JPS6041747A - 質量スペクトル分析イオンの形成方法および装置 - Google Patents
質量スペクトル分析イオンの形成方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は、溶液中の化学的化合物の質量スペクトル分
析方法、特に液体クロマトグラフの溶出液中の化合物の
分析方法であって、これが熱的に不安定であるかあるい
は不揮発性である化合物の分析に適した方法欠提供しよ
うとするものである。 溶液の直接質量スペクトル分析、特に溶質が熱的に不安
定であるかある1ハは不揮発性である場合の分析は、長
い間困難であった。例えばピー・ジエー・アービノ(P
、J、、A1団0)およびジー・ガイオチョン(G、G
uiochon )によりr Analytical
Chemistry lの1979年6月号第51巻第
683A頁において検討されたり、1981年10月に
モントルーで開催された研兇会で議論され、r’ Jo
urnal a(Chromatography J
J 982年第251巻第91頁〜第225頁に刊行l
Nれた如き種々の試みがある。これまでの多数の試みの
中で、エレクトロハイドロダイナミックイオン化および
エレクトロスプレーイオン化として知られる二つの技術
tこの発明に関連するづ文術として以下に詳崩Hケ述べ
る。 ビー・ニー−−ステイム7 )(B、A、Stimso
n )オJ: O: /−・ニー・エバ7ス・ジュニア
(C,A、Evans Jnr、、1によって「Jou
rnal ofEIectrostaticsJ 19
78年第5巻第4]J頁およびrJournal of
Physical Che+n1stryJ]978
年第82巻第660頁において記述きれているエンクト
ロノ・イドロダイナミノクイオン化の技術において、溶
液は、直前に配置された抽出器電極に比して高圧にチャ
ー/された毛細管ケ介して質量スペクトルメータの真空
装置内に/J:入される。この電極は、中央に孔孕有す
る薄い円板であり、毛i+、lIl管はこの円と同!シ
・に配置されて、その端部は、円板の厚さ内に位置させ
られる。分イガされるべき溶液は、好1しくはモーフ駆
動きれる乙二射筒によって毛細前から真空装置内に注入
はれる。 高い正の電圧が(正のイオンビームするときは)、手利
1ゞt7に加えられ、注射筒のブランンヤが真空装fj
内に液体お放出するように圧縮される。正しい条V−に
が整えられると(以下に述べるfall < ) 、W
M体のエンクトロハイド
析方法、特に液体クロマトグラフの溶出液中の化合物の
分析方法であって、これが熱的に不安定であるかあるい
は不揮発性である化合物の分析に適した方法欠提供しよ
うとするものである。 溶液の直接質量スペクトル分析、特に溶質が熱的に不安
定であるかある1ハは不揮発性である場合の分析は、長
い間困難であった。例えばピー・ジエー・アービノ(P
、J、、A1団0)およびジー・ガイオチョン(G、G
uiochon )によりr Analytical
Chemistry lの1979年6月号第51巻第
683A頁において検討されたり、1981年10月に
モントルーで開催された研兇会で議論され、r’ Jo
urnal a(Chromatography J
J 982年第251巻第91頁〜第225頁に刊行l
Nれた如き種々の試みがある。これまでの多数の試みの
中で、エレクトロハイドロダイナミックイオン化および
エレクトロスプレーイオン化として知られる二つの技術
tこの発明に関連するづ文術として以下に詳崩Hケ述べ
る。 ビー・ニー−−ステイム7 )(B、A、Stimso
n )オJ: O: /−・ニー・エバ7ス・ジュニア
(C,A、Evans Jnr、、1によって「Jou
rnal ofEIectrostaticsJ 19
78年第5巻第4]J頁およびrJournal of
Physical Che+n1stryJ]978
年第82巻第660頁において記述きれているエンクト
ロノ・イドロダイナミノクイオン化の技術において、溶
液は、直前に配置された抽出器電極に比して高圧にチャ
ー/された毛細管ケ介して質量スペクトルメータの真空
装置内に/J:入される。この電極は、中央に孔孕有す
る薄い円板であり、毛i+、lIl管はこの円と同!シ
・に配置されて、その端部は、円板の厚さ内に位置させ
られる。分イガされるべき溶液は、好1しくはモーフ駆
動きれる乙二射筒によって毛細前から真空装置内に注入
はれる。 高い正の電圧が(正のイオンビームするときは)、手利
1ゞt7に加えられ、注射筒のブランンヤが真空装fj
内に液体お放出するように圧縮される。正しい条V−に
が整えられると(以下に述べるfall < ) 、W
M体のエンクトロハイド
【」ダイナミックイオン化が行
なわれて、溶質の性質ケ持つイオンビームが形成きれ、
普通の質量分析器にフォーカスされる。一般に、低い揮
発性を有しく真空装置内の圧力が高く一ヒりすぎないよ
うにするために)、強い極性と充分に高い電気伝導度?
有する溶剤7使用づ“る必要があるうヨウ化ナトリウム
ケ溶かしたグリセロールが、しばしば用いられる。これ
らの要求は、エレタトロハイドロタイナミソクイオノ化
においては、電場は実際には溶質分子wイオン化せず、
溶液中・に既に存在するイオンが気相中に直接放出−さ
れるように液体表面に存在する力を畔にゆがめるという
事実によると考えられられる。これらのイオンはそれか
ら、質HH8分析器にフォーカスされる。その結果、イ
オノは、電場と出会うAfJに溶液中に存在する必要が
あり、ノロセスは、強く極性溶媒中に溶解した極性ケイ
1する試料あるいは液体の金属試料によりうまく働かね
ばならない。他の特性としては、浴液の流速は、非常に
低いレベルに維持されるので、液滴が、毛m管から放出
されることはない。試料イオンは、毛細管の千ノブの回
りから放出でれ、毛細管の形状および抽出器電極に対す
るその位置は、イオン化効率に充分な効果r有する。 グリセロールとヨウ化すトリウムから得られる有機試料
のエレクトロダイナミックイオン化質量スペクトルは、
多数の(O〜・1()の)グリセロール分子、ナトリウ
ムイオ/あるいは負のイオンの場合はヨウ素イオンの群
れ表共にある酵質の分子にイオンによるピークからなる
。分子イオンの分−7はなく、敬知れ)/)グリセロー
ル分子?含む複雑な群の形成のために、スペクトルはし
ばしば解釈が困廁fとなる。さらに、b」能でにあるが
、グリセロールと・rオノ化ナトリウム以外のd剤とエ
レク1−ロハイトロダイナミノクイオン化源との使用は
、溶液り」の試料のイオン化の程度が通常は低いので常
に充分とはいえず、より揮発性の溶剤に5、溶剤の蒸発
による真空装置内の過剰の圧力という問題ケ生じる。こ
の問題は、ノズルスキマー装置dと以下に述べるポンプ
ケ用いることによって小σなものとすることができるが
、イオン化プロセスは低効率のまま残り、有機分子に対
しては、グリセロール溶質について真に満足のできる結
果がイ()られるのみである。結果的に、液体クロマト
グラフィ、質皺分4斤器へのエンクトロハイドロダイナ
ミノクイオノ化の使用は、制限されたものとなる。 エレクトロハイトロダイナミック クトロメトリとは異なって、エレクトロスプンー質辰ス
ペクトロメトリは、グリセロールおよびイオン化ヨウ素
溶剤?必要としない。 これは、エム−ドール等(M.I)ole, rJou
rnalof Chemical PI+ysicsJ
1 9 6 8年第49巻第2240頁に記載きれて
いる)の仕事に基いている。イオン化されるべき試料ケ
含む溶液が、スペクトロ、メータの真空装置に接続する
板の小芒なオリフィスに向けてほぼ大気圧の気体倉吉む
領域に−し細管からスプレー孕れる。高い電位が、スプ
レー毛IFIII管とカス孕収容する部屋の壁(小オリ
フイスイ」の板荀含む)の間に加えられる。力/トロウ
ィノノ(Kan t ro+vi I y. )とグL
/ − 、 ( Clay )によって「Review
orScientific Jnstr開〕en1.
s J 1. 9 5 1年第22外第328頁に述へ
られている如きノズルスキマー装置である分離装置が、
大気圧の領域と真空装置の間に配置きれて、真空室へ流
入するガスのMヶ減1つし、よくコリメ−1・Nれグζ
分子ビーム孕形成する。 エレクトロスプレー源の動作原理は、以Fの如くである
。イオン化さすLるべき°試料は、溶剤、好ましくは1
傷性溶媒に溶J1jイされ、イ4すられた(容液は、毛
]+1管内忙高圧力スと′市場内へとゆっくりと4多[
lJJIきれる。を夜f本のジ」−ソトが放射てれると
、強いla場にチャージされ、溶剤に、蒸発ケはじめ、
ジェットは弔いなチャージでれだ液滴に分解される。こ
れらの液滴は、レーリーリミットとして知られる点に達
する丑で蒸発し続け、チャージと容積の比の増加と、少
なくとも一滴がチャージヶ有するような小きな滴に分解
するので、滴は不安定なものと最初は考えられていた。 このプロセスは、全ての溶剤が蒸発し、気相中に中性の
溶剤分子と溶質のイオンのみ孕残し、通常はいくつかの
溶剤分子と群になすまで続くと考えられた。しかしなが
ら、溶媒オ[]されたイオンが、エンクトロハ・1ドロ
タイナミツクイオン化と同様のプロセスによってチャー
ジされたイオンから失われるようにすることも可能であ
る。原理がどのようなものであれ、エレクトロスプレー
は、非常に大きな分子歌(例えば5(10,000 )
の溶質からイオン忙生じ、イオ/に与えられるエネルギ
ーは低いので、イオンの分裂が生じたとしても非常に少
ないものでぬることは1・−ルの最f刀の(IJF 死
から明らかである。ijf=つて化1ヒ学の分野てしは
しば生ずる熱的に不安定な分子−のイオン化によく適合
する。 エレクトロスプレーイオン化は、主として以下の点でエ
レクトロハイトロタイナミソクイオン化と異なる。すな
わぢ前者では、溶液が、大気圧の気体中にスプレーされ
るのにylして、後者では、液体は、制気芒れた領域に
接続する手刷] ’t′i’からゆっくりと〆」−人き
れ5溶剤の大部分は毛,i.llI管勿去る]iiJ
(Jζ蒸発し、イオン化が毛+WI] ’aの先端で大
部分行なわれるということにある。エレクトロスプレー
クfプのイオン源は、質請ースペクトrノメータとに1
1合わされ、液1本タロー7トグラフイーff( 、k
i−スペクトロメトリのこのような組合せの使用幻、周
知である。代表的な19りが、米国荷tt′I第4,2
0つ+ 0 !1 6号明細書に記載されている。 エレクトロスプレーイオン化にi#−1するプロセスは
、ジェ−・ブイ・イリハ−)(J.V。 JribarnC)とビー0ニー 1\ムプスノ(B。 A、Thompson)により開発ぜれ、米国特許第4
、300 、 (+/14号明細署に記載されている
。このプロセスにおいて、イオン化すべき試#Nr:含
む溶液は、大気圧の気体中に毛利I管からスプレーされ
、生じた液体のジェットu、この液体ジェットに直角に
吹きつける圧縮空気のジェットによって霧状にきれる。 このようにして形成された液体の滴は、電気的にチャー
ジされ、このチャージは、さらに空気の霧状化ジェット
に接近して置かれた高電圧電極からの誘導によって増強
される。このプロセスは、広1」の管の(]部で行なわ
れ、その中ヘチャージされた液滴は吹き飛ば坏れる。牧
滴孕含むガス流は、@ kiiスペクトロメータアナラ
イザに接riv’tする小孔ン有する板の衣面〒横切り
、蒸発した液l藺として形成されたイオンは、ガス流に
直角に加えられた電場によってこの孔の中に入るように
強いられる。不活性ガス(例えばニー1便化炭素)のカ
ーテ/が、孔r有する板とこの板の作か後方の第二の板
との間に形成される。これに、残りのイオン#中のガス
よりも高圧であって、その結果第一の板のオリフィスか
らイオン源中へと脱出する・このカーアノは、實袖スペ
クトロメータンステムtm剤蒸気、水蒸気および他の汚
染の過剰の流れから分離−1勺ように動き、真空¥に入
るガスの大部分がクライオポンプ可能なカーテンガスで
あるようにして質量スペクトロメータの真空室内でクラ
イオポンプが実行されることケ可能にする。しかしなが
ら−に連のプロセスは、液滴が空気のジェットにより形
成されるため真のエレクトロスコピー源ではなく、真の
エレクトロスコピー源においては、11滴は液体ンエソ
ト上で電場のイ動きて形成きれ、なんら追加の霧状化は
必要てI:j、ない。 上述した如き従来技術のエレクl 1.+スプレーイオ
ン化システムでの主な不都合は、エレクトロ・・イドロ
ダイナミノクイオン化と同様、生成逼れたイ]ンが、柚
々の浴剤分子と共に群足なすことにある。trv化に、
蒸発の最後の段1騎で、液滴が、不活性カス分子との僑
英て停止さぜられ、カス分子の熱的運動による他の睡j
突も試別イオンのまわりに群勿な−r他の残りの溶、1
1j分子に除去rるイ:vノ(力士にはエイ、ルギーに
満ちていないこと刀・らf’nl xilfの群化が生
じると考えられるう米国特許第4 、2041 、 f
)96号においては、ノjス圧が依然として商いオリフ
イスイづ近の真空システムへイオン全促進した後、(容
媒第1」シたイオン全促進してTツルー\−/ヨ7 (
desolvalion) l、ている。ガス分子の衝
突による大きなエネルギーに1、イオンから溶剤分子ケ
取除くのに充分である。イオンは、圧力がより低く7唇
剤分子とイオン間に再結合の可能性が非常に低いオリ7
1スからの領域で再び減4をれる。非常に類似したプロ
セスが、米11竹古午第4 、 ] 2] 、099−
号I力泊1111にd己11戊されており、さらにここ
には、イオノに対して充分なエネルギーの広Zにり勿与
えない効率的なフォーカフフッ作用の問題および質量ス
ペクトロメータの性能の劣化の問題が述べられている。 この明細出は、フリーなジェットの広かり中のオリフィ
スに重接した領域に強(・フォー力シンタフィールドを
用意して問題のj!l!f決を示唆して、t69、その
場合、圧力は、イオンに与えられるエネルギーの量を制
限するためにガス分子とイオン間の衝突に対して充分で
あるように高くさオし、これによってフォー力ンンクフ
ロセス中イメノに与えられるエネルギーの広がりは制限
さ)する。群化の効果を除去するためにノスルに追加の
レンズ要素が設けられる5 しかしながら、フォーカ/
/りと群化分解作用を完全に分離すること&j: f
iiJ能であって、両刀の機能を同時にdP4足するこ
とは回灯である。 磁気的なセクタースベク10メータを使月1するときは
、スペクトロスフレー源の注入毛細篇の電位は、スペク
トロスフレの必νと−1る加速電圧に少なくとも卸持さ
れ、イオンは非常に低い運動エネノシキ−てIL(9圧
領域内l、オリフイスから入るのでフォーカシングの問
題は悪化する。こtlらは、スペクトロメ〜りの必要と
するエネルギーまで再加速されねばならない。伝達効率
の大きな損失なしにかつイオンの運動エネルギーの広か
りなしにこれを達成するように静電レンズを構成するこ
とは困知であり、加速段階の設側かテンルベーショ/の
要求によって抑制されるとき、こねはより困難となる。 従ってフォーカシングの段階をテンルベーションの段階
から完全に分離することは、両方のプロセスが独立に適
切に実施でき、イオンをデンルベーショノさせるために
加速する必要が無くなるという利点が牛じる。従ってイ
オンかほぼ大気圧に維持されてイオン源の領域を去る前
にイオンをテソルベーションする手段を提供し、効果的
にテンルベーショ/の程度を制@jする手段を提供する
ことがこの発明の目的である。 この発明によれは、エレクトロスフーレーイオン化によ
って溶液中に溶解された試料の特性を示すイオンの質量
スペクトル分析方法が提供され、該方法は、毛細管の端
部かも離れかつ対向して配置した導電壁に関して毛細管
を高電位に維持しつつ該毛細管内に前記溶液を流して、
人気化ある(・はそれ以」−の圧力に維持された第1の
領域に流入させ、エレクトロスプレーの方向にほぼ反し
て窒素、アルコ/友)る(・はヘリウムの如きイ\活性
ガスを前記領域内に流し、少なくとも前記エレクトロス
フレ−の一部あるいはiff記イオン全aIJ記導電壁
のオリフィスから減圧された第2の領域へ流ずようにず
ろ。 前記オリフィスから第2の領域へ流れる蒸気およびイオ
ンは、発生されたイオンビームの質量スペクトル分析に
先立って一つあるし・はそれ以上の減圧、フォーカシン
グあるいはイオン加速操作ヲ受けることが9fましい。 また不活性ガス&」5、エレクトロスプレーで形成され
たイオンのテノルベーショ7の効率ヲ改良するために加
熱されるこ′とか好ま1い。 さE)Kこの発明によれは、エレクトロスプレーイオン
化によってM液中の試料のq1性を有する質量スペクト
ル分析イオンを形成する装置が設けられ、該装置は、前
記溶液を第1の室内に流入させる毛細管と、毛細管の端
部かも離れかつこれに対向して配置した導電壁に関して
高電圧に前記毛細管を維]’4+シ前記溶液のエレクト
ロスプレーを形成する手段と、前記毛細管からの前記溶
液の流わにほぼ反した方向に前記第1の室内に不活性カ
スを導入づる手段と1人気圧あるいはそれ以−にの圧力
に前記第1の室を維持する通気手段と、前記毛細管の軸
と整合し減圧を維持する手段を備える第2の室に接続す
る端壁中のオリフィスとからなり、少なくとも前記エレ
クトロスプレーで生じたイオノがオリフィスを通過する
ように装置が構り又される。 この装置〜は、質量分析のために第2の室へ前記オリフ
ィスから流入するイオンビーム全用意する一つあるいは
それ以」二の手段をさらに有し、この手段は、減圧手段
、フォーカシング手段およびイオン加速手段から選択さ
れる。また不活性ガスを前記第1の室内に入る前に加熱
する手段を設けることが好ましい。 またこの発明によれは、イオノビーム発生手段を含む質
量スペクトロメータが設けらシしる。 このようにして、この発明にお(・ては、エレクトロス
プレーフロセス中に形成されたイオンのテンルベーショ
ンが、第1の室内で維持されるカスυILによってこの
室の中て行なわ;h ロ。エレクトロスプレー(M”)
Sx中に形成された溶媒和されたイオンは、溶剤分子量
Sとテノルベーショノされたイオン(へ44→5llk
用いた動的平衡、 (lVi+)Sx : (h□1l
−)Sn +(x −n)S中に存在する。ただしx
) nとする。そしてこの平衡式は、溶剤分子量Sを取
除くことによって右に移動する。これ(・土、1fl仁
れるイ・ン古性ガスによって行なわil、カスか本質的
にスタチックであって太Ml) lA−溶剤の蒸気から
なる従来のエレク[・ロスプレーシステムのものとは異
なる(例えば、米国特許第4,209,696号に記載
の技術)。蒸気相中の溶剤分子の存在は、明らかにより
溶媒和された神である(tV+’−、)Sxの生成を助
けるように平衡式を移動する。 使用される不活性ガスは、溶剤あるいは期待される試料
とは化学的に反応しないガスであり、例えば、ヘリウム
、ネオ/、アルコ゛ンあるいは窒素なとの希ガスが用い
られる。またこのガスは、室内で膨張するように圧縮し
てはならない。窒素が比較的安価なので用(・られるが
、必要あれば他のガスでもよい。ガスは、ガス中の不純
物からエレクトロスプレー中にイオンを形成しないよう
に、またエレクトロスプレー室中に水やその他の圧縮可
能な不純物がイー4着しないように純粋々ものが使われ
ることが好ましし・。イオンのテンルベーンヨンの程度
は、室内の不活性ガス流を調節することによって変化さ
せられる。殆んど完全なデソルベーションか、およそ2
0Uat、cc4− ’の流れで得らオLるが、必要な
流速は、浴液の性質と流速おJ:ひエレクトロスプレー
室の寸法によって定まる。代表的な流速は、窒素におい
て50〜501) al、cc、s−’である。 この発明において効率的なプノルベー/ヨノを形成する
のに必要な不活性カスの流れは、前述した米国特許第4
,300.(1/14号において述べられたカーテンガ
スの最大流速よりもはるかに速(・。この従来技術にお
いては、高速ガスが用(・ら′j+るときは、大量かつ
群塊化した分子がイオン化領域へ吹きもどって米るので
カーテンガスは僅かな過剰しか6′−Iさh−ないので
ある。さらにクライオボ7ブ1」」能なカスは(従来技
術におい−C推奨された4n<)、この発明に用(・ら
れると、群化した分子を試料イオンと共に強く形成する
傾向があって良好な結果が得られない。その除去か、こ
の発明のM要な目的である。 ガスは、毛細もかもの流れとは反苅の方向にエレクトロ
スフレ−室内にm人されて、イオ/の最も効率の良いデ
ンルベーションを保証する。これは、流れが望みの方向
に向くツクイブあるいは壁を貫通する一連の・くイブを
用(・て射出オリフィスを有するエレクトロスプレー室
の壁の付近にカスを導入することによって行なうことが
できる。あるいはエレクトロスプレージエノトの通過を
可能にする中心開孔と複数の小孔を有する多孔の導電ダ
イアフラムが、毛細管の出口と室の壁との間に配置され
、その位置は、この出口と壁の適宜中間であり、カスは
、このダイヤフラムと壁との間に導入さ〕しるようにす
る。ガスは、ダイアフラムの孔から室の他の部分ケ通っ
て必要な方向に流れる。室の排出パイプは、毛細管が通
過する室の端部壁内に位置することが好ましく、注入パ
イプよりも大径であるべきである。一般に損出バイブは
、大気と通気しているべきであるので、エレクトロスプ
レー室は、人気圧とほぼ同じか僅か大きな/L1−11
1F−代7いが 多くの場合、テノルベーショノプロセスの効率は、改良
さり、、不活性カスが、エレクトロスプレー室l\碑人
される前に加熱されて(゛るのであれば、lf−量減の
許容最大流速は増加している。加熱さiまたガスの使用
により生じたエレクトロスプレー中の蒸発液滴に対する
追加の加熱は、後の蒸発時の温度低−十ヲ阻止し、溶剤
の効率を改善し、使用できる最大流速を増加させる。カ
スの導入に先立ってカスを加熱するためには種々の手段
を用いることができる。ガスの温度は、25〜l (l
U ”Cであることが好ましく、良好な結果が、通’
if、’ f〕0 ’Cで得られる。しかしながら温度
は、所定の溶液に対しておよび溶液の流速に対して必決
な程度のデノルベー/ヨンが得られるように不活性ガス
の流速に清ってル・% 鈴されろへきである。 ’FJ ?ffl ノエレクトロスブレーは、住人毛細
刊と室の対向する壁との間の電位差を糺持することによ
って市J単に行なわれるが、フロー1ニスは、追加の電
極がチャージされだ液滴のスプレーをフォーカスするた
めにエレクトロスプレー室に配置さfしたときはさらに
制御が容易となる。これらの電極は、毛細管あるも・は
第2の導電壁および第1の導電壁の間に数個配置され、
また毛細管の軸の周囲に配置され、きらにエレクトロス
プレー室の壁を形成する。 これらの電極に加えられる電位は、エレクトロスプレー
源によるイオンの発生を最大にするように調節さり、ろ
ことか好ましく、毛細管と壁の電位の間にあることにな
ろう。 エレクトロスプレー源ハ、テソルベーノヨノされた試和
から正あるいは負のイオンのいずれかを発生させるため
に用いらiする。毛細%・とフオーカノノグ電極が端部
壁に関して正であるときは、正のイオンが形成され、負
であるときは、負のイオンが形成される。 安定したエレクトロスプレーが、ある条件下にある液体
の流速と電位の特定の溶液に対して得らハる。注入毛細
管の加熱によって、さもないと安定なエレクトロスプレ
ーを得ることのできない状態にあるスフレ−を安定化す
る。注入毛細管の加熱は従って、エレクトロスプレー室
内での広い範囲にわたる流速と電位の変化をfi’l容
1〜る。これによってプロセスの効率の最適化か図られ
、時には、イ・用能であった流速での特定の溶液のエレ
クトロスフレ−イオン化ヲi]能とする。毛細管の加熱
はまた、小径の毛細管が使用されるとき諒によって発生
される全イオン流全増大させる。 注入毛細管のJRI出[]の領域への1投素の如き電子
捕集体の導入は、特に負のイオンを発生さぜろべきとき
、ある条件で生じるエレク]・ロスプレー室内てのアー
ク発生を抑えろ。こilらは、以下にjノドへる。 エレクトロスプレー室のζ11.1部壁のオリフィスは
、この壁の一部である中空円ζIE合の中心の小孔とし
て形成さt7−1注入毛細管と対面して(・ることが望
1ニジい。円t11台は、フィールド集中手段として働
き、その使用は、平らなオリアイスで得られるものに比
して諒により発生さ冶、る全イオン流が多い。オリフィ
スそれ自身は、第2の室内で充分な低圧を維持する必要
からできろたけ太き(あるへきで、その直径は従って、
第2の室を排気1−る真空ポンプの速1隻に応じて足ま
る。髄に、この室の圧力は、10−3トルを越えてはな
らない。 一般に、エレクl−ロスフレーシステムニJうえられる
電位は、正の高電圧(正のイオン生IjXのためには)
であり、イオンは、米国特許第4,209.69fi号
明細書に記載の如< 25 eVのような低運動エネル
ギーである。イオ/の運動エネルギーは、四極子質量ス
ペクトロメータへ直接導入するのに適するようなもので
あり、このスペクトロメータは、第2の排気室に配置さ
れる。しかしながら、この室の圧力は、特にエレクトロ
スプレーイオン化の効率が維持さるべきであって、スペ
クトロメータのiJ: Lい動作のために余りにも高過
き、より低圧の第3の領域にスペクトロメータを置くこ
とが好ましく、イオンを第3の領域へ伝えるためにノズ
ル−スキマーを川(・ることが好ましいようにみえる。 追加の静電レンズを第2および第:3の領域に用意して
、質量スペクトロメーター\のイオノの伝達を最適にす
ることもできる。 マグネティックセクター質量スペクトロメータを用し・
るべきとき、エレクトロスプレー源の注入毛細′1Sは
、少なくともスペクトロメータにより要求される加速電
圧と同等の電位に維持されねは71:もず、これらO」
、低運動エネルギーで第2室へ放出された後、必要なエ
ネルギーに再加速することの用能な充分な電位エネルギ
ーを有していなけれはならないからである。ゼ)加速は
、米国時5′1第4 、121.0!19号に記載され
ている如(、好ましくはオリフィスの付近の第2の室に
適当な静電ランス/ステムを配置することによって行な
うことができる。 以下、陰性の図面に示す実施例に基ついてこの発明ヶ詳
+i’lllに説明する。 第1図において、エレクi・ロスプレー源それ自身にj
l、板1に取イ」けられ、該板は、フランジ:3から突
出する管2の端部に保持されているっ板1は、エンクト
ロスプレー至の第一の導電壁であり、フィールド集中手
段として1動く円臼(台5に小オリフイス4ケ廂してい
る。 カス密のエレクトロスプレー至は、四つの/す/ダ6,
7,8.9と大寸かに内面r形成する外側にフラッジ付
きの円筒篭41+1.iz。 ]、 3 、14により構成され、これらは皆絶縁部利
10によって板1に取付けられている。 シリンダ6〜9は、PTFEの如き電気的絶縁材によっ
て作られ、導電電極11〜]4は、互いに絶縁されてい
る。あるいは電極は、絶縁ワノ/ヤと保持手段によって
一体的に結合はれてもよく、/す/タローっは不要とな
る。 エレクトロスプレー毛細管]、5Ii、ガス密継手によ
って端の電極14に嵌合される。[−(月リングが、エ
レクトロスプレー室ケガス密に維持するために神・Zの
部品間に配IKをJしる。 不活性カス流が、・ζイブ16に畳人坏t′1.、集中
手段5と有孔ダイアフラム1.71f41の4(の前部
に放出される。ダイアフラム17は、/す/ダ6と7の
間に支持されてし)る。不frri (/IEガス流は
、フィールド集中手段5の外向と4反17の孔に導ひか
れて、エンクトロスフレー室内r毛細管15からの流れ
とは反対方向パ〜流れて、大気圧と通しる管18ケ介し
て流才上、これによってエレクトロス、’、−7’ L
/ ’が内の圧力ケ大気圧かや1犬気圧より高く維持す
る。 エレクトロスプレー室?支持するフランジ3は、絶縁子
+920によって真柴室19に爪側けられており、真空
ポツプが孔21に取イー]けられる、このポンプは、約
1.0006.s の速度r有する拡散ポンプであり、
詞−リフイス4ケ流れるガスの存在で10”’l・ル以
1・vこ・・ウジング19の圧力ケ維持することのでき
るポンプならば、頻回なるボ/ゾてもよい。フランジ3
(は、)・ウジングj9から絶RさJlており、従って
・・ウジフグ]9がアース電位にあるときは、板jおよ
びフィールド集中手段5にat々の電位〒与えることが
できる。 オリフィス23業何する円ル11.形のスキマー22が
、フランジ24とフラノン19の間に位置して、第2の
真空¥26の一部ケ形成している。スキマー222保持
する板は、絶縁相25によ6フランジ24からM!21
.tされており、フランジ間の全てのジョイノドは、真
空密に形成されている。ハウジング26は、拡散ポンプ
あるいはターボモレキュラーポツプの如き高真空ポ/、
プにより孔27からボンピッグされ、IO’トル程度の
、好ましくは10−5トルの圧力がハウジング26内に
維持される。 一連の静電レンズ要素28が、オリフィス23から11
量スペクトロメータ29へ入るイオンビームrフォーカ
スづ−るように働き、この場合、これは四電極質吐フィ
ルタである。 上述の説明および第1図において、真空/−ルおよびフ
ランジの構成についての詳翁11ならびにこれらケ一体
的に11ノ1月ける手段、さらに必要な電気的)i5縁
手段は 栖111iてれている、これらの構成kl1、
真、空/ステムにおいては標準の偶成であり、1疋来周
知だからである。 エレクト1」・4グレ一毛細管アセノブリJ5は、第2
図に詳細が示きれている。ニー ドル30は、艮好な導
tJfi体であり、化′芋的に不活性でめろべきてあり
、ステンレス鋼峙であることが好ましい。チップ:う1
は鋭い円錐?11−なし、接地されていると良好な結果
がイ4jられる。 その内径rj 、0.025 mm −1月0(1mm
内であルコとが望寸しく、外径は、偵械的な1idll
+訃勿糾−11するため充分大きくあるへきである。 皮F t4g射針が、ニードル30としてtJ4える。 ニーI・ルの端部は、1ツイヤ32により通電すること
によって加熱Cさ、このワイヤー、点3;3てチノフ゛
イ月近に銀ハンダ利けきれる。モ11′lIi管の力1
]熱fl、上述した如くエレク]・ロスシレーの安定性
勿改善’J−’+ 6毛n1lJ! ’+¥f’の先Q
’j51j’ nuへの酸素あるいは他の電f−捕東刀
スの11′i卯は、エレクトロスプレー室内でのアーク
発生の可能性孕少なくし、これに1、負のイオンモード
では特に問題となる。酸素は、大径の管゛う4内にm−
ドル30ケ囲い、側枝35力・ら酸素ケ供給することに
よって補給される。加熱あるいは酸Jは本′ぽ的なもの
ではないので、これらは必要ならば省略することもでき
る。 毛細管アセンブリ15は、継手によってエレクトロスプ
レー室の端部電極14に保持され、この室の板1に対し
て高電位が維持きれる。板1は、ノ・ウジンク19から
絶縁されたフラッジ3上の管2に支持されており、従っ
て比較的低い電位?印加される静電フォーカシング要素
とI2て使用できる。電極1.1.12および13は、
前述した如く工7クトロスプレー室の内面金形成し、種
々の異なる電位が、エレクトロスプレープロセスr最適
なものとするために電極に与えられる。電極間のギャッ
プは、できるだけ小きく保持されで、室の壁が最大限に
導電性ケ有するようになし、さもなけJLばエレク1ヘ
ロスプレーケ不安定なものとする壁の絶縁+41≦分の
電気的チャージの形成ケ最小にする。 発明の要求づ−6ところに従って、適切に加熱された不
活14Lカスが、パイプ16から板]と有孔l′イアフ
ラム17の間の窒間に導ひかれ、このダイアフラムはフ
オーカ/ノグ7If極として働く。クイアフラムJ7は
、毛h4+I管からの流れに抗してガス流勿導くように
働き、エレクトロスプレージエノトが通過−rる大キな
孔γ中・し・にイ]している。ダイアフラムは、毛細管
15の乾1都と板1の中間に位1置している。工Vりト
ロスプレー室内の全−Cの「電極の表面と端部は、スパ
ークの可能性ケ失くJ−だ・めによく研磨されているべ
きである。」二連しり如くエレクトロスプレー室の壁勿
多くの区画に分割することは重要ではなく、多くの」易
合、より少ない電惟勿用いることに」:ってJL分な結
果が得られる。例えば、電極12と13は、一体的に4
111合することができ、あるいは“ノンピースにする
ことができ、ま/ζ電極11と板】7のみにすることも
できる。 IEのイオンを形成するために、・し細管J5は、板I
Vc対して高い正の電位に保たれ、他の電極は、適切
な結果葡得るために中間のra位に保たれる。負のイオ
ンは、電極の全ての極性r変えることによって形成する
ことができる。 毛at管と板との間のrに位差に応じて二つのモー ド
のエレクトロスプレーが存/1゛才ることがわかった。 これが、:3〜61(vの間にあるときは、[−低電圧
−1モー ドが蜆祭され、試料のイオン化は、試料の分
裂の殆んど生じない非常に穏かなものとなる。電位差が
、6 KV以上のときは、コロナ放電が室内に形成はれ
、イオン化はより活溌に行なわれて、試料イオンのある
程度の分裂r生じる。通常イオン源は、最小分裂で最大
感度ケイ(↑るため「低電圧」モードの上端で作動され
る。しかしながら、1−高′電圧iモードでの使用は、
例えばスペクトル判読τ助けるために幾7±かの分裂が
望ましい場合にハ]」]能である。エレクトロスプレー
は、ある配置、!:屯位の下では安定している。 最良の結果は、眼中手段5内のオリフィス・1と毛細管
が1.、5 +uのとき得られるか、最適の距離は、電
位、流速、溶液の組成および不活性ガス流((よって定
まる。この距i’il[k用変にしておくと好都合であ
る。いかなる場合においても、エレクトロスプレー室の
−、径は、毛細管と板との間の距−1Gの少なくとも2
培以り必要であるが、′至が太き過きると、必四外不活
性カスの量が多くなり過きる、 フォーカッ/グミ極に−りえられる電圧は、イオン発生
が最適となろように調部σれ、′l定な工/クトIJス
プレーケ僅保丁句ようにされる。iEイオン発生のため
の柔性Qよ、vl・I 、 V tri= +6 KV
、Vlz、Vx:+ 、−= +1.51<V 、\
h7.Vn −+1.1+1(v、\’l I V!i
−H00\lテロっテ、V (7J 次に刊されてい
る滅字に1、第1図の電111八をi)ζし、電圧は、
アースri位にある/’%ウジ/グ1(1に対“1−る
亀j[である。 安定ジグこ工〔/りドロスノン−が行なわれる条件は、
前述した如く毛細管r加熱するためにこれに通電するこ
とにJ:って拡張孕れる。 第31y、I 1’ニー1:、二〜トル30のチノゾ3
1から出るエレクトロスプレージエノトr示す。このジ
ェットは、点;う8に対して距離;う6葡隔てる小さな
内鍔、の液体37ケ有する。真のエレクトロスプン〜ジ
ェット39は、図示の如く点38からスタートする。毛
a管の加熱が距離36’((短かくし、毛細管の内径や
流速等の広い範囲にわたって安定なジェットr形成する
と考えられる 非常に小径の毛刹1管が使用σれると大
きなイオン流が生じ、プロヒスの全体の効率(I−改善
する。しかしながら、試料の成る程度の熱的な劣化が、
毛卸1管の加熱によって生じる。 エレクトロスプンーを成功させようとするときは、溶液
の流速と組成にある制限が生じる。10分1〜100マ
イクロリツトルの流速が1更用できるか、最良の結果は
、最も遅い速度で得られる。清i′jllは、期待する
試料について電子あるいは陽J”At x+ll力τ4
j″f′るべきであり、極性エイ]し、好ましくに、試
料の他にイオンケ含む溶質7沈むべきである。これらの
要求は、液体クロマトグラ7−賀I11スペクト1゛1
メークインターフェースとして用いられたとき、エレク
トロスプレー源が、 LC−へ1Sインターフエースの
大部分の形に比し−Cバッファの如き追加の俗)リイ塩
全溶剤が含むとき、水あるいはメタノールの如き極性の
尚い浴11すとうまく1動くことt、蘇味している。 エレクトロスプレー源に導入σれた不活性ガスは、室光
、ヘリウl−あろいはアルボ/等の純粋なンノスである
ことかが寸しい・−二11タ化炭素の如きm縮uJ’
Mしなガスは、i’r’+1述した如く良い結果7与え
ない。イオンのテノルベー/ヨンの程度は、カスの流速
とその温度r調節することによって変化できる。通常、
加熱して効果的なデノ、lレベー/ヨ7 匁?!)るこ
とが必要であり、例えば60℃に加熱される。特定のデ
ノルベー/ヨンのために必要な流速は、もちろん液体の
流れに依存するが、例えば、2001ccs−’の流れ
が、完全なテノルベ−7ヨノのために60°Cの温度に
おいて毎分10マイクロリツトルの液体の流速に対して
使用される。しかしながら、、50〜50 (l at
、ec、s’の流速と25℃〜100 ”Cの温度が防
用可能である エレクトロスプレープロセスで生じたイオン力、フィー
ルド集中手段5のオリフィス4からハウジ/グJ9内の
減圧領域内・\、1多り、その場合圧7Jは、孔21に
接続された機械的な真空ボ/グによって10−2〜]
0 ” トルに維持きれる。この領j、ijての圧力は
、・ある程度の分子向突が生じ、デノルベー/ヨン効率
娶改善するように余り1:げられ過き゛てはならない。 板】に加えられる電位は、イオンの最適の伝達が得られ
るように調節される。必四あれば、静電L/ 7ズ安素
tオリノイス4背後に追加して、イオンビームオさらに
フォーカフノブするようにしてもよい。あるいeユ、1
)iJ iホした如くイオン?他の運動工不ル\・−で
加速「ゐための手段?この領域に設けてもよい。 フォーカスされたイオンビームけ、スキマー23のオリ
フィスr通過して、質・Tiスペクトロメータ2()r
含む高真空領域へ入る。イオン企加速する手段が設けら
れないときは、これは、四極子アナライザの如き非常に
1!(エネルギーでイオンr受けることのできるり?(
iiミニ−フィルタな・にILばならぬ。マスキーr支
持する板22上の電位は、イオンビームのフォーカスケ
補助するためにHf変にてれ、追加の呼ベレンズ28が
設けられて、スペクト「Jメータへのイオンの伝達効率
r最大にしている。 特に、四極イアナライザに対しては、所定の条゛件に対
して板22とレンズ28の第1゛決素は、約28VにA
+1[持きれる。このcIL位は、イオンがスペクトロ
メーりに入るエイ、ルキーf決定する。第2のスキマー
が、F’< ;−1;スベクトロノータの領賊での尚真
空の維持ケiiJ能ならしめるように設けられ、イオン
の効率的な転移ケ維持するが、この種の装置Q:j、周
知である9
なわれて、溶質の性質ケ持つイオンビームが形成きれ、
普通の質量分析器にフォーカスされる。一般に、低い揮
発性を有しく真空装置内の圧力が高く一ヒりすぎないよ
うにするために)、強い極性と充分に高い電気伝導度?
有する溶剤7使用づ“る必要があるうヨウ化ナトリウム
ケ溶かしたグリセロールが、しばしば用いられる。これ
らの要求は、エレタトロハイドロタイナミソクイオノ化
においては、電場は実際には溶質分子wイオン化せず、
溶液中・に既に存在するイオンが気相中に直接放出−さ
れるように液体表面に存在する力を畔にゆがめるという
事実によると考えられられる。これらのイオンはそれか
ら、質HH8分析器にフォーカスされる。その結果、イ
オノは、電場と出会うAfJに溶液中に存在する必要が
あり、ノロセスは、強く極性溶媒中に溶解した極性ケイ
1する試料あるいは液体の金属試料によりうまく働かね
ばならない。他の特性としては、浴液の流速は、非常に
低いレベルに維持されるので、液滴が、毛m管から放出
されることはない。試料イオンは、毛細管の千ノブの回
りから放出でれ、毛細管の形状および抽出器電極に対す
るその位置は、イオン化効率に充分な効果r有する。 グリセロールとヨウ化すトリウムから得られる有機試料
のエレクトロダイナミックイオン化質量スペクトルは、
多数の(O〜・1()の)グリセロール分子、ナトリウ
ムイオ/あるいは負のイオンの場合はヨウ素イオンの群
れ表共にある酵質の分子にイオンによるピークからなる
。分子イオンの分−7はなく、敬知れ)/)グリセロー
ル分子?含む複雑な群の形成のために、スペクトルはし
ばしば解釈が困廁fとなる。さらに、b」能でにあるが
、グリセロールと・rオノ化ナトリウム以外のd剤とエ
レク1−ロハイトロダイナミノクイオン化源との使用は
、溶液り」の試料のイオン化の程度が通常は低いので常
に充分とはいえず、より揮発性の溶剤に5、溶剤の蒸発
による真空装置内の過剰の圧力という問題ケ生じる。こ
の問題は、ノズルスキマー装置dと以下に述べるポンプ
ケ用いることによって小σなものとすることができるが
、イオン化プロセスは低効率のまま残り、有機分子に対
しては、グリセロール溶質について真に満足のできる結
果がイ()られるのみである。結果的に、液体クロマト
グラフィ、質皺分4斤器へのエンクトロハイドロダイナ
ミノクイオノ化の使用は、制限されたものとなる。 エレクトロハイトロダイナミック クトロメトリとは異なって、エレクトロスプンー質辰ス
ペクトロメトリは、グリセロールおよびイオン化ヨウ素
溶剤?必要としない。 これは、エム−ドール等(M.I)ole, rJou
rnalof Chemical PI+ysicsJ
1 9 6 8年第49巻第2240頁に記載きれて
いる)の仕事に基いている。イオン化されるべき試料ケ
含む溶液が、スペクトロ、メータの真空装置に接続する
板の小芒なオリフィスに向けてほぼ大気圧の気体倉吉む
領域に−し細管からスプレー孕れる。高い電位が、スプ
レー毛IFIII管とカス孕収容する部屋の壁(小オリ
フイスイ」の板荀含む)の間に加えられる。力/トロウ
ィノノ(Kan t ro+vi I y. )とグL
/ − 、 ( Clay )によって「Review
orScientific Jnstr開〕en1.
s J 1. 9 5 1年第22外第328頁に述へ
られている如きノズルスキマー装置である分離装置が、
大気圧の領域と真空装置の間に配置きれて、真空室へ流
入するガスのMヶ減1つし、よくコリメ−1・Nれグζ
分子ビーム孕形成する。 エレクトロスプレー源の動作原理は、以Fの如くである
。イオン化さすLるべき°試料は、溶剤、好ましくは1
傷性溶媒に溶J1jイされ、イ4すられた(容液は、毛
]+1管内忙高圧力スと′市場内へとゆっくりと4多[
lJJIきれる。を夜f本のジ」−ソトが放射てれると
、強いla場にチャージされ、溶剤に、蒸発ケはじめ、
ジェットは弔いなチャージでれだ液滴に分解される。こ
れらの液滴は、レーリーリミットとして知られる点に達
する丑で蒸発し続け、チャージと容積の比の増加と、少
なくとも一滴がチャージヶ有するような小きな滴に分解
するので、滴は不安定なものと最初は考えられていた。 このプロセスは、全ての溶剤が蒸発し、気相中に中性の
溶剤分子と溶質のイオンのみ孕残し、通常はいくつかの
溶剤分子と群になすまで続くと考えられた。しかしなが
ら、溶媒オ[]されたイオンが、エンクトロハ・1ドロ
タイナミツクイオン化と同様のプロセスによってチャー
ジされたイオンから失われるようにすることも可能であ
る。原理がどのようなものであれ、エレクトロスプレー
は、非常に大きな分子歌(例えば5(10,000 )
の溶質からイオン忙生じ、イオ/に与えられるエネルギ
ーは低いので、イオンの分裂が生じたとしても非常に少
ないものでぬることは1・−ルの最f刀の(IJF 死
から明らかである。ijf=つて化1ヒ学の分野てしは
しば生ずる熱的に不安定な分子−のイオン化によく適合
する。 エレクトロスプレーイオン化は、主として以下の点でエ
レクトロハイトロタイナミソクイオン化と異なる。すな
わぢ前者では、溶液が、大気圧の気体中にスプレーされ
るのにylして、後者では、液体は、制気芒れた領域に
接続する手刷] ’t′i’からゆっくりと〆」−人き
れ5溶剤の大部分は毛,i.llI管勿去る]iiJ
(Jζ蒸発し、イオン化が毛+WI] ’aの先端で大
部分行なわれるということにある。エレクトロスプレー
クfプのイオン源は、質請ースペクトrノメータとに1
1合わされ、液1本タロー7トグラフイーff( 、k
i−スペクトロメトリのこのような組合せの使用幻、周
知である。代表的な19りが、米国荷tt′I第4,2
0つ+ 0 !1 6号明細書に記載されている。 エレクトロスプレーイオン化にi#−1するプロセスは
、ジェ−・ブイ・イリハ−)(J.V。 JribarnC)とビー0ニー 1\ムプスノ(B。 A、Thompson)により開発ぜれ、米国特許第4
、300 、 (+/14号明細署に記載されている
。このプロセスにおいて、イオン化すべき試#Nr:含
む溶液は、大気圧の気体中に毛利I管からスプレーされ
、生じた液体のジェットu、この液体ジェットに直角に
吹きつける圧縮空気のジェットによって霧状にきれる。 このようにして形成された液体の滴は、電気的にチャー
ジされ、このチャージは、さらに空気の霧状化ジェット
に接近して置かれた高電圧電極からの誘導によって増強
される。このプロセスは、広1」の管の(]部で行なわ
れ、その中ヘチャージされた液滴は吹き飛ば坏れる。牧
滴孕含むガス流は、@ kiiスペクトロメータアナラ
イザに接riv’tする小孔ン有する板の衣面〒横切り
、蒸発した液l藺として形成されたイオンは、ガス流に
直角に加えられた電場によってこの孔の中に入るように
強いられる。不活性ガス(例えばニー1便化炭素)のカ
ーテ/が、孔r有する板とこの板の作か後方の第二の板
との間に形成される。これに、残りのイオン#中のガス
よりも高圧であって、その結果第一の板のオリフィスか
らイオン源中へと脱出する・このカーアノは、實袖スペ
クトロメータンステムtm剤蒸気、水蒸気および他の汚
染の過剰の流れから分離−1勺ように動き、真空¥に入
るガスの大部分がクライオポンプ可能なカーテンガスで
あるようにして質量スペクトロメータの真空室内でクラ
イオポンプが実行されることケ可能にする。しかしなが
ら−に連のプロセスは、液滴が空気のジェットにより形
成されるため真のエレクトロスコピー源ではなく、真の
エレクトロスコピー源においては、11滴は液体ンエソ
ト上で電場のイ動きて形成きれ、なんら追加の霧状化は
必要てI:j、ない。 上述した如き従来技術のエレクl 1.+スプレーイオ
ン化システムでの主な不都合は、エレクトロ・・イドロ
ダイナミノクイオン化と同様、生成逼れたイ]ンが、柚
々の浴剤分子と共に群足なすことにある。trv化に、
蒸発の最後の段1騎で、液滴が、不活性カス分子との僑
英て停止さぜられ、カス分子の熱的運動による他の睡j
突も試別イオンのまわりに群勿な−r他の残りの溶、1
1j分子に除去rるイ:vノ(力士にはエイ、ルギーに
満ちていないこと刀・らf’nl xilfの群化が生
じると考えられるう米国特許第4 、2041 、 f
)96号においては、ノjス圧が依然として商いオリフ
イスイづ近の真空システムへイオン全促進した後、(容
媒第1」シたイオン全促進してTツルー\−/ヨ7 (
desolvalion) l、ている。ガス分子の衝
突による大きなエネルギーに1、イオンから溶剤分子ケ
取除くのに充分である。イオンは、圧力がより低く7唇
剤分子とイオン間に再結合の可能性が非常に低いオリ7
1スからの領域で再び減4をれる。非常に類似したプロ
セスが、米11竹古午第4 、 ] 2] 、099−
号I力泊1111にd己11戊されており、さらにここ
には、イオノに対して充分なエネルギーの広Zにり勿与
えない効率的なフォーカフフッ作用の問題および質量ス
ペクトロメータの性能の劣化の問題が述べられている。 この明細出は、フリーなジェットの広かり中のオリフィ
スに重接した領域に強(・フォー力シンタフィールドを
用意して問題のj!l!f決を示唆して、t69、その
場合、圧力は、イオンに与えられるエネルギーの量を制
限するためにガス分子とイオン間の衝突に対して充分で
あるように高くさオし、これによってフォー力ンンクフ
ロセス中イメノに与えられるエネルギーの広がりは制限
さ)する。群化の効果を除去するためにノスルに追加の
レンズ要素が設けられる5 しかしながら、フォーカ/
/りと群化分解作用を完全に分離すること&j: f
iiJ能であって、両刀の機能を同時にdP4足するこ
とは回灯である。 磁気的なセクタースベク10メータを使月1するときは
、スペクトロスフレー源の注入毛細篇の電位は、スペク
トロスフレの必νと−1る加速電圧に少なくとも卸持さ
れ、イオンは非常に低い運動エネノシキ−てIL(9圧
領域内l、オリフイスから入るのでフォーカシングの問
題は悪化する。こtlらは、スペクトロメ〜りの必要と
するエネルギーまで再加速されねばならない。伝達効率
の大きな損失なしにかつイオンの運動エネルギーの広か
りなしにこれを達成するように静電レンズを構成するこ
とは困知であり、加速段階の設側かテンルベーショ/の
要求によって抑制されるとき、こねはより困難となる。 従ってフォーカシングの段階をテンルベーションの段階
から完全に分離することは、両方のプロセスが独立に適
切に実施でき、イオンをデンルベーショノさせるために
加速する必要が無くなるという利点が牛じる。従ってイ
オンかほぼ大気圧に維持されてイオン源の領域を去る前
にイオンをテソルベーションする手段を提供し、効果的
にテンルベーショ/の程度を制@jする手段を提供する
ことがこの発明の目的である。 この発明によれは、エレクトロスフーレーイオン化によ
って溶液中に溶解された試料の特性を示すイオンの質量
スペクトル分析方法が提供され、該方法は、毛細管の端
部かも離れかつ対向して配置した導電壁に関して毛細管
を高電位に維持しつつ該毛細管内に前記溶液を流して、
人気化ある(・はそれ以」−の圧力に維持された第1の
領域に流入させ、エレクトロスプレーの方向にほぼ反し
て窒素、アルコ/友)る(・はヘリウムの如きイ\活性
ガスを前記領域内に流し、少なくとも前記エレクトロス
フレ−の一部あるいはiff記イオン全aIJ記導電壁
のオリフィスから減圧された第2の領域へ流ずようにず
ろ。 前記オリフィスから第2の領域へ流れる蒸気およびイオ
ンは、発生されたイオンビームの質量スペクトル分析に
先立って一つあるし・はそれ以上の減圧、フォーカシン
グあるいはイオン加速操作ヲ受けることが9fましい。 また不活性ガス&」5、エレクトロスプレーで形成され
たイオンのテノルベーショ7の効率ヲ改良するために加
熱されるこ′とか好ま1い。 さE)Kこの発明によれは、エレクトロスプレーイオン
化によってM液中の試料のq1性を有する質量スペクト
ル分析イオンを形成する装置が設けられ、該装置は、前
記溶液を第1の室内に流入させる毛細管と、毛細管の端
部かも離れかつこれに対向して配置した導電壁に関して
高電圧に前記毛細管を維]’4+シ前記溶液のエレクト
ロスプレーを形成する手段と、前記毛細管からの前記溶
液の流わにほぼ反した方向に前記第1の室内に不活性カ
スを導入づる手段と1人気圧あるいはそれ以−にの圧力
に前記第1の室を維持する通気手段と、前記毛細管の軸
と整合し減圧を維持する手段を備える第2の室に接続す
る端壁中のオリフィスとからなり、少なくとも前記エレ
クトロスプレーで生じたイオノがオリフィスを通過する
ように装置が構り又される。 この装置〜は、質量分析のために第2の室へ前記オリフ
ィスから流入するイオンビーム全用意する一つあるいは
それ以」二の手段をさらに有し、この手段は、減圧手段
、フォーカシング手段およびイオン加速手段から選択さ
れる。また不活性ガスを前記第1の室内に入る前に加熱
する手段を設けることが好ましい。 またこの発明によれは、イオノビーム発生手段を含む質
量スペクトロメータが設けらシしる。 このようにして、この発明にお(・ては、エレクトロス
プレーフロセス中に形成されたイオンのテンルベーショ
ンが、第1の室内で維持されるカスυILによってこの
室の中て行なわ;h ロ。エレクトロスプレー(M”)
Sx中に形成された溶媒和されたイオンは、溶剤分子量
Sとテノルベーショノされたイオン(へ44→5llk
用いた動的平衡、 (lVi+)Sx : (h□1l
−)Sn +(x −n)S中に存在する。ただしx
) nとする。そしてこの平衡式は、溶剤分子量Sを取
除くことによって右に移動する。これ(・土、1fl仁
れるイ・ン古性ガスによって行なわil、カスか本質的
にスタチックであって太Ml) lA−溶剤の蒸気から
なる従来のエレク[・ロスプレーシステムのものとは異
なる(例えば、米国特許第4,209,696号に記載
の技術)。蒸気相中の溶剤分子の存在は、明らかにより
溶媒和された神である(tV+’−、)Sxの生成を助
けるように平衡式を移動する。 使用される不活性ガスは、溶剤あるいは期待される試料
とは化学的に反応しないガスであり、例えば、ヘリウム
、ネオ/、アルコ゛ンあるいは窒素なとの希ガスが用い
られる。またこのガスは、室内で膨張するように圧縮し
てはならない。窒素が比較的安価なので用(・られるが
、必要あれば他のガスでもよい。ガスは、ガス中の不純
物からエレクトロスプレー中にイオンを形成しないよう
に、またエレクトロスプレー室中に水やその他の圧縮可
能な不純物がイー4着しないように純粋々ものが使われ
ることが好ましし・。イオンのテンルベーンヨンの程度
は、室内の不活性ガス流を調節することによって変化さ
せられる。殆んど完全なデソルベーションか、およそ2
0Uat、cc4− ’の流れで得らオLるが、必要な
流速は、浴液の性質と流速おJ:ひエレクトロスプレー
室の寸法によって定まる。代表的な流速は、窒素におい
て50〜501) al、cc、s−’である。 この発明において効率的なプノルベー/ヨノを形成する
のに必要な不活性カスの流れは、前述した米国特許第4
,300.(1/14号において述べられたカーテンガ
スの最大流速よりもはるかに速(・。この従来技術にお
いては、高速ガスが用(・ら′j+るときは、大量かつ
群塊化した分子がイオン化領域へ吹きもどって米るので
カーテンガスは僅かな過剰しか6′−Iさh−ないので
ある。さらにクライオボ7ブ1」」能なカスは(従来技
術におい−C推奨された4n<)、この発明に用(・ら
れると、群化した分子を試料イオンと共に強く形成する
傾向があって良好な結果が得られない。その除去か、こ
の発明のM要な目的である。 ガスは、毛細もかもの流れとは反苅の方向にエレクトロ
スフレ−室内にm人されて、イオ/の最も効率の良いデ
ンルベーションを保証する。これは、流れが望みの方向
に向くツクイブあるいは壁を貫通する一連の・くイブを
用(・て射出オリフィスを有するエレクトロスプレー室
の壁の付近にカスを導入することによって行なうことが
できる。あるいはエレクトロスプレージエノトの通過を
可能にする中心開孔と複数の小孔を有する多孔の導電ダ
イアフラムが、毛細管の出口と室の壁との間に配置され
、その位置は、この出口と壁の適宜中間であり、カスは
、このダイヤフラムと壁との間に導入さ〕しるようにす
る。ガスは、ダイアフラムの孔から室の他の部分ケ通っ
て必要な方向に流れる。室の排出パイプは、毛細管が通
過する室の端部壁内に位置することが好ましく、注入パ
イプよりも大径であるべきである。一般に損出バイブは
、大気と通気しているべきであるので、エレクトロスプ
レー室は、人気圧とほぼ同じか僅か大きな/L1−11
1F−代7いが 多くの場合、テノルベーショノプロセスの効率は、改良
さり、、不活性カスが、エレクトロスプレー室l\碑人
される前に加熱されて(゛るのであれば、lf−量減の
許容最大流速は増加している。加熱さiまたガスの使用
により生じたエレクトロスプレー中の蒸発液滴に対する
追加の加熱は、後の蒸発時の温度低−十ヲ阻止し、溶剤
の効率を改善し、使用できる最大流速を増加させる。カ
スの導入に先立ってカスを加熱するためには種々の手段
を用いることができる。ガスの温度は、25〜l (l
U ”Cであることが好ましく、良好な結果が、通’
if、’ f〕0 ’Cで得られる。しかしながら温度
は、所定の溶液に対しておよび溶液の流速に対して必決
な程度のデノルベー/ヨンが得られるように不活性ガス
の流速に清ってル・% 鈴されろへきである。 ’FJ ?ffl ノエレクトロスブレーは、住人毛細
刊と室の対向する壁との間の電位差を糺持することによ
って市J単に行なわれるが、フロー1ニスは、追加の電
極がチャージされだ液滴のスプレーをフォーカスするた
めにエレクトロスプレー室に配置さfしたときはさらに
制御が容易となる。これらの電極は、毛細管あるも・は
第2の導電壁および第1の導電壁の間に数個配置され、
また毛細管の軸の周囲に配置され、きらにエレクトロス
プレー室の壁を形成する。 これらの電極に加えられる電位は、エレクトロスプレー
源によるイオンの発生を最大にするように調節さり、ろ
ことか好ましく、毛細管と壁の電位の間にあることにな
ろう。 エレクトロスプレー源ハ、テソルベーノヨノされた試和
から正あるいは負のイオンのいずれかを発生させるため
に用いらiする。毛細%・とフオーカノノグ電極が端部
壁に関して正であるときは、正のイオンが形成され、負
であるときは、負のイオンが形成される。 安定したエレクトロスプレーが、ある条件下にある液体
の流速と電位の特定の溶液に対して得らハる。注入毛細
管の加熱によって、さもないと安定なエレクトロスプレ
ーを得ることのできない状態にあるスフレ−を安定化す
る。注入毛細管の加熱は従って、エレクトロスプレー室
内での広い範囲にわたる流速と電位の変化をfi’l容
1〜る。これによってプロセスの効率の最適化か図られ
、時には、イ・用能であった流速での特定の溶液のエレ
クトロスフレ−イオン化ヲi]能とする。毛細管の加熱
はまた、小径の毛細管が使用されるとき諒によって発生
される全イオン流全増大させる。 注入毛細管のJRI出[]の領域への1投素の如き電子
捕集体の導入は、特に負のイオンを発生さぜろべきとき
、ある条件で生じるエレク]・ロスプレー室内てのアー
ク発生を抑えろ。こilらは、以下にjノドへる。 エレクトロスプレー室のζ11.1部壁のオリフィスは
、この壁の一部である中空円ζIE合の中心の小孔とし
て形成さt7−1注入毛細管と対面して(・ることが望
1ニジい。円t11台は、フィールド集中手段として働
き、その使用は、平らなオリアイスで得られるものに比
して諒により発生さ冶、る全イオン流が多い。オリフィ
スそれ自身は、第2の室内で充分な低圧を維持する必要
からできろたけ太き(あるへきで、その直径は従って、
第2の室を排気1−る真空ポンプの速1隻に応じて足ま
る。髄に、この室の圧力は、10−3トルを越えてはな
らない。 一般に、エレクl−ロスフレーシステムニJうえられる
電位は、正の高電圧(正のイオン生IjXのためには)
であり、イオンは、米国特許第4,209.69fi号
明細書に記載の如< 25 eVのような低運動エネル
ギーである。イオ/の運動エネルギーは、四極子質量ス
ペクトロメータへ直接導入するのに適するようなもので
あり、このスペクトロメータは、第2の排気室に配置さ
れる。しかしながら、この室の圧力は、特にエレクトロ
スプレーイオン化の効率が維持さるべきであって、スペ
クトロメータのiJ: Lい動作のために余りにも高過
き、より低圧の第3の領域にスペクトロメータを置くこ
とが好ましく、イオンを第3の領域へ伝えるためにノズ
ル−スキマーを川(・ることが好ましいようにみえる。 追加の静電レンズを第2および第:3の領域に用意して
、質量スペクトロメーター\のイオノの伝達を最適にす
ることもできる。 マグネティックセクター質量スペクトロメータを用し・
るべきとき、エレクトロスプレー源の注入毛細′1Sは
、少なくともスペクトロメータにより要求される加速電
圧と同等の電位に維持されねは71:もず、これらO」
、低運動エネルギーで第2室へ放出された後、必要なエ
ネルギーに再加速することの用能な充分な電位エネルギ
ーを有していなけれはならないからである。ゼ)加速は
、米国時5′1第4 、121.0!19号に記載され
ている如(、好ましくはオリフィスの付近の第2の室に
適当な静電ランス/ステムを配置することによって行な
うことができる。 以下、陰性の図面に示す実施例に基ついてこの発明ヶ詳
+i’lllに説明する。 第1図において、エレクi・ロスプレー源それ自身にj
l、板1に取イ」けられ、該板は、フランジ:3から突
出する管2の端部に保持されているっ板1は、エンクト
ロスプレー至の第一の導電壁であり、フィールド集中手
段として1動く円臼(台5に小オリフイス4ケ廂してい
る。 カス密のエレクトロスプレー至は、四つの/す/ダ6,
7,8.9と大寸かに内面r形成する外側にフラッジ付
きの円筒篭41+1.iz。 ]、 3 、14により構成され、これらは皆絶縁部利
10によって板1に取付けられている。 シリンダ6〜9は、PTFEの如き電気的絶縁材によっ
て作られ、導電電極11〜]4は、互いに絶縁されてい
る。あるいは電極は、絶縁ワノ/ヤと保持手段によって
一体的に結合はれてもよく、/す/タローっは不要とな
る。 エレクトロスプレー毛細管]、5Ii、ガス密継手によ
って端の電極14に嵌合される。[−(月リングが、エ
レクトロスプレー室ケガス密に維持するために神・Zの
部品間に配IKをJしる。 不活性カス流が、・ζイブ16に畳人坏t′1.、集中
手段5と有孔ダイアフラム1.71f41の4(の前部
に放出される。ダイアフラム17は、/す/ダ6と7の
間に支持されてし)る。不frri (/IEガス流は
、フィールド集中手段5の外向と4反17の孔に導ひか
れて、エンクトロスフレー室内r毛細管15からの流れ
とは反対方向パ〜流れて、大気圧と通しる管18ケ介し
て流才上、これによってエレクトロス、’、−7’ L
/ ’が内の圧力ケ大気圧かや1犬気圧より高く維持す
る。 エレクトロスプレー室?支持するフランジ3は、絶縁子
+920によって真柴室19に爪側けられており、真空
ポツプが孔21に取イー]けられる、このポンプは、約
1.0006.s の速度r有する拡散ポンプであり、
詞−リフイス4ケ流れるガスの存在で10”’l・ル以
1・vこ・・ウジング19の圧力ケ維持することのでき
るポンプならば、頻回なるボ/ゾてもよい。フランジ3
(は、)・ウジングj9から絶RさJlており、従って
・・ウジフグ]9がアース電位にあるときは、板jおよ
びフィールド集中手段5にat々の電位〒与えることが
できる。 オリフィス23業何する円ル11.形のスキマー22が
、フランジ24とフラノン19の間に位置して、第2の
真空¥26の一部ケ形成している。スキマー222保持
する板は、絶縁相25によ6フランジ24からM!21
.tされており、フランジ間の全てのジョイノドは、真
空密に形成されている。ハウジング26は、拡散ポンプ
あるいはターボモレキュラーポツプの如き高真空ポ/、
プにより孔27からボンピッグされ、IO’トル程度の
、好ましくは10−5トルの圧力がハウジング26内に
維持される。 一連の静電レンズ要素28が、オリフィス23から11
量スペクトロメータ29へ入るイオンビームrフォーカ
スづ−るように働き、この場合、これは四電極質吐フィ
ルタである。 上述の説明および第1図において、真空/−ルおよびフ
ランジの構成についての詳翁11ならびにこれらケ一体
的に11ノ1月ける手段、さらに必要な電気的)i5縁
手段は 栖111iてれている、これらの構成kl1、
真、空/ステムにおいては標準の偶成であり、1疋来周
知だからである。 エレクト1」・4グレ一毛細管アセノブリJ5は、第2
図に詳細が示きれている。ニー ドル30は、艮好な導
tJfi体であり、化′芋的に不活性でめろべきてあり
、ステンレス鋼峙であることが好ましい。チップ:う1
は鋭い円錐?11−なし、接地されていると良好な結果
がイ4jられる。 その内径rj 、0.025 mm −1月0(1mm
内であルコとが望寸しく、外径は、偵械的な1idll
+訃勿糾−11するため充分大きくあるへきである。 皮F t4g射針が、ニードル30としてtJ4える。 ニーI・ルの端部は、1ツイヤ32により通電すること
によって加熱Cさ、このワイヤー、点3;3てチノフ゛
イ月近に銀ハンダ利けきれる。モ11′lIi管の力1
]熱fl、上述した如くエレク]・ロスシレーの安定性
勿改善’J−’+ 6毛n1lJ! ’+¥f’の先Q
’j51j’ nuへの酸素あるいは他の電f−捕東刀
スの11′i卯は、エレクトロスプレー室内でのアーク
発生の可能性孕少なくし、これに1、負のイオンモード
では特に問題となる。酸素は、大径の管゛う4内にm−
ドル30ケ囲い、側枝35力・ら酸素ケ供給することに
よって補給される。加熱あるいは酸Jは本′ぽ的なもの
ではないので、これらは必要ならば省略することもでき
る。 毛細管アセンブリ15は、継手によってエレクトロスプ
レー室の端部電極14に保持され、この室の板1に対し
て高電位が維持きれる。板1は、ノ・ウジンク19から
絶縁されたフラッジ3上の管2に支持されており、従っ
て比較的低い電位?印加される静電フォーカシング要素
とI2て使用できる。電極1.1.12および13は、
前述した如く工7クトロスプレー室の内面金形成し、種
々の異なる電位が、エレクトロスプレープロセスr最適
なものとするために電極に与えられる。電極間のギャッ
プは、できるだけ小きく保持されで、室の壁が最大限に
導電性ケ有するようになし、さもなけJLばエレク1ヘ
ロスプレーケ不安定なものとする壁の絶縁+41≦分の
電気的チャージの形成ケ最小にする。 発明の要求づ−6ところに従って、適切に加熱された不
活14Lカスが、パイプ16から板]と有孔l′イアフ
ラム17の間の窒間に導ひかれ、このダイアフラムはフ
オーカ/ノグ7If極として働く。クイアフラムJ7は
、毛h4+I管からの流れに抗してガス流勿導くように
働き、エレクトロスプレージエノトが通過−rる大キな
孔γ中・し・にイ]している。ダイアフラムは、毛細管
15の乾1都と板1の中間に位1置している。工Vりト
ロスプレー室内の全−Cの「電極の表面と端部は、スパ
ークの可能性ケ失くJ−だ・めによく研磨されているべ
きである。」二連しり如くエレクトロスプレー室の壁勿
多くの区画に分割することは重要ではなく、多くの」易
合、より少ない電惟勿用いることに」:ってJL分な結
果が得られる。例えば、電極12と13は、一体的に4
111合することができ、あるいは“ノンピースにする
ことができ、ま/ζ電極11と板】7のみにすることも
できる。 IEのイオンを形成するために、・し細管J5は、板I
Vc対して高い正の電位に保たれ、他の電極は、適切
な結果葡得るために中間のra位に保たれる。負のイオ
ンは、電極の全ての極性r変えることによって形成する
ことができる。 毛at管と板との間のrに位差に応じて二つのモー ド
のエレクトロスプレーが存/1゛才ることがわかった。 これが、:3〜61(vの間にあるときは、[−低電圧
−1モー ドが蜆祭され、試料のイオン化は、試料の分
裂の殆んど生じない非常に穏かなものとなる。電位差が
、6 KV以上のときは、コロナ放電が室内に形成はれ
、イオン化はより活溌に行なわれて、試料イオンのある
程度の分裂r生じる。通常イオン源は、最小分裂で最大
感度ケイ(↑るため「低電圧」モードの上端で作動され
る。しかしながら、1−高′電圧iモードでの使用は、
例えばスペクトル判読τ助けるために幾7±かの分裂が
望ましい場合にハ]」]能である。エレクトロスプレー
は、ある配置、!:屯位の下では安定している。 最良の結果は、眼中手段5内のオリフィス・1と毛細管
が1.、5 +uのとき得られるか、最適の距離は、電
位、流速、溶液の組成および不活性ガス流((よって定
まる。この距i’il[k用変にしておくと好都合であ
る。いかなる場合においても、エレクトロスプレー室の
−、径は、毛細管と板との間の距−1Gの少なくとも2
培以り必要であるが、′至が太き過きると、必四外不活
性カスの量が多くなり過きる、 フォーカッ/グミ極に−りえられる電圧は、イオン発生
が最適となろように調部σれ、′l定な工/クトIJス
プレーケ僅保丁句ようにされる。iEイオン発生のため
の柔性Qよ、vl・I 、 V tri= +6 KV
、Vlz、Vx:+ 、−= +1.51<V 、\
h7.Vn −+1.1+1(v、\’l I V!i
−H00\lテロっテ、V (7J 次に刊されてい
る滅字に1、第1図の電111八をi)ζし、電圧は、
アースri位にある/’%ウジ/グ1(1に対“1−る
亀j[である。 安定ジグこ工〔/りドロスノン−が行なわれる条件は、
前述した如く毛細管r加熱するためにこれに通電するこ
とにJ:って拡張孕れる。 第31y、I 1’ニー1:、二〜トル30のチノゾ3
1から出るエレクトロスプレージエノトr示す。このジ
ェットは、点;う8に対して距離;う6葡隔てる小さな
内鍔、の液体37ケ有する。真のエレクトロスプン〜ジ
ェット39は、図示の如く点38からスタートする。毛
a管の加熱が距離36’((短かくし、毛細管の内径や
流速等の広い範囲にわたって安定なジェットr形成する
と考えられる 非常に小径の毛刹1管が使用σれると大
きなイオン流が生じ、プロヒスの全体の効率(I−改善
する。しかしながら、試料の成る程度の熱的な劣化が、
毛卸1管の加熱によって生じる。 エレクトロスプンーを成功させようとするときは、溶液
の流速と組成にある制限が生じる。10分1〜100マ
イクロリツトルの流速が1更用できるか、最良の結果は
、最も遅い速度で得られる。清i′jllは、期待する
試料について電子あるいは陽J”At x+ll力τ4
j″f′るべきであり、極性エイ]し、好ましくに、試
料の他にイオンケ含む溶質7沈むべきである。これらの
要求は、液体クロマトグラ7−賀I11スペクト1゛1
メークインターフェースとして用いられたとき、エレク
トロスプレー源が、 LC−へ1Sインターフエースの
大部分の形に比し−Cバッファの如き追加の俗)リイ塩
全溶剤が含むとき、水あるいはメタノールの如き極性の
尚い浴11すとうまく1動くことt、蘇味している。 エレクトロスプレー源に導入σれた不活性ガスは、室光
、ヘリウl−あろいはアルボ/等の純粋なンノスである
ことかが寸しい・−二11タ化炭素の如きm縮uJ’
Mしなガスは、i’r’+1述した如く良い結果7与え
ない。イオンのテノルベー/ヨンの程度は、カスの流速
とその温度r調節することによって変化できる。通常、
加熱して効果的なデノ、lレベー/ヨ7 匁?!)るこ
とが必要であり、例えば60℃に加熱される。特定のデ
ノルベー/ヨンのために必要な流速は、もちろん液体の
流れに依存するが、例えば、2001ccs−’の流れ
が、完全なテノルベ−7ヨノのために60°Cの温度に
おいて毎分10マイクロリツトルの液体の流速に対して
使用される。しかしながら、、50〜50 (l at
、ec、s’の流速と25℃〜100 ”Cの温度が防
用可能である エレクトロスプレープロセスで生じたイオン力、フィー
ルド集中手段5のオリフィス4からハウジ/グJ9内の
減圧領域内・\、1多り、その場合圧7Jは、孔21に
接続された機械的な真空ボ/グによって10−2〜]
0 ” トルに維持きれる。この領j、ijての圧力は
、・ある程度の分子向突が生じ、デノルベー/ヨン効率
娶改善するように余り1:げられ過き゛てはならない。 板】に加えられる電位は、イオンの最適の伝達が得られ
るように調節される。必四あれば、静電L/ 7ズ安素
tオリノイス4背後に追加して、イオンビームオさらに
フォーカフノブするようにしてもよい。あるいeユ、1
)iJ iホした如くイオン?他の運動工不ル\・−で
加速「ゐための手段?この領域に設けてもよい。 フォーカスされたイオンビームけ、スキマー23のオリ
フィスr通過して、質・Tiスペクトロメータ2()r
含む高真空領域へ入る。イオン企加速する手段が設けら
れないときは、これは、四極子アナライザの如き非常に
1!(エネルギーでイオンr受けることのできるり?(
iiミニ−フィルタな・にILばならぬ。マスキーr支
持する板22上の電位は、イオンビームのフォーカスケ
補助するためにHf変にてれ、追加の呼ベレンズ28が
設けられて、スペクト「Jメータへのイオンの伝達効率
r最大にしている。 特に、四極イアナライザに対しては、所定の条゛件に対
して板22とレンズ28の第1゛決素は、約28VにA
+1[持きれる。このcIL位は、イオンがスペクトロ
メーりに入るエイ、ルキーf決定する。第2のスキマー
が、F’< ;−1;スベクトロノータの領賊での尚真
空の維持ケiiJ能ならしめるように設けられ、イオン
の効率的な転移ケ維持するが、この種の装置Q:j、周
知である9
第1図は、この発すJによる工Vりトロスプレーイオン
源の単純化した断jfIj1ツj1、第2図は。 第1図に示すイオン源に用いてノ免切なエレクトロスグ
ンー注入毛細管の詳、y+III図および第3図は、エ
レクトロスプレー状態にある毛細管のチノプヶ出る液体
ジェット?示す図である。 ■・−・・ 板 2・・ ’i4+’ 3・・ ・・フ ラ / ジ 4・ オ リ フイ ス
6.7,8,9/リンダ11,12.]:う、111・
・7L極■5・・・・毛 細 管 16・・・・ 管1
7・ ダイアフラム 19・・・・真 空 室22.2
3・ スキマー 26・ 室 28 ・し ン スf4 素 29 ・・・質Htスペ
クトロメータ3〇 ニー ドル 3]・・・チ ソ プ
37・・・・液 体 39 −ジ エ ソ ト−丁−乳
にン山11− 硼1::(/) jい特r団長官 IN
2 11i1 i1目) 9 ”18月271」1、事
(′1の表小 Q、′JaIll 59−80005 jj2、発明の
名uh 負u1スペクトル分4+iイAンの形成)°ノ法33、
補iEをづる者 小イ′1との関係 特yl出願人 住 所 )7メリ力合衆国 コネヂカツト州 (1(i
!+11二」−ヘブン 〈雷地<1し〉 名 称 コール −1−ニバーシテイ 4、代理人 東京都港(メ六本木5 U’ l−12?B 1づ昭和
!i ifイ[7月tlFl (発送日 昭和;)()
イ+−77−13111)6、?1Iiil−にJ:す
41加りる発明の数 な し7、補正の対象 願f!’
j 、委任状おJ、び図面8、補正の内容 1)願出を添付の通り浦iI Lより。
源の単純化した断jfIj1ツj1、第2図は。 第1図に示すイオン源に用いてノ免切なエレクトロスグ
ンー注入毛細管の詳、y+III図および第3図は、エ
レクトロスプレー状態にある毛細管のチノプヶ出る液体
ジェット?示す図である。 ■・−・・ 板 2・・ ’i4+’ 3・・ ・・フ ラ / ジ 4・ オ リ フイ ス
6.7,8,9/リンダ11,12.]:う、111・
・7L極■5・・・・毛 細 管 16・・・・ 管1
7・ ダイアフラム 19・・・・真 空 室22.2
3・ スキマー 26・ 室 28 ・し ン スf4 素 29 ・・・質Htスペ
クトロメータ3〇 ニー ドル 3]・・・チ ソ プ
37・・・・液 体 39 −ジ エ ソ ト−丁−乳
にン山11− 硼1::(/) jい特r団長官 IN
2 11i1 i1目) 9 ”18月271」1、事
(′1の表小 Q、′JaIll 59−80005 jj2、発明の
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補iEをづる者 小イ′1との関係 特yl出願人 住 所 )7メリ力合衆国 コネヂカツト州 (1(i
!+11二」−ヘブン 〈雷地<1し〉 名 称 コール −1−ニバーシテイ 4、代理人 東京都港(メ六本木5 U’ l−12?B 1づ昭和
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41加りる発明の数 な し7、補正の対象 願f!’
j 、委任状おJ、び図面8、補正の内容 1)願出を添付の通り浦iI Lより。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)エレクトロスプレーイオン化によって溶液中の試
別の特性を示ず質量スペクトル分析イオンを形成する方
法において、毛細管(30)の端部(31)から離れか
つ対向して配置した導電壁(1)に関して毛細管を高電
位に維持しつつ該毛細管内に前記溶液を流して、大気圧
あるいはそれ以上の圧力に維持された第1の領域に流入
させ、エレクトロスプレーの方向に対向して前記領域内
に不活性ガスを流し、少なくとも前記エレクトロスプレ
ーの一部あるいは前記イオンを前記壁(1)のオリフィ
ス(4)から減圧された第2の領域へ流すようにした方
法。 (2) 前記第2の領域へ流入する蒸気およびイオンが
、前記エレクトロスプレーで発生されたイオノの質量ス
ペクトル分析に先立って一回あるいはそれ以上の減圧、
フォーカシングあるいはイオン加速を順次受けるように
した特許請求の範囲第1項記載の方法。 (3) 不活性ガスの流速が、前記イオンのテソルベー
ショ/の程度全制御するために50〜500 at、c
c、s−’ (7J間で変化さ)する特許請求の範囲第
1項または第2項記載の方法。 (4) 前記不活性ガスか、前記第1の領域へ01L人
する前に25℃〜+ o o ’cの間の温f隻に加熱
されるようにした特許請求の範囲第1項〜第3項の(・
すわか1項記載の方法。 (5)電子捕集ガスあるいは蒸気が、11f記不活性ガ
スに加えて前記毛細管(3f++の端部(,311に接
近したiiJ記第1の領域に導入さ〕′シるようにした
特許請求の範囲第1項〜第4項のいずiLか1項記載の
方法。 (6) 前記毛細管(301が加熱されるようにした特
3′「請求の範囲第1項〜第5項のいずれか181記載
の方法。 (7) エレクトロスル−イオン化によって((i ’
Ill中の試オ・1の特性を打する質htスペクトル分
析イオンを形成する装置において、前記溶液を第1の室
内に流入させる毛細管(301と、毛細管の端部かも離
れかっこ力、に対面して配置した導電壁(1)に関して
高電圧に前記毛細管を維持し前記溶液のエレクトロスプ
レーを形成する手段と、前記毛細管からの前記溶液の流
れKはぼ反した方向に前記第1の室内に不活性カスを導
入する手段と5太気圧ある(・はそれ以上の圧力に前記
第1の室を維持する通気手段卸および前記毛細管(3o
)の軸と整合し減圧を維持する手段を備える第2の室に
接続する端壁(1)中のオリフィス(4)とからなり、
少なくとも前記エレクトロスプレーで生じたイオンがオ
リフィス(4)を通過するようにした装置。 (8)質量分析のために前記オリフィス(4)からのイ
オンビームを用意する一つあるいはそれ以上の手段を有
し、該手段か、追加の減圧手段フォーカシング手段およ
びイオン加速手段から選択されるようにした特許請求の
範囲第7項記載の装置。 (9)前記第1の室へ不活性ガスを導入する前記手段が
、導電性の前記壁(11に接近して前記室内に入る少な
くとも一本のパイン健からなり、このパイプ(16)の
オリフィスか5前記毛細管(30)からの前記浴液の流
れにl’Aは反する前n[シネ活性カスの流れを生じさ
せるように配置されている特許請求の範囲第7゛項また
は第8項記載の装置。 00) 前記エレクトロスプレーの少なくとも一部が通
過することのできる中央開孔と適宜複数の小孔を有する
導電性のダイヤフラム07)を設り゛、前記ダイヤフラ
ム07)を前記毛細管(30)の端部と前記導電壁+1
1間の前記第1の室内に配置し、不活性ガスを導入する
前記手段か、前記ダイヤフラム07)と前記壁(1)間
の前記第1の室に開孔して(・る少なくとも1本の注入
パづ)(lfil k設け、前tfeダイヤフラムのP
h4位を前記イオンの発生に最適でありかつ壁(月のオ
リフィス(4)からの通過に適するように維持する手段
を設けた特許請求の範囲第7項または第8項記載の装置
。 01) 前記第1の室への導入前に前記不活性ガス?加
熱しその温度?制御する手段を設けた特許請求の範囲第
7項〜第10項のいずれか1項記載の装置。 (12) 前記第1の室が、Aft”起毛細青(30)
の通過する第2の導電壁(14)と協働し、複数の円筒
型の電、極(12,13,14)が、前記第1および第
2の壁間で前記毛細管C311+の軸に沿って前記第1
の室内に配置され、前記電極(+2.13.ti)が、
エレクトロスプレープロセスで生じるイオンの数?最大
とするような覗位に維持杯れるような手段ケ備える特許
請求の範囲第7 g4〜第11項のいずれか1項記載の
装置。 03) 前記第1の室に対1−て注入パイプC(mして
、そのオリフィスが前記毛細管(列の14f5部に接近
するようになし、これケ介して電f−捕集ガスi;導入
されるようにした特許請求の範囲第7項〜第12項のい
ずれか1項記載の装置。 (14J 前記毛細管(30)が加熱手段ケ備える特許
請求の範囲第7項〜第13項のいずれか1項記載の装置
。 (I5) 前記導電壁([)が、中空の円錐台(5)ケ
備え、その頂部が前記毛細管端部と対面し、前記壁(1
)のオリフィス(4)を形成して・、ねる特許請求の範
囲第7項〜第]4項のいずれか1項記載の装置。
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US486645 | 1983-04-20 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPS6041747A true JPS6041747A (ja) | 1985-03-05 |
JPH043622B2 JPH043622B2 (ja) | 1992-01-23 |
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EP (1) | EP0123552B1 (ja) |
JP (1) | JPS6041747A (ja) |
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