JP4782796B2 - 質量分析計用イオン源 - Google Patents
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Description
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２００５年６月３日に出願された米国仮特許出願第６０／６８７，４９７号明細書の優先権を、米国特許法第１１９条に従って主張するものであり、また２００４年１１月９日に出願された米国仮特許出願第６０／６２６，１６１号明細書の優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、液体クロマトグラフまたはガスクロマトグラフのような異なる源からの液体またはガス流出物をイオン化し易くして、次いで質量分析計によってイオンを質量分離できる大気圧イオン化源に関する。また、本発明は、イオン化源を用いて、乾燥した清浄なパージガス流を導入することによってガスクロマトグラフの流出物中でイオン化することができる化合物種の数を増加し、それにより、イオン化領域において水および他の不純物を減少させることによって低エネルギーイオン化事象を極力抑える方法に関する。また、本発明は、イオン化源を用いて、対象の化合物だけがイオン化されるように反応ガスをイオン化源のイオン化領域へ導入することによって、選択された化合物種の分析を強化する方法に関する。
【０００３】
本発明において用いられるように、ガスクロマトグラフ源が、市販の装置、または本イオン化源の部品を形成するプローブアセンブリに組み込まれるミニガスクロマトグラフのいずれかであってもよい。このミニガスクロマトグラフを組み込んだプローブアセンブリは、液体クロマトグラフィー／質量分析法（ＬＣ／ＭＳ）において用いられるインターフェースプローブアセンブリに置き換えることができる。本発明のイオン化源を用いて、任意のタイプの、単一の大気圧イオン化質量分析計が、液体のクロマトグラフまたはガスクロマトグラフのいずれかからの流出物をイオン化できるようにし、また、この流出物を分析できるようにする。
【背景技術】
【０００４】
本明細書中で用いられるように、ＧＣ／ＭＳという用語は、質量分析計（ＭＳ）にインターフェースされたガスクロマトグラフ（ＧＣ）をいう。ＬＣ／ＭＳという用語は、質量分析計にインターフェースされた液体クロマトグラフ（ＬＣ）をいう。質量分析法における現行のやり方は、ＧＣ／ＭＳおよびＬＣ／ＭＳの動作用に別々の装置を有するものである。少なくとも製造業者１社、バリアン社（Ｖａｒｉａｎ，Ｉｎｃ．）が、真空を破りイオン源を交換することにより大気圧ＬＣ／ＭＳから真空イオン化ＧＣ／ＭＳに変更することができる質量分析計を製造している。この手法は、時間がかかるという欠点があり、真空を破る必要があり、バリアン社の特定の装置上でのみ適用可能である。
【０００５】
現在入手可能な大気圧イオン化質量分析計（ＡＰＩＭＳ）装置は柔軟性に欠ける。こうした装置は、上流のガスクロマトグラフまたは上流の液体クロマトグラフのいずれかからの流出物を受け取るような形状に構成されているが、他の流出物源を受容するようには容易に変更できない。典型的には、電界によるガス放電の開始によって、または特許文献１（フェン（Ｆｅｎｎ））および特許文献２（バラスコビッチ（Ｖａｌａｓｋｏｖｉｃ））に記載されるようなエレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）によって、大気圧で一次イオンが生成される。次いで、この一次イオンは、電荷移動工程によって大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）で発生するようなイオン分子反応によって、またはエレクトロスプレー工程で生成する帯電した溶媒の液滴中に検体分子を飛沫同伴させることによって、気相検体分子をイオン化する。この帯電した液滴中に飛沫同伴されている検体の場合には、そのイオン化工程は、エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）と同じである。これは、検体分子がまず液滴中に飛沫同伴され、次いでイオン化されるためである。
【０００６】
エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）は、溶液中の化合物から気相イオンを発生させる有力な方法である。ＥＳＩでは、典型的に、小径管から大気圧で液体が押し出される。その管から出現する液体と近傍の電極との間に数千ボルトの電圧を印加すると、微細な液滴の噴霧が生じる。この液体表面上の電荷によって不安定になるため、出現する液体の表面から伸長している噴出口から液滴が壊れる。典型的には、逆流ガスを用いて液滴を蒸発させることによって、表面電荷は再び、不安定になるほど十分に高く（レイリーリミット近く）なり、さらにより小さな液滴が生成される状態になる。この工程は、上記の蒸発工程または電界放出のいずれかによって自由イオンを生じるまで進行する。電界放出とは、イオンの電界蒸発が発生するほど十分に小滴中の電界強度が高い場合に生じるものである。ＥＳＩ工程にて用いられる溶媒よりも塩基性の分子が優先的にイオン化される。ＥＳＩは、液体から気相イオンを生じるため、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）を質量分析法（ＭＳ）にインターフェースする理想的なイオン化法である。タンパク質ほど大きく多様な化合物の分析に対するＥＳＩの力によって、ジョン・フェン（Ｊｏｈｎ Ｆｅｎｎ）が２００３年のノーベル化学賞を受賞した。液体分離法を用いたＭＳをＥＳＩと組み合わせると、分析的に極めて有力であり、毎年ＬＣ／ＭＳ装置が多数販売されるようになっている。
【０００７】
ＥＳＩは、塩基化合物および極性化合物に最も反応し、且つ、最も適当であるため、たいていのＬＣ／ＭＳ装置には、大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）と呼ばれる他の大気圧イオン化（ＡＰＩ）技術が組み込まれている。ＡＰＣＩは、イオン化に６３Ｎｉβ崩壊を用いて、当初ホーニング（Ｈｏｒｎｉｎｇ）らによって開発された。非特許文献１を参照。それ以降、イオン化源として、放電イオン源が６３Ｎｉに取って替わった。典型的に、金属針に印加された電圧を、周囲のガスの電気的破壊（自由電子およびイオンの生成）が起きる（典型的に、数千ボルト）範囲にまで高めると、放電が生じる。このイオン化法の主な使用法は、液体クロマトグラフィーと質量分析法との間のイオン化インターフェースとしてであった。非特許文献２を参照。このイオン化法は、液体クロマトグラフから出る液体の蒸発と、それに続く、コロナ放電における気相イオン化によるものである。コロナ放電で生成される一次イオンは、最も豊富に存在する種類に由来するものであり、典型的には、大気または溶媒分子からの窒素および酸素由来のものである。コロナ放電で生成される最初のイオンの数に関係なく、イオン分子反応を拡散制御することによって、多数のプロトン化した溶媒イオンが定常状態となる。次いで、この反応が発熱を伴えば、プロトン移動によって、または、イオン分子生成物が安定していれば、イオン添加によって、および希に電荷移動反応によって、このようなイオンが検体分子をイオン化する。この技術は、低分子量で、極性の小さい化合物には、ＥＳＩよりも反応しやすい傾向があるにもかかわらず、高揮発性化合物およびＬＣ溶媒より低塩基性のものには反応しない。したがって、大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）もエレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）も、多種の、揮発性で極性の小さい化合物にとっては良好なイオン化法ではない。このため、より効果的にこの種の化合物の一部に到達するために、ＬＣ／ＭＳには光イオン化法のような他のイオン化法が適用されていた（例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５、および特許文献６を参照）。大気圧での光イオン化法は、気相分子のイオン化に紫外線（ＵＶ）源を用いる。典型的には、イオン化を生じるには、１００〜３５５ナノメートル（ｎｍ）の範囲内の紫外線を生成するプラズマ誘起放電ランプが用いられる。かかる源は、ＬＣ／ＭＳを用いて使用するのに適しており、カリフォルニア州タスティンのシナジェン社（Ｓｙｎａｇｅｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔｕｓｔｉｎ，ＣＡ）から市販されている。
【０００８】
したがって、ＥＳＩおよびＡＰＣＩの大気圧イオン化法とインターフェースされた液体クロマトグラフが広く用いられており、こうしたイオン化法に関連する質量分析計には、ＭＳｎ（ＭＳ／ＭＳ、ＭＳ／ＭＳ／ＭＳ等）および／または高い質量分解能および正確な質量分析のような高度な分析能力があることが多い。しかし、ＬＣ／ＭＳ装置は、多種の、揮発性で極性の小さい、重要な化合物には効果的に対応していない。本明細書中には、ＬＣ／ＭＳ適用のために設計された質量分析計を用いた、高クロマトグラフ分解能および高感度でこの化合物種の大部分をイオン化することができるガスクロマトグラフ流出物の大気圧イオン化法が記載されている。
【０００９】
一般に、ガスクロマトグラフィーは、質量分析計にインターフェースされる。ガスクロマトグラフは揮発性分子に限定されるが、液体クロマトグラフィーに基づく装置より高い分解能を有する。ガスクロマトグラフは大気圧で動作し、圧力低下装置を介して質量分析法にインターフェースされる。一般に、圧力低下装置はキャピラリー管またはいわゆる「噴出口セパレータ」であり、両方とも、質量分析計の真空領域に入るガスの体積を制限する。
【００１０】
ガスクロマトグラフはＡＰＩ源にインターフェースされていた。ガスクロマトグラフからの流出物を、負イオン生成用の源として放射性の６３Ｎｉを用いて、大気圧でイオン化することについて、一連の刊行物が発表されている。直近の刊行物としては、非特許文献３がある。これらの実験に用いるインターフェースは、エクストラニュークリアー・ラボラトリーズ社（Ｅｘｔｒａｎｕｃｌｅａｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．）（現ＡＢＢ社（ＡＢＢ，Ｉｎｃ．））（非特許文献４参照）またはフィニガン・マット４０００（Ｆｉｎｎｉｇａｎ−Ｍａｔ ４０００）（現サーモ・フィニガン社（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｎｎｉｇａｎ））（非特許文献５参照）からのように特別製質量分析計の６３Ｎｉイオン源にＧＣを連結する。しかし、これらの刊行物は、ＬＣ／ＭＳ適用のために設計された今日の大気圧装置に技術を移転できる重要なパラメータを開示していない。さらに、これらの刊行物では、負イオン化法、高度に負電荷の化合物に限った方法だけが論じられている。
【００１１】
Ｅ．Ｃ．ホーニング（Ｅ．Ｃ．Ｈｏｒｎｉｎｇ）らによる総説論文にて、ＧＣ／ＡＰＩＭＳおよびＬＣ／ＡＰＩＭＳ両イオン源について論じられている（非特許文献６参照）。この記事は、各イオン源の図を示し、ＬＣ／ＡＰＩＭＳおよびＧＣ／ＡＰＩＭＳについての詳細は前述した２つの刊行物を参照する（非特許文献７、および非特許文献２をそれぞれ参照）。
【００１２】
しかし、ＬＣ／ＡＰＩＭＳ源およびＧＣ／ＡＰＩＭＳ源が同一の質量分析計にインターフェースされていること、または、ＬＣ／ＡＰＩＭＳ源およびＧＣ／ＡＰＩＭＳ源を組み合わせたもの、またはＬＣ／ＡＰＩＭＳ導入用に設計されている質量分析計にガスクロマトグラフをインターフェースすることの報告はないものと考えられる。また、本発明で実施できるように、秒単位でＬＣ／ＭＳとＧＣ／ＭＳとの間の動作が切り替わる報告もない。特に、乾燥したパージガスを用いて、大気圧でイオン化できる化合物の種類を増やす報告もされていない。エレクトロスプレーイオン化法は、ＧＣ／ＡＰＩＭＳに関する文献には論じられておらず、また、ガスクロマトグラフから大気イオン化領域へ化合物を効果的に移送するための必要条件も無かった。大気圧ＧＣ／ＭＳ生成イオンの正確な質量測定、またはＧＣ／ＡＰＩＭＳ／ＭＳの選択またはマルチイオンモニタリング、またはＧＣ／ＡＰＩＭＳの選択またはマルチイオンモニタリングでの研究は報告されておらず、すべて、ほとんどのＧＣ／ＭＳ装置において容易に利用できない技術である。
【００１３】
コロナ放電ＡＰＣＩを用いてガス状化合物を分析する、例えば次のような、市販の質量分析計が製造されている。（非特許文献８に記載のＡＢＢ社（ＡＢＢ，Ｉｎｃ．）製エクストレル四重極質量分析計（Ｅｘｔｒｅｌ Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｓ）並びに非特許文献９および非特許文献１０に記載のサイエックス（Ｓｃｉｅｘ．）質量分析計。皮膚および衣類からエミュレートする息および香水のような源から大気中の微量の揮発性物質を分析するための水蒸気導入と組み合わせたベンチャーポンプの使用を開示する２つの特許（特許文献７および特許文献８）。この方法を改良したと言われる、Ｌ．チャールズ（Ｌ．Ｃｈａｒｌｅｓ）らおよびＧ．ツェーヘントバウアー（Ｇ．Ｚｅｈｅｎｔｂａｕｅｒ）らによる研究論文が発表された（非特許文献１１、および非特許文献１２をそれぞれ参照）。
【００１４】
ガス状の熱分解生成物のイオン化での熱分解が報告されている（非特許文献１３参照）。一方、Ｗ．Ｅ．シュタイナー（Ｗ．Ｅ．Ｓｔｅｉｎｅｒ）らは、兵器用剤の擬剤のＡＰＣＩを報告している（非特許文献１４を参照）。
【００１５】
ＡＰＩＭＳへ試料を導入するウェーハ熱脱離システムが、特許文献９に記載されている。いくつかの特許（例えば、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５、特許文献１６、特許文献１７および特許文献１８）では、水素、酸素、アルゴン、二酸化炭素、一酸化炭素、フロン、シラン、および周囲温度で気体である他の化合物のような微量のガスを分析および計量するために、主に、半導体産業のために、ＧＣおよびＡＰＩＭＳを使用することについて論じられている。
【００１６】
【特許文献１】
米国特許第６，２９７，４９９号明細書
【特許文献２】
米国特許第５，７８８，１６６号明細書
【特許文献３】
米国特許第５２４５１９２号明細書
【特許文献４】
米国特許第６６４６２５６号明細書
【特許文献５】
米国特許第６６３０６６４号明細書
【特許文献６】
米国特許出願公開第２００３０１１１５９８号明細書
【特許文献７】
欧州特許出願公開第０８１９９３７Ａ２号明細書
【特許文献８】
米国特許第５，８６９，３４４号明細書
【特許文献９】
米国特許出願公開第２００２１４８９７４号明細書
【特許文献１０】
特開２００２２２８６３６号公報
【特許文献１１】
国際公開第２００２０６０５６５号パンフレット
【特許文献１２】
米国特許第６４７４１３６号明細書
【特許文献１３】
米国特許出願公開第２００３０９２１９３号明細書
【特許文献１４】
米国特許出願公開第２００３０８６８２６号明細書
【特許文献１５】
米国特許第６０３２５１３号明細書
【特許文献１６】
米国特許第６４１８７８１号明細書
【特許文献１７】
特開平９−０１５２０７号公報
【特許文献１８】
特開平６−０３４６１６号公報
【非特許文献１】
ホーニング・Ｅ．Ｃ．（Ｈｏｒｎｉｎｇ，Ｅ．Ｃ．）、ホーニング・Ｍ．Ｇ．（Ｈｏｒｎｉｎｇ，Ｍ．Ｇ．）、キャロル・Ｄ．Ｉ．（Ｃａｒｒｏｌｌ，Ｄ．Ｉ．）、デュデッチ・Ｉ．（Ｄｚｉｄｉｃ，Ｉ．）、スティルウェル・Ｒ．Ｎ．（Ｓｔｉｌｌｗｅｌｌ，Ｒ．Ｎ．）著、「大気圧で外部イオン化源を用いた質量分析計に基づく新ピコグラム検出システム（Ｎｅｗ Ｐｉｃｏｇｒａｍ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ｗｉｔｈ ａｎ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ）」、アナリティカル・ケミストリー（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．）、１９７３年、第４５巻、９３６〜９４３頁
【非特許文献２】
デュデッチ・Ｉ．（Ｄｚｉｄｉｃ，Ｉ．）、キャロル・Ｄ．Ｉ．（Ｃａｒｒｏｌｌ，Ｄ．Ｉ．）、スティルウェル・Ｒ．Ｎ．（Ｓｔｉｌｌｗｅｌｌ，Ｒ．Ｎ．）、ホーニング・Ｅ．Ｃ．（Ｈｏｒｎｉｎｇ，Ｅ．Ｃ．）著、「大気圧イオン化質量分析法における窒素、アルゴン、イソブテン、アンモニア、および酸化窒素を試薬として用いたコロナ放電イオン源とニッケル−６３とで生成される正イオンとの比較（Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｉｏｎｓ ｆｏｒｍｅｄ ｉｎ Ｎｉｃｋｅｌ−６３ ａｎｄ Ｃｏｒｏｎａ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅｓ ｕｓｉｎｇ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ， Ａｒｇｏｎ， Ｉｓｏｂｕｔｅｎｅ， Ａｍｍｏｎｉａ ａｎｄ Ｎｉｔｒｉｃ Ｏｘｉｄｅ ａｓ Ｒｅａｇｅｎｔｓ ｉｎ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）」、アナリティカル・ケミストリー（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．）、１９７６年、第４８巻、１７６３〜１７６８頁
【非特許文献３】
キノウチ・Ｔ（Ｋｉｎｏｕｃｈｉ，Ｔ）、ミランダ・Ａ．Ｔ．Ｌ．（Ｍｉｒａｎｄａ，Ａ．Ｔ．Ｌ．）、ラッシング・Ｌ．Ｇ．（Ｒｕｓｈｉｎｇ，Ｌ．Ｇ．）、ベランド・Ｆ．Ａ．（Ｂｅｌａｎｄ，Ｆ．Ａ．）、コーフマッヒャー・Ｗ．Ａ．（Ｋｏｒｆｍａｃｈｅｒ，Ｗ．Ａ．）著、ジャーナル・オブ・ハイ・レゾルーション・クロマトグラフィー・アンド・クロマトグラフィー・コミュニケーションズ（Ｊ．Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ． ＆ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ． Ｃｏｍｍｕｎ．）、１９９０年、第１３（１）巻、２８１〜２８４頁
【非特許文献４】
シーガル・Ｍ．Ｗ．（Ｓｉｅｇａｌ，Ｍ．Ｗ．）、マッキューン・Ｍ．Ｃ．（ＭｃＫｅｏｗｎ，Ｍ．Ｃ．）著、ジャーナル・オブ・クロマトグラフィー（Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．）、１９７６年、第１２２巻、３９７頁
【非特許文献５】
ミッチャム・Ｒ．Ｋ．（Ｍｉｔｃｈｕｍ，Ｒ．Ｋ．）、コーフマッヒャー・Ｗ．Ａ．（Ｋｏｒｆｍａｃｈｅｒ，Ｗ．Ａ．）、フリーマン・Ｊ．Ｐ．（Ｆｒｅｅｍａｎ，Ｊ．Ｐ．）著、「フィニガン−ＭＡＴ ４０００質量分析計用大気圧イオン化源（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｒ ａ Ｆｉｎｎｉｇａｎ−ＭＡＴ ４０００ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）」、アナリティカル・インスツルメンテーション（Ａｎａｌ． Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ）、１９８６年、第１５（１）巻、３７〜５０頁
【非特許文献６】
ホーニング・Ｅ．Ｃ．（Ｈｏｒｎｉｎｇ，Ｅ．Ｃ．）、キャロル・Ｄ．Ｉ．（Ｃａｒｒｏｌｌ，Ｄ．Ｉ．）、デュデッチ・Ｉ．（Ｄｚｉｄｉｃ，Ｉ．）、ヘーゲル・Ｋ．Ｄ．（Ｈａｅｇｅｌｅ，Ｋ．Ｄ．）、リン・Ｓ．−Ｎ（Ｌｉｎ，Ｓ．−Ｎ．）、オーチル・Ｃ．Ｕ．（Ｏｅｒｔｉｌ，Ｃ．Ｕ．）、スティルウェル・Ｒ．Ｎ．（Ｓｔｉｌｌｗｅｌｌ，Ｒ．Ｎ．）著、「質量分析法に基づいた分析システムの開発および使用（Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｕｓｅ ｏｆ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）」、クリニカル・ケミストリー（Ｃｌｉｎ．Ｃｈｅｍ．）、１９７７年、第２３（１）巻、１３〜２１頁
【非特許文献７】
キャロル・Ｄ．Ｉ．（Ｃａｒｒｏｌｌ，Ｄ．Ｉ．）、デュデッチ・Ｉ．（Ｄｚｉｄｉｃ，Ｉ．）、スティルウェル・Ｒ．Ｎ．（Ｓｔｉｌｌｗｅｌｌ，Ｒ．Ｎ．）、ヘーゲル・Ｋ．Ｄ．（Ｈａｅｇｅｌｅ，Ｋ．Ｄ．）、ホーニング・Ｅ．Ｃ．（Ｈｏｒｎｉｎｇ，Ｅ．Ｃ．）著、「大気圧イオン化質量分析法：液体クロマトグラフィー・質量分析法コンピュータ解析システムに用いるコロナ放電イオン源（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ： Ｃｏｒｏｎａ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｒ ｕｓｅ ｉｎ ａ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ−Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ−Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）」、アナリティカル・ケミストリー（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．）、１９７５年、第４７巻、２３６９〜２３７３頁
【非特許文献８】
ケッカー・Ｓ．Ｎ．（Ｋｅｔｋａｒ，Ｓ．Ｎ．）、ペン・Ｓ．Ｍ．（Ｐｅｎｎ，Ｓ．Ｍ．）、フィット・Ｗ．Ｉ．（Ｆｉｔｅ，Ｗ．Ｉ．）著、「大気圧イオン化タンデム四重極質量分析法を用いた、雰囲気中の化学兵器のＰＰＴ単位即時検出（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｒｔｓ ｐｅｒ Ｔｒｉｌｌｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｗａｒｆａｒｅ Ａｇｅｎｔｓ ｉｎ Ａｍｂｉｅｎｔ Ａｉｒ Ｕｓｉｎｇ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｔａｎｄｅｍ Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）」、アナリティカル・ケミストリー（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．）、１９９１年、第６３巻、４５７〜４５９頁
【非特許文献９】
ラブ・Ｄ．Ａ．（Ｌａｖｅ，Ｄ．Ａ．）、トンプソン・Ａ．Ｍ．（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ａ．Ｍ．）、ラベット・Ａ．Ｍ．（Ｌｏｖｅｔｔ，Ａ．Ｍ．）、レイド・Ｎ．Ｍ．（Ｒｅｉｄ，Ｎ．Ｍ．）著、アドバンシーズ・イン・マススペクトロメトリ（Ａｄｖ． Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．）、１９８０年、第８Ｂ巻、１４８０頁
【非特許文献１０】
レイド・Ｎ．Ｍ．（Ｒｅｉｄ，Ｎ．Ｍ．）、バックリー・Ｊ．Ａ．（Ｂｕｃｋｌｅｙ，Ｊ．Ａ．）、ポム・Ｃ．Ｃ．（Ｐｏｍ，Ｃ．Ｃ．）、フレンチ・Ｊ．Ｂ．（Ｆｒｅｎｃｈ，Ｊ．Ｂ．）著、アドバンシーズ・イン・マススペクトロメトリ（Ａｄｖ． Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．）、１９８０年、第８Ｂ巻、１８４３頁
【非特許文献１１】
チャールズ・Ｌ．（Ｃｈａｒｌｅｓ，Ｌ．）、ライター・Ｌ．Ｓ．（Ｒｉｔｅｒ，Ｌ．Ｓ．）、クックス・Ｒ．Ｇ．（Ｃｏｏｋｓ，Ｒ．Ｇ．）著、「大気圧化学イオン化質量分析による大気中の半揮発性有機化合物の直接分析（Ｄｉｒｅｃｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｅｍｉｖｏｌａｔｉｅｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎ Ａｉｒ ｂｙ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）」、農業及び食品化学（Ｊ． Ａｇｒｉｃ． Ｆｏｏｄ Ｃｈｅｍ．）、２０００年、第４８巻、５３８９〜５３９５頁
【非特許文献１２】
ツェーヘントバウアー・Ｇ．（Ｚｅｈｅｎｔｂａｕｅｒ，Ｇ．）、キルク・Ｔ．（Ｋｉｒｃｋ，Ｔ．）、タイネキウス・Ｇ．Ａ．（Ｔｅｉｎｅｃｃｉｕｓ，Ｇ．Ａ．）著、農業及び食品化学（Ｊ． Ａｇｒｉｃ． Ｆｏｏｄ Ｃｈｅｍ．）、２０００年、第４８巻、５３８９〜５３９５頁
【非特許文献１３】
スナイダー・Ａ．Ｐ．（Ｓｎｙｄｅｒ，Ａ．Ｐ．）、クレメール・Ｊ．Ｈ．（Ｋｒｅｍｅｒ，Ｊ．Ｈ．）、ムーズラー・Ｈ．Ｌ．Ｃ．（Ｍｏｕｚｅｌａａｒ，Ｈ．Ｌ．Ｃ．）、ヴェンディグ・Ｗ．（Ｗｉｎｄｉｇ，Ｗ．）、ターヒザヘッド・Ｋ（Ｔａｇｈｉｚａｈｅｄ，Ｋ．）著、「キュリーポイント熱分解大気圧化学イオン化質量分析法：３つの生体高分子に関する予備性能データ（Ｃｕｒｉｅ−ｐｏｉｎｔ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ： ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄａｔａ ｆｏｒ ｔｈｒｅｅ ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）」、アナリティカル・ケミストリー（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．）、１９８７年、第５９巻、１９４５〜１９５１頁
【非特許文献１４】
シュタイナー・Ｗ．Ｅ．（Ｓｔｅｉｎｅｒ，Ｗ．Ｅ．）、クラウワー・Ｂ．Ｈ．（Ｃｌｏｗｅｒｓ，Ｂ．Ｈ．）、ヘアー・Ｐ．Ｅ．（Ｈａｉｇｈ，Ｐ．Ｅ）、ヒル・Ｈ．Ｈ（Ｈｉｌｌ，Ｈ．Ｈ．）著、「化学兵器・擬剤の二次的イオン化法：大気圧イオン移動度飛行時間型質量分析法（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｗａｒｆａｒｅ Ａｇｅｎｔ Ｓｉｍｕｌａｎｔｓ： Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）」、アナリティカル・ケミストリー（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．）、２００３年、第７５巻、６０６８〜６０７６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
現在入手可能な質量分析計は、主要な源を変更することなく、単一の装置内でＬＣ／ＭＳとＧＣ／ＭＳとを組み合わせるものではない。質量分析計の大半は、ＬＣ／ＭＳ動作用またはＧＣ／ＭＳ動作用のいずれかに設計されており、両方用には設計されていない。多くの研究所でＧＣ／ＭＳ装置およびＬＣ／ＭＳ装置の両方を利用できるだろうが、ＬＣ／ＭＳ装置のみを有する研究所が増えている。したがって、一般に入手できるＬＣ／ＭＳ質量分析計がガスクロマトグラフにインターフェースできるイオン化源を考案することが望ましい。そのような装置は、現在利用できるＬＣ／ＭＳ装置によって分析可能な化合物の適用範囲を広げるであろう。また、そのようなインターフェースは、ＬＣ／ＭＳ装置では一般的であるが、ＧＣ／ＭＳ装置ではそうでない高度な能力（例えば、コーン電圧フラグメンテーション、ＭＳｎ、高い質量分解能、および正確な質量測定のような当該技術において実践したものに対する公知の技術）が、新規で高価な装置を購入することなくＧＣ／ＭＳ分析に利用できるようになるというさらなる利点を有する。標準ＬＣ／ＭＳプローブの入口へ挿入できるプローブに組み込まれたガスクロマトグラフによって、ＬＣ／ＡＰＩＭＳイオン源をほとんど変更することなく、ＬＣおよびＧＣ／ＭＳ動作間を迅速に切り替えることができるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
大気圧質量分析計に有用なイオン化源であって、この源は、ガスクロマトグラフまたは液体クロマトグラフのような先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかをイオン化することができ、イオンの質量分析のために大気圧領域からのイオンを質量分析計の真空領域へ導入でき、また、放電を生じるイオン化装置であって、高電圧源に接続されているイオン化装置、または、光イオン化法によってイオンを生成するために紫外線（ＵＶ）ランプを用いた光イオン化装置と、このイオン化装置を囲むことによりイオン化領域を画定する囲い（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）であって、液状流出物の源またはガス状流出物の源のいずれかからの流出物を導入するための少なくとも１つのポートと、質量分析計の真空領域へイオンを導入するための開口部とを有する囲いと、を含んでなる。
【００１９】
この囲いは、パージガスまたは反応ガスを導入するポートと、囲いから過剰なパージガスを抜く通気孔と、をさらに含んでなる。このガスを加熱するためにヒーターが設けられている。流出物を導入する少なくとも１つのポートは、複数のポートとしての形状に構成されてもよく、各ポートは、それぞれ先行する分離装置からインターフェースプローブを受容するような形状に構成され、それぞれ液状流出物またはガス状流出物を供給する。
【００２０】
放電を生ずるイオン化装置は、高電圧を印加してタウンゼント放電またはコロナ放電を生ずる、鋭端または尖端電極を含んでなる。放電を生ずるイオン化装置は、溶媒を満たしたキャピラリーまたはウィック（ｗｉｃｋ）構造を含んでなってもよく、それによって高電圧の印加によりエレクトロスプレーイオン化を生ずる。光イオン化装置は、プラズマ誘起放電（ＰＩＤ）ランプのような電離放射線を生成する適切なランプを含んでなっていてもよい。
【００２１】
また、本発明は、乾燥した清浄なパージガス、好ましくは窒素、をイオン化領域へ導入することによって大気圧で分析可能な化合物の適用範囲を拡大させ、大気と水を遮断するのに役立つ方法を提供する。従来のＡＰＣＩ条件下では、すべて一次イオン化して、プロトン化した水クラスター、プロトン化溶媒および／またはプロトン化汚染物質の形にさせるのに十分な水蒸気および他の有機蒸気がある。次いで、水、溶媒、および／または汚染物質から生成されたイオンは、発熱を伴うが吸熱性でないプロトン移動反応を経る。したがって、イオン化（水、溶媒または汚染物質）の源よりも塩基性の化合物だけがイオン化される。この反応系列は、微量の水を含んだ窒素ガスに対して示すことができる。
Ｎ２＋ｅ→Ｎ２ ＋＋２ｅ
Ｎ２ ＋＋２Ｎ２→Ｎ４ ＋＋Ｎ２
Ｎ４ ＋＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２Ｏ＋＋２Ｎ２
Ｈ３Ｏ＋＋ｎ（Ｈ２Ｏ）＋Ｎ２→Ｈ＋（Ｈ２Ｏ）ｎ＋Ｎ２
Ｈ＋（Ｈ２Ｏ）ｎ＋Ａ→ＡＨ＋＋ｎＨ２Ｏ（ここで、Ａ＝検体）
【００２２】
乾燥した清浄なパージガスを添加すると、より高いエネルギーの一次イオン（例えば、Ｎ２ ＋、Ｎ４ ＋、Ｈ３Ｏ＋等）がＧＣ流出物のイオン化に利用可能になるように、水および有機汚染物質（溶媒はＧＣでは存在しない）を十分にイオン化領域から遮断することができる。したがって、例えば、不活性ガスと試料との間に電荷移動反応が発生して、イオン化可能な化合物の適用範囲が拡大する。故に、ベンゼン、ナフタレン、クロロフェノール、および通常のＡＰＣＩ条件下で容易にイオン化されない他の化合物といった化合物をイオン化することができる。その上、この方法を用いると、液体ＡＰＣＩまたはＥＳＩではイオン化が不十分な化合物が、気相ＡＰＣＩによって容易にイオン化され、それによって、分析の感度が向上する。汚染物質の遮断によって、バックグラウンド汚染物質からのイオン電流が減少するため、ＡＰＣＩおよび光イオン化の両方の感度が向上され得る。
【００２３】
石英ガラス製のガスクロマトグラフのカラムは、典型的にポリイミド塗膜を有する。このポリイミド塗膜は、典型的な運転温度でＧＣとＡＰＩＭＳとの間のインターフェースにおいて用いられるポリイミド塗膜の熱破壊から生じる汚染物質イオンの源であり得る。出口端部に隣接するＧＣカラムの一部分に沿ってポリイミド塗膜を除去するには、火炎による除去、液状の酸、塩基もしくは溶媒を用いた化学的除去、または十分な時間、カラムのその部分を高温前処理すること、のいずれかを実施してもよい。かかる除去または前処理によって、質量分析計内の汚染物質イオンをできるだけ目に付かないようにし、信号対雑音を向上させる。
【００２４】
また、本発明は、ＧＣ／ＡＰＩＭＳによってイオン化可能な化合物の種類を制限するために反応ガスを２種類のイオン源領域へ添加する方法を提供する。例えば、アンモニアガスを添加することによって、アンモニアより塩基性の化合物、またはＮＨ４ ＋を備えた安定した気相イオンクラスターを形成する化合物だけがイオン化され得る。これは、対象の化合物が、対象外のより低い塩基性の化合物のマトリックス中では高塩基性化合物である場合に有利であり得る。一例として、芳香族炭化水素および酸素含有化合物をイオン化することなく、例えば、燃料油中のアミン含有化合物をイオン化する。
【００２５】
また、本発明は、キャピラリーカラムを、クールスポットなく、その先端まで加熱する方法を提供する。これは、より揮発性の低い化合物に対するクロマトグラフ分解能を維持するために、大気圧ＧＣ／ＭＳで必要なものである。好ましい方法は、ＧＣオーブンを通って加熱されたＧＣ内へと伸びる管に、ガス、典型的には窒素、を通過させてＭＳ移送ラインまで届けることによって、およびＧＣカラムと同軸で、ＧＣカラムの出口先端部まで、またはその先端付近に延びる鞘管を通過させることによって、そのガスを加熱することを含む。ＧＣカラムを通過する高温の気体は、キャピラリーのまさに先端に至るまで、いかなるクールスポットも無いようにし、さらに、ＭＳ入口開口部に向かって検体を誘導する収束気体流を提供してもよい。あるいは、抵抗加熱法を用いて、ＧＣカラム上にぴったりと嵌る熱伝導性の外筒を加熱してもよい。この材料は、抵抗ヒーターからＧＣキャピラリーカラムへ熱を伝導するために、セラミックまたは金属のような任意の熱導電性材料でできていてもよい。さらに、金属または炭素のような導電性材料が塗布された石英ガラス製ＧＣカラムを、導電性被膜を介して電流を流すことにより抵抗加熱することができる。
【００２６】
本発明は、任意の市販のＧＣ、ＧＣと質量分析計とのインターフェース、および大気圧イオン化法を用いた液体クロマトグラフィー用に設計された任意の市販の質量分析計を用いることができる。このＧＣは、イオン領域に隣接した標準ＬＣのＥＳＩ／ＡＰＣＩプローブの入口に挿入することができる、携帯型のプローブに嵌装するのに十分に小さいミニＧＣでもよい。あるいは、別の入口が提供されてもよく、ＬＣプローブおよびＧＣプローブの両方をイオン化領域内に同時に挿入することができる。
【００２７】
本発明によって、ＧＣ／ＭＳ分析法が、選択またはマルチイオンモニタリング、正確な質量測定、コーン電圧フラグメンテーション、ＭＳｎ実験等のために、当業者に公知の質量分析計の可能性をすべて取り入れることができる。
【００２８】
本発明は、質量分析法における現在の技術に対する利点をいくつか提供する。本明細書に記載した発明にしたがって、質量分析計に対する大気圧イオン源およびインターフェースを用いることによって、いかなるＬＣ／ＭＳ装置もＬＣ／ＡＰＩＭＳおよびＧＣ／ＡＰＩＭＳの二重構成に変更することができる。本発明を用いて、ＧＣまたはＬＣからの流出物を大気圧でイオン化し、それによって、この２つの分離法の間で迅速に切り替えることが容易となる。
【００２９】
本明細書中に記載の２種類のイオン源は、ＬＣ／ＭＳの独立型装置に比べて、ガスクロマトグラフィーを用いて分離する場合、多くの揮発性化合物に対してクロマトグラフ分解能がより高く、また感度がより良好である。本発明の方法を用いることによって、ＬＣ／ＡＰＩＭＳでイオン化できない化合物の種類のうち、ＧＣ／ＡＰＩＭＳによってイオン化できるものもあり、また、他の化合物の種類の多くは、より良好な感度でイオン化することができる。
【００３０】
また、ＧＣ／ＡＰＩＭＳは、ＧＣ／真空ＭＳに優る利点がある。ＬＣ／ＭＳ装置は、正確な質量測定能力および選択イオンフラグメンテーション（すなわち、ＭＳ／ＭＳ）能力があるものが多いが、ＧＣ／ＭＳ装置にはかかる能力を有するものがほとんどない。また、そのような特徴を有するＬＣ／ＭＳ装置を本明細書中に記載した本発明の２種類のイオン源に変更することで、こうした特徴をＧＣ／ＡＰＩＭＳ動作に提供する。本発明は、より高いキャリヤーガス線速度およびより短いＧＣカラムを可能にし、ひいてはより高い沸点化合物を分析できるが、それは、ＧＣ／ＡＰＩＭＳがＧＣ／真空ＭＳのように高いＧＣキャリヤーガス流量によって悪影響を及ぼされないからである。
【００３１】
本発明は、そういった液体クロマトグラフィー（ＬＣ）またはキャピラリー電気泳動（ＣＥ）を液体分離法にインターフェースするように設計されている市販の大気圧イオン化質量分析計（ＡＰＩＭＳ）にガスクロマトグラフ（ＧＣ）をインターフェースすることを可能にする装置である。本発明は、同じ装置上にＧＣ／ＡＰＩＭＳ動作およびＬＣ／ＡＰＩＭＳ動作の両方を提供する質量分析装置を提供する。ガスクロマトグラフィーの流出物に対する一次イオン化プロセスは、タウンゼント放電もしくはコロナ放電を用いて、光イオン化法を用いて、または場合によりエレクトロスプレーイオン化法を用いて、大気圧で起こるものである。
【００３２】
ＧＣ／ＡＰＩＭＳの利点として、ＬＣ／ＡＰＩＭＳ動作とＧＣ／ＡＰＩＭＳ動作との間の相互変換が簡単であること、乾燥したパージガスの使用によりＡＰＩＭＳによって分析できる化合物の範囲が拡大すること、ＬＣ／ＭＳで得られるよりもクロマトグラフ分解能が高いこと、ならびにより速い分離およびより揮発性の低い化合物の分離を可能にするＧＣ流量に真空限界が無いこと、が挙げられる。さらに、ＬＣインターフェースに用いられるプローブ位置内へ挿入するプローブまたはフランジに組み込まれたミニＧＣは、ＬＣ／ＭＳ動作とＧＣ／ＡＰＩＭＳ動作との間を切り替える容易な方法であることを示す。
【００３３】
また、本発明は、大気圧条件下でイオン化することができない飽和炭化水素化合物を遮断しながら、ガスクロマトグラフを通り抜けるために十分な揮発性を有する化合物、または当該技術において公知である誘導体化法を用いることによって十分に揮発性にすることができる化合物、の分析にも役立つ。例として、ＧＣ／ＡＰＩＭＳは、環境汚染物、合成製品、ポリマーおよび他の固体または液体原料からのオフガス生成物、脂質類、脂肪酸類、アルコール類、アルデヒド類、アミン類、アミノ酸、汚染物質、医薬品、代謝物質、エステル類、エーテル類、ハロゲン化合物、任意の気体、グリコール類、イソシアナート類、ケトン類、ニトリル類、芳香族ニトロ化合物、殺虫剤、フェノール類、リン化合物、ポリマー添加剤、プロスタグランジン類、ステロイド類ならび硫黄化合物の分析に役立つ。
【００３４】
本発明は、本出願の一部を形成する添付の図面に関連して以下の詳細な説明を参照することにより十分に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下の詳細な説明全体を通じて、同じ参照符号は図面のすべての図において同じ要素を表す。
【００３６】
大気圧液体クロマトグラフ／質量分析計（ＡＰ−ＬＣ／ＭＳ）装置にガスクロマトグラフ（ＧＣ）をインターフェースする本発明の別の実施形態は、図１、図２および図３に示す。図４は、より詳細には、図１、図２または図３のインターフェース管の断面図を示す。
【００３７】
図１は、ガスクロマトグラフィープローブ３０を収容し、また、関連するガスクロマトグラフオーブン４０を関連する質量分析計５０へインターフェースする、囲いまたはハウジング１１を含んでなる大気圧イオン化源１０を示す。囲い１１は、質量分析計５０の真空領域５３内へイオンを導入するための出口開口部５４を有する。出口開口部５４は、質量分析計５０の入口開口部（またスキマー開口部として公知でもある）と直接連通し、この中に併合する。図２は、ＬＣプローブ２０を収容するポート１３’および、ＧＣプローブ３０を収容するポート１３’’を有する囲い１１’を示す。このような基本的部品を用いた他の実施形態を想定することができる。
【００３８】
再び図１を参照して、イオン化源１０は、ＧＣプローブ３０を収容する少なくとも１つのポート１３を含んでなる。入口ポート１４および１つもしくはそれ以上のガス通気孔１５が、囲い１１の壁を貫通している。囲い１１上には、電気的に絶縁性のスリーブ１７に支持された電極１６が取り付けられている。この電極１６は、囲いの壁を貫通し、高電圧ＨＶ（典型的に１０００〜１００００ボルト、好ましくは２０００〜６０００ボルト）の源に接続される。電極１６と併用して、囲い１１への接地を示す対向電極１８が用いられる。電極１６が高電圧源ＨＶによって通電されると、電極１６と対向電極１８との間に放電が生ずる。電極１６および対向電極１８に隣接した囲い１１内の体積は、イオン化領域１９を画定する。
【００３９】
ＧＣプローブ３０は、ガスクロマトグラフオーブン４０を質量分析計５０にインターフェースする、加熱管状インタフェースデバイス３２（図１〜３）を含む。ＧＣオーブン４０は、ヒーター素子３６、熱電対３７、および注入器３８を有する。流れ矢印３５で示すヘリウムキャリヤーガスがＧＣカラム４２に供給される。管状インターフェース３２の長さは、マイクロＧＣの長さ約１センチメートルの短さから、従来のＧＣの長さ約１メートルの長さの間で変化してもよい。この管状インターフェース３２は、市販のＧＣ／ＭＳインターフェースから組み立てることができ、この管状装置内の温度は、抵抗加熱によって高温に維持される。同軸で加熱管状インターフェース３２に捲状キャピラリーＧＣカラム４２の下流部分が貫通する。キャピラリーＧＣカラム４２の囲い１１内の出口端部には、出口先端部４４がある。キャピラリーＧＣカラム４２は、導電被膜（図示せず）を有していてもよい。
【００４０】
ガスが、鞘管４６を通過し、キャピラリーＧＣカラム４２の下流部分を通り過ぎる前に、不活性ガス入口ポート４３によって、熱源３６で加熱した金属管または石英ガラス管を通って流れることができる。ＧＣからのインターフェース管３２は、質量分析計５０の開口部５４から１ミリメートルほどの近い位置、または２５ミリメートルほど離れた位置まで調節することができる。電極１６は、典型的に開口部５４の５センチメートル以内に位置する。質量分析計内へのガス流に対するＧＣ流出物の流れの方向は、図１に示すように９０度と、図２に示すように、１８０度の間である。
【００４１】
ＧＣカラム４２は、注入器３８から、ＧＣオーブン４０を通って、出口先端部４４までの全体を、その長さに沿って加熱される。この加熱によって、特に揮発性の低い化合物に対する分析の分解能を下げるキャピラリーＧＣカラム４２に沿ってコールドスポットができないようにする。加熱は、管状インターフェース３２（図４に示す）に沿って抵抗ヒーターを配置することにより、または導電性塗膜を施したＧＣカラム（図示せず）を抵抗加熱することにより、行われてもよい。あるいは、図４を参照して、加熱された、乾燥した清浄な不活性ガス（流れ矢印６０で示す）を、同軸でＧＣカラム４２を囲繞する鞘管４６に通過させてもよい。この加熱された、乾燥した清浄な不活性ガスは、ガス源６０Ｇから供給され、鞘管４６を通って出口先端部４４へと流れる。鞘管４６は、導電性であってもよく、または非導電性であってもよい。不活性ガスは、鞘管４６の上流の熱源６２によって加熱されてもよい。ガス源６４Ｇからの任意のパージガス（流れ矢印６４）、好ましくは、清浄な乾燥窒素が、インターフェース３２を通り抜け、端部３９で流出することができる。このパージガスは、インターフェースヒーター３４からの熱で温められる。インターフェースヒーター３４は、伝熱管４７に直接熱を加えることで、鞘管４６およびそこに流れる不活性ガスを加熱する。
【００４２】
ＧＣカラム（図４）の出口先端部４４は、出口開口部５４（図１）近傍に位置する。タウンゼントまたはコロナの気体放電（図１および図２に見られる）を用いて、または光イオン化法（図３に見られる）によって、または図２に示すＥＳＩプローブ２２によって、イオン化が引き起こされる。ＧＣカラム４２からの流出物は、流れ矢印６４で示す清浄で乾燥したパージガス流によってイオン化領域１９から押し流される。パージガスとして、典型的に液体窒素供給源６４Ｇ（図２および図４）からの窒素蒸気を用いてもよい。質量分析計信号のクロマトグラフ分解能を維持するためにＧＣカラム４２から出る化学成分をガス通気孔１５を介してイオン化領域１９を通って迅速に押し流すためには、このガス流が必要である。
【００４３】
イオン化領域１９は、乾燥した清浄なパージガス（図２、図３および図４に代替位置で示す流れ矢印６４）、好ましくは窒素が、ガス入口１４（図３）を通って、またはインターフェース３２（図４）を通って、イオン化領域１９へ継続的に添加されて、イオン化領域１９内の水蒸気および汚染物質の存在を最小限にすることができるように密閉されるのが好ましい。こうした条件下では、いわゆる公開済みのＡＰＣＩ源または窒素ガスの湿源のような先行技術の源、またはガス状汚染物質が最小限に抑えられていなかった先行技術の源に比べて、より化学的に多様な化合物がイオン化され得る。
【００４４】
本発明は、これまで質量分析法に利用可能であったものより多くの一般的なイオン源を生成する。図１および図３に示すように、ＥＳＩプローブまたはＡＰＣＩプローブのいずれかをＧＣ／ＭＳインターフェースプローブ３０に置き換えることによって、交換可能なＥＳＩプローブおよびＡＰＣＩプローブを有する典型的なＬＣ／ＭＳイオン源をＧＣ／ＡＰＩＭＳ動作用に改良することができる。あるいは、ＧＣオーブン４０が図２に示すように質量分析計５０に常にインターフェースされるように、ＧＣ／質量分析インターフェース用の独立した導入装置を源内に組み込むことができる。したがって、源は、先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかをイオン化することができ、且つ、イオンの質量分析用質量分析計の真空領域内へ大気圧領域からのイオンを導入することができることが分かるであろう。
【００４５】
ＧＣは、イオン源領域内に組み込まれる、または、プローブアセンブリ（図１および図３）の一部である、マイクロＧＣであり得る。「プローブ」という用語は、質量分析計イオン化領域内へ化合物を導入する装置をいい、質量分析法の実践で経験を積んだ人にとっては周知のものである。
【００４６】
典型的に、イオン化は、放電によって引き起こされ、同様の高電圧電子機器、およびＬＣとのインターフェース用に設計された市販のＡＰＣＩイオン源と共に利用できる、通常金属針の形の、同様の放電電極１６を用いることができる。あるいは、ＥＳＩ源が入手可能であれば、エレクトロスプレーキャピラリー２３（図２）の代わりに針または延伸された金属塗膜を施したキャピラリーのような導電性材料を配設することによって放電を引き起こすことができる。ＥＳＩ源が使う電圧範囲内では、鋭い先端部を用いると、放電が生じる。典型的な放電イオン化源において、一次イオン化工程には、正イオン化では、豊富な気体種からの電子の剥ぎ取り工程、または負イオン化では、最も負性のガス状成分への電子共鳴もしくは解離性電子付着工程が含まれる。電子剥ぎ取り工程によって、衝突中にさらなる反応を経た結果、熱力学的に好ましい電荷移動をする正イオンを生成する。水蒸気については、ヒドロニウムイオンが生成され、さらに衝突して、プロトン化した水クラスター（すなわち、［（Ｈ２Ｏ）ｘ］Ｈ＋）を生成する。こうした気相反応が拡散制御され、大気圧で極めて短時間規模で衝突が起こるため、そのイオン化段階によって、利用可能な電荷すべてが最も塩基性の分子上に存在させられる。水蒸気、または溶媒および汚染物質のようなさらにより塩基性の物質が豊富にあるため、ＡＰＣＩでは、例えばプロトン化した水クラスターよりも塩基性の化合物だけが、イオンになる。
【００４７】
こうした段階的に起こる現象を、ガス源６６Ｇ（図２を参照）から反応ガス（流れ矢印６６）を添加することによって効果的に利用できる。ＮＨ４ ＋イオンを付着できる化合物、または［（ＮＨ３）ｎ］Ｈ＋より塩基性の化合物、のいずれかだけがイオン化されるには、反応ガスとしてアンモニアガスが有用である。あるいは、液体窒素（前述）の気化から得られた窒素ガスのような乾燥した清浄なパージガス（流れ矢印６４）は、より高エネルギー種をイオン化に利用できるように、イオン化領域１９において水量および他の塩基性汚染物質ガス量を減少させるために用いることができる。メチルシクロヘキサノン、ナフタレン、ジメチルフェノール、ジニトロベンゼン、およびクロロメチルフェノールのような化合物は、正イオンＬＣ／ＡＰＩ条件下ではイオン化しない、または不十分にイオン化するが、このような条件下では、不活性パージガスを用いたＧＣ溶出下で容易にイオン化する。
【００４８】
また、図３に示すように、約８〜１２電子ボルト（ｅＶ）間の光エネルギー出力のＵＶランプを用いてイオン化してもよい。光イオン化では、イオン化電位がＵＶランプ源のｅＶ出力未満の分子から電子を剥ぎ取ることによってイオン化が起こる。光イオン化光源として、多数の特許、例えば、米国特許第５，３３８，９３１号明細書、同第５，８０８，２９９号明細書、同第５，３９３，９７９号明細書、同第５，３３８，９３１号明細書、および同第５，２０６，５９４号明細書に記載されている。対象の分子が直接イオン化されても、イオン化領域の水および他の汚染物質に対する上述のようなイオン分子反応によって電荷を失う場合がある。
【００４９】
図３では、囲い１１上に光イオン化ランプ６８が取り付けられており、ランプの電源を供給する電圧を印加するためのコネクターＶを有する。また、０〜５００ボルトの電圧範囲で動作して、質量分析計への開口部５４にイオンを収束させるのに役立つ高電圧ＨＶの源に接続された電極７０が図示されている。
【００５０】
あるいは、米国特許第６，２９７，４９９号明細書に記載されるようなＥＳＩキャピラリーまたはウィックからイオンを生成することができる。感度は、キャピラリーを介したより低流量の液体の使用、または小径のウィックの使用によって向上し得る。したがって、このイオン化の方法を用いて、米国特許第５，７８８，１６６号明細書（バラスコビッチ（Ｖａｌａｓｋｏｖｉｃ）ら）に記載のナノスプレーが、最も優れた感度のものを生成するようである。わずか数マイクロリットルの溶媒で長時間動作できる市販のナノスプレー針が、一次イオン生成の簡易な解決法である。ナノエレクトロスプレー用に典型的にはナノスプレー針を用いることによって、メタノール、水、アセトニトリルまたはそれらの混合物のような純粋な溶媒を用いて、ＧＣまたは他の源からの気相検体分子は、液滴中に飛沫同伴させられるようになり、上記のエレクトロスプレー工程によってイオン化される。このイオン化モードは、イオン化できる化合物の種類に関してより選択的であり、一般に、ほとんどまたは全くフラグメンテーションのない擬分子イオンだけを生成する。このイオン化工程の利点として、熱フラグメンテーションがなければ、一次イオン化を発生させるのに用いられる液体媒体からプロトンを受け取るのに十分に塩基性の極性化合物から、典型的に［Ｍ＋Ｈ］＋イオンだけが、正イオンモードで生成される。イオン化は、ナノスプレー工程で用いられる溶媒、または気相内の溶媒、のいずれかに添加剤を添加することによって影響を受ける場合がある。例えば、イオン化領域内へＮＨ３ガスを添加することによって、アンモニアガスより塩基性の分子だけがプロトン化によってイオン化されるが、種々様々な化合物でＮＨ４ ＋の添加によるカチオン化が生じる。これによって、イオン化工程は分析上の問題に適応させることができる。
【００５１】
このようなイオン化法を用いても、ほとんどフラグメンテーションが得られないものもある。しかし、フラグメンテーションが構造の解明に必要とされる場合、大気圧イオン源の入口開口部５４（図１〜図３）の真空側にある領域５３において、この中圧領域のイオンの衝突エネルギーを増大する電圧の印加によって、フラグメンテーションを生じることができる。あるいは、特定の質量のイオンを選択するためにいわゆるＭＳ／ＭＳまたはＭＳｎ質量分析計を用いることができるが、ガスまたは表面衝突によるフラグメンテーションには１つの質量分析計を用い、次いで、フラグメントイオンの質量スペクトルを得るには別の質量分析計を用いる。ＧＣ／ＡＰＩＭＳの高クロマトグラフ分解能を備えたＭＳ／ＭＳおよび選択またはマルチイオンモニタリングを併用することは、複雑な混合物における微量な揮発性成分の分析にとって有力で、選択性の高い手法である。ＬＣ／ＭＳ動作用に設計されている多くの質量分析計は、本発明の構成を用いて、イオンを高精度に質量測定できるため、現在、このような装置は、ガスクロマトグラフからのように、気相中に生成されたイオンの質量を正確に測定するために用いることができる。
【００５２】
したがって、質量分析法による分析を用いて大気圧でガス状化合物から正または負のいずれかのイオンを生成するように記載した方法は、現行の装置より多くの利点を有する。例えば、ガスクロマトグラフは、市販のＬＣ／ＭＳ装置にインターフェースすることができる。イオン化が大気圧であるため、真空イオン化法を用いるＧＣ／ＭＳでのように、ＧＣカラムを通る気体流がイオン化源によって制限されない。薄い固定相、より短いカラム、およびそのカラムを通るより速い気体流を用いることによって、低沸点化合物をＧＣカラムに通過させることができる。したがって、ＧＣ／ＡＰＩＭＳは、化合物の混合物から化合物を分離し、次いで、揮発性および半揮発性成分をイオン化する。このような方法でイオン化された化合物は、フラグメンテーションの発生に関して用いられ、正確な質量測定を行なう質量分析計の分析的な利点をすべて有するであろう。
【００５３】
ポリイミド塗膜を施したＧＣカラムを加熱することによって発生した汚染物質は、外部の不活性ガス流に直接接触するカラムの部分を覆う塗膜を火炎除去することによって、または数時間インターフェースプローブ内で高温に調整することによって、減少させることができる。
【００５４】
イオン化領域へのガスの添加によってイオン化を変えることができることを発見した。特に、窒素（以下、パージガスと呼ぶ）のような乾燥した清浄な不活性ガスでイオン化領域を浸すことで、この方法に適した化合物の種類が増加する。図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、Ｘ軸に沿って時間がプロットされ、Ｙ軸に沿って質量分析計が示すイオン電流の合計がプロットされる、ＧＣによって分離され、ＡＰＣＩによってイオン化した、市販の検定混合物のクロマトグラムである。図５Ａは、パージガスなしの結果として得られたクロマトグラムを示す。図５Ｂは、パージガスとして窒素を用いた結果のクロマトグラムを示す。図５Ｃは、ＧＣから溶出する検定混合物内の化合物のＡＰＩ質量スペクトルを示す。
【００５５】
また、イオン化プロセスを変更するのに、正イオンモードではアンモニア、負イオンモードでは塩化メチレンのような反応ガスを用いることができることも知られている。アンモニアガスの添加によって、イオン化の特異性が拡大する。ガスクロマトグラフまたは液体クロマトグラフから溶出する化合物の分析には、正または負イオンのいずれかを用いることができる。負イオン化の場合、塩化メチレンが、特定の化合物の種類に対するイオン化プロセスを向上させるために用いることができる添加ガスである。この方法の感度は、ガスクロマトグラフィーまたは液体クロマトグラフィーで用いられる現在利用可能なイオン化法の感度に相当し、優れていることが多い。
【００５６】
当業者は、上記のような本発明の教示の利益を有するが、本発明に対して変更を加えてもよい。かかる変更は、特許請求の範囲により定義されるように、本発明の趣旨の範囲内にあるものとして解釈される。
本発明の好適な実施態様は次のとおりである。
１． 大気圧質量分析計に有用なイオン化源であって、
先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかをイオン化することができ、イオンの質量分析のために大気圧領域からのイオンを質量分析計の真空領域へ導入できる源を含んでなり、源が、
イオン化装置と、
イオン化装置を囲むことによりイオン化領域を画定する囲いであって、流出物を導入するための少なくとも１つのポートと、質量分析計の真空領域へイオンを導入するための開口部とを有する囲いと、を含むイオン化源。
２． 高電圧源に接続されているイオン化装置が、放電を生じることによってイオンを生成する上記１に記載のイオン化源。
３． イオン化装置が、紫外線源からの光子と気相分子との相互作用によってイオンを生成する上記１に記載のイオン化源。
４． 囲いが、パージガスを導入するポートと、囲いから過剰なパージガスを抜く通気孔とをさらに含んでなる上記１に記載のイオン化源。
５． 囲いが、反応ガスを導入するポートと、囲いから過剰な反応ガスを抜く通気孔とをさらに含んでなる上記４に記載のイオン化源。
６． 囲いが、反応ガスを導入するポートと、囲いから過剰な反応ガスを抜く通気孔とをさらに含んでなる上記１に記載のイオン化源。
７． パージガスを導入するポートが、ガスを加熱するヒーターも含んでなる上記４に記載のイオン化源。
８． 流出物を導入する少なくとも１つのポートが、液状流出物の源またはガス状流出物の源のいずれかからインターフェースプローブを受容するような形状に構成される上記１に記載のイオン化源。
９． 流出物を導入する少なくとも１つのポートが、複数のポートとしての形状に構成され、各ポートが、それぞれ先行する分離装置からインターフェースプローブを受容するような形状に構成される上記１に記載のイオン化源。
１０． 先行する分離装置がそれぞれ液状流出物またはガス状流出物を供給する上記９に記載のイオン化源。
１１． 放電を生ずるイオン化装置が、高電圧を印加してタウンゼント放電またはコロナ放電を生ずる、鋭端または尖端電極を含んでなる上記２に記載のイオン化源。
１２． 電極が針である上記１１に記載のイオン化源。
１３． 電極がキャピラリー管である上記１１に記載のイオン化源。
１４． 高電圧が１０００〜１００００ボルトの間である上記１１に記載のイオン化源。
１５． 放電を生ずるイオン化装置が、高電圧の印加によりエレクトロスプレーイオン化を生ずる、溶媒を満たしたキャピラリーまたはウィック構造を含んでなる上記２のイオン化源。
１６． 高電圧が２０００〜６０００ボルトの間である上記１５に記載のイオン化源。
１７． 紫外線を生ずるイオン化装置が、ＵＶランプを含んでなる上記３に記載のイオン化源。
１８． 加熱オーブンを有するガスクロマトグラフと大気圧質量分析計イオン源との間のインターフェースをさらに含んでなり、インターフェースは、ガスクロマトグラフから大気圧イオン化領域内へ化学成分を移送し易くするものであり、入口端部と質量分析計イオン入口開口部に隣接するイオン化領域の体積にガスクロマトグラフの加熱オーブンを連絡させる出口端部とを有する、高温に耐性のある材料で作られた管状部材を含んでなり、管状部材は、キャピラリーガスクロマトグラフのカラムを同軸で収容するような形状に構成され、管状部材の内部は、抵抗加熱されて管状部材の内部全体を均一な温度にすることにより、ガスクロマトグラフのカラムをその全長に渡って均一に加熱する、上記１に記載のイオン化源。
１９． インターフェースの管状部材が導電性である上記１８に記載のイオン化源。
２０． インターフェースの管状部材が非導電性である上記１８に記載のイオン化源。
２１． インターフェースの管状部材の長さが１センチメートル〜２メートルの間である上記１８に記載のイオン化源。
２２． インターフェースの管状部材の出口端部が、質量分析計イオン入口開口部の５センチメートル以内に位置する上記１８に記載のイオン化源。
２３． インターフェースの管状部材の出口端部が、質量分析計イオン入口開口部の１センチメートル以内に位置する上記１８に記載のイオン化源。
２４． キャピラリーガスクロマトグラフのカラムを同軸に取り囲む鞘管をさらに含んでなり、鞘管が、キャピラリーの出口端部とほぼ面一な出口端部を有し、ガス源から不活性ガスを受け取るものであり、不活性ガスは、ガスクロマトグラフのオーブンによっておよびインターフェースの抵抗加熱された管状部材によって加熱された結果、キャピラリーカラムの温度はその出口端部に至るまでずっとほぼ均一であり、キャピラリーの出口端部から流れる流出物は、イオン化領域に入るにつれて、加熱された不活性ガスに取り囲まれる上記１８に記載のイオン化源。
２５． 流出物の流れをイオン化領域内へ収束させるように形作られることによって、生成されたイオンに対する質量分析計の感度を向上させる、鞘管の出口端をさらに含んでなり、気体流がクロマトグラフ分解能を維持するためにイオン化領域から非イオン化流出物分子を除去する上記２４に記載のイオン化源。
２６． 化学処理によってあらかじめ調整されて、キャピラリーの表面から有機物被覆を除去することにより、鞘管を介して流れるガスによるイオン化領域内への有機熱劣化汚染物質の導入を最小限に抑える、その出口端部に隣接するキャピラリーガスクロマトグラフのカラムの領域をさらに含んでなる上記２４に記載のイオン化源。
２７． 鞘管を通り抜ける不活性ガスによって押し流された体積から揮発性の汚染物質を除去するのに十分な時間、領域をある温度に加熱することによってあらかじめ調整されている、その出口端部に隣接するキャピラリーガスクロマトグラフのカラムの領域をさらに含んでなる上記２４に記載のイオン化源。
２８． インターフェースが、注入器と、オーブンと、ガスクロマトグラフィーのキャピラリーカラムとを含んでなる小型化ガスクロマトグラフをさらに含んでなり、注入器、オーブン、およびクロマトグラフィーのキャピラリーカラムすべてが制御して加熱される上記１８に記載のイオン化源。
２９． インターフェースが、液体導入プローブと交換可能である上記２８に記載のイオン化源。
３０． （ａ）イオン化装置と、
イオン化装置を囲む囲いであって、イオン化領域を画定し、流出物を導入する少なくとも１つのポート、出口開口部、パージガスを導入するポート、および囲いから過剰なパージガスを抜く通気孔を有する囲いとを有する大気圧イオン化源を用いて、
先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかをイオン化して、イオンの質量分析のために質量分析計の真空領域内へ出口開口部を介してイオンを導入するステップと、
（ｂ）イオン化領域を通して不活性パージガス流を維持して、クロマトグラフ分解能の時間規模内ではイオン化されない化合物を迅速に除去し、
それによって、ガス流出物からの質量分析計イオン信号のクロマトグラフ分解能を向上させるステップと、を含むクロマトグラフ法。
３１． （ａ）イオン化装置と、
イオン化装置を囲む囲いであって、イオン化領域を画定し、流出物を導入する少なくとも１つのポート、出口開口部、パージガスを導入するポート、および囲いから過剰なパージガスを抜く通気孔を有する囲いとを有する大気圧イオン化源を用いて、
先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかをイオン化して、イオンの質量分析のために質量分析計の真空領域内へ出口開口部を介してイオンを導入するステップと、
（ｂ）イオン化領域を通して乾燥した清浄なパージガス流を維持して、クロマトグラフ分解能の時間規模内ではイオン化されない化合物を迅速に除去し、
それによって、イオン化領域の水および他の不純物を減少させることによって低エネルギーイオン化事象を極力抑えることによって流出物中でイオン化できる化合物種の数を増加させるステップと、を含むクロマトグラフ法。
３２． （ａ）イオン化装置と、
イオン化装置を囲む囲いであって、イオン化領域を画定し、流出物を導入する少なくとも１つのポート、出口開口部、パージガスを導入するポート、および囲いから過剰なパージガスを抜く通気孔を有する囲いとを有する大気圧イオン化源を用いて、
先行する分離装置からのガス状流出物をイオン化して、イオンの質量分析のために質量分析計の真空領域内へ出口開口部を介してイオンを導入するステップであって、
分離装置が、ガスクロマトグラフの注入器、オーブン、およびインターフェースがすべて制御して加熱されるのに十分に小さいガスクロマトグラフィーのキャピラリーカラムである、ステップと、
（ｂ）イオン化領域を通して乾燥した清浄なパージガス流を維持して、クロマトグラフ分解能の時間規模内ではイオン化されない化合物を迅速に除去し、
それによって、イオン化領域の水および他の不純物を減少させることによって低エネルギーイオン化事象を極力抑えることによってガスクロマトグラフの流出物中でイオン化できる化合物種の数を増加させるステップと、を含むクロマトグラフ法。
３３． （ａ）イオン化装置と、
イオン化装置を囲む囲いであって、イオン化領域を画定し、流出物を導入する少なくとも１つのポート、出口開口部、パージガスを導入するポート、および囲いから過剰なパージガスを抜く通気孔を有する囲いとを有する大気圧イオン化源を用いて、
先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかにおける対象の化合物をイオン化して、イオンの質量分析のために質量分析計の真空領域内へ出口開口部を介してイオンを導入するステップと、
（ｂ）イオン化領域を通して反応ガス流を維持して、クロマトグラフ分解能の時間規模内ではイオン化されない化合物を迅速に除去し、
それによって、選択された化合物種の分析を向上させるステップと、を含むクロマトグラフ法。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】液体クロマトグラフ（ＬＣ）のインターフェースプローブの大気圧イオン化（ＡＰＩ）源領域とインターフェースするガスクロマトグラフ（ＧＣ）オーブンおよび試料注入器を備えるプローブへの置き換えを示す大気圧イオン化源領域の実施形態の断面図である。
【図２】ＬＣインターフェースプローブおよびＧＣインターフェースの両方を組み込んでいることを示す大気圧イオン（ＡＰＩ）源領域の別の実施形態の断面図である。
【図３】イオン化の源としてＵＶランプを示す図１のＡＰＩイオン源の変更実施形態である。
【図４】不活性ガス流を使用して出口先端部へのキャピラリーカラムを加熱することを示すＧＣインターフェースの出口先端部の断面図である。
【図５】Ｘ軸に沿って時間がプロットされ、Ｙ軸に沿って質量分析計が示すイオン電流の合計がプロットされる、ＧＣによって分離し、大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）によってイオン化した、市販の検定混合物のクロマトグラムである。
【図５Ａ】パージガスなしの結果を示す。
【図５Ｂ】パージガスとして窒素を用いた結果を示す。
【図５Ｃ】ＧＣから溶出する検定混合物内の化合物からのＡＰＩ質量スペクトルを示す。
【０００１】
本出願は、２００５年６月３日に出願された米国仮特許出願第６０／６８７，４９７号明細書の優先権を、米国特許法第１１９条に従って主張するものであり、また２００４年１１月９日に出願された米国仮特許出願第６０／６２６，１６１号明細書の優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、液体クロマトグラフまたはガスクロマトグラフのような異なる源からの液体またはガス流出物をイオン化し易くして、次いで質量分析計によってイオンを質量分離できる大気圧イオン化源に関する。また、本発明は、イオン化源を用いて、乾燥した清浄なパージガス流を導入することによってガスクロマトグラフの流出物中でイオン化することができる化合物種の数を増加し、それにより、イオン化領域において水および他の不純物を減少させることによって低エネルギーイオン化事象を極力抑える方法に関する。また、本発明は、イオン化源を用いて、対象の化合物だけがイオン化されるように反応ガスをイオン化源のイオン化領域へ導入することによって、選択された化合物種の分析を強化する方法に関する。
【０００３】
本発明において用いられるように、ガスクロマトグラフ源が、市販の装置、または本イオン化源の部品を形成するプローブアセンブリに組み込まれるミニガスクロマトグラフのいずれかであってもよい。このミニガスクロマトグラフを組み込んだプローブアセンブリは、液体クロマトグラフィー／質量分析法（ＬＣ／ＭＳ）において用いられるインターフェースプローブアセンブリに置き換えることができる。本発明のイオン化源を用いて、任意のタイプの、単一の大気圧イオン化質量分析計が、液体のクロマトグラフまたはガスクロマトグラフのいずれかからの流出物をイオン化できるようにし、また、この流出物を分析できるようにする。
【背景技術】
【０００４】
本明細書中で用いられるように、ＧＣ／ＭＳという用語は、質量分析計（ＭＳ）にインターフェースされたガスクロマトグラフ（ＧＣ）をいう。ＬＣ／ＭＳという用語は、質量分析計にインターフェースされた液体クロマトグラフ（ＬＣ）をいう。質量分析法における現行のやり方は、ＧＣ／ＭＳおよびＬＣ／ＭＳの動作用に別々の装置を有するものである。少なくとも製造業者１社、バリアン社（Ｖａｒｉａｎ，Ｉｎｃ．）が、真空を破りイオン源を交換することにより大気圧ＬＣ／ＭＳから真空イオン化ＧＣ／ＭＳに変更することができる質量分析計を製造している。この手法は、時間がかかるという欠点があり、真空を破る必要があり、バリアン社の特定の装置上でのみ適用可能である。
【０００５】
現在入手可能な大気圧イオン化質量分析計（ＡＰＩＭＳ）装置は柔軟性に欠ける。こうした装置は、上流のガスクロマトグラフまたは上流の液体クロマトグラフのいずれかからの流出物を受け取るような形状に構成されているが、他の流出物源を受容するようには容易に変更できない。典型的には、電界によるガス放電の開始によって、または特許文献１（フェン（Ｆｅｎｎ））および特許文献２（バラスコビッチ（Ｖａｌａｓｋｏｖｉｃ））に記載されるようなエレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）によって、大気圧で一次イオンが生成される。次いで、この一次イオンは、電荷移動工程によって大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）で発生するようなイオン分子反応によって、またはエレクトロスプレー工程で生成する帯電した溶媒の液滴中に検体分子を飛沫同伴させることによって、気相検体分子をイオン化する。この帯電した液滴中に飛沫同伴されている検体の場合には、そのイオン化工程は、エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）と同じである。これは、検体分子がまず液滴中に飛沫同伴され、次いでイオン化されるためである。
【０００６】
エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）は、溶液中の化合物から気相イオンを発生させる有力な方法である。ＥＳＩでは、典型的に、小径管から大気圧で液体が押し出される。その管から出現する液体と近傍の電極との間に数千ボルトの電圧を印加すると、微細な液滴の噴霧が生じる。この液体表面上の電荷によって不安定になるため、出現する液体の表面から伸長している噴出口から液滴が壊れる。典型的には、逆流ガスを用いて液滴を蒸発させることによって、表面電荷は再び、不安定になるほど十分に高く（レイリーリミット近く）なり、さらにより小さな液滴が生成される状態になる。この工程は、上記の蒸発工程または電界放出のいずれかによって自由イオンを生じるまで進行する。電界放出とは、イオンの電界蒸発が発生するほど十分に小滴中の電界強度が高い場合に生じるものである。ＥＳＩ工程にて用いられる溶媒よりも塩基性の分子が優先的にイオン化される。ＥＳＩは、液体から気相イオンを生じるため、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）を質量分析法（ＭＳ）にインターフェースする理想的なイオン化法である。タンパク質ほど大きく多様な化合物の分析に対するＥＳＩの力によって、ジョン・フェン（Ｊｏｈｎ Ｆｅｎｎ）が２００３年のノーベル化学賞を受賞した。液体分離法を用いたＭＳをＥＳＩと組み合わせると、分析的に極めて有力であり、毎年ＬＣ／ＭＳ装置が多数販売されるようになっている。
【０００７】
ＥＳＩは、塩基化合物および極性化合物に最も反応し、且つ、最も適当であるため、たいていのＬＣ／ＭＳ装置には、大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）と呼ばれる他の大気圧イオン化（ＡＰＩ）技術が組み込まれている。ＡＰＣＩは、イオン化に６３Ｎｉβ崩壊を用いて、当初ホーニング（Ｈｏｒｎｉｎｇ）らによって開発された。非特許文献１を参照。それ以降、イオン化源として、放電イオン源が６３Ｎｉに取って替わった。典型的に、金属針に印加された電圧を、周囲のガスの電気的破壊（自由電子およびイオンの生成）が起きる（典型的に、数千ボルト）範囲にまで高めると、放電が生じる。このイオン化法の主な使用法は、液体クロマトグラフィーと質量分析法との間のイオン化インターフェースとしてであった。非特許文献２を参照。このイオン化法は、液体クロマトグラフから出る液体の蒸発と、それに続く、コロナ放電における気相イオン化によるものである。コロナ放電で生成される一次イオンは、最も豊富に存在する種類に由来するものであり、典型的には、大気または溶媒分子からの窒素および酸素由来のものである。コロナ放電で生成される最初のイオンの数に関係なく、イオン分子反応を拡散制御することによって、多数のプロトン化した溶媒イオンが定常状態となる。次いで、この反応が発熱を伴えば、プロトン移動によって、または、イオン分子生成物が安定していれば、イオン添加によって、および希に電荷移動反応によって、このようなイオンが検体分子をイオン化する。この技術は、低分子量で、極性の小さい化合物には、ＥＳＩよりも反応しやすい傾向があるにもかかわらず、高揮発性化合物およびＬＣ溶媒より低塩基性のものには反応しない。したがって、大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）もエレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）も、多種の、揮発性で極性の小さい化合物にとっては良好なイオン化法ではない。このため、より効果的にこの種の化合物の一部に到達するために、ＬＣ／ＭＳには光イオン化法のような他のイオン化法が適用されていた（例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５、および特許文献６を参照）。大気圧での光イオン化法は、気相分子のイオン化に紫外線（ＵＶ）源を用いる。典型的には、イオン化を生じるには、１００〜３５５ナノメートル（ｎｍ）の範囲内の紫外線を生成するプラズマ誘起放電ランプが用いられる。かかる源は、ＬＣ／ＭＳを用いて使用するのに適しており、カリフォルニア州タスティンのシナジェン社（Ｓｙｎａｇｅｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔｕｓｔｉｎ，ＣＡ）から市販されている。
【０００８】
したがって、ＥＳＩおよびＡＰＣＩの大気圧イオン化法とインターフェースされた液体クロマトグラフが広く用いられており、こうしたイオン化法に関連する質量分析計には、ＭＳｎ（ＭＳ／ＭＳ、ＭＳ／ＭＳ／ＭＳ等）および／または高い質量分解能および正確な質量分析のような高度な分析能力があることが多い。しかし、ＬＣ／ＭＳ装置は、多種の、揮発性で極性の小さい、重要な化合物には効果的に対応していない。本明細書中には、ＬＣ／ＭＳ適用のために設計された質量分析計を用いた、高クロマトグラフ分解能および高感度でこの化合物種の大部分をイオン化することができるガスクロマトグラフ流出物の大気圧イオン化法が記載されている。
【０００９】
一般に、ガスクロマトグラフィーは、質量分析計にインターフェースされる。ガスクロマトグラフは揮発性分子に限定されるが、液体クロマトグラフィーに基づく装置より高い分解能を有する。ガスクロマトグラフは大気圧で動作し、圧力低下装置を介して質量分析法にインターフェースされる。一般に、圧力低下装置はキャピラリー管またはいわゆる「噴出口セパレータ」であり、両方とも、質量分析計の真空領域に入るガスの体積を制限する。
【００１０】
ガスクロマトグラフはＡＰＩ源にインターフェースされていた。ガスクロマトグラフからの流出物を、負イオン生成用の源として放射性の６３Ｎｉを用いて、大気圧でイオン化することについて、一連の刊行物が発表されている。直近の刊行物としては、非特許文献３がある。これらの実験に用いるインターフェースは、エクストラニュークリアー・ラボラトリーズ社（Ｅｘｔｒａｎｕｃｌｅａｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．）（現ＡＢＢ社（ＡＢＢ，Ｉｎｃ．））（非特許文献４参照）またはフィニガン・マット４０００（Ｆｉｎｎｉｇａｎ−Ｍａｔ ４０００）（現サーモ・フィニガン社（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｎｎｉｇａｎ））（非特許文献５参照）からのように特別製質量分析計の６３Ｎｉイオン源にＧＣを連結する。しかし、これらの刊行物は、ＬＣ／ＭＳ適用のために設計された今日の大気圧装置に技術を移転できる重要なパラメータを開示していない。さらに、これらの刊行物では、負イオン化法、高度に負電荷の化合物に限った方法だけが論じられている。
【００１１】
Ｅ．Ｃ．ホーニング（Ｅ．Ｃ．Ｈｏｒｎｉｎｇ）らによる総説論文にて、ＧＣ／ＡＰＩＭＳおよびＬＣ／ＡＰＩＭＳ両イオン源について論じられている（非特許文献６参照）。この記事は、各イオン源の図を示し、ＬＣ／ＡＰＩＭＳおよびＧＣ／ＡＰＩＭＳについての詳細は前述した２つの刊行物を参照する（非特許文献７、および非特許文献２をそれぞれ参照）。
【００１２】
しかし、ＬＣ／ＡＰＩＭＳ源およびＧＣ／ＡＰＩＭＳ源が同一の質量分析計にインターフェースされていること、または、ＬＣ／ＡＰＩＭＳ源およびＧＣ／ＡＰＩＭＳ源を組み合わせたもの、またはＬＣ／ＡＰＩＭＳ導入用に設計されている質量分析計にガスクロマトグラフをインターフェースすることの報告はないものと考えられる。また、本発明で実施できるように、秒単位でＬＣ／ＭＳとＧＣ／ＭＳとの間の動作が切り替わる報告もない。特に、乾燥したパージガスを用いて、大気圧でイオン化できる化合物の種類を増やす報告もされていない。エレクトロスプレーイオン化法は、ＧＣ／ＡＰＩＭＳに関する文献には論じられておらず、また、ガスクロマトグラフから大気イオン化領域へ化合物を効果的に移送するための必要条件も無かった。大気圧ＧＣ／ＭＳ生成イオンの正確な質量測定、またはＧＣ／ＡＰＩＭＳ／ＭＳの選択またはマルチイオンモニタリング、またはＧＣ／ＡＰＩＭＳの選択またはマルチイオンモニタリングでの研究は報告されておらず、すべて、ほとんどのＧＣ／ＭＳ装置において容易に利用できない技術である。
【００１３】
コロナ放電ＡＰＣＩを用いてガス状化合物を分析する、例えば次のような、市販の質量分析計が製造されている。（非特許文献８に記載のＡＢＢ社（ＡＢＢ，Ｉｎｃ．）製エクストレル四重極質量分析計（Ｅｘｔｒｅｌ Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｓ）並びに非特許文献９および非特許文献１０に記載のサイエックス（Ｓｃｉｅｘ．）質量分析計。皮膚および衣類からエミュレートする息および香水のような源から大気中の微量の揮発性物質を分析するための水蒸気導入と組み合わせたベンチャーポンプの使用を開示する２つの特許（特許文献７および特許文献８）。この方法を改良したと言われる、Ｌ．チャールズ（Ｌ．Ｃｈａｒｌｅｓ）らおよびＧ．ツェーヘントバウアー（Ｇ．Ｚｅｈｅｎｔｂａｕｅｒ）らによる研究論文が発表された（非特許文献１１、および非特許文献１２をそれぞれ参照）。
【００１４】
ガス状の熱分解生成物のイオン化での熱分解が報告されている（非特許文献１３参照）。一方、Ｗ．Ｅ．シュタイナー（Ｗ．Ｅ．Ｓｔｅｉｎｅｒ）らは、兵器用剤の擬剤のＡＰＣＩを報告している（非特許文献１４を参照）。
【００１５】
ＡＰＩＭＳへ試料を導入するウェーハ熱脱離システムが、特許文献９に記載されている。いくつかの特許（例えば、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５、特許文献１６、特許文献１７および特許文献１８）では、水素、酸素、アルゴン、二酸化炭素、一酸化炭素、フロン、シラン、および周囲温度で気体である他の化合物のような微量のガスを分析および計量するために、主に、半導体産業のために、ＧＣおよびＡＰＩＭＳを使用することについて論じられている。
【００１６】
【特許文献１】
米国特許第６，２９７，４９９号明細書
【特許文献２】
米国特許第５，７８８，１６６号明細書
【特許文献３】
米国特許第５２４５１９２号明細書
【特許文献４】
米国特許第６６４６２５６号明細書
【特許文献５】
米国特許第６６３０６６４号明細書
【特許文献６】
米国特許出願公開第２００３０１１１５９８号明細書
【特許文献７】
欧州特許出願公開第０８１９９３７Ａ２号明細書
【特許文献８】
米国特許第５，８６９，３４４号明細書
【特許文献９】
米国特許出願公開第２００２１４８９７４号明細書
【特許文献１０】
特開２００２２２８６３６号公報
【特許文献１１】
国際公開第２００２０６０５６５号パンフレット
【特許文献１２】
米国特許第６４７４１３６号明細書
【特許文献１３】
米国特許出願公開第２００３０９２１９３号明細書
【特許文献１４】
米国特許出願公開第２００３０８６８２６号明細書
【特許文献１５】
米国特許第６０３２５１３号明細書
【特許文献１６】
米国特許第６４１８７８１号明細書
【特許文献１７】
特開平９−０１５２０７号公報
【特許文献１８】
特開平６−０３４６１６号公報
【非特許文献１】
ホーニング・Ｅ．Ｃ．（Ｈｏｒｎｉｎｇ，Ｅ．Ｃ．）、ホーニング・Ｍ．Ｇ．（Ｈｏｒｎｉｎｇ，Ｍ．Ｇ．）、キャロル・Ｄ．Ｉ．（Ｃａｒｒｏｌｌ，Ｄ．Ｉ．）、デュデッチ・Ｉ．（Ｄｚｉｄｉｃ，Ｉ．）、スティルウェル・Ｒ．Ｎ．（Ｓｔｉｌｌｗｅｌｌ，Ｒ．Ｎ．）著、「大気圧で外部イオン化源を用いた質量分析計に基づく新ピコグラム検出システム（Ｎｅｗ Ｐｉｃｏｇｒａｍ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ｗｉｔｈ ａｎ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ）」、アナリティカル・ケミストリー（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．）、１９７３年、第４５巻、９３６〜９４３頁
【非特許文献２】
デュデッチ・Ｉ．（Ｄｚｉｄｉｃ，Ｉ．）、キャロル・Ｄ．Ｉ．（Ｃａｒｒｏｌｌ，Ｄ．Ｉ．）、スティルウェル・Ｒ．Ｎ．（Ｓｔｉｌｌｗｅｌｌ，Ｒ．Ｎ．）、ホーニング・Ｅ．Ｃ．（Ｈｏｒｎｉｎｇ，Ｅ．Ｃ．）著、「大気圧イオン化質量分析法における窒素、アルゴン、イソブテン、アンモニア、および酸化窒素を試薬として用いたコロナ放電イオン源とニッケル−６３とで生成される正イオンとの比較（Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｉｏｎｓ ｆｏｒｍｅｄ ｉｎ Ｎｉｃｋｅｌ−６３ ａｎｄ Ｃｏｒｏｎａ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅｓ ｕｓｉｎｇ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ， Ａｒｇｏｎ， Ｉｓｏｂｕｔｅｎｅ， Ａｍｍｏｎｉａ ａｎｄ Ｎｉｔｒｉｃ Ｏｘｉｄｅ ａｓ Ｒｅａｇｅｎｔｓ ｉｎ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）」、アナリティカル・ケミストリー（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．）、１９７６年、第４８巻、１７６３〜１７６８頁
【非特許文献３】
キノウチ・Ｔ（Ｋｉｎｏｕｃｈｉ，Ｔ）、ミランダ・Ａ．Ｔ．Ｌ．（Ｍｉｒａｎｄａ，Ａ．Ｔ．Ｌ．）、ラッシング・Ｌ．Ｇ．（Ｒｕｓｈｉｎｇ，Ｌ．Ｇ．）、ベランド・Ｆ．Ａ．（Ｂｅｌａｎｄ，Ｆ．Ａ．）、コーフマッヒャー・Ｗ．Ａ．（Ｋｏｒｆｍａｃｈｅｒ，Ｗ．Ａ．）著、ジャーナル・オブ・ハイ・レゾルーション・クロマトグラフィー・アンド・クロマトグラフィー・コミュニケーションズ（Ｊ．Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ． ＆ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ． Ｃｏｍｍｕｎ．）、１９９０年、第１３（１）巻、２８１〜２８４頁
【非特許文献４】
シーガル・Ｍ．Ｗ．（Ｓｉｅｇａｌ，Ｍ．Ｗ．）、マッキューン・Ｍ．Ｃ．（ＭｃＫｅｏｗｎ，Ｍ．Ｃ．）著、ジャーナル・オブ・クロマトグラフィー（Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．）、１９７６年、第１２２巻、３９７頁
【非特許文献５】
ミッチャム・Ｒ．Ｋ．（Ｍｉｔｃｈｕｍ，Ｒ．Ｋ．）、コーフマッヒャー・Ｗ．Ａ．（Ｋｏｒｆｍａｃｈｅｒ，Ｗ．Ａ．）、フリーマン・Ｊ．Ｐ．（Ｆｒｅｅｍａｎ，Ｊ．Ｐ．）著、「フィニガン−ＭＡＴ ４０００質量分析計用大気圧イオン化源（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｒ ａ Ｆｉｎｎｉｇａｎ−ＭＡＴ ４０００ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）」、アナリティカル・インスツルメンテーション（Ａｎａｌ． Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ）、１９８６年、第１５（１）巻、３７〜５０頁
【非特許文献６】
ホーニング・Ｅ．Ｃ．（Ｈｏｒｎｉｎｇ，Ｅ．Ｃ．）、キャロル・Ｄ．Ｉ．（Ｃａｒｒｏｌｌ，Ｄ．Ｉ．）、デュデッチ・Ｉ．（Ｄｚｉｄｉｃ，Ｉ．）、ヘーゲル・Ｋ．Ｄ．（Ｈａｅｇｅｌｅ，Ｋ．Ｄ．）、リン・Ｓ．−Ｎ（Ｌｉｎ，Ｓ．−Ｎ．）、オーチル・Ｃ．Ｕ．（Ｏｅｒｔｉｌ，Ｃ．Ｕ．）、スティルウェル・Ｒ．Ｎ．（Ｓｔｉｌｌｗｅｌｌ，Ｒ．Ｎ．）著、「質量分析法に基づいた分析システムの開発および使用（Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｕｓｅ ｏｆ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）」、クリニカル・ケミストリー（Ｃｌｉｎ．Ｃｈｅｍ．）、１９７７年、第２３（１）巻、１３〜２１頁
【非特許文献７】
キャロル・Ｄ．Ｉ．（Ｃａｒｒｏｌｌ，Ｄ．Ｉ．）、デュデッチ・Ｉ．（Ｄｚｉｄｉｃ，Ｉ．）、スティルウェル・Ｒ．Ｎ．（Ｓｔｉｌｌｗｅｌｌ，Ｒ．Ｎ．）、ヘーゲル・Ｋ．Ｄ．（Ｈａｅｇｅｌｅ，Ｋ．Ｄ．）、ホーニング・Ｅ．Ｃ．（Ｈｏｒｎｉｎｇ，Ｅ．Ｃ．）著、「大気圧イオン化質量分析法：液体クロマトグラフィー・質量分析法コンピュータ解析システムに用いるコロナ放電イオン源（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ： Ｃｏｒｏｎａ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｒ ｕｓｅ ｉｎ ａ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ−Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ−Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）」、アナリティカル・ケミストリー（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．）、１９７５年、第４７巻、２３６９〜２３７３頁
【非特許文献８】
ケッカー・Ｓ．Ｎ．（Ｋｅｔｋａｒ，Ｓ．Ｎ．）、ペン・Ｓ．Ｍ．（Ｐｅｎｎ，Ｓ．Ｍ．）、フィット・Ｗ．Ｉ．（Ｆｉｔｅ，Ｗ．Ｉ．）著、「大気圧イオン化タンデム四重極質量分析法を用いた、雰囲気中の化学兵器のＰＰＴ単位即時検出（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｒｔｓ ｐｅｒ Ｔｒｉｌｌｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｗａｒｆａｒｅ Ａｇｅｎｔｓ ｉｎ Ａｍｂｉｅｎｔ Ａｉｒ Ｕｓｉｎｇ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｔａｎｄｅｍ Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）」、アナリティカル・ケミストリー（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．）、１９９１年、第６３巻、４５７〜４５９頁
【非特許文献９】
ラブ・Ｄ．Ａ．（Ｌａｖｅ，Ｄ．Ａ．）、トンプソン・Ａ．Ｍ．（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ａ．Ｍ．）、ラベット・Ａ．Ｍ．（Ｌｏｖｅｔｔ，Ａ．Ｍ．）、レイド・Ｎ．Ｍ．（Ｒｅｉｄ，Ｎ．Ｍ．）著、アドバンシーズ・イン・マススペクトロメトリ（Ａｄｖ． Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．）、１９８０年、第８Ｂ巻、１４８０頁
【非特許文献１０】
レイド・Ｎ．Ｍ．（Ｒｅｉｄ，Ｎ．Ｍ．）、バックリー・Ｊ．Ａ．（Ｂｕｃｋｌｅｙ，Ｊ．Ａ．）、ポム・Ｃ．Ｃ．（Ｐｏｍ，Ｃ．Ｃ．）、フレンチ・Ｊ．Ｂ．（Ｆｒｅｎｃｈ，Ｊ．Ｂ．）著、アドバンシーズ・イン・マススペクトロメトリ（Ａｄｖ． Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．）、１９８０年、第８Ｂ巻、１８４３頁
【非特許文献１１】
チャールズ・Ｌ．（Ｃｈａｒｌｅｓ，Ｌ．）、ライター・Ｌ．Ｓ．（Ｒｉｔｅｒ，Ｌ．Ｓ．）、クックス・Ｒ．Ｇ．（Ｃｏｏｋｓ，Ｒ．Ｇ．）著、「大気圧化学イオン化質量分析による大気中の半揮発性有機化合物の直接分析（Ｄｉｒｅｃｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｅｍｉｖｏｌａｔｉｅｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎ Ａｉｒ ｂｙ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）」、農業及び食品化学（Ｊ． Ａｇｒｉｃ． Ｆｏｏｄ Ｃｈｅｍ．）、２０００年、第４８巻、５３８９〜５３９５頁
【非特許文献１２】
ツェーヘントバウアー・Ｇ．（Ｚｅｈｅｎｔｂａｕｅｒ，Ｇ．）、キルク・Ｔ．（Ｋｉｒｃｋ，Ｔ．）、タイネキウス・Ｇ．Ａ．（Ｔｅｉｎｅｃｃｉｕｓ，Ｇ．Ａ．）著、農業及び食品化学（Ｊ． Ａｇｒｉｃ． Ｆｏｏｄ Ｃｈｅｍ．）、２０００年、第４８巻、５３８９〜５３９５頁
【非特許文献１３】
スナイダー・Ａ．Ｐ．（Ｓｎｙｄｅｒ，Ａ．Ｐ．）、クレメール・Ｊ．Ｈ．（Ｋｒｅｍｅｒ，Ｊ．Ｈ．）、ムーズラー・Ｈ．Ｌ．Ｃ．（Ｍｏｕｚｅｌａａｒ，Ｈ．Ｌ．Ｃ．）、ヴェンディグ・Ｗ．（Ｗｉｎｄｉｇ，Ｗ．）、ターヒザヘッド・Ｋ（Ｔａｇｈｉｚａｈｅｄ，Ｋ．）著、「キュリーポイント熱分解大気圧化学イオン化質量分析法：３つの生体高分子に関する予備性能データ（Ｃｕｒｉｅ−ｐｏｉｎｔ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ： ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄａｔａ ｆｏｒ ｔｈｒｅｅ ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）」、アナリティカル・ケミストリー（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．）、１９８７年、第５９巻、１９４５〜１９５１頁
【非特許文献１４】
シュタイナー・Ｗ．Ｅ．（Ｓｔｅｉｎｅｒ，Ｗ．Ｅ．）、クラウワー・Ｂ．Ｈ．（Ｃｌｏｗｅｒｓ，Ｂ．Ｈ．）、ヘアー・Ｐ．Ｅ．（Ｈａｉｇｈ，Ｐ．Ｅ）、ヒル・Ｈ．Ｈ（Ｈｉｌｌ，Ｈ．Ｈ．）著、「化学兵器・擬剤の二次的イオン化法：大気圧イオン移動度飛行時間型質量分析法（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｗａｒｆａｒｅ Ａｇｅｎｔ Ｓｉｍｕｌａｎｔｓ： Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）」、アナリティカル・ケミストリー（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．）、２００３年、第７５巻、６０６８〜６０７６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
現在入手可能な質量分析計は、主要な源を変更することなく、単一の装置内でＬＣ／ＭＳとＧＣ／ＭＳとを組み合わせるものではない。質量分析計の大半は、ＬＣ／ＭＳ動作用またはＧＣ／ＭＳ動作用のいずれかに設計されており、両方用には設計されていない。多くの研究所でＧＣ／ＭＳ装置およびＬＣ／ＭＳ装置の両方を利用できるだろうが、ＬＣ／ＭＳ装置のみを有する研究所が増えている。したがって、一般に入手できるＬＣ／ＭＳ質量分析計がガスクロマトグラフにインターフェースできるイオン化源を考案することが望ましい。そのような装置は、現在利用できるＬＣ／ＭＳ装置によって分析可能な化合物の適用範囲を広げるであろう。また、そのようなインターフェースは、ＬＣ／ＭＳ装置では一般的であるが、ＧＣ／ＭＳ装置ではそうでない高度な能力（例えば、コーン電圧フラグメンテーション、ＭＳｎ、高い質量分解能、および正確な質量測定のような当該技術において実践したものに対する公知の技術）が、新規で高価な装置を購入することなくＧＣ／ＭＳ分析に利用できるようになるというさらなる利点を有する。標準ＬＣ／ＭＳプローブの入口へ挿入できるプローブに組み込まれたガスクロマトグラフによって、ＬＣ／ＡＰＩＭＳイオン源をほとんど変更することなく、ＬＣおよびＧＣ／ＭＳ動作間を迅速に切り替えることができるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
大気圧質量分析計に有用なイオン化源であって、この源は、ガスクロマトグラフまたは液体クロマトグラフのような先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかをイオン化することができ、イオンの質量分析のために大気圧領域からのイオンを質量分析計の真空領域へ導入でき、また、放電を生じるイオン化装置であって、高電圧源に接続されているイオン化装置、または、光イオン化法によってイオンを生成するために紫外線（ＵＶ）ランプを用いた光イオン化装置と、このイオン化装置を囲むことによりイオン化領域を画定する囲い（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）であって、液状流出物の源またはガス状流出物の源のいずれかからの流出物を導入するための少なくとも１つのポートと、質量分析計の真空領域へイオンを導入するための開口部とを有する囲いと、を含んでなる。
【００１９】
この囲いは、パージガスまたは反応ガスを導入するポートと、囲いから過剰なパージガスを抜く通気孔と、をさらに含んでなる。このガスを加熱するためにヒーターが設けられている。流出物を導入する少なくとも１つのポートは、複数のポートとしての形状に構成されてもよく、各ポートは、それぞれ先行する分離装置からインターフェースプローブを受容するような形状に構成され、それぞれ液状流出物またはガス状流出物を供給する。
【００２０】
放電を生ずるイオン化装置は、高電圧を印加してタウンゼント放電またはコロナ放電を生ずる、鋭端または尖端電極を含んでなる。放電を生ずるイオン化装置は、溶媒を満たしたキャピラリーまたはウィック（ｗｉｃｋ）構造を含んでなってもよく、それによって高電圧の印加によりエレクトロスプレーイオン化を生ずる。光イオン化装置は、プラズマ誘起放電（ＰＩＤ）ランプのような電離放射線を生成する適切なランプを含んでなっていてもよい。
【００２１】
また、本発明は、乾燥した清浄なパージガス、好ましくは窒素、をイオン化領域へ導入することによって大気圧で分析可能な化合物の適用範囲を拡大させ、大気と水を遮断するのに役立つ方法を提供する。従来のＡＰＣＩ条件下では、すべて一次イオン化して、プロトン化した水クラスター、プロトン化溶媒および／またはプロトン化汚染物質の形にさせるのに十分な水蒸気および他の有機蒸気がある。次いで、水、溶媒、および／または汚染物質から生成されたイオンは、発熱を伴うが吸熱性でないプロトン移動反応を経る。したがって、イオン化（水、溶媒または汚染物質）の源よりも塩基性の化合物だけがイオン化される。この反応系列は、微量の水を含んだ窒素ガスに対して示すことができる。
Ｎ２＋ｅ→Ｎ２ ＋＋２ｅ
Ｎ２ ＋＋２Ｎ２→Ｎ４ ＋＋Ｎ２
Ｎ４ ＋＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２Ｏ＋＋２Ｎ２
Ｈ３Ｏ＋＋ｎ（Ｈ２Ｏ）＋Ｎ２→Ｈ＋（Ｈ２Ｏ）ｎ＋Ｎ２
Ｈ＋（Ｈ２Ｏ）ｎ＋Ａ→ＡＨ＋＋ｎＨ２Ｏ（ここで、Ａ＝検体）
【００２２】
乾燥した清浄なパージガスを添加すると、より高いエネルギーの一次イオン（例えば、Ｎ２ ＋、Ｎ４ ＋、Ｈ３Ｏ＋等）がＧＣ流出物のイオン化に利用可能になるように、水および有機汚染物質（溶媒はＧＣでは存在しない）を十分にイオン化領域から遮断することができる。したがって、例えば、不活性ガスと試料との間に電荷移動反応が発生して、イオン化可能な化合物の適用範囲が拡大する。故に、ベンゼン、ナフタレン、クロロフェノール、および通常のＡＰＣＩ条件下で容易にイオン化されない他の化合物といった化合物をイオン化することができる。その上、この方法を用いると、液体ＡＰＣＩまたはＥＳＩではイオン化が不十分な化合物が、気相ＡＰＣＩによって容易にイオン化され、それによって、分析の感度が向上する。汚染物質の遮断によって、バックグラウンド汚染物質からのイオン電流が減少するため、ＡＰＣＩおよび光イオン化の両方の感度が向上され得る。
【００２３】
石英ガラス製のガスクロマトグラフのカラムは、典型的にポリイミド塗膜を有する。このポリイミド塗膜は、典型的な運転温度でＧＣとＡＰＩＭＳとの間のインターフェースにおいて用いられるポリイミド塗膜の熱破壊から生じる汚染物質イオンの源であり得る。出口端部に隣接するＧＣカラムの一部分に沿ってポリイミド塗膜を除去するには、火炎による除去、液状の酸、塩基もしくは溶媒を用いた化学的除去、または十分な時間、カラムのその部分を高温前処理すること、のいずれかを実施してもよい。かかる除去または前処理によって、質量分析計内の汚染物質イオンをできるだけ目に付かないようにし、信号対雑音を向上させる。
【００２４】
また、本発明は、ＧＣ／ＡＰＩＭＳによってイオン化可能な化合物の種類を制限するために反応ガスを２種類のイオン源領域へ添加する方法を提供する。例えば、アンモニアガスを添加することによって、アンモニアより塩基性の化合物、またはＮＨ４ ＋を備えた安定した気相イオンクラスターを形成する化合物だけがイオン化され得る。これは、対象の化合物が、対象外のより低い塩基性の化合物のマトリックス中では高塩基性化合物である場合に有利であり得る。一例として、芳香族炭化水素および酸素含有化合物をイオン化することなく、例えば、燃料油中のアミン含有化合物をイオン化する。
【００２５】
また、本発明は、キャピラリーカラムを、クールスポットなく、その先端まで加熱する方法を提供する。これは、より揮発性の低い化合物に対するクロマトグラフ分解能を維持するために、大気圧ＧＣ／ＭＳで必要なものである。好ましい方法は、ＧＣオーブンを通って加熱されたＧＣ内へと伸びる管に、ガス、典型的には窒素、を通過させてＭＳ移送ラインまで届けることによって、およびＧＣカラムと同軸で、ＧＣカラムの出口先端部まで、またはその先端付近に延びる鞘管を通過させることによって、そのガスを加熱することを含む。ＧＣカラムを通過する高温の気体は、キャピラリーのまさに先端に至るまで、いかなるクールスポットも無いようにし、さらに、ＭＳ入口開口部に向かって検体を誘導する収束気体流を提供してもよい。あるいは、抵抗加熱法を用いて、ＧＣカラム上にぴったりと嵌る熱伝導性の外筒を加熱してもよい。この材料は、抵抗ヒーターからＧＣキャピラリーカラムへ熱を伝導するために、セラミックまたは金属のような任意の熱導電性材料でできていてもよい。さらに、金属または炭素のような導電性材料が塗布された石英ガラス製ＧＣカラムを、導電性被膜を介して電流を流すことにより抵抗加熱することができる。
【００２６】
本発明は、任意の市販のＧＣ、ＧＣと質量分析計とのインターフェース、および大気圧イオン化法を用いた液体クロマトグラフィー用に設計された任意の市販の質量分析計を用いることができる。このＧＣは、イオン領域に隣接した標準ＬＣのＥＳＩ／ＡＰＣＩプローブの入口に挿入することができる、携帯型のプローブに嵌装するのに十分に小さいミニＧＣでもよい。あるいは、別の入口が提供されてもよく、ＬＣプローブおよびＧＣプローブの両方をイオン化領域内に同時に挿入することができる。
【００２７】
本発明によって、ＧＣ／ＭＳ分析法が、選択またはマルチイオンモニタリング、正確な質量測定、コーン電圧フラグメンテーション、ＭＳｎ実験等のために、当業者に公知の質量分析計の可能性をすべて取り入れることができる。
【００２８】
本発明は、質量分析法における現在の技術に対する利点をいくつか提供する。本明細書に記載した発明にしたがって、質量分析計に対する大気圧イオン源およびインターフェースを用いることによって、いかなるＬＣ／ＭＳ装置もＬＣ／ＡＰＩＭＳおよびＧＣ／ＡＰＩＭＳの二重構成に変更することができる。本発明を用いて、ＧＣまたはＬＣからの流出物を大気圧でイオン化し、それによって、この２つの分離法の間で迅速に切り替えることが容易となる。
【００２９】
本明細書中に記載の２種類のイオン源は、ＬＣ／ＭＳの独立型装置に比べて、ガスクロマトグラフィーを用いて分離する場合、多くの揮発性化合物に対してクロマトグラフ分解能がより高く、また感度がより良好である。本発明の方法を用いることによって、ＬＣ／ＡＰＩＭＳでイオン化できない化合物の種類のうち、ＧＣ／ＡＰＩＭＳによってイオン化できるものもあり、また、他の化合物の種類の多くは、より良好な感度でイオン化することができる。
【００３０】
また、ＧＣ／ＡＰＩＭＳは、ＧＣ／真空ＭＳに優る利点がある。ＬＣ／ＭＳ装置は、正確な質量測定能力および選択イオンフラグメンテーション（すなわち、ＭＳ／ＭＳ）能力があるものが多いが、ＧＣ／ＭＳ装置にはかかる能力を有するものがほとんどない。また、そのような特徴を有するＬＣ／ＭＳ装置を本明細書中に記載した本発明の２種類のイオン源に変更することで、こうした特徴をＧＣ／ＡＰＩＭＳ動作に提供する。本発明は、より高いキャリヤーガス線速度およびより短いＧＣカラムを可能にし、ひいてはより高い沸点化合物を分析できるが、それは、ＧＣ／ＡＰＩＭＳがＧＣ／真空ＭＳのように高いＧＣキャリヤーガス流量によって悪影響を及ぼされないからである。
【００３１】
本発明は、そういった液体クロマトグラフィー（ＬＣ）またはキャピラリー電気泳動（ＣＥ）を液体分離法にインターフェースするように設計されている市販の大気圧イオン化質量分析計（ＡＰＩＭＳ）にガスクロマトグラフ（ＧＣ）をインターフェースすることを可能にする装置である。本発明は、同じ装置上にＧＣ／ＡＰＩＭＳ動作およびＬＣ／ＡＰＩＭＳ動作の両方を提供する質量分析装置を提供する。ガスクロマトグラフィーの流出物に対する一次イオン化プロセスは、タウンゼント放電もしくはコロナ放電を用いて、光イオン化法を用いて、または場合によりエレクトロスプレーイオン化法を用いて、大気圧で起こるものである。
【００３２】
ＧＣ／ＡＰＩＭＳの利点として、ＬＣ／ＡＰＩＭＳ動作とＧＣ／ＡＰＩＭＳ動作との間の相互変換が簡単であること、乾燥したパージガスの使用によりＡＰＩＭＳによって分析できる化合物の範囲が拡大すること、ＬＣ／ＭＳで得られるよりもクロマトグラフ分解能が高いこと、ならびにより速い分離およびより揮発性の低い化合物の分離を可能にするＧＣ流量に真空限界が無いこと、が挙げられる。さらに、ＬＣインターフェースに用いられるプローブ位置内へ挿入するプローブまたはフランジに組み込まれたミニＧＣは、ＬＣ／ＭＳ動作とＧＣ／ＡＰＩＭＳ動作との間を切り替える容易な方法であることを示す。
【００３３】
また、本発明は、大気圧条件下でイオン化することができない飽和炭化水素化合物を遮断しながら、ガスクロマトグラフを通り抜けるために十分な揮発性を有する化合物、または当該技術において公知である誘導体化法を用いることによって十分に揮発性にすることができる化合物、の分析にも役立つ。例として、ＧＣ／ＡＰＩＭＳは、環境汚染物、合成製品、ポリマーおよび他の固体または液体原料からのオフガス生成物、脂質類、脂肪酸類、アルコール類、アルデヒド類、アミン類、アミノ酸、汚染物質、医薬品、代謝物質、エステル類、エーテル類、ハロゲン化合物、任意の気体、グリコール類、イソシアナート類、ケトン類、ニトリル類、芳香族ニトロ化合物、殺虫剤、フェノール類、リン化合物、ポリマー添加剤、プロスタグランジン類、ステロイド類ならび硫黄化合物の分析に役立つ。
【００３４】
本発明は、本出願の一部を形成する添付の図面に関連して以下の詳細な説明を参照することにより十分に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下の詳細な説明全体を通じて、同じ参照符号は図面のすべての図において同じ要素を表す。
【００３６】
大気圧液体クロマトグラフ／質量分析計（ＡＰ−ＬＣ／ＭＳ）装置にガスクロマトグラフ（ＧＣ）をインターフェースする本発明の別の実施形態は、図１、図２および図３に示す。図４は、より詳細には、図１、図２または図３のインターフェース管の断面図を示す。
【００３７】
図１は、ガスクロマトグラフィープローブ３０を収容し、また、関連するガスクロマトグラフオーブン４０を関連する質量分析計５０へインターフェースする、囲いまたはハウジング１１を含んでなる大気圧イオン化源１０を示す。囲い１１は、質量分析計５０の真空領域５３内へイオンを導入するための出口開口部５４を有する。出口開口部５４は、質量分析計５０の入口開口部（またスキマー開口部として公知でもある）と直接連通し、この中に併合する。図２は、ＬＣプローブ２０を収容するポート１３’および、ＧＣプローブ３０を収容するポート１３’’を有する囲い１１’を示す。このような基本的部品を用いた他の実施形態を想定することができる。
【００３８】
再び図１を参照して、イオン化源１０は、ＧＣプローブ３０を収容する少なくとも１つのポート１３を含んでなる。入口ポート１４および１つもしくはそれ以上のガス通気孔１５が、囲い１１の壁を貫通している。囲い１１上には、電気的に絶縁性のスリーブ１７に支持された電極１６が取り付けられている。この電極１６は、囲いの壁を貫通し、高電圧ＨＶ（典型的に１０００〜１００００ボルト、好ましくは２０００〜６０００ボルト）の源に接続される。電極１６と併用して、囲い１１への接地を示す対向電極１８が用いられる。電極１６が高電圧源ＨＶによって通電されると、電極１６と対向電極１８との間に放電が生ずる。電極１６および対向電極１８に隣接した囲い１１内の体積は、イオン化領域１９を画定する。
【００３９】
ＧＣプローブ３０は、ガスクロマトグラフオーブン４０を質量分析計５０にインターフェースする、加熱管状インタフェースデバイス３２（図１〜３）を含む。ＧＣオーブン４０は、ヒーター素子３６、熱電対３７、および注入器３８を有する。流れ矢印３５で示すヘリウムキャリヤーガスがＧＣカラム４２に供給される。管状インターフェース３２の長さは、マイクロＧＣの長さ約１センチメートルの短さから、従来のＧＣの長さ約１メートルの長さの間で変化してもよい。この管状インターフェース３２は、市販のＧＣ／ＭＳインターフェースから組み立てることができ、この管状装置内の温度は、抵抗加熱によって高温に維持される。同軸で加熱管状インターフェース３２に捲状キャピラリーＧＣカラム４２の下流部分が貫通する。キャピラリーＧＣカラム４２の囲い１１内の出口端部には、出口先端部４４がある。キャピラリーＧＣカラム４２は、導電被膜（図示せず）を有していてもよい。
【００４０】
ガスが、鞘管４６を通過し、キャピラリーＧＣカラム４２の下流部分を通り過ぎる前に、不活性ガス入口ポート４３によって、熱源３６で加熱した金属管または石英ガラス管を通って流れることができる。ＧＣからのインターフェース管３２は、質量分析計５０の開口部５４から１ミリメートルほどの近い位置、または２５ミリメートルほど離れた位置まで調節することができる。電極１６は、典型的に開口部５４の５センチメートル以内に位置する。質量分析計内へのガス流に対するＧＣ流出物の流れの方向は、図１に示すように９０度と、図２に示すように、１８０度の間である。
【００４１】
ＧＣカラム４２は、注入器３８から、ＧＣオーブン４０を通って、出口先端部４４までの全体を、その長さに沿って加熱される。この加熱によって、特に揮発性の低い化合物に対する分析の分解能を下げるキャピラリーＧＣカラム４２に沿ってコールドスポットができないようにする。加熱は、管状インターフェース３２（図４に示す）に沿って抵抗ヒーターを配置することにより、または導電性塗膜を施したＧＣカラム（図示せず）を抵抗加熱することにより、行われてもよい。あるいは、図４を参照して、加熱された、乾燥した清浄な不活性ガス（流れ矢印６０で示す）を、同軸でＧＣカラム４２を囲繞する鞘管４６に通過させてもよい。この加熱された、乾燥した清浄な不活性ガスは、ガス源６０Ｇから供給され、鞘管４６を通って出口先端部４４へと流れる。鞘管４６は、導電性であってもよく、または非導電性であってもよい。不活性ガスは、鞘管４６の上流の熱源６２によって加熱されてもよい。ガス源６４Ｇからの任意のパージガス（流れ矢印６４）、好ましくは、清浄な乾燥窒素が、インターフェース３２を通り抜け、端部３９で流出することができる。このパージガスは、インターフェースヒーター３４からの熱で温められる。インターフェースヒーター３４は、伝熱管４７に直接熱を加えることで、鞘管４６およびそこに流れる不活性ガスを加熱する。
【００４２】
ＧＣカラム（図４）の出口先端部４４は、出口開口部５４（図１）近傍に位置する。タウンゼントまたはコロナの気体放電（図１および図２に見られる）を用いて、または光イオン化法（図３に見られる）によって、または図２に示すＥＳＩプローブ２２によって、イオン化が引き起こされる。ＧＣカラム４２からの流出物は、流れ矢印６４で示す清浄で乾燥したパージガス流によってイオン化領域１９から押し流される。パージガスとして、典型的に液体窒素供給源６４Ｇ（図２および図４）からの窒素蒸気を用いてもよい。質量分析計信号のクロマトグラフ分解能を維持するためにＧＣカラム４２から出る化学成分をガス通気孔１５を介してイオン化領域１９を通って迅速に押し流すためには、このガス流が必要である。
【００４３】
イオン化領域１９は、乾燥した清浄なパージガス（図２、図３および図４に代替位置で示す流れ矢印６４）、好ましくは窒素が、ガス入口１４（図３）を通って、またはインターフェース３２（図４）を通って、イオン化領域１９へ継続的に添加されて、イオン化領域１９内の水蒸気および汚染物質の存在を最小限にすることができるように密閉されるのが好ましい。こうした条件下では、いわゆる公開済みのＡＰＣＩ源または窒素ガスの湿源のような先行技術の源、またはガス状汚染物質が最小限に抑えられていなかった先行技術の源に比べて、より化学的に多様な化合物がイオン化され得る。
【００４４】
本発明は、これまで質量分析法に利用可能であったものより多くの一般的なイオン源を生成する。図１および図３に示すように、ＥＳＩプローブまたはＡＰＣＩプローブのいずれかをＧＣ／ＭＳインターフェースプローブ３０に置き換えることによって、交換可能なＥＳＩプローブおよびＡＰＣＩプローブを有する典型的なＬＣ／ＭＳイオン源をＧＣ／ＡＰＩＭＳ動作用に改良することができる。あるいは、ＧＣオーブン４０が図２に示すように質量分析計５０に常にインターフェースされるように、ＧＣ／質量分析インターフェース用の独立した導入装置を源内に組み込むことができる。したがって、源は、先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかをイオン化することができ、且つ、イオンの質量分析用質量分析計の真空領域内へ大気圧領域からのイオンを導入することができることが分かるであろう。
【００４５】
ＧＣは、イオン源領域内に組み込まれる、または、プローブアセンブリ（図１および図３）の一部である、マイクロＧＣであり得る。「プローブ」という用語は、質量分析計イオン化領域内へ化合物を導入する装置をいい、質量分析法の実践で経験を積んだ人にとっては周知のものである。
【００４６】
典型的に、イオン化は、放電によって引き起こされ、同様の高電圧電子機器、およびＬＣとのインターフェース用に設計された市販のＡＰＣＩイオン源と共に利用できる、通常金属針の形の、同様の放電電極１６を用いることができる。あるいは、ＥＳＩ源が入手可能であれば、エレクトロスプレーキャピラリー２３（図２）の代わりに針または延伸された金属塗膜を施したキャピラリーのような導電性材料を配設することによって放電を引き起こすことができる。ＥＳＩ源が使う電圧範囲内では、鋭い先端部を用いると、放電が生じる。典型的な放電イオン化源において、一次イオン化工程には、正イオン化では、豊富な気体種からの電子の剥ぎ取り工程、または負イオン化では、最も負性のガス状成分への電子共鳴もしくは解離性電子付着工程が含まれる。電子剥ぎ取り工程によって、衝突中にさらなる反応を経た結果、熱力学的に好ましい電荷移動をする正イオンを生成する。水蒸気については、ヒドロニウムイオンが生成され、さらに衝突して、プロトン化した水クラスター（すなわち、［（Ｈ２Ｏ）ｘ］Ｈ＋）を生成する。こうした気相反応が拡散制御され、大気圧で極めて短時間規模で衝突が起こるため、そのイオン化段階によって、利用可能な電荷すべてが最も塩基性の分子上に存在させられる。水蒸気、または溶媒および汚染物質のようなさらにより塩基性の物質が豊富にあるため、ＡＰＣＩでは、例えばプロトン化した水クラスターよりも塩基性の化合物だけが、イオンになる。
【００４７】
こうした段階的に起こる現象を、ガス源６６Ｇ（図２を参照）から反応ガス（流れ矢印６６）を添加することによって効果的に利用できる。ＮＨ４ ＋イオンを付着できる化合物、または［（ＮＨ３）ｎ］Ｈ＋より塩基性の化合物、のいずれかだけがイオン化されるには、反応ガスとしてアンモニアガスが有用である。あるいは、液体窒素（前述）の気化から得られた窒素ガスのような乾燥した清浄なパージガス（流れ矢印６４）は、より高エネルギー種をイオン化に利用できるように、イオン化領域１９において水量および他の塩基性汚染物質ガス量を減少させるために用いることができる。メチルシクロヘキサノン、ナフタレン、ジメチルフェノール、ジニトロベンゼン、およびクロロメチルフェノールのような化合物は、正イオンＬＣ／ＡＰＩ条件下ではイオン化しない、または不十分にイオン化するが、このような条件下では、不活性パージガスを用いたＧＣ溶出下で容易にイオン化する。
【００４８】
また、図３に示すように、約８〜１２電子ボルト（ｅＶ）間の光エネルギー出力のＵＶランプを用いてイオン化してもよい。光イオン化では、イオン化電位がＵＶランプ源のｅＶ出力未満の分子から電子を剥ぎ取ることによってイオン化が起こる。光イオン化光源として、多数の特許、例えば、米国特許第５，３３８，９３１号明細書、同第５，８０８，２９９号明細書、同第５，３９３，９７９号明細書、同第５，３３８，９３１号明細書、および同第５，２０６，５９４号明細書に記載されている。対象の分子が直接イオン化されても、イオン化領域の水および他の汚染物質に対する上述のようなイオン分子反応によって電荷を失う場合がある。
【００４９】
図３では、囲い１１上に光イオン化ランプ６８が取り付けられており、ランプの電源を供給する電圧を印加するためのコネクターＶを有する。また、０〜５００ボルトの電圧範囲で動作して、質量分析計への開口部５４にイオンを収束させるのに役立つ高電圧ＨＶの源に接続された電極７０が図示されている。
【００５０】
あるいは、米国特許第６，２９７，４９９号明細書に記載されるようなＥＳＩキャピラリーまたはウィックからイオンを生成することができる。感度は、キャピラリーを介したより低流量の液体の使用、または小径のウィックの使用によって向上し得る。したがって、このイオン化の方法を用いて、米国特許第５，７８８，１６６号明細書（バラスコビッチ（Ｖａｌａｓｋｏｖｉｃ）ら）に記載のナノスプレーが、最も優れた感度のものを生成するようである。わずか数マイクロリットルの溶媒で長時間動作できる市販のナノスプレー針が、一次イオン生成の簡易な解決法である。ナノエレクトロスプレー用に典型的にはナノスプレー針を用いることによって、メタノール、水、アセトニトリルまたはそれらの混合物のような純粋な溶媒を用いて、ＧＣまたは他の源からの気相検体分子は、液滴中に飛沫同伴させられるようになり、上記のエレクトロスプレー工程によってイオン化される。このイオン化モードは、イオン化できる化合物の種類に関してより選択的であり、一般に、ほとんどまたは全くフラグメンテーションのない擬分子イオンだけを生成する。このイオン化工程の利点として、熱フラグメンテーションがなければ、一次イオン化を発生させるのに用いられる液体媒体からプロトンを受け取るのに十分に塩基性の極性化合物から、典型的に［Ｍ＋Ｈ］＋イオンだけが、正イオンモードで生成される。イオン化は、ナノスプレー工程で用いられる溶媒、または気相内の溶媒、のいずれかに添加剤を添加することによって影響を受ける場合がある。例えば、イオン化領域内へＮＨ３ガスを添加することによって、アンモニアガスより塩基性の分子だけがプロトン化によってイオン化されるが、種々様々な化合物でＮＨ４ ＋の添加によるカチオン化が生じる。これによって、イオン化工程は分析上の問題に適応させることができる。
【００５１】
このようなイオン化法を用いても、ほとんどフラグメンテーションが得られないものもある。しかし、フラグメンテーションが構造の解明に必要とされる場合、大気圧イオン源の入口開口部５４（図１〜図３）の真空側にある領域５３において、この中圧領域のイオンの衝突エネルギーを増大する電圧の印加によって、フラグメンテーションを生じることができる。あるいは、特定の質量のイオンを選択するためにいわゆるＭＳ／ＭＳまたはＭＳｎ質量分析計を用いることができるが、ガスまたは表面衝突によるフラグメンテーションには１つの質量分析計を用い、次いで、フラグメントイオンの質量スペクトルを得るには別の質量分析計を用いる。ＧＣ／ＡＰＩＭＳの高クロマトグラフ分解能を備えたＭＳ／ＭＳおよび選択またはマルチイオンモニタリングを併用することは、複雑な混合物における微量な揮発性成分の分析にとって有力で、選択性の高い手法である。ＬＣ／ＭＳ動作用に設計されている多くの質量分析計は、本発明の構成を用いて、イオンを高精度に質量測定できるため、現在、このような装置は、ガスクロマトグラフからのように、気相中に生成されたイオンの質量を正確に測定するために用いることができる。
【００５２】
したがって、質量分析法による分析を用いて大気圧でガス状化合物から正または負のいずれかのイオンを生成するように記載した方法は、現行の装置より多くの利点を有する。例えば、ガスクロマトグラフは、市販のＬＣ／ＭＳ装置にインターフェースすることができる。イオン化が大気圧であるため、真空イオン化法を用いるＧＣ／ＭＳでのように、ＧＣカラムを通る気体流がイオン化源によって制限されない。薄い固定相、より短いカラム、およびそのカラムを通るより速い気体流を用いることによって、低沸点化合物をＧＣカラムに通過させることができる。したがって、ＧＣ／ＡＰＩＭＳは、化合物の混合物から化合物を分離し、次いで、揮発性および半揮発性成分をイオン化する。このような方法でイオン化された化合物は、フラグメンテーションの発生に関して用いられ、正確な質量測定を行なう質量分析計の分析的な利点をすべて有するであろう。
【００５３】
ポリイミド塗膜を施したＧＣカラムを加熱することによって発生した汚染物質は、外部の不活性ガス流に直接接触するカラムの部分を覆う塗膜を火炎除去することによって、または数時間インターフェースプローブ内で高温に調整することによって、減少させることができる。
【００５４】
イオン化領域へのガスの添加によってイオン化を変えることができることを発見した。特に、窒素（以下、パージガスと呼ぶ）のような乾燥した清浄な不活性ガスでイオン化領域を浸すことで、この方法に適した化合物の種類が増加する。図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、Ｘ軸に沿って時間がプロットされ、Ｙ軸に沿って質量分析計が示すイオン電流の合計がプロットされる、ＧＣによって分離され、ＡＰＣＩによってイオン化した、市販の検定混合物のクロマトグラムである。図５Ａは、パージガスなしの結果として得られたクロマトグラムを示す。図５Ｂは、パージガスとして窒素を用いた結果のクロマトグラムを示す。図５Ｃは、ＧＣから溶出する検定混合物内の化合物のＡＰＩ質量スペクトルを示す。
【００５５】
また、イオン化プロセスを変更するのに、正イオンモードではアンモニア、負イオンモードでは塩化メチレンのような反応ガスを用いることができることも知られている。アンモニアガスの添加によって、イオン化の特異性が拡大する。ガスクロマトグラフまたは液体クロマトグラフから溶出する化合物の分析には、正または負イオンのいずれかを用いることができる。負イオン化の場合、塩化メチレンが、特定の化合物の種類に対するイオン化プロセスを向上させるために用いることができる添加ガスである。この方法の感度は、ガスクロマトグラフィーまたは液体クロマトグラフィーで用いられる現在利用可能なイオン化法の感度に相当し、優れていることが多い。
【００５６】
当業者は、上記のような本発明の教示の利益を有するが、本発明に対して変更を加えてもよい。かかる変更は、特許請求の範囲により定義されるように、本発明の趣旨の範囲内にあるものとして解釈される。
本発明の好適な実施態様は次のとおりである。
１． 大気圧質量分析計に有用なイオン化源であって、
先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかをイオン化することができ、イオンの質量分析のために大気圧領域からのイオンを質量分析計の真空領域へ導入できる源を含んでなり、源が、
イオン化装置と、
イオン化装置を囲むことによりイオン化領域を画定する囲いであって、流出物を導入するための少なくとも１つのポートと、質量分析計の真空領域へイオンを導入するための開口部とを有する囲いと、を含むイオン化源。
２． 高電圧源に接続されているイオン化装置が、放電を生じることによってイオンを生成する上記１に記載のイオン化源。
３． イオン化装置が、紫外線源からの光子と気相分子との相互作用によってイオンを生成する上記１に記載のイオン化源。
４． 囲いが、パージガスを導入するポートと、囲いから過剰なパージガスを抜く通気孔とをさらに含んでなる上記１に記載のイオン化源。
５． 囲いが、反応ガスを導入するポートと、囲いから過剰な反応ガスを抜く通気孔とをさらに含んでなる上記４に記載のイオン化源。
６． 囲いが、反応ガスを導入するポートと、囲いから過剰な反応ガスを抜く通気孔とをさらに含んでなる上記１に記載のイオン化源。
７． パージガスを導入するポートが、ガスを加熱するヒーターも含んでなる上記４に記載のイオン化源。
８． 流出物を導入する少なくとも１つのポートが、液状流出物の源またはガス状流出物の源のいずれかからインターフェースプローブを受容するような形状に構成される上記１に記載のイオン化源。
９． 流出物を導入する少なくとも１つのポートが、複数のポートとしての形状に構成され、各ポートが、それぞれ先行する分離装置からインターフェースプローブを受容するような形状に構成される上記１に記載のイオン化源。
１０． 先行する分離装置がそれぞれ液状流出物またはガス状流出物を供給する上記９に記載のイオン化源。
１１． 放電を生ずるイオン化装置が、高電圧を印加してタウンゼント放電またはコロナ放電を生ずる、鋭端または尖端電極を含んでなる上記２に記載のイオン化源。
１２． 電極が針である上記１１に記載のイオン化源。
１３． 電極がキャピラリー管である上記１１に記載のイオン化源。
１４． 高電圧が１０００〜１００００ボルトの間である上記１１に記載のイオン化源。
１５． 放電を生ずるイオン化装置が、高電圧の印加によりエレクトロスプレーイオン化を生ずる、溶媒を満たしたキャピラリーまたはウィック構造を含んでなる上記２のイオン化源。
１６． 高電圧が２０００〜６０００ボルトの間である上記１５に記載のイオン化源。
１７． 紫外線を生ずるイオン化装置が、ＵＶランプを含んでなる上記３に記載のイオン化源。
１８． 加熱オーブンを有するガスクロマトグラフと大気圧質量分析計イオン源との間のインターフェースをさらに含んでなり、インターフェースは、ガスクロマトグラフから大気圧イオン化領域内へ化学成分を移送し易くするものであり、入口端部と質量分析計イオン入口開口部に隣接するイオン化領域の体積にガスクロマトグラフの加熱オーブンを連絡させる出口端部とを有する、高温に耐性のある材料で作られた管状部材を含んでなり、管状部材は、キャピラリーガスクロマトグラフのカラムを同軸で収容するような形状に構成され、管状部材の内部は、抵抗加熱されて管状部材の内部全体を均一な温度にすることにより、ガスクロマトグラフのカラムをその全長に渡って均一に加熱する、上記１に記載のイオン化源。
１９． インターフェースの管状部材が導電性である上記１８に記載のイオン化源。
２０． インターフェースの管状部材が非導電性である上記１８に記載のイオン化源。
２１． インターフェースの管状部材の長さが１センチメートル〜２メートルの間である上記１８に記載のイオン化源。
２２． インターフェースの管状部材の出口端部が、質量分析計イオン入口開口部の５センチメートル以内に位置する上記１８に記載のイオン化源。
２３． インターフェースの管状部材の出口端部が、質量分析計イオン入口開口部の１センチメートル以内に位置する上記１８に記載のイオン化源。
２４． キャピラリーガスクロマトグラフのカラムを同軸に取り囲む鞘管をさらに含んでなり、鞘管が、キャピラリーの出口端部とほぼ面一な出口端部を有し、ガス源から不活性ガスを受け取るものであり、不活性ガスは、ガスクロマトグラフのオーブンによっておよびインターフェースの抵抗加熱された管状部材によって加熱された結果、キャピラリーカラムの温度はその出口端部に至るまでずっとほぼ均一であり、キャピラリーの出口端部から流れる流出物は、イオン化領域に入るにつれて、加熱された不活性ガスに取り囲まれる上記１８に記載のイオン化源。
２５． 流出物の流れをイオン化領域内へ収束させるように形作られることによって、生成されたイオンに対する質量分析計の感度を向上させる、鞘管の出口端をさらに含んでなり、気体流がクロマトグラフ分解能を維持するためにイオン化領域から非イオン化流出物分子を除去する上記２４に記載のイオン化源。
２６． 化学処理によってあらかじめ調整されて、キャピラリーの表面から有機物被覆を除去することにより、鞘管を介して流れるガスによるイオン化領域内への有機熱劣化汚染物質の導入を最小限に抑える、その出口端部に隣接するキャピラリーガスクロマトグラフのカラムの領域をさらに含んでなる上記２４に記載のイオン化源。
２７． 鞘管を通り抜ける不活性ガスによって押し流された体積から揮発性の汚染物質を除去するのに十分な時間、領域をある温度に加熱することによってあらかじめ調整されている、その出口端部に隣接するキャピラリーガスクロマトグラフのカラムの領域をさらに含んでなる上記２４に記載のイオン化源。
２８． インターフェースが、注入器と、オーブンと、ガスクロマトグラフィーのキャピラリーカラムとを含んでなる小型化ガスクロマトグラフをさらに含んでなり、注入器、オーブン、およびクロマトグラフィーのキャピラリーカラムすべてが制御して加熱される上記１８に記載のイオン化源。
２９． インターフェースが、液体導入プローブと交換可能である上記２８に記載のイオン化源。
３０． （ａ）イオン化装置と、
イオン化装置を囲む囲いであって、イオン化領域を画定し、流出物を導入する少なくとも１つのポート、出口開口部、パージガスを導入するポート、および囲いから過剰なパージガスを抜く通気孔を有する囲いとを有する大気圧イオン化源を用いて、
先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかをイオン化して、イオンの質量分析のために質量分析計の真空領域内へ出口開口部を介してイオンを導入するステップと、
（ｂ）イオン化領域を通して不活性パージガス流を維持して、クロマトグラフ分解能の時間規模内ではイオン化されない化合物を迅速に除去し、
それによって、ガス流出物からの質量分析計イオン信号のクロマトグラフ分解能を向上させるステップと、を含むクロマトグラフ法。
３１． （ａ）イオン化装置と、
イオン化装置を囲む囲いであって、イオン化領域を画定し、流出物を導入する少なくとも１つのポート、出口開口部、パージガスを導入するポート、および囲いから過剰なパージガスを抜く通気孔を有する囲いとを有する大気圧イオン化源を用いて、
先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかをイオン化して、イオンの質量分析のために質量分析計の真空領域内へ出口開口部を介してイオンを導入するステップと、
（ｂ）イオン化領域を通して乾燥した清浄なパージガス流を維持して、クロマトグラフ分解能の時間規模内ではイオン化されない化合物を迅速に除去し、
それによって、イオン化領域の水および他の不純物を減少させることによって低エネルギーイオン化事象を極力抑えることによって流出物中でイオン化できる化合物種の数を増加させるステップと、を含むクロマトグラフ法。
３２． （ａ）イオン化装置と、
イオン化装置を囲む囲いであって、イオン化領域を画定し、流出物を導入する少なくとも１つのポート、出口開口部、パージガスを導入するポート、および囲いから過剰なパージガスを抜く通気孔を有する囲いとを有する大気圧イオン化源を用いて、
先行する分離装置からのガス状流出物をイオン化して、イオンの質量分析のために質量分析計の真空領域内へ出口開口部を介してイオンを導入するステップであって、
分離装置が、ガスクロマトグラフの注入器、オーブン、およびインターフェースがすべて制御して加熱されるのに十分に小さいガスクロマトグラフィーのキャピラリーカラムである、ステップと、
（ｂ）イオン化領域を通して乾燥した清浄なパージガス流を維持して、クロマトグラフ分解能の時間規模内ではイオン化されない化合物を迅速に除去し、
それによって、イオン化領域の水および他の不純物を減少させることによって低エネルギーイオン化事象を極力抑えることによってガスクロマトグラフの流出物中でイオン化できる化合物種の数を増加させるステップと、を含むクロマトグラフ法。
３３． （ａ）イオン化装置と、
イオン化装置を囲む囲いであって、イオン化領域を画定し、流出物を導入する少なくとも１つのポート、出口開口部、パージガスを導入するポート、および囲いから過剰なパージガスを抜く通気孔を有する囲いとを有する大気圧イオン化源を用いて、
先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかにおける対象の化合物をイオン化して、イオンの質量分析のために質量分析計の真空領域内へ出口開口部を介してイオンを導入するステップと、
（ｂ）イオン化領域を通して反応ガス流を維持して、クロマトグラフ分解能の時間規模内ではイオン化されない化合物を迅速に除去し、
それによって、選択された化合物種の分析を向上させるステップと、を含むクロマトグラフ法。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】液体クロマトグラフ（ＬＣ）のインターフェースプローブの大気圧イオン化（ＡＰＩ）源領域とインターフェースするガスクロマトグラフ（ＧＣ）オーブンおよび試料注入器を備えるプローブへの置き換えを示す大気圧イオン化源領域の実施形態の断面図である。
【図２】ＬＣインターフェースプローブおよびＧＣインターフェースの両方を組み込んでいることを示す大気圧イオン（ＡＰＩ）源領域の別の実施形態の断面図である。
【図３】イオン化の源としてＵＶランプを示す図１のＡＰＩイオン源の変更実施形態である。
【図４】不活性ガス流を使用して出口先端部へのキャピラリーカラムを加熱することを示すＧＣインターフェースの出口先端部の断面図である。
【図５】Ｘ軸に沿って時間がプロットされ、Ｙ軸に沿って質量分析計が示すイオン電流の合計がプロットされる、ＧＣによって分離し、大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）によってイオン化した、市販の検定混合物のクロマトグラムである。
【図５Ａ】パージガスなしの結果を示す。
【図５Ｂ】パージガスとして窒素を用いた結果を示す。
【図５Ｃ】ＧＣから溶出する検定混合物内の化合物からのＡＰＩ質量スペクトルを示す。
Claims (29)
- 大気圧質量分析計に有用なイオン化源であって、
先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかをイオン化することができ、イオンの質量分析のために質量分析計の大気圧領域からのイオンを質量分析計の真空領域へ導入できる源を含んでなり、源が、
イオン化装置と、
イオン化装置を囲むことによりイオン化領域を画定する囲いであって、
液状流出物の源またはガス状流出物の源のいずれかからのインターフェースを受容するよう構成されている、流出物を導入するための少なくとも１つのポート、
質量分析計の真空領域へイオンを導入するための開口部、
パージガスを導入するポートと、囲いから過剰なパージガスを抜く通気孔、および
反応ガスを導入するポートと、囲いから過剰な反応ガスを抜く通気孔、
を含む、囲いと、
液状流出物の源またはガス状流出物の源のいずれかから大気圧領域へと化学成分を移動させるインターフェースであって、高温に耐性のある材料で作られた管状部材を含んでなり、出口端部および入口端部を有し、管状部分の内部は管状部分の内部全体が均一な温度になるよう加熱することができる、インターフェースと、
を含むイオン化源。 - 高電圧源に接続されているイオン化装置が、放電を生じることによってイオンを生成する請求項１に記載のイオン化源。
- イオン化装置が、紫外線源からの光子と気相分子との相互作用によってイオンを生成する請求項１に記載のイオン化源。
- パージガスを導入するポートが、ガスを加熱するヒーターも含んでなる請求項１に記載のイオン化源。
- 流出物を導入する少なくとも１つのポートが、複数のポートとしての形状に構成され、各ポートが、それぞれ先行する分離装置からインターフェースプローブを受容するような形状に構成される請求項１に記載のイオン化源。
- 先行する分離装置がそれぞれ液状流出物またはガス状流出物を供給する請求項５に記載のイオン化源。
- 放電を生ずるイオン化装置が、高電圧を印加してタウンゼント放電またはコロナ放電を生ずる、鋭端または尖端電極を含んでなる請求項２に記載のイオン化源。
- 電極が針である請求項７に記載のイオン化源。
- 電極がキャピラリー管である請求項７に記載のイオン化源。
- 高電圧が１０００〜１００００ボルトの間である請求項７に記載のイオン化源。
- 放電を生ずるイオン化装置が、高電圧の印加によりエレクトロスプレーイオン化を生ずる、溶媒を満たしたキャピラリーまたはウィック構造を含んでなる請求項２のイオン化源。
- 高電圧が２０００〜６０００ボルトの間である請求項１１に記載のイオン化源。
- 紫外線を生ずるイオン化装置が、ＵＶランプを含んでなる請求項３に記載のイオン化源。
- インターフェースが加熱オーブンを有するガスクロマトグラフと大気圧質量分析計イオン源との間に配置されており、インターフェースは、ガスクロマトグラフから大気圧イオン化領域内へ化学成分を移送し易くするものであり、インターフェースの出口端部は、質量分析計イオン入口開口部に隣接するイオン化領域の体積にガスクロマトグラフの加熱オーブンを連絡し、管状部材は、キャピラリーガスクロマトグラフのカラムを同軸で収容するような形状に構成され、管状部材の内部は、抵抗加熱することにより、ガスクロマトグラフのカラムをその全長に渡って均一に加熱することができる、請求項１に記載のイオン化源。
- インターフェースの管状部材が導電性である請求項１に記載のイオン化源。
- インターフェースの管状部材が非導電性である請求項１に記載のイオン化源。
- インターフェースの管状部材の長さが１センチメートル〜２メートルの間である請求項１に記載のイオン化源。
- インターフェースの管状部材の出口端部が、質量分析計イオン入口開口部の５センチメートル以内に位置する請求項１に記載のイオン化源。
- インターフェースの管状部材の出口端部が、質量分析計イオン入口開口部の１センチメートル以内に位置する請求項１に記載のイオン化源。
- キャピラリーガスクロマトグラフのカラムを同軸に取り囲む鞘管をさらに含んでなり、鞘管が、キャピラリーの出口端部とほぼ面一な出口端部を有し、ガス源から不活性ガスを受け取るものであり、不活性ガスは、ガスクロマトグラフのオーブンによっておよびインターフェースの抵抗加熱された管状部材によって加熱された結果、キャピラリーカラムの温度はその出口端部に至るまでずっとほぼ均一であり、キャピラリーの出口端部から流れる流出物は、イオン化領域に入るにつれて、加熱された不活性ガスに取り囲まれる請求項１４に記載のイオン化源。
- 流出物の流れをイオン化領域内へ収束させるように形作られることによって、生成されたイオンに対する質量分析計の感度を向上させる、鞘管の出口端をさらに含んでなり、気体流がクロマトグラフ分解能を維持するためにイオン化領域から非イオン化流出物分子を除去する請求項２０に記載のイオン化源。
- 化学処理によってあらかじめ調整されて、キャピラリーの表面から有機物被覆を除去することにより、鞘管を介して流れるガスによるイオン化領域内への有機熱劣化汚染物質の導入を最小限に抑える、その出口端部に隣接するキャピラリーガスクロマトグラフのカラムの領域をさらに含んでなる請求項２０に記載のイオン化源。
- 鞘管を通り抜ける不活性ガスによって押し流された体積から揮発性の汚染物質を除去するのに十分な時間、領域をある温度に加熱することによってあらかじめ調整されている、その出口端部に隣接するキャピラリーガスクロマトグラフのカラムの領域をさらに含んでなる請求項２０に記載のイオン化源。
- インターフェースが、注入器と、オーブンと、ガスクロマトグラフィーのキャピラリーカラムとを含んでなる小型化ガスクロマトグラフをさらに含んでなり、注入器、オーブン、およびクロマトグラフィーのキャピラリーカラムすべてが制御して加熱される請求項１に記載のイオン化源。
- インターフェースが、液体導入プローブと交換可能である請求項２４に記載のイオン化源。
- （ａ）請求項１〜２５のいずれか一項に記載の大気圧イオン化源を用いて、
先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかをイオン化して、イオンの質量分析のために質量分析計の真空領域内へ出口開口部を介してイオンを導入するステップと、
（ｂ）イオン化領域を通して不活性パージガス流を維持して、クロマトグラフ分解能の時間規模内ではイオン化されない化合物を迅速に除去し、
それによって、ガス流出物からの質量分析計イオン信号のクロマトグラフ分解能を向上させるステップと、を含むクロマトグラフ法。 - （ａ）請求項１〜２５のいずれか一項に記載の大気圧イオン化源を用いて、
先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかをイオン化して、イオンの質量分析のために質量分析計の真空領域内へ出口開口部を介してイオンを導入するステップと、
（ｂ）イオン化領域を通して乾燥した清浄なパージガス流を維持して、クロマトグラフ分解能の時間規模内ではイオン化されない化合物を迅速に除去し、
それによって、イオン化領域の水および他の不純物を減少させることによって低エネルギーイオン化事象を極力抑えることによって流出物中でイオン化できる化合物種の数を増加させるステップと、を含むクロマトグラフ法。 - （ａ）請求項１〜２５のいずれか一項に記載の大気圧イオン化源を用いて、
先行する分離装置からのガス状流出物をイオン化して、イオンの質量分析のために質量分析計の真空領域内へ出口開口部を介してイオンを導入するステップであって、
分離装置が、ガスクロマトグラフの注入器、オーブン、およびインターフェースがすべて制御して加熱されるのに十分に小さいガスクロマトグラフィーのキャピラリーカラムである、ステップと、
（ｂ）イオン化領域を通して乾燥した清浄なパージガス流を維持して、クロマトグラフ分解能の時間規模内ではイオン化されない化合物を迅速に除去し、
それによって、イオン化領域の水および他の不純物を減少させることによって低エネルギーイオン化事象を極力抑えることによってガスクロマトグラフの流出物中でイオン化できる化合物種の数を増加させるステップと、を含むクロマトグラフ法。 - （ａ）請求項１〜２５のいずれか一項に記載の大気圧イオン化源を用いて、
先行する分離装置からの液状流出物またはガス状流出物のいずれかにおける対象の化合物をイオン化して、イオンの質量分析のために質量分析計の真空領域内へ出口開口部を介してイオンを導入するステップと、
（ｂ）イオン化領域を通して反応ガス流を維持して、クロマトグラフ分解能の時間規模内ではイオン化されない化合物を迅速に除去し、
それによって、選択された化合物種の分析を向上させるステップと、を含むクロマトグラフ法。
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