JP3555560B2 - 質量分析計 - Google Patents
質量分析計 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3555560B2 JP3555560B2 JP2000192648A JP2000192648A JP3555560B2 JP 3555560 B2 JP3555560 B2 JP 3555560B2 JP 2000192648 A JP2000192648 A JP 2000192648A JP 2000192648 A JP2000192648 A JP 2000192648A JP 3555560 B2 JP3555560 B2 JP 3555560B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass spectrometer
- skimmer electrode
- ion source
- cooling
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は質量分析計に係り、特に液体クロマトグラフを接続して用いる質量分析計に関する。
【0002】
【従来の技術】
液体クロマトグラフからの流出液の測定を行う質量分析計は、液体に溶け込んだ微量の有機化合物を高感度に測定する。これまで、このような用途の質量分析計は、扇形の磁場を用いた質量分析計、或いは四重極形質量分析計が広く採用されてきた。最近、廉価の質量分析計として四重極形質量分析計(ロッド形,イオントラップ形など)が注目され、液体クロマトグラフ直結形質量分析計(以下LC/MSと略す)として採用されるようになってきた。
【0003】
図1にイオントラップ形の質量分析計を用いたLC/MSの例を示す。
【0004】
溶媒瓶1に保管された移動相溶媒は、ポンプ2により注入口3を経て分析カラム4に送られる。試料はマイクロシリンジ等により注入口3から導入される。導入された試料は分析カラム4を進みながら成分毎に分離される。分離された成分は、移動相溶媒と共に金属製のカバー41により覆われた空間中にあるLC/MSインターフェイス部(イオン源)に送り込まれる。LC/MSインターフェイス部にはいろいろな方式があるが、ここではエレクトロスプレイ法(以下、ESIと略す)を用いた例で説明する。
【0005】
分析カラム4を出た試料成分溶液は高電圧が印加されたESIプローブ5に送られる。ESIプローブ5の先端からは大気中に電荷を持った液滴として噴霧される。噴霧された液滴は大気分子と衝突を繰り返し、液滴の径が小さくなり最終的に大気中にイオンが放出される。
【0006】
生成したイオンは、スキマーの頂点に設けられた細孔6から真空ポンプ7で排気され質量分析計が置かれたチャンバー30内(質量分析部)に導入される。チャンバー30内に導入されたイオンは、イオンガイドもしくはオクタポールレンズ8を経てイオントラップ内部40に送り込まれる。イオントラップは2つのエンドキャップ電極9,10とドーナツ状の一つのリング電極11とガラスやセラミックで作られたスぺーサ31,32等よりなっている。これら3つの電極9,10,11の断面は双曲線となっている。このイオントラップ内部40に送り込まれたイオンは、リング電極11に印加された1MHz程度の高周波によりイオントラップ内部40に安定に捕捉される。イオントラップを用いた質量分析計は、イオンを導入しながらイオントラップ内部40でイオンを積算できる。イオントラップ内部40に蓄えられたイオンはリング電極11に印加された高周波の電圧(振幅)を掃引することにより、質量の小さい方から順にエンドキャップ電極9,10の中心に開けられた穴からイオントラップ外に放出される。放出されたイオンは検出器12で検出し、データ処理装置13により質量スペクトルを得る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
四重極形質量分析計(ロッド形,イオントラップ形など)は小形の装置でありながら、高感度な測定が可能である。しかしながら、四重極形質量分析計は、イオン源から真空室中にある質量分析部までの距離が短い構造をとることが多い。そのため、イオンと共に真空室に導入された大気若しくは移動相溶媒は、急激な拡散を受けることにより中性粒子として真空室内に蒔き散らされる。また、その一部は電荷を持つことによりイオンとなり(一般に、帯電液滴と呼ばれる)、上記の中性粒子と同時に真空室内に蒔き散らされる。これらの中性粒子や帯電液滴は、ランダムな信号となってマススペクトルと共にデータ処理装置に取り込まれることになる。このランダムな信号は何の価値もなくノイズの一部となる。四重極形質量分析計は高感度な測定が可能であるが、このランダムな信号が出やすい測定条件ではノイズが増えることとなり、高感度の測定を妨害する場合がある。
【0008】
高感度の測定のためには、噴霧された試料溶液よりはるかに大きい直径(最大で直径が数十μmに達する)を持つ中性粒子や帯電液滴などの巨大液滴が、質量分析部や検出器に到達しなければ良い。したがってイオン源部に乾燥能力を持たせ、巨大な中性粒子や帯電液滴が真空室に入ってしまう前に、乾燥・除去すれば、これらが質量分析部や検出器に到達することを防止でき、ノイズの発生を防ぐことが可能になる。
【0009】
このような液滴の乾燥を目的とした手段を有するものに、例えば特開平6−215727号公報,特表平9−509781号公報,特開平11−142372号公報がある。
【0010】
これらの例は、何れも大気圧下のイオン源で、液体クロマトグラフからの流出液の噴霧と反対方向から乾燥ガスを供給しており、液滴の乾燥を試みている。しかしながら、何れの例においても、乾燥ガスの役割は液滴の影響を軽減する程度であり、液滴が試料イオンと共に質量分析部へ導入されることは避けられない。したがって、これらの例では乾燥ガス以外の構成により、液滴の影響を低減している。
【0011】
本願発明の目的は、上記各公知例とは異なり、中性粒子や帯電液滴の影響を乾燥ガスによって低減させるものであり、従来の構成よりも更に液滴の乾燥・除去の効果を高めることが可能な質量分析計を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、大気圧下で液体クロマトグラフからの溶出液のイオン化を行うイオン源と、当該イオン源によって生成されたイオンを導入して高真空下で質量分析を行う質量分析部とを備えた質量分析計において、前記イオン源は、前記溶出液を噴霧する噴霧手段と、当該噴霧手段を覆うように形成され、且つ、溶出液の噴霧方向と対抗する方向から加熱されたガスを供給する吹出し口と、イオンを前記質量分析部方向へ排出する貫通孔を有した筐体を備え、前記筐体と前記質量分析部との間に、イオンを質量分析部内へ導く細孔を有するスキマー電極を有し、更に、当該スキマー電極の温度を低下させる冷却手段を備えたことである。
【0013】
【発明の実施の形態】
図2に本発明の第1の実施例を示す。図2は、本発明の特徴構成であるイオン源部を示したものであり、他の質量分析部等の構成は、図1の例と共通であるため、ここでは省略する。
【0014】
本発明のイオン源は、カバー41内にシリンダー22を備えたことを特徴とする。以下、本発明のイオン源の構成について説明する。
【0015】
シリンダー22は、ESIプローブ5から噴霧される液体クロマトグラフからの溶出液24を覆うような位置に配置され、溶出液24の噴霧方向と対抗する方向から純度90%以上の窒素ガス(以下、AUXガス)27を吹出すような構成となっている。具体的な大きさとしては、内部の大きさが、直径50mm程度以下、長さ100mm程度以下であり、ESIプローブ5の溶出液通過部に比較して二桁以上大きい断面積となる大きさとする。この様な大きさとすることにより、噴霧された溶出液24が、イオン源内で拡散してガス濃度が低下することを押さえることができ、且つAUXガス27との効率の良い混合を行うことができる。
【0016】
AUXガス27は、AUXガス用ヒータ25で約200〜400℃に加熱されたのち、毎分10リットルから20リットル程度の流量で供給され、ガス吹出し口23からは数m/s程度の低速で吹出される。吹出されたAUXガス27により、シリンダー22中の雰囲気の温度は、AUXガス27と同等にまで加熱される。また、ガスの吹出し口23付近には絞り板28があり、吹出したAUXガス流を絞り、噴霧された溶出液24と正面から衝突させるようにしている。尚、AUXガス27は、不活性なガスであれば、他のガス、例えば空気でも構わない。
【0017】
溶出液24は、ESIプローブ5から0.5〜9L/min程度、常温〜100℃のアシストガス26と共に、シリンダー22内に50m/s以上の線速度で噴霧され、シリンダー22内に陽圧の雰囲気と乱流(渦)を形成する。この時点で、噴霧された溶出液24は霧化された状態であり、平均して直径数十μm程度の大きな液滴である。
【0018】
噴霧された溶出液24は、乱流により発生した渦により、吹出し口23から供給される加熱されたAUXガス27を巻き込んで進むため、約200〜400℃の環境下でAUXガス27と混合・攪拌されながら効率良く熱交換を受け、数ms以下の間に、直径数十μmの液滴(霧化状態)から気相中にイオンのみを取り出した状態へ変化(イオン蒸発)する。イオン蒸発した試料は、気相中で単体の荷電粒子(イオン)となり、シリンダー22内の陽圧によりスキマー電極6に向けて押し出され、スキマー電極6にある細孔より質量分析部に取り込まれたのち、質量分析される。
【0019】
ここで、溶出液24がシリンダー22内に噴霧される速度は、AUXガス27の吹出し速度と相対的に10倍以上の速度差を生じる速度であることが望ましい。このような速度差を有することにより、AUXガス27を効率よく巻き込み、まんべんなく溶出液24を加熱しながら、ある程度の速度を持ってスキマー電極6方向にイオンを導くことが可能となる。つまり、AUXガス27による液滴の乾燥効果が一段と向上される。
【0020】
また、シリンダー22は金属製であるか、または内面を金属でメッキまたは蒸着処理を施し導電性を有するように形成される。これは、特定の電位に強制的に保つためであり、これによりチャージアップを防止することができる。
【0021】
尚、図2の実施例においては、イオン源にはESIを用いた例を示したが、ESIに代えて、SSI(ソニックスプレー法)を用いてもよい。図3にイオン源にSSIを用いた場合の例を示す。
【0022】
シリンダー22より押し出されて来る気化試料ガスは、AUXガス27の影響により、200℃〜400℃の高温状態であるため、これがスキマー電極6に直接吹きかかると、スキマー電極6表面及び内面を制御温度以上に過熱させ、試料ガスがスキマー電極内を通過中に熱分解し、測定感度が低下する場合がある。
【0023】
このため本発明においては、スキマー電極6を冷却する手段を備えた。具体的な例の一つは、図2,図3に示すように、スキマー電極6に金属製の熱遮蔽板21を取り付け、横方向に空いた穴から100℃以下の窒素ガス33を毎分2〜3リットル供給し、窒素ガス33がスキマー電極6表面上を流れるようにしたものであり、これにより、スキマー電極6表面を100〜200℃の範囲に温度制御するものである。これにより、試料の熱分解を防止することが可能である。
【0024】
図4に、本発明によるスキマー電極6冷却手段の他の実施例を示す。
【0025】
図4の例は、スキマー電極6にアルミニウム等の金属製の放熱フィン29を取り付けたものである。
【0026】
本実施例によれば、図2,図3の例のような冷却ガスを流す必要が無くなり、コスト面及びメンテナンス面で有利である。
【0027】
図5に、本発明によるスキマー電極6冷却手段の他の実施例を示す。
【0028】
図5の例は、スキマー電極6にペルチェ素子35とコントロール電源36よりなるクーリングユニットを付け、冷却を行うものである。
【0029】
これにより、コントロール電源36の制御で、冷却状態を容易に制御することが可能である。
【0030】
図6に、本発明によるスキマー電極6冷却手段の他の実施例を示す。
【0031】
図6の例は、スキマー電極6に冷却水用穴37を開け、この穴に冷チラーユニット39により冷却された冷却水をパイプ38を用いて送液し、スキマー電極6の冷却を行うものである。本実施例においても、冷チラーユニット39の制御で、冷却状態を容易に制御することが可能である。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、イオン源で試料溶液を噴霧する際に生じる中性粒子や帯電液滴よりなる巨大液滴の乾燥を、不活性ガスによって加熱することにより除去することができ、これよりランダムなノイズを除去し、S/Nの改善を図ることが可能となる。
【0033】
また、不活性ガスを加熱することにより生じるスキマー電極の過熱も、上記に示した種々の冷却手段を併用することにより、過熱の影響を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の装置構成を示す図である。
【図2】本発明による第1の実施例を示す図である。
【図3】イオン源をSSIに変更した場合の構成例を示す図である。
【図4】スキマー電極の他の実施例を示す図である。
【図5】スキマー電極の他の実施例を示す図である。
【図6】スキマー電極の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
1…溶媒瓶、2…ポンプ、3…試料注入口、4…分析カラム、5…ESIプローブ、6…スキマー電極、7…真空ポンプ、8…静電形イオンガイド、9,10…エンドキャップ電極、11…リング電極、12…検出器、13…データ処理装置、21…熱遮蔽板、22…シリンダー、23…ガス吹出し口、24…静電噴霧された溶出液、25…AUXガス用ヒータ、28…絞り板、29…放熱フィン、30…真空チャンバー、31,32…ガラスもしくはセラミックのスペーサ、35…ペルチェ素子、36…コントロール電源、37…冷却水穴、38…パイプ、39…チラーユニット、40…イオントラップ内部、41…金属製カバー、42…SSIイオン源。
Claims (10)
- 大気圧下で液体クロマトグラフからの溶出液のイオン化を行うイオン源と、当該イオン源によって生成されたイオンを導入して高真空下で質量分析を行う質量分析部とを備えた質量分析計において、
前記イオン源は、前記溶出液を噴霧する噴霧手段と、当該噴霧手段を覆うように形成され、且つ、溶出液の噴霧方向と対抗する方向から加熱されたガスを供給する吹出し口と、イオンを前記質量分析部方向へ排出する貫通孔を有した筐体を備え、
前記筐体と前記質量分析部との間に、イオンを質量分析部内へ導く細孔を有するスキマー電極を有し、
更に、当該スキマー電極の温度を低下させる冷却手段を備えたことを特徴とする質量分析計。 - 請求項1において、
前記筐体は、筐体内部の大きさが直径50mm以下、長さ100mm以下であることを特徴とする質量分析計。 - 請求項1において、
前記筐体内の圧力は、大気圧よりも高いことを特徴とする質量分析計。 - 請求項1において、
前記イオン源は、エレクトロスプレー(ESI)法、もしくはソニックスプレー(SSI)法であることを特徴とする質量分析計。 - 請求項1において、
前記筐体内面が導電性である物質により形成されることを特徴とする質量分析計。 - 請求項1において、
前記吹出し口から供給されるガスと前記流出液のそれぞれは、相対的な速度差が10倍以上となるように噴霧されることを特徴とする質量分析計。 - 請求項1において、
前記冷却手段は、前記スキマー電極に対して100℃以下の空気もしくは窒素ガスもしくはHe,Ar等の不活性ガスを供給することを特徴とする質量分析計。 - 請求項1において、
前記冷却手段は、前記スキマー電極表面に設けられたペルチェ素子と当該素子を制御する電源から成ることを特徴とする質量分析計。 - 請求項1において、
前記冷却手段は、前記スキマー電極表面に設けられる冷却フィンであることを特徴とする質量分析計。 - 請求項1において、
前記冷却手段は、前記スキマー電極内に設けた冷却水流路中に冷却水を送液することを特徴とする質量分析計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000192648A JP3555560B2 (ja) | 2000-06-22 | 2000-06-22 | 質量分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000192648A JP3555560B2 (ja) | 2000-06-22 | 2000-06-22 | 質量分析計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002008583A JP2002008583A (ja) | 2002-01-11 |
JP3555560B2 true JP3555560B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=18691753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000192648A Expired - Fee Related JP3555560B2 (ja) | 2000-06-22 | 2000-06-22 | 質量分析計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3555560B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4505460B2 (ja) * | 2003-02-14 | 2010-07-21 | エムディーエス インコーポレイテッド | 質量分析のための大気圧荷電粒子選別器 |
GB2531193B (en) * | 2013-08-02 | 2020-07-29 | Hitachi High Tech Corp | Mass spectrometer |
EP3101680B1 (en) * | 2014-01-27 | 2019-04-24 | Hitachi High-Technologies Corporation | Liquid chromatography-mass spectrometry device |
-
2000
- 2000-06-22 JP JP2000192648A patent/JP3555560B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002008583A (ja) | 2002-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3079055B2 (ja) | エレクトロスプレー、大気圧化学的イオン化質量分析計およびイオン発生源 | |
US7002146B2 (en) | Ion sampling for APPI mass spectrometry | |
US6278110B1 (en) | Orthogonal ion sampling for APCI mass spectrometry | |
US6770875B1 (en) | Apparatus and method for desolvating and focussing ions for introduction into a mass spectrometer | |
US6294779B1 (en) | Orthogonal ion sampling for APCI mass spectrometry | |
US7259368B2 (en) | Apparatus for delivering ions from a grounded electrospray assembly to a vacuum chamber | |
CA2259352C (en) | Ion source for a mass analyser and method of providing a source of ions for analysis | |
JPH0785834A (ja) | 質量分析計および静電レンズ | |
JPWO2002101788A1 (ja) | コールドスプレー質量分析装置 | |
JP4133631B2 (ja) | エレクトロスプレー質量分析装置 | |
JP2002056802A (ja) | 質量分析装置 | |
JP3555560B2 (ja) | 質量分析計 | |
US5969351A (en) | Mass spectrometer | |
JP2013254752A (ja) | 液体クロマトグラフ質量分析装置 | |
WO1981003394A1 (en) | Ion vapor source for mass spectrometry of liquids | |
JP2011113832A (ja) | 質量分析装置 | |
JP2005197141A (ja) | 質量分析装置 | |
JP2002190272A (ja) | エレクトロスプレー・イオン源 | |
JP2000227417A (ja) | 質量分析方法及び装置 | |
JP4389515B2 (ja) | 質量分析装置 | |
JP2003331777A (ja) | 質量分析装置 | |
JP3166867U (ja) | 液体クロマトグラフ質量分析装置 | |
JPH09292367A (ja) | 質量分析計 | |
JP2010002285A (ja) | 大気圧イオン化質量分析装置 | |
JP2003139742A (ja) | 液体クロマトグラフ質量分析計 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040113 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040203 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040319 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040420 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040503 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080521 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080521 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090521 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100521 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110521 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110521 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120521 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120521 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130521 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130521 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |