WO2019155834A1 - 試料支持体、イオン化法及び質量分析方法 - Google Patents

試料支持体、イオン化法及び質量分析方法 Download PDF

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sample support
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小谷　政弘
孝幸 大村
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浜松ホトニクス株式会社
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    • H01J49/0031—Step by step routines describing the use of the apparatus

Definitions

  • the present disclosure relates to a sample support, an ionization method, and a mass spectrometry method.
  • Patent Document 1 describes a substrate including a substrate having a plurality of through holes and a conductive layer provided on at least one surface of the substrate. ing.
  • mass spectrometry In mass spectrometry, ionized sample components are detected, and mass analysis of the sample is performed based on the detection result. Therefore, in mass spectrometry, it is desired to improve signal intensity (sensitivity) of ionized sample components.
  • the present disclosure aims to provide a sample support, an ionization method, and a mass spectrometry method capable of improving the signal intensity of a component of a sample ionized in mass spectrometry.
  • a sample support is a sample support for ionization of a sample, a substrate having a first surface and a second surface facing each other, a first conductive layer provided on the first surface, And a second conductive layer provided on the second surface, and a plurality of through-holes opening in the first surface and the second surface are formed in a predetermined region of the substrate for ionizing a component of the sample.
  • the width of the first opening on the first surface side is larger than the width of the second opening on the second surface side.
  • the width of the first opening on the first surface side is larger than the width of the second opening on the second surface side in each of the plurality of through holes. Therefore, for example, when a solution containing a sample is dropped from the first surface side to the plurality of through holes, the solution moves to the second surface side through the plurality of through holes, and the components of the sample in the solution are changed. It stays in an appropriate state on the first surface side. Therefore, when energy rays are applied to the first surface while a voltage is applied to the first conductive layer, the components of the sample are reliably ionized.
  • the components of the sample smoothly move to the second surface side through the plurality of through holes, and are appropriately applied to the second surface side. Stay in a state. Therefore, when energy rays are applied to the second surface while a voltage is applied to the second conductive layer, the components of the sample are reliably ionized. Therefore, according to this sample support, the signal intensity of the component of the sample ionized in mass spectrometry can be improved.
  • the outer edge of the first opening in each of the plurality of through holes is the second opening. It may be located outside the outer edge.
  • the component of the sample in the solution can be kept in a more appropriate state on the first surface side.
  • the sample support is disposed so that the first surface faces the sample, the sample component is moved more smoothly to the second surface side through the plurality of through holes, and the sample component is moved to the first surface. 2 It can be made to stay in a more suitable state by the surface side.
  • each of the plurality of through holes has a first portion on the first opening side and a second portion on the second opening side, You may exhibit the funnel-shaped shape which spreads toward the 1st opening part side.
  • each of the plurality of through holes may have a truncated cone shape that expands toward the first opening. In any case, for example, when a solution containing a sample is dropped from a first surface side into a plurality of through holes, the components of the sample in the solution are allowed to remain in an appropriate state on the first surface side. Can do.
  • the sample component is smoothly moved to the second surface side through the plurality of through holes, and the sample component is moved to the first surface. 2 It can be made to stay in an appropriate state on the surface side.
  • the minimum value of the width may be 1 nm and the maximum value of the width may be 700 nm.
  • a sample support is a sample support for ionization of a sample, and includes a conductive substrate having a first surface and a second surface facing each other, and ionizes a component of the sample in the substrate.
  • a plurality of through-holes that open to the first surface and the second surface are formed in the predetermined region for performing, and in each of the plurality of through-holes, the width of the first opening on the first surface side is the first 2 It is larger than the width of the second opening on the surface side.
  • the width of the first opening on the first surface side is larger than the width of the second opening on the second surface side in each of the plurality of through holes. Therefore, for example, when a solution containing a sample is dropped from the first surface side to the plurality of through holes, the solution moves to the second surface side through the plurality of through holes, and the components of the sample in the solution are changed. It stays in an appropriate state on the first surface side. Therefore, when energy rays are applied to the first surface while a voltage is applied to the substrate, the components of the sample are reliably ionized.
  • the components of the sample smoothly move to the second surface side through the plurality of through holes, and are appropriately applied to the second surface side. Stay in a state. Therefore, when energy rays are applied to the second surface while a voltage is applied to the substrate, the sample components are reliably ionized. Therefore, according to this sample support, the signal intensity of the component of the sample ionized in mass spectrometry can be improved.
  • the first step in which the sample support including the first conductive layer and the second conductive layer described above is prepared, and the second surface faces the mounting surface of the mounting unit. And a first step in which a sample support is placed on the placement surface, and a solution containing the sample is dropped from the first surface side into the plurality of through holes, and a voltage is applied to the first conductive layer while the first is applied.
  • a third step in which the component of the sample remaining on the first surface side is ionized by irradiating the surface with energy rays.
  • An ionization method includes a first step in which a sample support including the first conductive layer and the second conductive layer described above is prepared, a sample placed on the placement surface of the placement unit, and a sample And a second step in which the sample support is placed on the placing surface so that the first surface faces, and energy rays are applied to the second surface while a voltage is applied to the second conductive layer. And a third step in which the component of the sample moved to the second surface side through the plurality of through holes is ionized.
  • the sample support including the first conductive layer and the second conductive layer described above since the sample support including the first conductive layer and the second conductive layer described above is used, the signal intensity of the components of the sample ionized in mass spectrometry can be improved.
  • the mass spectrometry method includes the first step, the second step, and the third step of the ionization method described above, and the fourth step in which components ionized in the third step are detected.
  • the sample support including the first conductive layer and the second conductive layer described above since the sample support including the first conductive layer and the second conductive layer described above is used, the signal intensity of the components of the sample ionized in mass spectrometry can be improved.
  • An ionization method includes a first step in which a sample support including the above-described conductive substrate is prepared, and a mounting surface on which the second surface faces the mounting surface of the mounting unit.
  • a second step in which a sample support is placed and a solution containing the sample is dropped from the first surface side into the plurality of through holes, and the first surface is irradiated with energy rays while a voltage is applied to the substrate.
  • a third step in which the component of the sample remaining on the first surface side is ionized.
  • An ionization method includes a first step in which a sample support including the conductive substrate described above is prepared, a sample placed on the placement surface of the placement unit, and a first surface on the sample.
  • a second step in which the sample support is placed on the placement surface so as to face each other, and energy rays are applied to the second surface while a voltage is applied to the substrate, so that a plurality of through holes are provided.
  • a third step in which the component of the sample moved to the second surface side is ionized.
  • the sample support including the conductive substrate described above since the sample support including the conductive substrate described above is used, the signal intensity of the components of the sample ionized in mass spectrometry can be improved.
  • the mass spectrometry method includes the first step, the second step, and the third step of the ionization method described above, and the fourth step in which components ionized in the third step are detected.
  • the sample support including the conductive substrate described above since the sample support including the conductive substrate described above is used, the signal intensity of the components of the sample ionized in the mass analysis can be improved.
  • a sample support an ionization method, and a mass spectrometry method capable of improving the signal intensity of a component of a sample ionized in mass spectrometry.
  • FIG. 1 is a plan view of a sample support according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the sample support along the line II-II shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the substrate of the sample support shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of the substrate of the sample support shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating steps of a mass spectrometry method according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating steps of a mass spectrometry method according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating steps of a mass spectrometry method according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating steps of a mass spectrometry method according to another embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating steps of a mass spectrometry method according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating steps of a mass spectrometry method according to another embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a modified sample support.
  • the sample support 1 is used for ionization of a sample, and includes a substrate 2, a first conductive layer 41, and a second conductive layer 42. .
  • the substrate 2 has a first surface 2a and a second surface 2b facing each other.
  • the substrate 2 has a plurality of through holes 20 formed uniformly (with a uniform distribution). Each through-hole 20 extends along the thickness direction of the substrate 2 (the direction in which the first surface 2a and the second surface 2b face each other), and opens to the first surface 2a and the second surface 2b. Yes.
  • the substrate 2 is formed in a rectangular plate shape by an insulating material, for example.
  • the length of one side of the substrate 2 when viewed from the thickness direction of the substrate 2 is, for example, about several centimeters.
  • the thickness of the substrate 2 is, for example, about 1 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the width of the first opening 20a on the first surface 2a side is larger than the width of the second opening 20b on the second surface 2b side.
  • the outer edge of the first opening 20 a is located outside the outer edge of the second opening 20 b in each through-hole 20. That is, when viewed from the thickness direction of the substrate 2, the outer edge of the first opening 20 a includes the outer edge of the second opening 20 b in each through-hole 20.
  • the width of the first opening 20a means the diameter of the first opening 20a when the shape of the first opening 20a when viewed from the thickness direction of the substrate 2 is substantially circular, When the shape is other than a substantially circular shape, it means the diameter (effective diameter) of a virtual maximum circle that fits in the shape.
  • the width of the second opening 20b means the diameter of the second opening 20b when the shape of the second opening 20b when viewed from the thickness direction of the substrate 2 is substantially circular. When the shape is other than a substantially circular shape, it means the diameter (effective diameter) of a virtual maximum circle that fits in the shape. In the present embodiment, the width of the first opening 20a is about twice the width of the second opening 20b.
  • Each through-hole 20 has a first portion 21 on the first opening 20a side and a second portion 22 on the second opening 20b side.
  • the first portion 21 has a funnel-like shape that expands toward the first opening 20a side.
  • the second portion 22 has a cylindrical shape.
  • the center line of the first portion 21 and the center line of the second portion 22 coincide with each other.
  • the minimum value of the width is 1 nm
  • the maximum value of the width is 700 nm.
  • the width means the diameter of the through-hole 20 when the cross-sectional shape of the through-hole 20 perpendicular to the thickness direction of the substrate 2 is substantially circular, and the cross-sectional shape is other than substantially circular.
  • the minimum value of the width is the diameter of the second portion 22, and the maximum value of the width is the diameter of the first opening 20a.
  • the first conductive layer 41 is provided on the first surface 2 a of the substrate 2.
  • the first conductive layer 41 covers a portion of the first surface 2 a of the substrate 2 where the through hole 20 is not formed.
  • the second conductive layer 42 is provided on the second surface 2 b of the substrate 2.
  • the second conductive layer 42 covers a portion of the second surface 2b of the substrate 2 where the through hole 20 is not formed.
  • the first conductive layer 41 and the second conductive layer 42 are made of a conductive material.
  • the first conductive layer 41 and the second conductive layer 42 are made of Pt (platinum) or Au (gold).
  • Pt platinum
  • Au gold
  • the first conductive layer 41 and the second conductive layer 42 are formed of a metal such as Cu (copper) having high affinity with a sample such as protein
  • Cu is added to the sample molecule in the ionization process of the sample described later.
  • the sample is ionized with the atoms attached, and the detection result may be shifted in the mass spectrometry described later by the amount of Cu atoms attached. Therefore, it is preferable to use a metal having low affinity with the sample as the material of the first conductive layer 41 and the second conductive layer 42.
  • the higher the conductivity of the metal the easier and stable application of a constant voltage is. Therefore, when the first conductive layer 41 and the second conductive layer 42 are formed of a metal having high conductivity, it is possible to apply a voltage uniformly to the first surface 2a and the second surface 2b of the substrate 2. . Also, the higher the conductivity, the higher the thermal conductivity. Therefore, when the first conductive layer 41 and the second conductive layer 42 are formed of a metal having high conductivity, the energy of the laser light (energy beam) irradiated on the substrate 2 is changed to the first conductive layer 41 and the second conductive layer 42. It is possible to efficiently transmit to the sample through the conductive layer 42. Therefore, it is preferable to use a highly conductive metal as the material of the first conductive layer 41 and the second conductive layer 42.
  • the material of the first conductive layer 41 and the second conductive layer 42 for example, Pt, Au or the like is preferably used.
  • the first conductive layer 41 and the second conductive layer 42 are formed to a thickness of about 1 nm to 350 nm by, for example, plating, atomic layer deposition (ALD), vapor deposition, sputtering, or the like.
  • ALD atomic layer deposition
  • vapor deposition vapor deposition
  • sputtering or the like.
  • Cr chromium
  • Ni nickel
  • Ti titanium
  • FIG. 3 is an enlarged view of the substrate 2 when viewed from the thickness direction of the substrate 2.
  • the black portions are the through holes 20, and the white portions are the partition walls between the through holes 20.
  • a plurality of through holes 20 having a substantially constant width are uniformly formed in the substrate 2.
  • the aperture ratio of the through holes 20 (the ratio of all the through holes 20 to the substrate 2 when viewed from the thickness direction of the substrate 2) is practically 10 to 80%, particularly 60 to 80%. Preferably there is.
  • the sizes of the plurality of through holes 20 may be uneven with each other, or the plurality of through holes 20 may be partially connected to each other.
  • the substrate 2 shown in FIG. 3 is an alumina porous film formed by anodizing Al (aluminum).
  • Al aluminum
  • FIG. 4A the surface portion 200a of the Al substrate 200 is oxidized and the surface portion 200a of the Al substrate 200 by anodizing the Al substrate 200.
  • a plurality of pores 201 are formed on the substrate.
  • FIG. 4B the pores 201 are expanded by subjecting the Al substrate 200 to pore widening treatment. Each enlarged pore 201 corresponds to the first portion 21 of the substrate 2.
  • FIG. 4A the surface portion 200a of the Al substrate 200 is oxidized and the surface portion 200a of the Al substrate 200 by anodizing the Al substrate 200.
  • FIG. 4B the pores 201 are expanded by subjecting the Al substrate 200 to pore widening treatment.
  • Each enlarged pore 201 corresponds to the first portion 21 of the substrate 2.
  • FIG. 4B the pores 201 are expanded by subjecting the Al substrate 200 to pore widening treatment.
  • the surface portion 200a of the Al substrate 200 is further deeply oxidized and the diameter-expanded pores are increased.
  • a pore 202 is formed at the bottom of 201.
  • Each pore 202 corresponds to the second portion 22 of the substrate 2.
  • the oxidized surface portion 200a is peeled from the Al substrate 200, whereby the substrate 2 is obtained as shown in FIG.
  • the substrate 2 is made of Ta (tantalum), Nb (niobium), Ti (titanium), Hf (hafnium), Zr (zirconium), Zn (zinc), W (tungsten), Bi (bismuth), Sb (antimony). It may be formed by anodizing a valve metal other than Al. Alternatively, the substrate 2 may be formed by anodizing Si (silicon).
  • the sample support 1 is prepared (first step).
  • the sample support 1 may be prepared by being manufactured by a person who performs an ionization method and a mass spectrometry method, or may be prepared by being acquired from a manufacturer or a seller of the sample support 1. Good.
  • the slide glass 6 is a glass substrate on which a transparent conductive film such as an ITO (Indium Tin Oxide) film is formed, and the surface of the transparent conductive film serves as a mounting surface 6a.
  • a transparent conductive film such as an ITO (Indium Tin Oxide) film
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the member (For example, board
  • the sample support 1 is fixed to the slide glass 6 with a conductive tape 7 (for example, a carbon tape). Subsequently, as shown in FIG. 6B, the solution containing the sample S is dropped by the pipette 8 from the first surface 2a side to the plurality of through holes 20 (second step).
  • a conductive tape 7 for example, a carbon tape
  • each through hole 20 the solution containing the sample S enters the second portion 22 from the first portion 21, and a part of the solution containing the sample S enters the first portion 21 of each through hole 20. Remains due to surface tension (see FIG. 2). Therefore, the component S1 of the sample S in the solution reliably remains on the first surface 2a side of the substrate 2.
  • the laser beam irradiation unit 13 of the mass spectrometer 10 irradiates the first surface 2a of the substrate 2 with the laser beam (energy beam) L (third step).
  • the laser beam irradiation unit 13 scans the laser beam L over a predetermined region of the first surface 2a.
  • the scanning of the laser beam L with respect to the predetermined region of the first surface 2a can be performed by operating at least one of the support unit 12 and the laser beam irradiation unit 13.
  • the laser beam L is applied to the first surface 2a of the substrate 2 while a voltage is applied to the first conductive layer 41, whereby the sample S remaining on the first surface 2a side of the substrate 2 is observed.
  • the component S1 is ionized, and sample ions S2 (ionized component S1) are released (third step). Specifically, energy is transmitted from the first conductive layer 41 (see FIG. 2) that has absorbed the energy of the laser light L to the component S1 of the sample S that remains on the first surface 2a side of the substrate 2, and the energy is transferred.
  • the component S1 of the acquired sample S is vaporized and charges are acquired to become sample ions S2.
  • the first to third steps described above correspond to the ionization method of the embodiment using the sample support 1 (in this embodiment, the laser desorption ionization method).
  • the released sample ions S2 move while accelerating toward a ground electrode (not shown) provided between the sample support 1 and the ion detector 15. That is, the sample ions S2 move while accelerating toward the ground electrode due to a potential difference generated between the first conductive layer 41 to which a voltage is applied and the ground electrode. And sample ion S2 is detected by the ion detection part 15 of the mass spectrometer 10 (4th process).
  • the mass spectrometer 10 is a scanning mass spectrometer that uses time-of-flight mass spectrometry (TOF-MS).
  • TOF-MS time-of-flight mass spectrometry
  • the sample support 1 described above is prepared (first step).
  • the sample support 1 may be prepared by being manufactured by a person who performs an ionization method and a mass spectrometry method, or may be prepared by being acquired from a manufacturer or a seller of the sample support 1. Good.
  • the sample S is placed on the placement surface 6a of the slide glass 6 (second step).
  • the sample S is a thin-film biological sample (hydrated sample) such as a tissue slice.
  • the sample support 1 is placed on the placement surface 6a so that the first surface 2a of the substrate 2 faces the sample S (second step).
  • the sample support 1 is fixed to the slide glass 6 by the conductive tape 7.
  • the component S1 of the sample S moves to the second surface 2b side of the substrate 2 through the plurality of through holes 20 (see FIG. 2) by capillary action, and moves.
  • the component S1 of the obtained sample S remains on the second surface 2b side due to surface tension. Therefore, the component S1 of the sample S reliably remains on the second surface 2b side of the substrate 2.
  • the slide glass 6, the sample support 1, and the sample S are placed in the mass spectrometer 10 in a state where the sample S is disposed between the slide glass 6 and the sample support 1. It is placed on the support part 12.
  • a voltage is applied to the second conductive layer 42 of the sample support 1 through the mounting surface 6a of the slide glass 6 and the tape 7 by the voltage application unit 14 of the mass spectrometer 10 (third step).
  • the laser beam irradiation unit 13 of the mass spectrometer 10 irradiates the second surface 2b of the substrate 2 with the laser beam (energy beam) L (third step).
  • the laser beam irradiation unit 13 scans the laser beam L over a predetermined region of the second surface 2b.
  • the scanning of the laser beam L with respect to the predetermined region of the second surface 2b can be performed by operating at least one of the support unit 12 and the laser beam irradiation unit 13.
  • the laser beam L is applied to the second surface 2b of the substrate 2 while a voltage is applied to the second conductive layer 42, whereby the second surface 2b of the substrate 2 is passed through the plurality of through holes 20.
  • the component S1 of the sample S moved to the side is ionized, and the sample ion S2 (ionized component S1) is released (third step).
  • the energy is transmitted from the second conductive layer 42 (see FIG. 2) that has absorbed the energy of the laser light L to the component S1 of the sample S remaining on the second surface 2b side of the substrate 2, and the energy is transferred.
  • the component S1 of the acquired sample S is vaporized and charges are acquired to become sample ions S2.
  • the first to third steps described above correspond to the ionization method of another embodiment using the sample support 1 (in this other embodiment, the laser desorption ionization method).
  • the released sample ions S2 move while accelerating toward a ground electrode (not shown) provided between the sample support 1 and the ion detector 15. That is, the sample ions S2 move while accelerating toward the ground electrode due to a potential difference generated between the second conductive layer 42 to which a voltage is applied and the ground electrode. And sample ion S2 is detected by the ion detection part 15 of the mass spectrometer 10 (4th process).
  • the ion detector 15 detects the sample ions S2 so as to correspond to the scanning position of the laser light L. Thereby, the two-dimensional distribution of molecules constituting the sample S can be imaged.
  • the mass spectrometer 10 is a scanning mass spectrometer that uses time-of-flight mass spectrometry. The first to fourth steps described above correspond to the mass spectrometry method of another embodiment using the sample support 1.
  • the width of the first opening 20a on the first surface 2a side is larger than the width of the second opening 20b on the second surface 2b side. Is also big. Therefore, for example, when a solution containing the sample S is dropped from the first surface 2a side to the plurality of through holes 20, the solution moves to the second surface 2b side through the plurality of through holes 20, and in the solution The component S1 of the sample S remains in an appropriate state on the first surface 2a side. Therefore, when the laser beam L is applied to the first surface 2a while a voltage is applied to the first conductive layer 41, the component S1 of the sample S is reliably ionized.
  • the component S1 of the sample S smoothly moves to the second surface 2b side through the plurality of through holes 20. It remains in an appropriate state on the second surface 2b side. Therefore, when the laser beam L is applied to the second surface 2b while a voltage is applied to the second conductive layer 42, the component S1 of the sample S is reliably ionized. Therefore, according to the sample support 1, the signal intensity of the component S1 of the sample S ionized in the mass spectrometry can be improved.
  • the outer edge of the first opening 20 a is located outside the outer edge of the second opening 20 b in each of the plurality of through holes 20. ing.
  • the component S1 of the sample S in the solution is more appropriately placed on the first surface 2a side.
  • the sample support 1 is arranged so that the first surface 2a faces the sample S, the component S1 of the sample S is moved more smoothly to the second surface 2b side through the plurality of through holes 20.
  • the component S1 of the sample S can be kept in a more appropriate state on the second surface 2b side.
  • each of the plurality of through holes 20 includes a first portion 21 on the first opening 20a side and a second portion 22 on the second opening 20b side, and the first portion 21 has a funnel-like shape that expands toward the first opening 20a.
  • the component S1 of the sample S in the solution is appropriately placed on the first surface 2a side.
  • the sample support 1 is arranged so that the first surface 2a faces the sample S, the component S1 of the sample S is smoothly moved to the second surface 2b side through the plurality of through holes 20.
  • the component S1 of the sample S can be kept in an appropriate state on the second surface 2b side.
  • the minimum value of the width is 1 nm and the maximum value of the width is 700 nm.
  • the sample support 1 including the first conductive layer 41 and the second conductive layer 42 described above is used.
  • the signal intensity of the component S1 of the sample S can be improved.
  • each of the plurality of through holes 20 may have a truncated cone shape that expands toward the first opening 20 a side.
  • the component S1 of the sample S in the solution is appropriately applied to the first surface 2a side. Can stay in the state.
  • the sample support 1 is arranged so that the first surface 2a faces the sample S, the component S1 of the sample S is smoothly moved to the second surface 2b side through the plurality of through holes 20.
  • each through-hole 20 is not limited to what was mentioned above, The shape (the width
  • the width of the through hole 20 may be any shape that increases continuously or stepwise toward the first opening 20a.
  • the outer edge of the first opening 20 a is preferably located outside the outer edge of the second opening 20 b in each of the plurality of through holes 20.
  • one predetermined region (predetermined region for ionizing the component of the sample S) is provided on the substrate 2, but a plurality of predetermined regions may be provided on the substrate 2.
  • the plurality of through holes 20 do not need to be formed only in the predetermined region, and may be formed, for example, on the entire substrate 2 as in the above-described embodiment. That is, the plurality of through holes 20 may be formed at least in a predetermined region.
  • the sample S is arranged so that one sample S corresponds to one predetermined region.
  • the sample S is arranged so that a plurality of samples S correspond to one predetermined region. Also good.
  • a conductive layer may be provided on the inner surface of each through hole 20.
  • a frame may be attached to the substrate 2. In that case, handling of the sample support 1 is facilitated, and deformation of the substrate 2 due to a temperature change or the like is suppressed.
  • the sample support 1 may include a conductive substrate 2. Also in this case, for example, when a solution containing the sample S is dropped from the first surface 2a side to the plurality of through holes 20, the solution moves to the second surface 2b side through the plurality of through holes 20. The component S1 of the sample S in the solution remains in an appropriate state on the first surface 2a side. Therefore, when the laser beam (energy beam) L is applied to the first surface 2a while a voltage is applied to the substrate 2, the component S1 of the sample S is reliably ionized. Further, for example, when the sample support 1 is arranged so that the first surface 2a faces the sample S, the component S1 of the sample S smoothly moves to the second surface 2b side through the plurality of through holes 20.
  • the component S1 of the sample S is reliably ionized. Therefore, even when the sample support 1 includes the conductive substrate 2, the signal intensity of the component S1 of the sample S ionized in mass spectrometry can be improved. In this case, the first conductive layer 41 and the second conductive layer 42 can be omitted from the sample support 1.
  • the sample support 1 may be fixed to the slide glass 6 by means other than the tape 7 (for example, means using an adhesive, a fixture, etc.).
  • a voltage may be applied to the first conductive layer 41 or the second conductive layer 42 without passing through the placement surface 6 a of the slide glass 6 and the tape 7.
  • the slide glass 6 and the tape 7 may not have conductivity.
  • the tape 7 may be a part of the sample support 1.
  • the tape 7 is fixed in advance on the first surface 2 a side at the peripheral edge of the substrate 2. It may be done.
  • the laser beam irradiation unit 13 collectively irradiates the predetermined region of the first surface 2a or the predetermined region of the second surface 2b with the laser beam L, and the ion detection unit 15
  • the sample ion S2 may be detected while maintaining the two-dimensional information of the region. That is, the mass spectrometer 10 may be a projection mass spectrometer.
  • the ionization method described above can also be used for other measurements and experiments such as ion mobility measurement.
  • the use of the sample support 1 is not limited to the ionization of the sample S by irradiation with the laser light L.
  • the sample support 1 can be used for ionization of the sample S by irradiation with an energy beam such as a laser beam, an ion beam, or an electron beam.
  • the sample S can be ionized by irradiation with energy rays.
  • the sample S is not limited to a water-containing sample, and may be a dry sample.
  • the sample support 1 is placed on the placement surface 6a so that the first surface 2a faces the sample S in the second step, for example, a plurality of penetrations from the second surface 2b side.
  • a predetermined solution is dropped into the holes 20.
  • the component S1 of the sample S can be smoothly moved to the second surface 2b side through the plurality of through holes 20, and the component S1 of the sample S can be kept in an appropriate state on the second surface 2b side.
  • the sample support 1 is placed on the placement surface 6a so that the solution containing the sample S is placed on the placement surface 6a, and the first surface 2a faces the solution containing the sample S. May be. Even in that case, the component S1 of the sample S can be smoothly moved to the second surface 2b side through the plurality of through holes 20, and the component S1 of the sample S can be kept in an appropriate state on the second surface 2b side. it can.

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Abstract

試料支持体（１）は、試料のイオン化用の試料支持体である。試料支持体は、互いに対向する第１表面（２ａ）及び第２表面（２ｂ）を有する基板（２）と、第１表面に設けられた第１導電層（４１）と、第２表面に設けられた第２導電層（４２）と、を備える。基板のうち試料の成分をイオン化するための所定領域には、第１表面及び第２表面に開口する複数の貫通孔（２０）が形成されており、複数の貫通孔のそれぞれにおいて、第１表面側の第１開口部（２０ａ）の幅は、第２表面側の第２開口部（２０ｂ）の幅よりも大きい。

Description

試料支持体、イオン化法及び質量分析方法
　本開示は、試料支持体、イオン化法及び質量分析方法に関する。
　従来、質量分析等を行うために生体試料等の試料をイオン化する手法として、レーザ脱離イオン化法が知られている。レーザ脱離イオン化法に用いられる試料支持体として、特許文献１には、複数の貫通孔が形成された基板と、基板における少なくとも一方の表面に設けられた導電層と、を備えるものが記載されている。
特許第６０９３４９２号公報
　質量分析においては、イオン化された試料の成分が検出され、その検出結果に基づいて試料の質量分析が実施される。したがって、質量分析においては、イオン化された試料の成分の信号強度（感度）の向上が望まれる。
　本開示は、質量分析においてイオン化された試料の成分の信号強度を向上させることができる試料支持体、イオン化法及び質量分析方法を提供することを目的とする。
　本開示の一側面の試料支持体は、試料のイオン化用の試料支持体であって、互いに対向する第１表面及び第２表面を有する基板と、第１表面に設けられた第１導電層と、第２表面に設けられた第２導電層と、を備え、基板のうち試料の成分をイオン化するための所定領域には、第１表面及び第２表面に開口する複数の貫通孔が形成されており、複数の貫通孔のそれぞれにおいて、第１表面側の第１開口部の幅は、第２表面側の第２開口部の幅よりも大きい。
　この試料支持体では、複数の貫通孔のそれぞれにおいて、第１表面側の第１開口部の幅が、第２表面側の第２開口部の幅よりも大きい。そのため、例えば、第１表面側から複数の貫通孔に対して試料を含む溶液が滴下されると、複数の貫通孔を介して溶液が第２表面側に移動し、溶液中の試料の成分が第１表面側に適切な状態で留まる。したがって、第１導電層に電圧が印加されつつ第１表面に対してエネルギー線が照射されると、試料の成分が確実にイオン化される。また、例えば、試料に第１表面が対面するように試料支持体が配置されると、複数の貫通孔を介して試料の成分が第２表面側にスムーズに移動し、第２表面側に適切な状態で留まる。したがって、第２導電層に電圧が印加されつつ第２表面に対してエネルギー線が照射されると、試料の成分が確実にイオン化される。よって、この試料支持体によれば、質量分析においてイオン化された試料の成分の信号強度を向上させることができる。
　本開示の一側面の試料支持体では、第１表面及び第２表面が互いに対向する方向から見た場合に、複数の貫通孔のそれぞれにおいて、第１開口部の外縁は、第２開口部の外縁の外側に位置していてもよい。これにより、例えば、第１表面側から複数の貫通孔に対して試料を含む溶液が滴下された際に、溶液中の試料の成分を第１表面側により適切な状態で留まらせることができる。また、例えば、試料に第１表面が対面するように試料支持体が配置された際に、複数の貫通孔を介して試料の成分を第２表面側によりスムーズに移動させ、試料の成分を第２表面側により適切な状態で留まらせることができる。
　本開示の一側面の試料支持体では、複数の貫通孔のそれぞれは、第１開口部側の第１部分と、第２開口部側の第２部分と、を有し、第１部分は、第１開口部側に向かって広がるファネル状の形状を呈していてもよい。或いは、本開示の一側面の試料支持体では、複数の貫通孔のそれぞれは、第１開口部側に向かって広がる円錐台状の形状を呈していてもよい。いずれの場合にも、例えば、第１表面側から複数の貫通孔に対して試料を含む溶液が滴下された際に、溶液中の試料の成分を第１表面側に適切な状態で留まらせることができる。また、例えば、試料に第１表面が対面するように試料支持体が配置された際に、複数の貫通孔を介して試料の成分を第２表面側にスムーズに移動させ、試料の成分を第２表面側に適切な状態で留まらせることができる。
　本開示の一側面の試料支持体では、複数の貫通孔のそれぞれにおいて、幅の最小値は１ｎｍであり、幅の最大値は７００ｎｍであってもよい。これにより、例えば、第１表面側から複数の貫通孔に対して試料を含む溶液が滴下された際に、溶液中の試料の成分を第１表面側に適切な状態で留まらせることができる。また、例えば、試料に第１表面が対面するように試料支持体が配置された際に、複数の貫通孔を介して試料の成分を第２表面側にスムーズに移動させ、試料の成分を第２表面側に適切な状態で留まらせることができる。
　本開示の一側面の試料支持体は、試料のイオン化用の試料支持体であって、互いに対向する第１表面及び第２表面を有する導電性の基板を備え、基板のうち試料の成分をイオン化するための所定領域には、第１表面及び第２表面に開口する複数の貫通孔が形成されており、複数の貫通孔のそれぞれにおいて、第１表面側の第１開口部の幅は、第２表面側の第２開口部の幅よりも大きい。
　この試料支持体では、複数の貫通孔のそれぞれにおいて、第１表面側の第１開口部の幅が、第２表面側の第２開口部の幅よりも大きい。そのため、例えば、第１表面側から複数の貫通孔に対して試料を含む溶液が滴下されると、複数の貫通孔を介して溶液が第２表面側に移動し、溶液中の試料の成分が第１表面側に適切な状態で留まる。したがって、基板に電圧が印加されつつ第１表面に対してエネルギー線が照射されると、試料の成分が確実にイオン化される。また、例えば、試料に第１表面が対面するように試料支持体が配置されると、複数の貫通孔を介して試料の成分が第２表面側にスムーズに移動し、第２表面側に適切な状態で留まる。したがって、基板に電圧が印加されつつ第２表面に対してエネルギー線が照射されると、試料の成分が確実にイオン化される。よって、この試料支持体によれば、質量分析においてイオン化された試料の成分の信号強度を向上させることができる。
　本開示の一側面のイオン化法は、上述した第１導電層及び第２導電層を備える試料支持体が用意される第１工程と、載置部の載置面に第２表面が対面するように載置面に試料支持体が載置され、第１表面側から複数の貫通孔に対して試料を含む溶液が滴下される第２工程と、第１導電層に電圧が印加されつつ第１表面に対してエネルギー線が照射されることにより、第１表面側に留まっている試料の成分がイオン化される第３工程と、を備える。
　本開示の一側面のイオン化法は、上述した第１導電層及び第２導電層を備える試料支持体が用意される第１工程と、載置部の載置面に試料が載置され、試料に第１表面が対面するように載置面に試料支持体が載置される第２工程と、第２導電層に電圧が印加されつつ第２表面に対してエネルギー線が照射されることにより、複数の貫通孔を介して第２表面側に移動した試料の成分がイオン化される第３工程と、を備える。
　これらのイオン化法によれば、上述した第１導電層及び第２導電層を備える試料支持体が用いられるため、質量分析においてイオン化された試料の成分の信号強度を向上させることができる。
　本開示の一側面の質量分析方法は、上述したイオン化法の第１工程、第２工程及び第３工程と、第３工程においてイオン化された成分が検出される第４工程と、を備える。
　この質量分析方法によれば、上述した第１導電層及び第２導電層を備える試料支持体が用いられるため、質量分析においてイオン化された試料の成分の信号強度を向上させることができる。
　本開示の一側面のイオン化法は、上述した導電性の基板を備える試料支持体が用意される第１工程と、載置部の載置面に第２表面が対面するように載置面に試料支持体が載置され、第１表面側から複数の貫通孔に対して試料を含む溶液が滴下される第２工程と、基板に電圧が印加されつつ第１表面に対してエネルギー線が照射されることにより、第１表面側に留まっている試料の成分がイオン化される第３工程と、を備える。
　本開示の一側面のイオン化法は、上述した導電性の基板を備える試料支持体が用意される第１工程と、載置部の載置面に試料が載置され、試料に第１表面が対面するように載置面に試料支持体が載置される第２工程と、基板に電圧が印加されつつ第２表面に対してエネルギー線が照射されることにより、複数の貫通孔を介して第２表面側に移動した試料の成分がイオン化される第３工程と、を備える。
　これらのイオン化法によれば、上述した導電性の基板を備える試料支持体が用いられるため、質量分析においてイオン化された試料の成分の信号強度を向上させることができる。
　本開示の一側面の質量分析方法は、上述したイオン化法の第１工程、第２工程及び第３工程と、第３工程においてイオン化された成分が検出される第４工程と、を備える。
　この質量分析方法によれば、上述した導電性の基板を備える試料支持体が用いられるため、質量分析においてイオン化された試料の成分の信号強度を向上させることができる。
　本開示によれば、質量分析においてイオン化された試料の成分の信号強度を向上させることができる試料支持体、イオン化法及び質量分析方法を提供することが可能となる。
図１は、一実施形態の試料支持体の平面図である。 図２は、図１に示されるII－II線に沿っての試料支持体の断面図である。 図３は、図１に示される試料支持体の基板の拡大像を示す図である。 図４は、図１に示される試料支持体の基板の製造工程を示す図である。 図５は、一実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図６は、一実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図７は、一実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図８は、他の実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図９は、他の実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図１０は、他の実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図１１は、変形例の試料支持体の断面図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１及び図２に示されるように、試料支持体１は、試料のイオン化に用いられるものであって、基板２と、第１導電層４１と、第２導電層４２と、を備えている。基板２は、互いに対向する第１表面２ａ及び第２表面２ｂを有している。基板２には、複数の貫通孔２０が一様に（均一な分布で）形成されている。各貫通孔２０は、基板２の厚さ方向（第１表面２ａ及び第２表面２ｂが互いに対向する方向）に沿って延在しており、第１表面２ａ及び第２表面２ｂに開口している。
　基板２は、例えば、絶縁性材料によって長方形板状に形成されている。基板２の厚さ方向から見た場合における基板２の一辺の長さは、例えば数ｃｍ程度である。基板２の厚さは、例えば１μｍ～５０μｍ程度である。各貫通孔２０において、第１表面２ａ側の第１開口部２０ａの幅は、第２表面２ｂ側の第２開口部２０ｂの幅よりも大きい。基板２の厚さ方向から見た場合に、各貫通孔２０において、第１開口部２０ａの外縁は、第２開口部２０ｂの外縁の外側に位置している。つまり、基板２の厚さ方向から見た場合に、各貫通孔２０において、第１開口部２０ａの外縁は、第２開口部２０ｂの外縁を含んでいる。
　なお、第１開口部２０ａの幅とは、基板２の厚さ方向から見た場合における第１開口部２０ａの形状が略円形である場合には、第１開口部２０ａの直径を意味し、当該形状が略円形以外である場合には、当該形状に収まる仮想的な最大円の直径（有効径）を意味する。同様に、第２開口部２０ｂの幅とは、基板２の厚さ方向から見た場合における第２開口部２０ｂの形状が略円形である場合には、第２開口部２０ｂの直径を意味し、当該形状が略円形以外である場合には、当該形状に収まる仮想的な最大円の直径（有効径）を意味する。本実施形態では、第１開口部２０ａの幅は、第２開口部２０ｂの幅の２倍程度である。
　各貫通孔２０は、第１開口部２０ａ側の第１部分２１と、第２開口部２０ｂ側の第２部分２２と、を有している。第１部分２１は、第１開口部２０ａ側に向かって広がるファネル状の形状を呈している。第２部分２２は、円柱状の形状を呈している。第１部分２１の中心線と第２部分２２の中心線とは、互いに一致している。各貫通孔２０において、幅の最小値は１ｎｍであり、幅の最大値は７００ｎｍである。ここで、幅とは、基板２の厚さ方向に垂直な貫通孔２０の断面形状が略円形である場合には、貫通孔２０の直径を意味し、当該断面形状が略円形以外である場合には、当該断面形状に収まる仮想的な最大円の直径（有効径）を意味する。本実施形態では、幅の最小値は、第２部分２２の直径であり、幅の最大値は、第１開口部２０ａの直径である。
　第１導電層４１は、基板２の第１表面２ａに設けられている。第１導電層４１は、基板２の第１表面２ａのうち貫通孔２０が形成されていない部分を覆っている。第２導電層４２は、基板２の第２表面２ｂに設けられている。第２導電層４２は、基板２の第２表面２ｂのうち貫通孔２０が形成されていない部分を覆っている。
　第１導電層４１及び第２導電層４２は、導電性材料によって形成されている。本実施形態では、第１導電層４１及び第２導電層４２は、Ｐｔ（白金）又はＡｕ（金）によって形成されている。このように、第１導電層４１及び第２導電層４２の材料としては、以下に述べる理由により、試料との親和性（反応性）が低く且つ導電性が高い金属が用いられることが好ましい。
　例えば、タンパク質等の試料と親和性が高いＣｕ（銅）等の金属によって第１導電層４１及び第２導電層４２が形成されていると、後述する試料のイオン化の過程において、試料分子にＣｕ原子が付着した状態で試料がイオン化され、Ｃｕ原子が付着した分だけ、後述する質量分析法において検出結果がずれるおそれがある。したがって、第１導電層４１及び第２導電層４２の材料としては、試料との親和性が低い金属が用いられることが好ましい。
　一方、導電性の高い金属ほど一定の電圧を容易に且つ安定して印加し易くなる。そのため、導電性が高い金属によって第１導電層４１及び第２導電層４２が形成されていると、基板２の第１表面２ａ及び第２表面２ｂに均一に電圧を印加することが可能となる。また、導電性の高い金属ほど熱伝導性も高い傾向にある。そのため、導電性が高い金属によって第１導電層４１及び第２導電層４２が形成されていると、基板２に照射されたレーザ光（エネルギー線）のエネルギーを、第１導電層４１及び第２導電層４２を介して試料に効率的に伝えることが可能となる。したがって、第１導電層４１及び第２導電層４２の材料としては、導電性の高い金属が用いられることが好ましい。
　以上の観点から、第１導電層４１及び第２導電層４２の材料としては、例えば、Ｐｔ、Ａｕ等が用いられることが好ましい。第１導電層４１及び第２導電層４２は、例えば、メッキ法、原子層堆積法（ＡＬＤ：Atomic　Layer　Deposition）、蒸着法、スパッタ法等によって、厚さ１ｎｍ～３５０ｎｍ程度に形成される。なお、第１導電層４１及び第２導電層４２の材料としては、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）等が用いられてもよい。
　図３は、基板２の厚さ方向から見た場合における基板２の拡大像を示す図である。図３において、黒色の部分は貫通孔２０であり、白色の部分は貫通孔２０間の隔壁部である。図３に示されるように、基板２には、略一定の幅を有する複数の貫通孔２０が一様に形成されている。貫通孔２０の開口率（基板２の厚さ方向から見た場合に基板２に対して全ての貫通孔２０が占める割合）は、実用上は１０～８０％であり、特に６０～８０％であることが好ましい。複数の貫通孔２０の大きさは互いに不揃いであってもよいし、部分的に複数の貫通孔２０同士が互いに連結していてもよい。
　図３に示される基板２は、Ａｌ（アルミニウム）を陽極酸化することにより形成されたアルミナポーラス皮膜である。具体的には、図４の（ａ）に示されるように、Ａｌ基板２００に対して陽極酸化処理を施すことにより、Ａｌ基板２００の表面部分２００ａを酸化すると共に、Ａｌ基板２００の表面部分２００ａに複数の細孔２０１を形成する。続いて、図４の（ｂ）に示されるように、Ａｌ基板２００に対してポアワイドニング処理を施すことにより、各細孔２０１を拡径する。拡径された各細孔２０１は、基板２の第１部分２１に相当する。続いて、図４の（ｃ）に示されるように、Ａｌ基板２００に対して陽極酸化処理を施すことにより、Ａｌ基板２００の表面部分２００ａを更に深く酸化すると共に、拡径された各細孔２０１の底部に細孔２０２を形成する。各細孔２０２は、基板２の第２部分２２に相当する。続いて、酸化された表面部分２００ａをＡｌ基板２００から剥離することにより、図４の（ｄ）に示されるように、基板２を得る。
　なお、基板２は、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔｉ（チタン）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｗ（タングステン）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｓｂ（アンチモン）等のＡｌ以外のバルブ金属を陽極酸化することにより形成されてもよい。或いは、基板２は、Ｓｉ（シリコン）を陽極酸化することにより形成されてもよい。
　次に、試料支持体１を用いた一実施形態のイオン化法及び質量分析方法について説明する。図５～図７においては、試料支持体１における貫通孔２０、第１導電層４１及び第２導電層４２の図示が省略されている。また、図１及び図２に示される試料支持体１と図５～図７に示される試料支持体１とでは、図示の便宜上、寸法の比率等が異なっている。
　まず、図５の（ａ）に示されるように、上述した試料支持体１が用意される（第１工程）。試料支持体１は、イオン化法及び質量分析方法を実施する者によって製造されることで用意されてもよいし、試料支持体１の製造者又は販売者等から取得されることで用意されてもよい。
　続いて、図５の（ｂ）に示されるように、スライドグラス（載置部）６の載置面６ａに基板２の第２表面２ｂが対面するように、載置面６ａに試料支持体１が載置される（第２工程）。スライドグラス６は、ＩＴＯ（Indium　Tin　Oxide)膜等の透明導電膜が形成されたガラス基板であり、透明導電膜の表面が載置面６ａとなっている。なお、スライドグラス６に限定されず、導電性を確保し得る部材（例えば、ステンレス等の金属材料等からなる基板等）を載置部として用いることができる。続いて、図６の（ａ）に示されるように、導電性のテープ７（例えば、カーボンテープ等）によって、試料支持体１がスライドグラス６に固定される。続いて、図６の（ｂ）に示されるように、第１表面２ａ側から複数の貫通孔２０に対して、ピペット８によって、試料Ｓを含む溶液が滴下される（第２工程）。
　これにより、各貫通孔２０においては、試料Ｓを含む溶液が第１部分２１から第２部分２２内に進入し、各貫通孔２０の第１部分２１には、試料Ｓを含む溶液の一部が表面張力によって留まる（図２参照）。したがって、基板２の第１表面２ａ側には、溶液中の試料Ｓの成分Ｓ１が確実に留まる。
　続いて、図７に示されるように、第１表面２ａ側に試料Ｓの成分Ｓ１が留まっている試料支持体１がスライドグラス６に固定された状態で、スライドグラス６、試料支持体１及び試料Ｓが、質量分析装置１０の支持部１２（例えば、ステージ）上に載置される。続いて、質量分析装置１０の電圧印加部１４によって、スライドグラス６の載置面６ａ及びテープ７を介して試料支持体１の第１導電層４１（図２参照）に電圧が印加される（第３工程）。続いて、質量分析装置１０のレーザ光照射部１３によって、基板２の第１表面２ａに対してレーザ光（エネルギー線）Ｌが照射される（第３工程）。本実施形態では、レーザ光照射部１３は、第１表面２ａの所定領域に対してレーザ光Ｌを走査する。なお、第１表面２ａの所定領域に対するレーザ光Ｌの走査は、支持部１２及びレーザ光照射部１３の少なくとも１つが動作させられることにより、実施可能である。
　このように、第１導電層４１に電圧が印加されつつ基板２の第１表面２ａに対してレーザ光Ｌが照射されることにより、基板２の第１表面２ａ側に留まっている試料Ｓの成分Ｓ１がイオン化され、試料イオンＳ２（イオン化された成分Ｓ１）が放出される（第３工程）。具体的には、レーザ光Ｌのエネルギーを吸収した第１導電層４１（図２参照）から、基板２の第１表面２ａ側に留まっている試料Ｓの成分Ｓ１にエネルギーが伝達され、エネルギーを獲得した試料Ｓの成分Ｓ１が気化すると共に電荷を獲得して、試料イオンＳ２となる。以上の第１工程～第３工程が、試料支持体１を用いた一実施形態のイオン化法（本一実施形態では、レーザ脱離イオン化法）に相当する。
　放出された試料イオンＳ２は、試料支持体１とイオン検出部１５との間に設けられたグランド電極（図示省略）に向かって加速しながら移動する。つまり、試料イオンＳ２は、電圧が印加された第１導電層４１とグランド電極との間に生じた電位差によって、グランド電極に向かって加速しながら移動する。そして、質量分析装置１０のイオン検出部１５によって試料イオンＳ２が検出される（第４工程）。本実施形態では、質量分析装置１０は、飛行時間型質量分析法（ＴＯＦ－ＭＳ：Time-of-Flight　Mass　Spectrometry）を利用する走査型質量分析装置である。以上の第１工程～第４工程が、試料支持体１を用いた一実施形態の質量分析方法に相当する。
　次に、試料支持体１を用いた他の実施形態のイオン化法及び質量分析方法について説明する。図８～図１０においては、試料支持体１における貫通孔２０、第１導電層４１及び第２導電層４２の図示が省略されている。また、図１及び図２に示される試料支持体１と図８～図１０に示される試料支持体１とでは、図示の便宜上、寸法の比率等が異なっている。
　まず、上述した試料支持体１が用意される（第１工程）。試料支持体１は、イオン化法及び質量分析方法を実施する者によって製造されることで用意されてもよいし、試料支持体１の製造者又は販売者等から取得されることで用意されてもよい。
　続いて、図８の（ａ）に示されるように、スライドグラス６の載置面６ａに試料Ｓが載置される（第２工程）。試料Ｓは、例えば組織切片等の薄膜状の生体試料（含水試料）である。続いて、図８の（ｂ）に示されるように、試料Ｓに基板２の第１表面２ａが対面するように、載置面６ａに試料支持体１が載置される（第２工程）。続いて、図９の（ａ）に示されるように、導電性のテープ７によって、試料支持体１がスライドグラス６に固定される。
　これにより、図９の（ｂ）に示されるように、試料Ｓの成分Ｓ１が毛細管現象によって複数の貫通孔２０（図２参照）を介して基板２の第２表面２ｂ側に移動し、移動した試料Ｓの成分Ｓ１が表面張力によって第２表面２ｂ側に留まる。したがって、基板２の第２表面２ｂ側には、試料Ｓの成分Ｓ１が確実に留まる。
　続いて、図１０に示されるように、スライドグラス６と試料支持体１との間に試料Ｓが配置された状態で、スライドグラス６、試料支持体１及び試料Ｓが、質量分析装置１０の支持部１２上に載置される。続いて、質量分析装置１０の電圧印加部１４によって、スライドグラス６の載置面６ａ及びテープ７を介して試料支持体１の第２導電層４２に電圧が印加される（第３工程）。続いて、質量分析装置１０のレーザ光照射部１３によって、基板２の第２表面２ｂに対してレーザ光（エネルギー線）Ｌが照射される（第３工程）。本実施形態では、レーザ光照射部１３は、第２表面２ｂの所定領域に対してレーザ光Ｌを走査する。なお、第２表面２ｂの所定領域に対するレーザ光Ｌの走査は、支持部１２及びレーザ光照射部１３の少なくとも１つが動作させられることにより、実施可能である。
　このように、第２導電層４２に電圧が印加されつつ基板２の第２表面２ｂに対してレーザ光Ｌが照射されることにより、複数の貫通孔２０を介して基板２の第２表面２ｂ側に移動した試料Ｓの成分Ｓ１がイオン化され、試料イオンＳ２（イオン化された成分Ｓ１）が放出される（第３工程）。具体的には、レーザ光Ｌのエネルギーを吸収した第２導電層４２（図２参照）から、基板２の第２表面２ｂ側に留まっている試料Ｓの成分Ｓ１にエネルギーが伝達され、エネルギーを獲得した試料Ｓの成分Ｓ１が気化すると共に電荷を獲得して、試料イオンＳ２となる。以上の第１工程～第３工程が、試料支持体１を用いた他の実施形態のイオン化法（本他の実施形態では、レーザ脱離イオン化法）に相当する。
　放出された試料イオンＳ２は、試料支持体１とイオン検出部１５との間に設けられたグランド電極（図示省略）に向かって加速しながら移動する。つまり、試料イオンＳ２は、電圧が印加された第２導電層４２とグランド電極との間に生じた電位差によって、グランド電極に向かって加速しながら移動する。そして、質量分析装置１０のイオン検出部１５によって試料イオンＳ２が検出される（第４工程）。本実施形態では、イオン検出部１５は、レーザ光Ｌの走査位置に対応するように、試料イオンＳ２を検出する。これにより、試料Ｓを構成する分子の二次元分布を画像化することができる。また、本実施形態では、質量分析装置１０は、飛行時間型質量分析法を利用する走査型質量分析装置である。以上の第１工程～第４工程が、試料支持体１を用いた他の実施形態の質量分析方法に相当する。
　以上説明したように、試料支持体１では、複数の貫通孔２０のそれぞれにおいて、第１表面２ａ側の第１開口部２０ａの幅が、第２表面２ｂ側の第２開口部２０ｂの幅よりも大きい。そのため、例えば、第１表面２ａ側から複数の貫通孔２０に対して試料Ｓを含む溶液が滴下されると、複数の貫通孔２０を介して溶液が第２表面２ｂ側に移動し、溶液中の試料Ｓの成分Ｓ１が第１表面２ａ側に適切な状態で留まる。したがって、第１導電層４１に電圧が印加されつつ第１表面２ａに対してレーザ光Ｌが照射されると、試料Ｓの成分Ｓ１が確実にイオン化される。また、例えば、試料Ｓに第１表面２ａが対面するように試料支持体１が配置されると、複数の貫通孔２０を介して試料Ｓの成分Ｓ１が第２表面２ｂ側にスムーズに移動し、第２表面２ｂ側に適切な状態で留まる。したがって、第２導電層４２に電圧が印加されつつ第２表面２ｂに対してレーザ光Ｌが照射されると、試料Ｓの成分Ｓ１が確実にイオン化される。よって、試料支持体１によれば、質量分析においてイオン化された試料Ｓの成分Ｓ１の信号強度を向上させることができる。
　また、試料支持体１では、基板２の厚さ方向から見た場合に、複数の貫通孔２０のそれぞれにおいて、第１開口部２０ａの外縁が、第２開口部２０ｂの外縁の外側に位置している。これにより、例えば、第１表面２ａ側から複数の貫通孔２０に対して試料Ｓを含む溶液が滴下された際に、溶液中の試料Ｓの成分Ｓ１を第１表面２ａ側により適切な状態で留まらせることができる。また、例えば、試料Ｓに第１表面２ａが対面するように試料支持体１が配置された際に、複数の貫通孔２０を介して試料Ｓの成分Ｓ１を第２表面２ｂ側によりスムーズに移動させ、試料Ｓの成分Ｓ１を第２表面２ｂ側により適切な状態で留まらせることができる。
　また、試料支持体１では、複数の貫通孔２０のそれぞれが、第１開口部２０ａ側の第１部分２１と、第２開口部２０ｂ側の第２部分２２と、を有し、第１部分２１が、第１開口部２０ａ側に向かって広がるファネル状の形状を呈している。これにより、例えば、第１表面２ａ側から複数の貫通孔２０に対して試料Ｓを含む溶液が滴下された際に、溶液中の試料Ｓの成分Ｓ１を第１表面２ａ側に適切な状態で留まらせることができる。また、例えば、試料Ｓに第１表面２ａが対面するように試料支持体１が配置された際に、複数の貫通孔２０を介して試料Ｓの成分Ｓ１を第２表面２ｂ側にスムーズに移動させ、試料Ｓの成分Ｓ１を第２表面２ｂ側に適切な状態で留まらせることができる。
　また、試料支持体１では、複数の貫通孔２０のそれぞれにおいて、幅の最小値が１ｎｍであり、幅の最大値が７００ｎｍである。これにより、例えば、第１表面２ａ側から複数の貫通孔２０に対して試料Ｓを含む溶液が滴下された際に、溶液中の試料Ｓの成分Ｓ１を第１表面２ａ側に適切な状態で留まらせることができる。また、例えば、試料Ｓに第１表面２ａが対面するように試料支持体１が配置された際に、複数の貫通孔２０を介して試料Ｓの成分Ｓ１を第２表面２ｂ側にスムーズに移動させ、試料Ｓの成分Ｓ１を第２表面２ｂ側に適切な状態で留まらせることができる。
　上述した一実施形態及び他の実施形態のイオン化法及び質量分析方法によれば、上述した第１導電層４１及び第２導電層４２を備える試料支持体１が用いられるため、質量分析においてイオン化された試料Ｓの成分Ｓ１の信号強度を向上させることができる。
　本開示は、上述した実施形態に限定されない。例えば、図１１に示されるように、複数の貫通孔２０のそれぞれは、第１開口部２０ａ側に向かって広がる円錐台状の形状を呈していてもよい。この場合にも、例えば、第１表面２ａ側から複数の貫通孔２０に対して試料Ｓを含む溶液が滴下された際に、溶液中の試料Ｓの成分Ｓ１を第１表面２ａ側に適切な状態で留まらせることができる。また、例えば、試料Ｓに第１表面２ａが対面するように試料支持体１が配置された際に、複数の貫通孔２０を介して試料Ｓの成分Ｓ１を第２表面２ｂ側にスムーズに移動させ、試料Ｓの成分Ｓ１を第２表面２ｂ側に適切な状態で留まらせることができる。また、この場合には、基板２の強度を向上させることができる。更に、レーザ光Ｌの照射面積が増加するため、質量分析においてイオン化された試料Ｓの成分Ｓ１の信号強度を向上させることができる。なお、各貫通孔２０の形状は、上述したものに限定されず、第１表面２ａ側の第１開口部２０ａの幅が第２表面２ｂ側の第２開口部２０ｂの幅よりも大きい形状（例えば、貫通孔２０の幅が第１開口部２０ａ側に向かって連続的又は段階的に大きくなる形状等）であればよい。ただし、基板２の厚さ方向から見た場合に、複数の貫通孔２０のそれぞれにおいて、第１開口部２０ａの外縁が、第２開口部２０ｂの外縁の外側に位置していることが好ましい。
　また、上述した実施形態では、基板２に１つの所定領域（試料Ｓの成分をイオン化するための所定領域）が設けられていたが、基板２に複数の所定領域が設けられていてもよい。また、複数の貫通孔２０は、所定領域のみに形成されている必要はなく、上述した実施形態のように、例えば、基板２の全体に形成されていてもよい。つまり、複数の貫通孔２０は、少なくとも所定領域に形成されていればよい。また、上述した実施形態では、１つの所定領域に１つの試料Ｓが対応するように試料Ｓが配置されたが、１つの所定領域に複数の試料Ｓが対応するように試料Ｓが配置されてもよい。また、各貫通孔２０の内面に導電層が設けられていてもよい。また、基板２には、フレームが取り付けられていてもよい。その場合、試料支持体１のハンドリングが容易化すると共に、温度変化等に起因する基板２の変形が抑制される。
　また、試料支持体１は、導電性の基板２を備えていてもよい。この場合にも、例えば、第１表面２ａ側から複数の貫通孔２０に対して試料Ｓを含む溶液が滴下されると、複数の貫通孔２０を介して溶液が第２表面２ｂ側に移動し、溶液中の試料Ｓの成分Ｓ１が第１表面２ａ側に適切な状態で留まる。したがって、基板２に電圧が印加されつつ第１表面２ａに対してレーザ光（エネルギー線）Ｌが照射されると、試料Ｓの成分Ｓ１が確実にイオン化される。また、例えば、試料Ｓに第１表面２ａが対面するように試料支持体１が配置されると、複数の貫通孔２０を介して試料Ｓの成分Ｓ１が第２表面２ｂ側にスムーズに移動し、第２表面２ｂ側に適切な状態で留まる。したがって、基板２に電圧が印加されつつ第２表面２ｂに対してレーザ光（エネルギー線）Ｌが照射されると、試料Ｓの成分Ｓ１が確実にイオン化される。よって、試料支持体１が導電性の基板２を備える場合にも、質量分析においてイオン化された試料Ｓの成分Ｓ１の信号強度を向上させることができる。なお、この場合には、試料支持体１において第１導電層４１及び第２導電層４２を省略することができる。
　また、第２工程においては、テープ７以外の手段（例えば、接着剤、固定具等を用いる手段）で、スライドグラス６に試料支持体１が固定されてもよい。また、第３工程においては、スライドグラス６の載置面６ａ及びテープ７を介さずに第１導電層４１又は第２導電層４２に電圧が印加されてもよい。その場合、スライドグラス６及びテープ７は、導電性を有していなくてもよい。また、テープ７は、試料支持体１の一部であってもよい。テープ７が試料支持体１の一部である場合（すなわち、試料支持体１がテープ７を備える場合）には、例えば、テープ７は、基板２の周縁部において第１表面２ａ側に予め固定されていてもよいし。
　また、質量分析装置１０においては、レーザ光照射部１３が、第１表面２ａの所定領域又は第２表面２ｂの所定領域に対してレーザ光Ｌを一括で照射し、イオン検出部１５が、当該領域の二次元情報を維持しながら、試料イオンＳ２を検出してもよい。つまり、質量分析装置１０は、投影型質量分析装置であってもよい。また、上述したイオン化法は、イオンモビリティ測定等の他の測定・実験にも利用することができる。
　また、試料支持体１の用途は、レーザ光Ｌの照射による試料Ｓのイオン化に限定されない。試料支持体１は、レーザ光、イオンビーム、電子線等のエネルギー線の照射による試料Ｓのイオン化に用いることができる。上述したイオン化法及び質量分析方法では、エネルギー線の照射によって試料Ｓをイオン化することができる。
　また、上述した他の実施形態のイオン化法及び質量分析方法においては、試料Ｓは、含水試料に限定されず、乾燥試料であってもよい。その場合には、第２工程において、試料Ｓに第１表面２ａが対面するように、載置面６ａに試料支持体１が載置された後に、例えば、第２表面２ｂ側から複数の貫通孔２０に対して所定の溶液が滴下される。これにより、複数の貫通孔２０を介して試料Ｓの成分Ｓ１を第２表面２ｂ側にスムーズに移動させ、試料Ｓの成分Ｓ１を第２表面２ｂ側に適切な状態で留まらせることができる。また、第２工程において、試料Ｓを含む溶液が載置面６ａに載置され、試料Ｓを含む溶液に第１表面２ａが対面するように、載置面６ａに試料支持体１が載置されてもよい。その場合にも、複数の貫通孔２０を介して試料Ｓの成分Ｓ１を第２表面２ｂ側にスムーズに移動させ、試料Ｓの成分Ｓ１を第２表面２ｂ側に適切な状態で留まらせることができる。
　１…試料支持体、２…基板、２ａ…第１表面、２ｂ…第２表面、６…スライドグラス（載置部）、６ａ…載置面、２０…貫通孔、２０ａ…第１開口部、２０ｂ…第２開口部、２１…第１部分、２２…第２部分、４１…第１導電層、４２…第２導電層、Ｌ…レーザ光（エネルギー線）、Ｓ…試料、Ｓ１…成分。

Claims (12)

  1. 　試料のイオン化用の試料支持体であって、
    　互いに対向する第１表面及び第２表面を有する基板と、
    　前記第１表面に設けられた第１導電層と、
    　前記第２表面に設けられた第２導電層と、を備え、
    　前記基板のうち前記試料の成分をイオン化するための所定領域には、前記第１表面及び前記第２表面に開口する複数の貫通孔が形成されており、
    　前記複数の貫通孔のそれぞれにおいて、前記第１表面側の第１開口部の幅は、前記第２表面側の第２開口部の幅よりも大きい、試料支持体。
  2. 　前記第１表面及び前記第２表面が互いに対向する方向から見た場合に、前記複数の貫通孔のそれぞれにおいて、前記第１開口部の外縁は、前記第２開口部の外縁の外側に位置している、請求項１に記載の試料支持体。
  3. 　前記複数の貫通孔のそれぞれは、前記第１開口部側の第１部分と、前記第２開口部側の第２部分と、を有し、
    　前記第１部分は、前記第１開口部側に向かって広がるファネル状の形状を呈している、請求項１又は２に記載の試料支持体。
  4. 　前記複数の貫通孔のそれぞれは、前記第１開口部側に向かって広がる円錐台状の形状を呈している、請求項１又は２に記載の試料支持体。
  5. 　前記複数の貫通孔のそれぞれにおいて、幅の最小値は１ｎｍであり、幅の最大値は７００ｎｍである、請求項１～４のいずれか一項に記載の試料支持体。
  6. 　試料のイオン化用の試料支持体であって、
    　互いに対向する第１表面及び第２表面を有する導電性の基板を備え、
    　前記基板のうち前記試料の成分をイオン化するための所定領域には、前記第１表面及び前記第２表面に開口する複数の貫通孔が形成されており、
    　前記複数の貫通孔のそれぞれにおいて、前記第１表面側の第１開口部の幅は、前記第２表面側の第２開口部の幅よりも大きい、試料支持体。
  7. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の試料支持体が用意される第１工程と、
    　載置部の載置面に前記第２表面が対面するように前記載置面に前記試料支持体が載置され、前記第１表面側から前記複数の貫通孔に対して前記試料を含む溶液が滴下される第２工程と、
    　前記第１導電層に電圧が印加されつつ前記第１表面に対してエネルギー線が照射されることにより、前記第１表面側に留まっている前記試料の成分がイオン化される第３工程と、を備えるイオン化法。
  8. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の試料支持体が用意される第１工程と、
    　載置部の載置面に前記試料が載置され、前記試料に前記第１表面が対面するように前記載置面に前記試料支持体が載置される第２工程と、
    　前記第２導電層に電圧が印加されつつ前記第２表面に対してエネルギー線が照射されることにより、前記複数の貫通孔を介して前記第２表面側に移動した前記試料の成分がイオン化される第３工程と、を備えるイオン化法。
  9. 　請求項７又は８に記載のイオン化法の前記第１工程、前記第２工程及び前記第３工程と、
    　前記第３工程においてイオン化された前記成分が検出される第４工程と、を備える質量分析方法。
  10. 　請求項６に記載の試料支持体が用意される第１工程と、
    　載置部の載置面に前記第２表面が対面するように前記載置面に前記試料支持体が載置され、前記第１表面側から前記複数の貫通孔に対して前記試料を含む溶液が滴下される第２工程と、
    　前記基板に電圧が印加されつつ前記第１表面に対してエネルギー線が照射されることにより、前記第１表面側に留まっている前記試料の成分がイオン化される第３工程と、を備えるイオン化法。
  11. 　請求項６に記載の試料支持体が用意される第１工程と、
    　載置部の載置面に前記試料が載置され、前記試料に前記第１表面が対面するように前記載置面に前記試料支持体が載置される第２工程と、
    　前記基板に電圧が印加されつつ前記第２表面に対してエネルギー線が照射されることにより、前記複数の貫通孔を介して前記第２表面側に移動した前記試料の成分がイオン化される第３工程と、を備えるイオン化法。
  12. 　請求項１０又は１１に記載のイオン化法の前記第１工程、前記第２工程及び前記第３工程と、
    　前記第３工程においてイオン化された前記成分が検出される第４工程と、を備える質量分析方法。
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