JPH09509781A

JPH09509781A - 化学物質を分析する装置およびその方法

Info

Publication number: JPH09509781A
Application number: JP7522501A
Authority: JP
Inventors: ホワイトハウス，クライグ，エム．; グルシチェク，エロル
Original assignee: アナリチカオブブランフォード，インコーポレーテッド
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 1997-09-30
Anticipated expiration: 2020-07-13
Also published as: US20030034451A1; ES2331494T3; US20110303840A1; EP1533830A2; WO1995023018A1; DE69535979D1; EP1533829A3; EP0748249A1; US6188066B1; CA2656956A1; US20010038069A1; US8598519B2; EP1533830A3; EP0748249B1; US5652427A; EP0748249A4; AU1932095A; US5962851A; CA2656956C; EP1533829A2

Abstract

(57)【要約】１つの真空ポンピング・ステージ５３に始まり、連続的に１つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージ４１、４２に続く多極イオンガイド４０を、大気圧イオン源質量分析器システムにとりいれた。多極イオンガイドを用いることにより、電子スプレーまたは大気圧化学的イオン化または誘導的に連結されたプラズマイオン源から真空に侵入したイオンを、効率よく伝達および絞ることができる。多極イオンガイドの長さ方向の一部の背景圧は、イオン衝突から発生する運動エネルギー低減させるのに十分高く設定される。この運動エネルギーの減少により、多極イオンガイドを通過するイオンのエネルギースプレーの広がりは減少する。多極イオンガイドのＤＣオフセット電圧を、イオンエネルギーの平均を調整するように設定するとともに、イオンガイドおよびｑ値を、イオンガイドを通過するイオン質量電荷の範囲を減少または増大させるように調整する。多極イオンガイドおよび複数真空ポンピング・ステージ多極イオンガイドの特徴を用いて、装置のコストを低減させるとともに性能を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】化学物質を分析する装置およびその方法発明の分野本発明は、大気圧下のイオン源から真空に進入するイオンを運搬および集中させる装置および方法に関する。ガイド上の多極は、あるポンピング・ステージから始まり、後の１つまたはそれ以上の連続した真空ポンピング・ステージに続く。１つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージから中立の背景ガスを排出しながら、多極イオンガイドを効率よく運搬することができる。多極イオンガイドに供給するＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を、選択されたイオン質量電荷を通過するように設定可能にした。大気圧下のイオン源に連結している特殊な質量分析器の性能を向上させるように、多極イオンガイドのイオン透過の性質を用いることができる。発明の背景近年、質量分析では、大気圧下のイオン源（以下ＡＰＩと略記する。）は、イオンを発生させる手段としてよく用いられている。電子スプレーまたは霧状の電子スプレー（以下ＥＳと略記する。）イオン源と、大気圧化学的イオン化（以下ＡＰＣＩと略記する。）イオン源および誘導的に連結されたプラズマ（以下ＩＣＰと略記する。）イオン源は、大気圧下の環境中の分析対象物からイオンを発生させるために用いられている。それから、それらのイオンを質量分析のために真空に伝達する必要がある。ＡＰＩイオン源で発生させたイオンの一部は、伝達管により、ガスを充填させたＡＰＩイオン源チャンバーおよびキャリアガスを充填させた容器を介して真空に伝達される。質量分析器の種類によるが、質量分析器（ＭＳ）は、１０^-4から１０^-10トルで作動する。ＡＰＩイオン源から真空に進入する前記気体状のイオンを、背景キャリアガスから分離させ、１つまたは複数の真空システムを介して質量分析器に運搬する必要がある。真空システムの種類および随伴する静電レンズ構成により、多数のＡＰＩ／ＭＳシステムが生まれた。真空ポンピング・ステージを用いた場合、静電レンズ構成を、真空ステージ中の伝達管を制限するとともにイオン加速およびイオンを質量分析器に集中させるように制限する。しかしこれでは性能のトレードオフが生じる。質量分析器に多極イオンガイドを用いた技術は、Ｏｌｉｖｅｒ等（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ，Ｖｏｌ．５９，ｐ．１２３０−１２３２，１９８７），Ｓｍｉｔｈ等，（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ，Ｖｏｌ．６０，ｐ．４３６−４４１，１９８８）およびＵＳ特許４，９６３，７３６号に記載されている。本発明では、多極イオンガイドを用いることにより、ＡＰＩ／ＭＳシステムの感度を向上させ、装置コストを抑え構成を簡単にした。第１の観点では、ＡＰＩイオン源からタイムオブフライトイオントラップおよびＦＴ−ＩＣＲ質量分析器を介して真空に進入するイオンを運搬するために、多極イオンガイドを用いた。本発明の他の観点では、ＡＰＩ／ＭＳのシステムに複数真空ステージ多極イオンガイドを用いるようにした。該複数真空ステージ多極イオンガイドは、１つのポンピングステージから始まり、真空システムの１つまたはそれ以上の付加された複数ポンピングステージのことである。これにより、この発明では、大気圧下のイオン源から真空に進入するイオンを運搬および集中させる装置および方法に関する。ガイド上の多極は、あるポンピング・ステージから始まり、後の１つまたはそれ以上の連続した真空ポンピング・ステージに続く。１つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージから中立の背景ガスを排出しながら、多極イオンガイドを効率よく運搬することができる。多極イオンガイドに供給するＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を、選択されたイオン質量電荷を通過するように設定可能にした。大気圧下のイオン源に連結している特殊な質量分析器の性能を向上させるように、多極イオンガイドのイオン透過の性質を用いることができる。発明の概要質量分析器に連結されたＡＰＩイオン源は、真空ポンピング領域を有し、その領域中に多極イオンガイドを用いる。本発明の１つの観点では、ＡＰＩ／ＭＳのシステムに１つのポンピングステージから始まり、真空システムの１つまたはそれ以上の付加された複数ポンピングステージに終わる複数真空ステージ多極イオンガイドを用いるようにした。本発明は、化学物質を分析する装置において、ａ）大気圧もしくはその付近で運用され、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶイオン源、ｂ）各真空ポンピング・ステージからガスを排出可能とした複数の真空ポンピング・ステージ、ｃ）前記各真空ポンピング・ステージに配置された質量分析器および検出器、ｄ）所定の真空ポンピング・ステージ中に始まり、その後のポンピング・ステージに連続し、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、前記真空ポンピング・ステージに配置され、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導く多極イオンガイド、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極に、ＡＣ／ＤＣ電圧を供給する電圧供給手段、ｆ）前記極に供給された前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御する制御手段、を備えたことを特徴とする。また、本発明は、化学物質を分析する装置において、ａ）大気圧もしくはその付近で運用され、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶイオン源、ｂ）各真空ポンピング・ステージからガスを排出する排出手段を備えた２つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージ、ｃ）イオン・パルシング領域およびタイム・オブ・フライト・チューブを、前記真空ポンピング・ステージに配置したタイム・オブ・フライト質量分析器および検出器、ｄ）最初の３つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、前記真空ポンピング・ステージ中またはタイム・オブ・フライト質量分析器の上流に配置され、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導く多極イオンガイド、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極に、ＡＣ／ＤＣ電圧を供給する電圧供給手段、ｆ）前記極に供給された前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御する制御手段、を備えたことを特徴とする。また、本発明は、化学物質を分析する装置において、ａ）大気圧もしくはその付近で運用され、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶイオン源、ｂ）各真空ポンピング・ステージからガスを排出する排出手段を備えた２つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージ、ｃ）前記各真空ポンピング・ステージに配置されたイオントラップ質量分析器および検出器、ｄ）３つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、前記真空ポンピング・ステージ中またはイオントラップ質量分析器の上流に配置され、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導く多極イオンガイド、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極に、ＡＣ／ＤＣ電圧を供給する電圧供給手段、ｆ）前記極に供給された前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御する制御手段、を備えたことを特徴とする。また、本発明は、化学物質を分析する方法において、ａ）イオン源は、大気圧もしくはその付近で作動し、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶ、ｂ）２つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージ中の各連続する真空ポンピング・ステージが直前の真空ポンピング・ステージよりも低い背景気圧となるように、真空ポンピングを施し、ｃ）前記各真空ポンピング・ステージに配置された質量分析器および検出器により、前記化学物質の質量分析を行い、ｄ）多極イオンガイドが、最初の２つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導き、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極のＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御することを特徴とする。また、本発明は、化学物質を分析する方法において、ａ）イオン源は、大気圧もしくはその付近で作動し、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶ、ｂ）２つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージ中の各連続する真空ポンピング・ステージが直前の真空ポンピング・ステージよりも低い背景気圧となるように、真空ポンピングを施し、ｃ）前記各真空ポンピング・ステージに配置された質量分析器および検出器により、前記化学物質の質量分析を行い、ｄ）多極イオンガイドが、最初の２つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導き、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極のＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御することを特徴とする。また、本発明は、化学物質を分析する方法において、ａ）イオン源は、大気圧もしくはその付近で作動し、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶ、ｂ）２つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージ中の各連続する真空ポンピング・ステージが直前の真空ポンピング・ステージよりも低い背景気圧となるように、真空ポンピングを施し、ｃ）イオン・パルシング領域およびタイム・オブ・フライト・チューブを、前記真空ポンピング・ステージに配置したタイム・オブ・フライト質量分析器および検出器により質量分析を行い、ｄ）多極イオンガイドが、３つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、前記真空ポンピング・ステージ中またはタイム・オブ・フライト質量分析器の上流に配置され、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導く、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極のＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御することを特徴とする。また、本発明は、化学物質を分析する方法において、ａ）イオン源は、大気圧もしくはその付近で作動し、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶ、ｂ）１つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージについて、真空ポンピングを施し、ｃ）イオントラップ質量分析器および検出器により、前記化学物質の質量分析を行い、ｄ）多極イオンガイドが、３つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、前記真空ポンピング・ステージ中またはイオントラップ質量分析器の上流に配置され、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導く、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極のＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御することを特徴とする。また、本発明は、化学物質を分析する装置において、ａ）大気圧もしくはその付近で運用され、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶイオン源、ｂ）各真空ポンピング・ステージからガスを排出する排出手段を備えた２つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージ、ｃ）前記各真空ポンピング・ステージに配置されたフーリエ変換イオン・サイクロトロン共鳴質量分析器、ｄ）３つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、前記真空ポンピング・ステージ中またはフーリエ変換イオン・サイクロトロン共鳴質量分析器の上流に配置され、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導く多極イオンガイド、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極に、ＡＣ／ＤＣ電圧を供給する電圧供給手段、ｆ）前記極に供給された前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御する制御手段、を備えたことを特徴とする。また、本発明は、化学物質を分析する方法において、ａ）イオン源は、大気圧もしくはその付近で作動し、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶ、ｂ）１つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージ中の各連続する真空ポンピング・ステージが直前の真空ポンピング・ステージよりも低い背景気圧となるように、真空ポンピングを施し、ｃ）フーリエ変換イオン・サイクロトロン共鳴質量分析器および検出器により、前記化学物質の質量分析を行い、ｄ）多極イオンガイドが、３つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、前記真空ポンピング・ステージ中またはフーリエ変換イオン・サイクロトロン共鳴質量分析器の上流に配置され、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導く、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極のＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御することを特徴とする。図面の簡単な説明第１図真空ポンピング・ステージ１から３に静電レンズ構成を用いるＥＳ／ＭＳ４極装置の４つの真空ステージを示す説明図である。第２図第２の真空ポンピング・ステージから始まり、第３のポンピング・ステージに終わる多極イオンガイドを用いるＥＳ／ＭＳ４極装置の概念図である。第３図（ａ）ｍ／ｚの値１１０に対してｑｎの値を変えたときの２つの真空ポンピング・ステージの透過効率の変化を示すグラフである。第３図（ｂ）ｍ／ｚの値８７２に対してｑｎの値を変えたときの２つの真空ポンピング・ステージの透過効率の変化を示すグラフである。第３図（ｃ）ｍ／ｚの値１７４３に対してｑｎの値を変えたときの２つの真空ポンピング・ステージの透過効率の変化を示すグラフである。第４図広いｍ／ｚ値を通過するようにセットした２つの真空ポンピング・ステージ多極イオンガイドのｑｎ値のグルカゴン（Glucagon）質量スペクトル図である。第５図（ａ）広いｍ／ｚ値を通過するようにセットした多極イオンガイドのｑｎ値のアルギニン(Arginine)電子スプレーの質量スペクトル図である。第５図（ｂ）低いｍ／ｚ値のカットオフイオン透過になるように多極イオンガイドのｑｎ値をセットした時のアルギニン質量スペクトル図である。第６図（ａ）広いｍ／ｚ値を通過するようにセットした多極イオンガイドのｑｎ値のグラミシジンＳ(Gramicidin S)の電子スプレーの質量スペクトル図である。第６図（ｂ）低いｍ／ｚ値のカットオフイオン透過になるように多極イオンガイドのｑｎ値をセットした時のグラミシジンＳ質量スペクトル図である。第７図（ａ）広いｍ／ｚ値を通過するようにセットした多極イオンガイドのｑｎ値のアルギニン、ロイシン(Leucin)、エンケファリン（Enkephalin）およびグラミシジンＳ(Gramicidin S)混合物の電子スプレーの質量スペクトル図である。第７図（ｂ）高いｍ／ｚ値のカットオフイオン透過になるように多極イオンガイドのｑｎ値をセットした時のアルギニン、ロイシン(Leucin)、エンケファリン（Enkephalin）およびグラミシジンＳ(Gramicidin S)混合物の質量スペクトル図である。第８図（ａ）ｍ／ｚ値５７１に対して多極イオンガイドの出力イオンポテンシャルのための多極イオンガイドＤＣオフセットポテンシャルを０．１ボルトに設定したときのイオンの相対強度を示す曲線である。第８図（ｂ）ｍ／ｚ値５７１に対して多極イオンガイドの出力イオンポテンシャルのための多極イオンガイドＤＣオフセットポテンシャルを１５．３ボルトに設定したときのイオンの相対強度を示す曲線である。第８図（ｃ）ｍ／ｚ値５７１に対して多極イオンガイドの出力イオンポテンシャルのための多極イオンガイドＤＣオフセットポテンシャルを２５．１ボルトに設定したときのイオンの相対強度を示す曲線である。第９図多極イオンガイドのオフセットポテンシャルを０．１ボルトとし、２重荷電グラミシジンＳのピークを測定したときのスペクトルである。第１０図第２の真空ポンピング・ステージから始まり、第３のポンピング・ステージに終わる多極イオンガイドを用いる直交パルシングＥＳ／ＭＳタイム・オブ・フライト装置の４つの真空ステージを示す説明図である。概念図である。第１１図第１の真空ポンピング・ステージから始まり、第２の真空ポンピング・ステージを開し、第３のポンピング・ステージに終わる多極イオンガイドを用いるＥＳ／ＭＳイオントラップ装置の３つの真空ステージを示す説明図である。第１２図絶縁支持部を含む６極イオンガイドの断面図である。第１３図シングルステージ多極イオンガイドを第２の真空ポンピング・ステージに配置したＡＰＩ／ＭＳイオントラップ装置の３つの真空ステージを示す説明図である。第１４図シングルステージ多極イオンガイドを第２および第３の真空ポンピング・ステージに配置したＡＰＩ／直交パルシング・タイム・オブ・フライト質量分析器の４つの真空ステージを示す説明図である。発明の詳細な説明大気圧下のイオン化源を用いて液体中のサンプルからガスイオンを発生させる。１つまたは４つ以上の真空ポンピング・ステージを用いるＡＰＩ／ＭＳシステムは、よく知られている。第１図に電子スプレーイオン源を用いた４極質量分析器を示す。この構成では、４つの真空ポンピング・ステージを備えるとともに最初の３つのポンピング・ステージを介してイオンを４極質量分析計１８の進入口に集中させる静電レンズ構成を示している。液体中のサンプルを針１により、ガスを充填させたチャンバー２に電子的に噴霧する。液体飛沫は、チャンバー２または細管３の中で蒸発し、イオンを発生させる。その荷電飛沫は、ガス２３および／または加熱した細管３により、乾燥する。イオンおよび荷電飛沫の一部は、細管の進入口４および通過孔５を介してガスとともに真空に進入する。ガス細管出口８からガスおよびイオンは、第１真空ステージ７に進入する。細管口から進入するガスを超音速自由流に広がるように前記第１真空ステージ７中の圧力を、０．４〜２０トルの間とする。超音速自由流に広がるイオンは、同様に拡がるガスと衝突する。前記ガスは通常は、窒素であるが、２酸化炭素または酸素またはヘリウムでもよい。細管出口８およびリングレンズ９および第１スキマー１０の間に静電場をかけ、前記スキマー１０の伝達管１１を介して第２の真空ステージ中に加速および集中させる。真空ステージ１２中の気圧は１から２００ミリトルである。第１スキマー１０および１３の間に静電場をかけ、スキマー１０を通過する１部のイオンをスキマー１３の伝達管２２を介して第３の真空ポンピング・ステージ２０に集中させる。第３のポンピング・ステージ２０中の気圧は１×１０^-3から８×１０^-5トルである。静電レンズ１４、１５および１６の間にポテンシャルをかけ、孔１７を介して、前記イオンを第４の真空ポンピング・ステージ２４に配置された４極質量フィルター１８に集中させる。第２図に、真空ポンピング・ステージ４１から始まり真空ポンピング・ステージ４２に連続する多極レンズアセンブリ４０を示す。アセンブリ４０の各ロッドまたは極４５を、それぞれの配置場所に支持し、絶縁体４３により、真空ポンピング・ステージ４１および４２の間の隔壁から電気的に絶縁する。図１２に、６極イオンガイドの断面図を示す。図中の１５６は、６つのロッドまたは極１６０を支持するとともに絶縁する絶縁体である。前記ロッドまたは極１６０は、等間隔で配置されている。なお、８極イオンガイドでは、８つの等間隔で配置し、４極では４つの等間隔で配置する。多極イオンガイド４０を、ＡＣオンリーモードで操作した場合、１つおきのロッドが同一のＡＣ周波数電圧位相を有し、隣接したロッドは同一のＡＣ周波数および電圧を有するが、位相は１８０度ずれている。例えば、ロッド１、３、５は同一のＡＣ周波数電圧位相を有し、ロッド２、４、６は同一のＡＣ周波数および電圧を有するが、位相は１８０度ずれている。多極イオンガイド４０の前記各ロッド４５にＤＣオフセット電圧を加える。このＤＣ電圧は、イオンエネルギーを規定するのに大きな役割を果たす。スキマー４７の伝達管４８を介して、多極イオンガイド４０に通過するイオンの通過を効率よくさせるように、スキマー１の電圧を相対的に設定する。第２図に示した４極質量分析器の代わりに、イオントラップ、タイム・オブ・フライト、フーリエ変換イオン・サイクロトロン共鳴質量分析器、磁気的セクタ質量分析器を用いてもよい。通過効率、ロッド間の真空ポンピング状態、広域のｍ／ｚ値の重なりが安定であるから、６極のイオンガイドが、４極または８極よりも好ましい。次式のラプラスの運動方程式に基づいて決まる２つの無次元係数ａ_nおよびｑ_nは、多極イオンガイドのイオンの軌跡をマッピングするのによく用いられている。ａ_n＝ｎ³Ｕ／｛２（ｍ／ｚ）ω²ｒ_O ²｝およびｑ_n＝ｎ³Ｖ／｛４（ｍ／ｚ）ω²ｒ₀ ²｝この式において、ｎはロッド対の数（６極では、ｎ＝３）、Ｕはロッドに印加するＤＣ電圧、ｍ／ｚはイオンの質量電荷比、ωは印加された周波数、Ｖはロッドに印加するＡＣ電圧であり、１つおきのロッドを１８０度相異なる位相とし、ｒ₀ は中心軸からの半径である。多極イオンガイドアセンブリ４０は、その内径を２．５ｍｍ以下とするとよい。真空ポンピング・ステージ４０において、ロッドの長さは２．９ｃｍであり、真空ポンピング・ステージ４２では、３．０ｃｍである。第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、以下の圧力において得られた実験結果を示す。真空ポンピング・ステージ５３では２トル、真空ポンピング・ステージ４１では１５０ミリトル、真空ポンピング・ステージ４２では４×１０^-4トル、真空ポンピング・ステージ５４では６×１０^-6トルである。第３図（ａ）には、ｍ／ｚ値が１０９．６から１１０．６までの値を有する４極質量フィルターをスキャンした場合を示す。イオンの相対強度を、１ＭＨｚ間隔で観測した。第３図（ｂ）では、ｍ／ｚ値が８７２とし、第３図（ａ）および（ｃ）と同様にデータを収拾した場合のイオン透過効率を示す。なお、ｍ／ｚ値は８７１．７から８７２．７までの値を有する４極質量フィルターをスキャンした場合を示す。第３図（ｃ）には、ｍ／ｚ値が１７４３の値を有する４極質量フィルターをスキャンした場合を示す。第３図において、所定の圧力勾配に対して、広範囲のｍ／ｚ値でイオンを効率的に透過可能であることがわかる。第５図（ａ）に、広範囲のｍ／ｚ値のものを通過できるようにした時のｑ_n値におけるスペクトルであり、（ｂ）はｑ_n値を低いｍ／ｚ透過カットオフが発生した場合のスペクトルである。第５図（ａ）では、１：１のメタノール：水中の２ピコモル／ｌのアルギニンの電子スプレー溶液を用いた。第５図（ｂ）では、同じ液体を用いるが、６極イオンガイドｑ₃の値を、低いｍ／ｚカットオフ時の値とした。第６図（ａ）では、１：１のメタノール：水中の２ピコモル／ｌのグラミシジジンＳ電子スプレー溶液を用いた。第６図（ｂ）では、同じ液体を用いるが、６極イオンガイドｑ₃の値を、低いｍ／ｚカットオフ時の値とした。第１０図は、４つの真空ポンピング・ステージ直交パルシングＡＰＩ／ＭＳシステムを用いるレフレクトロン・タイム・オブ・フライト質量分析器の構成図である。この図では、ＡＰＩイオン源として、電子スプレーイオン源を用いるように図示したが、その代わりに、ＡＰＣＩイオン源、ＩＣＰイオン源を用いるようにしてもよい。液体中のサンプルを針１１０により、ガスを充填させたチャンバー１１１に電子的に噴霧する。発生された荷電飛沫は、蒸発し、そして、チャンバー１１１および細管１１３中のガスイオンを取り除く。細管出口１１４に印加した電圧およびレンズ１１５により、第１の真空ポンピング・ステージ１３３に進入する一部のイオンは、集中される。イオンガイド１１８は、真空ポンピング・ステージ１１７に始まり、連続的に真空ポンピング・ステージ１１９に連結する。多極イオンガイドのＡＣ／ＤＣ電圧を、イオンが所定のｍ／ｚ値の範囲にを通過するように設定すれば、多極イオンガイドに進入する前記範囲内のイオンが、出口１２１から出て、レンズ１２０を介してタイム・オブ・フライト質量分析器を進入口１２２に集中する。この１次イオンビーム１３４、第４の真空ポンピング・ステージ１２６に配置された静電レンズ１２３および１２４の間を通る。レンズ１２３、１２４および１２５の相対電圧を、前記イオンビーム１３４が前記レンズ１２５を通過してパッケットとなり、フライトチューブ１２７に加速される。レフレクトロンまたはイオンミラー１３０は、前記イオンパケットを反射し、検出器１３１は、そのイオンパケットを検出する。パルスされたイオンパケットでは、前記フライトチューブ１２７を逆方向に通過する時に、異なるｍ／ｚ値を有するイオンが、異なる速度を持つので、検出器まで相異なる時間をかけて到達する。ＡＰＩ／ＴＯＦシステムで、直交パルシングを用いることにより、イオンエネルギーの広がりを減少させることができるから、高分解能および高感度が得られる。多極イオンガイド１１８の内径は２．５ｍｍ以下である。図１０に図示されたＡＰＩ／ＭＳシステムにおいて、イオンのフライト長を２．５ｍとし、フライトチューブイオン加速エネルギーを１５００エレクトロンボルト（ｅｖ）をした場合を例示する。タイム・オブ・フライト質量検出器への到達時間の差が大きくなるほど、理論的に高分解能が得られる。しかし、連続イオンビームＡＰＩイオン源を用いた場合、到達時間が遅れれば、それだけデューティー比が低下する。２．５ｍ長のタイム・オブ・フライト・チューブおよび加速エネルギー１５００ｅｖにおいてｍ／ｚ値によるフライト時間の変化を次のように示す。ｍ／ｚフライトタイム１４．６１９２０．３１００４６．５５００１０３．９１０００１４６．９２０００２０７．８３０００２５４．５５０００３２８．６１００００４６４．７第１１図に本発明の他の実施の形態を示す。この図において、真空ポンピング・ステージ１４８に始まり、その後の３つの真空ポンピング・ステージに連続する多極イオンガイドを用いたＡＰＩ／イオントラップシステムを示す。図中に、イオントラップ質量分析器１５４に連結された電子スプレーイオン源または噴霧器を用いた電子スプレーイオン源を示す。液体中のサンプルを針１４０を介して、その針の先端１４１により電子スプレーまたは噴霧させる。荷電飛沫は細管１４５の入口１４４の方向に移動する。前記荷電飛沫が、蒸発し、イオンを発生させ、それらのイオンが、細管１４５を介して真空に導かれる。この細管１４５をヒーター１４６により加熱し、ガスを拡散させてもよい。細管１４５の出口１４７から出るイオンは、中立的ガス自由流により、第１の真空ポンピング・ステージ１４８に加速される。細管１４５から出るイオンの大半は、多極イオンガイド１６５の長さを効率よく通過する。前記イオンは、前記多極イオンガイド１６５から、第３の真空ポンピング・ステージ１５１に出る。そして、レンズ１６２により、イオントラップ１５４に、エンドプレート１５５を介して集中される。前記イオントラップ１５４を傾斜させることにより、イオンをエンドキャップおよびＲＦ電極間を通過させることができる。真空ポンピング・ステージ１４８の圧力を、０．１〜２トルとし、細管１４５の直径および長さ、真空ポンプのサイズおよび細管が、加熱される温度に基づいて設定する。第３の真空ポンピング・ステージ１５１中の圧力を、電子倍増検出器１５２が正常に作動するように５×１０^-5トル以下とするが、内部トラッププレッシャーをステージ１５１の背景圧力より高く設定する。真空ポンピング・ステージ１５７の圧力は通常１５０ミリトルである。第１３図および第１４図に、ＡＰＩ／ＭＳＴＯＦ（タイム・オブ・フライト）およびイオントラップシステムの変形例を示す。図１３において、真空ポンピング・ステージ１７２を配置した多極イオンガイド１７０を用いる３つの真空ポンピング・ステージＡＰＩ／イオントラップ質量分析器を示す。スキマーオリフィス１７６を介して、真空ポンピング・ステージ１７１に進入したイオンは、イオンガイド１７０を介して伝達される。そのイオンガイド１７０を出るイオンは、レンズ１７５により、エンドプレート１７４を介して、イオントラップ１７７に集中される。イオントラップエンドプレート孔１７８は、第３の真空ポンピング・ステージ１７３への入口としての役割を果たす。第１４図は、それぞれ真空ポンピング・ステージ１８４および１８５に配置されたシングル真空ポンピング・ステージ多極イオンガイド１８０および１８１を備えた４つの真空ポンピング・ステージＡＰＩ／ＴＯＦ質量分析器を示す。真空ポンピング・ステージ１８３中のイオンは、スキマー１９０を介してイオンガイド１８０に伝達される。イオンガイド１８０を介して真空ポンピング・ステージ１８４に到達するイオンは、レンズ１８７および孔１９４を介して集中される。その後、これらのイオンは、真空ポンピング・ステージ１８５の第２のイオンガイド１８１を通過し、レンズ１８８および孔１８９を介して再び集中される。前記孔１８９を通過して真空ポンピング・ステージ１８６に進入したイオンは、レンズセット１９１により、タイム・オブ・フライト質量分析器１９２中にに直交的にパルスされる。多極イオンガイドは、タイム・オブ・フライトデューティーサイクルおよび感度を最適化するようにａｎおよびｑｎの値を変化させる。連続した複数の真空ポンピング・ステージおよび多極イオンガイド構成を用いることができるが、第１４図においては、連続した２つの真空ポンピング・ステージおよび多極イオンガイドを図示するものである。しかしながら、第１４図のように、２つの多極イオンガイド構成を用いた場合は、レンズ１８７および１９５さらに多極イオンガイド１８０および１８１間の領域に、透過効率の劣化が生じることがある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩＨ０１Ｊ 49/26 9508−2ＧＨ０１Ｊ 49/26 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．化学物質を分析する装置において、ａ）大気圧もしくはその付近で運用され、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶイオン源、ｂ）各真空ポンピング・ステージからガスを排出可能とした複数の真空ポンピング・ステージ、ｃ）前記各真空ポンピング・ステージに配置された質量分析器および検出器、ｄ）所定の真空ポンピング・ステージ中に始まり、その後のポンピング・ステージに連続し、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、前記真空ポンピング・ステージに配置され、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導く多極イオンガイド、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極に、ＡＣ／ＤＣ電圧を供給する電圧供給手段、ｆ）前記極に供給された前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御する制御手段、を備えたことを特徴とする化学物質を分析する装置。２．請求項１において、前記イオン源は電子スプレーイオン源であることを特徴とする化学物質を分析する装置。３．請求項１において、前記イオン源は、大気圧化学的イオン化源であることを特徴とする化学物質を分析する装置。４．請求項１において、前記イオン源は、誘導的に連結されたプラズマイオン源であることを特徴とする化学物質を分析する装置。５．請求項１において、前記多極イオンガイドは６極であることを特徴とする化学物質を分析する装置。６．請求項１において、前記多極イオンガイドは４極であることを特徴とする化学物質を分析する装置。７．請求項１において、前記多極イオンガイドは６極以上の極を有することを特徴とする化学物質を分析する装置。８．請求項１において、前記質量分析器は４極質量フィルターであることを特徴とする化学物質を分析する装置。９．請求項１において、前記質量分析器は、磁気的セクタ質量分析器であることを特徴とする化学物質を分析する装置。１０．請求項１において、前記質量分析器は、タイム・オブ・フライト質量分析器であることを特徴とする化学物質を分析する装置。１１．請求項１において、前記質量分析器は、直交パルシングタイム・オブ・フライト質量分析器であることを特徴とする化学物質を分析する装置。１２．請求項１において、前記質量分析器は、混成イオン・トラップ・タイム・オブ・フライト質量分析器であることを特徴とする化学物質を分析する装置。１３．請求項１において、前記質量分析器は、イオン・トラップ質量分析器であることを特徴とする化学物質を分析する装置。１４．請求項１において、前記質量分析器は、フーリエ変換質量分析器であることを特徴とする化学物質を分析する装置。１５．請求項１において、前記真空ポンピング・ステージは、２つの真空ポンピング・ステージからなることを特徴とする化学物質を分析する装置。１６．請求項１において、前記真空ポンピング・ステージは、３つの真空ポンピング・ステージからなることを特徴とする化学物質を分析する装置。１７．請求項１において、前記真空ポンピング・ステージは、４つの真空ポンピング・ステージからなることを特徴とする化学物質を分析する装置。１８．請求項１において、前記真空ポンピング・ステージは、４つ以上の真空ポンピング・ステージからなることを特徴とする化学物質を分析する装置。１９．請求項１において、前記多極イオンガイドは、所定の真空ポンピング・ステージ中に始まり、その後のポンピング・ステージに連続することを特徴とする化学物質を分析する装置。２０．請求項１６において、前記多極イオンガイドは、第１の真空ポンピング・ステージに始まり、第２の真空ポンピング・ステージに連続することを特徴とする化学物質を分析する装置。２１．請求項１６において、前記多極イオンガイドは、第２の真空ポンピング・ステージに始まり、第３の真空ポンピング・ステージに連続することを特徴とする化学物質を分析する装置。２２．請求項１において、前記多極イオンガイドは、ある１つの真空ポンピング・ステージから始まり、次の真空ポンピング・ステージを介して、３つめの真空ポンピング・ステージに連続することを特徴とする化学物質を分析する装置。２３．請求項１９において、前記多極イオンガイドは、第１の真空ポンピング・ステージから始まることを特徴とする化学物質を分析する装置。２４．請求項１９において、前記多極イオンガイドは、第２の真空ポンピング・ステージから始まることを特徴とする化学物質を分析する装置。２５．請求項１において、前記多極イオンガイドは、１つの真空ポンピング・ステージから始まり、付加された３つ以上の真空ポンピング・ステージに連続することを特徴とする化学物質を分析する装置。２６．請求項１において、前記ＡＣ／ＤＣ電圧供給手段は、前記質量分析器に進入するイオンのエネルギーを選択することができることを特徴とする化学物質を分析する装置。２７．請求項１において、前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を、前記多極イオンガイドを通過するイオンのイオン透過効率を最大化するように制御可能としたことを特徴とする化学物質を分析する装置。２８．請求項１において、前記ＡＣ周波数は一定であり、前記ＡＣ電圧の振幅およびＤＣ電圧を、前記多極イオンガイドを通過するイオンのイオン透過効率を最大化するように制御可能としたことを特徴とする化学物質を分析する装置。２９．請求項１において、前記ＡＣ／ＤＣ電圧を供給する電圧供給手段は、前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を、前記多極イオンガイドを通過するイオンの質量電荷の範囲を制限するように設定することを特徴とする化学物質を分析する装置。３０．請求項２９において、前記ＡＣ周波数は一定であり、前記ＡＣ電圧の振幅およびＤＣ電圧を、前記多極イオンガイドを通過するイオンの質量電荷の範囲を制限するように設定することを特徴とする化学物質を分析する装置。３１．請求項１において、前記多極イオンガイドが配置された少なくとも１つの真空ポンピング・ステージ中の前記圧力が、前記多極イオンガイドを通過し、所定の質量電荷を有する前記イオンのイオンエネルギーの拡がりを減少させるようにイオンの運動エネルギーを低減させるに十分高いことを特徴とする化学物質を分析する装置。３２．請求項１において、前記多極イオンガイドの中心軸から前記極の内面までの距離が、１．５ｍｍ以下であることを特徴とする化学物質を分析する装置。３３．請求項１において、前記第１真空ポンピング・ステージの気圧は２０トル未満であることを特徴とする化学物質を分析する装置。３４．請求項１において、前記第２真空ポンピング・ステージの気圧は５００ミリトル未満であることを特徴とする化学物質を分析する装置。３５．請求項１において、前記第３真空ポンピング・ステージの気圧は１０ミリトル未満であることを特徴とする化学物質を分析する装置。３６．化学物質を分析する装置において、ａ）大気圧もしくはその付近で運用され、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶイオン源、ｂ）各真空ポンピング・ステージからガスを排出する排出手段を備えた２つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージ、ｃ）イオン・パルシング領域およびタイム・オブ・フライト・チューブを、前記真空ポンピング・ステージに配置したタイム・オブ・フライト質量分析器および検出器、ｄ）最初の３つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、前記真空ポンピング・ステージ中またはタイム・オブ・フライト質量分析器の上流に配置され、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導く多極イオンガイド、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極に、ＡＣ／ＤＣ電圧を供給する電圧供給手段、ｆ）前記極に供給された前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御する制御手段、を備えたことを特徴とする化学物質を分析する装置。３７．請求項３６において、前記イオン源は電子スプレーイオン源であることを特徴とする化学物質を分析する装置。３８．請求項３６において、前記イオン源は、大気圧化学的イオン化源であることを特徴とする化学物質を分析する装置。３９．請求項３６において、前記イオン源は、誘導的に連結されたプラズマイオン源であることを特徴とする化学物質を分析する装置。４０．請求項３６において、前記多極イオンガイドは６極であることを特徴とする化学物質を分析する装置。４１．請求項３６において、前記多極イオンガイドは４極であることを特徴とする化学物質を分析する装置。４２．請求項３６において、前記多極イオンガイドは６極以上の極を有することを特徴とする化学物質を分析する装置。４３．請求項３６において、前記タイム・オブ・フライト質量分析器は、前記イオン・パルシング領域から前記タイム・オブ・フライト・チューブに前記イオンを直交パルシングするパルシング手段を備えたことを特徴とする化学物質を分析する装置。４４．請求項３６において、前記タイム・オブ・フライト質量分析器は、前記イオン・パルシング領域から前記タイム・オブ・フライト・チューブに前記イオンをインライン・パルシングするパルシング手段を備えたことを特徴とする化学物質を分析する装置。４５．請求項３６において、タイム・オブ・フライト前記質量分析器は、前記パルシング領域から前記タイム・オブ・フライト・チューブに前記イオンをパルシングするイオントラップを備えたことを特徴とする化学物質を分析する装置。４６．請求項３６において、前記イオンを、前記真空ポンピング・ステージの一部に誘導する前記多極イオンガイドは、所定の真空ポンピング・ステージから始まり同一の真空ポンピング・ステージに終わることを特徴とする化学物質を分析する装置。４７．請求項４６において、前記イオンは、所定の真空ポンピング・ステージから始まり同一の真空ポンピング・ステージに終わるそれぞれ独立した複数の多極イオンガイドにより、複数の真空ポンピング・ステージに導かれることを特徴とする化学物質を分析する装置。４８．請求項３６において、前記多極イオンガイドは、１つの真空ポンピング・ステージに始まり、１つまたは複数の後の真空ポンピング・ステージに連続することを特徴とする化学物質を分析する装置。４９．請求項３６において、前記多極イオンガイドの長さ方向の一部中の前記圧力が、前記多極イオンガイドを通過し、所定の質量電荷を有する前記イオンのイオンエネルギーの拡がりを減少させるようにイオンの運動エネルギーを低減させるに十分高いことを特徴とする化学物質を分析する装置。５０．請求項３６において、前記ＡＣ／ＤＣ電圧供給手段は、前記タイム・オブ・フライト質量分析器に進入するイオンのエネルギーを選択することができることを特徴とする化学物質を分析する装置。５１．請求項３６において、前記ＡＣ／ＤＣ電圧を供給する電圧供給手段は、前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を、前記多極イオンガイドを通過するイオンの質量電荷の範囲を減少させるように設定することを特徴とする化学物質を分析する装置。５２．請求項５１において、前記多極イオンガイドを通過する前記イオンの質量電荷範囲を減少させる前記電圧供給手段は、前記タイム・オブ・フライト質量分析器のデューティー・サイクルを増大させることを特徴とする化学物質を分析する装置。５３．請求項５１において、前記多極イオンガイドを通過する前記イオンの質量電荷範囲を減少させる前記電圧供給手段により、前記検出器の作動休止時間を減少させるように設定可能としたことを特徴とする化学物質を分析する装置。５４．請求項３６において、前記多極イオンガイドの中心軸から前記極の内面までの距離が、１．５ｍｍ以下であることを特徴とする化学物質を分析する装置。５５．請求項３６において、前記多極イオンガイドの中心軸から前記極の内面までの距離が、１ｍｍ以下であることを特徴とする化学物質を分析する装置。５６．化学物質を分析する装置において、ａ）大気圧もしくはその付近で運用され、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶイオン源、ｂ）各真空ポンピング・ステージからガスを排出する排出手段を備えた２つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージ、ｃ）前記各真空ポンピング・ステージに配置されたイオントラップ質量分析器および検出器、ｄ）３つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、前記真空ポンピング・ステージ中またはイオントラップ質量分析器の上流に配置され、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導く多極イオンガイド、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極に、ＡＣ／ＤＣ電圧を供給する電圧供給手段、ｆ）前記極に供給された前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御する制御手段、を備えたことを特徴とする化学物質を分析する装置。５７．請求項５６において、前記イオン源は電子スプレーイオン源であることを特徴とする化学物質を分析する装置。５８．請求項５６において、前記イオン源は、大気圧化学的イオン化源であることを特徴とする化学物質を分析する装置。５９．請求項５６において、前記イオン源は、誘導的に連結されたプラズマイオン源であることを特徴とする化学物質を分析する装置。６０．請求項５６において、前記多極イオンガイドは６極であることを特徴とする化学物質を分析する装置。６１．請求項５６において、前記多極イオンガイドは４極であることを特徴とする化学物質を分析する装置。６２．請求項５６において、前記多極イオンガイドは６極以上の極を有することを特徴とする化学物質を分析する装置。６３．請求項５６において、前記多極イオンガイドの一部中の前記圧力が、前記多極イオンガイドを通過し、所定の質量電荷を有する前記イオンのイオンエネルギーの拡がりを減少させるようにイオンの運動エネルギーを低減させるに十分高いことを特徴とする化学物質を分析する装置。６４．請求項５６において、前記ＡＣ／ＤＣ電圧供給手段は、前記イオントラップ質量分析器に進入するイオンのエネルギーを選択することができることを特徴とする化学物質を分析する装置。６５．請求項５６において、前記ＡＣ／ＤＣ電圧を供給する電圧供給手段は、前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を、前記多極イオンガイドを通過するイオンの質量電荷の範囲を減少させるように設定することを特徴とする化学物質を分析する装置。６６．請求項６５において、前記多極イオンガイドを通過する前記イオンの質量電荷範囲を減少させる前記電圧供給手段は、質量電荷の注目すべき範囲外のイオン数を減少させることを特徴とする化学物質を分析する装置。６７．化学物質を分析する方法において、ａ）イオン源は、大気圧もしくはその付近で作動し、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶ、ｂ）２つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージ中の各連続する真空ポンピング・ステージが直前の真空ポンピング・ステージよりも低い背景気圧となるように、真空ポンピングを施し、ｃ）前記各真空ポンピング・ステージに配置された質量分析器および検出器により、前記化学物質の質量分析を行い、ｄ）多極イオンガイドが、最初の２つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導き、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極のＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御することを特徴とする化学物質を分析する方法。６８．請求項６７において、前記イオン源として電子スプレーイオン源を用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。６９．請求項６７において、前記イオン源として大気圧化学的イオン化源を用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。７０．請求項６７において、前記イオン源として誘導的に連結されたプラズマイオン源を用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。７１．請求項６７において、前記多極イオンガイドとして６極のものを用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。７２．請求項６７において、前記多極イオンガイドとして４極のものを用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。７３．請求項６７において、前記多極イオンガイドとして６極以上の極を有するものを用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。７４．請求項６７において、４極質量フィルターを用いて質量分析を行うことを特徴とする化学物質を分析する方法。７５．請求項６７において、磁気的セクタ質量分析器を用いて質量分析を行うことを特徴とする化学物質を分析する方法。７６．請求項６７において、タイム・オブ・フライト質量分析器を用いて質量分析を行うことを特徴とする化学物質を分析する方法。７７．請求項７６において、タイム・オブ・フライト・チューブのパルシング領域に前記イオンをパルスする時に、直交パルシングを行うことを特徴とする化学物質を分析する方法。７８．請求項７６において、タイム・オブ・フライト・チューブのパルシング領域に前記イオンをパルスする時に、インライン・パルシングを行うことを特徴とする化学物質を分析する方法。７９．請求項６７において、イオン・トラップ質量分析器を用いて質量分析を行うことを特徴とする化学物質を分析する方法。８０．請求項６７において、イオン・トラップタイム・オブ・フライト質量分析器を用いて質量分析を行うことを特徴とする化学物質を分析する方法。８１．請求項６７において、フーリエ変換イオン・サイクロトロン共鳴質量分析器を用いて質量分析を行うことを特徴とする化学物質を分析する方法。８２．請求項６７において、前記イオン源から真空に侵入したガスを３つの前記真空ポンピング・ステージにより取り出すことを特徴とする化学物質を分析する方法。８３．請求項６７において、前記イオン源から真空に侵入したガスを４つの前記真空ポンピング・ステージにより取り出すことを特徴とする化学物質を分析する方法。８４．請求項６７において、前記イオン源から真空に侵入したガスを４つ以上の前記真空ポンピング・ステージにより取り出すことを特徴とする化学物質を分析する方法。８５．請求項６７において、１つの前記真空ポンピング・ステージから始まり、その後の真空ポンピング・ステージに連続する前記多極イオンガイドを用いて、前記イオンを２つの真空ポンピング・ステージの中に通すことを特徴とする化学物質を分析する方法。８６．請求項８５において、前記イオンは、第２の真空ポンピング・ステージ時に、前記多極イオンガイドに進入することを特徴とする化学物質を分析する方法。８７．請求項８５において、前記イオンは、第１の真空ポンピング・ステージ時に、前記多極イオンガイドに進入することを特徴とする化学物質を分析する方法。８８．請求項６６において、ある１つの真空ポンピング・ステージから始まり、次の真空ポンピング・ステージを介して、３つめの真空ポンピング・ステージに連続する前記多極イオンガイドを用いて、前記イオンを３つの真空ポンピング・ステージの中に通すことを特徴とする化学物質を分析する方法。８９．請求項８８において、前記イオンは、第２の真空ポンピング・ステージ時に、前記多極イオンガイドに進入することを特徴とする化学物質を分析する方法。９０．請求項８８において、前記イオンは、第１の真空ポンピング・ステージ時に、前記多極イオンガイドに進入することを特徴とする化学物質を分析する方法。９１．請求項６７において、ある１つの真空ポンピング・ステージから始まり、２つ以上の付加された真空ポンピング・ステージに連続する前記多極イオンガイドを用いて、前記イオンを３つ以上の真空ポンピング・ステージの中に通すことを特徴とする化学物質を分析する方法。９２．請求項６７において、前記質量分析器に進入するイオンのエネルギーを、ＡＣ／ＤＣ電圧により選択可能にすることを特徴とする化学物質を分析する方法。９３．請求項６７において、前記多極イオンガイドを通過するイオンのイオン透過効率を、ＡＣ／ＤＣ電圧により最大化することを特徴とする化学物質を分析する方法。９４．請求項９３において、前記ＡＣ周波数を一定とし、前記ＡＣ電圧の振幅およびＤＣ電圧を、前記多極イオンガイドを通過するイオンのイオン透過効率を最大化するように調整することを特徴とする化学物質を分析する方法。９５．請求項６７において、前記多極イオンガイドを通過するイオンの質量電荷の範囲を制限するように、前記ＡＣ／ＤＣ電圧を調整することを特徴とする化学物質を分析する方法。９６．請求項９５において、前記ＡＣ周波数を一定とし、前記ＡＣ電圧の振幅およびＤＣ電圧を、前記多極イオンガイドを通過するイオンの質量電荷の範囲を制限するように調整することを特徴とする化学物質を分析する方法。９７．請求項６７において、前記多極イオンガイドの一部の前記圧力を、所定の質量電荷を有する前記イオンのイオンエネルギーの拡がりを減少させるようにイオンの運動エネルギーを低減させるに十分高くすることを特徴とする化学物質を分析する方法。９８．化学物質を分析する方法において、ａ）イオン源は、大気圧もしくはその付近で作動し、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶ、ｂ）２つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージ中の各連続する真空ポンピング・ステージが直前の真空ポンピング・ステージよりも低い背景気圧となるように、真空ポンピングを施し、ｃ）イオン・パルシング領域およびタイム・オブ・フライト・チューブを、前記真空ポンピング・ステージに配置したタイム・オブ・フライト質量分析器および検出器により質量分析を行い、ｄ）多極イオンガイドが、３つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、前記真空ポンピング・ステージ中またはタイム・オブ・フライト質量分析器の上流に配置され、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導く、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極のＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御することを特徴とする化学物質を分析する方法。９９．請求項９８において、前記イオン源として電子スプレーイオン源を用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。１００．請求項９８において、前記イオン源として大気圧化学的イオン化源を用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。１０１．請求項９８において、前記イオン源として誘導的に連結されたプラズマイオン源を用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。１０２．請求項９８において、前記多極イオンガイドとして６極のものを用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。１０３．請求項９８において、前記多極イオンガイドとして４極のものを用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。１０４．請求項９８において、前記多極イオンガイドとして６極以上の極を有するものを用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。１０５．請求項９８において、前記イオン源から真空に侵入したガスを３つの前記真空ポンピング・ステージにより取り出すことを特徴とする化学物質を分析する方法。１０６．請求項９８において、前記イオン源から真空に侵入したガスを４つの前記真空ポンピング・ステージにより取り出すことを特徴とする化学物質を分析する方法。１０７．請求項９８において、前記イオン源から真空に侵入したガスを４つ以上の前記真空ポンピング・ステージにより取り出すことを特徴とする化学物質を分析する方法。１０８．請求項９８において、タイム・オブ・フライト・チューブのパルシング領域外へ、前記イオンをパルスして送り出す時に、直交パルシングを行うことを特徴とする化学物質を分析する方法。１０９．請求項９８において、タイム・オブ・フライト・チューブのパルシング領域外へ、前記イオンをパルスして送り出す時に、インライン・パルシングを行うことを特徴とする化学物質を分析する方法。１１０．請求項９８において、タイム・オブ・フライト・チューブのパルシング領域外へ、前記イオンをパルスして送り出す時に、イオン・トラップを用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。１１１．請求項９８において、イオンを真空ポンピング・ステージに導く前記多極イオンガイドが、前記真空ポンピング・ステージから始まり同一の真空ポンピング・ステージに終わることを特徴とする化学物質を分析する方法。１１２．請求項１１１において、前記イオンを、所定の真空ポンピング・ステージから始まり同一の真空ポンピング・ステージに終わるそれぞれ独立した複数の多極イオンガイドにより、複数の真空ポンピング・ステージに導くことを特徴とする化学物質を分析する方法。１１３．請求項９８において、前記多極イオンガイドは、１つの真空ポンピング・ステージに始まり、１つまたは複数の後の真空ポンピング・ステージに連続することを特徴とする化学物質を分析する方法。１１４．請求項１１３において、１つの前記真空ポンピング・ステージから始まり、その後の真空ポンピング・ステージに連続する前記多極イオンガイドを用いて、前記イオンを２つの真空ポンピング・ステージの中に通すことを特徴とする化学物質を分析する方法。１１５．請求項１１４において、前記イオンは、第２の真空ポンピング・ステージ時に、前記多極イオンガイドに進入することを特徴とする化学物質を分析する方法。１１６．請求項１１４において、前記イオンは、第１の真空ポンピング・ステージ時に、前記多極イオンガイドに進入することを特徴とする化学物質を分析する方法。１１７．請求項９８において、ある１つの真空ポンピング・ステージから始まり、次の真空ポンピング・ステージを介して、３つめの真空ポンピング・ステージに連続する前記多極イオンガイドを用いて、前記イオンを３つの真空ポンピング・ステージの中に通すことを特徴とする化学物質を分析する方法。１１８．請求項１１７において、前記イオンは、第２の真空ポンピング・ステージ時に、前記多極イオンガイドに進入することを特徴とする化学物質を分析する方法。１１９．請求項１１７において、前記イオンは、第１の真空ポンピング・ステージ時に、前記多極イオンガイドに進入することを特徴とする化学物質を分析する方法。１２０．請求項９８において、ある１つの真空ポンピング・ステージから始まり、２つ以上の付加された真空ポンピング・ステージに連続する前記多極イオンガイドを用いて、前記イオンを３つ以上の真空ポンピング・ステージの中に通すことを特徴とする化学物質を分析する方法。１２１．請求項９８において、前記質量分析器に進入するイオンのエネルギーを、ＡＣ／ＤＣ電圧により選択可能にすることを特徴とする化学物質を分析する方法。１２２．請求項９８において、前記多極イオンガイドを通過するイオンのイオン透過効率を、ＡＣ／ＤＣ電圧により最大化することを特徴とする化学物質を分析する方法。１２３．請求項１２２において、前記ＡＣ周波数を一定とし、前記ＡＣ電圧の振幅およびＤＣ電圧を、前記多極イオンガイドを通過するイオンのイオン透過効率を最大化するように調整することを特徴とする化学物質を分析する方法。１２４．請求項９８において、前記多極イオンガイドを通過するイオンの質量電荷の範囲を制限するように、前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を調整することを特徴とする化学物質を分析する方法。１２５．請求項１２４において、前記多極イオンガイドを通過する前記イオンの質量電荷範囲を減少させる方法を用いて、前記タイム・オブ・フライト質量分析器のデューティー・サイクルを増大可能とすることを特徴とする化学物質を分析する方法。１２６．請求項１２４において、前記多極イオンガイドを通過する前記イオンの質量電荷範囲を減少させる方法を用いて、前記検出器の作動休止時間を減少可能とすることを特徴とする化学物質を分析する方法。１２７．請求項１２４において、前記ＡＣ周波数を一定とし、前記ＡＣ電圧の振幅およびＤＣ電圧を、前記多極イオンガイドを通過するイオンの質量電荷の範囲を制限するように調整することを特徴とする化学物質を分析する方法。１２８．請求項９８において、前記多極イオンガイドが配置された前記真空ポンピング・ステージ中の前記圧力を、前記多極イオンガイドを通過し、所定の質量電荷を有する前記イオンのイオンエネルギーの拡がりを減少させるようにイオンの運動エネルギーを低減させるに十分高くすることを特徴とする化学物質を分析する方法。１２９．請求項９８において、小さな断面のイオンビーム直径を有する質量分析器を用いて、前記イオンを、前記多極イオンガイドの中心軸から前記極の内面までの距離が２．５ｍｍ以下の小サイズの前記多極イオンガイドに通過させることを特徴とする化学物質を分析する方法。１３０．化学物質を分析する方法において、ａ）イオン源は、大気圧もしくはその付近で作動し、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶ、ｂ）１つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージについて、真空ポンピングを施し、ｃ）イオントラップ質量分析器および検出器により、前記化学物質の質量分析を行い、ｄ）多極イオンガイドが、３つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、前記真空ポンピング・ステージ中またはイオントラップ質量分析器の上流に配置され、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導く、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極のＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御することを特徴とする化学物質を分析する方法。１３１．請求項１３０において、前記イオン源として電子スプレーイオン源を用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。１３２．請求項１３０において、前記イオン源として大気圧化学的イオン化源を用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。１３３．請求項１３０において、前記イオン源として誘導的に連結されたプラズマイオン源を用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。１３４．請求項１３０において、前記多極イオンガイドとして６極のものを用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。１３５．請求項１３０において、前記多極イオンガイドとして４極のものを用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。１３６．請求項１３０において、前記多極イオンガイドとして６極以上の極を有するものを用いることを特徴とする化学物質を分析する方法。１３７．請求項１３０において、前記イオン源から真空に侵入したガスを３つの前記真空ポンピング・ステージにより取り出すことを特徴とする化学物質を分析する方法。１３８．請求項１３０において、前記イオン源から真空に侵入したガスを４つの前記真空ポンピング・ステージにより取り出すことを特徴とする化学物質を分析する方法。１３９．請求項１３０において、イオンを、エンドプレート穴を介して、イオントラップに通すことを特徴とする化学物質を分析する方法。１４０．請求項１３０において、イオンを、トラップ電極間の間隙を介して、イオントラップに通すことを特徴とする化学物質を分析する方法。１４１．請求項１３０において、イオンを、真空ポンピング・ステージに導く前記多極イオンガイドが、前記真空ポンピング・ステージから始まり同一の真空ポンピング・ステージに終わることを特徴とする化学物質を分析する方法。１４２．請求項１４１において、前記イオンを、所定の真空ポンピング・ステージから始まり同一の真空ポンピング・ステージに終わるそれぞれ独立した複数の多極イオンガイドにより、複数の真空ポンピング・ステージに導くことを特徴とする化学物質を分析する方法。１４３．請求項１３０において、前記多極イオンガイドは、１つの真空ポンピング・ステージに始まり、１つまたは複数の後の真空ポンピング・ステージに連続することを特徴とする化学物質を分析する方法。１４４．請求項１４３において、１つの前記真空ポンピング・ステージから始まり、その後の真空ポンピング・ステージに連続する前記多極イオンガイドを用いて、前記イオンを２つの真空ポンピング・ステージの中に通すことを特徴とする化学物質を分析する方法。１４５．請求項１４４において、前記イオンは、第２の真空ポンピング・ステージ時に、前記多極イオンガイドに進入することを特徴とする化学物質を分析する方法。１４６．請求項１４４において、前記イオンは、第１の真空ポンピング・ステージ時に、前記多極イオンガイドに進入することを特徴とする化学物質を分析する方法。１４７．請求項１３０において、ある１つの真空ポンピング・ステージから始まり、次の真空ポンピング・ステージを介して、３つめの真空ポンピング・ステージに連続する前記多極イオンガイドを用いて、前記イオンを３つの真空ポンピング・ステージの中に通すことを特徴とする化学物質を分析する方法。１４８．請求項１４７において、前記イオンは、第２の真空ポンピング・ステージ時に、前記多極イオンガイドに進入することを特徴とする化学物質を分析する方法。１４９．請求項１４７において、前記イオンは、第１の真空ポンピング・ステージ時に、前記多極イオンガイドに進入することを特徴とする化学物質を分析する方法。１５０．請求項１３０において、前記イオントラップ質量分析器に進入するイオンのエネルギーを、ＡＣ／ＤＣ電圧により選択可能にすることを特徴とする化学物質を分析する方法。１５１．請求項１３０において、前記多極イオンガイドを通過するイオンのイオン透過効率を、ＡＣ／ＤＣ電圧により最大化することを特徴とする化学物質を分析する方法。１５２．請求項１５１において、前記ＡＣ周波数を一定とし、前記ＡＣ電圧の振幅およびＤＣ電圧を、前記多極イオンガイドを通過するイオンのイオン透過効率を最大化するように調整することを特徴とする化学物質を分析する方法。１５３．請求項１３０において、前記多極イオンガイドを通過するイオンの質量電荷の範囲を制限するように、前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を調整することを特徴とする化学物質を分析する方法。１５４．請求項１５３において、前記多極イオンガイドを通過する前記イオンの質量電荷範囲を減少させる方法を用いて、前記イオントラップ質量分析器の空間チャージングの影響を減少可能とすることを特徴とする化学物質を分析する方法。１５５．請求項１５３において、前記ＡＣ周波数を一定とし、前記ＡＣ電圧の振幅およびＤＣ電圧を、前記多極イオンガイドを通過するイオンの質量電荷の範囲を制限するように調整することを特徴とする化学物質を分析する方法。１５６．請求項１３０において、前記イオンの質量電荷範囲を減少させる方法を用いて質量電荷の注目すべき範囲外のイオン数を減少させるとともに前記イオントラップ質量分析器の空間チャージングの影響を減少させるように、前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を調整することを特徴とする化学物質を分析する方法。１５７．請求項１３０において、前記多極イオンガイドの一部の前記圧力を、所定の質量電荷を有する前記イオンのイオンエネルギーの拡がりを減少させるようにイオンの運動エネルギーを低減させるに十分高くすることを特徴とする化学物質を分析する方法。１５８．化学物質を分析する装置において、ａ）大気圧もしくはその付近で運用され、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶイオン源、ｂ）各真空ポンピング・ステージからガスを排出する排出手段を備えた２つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージ、ｃ）前記各真空ポンピング・ステージに配置されたフーリエ変換イオン・サイクロトロン共鳴質量分析器、ｄ）３つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、前記真空ポンピング・ステージ中またはフーリエ変換イオン・サイクロトロン共鳴質量分析器の上流に配置され、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導く多極イオンガイド、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極に、ＡＣ／ＤＣ電圧を供給する電圧供給手段、ｆ）前記極に供給された前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御する制御手段、を備えたことを特徴とする化学物質を分析する装置。１５９．請求項１５８において、前記ＡＣ周波数は一定であり、前記ＡＣ電圧の振幅およびＤＣ電圧を、前記多極イオンガイドを通過するイオンのイオン透過効率を最大化するように制御可能としたことを特徴とする化学物質を分析する装置。１６０．請求項１５８において、前記ＡＣ／ＤＣ電圧供給手段は、前記フーリエ変換イオン・サイクロトロン共鳴質量分析器に進入するイオンのエネルギーを選択することができることを特徴とする化学物質を分析する装置。１６１．請求項１５８において、前記ＡＣ／ＤＣ電圧を供給する電圧供給手段は、前記ＡＣ／ＤＣ電圧を、前記多極イオンガイドを通過するイオンの質量電荷の範囲を減少させるように設定することを特徴とする化学物質を分析する装置。１６２．化学物質を分析する方法において、ａ）イオン源は、大気圧もしくはその付近で作動し、気体状イオンを、溶液中の分析対象物から発生させ、そのイオンを管を介して第１真空ポンピング・ステージへ運ぶ、ｂ）１つまたはそれ以上の真空ポンピング・ステージ中の各連続する真空ポンピング・ステージが直前の真空ポンピング・ステージよりも低い背景気圧となるように、真空ポンピングを施し、ｃ）フーリエ変換イオン・サイクロトロン共鳴質量分析器および検出器により、前記化学物質の質量分析を行い、ｄ）多極イオンガイドが、３つの中の１つの真空ポンピング・ステージ中に始まり、等間隔かつ平行に配置され、長さ方向に延びた複数の極を有し、前記真空ポンピング・ステージ中またはフーリエ変換イオン・サイクロトロン共鳴質量分析器の上流に配置され、前記イオン源から発生されたイオンを、前記真空ステージの一部を介して、前記真空ポンピング・ステージへ導く、ｅ）前記多極イオンガイドの前記極のＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を制御することを特徴とする化学物質を分析する方法。１６３．請求項１６２において、前記ＡＣ周波数を一定とし、前記ＡＣ電圧の振幅およびＤＣ電圧を、前記多極イオンガイドを通過するイオンのイオン透過効率を最大化するように調整することを特徴とする化学物質を分析する方法。１６４．請求項１６２において、前記多極イオンガイドを通過するイオンの質量電荷の範囲を制限するように、前記ＡＣ／ＤＣ電圧およびＡＣ周波数を調整することを特徴とする化学物質を分析する方法。１６５．請求項１６２において、前記多極イオンガイドを通過する前記イオンの質量電荷範囲を減少させる方法を用いて、前記フーリエ変換イオン・サイクロトロン共鳴質量分析器の空間チャージングの影響を減少可能とすることを特徴とする化学物質を分析する方法。