[发明专利]平行平板型不均匀电场离子迁移率分光装置

说明书

本发明在平板电极(11、12)之间的离子分离空间(15)内配置与该电极平行且相互平行的杆电极(16、17)。对平板电极(11、12)施加非对称脉冲电压，在离子分离空间(15)内交替形成有高电场和低电场。对杆电极(16、17)施加对利用电阻将非对称脉冲电压分割而成的电压加上适当的直流电压而得的电压。在某一时间点，杆电极(16、17)的外缘会变为规定电位，因此，就在该电极之间的空间内形成具有朝Y轴方向膨出的曲面状的等电位面的电场。该电场使得随缓冲气流移动的离子一方面呈Z字形行进，另一方面还受到沿X轴方向及Y轴方向汇聚的力。由此，迁移率比不同的离子按照每一迁移率比而呈层状分离，成为各自汇聚而成的离子流而从离子分离空间(15)内出射。结果，离子的透过率及分离性能均有提高。

技术领域

本发明涉及一种通过迁移率来分离离子的离子迁移率分光装置，更详细而言，涉及如下平行平板型不均匀电场离子迁移率分光装置：使用平行平板电极，在两电极间形成不均匀电场，并使离子在该电场中移动，由此来分离该离子。

背景技术

在通过电场的作用使生成自试样分子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。离子迁移率分光测定法(Ion Mobility Spectrometry＝IMS)是一种为了分析试样分子而利用该迁移率的测定方法，已知有将根据迁移率而分离后的离子导入至检测器进行检测的装置、将根据迁移率而分离后的离子进一步导入至质谱仪等而根据质荷比加以分离之后进行检测的装置等。

作为这种离子迁移率分光测定的一种方法，以往有称为DMS(＝DifferentialMobility Spectrometry差分迁移率谱)的方法(参考专利文献1、非专利文献1)。离子的迁移率在强电场下不再与电场的强度成比例，而且其迁移率的变动率因离子种类的不同而不同。DMS就是利用该原理来分离各种离子。

图10及图11为以往的平行平板电极型DMS中的离子分离部1的概略构成图，图10、图11中观察离子分离部1的方向不一样。

该离子分离部1中，被均与X-Z平面平行的上侧平板电极11及下侧平板电极12夹住的空间为用以分离离子的离子分离空间15。从脉冲电压发生部21对通过隔板13、14而保持为在Y轴方向上相隔规定间隔的状态的平板电极11、12之间施加图12所示那样的非对称脉冲电压，该非对称脉冲电压的电压值为高电平(V1：与离子相反的极性)的期间T_H与电压值为低电平(V2：与离子相同的极性)的期间T_L的长度存在较大差异。此外，在离子分离空间15内沿Z轴方向以一定流速形成大气等适当的缓冲气体的流动。

在外加电压为高电平的期间T_H内，在离子分离空间15内形成相对较强的、电场强度为E_H的高电场，在外加电压为低电平的期间T_L内，在离子分离空间15内形成相对较弱的、电场强度为E_L的低电场。现在，考虑像图10所示那样迁移率不同的3种离子以规定速度沿Z轴方向入射至离子分离空间15的情况。

随着离子行进，离子分离空间15内的电场的强度交替切换为E_H和E_L。因此，在离子分离空间15内行进的离子交替受到电场强度为E_H的高电场的力和电场强度为E_L的低电场的力。由此，对于在离子分离空间15内行进的离子而言，如图10中所示，可视为在Z轴方向上交替存在电场强度为E_H的高电场区域100和电场强度为E_L的低电场区域101。高电场区域100与低电场区域101的Z轴方向的长度之比由电压高电平期间T_H与电压低电平期间T_L之比决定。