CN107003283B - 离子迁移率分析装置 - Google Patents

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Abstract

本发明将存在大量从喷雾嘴(3)喷雾出来的液体试样的液滴的喷雾区域与电晕放电用针电极(14)的顶端在空间上充分分离，并在它们之间以与针电极(14)相对的方式设置栅状电极(15)。此外，在离子腔(10)内设置在栅状电极(15)与喷雾区域之间形成使一次离子移动的电场的环状电极(16)，所述一次离子用以与试样反应来生成来源于试样的离子。通过针电极(14)与栅状电极(15)之间所发生的电晕放电而生成的一次离子穿过栅状电极(15)的开口部，在上述电场的作用下到达至喷雾区域而将试样成分离子化。由于可防止液滴附着在针电极(14)上，因此可稳定地维持电晕放电，所生成的一次离子得以高效地输送而用于试样的离子化。因此，可防止因电晕放电不稳定而产生尖峰状噪声，从而获得良好的谱线。

Description

离子迁移率分析装置
技术领域
本发明涉及一种离子迁移率分析装置，更详细而言，涉及一种在大气压环境下自液体试样中所含的化合物生成离子并利用离子迁移率(Ion Mobility)对该离子进行分析的、具备大气压离子源的离子迁移率分析装置。
背景技术
在通过电场的作用使生成自试样中的化合物的离子在介质气体(或液体)中移动时，该离子以与由电场的强度、该离子的大小等决定的迁移率成比例的速度移动。离子迁移率分光测定法(Ion Mobility Spectrometry＝IMS)是一种利用该离子迁移率以分析化合物的测定法，利用该测定法的分析装置称为离子迁移率分析装置或离子迁移率仪等。以下，将离子迁移率分析装置称为IMS装置。
普通IMS装置包括：离子源，其将试样中的化合物分子离子化；漂移区域，其设置在例如圆筒形状的外壳内，根据离子迁移率将离子分离；以及检测器，其对在该漂移区域中移动而来的离子进行检测(参考专利文献1等)。通常，在漂移区域内形成有均匀电场，所述均匀电场在离子进行移动的方向(离子移动方向)上表现出向下倾斜的电位梯度，也就是具有对离子进行加速的作用。此外，在与该电场的加速方向也就是离子移动方向相反的方向上形成有中性气体(通常为惰性气体)的流动。
在离子源中生成并导入至漂移区域的离子一边与对向流动而来的中性气体碰撞，一边按照向下倾斜的电位梯度前进。在该移动时，离子根据取决于其大小、立体结构、电荷等的离子迁移率而在时间上被分离，使得具有不同离子迁移率的离子以具有时间差的方式到达至检测器。在漂移区域中的电场较为均匀的情况下，可根据离子通过漂移区域所需的漂移时间来算出离子-中性气体间的碰撞截面积。
在利用IMS装置来分析气体试样中的化合物的情况下，通常使用的是利用放射自63Ni等放射线同位元素的β射线将化合物离子化的离子源、利用电晕放电的大气压离子源等(参考专利文献1、2)。这种IMS装置可用作气相色谱仪(GC)的检测器，在GC的色谱柱的出口直接连结IMS装置而成的GC-IMS已实用化。然而，可通过GC-IMS加以检测的物质限定于可在GC的试样导入部气化的挥发性物质。因此，为了能够检测包括难挥发性物质、不挥发性物质在内的更广范围的物质，开发有使用IMS装置作为液相色谱仪(LC)的检测器的LC-IMS。
在LC-IMS中，需要在IMS装置的离子源中自液体试样中的化合物生成气相的离子，从而使用在液相色谱质谱分析装置(LC-MS)中也得到广泛利用的大气压化学离子化(APCI)法、电喷雾离子化(ESI)法、大气压光离子化(APPI)法等大气压离子化法下的离子源。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2005-174619号公报
专利文献2：日本专利特开2009-2815号公报
发明内容
发明要解决的问题
在这种大气压离子源中，都是一边将含有作为分析对象的化合物的液体试样喷雾至大气压环境中而使试样溶剂气化也就是促进去溶剂、一边生成来源于目标化合物的气体离子。然而，因液体试样的流量、溶剂的组成的不同，存在溶剂难以自通过喷雾而形成的液滴进行气化的情况。例如，作为LC的流动相，常常使用乙腈等有机溶剂、水，而水的沸点比有机溶剂高，因此，在流动相中的水的比例较多的情况下，溶剂难以去除。
在LC-IMS中，通常，离子源与漂移区域之间没有压力差，相反，沿与离子移动方向相反的方向在漂移区域中流动的中性气体从漂移区域进一步朝离子源缓慢地流动过来。因此，在离子源中通过喷雾而形成的液滴容易滞留在离子源中。
例如在APCI离子源中，若液滴中的溶剂难以气化，则通过喷雾而形成的液滴容易附着在电晕放电用针电极上。如此一来，针电极的顶端附近的电场强度会降低，从而难以持续稳定的电晕放电。结果，作为分析对象的化合物的离子化本身变得不稳定，由此导致所检测到的信号强度发生变动或者产生尖峰状的噪声，从而存在所获得的谱线(离子迁移率谱)、色谱图的可靠性降低的问题。图9为在由以往的LC-APCI-IMS装置观测到的色谱图中出现尖峰状噪声的例子。
此外，在利用使用喷雾气体的大气压离子源而不仅是利用APCI离子源的LC-IMS中，还存在谱线的基线变动大这另一问题。图10为在由以往的LC-APCI-IMS装置观测到的谱线中出现基线变动的例子。
本发明是为了解决上述问题而成，其第1目的在于提供如下离子迁移率分析装置：即便在APCI离子源中难以对通过喷雾而形成的液滴进行去溶剂的状况下，也会尽可能防止液滴附着在电晕放电用针电极上，从而使稳定的电晕放电持续，由此可稳定地进行离子化。
此外，本发明的第2目的在于提供如下离子迁移率分析装置：在使用大气压离子源的离子迁移率分析装置中，可减少谱线上出现的基线变动。
解决问题的技术手段
为达成上述第1目的而成的本发明的离子迁移率分析装置如下，即，在大致大气压环境下将试样中的成分离子化，将所生成的离子导入至大致大气压环境的漂移区域中而使其进行漂移运动，由此，根据离子迁移率将离子分离，该离子迁移率分析装置的特征在于，包括：
a)试样喷雾部，其将液体试样喷雾至大致大气压环境的离子化室内；
b)针电极，其在所述离子化室内隔着通过所述试样喷雾部将液体试样加以喷雾的喷雾区域而配置在与所述漂移区域所处那一侧相反的一侧，发生电晕放电以产生一次离子，所述一次离子用以与通过所述试样喷雾部而喷雾出来的试样中的成分反应来生成来源于试样的离子；以及
c)一次离子移动电场形成部，其在通过所述针电极的电晕放电而生成一次离子的一次离子生成区域与所述喷雾区域之间形成使存在于该一次离子生成区域内的一次离子朝所述喷雾区域移动的电场。
在本发明的离子迁移率分析装置中，是通过APCI法将液体试样中的成分离子化，但在离子化室内，通过试样喷雾部将液体试样加以喷雾，也就是说，存在大量试样液滴的喷雾区域与发生电晕放电以产生一次离子的针电极以在空间上分离的方式配置。因此，即便在溶剂难以自来自试样喷雾部的通过喷雾而形成的试样液滴进行气化的状况下，也可避免试样液滴附着在针电极的顶端。由此，可稳定地进行电晕放电。当为电介质的试样液滴附着在针电极的顶端时，针顶端处的电场强度会变弱而导致电晕放电变得不稳定，而通过使液滴不易附着，可稳定地进行电晕放电。结果，可稳定地生成用以将试样成分离子化的一次离子。
通过电晕放电而在针电极的顶端周边的一次离子生成区域内生成的一次离子在由一次离子移动电场形成部形成的电场的作用下被输送至喷雾区域。因此，虽然针电极的顶端与喷雾区域在空间上是分离的，但可将足够与产生自液滴的目标成分的气体分子发生反应的量的一次离子供给至喷雾区域。由此，可达成较高的离子化效率。
作为本发明的离子迁移率分析装置的具体的一形态，可设为如下构成，即，上述一次离子移动电场形成部包括：栅状电极，其配置为与针电极相对，而且将一次离子生成区域与喷雾区域隔开；以及电压施加部，其对该栅状电极施加规定的直流电压。
在该构成中，通过电晕放电而在一次离子生成区域内生成的一次离子通过栅状电极的开口部而移动至喷雾区域。虽然接触到栅状电极的栅部(电极部)的离子会消失，但由于栅面的电位为大致相同电位，因此，该栅面与针电极顶端之间的空间内所形成的电场中的等电位面的紊乱得到抑制，从而可将一次离子高效地引导至喷雾区域。此外，一次离子移动电场形成部中所包含的电极还作为用以供针电极生成电晕放电的对置电极而发挥功能，而通过将面状的栅状电极作为对置电极，可缩短针电极顶端-对置电极间的距离。由此，即便是更低的电压，也容易发生稳定的电晕放电。
此外，作为本发明的离子迁移率分析装置的另一形态，也可设为如下构成，即，一次离子移动电场形成部包括：环状电极，其配置在通过其环状部的内侧的开口的开口面将一次离子生成区域与喷雾区域隔开的位置；以及电压施加部，其对该环状电极施加规定的直流电压。
在该构成中，通过电晕放电而在一次离子生成区域内生成的一次离子通过环状电极的较大的开口部而移动至喷雾区域。
此外，在本发明的离子迁移率分析装置中，宜设为如下构成，即，还包括目标离子移动电场形成部，所述目标离子移动电场形成部在该喷雾区域与漂移区域入口之间的空间内形成使来源于试样成分的离子朝漂移区域入口移动的电场，以将喷雾区域附近所生成的来源于试样成分的离子高效地导入至漂移区域。
该目标离子移动电场形成部例如可设为如下构成，即，包括：多个环状电极；以及电压施加部，其对该多个环状电极分别施加规定的直流电压。此外，目标离子移动电场形成部也可设为如下构成，即，包括：圆管状的电阻体；以及电压施加部，其对该电阻体的两端分别施加规定的直流电压。
在上述任一构成中，都可形成离子从喷雾区域朝漂移区域的入口顺畅地移动这样的电场。在离子迁移率分析装置中，通常会在漂移区域中以与离子的行进方向逆行的方式流动中性气体(通常为惰性气体)，而即便在这种气体流进一步从漂移区域入口朝喷雾区域流动过来的情况下，喷雾区域内所生成的来源于试样成分的离子也会在电场的作用下逆着气体流而输送至漂移区域入口。由此，可将喷雾区域附近所生成的来源于试样成分的离子高效地导入至漂移区域而供分析使用。
此外，在本发明的离子迁移率分析装置中，较理想为尽可能促进溶剂自通过朝离子化室内的喷雾而形成的微小液滴进行的气化。在漂移区域内，从其末端部朝前端部流动经加热后的中性气体，谋求促进溶剂的去除。除此以外，也可设为如下构成，即，除了设置对离子化室进行加热的加热部以外，还包括气体导入部，所述气体导入部将加热气体导入至离子化室与漂移区域之间，并且，是以从漂移区域入口侧朝向喷雾区域的方式形成由该气体导入部产生的加热气体的流动。
根据该构成，微小液滴在离子化室内会暴露在干燥后的加热气体中，因此，与仅仅处于高温环境中的情况相比，溶剂的气化得到促进，由此促进来源于试样的目标离子的生成。
在将液体试样喷雾至离子化室内时，也存在仅通过液体试样便可进行良好的喷雾的情况，但通常会利用喷雾气体以对喷雾进行辅助。即，一般的试样喷雾部包含用以喷出喷雾气体的喷雾气体管，液体试样在从该喷雾气体管喷出的喷雾气体的帮助下成为微细的液滴而喷雾至离子化室内。本发明者经过各种研究，结果发现，在使用APCI离子源、ESI离子源等的离子迁移率分析装置中，所获取的谱线上出现的基线变动的一个主要原因是喷雾气体所引起的振动。
即，当伴随喷雾气体的喷出而来的微小的振动传播至在内部形成漂移区域的漂移管时，除了设置在漂移管后端的检测器会产生振动电流以外，以下等部件也会同时发生振动：为减少因以漂移运动的形式飞来的离子而在该检测器中诱发的镜像电流而通常设置在检测器的近前的栅状电极、对由检测器获得的信号进行放大的前置放大器、以及连接检测器与前置放大器的信号电缆等。当因这种振动而导致电性容量(静电容量)发生变化时，会产生伴随该变化而来的电流，从而成为谱线上的基线变动而被检测到。因而，要减少该因素所引起的基线变动，抑制喷雾气体的喷出所引起的振动的发生本身、或者抑制该振动传播至漂移管较为有效。
因此，在本发明的离子迁移率分析装置中，更优选地，宜设为如下构成，即，形成离子化室的离子腔与在内部形成漂移区域的漂移管为不同个体，该离子腔与该漂移管是各自独立地固定而成。可设为离子腔与漂移管仅仅不接触的构成，也可经由具有振动抑制效果的弹性构件而连接离子腔与漂移管。
根据该构成，即便在APCI离子源中增加喷雾气体的量而导致伴随气体喷出而来的振动变大，振动也不会传播至漂移管，从而可抑制该振动所引起的基线变动。也就是说，可达成上述第2目的。
不仅是APCI离子源，在ESI离子源等其他大气压离子源中，喷雾气体也得到广泛利用，实际上，在使用APCI离子源以外的大气压离子源的离子迁移率分析装置中，谱线上出现的基线变动也是一个问题。因而，上述优选构成在使用其他大气压离子源的离子迁移率分析装置中也有用。
即，为达成上述第2目的而成的本发明的第2形态的离子迁移率分析装置如下，即，将作为分析对象的液体试样喷雾至大致大气压环境的离子化室内，在该离子化室内将该试样中的成分离子化，将所生成的离子输送至大致大气压环境的漂移区域而使其在该漂移区域中进行漂移运动，由此，根据离子迁移率将离子分离，该离子迁移率分析装置的特征在于，
形成所述离子化室的离子腔与在内部形成所述漂移区域的漂移管为不同个体，该离子腔与该漂移管是各自独立地固定而成。
根据该第2形态的离子迁移率分析装置，在使用利用喷雾气体将液体试样喷雾至离子化室内的构成的大气压离子源的离子迁移率分析装置中，可抑制伴随喷雾气体的喷出而来的振动传播至漂移管，由此，可抑制该振动所引起的谱线的基线变动。
发明的效果
根据本发明的离子迁移率分析装置，一方面可防止溶剂的气化不充分的试样液滴附着在电晕放电用针电极上，另一方面可有效利用通过电晕放电而生成的一次离子来生成来源于试样的目标离子。由此，可避免因电晕放电消失、发生突发性放电而引起的尖峰状的噪声出现在谱线上，从而获得反映出稳定地生成的离子的良好的谱线。
此外，根据本发明的第2形态的离子迁移率分析装置，即便在增加喷雾气体的供给量的情况下，也可抑制谱线的基线变动，从而可获得精度较高的谱线。
附图说明
图1为本发明的第1实施例的LC-APCI-IMS装置的概略构成图。
图2为图1中的APCI离子源周边的概略构成图。
图3为本发明的第2实施例的LC-APCI-IMS装置的概略构成图。
图4为本发明的第3实施例的LC-APCI-IMS装置的概略构成图。
图5为本发明的第4实施例的LC-APCI-IMS装置的概略构成图。
图6为本发明的第5实施例的LC-APCI-IMS装置的概略构成图。
图7为本发明的第6实施例的LC-ESI-IMS装置的概略构成图。
图8为本发明的第7实施例的LC-APPI-IMS装置的概略构成图。
图9为表示在由以往的LC-APCI-IMS装置观测到的色谱图中产生尖峰状噪声的例子的图。
图10为表示在由以往的LC-APCI-IMS装置观测到的谱线(IMS谱)中发生基线变动的例子的图。
具体实施方式
参考附图，对本发明的离子迁移率分析装置的一些实施例进行说明。
[第1实施例]
图1为本发明的第1实施例的液相色谱大气压化学离子源离子迁移率分析装置(LC-APCI-IMS装置)的概略构成图，图2为图1中的APCI离子源周边的概略构成图。
该LC-APCI-IMS装置大致由LC部2和APCI-IMS部1构成。虽未图示，但LC部2包括包含送液泵的流动相输送部、将试样导入至流动相中的注射器、对试样中的化合物进行分离的色谱柱等，该LC部2将试样中所含的多种成分在时间上加以分离。含有如此分离后的成分的液体试样被连续供给至APCI-IMS部1。
APCI-IMS部1包括离子腔10和漂移管11，所述离子腔10在内侧形成将试样中的成分离子化的离子化室，所述漂移管11在内侧形成利用离子迁移率将离子分离的漂移区域，而在该实施例中，离子腔10与漂移管11为同一内径的大致圆筒形状体，是一体化的。在离子腔10和漂移管11上分别沿周向设置有加热用的加热块12、13。
在离子腔10的周面，以使液体试样的喷雾方向成为与该离子腔10的中心轴大致正交的方向的方式安装有APCI用喷雾嘴3。再者，离子腔10的中心轴与漂移管11的中心轴是一致的，在以下的说明中，将其简称为中心轴S。
喷雾嘴3将供给自LC部2的液体试样载置于喷雾气体(通常为氮气、氦气等惰性气体)的气体流中，进而通过已加热至高温(300～500℃左右)的干燥管而喷雾至离子腔10内。在离子腔10内，在与连接至漂移管11那一侧的端部相反的一侧的端部设置有用以进行电晕放电的针电极14，在该针电极14与喷雾嘴3之间拉设有具有大量开口的第1栅状电极15。在该第1栅状电极15与漂移管11之间，在中心轴S的延伸方向上以具有规定间隔的方式设置有多个环状电极16。
在漂移管11内也以续接于离子腔10内的环状电极16的方式在中心轴S的延伸方向上以具有规定间隔的方式设置有多个环状电极17。但是，在漂移管11内的途中的规定位置，设置的是作为栅状电极的闸门18而非环状电极17。此外，在漂移管11内，在与连接至离子腔10那一侧相反的一侧的端部设置有离子检测器22，在该离子检测器22与末级的环状电极17之间拉设有第2栅状电极19。进而，在离子检测器22所在附近的漂移管11的周面上连接有气体导入管20，通过该气体导入管20而对漂移管11内供给一定流量的中性气体(例如氮气)。如图1中粗单点划线所示，供给至漂移管11内的中性气体从离子检测器22朝针电极14的方向流动，并从设置在离子腔10的端部的排气口21排出。流至漂移管11的中性气体通常会在导入漂移管之前被加热至与漂移管11相同程度的温度(200℃左右)。
第1栅状电极15、多个环状电极16、17以及第2栅状电极19分别与由电阻阵列形成的分压电路23连接，通过利用分压电路23对由第2电压源25生成的规定的直流电压进行分压而生成的直流电压被施加至各电极。此外，从第1电压源24对针电极14施加电晕放电用的数kV左右的高电压，从闸门控制部26对闸门18施加用以控制离子的通过及截断的控制电压。这些第1电压源24、第2电压源25及闸门控制部26由未图示的控制部控制。
在本实施例的LC-APCI-IMS装置中，在图1中，离子腔10内的以A表示的区域为离子化区域，漂移管11内的以B表示的区域为去溶剂区域，同漂移管11内的以C表示的区域为漂移区域。即，在用以将目标成分离子化的离子化区域A与用以将离子分离来加以检测的漂移区域C之间设置有对溶剂的气化不充分的来源于试样的目标离子(微小液滴中的离子)促进溶剂的气化的去溶剂区域B。
对本实施例的LC-APCI-IMS装置中的、分析来源于试样中的目标成分的离子的动作进行说明。
当含有经LC部2分离后的成分的液体试样到达至APCI用喷雾嘴3时，液体试样在喷雾气体的帮助下以微小液滴的形式被喷雾至离子化室内。由于离子腔10已被加热块12加热至适当的温度(通常为150～300℃左右)，因此微小液滴中所含的溶剂气化，试样中的目标成分成为气体分子。另一方面，从第1电压源24施加至针电极14的高电压使得电场集中于较细的针电极14的顶端。针电极14顶端与第1栅状电极15的间隔在中心轴S上为数mm～10mm左右，因针电极14顶端与第1栅状电极15之间所产生的不均匀电场而发生电晕放电。该电晕放电使得处于针电极14顶端的周围的大气、从漂移管11流过来的中性气体等被离子化，生成一次离子。
如图2所示，一次离子主要在针电极14顶端的周围的一次离子生成区域30内生成，一次离子生成区域30远离存在大量从APCI用喷雾嘴3喷雾出来的液滴的喷雾区域31。在这两区域30、31之间的空间内形成有由施加至第1栅状电极15、环状电极16的直流电压产生的电场，该电场沿中心轴S具有使一次离子朝去往喷雾区域31的方向移动的电位梯度。因此，该电场的作用使得存在于一次离子生成区域30内的一次离子穿过第1栅状电极15的开口部而朝喷雾区域31前进。继而，已到达至喷雾区域31附近的一次离子与自液滴进行气化后的或者液滴中的试样成分反应，由此生成来源于该成分的离子。
如此一来，虽然一次离子生成区域30与喷雾区域31在空间上是分离的，但可在喷雾区域31附近高效地生成来源于试样成分的离子。此外，由于针电极14与喷雾区域31离得足够远，而且在它们之间存在栅状电极15，因此，试样液滴到达至针电极14顶端附近这一情况得以避免。由此，可防止试样液滴附着在针电极14上，从而可通过预先设定的外加电压来稳定地发生电晕放电。
再者，所生成的来源于试样成分的目标离子的极性取决于一次离子的极性，一次离子的极性由对针电极14的外加电压的极性决定。因而，根据作为分析对象的目标离子的极性来变更从第1电压源24施加至针电极14的电压的极性。此外，与此相应地，对第2电压源25的电压的极性也进行变更。
喷雾区域31附近所生成的目标离子在通过施加至环状电极16、17的电压而形成的电场的作用下朝去往闸门18的方向移动。在喷雾区域31内，除了生成气相的目标离子以外，还生成存在于溶剂未完全气化的液滴中的目标离子。后者实质上是带电液滴，因此，与气相的目标离子一起在电场的作用下去往闸门18。漂移管11已被加热块13加热至适当的温度(通常为150～250℃左右)，从气体导入管20导入并在漂移区域C中流动而来的高温的中性气体流至漂移管11的入口端附近与闸门18之间的去溶剂区域B。因此，上述带电液滴在通过该去溶剂区域B时会暴露在高温的中性气体中，从而进一步促进溶剂的气化，使得液滴中的目标离子也成为气相。
闸门18通过施加自闸门控制部26的电压而周期性地重复离子可通过的开放状态与阻止离子通过的闭锁状态。闸门18为开放状态的时间与从目标离子通过闸门18的时间点起至到达至检测器22为止所需的漂移时间相比足够短，以闸门18为开放状态的时刻为起点来测量漂移时间。
闸门18典型而言称为BN门(Bradbury-Nielsen gate)，为以数百μm左右的间隔拉设100μm左右粗细的金属细线而成的线与间隔结构，在相邻的所有金属细线为相同电位时，闸门18为开放状态。此外，在被施加相邻金属细线间的电位差为100V左右的电压时，闸门18为闭锁状态。
当去溶剂不充分的液滴到达至闸门18而附着在金属细线上时，存在相邻金属细线之间发生不期望的放电而导致金属细线受损的情况。对此，在该离子迁移率分析装置中，通过像上述那样在闸门18近前的去溶剂区域B内进行充分的溶剂去除，可防止液滴到达至闸门18。
在去溶剂区域B内，针对目标离子而形成有具有越接近闸门18电势越低的电位梯度的电场，因此，在闸门18为闭锁状态时，已到达至该闸门18的目标离子会滞留在闸门近前或者扩散掉。继而，滞留下来的目标离子在闸门18变为开放状态的短时间内一齐通过闸门18而进入至漂移区域C。继而，在漂移区域C中进行漂移运动的期间内，目标离子根据离子迁移率而被分离，并通过第2栅状电极19而到达至检测器22。检测器22生成并输出与到达的离子的量相应的检测信号。第2栅状电极19防止因已接近检测器22的离子的运动而在检测器22中诱发镜像电流，通过抑制镜像电流的产生，可改善目标离子到达至检测器22而生成的检测信号的上升特性。
如上所述，在第1实施例的离子迁移率分析装置中，通过防止来自APCI用喷雾嘴3的通过喷雾而形成的液滴附着在针电极14上，一方面可维持稳定的电晕放电的发生，另一方面可达成较高的离子生成效率。
[第2实施例]
图3为本发明的第2实施例的LC-APCI-IMS装置的概略构成图。对与图1所示的第1实施例的LC-APCI-IMS装置相同的构成要素标注相同符号。
在该第2实施例的LC-APCI-IMS装置中，设置与环状电极16相同的环状电极150代替第1实施例的LC-APCI-IMS装置中的第1栅状电极15。环状电极150也可在其环状部的内侧形成大致平面状的等电位面，此外，环状电极150作为针电极14的对置电极而发挥功能。
[第3实施例]
图4为本发明的第3实施例的LC-APCI-IMS装置的概略构成图。对与图1所示的第1实施例的LC-APCI-IMS装置相同的构成要素标注相同符号。
在该第3实施例的LC-APCI-IMS装置中，沿离子腔10的内周面设置圆筒形状的电阻体160代替第1实施例的LC-APCI-IMS装置中的环状电极16，并从分压电路23对该电阻体160的两端部分别施加规定电压。再者，宜在电阻体160的两端分别安装圆环状的导电体，并对该导电体施加电压，以消除周向上的电位差。由于在电阻体160的内侧的空间内形成有沿中心轴S具有直线状的电位梯度的电场，因此，通过该电场的作用，可使针电极14顶端附近所生成的一次离子移动至喷雾区域附近。此外，可使喷雾区域附近所生成的目标离子朝漂移管11的入口端的方向移动。
[第4实施例]
图5为本发明的第4实施例的LC-APCI-IMS装置的概略构成图。对与图1所示的第1实施例的LC-APCI-IMS装置相同的构成要素标注相同符号。
在该第4实施例的LC-APCI-IMS装置中，为了提高离子分离性能，将闸门18设置在漂移管11的入口而延长了漂移区域C。但由此将无法在漂移管11内设置去溶剂区域，从而需要在离子腔10内这一受限空间内进一步促进溶剂的去除。因此，通过在离子腔10与漂移管11之间设置有出口端的干燥气体导入管200而将干燥后的气体送入至离子腔10内。此外，将离子腔10周围的加热块12的温度设定得比漂移管11周围的加热块13的温度高。由此，在离子腔10内进一步促进溶剂自液滴进行的气化，即便喷雾区域与闸门18的距离较近，也可避免液滴到达至闸门18。
[第5实施例]
图6为本发明的第5实施例的LC-APCI-IMS装置的概略构成图。对与图1所示的第1实施例的LC-APCI-IMS装置相同的构成要素标注相同符号。在第1实施例的LC-APCI-IMS装置中，离子腔10与漂移管11是一体的，相对于此，在该第5实施例的LC-APCI-IMS装置中，离子腔10与漂移管11为不同个体，通过未图示的固定构件而各自独立地保持在装置壳体内。离子腔10与漂移管11之间的间隙较小，但此处在间隙内设置有防振构件27，以防止外部空气、浮游物通过该间隙而侵入至离子腔10内。由此，防止了离子腔10的振动传播至漂移管11。
如上所述，在APCI用喷雾嘴3中利用喷雾气体来进行液体试样的喷雾的情况下，该喷雾会导致离子腔10发生微小的振动，当该振动传播至漂移管11时，会成为谱线的基线变动的一个因素。相对于此，在本实施例的LC-APCI-IMS装置中，即便离子腔10发生微小的振动，该振动也不会传播至漂移管11，因此可防止这种振动所引起的谱线的基线变动。当然，若通过离子腔10与漂移管11之间的间隙的外部空气等的侵入不是问题，则不需要填埋该间隙的防振构件27。
再者，不仅是APCI离子源，在ESI离子源、APPI离子源等使用喷雾气体将液体试样喷雾至离子化室内的结构的大气压离子源中也可能发生同样的问题。因而，图6所示那样的将离子腔10与漂移管11设为不同个体而独立地加以保持的结构也可运用于像以下那样使用APCI离子源以外的大气压离子源的离子迁移率分析装置。
[第6实施例]
图7为在第5实施例的LC-APCI-IMS装置中将离子源变更为ESI离子源时的LC-ESI-IMS装置的实施例的概略构成图。对与图6所示的第5实施例的LC-APCI-IMS装置相同的构成要素标注相同符号。
在该第6实施例的LC-ESI-IMS装置中，在离子腔10的周面安装ESI用喷雾嘴4代替APCI用喷雾嘴。到达了ESI用喷雾嘴4的液体试样一边通过由从第4电压源28施加至喷雾嘴4的高电压产生的偏置电场中一边被喷雾，由此成为带电的液滴。在该带电液滴与中性气体等接触而微细化而且通过热而使溶剂气化的过程中，生成气相的目标离子。
此处，将来自ESI用喷雾嘴4的液体试样的喷雾的方向设为以与中心轴S倾斜地交叉的角度朝向闸门18的方向，而不是与中心轴S正交的方向。这是为了辅助带电液滴、由其生成的目标离子朝闸门18前进。
在该第6实施例中，与第5实施例一样，由于离子腔10与漂移管11为不同个体而独立地受到保持，因此，离子腔10上发生的微小振动不会传播至漂移管11，从而可防止因漂移管11发生振动而发生谱线的基线变动。
[第7实施例]
图8为在第5实施例的LC-APCI-IMS装置中将离子源变更为APPI离子源时的LC-APPI-IMS装置的实施例的概略构成图。对与图6所示的第5实施例的LC-APCI-IMS装置相同的构成要素标注相同符号。
在该第7实施例的LC-APPI-IMS装置中，在离子腔10内设置有APPI用光源29。从APPI用光源29发出的光正好照射至存在大量从喷雾嘴3喷雾出来的液滴的喷雾区域附近，从而通过该光的作用将试样成分离子化。
在该第7实施例中，与第5实施例一样，由于离子腔10与漂移管11为不同个体而独立地受到保持，因此离子腔10上发生的微小振动不会传播至漂移管11，从而可防止因漂移管11发生振动而发生谱线的基线变动。
再者，上述实施例都只是本发明的一例，因此，在本发明的宗旨的范围内酌情进行变更、修正、追加当然也是包含在本申请的申请专利范围内的。
符号说明
1 APCI-IMS部
2 LC部
3 APCI用喷雾嘴
4 ESI用喷雾嘴
10 离子腔
11 漂移管
12、13 加热块
14 针电极
15 第1栅状电极
16、17、150 环状电极
18 闸门
19 第2栅状电极
20 气体导入管
21 排气口
22 离子检测器
23 分压电路
24 第1电压源
25 第2电压源
26 闸门控制部
27 防振构件
28 第4电压源
160 电阻体
200 干燥气体导入管
A 离子化区域
B 去溶剂区域
C 漂移区域。

Claims (8)

1.一种离子迁移率分析装置，其在大致大气压环境的离子化室内将试样中的成分离子化，将所生成的离子导入至大致大气压环境的漂移区域而使其在该漂移区域中进行漂移运动，由此，根据离子迁移率将离子分离，该离子迁移率分析装置的特征在于，包括：
a)试样喷雾部，其将作为分析对象的液体试样喷雾至所述离子化室内；
b)针电极，其在所述离子化室内隔着通过所述试样喷雾部将液体试样加以喷雾的喷雾区域而配置在与所述漂移区域所处那一侧相反的一侧，发生电晕放电以产生一次离子，所述一次离子用以与通过所述试样喷雾部而喷雾出来的试样中的成分反应来生成来源于试样的离子；
c)一次离子移动电场形成部，其在通过所述针电极的电晕放电而生成一次离子的一次离子生成区域与所述喷雾区域之间形成使该一次离子生成区域内所生成的一次离子朝所述喷雾区域移动的电场，以及
d)气体导入部，其将加热气体导入至所述离子化室与所述漂移区域之间，
以从所述漂移区域入口侧朝向所述喷雾区域的方式形成由该气体导入部产生的加热气体的流动。
2.根据权利要求1所述的离子迁移率分析装置，其特征在于，
所述一次离子移动电场形成部包括：栅状电极，其配置为与所述针电极相对，而且将所述一次离子生成区域与所述喷雾区域隔开；以及电压施加部，其对该栅状电极施加规定的直流电压。
3.根据权利要求1所述的离子迁移率分析装置，其特征在于，
所述一次离子移动电场形成部包括：环状电极，其配置在通过其环状部的内侧的开口的开口面将所述一次离子生成区域与所述喷雾区域隔开的位置；以及电压施加部，其对该环状电极施加规定的直流电压。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的离子迁移率分析装置，其特征在于，
还包括目标离子移动电场形成部，所述目标离子移动电场形成部在所述喷雾区域与所述漂移区域的入口之间的空间内形成使来源于试样成分的离子朝漂移区域入口移动的电场。
5.根据权利要求4所述的离子迁移率分析装置，其特征在于，
所述目标离子移动电场形成部包括：多个环状电极；以及电压施加部，其对该多个环状电极分别施加规定的直流电压。
6.根据权利要求4所述的离子迁移率分析装置，其特征在于，
所述目标离子移动电场形成部包括：圆管状的电阻体；以及电压施加部，其对该电阻体的两端分别施加规定的直流电压。
7.根据权利要求1所述的离子迁移率分析装置，其特征在于，
形成所述离子化室的离子腔与在内部形成所述漂移区域的漂移管为不同个体，该离子腔与该漂移管各自独立地固定而成。
8.一种离子迁移率分析装置，其将作为分析对象的液体试样喷雾至大致大气压环境的离子化室内，在该离子化室内将该试样中的成分离子化，将所生成的离子输送至大致大气压环境的漂移区域而使其在该漂移区域中进行漂移运动，由此，根据离子迁移率将离子分离，该离子迁移率分析装置的特征在于，
形成所述离子化室的离子腔与在内部形成所述漂移区域的漂移管为不同个体，该离子腔与该漂移管各自独立地固定而成，
在所述离子腔和所述漂移管之间的间隙设置有防振构件，
所述离子迁移率分析装置还具备气体导入部，其将加热气体导入至所述离子化室与所述漂移区域之间，
以从所述漂移区域入口侧朝向所述喷雾区域的方式形成由该气体导入部产生的加热气体的流动。
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