[发明专利]离子迁移率分析用漂移管以及离子迁移率分析装置

说明书

将在由氧化铝等绝缘体构成的板状部件(11)的表面利用涂布法、蒸镀法等形成恒定膜厚的电阻膜层(12)的4个带电阻膜层部件贴合，由此形成方筒状的漂移管(10)。分别将来自漂移电压产生部(8)的规定电压施加至该漂移管(10)的两端的电阻膜层(12)，由此在漂移管(10)内的脱溶剂区域(2)以及漂移区域(3)沿着中心轴(C)形成具有直线状的电位梯度的加速电场。离子因该加速电场而漂移，根据离子迁移率被分离。带电阻膜层部件本身能够低成本地制作，漂移管(10)的组装工序也简单，因此能够以低廉的成本提供漂移管(10)。此外，电阻膜层(12)的膜厚的均匀性较高，因此，也消除了分析精度和分辨率的偏差，能够实现高精度、高分辨率。

技术领域

本发明涉及离子迁移率分析装置以及在该装置中用于分离离子的漂移管，所述离子迁移率分析装置根据离子的迁移率将离子分离并检测或者分离离子并将该离子向后段的质量分析部等输送。

背景技术

通过电场的作用使由试样分子生成的分子离子在介质气体(或者液体)中迁移时，该离子以与电场的强度或其分子的大小等所决定的迁移率成比例的速度迁移。离子迁移谱(Ion Mobility Spectrometry＝IMS)是为了分析试样分子而利用该迁移率的测量方法。图8是以往的一般的离子迁移率分析装置的概略构成图(参照专利文献1等)。

该离子迁移率分析装置具备：离子源1，通过电喷雾离子源(ESI)法等使液体试样中的成分分子离子化；圆筒形状的漂移管9，在其内部形成有脱溶剂区域2以及漂移区域3；检测器5，检测在漂移区域3中迁移的离子。此外，为了将在离子源1中生成的离子限定在极短的时间宽度并以脉冲方式从脱溶剂区域2送入漂移区域3，在该漂移区域3的入口具备栅极4。漂移管9内为大气压气氛或者100Pa左右的低真空气氛，通过分别施加于配置在该漂移管9内的多个环状电极91的直流电压，在脱溶剂区域2以及漂移区域3中，在离子迁移方向(图8中的Z方向)上示出向下的电位梯度，即形成有对离子进行加速的均匀电场。此外，在漂移管9内，在与该电场的加速方向相反的方向形成有中性的扩散气体的流动。

上述离子迁移率分析装置的概略动作如下。

即，在离子源1中由试样生成的各种离子进入脱溶剂区域2中，被栅极4暂时阻挡。而且，若栅极4仅在短时间内打开时，则离子以包状被导入至漂移区域3中。另外，脱溶剂区域2是促进离子源1中溶剂没有充分气化的带电液滴中的溶剂的气化、由此促进离子生成的区域。被导入至漂移区域3中的离子一边与朝向离子的扩散气体碰撞，一边通过加速电场的作用前进。离子根据依赖于其大小、立体结构、电荷等的离子迁移率而在Z方向上被空间地分离，具有不同离子迁移率的离子存在时间差地到达检测器5。在漂移区域3中的电场均匀的情况下，能够根据离子通过漂移区域3所需要的漂移时间，估计离子—扩散气体之间的碰撞截面积。

另外，也存在如下的构成：并非如上所述地根据离子迁移率分离离子后直接对离子进行检测，而是将这些离子导入至四极杆滤质器等质量分离器，进而根据质荷比将离子分离后对离子进行检测。作为这样的装置已知有离子迁移率-质量分析装置(IMS-MS)。

在上述那样的以往的离子迁移率分析装置中，为了在漂移管9内形成使离子迁移的加速电场，利用层叠有多个环状电极91的结构体、通常是环状电极与同为环状的绝缘间隔件交替地层叠的结构体。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、即需要提高离子光轴C上的电位梯度的直线性。为此，需要使相邻的环状电极91的间隔尽可能地狭小，还需要使漂移区域3尽可能地长。但是，这样一来，环状电极、绝缘间隔件之类的零件的数量变多，从而导致成本变高。此外，因为组装工作量增加，并且组装作业要求较高的熟练度，所以这些也成为成本增加的原因。

另一方面，为了在离子光轴C上形成具有较高直线性的电位梯度的电场，已知有将在其内周面形成了电阻覆膜层的圆筒状玻璃管用作漂移管的离子迁移率分析装置(参照专利文献2、3、非专利文献1)。在该装置中，通过将规定的电压施加在漂移管内周面的电阻体覆膜层的两端间，能够在漂移管内形成对离子加速的电场。