JPH07130325A - 質量分析装置 - Google Patents
質量分析装置Info
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- JPH07130325A JPH07130325A JP5272341A JP27234193A JPH07130325A JP H07130325 A JPH07130325 A JP H07130325A JP 5272341 A JP5272341 A JP 5272341A JP 27234193 A JP27234193 A JP 27234193A JP H07130325 A JPH07130325 A JP H07130325A
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- ion
- mass spectrometer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】信号対雑音比悪化の原因となる雑音粒子（大粒
の帯電液滴や光子など）が質量分析器に入り込むのを防
止すること。 【構成】イオン化試料分子と共に装置本体内に入り込ん
だ雑音粒子のうち、イオン収束用静電レンズ系の光軸付
近を直進する一部の雑音粒子を障壁部材を用いて選択的
に遮断する。障壁部材は、イオン収束用静電レンズ系の
光軸上における試料分子の密度が低い区域に配設する。
の帯電液滴や光子など）が質量分析器に入り込むのを防
止すること。 【構成】イオン化試料分子と共に装置本体内に入り込ん
だ雑音粒子のうち、イオン収束用静電レンズ系の光軸付
近を直進する一部の雑音粒子を障壁部材を用いて選択的
に遮断する。障壁部材は、イオン収束用静電レンズ系の
光軸上における試料分子の密度が低い区域に配設する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、質量分析装置、特に生
体関連物質の質量分析等に使用して好適な質量分析装置
に関するものである。
体関連物質の質量分析等に使用して好適な質量分析装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液体クロマトグラフは、溶液中に混合物
として存在する試料分子の分離機能において優れている
反面、試料分子の同定が困難であるという点で問題があ
る。一方、質量分析装置は、高い感度で試料分子を同定
する機能において優れている反面、溶液中の試料分子の
分離が出来ない点で問題がある。このため、水等の溶媒
中に溶かし込んだ生体関連物質（糖やペプチド、蛋白質
など）を質量分析する場合は、質量分析装置に液体クロ
マトグラフを組み合わせて使用するのが普通である。
として存在する試料分子の分離機能において優れている
反面、試料分子の同定が困難であるという点で問題があ
る。一方、質量分析装置は、高い感度で試料分子を同定
する機能において優れている反面、溶液中の試料分子の
分離が出来ない点で問題がある。このため、水等の溶媒
中に溶かし込んだ生体関連物質（糖やペプチド、蛋白質
など）を質量分析する場合は、質量分析装置に液体クロ
マトグラフを組み合わせて使用するのが普通である。
【０００３】液体クロマトグラフを用いて分離した試料
分子を質量分析装置に掛けるためには、溶液中の試料分
子を何等かの方法でイオン化することが必要であり、そ
のための手段として、静電噴霧法〔「アナリティカル・
ケミストリー」（AnalyticalChemistry）第５９巻（１
９８７年）第２６４２頁〜第２６４６頁参照〕、大気圧
化学イオン化法〔同文献の第６０巻（１９８８年）第７
７４頁〜第７８０頁参照〕、大気圧スプレー法〔同文献
の第６１巻（１９８９年）第１１５９頁〜第１１６４頁
参照〕などが知られている。
分子を質量分析装置に掛けるためには、溶液中の試料分
子を何等かの方法でイオン化することが必要であり、そ
のための手段として、静電噴霧法〔「アナリティカル・
ケミストリー」（AnalyticalChemistry）第５９巻（１
９８７年）第２６４２頁〜第２６４６頁参照〕、大気圧
化学イオン化法〔同文献の第６０巻（１９８８年）第７
７４頁〜第７８０頁参照〕、大気圧スプレー法〔同文献
の第６１巻（１９８９年）第１１５９頁〜第１１６４頁
参照〕などが知られている。
【０００４】代表的なイオン化の手段である静電噴霧法
を用いたイオン源の一例を図１２に示す。本例では、液
体クロマトグラフＬＣから溶出した試料溶液を例えば配
管２及びコネクタ１０を介して試料溶液供給細管１１内
に導入する。細管１１の周囲には、適当な間隙を置いて
霧化用ガス供給管１３が同軸状に配設されており、同管
に例えば窒素ガスを供給して先端から噴出させることに
よって試料溶液を霧化する。一方、質量分析装置ＭＳの
外壁に設けた対向電極１２と試料溶液供給細管１１との
間には、数キロボルトの高電圧が印加されており、当該
電圧によって細管１１の先端付近に形成された集中電界
を用いて試料分子をイオン化する。イオン化された試料
分子は、イオン通過口１４及びイオン導入細孔１５を通
って質量分析装置ＭＳの内部に進入する。質量分析装置
ＭＳの外壁と対向電極１２との間の空間には、水などの
溶媒の気化を促進するため、例えば窒素ガスを供給して
おくのが普通である。
を用いたイオン源の一例を図１２に示す。本例では、液
体クロマトグラフＬＣから溶出した試料溶液を例えば配
管２及びコネクタ１０を介して試料溶液供給細管１１内
に導入する。細管１１の周囲には、適当な間隙を置いて
霧化用ガス供給管１３が同軸状に配設されており、同管
に例えば窒素ガスを供給して先端から噴出させることに
よって試料溶液を霧化する。一方、質量分析装置ＭＳの
外壁に設けた対向電極１２と試料溶液供給細管１１との
間には、数キロボルトの高電圧が印加されており、当該
電圧によって細管１１の先端付近に形成された集中電界
を用いて試料分子をイオン化する。イオン化された試料
分子は、イオン通過口１４及びイオン導入細孔１５を通
って質量分析装置ＭＳの内部に進入する。質量分析装置
ＭＳの外壁と対向電極１２との間の空間には、水などの
溶媒の気化を促進するため、例えば窒素ガスを供給して
おくのが普通である。
【０００５】この種のイオン源では、霧化不充分な大粒
の帯電液滴が不可避的に派生し、イオン化試料分子と共
に質量分析装置ＭＳの内部に入り込むことを防止するこ
とが出来ない。帯電液滴は、その質量が試料分子に比較
して格段に大きいため、質量分析装置ＭＳ内のイオン収
束用静電レンズ系（図示せず）の作用を実質的に受けな
いでその殆どが周囲に拡散する。しかし、拡散しないで
静電レンズ系の光軸付近を直進した一部の帯電液滴は、
そのまま質量分析器（図示せず）に取り込まれて雑音成
分として検出される結果、Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）を
悪化させる主な原因となる。試料分子のイオン化手段と
して大気圧化学イオン化法又は大気圧スプレー法による
イオン源を用いた場合も、同様である。
の帯電液滴が不可避的に派生し、イオン化試料分子と共
に質量分析装置ＭＳの内部に入り込むことを防止するこ
とが出来ない。帯電液滴は、その質量が試料分子に比較
して格段に大きいため、質量分析装置ＭＳ内のイオン収
束用静電レンズ系（図示せず）の作用を実質的に受けな
いでその殆どが周囲に拡散する。しかし、拡散しないで
静電レンズ系の光軸付近を直進した一部の帯電液滴は、
そのまま質量分析器（図示せず）に取り込まれて雑音成
分として検出される結果、Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）を
悪化させる主な原因となる。試料分子のイオン化手段と
して大気圧化学イオン化法又は大気圧スプレー法による
イオン源を用いた場合も、同様である。
【０００６】類似の現象は、誘導結合型プラズマイオン
源やマイクロ波プラズマイオン源を用いた質量分析装置
においても起こり得る。プラズマイオン源は、例えばマ
イクロ波放電を用いて発生させたプラズマ中に気体又は
固体の試料分子を送り込んでイオン化するものである
が、プラズマの生成に付随して紫外線等の光子が不可避
的に派生し、当該光子が雑音粒子として質量分析装置内
に入り込むからである。質量分析装置内に入り込んだ光
子は、帯電液滴の場合と同様、イオン収束用静電レンズ
系の作用を実質的に受けないため、その殆どが周囲に拡
散するが、拡散しないで静電レンズ系の光軸付近を直進
した一部の光子は、そのまま質量分析器に取り込まれて
雑音成分として検出され、Ｓ／Ｎ比を悪化させる主な原
因となる。
源やマイクロ波プラズマイオン源を用いた質量分析装置
においても起こり得る。プラズマイオン源は、例えばマ
イクロ波放電を用いて発生させたプラズマ中に気体又は
固体の試料分子を送り込んでイオン化するものである
が、プラズマの生成に付随して紫外線等の光子が不可避
的に派生し、当該光子が雑音粒子として質量分析装置内
に入り込むからである。質量分析装置内に入り込んだ光
子は、帯電液滴の場合と同様、イオン収束用静電レンズ
系の作用を実質的に受けないため、その殆どが周囲に拡
散するが、拡散しないで静電レンズ系の光軸付近を直進
した一部の光子は、そのまま質量分析器に取り込まれて
雑音成分として検出され、Ｓ／Ｎ比を悪化させる主な原
因となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、比較
的簡単な構造により、分析対象でない不所望な雑音粒子
の混入によるＳ／Ｎ比の低下を効率的に防止することが
出来る改良された質量分析装置を提供することにある。
的簡単な構造により、分析対象でない不所望な雑音粒子
の混入によるＳ／Ｎ比の低下を効率的に防止することが
出来る改良された質量分析装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の前記課題は、イ
オン化試料分子と共に装置本体内に入り込んだ雑音粒子
のうち、イオン収束用静電レンズ系の光軸付近を直進す
る一部の雑音粒子を選択的に遮断するための障壁部材を
採用することによって解決することが可能である。障壁
部材は、分析対象であるイオン化試料分子の進行を妨げ
ないよう、静電レンズ系の光軸上における試料分子の密
度が低い区域に配設することが必要である。
オン化試料分子と共に装置本体内に入り込んだ雑音粒子
のうち、イオン収束用静電レンズ系の光軸付近を直進す
る一部の雑音粒子を選択的に遮断するための障壁部材を
採用することによって解決することが可能である。障壁
部材は、分析対象であるイオン化試料分子の進行を妨げ
ないよう、静電レンズ系の光軸上における試料分子の密
度が低い区域に配設することが必要である。
【０００９】試料分子の低密度区域は、装置本体内への
イオン導入細孔とイオン収束用静電レンズ系との間や、
質量分析器へのイオン取込口とイオン収束用静電レンズ
系との間に存在するほか、一又は複数の静電レンズをも
ってイオン収束用静電レンズ系を構成した場合は、個々
の静電レンズの内部に存在し、かつ、複数の静電レンズ
をもってイオン収束用静電レンズ系を構成した場合は、
静電レンズの相互間に存在する。障壁部材は、これらの
低密度区域のうち、個々の分析目的に合致した適当な区
域を選んで配設することが可能である。
イオン導入細孔とイオン収束用静電レンズ系との間や、
質量分析器へのイオン取込口とイオン収束用静電レンズ
系との間に存在するほか、一又は複数の静電レンズをも
ってイオン収束用静電レンズ系を構成した場合は、個々
の静電レンズの内部に存在し、かつ、複数の静電レンズ
をもってイオン収束用静電レンズ系を構成した場合は、
静電レンズの相互間に存在する。障壁部材は、これらの
低密度区域のうち、個々の分析目的に合致した適当な区
域を選んで配設することが可能である。
【００１０】障壁部材の有効作動領域は、帯電液滴や光
子などの雑音粒子が直進して質量分析器に入り込むのを
有効に遮断し、かつ、イオン化試料分子の進行を出来る
だけ阻害しないため、イオン導入細孔を頂面、イオン取
込口を底面とする錐体が障壁部材設置場所において形成
する断面のみを遮断する程度の形状及び面積を有するも
のであることが望ましい。
子などの雑音粒子が直進して質量分析器に入り込むのを
有効に遮断し、かつ、イオン化試料分子の進行を出来る
だけ阻害しないため、イオン導入細孔を頂面、イオン取
込口を底面とする錐体が障壁部材設置場所において形成
する断面のみを遮断する程度の形状及び面積を有するも
のであることが望ましい。
【００１１】
【作用】イオン収束用静電レンズ系の光軸上に存在する
試料分子の低密度区域に障壁部材を配設することによ
り、当該静電レンズ系の光軸付近を質量分析器に向かっ
て直進する不所望の雑音粒子をほぼ完全に遮断し、これ
らの雑音粒子によるＳ／Ｎ比の悪化を効率的に防止する
ことが出来る。一方、質量分析の対象であるイオン化試
料分子は、障壁部材を迂回するような形で静電レンズ系
によって収束されるため、障壁部材の設置が質量分析の
感度に実質的な影響を与えることはない。
試料分子の低密度区域に障壁部材を配設することによ
り、当該静電レンズ系の光軸付近を質量分析器に向かっ
て直進する不所望の雑音粒子をほぼ完全に遮断し、これ
らの雑音粒子によるＳ／Ｎ比の悪化を効率的に防止する
ことが出来る。一方、質量分析の対象であるイオン化試
料分子は、障壁部材を迂回するような形で静電レンズ系
によって収束されるため、障壁部材の設置が質量分析の
感度に実質的な影響を与えることはない。
【００１２】もっとも、障壁部材を電気的な浮遊状態で
使用すると、不測の帯電効果等によって電位が不安定と
なり、近傍を通過する試料分子の軌道が不所望に変化す
る可能性があるため、その電位を他の部材と独立して制
御するための手段を設けることが望ましく、かつ、帯電
液滴等の付着による汚染を軽減するため、障壁部材を加
熱するための手段を設け、同部材を加熱して所定の温度
に保持することが望ましい。また、障壁部材は、その電
位制御又は温度制御を容易にするため、金属などの導電
性材料をもって構成することが望ましい。
使用すると、不測の帯電効果等によって電位が不安定と
なり、近傍を通過する試料分子の軌道が不所望に変化す
る可能性があるため、その電位を他の部材と独立して制
御するための手段を設けることが望ましく、かつ、帯電
液滴等の付着による汚染を軽減するため、障壁部材を加
熱するための手段を設け、同部材を加熱して所定の温度
に保持することが望ましい。また、障壁部材は、その電
位制御又は温度制御を容易にするため、金属などの導電
性材料をもって構成することが望ましい。
【００１３】本発明の質量分析装置は、液体クロマトグ
ラフ、キャピラリー電気泳動法（内径数１０μｍの毛細
管中を電気泳動させて試料を分離する方法）、超臨界流
体クロマトグラフ（液相と気相の平衡状態の下で分離を
行う方法）などと組み合わせて使用することが出来るほ
か、誘導結合型プラズマイオン源やマイクロ波プラズマ
イオン源などのイオン源と組み合わせて使用することも
可能である。なお、液体クロマトグラフ等を用いて分離
した試料分子をイオン化する手段としては、静電噴霧
法、大気圧化学イオン化法、大気圧スプレー法などを適
宜選択して使用することが出来る。
ラフ、キャピラリー電気泳動法（内径数１０μｍの毛細
管中を電気泳動させて試料を分離する方法）、超臨界流
体クロマトグラフ（液相と気相の平衡状態の下で分離を
行う方法）などと組み合わせて使用することが出来るほ
か、誘導結合型プラズマイオン源やマイクロ波プラズマ
イオン源などのイオン源と組み合わせて使用することも
可能である。なお、液体クロマトグラフ等を用いて分離
した試料分子をイオン化する手段としては、静電噴霧
法、大気圧化学イオン化法、大気圧スプレー法などを適
宜選択して使用することが出来る。
【００１４】
【実施例】以下、図面に示した実施例を参照して本発明
に係る質量分析装置を更に詳細に説明する。なお、各図
において共通して使用した同一の符号は、原則として同
一物又は類似物を表示するものとする。
に係る質量分析装置を更に詳細に説明する。なお、各図
において共通して使用した同一の符号は、原則として同
一物又は類似物を表示するものとする。
【００１５】〈実施例１〉図１におけるイオン源３は、
前述の静電噴霧法を用いたものであり、液体クロマトグ
ラフ（図示せず）によって分離処理した試料溶液を霧化
して溶液中の試料分子をイオン化した後、質量分析装置
ＭＳの中間真空室１９内に送り込むように機能する。中
間真空室１９は、その前後の壁が加速電極２９ａ，２９
ｂとなっており、前段の加速電極２９ａに設けたイオン
導入細孔１５ａを通って中間真空室１９に送り込まれた
試料分子は、同室内の静電界によって加速され、かつ、
気体分子との衝突によって水などの溶媒が取り除かれた
後、後段の加速電極２９ｂに設けたイオン導入細孔１５
ｂを通って高真空室２４（装置本体）内に取り込まれ
る。詳細図示せざるも、イオン導入細孔１５ａ，１５ｂ
の汚染を防ぐため、ヒーターによって加速電極２９ａ，
２９ｂを加熱し、その温度を１００℃程度に保持した。
前述の静電噴霧法を用いたものであり、液体クロマトグ
ラフ（図示せず）によって分離処理した試料溶液を霧化
して溶液中の試料分子をイオン化した後、質量分析装置
ＭＳの中間真空室１９内に送り込むように機能する。中
間真空室１９は、その前後の壁が加速電極２９ａ，２９
ｂとなっており、前段の加速電極２９ａに設けたイオン
導入細孔１５ａを通って中間真空室１９に送り込まれた
試料分子は、同室内の静電界によって加速され、かつ、
気体分子との衝突によって水などの溶媒が取り除かれた
後、後段の加速電極２９ｂに設けたイオン導入細孔１５
ｂを通って高真空室２４（装置本体）内に取り込まれ
る。詳細図示せざるも、イオン導入細孔１５ａ，１５ｂ
の汚染を防ぐため、ヒーターによって加速電極２９ａ，
２９ｂを加熱し、その温度を１００℃程度に保持した。
【００１６】イオン導入細孔１５ｂから装置本体２４内
に放射状に進入したイオン化試料分子は、２個の静電レ
ンズ２０ａ，２０ｂからなるイオン収束用静電レンズ系
２０を用いて収束され、かつ、イオン取込口２２を介し
て四重極型質量分析器６に取り込まれて質量分離された
後、イオン検出器８によって検出される。静電レンズ２
０ａ，２０ｂは、最適のレンズ作用を実現するため、そ
れぞれ独立した制御回路４０ａ及び４０ｂを有するもの
を使用した。質量分析器６は、外部電磁界による影響を
少なくするため、イオン取込口２２を有する電極２９ｃ
と金属円筒２３をもって遮蔽し、その全体を電気的に接
地した。本実施例の場合、雑音粒子である帯電液滴を遮
断するための障壁部材２１は、２個の静電レンズ２０
ａ，２０ｂの相互間の光軸上に配設した。
に放射状に進入したイオン化試料分子は、２個の静電レ
ンズ２０ａ，２０ｂからなるイオン収束用静電レンズ系
２０を用いて収束され、かつ、イオン取込口２２を介し
て四重極型質量分析器６に取り込まれて質量分離された
後、イオン検出器８によって検出される。静電レンズ２
０ａ，２０ｂは、最適のレンズ作用を実現するため、そ
れぞれ独立した制御回路４０ａ及び４０ｂを有するもの
を使用した。質量分析器６は、外部電磁界による影響を
少なくするため、イオン取込口２２を有する電極２９ｃ
と金属円筒２３をもって遮蔽し、その全体を電気的に接
地した。本実施例の場合、雑音粒子である帯電液滴を遮
断するための障壁部材２１は、２個の静電レンズ２０
ａ，２０ｂの相互間の光軸上に配設した。
【００１７】装置本体２４内に進入したイオン化試料分
子は、静電レンズ２０ａ，２０ｂによるレンズ作用を受
け、障壁部材２１を迂回するような軌道（実線５０）を
辿って質量分析器８に到達する。試料分子と共に装置本
体２４内に入り込んだ帯電液滴は、静電レンズ２０ａ，
２０ｂによるレンズ作用を実質的に受けないため、点線
５１で示すように放射状に直進し、その殆どが周囲の空
間に拡散するが、一部の帯電液滴は、静電レンズ系２０
の光軸付近を直進し、障壁部材２１に衝突して捕捉され
る。なお、帯電液滴の衝突によって生ずる汚染を軽減す
るため、ヒーター４５及びヒーター電源４ｅからなる加
熱手段を設け、当該加熱手段によって障壁部材２１を加
熱して所定の温度に保持した。
子は、静電レンズ２０ａ，２０ｂによるレンズ作用を受
け、障壁部材２１を迂回するような軌道（実線５０）を
辿って質量分析器８に到達する。試料分子と共に装置本
体２４内に入り込んだ帯電液滴は、静電レンズ２０ａ，
２０ｂによるレンズ作用を実質的に受けないため、点線
５１で示すように放射状に直進し、その殆どが周囲の空
間に拡散するが、一部の帯電液滴は、静電レンズ系２０
の光軸付近を直進し、障壁部材２１に衝突して捕捉され
る。なお、帯電液滴の衝突によって生ずる汚染を軽減す
るため、ヒーター４５及びヒーター電源４ｅからなる加
熱手段を設け、当該加熱手段によって障壁部材２１を加
熱して所定の温度に保持した。
【００１８】障壁部材２１の有効作動領域は、イオン導
入細孔１５ｂからイオン取込口２２に向かって直進する
帯電液滴を有効に遮断するため、イオン導入細孔１５ｂ
を頂面、イオン取込口２２を底面とする錐体が障壁部材
設置箇所において有する断面を遮断する形状及び面積と
なるように配慮した。また、障壁部材２１は、その近傍
を通過するイオン化試料分子が同部材の電位に影響され
てその軌道が不所望に変化することを防止するため、金
属材料をもって形成するとともに、電源４ｄに接続し、
質量分析装置の他の構成部材とは独立して電位の制御が
出来るようにした。
入細孔１５ｂからイオン取込口２２に向かって直進する
帯電液滴を有効に遮断するため、イオン導入細孔１５ｂ
を頂面、イオン取込口２２を底面とする錐体が障壁部材
設置箇所において有する断面を遮断する形状及び面積と
なるように配慮した。また、障壁部材２１は、その近傍
を通過するイオン化試料分子が同部材の電位に影響され
てその軌道が不所望に変化することを防止するため、金
属材料をもって形成するとともに、電源４ｄに接続し、
質量分析装置の他の構成部材とは独立して電位の制御が
出来るようにした。
【００１９】イオン収束用静電レンズ系２０は、図２に
示した公知の２個の円筒型静電レンズ（特開平２−７８
１４３号公報参照）を組み合わせて構成した。この静電
レンズは、複数の開口を有する円筒状の内部電極３１ａ
とその外側に配置した同じく円筒状の外部電極３１ｂを
もって構成されており、内部電極３１ａの開口から浸透
する静電界によってイオン化試料分子を収束するもので
ある。外部電極３１ｂは、必ずしも円筒状である必要は
なく、内部電極３１ａの開口の外側に任意の形状の電極
を組み合わせて配置することも可能である。また、イオ
ン収束用静電レンズ系を構成する静電レンズとしては、
円筒型静電レンズのほか、図３に示した公知のアインツ
ェルレンズを使用することも可能である。
示した公知の２個の円筒型静電レンズ（特開平２−７８
１４３号公報参照）を組み合わせて構成した。この静電
レンズは、複数の開口を有する円筒状の内部電極３１ａ
とその外側に配置した同じく円筒状の外部電極３１ｂを
もって構成されており、内部電極３１ａの開口から浸透
する静電界によってイオン化試料分子を収束するもので
ある。外部電極３１ｂは、必ずしも円筒状である必要は
なく、内部電極３１ａの開口の外側に任意の形状の電極
を組み合わせて配置することも可能である。また、イオ
ン収束用静電レンズ系を構成する静電レンズとしては、
円筒型静電レンズのほか、図３に示した公知のアインツ
ェルレンズを使用することも可能である。
【００２０】本発明の質量分析装置において使用して好
適な障壁部材２１の具体例を図４に示す。この障壁部材
は、薄い金属板を放電加工又はエッチング加工すること
によって作製したものであり、有効作動領域として機能
する宙吊りの障壁本体部２１ａと、装置への取付部材と
して機能するリング部３４と、障壁本体部２１ａをリン
グ部３４に連結して保持するための橋絡部３３から構成
されている。このような構造を採用すると、リング部３
４に電位を印加することにより、障壁本体部２１ａの電
位を任意に制御することが可能となる。なお、イオン化
試料分子の進行が阻害されることがないよう、橋絡部３
３は、出来るだけ細く形成することが望ましく、リング
部３４も、出来るだけ大口径を有するように形成するこ
とが望ましい。橋絡部３３の数は、必要に応じて複数個
設けても良い。
適な障壁部材２１の具体例を図４に示す。この障壁部材
は、薄い金属板を放電加工又はエッチング加工すること
によって作製したものであり、有効作動領域として機能
する宙吊りの障壁本体部２１ａと、装置への取付部材と
して機能するリング部３４と、障壁本体部２１ａをリン
グ部３４に連結して保持するための橋絡部３３から構成
されている。このような構造を採用すると、リング部３
４に電位を印加することにより、障壁本体部２１ａの電
位を任意に制御することが可能となる。なお、イオン化
試料分子の進行が阻害されることがないよう、橋絡部３
３は、出来るだけ細く形成することが望ましく、リング
部３４も、出来るだけ大口径を有するように形成するこ
とが望ましい。橋絡部３３の数は、必要に応じて複数個
設けても良い。
【００２１】図５は、図４に示した障壁部材を２個の円
筒型静電レンズの一方に固定することによって構成した
イオン収束用静電レンズ系の具体例を示す。２個の静電
レンズ２０ａ，２０ｂは、内側円筒電極３１ａと外側円
筒電極３１ｂとが絶縁材３５を介して同軸状に連結され
た構造となっており、右側の静電レンズ２０ｂの絶縁材
３５の内壁面に障壁部材２１のリング部３４が装着され
ている。配線１００ａは、障壁部材２１に所定の電位を
付与するためのものであって、その一端は半田付け等に
手段によってリング部３４に接続し、その他端は電位制
御電源４ｄ（図１参照）に接続する。図６は、障壁部材
２１を加熱するための手段を追加した具体例を示すもの
で、セラミックヒーター４５が障壁部材２１のリング部
３４と絶縁材３５との間に介挿されている。配線１００
ｂは、ヒーター４５へ電力を供給するためのものであっ
て、その一端は絶縁材３５に設けた導孔を介してヒータ
ー４５に接続し、その他端は加熱電源４ｅ（図１参照）
に接続する。
筒型静電レンズの一方に固定することによって構成した
イオン収束用静電レンズ系の具体例を示す。２個の静電
レンズ２０ａ，２０ｂは、内側円筒電極３１ａと外側円
筒電極３１ｂとが絶縁材３５を介して同軸状に連結され
た構造となっており、右側の静電レンズ２０ｂの絶縁材
３５の内壁面に障壁部材２１のリング部３４が装着され
ている。配線１００ａは、障壁部材２１に所定の電位を
付与するためのものであって、その一端は半田付け等に
手段によってリング部３４に接続し、その他端は電位制
御電源４ｄ（図１参照）に接続する。図６は、障壁部材
２１を加熱するための手段を追加した具体例を示すもの
で、セラミックヒーター４５が障壁部材２１のリング部
３４と絶縁材３５との間に介挿されている。配線１００
ｂは、ヒーター４５へ電力を供給するためのものであっ
て、その一端は絶縁材３５に設けた導孔を介してヒータ
ー４５に接続し、その他端は加熱電源４ｅ（図１参照）
に接続する。
【００２２】本発明者等は、上記のように障壁部材を配
設した質量分析装置を用いて生体関連物質の分析を実際
に行なった結果、障壁部材を有しない従来構造の質量分
析計に比較し、雑音成分が１／１００程度に軽減するこ
と及び質量分析の感度が数十倍向上することを確認し
た。
設した質量分析装置を用いて生体関連物質の分析を実際
に行なった結果、障壁部材を有しない従来構造の質量分
析計に比較し、雑音成分が１／１００程度に軽減するこ
と及び質量分析の感度が数十倍向上することを確認し
た。
【００２３】〈実施例２〉実施例１では、２個の静電レ
ンズを用いてイオン収束用静電レンズ系を構成したが、
この種の静電レンズ系は、１個又は３個以上の静電レン
ズを用いて構成することも可能である。１個の静電レン
ズを用いてイオン収束用静電レンズ系を構成した場合の
実施例を図７に示す。本実施例では、イオン導入細孔１
５ｂに面する静電レンズ２０の外部に障壁部材２１が配
設されている。障壁部材２１は、イオン取込口２２に面
する静電レンズ２０の外部に配設することも可能であ
り、そのような変形例を図８に示す。１個の静電レンズ
を用いてイオン収束用静電レンズ系を構成する場合は、
図７及び図８から推察されるように、静電レンズ２０か
らはみ出して障壁部材２１を設置した分だけ、障壁部材
２１と衝突するイオン化試料分子が多くなり、Ｓ／Ｎ比
の改善効果が若干減少するが、静電レンズが１個のみで
あるため、装置の構成を簡単にすることが出来る。な
お、障壁部材を静電レンズの内部に配設した構造を採用
すれば、２個の静電レンズの相互間に障壁部材を配設し
た場合と同等のＳ／Ｎ比の改善効果を期待することが可
能である。
ンズを用いてイオン収束用静電レンズ系を構成したが、
この種の静電レンズ系は、１個又は３個以上の静電レン
ズを用いて構成することも可能である。１個の静電レン
ズを用いてイオン収束用静電レンズ系を構成した場合の
実施例を図７に示す。本実施例では、イオン導入細孔１
５ｂに面する静電レンズ２０の外部に障壁部材２１が配
設されている。障壁部材２１は、イオン取込口２２に面
する静電レンズ２０の外部に配設することも可能であ
り、そのような変形例を図８に示す。１個の静電レンズ
を用いてイオン収束用静電レンズ系を構成する場合は、
図７及び図８から推察されるように、静電レンズ２０か
らはみ出して障壁部材２１を設置した分だけ、障壁部材
２１と衝突するイオン化試料分子が多くなり、Ｓ／Ｎ比
の改善効果が若干減少するが、静電レンズが１個のみで
あるため、装置の構成を簡単にすることが出来る。な
お、障壁部材を静電レンズの内部に配設した構造を採用
すれば、２個の静電レンズの相互間に障壁部材を配設し
た場合と同等のＳ／Ｎ比の改善効果を期待することが可
能である。
【００２４】〈実施例３〉図９は、本発明に係る質量分
析装置の別の実施例を示す断面図である。本実施例で
は、第１段のイオン収束用静電レンズ系として機能する
アインツェルレンズ型静電レンズ２０ｃをイオン導入細
孔１５ｂの直後に配置し、その後段に、２個の円筒型静
電レンズ２０ａ，２０ｂからなる第２段のイオン収束用
静電レンズ系２０を配置した。障壁部材２１は、実施例
１の場合と同様、２個の円筒型静電レンズ２０ａ，２０
ｂの相互間の光軸上に配置した。
析装置の別の実施例を示す断面図である。本実施例で
は、第１段のイオン収束用静電レンズ系として機能する
アインツェルレンズ型静電レンズ２０ｃをイオン導入細
孔１５ｂの直後に配置し、その後段に、２個の円筒型静
電レンズ２０ａ，２０ｂからなる第２段のイオン収束用
静電レンズ系２０を配置した。障壁部材２１は、実施例
１の場合と同様、２個の円筒型静電レンズ２０ａ，２０
ｂの相互間の光軸上に配置した。
【００２５】イオン導入細孔１５ｂから進入したイオン
化試料分子は、第１段のイオン収束用静電レンズ系（ア
インツェルレンズ型静電レンズ２０ｃ）のレンズ作用に
よって中間収束点３２に一旦収束した後、拡散して第２
段のイオン収束用静電レンズ系２０に進入し、同静電レ
ンズ系のレンズ作用によって再度収束されて質量分析器
６に到達する。本実施例の場合も、障壁部材２１によっ
て静電液滴を効果的に阻止することが可能であり、静電
液滴による雑音の発生を少なくすることが出来た。
化試料分子は、第１段のイオン収束用静電レンズ系（ア
インツェルレンズ型静電レンズ２０ｃ）のレンズ作用に
よって中間収束点３２に一旦収束した後、拡散して第２
段のイオン収束用静電レンズ系２０に進入し、同静電レ
ンズ系のレンズ作用によって再度収束されて質量分析器
６に到達する。本実施例の場合も、障壁部材２１によっ
て静電液滴を効果的に阻止することが可能であり、静電
液滴による雑音の発生を少なくすることが出来た。
【００２６】〈実施例４〉イオントラップ型の質量分析
器〔「アナリティカル・ケミストリー」第６３巻（１９
９１年）第３７５頁〜第３６０頁参照〕を用いた本発明
の実施例を図１０に示す。質量分析器６は、２個のエン
ドキャップ電極２７ａ，２７ｂと、両電極の周囲を囲む
ように配置したリング電極２８をもって構成されてお
り、質量分析は、高周波電界によってイオン化試料分子
を狭い空間に閉じ込めて行なう。障壁部材２１は、実施
例１の場合と同様、２個の静電レンズ２０ａ，２０ｂの
間に設置した。
器〔「アナリティカル・ケミストリー」第６３巻（１９
９１年）第３７５頁〜第３６０頁参照〕を用いた本発明
の実施例を図１０に示す。質量分析器６は、２個のエン
ドキャップ電極２７ａ，２７ｂと、両電極の周囲を囲む
ように配置したリング電極２８をもって構成されてお
り、質量分析は、高周波電界によってイオン化試料分子
を狭い空間に閉じ込めて行なう。障壁部材２１は、実施
例１の場合と同様、２個の静電レンズ２０ａ，２０ｂの
間に設置した。
【００２７】イオントラップ型質量分析器の場合、トラ
ップ内に進入した不所望な帯電液滴は、周囲の電極に当
たって気化して中性ガスを発生させ、真空度を低下させ
る原因となる。トラップ内の真空度が低下すると、試料
分子が中性ガスと衝突して軌道が変化するため、試料分
子の閉じ込め効果が悪くなる。従って、本発明による障
壁部材の設置は、トラップ内の真空度を低下させる原因
を排除する観点からも極めて有利である。
ップ内に進入した不所望な帯電液滴は、周囲の電極に当
たって気化して中性ガスを発生させ、真空度を低下させ
る原因となる。トラップ内の真空度が低下すると、試料
分子が中性ガスと衝突して軌道が変化するため、試料分
子の閉じ込め効果が悪くなる。従って、本発明による障
壁部材の設置は、トラップ内の真空度を低下させる原因
を排除する観点からも極めて有利である。
【００２８】〈実施例５〉マイクロ波プラズマイオン源
と組み合わせた本発明の別の実施例を図１１に示す。こ
の実施例では、発振部２５において発生させたマイクロ
波を伝送路２６を介してイオン源３に送り、同イオン源
内に設けた共振器内で放電させてプラズマを発生した。
当該プラズマ中に固体状又は気体状の試料分子を導入し
てイオン化し、イオン化試料分子としてイオン導入細孔
１５ａ、１５ｂを通して装置本体の高真空中に導入し
た。プラズマから放射される紫外線等の光子は、２個の
静電レンズの相互間の光軸上に設置した障壁部材２１に
よって遮断し、イオン取込口２２から質量分析器６に進
入するのを防止した。イオン化試料分子は、静電レンズ
２０ａ、２０ｂのレンズ作用によって障壁２１を迂回さ
せ、イオン取込口２２から四重極型質量分析器６に導入
し、高周波電界によって質量分離した後、特定の質量を
有する試料分子をイオン検出器８によって検出した。
と組み合わせた本発明の別の実施例を図１１に示す。こ
の実施例では、発振部２５において発生させたマイクロ
波を伝送路２６を介してイオン源３に送り、同イオン源
内に設けた共振器内で放電させてプラズマを発生した。
当該プラズマ中に固体状又は気体状の試料分子を導入し
てイオン化し、イオン化試料分子としてイオン導入細孔
１５ａ、１５ｂを通して装置本体の高真空中に導入し
た。プラズマから放射される紫外線等の光子は、２個の
静電レンズの相互間の光軸上に設置した障壁部材２１に
よって遮断し、イオン取込口２２から質量分析器６に進
入するのを防止した。イオン化試料分子は、静電レンズ
２０ａ、２０ｂのレンズ作用によって障壁２１を迂回さ
せ、イオン取込口２２から四重極型質量分析器６に導入
し、高周波電界によって質量分離した後、特定の質量を
有する試料分子をイオン検出器８によって検出した。
【００２９】本実施例の場合も、障壁部材２１を配置す
ることにより、プラズマから放射される紫外線等の光子
が雑音粒子としてイオン検出器８まで到達するのを有効
に防止することが出来た。この種の効果は、誘導結合型
プラズマイオン源を使用した質量分析装置においても、
当然、期待することが可能である。
ることにより、プラズマから放射される紫外線等の光子
が雑音粒子としてイオン検出器８まで到達するのを有効
に防止することが出来た。この種の効果は、誘導結合型
プラズマイオン源を使用した質量分析装置においても、
当然、期待することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、障壁部材をイオン収束
用静電レンズの光軸上に配設することにより、Ｓ／Ｎ比
悪化の原因となる雑音粒子（大粒の帯電液滴や光子）が
質量分析器に入り込むことを効率的に防止し、イオン化
試料分子のみを効率良く質量分析器に導入することが可
能となる。
用静電レンズの光軸上に配設することにより、Ｓ／Ｎ比
悪化の原因となる雑音粒子（大粒の帯電液滴や光子）が
質量分析器に入り込むことを効率的に防止し、イオン化
試料分子のみを効率良く質量分析器に導入することが可
能となる。
【図１】本発明に係る質量分析装置の第１の実施例を示
す断面図。
す断面図。
【図２】本発明に係る質量分析装置において使用する静
電レンズの一例（円筒型静電レンズ）を示す断面図。
電レンズの一例（円筒型静電レンズ）を示す断面図。
【図３】本発明に係る質量分析装置において使用する静
電レンズの別の一例（アインツェルレンズ）を示す断面
図。
電レンズの別の一例（アインツェルレンズ）を示す断面
図。
【図４】本発明に係る質量分析装置において使用する障
壁部材の具体例を示す図。
壁部材の具体例を示す図。
【図５】図４に示した障壁部材の取付例を示す断面図。
【図６】図４に示した障壁部材の別の取付例を示す断面
図。
図。
【図７】本発明に係る質量分析装置の第２の実施例を示
す断面図。
す断面図。
【図８】前記第２の実施例の変形例を示す断面図。
【図９】本発明の質量分析装置の第３の実施例を示す一
断面図。
断面図。
【図１０】本発明の質量分析装置の第４の実施例を示す
一断面図。
一断面図。
【図１１】本発明の質量分析装置の第５の実施例を示す
一断面図。
一断面図。
【図１２】従来の質量分析装置を示す断面図。
１…液体クロマトグラフ、 ３…イオン源、 ６…質量分析器、 ８…イオン検出器、 １５…イオン導入細孔、 ２０…イオン収束用静電レンズ系、 ２１…障壁部材、２１ａ…障壁本体部、 ２２…イオン取込口、 ３３…橋絡部、 ３４…リング部。
Claims (10)
- 【請求項１】分析対象である試料分子をイオン化して装
置本体内に導入するためのイオン源と、装置本体内に導
入された試料分子を収束するための静電レンズ系と、収
束された試料分子を取り込んで分析するための質量分析
器とを少なくとも備えた質量分析装置において、イオン
化試料分子と共に装置本体内に入り込んだ雑音粒子のう
ち、イオン収束用静電レンズ系の光軸付近を直進する一
部の雑音粒子を選択的に遮断するための障壁部材を静電
レンズ系の光軸上における試料分子の密度が低い区域に
配設したことを特徴とする質量分析装置。 - 【請求項２】装置本体内へのイオン導入細孔（イオン化
試料分子を導入するための細孔。以下同じ。）とイオン
収束用静電レンズ系との間に存在する試料分子の低密度
区域に前記障壁部材を設置したことを特徴とする請求項
１に記載の質量分析装置。 - 【請求項３】質量分析器へのイオン取込口（イオン化試
料分子を取り込むための開口。以下同じ。）とイオン収
束用静電レンズ系との間に存在する試料分子の低密度区
域に前記障壁部材を設置したことを特徴とする請求項１
に記載の質量分析装置。 - 【請求項４】イオン収束用静電レンズ系を構成する一又
は複数の静電レンズの内部に存在する試料分子の低密度
区域に前記障壁部材を設置したことを特徴とする請求項
１記載の質量分析装置。 - 【請求項５】イオン収束用静電レンズ系を構成する複数
の静電レンズの相互間に存在する試料分子の低密度区域
に前記障壁部材を設置したことを特徴とする請求項１記
載の質量分析装置。 - 【請求項６】導電性材料をもって前記障壁部材を構成し
たことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一に
記載の質量分析装置。 - 【請求項７】前記障壁部材を加熱するための手段を設け
たことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一に
記載の質量分析装置。 - 【請求項８】前記障壁部材の電位を制御するための手段
を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれ
か一に記載の質量分析装置。 - 【請求項９】前記障壁部材の有効作動領域は、イオン導
入細孔を頂面、イオン取込口を底面とする錐体が障壁部
材設置場所において形成する断面を遮断するのに必要な
形状及び面積を有することを特徴とする請求項１〜請求
項８のいずれか一に記載の質量分析装置。 - 【請求項１０】前記障壁部材は、有効作動領域として機
能する宙吊りの障壁本体部と、装置への取付部材として
機能するリング部と、障壁本体部を前記リング部に連結
保持するための一又は複数の橋絡部からなることを特徴
とする請求項１〜請求項９のいずれか一に記載の質量分
析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5272341A JPH07130325A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5272341A JPH07130325A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07130325A true JPH07130325A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17512543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5272341A Pending JPH07130325A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07130325A (ja) |
Cited By (20)
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| JP2010508535A (ja) * | 2006-11-07 | 2010-03-18 | サーモ フィッシャー サイエンティフィック （ブレーメン） ゲーエムベーハー | イオン移送装置 |
| JP2018512580A (ja) * | 2015-03-06 | 2018-05-17 | マイクロマス ユーケー リミテッド | 気体サンプルの改良されたイオン化 |
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| US11031223B2 (en) | 2015-09-29 | 2021-06-08 | Micromass Uk Limited | Capacitively coupled REIMS technique and optically transparent counter electrode |
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-
1993
- 1993-10-29 JP JP5272341A patent/JPH07130325A/ja active Pending
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