JP5711372B2 - ソフトイオン化グロー放電及び調整器を備える質量分析計 - Google Patents
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Description
[0039]検体が反応器22内で動くと、イオン化器18からのガス流れと混ざり合った状態になり、電荷移動反応がその後反応器22内に起こる。
R++A→R+A+
[0041]上記の反応は、ヘリウムイオンHe+のイオン化電位(24.5874eV)がA+(7−12eV)のそれより遥かに大きいことから発熱である。従って、ガス衝突は急速に鈍り、余ったエネルギーが発生する。上述の様に、ドーパントイオンD+は、He+との衝突によって形成されるものであって、検体イオンA+を生成するのにも使用されることになる。検体イオンが形成されるか否かは、ドーパントイオンのイオン電位対検体のイオン電位に依存する。
[0043]或る実施形では、反応器22中の圧力は、グロー放電イオン化器18中の圧力より僅かに下に維持されている。その様な圧力は、他にも方法はあるが中でもとりわけ、調整器20と試料採取チャネル65の内壁の寸法及び配列によって制御することができるであろう。
12、12A イオン源
14 イオン検出器
16 第1ガス供給部
18 第1イオン化器
20 調整器
22 反応器
24 試料ガス供給部
28 室
29 グロー放電領域
30 室流体投入部
32 室流体排出部
34 調整器流体投入部
36 調整器流体排出部
38 反応器流体投入部
40 反応器流体排出部
41 イオン検出器流体投入部
42 電極
44 パワー源
48 抵抗器
50 ドーパント投入部
52 ドーパント源
54 試料ガス投入部
58 導管
60 キャリアガス投入部
65 試料採取チャネル
66 減衰ガス供給部
67 減衰ガス投入部
72 第2イオン化部
73 第2ガス供給部
74 第2イオン化器
76 室
78 移動導管
79 ガス移動導管
80 第2イオン化器排出部
82 二次的な反応器イオン投入部
100 質量分析計システム
102 イオン源
104 イオン源ハウジング
105 質量分析計
106 第1イオン化器
107 脱気器
108 第2イオン化器
110 反応器
111 第1導管
112 第2導管
113 ヒーター
114 移動ライン
116 UVランプ
118 試料採取チャネル
119 絞り開口
120 第1RFイオンガイド
122 第2RFイオンガイド
D 調整器の管の直径
L 調整器の管の長さ
P パワー
G ガス
Claims (65)
- 質量分析計のためのイオン源(12、102)であって、
イオン化器ガス供給部(16)からのイオン化器ガスを受け入れるようにフォーマットされているグロー放電イオン化器(18、106)と、
前記少なくとも1つのイオン化器(18、106)と連通している調整器(20)と、
前記調整器(20)と連通していて、前記質量分析計と連通するようにフォーマットされている反応器(22、110)であって、試料供給部(24)からの試料を受け入れるようにフォーマットされている反応器(22、110)と、を備えており、前記調整器(20)は、前記グロー放電イオン化器(18、106)と前記反応器(22、110)の間の前記イオン化器ガスの流れから高速拡散電子を除去する寸法である、イオン源(12、102)において、前記調整器(20)は、前記イオン化器(18、106)から前記反応器(22、110)への5msと10msとの間のの前記ガスの移動時間を提供する寸法であり、前記調整器(20)は、15mmの長さと2mmの内径を有する管を備えている、ことを特徴とするイオン源(12、102)。 - 前記調整器(20)は管を備え、当該調整器(20)の内径と前記少なくとも1つのイオン化器(18、106)の圧力の積は少なくとも50mm*mbarであることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源(12、102)。
- 前記イオン化器(18、106)は、前記供給されるイオン化器ガスのイオンを提供するためのエネルギー供給される電極(42)を収容しているイオン化器室(28)を有するグロー放電イオン化器を備えていることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源(12、102)。
- 前記グロー放電イオン化器(18、106)の前記イオン化器室(28)のガス圧力は、少なくとも30mbarであることを特徴とする、請求項3に記載のイオン源(12、102)。
- 前記グロー放電イオン化器(18、106)の前記イオン化器室(28)のガス圧力は、30mbar乃至300mbarに維持されていることを特徴とする、請求項4に記載のイオン源(12、102)。
- 前記調整器(20)は、ドーパント剤を当該調整器(20)へ供給するドーパント供給器(52)と連通していることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源(12、102)。
- 前記反応器(22、110)と前記試料供給器(24)の少なくとも一方は、当該試料供給器(24)からの前記試料を当該反応器(22、110)へ動かすためのキャリアガスを供給するキャリアガス供給器と連通していることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源(12、102)。
- 前記反応器(22、110)は、当該反応器(22、110)を少なくとも150℃へ加熱するためのヒーター(113)を備えていることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源(12、102)。
- 前記反応器(22、110)を前記質量分析計へ気送接続している試料採取チャネル(65、118)を更に備えている、請求項1に記載のイオン源(12、102)。
- 前記反応器(22、110)及び前記試料採取チャネル(65、118)は、5ms乃至100msの当該反応器(22、110)中滞留時間を提供する寸法であることを特徴とする、請求項9に記載のイオン源(12、102)。
- 前記反応器(22、110)は200mm3の体積を画定していることを特徴とする、請求項9に記載のイオン源(12、102)。
- 前記試料採取チャネル(65、118)は、0.5mmの内径を有する管を備えていることを特徴とする、請求項9に記載のイオン源(12、102)。
- 前記反応器(22、110)は、残留自由電子の加速を回避するために電界を含んでいないことを特徴とする、請求項1に記載のイオン源(12、102)。
- 前記イオン化器(18、106)は、前記反応器(22、110)と連通している第1及び第2イオン化器(18、72、106、108)を備えており、前記第1イオン化器(18、106)は第1イオン化器ガス供給部(16)からの第1イオン化器ガスを受け入れ、前記第2イオン化器(72、108)は第2イオン化器ガス供給部(73)からの第2イオン化器ガスを受け入れており、第1及び第2調整器が前記第1及び前記第2イオン化器(18、72、106、108)を前記反応器(22、110)へそれぞれ接続していることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源(12、102)。
- 前記第1イオン化器(18、106)はグロー放電イオン化器を備え、前記第2イオン化器(72、108)はシールされた紫外線ランプを有する光イオン化器を備えていることを特徴とする、請求項14に記載のイオン源(12、102)。
- 前記イオン化器(18、106)と前記調整器(20)と前記反応器(22、110)を封包しているイオン源ハウジング(104)を更に備えている、請求項1に記載のイオン源(12、102)。
- 前記イオン源ハウジング(104)は、1mbarの圧力を有していることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源(12、102)。
- イオン検出システムであって、
イオン源(12、102)であって、イオン源ハウジング(104)と、前記イオン源ハウジング(104)によって収容されていて連通元の試料供給器(24)からの試料を受け入れる反応器(22、110)と、それぞれが前記イオン源ハウジング(104)によって収容されていて前記反応器(22、110)と連通している第1及び第2イオン化器(18、72、106、108)であって第1イオン化器ガス供給部(16)からの第1イオン化器ガスを受け入れるグロー放電イオン化器を備えている前記第1イオン化器(18、106)及び第2イオン化器ガス供給部(73)からの第2イオン化器ガスを受け入れている前記第2イオン化器(72、108)と、前記反応器(22、110)と連通している試料採取チャネル(65、118)と、を備えているイオン源と、
前記イオン源(12、102)の前記試料採取チャネル(65、118)と連通しているイオン検出器(14)と、を備えているイオン検出システムにおいて、前記イオン源(12、102)は前記第1グロー放電イオン化器(18、106)を前記反応器(22、110)へ接続している調整器を備えており、前記調整器(20)は、前記グロー放電イオン化器(18、106)から前記反応器(22、110)への前記第1イオン化器ガスの流れから高速拡散電子を除去するとともに前記第1及び第2イオン化器(18、72、106、108)から当該反応器(22、110)への5msと10msとの間の前記ガス流れの移動時間を提供する寸法であり、前記調整器(20)は、15mmの長さと2mmの内径を有する管を備えている、ことを特徴とするイオン検出システム。 - 前記調整器(20)は、前記グロー放電イオン化器(18、106)から前記反応器(22、110)への前記第1イオン化器ガスの流れから高速拡散電子を除去する寸法であることを特徴とする、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 前記調整器(20)は、前記グロー放電イオン化器(18、106)から前記反応器(22、110)への5ms乃至10msの前記ガスの移動時間を提供する寸法であることを特徴とする、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 前記調整器(20)は、15mmの長さと2mmの内径を有する管を備えていることを特徴とする、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 前記調整器(20)の内径と前記グロー放電イオン化器(18、106)の圧力の積は少なくとも50mm*mbarであることを特徴とする、請求項21に記載のイオン検出システム。
- 前記グロー放電イオン化器(18、106)は、前記供給されるイオン化器ガスのイオンを提供するためのエネルギー供給される電極(42)を収容しているイオン化器室(28)を備えていることを特徴とする、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 前記グロー放電イオン化器(18、106)の前記イオン化器室(28)のガス圧力は、少なくとも30mbarであることを特徴とする、請求項23に記載のイオン検出システム。
- 前記グロー放電イオン化器(18、106)の前記イオン化器室(28)のガス圧力は、30mbar乃至300mbarに維持されていることを特徴とする、請求項24に記載のイオン検出システム。
- 前記調整器(20)は、ドーピング剤を当該調整器(20)へ供給するドーパント供給器(52)と連通していることを特徴とする、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 前記反応器(22、110)と前記試料供給器(24)の少なくとも一方は、当該試料供給器(24)からの前記試料を当該反応器(22、110)へ動かすためのキャリアガスを提供するキャリアガス供給部と連通していることを特徴とする、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 前記反応器(22、110)は、当該反応器(22、110)を少なくとも150℃へ加熱するためのヒーター(113)を備えていることを特徴とする、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 前記反応器(22、110)を前記少なくとも1つの質量分析計へ接続している試料採取チャネル(65、118)を更に備えている、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 前記反応器(22、110)及び前記試料採取チャネル(65、118)は、5ms乃至100msの当該反応器(22、110)滞留時間を提供する寸法であることを特徴とする、請求項29に記載の検出システム。
- 前記反応器(22、110)は200mm3の体積を画定していることを特徴とする、請求項29に記載のイオン検出システム。
- 前記試料採取チャネル(65、118)は、0.5mmの内径を有する管を備えていることを特徴とする、請求項29に記載のイオン検出システム。
- 前記反応器(22、110)は、残留自由電子の加速を回避するために電界を含んでいないことを特徴とする、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 前記第2イオン化器(72、108)はシールされた紫外線ランプを有する光イオン化器を備えていることを特徴とする、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 前記第2イオン化器(72、108)は、コロナ放電イオン化器を備えていることを特徴とする、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 前記イオン源ハウジング(104)は、1mbarの圧力を有していることを特徴とする、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 前記試料採取チャネル(65、118)と前記少なくとも1つのイオン検出器(14)をイオン衝突減衰のために気送接続している少なくとも1つの高周波イオンガイドを更に備えている、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 前記少なくとも1つの高周波イオンガイドは、100Pa乃至1000Paの圧力を有していることを特徴とする、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 前記少なくとも1つの高周波イオンガイドは、5mbar未満の圧力に維持されていることを特徴とする、請求項18に記載のイオン検出システム。
- 質量分光分析のためのイオン化の方法であって、
イオン化器ガスをイオン化する段階と、
前記イオン化されたガスの流れを、15mmの長さと2mmの内径を有する管中の5msと10msとの間の移動時間中に、調整する段階と、
調整後の前記イオン化されたガスの流れを反応器(22、110)の中へ受け入れる段階と、
検体分子イオンを前記反応器(22、110)の中へ、前記イオン化されたガスとのイオン分子反応のために受け入れる段階と、
前記反応器(22、110)からの、反応後の前記イオン化されたガスの流れを、イオン分子反応生成物の試料採取のために送達する段階と、を備えている方法において、
前記イオン化されたガスの流れを調整する段階は、当該ガス流れから高速拡散電子を除去する段階を備えていることを特徴とする方法。 - 前記調整する段階は、前記イオン化されたガスを前記反応器(22、110)と連通している調整器チャネルを通して受け入れる段階を備えており、前記イオン化されたガスの前記調整器チャネルの通過は少なくとも5msの移動時間を有していることを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 前記調整する段階は、前記イオン化されたガスを前記反応器(22、110)と連通している調整器管を通して受け入れる段階と、前記調整器管の内径と前記ガスをイオン化するための前記イオン化器室の圧力の積を少なくとも50mm*mbarに等しく維持する段階と、を備えていることを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 前記イオン化器ガスをイオン化する段階は、グロー放電イオン化器(18、106)のイオン化器室(28)中の電極(42)にエネルギー供給する段階を備えていることを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 前記グロー放電イオン化器(18、106)の前記イオン化器室(28)の少なくとも30mbarガス圧力を維持する段階を更に備えている、請求項43に記載の方法。
- 前記グロー放電イオン化器(18、106)の前記イオン化器室(28)の30mbar乃至300mbarのガス圧力を維持する段階を更に備えている、請求項44に記載の方法。
- 前記イオン化器ガスをイオン化する段階は、シールされた紫外線ランプを用いた光イオン化を備えていることを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 前記イオン化されたガスを調整する段階中に当該イオン化されたガスへドーパントガスを導入する段階を更に備えている、請求項40に記載の方法。
- 前記イオン化器ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、及び窒素、から成る群より選択されることを特徴とする、請求項47に記載の方法。
- 前記イオン化器ガスはヘリウムを備え、前記ドーパントガスはアルゴンを備えていることを特徴とする、請求項47に記載の方法。
- 前記検体分子イオンをキャリアガス中に前記反応(22、110)の中へ搬送する段階を備えていることを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 前記キャリアガスを、前記反応器(22、110)と連通していて前記検体分子を供給している試料供給器(24)と当該反応器(22、110)の少なくとも一方へ送達する段階を更に備えている、請求項50に記載の方法。
- 前記反応器(22、110)を少なくとも150℃へ加熱する段階を更に備えている、請求項40に記載の方法。
- 5ms乃至100msの前記反応器(22、110)中滞留時間を維持する段階を更に備えている、請求項40に記載の方法。
- 前記反応器(22、110)中滞留時間を維持するように、当該反応器(22、110)の寸法を定め且つ当該反応器(22、110)へ接続されている試料採取チャネル(65、118)を提供する段階を更に備えている、請求項53に記載の方法。
- 前記反応器(22、110)は、200mm3の体積を画定していることを特徴とする、請求項54に記載の方法。
- 前記試料採取チャネル(65、118)は、0.5mmの内径を有する管を備えていることを特徴とする、請求項54に記載の方法。
- 試料採取された前記イオン分子反応生成物のイオン衝突を減衰させる段階を更に備えている、請求項40に記載の方法。
- 試料採取された前記イオン分子反応生成物へ減衰ガスを導入する段階を更に備えている、請求項57に記載の方法。
- 前記減衰ガスはアルゴンを備えていることを特徴とする、請求項58に記載の方法。
- 前記減衰ガスを5mbar未満の圧力で導入する段階を更に備えている、請求項58に記載の方法。
- 前記減衰ガスを100Pa乃至1000Paの圧力で導入する段階を更に備えている、請求項58に記載の方法。
- 試料採取された前記イオン分子反応生成物を、前記反応器(22、110)と気送連通している少なくとも1つの高周波イオンガイドの中へ受け入れる段階を更に備えている、請求項57に記載の方法。
- 前記反応器(22、110)を、残留自由電子の加速を回避するよう電界を含まない状態に維持する段階を更に備えている、請求項40に記載の方法。
- 前記イオン化器ガスをイオン化のために受け入れるイオン化室と、前記イオン化されたガスを調整する調整器(20)と、前記イオン分子反応を包含する反応器(22、110)室と、を封包する段階を更に備えている、請求項40に記載の方法。
- 前記イオン化室と前記調整器(20)と前記反応器(22、110)を封包するイオン源ハウジング(104)の圧力を1mbarに維持する段階を更に備えている、請求項40に記載の方法。
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