WO2023157352A1 - 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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WO2023157352A1
WO2023157352A1 PCT/JP2022/033328 JP2022033328W WO2023157352A1 WO 2023157352 A1 WO2023157352 A1 WO 2023157352A1 JP 2022033328 W JP2022033328 W JP 2022033328W WO 2023157352 A1 WO2023157352 A1 WO 2023157352A1
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sample
sample support
substrate
porous structure
protective layer
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PCT/JP2022/033328
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貴将 池田
政弘 小谷
孝幸 大村
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浜松ホトニクス株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/10—Ion sources; Ion guns
    • H01J49/16—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission

Definitions

  • the present disclosure relates to sample supports, ionization methods, and mass spectrometry methods.
  • a sample support for ionizing a sample such as a biological sample is known (for example, Patent Document 1).
  • the sample support has a porous structure formed to communicate between the first surface and the second surface.
  • a conductive layer is provided on the first surface.
  • the sample transferred onto the first surface is irradiated with an energy beam such as a laser beam. ionizes the components of the sample.
  • an energy beam such as a laser beam.
  • noise components background noise
  • An object of the present disclosure is to provide a sample support, an ionization method, and a mass spectrometry method that can effectively suppress the generation of noise components when ionizing a sample.
  • a sample support is a sample support for ionization of a sample, comprising a first surface, a second surface opposite the first surface, and an irregular surface open to the first surface.
  • a substrate having a porous structure, wherein the porous structure is formed by an aggregate of a plurality of particles, and the porous structure is formed between particles by bonding adjacent particles to each other;
  • a conductive layer is provided on at least a portion of the surfaces of the plurality of particles and the bonding portion that constitutes the first surface, and the surfaces of the plurality of particles, the bonding portion, and a protective layer is provided to cover the conductive layer.
  • a conductive layer is provided on a portion of the porous structure formed by an aggregate of a plurality of particles, which constitutes the first surface.
  • a protective layer is provided to cover the surfaces of the particles, the joints, and the conductive layer. That is, the protective layer protects the material (ie, particles) of the substrate and the conductive layer from being exposed to the outside.
  • the protective layer may be made of at least one of oxides, fluorides, nitrides, carbides, and metals. According to the above configuration, it is possible to suitably form the protective layer having the protective function described above.
  • the protective layer may be made of at least one of aluminum oxide, magnesium oxide, hafnium oxide, silicon oxide, magnesium fluoride, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, tungsten, hafnium, diamond, and graphite. According to the above configuration, it is possible to suitably form the protective layer having the protective function described above.
  • the average diameter of the joints in the porous structure may be 1/10 or more of the average diameter of the particles in the porous structure and less than the average diameter of the particles. According to the above configuration, it is possible to ensure the strength of the joint portion in the porous structure, and it is possible to ensure the substrate strength (rigidity) that can withstand the transfer of the sample to the first surface.
  • the particles may be glass beads. According to the above configuration, a substrate having an irregular porous structure can be obtained favorably and inexpensively.
  • the protective layer may be an ALD layer.
  • the protective layer can be densely and continuously formed on the surfaces of the plurality of particles, the joints, and the conductive layer by atomic layer deposition (ALD).
  • ALD atomic layer deposition
  • the thickness of the protective layer may be 10 nm or less. According to the above configuration, by making the protective layer covering the conductive layer sufficiently thin, a voltage can be appropriately applied to the conductive layer through the protective layer. In addition, charging up of the protective layer can be suppressed by making the protective layer sufficiently thin.
  • An ionization method includes a first step of preparing the sample support, a second step of transferring the sample to the first surface, and irradiating the first surface with an energy beam. and a third step of ionizing the constituents of the sample.
  • the same effects as those of the above-described sample support can be obtained. That is, when ionizing the sample by irradiating the first surface of the substrate with energy rays, it is possible to effectively suppress the generation of noise components derived from the material of the substrate or the conductive layer.
  • An ionization method includes a first step of providing a sample support having a porous structure configured to communicate between a first surface and a second surface; a second step of placing the sample support on the sample, and irradiating the first surface with an energy beam after the component of the sample moves from the second surface side to the first surface side due to capillary action. and a third step of ionizing the constituents of the sample by.
  • the above-described sample support and A similar effect can be obtained. That is, when ionizing the sample by irradiating the first surface of the substrate with energy rays, it is possible to effectively suppress the generation of noise components derived from the material of the substrate or the conductive layer.
  • a mass spectrometry method includes the first, second, and third steps of the ionization method, and the fourth step of detecting the component ionized in the third step.
  • the same effect as that of the above ionization method can be obtained.
  • FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a sample support;
  • FIG. 2 is an enlarged image of area A shown in FIG. 1;
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the state of a bead aggregate that constitutes the first surface; It is a figure which shows the 2nd process in the mass spectrometry method of one Embodiment.
  • 1 is a configuration diagram of a mass spectrometer in which a mass spectrometry method of one embodiment is implemented;
  • FIG. FIG. 5 is a diagram showing measurement results of blank noise in Examples and Comparative Examples;
  • sample support 1 As shown in FIG. 1, sample support 1 comprises substrate 2 .
  • the substrate 2 is formed in a rectangular plate shape.
  • the substrate 2 has a first surface 2a and a second surface 2b opposite the first surface 2a.
  • the length of one side of the substrate 2 when viewed from the thickness direction of the substrate 2 (that is, the direction in which the first surface 2a and the second surface 2b face each other) is, for example, about several centimeters.
  • the thickness of the substrate 2 (the distance from the first surface 2a to the second surface 2b) is, for example, approximately 100 ⁇ m to 1500 ⁇ m.
  • the substrate 2 is formed with an irregular porous structure 3 that opens to the first surface 2a.
  • the irregular porous structure is, for example, a structure in which voids (pores) extend in irregular directions and are irregularly distributed three-dimensionally.
  • voids pores
  • FIG. 2 shows a state before forming a conductive layer 6 and a protective layer 7, which will be described later.
  • the irregular porous structure is, for example, a structure in which voids (pores) extend in irregular directions and are irregularly distributed three-dimensionally.
  • Such irregular porous structures also include structures that enter and merge into one path.
  • the porous structure 3 is formed, for example, by an aggregate of a plurality of bead-like particles.
  • An aggregate of a plurality of bead-like particles is a structure in which a plurality of particles are assembled so as to contact each other.
  • An example of an aggregate of a plurality of particles is a structure in which a plurality of particles are adhered or bonded together.
  • the porous structure 3 is a bead aggregate (aggregate) formed by bonding a plurality of spherical beads 4 (particles) to each other. That is, the substrate 2 is composed of a bead aggregate (porous structure 3) obtained by bonding a plurality of beads 4 to each other and molding them into a rectangular plate.
  • the porous structure 3 has a portion occupied by a plurality of beads 4 and gaps S between the plurality of beads 4 .
  • the beads 4 are glass beads.
  • the bead aggregate is, for example, a sintered body of a plurality of glass beads (beads 4).
  • the substrate 2 having the irregular porous structure 3 can be suitably obtained at low cost by using glass beads.
  • the entire substrate 2 is composed of the porous structure 3 . That is, the porous structure 3 is formed over the entire area of the substrate 2 from the first surface 2a to the second surface 2b. Thereby, the porous structure 3 is formed so as to communicate the first surface 2a and the second surface 2b.
  • the substrate 2 has such rigidity that the second step (transfer of the sample Sa (see FIG. 4)) of the ionization method, which will be described later, can be performed. If the rigidity of the substrate 2 is insufficient, the substrate 2 may be damaged when the sample Sa is pressed against the first surface 2a or when the sample Sa is peeled off from the first surface 2a.
  • the substrate 2 has a rigidity that can withstand the transfer of the sample Sa (that is, the operation of pressing the sample Sa against the first surface 2a and the operation of peeling off the sample Sa from the first surface 2a). It has rigidity to the extent that the substrate 2 is not damaged.
  • the average diameter of the joints 5 formed between the beads 4 adjacent to each other is the average diameter of the beads 4 (the average of the diameters d2 of the beads 4) ) and less than the average diameter of the beads 4 . According to the above configuration, the strength of the joint 5 in the porous structure 3 can be secured, and the strength (rigidity) of the substrate that can withstand the transfer of the sample Sa to the first surface 2a can be secured.
  • a conductive layer 6 is provided on at least the first surface 2a of the surfaces 4a of the plurality of beads 4 and the joints 5.
  • the portion constituting the first surface 2a is the portion of the substrate 2 exposed on the first surface 2a side.
  • the above portion is a portion that can be seen when the substrate 2 is viewed from a position facing the first surface 2a.
  • two beads 4 bonded to each other are arranged side by side in a direction orthogonal to the thickness direction of the substrate 2, and the upper surfaces of the two beads 4 constitute the first surface 2a.
  • the conductive layer 6 covers the surfaces 4a of the beads 4 exposed on the side of the first surface 2a and the joints 5 so as to straddle the upper surfaces of the two beads 4.
  • FIG. 1 the conductive layer 6 covers the surfaces 4a of the beads 4 exposed on the side of the first surface 2a and the joints 5 so as to straddle the upper surfaces of the two beads 4.
  • the conductive layer 6 is made of a conductive material.
  • the conductive layer 6 is formed of a metal such as Cu (copper), which has a high affinity with a sample such as protein, the sample will be exposed to the sample with Cu atoms attached to the sample molecules in the process of ionizing the sample, which will be described later.
  • a metal such as Cu (copper)
  • Cu copper
  • the conductive layer 6 is 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
  • the conductive layer 6 is formed, for example, by performing the above-described vapor deposition method, sputtering method, or the like from the first surface 2a side, as shown in FIG. It is formed so as to cover the portion 5 .
  • the conductive layer 6 when the conductive layer 6 is formed by ALD, the conductive layer 6 can be formed so as to cover the surface 4a of each bead 4 and the joint 5 entirely. In this way, the conductive layer 6 may be provided not only on the surface 4a of each bead 4 and the portion of the joint 5 that constitutes the first surface 2a, but also on the entire surface 4a of each bead 4 and the joint 5. good.
  • a protective layer 7 is provided to cover the surfaces 4a of the beads 4, the joints 5, and the conductive layer 6.
  • the protective layer 7 is densely and continuously formed on the surfaces 4 a of the beads 4 , the joints 5 , and the conductive layer 6 , for example.
  • the protective layer 7 is such that the laser light L directly hits the beads 4 and the conductive layer 6. Prevent exposure. This suppresses the generation of noise components derived from the material of the substrate 2 (that is, the beads 4 ) and the conductive layer 6 . That is, the protective layer 7 has a noise reduction function of suppressing the generation of the noise component.
  • the protective layer 7 is preferably made of a material having a relatively high melting point or evaporation start temperature.
  • protective layer 7 may be formed of oxides, fluorides, nitrides, carbides, metals, or the like.
  • the protective layer 7 may be formed of oxides such as aluminum oxide, magnesium oxide, hafnium oxide and silicon oxide, may be formed of fluorides such as magnesium fluoride, aluminum nitride and silicon nitride. It may be formed of a nitride such as silicon carbide or the like, or may be formed of a carbide such as silicon carbide.
  • the protective layer 7 may be made of metal such as tungsten or hafnium, or may be made of diamond or graphite. By forming the protective layer 7 with the above materials, the protective layer 7 having the above-described protective function (noise reduction function) can be suitably formed.
  • the protective layer 7 may be configured as an ALD layer. That is, the protective layer 7 may be formed by an atomic layer deposition (ALD) method.
  • ALD atomic layer deposition
  • the protective layer 7 can be densely and continuously formed on the surfaces 4a of the beads 4, the joints 5, and the conductive layer 6 by ALD.
  • the surface of the bead 4, the joint 5, and the conductive layer 6 can be preferably prevented from being exposed to the outside, and the component derived from the material of the substrate 2 (that is, the bead 4) or the conductive layer 6 is noise. It is possible to more effectively suppress the occurrence of such components.
  • the method for forming the protective layer 7 is not limited to ALD.
  • the protective layer 7 may be formed by vapor phase film formation such as ion plating (PVD: Physical Vapor Deposition) or chemical vapor deposition (CVD: Chemical Vapor Deposition), or liquid phase film formation such as sol-gel method or coating. It may be formed by a general film forming method.
  • the protective layer 7 does not necessarily have to be formed so as to cover the surfaces 4a of all the beads 4 forming the substrate 2 .
  • the protective layer 7 may be formed so as to cover the surfaces 4a of some of the beads 4 (including the beads 4 forming the first surface 2a) located on the first surface 2a side of the substrate 2 .
  • the thickness of the protective layer 7 is, for example, 100 nm or less.
  • the protective layer 7 may have a thickness of 10 nm or less from the viewpoint of imparting conductivity to the conductive layer 6 and preventing charge-up.
  • sample support 1 is prepared as a sample support for sample ionization (first step).
  • the sample support 1 may be prepared by being manufactured by an operator of the ionization method and the mass spectrometry method, or may be prepared by being transferred from the manufacturer or seller of the sample support 1. .
  • the sample Sa is transferred onto the first surface 2a of the substrate 2 (second step).
  • the sample Sa is a piece of fruit (lemon).
  • the component Sa1 see FIG. 5 of the sample Sa is adhered onto the first surface 2a.
  • the sample Sa is ionized (third step).
  • the third step described above can be performed by using the mass spectrometer 10 shown in FIG.
  • the mass spectrometer 10 includes a support section 12 , an irradiation section 13 , a voltage application section 14 , an ion detection section 15 , a camera 16 , a control section 17 and a sample stage 18 .
  • the sample support 1 is placed on the support section 12 .
  • the support section 12 is placed on the sample stage 18 .
  • the sample support 1 is fixed onto the support substrate 8 via the conductive tape 9 with the second surface 2b of the substrate 2 placed on the support surface 8a of the support substrate 8 .
  • the support substrate 8 is placed on the support section 12 .
  • the conductive tape 9 is provided on the edge of the substrate 2 and formed over the first surface 2a of the substrate 2 and the support surface 8a of the support substrate 8.
  • the first surface 2a and the support surface 8a are electrically connected via a conductive tape 9.
  • the support substrate 8 can be formed of, for example, slide glass.
  • the support substrate 8 is a glass substrate (ITO slide glass) 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 the support surface 8a.
  • a transparent conductive film such as an ITO (Indium Tin Oxide) film
  • the surface of the transparent conductive film serves as the support surface 8a.
  • the irradiation unit 13 irradiates the first surface 2a of the sample support 1 with an energy beam such as a laser beam L.
  • the voltage applying section 14 applies a voltage to the first surface 2 a of the sample support 1 .
  • the ion detector 15 detects ionized components of the sample (sample ions Sa2).
  • the camera 16 acquires a camera image including the irradiation position of the laser light L by the irradiation unit 13 .
  • the camera 16 is, for example, a small CCD camera attached to the irradiation unit 13 .
  • the control unit 17 controls operations of the sample stage 18 , the camera 16 , the irradiation unit 13 , the voltage application unit 14 and the ion detection unit 15 .
  • the control unit 17 is, for example, a computer device including a processor (eg, CPU, etc.), memory (eg, ROM, RAM, etc.), and the like.
  • a voltage is applied to the support surface 8 a of the support substrate 8 by the voltage application unit 14 .
  • a voltage is applied to the conductive layer 6 (see FIG. 3) on the first surface 2a of the substrate 2 via the support surface 8a and the conductive tape 9.
  • FIG. 7 is formed on the conductive layer 6, the protective layer 7 is thin enough to apply a voltage to the conductive layer 6 as described above. voltage is applied to the conductive layer 6.
  • control unit 17 operates the irradiation unit 13 based on the image acquired by the camera 16. Specifically, the control unit 17 directs the laser beam L to the first surface 2a within the laser irradiation range (for example, the region where the sample component Sa1 specified based on the image acquired by the camera 16 exists). The irradiation unit 13 is operated so that is irradiated.
  • the control unit 17 moves the sample stage 18 and controls the irradiation operation (such as irradiation timing) of the laser light L by the irradiation unit 13 . That is, the control unit 17 causes the irradiation unit 13 to perform the irradiation of the laser light L after confirming that the sample stage 18 has moved by a predetermined distance. For example, the control unit 17 repeats movement (scanning) of the sample stage 18 and irradiation of the laser light L by the irradiation unit 13 so as to perform raster scanning within the laser irradiation range.
  • the irradiation position on the first surface 2a may be changed by moving the irradiation unit 13 instead of the sample stage 18, or by moving both the sample stage 18 and the irradiation unit 13. good too.
  • the sample component Sa1 on the first surface 2a is ionized, and sample ions Sa2 are emitted.
  • energy is transmitted from the conductive layer 6 that has absorbed the energy of the laser light L to the component Sa1 of the sample on the first surface 2a, and the component Sa1 that has acquired the energy is vaporized and acquires electric charge, It becomes the sample ion Sa2.
  • the emitted sample ions Sa2 move toward a ground electrode (not shown) provided between the sample support 1 and the ion detection section 15 while being accelerated. That is, the sample ions Sa2 move while being accelerated toward the ground electrode due to the potential difference generated between the conductive layer 6 to which the voltage is applied and the ground electrode. Then, the sample ions Sa2 are detected by the ion detector 15 (fourth step).
  • the first to third steps above correspond to the ionization method using the sample support 1. Moreover, the first to fourth steps described above correspond to the mass spectrometry method using the sample support 1 .
  • the conductive layer 6 ( 3) are provided.
  • a protective layer 7 is provided so as to cover the surfaces 4 a of the beads 4 , the joints 5 and the conductive layer 6 . That is, the protective layer 7 protects the material of the substrate 2 (that is, the beads 4) and the conductive layer 6 from being exposed to the outside.
  • the component derived from the material of the substrate 2 or the conductive layer 6 is a noise component. can be effectively suppressed.
  • the ionization method (first to third steps) using the sample support 1 when adopting a transfer method for transferring the sample Sa to be ionized onto the first surface 2a of the sample support 1, An effect similar to that of the sample support 1 described above can be obtained. That is, when ionizing the sample by irradiating the first surface 2a of the substrate 2 with energy rays, it is possible to effectively suppress the generation of noise components derived from the material of the substrate 2 or the conductive layer 6. be able to. Further, according to the mass spectrometry method (first step to fourth step) using the sample support 1, by including the first step, the second step, and the third step of the ionization method, the ionization method and the A similar effect can be obtained.
  • FIG. 6 is a diagram showing measurement results of blank noise in Examples and Comparative Examples.
  • the horizontal axis indicates the mass-to-charge ratio (m/z), and the vertical axis indicates the signal intensity (arbitrary unit: arb.unit).
  • FIG. 6 shows the above-described mass spectrometry in the absence of the sample to be analyzed (that is, the state in which the sample component Sa1 is not attached to the first surface 2a) for each of the examples and the comparative examples.
  • Figure 2 shows mass spectra obtained by the method.
  • the origin of the signal intensity of the mass spectrum of the comparative example (that is, the value corresponding to the signal intensity of 0) is set to "+500". only shifts.
  • the example is a sample support having the same configuration as the sample support 1 described above. More specifically, the embodiment is a sample support having a protective layer 7 (see FIG. 3) formed over the surfaces 4a of the beads 4, the joints 5, and the conductive layer 6.
  • FIG. 3 the protective layer 7 is an ALD film formed by depositing aluminum oxide by ALD.
  • the thickness of the protective layer 7 is 8 nm.
  • a comparative example is a sample support having a configuration in which the protective layer 7 of the sample support 1 described above is omitted. That is, in the comparative example, the surface 4a of the bead 4, the joint portion 5, and the conductive layer 6 are exposed on the first surface 2a side of the substrate 2.
  • FIG. 1 A comparative example is a sample support having a configuration in which the protective layer 7 of the sample support 1 described above is omitted. That is, in the comparative example, the surface 4a of the bead 4, the joint portion 5, and the conductive layer 6 are exposed on the first surface 2a side of the substrate 2.
  • the type of blank noise (the number of peak signals) in the example is suppressed to be less than the type of blank noise in the comparative example, and the signal strength of the blank noise in the example is equal to that of the blank noise in the comparative example. was confirmed to be smaller than the signal intensity of
  • the sample support 1 includes only the substrate 2, but the sample support 1 may include members other than the substrate 2.
  • a support member (frame or the like) for supporting the substrate 2 may be provided on a portion of the substrate 2 (for example, a corner portion or the like).
  • the sample Sa is not limited to the piece of fruit (lemon) exemplified in the above embodiment.
  • the sample Sa may have a flat surface or may have an uneven surface.
  • the sample Sa may be other than fruit, and may be, for example, a leaf of a plant. In this case, by transferring the components of the surface of the leaf, which is the sample Sa, onto the first surface 2a, it is possible to perform imaging mass spectrometry on the surface of the leaf (leaf veins).
  • the second step described above may be modified as follows. That is, in the second step, the sample support 1 may be placed on the sample Sa so that the second surface 2b of the substrate 2 faces the sample Sa.
  • the sample Sa may be placed between the support surface 8a of the support substrate 8 and the second surface 2b of the sample support 1.
  • the component Sa1 of the sample Sa moves from the second surface 2b side of the substrate 2 to the first surface 2a side of the substrate 2 via the porous structure 3 (that is, the gap S) due to capillary action.
  • the first surface 2a is irradiated with the laser beam L after the component Sa1 of the sample moves from the second surface 2b side to the first surface 2a side due to capillary action.
  • the sample Sa to be ionized is caused to flow from the second surface 2b side of the sample support 1 to the first surface 2a side by capillary action.
  • the entire substrate 2 is composed of the porous structure 3, which is an aggregate of beads.
  • the porous structure 3 may be formed only in a central region (a partial region of the first surface 2a) defined as a measurement region for transferring the sample Sa on the substrate 2.
  • the porous structure 3 may not be formed in other portions.
  • the porous structure 3 may not be formed over the entire area from the first surface 2a to the second surface 2b. In other words, the porous structure 3 only needs to open at least to the first surface 2a, and does not have to open to the second surface 2b.
  • the substrate 2 may consist of a flat plate and a porous structure provided on the plate.
  • the substrate 2 may be composed of a glass plate and a glass bead aggregate (porous structure) provided on the glass plate.
  • the surface of the glass bead aggregate opposite to the glass plate is the first surface 2a
  • the surface of the glass plate opposite to the glass bead aggregate is the second surface 2b.
  • the particles forming the porous structure 3 are not limited to substantially spherical beads, and may have a shape other than a substantially spherical shape.
  • the object to which the voltage is applied by the voltage applying section 14 is not limited to the support surface 8a of the support substrate 8.
  • the voltage may be applied to members other than the support substrate 8 (for example, the conductive tape 9).
  • the mass spectrometer 10 may be a scanning mass spectrometer or a projection mass spectrometer.
  • the scanning type a signal of one pixel having a size corresponding to the spot diameter of the laser light L is obtained for each irradiation of the laser light L by the irradiation unit 13 . That is, scanning (changing the irradiation position) and irradiation of the laser light L are performed for each pixel.
  • the projection type a signal of an image (a plurality of pixels) corresponding to the spot diameter of the laser light L is obtained for each irradiation of the laser light L by the irradiation unit 13 .
  • the imaging mass spectrometry can be performed by irradiating the laser light L once.
  • the spot diameter of the laser beam L does not include the entire sample to be analyzed, scanning and irradiation of the laser beam L are performed in the same manner as in the scanning type, so that the sample to be analyzed is The entire signal can be acquired.
  • the ionization method described above can also be used for other measurements and experiments such as ion mobility measurement.
  • the application of the sample support 1 is not limited to the ionization of the sample by irradiation with the laser light L.
  • the sample support 1 can be used for ionizing a sample by irradiation with energy beams such as laser light, electrospray, ion beam, and electron beam.
  • energy beams such as laser light, electrospray, ion beam, and electron beam.
  • the sample can be ionized by such energy beam irradiation.
  • REFERENCE SIGNS LIST 1 sample support 2 substrate 2a first surface 2b second surface 3 porous structure 4 beads (particles) 4a surface 5 junction 6 conductive layer 7 Protective layer, L laser beam (energy ray), Sa sample, Sa1 component, Sa2 sample ion.

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Abstract

試料支持体は、第１表面と、第１表面とは反対側の第２表面と、第１表面に開口する不規則な多孔質構造と、を有する基板を備える。多孔質構造は、複数のビーズの集合体によって形成されている。多孔質構造は、互いに隣り合うビーズ同士が接合されることによってビーズ同士の間に窪み部分を形成する接合部を有する。複数のビーズの表面と接合部とのうち少なくとも第１表面を構成する部分には、導電層が設けられている。複数のビーズの表面、接合部、及び導電層を覆うように保護層が設けられている。

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。
　生体試料等の試料をイオン化するための試料支持体が知られている（例えば、特許文献１）。この試料支持体は、第１表面及び第２表面を連通するように形成された多孔質構造を有している。第１表面には、導電層が設けられている。
国際公開第２０１９／１５５７４１号
　上述したような試料支持体においては、第１表面上に転写された試料（或いは、第２表面側から第１表面側に吸い上げられた試料）に対してレーザ光等のエネルギー線を照射することにより、試料の成分がイオン化される。ここで、仮にレーザ光が基板に照射された際に、基板（多孔質構造体）に由来する成分及び導電層に由来する成分がノイズ成分（バックグラウンドノイズ）として発生してしまうと、イオン化された試料の成分の検出精度が低下するおそれがある。
　本開示は、試料をイオン化する際のノイズ成分の発生を効果的に抑制す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。
　本開示の一側面に係る試料支持体は、試料のイオン化用の試料支持体であって、第１表面と、第１表面とは反対側の第２表面と、第１表面に開口する不規則な多孔質構造と、を有する基板を備え、多孔質構造は、複数の粒子の集合体によって形成されており、多孔質構造は、互いに隣り合う粒子同士が接合されることによって粒子同士の間に窪み部分を形成する接合部を有し、複数の粒子の表面と接合部とのうち少なくとも第１表面を構成する部分には、導電層が設けられており、複数の粒子の表面、接合部、及び導電層を覆うように保護層が設けられている。
　上記試料支持体では、複数の粒子の集合体によって形成された多孔質構造のうち第１表面を構成する部分には、導電層が設けられている。また、複数の粒子の表面、接合部、及び導電層を覆うように保護層が設けられている。すなわち、保護層によって、基板の材料（すなわち、粒子）及び導電層が外部に露出しないように保護されている。これにより、基板の第１表面に対してエネルギー線を照射して試料をイオン化する際において、基板の材料又は導電層に由来する成分がノイズ成分として発生することを効果的に抑制することができる。
　保護層は、酸化物、フッ化物、窒化物、炭化物、及び金属の少なくとも１つによって形成されてもよい。上記構成によれば、上述した保護機能を有する保護層を好適に形成することができる。
　保護層は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、タングステン、ハフニウム、ダイヤモンド、及びグラファイトの少なくとも１つによって形成されてもよい。上記構成によれば、上述した保護機能を有する保護層を好適に形成することができる。
　多孔質構造における接合部の平均径は、多孔質構造における粒子の平均径の１／１０以上且つ粒子の平均径未満であってもよい。上記構成によれば、多孔質構造における接合部の強度を確保することができ、第１表面に対する試料の転写に耐え得る基板強度（剛性）を確保することができる。
　粒子は、ガラスビーズであってもよい。上記構成によれば、不規則な多孔質構造を有する基板を好適且つ安価に得ることができる。
　保護層は、ＡＬＤ層であってもよい。上記構成によれば、原子層堆積法（ＡＬＤ：Atomic　layer　deposition)によって、複数の粒子の表面、接合部、及び導電層上に保護層を緻密且つ隙間なく連続的に形成することができる。これにより、粒子の表面及び接合部並びに導電層が外部に露出することを好適に抑制することができ、基板の材料又は導電層に由来する成分がノイズ成分として発生することをより一層効果的に抑制することができる。
　保護層の厚さは、１０ｎｍ以下であってもよい。上記構成によれば、導電層を覆う保護層を十分に薄くすることにより、保護層を介して導電層に電圧を適切に印加することができる。また、保護層を十分に薄くすることにより、保護層のチャージアップを抑制することもできる。
　本開示の他の側面に係るイオン化法は、上記試料支持体を用意する第１工程と、第１表面に試料を転写する第２工程と、第１表面に対してエネルギー線を照射することにより、試料の成分をイオン化する第３工程と、を含む。
　上記イオン化法によれば、イオン化対象の試料を上述した試料支持体の第１表面に転写する転写方式を採用する場合において、上述した試料支持体と同様の効果が得られる。すなわち、基板の第１表面に対してエネルギー線を照射して試料をイオン化する際において、基板の材料又は導電層に由来する成分がノイズ成分として発生することを効果的に抑制することができる。
　本開示の他の側面に係るイオン化法は、第１表面及び第２表面を連通するように構成された多孔質構造を有する試料支持体を用意する第１工程と、第２表面が試料に対向するように、試料支持体を試料上に載置する第２工程と、試料の成分が毛細管現象によって第２表面側から第１表面側に移動した後に、第１表面に対してエネルギー線を照射することにより、試料の成分をイオン化する第３工程と、を含む。
　上記イオン化法によれば、イオン化対象の試料を上述した試料支持体の第２表面側から第１表面側へと毛細管現象を利用して吸い上げる吸い上げ方式を採用する場合において、上述した試料支持体と同様の効果が得られる。すなわち、基板の第１表面に対してエネルギー線を照射して試料をイオン化する際において、基板の材料又は導電層に由来する成分がノイズ成分として発生することを効果的に抑制することができる。
　本開示の他の側面に係る質量分析方法は、上記イオン化法の第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を検出する第４工程と、を含む。
　上記質量分析方法によれば、上記イオン化法の第１工程、第２工程、及び第３工程を含むことにより、上記イオン化法と同様の効果が得られる。
　本開示によれば、試料をイオン化する際のノイズ成分の発生を効果的に抑制す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。
一実施形態の試料支持体を示す斜視図である。 図１に示される領域Ａの拡大像である。 第１表面を構成するビーズ集合体の状態を模式的に示す図である。 一実施形態の質量分析方法における第２工程を示す図である。 一実施形態の質量分析方法が実施される質量分析装置の構成図である。 実施例及び比較例のブランクノイズの測定結果を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。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。なお、図面においては、実施形態に係る特徴部分を分かり易く説明するために誇張している部分がある。このため、図面の寸法比率は、実際の寸法比率とは異なっている場合がある。
［試料支持体］
　図１に示されるように、試料支持体１は、基板２を備えている。一例として、基板２は、矩形板状に形成されている。基板２は、第１表面２ａと、第１表面２ａとは反対側の第２表面２ｂと、を有している。基板２の厚さ方向（すなわち、第１表面２ａと第２表面２ｂとが対向する方向）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（第１表面２ａから第２表面２ｂまでの距離）は、例えば１００μｍ～１５００μｍ程度である。
　図２に示されるように、基板２には、第１表面２ａに開口する不規則な多孔質構造３が形成されている。なお、図２は、後述する導電層６及び保護層７を形成する前の状態を示している。不規則な多孔質構造とは、例えば、空隙（細孔）が不規則な方向に延びると共に３次元上において不規則に分布している構造である。例えば、第１表面２ａ側の１つの入口（開口）から基板２内に入って複数の経路に枝分かれするような構造、或いは、第１表面２ａ側の複数の入口（開口）から基板２内に入って１つの経路に合流するような構造等も、上記不規則な多孔質構造に含まれる。一方、例えば第１表面２ａから第２表面２ｂにかけて基板２の厚さ方向に沿って直線状に延びる複数の細孔が主要な細孔として設けられた構造（すなわち、主に一方向に延びる細孔によって構成された規則的な構造）は、不規則な多孔質構造には含まれない。
　多孔質構造３は、例えば、複数のビーズ状の粒子の集合体によって形成されている。複数のビーズ状の粒子の集合体とは、複数の粒子が互いに接触するように集められた構造である。複数の粒子の集合体の例として、複数の粒子同士が接着又は接合された構造が挙げられる。本実施形態では、多孔質構造３は、複数の球体状のビーズ４（粒子）が互いに接合されることで形成されたビーズ集合体（集合体）である。すなわち、基板２は、複数のビーズ４を互いに接合すると共に矩形板状に成形することで得られるビーズ集合体（多孔質構造３）によって構成されている。多孔質構造３は、複数のビーズ４が占める部分と、複数のビーズ４の間の隙間Ｓと、を有している。
　本実施形態では、ビーズ４は、ガラスビーズである。この場合、ビーズ集合体は、例えば、複数のガラスビーズ（ビーズ４）の焼結体である。上記構成によれば、ガラスビーズを用いることにより、不規則な多孔質構造３を有する基板２を好適且つ安価に得ることができる。本実施形態では、基板２の全体が多孔質構造３によって構成されている。すなわち、基板２の第１表面２ａから第２表面２ｂまでの全域に亘って、多孔質構造３が形成されている。これにより、多孔質構造３は、第１表面２ａ及び第２表面２ｂを連通するように形成されている。
　図３に示されるように、互いに隣接するビーズ４同士は、互いに接合（融着）されている。互いに隣り合うビーズ４同士が接合されることによって、ビーズ４同士の間に窪み部分が形成されている。すなわち、多孔質構造３は、上記窪み部分を形成する接合部５を有している。ここで、基板２は、後述するイオン化法の第２工程（試料Ｓａ（図４参照）の転写）を実施可能な程度の剛性を有している。基板２の剛性が不十分な場合、試料Ｓａを第１表面２ａに押し付けた際、又は試料Ｓａを第１表面２ａから剥がす際等に、基板２が破損する可能性がある。そこで、基板２は、試料Ｓａの転写（すなわち、第１表面２ａに対して試料Ｓａを押し付ける操作、及び第１表面２ａから試料Ｓａを剥がす操作）に耐え得る剛性（すなわち、試料Ｓａの転写によって基板２が破損しない程度の剛性）を有している。本実施形態では、互いに隣接するビーズ４同士の間に形成された接合部５の平均径（各接合部５の径ｄ１の平均）は、ビーズ４の平均径（各ビーズ４の径ｄ２の平均）の１／１０以上且つビーズ４の平均径未満とされている。上記構成によれば、多孔質構造３における接合部５の強度を確保することができ、第１表面２ａに対する試料Ｓａの転写に耐え得る基板強度（剛性）を確保することができる。
　また、図３に示されるように、複数のビーズ４の表面４ａと接合部５とのうち少なくとも第１表面２ａを構成する部分には、導電層６が設けられている。ここで、第１表面２ａを構成する部分とは、基板２の第１表面２ａ側に露出している部分である。例えば、上記部分は、第１表面２ａに対向する位置から基板２を見た場合に見える部分である。図３の例では、互いに接合された２つのビーズ４は、基板２の厚さ方向に直交する方向に並んで配置されており、２つのビーズ４の上面が第１表面２ａを構成している。すなわち、導電層６は、２つのビーズ４の上面に跨がるようにして、第１表面２ａ側に露出しているビーズ４の表面４ａ及び接合部５を覆っている。
　導電層６は、導電性材料によって形成されている。導電層６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）等の金属によって導電層６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、導電層６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導電層６が形成されていると、基板２の第１表面２ａ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導電層６が形成されていると、基板２に照射されたエネルギー線（例えばレーザ光）のエネルギーを、導電層６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、導電層６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、導電層６の材料としては、例えば、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）等が用いられることが好ましい。導電層６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、導電層６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。
　導電層６は、例えば上述した蒸着法、スパッタ法等を第１表面２ａ側から行うことにより、図３に示したように、第１表面２ａ側に露出しているビーズ４の表面４ａ及び接合部５を覆うように形成される。一方、ＡＬＤによって導電層６を形成する場合には、導電層６は、各ビーズ４の表面４ａ及び接合部５の全体を覆うように形成され得る。このように、導電層６は、各ビーズ４の表面４ａ及び接合部５のうち第１表面２ａを構成する部分だけでなく、各ビーズ４の表面４ａ及び接合部５の全体に設けられてもよい。
　図３に示されるように、保護層７が、複数のビーズ４の表面４ａ、接合部５、及び導電層６を覆うように設けられている。保護層７は、例えば、複数のビーズ４の表面４ａ、接合部５、及び導電層６上において、緻密且つ隙間なく連続的に形成される。保護層７は、後述する第３工程で基板２の第１表面２ａに対してレーザ光Ｌ（エネルギー線の一種）が照射される際に、当該レーザ光Ｌがビーズ４及び導電層６に直接照射されることを防止する。これにより、基板２の材料（すなわち、ビーズ４）及び導電層６に由来する成分がノイズ成分として発生することが抑制される。すなわち、保護層７は、上記ノイズ成分の発生を抑制するノイズ低減機能を有する。
　保護層７は、上記ノイズ低減機能を効果的に発揮する観点から、好ましくは、比較的高い融点又は蒸発開始温度を有する材料によって形成され得る。例えば、保護層７は、酸化物、フッ化物、窒化物、炭化物、金属等によって形成され得る。また、保護層７は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ケイ素等の酸化物によって形成されてもよいし、フッ化マグネシウム等のフッ化物によって形成されてもよいし、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物によって形成されてもよいし、炭化ケイ素等の炭化物によって形成されてもよい。或いは、保護層７は、タングステン、ハフニウム等の金属によって形成されてもよいし、ダイヤモンド又はグラファイトによって形成されてもよい。上記のような材料によって保護層７を形成することにより、上述した保護機能（ノイズ低減機能）を有する保護層７を好適に形成することができる。
　保護層７は、ＡＬＤ層として構成されてもよい。すなわち、保護層７は、原子層堆積法（ＡＬＤ：Atomic　layer　deposition)によって成膜されてもよい。この場合、図３に示されるように、ＡＬＤによって、複数のビーズ４の表面４ａ、接合部５、及び導電層６上に保護層７を緻密且つ隙間なく連続的に形成することができる。これにより、ビーズ４の表面及び接合部５並びに導電層６が外部に露出することを好適に抑制することができ、基板２の材料（すなわち、ビーズ４）又は導電層６に由来する成分がノイズ成分として発生することをより一層効果的に抑制することができる。
　ただし、保護層７の成膜方法は、ＡＬＤに限られない。例えば、保護層７は、イオンプレーティング等の物理蒸着（ＰＶＤ：Physical　Vapor　Deposition）や化学蒸着（ＣＶＤ：Chemical　Vapor　Deposition）等の気相成膜、ゾルゲル法や塗布等の液相成膜等の一般的な成膜方法によって形成されてもよい。また、保護層７は、必ずしも、基板２を構成する全てのビーズ４の表面４ａを覆うように形成されなくてもよい。例えば、保護層７は、基板２のうち第１表面２ａ側に位置する一部のビーズ４（第１表面２ａを構成するビーズ４を含む）の表面４ａを覆うように形成されてもよい。
　保護層７の厚さは、例えば１００ｎｍ以下である。例えば、保護層７は、導電層６への導電性付与及びチャージアップ防止の観点から、１０ｎｍ以下とされてもよい。導電層６を覆う保護層７を十分に薄くすることにより、後述する第３工程において、保護層７を介して導電層６に電圧を適切に印加することができる。また、保護層７を十分に薄くすることにより、保護層７のチャージアップを抑制することもできる。
［イオン化法及び質量分析方法］
　試料支持体１を用いたイオン化法及び質量分析方法の一例について説明する。まず、試料のイオン化用の試料支持体として、上述した試料支持体１を用意する（第１工程）。試料支持体１は、イオン化法及び質量分析方法の実施者によって製造されることにより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譲渡されることにより用意されてもよい。
　続いて、図４に示されるように、基板２の第１表面２ａに試料Ｓａを転写する（第２工程）。図４の例では、試料Ｓａは、果物（レモン）の切片である。例えば、試料Ｓａを基板２の第１表面２ａに押し付けることにより、試料Ｓａの成分Ｓａ１（図５参照）を、第１表面２ａ上に付着させる。
　続いて、第１表面２ａに試料Ｓａの成分Ｓａ１が付着した後に、第１表面２ａ（導電層６）に電圧を印加しつつ第１表面２ａに対してエネルギー線を照射することにより、試料Ｓａの成分Ｓａ１をイオン化する（第３工程）。一例として、上述した第３工程は、図５に示される質量分析装置１０を用いることにより実施され得る。質量分析装置１０は、支持部１２と、照射部１３と、電圧印加部１４と、イオン検出部１５と、カメラ１６と、制御部１７と、試料ステージ１８と、を備えている。
　試料支持体１は、支持部１２上に載置される。支持部１２は、試料ステージ１８上に載置される。ここでは一例として、試料支持体１は、基板２の第２表面２ｂが支持基板８の支持面８ａに載置された状態で、導電性テープ９を介して支持基板８上に固定される。このように試料支持体１が支持基板８上に固定された状態で、支持基板８が、支持部１２上に載置される。導電性テープ９は、基板２の縁部に設けられ、基板２の第１表面２ａと支持基板８の支持面８ａとに亘って形成されている。第１表面２ａと支持面８ａとは、導電性テープ９を介して電気的に接続されている。支持基板８は、例えばスライドグラスによって形成され得る。本実施形態では一例として、支持基板８は、ＩＴＯ（Indium　Tin　Oxide）膜等の透明導電膜が形成されたガラス基板（ＩＴＯスライドグラス）であり、透明導電膜の表面が支持面８ａとなっている。すなわち、本実施形態では、支持面８ａの全体が導電性を有している。
　照射部１３は、試料支持体１の第１表面２ａに対してレーザ光Ｌ等のエネルギー線を照射する。電圧印加部１４は、試料支持体１の第１表面２ａに対して電圧を印加する。イオン検出部１５は、イオン化された試料の成分（試料イオンＳａ２）を検出する。カメラ１６は、照射部１３によるレーザ光Ｌの照射位置を含むカメラ画像を取得する。カメラ１６は、例えば、照射部１３に付随する小型のＣＣＤカメラである。制御部１７は、試料ステージ１８、カメラ１６、照射部１３、電圧印加部１４、及びイオン検出部１５の動作を制御する。制御部１７は、例えば、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ等）、及びメモリ（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ等）等を備えるコンピュータ装置である。
　電圧印加部１４によって、支持基板８の支持面８ａに電圧が印加される。これにより、支持面８ａ及び導電性テープ９を介して基板２の第１表面２ａ上の導電層６（図３参照）に電圧が印加される。なお、導電層６上には保護層７が成膜されているが、上述したように保護層７は導電層６に電圧を印加可能な程度に薄く形成されているため、保護層７を介して導電層６に電圧が印加される。
　続いて、制御部１７が、カメラ１６により取得された画像に基づいて、照射部１３を動作させる。具体的には、制御部１７は、レーザ照射範囲（例えば、カメラ１６により取得された画像に基づいて特定された試料の成分Ｓａ１が存在する領域）内の第１表面２ａに対してレーザ光Ｌが照射されるように照射部１３を動作させる。
　一例として、制御部１７は、試料ステージ１８を移動させると共に、照射部１３によるレーザ光Ｌの照射動作（照射タイミング等）を制御する。すなわち、制御部１７は、試料ステージ１８が所定間隔移動したことを確認した後に、照射部１３にレーザ光Ｌの照射を実行させる。例えば、制御部１７は、レーザ照射範囲内をラスタスキャンするように試料ステージ１８の移動（走査）と照射部１３によるレーザ光Ｌの照射とを繰り返す。なお、第１表面２ａに対する照射位置の変更は、試料ステージ１８ではなく照射部１３を移動させることによって行われてもよいし、試料ステージ１８及び照射部１３の両方を移動させることによって行われてもよい。
　上述した第３工程により、第１表面２ａ上の試料の成分Ｓａ１がイオン化され、試料イオンＳａ２が放出される。具体的には、レーザ光Ｌのエネルギーを吸収した導電層６から、第１表面２ａ上の試料の成分Ｓａ１にエネルギーが伝達され、エネルギーを獲得した成分Ｓａ１が気化すると共に電荷を獲得して、試料イオンＳａ２となる。放出された試料イオンＳａ２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Ｓａ２は、電圧が印加された導電層６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、イオン検出部１５によって試料イオンＳａ２が検出される（第４工程）。
　以上の第１工程～第３工程が、試料支持体１を用いたイオン化法に相当する。また、以上の第１工程～第４工程が、試料支持体１を用いた質量分析方法に相当する。
［作用及び効果］
　上述した試料支持体１では、複数のビーズ状の粒子（本実施形態ではビーズ４）の集合体によって形成された多孔質構造３のうち第１表面２ａを構成する部分には、導電層６（図３参照）が設けられている。また、複数のビーズ４の表面４ａ、接合部５、及び導電層６を覆うように保護層７が設けられている。すなわち、保護層７によって、基板２の材料（すなわち、ビーズ４）及び導電層６が外部に露出しないように保護されている。これにより、基板２の第１表面２ａに対してエネルギー線を照射して試料をイオン化する際（すなわち、上述した第３工程）において、基板２の材料又は導電層６に由来する成分がノイズ成分として発生することを効果的に抑制することができる。
　また、試料支持体１を用いたイオン化法（第１工程～第３工程）によれば、イオン化対象の試料Ｓａを試料支持体１の第１表面２ａに転写する転写方式を採用する場合において、上述した試料支持体１と同様の効果が得られる。すなわち、基板２の第１表面２ａに対してエネルギー線を照射して試料をイオン化する際において、基板２の材料又は導電層６に由来する成分がノイズ成分として発生することを効果的に抑制することができる。また、試料支持体１を用いた質量分析方法（第１工程～第４工程）によれば、上記イオン化法の第１工程、第２工程、及び第３工程を含むことにより、上記イオン化法と同様の効果が得られる。
　図６は、実施例及び比較例のブランクノイズの測定結果を示す図である。図６において、横軸は質量電荷比（ｍ／ｚ）を示し、縦軸は信号強度（任意単位：arb.unit）を示している。具体的には、図６は、実施例及び比較例の各々について、分析対象の試料がない状態（すなわち、第１表面２ａに試料の成分Ｓａ１が付着していない状態）で、上述した質量分析方法によって得られたマススペクトルを示している。図６においては、実施例のマススペクトルと比較例のマススペクトルとを比較し易くするために、比較例のマススペクトルの信号強度の原点（すなわち、信号強度０に対応する値）を「＋５００」だけシフトさせている。
　実施例は、上述した試料支持体１と同様の構成を有する試料支持体である。より具体的には、実施例は、ビーズ４の表面４ａ、接合部５、及び導電層６を覆うように形成された保護層７（図３参照）を有する試料支持体である。また、実施例では、保護層７は、酸化アルミニウムをＡＬＤによって成膜することによって形成されたＡＬＤ膜である。また、保護層７の厚さは、８ｎｍである。
　比較例は、上述した試料支持体１のうち保護層７が省略された構成を有する試料支持体である。すなわち、比較例においては、基板２の第１表面２ａ側において、ビーズ４の表面４ａ、接合部５、及び導電層６が露出している。
　図６に示されるように、比較例では、特に低質量領域（６０ｍ／ｚ～４００ｍ／ｚ）において、顕著なブランクノイズ（すなわち、試料が存在しない状態で検出されるバックグラウンドノイズ）が検出された。仮に分析対象の試料が上記低質量領域内にピーク信号を有する場合、上記ブランクノイズの存在によって、当該ピーク信号の検出（解析）が困難となり得る。
　一方、上述した保護層７が形成された実施例においては、上記低質量領域において若干のブランクノイズが検出されたものの、比較例よりもブランクノイズの発生が格段に抑制されていることが確認された。すなわち、エネルギー線（レーザ光Ｌ）が照射される第１表面２ａにおいて、ビーズ４の表面４ａ、接合部５、及び導電層６が保護層７によって覆われていることにより、ビーズ４及び導電層６に由来するブランクノイズが低減されることが確認された。より具体的には、実施例におけるブランクノイズの種類（ピーク信号の数）が、比較例におけるブランクノイズの種類よりも少なく抑えられると共に、実施例におけるブランクノイズの信号強度が、比較例におけるブランクノイズの信号強度よりも小さくなることが確認された。
［変形例］
　本開示は、上述した実施形態に限定されない。各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。また、上述した一の実施形態又は変形例における一部の構成は、他の実施形態又は変形例における構成に任意に適用することができる。
　例えば、上記実施形態では、試料支持体１は、基板２のみを含んで構成されたが、試料支持体１は、基板２以外の部材を含んでもよい。例えば、基板２の一部（例えば隅部等）に、基板２を支持するための支持部材（フレーム等）が設けられてもよい。
　また、試料Ｓａは、上記実施形態で例示した果物（レモン）の切片に限られない。試料Ｓａは、平坦な表面を有するものであってもよいし、凹凸のある表面を有するものであってもよい。また、試料Ｓａは、果物以外であってもよく、例えば植物の葉等であってもよい。この場合、試料Ｓａである葉の表面の成分を第１表面２ａに転写することにより、当該葉の表面（葉脈）のイメージング質量分析を行うことが可能となる。
　また、上記実施形態のように、基板２の全体が多孔質構造３によって構成されている場合、すなわち、試料支持体１が第１表面２ａ及び第２表面２ｂを連通するように構成された多孔質構造３を有する場合、上述した第２工程は、以下のように変形されてもよい。すなわち、第２工程において、基板２の第２表面２ｂが試料Ｓａに対向するように、試料支持体１を試料Ｓａ上に載置してもよい。例えば、上記実施形態において、支持基板８の支持面８ａと試料支持体１の第２表面２ｂとの間に、試料Ｓａが配置されてもよい。この場合、試料Ｓａの成分Ｓａ１は、毛細管現象によって、基板２の第２表面２ｂ側から、多孔質構造３（すなわち、隙間Ｓ）を介して、基板２の第１表面２ａ側へと移動する。すなわち、この変形例では、第３工程において、試料の成分Ｓａ１が毛細管現象によって第２表面２ｂ側から第１表面２ａ側に移動した後に、第１表面２ａに対してレーザ光Ｌが照射されればよい。上記変形例に係る第２工程及び第３工程を含むイオン化法及び質量分析方法によれば、イオン化対象の試料Ｓａを試料支持体１の第２表面２ｂ側から第１表面２ａ側へと毛細管現象を利用して吸い上げる吸い上げ方式を採用する場合において、上述した試料支持体１と同様の効果が得られる。すなわち、基板２の第１表面２ａに対してエネルギー線を照射して試料をイオン化する際において、基板２の材料又は導電層６に由来する成分がノイズ成分として発生することを効果的に抑制することができる。
　また、上記実施形態では、基板２の全体が、ビーズ集合体である多孔質構造３によって構成されたが、多孔質構造３は、基板２の一部に形成されてもよい。例えば、多孔質構造３は、基板２において試料Ｓａを転写するための測定領域として定められた中央部分の領域（第１表面２ａの一部の領域）のみに形成されてもよく、基板２のその他の部分には多孔質構造３が形成されていなくてもよい。また、多孔質構造３は、第１表面２ａから第２表面２ｂまでの全域に亘って形成されていなくてもよい。すなわち、多孔質構造３は、少なくとも第１表面２ａに開口していればよく、第２表面２ｂに開口していなくてもよい。例えば、基板２は、平板状のプレートと、プレート上に設けられた多孔質構造と、によって構成されてもよい。一例として、基板２は、ガラスプレートと、ガラスプレート上に設けられたガラスビーズ集合体（多孔質構造）と、によって構成されてもよい。この場合、ガラスビーズ集合体のガラスプレートとは反対側の表面が第１表面２ａとなり、ガラスプレートのガラスビーズ集合体とは反対側の表面が第２表面２ｂとなる。
　また、多孔質構造３を構成する粒子は、略球状のビーズに限られず、略球状以外の形状を有してもよい。
　また、試料支持体１を用いた質量分析方法において、電圧印加部１４によって電圧が印加される対象は、支持基板８の支持面８ａに限られない。例えば、電圧は、支持基板８以外の部材（例えば、導電性テープ９）に印加されてもよい。
　試料支持体１を用いた質量分析方法において、質量分析装置１０は、走査型の質量分析装置であってもよいし、投影型の質量分析装置であってもよい。走査型の場合、照射部１３による１回のレーザ光Ｌの照射毎に、レーザ光Ｌのスポット径に対応する大きさの１画素の信号が取得される。つまり、１画素毎にレーザ光Ｌの走査（照射位置の変更）及び照射が行われる。一方、投影型の場合、照射部１３による１回のレーザ光Ｌの照射毎に、レーザ光Ｌのスポット径に対応する画像（複数の画素）の信号が取得される。投影型の場合においてレーザ光Ｌのスポット径に分析対象の試料の全体が含まれる場合には、１回のレーザ光Ｌの照射によってイメージング質量分析を行うことができる。なお、投影型の場合においてレーザ光Ｌのスポット径に分析対象の試料の全体が含まれない場合には、走査型と同様にレーザ光Ｌの走査及び照射を行うことにより、分析対象の試料の全体の信号を取得することができる。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。
　試料支持体１の用途は、レーザ光Ｌの照射による試料のイオン化に限定されない。試料支持体１は、レーザ光、エレクトロスプレー、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、このようなエネルギー線の照射によって試料をイオン化することができる。
　１…試料支持体、２…基板、２ａ…第１表面、２ｂ…第２表面、３…多孔質構造、４…ビーズ（粒子）、４ａ…表面、５…接合部、６…導電層、７…保護層、Ｌ…レーザ光（エネルギー線）、Ｓａ…試料、Ｓａ１…成分、Ｓａ２…試料イオン。

Claims (10)

  1. 　試料のイオン化用の試料支持体であって、
    　第１表面と、前記第１表面とは反対側の第２表面と、前記第１表面に開口する不規則な多孔質構造と、を有する基板を備え、
    　前記多孔質構造は、複数の粒子の集合体によって形成されており、
    　前記多孔質構造は、互いに隣り合う前記粒子同士が接合されることによって前記粒子同士の間に窪み部分を形成する接合部を有し、
    　前記複数の粒子の表面と前記接合部とのうち少なくとも前記第１表面を構成する部分には、導電層が設けられており、
    　前記複数の粒子の表面、前記接合部、及び前記導電層を覆うように保護層が設けられている、
    　試料支持体。
  2. 　前記保護層は、酸化物、フッ化物、窒化物、炭化物、及び金属の少なくとも１つによって形成されている、
    　請求項１に記載の試料支持体。
  3. 　前記保護層は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、タングステン、ハフニウム、ダイヤモンド、及びグラファイトの少なくとも１つによって形成されている、
    　請求項１に記載の試料支持体。
  4. 　前記多孔質構造における前記接合部の平均径は、前記多孔質構造における前記粒子の平均径の１／１０以上且つ前記粒子の平均径未満である、
    　請求項１～３のいずれか一項に記載の試料支持体。
  5. 　前記粒子は、ガラスビーズである、
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の試料支持体。
  6. 　前記保護層は、ＡＬＤ層である、
    　請求項１～５のいずれか一項に記載の試料支持体。
  7. 　前記保護層の厚さは、１０ｎｍ以下である、
    　請求項１～６のいずれか一項に記載の試料支持体。
  8. 　請求項１に記載の試料支持体を用意する第１工程と、
    　前記第１表面に試料を転写する第２工程と、
    　前記第１表面に対してエネルギー線を照射することにより、前記試料の成分をイオン化する第３工程と、を含む、イオン化法。
  9. 　請求項１に記載の試料支持体であって、前記第１表面及び前記第２表面を連通するように構成された前記多孔質構造を有する前記試料支持体を用意する第１工程と、
    　前記第２表面が試料に対向するように、前記試料支持体を前記試料上に載置する第２工程と、
    　前記試料の成分が毛細管現象によって前記第２表面側から前記第１表面側に移動した後に、前記第１表面に対してエネルギー線を照射することにより、前記試料の成分をイオン化する第３工程と、を含む、イオン化法。
  10. 　請求項８又は９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を検出する第４工程と、を含む、質量分析方法。
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