JP7127742B2

JP7127742B2 - イオン化装置及びイオン分析装置

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Description

本発明は、イオン化装置に関する。

質量分析装置において用いられる試料のイオン化法の一つにレーザイオン化（LDI: Laser Desorption/Ionization）法がある。レーザイオン化法は、試料にレーザ光を照射し、該レーザ光のエネルギーによって試料分子を励起してイオン化する方法である。LDI法により試料分子をイオン化するイオン化装置はLDI装置と呼ばれる。

また、レーザイオン化法の１つにマトリックス支援レーザ脱離イオン化（MALDI: Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization）法がある。マトリックス支援レーザ脱離イオン化法では、レーザ光を吸収しやすく、またイオン化しやすい物質（マトリックス物質）を試料に混合（あるいは試料の表面に塗布）し、そこに試料分子を取り込む。試料分子を取り込んだマトリックス物質を微結晶化し、これにレーザ光を照射することによって試料分子をイオン化する。MALDI法により試料分子をイオン化するイオン化装置はMALDI装置と呼ばれる。

LDI装置（MALDI装置を含む。以下同様。）は、レーザ光源及び該レーザ光源から発せられたレーザ光を集光して試料に照射する集光光学系等を含む光照射部、試料が載置される試料ステージ、該試料ステージを移動させる試料ステージ移動機構、試料表面の状態を確認するための観察装置を備えている。LDI装置の中には、大気圧雰囲気で（真空排気することなく）簡便に試料分子をイオン化することができるものがあり、そうしたLDI装置で生成されたイオンは、質量分析装置の本体に設けられたイオン導入口から質量分析装置の本体に導入され、質量分析される（例えば特許文献１）。

米国特許第５９６５８８４号明細書

上記質量分析装置における質量分析の測定感度は、試料表面におけるレーザ光の照射位置で発生したイオンがイオン導入口を通過する効率に左右される。試料表面におけるレーザ光の照射位置とイオン導入口の位置のずれが大きくなるほど、質量分析装置本体へのイオン導入効率が低下し、測定感度が下がる。そのため、LDI装置を質量分析装置の本体に取り付ける際には高い位置精度が求められる。質量分析装置の本体に設けられるイオン導入口は、例えば直径1mm程度の大きさであり、LDI装置の取り付けには、数百μm以下という高い位置精度が求められる。

従来、LDI装置の、質量分析装置の本体への取り付けは、作業者がイオン化装置を抱え上げて本体の取り付け面に当接させ、その取り付け位置を調整してボルト等の固定具で固定することにより行われている。しかし、より高性能/多機能なLDI装置を使用する場合、大型なレーザ照射光学系や試料ステージ、観察機構などを搭載する場合があり、LDI装置のサイズや重量が増大するため、高い位置精度で質量分析装置の本体に取り付けることが難しいという問題があった。

ここではLDI法で生成したイオンを質量分析する場合を例に説明したが、これらの方法で生成したイオンを移動度分析する場合にも上記同様の問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、イオン分析装置の本体に簡便に、かつ高い位置精度で取り付けることができるイオン化装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明は、イオン分析装置の本体に着脱可能に取り付けられるイオン化装置であって、
試料ステージと、該試料ステージ上に載置された試料に光を照射する光照射部とを有するイオン化部と、
基体と、
前記基体に設けられ、一つ以上の軸に関して移動または回転可能に前記イオン化部を保持する可動機構と、
を備える。

本発明に係るイオン化装置は、試料ステージと該試料ステージ上に載置された試料に光を照射する光照射部を有するイオン化部を備えている。また、このイオン化装置は、基体と、該基体に設けられ、一つ以上の軸に関して移動または回転可能にイオン化部を保持する可動機構を備えている。これにより、イオン化部とイオン分析装置の本体を精緻に位置合わせすることができる。従って、本発明に係るイオン化装置は、簡便に、かつ高い位置精度でイオン分析装置に取り付けることができる。

本発明に係るイオン化装置の一実施例におけるイオン化部の構成を説明する図。本実施例のイオン化装置の内部の構成を説明する図。本実施例のイオン化装置の内部の構成を説明する別の図。本実施例のイオン化装置を質量分析装置の本体に取り付ける際の粗調整について説明する図。本実施例のイオン化装置の取り付け面の構成を説明する図。本実施例のイオン化装置が取り付けられる質量分析装置の本体の取り付け面の構成を説明する図。別の実施例のイオン化装置の内部の構成を説明する図。別の実施例のイオン化装置の内部の構成を説明する別の図。

本発明に係るイオン化装置の一実施例について、以下、図１～図６を参照して説明する。本実施例のイオン化装置１は、マトリックス支援レーザ脱離イオン化（MALDI: Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization）法によりイオンを生成して質量分析するMALDI-MSの一部として、質量分析装置本体２に着脱可能に取り付けられる。MALDI-MSでは、試料ステージ上に載置した試料の表面の複数の測定点のそれぞれにおいてイオンを生成して質量分析する。質量分析装置本体２は、以下に説明する本実施例のイオン化装置１の他にも、エレクトロスプレイイオン化装置や大気圧化学イオン化装置といった他のイオン化装置を取り付けることが可能となるように構成されている。そのため、使用者は分析用途に応じて、単一の質量分析装置本体に対して、MALDIによるイオン化を行うイオン化装置１と他のイオン化装置を交換して使用することができる。以下、質量分析装置本体２に対して、MALDIによるイオン化を行うイオン化装置１を取り付ける実施例を記載する。なお、以降の説明で使用する各図面では、理解を容易にするために、構成要素の一部については全体に対する大きさを実際よりも大きく図示している。

本実施例のイオン化装置１のイオン化部１０は、レーザ光源１１、反射鏡１２、集光レンズ１３を含む照射光学系と、試料ステージ１４、ステージ移動機構１５、及び顕微鏡１６を収容した筐体１９を備えている。また、筐体１９の一側面には開口１７が形成されている。これらのうち、レーザ光源１１、反射鏡１２、ステージ移動機構１５、及び顕微鏡１６は、筐体１９内で位置決めされている。

図１に、イオン化部１０の構成を示す。レーザ光源１１から発せられた光は反射鏡１２で反射された後、集光レンズ１３により、レーザ光照射位置（開口１７の正面）に位置する試料ステージ１４上に載置された試料の表面に集光される。レーザ光の照射によって試料から生成されたイオンは、筐体１９の側面に設けられた開口１７から筐体１９の外部に出射する。なお、筐体１９は、その全面が覆われたものである必要はなく、一部又は全部の面が開放されたフレーム状のものであってもよい。但し、後述する突出部１８を配置するために、質量分析装置本体２との取り付け側には取り付け面（イオン化部側取り付け面）が設けられていることが好ましい。

試料ステージ１４はステージ移動機構１５によって互いに直交する３方向に移動可能になっている。ステージ移動機構１５は、鉛直方向（z方向）に試料ステージ１４を移動させるためのリニアガイド１５１と、試料ステージ１４及びリニアガイド１５１を水平方向（x方向）に移動させるためのリニアガイド１５２と、試料ステージ１４及びリニアガイド１５１、１５２を水平方向（y方向）に移動させるためのリニアガイド１５３と、それらを移動する駆動源であるステッピングモータ（図示略）を備えている。

また、筐体１９内には試料ステージ１４上に載置された試料を観察するための顕微鏡１６が設けられており、試料ステージ１４を観察位置（顕微鏡１６の正面）に移動させて顕微鏡１６により試料表面を観察することにより、試料表面の測定対象領域を決定する。

イオン化部１０の筐体１９は、イオン化装置１内に回転及び移動可能に保持されている。図２及び図３に示すように、イオン化装置１は、土台２０、鉛直移動機構３０、第１水平移動機構４０、第２水平移動機構５０、第１回転機構６０、第２回転機構７０、及び第３回転機構８０を備えており、これらの各機構によってイオン化部１０が各方向に回転及び移動可能に保持されている。即ち、これらの各機構は本発明における可動機構に相当する。また、土台２０は本発明における基体に相当する。

イオン化装置１は、開閉可能な上面と、底面と、3つの側面を有する直方体状の筐体内に収容されており、質量分析装置本体２が取り付けられる側の側面は開放されている。図３の左図がイオン化装置１の内部構成を示す図であり、図３の右図は、質量分析装置の本体２の構成の一部を示す図である。なお、質量分析装置の本体２の内部に収容される質量分析部には、従来知られている各種の質量分析装置のうち、測定の目的に応じた適宜のものが用いられる。

土台２０の底面にはキャスター２１（図２では図示略）が取り付けられている。また、土台２０の上面の一辺の周縁部には2枚の板状部材２２１、２２２が平行に立設されている。この板状部材２２１、２２２の間には、Ｌ字状部材２３の長辺の1点が固定されている。Ｌ字状部材２３の長辺の端部には錘２４が取り付けられ、長辺と短辺の交点は土台２０の上面に位置し、短辺の端部は鉛直移動機構３０の板状部材３２（後述）の下面に当接している。Ｌ字状部材２３の固定点（板状部材２２１、２２２に固定された点）を支点とし、てこの原理により錘２４とイオン化部１０及び上記の各機構の重量と釣り合うように構成されている。これによってイオン化部１０や各機構の重量に拘らず、イオン化部１０の筐体１９を円滑に回転及び移動することができるようになっている。

土台２０の上面には鉛直方向（z方向）に延びる2本のリニアガイド３１と該リニアガイド３１に沿って移動する板状部材３２を備えた鉛直移動機構３０が設けられている。

鉛直移動機構３０の板状部材３２の上には、水平方向（x方向）に延びる2本のリニアガイド４１と該リニアガイド４１に沿って移動する板状部材４２を備えた第１水平移動機構４０が設けられている。

第１水平移動機構４０の板状部材４２の上には、水平方向（y方向）に延びる2本のリニアガイド５１と該リニアガイド５１に沿って移動する板状部材５２を備えた第２水平移動機構５０が設けられている。

第２水平移動機構５０の板状部材５２の上には、水平面内で回転自在な回転テーブル６１が配置されている。また、回転テーブル６１の上面の周縁部の、該回転テーブル６１の中心を挟んだ2箇所にそれぞれ板状部材７１が立設されており、該板状部材７１の固定部７２に枠状部材８１が固定されている。枠状部材８１は、筐体１９の側周部を取り囲むように配置され、その固定部８２に筐体１９の側面が固定されている。つまり、回転テーブル６１は筐体１９をz軸周りに回転させる（Yaw）第１回転機構６０、板状部材７１及び固定部７２は筐体１９をx軸周りに回転させる（Pitch）第２回転機構７０、枠状部材８１及び固定部８２は筐体１９をy軸周りに回転させる（Roll）第３回転機構８０を構成している。

イオン化部１０の、開口１７が形成された側面と反対側の側面と、イオン化装置１の内壁面の間には、イオン化部１０の筐体１９を質量分析装置本体２に向かって押す付勢部材（本実施例ではバネ９１。図２では図示略）が取り付けられている。

土台２０には、該土台２０の側面（イオン化部側取り付け面の側の面）の下端から突出する板状部材９２が設けられており、土台２０の同じ側面の上部には、先端がテーパ状に形成された棒状部材９３が取り付けられている。一方、質量分析装置本体２の、イオン化部１０が取り付けられる面（本体側取り付け面）の側には、板状部材９２が挿入される第１挿入口９４と、棒状部材９３が挿入される第２挿入口９５が設けられている。図４に示すように、第１挿入口９４の入口は板状部材９２よりも広く形成されており、奥に向かうに従って徐々に狭くなっている。なお、本実施例では土台２０に板状部材９２及び棒状部材９３を設けたが、これらの一方又は両方をイオン化部１０のイオン化部側取り付け面に設けてもよい。その場合には、第１挿入口９４及び／又は第２挿入口９５が、質量分析装置本体２の本体側取り付け面に設けられる。

また、図５に示すように、イオン化部１０のイオン化部側取り付け面には、開口１７の外側に３つの突出部１８が設けられている。一方、図６に示すように、質量分析装置本体２の本体側取り付け面には、円筒状のイオン導入部９６と、該イオン導入部９６を中心とする円形のＶ字溝９７が設けられている。

次に、本実施例のイオン化装置１を質量分析装置本体２に取り付ける手順を説明する。

はじめに、分析対象試料及び較正用試料を試料ステージ１４に載置し、それを筐体１９内のステージ移動機構１５にセットする。

次に、イオン化装置１を質量分析装置本体２に近接させ、板状部材９２を第１挿入口９４に差し入れる。第１挿入口９４の入口は板状部材９２の幅よりも広くなっているため、板状部材９２を第１挿入口９４に挿入する際に、イオン化装置１と質量分析装置本体２に多少の位置ずれがあっても、板状部材９２を第１挿入口９４に挿入することが可能である。そのままイオン化装置１を質量分析装置本体２に近接させていくと、第１挿入口９４により板状部材９２がガイドされ、イオン化装置１と質量分析装置本体２の位置ずれが解消していく。これにより、例えばイオン化装置１と質量分析装置本体２の取り付け位置の位置精度が数mm程度まで小さくなる。

イオン化装置１を、さらに質量分析装置本体２に近接させていくと、棒状部材９３が第２挿入口９５に挿入される。第２挿入口９５は、イオン化装置１と質量分析装置本体２の数mm程度の位置ずれを許容するように（棒状部材９３の先端が第２挿入口９５に挿入されるように）構成されている。そのままイオン化装置１を質量分析装置本体２に近接させていくと、第２挿入口９５により棒状部材９３がガイドされ、イオン化装置１と質量分析装置本体２の位置ずれがさらに解消する。これにより、例えばイオン化装置１と質量分析装置本体２の取り付け位置の位置精度が1mm程度まで小さくなる。

イオン化装置１を、さらに質量分析装置本体２に近づけていくと、イオン化部側取り付け面に形成された開口１７にイオン導入部９６が挿入され、続いて突出部１８の先端が、本体側取り付け面に形成されたＶ字溝９７の入口に当接する。

さらにイオン化装置１を質量分析装置本体２に近づけていくと、突出部１８がＶ字溝９７に入り込む。これにより、イオン化部１０を数百μm以下の高い位置精度で質量分析装置本体２に取り付けることができる。

上記の手順により、質量分析装置本体２にイオン化部１０を取り付けた後、試料ステージ１４上の較正用試料にレーザ光を照射して生成されるイオンを検出する。その際、集光レンズ１３を微動させてイオンの検出強度が最大となるようにレーザ光の照射位置を微調整する。本実施例では、イオン化部１０が数百μm以下という高い位置精度で質量分析装置本体２に取り付けられているため、それ以下の範囲でレーザ光の照射位置の微調整を行えばよく、簡単にレーザ光の照射位置を最適な位置に調整することができる。

従来、LDI装置などのイオン化装置を質量分析装置本体に取り付ける際には、使用者がイオン化装置を抱え上げて本体の取り付け面に当接させ、その取り付け位置を調整してボルト等の固定具で固定することにより行われている。しかし、イオン化装置の高性能化や多機能化を図るべく、本実施例のように、試料表面にレーザ光を照射するための照射光学系に加え、試料表面を観察するための顕微鏡も備えた構成のイオン化部１０を使用しようとすると、筐体１９の一辺が1m近くになり、またその重量が10kgに達する場合がある。使用者がこのように大型で重いイオン化部１０の筐体１９を抱え上げて質量分析装置本体の取り付け面に当接させ、その取り付け位置を調整してボルト等の固定具で固定するという従来の方法では、イオン化部を高い位置精度で質量分析装置本体に取り付けることが難しい。質量分析装置本体に設けられるイオン導入部の径は、通常、直径1mm程度であり、イオン化装置の取り付け位置が数百μm以上ずれていると、その位置でレーザ光を試料ステージ上の較正用試料に照射してもイオンがまったく検出されず、試行錯誤でレーザ光の照射位置を調整しなければならない。特に、単一の質量分析装置本体を使用して、エレクトロスプレイイオン化装置や大気圧化学イオン化装置といった他のイオン化装置とLDI装置をユーザー自身が交換して使用しようとする場合、従来の方法ではLDI装置を高い位置精度で取り付けることが難しいため、イオン化装置交換後に意図する分析を行うことが困難となる場合があった。

これに対し、本実施例のイオン化装置１では、イオン化部１０がイオン化装置の土台２０に対して回転及び移動可能に保持されているため、イオン化部１０を円滑に移動及び回転することができる。そのため、大型で重量が大きいイオン化装置１を、簡便に、かつ高い位置精度で質量分析装置本体２に取り付けることが可能となる。また、イオン化装置１をキャスター２１により移動させて質量分析装置本体２に近接させていくと、板状部材９２、棒状部材９３、及び突出部１８が順番に、第１挿入口９４、第２挿入口９５、及びＶ字溝９７に挿入されていくため、より簡便かつ容易に、精度よくイオン化部１０を質量分析装置本体２に取り付けることができる。さらに、イオン化部１０が数百μm以下の精度で質量分析装置本体２に取り付けられるため、試料ステージ１４上に載置した較正用試料から生成されるイオンを確実に検出可能であり、そこからレーザ光の照射位置を微調整するのみで、レーザ光の照射位置を最適化することができる。

上記実施例では、理解を容易にするために、直交する3方向に筐体１９を移動するための鉛直移動機構３０、第１水平移動機構４０、及び第２水平移動機構５０と、直交する3軸周りにイオン化部１０を回転するための第１回転機構６０、第２回転機構７０、及び第３回転機構８０とをそれぞれ備えた構成とした。しかし、y軸周りの回転（Roll）は、イオン化部１０の取り付け面（イオン化部側取り付け面）及び質量分析装置本体２の取り付け面（本体側取り付け面）の面内での回転であり、レーザ光が質量分析装置本体２のイオン導入部９６の正面の位置に集光されていれば、イオン化部１０のy軸周りの方向の回転（Roll）は、イオン化部１０から質量分析装置本体２へのイオンの導入効率には影響しない。そのため、この回転機構を省略した構成を採ることができる。

また、上記のとおり、イオン化装置１の板状部材９２を第１挿入口９４に差し込みさえすれば、イオン化部１０が、数mm程度の位置精度で質量分析装置本体２に取り付けられる。従って、イオン化部１０の筐体１９をそれほど大きく移動及び回転する必要もない。

これらの点を踏まえ、上述した実施例のイオン化装置１の構成を簡素化することができる。そのような構成を有する別の実施例のイオン化装置１００について、以下、図７及び図８を参照して説明する。なお、図１により説明したイオン化部１０の筐体１９内の構成要素や、図５及び図６により説明したイオン化部１０のイオン化部側取り付け面及び質量分析装置本体２の本体側取り付け面の構成は上記実施例と同じであるため、図示及び説明を省略する。また、他の構成要素についても、上記実施例と同様のものについては、下二桁又は下三桁が同じ符号を付して、適宜、説明を省略する。

図７及び図８に示すように、このイオン化装置１００は、土台１２０、鉛直移動機構１３０、水平可動機構１４６、及び回転機構１７０を備えており、これらによってイオン化部１０の筐体１９を移動及び回転可能に保持している。また、上記実施例と同様に、イオン化部１０の筐体１９の、開口１７が形成された側面と反対側の側面と、イオン化装置１の筐体の内壁面の間には、筐体１９を押すバネ１９１（付勢部材。図７では図示略）が取り付けられている。

土台１２０は、下部土台１２５と、該下部土台の上面に立設された4本の棒状部材１２６により固定された上部土台１２７からなり、下部土台１２５の側面（イオン化部側取り付け面の側の面）に板状部材１９２と棒状部材１９３が設けられている。また、下部土台１２５の底面にはキャスター１２１（図７では図示略）が取り付けられている。

上部土台１２７の上面の周縁部には２枚の板状部材１２２１、１２２２が平行に立設されている。この板状部材１２２１、１２２２の間には、Ｌ字状部材１２３の長辺の1点が固定されている。Ｌ字状部材１２３の長辺側の端部には錘１２４が取り付けられ、長辺と短辺の交点は上部土台１２７の上面に位置し、短辺の端部は鉛直移動機構１３０の板状部材１３４（後述）の下面に当接している。

上部土台１２７の四つの角部には、それぞれリニアブッシュ１３３が取り付けられている。リニアブッシュ１３３は、内壁面に複数の硬球が回転自在に配列された円筒部材１３３１と、該円筒部材に差し込まれるシャフト１３３２の組み合わせにより構成される直動機構であり、スライドブッシュやボールブッシュとも呼ばれる。各リニアブッシュ１３３の上端部には板状部材１３４が固定されている。リニアブッシュ１３３は、板状部材１３４及びその上部に配置されているイオン化部１０等を鉛直方向に移動する鉛直移動機構１３０として機能する。

板状部材１３４の上面の四隅には、凹状の上面を有する受け部１４３が固定されており、該受け部１４３内にボール部材（硬球）１４４が回転自在に収容されている。また、鉛直移動機構１３０の板状部材１３４の上方には、別の板状部材１４５が配置されている。この板状部材１４５の下面の、ボール部材１４４の位置の上部にあたる位置には凹部１４５１が形成されており、凹部１４５１内でボール部材が回転することにより板状部材１４５が水平面内に移動可能となっている。受け部１４３、ボール部材１４４、及び板状部材１４５によって水平可動機構１４６が構成されており、この水平可動機構１４６は、上記実施例における、第１水平移動機構４０、第２水平移動機構５０、及び筐体１９をz軸周りに回転させる（Yaw）回転機構として機能する。

板状部材１４５の上面の2箇所には、それぞれ板状部材１７１が立設されており、該板状部材１７１の固定部１７２にイオン化部１０の筐体１９の側面が固定されている。これは、イオン化部１０をx軸周りに回転させる（Pitch）回転機構１７０として機能する。

上記実施例のイオン化装置１が3つの移動機構（鉛直移動機構３０、第１水平移動機構４０、及び第２水平移動機構５０）と3つの回転機構（第１回転機構６０、第２回転機構７０、及び第３回転機構８０）からなる6つの可動機構を備えた構成であったのに対し、このイオン化装置１００は、全体として3つの機構（鉛直移動機構１３０、水平可動機構１４６、及び回転機構１７０）のみを備えた構成であり、可動機構の数は上記実施例の半分である。そのため、上記実施例のイオン化装置よりも小型かつ低コストで製作することができる。

上記2つの実施例はいずれも一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜に変更することができる。

上記実施例では、イオン化装置１のイオン化部１０の筐体１９の取り付け面（イオン化部側取り付け面）と、質量分析装置本体２の取り付け面（本体側取り付け面）が鉛直方向の面である場合を例に説明したが、必ずしも両取り付け面が鉛直方向である必要はない。また、上記実施例における鉛直や水平といった記載は、必ずしも厳密に鉛直や水平であることに限らず、上記実施例で説明した操作が可能な程度のずれを許容し得る。

上記実施例では、イオン化装置１のイオン化部１０を保持する可動機構として、移動機構と回転機構の両方を備えた場合を例に説明したが、必ずしも移動機構と回転機構の両方を備える必要はない。たとえば、回転方向の位置精度が重要でない場合は回転機構を省略してもよいし、移動方向の位置が重要でない場合は移動機構を省略してもよい。

上記実施例ではレーザ光源１１、反射鏡１２、集光レンズ１３を含む照射光学系と、試料ステージ１４、ステージ移動機構１５、及び顕微鏡１６を筐体１９の内部に収容したイオン化部１０としたが、試料へのレーザ光の照射位置と観察位置が同じであり、試料表面の1点のみを質量分析する（即ちイメージング質量分析を行わない）質量分析装置用のイオン化装置の場合にはステージ移動機構１５を備える必要はない。また、顕微鏡１６も必須の構成ではない。さらに、イオン化法はレーザイオン化に限定されず、他のイオン化法により試料からイオンを生成するイオン源を収容したイオン化部についても上記同様に構成することができる。

また、上記実施例ではレーザ光源１１を筐体１９内に収容した構成としたが、レーザ光源を筐体１９の外部に配置し、光ファイバで筐体１９内にレーザ光を輸送する構成を採ることもできる。ただし、光ファイバを用いると微小径への集光が困難な場合があったり、高エネルギーの光を輸送することが難しい場合があったりする。そのため、特に高分解能のイメージング質量分析等を実施する場合は、上記実施例のようにレーザ光源１１を筐体１９に収容した構成とすることが好ましい。レーザ光源１１を筐体１９に収容することにより筐体１９は重くなるが、上記実施例のように、その重量に釣り合う錘を取り付けることによりイオン化部１０の筐体１９を円滑に移動及び回転することができる。

［態様］
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１態様）
本発明の第１態様は、イオン分析装置の本体に着脱可能に取り付けられるイオン化装置であって、
試料ステージと、該試料ステージ上に載置された試料に光を照射する光照射部とを有するイオン化部と、
前記イオン化部を保持する基体と、
前記基体に対する前記イオン化部の相対位置を、一つ以上の軸に対して移動または回転できるように保持する可動機構と
を備える。

本発明の第１態様に係るイオン化装置は、試料ステージと該試料ステージ上に載置された試料に光を照射する光照射部を有するイオン化部を備えている。また、このイオン化装置は、基体と、該基体に設けられ、一つ以上の軸に関して移動または回転可能にイオン化部を保持する可動機構を備えている。これにより、イオン化部とイオン分析装置の本体を精緻に位置合わせすることができる。従って、本発明に係るイオン化装置は、簡便に、かつ高い位置精度でイオン分析装置に取り付けることができる。

（第２態様）
本発明の第２態様に係るイオン化装置は、上記第１態様のイオン化装置において、
前記可動機構が、相互に非平行であって同一面上にない三方向に移動可能に前記イオン化部を保持する移動機構を含む。

上記第２態様のイオン化装置では、可動機構により相互に非平行であって同一面上にない三方向に移動可能にイオン化部を移動させてイオン分析装置に取り付けることができる。

（第３態様）
本発明の第３態様に係るイオン化装置は、上記第１態様又は第２態様のイオン化装置において、
前記可動機構が、相互に非平行な二軸周りに回転可能に前記イオン化部を保持する回転機構を含む。

上記第３態様のイオン化装置では、可動機構により相互に非平行な二軸周りにイオン化部を回転させてイオン分析装置に取り付けることができる。

（第４態様）
本発明の第４態様に係るイオン化装置は、上記第１態様から第３態様のいずれかのイオン化装置において、
前記イオン化部が、更に、前記試料ステージを移動する試料ステージ移動機構を有する。

第４態様のイオン化装置では、試料表面の異なる複数の測定点のそれぞれにおいて試料由来のイオンを分析する、イメージング分析を行うことができる。

（第５態様）
本発明の第５態様に係るイオン化装置は、上記第１態様から第４態様のいずれかのイオン化装置において、
前記イオン化部が、更に、前記試料の表面を観察するように構成された観察装置を有する。

第５態様のイオン化装置では、試料の分析を行う前に、試料の表面を観察して測定対象領域を決定した後、その測定対象領域を正確に分析することができる。

（第６態様）
本発明の第６態様に係るイオン化装置は、上記第１態様から第５態様のいずれかのイオン化装置において、
前記イオン化部が、前記本体に取り付けられるイオン化部側取り付け面を有し、
前記可動機構が、
鉛直方向に前記イオン化部を移動する鉛直移動機構と、
前記イオン化部側取り付け面に平行かつ水平な軸周りに前記イオン化部を回転する回転機構と、
水平方向に前記イオン化部を移動及び回転する水平可動機構と
を有する。

第６態様のイオン化装置では、イオン化部を3方向に移動させ、また2軸周りに回転させるために使用する機構が3つのみであるため、装置を小型化し、また低コストで製作することができる。

（第７態様）
本発明の第７態様は、上記第１態様から第６態様のいずれかのイオン化装置と、該イオン化装置が着脱可能に取り付けられるイオン分析装置の本体と備えたイオン分析装置であって、
前記イオン化部が、前記本体に取り付けられるイオン化部側取り付け面を有し、
前記本体が、前記イオン化部が取り付けられる本体側取り付け面を有し、
前記イオン化部側取り付け面と前記本体側取り付け面のうちの一方に3つ以上の突出部が設けられ、他方に該3つ以上の突出部を収容する溝が形成されている。

第７態様のイオン分析装置では、突出部を溝に挿入することにより、イオン化装置をイオン分析装置の本体に、より高い精度で取り付けることができる。

（第８態様）
本発明の第８態様に係るイオン分析装置は、上記第７態様のイオン分析装置において、
前記イオン化装置における前記イオン化部側取り付け面の側の所定の位置と、前記本体における前記本体側取り付け面の側の所定の位置のうちの一方に、前記突出部よりも大きく突出した第２突出部が設けられ、他方に該第２突出部を挿入する挿入口が形成されている。

前記イオン化部側取り付け面の側の所定の位置は、イオン化部側取り付け面内の位置であってもよく、あるいはイオン化部を保持する基体等の、イオン化部側取り付け面の側の位置であってもよい。また、前記本体側取り付け面の側の所定の位置についても同様に、本体側取り付け面内の位置であってもよく、あるいは本体が有するチャンバや筐体などの、本体側取り付け面の側の位置であってもよい。

第８態様のイオン分析装置では、第２突出部を挿入口に挿入して、イオン化部をイオン分析装置の本体に取り付ける前に、イオン化装置と本体の位置を粗調整することができる。

１、１００…イオン化装置
１０…イオン化部
１１…レーザ光源
１２…反射鏡
１３…集光レンズ
１４…試料ステージ
１５…ステージ移動機構
１５１、１５２、１５３…リニアガイド
１６…顕微鏡
１７…開口
１８…突出部
１９…筐体
２０、１２０…土台
１２５…下部土台
１２６…棒状部材
１２７…上部土台
２１、１２１…キャスター
２２１、２２２、１２２１、１２２２…板状部材
２３、１２３…Ｌ字状部材
２４、１２４…錘
３０、１３０…鉛直移動機構
３１…リニアガイド
３２…板状部材
１３３…リニアブッシュ
１３３１…円筒部材
１３３２…シャフト
１３４…板状部材
４０…第１水平移動機構
４１…リニアガイド
４２…板状部材
５０…第２水平移動機構
５１…リニアガイド
５２…板状部材
１４６…水平可動機構
１４３…受け部
１４４…ボール部材
１４５…板状部材
１４５１…凹部
６０…第１回転機構
６１…回転テーブル
７０…第２回転機構
１７０…回転機構
７１、１７１…板状部材
７２、１７２…固定部
８０…第３回転機構
８１…枠状部材
８２…固定部
９１、１９１…バネ
９２、１９２…板状部材
９３，１９３…棒状部材
２…質量分析装置本体
９４、１９４…第１挿入口
９５、１９５…第２挿入口
９６…イオン導入部
９７…Ｖ字溝

Claims

イオン分析装置の本体に着脱可能に取り付けられるイオン化装置であって、
試料ステージと、該試料ステージ上に載置された試料に光を照射する光照射部とを有するイオン化部と、
前記イオン化部を保持する基体と、
前記基体に設けられ、一つ以上の軸に関して移動または回転可能に前記イオン化部を保持する可動機構と
を備えるイオン化装置。
前記可動機構が、相互に非平行であって同一面上にない三方向に移動可能に前記イオン化部を保持する移動機構を含む、請求項１に記載のイオン化装置。
前記可動機構が、相互に非平行な二軸周りに回転可能に前記イオン化部を保持する回転機構を含む、請求項１に記載のイオン化装置。
前記イオン化部が、更に、前記試料ステージを移動する試料ステージ移動機構を有する、請求項１に記載のイオン化装置。
前記イオン化部が、更に、前記試料の表面を観察するように構成された観察装置を有する、請求項１に記載のイオン化装置。
前記イオン化部が、前記本体に取り付けられるイオン化部側取り付け面を有し、
前記可動機構が、
鉛直方向に前記イオン化部を移動する鉛直移動機構と、
前記イオン化部側取り付け面に平行かつ水平な軸周りに前記イオン化部を回転する回転機構と、
水平方向に前記イオン化部を移動及び回転する水平可動機構と
を有する、請求項１に記載のイオン化装置。
請求項１に記載のイオン化装置と、該イオン化装置が着脱可能に取り付けられるイオン分析装置の本体と備えたイオン分析装置であって、
前記イオン化部が、前記本体に取り付けられるイオン化部側取り付け面を有し、
前記本体が、前記イオン化部が取り付けられる本体側取り付け面を有し、
前記イオン化部側取り付け面と前記本体側取り付け面のうちの一方に3つ以上の突出部が設けられ、他方に該3つ以上の突出部を収容する溝が形成されている、イオン分析装置。
前記イオン化装置における前記イオン化部側取り付け面の側の所定の位置と、前記本体における前記本体側取り付け面の側の所定の位置のうちの一方に、前記突出部よりも大きく突出した第２突出部が設けられ、他方に該第２突出部を挿入する挿入口が形成されている、請求項７に記載のイオン分析装置。