專利名稱：質(zhì)量分析裝置及質(zhì)量分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及質(zhì)量分析裝置及質(zhì)量分析方法。
背景技術(shù)：
在質(zhì)量分析領(lǐng)域中，由于不存在能夠?qū)?yīng)所有的要求的萬(wàn)能的離子源，因此開發(fā)出電暈放電或輝光放電等各種各樣的離子化方法。在此，作為與本發(fā)明有關(guān)的離子化方法介紹采用介質(zhì)阻擋放電或光的方法。在專利文獻(xiàn)I中記載了采用介質(zhì)阻擋放電的離子化方法。在該方法中，通過將由介質(zhì)阻擋放電生成的等離子體照射在試樣上而進(jìn)行離子化。首先，將放電氣體導(dǎo)入放電區(qū)域。所導(dǎo)入的放電氣體通過介質(zhì)阻擋放電而被等離子化。利用電場(chǎng)或壓力將生成的等離子氣體照射到試樣上，對(duì)試樣進(jìn)行離子化。該例中所使用的介質(zhì)阻擋放電生成中性分子或離子的溫度比電子的溫度低的等離子體。這樣的等離子體被稱為低溫等離子體，具有很難使等尚子體中的分子破碎的特征。在專利文獻(xiàn)2中記載了在減壓條件下采用介質(zhì)阻擋放電的離子化方法。由于對(duì)離子源減壓，即便在如大氣壓化學(xué)離子化方法那樣在大氣壓下準(zhǔn)備試樣的情況下，也不需要在離子源與質(zhì)量分析部之間設(shè)置電導(dǎo)小的毛細(xì)管。因此，能夠減少將離子從離子源導(dǎo)入質(zhì)量分析部時(shí)的離子的損失，并能進(jìn)行高靈敏度的分析。另外，由于采用介質(zhì)阻擋放電，因此與低壓力下的輝光放電相比，能夠抑制分子離子的破碎。在專利文獻(xiàn)3中記載了在質(zhì)量分析裝置的離子源上組合采用多種離子化方法的方法。所使用的離子化方法是大氣壓光離子化方法、大氣壓化學(xué)離子化方法、電噴射離子化方法。在該例中，敘述了在分析時(shí)連續(xù)切換這些離子源，或使這些離子源同時(shí)工作的方法。在專利文獻(xiàn)4中記載了組合使用在質(zhì)量分析裝置的離子源上采用光電子的離子化和利用輝光放電的離子化的方法。在分析時(shí)，使這些多個(gè)離子源分別工作或同時(shí)工作。尤其是，在該例中在輝光放電區(qū)域設(shè)有光電子的發(fā)射器，記載了采用該結(jié)構(gòu)的所謂的光電感應(yīng)電子離子化的動(dòng)作方法。該方法是在輝光放電用電極間對(duì)低能量的光電子加速，并用該電子進(jìn)行離子化的方法。在專利文獻(xiàn)5中，作為面向氣相色譜儀的電流檢測(cè)器，記載了搭載有照明的放電離子化電流檢測(cè)器。在該例中，為了測(cè)定試樣的量，利用電流檢測(cè)器測(cè)定由介質(zhì)阻擋放電生成的離子的量。設(shè)置在離子源部的照明通過光的照射起到降低介質(zhì)阻擋放電的放電開始電壓的作用。若放電開始，則通過在電極上施加低于通常的放電開始電壓的放電維持電壓，放電繼續(xù)進(jìn)行，形成穩(wěn)定的等離子體。因此，通過在放電開始后熄滅照明，能夠獲得照明的長(zhǎng)壽化。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:美國(guó)專利公開號(hào)2011/0042560專利文獻(xiàn)2:國(guó)際公開W02011/089912號(hào)專利文獻(xiàn)3:美國(guó)專利號(hào)7，109,476
專利文獻(xiàn)4:美國(guó)專利號(hào)7，196，325專利文獻(xiàn)5:日本專利公開號(hào)2011 - 117854就專利文獻(xiàn)I所采用的介質(zhì)阻擋放電而言，與維持等離子體的電壓相比，開始放電的電壓更高。因此，存在很難在剛施加放電電壓后即刻開始放電，并且從施加電壓到放電開始的時(shí)間不恒定的課題。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了解決該課題，必須提供與維持放電的電壓相比過高的電壓。但是，在過高的電壓下，等離子體中的分子破碎。因此，需要以低電壓穩(wěn)定地開始放電的技術(shù)。對(duì)于專利文獻(xiàn)2也存在與專利文獻(xiàn)I同樣的課題。進(jìn)而，在間歇地將試樣導(dǎo)入質(zhì)量分析裝置時(shí)產(chǎn)生新的課題。這時(shí)，每次導(dǎo)入試樣和放電氣體時(shí)間歇地進(jìn)行放電。因此，每次放電時(shí)，從施加放電電壓到放電開始的時(shí)間都不恒定，每次測(cè)定所檢測(cè)出的離子的量發(fā)生變動(dòng)。在專利文獻(xiàn)3和4中，同時(shí)進(jìn)行對(duì)離子源的光的照射和離子的檢測(cè)。由于質(zhì)量分析裝置中所采用的帶電粒子檢測(cè)器將光作為干擾信號(hào)來(lái)檢測(cè)，因此在對(duì)離子源照射光的情況下，試樣離子的檢測(cè)信號(hào)S與干擾N之比S/N降低。因此，存在質(zhì)量分析裝置的檢測(cè)靈敏度下降的課題。另外，在專利文獻(xiàn)3所記載的大氣壓光離子化方法和大氣壓化學(xué)離子化方法中所采用的等離子體的密度，小于介質(zhì)阻擋放電所生成的等離子體。因此，存在質(zhì)量分析裝置的靈敏度下降的課題。另外，專利文獻(xiàn)4所記載的輝光放電與介質(zhì)阻擋放電相比，容易使試樣破碎。因此，存在質(zhì)譜變復(fù)雜的課題。進(jìn)而，在該文獻(xiàn)中，必須在放電區(qū)域設(shè)置成為電子發(fā)射材料的金屬。因此，存在離子源部的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜的課題。在專利文獻(xiàn)5所記載的電流檢測(cè)器中，只記載了測(cè)定由介質(zhì)阻擋放電生成的離子的電流量的情況，沒有記載和暗示按照質(zhì)荷比分離離子的內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
利用如下的質(zhì)量分析裝置解決上述課題，其特征在于，具備:離子源，包括第一電極、第二電極、和具有試樣的導(dǎo)入部及排出部并且設(shè)置在第一電極與第二電極之間的電介質(zhì)部；電源，對(duì)第一電極和第二電極的任一方施加交流電壓，并且通過在第一電極與第二電極之間發(fā)生的放電對(duì)試樣進(jìn)行離子化；質(zhì)量分析部，分析從排出部排出的離子；以及光照射部，對(duì)發(fā)生放電的區(qū)域照射光。 本發(fā)明具有如下有益效果。根據(jù)本發(fā)明，能夠穩(wěn)定地、不降低靈敏度而進(jìn)行很難使試樣破碎的柔和的離子化。


圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)例。圖2是將電極配置在離子源的外側(cè)時(shí)的結(jié)構(gòu)例。圖3是空氣的放電開始電壓與壓力P和放電電極間的距離d之積(pd積)的關(guān)系例。圖4是離子檢測(cè)器系統(tǒng)的一例。
圖5是間歇地導(dǎo)入試樣時(shí)的測(cè)定順序的一例。圖6是縮短了照明的點(diǎn)亮?xí)r間的測(cè)定順序的一例。圖7是光的照射給測(cè)定的離子量帶來(lái)的影響。圖8是光給質(zhì)譜帶來(lái)的影響。圖9是連續(xù)導(dǎo)入試樣時(shí)的結(jié)構(gòu)例。圖10是連續(xù)導(dǎo)入試樣時(shí)的測(cè)定順序的一例。圖11是將照明配置在離子源內(nèi)時(shí)的一例。圖12是在離子源內(nèi)部設(shè)置反射材料時(shí)的一例。圖中:101 一試樣，102 —含有試樣的氣體，103 —試樣的流動(dòng)，104 —閥，105 —閥開關(guān)控制機(jī)構(gòu)，106 一試樣容器,111 一透明的電介質(zhì)，112 一試樣導(dǎo)入部側(cè)的放電用電極,113 一質(zhì)量分析部側(cè)的放電用電極，114 一放電區(qū)域，115 一交流電源，116 一照明，117 —照明點(diǎn)滅控制機(jī)構(gòu)，118 —罩，121 一質(zhì)量分析及尚子檢測(cè)部，161 —電介質(zhì)，162 一放電用電極1，163 一放電用電極2, 268 —光的反射材料，301 —尚子,302 —電子,311 —轉(zhuǎn)換倍增極，312 —閃爍檢測(cè)器，313 —光電倍增管。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1圖1表示本發(fā)明的實(shí)施例。試樣容器106中的試樣101可以是氣體、液體、固體的任一種狀態(tài)。當(dāng)試樣101是液體或固體時(shí)，在常溫下或通過加熱使進(jìn)入到試樣容器106內(nèi)的試樣101蒸發(fā)。含有試樣的氣體102只在閥104打開時(shí)由設(shè)置在質(zhì)量分析及離子檢測(cè)部121的真空泵所產(chǎn)生的壓力差，如試樣的流動(dòng)103所示那樣導(dǎo)入離子源部。閥104用閥開關(guān)控制機(jī)構(gòu)105控制開關(guān)。在該實(shí)施例中，將閥打開5ms以上、200ms以下的時(shí)間。到達(dá)放電區(qū)域114的試樣，通過用派拉克斯玻璃之類的透光性的電介質(zhì)111、試樣導(dǎo)入部側(cè)的放電用電極112、質(zhì)量分析部側(cè)的放電用電極113和從IkHz到300kHz的低頻交流電源115產(chǎn)生的介質(zhì)阻擋放電而被離子化。為了產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電，在等離子體和至少任一方的放電電極之間插入電介質(zhì)。該電介質(zhì)作為電容器起作用，防止由于放電電流連續(xù)流動(dòng)所引起的等離子體溫度的上升。因此，介質(zhì)阻擋放電所生成的等離子體很難使分子破碎。如圖1所示，試樣流動(dòng)的下游側(cè)的放電電極113也可以設(shè)置在離子源內(nèi)部。但是，由于放電電極113的表面因通過放電而生成的離子的關(guān)系而不帶電，因此有效地將離子導(dǎo)入分析部121。相反，也可以如圖2所示將兩方的電極112和113配置在離子源的外側(cè)。這時(shí)，由于從離子源的外側(cè)改變電極的形狀或配置，因此不用分解離子源就能夠調(diào)整等離子體的狀態(tài)。在離子源的外側(cè)設(shè)置有用于向內(nèi)部照射光的照明116、及控制其點(diǎn)亮和熄滅的控制機(jī)構(gòu)117。進(jìn)而，在離子源、照明116和其控制機(jī)構(gòu)117的周圍安裝有用于防止觸電和進(jìn)行遮光的罩118。關(guān)于光的照射與遮光給裝置帶來(lái)的效果在后面敘述。放電所需的電壓由電極間距離、流動(dòng)的氣體的成分、放電區(qū)域114的壓力等決定。作為典型的例子，作為放電氣體采用含有試樣的空氣，在壓力為2Torr以上300Torr以下、電極間距離為Imm以上1OOmm以下、放電施加電壓為100V以上20kV以下的條件下進(jìn)行放電。放電氣體的種類、壓力、電極間距離、放電施加電壓分別有助于如下的效果。在作為放電氣體采用了空氣的情況下，能夠從大氣中得到放電氣體。因此，不需要儲(chǔ)氣瓶或氣體的導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，能夠降低成本。在作為放電氣體采用了氦氣、氬氣、氮?dú)獾绕渌麣怏w的情況下，由于在等離子體內(nèi)生成的離子或自由基的種類改變，因此給試樣的離子化造成影響。也可以根據(jù)需要采用這些氣體。在離子源的減壓方面，具有不會(huì)使分子破碎而能夠高靈敏度地進(jìn)行分析的效果。圖3表示了空氣的放電開始電壓與壓力P和放電電極間的距離d之積(pd積)的關(guān)系。放電開始電壓在0.5cm.Torr附近是最小的,之后隨著pd積變大而增大。例如,在放電氣體為空氣且壓力為IOTorr (1.3X IO3Pa)時(shí)，放電電壓在電極間距離為Icm時(shí)是lkV，在電極間距離為5cm時(shí)是4kV左右。如果放電區(qū)域114的壓力高于300Torr，則有可能放電開始所需的電壓變高，從而給等離子體的形成造成影響。因此，通過設(shè)置成300ΤΟ1Γ以下，能夠形成穩(wěn)定的等離子體。另外，通過對(duì)放電區(qū)域114減壓而增大放電區(qū)域114與質(zhì)量分析及離子檢測(cè)部121之間的電導(dǎo)，能夠抑制由對(duì)管的內(nèi)壁的碰撞引起的離子的損失。因此，將離子導(dǎo)入分析部141的效率提高。基于以上的理由，通過離子源的減壓，能夠進(jìn)行不使分子破碎的高靈敏度的穩(wěn)定的放電。作為具體的降低離子源的壓力的方法，可以考慮調(diào)整離子源的試樣導(dǎo)入口或離子排出口的電導(dǎo)、或者將試樣容器密封等。若改變電極間距離，則氣體通過等離子體內(nèi)的時(shí)間發(fā)生變化。由此，所生成的離子或自由基的種類或量改變。如果電極間距離過大，則引起裝置大型化或者放電所需的電壓增加以致電源所花費(fèi)的費(fèi)用增大的問題。在如該例所示試樣直接通過等離子體內(nèi)的情況下，放電施加電壓給質(zhì)量分析結(jié)果造成影響。例如，電壓低時(shí)，試樣的破碎少，能夠進(jìn)行柔和的離子化。這時(shí)，由于所檢測(cè)的離子的種類少，因此分析結(jié)果的解析變得容易。在放電區(qū)域114生成的試樣離子通過由設(shè)置在質(zhì)量分析及離子檢測(cè)部121的真空泵所產(chǎn)生的壓力差而導(dǎo)入分析部121。在分析部121，離子按照質(zhì)荷比被分離。在分離質(zhì)量的裝置上，采用離子陷阱、四極濾質(zhì)器、飛行時(shí)間質(zhì)譜儀等。在本例中使用了線性離子陷阱。分離后的離子用光電倍增管或多通道板等檢測(cè)器檢測(cè)。圖4中作為離子檢測(cè)器系統(tǒng)的一例表示了在圖1的實(shí)施例中采用的離子檢測(cè)器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。具有某一質(zhì)荷比的離子401受到電場(chǎng)的力而與轉(zhuǎn)換倍增極411碰撞。從轉(zhuǎn)換倍增極411放出電子402，并且同樣由電場(chǎng)導(dǎo)向閃爍檢測(cè)器412。若電子402入射則閃爍檢測(cè)器412就發(fā)光。將該光變換成光電子，并用光電倍增管413將電壓放大到能夠測(cè)定的高度。由于檢測(cè)器的輸出信號(hào)與被檢測(cè)的入射離子的量成比例，因此能夠測(cè)定具有各質(zhì)荷比的離子的量，并得到質(zhì)譜。接下來(lái)，敘述離子的測(cè)定順序。圖5中表示了間歇地導(dǎo)入時(shí)的測(cè)定順序?？v軸表示各電壓與離子源的壓力，橫軸表示時(shí)間。首先，在圖中的時(shí)刻5a向閥提供電壓，打開閥。然后，含有試樣的氣體102流入放電區(qū)域114，離子源的壓力增加。接下來(lái)，在時(shí)刻5b離子源的壓力飽和之后，在時(shí)刻5c向放電電極施加電壓。在本例中，與該電壓施加同時(shí)向照明提供電壓，點(diǎn)亮照明。繼續(xù)放電直到試樣被充分離子化。若在時(shí)刻5d切斷放電用電壓，則等離子體消失。然后，若在時(shí)刻5e關(guān)閉閥，則離子源的壓力因設(shè)置在質(zhì)量分析部121的泵而減少。在間歇地導(dǎo)入試樣的情況下，由于離子源的壓力經(jīng)時(shí)變化，因此生成的等離子體的狀態(tài)也經(jīng)時(shí)變化。故必須調(diào)整閥的打開時(shí)間與放電電壓施加時(shí)間以使得能夠有效地將試樣進(jìn)行離子化。通過調(diào)整閥供給電壓與放電施加電壓的時(shí)機(jī)，能夠控制等離子體的狀態(tài)。在如此必須間歇地放電的情況下，尤其放電開始電壓高的介質(zhì)阻擋放電是從施加放電電壓到放電開始的時(shí)間不恒定，每次放電所生成的離子量容易變動(dòng)。在圖5中還表示了在質(zhì)量分析部121上采用了線性離子陷阱時(shí)的控制順序。在線性離子陷阱中，通過調(diào)整四極桿偏移電壓與陷阱RF電壓來(lái)捕捉離子。在捕捉了離子之后，在時(shí)刻5f施加輔助交流電壓，排出選擇了質(zhì)荷比的離子。在該測(cè)定順序的例子中，與此同時(shí)熄滅照明，向檢測(cè)器施加電壓。用檢測(cè)器檢測(cè)所排出的離子。在檢測(cè)離子之際，必須施加檢測(cè)器的工作電壓。檢測(cè)離子后，在時(shí)刻5g切斷陷阱RF電壓，離子陷阱內(nèi)的離子全部被排除。接下來(lái)，說(shuō)明照明的點(diǎn)滅的時(shí)機(jī)。在圖5中表示了照明的點(diǎn)滅順序的一例。重要的時(shí)機(jī)是放電開始時(shí)5c與檢測(cè)器的工作開始時(shí)5f。至少在放電電壓的施加開始時(shí)5c點(diǎn)亮照明。這是為了通過向離子源照射光，在離子源內(nèi)產(chǎn)生初始電子而引起放電。另外，在檢測(cè)器的工作開始時(shí)5f熄滅照明。在此，也可以不熄滅而只降低照射到離子源上的光量。由此，能夠防止在檢測(cè)離子時(shí)因檢測(cè)到光而使得裝置的靈敏度降低。關(guān)于這些光引起放電的效果和降低裝置的靈敏度的效果在后面詳細(xì)敘述。圖6中表示了其他照明點(diǎn)滅順序的例子。在本例中，在比放電電壓的施加開始時(shí)6b更靠前的時(shí)刻6a點(diǎn)亮照明。由此，能夠縮短從施加放電電壓到放電開始的時(shí)間。另外，由于光有助于放電的只是開始放電時(shí)，因此可以在放電開始的時(shí)刻6c切斷照明。在此，不是完全地切斷照明，也可以如上所述只降低照度。這時(shí)，與圖5的情況相比，照明點(diǎn)亮?xí)r間短，能夠抑制消耗的電力。接下來(lái)，敘述光給質(zhì)量分析裝置造成的影響。在本發(fā)明中，由于向離子源內(nèi)部照射光，因此從施加放電電壓到放電開始的時(shí)間是恒定的，并且在離子源生成的離子量變得穩(wěn)定。圖7中表示了光的照射給測(cè)定的離子量帶來(lái)的影響?？v軸表示所檢測(cè)的試樣離子的量，橫軸表示時(shí)間。在熄滅照明時(shí)，如圖中7c和7d所示，檢測(cè)的試樣離子的量大幅增減。尤其是在7c處，檢測(cè)不到試樣離子，信號(hào)強(qiáng)度小。相對(duì)于此，在點(diǎn)亮照明時(shí)，如圖中7a和7b所示，檢測(cè)的試樣離子的量基本沒有變動(dòng)。說(shuō)明光的照射有助于檢測(cè)的離子量的穩(wěn)定化的機(jī)理。為了不使試樣破碎，最好在放電時(shí)施加的電壓下降到能夠維持放電的電壓為止。但是，介質(zhì)阻擋放電是開始的電壓高于維持放電的電壓。因此，從施加放電電壓到開始放電的時(shí)間發(fā)生變動(dòng)。在本例中，通過放電維持等離子體的時(shí)間設(shè)定為與閥打開時(shí)間相同程度，即，設(shè)定為5ms至200ms，在如此放電電壓的施加時(shí)間短的情況下，有時(shí)不會(huì)引起放電。認(rèn)為在圖中7c處，由于在離子源沒有引起放電，因此沒有檢測(cè)到試樣離子。但是，在點(diǎn)亮照明時(shí)，如圖中7a和7b，必定檢測(cè)到試樣離子，穩(wěn)定地引起了放電。由此可知，如果向離子源照射光，則引起放電。光對(duì)于介質(zhì)阻擋放電的引起效果可以說(shuō)明如下。若向離子源內(nèi)部照射光，則在放電區(qū)域生成初始電子。該初始電子引起放電而使介質(zhì)阻擋放電的開始電壓下降。因此，放電容易開始，在離子源生成的離子量穩(wěn)定。若放電開始，則光基本不起作用，通過介質(zhì)阻擋放電維持等離子體。作為照明，從大小、消耗電力、價(jià)格的觀點(diǎn)來(lái)看最好采用發(fā)光二極管(LED)。采用的光的波長(zhǎng)最好從可見光到紫外線區(qū)域。至少對(duì)于藍(lán)色(470nm)、白色(彡460nm)、紫外(375nm)已經(jīng)確認(rèn)到引起放電的效果。能量高的短波長(zhǎng)的光，放電引起效果更好，優(yōu)選采用紫外光。另外，照射的光量越多其效果越好，只要允許，照明最好靠近圖1的放電區(qū)域103。在照明采用LED的情況下，光源的方向性高，因此使光源朝向放電區(qū)域103更有效。當(dāng)然，即便采用LED以外的照明，也有本發(fā)明的效果。在如本例這樣在離子源的外側(cè)設(shè)置照明的情況下，作為電介質(zhì)的材質(zhì)，最好選用透光性高的材質(zhì)。石英玻璃由于很好地透光，故能夠增強(qiáng)照射到離子源上的光的強(qiáng)度。圖8中表示了光給質(zhì)譜帶來(lái)的影響。比較了當(dāng)閃爍檢測(cè)器工作時(shí)房間的照明光入射到檢測(cè)器上時(shí)與遮光時(shí)的檢測(cè)器的輸出信號(hào)。圖中縱軸表示檢測(cè)器的輸出信號(hào)的電壓。圖中大于8a的信號(hào)都是干擾信號(hào)。與遮光時(shí)(圖中的右部，熄滅)相比，光入射時(shí)(圖中的左部，點(diǎn)亮)檢測(cè)到更多的大的干 擾信號(hào)。從該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，光作為干擾信號(hào)被檢測(cè)到。包括在本例中采用的閃爍檢測(cè)器在內(nèi)的質(zhì)量分析中所采用的檢測(cè)器將光作為干擾來(lái)檢測(cè)。由此，試樣離子的檢測(cè)信號(hào)S與干擾N之比S/N降低，質(zhì)量分析裝置的靈敏度降低。故通過設(shè)置遮擋周圍的光的不透明的罩以免檢測(cè)到光，并且利用在離子檢測(cè)時(shí)熄滅照明或者降低照度的控制機(jī)構(gòu)，起到提高靈敏度的效果。實(shí)施例2圖9中表不了連續(xù)地導(dǎo)入試樣時(shí)的實(shí)施例?；窘Y(jié)構(gòu)與實(shí)施例1 (圖1)相同，但沒有罩、閥及閥開關(guān)控制機(jī)構(gòu)。試樣101通過由設(shè)置在質(zhì)量分析及離子檢測(cè)器121的真空泵所產(chǎn)生的壓力差，與放電氣體一起導(dǎo)入到離子源部。在本例中，通過將試樣容器106向大氣開放，作為放電氣體連續(xù)地導(dǎo)入空氣。因此不需要儲(chǔ)氣瓶等提供放電氣體的機(jī)構(gòu)。但是，由于等離子體所生成的離子或自由基根據(jù)放電氣體而不同，因此也可以根據(jù)需要安裝作為放電氣體能夠?qū)牒?、IS氣、氮?dú)獾葰怏w的機(jī)構(gòu)。作為氣體導(dǎo)入機(jī)構(gòu)的設(shè)置場(chǎng)所，可以考慮圖中的9a、9b、9c。在如9a那樣在試樣容器106上設(shè)置氣體導(dǎo)入機(jī)構(gòu)的情況下,最好將試樣容器密封。由此，能夠防止大氣中的氣體混入試樣容器。在如9b那樣設(shè)置在試樣導(dǎo)入部的配管上的情況下，使配管分支而導(dǎo)入氣體。這時(shí)，試樣在與導(dǎo)入氣體混合的同時(shí)被導(dǎo)入放電區(qū)域114。因此，混合方法根據(jù)配管的分支點(diǎn)的位置、試樣和氣體的流速而改變。另外，也可以如9c那樣直接將氣體導(dǎo)入離子源。也可以根據(jù)需要分開使用這些方法。在連續(xù)導(dǎo)入的情況下，將氣體連續(xù)地導(dǎo)入分析部121。因此，分析部121的真空度降低，發(fā)生施加高電壓的檢測(cè)器的放電或由于離子與氣體的碰撞所引起的離子的損失。因此，設(shè)置成能夠保持分析部121的真空的結(jié)構(gòu)。分析部121的真空度由流入分析部121的氣體的量與用真空泵排出的氣體的量決定。通過采用毛細(xì)管等縮小離子源的試樣導(dǎo)入用開口部或離子排出用開口部的電導(dǎo)，能夠降低每單位時(shí)間流入分析部121的氣體的量，并降低分析部121的真空度。但是，如果降低氣體的流入量，則裝置的檢測(cè)靈敏度降低。另外，由于從分析部121排出的氣體的量增加，因此要使用排氣量大的真空泵。故真空泵變大,從而使得裝置整體大型化。但是，連續(xù)導(dǎo)入的情況與間歇導(dǎo)入的情況不同，在試樣導(dǎo)入部不需要閥和操作其開關(guān)的控制機(jī)構(gòu)。因此，具有能夠簡(jiǎn)化試樣導(dǎo)入部的裝置結(jié)構(gòu)的效果。圖10中表示了連續(xù)導(dǎo)入試樣時(shí)的測(cè)定順序。在本例中，作為質(zhì)量分析計(jì)采用離子陷講?？v軸表不各電壓與離子源的壓力，橫軸表不時(shí)間。在連續(xù)地導(dǎo)入試樣和放電氣體時(shí)，離子源壓力是恒定的。由此，放電的條件不變，能夠進(jìn)行連續(xù)放電。因此在離子源生成的離子的量基本不會(huì)變動(dòng)。在連續(xù)導(dǎo)入的情況下，如圖中IOa所示，照明的點(diǎn)亮只要進(jìn)行向放電電極施加電壓的最初的一次即可。這是因?yàn)椋粢淮斡晒庖鸱烹?，之后通過交流電壓穩(wěn)定地持續(xù)放電。因此，如圖1Ob所示，也可以在放電開始后熄滅照明。這時(shí)，與間歇地導(dǎo)入試樣的情況相比，點(diǎn)亮照明的時(shí)間短，能夠減少照明所消耗的電力。進(jìn)而，通過在放電開始后熄滅照明而持續(xù)進(jìn)行，能夠簡(jiǎn)化測(cè)定順序。另外，為了防止由檢測(cè)到光所造成的檢測(cè)靈敏度的降低，最好在作為離子檢測(cè)時(shí)的IOc至IOd之間、及IOe至IOf之間熄滅照明。如實(shí)施例1所述，可以不完全熄滅而是降低照度。實(shí)施例3圖11中表示了將光源設(shè)置在離子源內(nèi)部的例子。離子源部的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1(圖O不同。在離子源內(nèi)，利用被電介質(zhì)161覆蓋的放電用電極162、放電電極163、交流電源115在放電區(qū)域114內(nèi)生成介質(zhì)阻擋放電。即便在如圖11那樣只有放電區(qū)域側(cè)的一個(gè)電極被電介質(zhì)161覆蓋的情況下，也能夠生成試樣的破碎少的低溫等離子體。通過減少電介質(zhì)的使用量，能夠減少電介質(zhì)所花費(fèi)的費(fèi)用。在本例中，將照明設(shè)置在離子源的內(nèi)部，但由于不需要透過光，因此也可以使用不透光的電介質(zhì)。進(jìn)而，由于從光源發(fā)出的光的強(qiáng)度不會(huì)衰減，因此能夠不改變照明的消耗電力而增加光量。實(shí)施例4圖12中表示了在離子源內(nèi)部設(shè)置光的反射材料的例子。進(jìn)入到試樣容器106的試樣101蒸發(fā)，并通過由設(shè)置在質(zhì)量分析及離子檢測(cè)部121的真空泵所產(chǎn)生的壓力差而導(dǎo)入放電區(qū)域114。所導(dǎo)入的含有試樣的氣體通過利用透光的電介質(zhì)111、放電用電極112和113、交流電源115發(fā)生的介質(zhì)阻擋放電而進(jìn)行離子化。利用照明116和控制其點(diǎn)亮和熄滅的機(jī)構(gòu)117將光照射到離子源上。在本例中，在離子源內(nèi)設(shè)置有反射光的像鏡那樣的反射材料268。雖然由于設(shè)置反射材料268而使得離子源內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，但照射到離子源內(nèi)的光量增加。因此，不增加照明所消耗的電力而能提高光所產(chǎn)生的放電的引起效果。
權(quán)利要求
1.一種質(zhì)量分析裝置，其特征在于，具備: 離子源，包括第一電極、第二電極、和具有試樣的導(dǎo)入部及排出部并且設(shè)置在所述第一電極與所述第二電極之間的電介質(zhì)部； 電源，對(duì)所述第一電極和所述第二電極的任一方施加交流電壓，并且通過在所述第一電極與所述第二電極之間發(fā)生的放電對(duì)所述試樣進(jìn)行離子化； 質(zhì)量分析部，分析從所述排出部排出的離子；以及 光照射部，對(duì)發(fā)生所述放電的區(qū)域照射光。
2.如權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析裝置，其特征在于， 還具備控制所述光照射部的照度的照射控制部， 所述照射控制部在所述質(zhì)量分析部進(jìn)行分析之際降低所述光照射部的照度。
3.如權(quán)利要求2所述的質(zhì)量分析裝置，其特征在于， 所述照射控制部在所述質(zhì)量分析部進(jìn)行分析之際熄滅所述光照射部。
4.如權(quán)利要求2所述的質(zhì)量分析裝置，其特征在于， 所述照射控制部在所述交流電壓的施加時(shí)間的一部分或全部點(diǎn)亮所述光照射部。
5.如權(quán)利要求2所述的質(zhì)量分析裝置，其特征在于， 所述照射控制部在施加所述交流電壓之前點(diǎn)亮所述光照射部，在所述交流電壓的施加狀態(tài)結(jié)束之前降低所述光照射部的 照度。
6.如權(quán)利要求4所述的質(zhì)量分析裝置，其特征在于， 在所述導(dǎo)入部連續(xù)地導(dǎo)入所述試樣。
7.如權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析裝置，其特征在于， 還具有閥及控制所述閥的開關(guān)時(shí)間的閥控制部。
8.如權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析裝置，其特征在于， 將所述光照射部設(shè)置在所述離子源的內(nèi)部。
9.如權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析裝置，其特征在于， 在所述離子源的內(nèi)部具有反射材料。
10.如權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析裝置，其特征在于， 所述放電在2Torr以上300Torr以下進(jìn)行。
11.一種質(zhì)量分析方法，其特征在于，包括: 試樣導(dǎo)入工序，在具有試樣的導(dǎo)入部及排出部并且設(shè)置在第一電極與第二電極之間的電介質(zhì)部導(dǎo)入試樣； 電壓施加工序，使用電源對(duì)所述第一電極與所述第二電極的任一方施加交流電壓；離子化工序，照射控制部對(duì)所述第一電極與所述第二電極之間的區(qū)域照射光，同時(shí)對(duì)所述試樣進(jìn)行離子化；以及 分析工序，分析從所述排出部排出的經(jīng)過所述離子化的試樣。
12.如權(quán)利要求11所述的質(zhì)量分析方法，其特征在于， 在所述離子化工序中，所述照射控制部在開始所述分析工序之前降低所述照射的照度。
13.如權(quán)利要求12所述的質(zhì)量分析方法，其特征在于， 在所述離子化工序中，所述照射控制部在開始所述分析工序之前熄滅所述光。
14.如權(quán)利要求12所述的質(zhì)量分析方法，其特征在于， 在所述電壓施加工序中，所述照射控制部在所述交流電壓的施加時(shí)間的一部分或全部點(diǎn)亮所述光照射部。
15.如權(quán)利要求12所述的質(zhì)量分析方法，其特征在于， 在所述離子化工序中，所述照射控制部在所述電壓施加工序中的所述交流電壓施加之前點(diǎn)亮所述光照射部， 在所述交流電壓的施加狀態(tài)結(jié)束之前降低所述光照射部的照度。
全文摘要
本發(fā)明提供質(zhì)量分析裝置及質(zhì)量分析方法，其能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)有效的離子化和高靈敏度的質(zhì)量分析。質(zhì)量分析裝置的特征在于，具備離子源，包括第一電極、第二電極、和具有試樣的導(dǎo)入部及排出部并且設(shè)置在所述第一電極與所述第二電極之間的電介質(zhì)部；電源，對(duì)所述第一電極和所述第二電極的任一方施加交流電壓，并且通過在所述第一電極與所述第二電極之間發(fā)生的放電對(duì)所述試樣進(jìn)行離子化；質(zhì)量分析部，分析從所述排出部排出的離子；以及光照射部，對(duì)發(fā)生所述放電的區(qū)域照射光。
文檔編號(hào)H01J49/16GK103177928SQ20121057007
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者西村和茂, 橋本雄一郎, 杉山益之, 山田益義, 諸熊秀俊 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立高新技術(shù)