JP2827010B2 - 流出液を質量分光光度計およびその他の気相もしくは粒子の検出器に導入するための方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、流出液を質量分光光度計またほその他の気
相もしくは粒子の検出器に導入するための方法および装
置に関するものである。

［従来の技術］ 気相もしくは粒子の検出器に対する好適な液体試料導
入は、液体流と検出器との間のインターフェースに依存
する。気相検出器に関する連続的液体試料導入と正常操
作の要求との共存は適合性の問題を生ずる。液体流から
検出器中への物質流動を順応させるには、しばしば困難
性が生ずる。さらに、気相検出に先立つ蒸発工程の際
に、熱不安定性試料成分の分解が生じうる。たとえば検
出を減圧下で行なう質量分光光度計のような気相検出器
の場合、減圧ロック及びポンピングが考慮すべき要件と
なる。液体流と気相検出器との間のインターフェースに
関する一般的要件は次の通りである：（１）試料を検出
前に蒸発させねばならない；（２）試料蒸発工程の際に
最小の熱分解しか生じてはならない；（３）試料の輸送
効率は充分な感度を厳守するよう充分高くせねばならな
い；（４）試料導入に際し検出器の正常操作条件を維持
せねばならない；（５）インターフェースに対し輸送さ
れている際に試料の組成を維持せねばならない（たとえ
ば最小のクロマトグラフ帯幅）。気相検出器に対し液体
流をインターフェースする成功率は、どの程度良好に前
記要求が満たされるかどうかに依存する。

液体流を気相検出するための本発明による装置の主た
る用途は、液体クロマトグラフからの流出液を質量分光
光度計に導入することである。液体クロマトグラフィー
（LM）と質量分光光度法（MS）との間のインターフェー
スはLC−MSと呼ばれる。本発明は気相もしくは粒子の検
出器に対する液体試料導入の一般的分野に関するが、こ
の分野における殆んどの従来の研究はLC−MSに集中して
いる。何故なら、これがインターフェース設計に対する
著しい障害になっているからである。したがって、この
従来技術の検討はLC−MSに集中する。

複雑な気相検出器（すなわち質量分光光度計）は、各
種のメカニズムで形成された気相イオンを検出する。電
子衝撃（EI）イオン化および化学的イオン化（CI）が最
も一般的に実施される方法である。EIイオン化を用いる
場合、10^-3〜10^-6トールの試料ガスに充分なエネルギー
（一般に70eV）の電子を衝突させて、試料分子の電子エ
ネルギーレベルをイオン化電位よりも高く励起させ、電
子を試料分子から除去してこれを陽イオンにする。EI方
式における試料イオンの形成に際し、衝突電子から試料
分子に加えられる過剰エネルギーは、結合の開裂または
断片化を生ぜしめる。分子構造を示唆するEI断片化の特
徴的かつ再現性の性質は、未知組成を有する試料の分析
に関し幅広い用途を有する技術を提供する。これに対
し、CI方式はEI方式に対比してより高い圧力で操作され
（典型的には１トール）、したがってイオン化は試料分
子と試薬のガスイオンとの衝突によって生ずる。CIの分
析用途は、一般に分子量情報が存在する際に見られる。
CIの場合、試料分子の制限されかつ再現性のない断片化
が主たる欠点となる。イオン化工程は最終的に質量分光
光度計で得られた定性的情報を決定することを強調すべ
きである。他のイオン化技術は760トールにおける大気
圧イオン化（API）および10^-4トールにおける電界イオ
ン化である。所定の試料につき最大の情報を得るには、
EIおよびCIを含め各種のイオン化技術を用いるのが好ま
しい。さらに、イオン化条件に対し制限を与えるLC−MS
技術は、所定の分析につき得られる試料情報にのみ制限
される。

多くの化合物（一般にEI条件下でイオン化される化合
物）の質量スペクトルは大量のコンピュータ化されたデ
ータベースの保存物として編集されており、これらを未
知組成の試料から得られたスペクトル（断片イオン）と
その後に比較する。したがって、コンピュータ比較は数
秒間て行ないうるので、この種のスペクトル保存物を利
用することがLC−MS装置の顕著な利点である。したがっ
て広範に使用するには、LC−MS装置につきEIイオン化方
式を用いる必要がある。残念ながら、数少ない従来技術
の装置しか熱不安定性かつ／または不揮発性の化合物の
EIスペクトルを発生させる能力を持たないと報告されて
いる。

液体クロマトグラフまたは液体工程流のいずれかから
の流出液は、質量分光光度計インターフェース技術によ
って処理せねばならない。上記したように、イオン化用
の圧力要求はイオン化の方式に依存し、かつ質量分光光
度計のイオン化領域に対する質量流動および質量分光光
度計のポンプ能力によって制限される。１〜2ml/minで
流動する液体の蒸発は標準状態で毎分１程度の気体試
料を発生することができ、この量は10^-5トール（すなわ
ちEI条件）にて毎分10⁸のガスに相当し、これは従来
の質量分光光度計のポンプ能力をずっと越えている。た
とえばCIのような1mmトールもしくはそれ以上の圧力で
生ずるイオン化技術はより低いポンプ能力しか必要とし
ないが、一般に顕著なイオン−分子反応化学の問題を生
じ、これは少ない構造断片化の情報をもたらす。EIイオ
ン化に関する低圧力の要求により、液体クロマトグラフ
からの液体の連続流の直接的導入は、たとえば極低温ポ
ンピングのような極めて大きい能力のポンプ系を用いな
いと達成困難である。

試料をガスに変換する蒸発もしくは脱着工程も、初期
の試料分子の熱減成（熱分解）、反応もしくは転位をも
たらしうる。これらの試料損失は、一般に液体クロマト
グラフィーにより分離される熱不安定および／または不
揮発性である試料成分の場合に最も大きい。これらの熱
敏感および／または不揮発性の分子の質量分析は、一般
にこれら化合物の完全な気相イオンを発生する能力が無
いことにより制限される。したがって、分析物の最小の
分解もしくは損失により試料を気化させるLCとMSとの間
のインターフェースの開発が重要である。

LCをMSとインターフェースする各種の方法が存在し、
この研究は広範に検討されている（後記の文献１、２、
３、４）。全てのインターフェース技術の共通目的は、
気相試料イオンの発生における効率である。

LCをMSとインターフェースするには、直接的液体導入
（DLI）が最も簡単な方法の１つである。DLIの場合、液
体クラマトグラフからの流出液は、３〜10μｍの程度の
直径を有する小さい円形開孔部もしくはチューブを流過
する。高速度の円筒状液体ジェットをこのイオン化室に
指向させる。この方法を用いた多くの種類の設計が存在
し、これらは全て同じ基本配置を有する（文献５および
６において検討されている）。ジェットはイオン化領域
に流入する前に加熱された脱溶剤領域を通過して、溶剤
蒸発を促進することができる。典型的には、この技術は
毎分100μ以下の微小孔のLC流速に制限されていた。
イオン源中への液体の直接的導入を行なうには、極低温
ポンプが用いられて過剰の試料をイオン源の外側の冷表
面にトラップする。通常のLC流速、すなわち１〜2ml/mi
nの場合、流出液は分断されて質量分光光度計中へサン
プリングすべき試料の１部のみを残す。DLI技術の他の
制限は、得られたスペクトルが僅かなCIデータしか与え
ないことである。すなわち、EIと対比して殆んどまたは
全く構造情報が得られない。さらに、質量分析器の圧力
を充分低く維持するには、コストの高い差動ポンプが必
要とされる。実際上、DLIは微小寸法のオリフィスが反
復して閉塞し、この方法を面倒にすると共に顕著に遅延
させるという問題を有する。微小寸法の液体ジェットに
おける整合および不安定性も、得られるデータにノイズ
が多くかつ非再現性である点において、DLIを実験上困
難にする。しかしながら、この技術の利点は熱不安定性
化合物を分析する際に熱分解が生じないことである。さ
らに、この技術の検討については、1976年12月14日付け
の米国特許第3,997,298号および1983年９月６日付けの
米国特許第4,403,147号公報に見ることができる。

機械的輸送（MT）は、LCからの流出液をたとえば電線
もしくはベルトのような移送表面上に付着させるLC−MS
法である。熱を試料に加えて溶剤を除去させることがで
き、かつ脱溶剤化した試料と電線もしくはベルト上にて
一連の減圧ロックを介し質量分光光度計の低圧イオン源
に機械輸送する。EIおよびCIの両質量分光光度計が、こ
の技術によって得られている。この技術の限界は、試料
をイオン化前に移動表面から蒸発させまたは脱着させる
必要があることである。熱蒸発工程の間に熱分解か生じ
うる。機械的輸送装置の操作は、設計の複雑性および移
動部品の障害によりしばしば面倒となる。試料のクロマ
トグラフ輪郭は、移動表面に対する試料の不均一塗布に
よって劣化しうる。この方法は、1977年11月１日付の米
国特許第4,055,987号公報に詳細に説明されている。

熱噴霧（TSY）はLC−MSに対し最も広く使用されてい
る方法がある。LCからの流出液は、熱気化器を介しMSの
イオン源領域における加熱気化室に流入する。熱気化器
は、試料を気化室においてイオン蒸気プラズマに変換す
る。少割合のイオン蒸気を、小さい開孔部を介し質量分
光光度計のイオン光学領域にサンプリングする。サンプ
リング開孔部を介して分析物を採取する効率は極めて低
い。イオン蒸気の大部分は、気化室に接続された雑経路
を介して排気される。DLIの場合と同様に、イオン光学
領域と質量分析器領域との間のコスト高の差動ポンプ
が、充分な減圧を維持するための必要とされる。気化工
程は、たとえば水性酢酸アンモニウムのような緩衝溶液
が熱気化器を介してポンピングされる際に気相の試薬イ
オンを発生する。熱噴霧イオン化として知られるこのイ
オン化法は、CIと同様なスペクトルをもたらす。通常の
操作条件下において、熱気化器の使用により熱分解が観
察された。しかしながら、この技術により最小の分解に
て、多数の熱不安定性化合物が分析されている。TSYは
幾つかの限界を有し、特に顕著にはたとえばEIイオン化
条件下で得られるような構造情報が存在しないことであ
る。種々の化合物の応答は、分析される物質の化学的性
質に依存する。その結果、特性化の悪い試料に対する応
答を予測することがしばしば困難である。熱噴霧法は、
1984月14日付けカナダ特許第1,162,331号および1985年
８月30日付け出願の米国特許出願第527,751号およびそ
の継続出願に詳細に記載されている。

液体クロマトグラフィーと質量分光光度法とを組合せ
るための単分散エアロゾル発生インターフェース（MAGI
C）は、流出液を小さいオリフィスもしくはチューブを
介しポンピングして安定な液体ジェットを形成させるLC
−MSに対する方法である。液体ジェットは均一寸法また
は単分散の液滴に分断される。これら液滴を大気圧に近
い圧力の脱溶剤化室で分散ガスにより分散させ、この分
散ガスは液滴の凝集を防止すると共に液滴に対し熱エネ
ルギーを導入して急速な脱溶剤化をもたらす。この方法
は、効率的な脱溶剤化を可能にするには、大気圧に近い
大直径の脱溶剤化室を必要とする。脱溶剤化室の圧力を
溶剤蒸発速度で低下させる作用は、理論的にはフックス
およびスツゲンにより処理されている（16）。液滴の蒸
発速度は、圧力の低下と共に顕著に減少する。分散ガス
の不存在下において液滴は不充分な熱エネルギーを受け
て、その完全な脱溶剤化を妨げる。毎分１よりも多い
分散ガスの流速を用いて、脱溶剤化室内に充分な高圧力
を維持する。脱溶剤化の後、溶剤除去した溶質粒子をノ
ズルを介し減圧室中に加速して、高速度のエアロゾルビ
ームを形成させる。より重い溶質粒子に対比して、より
軽い溶剤蒸気および分散ガスはエアロゾルビームの軸線
から外方向に膨脹し、ガス成分を含まない視準された粒
子ビームをもたらす。エアロゾルビームのガス成分は、
２個の連続する低減圧室を分離する順次の２個のスキマ
ーに粒子ビームを指向させることにより行なわれる２段
階圧力減少工程で除去される。溶質粒子ビームはスキマ
ーを介しイオン源領域に流入し、ここで濃縮溶質がイオ
ン源領域における表面から熱脱着されかつ慣用のCIもし
くはEIイオン化法によってイオン化される。

LC−MSに対するMAGIC法は、EI条件下で溶質をイオン
化するという利点を有する。しかしながら、大気圧に近
い脱溶剤化の必要性は、質量分光光度計の低圧イオン源
に対する溶質輸送効率を著しく低減させる。高流速の分
散ガスの添加はノズルにおける乱流をもたらすと共に、
スキマーおよびノズルの表面並びに脱溶剤化室の壁部に
対する衝撃により輸送効率の顕著な低下が観察される。
さらに、多量のガスの必要性も、粒子ビームの固体角度
膨脹をさせかつ効率の低い２段階分離装置の使用を伴う
傾向を有する。これら条件のため、イオン源中への溶質
の輸送効率は一般に５％程度である。MAGICの場合、移
動相の組成は、敏感な応答のため移動相添加物を或る場
合に必要とするような熱噴霧技術と同様に、各種の分析
物につき応答に影響を与えない。さらに、EIイオン化が
唯一の用いる方式である場合は、この技術に関し差動ポ
ンプを必要としない。この技術に関する詳細はさらに19
86年６月23日付でウィロウビーおよびブラウナーにより
出願された米国特許出願第623,711号およびその継続出
願に記載されている。

MAGICは、粒子ビームの導入技術であると考えること
ができる。これを検討するには、粒子ビームの導入はエ
アロゾルをノズルを介して順次の減圧室中へ加速すると
共にエアロゾル粒子を軸線上でスキミングし、粒子ビー
ムを形成させかつエアロゾルビームのガス成分を軸線か
らポンピング除去する技術であると考えられる。この方
法の結果はガス物質からのエアロゾル粒子の効率的分離
であり、粒子はガス分子と比較して粒子のモーメントが
より高いため低圧領域中へ一層効率的に輸送される。質
量分光光度法に関する従来の粒子ビーム導入技術は２つ
の分野に適用されている： （１）実時間のエアロゾル監視（文献７〜９）；並びに
（２）エアロゾル発生工程が粒子ビーム導入に先行する
液体試料の導入（文献10〜14）。MAGIC技術は後者の例
である。さらに本発明も、質量分光光度計への試料導入
に適用する際の粒子ビーム溶質濃縮工程を包含する。

粒子ビーム導入技術の性能は、エアロゾルの性質に依
存する。粒子ビームの固体角度分散は溶質粒子の寸法、
エアロゾル源からの圧力、およびノズルの形状に依存す
る。イスラエルおよびフリードランダー（文献15）は、
粒子ビーム分散に対するこれらパラメータの関係を実験
的に示した。その結果は次のことを示している：（１）
粒子ビームの角度分散はエアロゾル源の圧力と共に増大
する：（２）粒子ビームの角度分散は粒子寸法の増大と
共に低下する：（３）粒子ビームの膨脹は、収束ノズル
に対し毛細管を使用する場合、粒子寸法の変化につれて
より均一となる。したがって、ガスの流速および圧力と
してのエアロゾル発生工程の性質並びに粒子寸法および
分布は、粒子ビーム導入の効率を最終的に決定する。

質量分光光度計中への液体試料導入に対する粒子ビー
ムの方法については、各種のエアロゾル発生器が用いら
れている。これらはベルグルンドーリウの単分散エアロ
ゾル発生器（文献８、10〜14）、ウィロビーブラウナー
の単分散エアロゾル発生器（文献14）、並びにデビルビ
スおよび超音波噴霧器（文献10〜13）を包含する。従来
の粒子ビームビーズに関する主たる限界は、エアロゾル
発生の後のエアロゾル液滴の脱溶剤化における困難性で
あった。従来の技術は、液滴から溶剤を除去するため脱
溶剤化室を必要とするか、或いはガス負荷を増大させ
た。従来のエアロゾル発生技術に関する直径約10μｍ以
上の液滴の発生は、衝撃もしくは沈降過程により脱溶剤
化室およびノズルにおける粒子損失をより大にする傾向
がある。本発明のエアロゾル発生法は、液滴寸法、方向
性および蒸発速度を包含するエアロゾル特性に関し正確
な制御を可能にするよう設計される。エアロゾル発生工
程および脱溶剤化工程に対する向上した制御により、種
々の検出器に対する粒子輸送の効率が増大する。

粒子ビームの固体角度分散は、エアロゾル源の圧力の
上昇と共に増大することが示されている（文献15）。し
たがって、エアロゾル発生もしくは脱溶剤化に関し高い
ガス負荷を必要とする従来の粒子ビーム技術は、より発
散性の粒子ビームを有する傾向を示す。これは、粒子ビ
ーム断面の１部のみを軸線方向のスキマーを介してサン
プリングしうることを必要とする。何故なら、その後の
チャンバにおける圧力が検出器の上限圧力を越えるから
である。したがって、論理上、より小さい発散性粒子ビ
ームの全断面は同じスキマー直径で回収しうると共に、
同じ検出器圧力を維持することができるであろう。発散
性の低い粒子ビームの結果は、検出器に対する一層効率
的な試料輸送を可能にする。その結果、本発明による装
置の目的は、エアロゾル発生工程からのガス負荷を低下
させて試料輸送効率を向上させることである。

質量分光光度計中への試料導入に関する粒子ビーム技
術の使用は、電位衝撃イオン化条件の下でスペクトルを
発生する能力を示した（文献７〜14）。本発明による装
置の主たる目的は、粒子ビームが質量分光光度計のイオ
ン源領域に流入した後に、粒子を気化させる能力を向上
する。この目的は粒子に由来する完全な気相分子種類の
物質を形成させることである。従来の粒子ビーム試料導
入装置は、加熱表面からの蒸発に際し分子の熱断片化が
生ずるため完全な分子イオンを形成するのが困難であっ
た（文献８）。粒子気化工程は、粒子に由来する分子の
平衡表面蒸気圧、粒子ビーム回収表面の温度および材
料、並びに粒子マトリックスにおける他の成分の存在に
依存する。これら因子の制御が、本発明による装置の性
能に必須である。

気相もしくは粒子の検出器に対する液体試料導入の他
の用途は光散乱（文献17）、火炎イオン化（文献18）、
原子吸収もしくは放出の分光光度法（文献19）につき報
告されている。本発明の装置によるエアロゾル発生、脱
溶剤化および溶質濃縮の向上した制御は、各種の検出器
に適用することができる。

上記従来技術で示した文献は次の通りである： 1. P.J.アルピノ、ジャーナル・クロマトグラフィー、
第323巻、第３頁（1985）。

2. D.E.ゲイム、アドバンスト・クロマトグラフィー、
第21巻、第１頁（1983） 3. C.G.エドモンド、J.A.マクロスキー、V.A.エドモン
ド、バイオームド質量分光光度法、第10巻、第237頁（1
983） 4. R.C.ウィロウビイ、R.F.ブラウナー、トレース・ア
ナリシス、第２巻、第69頁、J.F.ローレンス編、アカデ
ミック・プレス社（1982）。

5. W.M.A.ニーセン、クロマトグラフィア、第21巻、第
５頁（1986）。

6. W.M.A.ニーセン、クロマトグラフィア、第21巻、第
５頁（1986）。

7. J.J.ストッフェルス、「空気担持された粒子の表面
イオン化質量分光光度法に対する直接的空気サンプリン
グ入口」、1976年、カリホルニア州、サンジェゴにおけ
るASMSの第24回年次総会に提出。

8. M.P.シンハ、C.E.グリフィン、D.G.ノリスおよびS.
K.フリードランダー、「質量分光光度法によるエアロゾ
ル粒子の分析」、1980年、ニューヨーク州、ニューヨー
クにおけるASMSの第28回年次総会に提出。

9. J.アレンおよびR.K.ゴウルド、レビュー・サイエン
ス、インスツルーメント、第52巻、第６号、1981年６
月。

10. F.T.グリーン、「粒子衝撃質量分光光度法」、197
5年テキサス州、ヒューストンにおけるASMSの第23回年
次総会に提出。

11. F.T.グリー、「粒子衝撃技術により不揮発性物質
および溶液の質量分光光度法」、1976年、カリホルニア
州、サンジエゴにおけるASMSの第24回年次総会に提出。

12. F.T.グリーン、「粒子衝撃質量分光光度法の開
発」、1980年ニューヨーク州、ニューヨークにおけるAS
MSの第29回年次総会に提出。

13. F.T.グリーン、「粒子衝撃質量分光光度法の現
状」、1981年、ミネソタ州、ミネアポリスにおけるASMS
の第29回年次総会に提出。

14. R.C.ウィロウビー、「液体クロマトグラフィーと
質量分光光度法とのエアロゾル発生インターフェースに
関する研究」、ジョージヤ工科大学の博士論文、1983。

15. G.W.イスラエルおよびS.K.フリードランダー、ジ
ャーナル・コロイド・インターフェース・サイエンス、
第24巻、第330頁（1967） 16. N.A.フックスおよびA.G.スツゲン、「高分散エア
ロゾル」、アニュアル・アーバー、サイエンス、アン・
アーバー（1970）。

17. J.W.ヨルゲンソン、S.L.スミスおよびM.ノボトニ
ー、ジャーナル・クロマトグラフィー、第142巻、第233
頁（1977）。

18. E.ハークティおよびT.ニッカリ、アクタ・ケミカ
・スカンジナビア、第17巻、第2565頁（1963）。

19. R.F.ブラウナーおよびA.W.ボーン、アナリチカル
・ケミストリー、第56/7巻、第787A頁（1984）。

これら文献の開示を参考のためここに引用する。

［発明の要点］ 本発明は、工程流、液体注入流または液体クロマトグ
ラフからの流出液を気相もしくは粒子の検出器に対し分
析装置中に導入する方法および装置である。これは質量
分光光度計、火炎イオン化検出器、光散乱検出器および
その他の気相もしくは粒子状における分析物の性質を決
定するのに適した他の装置に液体試料を導入するために
応用することができる。

本発明の装置で生ずる基本的過程はエアロゾルの発生
および脱溶剤化、溶質の濃縮、並びに適当な気相もしく
は粒子検出器による溶質の検出である。

本発明によるエアロゾル発生は、液体流（内側流れ）
とガス流（外側流れ）との同心流によって得られる。ガ
スは熱源（一般にガスを封止する加熱チューブ）との直
接的接触により加熱される。このチューブは、制御され
たチューブの抵抗加熱或いはチューブとカートリッジヒ
ータとの直接的接触によって加熱される。外側チューブ
中へのガスの流動、内側チューブへの液体の流動、両チ
ューブの寸法、および熱源に対する電力を正確に制御す
ることにより、エアロゾルの性質が正確に決定される。
熱はガス媒体を介して導入され、したがってガスの熱伝
導性は高いことが好ましい（たとえば水素、ヘリウ
ム）。

ガス媒体を介して液体に供給される熱量は、エアロゾ
ル発生工程の際に生ずる溶剤の脱溶剤化もしくは蒸発の
程度を決定する。ガス供給はエアロゾル発生において２
つの機能を果す。第１に、これは脱溶剤化に必要な熱を
供給する。第２に、これはエアロゾル粒子を閉込めまた
は封止して、広範囲の分散から粒子を防止すると共に、
チャンバ壁部に対して膨脹の衝撃を与える。本発明の装
置は、溶剤の蒸発が全体的にエアロゾル発生器の内側チ
ューブ内で生ずるため脱溶剤化室を必要としない。

本発明の装置による制御されたエアロゾル発生および
脱溶剤化は、一般に溶質が溶剤よりも低い揮発性を有す
るため、溶剤を溶質から効果的に分離する。溶剤は気相
となりかつ溶質は粒子状態に保たれる。

相分離を行なった後、２種の方法のうち１種により溶
質の濃縮を行なう。溶質濃縮の第１の方法は粒子ビーム
もしくはモーメント分離器において溶剤を溶質から分離
することであり、ここでより高いモーメントの溶質粒子
がスキマー開孔部により分離された順次の低圧領域中へ
効果的に搬入される。本発明の装置は、１段階または２
段階のいずれかの粒子ビーム圧力低下を利用する。本発
明の装置における粒子ビームの構成は、大部分の溶質を
低圧検出領域に輸送すると共に99％以上の溶剤を除去す
る。溶質濃縮の第２の方法は、ガスに比較した粒子の移
動性により、溶剤を溶質から分離する。より高い移動性
を有するエアロゾルのガス溶剤成分は冷表面と顕著に相
互作用し、かつ表面上にトラップされる（すなわち極低
温トラップ）。粒子状態の溶質は、たとえばヘリウムも
しくは水素のような凝縮性の低いキャリヤガスによりガ
ス流中で搬送されて、溶剤蒸気を残留させる。極低温ト
ラッピングと粒子ビーム溶質濃縮との組合せが第３の代
案である。

本発明の装置による濃縮溶質の検出は各種の手段によ
り行なわれる。本発明の１具体例は粒子ビーム濃縮を用
いて、溶質粒子を質量分光光度計のイオン化源へ指向さ
せる。粒子ビームは、一次イオンビーム、レーザービー
ム、放電プラズマ、電子ビーム、電界または磁場を包囲
する各種の手段と交差する。これらの操作条件下におい
て、溶質蒸発およびイオン化のエネルギーは飛行の際に
溶質粒子に対し直接供給させる。他の具体例は、標的表
面を用いて溶質粒子を集める。標的表面は一般に制御さ
れた温度の不活性物質で構成され、かつ熱を粒子に供給
して急速な溶質気化を得る役割を演ずる。溶質が気化さ
れた後、たとえば電子衝撃もしくは化学的イオン化など
の通常の気相法がイオン化をもたらす。回収した粒子を
有する標的表面には中性イオンもしくは電子ビームを衝
突させて、標的表面から気相イオンを発生させることが
できる。或いは、溶質を標的の加熱前に所定時間にわた
り冷標的表面に集めて、試料を濃縮することにより検出
限界を減少させる。標的に供給される電力の測定をも用
いて気化熱を決定する。

たとえば火炎イオン化検出器（FID）のような他の気
相検出器の使用は、溶質濃縮のための極低温ポンプと噴
霧ガスとしての水素とを必要とする。この具体例は大気
圧または低圧の火炎を用いて操作される。

さらに、粒子ビームの具体例はレーザー散乱または連
続光散乱の測定で用いられ、普遍的な液体クロマトグラ
フィー検出器として機能する。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明を実施例につきさら
に説明する。

本発明の装置は３種の部品、すなわちエアロゾル発生
器14と溶質濃縮器と溶質回収器もしくは検出器とを備え
る。

これら部品の第１のものであるエアロゾル発生器14に
つき、第１図および第２図を参照して詳細に説明する。
液体は供給源30から、またガスは供給源31からエアロゾ
ル発生器14中へ流入する。ガスはチューブ11を流過し、
かつ液体はチューブ10を流過する。エアロゾル発生器14
の操作に対し重要なことは、チューブ10と11との間の流
動ガス媒体を介し熱をチューブ10内の流動液に対し同軸
供給することである。これらチューブの寸法並びにガ
ス、液体および熱の流速は発生するエアロゾルの性質を
決定する。

本発明によるエアロゾル発生器のための液体供給源30
は液体工程流、液体クロマトグラフまたは液体注入流か
らの流出液（すなわち天然に存在するまたは故意に添加
した揮発性の低い他の成分の他に問題とする溶解した分
析物を含有する流出液）である。融合シリカ毛細管10
は、流出液の流れを閉込めるためのノズルとして機能す
る。チューブ10は液体の流動を制限して、液体流の線側
を増大させると共に単位容積当りの液体と融合シリカ毛
細管の加熱壁部との表面接触を増大させる。融合シリカ
毛細管10の内径は、所定用途に対する液体の流速要求に
よって決定される寸法を有する。チューブ10の最小内径
は、液体供給源30の上限ポンプ圧力によって決定され
る。チューブ10における液体の流速、長さおよび内径
は、液体供給圧力に対し影響を及ぼす。毎分0.1〜2.0ml
の範囲の液体流動に対する融合シリカ毛細管の典型的な
寸法は、内径50μｍかつ外径250μｍである。チューブ1
0の内径寸法は10μｍ、25μｍ、50μｍ、75μｍおよび1
00μｍで試験して成功を収めるいる。融合シリカ毛細管
の長さは、液体流に対し熱移動を可能にするのに充分な
長さである。典型的な長さは20cmである。融合シリカ毛
細管10の最大長さは、液体ポンプ系の圧力限界によって
決定される。

エアロゾル発生器14に対するガス供給源31は、伝導性
ガスまたはガス混合物の圧縮されまたは自発性の制御さ
れたガス源で構成される。同軸の金属毛細管11は融合シ
リカチューブ10を封止すると共に、制御されたガス供給
源31から供給された噴霧ガスの流れを制限しかつ精密弁
35によって制御される（第３図参照）。金属毛細管11の
内径および供給源31からのガス流速は金属毛細管31を流
過するガスの線速を決定し、その結果エアロゾル発生工
程における同心封止ガス33の線速をも決定する。同心ガ
ス流は、本発明の装置において２つの機能を果す。第１
に、融合シリカ毛細管10から流出するエアロゾルを封止
する。第２に、加熱された外側金属毛細管11から内側融
合シリカ毛細管10への熱移動のための伝導性媒体として
作用する。

本発明によるエアロゾル発生器の熱供給は金属毛細管
11の電気抵抗からなり、これによってチューブを加熱す
る。第１図は、電流を流すことにより熱を供給して毛細
管11の温度を上昇させる手段を示している。チューブは
加熱回路の抵抗加熱部分である。外側チューブ11の長
さ、組成および肉厚が加熱電力供給源20の電力要求を決
定し、これはヒーター制御器23によって制御される。加
熱回路は、回路における一定の抵抗を維持して或いは熱
電対フィードバック24により一定温度を維持して制御さ
れる。加熱外側チューブ11は、好ましくはたとえばニッ
ケルもしくは白金などの純粋な金属で構成される。何故
なら、温度はこの種の純粋な金属、或いはその他多くの
純粋な金属の抵抗に比例するからである。この関係は、
熱電対フィードバック制御の必要なしに、直接的な抵抗
フィードバック測定により熱供給もしくは温度の制御を
可能にする。さらに本発明による装置は、熱供給制御の
ための熱電対フィードバックおよび純粋金属以外の抵抗
加熱される合金を用いることもできる。抵抗加熱回路
は、たとえば参照符号12および13で示された絶縁体など
の適当な手段により地面から電気絶縁される。加熱金属
毛細管11の内径は、内側融合シリカ毛細管10の外径より
も僅かに大きい。チューブ11の内径に対する典型的範囲
は300〜400μｍである。この範囲においてガス速度は、
位置32にて融合シリカ毛細管10から生じた液体ジェット
もしくはエアロゾルを同伴するのに充分高くなる。さら
に、間隙の間隔は、融合シリカ毛細管10に対しガスを介
する効率的な熱移動を可能にすべく充分小さくする。抵
抗加熱された回路の１部でなくかつ電気絶縁ユニオン12
によりチューブ11の加熱部分に接続された毛細管11の部
分が存在する。外側金属毛細管11を包囲する領域は、熱
移動速度よりも遅い速度で熱を内側融合シリカチューブ
10へ案内する。その結果、外側チューブは空気スペー
ス、断熱性物質または減圧によって断熱され、流動する
液体流に対する熱移動を確保する。

第２図は、カートリッジ加熱による金属毛細管11への
熱供給の代替手段を示している。カートリッジヒーター
26は、金属毛細管11に対し熱接触する金属ブロックに挿
入される。カートリッジヒーターを用いる場合、ヒータ
電力供給源20の制御手段は、制御器23に対する熱電対フ
ィードバック24である。

エアロゾル発生器の加熱部分は保護ハウジング28内に
内蔵され、このハウジングはエアロゾル発生器を指示す
ると共に操作員を電圧火傷または電気衝撃から保護する
よう作用する。エアロゾル発生器は、ガスケットもしく
はＯ−リングシールまたはその両者としうる接続部29を
介してエアロゾル膨脹室に取付けられる。

本発明の装置によるエアロゾル発生は、正確に制御し
て液体とガスと熱との同軸流を組合せることにより得ら
れる。エアロゾルは位置32で発生し、流動方向における
軸線に沿って封止ガス33により閉込められる。流動する
液体に対する同軸熱移動は電気フィードバック回路およ
び外側加熱金属チューブ11と内側融合シリカ毛細管10と
の間のガスの流れによって制御され、このガスは間隙空
間を通過する伝導性媒体である。ガスの熱伝導性が、内
側融合シリカチューブ10に対する熱の移動における臨界
パラメータとなる。ガス供給源がたとえば水素もしくは
ヘリウムのような高伝導性ガスを構成するのが好適であ
るが、導電性の低い他のガスまたはガス混合物を排除す
るものでない。

本発明によるエアロゾル発生器の好適な操作条件は、
所定用途に対する所要のエアロゾル特性に依存する。エ
アロゾル特性の範囲は、比較的大きい直径の液滴を有す
る空気圧噴霧された溶剤リッチなエアロゾルから、比較
的小さい直径の液滴を有する熱噴霧された溶剤除去エア
ロゾルまで変化する。空気圧法と熱噴霧法との組合せ
は、液滴寸法の変動、液滴の脱溶剤化の程度および発生
したエアロゾルの流動方向が調節されたエアロゾルをも
たらし、これは蒸気したように溶剤除去された溶質粒子
を生成するよう機能する。

本発明の装置により発生したエアロゾルは、比較的多
量の溶剤の存在によって溶質の検出が悪化するような具
体例においては溶質濃縮工程を必要とする。本発明によ
る装置は、特に一般的には溶質が関連溶剤もしくは溶解
液よりも揮発性の低いような流出液に適用される。溶剤
と溶質との間の揮発性の差は、エアロゾルの粒子部分に
主として存在する溶質と、エアロゾルの蒸気部分に主と
して存在する溶剤とをもたらす。第３図〜第５図はエア
ロゾル発生、粒子ビーム溶質濃縮および質量分光光度検
出による本発明の実施例を示している。第６図はエアロ
ゾル発生、溶質濃縮のための溶剤極低温トラッピングお
よび火炎イオン化検出に関する本発明の実施例を示して
いる。エアロゾル発生、溶質濃縮および他の検出方式に
よる検出のための本発明による装置の使用については図
示しないが、これを行なうのに必要な改変は気相もしく
は粒子検出器中への液体試料導入の技術分野における当
業者にはここに開示した実施例から明らかとなるであろ
う。

第３図は、１段階の粒子ビーム溶質濃縮に関する本発
明の実施例を示している。この装置は質量分光光度計の
イオン源チャンバ60に対しフランジ減圧ジョイント62を
介して取付けられる。上記のエアロゾル発生器は、封止
ジョイント29によりエアロゾル膨脹室40に装着される。
膨脹室40は位置32で発生した高速エアロゾルに充分な空
間を形成して、粘性流動範囲まで低速化させると共に破
線および矢印で示された方向に進行させる。膨脹室にお
ける圧力は大気圧近くから１トールまで変化することが
でき、これはエアロゾル発生器からの物質流速に依存す
る。溶質粒子および溶剤蒸気はノズル42中で加速され
て、高速エアロゾルビームをノズル42とスキマー43との
間の長手軸線に沿って形成する。膨脹室40と減圧室41と
の間の圧力低下により、ビームが形成される。減圧室41
はポンプ44により減圧され、一般にたとえば400/min
の回転ポンプのような大きいポンプ能力を有する機械ポ
ンプである。軸線方向に整列したノズル42とスキマー43
との間の領域で、エアロゾルからの溶剤蒸気と伝導性ガ
スとは溶質粒子よりもずっと急速に膨脹する。ガスと粒
子との膨脹差の結果、粒子が膨脹エアロゾルビームの軸
線にて高度に濃縮される。濃縮された溶質粒子を、スキ
マー43を介し質量分光光度計のイオン源チャンバにサン
プリングする。濃縮された溶質粒子ビームは、スキマー
から質量分光光度計のイオン化領域61まで形成される。
エアロゾルビームがノズル42にて形成される箇所とイオ
ン化領域との間の距離は最小に保つべきであり、一般に
５〜10cmである。

第４図は、２段階の溶質ビーム濃縮に関する本発明の
実施例を示している。第３図に関し説明したように、こ
の装置は質量分光光度計のイオン源チャンバ60にフラン
ジジョイント62を介して取付けられる。エアロゾル発生
器は、封止ジョイント29によりエアロゾル膨脹室40に装
着される。エアロゾルは位置32にてエアロゾル発生器か
ら軸線方向に膨脹すると共に、破線および矢印で示され
た方向で膨脹室の軸線を下流に進行する。エアロゾルは
ノズル42中で加速されて、ノズル42とスキマー43との間
で高速エアロゾルビームを形成する。このエアロゾルビ
ームは、膨脹室40と第１減圧室41との間の圧力低下によ
って形成される。第２減圧室46は、スキマー43とスキマ
ー49との間の領域にてさらに溶剤蒸気をポンプ除去する
ことにより一層高度の溶質濃縮をもたらす。第１減圧室
41はポンプ44により減圧され、かつ第２減圧室はポンプ
45によって減圧される。ポンプ44および45は、エアロゾ
ル発生器により導入された溶剤蒸気の大部分を除去する
のに充分なポンプ能力を有する。ノズル42並びにスキマ
ー43および49は前記と同様に軸線方向に整列して漸次低
下する圧力領域中への濃縮溶質粒子のサンプリングを可
能にする。エアロゾルビームが形成されるノズル42とイ
オン化領域61との間の距離を最小にして、溶質粒子の移
動効率を確保する。この距離は一般に１〜10cmである。

第５図は、第４図に示した実施例の代案である２段階
の溶質粒子ビーム濃縮に関する本発明の実施例を示して
いる。この装置は、標準ゲート弁64を介し質量分光光度
計のイオン源チャンバ60から着脱自在である。この装置
の挿入プローブ部分65はゲート弁64（これは自動開閉す
る）中へ挿入されて、質量分光光度計のイオン化領域61
に対し軸線方向に整列する。エアロゾル発生器は、封止
ジョイント29の箇所でエアロゾル膨脹室40に装着され
る。エアロゾルは位置32にてエアロゾル発生器から軸線
方向に膨脹し、かつ破線および矢印で示された方向に膨
脹室40の軸線を下流に進行する。エアロゾルはノズル42
中で加速されて、ノズル42とスキマー43との間で高速エ
アロゾルビームを形成する。このエアロゾルビームは、
膨脹室40と第１減圧室41との間の圧力低下によって形成
される。第２減圧室46は、スキマー43とスキマー49との
間の領域にてさらに溶剤蒸気をポンプ除去することによ
り一層高程度の溶質濃縮をもたらす。第１減圧室41はポ
ンプ44により減圧され、かつ第２減圧室はポンプ45によ
り減圧される。ポンプ44および45は、エアロゾル発生器
により導入された溶剤蒸気および伝導性ガスの大部分を
除去するのに充分なポンプ能力を有する。ノズル42並び
にスキマー43および49は上記と同様に軸線方向に整列し
て、漸次低下する圧力領域への濃縮溶質粒子のサンプリ
ングを可能にする。エアロゾルビームが形成されるノズ
ル42とイオン化領域61との間の距離を最小にして、溶質
粒子の輸送効率を確保する。しかしながら、この実施例
の場合、介在するプローブ65のための追加長さが必要と
される。この距離は一般に20〜40cmの範囲である。

さらに第５図は、特殊目的のためのイオン化領域61に
近接しかつこれを包囲するイオン室60に導入しうる任意
の取付部67を示している。たとえば、取付け部67はレー
ザーとすることができ、これによりレーザービームを標
的61の表面に集中させ、ビームを光イオン化およびレー
ザー脱着分析にかけることができる。さらに、取付部67
は、化学イオン化のための電子源、或いは高電圧源を構
成して放電または電界イオン化により粒子および分子を
イオン化することもできる。

しかもさらに、取付部64は溶剤蒸気を冷表面上に回収
すると共に溶質粒子を後の検出のために冷トラップに通
過させるための極低温トラップで構成することもでき
る。他の取付部67の形態は、粒子ビームの軸線を横断す
る光学領域を設けてビームにつき光散乱測定を行なうた
めの装置である。取付部67はさらに移動標的のための支
持体（すなわち破線で示したベルト68）で構成すること
もでき、これは時間の関数として溶質粒子を回収すると
共に、取付部68に組込んだ装置（すなわち別途の装置）
はたとえばSIMS、赤外、ｘ線、紫外線もしくは可視分光
光度走査のような表面測定、或いはたとえば反射もしく
は透過測定技術によって受入れられたクロマトグラフ輪
郭を位置決定しかつ分析する。さらに、ベルト68はその
後の構造分析のために高度精製された溶質結晶を回収す
ることもできる。ベルト68またはその均等物（たとえば
円盤もしくは移動帯）を加熱して、オンラインの連続熱
分析を行なうこともできる。この場合、取付部67はさら
に標的を加熱し、この熱を制御しかつ標的からの溶質の
蒸発もしくは脱着により消費された熱エネルギーを正確
に測定するための手段を備えることもできる。

取付部67は、ビームにおける粒子の表面を帯電させか
つこれによりクローン析力でイオン脱着または粒子開裂
を増大させるのに充分なエネルギーを有する高エネルギ
ー放電を発生するための装置を構成することができる。
取付部67は組込み式とすることができ、或いは好ましく
は容易に着脱自在とし、複数の取付部67を標的および領
域61に操作上近接させてチャンバ60内に配置することが
でき、かくしてこれらは単独でまたは所望に応じ組合せ
て使用することができる。

第３図〜第５図に示した実施例により発生した濃縮粒
子ビームは、溶質粒子を同様に気相イオンに変換する。
これら各装置の場合、溶質粒子は標的表面50上に回収さ
れる。標的表面50は抵抗加熱された表面であって、熱エ
ネルギーを微小な溶質粒子に供給することにより溶質分
子を気化させる。標的はゲート弁63中へ挿入されて溶質
の気化を質量分光光度計のイオン化領域61で生ずるよう
にする。標的表面50の温度は、熱電対フィードバック53
と電力供給源51とを備えた制御器52により制御される。
回収された溶質粒子は、感熱性化合物については低温度
でまた不揮発性物質および噴霧については高温度で加熱
される。標的表面50の操作温度範囲は一般に100℃〜300
℃の範囲である。気相溶質分子のイオン化は、たとえば
電子衝撃または化学的イオン化のような慣用のイオン化
方法によって行なわれる。

第３図〜第５図を参照して説明した装置で生ずるイオ
ン化工程は、気相イオン化のみに限定されない。溶質粒
子ビームはさらに標的表面50上に回収されて、たとえば
急速原子衝突、二次イオン質量分光光度法、電界脱着、
熱イオン化、プラズマ脱着および第５図を参照して説明
したようなレーザー脱着などの慣用の表面イオン化技術
でイオン化させる。これらの技術は、標的表面に代替エ
ネルギー源を導入することを必要とする。表面イオン化
方法の他に、本発明による装置はさらにイオン化前の表
面に対する粒子の回収なしに直接に溶質粒子ビームへエ
ネルギーを導入することができる。この実施例によれ
ば、標的表面50は存在する必要がない。飛行している
際、溶質粒子ビームは一次イオンビーム、一次原子ビー
ム、レーザービームまたは高電界領域と交差する。

第６図は溶質粒子濃縮を与える溶剤極低温トラッピン
グによる本発明の実施例を示している。エアロゾル発生
器は、封止ジョイント29にてエアロゾル膨脹室40に取付
けられる。この実施例によるエアロゾル発生のために使
用される伝導性ガスは水素ガスである。エアロゾルはエ
アロゾル発生器から位置32にて軸線方向に膨脹し、かつ
破線および矢印で示された方向に膨張室の軸線を下流方
向に進行する。膨脹室40の壁部は極低温冷却されて溶剤
蒸気をトラップする。溶質粒子および水素ガスは、溶剤
蒸気よりも効率的に膨脹室を通過する。濃縮した溶質粒
子および水素ガスは入口70を介しバーナー室71中へ導入
される。ここで、粒子は水素火炎で燃焼されかつ生成し
た火炎中のイオンが電極グリッド73上に回収される。空
気または酸素はバーナー室71中へ入口72を介し導入され
る。

以上、本発明を特定実施例につき当業者が容易に理解
しうるよう説明したが、これは不必要な限定を意味する
ものと理解すべきでない。引用した従来技術の特許、文
献および特許出願は当業者が本発明を理解するのに役立
てるためであり、決して本発明を制限するものでない。

【図面の簡単な説明】

第１図は伝導性エアロゾル発生ガスの抵抗加熱を用いる
熱同心エアロゾル発生装置の略断面図であり、 第２図は伝導性エアロゾル発生ガスのカートリッジ加熱
を用いる熱同心エアロゾル発生装置の略断面図であり、 第３図は慣用の質量分光光度計のイオン源チャンバフラ
ンジに対しインターフェースする熱同心エアロゾル発生
装置および１段階の粒子ビーム溶質濃縮の略断面図であ
り、 第４図は慣用の質量分光光度計のイオン源チャンバフラ
ンジに対しインターフェースする熱同心エアロゾル発生
装置および２段階粒子ビーム溶質濃縮の略断面図であ
り、 第５図は慣用の質量分光光度計のイオン源チャンバゲー
ト弁に対しインターフェースする熱同心エアロゾル発生
装置および２段階粒子ビーム溶質濃縮の代案の略断面図
であり、 第６図は火炎イオン化検出器に対しインタースェースす
る熱同心エアロゾル発生装置および溶剤極低温トラッピ
ング溶質濃縮の略図である。 10……内側融合シリカ毛細管 11……外側金属毛細管 14……エアロゾル発生器、40……膨脹室 41……第１減圧室、46……第２減圧室 52……制御室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−148245（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−90992（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−40149（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−44（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−43692（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G10N 27/62 - 27/70

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ミクロンおよびサブミクロンの寸法を有す
   る溶剤除去した溶質粒子を、揮発性溶剤と揮発性の低い
   溶質とを含有する液体試料から充分規定された方向で得
   るための熱同心エアロゾル発生装置において： （ａ）内側毛細管 （ｂ）溶剤よりも揮発性の低い溶質を含有する前記溶剤
   を含む、前記毛細管内への液体流、 （ｃ）前記溶剤が該毛細管を通って流れている間に、該
   溶剤が該毛細管の出口から流出する前に該溶剤の実質的
   に全ての相が液体からガスに相変化するに充分なだけそ
   の温度を上げる前記毛細管と結合した加熱手段、 （ｄ）前記溶剤と同方向に流れるガス状物質を含有す
   る、前記毛細管の外側の管、 （ｅ）該管の出口から流出するガス状物質が該毛細管の
   出口から離れた前記溶剤ガス及び粒子形態の前記溶質を
   囲み案内するように該管及び毛細管が配置されている前
   記管及び毛細管の出口を受けている膨張室、 （ｆ）前記毛細管の出口と離れて位置する前記膨張室の
   出口、 （ｇ）前記膨張室内の撹乱及び前記ガス状物質の速度を
   最小にし、前記ガス及び溶質粒子がほぼ同時に前記膨張
   室の出口に到達して導入され、前記溶質粒子が前記ガス
   及びガス状物質に充分に案内されるため、該溶質粒子の
   大部分が前記毛細管の出口、前記膨張室の内部壁及び前
   記膨張室の出口の内表面に衝突しないようにする、前記
   膨張室内部への圧力及び運動、 から成る前記発生装置。
2. 【請求項２】前記加熱手段が電気回路を備えると共に、
   前記管が前記回路の加熱部材であり、この外側の管を温
   度と抵抗との間に比較的高い直線関係を有する高純度の
   金属で構成してなる請求項１記載の熱同心エアロゾル発
   生装置。
3. 【請求項３】前記毛細管の出口に対し同軸である膨張室
   を備えて高速度のガスと粒子とに対し充分な空間を形成
   し、粒子衝撃もしくは沈降による顕著な試料の損失なし
   に内部で速度を減少させる請求項１記載の熱同心エアロ
   ゾル発生装置。
4. 【請求項４】前記膨張室を加熱するための供給手段と、
   前記供給手段を制御するための制御手段と、前記膨張室
   の温度を監視するための検知手段とをさらに備える請求
   項３記載の熱同心エアロゾル発生装置。
5. 【請求項５】前記膨張室の出口が膨張室の下流側にて前
   記内側の毛細管に対して同軸であるノズル制限部を備
   え、そこからの前記溶質粒子の流れを前記ノズル中で加
   速して高速度の粒子ビームを形成させる請求項４記載の
   熱同心エアロゾル発生装置。
6. 【請求項６】前記ノズルから下流の低圧室、溶質粒子、
   溶剤ガス及びノズルから高速度で排出されるガス状物質
   をさらに備え、前記ノズルから放出されるビームの流れ
   を前記ノズルの軸線から外方向に膨張させ、更に、前記
   ガス状物質及び溶剤ガスを前記ビームから除去するポン
   プ手段を含む請求項５記載の熱同心エアロゾル発生装
   置。
7. 【請求項７】溶剤蒸気を冷表面上に集めると共に溶質粒
   子を後の検出のためにこの冷トラップを通過させる手段
   をさらに備えた請求項６に記載の熱同心エアロゾル発生
   装置。
8. 【請求項８】質量分光光度計のハウジングに直接固定す
   るための結合手段を含む、請求項１記載の熱同心エアロ
   ゾル発生装置。
9. 【請求項９】質量分光光度計インターフェースと組合せ
   て、フランジ減圧ジョイントを介し質量分光光度計のイ
   オン源領域に対し容易に着脱しうる挿入プローブを備え
   た請求項８記載の熱エアロゾル発生装置。
10. 【請求項１０】溶質粒子を回収するように軸線方向に整
    列した加熱標的をさらに備え、前記標的は回収された溶
    質粒子を急速蒸発させまたはフラッシュ着脱させる請求
    項９記載の熱エアロゾル発生装置。
11. 【請求項１１】前記加熱標的からの溶質の着脱および／
    または蒸発を制御するための制御手段をさらに備え： （ａ）回収した溶質粒子を電子衝撃もしくは化学的イオ
    ン化工程によるイオン化の前に完全な分子状物質として
    脱着させたまま蒸発させ、 （ｂ）回収した溶質粒子を完全な分子イオンとして表面
    から熱イオン化させ、または （ｃ）回収した溶質粒子を標的の表面上で熱分解させて
    気相の熱断片を形成した後、たとえば電子衝撃もしくは
    化学的イオン化などの常法によりイオン化させ、かつ 前記標的から溶質を制御除去するよう標的温度を調節自
    在にしてなる請求項10記載の熱同心エアロゾル発生装
    置。
12. 【請求項１２】低揮発性の溶質を含有する溶液から高分
    散エアロゾルを発生させ、輸送し、回収し、分析して検
    出装置中へ試料を導入し、溶質を凝縮しまたは溶質を精
    製するための方法において： （ａ）内側毛細管内に溶剤よりも揮発性の低い溶質を含
    有する前記溶剤を含む液体流を導入してその中を輸送
    し、 （ｂ）熱伝導性ガス状媒質を、前記毛細管を同心で囲む
    管内に導入してその中を輸送することによって、該ガス
    状媒質を該溶剤と同方向に流し、 （ｃ）前記ガス状媒質を充分に加熱し、そこからの充分
    な熱エネルギーが該溶剤に回収され、該毛細管を通って
    流れている間に、該溶剤を液体からガスに相変化させ、 （ｄ）前記ガス状媒質及び溶質を含むガス状溶媒を膨張
    室内に高速度で導入し、 （ｅ）前記ガス状媒質及び溶質を含むガス状溶媒が該膨
    張室内を運動する間に充分に減速され、前記膨張室内の
    撹乱を実質的な程度に最小化し、一方で、該溶質粒子が
    該ガス状媒質及びガス流によって規定される中央通路内
    にほぼ濃縮され、該溶質粒子の大部分が前記ガス流及び
    ガス状媒質に案内されるため前記毛細管出口からの逸
    れ、及び前記膨張室の内部壁及び前記膨張室の出口の内
    表面への衝突を避ける、 ことから成る前記方法。
13. 【請求項１３】更に、溶剤蒸気を前記膨張室の溶質粒子
    運動方向に対して非軸線方向にポンピングすることによ
    る分離工程をさらに含む請求項12記載の高分散エアロゾ
    ルの発生方法。
14. 【請求項１４】溶剤除去した溶質粒子を標的表面上へ後
    の分析のため回収する工程をさらに含み、前記分析は次
    の工程： （ａ）質量分光光度分析のための蒸発およびイオン化、
    又は （ｂ）Ｘ線回折分析またはその他の結晶もしくは固体粒
    子の検査技術、又は （ｃ）任意適当な波長、フィルタもしくはモノクロメー
    タを用いる赤外反射もしくは透過またはその他の光学技
    術などの光学的分析 のうち選択された１つもしくはそれ以上の工程を含む請
    求項13記載の高分散エアロゾルの発生方法。
15. 【請求項１５】ミクロンおよびサブミクロンの寸法を有
    する溶剤除去した溶質粒子を、揮発性溶剤と揮発性の低
    い溶質とを含有する液体試料から充分規定された方向で
    得るための熱同心エアロゾル発生装置において： （ａ）内側毛細管、 （ｂ）溶剤よりも揮発性の低い溶質を含有する前記溶剤
    を含む液体流を前記毛細管内へ供給するための手段、 （ｃ）前記毛細管を同心で囲む管及び該管内に熱伝導性
    ガス状物質を導入してその中を該溶剤と同方向に移動さ
    せる手段、 （ｄ）前記ガス状物質の温度、及び該ガス状物質を介す
    る熱伝導によって、該溶剤及び溶質の温度を、該溶剤が
    該毛細管の出口から流出する前に該溶剤の実質的に全て
    の相が液体からガスに相変化するに充分なだけ上げる加
    熱手段、 （ｅ）該管の出口から流出するガス状物質が該毛細管の
    出口から離れた前記溶剤ガス及び前記溶質からの粒子を
    囲み案内するように該管及び毛細管が配置されている前
    記管及び毛細管の出口を受けている膨張室、 （ｆ）前記膨張室から前記ガス状物質、溶剤ガス及び溶
    質粒子が流出されるときにそれらを回収する為に前記毛
    細管の出口と離れて位置する前記膨張室の出口であっ
    て、前記膨張室の内部は、前記膨張室内の撹乱を実質的
    な程度に最小化し、前記ガス状媒質及び溶質粒子及び溶
    媒ガスが減速され、これらが前記膨張室の出口に到達し
    た際に、ほぼ同一の速度で運動し、該溶質粒子が該ガス
    状物質及び溶剤ガス流のほぼ中央に濃縮されるような圧
    力に維持されるもの （ｇ）前記膨張室の下流側にあり、前記溶質粒子から前
    記ガス状物質及び溶剤を引き抜くための少なくとも一つ
    の段階、及び （ｈ）前記段階の下流側にあり、前記溶質粒子を回収す
    るために高度の真空に晒されている分析室、 から成る前記発生装置。
16. 【請求項１６】ミクロンおよびサブミクロンの寸法を有
    する溶剤除去した溶質粒子を、揮発性溶剤と揮発性の低
    い溶質とを含有する液体試料から充分規定された方向で
    得るための熱同心エアロゾル発生装置において： （ａ）溶剤よりも揮発性の低い溶質を含有する前記液体
    溶剤の圧力を回収する内側毛細管、 （ｂ）前記毛細管を同心で囲む管及び該管内に熱伝導性
    ガス状物質を導入してその中を該溶剤と同方向に移動さ
    せる手段、 （ｃ）該溶剤が該毛細管の出口から流出する前にその中
    を通過する該溶剤の実質的に全ての相が液体からガスに
    相変化するに充分なだけその温度を上げるために充分な
    熱エネルギーを該毛細管に供給し、前記管内を通過する
    ガス状物質を、それが該出口を囲む開口から流出する前
    に該溶剤ガスの温度よりも高い温度に上げ、それによっ
    て該ガス状物質が該溶剤ガスを囲むようにするための手
    段、 （ｄ）該ガス状物質が該毛細管の出口から離れた前記溶
    剤ガス及び前記溶質からの粒子を囲み案内するように前
    記管の開口及び毛細管の出口を受けている膨張室、 （ｅ）前記膨張室の下流にある高真空段階、 （ｆ）前記膨張室からの前記ガス状物質、溶剤ガス及び
    溶質粒子の流れの為の通路、前記膨張室内部の配置、前
    記ガス状物質、溶剤ガス及び溶質粒子の減速が、前記膨
    張室内の撹乱を実質的に回避し、該溶質粒子の流れを該
    ガス状物質及び溶剤ガスに対して相対的に中央に濃縮
    し、その結果、該溶質粒子が前記膨張室の下流にある高
    真空段階に捕捉される機会を低減し、そこでは前記ガス
    状物質及び溶剤ガスは、該高真空段階を通過する溶質粒
    子から脱離するようであるもの、 から成る前記発生装置。
17. 【請求項１７】蒸気の極低温トラッピングにより溶剤蒸
    気をエアロゾルから除去しかつ乾燥溶質粒子をその後の
    検出のため移送する分離工程をさらに含む請求項12記載
    の高分散エアロゾルの発生方法。
18. 【請求項１８】粒子流の火炎イオン化検出をさらに含
    む、請求項17記載の高分散エアロゾルの発生方法。