JP3226584B2 - 質量分析計 - Google Patents

質量分析計

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JP3226584B2 JP01872192A JP1872192A JP3226584B2 JP 3226584 B2 JP3226584 B2 JP 3226584B2 JP 01872192 A JP01872192 A JP 01872192A JP 1872192 A JP1872192 A JP 1872192A JP 3226584 B2 JP3226584 B2 JP 3226584B2
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賢一 雫石
陽子 加藤
直人 千田
智美 板東
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液体クロマトグラフ質量
分析計に係わり、大気圧化学イオン化室内にイオン押し
出し電極とスリット形の細孔を有する第1細孔電極を配
置し、またイオンドリフト空間部にイオン偏向電極およ
びスリット形の細孔を有する第2細孔電極を配置するこ
とにより、試料成分由来のイオンを効率良くかつ選択的
に質量分析部へ導入するとともにノイズ発生の原因とな
る中性粒子を排除するのに好適な質量分析計に係わる。
【0002】
【従来の技術】大気圧化学イオン化方式の液体クロマト
グラフ質量分析計は、液体クロマトグラフ(以下LCと
略す),ネブライザ,脱溶媒室,大気圧化学イオン化
室,イオンドリフト空間部,質量分析計本体,排気系,
電源部から構成されている。LCから流出した試料成分
は、ネブライザにおいて移動相溶媒とともに加熱され霧
化する。霧状になった試料と移動相溶媒は、脱溶媒室に
おいてさらに加熱される。ここで大部分の移動相溶媒は
気化し装置外に排気される。次に試料成分は、除去され
なかった移動相溶媒と共に大気圧化学イオン化室に到達
する。ここには高電圧が印加されている針電極が設置さ
れており、この針電極の先端からはコロナ放電が生じて
いる。このコロナ放電により初めに移動相溶媒がイオン
化され、続いてこの溶媒イオンと試料分子との間でプロ
トン移動反応が起こり試料分子がイオン化される。この
ような過程を経て生成した試料イオンは、第1細孔,イ
オンドリフト空間部,第2細孔を通り質量分析部に到達
し、質量分散される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置では、大気
圧化学イオン化室内で針電極から発生するコロナ放電に
より試料をイオン化していた。しかし、大気圧化学イオ
ン化室内はすべて等電位であるため、生成したイオンに
は方向性が無かった。このため生成したイオンの大部分
はイオン化室内の壁に衝突し電荷を失い消失していた。
従って、試料成分の検出感度が十分に得られなかった。
【0004】また、従来の装置は差動排気システムを持
ち、大気圧(760Torr)のイオン化室,0.2Torrの
イオンドリフト空間部,10-5Torr の質量分析部の3
ブロックに分かれている。各ブロックは第1細孔電極,
第2細孔電極で区切られており各々には中心に内径0.
3〜0.5mmの円形の細孔が設けられている。そして、
この第1細孔電極,第2細孔電極は、各細孔が同一直線
上になるよう配置されている。このため、質量分析部が
磁場型の場合、円形の細孔ではイオンビームが十分に集
束できなかった。さらに、各細孔が同一直線上に配置さ
れているため、イオン化されなかった中性粒子や移動相
溶媒がイオンと共に質量分析部に到達していた。従っ
て、試料成分の検出感度不足,マススペクトル上のノイ
ズの発生,質量分析部内部の汚損を引き起こしていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では、従来装置の
問題点を解決し、試料の検出感度を向上させるため以下
の技術的手段を採用した。
【0006】本発明の特徴は、試料を霧化する霧化手
段、当該霧化手段より霧化された試料を導入しイオン化
する大気圧化学イオン化室、第1の細孔電極及び第2の
細孔電極を介して前記イオン化された試料を導入し質量
分析を行う質量分析部を有する質量分析計において、前
記大気圧化学イオン化室内の前記第1の細孔付近にイオ
ン集束電極を設け、且つ前記第1の細孔と対向する大気
圧化学イオン化室内の位置にイオン押し出し電極を設け
たことである。
【0007】好ましくは、前記第1細孔の電極及び第2
細孔の電極は、スリット形の細孔を有することである。
【0008】また、更なる本発明の特徴は、試料を霧化
する霧化手段、当該霧化手段より霧化された試料を導入
しイオン化する大気圧化学イオン化室、第1の細孔電極
及び第2の細孔電極を介して前記イオン化された試料を
導入し質量分析を行う質量分析部を有する質量分析計に
おいて、前記第1の細孔電極及び第2の細孔電極を細孔
の中心軸をずらして配置し、さらに当該第1及び第2の
細孔電極の間にイオン偏向電極を設けたことである。
【0009】また好ましくは、前記イオン偏向電極は、
測定を行っている場合に電圧が印加されることである。
【0010】
【作用】試料成分は、大気圧化学イオン化室内で移動相
溶媒イオンとのプロトン移動反応によりイオンとなる。
生成したイオンは、イオン押し出し電極による電界作用
によりスリット形の細孔を有する第1細孔電極方向へ進
む。そしてイオンは、レンズ電極で集束され第1細孔電
極を通過する。続いて、イオン偏向電極内を通過する
が、電荷を持たない中性粒子や溶媒はこれに衝突し消滅
する。イオン偏向電極に印加される電圧は、RF電源あ
るいは磁場制御電源の電圧掃引に同期して可変される。
従って、低質量から高質量まで幅広いエネルギー分布に
対応し常に最適条件でイオンはイオン偏向電極を通過す
る。そして、イオンは第2細孔電極を通過後質量分析部
に到達し質量分散される。
【0011】
【実施例】以下本発明の1実施例について図1,図2に
従い説明する。液体クロマトグラフ(1)から流出する移
動相溶媒と試料成分は、テフロンパイプ(2)内を流れネ
ブライザ(3)に到達する。移動相溶媒と試料成分は、こ
こで加熱され霧化する。霧状になった移動相溶媒と試料
成分は、脱溶媒室(4)においてさらに加熱され大部分の
移動相溶媒は気化し装置外に除去される。次に試料成分
は、除去されなかった移動相溶媒と共に大気圧化学イオ
ン化室(7)に到達する。ここには、高電圧が印加されて
いる針電極(5)が設置されており、この針電極の先端か
らコロナ放電が生じている。このコロナ放電により初め
に移動相溶媒がイオン化され、続いてこの溶媒イオンと
試料分子との間でプロトン移動反応が起こり、試料分子
はイオン化される。生成したイオンは、イオン押し出し
電極(6)の電界作用によりレンズ電極(8)の方向へ進
む。質量分析計が正イオン測定モードの場合はプラス電
圧が、負イオン測定モードの場合はマイナス電圧がイオ
ン押し出し電極(6)に印加され、いずれの場合も電荷を
持ったイオンのみが選択的に方向性を与えられる。ま
た、イオン押し出し電極(6)とレンズ電極(8)とを平
行あるいは角度を持たせて配置することによりレンズ電
極(8)のイオンビーム集束率を向上させることができ
る。続いてイオンは、左右1対のレンズ電極(8)の電
界作用により第1細孔電極(9)のスリット形細孔に集束
される。イオンは第1細孔電極(9)を通過後、イオンド
リフト空間部(11)内に配置されたイオン偏向電極(1
0)に到達する。図1に示したように、第1細孔電極
(9)と第2細孔電極(12)とは各細孔の中心軸がずれる
ように配置されている。イオン偏向電極(10)は、1対
のS字形の電極から成り、一方にはプラス電圧、他方に
はマイナス電圧が印加されている。イオン偏向電極(1
0)に印加される電圧は、RF電源または磁場電源(1
6)からの信号により制御され、各電源電圧の掃引に同
期して印加される。従って、電荷を持ちかつ一定のエネ
ルギーを持つイオンのみ選択的に第2細孔電極(12)へ
進み、電荷を持たない中性粒子やエネルギーの低いもの
は、イオンドリフト空間部(11)内壁やイオン偏向電極
(10)に衝突し消失してしまう。また、RF電源または
磁場電源(16)が電圧を掃引しない場合(測定中ではな
い場合)は、イオン偏向電極(10)にも電圧が印加され
ないためイオンも質量分析部(14)に到達しない。以上
のことからマススペクトル上に検出されるノイズを大幅
に軽減できるほか、質量分析部(14)の汚損を防ぐこと
ができる。イオン偏向電極(10)を通過したイオンは、
スリット形細孔を持つ第2細孔電極(12)を通過し、レ
ンズ電極(13)で集束され質量分析部(14)で質量分
散される。
【0012】
【発明の効果】大気圧化学イオン化室に、レンズ電極に
対し平行あるいは角度を持たせてイオン押し出し電極を
設置し、測定モードに対応してプラス電圧あるいはマイ
ナス電圧を印加する。これにより、電荷を持ったイオン
は方向性を与えられレンズ電極、第1細孔電極に効率良
く集束される。従って、従来のようにイオン化室の内壁
にイオンが衝突し消失することに由来する試料成分の検
出感度の低下を防ぐことができる。また、各細孔電極の
細孔を従来の円形からスリット形にすることにより質量
分析部が磁場型の場合でもイオンビームが集束できる。
この結果、イオンのピーク形状の改善,分解能の向上、
そして検出感度の増加ができる。
【0013】また、各細孔電極の細孔の中心軸をずらし
て配置し、その間にイオン偏向電極を設ける。イオン偏
向電極に印加される電圧は、RF電源または磁場電源か
らの信号により制御され、各電源電圧の掃引に同期して
印加される。従って、電荷を持ちかつ1定のエネルギー
を持つイオンのみ選択的に第2細孔電極へ進み、電荷を
持たない中性粒子やエネルギーの低いものは、イオンド
リフト空間部内壁やイオン偏向電極に衝突し消失してし
まう。また、RF電源または磁場電源が電圧を掃引しな
い場合(測定中ではない場合)は、イオン偏向電極にも
電圧が印加されないためイオンも質量分析部に到達しな
い。以上のことからマススペクトル上に検出されるノイ
ズを大幅に軽減できるほか、質量分析部の汚損を防ぐこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の大気圧化学イオン化イオン
源の概略図である。
【図2】従来の円形の細孔を持つ細孔電極と、本発明に
よるスリット形の細孔を持つ細孔電極を示す図である。
【符号の説明】
1…液体クロマトグラフ、2…テフロンパイプ、3…ネ
ブライザ、4…脱溶媒室、5…針電極、6…イオン押し
出し電極、7…大気圧化学イオン化室、8…レンズ電極
、9…第1細孔電極、10…イオン偏向電極、11…
イオンドリフト空間部、12…第2細孔電極、13…レ
ンズ電極、14…質量分析部、15…イオン偏向電極
制御電源、16…RF電源または磁場制御電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 陽子 茨城県勝田市堀口字長久保832番地2 日立計測エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 千田 直人 茨城県勝田市堀口字長久保832番地2 日立計測エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 板東 智美 茨城県勝田市堀口字長久保832番地2 日立計測エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 遠山 和彦 茨城県勝田市堀口字長久保832番地2 日立計測エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−174782(JP,A) 特開 昭54−51588(JP,A) 特開 昭53−43594(JP,A) 特開 昭55−121139(JP,A) 実開 昭60−140356(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 49/00 - 49/48

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料を霧化する霧化手段、当該霧化手段よ
    り霧化された試料を導入しイオン化する大気圧化学イオ
    ン化室、第1の細孔電極及び第2の細孔電極を介して前
    記イオン化された試料を導入し質量分析を行う質量分析
    部を有する質量分析計において、前記 大気圧化学イオン化室の前記第1の細孔付近にイ
    オン集束電極を設け、且つ前記第1の細孔と対向する大
    気圧化学イオン化室内の位置にイオン押し出し電極を設
    けたことを特徴とする質量分析計。
  2. 【請求項2】請求項1の質量分析計において、前記第1細孔の電極及び第2細孔の電極は、 スリット形
    の細孔を有することを特徴とする質量分析計。
  3. 【請求項3】試料を霧化する霧化手段、当該霧化手段よ
    り霧化された試料を導入しイオン化する大気圧化学イオ
    ン化室、第1の細孔電極及び第2の細孔電極を介して前
    記イオン化された試料を導入し質量分析を行う質量分析
    部を有する質量分析計において、前記 第1細孔電極及び第2細孔電極を細孔の中心軸
    をずらして配置し、さらに当該第1及び第2の細孔電極
    の間にイオン偏向電極を設けたことを特徴とする質量分
    析計。
  4. 【請求項4】請求項の質量分析計において、前記 イオン偏向電極は、測定を行っている場合に電圧が
    印加されることを特徴とする質量分析計。
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WO2009146396A1 (en) 2008-05-30 2009-12-03 Craig Whitehouse Single and multiple operating mode ion sources with atmospheric pressure chemical ionization
EP2297769A4 (en) * 2008-05-30 2016-12-07 Perkinelmer Health Sci Inc SINGLE AND MULTIPLE MODE ION SOURCES WITH CHEMICAL IONIZATION AT ATMOSPHERIC PRESSURE

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