在由绝缘体构成的壳体(20A、20B)内形成长边与短边之比大于1的截面呈矩形状的内部空间，将该内部空间设为脱溶剂区域(4)和漂移区域(5)。另外，也使设置于该内部空间的闸门(22)的开口的长边与短边之比大于1，在该开口处与短边平行地以张紧状态设置多个导电线来设为栅格电极。由此，能够扩大离子通过的闸门(22)的开口面积的同时，使导电线变短而降低由于相邻的线间的电位差所引起的弯曲，从而能够防止相邻的线彼此的接触、离子通过或阻止时的电场的紊乱。另外，由于脱溶剂区域(4)和漂移区域(5)的截面为矩形状，因此雷诺数小，扩散气体为层流，由此还能够实现分析精度和分辨率的提高。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离子迁移率分析装置
本专利技术涉及一种根据离子的迁移率分离离子并进行检测、或者根据离子的迁移率分离离子后向后级的质谱分析部等输送的离子迁移率分析装置。
技术介绍
在通过电场的作用来使从试样分子生成的分子离子在介质气体(或液体)中移动时，该离子以与由电场的强度、该分子的大小等决定的迁移率成比例的速度移动。离子迁移率分析法(IonMobilitySpectrometry＝IMS)是利用该迁移率以进行试样分子的分析的测定法。图10是以往的一般的离子迁移率分析装置的概要结构图(参照专利文献1等)。该离子迁移率分析装置具备：基于电喷雾离子化(ESI)法等的离子源1，其使液体试样中的成分分子离子化；圆筒形状的漂移池(driftcell)100，在其内部形成脱溶剂区域4和漂移区域5；以及检测器3，其对在漂移区域5中移动过来的离子进行检测。另外，在该漂移区域5的入口具备闸门(shuttergate)102，以使在离子源1中所生成的离子限定在极短的时宽内地脉冲状地从脱溶剂区域4输送至漂移区域5。漂移池100内处于大气压环境或100[Pa]左右的低真空环境。在漂移池100内，沿着离子光轴C配置很多的环状电极101，通过分别施加于这些环状电极101的直流电压，在脱溶剂区域4和漂移区域5中沿离子移动方向(在图10中，为Z轴方向)形成表示下降电位梯度、即对离子进行加速的均匀电场。另外，在漂移池100内，沿与利用该电场加速的加速方向相反的方向形成了中性的扩散气体流。上述离子迁移率分析装置的概要动作如下。在离子源1中从试样生成的各种离子在脱溶剂区域4中行进，被暂时阻挡在闸门102处。然后，当将闸门102短时间打开时，离子成批地被导入到漂移区域5中。此外，脱溶剂区域4是通过促进在离子源1中溶剂未被充分气化的带电液滴中的溶剂气化来促使离子生成的区域。被导入到漂移区域5中的离子与对面过来的扩散气体碰撞的同时通过加速电场的作用而行进。离子根据取决于其大小、立体结构、电荷等的离子迁移率而在Z轴方向上被空间性地分离，具有不同的离子迁移率的离子有时间差地到达检测器3。在漂移区域5中的电场为均匀的电场的情况下，能够基于离子通过漂移区域5所需要的漂移时间来估计离子-扩散气体间的碰撞截面面积。此外，也存在采用如下结构的情况：并不是如上述那样在根据离子迁移率分离了离子之后直接对离子进行检测，而是将这些离子导入到四极滤质器等质谱分离器，再根据质荷比来分离离子之后进行检测。这样的装置已知为离子迁移率-质谱分析装置(IMS-MS)。在如上述那样的以往的离子迁移率分析装置中，作为闸门102，一般使用了Bradbury-Nielson型离子门和Tyndall-Powell型离子门中的任一个(参照非专利文献1)。图11是表示这两种离子门的结构的概要图。如图11的(a)所示，在从正面观察离子门的状态下，任一种类型的闸门都是将能够施加互不相同的电压V1、V2的导电线102A、102B交替地以张紧状态设置的栅格状的结构。另一方面，当从上方观察导电线102A、102B的排列时，如图11的(b)所示，在Tyndall-Powell型离子门，将配置被施加电压V1的多条导电线102A的面与配置被施加电压V2的多条导电线102B的面在Z轴方向上分离规定间隔地进行设置。另一方面，如图11的(c)所示，在Bradbury-Nielson型离子门，将导电线102A与导电线102B交替地配置在一个面上。无论哪种类型的闸门都需要事先使能够被施加不同的电压的导电线的间隔变窄以可靠地阻止离子的通过。可是，在对这些导电线施加互不相同的电压时，两者之间由于库仑力的作用而相互吸引。因此，如果导电线长则导电线大幅地发生弯曲，被施加了不同电压的导电线彼此接触而有可能产生短路。另外，即使不至于发生短路，如果相邻的导电线的间隔在开口面内变得不均一，则也有可能产生该开口面内的电场发生紊乱从而在对离子进行阻止的期间离子漏出等问题。为了避免这样的情况而对导电线的长度进行限制即可，但是这样的话存在闸门的开口面积变小而离子的透过效率下降这样的问题。另外，在以往的离子迁移率分析装置中，为了在漂移池100内形成使离子移动的加速电场，利用了将很多的环状电极101层叠而成的结构体、通常将环状电极与由电瓷等构成的环状的绝缘隔板交替地层叠而成的结构体。为了提高离子迁移率分析装置中的分析精度和分辨率，需要提高加速电场的均匀性、即离子光轴C上的电位梯度的直线性。为此，需要尽可能地使相邻的环状电极101的间隔变窄，并且尽可能地使漂移区域5延长。然而，这样的话，环状电极、绝缘隔板之类的零件的数量增加，从而成本变高。另外，装配工时增加，并且装配作业要求更高的熟练度，因此它们也成为成本增加的因素。另一方面，已知一种为了形成在离子光轴C上具有直线性高的电位梯度的电场、而使用在其内周面形成有电阻覆膜层的圆筒状玻璃管作为漂移池的离子迁移率分析装置(参照专利文献2、3)。在该装置中，通过在漂移池内周面的电阻体覆膜层的两端间施加规定的电压，能够在漂移池内形成用于使离子加速的电场。然而，在该离子迁移率分析装置中，为了抑制分辨率和最高灵敏度等性能的偏差而需要提高在呈圆筒形状的玻璃管的内周面形成的电阻覆膜层的厚度的均一性，但是以均一的厚度形成电阻覆膜层在技术上难度高。因此，这样的漂移池虽然零件件数少，但是其成本相当高。另外，在漂移区域内为了使离子良好地漂移而期望将扩散气体流保持为层流，但是如上述那样的以往的离子迁移率分析装置中所使用的漂移池的结构难以将扩散气体流保持为层流。另外，在使用了ESI离子源等大气压离子源的离子迁移率分析装置中，由于离子源与漂移池内部之间的气体压力的差小(或者几乎不存在气体压力的差)，因此不同于大气压离子化质谱分析装置，难以利用压力差将在离子源中生成的离子取入到下一级。不止如此，由于在漂移池内以与离子的行进方向相向的方式形成有扩散气体流，因此需要逆着该气体流而将离子导入到漂移池内，例如在专利文献1所记载的装置中，以ESI喷雾器所产生的喷雾流去向漂移池的入口侧开口的方式设置该喷雾器。这样的结构确实易于使所生成的离子对抗扩散气体流而进入漂移池内，但是溶剂没有充分气化的液滴也飞入了漂移池内，因此漂移池内容易被污染。其结果，有可能容易产生放电等而使分析变得不稳定，或者电场产生紊乱而分析精度和分辨率下降。专利文献1：日本特开2005-174619号公报专利文献2：美国专利第7081618号说明书专利文献3：美国专利第8084732号说明书非专利文献1：G.A.Eiceman及其他两位、“IonMobilitySpectrometry,ThirdEdition”、CRCPress、2013年12月10日发行
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其主要目的在于提供一种能够确保较广的闸门的开口面积的同时减少该闸门的导电线的弯曲并能够防止导电线的短路、在闸门的开口面附近形成的电场的紊乱等的离子迁移率分析装置。另外，本专利技术的另一目的在于提供一种能够实现漂移池的成本削减且确保高的分析精度和分辨率的离子迁移率分析装置。另外，本专利技术的另一目的在于提供一种通过使在漂移池内流动的扩散气体流为更接近层流的状态而能够提高分析精度和分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离子迁移率分析装置，将源自试样成分的离子导入到漂移区域，使所述离子在该漂移区域中移动，由此根据离子迁移率分离离子，之后对分离后的离子进行检测或者将分离后的离子进一步输送到后级的分析检测部，该离子迁移率分析装置的特征在于，具备：a)壳体，其是形成有呈矩形柱状地贯通的内部空间的绝缘性构件，与该内部空间的轴正交的矩形状的截面的长边与短边之比大于1，其中，该内部空间的至少一部分为所述漂移区域；b)电极，沿着所述壳体的内部空间的轴配设有多个所述电极以在该内部空间形成用于使离子移动的电场，并且所述电极呈在该轴的方向上具有规定的宽度的矩形环状，且所述电极的矩形状开口的长边与短边之比大于1；以及c)闸门，其配设在所述壳体的内部空间以向作为该壳体的内部空间的至少一部分的漂移区域脉冲状地导入离子，该闸门包括矩形环状的框体和多条导电线，所述框体具有长边与短边之比大于1的矩形状开口，所述多条导电线与该矩形状开口的短边平行地以张紧状态设置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.28 JP 2015-1684301.一种离子迁移率分析装置，将源自试样成分的离子导入到漂移区域，使所述离子在该漂移区域中移动，由此根据离子迁移率分离离子，之后对分离后的离子进行检测或者将分离后的离子进一步输送到后级的分析检测部，该离子迁移率分析装置的特征在于，具备：a)壳体，其是形成有呈矩形柱状地贯通的内部空间的绝缘性构件，与该内部空间的轴正交的矩形状的截面的长边与短边之比大于1，其中，该内部空间的至少一部分为所述漂移区域；b)电极，沿着所述壳体的内部空间的轴配设有多个所述电极以在该内部空间形成用于使离子移动的电场，并且所述电极呈在该轴的方向上具有规定的宽度的矩形环状，且所述电极的矩形状开口的长边与短边之比大于1；以及c)闸门，其配设在所述壳体的内部空间以向作为该壳体的内部空间的至少一部分的漂移区域脉冲状地导入离子，该闸门包括矩形环状的框体和多条导电线，所述框体具有长边与短边之比大于1的矩形状开口，所述多条导电线与该矩形状开口的短边平行地以张紧状态设置。2.根据权利要求1所述的离子迁移率分析装置，其特征在于，所述壳体的长边与短边之比、所述电极的矩形状开口的长边与短边之比以及所述闸门的矩形状开口的长边与短边之比均为1.5以上。3.一种离子迁移率分析装置，将源自试样成分的离子导入到漂移区域，使所述离子在该漂移区域中移动，由此根据离子迁移率分离离子，之后对分离后的离子进行检测或者将分离后的离子进一步输送到后级的分析检测部，该离子迁移率分析装置的特征在于，具备：a)壳体，其是形成有呈矩形柱状地贯通的内部空间的绝缘性构件，与该内部空间的轴正交的矩形状的截面的长边与短边之比大于1，其中，该内部空间的至少...
【专利技术属性】
技术研发人员：藤田辽，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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