JPH07260765A

JPH07260765A - 質量分析装置

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Publication number: JPH07260765A
Application number: JP6046722A
Authority: JP
Inventors: Minoru Sakairi; 実坂入; Tadao Mimura; 忠男三村; Yoichi Ose; 洋一小瀬; Tsudoi Hirabayashi; 集平林; Yasuaki Takada; 安章高田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 1995-10-13
Anticipated expiration: 2018-03-10
Also published as: US5633496A; JP3385707B2

Abstract

(57)【要約】【目的】複雑な差動排気系を用いることなく、大気圧下
で生成したイオンを差動排気部を通して効率良く質量分
析計に導入する。【構成】液体クロマトグラフ１で分離した試料をイオン
源３中のキャピラリー４から静電噴霧してイオン化し、
ノズル７とスキマー９とを介して質量分析計が設置され
た真空部に導入する。スキマー９直後の真空のそれほど
良くないところではイオンを低加速し、イオンをスキマ
ーから遠くに輸送した後の高真空部でイオンを高加速し
て、質量分析計に導入し、質量分析を行う。【効果】イオンと中性分子との衝突によるイオンの開裂
を少なくして、イオンを効率良く質量分析することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、質量分析装置に関し、
特に液体中に存在する試料をイオン化して質量分析計に
導入するのに適した質量分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、揮発性または不揮発性化合物の新
しい分離分析装置として液体クロマトグラフィー／質量
分析法（Liquid Chromatography/Mass Spectrometry、
以下ＬＣ／ＭＳと略する）やキャピラリー電気泳動／質
量分析法（Capillary Electrophoreisis/Mass Spectrom
etry、以下ＣＥ／ＭＳと略する）が有望視されている。
図９に、従来のＬＣ／ＭＳの構成図を示す。ＬＣ／ＭＳ
は、液体クロマトグラフの検出器に質量分析計を用いる
分析装置である。図９は質量分析計として磁場型質量分
析計を用いた従来例であるが、四重極質量分析計、イオ
ントラップ質量分析計、イオンサイクロトロン質量分析
計、飛行時間差質量分析計などの他の質量分析計を用い
ることも可能である。一般に、ＬＣ／ＭＳでは次のよう
にして測定を行う。液体クロマトグラフ１により分離さ
れて出てくる溶液中の試料は、順次イオン源２２に導入
される。ここで、イオン化されて試料のイオンとなる。
生成したイオンは真空ポンプ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、
２３ｄで排気された電場２４、磁場２５からなる磁場型
質量分析部に導入されて質量分離される。質量分離され
たイオンは検出器２６で検出される。検出信号は増幅器
２７で増幅された後、データ処理装置２８に送られ質量
分析される。

【０００３】ＬＣ／ＭＳでは、液体クロマトグラフは溶
液中の試料を扱うのに対して、質量分析計は真空中のイ
オンを扱っている。このため、ＬＣ／ＭＳの開発のポイ
ントは、液体クロマトグラフ１から溶出した試料溶液を
いかにイオン化するかである。これまでいくつかのイオ
ン化方法が提案されてきた。その代表的なものには、特
開昭６０−４１７４７号、特開昭６０−４１７４８号に
記載のようなエレクトロスプレー法がある。エレクトロ
スプレー法では、図１０に示すような装置が用いられ
る。この装置では、適当なポンプで押し出された試料溶
液をエレクトロスプレーイオン源３内のキャピラリー４
に導入する。通常、このキャピラリーは金属製である。
このキャピラリー４と対向電極６０との間に数ｋＶの電
圧を印加すると、キャピラリー先端で試料溶液がコーン
状態になりその先端から微小液滴が多数生成する静電噴
霧現象が起こる。

【０００４】６１はガス導入口であり、ここから乾燥窒
素などのガスを導入すると、対向電極６０に開けた穴か
ら吹き出したガスによって、微小液滴が気化し、その過
程でイオンが生成される。このイオンは、ノズル７とス
キマー９で囲まれ荒引き用真空ポンプで排気された差動
排気部１１に入り、スキマー９を通過して高真空下の質
量分析部に導入され、質量分析される。

【０００５】エレクトロスプレー法を１．５ｋＶ以上の
加速電圧が用いられる磁場型質量分析計に装着する場
合、次のような問題があった。エレクトロスプレー法に
より生成したイオン、微小液滴および中性分子は、差動
排気部１１（圧力は１０^-3Ｔｏｒｒ以上）のスキマー９
を通過して質量分析部のある真空中（圧力は１０^-3Ｔｏ
ｒｒ以下）に吹き込む。図１１に、スキマー９から取り
込まれたイオン２９と中性分子３０の挙動を示す。イオ
ン２９がスキマーを通過した直後に高い加速電圧により
加速されると、イオン２９は高い運動エネルギーをも
ち、残留する中性分子３０と衝突する。このとき、イオ
ンの運動エネルギーが内部エネルギーに変換される。変
換された内部エネルギーが大きくイオンが有機分子のイ
オンである場合には、有機分子のイオンの開裂が起こる
という問題がある。特に、生成するイオンが多価イオン
（電荷の数が多いイオン）である場合には問題となる。
例えば、同じイオン加速電圧でも、３価のイオンの得る
運動エネルギ−は１価のイオンに比較して３倍となる。
このため、３価のイオンは大きなエネルギ−で中性分子
と衝突し、イオンが開裂しやすくなる。事実、ペプチド
の一種のブラディキニンは、イオン加速電圧（例えば、
１０Ｖ）が低い四重極質量分析計を用いると、エレクト
ロスプレ−法により三個のプロトンがブラディキニンに
付加した３価のイオンが強く観測される。しかし、イオ
ン加速電圧（例えば、４０００Ｖ）が高い磁場型質量分
析計を用いて、この３価のイオンを４０００Ｖで一挙に
加速して質量分析部に導入すると、この３価のイオン
は、ブラディキニンが分解して生じるイオンにまで一挙
に開裂する。従って、イオン加電圧が高い場合には、ブ
ラディキニンの分子量を決定するのが困難であった。

【０００６】このようなイオンが開裂する現象を回避す
る方法が、アメリカ質量分析学会で発表された（The 39
th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied
Topics, p.244, 1991）。図１２に、この方法で用いら
れたエレトロスプレーイオン源と差動排気部に印加され
た電圧を示す。荒引きポンプで排気された第一差動排気
部５１（圧力は１０^-3Ｔｏｒｒ以上）に加えて、もう一
段ターボ分子ポンプで排気された第二差動排気部５２
（圧力は１０^-4Ｔｏｒｒ台）が設けらている。

【０００７】第一差動排気部５１では、中性分子の数が
多いため、イオンは中性分子と多数回衝突を繰り返す。
第一差動排気部５１でのイオンの加速は無視できる程度
である。このため、イオンはスキマー９ｂとスリット５
３との間の電圧の差によって実質的に加速される。従っ
て、イオンの加速電圧はスキマー９ｂとスリット５３と
の間の電圧の差となる。

【０００８】この差動排気部を二つ設ける方法では、イ
オン加速電圧が例えば４０００Ｖである場合、スキマー
９ｂとスキマー９ｃとの間に電圧を２００Ｖ印加し、真
空が１０^-4Ｔｏｒｒ台の第二差動排気部５２でのイオン
の加速は低くされる。残りの３８００Ｖをスキマー９ｃ
とスリット５３との間に印加し、イオンと中性分子との
衝突が少ないスキマー９ｃ以降の領域（圧力は１０^-6Ｔ
ｏｒｒ以下）で加速して、イオンと中性分子との衝突に
よるイオンの開裂を少なくしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の差動排気部を二
つ設ける方法では、従来の装置に新たに差動排気部を設
ける必要があり、装置が大型化し、複雑化するという問
題がある。また、新たに設けた差動排気部でイオンの透
過率が大幅に落ち、感度が大幅に低下する問題もある。

【００１０】本発明の目的は、新たに差動排気部を設け
ることなく、イオンと中性分子との衝突によるイオンの
開裂を少なくして、イオンを効率良く質量分析計に導入
するイオン加速を達成できる質量分析装置を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、大気圧またはこれに準じた圧力下で試料
をイオン化して供給するイオン化部と、真空下において
イオン化部で生成したイオンを検出し分析する質量分析
計と、イオンをイオン化部から真空下に取り込むため細
孔を有する差動排気部とを備えた質量分析装置におい
て、イオン化した試料のイオンを質量分析計に導入する
ための電圧がそれぞれ印加された複数の加減速用電極を
有する加速収束部を備えたことを特徴とする。

【００１２】加減速用電極のそれぞれに、互いに異なる
電圧が独立して印加される。また、加減速用電極は、イ
オンが質量分析計が設置された空間に導入される際に通
過する差動排気部の細孔の近くに設けられ電圧を固定さ
れた第一の加減速用電極（以下「イオン引出電極」とい
う）を含んでもよい。さらに、加減速用電極は、イオン
を加速または減速してイオンが収束する距離を調節する
ために、電圧を変化させて印加された少なくとも一つの
加減速用電極を含んでもよい。

【００１３】加減速用電極の一つが、電子衝撃型イオン
源を構成するハウジングであってもよい。加速収束部と
質量分析計との間に、静電電極またはイオンを偏向する
電極を配置してもよい。また、加減速用電極のうち少な
くとも一つが円筒状の電極であってもよい。これらの円
筒状の電極はガス抜き穴が設られた円筒状、または少な
くとも疎の一部がメッシュが設られた円筒状の電極であ
ってもよい。

【００１４】加減速用電極の少なくともひとつに、加熱
手段を設けて加減速用電極を加熱してもよい。

【００１５】イオン引出電極の差動排気部側の先端は球
状にしてもよい。この先端が、差動排気部の細孔から所
定の距離より短い位置に設け、イオン引出電極の質量分
析部側の他の先端が、前記所定の距離より長い位置に設
けてもよい。この所定の距離を、０．６７×（前記細孔
の内径）×（√（（前記差動排気部の圧力）／（前記の
複数の加減速用電極が存在する領域の圧力）））で決定
される距離とし、差動排気部の細孔とイオン引出電極と
の間の電界強度を、０（Ｖ／ｃｍ）から２０００（Ｖ／
ｃｍ）の範囲に設定するのが好ましい。

【００１６】加減速用電極は、アインツェルレンズを含
んで構成してもよく、加減速用電極の材質が金属であっ
てもよい。

【００１７】

【作用】本発明によれば、加減速用電極に印加する電圧
を調整することにより、新たに差動排気部を設けること
なく、圧力が１０^-3Ｔｏｒｒ以上の差動排気部の細孔か
ら導入された直後はイオン化された試料を低い電圧で加
速して、差動排気部の細孔から離れた距離まで輸送し、
圧力が１０^-6Ｔｏｒｒ以下の真空度の良いところでイオ
ンを高加速することができる。

【００１８】圧力が１０^-3Ｔｏｒｒ以上の差動排気部の
細孔からイオン化された試料を高真空領域に引き出した
直後は、残留する中性分子が多い。このため、細孔とイ
オン引出電極の間では低い電圧でイオンを引き出す。そ
の後、引き出した試料を、円筒電極により１０^-6Ｔｏｒ
ｒ以下の高真空のところまで加速せずにロスなく取り出
し、次に高い電圧で加速する。加速された試料は中性分
子と多数回衝突することなく、質量分析計に導入して質
量分析できる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２０】図１は、本発明によるＬＣ／ＭＳ装置の一
実施例を示す図である。本実施例ではエレクトロスプレ
ー法を用いたイオン源３を適応した例を示す。この装置
構成で、コロナ放電を用いる大気圧化学イオン化法など
の他の大気圧イオン化法を用いたイオン源を使用するこ
ともできる。また、液体クロマトグラフ１の代わりに、
キャピラリー電気泳動装置を用いることもできる。この
装置構成は、適当なポンプを用いて試料溶液を連続的に
イオン源３に導入して行うフローインジェクション分析
にも適応できる。

【００２１】液体クロマトグラフ１により分離された試
料は流路２を通過してエレクトロスプレー法を用いたイ
オン源３内に入る。イオン源３にあるキャピラリー４先
端から生成した微小液滴は、第１フランジ５に保持さ
れ、ヒーター６ａにより加熱されたノズル７を通過す
る。通常、ノズル７は７０℃以上に加熱され、その穴の
内径は０．２５ｍｍ、長さは２０ｍｍ程度と長くしてあ
る。微小液滴は、加熱されたノズル７を通過する際にほ
ぼ気化され、微小液滴中に含まれている試料のイオンが
生成される。生成したイオンは、第２フランジ８に保持
され、ヒーター６ｂにより加熱されたスキマー９を通過
する。

【００２２】第１フランジ５、第２フランジ８は、絶縁
材１０ａを介して互いに電気的に絶縁され、それぞれ電
圧が印加できるようになっている。また、第２フランジ
８は質量分析計本体の存在するハウジング１２とも絶縁
材１０ｂを介して電気的に絶縁されている。ノズル７と
スキマー９の間にある差動排気部１１は、真空配管を通
して荒引き用真空ポンプで排気される。本実施例では、
差動排気部１１はひとつしかないが、複数あってもよ
い。

【００２３】スキマー９を通過したイオンは、スキマー
９とサポート１６ａに保持されたイオン引出電極１３
（第一の加減速用電極）との間に印加された電圧によっ
て差動排気部１１から引き出されて加速される。次に、
イオン引出電極１３とサポート１６ｂに保持された円筒
電極１４ａとの間に印加された電圧によって、イオンは
再加速される。さらに、円筒電極１４ａとサポート１６
ｃにより保持された円筒電極１４ｂとの間に印加された
電圧によって、イオンは再々加速される。また、円筒電
極１４ｂとイオンをコリメートするための接地電位にあ
るスリット１５との間に電圧を印加する場合には、イオ
ンはさらに加速される。

【００２４】次に、例えば４０００Ｖのイオン加速電圧
で磁場型の質量分析計を作動させる場合、正イオンを観
測するために各電極に印加する電圧を考える。差動排気
部１１の真空度は通常０．１から１０Ｔｏｒｒの範囲に
あるため、多くの分子が残留する。この領域でイオンを
加速しても残留分子との衝突により実質的にイオンは加
速されない。イオンが加速されるのは、真空が１０^-4Ｔ
ｏｒｒ以下のスキマー９以降の質量分析計側の領域であ
る。差動排気部１１でのイオンの透過率を上げるために
ノズル７とスキマー９間の電位差を０から２００Ｖ程度
とし、イオン加速電圧の４０００Ｖをスキマー９とスリ
ット１５と間に印加する。

【００２５】イオン加速電圧が４０００Ｖと高い場合、
イオンがスキマー９を通過した直後では、イオンと中性
分子とが衝突してイオンが開裂し問題となる（図１０参
照）。スキマー９直後には、分子密度が高い領域が形成
される。その領域は超音速と呼ばれ、スキマーの細径か
ら｛０．６７×（スキマーの細孔径）×（√（（差動排
気部の圧力）／（円筒電極１４等の存在する部分の圧
力）））｝までの領域であることが知られている。スキ
マー９の印加電圧を４０００Ｖとして、イオン引出電極
１３の印加電圧を０Ｖとすると、分子密度の高い超音速
領域でイオンが分子と衝突して開裂するので、イオン引
出電極１３の印加電圧を０Ｖにできない。このため、ス
キマー９とイオン引出電極１３との電位差を小さくし、
イオン引出電極１３の先端をスキマー９に近付けること
により、差動排気部１１からイオンを引き出す効率を高
めることができる。

【００２６】図２に、本発明の装置の各部に電圧を印加
する場合の電圧印加の一例を示す。イオン加速電圧が４
０００Ｖで正イオンを観測する場合、スキマー９、イオ
ン引出電極１３、円筒電極１４ａ、円筒電極１４ｂに、
それぞれ４０００Ｖ、３５００Ｖ、３０００Ｖ、０Ｖを
印加して、イオン加速電圧４０００Ｖを得る。スキマー
９とイオン引出電極１３との電位差が５００Ｖ、イオン
引出電極１３と円筒電極１４ａとの電位差が５００Ｖ、
円筒電極１４ａと円筒電極１４ｂとの電位差が３０００
Ｖとなり、これらすべてを足し合わせるとイオン加速電
圧の４０００Ｖとなる。イオン引出電極１３のスキマー
９側の先端を球状にして、先端での放電を防ぐことがで
きる。

【００２７】図２に示した電圧印加の例では、スキマー
９直後の領域でスキマー９とイオン引出電極１３との間
に低い電圧（５００Ｖ）を印加して、差動排気部１１
（図１）からイオンを引き出す。このため、スキマー９
直後の領域でのイオンの開裂によるロスを防ぐことがで
きる。円筒電極１４ｂ側の円筒電極１４ａの先端は、超
音速領域に外に設ける。円筒電極１４ａによりイオンを
超音速領域の外に効率良く輸送する。次に、円筒電極１
４ａと円筒電極１４ｂとの間に３０００Ｖを印加するこ
とにより、超音速領域の外でイオンを効率良くロスなく
加速することができる。図２に示した電圧印加の例のよ
うに、スキマー９からスリット１５に向かって実質的に
電位が減少するような電圧印加により、イオンを効率良
く質量分析計に導入することができる。負のイオンを観
測する場合には、例えば、図２に示した電圧印加の例と
は反対の極性の電圧を各電極に印加して、イオンを効率
良く質量分析計に導入することができる。

【００２８】図３（ａ）に通常の円筒電極を示す。円筒
電極１４ａ、１４ｂを用いて、円筒電極１４ａと１４ｂ
の間でイオンの加速及び収束を行い、円筒を長くしてイ
オンを遠くまで効率良く輸送できる。イオン引出電極１
３の電圧は固定して、円筒電極１４ａの電圧を変えるこ
とにより、イオンの焦点距離を変えることができる。ま
た、円筒電極１４ａとして長い円筒電極を用いる場合に
は、図３（ｂ）に示すように円筒の少なくとも一部をメ
ッシュで構成した円筒電極、あるいは、図３（ｃ）に示
すように円筒にガス抜き穴を設けた円筒電極を用いるこ
とにより、円筒電極内部での真空度が低下するのを防止
することができる。

【００２９】図１に示した装置を用いて、ペプチドの一
種のブラディキニンにプロトンが三つついた３価イオン
を測定した。図４に、スキマ−９の細孔とイオン引出電
極１３の間の電界強度とブラディキニンの３価イオンの
イオン強度との関係を示す。電界強度が２０００Ｖ／ｃ
ｍ以下でこの３価イオンが観測されはじめ、５００Ｖ／
ｃｍ付近でピ−クをむかえ、それ以下では逆に強度が減
少する。低い電界強度ではイオンの引出効率が下り、イ
オン強度が減少する。

【００３０】上述した装置は、特に、タンパク質のイオ
ンのような開裂しやすいイオンを測定する場合には、非
常に有効である。図５に、上述した装置を用いてタンパ
ク質の一種のミオグロビンを測定した例を示す。図５
（ａ）に、上記のような電圧配置を用いて加速電圧を分
割して測定した場合のマススペクトルを示す。図５
（ｂ）に、スキマー９に４０００Ｖ、イオン引出電極１
３に０Ｖを印加して、一挙にイオンを加速した場合のマ
ススペクトルを示す。図５（ａ）のスペクトルでは、ミ
オグロビンの１８価、１５価、１３価などの多価イオン
が明瞭に観測されている。一方、図５（ｂ）のスペクト
ルでは、イオンが開裂を起こしために、ほとんどイオン
が観測されていない。したがって、加速電圧を分割して
上述した装置を用いることが有効であることがわかる。

【００３１】図６に、本発明の他の実施例を断面図を示
す。本実施例では、円筒電極１４ａ、１４ｂの後に、イ
オンビームを偏向するための偏向電極１７ａ、１７ｂを
設けてある。これら偏向電極１７ａ、１７ｂはこれら円
筒電極とスリット１５の間に配置するのがより好まし
い。偏向電極１７ａ、１７ｂにより、イオン引出電極１
３、円筒電極１４ａ、１４ｂをセットした場合のイオン
の進行方向のずれを補正する。イオンの進行方向に垂直
な２方向にイオンを偏向させて、イオンのロスを少なく
してイオンを効率良くスリット１５を介して質量分析計
に導入することができる。

【００３２】図７に、さらに本発明の他の実施例を断面
図を示す。本実施例では、図６の円筒電極１４ｂの代わ
りに、電子衝撃イオン源を構成するハウジング１９を電
極として用い、偏向電極１７ａ、１７ｂの代わりに、電
子衝撃イオン源と組み合わせて使用される収束電極２０
ａ、２０ｂを用いる。これら収束電極２０ａ、２０ｂは
ハウジング１９とスリット１５の間に配置するのがより
好ましい。収束電極２０ａ、２０ｂによりイオンのロス
を少なくしてイオンを効率良くスリット１５を介して質
量分析計に導入することができる。電子衝撃イオン源を
用いる測定モードは、通常の磁場型質量分析計などに
は、標準装備されており、これを有効活用して、イオン
のロスを少なくしてイオンを効率良くスリット１５を介
して質量分析計に導入することができる。

【００３３】図８に、さらに本発明の他の実施例を断面
図を示す。本実施例では、図６のイオン引出電極１３の
代わりに、アインツェルレンズ２１を用い、イオンを収
束させる。一般に、アインツェルレンズは、直列に並ん
だ三つの電極からなり、中央の電極には同じ電圧が印加
された両端の電極の印加電圧とは異なった電圧が印加さ
れる。スキマー９を介してイオンをアインツェルレンズ
２１ａで差動排気部１１から引き出し、アインツェルレ
ンズ２１ａとアインツェルレンズ２１ｂとの間で減速す
る。次に、アインツェルレンズ２１ｂとアインツェルレ
ンズ２１ｃとの間で加速する。このとき、アインツェル
レンズ２１ａとアインツェルレンズ２１ｃの電圧を固定
し、アインツェルレンズ２１ｂの電圧を可変にして、自
由に焦点距離を変化させることができる。これらのアイ
ンツェエレンズを通過した後、さらに高い電圧を円筒レ
ンズ１４ａ、１４ｂに印加し、イオンを加速して、イオ
ンの開裂を防止してイオンを効率良く質量分析計に導入
することができる。

【００３４】上述した各実施例のように、本発明は簡単
な構成で、イオン加速電圧が高い場合にも、イオンを開
裂させることなくスキマー９から質量分析計に効率良く
導入できる。上述した各実施例では、イオン加速電圧を
３分割した例を述べたが、さらに多く分割してもよい。

【００３５】上述した各実施例のイオン引出電極１３や
円筒電極１４ａ、１４ｂなどには、加熱する手段を設け
ておくことことが望ましい。例えば、サポート１６ａ、
１６ｂ、１６ｃなどにヒーターを組み込み、間接的に各
電極を加熱してもよい。

【００３６】上述した各実施例ではＬＣ／ＭＳの場合に
ついて述べてきたが、ＬＣのかわりにＣＥを用いたＣＥ
／ＭＳでも同様にして、イオンの開裂を防止してイオン
を効率良く質量分析計に導入することができる。また、
ＭＳの前段側に分離手段を設けず、試料溶液を連続的に
導入して分析するフローインジェクション法についても
イオンの開裂を防止してイオンを効率良く質量分析計に
導入することができる。

【００３７】さらに、上述した各実施例では、質量分析
計として磁場型質量分析計を用いた場合について述べて
きたが、四重極質量分析計、飛行時間差質量分析計、イ
オントラップ質量分析計、イオンサイクロトロンレゾナ
ンス質量分析計など他の質量分析計を用いた場合にも同
様な効果があることは言うまでもない。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、イオンに加速電圧を分
割して印加することができる。従って、イオン加速電圧
が高い場合でも、複雑な差動排気系を用いることなく、
大気圧下で生成したイオンを開裂させることなく効率良
く質量分析部に導入できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施例の構成を示す断面図。

【図２】図１に示した装置の各電極の電圧を印加する場
合の印加電圧の一例を示す図。

【図３】（ａ）通常の円筒電極を示す図。（ｂ）メッシ
ュを設けた円筒電極を示す図。（ｃ）ガス抜き穴を設け
た円筒電極を示す図。

【図４】本発明の装置による測定結果を示す図。

【図５】本発明の装置による他の測定結果を示す図。

【図６】本発明の装置の第２の実施例を示す断面図。

【図７】本発明の装置の第３の実施例を示す断面図。

【図８】本発明の装置の第４の実施例を示す断面図。

【図９】磁場型質量分析計を用いたＬＣ／ＭＳの従来例
を示す構成図。

【図１０】従来例のエレクトロスプレーイオン源と差動
排気部を示す断面図。

【図１１】スキマーから取り込まれるイオンと中性粒子
の挙動を示す図。

【図１２】従来例のエレクトロスプレーイオン源と差動
排気部に配置された電極に印加された電圧を示す図。

【符号の説明】

１…液体クロマトグラフ、２…流路、３…エレクトロス
プレーイオン源、４…キャピラリー、５…第１フラン
ジ、６ａ、６ｂ…ヒーター、７…ノズル、８…第２フラ
ンジ、９、９ａ、９ｂ、９ｃ…スキマー、１０ａ、１０
ｂ…絶縁材、１１…差動排気部、１２…ハウジング、１
３…イオン引出電極、１４ａ、１４ｂ…円筒電極、１５
…スリット、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ…サポート、１７
ａ、１７ｂ…偏向電極、１８…絶縁サポート、１９…ハ
ウジング、２０ａ、２０ｂ…収束電極、２１（２１ａ、
２１ｂ、２１ｃ）…アインツェルレンズ、２２…イオン
源、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ…真空ポンプ、２
４…電場、２５…磁場、２６…検出器、２７…増幅器、
２８…データ処理装置、２９…イオン、３０…中性分
子、５１…第一差動排気部、５２…第二差動排気部、５
３…スリット、６０…対向電極、６１…ガス導入口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平林集東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者高田安章東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大気圧またはこれに準じた圧力下で試料を
イオン化して供給するイオン化部と、真空下において上
記イオン化部で生成したイオンを検出し分析する質量分
析計と、上記イオンを前記イオン化部から前記真空下に
取り込むため細孔を有する差動排気部とを備えた質量分
析装置において、前記真空下にあって、前記イオンを上記質量分析計に導
入するための電圧がそれぞれ印加された複数の加減速用
電極を有する加速収束部を具備することを特徴とする質
量分析装置。
【請求項２】前記差動排気部の圧力が１０^-3Ｔｏｒｒ以
上であり、前記の複数の加減速用電極が配置される領域
の圧力が１０^-3Ｔｏｒｒ以下である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】前記の複数の加減速用電極のそれぞれに、
互いに異なる電圧が独立して印加されることを特徴とす
る請求項１または２に記載の質量分析装置。
【請求項４】前記の複数の加減速用電極は、前記細孔の
近くに設けられ、電圧が固定された第一の加減速用電極
と、前記イオンが収束する焦点の距離を調節するため
に、電圧が変化して印加される少なくとも一つの加減速
用電極を含むことを特徴とする請求項１から請求項３の
いずれかに記載の質量分析装置。
【請求項５】前記の複数の加減速用電極のうちの一つ
が、電子衝撃型イオン源を構成するハウジングからなる
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記
載の質量分析装置。
【請求項６】前記加速収束部と前記質量分析計との間
に、静電電極が配置されたことを特徴とする請求項５に
記載の質量分析装置。
【請求項７】前記加速収束部と前記質量分析計との間
に、前記イオンを偏向する電極が配置されたことを特徴
とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の質量分
析装置。
【請求項８】前記の複数の加減速用電極のうち一または
複数が、円筒状の電極からなることを特徴とする請求項
１から請求項７のいずれかに記載の質量分析装置。
【請求項９】前記円筒状の電極は、穴が設られた円筒状
の電極であることを特徴とする請求項８に記載の質量分
析装置。
【請求項１０】前記円筒状の電極は、少なくともその一
部がメッシュにより構成された円筒状の電極であること
を特徴とする請求項８に記載の質量分析装置。
【請求項１１】前記の複数の加減速用電極の少なくとも
ひとつに、加熱手段が設けられていることを特徴とする
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の質量分析装
置。
【請求項１２】前記の複数の加減速用電極は、前記細孔
の近くに設けらた第一の加減速用電極を含み、該第一の
加減速用電極の前記差動排気部側の先端が、半球状にな
っていることを特徴とする請求項１から請求項１１のい
ずれかに記載の質量分析装置。
【請求項１３】前記第一の加減速用電極の前記差動排気
部側の先端が、前記差動排気部の前記細孔から所定の距
離より短い位置に設けられ、前記第一の加減速用電極の
前記質量分析部側の先端が、前記所定の距離より長い位
置に設けられることを特徴とする請求項１から請求項１
２のいずれかに記載の質量分析装置。
【請求項１４】前記所定の距離が、０．６７×（前記細
孔の内径）×（√（（前記差動排気部の圧力）／（前記
の複数の加減速用電極が存在する領域の圧力）））で決
定される距離であることを特徴とする請求項１３に記載
の質量分析装置。
【請求項１５】前記差動排気部の前記細孔と前記第一の
加減速用電極との間の電界強度が、０（Ｖ／ｃｍ）から
２０００（Ｖ／ｃｍ）の範囲にあることを特徴とする請
求項４から請求項１４のいずれかに記載の質量分析装
置。
【請求項１６】前記の複数の加減速用電極のうち少なく
とも一つが、アインツェルレンズからなることを特徴と
する請求項１から請求項１５に記載の質量分析装置。
【請求項１７】前記の複数の加減速用電極の材質が、金
属であることを特徴とする請求項１から１６に記載の質
量分析装置。