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JP6224823B2 - Mass spectrometer and cartridge used in mass spectrometer - Google Patents

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JP6224823B2 JP2016513707A JP2016513707A JP6224823B2 JP 6224823 B2 JP6224823 B2 JP 6224823B2 JP 2016513707 A JP2016513707 A JP 2016513707A JP 2016513707 A JP2016513707 A JP 2016513707A JP 6224823 B2 JP6224823 B2 JP 6224823B2
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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 Patent Document 1. In addition, since the ionization is performed under a reduced pressure of about 10 to 100 Pa as disclosed in Patent Document 2, there is a difference between the pressure under the ionization environment and the pressure under the mass spectrometry environment. For this reason, in order to introduce the ionized measurement sample into the mass analyzer while maintaining the degree of vacuum (pressure) of the mass analyzer in a range where mass analysis is possible, the differential exhaust as shown in Patent Document 3 is performed. A scheme has been proposed. Patent Document 4 proposes a method of intermittently introducing an ionized measurement sample into the mass spectrometer in addition to the differential exhaust method.

米国特許第7064320号明細書US Pat. No. 6,064,320 米国特許第4849628号明細書U.S. Pat. No. 4,849,628 米国特許第7592589号明細書US Pat. No. 7,592,589 国際公開2009/023361号International Publication No. 2009/023361

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.

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。1 is an overall configuration diagram of a mass spectrometer according to an embodiment of the present invention. 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。It is a block diagram of the mass spectrometer part of the mass spectrometer which concerns on embodiment of this invention. カートリッジ(液体用)を示す側面図である。It is a side view which shows a cartridge (for liquids). カートリッジ(液体用)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a cartridge (for liquids). カートリッジ(固体用)を示す側面図である。It is a side view which shows a cartridge (for solids). カートリッジ(固体用)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a cartridge (for solids). 図3BのA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 3B. 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。It is process drawing which shows the adhesion procedure of the solid sample to a heating probe. 上ヒータと下ヒータを支持する構造を示す側面図である。It is a side view which shows the structure which supports an upper heater and a lower heater. 下ヒータの詳細な支持構造を示す側面図である。It is a side view which shows the detailed support structure of a lower heater. 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)である。It is a top view (1st state) which shows the mass spectrometer (cartridge for liquid mounting) which concerns on embodiment of this invention. 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)である。It is a front view (1st state) which shows the mass spectrometer (cartridge attachment for liquids) which concerns on embodiment of this invention. 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)である。It is a side view (1st state) which shows the mass spectrometer (mounting cartridge for liquids) which concerns on embodiment of this invention. ピンチバルブの弁体側を示す正面図である。It is a front view which shows the valve body side of a pinch valve. 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)である。It is a top view (2nd state) which shows the mass spectrometer (equipped with the measurement container for liquids) which concerns on embodiment of this invention. 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。It is a side view (2nd state) which shows the mass spectrometer (equipped with the measurement container for liquids) which concerns on embodiment of this invention. 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)である。It is a top view (3rd state) which shows the mass spectrometer (equipped with the measurement container for liquids) which concerns on embodiment of this invention. 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)である。It is a front view (3rd state) which shows the mass spectrometer (equipped with the measurement container for liquids) which concerns on embodiment of this invention. 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。It is a side view (3rd state) which shows the mass spectrometer (equipped with the measurement container for liquids) which concerns on embodiment of this invention. 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)である。It is a side view (1st state) which shows the mass spectrometer (equipped with the measurement container for solids) which concerns on embodiment of this invention. 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)である。It is a side view (2nd state) which shows the mass spectrometer (equipped with the measurement container for solids) which concerns on embodiment of this invention. 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。It is a side view (3rd state) which shows the mass spectrometer (equipped with the measurement container for solids) which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る質量分析装置で実施される質量分析方法のフローチャートである。It is a flowchart of the mass spectrometry method implemented with the mass spectrometer which concerns on embodiment of this invention. ピンチバルブを開閉したこと(a)に伴う、誘電体容器の内圧(b)の圧力変動と、真空チャンバの内圧(c)の圧力変動を示すグラフである。It is a graph which shows the pressure fluctuation of the internal pressure (b) of a dielectric container, and the pressure fluctuation of the internal pressure (c) of a vacuum chamber accompanying opening and closing of a pinch valve (a). 本発明の実施形態に係る測定容器を試料導入部に取り付ける質量分析装置における質量分析方法のシーケンス(イオン蓄積−排気待ち時間−イオン選択−イオン解離−質量スキャン)に対応させて、(a)ピンチバルブの開閉、(b)バリア放電部の圧力、(c)質量分析部の圧力、(d)バリア放電電極交流電圧、(e)オリフィスDC電圧、(f)インキャップ電極/エンドキャップ電極DC電圧、(g)トラップバイアスDC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グラフである。Corresponding to the sequence of the mass spectrometry method (ion accumulation-exhaust waiting time-ion selection-ion dissociation-mass scan) in the mass spectrometer in which the measurement container according to the embodiment of the present invention is attached to the sample introduction unit, (a) pinch Valve opening / closing, (b) pressure of barrier discharge part, (c) pressure of mass analysis part, (d) barrier discharge electrode AC voltage, (e) orifice DC voltage, (f) incap electrode / end cap electrode DC voltage (G) Trap bias DC voltage (h) Trap RF voltage, (i) Auxiliary AC voltage, (j) ON / OFF of ion detector.

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 slide valve 103, the cartridge 104A, the pinch valve 105 (valve), the lower heater 110, and the upper heater 120 will be described.

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 mass spectrometer 100 includes a mass analyzer 101, an ion source 102, a slide valve (gate valve) 103, a cartridge (sample introduction unit) 104A, a pinch valve 105, a lower heater 110 (heating unit, second unit). 1 heater), upper heater 120 (heating unit, second heater) and the like. In FIG. 1, the case where the measurement sample is a liquid will be described as an example.

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 mass analyzer 101 is accommodated in the vacuum chamber 30. Although details will be described later, the mass analyzer 101 can separate target ions from the ionized measurement sample (liquid) 18 by performing ion accumulation, ion selection, ion dissociation, mass scanning, and the like.

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 molecular pump 36 and a roughing pump 37 are connected to the vacuum chamber 30 in series. A turbo molecular pump 36 and a roughing pump 37 are arranged in this order from the vacuum chamber 30 side. Thereby, the inside of the vacuum chamber 30 can be decompressed to a high vacuum of about 0.1 Pa or less.

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 vacuum chamber 30 is provided with a vacuum gauge 35 to measure the degree of vacuum (pressure) in the vacuum chamber 30. The measured degree of vacuum is transmitted to the control circuit 38. The control circuit 38 controls the mass analyzer 101 based on the received degree of vacuum.

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 vacuum chamber 30 is provided with an inlet for introducing an ionized measurement sample (liquid) 18, and an orifice 3 is provided at the inlet. The hole diameter of the orifice 3 can be about φ0.1 mm to φ1 mm. An ion source 102 is connected to the orifice 3.

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 ion source 102 includes a dielectric container (dielectric partition wall) 1 and a high voltage application electrode 2. The dielectric container 1 is open at both ends and has a pipe shape. The opening at one end of the dielectric container 1 is connected to the vacuum chamber 30 with the orifice 3 interposed therebetween. The opening at the other end of the dielectric container 1 is connected to the slide valve container 6 of the slide valve 103 and is sealed by the slide valve 103. For this reason, the inside of the dielectric container 1 of the ion source 102 is differentially evacuated through the orifice 3 and depressurized.

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 voltage application electrode 2 and the orifice 3 are arranged so that an AC voltage or a pulse voltage (rectangular waveform voltage) can be applied via the dielectric container 1, and between the high voltage application electrode 2 and the orifice 3. In this case, an AC voltage or a pulse voltage is applied by the barrier discharge AC power source 4 to generate a fluctuating electric field with the orifice 3 at a potential of 0 V, and the electric lines of force penetrate the dielectric container 1. The control circuit 38 performs control such as on / off of the AC voltage or the pulse voltage. Then, the charging of the electric charge inside the dielectric container 1 and the discharging to the orifice 3 are repeated in synchronization with the changing electric field by the application of the AC voltage or the pulse voltage. Plasma and thermoelectrons generated by the repetitively generated discharge ionize the gas 23 introduced into the ion source 102 of the dielectric container 1.

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 slide valve 103 includes a slide valve container 6, a slide valve valve body 7, a valve body shaft 8a, a vacuum bellows 8b, a guide roller 8c, a compression coil spring 8d, a first O ring 9a, a second O ring 9b, and a valve body O ring 9c. Have.

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 slide valve container 6 includes a through hole 6a that passes through the slide valve container 6, and a slide hole 6b that communicates with the through hole 6a from the outside of the slide valve container 6 so that the slide valve valve body 7 slides slidably. ,have. The slide valve container 6 is connected to the ion source 102 through the through hole 6a.

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 thin tube 17a of a cartridge 104A described later is inserted into the slide valve container 6, and is closed when the thin tube 17a is extracted from the slide valve container 6.

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 valve body shaft 8 a is connected to the slide valve valve body 7 and is inserted from the outside of the slide valve container 6. The vacuum bellows 8b allows the valve body shaft 8a outside the slide valve container 6 to move without causing vacuum deterioration. The guide roller 8c is attached to the other end of the valve body shaft 8a. The compression coil spring 8d is extrapolated to the valve body shaft 8a and urges the slide valve valve body 7 in the valve closing direction via the valve body shaft 8a.

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 guide roller 8 c is connected to a crank-shaped guide hole 180 a formed in the slider 180. The slider 180 is fixed to a Y-axis rear stage 140 described later, and is configured to operate the slide valve valve body 7 in the opening / closing direction in conjunction with the movement of the Y-axis rear stage 140 moving in the front-rear direction. Thus, the slide valve 103 does not operate electrically but operates mechanically. Therefore, power consumption can be reduced, and the mass spectrometer 100 can be reduced in size and weight.

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-ring 9a is disposed upstream of the position where the slide valve valve body 7 of the through hole 6a of the slide valve container 6 seals the flow path. The second O-ring 9 b is disposed on the downstream side of the position where the flow path of the slide valve valve body 7 in the through hole 6 a of the slide valve container 6 is sealed. Thereby, the thin tube 17a is inserted into the through-hole 6a through the first O-ring 9a and the second O-ring 9b, so that the thin tube 17a and the ion source 102 can be hermetically connected. Conversely, the connection between the narrow tube 17a and the ion source 102 can be released by extracting the thin tube 17a from the through hole 6a (ion source 102) and closing the slide valve valve body 7. By this operation, the narrow tube 17a for introducing the sample gas to the ion source 102 can be inserted into or extracted from the ion source 102 while the ion source 102 is decompressed. Further, when the slide valve body 7 is closed by the valve body O-ring 9c, the airtightness of the through hole 6a on the ion source 102 side can be maintained.

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 cartridge 104A is detachable from the main body of the mass spectrometer 100 and is a disposable type. The measurement container cup 16A (measurement container) is filled with a measurement sample (liquid) 18 and sealed with a measurement container cap portion 15a (measurement container). )have. The head space 21 located at the upper part in the measurement container cup 16 is decompressed by the roughing pump 37 through the head space decompression pipe 17 connected to the measurement container cap part 15a. The pressure in the head space 21 is determined by the ratio between the amount of outside air (atmosphere) 47 flowing from the leak pipe 46 and the amount of gas 22 exhausted from the head space decompression pipe 17.

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 cartridge 104A, when the head space 21 is depressurized or the measurement container is heated by the lower heater 110, the measurement sample (liquid) 18 is vaporized (gasified). That is, when the pressure of the head space 21 is lowered, the measurement sample (liquid) 18 is vaporized even at a low temperature. Conversely, when the pressure of the head space 21 is increased, the measurement sample (liquid) 18 is not vaporized unless the measurement sample (liquid) 18 is sufficiently heated. . In FIG. 1, the cartridge 104A that depressurizes the head space 21 is described as an example. However, the mass spectrometer 100 of the present embodiment can be applied to a cartridge that does not depressurize the head space 21, and The present invention can be applied not only to the liquid cartridge 104A (see FIGS. 2A and 2B) but also to the solid cartridge 104B (see FIGS. 3A and 3B).

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 gas 23 introduced into the ion source 102 of the vaporized measurement sample (liquid) 18 is sent from the sample gas pipe 17b connected to the measurement container cap portion 15a to the elastic tube 17c and the narrow tube every time the pinch valve 105 is opened and closed. It is intermittently introduced into the ion source 102 through 17a.

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 pinch valve 105 includes an elastic tube 17c sandwiched between a pinch valve tip 12, a pinch valve drive unit 13, and a measurement container cap unit 15a. The pinch valve tip 12 is driven by the pinch valve drive unit 13 controlled by the control circuit 38. As the pinch valve tip 12 rises, the elastic tube 17c is crushed and the valve is closed. Further, when the pinch valve tip 12 is lowered by the pinch valve drive unit 13, the pinch valve tip 12 is separated from the elastic tube 17c, and the valve is opened as a valve.

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 pinch valve 105 can be opened and closed in a short time such that the valve opening time is approximately 200 msec or less. That is, the pinch valve 105 can perform the operation from the valve closing state to the valve closing state through the valve opening state in a short time of approximately 200 msec or less.

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 pinch valve 105 is opened while the dielectric container 1 of the ion source 102 is differentially evacuated through the orifice 3, the measurement sample (vaporized in the head space 21 in the measurement container cup 16A ( The liquid 23 is introduced into the ion source 102 through the sample gas pipe 17b, the elastic tube 17c, and the thin tube 17a.

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 gas 23 introduced into the ion source 102, and the ultimate pressure in the dielectric container 1 that changes thereby, are the pressure of the reduced head space 21, the pressure of the vacuum chamber 30, the narrow tube 17a, It is determined by the conductance of the sample gas pipe 17b, the elastic tube 17c, and the orifice 3. On the other hand, the ultimate pressure in the vacuum chamber 30 changes with the opening time of the pinch valve 105. That is, if the pressure of the head space 21 is reduced or the conductance of the narrow tube 17a, the sample gas pipe 17b, and the elastic tube 17c is reduced, the amount of sample gas flowing in decreases, and the ultimate pressure in the dielectric container 1 decreases. Conversely, when the pressure in the head space 21 is increased or the conductance of the narrow tube 17a, the sample gas pipe 17b, and the elastic tube 17c is increased, the amount of sample gas that flows in increases, and the ultimate pressure in the dielectric container 1 increases. To do. Further, if the opening time of the pinch valve 105 is shortened, the amount of sample gas flowing in decreases, and the ultimate pressure in the vacuum chamber 30 decreases. Conversely, if the opening time of the pinch valve 105 is increased, the sample flowing in The amount of gas increases and the ultimate pressure in the vacuum chamber 30 increases.

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 gas 23 introduced into the ion source 102 is ionized by plasma or thermoelectrons generated in the dielectric container 1 by applying an AC voltage or a pulse voltage to the high voltage application electrode 2.

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 thermionic electrons 5 generated by the barrier discharge. The density of plasma or thermionic electrons 5 is determined by the ultimate pressure in the dielectric container 1 and the voltage amplitude of the alternating voltage or pulse voltage applied to the high voltage application electrode 2.

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 head space 21 and the conductance of the narrow tube 17a, the sample gas pipe 17b, and the elastic tube 17c, the ultimate pressure in the dielectric container 1 can be sufficiently controlled.

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 dielectric container 1 can be lowered slowly with good reproducibility by differential exhaust using the orifice 3 after the pinch valve 105 is closed (see FIG. 10). For this reason, while the ultimate pressure in the dielectric container 1 and the pressure drop, the time belonging to the pressure band of 100 Pa to 20,000 Pa can be secured for a certain time with good reproducibility. Under this pressure range of 100 Pa to 20,000 Pa, dielectric barrier discharge can be generated with the atmosphere (air) as the main discharge gas. That is, by adjusting the time for opening the pinch valve 105, the time during which the inside of the dielectric container 1 belongs to the pressure zone of 100 Pa to 20,000 Pa can be controlled. Further, by adjusting the amplitude intensity, application time, and timing of the alternating voltage or pulse voltage applied to the high voltage application electrode 2 of the ion source 102, the time and timing for generating the dielectric barrier discharge, the generated plasma, and thermionic electrons. The intensity and amount of 5 can be adjusted. By these actions, the molecules of the sample gas to be subjected to mass spectrometry can be efficiently ionized depending on the purpose.

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 gas 24 introduced into the mass analysis unit 101, and the ion source 102. From the inside of the dielectric container (dielectric partition wall) 1, it flows into the vacuum chamber 30 of the mass spectrometer 101. In such a configuration, the distance from the ion source 102 to the mass analyzer 101 can be minimized, and the transmission loss of sample molecular ions can be minimized.

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 vacuum chamber 30 from the ion source 102 is the dielectric container when the gas 23 introduced into the ion source 102 flows into the dielectric container (dielectric partition wall) 1. It is determined by the ultimate pressure in the (dielectric partition wall) 1, the conductance (pore size) of the orifice 3, and the degree of vacuum (pressure) of the vacuum chamber 30. That is, when the difference between the ultimate pressure of the ion source 102 and the degree of vacuum of the vacuum chamber 30 is large, or the pores of the orifice 3 are large, the flow rate per unit time becomes large. When the difference between the pressure and the degree of vacuum in the vacuum chamber 30 is small, or the pores of the orifice 3 are small, the flow rate per unit time decreases.

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 ion source 102 into the vacuum chamber 30 affects the change in the degree of vacuum (pressure) of the vacuum chamber 30. That is, when the flow rate per unit time is large, the pressure in the vacuum chamber 30 increases quickly, and conversely, when the flow rate per unit time is small, the pressure in the vacuum chamber 30 increases slowly. The ultimate pressure in the vacuum chamber 30 is determined by the total flow rate obtained by integrating the flow rate per unit time over time and the exhaust capacity of the turbo molecular pump 36.

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 ion source 102 into the vacuum chamber 30 are generated by the RF electric field and the DC electric field generated by the linear trap electrodes 31a, 31b, 31c, and 31d (see FIG. 1B) forming the quadrupole, A DC electric field formed by the cap electrode 32 and the end cap electrode 33 is trapped (ion accumulation) in the linear trap electrodes 31a, 31b, 31c, and 31d forming a quadrupole.

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 ion source 102 into the vacuum chamber 30 is exhausted from the vacuum chamber 30 without being captured in the linear trap electrodes 31a, 31b, 31c, and 31d forming the quadrupole. Like the gas 26, the gas is exhausted from the vacuum chamber 30 through the turbo molecular pump 36 and the roughing pump 37.

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 vacuum chamber 30 into the linear trap electrodes 31a, 31b, 31c, 31d forming the quadrupole, the gap between the orifice 3 and the incap electrode 32, and the incap electrode 32 and a linear trap electrode 31a, 31b, 31c, 31d, an appropriate bias voltage is applied between the linear trap electrode 31a, 31b, 31c, 31d and the end cap electrode 33, and sample molecular ions are Accelerate in the direction of the linear trap electrodes 31a, 31b, 31c, and 31d forming the quadrupole of the mass spectrometer 101. For example, when the sample molecular ion to be measured is a positive ion, the orifice 3 is about -5V, the incap electrode 32 and the end cap electrode are about -10V, and the trap bias of the linear trap electrodes 31a, 31b, 31c, 31d is- About 20V can be applied. Further, by applying such a bias voltage, negative ions that are not measured can be prevented from entering the linear trap electrodes 31a, 31b, 31c, and 31d forming the quadrupole.

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 linear trap electrodes 31a, 31b, 31c, and 31d forming the quadrupole are viewed in the direction in which ions are introduced.
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 ion trap electrodes 31a, 31b, 31c, and 31d. Ions such as sample molecular ions can be captured (ion accumulation) in the space.

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 mass analysis unit 101, first, air and sample gas that has not been ionized and flows into the vacuum chamber 30 from the ion source 102 are sufficiently exhausted, and the pressure of the mass analysis unit 101 is changed to mass separation of ions. Must be reduced to 0.1 Pa or less. The total amount of gas flowing into the mass spectrometer 101 is equivalent to the amount of sample gas flowing into the ion source 102, and this amount of sample gas (the amount of molecules) is reduced in the headspace 21 of the measurement container cup 16 that has been decompressed. Since the gas is introduced for only a short time of several tens of ms to several hundreds of ms using the pinch valve 105, the mass analyzer 101 can be used even if the capacity of the turbo molecular pump 36 and the roughing pump 37 is small. The pressure can be lowered in a short time to a pressure of 0.1 Pa or less capable of mass spectrometry. Therefore, the mass spectrometer 100 can be reduced in size and weight. Further, since the pressure can be reduced in a short time, it is possible to increase the throughput when repeatedly performing mass spectrometry.

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 mass analyzer 101, an AC voltage (auxiliary AC voltage) 39b for linear trap electrodes is applied between a pair of linear ion trap electrodes 31a and 31b facing each other. The auxiliary AC voltage is typically an AC voltage in which the amplitude is continuously changed at a single frequency of 50 V or less and a frequency of about 5 kHz to 2 MHz, or an AC voltage in which the frequency is continuously changed at a constant amplitude. Is used. By applying this auxiliary AC voltage, ions captured by the mass analysis unit 101 have a value obtained by dividing a specific mass number by the amount of charge according to a change in amplitude or frequency of the auxiliary AC voltage ( (Mass number / charge amount, m / z value) ions are continuously mass-separated and ejected in the direction of the mass-separated sample molecule ions 25 (see FIG. 1A), an electron multiplier, a multi-channel plate, Alternatively, it is converted into an electrical signal by an ion detector 34 (see FIG. 1A) composed of a conversion dynode, a scintillator, a photomultiplier, etc., and sent to the control circuit 38 to be stored (stored).

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 liquid cartridge 104A and the solid cartridge 104B (see FIG. 3A) will be described.

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 cartridge 104A includes a body 15A, a measurement container cup 16A, and a nozzle 17A (introducing tube).

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 body 15A is configured by combining molded products made of resin (for example, polypropylene resin), and is formed in a substantially L shape in a side view. The body 15A includes a measurement container cap portion 15a to which the measurement container cup 16A is attached, a grip portion (grip) 15b to be gripped by hand, and holding portions 15c and 15d for holding the nozzle 17A.

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 container cap portion 15a. The recessed portion 15a1 is formed recessed toward the back side in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2A.

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 sample gas pipe 17b extends forward from the front surface (side surface) of the recessed portion 15a1, which is a part of the measurement container cap portion 15a. The body 15A has a recessed portion 15a1 and an elastic tube in a side view. A notch 15a2 exposing a part of 17c is formed. Thus, the space formed by the recess 15a1 and the space exposing the elastic tube 17c are continuous in the front-rear direction.

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 liquid cartridge 104A, the grip portion 15b has a function of gripping by hand, but the grip portion of the solid cartridge 104B described later has a function of gripping by hand and a vaporized measurement sample. It has both the function of generating an updraft. Therefore, although the grip portion 15b of the cartridge 104A is illustrated as a hollow structure, it may be a solid structure.

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 measurement container cup 16A is configured to be detachable from the body 15A. Further, the bottom surface 16h of the measurement container cup 16A is located below the lowermost surface 15t of the body 15A.

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 nozzle 17A has a thin tube 17a (PEEK tube, synthetic resin tube), a sample gas piping 17b (PEEK tube, synthetic resin tube), and an elastic tube 17c (silicon tube), in order from the front side. A thin tube 17a, an elastic tube 17c, and a sample gas pipe 17b are connected to form a single tube.

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 container cap portion 15a, a cylindrical threaded portion 15a3 that is screwed into the measurement container cup 16A protrudes downward from the lower surface of the rear portion of the body 15A. Moreover, the inside of the measurement container cap part 15a has a substantially dome-shaped space S.

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 portion 15c is located at the front end of the body 15A, and a through hole 15c1 penetrating in the front-rear direction is formed. The nozzle 17A is inserted through the through hole 15c1, and the narrow tube 17a of the nozzle 17A is held by the holding portion 15c via a fixed wedge 18a.

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 part 15d is located at the rear part of the body 15A, and is formed with a through hole 15d1 penetrating substantially in the front-rear direction. A nozzle 17A is inserted into the through hole 15d1, and the sample gas pipe 17b of the nozzle 17A is held by the holding portion 15d via a fixed wedge 18b. One end of the through hole 15d1 is formed in an L shape in cross section so as to communicate with the ceiling surface of the space S of the measurement container cap portion 15a.

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 portions 15c and 15d are formed so that the thin tube 17a and the sample gas pipe 17b are located on the same straight line. Further, the narrow tube 17a and the sample gas pipe 17b of the nozzle 17A are prevented from falling off from the body 15A by the fixed wedges 18a and 18b.

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 hole 15f extending substantially in the front-rear direction is formed at the rear end of the body 15A. The through hole 15f is formed in an L shape in cross section, and one end of the through hole 15f is connected to the ceiling surface of the space S, and the other end communicates with the outside (atmosphere) of the body 15A. The through holes 15d1 and 15f are set to φ0.5 mm to 2 mm, for example.

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 body 15A is formed with a nozzle open space S2 that exposes the nozzle 17A downwardly between the holding portion 15c and the holding portion 15d. That is, the body 15A is provided with a nozzle open space S2 that allows access to the elastic tube 17c from below. Further, on the ceiling surface in the nozzle open space S2 (above the elastic tube 17c), a contact portion 15g capable of contacting the elastic tube 17c is formed.

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 protrusion 15h is formed on the upper surface of the body 15A. The protrusion 15h is for confirming the movement position when the cartridge 104A is set on the main body and moved to the measurable position.

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 measurement container cup 16A is made of a synthetic resin material and has a bottomed cylindrical shape. The measurement container cup 16A has a storage part 16a for storing a liquid sample in the lower part and a cylindrical threaded part 16b that is screwed into the screw part 15a3 of the measurement container cap part 15a in the upper part. .

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 measurement container cup 16A, the inner diameter of the screwing portion 16b is formed larger than the inner diameter of the storage portion 16a, and a step portion 16c is formed at the boundary between the screwing portion 16b and the storage portion 16a. On the upper surface of the stepped portion 16c, a concave portion 16d for accommodating the O-ring 16e is formed. When the measurement container cup 16A is screwed into the measurement container cap part 15a, the measurement container cup 16A is attached to the measurement container cap part 15a so as not to drop off. Further, by providing the O-ring 16e, the gap between the measurement container cup 16A and the measurement container cap portion 15a is sealed, so that the liquid sample in the measurement container cup 16A does not leak from the gap.

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 narrow tube 17a of the nozzle 17A is connected by being inserted into one end (front end) of the elastic tube 17c, and the sample gas pipe 17b is connected by being inserted into the other end (rear end) of the elastic tube 17c. . The abutting portion 15g corresponds to a portion composed only of the elastic tube 17c (a portion where the thin tube 17a is not fitted to the elastic tube 17c, a portion where the sample gas pipe 17b is not fitted to the elastic tube 17c). positioned.

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 cartridge 104B is detachable from the main body of the mass spectrometer 100 (see FIG. 1A), is a disposable type, and includes a body 15B, a measurement container cup 16B, and a nozzle 17B (introduction tube). . The nozzle 17B has the same configuration as the nozzle 17A.

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 body 15B is configured by combining molded products made of resin (for example, polypropylene resin), and is formed in a substantially L shape in a side view. The body 15B includes a measurement container cap 15i (measurement container) to which the measurement container cup 16B (measurement container) is attached, a gripping part (grip) 15b to be gripped by a hand, and holding parts 15c and 15d for holding the nozzle 17B. (See FIG. 3B).

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 grip portion 15b of the body 15B has a space S10 extending in the vertical direction inside, and a plurality of vent holes 15b1 communicating with the outside of the grip portion 15b on the side surface are spaced apart in the vertical direction. Is formed. Note that the shape, number, arrangement, and the like of the vent hole 15b1 are not limited to the present embodiment as long as the sample gas can be exhausted.

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 container cap portion 15i of the body 15B has a cylindrical threaded portion 15i1 that is screwed into the measurement container cup 16B and projects downward from the lower surface of the rear portion of the body 15B.

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 body 15B is formed with a communication space S11 that communicates the substantially cylindrical space S of the measurement container cap portion 15i with the space S10 of the grip portion 15b. The communication space S11 and the space S10 form a space described in the claims.

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 part 15c holds the narrow tube 17a of the nozzle 17B via the fixed wedge 18a, similarly to the body 15A.

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 part 15d holds the sample gas pipe 17b of the nozzle 17B via a fixed wedge 18b. An end of the through hole 15d2 (corresponding to the through hole 15d1) formed in the holding portion 15d on the side opposite to the nozzle open space S2 communicates with the communication space S11. Further, the end portion of the sample gas pipe 17b is disposed so as to protrude into the communication space S11. Furthermore, the position of the end portion of the sample gas pipe 17b is arranged immediately above the pin 16f2 of the heating probe 16f, or the tip (upper end) of the pin 16f2 is brought close to the end portion of the sample gas pipe 17b, thereby heating the probe 16f. The sample gas heated and vaporized (sublimated) can be efficiently sucked.

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 measurement container cup 16B includes a heating probe 16f and a cup portion 16g.

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 heating probe 16f attaches a solid sample (including a solid produced by drying a liquid sample), and is formed of a metal material (for example, an aluminum alloy) with good thermal conductivity.

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 heating probe 16f is formed in a substantially T shape in cross section and has a support plate 16f1 having a disk shape and a pin 16f2 protruding upward from the radial center of the support plate 16f1.

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 cup portion 16g into the screwing portion 15i1 of the measurement container cap portion 15i.

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 cup portion 16g has a substantially cylindrical shape, and a reduced diameter portion 16g1 is formed at the lower end portion. A circular opening 16g2 penetrating in the axial direction (vertical direction) of the pin 16f2 is formed on the bottom surface of the cup portion 16g. The ring portion 16f4 of the heating probe 16f is in contact with the upper surface (inner surface) of the reduced diameter portion 16g1. Therefore, the heating probe 16f does not pass through the opening 16g2 of the cup portion 16g.

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 cup portion 16g, a first collar portion 16g3 and a second collar portion 16g4 are formed at intervals in the vertical direction (axial direction). Further, the cup portion 16g is formed with a screwing portion 16g5 which is screwed with the screwing portion 15i1 of the measurement container cap portion 15i on the upper portion of the first collar portion 16g3.

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 cup portion 16g. Thus, when the cup portion 16g is screwed and attached to the measurement container cap portion 15i, the cup portion 16g is over-tightened by restricting screwing by contacting the end surface (lower end surface) of the screw portion 15i1. Is prevented.

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 lower heater 110 in the height direction can be fixed when the cartridge 104B is attached to the mass spectrometer 100 (see FIG. 1A).

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 cup portion 16g has protrusions 16g6, 16g6, and 16g6 projecting toward the ring portion 16f4 (see FIG. 3B) at positions corresponding to the ring portion 16f4 (see FIG. 3B) in the circumferential direction. Are formed at equal intervals (every 120 °). The heating probe 16f is held by the cup 16g by the friction of the three protrusions 16g6. In addition, about the number and position of the projection part 16g6, it can change suitably.

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 heating probe 16f is attached to the cup portion 16g, the heating probe 16f is inserted from the inner side (screwing portion 16g5 side) of the cup portion 16g, and the ring portion 16f4 is pushed into the opening portion 16g2 side. Thus, the ring portion 16f4 is pushed in while crushing the tip of each projection portion 16g6 (see FIG. 3C), and the three projection portions 16g6 (see FIG. 3C) are held in close contact with the ring portion 16f4.

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 heating probe 16f, the heating probe 16f is held with the tip of the pin 16f2 facing downward, and the cup portion 16g is pinched with a finger to face the solid sample. Then press the tip of the pin 16f2.

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 cup portion 16g, even if the heating probe 16f is turned upside down, the heating probe 16f may fall off the cup portion 16g. Absent. Further, since the ring portion 16f4 of the support plate 16f1 is in contact with the reduced diameter portion 16g1 of the cup portion 16g, when the heating probe 16f is pressed against the solid sample, the heating probe 16f is removed from the opening portion 16g2 of the cup portion 16g. There is no escape.

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 heating probe 16f and the cup portion 16g in the measurement container cup 16B will be described. By the way, since the cup part 16g is made of resin and the heating probe 16f is made of metal, the heating probe 16f can be held by the cup part 16g if the dimension of the cup part 16g is too small with respect to the dimension of the heating probe 16f. If the measuring container cup 16B is turned upside down, the heating probe 16f will fall off the cup portion 16g. Therefore, the protrusion 16g6 (see FIG. 6C) is formed by molding by so-called minus tolerance, and the heating probe 16f is cupped so that the tip of the protrusion 16g6 (see FIG. 6C) is crushed by the support plate 16f1 of the heating probe 16f. By attaching to the part 16g, the heating probe 16f can be securely fitted to the cup part 16g.

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 (lower heater 110, see FIG. 4A) needs to lift and lift (lift up) the heating probe 16f from the cup portion 16g during measurement. The heater (lower heater 110, see FIG. 4A) is urged by the suspension 155 (see FIG. 4B) in a direction to separate the heater (see the lower heater 110, FIG. 4A) from the cartridge 104A (see FIG. 2A). Yes. For this reason, if the frictional force between the heating probe 16f and the cup portion 16g is too large, the spring force of the suspension 155 (see FIG. 4B) is lost and the heater cannot be pushed up. Furthermore, when the measurement container cup 16B (see FIG. 3A) is turned upside down, the heating probe 16f must be prevented from falling off the cup portion 16g. Therefore, by attaching the heating probe 16f to the cup portion 16g by a minus cross as described above, a certain amount of force is required when attaching the heating probe 16f to the cup portion 16g. 110, see FIG. 4A), when the heating probe 16f is detached from the cup portion 16g, only the frictional resistance between the ring portion 16f4 of the heating probe 16f and the protruding portion 16g6 (see FIG. 3C) is obtained. , It does not require a larger force than when installing. Furthermore, by making the protrusion 16g6 slope in the direction of removing the heating probe 16f (draft angle), it is possible to reduce the resistance when removing the heating probe 16f than when attaching the heating probe 16f. Further, by forming the heating probe 16f from a light metal material such as an aluminum alloy, the heating probe 16f does not fall off the cup portion 16g when the measuring container cup 16B is turned upside down.

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 lower heater 110 and the upper heater 120 will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. In the mass spectrometer 100 of the present embodiment, after the cartridge 104A (see FIG. 2A) is placed (set) at a predetermined position, the cartridge 104A (see FIG. 2A) is placed in a predetermined direction (forward, direction of the slide valve 103). The lower heater 110 and the upper heater 120 are configured to move to a predetermined position (position in close contact with the cartridge 104A) of the cartridge 104A (see FIG. 2A).

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 cartridge 104A is omitted.
As shown in FIG. 4A, the mass spectrometer 100 includes a base 130, a Y-axis rear stage 140, a Y-axis front stage 150, an X-axis stage 160, and the like. In the following description, the direction in which the cartridge 104A (see FIG. 2A) operates is described as the front-rear direction, and the direction perpendicular to the front-rear direction is described as the left-right direction. The Y axis corresponds to the front-rear direction, and the X axis corresponds to the left-right direction.

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 base 130, a rail 131 extending in the front-rear direction is provided. A Y-axis rear stage 140 is supported on the rail 131 via a bearing 132 so as to be movable in the front-rear direction. Further, a Y-axis front stage 150 is supported on the rail 131 through a bearing 133 so as to be movable in the front-rear direction.

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-axis front stage 150, a rail 151 extending in the left-right direction (the direction perpendicular to the paper surface) is provided. An X-axis stage 160 is supported on the rail 151 through a bearing 152 so as to be movable in the left-right direction.

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 upper heater 120 is provided on the X-axis stage 160 side. In addition, a guide roller shaft 161 that extends downward in the vertical direction (base 130 side) is fixed to the X-axis stage 160. A guide roller 162 is provided at the tip (lower end) of the guide roller shaft 161, and the guide roller 162 is disposed in a guide hole 134 (cam groove, see FIG. 5A) formed in the base 130.

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 shaft 153 extending downward in the vertical direction is fixed to the Y-axis front stage 150. A heater base 111 is supported on the shaft 153 so as to be movable up and down. A lower heater 110 is provided on the heater base 111. A guide roller 112 having a shaft is provided on the side surface of the heater base 111.

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 lower heater 110 includes a ceramic heater (for example, 5 W) in a copper heater block, and has a cylindrical shape. The diameter of the lower heater 110 is shorter than the inner diameter of the ring portion 16f4 of the heating probe 16f (see FIG. 3B) of the cartridge 104B. Although not shown, the lower heater 110 is provided with a thermocouple and a thermal fuse, similar to the upper heater 120 described later, and these are connected to the control circuit 38 (see FIG. 1A) via wiring. Yes.

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 guide plate 171 in which a guide hole (cam groove) 170 is formed is fixed to the base 130 so as to hang down from the base 130. The guide hole 170 has an inclined portion 170a that extends obliquely forward and upward, and a straight portion 170b that extends forward in the horizontal direction from the upper end of the inclined portion 170a. A guide roller 112 provided on the heater base 111 is disposed in the guide hole 170. As a result, the Y-axis front stage 150 moves forward, so that the guide roller 112 rises while being guided by the inclined portion 170a of the guide hole 170, and the lower heater 110 rises.

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 lower heater 110 and the heater base 111. With the suspension 155, the height can be adjusted so that the lower heater 110 is in close contact with the bottom of the measurement container cup 16A of the cartridge 104A or the lower heater guide 110a is in close contact with the second collar portion 16g4 of the cartridge 104B.

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 suspension 156 is provided between the Y-axis front stage 150 and the wall 200 fixed to the base 130 to bias the Y-axis front stage 150 rearward (Y-axis rear stage 140 side). The urging force of the suspension 156 urges the Y-axis front stage 150 backward. A suspension 156 may be provided behind the Y-axis front stage 150, and the Y-axis front stage 150 may be pulled from behind. In other words, the Y-axis front stage 150 moves forward while receiving the urging force of the suspension 156.

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 cartridge 104A is attached to the main body of the mass spectrometer 100. In FIG. 5A, since the upper heater 120 is provided symmetrically with the cartridge 104A in between, only one upper heater 120 (left side toward the front) is illustrated and described, and the other upper heater is described. Omitted.

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 mass spectrometer 100 includes a storage box 172 that stores the cartridge 104A. FIG. 5A shows a state in which the nozzle 17A of the cartridge 104A and the recessed portion (spotted portion) 15a1 of the body 15A (see FIG. 2A) are clear. In addition, the small dotted circle on the front side shown superimposed on the cartridge 104A in FIG. 5A indicates the position of the lower heater 110 in the first state, and the dotted round circle on the rear side indicates the position of the measurement container cup 16A. ing.

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 storage box 172 is made of a synthetic resin (for example, PEEK material) for storing the cartridge 104A, and includes a side plate 172a positioned on the left side of the cartridge 104A, a front plate 172b positioned in the front, and a rear plate 172c positioned in the rear. And a bottom plate 172d (see FIG. 5B) located below. The entire upper side of the storage box 172 is open, and the cartridge 104A can be lowered from the upper side of the storage box 172 and placed. The bottom plate 172d (see FIG. 5B) has a structure that communicates with the lower side of the storage box 172 so as not to hinder the operation of the lower heater 110 and the operation of the pinch valve 105.

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 heater introduction hole 173 into which the upper heater 120 is introduced is formed in the side plate 172 a of the storage box 172. 5A shows a state when the heater introduction hole 173 is cut at a substantially center in the height direction (vertical direction). The position of the heater introduction hole 173 corresponds to the position of the recess 15a1 of the cartridge 104A and a part of the elastic tube 17c (upstream side where the sample gas flows through the pinch valve 105) when the cartridge 104A is set in the storage box 172. doing.

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 front plate 172b of the storage box 172 is formed with a concave notch 174 through which the nozzle 17A passes when the cartridge 104A is placed on the storage box 172.

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 upper heater 120 heats the upper part of the measurement container, that is, the portion where the vaporized measurement sample (liquid sample) stays, and has a substantially rectangular shape in plan view. Further, the upper heater 120 is configured, for example, by sandwiching a ceramic heater 120a (for example, 5 W) between copper heater blocks 120b. The ceramic heater 120a is connected to the control circuit 38 (see FIG. 1A) via wiring (not shown).

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 upper heater 120 has a quadrangular end face 120d that comes into surface contact with the recess 15a1. Further, a claw portion 120s (protrusion) extending forward from the end surface 120d is formed at the front end in the front-rear direction at the front end in the left-right direction of the upper heater 120. The claw 120s is also composed of a copper heater block and is heated by the ceramic heater 120a.

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 heater block 120b incorporates a thermocouple 120c for the thermometer side of the upper heater 120 in the vicinity of the ceramic heater 120a. The thermocouple 120c is also connected to the control circuit 38 (see FIG. 1A). The upper heater 120 is provided with a temperature fuse (not shown) for preventing abnormal heating.

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 upper heater 120 is screwed to a resin block 121 (resin member), and the resin block 121 is supported by a pair of arms 122 and 122. The arms 122 and 122 are screwed to the X-axis stage 160 so as to be detachable.

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 photosensor 154 is provided on the Y-axis front stage 150. The X-axis stage 160 is provided with a plate-shaped light shielding plate 163 extending in the left-right direction. The light shielding plate 163 extends to the photosensor 154 side and is supported by the X-axis stage 160 in a cantilever state. When the X-axis stage 160 moves from the first state to a predetermined position in the right direction (on the cartridge 104A side), light incident on the photosensor 154 is shielded by the light shielding plate 163. Thereby, it is determined by the control circuit 38 (see FIG. 1A) that the upper heater 120 has reached a specified position (measurement start position, heating start position).

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 resin block 121 is formed of, for example, a PEEK material. The PEEK material is a so-called engineering plastic, has high strength, is lightweight, and has good heat resistance (for example, 250 ° C. or higher).

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 arms 122, 122 (metal member) is made of, for example, an aluminum alloy, extends from the X-axis stage 160 to the cartridge 104A side, and has a base end fixed to the X-axis stage 160 with screws. A compression coil spring 123 (biasing member) that biases the upper heater 120 in the direction of the cartridge 104A is provided between the resin block 121 to which the upper heater 120 is fixed and the X-axis stage 160.

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 claw portion 120s of the upper heater 120 is formed at the height position of the elastic tube 17c, and the upper half of the left side of the elastic tube 17c exposed when the end surface 120d is in close contact with the recess portion 15a1. It is formed in an arc shape so that it can be covered.

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 resin block 121 is formed in a substantially L shape when viewed from the front, and the upper heater 120 is screwed to the upper surface of the extending portion 121a extending to the right side. Further, shaft portions 121b and 121c are formed on the side surface of the resin block 121 with a space therebetween. Note that shaft portions 121b and 121c are formed on the opposite side surface of the resin block 121 in the same manner.

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 U-shaped cutout groove 122a in which the shaft portion 121b slides so as to be movable in the left-right direction and a long hole 122b in which the shaft portion 121c slides so as to be movable in the left-right direction are formed in the tip portion of the arm 122. Yes. In the first state, the shaft portions 121b and 121c are positioned so as to be positioned away from the left end of the notch groove 122a and separated from the left end of the long hole 122b.

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 upper heater 120 made of copper) is supported by the resin (the resin block 121), and the resin (the resin block 121) is supported by the metal (the stainless steel arm 122). The resin (resin block 121) is pivotally supported by metal (stainless steel arm 122). Resin (resin block 121) is supported by the X-axis stage 160 via a compression coil spring 123. Therefore, since the heat transfer path from the upper heater 120 is limited, it becomes difficult for the heat of the upper heater 120 to diffuse to the side supporting the upper heater 120, and as a result, power consumption can be suppressed.

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 guide roller 162 of the guide roller shaft 161 fixed to the X-axis stage 160 is formed in the base 130. The guide hole 134 has an inclined portion 134a (see FIG. 5A) that extends obliquely forward to the right and a straight portion 134b (see FIG. 5A) that extends forward at the front end of the inclined portion 134a.

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 guide roller 162 is guided along the inclined portion 134a (see FIG. 5A) of the guide hole 134, and the upper heater 120 is moved to the right side (cartridge). 104A side).

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 rear stage 140 is provided with a pinch valve tip 12, and the base 130 is provided with a pinch valve drive unit 13. As described above, the pinch valve 105 (see FIG. 1A) is provided with the valve element side (pinch valve tip 12) of the pinch valve 105 (see FIG. 1A) and the pinch valve driving unit 13 separately.

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 pinch valve tip 12 that presses against the elastic tube 17c of the cartridge 104A and closes, a compression coil spring 181 that biases the pinch valve tip 12 upward, And a connecting plate 182 extending vertically downward from the pinch valve tip 12. The connection plate 182 is formed with a connection hole 183 connected to the connection pin 137 of the pinch valve driving unit 13.

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 valve drive unit 13 is of an electromagnetic operation type and is fixed on a pinch valve base 135 fixed to the base 130. The pinch valve drive unit 13 includes a drive unit 136 and a connecting pin 137.

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 pin 137 is bent and formed in an L shape in a side view toward the connecting hole 183 side. The connection pin 137 is provided in the drive unit 136 when the electromagnetic coil in the drive unit 136 is energized (excited), the connection pin 137 is lowered, and the electromagnetic coil is de-energized. By urging upward with a spring (not shown), the connecting pin 137 returns to the initial state. Therefore, since electric power is consumed only when the pinch valve 105 (see FIG. 1A) is opened, it is possible to save power, and the mass spectrometer 100 can be reduced in size and weight.

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 plate 182 extends integrally with the pinch valve tip 12 downward in the vertical direction. The connecting plate 182 passes through the Y-axis rear stage 140 downward. In addition, a pair of flange portions 182 a and 182 a are formed on the connecting plate 182 above the Y-axis rear stage 140. A compression coil spring 181 is interposed between the collar portion 182a and the Y-axis rear stage 140 to urge the pinch valve tip 12 upward.

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 cartridge 104A (see FIGS. 5A to 5C) is placed on the mass spectrometer 100, and the Y-axis rear stage 140 and the Y-axis front stage 150 are moved back and forth. Further, the Y-axis front stage 150 is spaced rearward from the wall 200 that separates the slide valve 103 (see FIG. 4A) and the cartridge 104A.

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 cartridge 104A is set in the storage box 172 (see FIG. 5A), for example, when the cartridge 104A is moved forward (pressed), the Y-axis rear stage 140 moves forward together with the cartridge 104A. Then, the front surface of the Y-axis rear stage 140 contacts the Y-axis front stage 150. This contacted state is the second state.

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 upper heater 120 and the heater introduction hole 173 in the front-rear direction match. That is, the position of the end surface 120d of the upper heater 120, the position of the recess 15a1 of the cartridge 104A, and the position of a part of the elastic tube 17c face each other.

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 rear stage 140 moves forward, whereby the cartridge 104A housed in the housing box 172 moves forward, and the thin tube 17a is inserted into the slide valve 103 (see FIG. 1A) and the slide valve 103 (FIG. 1A). Open).

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 rear stage 140 comes into contact with the Y-axis front stage 150, the positions of the measurement container cup 16A and the lower heater 110 in the front-rear direction match (see double broken lines).

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 upper heater 120 is supported by the Y-axis front stage 150 as shown in FIG. 6A. Therefore, in the process from the first state shown in FIG. 5A to the second state shown in FIG. The front stage 150 does not move. Therefore, the guide roller 162 that guides the upper heater 120 does not move and remains positioned at the rear end of the inclined portion 134 a of the guide hole 134. In the process from the first state shown in FIG. 5C to the second state shown in FIG. 6B, the guide roller 112 for guiding the lower heater 110 does not move as shown in FIG. 6B, and the inclined portion 170a of the guide hole 170 is moved. It remains in the lower end.

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 valve drive unit 13. Therefore, in the second state, the pinch valve tip 12 pushes up the elastic tube 17c by the biasing force of the compression coil spring 181 and the pinch valve 105 (see FIG. 1A) is in a closed state.

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 rear stage 140 is further moved forward (in the direction of the arrow) in a state where it is docked with the Y-axis front stage 150, the Y-axis rear stage 140 and the Y-axis front stage 150 are moved forward together. The third state shown in FIGS. 7A to 7C is reached. At this time, in the process from the second state shown in FIG. 6A to the third state shown in FIG. 7A, the relative positions in the front-rear direction of the upper heater 120 and the heater introduction hole 173 move forward without changing. In the process from the second state shown in FIG. 6B to the third state shown in FIG. 7C, the relative positions of the lower heater 110 and the measurement container cup 16A in the front-rear direction move forward without changing.

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 guide roller 162 is guided by the inclined portion 134a of the guide hole 134 and the upper heater 120 faces the heater introduction hole 173. Moving. When the guide roller 162 reaches the front end of the inclined portion 134a of the guide hole 134, the end surface 120d of the upper heater 120 comes into close contact with the recessed portion 15a1 of the cartridge 104A.

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 rear stage 140 and the Y-axis front stage 150, the upper heater 120 and the heater introduction hole 173 can be moved forward without changing the relative positions. 120 can be easily introduced into the heater introduction hole 173, and similarly, the lower heater 110 can be advanced without changing the relative position between the lower heater 110 and the measurement container cup 16A. It can be easily adhered to the bottom surface 16h (see FIG. 2A) of the cup 16A.

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 cartridge 104A and the upper heater 120 are in contact with each other. For example, in point contact or line contact, the thermal resistance increases and the temperature does not increase easily. Therefore, in the present embodiment, the upper heater 120 is brought into close contact with the recess 15a1 of the cartridge 104A through the compression coil spring 123 (suspension) so that the head space 21 of the cartridge 104A (see FIG. 1A) can be obtained in a short time. Can be heated. Thereby, power consumption can be suppressed, a reduction in size and weight can be realized, and a portable mass spectrometer 100 can be realized.

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 lower heater 110 is not in close contact with the bottom surface 16h (see FIG. 2A) of the measurement container cup 16A, the heat capacity of the lower heater 110 is increased, and the power consumption is increased. However, in the present embodiment, the lower heater 110 is brought into close contact with the measurement container cup 16A via the suspension 155 (see FIG. 4B), so that power consumption can be reduced, and the size and weight reduction and the portable mass spectrometer 100 can be realized. Can be realized.

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 guide roller 162 reaches the front end of the inclined portion 134a of the guide hole 134, the light shielding plate 163 blocks light from entering the photosensor 154, so that the upper heater 120 is controlled by the control circuit 38 (see FIG. 1A). Can be determined to have reached a specified position (position in close contact with the recess 15a1). As described above, by detecting that the upper heater 120 has reached the specified position, an abnormal operation of the upper heater 120 can be detected.

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 guide roller 162 reaches the front end of the inclined portion 134a (see FIG. 7A) of the guide hole 134, the upper heater 120 fixed to the resin block 121 applies the biasing force of the compression coil spring 123. In response, the shaft portion 121b of the resin block 121 moves in the notch groove 122a, and the shaft portion 121c moves in the elongated hole 122b, whereby the end surface 120d of the upper heater 120 can be brought into close contact with the recessed portion 15a1.

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 container cap portion 15a of the body 15A of the cartridge 104A and the sample gas pipe 17b of the cartridge 104B become cold spots. The sample gas may be adsorbed or moisture may be condensed, resulting in insensitivity (decrease in performance). In addition, condensation may cause the liquid to enter the ion source 102 or the vacuum chamber 30 and hinder the pumping operation of the vacuum pump. Therefore, in the present embodiment, an upper heater 120 is provided to heat a portion where the sample gas (vaporized measurement sample) including the upper portion of the measurement container cup 16A stays, thereby preventing condensation and improving sensitivity (performance). Up).

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 claw portion 120s of the upper heater 120 covers half of the portion where the elastic tube 17c between the recessed portion 15a1 and the pinch valve 105 (see FIG. 1A) is exposed. 7B shows a state in which the claw portion 120s is in contact with the elastic tube 17c, the claw portion 120s may be arranged in a state of being separated from the elastic tube 17c. By the way, only the upstream side of the pinch valve 105 (see FIG. 1A) of the elastic tube 17c is heated by the claw portion 120s, the sample gas may stay on the upstream side of the pinch valve 105 of the elastic tube 17c. Since the downstream side (decompression side) of the pinch valve 105 of the elastic tube 17c is decompressed and adiabatically expanded, it is difficult to condense and the sample gas is introduced at a high speed when the pinch valve 105 is opened. This is because condensation and adsorption are difficult.

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 guide roller 162 moves from the inclined portion 134a (see FIG. 7A) of the guide hole 134 to the linear portion 134b (see FIG. 7A) while maintaining the state in which the upper heater 120 is in close contact with the predetermined position of the cartridge 104A. Finally, the guide roller 162 is positioned by the straight portion 134b.

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 upper heater 120 on the X-axis stage 160 is also suspended. A return force (biasing force) for returning to the second state is applied by the urging force (elastic return force) of 156 (see FIG. 4A). Incidentally, in the third state, if the guide roller 162 is to be positioned by the inclined portion 134a (see FIG. 7A), the upper heater 120 returns to the second state due to the elastic return force of the suspension 156. However, in the present embodiment, the guide roller 162 is positioned by the straight portion 134b, so that even if a return force F1 (see FIG. 7A) by the suspension 156 acts on the guide roller 162, the guide roller 162 is guided by the straight portion 134b. Movement (return) can be regulated (backlash can be prevented).

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 upper heater 120 is positioned by the inclined portion 134a (see FIG. 7A), the position of the upper heater 120 in the left-right direction changes depending on the position of the inclined portion 134a. However, in this embodiment, since the upper heater 120 is positioned by the linear portion 134b (see FIG. 7A), the position of the upper heater 120 in the left-right direction does not change even if the position of the cartridge 104A slightly moves back and forth. Absent. That is, by positioning the upper heater 120 with the straight portion 134b, the position of the upper heater 120 in the left-right direction is determined with mechanical accuracy.

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 guide roller 112 moves up the inclined portion 170 a of the guide hole 170, and the lower heater 110 moves up together with the heater base 111. When the guide roller 112 reaches the upper end of the inclined portion 170a, the lower heater 110 comes into close contact with the bottom of the measuring container cup 16A of the cartridge 104A or the lower heater guide 110a comes into contact with the second collar portion 16g4 of the cartridge 104B.

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 rear stage 140 and the Y-axis front stage 150, the lower heater 110 can be easily brought into contact with the bottom surface 16h of the measurement container cup 16A.

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 guide roller 112 moves the linear part 170b from the inclined part 170a of the guide hole 170, maintaining the state which the lower heater 110 contact | adhered to the bottom face 16h of the measurement container cup 16A. Finally, the guide roller 112 is positioned by the straight portion 170b.

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 heater base 111 is positioned in the third state and the guide roller 112 is positioned by the inclined portion 170a, the lower heater 110 returns to the second state in response to the elastic restoring force of the suspension 155. However, in this embodiment, even if the return force F2 (see FIG. 7C) due to the suspension 155 (see FIG. 4B) acts on the guide roller 112 by positioning the guide roller 112 with the straight portion 170b, the straight portion The movement (return) of the guide roller 112 can be restricted by 170b.

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 lower heater 110 is to be positioned by the inclined portion 170a, the vertical position of the lower heater 110 changes depending on the position of the inclined portion 170a. However, in the present embodiment, since the lower heater 110 is positioned by the linear portion 170b, the vertical position of the lower heater 110 does not change even if the position of the cartridge 104A slightly changes. That is, by positioning the lower heater 110 with the linear portion 170b, the vertical position of the lower heater 110 is determined with mechanical accuracy.

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 rear stage 140 is in contact with (docked) the Y-axis front stage 150, the connecting plate 182 of the pinch valve 105 (see FIG. 1A) It is separated. In this state, the pinch valve tip 12 is pushed up by the urging force of the compression coil spring 181, and the elastic tube 17 c of the nozzle 17 </ b> A is crushed by the pinch valve tip 12, thereby closing the valve. The same applies to the first state (see FIG. 5C).

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 rear stage 140 and the Y-axis front stage 150 integrally move to the third state (see FIG. 7C), the connecting plate 182 is connected to the pinch valve driving unit 13. That is, the connection pin 137 of the pinch valve drive unit 13 is inserted into the connection hole 183 formed in the connection plate 182.

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 valve drive unit 13 is fixed to the base 130 side, and the pinch valve drive unit 13 and the valve body side (pinch valve tip 12) of the pinch valve 105 (see FIG. 1A) are separated. When the cartridge 104A is moved from the first state to the third state through the second state, the load due to the weight of the pinch valve driving unit 13 can be reduced.

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 drive unit 136 is energized by the control circuit 38 (see FIG. 1A), whereby the connecting pin 137 is pulled down, and the pinch valve tip 12 is pulled down against the urging force of the compression coil spring 181. The pinch valve 105 (see FIG. 1A) is opened. When the control circuit 38 is deenergized, the connecting pin 137 is pushed back by the spring force (not shown) in the drive unit 136, and the pinch valve tip 12 is elastically received by the urging force of the compression coil spring 181. The tube 17c is crushed and the valve is closed.

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 mass spectrometer 100 is reduced in size and weight, heaters cannot be installed in various places. Thus, in the present embodiment, by locally providing a heater that heats the measurement sample, such as the lower heater 110 and the upper heater 120, the power required to operate the mass spectrometer 100 can be reduced, thereby saving power. By miniaturization, it is possible to realize a small size and light weight. Further, by providing the upper heater 120 that heats the vaporized measurement sample (sample gas), dew condensation can be prevented and sensitivity can be improved (performance can be improved), thereby providing a highly accurate mass spectrometer.

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 common mass spectrometer 100. The open / close valve 45 (see FIG. 1A) is closed.

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 liquid cartridge 104A, the Y-axis rear stage 140 is separated rearward from the Y-axis front stage 150, and the measurement container cup 16B is disposed behind the lower heater 110. Is located.

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 rear stage 140 moves forward and contacts the Y-axis front stage 150, the measurement container cup 16B is directly below. The lower heater 110 is located.

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 rear stage 140 and the Y-axis front stage 150 integrally move forward and come into contact with the wall 200. The heating probe 16f is lifted (lifted up) by the lower heater 110, and the heating probe 16f is put on the lower heater 110. At this time, since the diameter of the lower heater 110 is shorter than the diameter of the opening 16g2 of the cup portion 16g, a gap T1 is formed between the lower heater 110 and the opening 16g2. Further, since the support plate 16f1 of the heating probe 16f is supported by the protrusion 16g6 (see FIG. 3C) of the cup portion 16g, the clearance T2 is formed between the support plate 16f1 and the inner peripheral wall surface of the cup portion 16g by lift-up. Is formed. By forming the gaps T1 and T2 in this way, a flow path in which air rises is formed as shown by arrows in FIG. 8C.

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 lower heater 110 be efficiently transmitted to the heating probe 16f, but neither the lower heater 110 nor the heating probe 16f is in contact with the measurement container cup 16B. Even if it is necessary to set the temperature to 150 ° C. to 200 ° C., the measurement container cup 16B can be made of resin, and the cost of the cartridge 104B can be reduced.

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 cartridge 104B. Therefore, as described above, the cartridge 104B has a chimney structure, so that an updraft is generated and fresh air can be taken in, so that highly accurate mass spectrometry can be performed.

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 grip portion 15b (chimney portion) of the cartridge 104B. May be arranged so as not to obstruct the air flow to reduce odor components.

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 mass spectrometer 100 according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, a case where the measurement sample is a liquid will be described.
First, when the mass spectrometer 100 is turned on by the operator, the mass spectrometer 100 (control circuit 38) is activated. In step S1 shown in FIG. 9, the control circuit 38 automatically evacuates the vacuum chamber 30 by the control using the turbo molecular pump 36, the roughing pump 37, the vacuum gauge 35, and the like. The control circuit 38 monitors the degree of vacuum (change) in the vacuum chamber 30 with the vacuum gauge 35 and determines whether or not the degree of vacuum in the vacuum chamber 30 has reached a prescribed degree of vacuum. After determining that the specified degree of vacuum has been reached, the process proceeds to step 2.

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 measurement container cup 16A from the cartridge 104A and puts the measurement sample 18 (liquid) into the measurement container cup 16A as shown in FIG. 2B. The operator attaches the measurement container cup 16A to the cartridge 104A. As shown in FIGS. 5A to 5C, the operator attaches (sets) the cartridge 104A to the main body (the main body of the mass spectrometer 100).

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 cartridge 104A in the main body, the elastic tube 17c is crushed by the pinch valve 105 (pinch valve tip 12), the flow path is closed, and the pinch valve 105 is in a closed state. This closed state of the pinch valve 105 continues until the end of step S7. When the cartridge 104A is set in the main body, the head space decompression pipe (decompression unit) 17 is connected to the cartridge 104A via the communication hole 15f. In the plan view (second state) shown in FIG. 6A to the plan view (third state) shown in FIG. 7A, the cartridge 104A is prevented from being lifted by the urging force that crushes the elastic tube 17c by the pinch valve 105. The guide roller (not shown) presses the cartridge 104A from above.

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 cartridge 104A is for depressurization measurement (for liquid), atmospheric pressure measurement (for liquid), or atmospheric pressure measurement (for solid), the cartridges 104A and 104B are set in the main body. In this case, the difference between the shapes of the cartridges 104A and 104B can be realized by a sensor (not shown) connected to the control circuit. When the decompression measurement cartridge 104A is set in the main body, the control circuit 38 opens the opening / closing valve 45 in step S6.

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 grip portion 15b of the cartridge 104A and moves the Y-axis rear stage 140 on which the cartridge 104A is set. The Y-axis rear stage 140 is brought into contact with the Y-axis front stage 150 while being moved in the direction of the slide valve 103 (forward). During this time, the pinch valve 105 remains closed.

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 narrow tube 17a of the nozzle 17A has penetrated the first O-ring 9a, the slide valve valve body 7 moves in the direction of coming out of the slide valve container 6, and the slide valve 103 is opened. The thin tube 17a of the nozzle 17A penetrates the second O-ring 9b, and the tip of the thin tube 17a is inserted into the dielectric container 1.

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 cartridge 104A in a state where the Y-axis rear stage 140 and the Y-axis front stage 150 are docked, as shown in the change from FIG. 6A (second state) to FIG. 7A (third state). It is further moved in the direction (forward) of the slide valve 103. As a result, the lower heater 110 is in close contact with the bottom surface 16h of the measurement container cup 16A, and the upper heater 120 is in close contact with the recess 15a1 formed in the upper part of the measurement container cup 16A. The movement of the lower heater 110 and the upper heater 120 to this position is determined by blocking light incident on the photosensor 154 by the light shielding plate 163.

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 control circuit 38 determines whether or not the cartridge 104 </ b> A has moved to a predetermined position that can be measured by the photo sensor 154. The operator moves the cartridge 104A until the protruding portion 15h of the cartridge 104A matches the mark (marking, groove, etc.) on the main body side. If the control circuit 38 determines that the photosensor 154 has not moved to the specified position, the control circuit 38 prompts the operator to further move the cartridge 104A. If the control circuit 38 determines that the photosensor 154 has moved to the specified position, To stop moving.

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 control circuit 38 decompresses the head space 21 in the sample container (measurement container cup 16 </ b> A + measurement container cap portion 15 a) via the head space decompression pipe (decompression unit) 17.

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 control circuit 38 monitors the degree of vacuum (change) in the vacuum chamber 30 with the vacuum gauge 35, and whether the degree of vacuum once lowered in step S4 recovers and rises, is it equal to or higher than a specified value. Determine whether or not. When the degree of vacuum in the vacuum chamber 30 is not less than the specified value, the process proceeds to step S8. If it is less than the specified value, an error is generated and the process does not proceed to step S8. In this case, since it is considered that there is a problem in the insertion of the thin tube 17a, the flow returns to step S3 or returns to step S2, and the thin tube 17a is inserted again.

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 control circuit 38 energizes the drive unit 136 and pulls the connection pin 137 to start the measurement, thereby pulling down the connection plate 182 and opening the pinch valve 105 (elastic tube 17c). A sample gas is introduced into the ion source 102 (inside the dielectric container 1).

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 slide valve 103 and the operation of moving the lower heater 110 and the upper heater 120 are performed simultaneously in one operation, the resistance load becomes very large and the cartridge 104A may be damaged. . However, such a malfunction can be prevented by operating the Y-axis rear stage 140 and the Y-axis front stage 150 separately in two.

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 lower heater 110 and the upper heater 120, and when the lower heater 110 and the upper heater 120 operate, cables connected to the lower heater 110 and the upper heater 120 move correspondingly. Become. Thereby, there exists a possibility that a cable may become obstructive or a cable may be disconnected by stress. Therefore, in this embodiment, the slide valve 103 is opened by the operation from the first state to the second state, and the lower heater 110 and the upper heater 120 are operated by the operation from the second state to the third state. The moving distance of 110, 120 can be shortened, and disconnection of the cable can be suppressed.

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 vacuum chamber 30 as the pinch valve 105 is opened and closed (a).
As shown in FIGS. 10A and 10B, when the pinch valve 105 is opened, the pressure in the dielectric container 1 increases, and the atmosphere is used as the discharge gas in several tens of milliseconds with good reproducibility. In this case, the pressure (for example, 100 to 20,000 Pa, preferably 5000 to 10,000 Pa, 9,000 Pa in the example of FIG. 10B) suitable for ionization of the barrier discharge method is reached. As shown in FIG. 10C, the pressure in the vacuum chamber 30 gradually increases to about 20 to 100 Pa in conjunction with the increase in the pressure in the dielectric container 1 due to differential evacuation.

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(HO)や酸素分子(O)は、バリア放電によってHやO 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 control circuit 38 generates barrier discharge in the dielectric container 1, and starts ionization of the sample gas. Optimal ionization is realized by starting and ending the barrier discharge in synchronization with the fluctuation of the pressure in the dielectric container 1. As shown in FIG. 10A, when the pinch valve 105 is opened for a short time of 30 ms to 100 ms, as shown in FIG. 10B, the pressure in the dielectric container 1 is ionized by the barrier discharge method. The pressure range suitable for the pressure range is 100 to 20,000 Pa, preferably 5,000 to 10,000 Pa. The time during which the pressure in the dielectric container 1 is in this pressure zone is a time zone (50 ms to 1 s) suitable for the ionization of the barrier discharge method, and if it is within this time zone, the barrier discharge can be easily performed. Can be generated. Note that the time period suitable for ionization of the barrier discharge method is longer than the time required for ionization of reaction ions (ionization execution time) necessary for securing sufficient sample molecular ions by mass spectrometry. The ionization execution time can be arbitrarily set as long as it is within this time zone. For example, the start times may be matched, set when the pinch valve 105 is closed, or the end times may be matched. The control circuit 38 generates a barrier discharge during the set ionization execution time. In the barrier discharge, when an AC voltage of several kV and several MHz is applied from the barrier discharge AC power source 4 to the two barrier discharge units 5 arranged outside the dielectric container 1, the barrier discharge is generated in the barrier discharge unit 5. To do. Moisture (H 2 O) and oxygen molecules (O 2 ) in the atmosphere passing through the barrier discharge unit 5 are changed into reaction ions such as H 3 O + and O 2 by the barrier discharge, and are sent to the mass analysis unit 101. Moving.

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 control circuit 38 closes the pinch valve 105 after a predetermined time (30 ms to 100 ms) has elapsed since the pinch valve 105 was opened in step S8.

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 control circuit 38 accumulates ions such as the sample gas ionized in step S9 into the mass analysis unit 101. Step S11 starts in conjunction with the start of ionization in step S9. The end of step S11 and the end of ionization in step S9 are after the closing of the pinch valve 105 in step S10, as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b).

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 control circuit 38 waits for 1 to 2 seconds from the end of step S <b> 10 (closing the pinch valve 105) until the pressure in the vacuum chamber 30 housed in the mass analysis unit 101 sufficiently decreases. When the pinch valve 105 is closed in step S10, the pressure in the dielectric container 1 (see FIG. 10B) and the pressure in the vacuum chamber 30 (see FIG. 10C) gradually decrease. Then, the pressure in the vacuum chamber 30 (see FIG. 10C) reaches a pressure capable of mass spectrometry (0.1 Pa or less) after 1 to 2 seconds from the closing of the pinch valve 105. Therefore, by waiting for 1 to 2 seconds, the mass analyzer 101 is in a state (pressure) in which mass analysis is possible. Specifically, the control circuit 38 monitors the degree of vacuum (pressure) in the vacuum chamber 30 with the vacuum gauge 35, and the pressure in the vacuum chamber 30 is a predetermined pressure (less than 0.1 Pa capable of mass analysis). It is determined whether or not (pressure) is reached. And when it determines with a pressure not reaching below a predetermined pressure, it does not progress to step S13 but implements this determination repeatedly. And when it determines with the pressure having reached the predetermined pressure or less, it progresses to step S13.

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 control circuit 38 performs mass analysis (mass scan). Ion selection, ion dissociation, and mass separation are performed and the measurement results are stored.

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 control circuit 38 determines whether or not to end the measurement of the same measurement sample 19 based on an input from the operator or the like. When the measurement of the same measurement sample 19 is not completed and another measurement is continued with the same measurement sample 19 (No in step S14), the process returns to step S8 and the measurement is performed again. Thereby, the measurement sample 19 can be repeatedly subjected to mass spectrometry. When the measurement of the same measurement sample 19 is to be ended (step S14, Yes), the process proceeds to step S15.

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 rear stage 140 together with the cartridge 104A as shown in the change from FIG. 7A (third state) to FIG. 6A (second state) and further to FIG. 5A (first state). Move in a direction away from the slide valve 103. In the second state shown in FIG. 6A, the upper heater 120 is separated from the recessed portion 15 a 1 and further removed from the heater introduction hole 173 of the storage box 172. Further, the lower heater 110 is separated from the measurement container cup 16A.

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 rear stage 140 of the cartridge 104A indicated by the change from FIG. 6A to FIG. 5A by the operator, the slide valve valve body 7 moves into the slide valve container 6 and slides. The valve 103 is closed. As a result, the slide hole 6 b communicating with the inside of the dielectric container 1 is closed by the slide valve 103.

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 rear stage 140 together with the cartridge 104A in the direction away from the slide valve 103 as shown in the change from FIG. 6A to FIG. 5A. The thin tube 17a is completely extracted from the slide valve container 6.

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 cartridge 104A from the storage box 172 (main body) in the first state.

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 measurement sample 19 to be measured next. If the next measurement sample 19 is present (step S19, Yes), the process returns to step S2, and if not (step S19, No), the flow of the mass spectrometry method is terminated.

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 pinch valve 105 in correspondence with the sequence of the mass spectrometry method (ion accumulation and exhaust waiting (time) -ion selection-ion dissociation-mass separation) in the mass spectrometer 100 of the present invention. (B) pressure of the barrier discharge part, (c) pressure of the mass analysis part, (d) AC voltage of the barrier discharge electrode, (e) orifice DC voltage, (f) DC voltage of the incap electrode and end cap electrode, ( g) shows a trap bias voltage, (h) a trap RF voltage, (i) an auxiliary AC voltage, and (j) on / off of the ion detector.

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 pinch valve 105 is opened. Then, as shown in FIGS. 11B and 11C, the pressure in the barrier discharge unit 5 (in the dielectric container 1) and the pressure in the mass analysis unit 101 are increased. As shown in FIG. 11 (d), several kV, several kV from the barrier discharge AC power supply 4 is applied to the barrier discharge unit 5 at the timing when the pressure of the barrier discharge unit 5 (dielectric container 1) rises to an appropriate value. An AC voltage or pulse voltage of MHz is applied to generate a barrier discharge. The ions generated in the barrier discharge section 5 are suitable for the viscous flow of the sample gas, the orifice 3, the incap electrode, the linear ion trap electrodes 31a, 31b, 31c, 31d (see FIG. 1B), and the end cap electrode, respectively. By applying a DC voltage (for example, when the sample molecular ion to be measured is a positive ion, 0V to the orifice 3, -5V to the incap electrode, -10V to the linear trap electrode, and -5V to the end cap electrode). The gas 24 introduced into the analysis unit 101 is carried into the linear trap electrode. When a trap RF voltage (see FIG. 11 (h)) is applied to the linear ion trap electrodes 31a, 31b, 31c, and 31d after an appropriate delay time from the application of the barrier discharge electrode voltage, the sample molecular ions become linear ion traps. The electrodes 31a, 31b, 31c, and 31d are trapped (stored) linearly at the center.

(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 pinch valve 105 is closed and the pressure in the vacuum chamber 30 becomes 0.1 Pa or less at which mass analysis is possible. Wait about 0.5 to 3 seconds until the pressure in the vacuum chamber 30 drops to 0.1 Pa or less. The pressure in the vacuum chamber 30 is monitored with a vacuum gauge 35.

(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 ion trap electrode 31a and An auxiliary AC voltage 39a (see FIG. 1 (b)) is added to 32b, and the trap RF voltage 39b (see FIG. 1 (b)) is also increased as shown in FIG. 11 (h), and FNF (Filtered Noise Field) processing is performed. As a result, sample molecular ions other than the m / z value in the range to be measured are discharged from the trap region. In addition, this FNF process is abbreviate | omitted when carrying out mass separation of all the trapped sample molecular ions.

(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(NやO)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 auxiliary AC voltage 39a that matches the m / z value of a precursor ion (target ion) that is a CID target is applied to the linear ion trap electrodes 31a and 31b, and the precursor ion is subjected to mass spectrometry. Collide with neutral molecules (N 2 or O 2 ) in the portion 101 to cause fragmentation (dissociation) (generation of fragment ions). The precursor ions resonate with the auxiliary AC voltage 39a and are decomposed by multiple collisions with neutral molecules (buffer gas) in the trap to generate fragment ions. The buffer gas pressure is preferably about 0.01 to 1 Pa. In addition, this CID process is abbreviate | omitted when it is not necessary to carry out mass separation of the product ion.

(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 trap RF voltage 39a, 39b and the auxiliary AC voltage 39a are swept in voltage values (crest values), and ions having a small m / z value are detected. In order, the ions are discharged from the slit 31e of the linear ion trap electrode 31a toward the ion detector 34. A difference in detection timing at the ion detector 34 resulting from a difference in m / z value is recorded as an MS spectrum of mass spectrometry. That is, a mass spectrometry spectrum can be acquired from the detected ion mass number and its signal amount. In the mass scanning step, it is necessary to turn on the voltage of the ion detector 34 as shown in FIG. Since the voltage of the ion detector 34 is a high voltage that requires time for stabilization, it may be turned on during the ion selection step or the ion dissociation step. This is because it is assumed that a high voltage cannot be applied in a high pressure region such as an electron multiplier as the ion detector 34. When using a photomultiplier or a semiconductor detector for the ion detector 34, The voltage of the ion detector 34 can be always turned on during operation (always on), and the on / off switching operation can be omitted.

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 (cartridge 104A) for measuring a liquid sample is shown. The measurement sample (liquid) 18 is put in the measurement container cup 16A and sealed with the measurement container cap part 15a. The measurement container cap portion 15a has a space S connected to the head space 21 of the measurement container cup 16A. The space S is connected to a head space decompression pipe 17 (see FIG. 1A) and a sample gas pipe 17b (see FIG. 1A). The connecting through holes 15f and 15d1 (see FIG. 2B) are connected. The elastic tube 17c is further connected to a thin tube 17a held by a body 15A having a measurement container cap portion 15a. The cartridge 104A configured by the measurement container cup 16A, the body 15A having the measurement container cap portion 15a, and the nozzle 17A may be contaminated by the sample gas from which the measurement sample (liquid) 18 is volatilized. By making it disposable and using a new cartridge 104A for each measurement, erroneous detection due to contamination can be prevented. In addition, the through hole 15f of the measurement container cap portion 15a is connected to the head space decompression pipe 17, and an open / close valve 45 and a leak pipe 46 (see FIG. 1A) are attached to the head space decompression pipe 17.

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 valve 45 is in the open state, the pressure of the head space 21 of the measurement container cup 16A is such that the flow of the gas 22 exhausted from the head space decompression pipe 17 and the flow of outside air (atmosphere 47) flowing in from the leak pipe 46. It depends on. That is, by adjusting the conductance of the leak pipe 46, the pressure of the head space 21 of the measurement container cup 16 can be adjusted.

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 measurement container cup 16 </ b> A is heated by the lower heater 110. Thus, the measurement sample (liquid) 18 is vaporized into the head space 21 by reducing the pressure of the head space 21 and heating the measurement container cup 16 </ b> A with the lower heater 110. A part of the generated sample gas is exhausted to the head space decompression pipe 17 side as the flow of the sample gas 22.

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 valve 45 of the head space decompression pipe 17 is closed, the pressure of the head space 21 of the measurement container cup 16A is maintained at atmospheric pressure by the flow of outside air (atmosphere) 47 flowing from the leak pipe 46. In this case, the measurement sample (liquid) 18 is vaporized in the head space 21 only by heating with the lower heater 110. Therefore, the temperature of the lower heater 110 needs to be higher than when the on-off valve 45 is in the open state. Further, since the pressure in the head space 21 is atmospheric pressure, the state in which the pinch valve 105 is opened when the pinch valve tip 12 moves downward is shortened, or the conductance of the sample gas pipe 17b and the narrow pipe 17a is reduced. Thus, it is preferable that the amount of flow of the sample gas 22 to be measured is the same as that when the on-off valve 45 is opened.

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 (cartridge 104A) for measuring the liquid sample, if the measurement sample (liquid) 18 is heated too much, the measurement sample (liquid) 18 boils in the measurement container cup 16A, and the headspace decompression pipe 17 Since the measurement sample (liquid) 18 may flow into the sample gas pipe 17b, the temperature of the lower heater 110 can only be raised to a temperature at which the measurement sample (liquid) 18 does not boil.

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 head space 21 is depressurized when the opening / closing valve 45 is in the open state, the boiling point of the measurement sample (liquid) 18 is lowered, so that the heating temperature may not be sufficiently increased. In such a case, it is necessary to heat and measure the measurement sample in a solid state. Below, the case where a measurement sample is a solid is demonstrated.

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 (cartridge 104B) in the case of measuring solid samples, such as powder and a plant piece, is shown. A heating probe 16f is fitted into the measurement container cup 16B, and a measurement sample (solid) 19 is attached to the tip of the heating probe 16f. The measurement container cap portion 15i is provided with a space (hollow portion) S into which the tip of the heating probe 16f enters when the measurement container cup 16B is attached.

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 heating probe 16 f is heated by the lower heater 110, sample gas sublimated (gasified) is generated from the measurement sample (solid) 19. In this state, if the pinch valve tip 12 is intermittently moved up and down using the pinch valve drive unit 13, the pinch valve 105 is opened when the pinch valve tip 12 moves down, and one of the sublimated sample gas The portion becomes a gas 23 introduced into the ion source 102 and is supplied to the ion source 102 side. The sublimated sample gas rides on the flow of outside air (atmosphere) rising from the gaps T1 and T2 formed between the cup portion 16g of the measurement container cup 16B and the heating probe 16f by the heat of the lower heater 110. It is discharged out of the cartridge 104B through the space S, the communication space S11, and the space S10 of the measurement container cap portion 15i.

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 AC power supply 5 Plasma or thermoelectron 6 Slide valve vessel 6a Through hole 6b Slide hole 7 Slide valve valve body 8a Valve body shaft 8b Vacuum bellows 8c Guide roller 8d Compression coil spring 9a 1O Ring 9b Second O-ring 9c Valve body O-ring 12 Pinch valve tip 13 Pinch valve drive unit 15A, 15B Body 15a, 15i Measurement container cap (measurement container)
15a1 recess 16A, 16B Measuring container cup (measuring container)
16f Heating probe 16f1 Support plate 16f2 Pin 16f3 Recessed part 16g Cup part 16g1 Reduced diameter part 16g2 Opening part 17 Headspace decompression piping 17A, 17B Nozzle (introduction pipe)
17a Narrow tube 17b Sample gas piping 17c Elastic tube 18 Measurement sample (liquid)
18a, 18b Fixed wedge 19 Sample (solid)
21 Headspace 22 Gas to be Exhausted 23 Gas to be Introduced into Ion Source 24 Gas to be Introduced into Mass Analyzer 25 Mass-Separated Sample Molecular Ion 26 Gas Exhausted from Vacuum Chamber 30 Vacuum Chamber 34 Ion Detector 35 Vacuum Gauge 36 Turbo molecular pump 37 Roughing pump 38 Control circuit 45 Open / close valve 46 Leak piping 47 Incoming outside air (atmosphere)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Mass spectrometer 101 Mass spectrometry part 102 Ion source 103 Slide valve 104A Cartridge (for liquid samples, sample introduction part)
104B cartridge (for solid sample, sample introduction part)
105 Pinch valve 110 Lower heater (first heater, heater, heating unit)
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 rear stage 180 Slider 180a Crank-shaped guide hole S10 space S11 communication space (space)
T1, T2 clearance

Claims (10)

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 .
前記樹脂部材は、前記測定容器に密着させる付勢部材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 mass spectrometer according to claim 1 , wherein the resin member includes an urging member that is in close contact with the measurement container. 前記導入管は、前記イオン源に接続される細管と、前記測定容器と前記細管とを接続する弾性チューブと、を備え、
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.
前記第2ヒータは、前記弾性チューブの前記バルブの上流側の周囲を加熱する突起部を備えることを特徴とする請求項3に記載の質量分析装置。 The mass spectrometer according to claim 3 , wherein the second heater includes a protrusion that heats the periphery of the elastic tube on the upstream side of the valve. 記試料導入部は、前記導入管と接続されて前記試料ガスに上昇気流を発生させる空間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。 Before SL sample introduction section, the mass spectrometer according to claim 1 which is connected to the front Symbol inlet tube, characterized in that it comprises between air that generates the ascending air current in the sample gas. 前記試料導入部は、使い捨てタイプであることを特徴とする請求項1に記載の質量分析装置。   The mass spectrometer according to claim 1, wherein the sample introduction unit is a disposable type. ヒータで測定試料をガス化して試料ガスを発生させ、イオン源でイオン化された前記試料ガスを分離する質量分析装置に使用される本体に着脱可能なカートリッジであって、
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 .
前記加熱プローブが脱離したときに、前記加熱プローブと前記カップ部との間に隙間が形成されることを特徴とする請求項7に記載のカートリッジ。 The cartridge according to claim 7 , wherein a gap is formed between the heating probe and the cup portion when the heating probe is detached. 前記加熱プローブは、前記カップ部に支持される支持板と、この支持板から前記空間に向けて延びるピンと、を備え、
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.
使い捨てタイプであることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか1項に記載のカートリッジ。 The cartridge according to any one of claims 7 to 9 , wherein the cartridge is a disposable type.
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