JPH04155239A - Monodispersal aerosol generator used for infrared spectroscopy - Google Patents

Monodispersal aerosol generator used for infrared spectroscopy

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JPH04155239A
JPH04155239A JP2115931A JP11593190A JPH04155239A JP H04155239 A JPH04155239 A JP H04155239A JP 2115931 A JP2115931 A JP 2115931A JP 11593190 A JP11593190 A JP 11593190A JP H04155239 A JPH04155239 A JP H04155239A
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JP
Japan
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aerosol
gas
infrared
jet
solute
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Application number
JP2115931A
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Japanese (ja)
Inventor
F Bronner Richard
リチャード・エフ・ブロウナー
A De Hases James
ジェームス・エー・ドゥ・ハセス
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Georgia Tech Research Corp
Original Assignee
Georgia Tech Research Corp
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Publication date
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
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Abstract

PURPOSE: To realize a direct interface between a liquid chromatograph and a particle collector, and an infrared or a Raman spectrometer by supplying a liquid jet flow into a specific space and dispersing the liquid jet flow by a speed gas. CONSTITUTION: A liquid flowing out from a chromatograph column is fed by means of a pump 10 through lines 11, 13, a filter 16 and a line 17 and jetted into a monodispersive aerosol generator 18. It is then entrained by a high speed jet flow of inert gas from a thin tube 19 into a space 20 and diluted with a gas from a line 21 in order to evaporate a volatile solvent. Subsequently, it is passed through pressure reducing chambers 28, 29 coupled through an outlet pipe 26 with pumps 30, 31 in order to remove the dispersion gas and the solvent. A beam of aerosol dispersed with a sample substance can be collected as a small spot by a collecting plate 50 or a particle beam is led to a cell 52 and irradiated with an infrared beam 55 to produce an infrared spectrum which can be introduced to a mass spectrometer M. Alternatively, a solvent is introduced by means of the pump 10 and a sample can be injected using a syringe 15.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、1984年6月22日に出願され、現在19
86年12月16日発行の特許第4.629.487号
となっている特許出願明細書簡623,711号の一部
継続出願であった1986年3月19日に出願され、現
在1988年8月9日発行の特許第4.762.905
号となっている先行特許出願明細書簡841.324号
の一部継続出願であり、エーロゾルビームを形成し、そ
れを赤外線分光装置又はラマン分光装置に導入するため
の単分散エーロゾル発生装置及びインターフェイス構造
に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention was filed on June 22, 1984, and is currently 19 years old.
It was filed on March 19, 1986 as a partial continuation of Patent Application Specification Letter No. 623,711, which is Patent No. 4.629.487 issued on December 16, 1986, and is currently filed in August 1988. Patent No. 4.762.905 issued on September 9th
Monodisperse aerosol generator and interface structure for forming an aerosol beam and introducing it into an infrared or Raman spectrometer Regarding.

(従来の技術) ゛単分散エーロゾル発生装置は、基準用の一部エーロゾ
ル標準として、内燃製雪に対する均一な粒子の射出用供
軸源として及びフレーム及びプラズマ原子分光分析(例
えば原子嘔光、原子発光及び原子蛍光分光分析)におけ
る試事4?8液導入源として用いられるかぎりにおいて
、インターフェイス構造と並んで別の有用性をもつ、し
かしながら、単分散エーロゾル発生装置は、第一に、液
体クロマトグラフと粒子収集装置又は赤外線又はラマン
分光計の間のインターフェイスとして動<装置への溶液
導入の手段として用いるため、あるいは液体クロマトグ
ラフを使用せずにインターフェイスへ試料温液を直接導
入するためのものである0本発明に従った好ましいイン
ターフェイス構造は、単分散エーロゾルを受け入れ、こ
れを脱溶媒し、高い純度で粒子収集装置又は赤外線又は
ラマン分光計内へ導入される溶質エーロゾルビームを形
成するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION Monodisperse aerosol generators have been used as part-aerosol standards for reference, as sources for uniform particle injection for internal combustion snowmaking, and for flame and plasma atomic spectroscopy (e.g. atomic emission, atomic Monodisperse aerosol generators, however, have another utility alongside interface structures insofar as they are used as liquid introduction sources in liquid chromatographs (luminescence and atomic fluorescence spectroscopy). as an interface between a particle collection device or an infrared or Raman spectrometer, or as a means of introducing a solution into the device, or for direct introduction of a sample liquid into the interface without the use of a liquid chromatograph. A preferred interface structure according to the present invention is one that accepts a monodisperse aerosol, desolventizes it, and forms a solute aerosol beam that is introduced into a particle collection device or an infrared or Raman spectrometer in high purity. .

該装置は、狭い粒度分布と高度の効率をもつエーロゾル
粒子供給源を提供するためのものである。これは可変的
な物理特性をもつ広範な液体からエーロゾルを生成する
ことができる。これらの液体の中には、水及び水に可溶
な物質の溶液、有機溶媒及び有機溶媒に可溶な物質の溶
液などが含まれる。
The device is intended to provide an aerosol particle source with a narrow particle size distribution and a high degree of efficiency. It can generate aerosols from a wide range of liquids with variable physical properties. These liquids include water and solutions of water-soluble substances, organic solvents and solutions of organic solvent-soluble substances, and the like.

該装置は安定したエーロゾルを生成し、エーロゾルはひ
とたび形成されると、凝結して粒子の集塊を形成する傾
向をほとんど示さない、しかしながら、エーロゾルは、
溶媒を部分的に又は完全に除去するために制御された蒸
発をすることができる。エーロゾル液滴のサイズは単純
な手段で制御可能である。
The device produces a stable aerosol that, once formed, exhibits little tendency to condense and form agglomerates of particles;
Controlled evaporation can be used to partially or completely remove the solvent. The size of the aerosol droplets can be controlled by simple means.

この装置は、長時間にわたりガス流内に均等かつ再現可
能な液滴濃度を生み出すことができる。
This device is capable of producing an even and reproducible droplet concentration in the gas stream over long periods of time.

同様に、これは標準的に直径が5〜200μmの広い範
囲から選ばれたサイズで液滴な生成することができる。
Similarly, it can be produced in droplets with sizes typically selected from a wide range of diameters from 5 to 200 μm.

液体クロマトグラフィー、特に近代的な高性能液体クロ
マトグラフィーは、有機又は無機種の複雑な混合物をそ
の構成成分に分離するための強力な道具を提供している
。このような化合物は、通常のガスクロマトグラフィー
の条件の下では、濃度に対して不安定であるか、又は不
揮発性である。生物学的に重要なものを含む数多くの有
機化合物、及びほとんどのイオン及び無機化合物がこの
カテゴリーに入る。
Liquid chromatography, particularly modern high-performance liquid chromatography, provides powerful tools for separating complex mixtures of organic or inorganic species into their constituent components. Such compounds are concentration unstable or non-volatile under normal gas chromatography conditions. Many organic compounds, including those of biological importance, and most ionic and inorganic compounds fall into this category.

赤外線及びラマン分光分析は、気体、数多くの液体及び
固体中の化合物を同定し、その濃度を測定するために広
く用いられている技術であるL劫」お国二巨旺凹二」」
迫匹回林、22−31゜Perry era、(196
3年第4版)コ。
Infrared and Raman spectroscopy is a widely used technique to identify compounds and measure their concentrations in gases, numerous liquids, and solids.
Perry era, 22-31°Perry era, (196
3rd year 4th edition) Ko.

液体クロマトグラフィーにおいては、滴液状態の化学種
の混合物を含む溶媒の流れがクロマトグラフィー用カラ
ムの中を高圧下で通過する。カラムは、その上での保持
時間の差によって混合物をその構成成分に分離するよう
に設計されている。
In liquid chromatography, a stream of solvent containing a mixture of chemical species in droplet form is passed under high pressure through a chromatographic column. The column is designed to separate a mixture into its constituent components by differences in retention time thereon.

このとき、さまざまな構成成分が、時間的に分けられた
形で溶媒流内に全く異なる帯としてカラムから出てくる
。そこで液体クロマトグラフィーは、当初の複合混合物
から分離された単一種を赤外線又はラマン分光形に導入
するための、理想的な装置を提供する。
The various constituents then emerge from the column as distinct bands in the solvent stream, separated in time. Liquid chromatography thus provides an ideal device for introducing a single species separated from an initial complex mixture into infrared or Raman spectroscopic form.

カラムから出てきた化学種が粒子収集装置又は赤外線又
はラマン分光計内に導入されるためには、溶解した化学
種から溶媒を部分的又は完全に除去することが望ましい
、このことは、収集面上に集められる化学種又は赤外線
と相互作用する化学種を限定するという目的に役立つ、
収集面上に集められ、又は赤外線と相互作用する外来の
化学種があると、混成して特徴づけが不良な赤外線又は
ラマンスペクトルが生ずる。このタイプの赤外線又はラ
マンスペクトルは、一般に未知の化合物の同定について
はその価値が半減する。
In order for the species emerging from the column to be introduced into a particle collection device or an infrared or Raman spectrometer, it is desirable to partially or completely remove the solvent from the dissolved species; serves the purpose of limiting the species that are collected on or that interact with the infrared radiation;
The presence of extraneous chemical species that collect on the collection surface or interact with the infrared light results in a hybrid and poorly characterized infrared or Raman spectrum. This type of infrared or Raman spectra generally has half its value for the identification of unknown compounds.

(発明が解決しようとする課題) 本発明の一つの目的は、回転ディスク又は線形収集シリ
ンダといった移動する収集面上に微量スポットとして物
質の小さな試料を収集する手段を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION One object of the present invention is to provide a means for collecting small samples of material as microspots on a moving collection surface, such as a rotating disk or a linear collection cylinder.

この微量スポットは、クロマトグラフ流出液の組成の赤
外線又はラマンスペクトルをリアルタイムに作り出すた
めに、直接照合することができる0代替的には、収集面
をシステムから取り外して、微量スポットを赤外線又は
ラマン分光計でシステムの外で(すなわちオフラインで
)検査することも可能である。
This trace spot can be directly matched to produce an infrared or Raman spectrum of the composition of the chromatographic effluent in real time. Alternatively, the collection surface can be removed from the system and the trace spot can be directly matched to create an infrared or Raman spectrum of the composition of the chromatographic effluent. It is also possible to test outside the system (i.e. off-line).

本発明のもう一つの目的は、特別設計のセル内で、粒子
ビームの形の物質の小さな試料を赤外線ビームと直接相
互作用させる手段を提供することにある。赤外線ビーム
は粒子ビームと相互作用し、直接的な粒子/放射線相互
作用により赤外線又はラマンスペクトルを生ずる。
Another object of the invention is to provide a means for directly interacting a small sample of material in the form of a particle beam with an infrared beam in a specially designed cell. The infrared beam interacts with the particle beam, producing an infrared or Raman spectrum by direct particle/radiation interaction.

本発明のさらにもう一つの目的は、特別設計の赤外線ビ
ーム相互作用セルに存在する粒子ビームを質量分光計内
に導入する手段を提供することにある。赤外線又はラマ
ン分光計/質量分光計は組合わせシステムとして作用し
、赤外線分光計の結果による検査を提供し、また付加的
な試料元素スペクトル生成装置としても作用する。
Yet another object of the present invention is to provide a means for introducing a particle beam present in a specially designed infrared beam interaction cell into a mass spectrometer. The infrared or Raman spectrometer/mass spectrometer acts as a combination system, providing inspection with the results of the infrared spectrometer and also acting as an additional sample elemental spectrum generator.

本発明のもう一つつけ加えられた目的は、特別設計の赤
外線ビーム相互作用セルに存在する粒子ビームが、移動
する収集面上に微量スポットとして、物質の小さな試料
として収集されるような、組合わせ型赤外線又はラマン
分光計/粒子収集システムのための手段を提供すること
にある。この記録は、赤外線又はラマン分光計によって
システムの外部で検査することができ、又は後日検査す
べ(保存しておくこともできる。
Another additional object of the present invention is to combine particles such that the particle beam present in a specially designed infrared beam interaction cell is collected as a small sample of material as a trace spot on a moving collection surface. The object of the present invention is to provide a means for a type infrared or Raman spectrometer/particle collection system. This record can be examined external to the system by infrared or Raman spectroscopy, or can be stored for later examination.

とりわけ、本発明の好ましい最終目的は以下のことにあ
る・ (1)液体クロマトグラフと粒子収集装置又は赤外線又
はラマン分光計の間の直接的で単純なインターフェイス
を可能にすること: (2)液体クロマトグラフと粒子収集装置又は赤外線又
はラマン分光計の間の効率の良い化学種の輸送を提供す
ること: (3)ガスクロマトグラフィー/赤外線分光分析のため
に標準的に用いられるあらゆる通常のイオン化様式の使
用を可能にすること; (4)さまざまな溶媒での作業を可能にすること(なお
これには、標準、逆相及びイオン交換液体クロマトグラ
フィーで一般に用いられる溶媒及び溶媒混合物、例えば
アルコール、ニトリル及び水性緩衝液とこれらの混合物
が含まれる): (5)脱溶媒された化学種が高純度の微量スポットとし
て収集面上に集められつるか、又は従来の赤外線又はラ
マン分光計の赤外線ビーム相互作用セルに直接導入され
つるように、溶媒除去によって、液体クロマトグラフィ
ー流出液内に充分に高く濃縮された化学種を生成するこ
と: (6)オフラインで検体を収集する必要なく、高速赤外
線又はラマン分光分析を可能にすること: (7)信頼性が高いルーチン操作が可能になること: (8)少なくとも2けたの赤外線範囲にわたり、化学種
の精密で定量的な分析を提供できるようになること。
In particular, the preferred objectives of the invention are: (1) to enable a direct and simple interface between a liquid chromatograph and a particle collection device or an infrared or Raman spectrometer; (2) a liquid Providing efficient transport of species between a chromatograph and a particle collector or infrared or Raman spectrometer: (3) Any conventional ionization modality typically used for gas chromatography/infrared spectroscopy; (4) enabling the use of a wide variety of solvents, including solvents and solvent mixtures commonly used in standard, reversed-phase and ion-exchange liquid chromatography, such as alcohols, (5) The desolvated species are collected as a highly pure trace spot on a collection surface or in the infrared beam of a conventional infrared or Raman spectrometer. (6) Produce sufficiently highly concentrated species in the liquid chromatography effluent by solvent removal that they can be introduced directly into the interaction cell without the need for off-line analyte collection; Enabling Raman spectroscopy to: (7) enable reliable and routine operation: (8) provide precise, quantitative analysis of chemical species over at least the two-digit infrared range. thing.

液体蒸気から均質なエーロゾルを直接生成するための従
来の方法は、液体の円筒形噴流に対して規則的な外乱を
加えるという原則に基づいて実施されていた。この外乱
は、均一の円形ノズルから現われた時点で噴流に軸方向
又は縦方向に適用された。この外乱は、高周波ii源に
より駆動される圧電性結晶又は拡声器用コイルといった
電気機械式装置によって与えられていた。
Traditional methods for the direct generation of homogeneous aerosols from liquid vapors were carried out on the principle of applying regular disturbances to a cylindrical jet of liquid. This disturbance was applied axially or longitudinally to the jet as it emerged from a uniform circular nozzle. This disturbance was provided by an electromechanical device such as a piezoelectric crystal or loudspeaker coil driven by a radio frequency II source.

使用されたオリフィスは、レーザーせん孔された鋼材又
は白金のディスクあるいは細かい孔のあいたステンレス
鋼又はガラス毛細管であった。
The orifices used were laser drilled steel or platinum disks or finely perforated stainless steel or glass capillaries.

一般に、装!に要求される最小の液滴は、円形ディスク
については約10P、細管装置については40Fである
。典型的なディスク装置は、BerglundとLiu
の装置である[Berglund。
In general, outfit! The minimum droplet required for is approximately 10P for circular disks and 40F for capillary devices. A typical disk device is Berglund and Liu
[Berglund.

R,N、、 Liu、 B、 Y、 H,Env、 S
ci、 & Technology。
R,N,, Liu, B, Y, H,Env, S
ci, & Technology.

7.147 (19731参照1.液体は、ディスクオ
リフィスの中を、加圧下で通過し、圧電性結晶からの振
動により規則的に撹乱される一つの噴流として出現する
。この圧電性結晶は、高周波発生装置により、選択され
た周波数で駆動される。安定した均等なエーロゾルの生
成は、特定の各々のオリフィスのサイズに対し、液体の
流量及び振動周波数が限定された範囲のときにのみ可能
である。初期のエーロゾル流は、同心のガス噴流により
分散させられ、付加的な空気により希釈され、放射性線
源で電気的に中和され、その後初めてス亘から出てくる
7.147 (19731 Reference 1. The liquid passes under pressure through the disc orifice and emerges as a jet that is regularly disturbed by vibrations from a piezoelectric crystal. This piezoelectric crystal is The generator is driven at a selected frequency. Stable, uniform aerosol production is only possible over a limited range of liquid flow rates and vibration frequencies for each specific orifice size. The initial aerosol stream is dispersed by concentric gas jets, diluted by additional air, electrically neutralized by a radioactive source, and only then emerges from the span.

細管装置の典型は、Lindbladと5chneid
erの装置である[Lindblad、 N、 R,、
5chneider、 J、 M、。
Typical tubular devices are Lindblad and 5chneid
er device [Lindblad, N.R.
5chneider, J.M.

J、 Sci、 Instrum、、 42.635 
f196s年)]、ここでは、液体はステンレス製の毛
細管から出てきて、高周波発振の下での圧電性結晶から
の横方向外乱を受け、均等な液滴流に崩壊する。−舷に
1毛細管タイプの装置により生成される液滴芭度はディ
スク装置により生成されるものに比べて低い、そのため
、凝集を防止するための希釈ガスは用いられない。
J, Sci, Instrum,, 42.635
f196s)], here the liquid comes out of a stainless steel capillary tube and undergoes lateral disturbance from a piezoelectric crystal under high frequency oscillation and collapses into a uniform stream of droplets. - The droplet consistency produced by a one-side capillary type device is lower compared to that produced by a disk device, so no diluent gas is used to prevent agglomeration.

エーロゾル生成のために典型的に用いられ、広範囲の溶
媒及び溶液について用いるのに適しているその他の装置
は、空気式噴霧器、フリット・ディスク噴霧器及び回転
型ディスク噴霧器である。集束ビーム装置を用いた超音
波エーロゾル生成に基づく装置も利用可能である。
Other devices typically used for aerosol production and suitable for use with a wide range of solvents and solutions are pneumatic atomizers, fritted disk atomizers, and rotating disk atomizers. Devices based on ultrasonic aerosol generation using focused beam devices are also available.

赤外線又はラマン分光分析を液体クロマトグラフィーと
インターフェイスさせるため、多くのアプローチが試み
られてきた。しかしながら、液体クロマトグラフィーを
赤外線又はラマン分光分析と組合わせようとするその他
の全ての装置は、高含水率の溶媒について使用できず、
また高含水率の溶媒でのオンライン作動が不可能で、有
効な赤外線又はラマンスペクトルを得るためにはオフラ
イン収集技術を必要とする0例えば、二つの先行技術は
オフラインで調査されなくてはならず、試料は全く水分
を含まず、溶媒は、スペクトル減算又は蒸発により溶質
分析の前に除去されなくてはならない。
Many approaches have been attempted to interface infrared or Raman spectroscopy with liquid chromatography. However, all other instruments that attempt to combine liquid chromatography with infrared or Raman spectroscopy cannot be used with high water content solvents;
Also, online operation with high water content solvents is not possible and requires offline collection techniques to obtain useful infrared or Raman spectra.For example, two prior art techniques must be investigated offline. , the sample does not contain any water and the solvent must be removed before solute analysis by spectral subtraction or evaporation.

フリット・ディスク噴′N器は、細かく均一サイズのエ
ーロゾルを生成するもうひとつの噴霧装置である。 [
L、 R,Layo+ann、 F、 E、 Lich
te。
Fritted disk atomizers are another atomizer that produces fine, uniformly sized aerosols. [
L, R, Layo+ann, F, E, Lich
Te.

Analytical Chemistry (分析化
学) 、 54.638(19112年11.この装置
においては、液体は、その中を通ってガスが出てくる細
いチューブのアレイ又は多孔性のフリット・ディスクの
表面を通過する。ガスと液体の相互作用がエーロゾルを
生成させる。クロマトグラフィーとの組合わせに対する
装置の制約条件には、ピーク幅の拡がり及び分解能の損
失という結果をもたらす重大なメモリー効果ならびに低
い液体流量で標準的には0.1d/win未満)を使用
する必要性などが含まれる。
Analytical Chemistry, 54.638 (19112, 11). In this device, a liquid passes over the surface of an array of thin tubes or porous fritted disks through which gas exits. Gas-liquid interactions generate aerosols. Instrument constraints for combination with chromatography include significant memory effects resulting in peak broadening and loss of resolution, and low liquid flow rates typically (less than 0.1d/win).

第一の方法においては、液体クロマトグラフィーから出
てきた試料は、噴霧器を通して噴霧され、溶媒の80〜
90%が蒸発する0次に溶質は、オフライン赤外線分析
のため、従来のKBr収集プレート又は回転式反射面と
いった適当な基板上に付着された。しかしながら溶媒に
水が含まれていた場合、水はKBr基板を溶解させるこ
とから、残りの水分を一般には加熱によって除去しなけ
ればならなかったがさらに、試料中に残ったその他の溶
媒は全て、赤外線分析上で溶媒吸収帯として現われた。
In the first method, the sample coming out of the liquid chromatography is atomized through a nebulizer and the solvent is
The zero-order solute, with 90% evaporation, was deposited onto a suitable substrate, such as a conventional KBr collection plate or a rotating reflective surface, for off-line infrared analysis. However, if the solvent contained water, the remaining water had to be removed, typically by heating, since water dissolves the KBr substrate, and any other solvent remaining in the sample had to be removed. It appeared as a solvent absorption band on infrared analysis.

従って、確実な結果を得るためには、試料を赤外線分析
に付す前に、キャリヤ溶媒を実質的に全て除去すること
が必要であった[Biemann、 K、、 J、 G
agel、  rイソクラティック(Isocrati
cl及び勾配溶出逆相液体クロマトグラフィー分離の連
続式赤外線分光分析J 、 59 AnalChem、
 1266 (1987年)]。
Therefore, in order to obtain reliable results, it was necessary to remove substantially all of the carrier solvent before subjecting the sample to infrared analysis [Biemann, K., J.G.
agel, r isocratic
Continuous Infrared Spectroscopy of Cl and Gradient Elution Reversed Phase Liquid Chromatography Separations J, 59 AnalChem.
1266 (1987)].

第二の方法においては、液体クロマトグラフィーから出
てきた試料は、充填されたKBrを満たした収集用カッ
プ又は収集用カップ列の中に滴下された。溶媒は、一般
に加熱によって試料がら蒸発させられ、分析は本来の拡
散反射の作用を受けた。この方法は、第一の方法と同じ
欠点をもっている:すなわちこれはオフラインで行なわ
れなくてはならず、全ての水を除去しなくてはならず、
また、溶媒が存在すると、スペクトルをマスキングして
結果を損なう可能性がある。その上、試料を加熱すると
、試料が変質し、誤った赤外線分析結果に導く可能性が
ある[Griffiths、 P。
In the second method, the sample coming out of the liquid chromatography was dropped into a collection cup or bank of collection cups filled with KBr. The solvent is generally evaporated from the sample by heating, and the analysis is subject to inherent diffuse reflection. This method has the same drawbacks as the first method: it must be done offline, all water must be removed,
Also, the presence of solvent can mask the spectrum and compromise the results. Moreover, heating the sample can alter the sample and lead to erroneous infrared analysis results [Griffiths, P.

他「クロマトグラフィー及びFT−IRスペクトル分光
法の組合わせJ 58 Anal、 Chen+、 1
349 Af No、 131986年11月)j。
et al. “Combination of Chromatography and FT-IR Spectroscopy J 58 Anal, Chen+, 1
349 Af No. 13 November 1986) j.

ガスクロマトグラフィー/フーリエ変換赤外線分光分析
法システムにおいては、試料はクロマトグラフィーの中
で200℃から300℃に加熱される。流出物がクロマ
トグラフィーを離れるにつれて、又は冷却剤で冷却され
た面上への付着の後、スペクトルを収集することができ
る0次に付着面は、スペクトル生成のため赤外線ビーム
の下に置かれる。
In gas chromatography/Fourier transform infrared spectroscopy systems, the sample is heated to 200°C to 300°C within the chromatograph. As the effluent leaves the chromatography, or after deposition onto a coolant-cooled surface, the zero-order deposition surface from which spectra can be collected is placed under an infrared beam for spectrum generation.

(課題を解決するための手段) 本発明は、以下に詳しく説明するエーロゾル発生装置を
用いて、少なくとも二つの特徴ある利点  。
(Means for Solving the Problems) The present invention achieves at least two distinctive advantages using an aerosol generating device which will be described in detail below.

を提供する。まず第一に、試料を加熱又は冷却する必要
が全くなく、従って、化合物が非常温条件の下で分解す
る可能性が無くなる。第二に、非揮発性又は熱に不安定
な化合物のように、ガスクロマドグラフィーでは分析で
きないが、液体クロマトグラフィーで分析できる化合物
がはるかに多い。
I will provide a. First of all, there is no need to heat or cool the sample, thus eliminating the possibility of the compound decomposing under very hot conditions. Second, there are far more compounds that cannot be analyzed by gas chromatography, such as non-volatile or thermally labile compounds, but can be analyzed by liquid chromatography.

本発明は、これらの欠点を解消し、有機溶媒又は水性溶
媒を用いた液体クロマトグラフィー成分の連続オンライ
ン赤外線又はラマン分光分析において、更にいくつかの
利点を提供する。第一に、本発明は、可動表面上に収集
された粒子の分析によって、又は溶質粒子流と赤外線ビ
ームの直接的作用によって、各成分をオンライン分析す
ることができる。第二に、本発明は、溶媒を除去するた
めに加熱する必要なく、高含水率を含むあらゆる溶媒の
溶液から、溶質の分析を行なうことができる。第三に、
粒子ビームは、表面に対する損傷の危険性が無く、本発
明に基づくインターフェイスから出てきた時点で直ちに
、KBrといった適切な収集面上に収集されうる。
The present invention overcomes these drawbacks and provides several additional advantages in continuous online infrared or Raman spectroscopy of liquid chromatography components using organic or aqueous solvents. First, the present invention allows on-line analysis of each component by analysis of particles collected on a moving surface or by direct action of a solute particle stream and an infrared beam. Second, the present invention allows solute analysis to be performed from solutions of any solvent, including high water content, without the need for heating to remove the solvent. Third,
The particle beam can be collected onto a suitable collection surface, such as KBr, immediately upon exiting the interface according to the invention, without risk of damage to the surface.

単分散エーロゾル発生装置自体について、関連する先行
技術は全く知られていない。
Regarding the monodisperse aerosol generator itself, no relevant prior art is known.

第1図(FIG、1)及び第2図(F I G。Figure 1 (FIG, 1) and Figure 2 (FIG.

2)は、それぞれ、液体クロマトグラフィー又は粒子収
集システムへの直接的注入又は赤外線ビーム/粒子ビー
ムの直接的相互作用で使用するためのインターフェイス
を形成する本発明の態様を示す、液体クロマトグラフシ
ステムの比較的脈動の無いポンプ(10)は、クロマト
グラフカラム(図示せず)から溶出された流出液を、オ
プションの多重ポート試料弁(12)を中に介在させる
ことのできるライン(11)内へとポンプで送る1組合
わせ型システムにおいては、試料の射出は用いられない
が、出口ライン(13)を通しての流量を減少させる装
置は必要であろう。この目的のため、流出液の一部分を
破棄又は適当な収集器へラインを通して導き、分流を調
整することができる。試料を直接注入する場合は、注射
器(15)によって試料を導入する。
2) of a liquid chromatography system showing embodiments of the invention forming an interface for use in direct injection or infrared beam/particle beam direct interaction into a liquid chromatography or particle collection system, respectively. A relatively pulsation-free pump (10) directs the effluent eluted from the chromatographic column (not shown) into a line (11) in which an optional multi-port sample valve (12) can be interposed. In a combined pump system, sample injection is not used, but a device to reduce the flow rate through the outlet line (13) may be necessary. For this purpose, a portion of the effluent can be discarded or directed through a line to a suitable collector and the diversion can be adjusted. If the sample is directly injected, the sample is introduced by means of a syringe (15).

いずれにせよ、溶液は、単分散エーロゾル発生装置(1
8)までライン(17)を通過する前に(16)におい
て、決過される。「単分散」というのは単一のエーロゾ
ル液滴又は粒子サイズを意味するが、この言葉は、ここ
では、非常に狭い粒度範囲をもつ液滴又は粒子を意味す
るものとして用いられる。この意味は、ここでいう意味
の典型的な単分散エーロゾルを多分散エーロゾルと比較
している第5図(FIG、5)を見れば明確になるはず
である。第5図(FIG、5)に示されている多分散エ
ーロゾルは、Perkin−E1mer直交流空気式噴
霧器から生成されたものであり、一方、単分散エーロゾ
ルは、ここで記述するように6mmのオリフィスを用い
て本発明に基づいて生成されたものである。第5図(F
IG、5)の基礎となった測定値は、生成されたエーロ
ゾルからのフラウンホーファ回折tFraunho(e
r diffraction)のものである。
In any case, the solution is prepared using a monodisperse aerosol generator (1
8) before passing through line (17) at (16). Although "monodisperse" refers to a single aerosol droplet or particle size, the term is used herein to refer to droplets or particles having a very narrow size range. The meaning of this should become clearer from FIG. 5, which compares a typical monodisperse aerosol in this sense with a polydisperse aerosol. The polydisperse aerosol shown in FIG. 5 was generated from a Perkin-E1mer cross-flow pneumatic nebulizer, whereas the monodisperse aerosol was generated from a 6 mm orifice as described here. It was generated based on the present invention using. Figure 5 (F
The measurements on which IG, 5) were based are the Fraunhofer diffraction tFraunho(e
r diffraction).

以下にさらに詳しく説明するように、単分散エーロゾル
は、細管(19)から生ずる高速ガス噴流内に随伴され
、脱溶媒を目的として、限定された空間(20)内へと
導かれる。このエーロゾルは、実質的に大気圧に脱溶媒
チャンバの空間(20)を維持するのに充分な量でライ
ン(21)から入るシースガスで適切に希釈される。チ
ャンバ(20)内にほぼ大気圧を使用することにより、
脱瀾媒プロセスは著しく強化され、単分散エーロゾルの
液滴又は粒子は溶媒がほぼ完全に枯渇した状態となり、
エーロゾルが出口オリフィス(22)に達する時点まで
には溶媒が枯渇した溶質の形態になっていることができ
る。
As explained in more detail below, the monodisperse aerosol is entrained in a high velocity gas jet originating from the capillary (19) and directed into a confined space (20) for the purpose of desolvation. This aerosol is suitably diluted with sheath gas entering from line (21) in an amount sufficient to maintain the desolvation chamber space (20) at substantially atmospheric pressure. By using near atmospheric pressure within the chamber (20),
The dequenching process is significantly enhanced and the monodisperse aerosol droplets or particles are almost completely depleted of solvent;
By the time the aerosol reaches the exit orifice (22) it may be in the form of a solvent-depleted solute.

分散及びシース用ガスは、好ましくは、適切な供給源(
23)からのアルゴン又はヘリウムといった不活性ガス
である。ライン(21)上及び細管(19)へのその流
!は、それぞれの流量調節器(24)乃び(25)によ
り調整されうる。
Dispersion and sheathing gases are preferably supplied from suitable sources (
23), such as argon or helium. Its flow on the line (21) and into the capillary (19)! can be adjusted by respective flow regulators (24) and (25).

チャンバ(20)は、標準的に、直径40mmで、長さ
約30cmである。出口v(26)は、真空領域から比
較的高圧のチャンバ(20)を隔離するため適当な締切
り弁(27)の備わった属インチのステンレス鋼製管で
あってよい。
The chamber (20) typically has a diameter of 40 mm and a length of approximately 30 cm. The outlet v (26) may be a 1.5 inch stainless steel tube equipped with a suitable shut-off valve (27) to isolate the relatively high pressure chamber (20) from the vacuum region.

この真空領域は、それぞれのポンプ(3o)及び(31
)に接続された二つのチャンバ(28)及び(29)か
らなるものとして図示されている。標準的には、ポンプ
(30)は、チャンバ(28)を2〜20TOrrの範
囲内の圧力に保つよう、約300 (2/min、の流
量でチャンバを排出させるのに対し、ポンプ(31)は
チャンバ(29)を0.01〜l 0Torrの範囲内
の圧力に保つため約1501 /ll1in、を排出す
る。
This vacuum area corresponds to the pumps (3o) and (31), respectively.
) is shown as consisting of two chambers (28) and (29) connected to one another. Typically, the pump (30) evacuates the chamber (28) at a flow rate of about 300 (2/min) to maintain the chamber (28) at a pressure in the range of 2-20 TOrr, whereas the pump (31) The chamber (29) is evacuated approximately 1501/11 in to maintain the pressure in the chamber (29) in the range of 0.01 to 10 Torr.

管(26)のノズル端部(32)は、第一のスキマな形
成するコーンスキマー(34)の円錐形端部(33)と
正確に心合せされている。
The nozzle end (32) of the tube (26) is precisely aligned with the conical end (33) of the first skimming cone skimmer (34).

(32)と(33)の間の離隔距離は、標準的に約1〜
3cmであってよい6粒子収集モード(第1図(FIG
、t)においては、第二のコーンスキマ(36)と回転
する収集用プレート(50)及び支持ディスク(51)
の間の離隔距離は、1〜10cmの範囲内にあればよい
、赤外線放射/粒子相互作用モード(第2図(FIG、
2))においては、ノズル端部(35)と出口管(37
)の平らな端部(36)の間の離隔距離は5〜15cm
の範囲内にある。
The separation between (32) and (33) is typically about 1 to
6 particle collection mode (FIG.
, t) with a second cone skimmer (36) and a rotating collection plate (50) and support disc (51).
The separation distance between the infrared radiation/particle interaction mode (FIG.
2)), the nozzle end (35) and the outlet pipe (37
) between the flat ends (36) of 5-15 cm
is within the range of

ノズル(32)の内径がO,、5ma+で、一方、二つ
のスキマ(33)及び(36)の内径及びノズル(35
)の内径が1.0mmである場合、内径1.0mmのス
キマ(33)以外の全てについて0.5mの内径を用い
た場合と同様に、最適な結果が得られた。
The inner diameter of the nozzle (32) is O, 5 ma+, while the inner diameter of the two gaps (33) and (36) and the nozzle (35
) had an inner diameter of 1.0 mm, optimal results were obtained, as well as using an inner diameter of 0.5 m for all except the gap (33), which had an inner diameter of 1.0 mm.

この操作モードでは、低パルス液体ポンプ(10)を用
いて単分散エーロゾル生成装置(18)に対し一定の溶
媒流量が供給される。単分散生成装置は、細かく分散し
た溶媒エーロゾルを生成させ、分散ガスと共に脱溶媒チ
ャンバ(20)内へと送る。脱溶媒チャンバ内では、大
部分の溶媒が蒸発する0次に分散ガスと溶媒蒸気の混合
物は、順次第一の減圧チャンバ(28)内を通過し、こ
こで分散ガスと溶媒蒸気の混合物の一部分が真空ポンプ
(30)により除去される。
In this mode of operation, a constant solvent flow rate is provided to the monodisperse aerosol generator (18) using a low pulse liquid pump (10). The monodisperse generator generates a finely dispersed solvent aerosol and sends it along with the dispersion gas into the desolvation chamber (20). In the desolvation chamber, the zero-order dispersion gas and solvent vapor mixture, in which most of the solvent has evaporated, passes sequentially into a first vacuum chamber (28), where a portion of the dispersion gas and solvent vapor mixture is removed. is removed by a vacuum pump (30).

分散ガスと溶媒蒸気の混合物の残りは、真空ポンプ(3
1)により組合わせ型減圧/収集プレートチャンバ(2
9)内で除去される。
The remainder of the dispersion gas and solvent vapor mixture is pumped through a vacuum pump (3
1) with a combined vacuum/collection plate chamber (2)
9) is removed within.

、注射器(15)を用いてシステムに試料が導入される
。この試料は純粋な液体であってもよいし、あるいは適
当な溶媒中の固体又は液体の溶液で構成されていてもよ
い、注射器は、多重ポート弁でも、隔膜注射システムで
も、又は高速液体クロマトグラフィー自動インジエクク
システムでもよい、一般に、少量の試*4(1’j準的
には5〜xoOu)が導入され、これには標準的に、分
析すべき物質が数マイクログラム(+4)又は数ナノグ
ラム(ng)含まれていると考えられる。単分散発生i
tにより生成されたエーロゾルは、ここで、脱濡媒チャ
ンバ内及びガス流から粒子ビームをスキミングし、粒子
ビームを濃縮する第一の減圧/スキマチャンバ内を通過
する。しかしながら、試料が溶媒流の中に存在する場合
、温媒蒸発後に試料物質の高度に分散したエーロゾルが
残る。その後、粒子ビームは、圧力がさらに低下させら
れている第二のチャンバへと移り、粒子は、モーメンタ
ムセパレータ内のスキマの直径にほぼ等しい直径をもつ
(適当なスキマの直径及びスキマの形状の選択に応じて
標準的には01〜2.0mm)小さなスポットとして収
集プレート上に収集される。このスポットは、クロマト
グラムのリアルタイム赤外線又はラマンスペクトルのた
め直接照合してもよいし、又は収集面をとり外して、赤
外線又はラマン分光計でオフライン検査してもよい、イ
ンターフェイスのスキマを通して起こる超音波膨張はエ
ーロゾル粒子に対し充分なモーメンタムを与え、そのた
め、粒子は二つのチャンバ(28)、(29)内でポン
プによる作用をほとんど受けないことから、ガス流から
の粒子ビームの分離は有効である。
, the sample is introduced into the system using a syringe (15). The sample may be a pure liquid or may consist of a solution of a solid or liquid in a suitable solvent; the syringe may be a multiport valve, a septum injection system, or a high performance liquid chromatography system. In general, a small amount of sample*4 (typically 5 to xoOu) is introduced, which typically contains a few micrograms (+4) or It is thought that it contains several nanograms (ng). Monodisperse occurrence i
The aerosol generated by t now passes into a dewetting medium chamber and into a first vacuum/skimmer chamber that skims the particle beam from the gas stream and concentrates the particle beam. However, if the sample is present in the solvent stream, a highly dispersed aerosol of the sample material remains after hot medium evaporation. The particle beam then passes into a second chamber where the pressure is further reduced and the particles have a diameter approximately equal to the diameter of the gap in the momentum separator (choice of appropriate gap diameter and gap shape). The sample is collected on the collection plate as a small spot (typically 01-2.0 mm depending on the size). This spot may be directly matched for real-time infrared or Raman spectra of the chromatogram, or the ultrasound generated through the gap in the interface may be examined off-line with an infrared or Raman spectrometer by removing the collection surface. The separation of the particle beam from the gas stream is effective because the expansion imparts sufficient momentum to the aerosol particles so that they are hardly affected by the pump in the two chambers (28), (29). .

b 高′液 クロマトグラフィーモード高速液体クロマ
トグラフィーとのインターフェイスの操作は、前述した
直接注入装置での操作ときわめて類似している。唯一の
大きな違いは、試料がこの場合は化合物の混合物を含ん
でいる可能性があること、そしてこれらの化合物は注入
バルブとエーロゾル発生装置の間に置かれたクロマトグ
ラフカラム(図示せず)を通過することにより、個々の
化合物に分離されることにある。
b High Liquid Chromatography Mode The operation of the high performance liquid chromatography interface is very similar to that of the direct injection device described above. The only major difference is that the sample may contain a mixture of compounds in this case, and these compounds must be fed to a chromatographic column (not shown) placed between the injection valve and the aerosol generator. By passing through it, it is separated into individual compounds.

2、ハ   ・/I     モード 直接注入モード及び高速液体クロマトグラフモードでの
赤外線放射/粒子インターフェイス(IR/PI)モー
ドにおける該インターフェイスの操作は、直接注入モー
ド及び高速液体クロマトグラフモードでの粒子収集モー
ドにおけるインターフェイスの操作と非常に類似してい
る6大きな相違点は、ここでは、試料が脱溶媒チャンバ
を離れた後、二つの減圧チャンバ(28)、(29)を
通過し、出口管(37)を通って、セル(52)内に入
るということにある。このセル内では、赤外線ビーム(
55)は、直接粒子ビームと相互作用すべく二つの鏡(
53)、(54)により集束させられる。次に、赤外線
スペクトルが粒子/放射線の直接相互作用により生成さ
れる。このモードでは、いかなる粒子収集も必要とされ
ず、赤外線スペクトルデータの迅速な作製が可能となる
2./I mode The operation of the infrared radiation/particle interface (IR/PI) mode in direct injection mode and high performance liquid chromatography mode is similar to the operation of the interface in direct injection mode and particle collection mode in high performance liquid chromatography mode. The major difference is that here, after leaving the desolvation chamber, the sample passes through two vacuum chambers (28), (29) and an exit tube (37). This means that it passes through the cell (52) and enters the cell (52). Inside this cell, an infrared beam (
55) uses two mirrors (
53), (54). An infrared spectrum is then generated by direct particle/radiation interaction. This mode does not require any particle collection and allows rapid production of infrared spectral data.

311、 線 ′計    ′叶 Aわせモード赤外線
分光計/質量分光計(IR/MS)組合わせシステムの
操作は、I R/P Iモードの操作と極めて類似して
いる。唯一の大きな相違点は、出口管延長部(137)
により質量分光計Mが赤外線ビーム相互作用セル(52
)に接続されているような二重(dual )分光計シ
ステムにある。
The operation of a combined mode infrared spectrometer/mass spectrometer (IR/MS) system is very similar to that of the IR/PI mode. The only major difference is the outlet pipe extension (137)
The mass spectrometer M is equipped with an infrared beam interaction cell (52
) in a dual spectrometer system, such as one connected to a

4、・・ 線 ゛叶/1 収集 Aわせモード赤外線分
光計/粒子収集(IR/PC)組合わせシステムの操作
は、I R/P Iモードの作動に非常に類似しており
、唯一の大きな相違点は、出口管延長部(137)によ
り赤外線ビームセル(52)に接続された粒子収集シス
テムの付加にある。粒子収集プレート(50)はオフラ
インで検査されるか、又は後日検査すべく保存しておく
ことができる。
4. Line ゛  / 1 Acquisition The operation of a combined mode infrared spectrometer/particle collection (IR/PC) combination system is very similar to that of the IR/PI mode, with only one major The difference lies in the addition of a particle collection system connected to the infrared beam cell (52) by an outlet tube extension (137). The particle collection plate (50) can be inspected off-line or saved for inspection at a later date.

第3図(FIG、3)は、本発明に従った好ましい噴霧
器又は単分散エーロゾル発生装置を示している。
FIG. 3 shows a preferred nebulizer or monodisperse aerosol generator according to the invention.

図示されているように、噴霧器を収納するため、脱溶媒
チャンバへの接続のためのガラス管接続部(22)を有
する発生装置のハウジングが備^付けられている(第1
図(FIG、1))、噴霧器構造に、本体(151)内
の保持用ガスケット(154)内に据え付けられ、図示
されているように本体(151)上にネジ込まれたキャ
ップ(152)により所定の位置に保たれている中空管
(142)よりなる、ライン(17)は、保持用ガスケ
ット(155)を通して本体(151)内に入り、キャ
ップ(153)により所定の位置に保持されている1本
体構造全体は、キャップ(152)及び(153)と支
持カラム(143)の間のガスケット〔144)LLl
より単分散エーロゾル発生装置(18)に接続されてい
る。?@液は、前述のライン(17)を通してポンプ送
りされ、ラインが管(142)の先端がら安定した噴流
を出すようにする。
As shown, a housing of the generator is provided for housing the nebulizer and has a glass tube connection (22) for connection to the desolvation chamber (first
FIG. 1), the atomizer structure is fitted with a cap (152) installed within a retaining gasket (154) within the body (151) and screwed onto the body (151) as shown. The line (17), consisting of a hollow tube (142) held in place, enters the body (151) through a retaining gasket (155) and is held in place by a cap (153). The entire body structure includes a gasket [144] between the cap (152) and (153) and the support column (143).
It is further connected to a monodisperse aerosol generator (18). ? The liquid is pumped through the aforementioned line (17) so that the line emits a steady jet from the tip of the tube (142).

第4図(FIG、4)は、互換態様の噴霧器又は単分散
エーロゾル発生装置を示している0図示されているよう
に、噴霧器構造は、両方とも管(217)の内部に、か
つ管(217)と同軸に位置づけされた保持用管(24
3)とそれに支持された中空管(242)よりなる、濡
液はライン(217)を通してポンプで送られ、管(2
19)から出るガス噴流と混合する管(242)の先端
からの安定した噴流をこのライン(217)が出すよう
にする。この実施態様において、管(219)内のガス
噴流は、管(219)内の管(242)のための自動調
心装!として作用する。
FIG. 4 shows an interchangeable embodiment of the nebulizer or monodisperse aerosol generator. As shown, the nebulizer structure is both inside the tube (217) and inside the tube (217). ) is positioned coaxially with the holding tube (24
3) and a hollow tube (242) supported thereon, the wetting liquid is pumped through the line (217) and the tube (242)
This line (217) provides a steady jet from the tip of the tube (242) which mixes with the gas jet exiting from 19). In this embodiment, the gas jet in tube (219) is a self-aligning device for tube (242) in tube (219)! It acts as.

ノズルオリフィスの直径は、約2−がら約100pvの
間でありうるが、約9μmから約20μmの範囲が好ま
しい、第6図CFIG、6)にAとして示されているよ
うに、円柱形の崩壊を受けるように、その速度に関して
制御されている。
The diameter of the nozzle orifice can be between about 2 and about 100 pv, but preferably ranges from about 9 μm to about 20 μm, with a cylindrical collapse, as shown as A in Figure 6 CFIG, 6). It is controlled with respect to its speed so that it receives

徐々に高くなる速度は、それぞれ曲折ある崩壊及び霧化
を示すB及びCにおいて描かれている。
Gradually higher velocities are depicted in B and C showing tortuous disintegration and atomization, respectively.

Aの円柱状の又は単分散崩壊はレイリー(Raylei
gh)崩壊であり、ほぼ均等なサイズと間隔の液滴又は
粒子りを生成する。なお液滴の直径は、オリフィスの直
径の約2倍である。−射的に、好ましいオリフィス直径
の場合、レイリー崩壊を伴う安定した噴流が、約3mf
f/min未満の流量で生成された。
The cylindrical or monodisperse collapse of A is Rayleigh
gh) disintegration, producing droplets or particles of approximately uniform size and spacing; Note that the diameter of the droplet is approximately twice the diameter of the orifice. - radially, for the preferred orifice diameter, a stable jet with Rayleigh collapse is approximately 3 mf
produced at a flow rate of less than f/min.

ガラス噴霧器の先端は、外径的0.25インチの厚壁の
ガラス製毛細管で作られている。管の片端は最初火炎シ
ールされており、管を円錐形に閉塞している。この端部
は次に、適切な直径のオリフィスが作られるまで、細か
い研磨媒体(例えば400グレードのシリコンカーバイ
ド紙)で研削することによって開放される。このオリフ
ィスの直径は、補正された顕微鏡を用いて測定できる。
The tip of the glass atomizer is made from a thick-walled glass capillary tube with an outside diameter of 0.25 inches. One end of the tube is initially flame sealed, closing the tube in a conical shape. This end is then opened by grinding with a fine abrasive medium (eg, 400 grade silicon carbide paper) until an orifice of the appropriate diameter is created. The diameter of this orifice can be measured using a calibrated microscope.

管のもう一方の端部は、唇状部分になるよう成形され、
これはその下縁部で研削されて5金属ブロツクのネジ付
き端部内に置かれたガスケットに対する水密シールを形
成する。噴霧器の先端は、保持用キャップで所定の位置
に保たれている。
The other end of the tube is shaped into a lip;
This is ground at its lower edge to form a watertight seal to the gasket placed within the threaded end of the 5 metal block. The tip of the sprayer is held in place with a retaining cap.

装置に対する液体の供給は、最高的300Lb/in”
の圧力でO、Ol d/+ainから37/minの範
囲内の液体流量に耐えることのできるポンプで行なわれ
る。このポンプは同様に、作動中圧力の脈動をほとんど
与えてはならない、使用される標準的なポンプは、高速
液体クロマトグラフィーに適したものである。
Maximum liquid supply to the device is 300Lb/in”
It is carried out with a pump capable of withstanding liquid flow rates in the range from O, Old d/+ain to 37/min at pressures of . This pump should likewise provide little pressure pulsation during operation; the standard pumps used are those suitable for high performance liquid chromatography.

分散ガスは、ステンレス鋼又はその他の何らかの適当な
剛性材料で作られた毛細管(19)から導入される0分
散ガス管は、ガラスオリフィス(142)の先端より上
3〜lO1+I1mmの間に固定されるよう適当な心合
わせ装置により設置する。
The dispersion gas is introduced through a capillary tube (19) made of stainless steel or some other suitable rigid material. The dispersion gas tube is fixed between 3 and 10 mm above the tip of the glass orifice (142). Install it using a suitable alignment device.

圧力制御装置、ニードル弁及びロータメータといった適
切な装置により制御される分散ガスは、エーロゾルの効
率良い分散を作り出すため適当な流量で、分散ガス細管
を通して流れる。ガス流量は、標準的に、0.5〜2β
/minである。
The dispersion gas, controlled by suitable devices such as pressure controllers, needle valves and rotameter, flows through the dispersion gas capillary at a suitable flow rate to produce efficient dispersion of the aerosol. Gas flow rate is typically 0.5-2β
/min.

装置により生成されたエーロゾルは、何らかの適切な手
段によりサンプリングしてもよいし、又はエーロゾル発
生装置を、チャンバ内に密閉することにより、脱溶媒チ
ャンバ内又はその他の装置のサンプリングボートへと移
行してもよい。この第一のチャンバは次に、後に続く装
置へのエーロゾルの効率良い移送を確実に行なうため、
これらの装置に対し密封することができる。
The aerosol produced by the device may be sampled by any suitable means, or the aerosol generator may be transferred into a desolvation chamber or to a sampling boat of another device by sealing the aerosol generator within the chamber. Good too. This first chamber is then used to ensure efficient transfer of the aerosol to subsequent devices.
These devices can be sealed.

(発明の効果) この装置と先行製雪の間の主な相違ならびにその結果と
して得られる利点は、以下のとおりである ill装置の操作のため(二外部の機械的撹乱源が全く
不要である。
(Effects of the invention) The main differences between this device and advance snowmaking as well as the resulting advantages are as follows: For the operation of the ill device (no external mechanical disturbance sources are required) .

(2)直径2pu上のきわめて円形の開り部を作り出す
ため、ガラスの毛細管がら容易に才りフィスを作ること
ができる。
(2) Since a very circular opening with a diameter of 2 pu is created, a slit can be easily made from a glass capillary tube.

(3)固装!により生成されるエーロゾルの直径は、液
体オリフィスの直径により制御される。エーロゾルの粒
度は、オリフィスの直径の約1.2(9である。エーロ
ゾルの直径とオリフィスの直径の間の精確な関係は、液
体の圧縮率により異なる。
(3) Secure! The diameter of the aerosol produced by is controlled by the diameter of the liquid orifice. The particle size of the aerosol is approximately 1.2 (9) of the orifice diameter. The exact relationship between aerosol diameter and orifice diameter depends on the compressibility of the liquid.

(4)オリフィスの交換によるエーロゾルの直径の選択
は、容易にかつ迅速に達成できる。
(4) Selection of aerosol diameter by changing orifices can be accomplished easily and quickly.

(5)装置は、調整の必要なく長時間にわたりきわめて
安定して作動する。
(5) The device operates very stably over long periods of time without the need for adjustment.

(6)各1耘の間で構成要素を再度心合わせしたりパラ
メータを再度最適化したりする必要なく、装置は毎日き
わめて再現可能な形で作動する。
(6) The device operates highly reproducibly from day to day without the need to realign components or reoptimize parameters between each field.

(7)エーロゾルに変換すべき液体を変更するために液
体タンクの中身を交換することだけを唯一の必要条件と
して、さまざまな液体を該装置に用いることができる。
(7) A variety of liquids can be used in the device, with the only requirement being to change the contents of the liquid tank to change the liquid to be converted to aerosol.

該装置では、水性、有機溶媒の両方、そして水性及び有
el溶媒の混合物及び有機溶媒の混合物を用いることが
できる。
Both aqueous and organic solvents and mixtures of aqueous and organic solvents and mixtures of organic solvents can be used in the device.

(8)第(7)項に述べた溶媒又は溶媒混合物のいず−
れの中でも、装置内にブロッキングの問題が発生するこ
となく、箔解した固体の重量百分率で最高1%の濃度で
、無機及び有機サンプルを溶解させることができる。
(8) Any of the solvents or solvent mixtures mentioned in paragraph (7).
Among these, inorganic and organic samples can be dissolved at concentrations up to 1% by weight percentage of dissolved solids without causing blocking problems in the device.

(91KBr収集プレートを用いている場合でさえ、熱
噴霧器、常温溶媒蒸発又は加熱溶媒蒸発の必要なく、1
00%の水を含む、あらゆる溶媒を用いることができる
(Even when using a 91KBr collection plate, 1
Any solvent can be used, including 0.00% water.

(10)収集プレートを取り除いたり、オフライン分析
のためにプロセスを中断したりする必要なく、連続して
オンライン赤外線又はラマンスペクトル分析を行なうこ
とができる。
(10) Continuous online infrared or Raman spectral analysis can be performed without the need to remove the collection plate or interrupt the process for offline analysis.

(11)ライトチューブの代わりに、又はそれと合わせ
て用いられた場合、粒子収集プレートをスペクトルの「
ハードコピー」として保管できる。
(11) When used in place of or in conjunction with a light tube, the particle collection plate
It can be stored as a hard copy.

(12)インターフェイスの円筒形スキマの設計により
、溶媒及びキャリヤガスの除去プロセスの効率が先行設
計に比べて約10倍に改善される。
(12) The cylindrical gap design of the interface improves the efficiency of the solvent and carrier gas removal process by about 10 times compared to previous designs.

(13)試料のスペクトルを同定するため、得られたス
ペクトルを、コンピュータによるスペクトル基準と比較
することができる。
(13) To identify the spectra of the sample, the obtained spectra can be compared to computer-generated spectral standards.

(14)一般に溶媒を含まない粒子ビームは、直径的0
.1〜2.0闘の小さな寸法を有しているため、収集プ
レート上により多くの試料スポットを収集することが可
能である。
(14) In general, a solvent-free particle beam has a diameter of 0
.. Having small dimensions of 1-2.0 mm, it is possible to collect more sample spots on the collection plate.

(15)収集チャンバ内の低い圧力のため、その表面上
の空気境界層を減少させることにより収集表面上の収集
が改善される。
(15) Due to the lower pressure within the collection chamber, collection on the collection surface is improved by reducing the air boundary layer on its surface.

(16)溶媒の水は非常に効果的に除去されるため、ハ
ロゲン化アルカリを溶解させることなく、ハロゲン化ア
ルカリ収集プレートを用いることができる。
(16) Since the solvent water is removed very effectively, an alkali halide collection plate can be used without dissolving the alkali halide.

(17)粒子ビームは、ハロゲン化アルカリプレート上
に手で乾燥試料を置く必要なく、ハロゲン化アルカリプ
レート上に小さな直径の試料スポットを付着させる。
(17) The particle beam deposits small diameter sample spots on the alkali halide plate without the need to manually place the dry sample on the alkali halide plate.

゛ 液滴間の凝集及び/又は衝撃による単分散エーロゾ
ル生成の劣化を防ぐため、分散は、エーロゾルを、好ま
しくは安定した噴流の軸に対して同軸的に又は一定の角
度、好ましくは90°の角度を成して分散させることに
より、ランダム又はレーリー崩壊点の近くで行なわれな
(ではならない、ということがわかる、また、真空設備
は溶媒蒸気及びガス状媒質を分離しながらガス状媒質、
溶媒蒸気及び溶媒枯渇溶質を連続的に排出し、溶媒枯渇
溶質の単分散エーロゾルビームを形成するということも
同様にわかる。このビームは高いモーメンタムを有し、
最終的スキマを通り、イオン供紹温内へ移行する。同様
に、溶媒枯渇溶質ビームが当初生成されたエーロゾルの
ものよりも小さい流度の粒子からなり、幾分か大きい相
対的粒度分布範囲を含んでいるということも理解できる
はずである。
゛ In order to prevent deterioration of the monodisperse aerosol production due to agglomeration and/or impact between the droplets, the dispersion preferably distributes the aerosol coaxially or at an angle, preferably 90°, to the axis of the stable jet. It can be seen that the angular dispersion should not be done near random or Rayleigh collapse points, and that the vacuum equipment separates the solvent vapor and the gaseous medium while separating the gaseous medium,
It can likewise be seen that solvent vapor and solvent-depleted solute are continuously ejected to form a monodisperse aerosol beam of solvent-depleted solute. This beam has high momentum and
It passes through the final gap and moves into the ion supply temperature. Similarly, it should be understood that the solvent-depleted solute beam is comprised of particles with a smaller flux than that of the aerosol originally produced, and includes a somewhat larger relative size distribution range.

また1本発明が次の二つのきわめて特徴ある目的のため
に利用されるということにも留意すべきである。(])
エエーブルの補正及び粒子生成の分野において利用され
る可能性のある新規の単分散粒子供給源として:及び(
2)流れる液体流と粒子収集装置又はフーリエ変換赤外
線又は近赤外フーリエ変換ラマン分光形又はアダマール
変換赤外分光形又はアダマール変換近赤外ラマン分光形
の間のインターフェイスとして、このインターフェイス
にはエーロゾル発生装置が含まれているものの、液滴か
ら溶媒を除去し、渚質粒子を濃縮するための物理的プロ
セスの組合わせも、インターフェイスの性能にとって重
要である。
It should also be noted that the present invention is utilized for two very distinctive purposes. (])
and (
2) As an interface between a flowing liquid stream and a particle collection device or Fourier transform infrared or near infrared Fourier transform Raman spectroscopy or Hadamard transform infrared spectroscopy or Hadamard transform near infrared Raman spectroscopy, this interface includes aerosol generation. Although equipment is included, the combination of physical processes to remove solvent from the droplets and concentrate the sand particles is also important to the performance of the interface.

質量分析法での利用のために開発されたエーロゾル生成
/脱溶媒装置は1本発明においては、赤外線ビームによ
り解合のため収集装置上にビームの広がりがきわめてわ
ずかである状態でかつ高効率で収集されるか、又は中間
赤外線スペクトル分析を生成する赤外線ビームとの相互
作用のためのセルを通過するような、乾燥した毘分散粒
子の流れを生成する1本発明は、またフーリエ変換赤外
線スペクトル又はフーリエ変換ラマンスペクトル又はア
ゲマール変換赤夕1線スペクトル又はアダマール変換ラ
マンスペクトルを、極性及び非極性温液の両方からオン
ライン生成することを可能にするものとして知られる唯
一の装置でもある。
In the present invention, an aerosol generation/desolvation device developed for use in mass spectrometry uses an infrared beam to dissociate the aerosol onto the collection device with very little beam spread and with high efficiency. The present invention also produces a stream of dry bi-dispersed particles that is collected or passed through a cell for interaction with an infrared beam to produce a mid-infrared spectrum analysis. It is also the only device known to be capable of on-line generation of Fourier transform Raman spectra or Agemard transform E-ray 1-line spectra or Hadamard transform Raman spectra from both polar and non-polar hot liquids.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(FIG、1)は、粒子収集システムとして用い
られている本発明装置の説明図である。 第2図(FIG、2)は、赤外線分光計/質量分光計組
合わせシステムとして用いられる、第1図に接続する説
明図である。 第3図(FIG、3)は、本発明の単分散エーロゾル発
生装置の断面図である。 第4図(FIG、4)は、同軸ガス/液体射出システム
を用いた互換実施態様の単分散エーロゾル発生装置の断
面図である。 第5図(FIG、5)は、単分散エーロゾルと多分散エ
ーロゾルを比較するグラフである。 第6図(FIG、6)は、曲折ある崩壊(B)及び霧化
(C)と比較して、本発明に基づく円柱状の崩壊(A)
を示す圀である。 第7図(FIG、7)は、粒子収集モードを用いたフー
リエ変換赤外線スペクトルである。 10・・・ポンプ     11・・・ライン12・・
・多重ポート試料弁 13・・・出口ライン   15・・・注射器17・・
・ライン 18・・・単分散エーロゾル発生装置 19・・・細管      20・・・制限された空間
21・・・ライン     22・・・出口オリフィス
23・・・ガス供給源 24.25・・・流量調節装置 26・・・出口管     27・・・締切り弁28.
29・・・チャンバ 30.31・・・ポンプ32・・
・ノズル端部   33・・・円錐形端部34・・・コ
ーンスキマ  35・・・ノズル端部36・・・第二の
コーンスキマ 37・・・出口管     50・・・収集用プレート
51・・・支持ディスク  52・・・セル53.54
・・・鏡    55・・・赤外線ビーム137・・・
延長出口管  142・・・中空管143・・・支持カ
ラム  144・・・ガスケット151・・・本体 152.153・・・キャップ 154・・・ガスケット 155・・・保持用ガスケット 217.219.242・・・管 243・・・保持用管 図面の浄書 FIG 4 胆コの浄書    □ 粒径(胛) FIG 5 FIG G 波数(c+a−’I FIG 7 手続補正書動式) 平成2年8月10日
FIG. 1 (FIG. 1) is an explanatory diagram of the device of the present invention used as a particle collection system. FIG. 2 (FIG. 2) is an explanatory diagram connected to FIG. 1 used as a combined infrared spectrometer/mass spectrometer system. FIG. 3 (FIG. 3) is a cross-sectional view of the monodisperse aerosol generator of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of an interchangeable embodiment monodisperse aerosol generator using a coaxial gas/liquid injection system. FIG. 5 is a graph comparing monodisperse and polydisperse aerosols. FIG. 6 (FIG. 6) shows the cylindrical collapse according to the invention (A) compared to the tortuous collapse (B) and the atomization (C).
This is a country that shows FIG. 7 is a Fourier transform infrared spectrum using particle collection mode. 10...Pump 11...Line 12...
・Multi-port sample valve 13...Outlet line 15...Syringe 17...
・Line 18... Monodisperse aerosol generator 19... Thin tube 20... Restricted space 21... Line 22... Outlet orifice 23... Gas supply source 24.25... Flow rate adjustment Device 26...Outlet pipe 27...Shutoff valve 28.
29...Chamber 30.31...Pump 32...
- Nozzle end 33... Conical end 34... Cone gap 35... Nozzle end 36... Second cone gap 37... Outlet pipe 50... Collection plate 51...・Support disk 52...Cell 53.54
...Mirror 55...Infrared beam 137...
Extension outlet pipe 142...Hollow tube 143...Support column 144...Gasket 151...Body 152.153...Cap 154...Gasket 155...Retaining gasket 217.219.242 ... Tube 243... Engraving of drawing of holding tube FIG 4 Engraving of gall □ Particle size (cold) FIG 5 FIG G Wave number (c+a-'I FIG 7 Procedural amendment written format) August 10, 1990 Day

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)安定した円筒形の液体噴流を放出するためのノズ
ル手段、ほぼ均一なサイズの液滴への噴流のランダム崩
壊が起こるように噴流の速度を一定の値に保つのに充分
な速度で前記ノズル手段へ液体を供給するための供給手
段及び前記の液滴を液滴形成点近くで分散させるための
分散手段を含むエーロゾル発生装置。 (2)前記の分散手段には、前記液体噴流の軸に対し一
定の角度に方向づけられた高速ガス噴流が含まれている
ことを特徴とする、請求項(1)に記載のエーロゾル発
生装置。 (3)前記の角度はほぼ90°であることを特徴とする
、請求項(2)に記載のエーロゾル発生装置。 (4)前記のノズル手段には、2μmから約100μm
の範囲内の直径をもつ放出用オリフィスが含まれること
を特徴とする、請求項(1)に記載のエーロゾル発生装
置。 (5)前記の分散手段には細管、ならびに1分あたり約
1/2lから約2lの速度で分散ガスを細管に供給する
ガス供給源が含まれることを特徴とする、請求項(4)
に記載のエーロゾル発生装置。 (6)前記の供給手段は、約0.01ml/min.か
ら約3ml/min.の速度でノズル手段に液体を供給
することを特徴とする、請求項(5)に記載のエーロゾ
ル発生装置。 (7)前記の細管は、前記の放出オリフィスの先端より
上3mmから10mmの間の距離のところで分散ガスを
放出することを特徴とする請求項(6)に記載のエーロ
ゾル発生手段。 (8)前記のノズル手段には、毛細管放出オリフィスが
含まれることを特徴とする、請求項(4)に記載のエー
ロゾル発生装置。 (9)溶液の安定した円筒形の噴流を制限された空間中
に放出するためのノズル手段(なおかかる溶液には比較
的不揮発性の溶質が溶解した比較的揮発性の溶媒が含ま
れる)、液滴形成が起こるような値に噴流速度を維持す
るのに充分な速度で、前記のノズル手段に対して溶液を
供給するための供給手段、液滴形成点近くでガス状媒質
内に前記の液滴を随伴するための分散手段、その片端で
随伴された液滴を受け取り、かかる片端から充分離して
間隔どりされた制限された出口を有し、この出口に到達
する前に前記の溶媒の揮発を可能にしている脱溶媒用チ
ャンバ、及び溶媒蒸気とガス状媒質を分離させながら狭
い粒度分布で溶媒が枯渇した溶質のエーロゾルビームを
形成するため、前記の制限された出口を通して高速でガ
ス状媒質、溶媒蒸気及び溶媒が枯渇した溶質を連続的に
排出するための真空手段を含む、狭い粒度分布で溶媒が
枯渇した溶質のエーロゾルビームを生成するためのシス
テム。 (10)前記の脱溶媒用チャンバはほぼ大気圧に維持さ
れており、前記の真空手段には前記の制限された出口に
接続された真空チャンバ及び前記の真空チャンバを2か
ら20Torrの圧力に維持する真空ポンプが含まれる
ことを特徴とする、請求項(9)に記載のシステム。 (11)第2の真空チャンバ及びこの第2の真空チャン
バを0.01〜10Torrの圧力に維持する真空ポン
プ、ならびに最初に言及した前記の真空チャンバから前
記の第2の真空チャンバまで溶媒が枯渇した溶質の前記
ビームを分離するためのスキマ手段が含まれていること
を特徴とする、請求項(10)に記載のシステム。 (12)前記の真空チャンバ〜溶質粒子ビームを収集す
るための収集面が含まれていることを特徴とする、請求
項(10)に記載のシステム。 (13)前記の収集面は可動であることを特徴とする請
求項(12)に記載のシステム。(14)前記の第2の
真空チャンバから赤外線分光計セル内に溶質粒子のビー
ムを分離するための第2のスキマ手段が含まれることを
特徴とする、請求項(11)に記載のシステム。 (15)前記のノズル手段には、2μmから約100μ
mの範囲内の直径をもつ排出用オリフィスが含まれるこ
とを特徴とする、請求項(9)に記載のシステム。 (16)前記の分散手段には細管及び1分あたり約1/
2lから約2lの速度でこの細管に分散ガスを供給する
ガス供給源が含まれることを特徴とする、請求項(15
)に記載のシステム。 (17)前記の供給手段は、約0.01ml/min.
から約3ml/min.の速度でノズル手段に液体を供
給することを特徴とする、請求項(16)に記載のシス
テム。 (18)前記の細管は前記の放出用オリフィスの先端よ
り上3mmから10mmの距離のところで分散ガスを排
出することを特徴とする、請求項(17)に記載のシス
テム。 (19)噴流の液滴崩壊が外部の混乱なしに起こるよう
な速度を有する安定した液体噴流を生成するための手段
、及びその性質を維持すべくガス状媒質の高速流の中に
前記液滴を随伴するための分散手段が含まれていること
を特徴とする、エーロゾル生成用システム。(20)前
記の随伴された液滴がその中に搬出されるような第1の
チャンバ、及び随伴された液滴を伴うガス状媒質を低圧
チャンバ内へ膨張させて濃縮したエーロゾルビームを形
成するための減圧手段がさらに含まれていることを特徴
とする、請求項(19)に記載のシステム。 (21)前記第1のチャンバはほぼ大気圧に維持されて
おり、前記減圧手段には、前記低圧チャンバを2〜20
Torrの範囲内の圧力に維持するポンプが含まれてい
ることを特徴とする、請求項(20)に記載のシステム
。 (21)前記の低圧チャンバに接続されたもう1個の低
圧チャンバ、及び随伴された液滴を伴う前記ガス状媒質
を前記のもう1個の低圧チャンバ内に膨張させるための
第2の減圧手段が含まれていることを特徴とする、請求
項(21)に記載のシステム。 (23)前記の第2の減圧手段には、0.01〜10T
orrの範囲内の圧力に前期もう1個の低圧チャンバを
維持するポンプが含まれていることを特徴とする、請求
項(22)に記載のシステム。 (24)随伴された液滴を伴う前記ガス状媒質を高いモ
ーメンタム(運動量)の粒子ビームへと濃縮させるため
の多段階減圧手段が含まれていることを特徴とする、請
求項(19)に記載のシステム。 (25)溶質を赤外線またはラマン分光計内へと導入す
る方法において、 (a)比較的揮発性のある溶媒及び比較的不揮発性の溶
質を含む溶液を提供する段階、 (b)狭いサイズ分布をもつ液滴形成が起こるような速
度で導管を通して溶液を送り出すことにより、溶液から
エーロゾルを生成する段階、 (c)分散用ガスを提供する段階、 (d)形成された液滴をガスで分散させる段階、 (e)ガス内にエーロゾルを随伴させ、ほぼ大気圧でエ
ーロゾルを脱溶媒する段階、 (f)狭い粒度分布をもつ溶質粒子の高モーメンタムエ
ーロゾルビームを形成するため、ガスを除去しながら、
段階(e)の成分を低圧環境内へと膨張させる段階、及
び (g)前記ビームを赤外線又はラマン分光計内へと導く
段階 からなることを特徴とする方法。 (26)前記ビームが赤外線又はラマン分光計内の収集
面上に導かれることを特徴とする、請求項(25)に記
載の方法。 (27)赤外線のビームが溶質粒子のビームと直接相互
作用することを特徴とする、請求項(25)に記載の方
法。 (28)溶質粒子のビームが、ついで収集面上へと導か
れることを特徴とする、請求項(27)に記載の方法。 (29)溶質粒子のビームが、ついで赤外線又はラマン
分光計から質量分光計へと導かれることを特徴とする、
請求項(25)に記載の方法。 (30)溶液は液体クロマトグラフィーの流出液から提
供されていることを特徴とする、請求項(25)に記載
の方法。 (31)溶媒が枯渇した溶質を赤外線又はラマン分光計
内に導入するためのシステムにおいて、 (a)比較的揮発性の溶媒と比較的不揮発性の溶質を含
む溶液を提供するための手段、 (b)噴流の単分散液滴崩壊が起こるような速度をもつ
液体の安定した噴流を生成するのに充分な速度で、ノズ
ルに溶液を供給することにより、溶液から単分散エーロ
ゾルを生成するための手段、 (c)その単分散性を保持すべくガスの高速流内に液滴
形成点後の液滴を随伴するための分散用手段、 (d)溶媒が枯渇した溶質を生成するための脱溶媒用キ
ャンパ、 (e)溶質粒子の高いモーメンタムの単分散エーロゾル
ビームを形成するようにガスを除去しながら、随伴され
た液滴を伴う前記ガスを低圧環境内に膨張させるための
減圧手段、及び (f)前記ビームを赤外線又はラマン分光計内へと導く
ための手段 からなることを特徴とするシステム。 (32)前記の減圧手段には、2〜20Torrの範囲
内の圧力を有する第1の真空チャンバが含まれているこ
とを特徴とする、請求項(31)に記載のシステム。 (33)前記の減圧手段には2個の真空チャンバがさら
に含まれており、第2の真空チャンバは0.01〜10
Torrの範囲内の圧力を有していることを特徴とする
、請求項(31)に記載のシステム。 (34)前記の脱溶媒用チャンバはほぼ大気圧に維持さ
れていることを特徴とする、請求項(31)に記載のシ
ステム。 (35)ガス状媒質を連続的に排出するための真空チャ
ンバ及びこの真空チャンバを2〜20Torrの範囲内
の圧力に維持する真空ポンプがさらに含まれていること
を特徴とする、請求項(31)に記載のシステム。 (36)第2の真空チャンバ及びこの第2の真空チャン
バを0.01〜10Torrの範囲内の圧力に維持する
第2の真空ポンプがさらに含まれることを特徴とする、
請求項(35)に記載のシステム。 (37)その上に粒子のビームが導かれる収集面がさら
に含まれていることを特徴とする、請求項(31)に記
載のシステム。 (38)赤外線又はラマン分光計から質量分光計内へ粒
子のビームを導くための手段がさらに含まれていること
を特徴とする、請求項(31)に記載のシステム。 (39)前記のノズル手段には前記の分散手段内に同軸
的に位置づけされた毛細管排出オリフィスが含まれてい
ることを特徴とする、請求項(1)に記載の単分散エー
ロゾル発生装置。 (40)前記の真空チャンバから単分散溶質粒子のビー
ムを照合するための赤外線又はラマン分光計が含まれて
いることを特徴とする、請求項(10)に記載のシステ
ム。 (41)液体の安定した円筒形噴流を放出するためのノ
ズル手段を含むエーロゾル生成装置において、かかるノ
ズル手段に、第1の毛細管放出オリフィス、狭い粒度分
布の液滴への噴流の崩壊が起こるような値に噴流速度を
維持するのに充分な速度で前記第1の毛細管放出オリフ
ィスへ液体を供給するための供給手段及び液滴形成点近
くで前記の液滴を分散させるための分散手段が含まれて
いることを特徴とする装置。 (42)前記の分散手段には、前記の液体噴流の軸と同
軸的で同一方向に向けられた高速ガス噴流が含まれるこ
とを特徴とする、請求項(41)に記載のエーロゾル発
生装置。 (43)前記のノズル手段には、前記の高速ガス噴流を
方向づけるための第2の毛細管放出オリフィスが含まれ
ることを特徴とする、請求項(42)に記載のエーロゾ
ル発生装置。 (44)前記の第2の毛細管放出オリフィスは前記の第
1の毛細管放出オリフィスと同軸同心であることを特徴
とする、請求項(43)に記載のエーロゾル発生装置。 (45)前記の第1の毛細管放出オリフィスは約2μm
から約100μmの範囲内の直径を有することを特徴と
する、請求項(44)に記載のエーロゾル発生装置。 (46)前記分散手段には、約1/2l/min.から
約2l/min.の速度で前記分散手段に分散ガスを供
給するガス供給源が含まれていることを特徴とする、請
求項(41)に記載のエーロゾル発生装置。 (47)前記供給手段は約0.01ml/min.から
約3ml/min.の速度で前記ノズルに液体を供給す
ることを特徴とする、請求項(41)に記載のエーロゾ
ル発生装置。
Claims: (1) Nozzle means for ejecting a stable cylindrical jet of liquid, maintaining the velocity of the jet at a constant value such that random breakdown of the jet into droplets of approximately uniform size occurs; an aerosol generating device comprising supply means for supplying liquid to said nozzle means at a rate sufficient to cause said nozzle means and dispersion means for dispersing said droplets near the point of droplet formation. (2) An aerosol generator according to claim 1, characterized in that said dispersing means includes a high-velocity gas jet directed at an angle to the axis of said liquid jet. (3) The aerosol generating device according to claim (2), characterized in that said angle is approximately 90°. (4) The nozzle means has a diameter of 2 μm to about 100 μm.
Aerosol generating device according to claim 1, characterized in that it includes an ejection orifice with a diameter in the range of . (5) The dispersion means comprises a capillary and a gas supply source that supplies the dispersion gas to the capillary at a rate of about 1/2 liter to about 2 liters per minute.
The aerosol generator described in . (6) The supply means has a flow rate of about 0.01 ml/min. Approximately 3 ml/min. The aerosol generating device according to claim 5, characterized in that the liquid is supplied to the nozzle means at a rate of . (7) Aerosol generation means according to claim 6, characterized in that said capillary discharges the dispersion gas at a distance between 3 mm and 10 mm above the tip of said discharge orifice. (8) An aerosol generating device according to claim (4), characterized in that said nozzle means includes a capillary discharge orifice. (9) nozzle means for ejecting a stable cylindrical jet of a solution into a confined space, wherein such solution includes a relatively volatile solvent in which a relatively non-volatile solute is dissolved; supply means for supplying solution to said nozzle means at a rate sufficient to maintain the jet velocity at a value such that droplet formation occurs; a dispersing means for entraining the droplets, receiving at one end thereof and having a restricted outlet spaced a sufficient distance from said one end, before reaching said outlet; A desolvation chamber allowing volatilization and a gaseous medium at high velocity through said restricted outlet to form an aerosol beam of solvent-depleted solute with a narrow particle size distribution while separating the solvent vapor and gaseous medium. A system for producing an aerosol beam of solvent-depleted solute with a narrow particle size distribution, comprising a vacuum means for continuously ejecting the medium, solvent vapor, and solvent-depleted solute. (10) The desolvation chamber is maintained at approximately atmospheric pressure, and the vacuum means includes a vacuum chamber connected to the restricted outlet and maintains the vacuum chamber at a pressure of 2 to 20 Torr. System according to claim 9, characterized in that it comprises a vacuum pump that does. (11) a second vacuum chamber and a vacuum pump for maintaining this second vacuum chamber at a pressure of 0.01 to 10 Torr, and depletion of solvent from said first-mentioned vacuum chamber to said second vacuum chamber; 11. System according to claim 10, characterized in that it includes skimmer means for separating said beam of dissolved solute. (12) The system of claim (10), characterized in that the vacuum chamber includes a collection surface for collecting the solute particle beam. 13. The system of claim 12, wherein the collection surface is movable. 14. The system of claim 11, further comprising second skimmer means for separating a beam of solute particles from said second vacuum chamber into an infrared spectrometer cell. (15) The nozzle means has a diameter of 2 μm to about 100 μm.
System according to claim 9, characterized in that it includes a discharge orifice with a diameter in the range m. (16) The above-mentioned dispersion means includes a capillary and about 1/min.
Claim 15 characterized in that it comprises a gas supply supplying the dispersion gas to this capillary at a rate of from 2 l to approximately 2 l.
). (17) The supply means has a flow rate of about 0.01 ml/min.
Approximately 3 ml/min. 17. System according to claim 16, characterized in that the liquid is supplied to the nozzle means at a rate of . 18. The system of claim 17, wherein the capillary discharges the dispersion gas at a distance of 3 mm to 10 mm above the tip of the discharge orifice. (19) Means for producing a stable liquid jet having a velocity such that droplet collapse of the jet occurs without external perturbation, and said droplets in a high velocity flow of a gaseous medium to maintain their properties. A system for generating an aerosol, characterized in that it includes dispersion means for entraining. (20) a first chamber into which the entrained droplets are ejected, and expanding the gaseous medium with the entrained droplets into a low pressure chamber to form a concentrated aerosol beam; System according to claim 19, characterized in that it further comprises pressure reduction means for. (21) The first chamber is maintained at approximately atmospheric pressure, and the pressure reduction means includes a
System according to claim 20, characterized in that it includes a pump that maintains the pressure in the range of Torr. (21) another low pressure chamber connected to said low pressure chamber and second pressure reduction means for expanding said gaseous medium with entrained droplets into said another low pressure chamber; System according to claim 21, characterized in that it comprises: (23) The second pressure reducing means has a pressure of 0.01 to 10T.
23. System according to claim 22, characterized in that it includes a pump for maintaining another low pressure chamber at a pressure in the range of orr. (24) The method according to claim 19, characterized in that it includes multi-stage depressurization means for concentrating the gaseous medium with entrained droplets into a high momentum particle beam. System described. (25) A method of introducing a solute into an infrared or Raman spectrometer comprising: (a) providing a solution comprising a relatively volatile solvent and a relatively nonvolatile solute; (b) forming a narrow size distribution. (c) providing a dispersing gas; (d) dispersing the formed droplets with the gas; (e) entraining the aerosol within the gas and desolventizing the aerosol at near atmospheric pressure; (f) removing the gas to form a high momentum aerosol beam of solute particles with a narrow size distribution;
A method comprising the steps of: expanding the components of step (e) into a low pressure environment; and (g) directing said beam into an infrared or Raman spectrometer. (26) A method according to claim 25, characterized in that the beam is directed onto a collection surface within an infrared or Raman spectrometer. (27) The method according to claim 25, characterized in that the beam of infrared radiation interacts directly with the beam of solute particles. (28) A method according to claim 27, characterized in that the beam of solute particles is then directed onto a collection surface. (29) characterized in that the beam of solute particles is then directed from an infrared or Raman spectrometer to a mass spectrometer;
The method according to claim (25). (30) The method according to claim 25, characterized in that the solution is provided from the effluent of liquid chromatography. (31) In a system for introducing a solvent-depleted solute into an infrared or Raman spectrometer, the system comprises: (a) means for providing a solution containing a relatively volatile solvent and a relatively non-volatile solute; b) for producing a monodisperse aerosol from a solution by feeding the solution into a nozzle at a velocity sufficient to produce a stable jet of liquid with a velocity such that monodisperse droplet collapse of the jet occurs; (c) means for dispersion to entrain the droplets after the point of droplet formation in a high velocity stream of gas to preserve their monodispersity; (d) means for desorption to produce a solvent-depleted solute; (e) vacuum means for expanding said gas with entrained droplets into a low pressure environment while removing the gas to form a high momentum monodisperse aerosol beam of solute particles; (f) A system characterized in that it comprises means for directing said beam into an infrared or Raman spectrometer. 32. The system of claim 31, wherein the pressure reducing means includes a first vacuum chamber with a pressure in the range of 2 to 20 Torr. (33) The pressure reducing means further includes two vacuum chambers, and the second vacuum chamber has a pressure of 0.01 to 10
System according to claim 31, characterized in that it has a pressure in the range of Torr. (34) The system of claim (31), wherein the desolvation chamber is maintained at approximately atmospheric pressure. (35) characterized in that it further comprises a vacuum chamber for continuously discharging the gaseous medium and a vacuum pump for maintaining this vacuum chamber at a pressure in the range from 2 to 20 Torr. ). (36) further comprising a second vacuum chamber and a second vacuum pump that maintains the second vacuum chamber at a pressure within the range of 0.01 to 10 Torr;
The system according to claim (35). 37. The system of claim 31, further comprising a collection surface on which the beam of particles is directed. 38. The system of claim 31, further comprising means for directing a beam of particles from an infrared or Raman spectrometer into a mass spectrometer. 39. The monodisperse aerosol generator of claim 1, wherein said nozzle means includes a capillary discharge orifice positioned coaxially within said dispersion means. 40. The system of claim 10, further comprising an infrared or Raman spectrometer for collating a beam of monodisperse solute particles from the vacuum chamber. (41) An aerosol generating device comprising nozzle means for emitting a steady cylindrical jet of liquid, wherein such nozzle means includes a first capillary ejection orifice, such that the collapse of the jet into droplets of narrow size distribution occurs. supply means for supplying liquid to said first capillary discharge orifice at a rate sufficient to maintain the jet velocity at a constant value; and dispersion means for dispersing said droplets near the point of droplet formation. A device characterized by: (42) The aerosol generating device according to claim (41), characterized in that the dispersion means includes a high-velocity gas jet coaxial and directed in the same direction as the axis of the liquid jet. 43. The aerosol generating device of claim 42, wherein said nozzle means includes a second capillary discharge orifice for directing said high velocity gas jet. (44) The aerosol generation device of claim (43), wherein said second capillary discharge orifice is coaxial with said first capillary discharge orifice. (45) The first capillary discharge orifice is approximately 2 μm
Aerosol generating device according to claim 44, characterized in that it has a diameter in the range of about 100 μm. (46) The dispersion means has a flow rate of about 1/2 l/min. from about 2l/min. Aerosol generation device according to claim 41, characterized in that it includes a gas supply source for supplying dispersion gas to the dispersion means at a rate of . (47) The supply means is approximately 0.01 ml/min. Approximately 3 ml/min. The aerosol generating device according to claim 41, characterized in that the liquid is supplied to the nozzle at a speed of .
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