JP2011210734A - Ion collector - Google Patents

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Masako Ishimaru
真子 石丸
Tsudoi Hirabayashi
集 平林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mechanism in which ions in the vicinity of a surface of a sample board are collected to the maximum in a desorption ionization method.SOLUTION: An ion capturing port having a width and a height equal to or more than spread of generated ions is installed and is positioned so as to be contacted with the sample board. Alternatively, a face lower than that on which a sample is placed is installed by providing level difference on the sample board, and an opening bottom face of the ion capturing port having the width and the height equal to or more than the spread of the generated ions is installed lower than the face on which the sample is loaded.

Description

本発明は多種類の成分を含むサンプルの分析システムに関し、特に、薬品や生体関連物質の分析、および物質表面成分の検出に使用する質量分析システム、分析方法、装置に関する。   The present invention relates to an analysis system for a sample containing various kinds of components, and more particularly to a mass spectrometry system, an analysis method, and an apparatus used for analysis of drugs and biological materials and detection of substance surface components.

近年、質量分析法は、多種試料のイオン化方法が開発されてきたことに伴い、多くの分野で分析手段として取り入れられるようになった。例えば、バイオ・創薬・食品分野を中心に、生体組織や体液などに含まれるタンパク質や糖鎖、代謝産物などの生体関連物質を解析する主要な手段となりつつある。また、セキュリティ分野では、物体表面に痕跡量付着した爆薬などを質量分析法で検出する技術が確立されつつある。   In recent years, mass spectrometry has come to be adopted as an analytical means in many fields as ionization methods for various samples have been developed. For example, mainly in the fields of biotechnology, drug discovery, and food, it is becoming a major means for analyzing biological materials such as proteins, sugar chains, and metabolites contained in biological tissues and body fluids. In the security field, a technique for detecting explosives and the like adhering to the surface of an object by mass spectrometry is being established.

質量分析法において、試料のイオン化方法は今までに多く研究されてきた。その中で、大気圧下でイオン化が可能なものには、エレクトロスプレーイオン化(ESI)が知られている。ESIは、大気圧下で、試料溶液を電場中に噴霧することで、試料のイオン化を行う。また、マトリクス支援レーザーイオン化(MALDI)は、通常真空中でイオン化を行うが、最近では、大気圧下でイオンを生成する方法も開発された。この大気圧MALDIでは、試料にレーザーを照射し、試料台付近に放出された試料イオンをガス流で質量分析機のイオン取り込み口へと導く(非特許文献1)。しかし、大気圧MALDIは、マトリクスが必要なこと、レーザー設備が必要であり、高価であること、などの問題があった。   In mass spectrometry, many ion ionization methods have been studied so far. Among them, electrospray ionization (ESI) is known as one that can be ionized under atmospheric pressure. ESI ionizes a sample by spraying the sample solution into an electric field under atmospheric pressure. Matrix-assisted laser ionization (MALDI) is usually performed in a vacuum, but recently, a method for generating ions under atmospheric pressure has been developed. In this atmospheric pressure MALDI, a sample is irradiated with a laser, and sample ions released near the sample stage are guided to an ion intake port of a mass spectrometer by a gas flow (Non-patent Document 1). However, the atmospheric pressure MALDI has problems such as requiring a matrix, laser equipment, and being expensive.

そこで最近、ESIと大気圧MALDIの中間的なイオン化方法として、デソープションエレクトロスプレーイオン化(DESI)というイオン化方法が開発された。DESIでは、大気圧下で、ESIで生成した帯電液滴を当てることで、物体表面の物質をイオン化する。物体表面にマトリクスを塗布することなく、物体表面の物質をそのまま分析することができ、電圧印加手段があるだけで実現できる点が利点である。DESIの中でも、ネブライザーガスを用いたエレクトロスプレーにより生成した帯電液滴を、試料に当てる方法がある。この方法には、イオン化条件が温和であること、簡便であること、様々な物質をイオン化できること、等の利点がある(特許文献1)。   Therefore, recently, an ionization method called desorption electrospray ionization (DESI) has been developed as an intermediate ionization method between ESI and atmospheric pressure MALDI. In DESI, substances on the surface of an object are ionized by applying charged droplets generated by ESI under atmospheric pressure. The advantage is that the substance on the surface of the object can be analyzed as it is without applying a matrix to the surface of the object, which can be realized only by the voltage application means. Among DESI methods, there is a method in which charged droplets generated by electrospray using a nebulizer gas are applied to a sample. This method has advantages such as mild ionization conditions, simplicity, and the ability to ionize various substances (Patent Document 1).

米国特許第2005/0230635A1号明細書US 2005/0230635 A1

Analytical Chemistry (2000) p.652-657 (アナリティカルケミストリー 2000年、第652項から第657項)Analytical Chemistry (2000) p.652-657 (Analytical Chemistry 2000, paragraphs 652 to 657)

ネブライザーガスを用いたデソープションイオン化では、ガス流は試料を保持した試料台に当たって、試料台表面に沿って流れる。試料から生じたイオンもまた、このガス流に乗り試料台表面に沿って流れる。したがって、特許文献1に述べられているような、イオン取り込み管を試料台の上方から試料に接近させ、典型的には角度10度に傾けてイオンを捕集する方法では、生じたイオンの一部しか捕集できない。また、ガス流の流れる方向に別の試料が存在する場合、別の試料の方にも帯電液滴が達してイオン化が起こり、目的試料以外のイオンも観測されてしまう。したがって、より高感度で選択的な測定を行うためには、試料台表面近傍の目的イオンを最大限に捕集する機構が必要であった。   In desorption ionization using a nebulizer gas, a gas flow strikes a sample table holding a sample and flows along the surface of the sample table. Ions generated from the sample also ride along this gas flow and flow along the surface of the sample stage. Therefore, in the method of collecting ions with an ion intake tube approaching the sample from above the sample stage and tilting it at an angle of 10 degrees as described in Patent Document 1, one of the generated ions is collected. Only the part can be collected. Further, when another sample exists in the direction of the gas flow, the charged droplet reaches the other sample, ionization occurs, and ions other than the target sample are observed. Therefore, in order to perform selective measurement with higher sensitivity, a mechanism for maximally collecting target ions in the vicinity of the surface of the sample stage is necessary.

そこで、本発明では、試料台表面に沿って流れるガス流の進行方向に、生じたイオンの広がり以上の幅および高さをもつイオン取り込み口を設け、これを試料台に接するように位置させる。または、試料台表面に沿って流れるガス流の進行方向の試料台に、段差をつけて試料の積載された面よりも低い面を設け、生じたイオンの広がり以上の幅および高さをもつイオン取り込み口の開口部底面を、試料の積載された面よりも低く設置する。また、試料台には、試料を置くための領域とイオン取り込み口を置くための領域を区別して設ける。   Therefore, in the present invention, an ion intake port having a width and height greater than the spread of the generated ions is provided in the traveling direction of the gas flow flowing along the surface of the sample stage, and is positioned so as to be in contact with the sample stage. Alternatively, the surface of the sample stage in the direction of the gas flow that flows along the surface of the sample stage is provided with a surface that is lower than the surface on which the sample is loaded with a step, and ions with a width and height that are greater than the spread of the generated ions. Set the bottom of the opening of the intake port lower than the surface on which the sample is loaded. The sample stage is provided with a region for placing the sample and a region for placing the ion intake port.

本発明によると、ネブライザーガスを用いたデソープションイオン化法において、試料イオンのイオン取り込み効率を向上させることができる。また、別の試料が誤ってイオン化されるのを防ぐことができ、測定の正確性が向上する。   According to the present invention, ion desorption efficiency of sample ions can be improved in a desorption ionization method using a nebulizer gas. Moreover, it can prevent that another sample is ionized accidentally and the accuracy of a measurement improves.

本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の断面図。Sectional drawing of the sample stand used for the ion collector by this invention, the shape of an ion uptake tube, and an example of arrangement | positioning. イオン取り込み管の帯電液滴スプレーの中心軸からのずれと捕集されるイオン量の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the deviation | shift from the center axis | shaft of the charged droplet spray of an ion intake tube, and the amount of ions collected. イオン取り込み管の金属板表面からの距離と捕集されるイオン量の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the distance from the metal plate surface of an ion intake tube, and the amount of ions collected. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の断面図。Sectional drawing of the sample stand used for the ion collector by this invention, the shape of an ion uptake tube, and an example of arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の断面図。Sectional drawing of the sample stand used for the ion collector by this invention, the shape of an ion uptake tube, and an example of arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の断面図。Sectional drawing of the sample stand used for the ion collector by this invention, the shape of an ion uptake tube, and an example of arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の断面図。Sectional drawing of the sample stand used for the ion collector by this invention, the shape of an ion uptake tube, and an example of arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の断面図。Sectional drawing of the sample stand used for the ion collector by this invention, the shape of an ion uptake tube, and an example of arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台と試料配置の例の図。The figure of the example of the sample stand used for the ion collector by this invention, and sample arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台と試料配置の例の図。The figure of the example of the sample stand used for the ion collector by this invention, and sample arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台と試料配置の例の図。The figure of the example of the sample stand used for the ion collector by this invention, and sample arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台形状例の断面図。Sectional drawing of the sample stand shape example used for the ion collector by this invention. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の図。The figure of the sample stand used for the ion collector by this invention, the shape of an ion uptake tube, and the example of arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の図。The figure of the sample stand used for the ion collector by this invention, the shape of an ion uptake tube, and the example of arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の図。The figure of the sample stand used for the ion collector by this invention, the shape of an ion uptake tube, and the example of arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の断面図。Sectional drawing of the sample stand used for the ion collector by this invention, the shape of an ion uptake tube, and an example of arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の図。The figure of the sample stand used for the ion collector by this invention, the shape of an ion uptake tube, and the example of arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の(a)立体図 (b)断面図。(A) Stereo view (b) Sectional drawing of the sample stand used for the ion collector by this invention, the shape of an ion uptake tube, and an example of arrangement. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の断面図。Sectional drawing of the sample stand used for the ion collector by this invention, the shape of an ion uptake tube, and an example of arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の立体図。The sample stand used for the ion collector by this invention, the shape of an ion uptake tube, and the three-dimensional figure of the example of arrangement | positioning. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例の立体図。The sample stand used for the ion collector by this invention, the solid drawing of the shape and arrangement example of an ion uptake tube. 本発明によるイオン捕集装置に用いる試料台、イオン取り込み管の形状と配置例(a)上から見た図(b)断面図。The figure stand (b) sectional view seen from the sample stand used for the ion collection device by the present invention, the shape of an ion uptake tube, and arrangement example (a). 本発明によるイオン捕集装置を用いた液体クロマトグラフ/質量分析装置の一例の図。The figure of an example of the liquid chromatograph / mass spectrometer which used the ion collector by this invention. 本発明によるイオン捕集装置に用いる帯電液滴生成装置の一例の図。The figure of an example of the charged droplet production | generation apparatus used for the ion collection apparatus by this invention. 本発明によるイオン捕集装置に用いるイオン取り込み管の形状と配置例の図。The figure of the shape and example of arrangement | positioning of an ion uptake tube used for the ion collector by this invention. 本発明によるイオン捕集装置に用いるイオン取り込み管の形状と配置例の図。The figure of the shape and example of arrangement | positioning of an ion uptake tube used for the ion collector by this invention.

図1に、本発明に基づくイオン捕集方法を実現するための装置構成例を示す。試料は試料台に保持する。試料に対し、帯電物質を、ネブライザーガスとともに試料台と適切な角度で照射する。帯電物質としては、エレクトロスプレーやソニックスプレーなどのイオン化手段により生成した帯電液滴などが考えられる。照射された帯電物質との接触により、試料はイオン化して試料台から脱離する、あるいは試料台から脱離した後イオン化する。イオン化のために試料に照射するものは、それ以外にも試料のイオン化に必要なエネルギーを持った粒子であればよく、電子線、イオンビーム、高速原子、レーザー光、液滴などが考えられる。   FIG. 1 shows an apparatus configuration example for realizing the ion collection method according to the present invention. The sample is held on the sample stage. The sample is irradiated with the charged substance together with the nebulizer gas at an appropriate angle with the sample stage. As the charged substance, charged droplets generated by ionization means such as electrospray and sonic spray can be considered. By contact with the charged charged substance, the sample is ionized and desorbed from the sample stage, or desorbed from the sample stage and then ionized. What is necessary to irradiate the sample for ionization is any other particles having energy necessary for ionization of the sample, such as electron beam, ion beam, fast atom, laser beam, and droplet.

図2に、板に45度の角度で、ネブライザーガスを用いたエレクトロスプレーで生成させた帯電液滴スプレーを当て、スプレーを当てた点から当てた方向に4mm進んだ位置でイオンの横方向の広がりを測定した結果をグラフに示す。このグラフから、イオンは幅6mm程度の広がりを持つことがわかる。また、図3に、同様に板と垂直方向のイオンの広がりを測定した結果をグラフに示す。イオンは高さ1.2mm以下の範囲を流れていくことがわかる。これらの実験結果から、生じたイオンは、ネブライザーガスの流れに伴い、試料台表面を、幅6mm、高さ1.2mmの帯状に流れていくことがわかる。従って、このイオンが流れていく方向に、イオン取り込み管を配置するのがよいことがわかる。   In FIG. 2, a charged droplet spray generated by electrospray using a nebulizer gas is applied to the plate at an angle of 45 degrees, and the ion in the lateral direction is advanced by 4 mm from the applied point to the applied direction. The result of measuring the spread is shown in the graph. From this graph, it can be seen that the ions have a width of about 6 mm. FIG. 3 is a graph showing the result of measuring the spread of ions in the direction perpendicular to the plate. It can be seen that the ions flow in a range of 1.2 mm or less in height. From these experimental results, it can be seen that the generated ions flow in a strip shape having a width of 6 mm and a height of 1.2 mm on the surface of the sample stage with the flow of the nebulizer gas. Therefore, it can be seen that it is better to arrange the ion intake tube in the direction in which the ions flow.

図1では、試料台の試料が存在しない領域に溝を設け、イオン取り込み管を、溝底面に接するように置く。イオン取り込み管は、室温よりも高温あるいは低温に設定することにより、目的のイオンのイオン化を促進することもできる。図2、図3の実験に用いた帯電液滴生成装置を用いた場合、イオン取り込み管の開口部の幅および高さは、試料イオンの広がる、幅6mm、高さ1.2mm以上の大きさであることが望ましい。入射イオンの中心軸と、イオン取り込み管の軸が同一平面上にあるように配置する。この配置により、試料に照射された帯電液滴により発生した試料イオンが、効率よく捕集され、高感度の測定が可能となる。   In FIG. 1, a groove is provided in a region of the sample table where no sample is present, and the ion intake tube is placed in contact with the groove bottom surface. By setting the ion intake tube at a temperature higher or lower than room temperature, ionization of target ions can be promoted. When the charged droplet generator used in the experiments of FIGS. 2 and 3 is used, the width and height of the opening of the ion intake tube are 6 mm wide and 1.2 mm or higher where the sample ions spread. It is desirable that The central axis of incident ions and the axis of the ion intake tube are arranged on the same plane. With this arrangement, sample ions generated by charged droplets irradiated on the sample are efficiently collected, and highly sensitive measurement is possible.

図4〜8に、本発明に基づくイオン捕集方法を実現するための装置構成例を示す。複数の試料を同一試料台上に置く場合、試料間に間隔をあけて配置する。その間隔は、イオン取り込み管先端を試料の存在しない領域にのみ接することができるように、イオン取り込み管先端の接触長さ以上とする。また、イオン取り込み管が試料に接触しないよう、試料台に対して傾けて配置する、あるいはイオン取り込み管を屈曲させる。イオン取り込み管を、試料台の試料がない領域に接するように置き、スプレー管の中心軸と、イオン取り込み管の軸が同一平面上にあるように配置する。試料台に溝を設けない場合は、イオン取り込み管の先端部分は試料台に密着することが望ましい。例えば、図4に示すように、円い管の先端を斜めに切断し、その切断面で試料台に密着させることができる。この時、イオン取り込み管の開口部の高さ、および試料台に接する幅は、イオンが広がる高さ、幅以上であることが望ましい。この配置により、試料に入射した帯電物質により発生した試料イオンが、効率よく収集され、高感度の測定が可能となる。   4 to 8 show apparatus configuration examples for realizing the ion collection method according to the present invention. When a plurality of samples are placed on the same sample stage, they are arranged with an interval between the samples. The interval is not less than the contact length of the tip of the ion capturing tube so that the tip of the ion capturing tube can contact only the region where the sample does not exist. Further, the ion uptake tube is arranged to be inclined with respect to the sample stage so that the ion uptake tube does not contact the sample, or the ion uptake tube is bent. The ion uptake tube is placed in contact with the region of the sample stage where there is no sample, and is arranged so that the central axis of the spray tube and the axis of the ion uptake tube are on the same plane. In the case where no groove is provided on the sample stage, it is desirable that the tip of the ion intake tube is in close contact with the sample stage. For example, as shown in FIG. 4, the tip of the round tube can be cut obliquely and brought into close contact with the sample table at the cut surface. At this time, the height of the opening of the ion capturing tube and the width in contact with the sample stage are preferably equal to or higher than the height and width in which ions are spread. With this arrangement, sample ions generated by the charged substance incident on the sample are efficiently collected, and highly sensitive measurement is possible.

また例えば、図5に示すように、イオン取り込み管先端を変形させて平らな部分を作り、試料台に安定して接するようにすることができる。   Further, for example, as shown in FIG. 5, the tip of the ion intake tube can be deformed to make a flat portion so that it can be in stable contact with the sample stage.

また例えば、図6に示すように、イオン取り込み管に突起を作り、それに対応して試料台にくぼみを作り、イオン取り込み管が一定の領域しか移動できないように制限することができる。あるいは、図7に示すように、試料台に突起を作り、それに対応してイオン取り込み管にくぼみを作り、イオン取り込み管が一定の領域しか移動できないように制限することができる。イオン取り込み管の移動を制限することにより、他の試料を誤って損傷することが防止できる。   Further, for example, as shown in FIG. 6, a projection is formed on the ion intake tube, and a recess is formed on the sample stage corresponding thereto, so that the ion intake tube can be restricted to move only in a certain region. Alternatively, as shown in FIG. 7, a protrusion can be formed on the sample stage, and a depression can be formed in the ion intake tube correspondingly, thereby restricting the ion intake tube to move only in a certain region. By restricting the movement of the ion intake tube, other samples can be prevented from being accidentally damaged.

また例えば、図8に示すように、試料台において、試料と試料の間に溝を作った構造の場合、イオン取り込み管と試料台を接触させなくともよい。このとき、イオン取り込み管の開口部の底面は、試料が乗っている凸部の面よりも低くする必要がある。この配置により、凸部面近傍を面に沿って流れてきたイオンは、凸部と溝の境目に達しても直進し、イオン取り込み管に入る。加熱した試料取り込み管を試料台に接触させたくない場合など、試料台とイオン取り込み管の接触を避けたい場合に有効である。   Further, for example, as shown in FIG. 8, in the case of a structure in which a groove is formed between the sample in the sample stage, the ion intake tube and the sample stage need not be brought into contact with each other. At this time, the bottom surface of the opening of the ion intake tube needs to be lower than the surface of the convex portion on which the sample is placed. With this arrangement, ions that have flowed along the surface in the vicinity of the surface of the convex portion travel straight even if they reach the boundary between the convex portion and the groove, and enter the ion intake tube. This is effective when it is desired to avoid contact between the sample stage and the ion uptake tube, such as when it is not desired to bring the heated sample uptake tube into contact with the sample stage.

図9〜12に、本発明に基づくイオン捕集方法を実現するための試料台の例を示す。図9は、複数試料を一試料台に乗せる方法の一例である。試料を等間隔で配置することにより、電動のXYステージなどを用いて自動測定することが容易となる。また、試料間の間隔を、イオン広がり幅以上とすることで、試料間のデータの混合がなくなり、測定精度が向上する。   9 to 12 show examples of sample stands for realizing the ion collection method according to the present invention. FIG. 9 is an example of a method for placing a plurality of samples on one sample stage. By arranging the samples at regular intervals, automatic measurement using an electric XY stage or the like is facilitated. Further, by setting the interval between the samples to be equal to or larger than the ion spreading width, mixing of data between samples is eliminated, and measurement accuracy is improved.

図10は、試料間に溝を設けた試料台の一例である。溝にイオン取り込み管先端をはめ込むことにより、イオン取り込み管が溝部分の範囲でしか移動できなくなり、イオン取り込み管が試料と接触することによる試料の損傷防止できる。   FIG. 10 is an example of a sample stage in which a groove is provided between samples. By fitting the tip of the ion uptake tube into the groove, the ion uptake tube can move only within the range of the groove portion, and damage to the sample due to the ion uptake tube coming into contact with the sample can be prevented.

図11は、試料間に溝を設けた試料台の一例である。溝にイオン取り込み管先端をはめ込むことにより、イオン取り込み管が溝部分の範囲でしか移動できなくなり、イオン取り込み管が試料と接触することによる試料の損傷防止できる。   FIG. 11 is an example of a sample stage in which a groove is provided between samples. By fitting the tip of the ion uptake tube into the groove, the ion uptake tube can move only within the range of the groove portion, and damage to the sample due to the ion uptake tube coming into contact with the sample can be prevented.

図12は、試料台の形状と、試料の乗せ方の例である。図12(a)は、平面状の試料台に単純に試料を置く場合である。試料台の加工が不要であり、低価格が実現できる。図12(b)は、窪みを持った平板を使用し、窪みに試料を保持する例である。試料が特定の範囲内に正確に置かれるため、自動装置による測定が容易となる。図12(c)は、窪みを持った平板を使用し、窪みに、不要成分を除去するための物質(不要成分を結合する抗体、低分子量成分のみ吸収するゲル、特定の金属イオンを補足するキレート剤、など)や、試料を安定化する物質や、試料のイオン化を補助する物質をあらかじめ保持する。これらの物質の作用により、より質の良いデータを得ることができる。また、それぞれの窪みで、異なる種類の物質を置いておき、試料と既知物質の相互作用の度合いや、イオン化効率向上方法のスクリーニングをすることができる。   FIG. 12 shows an example of the shape of the sample stage and how to place the sample. FIG. 12A shows a case where a sample is simply placed on a flat sample table. Processing of the sample stage is unnecessary, and low cost can be realized. FIG. 12B shows an example in which a flat plate having a depression is used and a sample is held in the depression. Since the sample is accurately placed within a specific range, measurement by an automatic device is facilitated. FIG. 12 (c) uses a flat plate with a depression, and the depression is supplemented with substances for removing unnecessary components (antibodies that bind unnecessary components, gels that absorb only low molecular weight components, and specific metal ions). Chelating agent, etc.), a substance that stabilizes the sample, and a substance that assists ionization of the sample. Due to the action of these substances, better quality data can be obtained. In addition, different types of substances can be placed in the respective depressions, and the degree of interaction between the sample and the known substance and the screening method for improving the ionization efficiency can be performed.

図13〜22に、本発明に基づくイオン捕集方法を実現するためのイオン取り込み口および試料台の例を示す。   FIGS. 13 to 22 show examples of an ion intake port and a sample stage for realizing the ion collection method according to the present invention.

図13は、円形のイオン取り込み管と溝付き試料台の組み合わせの例である。円形の管であっても、試料が載った凸面に接する開口部の幅および高さが、イオンの広がり以上の大きさであれば良い。この場合、通常の管を特に加工せずイオン取り込み管として使用できるため、簡便である。   FIG. 13 shows an example of a combination of a circular ion uptake tube and a grooved sample stage. Even in the case of a circular tube, the width and height of the opening in contact with the convex surface on which the sample is placed may be larger than the spread of ions. In this case, since a normal tube can be used as an ion uptake tube without any particular processing, it is simple.

図14は、先端を矩形にしたイオン取り込み管と溝付き試料台の組み合わせの例である。この形状により、イオン取り込み管を試料台に安定に置くことができる。   FIG. 14 shows an example of a combination of an ion uptake tube having a rectangular tip and a grooved sample stage. With this shape, the ion uptake tube can be stably placed on the sample stage.

図15は、先端を矩形にしたイオン取り込み管と溝付き試料台の組み合わせの例である。質量分析装置のイオン取り込み口の直径が試料イオンの広がり幅よりも小さい場合は、イオン取り込み管の開口部幅を試料イオンの広がり幅よりも大きく広げた形状とすることで、発生した試料イオンが、効率よく収集され、高感度の測定が可能となる。   FIG. 15 shows an example of a combination of an ion uptake tube having a rectangular tip and a grooved sample stage. When the diameter of the ion intake port of the mass spectrometer is smaller than the spread width of the sample ions, the generated sample ions are formed by making the opening width of the ion intake tube wider than the spread width of the sample ions. Efficiently collected and highly sensitive measurement is possible.

図16は、先端の一部を平らにして試料台と接する部分の管厚みを薄くし、断面で見ると楔形の形状としたイオン取り込み管と、平面状の試料台の組み合わせの例である。イオン取り込み管の先端を楔形にすることにより、発生した試料イオンの流れがイオン取り込み管開口部断面により乱されずにイオン取り込み管に導入できるため、試料イオンの損失を低減し、高感度の測定が可能となる。   FIG. 16 shows an example of a combination of a flat sample stage and an ion uptake tube having a wedge shape when viewed from a cross-section, with a portion of the tip being flattened to reduce the thickness of the tube in contact with the sample stage. By making the tip of the ion uptake tube wedge-shaped, the flow of generated sample ions can be introduced into the ion uptake tube without being disturbed by the cross section of the opening of the ion uptake tube, reducing the loss of sample ions and measuring with high sensitivity. Is possible.

図17は、イオン取り込み部先端を、1試料の上と側面を覆う形状とした一例である。この形状により、帯電物質や、発生した試料イオンが、隣接する試料に達するのを防ぐことができる。また、発生した試料イオンを損失なく収集し、高感度の測定が可能となる。また、外部に帯電物質が拡散する心配がなく、取り扱いが安全である。また、帯電物質導入管を固定することで、帯電物質導入管の先端が試料に接触するのを防止することができる。   FIG. 17 shows an example in which the tip of the ion capturing portion is shaped to cover the top and side surfaces of one sample. This shape can prevent charged substances and generated sample ions from reaching adjacent samples. In addition, the generated sample ions can be collected without loss, and highly sensitive measurement can be performed. In addition, there is no fear that the charged substance will diffuse outside, and the handling is safe. Further, by fixing the charged substance introduction tube, it is possible to prevent the tip of the charged substance introduction tube from coming into contact with the sample.

図18は、イオン取り込み部先端を、1試料の全体を覆う形状とし、帯電物質導入管をその一部から挿入する形状とした一例である。また、図19のように、ガス導入管をその一部から挿入することも可能である。これは、帯電物質導入管から発せられるガス流量より、イオン取り込み管が吸引するガス流量の方が多い場合に有効である。即ち、ガス導入管から純気体を適切な量導入することにより、外部から気体を吸い込んで異物が混入するのを防ぐことができる。また、外部に帯電物質が拡散する心配がなく、取り扱いが安全である。また、帯電物質導入管を固定することで、帯電物質導入管の先端が試料に接触するのを防止することができる。   FIG. 18 shows an example in which the tip of the ion capturing part has a shape that covers the entire sample, and the charged substance introduction tube is inserted from a part thereof. Further, as shown in FIG. 19, it is possible to insert the gas introduction pipe from a part thereof. This is effective when the gas flow rate sucked by the ion intake tube is larger than the gas flow rate emitted from the charged substance introduction tube. That is, by introducing an appropriate amount of pure gas from the gas introduction pipe, it is possible to prevent the foreign matter from being sucked in from the outside and mixed in. In addition, there is no fear that the charged substance will diffuse outside, and the handling is safe. Further, by fixing the charged substance introduction tube, it is possible to prevent the tip of the charged substance introduction tube from coming into contact with the sample.

図20は、イオン取り込み管先端を、閉鎖された空間とし、帯電物質導入管をその一部から挿入する形状とした一例である。イオン取り込み管先端の一部にスロット状の穴をあける。スライドガラス、ろ紙切片などに担持した試料をここから挿入し、測定に供する。この形状は、個別に採取した試料を逐一測定したい場合に便利である。   FIG. 20 shows an example in which the tip of the ion intake tube is a closed space and the charged substance introduction tube is inserted from a part thereof. A slot-shaped hole is made in a part of the tip of the ion intake tube. A sample carried on a slide glass, a filter paper slice or the like is inserted from here and used for measurement. This shape is convenient when it is desired to measure individual samples collected one by one.

図21は、イオン取り込み部先端を閉鎖された空間とし、その底面に穴をあける形状とした一例である。帯電物質の広がり以下の面積範囲の試料を分析したい場合には、穴のサイズを小さくすることで対応できる。帯電物質導入管とイオン取り込み管を一体化し、さらにイオン取り込み管を可動式にすることが望ましい。目的の物体の表面に押し当てることで、物体表面に付着している物質を簡便に測定することができる。   FIG. 21 shows an example in which the end of the ion capturing portion is a closed space and a hole is formed in the bottom surface. If it is desired to analyze a sample with an area less than the spread of the charged substance, it can be dealt with by reducing the size of the hole. It is desirable to integrate the charged substance introduction tube and the ion uptake tube, and to make the ion uptake tube movable. By pressing against the surface of the target object, the substance adhering to the object surface can be easily measured.

図22は、複数試料を載せる試料台の一例である。回転可能な円盤の周縁部に複数試料を一列に並べる。円盤面、および円周方向と垂直な平面内に、帯電物質導入管と、イオン取り込み管を固定する。円盤を回転することで、各資料を順番に測定できるため、複雑なXY方向の移動手段が不要である。   FIG. 22 is an example of a sample stage on which a plurality of samples are placed. A plurality of samples are arranged in a row on the periphery of a rotatable disc. The charged substance introduction tube and the ion uptake tube are fixed in the disk surface and a plane perpendicular to the circumferential direction. Since each material can be measured in order by rotating the disk, complicated moving means in the XY directions are unnecessary.

図23に、本発明に基づくイオン捕集方法を用いた液体クロマトグラフ/質量分析装置の一例を示す。液体クロマトグラフから溶出した試料溶液を、一定量試料台に滴下する。試料台を一定距離移動させ、次の溶出液を一定量試料台に滴下する。これを液体クロマトグラフから試料が溶出する間繰り返す。試料台は、試料保持に適した温度に設定される。滴下された溶出液は、送風機などの手段により乾燥され、次に、帯電物質を入射してイオン化する。イオン化は、大気圧下で、エレクトロスプレーイオン化、ソニックスプレーイオン化などの手段により生成した帯電液滴を吹き付ける方法がもっとも簡便で温和な方法である。生成した試料イオンは本発明によるイオン取り込み管により質量分析計に導入され、質量分析を行う。このような液体クロマトグラフ溶出液の検出方法では、分析中にイオン化が不安定になっても再度同じ試料を測定することができる。また、試料台に、目的物質と反応して、特徴的な質量スペクトルを与えるための試薬をあらかじめ塗布しておくことで、一般的なLC/MSよりも多くの情報を得ることができる。   FIG. 23 shows an example of a liquid chromatograph / mass spectrometer using the ion collection method according to the present invention. A predetermined amount of the sample solution eluted from the liquid chromatograph is dropped on the sample stage. The sample stage is moved by a certain distance, and the next eluate is dropped on the sample stage by a certain amount. This is repeated while the sample is eluted from the liquid chromatograph. The sample stage is set to a temperature suitable for holding the sample. The dropped eluate is dried by means such as a blower, and then charged material is incident and ionized. For ionization, a method of spraying charged droplets generated by means such as electrospray ionization or sonic spray ionization under atmospheric pressure is the simplest and mildest method. The generated sample ions are introduced into the mass spectrometer by the ion intake tube according to the present invention, and mass spectrometry is performed. In such a liquid chromatograph eluate detection method, the same sample can be measured again even if ionization becomes unstable during analysis. Further, by applying in advance a reagent for reacting with a target substance to give a characteristic mass spectrum on a sample stage, more information can be obtained than in general LC / MS.

図24は、本発明に基づくイオン捕集方法を用いた質量分析システムに用いる、帯電液滴を生成する手段の一例である。溶媒とネブライザーガスガイドの間に電位差を設けることで、帯電液滴が効率よく生成する。また、ネブライザーガスにより、放電が抑制され、安定した帯電液滴生成ができる。   FIG. 24 shows an example of means for generating charged droplets used in a mass spectrometry system using the ion collection method according to the present invention. By providing a potential difference between the solvent and the nebulizer gas guide, charged droplets are efficiently generated. Moreover, discharge is suppressed by the nebulizer gas, and stable charged droplet generation can be performed.

図25に、本発明に基づくイオン捕集方法を実現するためのイオン取り込み管の一例を示す。イオン取り込み管開口部は試料表面から生じたイオンを捕集するのに適切な大きさとする。さらに、イオン取り込み管の底面に、柔軟性に富んだ素材で作製したクッションを取り付ける。これにより、凹凸のある試料表面でも、クッション部が変形して試料表面に密着するため、イオン取り込み管底面と試料との間に隙間なく接触させることができ、生じたイオンを逃さずに取り込むことができる。   FIG. 25 shows an example of an ion uptake tube for realizing the ion collection method according to the present invention. The ion intake tube opening is appropriately sized to collect ions generated from the sample surface. In addition, a cushion made of a flexible material is attached to the bottom surface of the ion intake tube. As a result, even on an uneven sample surface, the cushion part deforms and adheres closely to the sample surface, allowing contact between the bottom surface of the ion intake tube and the sample without gaps, and capturing the generated ions without escaping. Can do.

図26に、本発明に基づくイオン捕集方法を用いた測定装置の一例を示す。イオン取り込み管先端を、1試料の全体を覆う形状とし、帯電物質のスプレー管をその一部から挿入する。イオン取り込み管先端の閉鎖空間の底面に小さな窓を開ける。イオン取り込み管先端底面を直接液体試料に接触させ、帯電物質を底面の窓に向けて吹き付ける。発生した試料イオンは質量分析装置に送られ、質量分析により液体試料の成分を分析する。イオン取り込み管内の圧力を調整することにより、液体試料の進入を防ぐことができる。この装置構成により、液体にイオン取り込み管先端を浸すという簡便な操作だけで、液体試料の質量分析による成分分析を行うことができる。   In FIG. 26, an example of the measuring apparatus using the ion collection method based on this invention is shown. The tip of the ion uptake tube is shaped to cover the entire sample, and a charged substance spray tube is inserted from a part thereof. Open a small window at the bottom of the closed space at the tip of the ion uptake tube. The bottom surface of the ion intake tube is brought into direct contact with the liquid sample, and the charged substance is sprayed toward the bottom window. The generated sample ions are sent to a mass spectrometer, and the components of the liquid sample are analyzed by mass spectrometry. The liquid sample can be prevented from entering by adjusting the pressure in the ion intake tube. With this apparatus configuration, component analysis by mass spectrometry of a liquid sample can be performed with a simple operation of immersing the tip of the ion intake tube in the liquid.

1・・・試料、2・・・試料台、3・・・溝、4・・・帯電物質導入管、5・・・帯電物質、6・・・帯電液滴、7・・・溶媒、8・・・ネブライザーガス、9・・・ネブライザーガスガイド、10・・・イオン取り込み管、11・・・イオン取り込み管先端部、12・・・ガス導入管、13・・・試料台挿入口、14・・・クッション。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sample, 2 ... Sample stand, 3 ... Groove, 4 ... Charged substance introduction tube, 5 ... Charged substance, 6 ... Charged droplet, 7 ... Solvent, 8 ... Nebulizer gas, 9 ... Nebulizer gas guide, 10 ... Ion intake tube, 11 ... Ion intake tube tip, 12 ... Gas inlet tube, 13 ... Sample stage insertion port, 14 ···cushion.

Claims (4)

試料を設置する試料台と、
前記試料台に設置された試料に対し、試料をイオン化させるための粒子をガスと共に照射するイオン化手段と、
イオン化された試料を取り込むイオン取り込み手段とを備え、
前記イオン取り込み手段のイオン取り込み部は、前記試料台に設置された試料を覆うように配置されることを特徴とするイオン捕集装置。
A sample stage on which the sample is placed;
Ionization means for irradiating the sample placed on the sample stage together with gas particles for ionizing the sample;
An ion capturing means for capturing an ionized sample,
The ion trapping device is characterized in that the ion trapping part of the ion trapping means is arranged so as to cover the sample placed on the sample stage.
請求項1に記載のイオン捕集装置において、前記イオン化手段は、前記イオン取り込み手段のイオン取り込み部の上方から挿入されていることを特徴とするイオン捕集装置。   2. The ion collector according to claim 1, wherein the ionization means is inserted from above an ion intake portion of the ion intake means. 請求項1に記載のイオン捕集装置において、前記イオン取り込み部は、前記試料台を挿入させる挿入口を有することを特徴とするイオン捕集装置。   2. The ion collector according to claim 1, wherein the ion take-in unit has an insertion port for inserting the sample stage. 試料を設置する試料台と、
前記試料台に設置された試料に対し、試料をイオン化させるためのエネルギーをガスと共に照射するイオン化手段と、
イオン化された試料を取り込むイオン取り込み手段とを備え、
前記試料台は、試料設置部が凸状であり、
前記イオン取り込み手段のイオン取り込み口の底面は、前記試料設置部以外の部分に、前記試料設置部よりも低く配置されることを特徴とするイオン捕集装置。
A sample stage on which the sample is placed;
An ionization means for irradiating the sample placed on the sample stage with energy for ionizing the sample together with the gas;
An ion capturing means for capturing an ionized sample,
In the sample stage, the sample setting part is convex,
The ion collector is characterized in that a bottom surface of an ion intake port of the ion intake means is disposed at a portion other than the sample installation portion lower than the sample installation portion.
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