JPH0415555A

JPH0415555A - 質量分析用インターフェース

Info

Publication number: JPH0415555A
Application number: JP2120573A
Authority: JP
Inventors: Gohei Toyoda; 豊田　剛平
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1990-05-09
Filing date: 1990-05-09
Publication date: 1992-01-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、液体クロマトグラフ（ｒ、ｃ）もしくはガス
Ｉ・ロマトグラフ（ＣＣ）と質量分析計との間に設けら
れるインターフェースに関する。

（ロ）従来の技術液体クロマトグラフィー質量分析装置では、Ｉ７Ｃは、
試料を時系列的に成分分離し、その後段の質量分析計で
は、各試料成分のイオンを質量分離する。したがって、
Ｌ　Ｃと質量分析計との中間段では、試料成分を化学イ
オン化法（ＣＩ）、もしくは電子衝撃法（ＥＴ）により
イオン化する必要がある。

また、Ｌ　Ｃからの流出物は、試料成分と移動相との混
合体であるが、このうち、移動相が試料成分のイオン化
や質量分析に支障を与えるような場合は、この移動相を
混合体から除去する必要がある。

このような事情は、ガストロマドクラフィー質量分析装
置についても同じである。

ところて、従来、Ｉ７ＣもしくはＧＣと質量分析旧との
中間段に設置ノられるインターフェースは、第３図ない
し第６図に示すような構成となっていた。

■　第３図に示すのは、ＬＣ用ザーモスプレーインター
フェースであって、このインターフェースでは、ＬＣか
らの流出物を加熱キャピラリー管１ｏで加熱して、流出
物を構成する試料成分および移動相をともに気化させ、
これらの気体をイオン源ボックス２゜に導入するように
なっている。イオン源ボックス２゜では、流入する移動
相ガスを反応ガスとして利用し、ＣＩによるイオン化も
行われる。サーモスプレィインターフェイスでは、特に
ＥＩ、ＣＩを用いないイオン蒸発によるザーモスプレイ
イオン化とフィラメントまたは放電電極によるＣＩが併
用される。

■　第４図はＬＣ用パーティクルビームインターフェー
スを示し、このインターフェースでは、Ｌ　Ｃからの流
出物がネプライザ３゜でスキマー４ｏ内に霧状に噴射さ
れて、移動相の慣性分離が行われ、移動相の除去された
試料成分がイオン源ボックス２ｏに導入される。なお、
実際」二は、イオン源ボックス２゜は、スギマーの後段
部に直結している。

■　第５図に示すのは、バツクドカラム型ＧＣのインタ
ーフェースで、このインターフェースでは、ＧＣからの
試料成分ガスが移動相ガスとともにジェットセパレータ
５゜に送り込まれて、そこで移動相が慣性分離された後
、イオン源ボックス２゜に導入される。

■　第６図はキャピラリーカラム型ＧＯの場合を示し、
このＧＣでの移動相は流量が少なく、質量分析に大きな
影響は与えないと考えられるので、ＧＣ，の流出口がイ
オン源ボックス２゜に直結されており、試料成分と移動
相との混合体ガスがそのままイオン源に導入される。

（ハ）発明が解決しようとする課題」−記のような従来のインターフェースでは、それぞれ
次のような問題があった。

ずなわら、■のＬＣ用ザーモスプレーインターフェース
では、気化した移動相もイオン源に供給されるので、イ
オン源では、移動相カスを反応ガスとしたＣＴイオン化
は可能であるが、Ｅ■ｌイオン化行うことができない。

また、加熱キャピラリー管１゜の加熱で混合体の大部分
を気化させるのであるが、加熱キャピラリー管１゜の加
熱温度を所要温度に保つことが難しく、特に、先端温度
によってはザーモスプレイイオン化の感度が大幅に変化
し、分析結果に悪影響を及ぼす。さらに、移動相を反応
ガスとするので、反応ガスの種類が限られる。

これに対して、■以下の各インターフェースでは、Ｅｌ
イオン化もＣＩイオン化も可能であるが、■のＬＣ用パ
ーティクルビームインターフェースでは、移動相の分子
量がＧＣの移動相であるヘリウム等に比べるとかなり大
きいため、この移動相が充分に慣性分離される程度の速
度を混合体に与えることが難しく、そのため、イオン源
ボックス２ｏには少量ながら移動相が送り込まれること
になり、Ｅ■ｌイオン化」−で問題があった。

■のバツクドカラム型ＧＣのインターフェースでは、移
動相の流量が多く、移動相を大量に分離しなければなら
ないが、移動相の分離性能を高めるために、ジェットセ
パレータ５゜での排気速度を大きくすると、移動相ガス
以外の試料成分ガスを排気してしまうことになる。その
ため、移動相を確実に分離することが難しく、また、試
料成分のうち一部の成分ガスを分離するようなこともで
きなかった。

■のキャピラリーカラム型ＧＣの場合は、イオン源に試
料成分ガスと移動相ガスとが流入するので、流入する移
動相ガスにより、イオン化が阻害されることになり、イ
オン化効率が悪い。

このように、従来のインターフェースには、移動相を除
去するものと、除去しないものとがあり、移動相を除去
するものでは、移動相を慣性分離しているで、分離精度
が低く、移動相の一部がイオン源に流入してイオン化や
質量分析に悪影響を与える、という問題がある。また、
測定の現場では、試料成分の一部を除去して質量分析し
たいことがあるが、慣性分離では、試料成分の一部を分
離することが困難である。

反対に、移動相を分離しないインターフェースでは、イ
オン源においてＥＴイオン化ができなかったり、ＥＩイ
オン化ができたとしても効率が低く、また、ＣＩイオン
化が可能でも任意の反応ガスが使用できない、等の欠点
があった。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって
、凝縮と気化とにより移動相を分離するようにし、移動
相の分離精度を高めるとともに、ＥＩ／ＣＩいずれのイ
オン化も可能にし、さらに、簡単な条件設定で移動相以
外の任意の成分の分離も行えるようにすることを課題と
する。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、」１記の課題を達成するために、Ｔ、Ｃもし
くはＧＣと質量分析計との間に設けられるものであって
、凝縮室と、気化イオン化室とを備え、凝縮室は、Ｌ　
ＣもしくはＧＣからの移動相と試料との混合体を気体状
態で導入する混合体導入口と、導入された混合体ガスの
うち所要の高沸点成分が凝縮するよう冷却する冷却体と
、凝縮液体の流出口と、凝縮されないガスの吸引排気口
とを有し、気化イオン化室は、凝縮室から流出する凝縮
液体を導入する流入口と、導入された液体を加熱気化さ
せる加熱手段と、フィラメントと、）・ラップ電極と、
反応ガス導入［コと、イオン出射孔とを有する質量分析
用インターフェースを構成した。

（ホ）作用上記の構成において、Ｉ、Ｃのインターフェースとして
使用する場合、Ｔ、Ｃの流出物である試料成分と移動相
との混合体が加熱により気化されて、凝縮室に導入され
る。この混合体ガスは冷却体に接触して冷却される。一
般に、試料成分の沸点は移動相の沸点より高く、冷却体
の温度は、両者の沸点の間の値に設定されている。その
ため、試料成分は凝縮液化するが、移動相は凝縮せず、
気体のまま排気口から吸引排気される。これで、移動相
が分離される。

液化した試料成分は、次の気化イオン化室に流下し、こ
の気化イオン化室で、加熱手段により加熱されて再び気
化する。この試料成分ガスに、フィラメントからの熱電
子が照射されることで、該ガスはＥＴイオン化する。ま
た、反応ガスを導入したのち、熱電子を照射することで
、試料成分ガスはＣＩイオン化される。

ＧＣの場合は、試料成分と移動相との混合体は気体であ
るから、そのまま、凝縮室に導入される。

その後の作用は、前記したＬＣの場合と同様である。

（へ）実施例以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例に係るＬ　Ｃ／質量分析用イ
ンターフェースの構成図である。

同図に示すように、この実施例のインターフェースは、
Ｌ　Ｃの後段に接続されるもので、凝縮室Ｉと、気化イ
オン化室２とを備えている。凝縮室ｌは第１ボツクスｌ
ａで構成され、気体イオン化室２は、第１ボツクス１ａ
の下方に配置された第２ボツクス２ａで構成されている
。

凝縮室１を構成する第１ボツクスＩａには、混合体導入
口３と、流出口４と、吸引排気口５とが開設され、内部
に冷却体６が設けられている。７は第１ボツクスｌａ全
体を暖めるヒータである。

混合体導入口３には、ＬＣのカラム出口に通じる加熱管
８が接続されており、したがって、混合体導入口３から
は、移動相と試料との混合体が気体状態で導入されるよ
うになっている。この加熱管８としては、例えば、二重
管構造で、外側管が通電により発熱する気化管が用いら
れる。

冷却体６は、導入された混合体ガスのうち高沸点成分で
ある試料が凝縮するよう冷却するもので、この例では、
凝縮室ｌ内部を横断する複数本のパイプからなる。パイ
プには冷却液が流されるが、その温度は、移動相の沸点
より高く、試料の沸点よりも低い温度に設定されている
。

吸引排気ｌコ５は、凝縮されない気体、すなわち移動相
ガスを排気するためのもので、図外の排気ポンプにより
吸引されるようになっている。

流出口４は、凝縮液体である試料成分液を流下送出する
ためのもので、第１ボツクスＩａの底部に開口している
。

気化イオン化室２を構成する第２ボツクス２ａは、第１
ボツクス１ａの下位にあって、この第２ボツクス２ａに
は、流入口９と、加熱手段ＩＯと、ドレン出口１１とが
設けられ、さらにイオン化に対応して、フィラメント１
２と、電子入射孔１３と、ｌ・ラップ電極１４と、トラ
ップ孔Ｉ５と、反応ガス導入口１６と、イオン出射孔１
７とが設けられている。

流入口９は、凝縮室１の流出口４からの凝縮液体である
試料成分液を導入するためのもので、この流入口９と凝
縮室１の流出１コ４とは、傾斜した冷却通路１８で連通
接続されている。１つは、冷却通路１８の周囲の冷却液
配管である。

加熱手段１０は、凝縮液体を再気化するもので、この例
では、ヒータ１０ａを内蔵した傾斜板ＩＯｂからなり、
流入口９からドレン出口１１にかけて第２ボツクス２ａ
の底板を構成する形で斜設されている。

フィラメントＩ２は、電子入射孔Ｉ３の外側に配設され
、トラップ孔１５の外側に設けられたトラップ電極１４
に対向している。２０は吸引排気［］である。

２１は廃液リザーバで、これはドレン管２２を通じて気
化イオン化室２のドレン出口１１に連通しており、内部
にヒータ２３を有する。

」１記の構成において、ＬＣからの流出物である試料成
分と移動相との混合体液は、加熱管８を通ることで、加
熱されて気化し、ガスとなって混合体導入口３から凝縮
室１に導入される。

この混合体ガスは冷却体６に接触して冷却される。ここ
で、一般のＬＣでは、移動相の沸点は試料の沸点より低
く、そのことを利用して、冷却体６の冷却温度は、移動
相の沸点より高く、試料の沸点より低い所定の値に設定
されている。そのため、試料成分ガスは凝縮するが、移
動相ガスは凝縮しない。そして、移動相ガスは、そのま
ま吸弓排気［」５から排気される。試料成分は液体とな
っているから、排気されない。これで、移動相が分離さ
れることになる。

試料成分液は、流出口４、冷却通路１８を通じて、次の
気化イオン化室２に流下する。

気化イオン化室２では、試料成分液は加熱手段１０上を
流下しながら加熱されて再び気化する。

ここで、再気化により生じた試料成分ガスの一部は、冷
却通路Ｉ８に逆流するが、冷却通路Ｉ８の内壁は冷却さ
れていて、かつ傾斜しているので、試料成分ガスはこの
冷却通路１８の内壁に触れて凝縮し、液体となって気化
イオン化室２に還流する。したがって、気化した試料成
分が凝縮室１まで逆流することはない。

再気化により生じた試料成分ガスは、フィラメント１２
からの熱電子が照射されることで、Ｅ丁イオン化する。

また、反応ガスを導入したのち、熱電子を照射すると、
試料成分ガスがＣＩイオン化される。試料成分イオンは
、イオン出射孔１７から後段の質量分析計に送出される
。

気化イオン化室２で気化されなかった試料成分液は、ド
レン出口ＩＩからドレン管２２を経て、廃液リザーバ２
１に回収される。したがって、加熱手段１０上には試料
成分液が残留しない。

なお、冷却体６では冷却温度を一定に維持しやすく、そ
の冷却温度を適宜設定することにより、移動相のほか、
試料成分の一部を分離除去することができる。

冷却体６としては、萌記のような管体に限らず、第２図
（Ａ）の縦断面図および同図（Ｂ）の正面図に示すよう
な板体に構成してもよい。板状の冷却体６では、混合体
ガスの吸引排気口５への流れを抑制し、移動相ガスのよ
うな不要ガスのみを排出させることができる。

上記実施例の構成は、はぼそのまま、ＧＣ／質屯分析用
インターフェースにも適用可能であるので、このＧＣ対
応のインターフェースの構成についてはその図示説明を
省略する。

ＧＣの場合、その流出物である移動相と試料成分との混
合体は、気体であるので、第１図の実施例のように、特
に混合体を気化する手段を必要とせず、混合体は直接、
凝縮室１に導入してもよい。

通常は、混合体ガスの温度を低下させないために、また
管内壁への吸着を防止するため、混合体の導入管の周り
にはヒータが設けられる。冷却体６には０°Ｃの水を冷
却液として流せばよい。

このＧＣ対応のインターフェースにおいても、凝縮室Ｉ
で試別成分が凝縮液化される一方、移動相が凝縮されず
に吸引排気されて除去され、液化された試別成分が気化
イオン化室２で気化された」二で、ＥＴイオン化もしく
はＣＩイオン化される点（Ｊ、第１図の実施例の場合と
同じである。

なお、」−記実施例では、気化イオン化室２の一室内で
試料成分の気化とイオン化とを行うようにしたが、気化
イオン化室２を気化用の空間と、イオン化用の空間とに
区画し、気化空間で生成された試ネ」成分ガスをイオン
化空間に供給するようにしてもよい。

（ト）発明の効果以上述べたように、本発明では、ＬＣの流出物について
も、ＧＯの流出物についても、試料と移動相との沸点の
違いを利用し、凝縮と気化とにより移動相を分離するよ
うにしたから、移動相の分離精度が高く、移動相を確実
に分離除去することかでき、移動相を除去した試別成分
ガスについて、ＥＴもしくはＣＩのいずれのイオン化も
行うことができる。

この場合、Ｆ〕Ｉイオン化については、移動相ガスの混
入がほとんどないので、効率よくイオン化が行え、ＣＩ
イオン化では、自由に反応ガスを選択使用しうる。

しかも、冷却体の冷却温度を変えることで、移動相等の
分離条件を適宜設定することができ、しかも、冷却体の
冷却温度は一定に維持しやすく、分離条件が安定するか
ら、移動相以外の任意の試別成分の分離も行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は他の実施
例の冷却体を示し、同図（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は正
面図である。第３図ないし第６図は、いずれも従来例の概略構成図で
ある。１　凝縮室、２　気化イオン化室、３　・混合体導入口
、４　流出口、５・吸引排気口、６　冷却体、８　加熱
管、９・・・流入口、１０・・加熱手段、１２・・フィ
ラメント、■４・・トラップ電極、１６・・反応ガス導
入口、１７・・・イオン出射孔。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＬＣもしくはＧＣと質量分析計との間に設けられ
るものであって、凝縮室と、気化イオン化室とを備え、凝縮室は、ＬＣもしくはＧＣからの移動相と試料との混
合体を気体状態で導入する混合体導入口と、導入された
混合体ガスのうち所要の高沸点成分が凝縮するよう冷却
する冷却体と、凝縮液体の流出口と、凝縮されないガス
の吸引排気口とを有し、気化イオン化室は、凝縮室から流出する凝縮液体を導入
する流入口と、導入された液体を加熱気化させる加熱手
段と、フィラメントと、トラップ電極と、反応ガス導入
口と、イオン出射孔とを有する、ことを特徴とする質量分析用インターフェース。