JP3726777B2

JP3726777B2 - 質量分析装置

Info

Publication number: JP3726777B2
Application number: JP2002155030A
Authority: JP
Inventors: 学下村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2022-05-29
Also published as: JP2003346703A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＣ／ＭＳ（ガスクロマトグラフ質量分析装置）やＬＣ／ＭＳ（液体クロマトグラフ質量分析装置）などに用いられる質量分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に質量分析装置は、イオン源において試料分子又は原子をイオン化し、発生したイオンを四重極フィルタなどの質量分析器により質量数（質量／電荷比）に応じて分離した後に、イオン検出器により検出する構成を有している。イオン源、質量分析器、イオン検出器などは、ほぼ密閉された容器内に配設され、付設された真空ポンプにより該容器の内部が真空雰囲気に維持された状態で、分析が実行される。
【０００３】
こうした質量分析装置において長期間に亘って高い性能を維持するには、定期的なメンテナンスが不可欠である。例えばイオン源では、残留ガス成分や化学イオン化のためにイオン源に導入された反応ガス成分などが壁面に付着するため、分析に伴って壁面が汚染されてくる。こうした汚染が進行すると、イオンの生成条件が変化してイオン生成量が減少し、その結果、分析感度が低下したり、或いは汚染成分がバックグランドノイズとして現われ分析精度が劣化したりする恐れがある。そのため、イオン源の汚染が軽度である間に分解掃除等が必要であり、その頻度はかなり高いのが一般的である。また、電子衝撃イオン化などに用いられる熱電子生成用のフィラメントは消耗品であるため、適宜の時機に交換が必要である。
【０００４】
こうしたメンテナンス作業の際には、真空容器内を大気圧に戻した後に該容器を開放する必要がある。そこで、メンテナンス作業を容易に行えるように、従来の質量分析装置では、真空容器を開閉するためのドアを筐体の前面に設けた構成が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の質量分析装置では、こうしたメンテナンス作業の間に、真空容器の内部に塵埃が流入したり、或いは真空容器の開口部のフランジのシール面に塵埃が付着したりするおそれがあった。真空容器の内部にこうした異物が入り込むと、分析の際にバックグランドノイズの原因となったり、真空ポンプにより吸引されて該ポンプの故障の原因となったりする可能性がある。一方、フランジのシール面に塵埃が付着すると、真空容器を密閉したときに密閉性が低下し、真空度が上がりにくくなることがある。
【０００６】
本発明はかかる課題に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、真空容器を外部に向けて開放してイオン源等のメンテナンス作業を行う際に、真空容器内部への塵埃の流入やシール面への塵埃の付着などを効果的に防止することができる質量分析装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段、及び効果】
上記課題を解決するために成された本発明は、箱状の筐体と、該筐体の内側に配置され、イオン源、質量分析器及びイオン検出器を内装する真空容器と、前記筐体の内側で且つ真空容器の外側に設けられ、該筐体の外側から内側へ空気を吸引する冷却用の送風手段と、を具備する質量分析装置において、
前記真空容器にその内部を開放するための容器開口部を設けるとともに、前記筐体には該容器開口部とほぼ一致する位置に筐体開口部を設け、前記容器開口部と筐体開口部とを一体に又は独立に閉鎖する扉体を備え、
前記容器開口部の周縁部と前記筐体開口部の周縁部との間に隙間を設け、前記送風手段により筐体の内側へ吸引された空気の少なくとも一部を該隙間を介して筐体の外側へと吹き出すようにしたことを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る質量分析装置では、作業者が例えば真空容器内のイオン源をメンテナンスするために、扉体を開けて筐体開口部及び容器開口部を通して真空容器内部を大気に向けて開放すると、送風手段による空気流が容器開口部の周囲の隙間から外側に向かって吹き出す。その隙間から吹き出す空気流は容器開口部を覆うように流れるから、一種のエアカーテンとして機能し、真空容器の内部と外部とを隔てる。そのため、外部から真空容器内部へと流入しようとする塵埃や空気中を浮遊するようなごく軽量のゴミは、エアカーテンに遮られて真空容器の内部へと入り込まず、容器開口部周囲のフランジのシール面にも付着しない。
【０００９】
したがって本発明に係る質量分析装置によれば、真空容器内部を開放する場合でも真空容器内部に異物が流入しにくいため、その後の分析時にこうした異物によるバックグランドノイズの発生が軽減される。また、真空容器内部から真空排気を行うポンプ等の故障も軽減することができる。また、扉体を閉じたときに真空容器の密封性が良好になり、真空度を迅速に高めることができ、分析効率が向上するとともにランニングコストも引き下げることができる。
【００１０】
更にまた、上記エアカーテンを形成する空気流は、装置の冷却を行うためにもともと設けられている送風手段により生成されるから、特別な部材の追加等が不要であって、容易に且つきわめて安価に上記効果を奏することができる。
【００１１】
また、本発明に係る質量分析装置では、好ましくは、前記扉体を閉鎖したとき、該扉体によって前記隙間が閉塞される構成とするとよい。これにより、分析等のために扉体を閉鎖しているときには、上記隙間が閉塞されているため、送風手段によって筐体内へ取り込まれた外気は筐体内の各種部材を適切に冷却するように流れる。それ故、本来の送風手段の目的である冷却の効果を阻害することがない。一方、メンテナンス等のために扉体が開かれるときには上記隙間ができ、上述したようなエアカーテンが容器開口部の前方に形成されて上記効果が達成される。
【００１２】
なお、前記扉体が前記容器開口部と前記筐体開口部とを一体に閉鎖する構成とすることにより、メンテナンス作業を効率よく行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例である質量分析装置について、図１〜図４を参照して説明する。図１及び図２は本実施例の質量分析装置の外観斜視図であり、図１はドアを閉鎖した状態、図２はドアを開放した状態である。図３は本実施例の質量分析装置の要部の側面縦断面図であり、（Ａ）はドアを閉鎖した状態、（Ｂ）はドアを開放した状態である。また、図４は本実施例の質量分析装置の概略正面図である。
【００１４】
質量分析装置１の外形を成す箱形の筐体２の内側には、真空容器３、該真空容器３内を真空排気するターボ分子ポンプ４、そのポンプ４を始めとする筐体２内部の各部材を冷却するための送風ファン５、などが配置されている。筐体２の一方の側面板２２には、送風ファン５が作動したときに外気を筐体２内に取り込む吸気開口６が設けられ、筐体２内の空気を外部へ吐き出すための排気開口７は、筐体２の背面板２３に設けられている。
【００１５】
真空容器３は、筐体２の前面板２１に向いた面に容器開口部３１を有しており、該容器開口部３１に対応して筐体２の前面板２１には、それよりも一回り大きな筐体開口部２４が形成されている。そして、その前面板２１には、筐体開口部２４とともに容器開口部３１も同時に閉鎖する開閉自在のドア８が設けられている。ドア８を閉鎖したとき、真空容器３の前縁のフランジのシール面３ａに接触するドア８の内面には、気密を維持するためのＯリングなどのシール部材が設けられている。
【００１６】
真空容器３の内部には、質量分析のための主要な構成要素として、容器開口部３１に最も近い位置にイオン源３２が配置されており、イオン源３２から奥側には、図示しないものの、イオンレンズ、四重極フィルタ（質量分析器）、イオン検出器などが順に配置されている。したがって、ドア８を開放した場合、容器開口部３１のすぐ内側にイオン源３２が位置しているため、最も頻繁にメンテナンスを行うイオン源３２に対する作業が行い易くなっている。
【００１７】
図３、図４に示したように、筐体開口部２４は容器開口部３１よりも一回り大きく、且つ、容器開口部３１は筐体開口部２４よりも少し後退した位置に在るため、真空容器３の前縁フランジのシール面３ａ周囲には、その全周に亘って、筐体２の内側で且つ真空容器３の外側である空間と筐体２の外側とを連通する隙間９が形成されている。そして、図３（Ａ）に示すように、ドア８を閉鎖したときには、このドア８によって隙間９もほぼ閉鎖されるように構成されている。
【００１８】
分析時を含めてメンテナンス作業以外のときには、図１及び図３（Ａ）に示すように、ドア８により真空容器３を密閉しておく。このとき、上述したように隙間９もドア８で閉塞される。この状態で送風ファン５が作動すると、筐体２の外側の空気は吸気開口６を通って筐体２の内側に流れ込む。そのため、筐体２内側の空気圧は筐体２外側の大気圧よりも若干高くなるから、その圧力差によって筐体２内側の空気は排気開口７を通って筐体２外側へと排出される。これにより、筐体２の内側には、吸気開口６から入って排気開口７から排出される空気流が発生するから、ターボ分子ポンプ４等はこの空気流に晒されることによって熱が奪われ、筐体２内部の温度が過度に上昇することが防止される。
【００１９】
作業者がイオン源３２などのメンテナンス作業を行う際には、ターボ分子ポンプ４の動作を停止させ、真空容器３内を略大気圧に戻した後に、ドア８を開いて真空容器３の内部を大気に向けて開放する。ドア８を開けると、図２及び図３（Ｂ）に示すように、隙間９も開放する。すると、上述した排気開口７以外にこの隙間９も空気の排出口となるため、送風ファン５の動作により筐体２内側に取り入れられた空気の一部は、隙間９から前方に向かって吹き出す。この空気流によって、容器開口部３１の前方には一種のエアカーテンが形成される。真空容器３の内部は空気の逃げ道がないため、隙間９から吹き出した空気流はドア８開放の直後に真空容器３内に僅かに流入することはあるが、それ以降は真空容器３内に流入することなく前方に向かって吐き出される。
【００２０】
そのため、この空気流はきわめて効果的にエアカーテンとして作用する。すなわち、このエアカーテンに遮蔽されて、大気中に浮遊している塵埃等が真空容器３内に入り込んだり、真空容器３の前縁フランジのシール面３ａに付着したりすることが防止される。更にまた、作業者がイオン源３２などのメンテナンス作業を行う際には、自らの手や各種の工具などを真空容器３内に挿入することになるが、その際に、その挿入される手や工具類はエアカーテンの中を通過するため、付着している塵埃などが吹き飛ばされ、真空容器３内に持ち込まれるおそれが軽減されるという利点もある。
【００２１】
以上のように、本実施例による質量分析装置１では、真空容器３内をメンテナンス作業する際に、真空容器３の内部に塵埃などの異物が流入しにくい。そのため、こうした異物が次の分析の際にバックグランドノイズとして出現することを防止でき、高精度な分析が行えるとともに、これら異物がターボ分子ポンプ４に吸引されて故障を引き起こすことを防止することができる。
【００２２】
また、真空容器３の前縁フランジのシール面３ａに塵埃が付着することを防止できるので、ドア８を閉鎖したときの真空容器３の密閉性が良好であって、真空度を迅速に高めることができる。更にまた、筐体２の内部を冷却するための送風ファン５による空気流をエアカーテンを形成するのに利用しているので、上記のような機能を付加するために装置のコストが大幅に上がることはなく、むしろ従来の装置に対して殆どコストの上昇なしに上記のような効果を奏することができる。
【００２３】
なお、上記説明では、空気の吹出し口となる隙間９を容器開口部３１の全周に設けていたが、必ずしも全周でなく一部であっても同様の効果を奏することは明白である。また、上記実施例は本発明の一例に過ぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜修正や変更を行なえることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による質量分析装置の外観斜視図。
【図２】本実施例の質量分析装置でドアを開いた状態を示す外観斜視図。
【図３】本実施例の質量分析装置の要部の側面縦断面図であって、（Ａ）はドアを閉鎖した状態、（Ｂ）はドアを開放した状態。
【図４】本実施例の質量分析装置のドアを開放した状態での外観正面図。
【符号の説明】
１…質量分析装置
２…筐体
２１…前面板
２２…側面板
２３…背面板
２４…筐体開口部
３…真空容器
３ａ…フランジのシール面
３１…容器開口部
３２…イオン源
４…ターボ分子ポンプ
５…送風ファン
６…吸気開口
７…排気開口
８…ドア
９…隙間

Claims

箱状の筐体と、該筐体の内側に配置され、イオン源、質量分析器及びイオン検出器を内装する真空容器と、前記筐体の内側で且つ真空容器の外側に設けられ、該筐体の外側から内側へ空気を吸引する冷却用の送風手段と、を具備する質量分析装置において、
前記真空容器にその内部を開放するための容器開口部を設けるとともに、前記筐体には該容器開口部とほぼ一致する位置に筐体開口部を設け、前記容器開口部と筐体開口部とを一体に又は独立に閉鎖する扉体を備え、
前記容器開口部の周縁部と前記筐体開口部の周縁部との間に隙間を設け、前記送風手段により筐体の内側へ吸引された空気の少なくとも一部を該隙間を介して筐体の外側へと吹き出すようにしたことを特徴とする質量分析装置。
前記扉体を閉鎖したとき、該扉体によって前記隙間が閉塞されることを特徴とする請求項１に記載の質量分析装置。
前記扉体は、前記容器開口部と前記筐体開口部とを一体に閉鎖するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の質量分析装置。