JP6030771B2 - 二次液滴の減少を支援するためのインソース表面イオン化構造体への圧電振動 - Google Patents

Description

関連出願への相互参照
なし。

本発明は、質量分析計のためのイオン源及びサンプルをイオン化する方法に関する。好ましい実施形態は、質量分析計及び質量分析方法に関する。

質量分析計を介して結果的に生じる気相イオンを分析する前に、ＨＰＬＣ又はＵＰＬＣクロマトグラフィ装置からの液体の流れをイオン化するために、大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源が一般に用いられる。最も一般に用いられる２つの技術は、エレクトロスプレーイオン化（「ＥＳＩ」）及び大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）を含む。ＥＳＩは中〜高極性分析物に最適であり、ＡＰＣＩは非極性分析物に最適である。これらの技術の両方を組み合わせたＡＰＩイオン源が、各技術によって発生した電界が遮蔽され、かつ互いから独立していることを保証する幾何学的形状を用いてＥＳＩイオン化とＡＰＣＩイオン化とを同時に組み合わせる設計で提案され、実現されている。これらの所謂「マルチモード」イオン源は、異なるイオン化技術間で切り換える必要なしに一回のクロマトグラフ実行で広範囲の極性を含む分析物混合物をイオン化することができる利点を有する。米国特許第７０３４２９１号は、ＥＳＩイオン源と下流のコロナニードルとを備えるＥＳＩ／ＡＰＣＩマルチモードイオン化源を開示し、米国特許第７４１１１８６号は、マルチモードＥＳＩ／ＡＰＣＩイオン源を開示する。公知のマルチモードイオン源は、機械的に複雑であるという問題に悩まされる。

液体クロマトグラフィを質量分析に結び付けるための他のユニバーサル又はマルチモードイオン化源が提案されている。１つのこうした例は、加熱ネブライザプローブからの蒸気流を、質量分析計のイオン入口孔の近くに、かつネブライザの端から１５〜２０ｍｍ離間して置かれる広面積の帯電したターゲットプレートの方に誘導する、表面活性化化学イオン化（「ＳＡＣＩ」）イオン源である。ＳＡＣＩイオン源のスプレーポイントは、ＳＡＣＩイオン源のスプレーポイントとターゲットプレートとの間の通常の距離が７０ｍｍであるように、加熱ネブライザプローブ内にある。噴霧器とターゲットとの間に比較的大きい距離があるこの幾何学的形状は、流れがターゲットで分散され反射される、拡散スプレーを生じ、最適化されたＥＳＩ及びＡＰＣＩ源と比べたときに、一般に結果的により低い感度をもたらす。米国特許第７３６８７２８号は、公知の表面活性化化学イオン化イオン源を開示する。

ビードの形態の小さいターゲットを、原子吸光分光法で用いられるインパクタネブライザの霧化されるスプレーポイントの近傍に置くことも公知である。インパクタネブライザは、例えば、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，１９８２，５４，ｐｐ．１４１１〜１４１９で開示される。公知のインパクタネブライザは、サンプルをイオン化するのに用いられない。

質量分析計のための改善されたイオン源を提供することが望まれる。

本発明の一態様によれば、イオン源であって、
１つ以上のネブライザ及び１つ以上のターゲット、
を備え、１つ以上のネブライザが、使用中に１つ以上のターゲットに衝突させられる主として液滴の流れを放出するように、かつ複数のイオンを生成するべく液滴をイオン化するように、配置及び適合される、イオン源が提供される。

液滴は、好ましくは分析物液滴を含み、複数のイオンは、好ましくは分析物イオンを含む。

しかしながら、別の実施形態によれば、液滴は、試薬液滴を含んでもよく、複数のイオンは、試薬イオンを含んでもよい。

好ましい実施形態によれば、生じる試薬イオンは、中性分析物分子と反応し、相互作用し、又は中性分析物分子に電荷を伝達し、分析物分子をイオン化させてもよい。試薬イオンはまた、分析物イオンの生成を強化するのに用いられてもよい。

一実施形態によれば、１つ以上のチューブが、１つ以上のターゲットに隣接する領域に１つ以上の分析物又は他のガスを供給するように配置及び適合されてもよい。

試薬イオンは、好ましくは、複数の分析物イオンを生成するべく分析物ガスをイオン化するように配置される。

分析物液体が、１つ以上のターゲットに供給されてもよく、かつ複数の分析物イオンを生成するべくイオン化されてもよく、及び／又は、試薬液体が、１つ以上のターゲットに供給されてもよく、かつ電荷を中性分析物原子又は分子に伝達して分析物イオンを生成する及び／又は分析物イオンの生成を強化する試薬イオンを生成するべくイオン化されてもよい。

１つ以上のターゲットは、好ましくは１つ以上の孔を備えてもよく、分析物液体及び／又は試薬液体は、１つ以上のターゲットに直接供給され、１つ以上の孔から出る。

一実施形態によれば、１つ以上のターゲットは、１つ以上の液体分析物、固体分析物、又はゼラチン状の分析物で被覆されてもよく、１つ以上の分析物は、複数の分析物イオンを生成するべくイオン化される。

１つ以上のターゲットは、１つ以上の分析物から形成されてもよく、１つ以上の分析物は、複数の分析物イオンを生成するべくイオン化されてもよい。

好ましい実施形態によれば、イオン源は大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源を含む。

１つ以上のネブライザは、好ましくは、１つ以上のネブライザによって放出されるマス又は物質の大部分が蒸気ではなく液滴の形態であるように配置及び適合される。

好ましくは、１つ以上のネブライザによって放出されるマス又は物質の少なくとも５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％は液滴の形態である。

１つ以上のネブライザは、好ましくは、液滴の流れを放出するように配置及び適合され、液滴のザウタ平均粒径（「ＳＭＤ」、ｄ_３２）は、（ｉ）＜５μｍ、（ｉｉ）５〜１０μｍ、（ｉｉｉ）１０〜１５μｍ、（ｉｖ）１５〜２０μｍ、（ｖ）２０〜２５μｍ、又は（ｖｉ）＞２５μｍの範囲内である。

１つ以上のネブライザから放出される液滴の流れは、好ましくは、１つ以上のターゲットに衝突した後で二次液滴の流れを形成する。

液滴の流れ及び／又は二次液滴の流れは、好ましくは、（ｉ）＜２０００、（ｉｉ）２０００〜２５００、（ｉｉｉ）２５００〜３０００、（ｉｖ）３０００〜３５００、（ｖ）３５００〜４０００、又は（ｖｉ）＞４０００の範囲内のレイノルズ数（Ｒ_ｅ）を有する流れ領域を横切る。

好ましい実施形態によれば、実質的に液滴が１つ以上のターゲットに衝突する地点で、液滴は、（ｉ）＜５０、（ｉｉ）５０〜１００、（ｉｉｉ）１００〜１５０、（ｉｖ）１５０〜２００、（ｖ）２００〜２５０、（ｖｉ）２５０〜３００、（ｖｉｉ）３００〜３５０、（ｖｉｉｉ）３５０〜４００、（ｉｘ）４００〜４５０、（ｘ）４５０〜５００、（ｘｉ）５００〜５５０、（ｘｉｉ）５５０〜６００、（ｘｉｉｉ）６００〜６５０、（ｘｉｖ）６５０〜７００、（ｘｖ）７００〜７５０、（ｘｖｉ）７５０〜８００、（ｘｖｉｉ）８００〜８５０、（ｘｖｉｉｉ）８５０〜９００、（ｘｉｘ）９００〜９５０、（ｘｘ）９５０〜１０００、及び（ｘｘｉ）＞１０００からなる群から選択されたウェーバー数（Ｗ_ｅ）を有する。

好ましい実施形態によれば、実質的に液滴が１つ以上のターゲットに衝突する地点で、液滴は、（ｉ）１〜５、（ｉｉ）５〜１０、（ｉｉｉ）１０〜１５、（ｉｖ）１５〜２０、（ｖ）２０〜２５、（ｖｉ）２５〜３０、（ｖｉｉ）３０〜３５、（ｖｉｉｉ）３５〜４０、（ｉｘ）４０〜４５、（ｘ）４５〜５０、及び（ｘｉ）＞５０の範囲内のストークス数（Ｓ_ｋ）を有する。

１つ以上のターゲットに対する液滴の平均軸方向衝突速度は、好ましくは、（ｉ）＜２０ｍ／ｓ、（ｉｉ）２０〜３０ｍ／ｓ、（ｉｉｉ）３０〜４０ｍ／ｓ、（ｉｖ）４０〜５０ｍ／ｓ、（ｖ）５０〜６０ｍ／ｓ、（ｖｉ）６０〜７０ｍ／ｓ、（ｖｉｉ）７０〜８０ｍ／ｓ、（ｖｉｉｉ）８０〜９０ｍ／ｓ、（ｉｘ）９０〜１００ｍ／ｓ、（ｘ）１００〜１１０ｍ／ｓ、（ｘｉ）１１０〜１２０ｍ／ｓ、（ｘｉｉ）１２０〜１３０ｍ／ｓ、（ｘｉｉｉ）１３０〜１４０ｍ／ｓ、（ｘｉｖ）１４０〜１５０ｍ／ｓ、及び（ｘｖ）＞１５０ｍ／ｓからなる群から選択される。

１つ以上のターゲットは、好ましくは、１つ以上のネブライザの出口から＜２０ｍｍ、＜１９ｍｍ、＜１８ｍｍ、＜１７ｍｍ、＜１６ｍｍ、＜１５ｍｍ、＜１４ｍｍ、＜１３ｍｍ、＜１２ｍｍ、＜１１ｍｍ、＜１０ｍｍ、＜９ｍｍ、＜８ｍｍ、＜７ｍｍ、＜６ｍｍ、＜５ｍｍ、＜４ｍｍ、＜３ｍｍ、又は＜２ｍｍに配置される。

１つ以上のネブライザは、好ましくは、或る時間にわたって１つ以上の装置によって放出される１つ以上の溶離液を霧化するように配置及び適合される。

１つ以上の装置は、好ましくは、１つ以上の液体クロマトグラフィ分離装置を含む。

１つ以上のネブライザは、好ましくは、１つ以上の溶離液を霧化するように配置及び適合され、１つ以上の溶離液は、（ｉ）＜１μＬ／分、（ｉｉ）１〜１０μＬ／分、（ｉｉｉ）１０〜５０μＬ／分、（ｉｖ）５０〜１００μＬ／分、（ｖ）１００〜２００μＬ／分、（ｖｉ）２００〜３００μＬ／分、（ｖｉｉ）３００〜４００μＬ／分、（ｖｉｉｉ）４００〜５００μＬ／分、（ｉｘ）５００〜６００μＬ／分、（ｘ）６００〜７００μＬ／分、（ｘｉ）７００〜８００μＬ／分、（ｘｉｉ）８００〜９００μＬ／分、（ｘｉｉｉ）９００〜１０００μＬ／分、（ｘｉｖ）１０００〜１５００μＬ／分、（ｘｖ）１５００〜２０００μＬ／分、（ｘｖｉ）２０００〜２５００μＬ／分、及び（ｘｖｉｉ）＞２５００μＬ／分からなる群から選択された液体流量を有する。

１つ以上のネブライザは、次に好ましい実施形態によれば、１つ以上の回転ディスクネブライザを含んでもよい。

１つ以上のネブライザは、好ましくは、使用中に液滴の流れを放出する出口を有する第１のキャピラリチューブを備える。

第１のキャピラリチューブは、好ましくは、使用中に、（ｉ）−５〜−４ｋＶ、（ｉｉ）−４〜−３ｋＶ、（ｉｉｉ）−３〜−２ｋＶ、（ｉｖ）−２〜−１ｋＶ、（ｖ）−１０００〜−９００Ｖ、（ｖｉ）−９００〜−８００Ｖ、（ｖｉｉ）−８００〜−７００Ｖ、（ｖｉｉｉ）−７００〜−６００Ｖ、（ｉｘ）−６００〜−５００Ｖ、（ｘ）−５００〜−４００Ｖ、（ｘｉ）−４００〜−３００Ｖ、（ｘｉｉ）−３００〜−２００Ｖ、（ｘｉｉｉ）−２００〜−１００Ｖ、（ｘｉｖ）−１００〜−９０Ｖ、（ｘｖ）−９０〜−８０Ｖ、（ｘｖｉ）−８０〜−７０Ｖ、（ｘｖｉｉ）−７０〜−６０Ｖ、（ｘｖｉｉｉ）−６０〜−５０Ｖ、（ｘｉｘ）−５０〜−４０Ｖ、（ｘｘ）−４０〜−３０Ｖ、（ｘｘｉ）−３０〜−２０Ｖ、（ｘｘｉｉ）−２０〜−１０Ｖ、（ｘｘｉｉｉ）−１０〜０Ｖ、（ｘｘｉｖ）０〜１０Ｖ、（ｘｘｖ）１０〜２０Ｖ、（ｘｘｖｉ）２０〜３０Ｖ、（ｘｘｖｉｉ）３０〜４０Ｖ、（ｘｘｖｉｉｉ）４０〜５０Ｖ、（ｘｘｉｘ）５０〜６０Ｖ、（ｘｘｘ）６０〜７０Ｖ、（ｘｘｘｉ）７０〜８０Ｖ、（ｘｘｘｉｉ）８０〜９０Ｖ、（ｘｘｘｉｉｉ）９０〜１００Ｖ、（ｘｘｘｉｖ）１００〜２００Ｖ、（ｘｘｘｖ）２００〜３００Ｖ、（ｘｘｘｖｉ）３００〜４００Ｖ、（ｘｘｘｖｉｉ）４００〜５００Ｖ、（ｘｘｘｖｉｉｉ）５００〜６００Ｖ、（ｘｘｘｉｘ）６００〜７００Ｖ、（ｘｌ）７００〜８００Ｖ、（ｘｌｉ）８００〜９００Ｖ、（ｘｌｉｉ）９００〜１０００Ｖ、（ｘｌｉｉｉ）１〜２ｋＶ、（ｘｌｉｖ）２〜３ｋＶ、（ｘｌｖ）３〜４ｋＶ、及び（ｘｌｖｉ）４〜５ｋＶの電位に維持される。

第１のキャピラリチューブは、好ましくは、使用中に、イオン源を取り囲む筐体及び／又は質量分析計の第１の真空ステージにつながるイオン入口装置及び／又は１つ以上のターゲットの電位に対して、（ｉ）−５〜−４ｋＶ、（ｉｉ）−４〜−３ｋＶ、（ｉｉｉ）−３〜−２ｋＶ、（ｉｖ）−２〜−１ｋＶ、（ｖ）−１０００〜−９００Ｖ、（ｖｉ）−９００〜−８００Ｖ、（ｖｉｉ）−８００〜−７００Ｖ、（ｖｉｉｉ）−７００〜−６００Ｖ、（ｉｘ）−６００〜−５００Ｖ、（ｘ）−５００〜−４００Ｖ、（ｘｉ）−４００〜−３００Ｖ、（ｘｉｉ）−３００〜−２００Ｖ、（ｘｉｉｉ）−２００〜−１００Ｖ、（ｘｉｖ）−１００〜−９０Ｖ、（ｘｖ）−９０〜−８０Ｖ、（ｘｖｉ）−８０〜−７０Ｖ、（ｘｖｉｉ）−７０〜−６０Ｖ、（ｘｖｉｉｉ）−６０〜−５０Ｖ、（ｘｉｘ）−５０〜−４０Ｖ、（ｘｘ）−４０〜−３０Ｖ、（ｘｘｉ）−３０〜−２０Ｖ、（ｘｘｉｉ）−２０〜−１０Ｖ、（ｘｘｉｉｉ）−１０〜０Ｖ、（ｘｘｉｖ）０〜１０Ｖ、（ｘｘｖ）１０〜２０Ｖ、（ｘｘｖｉ）２０〜３０Ｖ、（ｘｘｖｉｉ）３０〜４０Ｖ、（ｘｘｖｉｉｉ）４０〜５０Ｖ、（ｘｘｉｘ）５０〜６０Ｖ、（ｘｘｘ）６０〜７０Ｖ、（ｘｘｘｉ）７０〜８０Ｖ、（ｘｘｘｉｉ）８０〜９０Ｖ、（ｘｘｘｉｉｉ）９０〜１００Ｖ、（ｘｘｘｉｖ）１００〜２００Ｖ、（ｘｘｘｖ）２００〜３００Ｖ、（ｘｘｘｖｉ）３００〜４００Ｖ、（ｘｘｘｖｉｉ）４００〜５００Ｖ、（ｘｘｘｖｉｉｉ）５００〜６００Ｖ、（ｘｘｘｉｘ）６００〜７００Ｖ、（ｘｌ）７００〜８００Ｖ、（ｘｌｉ）８００〜９００Ｖ、（ｘｌｉｉ）９００〜１０００Ｖ、（ｘｌｉｉｉ）１〜２ｋＶ、（ｘｌｉｖ）２〜３ｋＶ、（ｘｌｖ）３〜４ｋＶ、及び（ｘｌｖｉ）４〜５ｋＶの電位に維持される。

一実施形態によれば、ワイヤは、第１のキャピラリチューブによって囲まれる体積内に存在してもよく、ワイヤは、液滴の流れを集束するように配置及び適合される。

好ましい実施形態によれば、
（ｉ）第１のキャピラリチューブが、ガスの流れを第１のキャピラリチューブの出口に提供するように配置及び適合される第２のキャピラリチューブによって取り囲まれるか、又は、
（ｉｉ）第２のキャピラリチューブが、ガスのクロスフロー流を第１のキャピラリチューブの出口に提供するように配置及び適合される。

第２のキャピラリチューブは、好ましくは、第１のキャピラリチューブを取り囲み、及び／又は第１のキャピラリチューブと同軸であるか又は同軸ではないかのいずれかである。

第１のキャピラリチューブの端及び第２のキャピラリチューブの端は、好ましくは、（ｉ）互いに同一平面又は平行であるか、又は（ｉｉ）互いに対して突き出ている、引っ込んでいる、又は平行ではないかのいずれかである。

第１のキャピラリチューブの出口は、好ましくは、直径Ｄを有し、液滴のスプレーは、好ましくは、１つ以上のターゲットの衝突域に衝突するように配置される。

衝突域は、好ましくは、ｘの最大寸法を有し、比ｘ／Ｄは、＜２、２〜５、５〜１０、１０〜１５、１５〜２０、２０〜２５、２５〜３０、３０〜３５、３５〜４０、又は＞４０の範囲内である。

衝突域は、好ましくは、（ｉ）＜０．０１ｍｍ^２、（ｉｉ）０．０１〜０．１０ｍｍ^２、（ｉｉｉ）０．１０〜０．２０ｍｍ^２、（ｉｖ）０．２０〜０．３０ｍｍ^２、（ｖ）０．３０〜０．４０ｍｍ^２、（ｖｉ）０．４０〜０．５０ｍｍ^２、（ｖｉｉ）０．５０〜０．６０ｍｍ^２、（ｖｉｉｉ）０．６０〜０．７０ｍｍ^２、（ｉｘ）０．７０〜０．８０ｍｍ^２、（ｘ）０．８０〜０．９０ｍｍ^２、（ｘｉ）０．９０〜１．００ｍｍ^２、（ｘｉｉ）１．００〜１．１０ｍｍ^２、（ｘｉｉｉ）１．１０〜１．２０ｍｍ^２、（ｘｉｖ）１．２０〜１．３０ｍｍ^２、（ｘｖ）１．３０〜１．４０ｍｍ^２、（ｘｖｉ）１．４０〜１．５０ｍｍ^２、（ｘｖｉｉ）１．５０〜１．６０ｍｍ^２、（ｘｖｉｉｉ）１．６０〜１．７０ｍｍ^２、（ｘｉｘ）１．７０〜１．８０ｍｍ^２、（ｘｘ）１．８０〜１．９０ｍｍ^２、（ｘｘｉ）１．９０〜２．００ｍｍ^２、（ｘｘｉｉ）２．００〜２．１０ｍｍ^２、（ｘｘｉｉｉ）２．１０〜２．２０ｍｍ^２、（ｘｘｉｖ）２．２０〜２．３０ｍｍ^２、（ｘｘｖ）２．３０〜２．４０ｍｍ^２、（ｘｘｖｉ）２．４０〜２．５０ｍｍ^２、（ｘｘｖｉｉ）２．５０〜２．６０ｍｍ^２、（ｘｘｖｉｉｉ）２．６０〜２．７０ｍｍ^２、（ｘｘｉｘ）２．７０〜２．８０ｍｍ^２、（ｘｘｘ）２．８０〜２．９０ｍｍ^２、（ｘｘｘｉ）２．９０〜３．００ｍｍ^２、（ｘｘｘｉｉ）３．００〜３．１０ｍｍ^２、（ｘｘｘｉｉｉ）３．１０〜３．２０ｍｍ^２、（ｘｘｘｉｖ）３．２０〜３．３０ｍｍ^２、（ｘｘｘｖ）３．３０〜３．４０ｍｍ^２、（ｘｘｘｖｉ）３．４０〜３．５０ｍｍ^２、（ｘｘｘｖｉｉ）３．５０〜３．６０ｍｍ^２、（ｘｘｘｖｉｉｉ）３．６０〜３．７０ｍｍ^２、（ｘｘｘｉｘ）３．７０〜３．８０ｍｍ^２、（ｘｌ）３．８０〜３．９０ｍｍ^２、及び（ｘｌｉ）３．９０〜４．００ｍｍ^２からなる群から選択された面積を有する。

イオン源は、好ましくは、１つ以上の加熱ガス流を１つ以上のネブライザの出口に供給するように配置及び適合される１つ以上のヒータをさらに備える。

一実施形態によれば、
（ｉ）１つ以上のヒータは、第１のキャピラリチューブを取り囲み、加熱ガス流を第１のキャピラリチューブの出口に供給するように配置及び適合され、及び／又は
（ｉｉ）１つ以上のヒータは、１つ以上の赤外線ヒータを含み、及び／又は
（ｉｉｉ）１つ以上のヒータは、１つ以上の燃焼ヒータを含む。

イオン源は、１つ以上のターゲットを直接及び／又は間接的に加熱するように配置及び適合される１つ以上の加熱装置をさらに備えてもよい。

１つ以上の加熱装置は、１つ以上のターゲットを加熱するために１つ以上のターゲットに当たる１つ以上のレーザビームを放出するように配置及び適合される１つ以上のレーザを備えてもよい。

一実施形態によれば、１つ以上のターゲットは、使用中に、（ｉ）−５〜−４ｋＶ、（ｉｉ）−４〜−３ｋＶ、（ｉｉｉ）−３〜−２ｋＶ、（ｉｖ）−２〜−１ｋＶ、（ｖ）−１０００〜−９００Ｖ、（ｖｉ）−９００〜−８００Ｖ、（ｖｉｉ）−８００〜−７００Ｖ、（ｖｉｉｉ）−７００〜−６００Ｖ、（ｉｘ）−６００〜−５００Ｖ、（ｘ）−５００〜−４００Ｖ、（ｘｉ）−４００〜−３００Ｖ、（ｘｉｉ）−３００〜−２００Ｖ、（ｘｉｉｉ）−２００〜−１００Ｖ、（ｘｉｖ）−１００〜−９０Ｖ、（ｘｖ）−９０〜−８０Ｖ、（ｘｖｉ）−８０〜−７０Ｖ、（ｘｖｉｉ）−７０〜−６０Ｖ、（ｘｖｉｉｉ）−６０〜−５０Ｖ、（ｘｉｘ）−５０〜−４０Ｖ、（ｘｘ）−４０〜−３０Ｖ、（ｘｘｉ）−３０〜−２０Ｖ、（ｘｘｉｉ）−２０〜−１０Ｖ、（ｘｘｉｉｉ）−１０〜０Ｖ、（ｘｘｉｖ）０〜１０Ｖ、（ｘｘｖ）１０〜２０Ｖ、（ｘｘｖｉ）２０〜３０Ｖ、（ｘｘｖｉｉ）３０〜４０Ｖ、（ｘｘｖｉｉｉ）４０〜５０Ｖ、（ｘｘｉｘ）５０〜６０Ｖ、（ｘｘｘ）６０〜７０Ｖ、（ｘｘｘｉ）７０〜８０Ｖ、（ｘｘｘｉｉ）８０〜９０Ｖ、（ｘｘｘｉｉｉ）９０〜１００Ｖ、（ｘｘｘｉｖ）１００〜２００Ｖ、（ｘｘｘｖ）２００〜３００Ｖ、（ｘｘｘｖｉ）３００〜４００Ｖ、（ｘｘｘｖｉｉ）４００〜５００Ｖ、（ｘｘｘｖｉｉｉ）５００〜６００Ｖ、（ｘｘｘｉｘ）６００〜７００Ｖ、（ｘｌ）７００〜８００Ｖ、（ｘｌｉ）８００〜９００Ｖ、（ｘｌｉｉ）９００〜１０００Ｖ、（ｘｌｉｉｉ）１〜２ｋＶ、（ｘｌｉｖ）２〜３ｋＶ、（ｘｌｖ）３〜４ｋＶ、及び（ｘｌｖｉ）４〜５ｋＶの電位に維持される。

一実施形態によれば、１つ以上のターゲットは、使用中に、イオン源を取り囲む筐体及び／又は質量分析計の第１の真空ステージにつながるイオン入口装置及び／又は１つ以上のネブライザの電位に対して、（ｉ）−５〜−４ｋＶ、（ｉｉ）−４〜−３ｋＶ、（ｉｉｉ）−３〜−２ｋＶ、（ｉｖ）−２〜−１ｋＶ、（ｖ）−１０００〜−９００Ｖ、（ｖｉ）−９００〜−８００Ｖ、（ｖｉｉ）−８００〜−７００Ｖ、（ｖｉｉｉ）−７００〜−６００Ｖ、（ｉｘ）−６００〜−５００Ｖ、（ｘ）−５００〜−４００Ｖ、（ｘｉ）−４００〜−３００Ｖ、（ｘｉｉ）−３００〜−２００Ｖ、（ｘｉｉｉ）−２００〜−１００Ｖ、（ｘｉｖ）−１００〜−９０Ｖ、（ｘｖ）−９０〜−８０Ｖ、（ｘｖｉ）−８０〜−７０Ｖ、（ｘｖｉｉ）−７０〜−６０Ｖ、（ｘｖｉｉｉ）−６０〜−５０Ｖ、（ｘｉｘ）−５０〜−４０Ｖ、（ｘｘ）−４０〜−３０Ｖ、（ｘｘｉ）−３０〜−２０Ｖ、（ｘｘｉｉ）−２０〜−１０Ｖ、（ｘｘｉｉｉ）−１０〜０Ｖ、（ｘｘｉｖ）０〜１０Ｖ、（ｘｘｖ）１０〜２０Ｖ、（ｘｘｖｉ）２０〜３０Ｖ、（ｘｘｖｉｉ）３０〜４０Ｖ、（ｘｘｖｉｉｉ）４０〜５０Ｖ、（ｘｘｉｘ）５０〜６０Ｖ、（ｘｘｘ）６０〜７０Ｖ、（ｘｘｘｉ）７０〜８０Ｖ、（ｘｘｘｉｉ）８０〜９０Ｖ、（ｘｘｘｉｉｉ）９０〜１００Ｖ、（ｘｘｘｉｖ）１００〜２００Ｖ、（ｘｘｘｖ）２００〜３００Ｖ、（ｘｘｘｖｉ）３００〜４００Ｖ、（ｘｘｘｖｉｉ）４００〜５００Ｖ、（ｘｘｘｖｉｉｉ）５００〜６００Ｖ、（ｘｘｘｉｘ）６００〜７００Ｖ、（ｘｌ）７００〜８００Ｖ、（ｘｌｉ）８００〜９００Ｖ、（ｘｌｉｉ）９００〜１０００Ｖ、（ｘｌｉｉｉ）１〜２ｋＶ、（ｘｌｉｖ）２〜３ｋＶ、（ｘｌｖ）３〜４ｋＶ、及び（ｘｌｖｉ）４〜５ｋＶの電位に維持される。

好ましい実施形態によれば、動作モードにおいて、１つ以上のターゲットが正電位に維持され、１つ以上のターゲットに衝突する液滴が複数の正に帯電したイオンを生成する。

別の好ましい実施形態によれば、動作モードにおいて、１つ以上のターゲットが負電位に維持され、１つ以上のターゲットに衝突する液滴が複数の負に帯電したイオンを生成する。

イオン源は、正弦波又は非正弦波ＡＣ又はＲＦ電圧を１つ以上のターゲットに印加するように配置及び適合される装置をさらに備えてもよい。

１つ以上のターゲットは、好ましくは、液滴の流れ及び／又は複数のイオンを質量分析計のイオン入口装置の方に偏向するように配置され又は他の方法で位置決めされる。

１つ以上のターゲットは、好ましくは、イオンがイオン入口装置の方向に偏向されるように質量分析計のイオン入口装置の上流に位置決めされる。

１つ以上のターゲットは、ステンレススチールターゲット、金属、金、非金属物質、半導体、カーバイドコーティングを有する金属又は他の物質、絶縁体、又はセラミックを含んでもよい。

１つ以上のターゲットは、１つ以上のネブライザからの液滴が複数のターゲット要素上にカスケードするように複数のターゲット要素を含んでもよく、及び／又はターゲットは、液滴が複数の視射角偏向によってイオン化されるように複数の衝突点を有するように配置される。

１つ以上のターゲットは、１つ以上のターゲットを越えて流れるガスが質量分析計のイオン入口装置の方に、質量分析計のイオン入口装置に平行に、質量分析計のイオン入口装置と直交して、又は質量分析計のイオン入口装置から離れる方に誘導又は偏向されるように空気力学的外形に形状設定されても又は空気力学的外形を有してもよい。

複数のイオンの少なくとも一部又は大部分は、使用中に１つ以上のターゲットを越えて流れるガスに同伴するように配置されてもよい。

一実施形態によれば、動作モードにおいて、１つ以上の参照又は校正物質ネブライザからの液滴が、１つ以上のターゲット上に誘導される。

一実施形態によれば、動作モードにおいて、１つ以上の分析物ネブライザからの液滴が、１つ以上のターゲット上に誘導される。

本発明の別の態様によれば、上述のイオン源を備える質量分析計が提供される。

質量分析計は、好ましくは、質量分析計の第１の真空ステージにつながるイオン入口装置をさらに備える。

イオン入口装置は、好ましくは、イオンオリフィス、イオン入口コーン、イオン入口キャピラリ、イオン入口加熱型キャピラリ、イオントンネル、イオン移動度分光計又は分離器、示差イオン移動度分光計、電界非対称イオン移動度分光計（「ＦＡＩＭＳ」）装置又は他のイオン入口を含む。

１つ以上のターゲットは、好ましくは、イオン入口装置から第１の方向に第１の距離Ｘ１に及びイオン入口装置から第２の方向に第２の距離Ｚ１に存在し、第２の方向が第１の方向と直交し、
（ｉ）Ｘ１は、（ｉ）０〜１ｍｍ、（ｉｉ）１〜２ｍｍ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ、（ｉｖ）３〜４ｍｍ、（ｖ）４〜５ｍｍ、（ｖｉ）５〜６ｍｍ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ、（ｉｘ）８〜９ｍｍ、（ｘ）９〜１０ｍｍ、及び（ｘｉ）＞１０ｍｍからなる群から選択され、及び／又は
（ｉｉ）Ｚ１は、（ｉ）０〜１ｍｍ、（ｉｉ）１〜２ｍｍ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ、（ｉｖ）３〜４ｍｍ、（ｖ）４〜５ｍｍ、（ｖｉ）５〜６ｍｍ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ、（ｉｘ）８〜９ｍｍ、（ｘ）９〜１０ｍｍ、及び（ｘｉ）＞１０ｍｍからなる群から選択される。

１つ以上のターゲットは、好ましくは、液滴の流れ及び／又は複数のイオンをイオン入口装置の方に偏向するように位置決めされる。

１つ以上のターゲットは、好ましくは、イオン入口装置の上流に位置決めされる。

１つ以上のターゲットは、好ましくは、（ｉ）１つ以上のロッドか、又は（ｉｉ）テーパコーンを有する１つ以上のピンかのいずれかを含む。

一実施形態によれば、１つ以上のターゲットは、１つ以上のプレート又は平坦なターゲットを含んでもよい。

液滴の流れは、好ましくは、１つ以上のロッド又は１つ以上のピンのテーパコーンに関して、（ｉ）１つ以上のロッド又はピンの中心線に直接か、又は（ｉｉ）イオン入口オリフィスの方に又はイオン入口オリフィスから離れる方に面する１つ以上のロッド又は１つ以上のピンのテーパコーンの側部かのいずれかに衝突するように配置される。

質量分析計は、１つ以上のネブライザと、１つ以上のターゲットと、イオン入口装置とを囲む筐体をさらに備えてもよい。

質量分析計は、１つ以上の偏向電極又はプッシャー電極をさらに備えてもよく、使用中に、質量分析計のイオン入口装置の方にイオンを偏向又は付勢するために１つ以上の偏向電極又はプッシャー電極に１つ以上のＤＣ電圧又はＤＣ電圧パルスが印加される。

本発明の一態様によれば、サンプルをイオン化する方法であって、
複数の分析物イオンを生成するべく液滴をイオン化するために主として液滴の流れを１つ以上のターゲットに衝突させること、
を含む、方法が提供される。

本発明の一態様によれば、上述のイオンをイオン化する方法を含む質量分析方法が提供される。

本発明の一態様によれば、質量分析計であって、
ターゲットと、
使用中に、ターゲットに衝突させられる主として液滴で形成される流れを放出し、かつ複数のイオンを生成するべく液滴をイオン化するように構成されるネブライザと、
を含むイオン源を備える質量分析計が提供される。

本発明の一態様によれば、イオン源であって、
ターゲットと、
使用中に、ターゲットに衝突させられる主として液滴で形成される流れを放出し、かつ複数のイオンを生成するべく液滴をイオン化するように構成されるネブライザと、
を備えるイオン源が提供される。

本発明の一態様によれば、質量分析方法であって、
主として液滴で形成される流れを生成し、液滴を１つ以上のターゲットに衝突させることによって複数のイオンを生成するべく液滴をイオン化することによって、サンプルをイオン化すること、
を含む、方法が提供される。

本発明の一態様によれば、主として液滴で形成される流れを生成することと、液滴を１つ以上のターゲットに衝突させることによって複数のイオンを生成するべく液滴をイオン化することとを含む、サンプルをイオン化する方法が提供される。

本発明の一態様によれば、脱溶媒装置であって、
１つ以上のネブライザ及び１つ以上のターゲット、
を備え、１つ以上のネブライザが、使用中に前記１つ以上のターゲットに衝突させられる主として液滴の流れを放出するように、かつ前記液滴に脱溶媒された気相分子及び／又は二次液滴を形成させるように、配置及び適合される、
装置が提供される。

本発明の一態様によれば、脱溶媒方法であって、
主として液滴の流れを１つ以上のターゲットに衝突させ、かつ液滴に脱溶媒された気相分子及び／又は二次液滴を形成させる、
方法が提供される。

本発明の一態様によれば、イオン源であって、
１つ以上のネブライザ及び１つ以上のターゲットと、
１つ以上のターゲットを振動させるように配置及び適合される振動装置と、
を備え、
１つ以上のネブライザが、使用中に１つ以上のターゲットに衝突させられる主として液滴の流れを放出するように、かつ複数のイオンを生成するべく液滴をイオン化するように、配置及び適合される、
イオン源が提供される。

振動源は、好ましくは、表面かく乱を通じて結果的に生じる二次液滴のサイズを減少させるために１つ以上のターゲットを振動させるように配置及び適合される。

振動源は、好ましくは圧電振動源を含む。

振動源は、好ましくは、１つ以上のターゲットを、（ｉ）＜１ｋＨｚ、（ｉｉ）１〜２ｋＨｚ、（ｉｉｉ）２〜３ｋＨｚ、（ｉｖ）３〜４ｋＨｚ、（ｖ）４〜５ｋＨｚ、（ｖｉ）５〜６ｋＨｚ、（ｖｉｉ）６〜７ｋＨｚ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｋＨｚ、（ｉｘ）８〜９ｋＨｚ、（ｘ）９〜１０ｋＨｚ、（ｘｉ）１０〜１１ｋＨｚ、（ｘｉｉ）１１〜１２ｋＨｚ、（ｘｉｉｉ）１２〜１３ｋＨｚ、（ｘｉｖ）１３〜１４ｋＨｚ、（ｘｖ）１４〜１５ｋＨｚ、（ｘｖｉ）１５〜１６ｋＨｚ、（ｘｖｉｉ）１６〜１７ｋＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）１７〜１８ｋＨｚ、（ｘｉｘ）１８〜１９ｋＨｚ、（ｘｘ）１９〜２０ｋＨｚ、及び（ｘｘｉ）＞２０ｋＨｚからなる群から選択された周波数ｆで振動させるように配置及び適合される。

本発明の一態様によれば、サンプルをイオン化する方法であって、
複数の分析物イオンを生成するべく液滴をイオン化するために主として液滴の流れを１つ以上のターゲットに衝突させることと、
１つ以上のターゲットを振動させることと、
を含む、方法が提供される。

本発明の一態様によれば、上述のイオンをイオン化する方法を含む質量分析方法が提供される。

本発明の一態様によれば、質量分析計であって、
ターゲットと、
ターゲットを振動させるように配置及び適合される振動装置と、
使用中に、ターゲットに衝突させられる主として液滴で形成される流れを放出し、かつ複数のイオンを生成するべく液滴をイオン化するように構成されるネブライザと、
を含むイオン源を備える質量分析計が提供される。

本発明の一態様によれば、イオン源であって、
ターゲットと、
ターゲットを振動させるように配置及び適合される振動装置と、
使用中に、ターゲットに衝突させられる主として液滴で形成される流れを放出し、かつ複数のイオンを生成するべく液滴をイオン化するように構成されるネブライザと、
を備えるイオン源が提供される。

本発明の一態様によれば、質量分析方法であって、
主として液滴で形成される流れを生成し、液滴を１つ以上のターゲットに衝突させることによって複数のイオンを生成するべく液滴をイオン化することによって、サンプルをイオン化することと、
１つ以上のターゲットを振動させることと、
を含む、方法が提供される。

本発明の一態様によれば、主として液滴で形成される流れを生成することと、液滴を１つ以上のターゲットに衝突させることによって複数のイオンを生成するべく液滴をイオン化することと、１つ以上のターゲットを振動させることとを含む、サンプルをイオン化する方法が提供される。

本発明の一態様によれば、脱溶媒装置であって、
１つ以上のネブライザ及び１つ以上のターゲットと、
１つ以上のターゲットを振動させるように配置及び適合される振動装置と、
を備え、１つ以上のネブライザが、使用中に１つ以上のターゲットに衝突させられる主として液滴の流れを放出するように、かつ液滴に脱溶媒された気相分子及び／又は二次液滴を形成させるように、配置及び適合される、
装置が提供される。

本発明の一態様によれば、脱溶媒方法であって、
主として液滴の流れを１つ以上のターゲットに衝突させ、かつ液滴に脱溶媒された気相分子及び／又は二次液滴を形成させることと、
１つ以上のターゲットを振動させることと、
を含む、方法が提供される。

本発明が、イオン源又はサンプルをイオン化する方法を超えて、液滴の流れを少なくとも部分的に脱溶媒する又はさらに脱溶媒するための装置及び方法を含むように拡張することは明白であろう。結果的に生じる気相分子及び／又は二次液滴は、その後、別個のイオン源によってイオン化されてもよい。

本発明の一態様によれば、
第１のキャピラリチューブを備え、かつ使用中に分析物液滴の流れを放出する出口を有するネブライザと、
ネブライザの出口から＜１０ｍｍに配置されるターゲットと、
を備える質量分析計であって、
或る時間にわたって溶離液を放出するように配置及び適合される液体クロマトグラフィ分離装置と、
溶離液をイオン化するように配置及び適合され、ネブライザを備えるイオン源と、
をさらに備え、使用中に、分析物液滴の流れが、ターゲットに衝突させられ、かつ複数の分析物イオンを生成するべく分析物をイオン化することを特徴とする、質量分析計が提供される。

対照的に、ＳＡＣＩイオン源のターゲットは、質量分析計のイオン入口オリフィスの下流に配置され、イオンは、イオン入口オリフィスの方にはね返される。

本発明の別の態様によれば、
第１のキャピラリチューブを備え、かつ分析物液滴の流れを放出する出口を有するネブライザを提供することと、
ターゲットをネブライザの出口から＜１０ｍｍに位置決めすることと、
を含む、質量分析方法であって、
或る時間にわたって溶離液を放出する液体クロマトグラフィ分離装置を提供することと、
分析物液滴の流れをターゲットに衝突させ、かつ複数の分析物イオンを生成するべく分析物をイオン化することによって、溶離液をイオン化することと、
をさらに含む、方法が提供される。

前述のように、ＳＡＣＩイオン源のスプレーポイントは、スプレーポイントとターゲットプレートとの間の通常の距離がおよそ７０ｍｍであるように、加熱ネブライザプローブ内にある。対照的に、好ましいインパクタイオン源では、スプレーポイントは内側キャピラリチューブの先端に存在し、スプレーポイントとターゲットとの間の距離は＜１０ｍｍであってもよい。

ＳＡＣＩイオン源は蒸気流を放出し、ターゲットへの蒸気の衝突速度は、比較的低く、およそ４ｍ／ｓであることが当業者によって理解されるであろう。対照的に、好ましい実施形態に係るインパクタイオン源は、蒸気流を放出しないが、代わりに高密度の液滴流れを放出する。さらに、ターゲットへの液滴流の衝突速度は、比較的高く、およそ１００ｍ／ｓである。

したがって、本発明に係るイオン源が公知のＳＡＣＩイオン源とは全く別のものであることが明白であろう。

好ましい実施形態によれば、液体流は、好ましくは、噴霧器又はネブライザチップでの高い電位差の支援なしに高速ガスの同軸の流れを介して霧化されたスプレーに変換される。比較できる寸法又は液滴流への衝突域を有するマイクロターゲットは、好ましくは、衝突域を画定し、かつスプレーを質量分析計のイオン入口オリフィスの方に部分的に偏向するために、噴霧器チップの近傍（例えば＜５ｍｍ）に位置決めされる。結果的に生じるイオン及び帯電した液滴が、質量分析計の第１の真空ステージによってサンプリングされる。

好ましい実施形態によれば、ターゲットは、好ましくはステンレススチールターゲットを含む。しかしながら、ターゲットが他の金属物質（例えば金）及び非金属物質を含んでもよい他の実施形態が考えられる。例えば、ターゲットが半導体、カーバイドコーティングを有する金属又は他の物質、絶縁体、又はセラミックを含む実施形態が考えられる。

別の実施形態によれば、ターゲットは、ネブライザからの液滴が複数のターゲットプレート又はターゲット要素上にカスケードするように複数のプレート又はターゲット要素を含んでもよい。この実施形態によれば、好ましくは、複数の衝突点が存在し、液滴が複数の視射角偏向によってイオン化される。

ＡＰＩ源の観点から、帯電したイオン化表面としても役立つクローズカップルドインパクタの組み合わせは、敏感なマルチモードイオン化源の基礎を提供する。スプレーチップ及びマイクロターゲットは、好ましくは、視射角衝突幾何学的形状の近傍に構成され、公知の広面積ＳＡＣＩイオン源と比べたときに結果的にターゲットでのスプレーフラックスの増加と著しく少ないビーム発散又は反射分散をもたらす。好ましい実施形態は、したがって高感度ＡＰＩ源を提供する。

好ましい実施形態は、ハードウェアを切り換える又はパラメータを調整する必要なしに、高極性分析物及び低極性分析物を高効率で有利にイオン化することができる、マルチモードイオン源を含む。

１つ以上のターゲットに衝突する液滴は、好ましくは変化しない。

本発明に係るイオン源及びイオンをイオン化する方法は、公知のＳＡＣＩイオン源に比べて特に有利であることが明白であろう。

本発明の種々の実施形態が、単に例証する目的で与えられる他の配置と共に、単なる例として付属の図面を参照しながらここで説明される。

本発明の好ましい実施形態に係るインパクタスプレーＡＰＩイオン源を示す図である。 図２（ａ）は、ネブライザが省略された状態の本発明の好ましい実施形態に係るターゲット及び質量分析計の第１の真空ステージの平面図である。図２（ｂ）は、本発明の好ましい実施形態に係るネブライザ又は噴霧器チップ、ターゲット、及び質量分析計の第１の真空ステージの側面図である。 コロナ放電ピンを有する従来のＡＰＣＩイオン源を示す図である。 従来のエレクトロスプレーイオン源、従来のＡＰＣＩイオン源、及び好ましい実施形態に係るインパクタイオン源を用いて測定される５つのテスト分析物の相対強度を示す図である。 本発明の好ましい実施形態に係るイオン信号に対するターゲット電位の影響を示す図である。 図６（ａ）は、２．２ｋＶのターゲット電位を有する本発明の好ましい実施形態に係るインパクタスプレーイオン源から得られるマススペクトルを示す図である。図６（ｂ）は、０Ｖのターゲット電位を有する本発明の一実施形態に係るインパクタスプレー源から得られるマススペクトルを示す図である。図６（ｃ）は、４ｋＶの最適化されたキャピラリ電位を有する従来のエレクトロスプレーイオン源で得られるマススペクトルを示す図である。 公知の表面活性化化学イオン化イオン源を示す図である。 従来のＳＡＣＩイオン源及び好ましい実施形態に係るインパクタイオン源スプレーで得られる相対強度の比較を示す図である。 好ましいネブライザから放出される液滴の位相ドップラー流速計分析から得られるデータを示す図である。 本発明の一実施形態に係る空気圧ネブライザに関するデータレート及びＳＡＣＩイオン源などで用いられる加熱ネブライザからのデータレートの半径方向の分布の比較を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るインパクタスプレーＡＰＩイオン源の一般的なレイアウトの概略図を示す。分析物を含有する液体の流れが、ネブライザ又は噴霧器１に入るように配置され、液体キャピラリチューブ３を介して噴霧器チップ２に送達される。液体キャピラリチューブ３は、好ましくは、高速ガスの流れを液体キャピラリチューブ３の出口に送達するべく好ましくはガス入口５を含む第２のキャピラリ４によって取り囲まれる。一実施形態によれば、液体キャピラリチューブ３の内径は１３０μｍであり、液体キャピラリチューブ３の外径は２７０μｍである。第２の（ガス）キャピラリチューブ４の内径は、好ましくは３３０μｍである。この配置は、通常直径１０〜２０μｍの、噴霧器チップから至近距離で１００ｍ／ｓを上回る速度を有する液滴を含有する霧化スプレーをもたらす。

結果的に生じる液滴は、好ましくは、第２のガス入口７を介して同軸ヒータ６に入るさらなるガスの流れによって加熱される。ネブライザ又は噴霧器１は、噴霧器チップとイオン入口オリフィス９との間の水平距離を変えるべくスイングすることができるように質量分析計のイオン入口コーン８の右側にヒンジ式に取り付けられてもよい。プローブはまた、噴霧器チップとイオン入口オリフィス９との間の垂直距離も変えることができるように構成されてもよい。好ましくは液体キャピラリチューブ３の寸法と類似の寸法を有するターゲット１０が、噴霧器チップとイオン入口オリフィス９との間に置かれる。ターゲット１０は、好ましくは、マイクロアジャスタステージを介してｘ方向及びｙ方向に（水平面内で）操作することができ、好ましくは、ソース筐体１１及びイオン入口オリフィス９に対して０〜５ｋＶの電位に保たれる。イオン入口コーン８は、好ましくはガス入口１３を介して入る低流量の窒素ガスでフラッシュされる金属コーンガスハウジング１２によって取り囲まれる。ソース筐体に入るすべてのガスは、好ましくは、ソース筐体排気部１４又は質量分析計の第１の真空ステージ１５によってポンプされるイオン入口オリフィス９を介して出ていく。以下でより詳細に説明されるように、ターゲット１０は、好ましくは圧電振動源によって振動させられる。

図２（ａ）は、ネブライザ又は噴霧器１が省略された状態の本発明の実施形態の概略的な平面図を示す。ターゲット１０は、質量分析計の第１の真空ステージ１５に隣接して存在する。一実施形態によれば、ターゲット１０は、好ましくは５ｍｍの距離にわたる直線テーパ区域を組み込む直径０．８ｍｍのステンレススチールピンを含んでもよい。ピンは、好ましくは、イオン入口オリフィス９から５ｍｍの水平距離Ｘ１に位置決めされる。ピン１０は、好ましくは、プローブ軸とターゲット１０との間の衝突点が図２（ｂ）に示すようにイオン入口オリフィス９に面するテーパコーンの側部上にあるように位置決めされる。この位置は、結果的に図２（ｂ）の概略的な端面図に矢印付きの線１６として示される最適化された視射入射角をもたらす。図２（ｂ）はまた、好ましい実施形態に係るネブライザ又はプローブ２及びターゲット１０の相対垂直位置、すなわちＺ１＝９ｍｍ及びＺ２＝１．５ｍｍを示す。ネブライザ又は噴霧器２は、好ましくは０Ｖに維持され、ターゲット１０は、好ましくは２．２ｋＶに保たれ、イオン入口コーンは、好ましくは１００Ｖに保たれ、コーンガスハウジングは、好ましくは１００Ｖに保たれ、ヒータ組立体及びソース筐体は、好ましくは接地電位に保たれる。窒素ネブライザガスは、好ましくは７バールに加圧され、窒素ヒータガスの流れは、好ましくは１２００Ｌ／ｈｒを送達するように加圧され、窒素コーンガスの流れは、好ましくは１５０Ｌ／ｈｒを送達するように加圧される。

好ましいインパクタスプレー源、従来のＥＳＩイオン源、及び従来のＡＰＣＩイオン源の相対感度をテストするために一連のテストを行った。

従来のＥＳＩイオン源は、ターゲット１０を除去し、２．５ｋＶの電位を噴霧器チップに直接印加することによって構築された。すべての他の電位及びガスの流れは上記のように維持された。

ＡＰＣＩイオン源は、ネブライザ又は噴霧器２を、市販のＡＰＣＩイオン源で用いられる図３に示すような従来の加熱ネブライザプローブ１７に置き換え、コロナ放電ピン１８を追加することによって構築された。コロナ放電ピン１８の先端は、図３に示すように距離Ｘ＝７ｍｍ及びＺ＝５．５ｍｍに存在した。ＡＰＣＩイオン源のプローブは５５０℃で作動され、ヒータガスは５００Ｌ／ｈｒの流量で加熱されず、コロナ放電ピン１８は５μＡの電流に設定された。すべての他の設定は上述の通りであった。

７０／３０アセトニトリル／水からなり、スルファジメトキシン（１０ｐｇ／μＬ）、ベラパミル（１０ｐｇ／μＬ）、エリスロマイシン（１０ｐｇ／μＬ）、コレステロール（１０ｎｇ／μＬ）、及びシクロスポリン（１００ｐｇ／μＬ）を含有するテスト溶液を調製した。テスト溶液を、１５μＬ／分の流量で７０／３０アセトニトリル／水の０．６ｍＬ／分のキャリア液体の流れの中に注入し、これを次に、３つの異なるＡＰＩイオン源によってサンプリングした。

図４は、従来のエレクトロスプレーイオン源、従来のＡＰＣＩイオン源、及び好ましい実施形態に係るインパクタイオン源で５つのテスト分析物に関して得られる相対信号強度を示す。各分析物に関して、プロトン化された分子（［Ｍ＋Ｈ］^＋）に関する信号強度を監視した。しかしながら、好ましいインパクタスプレーでの信号飽和に起因して、コレステロール信号は、［Ｍ＋Ｈ］^＋イオンの炭素−１３同位体で測定された。この図から、ＡＰＣＩイオン源はＥＳＩイオン源を上回るいくつかの利点（例えばコレステロールなどの非極性分析物に関して）を有するが、ＥＳＩは、これらの２つの技術では概してより敏感であることは明らかである。好ましいインパクタスプレー源が、すべての化合物タイプに関してＥＳＩイオン源か又はＡＰＣＩイオン源かのいずれかよりも著しく高い信号強度を生み出すことも明らかである。

ＳＡＣＩイオン化技術を使用するＡＰＩイオン源では、広面積ターゲットが、イオン信号を最適化するべく高い電位に維持される。図５は、好ましいインパクタスプレー源に関する結果的に生じるイオン信号に対するターゲット電位の変化の影響を示し、この場合、同じテスト混合物が、２．２ｋＶのターゲット電位、その後０ｋＶのターゲット電位で分析された。ＳＡＣＩとは対照的に、高いターゲット電位は、有利ではあるが、イオン化プロセスに必須ではないことは明らかである。それに対して、広面積ＳＡＣＩ源は、同じ実験条件下でイオン信号の＞９０％を失うことになる（データは図示せず）。

必須ではないが、高いターゲット電位は、それでもなお有利であり、マススペクトルデータの定性的な態様を改善するという結果を有する。これを例証するために、図６（ａ）は、２．２ｋＶのターゲット電位を有する好ましい実施形態に係るインパクタイオン源から得られるマススペクトルを示し、図６（ｂ）は、０Ｖのターゲット電位を有する一実施形態に係るインパクタイオン源から得られるマススペクトルを示し、図６（ｃ）は、４ｋＶの最適化されたキャピラリ電位を有する従来のエレクトロスプレー源で得られるマススペクトルを示す。好ましい実施形態に係るイオン源を用いて得られた図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されたマススペクトルは、ＥＳＩよりも多くの分析物イオンを生じるが、意義深いことに、高いターゲット電位はまた、プロトン化された分子（［Ｍ＋Ｈ］^＋）が図６（ａ）に示されたマススペクトルに関してのみベースピークであるようにイオン付加体の生成（［Ｍ＋Ｎａ］^＋及び［Ｍ＋Ｋ］^＋）への感受性を低下させることが示される。

好ましい実施形態に係るインパクタイオン源の感度をＳＡＣＩ型イオン化源の感度と比較するために実験を行った。図７は、使用したＳＡＣＩイオン源の概略図を示す。ＳＡＣＩイオン源は、インパクタピンターゲット１０を、厚さ０．１５ｍｍのおよそ３０ｍｍ×１５ｍｍの寸法の長方形スズシート１９に置き換えることによって構築された。シートターゲット１９は、水平に対しておよそ３０°の角度をなし、ネブライザ又はプローブ２の軸線とターゲット１９との交点がＸ＝４ｍｍ及びＺ＝４ｍｍであるように位置決めされた。ＳＡＣＩイオン源は、０Ｖのネブライザ又は噴霧器電位及び１ｋＶのターゲット電位で最適化された。すべての他のガスの流れ及び電圧は、好ましいインパクタスプレー源に関して説明されたのと同様であった。

図８は、ＳＡＣＩイオン源及び好ましい実施形態に係るインパクタイオン源で得られる相対信号強度を比較する。好ましいインパクタスプレーイオン源は、通常、広面積ＳＡＣＩイオン源よりも５〜１０倍敏感であることが観察される。

液体キャピラリチューブ３の穴の中に中央ワイヤを入れることによって好ましいインパクタイオン源の性能がさらに改善され得るさらなる実施形態が考えられる。ビデオ写真は、ターゲットが液滴フラックス密度をさらに増加させる焦点に配置され得るように中央ワイヤが液滴流を集束することを示した。焦点の位置は、好ましい実施形態で用いられる噴霧器チップ／ターゲット距離（１〜２ｍｍ）に匹敵する。

上述のように、ＳＡＣＩイオン源は、液体流を蒸気流に変換し、これは次に、広面積ターゲットに当たる。ＳＡＣＩでの実験（Ｃｒｉｓｔｏｎｉ他、Ｊ．Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．、２００５、４０、１５５０）は、気相の中性分析物分子と広面積ターゲットのプロトンリッチ表面との相互作用の結果としてイオン化が起こることを示した。さらに、イオン化効率と１〜４ｃｍ２の範囲内のターゲット面積との間に直線関係が存在する。

ＳＡＣＩとは対照的に、好ましいイオン源は、二次液滴、気相中性分析物分子、及びイオンからなる二次流を結果的に生じる液体液滴の高速流を遮るために、流線型のターゲットを用いる。

本発明の一実施形態に係る空気圧ネブライザをさらに研究した。ネブライザは、内径１２７μｍ及び外径２３０μｍの内側液体キャピラリを含んでいた。内側液体キャピラリは、７バールに加圧された内径３３０μｍのガスキャピラリによって取り囲まれていた。

図９は、９０％水／１０％メタノールからなる１ｍＬ／分の液体の流れ及び窒素ネブライザガスに関する好ましいネブライザの位相ドップラー流速計（「ＰＤＡ」）分析から得られる典型的なデータを示す。

好ましい実施形態に係る通常のネブライザ／ターゲット距離に等しいスプレーポイントから５ｍｍの軸方向距離でのスプレー（プローブ軸＝０）にわたって半径方向にＰＤＡサンプリングポイントを走査した。図９は、ネブライザが、通常、１００ｍｓ^−１を超える平均軸方向速度を有する１３〜２０μｍの範囲内のザウタ平均粒径（ｄ_３２）の液体液滴を生じることを示す。

図９はまた、非常に高速の液滴が良好に平行化され、通常、プローブ軸から半径１ｍｍ以内に限定されることを示す。

図１０の上側の線は、好ましい空気圧ネブライザ及び上述の実験条件に関するデータレートＮ／Ｔ（単位時間あたりの有効サンプル数）の半径方向の分布を示す。この対数プロットは、全液滴量の２／３以上がプローブ軸から半径１ｍｍに限定されている状態でスプレーが良好に平行化されることを実証する。図１０の下側の線は、従来のＳＡＣＩ源で用いられるような加熱ネブライザからの対応するＮ／Ｔ分布を示す。加熱ネブライザは、直径４ｍｍの穴を有する長さ９０ｍｍの円筒形チューブ（チューブ温度＝６００℃）の中にスプレーする空気圧ネブライザからなる。このネブライザに関するＮ／Ｔデータは、加熱チューブの出口端から７ｍｍの軸方向距離で得られた。加熱ネブライザからの僅かに検出された液滴に関するＮ／Ｔ（ｄ_３２は通常１４μｍであり、データは図示せず）は、好ましい実施形態に係る空気圧ネブライザから得られるものよりも通常３桁低い大きさであることに注目することが重要である。これは、圧倒的な量の液体がＳＡＣＩ型の加熱ネブライザ内で気化され、結果的に非常に低密度の残存液滴を含有する蒸気の流れを生じるという事実に起因する。

したがって、公知のＳＡＣＩイオン源は、主として蒸気の流れを放出するネブライザを備えるものとして解釈されるべきであり、したがって、ＳＡＣＩイオン源は、本発明の範囲内に入らないものとして理解されるべきである。

図９及び図１０で提示されるデータを参照すると、好ましい実施形態に係るイオン源の物理的モデルは、ソースヒータによって間接的に加熱されるターゲットに対する高速液体液滴の衝突によって支配されるとみなすことができる。こうした衝突の影響が二次液滴の生成を引き起こし、この場合、液滴の崩壊する性質は、次式によって与えられるウェーバー数Ｗ_ｅによって決定される。
Ｗ_ｅ＝ρＵ^２ｄ／σ （１）
式中、ρは液滴の密度であり、Ｕは液滴の速度であり、ｄは液滴の直径であり、σは液滴の表面張力である。

水の液滴が４０℃であり、窒素ガス環境が１００℃であり、ｄ＝１８μｍ、及びＵ＝５０ｍｓ^−１であるとみなされる場合、好ましい実施形態に係る液滴に関してＷ_ｅ＝６４０の値が得られる。２６０〜４００℃の温度にわたって加熱されるスチールターゲットに対する衝突に関して、５０〜７５０の範囲内のＷ_ｅで、再霧化される水の液滴の数が直線的に増加することが（文献に）示されている。Ｗ_ｅ＝７５０で、単一の液滴が通常４０個の二次液滴を生じた。

したがって、インパクタターゲットが著しい液滴の崩壊をもたらして、帯電した液滴、中性分析物分子、イオン、及びクラスタからなる二次流を生じることが分かる。

システムの衝突効率は、ストークス数Ｓ_ｋによって大いに支配されることになり、
Ｓ_ｋ＝ρｄ^２Ｕ／１８μａ （２）
式中、ρは液滴の密度であり、ｄは液滴の直径であり、Ｕは液滴の速度であり、μはガスの粘度であり、ａはターゲットの特徴的な寸法である。

衝突効率は、Ｓ_ｋの増加に伴い増加し、したがって、高い速度を有する大きい液滴及び小さいターゲット直径が好ましい。したがって、上述の好ましいインパクタスプレー条件に関して、Ｓ_ｋは、通常３０の値を有することが予想される場合がある。

Ｓ_ｋ＞＞１のとき、液滴は、流れの流線から逸脱し、ターゲットに衝突する可能性が高い。対照的に、ターゲット寸法が１桁増加し、速度が１桁減少する場合（すなわちＳＡＣＩと類似の条件）、Ｓ_ｋの値が０．３に低下し、このポイントで、液滴は、ターゲットの周りのガスの流れに従う可能性がより高い。衝突効率はまた、レイノルズ数の減少に伴い増加することが知られており、好ましい実施形態に係るインパクタスプレーのターゲットの流線型の性質がさらに好ましいであろう。

二次流の形状は、ガスの流れの動力学、特に、次式によって与えられるレイノルズ数（Ｒ_ｅ）によって支配されることになる。
Ｒ_ｅ＝ρｖＬ／μ （３）
式中、ρはガスの密度であり、ｖはガスの速度であり、μはガスの粘度であり、Ｌはターゲットの有効寸法である。

インパクタターゲットの直径１ｍｍ、ガスの速度５０ｍｓ^−１、及び窒素ガス１００℃で、Ｒ_ｅ＝３０００の値が得られる。

２０００〜３０００の範囲内のレイノルズ数は、一般に、層流から乱流への遷移領域に対応する。したがって、ターゲットからの後流はいくらかの乱流及び渦特徴を含むことが予想される。しかしながら、イオン入口コーンでのイオン又は液滴のサンプリングを妨げることもある激しい乱流は予想されない。

好ましいイオン源は、衝突域をロッド状のターゲットの一方の側部から他方の側部に移動するべくネブライザを揺動させることによって調整することができる。この結果、後流への変化が生じ、これは二次液滴流の強い照度によって視覚的に観察することができる。したがって、集中衝突域及び非対称のターゲット断面で類似のソース最適化を達成することもできる他の実施形態、例えば航空機の翼（の外形）も考えられる。

特に好ましい実施形態によれば、ＡＰＩ／ＥＳＩ又はＡＰＣＩイオン源と類似の結果を有する好ましくは化合物をイオン化するのに用いられる上述の表面イオン化インパクタバー又はターゲットは、バー又はターゲットを振動させるべく圧電振動装置を用いることによってさらに強化される場合がある。表面イオン化が起こるバー又はターゲットの振動は、二次液滴のサイズの減少と、溶媒の蒸発速度の増加を支援し、これにより、信号応答を支援する。

好ましい実施形態によれば、インパクタバー又はターゲットは、ＡＰＩ／ＥＳＩソース筐体内に存在する。この構成では、キャピラリは、好ましくは接地され、電位は、好ましくは、インパクタバー又はターゲットに及びサンプルコーン入口構造体に印加される。実験は、このＡＰＩ源構成が、ＡＰＩ／ＥＳＩ技術とＡＰＣＩ技術との両方によって包含される化合物イオン化の適用のための条件を提供することを示した。インパクタスプレーとＡＰＩ／ＥＳＩとの一体化は、分析のための質量分析計への導入に関する非極性気相イオン、高極性気相イオン、単一に帯電した気相イオン、及び／又は多重に帯電した気相イオンの同時発生の可能性をもたらす。イオン化プロセス及び流れの動力学は、しかしながら、異なる場合があり、これは、結果的により大きい寸法の液滴の生成をもたらすことがある。インパクタバー又はターゲットに適用される圧電振動の使用は、結果的に生じる二次液滴の減少を支援するという点で特に有利である。

空気圧で支援される霧化での液滴生産機構は、自明ではなく、境界条件が既知の特定のモデルによって概算することはできないことが当業者によって理解されるであろう。液滴生産のみを担当すると思われる単一のプロセスは存在せず、生じる最初のスプレーは、二次フラグメンテーションによって、並びに再結合及び合体によって迅速に変更される。インパクタバー又はターゲットに適用される圧電振動の使用は、好ましくは、表面かく乱を通じて結果的に生じる二次液滴の減少を支援する。

上述の好ましい実施形態は、特にＭＳ源技術への適用可能性を有し、ＭＳ ＡＰＩ源組立体及び他のイオン源内で用いられてもよい。

本発明が好ましい実施形態を参照して説明されているが、添付の請求項によって定義される場合の本発明の範囲から逸脱することなく形態及び細部に種々の変化を加えてもよいことが当業者には明らかであろう。

Claims (15)

1. イオン源であって、
   １つ以上のネブライザ及び１つ以上のターゲットと、
   前記１つ以上のターゲットを振動させるように配置及び適合される振動装置と、
   を備え、
   前記１つ以上のネブライザは、使用中に前記１つ以上のターゲットに衝突させられる主として液滴の流れを放出するように、かつ複数のイオンを生成するべく前記液滴をイオン化するように、配置及び適合され、
   前記振動装置が、前記１つ以上のターゲットを、（ｉ）＜１ｋＨｚ、（ｉｉ）１〜２ｋＨｚ、（ｉｉｉ）２〜３ｋＨｚ、（ｉｖ）３〜４ｋＨｚ、（ｖ）４〜５ｋＨｚ、（ｖｉ）５〜６ｋＨｚ、（ｖｉｉ）６〜７ｋＨｚ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｋＨｚ、（ｉｘ）８〜９ｋＨｚ、（ｘ）９〜１０ｋＨｚ、（ｘｉ）１０〜１１ｋＨｚ、（ｘｉｉ）１１〜１２ｋＨｚ、（ｘｉｉｉ）１２〜１３ｋＨｚ、（ｘｉｖ）１３〜１４ｋＨｚ、（ｘｖ）１４〜１５ｋＨｚ、（ｘｖｉ）１５〜１６ｋＨｚ、（ｘｖｉｉ）１６〜１７ｋＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）１７〜１８ｋＨｚ、（ｘｉｘ）１８〜１９ｋＨｚ、及び（ｘｘ）１９〜２０ｋＨｚからなる群から選択された周波数ｆで振動させるように配置及び適合される、
   イオン源。
2. 前記振動装置が、表面かく乱を通じて結果的に生じる二次液滴のサイズを減少させるために前記１つ以上のターゲットを振動させるように配置及び適合される、請求項１に記載のイオン源。
3. 前記振動装置が圧電振動源を含む、請求項１又は請求項２に記載のイオン源。
4. 前記液滴が分析物液滴を含み、前記複数のイオンが分析物イオンを含む、又は、
   前記液滴が試薬液滴を含み、前記複数のイオンが試薬イオンを含む、
   請求項１〜３のいずれかに記載のイオン源。
5. 前記１つ以上のターゲットが、１つ以上の液体分析物、固体分析物、又はゼラチン状の分析物で被覆され、前記１つ以上の分析物が、複数の分析物イオンを生成するべくイオン化される、及び／又は、
   前記１つ以上のターゲットが１つ以上の分析物から形成され、前記１つ以上の分析物が複数の分析物イオンを生成するべくイオン化される、
   請求項１〜４のいずれかに記載のイオン源。
6. 前記イオン源が大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源を含む、
   請求項１〜５のいずれかに記載のイオン源。
7. １つ以上の加熱ガス流を前記１つ以上のネブライザの出口に供給するように配置及び適合される１つ以上のヒータをさらに備える、
   請求項１〜６のいずれかに記載のイオン源。
8. 前記１つ以上のターゲットを直接及び／又は間接的に加熱するように配置及び適合される１つ以上の加熱装置をさらに備える、
   請求項１〜７のいずれかに記載のイオン源。
9. 動作モードにおいて、前記１つ以上のターゲットが正電位に維持され、前記１つ以上のターゲットに衝突する前記液滴が複数の正に帯電したイオンを生成する、
   請求項１〜８のいずれかに記載のイオン源。
10. 前記１つ以上のターゲットが、ステンレススチールターゲット、金属、金、非金属物質、半導体、カーバイドコーティングを有する金属又は他の物質、絶縁体、又はセラミックを含む、
    請求項１〜９のいずれかに記載のイオン源。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載のイオン源を備える質量分析計。
12. サンプルをイオン化する方法であって、
    複数の分析物イオンを生成するべく液滴をイオン化するために主として液滴の流れを１つ以上のターゲットに衝突させることと、
    前記１つ以上のターゲットを、（ｉ）＜１ｋＨｚ、（ｉｉ）１〜２ｋＨｚ、（ｉｉｉ）２〜３ｋＨｚ、（ｉｖ）３〜４ｋＨｚ、（ｖ）４〜５ｋＨｚ、（ｖｉ）５〜６ｋＨｚ、（ｖｉｉ）６〜７ｋＨｚ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｋＨｚ、（ｉｘ）８〜９ｋＨｚ、（ｘ）９〜１０ｋＨｚ、（ｘｉ）１０〜１１ｋＨｚ、（ｘｉｉ）１１〜１２ｋＨｚ、（ｘｉｉｉ）１２〜１３ｋＨｚ、（ｘｉｖ）１３〜１４ｋＨｚ、（ｘｖ）１４〜１５ｋＨｚ、（ｘｖｉ）１５〜１６ｋＨｚ、（ｘｖｉｉ）１６〜１７ｋＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）１７〜１８ｋＨｚ、（ｘｉｘ）１８〜１９ｋＨｚ、及び（ｘｘ）１９〜２０ｋＨｚからなる群から選択された周波数ｆで振動させることと、を含む、方法。
13. 請求項１２に記載のイオンをイオン化する方法を含む質量分析方法。
14. 脱溶媒装置であって、
    １つ以上のネブライザ及び１つ以上のターゲットと、
    前記１つ以上のターゲットを振動させるように配置及び適合される振動装置と、
    を備え、
    前記１つ以上のネブライザは、使用中に前記１つ以上のターゲットに衝突させられる主として液滴の流れを放出するように、かつ前記液滴に脱溶媒された気相分子及び／又は二次液滴を形成させるように、配置及び適合され、
    前記振動装置が、前記１つ以上のターゲットを、（ｉ）＜１ｋＨｚ、（ｉｉ）１〜２ｋＨｚ、（ｉｉｉ）２〜３ｋＨｚ、（ｉｖ）３〜４ｋＨｚ、（ｖ）４〜５ｋＨｚ、（ｖｉ）５〜６ｋＨｚ、（ｖｉｉ）６〜７ｋＨｚ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｋＨｚ、（ｉｘ）８〜９ｋＨｚ、（ｘ）９〜１０ｋＨｚ、（ｘｉ）１０〜１１ｋＨｚ、（ｘｉｉ）１１〜１２ｋＨｚ、（ｘｉｉｉ）１２〜１３ｋＨｚ、（ｘｉｖ）１３〜１４ｋＨｚ、（ｘｖ）１４〜１５ｋＨｚ、（ｘｖｉ）１５〜１６ｋＨｚ、（ｘｖｉｉ）１６〜１７ｋＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）１７〜１８ｋＨｚ、（ｘｉｘ）１８〜１９ｋＨｚ、及び（ｘｘ）１９〜２０ｋＨｚからなる群から選択された周波数ｆで振動させるように配置及び適合される、
    脱溶媒装置。
15. 脱溶媒方法であって、
    主として液滴の流れを１つ以上のターゲットに衝突させ、かつ前記液滴に脱溶媒された気相分子及び／又は二次液滴を形成させることと、
    前記１つ以上のターゲットを、（ｉ）＜１ｋＨｚ、（ｉｉ）１〜２ｋＨｚ、（ｉｉｉ）２〜３ｋＨｚ、（ｉｖ）３〜４ｋＨｚ、（ｖ）４〜５ｋＨｚ、（ｖｉ）５〜６ｋＨｚ、（ｖｉｉ）６〜７ｋＨｚ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｋＨｚ、（ｉｘ）８〜９ｋＨｚ、（ｘ）９〜１０ｋＨｚ、（ｘｉ）１０〜１１ｋＨｚ、（ｘｉｉ）１１〜１２ｋＨｚ、（ｘｉｉｉ）１２〜１３ｋＨｚ、（ｘｉｖ）１３〜１４ｋＨｚ、（ｘｖ）１４〜１５ｋＨｚ、（ｘｖｉ）１５〜１６ｋＨｚ、（ｘｖｉｉ）１６〜１７ｋＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）１７〜１８ｋＨｚ、（ｘｉｘ）１８〜１９ｋＨｚ、及び（ｘｘ）１９〜２０ｋＨｚからなる群から選択された周波数ｆで振動させることと、を含む、方法。

Images