JPH09189681A - 質量分析装置 - Google Patents

質量分析装置

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JPH09189681A
JPH09189681A JP8003612A JP361296A JPH09189681A JP H09189681 A JPH09189681 A JP H09189681A JP 8003612 A JP8003612 A JP 8003612A JP 361296 A JP361296 A JP 361296A JP H09189681 A JPH09189681 A JP H09189681A
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JP
Japan
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gas
ion
mass spectrometer
ion source
trap mass
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JP8003612A
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English (en)
Inventor
Takayuki Nabeshima
貴之 鍋島
Minoru Sakairi
実 坂入
Yasuaki Takada
安章 高田
Tsudoi Hirabayashi
集 平林
Yukiko Hirabayashi
由紀子 平林
Hideaki Koizumi
英明 小泉
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】イオントラップ質量分析部用のダンピングガス
やイオン源用の噴霧ガスの測定時の消費量を減らし、装
置規模が大きくなるのを防ぐ。 【解決手段】ひとつのガス供給源からイオントラップ質
量分析部とイオン源に分岐してガスを供給し、分岐後の
ガス経路にそれぞれ独立に圧力制御機構を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、混合物の分離分析
に有効な液体クロマトグラフィー(Liquid Chromat
ography:LC)と質量分析法(Mass Spectrometry:M
S)とを結合した装置、すなわち液体クロマトグラフィ
ー/質量分析法(Liquid Chromatography/Mass Spectr
ometry、以下LC/MSと省略する)に代表されるよう
に、液体中に存在する混合試料を分離した後、イオン化
して質量分析計に導入して、質量分析を行う装置の装置
構成に関する。また、溶液試料を連続的に導入して、イ
オン化/質量分析を行うフローインジェクション分析を
行う方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、質量分析の分野では、新しい分析
装置としてイオントラップ質量分析部を用いた装置が有
望視されており、LC/MS等に応用されている。以
下、イオントラップ質量分析部を有するLC/MS等を
LC/ITMS等と記す。その一例は、アナレティカ・
シミカ・アクタ,1989年,225巻,25頁に記載
されている。また、LC/ITMSのイオン源の1つ
に、ソニックスプレーイオン化法がある。その一例は、
アナレティカル・ケミストリー,1994年,24巻,
4557頁に記載がある。
【0003】参考のためLC/ITMSの代表的な装置
構成について図1に、ソニックスプレーイオン化法のイ
オン源を図2に示す。
【0004】図1は、LC/ITMSの代表的な装置構
成である。送液系1−1から溶出してくる溶液中の試料
は、テフロンチューブ1−2を通してイオン源1−3に
導入される。イオン源1−3で生成した試料分子に関す
るイオンは、噴霧ガス供給源1−4から導入された噴霧
ガスにより微細化し脱溶媒が進む。第1電極1−5,第
2電極1−6からなる差動排気部を通して高真空下の質
量分析部に導入される。差動排気部は真空ポンプ1−7
により、質量分析部は真空ポンプ1−8により排気され
ている。
【0005】第2電極1−6から導入されたイオンは、
収束効果とゲート効果を備えた静電レンズ1−9を通過
して、2つのエンドキャップ電極1−10,1−11と
リング電極1−12からなるイオントラップ質量分析部
の内部に導入される。イオントラップ質量分析部は他の
質量分析計と異なり、高周波電圧を用いてイオントラッ
プ質量分析部の内部にイオンを一定時間閉じ込める。そ
の後、高周波電圧を走査することによって、イオントラ
ップ質量分析部の内部に閉じ込められたイオンを質量順
に取り出し、それを検出器1−13で検出する。
【0006】イオントラップ質量分析部の内部には、ダ
ンピングガス供給源1−14からキャピラリ1−15を
通して反応性の低いダンピングガスが導入される。ダン
ピングガスにより、イオントラップ質量分析部の内部
は、0.3 から3ミリトール程度の真空度に保たれてい
る。上記のように質量分析されたイオンは、検出後、増
幅されて、データ処理装置に転送される。このデータ処
理装置では、得られた信号は通常マススペクトルとして
表示される。
【0007】図2は、ソニックスプレーイオン化法のイ
オン源である。試料は、送液系2−1からフューズドシ
リカキャピラリ2−2,ステンレスキャピラリ2−3を
通してイオン化領域2−4に送られる。噴霧ガスは噴霧
ガス供給源2−5より導入され、ステンレスキャピラリ
2−3の先端近傍で、それらの外側からイオン化領域2
−4へと流出する。噴霧ガスは、その速度がイオン化領
域2−4でほぼ音速に達するように圧力がかけられる。
試料は、イオン化領域で噴霧ガスと衝突して微細化し、
イオン化した後、第1電極2−6を通して質量分析装置
の内部に取り込まれる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、以下のような課題があげられる。
【0009】通常、LC/ITMSでは、外部からイオ
ントラップ質量分析部の内部へと入射されるイオンの軌
道の収束を促進するため、イオントラップ質量分析部の
内部に反応性が低く且つイオンに比べて質量数の小さい
ダンピングガスを導入する。ダンピングガスを導入する
ことによって、イオントラップ質量分析部の内部ではイ
オンの粒子とダンピングガスの粒子との弾性衝突が生
じ、イオンはその速度を奪われる。その結果、イオンの
軌道の収束は促進される。イオンの軌道の収束が効果的
に行われれば、イオンの閉じ込め効率が向上し、検出効
率が向上する。以上より、LC/ITMSの測定にダン
ピングガスは必要不可欠なものとなっている。
【0010】一方、LC/ITMSのイオン源のうち、
大気圧化学イオン化法,イオンスプレー法,ソニックス
プレーイオン化法によるイオン源では、イオン化やイオ
ン化後の脱溶媒の促進にガス噴霧が用いられる。これら
は、送液系の出口近傍において同軸方向に気体を噴出し
たり、第1電極から送液系の出口方向に向けることで、
微細化,脱溶媒の促進,イオン化等が起こる。このた
め、イオンスプレー法やソニックスプレー法ではイオン
化に噴霧ガスが必要不可欠なものとなっている。
【0011】これらダンピングガスと噴霧ガスは、用い
るガスの種類が異なることや、使用する圧力が異なるこ
とから、現在は装置に別個に組み込まれている。このた
め、ガス供給源(例えばボンベ)が1つの装置に少なく
とも2本必要になる。この結果、コストが高くつき、装
置規模も大きくなってしまう。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題である、ひとつ
の装置にふたつのガス供給源が必要となることを解決す
る手段として、以下のような方法が考えられる。
【0013】まず、イオントラップ質量分析部用のダン
ピングガスとイオン源用の噴霧ガスに同種のガスを用い
る。LC/ITMSの場合はGC/ITMS(Gas Chro
matography/Mass Spectrometry)の場合と比較すると質
量数の大きい試料をも測定対象とするため、通常、噴霧
ガスで用いる窒素をダンピングガスとして用いることが
可能となる。これによってガス供給源をひとつにするこ
とができる。
【0014】次に、イオントラップ質量分析部とイオン
源で使用するガスの圧力が異なるので、ガス供給源から
のガス経路が行き先別に分岐した後、それぞれの導入路
ごとに圧力制御機構(例えば減圧弁)を設ける。これに
より、ひとつのガス供給源から異なる場所への供給を、
それぞれ異なる圧力で行うことができる。
【0015】これらにより、コストの低下や装置規模の
縮小が実現できる。
【0016】
【発明の実施の形態】図3は、本発明を実施するための
LC/ITMSの代表的な装置構成である。送液系3−
1から溶出してくる溶液中の試料は、テフロンチューブ
3−2を通してイオン源3−3に導入される。イオン源
3−3で生成した試料分子に関するイオンは、第1電極
3−4,第2電極3−5からなる差動排気部を通して高
真空下の質量分析部に導入される。差動排気部は真空ポ
ンプ3−6により、質量分析部は真空ポンプ3−7によ
り排気されている。第2電極3−5から導入されたイオ
ンは、収束効果とゲート効果を備えた静電レンズ3−8
を通過して、2つのエンドキャップ電極3−9,3−1
0とリング電極3−11からなるイオントラップ質量分
析部の内部に導入される。
【0017】イオントラップ質量分析部は他の質量分析
計と異なり、高周波電圧を用いてイオントラップ質量分
析部の内部にイオンを一定時間閉じ込める。その後、高
周波電圧を走査することによって、イオントラップ質量
分析部の内部に閉じ込められたイオンを質量順に取り出
し、それを検出器3−12で検出する。
【0018】ガス供給源3−13からは、反応性の低い
ガスが、コネクタ3−14によって分岐した配管3−1
5,3−16を通してそれぞれイオン源3−3とイオン
トラップ質量分析部に供給される。配管3−15,3−
16には、それぞれ配管内のガス圧を制御する減圧弁3
−17,3−18と圧力計3−19,3−20が設けら
れていて、イオン源3−3に向かうガスとイオントラッ
プ質量分析部に向かうガスの圧力が独立に制御できる。
これにより、イオン源ではソニックスプレーイオン化
法,イオンスプレー法の各々のイオン化に最適な流量と
なるようなガス圧に設定できる。また同時に、イオント
ラップ質量分析部ではその内部がイオンを閉じ込めるの
に最適な真空度となるようなガス圧に設定できる。
【0019】上記のように質量分析されたイオンは、検
出後、増幅されて、データ処理装置に転送される。この
データ処理装置では、得られた信号は通常マススペクト
ルとして表示される。ガスは窒素またはヘリウムを用い
る。
【0020】図4は、本発明を実施するためのイオン源
の一例であるイオンスプレー法のイオン源の断面図を示
している。試料は、送液系4−1からテフロンチューブ
4−2,ステンレスキャピラリ4−3を通してイオン化
領域4−4に送られる。噴霧ガスはガス供給源4−5よ
り分岐した配管を通って導入され、ステンレスキャピラ
リ4−3の先端近傍で、それらの外側からイオン化領域
4−4へと噴出する。ステンレスキャピラリ4−3と第
1電極4−6の間には数キロボルトの電圧がかかってお
り、ステンレスキャピラリの先端より試料はイオン化し
て大気圧中へと放出される。試料は、イオン化領域で噴
霧ガスと衝突することにより微細化や脱溶媒が進み、第
1電極4−6を通して質量分析装置の内部に取り込まれ
る。流出するガスの圧力は、圧力計4−8によってモニ
タされ、イオン化効率が最適になるように減圧弁4−7
によって調整される。
【0021】図5は、本発明を実施するためのイオン源
の一例であるソニックスプレーイオン化法のイオン源の
断面図を示している。試料は、送液系5−1からフュー
ズドシリカキャピラリ5−2,ステンレスキャピラリ5
−3を通してイオン化領域5−4に送られる。噴霧ガス
はガス供給源5−5より分岐した配管を通って導入さ
れ、ステンレスキャピラリ5−3の先端近傍で、それら
の外側からイオン化領域5−4へと噴出する。試料は、
イオン化領域で噴霧ガスと衝突して微細化し、イオン化
した後、第1電極5−6を通して質量分析装置の内部に
取り込まれる。流出するガスの圧力は、圧力計5−8に
よってモニタされ、イオン化効率が最も最適になるよう
に、つまり流出するガスの速度がほぼ音速となるように
減圧弁5−7によって調整される。
【0022】図6は、本発明を実施するためのイオン源
の一例である大気圧化学イオン化法のイオン源の断面図
を示している。試料は、送液系6−1からステンレスキ
ャピラリ6−2を通して気化部6−3に送られ気化す
る。気化部6−3はヒーター6−4によって摂氏200
度から250度に熱されている。気化した試料6−7は
霧化部6−5によって霧化される。霧化部6−5はヒー
ター6−6によって摂氏300度から350度に熱され
ている。噴霧ガスはガス供給源6−9より分岐した配管
を通って導入され、霧化部6−5内に噴出する。試料
は、霧化部6−5で噴霧ガスと衝突することにより微細
化や脱溶媒が進み、コロナ放電領域でイオン化する。コ
ロナ放電領域では、2から3キロボルトの電圧がかかっ
た針電極6−8と第1電極6−10の細孔の先端との間
でコロナ放電が起こっており、大気圧中の物質をイオン
化する。イオン化した物質は試料と化学反応を起こし、
その結果、試料がイオン化される。イオン化された試料
は第1電極6−10を通して質量分析装置の内部に取り
込まれる。流出するガスの圧力は、圧力計6−12によ
ってモニタされ、イオン化効率が最も最適になるよう
に、つまり流出するガスの速度がほぼ音速となるように
減圧弁6−11によって調整される。
【0023】図7は、本発明を実施するためのイオン源
の一例であるイオンスプレー法のイオン源のうち、ガス
を試料の送液方向とは逆方向に噴出させるイオン源の断
面図で示している。試料は、送液系7−1からテフロン
チューブ,ステンレスキャピラリ7−2を通してイオン
化領域7−3に送られる。噴霧ガスはガス供給源7−4
より分岐した配管を通って導入され、第1電極7−7の
中心近傍の細孔のまわりからイオン化領域7−3へと噴
出する。ステンレスキャピラリ7−2と第1電極7−7
の間には数キロボルトの電圧がかかっており、ステンレ
スキャピラリの先端より試料はイオン化して大気圧中へ
と放出される。試料は、イオン化領域で噴霧ガス7−5
と衝突することにより微細化や脱溶媒が進み、第1電極
7−7を通して質量分析装置の内部に取り込まれる。流
出するガスの圧力は、圧力計7−9によってモニタさ
れ、イオン化効率が最適になるように減圧弁7−8によ
って調整される。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、イオントラップ質量分
析部を有する質量分析装置で用いるガス供給源をひとつ
にすることができる。これにより装置規模を縮小でき、
コスト面での改善が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のLC/ITMSの装置構成のブロック
図。
【図2】ソニックスプレーイオン化法のイオン源の断面
図。
【図3】本発明の一実施例の装置構成を示すブロック
図。
【図4】本発明の一実施例のイオン源の断面図。
【図5】本発明の一実施例のイオン源の断面図。
【図6】本発明の一実施例のイオン源の断面図。
【図7】本発明の一実施例のイオン源の断面図。
【符号の説明】
3−1…送液系、3−2…テフロンチューブ、3−3…
イオン源、3−4…第1電極、3−5…第2電極、3−
6,3−7…真空ポンプ、3−8…静電レンズ、3−
9,3−10…エンドキャップ電極、3−11…リング
電極、3−12…検出器、3−15,3−16…キャピ
ラリ、3−13…ガス供給源、3−14…コネクタ、3
−17,3−18…減圧弁、3−19,3−20…圧力
計。
───────────────────────────────────────────────────── 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 平林 由紀子 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 小泉 英明 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 (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガスを用いて試料溶液を噴霧することが可
    能な構成のイオン源と、2つの対向するエンドキャップ
    電極と該エンドキャップ電極間の空間を囲むように配置
    される1つのリング電極から構成されるイオントラップ
    質量分析部とを少なくとも有する質量分析装置におい
    て、イオントラップ質量分析部の内部に導入するダンピ
    ングガスとイオン源で試料を噴霧する噴霧ガスが、同一
    のガスであることを特徴とする質量分析装置。
  2. 【請求項2】ガスを用いて試料溶液を噴霧することが可
    能な構成のイオン源と、2つの対向するエンドキャップ
    電極と該エンドキャップ電極間の空間を囲むように配置
    される1つのリング電極から構成されるイオントラップ
    質量分析部とを少なくとも有する質量分析装置におい
    て、イオントラップ質量分析部の内部に導入するダンピ
    ングガスとイオン源で試料を噴霧する噴霧ガスが、同一
    のガスであり、且つ同一のガス供給源より供給されるこ
    とを特徴とする質量分析装置。
  3. 【請求項3】上記イオン源が、イオンスプレー法を用い
    てい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。
  4. 【請求項4】上記イオン源が、ソニックスプレーイオン
    化法を用いてい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。
  5. 【請求項5】上記イオン源が、大気圧化学イオン化法を
    用いてい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。
  6. 【請求項6】上記イオン源において、噴霧ガスを試料溶
    液の送液方向と同方向に流すことを特徴とする請求項3
    から5に記載の質量分析装置。
  7. 【請求項7】上記イオン源において、ガスを試料溶液の
    送液方向と逆方向に流すことを特徴とする請求項3から
    5に記載の質量分析装置。
  8. 【請求項8】上記ガス供給源から供給され、イオン源方
    向とイオントラップ質量分析部方向に分岐するガスの経
    路上において、それぞれ独立な圧力制御機構が設けられ
    ることを特徴とする請求項2から7に記載の質量分析装
    置。
  9. 【請求項9】上記ガス供給源から供給され、イオン源方
    向とイオントラップ質量分析部方向に分岐するガスの経
    路上において、それぞれ独立な圧力計測機構が設けられ
    ることを特徴とする請求項8に記載の質量分析装置。
JP8003612A 1996-01-12 1996-01-12 質量分析装置 Pending JPH09189681A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004501482A (ja) * 2000-04-18 2004-01-15 ウォーターズ・インヴェストメンツ・リミテッド 改良されたエレクトロスプレー及び他のlc/msインターフェース
CN105551928A (zh) * 2015-12-28 2016-05-04 中国计量科学研究院 高效的分子离子反应质谱简易装置及其操作方法

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JP4812219B2 (ja) * 2000-04-18 2011-11-09 ウォーターズ・テクノロジーズ・コーポレーション 改良されたエレクトロスプレー及び他のlc/msインターフェース
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