WO2021234846A1 - イオン分析装置 - Google Patents

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WO2021234846A1
WO2021234846A1 PCT/JP2020/019907 JP2020019907W WO2021234846A1 WO 2021234846 A1 WO2021234846 A1 WO 2021234846A1 JP 2020019907 W JP2020019907 W JP 2020019907W WO 2021234846 A1 WO2021234846 A1 WO 2021234846A1
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electrode
conductive member
flat plate
flow control
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朋也 工藤
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株式会社島津製作所
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    • H01J49/421—Mass filters, i.e. deviating unwanted ions without trapping
    • H01J49/4215—Quadrupole mass filters

Definitions

  • the present invention relates to an ion analyzer.
  • liquid chromatograph mass spectrometer As one of the devices that analyze substances contained in liquid samples.
  • a liquid sample is introduced into a column of a liquid chromatograph on a mobile phase flow, and the target substance is separated from other substances inside the column.
  • the target substance flowing out of the column is ionized by the ionization source of the mass spectrometer, and then separated and measured by the mass spectrometer according to the mass-to-charge ratio.
  • an electrospray ionization (ESI) source is used as the ion source of the mass spectrometer.
  • the ESI source is one of the atmospheric pressure ion sources that ionizes the target substance in the atmospheric pressure atmosphere.
  • a liquid sample is charged and nebulizer gas is sprayed onto it to spray it into the ionization chamber.
  • the charged droplet sprayed into the ionization chamber is ionized by splitting due to charge repulsion inside the droplet and vaporization (desolvent) of the mobile phase.
  • the mass spectrometer In the mass spectrometer, if a droplet containing a large amount of neutral molecules derived from the mobile phase enters the mass spectrometer, the mass spectrometer will be contaminated. Therefore, in many ESI sources, the arrangement of the ionization probe and the ion introduction unit is determined so that the direction of spraying the charged droplet from the ionization probe and the direction of introducing ions from the ionization chamber to the mass spectrometer are orthogonal to each other. There is. The ions generated by the desolvation of the droplets in the ionization chamber are taken into the mass spectrometer by the gas flow generated by the differential pressure between the ionization chamber at atmospheric pressure and the mass spectrometer at vacuum.
  • Patent Document 1 describes a configuration that enhances the efficiency of ion uptake into the mass spectrometer in an atmospheric pressure ion source such as an ESI source.
  • This atmospheric pressure ion source is provided with a focusing electrode having an opening surrounding an ion intake port from the ionization chamber to the mass spectrometer, and a push-in electrode arranged on the opposite side of the focusing electrode across the jet from the ionizing probe.
  • a first voltage having the same polarity as the ion to be measured is applied to the indentation electrode.
  • a second voltage having the same polarity as the ion to be measured and having an absolute value smaller than the first voltage is applied to the focusing electrode.
  • the ions contained in the jet flow emitted from the ionization probe are pushed out toward the focusing electrode by the potential gradient from the indentation electrode to the focusing electrode, and in the vicinity of the focusing electrode, the ion uptake port is pushed out by the potential gradient from the focusing electrode to the ion intake port. Is focused on.
  • neutral molecules are not affected by the potential gradient. Therefore, while suppressing the entry of neutral molecules derived from the mobile phase or the like into the mass spectrometric section and contaminating the mass spectrometric section or reducing the analysis accuracy of the target substance, the efficiency of taking in ions derived from the target substance is suppressed. Can be enhanced.
  • Patent Document 1 describes that the indentation electrode and the focusing electrode are arranged in the ionization chamber, a specific method for actually fixing these electrodes in the ionization chamber is not shown. As the analysis of the liquid sample is repeated, the surface of these electrodes becomes dirty due to the jet flow from the ionization probe. Therefore, it is necessary to remove and wash it at an appropriate time. Further, since these electrodes form an electric field that induces ions toward the ion uptake port in the ionization chamber, high accuracy is required for the mutual positional relationship in order to obtain high ion uptake efficiency. .. Therefore, there is a demand for a technique for easily attaching and detaching electrodes with high position reproducibility.
  • the indentation electrode and the focusing electrode in the atmospheric pressure ion source of the mass spectrometer have been described as specific examples, but the same technique as described above is required in various situations where the movement of ions is controlled by using the two electrodes.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a technique for easily attaching and detaching two electrodes with high position reproducibility.
  • the present invention made to solve the above problems is an ion analyzer that controls the movement of ions flowing out from an ion outlet.
  • a base material having a cylindrical recess fixed to the ion outlet, A cylindrical member housed in the recess so that one end is exposed, and a first ion flow control unit for controlling the movement of the ions is fixed to the side of the one end, which has conductivity.
  • a first feeding portion to which a first predetermined voltage is applied which is a feeding portion provided on the base material and is provided at a position where the first conductive member comes into contact with the first conductive member while being housed in the recess.
  • the ion analyzer controls the movement of ions flowing out from the ion outlet by using the first ion flow control unit and the second ion flow control unit.
  • the first ion flow control unit and the second ion flow control unit are typically electrodes.
  • One example is a push-in electrode and a focusing electrode arranged in an ionization chamber.
  • the second conductive member and the insulating member are inserted into the first conductive member and integrated, and the first conductive member is housed in the recess of the base material.
  • a first predetermined voltage applied to the first feeding unit is supplied to the first ion flow control unit fixed to the first conductive member, and the second ion flow control unit fixed to the second conductive member is supplied with a first predetermined voltage.
  • the first ion flow control unit and the second ion flow control unit can be easily attached by simply accommodating them in the recesses of the base material in an integrated state, and the integrated state. It can be easily removed by simply pulling something out of the recess. Further, since the first conductive member to which the first ion flow control unit is fixed and the second conductive member to which the second ion flow control unit is fixed are integrally attached to the base material, the first ion flow control unit is attached. Compared with the case where the second ion flow control unit is individually fixed to the base material, the reproducibility of the relative positions of the two can be improved.
  • base material is fixed to the ion outlet
  • base material is fixed to a predetermined position with respect to the ion outlet when the analysis of the sample is performed. Therefore, it does not mean that the position of the base material with respect to the ion outlet does not change. That is, the one in which the positional relationship between the base material and the ion outlet can be adjusted is included.
  • FIG. 6 is a block diagram of a main part of a mass spectrometer which is an embodiment of the ion analyzer according to the present invention.
  • the figure explaining the structure of the ionization chamber of the mass spectrometer of this Example. XY sectional view explaining the structure of the electrode unit mounting part in this Example. XY sectional view explaining the structure of the electrode unit main body part in this Example.
  • the figure explaining the structure of the focusing electrode in this Example. XY side view with the focusing electrode attached in this embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line XY with a push-in electrode attached in this embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line XY in which the electrode unit is attached to the electrode unit mounting portion in this embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line XY in which the electrode unit using the DUIS electrode unit in the mass spectrometer of this embodiment is attached to the electrode unit mounting portion. The figure explaining the structure of the ionization chamber when the DUIS electrode unit is used in the mass spectrometer of this Example.
  • the mass spectrometer 1 which is an embodiment of the ion analyzer according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of the mass spectrometer 1 of this embodiment.
  • the mass spectrometer 1 of this embodiment is roughly divided into an ionization unit 100 and a mass spectrometry chamber 200.
  • the ionization unit 100 is detachably attached to the mass spectrometry chamber 200.
  • an ionization chamber 10 having a substantially atmospheric pressure atmosphere is formed inside the ionization unit 100.
  • a first intermediate vacuum chamber 20, a second intermediate vacuum chamber 30, and an analysis chamber 40 are provided in the mass spectrometry chamber 200.
  • the inside of the analysis chamber 40 is evacuated to a high vacuum state of, for example, about 10 -3 to 10 -4 Pa by a vacuum pump (not shown).
  • the first intermediate vacuum chamber 20 and the second intermediate vacuum chamber 30 sandwiched between the ionization chamber 10 and the analysis chamber 40 are also evacuated by a vacuum pump (not shown), and are gradually evacuated from the ionization chamber 10 toward the analysis chamber 40. It has a multi-stage differential exhaust system configuration with an increased degree of vacuum.
  • the ionization unit 100 is detachably attached to the ionization chamber 10.
  • the ionization unit 100 of this embodiment includes an ionization probe 11 for ESI. Further, the ionization unit 100 of this embodiment is provided with an electrode unit mounting portion 160, which will be described later.
  • the ESI ionization probe 11 has an ESI nozzle 111 and an assist gas nozzle 112.
  • the ESI nozzle 111 applies a predetermined high voltage (ESI voltage) to the liquid sample and sprays the nebulizer gas onto the liquid sample to spray the liquid sample into the ionization chamber 10 as charged droplets.
  • ESI voltage predetermined high voltage
  • Heating gas is supplied to the assist gas nozzle 112, and vaporization (desolventization) of the mobile phase contained in the liquid sample sprayed from the ESI nozzle 111 is promoted.
  • the charged droplet sprayed from the ionization probe 11 for ESI comes into contact with the surrounding atmosphere and becomes finer, and the sample component pops out with an electric charge in the process of evaporation of a solvent such as a mobile phase from the droplet to become an ion.
  • a ground electrode 12, a push-in electrode 13, and a focusing electrode 14 are arranged in front of the spray flow from the ESI ionization probe 11.
  • the ground electrode 12 is grounded, and a predetermined DC voltage is applied to the indentation electrode 13 and the focusing electrode 14 from a power source (not shown).
  • the ESI ionization probe 11 and the ground electrode 12 are integrally configured. Further, with the ionization unit 100 attached to the mass spectrometry chamber 200, the positions of the ESI ionization probe 11 and the ground electrode 12 can be moved in the x-axis direction. Therefore, in the ionization unit 100 of this embodiment, the position of the ESI ionization probe 11 with respect to the heating capillary 25 is adjusted before the sample analysis is performed, and the ionization for ESI is performed at a position where the ion uptake efficiency is maximized. The probe 11 can be placed.
  • this embodiment uses an ESI source
  • the configuration of this embodiment described below includes an atmospheric pressure ionization (APCI: Atmospheric Pressure Chemical Ionization) source, which is an atmospheric pressure ion source other than the ESI source, and atmospheric pressure. It can also be applied to photoionization (APPI: Atmospheric Pressure Photo Ionization) sources.
  • APCI Atmospheric Pressure Chemical Ionization
  • APPI Atmospheric Pressure Photo Ionization
  • the ionization chamber 10 and the first intermediate vacuum chamber 20 communicate with each other by a small-diameter heating capillary 25.
  • the heating capillary 25 is provided on the mass spectrometry chamber 200 side and is heated by a heating mechanism (not shown). Since there is a pressure difference between both open ends of the heating capillary 25, a gas flow flowing from the ionization chamber 10 to the first intermediate vacuum chamber 20 is formed by this pressure difference.
  • the ions generated in the ionization chamber 10 are sucked into the heating capillary 25 on the flow of this gas flow, and are introduced into the first intermediate vacuum chamber 20 together with the gas flow from the outlet end thereof.
  • a skimmer 22 having a small diameter opening at the top is provided on the partition wall separating the first intermediate vacuum chamber 20 and the second intermediate vacuum chamber 30.
  • an ion guide 21 composed of a plurality of ring-shaped electrodes arranged so as to surround the ion optical axis C (central axis of the flight path of ions) is arranged.
  • the ions introduced into the first intermediate vacuum chamber 20 are focused in the vicinity of the opening of the skimmer 22 by the action of the electric field formed by the ion guide 21, and are sent to the second intermediate vacuum chamber 30 through the opening.
  • the second intermediate vacuum chamber 30 is provided with a multipole (for example, octupole) type ion guide 31 composed of a plurality of rod electrodes.
  • the ions are focused by the action of the high-frequency electric field formed by the ion guide 31, and are sent to the analysis chamber 40 through the opening of the skimmer 32 provided in the partition wall separating the second intermediate vacuum chamber 30 and the analysis chamber 40.
  • a quadrupole mass filter 41 and an ion detector 42 are arranged in the analysis chamber 40.
  • the ions introduced into the analysis chamber 40 are introduced into the quadrupole mass filter 41 and have a specific mass charge due to the action of an electric field formed by the high frequency voltage and the DC voltage applied to the quadrupole mass filter 41. Only ions with a ratio pass through the quadrupole mass filter 41 and reach the ion detector 42.
  • the ion detector 42 generates a detection signal according to the amount of reached ions, and outputs the detection signal to the control / processing unit 6.
  • the control / processing unit 6 controls the measurement operation of each of the above units, and also performs processing such as creating mass spectrum data based on the detection signal output from the ion detector 42.
  • the blowing direction along the central axis of the spray flow from the ESI ionizing probe 11 is the Z-axis direction
  • the ion uptake direction along the central axis of the heating capillary 25 orthogonal to this is the X-axis direction.
  • the direction orthogonal to the X-axis direction and the Z-axis direction is defined as the Y-axis direction.
  • the ground electrode 12 is arranged at the position closest to the ionization probe 11 for ESI.
  • the ground electrode 12 is an electrode having a flat plate-shaped main body 122 parallel to the XY plane, and an opening 121 centered on the central axis of the spray flow from the ionization probe 11 for ESI is formed.
  • a focusing electrode 14 is arranged at the end on the inlet side of the heating capillary 25.
  • the focusing electrode 14 is a flat plate-shaped electrode parallel to the YZ plane, and an opening 141 surrounding the end on the inlet side of the heating capillary 25 is formed.
  • a flat plate-shaped indentation electrode 13 parallel to the YZ plane is arranged so as to face the inlet end of the heating capillary 25 and the focusing electrode 14 with the spray flow in between. That is, the spray flow from the ESI ionization probe 11 passes through the opening 121 of the ground electrode 12 and then enters the space between the indentation electrode 13 and the focusing electrode 14.
  • the indentation electrode 13 also has an opening 131 in FIG. 2, this is for use in a dual ion source (DUIS) described later, and there is no opening 131 when only ionization by the ESI method is performed.
  • the push-in electrode 13 may be used.
  • a first predetermined voltage is applied to the focusing electrode 14 from a power source (not shown). Further, a second predetermined voltage having the same polarity as the ion to be analyzed is applied to the push-in electrode 13 from a power source (not shown). Both the first predetermined voltage and the second predetermined voltage are voltages having the same polarity as the ion to be measured, and the second predetermined voltage is higher than the first predetermined voltage.
  • the ground electrode 12 and the heating capillary 25 are grounded.
  • the ions that have entered the space between the pushing electrode 13 and the focusing electrode 14 are pushed out from the pushing electrode 13 toward the focusing electrode 14 by an electric field formed by the potential difference between the first voltage and the second voltage. Further, in the vicinity of the focusing electrode 14, ions are focused toward the inlet end of the heating capillary 25 and introduced into the heating capillary 25.
  • the mass spectrometer 1 of this embodiment is characterized in that the indentation electrode 13 and the focusing electrode 14 are attached and detached.
  • the push-in electrode 13 and the focusing electrode 14 are mounted by configuring the push-in electrode 13 and the focusing electrode 14 as one electrode unit and accommodating the push-in electrode 13 and the focusing electrode 14 in the electrode unit mounting portion 160 provided in the ionization unit 100. ..
  • This attachment / detachment mechanism will be described with reference to FIGS. 3 to 9.
  • FIG. 3 is an XY cross-sectional view showing a schematic configuration of the electrode unit mounting portion 160.
  • the electrode unit mounting portion 160 is provided in a cylindrical recess 101 formed on one end surface of the ionization unit 100.
  • the ionization unit 100 is a unit constituting the ionization chamber 10 including the ionization probe 11 for ESI, and is detachably attached to the mass spectrometry chamber 200 provided with the first intermediate vacuum chamber 20 and the like. That is, the ionization unit 100 corresponds to the base material in the present invention and has a cylindrical recess fixed to the ionization probe 11 for ESI, which is an ion outlet. Further, the focusing electrode 14 and the pushing electrode 13 correspond to the first ion flow control unit and the second ion flow control unit in the present invention, respectively.
  • the electrode unit mounting portion 160 has a feeding board 161 on which a feeding circuit is formed.
  • a first predetermined voltage is applied to the feeding circuit from a power source (not shown) to supply the voltage to the focusing electrode 14, and a second voltage is applied from a power source (not shown) to push the voltage into the feeding electrode.
  • a second feeding unit 163 for supplying to 13 is provided.
  • the first feeding unit 162 is connected to a first leaf spring 165 attached to the inner surface of the recess 101.
  • the second feeding unit 163 is connected to the plug accommodating unit 164.
  • the second leaf spring 166 is attached to the inner side surface of the recess 101 on the side opposite to the side to which the first leaf spring 165 is attached.
  • the second leaf spring 166 is grounded.
  • FIG. 4 is an XY cross-sectional view showing the configuration of the main body of the electrode unit 150.
  • the main body of the electrode unit 150 includes a push-in electrode fixing member 151, a cylindrical insulating member 152 attached to the outer periphery of the push-in electrode fixing member 151, and a tubular focusing electrode attached to the outer periphery of the insulating member 152. It includes a fixing member 153. Both the indentation electrode fixing member 151 and the focusing electrode fixing member 153 are made of a conductive material (for example, stainless steel).
  • a flat cut portion 1531 is formed on a part of the outer circumference of the focusing electrode fixing member 153. The cut portion 1531 is formed so that the focusing electrode fixing member 153 does not come into contact with the second leaf spring 166.
  • focusing electrode fixing member 253 that is replaceable with the focusing electrode fixing member 153 and does not have a cut portion 1531 is also prepared.
  • the focusing electrode fixing member 253 will be described later.
  • the focusing electrode fixing member 153, the insulating member 152, and the indenting electrode fixing member 151 correspond to the first conductive member, the insulating member, and the second conductive member in the present invention, respectively.
  • the push-in electrode fixing member 151, the insulating member 152, and the focusing electrode fixing member 153 are long in this order, and a part of the insulating member 152 is exposed from the focusing electrode fixing member 153 in a state where these are integrally configured, and the pushing electrode is pushed in.
  • a part of the fixing member 151 is exposed from the insulating member 152.
  • a thread groove 1521 is formed in a part of the insulating member 152 in the circumferential direction.
  • a convex portion for positioning when the focusing electrode 14 is attached is formed on the end surface (the surface on the side where the focusing electrode 14 is attached) of the focusing electrode fixing member 153. However, in FIG.
  • this convex portion is located on the back side of the paper surface, so it is not shown.
  • a convex portion 1511 for positioning when the push-in electrode 13 is attached is formed on the side surface of the push-in electrode fixing member 151, and a screw groove 1512 is formed on the tip end side thereof.
  • a banana plug 154 is attached to a base end portion (end portion on the side to be attached to the electrode unit mounting portion 160) of the push-in electrode fixing member 151.
  • FIG. 5 shows the configuration of the focusing electrode 14.
  • the focusing electrode 14 is an L-shaped plate-shaped member as shown in the lower left of FIG.
  • an opening 141 is formed at the tip of the flat plate-shaped portion on the long side of the L-shape (corresponding to the second flat plate-shaped portion of the focusing electrode in the present invention).
  • the flat plate-shaped portion on the short side of the L-shape (corresponding to the first flat plate-shaped portion of the focusing electrode in the present invention) is composed of a flat plate portion 142 and a ring portion 143. There is.
  • a notch 1431 for positioning (corresponding to a recess for positioning in the present invention) is provided on the outer periphery of the ring portion 143. Further, a ring portion opening 1432 is provided in a part of the ring of the ring portion 143.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line XY showing a state in which the focusing electrode 14 is attached to and fixed to the main body of the electrode unit 150.
  • the focusing electrode 14 is attached by inserting the ring portion opening 1432 of the ring portion 143 into the end surface of the focusing electrode fixing member 153. Further, when the focusing electrode 14 is attached, the notch 1431 is inserted into a convex portion (corresponding to a positioning convex portion in the present invention) formed on the end surface of the focusing electrode fixing member 153 to be positioned in the circumferential direction.
  • the focusing electrode 14 is fixed by attaching the nut member 171 having an insulating property to the screw groove 1521 formed on the outer periphery of the insulating member 152.
  • the nut member 171 for example, a knurled nut made of PEEK resin can be used.
  • FIG. 7 shows the configuration of the push-in electrode 13.
  • the push-in electrode 13 is also an L-shaped plate-shaped member as shown in the lower left of FIG. 7.
  • an L-shaped opening 131 is formed in the flat plate-shaped portion on the long side of the L-shape (corresponding to the second flat plate-shaped portion of the indentation electrode in the present invention).
  • 132 is formed, and a U-shaped notch 1321 (corresponding to a positioning recess in the present invention) is formed at a recessed position thereof.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line XY showing a state in which the push-in electrode 13 is further attached and fixed in the state described with reference to FIG.
  • the push-in electrode 13 is attached by inserting the push-in electrode fixing member 151 into the opening 132 from the tip side.
  • the push-in electrode fixing member 151 is pushed in the circumferential direction.
  • the electrode 13 is positioned. Further, the push-in electrode 13 is fixed by attaching the nut member 172 to the screw groove 1512 formed on the outer periphery of the push-in electrode fixing member 151.
  • a nut member 172 having an insulating property is a knurled nut made of PEEK resin.
  • the nut member 172 is made of metal or the like and has conductivity, the nut member 172 has the same potential as the indentation electrode 13. At this time, if the nut member 172 and the ground electrode 12 are in close proximity to each other, an undesired discharge may occur between them.
  • the nut member 172 may also become hot (for example, about 100 ° C.) due to the heat from the heating capillary 25, and the nut member 172 and the push-in electrode fixing member 151 made of the same type of metal or the like may continue to be used at high temperatures.
  • the nut member 172 having an insulating property by using the nut member 172 having an insulating property, it is prevented that a discharge occurs between the nut member 172 and the ground electrode 12 and a seizure occurs between the nut member 172 and the push-in electrode fixing member 151. ..
  • whether or not such discharge or seizure occurs depends on the positional relationship with the member such as the ground electrode 12, the material constituting the push-in electrode fixing member 151, and the like.
  • the use of an insulating nut member 172 is one of the preferred embodiments and is not an essential requirement.
  • FIG. 9 is a diagram showing a state in which the electrode unit 150 described with reference to FIG. 8 is set in the electrode unit mounting portion 160.
  • the ionization probe 11 for ESI is located on the front side of the paper surface.
  • a first predetermined voltage is applied to the focusing electrode 14 via the focusing electrode fixing member 153.
  • a second predetermined voltage is applied to the push-in electrode 13 via the push-in electrode fixing member 151.
  • Both the first predetermined voltage and the second predetermined voltage are voltages having the same polarity as the ion to be measured, and the second predetermined voltage is higher than the first predetermined voltage. For example, when measuring positive ions, a voltage of + 4 kV is applied to the indentation electrode 13 and a voltage of + 2 kV is applied to the focusing electrode 14.
  • the push-in electrode 13 and the focusing electrode 14 are configured as an electrode unit 150, and both the push-in electrode 13 and the focusing electrode 14 can be easily attached by simply attaching the electrode unit 150 to the electrode unit mounting portion 160. Can be done. Further, since the indentation electrode 13 and the focusing electrode 14 are fixed to the electrode unit 150, they are positioned with high accuracy. Further, the push-in electrode 13 and the focusing electrode 14 can be easily removed at one time only by removing the electrode unit 150.
  • a predetermined voltage is applied to the push-in electrode 13 via the banana plug 154 and the push-in electrode fixing member 151, and a predetermined voltage is applied to the push-in electrode 13 via the focusing electrode fixing member 153.
  • a predetermined voltage can be applied to the focusing electrode 14. Therefore, it is possible to easily supply power to these electrodes without separately providing a complicated power supply path.
  • both the indentation electrode 13 and the focusing electrode 14 are members having an L-shaped cross section, and their short sides are fixed.
  • the position of the main body portion of the electrode unit 150 is shifted from the traveling direction of the charged droplet sprayed from the ionization probe 11 for ESI.
  • the possibility that the charged droplets are directly sprayed onto the electrode unit 150 and the charged droplets adhere between the indentation electrode 13 and the focusing electrode 14 is suppressed, and an undesired energization between the two electrodes is prevented. doing.
  • an insulating nut member 171 that covers the entire circumferential direction is arranged in a portion located between the indentation electrode 13 and the focusing electrode 14.
  • the side of the push-in electrode 13 of the inner threaded portion of the insulating nut member 171 is largely chamfered. This chamfered portion is a recessed portion when viewed from the ESI ionization probe 11.
  • the electrode unit mounting portion 160 is configured as a part of the ionization unit 100. It is also possible to form an electrode unit mounting portion on the partition wall of the ionization chamber 10 and the first intermediate vacuum chamber 20, but in the mass spectrometer, the partition wall is heated by a temperature control block, and the heating capillary is heated by the heat. There is a configuration in which 25 is heated to promote desolvation. This temperature control block is heated to, for example, about 500 ° C. When the electrode unit 150 is attached to the partition wall in a mass spectrometer having such a configuration, heat from the temperature control block is transferred to the electrode unit 150, and each member constituting the electrode unit 150 expands to expand the push-in electrode 13 and the focusing electrode.
  • the position and direction of 14 may be displaced. Further, the volume resistivity of the insulating member may change, and the potential difference between the indentation electrode 13 and the focusing electrode 14 may change. Then, the electric field formed between the two electrodes is disturbed, and the amount of ions introduced into the heating capillary 25 decreases.
  • the electrode unit 150 since the electrode unit 150 is attached to the ionization unit 100, there is no concern that the electrode unit 150 will be heated and the above-mentioned problems will occur.
  • the DUIS electrode unit 250 configured by using the focusing electrode fixing member 253 will be described.
  • the DUIS electrode unit 250 is used as an APCI source by APCI ionization or a dual ion source (DUIS) that simultaneously performs ESI ionization and APCI ionization to generate ions from charged droplets.
  • APCI ionization or a dual ion source (DUIS) that simultaneously performs ESI ionization and APCI ionization to generate ions from charged droplets.
  • DUIS dual ion source
  • FIG. 10 the focusing electrode fixing member 153 in FIG. 9 is changed to the focusing electrode fixing member 253, and the corona needle 280 is attached to the tip of the indentation electrode fixing member 151, whereby the electrode unit 150 is changed to the DUIS electrode unit 250.
  • FIG. 11 shows the configuration of the ionization chamber 10 when the DUIS electrode unit 250 is used. As shown in FIG. 10, in this configuration, the side surface of the focusing electrode fixing member 253 comes into contact with the second leaf spring 166, whereby the focusing electrode fixing member 253 and the focusing electrode 14 are grounded.
  • the same voltage as that of the pushing electrode 13 is applied to the corona needle 280 via the banana plug 154 and the pushing electrode fixing member 151. Therefore, APCI ionization can be performed at low cost without separately providing an additional power supply or a complicated power supply path. As shown in FIG. 11, by using the DUIS electrode unit 250, the ESI method and the APCI method can be performed at the same time.
  • ESI ionization and DUIS ionization can be easily switched by simply exchanging the electrode unit 150 and the DUIS electrode unit 250.
  • the potential gradient from the indentation electrode 13 to the focusing electrode 14 prevents neutral molecules derived from the mobile phase and the like from entering the mass spectrometric section and contaminating the mass spectrometric section or degrading the analysis accuracy of the target substance.
  • a predetermined ESI voltage is applied to the ESI nozzle 111 to charge and spray the liquid sample, but when only APCI ionization is performed, no voltage is applied to the ionization probe 11. ..
  • APCI the liquid sample and the solvent are vaporized without being charged, and the sample molecules are ionized by reacting the ions generated from the solvent by the corona discharge at the tip of the corona needle 280 with the sample molecules.
  • the above embodiment and modification are both examples, and can be appropriately changed according to the gist of the present invention.
  • the specific shape of each member described in the above-described embodiment and modification can be appropriately changed.
  • the above-mentioned Example and the modified example are both mass spectrometers, the same configurations as those of the above-mentioned Example and the modified example can be used for other ion analyzers such as the ion mobility analyzer.
  • the focusing electrode 14 is positioned by inserting the notch 1431 of the focusing electrode 14 into the convex portion provided on the end surface of the focusing electrode fixing member 153, but the focusing electrode 14 is positioned on the flat plate portion 142 or the ring portion 143 of the focusing electrode 14. It can also be fixed by forming a convex portion and inserting it into a concave portion formed on the end surface of the focusing electrode fixing member 153.
  • the focusing electrode 14 is positioned by forming a notch (or a convex portion) on the base end side (flat plate portion 142 side) of the ring portion 143 and forming a convex portion (or a concave portion) on the side surface of the insulating member 152. You can also do it.
  • the push-in electrode 13 is positioned by inserting the notch 1321 of the push-in electrode 13 into the convex portion 1511 provided on the side surface of the push-in electrode fixing member 151, but the concave portion is notched instead of the convex portion 1511.
  • the push-in electrode 13 may be positioned by forming a convex portion instead of 1321.
  • it can be fixed by forming a convex portion on the push-in electrode 13 and inserting it into a concave portion formed on the end face of the insulating member 152.
  • One aspect is an ion analyzer that controls the movement of ions flowing out from the ion outlet.
  • a base material having a cylindrical recess fixed to the ion outlet, A cylindrical member housed in the recess so that one end is exposed, and a first ion flow control unit for controlling the movement of the ions is fixed to the side of the one end, which has conductivity.
  • a first feeding portion to which a first predetermined voltage is applied which is a feeding portion provided on the base material and is provided at a position where the first conductive member comes into contact with the first conductive member while being housed in the recess.
  • the ion analyzer described in paragraph 1 controls the movement of ions flowing out from the ion outlet by using the first ion flow control unit and the second ion flow control unit.
  • the first ion flow control unit and the second ion flow control unit are typically electrodes.
  • One example is a push-in electrode and a focusing electrode arranged in an ionization chamber.
  • the second conductive member and the insulating member are inserted into the first conductive member and integrated, and the first conductive member is housed in the recess of the base material.
  • a first predetermined voltage is applied from the first feeding unit to the first ion flow control unit fixed to the first conductive member, and the second power supply is applied to the second ion flow control unit fixed to the second conductive member.
  • a second predetermined voltage is applied from the unit. Since an insulating member is interposed between the first conductive member and the second conductive member, both are insulated.
  • the first ion flow control unit and the second ion flow control unit can be easily attached by simply accommodating them in the recesses of the base material in an integrated state. It can be easily removed by simply pulling out the state item from the recess. Further, since the first conductive member to which the first ion flow control unit is fixed and the second conductive member to which the second ion flow control unit is fixed are integrally attached to the base material, the first ion flow control unit is attached. Compared with the case where the second ion flow control unit is individually fixed to the base material, the reproducibility of the relative positions of the two can be improved.
  • the base material is fixed to the ion outlet does not mean only the configuration in which the position of the base material is unchanged with respect to the ion outlet, but is relative to both. Includes a configuration that can change the positional relationship.
  • the first ion flow control unit has a first flat plate-shaped portion in which an opening is formed, and is attached by inserting the first conductive member into the opening, and the first flat plate-shaped portion is attached to the first conductive member. It is fixed by pressing it against the first conductive member with a fixing member having an insulating property from the opposite side.
  • the first ion flow control unit is formed by inserting the first conductive member into the opening formed in the first flat plate-shaped portion of the first ion flow control unit and fixing the first conductive member with the fixing member. Fix it. Since the fixing member has an insulating property, the possibility that an undesired energization occurs between the first ion flow control unit and the second ion flow control unit is suppressed.
  • a positioning convex portion is formed on one of the first flat plate-shaped portion of the first ion flow control unit, the first conductive member or the insulating member, and a positioning concave portion is formed on the other.
  • the first ion flow control unit is positioned by aligning the positions of the recesses.
  • the positioning concave portion (or convex portion) formed in the first flat plate-shaped portion of the first ion flow control unit and the positioning concave portion (or convex portion) provided in the first conductive member or the insulating member By aligning the positions of the convex portions (or concave portions), the first ion flow control unit can be easily and accurately positioned.
  • the second ion flow control unit has a first flat plate-shaped portion having an opening formed therein, and is attached by inserting the second conductive member into the opening, and the first flat plate-shaped portion is opposite to the insulating member. It is fixed by pressing it against the second conductive member with a fixing member from the side.
  • the second ion flow control unit is formed by inserting the second conductive member into the opening formed in the first flat plate-shaped portion of the second ion flow control unit and fixing the second conductive member with the fixing member. Fix it.
  • a positioning convex portion is formed on one of the first flat plate-shaped portion of the second ion flow control unit, the second conductive member or the insulating member, and a positioning concave portion is formed on the other.
  • the second ion flow control unit is positioned by aligning the positions of the recesses.
  • the positioning concave portion (or convex portion) formed in the first flat plate-shaped portion of the second ion flow control unit and the positioning convex portion provided in the second conductive member or the insulating member By aligning the positions of the portions (or recesses), the second ion flow control unit can be easily and accurately positioned.
  • the first ion flow control unit is a focusing electrode having an opening surrounding the end on the inlet side of the iontophoresis tube.
  • the second ion flow control unit is a push-in electrode arranged at an end on the inlet side of the iontophoresis tube and a position facing the focusing electrode with the spray flow of the sample droplet from the ionization probe interposed therebetween.
  • the first predetermined voltage and the second predetermined voltage are voltages having the same polarity as the ions, and are absolute values of the second predetermined voltage rather than the absolute value of the first predetermined voltage. Is big.
  • the ionization device according to the first item to the fifth item can be suitably used as the ionization device according to the sixth item, provided with a push-in electrode and a focusing electrode for guiding the ions flowing out from the ionization probe to the iontophoresis tube. ..
  • the base material is an ionization unit containing the ionization probe.
  • the distance between the focusing electrode and the indentation electrode changes, and the volume resistivity of the insulating member changes, so that between the two electrodes. Disturbances can occur in the generated electric field.
  • the electrode unit is attached to the non-heated ionization unit, the possibility of disturbance in the electric field is suppressed.
  • the iontophoresis tube is arranged so as to be orthogonal or oblique to the traveling direction of the ions flowing out from the ionization probe.
  • the focusing electrode has an L-shape consisting of a first flat plate-shaped portion and a second flat plate-shaped portion extending from the first flat plate-shaped portion and having an opening surrounding an end on the inlet side of the iontophoresis tube. It is a member and
  • the push-in electrode is an L-shaped member composed of a first flat plate-shaped portion and a second flat plate-shaped portion extending from the first flat plate-shaped portion and facing the end on the inlet side of the iontophoresis tube. be.
  • both the focusing electrode and the indenting electrode are L-shaped members in which the first flat plate-shaped portion and the second flat plate-shaped portion are combined, and are close to the ions flowing out from the ionization probe.
  • the focusing electrode and the indentation electrode can be fixed to the first conductive member and the second conductive member by the first flat plate-shaped portion at a position away from the second flat plate-shaped portion to be arranged. Therefore, the first conductive member, the insulating member, and the second conductive member are arranged so as to be offset from the traveling direction of the ions, and the ions are directly injected onto these members to generate an undesired energization between the pushing electrode and the focusing electrode. It can be prevented from happening. It also prevents the background from increasing and the sensitivity from decreasing during measurement due to the adhesion of ions to these members.
  • the first conductive member does not come into contact with the third conductive member, which is interchangeably used with the first conductive member, and the first conductive member is housed in the recess, and the third conductive member does not come into contact with the third conductive member.
  • the grounding part provided at the position where the members come into contact, It is provided with a conductive needle attached to the second conductive member and to which the second predetermined voltage is applied. An opening into which the needle is inserted is formed in the second flat plate-shaped portion of the push-in electrode, and the tip of the needle is located between the push-in electrode and the focusing electrode.
  • the third conductive member and the conductive needle are used, so that the cost is low without providing an additional power source or a complicated feeding path separately.
  • APCI ionization can be performed with.
  • both ESI ionization and APCI ionization can be performed at the same time.
  • the potential gradient from the indentation electrode to the focusing electrode causes neutral molecules derived from the mobile phase and the like to enter the mass spectrometric section, contaminating the mass spectrometric section and reducing the analysis accuracy of the target substance.
  • the focusing electrode is grounded during APCI ionization or DUIS ionization, a stable corona discharge can be generated at the tip of the corona needle, and the APCI ionization efficiency can be improved. Further, the ESI ionization and the DUIS ionization can be easily switched by simply exchanging the electrode unit 150 and the DUIS electrode unit 250.
  • the first conductive member has a cut portion formed at a position of the third conductive member in contact with the ground contact portion.
  • Cutting part 154 Banana plug 160 ... Electrode unit mounting part 161 ... Feeding board 162 ... First feeding part 163 ... Second feeding part 164 ... Plug accommodating part 165 ... No. 1 leaf spring 166 ... 2nd leaf spring 171, 172 ... nut member 250 ... DUIS electrode unit 253 ... focusing electrode fixing member 280 ... corona needle 6 ... control / processing unit C ... ion optical axis

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Abstract

イオン流出口から流出するイオンの動きを制御するイオン分析装置１において、イオン流出口に対して固定された筒状の凹部１０１を有する基材１００と、一端が露出するように凹部１０１に収容される筒状の部材であって、前記一端の側に第１イオン流制御部１４が固定された第１導電部材１５３と、該第１導電部材に内挿される筒状の絶縁部材１５２と、一端が露出するように該絶縁部材１５２に内挿される棒状の部材であって第２イオン流制御部１３が固定された第２導電部材１５１と、凹部１０１に収容された状態で第１導電部材１５３が接触する位置に設けられ第１の所定の電圧が印加される第１給電部１６２と、第２導電部材１５１及び絶縁部材１５２を収容した第１導電部材１５３が凹部１０１に収容された状態で第２導電部材１５１が接触する位置に設けられ第２の所定の電圧が印加される第２給電部１６３とを備える。

Description

イオン分析装置
　本発明は、イオン分析装置に関する。
　液体試料に含まれる物質を分析する装置の１つに液体クロマトグラフ質量分析装置がある。液体クロマトグラフ質量分析装置では、移動相の流れに乗せて液体試料を液体クロマトグラフのカラムに導入し、該カラムの内部で目的物質を他の物質から分離する。カラムから流出した目的物質は質量分析装置のイオン化源でイオン化された後、質量分析部で質量電荷比に応じて分離されて測定される。
　質量分析装置のイオン源としては、例えばエレクトロスプレーイオン化（ESI: ElectroSpray Ionization）源が用いられる。ESI源は大気圧雰囲気で目的物質をイオン化する大気圧イオン源の１つである。ESI源では、液体試料を帯電させ、それにネブライザガスを吹き付けてイオン化室内に噴霧する。イオン化室内に噴霧された帯電液滴は、液滴内部での電荷反発による分裂と移動相の気化（脱溶媒）によってイオン化する。
　質量分析装置では、移動相由来の中性分子等を多く含んだ液滴が質量分析部に入り込むと質量分析部が汚染されてしまう。そこで、多くのESI源では、イオン化プローブから帯電液滴を噴霧する方向と、イオン化室から質量分析部にイオンを導入する方向が直交するように、イオン化プローブとイオン導入部の配置が決められている。イオン化室内で液滴の脱溶媒により生成されたイオンは、大気圧であるイオン化室と真空である質量分析部間の差圧によって生じるガス流に乗って質量分析部に取り込まれる。
　特許文献１には、ESI源等の大気圧イオン源において、質量分析部へのイオンの取り込み効率を高める構成が記載されている。この大気圧イオン源は、イオン化室から質量分析部へのイオンの取り込み口を囲う開口を有する集束電極と、イオン化プローブからの噴流を挟んで集束電極と反対側に配置された押し込み電極を備えている。押し込み電極には、測定対象イオンと同極性の第１電圧が印加される。また、集束電極には測定対象イオンと同極性であり絶対値が第１電圧よりも小さい第２電圧が印加される。イオン化プローブから放出された噴流に含まれるイオンは、押し込み電極から集束電極に向かう電位勾配によって集束電極に向かって押し出され、集束電極の近傍では集束電極からイオン取り込み口に向かう電位勾配によってイオン取り込み口へと集束される。一方、中性分子は電位勾配の影響を受けない。従って、移動相等に由来する中性分子が質量分析部に進入して該質量分析部が汚染されたり目的物質の分析精度を低下させたりすることを抑制しつつ、目的物質由来のイオンの取り込み効率を高めることができる。
国際公開第２０１８／０７８６９３号明細書
　特許文献１には、押し込み電極及び集束電極をイオン化室内に配置することが記載されているものの、これらの電極を実際にイオン化室内に固定する具体的な方法は示されていない。液体試料の分析を繰り返すうちにイオン化プローブからの噴流によってこれらの電極の表面に汚れが付着する。そのため、適宜の時点で取り外して洗浄する必要がある。また、これらの電極はイオン化室においてイオンの取り込み口に向かってイオンを誘導する電場を形成するものであることから、高いイオン取り込み効率を得るためには相互の位置関係に高い精度が要求される。そのため、高い位置再現性で以て簡便に電極を着脱可能な技術が求められている。
　ここでは質量分析装置の大気圧イオン源における押し込み電極と集束電極を具体例として説明したが、2つの電極を用いてイオンの動きを制御する様々な状況において上記同様の技術が求められている。
　本発明が解決しようとする課題は、2つの電極を高い位置再現性で以て簡便に着脱可能な技術を提供することである。
　上記課題を解決するために成された本発明は、イオン流出口から流出するイオンの動きを制御するイオン分析装置であって、
　前記イオン流出口に対して固定された、筒状の凹部を有する基材と、
　一端が露出するように前記凹部に収容される筒状の部材であって、前記一端の側に前記イオンの動きを制御するための第１イオン流制御部が固定された、導電性を有する第１導電部材と、
　前記第１導電部材に内挿される、絶縁性を有する筒状の絶縁部材と、
　一端が露出するように前記絶縁部材に内挿される棒状の部材であって、前記一端の側に前記イオンの動きを制御するための第２イオン流制御部が固定された、導電性を有する第２導電部材と、
　前記基材に設けられた給電部であって、前記凹部に収容された状態で前記第１導電部材が接触する位置に設けられた、第１の所定の電圧が印加される第１給電部と、
　前記基材に設けられた給電部であって、前記第２導電部材及び前記絶縁部材を収容した前記第１導電部材が前記凹部に収容された状態で、前記第２導電部材が接触する位置に設けられた、第２の所定の電圧が印加される第２給電部と
　を備える。
　本発明に係るイオン分析装置は、第１イオン流制御部及び第２イオン流制御部を用いてイオン流出口から流出するイオンの動きを制御するものである。第１イオン流制御部及び第２イオン流制御部は、典型的にはいずれも電極である。その一例は、イオン化室に配置される押し込み電極と集束電極である。
　このイオン分析装置では、第２導電部材及び絶縁部材を第１導電部材に内挿して一体化し、その第１導電部材を基材の凹部に収容する。第１導電部材に固定された第１イオン流制御部には、第１給電部に印加される第１の所定の電圧が供給され、第２導電部材に固定された第２イオン流制御部には、第２給電部に印加される第２の所定の電圧が供給される。第１導電部材と第２導電部材の間には絶縁部材が介装されているため両者は絶縁される。
　本発明に係るイオン分析装置では、第１イオン流制御部と第２イオン流制御部を一体化した状態で基材の凹部に収容するのみで簡便に取り付けることができ、該一体化した状態のものを凹部から引き出すのみで簡便に取り外すことができる。また、第１イオン流制御部が固定された第１導電部材と、第２イオン流制御部が固定された第２導電部材とを一体化して基材に取り付けることから、第１イオン流制御部と第２イオン流制御部を個別に基材に固定する場合に比べて両者の相対位置の再現性を高くすることができる。なお、上記「基材がイオン流出口に対して固定される」とは、試料の分析を実行する際に基材がイオン流出口に対して所定の位置に固定されることを意味するものであって、イオン流出口に対する基材の位置が不変であることを意味するものではない。つまり、基材とイオン流出口の位置関係を調整可能であるものを含む。
本発明に係るイオン分析装置の一実施例である質量分析装置の要部構成図。 本実施例の質量分析装置のイオン化室の構成を説明する図。 本実施例における電極ユニット取付部の構成を説明するX-Y断面図。 本実施例における電極ユニット本体部の構成を説明するX-Y断面図。 本実施例における集束電極の構成を説明する図。 本実施例において集束電極を取り付けた状態のX-Y側面図。 本実施例における押し込み電極の構成を説明する図。 本実施例において押し込み電極を取り付けた状態のX-Y断面図。 本実施例において電極ユニットを電極ユニット取付部に取り付けた状態のX-Y断面図。 本実施例の質量分析装置においてDUIS電極ユニットを用いた電極ユニットを電極ユニット取付部に取り付けた状態のX-Y断面図。 本実施例の質量分析装置においてDUIS電極ユニットを用いた場合のイオン化室の構成を説明する図。
　本発明に係るイオン分析装置の一実施例である質量分析装置１について、以下、図面を参照して説明する。
　図１は、本実施例の質量分析装置１の要部構成図である。本実施例の質量分析装置１は、大別してイオン化ユニット１００と、質量分析チャンバ２００で構成される。イオン化ユニット１００は質量分析チャンバ２００に着脱可能に取り付けられる。イオン化ユニット１００の内部には、略大気圧雰囲気のイオン化室１０が形成される。質量分析チャンバ２００内には、第１中間真空室２０、第２中間真空室３０、及び分析室４０が設けられている。分析室４０内は、図示しない真空ポンプにより例えば10-3～10-4Pa程度の高真空状態まで真空排気される。イオン化室１０と分析室４０に挟まれた第１中間真空室２０及び第２中間真空室３０もそれぞれ図示しない真空ポンプにより真空排気されており、イオン化室１０から分析室４０に向かって段階的に真空度が高められた、多段差動排気系の構成となっている。
　イオン化室１０にはイオン化ユニット１００が着脱可能に取り付けられる。本実施例のイオン化ユニット１００は、ESI用イオン化プローブ１１を備えている。また、本実施例のイオン化ユニット１００には、後述する電極ユニット取付部１６０が設けられている。図２に模式的に示すとおり、ESI用イオン化プローブ１１は、ESIノズル１１１とアシストガスノズル１１２を有している。ESIノズル１１１は、液体試料に所定の高電圧（ESI電圧）を印加し、それにネブライザガスを吹き付けることによってイオン化室１０内に帯電液滴として噴霧する。
　アシストガスノズル１１２には加熱ガスが供給され、ESIノズル１１１から噴霧される液体試料に含まれる移動相の気化（脱溶媒）が促進される。ESI用イオン化プローブ１１から噴霧された帯電液滴は周囲の大気に接触して微細化され、液滴から移動相等の溶媒が蒸発する過程で試料成分が電荷を持って飛び出してイオンとなる。ESI用イオン化プローブ１１からの噴霧流の前方には、接地電極１２、押し込み電極１３、及び集束電極１４が配置されている。接地電極１２は接地され、押し込み電極１３及び集束電極１４には図示しない電源から所定の直流電圧が印加される。
　本実施例では、ESI用イオン化プローブ１１と接地電極１２が一体的に構成されている。また、イオン化ユニット１００を質量分析チャンバ２００に取り付けた状態で、ESI用イオン化プローブ１１と接地電極１２の位置をx軸方向に移動することができるようになっている。従って、本実施例のイオン化ユニット１００では、試料の分析を実行する前に、加熱キャピラリ２５に対するESI用イオン化プローブ１１の位置を調整し、イオンの取り込み効率が最大化するような位置にESI用イオン化プローブ１１を配置することができる。
　なお、本実施例はESI源としているが、以下に説明する本実施例の構成は、ESI源以外の大気圧イオン源である大気圧化学イオン化（APCI: Atmospheric Pressure Chemical Ionization）源や、大気圧光イオン化（APPI: Atmospheric Pressure Photo Ionization）源にも適用することができる。APCI源やAPPI源では、上記ESIノズル１１１に代えてAPCI用のノズルやAPPI用のノズルを使用する。
　イオン化室１０と第１中間真空室２０との間は、細径の加熱キャピラリ２５により連通している。加熱キャピラリ２５は、質量分析チャンバ２００側に設けられ、図示しない加熱機構により加熱される。この加熱キャピラリ２５の両開口端には圧力差があるため、この圧力差によってイオン化室１０から第１中間真空室２０に流れるガス流が形成される。イオン化室１０内で生成されたイオンは、このガス流の流れに乗って加熱キャピラリ２５に吸い込まれ、その出口端から、ガス流とともに第１中間真空室２０に導入される。
　第１中間真空室２０と第２中間真空室３０とを隔てる隔壁には頂部に小径の開口を有するスキマー２２が設けられている。第１中間真空室２０内にはイオン光軸Ｃ（イオンの飛行経路の中心軸）を取り囲んで配置された複数のリング状の電極から成るイオンガイド２１が配置されている。第１中間真空室２０に導入されたイオンは、このイオンガイド２１により形成される電場の作用によってスキマー２２の開口近傍に集束され、該開口を通して第２中間真空室３０へと送り込まれる。
　第２中間真空室３０には複数のロッド電極で構成された多重極（例えば八重極）型のイオンガイド３１が配設されている。このイオンガイド３１により形成される高周波電場の作用によってイオンは集束され、第２中間真空室３０と分析室４０を隔てる隔壁に設けられたスキマー３２の開口を通って分析室４０に送り込まれる。
　分析室４０には、四重極マスフィルタ４１とイオン検出器４２が配置されている。分析室４０に導入されたイオンは、四重極マスフィルタ４１に導入され、該四重極マスフィルタ４１に印加される高周波電圧と直流電圧とにより形成される電場の作用により、特定の質量電荷比を有するイオンのみが四重極マスフィルタ４１を通り抜けてイオン検出器４２に到達する。イオン検出器４２は、到達したイオンの量に応じた検出信号を生成し、制御・処理部６に検出信号を出力する。
　制御・処理部６は上記各部の測定動作を制御し、またイオン検出器４２から出力される検出信号に基づいてマススペクトルデータを作成する等の処理を行うものである。
　イオン化室１０の構成について、図２を参照してより詳しく説明する。以下の説明では便宜上、ESI用イオン化プローブ１１からの噴霧流の中心軸に沿った吹出し方向をZ軸方向、これに直交する加熱キャピラリ２５の中心軸に沿ったイオンの取り込み方向をX軸方向、X軸方向及びZ軸方向に直交する方向をY軸方向とする。
　イオン化室１０において、ESI用イオン化プローブ１１から最も近い位置には接地電極１２が配置されている。接地電極１２はX-Y平面に平行な平板状の本体部１２２を有する電極であって、ESI用イオン化プローブ１１からの噴霧流の中心軸を中心とする開口１２１が形成されている。
　加熱キャピラリ２５の入口側の端部には、集束電極１４が配置されている。集束電極１４は、Y-Z平面に平行な平板状の電極であり、加熱キャピラリ２５の入口側の端部を囲う開口１４１が形成されている。
　噴霧流を挟んで加熱キャピラリ２５の入口端及び集束電極１４と対向して、Y-Z平面に平行な平板状の押し込み電極１３が配置されている。即ち、ESI用イオン化プローブ１１からの噴霧流は、接地電極１２の開口１２１を通過したあと、押し込み電極１３と集束電極１４の間の空間に進入する。なお、図２では押し込み電極１３にも開口１３１を形成しているが、これは後述するデュアルイオンソース（DUIS）で用いるためのものであり、ESI法によるイオン化のみを行う場合は開口１３１がない押し込み電極１３を用いてもよい。
　集束電極１４には、図示しない電源から第１の所定の電圧が印加される。また、押し込み電極１３にも、図示しない電源から分析対象のイオンと同極性の第２の所定の電圧が印加される。第１の所定の電圧と第２の所定の電圧はいずれも測定対象のイオンと同極性の電圧であり、第１の所定の電圧よりも第２の所定の電圧の方が高電圧である。接地電極１２及び加熱キャピラリ２５は接地される。
　押し込み電極１３と集束電極１４の間の空間に進入したイオンは、上記第１電圧と第２電圧の電位差によって形成される電場により押し込み電極１３から集束電極１４に向かって押し出される。また、集束電極１４の近傍では、イオンが加熱キャピラリ２５の入口端に向かって集束され、加熱キャピラリ２５に導入される。
　本実施例の質量分析装置１は、押し込み電極１３及び集束電極１４を着脱する構成に特徴を有している。本実施例では、押し込み電極１３及び集束電極１４を1つの電極ユニットとして構成し、これをイオン化ユニット１００に設けられた電極ユニット取付部１６０に収容することにより、押し込み電極１３及び集束電極１４を取り付ける。この着脱機構について、図３～図９を参照して説明する。
　図３は、電極ユニット取付部１６０の概略構成を示すX-Y断面図である。電極ユニット取付部１６０はイオン化ユニット１００の一端面に形成された筒状の凹部１０１に設けられている。イオン化ユニット１００はESI用イオン化プローブ１１等を含んだ、イオン化室１０を構成するユニットであり、第１中間真空室２０等が設けられた質量分析チャンバ２００に着脱可能に取り付けられる。即ち、イオン化ユニット１００は本発明における基材に相当し、イオン流出口であるESI用イオン化プローブ１１に対して固定された筒状の凹部を有する。また、集束電極１４と押し込み電極１３は、それぞれ本発明における第１イオン流制御部と第２イオン流制御部に相当する。
　電極ユニット取付部１６０は、給電回路が形成された給電基板１６１を有する。給電回路には、図示しない電源から第１の所定の電圧が印加され該電圧を集束電極１４に供給する第１給電部１６２と、図示しない電源から第２の電圧が印加され該電圧を押し込み電極１３に供給する第２給電部１６３が設けられている。第１給電部１６２は凹部１０１の内側面に取り付けられた第１板バネ１６５に接続されている。第２給電部１６３はプラグ収容部１６４に接続されている。また、凹部１０１の、第１板バネ１６５が取り付けられている側と反対側の内側面には第２板バネ１６６が取り付けられている。第２板バネ１６６は接地されている。
　図４は、電極ユニット１５０の本体部の構成を示すX-Y断面図である。電極ユニット１５０の本体部は、押し込み電極固定部材１５１と、該押し込み電極固定部材１５１の外周に取り付けられた筒状の絶縁部材１５２と、該絶縁部材１５２の外周に取り付けられた筒状の集束電極固定部材１５３を備えている。押し込み電極固定部材１５１及び集束電極固定部材１５３はいずれも導電性の材料（例えばステンレス）で構成されている。集束電極固定部材１５３の外周の一部には平坦に切り取られた切断部１５３１が形成されている。この切断部１５３１は、集束電極固定部材１５３を第２板バネ１６６に接触させないように形成したものである。
　なお、集束電極固定部材１５３と交換可能な別の、切断部１５３１が形成されていない集束電極固定部材２５３も用意されている。集束電極固定部材２５３については後述する。集束電極固定部材１５３、絶縁部材１５２、及び押し込み電極固定部材１５１はそれぞれ、本発明における第１導電部材、絶縁部材、及び第２導電部材に相当する。
　押し込み電極固定部材１５１、絶縁部材１５２、及び集束電極固定部材１５３は、この順番に長く、これらを一体に構成した状態で、絶縁部材１５２の一部が集束電極固定部材１５３から露出し、押し込み電極固定部材１５１の一部が絶縁部材１５２から露出するようになっている。絶縁部材１５２の一部には周方向にねじ溝１５２１が形成されている。集束電極固定部材１５３の端面（集束電極１４が取り付けられる側の面）には、集束電極１４を取り付ける際の位置決め用の凸部が形成されている。ただし、図４ではこの凸部が紙面裏側に位置するため図示していない。押し込み電極固定部材１５１の側面には、押し込み電極１３を取り付ける際の位置決め用の凸部１５１１が形成されており、その先端側にはねじ溝１５１２が形成されている。また、押し込み電極固定部材１５１の基端部（電極ユニット取付部１６０に取り付ける側の端部）にはバナナプラグ１５４が取り付けられている。
　図５に集束電極１４の構成を示す。集束電極１４は図５左下に示すようにL字状の板状部材である。図５上部に示すように、L字の長辺側の平板状部（本発明における、集束電極の第２平板状部に相当）の先端部分には開口１４１が形成されている。また、図５右下に示すように、L字の短辺側の平板状部（本発明における、集束電極の第１平板状部に相当）は、平板部１４２とリング部１４３で構成されている。リング部１４３の外周には位置決め用の切り欠き１４３１（本発明における位置決め用凹部に相当）が設けられている。また、リング部１４３のリングの一部にはリング部開口１４３２が設けられている。
　図６は、電極ユニット１５０の本体部に集束電極１４を取り付けて固定した状態を示すX-Y断面図である。集束電極１４は、リング部１４３のリング部開口１４３２を集束電極固定部材１５３の端面に差し込むことにより取り付けられる。また、集束電極１４を取り付ける際に、切り欠き１４３１を集束電極固定部材１５３の端面に形成された凸部（本発明における位置決め用凸部に相当）に差し込むことにより周方向に位置決めされる。また、絶縁部材１５２の外周に形成されたねじ溝１５２１に絶縁性を有するナット部材１７１を取り付けることにより集束電極１４が固定される。ナット部材１７１には、例えばPEEK樹脂で構成されたローレットナットを用いることができる。
　図７に押し込み電極１３の構成を示す。押し込み電極１３も、図７左下に示すようにL字状の板状部材である。図７上部に示すように、L字の長辺側の平板状部（本発明における、押し込み電極の第２平板状部に相当）にはL字状の開口１３１が形成されている。また、図７右下に示すように、L字の短辺側の平板状部（本発明における、押し込み電極の第１平板状部に相当）の先端部に直線と円形を組み合わせた形状の開口１３２が形成されており、その奥まった位置にはU字状の切り欠き１３２１（本発明における位置決め用凹部に相当）が形成されている。
　図８は、図６により説明した状態に、さらに押し込み電極１３を取り付けて固定した状態を示すX-Y断面図である。押し込み電極固定部材１５１を先端側から開口１３２に挿入することにより押し込み電極１３が取り付けられる。開口１３２の奥に位置するU字状の切り欠き１３２１を差し込み電極固定部材１５１の凸部１５１１（本発明における位置決め用凸部に相当）に合わせることで、押し込み電極固定部材１５１の周方向に押し込み電極１３が位置決めされる。また、押し込み電極固定部材１５１の外周に形成されたねじ溝１５１２にナット部材１７２を取り付けることにより押し込み電極１３が固定される。
　ナット部材１７２には絶縁性を有するものを用いることが好ましい。その一例は、PEEK樹脂で構成されたローレットナットである。ナット部材１７２が金属製等の導電性を有するものである場合、該ナット部材１７２が押し込み電極１３と同電位になる。このとき、ナット部材１７２と接地電極１２が近接していると、これらの間に不所望の放電が生じる可能性がある。また、加熱キャピラリ２５からの熱によってナット部材１７２も高温（例えば約100℃）になる場合があり、同種の金属等で構成されたナット部材１７２と押し込み電極固定部材１５１を高温下で使用し続けると、両者が焼き付いてしまう可能性がある。本実施例では、絶縁性を有するナット部材１７２を使用することにより、接地電極１２との間に放電が生じたり、押し込み電極固定部材１５１との間に焼き付きが生じたりすることを防止している。ただし、こうした放電や焼き付きが生じるか否かは接地電極１２等の部材との位置関係や、押し込み電極固定部材１５１を構成する材料などによって異なる。絶縁性のナット部材１７２を使用することは好ましい実施形態の1つであって、必須の要件ではない。
　図９は、図８により説明した電極ユニット１５０を電極ユニット取付部１６０にセットした状態を示す図である。図９において、ESI用イオン化プローブ１１は紙面手前側に位置している。集束電極固定部材１５３の側面が第１板バネ１６５に接触することで集束電極固定部材１５３を介して集束電極１４に第１の所定の電圧が印加される。また、電極ユニット１５０のバナナプラグ１５４がプラグ収容部１６４に挿入されることで、押し込み電極固定部材１５１を介して押し込み電極１３に第２の所定の電圧が印加される。第１の所定の電圧及び第２の所定の電圧はいずれも測定対象のイオンと同極性の電圧であり、第１の所定の電圧よりも第２の所定の電圧の方が高電圧である。例えば、正イオンの測定時には、押し込み電極１３に+4kVの電圧が、集束電極１４には+2kVの電圧が、それぞれ印加される。
　本実施例では、押し込み電極１３と集束電極１４を電極ユニット１５０として構成し、該電極ユニット１５０を電極ユニット取付部１６０に取り付けるのみで押し込み電極１３と集束電極１４の両方をワンタッチで簡便に取り付けることができる。また、押し込み電極１３及び集束電極１４が電極ユニット１５０に固定されているため、高い精度で位置決めされる。さらに、電極ユニット１５０を取り外すのみで押し込み電極１３及び集束電極１４を一度に簡単に取り外すことができる。
　本実施例では、電極ユニット１５０を電極ユニット取付部１６０に取り付けるのみで、バナナプラグ１５４及び押し込み電極固定部材１５１を介して押し込み電極１３に所定の電圧を印加し、集束電極固定部材１５３を介して集束電極１４に所定の電圧を印加することができる。従って、複雑な給電経路を別途に設けることなく簡単にこれらの電極に給電することができる。
　本実施例では、押し込み電極１３及び集束電極１４をいずれも、L字状の断面を有する部材とし、それぞれの短辺側を固定するようにしている。これにより、電極ユニット１５０の本体部分の位置を、ESI用イオン化プローブ１１から噴霧される帯電液滴の進行方向からずらしている。これにより、電極ユニット１５０に直接帯電液滴が噴霧されて押し込み電極１３と集束電極１４の間に帯電液滴が付着する可能性を抑制し、両電極間に不所望の通電が起こることを防止している。また、帯電液滴が付着することによってイオン化室１０内が汚染されて測定時にバックグラウンドが増大したり感度が低下したりすることも防止している。さらに、電極ユニット１５０のうち、押し込み電極１３と集束電極１４の間に位置する部分には周方向全体を覆う絶縁性のナット部材１７１を配置している。絶縁性のナット部材１７１の内面ネジ部の押し込み電極１３の側は大きく面取りがされている。この面取り部は，ESI用イオン化プローブ１１から見た時に奥まった部分となる。そのため、仮にESI用イオン化プローブ１１から噴霧される帯電液滴が両電極の間（ナット部材１７１の外側面）に付着したとしても、ナット部材１７１の面取り部には帯電液滴が付着しづらくなっており、押し込み電極１３と集束電極１４の間に通電は生じない。
　本実施例では、電極ユニット取付部１６０をイオン化ユニット１００の一部として構成している。イオン化室１０と第１中間真空室２０の隔壁に電極ユニット取付部を形成することも可能であるが、質量分析装置の中には、該隔壁を温調ブロックにより加熱し、その熱により加熱キャピラリ２５を加熱して脱溶媒を促進する構成のものがある。この温調ブロックは、例えば約500℃に加熱される。そのような構成の質量分析装置において電極ユニット１５０を隔壁に取り付けると、温調ブロックからの熱が電極ユニット１５０に伝達され、電極ユニット１５０を構成する各部材が膨張して押し込み電極１３や集束電極１４の位置や方向にずれが生じる可能性がある。また、絶縁部材の体積抵抗率が変化し、押し込み電極１３と集束電極１４の間の電位差が変化する可能性がある。すると、両電極間に形成される電場が乱れて加熱キャピラリ２５に導入されるイオンの量が減少する。これに対し、本実施例ではイオン化ユニット１００に電極ユニット１５０を取り付けるため、電極ユニット１５０が加熱され上記のような問題が起こる心配がない。
　次に、集束電極固定部材２５３を用いて構成したDUIS電極ユニット２５０について説明する。このDUIS電極ユニット２５０は、APCIイオン化によるAPCI源、またはESIイオン化とAPCIイオン化を同時に行って帯電液滴からイオンを生成するデュアルイオン源（DUIS）に用いられる。上記実施例における電極ユニット１５０と共通する構成要素には同一の符号を付して、適宜説明を省略する。
　図１０は、図９における集束電極固定部材１５３を集束電極固定部材２５３に変更し、押し込み電極固定部材１５１の先端部にコロナニードル２８０を取り付けることで、電極ユニット１５０をDUIS電極ユニット２５０に変更した状態のX-Y断面図である。また、図１１に、DUIS電極ユニット２５０を用いたときの、イオン化室１０の構成を示す。図１０に示すように、この構成では、集束電極固定部材２５３の側面が第２板バネ１６６に接触し、これによって集束電極固定部材２５３及び集束電極１４が接地される。また、コロナニードル２８０にはバナナプラグ１５４及び押し込み電極固定部材１５１を介して、押し込み電極１３と同じ電圧が印加される。そのため、追加の電源や複雑な給電経路を別途に設けることなく低コストでAPCIイオン化を行うことができる。図１１に示すように、DUIS電極ユニット２５０を用いることにより、ESI法とAPCI法を同時に行うことができる。
　DUISでは、ESIに適する化合物（主に高極性化合物）とAPCIに適する化合物（主に低・中極性化合物）を同時にイオン化することが可能となり、低極性化合物から高極性化合物まで幅広い化合物を一度に分析することが可能となる。電極ユニット１５０とDUIS電極ユニット２５０を交換するだけで、ESIイオン化とDUISイオン化を簡便に切り替えることができる。押し込み電極１３から集束電極１４に向かう電位勾配によって，移動相等に由来する中性分子が質量分析部に進入して該質量分析部が汚染されたり目的物質の分析精度を低下させたりすることを抑制しつつ、目的物質由来のイオンの取り込み効率を高めることができる。
　図９に示す構成において押し込み電極固定部材１５１の先端にコロナニードル２８０を取り付けることも可能であるが、その場合、集束電極１４に電圧が印加され、接地されている加熱キャピラリ２５との間に電界が形成される。DUISではコロナニードル２８０の先端部のみに強電界を形成することで安定したコロナ放電を生じさせる必要があるが、集束電極１４に電圧が印加された状態でコロナニードル２８０に高電圧を印加すると加熱キャピラリ２５の先端の電界によってコロナニードル２８０と加熱キャピラリ２５の間にアーク放電が生じ、安定したコロナ放電が生じなくなる。これに対し、図１０に示す変形例では集束電極１４が接地されており加熱キャピラリ２５との間には電界が形成されないため、コロナニードル２８０の先端に安定したコロナ放電を生じさせることができ、APCIイオン化効率を向上させることができる。
　なお、ESIイオン化及びDUISイオン化を行う場合には、ESIノズル１１１に所定のESI電圧を印加し、液体試料を帯電させて噴霧するが、APCIイオン化のみを行う場合はイオン化プローブ１１に電圧を印加しない。APCIでは液体試料及び溶媒を帯電させることなく気化し、コロナニードル２８０の先端のコロナ放電によって溶媒から生成されるイオンと試料分子を反応させて該試料分子をイオン化する。
　上記実施例及び変形例はいずれも一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜に変更することができる。上記実施例及び変形例で説明した各部材の具体的な形状は適宜に変更可能である。また、上記実施例及び変形例はいずれも質量分析装置としたが、イオン移動度分析装置等の他のイオン分析装置に上記実施例及び変形例と同様の構成を用いることができる。
　上記実施例では、集束電極固定部材１５３の端面に設けられた凸部に集束電極１４の切り欠き１４３１を差し込むことにより集束電極１４を位置決めしたが、集束電極１４の平板部１４２又はリング部１４３に凸部を形成し、集束電極固定部材１５３の端面に形成した凹部に差し込むことにより固定することもできる。あるいは、リング部１４３の基端側（平板部１４２側）に切り欠き（又は凸部）を形成し、絶縁部材１５２の側面に凸部（又は凹部）を形成することにより集束電極１４を位置決めすることもできる。
　上記実施例では、押し込み電極固定部材１５１の側面に設けられた凸部１５１１に押し込み電極１３の切り欠き１３２１を差し込むことにより押し込み電極１３を位置決めしたが、凸部１５１１に代えて凹部を、切り欠き１３２１に代えて凸部を形成することにより押し込み電極１３を位置決めしてもよい。あるいは、押し込み電極１３に凸部を形成し、絶縁部材１５２の端面に形成した凹部に差し込むことにより固定することもできる。
［態様］
　上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
（第１項）
　一態様は、イオン流出口から流出するイオンの動きを制御するイオン分析装置であって、
　前記イオン流出口に対して固定された、筒状の凹部を有する基材と、
　一端が露出するように前記凹部に収容される筒状の部材であって、前記一端の側に前記イオンの動きを制御するための第１イオン流制御部が固定された、導電性を有する第１導電部材と、
　前記第１導電部材に内挿される、絶縁性を有する筒状の絶縁部材と、
　一端が露出するように前記絶縁部材に内挿される棒状の部材であって、前記一端の側に前記イオンの動きを制御するための第２イオン流制御部が固定された、導電性を有する第２導電部材と、
　前記基材に設けられた給電部であって、前記凹部に収容された状態で前記第１導電部材が接触する位置に設けられた、第１の所定の電圧が印加される第１給電部と、
　前記基材に設けられた給電部であって、前記第２導電部材及び前記絶縁部材を収容した前記第１導電部材が前記凹部に収容された状態で、前記第２導電部材が接触する位置に設けられた、第２の所定の電圧が印加される第２給電部と
　を備える。
　第１項に記載のイオン分析装置は、第１イオン流制御部及び第２イオン流制御部を用いてイオン流出口から流出するイオンの動きを制御するものである。第１イオン流制御部及び第２イオン流制御部は、典型的にはいずれも電極である。その一例は、イオン化室に配置される押し込み電極と集束電極である。
　このイオン分析装置では、第２導電部材及び絶縁部材を第１導電部材に内挿して一体化し、その第１導電部材を基材の凹部に収容する。第１導電部材に固定された第１イオン流制御部には第１給電部から第１の所定の電圧が印加され、第２導電部材に固定された第２イオン流制御部には第２給電部から第２の所定の電圧が印加される。第１導電部材と第２導電部材の間には絶縁部材が介装されているため両者は絶縁される。
　第１項に記載のイオン分析装置では、第１イオン流制御部と第２イオン流制御部を一体化した状態で基材の凹部に収容するのみで簡便に取り付けることができ、該一体化した状態のものを凹部から引き出すのみで簡便に取り外すことができる。また、第１イオン流制御部が固定された第１導電部材と、第２イオン流制御部が固定された第２導電部材とを一体化して基材に取り付けることから、第１イオン流制御部と第２イオン流制御部を個別に基材に固定する場合に比べて両者の相対位置の再現性を高くすることができる。第１項のイオン分析装置において、「基材がイオン流出口に対して固定される」とは、イオン流出口に対する基材の位置が不変である構成のみを意味するものではなく、両者の相対的な位置関係を変更可能な構成を含む。
（第２項）
　第１項に記載のイオン分析装置において、
　前記第１イオン流制御部は、開口が形成された第１平板状部を有し、該開口に前記第１導電部材を差し込むことにより取り付けられ、該第１平板状部を前記第１導電部材と反対側から絶縁性を有する固定部材で該第１導電部材に押し当てることにより固定される。
　第２項に記載のイオン分析装置では、第１イオン流制御部の第１平板状部に形成された開口に第１導電部材を差し込み、固定部材で固定することにより第１イオン流制御部を固定する。固定部材が絶縁性を有するため、第１イオン流制御部と第２イオン流制御部の間に不所望の通電が生じる可能性が抑制される。
（第３項）
　第２項に記載のイオン化装置において、
　前記第１イオン流制御部の前記第１平板状部と、前記第１導電部材又は前記絶縁部材の一方に位置決め用凸部が、他方に位置決め用凹部が形成されており、該凸部と該凹部の位置を合わせることにより前記第１イオン流制御部が位置決めされる。
　第３項に記載のイオン化装置では、第１イオン流制御部の第１平板状部に形成された位置決め用凹部（又は凸部）と、第１導電部材又は前記絶縁部材に設けられた位置決め用凸部（又は凹部）の位置を合わせることにより、簡便に高精度で第１イオン流制御部を位置決めすることができる。
（第４項）
　第１項から第３項のいずれかに記載のイオン分析装置において、
　前記第２イオン流制御部は、開口が形成された第１平板状部を有し、該開口に前記第２導電部材を差し込むことにより取り付けられ、該第１平板状部を前記絶縁部材と反対側から固定部材で該第２導電部材に押し当てることにより固定される。
　第４項に記載のイオン分析装置では、第２イオン流制御部の第１平板状部に形成された開口に第２導電部材を差し込み、固定部材で固定することにより第２イオン流制御部を固定する。
（第５項）
　第４項に記載のイオン分析装置において、
　前記第２イオン流制御部の前記第１平板状部と、前記第２導電部材又は前記絶縁部材の一方に位置決め用凸部が、他方に位置決め用凹部が形成されており、該凸部と該凹部の位置を合わせることにより前記第２イオン流制御部が位置決めされる。
　第５項に記載のイオン化装置では、第２イオン流制御部の第１平板状部に形成された位置決め用凹部（又は凸部）と、第２導電部材又は絶縁部材に設けられた位置決め用凸部（又は凹部）の位置を合わせることにより、簡便に高精度で第２イオン流制御部を位置決めすることができる。
（第６項）
　第１項から第５項のいずれかに記載のイオン分析装置において、さらに、
　前記イオンを流出させるイオン化プローブと、
　前記イオン化プローブからイオンが流出する空間から該イオンを分析する空間に導入するイオン導入管と
　を備え、
　前記第１イオン流制御部は、前記イオン導入管の入口側の端部を囲う開口が形成された集束電極であり、
　前記第２イオン流制御部は、前記イオン化プローブからの試料液滴の噴霧流を挟んで前記イオン導入管の入口側の端部及び前記集束電極と対向する位置に配置された押し込み電極であり、
　前記第１の所定の電圧及び前記第２の所定の電圧は、前記イオンと同極性の電圧であって、該第１の所定の電圧の絶対値よりも該第２の所定の電圧の絶対値が大きい。
　第１項から第５項に記載のイオン化装置は、イオン化プローブから流出するイオンをイオン導入管に導く押し込み電極及び集束電極を備えた、第６項に記載のイオン化装置として好適に用いることができる。
（第７項）
　第６項に記載のイオン分析装置において、
　前記基材が、前記イオン化プローブを含むイオン化ユニットである。
　第１導電部材、絶縁部材、及び第２導電部材が加熱されて膨張すると、集束電極と押し込み電極の間の距離が変化したり、絶縁部材の体積抵抗率が変化したりして両電極間に形成される電界に乱れが生じる可能性がある。第７項に記載のイオン化装置では、非加熱のイオン化ユニットに電極ユニットを取り付けるため、電界に乱れが生じる可能性が抑制される。
（第８項）
　第６項又は第７項に記載のイオン分析装置において、
　前記イオン導入管が、前記イオン化プローブから流出するイオンの進行方向に対して直交または斜交するように配置されており、
　前記集束電極は、第１平板状部と、該第１平板状部に延設され前記イオン導入管の入口側の端部を囲う開口が形成された第２平板状部からなるL字状の部材であり、
　前記押し込み電極は、第１平板状部と、該第１平板状部に延設され前記イオン導入管の入口側の端部に対向配置される第２平板状部からなるL字状の部材である。
　第８項のイオン分析装置では、集束電極及び押し込み電極がいずれも、第１平板状部及び第２平板状部を組み合わせたL字状の部材であり、イオン化プローブから流出するイオンに近接して配置される第２平板状部から離れた位置で第１平板状部により集束電極及び押し込み電極を第１導電部材及び第２導電部材に固定することができる。そのため、第１導電部材、絶縁部材、及び第２導電部材をイオンの進行方向からずらして配置して、これらの部材に直接イオンが噴射されて押し込み電極と集束電極の間に不所望の通電が起こることを防止することができる。また、これらの部材にイオンが付着することによって測定時にバックグラウンドが増大したり感度が低下したりすることも防止している。
（第９項）
　第８項に記載のイオン分析装置において、さらに
　前記第１導電部材と交換可能に用いられる第３導電部材と
　前記凹部に収容された状態で前記第１導電部材は接触せず、前記第３導電部材が接触する位置に設けられた接地部と、
　前記第２導電部材に取り付けられ、前記第２の所定の電圧が印加される導電性のニードルと
　を備え、
　前記押し込み電極の第２平板状部に前記ニードルが挿入される開口が形成されており、該ニードルの先端が、前記押し込み電極と前記集束電極の間に位置する。
　第９項のイオン分析装置では、第１導電部材を用いるイオン化に加えて、第３導電部材と導電性のニードルを用いることにより、追加の電源や複雑な給電経路を別途に設けることなく低コストでAPCIイオン化を行うことができる。また、第９項のイオン分析装置としてESI用イオン化プローブを用いると、ESIイオン化とAPCIイオン化の両方を同時に行うことができる。加えて、押し込み電極から集束電極に向かう電位勾配によって、移動相等に由来する中性分子が質量分析部に進入して該質量分析部が汚染されたり目的物質の分析精度を低下させたりすることを抑制しつつ、目的物質由来のイオンの取り込み効率を高めることができる。また、APCIイオン化やDUISによるイオン化を行う際に集束電極が接地されるため、コロナニードル先端に安定したコロナ放電を生じさせることができ、APCIイオン化効率を向上させることができる。さらに、電極ユニット１５０とDUIS電極ユニット２５０を交換するだけで，ESIイオン化とDUISイオン化を簡便に切り替えることができる。
（第１０項）
　第９項に記載のイオン分析装置において、
　前記第１導電部材は、前記第３導電部材の、前記接地部と接触する位置に切断部を形成したものである。
　第１０項のイオン分析装置では、第１導電部材と第３導電部材の構造が類似しているため、2種類の導電部材を低コストで簡便に製造することができる。
１…質量分析装置
１０…イオン化室
１００…イオン化ユニット
１１…ESI用イオン化プローブ
　１１１…ESIノズル
　１１２…アシストガスノズル
１２…接地電極
　１２１…開口
　１２２…本体部
１３…押し込み電極
　１３１…開口
　１３２…開口
　　１３２１…切り欠き
１４…集束電極
　１４１…開口
　１４２…平板部
　１４３…リング部
　　１４３１…切り欠き
  　１４３２…リング部開口
２５…加熱キャピラリ
１５０…電極ユニット
　１５１…押し込み電極固定部材
　　１５１１…凸部
　　１５１２…ねじ溝
　１５２…絶縁部材
　　１５２１…ねじ溝
　１５３…集束電極固定部材
　　１５３１…切断部
　１５４…バナナプラグ
１６０…電極ユニット取付部
　１６１…給電基板
　１６２…第１給電部
　１６３…第２給電部
　１６４…プラグ収容部
　１６５…第１板バネ
　１６６…第２板バネ
１７１、１７２…ナット部材
２５０…DUIS電極ユニット
２５３…集束電極固定部材
２８０…コロナニードル
６…制御・処理部
Ｃ…イオン光軸

Claims (10)

  1. 　イオン流出口から流出するイオンの動きを制御するイオン分析装置であって、
    　前記イオン流出口に対して固定された、筒状の凹部を有する基材と、
    　一端が露出するように前記凹部に収容される筒状の部材であって、前記一端の側に前記イオンの動きを制御するための第１イオン流制御部が固定された、導電性を有する第１導電部材と、
    　前記第１導電部材に内挿される、絶縁性を有する筒状の絶縁部材と、
    　一端が露出するように前記絶縁部材に内挿される棒状の部材であって、前記一端の側に前記イオンの動きを制御するための第２イオン流制御部が固定された、導電性を有する第２導電部材と、
    　前記基材に設けられた給電部であって、前記凹部に収容された状態で前記第１導電部材が接触する位置に設けられた、第１の所定の電圧が印加される第１給電部と、
    　前記基材に設けられた給電部であって、前記第２導電部材及び前記絶縁部材を収容した前記第１導電部材が前記凹部に収容された状態で、前記第２導電部材が接触する位置に設けられた、第２の所定の電圧が印加される第２給電部と
    　を備えるイオン分析装置。
  2. 　前記第１イオン流制御部は、開口が形成された第１平板状部を有し、該開口に前記第１導電部材を差し込むことにより取り付けられ、該第１平板状部を前記第１導電部材と反対側から絶縁性を有する固定部材で該第１導電部材に押し当てることにより固定される、請求項１に記載のイオン分析装置。
  3. 　前記第１イオン流制御部の前記第１平板状部と、前記第１導電部材又は前記絶縁部材の一方に位置決め用凸部が、他方に位置決め用凹部が形成されており、該凸部と該凹部の位置を合わせることにより前記第１イオン流制御部が位置決めされる、請求項２に記載のイオン分析装置。
  4. 　前記第２イオン流制御部は、開口が形成された第１平板状部を有し、該開口に前記第２導電部材を差し込むことにより取り付けられ、該第１平板状部を前記絶縁部材と反対側から固定部材で該第２導電部材に押し当てることにより固定される、請求項１に記載のイオン分析装置。
  5. 　前記第２イオン流制御部の前記第１平板状部と、前記第２導電部材又は前記絶縁部材の一方に位置決め用凸部が、他方に位置決め用凹部が形成されており、該凸部と該凹部の位置を合わせることにより前記第２イオン流制御部が位置決めされる、請求項４に記載のイオン分析装置。
  6. 　さらに、
    　前記イオンを流出させるイオン化プローブと、
    　前記イオン化プローブからイオンが流出する空間から該イオンを分析する空間に導入するイオン導入管と
    　を備え、
    　前記第１イオン流制御部は、前記イオン導入管の入口側の端部を囲う開口が形成された集束電極であり、
    　前記第２イオン流制御部は、前記イオン化プローブからの試料液滴の噴霧流を挟んで前記イオン導入管の入口側の端部及び前記集束電極と対向する位置に配置された押し込み電極であり、
    　前記第１の所定の電圧及び前記第２の所定の電圧は、前記イオンと同極性の電圧であって、該第１の所定の電圧の絶対値よりも該第２の所定の電圧の絶対値が大きい、請求項１に記載のイオン分析装置。
  7. 　前記基材が、前記イオン化プローブを含むイオン化ユニットである、請求項６に記載のイオン分析装置。
  8. 　前記イオン導入管が、前記イオン化プローブから流出するイオンの進行方向に対して直交または斜交するように配置されており、
    　前記集束電極は、第１平板状部と、該第１平板状部に延設され前記イオン導入管の入口側の端部を囲う開口が形成された第２平板状部からなるL字状の部材であり、
    　前記押し込み電極は、第１平板状部と、該第１平板状部に延設され前記イオン導入管の入口側の端部に対向配置される第２平板状部からなるL字状の部材である、請求項６に記載のイオン分析装置。
  9. 　さらに
    　前記第１導電部材と交換可能に用いられる第３導電部材と
    　前記凹部に収容された状態で前記第１導電部材は接触せず、前記第３導電部材が接触する位置に設けられた接地部と、
    　前記第２導電部材に取り付けられ、前記第２の所定の電圧が印加される導電性のニードルと
    　を備え、
    　前記押し込み電極の第１平板状部に前記ニードルが挿入される開口が形成されており、該ニードルの先端が、前記押し込み電極と前記集束電極の間に位置する、請求項８に記載のイオン分析装置。
  10. 　前記第１導電部材は、前記第３導電部材の、前記接地部と接触する位置に切断部を形成したものである、請求項９に記載のイオン分析装置。
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