JP7018416B2 - インパクタスプレーイオン源 - Google Patents
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Description
本願は、2014年8月18日に出願された英国特許出願第1414596.5号及び2014年8月18日に出願された欧州特許出願第14181248.7号に基づく優先権及び利益を主張するものである。これらの出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
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つ以上のターゲットに衝突させられ、これにより、複数のイオンを生成するべくイオン化される、液滴から主として成る流れを、使用中に、放出するように、1つ以上のネブライザが、配置及び適合され、
1つ以上のターゲットが、1つ以上のターゲットの表面に沿って又はわたって流れるガスを乱すように構成された1つ以上の構造体をさらに備える、
イオン源が提供される。
(i)単一の構造体又は複数の構造体、
(ii)単一の列の構造体又は複数の列の構造体、
(iii)立方体、立方体様、円筒形、又は多面体構造体、
(iv)構造体間に不規則な間隔を有する構造体、
(v)1つ以上のターゲットの表面にインプリント、エッチング、又はマイクロ機械加工される連続するマイクロパターンが形成された表面、及び
(vi)マイクロ構造体、
のうちの少なくとも1つを含んでもよい。
1つ以上のネブライザ及び1つ以上のターゲットを提供することと、
1つ以上のターゲットは、1つ以上のターゲットの表面に沿って流れるガスを乱すように構成された1つ以上の構造体を備え、
1つ以上のターゲットに衝突させられ、これにより、複数のイオンを生成するべくイオン化される、液滴から主として成る流れを、1つ以上のネブライザに、放出させることと、
1つ以上の構造体を用いて1つ以上のターゲットの表面に沿って流れるガスを乱すことと、
を含む方法が提供される。
1つ以上のネブライザ及び1つ以上のターゲットを提供することと、
条件Rρ/Rμ>1
(Rρ=ρ(X)/ρ(N2)、及びRμ=μ(X)/μ(N2)であり、ρ(X)はネブライジングガスの密度、ρ(N2)は窒素の密度、μ(X)はネブライジングガスの粘度、及びμ(N2)は窒素の粘度である)
を満たすネブライジングガスを用いて、前記1つ以上のターゲットに衝突させられ、これにより、複数のイオンを生成するべくイオン化される、液滴から主として成る流れを、前記1つ以上のネブライザに、放出させることと、
を含む、方法が提供される。
(a)以下からなる群から選択されたイオン源:(i)エレクトロスプレーイオン化(「ESI」)イオン源、(ii)大気圧光イオン化(「APPI」)イオン源、(iii)大気圧化学イオン化(「APCI」)イオン源、(iv)マトリックス支援レーザ脱離イオン化(「MALDI」)イオン源、(v)レーザ脱離イオン化(「LDI」)イオン源、(vi)大気圧イオン化(「API」)イオン源、(vii)シリコン上脱離イオン化(「DIOS」)イオン源、(viii)電子衝突(「EI」)イオン源、(ix)化学イオン化(「CI」)イオン源、(x)電界イオン化(「FI」)イオン源、(xi)電界脱離(「FD」)イオン源、(xii)誘導結合プラズマ(「ICP」)イオン源、(xiii)高速原子衝撃(「FAB」)イオン源、(xiv)液体二次イオン質量分析(「LSIMS」)イオン源、(xv)脱離エレクトロスプレーイオン化(「DESI」)イオン源、(xvi)ニッケル-63放射性イオン源、(xvii)大気圧マトリックス支援レーザ脱離イオン化イオン源、(xviii)サーモスプレーイオン源、(xix)大気サンプリンググロー放電イオン化(「ASGDI」)イオン源、(xx)グロー放電(「GD」)イオン源、(xxi)インパクタイオン源、(xxii)リアルタイム直接分析(「DART」)イオン源、(xxiii)レーザスプレーイオン化(「LSI」)イオン源、(xxiv)ソニックスプレーイオン化(「SSI」)イオン源、(xxv)マトリックス支援入口イオン化(「MAII」)イオン源、(xxvi)溶媒支援入口イオン化(「SAII」)イオン源、(xxvii)脱離エレクトロスプレーイオン化(「DESI」)イオン源、(xxviii)レーザアブレーションエレクトロスプレーイオン化(「LAESI」)イオン源、(xxix)Heプラズマ(HePl)イオン源、及び(xxx)ペニングイオン化イオン源、及び/又は、
(b)1つ以上の連続又はパルスイオン源、及び/又は、
(c)1つ以上のイオンガイド、及び/又は、
(d)1つ以上のイオン移動度分離装置及び/又は1つ以上の電場非対称イオン移動度分光計装置、及び/又は、
(e)1つ以上のイオントラップ又は1つ以上のイオントラッピング領域、及び/又は、
(f)以下からなる群から選択された1つ以上の衝突、フラグメンテーション、又は反応セル:(i)衝突誘起解離(「CID」)フラグメンテーション装置、(ii)表面誘起解離(「SID」)フラグメンテーション装置、(iii)電子移動解離(「ETD」)フラグメンテーション装置、(iv)電子捕獲解離(「ECD」)フラグメンテーション装置、(v)電子衝突又は衝突解離フラグメンテーション装置、(vi)光誘起解離(「PID」)フラグメンテーション装置、(vii)レーザ誘起解離フラグメンテーション装置、(viii)赤外放射誘起解離装置、(ix)紫外放射誘起解離装置、(x)ノズルスキマーインターフェースフラグメンテーション装置、(xi)インソースフラグメンテーション装置、(xii)インソース衝突誘起解離フラグメンテーション装置、(xiii)熱又は温度源フラグメンテーション装置、(xiv)電界誘起フラグメンテーション装置、(xv)磁界誘起フラグメンテーション装置、(xvi)酵素消化又は酵素分解フラグメンテーション装置、(xvii)イオン-イオン反応フラグメンテーション装置、(xviii)イオン-分子反応フラグメンテーション装置、(xix)イオン-原子反応フラグメンテーション装置、(xx)イオン-準安定イオン反応フラグメンテーション装置、(xxi)イオン-準安定分子反応フラグメンテーション装置、(xxii)イオン-準安定原子反応フラグメンテーション装置、(xxiii)イオンと反応して付加イオン又は生成イオンを生成するためのイオン-イオン反応装置、(xxiv)イオンと反応して付加イオン又は生成イオンを生成するためのイオン-分子反応装置、(xxv)イオンと反応して付加イオン又は生成イオンを生成するためのイオン-原子反応装置、(xxvi)イオンと反応して付加イオン又は生成イオンを生成するためのイオン-準安定イオン反応装置、(xxvii)イオンと反応して付加イオン又は生成イオンを生成するためのイオン-準安定分子反応装置、(xxviii)イオンと反応して付加イオン又は生成イオンを生成するためのイオン-準安定原子反応装置、及び(xxix)電子イオン化解離(「EID」)フラグメンテーション装置、及び/又は、
(g)以下からなる群から選択された質量分析計:(i)四重極質量分析計、(ii)2D又は線形四重極質量分析計、(iii)ポール又は3D四重極質量分析計、(iv)ペニングトラップ質量分析計、(v)イオントラップ質量分析計、(vi)磁場セクタ質量分析計、(vii)イオンサイクロトロン共鳴(「ICR」)質量分析計、(viii)フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴(「FTICR」)質量分析計、(ix)四重極の対数的な電位分布を有する静電場を発生させるように構成された静電質量分析計、(x)フーリエ変換静電質量分析計、(xi)フーリエ変換質量分析計、(xii)飛行時間型質量分析計、(xiii)直交加速飛行時間型質量分析計、及び(xiv)線形加速飛行時間型質量分析計、及び/又は、
(h)1つ以上のエネルギー分析器又は静電エネルギー分析器、及び/又は、
(i)1つ以上のイオン検出器、及び/又は、
(j)以下からなる群から選択された1つ以上のマスフィルタ:(i)四重極マスフィルタ、(ii)2D又は線形四重極イオントラップ、(iii)ポール又は3D四重極イオントラップ、(iv)ペニングイオントラップ、(v)イオントラップ、(vi)磁場セクタマスフィルタ、(vii)飛行時間型マスフィルタ、及び(viii)ウィーンフィルタ、及び/又は、
(k)イオンをパルスするための装置又はイオンゲート、及び/又は、
(l)実質的に連続するイオンビームをパルスイオンビームへ変換する装置。
(i)四重極の対数的な電位分布の静電場を形成する外側の樽状電極及び同軸の内側スピンドル状電極を備えるCトラップ及び質量分析計であって、第1の動作モードにおいて、イオンがCトラップに送られ、次いで、質量分析計内に注入され、第2の動作モードにおいて、イオンがCトラップに送られ、次いで、衝突セル又は電子移動解離装置に送られ、少なくとも一部のイオンがフラグメント化されてフラグメントイオンとなり、フラグメントイオンはその後Cトラップに送られて質量分析計内に注入される、Cトラップ及び質量分析器、及び/又は、
(ii)複数の電極を備えるスタック型リングイオンガイドであって、複数の電極はそれぞれ、使用時にイオンを送る孔を有し、電極の間隔は、イオン経路の長さに沿って増加し、イオンガイドの上流区域の電極内の孔は第1の直径を有し、イオンガイドの下流区域の電極内の孔は、第1の直径よりも小さい第2の直径を有し、AC又はRF電圧の逆位相が使用時に連続する電極に印加される、スタック型リングイオンガイド。
随意的に(i)水素炎イオン化検出器(FID)、(ii)エアロゾルベース検出器又はエヌキャド(NQAD)、(iii)炎光光度検出器(FPD)、(iv)原子発光検出器(AED)、(v)窒素リン検出器(NPD)、及び(vi)蒸発光散乱検出器(ELSD)からなる群から選択された破壊型クロマトグラフィ検出器、又は、
随意的に(i)固定波長又は可変波長UV検出器、(ii)熱伝導度検出器(TCD)、(iii)蛍光検出器、(iv)電子捕獲検出器(ECD)、(v)導電率モニタ、(vi)光イオン化検出器(PID)、(vii)屈折率検出器(RID)、(viii)ラジオフロー検出器、及び(ix)キラル検出器からなる群から選択された非破壊型クロマトグラフィ検出器、
のいずれかを含む。
λ=constDRe -0.5 (i)
Re=ρvD/μ (ii)
式中、ρはガスの密度であり、vは自由流のガスの速度(表面から離れる)であり、μはガスの粘度である。種々の乱れ強さ(Tu)に関するλ/D対Re -0.5のプロットが図4に示される。
Rρ=ρ(X)/ρ(N2) (iii)
粘度の比Rμは、以下のように定義することができる:
Rμ=μ(X)/μ(N2) (iv)
Rρ/Rμ>1 (v)
を満たすネブライジングガスの使用から得られることになる。
層流のとき、δ=4.91xRe -0.5 (vi)、又は、
乱流のとき、δ=0.38xRe -0.2 (vii)、
式中、xは、よどみ点からの距離であり、Reは、自由流の流れのレイノルズ数である。
(i)単一の構造体又は複数の構造体、
(ii)例えばよどみラインと剥離ラインとの間の単一の列の構造体又は複数の列の構造体、
(iii)例えば立方体、直方体、円筒、又はピラミッドである、任意の形状の構造体、
(iv)構造体間に不規則な間隔が存在する構造体、
(v)ターゲットにインプリント、エッチング、又はマイクロ機械加工される連続するマイクロパターンが形成された表面。
Claims (17)
- 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、
前記1つ以上のターゲットに衝突させられ、これにより、複数のイオンを生成するべくイオン化される、ガス内に同伴される液滴から主として成る流れを、使用中に、放出するように、前記1つ以上のネブライザが、配置及び適合され、
前記1つ以上のターゲットが、前記1つ以上のターゲットの表面に沿って流れるガスを乱すように構成された1つ以上の構造体をさらに備える、
イオン源。 - 前記1つ以上の構造体が1つ以上の渦発生構造体を含み、前記1つ以上の渦発生構造体は、前記1つ以上の渦発生構造体を越えて流れるガスに渦及び/又は乱流を生じさせるように構成されている、請求項1に記載のイオン源。
- 前記1つ以上の構造体が、ガスの流れが前記表面に付着したままであることを助長する表面流の渦を促進するように構成される、請求項1又は請求項2に記載のイオン源。
- 前記1つ以上の構造体が、ガスの流れが前記表面に付着したままであることを助長する表面流の渦を促進するように構成された空気力学的形状又は外形を含む、請求項1、請求項2、又は請求項3に記載のイオン源。
- 前記1つ以上の構造体が、前記表面に沿ってガスの流れのよどみ領域内に位置決めされる、請求項1から4のいずれか一に記載のイオン源。
- 前記1つ以上の構造体が、前記1つ以上のターゲットの表面から延びる隆起、及び/又は、前記1つ以上のターゲットの表面の中に延びるノッチ又はキャビティを含む、請求項1から5のいずれか一に記載のイオン源。
- 前記1つ以上の構造体が、前記ターゲットの上又は周りを流れるガスの全般的な方向と平行、非平行、又は垂直な縦軸を有する1つ以上のストレーク又はフィンを含む、請求項1から6のいずれか一に記載のイオン源。
- 前記1つ以上の構造体が、
(i)単一の構造体又は複数の構造体、
(ii)単一の列の構造体又は複数の列の構造体、
(iii)立方体、立方体様、円筒形、又は多面体構造体、
(iv)構造体間に不規則な間隔を有する構造体、及び
(v)前記1つ以上のターゲットの表面にインプリント、エッチング、又はマイクロ機械加工される連続するマイクロパターンが形成された表面、
のうちの少なくとも1つを含む、請求項1から7のいずれか一に記載のイオン源。 - 前記1つ以上の構造体が、前記1つ以上のターゲットを越えて流れるガスの主流方向内に位置決めされる、請求項1から8のいずれか一に記載のイオン源。
- 前記1つ以上の構造体が、前記1つ以上のターゲットを越えて流れるガスの主流方向と位置合わせされる、請求項1から9のいずれか一に記載のイオン源。
- 前記1つ以上のターゲットが円筒形チューブを備え、前記1つ以上のターゲットを越えて流れるガスの主流方向が、前記円筒形チューブの周方向表面の一部に沿う方向である、請求項1から10のいずれか一に記載のイオン源。
- 前記1つ以上のターゲットがプレートの形態の平坦面を備え、及び又は、前記1つ以上のターゲットを越えて流れるガスの主流方向が前記平坦面にわたる又は沿う、請求項1から10のいずれか一に記載のイオン源。
- 前記1つ以上の構造体の高さ又は深さが、前記1つ以上のターゲットを越えて流れる前記ガスの境界層の厚さと等しい又は同等である、請求項1から12のいずれか一に記載のイオン源。
- 前記1つ以上の構造体の高さ又は深さが、500μm未満である、請求項1から13のいずれか一に記載のイオン源。
- 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から14のいずれか一に記載のイオン源。
- 請求項1から15のいずれか一に記載のイオン源を備える質量分析計。
- サンプルをイオン化する方法であって、
1つ以上のネブライザ及び1つ以上のターゲットを提供することと、
前記1つ以上のターゲットは、前記1つ以上のターゲットの表面に沿って流れるガスを乱すように構成された1つ以上の構造体を備え、
前記1つ以上のターゲットに衝突させられ、これにより、複数のイオンを生成するべくイオン化される、ガス内に同伴される液滴から主として成る流れを、前記1つ以上のネブライザに、放出させることと、
前記1つ以上の構造体を用いて前記1つ以上のターゲットの表面に沿って流れるガスを乱すことと、
を含む、方法。
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