電離室的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電離室，具體而言，涉及一種液體色譜儀質(zhì)量分析裝置，其具備使從液體色譜儀部運送來的液體試料電離的電離室和從電離室導入離子的質(zhì)量分析部。
【背景技術】
[0002]液體色譜儀質(zhì)量分析裝置(LC/MS)包括:按成分對液體試料進行分離洗提的液體色譜儀部(LC部)、使從LC部洗提出的試料成分電離的電離室(接口部)、對從電離室導入的離子進行檢測的質(zhì)量分析部(MS部)。在這樣的電離室中，為了使液體試料電離而使用各種電離方法，然而廣泛使用大氣壓化學電離法(APCI)、電噴霧電離法(ESI)等大氣壓電離法。
[0003]具體而言，在APCI中，使連接于LC部的立柱的末端的噴嘴的前端朝向電離室的內(nèi)部地配設，并且在噴嘴的前端的前方配置針狀電極。而且，在噴嘴處，通過來自針狀電極的電暈放電而生成了的載流氣體離子(緩沖離子)與因加熱而霧化了的試料的液滴進行化學反應而實施電離。另外，在ESI中，使連接于LC部的立柱的末端的噴嘴的前端朝向電離室的內(nèi)部地配設，并且對噴嘴的前端部施加5kV左右的高電壓而使其產(chǎn)生較強的不均勻電場。由此，液體試料因電場而電荷分離，因庫侖引力而被撕碎從而霧化。其結果為，與周圍的空氣接觸，試料的液滴中的溶劑蒸發(fā)，而產(chǎn)生氣體離子。
[0004]在這樣的APC1、ESI中，為了在接近大氣壓的狀態(tài)下使液體試料電離，從而確保處于較高的壓力狀態(tài)(換句話說接近大氣壓的狀態(tài))的電離室與處于極低的壓力狀態(tài)(換句話說高真空度的狀態(tài))下的MS部之間的壓力差，因此采用在電離室與MS部之間設置中間室等，以階段性地提高其真空度的結構(例如，參照專利文獻1)。
[0005]圖7是表示使用了 ESI法的液體色譜儀質(zhì)量分析裝置的一個例子的簡略結構圖。需要說明的是，將與地面水平的一方向設為X方向，將與地面水平且與X方向垂直的方向設為Y方向，將與X方向和Y方向垂直的方向設為Z方向。
[0006]液體色譜儀質(zhì)量分析裝置101具備液體色譜儀部(LC部)60、電離室200以及質(zhì)量分析部50。另外，在質(zhì)量分析部50中，與電離室200相鄰的第一中間室12、與第一中間室12相鄰的第二中間室13、與第二中間室13相鄰的質(zhì)量分析室(MS部)14分別隔著隔壁連續(xù)地設置。
[0007]經(jīng)由流路155供給被LC部60成分分離了的液體試料。另外，經(jīng)由流路156供給霧化氣體(氮氣)。其結果為，液體試料與霧化氣體被導入噴霧器15而被噴霧。
[0008]這里，圖8是噴霧器的側(cè)視圖，圖8(b)為圖8(a)所示的A的放大剖視圖。噴霧器(噴霧機構)15具有探測器主體部151、將液體試料噴霧的噴嘴152。
[0009]噴嘴152成為以向探測器主體部151的下方突出的方式形成的雙層管結構。經(jīng)由流路155供給的液體試料從內(nèi)部圓管(例如，直徑為外徑0.227mm) 152b的內(nèi)側(cè)噴出。另一方面，從流路156供給的氮氣從內(nèi)部圓管152b與外部圓管(例如內(nèi)徑直徑0.37mm) 152a之間噴射。通過像這樣設置，被噴出了的液體試料通過與向內(nèi)部圓管152b的周圍噴射的霧化氣體的沖擊作用成為霧狀態(tài)而被噴霧。另外，在外部圓管152a的前端以從電壓源(未圖示)施加5kV左右的高電壓的方式連接有配線(未圖示)，從而進行電離。
[0010]而且，噴嘴152能夠相對于探測器主體部151通過位置調(diào)節(jié)旋鈕(未圖示)在與Z方向正交的XY面內(nèi)的規(guī)定范圍內(nèi)能夠大致平行地移動，在適當?shù)卣{(diào)節(jié)了位置后通過位置固定旋鈕等固定位置。并且，噴嘴152相對于探測器主體部151能夠在Z方向上抽出插入(突出量的調(diào)節(jié))，在適當?shù)卣{(diào)節(jié)了位置后能夠通過螺母等固定位置。
[0011]需要說明的是，在圖8中，噴霧器15為ESI用的構件，一般而言噴霧器15相對于電離室200裝卸自如，在利用APCI法的情況下，取下噴霧器15，取代之將放電用的針狀電極單元化了的APCI用的構件安裝在電離室200。
[0012]電離室200具備13cmX 13cmX 12cm的長方體形狀的腔室210。腔室210具有上表面、前表面、右側(cè)面、后表面(隔壁26)、左側(cè)面以及下表面。通過像這樣被上下左右以及前后的六個面包圍，從而形成了電離室200的內(nèi)部空間。
[0013]而且，在上表面形成有沿上下方向(Z方向)連通的圓形狀的開口部(未圖示)，噴霧器15從上方向安裝于開口部。另外，在下表面形成有排出管211，不需要的液體試料從排出管211向外部排出。
[0014]并且，隔壁26以對腔室210的內(nèi)部與第一中間室12的內(nèi)部進行分隔的方式配置，在隔壁26的中央部固定有內(nèi)置有溫調(diào)機構(未圖示)的長方體形狀的加熱塊20。圖9是設置在圖7所示的電離室200的隔壁26上的加熱塊20的結構圖。
[0015]在加熱塊20上形成有一根脫溶劑管(離子導入管)119，其在腔室210的內(nèi)部配置有入口，并且在第一中間室12的內(nèi)部配置有出口。脫溶劑管119成為中心軸沿著X方向的圓管形狀(例如，直徑為外徑1.6mm,內(nèi)徑0.5mm)。由此，脫溶劑管119的入口朝向相對于來自噴嘴152的試料噴霧方向(Z方向)成大致直角的方向(X方向)，以防止噴霧出的巨大的試料的液滴直接濺入脫溶劑管119內(nèi)。
[0016]而且，在加熱塊20上形成有在腔室210的內(nèi)部配置有出口的六根干氣管218。各干氣管218成為中心軸沿著X方向的圓管形狀(例如，直徑0.5mm)，六根干氣管218配置為以等間隔排列成以脫溶劑管119為中心的圓形狀。
[0017]通過這樣的腔室210的隔壁26，在通過噴嘴152噴霧出的離子、微小的試料的液滴通過脫溶劑管119的內(nèi)部時，通過加熱作用、沖擊作用促進了脫溶劑化、電離。
[0018]在第一中間室12的內(nèi)部設置有第一離子透鏡21，在第一中間室12的下表面設置有通過油旋轉(zhuǎn)真空栗(RP)以約102Pa的氣壓進行真空排氣的排氣口 31。在第一中間室12與第二中間室13之間的隔壁上形成有具有細孔(小孔)的分離器22，第一中間室12的內(nèi)部與第二中間室13的內(nèi)部經(jīng)由該細孔而連通。
[0019]在第二中間室13的內(nèi)部設置有八極裝置23與聚焦透鏡24，在第二中間室13的下表面設置有通過渦輪分子栗(TMP)以約10 'Pa?10 2Pa的氣壓真空排氣的排氣口 32。在第二中間室13與質(zhì)量分析室14之間的隔壁上設置有具有細孔的入口透鏡25，第二中間室13的內(nèi)部與質(zhì)量分析室14的內(nèi)部經(jīng)由該細孔而連通。
[0020]在質(zhì)量分析室14的內(nèi)部設置有第一四極16、第二四極17以及檢測器18，在質(zhì)量分析室14的下表面設置有通過渦輪分子栗(TMP)以約10 3Pa?10 4Pa的氣壓真空排氣的排氣口 33。
[0021]在這樣的液體色譜儀質(zhì)量分析裝置101中，通過電離室200生成了的離子按順序經(jīng)過脫溶劑管119、第一中間室12內(nèi)的第一離子透鏡21、分離器22、第二中間室13內(nèi)的八極裝置23以及聚焦透鏡24、入口透鏡25而向質(zhì)量分析室14運送，通過四極16、17排出不需要的離子，而僅對到達了檢測器18的特定離子進行檢測。
[0022]專利文獻1:日本特開2001-343363號公報
[0023]然而，在如上述那樣的液體色譜儀質(zhì)量分析裝置101中，脫溶劑管119由一根管構成，通過脫溶劑管119的內(nèi)部的只是從噴嘴152噴霧出的整體液體試料中的一部分液體試料，而大部分液體試料直接從排出管211排出。因此，液體試料未被有效利用，另外，由于僅能夠使一部分液體試料有助于分析，因此成為了不能使檢測靈敏度提高的原因。
[0024]需要說明的是，在液體色譜儀質(zhì)量分析裝置101中，將液體試料噴霧的噴嘴152與脫溶劑管119的入口的適當?shù)奈恢藐P系因測定的液體試料的種類、霧化氣體的流量等的測定條件而不同，因此在進行分析前適當?shù)卣{(diào)節(jié)噴嘴152與脫溶劑管119的入口的位置關系等，但大部分液體試料直接從排出管211排出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]為了解決上述課題，本申請發(fā)明人們對于使從噴嘴152噴霧出的液體試料脫溶劑化并且送到質(zhì)量分析部而使其有效地有助于分析的方法進行了研究。
[0026]從內(nèi)徑0.5mm的噴嘴152噴霧出的液體試料的噴霧流隨著向Z方向前進而逐漸擴大最終成為直徑±2mm?4mm左右的圓形狀。圖10(a)是從噴嘴152噴霧出的液體試料的噴霧流的側(cè)視圖，圖10(b)是圖10(a)所示的XY平面的剖視圖。圖11是用于對從噴嘴152噴霧出的液體試料的噴霧流的擴大進行說明的圖。
[0027]已知如下的情況，S卩，電離了的液體試料(帶電液滴)向大氣壓下的腔室210的內(nèi)部噴出，利用與保持在102Pa的第一中間室12的內(nèi)部的壓力差將其向脫溶劑管119內(nèi)導入，然而由于向與脫溶劑管119正交的方向(Z方向)勢頭良好地噴射，因此在遠離脫溶劑管119的部分流通的帶電液滴不會被導入脫溶劑管119內(nèi)，而從排出管211排出。
[0028]在此，為了提高導入脫溶劑管119內(nèi)的離子(帶電液滴)的總量，可以考慮擴大脫溶劑管119的內(nèi)徑d。這里，一般情況下的管內(nèi)的流動的狀態(tài)能夠由如下述式(1)那樣定義的雷諾數(shù)Re的數(shù)值判斷。
[0029]Re = P Ud/ μ …(1)
[0030]需要說明的是，μ為流體的粘性系數(shù)(Pa.s)，P為流體的