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JP6023640B2 - Atmospheric pressure ionization method and atmospheric pressure ion source - Google Patents
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JP6023640B2 - Atmospheric pressure ionization method and atmospheric pressure ion source - Google Patents

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Description

本発明は、大気圧イオン化方法および大気圧イオン源に関する。   The present invention relates to an atmospheric pressure ionization method and an atmospheric pressure ion source.

イオン化法にはさまざまな方法が知られているが、近年、DART(Direct Analysis in Real Time)(米国登録商標)と呼ばれる電荷を持たない励起されたガス分子(原子)を用いた大気圧イオン化法が注目されている。これは、コロナ放電またはグロー放電によって生成した励起分子を大気圧下で試料と反応させ、試料をイオン化して、質量分析計のイオン導入口(以下、オリフィスと呼ぶ)に導入させるものである。   Various methods are known as ionization methods. Recently, atmospheric pressure ionization method using excited gas molecules (atoms) having no charge called DART (Direct Analysis in Real Time) (US registered trademark). Is attracting attention. In this method, excited molecules generated by corona discharge or glow discharge are reacted with a sample under atmospheric pressure, the sample is ionized, and introduced into an ion inlet (hereinafter referred to as an orifice) of a mass spectrometer.

DARTの原理図を図1に示す。DARTはほぼ大気圧に置かれた連通する3つの部屋で構成されている。まず、第1の部屋51は、ニードル電極55を備え、コロナ放電またはグロー放電によって励起分子を生成させる役割を持っている。第1の部屋51にはヘリウム、ネオン、窒素などのキャリアガスを導入するためのガス導入管54が接続され、第1の部屋51をガスで満たすことができる。以下、ヘリウムを例にとって説明する。   The principle diagram of DART is shown in FIG. DART is composed of three rooms that communicate with each other at almost atmospheric pressure. First, the first chamber 51 includes a needle electrode 55 and has a role of generating excited molecules by corona discharge or glow discharge. A gas introduction pipe 54 for introducing a carrier gas such as helium, neon, or nitrogen is connected to the first chamber 51 so that the first chamber 51 can be filled with gas. Hereinafter, helium will be described as an example.

第1の部屋51と第2の部屋52との間の仕切り56(対向電極)は接地電位に設定されており、第1の部屋51に取り付けられたニードル電極55と仕切り56との間でコロナ放電またはグロー放電を起こさせることができるようになっている。このコロナ放電またはグロー放電により、第1の部屋51に導入された例えば基底一重項分子ヘリウムガスHe(1S)の一部はイオン化されてヘリウムイオンHe、電子eが生成され、また、一部は励起を受けて19.8eVに励起された励起三重項分子He(2S)が生成される。 A partition 56 (counter electrode) between the first chamber 51 and the second chamber 52 is set to a ground potential, and a corona is provided between the needle electrode 55 attached to the first chamber 51 and the partition 56. Discharge or glow discharge can be caused. By this corona discharge or glow discharge, for example, a part of the ground singlet molecular helium gas He (1 1 S) introduced into the first chamber 51 is ionized to generate helium ions He + and electrons e −. , A part of the excited triplet molecule He (2 3 S) excited to 19.8 eV is generated.

このようにして第1の部屋51で生成されたヘリウムイオンHe、電子eおよび励起三重項分子He(2S)は放電による影響を受けなかったヘリウムガスの流れに乗って第2の部屋52に流入する。第2の部屋52と第3の部屋53との間の仕切り57(穴あき円盤電極)は約100Vに設定されていて、接地電位の仕切り56との間で電位勾配が設けられている。このため、仕切り57は第1の部屋51で生成したヘリウムイオンHeと電子eをブロックし、中性のヘリウムガスと励起三重項分子He(2S)のみを通過させる。すなわち、ヘリウムイオンHeは仕切り57で反射され、電子eは仕切り57で吸収される。 The helium ions He + , electrons e and excited triplet molecules He (2 3 S) generated in the first chamber 51 in this way are carried on the flow of helium gas that has not been affected by the discharge, and the second It flows into the room 52. A partition 57 (perforated disk electrode) between the second chamber 52 and the third chamber 53 is set to about 100 V, and a potential gradient is provided between the second chamber 52 and the ground potential partition 56. Therefore, the partition 57 blocks helium ions He + and electrons e generated in the first chamber 51 and allows only neutral helium gas and excited triplet molecule He (2 3 S) to pass through. That is, helium ions He + are reflected by the partition 57 and electrons e are absorbed by the partition 57.

励起三重項分子He(2S)と共に第3の部屋53に流入したヘリウムガスは、第3の部屋53内で図示しないヒータによって加熱される。この加熱は、試料の気化、熱脱離を助ける目的でなされるものである。 The helium gas that has flowed into the third chamber 53 together with the excited triplet molecule He (2 3 S) is heated in the third chamber 53 by a heater (not shown). This heating is performed for the purpose of assisting vaporization and thermal desorption of the sample.

第3の部屋53の出口部58はグリッド電極(仕切り)になっており、約250Vの電圧が印加されている。一方、オリフィス100には、約30Vの電圧が印加されているので、第3の部屋53の出口部58からオリフィス100に向けては、正イオンが加速される電位勾配が発生する。   The outlet 58 of the third chamber 53 is a grid electrode (partition), and a voltage of about 250 V is applied. On the other hand, since a voltage of about 30 V is applied to the orifice 100, a potential gradient in which positive ions are accelerated from the outlet 58 of the third chamber 53 toward the orifice 100 is generated.

尚、通常、DARTでは、生成された励起ガス分子をヘリウムガスの流れに乗せてスムーズに移動させるため、ニードル電極55と、仕切り56、仕切り57、出口部58の開口は直線L上に配置されており、出口部58からのガスの噴出軸は、この直線Lと一致する。   Normally, in DART, the generated excited gas molecules are smoothly moved on the helium gas flow, so that the needle electrode 55 and the openings of the partition 56, the partition 57, and the outlet 58 are arranged on a straight line L. The gas ejection axis from the outlet 58 coincides with the straight line L.

第3の部屋53で加熱された中性の励起三重項分子He(2S)は、出口部58を介して噴出するヘリウムガスの流れに乗って大気中に取り出され、流れの中に配置される試料59に接触して試料をイオン化する。すなわち、励起三重項分子He(2S)は大気中の水分子と反応して、水分子をペニングイオン化する。この水分子の正イオンが大気中の水と反応して水クラスター正イオンを形成し、さらにこの水クラスター正イオンが試料59と反応してプロトンHが試料分子Mに付加した試料イオンMHが生成する。試料59は、固体でも液体でも良い。 Neutral excited triplet molecule He (2 3 S) heated in the third chamber 53 is taken out into the atmosphere on the flow of helium gas ejected through the outlet 58 and arranged in the flow. The sample 59 is contacted to ionize the sample. That is, the excited triplet molecule He (2 3 S) reacts with water molecules in the atmosphere to penning ionize the water molecules. The positive ions of the water molecules react with water in the atmosphere to form water cluster positive ions, and further, the water cluster positive ions react with the sample 59 and the sample ions MH + in which protons H + are added to the sample molecules M. Produces. The sample 59 may be solid or liquid.

このイオン化のメカニズムを表わしたものが図2である。図2のメカニズムに基づいて生成した正イオンMHは、第3の部屋53の出口部58からオリフィス100に向けて生成した電位勾配に従って、オリフィス10に引き寄せられて吸い込まれ、図示しない質量分析計により質量分析される。 FIG. 2 shows this ionization mechanism. The positive ions MH + generated based on the mechanism shown in FIG. 2 are attracted and sucked into the orifice 10 in accordance with the potential gradient generated from the outlet 58 of the third chamber 53 toward the orifice 100, and a mass spectrometer (not shown). Is subjected to mass spectrometry.

尚、以上の例は正イオンが生成する場合の例であるが、負イオンが生成する場合には、出口部58とオリフィス100の間に印加される電位勾配の向きを逆にする必要がある。   In addition, although the above example is an example when a positive ion produces | generates, when a negative ion produces | generates, it is necessary to reverse the direction of the electric potential gradient applied between the exit part 58 and the orifice 100. FIG. .

米国特許第6949741号公報。US Pat. No. 6,949,741.

WO2004/098743号公報。WO 2004/098743.

特表2006−523367号公報。JP-T-2006-523367.

DARTイオン源の構造図である。It is a structural diagram of a DART ion source. DARTイオン化法によるイオン化メカニズムを説明する図である。It is a figure explaining the ionization mechanism by DART ionization method. 従来のDARTイオン化装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional DART ionization apparatus. 本発明にかかるDARTイオン化装置の一実施例である。It is one Example of the DART ionization apparatus concerning this invention. 本発明にかかるDARTイオン源の一実施例である。It is one Example of the DART ion source concerning this invention. 本発明にかかるDARTイオン源の別の実施例である。It is another Example of the DART ion source concerning this invention.

このようなDARTイオン源における、試料へ励起分子を吹き付けるための従来の構成の一例を図3に示す。   An example of a conventional configuration for spraying excited molecules on a sample in such a DART ion source is shown in FIG.

据え付けレール10−1上に鉛直方向に立てられた支柱10−2に、所定の距離14、高さ15、および据え付け角度13に設定されたDARTイオン源11が固定されている。その精密な位置合わせは、調整ネジ16、17により行なわれる。   A DART ion source 11 set at a predetermined distance 14, a height 15, and an installation angle 13 is fixed to a support column 10-2 that is vertically set on the installation rail 10-1. The precise alignment is performed by adjusting screws 16 and 17.

DARTイオン源11の噴射ノズル12の前方には、滴下された試料4が載置された試料基板3が置かれている。噴射ノズル12からヘリウムガスと共に噴出した励起分子(以下、ヘリウムガスと共に噴出した励起分子を励起ガスと呼称する。)は、その噴出方向に置かれた試料4の表面に吹き付けられ、試料4をイオン化する。   A sample substrate 3 on which the dropped sample 4 is placed is placed in front of the spray nozzle 12 of the DART ion source 11. Excited molecules ejected from the injection nozzle 12 together with helium gas (hereinafter, excited molecules ejected together with helium gas are referred to as “excited gas”) are sprayed on the surface of the sample 4 placed in the ejection direction, and the sample 4 is ionized. To do.

生成した試料イオンは、大気圧インターフェイス22上のイオン導入口23に導入され、質量分析装置21により質量分析される。   The generated sample ions are introduced into the ion inlet 23 on the atmospheric pressure interface 22 and subjected to mass analysis by the mass spectrometer 21.

このような構成によれば、試料に対して励起分子を斜め方向から吹きかけることができるため、(1)試料が大きな塊りであっても、その一部の表面をイオン化して質量分析装置に導ける、(2)試料をスポットでイオン化でき、例えば噴出方向を変えることによりイオン化スポットを2次元的にスキャンさせることができる、などのメリットがある。   According to such a configuration, the excited molecules can be sprayed from the oblique direction to the sample. (1) Even if the sample is a large lump, a part of the surface is ionized to be applied to the mass spectrometer. There are merits that (2) the sample can be ionized with the spot, and the ionized spot can be scanned two-dimensionally by changing the ejection direction, for example.

しかし、イオン源の角度を変えると、励起ガス流の向きが変わり、イオン導入口23に対してガス流の通る位置も変わってしまうが、励起ガス流は無色透明であるため目視による確認ができず、角度、高さ、距離を調整しながら試料表面上のイオン化点を把握するのに時間がかかるという問題があった。
従来は、この問題に対処するため、較正用の試料を滴下した試料基板をDARTのイオン化点と想定される領域に差し入れて、質量分析装置21で得られる質量スペクトルの強度をモニターしながら、正確なDARTのイオン化点を探すという、手間のかかる反復作業を行なっていた。
However, if the angle of the ion source is changed, the direction of the excitation gas flow changes, and the position where the gas flow passes with respect to the ion inlet 23 also changes. However, since the excitation gas flow is colorless and transparent, it can be visually confirmed. However, it took time to grasp the ionization point on the sample surface while adjusting the angle, height, and distance.
Conventionally, in order to cope with this problem, a sample substrate on which a calibration sample is dropped is inserted into an area assumed to be an ionization point of DART, and the intensity of the mass spectrum obtained by the mass spectrometer 21 is monitored accurately. It was a laborious and repetitive task of searching for the ionization point of a DART.

また、試料に対して斜め方向ではなく、水平方向に励起ガスを吹きかける場合でも、従来はイオン化点を目視で確認することができなかったため、目的の試料スポットをDARTのイオン化点に正確に差し入れることができず、試料を無駄にイオン化してしまうことも少なくなかった。   In addition, even when the excitation gas is blown in the horizontal direction rather than in the oblique direction, the ionization point cannot be visually confirmed in the past, so the target sample spot is accurately inserted into the DART ionization point. In many cases, the sample was unnecessarily ionized.

例えば、TLC(薄層クロマトグラフィー)プレート上に1次展開させた試料を測定する場合などは、試料を無駄にすることを避けるために、目的の試料スポット周辺で励起ガス流を移動(スキャン)させる方法が取られていた。この方法では、測定漏れは起こらないが、試料の存在しない部分も測定することになり、時間のロスがあった。   For example, when measuring a sample first developed on a TLC (thin layer chromatography) plate, the excitation gas flow is moved (scanned) around the target sample spot to avoid wasting the sample. The method to make was taken. In this method, measurement omission does not occur, but a portion where the sample does not exist is also measured, resulting in a time loss.

本発明の目的は、上述した点に鑑み、目視法により、容易にDARTのイオン化点を見出して試料スポットの位置合わせを行なえる大気圧イオン化法及び大気圧イオン源を提供することにある。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide an atmospheric pressure ionization method and an atmospheric pressure ion source that can easily find a DART ionization point and align a sample spot by a visual method.

この目的を達成するため、本発明にかかる大気圧イオン化方法は、大気圧下、放電または高電界によって生成する励起粒子または荷電粒子を照射して試料をイオン化させる大気圧イオン化方法において、可視領域のレーザー光を発生するレーザー光源を、前記レーザー光が前記励起粒子または荷電粒子の照射される軸方向と同軸で試料に照射されるように配置し、前記試料のイオン化点を、前記レーザー光源から照射されたレーザー光線があたっている点により判別するようにしたことを特徴としている。   In order to achieve this object, the atmospheric pressure ionization method according to the present invention is an atmospheric pressure ionization method in which a sample is ionized by irradiating excited particles or charged particles generated by discharge or a high electric field under atmospheric pressure. A laser light source that generates laser light is arranged so that the sample is irradiated coaxially with the axial direction in which the excited particles or charged particles are irradiated, and the ionization point of the sample is irradiated from the laser light source. It is characterized in that it is discriminated by the point where the irradiated laser beam hits.

また、本発明にかかる大気圧イオン源は、大気圧下、放電または高電界によって生成される励起粒子または荷電粒子を試料に照射して試料をイオン化させる大気圧イオン源と、
可視領域のレーザー光を発生するレーザー光源であって、前記レーザー光が、前記励起粒子または荷電粒子の照射される照射軸方向と同軸で試料に照射されるように配置されたレーザー光源とを備えたことを特徴としている。
An atmospheric pressure ion source according to the present invention includes an atmospheric pressure ion source that ionizes a sample by irradiating the sample with excited particles or charged particles generated by discharge or a high electric field under atmospheric pressure,
A laser light source that generates laser light in a visible region, the laser light being arranged so that the sample is irradiated coaxially with an irradiation axis direction irradiated with the excitation particles or charged particles It is characterized by that.

本発明にかかる大気圧イオン化方法によれば、可視領域のレーザー光を発生するレーザー光源を、前記レーザー光が前記励起粒子または荷電粒子の照射される軸方向と同軸で試料に照射されるように配置し、イオン源の近傍に可視領域のレーザー光を発生するレーザー光源を設け、前記試料のイオン化点を、前記レーザー光源から照射されたレーザー光線があたっている点により判別するようにしたので、目視により、容易にDARTのイオン化点を見出して試料の位置合わせを行なうことができる。   According to the atmospheric pressure ionization method of the present invention, a laser light source that generates laser light in the visible region is irradiated on the sample coaxially with the axial direction in which the laser light is irradiated with the excited particles or charged particles. Since a laser light source that generates a laser beam in the visible region is provided in the vicinity of the ion source, and the ionization point of the sample is discriminated based on the point where the laser beam emitted from the laser light source is hit, Thus, the ionization point of DART can be easily found and the sample can be aligned.

本発明にかかる大気圧イオン源によれば、可視領域のレーザー光を発生するレーザー光源であって、前記レーザー光が、前記励起粒子または荷電粒子の照射される照射軸方向と同軸で試料に照射されるように配置されたレーザー光源を備えるようにしたため、前記試料のイオン化点を、前記レーザー光源から照射されたレーザー光線があたっている点により判別することができ、DARTのイオン化点を目視により見出して試料の位置合わせを行なえる大気圧イオン源を提供することができる。   The atmospheric pressure ion source according to the present invention is a laser light source that generates laser light in the visible region, and the laser light is irradiated on the sample coaxially with the irradiation axis direction on which the excitation particles or charged particles are irradiated. Since the laser light source arranged as described above is provided, the ionization point of the sample can be discriminated by the point where the laser beam irradiated from the laser light source is hit, and the ionization point of DART can be found visually. Thus, it is possible to provide an atmospheric pressure ion source capable of aligning the sample.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図4は、本発明にかかる大気圧イオン源の一実施例である。図4において、図1の従来例と同一の構成要素には同一番号が付されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 shows an embodiment of an atmospheric pressure ion source according to the present invention. In FIG. 4, the same components as those in the conventional example of FIG.

まず、図4では省略されているように、本発明の大気圧イオン源(DARTイオン源)では、図1の従来例に存在していた据え付けレール、支柱、所定の距離14、高さ15、および据え付け角度13に設定するための調整ネジなどは必須の構成ではない。例えば、DARTイオン源11は、直径8cm程度の筒状で、操作者が片手で支持することができ、操作者は、試料との間の距離の調整、励起ガスの噴射方向などの調整を任意に行うことができる。   First, as omitted in FIG. 4, in the atmospheric pressure ion source (DART ion source) of the present invention, the installation rail, column, predetermined distance 14, height 15, An adjustment screw for setting the installation angle 13 is not an essential configuration. For example, the DART ion source 11 has a cylindrical shape with a diameter of about 8 cm and can be supported by the operator with one hand. The operator can adjust the distance between the sample and the excitation gas injection direction arbitrarily. Can be done.

そして、DARTイオン源11の噴射ノズル12と反対側に、可視光レーザー光線を発生するレーザー光源42が取り付けられている。レーザー光線をDARTイオン源11内に導入するために、例えば石英ガラス製の窓41が設けられる。このレーザー光源42には、例えば一般に市販されているレーザー・ポインタを用いることができる。   A laser light source 42 that generates a visible laser beam is attached to the DART ion source 11 on the side opposite to the injection nozzle 12. In order to introduce the laser beam into the DART ion source 11, a window 41 made of, for example, quartz glass is provided. As the laser light source 42, for example, a commercially available laser pointer can be used.

レーザー光源42のDARTイオン源11への取り付け位置を、DARTイオン源11の内部構造を図解した図5(a)に基づいて説明すれば、レーザー光源42は、第2の部屋52と隣接している第1の部屋51の外に配置され、第2の部屋52とは反対側の前記直線L上に設けられている。   If the mounting position of the laser light source 42 to the DART ion source 11 is described based on FIG. 5A illustrating the internal structure of the DART ion source 11, the laser light source 42 is adjacent to the second room 52. It is arranged outside the first room 51, and is provided on the straight line L on the opposite side to the second room 52.

先に述べたように、仕切り56、仕切り57、出口部58の開口は中心軸を通る直線L上に配置されているため、レーザー光源42から放射されたレーザー光線33は、直線Lに沿って、DARTイオン源11内の各開口を通過し、噴射ノズル12の開口から噴出する励起ガス流と共に外部に取り出される。   As described above, since the openings of the partition 56, the partition 57, and the outlet portion 58 are arranged on the straight line L passing through the central axis, the laser beam 33 emitted from the laser light source 42 is along the straight line L. It passes through each opening in the DART ion source 11 and is taken out together with the excitation gas flow ejected from the opening of the ejection nozzle 12.

図5(a)に示されているように、ニードル電極55とレーザー光線33との相互干渉を避けるため、本実施例のニードル電極55は、その基部が前記直線Lからはずれた位置にあり、その先端が前記直線Lの近傍に来るように配置されている。   As shown in FIG. 5 (a), in order to avoid mutual interference between the needle electrode 55 and the laser beam 33, the needle electrode 55 of the present embodiment is located at a position where the base portion is deviated from the straight line L. The tip is arranged in the vicinity of the straight line L.

好ましくは、図5(a)に示すように、ニードル電極55と仕切り56(ニードル電極55から放電させる際の対向電極)の成す角度θを通常の90°の状態から、0°≦θ≦45°の範囲になるよう傾けることにより、ニードル電極55がレーザー光線の障害となることが回避される。   Preferably, as shown in FIG. 5A, the angle θ formed by the needle electrode 55 and the partition 56 (the counter electrode when discharging from the needle electrode 55) is 0 ° ≦ θ ≦ 45 from the normal 90 ° state. By inclining so as to be in the range of °, it is avoided that the needle electrode 55 obstructs the laser beam.

なお、別の例として、図5(b)に示すように、レーザー光線が通る直線Lをぐるりと取り囲むようにニードル電極55を複数本ほぼ等間隔に配置することにより、ニードル電極55がレーザー光線の障害となることを回避させても良い。このように、ニードル電極55を複数本等間隔に配置すれば、図5(a)に示すように1本のニードル電極を中央部から横方向にずらした際に生じる放電方向の偏りの問題を解決することができる。   As another example, as shown in FIG. 5B, by disposing a plurality of needle electrodes 55 at almost equal intervals so as to surround a straight line L through which the laser beam passes, the needle electrode 55 is obstructed by the laser beam. May be avoided. In this way, if a plurality of needle electrodes 55 are arranged at equal intervals, the problem of bias in the discharge direction that occurs when one needle electrode is shifted laterally from the center as shown in FIG. Can be solved.

上記のような構成において、噴射ノズル12の開口から噴出する励起ガス流と共に外部に取り出されたレーザー光線33は、励起ガス流の中心である噴出軸に沿って進行するように、噴射ノズル12の開口からの励起ガス流の噴出方向が予め調整されている。このため、試料に励起ガス流を向けた場合、あるいは励起ガス流の中に試料1を配置した場合、試料には同時にレーザー光線が投射されることになる。この投射スポットを中心として励起ガス流が試料に到達し、試料がイオン化され、得られた試料イオンは大気圧インターフェイス22上のイオン導入口23に導入され、質量分析装置21により質量分析される。
このように、レーザー光線33の照射されているスポット2を目視によって確認するだけで、目に見えないDARTイオン源11の励起ガスの照射先すなわちイオン化点を容易に確認することができる。確認の結果、イオン化点が試料の所望位置でなければ、試料を移動させるか手で持っているDARTイオン源11の向きを変えることにより、所望位置がイオン化点となるように調節することができる。
In the configuration as described above, the opening of the injection nozzle 12 is such that the laser beam 33 taken out together with the excitation gas flow ejected from the opening of the injection nozzle 12 travels along the ejection axis that is the center of the excitation gas flow. The direction in which the excited gas flow is ejected from is adjusted in advance. For this reason, when the excitation gas flow is directed to the sample, or when the sample 1 is arranged in the excitation gas flow, the laser beam is simultaneously projected onto the sample. The excitation gas flow reaches the sample around the projection spot, the sample is ionized, and the obtained sample ions are introduced into the ion inlet 23 on the atmospheric pressure interface 22 and subjected to mass analysis by the mass spectrometer 21.
Thus, the irradiation destination of the excitation gas of the DART ion source 11, that is, the ionization point, can be easily confirmed simply by visually confirming the spot 2 irradiated with the laser beam 33. As a result of confirmation, if the ionization point is not the desired position of the sample, the desired position can be adjusted to be the ionization point by moving the sample or changing the direction of the DART ion source 11 held by hand. .

なお、測定者がDARTイオン源と測定対象の試料をともに手に保持するようにしても良い。その場合、一方の手に持った試料をイオン導入口23の前に配置しつつ、その試料上の所望の位置にスポット2が当たるように、他方の手に持ったDARTイオン源11の向き及び位置を調節する。この時、併せてリアルタイムに得られる質量スペクトルを確認しながら、試料とDARTイオン源11の相対位置を調節すれば、任意に角度と方向を選びながら励起ガスを試料の所望位置に当ててイオン化させることができる。
また、DARTイオン源と試料のどちらか一方又は双方を支持する機構を設けた場合には、試料とDARTイオン源と質量分析装置オリフィスとの相互位置関係を再現性良く設定できる。
図6は、本発明にかかる大気圧イオン源の他の実施例である。本実施例では、第3の空間53の側壁部にレーザー光源42からのレーザー光線を導入する窓41が設けられ、更に、この窓41から空間53内に導入されたレーザー光線を出口部58に向けて反射させるミラー71が前記直線L上に設けられている。レーザー光源42を前記直線L上に配置する必要がないため、第1図の従来例と同様にニードル電極55が前記直線L上に配置されている。窓41とミラー71は、第2の空間52に設けるようにしても良い。
Note that the measurer may hold both the DART ion source and the sample to be measured in hand. In that case, while the sample held in one hand is placed in front of the ion inlet 23, the direction of the DART ion source 11 held in the other hand and so that the spot 2 hits a desired position on the sample. Adjust the position. At this time, if the relative position between the sample and the DART ion source 11 is adjusted while confirming the mass spectrum obtained in real time, the excitation gas is applied to the desired position of the sample and ionized while arbitrarily selecting the angle and direction. be able to.
In addition, when a mechanism that supports either or both of the DART ion source and the sample is provided, the mutual positional relationship between the sample, the DART ion source, and the mass spectrometer orifice can be set with good reproducibility.
FIG. 6 shows another embodiment of the atmospheric pressure ion source according to the present invention. In the present embodiment, a window 41 for introducing the laser beam from the laser light source 42 is provided on the side wall portion of the third space 53, and further, the laser beam introduced into the space 53 from the window 41 is directed toward the outlet portion 58. A mirror 71 for reflection is provided on the straight line L. Since it is not necessary to arrange the laser light source 42 on the straight line L, the needle electrode 55 is arranged on the straight line L as in the conventional example of FIG. The window 41 and the mirror 71 may be provided in the second space 52.

本実施例においても、DARTイオン源の出口部58から噴出される励起ガス流の噴出軸と同軸でレーザー光線を進行させ、試料上にスポットを投影することができる。なお、ミラー71が前記直線L上に設けられているが、励起ガスはミラー71を避けるようにして流れるので、影響は最小限にとどまる。   Also in this embodiment, it is possible to project the spot on the sample by advancing the laser beam coaxially with the ejection axis of the excitation gas flow ejected from the outlet 58 of the DART ion source. Although the mirror 71 is provided on the straight line L, since the excitation gas flows so as to avoid the mirror 71, the influence is minimal.

上記実施例では前記直線L上にミラーを配置してレーザー光線33の光路を前記直線Lに一致させたが、ミラーの代わりに光ファイバーを用いることも可能である。例えば、光ファイバーによりレーザー光線を空間52又は53内に導くようにすると共に、光ファイバーの光出力端を前記直線L上に配置することにより、励起ガス流の噴出軸と同軸でレーザー光線を進行させ、試料上にスポットを投影することができる。   In the above embodiment, a mirror is arranged on the straight line L so that the optical path of the laser beam 33 coincides with the straight line L. However, an optical fiber may be used instead of the mirror. For example, the laser beam is guided into the space 52 or 53 by an optical fiber, and the optical output end of the optical fiber is arranged on the straight line L, so that the laser beam travels on the same axis as the ejection axis of the excitation gas flow. Can project a spot.

また、上記実施例では電荷を持たない励起分子を発生させて励起ガス流として噴出させるDARTイオン源を例に挙げたが、荷電粒子をガスと共にガス流として噴出させて資料に当ててイオン化する大気圧イオン源にも、本発明を適用することができる。   In the above embodiment, a DART ion source that generates excited molecules having no electric charge and ejects them as an excited gas flow is taken as an example. The present invention can also be applied to a barometric ion source.

(1)工業製品や工業材料等の不良箇所検査において、目視検査により確認された異常箇所をピンポイントに質量分析法で検査することができる。   (1) In the inspection of defective parts such as industrial products and industrial materials, an abnormal part confirmed by visual inspection can be pinpointed and inspected by mass spectrometry.

(2)物品に付着した付着物を検査する場合、物品に前処理などせずにそのままの状態でイオン導入孔の前に保持し、目視で確認された付着物に確実に励起ガスを当てて質量分析法で検査することができる。   (2) When inspecting deposits adhering to an article, hold the article in front of the ion introduction hole as it is without pre-treatment, and apply an excitation gas to the deposit confirmed visually. It can be examined by mass spectrometry.

1:試料基板、2:レーザー光線が当たっている部分、3:試料基板、
4:較正用試料スポット、10−1:据え付けレール、10−2:支柱、
11:DARTイオン源、12:励起ガス噴出ノズル、13:角度、14:距離、
15:高さ、16:調整ネジ、17:調整ネジ、21:質量分析装置、
22:大気圧インターフェイス、23:イオン導入孔、33:レーザー光線、
42:レーザー光源、43:ヘリウムガス導入口、51:第1の部屋、
52:第2の部屋、53:第3の部屋、54:ガス導入管、55:ニードル電極、
56:仕切り、57:仕切り、58:出口部、59:試料、100:オリフィス
1: a sample substrate, 2: a portion hit by a laser beam, 3: a sample substrate,
4: sample spot for calibration, 10-1: mounting rail, 10-2: support column,
11: DART ion source, 12: excited gas ejection nozzle, 13: angle, 14: distance,
15: Height, 16: Adjustment screw, 17: Adjustment screw, 21: Mass spectrometer
22: Atmospheric pressure interface, 23: Ion introduction hole, 33: Laser beam,
42: Laser light source, 43: Helium gas inlet, 51: First chamber,
52: Second chamber, 53: Third chamber, 54: Gas introduction pipe, 55: Needle electrode,
56: partition, 57: partition, 58: outlet, 59: sample, 100: orifice

Claims (7)

大気圧下、放電または高電界によって生成する励起粒子または荷電粒子を照射して試料をイオン化させる大気圧イオン化方法において、
可視領域のレーザー光を発生するレーザー光源を、前記レーザー光が前記励起粒子または荷電粒子の照射される軸方向と同軸で試料に照射されるように配置し、
前記試料のイオン化点を、前記レーザー光源から照射されたレーザー光線があたっている点により判別するようにしたことを特徴とする大気圧イオン化方法。
In an atmospheric pressure ionization method of ionizing a sample by irradiating excited particles or charged particles generated by discharge or a high electric field under atmospheric pressure,
A laser light source that generates laser light in a visible region is arranged so that the laser light is irradiated on the sample coaxially with the axial direction on which the excitation particles or charged particles are irradiated,
An atmospheric pressure ionization method characterized in that the ionization point of the sample is discriminated based on a point where a laser beam irradiated from the laser light source is hit.
大気圧下、放電または高電界によって生成される励起粒子または荷電粒子を試料に照射して試料をイオン化させる大気圧イオン源と、
可視領域のレーザー光を発生するレーザー光源であって、前記レーザー光が、前記励起粒子または荷電粒子の照射される照射軸方向と同軸で試料に照射されるように配置されたレーザー光源と、
を備えた大気圧イオン源。
An atmospheric pressure ion source that ionizes the sample by irradiating the sample with excited particles or charged particles generated by discharge or a high electric field under atmospheric pressure;
A laser light source that generates laser light in a visible region, the laser light being arranged so that the sample is irradiated coaxially with an irradiation axis direction irradiated with the excitation particles or charged particles;
An atmospheric pressure ion source.
前記大気圧イオン源は、
放電によりガス分子を励起させるためのニードル電極を収納した第1の空間、
該第1の空間に隣接し、前記放電で生成した荷電粒子及び励起粒子を含む励起ガスが前記第1の空間から流入すると共に、該励起ガスから荷電粒子を取り除く第2の空間、
荷電粒子を取り除かれた励起ガスが前記第2の空間から流入すると共に、該流入した励起ガスが加熱される第3の空間、
前記第1の空間と前記第2の空間を仕切る仕切りであって、前記放電により生成した荷電粒子及び励起粒子を含む励起ガスを前記第1の空間から前記第2の空間に通過させる第1の開口を備えた第1の仕切り、
前記第2の空間と前記第3の空間を仕切ると共に、前記荷電粒子が取り除かれた励起ガスを前記第2の空間から前記第3の空間に通過させる第2の開口を備えた第2の仕切り、
前記第3の空間から前記照射軸に沿って前記励起ガスを噴出させるための第3の開口、
を備え、
前記第1乃至第3の3つの開口は、前記照射軸に沿うように一直線上に設けられ、
前記ニードル電極の先端は前記直線上からずらして配置され、
前記レーザー光源は前記第1の空間の前記第2の空間とは反対側の前記軸線上に設けられ、該レーザー光源から発生するレーザー光が前記第1乃至第3の3つの開口を介して前記照射軸に沿って進行するように構成されたことを特徴とする請求項2記載の大気圧イオン源。
The atmospheric pressure ion source is:
A first space containing a needle electrode for exciting gas molecules by electric discharge;
A second space adjacent to the first space and containing charged particles and excited particles generated by the discharge flowing from the first space and removing charged particles from the excited gas;
A third space in which the excitation gas from which charged particles have been removed flows from the second space, and the excited excitation gas is heated;
A partition for partitioning the first space and the second space, wherein first and second excitation gas including charged particles and excited particles generated by the discharge are passed from the first space to the second space. A first partition with an opening,
A second partition provided with a second opening for partitioning the second space and the third space and allowing the excited gas from which the charged particles have been removed to pass from the second space to the third space. ,
A third opening for ejecting the excitation gas from the third space along the irradiation axis;
With
The first to third openings are provided on a straight line along the irradiation axis,
The tip of the needle electrode is arranged shifted from the straight line,
The laser light source is provided on the axis of the first space opposite to the second space, and laser light generated from the laser light source is transmitted through the first to third openings. The atmospheric pressure ion source according to claim 2, wherein the atmospheric pressure ion source is configured to travel along an irradiation axis.
前記ニードル電極と前記第1の仕切りが成す角度θは、0°≦θ≦45°の角度であることを特徴とする請求項3記載の大気圧イオン源。 The atmospheric pressure ion source according to claim 3, wherein an angle θ formed by the needle electrode and the first partition is an angle of 0 ° ≦ θ ≦ 45 °. 前記ニードル電極は、前記第1の仕切りに設けられた前記第1の開口の周りにほぼ等間隔で複数配置されていることを特徴とする請求項3記載の大気圧イオン源。 The atmospheric pressure ion source according to claim 3, wherein a plurality of the needle electrodes are arranged at substantially equal intervals around the first opening provided in the first partition. 前記大気圧イオン源は、
放電によりガス分子を励起させるためのニードル電極を収納した第1の空間、
該第1の空間に隣接し、前記放電で生成した荷電粒子及び励起粒子を含む励起ガスが前記第1の空間から流入すると共に、該励起ガスから荷電粒子を取り除く第2の空間、
荷電粒子を取り除かれた励起ガスが前記第2の空間から流入すると共に、該流入した励起ガスが加熱される第3の空間、
前記第1の空間と前記第2の空間を仕切る仕切りであって、前記放電により生成した荷電粒子及び励起粒子を含む励起ガスを前記第1の空間から前記第2の空間に通過させる第1の開口を備えた第1の仕切り、
前記第2の空間と前記第3の空間を仕切ると共に、前記荷電粒子が取り除かれた励起ガスを前記第2の空間から前記第3の空間に通過させる第2の開口を備えた第2の仕切り、
前記第3の空間から前記照射軸に沿って前記励起ガスを噴出させるための第3の開口、
を備え、
前記第1乃至第3の3つの開口は、前記照射軸に沿うように一直線上に設けられ、
前記第2の空間又は第3の空間内に前記レーザー光源で発生したレーザー光が前記第3の開口を介して前記照射軸に沿って進行するように方向付ける光学手段を設けたことを特徴とする請求項2記載の大気圧イオン源。
The atmospheric pressure ion source is:
A first space containing a needle electrode for exciting gas molecules by electric discharge;
A second space adjacent to the first space and containing charged particles and excited particles generated by the discharge flowing from the first space and removing charged particles from the excited gas;
A third space in which the excitation gas from which charged particles have been removed flows from the second space, and the excited excitation gas is heated;
A partition for partitioning the first space and the second space, wherein first and second excitation gas including charged particles and excited particles generated by the discharge are passed from the first space to the second space. A first partition with an opening,
A second partition provided with a second opening for partitioning the second space and the third space and allowing the excited gas from which the charged particles have been removed to pass from the second space to the third space. ,
A third opening for ejecting the excitation gas from the third space along the irradiation axis;
With
The first to third openings are provided on a straight line along the irradiation axis,
Optical means for directing laser light generated by the laser light source in the second space or the third space to travel along the irradiation axis through the third opening is provided. The atmospheric pressure ion source according to claim 2.
前記光学手段は、ミラー又は光ファイバーであることを特徴とする請求項6記載の大気圧イオン源。 The atmospheric pressure ion source according to claim 6, wherein the optical means is a mirror or an optical fiber.
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