JP6061298B2 - Sample analyzer - Google Patents

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Description

本発明は、生体組織等の試料を分析する試料分析装置に関する。   The present invention relates to a sample analyzer for analyzing a sample such as a living tissue.

この種の分野の技術として、例えば特許文献1に記載の試料分析装置がある。この従来の試料分析装置は、例えば手術中の病理学的組織の同定を目的とする装置である。この装置は、例えば電気メスやレーザメスで患部を切開したときに生じるイオンを含む組織の蒸気を、流体ポンプに接続されたポリエチレンテフロンチューブで吸引し、質量分析装置のキャピラリ入口まで搬送する。質量分析装置は、組織の蒸気についての質量スペクトルに基づいて組織の同定をリアルタイムで行っており、例えば外科手術中にリン脂質の質量スペクトルのデータからガン細胞と正常な細胞との同定を1秒程度で実施することにより、切除すべき部位の判断の指標が迅速に提供される。   As a technique in this type of field, for example, there is a sample analyzer described in Patent Document 1. This conventional sample analyzer is an apparatus for the purpose of identifying a pathological tissue during surgery, for example. In this apparatus, for example, tissue vapor containing ions generated when an affected part is incised with an electric knife or a laser knife is sucked with a polyethylene Teflon tube connected to a fluid pump and conveyed to the capillary inlet of the mass spectrometer. The mass spectrometer performs tissue identification based on the mass spectrum of the tissue vapor in real time. For example, during surgery, the identification of cancer cells and normal cells is performed for 1 second from the data of the phospholipid mass spectrum. By implementing to the extent, an index for determining the site to be excised can be quickly provided.

国際公開WO2010/136887号パンフレットInternational Publication WO2010 / 136887 Pamphlet

電気メス或いはレーザメスによって幹部の組織を蒸発させた場合、組織のイオン化効率は低く、殆どは中性分子である。そこで、上述した従来の試料分析装置では、チューブで吸引した組織の蒸気をベンチュリ・ジェットポンプの出口で更にイオン化(ポストイオン化)を行っている。ポストイオン化の方法には、例えばエレクトロンスプレーイオン化法や、化学イオン化法などが挙げられるが、これらの手法を用いた場合でもイオン化されにくい分子の同定は困難な場合がある。また、エレクトロンスプレーイオン化法では、多価イオンの発生が問題となることもある。   When the tissue of the trunk is evaporated with an electric knife or a laser knife, the ionization efficiency of the tissue is low, and most are neutral molecules. Therefore, in the above-described conventional sample analyzer, the tissue vapor sucked by the tube is further ionized (post-ionized) at the outlet of the venturi jet pump. Examples of the post-ionization method include an electron spray ionization method and a chemical ionization method. However, even when these methods are used, it is sometimes difficult to identify molecules that are difficult to ionize. In addition, in the electron spray ionization method, generation of multivalent ions may be a problem.

ポストイオン化には、光イオン化法もある。光イオン化法は、例えば二次イオン質量分析などに用いられており、中性分子のプルームに対して近赤外のフェムト秒パルスレーザを高い光強度で入射させることで中性分子を多光子イオン化させる。しかしながら、光イオン化法においても、高い光強度を得るためにレーザ光をレンズで集光してプルームに入射させるため、レーザ光と中性分子のプルームとの相互作用領域及び相互作用時間の確保が難しく、結果的にイオン化効率の向上が難しいという課題があった。   There is also a photoionization method in the post ionization. The photoionization method is used, for example, for secondary ion mass spectrometry. Neutral molecules are subjected to multiphoton ionization by allowing a near-infrared femtosecond pulse laser to enter the plume of neutral molecules with high light intensity. Let However, even in the photoionization method, in order to obtain high light intensity, the laser light is collected by a lens and incident on the plume, so that it is possible to secure the interaction region and interaction time between the laser light and the neutral molecule plume. As a result, there is a problem that it is difficult to improve ionization efficiency.

また、上述した従来の試料分析装置では、電気メスやレーザメスを用いているので、外科手術のように患部の上方に十分なスペースが存在する場合には問題がないが、耳の奥などの狭い患部を対象とする場合には分析を行うことが困難である。   In addition, since the conventional sample analyzer described above uses an electric knife or a laser knife, there is no problem when there is a sufficient space above the affected area as in a surgical operation, but the depth of the ear is narrow. It is difficult to perform analysis when the affected area is targeted.

さらに、上述した従来の試料分析装置では、メモリー効果も問題となる。メモリー効果とは、質量分析器に接続されるチューブやベンチュリ・ジェットポンプの内部に試料の分子が吸着し、次の分析を行う際の質量スペクトルに干渉が生じてしまう現象である。メモリー効果は、分析対象のイオンが多数存在する場合には問題が生じにくいが、極微量でイオン化されにくい分子を分析対象とする場合には、その影響を極力排除する必要がある。   Furthermore, the memory effect is also a problem in the conventional sample analyzer described above. The memory effect is a phenomenon in which a sample molecule is adsorbed inside a tube connected to a mass analyzer or a venturi jet pump, causing interference in the mass spectrum when the next analysis is performed. The memory effect is less likely to cause a problem when there are a large number of ions to be analyzed, but it is necessary to eliminate the influence as much as possible when a very small amount of a molecule that is difficult to ionize is to be analyzed.

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、試料のイオン化効率を向上できると共にメモリー効果を低減でき、かつ狭い空間での分析を可能とする試料分析装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a sample analyzer that can improve the ionization efficiency of a sample, reduce the memory effect, and enable analysis in a narrow space. And

上記課題の解決のため、本発明に係る試料分析装置は、試料を脱離・イオン化する脱離・イオン化用レーザと、吸引手段に接続され、脱離・イオン化用レーザによって試料から生じた蒸気を吸引するプローブと、プローブによって吸引された蒸気に含まれる分子をポストイオン化するポストイオン化用レーザと、ポストイオン化用レーザによってポストイオン化された蒸気の質量スペクトルに基づいて試料を分析する質量分析器と、を備え、プローブは、中空光ファイバによって構成され、脱離・イオン化用レーザからの出射光と、ポストイオン化用レーザからの出射光とが中空光ファイバに導光されることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a sample analyzer according to the present invention includes a desorption / ionization laser for desorption / ionization of a sample, and vapor generated from the sample by the desorption / ionization laser connected to a suction means. A probe to be sucked, a post-ionization laser to post-ionize molecules contained in the vapor sucked by the probe, a mass analyzer to analyze a sample based on the mass spectrum of the vapor post-ionized by the post-ionization laser, The probe is constituted by a hollow optical fiber, and the light emitted from the desorption / ionization laser and the light emitted from the post ionization laser are guided to the hollow optical fiber.

この試料分析装置では、プローブが中空光ファイバによって構成され、脱離・イオン化用レーザからの出射光と、ポストイオン化用レーザからの出射光とが中空光ファイバに導光されるようになっている。これにより、中空光ファイバ内を吸引されていく試料の蒸気とポストイオン化用レーザの出射光との相互作用領域及び相互作用時間を十分に確保できるので、試料のイオン化効率を向上できる。また、比較的高い光強度を有する脱離・イオン化用レーザからの出射光及びポストイオン化用レーザからの出射光のそれぞれが中空光ファイバに導光するので、中空光ファイバに吸着した分子の脱離が促進され、メモリー効果の低減が図られる。さらに、プローブとして中空光ファイバを用いることで、電気メスやレーザメスといったハンドピースが不要となると共にプローブの可撓性も確保され、狭い空間での分析が可能となる。   In this sample analyzer, the probe is constituted by a hollow optical fiber, and the outgoing light from the desorption / ionization laser and the outgoing light from the post ionization laser are guided to the hollow optical fiber. . As a result, a sufficient interaction region and interaction time between the vapor of the sample sucked in the hollow optical fiber and the emitted light of the post-ionization laser can be secured, so that the ionization efficiency of the sample can be improved. In addition, the light emitted from the desorption / ionization laser having a relatively high light intensity and the light emitted from the post-ionization laser are guided to the hollow optical fiber, so that the molecules adsorbed on the hollow optical fiber are desorbed. Is promoted and the memory effect is reduced. Furthermore, by using a hollow optical fiber as a probe, a handpiece such as an electric knife or a laser knife is not necessary, and the flexibility of the probe is ensured, and analysis in a narrow space is possible.

プローブの先端側には、脱離・イオン化用レーザからの出射光を試料に向けて集光すると共に蒸気を通す貫通孔が形成された集光レンズが配置されていることが好ましい。これにより、試料の細部の分析を好適に実施できる。また、集光レンズに貫通孔を形成することで、試料から生じる蒸気の吸引が阻害されることも回避できる。   A condensing lens is preferably disposed on the tip side of the probe. The condensing lens is formed with a through-hole through which the emitted light from the desorption / ionization laser is condensed toward the sample and through which the vapor passes. Thereby, the analysis of the detail of a sample can be implemented suitably. Further, by forming a through hole in the condensing lens, it is possible to avoid obstructing suction of vapor generated from the sample.

また、プローブは、中空のガラス管の内面に金属層と透明誘電体層とを形成してなる中空光ファイバによって構成されていることが好ましい。この場合、プローブの可撓性を十分に確保できる。   The probe is preferably constituted by a hollow optical fiber formed by forming a metal layer and a transparent dielectric layer on the inner surface of a hollow glass tube. In this case, the flexibility of the probe can be sufficiently secured.

また、プローブは、中空の金属管に金属層を形成してなる中空光ファイバによって構成されていることが好ましい。この場合、プローブの耐熱性を十分に確保でき、加熱による吸着分子の脱離によってメモリー効果の低減を図ることが可能となる。   Moreover, it is preferable that the probe is comprised by the hollow optical fiber formed by forming a metal layer in a hollow metal tube. In this case, the heat resistance of the probe can be sufficiently secured, and the memory effect can be reduced by desorption of adsorbed molecules by heating.

また、プローブは、中空のガラス管の内面に金属層と透明誘電体層とを形成してなる中空光ファイバによって構成された基端部分と、中空の金属管に金属層を形成してなる中空光ファイバによって構成された先端部分とを備えていることが好ましい。この場合、プローブの耐熱性及び可撓性の双方を確保できる。プローブの先端部分は、基端部分に比べて分子の吸着が生じ易い。したがって、プローブの先端部分に中空の金属管に金属層を形成してなる中空光ファイバを適用することで、メモリー効果の低減を十分に実現できる。   In addition, the probe includes a base end portion constituted by a hollow optical fiber formed by forming a metal layer and a transparent dielectric layer on the inner surface of a hollow glass tube, and a hollow formed by forming a metal layer on the hollow metal tube. It is preferable to include a tip portion made of an optical fiber. In this case, both heat resistance and flexibility of the probe can be ensured. The tip portion of the probe is more likely to adsorb molecules than the base end portion. Therefore, the memory effect can be sufficiently reduced by applying a hollow optical fiber formed by forming a metal layer on a hollow metal tube at the tip of the probe.

また、プローブの先端の向きを示すガイド用レーザを更に備え、ガイド用レーザからの出射光が中空光ファイバに導光されることが好ましい。これにより、試料に対する脱離・イオン化用レーザの照射位置を視認することが可能となり、分析の作業性を向上できる。   Further, it is preferable that a guide laser indicating the direction of the tip of the probe is further provided, and emitted light from the guide laser is guided to the hollow optical fiber. Thereby, it becomes possible to visually recognize the irradiation position of the desorption / ionization laser on the sample, and the workability of the analysis can be improved.

また、吸引手段は、プローブの基端に接続される真空セルと、真空セルに接続され、蒸気を前記質量分析器に送るポンプと、を備え、ポストイオン化用レーザからの出射光が、真空セルからポンプまでの蒸気の流路にも導光されることが好ましい。この場合、試料の蒸気とポストイオン化用レーザの出射光との相互作用領域及び相互作用時間を更に増大させることができ、試料のイオン化効率を一層向上できる。   The suction means includes a vacuum cell connected to the proximal end of the probe, and a pump connected to the vacuum cell and sending vapor to the mass analyzer, and the emitted light from the post-ionization laser is a vacuum cell. It is preferable that light is also guided to a steam flow path from the pump to the pump. In this case, the interaction region and interaction time between the vapor of the sample and the emitted light of the post ionization laser can be further increased, and the ionization efficiency of the sample can be further improved.

また、真空セル内又はポンプ内に、ポストイオン化用レーザからの出射光を蒸気の流れに略直交する向きで繰り返し反射させる共振器が配置されていることが好ましい。この場合、試料の蒸気とポストイオン化用レーザの出射光との相互作用領域及び相互作用時間を更に増大させることができ、試料のイオン化効率を一層向上できる。   Moreover, it is preferable that a resonator that repeatedly reflects light emitted from the post-ionization laser in a direction substantially orthogonal to the flow of vapor is disposed in the vacuum cell or the pump. In this case, the interaction region and interaction time between the vapor of the sample and the emitted light of the post ionization laser can be further increased, and the ionization efficiency of the sample can be further improved.

また、プローブから質量分析器に至る蒸気の流路の少なくとも一部を加熱する加熱手段を更に備えたことが好ましい。これにより、加熱による吸着分子の脱離によってメモリー効果を一層低減できる。   Moreover, it is preferable to further include a heating means for heating at least a part of a vapor flow path from the probe to the mass spectrometer. Thereby, the memory effect can be further reduced by desorption of adsorbed molecules by heating.

また、プローブの先端側から基端側に向かって電位勾配が形成されていることが好ましい。これにより、プローブ内を流れるイオンの収集効率を高めることが可能となる。   Further, it is preferable that a potential gradient is formed from the distal end side to the proximal end side of the probe. Thereby, it is possible to increase the collection efficiency of ions flowing in the probe.

本発明に係る試料分析装置によれば、試料のイオン化効率を向上できると共にメモリー効果を低減でき、かつ狭い空間での分析が可能となる。   According to the sample analyzer of the present invention, the ionization efficiency of the sample can be improved, the memory effect can be reduced, and analysis in a narrow space is possible.

本発明の第1実施形態に係る試料分析装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the sample analyzer which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示した試料分析装置に用いられるプローブを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the probe used for the sample analyzer shown in FIG. プローブの基端部分の断面図である。It is sectional drawing of the base end part of a probe. プローブの先端部分の断面図である。It is sectional drawing of the front-end | tip part of a probe. プローブの先端側の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the front end side of a probe. 図1に示した試料分析装置の動作を示す図であり、(a)は脱離・イオン化用レーザの照射のタイミングを示し、(b)は試料近傍の中性分子密度を示す。It is a figure which shows operation | movement of the sample analyzer shown in FIG. 1, (a) shows the timing of irradiation of the laser for desorption / ionization, (b) shows the neutral molecule density near a sample. 図6の後続の動作を示す図であり、(a)は、プローブの基端側における中性分子密度を示し、(b)はポストイオン化用レーザの照射のタイミングを示し、(c)はCW光を用いる場合のポストイオン化用レーザの照射のタイミングを示す。FIG. 7 is a diagram illustrating the subsequent operation of FIG. 6, where (a) shows the neutral molecule density on the proximal end side of the probe, (b) shows the timing of post-ionization laser irradiation, and (c) shows CW The irradiation timing of the post ionization laser when using light is shown. 試料分析装置への加熱手段の取付形態を示す概略図である。It is the schematic which shows the attachment form of the heating means to a sample analyzer. 試料分析装置への電位勾配の形成形態を示す概略図である。It is the schematic which shows the formation form of the electric potential gradient to a sample analyzer. 図9に示した試料分析装置に用いられるプローブの断面図である。It is sectional drawing of the probe used for the sample analyzer shown in FIG. 本発明の第2実施形態に係る試料分析装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the sample analyzer which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る試料分析装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the sample analyzer which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図12に示した試料分析装置の動作を示す図であり、(a)は、プローブの基端側における中性分子密度を示し、(b)はポストイオン化用レーザの照射のタイミングを示す。It is a figure which shows operation | movement of the sample analyzer shown in FIG. 12, (a) shows the neutral molecule density in the base end side of a probe, (b) shows the irradiation timing of the laser for post ionization. 図12に示した試料分析装置の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of the sample analyzer shown in FIG.

以下、図面を参照しながら、本発明に係る試料分析装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
[第1実施形態]
Hereinafter, preferred embodiments of a sample analyzer according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]

図1は、本発明の第1実施形態に係る試料分析装置を示す概略図である。
同図に示す試料分析装置1は、例えば細胞などを含む生体組織といった試料Sの同定を質量スペクトルに基づいて実施する装置として構成されている。例えば本装置によって患者の痰を分析し、痰に含まれる細菌を同定することで、適切な抗生剤の選定を迅速に行うことが可能となる。また、本装置を内視鏡等と組み合わせることで、患部の視覚的なモニタリングに加え、患部の組織を構成する分子情報を診断に生かすことも想定される。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a sample analyzer according to the first embodiment of the present invention.
A sample analyzer 1 shown in FIG. 1 is configured as an apparatus that performs identification of a sample S such as a biological tissue including cells and the like based on a mass spectrum. For example, by analyzing the patient's sputum using this apparatus and identifying the bacteria contained in the sputum, it becomes possible to quickly select an appropriate antibiotic. Further, by combining this apparatus with an endoscope or the like, in addition to visual monitoring of the affected area, it is assumed that molecular information constituting the tissue of the affected area is used for diagnosis.

かかる試料分析装置1は、図1に示すように、プローブ2と、脱離・イオン化用レーザ3と、ガイド用レーザ4と、ポストイオン化用レーザ5と、真空セル6と、ベンチュリ・ジェットポンプ7と、質量分析器8とを備えて構成されている。   As shown in FIG. 1, the sample analyzer 1 includes a probe 2, a desorption / ionization laser 3, a guide laser 4, a post ionization laser 5, a vacuum cell 6, and a venturi jet pump 7. And a mass analyzer 8.

プローブ2は、例えば中空光ファイバからなる。プローブ2の先端側は、試料Sに向けて遊端となっている。一方、プローブ2の基端側は、真空セル6を介してベンチュリ・ジェットポンプ7に接続されており、プローブ2内は真空排気された状態となっている。また、図2に示すように、プローブ2の基端部分2aは、石英ガラス製の中空光ファイバ11によって形成され、プローブ2の先端部分2bは、金属製の中空光ファイバ12によって形成されている。中空光ファイバ11の先端側と中空光ファイバ12の基端側とは、コネクタ13によって着脱自在に接続されている。   The probe 2 is made of, for example, a hollow optical fiber. The distal end side of the probe 2 is a free end toward the sample S. On the other hand, the proximal end side of the probe 2 is connected to a venturi jet pump 7 via a vacuum cell 6 and the inside of the probe 2 is evacuated. As shown in FIG. 2, the proximal end portion 2 a of the probe 2 is formed by a hollow optical fiber 11 made of quartz glass, and the distal end portion 2 b of the probe 2 is formed by a hollow optical fiber 12 made of metal. . The distal end side of the hollow optical fiber 11 and the proximal end side of the hollow optical fiber 12 are detachably connected by a connector 13.

中空光ファイバ11は、図3に示すように、中空の石英ガラス管14を有している。石英ガラス管14の内面には、金属層15と透明誘電体層16とが形成されている。金属層15は、例えば銀によって形成され、透明誘電体層16は、例えば環状オレフィンポリマー等によって形成されている。これらの金属層15及び透明誘電体層16により、例えば波長が2μm以上の赤外レーザに対し、中空光ファイバ11の内面での反射率が最大となるように設計がなされている。また、石英ガラス管14の直径は、例えば200μm〜10mmとなっており、内径は、例えば100μm〜8mmとなっている。これらの径は、プローブ2の可撓性を考慮して適宜選択される。   As shown in FIG. 3, the hollow optical fiber 11 has a hollow quartz glass tube 14. A metal layer 15 and a transparent dielectric layer 16 are formed on the inner surface of the quartz glass tube 14. The metal layer 15 is made of, for example, silver, and the transparent dielectric layer 16 is made of, for example, a cyclic olefin polymer. The metal layer 15 and the transparent dielectric layer 16 are designed so that the reflectance on the inner surface of the hollow optical fiber 11 is maximized with respect to, for example, an infrared laser having a wavelength of 2 μm or more. The diameter of the quartz glass tube 14 is, for example, 200 μm to 10 mm, and the inner diameter is, for example, 100 μm to 8 mm. These diameters are appropriately selected in consideration of the flexibility of the probe 2.

一方、中空光ファイバ12は、図4に示すように、中空の金属管17を有している。金属管17の内面には、鏡面研磨が施されており、金属層18が形成されている。金属管17の材料としては、例えばステンレス、アルミ、鉄などが用いられる。金属層18は、例えば銀やアルミによって形成されている。このような中空光ファイバ12は、中空光ファイバ11に比べて可撓性が乏しい反面、耐熱性に優れている。具体的には、中空光ファイバ11では、透明誘電体層16の加熱限界である150℃程度までの加熱が可能であり、中空光ファイバ12では、金属の融点未満となる500℃程度までの加熱が可能である。これらの中空光ファイバ11,12では、プローブ2内に分子が吸着した場合であっても、加熱によって分子を脱離させることができ、メモリー効果の低減が図られる(加熱手段については後述する)。   On the other hand, the hollow optical fiber 12 has a hollow metal tube 17 as shown in FIG. The inner surface of the metal tube 17 is mirror-polished and a metal layer 18 is formed. As a material of the metal tube 17, for example, stainless steel, aluminum, iron or the like is used. The metal layer 18 is made of, for example, silver or aluminum. Such a hollow optical fiber 12 is less flexible than the hollow optical fiber 11, but has excellent heat resistance. Specifically, the hollow optical fiber 11 can be heated to about 150 ° C., which is the heating limit of the transparent dielectric layer 16, and the hollow optical fiber 12 can be heated to about 500 ° C., which is less than the melting point of the metal. Is possible. In these hollow optical fibers 11 and 12, even when molecules are adsorbed in the probe 2, the molecules can be desorbed by heating, and the memory effect is reduced (the heating means will be described later). .

なお、プローブ2は、中空光ファイバ11のみで構成してもよく、中空光ファイバ12のみで構成してもよい。中空光ファイバ11のみで構成する場合、プローブ2の可撓性をより高めることができる。一方、中空光ファイバ12のみで構成する場合、プローブ2の耐熱性を更に向上できる。また、赤外レーザのみでなく、紫外エキシマレーザなどの短波長レーザの導光が可能となる。紫外レーザを用いる場合、金属層18上に酸化チタンからなる金属層を更に形成することも好適である。この場合、紫外光の照射によって酸化チタンが活性化し、分子の脱離を促進できる。   The probe 2 may be composed of only the hollow optical fiber 11 or may be composed of only the hollow optical fiber 12. When it comprises only the hollow optical fiber 11, the flexibility of the probe 2 can be improved more. On the other hand, when it comprises only the hollow optical fiber 12, the heat resistance of the probe 2 can further be improved. Further, not only an infrared laser but also a short wavelength laser such as an ultraviolet excimer laser can be guided. When an ultraviolet laser is used, it is also preferable to further form a metal layer made of titanium oxide on the metal layer 18. In this case, titanium oxide is activated by irradiation with ultraviolet light, and molecular desorption can be promoted.

脱離・イオン化用レーザ3は、試料を脱離・イオン化するレーザである。脱離・イオン化用レーザ3としては、例えば試料Sの組織内の水分での吸収率を考慮して、波長2μm以上の赤外レーザが用いられる。このような赤外レーザとしては、例えばHo−YAGレーザ(波長2.1nm)、Er−YAGレーザ(波長2.94μm)、COレーザ(波長5.2μm)、COレーザ(波長10.6μm)、赤外波長可変OPOレーザなどが挙げられる。 The desorption / ionization laser 3 is a laser that desorbs / ionizes a sample. As the desorption / ionization laser 3, for example, an infrared laser having a wavelength of 2 μm or more is used in consideration of an absorption rate of moisture in the tissue of the sample S. Examples of such an infrared laser include a Ho-YAG laser (wavelength 2.1 nm), an Er-YAG laser (wavelength 2.94 μm), a CO laser (wavelength 5.2 μm), and a CO 2 laser (wavelength 10.6 μm). And an infrared wavelength tunable OPO laser.

また、試料Sの種類によっては、パルス幅が100fs程度と狭く、かつピーク強度の高いチタンサファイアレーザ(波長800nm)を用いることが好適である。また、ArFレーザ(波長193nm)、KrFレーザ(波長248nm)、XeClレーザ(波長308nm)といった紫外エキシマレーザや、YAGレーザの3倍高調波(波長355nm)、窒素レーザ(波長337nm)などを用いることもできる。レーザは、主としてパルスレーザであるが、CWレーザを用いてもよい。   Depending on the type of sample S, it is preferable to use a titanium sapphire laser (wavelength 800 nm) having a pulse width as narrow as about 100 fs and a high peak intensity. In addition, an ultraviolet excimer laser such as an ArF laser (wavelength 193 nm), a KrF laser (wavelength 248 nm), or an XeCl laser (wavelength 308 nm), a third harmonic of a YAG laser (wavelength 355 nm), a nitrogen laser (wavelength 337 nm), or the like is used. You can also. The laser is mainly a pulse laser, but a CW laser may be used.

脱離・イオン化用レーザ3からの出射光3aは、図1に示すように、集光レンズ21によって集光され、窓22から真空セル6内に入射してプローブ2の基端側に導光される。プローブ2に導光された出射光3aは、中空光ファイバ11,12内を全反射しながら伝搬し、プローブ2の先端から試料Sに向けて出射する。   As shown in FIG. 1, the emitted light 3 a from the desorption / ionization laser 3 is collected by the condenser lens 21, enters the vacuum cell 6 through the window 22, and is guided to the proximal end side of the probe 2. Is done. The outgoing light 3 a guided to the probe 2 propagates through the hollow optical fibers 11 and 12 while being totally reflected, and is emitted from the tip of the probe 2 toward the sample S.

出射光3aが試料Sに照射されると、試料Sの組織内の水分にレーザ光が吸収され、熱が発生すると共に組織表面がアブレーションされる。これにより、組織を構成する分子(中性分子)と僅かのイオンとが蒸気となって組織の表面から放射状に脱離する。試料Sで発生した蒸気は、ベンチュリ・ジェットポンプ7の作用によってプローブ2で吸引され、プローブ2から真空セル6を通って質量分析器8に搬送される。脱離・イオン化用レーザ3による脱離時のイオン化効率は、試料Sの組成や脱離・イオン化用レーザ3のレーザ波長といった条件に依存する。   When the emitted light 3a is irradiated onto the sample S, the laser light is absorbed by moisture in the tissue of the sample S, heat is generated, and the tissue surface is ablated. As a result, molecules (neutral molecules) constituting the tissue and a few ions are vaporized and desorbed radially from the surface of the tissue. Vapor generated in the sample S is sucked by the probe 2 by the action of the venturi jet pump 7 and is transported from the probe 2 through the vacuum cell 6 to the mass analyzer 8. The ionization efficiency during desorption by the desorption / ionization laser 3 depends on conditions such as the composition of the sample S and the laser wavelength of the desorption / ionization laser 3.

なお、図5に示すように、プローブ2の先端側には、集光レンズ23が配置されている。集光レンズ23により、プローブ2の先端から出射した出射光3aは、試料Sの表面にて例えば直径100μm程度に集光される。これにより、試料Sの局所的な脱離を行うことが可能となり、分析の空間分解能の向上が図られる。また、集光レンズ23の略中央部分には、例えば断面円形の貫通孔23aが形成されている。したがって、試料Sで発生した蒸気は、貫通孔23aを通ってプローブ2で吸引される。   As shown in FIG. 5, a condensing lens 23 is disposed on the distal end side of the probe 2. Outgoing light 3 a emitted from the tip of the probe 2 is condensed to a diameter of about 100 μm on the surface of the sample S by the condenser lens 23. As a result, the sample S can be locally desorbed, and the spatial resolution of the analysis can be improved. In addition, a through hole 23a having a circular cross section, for example, is formed at a substantially central portion of the condenser lens 23. Therefore, the vapor generated in the sample S is sucked by the probe 2 through the through hole 23a.

ガイド用レーザ4は、プローブ2の先端の向きを示すレーザである。ガイド用レーザ4には、例えばHe−Neレーザ(波長633nm)などの可視光レーザが用いられる。ガイド用レーザ4からの出射光4aは、ダイクロイックミラー24によって真空セル6の窓22に向けて反射されると共に、集光レンズ21によって集光され、脱離・イオン化用レーザ3の出射光3aと略同光路で真空セル6内を通ってプローブ2の基端側に導光される。プローブ2に導光された出射光4aは、中空光ファイバ11,12内を全反射しながら伝搬し、プローブ2の先端から試料Sに向けて出射する。これにより、出射光4aが出射光3aと略同位置で試料Sに照射され、分析位置を目視にて容易に確認できる。   The guide laser 4 is a laser that indicates the direction of the tip of the probe 2. For the guide laser 4, for example, a visible light laser such as a He—Ne laser (wavelength 633 nm) is used. The emitted light 4 a from the guide laser 4 is reflected by the dichroic mirror 24 toward the window 22 of the vacuum cell 6 and is condensed by the condenser lens 21, and the emitted light 3 a of the desorption / ionization laser 3 The light is guided to the proximal end side of the probe 2 through the vacuum cell 6 in substantially the same optical path. The outgoing light 4 a guided to the probe 2 propagates through the hollow optical fibers 11 and 12 while being totally reflected, and exits from the tip of the probe 2 toward the sample S. Thereby, the emitted light 4a is irradiated onto the sample S at substantially the same position as the emitted light 3a, and the analysis position can be easily confirmed visually.

ポストイオン化用レーザ5は、脱離によって生じた蒸気に含まれる中性分子をポストイオン化するレーザである。ポストイオン化用レーザ5としては、多光子イオン化を行う場合には、チタンサファイアレーザ(波長800nm)や、YAGレーザ(波長1064nm)といったレーザをナノ秒からフェムト秒のパルス幅で用いることが好ましい。一方、一光子イオン化を行う場合には、Fエキシマレーザ(波長157nm)や、YAGレーザの3倍高調波(波長355nm)をXeガスが入ったガスチャンバ内に集光して発生させる高次高調波(波長118nm)をナノ秒からフェムト秒のパルス幅で用いることが好ましい。また、ポストイオン化用レーザ5の繰り返し周波数は、脱離・イオン化用レーザ3の繰り返し周波数に一致させることが好ましい。脱離・イオン化用レーザ3及びポストイオン化用レーザ5の繰り返し周波数は、測定時間を短縮する観点から数kHz〜数百kHzが理想的であるが、質量分析器8の信号処理系の能力に応じて適宜決定される。 The post-ionization laser 5 is a laser for post-ionizing neutral molecules contained in vapor generated by desorption. As the post-ionization laser 5, when multiphoton ionization is performed, it is preferable to use a laser such as a titanium sapphire laser (wavelength 800 nm) or a YAG laser (wavelength 1064 nm) with a pulse width of nanoseconds to femtoseconds. On the other hand, in the case of performing one-photon ionization, a higher order generated by condensing the F 2 excimer laser (wavelength 157 nm) or the third harmonic of the YAG laser (wavelength 355 nm) in a gas chamber containing Xe gas. It is preferable to use harmonics (wavelength 118 nm) with a pulse width of nanoseconds to femtoseconds. The repetition frequency of the post-ionization laser 5 is preferably matched with the repetition frequency of the desorption / ionization laser 3. The repetition frequency of the desorption / ionization laser 3 and the post-ionization laser 5 is ideally several kHz to several hundred kHz from the viewpoint of shortening the measurement time, but it depends on the capability of the signal processing system of the mass analyzer 8. To be determined as appropriate.

ポストイオン化用レーザ5からの出射光5aは、集光レンズ25によって集光されると共に、ダイクロイックミラー26によって真空セル6の窓22に向けて反射され、窓22から真空セル6内に入射してプローブ2の基端側に導光される。出射光5aは、プローブ2内の蒸気、或いはプローブ2の基端側の出口近傍の蒸気と相互作用し、蒸気内の中性分子のイオン化を促進する。プローブ2の長さを1mとした場合、出射光5aが中空光ファイバ11,12内を伝搬する時間は約3.3nsとなり、出射光5aと脱離によって生じた蒸気との相互作用時間を十分に確保できる。   The outgoing light 5a from the post-ionization laser 5 is condensed by the condenser lens 25, reflected by the dichroic mirror 26 toward the window 22 of the vacuum cell 6, and enters the vacuum cell 6 from the window 22. The light is guided to the proximal end side of the probe 2. The outgoing light 5a interacts with the vapor in the probe 2 or the vapor near the outlet on the proximal end side of the probe 2 and promotes ionization of neutral molecules in the vapor. When the length of the probe 2 is 1 m, the time for the outgoing light 5a to propagate through the hollow optical fibers 11 and 12 is about 3.3 ns, and the interaction time between the outgoing light 5a and the vapor generated by the desorption is sufficient. Can be secured.

脱離・イオン化用レーザ3とポストイオン化用レーザ5との同期について、図6及び図7を用いて説明する。図6(a)に示すように、時刻tにおいて、脱離・イオン化用レーザ3の出射光3aが試料Sの表面に照射されると、図6(b)に示すように、試料Sの表面にて、時間幅t(例えば数十μs)にわたって蒸気が発生する。 Synchronization of the desorption / ionization laser 3 and the post-ionization laser 5 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 6 (a), at time t 0, the emitted light 3a for laser 3 desorption ionization is irradiated onto the surface of the sample S, as shown in FIG. 6 (b), of the sample S At the surface, steam is generated over a time width t 1 (for example, several tens of μs).

この蒸気がプローブ2で吸引されると、プローブ2の基端側の出口では、図7(a)に示すように、時間幅tよりも長い時間幅t(例えば数十μs〜数百μs)にわたって蒸気が存在する。したがって、図7(b)に示すように、プローブ2の基端側の出口で蒸気内の中性分子の密度が最大となる時刻tに合わせてポストイオン化用レーザ5の照射を行うことで、ポストイオン化を効率良く実施できる。 When this vapor is sucked by the probe 2, at the outlet on the proximal end side of the probe 2, as shown in FIG. 7A, the time width t 2 longer than the time width t 1 (for example, several tens μs to several hundreds). There is vapor over μs). Therefore, as shown in FIG. 7B, the irradiation with the post-ionization laser 5 is performed at the time t 3 at which the density of neutral molecules in the vapor becomes maximum at the outlet on the proximal end side of the probe 2. , Post ionization can be carried out efficiently.

なお、ポストイオン化用レーザ5としては、上述したパルスレーザ以外にも、重水素ランプ、Arエキシマランプ(波長126nm)、Krエキシマランプ(波長147nm)、といったVUV光のCW光源を用いることもできる。この場合、脱離・イオン化用レーザ3との同期を取らなくても、出射光5aと蒸気との相互作用を生じさせることができる(図7(c)参照)。   In addition to the pulse laser described above, a VW CW light source such as a deuterium lamp, an Ar excimer lamp (wavelength 126 nm), or a Kr excimer lamp (wavelength 147 nm) can also be used as the post-ionization laser 5. In this case, the interaction between the emitted light 5a and the vapor can be generated without synchronizing with the desorption / ionization laser 3 (see FIG. 7C).

真空セル6は、例えば中空の直方体状をなしており、脱離・イオン化用レーザ3の出射光3a、ガイド用レーザ4の出射光4a、及びポストイオン化用レーザ5の出射光5aを入射させる窓22を有している。また、窓22の対面には、プローブ2の基端側が接続され、窓22が設けられた面と直交する面には、ベンチュリ・ジェットポンプ7に通じる流路27が設けられている。   The vacuum cell 6 has, for example, a hollow rectangular parallelepiped shape, and is a window through which the outgoing light 3 a of the desorption / ionization laser 3, the outgoing light 4 a of the guide laser 4, and the outgoing light 5 a of the post-ionization laser 5 are incident. 22. Further, the base end side of the probe 2 is connected to the facing surface of the window 22, and a flow path 27 leading to the venturi jet pump 7 is provided on a surface orthogonal to the surface on which the window 22 is provided.

ベンチュリ・ジェットポンプ7は、真空排気を行うポンプであり、窒素又は空気をノズル28から5気圧程度で流すことで、真空セル6内及び中空光ファイバ11,12内を真空排気している。これにより、プローブ2に吸引された蒸気は、中空光ファイバ11,12を通って真空セル6内に至り、質量分析器8に送られる。質量分析器8は、送られた蒸気の質量スペクトルに基づいて組織の同定をリアルタイムで実施する。   The venturi jet pump 7 is a pump that performs evacuation, and evacuates the inside of the vacuum cell 6 and the hollow optical fibers 11 and 12 by flowing nitrogen or air from the nozzle 28 at about 5 atm. As a result, the vapor sucked by the probe 2 passes through the hollow optical fibers 11 and 12, reaches the inside of the vacuum cell 6, and is sent to the mass analyzer 8. The mass analyzer 8 performs tissue identification in real time based on the mass spectrum of the delivered vapor.

以上説明したように、試料分析装置1では、プローブ2が中空光ファイバ11,12によって構成され、脱離・イオン化用レーザ3からの出射光3aと、ポストイオン化用レーザ5からの出射光5aとが中空光ファイバ11,12に導光されるようになっている。これにより、中空光ファイバ11,12内を吸引されていく試料Sの蒸気とポストイオン化用レーザ5の出射光5aとの相互作用領域及び相互作用時間を十分に確保できるので、試料Sのイオン化効率を向上できる。   As described above, in the sample analyzer 1, the probe 2 is constituted by the hollow optical fibers 11 and 12, and the outgoing light 3a from the desorption / ionization laser 3 and the outgoing light 5a from the post-ionization laser 5 are provided. Is guided to the hollow optical fibers 11 and 12. Thereby, since the interaction region and the interaction time between the vapor of the sample S sucked in the hollow optical fibers 11 and 12 and the emitted light 5a of the post-ionization laser 5 can be sufficiently secured, the ionization efficiency of the sample S Can be improved.

また、比較的高い光強度を有する脱離・イオン化用レーザ3からの出射光3a及びポストイオン化用レーザ5からの出射光5aのそれぞれが中空光ファイバ11,12に導光するので、中空光ファイバ11,12に吸着した分子の脱離が促進され、メモリー効果の低減が図られる。さらに、プローブ2として中空光ファイバ11,12を用いることで、電気メスやレーザメスといったハンドピースが不要となると共にプローブ2の可撓性も確保され、狭い空間での分析が可能となる。   Further, since the outgoing light 3a from the desorption / ionization laser 3 having a relatively high light intensity and the outgoing light 5a from the post ionization laser 5 are guided to the hollow optical fibers 11 and 12, respectively, the hollow optical fiber The desorption of the molecules adsorbed on 11 and 12 is promoted, and the memory effect is reduced. Furthermore, by using the hollow optical fibers 11 and 12 as the probe 2, a handpiece such as an electric knife or a laser knife is not required, and the flexibility of the probe 2 is ensured, so that analysis in a narrow space is possible.

また、試料分析装置1では、プローブ2の基端部分2aが、中空の石英ガラス管14の内面に金属層15と透明誘電体層16とを形成してなる中空光ファイバ11によって構成され、プローブ2の先端部分2bが、中空の金属管17に金属層18を形成してなる中空光ファイバ12によって構成されている。このような構成により、プローブ2の耐熱性及び可撓性の双方を確保できる。   Further, in the sample analyzer 1, the proximal end portion 2a of the probe 2 is constituted by the hollow optical fiber 11 formed by forming the metal layer 15 and the transparent dielectric layer 16 on the inner surface of the hollow quartz glass tube 14, and the probe The two distal end portions 2 b are constituted by a hollow optical fiber 12 formed by forming a metal layer 18 on a hollow metal tube 17. With such a configuration, both heat resistance and flexibility of the probe 2 can be ensured.

プローブ2の先端部分2bは、基端部分2aに比べて分子の吸着が生じ易い。したがって、プローブ2の先端部分2bに耐熱性の高い中空光ファイバ12を適用することで、メモリー効果の低減を十分に実現できる。また、先端部分2bがコネクタ13によって着脱自在となっており、分子の吸着が進行した先端部分2bを容易に交換できる。なお、プローブ2に分子の吸着が生じた場合には、ベンチュリ・ジェットポンプ7において、質量分析器8側の出口を閉鎖し、プローブ2内に空気又は窒素を流通させることも好適である。   The tip portion 2b of the probe 2 is more likely to adsorb molecules than the base end portion 2a. Therefore, by applying the heat-resistant hollow optical fiber 12 to the tip portion 2b of the probe 2, the memory effect can be sufficiently reduced. Further, the tip portion 2b is detachable by the connector 13, and the tip portion 2b where the adsorption of the molecules has progressed can be easily replaced. In addition, when the adsorption | suction of a molecule | numerator arises in the probe 2, it is also suitable for the venturi jet pump 7 to close the exit by the side of the mass analyzer 8 and to circulate air or nitrogen in the probe 2.

加熱によるメモリー効果の低減を行う場合には、例えば図8に示すように、プローブ2、真空セル6、流路27、及びベンチュリ・ジェットポンプ7の外面に熱線(加熱手段)31を巻き付けることが好ましい。ガラス製の中空光ファイバ11については耐熱性の観点から150℃程度までの加熱となるが、金属製の中空光ファイバ12、真空セル6、流路27、及びベンチュリ・ジェットポンプ7については300℃以上に加熱することが可能である。したがって、内面に吸着した分子の脱離を促進でき、メモリー効果をより確実に低減できる。なお、熱線31は、必ずしもプローブ2、真空セル6、流路27、及びベンチュリ・ジェットポンプ7の全てに設ける必要はなく、これらの少なくとも一つに設けることで、メモリー効果の低減が期待できる。   When the memory effect is reduced by heating, for example, as shown in FIG. 8, a hot wire (heating means) 31 may be wound around the outer surface of the probe 2, the vacuum cell 6, the flow path 27, and the venturi jet pump 7. preferable. The glass hollow optical fiber 11 is heated to about 150 ° C. from the viewpoint of heat resistance, but the metal hollow optical fiber 12, the vacuum cell 6, the flow path 27, and the venturi jet pump 7 are heated to 300 ° C. It is possible to heat above. Therefore, desorption of molecules adsorbed on the inner surface can be promoted, and the memory effect can be more reliably reduced. The hot wire 31 is not necessarily provided in all of the probe 2, the vacuum cell 6, the flow path 27, and the venturi / jet pump 7. By providing the hot wire 31 in at least one of them, a reduction in the memory effect can be expected.

また、試料分析装置1において、プローブ2の先端側から基端側に向かって電位勾配を形成することが好ましい。この場合、例えば図9に示すように、プローブ2を複数区間に分割し、これらの区間を絶縁部32によって電気的に絶縁する。そして、金属層15,18等に電位を印加し、絶縁部32に電位勾配を与えることで、試料Sで発生したイオン及びプローブ2内のイオンに対して、質量分析器8側に向かう静電引力を与えることができる。これにより、イオンの収集効率を高めることが可能となる。   In the sample analyzer 1, it is preferable to form a potential gradient from the distal end side to the proximal end side of the probe 2. In this case, for example, as shown in FIG. 9, the probe 2 is divided into a plurality of sections, and these sections are electrically insulated by an insulating portion 32. Then, by applying a potential to the metal layers 15, 18, etc., and applying a potential gradient to the insulating portion 32, an electrostatic toward the mass analyzer 8 side with respect to ions generated in the sample S and ions in the probe 2. Attraction can be given. Thereby, the collection efficiency of ions can be increased.

プローブ2の電気的な絶縁にあたっては、例えば図10に示すように、プローブ2の分割部分33,33同士を絶縁リング34で接続する構成を採ることができる。また、真空セル6とベンチュリ・ジェットポンプ7との間、及びベンチュリ・ジェットポンプ7と質量分析器8との間についても同様に電気的に絶縁を行ってもよい。この場合、メモリー効果の更なる低減が図られる。
[第2実施形態]
For electrical insulation of the probe 2, for example, as shown in FIG. 10, a configuration in which the divided portions 33, 33 of the probe 2 are connected by an insulating ring 34 can be adopted. Similarly, electrical insulation may be performed between the vacuum cell 6 and the venturi jet pump 7 and between the venturi jet pump 7 and the mass analyzer 8. In this case, the memory effect can be further reduced.
[Second Embodiment]

本発明の第2実施形態について説明する。図11は、本発明の第2実施形態に係る試料分析装置を示す概略図である。同図に示すように、第2実施形態に係る試料分析装置41は、ポストイオン化用レーザ5からの出射光5aが、真空セル6内及び真空セル6からベンチュリ・ジェットポンプ7までの蒸気の流路27にも導光されている点で上記実施形態と異なっている。   A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a schematic diagram showing a sample analyzer according to the second embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the sample analyzer 41 according to the second embodiment, the emitted light 5a from the post-ionization laser 5 is used for the flow of vapor in the vacuum cell 6 and from the vacuum cell 6 to the venturi jet pump 7. This is different from the above embodiment in that light is also guided to the path 27.

より具体的には、試料分析装置41では、ポストイオン化用レーザ5の光学系にハーフミラー42及び全反射ミラー43が更に配置され、ハーフミラー42で分岐した出射光5aが、集光レンズ44で集光されつつ流路27と対面する窓45から真空セル6に入射する。真空セル6内に入射した出射光5aは、プローブ2の基端側の出口近傍を通り、流路27内に導光される。   More specifically, in the sample analyzer 41, a half mirror 42 and a total reflection mirror 43 are further arranged in the optical system of the post-ionization laser 5, and the outgoing light 5 a branched by the half mirror 42 is reflected by the condenser lens 44. The light enters the vacuum cell 6 through the window 45 facing the flow path 27 while being condensed. The outgoing light 5 a that has entered the vacuum cell 6 passes through the vicinity of the outlet on the proximal end side of the probe 2 and is guided into the flow path 27.

このような構成により、試料Sの蒸気とポストイオン化用レーザ5の出射光5aとをプローブ2の基端側の出口から流路27に至る経路にわたって相互作用させることが可能となり、相互作用領域及び相互作用時間を更に増大させることができる。したがって、試料Sのイオン化効率を一層向上できる。
[第3実施形態]
With such a configuration, it becomes possible to cause the vapor of the sample S and the emitted light 5a of the post-ionization laser 5 to interact over the path from the outlet on the proximal end side of the probe 2 to the flow path 27. The interaction time can be further increased. Therefore, the ionization efficiency of the sample S can be further improved.
[Third Embodiment]

本発明の第3実施形態について説明する。図12は、本発明の第3実施形態に係る試料分析装置を示す概略図である。同図に示すように、第3実施形態に係る試料分析装置51は、真空セル6内に、ポストイオン化用レーザ5からの出射光5aを繰り返し反射させる共振器52が配置されている点で、上記実施形態と異なっている。   A third embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a schematic diagram showing a sample analyzer according to the third embodiment of the present invention. As shown in the figure, the sample analyzer 51 according to the third embodiment is such that a resonator 52 that repeatedly reflects the emitted light 5a from the post-ionization laser 5 is disposed in the vacuum cell 6. This is different from the above embodiment.

より具体的には、試料分析装置51では、第2実施形態と同様に、ポストイオン化用レーザ5の光学系にハーフミラー42及び全反射ミラー43が更に配置され、ハーフミラー42で分岐した出射光5aが、集光レンズ44で集光されつつ流路27と対面する窓45から真空セル6に入射する。また、真空セル6内には、例えばポストイオン化用レーザ5の波長における反射率が99.99%以上の一組のミラーからなる共振器52が窓45の位置に対応して配置され、この共振器52によって出射光5aが蒸気の流れに略直交する向きで繰り返し反射するようになっている。この試料分析装置51では、例えば図13に示すように、プローブ12の基端側の出口で蒸気内に中性分子が放出され始める時刻tに合わせてポストイオン化用レーザ5の照射を行う。 More specifically, in the sample analyzer 51, as in the second embodiment, the half mirror 42 and the total reflection mirror 43 are further arranged in the optical system of the post-ionization laser 5, and the emitted light branched by the half mirror 42. 5 a enters the vacuum cell 6 through the window 45 facing the flow path 27 while being condensed by the condenser lens 44. Further, in the vacuum cell 6, for example, a resonator 52 including a pair of mirrors having a reflectance of 99.99% or more at the wavelength of the post-ionization laser 5 is disposed corresponding to the position of the window 45. The output light 5a is repeatedly reflected by the device 52 in a direction substantially perpendicular to the flow of steam. In the sample analyzer 51, for example, as shown in FIG. 13, irradiation is carried out post-ionization laser 5 in accordance with the time t 4 when the neutral molecule begins to be released in the steam at the outlet of the base end side of the probe 12.

このような構成により、中性分子が真空セル6内に存在している時間tの全体にわたって共振器52内にポストイオン化用レーザ5からの出射光5aを存在させることができる。したがって、試料Sの蒸気とポストイオン化用レーザ5の出射光5aとを真空セル6内でより確実に相互作用させることが可能となり、相互作用領域及び相互作用時間を更に増大させることができるので、試料Sのイオン化効率を一層向上できる。 With such a configuration, the emitted light 5 a from the post-ionization laser 5 can be present in the resonator 52 over the entire time t 2 during which neutral molecules are present in the vacuum cell 6. Therefore, the vapor of the sample S and the emitted light 5a of the post-ionization laser 5 can be more reliably interacted in the vacuum cell 6, and the interaction region and the interaction time can be further increased. The ionization efficiency of the sample S can be further improved.

なお、共振器52は、真空セル6内に配置する場合に限られず、例えば図14に示す試料分析装置61のように、ベンチュリ・ジェットポンプ7内に配置してもよい。図14の例では、ベンチュリ・ジェットポンプ7において質量分析器8の手前に真空セル62が配置され、ハーフミラー42で分岐した出射光5aが、集光レンズ44で集光されつつ窓63から真空セル62に入射する。そして、真空セル62内には、窓63の位置に対応して共振器52が配置され、この共振器52によって出射光5aが蒸気の流れに略直交する向きで繰り返し反射するようになっている。   The resonator 52 is not limited to being disposed in the vacuum cell 6, and may be disposed in the venturi jet pump 7 as in the sample analyzer 61 shown in FIG. 14, for example. In the example of FIG. 14, a vacuum cell 62 is arranged in front of the mass analyzer 8 in the venturi jet pump 7, and the emitted light 5 a branched by the half mirror 42 is vacuumed from the window 63 while being condensed by the condenser lens 44. The light enters the cell 62. In the vacuum cell 62, a resonator 52 is disposed corresponding to the position of the window 63, and the resonator 52 repeatedly reflects the emitted light 5a in a direction substantially perpendicular to the flow of vapor. .

このような構成においても、試料Sの蒸気とポストイオン化用レーザ5の出射光5aとを真空セル6内でより確実に相互作用させることが可能となり、相互作用領域及び相互作用時間を更に増大させることができる。したがって、試料Sのイオン化効率を一層向上できる。   Even in such a configuration, the vapor of the sample S and the emitted light 5a of the post-ionization laser 5 can be more reliably interacted in the vacuum cell 6, and the interaction region and the interaction time are further increased. be able to. Therefore, the ionization efficiency of the sample S can be further improved.

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、ベンチュリ・ジェットポンプ7を介して真空セル6と質量分析器8とを接続しているが、質量分析器8が排気ポンプを備える場合には、ベンチュリ・ジェットポンプ7を省略し、真空セル6と質量分析器8とを直接接続してもよい。この場合、装置の更なる小型化が図られる。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the vacuum cell 6 and the mass analyzer 8 are connected via the venturi jet pump 7, but when the mass analyzer 8 includes an exhaust pump, the venturi jet pump 7 is omitted. The vacuum cell 6 and the mass analyzer 8 may be directly connected. In this case, the device can be further reduced in size.

1,41,51,61…試料分析装置、2…プローブ、2a…基端部分、2b…先端部分、3…脱離・イオン化レーザ、3a…出射光、4…ガイド用レーザ、4a…出射光、5…ポストイオン化レーザ、5a…出射光、6…真空セル、7…ベンチュリ・ジェットポンプ(吸引手段)、8…質量分析器、11,12…中空光ファイバ、14…石英ガラス管、15…金属層、16…透明誘電体層、17…金属管、18…金属層、23…集光レンズ、23a…貫通孔、27…流路、31…熱線(加熱手段)、52…共振器、S…試料。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,41,51,61 ... Sample analyzer, 2 ... Probe, 2a ... Base end part, 2b ... Tip part, 3 ... Desorption / ionization laser, 3a ... Emission light, 4 ... Guide laser, 4a ... Emission light DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Post ionization laser, 5a ... Output light, 6 ... Vacuum cell, 7 ... Venturi jet pump (suction means), 8 ... Mass spectrometer, 11, 12 ... Hollow optical fiber, 14 ... Quartz glass tube, 15 ... Metal layer, 16 ... Transparent dielectric layer, 17 ... Metal tube, 18 ... Metal layer, 23 ... Condensing lens, 23a ... Through-hole, 27 ... Channel, 31 ... Heat ray (heating means), 52 ... Resonator, S …sample.

Claims (10)

試料を脱離・イオン化する脱離・イオン化用レーザと、
吸引手段に接続され、前記脱離・イオン化用レーザによって前記試料から生じた蒸気を吸引するプローブと、
前記プローブによって吸引された前記蒸気に含まれる分子をポストイオン化するポストイオン化用レーザと、
前記ポストイオン化用レーザによってポストイオン化された前記蒸気の質量スペクトルに基づいて前記試料を分析する質量分析器と、を備え、
前記プローブは、中空光ファイバによって構成され、
前記脱離・イオン化用レーザからの出射光と、前記ポストイオン化用レーザからの出射光とが前記中空光ファイバに導光されることを特徴とする試料分析装置。
A desorption / ionization laser that desorbs / ionizes the sample;
A probe connected to suction means for sucking vapor generated from the sample by the desorption / ionization laser;
A post-ionization laser for post-ionization of molecules contained in the vapor sucked by the probe;
A mass analyzer for analyzing the sample based on a mass spectrum of the vapor post-ionized by the post-ionization laser;
The probe is constituted by a hollow optical fiber,
A sample analyzer, wherein light emitted from the desorption / ionization laser and light emitted from the post-ionization laser are guided to the hollow optical fiber.
前記プローブの先端側には、前記脱離・イオン化用レーザからの出射光を前記試料に向けて集光すると共に前記蒸気を通す貫通孔が形成された集光レンズが配置されていることを特徴とする請求項1記載の試料分析装置。   A condensing lens having a through-hole through which the vapor passes and the light emitted from the desorption / ionization laser is condensed toward the sample is disposed on the tip side of the probe. The sample analyzer according to claim 1. 前記プローブは、中空のガラス管の内面に金属層と透明誘電体層とを形成してなる中空光ファイバによって構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の試料分析装置。   3. The sample analyzer according to claim 1, wherein the probe is constituted by a hollow optical fiber formed by forming a metal layer and a transparent dielectric layer on an inner surface of a hollow glass tube. 前記プローブは、中空の金属管に金属層を形成してなる中空光ファイバによって構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の試料分析装置。   3. The sample analyzer according to claim 1, wherein the probe is configured by a hollow optical fiber formed by forming a metal layer on a hollow metal tube. 前記プローブは、中空のガラス管の内面に金属層と透明誘電体層とを形成してなる中空光ファイバによって構成された基端部分と、中空の金属管に金属層を形成してなる中空光ファイバによって構成された先端部分とを備えていることを特徴とする請求項1又は2記載の試料分析装置。   The probe includes a proximal end portion formed by a hollow optical fiber formed by forming a metal layer and a transparent dielectric layer on the inner surface of a hollow glass tube, and hollow light formed by forming a metal layer on the hollow metal tube. The sample analyzer according to claim 1, further comprising a tip portion made of a fiber. 前記プローブの先端の向きを示すガイド用レーザを更に備え、
前記ガイド用レーザからの出射光が前記中空光ファイバに導光されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の試料分析装置。
A guide laser indicating the direction of the tip of the probe;
The sample analyzer according to claim 1, wherein emitted light from the guide laser is guided to the hollow optical fiber.
前記吸引手段は、
前記プローブの基端に接続される真空セルと、
前記真空セルに接続され、前記蒸気を前記質量分析器に送るポンプと、を備え、
前記ポストイオン化用レーザからの出射光が、前記真空セルから前記ポンプまでの前記蒸気の流路にも導光されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の試料分析装置。
The suction means is
A vacuum cell connected to the proximal end of the probe;
A pump connected to the vacuum cell and delivering the vapor to the mass analyzer;
The sample analyzer according to claim 1, wherein the emitted light from the post-ionization laser is also guided to the vapor flow path from the vacuum cell to the pump. .
前記真空セル内又は前記ポンプ内に、前記ポストイオン化用レーザからの出射光を前記蒸気の流れに略直交する向きで繰り返し反射させる共振器が配置されていることを特徴とする請求項7記載の試料分析装置。   8. The resonator according to claim 7, wherein a resonator that repeatedly emits light emitted from the post-ionization laser in a direction substantially perpendicular to the flow of the vapor is disposed in the vacuum cell or the pump. Sample analyzer. 前記プローブから前記質量分析器に至る前記蒸気の流路の少なくとも一部を加熱する加熱手段を更に備えたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項記載の試料分析装置。   The sample analyzer according to any one of claims 1 to 8, further comprising heating means for heating at least a part of the flow path of the vapor from the probe to the mass analyzer. 前記プローブの先端側から基端側に向かって電位勾配が形成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項記載の試料分析装置。   The sample analyzer according to claim 1, wherein a potential gradient is formed from the distal end side to the proximal end side of the probe.
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