JP6783392B2 - イオン移動度分析器及び分析方法 - Google Patents
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- イオン源と、
前記イオン源に接続されるイオン入口が設けられた第1移動/分析領域であって、第1直流電場及び第1気流を含み、前記第1直流電場及び第1気流はイオンを第1移動/分析領域の軸線に沿って運動させ、イオンに対する第1直流電場及び第1気流の作用方向が互いに逆方向であり、前記第1気流の気流方向は第1移動/分析領域の軸線と平行である第1移動/分析領域と、
イオン出口が設けられた第2移動/分析領域であって、第2直流電場及び第2気流を含み、前記第2直流電場及び第2気流はイオンを第2移動/分析領域の軸線に沿って運動させ、イオンに対する第2直流電場及び第2気流の作用方向は互いに逆方向であり、前記第2気流は前記第1気流と気流方向が一致している第2移動/分析領域と、
前記第1移動/分析領域と第2移動/分析領域の間に位置する第3接続領域であって、第3直流電場を含み、前記第3直流電場はイオンを前記第1移動/分析領域から前記第2移動/分析領域まで伝送する第3接続領域と、
前記イオン出口に接続される検出器、を含み、
前記イオン入口からのイオン導入方向は前記気流方向に対し垂直であり、前記イオン出口からのイオン導出方向は前記気流方向に対し垂直であることを特徴とするイオン移動度分析器。 - 前記第1気流と第2気流は層流であることを特徴とする請求項1に記載のイオン移動度分析器。
- 前記イオン源は、気流の上流又は下流に位置することを特徴とする請求項1に記載のイオン移動度分析器。
- 前記検出器は、気流の上流又は下流に位置することを特徴とする請求項1に記載のイオン移動度分析器。
- 前記第2移動/分析領域の軸線は、前記第1移動/分析領域の軸線と同一直線上には位置しないことを特徴とする請求項1に記載のイオン移動度分析器。
- 前記第2移動/分析領域の軸線は、前記第1移動/分析領域の軸線と平行であることを特徴とする請求項5に記載のイオン移動度分析器。
- 前記第1移動/分析領域及び第2移動/分析領域は、互いに平行に積層されるか並列に配置されることを特徴とする請求項1に記載のイオン移動度分析器。
- 前記第1移動/分析領域及び第2移動/分析領域は、軸線に沿って配列される一連の電極対をそれぞれ含み、前記電極対が存在する平面は前記気流方向に対し垂直であり、隣接する前記電極対には位相の異なるRF電圧がそれぞれ印加され、気流に対し垂直な方向にイオンを束縛する四重極電場又は多重極電場が形成されることを特徴とする請求項1に記載のイオン移動度分析器。
- 前記第1移動/分析領域及び第2移動/分析領域は、軸線に対し垂直に配列される一連の電極対をそれぞれ含み、前記電極対が存在する平面は前記気流方向に対し平行であり、隣接する前記電極対には位相の異なるRF電圧がそれぞれ印加され、気流に対し平行な方向にイオンを束縛する四重極電場又は多重極電場が形成されることを特徴とする請求項1に記載のイオン移動度分析器。
- 前記第2移動/分析領域のうち検出器に近接する部分は複数の電極を含み、イオンが伝送過程で束縛されて検出器に収束するような電場が形成されるよう、各前記電極には電圧が印加されることを特徴とする請求項1に記載のイオン移動度分析器。
- 互いに平行な平面に位置する、第1電極群、第2電極群、第3電極群、第4電極群から成り、
各電極群は、同一平面内に軸線に沿って分布する複数の電極を有し、
前記第1移動/分析領域は前記第1電極群及び前記第2電極群によって構成され、
前記第2移動/分析領域は前記第3電極群及び前記第4電極群によって構成され、
前記第3接続領域は前記第2電極群と前記第3電極群の末端で電極間に構成されていることを特徴とする請求項1に記載のイオン移動度分析器。 - 前記イオン移動度分析器の前段、後段、或いは前段及び後段には、イオン移動度と質量電荷比を組み合わせた分析器が構成されるよう、質量分析器が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のイオン移動度分析器。
- 前記第1移動/分析領域及び第2移動/分析領域の一方は、第1の予め定められた移動度よりも高いイオンを通過させる第1イオン移動度フィルタとして用いられ、及び/又は、前記第1移動/分析領域及び第2移動/分析領域の他方は、第2の予め定められた移動度よりも低いイオンを通過させる第2イオン移動度フィルタとして用いられることを特徴とする請求項1に記載のイオン移動度分析器。
- 前記第1の予め定められた移動度は、前記第2の予め定められた移動度よりも小さいことを特徴とする請求項13に記載のイオン移動度分析器。
- 前記第1移動/分析領域及び第2移動/分析領域の一方はイオン移動度分析器として用いられ、当該一方の領域に含まれる直流電場は、イオンがイオン移動度別に異なる時間に前記分析領域を通過するよう時間とともに変化し、
前記第1移動/分析領域及び第2移動/分析領域の他方はイオン伝送及び/又は濃縮経路とされることを特徴とする請求項1に記載のイオン移動度分析器。 - 前記第1移動/分析領域の第1直流電場は、イオンがイオン移動度別に異なる時間に通過するとともに、前記第3接続領域を経由して第2移動/分析領域に進入するよう時間に伴って走査し、前記第2移動/分析領域の第2直流電場は、全てのイオンを当該領域経由で検出器に到達させることを特徴とする請求項15に記載のイオン移動度分析器。
- 前記第1移動/分析領域の第1直流電場は、イオンを当該第1移動/分析領域の少なくとも一部の領域で濃縮させる非線形の直流電場であり、前記第1直流電場は、イオンが当該第1移動/分析領域を通過するとともに、第3接続領域を経由して前記第2移動/分析領域に進入するよう時間とともに変化し、前記第2移動/分析領域の第2直流電場は、イオンがイオン移動度別に異なる時間に当該領域を通過して検出器に到達するよう時間に伴って走査することを特徴とする請求項15に記載のイオン移動度分析器。
- 前記第1移動/分析領域の第1直流電場は、全てのイオンを前記第1移動/分析領域に通過させるとともに、前記第3接続領域経由で前記第2移動/分析領域に進入させ、前記第2移動/分析領域の第2直流電場は、イオンがイオン移動度別に異なる時間に当該第2移動/分析領域を通過して検出器に到達するよう時間に伴って走査することを特徴とする請求項15に記載のイオン移動度分析器。
- 前記第1移動/分析領域、第2移動/分析領域、及び第3移動/分析領域の直流電場は、前記気流に対し垂直な方向に、イオンを前記イオン源から第1移動/分析領域、第3接続領域及び第2移動/分析領域を経由して検出器に到達させることを特徴とする請求項1に記載のイオン移動度分析器。
- 前記第1移動/分析領域、第2移動/分析領域、及び第3移動/分析領域の直流電場は、前記気流に対し平行な方向に、イオンを前記第1移動/分析領域を通過させて第3接続領域に進入させるとともに、前記第3接続領域を経由して第2移動/分析領域に進入させ、前記気流に対し平行な方向に第2移動/分析領域を通過させて検出器に到達させることを特徴とする請求項1に記載のイオン移動度分析器。
- イオン分析物を分離及び識別するイオン移動度の分析方法であって、
イオンを発生させるイオン源を提供し、
前記イオン源に接続されるイオン入口が設けられた第1移動/分析領域であって、第1直流電場及び第1気流を含み、前記第1直流電場及び第1気流はイオンを第1移動/分析領域の軸線に沿って運動させ、イオンに対する第1直流電場及び第1気流の作用方向が互いに逆方向である第1移動/分析領域を提供し、
イオン出口が設けられた第2移動/分析領域であって、第2直流電場及び第2気流を含み、前記第2直流電場及び第2気流はイオンを第2移動/分析領域の軸線に沿って運動させ、イオンに対する第2直流電場及び第2気流の作用方向は互いに逆方向であり、前記第2気流は前記第1気流と気流方向が一致している第2移動/分析領域を提供し、
前記第1移動/分析領域と第2移動/分析領域の間に位置する第3接続領域であって、第3直流電場を含み、前記第3直流電場はイオンを前記第1移動/分析領域から前記第2移動/分析領域まで伝送する第3接続領域を提供し、
前記イオン出口が接続される検出器を提供し、
前記気流に対し垂直な方向にイオンを前記イオン入口から導入し、前記気流に対し垂直な方向にイオンを前記イオン出口から導出することを特徴とする方法。 - 直流電場を制御することで、前記第1移動/分析領域及び第2移動/分析領域の一方を、第1の予め定められた移動度よりも高いイオンを通過させる第1イオン移動度フィルタとして用い、及び/又は、前記第1移動/分析領域及び第2移動/分析領域の他方を、第2の予め定められた移動度よりも低いイオンを通過させる第2イオン移動度フィルタとして用いることを特徴とする請求項21に記載のイオン移動度の分析方法。
- 前記第1移動/分析領域及び第2移動/分析領域の一方を、時間とともに直流電場を変化させることでイオン移動度分析器とし、イオンをイオン移動度別に異なる時間に前記イオン移動度分析器に通過させるとともに、前記第1移動/分析領域及び第2移動/分析領域の他方をイオン伝送及び/又は濃縮経路とすることを特徴とする請求項21に記載のイオン移動度の分析方法。
- 前記第1移動/分析領域、第2移動/分析領域、及び第3接続領域の直流電場を制御することで、前記気流に対し垂直な方向に、イオンを前記イオン源から第1移動/分析領域、第3接続領域及び第2移動/分析領域を経由して検出器に到達させることを特徴とする請求項21に記載のイオン移動度の分析方法。
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