JP3622332B2

JP3622332B2 - 質量分析計

Info

Publication number: JP3622332B2
Application number: JP10490996A
Authority: JP
Inventors: 安章高田; 実坂入; 貴之鍋島; 由紀子平林; 英明小泉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JPH09292367A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶液中の試料を分析する質量分析計に関し、特に液体クロマトグラフなどの液相での分離手段と質量分析計とを結合した装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在分析の分野では、溶液中の試料の質量分析法の開発が重要視されている。生体物質や環境関連物質の多くが溶液として存在しているためである。特に、混合物を分析するために、液体クロマトグラフなどの液相での分離手段と質量分析計とを直結した装置が求められている。
【０００３】
図４により、アナリティカルケミストリー、第６０巻、７７４頁、１９８８年（ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，６０，７７４（１９８８））に記載されている従来の液体クロマトグラフ・質量分析計を説明する。液体クロマトグラフ１から送られて来る試料溶液は、配管２、コネクタ３を介して霧化部４に導入される。霧化部４は金属管５と加熱された金属ブロック６ａから構成される。金属管５に導入された試料溶液は金属ブロック６ａからの熱により加熱され噴霧される。噴霧により生成された液滴は、開口部７を有する加熱された金属ブロック６ｂにより構成される気化部８へと送られる。液滴は開口部７を通過する間に加熱され気化される。液滴が気化することで得られるガス状の試料分子は、針電極９が配置されたイオン化部１０に導入される。針電極９は絶縁体１９により金属カバー１７に保持される。針電極９に高圧電源１８により数キロボルトの高電圧を印加し、イオン化部１０にコロナ放電を発生させる。試料分子は、コロナ放電で発生したイオンと反応し、イオン化される。このような過程で生成された試料に関するイオンは、イオン取り込み細孔１１ａ、排気系１２ａで排気された差動排気部１３、イオン取り込み細孔１１ｂを介して排気系１２ｂにより排気された真空部１４に取り込まれ、真空部１４に設置された質量分析部１５により質量分析される。質量分析されたイオンは検出器１６で検出され、検出された信号はデータ処理装置で処理される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術には次のような課題があった。分析対象とする試料が熱的に不安定な化合物である場合、試料の熱分解を防ぐために霧化部や気化部を構成する金属ブロックの温度を低くせざるおえない。このような条件では、噴霧で生成した液滴を十分に気化できないので、長時間分析していると溶液（主として溶媒）が針電極に結露する恐れがあった。針電極に結露が生じると、放電が不安定になるため安定した測定が困難になるほか、針電極と針電極を保持している金属カバーとの間が短絡して過電流が流れるなど安全上の問題があった。本発明の目的は、針電極への結露を防止することである。針電極への結露を防止することにより、安定した測定が実現でき、安全性も向上する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、溶媒と溶質とからなる試料溶液を供給する手段と、該試料溶液をイオン化するイオン化手段と、該イオン化手段により生成されたイオンの質量を分析する手段とからなる質量分析計であって、コロナ放電を生成するための針電極と、該針電極を保持する保持部材を有し、該保持部材の該針電極の保持部の近傍に該溶媒の分子を排出するための開口部を設けることにより上記課題を解決する。また、溶媒と溶質とからなる試料溶液を供給する手段と、該試料溶液をイオン化するイオン化手段と、該イオン化手段により生成されたイオンの質量を分析する手段とからなる質量分析計であって、コロナ放電を生成するための針電極と、該針電極を加熱するためのヒーターを設けることでも同様に上記課題を解決することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１により説明する。液体クロマトグラフ１から送られて来る試料溶液は、配管２、コネクタ３を介して霧化部に導入される。試料溶液は霧化部４で加熱され噴霧される。噴霧により生成された液滴は、気化部８へと送られ気化される。液滴が気化することで得られるガス状の試料分子は、針電極９が配置されたイオン化部１０に導入される。針電極９に数キロボルトの高電圧を印加し、イオン化部にコロナ放電を発生させる。試料分子は、コロナ放電で発生したイオンと反応し、イオン化される。このような過程で生成された試料に関するイオンは、イオン取り込み細孔１１ａ、１１ｂ、差動排気部１３を介して真空部１４に取り込まれ、真空部１４に設置された質量分析部１５により質量分析される。質量分析部１５には、磁場型、四重極型、イオントラップ型など様々なタイプがあるが、本発明は質量分析部のタイプによらず有効である。質量分析されたイオンは検出器１６で検出され、検出された信号はデータ処理装置で処理される。
【０００７】
金属カバー１７は針電極を保持するためと、高電圧が印加される針電極に直接触れることができないよう安全上の観点で設けられる。ここで、金属カバー１７の針電極近傍の位置に溶媒分子を排出するための排出口２０を設ける。溶媒分子の一部が排出口２０から金属カバー１７の外に排出されるので、金属カバー１７内の溶媒分子の分圧が下がり、針電極９への溶媒分子の結露を防止することができる。溶媒分子の排出効率を上げるため、図１に示したように、排出口２０にはファンなどの排気手段２１を設けても良い。また、やはり図１に示したように、送気口２２より乾燥窒素などのガスを金属カバー１７内に送りこむことにより、金属カバー１７内の溶媒分子の分圧を下げ、針電極９への結露を防止できる。さらに、送気口２２よりのガスを針電極９に吹き付ければ、針電極９周辺の溶媒分子の分圧が下がり、針電極９への結露を防止できる。
【０００８】
本発明の第２の実施の形態を図２により説明する。針電極への溶媒の結露を防止するには、針電極の温度を溶媒の沸点よりも高い温度に保持すれば良い。図２では針電極９にヒーター２４を取付け、ヒーター２４からの熱により針電極９を加熱することにより針電極９の温度を溶媒の沸点よりも高く保持する。
【０００９】
針電極には数キロボルトの高電圧が印加されるので、針電極に直接ヒーターを取り付けることが困難である場合には、ヒーターを針電極の近くに配置し、ヒーターからの輻射熱で針電極を加熱しても良い。また、例えば金属カバーにヒーターを取付けて金属カバーを加熱し、金属カバーからの輻射熱で針電極を加熱するなどの、間接的な方法で針電極を加熱しても良い。
【００１０】
本発明の第３の実施の形態を図３により説明する。針電極への結露は、霧化部で生成した溶液のジェットが針電極に吹き付けられる場合に顕著になる。溶液のジェットの中には多数の溶媒分子が含まれている上、ジェットが針電極に当たることで針電極が冷却されるためである。従って、図３に示したように、ジェット２６が針電極９に吹き付けられるのを防止するための針電極カバー２７を設けることにより針電極９への結露を防止できる。針電極カバー２７の形状は図３に示したような針電極９を内包する円筒形状に限らない。例えば、板状の遮蔽板を針電極よりも上流側（すなわち、霧化部と針電極との間）に配置してもよい。ただし、針電極９に高電圧を印加してコロナ放電を発生できるよう、図３に示したように、針電極９の先端とイオン取り込み細孔１１ａの開口する電極との間には放電の障害となる遮蔽板（針電極カバー）は無いほうが望ましい。
【００１１】
図１、図２、及び図３を用いて説明した方法により、針電極への溶媒の結露を防止できる。従って、熱的に不安定な物質を分析する場合に霧化部や気化部を構成する金属ブロックの温度を低くしても安定に放電を持続することができ、安定した測定が可能となる。また、結露のため針電極と針電極を保持している金属カバーとの間が短絡して過電流が流れるなどの安全上の問題を回避することができる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明により、針電極への結露を防止できる。従って、霧化部や気化部の温度を下げた状態でも長時間安定に分析できるほか、露による短絡が起きず安全性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である、針電極の近傍に溶媒分子を排出する排出口を有する液体クロマトグラフ・質量分析計の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例である、針電極を加熱する液体クロマトグラフ・質量分析計の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例である、針電極にカバーを設けた質量分析計を示す図である。
【図４】従来の液体クロマトグラフ・質量分析計の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１…液体クロマトグラフ、２…配管、３…コネクタ、４…霧化部、５…金属管、６ａ、６ｂ…金属ブロック、７…開口部、８…気化部、９…針電極、１０…イオン化部、１１ａ、１１ｂ…イオン取り込み細孔、１２ａ、１２ｂ…排気系、１３…差動排気、１４…真空部、１５…質量分析部、１６…イオン検出器、１７…金属カバー、１８…高圧電源、１９…絶縁体、２０…排出口、２１…排気手段、２２…送気口、２３…送気手段、２４…ヒーター、２５…ヒーター電源、２６…ジェット、２７…針電極カバー。

Claims

溶媒と溶質とからなる試料溶液を供給する供給手段と、該供給手段により供給される前記試料溶液を霧化する霧化手段と、コロナ放電を生成する針電極を備え霧化により生成した液滴をイオン化するイオン化手段と、該イオン化手段により生成されたイオンの質量を分析する手段と、絶縁体を介して前記針電極を内部に保持する金属カバーとを有する質量分析装置において、該金属カバーの前記針電極の近傍の位置に設けられ、前記試料溶液に含まれる溶媒分子を排出するための排出口とを有し、前記溶媒分子が前記排気口から排出されることにより、前記金属カバー内の前記溶媒分子の分圧が下げられることを特徴とする質量分析計。
溶媒と溶質とからなる試料溶液を供給する供給手段と、該供給手段により供給される前記試料溶液を霧化する霧化手段と、コロナ放電を生成する針電極を備え霧化により生成した液滴をイオン化するイオン化手段と、該イオン化手段により生成されたイオンの質量を分析する手段と、絶縁体を介して前記針電極を内部に保持する金属カバーとを有する質量分析装置において、該金属カバーの前記針電極の近傍の位置に設けられ、前記試料溶液に含まれる溶媒分子を排出するための排出口と、該排出口に設けられる排気手段と、前記金属カバー内に乾燥ガスを送りこむ送気口とを有し、前記排気手段により前記溶媒分子の排気効率を上げることにより、前記金属カバー内の前記溶媒分子の分圧が下げられることを特徴とする質量分析計。