WO2007108410A1 - イオン化装置 - Google Patents

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WO2007108410A1
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ionization
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ionizer
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Shigeki Matsuura
Yoshihiro Takata
Tadashi Arii
Satoshi Otake
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Rigaku Denki Co Ltd
Rigaku Corp
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Hamamatsu Photonics KK
Rigaku Denki Co Ltd
Rigaku Corp
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    • H01J49/162—Direct photo-ionisation, e.g. single photon or multi-photon ionisation

Definitions

  • the present invention relates to an ionizer.
  • the method of ionizing sample molecules such as organic substances, electron impact ionization (EI) that bombards and ionizes sample molecules using accelerated electrons, and irradiates the sample molecules with light.
  • EI electron impact ionization
  • PI photo ionization
  • the mass spectrometer described in Patent Document 1 includes a filament that generates thermoelectrons for EI and a laser light source that generates laser light for PI.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-93152
  • sample molecules are introduced as a gas or together with a carrier gas.
  • the mass spectrometer described in Patent Document 1 uses laser light for PI, the irradiation range is narrow, so that the ionizable region is also narrow, and it is difficult to improve detection efficiency and sensitivity.
  • the laser light source itself increases the size of the device, and the beam expander and scan operation mechanism This will further increase the size of the apparatus.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is capable of both EI and PI, can be configured in a small size, and uniformly emits light to sample molecules over a wide range during PI.
  • An object of the present invention is to provide an ionizer that can improve detection efficiency and sensitivity by irradiation.
  • an ionization apparatus includes an ionization chamber having an ionization space for ionizing sample molecules, and applies electron bombardment to the sample molecules in the ionization space. And an electron source for ionizing the sample molecules and light emitting means for ionizing the sample molecules by irradiating the sample molecules in the ion space with ultraviolet light having a lower directivity than the laser light. It is characterized by that.
  • the ionization apparatus described above is capable of both EI and PI by including an electron source and light emitting means for irradiating ultraviolet light having a lower directivity than laser light. Furthermore, since ultraviolet light having a lower directivity than laser light is irradiated, it is possible to uniformly irradiate ultraviolet light to sample molecules introduced in a wider range. Thereby, detection efficiency and sensitivity can be improved.
  • the ionization apparatus is characterized in that the light emitting means is a discharge tube.
  • the apparatus can be made smaller than an ultraviolet laser light source.
  • the ionization apparatus further includes a first acceleration electrode that is disposed between the electron source and the ionization space and that accelerates electrons from the electron source toward the ionization space. It is good. As a result, the electrons emitted from the electron source can be suitably accelerated, and an electron impact can be effectively applied to the sample molecules.
  • the ionization apparatus further includes an electron collection electrode that is disposed outside the ionization space and collects electrons generated by irradiation with ultraviolet light in the ionization chamber. Also good. When ultraviolet light is irradiated into the ion chamber, secondary electrons are emitted from components such as electrodes by the photoelectric effect. And when we enter this secondary electron force ion space
  • PI is a suitable method for generating molecular ions (parent ions) of sample molecules that cause ion molecules to be decomposed and fragment ionized because EI energy is too high in EI.
  • EI energy is too high in EI.
  • some of the sample molecules change into fragment ions.
  • the ion collection electrode for collecting electrons (secondary electrons) generated by the irradiation of ultraviolet light in the ionization chamber is provided outside the ionization space. Suppresses the entry of secondary electrons into the reaction space and reduces the generation of fragment ions in PI Can be reduced.
  • the ionization device is disposed between the electron collection electrode and the ionization space, and is a second for accelerating the electrons generated by irradiation of ultraviolet light toward the electron collection electrode in the ionization chamber.
  • An accelerating electrode may be further provided.
  • the ionization apparatus includes a first acceleration electrode that is disposed between the electron source and the ionization space and accelerates electrons from the electron source toward the ionization space. It is preferable that the acceleration electrode also serves as the second acceleration electrode. As a result, the device can be configured with fewer members, and the increase in size of the device can be suppressed.
  • the electron source may include an electron emission electrode that emits electrons by irradiation of ultraviolet light from the light emission means.
  • an electron source for EI for example, there is a filament or the like, but an electron emission electrode that emits electrons (secondary electrons) upon receiving ultraviolet light as described above can suitably emit EI electrons.
  • the ionization apparatus is characterized in that the electron emission electrode has a base portion and a covering portion that covers the base portion, and the secondary electron emission efficiency of the covering portion is higher than the secondary electron emission efficiency of the base portion. May be. In this way, by providing a covering portion having high secondary electron emission efficiency on the electron emission electrode, electrons for EI can be emitted more efficiently.
  • the ionization apparatus of the present invention irradiates an ionization chamber having an ionization space for ionizing sample molecules, and ultraviolet light having a lower directivity than laser light to the sample molecules in the ionization space.
  • a light emitting means for ionizing the sample molecules, and an electron bombardment that is arranged outside the ionization space and emits electrons by irradiation of ultraviolet light from the light emitting means to the sample molecules in the ionization space.
  • a first electrode that performs an electron emission operation and an electron collection operation that collects electrons generated in the ionization chamber by irradiation with ultraviolet light, and is disposed between the first electrode and the ionization space. The electron emission operation and the electron collection operation in the first electrode are switched according to the potential relationship between the first electrode and the second electrode.
  • the ionization apparatus described above irradiates sample molecules with ultraviolet light having lower directivity than laser light. And a first electrode that emits electrons when irradiated with ultraviolet light from the light emitting means. This allows both EI and PI. In addition, since the sample molecules introduced in a wider range can be irradiated with ultraviolet light uniformly by the light emitting means for irradiating the ultraviolet light with less directivity than the laser light, the detection efficiency and sensitivity can be improved.
  • the first and second electrodes are provided, and the electron emission operation and the electron collection operation described above are switched according to the potential relationship between the first electrode and the second electrode, so that the EI Electron impact can be effectively applied to sample molecules in the ionization space (electron emission operation), and at the same time, intrusion of secondary electrons into the ion space is suppressed during PI. Generation can be reduced (electron collection operation).
  • the ionization apparatus capable of efficiently performing both PI and EI can be further downsized.
  • the ionization apparatus may be characterized in that the light emitting means is a discharge tube.
  • the apparatus can be made compact.
  • the ionization apparatus may be characterized in that the electron emission operation and the electron collection operation in the first electrode are alternately performed while controlling the operation time of each operation.
  • the molecular ion at the time of PI and the fragment ion at the time of EI can be obtained by the same measurement in consideration of the influence of the time change.
  • the ionization apparatus may further include a rectifying member that rectifies the sample molecules toward the ionization space. As a result, the utilization efficiency of the sample molecules increases, so that more ions can be generated.
  • both EI and PI are possible and can be configured in a small size, and the detection efficiency and sensitivity can be achieved by irradiating sample molecules uniformly over a wide range during PI. It is possible to provide an ionizer that can improve the efficiency.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment of an ionizer according to the present invention and a configuration of a mass analyzer including the ionizer.
  • FIG. 2 is a perspective view showing in detail the configuration of the ionizer.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an EI operation by a filament among the operations of the ionizer.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a PI operation by a discharge tube among the operations of the ionizer.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the EI operation using only the discharge tube without using thermionic emission by the filament among the operations of the ionizer.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of an ionizer according to a first modification.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of an ionizer according to a second modification.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an ionizer according to a third modification and a mass analyzer including the ionizer.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an ionizer according to a fourth modification and a mass analyzer including the ionizer.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an ionization apparatus 2 according to an embodiment of the ionization apparatus according to the present invention and a configuration of a mass analyzer la including the ionization apparatus 2.
  • the mass analyzer la in this embodiment is a device for analyzing sample molecules A such as organic substances introduced from the outside.
  • the quadrupole 4, the deflector 5, and the detector 6 are used.
  • the casing 7 is a container capable of maintaining a vacuum atmosphere, and houses the ionizer 2, the quadrupole 4, the deflector 5, and the detector 6.
  • the ionization apparatus 2 includes an ionization chamber 2a, electron lens forming electrodes 28a and 28b, and a discharge tube 29.
  • the ion chamber 2a has an ion space 2b for ionizing the sample molecule A, and is arranged near the sample inlet in the mass analyzer la.
  • the electron lens forming electrodes 28a and 28b are components for introducing ions generated in the ion space 2b into the quadrupole 4.
  • the discharge tube 29 as a light emitting means having a lower directivity than the laser light irradiates the sample molecule A introduced into the ion space 2b with ultraviolet light (including vacuum ultraviolet light) and ionizes the sample molecule A. It is a part for (PI).
  • the discharge tube 29 is relatively wide.
  • a range that can be irradiated with ultraviolet light for example, a deuterium lamp, an excimer lamp, a capillary discharge tube, a microwave discharge tube, etc. is preferably used.
  • the fluctuation of the ultraviolet light amount is small.
  • the ion chamber 2a further includes an inner electrode (second electrode) 21, an outer electrode (first electrode) 22, and filaments 23a and 23b.
  • the filaments 23a and 23b are electron sources for ionizing (EI) the sample molecule A by applying electron impact to the sample molecule A in the ion space 2b.
  • the filaments 23a and 23b are supplied with electric power from the outside of the ionization device 2 through the conductive wires 26a and 26b, and emit thermal electrons into the ionization space 2b.
  • the filaments 23a and 23b are arranged outside the ion space 2b.
  • the outer electrode 22 collects secondary electrons generated by irradiation of ultraviolet light in the ion chamber 2a when the ionization of the sample molecule A by electron impact upon irradiation with ultraviolet light is not desired. It is an electron collection electrode for. When ultraviolet light is irradiated into the ion chamber, secondary electrons are emitted from the constituent members such as the inner electrode 21 and the filaments 23a and 23b. The outer electrode 22 collects the secondary electrons thus generated. The outer electrode 22 is disposed outside the filaments 23a and 23b outside the ion space 2b. The outer electrode 22 is electrically connected to the outside of the ionization device 2 through the conductor 27, and the collected secondary electrons are removed from the ionization device 2.
  • the outer electrode 22 is a sample molecule A ion caused by electron impact upon irradiation with ultraviolet light. When it is desired to make it, it becomes an electron emission electrode that emits secondary electrons by irradiation of ultraviolet light from the discharge tube 29. That is, as the electrons for giving an electron impact to the sample molecule A, in addition to the thermoelectrons from the filaments 23a and 23b, the outer electrode 22 and the constituent members such as the filaments 23a and 23b are generated by irradiation with ultraviolet light. Secondary electrons can also be used. When only PI is performed on sample molecule A, it is preferable to exclude secondary electrons from ionic space 2b as described above, but when both PI and EI are performed simultaneously on sample molecule A. On the contrary
  • Secondary electrons may be supplied to the ionization space 2b.
  • the electron emission electrode (outer electrode 22, filaments 23 a and 23 b) emits secondary electrons, so that more electrons can be supplied to the ionization space 2 b.
  • the outer electrode 22 has a base part mainly for ensuring conductivity and a covering part that covers the base part and has a higher secondary electron emission efficiency than the base part. preferable. Thereby, secondary electrons can be emitted more efficiently.
  • gold, nickel, magnesium oxide, and the like are suitable as a material for the covering portion having high secondary electron emission efficiency.
  • the inner electrode 21 accelerates the secondary electrons generated by irradiation of thermal electrons and ultraviolet light emitted from the filaments 23a and 23b toward the ion space 2b when ionization of the sample molecule A by electron impact is desired.
  • This electrode also serves as a second acceleration electrode for accelerating the secondary electrons toward the outer electrode 22.
  • the inner electrode 21 is disposed between the filaments 23a and 23b and the outer electrode 22 and the ion space 2b. The inner electrode 21 is directed to the ion space 2b.
  • the inner electrode 21 is supplied with voltage from the outside of the ionizer 2.
  • the inner electrode 21 is used to accelerate the thermionic electrons from the filaments 23a and 23b and the secondary electrons from the filaments 23a and 23b and the outer electrode 22 to the ion space 2b. Is kept at a higher potential.
  • the inner electrode 21 has a lower potential than the outer electrode 22 when accelerating the secondary electrons generated in the ion chamber 2a to the outer electrode 22. To be kept.
  • the quadrupole 4 is a part for selectively extracting only ions having a specific mass Z charge ratio from the ions emitted from the ion source device 2.
  • the quadrupole 4 is formed by arranging a pair of rod-shaped electrodes 41a and 41b juxtaposed and a pair of rod-shaped electrodes 42a and 42b so that the juxtaposition directions of the forces intersect each other.
  • a voltage satisfying a certain condition a voltage obtained by concatenating a DC voltage and an AC voltage
  • the mass Z charge ratio corresponding to the voltage condition is applied. Only ions having can pass between each of the rod-like electrodes 41a, 41b, 42a, and 42b.
  • the deflector 5 is a component for changing the traveling direction of the ions that have passed through the quadrupole 4 to the detector 6, and is arranged at the subsequent stage of the quadrupole 4.
  • the detector 6 is a component for detecting ions that have passed through the quadrupole 4 and generates a current corresponding to the number of ions.
  • FIG. 2 is a perspective view showing in detail the configuration of the ionizer 2 of the present embodiment.
  • the illustration of the ionization chamber 2a and the discharge tube 29 is omitted!
  • the outer electrode 22 of the present embodiment is configured by a conductive wire assembled in a mesh pattern.
  • the outer electrode 22 is disposed so as to surround the inner electrode 21 and is formed in a cylindrical shape (a bowl shape) along a certain central axis.
  • One end of the outer electrode 22 is closed with a conductive wire assembled in a net-like shape, and a cylindrical ring-shaped outer conductor 27 is fixed to the other end, and a conductor (not shown) connected to the outer conductor 27 Thus, a predetermined voltage is applied.
  • the inner electrode 21 is formed by winding a conductive wire in a spiral shape, and is formed in a cylindrical shape along the same central axis as the outer electrode 22.
  • the inner side of the cylindrical inner electrode 21 becomes the ion space 2b (FIG. 1).
  • One end of the inner electrode 21 is fixed to a cylindrical ring-shaped inner conductor 29, and a predetermined voltage is applied by a conducting wire (not shown) connected to the inner conductor 29.
  • An opening 29a is formed in the portion of the inner conductor 29 corresponding to the inner electrode 21.
  • Ions generated in the ionization space 2b are taken out to the electron lens forming electrodes 28a and 28b through the openings 29a.
  • the filaments 23a and 23b are disposed between the inner electrode 21 and the outer electrode 22,
  • the inner electrode 21 and the outer electrode 22 extend along the central axis.
  • One ends of the filaments 23a and 23b are electrically connected to the outside of the ionic device 2 (for example, the power supply terminal of the power supply device) via the conductive wires 26a and 26b arranged outside the outer electrode 22.
  • the other ends of the filaments 23a and 23b are electrically connected to one end of a conductive wire 24 disposed between the inner electrode 21 and the outer electrode 22.
  • the other end of the conducting wire 24 is electrically connected to the outside of the ionization device 2 (for example, the ground terminal of the power supply device) via a conducting wire 26c disposed outside the outer electrode 22.
  • Conductive wires 26a to 26c and outer J electrode 22 are mutually insulated by insulating materials 25a to 25c.
  • the electron lens forming electrodes 28a and 28b are disposed on the back side of the disk-shaped conductor 27 (the side opposite to the side on which the outer electrode 22 is provided).
  • the electron lens forming electrodes 28a and 28b are arranged side by side in the direction of the central axis of the inner electrode 21 and the outer electrode 22, and are formed in a disc shape centered on the central axis. Further, the electron lens forming electrodes 28a and 28b each have a communicating opening for allowing the ionized sample molecule A to pass therethrough.
  • the electron lens forming electrodes 28a and 28b form an electric field that draws ions from the ionization space 2b toward the quadrupole 4 by applying a predetermined voltage.
  • sample molecule A is first taken into ionizer 2. Thereafter, the sample molecule A passes through the outer electrode 22 and the inner electrode 21 and is introduced into the ionization space 2b. At this time, the substance to be the sample molecule A may be taken in alone or with a carrier gas such as nitrogen gas.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the EI operation by the filaments 23a and 23b among the operations of the ionizer 2.
  • the filaments 23a and 23b are supplied with power through the conductors 26a and 26b, and emit the thermions e.
  • the inner electrode 21 is supplied with power through the conductors 26a and 26b, and emit the thermions e.
  • thermoelectrons e are accelerated by the electric field formed between the inner electrode 21 and the filaments 23a and 23b (between the inner electrode 21 and the outer electrode 22). Then, it passes through the inner electrode 21 and reaches the ionization space 2b.
  • Thermionic e-force reaches the sample space 2b and reaches the sample molecule A.
  • Fragment ion I is an electron
  • thermoelectrons e to jump out of the outer electrode 22
  • the generated molecular ion I is usually thermionic e
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the PI operation by the discharge tube 29 among the operations of the ionizer 2.
  • the discharge tube 29 receives the external force of the ionizer 2 and is also supplied with power, thereby irradiating the ionizer space 2b with ultraviolet light.
  • the sample molecule A force S ion is generated and molecular ion (parent ion) I is generated.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an EI operation using only the discharge tube 29 without using thermionic emission by the filaments 23a and 23b among the operations of the ionizer 2.
  • the discharge tube 29 irradiates the ionic space 2b with ultraviolet light.
  • secondary electrons e are emitted from the outer electrode 22 and the filaments 23a and 23b by the photoelectric effect.
  • the relationship between the potential VI of the inner electrode 21 and the potential V2 of the outer electrode 22 is set to Vl> V2.
  • the relationship VI> V3 ⁇ V2 must be satisfied.
  • the potential difference between the potential VI and the potential V2 (V3) is, for example, 30V to 70V.
  • Ion I is guided to quadrupole 4 (Fig. 1) by electron lens forming electrodes 28a and 28b.
  • the filaments 23a and 23b only function as a secondary electron emission source by ultraviolet light irradiation, a sufficient amount of secondary electrons can be obtained by the outer electrode 22 and the like. If desired, the filaments 23a and 23b may be omitted. On the other hand, secondary electrons e are emitted from the outer electrode 22 and the filaments 23a and 23b, and the filaments 23a and 23b Thermal electrons may be emitted. In addition, PI of sample molecule A by ultraviolet light irradiation is performed at the same time, and the generated molecular ion I is usually further fragmented by secondary electrons e.
  • PI simultaneous operation and its generation ratio can be adjusted. Thereby, for example, it is possible to simultaneously obtain data on qualitative analysis such as molecular weight and functional group.
  • the PI operation (or EI operation) is used to measure the time change over time, and then the same sample prepared separately is also used in the previous operation time.
  • the sample environment between the two measurements may be different, and in this case, information on the time-dependent changes in molecular ions and fragment ions are treated as changes under the same conditions. It becomes difficult.
  • measurements of each action are repeated alternately at short time intervals within a time-varying time, the sample change within that time is extremely small. Ions and fragment ions can be considered as information on the same sample under the same environmental conditions.
  • the ionizer 2 further includes a control unit (not shown) for controlling the power supply voltage to the discharge tube 29 and the filaments 23a and 23b and the applied voltage to the outer electrode 22 (or the inner electrode 21), While controlling the PI operation time and the EI operation time by this control unit, these operations should be performed alternately.
  • a control unit (not shown) for controlling the power supply voltage to the discharge tube 29 and the filaments 23a and 23b and the applied voltage to the outer electrode 22 (or the inner electrode 21), While controlling the PI operation time and the EI operation time by this control unit, these operations should be performed alternately.
  • the effects of the ionizer 2 according to the present embodiment described above will be described.
  • the ionic device 2 of this embodiment uses filaments 23a and 23b that emit thermoelectrons e and secondary electrons e.
  • an electron source such as an electron emission electrode that emits light (in this embodiment, the outer electrode 22 and the filaments 23a and 23b also serve) and a discharge tube 29 that is a light emission means having a lower directivity than the laser light
  • an EI Both PI and PI are possible.
  • the discharge tube 29 has a lower directivity than the laser light, the sample molecules A introduced in a wider range than the laser light source can be uniformly irradiated with ultraviolet light. Thereby, detection efficiency and sensitivity can be improved.
  • the discharge tube 29 as a light emitting means, compared with the ultraviolet laser light source.
  • the device can be made compact.
  • the ionization apparatus 2 includes the inner electrode 21 disposed between the electron source and the ionization space 2b, and the electron source force is also emitted during the EI operation.
  • Electron impact can be effectively applied to molecule A.
  • the ionization apparatus 2 preferably includes an outer electrode 22 as an electron collection electrode disposed outside the ionization space 2b.
  • an outer electrode 22 as an electron collection electrode disposed outside the ionization space 2b.
  • PI is suitable for generating only the molecular ion I of the sample molecule A, where the ionization energy is too high in EI and the sample molecule A is decomposed and fragmented.
  • fragment ions I are not generated as much as possible in PI.
  • the sample molecule changes to A force fragment ion I.
  • Secondary electrons e can be suppressed and the generation of fragment ions I in PI operation can be reduced.
  • the ionizer 2 includes the inner electrode 21 disposed between the outer electrode 22 and the ionic space 2b, and is generated by irradiation with ultraviolet light during the PI operation. It is preferable to accelerate the secondary electrons e toward the outer electrode 22. As a result, ionic space
  • the electron source includes the outer electrode 22 as an electron emission electrode that emits secondary electrons e by irradiation of ultraviolet light from the discharge tube 29. preferable.
  • the outer electrode 22 as an electron emission electrode that emits secondary electrons e by irradiation of ultraviolet light from the discharge tube 29.
  • electron impact can be effectively applied in the EI operation by the discharge tube 29.
  • the ionization apparatus 2 includes an outer electrode (first electrode) 22 and an inner electrode (second electrode) 21, and an electron emission operation and an electron collection in the outer electrode 22.
  • Operating force It is preferable to switch according to the relationship between the potential V2 of the outer electrode 22 and the potential VI of the inner electrode 21.
  • both the electron emission operation and the electron collection operation can be performed by the outer electrode 22, so that the ionization apparatus 2 capable of efficiently performing both PI and EI can be further downsized.
  • the discharge tube 29 is arranged inside the outer electrode 22, the electric field formed by the outer electrode 22 and the inner electrode 21 may be affected, and also during EI operation by ultraviolet light irradiation.
  • the discharge tube 29 since the area where the outer electrode 22 can be used as a secondary electron emission source is reduced, the amount of secondary electron emission is reduced. Therefore, it is preferable to dispose the discharge tube 29 outside the outer electrode 22 as in this embodiment. Further, in order to expand the irradiation region of the ultraviolet light, it is preferable that the discharge tube 29 is arranged at some distance from the ion space 2b. In consideration of the heat dissipation of the discharge tube 29, it is preferable that a part of the discharge tube 29 is exposed from the housing 7 to the outside.
  • resin parts may be used for the power feeding part such as the socket of the discharge tube 29.
  • the power feeding part such as the socket of the discharge tube 29.
  • the ionizer 2 includes the one discharge tube 29, but may include a plurality of discharge tubes 29.
  • the irradiation intensity may be increased by providing a plurality of discharge tubes 29 having the same characteristics, and different ionization energies are given to the sample molecule A by making the irradiation wavelength regions of the respective discharge tubes 29 different from each other. Also good.
  • the sample to be analyzed contains multiple types of sample molecules A (sample molecule group)
  • the ionization potential of each sample molecule A to be analyzed will be different if the irradiation wavelength range of each discharge tube 29 is different from each other. By switching the irradiation wavelength range accordingly, the specific sample molecule A can be ionized appropriately.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of an ionizer 8a according to a first modification of the embodiment.
  • This embodiment is an example of an ionization apparatus that can perform EI operation, PI operation, and simultaneous operation of ⁇ and ⁇ ⁇ ⁇ by using only a discharge tube as light emitting means without using a filament or the like as an electron source.
  • an ionizer 8a according to this modification includes an inner electrode 81, an outer electrode 82, a heater 83 for ionization chamber heating, electron lens forming electrodes 88a to 88c, a discharge tube 89, and these An ionization chamber (not shown) for housing the components.
  • the outer electrode 82 is an electron collection electrode and an electron emission electrode in the present embodiment, and acts in the same manner as the outer electrode 22 in the first embodiment.
  • the outer electrode 82 is composed of a mesh-like conductor, and is formed in a rectangular parallelepiped box shape in which the mesh-like conductor is disposed on the other surfaces except the surfaces facing the electron lens forming electrodes 88a to 88c. ing.
  • the inside of the outer electrode 82 is a cavity, and the inner electrode 81 is disposed inside the outer electrode 82.
  • the outer electrode 82 includes a pair of mesh-like side members 82a and 82b facing each other, a pair of mesh-like side members 82d and 82e facing each other, and a mesh-like top member 82c.
  • the inner electrode 81 is the first and second acceleration electrodes in the present embodiment, and acts in the same manner as the inner electrode 21 in the first embodiment.
  • the inner electrode 81 is formed by forming a mesh-like conductor into a rectangular parallelepiped box disposed on the other surface excluding the surface facing the electron lens forming electrodes 88a to 88c, and the inner side of the inner electrode 81 is defined as an ionization space. Become.
  • the sample molecules A are introduced and discharged from the side members 82a to 82e.
  • the discharge tube 89 is installed on at least one side of the side members 82a and 82b (side members 82d and 82e).
  • the inner electrode is provided from the discharge tube 89 via the side member 82a.
  • 81 is irradiated with ultraviolet light.
  • the heater 83 for heating the ion chamber is installed above the upper material 82c and heats each electrode in the ionization chamber as a heater.
  • the electron lens forming electrodes 88a to 88c are arranged along the surface of the outer electrode 82 facing the upper surface member 82c.
  • the electron lens forming electrodes 88a to 88c are formed in a disc shape, and are arranged side by side in a direction intersecting with the upper surface material 82c.
  • Each of the electron lens forming electrodes 88a to 88c has a communication opening (for example, an opening 88d of the electron lens forming electrode 88a) through which the ionized sample molecule A passes.
  • Electron lens forming electrode 88 A to 88c form an electric field that draws ions from the ionization space toward the quadrupole 4 (see FIG. 1) when a predetermined voltage is applied.
  • the entire surface of the outer electrode 82 is formed in a net shape, but the surface for introducing the sample molecule and the ultraviolet light may be limited, and the other surface may be configured by a plate member.
  • the amount of secondary electrons emitted from the outer electrode 82 due to ultraviolet light irradiation is increased, and the EI operation and the simultaneous operation of ⁇ and ⁇ are tested. Electron bombardment can be more effectively applied to the polymer molecules. In this case, a part of the plate-like surface may be opened and used for discharging the sample.
  • one surface constituting the outer electrode 82 may be formed of a plate-like member having only a region necessary for introducing the sample molecule A and ultraviolet light as a net-like member. As a result, the introduction of sample molecule A and ultraviolet light and the increase in secondary electron emission can be realized in a balanced manner.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of an ionizer 8b according to a second modification of the embodiment.
  • an ionizer 8b according to this modification includes an inner electrode 81, an outer electrode 84, a collector electrode 85, a filament 86, electron lens forming electrodes 88a to 88c, and a discharge tube 89. And an ionization chamber (not shown) for housing these components.
  • the configurations and functions of the inner electrode 81 and the electron lens forming electrodes 88a to 88 are the same as those in the first modification.
  • the outer electrode 84 of the present modification is formed in a rectangular parallelepiped box shape without the side surfaces of the electron lens forming electrodes 88a to 88c.
  • the inside of the outer electrode 84 is hollow, and the inner electrode 81 is disposed inside the outer electrode 84.
  • the outer electrode 84 has sample introduction ports 84a and 84b formed on a pair of side surfaces facing each other.
  • the outer electrode 84 has electron passage ports 84c and 84d formed on a pair of side surfaces different from the pair of side surfaces on which the sample introduction ports 84a and 84b are formed. Sample inlets 84a and 84b, electron passages 84c and 84d is reticulated! /!
  • Sample molecules A are introduced and discharged from the sample inlets 84a to 84d.
  • the discharge tube 89 is installed on the side of the sample introduction port 84a, and the ionization space in the inner electrode 81 is irradiated with ultraviolet light from the discharge tube 89 through the sample introduction port 84a.
  • the filament 86 is arranged on the side of the electron passage opening 84c.
  • the collector electrode 85 is disposed on the side of the electron passage port 84d.
  • the thermoelectrons e pass through the electron passage 84c to the ionization space in the inner electrode 81.
  • thermoelectrons e that have passed through the ionization space without applying electron bombardment to the sample molecule A are then collected by the collector electrode 85 through the electron passage port 84d.
  • the same effect as the ionized ion device 2 of the above-described embodiment can be suitably obtained.
  • the area of the outer electrode 84 can be increased compared to the first modification, so that secondary electron emission from the outer electrode 84 by irradiation with vacuum ultraviolet light VUV is possible. The amount can be further increased.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an ionizer 2c and a mass analyzer lb including the ionizer 2c according to a third modification of the embodiment.
  • the difference between the above embodiment and this modification is the shape of the housing of the mass analyzer lb. That is, the housing 9 of this modification has an ionization chamber 9a, a sample analysis chamber 9c, and a regulation chamber 9b provided between the ionization chamber 9a and the sample analysis chamber 9c.
  • the ion chamber 9a constitutes a part of the ion chamber 2c. That is, the inner electrode 21, the outer electrode 22, the filaments 23a and 23b, and the electron lens forming electrodes 28a and 28b of the ionizer 2c are disposed in the ion chamber 9a. Then, the sample molecule A is introduced into the ionization chamber 9a through the sample introduction port 9d provided in the ion chamber 9a. By restricting the sample introduction part by the sample inlet 9d and introducing it in the vicinity of the ionic space 2b, the introduced sample A is more concentratedly introduced into the ionic space 2b, and the more efficient ion You can make a trap.
  • a skimmer 10 is installed in the adjustment chamber 9b. The skimmer 10 is disposed corresponding to the openings of the electron lens forming electrodes 28a and 28b of the ionizer 2c, and maintains the differential pressure between the ionization chamber 9a and the sample analysis chamber 9c.
  • a quadrupole 4 In the sample analysis chamber 9c, a quadrupole 4, a deflector 5, a detector 6, and an electron lens forming electrode 11 are arranged.
  • the electron lens forming electrode 11 is disposed between the skimmer 10 and the quadrupole 4 in the adjustment chamber 9b, and focuses ions that have passed through the skimmer 10 to the quadrupole 4.
  • the sample molecule ⁇ is bombarded with thermionic or secondary electrons, so the inside of the ionization chamber 9a needs to be kept in a vacuum.
  • the sample molecule A is ionized by the ultraviolet light from the discharge tube 29, so that it can operate even under atmospheric pressure.
  • the exhaust in the adjustment chamber 9b may be used, or another opening for sample exhaust may be provided in the ion chamber 9a.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an ionization apparatus 2d according to a fourth modification of the embodiment and a mass analyzer lc including the ionization apparatus 2d.
  • the difference between the above embodiment and this modification is the presence or absence of a rectifying member. That is, the ionizer 2d of this modification includes a rectifying member 12 for efficiently introducing the sample molecule A.
  • the rectifying member 12 of the present modification is formed in a truncated cone shape and a cylindrical shape, and one end and the other end thereof are a sample introduction port 12a and a sample discharge port 12b, respectively.
  • the sample discharge port 12b is narrower than the sample introduction port 12a, and is arranged toward the ionic space 2b.
  • the sample molecule A introduced from the sample inlet 12a is rectified by the rectifying member 12 and efficiently guided to the ionization space 2b.
  • the ionizer 2d preferably includes the rectifying member 12 as in this modification. This increases the utilization efficiency of sample molecule A, so Can generate on.
  • the ionizer according to the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be variously modified.
  • the outer electrode serves as the electron emission electrode and the electron collection electrode that emit electrons by irradiation of ultraviolet light from the discharge tube.
  • the electron emission electrode and the electron collection electrode May be provided separately.
  • a plurality of acceleration electrodes may be provided, and they may also serve as an electron collection electrode or an electron emission electrode.
  • a cold cathode may be used as the electron source.
  • the light emitting means is not limited to a discharge tube, but can emit ultraviolet light having a lower directivity than laser light, for example, an electron beam with electron beam tube force collides with a target or gas body to emit ultraviolet light. An ultraviolet light source that emits light may be used.

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Abstract

イオン化装置２は、試料分子Ａをイオン化するためのイオン化空間２ｂを有するイオン化室２ａと、イオン化空間２ｂ内の試料分子Ａに電子衝撃を与えて試料分子Ａをイオン化するためのフィラメント２３ａ，２３ｂと、イオン化空間２ｂ内の試料分子Ａに紫外光を照射して試料分子Ａをイオン化するための放電管２９とを備える。

Description

明 細 書
イオン化装置
技術分野
[0001] 本発明は、イオンィ匕装置に関するものである。
背景技術
[0002] 例えば有機物質などの試料分子をイオンィ匕する方法に、加速電子を用いて試料分 子を衝撃し、イオン化する電子衝撃イオン化法（EI : Electron impact Ionization)と、 光を試料分子に照射してイオン化する光イオン化法（PI : Photo Ionization)とがある。 特許文献 1に記載された質量分析器は、 EIのための熱電子を発生するフィラメントと 、 PIのためのレーザ光を発生するレーザ光源とを備える。
[0003] 特許文献 1 :特開 2005— 93152号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 多くの場合、試料分子は、気体として導入されるか、或いはキャリアガスと共に導入 される。そして、検出効率及び感度の向上のためには、イオン化可能な領域が広い 方が好ましぐ PIにおいては、広い範囲にわたって導入された気体に対し一様に光 を照射することが好ましい。しかしながら、特許文献 1に記載された質量分析器では、 PIにレーザ光を用いて 、るので照射範囲が狭 、ためにイオン化可能領域も狭く、検 出効率及び感度を向上させることが難しい。また、照射範囲を拡げるためには、ビー ムエキスパンダ等を用いたり、レーザ光源をスキャン動作させる方法もある力 レーザ 光源自体が装置の大型化を招くうえに、ビームエキスパンダやスキャン動作機構は 装置の更なる大型化を招くこととなる。
[0005] 本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、 EI及び PIの双方が可能であつ て、小型に構成でき、 PIの際に広い範囲にわたって試料分子に対し一様に光を照射 することにより検出効率及び感度を向上できるイオンィ匕装置を提供することを目的と する。
課題を解決するための手段 [0006] 上記課題を解決するため、本発明のイオンィ匕装置は、試料分子をイオン化するた めのイオン化空間を有するイオンィ匕室と、イオン化空間内の試料分子に電子衝撃を 与えて該試料分子をイオンィ匕するための電子源と、イオンィ匕空間内の試料分子にレ 一ザ光よりも指向性の低い紫外光を照射して該試料分子をイオンィ匕するための光放 出手段とを備えることを特徴とする。
[0007] 上記したイオン化装置は、電子源と、レーザ光よりも指向性の低い紫外光を照射す る光放出手段とを備えることにより、 EI及び PIの双方が可能である。更に、レーザ光 よりも指向性の低い紫外光を照射するので、より広範囲に導入された試料分子に対 し一様に紫外光を照射できる。これにより、検出効率及び感度を向上することができ る。
[0008] また、イオン化装置は、光放出手段が放電管であることを特徴としてもょ 、。光放出 手段として放電管を用いることにより、紫外レーザ光源と比較して装置を小型に構成 できる。
[0009] また、イオン化装置は、電子源とイオン化空間との間に配置され、電子源からの電 子をイオン化空間へ向けて加速するための第 1の加速用電極を更に備えることを特 徴としてもよい。これにより、電子源から放出された電子を好適に加速し、試料分子に 電子衝撃を効果的に与えることができる。
[0010] また、イオン化装置は、イオンィ匕空間外に配置され、イオンィ匕室にぉ 、て紫外光の 照射により発生した電子を捕集するための電子捕集電極を更に備えることを特徴とし てもよい。イオンィ匕室内に紫外光を照射すると、光電効果によって電極等の構成部 材から二次電子が放出される。そして、この二次電子力イオンィ匕空間内に進入すると
、試料分子に電子衝撃を与えてしまう。本来、 PIは、 EIではイオンィ匕エネルギーが高 すぎるために試料分子が分解され、フラグメントイオン化されてしまうような試料分子 の分子イオン (親イオン)を生成するための好適な方法であるが、前述のような二次電 子による EIによって、試料分子の一部がフラグメントイオンに変化してしまう。上記し たイオンィ匕装置によれば、イオンィ匕室において紫外光の照射により発生した電子（二 次電子)を捕集するための電子捕集電極をイオンィ匕空間外に備えることにより、ィォ ン化空間内への二次電子の進入を抑止し、 PIにおけるフラグメントイオンの発生を低 減できる。
[0011] また、イオン化装置は、電子捕集電極とイオン化空間との間に配置され、イオン化 室において紫外光の照射により発生した電子を電子捕集電極へ向けて加速するた めの第 2の加速用電極を更に備えることを特徴としてもよい。これにより、イオン化空 間内への二次電子の進入をより効果的に抑止できる。また、この場合、イオン化装置 は、電子源とイオンィ匕空間との間に配置され、電子源からの電子をイオン化空間へ 向けて加速するための第 1の加速用電極を備え、該第 1の加速用電極が、第 2の加 速用電極を兼ねることが好ましい。これにより、より少ない部材で装置を構成できるの で、装置の大型化を抑えることがで
きる。
[0012] また、イオン化装置は、電子源が、光放出手段からの紫外光の照射により電子を放 出する電子放出電極を含むことを特徴としてもよい。 EI用の電子源としては例えばフ イラメント等があるが、このように紫外光を受けて電子（二次電子)を放出する電子放 出電極によっても、 EI用の電子を好適に放出できる。
[0013] また、イオン化装置は、電子放出電極が基部及び該基部を覆う被覆部を有しており 、被覆部の二次電子放出効率が基部の二次電子放出効率よりも高いことを特徴とし てもよい。このように、高い二次電子放出効率を有する被覆部を電子放出電極に設 けることによって、 EI用の電子を更に効率よく放出できる。
[0014] また、本発明のイオンィ匕装置は、試料分子をイオンィ匕するためのイオン化空間を有 するイオン化室と、イオン化空間内の試料分子にレーザ光よりも指向性の低い紫外 光を照射して該試料分子をイオンィ匕するための光放出手段と、イオン化空間外に配 置され、光放出手段からの紫外光の照射により電子を放出してイオン化空間内の試 料分子に電子衝撃を与える電子放出動作、及び紫外光の照射によりイオン化室に おいて発生した電子を捕集する電子捕集動作を行う第 1の電極と、第 1の電極とィォ ン化空間との間に配置された第 2の電極とを備え、第 1の電極における電子放出動 作及び電子捕集動作が、第 1の電極と第 2の電極との電位関係に応じて切り替わるこ とを特徴とする。
[0015] 上記したイオン化装置は、試料分子にレーザ光よりも指向性の低い紫外光を照射 する光放出手段と、光放出手段からの紫外光の照射により電子を放出する第 1の電 極とを備える。これにより、 EI及び PIの双方が可能となる。また、より広範囲に導入さ れた試料分子に対し、レーザ光よりも指向性の低い紫外光を照射する光放出手段に よって一様に紫外光を照射できるので、検出効率及び感度を向上できる。
[0016] 更に、第 1及び第 2の電極を備え、上記した電子放出動作及び電子捕集動作が第 1の電極と第 2の電極との電位関係に応じて切り替わることによって、 EIの際にイオン 化空間内の試料分子へ電子衝撃を効果的に与えることができる (電子放出動作)とと もに、 PIの際にイオンィ匕空間内への二次電子の進入を抑止してフラグメントイオンの 発生を低減できる (電子捕集動作)。このように、第 1の電極によって電子放出動作及 び電子捕集動作の双方が可能となるので、 PI及び EIの双方を効率的に行うことが可 能なイオン化装置を更に小型化できる。
[0017] また、イオン化装置は、光放出手段が放電管であることを特徴としてもよい。光放出 手段として放電管を用いることにより、装置を小型に構成できる。
[0018] また、イオン化装置は、第 1の電極における電子放出動作と電子捕集動作とを、各 動作の動作時間を制御しながら、交互に行うことを特徴としてもよい。これにより、時 間変化があるような試料分子であっても、 PIの際の分子イオンと、 EIの際のフラグメン トイオンとを時間変化の影響を考慮しながら同一の計測で得ることができる。
[0019] また、イオン化装置は、イオン化空間へ向けて試料分子を整流する整流部材を更 に備えることを特徴としてもよい。これにより、試料分子の利用効率が高まるので、より 多くのイオンを生成できる。
発明の効果
[0020] 本発明によれば、 EI及び PIの双方が可能であって、小型に構成でき、 PIの際に広 い範囲にわたって試料分子に対し一様に光を照射することにより検出効率及び感度 を向上できるイオンィ匕装置を提供できる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明によるイオンィ匕装置の一実施形態の構成と、このイオン化装置を備える 質量分析器の構成とを示す概略図である。
[図 2]イオンィ匕装置の構成を詳細に示す斜視図である。 [図 3]イオンィ匕装置の動作のうち、フィラメントによる EI動作について説明するための 図である。
[図 4]イオンィ匕装置の動作のうち、放電管による PI動作について説明するための図で ある。
[図 5]イオンィ匕装置の動作のうち、フィラメントによる熱電子放出を用いることなぐ放 電管のみを用いた EI動作にっ 、て説明するための図である。
[図 6]第 1変形例に係るイオンィ匕装置の構成を示す斜視図である。
[図 7]第 2変形例に係るイオンィ匕装置の構成を示す斜視図である。
[図 8]第 3変形例に係るイオンィ匕装置、及びこのイオン化装置を備える質量分析器の 構成を示す図である。
[図 9]第 4変形例に係るイオンィ匕装置、及びこのイオン化装置を備える質量分析器の 構成を示す図である。
符号の説明
[0022] la〜： Lc…質量分析器、 2, 2c, 2d, 8a, 8b…ィ才ンィ匕装置、 2a, 9a…ィ才ンィ匕室 、 2b…イオン化空間、 4…四重極、 5…デフレクタ、 6…検出器、 7, 9…筐体、 8b…ィ オンィ匕装置、 10· ··スキマー、 12· ··整流部材、 21, 81· ··内側電極、 22, 82, 84· ··外 側電極、 23a, 23b, 86· ··フィラメント、 29, 89· ··放電管、 85· ··コレクタ電極、 Α· ··試 料分子、 e…熱電子、 e…二次電子、 I …フラグメントイオン、 I…分子イオン。
A B A B
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、図面を参照しつつ、本発明に係るイオンィ匕装置の好適な実施形態について 詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を 付し、重複する説明を省略する。
[0024] 図 1は、本発明によるイオンィ匕装置の一実施形態に係るイオンィ匕装置 2の構成と、 このイオンィ匕装置 2を備える質量分析器 laの構成とを示す概略図である。本実施形 態の質量分析器 laは、外部から導入される有機物などの試料分子 Aを分析するた めの装置であり、イオンィ匕装置 2のほか、四重極 4、デフレクタ 5、検出器 6、及び筐体 7を備える。筐体 7は真空雰囲気を保持可能な容器であり、イオンィ匕装置 2、四重極 4 、デフレクタ 5、及び検出器 6を収容している。 [0025] イオン化装置 2は、イオン化室 2aと、電子レンズ形成電極 28a及び 28bと、放電管 2 9とを備える。イオンィ匕室 2aは、試料分子 Aをイオンィ匕するためのイオンィ匕空間 2bを 有しており、質量分析器 laにおける試料導入口付近に配置されている。電子レンズ 形成電極 28a及び 28bは、イオンィ匕空間 2b内で生成されたイオンを四重極 4へ導入 するための部品である。レーザ光よりも指向性の低い光放出手段としての放電管 29 は、イオンィ匕空間 2b内に導入された試料分子 Aに紫外光 (真空紫外光も含む)を照 射し、試料分子 Aをイオン化 (PI)するための部品である。この放電管 29としては、比 較的広
範囲に紫外光を照射できるもの、例えば重水素ランプ、エキシマランプ、キヤビラリ放 電管、マイクロ波放電管などが好適に用いられ、本実施形態においては、紫外光量 の変動が少な 、点で、得られるデータの定量性に優れた重水素ランプを用いて 、る
[0026] イオンィ匕室 2aは、更に、内側電極 (第 2の電極） 21、外側電極 (第 1の電極） 22、並 びにフィラメント 23a及び 23bを有する。フィラメント 23a及び 23bは、イオンィ匕空間 2b 内の試料分子 Aに電子衝撃を与えて該試料分子 Aをイオン化 (EI)するための電子 源である。フィラメント 23a及び 23bは、導線 26a及び 26bを介してイオンィ匕装置 2の 外部から電力供給を受け、熱電子をイオン化空間 2b内へ放出する。フィラメント 23a 及び 23bは、イオンィ匕空間 2bの外部に配置されている。
[0027] 外側電極 22は、紫外光を照射した際の電子衝撃による試料分子 Aのイオン化を望 まない際に、イオンィ匕室 2aにおいて紫外光の照射により発生した二次電子を捕集す るための電子捕集電極である。イオンィ匕室内に紫外光を照射すると、内側電極 21や フィラメント 23a, 23bなどの構成部材から二次電子が放出される。外側電極 22は、こ うして発生した二次電子を捕集する。外側電極 22は、イオンィ匕空間 2bの外部におい て、フィラメント 23a, 23bの外側に配置されている。外側電極 22は、導電体 27を介し てイオン化装置 2の外部と電気的に接続されており、捕集した二次電子をイオンィ匕装 置 2の外
部へ送り出す。
[0028] また、外側電極 22は、紫外光を照射した際の電子衝撃による試料分子 Aのイオン 化を望む際には、放電管 29からの紫外光の照射により二次電子を放出する電子放 出電極となる。すなわち、試料分子 Aに電子衝撃を与えるための電子としては、フイラ メント 23a, 23bからの熱電子のほか、紫外光の照射によって外側電極 22ゃフィラメ ント 23a, 23bなどの構成部材力 発生する二次電子を利用することもできる。試料分 子 Aに対して PIのみを行う場合には、上述したようにイオンィ匕空間 2bから二次電子を 排除することが好ましいが、試料分子 Aに対して PI及び EIの双方を同時に行う場合 には、逆に
イオン化空間 2bへ二次電子を供給するとよい。電子放出電極 (外側電極 22ゃフイラ メント 23a, 23b)が二次電子を放出することにより、イオン化空間 2bへ電子をより多く 供給できる。なお、このような電子放出電極のうち、外側電極 22は、主に導電性を確 保するための基部と、基部を覆い、基部よりも二次電子放出効率が高い被覆部とを 有することが好ましい。これにより、二次電子を更に効率よく放出できる。二次電子放 出効率が高い被覆部の材料としては、例えば金、ニッケル、酸ィ匕マグネシウム等が好 適である。
内側電極 21は、電子衝撃による試料分子 Aのイオン化を望む際に、フィラメント 23 a, 23bから放出された熱電子や紫外光の照射により発生した二次電子をイオンィ匕空 間 2bへ向けて加速するための第 1の加速用電極と、紫外光を照射した際の電子衝 撃による試料分子 Aのイオン化を望まな 、際に、イオンィ匕室 2aにお 、て紫外光の照 射により発生した二次電子を外側電極 22へ向けて加速するための第 2の加速用電 極とを兼ねる電極である。内側電極 21は、フィラメント 23a, 23b及び外側電極 22とィ オンィ匕空間 2bとの間に配置されている。内側電極 21は、イオンィ匕空間 2bへ向力 試 料分子 A、熱
電子、及び二次電子を通過させ得るように、例えば網状や開口を有する形状に形成 されている。内側電極 21は、イオンィ匕装置 2の外部から電圧供給を受ける。内側電 極 21は、フィラメント 23a, 23bからの熱電子や、フィラメント 23a, 23b及び外側電極 22からの二次電子をイオンィ匕空間 2bへ加速する場合には、フィラメント 23a, 23b及 び外側電極 22よりも高電位に保たれる。また、内側電極 21は、イオンィ匕室 2aにおい て発生した二次電子を外側電極 22へ加速する場合には、外側電極 22よりも低電位 に保たれる。
[0030] 四重極 4は、イオンィ匕装置 2から出射されたイオンのうち、特定の質量 Z電荷比を 有するイオンのみを選択的に取り出すための部分である。四重極 4は、並置された一 対の棒状電極 41a及び 41bと、更に一対の棒状電極 42a及び 42bと力 互いの並置 方向が交差するように配置されて成る。各棒状電極 41a, 41b, 42a,及び 42bに、 或る条件を満たす電圧 (直流電圧と交流電圧とが畳重された電圧）が印加されること により、その電圧条件に応じた質量 Z電荷比を有するイオンのみが各棒状電極 41a , 41b, 42a,及び 42bの間を通過できる。
[0031] デフレクタ 5は、四重極 4を通過したイオンの進行方向を検出器 6へ変更するための 部品であり、四重極 4の後段に配置されている。また、検出器 6は、四重極 4を通過し たイオンを検出するための部品であり、イオンの個数に応じた電流を発生する。
[0032] 図 2は、本実施形態のイオンィ匕装置 2の構成を詳細に示す斜視図である。なお、図 2にお!/、ては、イオン化室 2a及び放電管 29の図示を省略して!/、る。
[0033] 本実施形態の外側電極 22は、導線が網状に組まれて構成されて!、る。外側電極 2 2は、内側電極 21を囲むように配置されており、或る中心軸に沿った円筒状 (籠状） に形成されている。外側電極 22の一端は導線が網状に組まれて閉じており、他端に は円筒リング状の外側導電体 27が固定されており、外側導電体 27に連結された導 線（図示せず）により、所定の電圧が印加されている。
[0034] また、内側電極 21は、導線が螺旋状に卷回されて成り、外側電極 22と同じ中心軸 に沿った円筒状に形成されている。そして、筒状の内側電極 21の内側がイオンィ匕空 間 2b (図 1)となる。内側電極 21の一端は、円筒リング状の内側導電体 29に固定され ており、内側導電体 29に連結された導線（図示せず）により、所定の電圧が印加され ている
。内側電極 21に対応する内側導電体 29の部分には開口 29aが形成されており、ィ ォ
ン化空間 2b内で生成されたイオンは、開口 29aを通って電子レンズ形成電極 28a及 び 28b側へ取り出される。
[0035] フィラメント 23a及び 23bは、内側電極 21と外側電極 22との間に配置されており、 内側電極 21及び外側電極 22の中心軸に沿って延びている。フィラメント 23a及び 23 bの一端は、外側電極 22の外部に配置された導線 26a及び 26bを介してイオンィ匕装 置 2の外部 (例えば電源装置の電源端子）と電気的に接続される。また、フィラメント 2 3a及び 23bの他端は、内側電極 21と外側電極 22との間に配置された導線 24の一 端に電気的に接続されている。導線 24の他端は、外側電極 22の外部に配置された 導線 26cを介してイオンィ匕装置 2の外部 (例えば電源装置の接地端子）と電気的に接 続される。なお、導線 26a〜26cと外佃 J電極 22とは、絶縁材 25a〜25cによって互!ヽ に絶縁されている。
[0036] 電子レンズ形成電極 28a及び 28bは、円板状の導電体 27の裏側（外側電極 22が 設けられた側とは反対側）に配置されている。電子レンズ形成電極 28a及び 28bは、 内側電極 21及び外側電極 22の中心軸方向に並んで配置されており、該中心軸を 中心とする円板状に形成されている。また、電子レンズ形成電極 28a及び 28bは、ィ オン化された試料分子 Aを通過させるための連通する開口をそれぞれ有する。電子 レンズ形成電極 28a及び 28bは、所定の電圧を印加することにより、イオンをイオン化 空間 2bから四重極 4へ向けて引き出すような電界を形成する。
[0037] 以上の構成を有するイオン化装置 2の動作 (フィラメント 23a及び 23bによる EI動作 、放電管 29による PI動作、及び放電管 29による EI動作）について説明する。なお、 各動作においては、まず、試料分子 Aがイオン化装置 2に取り込まれる。その後、試 料分子 Aは、外側電極 22及び内側電極 21を通過して、イオン化空間 2bに導入され る。このとき、試料分子 Aとなる物質は、その物質単独で取り込まれる場合もあれば、 窒素ガス等のキャリアガスと共に取り込まれる場合もある。
[0038] [フィラメント 23a及び 23bによる EI動作]
図 3は、イオンィ匕装置 2の動作のうち、フィラメント 23a及び 23bによる EI動作につい て説明するための図である。 EI動作においては、導線 26a及び 26bを介してフィラメ ント 23a及び 23bが電力供給を受け、熱電子 eを放出する。このとき、内側電極 21の
A
電位 VIと、外側電極 22の電位 V2と、フィラメント 23a及び 23bの電位 V3とは、 VI > V3≥V2の関係を満たしている。従って、内側電極 21とフィラメント 23a及び 23bとの 間（内側電極 21と外側電極 22との間）に形成される電界により、熱電子 e は、加速さ れ、内側電極 21を通過してイオン化空間 2bへ到達する。
[0039] 熱電子 e力 オンィ匕空間 2b内に到達すると、熱電子 eは試料分子 Aに衝突する。
A A
そして、この電子衝撃により試料分子 Aがイオンィ匕されるとともに、試料分子 Aの分子 内の結合が開裂してフラグメントイオン Iが生成される。フラグメントイオン Iは、電子
A A
レンズ形成電極 28a及び 28bによって四重極 4 (図 1)へ向けて加速される。
[0040] なお、 EI動作における上述した電界は、熱電子 eが外側電極 22から外部に飛び
A
出すことも抑制するので、熱電子 eが外側電極 22外部で引き起こし得る様々な問題
A
、例えば構成部材の帯電等の問題を抑制することができる。また、この際、後述する 放電管 29による PI動作も同時に行うと、生成された分子イオン Iは、通常は熱電子 e
B
及び紫外光照射で生じた二次電子 eによってさらにフラグメントイオン I に分解され
A B A
るが、熱電子 eの放出や紫外光照射による二次電子 eの放出効率を調整することに
A B
よって、フラグメントイオン I及び分子イオン Iの同時検出やその発生比の調整をす
A B
ることもできる。それにより、例えば分子量及び官能基等の定性分析に関するデータ を同時に得ることが可能となる。
[0041] [放電管 29による PI動作]
図 4は、イオンィ匕装置 2の動作のうち、放電管 29による PI動作について説明するた めの図である。 PI動作においては、放電管 29がイオンィ匕装置 2の外部力も電源供給 を受けることにより、イオンィ匕空間 2bへ向けて紫外光を照射する。これにより、試料分 子 A力 Sイオンィ匕されて分子イオン (親イオン) Iが生成される。分子イオン Iは、電子レ
B B
ンズ形成電極 28a及び 28bによって四重極 4 (図 1)へ導入される。
[0042] また、放電管 29から紫外光が照射されると、光電効果によって内側電極 21ゃフイラ メント 23a, 23bから二次電子 eが放出される。二次電子 eは、外側電極 22によって
B B
捕集される。すなわち、このときの内側電極 21の電位 VIと外側電極 22の電位 V2と の関係が VI≤V2を満たす。 VKV2の場合は、内側電極 21と外側電極 22との間 に、 EI動作の場合とは逆の電界が形成される。この電界により、二次電子 eが外側
B
電極 22へ向けて加速される。こうして、二次電子 eはイオン化空間 2bへの進入を抑
B
制され、外側電極 22に捕集される (電子捕集動作)。二次電子 eは外側電極 22で捕
B
集されるので、二次電子 e力イオンィ匕空間 2b外部で引き起こし得る様々な問題、例 えば構成部材の帯電等の問題を抑制することができる。一方、 V1 =V2の場合は、 二次電子 eは初速のみで飛行し、 EI動作可能なエネルギーには達しない場合が多
B
いために、やはり分子イオン Iに対しての影響は少ない。ただし、二次電子 eが初速
B B
でイオン化空間 2bに達し、分子イオン Iと反応し、分子イオン Iの量が低減する可能
B B
'性がある。
[0043] [放電管 29による EI動作]
図 5は、イオンィ匕装置 2の動作のうち、フィラメント 23a及び 23bによる熱電子放出を 用いることなぐ放電管 29のみを用いた EI動作について説明するための図である。 E I動作においては、放電管 29がイオンィ匕空間 2bへ向けて紫外光を照射する。これに より、光電効果によって外側電極 22、フィラメント 23a, 23bから二次電子 eが放出さ
B
れる (電子放出動作)。
[0044] 本動作においては、上述した PI動作とは異なり、内側電極 21の電位 VIと外側電 極 22の電位 V2との関係を Vl > V2とする。また、フィラメント 23a及び 23bに対して の通電を電位 V3で維持する場合には、 VI >V3≥V2の関係を満たすようにする。 なお、電位 VIと電位 V2 (V3)との間の電位差は、例えば 30V〜70Vである。これに より、内側電極 21と外側電極 22との間に、フィラメント 23a及び 23bによる EI動作の 場合と同様の電界が形成される。従って、二次電子 eはイオン化空間 2bへ向けてカロ
B
速され、試料分子 Aに衝突する。そして、この電子衝撃によって試料分子 Aからフラ グメントイオン Iが生成される。こうして、イオンィ匕空間 2b内において生成されたフラ
A
グメントイオン Iは、電子レンズ形成電極 28a及び 28bによって四重極 4 (図 1)へ導
A
入される。また、 VI >V2の関係を満たしながら、電位差を調整し、二次電子 eの加
B
速電圧を変えることで、フラグメントイオン I
Aのみでなぐ分子イオン I
Bを生成することも できる。すなわち、 VIと V2との電位差すなわち加速電圧を大きくすればフラグメント イオン Iを多ぐ逆に小さくすれば分子イオン Iを多くすることができる。
A B
[0045] なお、この放電管 29による EI動作においては、フィラメント 23a, 23bは紫外光照射 による二次電子放出源として機能しているだけなので、外側電極 22等により十分な 二次電子量が得られれば、フィラメント 23a, 23bはなくてもよい。一方、外側電極 22 やフィラメント 23a, 23bから二次電子 eを放出させると共に、フィラメント 23a, 23bか ら熱電子を放出させてもよい。また、紫外光の照射による試料分子 Aの PIも同時に行 われており、生成された分子イオン Iは、通常は二次電子 eによってさらにフラグメン
B B
トイオン I に分解されるが、紫外光照射による二次電子 eの放出効率や、その加速
A B
電圧を調整することによって、フラグメントイオン I及び分子イオン Iの同時検出（ΕΙ·
A B
PI同時動作)やその発生比の調整をすることができる。それにより、例えば分子量及 び官能基等の定性分析に関するデータを同時に得ることが可能となる。
[0046] 上記は、各動作を個別で行う場合を前提としたが、所定の時間間隔で PI動作およ ひ ΈΙ動作 (フラグメントイオン I及び分子イオン Iを同時に生成する場合を含む）を交
A B
互に行っても良い。例えば、試料の経時変化を測定する場合、その経時変化する時 間内を PI動作 (または EI動作)で計測し、引き続き、別途用意した同じ試料を先の動 作時間で同様に EI動作 (または PI動作)で計測した場合、両計測間での試料環境は 異なっている可能性があり、この場合、分子イオンとフラグメントイオンにおけるそれぞ れの経時変化の情報を同一条件下での変化として扱うことが難しくなる。これに対し、 経時変化する時間内にお 、て、短 、時間間隔で交互に繰り返し各動作の計測をし た場合、その時間内での試料の変化は極めて少なぐ各動作により求められた分子 イオンやフラグメントイオンは同じ環境条件下での同一試料の情報として考えられる。 なお、この場合、イオン化装置 2は、放電管 29やフィラメント 23a, 23bへの電源電圧 、及び外側電極 22 (または内側電極 21)への印加電圧を制御する制御部（不図示） を更に備え、この制御部によって PI動作時間および EI動作時間を制御しつつ、これ らの動作を交互に行うとよい。
[0047] 以上に説明した本実施形態に係るイオンィ匕装置 2の効果について説明する。本実 施形態のイオンィ匕装置 2は、熱電子 eを発するフィラメント 23a, 23bや二次電子 eを
A B
発する電子放出電極 (本実施形態では、外側電極 22やフィラメント 23a, 23bが兼ね る）といった電子源と、レーザ光よりも指向性の低い光放出手段である放電管 29とを 備えることにより、 EI及び PIの双方が可能である。更に、放電管 29は、レーザ光よりも 指向性が低いため、レーザ光源と比較してより広範囲に導入された試料分子 Aに対 し一様に紫外光を照射できる。これにより、検出効率及び感度を向上させることがで きる。また、光放出手段として放電管 29を用いることにより、紫外レーザ光源と比較し て装置を小型に構成できる。また、広範囲に紫外光を照射することによって、導入さ れた試料分子の空間的な分布が偏って!/ヽても、確実なイオン化及び試料分子に対 する平均的な情報を得ることが可能であり、またイオン化された試料分子が非照射領 域内で中性分子等と反応してしまう可能性も低減できる。
[0048] また、本実施形態のように、イオン化装置 2は、電子源とイオン化空間 2bとの間に配 置された内側電極 21を備え、 EI動作の際に、電子源力も放出された電子 (熱電子 e
A
,二次電子 e )をイオンィ匕空間 2bへ向けて加速することが好ましい。これにより、試料
B
分子 Aに電子衝撃を効果的に与えることができる。
[0049] また、本実施形態のように、イオン化装置 2は、イオン化空間 2b外に配置された電 子捕集電極としての外側電極 22を備えることが好ましい。上述したように、イオンィ匕 室 2a内に紫外光を照射すると、光電効果によってフィラメント 23a, 23bや内側電極 2 1等の構成部材から二次電子 eが放出される。そして、 PI動作の際に、この二次電子
B
eがイオン化空間 2b内に進入すると、試料分子 Aに電子衝撃を与えてしまう。本来、
B
PIは、 EIではイオン化エネルギーが高すぎるために試料分子 Aが分解され、フラグメ ントイオンィ匕されてしまうような試料分子 Aの分子イオン Iのみを生成するための好適
B
な方法なので、 PIにおいてはフラグメントイオン Iは極力生成されないことが好ましい
A
。しかし、前述のように二次電子 eによって試料分子 Aに電子衝撃が与えられると、
B
試料分子 A力フラグメントイオン I に変化してしまう。
A
[0050] これに対し、本実施形態のイオン化装置 2にお 、ては、紫外光の照射により発生し た二次電子 eを外側電極 22によって捕集できる。これにより、イオンィ匕空間 2b内へ
B
の二次電子 eの進入を抑え、 PI動作におけるフラグメントイオン Iの発生を低減でき
B A
る。
[0051] また、本実施形態のように、イオン化装置 2は、外側電極 22とイオンィ匕空間 2bとの 間に配置された内側電極 21を備え、 PI動作の際に、紫外光の照射により発生した二 次電子 eを外側電極 22へ向けて加速することが好ましい。これにより、イオンィ匕空間
B
2b内への二次電子 eの進入をより効果的に抑止できる。
B
[0052] また、本実施形態のように、イオン化装置 2は、電子源が、放電管 29からの紫外光 の照射により二次電子 eを放出する電子放出電極としての外側電極 22を含むことが 好ましい。これにより、放電管 29による EI動作において、電子衝撃を効果的に与える ことができる。
[0053] また、本実施形態のように、イオン化装置 2は、外側電極 (第 1の電極） 22及び内側 電極 (第 2の電極) 21を備え、外側電極 22における電子放出動作及び電子捕集動 作力 外側電極 22の電位 V2と内側電極 21の電位 VIとの関係に応じて切り替わるこ とが好ましい。これにより、外側電極 22によって電子放出動作及び電子捕集動作の 双方が可能となるので、 PI及び EIの双方を効率的に行うことが可能なイオン化装置 2 を更に小型化できる。
[0054] なお、放電管 29を外側電極 22の内側に配置すると、外側電極 22や内側電極 21 により形成される電界に影響を及ぼしてしまうこともあり、また紫外光照射による EI動 作の際に、二次電子放出源として外側電極 22を利用可能な面積が減少するので二 次電子放出量が減少してしまう。従って、本実施形態のように放電管 29を外側電極 2 2の外側に配置することが好ましい。また、紫外光の照射領域を拡げるためには、放 電管 29はイオンィ匕空間 2bから或る程度離れて配置されていることが好ましい。また、 放電管 29の放熱性を考慮した場合、放電管 29の一部が筐体 7から外部へ露出して いることが好ましい。特に、放電管 29のソケット等の給電部には榭脂製部品が用いら れる場合があり、榭脂製部品を筐体 7内に配置すると樹脂から放出されるガスによつ て分析結果に影響を及ぼすおそれがある。従って、少なくとも榭脂製の給電部は筐 体 7の外部に配置することが好ま U、。
[0055] また、本実施形態ではイオンィ匕装置 2がーつの放電管 29を備えているが、複数の 放電管 29を備えても良い。その場合、同じ特性の放電管 29を複数備えることにより 照射強度を高めても良いし、各放電管 29の照射波長域を互いに異ならせることによ り、異なるイオン化エネルギーを試料分子 Aに与えても良い。特に、分析対象の試料 が複数種類の試料分子 A (試料分子群)を含む場合、各放電管 29の照射波長域が 互いに異なって ヽれば、分析対象の各試料分子 Aが有するイオン化ポテンシャルに 応じて照射波長域を切り替えることにより、特定試料分子 Aのイオンィ匕を好適に行うこ とがでさる。
[0056] (第 1の変形例） 図 6は、上記実施形態の第 1変形例に係るイオンィ匕装置 8aの構成を示す斜視図で ある。本実施形態は、電子源としてフィラメント等を用いることなぐ光放出手段として の放電管のみにより、 EI動作、 PI動作及び ΕΙ · ΡΙ同時動作の可能なイオン化装置の 一例である。図 6を参照すると、本変形例に係るイオン化装置 8aは、内側電極 81と、 外側電極 82と、イオン化室加熱用ヒーター 83と、電子レンズ形成電極 88a〜88cと、 放電管 89と、これらの構成要素を収容するイオン化室 (不図示）とを備える。
[0057] 外側電極 82は、本実施形態における電子捕集電極及び電子放出電極であり、第 1 実施形態の外側電極 22と同様に作用する。外側電極 82は、網状の導電体によって 構成されており、電子レンズ形成電極 88a〜88cと対向する面を除く他の面に該網 状の導電体が配設された直方体の箱状に形成されている。外側電極 82の内部は空 洞となっており、内側電極 81が外側電極 82の内部に配置されている。外側電極 82 は、互いに対向する網状の一対の側面材 82a及び 82bと、それと直交するように配置 された互いに対向する網状の一対の側面材 82d及び 82eと、網状の上面材 82cとを 有する。また、内側電極 81は、本実施形態における第 1及び第 2の加速用電極であ り、第 1実施形態内側電極 21と同様に作用する。内側電極 81は、網状の導電体が 電子レンズ形成電極 88a〜88cと対向する面を除く他の面に配設された直方体の箱 状に成形されて成り、内側電極 81の内側がイオン化空間となる。
[0058] 側面材 82a〜82eからは、試料分子 Aが導入及び排出される。また、放電管 89は、 側面材 82a及び 82b (側面材 82d及び 82e)のうち少なくとも一方の側方に設置され ており、本実施形態においては、放電管 89から側面材 82aを介して内側電極 81内 のイオンィ匕空間へ紫外光が照射される。また、イオンィ匕室加熱用ヒーター 83は、上 面材 82cの上方に設置されており、ヒーターとしてイオン化室内の各電極を加熱する
[0059] 電子レンズ形成電極 88a〜88cは、外側電極 82における上面材 82cと対向する面 に沿って配置されている。電子レンズ形成電極 88a〜88cは、円板状に形成されて おり、上面材 82cと交差する方向に並んで配置されている。また、電子レンズ形成電 極 88a〜88cは、イオン化された試料分子 Aを通過させるための連通する開口（例え ば電子レンズ形成電極 88aの開口 88d)をそれぞれ有する。電子レンズ形成電極 88 a〜88cは、所定の電圧が印加されることにより、イオンをイオン化空間から四重極 4 ( 図 1参照)へ向けて引き出すような電界を形成する。
[0060] 本変形例のイオン化装置 8aのような構成により、上記実施形態のイオン化装置 2と 同様の効果が好適に得られる。なお、本変形例におけるイオンィ匕装置 8aの動作 (EI 動作、 PI動作、及び ΕΙ'ΡΙ同時動作）については、上記実施形態と同様なので詳細 な説明を省略する。
[0061] 本変形例では外側電極 82の全面を網状に形成しているが、試料分子 Α及び紫外 光を導入する面を限定し、他の面を板状部材により構成してもよい。例えば側 面材 82aのみを網状とし、他の面を板状部材とした場合、紫外光の照射による外側 電極 82からの二次電子放出量を増大させ、 EI動作及び ΕΙ·ΡΙ同時動作において試 料分子 Αに電子衝撃をより効果的に与えることができる。また、この場合、板状の面の 一部を開口させて試料の排出に用いても良い。また、外側電極 82を構成する一面を 、試料分子 A及び紫外光を導入するのに必要な領域のみを網状部材とした板状部 材により形成しても良い。これにより試料分子 A及び紫外光の導入と二次電子放出の 増大とをバランスよく実現することができる。
[0062] (第 2の変形例）
図 7は、上記実施形態の第 2変形例に係るイオンィ匕装置 8bの構成を示す斜視図で ある。図 7を参照すると、本変形例に係るイオンィ匕装置 8bは、内側電極 81と、外側電 極 84と、コレクタ電極 85と、フィラメント 86と、電子レンズ形成電極 88a〜88cと、放電 管 89と、これらの構成要素を収容するイオン化室 (不図示）とを備える。なお、これら のうち、内側電極 81及び電子レンズ形成電極 88a〜88の構成及び作用は、上記第 1変形例と同様である。
[0063] 本変形例の外側電極 84は、電子レンズ形成電極 88a〜88c側面のない直方体の 箱状に形成されている。外側電極 84の内部は空洞となっており、内側電極 81が外 側電極 84の内部に配置されている。外側電極 84は、互いに対向する一対の側面に 形成された試料導入口 84a及び 84bを有する。また、外側電極 84は、試料導入口 8 4a及び 84bが形成された一対の側面とは異なる別の一対の側面に形成された電子 通過口 84c及び 84dを有する。なお、試料導入口 84a及び 84b、電子通過口 84c及 び 84dは網状になって!/、ても良!、。
[0064] 試料導入口 84a〜84dからは、試料分子 Aが導入及び排出される。放電管 89は、 試料導入口 84aの側方に設置されており、放電管 89から試料導入口 84aを通って内 側電極 81内のイオン化空間へ紫外光が照射される。フィラメント 86は、電子通過口 8 4cの側方に配置されている。コレクタ電極 85は、電子通過口 84dの側方に配置され ている。熱電子 e は、電子通過口 84cを通過して内側電極 81内のイオン化空間へ
A
導入される。試料分子 Aに電子衝撃を与えることなくイオン化空間を通過した熱電子 e は、その後、電子通過口 84dを通ってコレクタ電極 85に収集される。
A
[0065] 本変形例のイオンィ匕装置 8bのような構成によっても、上記実施形態のイオンィ匕装 置 2と同様の効果が好適に得られる。また、本変形例のイオンィ匕装置 8bによれば、上 記第 1変形例と比較して外側電極 84の面積を大きくできるので、真空紫外光 VUVの 照射による外側電極 84からの二次電子放出量を更に増大できる。
[0066] (第 3の変形例）
図 8は、上記実施形態の第 3変形例に係るイオン化装置 2c、及びイオン化装置 2c を備える質量分析器 lbの構成を示す図である。上記実施形態と本変形例との相違 点は、質量分析器 lbの筐体の形状である。すなわち、本変形例の筐体 9は、イオン 化室 9aと、試料分析室 9cと、イオン化室 9a及び試料分析室 9cの間に設けられた調 整室 9bとを有する。
[0067] イオンィ匕室 9aは、イオンィ匕装置 2cの一部を構成して 、る。すなわち、イオン化装置 2cの内側電極 21、外側電極 22、フィラメント 23a及び 23b、並びに電子レンズ形成 電極 28a及び 28bは、イオンィ匕室 9a内に配置される。そして、イオンィ匕室 9aに設けら れた試料導入口 9dを介してイオン化室 9a内部へ試料分子 Aが導入される。試料導 入口 9dにより、試料導入部を制限し、かつイオンィ匕空間 2b近傍で導入させることによ つて、導入試料 Aがイオンィ匕空間 2b内部へより集中して導入され、より効率の良いィ オンィ匕を行うことができる。イオンィ匕装置 2cが EI動作または ΕΙ · ΡΙ同時動作を行う際 には、イオン化室 9a内部の圧力は真空に保たれる。また、イオンィ匕装置 2cが PI動作 を行う際には、イオンィ匕室 9a、調整室 9b、試料分析室 9cとを差圧排気することにより イオン化室 9aは大気圧または大気圧程度に解放されることが可能である。 [0068] 調整室 9bには、スキマー 10が設置されている。スキマー 10は、イオン化装置 2cの 電子レンズ形成電極 28a及び 28bの開口に対応して配置されており、イオン化室 9a と試料分析室 9cとの間の差圧を保持する。また、試料分析室 9c内には、四重極 4、 デフレクタ 5、検出器 6、及び電子レンズ形成電極 11が配置されている。電子レンズ 形成電極 11は、調整室 9bのスキマー 10と四重極 4との間に配置されており、スキマ 一 10を通過したイオンを四重極 4へ収束させる。
[0069] EI動作または ΕΙ · ΡΙ動作の場合、熱電子や二次電子によって試料分子 Αに電子衝 撃を与えるので、イオン化室 9a内は真空に保たれる必要がある。他方、 PI動作の場 合、試料分子 Aは放電管 29からの紫外光によってイオン化されるので、大気圧下で も動作可能である。ただし、その場合、試料分析室 9cの真空を保持するために、試 料分析室 9cでの排気にカ卩え、イオンィ匕室 9aや調整室 9bにおいて排気を行うのが好 ましぐ本変形例のように、イオンィ匕装置 2cのイオンィ匕室 9aと試料分析室 9cとを隔離 して両室の差圧を保持するための機構を設けることにより、試料分析室 9cの真空をよ り好適に保持
することができる。なお、イオンィ匕室 9a内の余剰試料を排気する際には、調整室 9b での排気を利用してもよぐ或いは試料排気用の別の開口をイオンィ匕室 9aに設けて ちょい。
[0070] (第 4の変形例）
図 9は、上記実施形態の第 4変形例に係るイオン化装置 2d、及びイオン化装置 2d を備える質量分析器 lcの構成を示す図である。上記実施形態と本変形例との相違 点は、整流部材の有無である。すなわち、本変形例のイオンィ匕装置 2dは、試料分子 Aを効率よく導入するための整流部材 12を備える。
[0071] 本変形例の整流部材 12は、円錐台状且つ筒状に形成されており、その一端及び 他端がそれぞれ試料導入口 12a及び試料排出口 12bとなっている。試料排出口 12 bは、試料導入口 12aよりも狭くなつており、イオンィ匕空間 2bへ向けて配置される。試 料導入口 12aから導入された試料分子 Aは、整流部材 12によって整流され、イオン 化空間 2bへ効率よく導かれる。イオンィ匕装置 2dは、本変形例のような整流部材 12を 備えることが好ましい。これにより、試料分子 Aの利用効率が高まるので、より多くのィ オンを生成できる。
本発明によるイオンィ匕装置は、上記した実施形態及び変形例に限られるものでは なぐ他にも様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、放電管 からの紫外光の照射により電子を放出する電子放出電極と電子捕集電極とを外側電 極が兼ねて 、るが、電子放出電極と電子捕集電極とは別個に設けられて 、てもよ ヽ 。また、加速用電極を複数有し、それらが電子捕集電極や電子放出電極を兼ねてい ても良い。また、電子源としては、冷陰極を用いても良い。また、光放出手段としては 、放電管に限らず、レーザ光よりも指向性の低い紫外光を照射可能なもの、例えば電 子ビーム管力 の電子線をターゲットやガス体に衝突させて紫外光を放出するような 紫外光源でも良い。

Claims

請求の範囲
[1] 試料分子をイオン化するためのイオンィ匕空間を有するイオンィ匕室と、
前記イオン化空間内の前記試料分子に電子衝撃を与えて該試料分子をイオンィ匕 するための電子源と、
前記イオン化空間内の前記試料分子に、レーザ光よりも指向性の低い紫外光を照 射して該試料分子をイオンィ匕するための光放出手段と
を備えることを特徴とする、イオン化装置。
[2] 前記光放出手段が放電管であることを特徴とする、請求項 1に記載のイオンィ匕装置
[3] 前記電子源と前記イオン化空間との間に配置され、前記電子源からの電子を前記 イオン化空間へ向けて加速するための第 1の加速用電極を更に備えることを特徴と する、請求項
1または 2に記載のイオン化装置。
[4] 前記イオン化空間外に配置され、前記イオン化室において前記紫外光の照射によ り発生した電子を捕集するための電子捕集電極を更に備えることを特徴とする、請求 項 1〜3のいずれか一項に記載のイオンィ匕装置。
[5] 前記電子捕集電極と前記イオン化空間との間に配置され、前記イオン化室におい て前記紫外光の照射により発生した電子を前記電子捕集電極へ向けて加速するた めの第 2の加速用電極を更に備えることを特徴とする、請求項 4に記載のイオン化装 置。
[6] 前記電子源と前記イオン化空間との間に配置され、前記電子源からの電子を前記 イオン化空間へ向けて加速するための第 1の加速用電極を備え、該第 1の加速用電 極力 前記第 2の加速用電極を兼ねることを特徴とする、請求項 5に記載のイオンィ匕 装置。
[7] 前記電子源が、前記光放出手段からの前記紫外光の照射により電子を放出する電 子放出電極を含むことを特徴とする、請求項 1〜6のいずれか一項に記載のイオン化 装置。
[8] 前記電子放出電極が基部及び該基部を覆う被覆部を有しており、前記被覆部の二 次電子放出効率が前記基部の二次電子放出効率よりも高いことを特徴とする、請求 項 7に記載のイオン化装置。
[9] 試料分子をイオン化するためのイオンィ匕空間を有するイオンィ匕室と、
前記イオン化空間内の前記試料分子に、レーザ光よりも指向性の低い紫外光を照 射して該試料分子をイオンィ匕するための光放出手段と、
前記イオン化空間外に配置され、前記光放出手段からの前記紫外光の照射により 電子を放出して前記イオン化空間内の前記試料分子に電子衝撃を与える電子放出 動作、及び前記紫外光の照射により前記イオン化室において発生した電子を捕集す る電子捕集動作を行う第 1の電極と、
前記第 1の電極と前記イオンィ匕空間との間に配置された第 2の電極と
を備え、
前記第 1の電極における前記電子放出動作及び前記電子捕集動作が、前記第 1 の電極と前記第 2の電極との電位関係に応じて切り替わることを特徴とする、イオンィ匕 装置。
[10] 前記光放出手段が放電管であることを特徴とする、請求項 9に記載のイオンィ匕装置
[11] 前記第 1の電極における前記電子放出動作と前記電子捕集動作とを、各動作の動 作時間を制御しながら、交互に行うことを特徴とする、請求項 9または 10に記載のィ オン化装置。
[12] 前記イオンィ匕空間へ向けて前記試料分子を整流する整流部材を更に備えることを 特徴とする、請求項 1〜11のいずれか一項に記載のイオンィ匕装置。
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