电离室的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电离室，具体而言，涉及一种液体色谱仪质量分析装置，其具备使从液体色谱仪部运送来的液体试料电离的电离室和从电离室导入离子的质量分析部。
【背景技术】
[0002]液体色谱仪质量分析装置(LC/MS)包括:按成分对液体试料进行分离洗提的液体色谱仪部(LC部)、使从LC部洗提出的试料成分电离的电离室(接口部)、对从电离室导入的离子进行检测的质量分析部(MS部)。在这样的电离室中，为了使液体试料电离而使用各种电离方法，然而广泛使用大气压化学电离法(APCI)、电喷雾电离法(ESI)等大气压电离法。
[0003]具体而言，在APCI中，使连接于LC部的立柱的末端的喷嘴的前端朝向电离室的内部地配设，并且在喷嘴的前端的前方配置针状电极。而且，在喷嘴处，通过来自针状电极的电晕放电而生成了的载流气体离子(缓冲离子)与因加热而雾化了的试料的液滴进行化学反应而实施电离。另外，在ESI中，使连接于LC部的立柱的末端的喷嘴的前端朝向电离室的内部地配设，并且对喷嘴的前端部施加5kV左右的高电压而使其产生较强的不均匀电场。由此，液体试料因电场而电荷分离，因库仑引力而被撕碎从而雾化。其结果为，与周围的空气接触，试料的液滴中的溶剂蒸发，而产生气体离子。
[0004]在这样的APC1、ESI中，为了在接近大气压的状态下使液体试料电离，从而确保处于较高的压力状态(换句话说接近大气压的状态)的电离室与处于极低的压力状态(换句话说高真空度的状态)下的MS部之间的压力差，因此采用在电离室与MS部之间设置中间室等，以阶段性地提高其真空度的结构(例如，参照专利文献1)。
[0005]图7是表示使用了 ESI法的液体色谱仪质量分析装置的一个例子的简略结构图。需要说明的是，将与地面水平的一方向设为X方向，将与地面水平且与X方向垂直的方向设为Y方向，将与X方向和Y方向垂直的方向设为Z方向。
[0006]液体色谱仪质量分析装置101具备液体色谱仪部(LC部)60、电离室200以及质量分析部50。另外，在质量分析部50中，与电离室200相邻的第一中间室12、与第一中间室12相邻的第二中间室13、与第二中间室13相邻的质量分析室(MS部)14分别隔着隔壁连续地设置。
[0007]经由流路155供给被LC部60成分分离了的液体试料。另外，经由流路156供给雾化气体(氮气)。其结果为，液体试料与雾化气体被导入喷雾器15而被喷雾。
[0008]这里，图8是喷雾器的侧视图，图8(b)为图8(a)所示的A的放大剖视图。喷雾器(喷雾机构)15具有探测器主体部151、将液体试料喷雾的喷嘴152。
[0009]喷嘴152成为以向探测器主体部151的下方突出的方式形成的双层管结构。经由流路155供给的液体试料从内部圆管(例如，直径为外径0.227mm) 152b的内侧喷出。另一方面，从流路156供给的氮气从内部圆管152b与外部圆管(例如内径直径0.37mm) 152a之间喷射。通过像这样设置，被喷出了的液体试料通过与向内部圆管152b的周围喷射的雾化气体的冲击作用成为雾状态而被喷雾。另外，在外部圆管152a的前端以从电压源(未图示)施加5kV左右的高电压的方式连接有配线(未图示)，从而进行电离。
[0010]而且，喷嘴152能够相对于探测器主体部151通过位置调节旋钮(未图示)在与Z方向正交的XY面内的规定范围内能够大致平行地移动，在适当地调节了位置后通过位置固定旋钮等固定位置。并且，喷嘴152相对于探测器主体部151能够在Z方向上抽出插入(突出量的调节)，在适当地调节了位置后能够通过螺母等固定位置。
[0011]需要说明的是，在图8中，喷雾器15为ESI用的构件，一般而言喷雾器15相对于电离室200装卸自如，在利用APCI法的情况下，取下喷雾器15，取代之将放电用的针状电极单元化了的APCI用的构件安装在电离室200。
[0012]电离室200具备13cmX 13cmX 12cm的长方体形状的腔室210。腔室210具有上表面、前表面、右侧面、后表面(隔壁26)、左侧面以及下表面。通过像这样被上下左右以及前后的六个面包围，从而形成了电离室200的内部空间。
[0013]而且，在上表面形成有沿上下方向(Z方向)连通的圆形状的开口部(未图示)，喷雾器15从上方向安装于开口部。另外，在下表面形成有排出管211，不需要的液体试料从排出管211向外部排出。
[0014]并且，隔壁26以对腔室210的内部与第一中间室12的内部进行分隔的方式配置，在隔壁26的中央部固定有内置有温调机构(未图示)的长方体形状的加热块20。图9是设置在图7所示的电离室200的隔壁26上的加热块20的结构图。
[0015]在加热块20上形成有一根脱溶剂管(离子导入管)119，其在腔室210的内部配置有入口，并且在第一中间室12的内部配置有出口。脱溶剂管119成为中心轴沿着X方向的圆管形状(例如，直径为外径1.6mm,内径0.5mm)。由此，脱溶剂管119的入口朝向相对于来自喷嘴152的试料喷雾方向(Z方向)成大致直角的方向(X方向)，以防止喷雾出的巨大的试料的液滴直接溅入脱溶剂管119内。
[0016]而且，在加热块20上形成有在腔室210的内部配置有出口的六根干气管218。各干气管218成为中心轴沿着X方向的圆管形状(例如，直径0.5mm)，六根干气管218配置为以等间隔排列成以脱溶剂管119为中心的圆形状。
[0017]通过这样的腔室210的隔壁26，在通过喷嘴152喷雾出的离子、微小的试料的液滴通过脱溶剂管119的内部时，通过加热作用、冲击作用促进了脱溶剂化、电离。
[0018]在第一中间室12的内部设置有第一离子透镜21，在第一中间室12的下表面设置有通过油旋转真空栗(RP)以约102Pa的气压进行真空排气的排气口 31。在第一中间室12与第二中间室13之间的隔壁上形成有具有细孔(小孔)的分离器22，第一中间室12的内部与第二中间室13的内部经由该细孔而连通。
[0019]在第二中间室13的内部设置有八极装置23与聚焦透镜24，在第二中间室13的下表面设置有通过涡轮分子栗(TMP)以约10 'Pa?10 2Pa的气压真空排气的排气口 32。在第二中间室13与质量分析室14之间的隔壁上设置有具有细孔的入口透镜25，第二中间室13的内部与质量分析室14的内部经由该细孔而连通。
[0020]在质量分析室14的内部设置有第一四极16、第二四极17以及检测器18，在质量分析室14的下表面设置有通过涡轮分子栗(TMP)以约10 3Pa?10 4Pa的气压真空排气的排气口 33。
[0021]在这样的液体色谱仪质量分析装置101中，通过电离室200生成了的离子按顺序经过脱溶剂管119、第一中间室12内的第一离子透镜21、分离器22、第二中间室13内的八极装置23以及聚焦透镜24、入口透镜25而向质量分析室14运送，通过四极16、17排出不需要的离子，而仅对到达了检测器18的特定离子进行检测。
[0022]专利文献1:日本特开2001-343363号公报
[0023]然而，在如上述那样的液体色谱仪质量分析装置101中，脱溶剂管119由一根管构成，通过脱溶剂管119的内部的只是从喷嘴152喷雾出的整体液体试料中的一部分液体试料，而大部分液体试料直接从排出管211排出。因此，液体试料未被有效利用，另外，由于仅能够使一部分液体试料有助于分析，因此成为了不能使检测灵敏度提高的原因。
[0024]需要说明的是，在液体色谱仪质量分析装置101中，将液体试料喷雾的喷嘴152与脱溶剂管119的入口的适当的位置关系因测定的液体试料的种类、雾化气体的流量等的测定条件而不同，因此在进行分析前适当地调节喷嘴152与脱溶剂管119的入口的位置关系等，但大部分液体试料直接从排出管211排出。
【发明内容】
[0025]为了解决上述课题，本申请发明人们对于使从喷嘴152喷雾出的液体试料脱溶剂化并且送到质量分析部而使其有效地有助于分析的方法进行了研究。
[0026]从内径0.5mm的喷嘴152喷雾出的液体试料的喷雾流随着向Z方向前进而逐渐扩大最终成为直径±2mm?4mm左右的圆形状。图10(a)是从喷嘴152喷雾出的液体试料的喷雾流的侧视图，图10(b)是图10(a)所示的XY平面的剖视图。图11是用于对从喷嘴152喷雾出的液体试料的喷雾流的扩大进行说明的图。
[0027]已知如下的情况，S卩，电离了的液体试料(带电液滴)向大气压下的腔室210的内部喷出，利用与保持在102Pa的第一中间室12的内部的压力差将其向脱溶剂管119内导入，然而由于向与脱溶剂管119正交的方向(Z方向)势头良好地喷射，因此在远离脱溶剂管119的部分流通的带电液滴不会被导入脱溶剂管119内，而从排出管211排出。
[0028]在此，为了提高导入脱溶剂管119内的离子(带电液滴)的总量，可以考虑扩大脱溶剂管119的内径d。这里，一般情况下的管内的流动的状态能够由如下述式(1)那样定义的雷诺数Re的数值判断。
[0029]Re = P Ud/ μ …(1)
[0030]需要说明的是，μ为流体的粘性系数(Pa.s)，P为流体的