JP6224823B2 - Mass spectrometer and cartridge used in mass spectrometer - Google Patents
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Description
本発明は、小型軽量化に適した質量分析装置および質量分析装置に用いられるカートリッジに関する。 The present invention relates to a mass spectrometer suitable for reduction in size and weight and a cartridge used in the mass spectrometer.
質量分析装置では、イオン化した測定試料を、質量分析部にて質量分析する。質量分析部は、真空チャンバ内に収められ、0.1Pa以下の高真空に保たれている一方で、測定試料のイオン化は、特許文献1に示されているような大気圧下でイオン化する方式や、特許文献2に示されているような10〜100Pa程度の減圧下でイオン化する方式によるため、イオン化を行う環境下の圧力と、質量分析を行う環境下の圧力とには差がある。このため、質量分析部の真空度(圧力)を質量分析可能な範囲に維持したまま、イオン化した測定試料を質量分析部に導入するために、特許文献3に示されているような差動排気方式が提案されている。また、特許文献4では、差動排気方式に加えて、イオン化した測定試料を質量分析部に間欠的に導入する方式が提案されている。 In the mass spectrometer, the ionized measurement sample is subjected to mass analysis in a mass analyzer. The mass spectrometer is housed in a vacuum chamber and kept at a high vacuum of 0.1 Pa or less, while the measurement sample is ionized at atmospheric pressure as disclosed in
特許文献4のイオン化した測定試料を質量分析部に間欠的に導入する方式によれば、導入によって低下した質量分析部の真空度を、導入を停止している間に回復させ、高真空下において質量分析を実施することができる。この方式では、小型の真空ポンプでも質量分析部を高真空にすることができるため、質量分析装置の小型軽量化に有利である。 According to the method of intermittently introducing the ionized measurement sample of Patent Document 4 into the mass analysis unit, the degree of vacuum of the mass analysis unit reduced by the introduction is recovered while the introduction is stopped, and under high vacuum Mass spectrometry can be performed. This method is advantageous in reducing the size and weight of the mass spectrometer because the mass analyzer can be made high vacuum even with a small vacuum pump.
しかしながら、特許文献4のイオン化した測定試料を質量分析部に間欠的に導入する方式は、間欠導入する測定試料のガス量を調整するためのステンレスキャピラリーやピンチバルブで開閉されるシリコンチューブが、測定試料ガスに汚染されてキャリーオーバーの問題を生じる可能性があるため、最悪の場合はステンレスキャピラリーやシリコンチューブを測定毎に交換する必要がある。加熱によって汚染を防止する手段もあるが、加熱ヒータや電源、バッテリーなどの増加につながるため、質量分析計の小型軽量化には適さない。また、十分なレベルに汚染を防ぐためには、一般的には配管を200℃以上に加熱する必要があるため、シリコンチューブのような樹脂製の弾性チューブを使ったピンチバルブには適用できない。 However, the method of intermittently introducing the ionized measurement sample of Patent Document 4 into the mass spectrometric section is that the silicon tube opened and closed by a stainless capillary or a pinch valve for adjusting the gas amount of the measurement sample to be intermittently introduced is measured. In the worst case, it is necessary to replace the stainless capillary or silicon tube for each measurement because it may be contaminated with the sample gas and cause a carry-over problem. Although there is a means for preventing contamination by heating, it leads to an increase in the number of heaters, power supplies, batteries, etc., so it is not suitable for making the mass spectrometer smaller and lighter. Further, in order to prevent contamination at a sufficient level, it is generally necessary to heat the pipe to 200 ° C. or higher, so that it cannot be applied to a pinch valve using a resin elastic tube such as a silicon tube.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、小型軽量で、高精度な質量分析が可能な質量分析装置およびカートリッジを提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a mass spectrometer and a cartridge that are small and light and capable of high-accuracy mass analysis.
本発明は、測定試料を導入する、本体に着脱可能な試料導入部と、前記測定試料を加熱によりガス化させて試料ガスを発生させる加熱部と、前記試料ガスをイオン化するイオン源と、イオン化した前記試料ガスを分離する質量分析部と、を備え、前記イオン源は、前記質量分析部からの差動排気によって内部が減圧され、前記試料導入部は、前記測定試料を入れる測定容器と、前記測定容器で発生した前記試料ガスを前記イオン源に間欠的に導入する導入管と、を備え、前記加熱部は、前記測定試料をガス化させる第1ヒータと、ガス化した前記試料ガスが滞留する空間を加熱する第2ヒータと、を備え、前記第2ヒータは、樹脂部材に支持され、前記樹脂部材は、金属部材に支持されていることを特徴とする。 The present invention includes a sample introduction unit that introduces a measurement sample and is detachable from a main body, a heating unit that gasifies the measurement sample by heating to generate a sample gas, an ion source that ionizes the sample gas, and an ionization A mass analyzer that separates the sample gas, and the ion source is depressurized internally by differential exhaust from the mass analyzer, and the sample introduction unit includes a measurement container that holds the measurement sample; An introduction pipe for intermittently introducing the sample gas generated in the measurement container into the ion source, and the heating unit includes a first heater for gasifying the measurement sample, and the gasified sample gas A second heater for heating the staying space , wherein the second heater is supported by a resin member, and the resin member is supported by a metal member .
本発明によれば、小型軽量で、高精度な質量分析が可能な質量分析装置および質量分析装置に用いられるカートリッジを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cartridge used for a mass spectrometer and a mass spectrometer which are small and lightweight and can perform a highly accurate mass analysis can be provided.
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1Aは、本発明の実施形態に係る質量分析装置の全体構成図である。まず、図1Aを参照して、質量分析装置の全体の構成について説明する。その後、スライドバルブ103、カートリッジ104A、ピンチバルブ105(バルブ)、下ヒータ110、上ヒータ120の各構成部材の詳細について説明する。 FIG. 1A is an overall configuration diagram of a mass spectrometer according to an embodiment of the present invention. First, the overall configuration of the mass spectrometer will be described with reference to FIG. 1A. Then, details of each component of the
図1Aに示すように、質量分析装置100は、質量分析部101、イオン源102、スライドバルブ(ゲートバルブ)103、カートリッジ(試料導入部)104A、ピンチバルブ105、下ヒータ110(加熱部、第1ヒータ)、上ヒータ120(加熱部、第2ヒータ)などを備えている。なお、図1では、測定試料が液体の場合を例に挙げて説明する。 As shown in FIG. 1A, a
質量分析部101は、真空チャンバ30内に収容されている。詳細は後記するが、質量分析部101では、イオン蓄積、イオン選択、イオン解離、質量スキャン等を実施し、イオン化した測定試料(液体)18から目的イオンを分離することができる。 The
真空チャンバ30には、ターボ分子ポンプ36と粗引きポンプ37とが直列に接続されるように構成されている。真空チャンバ30側から順に、ターボ分子ポンプ36、粗引きポンプ37が配置されている。これにより、真空チャンバ30内を、略0.1Pa以下の高真空に減圧することができる。 A turbo
また、真空チャンバ30には、真空ゲージ35が設けられ、真空チャンバ30内の真空度(圧力)を計測するようになっている。計測された真空度は、制御回路38に送信される。制御回路38では、受信した真空度に基づいて、質量分析部101を制御する。 The
また、真空チャンバ30には、イオン化した測定試料(液体)18を導入するための入口が設けられ、この入口にオリフィス3が設けられている。オリフィス3の孔径は、φ0.1mm〜φ1mm程度とすることができる。オリフィス3には、イオン源102が接続されている。 The
イオン源102は、誘電体容器(誘電体隔壁)1と、高電圧印加電極2と、を有している。誘電体容器1は、両端が開口しており、パイプ(管)状を呈している。誘電体容器1の一端の開口は、オリフィス3を挟んで真空チャンバ30に接続されている。誘電体容器1の他端の開口は、スライドバルブ103のスライドバルブ容器6に接続され、スライドバルブ103によって封止されている。このため、イオン源102の誘電体容器1内は、オリフィス3を介して差動排気され、減圧される。 The
高電圧印加電極2とオリフィス3は、誘電体容器1を介して交流電圧またはパルス電圧(矩形波形の電圧)が印加可能なように配置されており、高電圧印加電極2とオリフィス3との間には、バリア放電用交流電源4によって交流電圧またはパルス電圧が印加され、オリフィス3を電位0Vとする変動電界が生じ、電気力線は、誘電体容器1を貫通している。この交流電圧またはパルス電圧のオンオフ等の制御は、制御回路38が行う。そして、交流電圧またはパルス電圧の印加による変動電界に同期して誘電体容器1の内側への電荷のチャージとオリフィス3への放電が繰り返される。この繰り返し発生する放電によって発生したプラズマや熱電子が、誘電体容器1のイオン源102に導入されるガス23をイオン化する。 The high
スライドバルブ103は、スライドバルブ容器6、スライドバルブ弁体7、弁体シャフト8a、真空ベローズ8b、ガイドローラ8c、圧縮コイルばね8d、第1Oリング9a、第2Oリング9b、弁体Oリング9cを有している。 The
スライドバルブ容器6は、当該スライドバルブ容器6を貫通する貫通孔6aと、当該スライドバルブ容器6の外側から貫通孔6aに連通してスライドバルブ弁体7がスライド可能に摺動するスライド孔6bと、を有している。また、スライドバルブ容器6は、貫通孔6aを介してイオン源102と接続されている。 The
スライドバルブ弁体7は、後記するカートリッジ104Aの細管17aをスライドバルブ容器6に挿入する際に開となり、細管17aをスライドバルブ容器6から抜き取る際に閉となる。 The slide valve valve body 7 is opened when a
弁体シャフト8aの一端は、スライドバルブ弁体7に接続され、スライドバルブ容器6の外側から挿入されている。真空ベローズ8bは、スライドバルブ容器6の外側の弁体シャフト8aを、真空劣化させずに移動可能とするものである。ガイドローラ8cは、弁体シャフト8aの他端に取り付けられている。圧縮コイルばね8dは、弁体シャフト8aに外挿され、弁体シャフト8aを介してスライドバルブ弁体7を閉弁方向に付勢している。 One end of the
ガイドローラ8cは、スライダ180に形成されたクランク形状の案内孔180aに接続されている。スライダ180は、後記するY軸後ステージ140に固定され、Y軸後ステージ140が前後方向に移動する動きに連動してスライドバルブ弁体7を開閉方向に動作させるように構成されている。このように、スライドバルブ103は、電気的に動作するものではなく、機械的に動作するものである。したがって、消費電力を削減でき、質量分析装置100の小型軽量化が可能になる。 The
第1Oリング9aは、スライドバルブ容器6の貫通孔6aのスライドバルブ弁体7が流路を封止する位置よりも上流側に配置されている。第2Oリング9bは、スライドバルブ容器6の貫通孔6aのスライドバルブ弁体7の流路を封止する位置よりも下流側に配置されている。これにより、貫通孔6aに細管17aが第1Oリング9aおよび第2Oリング9bを通して挿入されることで、細管17aとイオン源102を気密に接続することができる。逆に、貫通孔6a(イオン源102)から細管17aを抜き取り、スライドバルブ弁体7を閉じることで、細管17aとイオン源102との接続を解除することができる。この動作によって、試料ガスをイオン源102に導入するための細管17aを、イオン源102を減圧したまま、イオン源102に挿入したり、イオン源102から抜き取ることができる。また、弁体Oリング9cによってスライドバルブ弁体7が閉じたときに、イオン源102側の貫通孔6aの気密を保つことができる。 The first O-
カートリッジ104Aは、質量分析装置100の本体に着脱可能で、使い捨てタイプであり、測定試料(液体)18が入れられ、測定容器キャップ部15a(測定容器)で密閉された測定容器カップ16A(測定容器)を有している。測定容器カップ16内の上部に位置するヘッドスペース21は、測定容器キャップ部15aに接続されたヘッドスペース減圧配管17を通して粗引きポンプ37で減圧される。ヘッドスペース21の圧力は、リーク配管46から流入する外気(大気)47の量とヘッドスペース減圧配管17から排気されるガス22の量の割合によって決定される。 The
カートリッジ104Aでは、ヘッドスペース21を減圧したり、下ヒータ110で測定容器を加熱すると、測定試料(液体)18が気化(ガス化)される。すなわち、ヘッドスペース21の圧力を下げると、低い温度でも測定試料(液体)18が気化し、逆に、ヘッドスペース21の圧力を上げると、測定試料(液体)18を十分に加熱しないと気化しない。なお、図1では、ヘッドスペース21を減圧するカートリッジ104Aを例に挙げて説明しているが、本実施形態の質量分析装置100は、ヘッドスペース21を減圧しないタイプのカートリッジにも適用でき、また、液体用のカートリッジ104A(図2A、図2B参照)だけではなく、固体用のカートリッジ104B(図3A、図3B参照)にも適用できるものである。 In the
気化された測定試料(液体)18のイオン源102に導入されるガス23は、ピンチバルブ105が開閉する度に、測定容器キャップ部15aに接続された試料ガス配管17bから、弾性チューブ17c、細管17aを通って、イオン源102に間欠導入される。 The
ピンチバルブ105は、ピンチバルブ先端12、ピンチバルブ駆動部13、測定容器キャップ部15aに挟まれた弾性チューブ17cで構成されている。ピンチバルブ先端12は、制御回路38で制御されたピンチバルブ駆動部13によって駆動される。ピンチバルブ先端12が上昇することで、弾性チューブ17cが押しつぶされ、バルブとして閉弁状態を実現する。また、ピンチバルブ先端12がピンチバルブ駆動部13によって下降することで、ピンチバルブ先端12が弾性チューブ17cから離間し、バルブとして開弁状態を実現する。 The
また、ピンチバルブ105は、開弁時間を略200m秒間以下のように、短時間に開閉できるようになっている。すなわち、ピンチバルブ105は、閉弁状態から開弁状態を経て再び閉弁状態になるまでの動作を、略200m秒間以下の短時間で実施することができる。 Further, the
イオン源102の誘電体容器1内が、オリフィス3を介して差動排気されている状態で、ピンチバルブ105を開弁すると、測定容器カップ16A内のヘッドスペース21に気化している測定試料(液体)18が、試料ガス配管17b、弾性チューブ17c、細管17aを経由して、イオン源102に導入されるガス23が生じる。 When the
この時、イオン源102に導入されるガス23の量と、それによって変化する誘電体容器1内の到達圧力は、減圧されたヘッドスペース21の圧力と、真空チャンバ30の圧力と、細管17a、試料ガス配管17b、弾性チューブ17c、オリフィス3のコンダクタンスによって決まる。一方、真空チャンバ30内の到達圧力はピンチバルブ105の開弁時間で変化する。すなわち、ヘッドスペース21の圧力を下げたり、細管17a、試料ガス配管17b、弾性チューブ17cのコンダクタンスを小さくしたりすると流入する試料ガス量は減少し、誘電体容器1内の到達圧力は低くなり、逆に、ヘッドスペース21の圧力を上げたり、細管17a、試料ガス配管17b、弾性チューブ17cのコンダクタンスを大きくしたりすると、流入する試料ガス量は増加し、誘電体容器1内の到達圧力は上昇する。また、ピンチバルブ105の開弁時間を短くすると、流入する試料ガス量は減少し、真空チャンバ30内の到達圧力は低くなり、逆に、ピンチバルブ105の開弁時間を長くすると、流入する試料ガス量は増加し、真空チャンバ30内の到達圧力は高くなる。 At this time, the amount of the
イオン源102に導入されるガス23は、高電圧印加電極2に交流電圧またはパルス電圧を印加することで誘電体容器1内に発生するプラズマや熱電子によって一部がイオン化される。 A part of the
この時のイオン化の効率は、バリア放電によって生じるプラズマや熱電子5の密度に依存する。プラズマや熱電子5の密度は、誘電体容器1内の到達圧力と高電圧印加電極2に印加される交流電圧またはパルス電圧の電圧振幅で決まる。 The ionization efficiency at this time depends on the density of plasma and
ヘッドスペース21の圧力と、細管17a、試料ガス配管17b、弾性チューブ17cのコンダクタンスを最適化することで、誘電体容器1内の到達圧力は十分に制御することができる。 By optimizing the pressure in the
誘電体容器1内の一旦上昇した圧力は、ピンチバルブ105の閉弁後には、オリフィス3を用いた差動排気により、再現性良くゆっくり降下させることができる(図10参照)。このため、この誘電体容器1内の到達圧力および降下している最中に、100Pa〜20,000Paの圧力帯に属している時間を再現性良く一定の時間確保することができる。この100Pa〜20,000Paの圧力帯下では、大気(空気)を主たる放電ガスとして誘電体バリア放電を発生させることができる。すなわち、ピンチバルブ105を開弁する時間を調整することによって、誘電体容器1内が100Pa〜20,000Paの圧力帯に属している時間を制御することができる。更に、イオン源102の高電圧印加電極2に印加する交流電圧またはパルス電圧の振幅強度や印加時間やタイミングを調整することで、誘電体バリア放電を発生させる時間とタイミングや発生するプラズマや熱電子5の強度や量を調節することができる。これらの作用によって質量分析の対象となる試料ガスの分子を目的に応じて効率的にイオン化することができる。 The pressure once increased in the
イオン化された試料ガス(試料分子イオン)とイオン化されなかった試料ガス(試料分子)は、いずれも質量分析部101に導入されるガス24として、オリフィス3の細孔を通って、イオン源102の誘電体容器(誘電体隔壁)1内から、質量分析部101の真空チャンバ30に流入する。このような構成では、イオン源102から質量分析部101までの距離を最短化することができ、試料分子イオンの伝達ロスを最小限にすることができる。 Both the ionized sample gas (sample molecule ions) and the non-ionized sample gas (sample molecules) pass through the pores of the orifice 3 as the
ここで、イオン源102から真空チャンバ30に流入するガスの単位時間当たりの流量は、イオン源102に導入されるガス23が誘電体容器(誘電体隔壁)1内に流入した時の誘電体容器(誘電体隔壁)1内の到達圧力と、オリフィス3のコンダクタンス(細孔の大きさ)と、真空チャンバ30の真空度(圧力)とによって決まる。すなわち、イオン源102の到達圧と真空チャンバ30の真空度の差が大きかったり、オリフィス3の細孔が大きかったりした場合は、単位時間当たりの流量が大きくなり、逆に、イオン源102の到達圧と真空チャンバ30の真空度の差が小さかったり、オリフィス3の細孔が小さかったりした場合は、単位時間当たりの流量が少なくなる。 Here, the flow rate per unit time of the gas flowing into the
このイオン源102から真空チャンバ30に流入するガスの単位時間当たりの流量は、真空チャンバ30の真空度(圧力)変化に影響する。すなわち、単位時間当たりの流量が多い場合は、真空チャンバ30の圧力が早く上昇し、逆に、単位時間当たりの流量が少ない場合は、真空チャンバ30の圧力はゆっくり上昇する。また、真空チャンバ30の到達圧力は、単位時間当たりの流量を時間で積分したトータルの流量とターボ分子ポンプ36の排気能力で決まる。 The flow rate per unit time of the gas flowing from the
イオン源102から真空チャンバ30に流入するガスに含まれる試料分子イオンは、四重極を成すリニアトラップ電極31a、31b、31c、31d(図1B参照)が発生するRF電界およびDC電界と、インキャップ電極32、エンドキャップ電極33によって形成されるDC電界によって、四重極を成すリニアトラップ電極31a、31b、31c、31d内に捕捉(イオン蓄積)される。 Sample molecule ions contained in the gas flowing from the
一方、イオン源102から真空チャンバ30に流入する、イオン化されなかった空気や試料ガスは、四重極を成すリニアトラップ電極31a、31b、31c、31d内に補足されずに、真空チャンバ30から排気されるガス26のように、真空チャンバ30から、ターボ分子ポンプ36、粗引きポンプ37を通って装置外に排気される。 On the other hand, non-ionized air or sample gas flowing from the
真空チャンバ30に流入した試料分子イオンを、四重極を成すリニアトラップ電極31a、31b、31c、31d内に効率よく伝送するために、オリフィス3とインキャップ電極32との間と、インキャップ電極32とリニアトラップ電極31a、31b、31c、31dとの間に、リニアトラップ電極31a、31b、31c、31dとエンドキャップ電極33との間に、適当なバイアス電圧が印加して、試料分子イオンを、質量分析部101の四重極を成すリニアトラップ電極31a、31b、31c、31dの方向に加速する。例えば、測定したい試料分子イオンが正イオンであった場合、オリフィス3に−5V程度、インキャップ電極32とエンドキャップ電極に−10V程度、リニアトラップ電極31a、31b、31c、31dのトラップバイアスに−20V程度を印加することができる。また、このようなバイアス電圧を加えることによって、測定しない負イオンを、四重極を成すリニアトラップ電極31a、31b、31c、31d内に入れないようにすることもできる。 In order to efficiently transmit the sample molecular ions flowing into the
図1Bは、本発明の実施形態に係る質量分析装置の質量分析部の構成図である。図1Bでは、四重極を成すリニアトラップ電極31a、31b、31c、31dをイオンが導入される方向に見た構成の断面図を示す。
図1Bに示すように、四重極を成すリニアトラップは、同心円状に配置された4本の棒状の電極(リニアイオントラップ電極)31a、31b、31c、31dを有しており、向かい合った二対のリニアトラップ電極に、それぞれ異なるリニアトラップ電極用交流電圧(トラップRF電圧)39a、39bが印加される。トラップRF電圧は、電極サイズや測定質量範囲により最適値が異なることが知られており、典型的には、振幅5kV以下、周波数500kHz〜5MHz程度のRF電圧が適用される。このトラップRF電圧を印加し、更に、インキャップ電極32とエンドキャップ電極33との間に数十VのDC電位差を設けることで、4本のリニアイオントラップ電極31a、31b、31c、31dで囲まれた空間に試料分子イオン等のイオンを捕捉(イオン蓄積)することができる。FIG. 1B is a configuration diagram of a mass analyzer of the mass spectrometer according to the embodiment of the present invention. FIG. 1B shows a cross-sectional view of a configuration in which the
As shown in FIG. 1B, the linear trap that forms a quadrupole has four rod-shaped electrodes (linear ion trap electrodes) 31a, 31b, 31c, and 31d arranged concentrically. Different linear trap electrode AC voltages (trap RF voltages) 39a and 39b are applied to the pair of linear trap electrodes, respectively. It is known that the optimum value of the trap RF voltage varies depending on the electrode size and the measurement mass range. Typically, an RF voltage having an amplitude of 5 kV or less and a frequency of about 500 kHz to 5 MHz is applied. This trap RF voltage is applied, and a DC potential difference of several tens of volts is provided between the incap electrode 32 and the end cap electrode 33, thereby being surrounded by four linear
質量分析部101で質量分離する前に、まず、イオン源102から真空チャンバ30に流入した、イオン化されなかった空気や試料ガスを十分排気して、質量分析部101の圧力を、イオンの質量分離が可能な0.1Pa以下まで下げる必要がある。質量分析部101に流入するトータルのガス量は、イオン源102に流入した試料ガス量と等価であり、この試料ガス量(分子の量)は、減圧された測定容器カップ16のヘッドスペース21のガスを、ピンチバルブ105を使って数十msから数百ms程度の短時間だけ導入しているため十分少なく、ターボ分子ポンプ36と粗引きポンプ37の容量が小さくても、質量分析部101を質量分析可能な0.1Pa以下の圧力まで短時間で下げることができる。そのため、質量分析装置100を小型軽量化することができる。また、短時間で圧力が下げられるので、質量分析を繰り返し実施する際のスループットを上げることができる。 Before mass separation by the
質量分析部101に補足したイオンを質量分離する時は、向かい合った一対のリニアイオントラップ電極31aと31bの間に、リニアトラップ電極用交流電圧(補助交流電圧)39bを印加する。補助交流電圧としては、典型的には振幅50V以下、周波数5kHz〜2MHz程度の単一周波数で振幅を連続的に変化させた交流電圧、または一定の振幅で連続的に周波数を変化させた交流電圧が使用される。この補助交流電圧を印加することで、質量分析部101に捕捉されているイオンは、補助交流電圧の振幅の変化、または周波数の変化に応じて、特定の質量数を電荷量で割った値(質量数/電荷量、m/z値)のイオンが連続的に質量分離されて、質量分離された試料分子イオン25(図1A参照)の方向に排出され、電子増倍管、マルチチャネルプレート、もしくは、コンバージョンダイノードとシンチレータとフォトマルなどからなるイオン検出器34(図1A参照)により、電気的な信号に変換され、制御回路38へ送られ蓄積(記憶)される。 When mass-separating ions captured by the
図2Aは、カートリッジ(液体用)を示す側面図、図2Bは、カートリッジ(液体用)を示す断面図である。まず、液体用のカートリッジ104Aと固体用のカートリッジ104B(図3A参照)のうち液体用の構造について説明する。 FIG. 2A is a side view showing a cartridge (for liquid), and FIG. 2B is a cross-sectional view showing the cartridge (for liquid). First, the liquid structure of the
図2Aに示すように、カートリッジ104Aは、ボディ15A,測定容器カップ16A、ノズル17A(導入管)で構成されている。 As shown in FIG. 2A, the
ボディ15Aは、樹脂製(例えば、ポリプロピレン樹脂)の成形品を組み合わせて構成したものであり、側面視略L字状に形成されている。また、ボディ15Aは、測定容器カップ16Aが取り付けられる測定容器キャップ部15aと、手で把持する把持部(グリップ)15bと、ノズル17Aを保持する保持部15c,15dと、を有している。 The
また、測定容器キャップ部15aの側面には、上ヒータ120(図5A参照)が当接する凹み部15a1が形成されている。凹み部15a1は、図2Aの紙面垂直方向の奥側に向けて凹み形成されている。 Further, a concave portion 15a1 with which the upper heater 120 (see FIG. 5A) abuts is formed on the side surface of the measurement
また、測定容器キャップ部15aの一部である凹み部15a1の前面(側面)からは試料ガス配管17bが前方に向けて延びており、ボディ15Aには、側面視において、凹み部15a1と弾性チューブ17cの一部を露出させる切欠部15a2が形成されている。このように、凹み部15a1により形成される空間と、弾性チューブ17cを露出させる空間とは、前後において連続している。 A
なお、液体用のカートリッジ104Aにおいて、把持部15bは、手で把持する機能を有しているが、後記する固体用のカートリッジ104Bにおける把持部は、手で把持する機能と、気化した測定試料に上昇気流を発生させる機能の双方を有している。よって、カートリッジ104Aの把持部15bでは、中空構造として図示しているが、中実構造であってもよい。 In the
測定容器カップ16Aは、ボディ15Aに着脱可能に構成されている。また、測定容器カップ16Aの底面16hは、ボディ15Aの最下面15tよりも下方に位置している。 The
ノズル17Aは、細管17a(PEEK管、合成樹脂製の管)と、試料ガス配管17b(PEEK管、合成樹脂製の管)と、弾性チューブ17c(シリコンチューブ)とを有し、前方側から順に細管17a、弾性チューブ17c、試料ガス配管17bが接続され、1本の管として構成されている。 The
図2Bに示すように、測定容器キャップ部15aは、測定容器カップ16Aと螺合する円筒形状の螺合部15a3が、ボディ15Aの後部下面から下方に向けて突設されている。また、測定容器キャップ部15aの内部は、略ドーム形状の空間Sを有している。 As shown in FIG. 2B, in the measurement
保持部15cは、ボディ15Aの前端部に位置し、前後方向に貫通する貫通孔15c1が形成されている。貫通孔15c1には、ノズル17Aが挿通され、ノズル17Aの細管17aが保持部15cに固定くさび18aを介して保持されている。 The holding
保持部15dは、ボディ15Aの後部に位置し、略前後方向に貫通する貫通孔15d1が形成されている。貫通穴15d1には、ノズル17Aが挿入され、ノズル17Aの試料ガス配管17bが保持部15dに固定くさび18bを介して保持されている。貫通孔15d1の一端は、測定容器キャップ部15aの空間Sの天井面と連通するように、断面視L字状に形成されている。 The holding
なお、保持部15c,15dは、細管17aと試料ガス配管17bとが同一直線上に位置するように形成されている。また、ノズル17Aの細管17aと試料ガス配管17bは、固定くさび18a,18bによって、ボディ15Aから抜け落ちないようになっている。 The holding
また、ボディ15Aの後端部には、略前後方向に向けて延びる貫通孔15fが形成されている。貫通孔15fは、断面視L字状に形成され、貫通孔15fの一端が前記空間Sの天井面と接続され、他端がボディ15Aの外部(大気)と連通している。なお、貫通孔15d1,15fは、例えば、φ0.5mm〜2mmに設定されている。 A through
また、ボディ15Aは、保持部15cと保持部15dとの間において、ノズル17Aを下方に向けて露出させるノズル開放空間S2が形成されている。つまり、ボディ15Aには、下方から弾性チューブ17cにアクセスできるノズル開放空間S2が形成されている。また、ノズル開放空間S2内の天井面には(弾性チューブ17cの上方には)、弾性チューブ17cが当接可能な当接部15gが形成されている。 In addition, the
また、ボディ15Aの上面には、突起部15hが形成されている。この突起部15hは、カートリッジ104Aを本体にセットして測定可能位置まで移動させる際の移動位置確認用のものである。 A
測定容器カップ16Aは、合成樹脂材料で形成され、有底円筒形状を呈している。また、測定容器カップ16Aは、下部に液体試料を貯留する貯留部16aと、上部に測定容器キャップ部15aの螺合部15a3と螺合する円筒形状の螺合部16bと、を有している。 The
また、測定容器カップ16Aは、螺合部16bの内径が貯留部16aの内径よりも大径に形成され、螺合部16bと貯留部16aとの境界に段差部16cが形成されている。この段差部16cの上面には、Oリング16eが収容される凹部16dが形成されている。測定容器カップ16Aが測定容器キャップ部15aに螺合することで、測定容器カップ16Aが測定容器キャップ部15aに脱落しないように取り付けられる。また、Oリング16eを設けることによって、測定容器カップ16Aと測定容器キャップ部15aとの隙間が密閉され、測定容器カップ16A内の液体試料が隙間から漏れ出ないようになっている。 Further, in the
ノズル17Aの細管17aは、弾性チューブ17cの一端(前端)に挿入されることで接続され、試料ガス配管17bは、弾性チューブ17cの他端(後端)に挿入されることで接続されている。前記当接部15gは、弾性チューブ17cのみで構成される部分(弾性チューブ17cに細管17aが嵌まっていない部分、弾性チューブ17cに試料ガス配管17bが嵌まっていない部分)に対応するように位置している。 The
図3Aは、カートリッジ(固体用)を示す側面図、図3Bは、カートリッジ(固体用)を示す断面図、図3Cは、図3BのA−A断面図、図3Dは、加熱プローブへの固体試料の付着手順を示す工程図である。
図3Aに示すように、カートリッジ104Bは、質量分析装置100(図1A参照)の本体に着脱可能で、使い捨てタイプであり、ボディ15B、測定容器カップ16B、ノズル17B(導入管)を備えている。なお、ノズル17Bは、ノズル17Aと同様の構成である。3A is a side view showing the cartridge (for solid), FIG. 3B is a cross-sectional view showing the cartridge (for solid), FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3B, and FIG. It is process drawing which shows the adhesion procedure of a sample.
As shown in FIG. 3A, the
ボディ15Bは、樹脂製(例えば、ポリプロピレン樹脂)の成形品を組み合わせて構成したものであり、側面視略L字状に形成されている。また、ボディ15Bは、測定容器カップ16B(測定容器)が取り付けられる測定容器キャップ部15i(測定容器)と、手で把持する把持部(グリップ)15bと、ノズル17Bを保持する保持部15c,15d(図3(B)参照)と、を有している。 The
図3Bに示すように、ボディ15Bの把持部15bは、内部において上下方向に延びる空間S10を有し、側面に把持部15bの外部と連通する複数の通気口15b1が上下方向に間隔を置いて形成されている。なお、通気口15b1の形状、個数、配置などは、試料ガスを排気できるものであれば本実施形態に限定されるものではない。 As shown in FIG. 3B, the
ボディ15Bの測定容器キャップ部15iは、測定容器カップ16Bと螺合する円筒形状の螺合部15i1が、ボディ15Bの後部下面から下方に向けて突設されている。 The measurement
また、ボディ15Bは、測定容器キャップ部15iの略円筒形状の空間Sと把持部15bの空間S10とを連通する連通空間S11が形成されている。なお、連通空間S11と空間S10とで、特許請求の範囲に記載の空間が形成されている。 In addition, the
保持部15cは、ボディ15Aと同様に、ノズル17Bの細管17aを、固定くさび18aを介して保持している。 The holding
保持部15dは、ノズル17Bの試料ガス配管17bを、固定くさび18bを介して保持している。保持部15dに形成された貫通孔15d2(貫通孔15d1に対応する)のノズル開放空間S2とは逆側の端部は、連通空間S11と連通している。また、試料ガス配管17bの端部は、連通空間S11内に突出するように配置されている。さらに、試料ガス配管17bの端部の位置を加熱プローブ16fのピン16f2の直上に配置したり、ピン16f2の先端(上端)を試料ガス配管17bの端部に近づけたりすることで、加熱プローブ16fで加熱されて気化(昇華)する試料ガスを効率よく吸引することができる。 The holding
測定容器カップ16Bは、加熱プローブ16fと、カップ部16gと、を有している。 The
加熱プローブ16fは、固体試料(液体試料を乾固させて生じた固体を含む)を付着させるものであり、熱伝導性の良好な金属材料(例えば、アルミニウム合金)によって形成されている。 The
また、加熱プローブ16fは、断面視略T字状に形成され、円板形状を呈する支持板16f1と、支持板16f1の径方向中心から上方に突出するピン16f2と、を有している。 The
ピン16f2の先端(上端)には、固体試料を付着、保持させ易くするための凹部16f3が形成されている。また、ピン16f2の先端は、カップ部16gから測定容器キャップ部15iの螺合部15i1内に突出している。 A concave portion 16f3 is formed at the tip (upper end) of the pin 16f2 for facilitating adhesion and holding of the solid sample. Further, the tip of the pin 16f2 protrudes from the
支持板16f1の下面には、周縁部に沿って下方に突出するリング部16f4が形成されている。 On the lower surface of the support plate 16f1, a ring portion 16f4 protruding downward along the peripheral edge portion is formed.
カップ部16gは、略円筒形状を呈し、下端部に縮径する縮径部16g1が形成されている。カップ部16gの底面には、ピン16f2の軸方向(上下方向)に貫通する円形の開口部16g2が形成されている。縮径部16g1の上面(内面)には、加熱プローブ16fのリング部16f4が当接している。よって、加熱プローブ16fは、カップ部16gの開口部16g2を通らないようになっている。 The
また、カップ部16gの外周面には、第1つば部16g3と第2つば部16g4が上下(軸方向)に間隔を置いて形成されている。また、カップ部16gは、第1つば部16g3の上部に、測定容器キャップ部15iの螺合部15i1と螺合する螺合部16g5が形成されている。 Further, on the outer peripheral surface of the
第1つば部16g3は、カップ部16gの全周に渡って(環状に)形成されている。これにより、カップ部16gを測定容器キャップ部15iに螺合して取り付ける際に、螺合部15i1の端面(下端面)に当接してねじ込みが規制されることで、カップ部16gの締付け過ぎが防止される。 The first collar portion 16g3 is formed (annularly) over the entire circumference of the
第2つば部16g4は、第1つば部16g3から下方に離間した位置において全周に渡って(環状に)形成されている。第2つば部16g4を設けることにより、カートリッジ104Bを質量分析装置100(図1A参照)に取り付けたときに、下ヒータ110の高さ方向の位置を固定することができる。 The second collar portion 16g4 is formed over the entire circumference (annularly) at a position spaced downward from the first collar portion 16g3. By providing the second collar portion 16g4, the position of the
図3Cに示すように、カップ部16gには、リング部16f4(図3B参照)に対応する位置に、リング部16f4(図3B参照)に向けて突出する突起部16g6,16g6,16g6が周方向に等間隔(120°毎)で形成されている。この3点の突起部16g6の摩擦によって、加熱プローブ16fがカップ部16gに保持されている。なお、突起部16g6の数や位置については、適宜変更することができる。 As shown in FIG. 3C, the
図3Bに示すように、加熱プローブ16fをカップ部16gに取り付ける場合には、カップ部16gの内側(螺合部16g5側)から加熱プローブ16fを挿入し、リング部16f4を開口部16g2側に押し込むことで、リング部16f4が各突起部16g6(図3C参照)の先端を潰しながら押し込まれ、リング部16f4に3つの突起部16g6(図3C参照)が密着して保持される。 As shown in FIG. 3B, when the
図3Dに示すように、例えば、加熱プローブ16fに固体試料を付着させる場合には、加熱プローブ16fを、ピン16f2の先端を下向きにした状態で、カップ部16gを指でつまみ、固体試料に向けてピン16f2の先端を押し当てる。 As shown in FIG. 3D, for example, when a solid sample is attached to the
このとき、支持板16f1がカップ部16gの3つの突起部16g6(図3C参照)によって支持されているので、加熱プローブ16fを逆さまにしたとしても、加熱プローブ16fがカップ部16gから脱落することがない。また、支持板16f1のリング部16f4がカップ部16gの縮径部16g1に当接しているので、加熱プローブ16fを固体試料に押し当てたときに、加熱プローブ16fがカップ部16gの開口部16g2から抜け出ることもない。 At this time, since the support plate 16f1 is supported by the three protrusions 16g6 (see FIG. 3C) of the
さらに、測定容器カップ16Bにおける加熱プローブ16fとカップ部16gとの嵌め合わせについて説明する。ところで、カップ部16gが樹脂製で、加熱プローブ16fが金属製であるので、カップ部16gの寸法が加熱プローブ16fの寸法に対して小さすぎると加熱プローブ16fをカップ部16gに保持させることができなくなり、逆に大きすぎると測定容器カップ16Bを逆さまにしたときに加熱プローブ16fがカップ部16gから脱落してしまう。そこで、いわゆるマイナス公差によって、突起部16g6(図6C参照)を型成形で作成し、加熱プローブ16fの支持板16f1によって突起部16g6(図6C参照)の先端が潰れるように、加熱プローブ16fをカップ部16gに取り付けることで、加熱プローブ16fをカップ部16gに確実に嵌めることができる。 Furthermore, the fitting of the
また、詳細については後記するが、測定時にヒータ(下ヒータ110、図4A参照)が加熱プローブ16fをカップ部16gから脱離させて押し上げる(リフトアップする)必要がある。また、ヒータ(下ヒータ110、図4A参照)は、サスペンション155(図4B参照)によって、ヒータ(下ヒータ110、図4A参照)をカートリッジ104A(図2A参照)から離間させる方向に付勢している。このため、加熱プローブ16fとカップ部16gとの摩擦力が大き過ぎると、サスペンション155(図4B参照)のばね力が負けてヒータを押し上げることができなくなる。さらに、測定容器カップ16B(図3A参照)を逆さまにしたときに加熱プローブ16fがカップ部16gから脱落しないようにしないといけない。そこで、前記のようにマイナス交差によって、加熱プローブ16fをカップ部16gに取り付けることにより、加熱プローブ16fをカップ部16gに取り付ける際には、ある程度の力が必要になるが、測定時にヒータ(下ヒータ110、図4A参照)の押し上げによって加熱プローブ16fをカップ部16gから脱離させる場合には、加熱プローブ16fのリング部16f4と突起部16g6(図3C参照)との間の摩擦抵抗のみであるので、取り付ける場合よりも大きな力を必要とすることがない。さらに、加熱プローブ16fを取り外す方向に、突起部16g6を勾配させること(抜き勾配)により、加熱プローブ16fを取り付けるときよりも、取り外すときの抵抗を少なくすることができる。また、加熱プローブ16fをアルミニウム合金などの軽い金属材料で形成することにより、測定容器カップ16Bを逆さまにしたときに、加熱プローブ16fがカップ部16gから脱落することがない。 Although details will be described later, a heater (
次に、図4Aおよび図4Bを参照して、下ヒータ110と上ヒータ120の動作機構について説明する。本実施形態の質量分析装置100は、カートリッジ104A(図2A参照)を所定の位置に載置(セット)した後に、カートリッジ104A(図2A参照)を所定の方向(前方、スライドバルブ103の方向)へ移動させることによって、下ヒータ110と上ヒータ120がカートリッジ104A(図2A参照)の所定の位置(カートリッジ104Aに密着する位置)に動作するように構成されている。 Next, the operation mechanism of the
図4Aは、上ヒータと下ヒータを支持する構造を示す側面図、図4Bは、下ヒータの詳細な支持構造を示す側面図である。なお、図4Aでは、カートリッジ104Aの図示を省略している。
図4Aに示すように、質量分析装置100は、ベース130、Y軸後ステージ140、Y軸前ステージ150、X軸ステージ160などを備えている。なお、以下では、カートリッジ104A(図2A参照)が動作する方向を前後方向として説明し、その前後方向に対して水平に直交する方向を左右方向として説明する。また、Y軸は、前後方向に対応し、X軸は左右方向に対応している。4A is a side view showing a structure for supporting the upper heater and the lower heater, and FIG. 4B is a side view showing a detailed support structure for the lower heater. In FIG. 4A, illustration of the
As shown in FIG. 4A, the
ベース130上には、前後方向に延びるレール131が設けられている。レール131には、ベアリング132を介してY軸後ステージ140が前後方向に移動可能に支持されている。また、レール131には、ベアリング133を介してY軸前ステージ150が前後方向に移動可能に支持されている。 On the
また、Y軸前ステージ150上には、左右方向(紙面垂直方向)に延びるレール151が設けられている。レール151には、ベアリング152を介してX軸ステージ160が左右方向に移動可能に支持されている。 On the Y-
X軸ステージ160側には、上ヒータ120が設けられている。また、X軸ステージ160には、鉛直方向下方(ベース130側)に向けて延びるガイドローラシャフト161が固定されている。ガイドローラシャフト161の先端(下端)には、ガイドローラ162が設けられ、ガイドローラ162がベース130に形成された案内孔134(カム溝、図5A参照)に配置されている。 An
Y軸前ステージ150には、鉛直方向下方に延びるシャフト153が固定されている。シャフト153には、ヒータベース111が昇降可能に支持されている。ヒータベース111上には、下ヒータ110が設けられている。また、ヒータベース111の側面には、軸を有するガイドローラ112が設けられている。 A
下ヒータ110は、銅製のヒータブロック内にセラミックヒータ(例えば、5W)が内蔵されたものであり、円柱形状を呈している。また、下ヒータ110の直径は、カートリッジ104Bの加熱プローブ16f(図3B参照)のリング部16f4の内径よりも短く形成されている。なお、図示していないが、下ヒータ110には、後記する上ヒータ120と同様に、熱電対や温度ヒューズが設けられ、これらが配線を介して制御回路38(図1A参照)と接続されている。 The
ベース130には、案内孔(カム溝)170が形成された案内板171がベース130から垂下するように固定されている。案内孔170は、斜め前方上向きに延びる傾斜部170aと、傾斜部170aの上端部から水平方向前方に延びる直線部170bと、を有している。また、案内孔170には、ヒータベース111に設けられたガイドローラ112が配置されている。これによりY軸前ステージ150が前方に移動することによって、ガイドローラ112が案内孔170の傾斜部170aに案内されながら上昇し、下ヒータ110が上昇するようになっている。 A
図4Bに示すように、下ヒータ110とヒータベース111との間にはサスペンション155が設けられている。このサスペンション155によって、下ヒータ110がカートリッジ104Aの測定容器カップ16Aの底に、または、下ヒータガイド110aがカートリッジ104Bの第2つば部16g4に密着するように高さを調整することができる。 As shown in FIG. 4B, a suspension 155 is provided between the
また、Y軸前ステージ150とベース130に固定された壁200との間には、Y軸前ステージ150を後方(Y軸後ステージ140側)に付勢するサスペンション156が設けられている。このサスペンション156の付勢力によって、Y軸前ステージ150が後方に付勢されている。なお、Y軸前ステージ150の後方にサスペンション156を設けて、Y軸前ステージ150を後方から引っ張るようにしてもよい。すなわち、Y軸前ステージ150は、サスペンション156の付勢力を受けながら前進するようになっている。 A
図5Aは、本発明の実施形態に係る質量分析装置(液体用カートリッジ装着)を示す平面図(第1状態)、図5Bは、本発明の実施形態に係る質量分析装置(液体用カートリッジ装着)を示す正面図(第1状態)、図5Cは、本発明の実施形態に係る質量分析装置(液体用カートリッジ装着)を示す側面図(第1状態)、図5Dは、ピンチバルブの弁体側を示す正面図である。なお、第1状態とは、質量分析装置100の本体にカートリッジ104Aを取り付けたときの初期の状態である。なお、図5Aでは、上ヒータ120がカートリッジ104Aを挟んで左右対称に設けられるので、一方(前方に向かって左側)の上ヒータ120のみを図示して説明し、他方の上ヒータの説明については省略する。 FIG. 5A is a plan view (first state) showing a mass spectrometer (equipped with a liquid cartridge) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a mass spectrometer (equipped with a liquid cartridge) according to an embodiment of the present invention. FIG. 5C is a side view showing the mass spectrometer (liquid cartridge mounted) according to the embodiment of the present invention (first state), and FIG. 5D is a side view of the pinch valve. FIG. The first state is an initial state when the
図5Aに示すように、質量分析装置100は、カートリッジ104Aを収容する収容箱172を備えている。なお、図5Aでは、カートリッジ104Aのノズル17Aと、ボディ15A(図2A参照)の凹み部(えぐれ部分)15a1とが明確になる状態を図示している。また、図5Aのカートリッジ104Aに重ねて示す前側の破線の小さい丸印は、第1状態での下ヒータ110の位置を示し、後側の破線の丸印は、測定容器カップ16Aの位置を示している。 As shown in FIG. 5A, the
収容箱172は、カートリッジ104Aを収容する合成樹脂製(例えば、PEEK材)のものであり、カートリッジ104Aの左側方に位置する側板172a、前方に位置する前板172b、後方に位置する後板172c、下方に位置する底板172d(図5B参照)を有している。収容箱172の上方は全体が開放しており、カートリッジ104Aを収容箱172の上方から下降させて載置できるようになっている。なお、底板172d(図5B参照)は、下ヒータ110の動作やピンチバルブ105の動作を妨げないように収容箱172の下方と連通する構造を有している。 The
収容箱172の側板172aには、上ヒータ120が導入されるヒータ導入孔173が形成されている。なお、図5Aに示す収容箱172は、ヒータ導入孔173を高さ方向(上下方向)の略中央で切断したときの状態を図示している。ヒータ導入孔173の位置は、カートリッジ104Aを収容箱172にセットしたときに、カートリッジ104Aの凹み部15a1の位置と、弾性チューブ17cの一部(ピンチバルブ105の試料ガスが流れる上流側)に対応している。 A
また、収容箱172の前板172bには、カートリッジ104Aを収容箱172に載置したときに、ノズル17Aが通る凹形状の切欠き174が形成されている。 The
上ヒータ120は、測定容器の上部、つまり気化した測定試料(液体試料)が滞留する部分を加熱するものであり、平面視略矩形状を呈している。また、上ヒータ120は、例えば、セラミックヒータ120a(例えば、5W)を銅製のヒータブロック120bで挟み込むことで構成されている。セラミックヒータ120aは、配線(不図示)を介して制御回路38(図1A参照)と接続されている。 The
また、上ヒータ120は、前記凹み部15a1に面接触する四角形状の端面120dを有している。また、上ヒータ120の左右方向の先端には、前後方向の前端に、端面120dから前方に延びる爪部120s(突起部)が形成されている。この爪部120sも、銅製のヒータブロックで構成され、セラミックヒータ120aによって加熱されるようになっている。 The
また、ヒータブロック120bには、セラミックヒータ120aの近傍に上ヒータ120の温度計側用の熱電対120cが内蔵されている。熱電対120cも制御回路38(図1A参照)と接続されている。また、上ヒータ120には、異常加熱防止用の温度ヒューズ(不図示)などが設けられている。 The
また、上ヒータ120は、樹脂ブロック121(樹脂部材)にねじ固定され、樹脂ブロック121が一対のアーム122,122に支持されている。アーム122,122は、X軸ステージ160に着脱可能にねじ固定されている。 The
また、Y軸前ステージ150上には、フォトセンサ154が設けられている。X軸ステージ160には、左右方向に延びる板状の遮光板163が設けられている。遮光板163は、フォトセンサ154側に延びてX軸ステージ160に片持ち状態で支持されている。X軸ステージ160が第1状態から右方向(カートリッジ104A側)の所定の位置に移動したときに、フォトセンサ154に入射される光が遮光板163によって遮光されるようになっている。これにより、上ヒータ120が規定の位置(測定開始位置、加熱開始位置)に至ったことを、制御回路38(図1A参照)によって判定される。 A
樹脂ブロック121は、例えばPEEK材などで形成されている。PEEK材は、いわゆるエンジニアリングプラスチックであり、強度が高く、軽量で、良好な耐熱性(例えば、250℃以上)を有している。 The
一対のアーム122,122(金属部材)は、例えばアルミ合金製であり、X軸ステージ160からカートリッジ104A側に延び、基端がX軸ステージ160にネジ固定されている。また、上ヒータ120が固定された樹脂ブロック121とX軸ステージ160との間は、上ヒータ120をカートリッジ104Aの方向に付勢する圧縮コイルばね123(付勢部材)が設けられている。 The pair of
図5Bに示すように、上ヒータ120の爪部120sは、弾性チューブ17cの高さ位置に形成され、端面120dが凹み部15a1に密着したときに、露出する弾性チューブ17cの左側の上半分を覆うことができるように円弧状に形成されている。 As shown in FIG. 5B, the
樹脂ブロック121は、正面視略L字状に形成され、右側方に延びる延出部121aの上面に上ヒータ120がねじ固定されている。また、樹脂ブロック121の側面には、軸部121b,121cが間隔を空けて形成されている。なお、樹脂ブロック121の反対側の側面にも同様にして軸部121b,121cが形成されている。 The
アーム122の先部には、軸部121bが左右方向に移動可能に摺動するU字状の切欠溝122aと、軸部121cが左右方向に移動可能に摺動する長孔122bが形成されている。軸部121b,121cは、第1状態において、切欠溝122aの左端から離間した位置、また長孔122bの左端から離間した位置となるように位置決めされている。 A
このように、金属(銅製の上ヒータ120)が樹脂(樹脂ブロック121)に支持され、この樹脂(樹脂ブロック121)が金属(ステンレス製のアーム122)に支持されている。また、樹脂(樹脂ブロック121)は、金属(ステンレス製のアーム122)によって軸支されている。また、樹脂(樹脂ブロック121)は、圧縮コイルばね123を介してX軸ステージ160に支持されている。したがって、上ヒータ120からの伝熱経路が限定されるので、上ヒータ120の熱が上ヒータ120を支持する側に拡散し難くなり、その結果として消費電力を抑えることが可能になる。 Thus, the metal (the
また、ベース130には、X軸ステージ160に固定されたガイドローラシャフト161のガイドローラ162を案内する案内孔(カム溝)134が形成されている。案内孔134は、斜め右前方に延びる傾斜部134a(図5A参照)と、傾斜部134aの前端において前方に延びる直線部134b(図5A参照)と、を有している。 Further, a guide hole (cam groove) 134 for guiding the
これにより、Y軸前ステージ150(図5A参照)が前方に移動することによって、ガイドローラ162が案内孔134の傾斜部134a(図5A参照)に沿って案内され、上ヒータ120が右側(カートリッジ104A側)に向けて移動するようになっている。 Accordingly, the Y-axis front stage 150 (see FIG. 5A) moves forward, whereby the
図5Cに示すように、Y軸後ステージ140には、ピンチバルブ先端12が設けられ、ベース130には、ピンチバルブ駆動部13が設けられている。このように、ピンチバルブ105(図1A参照)は、ピンチバルブ105(図1A参照)の弁体側(ピンチバルブ先端12)と、ピンチバルブ駆動部13とが分離して設けられている。 As shown in FIG. 5C, the Y-axis
ピンチバルブ105(図1A参照)の弁体側は、カートリッジ104Aの弾性チューブ17cに押し当てて閉弁するピンチバルブ先端12と、ピンチバルブ先端12を上方に向けて付勢する圧縮コイルばね181と、ピンチバルブ先端12から鉛直方向下方に延びる連結板182と、を備えている。連結板182には、ピンチバルブ駆動部13の連結ピン137と連結される連結孔183が形成されている。 On the valve element side of the pinch valve 105 (see FIG. 1A), a
一方、ピンチバルブ駆動部13は、電磁作動式のものであり、ベース130に固定されたピンチバルブベース135上に固定されている。また、ピンチバルブ駆動部13は、駆動部136と連結ピン137とを有している。 On the other hand, the pinch
連結ピン137の先端(上端)は、連結孔183側に向けて側面視L字状に曲げ形成されている。また、連結ピン137は、駆動部136内の電磁コイルが通電(励磁)状態になることで、連結ピン137が下降し、電磁コイルが非通電状態になることにより、駆動部136内に設けられたばね(不図示)で上方に付勢されることで、連結ピン137が初期状態に復帰するようになっている。したがって、ピンチバルブ105(図1A参照)を開弁するときのみ電力が消費されるので、省電力化が可能になり、質量分析装置100の小型軽量化が可能になる。 The distal end (upper end) of the connecting
図5Dに示すように、ピンチバルブ先端12には、鉛直方向下方に向けて連結板182が一体に延びている。この連結板182は、Y軸後ステージ140の下方に向けて貫通している。また、連結板182には、Y軸後ステージ140の上方において、一対のつば部182a,182aが形成されている。このつば部182aとY軸後ステージ140の間には圧縮コイルばね181が介装され、ピンチバルブ先端12を上方に付勢している。 As shown in FIG. 5D, a connecting
図4A、図5Aないし図5Cに示す状態が第1状態である。すなわち、第1状態は、カートリッジ104A(図5Aないし図5C参照)が質量分析装置100に載せられたときの状態(初期位置)であり、Y軸後ステージ140とY軸前ステージ150とが前後方向に離間し、さらにY軸前ステージ150が、スライドバルブ103(図4A参照)とカートリッジ104Aとを隔てる壁200から後方に離間している。 The state shown in FIGS. 4A and 5A to 5C is the first state. That is, the first state is a state (initial position) when the
図6Aは、本発明の実施形態に係る質量分析装置(液体用の測定容器を装着)を示す平面図(第2状態)、図6Bは、本発明の実施形態に係る質量分析装置(液体用の測定容器を装着)を示す側面図(第2状態)である。
図6Aに示すように、カートリッジ104Aを収容箱172にセットした(図5A参照)後、例えば、カートリッジ104Aを前方に移動させると(押し込むと)、カートリッジ104AとともにY軸後ステージ140が前方へ移動し、Y軸後ステージ140前面がY軸前ステージ150に当接する。この当接した状態が第2状態である。FIG. 6A is a plan view (second state) showing a mass spectrometer (equipped with a liquid measurement container) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a mass spectrometer (for liquid) according to an embodiment of the present invention. It is a side view (2nd state) which shows the measurement container of (2).
As shown in FIG. 6A, after the
図6Aに示す第2状態に至ると、上ヒータ120とヒータ導入孔173との前後方向の位置が一致する。すなわち、上ヒータ120の端面120dの位置と、カートリッジ104Aの凹み部15a1の位置および弾性チューブ17cの一部の位置とが互いに対向する。 When the second state shown in FIG. 6A is reached, the positions of the
また、Y軸後ステージ140が前方に移動することで、収容箱172に収容されたカートリッジ104Aが前進し、細管17aがスライドバルブ103(図1A参照)に挿入されるとともにスライドバルブ103(図1A参照)が開弁する。 Further, the Y-axis
図6Bに示すように、Y軸後ステージ140がY軸前ステージ150に当接すると、測定容器カップ16Aと、下ヒータ110との前後方向の位置が一致する(二重の破線参照)。 As shown in FIG. 6B, when the Y-axis
このように、上ヒータ120は、図6Aに示すように、Y軸前ステージ150に支持されているので、図5Aに示す第1状態から図6Aに示す第2状態に至る過程では、Y軸前ステージ150は移動しない。よって、上ヒータ120を案内するガイドローラ162は移動せず、案内孔134の傾斜部134aの後端に位置したままである。また、図5Cに示す第1状態から図6Bに示す第2状態に至る過程では、図6Bに示すように、下ヒータ110を案内するガイドローラ112も移動せず、案内孔170の傾斜部170aの下端に位置したままである。 As described above, the
また、図6Bに示す第2状態では、ピンチバルブ105(図1A参照)の弁体側(ピンチバルブ先端12)は、ピンチバルブ駆動部13とは連結していない状態である。よって、第2状態では、ピンチバルブ先端12が、圧縮コイルばね181の付勢力によって弾性チューブ17cを押し上げており、ピンチバルブ105(図1A参照)は閉弁状態である。 Further, in the second state shown in FIG. 6B, the valve element side (pinch valve tip 12) of the pinch valve 105 (see FIG. 1A) is not connected to the pinch
図7Aは、本発明の実施形態に係る質量分析装置(液体用の測定容器を装着)を示す平面図(第3状態)、図7Bは、本発明の実施形態に係る質量分析装置(液体用の測定容器を装着)を示す正面図(第3状態)、図7Cは、本発明の実施形態に係る質量分析装置(液体用の測定容器を装着)を示す側面図(第3状態)である。
そして、Y軸後ステージ140がY軸前ステージ150にドッキングした状態でさらに前方(矢印方向)へ移動すると、Y軸後ステージ140とY軸前ステージ150とが一体となって前方に移動し、図7Aないし図7Cに示す第3状態に至る。このとき、図6Aに示す第2状態から図7Aに示す第3状態に至る過程では、上ヒータ120とヒータ導入孔173との前後方向における相対的な位置は変わることなく前方に移動する。また、図6Bに示す第2状態から図7Cに示す第3状態に至る過程では、下ヒータ110と測定容器カップ16Aとの前後方向における相対的な位置は変わることなく前方に移動する。FIG. 7A is a plan view (third state) showing a mass spectrometer (equipped with a liquid measurement container) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a mass spectrometer (for liquid) according to an embodiment of the present invention. FIG. 7C is a side view showing the mass spectrometer (equipped with a liquid measurement container) according to the embodiment of the present invention. .
When the Y-axis
また、図6Aに示す第2状態から図7Aに示す第3状態に至る過程では、ガイドローラ162が案内孔134の傾斜部134aに案内されるとともに、上ヒータ120がヒータ導入孔173に向けて移動する。そして、ガイドローラ162が案内孔134の傾斜部134aの前端に至ると、上ヒータ120の端面120dがカートリッジ104Aの凹み部15a1に密着する。 In the process from the second state shown in FIG. 6A to the third state shown in FIG. 7A, the
このように、Y軸後ステージ140とY軸前ステージ150の2つのステージに分けることにより、上ヒータ120とヒータ導入孔173との相対的な位置を変えることなく前進させることができ、上ヒータ120をヒータ導入孔173に容易に導入することができ、また、同様に、下ヒータ110と測定容器カップ16Aとの相対的な位置を変えることなく前進させることができ、下ヒータ110を測定容器カップ16Aの底面16h(図2A参照)に容易に密着させることができる。 Thus, by dividing into two stages, the Y-axis
ところで、カートリッジ104Aと上ヒータ120との接触の仕方によって伝熱性に差が生じることになる。例えば、点接触や線接触では、熱抵抗が大きくなり、温度がなかなか上昇しなくなる。そこで、本実施形態では、圧縮コイルばね123(サスペンション)を介して上ヒータ120をカートリッジ104Aの凹み部15a1に面同士で密着させることにより、短時間でカートリッジ104Aのヘッドスペース21(図1A参照)を加熱することが可能になる。これにより、消費電力を抑えることができ、小型軽量化を実現でき、さらには可搬型の質量分析装置100を実現できる。 By the way, a difference in heat conductivity occurs depending on how the
また、下ヒータ110についても、測定容器カップ16Aの底面16h(図2A参照)に密着しないと、下ヒータ110の熱容量が上がってしまって、消費電力が上昇することになる。しかし、本実施形態では、下ヒータ110をサスペンション155(図4B参照)を介して測定容器カップ16Aに密着させることで、消費電力の削減を実現でき、小型軽量化および可搬型の質量分析装置100を実現できる。 Further, if the
また、ガイドローラ162が案内孔134の傾斜部134aの前端に至ると、遮光板163によってフォトセンサ154への光の入射が遮断されることで、制御回路38(図1A参照)によって上ヒータ120が規定の位置(凹み部15a1に密着した位置)に至ったことを判定できる。このように、上ヒータ120が規定の位置に至ったことを検知することで、上ヒータ120の動作異常を検出することができる。 When the
また、図7Bに示すように、ガイドローラ162が案内孔134の傾斜部134a(図7A参照)の前端に至ると、樹脂ブロック121に固定された上ヒータ120が圧縮コイルばね123の付勢力を受けて、樹脂ブロック121の軸部121bが切欠溝122a内を、また軸部121cが長孔122b内をそれぞれ移動することで、上ヒータ120の端面120dを凹み部15a1に密着させることができる。 Further, as shown in FIG. 7B, when the
ところで、測定試料(液体または固体)が加熱されて高温の試料ガスが上昇すると、カートリッジ104Aのボディ15Aの測定容器キャップ部15aの内面やカートリッジ104Bの試料ガス配管17bがコールドスポットとなることで、試料ガスが吸着されたり、水分が結露したりして、感度が出なかったりする(性能が落ちる)ことがある。また、結露すると、液体がイオン源102や真空チャンバ30に入り込み、真空ポンプの排気動作に障害が出る可能もある。そこで、本実施形態では、上ヒータ120を設けて、測定容器カップ16Aの上部を含む試料ガス(気化した測定試料)が滞留する部分を加熱することで、結露を防止して、感度向上(性能アップ)を図ることが可能になる。 By the way, when the measurement sample (liquid or solid) is heated and the high temperature sample gas rises, the inner surface of the measurement
また、上ヒータ120の爪部120sは、凹み部15a1とピンチバルブ105(図1A参照)との間の弾性チューブ17cが露出する部分の半分を覆うようになっている。なお、図7Bでは、弾性チューブ17cに、爪部120sが接触した状態を図示しているが、爪部120sを弾性チューブ17cから離間させた状態で配置するようにしてもよい。ところで、爪部120sによって弾性チューブ17cのピンチバルブ105(図1A参照)の上流側のみを加熱するのは、弾性チューブ17cのピンチバルブ105の上流側については試料ガスが滞留する可能性があり、弾性チューブ17cのピンチバルブ105の下流側(減圧側)については、減圧されて断熱膨張しているので、結露し難く、また、ピンチバルブ105を開けたときに試料ガスが高速で導入されるので結露とか吸着し難くなっているからである。 Further, the
そして、上ヒータ120がカートリッジ104Aの所定の位置に密着した状態を維持しながら、ガイドローラ162が案内孔134の傾斜部134a(図7A参照)から直線部134b(図7A参照)を移動する。最終的に、ガイドローラ162は、直線部134bで位置決めされることになる。 The
Y軸前ステージ150(図4A参照)は、サスペンション156(図4A参照)によって、第2状態に戻る方向(後方)に付勢されているので、X軸ステージ160上の上ヒータ120についてもサスペンション156(図4A参照)の付勢力(弾性復帰力)によって第2状態に戻る戻り力(付勢力)が作用することになる。ちなみに、第3状態において、ガイドローラ162を傾斜部134a(図7A参照)で位置決めしようとすると、サスペンション156の弾性復帰力を受けて上ヒータ120が第2状態に戻ることになる。しかし、本実施形態では、ガイドローラ162を直線部134bで位置決めすることで、ガイドローラ162に対してサスペンション156による戻り力F1(図7A参照)が作用したとしても、直線部134bによってガイドローラ162の移動(戻り)を規制できる(バックラッシュを防止できる)。 Since the Y-axis front stage 150 (see FIG. 4A) is urged by the suspension 156 (see FIG. 4A) to return to the second state (backward), the
また、傾斜部134a(図7A参照)で上ヒータ120を位置決めしようとすると、傾斜部134aの位置によって、上ヒータ120の左右方向の位置が変化してしまう。しかし、本実施形態では、直線部134b(図7A参照)で上ヒータ120を位置決めしているので、カートリッジ104Aの位置が多少前後したとしても、上ヒータ120の左右方向の位置が変化することはない。すなわち、直線部134bで上ヒータ120の位置決めをすることにより、機械的な精度で上ヒータ120の左右方向の位置が決まることになる。 In addition, when the
図6Bに示す第2状態から図7Cに示す第3状態に至る過程では、ガイドローラ112が案内孔170の傾斜部170aを上昇するとともに、ヒータベース111とともに下ヒータ110が上昇する。そして、ガイドローラ112が傾斜部170aの上端に至ると、下ヒータ110がカートリッジ104Aの測定容器カップ16Aの底に、または、下ヒータガイド110aがカートリッジ104Bの第2つば部16g4に密着する。 In the process from the second state shown in FIG. 6B to the third state shown in FIG. 7C, the
このように、Y軸後ステージ140とY軸前ステージ150の2つのステージに分けることにより、下ヒータ110を測定容器カップ16Aの底面16hに容易に接触させることができる。 Thus, by dividing into two stages, the Y-axis
そして、下ヒータ110が測定容器カップ16Aの底面16hに密着した状態を維持しながら、ガイドローラ112が案内孔170の傾斜部170aから直線部170bを移動する。最終的に、ガイドローラ112は、直線部170bで位置決めされる。 And the
ヒータベース111を、第3状態において、ガイドローラ112を傾斜部170aで位置決めしようとすると、サスペンション155の弾性復帰力を受けて下ヒータ110が第2状態の方向に戻ることになる。しかし、本実施形態では、ガイドローラ112を直線部170bで位置決めすることで、ガイドローラ112に対してサスペンション155(図4B参照)による戻り力F2(図7C参照)が作用したとしても、直線部170bによってガイドローラ112の移動(戻り)を規制できる。 When the
また、傾斜部170aで下ヒータ110を位置決めしようとすると、傾斜部170aの位置によって、下ヒータ110の上下方向の位置が変化してしまう。しかし、本実施形態では、直線部170bで下ヒータ110を位置決めしているので、カートリッジ104Aの位置が多少前後したとしても、下ヒータ110の上下方向の位置が変化することはない。すなわち、直線部170bで下ヒータ110の位置決めをすることにより、機械的な精度で下ヒータ110の上下方向の位置が決まることになる。 Further, when the
一方、Y軸後ステージ140がY軸前ステージ150に当接した(ドッキングした)第2状態(図6B参照)では、ピンチバルブ105(図1A参照)の連結板182がピンチバルブ駆動部13から離間している。この状態では、ピンチバルブ先端12が圧縮コイルばね181の付勢力によって押し上げられており、ピンチバルブ先端12によってノズル17Aの弾性チューブ17cがつぶされ、閉弁状態となっている。なお、第1状態も同様である(図5C参照)。 On the other hand, in the second state (see FIG. 6B) in which the Y-axis
そして、Y軸後ステージ140とY軸前ステージ150とが一体となって前方に移動した第3状態(図7C参照)に至ると、連結板182がピンチバルブ駆動部13と連結される。すなわち、ピンチバルブ駆動部13の連結ピン137が連結板182に形成された連結孔183に挿通される。 Then, when the Y-axis
このように、ピンチバルブ駆動部13をベース130側に固定して、ピンチバルブ駆動部13とピンチバルブ105(図1A参照)の弁体側(ピンチバルブ先端12)とを分離して構成したことにより、カートリッジ104Aを第1状態から第2状態を経て、第3状態に動作させる際に、ピンチバルブ駆動部13の重さによる負荷を軽減できる。 As described above, the pinch
試料ガス投入時には、制御回路38(図1A参照)によって、駆動部136が通電されることで、連結ピン137が引き下げられ、ピンチバルブ先端12が圧縮コイルばね181の付勢力に抗しながら引き下げられ、ピンチバルブ105(図1A参照)が開弁状態となる。そして、制御回路38によって、非通電状態にされることで、連結ピン137が駆動部136内の図示しないばねの力で押し戻され、ピンチバルブ先端12が圧縮コイルばね181の付勢力を受けて弾性チューブ17cがつぶされ、閉弁状態となる。 When the sample gas is charged, the
ところで、質量分析装置100を小型軽量化にする場合には、いろいろな場所にヒータを設置することができない。そこで、本実施形態では、下ヒータ110と上ヒータ120のように、測定試料を加熱するヒータを局所的に設けることにより、質量分析装置100を作動させるのに必要な電力を削減でき、省電力化によって小型軽量化を実現することができる。また、気化した測定試料(試料ガス)を加熱する上ヒータ120を設けることにより、結露を防止できるとともに、感度向上(性能アップ)でき、高精度な質量分析装置を提供できる。 By the way, when the
図8Aは、本発明の実施形態に係る質量分析装置(固体用の測定容器を装着)を示す側面図(第1状態)、図8Bは、本発明の実施形態に係る質量分析装置(固体用の測定容器を装着)を示す側面図(第2状態)、図8Cは、本発明の実施形態に係る質量分析装置(固体用の測定容器を装着)を示す側面図(第3状態)である。なお、液体用のカートリッジ104Aと、固体用のカートリッジ104B(試料導入部)とは、共通の質量分析装置100で行われる。また、開閉バルブ45(図1A参照)は閉じている。 FIG. 8A is a side view (first state) showing a mass spectrometer (equipped with a measurement container for solids) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a mass spectrometer (for solids) according to an embodiment of the present invention. FIG. 8C is a side view (third state) showing the mass spectrometer (equipped with a solid measurement container) according to the embodiment of the present invention. . The liquid cartridge 104 </ b> A and the solid cartridge 104 </ b> B (sample introduction unit) are performed by the
図8Aに示すように、第1状態では、液体用のカートリッジ104Aの場合と同様に、Y軸後ステージ140がY軸前ステージ150から後方に離間し、下ヒータ110の後方に測定容器カップ16Bが位置している。 As shown in FIG. 8A, in the first state, similarly to the case of the
そして、図8A(第1状態)から図8B(第2状態)に至ると、つまりY軸後ステージ140が前方に移動してY軸前ステージ150に当接すると、測定容器カップ16Bの真下に下ヒータ110が位置する。 8A (first state) to FIG. 8B (second state), that is, when the Y-axis
そして、図8B(第2状態)から図8C(第3状態)に至ると、つまりY軸後ステージ140とY軸前ステージ150とが一体となって前方に移動して壁200に当接すると、下ヒータ110によって加熱プローブ16fが持ち上げられ(リフトアップされ)、下ヒータ110の上に加熱プローブ16fが乗った状態になる。このとき、下ヒータ110の直径がカップ部16gの開口部16g2の直径よりも短く形成されているので、下ヒータ110と開口部16g2との間に隙間T1が形成される。また、加熱プローブ16fの支持板16f1がカップ部16gの突起部16g6(図3C参照)によって支持されているので、リフトアップによって、支持板16f1とカップ部16gの内周壁面との間に隙間T2が形成される。このように隙間T1,T2が形成されることにより、図8Cにおいて矢印で示すように空気が上昇する流路が形成される。 Then, from FIG. 8B (second state) to FIG. 8C (third state), that is, when the Y-axis
このようにすることで、下ヒータ110の熱を効率よく加熱プローブ16fに伝えることができるだけでなく、下ヒータ110も加熱プローブ16fも測定容器カップ16Bに接触していないため、下ヒータ110の温度を150℃〜200℃にする必要があっても、測定容器カップ16Bを樹脂製にすることができ、カートリッジ104Bのコストを低減することができる。 By doing so, not only can the heat of the
ところで、測定試料(固体試料)を加熱すると、測定試料からはいろいろな成分のガス(余計なガス)が沢山出るので、そのような余計なガスはカートリッジ104Bから排出する必要がある。そこで、前記のように、カートリッジ104Bを煙突構造にすることで、上昇気流が発生し、新鮮な空気を取り込むことができるので、高精度な質量分析が可能になる。 By the way, when the measurement sample (solid sample) is heated, many gases (excess gas) of various components come out from the measurement sample, and such extra gas needs to be discharged from the
なお、測定試料の種類によっては、加熱することで異臭(強い臭い)を発生するものもあるので、カートリッジ104Bの把持部15b(煙突部分)の空間S10に板状の吸着材(活性炭フィルタなど)を、空気の流れの妨げにならないように配置して、臭い成分を軽減するようにしてもよい。 Depending on the type of measurement sample, there may be a strange odor (strong odor) generated by heating, so a plate-like adsorbent (such as an activated carbon filter) is placed in the space S10 of the
図9は、本発明の第1の実施形態に係る質量分析装置100で実施される質量分析方法のフローチャートである。なお、以下では、測定試料が液体の場合について説明する。
まず、オペレータによって質量分析装置100の電源が入れられると、質量分析装置100(制御回路38)が起動する。制御回路38は、図9に示すステップS1において、ターボ分子ポンプ36や粗引きポンプ37や真空ゲージ35等を用いた制御により、自動的に真空チャンバ30の排気を行う。制御回路38は、真空ゲージ35によって真空チャンバ30内の真空度(変化)をモニタして、真空チャンバ30内の真空度が規定の真空度に到達したか否かを判定する。規定の真空度に到達したと判定した後に、ステップ2に進む。FIG. 9 is a flowchart of a mass spectrometry method performed by the
First, when the
ステップS2で、オペレータは、図2Bに示すように、カートリッジ104Aから測定容器カップ16Aを外し、測定容器カップ16Aに測定試料18(液体)を入れる。オペレータは、カートリッジ104Aに測定容器カップ16Aを取り付ける。オペレータは、図5Aないし図5Cに示すように、カートリッジ104Aを、本体(質量分析装置100の本体)に取り付ける(セットする)。 In step S2, the operator removes the
カートリッジ104Aを本体にセットすることにより、ピンチバルブ105(ピンチバルブ先端12)によって、弾性チューブ17cが押しつぶされて流路が閉じられ、ピンチバルブ105は閉弁状態となる。このピンチバルブ105の閉弁状態は、ステップS7の終了まで、継続する。また、カートリッジ104Aを本体にセットすると、ヘッドスペース減圧配管(減圧手段)17が、連通孔15fを介して、カートリッジ104Aに接続される。なお、図6Aに示す平面図(第2状態)から図7Aに示す平面図(第3状態)では、カートリッジ104Aが、ピンチバルブ105による弾性チューブ17cをつぶす付勢力によって浮き上がるのを防止するために、カートリッジ104Aをガイドローラ(不図示)が上から押さえつけている。 By setting the
なお、カートリッジ104Aが減圧測定用(液体用)であるか、大気圧測定用(液体用)であるか、大気圧測定用(固体用)であるかは、カートリッジ104A,104Bが本体にセットされたときに、カートリッジ104A,104Bの形状の違いを制御回路に接続されたセンサ(不図示)が判別することで実現できる。減圧測定用のカートリッジ104Aが本体にセットされた場合には、ステップS6で、制御回路38が開閉バルブ45を開弁する。 Whether the
ステップS3で、オペレータは、図5A(第1状態)から図6A(第2状態)に示すように、カートリッジ104Aの把持部15bを把持しながら、カートリッジ104AをセットされたY軸後ステージ140ごと、スライドバルブ103の方向(前方)に押しながら移動させ、Y軸後ステージ140をY軸前ステージ150に当接させる。この間、ピンチバルブ105は、閉状態のままである。 In step S3, as shown in FIG. 5A (first state) to FIG. 6A (second state), the operator grasps the
ステップS4で、ノズル17Aの細管17aが第1Oリング9aを貫通した後、スライドバルブ弁体7がスライドバルブ容器6から抜け出る方向に移動して、スライドバルブ103が開弁状態になる。そして、ノズル17Aの細管17aは、第2Oリング9bを貫通し、細管17aの先端が誘電体容器1内に挿入される。 In step S4, after the
ステップS5で、オペレータは、図6A(第2状態)から図7A(第3状態)の変化に示すように、Y軸後ステージ140とY軸前ステージ150とがドッキングした状態でカートリッジ104Aを、スライドバルブ103の方向(前方)に、さらに移動させる。これにより、下ヒータ110が測定容器カップ16Aの底面16hに密着し、上ヒータ120が、測定容器カップ16Aの上部に形成された凹み部15a1に密着する。下ヒータ110と上ヒータ120とがこの位置に移動したことは、フォトセンサ154への入射光が遮光板163によって遮断されることによって判定される。 In step S5, the operator moves the
制御回路38は、フォトセンサ154によって、カートリッジ104Aが測定可能な規定の位置まで移動したか否かを判定する。オペレータは、カートリッジ104Aの突起部15hが本体側の目印(マーキング、溝など)と一致するまでカートリッジ104Aを移動させる。制御回路38は、フォトセンサ154によって規定の位置まで移動していないと判断した場合には、オペレータにカートリッジ104Aのさらなる移動を促し、規定の位置まで移動していると判断した場合には、オペレータに移動の停止を促す。 The
ステップS6で、制御回路38は、ヘッドスペース減圧配管(減圧手段)17を介して、試料容器(測定容器カップ16A+測定容器キャップ部15a)内のヘッドスペース21を減圧する。 In step S <b> 6, the
ステップS7で、制御回路38は、真空ゲージ35によって真空チャンバ30内の真空度(変化)をモニタして、ステップS4によって一旦低下した真空度が、回復して上昇し、規定値以上であるか否かを判定する。真空チャンバ30内の真空度が規定値以上の場合は、ステップS8へ進む。規定値未満の場合は、エラーを発して、ステップS8に進まない。この場合、細管17aの挿入に不具合があると考えられるので、ステップS3まで戻ったり、ステップS2まで戻ったりして、再度、細管17aの挿入を行う。 In step S7, the
ステップS8で、制御回路38は、測定を開始するために、駆動部136を通電して、連結ピン137を引き込むことで、連結板182を引き下げて、ピンチバルブ105(弾性チューブ17c)を開け、試料ガスをイオン源102(誘電体容器1内)に導入する。 In step S8, the
ところで、スライドバルブ103を開弁する動作と、下ヒータ110および上ヒータ120を動かす動作と、を1回の動作で同時に行うと、抵抗負荷が非常に大きくなり、カートリッジ104Aが破損するおそれがある。しかし、Y軸後ステージ140とY軸前ステージ150とを2つに分けて動作させることにより、このような不具合を防止することができる。 By the way, if the operation of opening the
また、下ヒータ110や上ヒータ120には、電気部品が搭載され、下ヒータ110や上ヒータ120が動作することで、下ヒータ110や上ヒータ120に接続されているケーブルがその分動くことになる。これにより、ケーブルが邪魔になったり、ストレスでケーブルが断線したりするおそれがある。そこで、本実施形態では、第1状態から第2状態の動作でスライドバルブ103を開弁させ、第2状態から第3状態の動作で、下ヒータ110および上ヒータ120を動作させることで、ヒータ110,120の移動距離を短くすることができ、ケーブルの断線などを抑制することが可能になる。 In addition, electrical components are mounted on the
図10は、ピンチバルブ105の開閉(a)に伴う、イオン源102(誘電体容器1内)の圧力(b)の変動と、真空チャンバ30内の圧力(c)の変動を示す。
図10(a)と図10(b)に示すように、ピンチバルブ105を開弁すると、誘電体容器1内の圧力は、上昇し、再現性良く数十msで、大気を放電ガスに使用した場合のバリア放電方式のイオン化に適した圧力(例えば、100〜20,000Pa、好ましくは、5000〜10,000Pa、図10(b)の例では、9,000Pa)に達する。図10(c)に示すように、真空チャンバ30内の圧力も、差動排気により、誘電体容器1内の圧力の上昇に連動して、20〜100Pa程度まで徐々に上昇する。FIG. 10 shows the fluctuation of the pressure (b) in the ion source 102 (in the dielectric container 1) and the fluctuation in the pressure (c) in the
As shown in FIGS. 10A and 10B, when the
ステップS9で、制御回路38は、誘電体容器1において、バリア放電を発生させ、試料ガスのイオン化を開始する。バリア放電を誘電体容器1内の圧力の変動に同期させて開始終了することによって、最適なイオン化を実現する。図10(a)に示すように、ピンチバルブ105を、30ms〜100msの短時間だけ開弁すると、図10(b)に示すように、誘電体容器1内の圧力は、バリア放電方式のイオン化に適した圧力帯100〜20,000Pa、好ましくは、5,000〜10,000Paの範囲に入ってくる。誘電体容器1内の圧力が、この圧力帯の中に入っている時間は、バリア放電方式のイオン化に適した時間帯(50ms〜1s)となり、この時間帯内であれば、容易にバリア放電を発生させることができる。なお、バリア放電方式のイオン化に適した時間帯は、質量分析で充分な試料分子イオンを確保するのに必要な反応イオンのイオン化に要する時間(イオン化実施時間)より長い。イオン化実施時間は、この時間帯の中であれば、任意に設定することができる。例えば、始期を一致させたり、ピンチバルブ105の閉弁時を跨いで設定したり、終期を一致させたりしてもよい。制御回路38は、設定されたイオン化実施時間に、バリア放電を発生させることになる。バリア放電では、誘電体容器1の外側に配置された2つのバリア放電部5に、バリア放電用交流電源4から数kV、数MHzの交流電圧を加えると、バリア放電部5にバリア放電が発生する。このバリア放電部5を通過する大気内の水分(H2O)や酸素分子(O2)は、バリア放電によってH3O+やO2 −などの反応イオンに変化し、質量分析部101へ移動する。In step S9, the
ステップS10で、制御回路38は、図10(a)に示すように、ステップS8でピンチバルブ105を開けてから所定時間(30ms〜100ms)経過した後に、ピンチバルブ105を閉める。 In step S10, as shown in FIG. 10A, the
ステップS11で、制御回路38は、質量分析部101に、ステップS9でイオン化した試料ガス等のイオンをため込む。ステップS11は、ステップS9のイオン化の開始に連動してスタートする。ステップS11の終了とステップS9のイオン化の終了は、図10(a)と図10(b)に示すように、ステップS10のピンチバルブ105の閉弁の後になる。 In step S11, the
ステップS12で、制御回路38は、ステップS10の終了(ピンチバルブ105の閉弁)から、質量分析部101に収められた真空チャンバ30内の圧力が十分に下がるまで、1〜2秒待つ。ステップS10でピンチバルブ105が閉弁すると、誘電体容器1内の圧力(図10(b)参照)と真空チャンバ30内の圧力(図10(c)参照)は徐々に低下する。そして、真空チャンバ30内の圧力(図10(c)参照)は、ピンチバルブ105の閉弁から、1〜2秒後に、質量分析可能な圧力(0.1Pa以下)に到達する。そこで、1〜2秒待つことで、質量分析部101は、質量分析可能な状態(圧力)になる。具体的には、制御回路38は、真空ゲージ35によって真空チャンバ30内の真空度(圧力)をモニタして、真空チャンバ30内の圧力が、所定の圧力(質量分析可能な0.1Pa以下の圧力)以下に達したか否かを判定する。そして、圧力が所定の圧力以下に達しないと判定した場合は、ステップS13に進まず、繰り返しこの判定を実施する。そして、圧力が所定の圧力以下に達したと判定した場合は、ステップS13に進む。 In step S <b> 12, the
ステップS13で、制御回路38は、質量分析(質量スキャン)を実施する。イオン選択、イオン解離、質量分離を実施して、この測定結果を記憶する。 In step S13, the
ステップS14で、制御回路38は、オペレータからの入力等に基づいて、同一の測定試料19の測定を終了するか否かを判定する。同一の測定試料19の測定を終了せず、同一の測定試料19で別の測定を継続する場合(ステップS14、No)は、ステップS8に戻って、再度測定を実施する。これにより、測定試料19を繰り返し質量分析することができる。また、同一の測定試料19の測定を終了する場合(ステップS14、Yes)は、ステップS15へ進む。 In step S14, the
ステップS15で、オペレータは、図7A(第3状態)から図6A(第2状態)へ、さらに図5A(第1状態)への変化に示すように、カートリッジ104AごとY軸後ステージ140を、スライドバルブ103から離れる方向に移動させる。図6Aに示す第2状態では、上ヒータ120は、凹み部15a1から離れ、さらに収容箱172のヒータ導入孔173からも抜去される。また、下ヒータ110は、測定容器カップ16Aから離れる。 In step S15, the operator moves the Y-axis
ステップS16で、オペレータの図6Aから図5Aへの変化に示されるカートリッジ104AのY軸後ステージ140の移動に連動して、スライドバルブ弁体7がスライドバルブ容器6内に向けて移動し、スライドバルブ103が閉弁状態になる。これにより、誘電体容器1内に連通するスライド孔6bがスライドバルブ103によって閉じられる。 In step S16, in conjunction with the movement of the Y-axis
ステップS17で、オペレータは、図6Aから図5Aへの変化に示すように、カートリッジ104AごとY軸後ステージ140を、スライドバルブ103から離れる方向に移動させる。細管17aは、スライドバルブ容器6から完全に抜き取られる。 In step S17, the operator moves the Y-axis
ステップS18で、オペレータは、第1状態において、カートリッジ104Aを、収容箱172(本体)から取り外す。 In step S18, the operator removes the
ステップS19で、オペレータは、次に測定する測定試料19があるか否か判断する。次の測定試料19がある場合(ステップS19、Yes)は、ステップS2へ戻り、ない場合(ステップS19、No)は、質量分析方法のフローを終了する。 In step S19, the operator determines whether there is a
図11は、本発明の質量分析装置100における質量分析方法のシーケンス(イオン蓄積および排気待ち(時間)−イオン選択−イオン解離−質量分離)に対応させて、(a)ピンチバルブ105の開閉、(b)バリア放電部の圧力、(c)質量分析部の圧力、(d)バリア放電電極の交流電圧、(e)オリフィスDC電圧、(f)インキャップ電極およびエンドキャップ電極のDC電圧、(g)トラップバイアス電圧、(h)トラップRF電圧、(i)補助交流電圧、(j)イオン検出器のオンオフを示す。 FIG. 11 shows (a) opening and closing of the
図11に示すように、質量分析シーケンスは、イオン蓄積ステップおよび排気待ち(時間)ステップ、イオン選択ステップ、イオン解離ステップ、質量分離ステップの5つのステップから構成されている。なお、イオン蓄積ステップと、排気待ち(時間)ステップとは、同時進行して、時間的に重なっていても、逐次的に別の時間に実施してもよい。 As shown in FIG. 11, the mass analysis sequence is composed of five steps: an ion accumulation step, an exhaust waiting (time) step, an ion selection step, an ion dissociation step, and a mass separation step. It should be noted that the ion accumulation step and the exhaust waiting (time) step may proceed simultaneously and may overlap each other in time, or may be performed sequentially at different times.
(イオン蓄積ステップ)
まず、図11(a)に示すように、ピンチバルブ105を開弁する。そうすると、図11(b)と(c)に示すように、バリア放電部5(誘電体容器1内)の圧力と質量分析部101の圧力が上昇する。図11(d)に示すように、バリア放電部5(誘電体容器1)の圧力が適当な値に上昇するタイミングに合わせて、バリア放電部5にバリア放電用交流電源4から数kV、数MHzの交流電圧またはパルス電圧を印加して、バリア放電を発生させる。バリア放電部5で発生したイオンは、試料ガスの粘性流と、オリフィス3、インキャップ電極、リニアイオントラップ電極31a、31b、31c、31d(図1(b)参照)、エンドキャップ電極にそれぞれ適当なDC電圧(例えば、測定する試料分子イオンが正イオンの場合、オリフィス3に0V、インキャップ電極に−5V、リニアトラップ電極に−10V、エンドキャップ電極に−5V)を印加することよって、質量分析部101に導入されるガス24としてリニアトラップ電極内に運ばれる。バリア放電電極電圧を加えてから適当な遅延時間の後に、リニアイオントラップ電極31a、31b、31c、31dにトラップRF電圧(図11(h)参照)を印加すると、試料分子イオンが、リニアイオントラップ電極31a、31b、31c、31dの中央部に直線的にトラップ(蓄積)される。(Ion accumulation step)
First, as shown in FIG. 11A, the
(排気待ちステップ)
排気待ちステップとイオン蓄積ステップは重なっているが、ピンチバルブ105が閉弁状態となり、真空チャンバ30の圧力が質量分析可能な0.1Pa以下になるまで待つ。真空チャンバ30内の圧力が0.1Pa以下に低下するまで0.5〜3秒程度待つ。真空チャンバ30内の圧力は真空ゲージ35でモニタする。(Exhaust waiting step)
Although the exhaust waiting step and the ion accumulation step are overlapped, the process waits until the
(イオン選択ステップ)
イオン選択ステップでは、トラップされたイオンのうち、特定の範囲のm/z値の試料分子イオン(目的イオン)を選択するために、図11(i)に示すように、リニアイオントラップ電極31aと32bに補助交流電圧39a(図1(b)参照)を加え、図11(h)に示すようにトラップRF電圧39b(図1(b)参照)も高くして、FNF(Filtered Noise Field)処理することで測定したい範囲のm/z値以外の試料分子イオンをトラップ領域から排出する。なお、トラップした試料分子イオン全てを質量分離する場合は、このFNF処理は省略される。(Ion selection step)
In the ion selection step, in order to select sample molecule ions (target ions) having an m / z value within a specific range among the trapped ions, as shown in FIG. 11 (i), the linear
(イオン解離ステップ)
イオン解離ステップでは、試料分子イオンをCID(Collision Induced Dissociation)処理してプロダクトイオンを発生させる。図11(i)に示すように、CIDのターゲットとなるプリカーサイオン(目的イオン)のm/z値に合った補助交流電圧39aを、リニアイオントラップ電極31aと31bに加え、プリカーサイオンを質量分析部101にある中性分子(N2やO2)と衝突させてフラグメント(解離)させる(フラグメントイオンの生成)。プリカーサイオンは、補助交流電圧39aに共鳴し、トラップ内で中性分子(バッファガス)と多重衝突して分解し、フラグメントイオンを生成する。バッファガスの圧力としては、0.01〜1Pa程度の圧力が好適である。なお、プロダクトイオンを質量分離する必要がない場合は、このCID処理は省略される。(Ion dissociation step)
In the ion dissociation step, the sample molecule ions are processed by CID (Collision Induced Dissociation) to generate product ions. As shown in FIG. 11 (i), an
(質量分離ステップ)
最後に、図11(h)と図11(i)に示すように、トラップRF電圧39a、39bと補助交流電圧39aの電圧値(波高値)をスイープして、m/z値が小さいイオンから順に、リニアイオントラップ電極31aのスリット31eからイオン検出器34の方向に排出する。m/z値の違いから生じるイオン検出器34での検出タイミングの違いが、質量分析のMSスペクトルとなって記録される。すなわち、検出されたイオンの質量数とその信号量から質量分析スペクトルを取得することができる。質量スキャンステップでは、図11(j)に示すようにイオン検出器34の電圧をオンする必要がある。なお、イオン検出器34の電圧には安定化に時間を要する高電圧が用いられているので、イオン選択ステップやイオン解離ステップの間にオンしておいてもよい。これは、イオン検出器34として、電子増倍管などの圧力が高い領域では高電圧が印加できないものを想定していたためで、イオン検出器34にフォトマルや半導体検出器などを用いる場合は、イオン検出器34の電圧を装置稼働中常にオンにすることができ(常時オン)、オンオフのスイッチング動作を省くことができる。(Mass separation step)
Finally, as shown in FIG. 11 (h) and FIG. 11 (i), the
以上のイオン蓄積ステップ、排気待ちステップ、イオン選択ステップ、イオン解離ステップ、質量分離ステップの5つのステップで、MS/MS測定は行われるが、通常のMS測定であれば、イオン選択ステップとイオン解離ステップを省くことができる。また、複数回数MS/MS分析(MSn)を行う場合には、イオン選択ステップとイオン解離ステップを複数回繰り返せばよい。 The MS / MS measurement is performed in the above five steps of the ion accumulation step, the exhaust waiting step, the ion selection step, the ion dissociation step, and the mass separation step. Steps can be omitted. When performing MS / MS analysis (MSn) a plurality of times, the ion selection step and the ion dissociation step may be repeated a plurality of times.
液体試料を測定する場合の容器(カートリッジ104A)の具体例を示す。測定試料(液体)18は、測定容器カップ16Aに入れて、測定容器キャップ部15aで密閉される。測定容器キャップ部15aには、測定容器カップ16Aのヘッドスペース21につながる空間Sがあり、その空間Sには、ヘッドスペース減圧配管17(図1A参照)および試料ガス配管17b(図1A参照)につながる貫通孔15f,15d1(図2B参照)が接続されている。弾性チューブ17cは、更に、測定容器キャップ部15aを有するボディ15Aに保持された細管17aに接続されている。測定容器カップ16A、測定容器キャップ部15aを有するボディ15A、ノズル17Aにより構成されたカートリッジ104Aは、測定試料(液体)18が揮発した試料ガスに汚染される可能性があるため、これらの部分を使い捨てにし、測定ごとに新品のカートリッジ104Aを使用することで、汚染による誤検知を防ぐことができる。また、測定容器キャップ部15aの貫通孔15fがヘッドスペース減圧配管17に接続され、ヘッドスペース減圧配管17には開閉バルブ45とリーク配管46(図1A参照)が取り付けられている。 A specific example of a container (
開閉バルブ45が開弁状態のときは、測定容器カップ16Aのヘッドスペース21の圧力は、ヘッドスペース減圧配管17から排気されるガス22の流れと、リーク配管46から流れ込む外気(大気47)の流れによって決まる。すなわち、リーク配管46のコンダクタンスを調節することによって、測定容器カップ16のヘッドスペース21の圧力を調節することができる。 When the on-off
さらに、測定容器カップ16Aは下ヒータ110によって加熱される。このように、ヘッドスペース21を減圧し測定容器カップ16Aを下ヒータ110で加熱することによって測定試料(液体)18がヘッドスペース21に気化する。なお、発生した試料ガスの一部は試料ガス22の流れとしてヘッドスペース減圧配管17側に排気される。 Further, the
ヘッドスペース減圧配管17の開閉バルブ45が閉弁状態のときは、測定容器カップ16Aのヘッドスペース21の圧力は、リーク配管46から流れ込む外気(大気)47の流れによって、大気圧に保たれる。この場合は、下ヒータ110による加熱だけで測定試料(液体)18がヘッドスペース21に気化する。そのため、下ヒータ110の温度は開閉バルブ45が開弁状態の時よりも高くする必要がある。また、ヘッドスペース21の圧力が大気圧であるため、ピンチバルブ先端12が下に移動した時にピンチバルブ105が開弁状態となる状態を短くしたり、試料ガス配管17bや細管17aのコンダクタンスを小さくしたりして、測定される試料ガス22の流れの量が開閉バルブ45を開状態にしたときと同じ程度になるようにすることが好ましい。 When the opening / closing
また、液体試料を測定する容器(カートリッジ104A)では、測定試料(液体)18を加熱しすぎると、測定容器カップ16Aの中で測定試料(液体)18が沸騰してしまい、ヘッドスペース減圧配管17や試料ガス配管17bに測定試料(液体)18が流入してしまう可能性があるため、下ヒータ110の温度は測定試料(液体)18が沸騰しない温度までにしかあげることができない。 In the container (
ところで、開閉バルブ45が開状態のときにヘッドスペース21が減圧されていると、測定試料(液体)18の沸点が下がるため、加熱温度を十分にあげることができない場合がある。このような場合には、測定試料を固体の状態で加熱して測定する必要がある。以下に、測定試料が固体の場合について説明する。 By the way, if the
粉末や植物片などの固体試料を測定する場合の容器(カートリッジ104B)の具体例を示す。測定容器カップ16Bには加熱プローブ16fが嵌め込まれており、測定試料(固体)19を加熱プローブ16fの先端に付着させる。測定容器キャップ部15iには、測定容器カップ16Bを取り付けたときに加熱プローブ16fの先端が入り込む空間(空洞部)Sが設けられている。 The specific example of the container (
また、下ヒータ110で加熱プローブ16fを加熱すると測定試料(固体)19から昇華(ガス化)した試料ガスが発生する。この状態で、ピンチバルブ駆動部13を使ってピンチバルブ先端12を間欠的に上下に動かすと、ピンチバルブ先端12が下に移動した時にピンチバルブ105が開弁状態となり、昇華した試料ガスの一部がイオン源102に導入されるガス23となってイオン源102側に供給される。また、昇華した試料ガスは、下ヒータ110の熱によって測定容器カップ16Bのカップ部16gと加熱プローブ16fとの間にできた隙間T1,T2から上昇してくる外気(大気)の流れに乗って測定容器キャップ部15iの空間S、連通空間S11、空間S10を通ってカートリッジ104Bの外部に排出される。 Further, when the
1 誘電体容器(誘電体隔壁)
2 高電圧印加電極
3 オリフィス
4 バリア放電用交流電源
5 プラズマや熱電子
6 スライドバルブ容器
6a 貫通孔
6b スライド孔
7 スライドバルブ弁体
8a 弁体シャフト
8b 真空ベローズ
8c ガイドローラ
8d 圧縮コイルばね
9a 第1Oリング
9b 第2Oリング
9c 弁体Oリング
12 ピンチバルブ先端
13 ピンチバルブ駆動部
15A,15B ボディ
15a,15i 測定容器キャップ部(測定容器)
15a1 凹み部
16A,16B 測定容器カップ(測定容器)
16f 加熱プローブ
16f1 支持板
16f2 ピン
16f3 凹部
16g カップ部
16g1 縮径部
16g2 開口部
17 ヘッドスペース減圧配管
17A,17B ノズル(導入管)
17a 細管
17b 試料ガス配管
17c 弾性チューブ
18 測定試料(液体)
18a,18b 固定くさび
19 測定試料(固体)
21 ヘッドスペース
22 排気されるガス
23 イオン源に導入されるガス
24 質量分析部に導入されるガス
25 質量分離された試料分子イオン
26 真空チャンバから排気されるガス
30 真空チャンバ
34 イオン検出器
35 真空ゲージ
36 ターボ分子ポンプ
37 粗引きポンプ
38 制御回路
45 開閉バルブ
46 リーク配管
47 流入する外気(大気)
100 質量分析装置
101 質量分析部
102 イオン源
103 スライドバルブ
104A カートリッジ(液体試料用、試料導入部)
104B カートリッジ(固体試料用、試料導入部)
105 ピンチバルブ
110 下ヒータ(第1ヒータ、ヒータ、加熱部)
120 上ヒータ(第2ヒータ、加熱部)
120d 端面
120s 爪部(突起部)
121 樹脂ブロック(樹脂部材)
122 アーム(金属部材)
123 圧縮コイルばね(付勢部材)
140 Y軸後ステージ
180 スライダ
180a クランク形状の案内孔
S10 空間
S11 連通空間(空間)
T1,T2 隙間1 Dielectric container (dielectric barrier)
2 High voltage application electrode 3 Orifice 4 Barrier discharge
16f Heating probe 16f1 Support plate 16f2 Pin 16f3 Recessed
17a
18a, 18b Fixed
21
DESCRIPTION OF
104B cartridge (for solid sample, sample introduction part)
105
120 Upper heater (second heater, heating part)
120d End face 120s Claw (projection)
121 Resin block (resin member)
122 Arm (metal member)
123 Compression coil spring (biasing member)
140 Y-axis
T1, T2 clearance
Claims (10)
前記測定試料を加熱によりガス化させて試料ガスを発生させる加熱部と、
前記試料ガスをイオン化するイオン源と、
イオン化した前記試料ガスを分離する質量分析部と、を備え、
前記イオン源は、前記質量分析部からの差動排気によって内部が減圧され、
前記試料導入部は、前記測定試料を入れる測定容器と、前記測定容器で発生した前記試料ガスを前記イオン源に間欠的に導入する導入管と、を備え、
前記加熱部は、前記測定試料をガス化させる第1ヒータと、ガス化した前記試料ガスが滞留する空間を加熱する第2ヒータと、を備え、
前記第2ヒータは、樹脂部材に支持され、
前記樹脂部材は、金属部材に支持されていることを特徴とする質量分析装置。 A sample introduction section that introduces a measurement sample and is detachable from the main body;
A heating unit that gasifies the measurement sample by heating to generate a sample gas;
An ion source for ionizing the sample gas;
A mass spectrometer for separating the ionized sample gas,
The ion source is internally depressurized by differential exhaust from the mass spectrometer,
The sample introduction unit includes a measurement container for containing the measurement sample, and an introduction pipe for intermittently introducing the sample gas generated in the measurement container into the ion source,
The heating unit includes a first heater that gasifies the measurement sample, and a second heater that heats a space in which the gasified sample gas stays ,
The second heater is supported by a resin member,
The mass spectrometer is characterized in that the resin member is supported by a metal member .
前記本体は、前記弾性チューブを挟むことで流路を閉じ、前記弾性チューブから離間することで前記流路を開くバルブを備えることを特徴とする請求項1に記載の質量分析装置。 The introduction tube includes a thin tube connected to the ion source, and an elastic tube connecting the measurement container and the thin tube,
The mass spectrometer according to claim 1, wherein the main body includes a valve that closes the flow path by sandwiching the elastic tube and opens the flow path by being separated from the elastic tube.
前記カートリッジは、前記測定試料を入れる測定容器を有するボディと、前記ボディに支持されて前記測定容器で発生した前記試料ガスを前記イオン源に間欠的に導入する導入管と、を備え、
前記ボディは、前記導入管と連通し、前記試料ガスに上昇気流を発生させる空間を備え、
前記測定容器は、前記ヒータが接触する加熱プローブと、前記加熱プローブを脱離可能に保持するカップ部と、を備え、
前記カップ部には、前記ヒータの動作によって前記加熱プローブを脱離させる開口部が形成されていることを特徴とするカートリッジ。 A cartridge detachably attached to a main body used in a mass spectrometer for gasifying a measurement sample with a heater to generate a sample gas and separating the sample gas ionized with an ion source,
The cartridge includes a body having a measurement container for containing the measurement sample, and an introduction tube that is supported by the body and intermittently introduces the sample gas generated in the measurement container into the ion source,
The body includes a space that communicates with the introduction pipe and generates an updraft in the sample gas ;
The measurement container includes a heating probe that contacts the heater, and a cup portion that detachably holds the heating probe.
The cartridge in which the cup part is formed with an opening for removing the heating probe by the operation of the heater .
前記ピンの先端には、前記測定試料が収容される凹部が形成されていることを特徴とする請求項7に記載のカートリッジ。 The heating probe includes a support plate supported by the cup portion, and a pin extending from the support plate toward the space,
The cartridge according to claim 7 , wherein a recess for accommodating the measurement sample is formed at a tip of the pin.
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