JP3079055B2 - エレクトロスプレー、大気圧化学的イオン化質量分析計およびイオン発生源 - Google Patents
エレクトロスプレー、大気圧化学的イオン化質量分析計およびイオン発生源Info
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- H01J49/0431—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for liquid samples
- H01J49/0445—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for liquid samples with means for introducing as a spray, a jet or an aerosol
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- H01J49/06—Electron- or ion-optical arrangements
- H01J49/067—Ion lenses, apertures, skimmers
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は質量分析用の装置と
方法に関し、特に高分子量の熱に不安定なサンプルのイ
オン化用の方法と装置に関する。
方法に関し、特に高分子量の熱に不安定なサンプルのイ
オン化用の方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高真空中ではなく大気圧下でサンプルを
イオン化するイオン発生源は、熱に不安定な高分子量サ
ンプルの無傷の分子イオンを発生させるのに特に成功を
収めている。これらの発生源のうち、エレクトロスプレ
ーは最も成功したものの一つである。エレクトロスプレ
ーの基礎技術はかなり早くから知られているが、有機質
量分析に適した最初の実用的発生源の設計は１９８４年
に現れた（例えば欧州特許第０１２３５５２Ａ号）。こ
の出願の教示によれば、イオン発生源は毛細管を備え、
それを通して分析しようとするサンプル溶液が噴出さ
れ、毛細管はその下流端に向かい合って配置した接地対
向電極に対して高電位に保たれている。毛細管と軸線を
一致させて形成された小オリフィスが対向電極の中に形
成され、ノズル・スキマ構成によって４極質量分析器へ
と導く。代替的な構成では、対向電極中のオリフィスが
第２（伝送）毛細管の入口であって、この第２毛細管
が、その長さ方向に沿って適切な電位差を与えることを
通じて、磁気セクタ質量分析計に適当なレベルまでそれ
に沿って流れるイオンのエネルギーを増加させるように
してもよい（欧州特許第０１２３５５３号参照）。加熱
した不活性ガスの流れがスプレー毛細管と対向電極の間
の領域に管からの液体流と逆方向に導入される。スプレ
ー毛細管は対向電極に対して＋３ｋＶと＋１０ｋＶの間
の電位に保たれ、そこから現れる液体は不活性ガスの逆
流の中へエレクトロスプレーされる。その結果ノズル・
スキマ・システムから質量分析器へ通過する溶質に特徴
的なイオンを形成する。
イオン化するイオン発生源は、熱に不安定な高分子量サ
ンプルの無傷の分子イオンを発生させるのに特に成功を
収めている。これらの発生源のうち、エレクトロスプレ
ーは最も成功したものの一つである。エレクトロスプレ
ーの基礎技術はかなり早くから知られているが、有機質
量分析に適した最初の実用的発生源の設計は１９８４年
に現れた（例えば欧州特許第０１２３５５２Ａ号）。こ
の出願の教示によれば、イオン発生源は毛細管を備え、
それを通して分析しようとするサンプル溶液が噴出さ
れ、毛細管はその下流端に向かい合って配置した接地対
向電極に対して高電位に保たれている。毛細管と軸線を
一致させて形成された小オリフィスが対向電極の中に形
成され、ノズル・スキマ構成によって４極質量分析器へ
と導く。代替的な構成では、対向電極中のオリフィスが
第２（伝送）毛細管の入口であって、この第２毛細管
が、その長さ方向に沿って適切な電位差を与えることを
通じて、磁気セクタ質量分析計に適当なレベルまでそれ
に沿って流れるイオンのエネルギーを増加させるように
してもよい（欧州特許第０１２３５５３号参照）。加熱
した不活性ガスの流れがスプレー毛細管と対向電極の間
の領域に管からの液体流と逆方向に導入される。スプレ
ー毛細管は対向電極に対して＋３ｋＶと＋１０ｋＶの間
の電位に保たれ、そこから現れる液体は不活性ガスの逆
流の中へエレクトロスプレーされる。その結果ノズル・
スキマ・システムから質量分析器へ通過する溶質に特徴
的なイオンを形成する。
【０００３】この基本的エレクトロスプレー・イオン発
生源に対する種々の改良が提案されてきた。Bruinsら(3
4th Ann. Confr. on Mass Spectrometry and Allied To
pics, Cincinnati, 1986, pp. 585-6および米国特許第
4,861,988号）は、エアロゾルを形成する補助のためこ
の基本的発生源の毛細管に代わる不活性ガスが供給され
る同軸噴霧器を使用する気体補助エレクトロスプレー発
生源を記述している。これらの提案者はまた、毛細管あ
るいは噴霧器は対向電極中のオリフィスに真っ直ぐに向
けられるべきではなく、質量分析器の光学軸（入口オリ
フィスを通る）に平行に５−１０ｍｍずらして配置する
ことを教示している。しかし、このタイプの発生源は実
際に使用するとき質量分析器の光学軸に対して通常約３
０度傾斜して、しかも尚オリフィスに向けられた毛細管
と共に操作されることが多い。米国特許第5,015,845号
は０．１−１０トルの気圧の下で作動し、第１ノズルの
下流に配置された追加加熱脱溶媒ステージを開示してい
る。米国特許第5,103,093号、第4,977,320号および Le
e, Henion, Rapid Commun. in Mass Spectrom. 1992,vo
l. 6, pp. 727-733 他は加熱入口毛細管の使用を教示し
ている。米国特許第5,171,990号は、転送毛細管とノズ
ル・スキマ・システムを軸から離して位置合わせして質
量分析に入る高速イオンおよび中性粒子の数を減少させ
ることを教示している。米国特許第5,352,892号は、小
液滴が質量分析器真空システムに入るのを最小にする液
体シールド構成を開示している。
生源に対する種々の改良が提案されてきた。Bruinsら(3
4th Ann. Confr. on Mass Spectrometry and Allied To
pics, Cincinnati, 1986, pp. 585-6および米国特許第
4,861,988号）は、エアロゾルを形成する補助のためこ
の基本的発生源の毛細管に代わる不活性ガスが供給され
る同軸噴霧器を使用する気体補助エレクトロスプレー発
生源を記述している。これらの提案者はまた、毛細管あ
るいは噴霧器は対向電極中のオリフィスに真っ直ぐに向
けられるべきではなく、質量分析器の光学軸（入口オリ
フィスを通る）に平行に５−１０ｍｍずらして配置する
ことを教示している。しかし、このタイプの発生源は実
際に使用するとき質量分析器の光学軸に対して通常約３
０度傾斜して、しかも尚オリフィスに向けられた毛細管
と共に操作されることが多い。米国特許第5,015,845号
は０．１−１０トルの気圧の下で作動し、第１ノズルの
下流に配置された追加加熱脱溶媒ステージを開示してい
る。米国特許第5,103,093号、第4,977,320号および Le
e, Henion, Rapid Commun. in Mass Spectrom. 1992,vo
l. 6, pp. 727-733 他は加熱入口毛細管の使用を教示し
ている。米国特許第5,171,990号は、転送毛細管とノズ
ル・スキマ・システムを軸から離して位置合わせして質
量分析に入る高速イオンおよび中性粒子の数を減少させ
ることを教示している。米国特許第5,352,892号は、小
液滴が質量分析器真空システムに入るのを最小にする液
体シールド構成を開示している。
【０００４】高分子量サンプルに対するエレクトロスプ
レー・イオン発生源の成功の主要因は他の多くのイオン
発生源とは対照的に、イオン化が大気圧の下で起きるこ
とであると認められている。そのため最近では、高分子
量の熱に不安定な化学種であることを特徴とするイオン
を安定に発生させることもできるＡＰＣＩ（atmospheri
c pressure chemical ionization:大気圧化学的イオン
化）発生源への興味が復活してきた。そのような発生源
はイオン化のモード以外は一般にエレクトロスプレー発
生源と同様である。高電位に維持された入口毛細管の代
わりに、ＡＰＣＩ発生源は、例えば (−エミッタ（通常
６３Ｎｉ箔）（McKeown, Siegel, American Lab. Nov.
1975, pp. 82-99およびHorning, Carrollら、Adv. in M
ass Spectrom. Biochem. medicine, 1976, vol. 1, pp.
1-16 参照）あるいはコロナ放電（Carroll, Dzidic
ら、Anal. Chem. 1975, vol. 47 (14), pp. 2369 参
照）などの電子発生源を提供する。これらの初期の発生
源では、高圧イオン化領域は分析器の光学軸上に配置さ
れた非常に小さいオリフィスを含む膜によって質量分析
を含む高真空領域から分離されていた。後にＡＰＣＩ発
生源は膜の代わりにノズル・スキマ分離システムを含む
タイプ（例えば、Kambaraら、Mass Spectroscopy (Japa
n) 1976, vol. 24 (3), pp. 229-236および英国特許出
願第2183902 A号）、および、分析器に到達するにはイ
オンがそこを通って行かなければならない以前よりいく
らか大きめのオリフィスの前に不活性ガスの清浄な流れ
を伴うタイプ（例えば、英国特許第1582869号）など２
つのタイプがある。
レー・イオン発生源の成功の主要因は他の多くのイオン
発生源とは対照的に、イオン化が大気圧の下で起きるこ
とであると認められている。そのため最近では、高分子
量の熱に不安定な化学種であることを特徴とするイオン
を安定に発生させることもできるＡＰＣＩ（atmospheri
c pressure chemical ionization:大気圧化学的イオン
化）発生源への興味が復活してきた。そのような発生源
はイオン化のモード以外は一般にエレクトロスプレー発
生源と同様である。高電位に維持された入口毛細管の代
わりに、ＡＰＣＩ発生源は、例えば (−エミッタ（通常
６３Ｎｉ箔）（McKeown, Siegel, American Lab. Nov.
1975, pp. 82-99およびHorning, Carrollら、Adv. in M
ass Spectrom. Biochem. medicine, 1976, vol. 1, pp.
1-16 参照）あるいはコロナ放電（Carroll, Dzidic
ら、Anal. Chem. 1975, vol. 47 (14), pp. 2369 参
照）などの電子発生源を提供する。これらの初期の発生
源では、高圧イオン化領域は分析器の光学軸上に配置さ
れた非常に小さいオリフィスを含む膜によって質量分析
を含む高真空領域から分離されていた。後にＡＰＣＩ発
生源は膜の代わりにノズル・スキマ分離システムを含む
タイプ（例えば、Kambaraら、Mass Spectroscopy (Japa
n) 1976, vol. 24 (3), pp. 229-236および英国特許出
願第2183902 A号）、および、分析器に到達するにはイ
オンがそこを通って行かなければならない以前よりいく
らか大きめのオリフィスの前に不活性ガスの清浄な流れ
を伴うタイプ（例えば、英国特許第1582869号）など２
つのタイプがある。
【０００５】（上述の）ある種のエレクトロスプレー発
生源を除けば、これら以前のエレクトロスプレーおよび
ＡＰＣＩ発生源は、オリフィスあるいは高圧および低圧
領域を分析計の光学軸と連携する毛細管を軸上に配置し
ている。更に、サンプルが液体流またはガス流に含まれ
るすべての以前の発生源において、発生源の大気圧領域
内の流れの方向はどの場合も一般にオリフィスか入口毛
細管の方向に向いている。
生源を除けば、これら以前のエレクトロスプレーおよび
ＡＰＣＩ発生源は、オリフィスあるいは高圧および低圧
領域を分析計の光学軸と連携する毛細管を軸上に配置し
ている。更に、サンプルが液体流またはガス流に含まれ
るすべての以前の発生源において、発生源の大気圧領域
内の流れの方向はどの場合も一般にオリフィスか入口毛
細管の方向に向いている。
【０００６】エレクトロスプレーおよびＡＰＣＩ発生源
が一般にサーモスプレー発生源（例えば、英国特許第22
07548 A号に開示されたもの）より敏感であることが最
近経験的に分かってきたので、いくつかのタイプの以前
のサーモスプレー発生源からエレクトロスプレー発生源
への転換の詳細が出版されるようになった（例えば、米
国特許第5,235,186号、 Duffin, Wacksら、Anal. Chem
1992, vol. 64, pp. 61-68およびJacket, and Moni in
Rev. Sci. Instrum. 1994, vol. 65 (3), pp.591-6）。
しかし、そのような転換は、サーモスプレー発生源にお
いては、ガス相イオン化は真空にした領域中に噴出する
液体に加えられる高度の熱の入力の結果として１トルと
１０トルの間で起きるので発生源の性質を変えてしま
う。転換後、先行して真空であった領域は、液体の噴流
を上記の以前のエレクトロスプレー発生源と正確に同じ
方向付けでエレクトロスプレーすることのできる大気圧
領域となる。
が一般にサーモスプレー発生源（例えば、英国特許第22
07548 A号に開示されたもの）より敏感であることが最
近経験的に分かってきたので、いくつかのタイプの以前
のサーモスプレー発生源からエレクトロスプレー発生源
への転換の詳細が出版されるようになった（例えば、米
国特許第5,235,186号、 Duffin, Wacksら、Anal. Chem
1992, vol. 64, pp. 61-68およびJacket, and Moni in
Rev. Sci. Instrum. 1994, vol. 65 (3), pp.591-6）。
しかし、そのような転換は、サーモスプレー発生源にお
いては、ガス相イオン化は真空にした領域中に噴出する
液体に加えられる高度の熱の入力の結果として１トルと
１０トルの間で起きるので発生源の性質を変えてしま
う。転換後、先行して真空であった領域は、液体の噴流
を上記の以前のエレクトロスプレー発生源と正確に同じ
方向付けでエレクトロスプレーすることのできる大気圧
領域となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は先行技
術に係る発生源に匹敵し得る感度あるいはそれよりもよ
り良好な感度を有し、より長いメンテナンス間隔を持つ
ことのできる改良されたエレクトロスプレー・イオン発
生源を提供することである。更には、エレクトロスプレ
ーによって溶液中の溶質イオン化の改良された方法を提
供し、更にまた、そのようなエレクトロスプレー・イオ
ン発生源を有する改良された質量分析器を提供すること
である。更にまた、先行技術に係る発生源に匹敵し得る
あるいはより良好な感度を有し、より長いメンテナンス
間隔を持つことのできる改良されたＡＰＣＩ発生源を提
供することである。更にまた、そのようなＡＰＣＩ発生
源を有する改良された質量分析器を提供することであ
る。
術に係る発生源に匹敵し得る感度あるいはそれよりもよ
り良好な感度を有し、より長いメンテナンス間隔を持つ
ことのできる改良されたエレクトロスプレー・イオン発
生源を提供することである。更には、エレクトロスプレ
ーによって溶液中の溶質イオン化の改良された方法を提
供し、更にまた、そのようなエレクトロスプレー・イオ
ン発生源を有する改良された質量分析器を提供すること
である。更にまた、先行技術に係る発生源に匹敵し得る
あるいはより良好な感度を有し、より長いメンテナンス
間隔を持つことのできる改良されたＡＰＣＩ発生源を提
供することである。更にまた、そのようなＡＰＣＩ発生
源を有する改良された質量分析器を提供することであ
る。
【０００８】以下で、用語「粒子」とは、例えば分子、
イオン、溶解あるいは凝集した分子かイオン、あるいは
溶液の小滴などのサンプルを含む溶液を噴霧あるいはエ
レクトロスプレーすることによって得ることのできるい
かなる化学種をも含むことにする。
イオン、溶解あるいは凝集した分子かイオン、あるいは
溶液の小滴などのサンプルを含む溶液を噴霧あるいはエ
レクトロスプレーすることによって得ることのできるい
かなる化学種をも含むことにする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、分析の
ためイオンを発生するイオン発生源を提供し、そのイオ
ン発生源は本体の中に形成され真空排気ポートと連通し
た抽出室と、前記抽出室中の圧力を１００ｍｍＨｇ以下
に維持するため前記真空排気ポートに接続された真空排
気手段と、前記抽出室の中へ導く入口オリフィスであっ
て前記入口オリフィスを通って前記抽出室に入る少なく
とも数個の分子が前記抽出室の中を直線第１軌跡上を通
過して前記真空排気ポートへ入るように前記真空排気ポ
ートの反対側に配置された入口オリフィスと、前記抽出
室から前記本体を通って導く出口オリフィス手段と、前
記直線第１軌跡に対し３０度と１５０度の間の角をなし
て傾斜した第２軌跡上を前記出口オリフィス手段を通っ
て前記イオンを分析のため偏向させるよう前記抽出室に
電位勾配を発生する手段と、サンプルが溶解している可
能性のある溶液を受け取ってそこから、前記入口オリフ
ィスに通ずる前記第１軌跡の少なくとも１つの概念上の
後方射影と前記本体の外側で交わる粒子の流れを発生さ
せる手段と、前記流れに含まれる粒子が前記概念上の後
方射影に到達する前にその少なくともいくつかを帯電さ
せる手段とを有する、分析のためイオンを発生するイオ
ン発生源であって、前記粒子発生手段を離れるとすぐに
前記流れに含まれる粒子の少なくとも過半数が、前記直
線第１軌跡のいずれか１つに平行な方向における前記入
口オリフィスに向かう分解速度成分が該入口オリフィス
に向かう分解速度成分と直交する直交方向の分解速度成
分よりも小さくなるような速度を有するように、前記粒
子発生手段が前記入口オリフィスに対して配置されてい
る。
ためイオンを発生するイオン発生源を提供し、そのイオ
ン発生源は本体の中に形成され真空排気ポートと連通し
た抽出室と、前記抽出室中の圧力を１００ｍｍＨｇ以下
に維持するため前記真空排気ポートに接続された真空排
気手段と、前記抽出室の中へ導く入口オリフィスであっ
て前記入口オリフィスを通って前記抽出室に入る少なく
とも数個の分子が前記抽出室の中を直線第１軌跡上を通
過して前記真空排気ポートへ入るように前記真空排気ポ
ートの反対側に配置された入口オリフィスと、前記抽出
室から前記本体を通って導く出口オリフィス手段と、前
記直線第１軌跡に対し３０度と１５０度の間の角をなし
て傾斜した第２軌跡上を前記出口オリフィス手段を通っ
て前記イオンを分析のため偏向させるよう前記抽出室に
電位勾配を発生する手段と、サンプルが溶解している可
能性のある溶液を受け取ってそこから、前記入口オリフ
ィスに通ずる前記第１軌跡の少なくとも１つの概念上の
後方射影と前記本体の外側で交わる粒子の流れを発生さ
せる手段と、前記流れに含まれる粒子が前記概念上の後
方射影に到達する前にその少なくともいくつかを帯電さ
せる手段とを有する、分析のためイオンを発生するイオ
ン発生源であって、前記粒子発生手段を離れるとすぐに
前記流れに含まれる粒子の少なくとも過半数が、前記直
線第１軌跡のいずれか１つに平行な方向における前記入
口オリフィスに向かう分解速度成分が該入口オリフィス
に向かう分解速度成分と直交する直交方向の分解速度成
分よりも小さくなるような速度を有するように、前記粒
子発生手段が前記入口オリフィスに対して配置されてい
る。
【００１０】好ましい実施例において、入口室が入口オ
リフィスと抽出室の間に追加的に設けられ、入口室と真
空排気ポートの両方とも抽出室より直径が大きい。
リフィスと抽出室の間に追加的に設けられ、入口室と真
空排気ポートの両方とも抽出室より直径が大きい。
【００１１】本発明はエレクトロスプレーイオン化発生
源および大気圧化学的イオン化（ＡＰＣＩ）発生源の両
方を提供する。本発明によるエレクトロスプレーイオン
発生源において、前記粒子発生手段はエアロゾル発生手
段を備え、前記粒子を荷電する前記手段は前記本体に対
して前記エアロゾル発生手段を高電位に維持する手段を
備えても良い。前記エアロゾル発生手段は毛細管を備え
ても良いし、またはエレクトロスプレー工程を補助する
ために空気噴霧器または超音波噴霧器を使用しても良
い。本発明による大気圧化学的イオン発生源において、
前記粒子発生手段は溶液から小液滴を発生させるエアロ
ゾル発生手段と、前記小液滴から溶剤を蒸発させて気相
の分子を発生させるエアロゾル加熱手段、通常は強く加
熱した管を備えても良く、前記粒子を荷電する前記手段
は前記流れに隣接して配置され本体と放電電極の間にコ
ロナ放電を形成する電位に維持された放電電極手段を備
えても良い。
源および大気圧化学的イオン化（ＡＰＣＩ）発生源の両
方を提供する。本発明によるエレクトロスプレーイオン
発生源において、前記粒子発生手段はエアロゾル発生手
段を備え、前記粒子を荷電する前記手段は前記本体に対
して前記エアロゾル発生手段を高電位に維持する手段を
備えても良い。前記エアロゾル発生手段は毛細管を備え
ても良いし、またはエレクトロスプレー工程を補助する
ために空気噴霧器または超音波噴霧器を使用しても良
い。本発明による大気圧化学的イオン発生源において、
前記粒子発生手段は溶液から小液滴を発生させるエアロ
ゾル発生手段と、前記小液滴から溶剤を蒸発させて気相
の分子を発生させるエアロゾル加熱手段、通常は強く加
熱した管を備えても良く、前記粒子を荷電する前記手段
は前記流れに隣接して配置され本体と放電電極の間にコ
ロナ放電を形成する電位に維持された放電電極手段を備
えても良い。
【００１２】出口オリフィス手段は本体内に配置されそ
の頂点に穴を有し一部分が抽出室の中まで延在できる中
空円錐部材を備えるのが好ましい。更に、出口オリフィ
ス手段が第１直線軌跡のいずれかにあと１ｍｍの点まで
延在するのが好ましい。第１直線軌跡の極端と出口オリ
フィス手段の頂点間の距離は所与の電極電位に対して抽
出室中のイオンのフラグメンテーション度を制御するた
め調節することができる。一般に、この距離が大きい
（即ち円錐部材が短い）ほどフラグメンテーションが大
きい。同様に、抽出室内の電位勾配の大きさもフラグメ
ンテーション度に影響する。電位勾配の大きさが増加す
ると、通常発生源が発生するイオンのフラグメンテーシ
ョン度が増大する。
の頂点に穴を有し一部分が抽出室の中まで延在できる中
空円錐部材を備えるのが好ましい。更に、出口オリフィ
ス手段が第１直線軌跡のいずれかにあと１ｍｍの点まで
延在するのが好ましい。第１直線軌跡の極端と出口オリ
フィス手段の頂点間の距離は所与の電極電位に対して抽
出室中のイオンのフラグメンテーション度を制御するた
め調節することができる。一般に、この距離が大きい
（即ち円錐部材が短い）ほどフラグメンテーションが大
きい。同様に、抽出室内の電位勾配の大きさもフラグメ
ンテーション度に影響する。電位勾配の大きさが増加す
ると、通常発生源が発生するイオンのフラグメンテーシ
ョン度が増大する。
【００１３】過半数のサンプルに対して本体温度を約１
５０℃に維持するか蛋白質などの熱に不安定なサンプル
に対して本体温度を約７０℃に維持するために加熱手段
を備えても良い。通常は入口オリフィスは直径０．３ｍ
ｍと１．５ｍｍの間、最も好ましくは０．４ｍｍと１．
０ｍｍの間の穴を有しても良い。
５０℃に維持するか蛋白質などの熱に不安定なサンプル
に対して本体温度を約７０℃に維持するために加熱手段
を備えても良い。通常は入口オリフィスは直径０．３ｍ
ｍと１．５ｍｍの間、最も好ましくは０．４ｍｍと１．
０ｍｍの間の穴を有しても良い。
【００１４】更に好ましい実施例において、粒子発生手
段は、粒子流が前記入口オリフィスを通る前記直線軌跡
のいずれかの後方への概念的射影に約９０度の角度で交
わるように方向付けされている。エレクトロスプレー実
施例において、本体が延長して粒子流と交差しエアロゾ
ル発生手段から溶液をエレクトロスプレーする目的の対
向電極を画定してもよい。通常は、１ｋＶと５ｋＶの間
の電位差がエレクトロスプレーを発生するために発生手
段と本体との間に維持されており、最も好ましい電位差
は約３．５ｋＶである。
段は、粒子流が前記入口オリフィスを通る前記直線軌跡
のいずれかの後方への概念的射影に約９０度の角度で交
わるように方向付けされている。エレクトロスプレー実
施例において、本体が延長して粒子流と交差しエアロゾ
ル発生手段から溶液をエレクトロスプレーする目的の対
向電極を画定してもよい。通常は、１ｋＶと５ｋＶの間
の電位差がエレクトロスプレーを発生するために発生手
段と本体との間に維持されており、最も好ましい電位差
は約３．５ｋＶである。
【００１５】本発明は更に、上に規定したイオン発生源
と、前記出口オリフィス手段を通過するイオンを受け取
るよう配置された質量分析器を備える質量分析計を提供
する。前記質量分析器は前記第２軌跡の少なくとも幾つ
かがそこを通過するよう配置された分析器入口間隙を備
えるのが好ましい。最も好ましいのは、前記直線第１軌
跡の１つに対し概ね９０度の角度をなす前記第２軌跡の
いくつかがその中を通過するように分析器入口間隙を配
置することである。
と、前記出口オリフィス手段を通過するイオンを受け取
るよう配置された質量分析器を備える質量分析計を提供
する。前記質量分析器は前記第２軌跡の少なくとも幾つ
かがそこを通過するよう配置された分析器入口間隙を備
えるのが好ましい。最も好ましいのは、前記直線第１軌
跡の１つに対し概ね９０度の角度をなす前記第２軌跡の
いくつかがその中を通過するように分析器入口間隙を配
置することである。
【００１６】便利さを考えて、４極質量分析器を採用し
ても良いが、例えば磁気セクタ分析器や飛行時間型質量
分析器などの他の適当なタイプの質量分析器を使用する
ことは本発明の範囲内である。例えば６極または４極高
周波励振静電レンズなどのイオン伝送手段は出口オリフ
ィス手段と分析器入口間隙の間に配置してイオンの分析
器への伝送効率を高めるのに有利である。
ても良いが、例えば磁気セクタ分析器や飛行時間型質量
分析器などの他の適当なタイプの質量分析器を使用する
ことは本発明の範囲内である。例えば６極または４極高
周波励振静電レンズなどのイオン伝送手段は出口オリフ
ィス手段と分析器入口間隙の間に配置してイオンの分析
器への伝送効率を高めるのに有利である。
【００１７】他の面からみて、本発明は、イオン化しよ
うとするサンプルが溶解している可能性のある溶液から
粒子の流れを発生させ、前記流れの中の粒子の少なくと
も幾つかを帯電させ、こうして帯電した粒子の少なくと
も幾つかを、入口オリフィスから本体内に形成された抽
出室を通って真空排気ポートへ通ずる直線第１軌跡に沿
って、入口オリフィスを通して前記抽出室で受け取り、
前記抽出室内の圧力を１００ｍｍＨｇ以下に維持するた
め前記真空排気ポートを通じて前記抽出室を排気し、前
記抽出室内に電位勾配を発生させて前記直線第１軌跡に
沿って移動中のイオンを該直線第１軌跡に対して３０度
と１５０度の間の角度で傾斜した前記第２軌跡に沿って
偏向させて出口オリフィス手段に通すことを含むイオン
化方法であって、前記粒子の流れの形成直後にその粒子
流に含まれる少なくとも過半数の粒子が、前記直線第１
軌跡のいずれか１つに平行な方向における前記入口オリ
フィスに向かう分解速度成分が該入口オリフィスに向か
う分解速度成分と直交する直交方向の分解速度成分より
も小さくなるような速度を有するように、前記粒子流が
前記本体及び前記入口オリフィスに対して方向付けられ
る。
うとするサンプルが溶解している可能性のある溶液から
粒子の流れを発生させ、前記流れの中の粒子の少なくと
も幾つかを帯電させ、こうして帯電した粒子の少なくと
も幾つかを、入口オリフィスから本体内に形成された抽
出室を通って真空排気ポートへ通ずる直線第１軌跡に沿
って、入口オリフィスを通して前記抽出室で受け取り、
前記抽出室内の圧力を１００ｍｍＨｇ以下に維持するた
め前記真空排気ポートを通じて前記抽出室を排気し、前
記抽出室内に電位勾配を発生させて前記直線第１軌跡に
沿って移動中のイオンを該直線第１軌跡に対して３０度
と１５０度の間の角度で傾斜した前記第２軌跡に沿って
偏向させて出口オリフィス手段に通すことを含むイオン
化方法であって、前記粒子の流れの形成直後にその粒子
流に含まれる少なくとも過半数の粒子が、前記直線第１
軌跡のいずれか１つに平行な方向における前記入口オリ
フィスに向かう分解速度成分が該入口オリフィスに向か
う分解速度成分と直交する直交方向の分解速度成分より
も小さくなるような速度を有するように、前記粒子流が
前記本体及び前記入口オリフィスに対して方向付けられ
る。
【００１８】本発明はエレクトロスプレーまたはＡＰＣ
Ｉによるイオン化方法の両方を提供する。前者の方法で
は、溶液は本体に対して高電位に維持されたエアロゾル
発生器か毛細管からエレクトロスプレーされ、荷電粒子
流を形成して少なくともその粒子の幾つかは入口オリフ
ィスに入る可能性がある。後者の方法では、エアロゾル
発生器を使用して粒子流を形成し少なくともその粒子の
幾つかは例えば、従来のＡＰＣＩ発生源におけるごとく
続いて放電電極と本体間に生ずるコロナ放電を通過する
ことによって電荷を得る可能性がある。ＡＰＣＩ法にお
いては溶液をエアロゾル発生手段の中へ通すことによっ
て粒子流を形成し溶液の小液滴を含むエアロゾルを発生
させ、ついでその小液滴をエアロゾル加熱手段（通常は
加熱管）を通すことによって溶剤を蒸発させ、粒子流内
にガス相の粒子のみが存在するようにする。
Ｉによるイオン化方法の両方を提供する。前者の方法で
は、溶液は本体に対して高電位に維持されたエアロゾル
発生器か毛細管からエレクトロスプレーされ、荷電粒子
流を形成して少なくともその粒子の幾つかは入口オリフ
ィスに入る可能性がある。後者の方法では、エアロゾル
発生器を使用して粒子流を形成し少なくともその粒子の
幾つかは例えば、従来のＡＰＣＩ発生源におけるごとく
続いて放電電極と本体間に生ずるコロナ放電を通過する
ことによって電荷を得る可能性がある。ＡＰＣＩ法にお
いては溶液をエアロゾル発生手段の中へ通すことによっ
て粒子流を形成し溶液の小液滴を含むエアロゾルを発生
させ、ついでその小液滴をエアロゾル加熱手段（通常は
加熱管）を通すことによって溶剤を蒸発させ、粒子流内
にガス相の粒子のみが存在するようにする。
【００１９】本発明はまた、上に定義した方法と、前記
第２軌跡に沿って前記出口オリフィス手段を通過するイ
オンを質量分析する追加的段階を含む、サンプルが溶解
している可能性のある溶液を質量分析法によって分析す
る方法を提供する。
第２軌跡に沿って前記出口オリフィス手段を通過するイ
オンを質量分析する追加的段階を含む、サンプルが溶解
している可能性のある溶液を質量分析法によって分析す
る方法を提供する。
【００２０】例として本発明のある実施例を図面を参照
して以下に述べる。
して以下に述べる。
【００２１】
【発明の実施の形態】先ず図１について、本発明による
エレクトロスプレー・イオン発生源がＰＥＥＫなどの充
填ＰＴＦＥからなる環状アダプタ・フランジ１上に構築
され、導電性を有するステンレス・スチール製の円筒形
本体２を備え、円筒形本体２の内部には入口室３と、本
体２内にその半径方向に延在しより小さい直径の抽出室
１５を介して入口室３に接続された真空排気ポート４と
が形成されている。真空排気ポート４は、便宜上、本体
４の外側から穿孔され、その開口端を密閉するには図１
に示すようにステンレス・スチール球５を開口端に押し
込む。真空排気ポート４はそれぞれ本体２と環状アダプ
タ・フランジ１を穿孔することによって形成した通路６
と７およびパイプ・アダプタ２７と可撓性真空ホース２
０を介して真空排気手段１９（図２）に接続されてい
る。真空排気手段１９は容量約３０立方メートル／時の
機械的真空ポンプを備え、この真空ポンプは抽出室１５
の圧力を１００ｍｍＨｇ以下、通常１−１０ｍｍＨｇの
範囲に維持する。
エレクトロスプレー・イオン発生源がＰＥＥＫなどの充
填ＰＴＦＥからなる環状アダプタ・フランジ１上に構築
され、導電性を有するステンレス・スチール製の円筒形
本体２を備え、円筒形本体２の内部には入口室３と、本
体２内にその半径方向に延在しより小さい直径の抽出室
１５を介して入口室３に接続された真空排気ポート４と
が形成されている。真空排気ポート４は、便宜上、本体
４の外側から穿孔され、その開口端を密閉するには図１
に示すようにステンレス・スチール球５を開口端に押し
込む。真空排気ポート４はそれぞれ本体２と環状アダプ
タ・フランジ１を穿孔することによって形成した通路６
と７およびパイプ・アダプタ２７と可撓性真空ホース２
０を介して真空排気手段１９（図２）に接続されてい
る。真空排気手段１９は容量約３０立方メートル／時の
機械的真空ポンプを備え、この真空ポンプは抽出室１５
の圧力を１００ｍｍＨｇ以下、通常１−１０ｍｍＨｇの
範囲に維持する。
【００２２】本体２の外面は中空入口円錐９をネジ（図
示せず）で確保する平面部分を有する。中空入口円錐９
はその頂点に抽出室１５内の圧力を制御するよう選択さ
れた０．４ｍｍと１．０ｍｍの間の直径を有する入口オ
リフィス１０を形成している。３０立方メートル／時の
ポンプを使用すると、０．４ｍｍ径オリフィスなら抽出
室１５内を約３ｍｍＨｇの圧力にする結果となる。
示せず）で確保する平面部分を有する。中空入口円錐９
はその頂点に抽出室１５内の圧力を制御するよう選択さ
れた０．４ｍｍと１．０ｍｍの間の直径を有する入口オ
リフィス１０を形成している。３０立方メートル／時の
ポンプを使用すると、０．４ｍｍ径オリフィスなら抽出
室１５内を約３ｍｍＨｇの圧力にする結果となる。
【００２３】以上の構成で、直線第１軌跡（例えば、軌
跡１４）は分子が偏向しないとき入口オリフィス１０か
ら入口室３と抽出室１５を通って真空排気ポート４へ移
動する道筋である。本発明によると、出口オリフィス手
段１１が図１に示すようにアダプタ・フランジ１の凹部
１３に取り付けた中空円錐部材１２を有するのが好まし
い。ＰＴＦＥワッシャ８は中空円錐部材１２を本体２か
ら電気的に絶縁するために両者の間に配置されている。
中空円錐部材１２はその頂点にそこを通って抽出室１５
から質量分析器へイオンが通過できるような穴を有して
いる（図２と次の説明を参照）。中空円錐部材１２の長
さは、分子が入口オリフィス１０から真空排気ポート４
へ通過する直線第１軌跡１４のいずれよりも、通常約１
ｍｍだけ短くてこれらの軌跡に沿って移動する分子が出
口オリフィス手段に入らないように選択されている。異
なった直径の頂点の穴を有する異なった円錐部材を提供
することができる。通常抽出室中の異なった圧力条件の
下で最適動作をするよう０．５、１．０および１．５ｍ
ｍ径の穴を有する３個の円錐部材が提供される。一般に
言って、最大径の穴を有する円錐は感度がより大きい
が、採用できる穴の最大サイズは、通常質量分析器を含
む出口オリフィス手段１１の出口側における真空システ
ムの十分低い圧力を維持する必要によって制限される。
跡１４）は分子が偏向しないとき入口オリフィス１０か
ら入口室３と抽出室１５を通って真空排気ポート４へ移
動する道筋である。本発明によると、出口オリフィス手
段１１が図１に示すようにアダプタ・フランジ１の凹部
１３に取り付けた中空円錐部材１２を有するのが好まし
い。ＰＴＦＥワッシャ８は中空円錐部材１２を本体２か
ら電気的に絶縁するために両者の間に配置されている。
中空円錐部材１２はその頂点にそこを通って抽出室１５
から質量分析器へイオンが通過できるような穴を有して
いる（図２と次の説明を参照）。中空円錐部材１２の長
さは、分子が入口オリフィス１０から真空排気ポート４
へ通過する直線第１軌跡１４のいずれよりも、通常約１
ｍｍだけ短くてこれらの軌跡に沿って移動する分子が出
口オリフィス手段に入らないように選択されている。異
なった直径の頂点の穴を有する異なった円錐部材を提供
することができる。通常抽出室中の異なった圧力条件の
下で最適動作をするよう０．５、１．０および１．５ｍ
ｍ径の穴を有する３個の円錐部材が提供される。一般に
言って、最大径の穴を有する円錐は感度がより大きい
が、採用できる穴の最大サイズは、通常質量分析器を含
む出口オリフィス手段１１の出口側における真空システ
ムの十分低い圧力を維持する必要によって制限される。
【００２４】入口オリフィス１０と真空排気ポート４間
の直線軌跡の存在（１４で例示してある）および入口オ
リフィス１０から出口オリフィス手段１１を通る同様な
直線軌跡が存在しない事実は抽出室１５から中性溶剤分
子の非常に効率的な除去を可能にし、出口オリフィス手
段１１を通過する中性分子の数をも最小にする。これは
入口オリフィス１０を従来のエレクトロスプレーイオン
発生源の入口オリフィスよりかなり大きくすることを可
能にし、オリフィスが詰まる傾向を大幅に減少させる。
本発明によるイオン発生源はそのため従来の発生源より
も必要なメンテナンスが通常より少ない。
の直線軌跡の存在（１４で例示してある）および入口オ
リフィス１０から出口オリフィス手段１１を通る同様な
直線軌跡が存在しない事実は抽出室１５から中性溶剤分
子の非常に効率的な除去を可能にし、出口オリフィス手
段１１を通過する中性分子の数をも最小にする。これは
入口オリフィス１０を従来のエレクトロスプレーイオン
発生源の入口オリフィスよりかなり大きくすることを可
能にし、オリフィスが詰まる傾向を大幅に減少させる。
本発明によるイオン発生源はそのため従来の発生源より
も必要なメンテナンスが通常より少ない。
【００２５】中空円錐部材１２の穴を通る直線軌跡の１
つあるいはそれ以上に沿って移動するイオンの少なくと
も幾つかを偏向させるために、本体２と中空円錐部材１
２との間におおよそ４５ボルトの電位差を維持する電源
１６を用いて抽出室１５中に電位勾配を発生させる。陽
イオンを分析するときには中空円錐部材１２の電位を負
に陰イオンを分析するときには正になるようにしてあ
る。
つあるいはそれ以上に沿って移動するイオンの少なくと
も幾つかを偏向させるために、本体２と中空円錐部材１
２との間におおよそ４５ボルトの電位差を維持する電源
１６を用いて抽出室１５中に電位勾配を発生させる。陽
イオンを分析するときには中空円錐部材１２の電位を負
に陰イオンを分析するときには正になるようにしてあ
る。
【００２６】代替的な実施例において（図５）、中空円
錐部材１２は本体２に電気的に接続され、電源１６が接
続された電極１７によって電位勾配を発生する。電極１
７は中空円錐部材１２の下流に通常約５ｍｍだけ離して
配置し、「Ｏ」リング３８によって本体２の中に密封さ
れた電極絶縁体１８中にはめ込まれる。この実施例にお
いては電源１６が正イオン分析にたいしては約５００ボ
ルトまでの正電位を、負イオン分析の場合は同様な負電
位を電極１７に与えるようになっている。図４および５
の両方の実施例において、電源１６が発生する電位はイ
オンの質量分析器ヘ転送を最大にするように調整するこ
とができる。
錐部材１２は本体２に電気的に接続され、電源１６が接
続された電極１７によって電位勾配を発生する。電極１
７は中空円錐部材１２の下流に通常約５ｍｍだけ離して
配置し、「Ｏ」リング３８によって本体２の中に密封さ
れた電極絶縁体１８中にはめ込まれる。この実施例にお
いては電源１６が正イオン分析にたいしては約５００ボ
ルトまでの正電位を、負イオン分析の場合は同様な負電
位を電極１７に与えるようになっている。図４および５
の両方の実施例において、電源１６が発生する電位はイ
オンの質量分析器ヘ転送を最大にするように調整するこ
とができる。
【００２７】発生方法に無関係に、抽出室１５内の電位
勾配は出口オリフィス手段１１を通して少なくともそれ
に入るイオンの幾つかを直線軌跡１４の１つまたはそれ
以上に沿って偏向させる。
勾配は出口オリフィス手段１１を通して少なくともそれ
に入るイオンの幾つかを直線軌跡１４の１つまたはそれ
以上に沿って偏向させる。
【００２８】エアロゾル発生手段は、電気的伝導性を有
する毛細管２２を含み本体２の外側に配置されたエレク
トロスプレー探針アセンブリ２１を備える。毛細管２２
はエレクトロスプレー電源５８（図２）により本体２に
対して約３．５ｋＶの電位に維持される。イオン化しよ
うとするサンプルを含む溶液は毛細管２２を通してポン
プで送られ入口オリフィス１０の近くにエアロゾルを発
生する。エアロゾルに含まれる個別の粒子の毛細管２２
を出るときの速度は２つの互いに垂直な成分２５と２６
の合成であるベクトル２３（図１）で表され、成分２６
は直線第１軌跡１４の１つの概念的後方射影２４に平行
である。本発明によると、エレクトロスプレー探針アセ
ンブリ２１は、少なくとも過半数の粒子にとって成分２
６に対する負の値（即ち、入口オリフィス１０から離れ
る方向の値）をその成分に対するゼロ値より小さいと見
なして、速度の成分２６が垂直方向の成分２５より小さ
くなるように配向されている。一般に言って、これは粒
子のうち少なくとも過半数が第１直線軌跡１４に対して
少なくとも４５度の角度をなす方向へ毛細管２２の先か
ら出ることを意味する。しかしこれにも拘わらず、入口
室３が真空になることによって周囲の大気から入口オリ
フィス１０内への気体の流れが、毛細管２２の先から出
た後の粒子の内の幾つかをベクトル２３の方向から遠ざ
けるように偏向して入口オリフィス１０を通過するよう
に為すために、毛細管２２からエレクトロスプレーされ
る少なくとも幾つかの粒子が入口オリフィス１０に入る
ことが判明されている。
する毛細管２２を含み本体２の外側に配置されたエレク
トロスプレー探針アセンブリ２１を備える。毛細管２２
はエレクトロスプレー電源５８（図２）により本体２に
対して約３．５ｋＶの電位に維持される。イオン化しよ
うとするサンプルを含む溶液は毛細管２２を通してポン
プで送られ入口オリフィス１０の近くにエアロゾルを発
生する。エアロゾルに含まれる個別の粒子の毛細管２２
を出るときの速度は２つの互いに垂直な成分２５と２６
の合成であるベクトル２３（図１）で表され、成分２６
は直線第１軌跡１４の１つの概念的後方射影２４に平行
である。本発明によると、エレクトロスプレー探針アセ
ンブリ２１は、少なくとも過半数の粒子にとって成分２
６に対する負の値（即ち、入口オリフィス１０から離れ
る方向の値）をその成分に対するゼロ値より小さいと見
なして、速度の成分２６が垂直方向の成分２５より小さ
くなるように配向されている。一般に言って、これは粒
子のうち少なくとも過半数が第１直線軌跡１４に対して
少なくとも４５度の角度をなす方向へ毛細管２２の先か
ら出ることを意味する。しかしこれにも拘わらず、入口
室３が真空になることによって周囲の大気から入口オリ
フィス１０内への気体の流れが、毛細管２２の先から出
た後の粒子の内の幾つかをベクトル２３の方向から遠ざ
けるように偏向して入口オリフィス１０を通過するよう
に為すために、毛細管２２からエレクトロスプレーされ
る少なくとも幾つかの粒子が入口オリフィス１０に入る
ことが判明されている。
【００２９】本発明によるＡＰＣＩ発生源の一実施例が
図４に示されている。エレクトロスプレー探針アセンブ
リ２１（図１）を（図３に示すものと同様な同軸流噴霧
器を備える）エアロゾル発生手段６１と強熱された管を
有するエアロゾル加熱手段３６に代えた以外は図１に示
すエレクトロスプレー実施例と同じである。発生手段６
１によって生成されたエアロゾルに含まれる小液滴はエ
アロゾル加熱手段３６を通過して脱溶媒和（desolvat
e）され気相分子のみが加熱手段の先から現れる。図４
に示すように絶縁体５７に取り付けた鋭く尖った放電電
極６０も備えられている。放電電極６０は＋３．０ｋＶ
コロナ放電電源４０に接続されているので、放電電極６
０と発生手段６１によって発生した粒子流が通過する本
体２との間にコロナ放電が起きる。こうした結果、入口
オリフィス１０を通過する正イオンが発生する。（負イ
オンは放電電極６０を負電源に接続することによって発
生させることができる）。エアロゾル発生手段６１は、
エレクトロスプレー探針２１が本発明のエレクトロスプ
レー実施例の場合に方向付けられるのと全く同様に本体
２と入口オリフィス１０に関して方向付けられる。その
ためＡＰＣＩ質量分析器は、エレクトロスプレー探針２
１と電源５８を図４に示すエアロゾル発生手段６１、エ
アロゾル加熱手段３６、放電電極６０および電源４０の
配列に代えることによって図２に従って組み立てること
ができる。イオン発生源がエレクトロスプレー・モード
で使用されても電極６０は元の位置（本体２に接続）に
残しておいて良い。このようにして、単にエアロゾル発
生手段６１を探針２１に置き換えること（又は逆の場合
も同じ）と、一方から他方のモードへ変更すべく電源５
８および４０のスイッチングすることだけを要求して、
複合ＡＰＣＩ／エレクトロスプレー質量分析器を提供で
きる。
図４に示されている。エレクトロスプレー探針アセンブ
リ２１（図１）を（図３に示すものと同様な同軸流噴霧
器を備える）エアロゾル発生手段６１と強熱された管を
有するエアロゾル加熱手段３６に代えた以外は図１に示
すエレクトロスプレー実施例と同じである。発生手段６
１によって生成されたエアロゾルに含まれる小液滴はエ
アロゾル加熱手段３６を通過して脱溶媒和（desolvat
e）され気相分子のみが加熱手段の先から現れる。図４
に示すように絶縁体５７に取り付けた鋭く尖った放電電
極６０も備えられている。放電電極６０は＋３．０ｋＶ
コロナ放電電源４０に接続されているので、放電電極６
０と発生手段６１によって発生した粒子流が通過する本
体２との間にコロナ放電が起きる。こうした結果、入口
オリフィス１０を通過する正イオンが発生する。（負イ
オンは放電電極６０を負電源に接続することによって発
生させることができる）。エアロゾル発生手段６１は、
エレクトロスプレー探針２１が本発明のエレクトロスプ
レー実施例の場合に方向付けられるのと全く同様に本体
２と入口オリフィス１０に関して方向付けられる。その
ためＡＰＣＩ質量分析器は、エレクトロスプレー探針２
１と電源５８を図４に示すエアロゾル発生手段６１、エ
アロゾル加熱手段３６、放電電極６０および電源４０の
配列に代えることによって図２に従って組み立てること
ができる。イオン発生源がエレクトロスプレー・モード
で使用されても電極６０は元の位置（本体２に接続）に
残しておいて良い。このようにして、単にエアロゾル発
生手段６１を探針２１に置き換えること（又は逆の場合
も同じ）と、一方から他方のモードへ変更すべく電源５
８および４０のスイッチングすることだけを要求して、
複合ＡＰＣＩ／エレクトロスプレー質量分析器を提供で
きる。
【００３０】本体２の温度を任意の所望の値、通常蛋白
質などの熱に不安定なサンプルでは約７０℃、あるいは
他のサンプルでは約１５０℃に維持するため、本体２と
熱接触が良いように配置されカバー・プレート３９で覆
われた（図１）巻き線加熱素子３７を備えた加熱手段が
設けられる。
質などの熱に不安定なサンプルでは約７０℃、あるいは
他のサンプルでは約１５０℃に維持するため、本体２と
熱接触が良いように配置されカバー・プレート３９で覆
われた（図１）巻き線加熱素子３７を備えた加熱手段が
設けられる。
【００３１】次に図２を参照して、一般に２８で示され
る質量分析器は、４極質量フィルタ３１とイオン検出器
３２を囲む真空囲壁３０に填る図１に示すイオン発生源
２９を備える。これらの構成要素は従来のものであっ
て、図２に概略を示す。質量フィルタと検出器の正しい
動作に必要な他の従来型構成要素は図を見やすくするた
め省略してある。図２に示すように、イオン発生源の出
口オリフィス手段１１と質量分析器の入口間隙３４を通
る第２軌跡３３は４極質量フィルタ３１のイオン光学軸
と一致している。直線軌跡１４と出口オリフィス手段１
１と入口間隙３４を通る第２軌跡３３の交差によって規
定される角度はおおよそ９０度である。
る質量分析器は、４極質量フィルタ３１とイオン検出器
３２を囲む真空囲壁３０に填る図１に示すイオン発生源
２９を備える。これらの構成要素は従来のものであっ
て、図２に概略を示す。質量フィルタと検出器の正しい
動作に必要な他の従来型構成要素は図を見やすくするた
め省略してある。図２に示すように、イオン発生源の出
口オリフィス手段１１と質量分析器の入口間隙３４を通
る第２軌跡３３は４極質量フィルタ３１のイオン光学軸
と一致している。直線軌跡１４と出口オリフィス手段１
１と入口間隙３４を通る第２軌跡３３の交差によって規
定される角度はおおよそ９０度である。
【００３２】イオン発生源２９と入口間隙３４との間の
イオン伝送効率は静電６極レンズを備えることによって
増加し、その２つは図２に３５で示してある。
イオン伝送効率は静電６極レンズを備えることによって
増加し、その２つは図２に３５で示してある。
【００３３】本発明の使用に適したエレクトロスプレー
探針を図３に示す。エレクトロスプレー探針は円筒形ハ
ウジング４４の端壁４３の凹部に入るフランジ４２を有
する堅い絶縁材料で作られた中空探針軸４１を備える。
ステンレス・スチールの延長軸４５が軸４１の末端に挿
入して「Ｏ」リング４６によって密封され、中空ステン
レス・スチール先端４７が延長軸４５の末端に挿入して
第２「Ｏ」リング４８によって密封される。これもまた
ステンレス・スチール製の小内外径毛細管４９が探針ア
センブリ２１の全長を貫通して先端４７から遠い端で分
析しようとする溶液の補給源、例えば液体クロマトグラ
フ・コラムに接続されている。
探針を図３に示す。エレクトロスプレー探針は円筒形ハ
ウジング４４の端壁４３の凹部に入るフランジ４２を有
する堅い絶縁材料で作られた中空探針軸４１を備える。
ステンレス・スチールの延長軸４５が軸４１の末端に挿
入して「Ｏ」リング４６によって密封され、中空ステン
レス・スチール先端４７が延長軸４５の末端に挿入して
第２「Ｏ」リング４８によって密封される。これもまた
ステンレス・スチール製の小内外径毛細管４９が探針ア
センブリ２１の全長を貫通して先端４７から遠い端で分
析しようとする溶液の補給源、例えば液体クロマトグラ
フ・コラムに接続されている。
【００３４】噴霧ガス（例えば窒素）の供給はハウジン
グ４４の中に固定された支持板５３にクランプ５２で取
り付けられた「Ｔ」コネクタ５１へ管５０を介して行わ
れる。毛細管４９は「Ｔ」コネクタ５１の残りの２つの
継手を真っ直ぐ通って継手５４内で密封される。毛細管
４９が切れ目無しにその中を通るより大きい内径と一定
の長さを有する管５６は「Ｔ」コネクタ５１の継手５５
内で密封され、探針軸４１、延長軸４５および探針先端
４７の中空内部を通って延びる。毛細管４９は管５６の
端から約０．５ｍｍ突き出しているので噴霧ガスが管５
６から現れて毛細管４９から現れる溶液の静電噴霧を補
助する。
グ４４の中に固定された支持板５３にクランプ５２で取
り付けられた「Ｔ」コネクタ５１へ管５０を介して行わ
れる。毛細管４９は「Ｔ」コネクタ５１の残りの２つの
継手を真っ直ぐ通って継手５４内で密封される。毛細管
４９が切れ目無しにその中を通るより大きい内径と一定
の長さを有する管５６は「Ｔ」コネクタ５１の継手５５
内で密封され、探針軸４１、延長軸４５および探針先端
４７の中空内部を通って延びる。毛細管４９は管５６の
端から約０．５ｍｍ突き出しているので噴霧ガスが管５
６から現れて毛細管４９から現れる溶液の静電噴霧を補
助する。
【００３５】エレクトロスプレー・イオン化を起こすた
めに、エレクトロスプレー電源５８（図２）が「Ｔ」コ
ネクタ５１に接続されたリード線５９に接続されている
ので、コネクタと管５６および４９がエレクトロスプレ
ー電位に維持される。
めに、エレクトロスプレー電源５８（図２）が「Ｔ」コ
ネクタ５１に接続されたリード線５９に接続されている
ので、コネクタと管５６および４９がエレクトロスプレ
ー電位に維持される。
【００３６】使用時は、図１および図２に示すように毛
細管の端を入口オリフィス１０に隣接させて探針アセン
ブリ２１を以前述べた向きにただ締め付けるだけであ
る。
細管の端を入口オリフィス１０に隣接させて探針アセン
ブリ２１を以前述べた向きにただ締め付けるだけであ
る。
【図１】本発明によるイオン発生源の断面図である。
【図２】本発明による質量分析計の概略図である。
【図３】本発明による使用に適したエレクトロスプレー
・イオン化探針の断面図である。
・イオン化探針の断面図である。
【図４】本発明によるＡＰＣＩ発生源の概略図である。
【図５】本発明によるイオン発生源の他のタイプのイオ
ン発生源の断面図である。
ン発生源の断面図である。
１ 環状アダプタ・フランジ ２ 円筒形本体 ３ 入口室 ４ 真空排気ポート ５ ステンレス・スチール球 ８ ＰＴＦＥワッシャ １０ 入口オリフィス １１ 出口オリフィス １２ 中空円錐部材 １５ 抽出室 １６ 電源 ２０ 可撓性ホース ２７ パイプ・アダプタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 49/10 H01J 49/26 G01N 27/62
Claims (15)
- 【請求項１】 本体中に形成されて真空排気ポートと連
通した抽出室と、前記真空排気ポートに接続されて前記
抽出室中の圧力を１００ｍｍＨｇ以下に維持するための
真空排気手段と、入口オリフィスを通って前記抽出室に
入る少なくとも数個の分子が前記抽出室の中を直線第１
軌跡上を通過して前記真空排気ポートへ入るように前記
真空排気ポートの反対側に配置された、前記抽出室に通
じる入口オリフィスと、前記抽出室から前記本体を通っ
て導く出口オリフィス手段と、前記直線第１軌跡に対し
３０度と１５０度の間の角をなして傾斜した第２軌跡上
を前記出口オリフィス手段を通って前記イオンを分析の
ため偏向させるよう前記抽出室に電位勾配を発生する手
段と、サンプルが溶解している可能性のある溶液を受け
取ってそこから、前記入口オリフィスに通ずる前記第１
軌跡の少なくとも１つの概念上の後方射影と前記本体の
外側で交わる粒子の流れを発生させる手段と、前記流れ
に含まれる粒子が前記概念上の後方射影に到達する前に
その少なくともいくつかを帯電させる手段とを有する、
分析のためイオンを発生するイオン発生源であって、前
記粒子発生手段を離れるとすぐに前記流れに含まれる粒
子の少なくとも過半数が、前記直線第１軌跡のいずれか
１つに平行な方向における前記入口オリフィスに向かう
分解速度成分が該入口オリフィスに向かう分解速度成分
と直交する直交方向の分解速度成分よりも小さくなるよ
うな速度を有するように、前記粒子発生手段が前記入口
オリフィスに対して配置されていることを特徴とするイ
オン発生源。 - 【請求項２】 入り口室が前記入り口オリフィスと前記
抽出室の間に追加的に設けられ、前記入り口室と前記真
空排気ポートの両方が前記抽出室より直径が大きい、請
求項１に記載のイオン発生源。 - 【請求項３】 前記イオン発生源がエレクトロスプレー
・イオン発生源であり、前記粒子発生手段がエアロゾル
発生手段を備え、前記粒子を帯電させる前記手段が前記
本体に対して前記エアロゾル発生手段を高電位に維持す
るための手段を備える、請求項１または２の何れか一項
に記載のイオン発生源。 - 【請求項４】 前記イオン発生源が大気圧イオン発生源
であり、前記粒子発生手段が溶液から小液滴を発生する
ためのエアロゾル発生手段を備え、前記小液滴から溶剤
を蒸発させて気相の分子を発生させるためにエアロゾル
加熱手段が設けられている、請求項１または２の何れか
一項に記載のイオン発生源。 - 【請求項５】 前記粒子を帯電させるための前記手段
が、前記流れに隣接して配置され、且つ、前記放電電極
と前記本体との間でコロナ放電を形成させる電位に維持
された放電電極手段を備えている、請求項４に記載のイ
オン発生源。 - 【請求項６】 前記本体を加熱する手段を備えている、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のイオン発生
源。 - 【請求項７】 前記出口オリフィス手段がその頂点に穴
を有する中空円錐部材を備え、その部材の一部分が前記
抽出室の中へ延びることのできる、請求項１ないし６の
何れか一項に記載のイオン発生源。 - 【請求項８】 前記粒子流が前記入口オリフィスを通る
前記直線第１軌跡のいずれかの後方への概念的射影と約
９０度の角度で交差するように、前記粒子発生手段が方
向付けられている、請求項１ないし７の何れか一項に記
載のイオン発生源。 - 【請求項９】 前記出口オリフィス手段を通過するイオ
ンを受け取るように配置された質量分析器を更に備え
る、請求項１ないし８の何れか一項に記載の、イオン発
生源を備える質量分析器。 - 【請求項１０】 前記直線第１軌跡の１つに対しおおむ
ね９０度の角度をなす前記第２軌跡が通過するように配
置された分析器入り口間隙を更に備える、請求項９に記
載の質量分析器。 - 【請求項１１】 イオン化しようとするサンプルが溶解
している可能性のある溶液から粒子の流れを発生させ、
前記流れの中の粒子の少なくとも幾つかを帯電させ、こ
うして帯電した粒子の少なくとも幾つかを、入口オリフ
ィスから本体内に形成された抽出室を通って真空排気ポ
ートへ通ずる直線第１軌跡に沿って、入口オリフィスを
通して前記抽出室で受け取り、前記抽出室内の圧力を１
００ｍｍＨｇ以下に維持するため前記真空排気ポートを
通じて前記抽出室を排気し、前記抽出室内に電位勾配を
発生させて前記直線第１軌跡に沿って移動中のイオンを
該直線第１軌跡に対して３０度と１５０度の間の角度で
傾斜した前記第２軌跡に沿って偏向させて出口オリフィ
ス手段に通すことを含むイオン化方法であって、前記粒
子の流れの形成直後にその粒子流に含まれる少なくとも
過半数の粒子が、前記直線第１軌跡のいずれか１つに平
行な方向における前記入口オリフィスに向かう分解速度
成分が該入口オリフィスに向かう分解速度成分と直交す
る直交方向の分解速度成分よりも小さくなるような速度
を有するように、前記粒子流が前記本体及び前記入口オ
リフィスに対して方向付けられていることを特徴とする
イオン化方法。 - 【請求項１２】 前記溶液が、前記本体に対して高電位
に維持されたエアロゾル発生器あるいは毛細管からエレ
クトロスプレーされて帯電した粒子流を発生し、その粒
子の少なくとも幾つかは前記入口オリフィスに入る、請
求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記粒子流がエアロゾル発生器によっ
て形成され、その粒子の少なくとも幾つかは放電電極と
前記本体の間に形成される放電の中を通過することによ
って続いて電荷を帯びる、請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１４】 溶液が前記エアロゾル発生器中に入っ
て前記溶液の小液滴を含むエアロゾルを発生し、続いて
溶剤が前記小液滴が帯電する前にエアロゾル加熱手段を
通過させることによって前記小液滴から蒸発する、請求
項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 請求項１１ないし１４のいずれか一項
に記載の方法と前記第２軌跡に沿って前記出口オリフィ
ス手段を通過するイオンを質量分析する追加段階を含
む、サンプルが溶解している可能性のある溶液を質量分
析器を用いて分析する方法。
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|---|---|
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Family Applications (1)
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