CN110581054B - 离子迁移率分析装置 - Google Patents

Abstract

提供一种离子迁移率分析装置。在以往的离子迁移率分析装置中，存在由于配置离子门的部分为高电位而使离子门的控制部大型化且昂贵的问题。离子迁移率分析装置具备：漂移管，其具有沿第一方向延伸的内部空间；离子腔室，其具有沿第一方向延伸的内部空间，并与漂移管连接；离子门，其设置于漂移管与离子腔室的边界部，被保持为地电位；离子源，其向离子腔室内供给离子；离子检测电极，其配置在漂移管内的与离子门相反的一侧；第一电压源，其对离子腔室施加第一高电压；第二电压源，其对离子检测电极施加极性与第一高电压的极性相反的第二高电压；以及信号传送部，其检测来自离子检测电极的信号并将该信号发送到在地电位下进行动作的数据处理装置。

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。

背景技术

已知使分析对象的分子离子化后在大致大气压的气体中移动并根据伴随离子在气体中的迁移率的不同而产生的移动时间之差来对对象分子进行分析的方法作为离子迁移谱测定法(Ion Mobility Spectrometry＝IMS)。

进行离子迁移谱测定法的离子迁移率分析装置是将圆筒状的离子腔室与圆筒状的漂移管进行串联连接，并在离子腔室与漂移管的边界部设置有离子门，其中，该离子腔室在其内部产生离子，该漂移管使离子在其内部移动。在离子腔室内生成并在规定的定时通过了离子门的分析对象的离子由于漂移管内所形成的电场而在被大致大气压的气体充满的漂移管内移动。对分析对象离子从通过离子门起直到到达设置于漂移管的相反一侧的端部的离子检测电极为止所需要的时间进行测量。在离子腔室的端部与漂移管的端部之间施加几十千伏(kV)的电位差以形成用于使离子移动的电场。此外，根据离子腔室、漂移管的尺寸的不同而施加电压的值不同。(参照专利文献1)

专利文献1：国际公开2016/079780号

发明内容

发明要解决的问题

在以往的离子迁移率分析装置中，将配置离子检测电极和检测电路的漂移管的端部设定为易于处理的地电位，以使用于检测来自离子检测电极的信号的检测电路的结构简单化。因而，对离子腔室侧施加几十千伏(kV)的高电压，对配置离子门的、离子腔室与漂移管的边界部也施加该几十千伏(kV)的一半左右的电压的高电压。

因此，对于被要求高精度的时间控制的离子门的控制部，还要求对于高电压的耐受性，从而存在大型化和高成本化这样的问题。

用于解决问题的方案

本发明的离子迁移率分析装置具备：漂移管，其具有沿第一方向延伸的内部空间；离子腔室，其具有沿所述第一方向延伸的内部空间，并与所述漂移管连接；离子门，其设置于所述漂移管与所述离子腔室的边界部，被保持为地电位；离子源，其向所述离子腔室内供给离子；离子检测电极，其配置于所述漂移管内的与所述离子门相反的一侧；第一电压源，其对所述离子腔室施加第一高电压；第二电压源，其对所述离子检测电极施加极性与所述第一高电压的极性相反的第二高电压；以及信号传送部，其检测来自所述离子检测电极的信号并将该信号发送到在地电位下进行动作的数据处理装置。

发明的效果

根据本发明，由于使离子门为地电位，因此与离子门连接的离子门控制部不需要高电压耐受性，从而实现离子门控制部的简单化。

附图说明

图1是第一实施方式的离子迁移率分析装置的截面图。

图2是示出离子门和离子门控制部的图。图2的(a)示出离子门和离子门控制部的概要，图2的(b)和图2的(c)示出对离子门施加的电压随时间的变化。

图3是第二实施方式的离子迁移率分析装置的截面图。

附图标记说明

100、100a：离子迁移率分析装置；10：离子腔室；11：漂移管；12、13：热管；14：针电极；15：大气压化学离子化(APCI)用喷雾喷嘴；16：前级环状电极；17：后级环状电极；18：栅格状电极；19：离子门；20：离子门控制部；21：离子检测电极；24：第一分压器；26：第二分压器；28：检测电路；29：电路基板；30：光纤；31、32：耐电压罩；35：ESI；VR：低电位直流电压源；HV1：第一电压源；HV2：第二电压源；HV3：第三电压源；HV4：第四电压源；IF：输入装置；PC：数据处理装置。

具体实施方式

(离子迁移率分析装置的第一实施方式)

图1是示出本发明的第一实施方式的离子迁移率分析装置100的截面图。

离子迁移率分析装置100具备：离子腔室10，在其内侧形成用于使试样中的成分离子化的离子化区域A；以及漂移管11，在其内侧形成利用离子迁移率的不同来分离离子的漂移区域C。在本实施例中，离子化区域A和漂移区域C均是沿图1中的Z方向延伸的空间。另外，离子腔室10与漂移管11为相同内径的大致圆筒形状体，被进行了一体化。

对离子腔室10和漂移管11分别环绕设置用于加热的热管12、13。

大气压化学离子化(APCI)用喷雾喷嘴15以使液体试样的喷雾方向为与离子腔室10的中心轴大致正交的方向的方式被安装于离子腔室10的周面。

此外，离子腔室10的中心轴与漂移管11的中心轴一致，并且与Z方向平行，在下面的说明中将其仅称为中心轴AX。

关于喷雾喷嘴15，自未图示的液相色谱仪(LC)被供给液体试样，使雾化气体(通常为氮气、氦气等非活性气体)的气体流载带液体试样进一步通过被加热到了高温(300℃～500℃左右)的干燥管后向离子腔室10内喷雾。

在离子腔室10与漂移管11的边界部设置有离子门(BN门)19，该离子门(BN门)19是将两个梳状电极配置于与图中的Z方向垂直的同一平面内而成的。此外，在图1中，将两个梳状电极绘制为在Z方向上分离，以表示离子门19由两个梳状电极构成，但是实际上如上述那样两个梳状电极处于与Z方向垂直的同一平面。在离子腔室10内的与连接漂移管11的一侧的端部相反侧的端部设置有用于进行电晕放电的针电极14。在该针电极14与离子门19之间，在中心轴AX的延伸方向(Z方向)上以规定的间隔设置有多个前级环状电极16。在喷雾喷嘴15与离子门19之间设置有至少一个该前级环状电极16，在针电极14与喷雾喷嘴15之间也设置有至少一个该前级环状电极16。

在漂移管11内，还以与离子腔室10内的前级环状电极16接连的方式在中心轴AX的延伸方向(Z方向)上以规定的间隔设置有多个后级环状电极17。

另外，在漂移管11内，在与离子腔室10连接的一侧相反侧的端部设置有离子检测电极21，在该离子检测电极21与最后级的后级环状电极17之间设置有栅格状电极18。

气体导入管22连接于漂移管11的在离子检测电极21所处位置的附近的周面，通过该气体导入管22向漂移管11内供给固定流量的中性气体(例如氮气)。流向漂移管11的中性气体在导入前被加热为与漂移管11相同程度的温度(200℃左右)。

供给到漂移管11内的中性气体从离子检测电极21向针电极14的方向流动，并从在离子腔室10的端部设置的排气口23排出。

在第一实施方式中，离子门19经由对该离子门19进行控制的离子门控制部20而与低电位直流电压源VR连接。在后面记述从低电位直流电压源VR对离子门控制部20施加的电位。

另一方面，多个前级环状电极16各自的一端与低电位直流电压源VR连接，另一端与由串联电阻阵列构成的第一分压器24连接，该第一分压器24与产生10kV左右的第一高电压的第一电压源HV1连接。另外，多个后级环状电极17、栅格状电极18以及离子检测电极21各自的一端与低电位直流电压源VR连接，另一端与由串联电阻阵列构成的第二分压器26连接，该第二分压器26连接于产生10kV左右且符号与上述的第一高电压相反的第二高电压的第二电压源HV2。

由此，根据从离子门19到多个前级环状电极16、后级环状电极17以及栅格状电极18的距离，对各电极分别施加不同的电压。

另外，从第三电压源HV3对针电极14施加就绝对值而言比第一电压源高几千伏(kV)电压且在针电极14的顶端产生电晕放电所需要的电场那样的电压。

根据这些结构，在离子腔室10和漂移管11的内部，形成从针电极14朝向离子检测电极21的电场。

在第一实施方式的离子迁移率分析装置100中，将离子门19维持为地电位，因此对离子腔室10和漂移管11的各端部施加10kV左右的高电压。因此，优选的是，为了提高安全性，而与以往的离子迁移率分析装置同样地在离子腔室10的图1中的左端部附近和漂移管11的图1中的右端部附近分别设置耐电压罩31、32。

另外，在以往的离子迁移率分析装置中，对离子门及其控制部施加了10kV左右的高电压。因而，对离子门的控制部要求针对高电压的绝缘耐受性，还需要对控制部供给电力的绝缘电源，从而控制部的设计和制造成本非常高。

在第一实施方式中，离子门19经由对该离子门19进行控制的离子门控制部20而与低电位直流电压源VR连接。由此，在第一实施方式中，由于针对离子门控制部20的电子电路要求的高电压耐受性与以往的装置相比被大幅地简单化，并且不需要绝缘电源，因此能够实现离子门控制部20的简单化和低成本化。

并且，在以往的离子迁移率分析装置中，由于离子检测电极被设为地电位，因此需要对配置在与离子检测电极相反的一侧的离子源施加被施加于离子门部的电压的2倍左右的高电压。因此，对配置离子源的装置的前半部分(离子流动的上游部)施加几十千伏(kV)的高电压，从而用于防止放电的沿面距离、空间距离变大，难以使装置小型化。

在第一实施方式中，如上述那样，离子门19为地电位(低电位)，因此能够将对喷雾喷嘴15和针电极14的离子源施加的电位降低到以往的一半左右。由此，能够使喷雾喷嘴15和针电极14的周边(装置的前半部分)的绝缘构造简单化(缩短沿面距离、空间距离)，从而能够实现装置的小型化。

由低电位直流电压源VR产生的电位被设定为能够使对离子门控制部20要求的耐高电压设计简单化并且能够降低对离子源(14、15)、离子腔室10以及离子检测电极21分别施加的第三高电压、第一高电压以及第二高电压的绝对值的电位。

由低电位直流电压源VR产生的电位的一例为相对于从设置离子迁移率分析装置100的设施供给的真正的地电位而言的正负1000V左右以内的电位。

在以往的离子迁移率分析装置中，对离子门控制部施加了10kV左右的高电位，1000V(1kV)的电位与其相比足够低，由此使对离子门控制部20要求的耐高电压设计简单化。

或者，由低电位直流电压源VR产生的电位也能够设为相对于真正的地电位而言的正负100V左右以下的电位。通过将离子门控制部20设定为像这样的低电位，能够更容易地进行绝缘设计，实现进一步的低成本化。

并且，也能够将由低电位直流电压源VR产生的电位设为相对于真正的地电位而言的正负10V左右以下的电位。在该情况下，由于离子门控制部20中使用的电子部件不需要耐压性，因此能够使用低成本的普通电子部件。

或者，也能够不使用低电位直流电压源VR，而将离子门控制部20的电位设定为从设置离子迁移率分析装置100的设施供给的真正的地电位。在该情况下，具有能够省略低电位直流电压源VR本身的优点。

此外，在处理10kV左右的高电压的离子迁移率分析装置100中，正负1000V(1kV)左右以内的电位处于相对而言可以视为地电位的范围。因此，在本说明书中，将相对于从设置离子迁移率分析装置100的设施供给的真正的地电位而言的正负1000V左右以内的电位称为地电位。

对第一实施方式的离子迁移率分析装置100中的对试样中的离子进行分析的动作进行说明。

在第一实施方式的离子迁移率分析装置100中，在用于使分析对象的分子离子化的离子化区域A与用于分离离子并进行检测的漂移区域C之间设置有针对溶剂的气化不充分的分析对象离子(微小液滴离子)促进溶剂的气化的脱溶剂区域B。

当包含由未图示的液相色谱仪(LC)分离出的成分的液体试样到达APCI用喷雾喷嘴15时，液体试样被喷雾喷嘴15内的干燥管加热以及借助雾化气体而以微小液滴的形式向离子腔室10内的离子化区域A喷雾。离子腔室10由于被热管12加热为高温(一般为150℃～300℃左右)，因此微小液滴中包含的溶剂进一步发生气化，试样中的分析对象成分成为气体分子。

针电极14的顶端与图中左端的前级环状电极16的在Z方向上的间隔为几mm～10mm左右，通过从第三电压源HV3对针电极14施加的高电压而使电场集中于针电极14的顶端，由针电极14发生电晕放电。通过该电晕放电使存在于针电极14的顶端周围的大气、从漂移管11流动来的中性气体等离子化，生成一次离子。所生成的一次离子由于离子腔室10内部的电场而向离子化区域A移动。

到达离子化区域A的一次离子与从喷雾喷嘴15射出的微小液滴的液体试样、或已经进行了脱溶剂的气体分子发生反应后使其离子化，由此生成分析对象的离子。因而，喷雾喷嘴15和针电极14能够称为离子源。

此外，要生成的试样成分的离子的极性与一次离子的极性相同，一次离子的极性由对针电极14施加的施加电压的极性来决定。

因而，根据作为分析对象的离子的极性来决定要从第三电压源HV3向针电极14施加的电压的极性。另外，与之相应地，第一电压源HV1和第二电压源HV2的电压的极性也被变更。

在作为分析对象的离子为阳离子的情况下，使第一电压源HV1产生正的高电压，使第二电压源HV2产生负的高电压。在作为分析对象的离子为阴离子的情况下，使第一电压源HV1产生负的高电压，使第二电压源HV2产生正的高电压。

在离子化区域A附近生成的分析对象离子由于由施加于前级环状电极16的电压形成的电场的作用而向离子门19的方向移动。在离子化区域A中，也生成溶剂未完全气化的状态的含有液滴的分析对象离子，由于电场的作用而与气相的分析对象离子一起去向离子门19。

如上所述，离子腔室10、漂移管11被热管12、13加热到200℃左右的温度，并且流向漂移管11的中性气体也在导入前被加热到相同程度的温度。因此，含有液滴的分析对象离子也在通过脱溶剂区域B时被置于高温的中性气体中，被进一步促进溶剂的气化而进行脱溶剂化，从而成为气相的分析对象离子。

此外，在脱溶剂区域B中，通过越接近离子门19则将内部的电位势垒的梯度设定得越小，由此也能够使在离子门19处于关闭状态时到达该离子门19的分析对象离子在离子门19的近前滞留或扩散。在该情况下，也是所滞留的分析对象离子在离子门19变为打开状态的期间内通过离子门19而进入漂移区域C。通过调整多个前级环状电极16各自的间隔、或者通过调整构成第一分压器24的串联电阻阵列内的各电阻25的大小，能够进行像这样的电位势垒的梯度的设定。

离子门19根据从离子门控制部20对构成离子门19的两个梳状电极施加的电压而周期性地反复实现能够使离子通过的打开状态与阻止离子通过的关闭状态。

离子门19处于打开状态的时间与从分析对象离子通过了离子门19的时间点起直到到达离子检测电极21为止所需要的漂移时间相比足够短。离子迁移率分析装置100以离子门19处于打开状态的定时为起点，来测量分析对象离子从离子门19漂移到离子检测电极21为止所需要的时间。

图2的(a)是表示离子门19和离子门控制部20的概要的图。

离子门19被称为BN门(Bradbury-Nielsen gate)，具有在图中的同一XY平面内被电绝缘地配置的两个梳状电极19a、19b。下面也将两个梳状电极19a、19b合称为梳状电极对。梳状电极19a、19b分别具有100μm左右的宽度，两个梳状电极19a、19b以不接触的方式被配置在同一平面上。

对梳状电极19a、19b分别施加电位V1、V2，该电位V1、V2是由离子门控制部20内的脉冲电压生成装置20a、20b相对于由低电位直流电压源VR输出的低电位(VR)附加100V左右的规定的电位差所得到的。

如果两个梳状电极19a、19b的电位V1、V2相等，则离子门19成为打开状态。如果对位于同一平面的两个梳状电极19a、19b之间施加电位差而形成阻止离子沿+Z方向通过的电场，则离子门19成为关闭状态。

图2的(b)表示对离子门19施加的电压随时间的变化的一例。在t2所表示的时间段内，梳状电极19a的电位V1为VR+ΔV/2，梳状电极19b的电位V2为VR-ΔV/2，对梳状电极19a和梳状电极19b施加了电位差ΔV，从而离子门19处于关闭状态。

另一方面，在t1所表示的时间段内，梳状电极19a的电位V1与梳状电极19b的电位V2都为VR且是相同电位，因此离子门19处于打开状态。

离子迁移率分析装置100是测量分析对象离子从离子门19漂移到离子检测电极21为止所需要的时间并进行分析对象离子的分析的装置，因此对于离子门19的打开、关闭要求高精度的时间控制。

在以往的离子迁移率分析装置中，对离子门及其控制部施加了10kV左右的高电压，从而对控制部要求高电压耐受性和高精度的动作。因此，控制部的结构必然会复杂，无法避免高成本化。

在第一实施方式的离子迁移率分析装置100中，离子门控制部20被保持为地电位，因此具有对电子电路要求的高电压耐受性与以往的装置相比被大幅地简单化从而能够实现离子门控制部20的简单化和低成本化的优点。

图2的(c)示出对离子门19施加的电压随时间的变化的另一例。与图2的(b)的例子不同，在图2的(c)的例子中，通过只控制梳状电极19a的电位V1和梳状电极19b的电位V2中的一方，来进行离子门19的开闭。即，梳状电极19a的电位V1始终设为VR+ΔV，通过仅使梳状电极19b的电位V2在VR与VR+ΔV之间变化，来进行离子门19的开闭。

在图2的(c)的例子中，由于只要在离子门19打开的很短的时间(t1)内驱动脉冲电压生成装置20b即可，因此能够实现脉冲电压生成装置20a、20b的省电化。

此外，离子门19并不限于上述的BN门，也能够使用将两个网格状电极在图中的Z方向上分离且相向地配置而成的所谓的Tyndall门(Tyndall Gate)。下面，也将构成Tyndall门的两个网格状电极合称为网格状电极对。在使用Tyndall门的情况下，也与使用上述的BN门的情况同样地，离子门控制部20能够通过对构成Tyndall门的网格状电极对施加电位差来阻截离子，通过对网格状电极对施加相同电位来使离子通过。

通过了离子门19的分析对象离子由于漂移区域C中所形成的电场而在漂移区域C内移动并到达离子检测电极21。分析对象的各离子在充满于漂移区域C的中性气体的内部的迁移率各不相同，因此根据各离子的不同而在漂移区域C内的移动所需要的时间不同。离子检测电极21将与已到达各时间的离子的量(电荷的量)相应的电信号传递给随后的检测电路28。检测电路28针对来自检测电极21的电信号进行放大、电流电压转换、模拟/数字转换以及滤波处理等信号处理中的至少一个处理。

如上所述，在第一实施方式中，对离子检测电极21施加了第二高电压。因而，对通过电气线路与离子检测电极21连接并对来自离子检测电极21的电信号进行处理的检测电路28也施加第二高电压、即以第二高电压浮置(floating)，以防止绝缘击穿。在第一实施方式中，如图1所示，构成检测电路28的电路基板29与第二电压源HV2连接，以第二高电压浮置。

检测电路28具有将信号处理后的信号进一步转换为光信号的电路。由检测电路28转换得到的光信号经由光纤30被发送到设置为地电位下的输入装置IF。然后，通过输入装置IF再次被转换为电信号并输入到计算机等数据处理装置PC。光纤30由于是电绝缘材料，因此能够保持着电绝缘状态地从以第二高电压浮置的检测电路28向设置为地电位下的输入装置IF发送光信号。

从检测电路28发送到输入装置IF的光信号既可以是模拟信号，也可以是数字信号。

另外，检测电路28不限于将来自离子检测电极21的电信号转换为上述的光信号，也能够设为将来自离子检测电极21的电信号转换为RF频率等的电波的信号、磁信号并发送到输入装置IF的结构。光和RF频率等的电波均包含于电磁波中。

在将来自离子检测电极21的电信号转换为磁信号的情况下，能够隔着例如绝缘板而在检测电路28侧与输入装置IF侧设置两个线圈，使信号电流流过检测电路28侧的线圈，在输入装置IF侧的线圈中通过电磁感应而感应出电流来进行发送。通过这些发送方法，也能够保持着电绝缘状态地从以第二高电压浮置的检测电路28向设置为地电位下的输入装置IF发送信号。

这些检测电路28、电路基板29、光纤30以及输入装置IF能够合称为信号传送部SP。

此外，在以上的第一实施方式的离子迁移率分析装置100中，不应严加区别离子腔室10和漂移管11。在第一实施方式中，如上述那样将离子腔室10和漂移管11设为相同内径的大致圆筒形状体并进行了一体化。只要将上述的一体化而成的大致圆筒形状体中的比离子门19靠喷雾喷嘴15一侧称为离子腔室10，将比离子门19靠离子检测电极21一侧称为漂移管11即可。

另外，在以上的第一实施方式的离子迁移率分析装置100中，也能够使漂移管11内的电场的梯度变化。漂移管11内的电场的梯度只要调整多个后级环状电极17各自的间隔、或者调整构成第二分压器26的串联电阻阵列的各电阻27的大小来设定即可。

另外，也能够取代由串联电阻阵列构成的第一分压器24和第二分压器26，而使用离子腔室10和漂移管11的侧面部本身来作为分压器。在该情况下，可以由高电阻的导体形成离子腔室10和漂移管11，或者也可以在离子腔室10和漂移管11的内壁形成高电阻的导体部。还可以使离子腔室10和漂移管11为金属环与绝缘体环的层叠体。

(离子迁移率分析装置的第二实施方式)

图3是示出本发明的第二实施方式的离子迁移率分析装置100a的截面图。对与上述的第一实施方式的离子迁移率分析装置100相同的部分标注相同的标记并省略说明。

在第二实施方式的离子迁移率分析装置100a中，作为向离子腔室10内供给分析对象离子的离子源，使用电喷雾离子源(ESI)。即，在离子腔室10的周面上设置有ESI 35，来代替上述的第一实施方式的APCI用喷雾喷嘴15。

从未图示的液相色谱仪(LC)向ESI 35供给的液体试样在由从第四高电压源HV4对ESI 35的前端的金属毛细管35a施加的高电压产生的电场中通过的同时被ESI 35喷雾，由此成为带电的液滴。在由于雾化气体所产生的剪切力、液滴表面的库仑斥力而使该带电液滴微小化、并且溶剂因热气化的过程中，生成气相的分析对象离子。

在此，将来自ESI 35的液体试样的喷雾的方向设为以相对于中心轴AX斜交叉的角度朝向离子门19的方向，而不设为与中心轴AX正交的方向。这是为了促进带电液滴、由其生成的分析对象离子向离子门19行进。另外，通过不配置在轴上，也能够期待防止在脱溶剂不充分的情况下所存在的带电液滴直接附着于离子门而使装置的动作不稳定。

在本第二实施方式的离子迁移率分析装置100a中，也与上述的第一实施方式同样地将离子门19维持为地电位。

此外，作为向离子腔室10内供给分析对象离子的离子源，也可以使用基于大气压光离子化(APPI)的离子源。在该情况下，从上述的第一实施方式的离子迁移率分析装置100中去除针电极14和第三电压源HV3，取而代之地，针对离子化区域A配置照射光(紫外线)的光源。

(离子迁移率分析装置的实施方式的效果)

(1)以上的实施方式的离子迁移率分析装置具备：漂移管11，其具有沿Z方向(第一方向)延伸的内部空间；离子腔室10，其具有沿Z方向(第一方向)延伸的内部空间，并与漂移管11连接；离子门19，其设置于漂移管11与离子腔室10的边界部，被保持为地电位；离子源(针电极14、APCI用喷雾喷嘴15、ESI 35)，其向离子腔室10内供给离子；以及离子检测电极21，其配置于漂移管11内的与离子门19相反的一侧。还具备：第一电压源HV1，其对离子腔室10施加第一高电压；第二电压源HV2，其对离子检测电极21施加极性与第一高电压的极性相反的第二高电压；以及信号传送部SP，其检测来自离子检测电极21的信号并将该信号发送到在地电位下进行动作的数据处理装置PC。

由于设为这样的结构，因此具有以下效果：离子门19和控制离子门19的离子门控制部20为大致地电位，使以往所需要的离子门控制部20的高电压耐受性构造以及用于向离子门控制部供给电力的绝缘电源简单化，从而能够实现离子门控制部20的低成本化。

并且，由于位于离子迁移率分析装置的大致中央部的离子门为大致地电位，因此与以往相比将对装置的两端施加的高电压的绝对值大致减半。在以往的离子迁移率分析装置中，需要取得较大的配置于电极间的绝缘体的沿面距离、电极间的空间距离以防止放电，从而难以使装置小型化。在本实施方式中，通过使离子门为大致地电位，由此对装置施加的电压变小，因此能够使用于防止放电的构造简单化，从而能够实现装置的小型化。

(2)并且，通过将信号传送部SP的至少一部分设为以第二高电压浮置的结构，能够防止构成与被施加第二高电压的离子检测电极21电连接的信号传送部SP的电路(检测电路28)发生绝缘击穿。

(3)并且，也能够设为如下结构：在离子腔室10的内部，将多个具有开口部的前级环状电极16沿Z方向(第一方向)排列配置，并且对前级环状电极16分别施加将第一高电压根据该前级环状电极16与离子门19的距离进行分压所得到的电压，在漂移管11的内部，将多个具有开口部的后级环状电极17沿Z方向(第一方向)排列配置，并且对后级环状电极17分别施加将第二高电压根据该后级环状电极17与离子门19的距离进行分压所得到的电压。

根据该结构，能够使分析对象离子在离子腔室10和漂移管11的内部高效地进行移动(漂移)。

(4)在(3)中，还能够设为如下结构：在离子门19与离子源(14、15、35)之间配置有至少一个前级环状电极16。根据该结构，能够在离子源与离子门19之间设置使离子输送效率提高那样的电位差，从而能够使分析对象离子在进行脱溶剂化的同时高效地从离子源移动到离子门19。

(5)在(3)或(4)中，还能够设为如下结构：离子源包括大气压化学离子化用喷雾喷嘴(试样喷雾部)15和针电极14，该大气压化学离子化用喷雾喷嘴(试样喷雾部)15将作为分析对象的液体试样向离子腔室10内喷雾，该针电极14配置在与喷雾喷嘴15相比离离子门19更远的位置且被施加第三高电压。

根据该结构，能够通过大气压化学离子化(APCI)来高效地生成分析对象离子。

(6)并且，信号传送部SP通过设为将来自离子检测电极21的信号转换为电磁波信号并发送到数据处理装置PC的结构，由此能够简单地从至少一部分被施加了第二高电压的信号传送部SP向数据处理装置PC发送信号。

(7)并且，离子门19也能够是在与第一方向正交的同一平面上将两个梳状电极以不进行电接触的方式配置而成的梳状电极对，或者是在与第一方向正交的同一平面上将在第一方向上分离且相向的两个网格状电极以不进行电接触的方式配置而成的网格状电极对。而且，也能够设为如下结构：具有离子门控制部，该离子门控制部用于对梳状电极对或网格状电极对施加规定的电位差来阻截离子，对梳状电极对或网格状电极对施加等电位来使离子通过。根据该结构，能够通过被保持为大致地电位的离子门控制部20来精确且更简单地控制离子门19。

在上述中说明了各种实施方式和变形例，但是本发明并不限定于这些内容。另外，各实施方式既可以各自单独地应用，也可以组合使用。在本发明的技术思想的范围内能够想到的其它方式也包含在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种离子迁移率分析装置，具备：

漂移管，其具有沿第一方向延伸的内部空间；

离子腔室，其具有沿所述第一方向延伸的内部空间，并与所述漂移管连接；

离子门，其设置于所述漂移管与所述离子腔室的边界部，被保持为地电位；

离子源，其向所述离子腔室内供给离子；

离子检测电极，其配置于所述漂移管内的与所述离子门相反的一侧；

第一电压源，其对所述离子腔室施加第一高电压；

第二电压源，其对所述离子检测电极施加极性与所述第一高电压的极性相反的第二高电压；以及

信号传送部，其检测来自所述离子检测电极的信号并将该信号发送到在地电位下进行动作的数据处理装置。

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，

所述信号传送部的至少一部分以所述第二高电压浮置。

3.根据权利要求1或2所述的离子迁移率分析装置，其特征在于，

在所述离子腔室的内部，将多个具有开口部的前级环状电极沿所述第一方向排列配置，并且对各个所述前级环状电极分别施加将所述第一高电压根据该前级环状电极与所述离子门的距离进行分压所得到的电压，

在所述漂移管的内部，将多个具有开口部的后级环状电极沿所述第一方向排列配置，并且对各个所述后级环状电极分别施加将所述第二高电压根据该后级环状电极与所述离子门的距离进行分压所得到的电压。

4.根据权利要求3所述的离子迁移率分析装置，其特征在于，

在所述离子门与所述离子源之间配置有至少一个所述前级环状电极。

5.根据权利要求3或4所述的离子迁移率分析装置，其特征在于，

所述离子源包括：

试样喷雾部，其将作为分析对象的液体试样向所述离子腔室内进行喷雾；以及

针电极，其配置在与所述试样喷雾部相比离所述离子门更远的位置，且被施加第三高电压。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的离子迁移率分析装置，其特征在于，

所述信号传送部将来自所述离子检测电极的信号转换为电磁波信号并发送到所述数据处理装置。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的离子迁移率分析装置，其特征在于，

所述离子门是在与所述第一方向正交的同一平面上将两个梳状电极以不进行电接触的方式配置而成的梳状电极对，或者是在与所述第一方向正交的同一平面上将在所述第一方向上分离且相向的两个网格状电极以不进行电接触的方式配置而成的网格状电极对；并且

所述离子迁移率分析装置还具备离子门控制部，该离子门控制部用于对所述梳状电极对或所述网格状电极对施加规定的电位差来阻截离子，对所述梳状电极对或所述网格状电极对施加等电位来使离子通过。

Images