質量分析装置及び質量分析方法
【課題】イオン／イオン反応による電荷減少の進行度合いの制御や、高効率で高ダイナミックレンジのイオン／イオン反応を容易に行うことの出来る質量分析装置を提供する。
【解決手段】測定対象試料をイオン化し試料イオンを生成する第１のイオン源と、試料イオンと反対の極性の反応イオンを生成する第２のイオン源と、質量分析計を備え、前記第２のイオン源は、前記第１のイオン源と前記質量分析計間であり、且つ前記第１のイオン源から放出される試料イオン流の軸から離れて配置され、更に、前記第２のイオン源は、前記第１のイオン源から放出される試料イオン流に対して、反応イオンを放出することを特徴とする質量分析装置。
【効果】簡単な構成により、生体高分子の多価イオンに由来するマスピークを単純化でき、マススペクトル解析を容易にすることが出来る。
【解決手段】測定対象試料をイオン化し試料イオンを生成する第１のイオン源と、試料イオンと反対の極性の反応イオンを生成する第２のイオン源と、質量分析計を備え、前記第２のイオン源は、前記第１のイオン源と前記質量分析計間であり、且つ前記第１のイオン源から放出される試料イオン流の軸から離れて配置され、更に、前記第２のイオン源は、前記第１のイオン源から放出される試料イオン流に対して、反応イオンを放出することを特徴とする質量分析装置。
【効果】簡単な構成により、生体高分子の多価イオンに由来するマスピークを単純化でき、マススペクトル解析を容易にすることが出来る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析装置に関し、特に多価イオン（Multiply-charged ion）により複雑化したマススペクトルを単純化し解析を容易にすることのできる質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析計(Mass Spectrometer；ＭＳ）は、物質の質量を直接、高感度，高精度に測定できる装置である。そのため、宇宙物理からバイオ技術分野まで広範な分野で活用されている。
【０００３】
質量分析計（ＭＳ）には、測定原理を異にする多くの装置がある。この中で四重極質量分析計（Quadrupole mass spectrometer；ＱＭＳ）やイオントラップ質量分析計（Ion
trap mass spectrometer）は、小型でありながら多くの機能を有することから、多くの分野に普及してきた。四重極質量分析計(ＱＭＳ)とイオントラップ質量分析計は、１９５０年代にDr. Paulにより発明され、その基本的概念はＵＳＰ2,939,952 に開示されている。最近ではタンパク質などの生体高分子の質量分析に、飛行時間質量分析計（Time of
Flight；ＴＯＦ）やイオンサイクロトロン質量分析計（ＩＣＲＭＳ）なども広く用いられるようになった。
【０００４】
近年、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法(Matrix-assisted laser desorption ionization；ＭＡＬＤＩ) やエレクトロスプレイイオン化(Electrospray Ionization；
ＥＳＩ）などのソフトなイオン化技術が開発され、タンパク質やＤＮＡなど生体高分子も質量分析の対象となった。特にＥＳＩは、熱分解しやすい生体高分子を溶液の状態から直接気相状態の安定なイオンとして取り出すことが可能なソフトなイオン化法である。
【０００５】
ＥＳＩでは、タンパク質，タンパク質を消化したペプチド，ＤＮＡなどの生体高分子は、一般に多くの電荷を持つ多価イオンを与える。多価イオンは、一つの分子（ｍ）に複数の電荷（ｎ価）を持つイオンである。質量分析計（ＭＳ）は、質量対電荷比（ｍ／ｚ）に従いイオンを質量分析する。そのため、質量ｍでｎ価のイオンは、ｍ／ｎの質量対電荷比のイオンとして質量分析される。例えば、質量３０,０００ のタンパクが３０価の多価イオンを与えるとき、この多価イオンのｍ／ｚは、ｍ／ｚ＝３０,０００／３０＝１,０００となり、質量１,０００の１価のイオンと同等に質量分析できる。
【０００６】
タンパク質やペプチドの多くは正の多価イオンを、ＤＮＡは負の多価イオンを与える。そのため、四重極質量分析計（ＱＭＳ）やイオントラップ質量分析計などの小形の質量分析計でも、分子量が１０,０００ を超えるタンパク質やＤＮＡなどの測定を容易に行えるようになった。
【０００７】
血液や生体組織中の極微量成分を分析する際には、質量分析の前に大量に存在する妨害成分（夾雑物）を取り除く前処理やクリーンアップが必要である。この前処理やクリーンアップには、多くの時間と人手を必要とされる。しかし、複雑な前処理によっても夾雑物を取り除くことは困難である。マススペクトル上において、これら夾雑物が生体試料成分の信号に重畳する。この妨害を化学ノイズと言う。夾雑物の除去や分離のため、液体クロマトグラフ（ＬＣ）が質量分析計（ＭＳ）の前段に結合した液体クロマトグラフ／質量分析計（ＬＣ／ＭＳ）が開発された。
【０００８】
しかしながら、血液や生体組織中の生体成分の分析において、極微量成分の高感度測定は、前処理，クリーンアップや液体クロマトグラフ（ＬＣ）の助けによっても容易に達成できない。多くの場合、分析対象が極微量(〜pg＝１０-12ｇ以下）であるため、分析対象成分に較べ夾雑成分が圧倒的に多く、前処理や液体クロマトグラフ（ＬＣ）でも試料成分に重畳する夾雑成分を十分に除去できないことに由来する。
【０００９】
夾雑成分に由来する化学ノイズと分析対象成分を識別するための一つの解決策が、下記非特許文献１（以下、これらをMcLuckeyらと称す。）に示された。これは、質量分析計により妨害成分（化学ノイズ）や不純物成分と分析対象成分を識別しようとする試みである。生体関連試料のＬＣ／ＭＳ分析の場合、夾雑成分の多くは溶媒，塩，脂質，炭水化物など、分子量１,０００ 以下の比較的分子量が小さい分子に由来する。これらが、タンパク質，ペプチド，ＤＮＡなど、分子量２,０００ 以上の生体高分子のマススペクトル上において生体高分子のイオンに重畳してくる。それは、生体高分子の多くが多価イオンとなり、見かけ上低質量領域にマスピークが出現するためである。
【００１０】
ＬＣ／ＭＳのイオン源として用いられるＥＳＩ（エレクトロスプレイイオン化）イオン源では、比較的低分子量の妨害物質の多くは１価のイオンを与える。これに対し、タンパク質やペプチドなど、生体高分子の多くは多価イオンを与える。McLuckeyらは１価の化学ノイズイオンと多価イオンの電荷数の差を利用して両者を識別しようとした。即ち、ESIで生成した正のイオンを真空下のイオントラップ質量分析計に導入し、イオントラップ空間内にイオンをトラップする。一方、グロー放電で作った負イオンをイオントラップ内に導入し、イオントラップ空間内で正イオンと共に負イオンを同時にトラップした。その結果、イオントラップ空間内において正負イオン間のイオン／イオン反応が起き、その結果多価イオンの電荷減少が生じた。
【００１１】
１価の負イオンと正の多価イオンを一緒に高周波電圧が印加されたイオントラップ空間内に閉じ込めると、イオン同士がクーロン引力で引き合い、イオン／イオン反応を起こすようになる。イオン／イオン反応には種々の反応が報告されているが、その中でプロトン(Ｈ+）移動反応が重要な役割を果たしている。このイオン／イオンの反応の際、負イオンのプロトン親和力（Proton Affinity：ＰＡ）が多価イオンのそれを上回ると、式（１）のように負イオン（Ａ-）は、ｎ価の多価イオン(ｍ＋ｎＨ)n+からプロトンＨ+を引き抜き、電荷数が一つ小さい多価イオン｛ｍ＋(ｎ−１)Ｈ｝(n-1)+を与える。
【００１２】
(ｍ＋ｎＨ)n+＋Ａ- → ｛ｍ＋(ｎ−１)Ｈ｝(n-1)+＋ＡＨ （１） 多価イオンは、クーロン引力が大きいため、イオン／イオン反応が起こりやすく、容易にプロトン（Ｈ+ ）を負イオン（Ａ- ）に手渡してしまう。一方、多価イオンの電荷が少なくなるとイオンのクーロン引力は小さくなり、このイオン分子反応が比較的起きにくくなる。即ち、１価のイオンは電荷の減少は起きにくく、一方、多価イオンは電荷の減少が起きやすい。
【００１３】
いま、ｎ価の正の多価イオンが、１価の負イオンとのイオン／イオン反応により電荷の減少が起き、（ｎ−１）価の正の多価イオンが生じたとする。（１）式でプロトンの質量は１(Ｈ＝１)であるから、多価イオンのｍ／ｚの変化は（２）式のように表される。左辺はイオン／イオン反応前のｍ／ｚ、右辺はイオン／イオン反応後のｍ／ｚを示す。
【００１４】
（ｍ＋ｎ）／ｎ → （ｍ＋ｎ−１）／（ｎ−１） （２） （２）式は更に、
ｍ／ｎ＋１ → ｍ／（ｎ−１）＋１ （３）となるから（４）式のように表される。
【００１５】
ｍ／ｎ → ｍ／（ｎ−１） （４） イオン／イオン反応前後の多価イオンのｍ／ｚの変化Δは、次式で表される。
【００１６】
Δ＝ｍ／ｎ−ｍ／（ｎ−１）＝−ｍ／｛ｎ（ｎ−１）｝ （５）
ここで、ｍ，ｎ，ｎ−１共に正の整数であるため、（６）式が導かれる。
【００１７】
Δ＜０
即ち、
ｍ／ｎ＜ｍ／（ｎ−１） （６）イオン／イオン反応による電荷が減少した多価イオンの場合、イオン／イオン反応後のｍ／ｚは、イオン／イオン反応前のｍ／ｚに較べて大きくなる。
【００１８】
一方、一価のイオンは、イオン／イオン反応が起きにくいため、マススペクトル上の元のｍ／ｚの位置のままである。また、イオン／イオン反応が起きた１価のイオンは電荷を失い中性となるため、質量分析の対象とならず真空ポンプで排気される。その結果、電荷が減少して高質量領域に移動した多価イオンと夾雑物イオン（化学ノイズ）の質量領域の差が拡大し両者の識別が容易になる。
【００１９】
McLuckeyらは最近、この手法を改良し、ＭＳ／ＭＳの後に生成した多価プロダクトイオンのマススペクトルを単純化するために、このイオン／イオン反応による電荷減少を用いることを提案した（非特許文献２）。
【００２０】
また、電荷減少反応を利用したものとして、特許文献１，非特許文献３（以下、これらをSmith らと称す。）に示されているように、上記のMcLuckeyらとは別の方式も提案されている。これらは、ＥＳＩイオン源と大気圧化学（ＡＰＣＩ）イオン源を直列に配置し、ＥＳＩイオン源で生成した多価イオンを大気圧下のＡＰＣＩイオン源に導入し、ＡＰＣＩイオン源で生成した反対電荷のイオンによってイオン／イオン反応による電荷減少反応を起こさせるようにしたものである。ＡＰＣＩには、放射性同位元素から放出されるアルファ線をイオン化源とするＡＰＣＩと、コロナ放電を用いたＡＰＣＩの２方式が示された。
【００２１】
Smith らの方式においては、ＥＳＩイオン源により生成したイオンがＡＰＣＩイオン源を通過する間のみ電荷減少反応が起きる。即ち、反応は一過性のものである。ＥＳＩイオン源で生成したイオンをＡＰＣＩイオン源に蓄えてイオン／イオン反応を促進させることは出来ない。電荷が減少したイオンは真空排気された質量分析計に導入され質量分析される。多価イオン，反対荷電のイオンを独立に真空室に導入し、イオントラップ内に閉じ込めた上で時間をかけてイオン／イオン反応を起こすMcLuckeyの方式と異なっている。
【００２２】
また、多価イオンの電荷減少反応を行う別の方式が特許文献２に開示されている。これはＥＳＩプローブで生成した多価イオンに対して、大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）イオン源で被イオン化ガスをイオン化することによって生成した逆極性のイオンを混合することによって、反応させ電荷減少を起こさせるものである。
【００２３】
ＬＣから送り込まれる塩や低質量の夾雑物を目的成分と識別するためにＥＳＩとAPCIを直列に配置し、ＥＳＩで噴霧、ＡＰＣＩでイオン化する手法が特許文献３や特許文献４に示されている。ここではＥＳＩで生成した塩などに由来するイオンはＡＰＣＩのコロナ放電電極に印加された高電圧により生じた高電界の作用を受けイオンの軌道が曲げられ質量分析計に導入されず質量分析されないとしている。ＥＳＩで噴霧されイオン化されない中性成分のみがＡＰＣＩイオン源に到達しイオン化される。
【００２４】
【特許文献１】US2001／0035494A1
【特許文献２】特開２００２−６３８６５号公報
【特許文献３】特開平８−５４３７０号公報
【特許文献４】特開平８−１４５９５０号公報
【非特許文献１】Analytical Chemistry Vol. 68(1996),4026−4032やInternationalJournalof Mass Spectrometry and Ion processes Vol. 162(1997)，89−106
【非特許文献２】Analytical Chemistry, Vol. 72(2000)，899−907
【非特許文献３】Science，Vol. 283(1999)194−197，Analytical Chemistry, Vol. 72(2000)，5158−5161
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
イオン／イオン反応を長時間行うと、多価イオンの電荷は減少して行き、高質量領域にマスピークは移動して行く。最終的には、質量分析計のマスレンジを超えるようになる。これでは測定できなくなるため、正負両イオンのイオン量に合わせて反応を制御することが必要である。正の多価イオンと負の反応イオンとの反応、即ち、イオン／イオン反応の進行具合は、負の反応イオンのイオン量により制御できる。負の反応イオンのイオン量
（電流）を増やせば、正の多価イオンの電荷減少は進み、１価のイオンから最終的に中性の分子となり反応は停止する。
【００２６】
上記McLuckeyらの試みでは、イオントラップ質量分析計のリング電極に開けられた細孔から負イオンを導入する。しかしながら、リング電極には高周波電圧が印加されているため、リング電極に開けられた細孔を通過し導入できる負の反応イオンの量は、エンドキャップの側の中心軸上に設けられた別の細孔から導入される正のイオンの量に比して、大幅に少なくなる。負の反応イオン量の不足は、負イオンの導入時間、ひいてはイオン／イオン反応時間を長くし、イオントラップ内で副次的な反応や多価イオンの損失などを招くことになる。
【００２７】
また、負イオン導入のためリング電極に開けられた細孔により、イオントラップ空間内の高周波四重極電界はゆがめられ、イオントラップ質量分析計にとって最も重要な仕様である分解能，感度などの性能を損ねてしまう。更に、イオントラップ質量分析計の場合、その性能を保つため、イオントラップ空間内には圧力１ｍTorr（１０-3Torr）のＨｅガス（バッファガス）の導入が必須とされるが、リング電極に孔が空けられているため、イオントラップ電極の周囲を高真空（＜１０5Torr ）に保ったまま、イオントラップ空間を１ｍTorrに保つことが困難になる。これがイオントラップ質量分析計の性能を損ねることになる。また、試料のイオン化モードの極性の切り替えに伴う反応イオンの極性の切り替え，反応イオン種の切り替えなどに多くの手間と時間を必要とする。また、McLuckeyらの方式は装置が複雑となる上、イオントラップ質量分析計を巧妙に制御する必要があるなど問題が多かった。
【００２８】
Smith らの示した方式の内、放射性同位元素を用いるＡＰＣＩ方式(US2001／0035494A1、Science, Vol. 283(1999)194−197)は、放射性同位元素を取り扱う必要があることから普及が困難である。また、電荷減少反応の進行度合いの制御には、開口率の異なる金属シールド板を機械的に取り替えるようにしている。これでは高速の切り替えが困難であり、放射線が放出される領域において金属シールド板を機械的に操作をしなければならないなど機構上や安全上からも問題が多かった。
【００２９】
放射性同位元素を使わないコロナ放電のＡＰＣＩ方式(Analytical Chemistry，Vol.72
(2000), 5158−5161）においては、ＥＳＩプローブ先端部で生成した正の多価イオンは
ＥＳＩ空間を経てＡＰＣＩイオン源部に導入される。ＥＳＩイオン源で正の多価イオンが生成される時、ＡＰＣＩイオン源においては反対極性の負の高電圧がコロナ放電電極に印加されている。コロナ放電電極はメッシュ電極内に配置され、且つＥＳＩイオン源で生成し放出された多価イオン流の軸上に配置されている。メッシュ電極内のコロナ放電電極の周囲に到達した正の多価イオンは、正の１価の化学ノイズイオンよりもクーロン引力が大きいため、負の高電圧が印加されたコロナ放電電極に吸引される。そのため、メッシュ電極内に侵入した多価イオンは、メッシュ電極内の電界によりメッシュ電極から再び外に出ることは困難である。その場合、多価イオンは最終的にコロナ放電電極に付着し直ちに電荷を失う。コロナ放電電極に付着しなかったイオンもイオン軌道を曲げられ、質量分析計に導入されなくなる。一方、コロナ放電電極から遠くを移動する正の多価イオンは、コロナ放電電極に吸引・付着されないが、イオン流中心部に比して多価イオンの存在量が少ない。また、イオン／イオン反応を起こす負のイオンもメッシュ電極から外に出てきたイオンに限られるため、イオン／イオン反応の効率ひいては電荷減少反応の効率が悪くなる。そのため、Smith らの方式では微量成分の高感度測定は困難になる。
【００３０】
また、Smith らは、電荷減少反応の進行度合いを制御するために、コロナ放電電極に印加する高電圧を制御することを示している。すなわち、大量の負の反応イオンを必要とする際には、コロナ放電電極に印加する高電圧を高く設定し、コロナ放電を強力に起こすようにした。しかし、コロナ放電電極への印加電圧を高くすればするほど、コロナ放電電極の先端部に生じる高電界により、多くの多価イオンはコロナ放電電極に吸引・捕捉されて、多価イオンは電荷を失うことになる。そのため、電荷減少反応を進めようとすればするほど感度が減少することを意味している。
【００３１】
特開２００２−６３８６５号公報では、反応イオンを生成するＡＰＣＩイオン源は、質量分析計とＥＳＩイオン源との間に配置されてはいない。そのため、コロナ放電電極に印加される高電圧により、ＥＳＩイオン流が影響を受けることは無い。しかし、ＡＰＣＩイオン源は、金属製の筐体で覆われていることから、ＡＰＣＩイオン源で生成した大半の反応イオンは筐体内で拡散して筐体の内面に衝突し消滅することになる。そのため、有効に使える反応イオンの量に限界が生ずる。ＡＰＣＩイオン源の筐体外に送り出せる反応イオンの量が少なければ、電荷減少を充分に行うことは出来ない。特開２００２−６３８６５号公報ではＥＳＩ噴霧ノズルから放出されるイオン流の速度やＡＰＣＩイオン源から送り出される反応イオン流の速度などについて具体的な記載は示していない。ＥＳＩイオン源で噴霧放出されるイオン流の速度は、一般に亜音速(約３００ｍ／sec）にも達する。そのため、この方式ではＥＳＩイオン源で噴霧されるイオン流はイオン／イオン反応を起こさずに反応空間を瞬時に通過してしまう可能性が高い。したがって、この方式ではイオン／イオン反応の場が限られるため、イオン／イオン反応の進行具合を制御することは難しい。
【００３２】
特開平８−５４３７０号公報や特開平８−１４５９５０号公報においては、ＥＳＩで生成された多価イオンをイオン／イオン反応により電荷減少反応させることについては記載がないが、ＥＳＩイオン源とＡＰＣＩイオン源を直列に配置され、ＡＰＣＩイオン源のコロナ放電電極はイオンの移動路上に露出して配置されている。仮に、この方式でイオン／イオン反応により電荷減少を行う場合は、Smith 等の方式と同様に、多価イオンに対して反対極性の高電圧が印加されたコロナ放電電極に多価イオンの大半は吸引・捕捉され、消滅することになる。
【００３３】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、イオン／イオン反応による電荷減少の進行度合いの制御や、高効率で高ダイナミックレンジのイオン／イオン反応を容易に行うことの出来る質量分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
上記目的における本発明の特徴は、測定対象試料をイオン化し試料イオンを生成する第１のイオン源と、当該第１のイオン源で生成された試料イオンを質量分散する質量分析計と、前記第１のイオン源と前記質量分析計の間であり、且つ前記第１のイオン源からのイオン流の軸から離れた位置に配置され、試料イオンと反対の極性のイオンを生成する第２のイオン源とを備え、前記第１のイオン源から前記質量分析計に対して放出される試料イオン流に、前記第２のイオン源で生成された反対極性のイオン流を交差させるようにすることである。
【００３５】
また、上記装置構成において、前記第１および第２のイオン源におけるイオン化期間や前記質量分析計の質量掃引の制御、及び前記第２のイオン源のコロナ放電電極の印加電圧の制御を行うものである。
【００３６】
上記構成によれば、簡単な構成により、生体高分子の多価イオンに由来するマスピークを単純化でき、マススペクトル解析を容易にすることが出来る。
【００３７】
また、ＬＣから導入され絶えず流入量が変化する成分に対しても、安定なイオン／イオン反応を生じさせることが可能になる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、簡単な構成により、生体高分子の多価イオンに由来するマスピークを単純化でき、マススペクトル解析を容易にすることが出来る。
【００３９】
また、反応イオン量を増加させると共に、イオン／イオン反応の空間的広がりを拡大することができ、ＬＣから導入され絶えず流入量が変化する成分に対しても、安定なイオン／イオン反応を生じさせることが可能になる。これにより、試料成分の情報を増やすと共に、解析を容易にすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下に、本発明を実施例に従い詳細に説明する。説明の簡素化のため、試料の多価イオンの極性は正、反応イオンの極性は負の場合で説明する。試料の多価イオンの極性が負の場合は、反応イオンの極性は正として測定を行う。
【００４１】
（実施例１）
図１に本発明の一実施例の装置構成図を示す。また、図２にイオン源部の拡大図を示す。液体クロマトグラフ（ＬＣ）１から送り出された試料溶液はＥＳＩイオン源１００に達する。試料溶液は更に、高圧電源３から供給される正の高電圧が印加されたＥＳＩ噴霧プローブ２に導入され、大気中に正に帯電した微細な液滴の噴霧イオン流４として噴霧されてイオン化される。生成した試料イオン、即ち正の多価イオンはＥＳＩイオン源１００と細孔７を結ぶイオンビーム軸５上を進み、真空隔壁９に設けられたスキマー８の先端に開けられた細孔７から、真空排気された質量分析装置の真空室に導入される。なお、細孔７は加熱された細管に置き換えることができる。
【００４２】
正の多価イオンは、イオンガイド電極１２４を経由して飛行時間質量分析計(TOFMS)に導入される。イオンはリペラー電極１１８とイオン加速電極１１９間に導入され、両電極間に印加される高電圧によりパルス化され、ＴＯＦ空間４３に加速放出される。イオンはその質量の平方根に反比例する速度でＴＯＦ空間４３を飛行し、リフレクトロン４２で反射され、再びＴＯＦ空間４３を飛行した後、低質量のイオンから順番に検出器１２８に到達し検出される。イオン信号はデータ処理装置４０に送られマススペクトルとして収集される。ＴＯＦＭＳは繰り返し質量掃引し複数のマススペクトルを収集する。
【００４３】
ＥＳＩイオン源１００と細孔７を結ぶ直線上を正の多価イオンは亜音速（約３００ｍ／sec ）の速度で大気中を移動する。このイオンビーム軸５から離れた空間に反応イオン生成用の大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）イオン源２００が配置される。ＡＰＣＩイオン源２００はコロナ放電電極１１，シールド電極，メッシュ電極１３とコロナ放電電源１０で構成される。シールド電極１２は導電性の金属板、メッシュ電極１３は導電性の金属網で形成される。円筒状のシールド電極１２が針状のコロナ放電電極１１を囲うように配置される。ＥＳＩイオン源１００で生成した正の多価イオンが通過するイオンビーム軸５に面して、シールド電極１２には反応イオン放出用の開口部が設けられている。この開口部をメッシュ電極１３が覆っている。なお、シールド電極１２とメッシュ電極１３を金属製のメッシュで一体に形成しても良い。シールド電極１２，メッシュ電極１３は接地または低い電圧が印加され、イオンビーム軸５に対しメッシュ電極１３は平行になるよう配置される。コロナ放電電極１１には、コロナ放電電源１０から２〜３ｋＶの負の直流高電圧が印加される。その結果、ＡＰＣＩイオン源２００内には高電界が生成される。しかし、APCI内の高電界はシールド電極１２やメッシュ電極１３によりシールドされて、ＥＳＩで生成されたイオンビーム軸５に影響を与えることはない。
【００４４】
コロナ放電電源１０は、放電電流リミッタとしての高抵抗（１０Ｍオーム程度）を直列に接続した定電圧高圧電源が用いられる。また放電電流値を外部設定できる定電流高圧電源も用いられる。放電電流はデータ処理装置４０などから制御信号線４１経由でコロナ放電電源１０に送られる制御信号により設定できるようになっている。コロナ放電電源１０はこの設定値を基に放電電流を安定化する。２ｋＶから３ｋＶの高電圧がコロナ放電電源１０から供給されコロナ放電電極１１に印加される。コロナ放電電極１１は先端部が針状に研磨されている。そのため、針の先端部に高電界が生成しコロナ放電が開始する。このコロナ放電の結果、コロナ放電電極１１の先端付近の空間には大量の負イオンが生成される。生成した負の反応イオンはＡＰＣＩイオン源内の高電界により放射状に加速される。負の反応イオンは、メッシュ電極１３を通過しシャワー状の反応イオンビーム６となり、正の多価イオンであるイオンビーム軸５と交差する。正負イオンの交差領域を細孔７の上流部とし、更に両イオンの交差領域を拡大する事により、イオン／イオン反応を確実に達成することができる。
【００４５】
一般に、負イオンを生成させるためには、気体分子をＡＰＣＩイオン源２００に導入しなければならない。しかし、ＬＣ／ＭＳの場合、ガス分子を導入しなくても負イオンは充分に生成される。これはＬＣ１の移動相である水やアルコールなどがＥＳＩイオン源100を経由してＡＰＣＩイオン源２００内にも自動的に供給されるためである。この水やメタノールからＡＰＣＩのコロナ放電により負イオンを安定に生成し供給することができる。しかし、特別な反応負イオンを大量に必要な場合は、ガスや溶液の導入系１７を設けて
ＡＰＣＩイオン源２００にガスを導入するようにすることができる。
【００４６】
大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）イオン源のコロナ放電により、正または負のイオンを良く生成する化合物として、上記の水やアルコール類の他に非イオン性界面活性剤が知られている。ポリエチレングリコール(Polyethylene Glycol，ＰＥＧ)や、ポリプロピレングリコール（Polypropylene Glycol，ＰＰＧ），ポリエチレングリコールサルフェート
（Polyethylene Glycol Sulfate）等を濃度１ppm程度になるように調製したメタノール溶液をＡＰＣＩ試料導入系１７により大気圧化学イオン化(ＡＰＣＩ)イオン源２００に送り込む。ＡＰＣＩイオン源２００のコロナ放電電極１１に印加された負の高電圧により、導入されたＰＥＧなどはイオン化される。ＡＰＣＩの負イオン化モードの時、ＰＥＧなどは（７）から（９）式に示すように、負イオンを生成する。
【００４７】
ＰＥＧ：Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＯＨ → Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ
−Ｏ- （７）
ＰＰＧ：Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＯＨ →
Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−Ｏ- （８）
ＰＥＧ Sulfate：Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＳＯ4Ｈ →
Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＳＯ4- （９）
なお、界面活性剤としては、酸性（ＰＥＧ−Sulfate など）、塩基性（ＰＥＧ−Amine など）および中性化合物（ＰＥＧやＰＰＧなど）が知られている。酸性の界面活性剤は負の反応イオンに、塩基性の界面活性剤は正の反応イオンとして活用できる。中性の界面活性剤（ＰＥＧなど）やメタノールなどのアルコール類や水などは、ＡＰＣＩイオン源200でのイオン化モード（極性）の切り替えにより、正負両極性の反応イオンを生成可能である。即ち、コロナ放電電極１１に印加する電圧の極性によりＡＰＣＩイオン源２００内で生成するイオンの極性が定まる。正の高電圧をコロナ放電電極１１に印加すれば正のイオン、負の高電圧をコロナ放電電極１１に印加すれば負のイオンが生成される。そのため、中性の界面活性剤やアルコールや水は両性の化合物といえる。両性の化合物をＡＰＣＩ試料導入系１７内に用意しておけば、正負両極性の反応イオンに対応可能になる。
【００４８】
タンパク質からＤＮＡへと測定試料を変える場合は、ＤＮＡが負の多価イオンを与えるため、質量分析装置の測定モードは正イオンモードから負イオンモードに切り替える必要がある。この場合、データ処理装置４０からのイオン化極性の極性切り替えの指示は、制御信号線４１を経由してＥＳＩイオン源１００やＴＯＦ質量分析装置の各電源に伝えられて極性切り替えが行われる。これと同期してＡＰＣＩイオン源２００も極性が切り替えられる。ＥＳＩイオン源１００の極性が正から負へと切り替わる時、ＡＰＣＩイオン源200の極性は負から正に切り替わる。この極性の切り替えに伴い、反応イオン用の溶液を変える必要がある。しかし溶液がメタノールなどのアルコール類やＰＥＧやＰＰＧなど非イオン性界面活性剤などの両性化合物の溶液を用いる場合は、反応イオン用の溶液の交換は必要ない。ＰＥＧやＰＰＧはＡＰＣＩの正イオン化モードでは、（１０），（１１）のように正の反応イオン（ＢＨ+）が生成される。
【００４９】
ＰＥＧ：Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＯＨ → Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ
−ＯＨ2+ （１０）
ＰＰＧ：Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＯＨ →
Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＯＨ2+ （１１）
生成した正の反応イオン（ＢＨ+）、即ちＨ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＯＨ2+ や
Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＯＨ2+ は、負の多価イオン（ｍ−ｎＨ）n-と（１２）式のようなイオン／イオン反応により、負の多価イオンの電荷を減少させる。
【００５０】
（ｍ−ｎＨ）n-＋ＢＨ+ → ｛ｍ−(ｎ−１)Ｈ｝(n-1)-＋Ｂ （１２）
イオン化モードや質量分析装置の極性切り替えは、多くの電源の極性切り替えを伴うが、データ処理装置４０からの極性切り替えの指示により一斉に行うことができる。
【００５１】
ＡＰＣＩイオン源２００におけるコロナ放電電極１１に印加する電圧（ＨＶ）と放電電流（ｉｄ）の関係を図３に示す。横軸が印加電圧（ＨＶ）、縦軸が放電電流（ｉｄ）である。印加電圧（ＨＶ）を０から次第に増加して行く。印加電圧（ＨＶ）が低い間、コロナ放電電極１１からコロナ放電は起きない。そのため、放電電流ｉｄは０のままである。印加電圧がＶｃ00に達すると、コロナ放電電極１１の先端部から微細なコロナ放電が始まり、わずかに放電電流ｉｄが流れるようになる。しかし、しばらくは（期間ａ−ｂ）安定なコロナ放電を持続できず、したがって放電電流ｉｄも微少でかつ不安定である。印加電圧がＶｃ10に達すると、コロナ放電は安定し、放電電流（ｉｄ）と印加電圧（ＨＶ）には直線関係が成立つようになる（期間ｂ−ｃ）。印加電圧（ＨＶ）を更に増加させＶｃ20に達すると、放電電流が急激に増加するようになる。これは放電モードがコロナ放電モードから火花放電モードに移行したためである。本発明が使用するＡＰＣＩイオン源の放電は期間ｂ−ｃの領域の放電である。この領域ｂ−ｃにおいては安定にコロナ放電が継続し、反応イオンを安定に生成することができる。生成するイオンの量は放電電流ｉｄにほぼ比例する。そのため、反応負イオンの生成量は放電電圧（ＨＶ）または放電電流（ｉｄ）を変えることで制御できる。
【００５２】
コロナ放電も微少放電の一種であるから、コロナ放電電極１１の汚れや電極素材の酸化などによる表面状態の変化により放電モードが変わることがある。同じ反応イオンを同じ量（電流）だけ欲しい場合、定電圧電源により印加電圧（ＨＶ）を設定するより、定電流高圧電源により放電電流（ｉｄ）を設定する方が好ましい。
【００５３】
１，２，３価のイオン強度と放電電流ｉｄ（反応負イオン量）との関係を図４に示す。横軸はＡＰＣＩ放電電流値（ｉｄ）、縦軸はマススペクトル上に現れたイオンの強度を示す。また横軸は反応負イオンの量に対応している。また、ＡＰＣＩ放電電流値（ｉｄ）がｉｄ０，ｉｄ１，ｉｄ２のそれぞれの場合のマススペクトルの変化を図５に示す。
【００５４】
ＡＰＣＩイオン源を停止した状態（ＡＰＣＩ放電電流ｉｄ＝０）では、図２４（ａ）に示すように、低質量側から３，２，１価のイオンが強度比約４：２：１で出現している。ＡＰＣＩの放電電流をｉｄ１とすると、ＥＳＩマススペクトルは図２４（ｂ）に示すように、３価のイオンの強度は急速に減少し、ＡＰＣＩ放電無し（ａ）の場合の約５０％程度に減少する。逆に２価のイオンは増加し、ＡＰＣＩ放電無し（ａ）の場合の１５０％程度となる。１価のイオンは、２価のイオンと同様に１６０％増加する。放電電流（ｉｄ）を更に増加しｉｄ２とした場合、図２４（ｃ）のマススペクトルが得られる。１価のイオンが最強ピークとなり、２価のイオンは１価のイオンの１／３程度に減少している。もはや３価のイオンはマススペクトル上に出現しない。
【００５５】
以上からＥＳＩで生成された正イオンに照射反応させる反応負イオンの量を変化させると、得られるマススペクトルが変化することがわかる。また、電荷数の大きなイオンから順にイオン／イオン反応が進行していくことがわかる。このイオンの電荷数により、イオン／イオン反応の進行具合が異なることから、イオンの電荷数を推定することができる。
【００５６】
図６，図７，図８に、この実施例の装置により得られたマススペクトルを示す。
【００５７】
図６には、ＬＣ１から導入したある成分のＥＳＩマススペクトルを示す。この場合、データ処理装置４０からコロナ放電電流を０とする信号をコロナ放電電源１０に送りAPCIイオン源２００のコロナ放電を停止状態としている。そのため、ＥＳＩイオン源１００で生成した噴霧イオン流４は、そのままＡＰＣＩイオン源２００の前を素通りして細孔７からＴＯＦ質量分析装置に導入されマススペクトルを与える。マススペクトル上には多くのマスピークが出現している。ｍ／ｚ１０００以下の領域には夾雑物に由来する多くの一価の化学ノイズが出現している。質量１０００以上にいくつかの強度の高いマスピークが出現しているが、これらのイオンの電荷数を求めたり、帰属を推定することは、大量に出現している化学ノイズのため困難である。ＥＳＩに導入される成分の濃度が充分に高い場合を除き、このように測定対象が低濃度の場合にはＥＳＩで得られたマススペクトルは解析が困難である事が多い。
【００５８】
図７は、同じ試料をＥＳＩイオン源でイオン化した後、負イオン照射を行いイオン／イオン反応させて得られたマススペクトルを示す。データ処理装置４０から放電電流を１
ｍＡにする制御信号をコロナ放電電源１０に送り、ＡＰＣＩイオン源２００のコロナ放電が開始され、その放電電流は１ｍＡに安定化される。ＡＰＣＩイオン源２００で生成した負の反応イオンはＡＰＣＩイオン源２００から放出され、ＥＳＩで生成したイオンビーム軸５に照射されてイオン／イオン反応を起こす。
【００５９】
図６と図７との比較により、ｍ／ｚ２,０００ 以下の多くのマスピークのイオン強度が減少していることが分かる。この領域の化学ノイズを含む一価のイオンは、イオン／イオン反応により電荷を失い、そのイオン強度を小さくしている。また試料由来の３価以上の多価イオンは、電荷減少によりｍ／ｚを高質量領域にシフトしたものと解釈される。ｍ／ｚ１,７９１、２,２５１、３,２５１、３,５８１、４,５０１のイオンの帰属はマススペクトル中に記載した。少なくてもａ，ｂ，ｃの３つの成分が確認できた。ｍ／ｚ1,791 と２,２５１ は各々ｂとｃ成分の２価のイオンとして解釈される。しかし、このマススペクトル単独では断定が出来ない。第４または第５成分の一価のイオンの可能性も払拭できない。このイオンの帰属を確実にするには、更に負イオン照射量を増やした条件でのマススペクトルが必要になる。
【００６０】
図８にデータ処理装置４０から放電電流を２ｍＡにした場合のマススペクトルを示す。このマススペクトルから化学ノイズに由来する低質量のマスピークの大半が消滅しマススペクトルが極めて単純化している。
【００６１】
図７と図８のマススペクトルを比較すると、図８中にはａ，ｂ，ｃの３成分に由来する一価のイオン、即ちｍ／ｚ３,２５１、３,５８１、４,５０１ は依然として存在していることがわかる。一方、２価のイオンとして推定された２つのイオンｍ／ｚ１,７９１と
２,２５１は、強度を大幅に小さくしている。ｍ／ｚ２,５００以上の高質量領域にｍ／ｚ３,２５１、３,５８１、４,５０１ 以外の新たなマスピークは出現していない。これから、ａ,ｂ,ｃの３成分の存在と３成分の各々の分子量が３,２５０、３,５８０、４,５００ であることが確認された。
【００６２】
図９に別構成のイオン源部の装置構成図を示す。図１，図２の例と異なる点は、イオンビーム５軸を中心として放射状に、距離を置いて複数の大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）イオン源２００，２００′を配置したことである。１８０度ごとに２個、または９０度ごとに４個のＡＰＣＩイオン源を配置できる。反応イオン生成のためのＡＰＣＩイオン源
２００，２００′は、図１，図２に示したＡＰＣＩイオン源と同様の構成となっている。コロナ放電電極１１，１１′には、それぞれコロナ放電電源１０，１０′が接続される。これにより、イオン源毎に放電電流を独立に制御可能となり、イオン／イオン反応を制御しやすくなる。ＡＰＣＩイオン源２００，２００′は同じように負イオンを生成し、生成した反応イオンビーム６をＥＳＩイオンビーム軸５と交差するように放出する。試料由来の正のイオンは負の反応イオンとイオン／イオン反応した後、電荷が減少したイオンは細孔７から真空排気された質量分析計（ＭＳ）に導入され質量分析される。図１，図２の実施例の場合、ＥＳＩで生成した正の多価イオンビームを一つのＡＰＣＩイオン源２００から放出される反応イオンと交差させるようにしている。即ち、反応負イオンは片側から
ＥＳＩイオンビーム軸５と交差してイオン／イオン反応を起こすようになっている。イオン／イオン反応は正負両イオンが交差する領域でのみ起きる。この交差領域を過ぎれば、イオン／イオン反応はもはや起きない。そのため、正負両イオンの交差領域で素早く、完全にイオン／イオン反応が完了することが必要である。特に、ＬＣから導入される試料のようにあらかじめ試料量が定まっていない場合、効率の良いイオン／イオン反応が必要とされる。図９の実施例では、ＥＳＩイオンビーム軸５に対して、上下２方向や、上下左右４方向といった複数の方向から反応イオンを照射できる。そのため、効率の良いイオン／イオン反応を進めることができる。
【００６３】
（実施例２）
図１０に本発明の第２の実施例に関する大気圧イオン源部の装置構成図を示す。実施例１において、コロナ放電電極１１に印加される高電圧の影響をＥＳＩイオンビームに与えないための反応イオン生成用ＡＰＣＩイオン源２００の構造を示した。この実施例２では、別の構造のＡＰＣＩイオン源を示す。
【００６４】
ＥＳＩプローブに供給された試料溶液は、ＥＳＩ噴霧プローブ２に印加された高電圧により、大気中に帯電した液滴の噴霧イオン流４として噴霧される。イオンは、大気中をイオンビーム軸５に沿って飛行する。このイオンビーム軸５を中心軸とするようにして導電性の金属メッシュ製でかつ円筒状のメッシュ電極２３を設ける。このメッシュ電極２３は直径１０mm，長さ２０mm程度の円筒状のものである。更に、この円筒状のメッシュ電極
２３と同軸でかつ直径の大きな金属性円筒電極２１を設ける。円筒電極２１は直径３０mm，長さ２０mm程度である。メッシュ電極２３は円筒電極２１内に挿入されている。両電極２１，２３は別個の部品を組み立てても良いが一体に製作しても良い。それは、これら電極の電位が同じ接地電位または低い電位が印加されるためである。メッシュ電極２３と円筒電極２１との間の空間に、コロナ放電電極１１が設けられる。接地電位の円筒電極２１と高電圧が印加されたコロナ放電電極１１間の放電を避けるため、円筒電極２１に開口部を設け、絶縁部材によりコロナ放電電極１１を支持する。イオンビームはメッシュ電極
２３の中心軸方向の開口部から入射し、メッシュ電極２３の中心部を飛行し細孔から質量分析計に取り込まれる。
【００６５】
図１０のＡＰＣＩイオン源の断面図を図１１に示す。メッシュ電極２３内に進入したイオンビーム軸５は紙面に垂直な方向に進む。イオンビーム軸５を囲うように接地電位のメッシュ電極２３が配置されている。コロナ放電電源１０からコロナ放電電極１１へ、２，３ｋＶ程度の負の高電圧が印加される。これにより、コロナ放電電極１１の先端部からコロナ放電が発生する。このコロナ放電により、コロナ放電電極１１の先端付近で生成した負のイオンは電界により加速され、メッシュ電極２３を通過してメッシュ電極２３内の空間１６に侵入する。メッシュ電極２３の中心部に達した負の反応イオンは、ＥＳＩで生成された正のイオンビーム軸５と交差し、イオン／イオン反応が起きる。この結果、正の多価イオンは電荷を減少した後、質量分析計に導入されて質量分析される。
【００６６】
実施例１の場合、ＡＰＣＩイオン源は接地電位のシールド電極で囲われ、コロナ放電電極に印加される高電圧の影響をＥＳＩイオンビームが受けないようにしている。一方で、正負イオンが交差しイオン／イオン反応を起こす空間を囲む電極群は必ずしも同じ接地電位となっているとは限らない。また、電極群はＥＳＩイオンビーム軸５に対して対称に配置されていない。そのため、ＥＳＩイオンビームが反応を起こす空間の電界は不均一の可能性もある。この場合、電界の不均一性は、イオン／イオン反応や質量分析計への導入効率に影響を与える可能性がある。しかし、本実施例の装置の場合、ＥＳＩイオンビーム軸５に対してメッシュ電極２３が軸対称に配置されているため、メッシュ電極２３内では電界の不均一性を無くすことができ、ＥＳＩイオン源１００で生成され、導入されたイオンビーム軸５に対する電界の影響を無くすことができる。
【００６７】
図１０に示した装置の変形例を図１２に示す。図１０の装置では反応負イオンを生成するコロナ放電部がコロナ放電電極１１の先端部一つのみであった。ここでは、複数のコロナ放電電極１１，１１′がＥＳＩイオンビーム軸５を中心として放射状に配置される例を示す。各々のコロナ放電電極１１，１１′にはコロナ放電電源１０，１０′が独立に接続されている。各々のコロナ放電電極付近で発生したコロナ放電により生成した負の反応イオンは、ＡＰＣＩ空間１５からＥＳＩイオンビーム軸５に向け加速されメッシュ電極２３を通過し、空間１６に侵入する。本例のように複数の放電電極を設けると、放電電極が一つの場合に比して、複数倍の負の反応イオンをＥＳＩイオンビームに照射できる。その結果、正負両イオンが交差する領域での負の反応イオン量を増加させる事ができ、イオン／イオン反応を確実なものにすることができる。また、正のイオンが大量に導入されても充分にイオン／イオン反応を起こさせることができる。
【００６８】
（実施例３）
図１３に、本発明の第３の実施例のイオン源部の装置構成図を示す。また図１４には本実施例のＡＰＣＩイオン源の断面図を示す。実施例２と同様にＥＳＩイオンビーム軸５と同軸の円筒状のメッシュ電極２３や円筒電極２１をＥＳＩプローブ２とイオン細孔７の間に配置する。メッシュ電極２３と円筒電極２１の電位は接地電位に保たれている。メッシュ電極２３と円筒電極２１の間の空間に、メッシュ電極２３の直径より大きく、円筒電極２１の直径より小さな直径で、中心がＥＳＩイオンビーム軸５である金属細線３２を配置する。メッシュ電極の直径が１０mmで円筒電極２１の直径が３０mmとした場合、金属細線３２の直径は１５〜１８mm程度でよい。この金属細線３２は、絶縁物で出来た複数の支柱２６，２６′，２６″で支持されている。金属細線３２はメッシュ電極２３を周回するように配置される。金属細線の材質はタングステン（Ｗ）やレニュウム（Ｒｅ），白金(Pt)，金（Ａｕ），タンタル（Ｔａ）など酸化に強い金属が良い。金属細線３２の太さは直径０.５mm 以下、好ましくは０.３mm〜０.１mm程度が良い。金属細線３２にはコロナ放電電源１０より、３ｋＶ程度の高電圧が印加される。その結果、金属細線３２の周囲に高電界が生成し、コロナ放電が生じるようになる。金属細線３２の複数場所の放電部で生成した負の反応イオンは金属細線３２とメッシュ電極２３間の電界により、メッシュ電極２３の中心部に向け加速される。負の反応イオンはメッシュ電極２３内に侵入しＥＳＩイオンビーム軸５と交差する。正負イオンはイオン／イオン反応を起こし、正の多価イオンの電荷減少を引き起こす。
【００６９】
本実施例は、金属細線３２により、コロナ放電部をメッシュ電極２３の周囲にほぼ均一に配置することできるため、正負両イオンの交差領域でのイオン／イオン反応を更に確実にすることができる。これにより、ＥＳＩイオンビーム軸５の量の変化に充分対応可能になる。
【００７０】
図１５に本実施例におけるコロナ放電電極（金属細線３２）に印加する電圧（ＨＶ）と放電電流（ｉｄ）の関係を示す。本実施例においても、コロナ放電電極が針状電極である場合のＨＶ／ｉｄの関係図（図３）とよく似た関係を示す。しかし、放電開始点ａ，安定な放電の開始点ｂ，火花放電開始点ｃの印加電圧（ＨＶ）は、図３の場合より高い値を示している。更に安定な放電開始点ｂ，火花放電開始点ｃの放電電流も図３の場合の１８０％に近い値となっている。これから、針状電極に比して金属細線３２をコロナ放電電極に使用すると、安定に制御できる領域ｂ−ｃ間を大幅に拡大することができる。また、生成できる反応負イオンの量も２倍近く増加させることができる。
【００７１】
本実施例の変形例を図１６に示す。本例は、コロナ放電電極を金属細線ではなく、メッシュ電極と同様の金属メッシュとしたものである。
【００７２】
直径１５〜１８mm程度で長さ１５mm程度の円筒状の金属メッシュ製のコロナ放電メッシュ電極１９をメッシュ電極２３と円筒電極２１の間に配置する。メッシュ電極２３と円筒電極２１は接地電位である。コロナ放電メッシュ電極１９には、コロナ放電電源１０から高電圧を印加する。その結果、コロナ放電メッシュ電極１９の全面からコロナ放電を起こすことができる。本例によれば、正負イオンの交差領域、即ち、イオン／イオン反応領域を拡大することができる。これにより、イオン／イオン反応を確実に起こすことが可能になる。また、放電電流ｉｄを更に増加させることができ、大量のＥＳＩイオン流がAPCIイオン源に導入されても対処できるようになる。
【００７３】
（実施例４）
図１７に本実施例のイオン源部の装置構成図を示す。
【００７４】
本実施例では、ＡＰＣＩイオン源のコロナ放電電極に複数の金属製の細線を用いる。実施例２や実施例３と同様に、ＥＳＩイオンビーム軸５と同軸のメッシュ電極２３や円筒電極２１をＥＳＩプローブ２とイオン細孔７の間に配置する。メッシュ電極２３と円筒電極２１の電位は概ね接地電位に保たれている。メッシュ電極２３と円筒電極２１の間の空間に、メッシュ電極２３の直径より大きく、円筒電極２１の直径より小さな直径で、中心がＥＳＩイオンビーム軸５である金属細線を配置する。この金属細線は複数用意され、ESIイオンビーム軸５の下流に向け（細孔７に向けて）間隔を置いて配置される。複数の金属細線３２，３２′，３２″を挟むように金属製のシールド電極２７，２８，２９，３０が配置される。これにより、メッシュ電極２３，シールド電極２７，２８，２９，３０、円筒電極２１により独立のＡＰＣＩイオン化室が複数（図１７の場合は３個）用意された。各々のイオン化室には、コロナ放電のための１個の金属細線３２，３２′，３２″が配置されていて、これら電極３２，３２′，３２″にはコロナ放電電源１０からコロナ放電のために３ｋＶ程度の高電圧が印加される。その結果、金属細線３２，３２′，３２″の周囲にコロナ放電が生じるようになる。
【００７５】
図１８に、本実施例の動作模式図を示す。
【００７６】
ＥＳＩプローブ２から噴霧イオン化されたイオン流４は、円筒電極２１の壁に開けられた開口部からＡＰＣＩイオン源部に導入される。正の多価イオンは、次にメッシュ電極
２３の筒内に進入する。イオンはＥＳＩイオンビーム軸５に沿ってメッシュ電極内を移動し、真空隔壁９に設けられたスキマー８の先端部の細孔７から真空排気された質量分析装置に導入される。金属細線３２に印加された負の高電圧により、金属細線３２の周囲には高電界が生じ、コロナ放電が開始する。コロナ放電により多くの負イオンが輪状の金属細線電極３２付近に生成される。負イオンは接地電位のメッシュ電極２３，シールド電極
２７，２８，２９，３０と金属細線３２，３２′，３２″間の電位により、ＥＳＩイオンビーム軸５に向け加速される。メッシュ電極２３を通過した負イオンはメッシュ電極内に進入し、ＥＳＩイオンビーム軸５と交差しイオン／イオン反応を引き起こす。本実施例では、正の多価イオンに対して３段の負イオンの照射が可能となる。多価イオンは電荷減少を起こしながら細孔７に向けメッシュ電極２３内を移動する。もし、初段の負イオン照射で負イオンと衝突せずイオン／イオン反応を起こさなかった正の多価イオンがあっても、次段，次々段の負イオンの照射によりイオン／イオン反応を引き起こす。即ち、多価イオンは、金属細線３２′や３２″のコロナ放電で生成した負イオンの照射を次々に受け、イオン／イオン反応の進行を深めることができる。その結果、多価イオンの電荷減少を確実に引き起こす事ができる。
【００７７】
本実施例においては、ＥＳＩで生成した多価イオンは、何度も反応イオンの照射を受けることが出来る。イオン／イオン反応の進行度を制御するためには、データ処理装置４０からコロナ放電電源１０に制御信号を送り、放電電流または印加電圧を制御すればよい。
【００７８】
また、ＡＰＣＩイオン化の際の負イオン生成を確実にするためには、円筒電極２１の外にＡＰＣＩ試料導入系１７を設け、メタノールなどのアルコール類や、ポリエチレングリコール等の非イオン性界面活性剤を円筒電極２１に導入し、ＡＰＣＩにて確実に負イオンを生成するようにすれば良い。アルコール類やポリエチレングリコール等の非イオン性界面活性剤は、コロナ放電電極に印加する高圧電圧の極性を変えることにより正イオンも負イオンも生成することが可能な両性化合物である。そのため、イオン化モードの極性に関わらず常時導入することができる。非イオン性界面活性剤は安定であり、メッシュ電極
２３を通過して多価イオンと衝突しても、イオン／分子反応を起こすことがない。
【００７９】
本実施例の変形例を図１９に示す。
【００８０】
金属細線をコロナ放電電極に用いる場合、金属細線の直径が０.３mm〜０.１mm程度と細いため、組み立てや、クリーニングの際の取り扱いには細心の注意を払わねばならない。図１９の例は、取り扱いを簡単にするため、コロナ放電電極に金属細線の代わりに金属輪を用いたものである。具体的には、厚さ０.５mm 程度のステンレス鋼板をパンチにより打ち抜き、内径１５mm，外径２０mm程度で、厚さ０.５mm の輪状電極２４を作る。コロナ放電が余分な所で起きないように、輪状電極２４の外周の端部は研磨器により研磨しておくことが必要である。輪状電極２４の内周の端部２５はパンチで打ち抜いたままで研磨しない。輪状電極２４，２４′，２４″は、絶縁支柱２６により、メッシュ電極２３の外周上にシールド電極２７，２８，２９，３０とを交互にサンドイッチ構造になるように組み立てられる。メッシュ電極２３とシールド電極２７，２８，２９，３０は接地電位とし、輪状電極２４，２４′，２４″にはコロナ放電電源１０から３ｋＶ程度の高電圧が印加される。この結果、輪状電極２４，２４′，２４″の内周部の端部２５に高電界が生成され、コロナ放電が起こる。本例によれば、コロナ放電電極に金属細線を用いた場合に比して、放電部位が増し、ダイナミックレンジの高い測定が可能になる。また、頑強な構造により、組み立て，クリーニングなどが容易になる。
【００８１】
本実施例の更なる変形例を図２０に示す。
【００８２】
本例は、複数のコロナ放電電極３２，３２′,３２″ごとにコロナ放電電源１０,１０′，１０″を備えたものである。データ処理装置４０から各電源に個別に制御信号を送り、印加高電圧、または放電電流を個別に制御する。
【００８３】
本例では、例えば、コロナ放電電極３２′，３２″には高電圧を印加せず、コロナ放電電極３２のみをＯＮとしてイオン／イオン反応を行うことができる。どのコロナ放電電極も自由にＯＮ／ＯＦＦでき、また組み合わせて照射する反応負イオンの量を自由に制御できる。
【００８４】
また、本例では、コロナ放電電極に高電圧を印加する電源１０，１０′，１０″はデータ処理装置４０から個別に自由に制御できることを利用して、放電電流（ｉｄ）のダイナミックレンジを大幅に拡大することができる。これは反応イオンの電流量のダイナミックレンジを拡大するもので、実際のＬＣ／ＭＳ測定などで大きな助けとなる。
【００８５】
図２１に、本例の制御法を示す。
【００８６】
本例は、コロナ放電電極とコロナ放電高圧電源の組み合わせが３組あることから、APCIイオン源を３つ有しているものといえる。先ず、３つのＡＰＣＩイオン源をＥＳＩイオン源に近い方からＡＰＣＩ１，２，３と呼ぶ。先ず、ＡＰＣＩ２，３のコロナ放電印加電圧（ＨＶ２，ＨＶ３）を０とし、２つのＡＰＣＩ用のコロナ放電を停止する。ＡＰＣＩ１のコロナ放電印加電圧（ＨＶ１）を直線的に増加する。Ｖ１１で安定放電領域に入り、印加電圧と放電電流（ｉｄ）が直線関係となる（領域ｄ１）。ＡＰＣＩ１のコロナ放電印加電圧を次第に増やして行き、ＡＰＣＩ１のコロナ放電印加電圧（ＨＶ１）がＶ２１になったら、ＡＰＣＩ１の印加電圧の増加を停止しコロナ放電印加電圧（ＨＶ１）を一定とする。これはコロナ放電電極にＶ２１を超える電圧を印加すると火花放電が開始する恐れがあるためである。Ｖ２１は、実際に火花放電が開始される電圧の８０〜９０％に設定される。ＨＶ１がＶ２１に達した時点で、ＡＰＣＩ２の高電圧として先ず図１５の安定放電開始電圧Ｖｃ11に相当する電圧が印加され、次にＨＶ２の増加が開始される。区間ｄ２の間では、全体の放電電流ｉｄはＡＰＣＩ１とＡＰＣＩ２の２つの放電電流の和となる。Ｖ２２の時点において、ＡＰＣＩ２の印加電圧ＨＶ２の増加は停止し一定値が印加される。これも火花放電がＡＰＣ２で発生することを未然に防ぐためである。Ｖ２２でＡＰＣＩ３の安定コロナ放電開始の電圧、即ち印加電圧Ｖｃ11相当値が印加される。ＡＰＣＩ３の印加電圧ＨＶ３は、Ｖ２３の時点まで増加し飽和状態とする。
【００８７】
このように、３つのコロナ放電電源の印加電圧を個別に制御することにより、全体の放電電流０からｉｄ32までほぼ直線的に全体の放電電流（ｉｄ）を広いダイナミックレンジを持つ擬似的ＡＰＣＩイオン源が可能になる。
【００８８】
本実施例の更なる変形例を図２２，図２３に示す。本例は、ＥＳＩイオンビーム軸５と細孔７の軸が交差する例である。
【００８９】
図２２には、ＥＳＩイオンビーム軸５と細孔７の軸が、ほぼ直角に交差する例を示す。図２３には、ＥＳＩイオンビーム軸５と細孔７の軸がほぼ１２０度に交差する例を示す。
【００９０】
ＥＳＩイオン源１００で生成した正の多価イオンは、複数のコロナ放電部位を持つAPCIイオン源２００に入射する。ここで負イオンの照射を受け、イオン／イオン反応により多価イオンは電荷減少を起こす。イオンはＡＰＣＩイオン源２００を出て質量分析装置のイオンサンプリング細孔７付近に達する。ＥＳＩイオン流の軸とイオンサンプリング細孔の軸１８は交差している。細孔７付近に達したイオンは吸引され、真空下の質量分析装置に導入され質量分析される。ＡＰＣＩイオン源２００のメッシュ電極内では、正イオンと負イオンの衝突の他、イオンと中性分子との衝突が頻繁に行われる。そのため、ＡＰＣＩイオン源２００からは、イオンの他に、帯電液滴，高速中性分子などが放出される。ＥＳＩイオンビーム軸５と細孔７の軸を交差させることにより、中性分子が質量分析装置内へ導入されることを防ぎ、電荷減少したイオンを選択的に質量分析装置に導入することができる。
【００９１】
（実施例５）
ここでは、上記実施例１から４の装置を用いた測定方法について説明する。
【００９２】
図２４に動作模式図を示す。横軸は時間経過で、縦軸は質量分析装置の各部の動作を示す。
【００９３】
時刻ｔ０からｔ１の期間１では、ＥＳＩの印加電圧（ＨＶ）が印加されＥＳＩイオン化が開始され、正の多価イオンが生成される。一方、ＡＰＣＩイオン源の放電電流は０、即ち放電が停止されている。質量分析計の質量掃引が開始されマススペクトルが取得される。この結果、期間１ではＥＳＩでイオン化されたマススペクトルがそのまま取得される。
【００９４】
時刻ｔ１（期間２）になり、コロナ放電電流値がＩｄ１に設定され、コロナ放電が開始される。ＥＳＩで生成した正の多価イオンは、ＡＰＣＩで生成した負の反応イオンとイオン／イオン反応を起こし、その電荷を減らす。その結果、化学ノイズを減らし、電荷が減少した多価イオンを示すマススペクトルを与える。
【００９５】
時刻ｔ２（期間３）となり、再びＡＰＣＩの放電は停止され、ＥＳＩのマススペクトルがそのまま得られる。時刻ｔ３（期間４）となり、ＡＰＣＩは再びＯＮ状態となり電荷減少したマススペクトルが得られる。
【００９６】
このように、ＡＰＣＩのＯＮ／ＯＦＦを繰り返してマススペクトルの収集を行う。これにより、奇数期間はＥＳＩのマススペクトル、偶数回のマススペクトルは電荷減少後のマススペクトルがデータ処理装置４０に収集される。その結果、奇数回，偶数回のマススペクトルを比較して解析を容易に進めることが可能になる。これにより、遇数回，奇数回のマスピークのイオン強度を個別に抽出してトレースすることができる。即ち２種類のマスクロマトグラムを得て、ＬＣ／ＭＳ分析の解析を一段と深めることができる。ＡＰＣＩの放電電流（ｉｄ）の設定は、データ処理装置４０からあらかじめ設定する。
【００９７】
ＬＣ／ＭＳの場合には、溶出する成分の量や化合物のタイプにより必要とする反応負イオンの量が変わる場合がある。その場合はあらかじめデータ処理装置４０に放電電流と保持時間の関連を記憶させて置けば、成分の溶出に従い放電電流値を変える事もできる。
【００９８】
図２４では、反応イオン用のＡＰＣＩイオン源におけるコロナ放電のＯＮ／ＯＦＦと同期して質量掃引を行ってマススペクトルを取得している。質量分析計が飛行時間型質量分析計の場合、マススペクトルの取得は１ｍ秒以下で完了する。この場合、図２５に示すように、別の応用が可能になる。
【００９９】
期間１（時刻ｔ０〜ｔ１）ではＡＰＣＩをＯＦＦとし、期間２ではＡＰＣＩの放電電流をｉｄ１とし放電を開始する。各期間の間に質量掃引を繰り返して、マススペクトルを取得する。複数のマススペクトルを積算し期間毎の平均マススペクトルを得ることができる。
【０１００】
この方式は複数のマススペクトルを平均化して得るため、安定なマススペクトルを得ることができる。この図２６の例は、ＴＯＦ−ＭＳ以外にも、ＱＭＳやイオントラップ質量分析計などにも応用可能である。
【０１０１】
図２４，図２５では主にＡＰＣＩイオン源のコロナ放電のＯＮ／ＯＦＦを周期的に繰り返しマススペクトル取得する技法を開示した。図２６では、ＡＰＣＩの放電電流を時間経過と共に階段状に変えて、イオン／イオン反応の進行具合を周期的に制御する方法を示す。
【０１０２】
期間１（時刻ｔ０〜ｔ１）は、ＡＰＣＩのコロナ放電をＯＦＦ（ｉｄ＝０）とし、期間２（時刻ｔ１〜ｔ２）は、放電電流をｉｄ１に設定し放電させる。期間３（時刻ｔ２〜
ｔ３）は、放電電流をｉｄ２に設定し放電させる。期間４（時刻ｔ３〜ｔ４）は、放電電流をｉｄ３に設定し放電させる。これを期間１から４まで周期的に繰り返す。期間毎に１つ以上のマススペクトルを取得し、データ処理装置４０にデータを収集する。これによりＬＣ１から溶出し、ＥＳＩイオン源１００に流入する成分量が常に変化する場合でも、本例に拠れば、ＥＳＩそのままのマススペクトルと電荷減少反応の進行度合いが異なる複数のマススペクトルを一気に得ることができる。放電電流はデータ処理装置４０に入力しておけば、自動的に放電電流を制御してマススペクトルの取得が行われる。本例では、放電電流のレベルを３段階に設定する例を示しているが、段階は１〜複数段設定することができる。
【０１０３】
また、図２７に示すように、この放電電流を更に細かく階段状に設定し、マススペクトルを繰り返し測定することもできる。また、放電電流を階段状に設定して行くのでなく、非常にゆっくりと放電電流を掃引しながら、マススペクトルを高速で取得しても良い。これにより、図４のように、多価イオンがイオン／イオン反応により次第に電荷減少して行く様子を簡単に測定できる。
【０１０４】
図２８に、実施例４中で開示した図２０の装置を用いた測定方法の例を示す。図２０の装置は、複数のＡＰＣＩイオン源を複合しており、各々のイオン源はそれに対応した高圧電源１０，１０′，１０″を有している。
【０１０５】
期間１（時刻ｔ０〜ｔ１）は、３つのＡＰＣＩ１，２，３全てのコロナ放電をＯＦＦとし、期間２（時刻ｔ１〜ｔ２）は、ＡＰＣＩ１のみ放電電流をｉｄ１に設定し放電させる。他のイオン源ＡＰＣＩ２，３はＯＦＦのままである。期間３（時刻ｔ２〜ｔ３）は
ＡＰＣＩ１の放電はそのまま継続し、ＡＰＣＩ２をＯＮとし放電電流をｉｄ２に設定し放電させる。その結果、期間３では全体の放電電流はｉｄ＝ｉｄ１＋ｉｄ２となる。期間４（時刻ｔ３〜ｔ４）は、ＡＰＣＩ１，２の放電はそのまま継続し、ＡＰＣＩ３をＯＮとし放電電流をｉｄ３に設定し放電させる。その結果、期間３では全体の放電電流はｉｄ＝
ｉｄ１＋ｉｄ２＋ｉｄ３となる。これにより、時間経過と共にＥＳＩ単独と３段階のイオン／イオン反応の結果得られたマススペクトルを周期的に収集できる。本方法は図２６の例と類似しているが、装置が複数のＡＰＣＩイオン源を備えているため、ＡＰＣＩイオン源から放出される負の反応イオンの発生位置を変化させることができ、イオン／イオン反応の空間的広がりを検証することができる。
【０１０６】
図２９に、実施例４中で開示した図２０の装置を用いた測定方法の他の例を示す。
【０１０７】
図２０の装置を用いて図２２に示した方式により放電電流のダイナミックレンジを大幅に拡大できた。しかし、ＬＣから流入する成分をＥＳＩ−イオン／イオン反応質量分析装置により分析しようとした場合、ＬＣから流入する極微量の成分から主要成分まで全て理想通りのイオン／イオン反応を達成することは困難である。それは反応イオンを作るAPCIの放電電流または印加電圧が、測定中ほぼ固定されているためである。
【０１０８】
期間１（時刻ｔ０〜ｔ１）において、全てのＡＰＣＩの放電をＯＦＦとして、ＥＳＩマススペクトルを取得する。取得されたＥＳＩマススペクトルから、あらかじめ設定された質量領域のイオン量を積算し積算値（ΣＩ）を求める。この積算値から以下の（１２）式に従い、次の期間の放電電流設定値Ｉｄｎを求める。
【０１０９】
ｉｄｎ＝ｋ(ΣＩ)ｎ−１＋ｉｄ０ （１２）
ここで、ｋは比例定数であり、装置や測定対象試料等により定まる値である。あらかじめデータ処理装置に数値を設定しておけばよい。Ｉｄ０は放電電流の基準レベルである。これも装置により定まる定数である。
【０１１０】
より具体的に説明すると、まず、(ｎ−１)回目において、先ず反応イオン用のＡＰＣＩのコロナ放電をＯＦＦとする。この状態で得られたＥＳＩマススペクトルから、例えばｍ／ｚ５００から３,０００ までの全イオン量(ΣＩ)ｎ−１を求める。これから次のｎ回目のＡＰＣＩの放電電流ｉｄｎを求める。求められたＩｄｎを基に、データ処理装置４０は、コロナ放電電源１０の制御信号を求め、コロナ放電電源１０を制御する。
【０１１１】
この方法を使えば、ＡＰＣＩの放電電流Ｉｄをマススペクトルのイオンの積算値(ΣＩ)、即ちＥＳＩイオン源に流入してくる成分量に対応して自動的に制御することができる。この方法は、図２０の装置のように大きなダイナミックレンジを有するＡＰＣＩイオン源に極めて有効であるが、当然それより狭いダイナミックレンジを有するＡＰＣＩの場合でも応用は可能である。
【０１１２】
以上、本発明について、実施例に従い詳細に説明したが、本発明は、対象試料のイオン化に供するイオン源はＥＳＩに限らず、多価イオンを生成する流体補助エレクトロスプレイイオン源，ナノスプレイイオン源，ソニックスプレイ（ＳＳＩ）イオン源，ＭＡＬＤＩイオン源など大気圧イオン源に応用可能である。また質量分析計も、飛行時間型質量分析計（ＴＯＦＭＳ）だけでなく、イオントラップ質量分析計，四重極質量分析計（ＱＭＳ）やイオンサイクロトロン共鳴質量分析計（ＩＣＲＭＳ）やセクタ型質量分析計などにも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】第１の実施例の装置構成図である。
【図２】第１の実施例のイオン源部拡大図である。
【図３】ＡＰＣＩイオン源２００におけるコロナ放電電極１１に印加する電圧(ＨＶ)と放電電流（ｉｄ）の関係を示す図である。
【図４】１，２，３価のイオン強度と放電電流ｉｄ（反応負イオン量）との関係を示す図である。
【図５】各ＡＰＣＩ放電電流値（ｉｄ）のマススペクトルの変化を示す図である。
【図６】第１の実施例の装置により得られたマススペクトルを示す図である。
【図７】第１の実施例の装置により得られたマススペクトルを示す図である。
【図８】第１の実施例の装置により得られたマススペクトルを示す図である。
【図９】第１の実施例の別構成のイオン源部拡大図である。
【図１０】第２の実施例のイオン源部拡大図である。
【図１１】図１０のＡＰＣＩイオン源の断面図である。
【図１２】図１０に示した装置の変形例を示す図である。
【図１３】第３の実施例のイオン源部拡大図である。
【図１４】図１３のＡＰＣＩイオン源の断面図である。
【図１５】コロナ放電電極（金属細線３２）に印加する電圧（ＨＶ）と放電電流 （ｉｄ）の関係を示す図である。
【図１６】第３の実施例の変形例を示す図である。
【図１７】第４の実施例のイオン源部拡大図である。
【図１８】第４の実施例の動作模式図である。
【図１９】第４の実施例の変形例を示す図である。
【図２０】第４の実施例の変形例を示す図である。
【図２１】第４の実施例の制御方法を説明する図である。
【図２２】第４の実施例の変形例を示す図である。
【図２３】第４の実施例の変形例を示す図である。
【図２４】本発明の制御方法を説明する図である。
【図２５】本発明の制御方法を説明する図である。
【図２６】本発明の制御方法を説明する図である。
【図２７】本発明の制御方法を説明する図である。
【図２８】本発明の制御方法を説明する図である。
【図２９】本発明の制御方法を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１，１０１…液体クロマトグラフ（ＬＣ）、２，１０２…ＥＳＩ噴霧プローブ、３，
１０３…ＥＳＩ高圧電源、４，１０４…噴霧イオン流、５…イオンビーム軸、６…反応イオンビーム、７…細孔、８，１２２…スキマー、９，１２３…真空隔壁、１０，１１０，１１１…コロナ放電電源、１１…コロナ放電電極、１２，２７，２８，２９，３０…シールド電極、１３，２３，１１３…メッシュ電極、１４…イオンビーム、１５…ＡＰＣＩイオン化空間、１６…イオン／イオン反応空間、１７…ＡＰＣＩ試料導入系、１８…イオン導入軸、１９…コロナ放電メッシュ電極、２０…ＥＳＩイオン源筐体、２１…円筒電極、２２…ＡＰＣＩ入射口、２４…輪状電極、２５…端部、２６…絶縁支柱、３１…ＡＰＣＩ出射口、３２…コロナ放電金属細線電極、３３…エッジ、３５，３６…イオン軌道、３７…試料導入系、３８…ＡＰＣＩ電極、４０…データ処理装置、４１…制御信号線、４２…リフレクトロン、４３…ＴＯＦ空間、１００…ＥＳＩイオン源、１０５…移動相溶媒、
１０６…ポンプ、１０７…インジェクタ、１０８…分析カラム、１０９…質量分析計筐体、１１２…接地電極、１１４…イオンガイド、１１５…ＥＳＩイオン源部、１１６…APCIイオン源部、１１７，１２５…イオン移送部、１１８…リペラー電極、１１９…イオン加速電極、１２０…大気圧イオン源筐体、１２１…中間圧力部、１２４…イオンガイド電極、１２６…高真空室、１２７…質量分析計、１２８…検出器、１２９，１３０，１３１…真空ポンプ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析装置に関し、特に多価イオン（Multiply-charged ion）により複雑化したマススペクトルを単純化し解析を容易にすることのできる質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析計(Mass Spectrometer；ＭＳ）は、物質の質量を直接、高感度，高精度に測定できる装置である。そのため、宇宙物理からバイオ技術分野まで広範な分野で活用されている。
【０００３】
質量分析計（ＭＳ）には、測定原理を異にする多くの装置がある。この中で四重極質量分析計（Quadrupole mass spectrometer；ＱＭＳ）やイオントラップ質量分析計（Ion
trap mass spectrometer）は、小型でありながら多くの機能を有することから、多くの分野に普及してきた。四重極質量分析計(ＱＭＳ)とイオントラップ質量分析計は、１９５０年代にDr. Paulにより発明され、その基本的概念はＵＳＰ2,939,952 に開示されている。最近ではタンパク質などの生体高分子の質量分析に、飛行時間質量分析計（Time of
Flight；ＴＯＦ）やイオンサイクロトロン質量分析計（ＩＣＲＭＳ）なども広く用いられるようになった。
【０００４】
近年、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法(Matrix-assisted laser desorption ionization；ＭＡＬＤＩ) やエレクトロスプレイイオン化(Electrospray Ionization；
ＥＳＩ）などのソフトなイオン化技術が開発され、タンパク質やＤＮＡなど生体高分子も質量分析の対象となった。特にＥＳＩは、熱分解しやすい生体高分子を溶液の状態から直接気相状態の安定なイオンとして取り出すことが可能なソフトなイオン化法である。
【０００５】
ＥＳＩでは、タンパク質，タンパク質を消化したペプチド，ＤＮＡなどの生体高分子は、一般に多くの電荷を持つ多価イオンを与える。多価イオンは、一つの分子（ｍ）に複数の電荷（ｎ価）を持つイオンである。質量分析計（ＭＳ）は、質量対電荷比（ｍ／ｚ）に従いイオンを質量分析する。そのため、質量ｍでｎ価のイオンは、ｍ／ｎの質量対電荷比のイオンとして質量分析される。例えば、質量３０,０００ のタンパクが３０価の多価イオンを与えるとき、この多価イオンのｍ／ｚは、ｍ／ｚ＝３０,０００／３０＝１,０００となり、質量１,０００の１価のイオンと同等に質量分析できる。
【０００６】
タンパク質やペプチドの多くは正の多価イオンを、ＤＮＡは負の多価イオンを与える。そのため、四重極質量分析計（ＱＭＳ）やイオントラップ質量分析計などの小形の質量分析計でも、分子量が１０,０００ を超えるタンパク質やＤＮＡなどの測定を容易に行えるようになった。
【０００７】
血液や生体組織中の極微量成分を分析する際には、質量分析の前に大量に存在する妨害成分（夾雑物）を取り除く前処理やクリーンアップが必要である。この前処理やクリーンアップには、多くの時間と人手を必要とされる。しかし、複雑な前処理によっても夾雑物を取り除くことは困難である。マススペクトル上において、これら夾雑物が生体試料成分の信号に重畳する。この妨害を化学ノイズと言う。夾雑物の除去や分離のため、液体クロマトグラフ（ＬＣ）が質量分析計（ＭＳ）の前段に結合した液体クロマトグラフ／質量分析計（ＬＣ／ＭＳ）が開発された。
【０００８】
しかしながら、血液や生体組織中の生体成分の分析において、極微量成分の高感度測定は、前処理，クリーンアップや液体クロマトグラフ（ＬＣ）の助けによっても容易に達成できない。多くの場合、分析対象が極微量(〜pg＝１０-12ｇ以下）であるため、分析対象成分に較べ夾雑成分が圧倒的に多く、前処理や液体クロマトグラフ（ＬＣ）でも試料成分に重畳する夾雑成分を十分に除去できないことに由来する。
【０００９】
夾雑成分に由来する化学ノイズと分析対象成分を識別するための一つの解決策が、下記非特許文献１（以下、これらをMcLuckeyらと称す。）に示された。これは、質量分析計により妨害成分（化学ノイズ）や不純物成分と分析対象成分を識別しようとする試みである。生体関連試料のＬＣ／ＭＳ分析の場合、夾雑成分の多くは溶媒，塩，脂質，炭水化物など、分子量１,０００ 以下の比較的分子量が小さい分子に由来する。これらが、タンパク質，ペプチド，ＤＮＡなど、分子量２,０００ 以上の生体高分子のマススペクトル上において生体高分子のイオンに重畳してくる。それは、生体高分子の多くが多価イオンとなり、見かけ上低質量領域にマスピークが出現するためである。
【００１０】
ＬＣ／ＭＳのイオン源として用いられるＥＳＩ（エレクトロスプレイイオン化）イオン源では、比較的低分子量の妨害物質の多くは１価のイオンを与える。これに対し、タンパク質やペプチドなど、生体高分子の多くは多価イオンを与える。McLuckeyらは１価の化学ノイズイオンと多価イオンの電荷数の差を利用して両者を識別しようとした。即ち、ESIで生成した正のイオンを真空下のイオントラップ質量分析計に導入し、イオントラップ空間内にイオンをトラップする。一方、グロー放電で作った負イオンをイオントラップ内に導入し、イオントラップ空間内で正イオンと共に負イオンを同時にトラップした。その結果、イオントラップ空間内において正負イオン間のイオン／イオン反応が起き、その結果多価イオンの電荷減少が生じた。
【００１１】
１価の負イオンと正の多価イオンを一緒に高周波電圧が印加されたイオントラップ空間内に閉じ込めると、イオン同士がクーロン引力で引き合い、イオン／イオン反応を起こすようになる。イオン／イオン反応には種々の反応が報告されているが、その中でプロトン(Ｈ+）移動反応が重要な役割を果たしている。このイオン／イオンの反応の際、負イオンのプロトン親和力（Proton Affinity：ＰＡ）が多価イオンのそれを上回ると、式（１）のように負イオン（Ａ-）は、ｎ価の多価イオン(ｍ＋ｎＨ)n+からプロトンＨ+を引き抜き、電荷数が一つ小さい多価イオン｛ｍ＋(ｎ−１)Ｈ｝(n-1)+を与える。
【００１２】
(ｍ＋ｎＨ)n+＋Ａ- → ｛ｍ＋(ｎ−１)Ｈ｝(n-1)+＋ＡＨ （１） 多価イオンは、クーロン引力が大きいため、イオン／イオン反応が起こりやすく、容易にプロトン（Ｈ+ ）を負イオン（Ａ- ）に手渡してしまう。一方、多価イオンの電荷が少なくなるとイオンのクーロン引力は小さくなり、このイオン分子反応が比較的起きにくくなる。即ち、１価のイオンは電荷の減少は起きにくく、一方、多価イオンは電荷の減少が起きやすい。
【００１３】
いま、ｎ価の正の多価イオンが、１価の負イオンとのイオン／イオン反応により電荷の減少が起き、（ｎ−１）価の正の多価イオンが生じたとする。（１）式でプロトンの質量は１(Ｈ＝１)であるから、多価イオンのｍ／ｚの変化は（２）式のように表される。左辺はイオン／イオン反応前のｍ／ｚ、右辺はイオン／イオン反応後のｍ／ｚを示す。
【００１４】
（ｍ＋ｎ）／ｎ → （ｍ＋ｎ−１）／（ｎ−１） （２） （２）式は更に、
ｍ／ｎ＋１ → ｍ／（ｎ−１）＋１ （３）となるから（４）式のように表される。
【００１５】
ｍ／ｎ → ｍ／（ｎ−１） （４） イオン／イオン反応前後の多価イオンのｍ／ｚの変化Δは、次式で表される。
【００１６】
Δ＝ｍ／ｎ−ｍ／（ｎ−１）＝−ｍ／｛ｎ（ｎ−１）｝ （５）
ここで、ｍ，ｎ，ｎ−１共に正の整数であるため、（６）式が導かれる。
【００１７】
Δ＜０
即ち、
ｍ／ｎ＜ｍ／（ｎ−１） （６）イオン／イオン反応による電荷が減少した多価イオンの場合、イオン／イオン反応後のｍ／ｚは、イオン／イオン反応前のｍ／ｚに較べて大きくなる。
【００１８】
一方、一価のイオンは、イオン／イオン反応が起きにくいため、マススペクトル上の元のｍ／ｚの位置のままである。また、イオン／イオン反応が起きた１価のイオンは電荷を失い中性となるため、質量分析の対象とならず真空ポンプで排気される。その結果、電荷が減少して高質量領域に移動した多価イオンと夾雑物イオン（化学ノイズ）の質量領域の差が拡大し両者の識別が容易になる。
【００１９】
McLuckeyらは最近、この手法を改良し、ＭＳ／ＭＳの後に生成した多価プロダクトイオンのマススペクトルを単純化するために、このイオン／イオン反応による電荷減少を用いることを提案した（非特許文献２）。
【００２０】
また、電荷減少反応を利用したものとして、特許文献１，非特許文献３（以下、これらをSmith らと称す。）に示されているように、上記のMcLuckeyらとは別の方式も提案されている。これらは、ＥＳＩイオン源と大気圧化学（ＡＰＣＩ）イオン源を直列に配置し、ＥＳＩイオン源で生成した多価イオンを大気圧下のＡＰＣＩイオン源に導入し、ＡＰＣＩイオン源で生成した反対電荷のイオンによってイオン／イオン反応による電荷減少反応を起こさせるようにしたものである。ＡＰＣＩには、放射性同位元素から放出されるアルファ線をイオン化源とするＡＰＣＩと、コロナ放電を用いたＡＰＣＩの２方式が示された。
【００２１】
Smith らの方式においては、ＥＳＩイオン源により生成したイオンがＡＰＣＩイオン源を通過する間のみ電荷減少反応が起きる。即ち、反応は一過性のものである。ＥＳＩイオン源で生成したイオンをＡＰＣＩイオン源に蓄えてイオン／イオン反応を促進させることは出来ない。電荷が減少したイオンは真空排気された質量分析計に導入され質量分析される。多価イオン，反対荷電のイオンを独立に真空室に導入し、イオントラップ内に閉じ込めた上で時間をかけてイオン／イオン反応を起こすMcLuckeyの方式と異なっている。
【００２２】
また、多価イオンの電荷減少反応を行う別の方式が特許文献２に開示されている。これはＥＳＩプローブで生成した多価イオンに対して、大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）イオン源で被イオン化ガスをイオン化することによって生成した逆極性のイオンを混合することによって、反応させ電荷減少を起こさせるものである。
【００２３】
ＬＣから送り込まれる塩や低質量の夾雑物を目的成分と識別するためにＥＳＩとAPCIを直列に配置し、ＥＳＩで噴霧、ＡＰＣＩでイオン化する手法が特許文献３や特許文献４に示されている。ここではＥＳＩで生成した塩などに由来するイオンはＡＰＣＩのコロナ放電電極に印加された高電圧により生じた高電界の作用を受けイオンの軌道が曲げられ質量分析計に導入されず質量分析されないとしている。ＥＳＩで噴霧されイオン化されない中性成分のみがＡＰＣＩイオン源に到達しイオン化される。
【００２４】
【特許文献１】US2001／0035494A1
【特許文献２】特開２００２−６３８６５号公報
【特許文献３】特開平８−５４３７０号公報
【特許文献４】特開平８−１４５９５０号公報
【非特許文献１】Analytical Chemistry Vol. 68(1996),4026−4032やInternationalJournalof Mass Spectrometry and Ion processes Vol. 162(1997)，89−106
【非特許文献２】Analytical Chemistry, Vol. 72(2000)，899−907
【非特許文献３】Science，Vol. 283(1999)194−197，Analytical Chemistry, Vol. 72(2000)，5158−5161
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
イオン／イオン反応を長時間行うと、多価イオンの電荷は減少して行き、高質量領域にマスピークは移動して行く。最終的には、質量分析計のマスレンジを超えるようになる。これでは測定できなくなるため、正負両イオンのイオン量に合わせて反応を制御することが必要である。正の多価イオンと負の反応イオンとの反応、即ち、イオン／イオン反応の進行具合は、負の反応イオンのイオン量により制御できる。負の反応イオンのイオン量
（電流）を増やせば、正の多価イオンの電荷減少は進み、１価のイオンから最終的に中性の分子となり反応は停止する。
【００２６】
上記McLuckeyらの試みでは、イオントラップ質量分析計のリング電極に開けられた細孔から負イオンを導入する。しかしながら、リング電極には高周波電圧が印加されているため、リング電極に開けられた細孔を通過し導入できる負の反応イオンの量は、エンドキャップの側の中心軸上に設けられた別の細孔から導入される正のイオンの量に比して、大幅に少なくなる。負の反応イオン量の不足は、負イオンの導入時間、ひいてはイオン／イオン反応時間を長くし、イオントラップ内で副次的な反応や多価イオンの損失などを招くことになる。
【００２７】
また、負イオン導入のためリング電極に開けられた細孔により、イオントラップ空間内の高周波四重極電界はゆがめられ、イオントラップ質量分析計にとって最も重要な仕様である分解能，感度などの性能を損ねてしまう。更に、イオントラップ質量分析計の場合、その性能を保つため、イオントラップ空間内には圧力１ｍTorr（１０-3Torr）のＨｅガス（バッファガス）の導入が必須とされるが、リング電極に孔が空けられているため、イオントラップ電極の周囲を高真空（＜１０5Torr ）に保ったまま、イオントラップ空間を１ｍTorrに保つことが困難になる。これがイオントラップ質量分析計の性能を損ねることになる。また、試料のイオン化モードの極性の切り替えに伴う反応イオンの極性の切り替え，反応イオン種の切り替えなどに多くの手間と時間を必要とする。また、McLuckeyらの方式は装置が複雑となる上、イオントラップ質量分析計を巧妙に制御する必要があるなど問題が多かった。
【００２８】
Smith らの示した方式の内、放射性同位元素を用いるＡＰＣＩ方式(US2001／0035494A1、Science, Vol. 283(1999)194−197)は、放射性同位元素を取り扱う必要があることから普及が困難である。また、電荷減少反応の進行度合いの制御には、開口率の異なる金属シールド板を機械的に取り替えるようにしている。これでは高速の切り替えが困難であり、放射線が放出される領域において金属シールド板を機械的に操作をしなければならないなど機構上や安全上からも問題が多かった。
【００２９】
放射性同位元素を使わないコロナ放電のＡＰＣＩ方式(Analytical Chemistry，Vol.72
(2000), 5158−5161）においては、ＥＳＩプローブ先端部で生成した正の多価イオンは
ＥＳＩ空間を経てＡＰＣＩイオン源部に導入される。ＥＳＩイオン源で正の多価イオンが生成される時、ＡＰＣＩイオン源においては反対極性の負の高電圧がコロナ放電電極に印加されている。コロナ放電電極はメッシュ電極内に配置され、且つＥＳＩイオン源で生成し放出された多価イオン流の軸上に配置されている。メッシュ電極内のコロナ放電電極の周囲に到達した正の多価イオンは、正の１価の化学ノイズイオンよりもクーロン引力が大きいため、負の高電圧が印加されたコロナ放電電極に吸引される。そのため、メッシュ電極内に侵入した多価イオンは、メッシュ電極内の電界によりメッシュ電極から再び外に出ることは困難である。その場合、多価イオンは最終的にコロナ放電電極に付着し直ちに電荷を失う。コロナ放電電極に付着しなかったイオンもイオン軌道を曲げられ、質量分析計に導入されなくなる。一方、コロナ放電電極から遠くを移動する正の多価イオンは、コロナ放電電極に吸引・付着されないが、イオン流中心部に比して多価イオンの存在量が少ない。また、イオン／イオン反応を起こす負のイオンもメッシュ電極から外に出てきたイオンに限られるため、イオン／イオン反応の効率ひいては電荷減少反応の効率が悪くなる。そのため、Smith らの方式では微量成分の高感度測定は困難になる。
【００３０】
また、Smith らは、電荷減少反応の進行度合いを制御するために、コロナ放電電極に印加する高電圧を制御することを示している。すなわち、大量の負の反応イオンを必要とする際には、コロナ放電電極に印加する高電圧を高く設定し、コロナ放電を強力に起こすようにした。しかし、コロナ放電電極への印加電圧を高くすればするほど、コロナ放電電極の先端部に生じる高電界により、多くの多価イオンはコロナ放電電極に吸引・捕捉されて、多価イオンは電荷を失うことになる。そのため、電荷減少反応を進めようとすればするほど感度が減少することを意味している。
【００３１】
特開２００２−６３８６５号公報では、反応イオンを生成するＡＰＣＩイオン源は、質量分析計とＥＳＩイオン源との間に配置されてはいない。そのため、コロナ放電電極に印加される高電圧により、ＥＳＩイオン流が影響を受けることは無い。しかし、ＡＰＣＩイオン源は、金属製の筐体で覆われていることから、ＡＰＣＩイオン源で生成した大半の反応イオンは筐体内で拡散して筐体の内面に衝突し消滅することになる。そのため、有効に使える反応イオンの量に限界が生ずる。ＡＰＣＩイオン源の筐体外に送り出せる反応イオンの量が少なければ、電荷減少を充分に行うことは出来ない。特開２００２−６３８６５号公報ではＥＳＩ噴霧ノズルから放出されるイオン流の速度やＡＰＣＩイオン源から送り出される反応イオン流の速度などについて具体的な記載は示していない。ＥＳＩイオン源で噴霧放出されるイオン流の速度は、一般に亜音速(約３００ｍ／sec）にも達する。そのため、この方式ではＥＳＩイオン源で噴霧されるイオン流はイオン／イオン反応を起こさずに反応空間を瞬時に通過してしまう可能性が高い。したがって、この方式ではイオン／イオン反応の場が限られるため、イオン／イオン反応の進行具合を制御することは難しい。
【００３２】
特開平８−５４３７０号公報や特開平８−１４５９５０号公報においては、ＥＳＩで生成された多価イオンをイオン／イオン反応により電荷減少反応させることについては記載がないが、ＥＳＩイオン源とＡＰＣＩイオン源を直列に配置され、ＡＰＣＩイオン源のコロナ放電電極はイオンの移動路上に露出して配置されている。仮に、この方式でイオン／イオン反応により電荷減少を行う場合は、Smith 等の方式と同様に、多価イオンに対して反対極性の高電圧が印加されたコロナ放電電極に多価イオンの大半は吸引・捕捉され、消滅することになる。
【００３３】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、イオン／イオン反応による電荷減少の進行度合いの制御や、高効率で高ダイナミックレンジのイオン／イオン反応を容易に行うことの出来る質量分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
上記目的における本発明の特徴は、測定対象試料をイオン化し試料イオンを生成する第１のイオン源と、当該第１のイオン源で生成された試料イオンを質量分散する質量分析計と、前記第１のイオン源と前記質量分析計の間であり、且つ前記第１のイオン源からのイオン流の軸から離れた位置に配置され、試料イオンと反対の極性のイオンを生成する第２のイオン源とを備え、前記第１のイオン源から前記質量分析計に対して放出される試料イオン流に、前記第２のイオン源で生成された反対極性のイオン流を交差させるようにすることである。
【００３５】
また、上記装置構成において、前記第１および第２のイオン源におけるイオン化期間や前記質量分析計の質量掃引の制御、及び前記第２のイオン源のコロナ放電電極の印加電圧の制御を行うものである。
【００３６】
上記構成によれば、簡単な構成により、生体高分子の多価イオンに由来するマスピークを単純化でき、マススペクトル解析を容易にすることが出来る。
【００３７】
また、ＬＣから導入され絶えず流入量が変化する成分に対しても、安定なイオン／イオン反応を生じさせることが可能になる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、簡単な構成により、生体高分子の多価イオンに由来するマスピークを単純化でき、マススペクトル解析を容易にすることが出来る。
【００３９】
また、反応イオン量を増加させると共に、イオン／イオン反応の空間的広がりを拡大することができ、ＬＣから導入され絶えず流入量が変化する成分に対しても、安定なイオン／イオン反応を生じさせることが可能になる。これにより、試料成分の情報を増やすと共に、解析を容易にすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下に、本発明を実施例に従い詳細に説明する。説明の簡素化のため、試料の多価イオンの極性は正、反応イオンの極性は負の場合で説明する。試料の多価イオンの極性が負の場合は、反応イオンの極性は正として測定を行う。
【００４１】
（実施例１）
図１に本発明の一実施例の装置構成図を示す。また、図２にイオン源部の拡大図を示す。液体クロマトグラフ（ＬＣ）１から送り出された試料溶液はＥＳＩイオン源１００に達する。試料溶液は更に、高圧電源３から供給される正の高電圧が印加されたＥＳＩ噴霧プローブ２に導入され、大気中に正に帯電した微細な液滴の噴霧イオン流４として噴霧されてイオン化される。生成した試料イオン、即ち正の多価イオンはＥＳＩイオン源１００と細孔７を結ぶイオンビーム軸５上を進み、真空隔壁９に設けられたスキマー８の先端に開けられた細孔７から、真空排気された質量分析装置の真空室に導入される。なお、細孔７は加熱された細管に置き換えることができる。
【００４２】
正の多価イオンは、イオンガイド電極１２４を経由して飛行時間質量分析計(TOFMS)に導入される。イオンはリペラー電極１１８とイオン加速電極１１９間に導入され、両電極間に印加される高電圧によりパルス化され、ＴＯＦ空間４３に加速放出される。イオンはその質量の平方根に反比例する速度でＴＯＦ空間４３を飛行し、リフレクトロン４２で反射され、再びＴＯＦ空間４３を飛行した後、低質量のイオンから順番に検出器１２８に到達し検出される。イオン信号はデータ処理装置４０に送られマススペクトルとして収集される。ＴＯＦＭＳは繰り返し質量掃引し複数のマススペクトルを収集する。
【００４３】
ＥＳＩイオン源１００と細孔７を結ぶ直線上を正の多価イオンは亜音速（約３００ｍ／sec ）の速度で大気中を移動する。このイオンビーム軸５から離れた空間に反応イオン生成用の大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）イオン源２００が配置される。ＡＰＣＩイオン源２００はコロナ放電電極１１，シールド電極，メッシュ電極１３とコロナ放電電源１０で構成される。シールド電極１２は導電性の金属板、メッシュ電極１３は導電性の金属網で形成される。円筒状のシールド電極１２が針状のコロナ放電電極１１を囲うように配置される。ＥＳＩイオン源１００で生成した正の多価イオンが通過するイオンビーム軸５に面して、シールド電極１２には反応イオン放出用の開口部が設けられている。この開口部をメッシュ電極１３が覆っている。なお、シールド電極１２とメッシュ電極１３を金属製のメッシュで一体に形成しても良い。シールド電極１２，メッシュ電極１３は接地または低い電圧が印加され、イオンビーム軸５に対しメッシュ電極１３は平行になるよう配置される。コロナ放電電極１１には、コロナ放電電源１０から２〜３ｋＶの負の直流高電圧が印加される。その結果、ＡＰＣＩイオン源２００内には高電界が生成される。しかし、APCI内の高電界はシールド電極１２やメッシュ電極１３によりシールドされて、ＥＳＩで生成されたイオンビーム軸５に影響を与えることはない。
【００４４】
コロナ放電電源１０は、放電電流リミッタとしての高抵抗（１０Ｍオーム程度）を直列に接続した定電圧高圧電源が用いられる。また放電電流値を外部設定できる定電流高圧電源も用いられる。放電電流はデータ処理装置４０などから制御信号線４１経由でコロナ放電電源１０に送られる制御信号により設定できるようになっている。コロナ放電電源１０はこの設定値を基に放電電流を安定化する。２ｋＶから３ｋＶの高電圧がコロナ放電電源１０から供給されコロナ放電電極１１に印加される。コロナ放電電極１１は先端部が針状に研磨されている。そのため、針の先端部に高電界が生成しコロナ放電が開始する。このコロナ放電の結果、コロナ放電電極１１の先端付近の空間には大量の負イオンが生成される。生成した負の反応イオンはＡＰＣＩイオン源内の高電界により放射状に加速される。負の反応イオンは、メッシュ電極１３を通過しシャワー状の反応イオンビーム６となり、正の多価イオンであるイオンビーム軸５と交差する。正負イオンの交差領域を細孔７の上流部とし、更に両イオンの交差領域を拡大する事により、イオン／イオン反応を確実に達成することができる。
【００４５】
一般に、負イオンを生成させるためには、気体分子をＡＰＣＩイオン源２００に導入しなければならない。しかし、ＬＣ／ＭＳの場合、ガス分子を導入しなくても負イオンは充分に生成される。これはＬＣ１の移動相である水やアルコールなどがＥＳＩイオン源100を経由してＡＰＣＩイオン源２００内にも自動的に供給されるためである。この水やメタノールからＡＰＣＩのコロナ放電により負イオンを安定に生成し供給することができる。しかし、特別な反応負イオンを大量に必要な場合は、ガスや溶液の導入系１７を設けて
ＡＰＣＩイオン源２００にガスを導入するようにすることができる。
【００４６】
大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）イオン源のコロナ放電により、正または負のイオンを良く生成する化合物として、上記の水やアルコール類の他に非イオン性界面活性剤が知られている。ポリエチレングリコール(Polyethylene Glycol，ＰＥＧ)や、ポリプロピレングリコール（Polypropylene Glycol，ＰＰＧ），ポリエチレングリコールサルフェート
（Polyethylene Glycol Sulfate）等を濃度１ppm程度になるように調製したメタノール溶液をＡＰＣＩ試料導入系１７により大気圧化学イオン化(ＡＰＣＩ)イオン源２００に送り込む。ＡＰＣＩイオン源２００のコロナ放電電極１１に印加された負の高電圧により、導入されたＰＥＧなどはイオン化される。ＡＰＣＩの負イオン化モードの時、ＰＥＧなどは（７）から（９）式に示すように、負イオンを生成する。
【００４７】
ＰＥＧ：Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＯＨ → Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ
−Ｏ- （７）
ＰＰＧ：Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＯＨ →
Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−Ｏ- （８）
ＰＥＧ Sulfate：Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＳＯ4Ｈ →
Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＳＯ4- （９）
なお、界面活性剤としては、酸性（ＰＥＧ−Sulfate など）、塩基性（ＰＥＧ−Amine など）および中性化合物（ＰＥＧやＰＰＧなど）が知られている。酸性の界面活性剤は負の反応イオンに、塩基性の界面活性剤は正の反応イオンとして活用できる。中性の界面活性剤（ＰＥＧなど）やメタノールなどのアルコール類や水などは、ＡＰＣＩイオン源200でのイオン化モード（極性）の切り替えにより、正負両極性の反応イオンを生成可能である。即ち、コロナ放電電極１１に印加する電圧の極性によりＡＰＣＩイオン源２００内で生成するイオンの極性が定まる。正の高電圧をコロナ放電電極１１に印加すれば正のイオン、負の高電圧をコロナ放電電極１１に印加すれば負のイオンが生成される。そのため、中性の界面活性剤やアルコールや水は両性の化合物といえる。両性の化合物をＡＰＣＩ試料導入系１７内に用意しておけば、正負両極性の反応イオンに対応可能になる。
【００４８】
タンパク質からＤＮＡへと測定試料を変える場合は、ＤＮＡが負の多価イオンを与えるため、質量分析装置の測定モードは正イオンモードから負イオンモードに切り替える必要がある。この場合、データ処理装置４０からのイオン化極性の極性切り替えの指示は、制御信号線４１を経由してＥＳＩイオン源１００やＴＯＦ質量分析装置の各電源に伝えられて極性切り替えが行われる。これと同期してＡＰＣＩイオン源２００も極性が切り替えられる。ＥＳＩイオン源１００の極性が正から負へと切り替わる時、ＡＰＣＩイオン源200の極性は負から正に切り替わる。この極性の切り替えに伴い、反応イオン用の溶液を変える必要がある。しかし溶液がメタノールなどのアルコール類やＰＥＧやＰＰＧなど非イオン性界面活性剤などの両性化合物の溶液を用いる場合は、反応イオン用の溶液の交換は必要ない。ＰＥＧやＰＰＧはＡＰＣＩの正イオン化モードでは、（１０），（１１）のように正の反応イオン（ＢＨ+）が生成される。
【００４９】
ＰＥＧ：Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＯＨ → Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ
−ＯＨ2+ （１０）
ＰＰＧ：Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＯＨ →
Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＯＨ2+ （１１）
生成した正の反応イオン（ＢＨ+）、即ちＨ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＯＨ2+ や
Ｈ−(Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−)ｎ−ＯＨ2+ は、負の多価イオン（ｍ−ｎＨ）n-と（１２）式のようなイオン／イオン反応により、負の多価イオンの電荷を減少させる。
【００５０】
（ｍ−ｎＨ）n-＋ＢＨ+ → ｛ｍ−(ｎ−１)Ｈ｝(n-1)-＋Ｂ （１２）
イオン化モードや質量分析装置の極性切り替えは、多くの電源の極性切り替えを伴うが、データ処理装置４０からの極性切り替えの指示により一斉に行うことができる。
【００５１】
ＡＰＣＩイオン源２００におけるコロナ放電電極１１に印加する電圧（ＨＶ）と放電電流（ｉｄ）の関係を図３に示す。横軸が印加電圧（ＨＶ）、縦軸が放電電流（ｉｄ）である。印加電圧（ＨＶ）を０から次第に増加して行く。印加電圧（ＨＶ）が低い間、コロナ放電電極１１からコロナ放電は起きない。そのため、放電電流ｉｄは０のままである。印加電圧がＶｃ00に達すると、コロナ放電電極１１の先端部から微細なコロナ放電が始まり、わずかに放電電流ｉｄが流れるようになる。しかし、しばらくは（期間ａ−ｂ）安定なコロナ放電を持続できず、したがって放電電流ｉｄも微少でかつ不安定である。印加電圧がＶｃ10に達すると、コロナ放電は安定し、放電電流（ｉｄ）と印加電圧（ＨＶ）には直線関係が成立つようになる（期間ｂ−ｃ）。印加電圧（ＨＶ）を更に増加させＶｃ20に達すると、放電電流が急激に増加するようになる。これは放電モードがコロナ放電モードから火花放電モードに移行したためである。本発明が使用するＡＰＣＩイオン源の放電は期間ｂ−ｃの領域の放電である。この領域ｂ−ｃにおいては安定にコロナ放電が継続し、反応イオンを安定に生成することができる。生成するイオンの量は放電電流ｉｄにほぼ比例する。そのため、反応負イオンの生成量は放電電圧（ＨＶ）または放電電流（ｉｄ）を変えることで制御できる。
【００５２】
コロナ放電も微少放電の一種であるから、コロナ放電電極１１の汚れや電極素材の酸化などによる表面状態の変化により放電モードが変わることがある。同じ反応イオンを同じ量（電流）だけ欲しい場合、定電圧電源により印加電圧（ＨＶ）を設定するより、定電流高圧電源により放電電流（ｉｄ）を設定する方が好ましい。
【００５３】
１，２，３価のイオン強度と放電電流ｉｄ（反応負イオン量）との関係を図４に示す。横軸はＡＰＣＩ放電電流値（ｉｄ）、縦軸はマススペクトル上に現れたイオンの強度を示す。また横軸は反応負イオンの量に対応している。また、ＡＰＣＩ放電電流値（ｉｄ）がｉｄ０，ｉｄ１，ｉｄ２のそれぞれの場合のマススペクトルの変化を図５に示す。
【００５４】
ＡＰＣＩイオン源を停止した状態（ＡＰＣＩ放電電流ｉｄ＝０）では、図２４（ａ）に示すように、低質量側から３，２，１価のイオンが強度比約４：２：１で出現している。ＡＰＣＩの放電電流をｉｄ１とすると、ＥＳＩマススペクトルは図２４（ｂ）に示すように、３価のイオンの強度は急速に減少し、ＡＰＣＩ放電無し（ａ）の場合の約５０％程度に減少する。逆に２価のイオンは増加し、ＡＰＣＩ放電無し（ａ）の場合の１５０％程度となる。１価のイオンは、２価のイオンと同様に１６０％増加する。放電電流（ｉｄ）を更に増加しｉｄ２とした場合、図２４（ｃ）のマススペクトルが得られる。１価のイオンが最強ピークとなり、２価のイオンは１価のイオンの１／３程度に減少している。もはや３価のイオンはマススペクトル上に出現しない。
【００５５】
以上からＥＳＩで生成された正イオンに照射反応させる反応負イオンの量を変化させると、得られるマススペクトルが変化することがわかる。また、電荷数の大きなイオンから順にイオン／イオン反応が進行していくことがわかる。このイオンの電荷数により、イオン／イオン反応の進行具合が異なることから、イオンの電荷数を推定することができる。
【００５６】
図６，図７，図８に、この実施例の装置により得られたマススペクトルを示す。
【００５７】
図６には、ＬＣ１から導入したある成分のＥＳＩマススペクトルを示す。この場合、データ処理装置４０からコロナ放電電流を０とする信号をコロナ放電電源１０に送りAPCIイオン源２００のコロナ放電を停止状態としている。そのため、ＥＳＩイオン源１００で生成した噴霧イオン流４は、そのままＡＰＣＩイオン源２００の前を素通りして細孔７からＴＯＦ質量分析装置に導入されマススペクトルを与える。マススペクトル上には多くのマスピークが出現している。ｍ／ｚ１０００以下の領域には夾雑物に由来する多くの一価の化学ノイズが出現している。質量１０００以上にいくつかの強度の高いマスピークが出現しているが、これらのイオンの電荷数を求めたり、帰属を推定することは、大量に出現している化学ノイズのため困難である。ＥＳＩに導入される成分の濃度が充分に高い場合を除き、このように測定対象が低濃度の場合にはＥＳＩで得られたマススペクトルは解析が困難である事が多い。
【００５８】
図７は、同じ試料をＥＳＩイオン源でイオン化した後、負イオン照射を行いイオン／イオン反応させて得られたマススペクトルを示す。データ処理装置４０から放電電流を１
ｍＡにする制御信号をコロナ放電電源１０に送り、ＡＰＣＩイオン源２００のコロナ放電が開始され、その放電電流は１ｍＡに安定化される。ＡＰＣＩイオン源２００で生成した負の反応イオンはＡＰＣＩイオン源２００から放出され、ＥＳＩで生成したイオンビーム軸５に照射されてイオン／イオン反応を起こす。
【００５９】
図６と図７との比較により、ｍ／ｚ２,０００ 以下の多くのマスピークのイオン強度が減少していることが分かる。この領域の化学ノイズを含む一価のイオンは、イオン／イオン反応により電荷を失い、そのイオン強度を小さくしている。また試料由来の３価以上の多価イオンは、電荷減少によりｍ／ｚを高質量領域にシフトしたものと解釈される。ｍ／ｚ１,７９１、２,２５１、３,２５１、３,５８１、４,５０１のイオンの帰属はマススペクトル中に記載した。少なくてもａ，ｂ，ｃの３つの成分が確認できた。ｍ／ｚ1,791 と２,２５１ は各々ｂとｃ成分の２価のイオンとして解釈される。しかし、このマススペクトル単独では断定が出来ない。第４または第５成分の一価のイオンの可能性も払拭できない。このイオンの帰属を確実にするには、更に負イオン照射量を増やした条件でのマススペクトルが必要になる。
【００６０】
図８にデータ処理装置４０から放電電流を２ｍＡにした場合のマススペクトルを示す。このマススペクトルから化学ノイズに由来する低質量のマスピークの大半が消滅しマススペクトルが極めて単純化している。
【００６１】
図７と図８のマススペクトルを比較すると、図８中にはａ，ｂ，ｃの３成分に由来する一価のイオン、即ちｍ／ｚ３,２５１、３,５８１、４,５０１ は依然として存在していることがわかる。一方、２価のイオンとして推定された２つのイオンｍ／ｚ１,７９１と
２,２５１は、強度を大幅に小さくしている。ｍ／ｚ２,５００以上の高質量領域にｍ／ｚ３,２５１、３,５８１、４,５０１ 以外の新たなマスピークは出現していない。これから、ａ,ｂ,ｃの３成分の存在と３成分の各々の分子量が３,２５０、３,５８０、４,５００ であることが確認された。
【００６２】
図９に別構成のイオン源部の装置構成図を示す。図１，図２の例と異なる点は、イオンビーム５軸を中心として放射状に、距離を置いて複数の大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）イオン源２００，２００′を配置したことである。１８０度ごとに２個、または９０度ごとに４個のＡＰＣＩイオン源を配置できる。反応イオン生成のためのＡＰＣＩイオン源
２００，２００′は、図１，図２に示したＡＰＣＩイオン源と同様の構成となっている。コロナ放電電極１１，１１′には、それぞれコロナ放電電源１０，１０′が接続される。これにより、イオン源毎に放電電流を独立に制御可能となり、イオン／イオン反応を制御しやすくなる。ＡＰＣＩイオン源２００，２００′は同じように負イオンを生成し、生成した反応イオンビーム６をＥＳＩイオンビーム軸５と交差するように放出する。試料由来の正のイオンは負の反応イオンとイオン／イオン反応した後、電荷が減少したイオンは細孔７から真空排気された質量分析計（ＭＳ）に導入され質量分析される。図１，図２の実施例の場合、ＥＳＩで生成した正の多価イオンビームを一つのＡＰＣＩイオン源２００から放出される反応イオンと交差させるようにしている。即ち、反応負イオンは片側から
ＥＳＩイオンビーム軸５と交差してイオン／イオン反応を起こすようになっている。イオン／イオン反応は正負両イオンが交差する領域でのみ起きる。この交差領域を過ぎれば、イオン／イオン反応はもはや起きない。そのため、正負両イオンの交差領域で素早く、完全にイオン／イオン反応が完了することが必要である。特に、ＬＣから導入される試料のようにあらかじめ試料量が定まっていない場合、効率の良いイオン／イオン反応が必要とされる。図９の実施例では、ＥＳＩイオンビーム軸５に対して、上下２方向や、上下左右４方向といった複数の方向から反応イオンを照射できる。そのため、効率の良いイオン／イオン反応を進めることができる。
【００６３】
（実施例２）
図１０に本発明の第２の実施例に関する大気圧イオン源部の装置構成図を示す。実施例１において、コロナ放電電極１１に印加される高電圧の影響をＥＳＩイオンビームに与えないための反応イオン生成用ＡＰＣＩイオン源２００の構造を示した。この実施例２では、別の構造のＡＰＣＩイオン源を示す。
【００６４】
ＥＳＩプローブに供給された試料溶液は、ＥＳＩ噴霧プローブ２に印加された高電圧により、大気中に帯電した液滴の噴霧イオン流４として噴霧される。イオンは、大気中をイオンビーム軸５に沿って飛行する。このイオンビーム軸５を中心軸とするようにして導電性の金属メッシュ製でかつ円筒状のメッシュ電極２３を設ける。このメッシュ電極２３は直径１０mm，長さ２０mm程度の円筒状のものである。更に、この円筒状のメッシュ電極
２３と同軸でかつ直径の大きな金属性円筒電極２１を設ける。円筒電極２１は直径３０mm，長さ２０mm程度である。メッシュ電極２３は円筒電極２１内に挿入されている。両電極２１，２３は別個の部品を組み立てても良いが一体に製作しても良い。それは、これら電極の電位が同じ接地電位または低い電位が印加されるためである。メッシュ電極２３と円筒電極２１との間の空間に、コロナ放電電極１１が設けられる。接地電位の円筒電極２１と高電圧が印加されたコロナ放電電極１１間の放電を避けるため、円筒電極２１に開口部を設け、絶縁部材によりコロナ放電電極１１を支持する。イオンビームはメッシュ電極
２３の中心軸方向の開口部から入射し、メッシュ電極２３の中心部を飛行し細孔から質量分析計に取り込まれる。
【００６５】
図１０のＡＰＣＩイオン源の断面図を図１１に示す。メッシュ電極２３内に進入したイオンビーム軸５は紙面に垂直な方向に進む。イオンビーム軸５を囲うように接地電位のメッシュ電極２３が配置されている。コロナ放電電源１０からコロナ放電電極１１へ、２，３ｋＶ程度の負の高電圧が印加される。これにより、コロナ放電電極１１の先端部からコロナ放電が発生する。このコロナ放電により、コロナ放電電極１１の先端付近で生成した負のイオンは電界により加速され、メッシュ電極２３を通過してメッシュ電極２３内の空間１６に侵入する。メッシュ電極２３の中心部に達した負の反応イオンは、ＥＳＩで生成された正のイオンビーム軸５と交差し、イオン／イオン反応が起きる。この結果、正の多価イオンは電荷を減少した後、質量分析計に導入されて質量分析される。
【００６６】
実施例１の場合、ＡＰＣＩイオン源は接地電位のシールド電極で囲われ、コロナ放電電極に印加される高電圧の影響をＥＳＩイオンビームが受けないようにしている。一方で、正負イオンが交差しイオン／イオン反応を起こす空間を囲む電極群は必ずしも同じ接地電位となっているとは限らない。また、電極群はＥＳＩイオンビーム軸５に対して対称に配置されていない。そのため、ＥＳＩイオンビームが反応を起こす空間の電界は不均一の可能性もある。この場合、電界の不均一性は、イオン／イオン反応や質量分析計への導入効率に影響を与える可能性がある。しかし、本実施例の装置の場合、ＥＳＩイオンビーム軸５に対してメッシュ電極２３が軸対称に配置されているため、メッシュ電極２３内では電界の不均一性を無くすことができ、ＥＳＩイオン源１００で生成され、導入されたイオンビーム軸５に対する電界の影響を無くすことができる。
【００６７】
図１０に示した装置の変形例を図１２に示す。図１０の装置では反応負イオンを生成するコロナ放電部がコロナ放電電極１１の先端部一つのみであった。ここでは、複数のコロナ放電電極１１，１１′がＥＳＩイオンビーム軸５を中心として放射状に配置される例を示す。各々のコロナ放電電極１１，１１′にはコロナ放電電源１０，１０′が独立に接続されている。各々のコロナ放電電極付近で発生したコロナ放電により生成した負の反応イオンは、ＡＰＣＩ空間１５からＥＳＩイオンビーム軸５に向け加速されメッシュ電極２３を通過し、空間１６に侵入する。本例のように複数の放電電極を設けると、放電電極が一つの場合に比して、複数倍の負の反応イオンをＥＳＩイオンビームに照射できる。その結果、正負両イオンが交差する領域での負の反応イオン量を増加させる事ができ、イオン／イオン反応を確実なものにすることができる。また、正のイオンが大量に導入されても充分にイオン／イオン反応を起こさせることができる。
【００６８】
（実施例３）
図１３に、本発明の第３の実施例のイオン源部の装置構成図を示す。また図１４には本実施例のＡＰＣＩイオン源の断面図を示す。実施例２と同様にＥＳＩイオンビーム軸５と同軸の円筒状のメッシュ電極２３や円筒電極２１をＥＳＩプローブ２とイオン細孔７の間に配置する。メッシュ電極２３と円筒電極２１の電位は接地電位に保たれている。メッシュ電極２３と円筒電極２１の間の空間に、メッシュ電極２３の直径より大きく、円筒電極２１の直径より小さな直径で、中心がＥＳＩイオンビーム軸５である金属細線３２を配置する。メッシュ電極の直径が１０mmで円筒電極２１の直径が３０mmとした場合、金属細線３２の直径は１５〜１８mm程度でよい。この金属細線３２は、絶縁物で出来た複数の支柱２６，２６′，２６″で支持されている。金属細線３２はメッシュ電極２３を周回するように配置される。金属細線の材質はタングステン（Ｗ）やレニュウム（Ｒｅ），白金(Pt)，金（Ａｕ），タンタル（Ｔａ）など酸化に強い金属が良い。金属細線３２の太さは直径０.５mm 以下、好ましくは０.３mm〜０.１mm程度が良い。金属細線３２にはコロナ放電電源１０より、３ｋＶ程度の高電圧が印加される。その結果、金属細線３２の周囲に高電界が生成し、コロナ放電が生じるようになる。金属細線３２の複数場所の放電部で生成した負の反応イオンは金属細線３２とメッシュ電極２３間の電界により、メッシュ電極２３の中心部に向け加速される。負の反応イオンはメッシュ電極２３内に侵入しＥＳＩイオンビーム軸５と交差する。正負イオンはイオン／イオン反応を起こし、正の多価イオンの電荷減少を引き起こす。
【００６９】
本実施例は、金属細線３２により、コロナ放電部をメッシュ電極２３の周囲にほぼ均一に配置することできるため、正負両イオンの交差領域でのイオン／イオン反応を更に確実にすることができる。これにより、ＥＳＩイオンビーム軸５の量の変化に充分対応可能になる。
【００７０】
図１５に本実施例におけるコロナ放電電極（金属細線３２）に印加する電圧（ＨＶ）と放電電流（ｉｄ）の関係を示す。本実施例においても、コロナ放電電極が針状電極である場合のＨＶ／ｉｄの関係図（図３）とよく似た関係を示す。しかし、放電開始点ａ，安定な放電の開始点ｂ，火花放電開始点ｃの印加電圧（ＨＶ）は、図３の場合より高い値を示している。更に安定な放電開始点ｂ，火花放電開始点ｃの放電電流も図３の場合の１８０％に近い値となっている。これから、針状電極に比して金属細線３２をコロナ放電電極に使用すると、安定に制御できる領域ｂ−ｃ間を大幅に拡大することができる。また、生成できる反応負イオンの量も２倍近く増加させることができる。
【００７１】
本実施例の変形例を図１６に示す。本例は、コロナ放電電極を金属細線ではなく、メッシュ電極と同様の金属メッシュとしたものである。
【００７２】
直径１５〜１８mm程度で長さ１５mm程度の円筒状の金属メッシュ製のコロナ放電メッシュ電極１９をメッシュ電極２３と円筒電極２１の間に配置する。メッシュ電極２３と円筒電極２１は接地電位である。コロナ放電メッシュ電極１９には、コロナ放電電源１０から高電圧を印加する。その結果、コロナ放電メッシュ電極１９の全面からコロナ放電を起こすことができる。本例によれば、正負イオンの交差領域、即ち、イオン／イオン反応領域を拡大することができる。これにより、イオン／イオン反応を確実に起こすことが可能になる。また、放電電流ｉｄを更に増加させることができ、大量のＥＳＩイオン流がAPCIイオン源に導入されても対処できるようになる。
【００７３】
（実施例４）
図１７に本実施例のイオン源部の装置構成図を示す。
【００７４】
本実施例では、ＡＰＣＩイオン源のコロナ放電電極に複数の金属製の細線を用いる。実施例２や実施例３と同様に、ＥＳＩイオンビーム軸５と同軸のメッシュ電極２３や円筒電極２１をＥＳＩプローブ２とイオン細孔７の間に配置する。メッシュ電極２３と円筒電極２１の電位は概ね接地電位に保たれている。メッシュ電極２３と円筒電極２１の間の空間に、メッシュ電極２３の直径より大きく、円筒電極２１の直径より小さな直径で、中心がＥＳＩイオンビーム軸５である金属細線を配置する。この金属細線は複数用意され、ESIイオンビーム軸５の下流に向け（細孔７に向けて）間隔を置いて配置される。複数の金属細線３２，３２′，３２″を挟むように金属製のシールド電極２７，２８，２９，３０が配置される。これにより、メッシュ電極２３，シールド電極２７，２８，２９，３０、円筒電極２１により独立のＡＰＣＩイオン化室が複数（図１７の場合は３個）用意された。各々のイオン化室には、コロナ放電のための１個の金属細線３２，３２′，３２″が配置されていて、これら電極３２，３２′，３２″にはコロナ放電電源１０からコロナ放電のために３ｋＶ程度の高電圧が印加される。その結果、金属細線３２，３２′，３２″の周囲にコロナ放電が生じるようになる。
【００７５】
図１８に、本実施例の動作模式図を示す。
【００７６】
ＥＳＩプローブ２から噴霧イオン化されたイオン流４は、円筒電極２１の壁に開けられた開口部からＡＰＣＩイオン源部に導入される。正の多価イオンは、次にメッシュ電極
２３の筒内に進入する。イオンはＥＳＩイオンビーム軸５に沿ってメッシュ電極内を移動し、真空隔壁９に設けられたスキマー８の先端部の細孔７から真空排気された質量分析装置に導入される。金属細線３２に印加された負の高電圧により、金属細線３２の周囲には高電界が生じ、コロナ放電が開始する。コロナ放電により多くの負イオンが輪状の金属細線電極３２付近に生成される。負イオンは接地電位のメッシュ電極２３，シールド電極
２７，２８，２９，３０と金属細線３２，３２′，３２″間の電位により、ＥＳＩイオンビーム軸５に向け加速される。メッシュ電極２３を通過した負イオンはメッシュ電極内に進入し、ＥＳＩイオンビーム軸５と交差しイオン／イオン反応を引き起こす。本実施例では、正の多価イオンに対して３段の負イオンの照射が可能となる。多価イオンは電荷減少を起こしながら細孔７に向けメッシュ電極２３内を移動する。もし、初段の負イオン照射で負イオンと衝突せずイオン／イオン反応を起こさなかった正の多価イオンがあっても、次段，次々段の負イオンの照射によりイオン／イオン反応を引き起こす。即ち、多価イオンは、金属細線３２′や３２″のコロナ放電で生成した負イオンの照射を次々に受け、イオン／イオン反応の進行を深めることができる。その結果、多価イオンの電荷減少を確実に引き起こす事ができる。
【００７７】
本実施例においては、ＥＳＩで生成した多価イオンは、何度も反応イオンの照射を受けることが出来る。イオン／イオン反応の進行度を制御するためには、データ処理装置４０からコロナ放電電源１０に制御信号を送り、放電電流または印加電圧を制御すればよい。
【００７８】
また、ＡＰＣＩイオン化の際の負イオン生成を確実にするためには、円筒電極２１の外にＡＰＣＩ試料導入系１７を設け、メタノールなどのアルコール類や、ポリエチレングリコール等の非イオン性界面活性剤を円筒電極２１に導入し、ＡＰＣＩにて確実に負イオンを生成するようにすれば良い。アルコール類やポリエチレングリコール等の非イオン性界面活性剤は、コロナ放電電極に印加する高圧電圧の極性を変えることにより正イオンも負イオンも生成することが可能な両性化合物である。そのため、イオン化モードの極性に関わらず常時導入することができる。非イオン性界面活性剤は安定であり、メッシュ電極
２３を通過して多価イオンと衝突しても、イオン／分子反応を起こすことがない。
【００７９】
本実施例の変形例を図１９に示す。
【００８０】
金属細線をコロナ放電電極に用いる場合、金属細線の直径が０.３mm〜０.１mm程度と細いため、組み立てや、クリーニングの際の取り扱いには細心の注意を払わねばならない。図１９の例は、取り扱いを簡単にするため、コロナ放電電極に金属細線の代わりに金属輪を用いたものである。具体的には、厚さ０.５mm 程度のステンレス鋼板をパンチにより打ち抜き、内径１５mm，外径２０mm程度で、厚さ０.５mm の輪状電極２４を作る。コロナ放電が余分な所で起きないように、輪状電極２４の外周の端部は研磨器により研磨しておくことが必要である。輪状電極２４の内周の端部２５はパンチで打ち抜いたままで研磨しない。輪状電極２４，２４′，２４″は、絶縁支柱２６により、メッシュ電極２３の外周上にシールド電極２７，２８，２９，３０とを交互にサンドイッチ構造になるように組み立てられる。メッシュ電極２３とシールド電極２７，２８，２９，３０は接地電位とし、輪状電極２４，２４′，２４″にはコロナ放電電源１０から３ｋＶ程度の高電圧が印加される。この結果、輪状電極２４，２４′，２４″の内周部の端部２５に高電界が生成され、コロナ放電が起こる。本例によれば、コロナ放電電極に金属細線を用いた場合に比して、放電部位が増し、ダイナミックレンジの高い測定が可能になる。また、頑強な構造により、組み立て，クリーニングなどが容易になる。
【００８１】
本実施例の更なる変形例を図２０に示す。
【００８２】
本例は、複数のコロナ放電電極３２，３２′,３２″ごとにコロナ放電電源１０,１０′，１０″を備えたものである。データ処理装置４０から各電源に個別に制御信号を送り、印加高電圧、または放電電流を個別に制御する。
【００８３】
本例では、例えば、コロナ放電電極３２′，３２″には高電圧を印加せず、コロナ放電電極３２のみをＯＮとしてイオン／イオン反応を行うことができる。どのコロナ放電電極も自由にＯＮ／ＯＦＦでき、また組み合わせて照射する反応負イオンの量を自由に制御できる。
【００８４】
また、本例では、コロナ放電電極に高電圧を印加する電源１０，１０′，１０″はデータ処理装置４０から個別に自由に制御できることを利用して、放電電流（ｉｄ）のダイナミックレンジを大幅に拡大することができる。これは反応イオンの電流量のダイナミックレンジを拡大するもので、実際のＬＣ／ＭＳ測定などで大きな助けとなる。
【００８５】
図２１に、本例の制御法を示す。
【００８６】
本例は、コロナ放電電極とコロナ放電高圧電源の組み合わせが３組あることから、APCIイオン源を３つ有しているものといえる。先ず、３つのＡＰＣＩイオン源をＥＳＩイオン源に近い方からＡＰＣＩ１，２，３と呼ぶ。先ず、ＡＰＣＩ２，３のコロナ放電印加電圧（ＨＶ２，ＨＶ３）を０とし、２つのＡＰＣＩ用のコロナ放電を停止する。ＡＰＣＩ１のコロナ放電印加電圧（ＨＶ１）を直線的に増加する。Ｖ１１で安定放電領域に入り、印加電圧と放電電流（ｉｄ）が直線関係となる（領域ｄ１）。ＡＰＣＩ１のコロナ放電印加電圧を次第に増やして行き、ＡＰＣＩ１のコロナ放電印加電圧（ＨＶ１）がＶ２１になったら、ＡＰＣＩ１の印加電圧の増加を停止しコロナ放電印加電圧（ＨＶ１）を一定とする。これはコロナ放電電極にＶ２１を超える電圧を印加すると火花放電が開始する恐れがあるためである。Ｖ２１は、実際に火花放電が開始される電圧の８０〜９０％に設定される。ＨＶ１がＶ２１に達した時点で、ＡＰＣＩ２の高電圧として先ず図１５の安定放電開始電圧Ｖｃ11に相当する電圧が印加され、次にＨＶ２の増加が開始される。区間ｄ２の間では、全体の放電電流ｉｄはＡＰＣＩ１とＡＰＣＩ２の２つの放電電流の和となる。Ｖ２２の時点において、ＡＰＣＩ２の印加電圧ＨＶ２の増加は停止し一定値が印加される。これも火花放電がＡＰＣ２で発生することを未然に防ぐためである。Ｖ２２でＡＰＣＩ３の安定コロナ放電開始の電圧、即ち印加電圧Ｖｃ11相当値が印加される。ＡＰＣＩ３の印加電圧ＨＶ３は、Ｖ２３の時点まで増加し飽和状態とする。
【００８７】
このように、３つのコロナ放電電源の印加電圧を個別に制御することにより、全体の放電電流０からｉｄ32までほぼ直線的に全体の放電電流（ｉｄ）を広いダイナミックレンジを持つ擬似的ＡＰＣＩイオン源が可能になる。
【００８８】
本実施例の更なる変形例を図２２，図２３に示す。本例は、ＥＳＩイオンビーム軸５と細孔７の軸が交差する例である。
【００８９】
図２２には、ＥＳＩイオンビーム軸５と細孔７の軸が、ほぼ直角に交差する例を示す。図２３には、ＥＳＩイオンビーム軸５と細孔７の軸がほぼ１２０度に交差する例を示す。
【００９０】
ＥＳＩイオン源１００で生成した正の多価イオンは、複数のコロナ放電部位を持つAPCIイオン源２００に入射する。ここで負イオンの照射を受け、イオン／イオン反応により多価イオンは電荷減少を起こす。イオンはＡＰＣＩイオン源２００を出て質量分析装置のイオンサンプリング細孔７付近に達する。ＥＳＩイオン流の軸とイオンサンプリング細孔の軸１８は交差している。細孔７付近に達したイオンは吸引され、真空下の質量分析装置に導入され質量分析される。ＡＰＣＩイオン源２００のメッシュ電極内では、正イオンと負イオンの衝突の他、イオンと中性分子との衝突が頻繁に行われる。そのため、ＡＰＣＩイオン源２００からは、イオンの他に、帯電液滴，高速中性分子などが放出される。ＥＳＩイオンビーム軸５と細孔７の軸を交差させることにより、中性分子が質量分析装置内へ導入されることを防ぎ、電荷減少したイオンを選択的に質量分析装置に導入することができる。
【００９１】
（実施例５）
ここでは、上記実施例１から４の装置を用いた測定方法について説明する。
【００９２】
図２４に動作模式図を示す。横軸は時間経過で、縦軸は質量分析装置の各部の動作を示す。
【００９３】
時刻ｔ０からｔ１の期間１では、ＥＳＩの印加電圧（ＨＶ）が印加されＥＳＩイオン化が開始され、正の多価イオンが生成される。一方、ＡＰＣＩイオン源の放電電流は０、即ち放電が停止されている。質量分析計の質量掃引が開始されマススペクトルが取得される。この結果、期間１ではＥＳＩでイオン化されたマススペクトルがそのまま取得される。
【００９４】
時刻ｔ１（期間２）になり、コロナ放電電流値がＩｄ１に設定され、コロナ放電が開始される。ＥＳＩで生成した正の多価イオンは、ＡＰＣＩで生成した負の反応イオンとイオン／イオン反応を起こし、その電荷を減らす。その結果、化学ノイズを減らし、電荷が減少した多価イオンを示すマススペクトルを与える。
【００９５】
時刻ｔ２（期間３）となり、再びＡＰＣＩの放電は停止され、ＥＳＩのマススペクトルがそのまま得られる。時刻ｔ３（期間４）となり、ＡＰＣＩは再びＯＮ状態となり電荷減少したマススペクトルが得られる。
【００９６】
このように、ＡＰＣＩのＯＮ／ＯＦＦを繰り返してマススペクトルの収集を行う。これにより、奇数期間はＥＳＩのマススペクトル、偶数回のマススペクトルは電荷減少後のマススペクトルがデータ処理装置４０に収集される。その結果、奇数回，偶数回のマススペクトルを比較して解析を容易に進めることが可能になる。これにより、遇数回，奇数回のマスピークのイオン強度を個別に抽出してトレースすることができる。即ち２種類のマスクロマトグラムを得て、ＬＣ／ＭＳ分析の解析を一段と深めることができる。ＡＰＣＩの放電電流（ｉｄ）の設定は、データ処理装置４０からあらかじめ設定する。
【００９７】
ＬＣ／ＭＳの場合には、溶出する成分の量や化合物のタイプにより必要とする反応負イオンの量が変わる場合がある。その場合はあらかじめデータ処理装置４０に放電電流と保持時間の関連を記憶させて置けば、成分の溶出に従い放電電流値を変える事もできる。
【００９８】
図２４では、反応イオン用のＡＰＣＩイオン源におけるコロナ放電のＯＮ／ＯＦＦと同期して質量掃引を行ってマススペクトルを取得している。質量分析計が飛行時間型質量分析計の場合、マススペクトルの取得は１ｍ秒以下で完了する。この場合、図２５に示すように、別の応用が可能になる。
【００９９】
期間１（時刻ｔ０〜ｔ１）ではＡＰＣＩをＯＦＦとし、期間２ではＡＰＣＩの放電電流をｉｄ１とし放電を開始する。各期間の間に質量掃引を繰り返して、マススペクトルを取得する。複数のマススペクトルを積算し期間毎の平均マススペクトルを得ることができる。
【０１００】
この方式は複数のマススペクトルを平均化して得るため、安定なマススペクトルを得ることができる。この図２６の例は、ＴＯＦ−ＭＳ以外にも、ＱＭＳやイオントラップ質量分析計などにも応用可能である。
【０１０１】
図２４，図２５では主にＡＰＣＩイオン源のコロナ放電のＯＮ／ＯＦＦを周期的に繰り返しマススペクトル取得する技法を開示した。図２６では、ＡＰＣＩの放電電流を時間経過と共に階段状に変えて、イオン／イオン反応の進行具合を周期的に制御する方法を示す。
【０１０２】
期間１（時刻ｔ０〜ｔ１）は、ＡＰＣＩのコロナ放電をＯＦＦ（ｉｄ＝０）とし、期間２（時刻ｔ１〜ｔ２）は、放電電流をｉｄ１に設定し放電させる。期間３（時刻ｔ２〜
ｔ３）は、放電電流をｉｄ２に設定し放電させる。期間４（時刻ｔ３〜ｔ４）は、放電電流をｉｄ３に設定し放電させる。これを期間１から４まで周期的に繰り返す。期間毎に１つ以上のマススペクトルを取得し、データ処理装置４０にデータを収集する。これによりＬＣ１から溶出し、ＥＳＩイオン源１００に流入する成分量が常に変化する場合でも、本例に拠れば、ＥＳＩそのままのマススペクトルと電荷減少反応の進行度合いが異なる複数のマススペクトルを一気に得ることができる。放電電流はデータ処理装置４０に入力しておけば、自動的に放電電流を制御してマススペクトルの取得が行われる。本例では、放電電流のレベルを３段階に設定する例を示しているが、段階は１〜複数段設定することができる。
【０１０３】
また、図２７に示すように、この放電電流を更に細かく階段状に設定し、マススペクトルを繰り返し測定することもできる。また、放電電流を階段状に設定して行くのでなく、非常にゆっくりと放電電流を掃引しながら、マススペクトルを高速で取得しても良い。これにより、図４のように、多価イオンがイオン／イオン反応により次第に電荷減少して行く様子を簡単に測定できる。
【０１０４】
図２８に、実施例４中で開示した図２０の装置を用いた測定方法の例を示す。図２０の装置は、複数のＡＰＣＩイオン源を複合しており、各々のイオン源はそれに対応した高圧電源１０，１０′，１０″を有している。
【０１０５】
期間１（時刻ｔ０〜ｔ１）は、３つのＡＰＣＩ１，２，３全てのコロナ放電をＯＦＦとし、期間２（時刻ｔ１〜ｔ２）は、ＡＰＣＩ１のみ放電電流をｉｄ１に設定し放電させる。他のイオン源ＡＰＣＩ２，３はＯＦＦのままである。期間３（時刻ｔ２〜ｔ３）は
ＡＰＣＩ１の放電はそのまま継続し、ＡＰＣＩ２をＯＮとし放電電流をｉｄ２に設定し放電させる。その結果、期間３では全体の放電電流はｉｄ＝ｉｄ１＋ｉｄ２となる。期間４（時刻ｔ３〜ｔ４）は、ＡＰＣＩ１，２の放電はそのまま継続し、ＡＰＣＩ３をＯＮとし放電電流をｉｄ３に設定し放電させる。その結果、期間３では全体の放電電流はｉｄ＝
ｉｄ１＋ｉｄ２＋ｉｄ３となる。これにより、時間経過と共にＥＳＩ単独と３段階のイオン／イオン反応の結果得られたマススペクトルを周期的に収集できる。本方法は図２６の例と類似しているが、装置が複数のＡＰＣＩイオン源を備えているため、ＡＰＣＩイオン源から放出される負の反応イオンの発生位置を変化させることができ、イオン／イオン反応の空間的広がりを検証することができる。
【０１０６】
図２９に、実施例４中で開示した図２０の装置を用いた測定方法の他の例を示す。
【０１０７】
図２０の装置を用いて図２２に示した方式により放電電流のダイナミックレンジを大幅に拡大できた。しかし、ＬＣから流入する成分をＥＳＩ−イオン／イオン反応質量分析装置により分析しようとした場合、ＬＣから流入する極微量の成分から主要成分まで全て理想通りのイオン／イオン反応を達成することは困難である。それは反応イオンを作るAPCIの放電電流または印加電圧が、測定中ほぼ固定されているためである。
【０１０８】
期間１（時刻ｔ０〜ｔ１）において、全てのＡＰＣＩの放電をＯＦＦとして、ＥＳＩマススペクトルを取得する。取得されたＥＳＩマススペクトルから、あらかじめ設定された質量領域のイオン量を積算し積算値（ΣＩ）を求める。この積算値から以下の（１２）式に従い、次の期間の放電電流設定値Ｉｄｎを求める。
【０１０９】
ｉｄｎ＝ｋ(ΣＩ)ｎ−１＋ｉｄ０ （１２）
ここで、ｋは比例定数であり、装置や測定対象試料等により定まる値である。あらかじめデータ処理装置に数値を設定しておけばよい。Ｉｄ０は放電電流の基準レベルである。これも装置により定まる定数である。
【０１１０】
より具体的に説明すると、まず、(ｎ−１)回目において、先ず反応イオン用のＡＰＣＩのコロナ放電をＯＦＦとする。この状態で得られたＥＳＩマススペクトルから、例えばｍ／ｚ５００から３,０００ までの全イオン量(ΣＩ)ｎ−１を求める。これから次のｎ回目のＡＰＣＩの放電電流ｉｄｎを求める。求められたＩｄｎを基に、データ処理装置４０は、コロナ放電電源１０の制御信号を求め、コロナ放電電源１０を制御する。
【０１１１】
この方法を使えば、ＡＰＣＩの放電電流Ｉｄをマススペクトルのイオンの積算値(ΣＩ)、即ちＥＳＩイオン源に流入してくる成分量に対応して自動的に制御することができる。この方法は、図２０の装置のように大きなダイナミックレンジを有するＡＰＣＩイオン源に極めて有効であるが、当然それより狭いダイナミックレンジを有するＡＰＣＩの場合でも応用は可能である。
【０１１２】
以上、本発明について、実施例に従い詳細に説明したが、本発明は、対象試料のイオン化に供するイオン源はＥＳＩに限らず、多価イオンを生成する流体補助エレクトロスプレイイオン源，ナノスプレイイオン源，ソニックスプレイ（ＳＳＩ）イオン源，ＭＡＬＤＩイオン源など大気圧イオン源に応用可能である。また質量分析計も、飛行時間型質量分析計（ＴＯＦＭＳ）だけでなく、イオントラップ質量分析計，四重極質量分析計（ＱＭＳ）やイオンサイクロトロン共鳴質量分析計（ＩＣＲＭＳ）やセクタ型質量分析計などにも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】第１の実施例の装置構成図である。
【図２】第１の実施例のイオン源部拡大図である。
【図３】ＡＰＣＩイオン源２００におけるコロナ放電電極１１に印加する電圧(ＨＶ)と放電電流（ｉｄ）の関係を示す図である。
【図４】１，２，３価のイオン強度と放電電流ｉｄ（反応負イオン量）との関係を示す図である。
【図５】各ＡＰＣＩ放電電流値（ｉｄ）のマススペクトルの変化を示す図である。
【図６】第１の実施例の装置により得られたマススペクトルを示す図である。
【図７】第１の実施例の装置により得られたマススペクトルを示す図である。
【図８】第１の実施例の装置により得られたマススペクトルを示す図である。
【図９】第１の実施例の別構成のイオン源部拡大図である。
【図１０】第２の実施例のイオン源部拡大図である。
【図１１】図１０のＡＰＣＩイオン源の断面図である。
【図１２】図１０に示した装置の変形例を示す図である。
【図１３】第３の実施例のイオン源部拡大図である。
【図１４】図１３のＡＰＣＩイオン源の断面図である。
【図１５】コロナ放電電極（金属細線３２）に印加する電圧（ＨＶ）と放電電流 （ｉｄ）の関係を示す図である。
【図１６】第３の実施例の変形例を示す図である。
【図１７】第４の実施例のイオン源部拡大図である。
【図１８】第４の実施例の動作模式図である。
【図１９】第４の実施例の変形例を示す図である。
【図２０】第４の実施例の変形例を示す図である。
【図２１】第４の実施例の制御方法を説明する図である。
【図２２】第４の実施例の変形例を示す図である。
【図２３】第４の実施例の変形例を示す図である。
【図２４】本発明の制御方法を説明する図である。
【図２５】本発明の制御方法を説明する図である。
【図２６】本発明の制御方法を説明する図である。
【図２７】本発明の制御方法を説明する図である。
【図２８】本発明の制御方法を説明する図である。
【図２９】本発明の制御方法を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１，１０１…液体クロマトグラフ（ＬＣ）、２，１０２…ＥＳＩ噴霧プローブ、３，
１０３…ＥＳＩ高圧電源、４，１０４…噴霧イオン流、５…イオンビーム軸、６…反応イオンビーム、７…細孔、８，１２２…スキマー、９，１２３…真空隔壁、１０，１１０，１１１…コロナ放電電源、１１…コロナ放電電極、１２，２７，２８，２９，３０…シールド電極、１３，２３，１１３…メッシュ電極、１４…イオンビーム、１５…ＡＰＣＩイオン化空間、１６…イオン／イオン反応空間、１７…ＡＰＣＩ試料導入系、１８…イオン導入軸、１９…コロナ放電メッシュ電極、２０…ＥＳＩイオン源筐体、２１…円筒電極、２２…ＡＰＣＩ入射口、２４…輪状電極、２５…端部、２６…絶縁支柱、３１…ＡＰＣＩ出射口、３２…コロナ放電金属細線電極、３３…エッジ、３５，３６…イオン軌道、３７…試料導入系、３８…ＡＰＣＩ電極、４０…データ処理装置、４１…制御信号線、４２…リフレクトロン、４３…ＴＯＦ空間、１００…ＥＳＩイオン源、１０５…移動相溶媒、
１０６…ポンプ、１０７…インジェクタ、１０８…分析カラム、１０９…質量分析計筐体、１１２…接地電極、１１４…イオンガイド、１１５…ＥＳＩイオン源部、１１６…APCIイオン源部、１１７，１２５…イオン移送部、１１８…リペラー電極、１１９…イオン加速電極、１２０…大気圧イオン源筐体、１２１…中間圧力部、１２４…イオンガイド電極、１２６…高真空室、１２７…質量分析計、１２８…検出器、１２９，１３０，１３１…真空ポンプ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象試料をイオン化し試料イオンを生成する第１のイオン源と、試料イオンと反対の極性の反応イオンを生成し、且つ反応イオンを前記試料イオンに対して放出する第２のイオン源と、前記反応イオンと混合した後の試料イオンを導入して質量分析を行う質量分析計を備えた質量分析装置を用いた質量分析方法であって、
前記第１のイオン源が連続的にイオン化を行っている期間中に、前記第２のイオン源における反応イオンのイオン化を断続的且つ周期的に行い、
前記第２のイオン源がイオン化を行っている期間と、イオン化を行っていない期間のそれぞれで、前記質量分析計の質量掃引を行い、マススペクトルを取得することを特徴とする質量分析方法。
【請求項２】
測定対象試料をイオン化し試料イオンを生成する第１のイオン源と、試料イオンと反対の極性の反応イオンを生成し、且つ反応イオンを前記試料イオンに対して放出する第２のイオン源と、前記反応イオンと混合した後の試料イオンを導入して質量分析を行う質量分析計を備えた質量分析装置を用いた質量分析方法であって、
前記第１のイオン源が連続的にイオン化を行っている期間中に、前記第２のイオン源における反応イオンのイオン化を断続的且つ周期的に行い、
前記第２のイオン源がイオン化を行っている期間と、イオン化を行っていない期間のそれぞれの期間内に、前記質量分析計の質量掃引を複数回行い、マススペクトルを取得することを特徴とする質量分析方法。
【請求項３】
測定対象試料をイオン化し試料イオンを生成する第１のイオン源と、コロナ放電電極と当該電極に電圧を印加する電源を有し、試料イオンと反対の極性の反応イオンを生成し、且つ反応イオンを前記試料イオンに対して放出する第２のイオン源と、前記反応イオンと混合した後の試料イオンを導入して質量分析を行う質量分析計を備えた質量分析装置を用いた質量分析方法であって、
前記第１のイオン源が連続的にイオン化を行っている期間中に、前記第２のイオン源の前記電源から前記コロナ放電電極に印加する電圧を段階的に変化させることを特徴とする質量分析方法。
【請求項４】
測定対象試料をイオン化し試料イオンを生成する第１のイオン源と、複数のコロナ放電電極と当該電極に電圧を印加する電源を有し、試料イオンと反対の極性の反応イオンを生成し、且つ反応イオンを前記試料イオンに対して放出する第２のイオン源と、前記反応イオンと混合した後の試料イオンを導入して質量分析を行う質量分析計を備えた質量分析装置を用いた質量分析方法であって、
前記第１のイオン源が連続的にイオン化を行っている期間中に、前記第２のイオン源の各コロナ放電電極に対して電圧を印加する期間を、コロナ放電電極毎でずらすことを特徴とする質量分析方法。
【請求項５】
測定対象試料をイオン化し試料イオンを生成する第１のイオン源と、コロナ放電電極と当該電極に電圧を印加する電源を有し、試料イオンと反対の極性の反応イオンを生成し、且つ反応イオンを前記試料イオンに対して放出する第２のイオン源と、前記反応イオンと混合した後の試料イオンを導入して質量分析を行う質量分析計を備えた質量分析装置を用いた質量分析方法であって、
前記コロナ放電電極への放電電流が零となるように前記電源を設定し、マススペクトルを収集する第１のステップと、
あらかじめ定められた質量範囲のイオン強度を積算して全イオン強度を求め、当該イオン強度から対応するコロナ放電電流値または印加電圧を求め、当該コロナ放電電流値または印加電圧を前記電源に設定し、マススペクトルを収集する第２のステップとを有し、
前記第１及び第２のステップとを周期的に繰り返すことを特徴とする質量分析装置。
【請求項１】
測定対象試料をイオン化し試料イオンを生成する第１のイオン源と、試料イオンと反対の極性の反応イオンを生成し、且つ反応イオンを前記試料イオンに対して放出する第２のイオン源と、前記反応イオンと混合した後の試料イオンを導入して質量分析を行う質量分析計を備えた質量分析装置を用いた質量分析方法であって、
前記第１のイオン源が連続的にイオン化を行っている期間中に、前記第２のイオン源における反応イオンのイオン化を断続的且つ周期的に行い、
前記第２のイオン源がイオン化を行っている期間と、イオン化を行っていない期間のそれぞれで、前記質量分析計の質量掃引を行い、マススペクトルを取得することを特徴とする質量分析方法。
【請求項２】
測定対象試料をイオン化し試料イオンを生成する第１のイオン源と、試料イオンと反対の極性の反応イオンを生成し、且つ反応イオンを前記試料イオンに対して放出する第２のイオン源と、前記反応イオンと混合した後の試料イオンを導入して質量分析を行う質量分析計を備えた質量分析装置を用いた質量分析方法であって、
前記第１のイオン源が連続的にイオン化を行っている期間中に、前記第２のイオン源における反応イオンのイオン化を断続的且つ周期的に行い、
前記第２のイオン源がイオン化を行っている期間と、イオン化を行っていない期間のそれぞれの期間内に、前記質量分析計の質量掃引を複数回行い、マススペクトルを取得することを特徴とする質量分析方法。
【請求項３】
測定対象試料をイオン化し試料イオンを生成する第１のイオン源と、コロナ放電電極と当該電極に電圧を印加する電源を有し、試料イオンと反対の極性の反応イオンを生成し、且つ反応イオンを前記試料イオンに対して放出する第２のイオン源と、前記反応イオンと混合した後の試料イオンを導入して質量分析を行う質量分析計を備えた質量分析装置を用いた質量分析方法であって、
前記第１のイオン源が連続的にイオン化を行っている期間中に、前記第２のイオン源の前記電源から前記コロナ放電電極に印加する電圧を段階的に変化させることを特徴とする質量分析方法。
【請求項４】
測定対象試料をイオン化し試料イオンを生成する第１のイオン源と、複数のコロナ放電電極と当該電極に電圧を印加する電源を有し、試料イオンと反対の極性の反応イオンを生成し、且つ反応イオンを前記試料イオンに対して放出する第２のイオン源と、前記反応イオンと混合した後の試料イオンを導入して質量分析を行う質量分析計を備えた質量分析装置を用いた質量分析方法であって、
前記第１のイオン源が連続的にイオン化を行っている期間中に、前記第２のイオン源の各コロナ放電電極に対して電圧を印加する期間を、コロナ放電電極毎でずらすことを特徴とする質量分析方法。
【請求項５】
測定対象試料をイオン化し試料イオンを生成する第１のイオン源と、コロナ放電電極と当該電極に電圧を印加する電源を有し、試料イオンと反対の極性の反応イオンを生成し、且つ反応イオンを前記試料イオンに対して放出する第２のイオン源と、前記反応イオンと混合した後の試料イオンを導入して質量分析を行う質量分析計を備えた質量分析装置を用いた質量分析方法であって、
前記コロナ放電電極への放電電流が零となるように前記電源を設定し、マススペクトルを収集する第１のステップと、
あらかじめ定められた質量範囲のイオン強度を積算して全イオン強度を求め、当該イオン強度から対応するコロナ放電電流値または印加電圧を求め、当該コロナ放電電流値または印加電圧を前記電源に設定し、マススペクトルを収集する第２のステップとを有し、
前記第１及び第２のステップとを周期的に繰り返すことを特徴とする質量分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２００６−１２６２１７（Ｐ２００６−１２６２１７Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３３０４（Ｐ２００６−１３３０４）
【出願日】平成１８年１月２３日（２００６．１．２３）
【分割の表示】特願２００２−３１０４１５（Ｐ２００２−３１０４１５）の分割
【原出願日】平成１４年１０月２５日（２００２．１０．２５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２３日（２００６．１．２３）
【分割の表示】特願２００２−３１０４１５（Ｐ２００２−３１０４１５）の分割
【原出願日】平成１４年１０月２５日（２００２．１０．２５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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