JP7294620B2 - インターフェースユニット - Google Patents

Description

本願は、２０１８年９月１１日付の大韓民国特許出願１０－２０１８－０１０８２０８号、２０１８年９月２７日付の大韓民国特許出願１０－２０１８－０１１４８８５号、２０１９年９月６日付の大韓民国特許出願１０－２０１９－０１１０７５５号、２０１９年９月９日付の大韓民国特許出願１０－２０１９－０１１１４８７号、及び２０１９年９月１０日付の大韓民国特許出願１０－２０１９－０１１２１６５に基づいた優先権の利益を主張し、当該大韓民国特許出願の文献に開示されたあらゆる内容は、本明細書の一部として含まれる。

本発明は、レーザーアブレーション（ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ、ＬＡ）－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムに使われるインターフェースユニットに係り、より具体的には、レーザビームで脱着される試料の検出感度の向上のために、ＤＡＲＴ（ｄｉｒｅｃｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ）ユニットとＭＳ（ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）ユニットとの間に備えられるインターフェースユニットに関する。

一般的に、ＤＡＲＴ－ＭＳ（ｄｉｒｅｃｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ－ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）は、イオンソース（ｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ）から出る準安定性の加熱ヘリウムガス（ｈｅａｔｅｄ ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ Ｈｅ ｇａｓ）とこれにより生成される反応性イオン（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎｓ）とを用いて対象物質を脱着及びイオン化させることにより、物質の分子量及び構造分析を行える装置である。大気圧下でイオンソースとＭＳとの間に試料を位置させることにより、簡単に分析を行えるという長所があるが、さらに広い範囲の試料に適用のためには、大気中で試料の濃度（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）の増大及びこれによるスペクトルの信号対ノイズ比（ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）の向上のための技術的開発が要求される。このような観点から試料の脱着効率（ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）、イオン化効率（ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）、生成されたイオンの効率的な収集（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）及び伝達（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）などが検出感度の向上のための重要な因子になりうる。このような努力の一環として、大気中の試料の濃度の増大のためのレーザーアブレーション技法が適用されているが、大気中に露出された空間によって、依然として脱着及びイオン化された成分の効率的な収集及び質量分析ユニット（ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）への伝達のための改善が必要である。

したがって、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムにおいて、ＤＡＲＴの放出口（ｅｘｉｔ）とＭＳのインレット（ｉｎｌｅｔ）との間に石英管インターフェース（ｑｕａｒｔｚ ｔｕｂｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の導入を通じて、各レーザビームの照射地点（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ）から脱着された成分及び生成されたイオンの流れを限定させて、検出感度の向上をなする方案が要求される。

本発明は、レーザーアブレーション（ＬＡ）－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムに使われるインターフェースユニットを提供するためのものであって、より具体的には、レーザビームで脱着される試料の検出感度の向上のために、ＤＡＲＴユニットとＭＳユニットとの間に備えられるインターフェースユニットを提供することである。

本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した技術的課題に制限されず、言及されていないさらに他の技術的課題は、下記の記載から当業者に明確に理解される。

本発明のインターフェースユニットは、ＤＡＲＴイオン化ユニット（ｄｉｒｅｃｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ）の放出口と質量分析ユニットのインレットとの間に位置する管（ｔｕｂｅ）状の本体；及び前記本体の一側面に備えられる第１開口部であって、試料から脱着された被分析物が、前記本体内に流入されるように設けられた前記第１開口部；を含み、前記インターフェースユニットは、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム（ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ－ＤＡＲＴ－ＭＳ ｓｙｓｔｅｍ）に使われ、前記本体は、前記ＤＡＲＴイオン化ユニットから放出されるヘリウムビームと前記試料から脱着された被分析物とを流入されて、前記質量分析ユニットに伝達するものである。

本発明のインターフェースユニットを使用するレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムにおいて、前記試料が上に装着される試料装着ユニット；前記試料から被分析物を脱着させるように、前記試料にレーザビームを照射するレーザユニットを含む光学ユニット；前記試料から脱着された被分析物をイオン化させるようにヘリウムビームを提供するＤＡＲＴイオン化ユニット；及び前記イオン化された被分析物に対して分析を行う質量分析ユニット（ＭＳ）；を含み、所望の位置に前記光学ユニットが装着され、前記光学ユニットを支持することができる光学ユニット支持部材をさらに含み、前記光学ユニット支持部材は、前記質量分析ユニットに固定されるものである。

本発明によれば、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムにおいて、ＤＡＲＴの放出口とＭＳのインレットとの間に石英管インターフェースの導入を通じて、各レーザビームの照射地点から脱着された成分及び生成されたイオンの流れを限定させて、検出感度の向上をなしうる。

本発明の第１領域の本体は、第２領域に隣接するほど狭まるように形成されることにより、ＤＡＲＴイオン化ユニットから放出されるヘリウムガス及び試料から脱着された被分析物が十分な量で収集されて生成されたイオン成分と共に第２領域にフォーカシング（ｆｏｃｕｓｉｎｇ）されて送られ、第２領域の本体の内径は、第１領域の他端部側の本体の内径と同一であるか、さらに小さくなるように形成されて、第１領域から伝達されたガスストリーム（ｇａｓ ｓｔｒｅａｍ）は、ラジアル圧縮（ｒａｄｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）された状態で質量分析ユニットのインレットに運送されるために、分析対象となる成分を効率的に収集及び伝達することができる。

本発明によれば、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムにおいて、レーザと試料との相対的位置関係を固定させて、実験の再現性を高めうる。また、レーザ支持部材を用いてレーザユニットなど光学ユニットの位置調整を通じて試料の検出感度の向上のためのシステム最適化を行えるという長所がある。また、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムの装備運用の便宜性を増大させることができる。

本発明のインターフェースユニットが適用されたレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムの概略図である。 本発明のインターフェースユニットの一実施形態を示す縦断面図である。 本発明のインターフェースユニットの他の実施形態を示す縦断面図である。 本発明のインターフェースユニットに突出管が含まれた一実施形態を示す縦断面図である。 本発明のインターフェースユニットに突出管が含まれた他の実施形態を示す縦断面図である。 図４のインターフェースユニットを示す底面図である。 インターフェースユニットの一実施形態による各部位別の寸法を示す概念図である。 インターフェースユニットの他の実施形態による各部位別の寸法を示す概念図である。 図２のインターフェースユニットが装着されたレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムで実験を行う場合を示す図である。 インターフェースユニットが適用されていないレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムでの実験の結果を示すグラフである。 インターフェースユニットが適用されたレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムでの実験の結果を示すグラフである。 インターフェースユニットが適用されたレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムでの実験の結果を示すグラフである。 図１のレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムの光学ユニットの概略図である。 光学ユニットを支持するための部材の正面図である。 インターフェースフランジを例示的に示す図面である。 下端プレートがインターフェースフランジに装着された場合を例示的に示す図面である。 光学ユニットを支持するための部材及び光学ユニットの一部がインターフェースフランジに装着されたことを示す概念図である。

本発明のインターフェースユニットは、ＤＡＲＴイオン化ユニットの放出口と質量分析ユニットのインレットとの間に位置する管状の本体；及び前記本体の一側面に備えられる第１開口部であって、試料から脱着された被分析物が、前記本体内に流入されるように設けられた前記第１開口部；を含み、前記インターフェースユニットは、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムに使われ、前記本体は、前記ＤＡＲＴイオン化ユニットから放出されるヘリウムビームと前記試料から脱着された被分析物とを流入されて、前記質量分析ユニットに伝達するものである。

本発明のインターフェースユニットにおいて、前記本体は、前記ＤＡＲＴイオン化ユニットから放出されるヘリウムビームと前記試料から脱着された被分析物とが流入される第１領域と、前記第１領域に連結され、前記第１領域のガスストリームを注入されて、前記質量分析ユニットに伝達する第２領域と、を含み、前記第１領域の一端部に前記ＤＡＲＴイオン化ユニットから放出されるヘリウムビームが流入され、前記第１領域の他端部は、前記第２領域と連結され、前記第１領域での前記本体の内径は、前記第１領域の前記一端部から前記第１領域の前記他端部に向かうほど減るものである。

本発明のインターフェースユニットの前記第１領域で本体の内部空間は、テーパー（ｔａｐｅｒ）状に形成されるものである。
本発明のインターフェースユニットにおいて、前記第１開口部は、前記第１領域に設けられるものである。

本発明のインターフェースユニットは、前記第１開口部から前記インターフェースユニットの長手方向に垂直に前記試料装着ユニット側に延びた突出管をさらに含み、前記試料装着ユニットに装着された試料から脱着された被分析物が、前記突出管を通って前記第１開口部を通って前記インターフェースユニットの内部に流入されるものである。

本発明のインターフェースユニットにおいて、前記第１領域の前記本体の他側面には、レーザユニットから放出されるレーザビームが通過するように設けられた第２開口部が設けられ、前記第２開口部は、前記第１開口部と対面し、前記レーザビームは、前記第１開口部及び前記第２開口部を貫通して前記試料に照射されるものである。

本発明のインターフェースユニットの前記第１領域には、コロナピンが前記本体の内部に挿入されるための少なくとも１つ以上の第３開口部が設けられるものである。

本発明のインターフェースユニットにおいて、前記質量分析ユニットのインレットは、質量分析ユニットの内部に設けられる分析空間に前記質量分析ユニットの外部の被分析物が流入される穴が設けられるオリフィスと、前記オリフィスに連結されるインターフェースフランジと、を含み、前記第２領域の一端部は、前記第１領域の前記他端部と連結され、前記第２領域の他端部は、前記質量分析ユニットのインレットに連結され、前記第２領域の前記他端部の本体の外径は、前記インターフェースフランジに前記オリフィスの前記穴と対面するように形成される吸入ホールの内径よりも小さいものである。

本発明のインターフェースユニットは、レーザユニットから放出されるレーザビームが通過するように設けられた第２開口部をさらに含み、前記第２開口部は、前記本体の側面のうち、前記第１開口部に対向する地点に位置し、前記レーザビームは、前記第２開口部を及び第１開口部を通って前記試料に照射されるものである。

本発明のインターフェースユニットは、コロナピンの端部が、前記インターフェースユニットの前記本体の内部に挿入されるように設けられた１つ以上の第３開口部をさらに含み、前記第３開口部は、前記第２開口部付近に位置するものである。

本発明のインターフェースユニットを使用するレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムは、前記試料が上に装着される試料装着ユニット；前記試料から被分析物を脱着させるように、前記試料にレーザビームを照射するレーザユニットを含む光学ユニット；前記試料から脱着された被分析物をイオン化させるようにヘリウムビームを提供するＤＡＲＴイオン化ユニット；及び前記イオン化された被分析物に対して分析を行う質量分析ユニット（ＭＳ）；を含み、所望の位置に前記光学ユニットが装着され、前記光学ユニットを支持することができる光学ユニット支持部材をさらに含み、前記光学ユニット支持部材は、前記質量分析ユニットに固定されるものである。

本発明のＤＡＲＴ－ＭＳシステムにおいて、前記質量分析ユニットのインレットは、質量分析ユニットの内部に設けられる分析空間に前記質量分析ユニットの外部の被分析物が流入される穴が設けられるオリフィスと、前記オリフィスに連結されるインターフェースフランジと、を含み、前記インターフェースフランジは、前記オリフィスが設けられる前記質量分析ユニットの面に固定され、前記光学ユニット支持部材は、前記インターフェースフランジに固定されるものである。

本発明のレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムの前記光学ユニット支持部材は、複数個の締結部を含み、前記複数個の締結部は、前記インターフェーフランジのタップ部に対応する位置に設けられる少なくとも１つのインターフェースフランジ連結部を含み、それぞれのインターフェースフランジ連結部は、それぞれのインターフェーフランジのタップ部に第１締結部材で結合されるものである。

本発明のＤＡＲＴ－ＭＳシステムにおいて、前記複数個の締結部は、前記光学ユニットが結合される少なくとも１つの光学ユニット連結部をさらに含み、それぞれの光学ユニット連結部は、光学ユニットの締結部に第２締結部材で結合され、前記光学ユニットは、ミラー（ｍｉｒｒｏｒ）、移動ステージ（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ）、絞り（ｉｒｉｓ）、レンズ（ｌｅｎｓ）のうち少なくとも何れか１つをさらに含むものである。

本発明のレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムにおいて、前記光学ユニット支持部材は、上端プレートと下端プレートとを含み、前記複数個の締結部は、前記上端プレートと前記下端プレートとが互いに結合される少なくとも１つの上下端プレート結合部を含み、前記下端プレートの上下端プレート結合部と前記上端プレートの上下端プレート結合部とが重なる部分に第３締結部材で固定させるものである。

以下、本発明の一実施例によるインターフェースユニット１００を詳しく説明する。添付図面は、本発明の例示的な形態を図示したものであって、これは、本発明をより詳しく説明するために提供されるものであり、これにより、本発明の技術的な範囲が限定されるものではない。

また、図面符号に関係なく同一または対応する構成要素は、同じ参照番号を付与し、これについての重複説明は省略し、説明の便宜上、示された各構成部材の大きさ及び形状は、誇張または縮小されうる。

図１は、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム１の概略図である。まず、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム１は、試料２にレーザビームを照射して脱着（ａｂｌａｔｉｏｎ）させた後、脱着された被分析物（ａｎａｙｌｔｅ）をＤＡＲＴイオン化ユニット（ＤＡＲＴ ｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ）１０から出るヘリウムビーム（Ｈｅ ｂｅａｍ）及びこれにより生成される反応性イオンを用いてイオン化させて、物質の分子量及び構造分析を行う装置である。

レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム１は、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０、質量分析ユニット２０、試料装着ユニット３０、レーザユニット４１、コロナ放電ユニット（図示せず）を含む。

ＤＡＲＴイオン化ユニット１０では、レーザユニット４１からレーザビームを照射して試料装着ユニット３０に装着された試料２から脱着された被分析物をＤＡＲＴイオン化ユニット１０のヘリウムビーム及びこれにより生成される反応性イオンを用いてイオン化させる。ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口１１からヘリウムビームが放出されて、試料装着ユニット３０に装着された試料２から脱着された被分析物がイオン化される。ＤＡＲＴイオン化ユニット１０は、例えば、ＩｏｎＳｅｎｓｅ社のＤＡＲＴ－ＳＶＰである。

質量分析ユニット（ＭＳ）２０では、イオン化された被分析物を収容してイオン化された被分析物の分子量及び構造分析を行う。質量分析ユニット２０は、例えば、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社のＬＴＱ Ｏｒｂｉｔｒａｐ Ｅｌｉｔｅである。

試料装着ユニット３０は、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口と質量分析ユニット２０のインレット２１との間に位置する。質量分析ユニット２０のインレット２１は、質量分析ユニット２０の内部に設けられる分析空間に外部の被分析物が流入される穴が設けられるオリフィス（ｏｒｉｆｉｃｅ）２１ａと、オリフィス２１ａに連結されるインターフェースフランジ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｌａｎｇｅ）２１ｂと、を含みうる。質量分析ユニット２０のインレット２１およびインターフェースフランジ２１ｂは、分析状況に応じて選択的に備えられうる。試料装着ユニット３０上に装着された試料２から脱着された被分析物が質量分析ユニット２０のインレットに流入されるために、より正確には、試料装着ユニット３０は、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口と質量分析ユニット２０のインレット２１とを連結する仮想の直線から一定距離離隔して位置しうる。例えば、試料装着ユニット３０は、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口と質量分析ユニット２０のインレット２１との間の経路よりも下方に位置しうる。試料装着ユニット３０は、例えば、ステンレススチール材のサンプルプレートであって、試料２が存在するガラス基板またはＴＬＣ（ｔｈｉｎ ｌａｙｅｒ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）基板が上に置かれる。

レーザユニット４１は、試料２にレーザビームを照射して試料２から被分析物を脱着させる。レーザユニット４１は、例えば、ＬＡＳＯＳ社のＬＭＤ－ＸＴ ｓｅｒｉｅｓである。

また、コロナ放電ユニットは、コロナピンを含む。コロナピンの方向は、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口と質量分析ユニット２０のインレット２１との間の経路に向かう。すなわち、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０から放出されるヘリウムビームと試料２から脱着された被分析物とが合う領域に向かう。コロナ放電ユニットの高電圧、例えば、１ｋＶ以上のｐｏｓｉｔｉｖｅ ＤＣ電圧の供給を通じて試料２から脱着された被分析物のイオン化を促進する。それにより、被分析物のイオン化効率を増大させることができる。

分析者が質量スペクトルをリアルタイムで確認しながら、試料２から由来する被分析物のイオンピークの強度が最大になるようにレーザユニット４１の相対的な位置やレーザビームの照射角度及びパワーが調整される。

本発明のインターフェースユニット１００は、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム１において、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口と質量分析ユニット２０のインレット２１との間に位置しうる。
図２は、本発明の一実施形態によるインターフェースユニット１００の縦断面図である。

インターフェースユニット１００は、両端部が開口された管状の本体を有し、後述するように、複数個の開口部を含む管である。インターフェースユニット１００は、例えば、複数個の開口部を含む石英管である。または、インターフェースユニット１００の材質は、前述した石英以外にも、ガラスまたはセラミック材からなる管でもある。インターフェースユニット１００の両端部のうち、一端部１０１は、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口の末端部分と重なるように配置（すなわち、インターフェースユニット１００の一端部１０１の内部にＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口の末端部分の一部または全体が含まれ）される。または、インターフェースユニット１００の両端部のうち、一端部１０１は、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口に直ちに接するか、隣接する。ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口から放出されたヘリウムビームがインターフェースユニット１００の開口された一端部１０１を通じてインターフェースユニット１００内に流入される。インターフェースユニット１００の両端部のうち、他端部１０２は、質量分析ユニット２０のインレットと結合されうる。例えば、質量分析ユニット２０のインレット２１は、外部配管と質量分析ユニット２０とを連結するためのインターフェースフランジ２１ｂを含み、インターフェースユニット１００の他端部１０２は、インターフェースフランジに挿入されて、インターフェースユニット１００と質量分析ユニット２０のインレット２１は結合されうる。インターフェースユニット１００は、オリフィス２１ａに接するか、所定距離（約２ｍｍ）が離隔して質量分析ユニット２０のインレット２１に連結される。

または、例えば、質量分析ユニット２０のインレット２１は、インターフェースフランジ２１ｂに固定され、オリフィス２１ａにガスストリームを伝達する延長チューブ２１ｃをさらに含み、延長チューブ２１ｃにインターフェースユニット１００が固定される。

図２に示したように、本発明のインターフェースユニット１００は、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口と質量分析ユニット２０のインレット２１との間に位置する管状の本体を含み、本体は、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０から放出されるヘリウムビームと試料２から脱着された被分析物とが流入される第１領域１１０と、第１領域１１０に連結され、第１領域１１０のガスストリームを注入されて質量分析ユニット２０に伝達する第２領域１２０と、を含みうる。ガスストリームは、ヘリウムガスと試料から脱着及びイオン化された成分とを含みうる。具体的には、第２領域１２０の本体は、質量分析ユニット２０のインレット２１と結合されうる。

具体的に、第１領域１１０の一端部１１１は、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０と隣接するように対面し、第１領域１１０の他端部１１２は、第２領域１２０の一端部１２１と連結され、第２領域１２０の他端部１２２は、質量分析ユニット２０と隣接するように対面することができる。すなわち、［ＤＡＲＴイオン化ユニット１０］－［第１領域１１０］－［第２領域１２０］－［質量分析ユニット２０］順に配置される。

または、図３に示したように、インターフェースユニット１００は、長手方向に沿って均一な内径を有するように形成されうる。

図２、図４及び図５に示したように、第１領域１１０での本体の内径は、第１領域１１０の一端部１１１から第１領域１１０の他端部１１２に向かうほど減る。具体的に、第１領域１１０で本体の内部空間は、テーパー状に形成されうる。すなわち、第１領域１１０で本体の内部空間は、円錐状である。本発明の第１領域１１０の本体は、第２領域１２０に隣接するほど狭まるように形成されることにより、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０から放出されるヘリウムガス及び試料２から脱着された被分析物が十分な量で収集されて生成されたイオン成分と共に第２領域１２０にフォーカシングされて送られる。第１領域１１０の一端部１１１で本体の内径は、質量分析ユニット２０のインレットの内径よりもさらに大きい。

第２領域１２０の本体の内径は、第１領域１１０の他端部１１２側の本体の内径と同一であるか、さらに小さくなるように形成されて、第１領域１１０から伝達されたガスストリームは、ラジアル圧縮された状態で質量分析ユニット２０のインレットに運送される。第２領域１２０で本体の内径は、一定に保持される。具体的に、ガスストリームは、第２領域１２０を通じてラジアル圧縮された状態で伝達されるために、サブアンビエント圧力領域（ｓｕｂ－ａｍｂｉｅｎｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｅｇｉｏｎ）である質量分析ユニット２０のインレット付近での損失を減らしうる。

図２、図４から図６に示したように、第１領域１１０には、試料装着ユニット３０（より具体的には、試料２）に隣接した本体の一側面に形成される第１開口部１３０と、レーザユニット４１から放出されるレーザビームが通過するように本体の他側面に形成される第２開口部１４０と、コロナピンが本体の内部に挿入されるための少なくとも１つ以上の第３開口部１５０と、が設けられうる。

第１開口部１３０を通じて試料装着ユニット３０に装着された試料２から脱着された被分析物が、第１領域１１０のインターフェースユニット１００内に流入される。インターフェースユニット１００内に流入された被分析物は、インターフェースユニット１００の開口された一端部１０１を通じて入ってきたヘリウムビーム及びこれにより生成された反応性イオンによってイオン化される。第１開口部１３０は、後述する第２開口部１４０を通じて入ってきたレーザビームが試料２側に通過する経路でもある。すなわち、レーザユニット４１から放出されるレーザビームは、まず第２開口部１４０を通過し、第１開口部１３０を通過して試料装着ユニット３０に装着された試料２に照射される。第１開口部１３０は、例えば、円状である。

レーザユニット４１から放出されるレーザビームが試料装着ユニット３０に装着された試料２に照射されるために、第２開口部１４０は、第１開口部１３０に対向する地点に位置しうる。すなわち、第２開口部１４０は、第１開口部１３０と対面することができる。第２開口部１４０は、例えば、円状である。レーザビームは、第２開口部１４０の中心を貫通することができる。

第２開口部１４０は、レーザビームの照射する波長帯の光を透過させる素材の平面カバーで覆われる。例えば、平面カバーは、平面カバーの平面がレーザビームの光路と垂直になるように第２開口部１４０を覆うことができる。このように、平面カバーで第２開口部１４０を覆うことにより、ガスストリームが第２開口部１４０を通じて漏れることを防止すると共にレーザビームが屈折または散乱されることなしに試料に照射される。

また、インターフェースユニット１００の側面のうち、コロナ放電ユニットのコロナピン側に向かう部分に少なくとも１つの第３開口部１５０を含む。また、第３開口部１５０は、第２開口部１４０付近に位置しうる。コロナ放電ユニットのコロナピンの端部が第３開口部１５０付近に位置してインターフェースユニット１００の内部に向かうように位置するか、コロナ放電ユニットのコロナピンの端部が第３開口部１５０を通じてインターフェースユニット１００の内部に挿入される。コロナピンに適用される第３開口部１５０は、１つで備えられてもよく、複数個備えられても良い。第３開口部１５０が複数個備えられ、それぞれの第３開口部１５０が第２開口部１４０から多様な距離で備えられる場合に、レーザビームとコロナピンとの距離が多様に変更されうる。また、第３開口部１５０は、例えば、円状である。

図４及び図５は、本発明のインターフェースユニット１００に突出管１３１が含まれる構造を示す縦断面図である。具体的に、第１開口部１３０でインターフェースユニット１００の長手方向で垂直に延びた突出管１３１をさらに含む。突出管１３１は、第１開口部１３０から試料装着ユニット３０の方向に延びる。具体的に、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム１において、突出管１３１は、下向きに延びて突出した形状である。すなわち、突出管は、第１開口部からインターフェースユニット１００の長手方向に垂直に試料装着ユニット３０側に延びた管である。それにより、試料装着ユニット３０に装着された試料２から脱着された被分析物が第１開口部１３０から延びた突出管１３１を通ってインターフェースユニット１００内に流入されるので、被分析物の損失をより防止可能にした。突出管１３１は、例えば、図４及び図５に示したように、管状である。しかし、本発明は、前述したことに限定されず、第１開口部１３０から試料装着ユニット３０の方向に広がるテーパー状であるなど、多様な変形、変更が可能である。

図５に示したように、第２領域１２０の一端部１２１は、第１領域１１０の他端部１１２と連結され、第２領域１２０の他端部１２２は、質量分析ユニット２０のインレットに連結される時、第２領域１２０の他端部１２２の本体の外径は、インターフェースフランジ２１ｂにオリフィス２１ａの穴と対面するように形成される吸入ホールの内径よりも小さいものである。インターフェースユニット１００の他端部１０２が吸入ホールに挿入されてインターフェースユニット１００が質量分析ユニット２０に固定される。インターフェースフランジ２１ｂの吸入ホール側には、インターフェースユニット１００が挿入される長さを確保するためのガイド突出部が設けられうる。すなわち、質量分析ユニット２０のインレット２１に直接対面して結合されるインターフェースユニット１００の他端部１０２の規格は、質量分析ユニット２０のインレット２１の構造及び規格に合わせてインレット２１と結合可能になるように形成させながらも、インターフェースユニット１００の一端部１０１の外径及び内径をさらに大きく形成して、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０から放出されるヘリウムビームと試料２から脱着された被分析物とをインターフェース内に十分に流入させうる。

本発明のインターフェースユニット１００が適用されない従来のレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムでは、試料２から脱着された被分析物がイオン化されて質量分析ユニット２０のインレットに流入される過程でＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口と質量分析ユニット２０のインレットとの間の大気中に露出された空間によって脱着及びイオン化された成分が損失（ｌｏｓｓ）されて、被分析物の検出感度が低いという問題点があった。

しかし、本発明によれば、前述したように、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口と質量分析ユニット２０のインレット２１との間の経路に位置するインターフェースユニット１００を提供し、インターフェースユニット１００は、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口と質量分析ユニット２０のインレット２１との間に位置する管状を有し、試料２に隣接した部分には、第１開口部１３０を含む。インターフェースユニット１００がＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口に連結されるので（すなわち、放出口に隣接するか、または放出口の末端の一部または全体を含みうるので）、ヘリウムビームの流れを限定させて、脱着された成分と効果的に合えるという長所がある。

また、本発明の第１領域１１０の本体は、第２領域１２０に隣接するほど狭まるように形成されることにより、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０から放出されるヘリウムガス及び試料２から脱着された被分析物が十分な量で収集されて生成されたイオン成分と共に第２領域１２０にフォーカシングされて送られ、第２領域１２０の本体の内径は、第１領域１１０の他端部１１２側の本体の内径と同一であるか、さらに小さくなるように形成されて、第１領域１１０から伝達されたガスストリームは、ラジアル圧縮された状態で質量分析ユニット２０のインレットに運送されるために、分析対象となる成分を効率的に収集及び伝達することができるという長所がある。

また、試料２から脱着された被分析物が第１開口部１３０を通じてインターフェースユニット１００内に流入される。それにより、脱着された被分析物をより効果的に収集し、ヘリウムビームと合うイオン化領域に誘導することができるという長所がある。

また、インターフェースユニット１００内に流入された被分析物は、イオン化されて管状のインターフェースユニット１００に沿って損失を最小化して、質量分析ユニット２０のインレット２１に流入される。それにより、本発明のインターフェースユニット１００が適用されたレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム１は、従来のレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムに比べて、顕著に検出感度が増加するという長所がある。

以下、図７Ａを参照して、本体の内径が長手方向に沿って変わる第１領域１１０と本体の内径が長手方向に沿って均一な第２領域１２０とを含むインターフェースユニット１００の具体的な実施形態を説明する。

第１領域１１０の一端部１１１での本体の内径は、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０から放出されるヘリウムガスの放出形態及びインターフェースユニット１００の一端部１０１に流入される程度が、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム１の検出感度に及ぼす影響を考慮して決定される。例えば、第１領域１１０の一端部１１１での本体の内径Ｃは、１～１０ｍｍまたは２～８ｍｍである。

第１領域１１０の一端部１１１から第１領域１１０の他端部１１２までの長さ及び第１領域１１０の他端部１１２での本体の内径は、ガスストリームのフォーカシング程度がレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム１の検出感度に及ぼす影響を考慮して決定される。例えば、第１領域１１０の一端部１１１から第１領域１１０の他端部１１２までの長さＡは、１０～２００ｍｍまたは１０～１５０ｍｍであり、第１領域１１０の他端部１１２での本体の内径Ｄは、０ｍｍ超過８ｍｍ以下であるか、０．５～５ｍｍである。

第２領域１２０の形成の有無、第２領域１２０の一端部１２１から第２領域１２０の他端部１２２までの長さ及び第２領域１２０での本体の内径は、ガスストリームのラジアル圧縮程度がレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム１の検出感度に及ぼす影響を考慮して決定される。例えば、第２領域１２０の一端部１２１から第２領域１２０の他端部１２２までの長さＢは、０ｍｍ超過１９０ｍｍ以下であるか、０ｍｍ超過１４０ｍｍ以下であり、第２領域１２０での質量分析ユニット２０と隣接した本体の内径Ｅは、０ｍｍ超過８ｍｍ以下であるか、０．５～５ｍｍである。第２領域１２０が省略される時に、第１領域１１０の他端部１１２が質量分析ユニット２０のインレット２１に結合されうる。

第１開口部１３０、第２開口部１４０及び第３開口部１５０は、次のような機能を行える。第１開口部１３０を備えることにより、レーザビームによって脱着された成分が効率的に収集されてヘリウムビームと合うイオン化領域に誘導する役割を果たす。これを考慮して、第１開口部１３０の直径Ｈは、１～５ｍｍまたは２～５ｍｍである。

第２開口部１４０は、レーザビームがスキャタリング（ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）や屈折及び反射なしに試料２に照射されて効果的に試料２から被測定物を脱着させるようにする役割を果たす。このような、第２開口部１４０の直径のサイズ及び形成の有無は、レーザビームのスキャタリング及び電力損失（ｐｏｗｅｒ ｌｏｓｓ）の程度ｖｓ（コントラスト）第２開口部１４０を通じて脱着及びイオン化された被分析物がインターフェースユニット１００から外れる程度（すなわち、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口と質量分析ユニット２０のインレットとの間の経路から外れて被分析物の損失が発生する程度）が検出感度に及ぼす影響を考慮して決定される。例えば、第２開口部１４０の直径Ｆは、０ｍｍ超過５ｍｍ以下であるか、２～５ｍｍである。

第３開口部１５０は、コロナピンがインターフェースユニット１００の内部に挿入されるようにしてヘリウムビームと脱着された成分とが合ってイオン化される領域で高電圧の供給を通じてイオン化を促進する役割を行わせる。このような、第３開口部１５０の直径のサイズ、形成の有無及び個数は、コロナ放電によるイオン化効率の増大効果ｖｓ（コントラスト）第３開口部１５０を通じて脱着及びイオン化された被分析物がインターフェースユニット１００から外れる程度（すなわち、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口と質量分析ユニット２０のインレットとの間の経路から外れて被分析物の損失が発生する程度）が検出感度に及ぼす影響を考慮して決定される。例えば、第３開口部１５０の直径Ｇは、０ｍｍ超過５ｍｍ以下であるか、１～３ｍｍである。

突出管１３１の有無及び長さは、脱着された被分析物がインターフェースユニット１００の内部に流入されてヘリウムガスビームと効果的に合えるように誘導される程度、より具体的に、脱着された被分析物の限定の程度（試料２から脱着される被分析物がヘリウムガスビームと合う領域ではない他の部分に流れない程度）及びガイディング（ｇｕｉｄｉｎｇ、すなわち、脱着された被分析物の流れがインターフェースユニット１００の構造に沿ってヘリウムガスビームと合うインターフェース中心に向かうもの）程度ｖｓ（コントラスト）試料２で脱着が起こる地点（ａｂｌａｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ）とインターフェースユニット１００との相対的距離が検出感度に及ぼす影響によって決定される。例えば、突出管が第１開口部１３０から突出した長さＭは、０ｍｍ超過２０ｍｍ以下であるか、０ｍｍ超過１０ｍｍ以下である。

レーザビームは、第２開口部１４０の中心を貫通するように、本発明のインターフェースユニット１００は、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム１に適用可能であり、第１領域１１０の一端部１１１から第２開口部１４０の中心までの長さＩは、５～１７５ｍｍまたは５～１２５ｍｍであり、第２開口部１４０の中心から第１領域１１０の他端部１１２までの長さＪは、５～１９５ｍｍまたは５～１４５ｍｍである。

インターフェースユニット１００の本体の中心から第３開口部１５０の中心までの距離Ｌは、－３～３ｍｍまたは－２～２ｍｍである。

第２開口部１４０の中心から第３開口部１５０の中心までの距離は、レーザビームとコロナピンとの相対的な距離が検出感度に及ぼす影響を考慮して決定される。例えば、第２開口部１４０の中心から第３開口部１５０の中心までの距離Ｋは、１～１０ｍｍまたは２～６ｍｍである。

以下、図７Ｂを参照して、本体の内径が長手方向に沿って均一なインターフェースユニット１００の具体的な実施形態を説明する。

Ａｓは、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口と質量分析ユニット２０のインレットとの距離を意味し、例えば、１０～２００ｍｍまたは１０～１５０ｍｍである。Ｂｓは、第２開口部１４０の中心とＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口との距離を意味し、例えば、５～１７５ｍｍまたは５～１２５ｍｍである。Ｂｓ'は、第２開口部１４０の中心と質量分析ユニット２０のインレットとの距離を意味し、例えば、５～１９５ｍｍまたは５～１４５ｍｍである。Ｃｓは、質量分析ユニット２０のインレットに固定される部分の長さを意味し、例えば、１０～１９０ｍｍまたは１０～１４０ｍｍである。Ｄｓは、インターフェースユニット１００、１００'のＤＡＲＴイオン化ユニット１０側の一端部の内径を意味し、例えば、１～１０ｍｍまたは２～８ｍｍである。Ｅｓは、レーザビーム通過のための第２開口部１４０の直径を意味し、例えば、０ｍｍ超過５ｍｍ以下であるか、２～５ｍｍである。Ｆｓは、第３開口部１５０の直径を意味し、例えば、０ｍｍ超過５ｍｍ以下であるか、１～３ｍｍである。Ｇｓは、第２開口部１４０の中心と第３開口部１５０の中心との距離を意味し、例えば、１～１０ｍｍまたは２～６ｍｍである。Ｈｓは、インターフェースユニット１００、１００'の中心から第３開口部１５０の中心までの高さを意味し、例えば、－３～３ｍｍまたは－２～２ｍｍである。Ｉｓは、レーザビーム通過及び脱着された被分析物のための第１開口部１３０の直径を意味し、例えば、１～５ｍｍまたは２～５ｍｍである。Ｊｓは、第１開口部１３０から延びる突出管１３１の長さ（高さ）を意味し、例えば、０ｍｍ超過１０ｍｍ以下であるか、０ｍｍ超過２０ｍｍ以下である。Ｊが０ｍｍである時は、第１開口部１３０に突出管１３１を備えない場合である。
本発明は、前述した寸法に限定されず、本発明が具現される多様な環境などによって多様に変更されうる。

実施例１
１）試料の製造

分子量２４４Ｄａを有するＵＶ吸収剤物質（Ｃ_１４Ｈ_１６Ｎ_２Ｏ_２、ｅｔｈｙｌ（Ｚ）－２－ｃｙａｎｏ－３－（４－（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｐｈｅｎｙｌ）ａｃｒｙｌａｔｅ）を１０ｍｇ／ｍＬの濃度でイオン性液体（ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄ）である（ＰＹＲ１３－ＦＳＩ、１－ｍｅｔｈｙｌ－１－ｐｒｏｐｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ ｂｉｓ（ｆｌｕｏｒｏｓｕｌｆｏｎｙｌ）ｉｍｉｄｅ）に完全に溶かす。

次に、イオン性液体は、低蒸気圧（ｌｏｗ ｖａｐｏｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、良好な溶解度（ｇｏｏｄ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ）、熱的安定性（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）、高粘性（ｈｉｇｈ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）などの性質を有する溶媒であって、溶質を均一に混ぜ、溶質が揮発されないようにするという点などで、液体マトリックス（ｌｉｑｕｉｄ ｍａｔｒｉｘ）及び固体マトリックス（ｓｏｌｉｄ ｍａｔｒｉｘ）の長所を同時に有したマトリックスとして活用することができる。これにより、レーザビームによる試料２の脱着時に、試料の均質性（ｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ）の確保及びショット・ツー・ショット再現性（ｓｈｏｔ－ｔｏ－ｓｈｏｔ ｒｅｐｒｏｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙ）のために、分析物質をイオン性液体に溶解させて使用した。したがって、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳを利用した実験の遂行時に、分析時間の間に持続的な試料２の消費によるシグナル減少を最小に減らして、一定のサイズのシグナル感度を保持させた。
２）実験の条件

レーザパワーは、１８０ｍＷ、連続波（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ）であり、ＤＣ電圧は、０～１．５ｋＶであって、ニードルに印加され、ＤＡＲＴソース温度は、４００℃であり、質量分析ユニット２０は、ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｍｏｄｅ（ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ）、ＦＴＭＳ（ａｎａｌｙｚｅｒ）、２４０，０００（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）とした。図２に示したように、第１領域１１０の本体の内部が円錐状に形成され、突出管１３１は、備えられていないインターフェースユニット１００が適用された。
３）実験の遂行

ピペットを用いて試料２ １μＬをガラス基板上に落とす。次に、図８に示したように、ガラス基板をサンプルプレート上に置き、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０、レーザビーム、質量分析ユニット２０のインレット２１、サンプルプレート間の相対的間隔を調節する。次に、実験の条件に合わせてレーザパワー、ＤＣ電圧、ＤＡＲＴ温度、質量分析ユニット２０を前記２）の実験の条件で設定する。次に、被分析物の質量スペクトルを得る。

実施例２
１）試料の製造
実施例１と同様に製造された試料が使われた。

２）実験の条件
レーザパワーは、１８０ｍＷ、連続波であり、ＤＣ電圧は、０～１．５ｋＶであって、ニードルに印加され、ＤＡＲＴソース温度は、４００℃であり、質量分析ユニット２０は、ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｍｏｄｅ（ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ）、ＦＴＭＳ（ａｎａｌｙｚｅｒ）、２４０，０００（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）とした。突出管１３１は、備えられず、図３に示したように、長手方向に内径が均一なインターフェースユニット１００が適用された。

３）実験の遂行
実施例１と同じ実験方法で行われた。

図９Ａは、本発明によるインターフェースユニット１００を備えずに実験を行った場合の実験の結果を示すグラフである。

図９Ｂは、実施例２の実験の結果を示すグラフであり、図９Ｃは、実施例１の実験の結果を示すグラフである。

実施例１及び実施例２の実験の結果は、本発明のインターフェースユニット１００が適用されたレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム１の検出感度がインターフェースユニット１００のないシステムよりもさらに検出感度に優れているということを示している。実施例１の実験の結果とインターフェースユニット１００が備えられていない実験の結果とを比較すれば、検出感度が約３５倍程度差が出ることを確認することができる。

以下、本発明のインターフェースユニット１００を使用するレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム１に適用されるものであって、レーザユニット４１を含む光学ユニット４０を支持する光学ユニット支持部材４００について詳しく説明する。

インターフェースフランジ２１ｂは、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０によって生成されたイオンを質量分析ユニット（ＭＳ）２０に伝達し、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０が質量分析ユニット２０にマウント（ｍｏｕｎｔ）されるように、質量分析ユニット２０に装着される。具体的に、インターフェースフランジ２１ｂは、オリフィス２１ａが設けられる前記質量分析ユニットの面に固定される。

インターフェースフランジ２１ｂは、図１２に示したように、タップ部（ｔａｐ）２２ａをさらに含みうる。インターフェースフランジ２１ｂのタップ部２２ａに後述する光学ユニット支持部材４００を固定させることができる。敷衍すれば、インターフェースフランジ２１ｂは、タップ部２２ａが設けられても、設けられなくてもよいが、もし、インターフェースフランジ２１ｂにタップ部２２ａが設けられていなければ、所望の位置にタップ部２２ａを形成して光学ユニット支持部材４００を固定させることができる。
図１０は、光学ユニット４０の概略図を示す。

光学ユニット４０は、レーザユニット（ｌａｓｅｒ ｕｎｉｔ）４１、ミラー４２、移動ステージ４３、絞り４４、レンズ４５などを含む。レーザユニット４１は、試料２にレーザビームを照射して試料から被分析物を脱着させる。この際、光学ユニット４０によって決定されるレーザのパワー（ｐｏｗｅｒ）、試料２と焦点（ｆｏｃａｌ ｐｏｉｎｔ、すなわち、レーザビームがレンズ４５によって一箇所に集まる地点）との距離、脱着地点（ａｂｌａｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ、すなわち、試料２にレーザビームが接して脱着が起こる地点）でのビームサイズなどは検出感度の向上のために、最適化されなければならない要素である。すなわち、光学ユニット４０の最適化された配置を通じてレーザビームのアライメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）及びフォーカシング程度（ｆｏｃｕｓｉｂｉｌｉｔｙ）を調節することができる。または、レーザモジュール４１に光繊維（ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ）が結合された形態として具現する場合、レーザモジュール４１のサイズに関係なく光繊維のヘッド部分を光学ユニット支持部材４００に装着して使用することもできる。

ミラー４２は、レーザユニット４１から発生するレーザビームが試料２まで到達できるように、レーザビームの経路を調節する役割を果たす。すなわち、レーザユニット４１から試料２まで一直線経路でレーザビームが到達することができない場合に、少なくとも１つのミラー４２でレーザビームの進行方向を変更してレーザビームの経路を調節する。

移動ステージ４３は、少なくとも１つの軸方向に沿って移動可能なステージである。例えば、平面上で移動可能なＸＹステージである。移動ステージ４３上にレンズ４５が装着されてレンズ４５が一定方向に移動することができる。それにより、レンズ４５の位置を調節して試料２に対するレーザビームの焦点を変更することができる。例えば、焦点を試料に置き、試料から少し離れるように置くこともできる。

絞り４４は、所望の経路へのレーザビーム整列（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）のためのガイドの役割を果たす。また、絞り４４の穴（ａｐｅｒｔｕｒｅ）のサイズ調節を通じてビームサイズを調節することもできる。
レンズ４５は、試料２の表面でのレーザビームのフォーカシング程度を調節することができる。

一方、光学ユニット４０において、レーザビームの焦点と試料表面との相対的距離は、検出感度に影響を与えるので、焦点に試料が存在する場合、面積当たり試料の脱着程度は高くなり、脱着面積は減り、分子イオンに比べて、フラグメント（ｆｒａｇｍｅｎｔ）イオンの検出感度が高くなる。試料が焦点から外れて（ｏｆｆ－ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｃａｌ ｐｏｉｎｔ）存在する場合、面積当たり試料の脱着程度は低い。Ｏｆｆ－ｃｅｎｔｅｒであるほど試料に合うビームサイズは大きくなるので、脱着面積は大きくなり、フラグメントに比べて、分子イオンの検出感度が高くなる。したがって、このような相関関係などを考慮してレーザユニット４１、レンズ４５、試料間の位置関係を調節することにより、検出感度が高い光学ユニットの配置の最適化が必要である。また、特定の波長及びパワーで最適化された位置関係が定立されたとしても、レーザの波長とパワーは、試料による検出感度に多くの影響を与える因子なので、実験当時の試料特性、レーザ特性によって光学ユニットの配置の最適化が必要である。本発明は、光学ユニット支持部材４００上に複数個の締結部４１０を備え、光学ユニット４０を光学ユニット支持部材４００上の複数個の締結部４１０に前記目的に合わせて多様に配置して結合させることができる長所がある。

本発明のレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム１は、光学ユニット４０を支持するための光学ユニット支持部材４００を含む。光学ユニット支持部材４００は、例えば、板（ｐｌａｔｅ）状に製作されたものである。また、光学ユニット支持部材４００は、所定の間隔で配列された複数個の締結部４１０を含む。複数個の締結部４１０は、例えば、Ｍ６タップであり、または、貫通ホール（ｈｏｌｅ）状でもある。

複数個の締結部４１０は、少なくとも２つのインターフェースフランジ連結部４１０ａを含む。例えば、前述した所定の間隔からなる複数個の締結部４１０の一部は、インターフェースフランジ連結部４１０ａとして機能をすることもでき、インターフェーフランジのタップ部２２ａに対応する位置に設けられたものでもある。例示的に、図１２のインターフェーフランジのタップ部２２ａに対応する位置に、図１１に示したように、インターフェースフランジ連結部４１０ａが位置しうる。それぞれのインターフェースフランジ連結部４１０ａは、それぞれのインターフェーフランジのタップ部２２ａに第１締結部材で固定される。例えば、インターフェーフランジのタップ部２２ａは、内周面が雌ネジ状からなっており、第１締結部材は、タップ部２２ａの内周面に結合される雄ネジ状からなっている。第１締結部材は、例えば、Ｍ６ボルトである。

具体的に、質量分析ユニット２０のインターフェースフランジ２１ｂの前面のうち、所望の位置に光学ユニット支持部材４００を位置させ、複数個の締結部４１０のうち、インターフェースフランジ２１ｂのタップ部２２ａの位置に対応する締結部（すなわち、インターフェースフランジ連結部４１０ａ）に第１締結部材を挿入する方式で、光学ユニット支持部材４００をインターフェースフランジ２１ｂの前面に固定させる。

また、複数個の締結部４１０は、光学ユニット連結部４１０ｂを含む。すなわち、複数個の締結部４１０の一部は、光学ユニット連結部４１０ｂとして機能を行える。光学ユニット４０としては、前述したレーザユニット４１、ミラー４２、移動ステージ４３、絞り４４、レンズ４５などがある。光学ユニット４０のそれぞれ（レーザユニット４１、ミラー４２、移動ステージ４３、絞り４４、レンズ４５など）は、光学ユニット連結部４１０ｂと連結されるように、少なくとも１つの締結部を含みうる。締結部は、例えば、貫通ホール（ｃｌｅａｒ ｈｏｌｅ）状でも、または、内周面が雌ネジ状でもある。それぞれの光学ユニット４０の締結部と光学ユニット連結部４１０ｂは、第２締結部材で固定される。例えば、第２締結部材は、光学ユニット連結部４１０ｂ及び締結部に結合される雄ネジ状からなっている。第２締結部材は、例えば、Ｍ６ボルトまたはＭ６無頭ボルトである。または、締結部が、例えば、貫通ホール状である時、第２締結部材は、例えば、ボルトの後方にナットが備えられたものである。

具体的に、光学ユニット４０のそれぞれを光学ユニット支持部材４００上の所望の位置に配置し、複数個の締結部４１０のうち、それぞれの光学ユニット４０の締結部に対応する締結部（すなわち、光学ユニット連結部４１０ｂ）に第２締結部材を挿入する方式で、光学ユニット４０のそれぞれを光学ユニット支持部材４００に固定させる。

追加的に、光学ユニット支持部材４００にコロナ放電ユニット５０を固定させることもできる。同様に、コロナ放電ユニット５０にも、少なくとも１つの締結部を含みうる。締結部は、例えば、貫通ホール状であり、内周面が雌ネジ状からなる貫通孔状である。光学ユニット支持部材４００の複数個の締結部４１０のうち、コロナ放電ユニット５０の締結部に対応する締結部（すなわち、コロナ放電ユニット連結部４１０ｃ）に第２締結部材で固定する方式で、コロナ放電ユニット５０を光学ユニット支持部材４００の所望の位置に固定させることができる。

一方、光学ユニット支持部材４００は、例示的に、図１１に示したように、大きく下端プレート４０１と上端プレート４０２とからなり、下端プレート４０１と上端プレート４０２とが結合されたものである。このような場合、複数個の締結部４１０の一部は、上下端プレート結合部４１０ｄになりうる。すなわち、下端プレート４０１の上部一部と上端プレート４０２の下部一部とを重ねて、下端プレート４０１の複数個の締結部４１０と上端プレート４０２の複数個の締結部４１０とが重なる部分に第３締結部材で固定させることができる。第３締結部材は、例えば、Ｍ６ボルトである。上下端プレート結合部４１０ｄの下端プレートのホールは、Ｍ６ボルト用カウンターボア（ｃｏｕｎｔｅｒｂｏｒｅ）形態で穴が開けられており、Ｍ６ボルトの頭部がプレート上に飛び出さないようになっている。図１１では、例示的に、下端プレート４０１の最上端の列に位置した４つの穴とその次の列に位置した４つの穴とが上下端プレート結合部４１０ｄになりうる。便宜上、図面番号は、最左側の穴に表示した。同様に、例示的に、上端プレート４０２の最下端の列に位置した４つの穴とその次の列に位置した４つの穴とが上下端プレート結合部４１０ｄになりうる。下端プレート４０１をインターフェースフランジ２１ｂのタップ部２２ａに固定させ、光学ユニット４０のそれぞれは、下端プレート４０１と上端プレート４０２とのうち、所望の位置に固定される。

一方、下端プレート４０１と上端プレート４０２とが結合されたものとして具現される場合、上端プレート４０２をインターフェースフランジ２１ｂ上に載置することにより、上端プレート４０２の荷重がボルトとインターフェースフランジ２１ｂ上に分散される長所がある。また、光学ユニット４０のサイズ及び構成によって、上端プレート４０２の寸法を自在に変更して製作することができるという長所がある。

光学ユニット支持部材４００の材質は、例えば、金属などからなり、金属としては、ステンレススチール、アルミニウムなどからなりうる。

以下、図１１から図１４を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明する。図１２は、図１のレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム１に使われるインターフェースフランジ２１ｂを例示的に示す正面図であり、図１３は、下端プレート４０１が図１２のインターフェースフランジ２１ｂに装着された場合を例示的に示す図面である。図１２に示したように、インターフェースフランジ２１ｂは、タップ部２２ａを含む。

また、図１４は、光学ユニットを支持するための部材４００及び光学ユニット４０がインターフェースフランジ２１ｂに装着されたことを示す概念図である。

下端プレート４０１は、幅Ｘ高さＸ厚さがそれぞれ、例えば、１９０ｍｍＸ１３０ｍｍＸ１０ｍｍ、１５ｍｍである。下端プレート４０１は、インターフェースフランジ２１ｂと連結される部分であり、厚さが１０ｍｍである第１部分４０１ａと上端プレート４０２と連結される部分であり、厚さが１５ｍｍである第２部分４０１ｂとで構成される。厚さを前記のように異ならせた理由は、試料に照射されるレーザビームと質量分析ユニット２０との最小距離を可能な限り短く確保するために、下端の第２部分４０１ｂをもう少し厚くして上端プレート４０２をさらに内側に位置させた。敷衍すれば、試料脱着地点と質量分析ユニット２０との距離が短いほどイオン化された成分が質量分析ユニット４０まで移動する距離が短くなるために、移動中、損失が少なくて、さらに高い検出感度を保持することができる。質量分析ユニット２０と試料脱着地点との距離は、スぺーサ４６を通じて本発明が具現される環境に合わせて所望通り増やすことはできるが、減らすことは、レーザユニット４１のサイズ、光学ユニット支持部材４００の寸法によって制約を受けることができる。これにより、光学ユニット支持部材４００の寸法による制約を最小化するために、第２部分４０１ｂをさらに厚く製作して上端プレート４０２が内側に位置しうる。図１１を参照すれば、第１部分４０１ａと第２部分４０１ｂが、便宜上、点線で示されている。下端プレート４０１の形状は、質量分析ユニット２０に結合されたインターフェースフランジ２１ｂの構造や形状に合わせてなるなど、多様な変形、変更が可能である。上端プレート４０２は、幅Ｘ高さＸ厚さがそれぞれ、例えば、１９０ｍｍＸ３１０ｍｍＸ１０ｍｍである。下端プレート４０１と上端プレート４０２は、例えば、アルミニウム材からなりうる。

また、下端プレート４０１と上端プレート４０２の全体にわたって、光学ユニット４０が設けられるように、複数個の締結部４１０が、例えば、１２．５ｍｍまたは２５ｍｍの間隔で配される。インターフェースフランジ連結部４１０ａは、図１２のインターフェーフランジのタップ部２２ａに対応する位置に備えられ、例えば、４つで備えられる。

しかし、本発明は、前述した実施例に限定されず、インターフェースフランジ２１ｂのタップ部２２ａの位置または光学ユニット４０のセッティングに合わせて複数個の締結部４１０の間隔、位置、及び個数を多様に変更することができる。

インターフェースフランジ２１ｂに形成された吸入口２４には、延長チューブ２１ｃが連結される。延長チューブ２１ｃの一端部は、吸入口２４に連結され、延長チューブ２１ｃの他端部は、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口１１と対面する方向に延びる。インターフェースユニット１００は、延長チューブ２１ｃの他端部に連結されてもよく、延長チューブ２１ｃなしにインターフェースフランジ２１ｂの吸入口２４に直ちに連結されても良い。

延長チューブ２１ｃの他端部は、ＤＡＲＴイオン化ユニット１０の放出口１１と一定距離だけ離隔されて、レーザユニット４１から照射されるレーザビームの試料装着ユニット３０側への照射を妨害しない。すなわち、延長チューブ２１ｃは、レーザビームの光路を侵さない距離まで延びる。延長チューブ２１ｃを設けることにより、イオン化された被分析物が質量分析ユニット２０に流入される前に損失される量を減少させることができる。

前述した本発明の技術的構成は、当業者が、本発明のその技術的思想や必須的な特徴を変更せずとも、他の具体的な形態で実施可能であることを理解できるであろう。したがって、前述した実施例は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないということを理解しなければならない。また、本発明の範囲は、前記の詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって表われる。また、特許請求の範囲の意味及び範囲、そして、その等価概念から導出されるあらゆる変更または変形された形態が、本発明の範囲に含まれると解釈されねばならない。

本発明によれば、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムにおいて、ＤＡＲＴの放出口とＭＳのインレットとの間に石英管インターフェースの導入を通じて、各レーザビームの照射地点から脱着された成分及び生成されたイオンの流れを限定させて、検出感度の向上をなしうる。本発明の第１領域の本体は、第２領域に隣接するほど狭まるように形成されることにより、ＤＡＲＴイオン化ユニットから放出されるヘリウムガス及び試料から脱着された被分析物が十分な量で収集されて生成されたイオン成分と共に第２領域にフォーカシングされて送られ、第２領域の本体の内径は、第１領域の他端部側の本体の内径と同一であるか、さらに小さくなるように形成されて、第１領域から伝達されたガスストリームは、ラジアル圧縮された状態で質量分析ユニットのインレットに運送されるために、分析対象となる成分を効率的に収集及び伝達することができる。本発明によれば、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムにおいて、レーザと試料との相対的位置関係を固定させて、実験の再現性を高めうる。また、レーザ支持部材を用いてレーザユニットなど光学ユニットの位置調整を通じて試料の検出感度の向上のためのシステム最適化を行えるという長所がある。また、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムの装備運用の便宜性を増大させることができる。

Claims (13)

1. インターフェースユニットにおいて、
   ＤＡＲＴイオン化ユニットの放出口と質量分析ユニットのインレットとの間に位置する管状の本体と、
   前記本体の一側面に備えられる第１開口部であって、試料から脱着された被分析物が、前記本体内に流入されるように設けられた前記第１開口部と、を含み、
   前記インターフェースユニットは、レーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムに使われ、
   前記本体は、前記ＤＡＲＴイオン化ユニットから放出されるヘリウムビームと前記試料から脱着された被分析物とを流入されて、前記質量分析ユニットに伝達し、
   レーザユニットから放出されるレーザビームが通過するように設けられた第２開口部をさらに含み、
   前記第２開口部は、前記本体の側面のうち、前記第１開口部に対向する地点に位置し、
   前記レーザビームは、前記第２開口部を及び第１開口部を通って前記試料に照射され、
   コロナピンの端部が、前記インターフェースユニットの前記本体の内部に挿入されるように設けられた１つ以上の第３開口部をさらに含み、
   前記第３開口部は、前記第２開口部付近に位置し、
   前記コロナピンの端部が前記第３開口部を通じて前記インターフェースユニットの内部に挿入され、
   前記コロナピンは、コロナ放電ユニットの高電圧の供給を通じて試料から脱着された被分析物のイオン化を促進するインターフェースユニット。
2. 前記本体は、前記ＤＡＲＴイオン化ユニットから放出されるヘリウムビームと前記試料から脱着された被分析物とが流入される第１領域と、前記第１領域に連結され、前記第１領域のガスストリームを注入されて、前記質量分析ユニットに伝達する第２領域と、を含み、
   前記第１領域の一端部に前記ＤＡＲＴイオン化ユニットから放出されるヘリウムビームが流入され、
   前記第１領域の他端部は、前記第２領域と連結され、
   前記第１領域での前記本体の内径は、前記第１領域の前記一端部から前記第１領域の前記他端部に向かうほど減る請求項１に記載のインターフェースユニット。
3. 前記第１領域で前記本体の内部空間は、テーパー状に形成される請求項２に記載のインターフェースユニット。
4. 前記第１開口部は、前記第１領域に設けられる請求項２または３に記載のインターフェースユニット。
5. 前記第１開口部から前記インターフェースユニットの長手方向に垂直に試料装着ユニット側に延びた突出管をさらに含み、
   前記試料装着ユニットに装着された前記試料から脱着された被分析物が、前記突出管を通って前記第１開口部を通って前記インターフェースユニットの内部に流入される請求項４に記載のインターフェースユニット。
6. 前記第１領域の前記本体の他側面には、レーザユニットから放出されるレーザビームが通過するように設けられた第２開口部が設けられ、
   前記第２開口部は、前記第１開口部と対面し、
   前記レーザビームは、前記第１開口部及び前記第２開口部を貫通して前記試料に照射される請求項４または５に記載のインターフェースユニット。
7. 前記第１領域には、コロナピンが前記本体の内部に挿入されるための少なくとも１つ以上の第３開口部が設けられる請求項６に記載のインターフェースユニット。
8. 前記質量分析ユニットの前記インレットは、前記質量分析ユニットの内部に設けられる分析空間に前記質量分析ユニットの外部の被分析物が流入される穴が設けられるオリフィスと、前記オリフィスに連結されるインターフェースフランジと、を含み、
   前記第２領域の一端部は、前記第１領域の前記他端部と連結され、
   前記第２領域の他端部は、前記質量分析ユニットのインレットに連結され、
   前記第２領域の前記他端部の前記本体の外径は、前記インターフェースフランジに前記オリフィスの前記穴と対面するように形成される吸入ホールの内径よりも小さい請求項２から７の何れか一項に記載のインターフェースユニット。
9. 請求項１から請求項８のうち何れか一項に記載のインターフェースユニットを使用するレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステムにおいて、
   前記試料が上に装着される試料装着ユニットと、
   前記試料から被分析物を脱着させるように、前記試料にレーザビームを照射するレーザユニットを含む光学ユニットと、
   前記試料から脱着された被分析物をイオン化させるようにヘリウムビームを提供するＤＡＲＴイオン化ユニットと、
   前記イオン化された被分析物に対して分析を行う質量分析ユニット（ＭＳ）と、を含み、
   予め定められた位置に前記光学ユニットが装着され、前記光学ユニットを支持することができる光学ユニット支持部材をさらに含み、前記光学ユニット支持部材は、前記質量分析ユニットに固定されるレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム。
10. 前記質量分析ユニットのインレットは、前記質量分析ユニットの内部に設けられる分析空間に前記質量分析ユニットの外部の被分析物が流入される穴が設けられるオリフィスと、前記オリフィスに連結されるインターフェースフランジと、を含み、
    前記インターフェースフランジは、前記オリフィスが設けられる前記質量分析ユニットの面に固定され、
    前記光学ユニット支持部材は、前記インターフェースフランジに固定される、請求項９に記載のレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム。
11. 前記光学ユニット支持部材は、複数個の締結部を含み、
    前記複数個の締結部は、前記インターフェースフランジのタップ部に対応する位置に設けられる少なくとも１つのインターフェースフランジ連結部を含み、
    それぞれのインターフェースフランジ連結部は、それぞれのインターフェースフランジのタップ部に第１締結部材で結合される、請求項１０に記載のレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム。
12. 前記複数個の締結部は、前記光学ユニットが結合される少なくとも１つの光学ユニット連結部をさらに含み、
    それぞれの光学ユニット連結部は、光学ユニットの締結部に第２締結部材で結合され、
    前記光学ユニットは、ミラー、移動ステージ、絞り、レンズのうち少なくとも何れか１つをさらに含む、請求項１１に記載のレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム。
13. 前記光学ユニット支持部材は、上端プレートと下端プレートとを含み、
    前記複数個の締結部は、前記上端プレートと前記下端プレートとが互いに結合される少なくとも１つの上下端プレート結合部を含み、
    前記下端プレートの上下端プレート結合部と前記上端プレートの上下端プレート結合部とが重なる部分に第３締結部材で固定させる、請求項１１または１２に記載のレーザーアブレーション－ＤＡＲＴ－ＭＳシステム。

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