JPH08501407A

JPH08501407A - レーザ脱離イオン化質量モニター（ｌｄｉｍ）

Info

Publication number: JPH08501407A
Application number: JP5515839A
Authority: JP
Inventors: ワインバーガー，スコット・アール; イーガン，ロバート・ダブリュ; ホップ，トーマス・ダブリュ; ガスマン，エルンスト; シャール，マルティン・エム; ボルンゼン，クラオス・オラフ; タランティーノ，イー・ロッコ
Original assignee: ヒューレット―パッカード・カンパニー
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 1996-02-13
Also published as: US5594243A; EP0629313A1; WO1993018537A1; EP0629313A4; US5382793A

Abstract

(57)【要約】大きな有機分子の分子量を測定するためのレーザ脱離イオン化器具（２０）は、飛行時間（ＴＯＦ）質量分析計（６４）を含む。飛行時間質量分析計（６４）は、分析されるべき複数個の試料（３０）を真空下で保持するための試料ロック（５８）を含む。試料（３０）は試料ロック（５８）の中へ挿入されかつそこから取除かれ、さらに分析計中の真空を破ることなく質量分析計（６４）の中へ挿入される。ＬＤＩＭ器具の信号（４８）処理電子部品は、測定されている分子の準分子種を識別するための手段を含む。器具（２０）はイオン光学系（３２）と、マイクロチャネルプレート検出器（６６）と、試料（３０）のレーザ照射（４２）と、測定用試料（３０）の調製とにおける改良を含む。

Description

【発明の詳細な説明】レーザ脱離イオン化質量モニター（ＬＤＩＭ）発明の背景本発明は一般に、有機分子の重量を決定またはモニターする方法に関する。本発明は特に、測定されるべき分子のレーザ脱離イオン化を用いる飛行時間（ＴＯＦ）測定方法に関する。分子量を決定するための飛行時間法は、通常、有機分子（約１００，０００ドルトンよりも大きい分子量を有する）などの大きな分子に用いられる。係る分子は一般に非常に重量が重いため、周知の偏位質量分析法は使えない。偏位質量分析法では、イオン化された種が真空中で生成され磁場を通過させられる。イオン化された種が磁場によって偏位する度合がその重量の大きさを表わす。大きな有機分子は磁場によって容易に偏位しないほどその電荷に対して重量が重い（電荷対質量比）かもしれない。質量分析法の飛行時間法を行なう際には、荷電された（イオン化された）分子が真空中で生成され、電場によって飛行時間チューブまたはドリフト管の中へ加速される。分子がそれに対し加速され得る速度は、加速電位に比例し、分子の電荷に比例し、かつ分子の質量の平方に反比例する。荷電された分子は、ＴＯＦチューブを進行（つまり「ドリフト」）して検出器へと下る。分子がチューブの中を進行するのにかかる時間はその分子量の大きさとして解釈することができる。レーザ脱離イオン化質量モニターはＴＯＦ質量モニター法であり、測定または分析されるべき種の荷電された分子が、たとえば約１：１０００と１：１０，０００との間の小さな割合で種を含む結晶ホストマトリックスに（真空中で）レーザ照射することによって生成される。一般には、紫外（ＵＶ）線照射が好ましい。ホストマトリックスはエネルギ放射を最適に吸収しかつ分折されるものへ移すように選択される。吸収されたエネルギは分析されるものへ移され、これは荷電された分子（イオン）の形状でマトリックスから放出または脱離される。その後、脱離し荷電した分子はドリフト管の中へ加速される。一般に、管を通る分子の飛行時間は、照射パルスを検出し、かつ検出された信号を用いてタイミングプロセスを開始させることによって決定される。照射パルスによって発生した荷電された分子はドリフト管を横切った後に検出器によって遮られる。阻止された分子によってひき起こされる検出器からの信号は、タイミング機構を停止させて飛行時間を確立するために用いられる。所与の分析物の分子量は、脱離した分析物の分子が検出器まで進むのに必要な飛行時間を、質量対電荷比および飛行時間を示す線形関数に関連付けることによって決定され得る。質量対電荷比と飛行時間との関係は予め定められた分子量の標準的なものを用いて関数を較正することによって決定される。これまでに微小分析器具およびバルク分析器具という２つのＬＤＩＭ器具の分類が確立されている。微小分析器具では、レーザの照射は分析されるものを含むホイル上の小さなスポットへと精密に焦点を合わされる。レーザ照射は出力密度の非常に高い短パルスの形状である。出力密度はホイルに小さな孔ができる程度の密度である。分析物のイオンはホイルから脱離し孔から現れる。市場で入手可能なＬＤＩＭ微小分析器具については、Heinen,Fら，Int.J.Mass Spec. lon Physics,vol.47,1983,1 9-22に記載される。バルク分析器具は中位に焦点を合わされたビーム、たとえば約０．１ミリメートルよりも大きな領域を有するスポットに焦点を合わされたビームを用いる。ビームはホストマトリックス中の分析されるものを含む表面に入射する。マトリックスおよび分析物は、試料プローブの先端を形成する表面上に薄い結晶化された１枚の層または複数個の層の形状で与えられる。バルク分析器具においては、プローブ先端上の領域は複数のレーザパルスを用いて連続して照射され得る。このことは、たとえば測定値に対して統計的データを集めるのに役立つかもしれない。質量分析法で用いられる先行技術のイオン化方法では、たとえばガス放電内のエネルギ交換を用いる活発なまたは「ハードな」イオン化工程により、分析される分子が微細化される、つまりある範囲の重量を有する準安定イオンが形成され得る。微小分析法およびバルク分析法の両方において、レーザ脱離イオン化法は分析物の「ソフトなイオン化」と称される状態を作り出す。ソフトなイオン化により荷電された微細化されていない１つの分析物のイオンが主として発生する。好ましくは、イオンは脱離を引起こすのに必要なしきい値強度のすぐ上の強度を有するレーザパルスによって脱離される。パルス化されたレーザでは、特にもしレーザが断続的に動作される場合は、繰返し可能な強度を有するパルスを与えることは困難である。さらに、しきい値はマトリックス試料の組合わせによって変化し得る。もしパルスの強度が脱離しきい値よりも大幅に大きい場合は、１つ以上のマトリックス分子を試料に加えることによって誘導体(abduct)が形成され得る。このため、真の値の回りに表示された分子量が分布され、測定の不確実さまたは質量の分解能の損失に繋がる。ＬＤＩＭでは、質量の分解能は質量中の質量対差（ｍ／Δｍ）で求められる。これは同じ質量のイオン（分子）から別個の信号を生成するという器具の能力の大きさである。ＬＤＩＭ質量分解能は分析されるものの分子量に依存する。一般に、質量分解能は分析物の分子量が増大するにつれて減少する。この現象のメカニズムは分析物とマトリックス材料との間に共有誘導体が形成されるものであると考えられる。一般に分子量測定の精度は分子量の値を所与の飛行時間の測定値に割当てる際の不確実さを反映する。しかしながら、分析物の分子量による不確実さに加えて、質量の分解能を制限している重要な要因は飛行時間の測定の不確実さである。ここでは主たる制限要因は、脱離されたイオンはレーザ（脱離パルス）ごとにある再現性の限界を有する有限時間間隔にわたってイオンが放出されることである。たとえば、分子量が約２６マイクロ秒の飛行時間に対応し、かつもし脱離された分析物の分子が第１のパルスでは約２００ナノ秒かつそれに続くパルスでは２２０ナノ秒にわたって放出されるとすれば、この不確実さのみからの最大の分解能は約１０００分の１である。放出時間は、パルス幅および空間エネルギ分布、ならびに脱離を引起こすレーザ放射パルスの繰返しの可能性によって影響され得る。また、放出時間はプローブ先端上の試料のタイプおよび調製によって影響され得る。飛行時間自体は真空の状態、たとえば真空容器中のドリフトしている種と残渣ガスとの間の衝突によって影響され得る。ＬＤＩＭ器具のための好ましい検出器はマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）検出器であり、これは入射イオンパルスを顕微鏡管のマトリックスを含む１つ以上のプレートを介して加速する。イオンが管を通過するときに、管の壁との衝突によってイオンが発生する。ＭＣＰ検出器はイオンがマルチチャネルプレートに高速であたるときに最良に動作する。好ましくは、約−５０００ボルトの加速電位がイオンを加速するために加えられる。しかしながら、マイクロチャネルプレートは１０００ボルト以下の電位がプレートを横切って加えられる場合に最適に動作し、電子の空乏化によっては制限されない。ＬＤＩＭ測定値の不確実さの他の原因は、電荷の異なる同じ分子のイオン形成、または各々が分子当り１つ以上の単位電荷を有する２つ以上の分子のクラスタが形成されることである。これらは準分子イオンと称され、ＬＤＩＭ器具の中で異なる飛行時間を有する。したがって、これらは試料の中に異なる分子が存在することを示し得るため、試料の純粋性を評価することが困難となる。ＬＤＩＭ測定値の不確実さのさらに他の原因は試料の調製に存在し得る。試料プロープ先端上にマトリックスおよび分析物の均一な再生可能な層をおくことが重要である。通常はマトリックス／分析物の溶液の滴がプローブ先端に与えられる。その後、この滴はプローブ先端に真空を加えて揮発性流体成分を取除くことによって結晶化される。もしこの滴の形状が不規則であれば、結晶化された層の厚さおよび試料分布は均一ではなくなり、測定結果が再生不可能となる。もし真空を加えることが可変ではなければ、混合物のより不揮発性の成分がより不揮発性でない成分を泡立たせるため、親油性の高い分析物／マトリックス混合物は結晶化するのが困難となる。米国特許第５，０４５，６９４号はマトリックスをプローブ先端へ与えるための電気噴霧方法を開示している。この方法ではよりよいマトリックス層が生成されるように思えるが、層を与える間に約５０００ボルトの電位をプローブ先端に加えなければならない。このためこの方法は危険性が幾分高くなり、プローブ先端と噴霧装置との間にコロナ放電が生じ、これはプローブ先端および噴霧装置を損傷し得る。前述のことに鑑みて、ＬＤＩＭは大きな有機分子の分子量をモニターするために潜在的に好都合な方法を提供するが、試料調製、レーザパルスの送出し、イオン光学系および検出器などの技術のハードウェア面において多くの改良が必要なことが明らかである。また、特に準分子イオンの発生から生じ得る不確実さを特定しかつ排除するために信号処理技術を改良する必要がある。発明の概要本発明の目的は、有機分子のＬＤＩＭモニターの分解能、再現可能性、および精度を改良することである。これはＬＤＩＭ分析および器具のいくつのか局面において改良を行なうことによって達成されており、この局面は以下のものを含む：試料調製方法、試料のＬＤＩＭ器具中への導入方法、ＬＤＩＭ器具中の試料のレーザ照射方法、イオン光学系、入射しているレーザ照射の再現可能性を含むレーザ光学系、マイクロチャネルプレート検出器、および測定結果の解釈。図面の簡単な説明本明細書中に組入れられ、かつ本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施例を概略的に示し、上述の一般的な説明および以下の好ましい実施例の詳細な説明とともに本発明の原理を説明するものである。図１は本発明に従うＬＤＩＭ器具を概略的に示す。図２は図１の器具の動作のシーケンスを表わすフローチャートである。図３は本発明に従うイオン光学系の詳細を概略的に示す断面図である。図４は図３のイオン光学系中のリペラー、抽出器および試料の配列の詳細を概略的に示す。図５は本発明に従うイオン光学系中の電流を制限するための埋込み抵抗器を概略的に示す。図６は本発明に従う自動サンプラ配列を概略的に示す。図６ａは図６の自動サンプラの駆動シャフトおよびプローブ先端の詳細を概略的に示す。図７は１つのプローブ先端上に複数のレーザ照射領域を与えるための方法の詳細を概略的に示す。図８はレーザパルスを送るためのファイバ光学系を含む本発明に従うＬＤＩＭ器具のためのレーザ光学系の一実施例を概略的に示す。図９は図８のレーザ光学系の実施例において照射パルスを試料にあてるための代替の方法を概略的に示す。図１０はビームスプリッタおよび減衰器を含むレーザ光学系の一実施例を概略的に示す。図１１は本発明に従うＭＣＰ検出器アセンブリの一実施例を概略的に示す断面図である。図１２は本発明に従うＬＤＩＭ器具によって生成される測定データを評価するためのコンピュータ上の表面の例を概略的に示す。図１３は試料層をプローブ先端に与えるための装置を概略的に示す。図１４は図１３の装置において生成された層を真空で結晶化するための方法を概略的に示す。発明の詳細な説明ここで図面を参照するが、図中の同一の構成要素は同一の参照番号で示され、図１はＬＤＩＭ器具の好ましい実施例を示しこれは一般に番号２０で示す。器具２０は、端部壁２４および端部フランジ２６を有し形成される概円筒形の第１の真空チャンバ２２を含む。チャンバ２２は飛行時間チューブ、飛行チューブ、またはドリフト管と称してもよい。チャンバ２２には、その中に１０^-6トルの圧力を確立するためにターボ分子ポンプなどの高真空ポンプおよび機械的粗ポンプなどの手段（図示せず）が設けられる。端部壁２４上に載置されるのは第２の真空チャンバ２８であり、これは試料チャンバと称してもよい。試料チャンバ２８にはその中に粗い真空を作り出すための機械的真空ポンプなどの手段が設けられる。試料チャンバ２８はチャンバ２２から分離されるか、またはチャンバ２２と真空で通じて配置されてもよい。試料チャンバ２８中に配置されるのは分析用の複数個の試料を格納するための手段である。試料ロック５８および試料格納手段のさらに詳細な説明を以下に行なう。分析物／マトリックス混合物の結晶化された層の形状の分析されるべき試料は、壁２４を介して試料チャンバ２８の中へ導入されてプロープ先端上におかれ、イオン光学系３２の中に導入される。イオン光学系３２は低質量のイオンを偏位するためのデフレクタ３３を含む。試料を照射するためのレーザ放射はレーザ光学系３４から与えられ、レーザ光学系３４は、パルス化されたレーザ３６と、ビーム（パルス）４０をレーザから集めかつ配向するための様々な構成要素（図１には図示せず）を含むレーザビーム列３８とを含む。レーザビーム列３８は、照射パルスと称することもできる出力レーザビーム４２をレーザポート４４を介してチャンバ２２の中へかつプローブ先端３０上に送る。レーザビーム列３８はまた、レーザビーム列３８からのパルスの照射の開始を示す信号４６を与える。信号４６はマイクロプロセッサ５０に送られる。レーザビーム列３８はまた、照射パルスの強度を示す信号４８をパーソナルコンピュ一夕等の計算装置５２へ与える。信号４６および４８はたとえばフォトダイオードによって与えられてもよい。真空管２２にはピラニ真空計および高真空計５７などの粗真空計５６が設けられてもよく、好ましくは冷陰極放電真空計が設けられる。真空計５６および５７は信号５６ａおよび５６ｂのそれぞれをマイクロプロセッサ５０に与える。信号５６ａおよび５６ｂはたとえば真空チャンバ２２の排出を制御し、かつイオン光学系３２を付勢するための安全点を決定するために用いられてもよい。次に図１に示される他の構成要素の説明を器具２０の例示的な動作シーケンスの説明とともに以下に行なう。以下の説明は、様々なステップがブロックＦ１− Ｆ１６で示される図２のフローチャートに従い得る。結晶化された試料／マトリックス混合物の層がプローブ先端３０に与えられ（ブロックＦ１）、かつ載置された試料が真空弁またはロック５８（試料ロックと称されてもよい）を介して試料チャンバ２８の中へ与えられる。試料ロック５８はピボット６０を中心に回動することによって矢印Ａで示される方向に開閉し得る。試料チャンバ２８は空にされる（ブロックＦ２）。プローブ先端３０は、試料チャンバ２８と真空で通じている管６２内に位置するシャフト（図１では図示せず）を操作することによってイオン光学系３２の中に導入される。チャンバ２２中の真空は安定するようにされる（ブロックＦ４）。その後、イオン光学系３２は付勢される（ブロックＦ５）。照射パルスを送出すためにレーザが発射される（ブロックＦ６）。レーザの発射によって、レーザビーム列３８中のフォトダイオードがトリガされて信号４６をマイクロプロセッサ５０に送り、時間ゼロを確立する（ブロックＦ７）。別のフォトダイオードは信号４８を計算装置５２へ送り（ブロックＦ８）、ここで信号は照射パルス４２の強度についての情報を与えるように積分され処理される（ブロックＦ９）。照射パルス４２はプローブ先端３０上の試料マトリックス層にあたり、光脱離およびイオン化が起こる（ブロックＦ１０）。脱離中に生成されたイオン（ブロックＦ１１）はイオン光学系３２を介して加速される（ブロックＦ１２）。加速されたイオンはデフレクタ３３を通過して低質量マトリックスイオンなどの所望されないイオン化生成物を取除く（ブロックＦ１３）。その後、デフレクタ３３を出るイオンは真空チャンバ２２の中を矢印Ｂの方向に自由にドリフトして下る（ブロックＦ１４）。イオンは好ましくは約１．７５メートルの距離６４を進み、マイクロチャネルプレート・（ＭＣＰ）検出器アセンブリ６６にあたる（ブロックＦ１５）。ＭＣＰ検出器アセンブリ６６は信号６８をマイクロプロセッサ５０に送る。信号６８は、照射パルスによるイオン化の開始からイオンが検出器アセンブリ６６にあたるまでのイオンの飛行時間を確立するために用いられる（ブロックＦ１６）。上述の器具２０の機能および主要構成要素の簡単な説明は、ＬＤＩＭ測定値の再現可能性および正確さの改良に寄与するこれらの重要な構成要素の改良点および有用な特徴を理解する上で役立つ。これらの改良点および有用な特徴は、以下に説明する器具２０のある主要な構成要素の詳細な説明に含まれる。ここで図３を参照して、イオン光学系３２は、その中にアパチャ８６を有するベースプレート８４と、その中にアパチャ９２を有するリペラー９０と、その中にアパチャ９６を有する抽出器９４とを含む。リペラー９０および抽出器９４は絶縁スペーサ９８によって分離され間隔をあけられている。リペラー９０はセラミックスペーサ１００によってベースプレート８４から分離されている。照射されるべき試料はアパチャ９２の中へ挿入される。リペラー９０および抽出器９４の電位ならびにその間の間隔は、最適な質量分解能を得る上で重要であると発見されている。好ましくは、リペラー９０および抽出器９４は約８ミリメートルの距離だけ間隔をあけられる。リペラー９０は好ましくは約２８，０００ボルトと３２，０００ボルトとの間の電位に保持され、かつ抽出器９４は好ましくは約９，０００ボルトと１５，０００ボルトとの間の電位に保持される。リペラー９０と抽出器９４とに加えられる電位は陰イオンまたは陽イオンが試料から脱離されているかどうかに依存して正または負であり得る。これらの電位を加えることは上記の一般的な説明の中ではイオン光学系３２を付勢すると称されている。好ましくは、電位はイオン光学系３２の性能を微調整するために調整可能である。アパチャ９６を介してより均一な電場を与えるために、フィールド安定メッシュ１０２がアパチャ９６を介しておかれてもよい。メッシュ１０２は１インチ当り約５０本から１００本の間隔を有する銅、金またはアルミニウム線であってもよい。リペラー９０および抽出器９４上の電位は高電圧接続ＨＶを介して高電圧電源（図示せず）から与えられてもよい。電源からの抽出器およびリペラーの電流はたとえばマイクロプロセッサ５０によって大きさおよび大きさの変化がモニターされ得る。もし大きさまたは変化が予め定められた制限を超えると、これはコロナ放電などの始まりのしるしと解釈され、電位の損害を回避するためにイオン光学系は消勢され得る。約±３％の変化および大きさ約１０マイクロアンペアが有効な限度であるとわかっている。次に図３および図４を参照して、イオン光学系３４に挿入される試料プローブ先端３０の詳細を説明する。先端３０はリペラー９０のアパチャ９２の中に挿入される。先端３０は先端面３１を含み、この上に結晶化されたマトリックスおよび分析物の試料層がおかれる。照射パルス４２は面３１に対して約１５゜から４５゜の間、好ましくは約２２゜の角度で先端面３１上（したがって試料層上）に入射する。好ましくは、照射パルス４２もまた面３１の中心から外れて入射し、この理由は下に述べる。上述のように、レーザパルス４２は分析物イオンを試料層から脱離させる。リペラー９０と抽出器９４との間の電位差のために作られた電場のため、脱離されたイオンがアパチャ９６を介して自由飛行スプール１０４の中へ加速される。イオンはプレート１０６のアパチャ１０８を介して自由飛行スプールに入り、プレート１０６は自由飛行スプール１０４の端部１１０において本質的に入口アパチャを形成する。プレート１０６は好ましくは接地電位に保持されるため、プレート１０６は自由飛行スプールの接地アパチャと称されてもよい。プレート１０６は絶縁体１１２によって抽出器９４から分離される。抽出器９４と接地アパチャ１０６との分離は器具２０の最適な質量分解能を与える上での他の重要な要因である。好ましくは、抽出器９４と接地アパチャ１０６とは約４ｍｍだけ離される。イオンは自由飛行スプールの軸に対応する飛行経路にほぼ沿って自由飛行スプール１０４を介してドリフトする。その後、イオンはデフレクタ３３を通過する。デフレクタ３３中では、約十または−５００ボルトと１，５００ボルトとの間の電場つまり偏位フィールドが電極１２０および１２２を介して、つまりイオンの飛行経路に垂直に加えられる。偏位フィールドは、好ましくは方形波パルスの形で高電圧高周波数パルス回路によって与えられる。パルス幅は、予想される分析物の質量よりも一般に小さいある一定の質量範囲のイオンを偏位するように選択され得る。このフィールドは、たとえば分析物が試料から脱離する場合に放出され得るいかなるイオン化されたマトリックス分子にも加えられ得る。マトリックス分子は分析物分子よりも軽いため、より速く自由飛行スプール１０４を下へ進み、分析物分子の前にデフレクタ３３に到達する。したがって、偏位フィールドは、マトリックスイオンを偏位し、その後分析物分子をデフレクタおよび端部プレート１２６中のアパチャ１２４を偏位されないまま通過させられるように閉じられてもよい。端部プレート１２６は接地電位に保持される。デフレクタ３３と端部プレート１０６との組合わせは実際はマスフィルタを形成する。イオン光学系アセンブリの他の重要な特徴は電流を制限するための配列である。リペラー９０および抽出器９４などの様々なエレメントに所望の電位を与えるために使用され得る多くの型の高電圧電源は、約１００マイクロアンペアから４００マイクロアンペアの電位を発生可能である。もしコロナまたはアークなどの著しい変化事象がイオン光学系３２内部で発生すれば、光学系構成要素に対して、かつ電子信号処理装置に対してまでも損害が発生し得る。イオン光学系構成要素が損傷すると電場の歪が引起こされるかもしれず、これは測定の性能に悪影響を及ぼし得る。ＬＤＩＭ器具２０の通常動作においては、器具によって引出される電流は主に脱離されたイオンの飛行から生じる。一般に、この電流はピコアンペアまたはさらにナノアンペアのオーダ、つまり電源が送出すことの可能な電流の約１，０００分の１から１００万分の１である。電流を制限するためには、抵抗器１３０は高電圧線１２８によってリペラー９０と電源（図３では物理的に図示していないが記号ＨＶによって示す）との間に接続されてもよく、かつ抵抗器１３２は高電圧線１３４によって抽出器９４と電源（ＨＶ）との間に接続されてもよい。これらの抵抗器は好ましくは高安定性高電圧抵抗器であり、約５０メグオームから２００メグオームの間の抵抗値を有する。たとえば、もしリペラー９０が３０，０００ボルトに保持され抵抗器１３０が２００メグオームの値を有するとすれば、抵抗器１３０を通過する電流は１５０マイクロアンペアに制限されるであろう。これは電源の電流能力から約６０％少ないかもしれない。抵抗器１３０および１３２を高電圧線１３４および１２８に接続する好ましい方法は、実際には高電圧線の一部となるように接合することである。抵抗器およびそこに取付けられた高電圧線は好ましくは絶縁材料に埋め込むことによって１つのユニットとして絶縁される。図５を参照して、埋め込み抵抗器、たとえば抵抗器１３２の詳細が示される。高電圧線１３４に取付けられた抵抗器１３２は絶縁ブロック１４０（仮想的に輪郭を描かれる）中に埋め込まれる。抵抗器および高電圧線は適切な形状のモールド（図示せず）の中におき、その回りにたとえば絶縁エポキシ樹脂材料から鋳造して絶縁ブロック１４０を形成することによって埋め込まれることができる。上述の器具２０の一般的な説明（図１）では、試料チャンバ２８は真空下で分析するために複数個の試料を格納するための手段または配列を含むことが理解される。試料をイオン光学系３２の中に連続して挿入するための装置もまた含まれる。装置およびその駆動部材は自動サンプラと称されてもよい。自動サンプラは多数の試料がチャンバ２２中の真空を破ることなく分析されることを可能にする。したがって、チャンバ２２中の真空状態は何度かの測定にわたって実質的に一定に維持され得る。これにより、飛行期間の間に分析物分子（イオン）が経験し得る残渣ガス分子との衝突回数の変動のために発生し得る飛行時間の変動が大幅に低減される。次に図６および図６ａを参照して、試料チャンバ２８の輪郭は明確さのために省略されており、自動サンプラ１５０の構成要素は複数個のプローブ先端３０を保持するための試料リング１５２を含む。プローブ先端３０は好ましくは金またはプラチナなどの不活性金属でめっきされる。これらはリペラー９０のアパチャ９２の中に挿入されると、リペラー９０の電位を取り得る。各先端３０（図６ａ参照）はポリカーボネートなどの材料からなる絶縁シャフト１５４上に載置される。シャフト１５４は試料リング１５２中のアパチャ１５６を介して摺動可能に延びる。試料リング１５２はスピンドル１５６上に載置され、スピンドル１５６は試料チャンバロック５８中で回転真空シール（図示せず）を介して延びて、試料リング１５２が試料チャンバ２８の外から回転することを可能にする。駆動シャフトチャンバ６２は図６に試料チャンバロック５８から引出されて示されるが、通常は図１に示されるようにそこに取付けられ封止されており、このため試料チャンバ２８と真空で通じている。駆動シャフトチャンバ６２中に移動可能におかれるのは駆動シャフト１５９である。駆動シャフト１５９の一方端部には、絶縁シャフト１５４上のカプラ１６２と係合し得るカプラ１６０が含まれる。カプラ１６０および１６２は機械的なものであってもよく、または磁気によるものであってもよい。駆動シャフト１５９の他方端部には磁石アセンブリ１６６があり、これは内部（チャンバ６２に対して）磁石アセンブリと称されてもよい。アクチュエータシャフトチャンバ６２の回りに摺動可能に載置されるのは外部磁気アセンブリ１６８であり、これは内部磁石アセンブリ１６６と略整列して載置され、かつ駆動シャフト１５９、したがってそこに結合されるプローブ先端を回転または平行移動させるために用いられ得る。試料リング１５２は、プローブ先端が駆動シャフト１５９および真空チャンバ２２の壁２４中に位置する入口溝１７０と整列されるように載置される。したがって、プロープ先端３０はボール弁ロック１７２および溝１７０を介して真空チャンバ２２の中へ押され、イオン光学系３２のリペラー９０と係合し得る。照射に続いて、プローブ先端３０は駆動シャフト１５９とともに試料リング１５２の中に引戻され得る。その後、試料リング１５２は別のプローブ先端３０を駆動シャフト１５９と整列させるように回転させられる。溝１７０を介して挿入される先端がない場合、ボール弁１７２は試料チャンバ２８を真空チャンバ３２から分離する。したがって、先端１７０を介して挿入される先端がない場合、試料チャンバロック５８は大気中へ向かって開かれて、真空チャンバ２２中の真空を破ることなく試料を積み下ろすことができる。次に図７を参照して、真空を破ることなく複数の測定を行なうための他の手段が示される。ここでは、レーザの照射はプローブ先端３０の中心と端縁との間に位置する領域３７上に入射する。プローブ先端３０は、先端面３１の中心３９から変位した試料層の異なる間隔をあけられた領域３７が照射パルス４２によって連続して照射され得るように、矢印Ｃに示されるように回転してもよい。このため、１つの試料層から複数の測定がなされ得る。好ましくは領域３７の各々は約０．０３平方ミリメートルよりも小さい領域を有する。次に図８を参照して、レーザ光学系３４の１つの好ましい実施例が示される。レーザ光学系３４は、脱離されるべき分析物を保持するマトリックス材料へとビーム列３８を介して送られる光（放射）を与えるためのレーザ３６を含む。レーザ放射のパルス（ビーム）４２はシャッタ１８０を介して平凸レンズまたは正のレンズ１８２へと通過し、このレンズ１８２は紫外線を送るために好ましくは溶融シリカファイバからなる光ファイバ束１８４上にレーザ放射線を集める。正のレンズ１８２は光ファイバ束１８４上に集められたビームのサイズを調整するために、矢印によって示される方向に位置調整可能である。多数のタイプのパルス化されたレーザのうちのどれが用いられてもよい。一般に、レーザ３６は、マトリックス材料の１つまたは複数の吸収バンドに対応する波長を有する光線を与えるように選択される。たとえば、シナピニック酸(sinapin ic acid)マトリックスのためには波長３３７ナノメートルの窒素レーザが好ましい。好ましいレーザパルス幅は約１ナノ秒から１０ナノ秒である。上述のように、レーザパルスの安定性および繰返し可能性はＬＤＩＭ器具の質量分解能を最適化する上で重要である。一般に、レーザは、たとえば温度などの重要な動作パラメータを平衡させるのに十分な長さの期間にわたって継続的に動作する場合に最も安定した出力を送出す。ＬＤＩＭ器具は「シングルショット」測定モードで動作することができ、言い換えればレーザが一度発射し、その結果が評価され、かつ例えば別の測定を進めるかもしくは同一プローブの同一場所で進めるか、または異なるレーザ強度を用いて進めるかどうかが決定される。しかしながら、レーザ３６を反復パルスモードで動作する、つまり測定が行なわれていないときでもレーザが所与の周波数で連続して発射することが有利であることが発見されている。たとえば３３７ナノメートルの窒素レーザは約２ヘルツから１０ヘルツのパルス速度で動作され得る。シャッタ１８０はレーザ出力パルスが試料を照射できるように開かれ、その後すぐに閉じられる。したがって、ＬＤＩＭがシングルショットモードでなお使用されている間に、レーザ３６を最も安定したモードで動作することができる。このことは何度も繰返し可能なパルスを与える上で有利であることが分かっている。ＬＤＩＭモニターにおいては、分析物マトリックスの組合せのしきい値レベルを丁度超えるだけのパワーで試料が照射されることが最も有利である。より高いパワーで照射すると分析物とマトリックス材料との間に共有誘導体が形成され得る。たとえば、シナピニック酸マトリックス中の蛋白質またはペプチド分析物の場合、過度なパワーを加えるとシナピニック酸が蛋白質またはペプチド内で脱水素分解反応によってアミノ酸残渣のカルボキシル基と結合するかもしれない。この反応により、１、２、３、またはそれ以上のシナピニック酸残渣を含む蛋白質またはペプチドの分子が作り出され、かつマトリックス中にたった１つの分析物しか現実に存在しない場合でもＴＯＦ測定値が複数個のかつ分布した分子量を示すかもしれない。試料上のレーザパルスの強度を調整する能力は、脱離しきい値レベルの異なる試料を取扱う上で有用であることが上述の説明から明らかとなるであろう。正のレンズ１８２の位置を矢印の方向に調整すると、光ファイバ束１８４上に集められたレーザパルスのサイズが調整され、こうしてそれによって送られたパルスの強度の調整に使用され得る。したがって、試料におけるレーザパルスの強度はレーザ３６の動作パラメータを妨害することなく変化され得る。レーザ光学系３４の説明を続けて、ファイバ束１８４は３つのブランチに分離される。第１のブランチ１８６は伝送されたレーザパルスの一部を第１の光検出器１８８、好ましくは高速フォトダイオードへ送り、第１の光検出器１８８はパルスの到着に対応して信号を発生する。この信号はマイクロプロセッサ５０に伝えられ、ここで信号は試料から脱離された分析物分子について時間ゼロ、つまり飛行またはドリフト時間の始まりを示すために用いられる。第２のブランチ１９０は、レーザパルスの強度を表わす信号を作る第２の光検出器１９２へレーザパルスの一部を送る。信号は積分器アンプ（図示せず）中で積分されて計算装置５２へ伝えられ、ここで信号はたとえば量的データを正規化するために用いられ得る。第３のブランチ１９４はレーザパルスの残りの部分を真空チャンバ２４の壁２４の中に位置し得る光コネクタ１９６へ送る。パルス４２はコネクタ１９６から焦点ミラーを介して試料層３５上に送られる。ここで本発明の光学上の詳細を曖昧にすることを避けるためにイオン光学系の構成要素等の詳細は図から削除していることに留意されたい。図９に示される代替の配列においては、光学コネクタ１９８はレーザポート４４中に位置してもよい。この配列では、レーザパルスは正の焦点レンズ２００を介して送られ、このレンズ２００はパルスを所望の入射角で直接試料３５上に集める。次に図１０を参照して、レーザ光学系３４の他の実施例においては、レーザ３６からのパルス４０の一部４１はビームスプリッタ２０２によってフォトダイオード１８８へと反射してタイミングパルスを発生する。ビームスプリッタ２０２によって送られるパルスの一部４３は減衰器２０４を通過する。減衰器２０４は、たとえば顕微鏡スライドなどの複数個の薄いガラスプレート（図示せず）から構成されてもよい。これらのプレートはその表面におけるフレネル反射損失によって、かつ電磁放射の吸収によってパルスを減衰する。レーザ３６が老化し出力パワーを失うと、減衰を減じるために１つ以上のプレートを減衰器２０４から取除いてもよい。したがって、減衰器２０４からの出力パルスは実質的に一定の強度に維持され得る。レーザパルスは、減衰器２０４を通過した後アイリス絞り２０６を通過し、その後試料３５上にパルスを集める手段を与える正の焦点レンズ２０８を通過する。第２のビームスプリッタ２１０は、正のレンズ２０８を透過したレーザパルスの一部４７をフォトダイオード１９２へ反射させて、上述のようにパルス強度依存信号を与える。ビームスプリッタ２１０を透過したレーザパルスの一部４２は、図１に示されるように平面ミラー２１２によってレーザポート４４を介して試料へ反射する。次に図１１を参照して、マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）検出器アセンブリ６６の構成要素および重要な特徴が示される。構成要素を載置することの詳細は当業者には周知であるため本発明の明瞭さのために削除している。検出器の構成要素は、第２のイオンジェネレータ２３０と絶縁体２３１と、第１、第２および第３の銅リング２３２、２３４および２３６と、第１または冷マイクロチャネルプレート２３８と、第２または熱マイクロチャネルプレート２４０と、陽極２４２と、回りを取囲むサポート２４２と、サポート部材２４４とを含む。分析物の荷電された分子はイオン光学系３２から真空チャンバ２２を下ってドリフトへし、第２のイオンジェネレータ２３０に到達する。到達する分子の質量は大きいが、一般に１つの単位電荷しか持たない。したがって、大きな分子はＭＣＰ検出器中では最適な信号を発生しない。第２のイオンジェネレータ２３０は、各々が単位電荷を有し、本質的に信号を増幅する多数の小さな分子に大きな分子を微細化させる。第２のイオンジェネレータ２３０は、たとえば１インチ当り約５００本という非常に目の細かいメッシュを有する導電スクリーン２３３を含む。このメッシュはたとえば銅、銀、金またはプラチナから作られてもよい。このメッシュはデラウェア州ウイルミントン (Wilmington,Delaware)のデュポン(DuPont)から入手可能なnafionなどの材料でコーティングすることができる。かかる材料は重い荷電分子が衝突すると重い荷電分子の微細化によって作り出されたイオンに加えて荷電された粒子を放出する。スクリーン２３３は分析物分子の微細化を行なう。スクリーン２３３は好ましくは接地電位に保持される。微細化によって作られたイオンは、荷電された分析物分子またはイオンが陰であるか陽であるかに関係なく主に正イオンである。第２のイオンジェネレータ２３０によって生成されたイオンは第１のマイクロチャネルプレート２３８にあたる。マイクロチャネルプレートは顕微鏡管のアセンブリ（図示せず）を含み、これは一般にイオンの進行方向に配列されるが、その方向に対して約５゜から２０゜の角度で傾けられている。これらの管の１つに入るイオンは管の壁と衝突し、電子を放出する。放出された電子は進行するに従って管の壁とさらに衝突し、衝突のたびにより多くの電子を放出し、こうしてカスケード増幅過程を作る。第１のマイクロチャネルプレート２３８を離れた後、電子は第２のマイクロチャネルプレート２４０を通過する。好ましくは、第２のマイクロチャネルプレート２４０の利得は第１のマイクロチャネルプレート２３８のものよりも小さいが、そのダイナミックレンジは第１のマイクロチャネルプレート２３８よりも高い。これは約１０００の利得をなお与えている間に多数の電子を受取ることを可能にする。第１のマイクロチャネルプレート２３８に入る１つのイオンは、たとえば第２のマイクロチャネルプレート２４０を出る１００万個の電子を生成し得る。マイクロチャネルプレート２４０を離れる電子は陽極２４２へと進んで信号２４３を生成し、信号２４３は２０ｄｂプリアンプ２４５を通過して信号６８を生成し、信号６８は飛行時間の計算のためにマイクロプロセッサ５０へ送られる。好ましくは、ＭＣＰ検出器アセンブリ６６は、マイクロチャネルプレートを打つときに第２のイオンジェネレータ２３０によって生成されるイオンに速い速度を与えるために、たとえば約±５，０００ボルトの高電位で動作する。しかしながら、マイクロチャネルプレートを横切るフィールドを約１，０００ボルトに制限することが好ましい。これは、たとえば抵抗器Ｒ１をリング２３０と２３４とを介して配置し、抵抗器Ｒ２をリング２３４と２３６とを介して配置し、かつ抵抗Ｒ３、Ｒ４およびＲ５をリング２３６とその回り２４４との間に直列に配置することによって達成される。もし抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５の抵抗が等しく、かつ５，０００ボルトの電位が高電圧線２４６を介してリング２３２に加えられるとすれば、各マイクロチャネルプレートを横切る電位降下は約１，０００ボルトに制限されるであろう。好ましくは、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５は、約０．５メグオームから５．０メグオーム、好ましくは２．０メグオームの相対的に高い値を有する。抵抗値が高いため、抵抗器を通る電流が制限され、このため抵抗器のジュール熱が制限される。ジュール熱は抵抗器が真空中で動作する時は容易には放熱しないであろう。ＭＣＰ検出器の問題点は電子の空乏化である。電子の空乏化はイオンパルス増幅現象の間のマイクロチャネルプレートの電荷の損失である。分析物イオンパルスは、たとえば約１００マイクロアンペアから２０マイクロアンペアの電流を生成し得る。この現象の時間期間は約３．２マイクロ秒であり、約４×１０^-10クーロンの電荷損失となり、この値はマイクロチャネルプレート中で利用可能な電荷の量からすれば大きく、このため電子の空乏化を引起こす。電子の空乏化を克服するために、キャパシタＣ１が抵抗器Ｒ１と並列に配置され、かつキャパシタＣ２が抵抗器Ｒ２と並列に配置される。キャパシタＣ１およびＣ２は実際には電流の容器を与える。したがって、イオンパルスがマイクロチャネルプレート２３８および２４０を通過する場合、キャパシタＣ１およびＣ２は、イオンパルスの通過によって引起こされた空乏を取換えるために放電しより多くの電子を加える。好ましくは、キャパシタＣ１およびＣ２の値はＣ１とＲ１およびＣ２とＲ２の組合わせによってフィルタまたはＲＣネットワークが作られないような値に選択され、フィルタまたはＲＣネットワークはシステムの放電の完了またはその後の測定の信号の強さを減じる。好ましくは、Ｃ１およびＣ２の各々の値は約０．１ナノ秒から５．０ナノ秒の間である。たとえば、２メグオーム抵抗器と並列の１ナノファラドキャパシタは、もしキャパシタがすべて放電されると、合計約２ミリ秒のデューティサイクルを与える。５Ｈｚのレーザパルス反復速度においては、分析物のイオンパルス間は最小約２００ミリ秒であり、つまりもしすべてのレーザパルスが脱離のために用いられると、これはキャパシタＣ１およびＣ２がパルス間で再充電するために十分な時間間隔を与える。ＬＤＩＭ測定に固有の他の問題は準分子イオンの形成である。脱離／イオン化工程の間に、一価親イオンと称されてもよいイオンが発生する。これらのイオンはＬＤＩＭ測定に一番適しているイオンであり、結果の解釈が最も容易である。一価親イオンは分析物１分子±陽子であり、つまり単位電荷（電荷１）を有する。しかしながら、分析物１分子±２、３またはそれ以上の陽子、つまり２、３またはそれ以上の電荷を有するものから１つのイオンが形成されることも可能である。さらに、１つ以上の電荷を有する２つ以上の親分子のクラスタから１つのイオンが形成されることも可能である。したがって、一般に、分析物の分子量のｍ倍の質量とｎ単位電荷とを有するイオンを生成することが可能であり、ここでｍおよびｎは１以上の整数である。親イオンについてはｍとｎとは１である。ｍとｎとの値が異なるイオンは準分子イオンと称され、ＴＯＦチューブを通るイオンの速度はその電荷に直接比例し、かつその質量の平方に反比例するため、異なる準分子イオンの各々はＴＯＦチューブを通る飛行時間が異なる。これらの準分子イオンはＬＤＩＭ方法によって人工的に作られたものであり、測定されている試料中に現実には存在しない。準分子イオンによる信号を識別する方法は信号処理ソフトウェアに組入れられてもよい。次に図１２を参照して、器具２０のユーザによって制御され得る準分子イオンを識別する方法を以下に説明する。信号処理ソフトウェアは、脱離パルスが発射された後に、コンピュータ５２のＣＲＴスクリーン５３などのディスプレイが、異なる飛行時間つまり異なる質量対電荷比を表わす一連のピーク２５０を表示するように配列される。この表示は実際はピーク強度対時間または分子量のグラフである。ピークは第１（最も高い）ピーク２５１と他のより小さいピーク２５３とを含む。ユーザはカーソル２６０を第１のピーク上におく。第１のピークに隣接して、飛行時間がマイクロ秒で、かつ対応する分子量がドルトンで表示される。その後、ソフトウェアは第１のピークによって表わされる親イオンの準分子種の位置を計算し、カーソル２６３、２６４および２６８をこれらの準分子種に対応する時間軸上に表示する。たとえば、第１のピーク２５１の左側のカーソル２６３は単位分子量および２つの単位電荷を有する準分子イオンを表わし、一方第１のピーク２５１の右側のピーク２６４は単位分子量の２倍および１つの単位電荷を有する準分子イオンを表わす。カーソル２６８は単位分子量の３倍および４つの単位電荷を有する準分子イオンを表わす。ユーザは分析されている試料に依存して複雑なカーソルディスプレイを選択し得る。準分子イオンを表わす計算されたカーソルが、図のように表示されるピークと整列する場合、ソフトウェアは重要ではないデータであるとして自動的にこれらのピークを消去する。信号処理ソフトウェアは当業者によって実現可能である。上述のように、ＬＤＩＭ測定における他の重要な問題は試料の調製である。超音波噴霧法は先行技術の方法と比較して優れた厚さおよび化学的均一性を有する試料を提供することが分かっている。次に図１３を参照して、超音波噴霧法およびその装置の一実施例が示される。注射器ポンプ３００は予め定められた組成のマトリックス材料の溶液を含む。マトリックス材料は導入口ブランチ３０４を含む導管３０２の中へ注射器ポンプ３００からポンプで入れられ、導入口ブランチ３０４を介して試料材料は所望の割合でマトリックス材料の中へ連続して流される。その後、マトリックスおよび試料は渦マイクロミキサ３０６に入り、ここでマトリックスおよび試料は完全に混合される。その後、混合物は超音波噴霧モジュール３０８の中へと流れる。超音波噴霧モジュール３０８は１つ以上のピエゾ電子超音波トランスジューサ３１２によって囲まれる送出しチューブ３１０を含む。超音波トランスジューサ３１２からのエネルギは送出しチューブ３１０中のマトリックス／試料混合物中へと集められ、注射器ポンプ３００によって加えられる圧力とともに混合物を非常に微細な霧３１５としてノズル領域３１４から外へ出す。この霧はプローブ先端面３１上に層３１６として堆積する。その後、プローブ先端面３１は、回転機械ポンプなどの真空ポンプに接続される封止された可撓性のチャンバ３２０（図１４参照）の中に入れられる。チャンバ３２０が排出されると、揮発物が層３１６から蒸発し、層は結晶化する。この超音波堆積法は電子噴霧法によって生成される層に少なくとも匹敵するかまたはそれよりも良質な均一な試料層を、高電圧操作に関連した危険性なく生成することが分かっている。本発明の特定の実施例の上記の記載は例示および説明のためになされたものである。これは本発明を開示された正確な形式に独占または制限するものではなく、上記の教示に鑑みて、数多くの変形および変更が可能であることが理解されるべきである。実施例は本発明の原理およびその実際の応用を最良に説明するために選択され説明されたものであり、これにより当業者は企図される特定の使用法に適するように本発明および様々な実施例を種々の変形とともに最適に用いることができる。本発明の目的は添付の請求の範囲およびその均等物によって規定されると意図される。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項【提出日】１９９３年８月３日【補正内容】請求の範囲１．脱離されイオン化された有機分子の質量を測定するための装置であって、前記有機分子はホストマトリックスと前記有機分子との均一な混合物をレーザ照射することによって脱離されかつイオン化され、前記装置は、前記脱離されかつイオン化された分子を検出するための検出器と、前記脱離されかつイオン化された分子を前記検出器へ配向するためのイオン光学系とを含み、前記検出器と前記イオン光学系とはその中に真空を有する第１の真空チャンバ中に位置し、さらに前記第１の真空チャンバ上に載置される第２の真空チャンバを含み、前記第２のチャンバは、各々が前記混合物の層で覆われた先端面を有する複数個のプローブ先端を保持するための手段と、前記第１の真空チャンバ中の前記真空を破ることなく前記プローブ先端のうちの予め定められた１つを前記イオン光学系の中へ取外し可能に挿入するための手段とを含む、装置。２．前記有機分子を脱離しかつイオン化するためにレーザパルスを前記層の予め定められた領域を照射するように配向するレーザ光学系をさらに含む、請求項１に記載の装置。３．前記予め定められた領域は前記先端面の中心と端縁との間に位置する、請求項２に記載の装置。４．前記先端面は複数個の間隔をあけられた試料領域を有し、前記試料領域は前記混合物の層で覆われている、請求項２に記載の装置。５．前記先端面をその上の前記間隔をあけられた領域が連続して照射されるように回転させるための手段をさらに含む、請求項４に記載の装置。６．前記複数個のプローブ先端は前記イオン光学系の中へ連続して導入される、請求項１に記載の装置。７．前記イオン光学系はリペラー表面を含む、請求項６に記載の装置。８．前記プローブ先端の各々は前記イオン光学系の中へ導入された場合に前記リペラー表面と比べて後退している、請求項７に記載の装置。９．前記ホストマトリックスは前記有機分子よりも分子量の低い分子からなる、請求項１に記載の装置。１０．前記イオン光学系は接地表面と抽出器表面とをさらに含み、前記抽出器表面は前記接地表面と前記リペラー表面とに平行にかつその間に載置される、請求項７に記載の装置。１１．前記リペラー表面と、前記抽出器表面と、前記接地表面とは誘電率の高い絶縁体によって分離される、請求項１０に記載の装置。１２．前記イオン光学系を高電圧電源に結合する高電圧供給ケーブルをさらに含み、前記電源は１ｋＨｚ以上の交流リプルを有する直流出力電圧を有する、請求項１に記載の装置。１３．前記高電圧供給ケーブルは前記交流リプルを前記高電圧電源の前記直流出力から濾波する電流制限抵抗器を含む、請求項１２に記載の装置。１４．前記電流制限抵抗器および前記高電圧ケーブルは絶縁エポキシの隣接したジャケットの中に埋め込まれる、請求項１３に記載の装置。１５．前記イオン光学系は前記イオン化された有機分子を加速する加速フィールドを作る、請求項１に記載の装置。１６．前記加速フィールドの安定性および大きさがモニターされる、請求項１５に記載の装置。１７．前記加速器フィールドの安定性および大きさが予め定められた範囲の外側にある場合に前記質量測定値をディスカウントするための手段をさらに含む、請求項１６に記載の装置。１８．前記検出器は冷マイクロチャネルプレートおよび熱マイクロチャネルプレートの１つのアレイを含む、請求項１に記載の装置。１９．前記検出器は、前記脱離されかつイオン化された分子を微細化し、前記微細化された部分をより広い領域にわたって広げるための第２のイオンジェネレータ手段をさらに含む、請求項１８に記載の装置。２０．前記第２のイオンジェネレータ手段はポリマーでコーティングされたワイヤメッシュを含む、請求項１９に記載の装置。２１．前記マイクロチャネルプレートに結合された電荷を格納するための手段をさらに含む、請求項１８に記載の装置。２２．前記マイクロチャネルプレートの表面領域は４．０平方センチメートルから８０．０平方センチメートルである、請求項１９に記載の装置。２３．前記検出器は、前記脱離されかつイオン化された分子の検出に応答して電気信号を発生し、前記電気信号は１０−１００メガヘルツの帯域幅を有する増幅器に結合される、請求項１に記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩＨ０１Ｊ 49/10 0805−2Ｇ (72)発明者ホップ，トーマス・ダブリュアメリカ合衆国、89509 ネバダ州、レノ、レッドフィールド・パークウェイ、800、ナンバー・54 (72)発明者ガスマン，エルンストスイス、ツェー・ハー―4114 ホフステッテン、ホーレンベーク、40 (72)発明者シャール，マルティン・エムスイス、ツェー・ハー―3095 スピーゲル、ベルブーシュトラーセ、48 (72)発明者ボルンゼン，クラオス・オラフドイツ連邦共和国、デー―7813 シュタオフェン・イー・ベー・エル、クロツィンゲルシュトラーセ、４ (72)発明者タランティーノ，イー・ロッコアメリカ合衆国、89523 ネバダ州、レノ、グランド・サミット・ドライブ、1350、ナンバー・202

Claims

【特許請求の範囲】１．分子を含むホストマトリックスの層のレーザ照射によって脱離されイオン化された有機分子の質量を測定するための装置であって、前記装置は、前記脱離されイオン化された分子を検出しかつそこから電気信号を発生するための検出器手段と、脱離された分子を前記検出器手段に配向するためのイオン光学系手段とを含み、前記検出器手段と前記イオン光学系手段とは第１の真空チャンバ中に配置され、さらに前記第１の真空チャンバ上に載置される第２の真空チャンバを含み、前記第２のチャンバは、測定されるべき有機分子を含む層を保持する先端面を各々が有する複数個のプローブ先端を保持するための手段と、前記プローブ先端のうちの予め定められた１つをその中の真空を破ることなく前記真空チャンバの中へ取外し可能に挿入するための手段とを含む、装置。２．前記第１の真空チャンバ中でプローブ先端上の層の予め定められた領域を照射するようにレーザパルスを配向して、有機分子を脱離しかつイオン化するためのレーザ光学系手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。３．前記予め定められた領域は前記先端面の中心と端縁との間に位置する、請求項２に記載の装置。４．前記先端面の間隔をあけられた領域が連続して照射されるように前記先端面を回転させるための手段をさらに含む、請求項３に記載の装置。