【発明の詳細な説明】
イ．産業上の利用分野
本発明は化学イオン化法による質量分析の感度向上方
法に関する。
ロ．従来の技術
化学イオン化法（CI法）は質量分析計のイオン源ボッ
クス内で反応ガスをイオン化し、この反応ガスのイオン
と試料分子とを反応させることにより試料分子をイオン
化するもので、試料分子の分子量に関する情報が得られ
る特徴がある。所で従来のCI法ではイオン源ボックスに
は単に反応ガスと試料だけを導入していたが、質量分析
に対する要求が高度になって来ており、従来のCI法では
充分な感度を得ることが困難になって来ている。例え
ば、クロマトグラフと質量分析計とを結合した分析にお
いて、キャピラリカラムを使用するときは、キャリヤガ
ス流量が少いため分子セパレータを用いず、カラム流出
ガスを試料として直接イオン源ボックス内に導入するの
で、イオン源ボックス内の真空圧が低下し、反応ガスが
入り難くなる一方、試料の導入量としてpgオーダに対す
る分析要求があり、このような場合CI条件としては悪い
方向に偏っているのに、感度要求は大へん高いのであ
る。またイオン源としては電子衝撃イオン化法（IE法）
とCI法とに切換可能にしたものが多く用いられている
が、この場合はCI法に切換えたときのイオン源ボックス
の気密性が悪く、これもCI法の感度向上の妨げとなって
いる。更にイオン源ボークスをCI専用に改良し、真空度
を最適に保つような構造的な改善方法を講じても、近時
ハイテクノロジー関係，バイオテクノロジー関係で分析
対象はますます微量化し、感度向上の要求は高まる一方
であって、構造的な感度改善策で対応することには余り
望みがない。
ハ．発明が解決しようとする問題点
上述したようにCI法による質量分析の感度向上に対す
る要求に対してイオン源の構造的改善によって対応する
ことは望み薄の状況であるので、本発明は他の方法によ
ってCI法の感度向上を計るものである。そしてCI法にお
けるイオン源の構造に関しては現用の構造を殆んど変え
ないことにより、現用装置においても実現可能な方法を
提供しようとするものである。
ニ．問題点解決するための手段
正イオンを生成する反応ガスに対して、負イオンを生
成する化合物例えばハロゲン化合物を常時一定量ずつイ
オン源内に導入するようにした。
ホ．作 用
CI法で反応ガスから正イオンが生成され、この正イオ
ンが試料分子と反応して試料分子のイオン化が行われる
が、こゝで反応ガスの他に負イオンを生成する化合物を
イオン源内に導入しておくと分析感度の向上が得られる
ことが見出された。そのメカニズムは明かではないが、
負イオンの存在によって反応ガスのイオンのイオン化が
促進され、反応ガスイオンの安定化がなされて試料分子
のイオン化率が高まるものと考えられる。この方法によ
るときはイオン源ボックスの構造的改善とかイオン源ボ
ックス内の圧力を厳密に最適値に保持すると云った方策
を特に採らなくても感度向上が得られる特徴がある。
ヘ．実施例
第１図に本発明を実施する装置を示す。この実施例で
用いられる装置は従来のクロマトグラフ質量分析計であ
る。図で１はガスクロマトクラフカラム、２はカラム１
と質量分析計とをつなぐ分子セパレータ、３はイオン源
で、４が質量分析部である。５はCI用の反応ガス導入管
で、６は反応ガス留めである。７は直接試料導入部で試
料導入用プローブ８を挿入するようになっている。この
実施例ではこの直性試料導入構造を利用して負イオン生
成化合物をイオン源に導入するようにしている。
第２図は試料導入用プローブ８の詳細を示す。プロー
ブ８は質量分析計の直接試料導入部７に挿入される挿入
管ａと試料留めｂと試料留めｂの頭部の試料注入口ｃと
操作つまみｄとよりなっており、試料導入の際は試料注
入口ｃよりシリンジで試料を試料留めに注入し、直接試
料導入部７に挿入し、試料導入部７に設けられているバ
ルブ９を開いてプローブ８の先端を前進させ、イオン源
３を連通させ、操作つまみｄをゆるめると試料留めｂ内
の試料が導入管ａを通ってイオン源３に流入する。もち
ろん反応ガスは継続的にイオン源に導入されている。以
上は通常のCI法による液体試料の直接試料導入の場合で
ある。
本発明方法を実行するときは上述した直接試料導入用
プローブに直接導入用試料の代わりに負イオン生成化合
物を注入し、負イオン生成化合物のイオン源への導入は
上述した直接試料導入と全く同様に行われる。この実施
例の場合、試料はガスクロマトグラフからイオン源に導
入される。
負イオン生成化合物としては例えばハロゲン化合物が
用いられる。ハロゲンとしては何れも効果は同じである
が、塩素，臭素は質量数が大きく、質量分析部からの排
気に時間がかかると云う難点があり、常温で気体である
方が便利であるから、フレオンのような有機フッ素化合
物が好適と云うことになり、常温でガス状であるのが便
利である。
第3,第４図に上記実施例による実施例を示す。実施例
は反応ガスとしてイソブタンを用い、負イオン生成化合
物としてパーフルオロトリブチル（PFTBA）を用いて、
試料として３種の覚醒剤類似物質を用い、通常のCI方と
本発明方法の感度比較を行ったものである。反応ガスに
イソブタンを用いた場合、生成されるイオンとして、C4
H9 +,C3H7 +等が生ずるが、CI条件としてはC4H9 +が多くC3
H7 +が少ないのが優れている。第３図のマススペクトル
におけるC4H9 +とC3H7 +のピーク強度を従来方法の場合と
本発明の場合で比較したもので、第３図Ａが従来法、同
Ｂが本発明方法によるものであり、本発明の方が従来法
よりC3H7 +ピークが弱くC4H9 +のピークが格段に強くて、
C4H9 +/C3H7 +の値が著しく向上していることが分かる。
第４図は覚醒剤類似物質３種分子量217（イ）,259
（ロ）,275（ハ）を試料とした場合のCI法によるマスス
ペクトルを示し、第４図Ａが従来法、同Ｂが本発明方法
によるものである。イオン強度のスケールはＡが71700/
100mm、Ｂが3099800/100mmで、このスケールで書いて両
方の各試料のピーク高さが略同じであるから、本発明に
おいて、従来の４倍強の強度が得られていることが分か
る。
上述実施例は通常のガスクロマトグラフ質量分析計の
直接試料導入部を利用して負イオン生成化合物の導入を
行ったが、この実施例では本発明方法を実行していると
きは直接試料導入ができないと云う難点がある。しかし
この従来のガスクロマトグラフ質量分析計にもう一つ直
接試料導入部を付設することは容易に実行できることで
あり、また反応ガスに負イオン生成化合物を混合して導
入するようにしてもよく、第１図に示すように複数種の
反応ガスから一つを選択できるように反応ガス留が複数
個接続されているから、その一つを負イオン生成化合物
供給用に用い、一つの反応ガスと負イオン生成用化合物
を夫々流量調節弁を通してイオン源を導入するようにし
てもよい。
ト．効 果
本発明によればクロマトグラフのキャピラリカラムを
直接接続したりしてイオン源の真空度が低いとかイオン
源がCI,EI切換型での気密性悪い等のため良好なCI法の
条件が得られないときでも高い感度が得られ、従来は少
しでも良いCI条件を得るためイオン源へ導入する反応ガ
ス量を通常の数倍程度に増すようなことも行われたが、
イオン源の汚染を来すだけで感度の向上は少なかった
が、本発明方法によればイオン源の汚染なしに高感度が
得られる。更に本発明方法によるときは、マススペクト
ル採取においても、疑似分子イオンの開裂が抑えられ、
余分なスペクトルピークが抑えられた好ましいCIマスス
ペクトルが得られると云う効果も得られる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for improving the sensitivity of mass spectrometry by chemical ionization. B. 2. Description of the Related Art Chemical ionization (CI) is a method in which a reaction gas is ionized in an ion source box of a mass spectrometer and ions of the reaction gas react with the sample molecules to ionize the sample molecules. Has the characteristic of providing information on the molecular weight of However, in the conventional CI method, only the reaction gas and sample were introduced into the ion source box.However, the requirements for mass spectrometry have become higher, and sufficient sensitivity can be obtained with the conventional CI method. It's getting harder. For example, in a combined analysis of a chromatograph and a mass spectrometer, when a capillary column is used, the flow rate of the carrier gas is so small that a molecular separator is not used and the column effluent gas is directly introduced into the ion source box as a sample. However, the vacuum pressure in the ion source box decreases, and the reaction gas becomes difficult to enter.On the other hand, there is an analysis requirement for the pg order as the sample introduction amount, and in such a case the CI condition is biased in a bad direction, The sensitivity requirements are very high. The ion source is electron impact ionization (IE)
In many cases, switching to the CI method is used, but in this case, the airtightness of the ion source box when switching to the CI method is poor, which also hinders the sensitivity improvement of the CI method. . Furthermore, even if the ion source VOLKS is improved for CI only and structural improvement measures are taken to maintain the optimal vacuum degree, the analysis target has recently become smaller and smaller in high technology and biotechnology, and the sensitivity has been improved. The demands are only increasing, and there is little hope for addressing them with structural sensitivity improvement measures. C. Problems to be Solved by the Invention As described above, it is unlikely that the demand for improving the sensitivity of mass spectrometry by the CI method will be met by improving the structure of the ion source. This is to improve the sensitivity of the CI method. The structure of the ion source in the CI method is hardly changed to provide a method that can be realized in an active device. D. Means for Solving the Problems A compound that generates negative ions, for example, a halogen compound, is always introduced into the ion source by a constant amount with respect to the reaction gas that generates positive ions. E. Function Positive ions are generated from the reaction gas by the CI method, and the positive ions react with the sample molecules to ionize the sample molecules. Has been found to improve the analytical sensitivity. The mechanism is not clear,
It is considered that the ionization of the reaction gas ions is promoted by the presence of the negative ions, the reaction gas ions are stabilized, and the ionization rate of the sample molecules is increased. This method is characterized in that the sensitivity can be improved without taking any special measures such as structural improvement of the ion source box or strictly maintaining the pressure in the ion source box at an optimum value. F. Embodiment FIG. 1 shows an apparatus for carrying out the present invention. The device used in this example is a conventional chromatograph mass spectrometer. In the figure, 1 is a gas chromatography column and 2 is a column 1.
And a mass spectrometer, 3 is an ion source, and 4 is a mass spectrometer. Reference numeral 5 denotes a reaction gas introduction pipe for CI, and reference numeral 6 denotes a reaction gas retainer. Reference numeral 7 denotes a direct sample introduction section into which a sample introduction probe 8 is inserted. In this embodiment, a negative ion-generating compound is introduced into an ion source by utilizing this straight sample introduction structure. FIG. 2 shows details of the sample introduction probe 8. The probe 8 includes an insertion tube a inserted into the direct sample introduction unit 7 of the mass spectrometer, a sample holder b, a sample inlet c at the head of the sample holder b, and an operation knob d. The sample is injected into the sample holder with a syringe from the sample injection port c, directly inserted into the sample introduction unit 7, the valve 9 provided on the sample introduction unit 7 is opened, the tip of the probe 8 is advanced, and the ion source 3 is turned on. When the operation knob d is loosened, the sample in the sample holder b flows into the ion source 3 through the introduction tube a. Of course, the reaction gas is continuously introduced into the ion source. The above is the case of direct sample introduction of a liquid sample by the normal CI method. When carrying out the method of the present invention, a negative ion-generating compound is injected into the probe for direct sample introduction instead of the sample for direct introduction, and the introduction of the negative ion-generating compound into the ion source is exactly the same as the direct sample introduction described above. Done in In this embodiment, the sample is introduced from a gas chromatograph into an ion source. As the negative ion generating compound, for example, a halogen compound is used. Both halogens have the same effect, but chlorine and bromine have the disadvantage that they have a large mass number and require a long time to exhaust from the mass spectrometry unit, and it is more convenient to use gas at room temperature. Such an organic fluorine compound is preferred, and it is convenient to be in a gaseous state at room temperature. 3 and 4 show an embodiment according to the above embodiment. The example uses isobutane as a reaction gas and perfluorotributyl (PFTBA) as a negative ion generating compound,
The sensitivity comparison between the normal CI method and the method of the present invention was performed using three stimulant-like substances as samples. When isobutane is used as the reaction gas, C 4
H 9 +, C 3 is H 7 +, etc. occurs, C 4 H 9 + many C 3 as CI condition
H 7 + is is better for less. The peak intensities of C 4 H 9 + and C 3 H 7 + in the mass spectrum of FIG. 3 are compared between the case of the conventional method and the case of the present invention. FIG. 3A shows the conventional method, and FIG. It is due to the method, the present invention has a C 3 H 7 + peak weaker than the conventional method, the C 4 H 9 + peak is much stronger,
It can be seen that the value of C 4 H 9 + / C 3 H 7 + is significantly improved.
Fig. 4 shows three stimulant-like substances with molecular weights of 217 (a) and 259.
FIGS. 4A and 4B show mass spectra according to the conventional method and FIG. 4B according to the method of the present invention, respectively. The ionic strength scale is 71700 /
Since 100 mm and B are 3099800/100 mm and the peak heights of both samples are substantially the same when written on this scale, it can be seen that in the present invention, an intensity four times higher than that of the prior art is obtained. In the above-described embodiment, the introduction of the negative ion-generating compound was performed by using the direct sample introduction part of the ordinary gas chromatograph mass spectrometer. However, in this embodiment, the direct sample introduction cannot be performed when the method of the present invention is performed. There is a difficult point. However, it is easy to directly add a sample introduction unit to this conventional gas chromatograph mass spectrometer, and a negative ion generating compound may be mixed and introduced into the reaction gas. As shown in FIG. 1, since a plurality of reaction gas fractions are connected so that one can be selected from a plurality of types of reaction gases, one of them is used for supplying a negative ion generating compound, You may make it introduce | transduce an ion source through the flow control valve, respectively, for the compound for ion generation. G. Effects According to the present invention, the conditions of a good CI method are poor because the degree of vacuum of the ion source is low by directly connecting a capillary column of a chromatograph or the airtightness is poor when the ion source is CI or EI switching type. Even when it is not possible to obtain high sensitivity, conventionally it was also tried to increase the amount of reaction gas introduced into the ion source to several times the normal amount to obtain a little better CI condition,
Although the sensitivity was little improved only by contaminating the ion source, the method of the present invention provides high sensitivity without contaminating the ion source. Further, according to the method of the present invention, also in the mass spectrum collection, the cleavage of pseudo-molecular ions is suppressed,
The effect of obtaining a preferable CI mass spectrum in which an excessive spectrum peak is suppressed is also obtained.
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を実行する一実施例装置の要部平面図、
第２図は上記装置における直接試料導入用プローブの拡
大側面図、第３図は従来法と本発明方法における反応ガ
スイオン生成状態を比較するクラフ、第４図は本発明と
従来方法における感度比較のためのグラフである。
１……カラム、２……分子セパレータ、３……イオン
源、４……質量分析部、５……反応ガス導入管、６……
反応ガスのガス留め、７……直接試料導入部、８……直
接試料導入用プローブ。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view of a main part of an embodiment of the present invention,
Fig. 2 is an enlarged side view of the probe for direct sample introduction in the above-mentioned apparatus, Fig. 3 is a cliff comparing the reaction gas ion generation state in the conventional method and the method of the present invention, and Fig. 4 is a sensitivity comparison in the present invention and the conventional method. It is a graph for. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Column, 2 ... Molecular separator, 3 ... Ion source, 4 ... Mass spectrometer, 5 ... Reaction gas introduction pipe, 6 ...
Retaining gas for reaction gas, 7: direct sample introduction section, 8: direct sample introduction probe.