、質量分析用デバイス10における微細孔15aの内壁をエッチングすることにより、孔径W1の拡大した微細孔25aを形成するものである。この際、陽極酸化皮膜22の上方部分22aは、被覆層24の突出部24aの存在によりエッチングされずに残される。   Next, a method for manufacturing the mass spectrometry device 20 will be described. The mass spectrometric device 20 is manufactured by proceeding anodization from one surface 90s of the anodized material 90 (FIG. 2A), thereby making the anodized film 22 (having the fine holes 25a based on the anodized material 90). A porous oxide material 23 composed of a fine structure layer) and a non-anodized portion 21 is formed, and a coating material is obliquely deposited from one or more directions on the opening surface of the porous oxide material 23, thereby partially The coating layer 24 is formed so that 24a enters the fine holes 25a, and then the inner walls of the fine holes 25a are etched. That is, by forming the mass spectrometric device 10 and etching the inner wall of the micropore 15a in the mass spectrometric device 10, the micropore 25a having an enlarged pore diameter W1 is formed. At this time, the upper portion 22 a of the anodic oxide film 22 is left without being etched due to the presence of the protruding portion 24 a of the coating layer 24.

微細孔25aのエッチング方法は、特に限定されるものではなく、ウェットエッチング等を用いることができる。例えば、微細構造層22がアルミナ(Al2O3)である場合には、液温30℃の5wt%リン酸溶液で微細孔25aの内壁を溶解エッチングすることができる。   The etching method of the fine holes 25a is not particularly limited, and wet etching or the like can be used. For example, when the fine structure layer 22 is alumina (Al 2 O 3), the inner wall of the fine hole 25 a can be dissolved and etched with a 5 wt% phosphoric acid solution having a liquid temperature of 30 ° C.

以上のように、本実施形態に係る質量分析用デバイス20も、第1の実施形態と同様に、凹状微細構造を有し、かつ凹状微細構造の開口幅W2が凹状微細構造の構造幅W1よりも小さくなるように構成されている。したがって、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, the mass spectrometric device 20 according to the present embodiment also has a concave microstructure as in the first embodiment, and the opening width W2 of the concave microstructure is larger than the structure width W1 of the concave microstructure. Is also configured to be small. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.

さらに、本実施形態においては、微細孔25a内壁のエッチングにより微細孔25aがより拡大された構造となっている。したがって、より多くのイオン化促進剤を微細孔25aに貯留することができ、質量分析の効率を向上させることが可能となる。   Furthermore, in the present embodiment, the micropores 25a are further enlarged by etching the inner walls of the micropores 25a. Therefore, more ionization accelerator can be stored in the micropores 25a, and the efficiency of mass spectrometry can be improved.

<質量分析用デバイスの第3の実施形態>
まず、本実施形態に係る質量分析用デバイス30の構成について説明する。図6は、質量分析用デバイス30を示す概略正面図である。質量分析用デバイス30は、第2の実施形態に係る質量分析用デバイス20と略同様の構成であるが、被覆層がない点で質量分析用デバイス20と異なる。したがって、質量分析用デバイス20と同様の構成要素についての説明は、特に必要のない限り省略する。
<Third embodiment of device for mass spectrometry>
First, the configuration of the mass spectrometry device 30 according to the present embodiment will be described. FIG. 6 is a schematic front view showing the device 30 for mass spectrometry. The mass spectrometric device 30 has substantially the same configuration as the mass spectrometric device 20 according to the second embodiment, but differs from the mass spectrometric device 20 in that there is no coating layer. Therefore, the description of the same components as those of the mass spectrometry device 20 is omitted unless particularly necessary.

図6に示すように、質量分析用デバイス30は、金属層31と、この金属層上に形成された、凹状微細構造35aおよび突出部32aを有する微細構造層32とを備えている。そして、微細構造層32は、上方の突出部32aを残すように孔径W1が拡大された微細孔35aを有する構造となっている。すなわち、本実施形態における微細孔35aは、開口35bが上記突出部32aによって絞られている構造となっている。ここで、微細構造層32の表面32sが質量分析用デバイス30の試料供給面30sとなる。また本実施形態においては、基本的に陽極酸化によって形成された時点の開口(図2B中の15c)の口径が、微細孔35aの開口35bの口径W2となる。したがって、口径W2の値は、陽極酸化の条件によって調整することができる。   As shown in FIG. 6, the mass spectrometric device 30 includes a metal layer 31 and a microstructure layer 32 having a concave microstructure 35a and a protrusion 32a formed on the metal layer. The fine structure layer 32 has a structure having a fine hole 35a in which the hole diameter W1 is enlarged so as to leave the upper protrusion 32a. That is, the micro hole 35a in the present embodiment has a structure in which the opening 35b is narrowed by the protruding portion 32a. Here, the surface 32 s of the fine structure layer 32 becomes the sample supply surface 30 s of the device 30 for mass spectrometry. In the present embodiment, the diameter of the opening (15c in FIG. 2B) basically formed by anodic oxidation is the diameter W2 of the opening 35b of the fine hole 35a. Therefore, the value of the diameter W2 can be adjusted according to the anodizing conditions.

次に、質量分析用デバイス30の作製方法について説明する。質量分析用デバイス30の作製方法は、被陽極酸化物質90(図2A)の一面90sから陽極酸化を進行させることにより、被陽極酸化物質90を基に、微細孔35aを有する陽極酸化皮膜32(微細構造層)と非陽極酸化部分31とからなる多孔質酸化物質33を形成し、この多孔質酸化物質33の開口面に対して被覆材料を1以上の方向から斜め蒸着することにより、一部が微細孔35aに入り込むように被覆層を形成し、微細孔35aの内壁をエッチングし、その後被覆層を除去するものである。すなわち、質量分析用デバイス20を形成し、質量分析用デバイス20における被覆層24を除去するものである。この際、陽極酸化皮膜32の上方部分32aは、被覆層の突出部の存在によりエッチングされずに残される。   Next, a method for manufacturing the mass spectrometry device 30 will be described. The device for mass spectrometry 30 is manufactured by anodizing from one surface 90s of the anodized material 90 (FIG. 2A), so that the anodized film 32 (having the fine holes 35a based on the anodized material 90). A porous oxide substance 33 composed of a microstructure layer) and a non-anodized portion 31 is formed, and a coating material is obliquely deposited from one or more directions on the opening surface of the porous oxide substance 33, thereby partially A coating layer is formed so as to enter the micropores 35a, the inner walls of the micropores 35a are etched, and then the coating layer is removed. That is, the mass spectrometric device 20 is formed, and the coating layer 24 in the mass spectrometric device 20 is removed. At this time, the upper portion 32a of the anodic oxide film 32 is left without being etched due to the presence of the protruding portion of the coating layer.

被覆層の除去は、特に限定されるものではなく、ウェットエッチング等を用いることができる。例えば、被覆層がアルミの場合には、液温30℃の5wt%リン酸溶液で溶解エッチングすることによって、微細孔25aの内壁のエッチングと共に除去することができる。ここで、被覆層は、完全に除去されてもよいし、一部残留していてもよい。ただし、残留物は、陽極酸化皮膜32の表面32sとの密着性が低下して、この残留物由来の妨害ピークが発生しやすくなるため、完全に除去することが好ましい。   The removal of the coating layer is not particularly limited, and wet etching or the like can be used. For example, when the coating layer is aluminum, it can be removed together with the etching of the inner wall of the micropore 25a by dissolution etching with a 5 wt% phosphoric acid solution having a liquid temperature of 30 ° C. Here, the coating layer may be completely removed or may remain partially. However, it is preferable to completely remove the residue because adhesion to the surface 32s of the anodic oxide film 32 is reduced and an interference peak derived from the residue is likely to occur.

以上のように、本実施形態に係る質量分析用デバイス30も、第1の実施形態と同様に、凹状微細構造を有し、かつ凹状微細構造の開口幅W2が凹状微細構造の構造幅W1よりも小さくなるように構成されている。したがって、LDI法においてイオン化促進剤を凹状微細構造35a内に貯留することにより、レーザ照射による不要なイオン化促進剤の飛散を防止することが可能となる。これにより、イオン化促進剤由来の妨害ピークを低減することができ、定量性の高い質量分析が可能となる。   As described above, the mass spectrometric device 30 according to the present embodiment also has a concave microstructure, and the opening width W2 of the concave microstructure is larger than the structure width W1 of the concave microstructure, as in the first embodiment. Is also configured to be small. Therefore, by storing the ionization accelerator in the concave microstructure 35a in the LDI method, it is possible to prevent unnecessary ionization accelerator from being scattered by the laser irradiation. Thereby, the interference peak derived from an ionization promoter can be reduced, and mass spectrometry with high quantitative property is attained.

さらに、本実施形態においては、微細孔35a内壁のエッチングにより微細孔35aがより拡大された構造となっている。したがって、より多くのイオン化促進剤を微細孔35aに貯留することができ、質量分析の効率を向上させることが可能となる。さらに、本実施形態においては、質量分析用デバイス(10、20)における被覆層がない構造となっている。したがって、陽極酸化皮膜32と被覆層との密着性が低い場合に、被覆層の一部が飛散することによる妨害ピークを低減することができ、より定量性の高い質量分析が可能となる。   Further, in the present embodiment, the microhole 35a is further enlarged by etching the inner wall of the microhole 35a. Therefore, more ionization promoter can be stored in the micropores 35a, and the efficiency of mass spectrometry can be improved. Furthermore, in this embodiment, it has a structure without the coating layer in the device for mass spectrometry (10, 20). Therefore, when the adhesion between the anodic oxide film 32 and the coating layer is low, an interference peak due to scattering of a part of the coating layer can be reduced, and mass spectrometry with higher quantitativeness can be performed.

<質量分析用デバイスの第4の実施形態>
まず、本実施形態に係る質量分析用デバイス40の構成について説明する。図7は、質量分析用デバイス40を示す概略正面図である。
<Fourth Embodiment of Device for Mass Spectrometry>
First, the configuration of the mass spectrometry device 40 according to the present embodiment will be described. FIG. 7 is a schematic front view showing the device 40 for mass spectrometry.

図7に示すように、質量分析用デバイス40は、金属層41と、この金属層上に形成された、凹状微細構造45aを有する微細構造層42と、微細構造層42上に形成された、微細孔45aの開口45bを絞る突出部44aを有する被覆層44を備えている。ここで、突出部44aは、凹状微細構造45aの底部付近にまで到達する、開口45b側が太いテーパ形状となっている。すなわち、本実施形態における微細孔45aは、開口45bが上記突出部44aによって絞られている構造となっている。ここで、被覆層44の表面44sが質量分析用デバイス40の試料供給面40sとなる。また、本実施形態においては、基本的に陽極酸化によって形成された時点の開口(図2B中の15c)の長さおよび突出部44aの厚さによって、口径W2の値が決まる。したがって、口径W2の値は、陽極酸化或いは斜め蒸着の条件によって調整することができる。   As shown in FIG. 7, the mass spectrometry device 40 includes a metal layer 41, a microstructure layer 42 having a concave microstructure 45 a formed on the metal layer, and a microstructure layer 42. A covering layer 44 having a protruding portion 44a for narrowing the opening 45b of the micro hole 45a is provided. Here, the protrusion 44a has a tapered shape with a thick opening 45b that reaches the vicinity of the bottom of the concave microstructure 45a. That is, the micro hole 45a in the present embodiment has a structure in which the opening 45b is narrowed by the protruding portion 44a. Here, the surface 44 s of the coating layer 44 becomes the sample supply surface 40 s of the device for mass spectrometry 40. Further, in the present embodiment, the value of the diameter W2 is basically determined by the length of the opening (15c in FIG. 2B) and the thickness of the protruding portion 44a when formed by anodic oxidation. Therefore, the value of the diameter W2 can be adjusted by the conditions of anodization or oblique vapor deposition.

次に、質量分析用デバイス40の作製方法について説明する。質量分析用デバイス40の作製方法は、被陽極酸化物質90(図2A)の一面90sから陽極酸化を進行させることにより、被陽極酸化物質90を基に、孔径W1の大きな微細孔45aを有する陽極酸化皮膜42(微細構造層)と非陽極酸化部分41とからなる多孔質酸化物質43を形成し、この多孔質酸化物質43の開口面に対して、図4におけるθを固定して被覆材料を1以上の方向から斜め蒸着することにより、一部が微細孔45aに入り込むように被覆層を形成し、上記斜め蒸着の工程を上記θの値を変化させながら複数回繰り返すものである。ここで、本実施形態のように、微細孔45aの幅が一定ではない場合には、微細孔45aの孔径W1は微細孔45a内における最大値とする。   Next, a manufacturing method of the device for mass spectrometry 40 will be described. The mass spectrometry device 40 is manufactured by anodizing from the one surface 90s of the anodized material 90 (FIG. 2A) so that the anode having a fine hole 45a having a large pore diameter W1 is formed on the basis of the anodized material 90. A porous oxide material 43 composed of an oxide film 42 (microstructure layer) and a non-anodized portion 41 is formed, and θ in FIG. 4 is fixed to the opening surface of the porous oxide material 43 to apply a coating material. By obliquely depositing from one or more directions, a coating layer is formed so that a part thereof enters the microhole 45a, and the process of oblique deposition is repeated a plurality of times while changing the value of θ. Here, when the width of the fine hole 45a is not constant as in the present embodiment, the hole diameter W1 of the fine hole 45a is set to the maximum value in the fine hole 45a.

微細構造層の作製方法は、第1の実施形態と同様である。ただし、突出部44aのテーパ形状によって開口45bを絞るため、微細孔45aはなるべく幅が大きくなるように形成することが好ましい。   The method for manufacturing the microstructure layer is the same as that in the first embodiment. However, in order to narrow down the opening 45b by the taper shape of the protruding portion 44a, it is preferable to form the fine hole 45a as wide as possible.

被覆層44の材料や作製方法は、第1の実施形態と略同様である。ただし、図4におけるθの値を変化させながら斜め蒸着を複数回繰り返す点が異なる。θの値は、徐々に増加させてもよく、また徐々に減少させてもよい。このような方法により、開口45b側が太いテーパ形状の突出部44aを形成することができる。   The material and manufacturing method of the coating layer 44 are substantially the same as those in the first embodiment. However, it is different in that the oblique deposition is repeated a plurality of times while changing the value of θ in FIG. The value of θ may be gradually increased or may be gradually decreased. By such a method, the protruding portion 44a having a tapered shape with a large opening 45b side can be formed.

以上のように、本実施形態に係る質量分析用デバイス40も、第1の実施形態と同様に、凹状微細構造を有し、かつ凹状微細構造の開口幅W2が凹状微細構造の構造幅W1よりも小さくなるように構成されている。したがって、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, the mass spectrometric device 40 according to the present embodiment also has a concave microstructure as in the first embodiment, and the opening width W2 of the concave microstructure is larger than the structural width W1 of the concave microstructure. Is also configured to be small. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.

さらに、本実施形態に係る質量分析用デバイスも、被覆層44の材料を金属材料とすると、プラズモンによる電場増強効果も得られる。したがって、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Furthermore, the mass spectrometric device according to the present embodiment also provides an electric field enhancement effect by plasmons when the material of the coating layer 44 is a metal material. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.

<質量分析用デバイスの第5の実施形態>
まず、本実施形態に係る質量分析用デバイス50の構成について説明する。図8は、質量分析用デバイス50を示す概略正面図である。
<Fifth Embodiment of Device for Mass Spectrometry>
First, the configuration of the mass spectrometry device 50 according to the present embodiment will be described. FIG. 8 is a schematic front view showing the mass spectrometry device 50.

図8に示すように、質量分析用デバイス50は、金属層51と、この金属層上に形成された、凹状微細構造55aおよび突出部52aを有する微細構造層52とを備えている。ここで、突出部52aは、凹状微細構造55aの内壁であり、また開口55b側へ近づくにつれ幅が狭くなるようなテーパ形状となっている。すなわち、本実施形態における微細孔55aは、開口55bが上記突出部52aによって絞られている構造となっている。ここで、微細構造層52の表面52sが質量分析用デバイス50の試料供給面50sとなる。   As shown in FIG. 8, the mass spectrometric device 50 includes a metal layer 51 and a microstructure layer 52 formed on the metal layer and having a concave microstructure 55a and a protrusion 52a. Here, the protrusion 52a is an inner wall of the concave microstructure 55a, and has a tapered shape such that the width becomes narrower toward the opening 55b side. That is, the micro hole 55a in the present embodiment has a structure in which the opening 55b is narrowed by the protruding portion 52a. Here, the surface 52 s of the fine structure layer 52 becomes the sample supply surface 50 s of the device 50 for mass spectrometry.

次に、質量分析用デバイス50の作製方法について説明する。質量分析用デバイス50の作製方法は、以下に示すものである。まず、被陽極酸化物質90(図2A)の一面90sから陽極酸化を進行させることにより、被陽極酸化物質90を基に、微細孔55aを有する陽極酸化皮膜52(微細構造層)と非陽極酸化部分51とからなる多孔質酸化物質53を形成する。そして、この多孔質酸化物質53の開口面に対して、図4におけるθを固定して被覆材料を1以上の方向から斜め蒸着することにより、一部が微細孔55aに入り込むように被覆層を形成する。さらに、微細孔55a内をエッチングすることにより、被覆層に覆われていない部分をエッチングし、エッチングが終わったら被覆層を除去する。その後、上記θの値を変化させながら上記斜め蒸着の工程、エッチングの工程および被覆層除去の工程を順次複数回繰り返すものである。ここで、本実施形態においても第4の実施形態と同様に、微細孔55a内における幅の最大値が、微細孔55aの孔径W1である。   Next, a method for manufacturing the mass spectrometry device 50 will be described. The manufacturing method of the device 50 for mass spectrometry is shown below. First, anodization is progressed from one surface 90s of the anodized material 90 (FIG. 2A), so that the anodized film 52 (fine structure layer) having the fine holes 55a and the non-anodized oxide are formed based on the anodized material 90. A porous oxide material 53 comprising the portion 51 is formed. 4 is fixed to the opening surface of the porous oxide material 53 and the coating material is obliquely evaporated from one or more directions so that a coating layer is formed so that a part of the coating layer enters the micropores 55a. Form. Further, by etching the inside of the fine hole 55a, the portion not covered with the coating layer is etched, and when the etching is completed, the coating layer is removed. Thereafter, the step of oblique vapor deposition, the step of etching, and the step of removing the coating layer are sequentially repeated a plurality of times while changing the value of θ. Here, also in the present embodiment, as in the fourth embodiment, the maximum value of the width in the micro hole 55a is the hole diameter W1 of the micro hole 55a.

微細構造層の作製方法は、第1の実施形態と同様である。本実施形態においては、基本的に陽極酸化によって形成された時点の開口(図2B中の15c)の口径が、微細孔55aの開口55bの口径W2となる。したがって、口径W2の値は、陽極酸化の条件によって調整することができる。   The method for manufacturing the microstructure layer is the same as that in the first embodiment. In the present embodiment, the diameter of the opening (15c in FIG. 2B) basically formed by anodic oxidation is the diameter W2 of the opening 55b of the fine hole 55a. Therefore, the value of the diameter W2 can be adjusted according to the anodizing conditions.

被覆層の材料や作製方法は、第1の実施形態と略同様である。ただし、図4におけるθの値を変化させながら斜め蒸着を複数回繰り返す点が異なる。θの値は、徐々に増加させてもよく、また徐々に減少させてもよい。   The material and manufacturing method of the coating layer are substantially the same as those in the first embodiment. However, it is different in that the oblique deposition is repeated a plurality of times while changing the value of θ in FIG. The value of θ may be gradually increased or may be gradually decreased.

以上のように、本実施形態に係る質量分析用デバイス50も、第1の実施形態と同様に、凹状微細構造を有し、かつ凹状微細構造の開口幅W2が凹状微細構造の構造幅W1よりも小さくなるように構成されている。したがって、LDI法においてイオン化促進剤を凹状微細構造55a内に貯留することにより、レーザ照射による不要なイオン化促進剤の飛散を防止することが可能となる。これにより、イオン化促進剤由来の妨害ピークを低減することができ、定量性の高い質量分析が可能となる。   As described above, the mass spectrometry device 50 according to the present embodiment also has a concave microstructure, and the opening width W2 of the concave microstructure is larger than the structure width W1 of the concave microstructure, as in the first embodiment. Is also configured to be small. Therefore, by storing the ionization accelerator in the concave microstructure 55a in the LDI method, it is possible to prevent unnecessary ionization accelerator from being scattered by the laser irradiation. Thereby, the interference peak derived from an ionization promoter can be reduced, and mass spectrometry with high quantitative property is attained.

さらに、本実施形態においても、第3の実施形態と同様に被覆層を除去している。したがって、第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Furthermore, also in the present embodiment, the coating layer is removed as in the third embodiment. Therefore, the same effect as the third embodiment can be obtained.

<質量分析用デバイスの第6の実施形態>
まず、本実施形態に係る質量分析用デバイス60の構成について説明する。図9は、質量分析用デバイス60を示す概略正面図である。質量分析用デバイス60は、第3の実施形態に係る質量分析用デバイス30における金属層31が、断熱層Hとなっている点で質量分析用デバイス30と異なる。したがって、質量分析用デバイス30と同様の構成要素についての説明は、特に必要のない限り省略する。
<Sixth Embodiment of Device for Mass Spectrometry>
First, the configuration of the mass spectrometry device 60 according to the present embodiment will be described. FIG. 9 is a schematic front view showing the device 60 for mass spectrometry. The device for mass spectrometry 60 is different from the device for mass spectrometry 30 in that the metal layer 31 in the device for mass spectrometry 30 according to the third embodiment is a heat insulating layer H. Therefore, the description of the same components as those of the mass spectrometry device 30 is omitted unless particularly necessary.

次に、質量分析用デバイス60の作製方法について説明する。質量分析用デバイス60の作製方法は、質量分析用デバイス30において、陽極酸化処理後、金属層31を溶解除去法等により除去し、この金属層31を除去した面に断熱層Hを形成するものである。ここで、質量分析用デバイス30の作製方法は、前述した通りである。   Next, a method for manufacturing the mass spectrometry device 60 will be described. The mass spectrometric device 60 is manufactured by removing the metal layer 31 by dissolution and removal after the anodizing process in the mass spectrometric device 30 and forming the heat insulating layer H on the surface from which the metal layer 31 is removed. It is. Here, the manufacturing method of the device for mass spectrometry 30 is as described above.

断熱層Hは、微細構造層の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する層である。したがって、質量分析用デバイス60の下方への熱拡散を防ぎ、レーザ光照射により発生する熱を微細構造層32に効率よく閉じ込めることができる。断熱層Hの材料は、特に制限されるものではなく、例えばポリスチレンフォームやセルローズ断熱材等を用いることができる。断熱層Hの成膜方法は、特に制限されるものではなく、真空蒸着法、スパッタ法、CVD法、レーザ蒸着法およびクラスタイオンビーム法等の気相成長法を用いることができる。また、断熱層Hの成膜方法は、接着剤を用いてフィルム或いは板状の断熱材を接着させる方法をでもよい。この場合、接着剤は、導電性を有することが好ましい。これは、質量分析を測定において質量分析用デバイス60に電圧を印加する際、質量分析用デバイス60に印加される電圧を均一にするためである。   The heat insulating layer H is a layer having a thermal conductivity lower than that of the microstructure layer. Therefore, it is possible to prevent thermal diffusion downward of the mass spectrometry device 60 and efficiently confine heat generated by laser light irradiation in the fine structure layer 32. The material of the heat insulating layer H is not particularly limited, and for example, polystyrene foam, cellulose heat insulating material, or the like can be used. The method for forming the heat insulating layer H is not particularly limited, and vapor deposition methods such as a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, a laser deposition method, and a cluster ion beam method can be used. Moreover, the film-forming method of the heat insulation layer H may be a method of bonding a film or a plate-like heat insulating material using an adhesive. In this case, the adhesive preferably has conductivity. This is to make the voltage applied to the mass spectrometry device 60 uniform when a voltage is applied to the mass spectrometry device 60 in the mass spectrometry measurement.

以上のように、本実施形態に係る質量分析用デバイス60も、第1の実施形態と同様に、凹状微細構造を有し、かつ凹状微細構造の開口幅W2が凹状微細構造の構造幅W1よりも小さくなるように構成されている。したがって、LDI法においてイオン化促進剤を凹状微細構造35a内に貯留することにより、レーザ照射による不要なイオン化促進剤の飛散を防止することが可能となる。これにより、イオン化促進剤由来の妨害ピークを低減することができ、定量性の高い質量分析が可能となる。   As described above, the mass spectrometric device 60 according to this embodiment also has a concave microstructure, and the opening width W2 of the concave microstructure is larger than the structure width W1 of the concave microstructure, as in the first embodiment. Is also configured to be small. Therefore, by storing the ionization accelerator in the concave microstructure 35a in the LDI method, it is possible to prevent unnecessary ionization accelerator from being scattered by the laser irradiation. Thereby, the interference peak derived from an ionization promoter can be reduced, and mass spectrometry with high quantitative property is attained.

さらに、本実施形態においても、第3の実施形態と同様に被覆層を除去している。したがって、第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Furthermore, also in the present embodiment, the coating layer is removed as in the third embodiment. Therefore, the same effect as the third embodiment can be obtained.

さらに、本実施形態においては、微細構造層32の金属層31を除去した部分に断熱層Hを形成している。したがって、質量分析用デバイス60の下方への熱拡散を防ぎ、レーザ光照射により発生する熱を微細構造層32に効率よく閉じ込めることができる。この結果、サンプルの飛散効率を向上することができ、より定量性の高い質量分析が可能となる。   Furthermore, in this embodiment, the heat insulation layer H is formed in the part of the microstructure layer 32 where the metal layer 31 is removed. Therefore, it is possible to prevent thermal diffusion downward of the mass spectrometry device 60 and efficiently confine heat generated by laser light irradiation in the fine structure layer 32. As a result, the scattering efficiency of the sample can be improved, and mass analysis with higher quantification becomes possible.

<質量分析用デバイスの第7の実施形態>
まず、本実施形態に係る質量分析用デバイス70の構成について説明する。図10は、質量分析用デバイス70を示す概略正面図である。質量分析用デバイス70は、第6の実施形態に係る質量分析用デバイス60の底面に第2の金属層Mを有する構成となっている。したがって、質量分析用デバイス60と同様の構成要素についての説明は、特に必要のない限り省略する。
<Seventh Embodiment of Device for Mass Spectrometry>
First, the configuration of the mass spectrometry device 70 according to the present embodiment will be described. FIG. 10 is a schematic front view showing the mass spectrometry device 70. The device for mass spectrometry 70 is configured to have the second metal layer M on the bottom surface of the device for mass spectrometry 60 according to the sixth embodiment. Therefore, the description of the same components as the mass spectrometry device 60 is omitted unless particularly necessary.

次に、質量分析用デバイス70の作製方法について説明する。質量分析用デバイス70の作製方法は、質量分析用デバイス60において、断熱層Hを形成後、この断熱層Hの下面(質量分析用デバイス60の底面)に第2の金属層Mを形成するものである。ここで、質量分析用デバイス60の作製方法は、前述した通りである。   Next, a manufacturing method of the device for mass spectrometry 70 will be described. The mass spectrometry device 70 is manufactured by forming the second metal layer M on the lower surface of the thermal insulation layer H (the bottom surface of the mass spectrometry device 60) after forming the thermal insulation layer H in the mass spectrometry device 60. It is. Here, the manufacturing method of the device for mass spectrometry 60 is as described above.

第2の金属層Mは、質量分析用デバイス70に電圧を印加する際に、質量分析用デバイス70に印加される電圧を均一にする機能を有する。第2の金属層Mの材料は、特に制限されるものではなく、例えばステンレス、アルミ、銅、金等を用いることができる。そして、第2の金属層Mの成膜方法は、特に制限されるものではなく、真空蒸着法、スパッタ法、CVD法、レーザ蒸着法およびクラスタイオンビーム法等の気相成長法を用いることができる。また、第2の金属層Mの成膜方法は、接着剤を用いてフィルム或いは板状の導電物質を接着させる方法でもよい。   The second metal layer M has a function of making the voltage applied to the mass spectrometry device 70 uniform when a voltage is applied to the mass spectrometry device 70. The material of the second metal layer M is not particularly limited, and for example, stainless steel, aluminum, copper, gold or the like can be used. The method for forming the second metal layer M is not particularly limited, and vapor deposition methods such as vacuum deposition, sputtering, CVD, laser deposition, and cluster ion beam can be used. it can. The film formation method of the second metal layer M may be a method of bonding a film or a plate-like conductive substance using an adhesive.

以上のように、本実施形態に係る質量分析用デバイス70も、第1の実施形態と同様に、凹状微細構造を有し、かつ凹状微細構造の開口幅W2が凹状微細構造の構造幅W1よりも小さくなるように構成されている。したがって、LDI法においてイオン化促進剤を凹状微細構造35a内に貯留することにより、レーザ照射による不要なイオン化促進剤の飛散を防止することが可能となる。これにより、イオン化促進剤由来の妨害ピークを低減することができ、定量性の高い質量分析が可能となる。   As described above, the mass spectrometric device 70 according to the present embodiment also has a concave microstructure as in the first embodiment, and the opening width W2 of the concave microstructure is larger than the structure width W1 of the concave microstructure. Is also configured to be small. Therefore, by storing the ionization accelerator in the concave microstructure 35a in the LDI method, it is possible to prevent unnecessary ionization accelerator from being scattered by the laser irradiation. Thereby, the interference peak derived from an ionization promoter can be reduced, and mass spectrometry with high quantitative property is attained.

さらに、本実施形態においても、第3の実施形態と同様に被覆層を除去している。したがって、第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Furthermore, also in the present embodiment, the coating layer is removed as in the third embodiment. Therefore, the same effect as the third embodiment can be obtained.

さらに、本実施形態においても、第6の実施形態と同様に、微細構造層32の金属層31を除去した部分に断熱層Hを形成している。したがって、第6の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Furthermore, also in the present embodiment, as in the sixth embodiment, the heat insulating layer H is formed on the portion of the microstructure layer 32 where the metal layer 31 is removed. Therefore, the same effect as in the sixth embodiment can be obtained.

さらに、本実施形態においては、断熱層Hの下面(質量分析用デバイス60の底面)に第2の金属層Mを形成している。したがって、質量分析用デバイス70に電圧を印加する際に、質量分析用デバイス70に印加される電圧を均一にすることができる。この結果、印加電圧ムラによる信号強度ムラを軽減することが可能となる。   Furthermore, in the present embodiment, the second metal layer M is formed on the lower surface of the heat insulating layer H (the bottom surface of the mass spectrometry device 60). Therefore, when a voltage is applied to the device for mass spectrometry 70, the voltage applied to the device for mass spectrometry 70 can be made uniform. As a result, signal intensity unevenness due to applied voltage unevenness can be reduced.

<質量分析用デバイスの第8の実施形態>
まず、本実施形態に係る質量分析用デバイス80の構成について説明する。図11は、質量分析用デバイス80を示す概略斜視図である。
<Eighth Embodiment of Device for Mass Spectrometry>
First, the configuration of the mass spectrometry device 80 according to the present embodiment will be described. FIG. 11 is a schematic perspective view showing the device 80 for mass spectrometry.

図11に示すように、質量分析用デバイス80は、凹状微細構造85aを有する微細構造層82と、微細構造層82上に形成された、凹状微細構造85aの開口85bを絞る突出部84aを有する被覆層84を備えている。ここで、突出部84aは、被覆層84の一部であり、凹状微細構造85aの上方に一部入り込むように形成されている。すなわち、本実施形態における凹状微細構造85aは、開口85bが上記突出部84aによって絞られている構造となっている。ここで、被覆層84の表面84sが質量分析用デバイス80の試料供給面80sとなる。   As shown in FIG. 11, the mass spectrometric device 80 has a microstructure layer 82 having a concave microstructure 85a, and a protrusion 84a that is formed on the microstructure layer 82 and narrows the opening 85b of the concave microstructure 85a. A coating layer 84 is provided. Here, the protruding portion 84a is a part of the covering layer 84, and is formed so as to partially enter the concave microstructure 85a. That is, the concave microstructure 85a in the present embodiment has a structure in which the opening 85b is narrowed by the protruding portion 84a. Here, the surface 84 s of the coating layer 84 becomes the sample supply surface 80 s of the device 80 for mass spectrometry.

次に、質量分析用デバイス80の作製方法について説明する。質量分析用デバイス80の作製方法は、微細構造層前駆体90(図2A)の一面90sにストライプ状のマスクを形成し、その上からドライエッチングすることにより、チャネル型の微細構造85aを有する微細構造層82を形成し、この微細構造層82の開口面に対して、第1の実施形態と同様に被覆材料を1以上の方向から斜め蒸着することにより、一部がチャネル型微細構造85aに入り込むように被覆層84を形成するものである。   Next, a manufacturing method of the device for mass spectrometry 80 will be described. The device for mass spectrometry 80 is manufactured by forming a stripe-shaped mask on one surface 90s of the microstructure layer precursor 90 (FIG. 2A) and performing dry etching on the surface to form a fine structure having a channel-type microstructure 85a. A structural layer 82 is formed, and a coating material is obliquely deposited from one or more directions on the opening surface of the fine structure layer 82 in the same manner as in the first embodiment, so that part of the structure layer 82 is formed on the channel-type fine structure 85a. The covering layer 84 is formed so as to enter.

微細構造層82は、ライン状に延びる凹凸構造がストライプ状に繰り返される形状であり、いわゆるチャネル型の微細構造である。微細構造層82の材料は、特に限定されるものではなく、Al等の金属材料やSi等の半導体材料を用いることができる。微細構造層82の作製方法は、特に限定されるものではなく、例えば微細構造層前駆体上にストライプ状のマスクを形成し、その上からドライエッチングする方法、集束イオンビーム(FIB)や電子ビーム(EB)等の電子描画による方法等が挙げられる。また、本実施形態においては、基本的に凹状微細構造85aの構造幅W1および突出部84aの厚さによって、口径W2の値が決まる。したがって、口径W2の値は、微細構造層82の作製方法或いは斜め蒸着の条件によって調整することができる。   The fine structure layer 82 has a so-called channel-type fine structure in which an uneven structure extending in a line shape is repeated in a stripe shape. The material of the microstructure layer 82 is not particularly limited, and a metal material such as Al or a semiconductor material such as Si can be used. The manufacturing method of the fine structure layer 82 is not particularly limited. For example, a method of forming a stripe-shaped mask on the fine structure layer precursor and performing dry etching thereon, a focused ion beam (FIB) or an electron beam. (EB) etc. and the method by electronic drawing etc. are mentioned. In the present embodiment, the value of the diameter W2 is basically determined by the structure width W1 of the concave microstructure 85a and the thickness of the protruding portion 84a. Therefore, the value of the diameter W2 can be adjusted by the manufacturing method of the microstructure layer 82 or the conditions of oblique deposition.

被覆層84の材料や作製方法は、第1の実施形態と略同様である。   The material and manufacturing method of the coating layer 84 are substantially the same as those in the first embodiment.

以上のように、本実施形態に係る質量分析用デバイス80も、第1の実施形態と同様に、凹状微細構造を有し、かつ凹状微細構造の開口幅W2が凹状微細構造の構造幅W1よりも小さくなるように構成されている。したがって、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, the mass spectrometry device 80 according to the present embodiment also has a concave microstructure, and the opening width W2 of the concave microstructure is larger than the structure width W1 of the concave microstructure, as in the first embodiment. Is also configured to be small. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.

さらに、本実施形態に係る質量分析用デバイスも、被覆層84の材料を金属材料とすると、プラズモンによる電場増強効果も得られる。したがって、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Furthermore, the mass spectrometric device according to the present embodiment also provides an electric field enhancement effect by plasmons when the material of the coating layer 84 is a metal material. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.

「レーザ脱離イオン化質量分析装置および分析方法」
次に、本発明に係る質量分析用デバイス(例えば、第3の実施形態に係る質量分析用デバイス30)を用いたレーザ脱離イオン化質量分析装置および分析方法について説明する。
"Laser desorption ionization mass spectrometer and analysis method"
Next, a laser desorption / ionization mass spectrometry apparatus and an analysis method using the mass spectrometry device according to the present invention (for example, the mass spectrometry device 30 according to the third embodiment) will be described.

図12を参照して、質量分析方法を実施するための質量分析装置の一実施形態について説明する。本実施形態の質量分析装置100は、飛行時間型質量分析装置(TOF−MS)である。図12は本実施形態の質量分析装置100の構成を示す概略図である。   With reference to FIG. 12, an embodiment of a mass spectrometer for carrying out the mass spectrometry method will be described. The mass spectrometer 100 of this embodiment is a time-of-flight mass spectrometer (TOF-MS). FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of the mass spectrometer 100 of the present embodiment.

図示されるように、質量分析装置100は、真空に保たれたボックス101内に、上記実施形態の質量分析用デバイス30と、質量分析用デバイス30を保持する基板保持手段を備えたステージ102と、質量分析用デバイス30の表面に供給された試料にレーザ光Lを照射して、被分析物質Sを質量分析用デバイス30の表面から脱離させる光照射手段103と、脱離した被分析物質Sを検出して被分析物質Sの質量を分析する分析手段104とを備え、質量分析用デバイス30と分析手段104との間に、質量分析用デバイス30の表面に対向する位置に配された引き出しグリッド105と、引き出しグリッド105の質量分析用デバイス30側の面と反対側の面に対向して配されたエンドプレート106を備えた構成としている。   As shown in the figure, a mass spectrometer 100 includes a mass analysis device 30 according to the above embodiment and a stage 102 having a substrate holding means for holding the mass analysis device 30 in a box 101 kept in a vacuum. Irradiating the sample supplied to the surface of the mass spectrometric device 30 with the laser beam L to desorb the analyte S from the surface of the mass spectrometric device 30, and the desorbed analyte Analyzing means 104 for detecting S and analyzing the mass of the analyte S, and disposed between the mass analyzing device 30 and the analyzing means 104 at a position facing the surface of the mass analyzing device 30. The drawing grid 105 and the end plate 106 arranged to face the surface of the drawing grid 105 opposite to the surface on the mass analysis device 30 side are provided.

ステージ102は、該ステージ102上に載置された質量分析用デバイス30を少なくとも一方向(図中X方向)に移動させることが可能な移動ステージである
光照射手段103は、レーザ光源を備えており、光源から出射される光を導光するミラーなどの導光系を備えていてもよい。光源としては、例えば、波長355nm、パルス幅50ps〜50ns程度のパルスレーザが挙げられる。
The stage 102 is a moving stage capable of moving the mass spectrometry device 30 placed on the stage 102 in at least one direction (X direction in the figure). The light irradiation means 103 includes a laser light source. In addition, a light guide system such as a mirror for guiding light emitted from the light source may be provided. Examples of the light source include a pulse laser having a wavelength of 355 nm and a pulse width of about 50 ps to 50 ns.

分析手段104は、レーザ光Lの照射により質量分析用デバイス30の表面から脱離され、引き出しグリッド105及びエンドプレート106の中央の孔を通過して飛行してきた被分析物質Sを検出する検出部107と、検出部107の出力を増幅させるアンプ108と、アンプ108からの出力信号を処理するデータ処理部109により概略構成されている。   The analysis unit 104 detects a substance S to be analyzed that has been desorbed from the surface of the mass spectrometry device 30 by irradiation with the laser light L and has flown through the central hole of the extraction grid 105 and the end plate 106. 107, an amplifier 108 that amplifies the output of the detection unit 107, and a data processing unit 109 that processes an output signal from the amplifier 108.

以下に上記構成の質量分析装置100を用いた質量分析について説明する。質量分析は、質量分析用デバイス30上に供給された被分析物質Sについて行う。まず、質量分析用デバイス30に電圧Vs印加され、所定のスタート信号により光照射手段103から特定波長のレーザ光Lが質量分析用デバイス30の表面に照射される。レーザ光Lの照射により、試料中の被分析物質Sがイオン化されると共に表面から脱離される。なお、被分析物質Sはイオン化された後に脱離されるものであってもよいし、脱離された後にイオン化されるものであってもよい。脱離された被分析物質Sは、質量分析用デバイス30と引き出しグリッド105との電位差Vsにより引き出しグリッド105の方向に引き出されて加速し、中央の孔を通ってエンドプレート106の方向にほぼ直進して飛行し、更にエンドプレート106の孔を通過して検出部107に到達して検出される。   Hereinafter, mass spectrometry using the mass spectrometer 100 configured as described above will be described. Mass spectrometry is performed on the analyte S supplied on the mass spectrometry device 30. First, the voltage Vs is applied to the mass spectrometric device 30, and the surface of the mass spectrometric device 30 is irradiated with laser light L having a specific wavelength from the light irradiation means 103 by a predetermined start signal. By the irradiation with the laser beam L, the analyte S in the sample is ionized and desorbed from the surface. The analyte S may be desorbed after being ionized, or may be deionized after being desorbed. The desorbed analyte S is extracted and accelerated in the direction of the extraction grid 105 due to the potential difference Vs between the mass spectrometry device 30 and the extraction grid 105, and travels almost straight in the direction of the end plate 106 through the central hole. Then, it flies, passes through the hole of the end plate 106, reaches the detection unit 107, and is detected.

検出部107からの出力信号は、アンプ108により所定レベルに増幅され、その後データ処理部109に入力される。データ処理部109では、上記スタート信号と同期する同期信号が入力されており、この同期信号とアンプ108からの出力信号とに基づいて被分析物質Sの飛行時間を求めることができるので、その飛行時間からm/z値を導出してマススペクトルを得ることができる。   An output signal from the detection unit 107 is amplified to a predetermined level by the amplifier 108 and then input to the data processing unit 109. In the data processing unit 109, a synchronization signal synchronized with the start signal is input, and the flight time of the analyte S can be obtained based on this synchronization signal and the output signal from the amplifier 108. The mass spectrum can be obtained by deriving the m / z value from the time.

本実施形態では、質量分析装置100がTOF−MSである場合を例に説明したが、イオン化された試料イオンの質量分析を行う装置としては、TOF型のものに限らず、IT(Ion Trap;イオントラップ型)、FT(ICR)(Fourier-Transform Ion Cyclotron Resonance;フーリエ変換型)、また複数の質量分析手法を組み合わせた手法であるQqTOF(Quadrupole-TOF;四重極-TOF型)、TOF−TOF(TOF連結型)などの質量分析装置を用いることができる。   In the present embodiment, the case where the mass spectrometer 100 is a TOF-MS has been described as an example. However, the apparatus for performing mass analysis of ionized sample ions is not limited to the TOF type, and IT (Ion Trap; Ion trap type), FT (ICR) (Fourier-Transform Ion Cyclotron Resonance; Fourier transform type), QqTOF (Quadrupole-TOF; Quadrupole-TOF type), TOF- A mass spectrometer such as TOF (TOF connection type) can be used.

以上のように、本実施形態に係るレーザ脱離イオン化質量分析装置および方法では、質量分析用デバイスとして、本発明に係る質量分析用デバイスを用いている。したがって、LDI法において、イオン化促進剤を凹状微細構造内に貯留することにより、レーザ照射による不要なイオン化促進剤の飛散を防止することが可能となる。これにより、イオン化促進剤由来の妨害ピークを低減することができ、定量性の高い質量分析が可能となる。   As described above, in the laser desorption / ionization mass spectrometry apparatus and method according to this embodiment, the mass spectrometry device according to the present invention is used as the mass spectrometry device. Therefore, by storing the ionization accelerator in the concave microstructure in the LDI method, it is possible to prevent unnecessary ionization accelerators from being scattered by the laser irradiation. Thereby, the interference peak derived from an ionization promoter can be reduced, and mass spectrometry with high quantitative property is attained.

<実施例>
本発明に係る質量分析用デバイスの実施例、そして本発明に係る質量分析用デバイスを用いて行ったレーザ脱離イオン化質量分析装置および分析方法の実施例を以下に示す。
<Example>
Examples of a device for mass spectrometry according to the present invention and examples of a laser desorption ionization mass spectrometer and an analysis method performed using the device for mass spectrometry according to the present invention are shown below.

質量分析用デバイス30は以下の方法により製造した。まずアルミ板に対して、硫酸溶液(液温16℃、0.3M)中で25Vの電圧印加の下、60s間陽極酸化を行い、アルミナを含む多孔質酸化物質を形成した。そして、(θ、φ)=(70°、90°)および(70°、270°)の角度で2回に渡って、厚さが10nmのアルミ膜を斜め蒸着によって形成した。次に、液温30℃の5wt%リン酸溶液で、多孔質酸化物質上のアルミ膜およびアルミナ層を溶解することにより、アルミ膜の除去および微細孔の孔径拡大を行った。   The device 30 for mass spectrometry was manufactured by the following method. First, an aluminum plate was subjected to anodization for 60 s in a sulfuric acid solution (liquid temperature: 16 ° C., 0.3 M) under a voltage of 25 V to form a porous oxide material containing alumina. Then, an aluminum film having a thickness of 10 nm was formed by oblique deposition twice at an angle of (θ, φ) = (70 °, 90 °) and (70 °, 270 °). Next, the aluminum film and the alumina layer on the porous oxide material were dissolved with a 5 wt% phosphoric acid solution at a liquid temperature of 30 ° C., thereby removing the aluminum film and enlarging the pore diameter.

また、分析条件は、分析装置:島津製作所製MALDI−TOFMS AXIMA、励起波長:355nm、測定モード:ポジティブモードおよびリニアモード、サンプル:SIGMA-ALDRICH製 Angiotensin I、サンプル濃度:0.5mM、溶液滴下量:0.5ul、使用マトリックス剤:α−シアノ−4−ヒドロキシ桂皮酸、使用デバイス:上記本発明に係る質量分析用デバイス30、対照デバイス:ステンレスプレートである。図13Aは、ステンレスプレートを用いた場合の分析結果であり、図13Bは、質量分析用デバイス30を用いた場合の分析結果である。図13Aおよび図13Bにより、質量分析用デバイス30を用いたことによりイオン化促進剤由来の妨害ピークを低減できていることがわかる。   The analysis conditions are as follows: analyzer: MALDI-TOFMS AXIMA manufactured by Shimadzu Corporation, excitation wavelength: 355 nm, measurement mode: positive mode and linear mode, sample: Angiotensin I manufactured by SIGMA-ALDRICH, sample concentration: 0.5 mM, amount of solution dropped : 0.5 ul, matrix used: α-cyano-4-hydroxycinnamic acid, device used: device for mass spectrometry 30 according to the present invention, control device: stainless steel plate. FIG. 13A shows an analysis result when a stainless steel plate is used, and FIG. 13B shows an analysis result when the mass spectrometry device 30 is used. FIG. 13A and FIG. 13B show that the interference peak derived from the ionization accelerator can be reduced by using the mass spectrometry device 30.

第1の実施形態に係る質量分析用デバイスを示す概略斜視図1 is a schematic perspective view showing a device for mass spectrometry according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る質量分析用デバイスを示す概略図(その1)Schematic showing the device for mass spectrometry according to the first embodiment (No. 1) 第1の実施形態に係る質量分析用デバイスを示す概略図(その2)Schematic diagram showing the device for mass spectrometry according to the first embodiment (No. 2) 微細構造層前駆体を示す概略斜視図Schematic perspective view showing the microstructure layer precursor 多孔質酸化物質を示す概略斜視図Schematic perspective view showing porous oxide material 第1の実施形態に係る質量分析用デバイスにおける被覆層の形成工程を示す概略図(その1)Schematic which shows the formation process of the coating layer in the device for mass spectrometry which concerns on 1st Embodiment (the 1) 第1の実施形態に係る質量分析用デバイスにおける被覆層の形成工程を示す概略図(その2)Schematic which shows the formation process of the coating layer in the device for mass spectrometry which concerns on 1st Embodiment (the 2) 被覆材料の斜め蒸着における蒸着方向の定義を示す図The figure which shows the definition of the vapor deposition direction in the oblique vapor deposition of the coating material 第2の実施形態に係る質量分析用デバイスを示す概略図Schematic showing a device for mass spectrometry according to a second embodiment 第3の実施形態に係る質量分析用デバイスを示す概略図Schematic which shows the device for mass spectrometry which concerns on 3rd Embodiment 第4の実施形態に係る質量分析用デバイスを示す概略図Schematic which shows the device for mass spectrometry which concerns on 4th Embodiment 第5の実施形態に係る質量分析用デバイスを示す概略図Schematic which shows the device for mass spectrometry which concerns on 5th Embodiment 第6の実施形態に係る質量分析用デバイスを示す概略図Schematic which shows the device for mass spectrometry which concerns on 6th Embodiment 第7の実施形態に係る質量分析用デバイスを示す概略図Schematic which shows the device for mass spectrometry which concerns on 7th Embodiment 第8の実施形態に係る質量分析用デバイスを示す概略図Schematic which shows the device for mass spectrometry which concerns on 8th Embodiment 本発明に係るレーザ脱離イオン化質量分析装置の一実施形態を示す概略図1 is a schematic view showing an embodiment of a laser desorption ionization mass spectrometer according to the present invention. 従来法によるレーザ脱離イオン化質量分析方法の実施結果を示すマススペクトルデータMass spectral data showing the results of laser desorption / ionization mass spectrometry using the conventional method 本発明にかかるレーザ脱離イオン化質量分析方法の実施結果を示すマススペクトルデータMass spectral data showing results of implementation of laser desorption ionization mass spectrometry method according to the present invention レーザ照射時における本発明に係る質量分析用デバイスの近傍を示す概略図Schematic showing the vicinity of the device for mass spectrometry according to the present invention at the time of laser irradiation レーザ照射時における従来の質量分析用デバイスの近傍を示す概略図Schematic showing the vicinity of a conventional device for mass spectrometry during laser irradiation

符号の説明Explanation of symbols

10 質量分析用デバイス(第1の実施形態)
10s 試料供給面
11 金属層(非陽極酸化部分)
12 微細構造層(陽極酸化皮膜)
13 多孔質酸化物質
14 被覆層
14a 突出部
14s 被覆層の表面
15a 凹状微細構造(微細孔)
15b 開口
20 質量分析用デバイス(第2の実施形態)
30 質量分析用デバイス(第3の実施形態)
40 質量分析用デバイス(第4の実施形態)
50 質量分析用デバイス(第5の実施形態)
60 質量分析用デバイス(第6の実施形態)
70 質量分析用デバイス(第7の実施形態)
80 質量分析用デバイス(第8の実施形態)
90 被陽極酸化物質
100 質量分析装置
H 断熱層
I イオン化促進剤
L レーザ光
M 第2の金属層
S 被分析物質
W1 構造幅(孔径)
W2 開口幅(口径)
10. Device for mass spectrometry (first embodiment)
10s Sample supply surface 11 Metal layer (non-anodized portion)
12 Microstructure layer (anodized film)
13 Porous Oxidizing Material 14 Covering Layer 14a Projecting Part 14s Surface 15a of Covering Layer Concave Microstructure (Micropore)
15b Aperture 20 Device for Mass Spectrometry (Second Embodiment)
30 Device for Mass Spectrometry (Third Embodiment)
40 Device for mass spectrometry (fourth embodiment)
50 Mass spectrometry device (fifth embodiment)
60 Device for mass spectrometry (sixth embodiment)
70 Device for Mass Spectrometry (Seventh Embodiment)
80 Mass Spectrometer (Eighth Embodiment)
90 Anodized substance 100 Mass spectrometer H Thermal insulation layer I Ionization promoter L Laser light M Second metal layer S Analyte W1 Structure width (pore diameter)
W2 opening width (caliber)

Claims (10)

質量分析用デバイスの供給面上に供給された被分析物質を、レーザ光照射により前記質量分析用デバイスから脱離させ、イオン化された前記被分析物質のマススペクトルを測定するレーザ脱離イオン化質量分析方法に用いられる質量分析用デバイスにおいて、
複数の凹状微細構造を有する微細構造層を備え、
該複数の凹状微細構造が、前記供給面に開口を有するものであり、
該開口の開口幅が、前記凹状微細構造の構造幅よりも小さいことを特徴とする質量分析用デバイス。
Laser desorption ionization mass spectrometry in which the analyte supplied on the supply surface of the mass analysis device is desorbed from the mass analysis device by laser light irradiation and the mass spectrum of the ionized analyte is measured. In the device for mass spectrometry used in the method,
Comprising a microstructure layer having a plurality of concave microstructures;
The plurality of concave microstructures have openings in the supply surface;
A device for mass spectrometry, wherein an opening width of the opening is smaller than a structure width of the concave microstructure.
前記凹状微細構造が、微細孔であることを特徴とする請求項1に記載の質量分析用デバイス。   The device for mass spectrometry according to claim 1, wherein the concave microstructure is a micropore. 前記凹状微細構造が、前記被分析物質のイオン化を促進するイオン化促進剤を貯留するものであることを特徴とする請求項1または2に記載の質量分析用デバイス。   The device for mass spectrometry according to claim 1 or 2, wherein the concave microstructure stores an ionization accelerator that promotes ionization of the analyte. 前記供給面がある側と反対側の前記微細構造層の面に隣接する断熱層を備えることを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の質量分析用デバイス。   The device for mass spectrometry according to any one of claims 1 to 3, further comprising a heat insulating layer adjacent to a surface of the microstructure layer on a side opposite to the side on which the supply surface is provided. 前記供給面がある側と反対側の前記質量分析用デバイスの表面に金属層を備えることを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の質量分析用デバイス。   The device for mass spectrometry according to any one of claims 1 to 4, further comprising a metal layer on a surface of the device for mass spectrometry opposite to the side on which the supply surface is provided. 質量分析用デバイス上に供給された被分析物質を、レーザ光照射により前記質量分析用デバイスから脱離させ、イオン化された前記被分析物質のマススペクトルを測定するレーザ脱離イオン化質量分析方法に用いられる質量分析用デバイスの作製方法において、
微細構造層前駆体の一つの面に開口を有するように、複数の凹状微細構造を形成し、
被覆材料を1以上の方向から、前記開口がある面に対して斜め蒸着することを特徴とする質量分析用デバイスの作製方法。
Used in a laser desorption ionization mass spectrometry method in which an analyte supplied on a mass spectrometry device is desorbed from the mass spectrometry device by laser light irradiation and a mass spectrum of the ionized analyte is measured. In a method for manufacturing a device for mass spectrometry to be obtained,
Forming a plurality of concave microstructures so as to have openings in one surface of the microstructure layer precursor;
A method for manufacturing a device for mass spectrometry, characterized in that a coating material is obliquely deposited from one or more directions with respect to a surface having the opening.
前記微細構造層前駆体が、被陽極酸化物質であり、
前記複数の凹状微細構造として、前記被陽極酸化物質に陽極酸化処理を施すことにより、該陽極酸化処理を施した陽極酸化面に開口を有する複数の微細孔を形成することを特徴とする請求項6に記載の質量分析用デバイスの作製方法。
The microstructure layer precursor is an anodized material;
The plurality of concave microstructures, wherein the anodized material is anodized to form a plurality of fine holes having openings in the anodized surface subjected to the anodization. 6. A method for producing a device for mass spectrometry according to 6.
前記斜め蒸着を行った後に、前記複数の凹状微細構造にエッチング処理を施すことを特徴とする請求項6または7に記載の質量分析用デバイスの作製方法。   8. The method for manufacturing a device for mass spectrometry according to claim 6, wherein the plurality of concave microstructures are subjected to an etching process after the oblique deposition. 請求項1から5いずれかに記載の質量分析用デバイスと、
該質量分析用デバイス上に供給された被分析物質に、レーザ光を照射するレーザ光源と、
前記質量分析用デバイスを支持するデバイス支持部と、
前記レーザ光の照射により、前記質量分析用デバイスから脱離されイオン化された前記被分析物質を、該イオン化された被分析物質のm/z値に応じて分離する分析部と、
前記イオン化された被分析物質を検出する検出部と、
該検出部によって得られた検出データに基づいて、前記イオン化された被分析物質のマススペクトルを形成するデータ処理部とを備えることを特徴とするレーザ脱離イオン化質量分析装置。
(ここで、mはイオンの質量を統一原子質量単位で割って得られた無次元量、zはイオン化された被分析物質の電荷の価数である。)
A device for mass spectrometry according to any one of claims 1 to 5,
A laser light source for irradiating the analyte supplied on the mass spectrometric device with laser light;
A device support that supports the device for mass spectrometry;
An analysis unit that separates the ionized analyte that has been desorbed and ionized from the device for mass spectrometry by irradiation with the laser light, according to the m / z value of the ionized analyte;
A detection unit for detecting the ionized analyte;
A laser desorption ionization mass spectrometer comprising: a data processing unit that forms a mass spectrum of the ionized analyte based on detection data obtained by the detection unit.
(Here, m is a dimensionless quantity obtained by dividing the mass of the ion by the unit of unified atomic mass, and z is the valence of the charge of the ionized analyte.)
請求項1から5いずれかに記載の質量分析用デバイスを用いて、
該質量分析用デバイス上に供給された被分析物質を、レーザ光照射により前記質量分析用デバイスから脱離およびイオン化させ、
イオン化された前記被分析物質のm/z値に応じて、該イオン化された被分析物質を分離して検出し、
検出によって得られた検出データに基づいて、前記イオン化された被分析物質のマススペクトルを形成することを特徴とするレーザ脱離イオン化質量分析方法。
(ここで、mはイオンの質量を統一原子質量単位で割って得られた無次元量、zはイオン化された被分析物質の電荷の価数である。)
Using the device for mass spectrometry according to any one of claims 1 to 5,
Analyte supplied to the device for mass spectrometry is desorbed and ionized from the device for mass spectrometry by laser light irradiation,
According to the m / z value of the ionized analyte, the ionized analyte is separated and detected,
A laser desorption / ionization mass spectrometry method comprising forming a mass spectrum of the ionized analyte based on detection data obtained by detection.
(Here, m is a dimensionless quantity obtained by dividing the mass of the ion by the unit of unified atomic mass, and z is the valence of the charge of the ionized analyte.)
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