JPH10125275A - 大気圧イオン化質量分析計 - Google Patents

大気圧イオン化質量分析計

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JPH10125275A
JPH10125275A JP8280667A JP28066796A JPH10125275A JP H10125275 A JPH10125275 A JP H10125275A JP 8280667 A JP8280667 A JP 8280667A JP 28066796 A JP28066796 A JP 28066796A JP H10125275 A JPH10125275 A JP H10125275A
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JP
Japan
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mass spectrometer
atmospheric pressure
droplet
electrode
shielding member
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JP8280667A
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English (en)
Inventor
Tadao Mimura
忠男 三村
Yoshiaki Kato
義昭 加藤
Seigo Kamitake
成吾 上武
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】液滴を微細化することにより、液滴によるノイ
ズを除去することによってS/N比を改善し、より高精
度の測定が可能な大気圧質量分析計を実現する。 【解決手段】第1細孔電極6の細孔15の下流側には、
円筒状の空間部が形成され、この空間部に表面に螺旋状
の溝19が形成された液滴遮蔽部材12と細孔16が形
成された円筒状の押さえ部材13とが配置される。第1
細孔電極6の上記空間部の下流側には雌ネジ部が形成さ
れ、この雌ネジ部に固定ネジ14が固定される。液滴遮
蔽部材12の螺旋状溝19は細孔15、16と連通し、
固定ネジ14に形成された開口にも連通している。固定
ネジ14は第1細孔電極6から取り外し自在であり、こ
れにより、液滴遮蔽部材12及び押さえ部材13を第1
細孔電極6から取り外し可能となっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、大気圧イオン化
(Atomospheric Pressore Ionization)或いは化学イオ
ン化などの分子反応を利用したイオン化機能を有する大
気圧イオン化質量分析計に係り、特に液滴或いは中性粒
子を除去することによってS/N比の向上を図る大気圧
イオン化質量分析計に関する。
【0002】
【従来の技術】大気圧イオン化(以下、APIと略称す
る)の一つであるエレクトロスプレイイオン化法(以
下、ESIと略称する)を利用した液体クロマトグラフ
直結型質量分析計(以下、LC/ESI質量分析計と略
称する)は、従来の電子衝撃型イオン化法を用いたガス
クロマトグラフ直結型質量分析計(以下、GC質量分析
計と略称する)に比べ、そのイオン化機構において衝撃
の少ない穏やかなイオン化手段を用いている。
【0003】このため、LC/ESI質量分析計は、試
料をイオン化する際、分解することなく、特にペプチド
等の測定において擬分子イオンや多価イオンが観察しや
すいという特徴を有し、GC質量分析計では得られない
多くの知見を有している。
【0004】図7は、LC/ESI質量分析計の概略構
成図である。液体クロマトグラフ1(以下、LCと略称
する)から溶出する試料及び移動相は、試料パイプ(テ
フロンパイプ)2を通ってESIプローブ3に送られ、
ここで、N2ガスボンベ4からのネブライザーガスと共
にESIプローブ3の先端より霧化される。
【0005】霧化された試料は、最初、移動相に包まれ
た液滴になっており、しかもESIプローブ3には高電
圧(約2〜5kV)が印加されているため、十分にチャ
ージされた状態となっている。この霧化された試料、移
動相の液滴は、第1細孔電極6に達するまでの間、移動
相は蒸発を続け液滴は小さくなって行く。そして、液滴
は十分チャージされているのでクーロン力の反発により
破裂をし、更に小さな液滴となる。この移動相の蒸発と
破裂はくり返し行われる。
【0006】試料は、例えば移動相溶液の中で移動相よ
りプロトンを得てイオンの状態で存在している。したが
って、液滴が十分に小さくなり、移動相の表面張力より
試料イオンと移動相のチャージによるクーロン反発が大
きくなると、試料イオンは移動相より飛び出し(これ
を、Ion Evaporationと呼ぶ)、試料分子イオンとな
る。
【0007】この試料分子イオンは、第1細孔電極6を
通り、強制的に排気される中間圧力部5を経て第2細孔
電極7に達する。更に第2細孔電極7を通って質量分析
計8に送られる。そして、この質量分析計8の四重極形
質量分析計10及び検出器11により、質量分析され、
その結果がデータ処理部9に伝達される。なお、第1細
孔電極6と第2細孔電極7とにはドリフト電源18から
の電圧が印加され、第2細孔電極7には、イオン加速電
源17からの電圧が供給されている。
【0008】上述した、LC/ESI質量分析計によれ
ば、熱によって壊れ易いため、GC質量分析計では全く
測定が不可能であった、NH、OH、CO等を有する極
性の高い試料、例えばペプチドが高感度で測定できる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のLC/ESI質量分析計では、図7に示すよう
に、大気圧下で生成されたイオンは、第1細孔電極6、
中間圧力部5、第2細孔電極7を通って質量分析部8に
導入されるが、第1細孔電極6と第2細孔電極7と質量
分析部8は同軸上に配置されているため、大気中で生成
された液滴の一部が十分に気化せずに質量分析部8、或
いはイオン検出部11まで流入しこれがノイズとなって
検出され、高感度な測定が困難であった。
【0010】これは、イオンに比べて巨大で重い液滴
は、高真空部に流入する際に得る運動エネルギーが大き
く、高周波電界で質量分離する四重極形質量分析計10
では除去されずにイオン検出部11まで到達してしまう
ためである。
【0011】このため、液滴を微細化する技術として、
特開平7−159377号公報に開示されたLC/ES
I質量分析計がある。この公報に開示されたLC/ES
I質量分析計においては、ESIプローブと第1細孔電
極6との間に気化器が配置されている。この気化器は、
螺旋状の挿入棒が配置された気化空間とヒータとを備
え、上記気化空間に液滴を通過させて、微細化するもの
である。
【0012】しかしながら、上記公報記載のLC/ES
I質量分析計にあっては、液滴自身が有する運動エネル
ギーにより、大気圧下で螺旋状の挿入棒に衝突させて、
微細化する方法であるため、微細化の効果はあるもの
の、それ以上の微細化が困難であった。このため、液滴
をさらに微細化でき、高精度の質量分析が可能な大気圧
質量分析計が望まれていた。
【0013】本発明の目的は、液滴を微細化することに
より、液滴によるノイズを除去することによってS/N
比を改善し、より高精度の測定が可能な大気圧質量分析
計を実現することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するため、本発明は次のように構
成される。すなわち、大気圧或いはそれに近い圧力で動
作するイオン化部を備え、差動排気を用いて上記イオン
化部で生成したイオンを中間圧力領域を経て分析部に導
入しうる大気圧イオン化質量分析計において、大気圧か
ら中間圧力領域に上記イオンを導入するための電極が有
する細孔部に隣接して配置され、上記細孔部から到来す
るイオンを上記中間圧力領域に導く溝が、その表面に形
成された液滴遮蔽部材を備える。
【0015】(2)好ましくは、上記(1)において、
上記液滴遮蔽部材の表面に形成された溝は螺旋状に形成
され、上記イオン化部で生成されたイオンは、上記螺旋
状に形成された溝に沿って中間圧力部に導入される。
【0016】(3)また、好ましくは、上記(1)又は
(2)において、上記液滴遮蔽部材に隣接して配置さ
れ、上記液滴遮蔽部材を上記細孔部に隣接して固定する
とともに、貫通孔が形成され、この貫通孔を介して、上
記液滴遮蔽手段に形成された溝を通ったイオンを上記中
間圧力領域に導く、押さえ部材を、さらに備える。
【0017】(4)また、好ましくは、上記(3)にお
いて、上記液滴遮蔽部材及び押さえ部材を上記イオンを
導入するための電極に固定する固定ネジを、さらに備
え、この固定ネジは上記電極から着脱可能であるととも
に、上記液滴遮蔽部材及び押さえ部材も上記電極から着
脱可能である。
【0018】大気圧から中間圧力領域に上記イオンを導
入するための電極が有する細孔部に隣接して、イオンを
導入する溝を有する液滴遮蔽部材を配置することによ
り、大気中で十分に気化しきれなかった液滴が、液滴遮
蔽手段の溝に衝突し、これによって微細化或いは気化さ
れ、この後、イオンと共に中間圧力部等を通って質量分
析部に導入される。
【0019】液滴遮蔽部材によって微細化された液滴
は、十分に小さくなっていることから、真空部に流入す
る際に得る運動エネルギーは小さくなると共に、中間圧
力部或いは質量分析部に流入した液滴は、主に中間圧力
部において中性分子との衝突、或いは質量分析部におけ
る中性分子との衝突によって更に微細化され、イオン検
出部まで到達出来なくなる。これより、液滴によるノイ
ズを除去することが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態におけ
る大気圧イオン2化質量分析計の要部断面図である。ま
た、図2は、後述する液滴遮蔽部材12の外観図であ
る。なお、全体構成としては、図7に示した例と同様と
なるので、説明は省略する。
【0021】図1及び図2において、第1細孔電極6の
細孔15の下流側、つまり、中間圧力部5側には、円筒
状の空間部が形成されている。そして、この円筒状の空
間部に、表面に螺旋状の溝19が形成された液滴遮蔽部
材12と、中心部に細孔16が形成された円筒状の押さ
え部材13とが配置されている。また、第1細孔電極6
の上記空間部の下流側、つまり、中間圧力部5側には、
雌ネジ部が形成されており、この雌ネジ部に固定ネジ1
4が固定されている。
【0022】そして、液滴遮蔽部材12に形成された螺
旋状の溝19は、細孔15及び16と連通している。ま
た、細孔16は、固定ネジ14に形成された開口に連通
している。したがって、細孔15は、溝19、細孔1
6、固定ネジ14に形成された開口を介して中間圧力部
5に連通している。
【0023】固定ネジ14は、第1細孔電極6から取り
外し自在となっており、この固定ネジ14を第1細孔電
極6から取り外すことにより、液滴遮蔽部材12及び押
さえ部材13も、第1細孔電極6から取り外し可能とな
っている。
【0024】ここで、ESIプローブ3の先端において
生成された液滴は、通常、第1細孔電極6に到達するま
でにクーロン力によって微細化され、理想的には分子状
態になっている。
【0025】しかしながら、巨大な液滴或いは十分に帯
電しなかった液滴は、微細化しきれずに液滴の状態で第
1細孔電極6に到達する。特に、この巨大液滴或いは十
分に帯電していない液滴は、ESIプローブ3に0.1
(ml/min.)以上の移動相が導入された場合、或
いは水系の移動相溶媒の比率が高くなった場合に生成さ
れる。
【0026】液滴は第1細孔電極6に設けられた細孔1
5に導入され、第1細孔電極6の途中に設けられた液滴
遮蔽板12に衝突する。液滴遮蔽板12に衝突した液滴
は微細化され、このあと、螺旋状の溝19を通り、更に
押さえ部材13に設けられた細孔16を通って中間圧力
部5に導入される。なお、第1細孔電極6は導入される
イオンに付加している溶媒分子を除去するため、或いは
微細化された液滴を気化促進させることによって更に液
滴を微細化するため、通常、100℃から200℃の温
度に保たれている。
【0027】ここで、第1細孔電極6の入り口は大気圧
であり、その出口は中間圧力部5であり、約0.1To
rrから10Torrの真空に保たれている。このた
め、第1細孔電極6の入り口に達した巨大液滴は、大気
と共に強制的に細孔部15に引き込まれることとなる。
【0028】液滴遮蔽部材12にはラセン状の溝19が
設けてあることから、巨大液滴は大きな運動エネルギー
を得て激しく液滴遮蔽板12に衝突することとなる。こ
れより、巨大液滴は強制的に微細化される。
【0029】巨大液滴を中間圧力部5に通さないように
するには、液滴遮蔽部材として、例えば数ミクロン程度
の穴を何個か設けられた円筒状を用いれば良いのである
が、数ミクロンの穴では、サンプルによってはこの穴に
詰まってしまうという問題が発生する。また、液滴遮蔽
部材として、図3又は図4に示すような形状の穴が形成
されたものが考えられるが、第1細孔電極6の細孔15
の実用上用いられる直径は、0.1mmから0.5mmで
あり加工方法が非常に難しい問題がある(現状の機械加
工では、2mm程度の長さの孔を形成するのが限界であ
る)。
【0030】したがって、図2に示した液滴遮蔽部材1
2のように螺旋状の溝19を形成設ける方法が、加工上
においても最も良い訳である。この螺旋状の溝19を設
ける目的は、従来の考え方である同軸上に配置した第1
細孔電極6の細孔15と、第2細孔電極7の細孔と間
に、いかにして偏心した細孔を簡単に設けるかにある。
【0031】この場合、溝19の深さは、例えば、図5
に示すように、第1細孔電極6の細孔15の直径が0.
5mmであれば、直径0.5mmのドリルを用いて、液
滴遮蔽部材12の中心より更に0.25mm深い位置ま
で削った螺旋状の溝19を設ければ良い。更に、溝19
は螺旋状に円筒状部材の表面に沿って、一方側の面か
ら、例えば、1回転あるいは、それ以上回転して他方側
の面に到達するように設けられる。
【0032】液滴遮蔽板部材の押さえ部材13には、第
1細孔電極6の細孔15と第2細孔電極7の細孔との同
軸上に、第1細孔電極6と、例えば、同じ直径の細孔1
6が設けられる。
【0033】なお、液滴遮蔽部材12の直径は5〜10
mmであり、長さは約10mmのものが例として挙げら
れる。また、液滴遮蔽部材12の材質としては、例え
ば、SUSが考えられる。また、押さえ部材13の寸法
は、液滴遮蔽部材12と同様に、直径が5〜10mmで
あり、長さが約10mmで、材質としては、SUSが考
えられる。さらに、固定ネジ14の材質としても、SU
Sが好ましい。
【0034】図6の(A)は、従来の技術における大気
圧イオン化質量分析計で測定した場合のマススペクトル
を示し、図6の(B)は、大気圧イオン化質量分析計に
液滴遮蔽部材12を設けた本発明の一実施形態におい
て、マススペクトルを測定した場合をそれぞれ示す。な
お、縦軸は強度を示し、横軸はm/zを示す。
【0035】図6に示すマススペクトルは、ESI法で
標準試料として用いられるペプチドの一種であるAngiot
ensin Iを測定した例である。図6において、ノイズ成
分は、[M+3H]3+及び[M+2H]2+以外の部分に現れている成
分である。
【0036】図6の(A)と(B)とを比較すると、
(A)の従来技術による場合は、m/zが0〜433の間
に、多くのノイズ成分が現れている。これに対して、本
発明による(B)の場合は、ノイズ成分が大幅に減少し
ていることを判別することができる。
【0037】以上のように、本発明の実施形態によれ
ば、表面に螺旋状の溝が形成された液滴遮蔽部材12に
より、液滴を微細化して、液滴によるノイズ成分を除去
できるので、S/N比が改善された、高精度の測定が可
能な大気圧質量分析計を実現することができる。
【0038】また、液滴遮蔽部材12、液滴遮蔽部材押
さえ部材13は、固定ネジ14を取り外すことにより、
第1細孔電極6から取り外すことが可能になっている。
したがって、これら、液滴遮蔽部材12、液滴遮蔽部材
押さえ部材13、固定ネジ14が汚れた場合には、容易
にクリーニングができ、汚れによる測定精度への悪影響
を除去することができる。
【0039】なお、上述した例においては、液滴遮蔽部
材12の表面に形成される溝は、螺旋状の溝としたが、
例えば、交差する複数の直線状の溝等の、その他の形状
の溝であってもよい。
【0040】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、次のような効果がある。液滴は、液滴遮蔽
部材によって微細化されるため、真空中に取り込まれる
ときの運動エネルギーを小さくできることから、中間圧
力部或いは質量分析部において中性粒子との衝突によっ
て液滴を消滅させることが可能となる。これより、液滴
はイオン検出部まで到達することはできなくなり、ノイ
ズを除去することが可能となる。したがって、従来の技
術と比較し、大幅なS/N比の改善を図ることができ、
検出精度が向上した大気圧イオン化質量分析計を実現す
ることができる。
【0041】また、液滴遮蔽部材、液滴遮蔽部材押さえ
部材は、固定ネジを取り外すことにより、第1細孔電極
から取り外すことが可能になっている。したがって、こ
れら、液滴遮蔽部材、液滴遮蔽部材押さえ部材、固定ネ
ジが汚れた場合には、容易にクリーニングができ、汚れ
による測定精度への悪影響を除去することができる。し
たがって、これによっても検出精度を向上することが可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に一実施形態における大気圧イオン化質
量分析計の要部断面図である。
【図2】螺旋状の溝を有する液滴遮蔽部材の外観図であ
る。
【図3】液滴遮蔽部材の変形例である。
【図4】液滴遮蔽部部材の他の変形例である。
【図5】液滴遮蔽部材の寸法例を示す図である。
【図6】従来の技術と本発明とのマススペクトルを比較
するグラフである。
【図7】従来のLC/ESI質量分析計の概略図であ
る。
【符号の説明】 1 液体クロマトグラフ 2 試料ンパイプ 3 ESIプローブ 4 N2ガスボンベ 5 中間圧力部 6 第1細孔電極 7 第2細孔電極 8 質量分析部 9 データ処理部 10 四重極形質量分析計 11 検出器 12 液滴遮蔽部材 13 液滴遮蔽部材押さえ部材 14 固定ネジ 15 第1細孔電極細孔 16 液滴遮蔽部材押さえ部材の細孔 17 イオン加速電源 18 ドリフト電源 19 螺旋状溝

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】大気圧或いはそれに近い圧力で動作するイ
    オン化部を備え、差動排気を用いて上記イオン化部で生
    成したイオンを中間圧力領域を経て質量分析部に導入し
    うる大気圧イオン化質量分析計において、 大気圧から中間圧力領域に上記イオンを導入するための
    電極が有する細孔部に隣接して配置され、上記細孔部か
    ら到来するイオンを上記中間圧力領域に導く溝が、その
    表面に形成された液滴遮蔽部材を備えることを特徴とす
    る大気圧イオン化質量分析計。
  2. 【請求項2】請求項1記載の大気圧イオン化質量分析計
    において、上記液滴遮蔽部材の表面に形成された溝は螺
    旋状に形成され、上記イオン化部で生成されたイオン
    は、上記螺旋状に形成された溝に沿って中間圧力部に導
    入されることを特徴とする大気圧イオン化質量分析計。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載の大気圧イオン化質量
    分析計において、上記液滴遮蔽部材に隣接して配置さ
    れ、上記液滴遮蔽部材を上記細孔部に隣接して固定する
    とともに、貫通孔が形成され、この貫通孔を介して、上
    記液滴遮蔽手段に形成された溝を通ったイオンを上記中
    間圧力領域に導く、押さえ部材を、さらに備えることを
    特徴とする大気圧イオン化質量分析計。
  4. 【請求項4】請求項3記載の大気圧イオン化質量分析計
    において、上記液滴遮蔽部材及び押さえ部材を上記イオ
    ンを導入するための電極に固定する固定ネジを、さらに
    備え、この固定ネジは上記電極から着脱可能であるとと
    もに、上記液滴遮蔽部材及び押さえ部材も上記電極から
    着脱可能であることを特徴とする大気圧イオン化質量分
    析計。
JP8280667A 1996-10-23 1996-10-23 大気圧イオン化質量分析計 Pending JPH10125275A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002526892A (ja) * 1998-09-28 2002-08-20 ヴァリアン インコーポレーテッド 電気スプレー質量分析のための渦状ガス流インターフェース

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002526892A (ja) * 1998-09-28 2002-08-20 ヴァリアン インコーポレーテッド 電気スプレー質量分析のための渦状ガス流インターフェース
JP4657451B2 (ja) * 1998-09-28 2011-03-23 バリアン・インコーポレイテッド 電気スプレー質量分析のための渦状ガス流インターフェース

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