JPWO2018092284A1 - イオン化方法及びイオン化装置、並びにイメージング分析方法及びイメージング分析装置 - Google Patents

Abstract

導電性を有するプローブ１１の先端に試料を付着させ、前記プローブ１１にイオン化電圧を印加して試料２１に電荷を付与してイオン化するイオン化方法を提供する。イオン化方法においては、プローブ１１の表面を均質化する化学的処理を施し、プローブ１１の先端に試料２１を付着させ、プローブ１１にイオン化電圧を印加して試料２１に電荷を付与してイオン化する。プローブ１１の表面を均質化する化学的処理は、プローブ１１にコロナ放電を生じさせること等により行うことができる。

Description

本発明は、質量分析装置やイオン移動度分析装置等のイオン分析装置において用いられる試料のイオン化方法及びイオン化装置、並びにこれらを用いたイメージング分析方法及びイメージング分析装置に関する。特に、大気圧雰囲気で試料をイオン化するイオン化装置に関する。

生体組織の分析では、表面の複数の測定点（測定対象領域）において質量分析を行うことにより、特定の質量を有する物質の分布を調べることがある。こうした手法はイメージング質量分析と呼ばれる。特許文献１には、イメージング質量分析においてnmレベルの空間分解能を得ることができる、探針エレクトロスプレーイオン化（PESI: Probe Electrospray Ionization）法と呼ばれるイオン化法が提案されている。

PESI法では、まず、試料表面の測定対象領域の上方に導電性のプローブを配置する。そして、プローブを下動してその先端を試料表面に接触させ試料を付着させる。続いて、プローブを元の位置まで上動し、プローブに数十V乃至数千Vの電圧（以下、これを「イオン化電圧」とも呼ぶ。）を印加する。これにより、プローブ先端に付着した試料に電荷が付与され、クーロン反発によってイオン化する。また、前記物質が固体である場合やイオン化しにくい物質である場合には、電圧印加時にプローブの先端にレーザ光を照射して試料にエネルギーを付与し、イオン化を促進する。生成されたイオンは、イオン化部と、真空に維持される質量分析装置の後段部の間の隔壁に形成された開口を通じて該後段部に輸送され、質量分析に供される。これを試料表面の複数の測定点で行うことにより、イメージング質量分析を行うことができる。PESI法では、先端がnmサイズに加工されたプローブを用いることにより、nmレベルの空間分解能でイメージング質量分析を行うことができる。

国際公開2007/126141号

本発明者が一定の濃度で標準物質を含有する標準試料を繰り返しPESI法でイオン化して測定したところ、測定回ごとにマススペクトルのピーク強度にばらつきが生じ、マススペクトルの再現性が悪いことが分かった。ピーク強度が小さくなり過ぎると、ノイズに埋もれてしまい、本来得られるべきマススペクトルのピークパターンが得られなくなってしまう。質量分析では、測定により取得したマススペクトルのピークパターンを、予めデータベース化された複数の既知物質のマススペクトルのピークパターンと照合し、その一致度に基づいて物質を同定したり、また、所定のマスピークが現れていることを基準としてマススペクトルをフィルタリングしたりするが、上記のように本来のピークパターンが得られないと正しい分析結果を得ることができない。

上記のように測定回ごとにマススペクトルのピーク強度にばらつきが生じるのは、生成されるイオン量にばらつきがあることを意味している。つまり、従来のPESI法では試料のイオン化効率が不安定であるという問題があった。

ここでは、質量分析装置を例に挙げて説明したが、イオン移動度分析計等、他のイオン分析装置においても上記同様の問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、導電性を有するプローブの先端に付着させた試料を該プローブへの電圧印加によってイオン化するイオン化方法やイオン化装置において試料のイオン化効率を安定化することである。

上記課題を解決するために成された本発明は、導電性を有するプローブの先端に付着させた試料を、該プローブへのイオン化電圧の印加によってイオン化するイオン化方法であって、
前記プローブの表面を均質化する化学的処理を施し、
前記プローブの先端に前記試料を付着させ、
前記プローブに前記イオン化電圧を印加して前記試料に電荷を付与してイオン化する
ことを特徴とする。

本発明者は、従来のPESI法においてイオン化効率が不安定になるのは、先端に試料を付着させる前のプローブの表面の状態が均質でなく、プローブに付着する試料の量にばらつきが生じたり、試料への電圧の印加が阻害されたりするためであると考えた。そこで、本発明では、プローブの先端に試料を付着させる前に、該プローブの表面を均質化する化学的な処理を施す。ここでいう「均質」とは、電気的に均質であることや、物理的に均質であることを意味する。プローブの表面が電気的に均質であれば該表面に付着させた試料をイオン化する電場が均質になる。また、プローブの表面が物理的に均質であれば該表面への試料の付着量が一定になる。従って、従来の方法に比べて試料のイオン化効率が安定化する。そして、後述の実施例において説明するように、本発明に係るイオン化方法を用いることで、再現性の高い測定データを得ることができる。

前記プローブの表面を均質化する化学的処理は、様々な方法により行うことができる。例えば、コロナ放電やグロー放電等の放電により前記化学的処理を行うと、放電時に生成されるプラズマや活性酸素によりプローブの表面を洗浄あるいは改質して均質にすることができる。放電により前記化学的処理を行うと、プローブの表面に形成された絶縁膜を破壊し除去することもできる。

前記化学的処理は紫外線照射により行うこともできる。この場合には、紫外線照射によって生成される活性酸素によりプローブの表面を洗浄・改質して均質にすることができる。また、高周波電圧の印加やマイクロ波の照射によりプラズマを生成することによっても、プローブの表面を洗浄・改質して均質にすることができる。

本発明に係るイオン化方法は、PESI法だけでなくESI法でも用いることができる。また、本発明に係るイオン化方法は、質量分析装置やイオン移動度分析装置等のイオン分析装置における大気圧イオン化法として用いることができる。質量分析装置やイオン移動度分析装置では、大気圧雰囲気のイオン化室と、その後段に位置し真空に維持される分析部の間に隔壁が設けられており、該隔壁に設けられたイオン導入管やスキマーを通じてイオンが分析部に輸送される。イオン導入管やスキマーには、通常、ステンレス鋼（SUS）等の金属製のものが用いられるため、例えば、このイオン導入管あるいはスキマーと前記プローブの間でコロナ放電やグロー放電を生じさせることができる。

前記プローブに電圧を印加し前記試料に電荷を付与する際に、前記試料にレーザ光を照射するようにしてもよい。これにより、イオン化しにくい試料にエネルギーを付与してイオン化を促進することができる。紫外線照射により前記化学的処理を行う場合には、前記処理とイオン化の促進に共通の光源を用いることができる。

前記イオン化方法を実施するために用いられる、本発明に係るイオン化装置の第１の態様は、
導電性を有するプローブと、
前記プローブに放電を生じさせるための放電電圧と、前記プローブに付着させた試料に電荷を付与してイオン化するためのイオン化電圧を印加する電圧印加部と、
前記プローブの先端に試料を付着させる試料導入部と、
前記電圧印加部及び前記試料導入部を制御して、前記プローブに前記放電電圧を印加したあと、前記プローブの先端に試料を付着させ、さらに前記プローブにイオン化電圧を印加する制御部と
を備えることを特徴とする。

前記イオン化方法を実施するために用いられる、本発明に係るイオン化装置の第２の態様は、
導電性を有するプローブと、
前記プローブに紫外光を照射する光源部と、
前記プローブに付着させた試料に電荷を付与してイオン化するためのイオン化電圧を印加する電圧印加部と、
前記プローブの先端に試料を付着させる試料導入部と、
前記光源部、前記電圧印加部、及び前記試料導入部を制御して、前記プローブに前記紫外光を照射したあと、前記プローブの先端に試料を付着させ、さらに前記プローブにイオン化電圧を印加する制御部と
を備えることを特徴とする。

前記イオン化方法を実施するために用いられる、本発明に係るイオン化装置の第３の態様は、
導電性を有するプローブと、
前記プローブが位置する空間にプラズマを生成させるプラズマ生成部と、
前記プローブに付着させた試料に電荷を付与してイオン化するためのイオン化電圧を印加する電圧印加部と、
前記プローブの先端に試料を付着させる試料導入部と、
前記プラズマ生成部、前記電圧印加部、及び前記試料導入部を制御して、前記空間に前記プラズマを生成したあと、前記プローブの先端に試料を付着させ、さらに前記プローブにイオン化電圧を印加する制御部と
を備えることを特徴とする。

前記プラズマ生成部には、例えば高周波電圧を印加することによりプラズマを生成するものや、マイクロ波の照射によりプラズマを生成するものを用いることができる。

また、前記各態様のイオン化装置において、
前記試料導入部が、前記プローブの先端が試料から離間した第１位置と、該先端が試料に付着する第２位置に、前記プローブと前記試料の相対位置を移動させる移動機構を備え、
前記制御部が、前記第１位置において前記プローブに前記放電電圧を印加したあと、前記第２位置に移動させて前記プローブに前記イオン化電圧を印加する
ように構成してもよい。

本発明に係るイオン化方法やイオン化装置を用いることにより、試料のイオン化効率を安定させ再現性の高い測定データを取得することができる。

本発明に係るイオン化装置の一実施例の要部構成図。 本発明に係るイオン化方法の一実施例のフローチャート。 実施例１（コロナ放電あり）と比較例１（コロナ放電なし）における全イオンの測定強度の時間変化を示す図。 実施例１（コロナ放電あり）と比較例１（コロナ放電なし）において連続的に取得した複数のマススペクトルを比較した図。 実施例１（コロナ放電あり）と比較例１（コロナ放電なし）について、各測定回のm/z=695のイオンの測定強度を基準にしたときの他のイオンの相対強度を示す図。 実施例１（コロナ放電あり）と比較例１（コロナ放電なし）について、各測定回における各イオンの測定強度と各イオンの測定強度の平均値のずれを示す図。 コロナ放電電圧の大きさとイオン化効率の関係を全イオンの測定強度の時間変化により説明する図。 コロナ放電電圧の大きさとイオン化効率の関係を説明する別の図。 コロナ放電電圧の印加時間とイオン化効率の関係を全イオンの測定強度の時間変化により説明する図。 コロナ放電電圧の印加時間とイオン化効率の関係を、各測定回のm/z=695のイオンの測定強度を基準にしたときの他のイオンの相対強度により説明する図。 コロナ放電電圧の印加時間とイオン化効率の関係を、各測定回における各イオンの測定強度と各イオンの測定強度の平均値のずれにより説明する図。 コロナ放電電圧の印加時間とイオン化効率の関係を全イオンの測定強度の時間変化により説明する別の図。 コロナ放電電圧の印加時間とイオン化効率の関係を、各測定回のm/z=695のイオンの測定強度を基準にしたときの他のイオンの相対強度により説明する別の図。 コロナ放電電圧の印加時間とイオン化効率の関係を、各測定回における各イオンの測定強度と各イオンの測定強度の平均値のずれにより説明する別の図。 コロナ放電電圧の極性とイオン化効率の関係を全イオンの測定強度の時間変化により説明する図。 コロナ放電電圧の極性とイオン化効率の関係を、各測定回のm/z=695のイオンの測定強度を基準にしたときの他のイオンの相対強度により説明する図。 コロナ放電電圧の極性とイオン化効率の関係を、各測定回における各イオンの測定強度と各イオンの測定強度の平均値のずれにより説明する図。 本発明に係るイオン化装置の変形例を説明する図。 本発明に係るイオン化装置の別の変形例を説明する図。 本発明に係るイオン化装置のさらに別の変形例を説明する図。

本発明に係るイオン化方法及びイオン化装置の一実施例について、以下、図面を参照して説明する。本実施例のイオン化方法はPESI法であり、本実施例のイオン化装置は質量分析装置のイオン源として用いられる。本実施例のイオン化装置が配置されるイオン化室は略大気圧であり、大気圧雰囲気下で試料をイオン化する。

図１に本実施例のイオン化装置の概略構成を示す。本実施例のイオン化装置は、先端径が数百nmに成形された導電性のプローブ１１、プローブ１１を鉛直方向に移動させるプローブ移動機構１２、及びプローブ１１に電圧を印加する電源（電圧印加部）１３を備えている。また、試料２１が載置される試料台２２を備えている。さらに、これら各部の動作を制御する制御部３０を備えている。

次に、図２のフローチャートを参照して本発明に係るイオン化方法の手順を説明する。
使用者が、試料台２２に試料２１をセットし、分析開始を指示すると、制御部３０は、プローブ移動機構１２を動作させ、プローブ１１を所定の高さに移動する（ステップＳ１）。このときのプローブ１１の位置（試料２１に対する相対位置）が初期位置となる。

プローブ１１を初期位置に移動させると、制御部３０は、続いて、電源１３からプローブ１１に所定の大きさの電圧（本実施例では2.59keV）を印加してコロナ放電を生じさせる（ステップＳ２）。このとき印加する電圧を「放電電圧」と呼ぶ。放電電圧の大きさは、プローブ１１の材質等によって異なるが、その値は予備実験等により予め求められ制御部３０に記憶されている。こうしてプローブ１１に生じさせたコロナ放電により、プローブ１１の表面を均質化する。ここでいう「均質」は、電気的に均質であることや、物理的に均質であることを意味する。

後述するとおり、本実施例のようにプローブ１１にコロナ放電を生じさせると、従来に比べて試料のイオン化効率が安定化することが分かった。これは、コロナ放電によってプローブ１１の表面に形成された絶縁膜が除去され、また、コロナ放電によって生成される活性酸素によってプローブ１１の表面が洗浄・改質されたり、コロナ放電によって生成されるプラズマによって洗浄されたプローブ１１の表面に均一な薄膜が形成されたりし、これらによりプローブ１１の表面が均質化されたためであると考えられる。このようにプローブ１１の表面が均質化されると、該プローブに付着する試料の量が一定になり、またイオン化電圧の印加時に形成される電場が均質になる。なお、本実施例のコロナ放電によって生成される活性酸素としては、例えば、ヒドロキシルラジカル、スーパーオキシドアニオンラジカル、ヒドロペルオキシルラジカル、過酸化水素、一重項酸素、一酸化窒素、二酸化窒素、及びオゾンを挙げることができ、これらのうちの少なくとも１つを生成することにより上記効果を得ることができる。

プローブ１１にコロナ放電を生じさせると、制御部３０は、プローブ移動機構１２を再び動作させてプローブ１１を下動し、その先端を試料２１の表面に接触させる。これによりプローブ１１の先端に試料２１が付着する（ステップＳ３）。

プローブ１１の先端に試料２１を付着させると、制御部３０は、プローブ移動機構１２を動作させてプローブ１１を元の高さまで上動する（ステップＳ４）。プローブ１１の下動（ステップＳ３）及び上動（ステップＳ４）は１回だけ行ってもよく、あるいは複数回上下動を繰り返したり、プローブ１１を上下に振動させたりしてもよい。移動や振動の回数は、試料２１のプローブ１１への付着しやすさを考慮して適宜に設定される。

続いて、制御部３０は、電源１３からプローブ１１に、放電電圧とは別の所定の大きさの電圧（本実施例では1.72keV）を印加する（ステップＳ５）。このとき印加する電圧を「イオン化電圧」と呼ぶ。イオン化電圧の大きさは、試料のイオン化しやすさ等の特性に応じて予め決められ制御部３０に記憶されている。

ステップＳ５で印加されたイオン化電圧により試料２１に電荷が付与されるとクーロン反発によってイオン化する。生成されたイオンは、イオン化室と真空に維持される後段の質量分離部の隔壁に形成されたイオン導入管３１を通って分析に供される（ステップＳ６）。

本実施例のイオン化方法及び装置では、上述のとおり、プローブ１１に試料２１を付着させる前に放電電圧を印加しコロナ放電させる。これにより、プローブ１１の表面に形成された絶縁被膜が除去され、またコロナ放電によって生成される活性酸素やプラズマによってプローブ１１の表面が均質化されると考えられる。その結果、プローブ１１の先端に付着させた試料２１への電圧印加の効率が高まり、また、安定的にイオンを生成することができる。

上記実施例のように、プローブ１１に試料２１を付着させる前にコロナ放電を生じさせることによる効果、及びコロナ放電の条件を探索すべく本発明者が行った測定の結果を説明する。以下の各測定ではステンレス製のプローブを使用し、また、標準試料としてポリプロピレングリコール（トリオール型、PPGT）を用いた。PPGTはサンプルプレート上に載せ、そこにプローブ１１の先端を接触させ付着させた。

実施例１では、プローブに+2.59keVの電圧（放電電圧）を300msec印加してコロナ放電を生じさせたあと、プローブを下動してその先端に一定濃度のPPGTを付着させ、プローブを上動して+1.72keVの電圧（イオン化電圧）を印加した。こうして生成したイオンについて、質量電荷比（m/z）が10〜2000である質量範囲を走査するscan測定を10秒周期で繰り返し行った。また、比較例１として、コロナ放電なしで上記同様の測定を行った。

図３は、全イオンの測定強度の積算値の時間変化を示すグラフ（10秒周期で実行される質量分析における全イオンの測定強度を順次表示したもの）であり、図３左（コロナ放電なし）は比較例１、図３右（コロナ放電あり）は実施例１の結果である。また、図４は10秒周期で行った各回の質量分析で得たマススペクトルであり、図４上（コロナ放電なし）は比較例１、図４下（コロナ放電あり）は実施例１である。比較例１では、図３左に示すように各測定回で測定強度が大きく変動しており、図４上に示すようにマススペクトルのピークパターンも各測定回で異なっている。これに対し、実施例１では、図３右に示すように各測定回の測定強度が安定しており、図４下に示すようにマススペクトルのピークパターンが一定であり、再現性の良いマススペクトルが得られている。

質量分析では、取得したマススペクトルのピークパターンを予めデータベース化された既知の化合物のマススペクトルのピークパターンと比較することにより同定したり、また、取得したマススペクトルのピークパターンと予め用意されたピークパターンの一致度に基づいてマススペクトルをフィルタリングしたりすることがある。従来は、各測定回でマススペクトルのピークパターンにばらつきがあり、上記のような分析において同定やフィルタリングを誤る可能性があったが、本実施例の方法及び装置を用いることにより、正確な同定やフィルタリングを行うことができる。

実施例２では、コロナ放電後にプローブに試料を付着して生成したイオンについて、質量電荷比（m/z）が10〜2000である質量範囲を2分間繰り返し走査して積算マススペクトルを取得するscan測定を4回実施した。そして、各積算マススペクトルから、複数の異なる質量電荷比のイオン（m/z=347, 463, 637, 695, 753, 927, 1101, 1333, 1566, 1798）の測定強度を抽出した。同様の測定をコロナ放電なしでも行い（比較例２）、実施例２の結果と比較した。

図５は、各scan測定における質量電荷比が695であるイオンの強度を基準（100）として、各回の各質量電荷比のイオンの相対強度をプロットしたものである。図５左（コロナ放電なし）の比較例２では、４回の測定で同じ質量電荷比のイオンが異なる相対強度になっているのに対し、図５右（コロナ放電あり）の実施例２では、４回の測定において質量電荷比のイオンがほぼ同じ相対強度になっている（従って、各質量電荷比でプロットした4点が重なっている）。図６は、複数の質量電荷比のイオンのそれぞれについて、４回の測定強度の平均値と各回の測定強度の差をプロットしたものである。図６左（コロナ放電なし）の比較例２では、各質量電荷比のイオンの測定強度にばらつきが見られるのに対し、図６右（コロナ放電あり）の実施例２ではいずれの質量電荷比のイオンについても測定強度がほぼ同じであることが分かる。

実施例３では、上記実施例における放電電圧の大きさを1.72keVから1.89keVまでの範囲で0.03keVあるいは0.04keVずつ変化させて実施例１と同様の測定を行い、コロナ放電を生じさせるために必要な放電電圧の大きさを確認した。放電電圧の印加時間はいずれも3secである。

図７に、放電電圧の大きさ、全イオンの測定強度の積算値の時間変化、質量電荷比が121.19であるイオンの測定強度、及びコロナ放電の有無の判定結果を並べて示す。コロナ放電の有無は、質量電荷比が121.19であるイオンが100,000カウントを超えたか否かに基づき判定した。図７に示す結果から、1.75keVではコロナ放電が生じておらず、1.79keVではコロナ放電が生じていることが分かる。

図８に、図７においてコロナ放電の有無の境界電圧となった1.79keV近傍の電圧（1.75keV, 1.79keV, 1.82keV）を印加する測定を５回ずつ行った結果を示す。図８に示すとおり、1.75keVでは５回中２回、1.79keVでは５回中１回、1.82keVでも５回中１回、コロナ放電が生じることが分かった。図７及び図８に示す結果から、1.75keV〜1.82keVがコロナ放電を生じさせることが可能な放電電圧の境界であると考えられるが、プローブの個体差等によってコロナ放電が影響されることを考慮すると、安定的にコロナ放電を生じさせるにはこの境界電圧より大きな電圧を印加することが好ましいといえる。この点を踏まえ、上記実施例では、放電電圧を2.59keVとした。

実施例４では、上記実施例における放電電圧をどの程度の時間印加すると試料のイオン化効率を向上及び安定化することができるか、を検証した。図９に、プローブへの放電電圧の印加時間を0msec（放電電圧印加なし）、30msec、及び3000msecとして実施例１と同様の測定を５回ずつ行った結果を示す。

放電電圧の印加時間が0msec（比較例１に相当）では、比較例１で説明したとおり、イオンの測定強度のばらつきが大きい。印加時間を30msecにすると、イオンの測定強度がやや安定化している。印加時間を3000msecにすると、イオンの測定強度はほぼ一定になっている。

図１０に、図５と同様に、質量電荷比が695であるイオンの強度を基準（100）として、各回の各質量電荷比のイオンの相対強度をプロットしたものを示す。印加時間0msecでは、５回の測定で同じ質量電荷比のイオンが異なる相対強度になっているのに対し、印加時間30msec及び3000msecでは、５回の測定における各イオンの相対強度がほぼ同じになっている。

図１１は、図６と同様に、複数の質量電荷比のイオンのそれぞれについて、５回の測定強度の平均値と各回の測定強度の差をプロットしたものである。印加時間0msecでは、各質量電荷比のイオンの測定強度にばらつきが見られるのに対し、印加時間30msec及び3000msecではいずれの質量電荷比のイオンについても測定強度がほぼ同じであることが分かる。図９〜図１１を併せて考慮すると、印加時間30msecでは各測定回で強度に多少の変動はあるがマススペクトルのピークパターンは同じであり、印加時間を3000msecにするとマススペクトルのピークパターンだけでなくピーク強度もほぼ一定になることが分かる。

印加時間30msecと3000msecの間の時間とした場合にどのような結果が得られるかを確認すべく、上記同様の測定を放電電圧の印加時間100msec及び300msecでも行った。その結果を図１２〜図１４に示す。これらは上述の図９〜図１１に対応するものであるため、図の詳細な説明を省略する。これらの結果から、印加時間を30msec以上にすることでコロナ放電によるイオン化効率の安定化の効果が現れ、印加時間を長くするほどより安定化することが見て取れる。

実施例５では、-2.59keV, 0keV, +2.59keVの3種類の値の放電電圧により実施例１（及び比較例１）と同様の測定を各５回行い、放電電圧の極性によってコロナ放電の効果に違いがあるかを確認する測定を行った。図１５〜図１７に示す結果から分かるように、放電電圧の極性に関係なく、コロナ放電によってイオン化効率が向上及び安定化することが分かる。

上記実施例は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜に変更することができる。
本発明者が上記実施例のようにプローブ１１にコロナ放電を生じさせた際、青く光るプラズマが同時に生成されていることを確認した。これはコロナ放電と同時にグロー放電が生じていることを示すものである。実施例で確認されたのはコロナ放電と同時に発生したグロー放電であるが、グロー放電のみによっても上記同様の効果が得られると考えられる。

また、本発明は「プローブの表面を均質化する化学的処理を施す」という技術的思想に基づくものであり、こうした処理はコロナ放電やグロー放電以外の方法でも行うことができる。例えば、図１８に示すように、光源１１４を備え、プローブ１１に試料を付着させる前に該プローブ１１に紫外光を照射して活性酸素を生じさせることによりプローブ１１の表面を均質化する化学的処理を施す構成を採ることができる。あるいは、図１９に示すように、プラズマ生成部１４０を備え、プローブ１１の近傍にプラズマ１５０を生成させることによりプローブ１１の表面を均質化する化学的処理を施す構成を採ることもできる。プラズマ生成部１４０としては、高周波電圧によりプラズマを生成するもの、マイクロ波の照射によりプラズマを生成するものなど、従来知られている種々の構成を用いることができる。

上記実施例１〜５では、ポリマー溶液を質量分析したが、その他、例えば図２０に示すように、液体クロマトグラフ４０のカラムで分離されたあとの溶出液４１等の液体試料をプローブ先端に付着させてイオン化し、後段の質量分離部との間に設けられた隔壁４２に形成されたイオン導入開口４３を通じてイオンを輸送するように構成することもできる。

また、固体試料を測定する場合やイオン化しにくい試料を測定する場合には、イオン化電圧印加時にプローブの先端にレーザ光を照射して試料にエネルギーを付与し、イオン化を促進してもよい。この構成に本発明のコロナ放電を適用することで、固体試料やイオン化しにくい試料の分析においても優れた再現性を得ることができる。例えば、図１８に示す構成では、プローブ１１の表面を均質化する化学的処理を施すために用いた光源１１４を試料２１のイオン化の促進にも用いることができる。もちろん、それぞれに独立の光源を備えてもよい。

さらに、図１８及び１９では、光源１１４あるいはプラズマ生成部１４０に加え、試料台１２２を水平方向に移動する試料台移動機構１２３、及びプローブ１１１の先端に付着させた試料にレーザ光を照射する光源１１４をさらに追加している。また、制御部１３０には、上記実施例の制御部３０に、試料１２１表面の複数の測定点においてイオン化及び質量分析を実行する機能を追加する。これらのイオン化装置を用い、試料１２１表面の複数の測定点においてそれぞれ上述のステップＳ１〜Ｓ６（及び必要に応じてレーザ光の照射）を実行することにより、生体組織の切片等のイメージング質量分析を行うことができる。PESI法では、先端がnmサイズに加工されたプローブを用いることによりnmレベルの空間分解能でイメージング質量分析を行うことができ、この構成において本発明の特徴であるコロナ放電を実行することにより、従来よりも高精度なイメージング質量分析を実現することができる。

さらに、上記の各例では生成したイオンを質量分析する場合を例に説明したが、イオン移動度分析等、他の分析を行うように構成することもできる。

１１、１１１…プローブ
１２、１１２…プローブ移動機構
１３、１１３…電圧印加部
２１…試料
２２…試料台
３０、１３０…制御部
３１、１３１…イオン導入管
４０…液体クロマトグラフ
４１…溶出液
４２…隔壁
４３…イオン導入開口
１１４…光源
１２３…試料台移動機構
１４０…プラズマ生成部
１５０…プラズマ

Claims (19)

1. 導電性を有するプローブの先端に付着させた試料を、該プローブへのイオン化電圧の印加によってイオン化するイオン化方法であって、
   前記プローブの表面を均質化する化学的処理を施し、
   前記プローブの先端に前記試料を付着させ、
   前記プローブに前記イオン化電圧を印加して前記試料に電荷を付与してイオン化する
   ことを特徴とするイオン化方法。
2. 前記プローブに放電電圧を印加して生じる電圧により前記化学的処理を施すことを特徴とする請求項１に記載のイオン化方法。
3. 前記放電電圧印加時に前記プローブの先端に印加される電圧の大きさの絶対値が1.8keV以上であることを特徴とする請求項２に記載のイオン化方法。
4. 前記放電電圧の印加時間が30msec以上であることを特徴とする請求項２に記載のイオン化方法。
5. 前記プローブに紫外光を照射することにより前記化学的処理を施すことを特徴とする請求項１に記載のイオン化方法。
6. 前記プローブにマイクロ波を照射することにより前記化学的処理を施すことを特徴とする請求項１に記載のイオン化方法。
7. 高周波電圧の印加により、前記プローブが位置する空間にプラズマを生成させることにより前記化学的処理を施すことを特徴とする請求項１に記載のイオン化方法。
8. 前記プローブと前記試料の相対位置を移動することにより該プローブの先端に該試料を付着させることを特徴とする請求項１に記載のイオン化方法。
9. 前記化学的処理が、活性酸素を生成することにより前記プローブの表面を均質化するものであり、該活性酸素がヒドロキシルラジカル、スーパーオキシドアニオンラジカル、ヒドロペルオキシルラジカル、過酸化水素、一重項酸素、一酸化窒素、二酸化窒素、及びオゾンのうちの少なくとも１つを含むものであることを特徴とする請求項１に記載のイオン化方法。
10. 前記プローブに電圧を印加し前記試料に電荷を付与する際に、前記試料にレーザ光を照射することを特徴とする請求項１に記載のイオン化方法。
11. 前記試料の表面の複数の点のそれぞれにおいて、請求項１に記載のイオン化方法によりイオンを生成して分析することを特徴とするイメージング分析方法。
12. 前記分析が質量分析であることを特徴とする請求項１１に記載のイメージング分析方法。
13. 導電性を有するプローブと、
    前記プローブに放電を生じさせるための放電電圧と、前記プローブに付着させた試料に電荷を付与してイオン化するためのイオン化電圧を印加する電圧印加部と、
    前記プローブの先端に試料を付着させる試料導入部と、
    前記電圧印加部及び前記試料導入部を制御して、前記プローブに前記放電電圧を印加したあと、前記プローブの先端に試料を付着させ、さらに前記プローブにイオン化電圧を印加する制御部と
    を備えることを特徴とするイオン化装置。
14. 導電性を有するプローブと、
    前記プローブに紫外光を照射する光源部と、
    前記プローブに付着させた試料に電荷を付与してイオン化するためのイオン化電圧を印加する電圧印加部と、
    前記プローブの先端に試料を付着させる試料導入部と、
    前記光源部、前記電圧印加部、及び前記試料導入部を制御して、前記プローブに前記紫外光を照射したあと、前記プローブの先端に試料を付着させ、さらに前記プローブにイオン化電圧を印加する制御部と
    を備えることを特徴とするイオン化装置。
15. 導電性を有するプローブと、
    前記プローブが位置する空間にプラズマを生成させるプラズマ生成部と、
    前記プローブに付着させた試料に電荷を付与してイオン化するためのイオン化電圧を印加する電圧印加部と、
    前記プローブの先端に試料を付着させる試料導入部と、
    前記プラズマ生成部、前記電圧印加部、及び前記試料導入部を制御して、前記空間に前記プラズマを生成したあと、前記プローブの先端に試料を付着させ、さらに前記プローブにイオン化電圧を印加する制御部と
    を備えることを特徴とするイオン化装置。
16. 前記試料導入部が、前記プローブの先端が試料から離間した第１位置と、該先端が試料に付着する第２位置に、前記プローブと前記試料の相対位置を移動させる移動機構を備え、
    前記制御部が、前記第１位置において前記プローブに前記放電電圧を印加しコロナ放電を生じさせたあと、前記第２位置に移動させて前記プローブに前記イオン化電圧を印加することを特徴とする請求項１３から１５のいずれかに記載のイオン化装置。
17. 更に、
    前記第１位置にある前記プローブの先端にレーザ光を照射するレーザ光源を備え、
    前記制御部が、先端に試料が付着したプローブにレーザ光を照射するように前記レーザ光源を制御することを特徴とする請求項１６のいずれかに記載のイオン化装置。
18. 更に、
    試料台、及び該試料台に載置された試料と前記プローブの相対位置を移動する移動機構を備えた請求項１３から１５のいずれかに記載のイオン化装置と、
    前記試料上の複数の位置において、それぞれ該試料からイオンを生成し分析する分析実行部と
    を備えることを特徴とするイメージング分析装置。
19. 前記分析が質量分析であることを特徴とする請求項１８に記載のイメージング分析装置。

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