JP5782211B2 - イオン移動度質量スペクトロメータ及び同スペクトロメータを製造するための方法 - Google Patents
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Description
なお、本発明は以下の態様を含むことを確認的に付言しておく。
・態様1:
伝導性内面を備え、イオンドリフト領域を区画する内部スペースを有する管状ガラス部材と、サンプル材料を前記イオンドリフト領域内に注ぎ込むための手段と、前記イオンドリフト領域内でサンプル材料をイオン化させるための手段と、前記ガラス管の一端に配置されたイオンディテクターと、前記イオンドリフト領域内に電場を発生させ、それによりサンプル材料のイオンがイオンドリフト領域を通って前記イオンディテクターに向けて加速されるようになっているイオン移動度質量スペクトロメータ。
・態様2:
電場を発生させる前記手段が、前記ガラス管の第一の端に形成された第一の電極と、前記ガラス管の第二の端に形成された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極とに作動的に接続される電圧源とを有する、態様1に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様3:
第一の電極と第二の電極とが薄い金属フィルムを含んでいる、態様2に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様4:
前記薄い金属フィルムが、ニッケル−鉄合金,ニッケル−クロム合金,銅,銅合金及び金より成るグループから選択された金属にて形成されている、態様3に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様5:
前記ガラス管が、鉛ガラス又は金属酸化ガラスから作られている、態様1に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様6:
前記金属酸化ガラスが、金属珪酸塩ガラスである、態様5に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様7:
前記ガラス管が、サンプル材料が注ぎ込まれ、サンプル材料をイオン化させる前記手段が配置された反応イオン化チャンバーを区画する第二の内部スペースを有している、態様1に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様8:
前記ガラス管内の前記反応イオン化チャンバーと前記イオンドリフト領域との間に配置されているシャッターグリッド電極を有している、態様7に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様9:
前記シャッターグリッド電極にエネルギーを与える手段を有している、態様8に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様10:
伝導性表面を有し、入口端と出口端とを備えた反応イオン化チャンバーを区画する内部スペースを有する略筒状の第二のガラス管と、サンプル材料を前記反応イオン化チャンバーの前記入口端に注ぎ込む手段と、前記反応イオン化チャンバー内に配置されて前記サンプル材料をイオン化させるための手段とを有する、態様1に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様11:
伝導性表面を有し、入口端と出口端とを備えた反応イオン化チャンバーを区画する内部スペースを有する略筒状の第一のガラス管と、サンプル材料を前記反応イオン化チャンバーの前記入口端に注ぎ込む手段と、前記反応イオン化チャンバー内に配置されて前記サンプル材料をイオン化させるための手段と、伝導性表面を有し、入口端と出口端とを備えたイオンドリフト領域を区画する内部スペースを有し且つその入口端が前記第一のガラス管の前記出口端に面している略筒状の第二のガラス管と、前記反応イオン化チャンバーから前記イオンドリフト領域へのイオンの流れをコントロールする手段と、前記イオンドリフト領域の前記出口端に近接して配置されたイオンディテクターと、前記反応イオン化チャンバーと前記イオンドリフト領域内に電場を発生させ、それによりサンプル材料のイオンをイオン反応チャンバーとイオンドリフト領域とを通って前記イオンディテクターに向けて加速させる手段とを有しているイオン移動度質量スペクトロメータ。
・態様12:
電場を発生させる前記手段が、前記第一のガラス管の第一の端に形成された第一の電極と、前記第一のガラス管の第二の端に形成された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極とに作動的に接続される電圧源と、前記第二のガラス管の第一の端に形成された第三の電極と、前記第二のガラス管の第二の端に形成された第四の電極と、前記第三の電極と前記第四の電極とに作動的に接続される第二の電圧源とを有する、態様11に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様13:
前記第一,第二,第三及び第四の電極が、夫々薄い金属フィルムを含んでいる、態様12に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様14:
前記薄い金属フィルムが、ニッケル−鉄合金,ニッケル−クロム合金,銅,銅合金及び金より成るグループから選択された金属にて形成されている、態様13に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様15:
前記第一及び第二のガラス管が、鉛ガラス又は金属酸化ガラスから作られている、態様11に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様16:
前記金属酸化ガラスが金属珪酸塩ガラスである、態様15に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様17:
イオンの流れをコントロールする前記手段が、前記反応イオン化チャンバーの出口端と前記イオンドリフト領域の入口端との間に配置されたシャッターグリッド電極を有している、態様11に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様18:
前記シャッターグリッド電極にエネルギーを与える手段を有している、態様17に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様19:
ガラス部材の一端に取り付けられ、変調電圧源と接続されるようになっている金属メッシュを有し、それにより前記金属メッシュが前記電圧源によってエネルギーを与えられた時に前記金属メッシュがイオンシャッターグリッドとして機能する、態様1に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
・態様20:
前記反応イオン化チャンバーを区画しているガラス部材の第二の内部スペースの一端に配置された金属メッシュを有し、前記金属メッシュが変調電圧源と接続されるようになっていて、それにより前記金属メッシュが前記電圧源によってエネルギーを与えられた時に前記金属メッシュがイオンシャッターグリッドとして機能する、態様7に記載のイオン移動度スペクトロメータ。
404 ガラス管の内面
406,408 環状電極
410,412 伝導性タブ
502 第一の伝導性ガラス管
504 第二の伝導性ガラス管
506 第一の伝導性ガラス管の内面
508 第二の伝導性ガラス管の内面
510 第一及び第二の伝導性ガラス管の両端
512 接続タブ
514 サンプル取り込み口
516 イオン化源
518 ディテクター
520 外部回路
522 サンプルの分子
524 シャッターグリッド
526 サイズの小さいイオン
528 中間サイズのイオン
530 サイズの大きいイオン
602 金属グリッド
604 伝導性ガラス管
606,608 リード
610 絶縁性隔離碍子
Claims (15)
- 反応イオン化チャンバーを区画する第一の内部スペースを有する第一の円筒状ガラス管と、イオンドリフト領域を区画する第二の内部スペースを有する第二の円筒状ガラス管と、
サンプル材料を前記反応イオン化チャンバー内に注ぎ込むための手段と、
前記反応イオン化チャンバー内でサンプル材料をイオン化させるための手段と、
前記第二の円筒状ガラス管の一端に配置されたイオンディテクターと、
前記イオンドリフト領域内で電場を発生させて、それにより前記サンプル材料のイオンが前記イオンドリフト領域を通って前記イオンディテクターに向けて加速するようにさせるための手段を有し、
前記第一および第二の円筒状ガラス管が、金属酸化ガラス材料から作られて、熱/化学処理によって半導性にされた内面を有している、イオン移動度質量スペクトロメータ。 - 前記反応イオン化チャンバーから前記イオンドリフト領域へのイオンの流れをコントロールするための手段と、前記反応イオン化チャンバー内で電場を発生させて、それによりサンプル材料のイオンを前記反応イオン化チャンバーを介して加速させるための手段を有している、請求項1に記載のイオン移動度質量スペクトロメータ。
- 前記反応イオン化チャンバー内で電場を発生させる前記手段が、
前記第一の円筒状ガラス管の第一の端に形成された第一の電極と、
前記第一の円筒状ガラス管の第二の端に形成された第二の電極と
前記第一の電極と前記第二の電極とに作動的に接続される電圧源とを有し、
前記イオンドリフト領域内で電場を発生させるための前記手段が、
前記第二の円筒状ガラス管の第一の端に形成された第三の電極と、
前記第二の円筒状ガラス管の第二の端に形成された第四の電極と、
前記第三の電極と前記第四の電極とに作動的に接続される第二の電圧源を有する、請求項2に記載のイオン移動度質量スペクトロメータ。 - 前記第一、第二、第三および第四の電極が、夫々、薄い金属フィルムを含んでいる、請求項3に記載のイオン移動度質量スペクトロメータ。
- 前記薄い金属フィルムが、ニッケル−鉄合金,ニッケル−クロム合金,銅,銅合金及び金より成るグループから選択された金属にて形成されている、請求項4に記載のイオン移動度質量スペクトロメータ。
- 前記第一および第二の円筒状ガラス管が、酸化鉛ガラスから作られている、請求項1に記載のイオン移動度質量スペクトロメータ。
- 前記第一および第二の円筒状ガラス管が、金属珪酸塩ガラスから作られている、請求項1に記載のイオン移動度質量スペクトロメータ。
- イオンの流れをコントロールするための前記手段が、前記反応イオン化チャンバーの出口端と前記イオンドリフト領域の入口端との間に配置されたシャッターグリッド電極を有している、請求項2〜7の何れかに記載のイオン移動度質量スペクトロメータ。
- 前記シャッターグリッド電極にエネルギーを与える手段を有している、請求項8に記載のイオン移動度質量スペクトロメータ。
- シャッターグリッド電極にエネルギーを与える前記手段が、変調電圧源を含んでいる、請求項9に記載のイオン移動度質量スペクトロメータ。
- イオン移動度質量スペクトロメータを製造するための方法であって、
金属酸化ガラスから作られて、反応イオン化チャンバーを区画している第一の内部スペースを有する第一の円筒状ガラス管を提供する工程と、
金属酸化ガラスから作られて、イオンドリフト領域を区画している第二の内部スペースを有する第二の円筒状ガラス管を提供する工程と、
前記第一および第二の円筒状ガラス管の内面を、化学的に処理して、半導性にさせる工程と、
前記第一の円筒状ガラス管の前記半導性内面と接触するように前記第一の円筒状ガラス管の第一の端に第一の電極を設ける工程と、
前記第一の円筒状ガラス管の前記半導性内面と接触するように前記第一の円筒状ガラス管の第二の端に第二の電極を設ける工程と、
前記第二の円筒状ガラス管の前記半導性内面と接触するように前記第二の円筒状ガラス管の第一の端に第三の電極を設ける工程と、
前記第二の円筒状ガラス管の前記半導性内面と接触するように前記第二の円筒状ガラス管の第二の端に第四の電極を設ける工程と、
サンプル材料を前記反応イオン化チャンバー内に注ぎ込むための手段を前記第一の円筒状ガラス管の前記第一の端に設ける工程と、
前記反応イオン化チャンバー内に前記サンプル材料をイオン化させるための手段を配置する工程と、
前記第二の円筒状ガラス管の第二の端にイオンディテクターを設ける工程と、
前記第一の円筒状ガラス管と前記第二の円筒状ガラス管とを共軸に沿って整列配置する工程と、を含んでいる、イオン移動度質量スペクトロメータを製造するための方法。 - 前記第一および第二の円筒状ガラス管を酸化鉛ガラスから形成し、前記第一および第二の円筒状ガラス管の内面を化学的に処理する前記工程が、前記第一および第二の円筒状ガラス管の前記内面を水素雰囲気中で化学的に還元させる工程を含んでいる、請求項11に記載の、イオン移動度質量スペクトロメータを製造するための方法。
- 前記第一および第二の円筒状ガラス管の前記内面を水素雰囲気中で化学的に還元させる前記工程が、
前記第一および第二の円筒状ガラス管を水素雰囲気の炉内に装填する工程と、
酸化鉛が化学的に還元されて半導性状態になる温度まで前記炉の温度を上昇させることにより、前記第一および第二の円筒状ガラス管の内面上に半導性領域を提供する工程と、
前記半導性領域において所望の伝導性を確保するのに十分な時間、前記上昇させた温度を維持する工程を含んでいる、請求項12に記載の、イオン移動度質量スペクトロメータを製造するための方法。 - 第一の電極を設ける前記工程が、前記第一の円筒状ガラス管の第一の縁上に第一の薄い金属フィルムを蒸着し、該第一の薄い金属フィルムに第一の伝導性タブを取り付ける工程を含んでいる、請求項11〜13の何れかに記載の、イオン移動度質量スペクトロメータを製造するための方法。
- 第二の電極を設ける前記工程が、前記第一の円筒状ガラス管の第二の縁上に第二の薄い金属フィルムを蒸着し、該第二の薄い金属フィルムに第二の伝導性タブを取り付ける工程を含んでいる、請求項14に記載の、イオン移動度質量スペクトロメータを製造するための方法。
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