JP6320933B2 - 衝突イオン発生器および分離器 - Google Patents
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Description
(実施例)
(実施例1)
外科用エアロゾルのイオン化
図5に示されているシステムが、この実施例で使用された。単極切断電極を収容するハンドピースを使用して、外科電気焼灼が行われた。切刃が、長さ2m、直径3.175mmの軟質ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)チューブに接続された開いている直径3.175mmのステンレス鋼製チューブ内に埋め込まれた。PTFEチューブは、ベンチュリー気体噴流ポンプを使って手術場所から質量分光分析計へ気体イオンを含むエアロゾルを輸送するために使用された。ベンチュリーポンプは、20L/分の流速で動作した。ポンプの排出部は、質量分光分析計の大気入口に対して直交する形で配置された。
110 試料入口
120 試料
130 衝突表面
130' 衝突表面
140 イオン種
140' 分子イオン種
150 分子中性種
150' 分子または他の中性物質
185 イオン分析システム
190 試料源
195 イオン分析器
300 表面衝撃イオン化システム
310 液体試料ノズルまたは入口
320 液体試料ビーム(液体噴流)
400 表面衝撃イオン化システム
420 スキマー電極
430 スキマー電極入口/間隙
435 試料粒子
437 破棄粒子
440 スキマー電極チューブ状延長部
442 円柱内面
450 非ゼロの視線速度成分を有する粒子
462 噴流境界
464 マッハディスク
500 表面衝撃イオン化システム
520 大気気体担持エアロゾル粒子
520' 大気気体担持エアロゾル粒子
530 球状衝突表面
530' 球状衝突表面
540 スキマー電極
542 内腔
550 ネジ山付き球状衝突表面アーム
600 表面衝撃イオン化システム
610 バイポーラ高周波交流電流駆動イオンガイドアセンブリ
700 表面衝撃イオン化システム
710 スキマー電極
730 円錐状衝突表面
Claims (43)
- 質量分光分析計またはイオン移動度分光分析計による分析のため気体分子イオンを発生させるための方法であって、
エアロゾル試料を固体表面の方へ加速する段階であって、前記試料は分子粒子クラスター、固体粒子、および中性粒子のうちの1つまたは複数を含む、段階と、
前記エアロゾル試料を前記固体表面と衝突させて、前記1つまたは複数の分子粒子クラスターを分解し、気体分子イオン、中性分子、およびより小さいサイズの分子粒子クラスターのうちの1つまたは複数を発生させる段階と、
前記気体分子イオンを集めて、前記気体分子イオンを分析計ユニットに導く段階と
を含む方法。 - 前記気体分子イオンを分析して、前記試料の化学組成に関する情報を提供する段階をさらに含む請求項1に記載の方法。
- 集める段階は、前記試料が導入される際に通る開口部と概して揃えられているスキマー電極により前記気体分子イオンを集める段階を含む請求項1に記載の方法。
- 前記試料を加速する段階は、前記試料が導入される際に通るチューブ状開口部に沿って圧力勾配を介して前記試料を駆動する段階を含む請求項1に記載の方法。
- 前記試料を加速する段階は、前記チューブ状開口部と前記固体表面との間に電位勾配を確立する段階をさらに含む請求項4に記載の方法。
- 前記試料を加速する段階は、自由噴流膨張において前記試料を音速を超えて加速する段階を含む請求項1に記載の方法。
- 前記気体分子イオンを集める段階は、前記気体分子イオンを前記中性分子およびより小さいサイズの分子粒子クラスターから分離する段階を含む請求項1に記載の方法。
- 分離する段階は、前記固体表面の少なくとも一部に沿って乱流を発生させる段階であって、前記乱流は前記気体分子イオンが前記中性分子およびより小さいサイズの分子粒子クラスターから分離することを可能にする、段階を含む請求項7に記載の方法。
- 接触加熱、抵抗加熱、および放射加熱のうちの1つを介して前記固体表面を加熱する段階をさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記固体表面は、略球状の表面である請求項1に記載の方法。
- 前記固体表面は、イオンファンネル型の質量分光分析計の大気界面内に配設され、前記イオンファンネルは前記気体分子イオンを集めるように構成されている請求項10に記載の方法。
- 前記固体表面は、前記試料が導入される際に通る開口部とスキマー電極との間に配設される請求項10に記載の方法。
- 前記固体表面は、円錐状表面である請求項1に記載の方法。
- 前記固体表面は、スキマー電極のチューブ状表面である請求項1に記載の方法。
- 質量分光分析計またはイオン移動度分光分析計による分析のため気体分子イオンを発生させるためのシステムであって、
中を通る試料を加速するように構成されているチューブ状導管であって、前記試料はエアロゾル試料および液体試料のうちの一方を含み、分子粒子クラスター、固体粒子、および荷電粒子のうちの1つまたは複数を有する、チューブ状導管と、
前記チューブ状導管の開口部から相隔て、前記チューブ状導管の軸に概して揃えられている衝突要素であって、前記衝突要素は、前記試料が衝突し、これにより前記1つまたは複数の分子粒子クラスターを分解して、気体分子イオン、中性分子、およびより小さいサイズの分子粒子クラスターのうちの1つまたは複数を形成する表面を有する、衝突要素と、
実質的に前記気体分子イオンのみを集め、前記中性分子およびより小さいサイズの分子粒子クラスターを排他するように構成されたスキマー電極であって、前記排他は前記中性分子およびより小さいサイズの分子粒子クラスターの質量および電荷の1つまたは複数に実質的に基づいており、前記スキマー電極は前記チューブ状導管開口部と概して揃えられている開口部を有し、これにより、前記衝突要素は前記チューブ状導管開口部と前記スキマー電極との間に挟装される、スキマー電極と
を備えるシステム。 - 前記スキマー電極によって集められた前記気体分子イオンを分析して、前記試料の化学組成に関する情報を提供するように構成された分析器をさらに備える請求項15に記載のシステム。
- 前記チューブ状導管は、実質的に連続の液体噴流を前記衝突要素の前記表面上に導くように構成されている請求項15に記載のシステム。
- 前記チューブ状導管と前記衝突要素との間に真空を発生させ、前記試料を前記衝突要素の前記表面上へ加速させる圧力勾配を前記チューブ状導管に沿って形成するように構成された真空源をさらに備える請求項15に記載のシステム。
- 前記チューブ状導管開口部と前記衝突要素の前記表面との間に電位勾配を確立するように構成された電源をさらに備え、前記電位勾配は前記試料を前記衝突要素の前記表面の上へさらに加速する請求項18に記載のシステム。
- 前記試料は、自由噴流膨張で音速を超えて加速される請求項18に記載のシステム。
- 前記衝突要素および前記スキマー電極のうちの1つまたは複数は、前記気体分子イオンを前記中性分子およびより小さいサイズの分子粒子クラスターから分離するように構成されている請求項15に記載のシステム。
- 前記衝突要素の表面の少なくとも一部に沿った乱流は、前記気体分子イオンを前記中性分子およびより小さいサイズの分子粒子クラスターからの前記分離を円滑にする請求項21に記載のシステム。
- 接触加熱源、抵抗加熱源、および放射加熱源からなる群から選択された加熱源をさらに備え、前記加熱源は、前記衝突要素表面を加熱するように構成されている請求項15に記載のシステム。
- 前記衝突要素の表面は、略球状の表面である請求項15に記載のシステム。
- 前記衝突要素の表面は、略円錐状の表面である請求項15に記載のシステム。
- 質量分光分析計またはイオン移動度分光分析計による分析のため気体分子イオンを発生させるためのシステムであって、
中を通る試料を加速するように構成されているチューブ状導管であって、前記試料はエアロゾル試料および液体試料のうちの一方を含み、分子粒子クラスター、固体粒子、および荷電粒子のうちの1つまたは複数を有する、チューブ状導管と、
前記チューブ状導管の開口部から相隔て、前記チューブ状導管の軸に概して揃えられる衝突要素であって、前記衝突要素は、前記試料が衝突し、これにより前記1つまたは複数の分子粒子クラスターを分解して、気体分子イオン、中性分子、およびより小さいサイズの分子粒子クラスターのうちの1つまたは複数を形成する略球状の表面を有する、衝突要素と、
前記チューブ状導管の開口部に概して揃えられ、バイポーラ高周波交流電流によって駆動されるイオンファンネルガイドアセンブリであって、前記衝突要素は前記イオンファンネル内に配設され、前記イオンファンネルガイドアセンブリは、前記気体分子イオンを前記中性分子およびより小さいサイズの分子粒子クラスターから分離し、前記気体分子イオンを分析器に導くように構成されている、イオンファンネルガイドアセンブリと
を備えるシステム。 - 前記イオンファンネル型の質量分光分析計の大気界面によって集められた前記気体分子イオンを分析して、前記試料の化学組成に関する情報を提供するように構成された分析器をさらに備える請求項26に記載のシステム。
- 質量分光分析計またはイオン移動度分光分析計による分析のため気体分子イオンを発生させるためのシステムであって、
中を通る試料を加速するように構成されているチューブ状導管であって、前記試料はエアロゾル試料および液体試料のうちの一方を含み、分子粒子クラスター、固体粒子、および荷電粒子のうちの1つまたは複数を有する、チューブ状導管と、
前記チューブ状導管の開口部から相隔て置かれ、概して当該開口部と揃えられるスキマー電極であって、試料粒子が衝突して気体分子イオンを発生させる表面を備えたチューブ状セクションを有する、スキマー電極と、
前記スキマー電極から前記気体分子イオンを受け入れる分析器ユニットであって、前記気体分子イオンを分析して、前記試料の化学組成に関する情報を提供するように構成された分析器ユニットと
を備えるシステム。 - 前記チューブ状導管と前記スキマー電極との間に真空を発生させ、前記試料を前記表面上へ加速させる圧力勾配をチューブ状導管に沿って形成するように構成された真空源をさらに備える請求項28に記載のシステム。
- 前記試料は、自由噴流膨張で音速を超えて加速される請求項28に記載のシステム。
- 質量分光分析計またはイオン移動度分光分析計による分析のため気体分子イオンを発生させるためのシステムであって、
中を通る試料を加速するように構成されているチューブ状導管であって、前記試料は分子粒子クラスター、固体粒子、および中性粒子のうちの1つまたは複数を有するエアロゾル試料を含む、チューブ状導管と、
前記チューブ状導管の開口部から相隔て、前記チューブ状導管の軸に概して揃えられている衝突要素であって、前記衝突要素は、前記試料が衝突し、これにより前記1つまたは複数の分子粒子クラスターを分解して、気体分子イオンを形成する表面を有する、衝突要素と、
前記気体分子イオンを集めるように構成されたスキマー電極であって、前記スキマー電極は前記チューブ状導管開口部と概して揃えられている開口部を有し、これにより、前記衝突要素は前記チューブ状導管開口部と前記スキマー電極との間に挟装される、スキマー電極と
を備えるシステム。 - 前記スキマー電極によって集められた前記気体分子イオンを分析して、前記試料の化学組成に関する情報を提供するように構成された分析器をさらに備える請求項31に記載のシステム。
- 前記チューブ状導管と前記衝突要素との間に真空を発生させ、前記試料を前記衝突要素の前記表面上へ加速させる圧力勾配を前記チューブ状導管に沿って形成するように構成された真空源をさらに備える請求項31に記載のシステム。
- 前記チューブ状導管開口部と前記衝突要素の前記表面との間に電位勾配を確立するように構成された電源をさらに備え、前記電位勾配は前記試料を前記衝突要素の前記表面の上へさらに加速する請求項33に記載のシステム。
- 前記衝突要素および前記スキマー電極のうちの1つまたは複数は、前記気体分子イオンを中性分子およびより小さいサイズの分子粒子クラスターから分離するように構成されている請求項31に記載のシステム。
- 接触加熱源、抵抗加熱源、および放射加熱源からなる群から選択された加熱源をさらに備え、前記加熱源は、前記衝突要素表面を加熱するように構成されている請求項31に記載のシステム。
- 正電位および負電位の一方が前記固体表面に印加される、請求項5に記載の方法。
- 正電位および負電位の一方が前記衝突要素に印加される、請求項19に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の分子粒子クラスターの前記分解は純粋に機械的であり、前記試料中の前記粒子の運動エネルギーによって駆動される、請求項1に記載の方法。
- 前記1つまたは複数の分子粒子クラスターの前記分解は純粋に機械的であり、前記試料中の前記粒子の運動エネルギーによって駆動される、請求項15に記載のシステム。
- 実質的に前記気体分子イオンのみの収集および誘導を可能にするスキマー電極を用いる質量に基づいて、前記気体分子イオンから前記中性分子およびより小さいサイズの分子粒子クラスターを分離する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 実質的に注目するイオンのみの収集および前記分析計ユニットへの誘導を可能にするスキマー電極を用いて前記気体分子イオンから前記注目するイオンを分離する段階をさらに含み、前記分離する段階は、前記気体分子イオンの質量および電荷の1つまたは複数に基づいて実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記チューブ状導管は、前記試料が自由噴流膨張を受けるように構成されている、請求項15に記載のシステム。
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