JP2016011847A

JP2016011847A - イオン化室

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Publication number: JP2016011847A
Application number: JP2014132302A
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Inventors: 航福井; Ko Fukui; 和男向畑; Kazuo Mukaibatake
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2016-01-21
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Abstract

【課題】ノズルから噴霧された液体試料を脱溶媒化しつつ質量分析部に送り込んで有効に分析に寄与させることができるイオン化室の提供。【解決手段】液体クロマトグラフ部６０と質量分析部５０との間に配置されたイオン化室１００であって、液体クロマトグラフ部６０から送られてきた液体試料をイオン化しつつ、イオン化室１００内でＺ方向に噴霧する噴霧手段１５と、イオン化室１００内でＺ方向に対して垂直となる水平方向に入口部が形成されるとともに、質量分析部５０内にイオンを導入するための出口部が形成されたイオン導入管１９とを備え、入口部の開口の大きさは、Ｚ方向に噴霧された液体試料におけるＸＹ面での広がりに対応した形状となっている構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、イオン化室に関し、さらに詳しくは、液体クロマトグラフ部から送られてきた液体試料をイオン化するイオン化室と、イオン化室からイオンが導入される質量分析部とを備える液体クロマトグラフ質量分析装置に関する。

液体クロマトグラフ質量分析装置（ＬＣ／ＭＳ）は、液体試料を成分毎に分離して溶出する液体クロマトグラフ部（ＬＣ部）と、ＬＣ部から溶出してきた試料成分をイオン化するイオン化室（インタフェース部）と、イオン化室から導入されたイオンを検出する質量分析部（ＭＳ部）とから構成される。このようなイオン化室では、液体試料をイオン化するために様々なイオン化手法が用いられているが、大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）やエレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）等の大気圧イオン化法が広く用いられている。

具体的には、ＡＰＣＩでは、ＬＣ部のカラムの末端に接続されたノズルの先端をイオン化室の内部に向けて配設するとともに、ノズルの先端の前方に針電極を配置している。そして、ノズルにおいて加熱により霧化した試料の液滴に、針電極からのコロナ放電により生成したキャリアガスイオン（バッファイオン）を化学反応させてイオン化している。また、ＥＳＩでは、ＬＣ部のカラムの末端に接続されたノズルの先端をイオン化室の内部に向けて配設するとともに、ノズルの先端部に５ｋＶ程度の高電圧を印加して強い不平等電界を発生させる。これにより、液体試料は電界により電荷分離し、クーロン引力により引きちぎられて霧化する。その結果、周囲の空気に触れて試料の液滴中の溶媒は蒸発し、気体イオンが発生する。

このようなＡＰＣＩやＥＳＩでは、大気圧に近い状態で液体試料をイオン化するため、高い圧力状態（つまり大気圧に近い状態）にあるイオン化室と、ごく低い圧力状態（つまり高真空度の状態）にあるＭＳ部との間での圧力差を確保するため、イオン化室とＭＳ部との間に中間室等を設け、段階的にその真空度を高めるようにする構成が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

図７は、ＥＳＩ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概略構成図である。なお、地面に水平な一方向をＸ方向とし、地面に水平でＸ方向と垂直な方向をＹ方向とし、Ｘ方向とＹ方向とに垂直な方向をＺ方向とする。
液体クロマトグラフ質量分析装置１０１は、液体クロマトグラフ部（ＬＣ部）６０とイオン化室２００と質量分析部５０とを備える。また、質量分析部５０には、イオン化室２００に隣接する第１中間室１２と、第１中間室１２に隣接する第２中間室１３と、第２中間室１３に隣接する質量分析室（ＭＳ部）１４とがそれぞれ隔壁を介して連続的に設けられている。

ＬＣ部６０にて成分分離された液体試料は、流路１５５を介して供給される。また、ネブライズガス（窒素ガス）が、流路１５６を介して供給される。その結果、液体試料とネブライズガスとは、スプレー１５に導かれて噴霧されることになる。

ここで、図８は、スプレーの側面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＡの拡大断面図である。スプレー（噴霧手段）１５は、プローブ本体部１５１と、液体試料を噴霧するノズル１５２とを有する。
ノズル１５２は、プローブ本体部１５１の下方に突出するよう形成された二重管構造になっている。流路１５５を介して供給される液体試料は内部円管（例えば、直径外径０．２７ｍｍ）１５２ｂの内側から噴出される。一方、流路１５６から供給される窒素ガスは内部円管１５２ｂと外部円管（例えば直径内径０．３７ｍｍ）１５２ａとの間から噴射される。このようにすることにより、噴出された液体試料は、内部円管１５２ｂの周囲に噴射されるネブライズガスとの衝突作用により霧状態となって噴霧される。また、外部円管１５２ａの先端に電圧源（図示せず）から５ｋＶ程度の高電圧が印加されるように配線（図示せず）が接続されており、イオン化が行われるようになっている。

そして、ノズル１５２は、プローブ本体部１５１に対して位置調節ツマミ（図示せず）によりＺ方向に直交するＸＹ面内の所定範囲で略平行に移動可能となっており、適宜に位置を調整した後に位置固定ツマミ等により位置を固定することができるようになっている。さらに、ノズル１５２は、プローブ本体部１５１に対してＺ方向に抜き差し（突出量の調整）ができるようになっており、適宜に位置を調整した後にナット等により位置を固定することができるようになっている。
なお、図８において、スプレー１５はＥＳＩ用のものであるが、一般的にスプレー１５はイオン化室２００に対し着脱自在になっており、ＡＰＣＩ法を用いる場合には、スプレー１５を取り外し、その代わりに放電用の針電極がユニット化されたＡＰＣＩ用のものをイオン化室２００に取り付けることになる。

イオン化室２００は、１３ｃｍ×１３ｃｍ×１２ｃｍの直方体形状のチャンバ２１０を備える。チャンバ２１０は、上面と前面と右側面と後面（隔壁２６）と左側面と下面とを有する。このように上下左右および前後の６面が囲まれることで、イオン化室２００の内部空間が形成されている。
そして、上面には、上下方向（Ｚ方向）に連通する円形状の開口部（図示せず）が形成されており、開口部にスプレー１５が上方向から取り付けられるようになっている。また、下面には、ドレイン２１１が形成されており、不要な液体試料はドレイン２１１から外部へ排出されるようになっている。

さらに、隔壁２６は、チャンバ２１０の内部と第１中間室１２の内部とを仕切るように配置され、隔壁２６の中央部には、温調機構（図示せず）が内蔵された直方体形状のヒータブロック２０が固定してある。図９は、図７に示すイオン化室２００の隔壁２６に設けられるヒータブロック２０の構造図である。
ヒータブロック２０には、チャンバ２１０の内部に入口が配置されるとともに、第１中間室１２の内部に出口が配置される１本の脱溶媒管（イオン導入管）１１９が形成されている。脱溶媒管１１９は、中心軸がＸ方向となる円管形状（例えば、直径外径１．６ｍｍ、内径０．５ｍｍ）となっている。これにより、脱溶媒管１１９の入口は、ノズル１５２からの試料噴霧方向（Ｚ方向）に対して略直角方向（Ｘ方向）に向けてあり、噴霧された巨大な試料の液滴がそのまま脱溶媒管１１９内に飛び込むことを防ぐようにしてある。

そして、ヒータブロック２０には、チャンバ２１０の内部に出口が配置される６本のドライガス管２１８が形成されている。各ドライガス管２１８は、中心軸がＸ方向となる円管形状（例えば、直径０．５ｍｍ）となっており、６本のドライガス管２１８は、脱溶媒管１１９を中心とした円形状に等間隔に並ぶように配置されている。
このようなチャンバ２１０の隔壁２６によって、ノズル１５２により噴霧されたイオンや微細な試料の液滴が脱溶媒管１１９の内部を通過するときに、加熱作用や衝突作用により脱溶媒化、イオン化が促進されるようになっている。

第１中間室１２の内部には、第１イオンレンズ２１が設けられ、第１中間室１２の下面には、油回転ポンプ（ＲＰ）で約１０^２Ｐａに真空排気するための排気口３１が設けられている。第１中間室１２と第２中間室１３との間の隔壁には、細孔（オリフィス）を有するスキマー２２が形成され、この細孔を介して第１中間室１２の内部と第２中間室１３の内部とが連通する。
第２中間室１３の内部には、オクタポール２３とフォーカスレンズ２４とが設けられ、第２中間室１３の下面には、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）で約１０^−１Ｐａ〜１０^−２Ｐａに真空排気するための排気口３２が設けられている。第２中間室１３と質量分析室１４との間の隔壁には、細孔を有する入口レンズ２５が設けられ、この細孔を介して第２中間室１３の内部と質量分析室１４の内部とが連通する。

質量分析室１４の内部には、第１四重極１６と第２四重極１７と検出器１８とが設けられ、質量分析室１４の下面には、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）で約１０^−３Ｐａ〜１０^−４Ｐａに真空排気するための排気口３３が設けられている。
このような液体クロマトグラフ質量分析装置１０１において、イオン化室２００で生成されたイオンは、脱溶媒管１１９、第１中間室１２内の第１イオンレンズ２１、スキマー２２、第２中間室１３内のオクタポール２３およびフォーカスレンズ２４、入口レンズ２５を順に経て質量分析室１４に送られ、四重極１６、１７により不要イオンが排出され、検出器１８に到達した特定イオンのみが検出されるようになっている。

特開２００１−３４３３６３号公報

しかしながら、上述したような液体クロマトグラフ質量分析装置１０１では、脱溶媒管１１９は１本のパイプで構成されており、脱溶媒管１１９の内部を通過するものは、ノズル１５２から噴霧された全液体試料のうちの一部の液体試料だけであり、ほとんどの液体試料はそのままドレイン２１１から排出されていた。そのため、液体試料は有効利用されず、また、一部の液体試料のみしか分析に寄与させることができないことから検出感度を向上させることができない原因となっていた。
なお、液体クロマトグラフ質量分析装置１０１では、液体試料を噴霧するノズル１５２と脱溶媒管１１９の入口との適切な位置関係は、測定する液体試料の種類やネブライズガスの流量等の測定条件によって異なるため、分析を行う前にノズル１５２と脱溶媒管１１９の入口との位置関係等を適切に調整しているが、ほとんどの液体試料はそのままドレイン２１１から排出されていた。

上記課題を解決するために、本件発明者らは、ノズル１５２から噴霧された液体試料を脱溶媒化しつつ質量分析部に送り込んで有効に分析に寄与させる方法について検討を行った。
内径０．５ｍｍのノズル１５２から噴霧された液体試料の噴霧流は、Ｚ方向へ進行するにつれて広がっていき最終的には±２ｍｍ〜４ｍｍ程度の直径の円形状になる。図１０（ａ）は、ノズル１５２から噴霧された液体試料の噴霧流の側面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すＸＹ平面の断面図である。図１１は、ノズル１５２から噴霧された液体試料の噴霧流の広がりを説明するための図である。

イオン化された液体試料（荷電液滴）は、大気圧下のチャンバ２１０の内部に噴出され、約１０^２Ｐａに保たれた第１中間室１２の内部との圧力差によって脱溶媒管１１９内へと引き込まれることになるが、脱溶媒管１１９とは直交方向（Ｚ方向）に勢いよく噴射されるので、脱溶媒管１１９から遠い部分を流通することになる荷電液滴については脱溶媒管１１９内に取り込まれずに、ドレイン２１１から排出されていることがわかった。

そこで、脱溶媒管１１９内に取り込むイオン（荷電液滴）の総量を上げるために、脱溶媒管１１９の内径ｄを拡大することが考えられる。ここで、一般的な管内の流れの状態は、下記式（１）のように定義されるレイノルズ数Ｒｅの数値で判断できる。
Ｒｅ＝ρＵｄ／μ ・・・（１）
なお、μは流体の粘性係数（Ｐａ・ｓ）であり、ρは流体の密度（ｋｇ／ｍ^３）であり、Ｕは流速（ｍ／ｓ）であり、ｄは管の内径（ｍ）である。

また、図１２に示すレイノルズ数Ｒｅのグラフのように、レイノルズ数Ｒｅが２０００を超えると管内の気体の流れは乱流となる。乱流となるとイオンの導入効率は低下する。つまり、脱溶媒管１１９の内径ｄを拡大すると、脱溶媒管１１９内の流れ場が乱れ、イオンの導入効率が落ちることになる。
よって、脱溶媒管（イオン導入管）の内径の大きさは、レイノルズ数Ｒｅを考慮した上で、イオン導入管を噴霧流の形状に沿うように配置することで、ノズルから噴霧された液体試料を無駄なくイオン導入管内に取り込むことを見出した。

すなわち、本発明のイオン化室は、液体クロマトグラフ部と質量分析部との間に配置されたイオン化室であって、前記液体クロマトグラフ部から送られてきた液体試料をイオン化しつつ、前記イオン化室内でＺ方向に噴霧する噴霧手段と、前記イオン化室内で前記Ｚ方向に対して垂直となる水平方向に入口部が形成されるとともに、前記質量分析部内にイオンを導入するための出口部が形成されたイオン導入管とを備え、前記入口部の開口の大きさは、Ｚ方向に噴霧された液体試料におけるＸＹ面での広がりに対応した形状となっているようにしている。

ここで、「Ｚ方向」とは、噴霧手段によって液体試料が噴霧される方向であり、装置の設計者等によって予め決められた任意の一方向、例えば、下方等となる。

以上のように、本発明のイオン化室によれば、噴霧流の形状に沿うようにイオン導入管を配置することで、従来はイオン導入管の入口から遠いため質量分析部内に導入されることなく排出されていた荷電液滴もイオン導入管内に取り込むことができ、その結果、検出感度が向上する。

（その他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明のイオン化室は、前記入口部の開口の大きさは、Ｚ方向より水平方向に長くなっているようにしてもよい。
ここで、「入口部の開口の大きさ」における水平方向の長さとは、入口部が１個の開口からなるときには、その入口（開口）の水平方向の長さとなり、また、入口部が複数個の開口からなるときには、その複数個の入口（開口）をＺ方向から見た際の水平方向の合計長さとなる。そして、同様に「入口部の入口の大きさ」におけるＺ方向の長さとは、入口部が１個の開口からなるときには、その入口（開口）のＺ方向の長さとなり、また、入口部が複数個の開口からなるときには、その複数個の入口（開口）を水平方向から見た際のＺ方向の合計長さとなる。
また、本発明のイオン化室は、前記入口部は、複数個の入口を有し、複数個の入口は、同一のＸＹ面に配置されているようにしてもよい。
本発明のイオン化室によれば、複数本のイオン導入管を並列に配置することで、イオン導入管の内径の総断面積を大きくすることにより、質量分析部内に導入されるイオンの総量を増やしながら、なおかつ、１本１本の管内の流れは乱さずに効率よくイオンを導入することができ、その結果、検出感度が向上する。

また、本発明のイオン化室は、複数個の入口は、同じＸ方向となるように配置されているようにしてもよい。
また、本発明のイオン化室は、複数個の入口は、それぞれ異なる方向となるように配置されているようにしてもよい。

そして、本発明のイオン化室は、前記入口部は、Ｚ方向より水平方向に長くなる入口を有するようにしてもよい。
さらに、本発明のイオン化室は、前記イオン化室内は大気圧であり、前記質量分析部内は真空であるようにしてもよい。

本発明の第一実施形態に係るＥＳＩ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概略構成図。図１のイオン化室の隔壁に設けられるヒータブロックの構造を示す図。ノズルから噴霧された液体試料の噴霧流を示す図。第二実施形態に係るＥＳＩ法を用いた液体クロマトグラフ質量分析装置のイオン化室を示す図。第三実施形態のイオン化室を示す図４同様の図。第四実施形態のイオン化室を示す図４同様の図。ＥＳＩ法による液体クロマトグラフ質量分析装置の一例を示す概略構成図。スプレーを示す図。図７のイオン化室の隔壁に設けられるヒータブロックの構造を示す図。ノズルから噴霧された液体試料の噴霧流を示す図。ノズルから噴霧された液体試料の噴霧流の広がりを説明する図。レイノルズ数を示すグラフ。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

＜第一の実施形態＞
図１は、第一の実施形態に係るＥＳＩ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概略構成図である。また、図２は、図１に示すイオン化室１００の隔壁２６に設けられるヒータブロック２０の構造図である。さらに、図３（ａ）は、ノズル１５２から噴霧された液体試料の噴霧流の側面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＸＹ平面の断面図である。なお、上述した従来の液体クロマトグラフ質量分析装置１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
液体クロマトグラフ質量分析装置１は、液体クロマトグラフ部（ＬＣ部）６０とイオン化室１００と質量分析部５０とを備える。また、質量分析部５０には、イオン化室１００に隣接する第１中間室１２と、第１中間室１２に隣接する第２中間室１３と、第２中間室１３に隣接する質量分析室（ＭＳ部）１４とがそれぞれ隔壁を介して連続的に設けられている。

イオン化室１００は、１３ｃｍ×１３ｃｍ×１２ｃｍの直方体形状のチャンバ１１０を備える。チャンバ１１０は、上面と前面と右側面と後面（隔壁２６）と左側面と下面とを有する。このように上下左右および前後の６面が囲まれることで、イオン化室１００の内部空間が形成されている。
そして、上面には、上下方向（Ｚ方向）に連通する円形状の開口部（図示せず）が形成されており、この開口部にスプレー１５が上方向から取り付けられるようになっている。また、下面には、ドレイン１１１が形成されており、不要な液体試料はドレイン１１１から外部へ排出されるようになっている。

さらに、隔壁２６は、チャンバ１１０の内部と第１中間室１２の内部とを仕切るように配置され、隔壁２６の中央部には、温調機構（図示せず）が内蔵された直方体形状のヒータブロック２０が固定してある。
ヒータブロック２０には、チャンバ１１０の内部に入口が配置されるとともに、第１中間室１２の内部に出口が配置されたイオン導入管である、第１脱溶媒管１９ａと第２脱溶媒管１９ｂと第３脱溶媒管１９ｃとが形成されている。各脱溶媒管１９ａ〜１９ｃは、中心軸がＸ方向となる円管形状（例えば、直径外径１．６ｍｍ、内径０．５ｍｍ）となっており、図２に示すように、第１脱溶媒管１９ａと第２脱溶媒管１９ｂと第３脱溶媒管１９ｃとが、同一のＸＹ平面でこの順にＹ方向に並ぶように配置されている。

そして、図３では、第１脱溶媒管１９ａの入口と第２脱溶媒管１９ｂの入口と第３脱溶媒管１９ｃの入口とは、同一のＺＹ平面上に配置されているが、ノズル１５２から噴霧された液体試料の噴霧流は、ＸＹ面では円形状になるため、第１脱溶媒管１９ａの入口と第３脱溶媒管１９ｃの入口とが、第２脱溶媒管１９ｂの入口より−Ｘ方向に突出するように配置してもよい。

また、ヒータブロック２０には、チャンバ１１０の内部に出口が配置される４本のドライガス管１１８が形成されている。各ドライガス管１１８は、中心軸がＸ方向となる円管形状（例えば、直径０．５ｍｍ）となっており、２本のドライガス管１１８が、脱溶媒管１９ａ〜１９ｃの上方でＹ方向に並ぶように配置されるとともに、脱溶媒管１９ａ〜１９ｃの下方にも２本のドライガス管１１８がＹ方向に並ぶように配置されている。

このようなチャンバ１１０の隔壁２６によれば、内径０．５ｍｍのノズル１５２から噴霧された液体試料の噴霧流は、Ｚ方向へ進行するにつれて広がっていき、最終的には±２ｍｍ〜４ｍｍ程度の直径の円形状になるが、噴霧流の左端部（−Ｙ側）を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第１脱溶媒管１９ａ内へと引き込まれ、噴霧流の中央部を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第２脱溶媒管１９ｂ内へと引き込まれ、噴霧流の右端部（Ｙ側）を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第３脱溶媒管１９ｃ内へと引き込まれることになる。

以上のように、本発明の液体クロマトグラフ質量分析装置１によれば、噴霧流の形状に沿うように３本の脱溶媒管（イオン導入管）１９ａ〜１９ｃを配置することで、ほとんどの荷電液滴を３本の脱溶媒管１９ａ〜１９ｃ内に取り込むことができ、その結果、検出感度が向上する。また、３本の脱溶媒管（イオン導入管）１９ａ〜１９ｃを並列に配置することで、脱溶媒管１９ａ〜１９ｃの内径の総断面積を大きくすることにより、第１中間室１２の内部に導入されるイオンの総量を増やしながら、なおかつ、１本１本の脱溶媒管１９ａ〜１９ｃ内の流れは乱さずに効率よくイオンを導入することができ、その結果、検出感度が向上する。

＜第二の実施形態＞
図４は、第二の実施形態に係るＥＳＩ法を用いた液体クロマトグラフ質量分析装置のイオン化室の図である。また、図４（ａ）は、ノズル１５２から噴霧された液体試料の噴霧流の側面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＸＹ平面の断面図である。なお、上述した従来の液体クロマトグラフ質量分析装置１と同様のものについては、同じ符号を付している。
イオン化室１００は、１３ｃｍ×１３ｃｍ×１２ｃｍの直方体形状のチャンバ１１０を備える。チャンバ１１０は、上面と前面と右側面と後面（隔壁２６）と左側面と下面とを有する。

隔壁２６は、チャンバ１１０の内部と第１中間室１２の内部とを仕切るように配置され、隔壁２６の中央部には、温調機構（図示せず）が内蔵された直方体形状のヒータブロック２０が固定してある。
ヒータブロック２０には、チャンバ１１０の内部に入口が配置されるとともに、第１中間室１２の内部に出口が配置された１本の脱溶媒管（イオン導入管）２１９が形成されている。脱溶媒管２１９は、中心軸がＸ方向となる四角管形状（例えば、長辺１．６ｍｍ短辺０．５ｍｍ）となっており、長辺がＹ方向となるように配置されている。

このようなチャンバ１１０の隔壁２６によれば、内径０．５ｍｍのノズル１５２から噴霧された液体試料の噴霧流は、Ｚ方向へ進行するにつれて広がっていき最終的には±２ｍｍ〜４ｍｍ程度の直径の円形状になるが、噴霧流の左端部を流通するイオンは、脱溶媒管２１９の左端部内へと引き込まれ、噴霧流の中央部を流通するイオンは、脱溶媒管２１９の中央部内へと引き込まれ、噴霧流の右端部を流通するイオンは、脱溶媒管２１９の右端部内へと引き込まれることになる。

＜第三の実施形態＞
図５は、第三の実施形態に係るＥＳＩ法を用いた液体クロマトグラフ質量分析装置のイオン化室の図である。また、図５（ａ）は、ノズル１５２から噴霧された液体試料の噴霧流の側面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＸＹ平面の断面図である。なお、上述した従来の液体クロマトグラフ質量分析装置１と同様のものについては、同じ符号を付している。
イオン化室１００は、１３ｃｍ×１３ｃｍ×１２ｃｍの直方体形状のチャンバ１１０を備える。チャンバ１１０は、上面と前面と右側面と後面（隔壁２６）と左側面と下面とを有する。

隔壁２６は、チャンバ１１０の内部と第１中間室１２の内部とを仕切るように配置され、隔壁２６の中央部には、温調機構（図示せず）が内蔵された直方体形状のヒータブロック２０が固定してある。
ヒータブロック２０には、チャンバ１１０の内部に入口が配置されるとともに、第１中間室１２の内部に出口が配置されたイオン導入管である、第１脱溶媒管３１９ａ〜第６脱溶媒管３１９ｆが形成されている。各脱溶媒管３１９ａ〜３１９ｆは、中心軸がＸ方向となる円管形状（例えば、直径外径１．６ｍｍ、内径０．５ｍｍ）となっており、第１脱溶媒管３１９ａ〜第３脱溶媒管３１９ｃとが、第１のＸＹ平面でこの順にＹ方向に並ぶように配置され、第４脱溶媒管３１９ｄ〜第６脱溶媒管３１９ｆとが、第１のＸＹ平面の下方となる第２のＸＹ平面でこの順にＹ方向に並ぶように配置されている。

そして、ノズル１５２から噴霧された液体試料の噴霧流は、ノズル１５２を頂点とした円錐形状になるため、第１脱溶媒管３１９ａ〜第３脱溶媒管３１９ｃの入口とが、第４脱溶媒管３１９ｄ〜第６脱溶媒管３１９ｆの入口より−Ｘ方向に突出するように配置されている。

このようなチャンバ１１０の隔壁２６によれば、内径０．５ｍｍのノズル１５２から噴霧された液体試料の噴霧流は、Ｚ方向へ進行するにつれて広がっていき最終的には±２ｍｍ〜４ｍｍ程度の直径の円形状になるが、まず第１のＸＹ平面では、噴霧流の左端部を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第１脱溶媒管３１９ａ内へと引き込まれ、噴霧流の中央部を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第２脱溶媒管３１９ｂ内へと引き込まれ、噴霧流の右端部を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第３脱溶媒管３１９ｃ内へと引き込まれることになる。次に第２のＸＹ平面では、噴霧流の左端部を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第４脱溶媒管３１９ｄ内へと引き込まれ、噴霧流の中央部を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第５脱溶媒管３１９ｅ内へと引き込まれ、噴霧流の右端部を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第６脱溶媒管３１９ｆ内へと引き込まれることになる。

＜第四の実施形態＞
図６は、第四の実施形態に係るＥＳＩ法を用いた液体クロマトグラフ質量分析装置のイオン化室の図である。また、図６（ａ）は、ノズル１５２から噴霧された液体試料の噴霧流の側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＸＹ平面の断面図である。なお、上述した従来の液体クロマトグラフ質量分析装置１と同様のものについては、同じ符号を付している。
イオン化室１００は、１３ｃｍ×１３ｃｍ×１２ｃｍの直方体形状のチャンバ１１０を備える。チャンバ１１０は、上面と前面と右側面と後面（隔壁２６）と左側面と下面とを有する。

隔壁２６は、チャンバ１１０の内部と第１中間室１２の内部とを仕切るように配置され、隔壁２６の中央部には、温調機構（図示せず）が内蔵された直方体形状のヒータブロック２０が固定してある。
ヒータブロック２０には、チャンバ１１０の内部に入口が配置されるとともに、第１中間室１２の内部に出口が配置されたイオン導入管である、第１脱溶媒管４１９ａ〜第７脱溶媒管４１９ｇが形成されている。各脱溶媒管４１９ａ〜４１９ｇは、円管形状（例えば、直径外径１．６ｍｍ、内径０．５ｍｍ）となっており、第１脱溶媒管４１９ａ〜第３脱溶媒管４１９ｃとが、第１のＸＹ平面に配置され、第４脱溶媒管４１９ｄと第５脱溶媒管４１９ｅとが、第１のＸＹ平面の下方となる第２のＸＹ平面に配置され、第６脱溶媒管４１９ｆと第７脱溶媒管４１９ｇとが、第２のＸＹ平面の下方となる第３のＸＹ平面に配置されている。

そして、第１のＸＹ平面では、第１脱溶媒管４１９ａと第２脱溶媒管４１９ｂと第３脱溶媒管４１９ｃとが、中心軸がＸ方向となる円管形状（例えば、直径外径１．６ｍｍ、内径０．５ｍｍ）となっており、第１脱溶媒管４１９ａと第２脱溶媒管４１９ｂと第３脱溶媒管４１９ｃとが、この順にＹ方向に並ぶように配置されている。つまり、第１のＸＹ平面では、第１脱溶媒管４１９ａの入口と第２脱溶媒管４１９ｂの入口と第３脱溶媒管４１９ｃの入口とがＸ方向を向くように配置されている。また、第２のＸＹ平面では、第４脱溶媒管４１９ｄの入口がＹ方向を向くように配置されるとともに、第５脱溶媒管４１９ｅの入口が−Ｙ方向を向くように配置されている。さらに、第３のＸＹ平面では、第６脱溶媒管４１９ｆの入口が−Ｘ方向を向くように配置されるとともに、第７脱溶媒管４１９ｇの入口が−Ｘ方向を向くように配置されている。

このようなチャンバ１１０の隔壁２６によれば、内径０．５ｍｍのノズル１５２から噴霧された液体試料の噴霧流は、Ｚ方向へ進行するにつれて広がっていき最終的には±２ｍｍ〜４ｍｍ程度の直径の円形状になるが、まず第１のＸＹ平面では、噴霧流の左端部を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第１脱溶媒管４１９ａ内へと引き込まれ、噴霧流の中央部を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第２脱溶媒管４１９ｂ内へと引き込まれ、噴霧流の右端部を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第３脱溶媒管４１９ｃ内へと引き込まれるようになっている。次に第２のＸＹ平面では、噴霧流の左端中部を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第４脱溶媒管４１９ｄ内へと引き込まれ、噴霧流の右端中部を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第５脱溶媒管４１９ｅ内へと引き込まれるようになっている。最後に第３のＸＹ平面では、噴霧流の左端後部を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第６脱溶媒管４１９ｆ内へと引き込まれ、噴霧流の右端後部を流通するイオンは、内径０．５ｍｍの第７脱溶媒管４１９ｇ内へと引き込まれることになる。

＜他の実施形態＞
上述した液体クロマトグラフ質量分析装置１において、ＥＳＩ法を用いる構成としたが、ＡＰＣＩ法や、他のイオン化手法を用いるような構成としてもよい。

本発明は、イオン化室を備える質量分析装置等に利用することができる。

１５：スプレー（噴霧手段）
１９：脱溶媒管（イオン導入管）
５０：質量分析部
６０：液体クロマトグラフ部（ＬＣ部）
１００：イオン化室

Claims

液体クロマトグラフ部と質量分析部との間に配置されたイオン化室であって、
前記液体クロマトグラフ部から送られてきた液体試料をイオン化しつつ、前記イオン化室内でＺ方向に噴霧する噴霧手段と、
前記イオン化室内で前記Ｚ方向に対して垂直となる水平方向に入口部が形成されるとともに、前記質量分析部内にイオンを導入するための出口部が形成されたイオン導入管とを備え、
前記入口部の開口の大きさは、Ｚ方向に噴霧された液体試料におけるＸＹ面での広がりに対応した形状となっていることを特徴とするイオン化室。
前記入口部の開口の大きさは、前記入口部の開口の大きさは、Ｚ方向より水平方向に長くなっていることを特徴とする請求項１に記載のイオン化室。
前記入口部は、複数個の入口を有し、
複数個の入口は、同一のＸＹ面に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のイオン化室。
複数個の入口は、同じＸ方向となるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載のイオン化室。
複数個の入口は、それぞれ異なる方向となるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載のイオン化室。
前記入口部は、Ｚ方向より水平方向に長くなる入口を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のイオン化室。
前記イオン化室内は大気圧であり、
前記質量分析部内は真空であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のイオン化室。