(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン化された試料ガスを分離する質量分析部と、
前記質量分析部からの差動排気によって内部が減圧され、前記試料ガスをイオン化するイオン源と、
測定試料が入れられ前記測定試料を気化して前記試料ガスを発生させる試料容器と、
前記試料容器で発生した前記試料ガスを、前記イオン源へ導入する細管と、
前記試料容器と前記細管を接続し、開閉自在の弾性チューブと、
前記弾性チューブを挟むように前記弾性チューブを閉じたり開いたりする一対の堰と、
前記試料容器と前記細管と前記弾性チューブとを、一体化し、一括して本体から着脱可能なカートリッジとを有し、
前記一対の堰の内の一方は、
前記弾性チューブに近接するように前記カートリッジに固定され、前記カートリッジが脱離する際に、前記カートリッジと共に脱離する固定堰であり、
前記一対の堰の内の他方は、
前記カートリッジの装着状態のときに、前記固定堰に対して近づいたり遠のいたりする運動をし、前記カートリッジが脱離する際に、質量分析装置の前記本体側に残り、前記カートリッジから離れる移動堰であることを特徴とする質量分析装置。
【請求項２】
イオン化された試料ガスを分離する質量分析部と、
前記質量分析部からの差動排気によって内部が減圧され、前記試料ガスをイオン化するイオン源と、
測定試料が入れられ前記測定試料を気化して前記試料ガスを発生させる試料容器と、
前記試料容器で発生した前記試料ガスを、前記イオン源へ導入する細管と、
前記試料容器と前記細管を接続し、開閉自在の弾性チューブと、
前記弾性チューブを挟むように前記弾性チューブを閉じたり開いたりする堰と、
前記試料容器と前記細管と前記弾性チューブとを、一体化し、一括して本体から着脱可能なカートリッジと、
前記カートリッジに設けられ、前記試料容器と前記弾性チューブに接続する気室と、
前記カートリッジに設けられ、前記カートリッジの外側から前記気室に達する貫通孔と、
前記カートリッジの装着状態のときに、前記貫通孔に接続し、前記貫通孔と前記気室とを経由して、前記試料容器内を減圧にする減圧手段を有し、
前記気室と前記貫通孔は、前記カートリッジが脱離する際に、前記カートリッジと一体的に脱離し、
前記減圧手段は、前記カートリッジが脱離する際に、質量分析装置の前記本体側に残り、前記カートリッジから離れることを特徴とする質量分析装置。
【請求項３】
イオン化された試料ガスを分離する質量分析部と、
前記質量分析部からの差動排気によって内部が減圧され、前記試料ガスをイオン化するイオン源と、
測定試料が入れられ前記測定試料を気化して前記試料ガスを発生させる試料容器と、
前記試料容器で発生した前記試料ガスを、前記イオン源へ導入する細管と、
前記試料容器と前記細管を接続し、開閉自在の弾性チューブと、
前記弾性チューブを挟むように前記弾性チューブを閉じたり開いたりする堰と、
前記試料容器と前記細管と前記弾性チューブとを、一体化し、一括して本体から着脱可能なカートリッジと、
前記カートリッジに設けられ、前記試料容器と前記弾性チューブに接続する気室と、
前記カートリッジの装着状態のときに、前記気室へ流体を導入し前記試料ガスを希釈する希釈手段とを有し、
前記気室は、前記カートリッジが脱離する際に、前記カートリッジと一体的に脱離し、
前記希釈手段は、前記カートリッジが脱離する際に、質量分析装置の前記本体側に残り、前記カートリッジから離れることを特徴とする質量分析装置。
【請求項４】
イオン化された試料ガスを分離する質量分析部と、
前記質量分析部からの差動排気によって内部が減圧され、前記試料ガスをイオン化するイオン源と、
測定試料が入れられ前記測定試料を気化して前記試料ガスを発生させる試料容器と、
前記試料容器で発生した前記試料ガスを、前記イオン源へ導入する細管と、
前記試料容器と前記細管を接続し、開閉自在の弾性チューブと、
前記弾性チューブを挟むように前記弾性チューブを閉じたり開いたりする堰と、
前記試料容器と前記細管と前記弾性チューブとを、一体化し、一括して本体から着脱可能なカートリッジと、
前記イオン源に設けられ、前記細管を挿入させることで、前記細管との間をシールしながら前記細管と前記イオン源を接続し、前記細管を抜去させることで、前記細管と前記イオン源の接続を解除する挿入孔と、
前記挿入孔を開閉する開閉弁とを有し、
挿入させるための前記細管の前記挿入孔に向けての前進移動に伴って、前記細管と前記開閉弁とが近づき前記細管と前記開閉弁の距離が第１所定距離まで短くなったときに、前記開閉弁は、開弁を開始し、前記細管を通過させ、
前記細管の前記挿入孔から抜去させるための後退移動に伴って、前記細管が抜去されて前記挿入孔から遠のき前記細管と前記挿入孔の距離が第２所定距離まで長くなったときに、前記開閉弁は、閉弁を終了することを特徴とする質量分析装置。
【請求項５】
前記堰は、間欠的に互いに遠のき、前記弾性チューブを間欠的に開くことを特徴とする請求項１に記載の質量分析装置。
【請求項６】
前記カートリッジの装着状態のときに、前記試料容器内の前記測定試料を加熱する加熱手段を有し、
前記加熱手段は、前記カートリッジが脱離する際に、質量分析装置の前記本体側に残り、前記カートリッジから離れることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の質量分析装置。
【請求項７】
前記貫通孔内に設けられて前記貫通孔内の前記試料ガスを吸着し、前記カートリッジが脱離する際に、前記カートリッジと一体的に脱離するガスフィルタを有することを特徴とする請求項２に記載の質量分析装置。
【請求項８】
前記カートリッジの装着状態のときに、前記希釈手段内の前記流体を加熱する流体加熱手段を有し、
前記流体加熱手段は、前記カートリッジが脱離する際に、質量分析装置の前記本体側に残り、前記カートリッジから離れることを特徴とする請求項３に記載の質量分析装置。
【請求項９】
前記イオン源は、前記細管から前記試料ガスを導入することで、内圧を上昇させ、前記内圧が略１００Ｐａ〜略１０，０００Ｐａのときに前記試料ガスをイオン化し、
前記質量分析部は、前記イオン源の内圧の上昇に連動して上昇した内圧が、降下に転じて略０．１Ｐａ以下に低下したときに、イオン化した前記試料ガスを分離することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の質量分析装置。
【請求項１０】
イオン化された試料ガスを分離する質量分析部と、
前記質量分析部からの差動排気によって内部が減圧され、前記試料ガスをイオン化するイオン源と、
前記試料ガスを、前記イオン源へ導入する細管と、
前記イオン源に設けられ、前記細管を挿入させることで、前記細管との間をシールしながら前記細管と前記イオン源を接続し、前記細管を抜去させることで、前記細管と前記イオン源の接続を解除する挿入孔と、
前記挿入孔を開閉する開閉弁とを有し、
挿入させるための前記細管の前記挿入孔に向けての前進移動に伴って、前記細管と前記開閉弁とが近づき前記細管と前記開閉弁の距離が第１所定距離まで短くなったときに、前記開閉弁は、開弁を開始し、前記細管を通過させ、
前記細管の前記挿入孔から抜去させるための後退移動に伴って、前記細管が抜去されて前記挿入孔から遠のき前記細管と前記挿入孔の距離が第２所定距離まで長くなったときに、前記開閉弁は、閉弁を終了することを特徴とする質量分析装置。
【請求項１１】
前記挿入孔を介して前記イオン源に接続し、前記開閉弁を収納する弁容器と、
中心軸が前記挿入孔の中心軸の延長線に一致するように前記弁容器に設けられ、前記細管を挿入させることで、前記細管との間をシールしながら前記細管と前記弁容器を接続し、前記細管を抜去させることで、前記細管と前記弁容器の接続を解除する外側挿入孔とを有し、
前記前進移動に伴って、前記細管と前記開閉弁の距離が前記第１所定距離まで短くなったときと、
前記後退移動に伴って、前記細管と前記挿入孔の距離が前記第２所定距離まで長くなったときには、
前記外側挿入孔に前記細管が挿入され、前記外側挿入孔と前記細管との間をシールしながら前記細管と前記弁容器は接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の質量分析装置。
【請求項１２】
前記挿入孔の前記イオン源とは反対側の開口面の垂線は、前記挿入孔の中心軸に対して傾き、
前記開閉弁は、閉弁するために、前記開口面を塞ぐ弁体を有し、
前記開閉弁を開閉するために前記弁体が移動する方向は、前記開口面と平行でないことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の質量分析装置。
【請求項１３】
前記開閉弁は、
閉弁するために、前記挿入孔の前記弁容器側の開口面を塞ぐ弁体と、
前記弁容器に設けられた貫通孔を貫通し、前記弁体を支持するシャフトと、
前記貫通孔におけるシールを保ちながら、前記シャフトを移動可能なベローズとを有することを特徴とする請求項１１に記載の質量分析装置。
【請求項１４】
前記細管と一体となって移動し、前記前進移動と前記後退移動を行い、直進原節となる原スライダと、
前記開閉弁と一体となって移動し、直動従節となる従スライダと、
前記原スライダと前記従スライダの一方に設けられるカム溝と、
前記原スライダと前記従スライダの前記一方に対する他方に設けられ、前記カム溝に沿って相対的に移動することで、前記開閉弁を開閉させるフォロアとを有し、
前記前進移動において、前記細管と前記開閉弁の距離が前記第１所定距離より長いときと、
前記後退移動において、前記細管と前記挿入孔の距離が前記第２所定距離より長いときとには、
前記カム溝に沿って相対的に前記フォロアを移動させても、前記従スライダを停留させ、前記開閉弁を閉弁させた状態にすることを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載の質量分析装置。
【請求項１５】
前記カム溝は、前記従スライダに設けられ、
前記フォロアは、前記原スライダに設けられることを特徴とする請求項１４に記載の質量分析装置。
【請求項１６】
前記細管が前記挿入孔に挿入されている状態のときには、
前記前進移動と前記後退移動において、
前記カム溝に沿って相対的に前記フォロアを移動させても、前記従スライダを停留させ、前記開閉弁を開弁させた状態にすることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の質量分析装置。
【請求項１７】
測定試料が入れられ前記測定試料を気化して、前記試料ガスを発生させる試料容器と、
前記試料容器と前記細管を接続し、開閉自在の弾性チューブと、
前記弾性チューブを挟むように対向して設けられ、互いに近づいたり遠のいたりすることで、前記弾性チューブを閉じたり開いたりする一対の堰と、
前記試料容器と前記細管と前記弾性チューブとを、一体化し、一括して本体から着脱可能なカートリッジとを有することを特徴とする請求項１０乃至請求項１６のいずれか１項に記載の質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析装置、特に、小型軽量化に適した質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析装置では、イオン化した測定試料（試料ガス）を、質量分析部にて質量分析する。質量分析部は、真空チャンバ内に収められ、０．１Ｐａ以下の高真空に保たれている一方で、試料ガスのイオン化は、特許文献１に示されているような大気圧下でイオン化する方式や、特許文献２に示されているような１０〜１００Ｐａ程度の減圧下でイオン化する方式によるため、イオン化を行う環境下の圧力と、質量分析を行う環境下の圧力とには差がある。このため、質量分析部の真空度（圧力）を質量分析可能な範囲に維持したまま、イオン化した試料ガスを質量分析部に導入するために、特許文献３に示されているような差動排気方式が提案されている。また、特許文献４では、差動排気方式に加えて、イオン化した試料ガスを質量分析部に間欠的に導入する方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＵＳ７０６４３２０
【特許文献２】ＵＳ４８４９６２８
【特許文献３】ＵＳ７５９２５８９
【特許文献４】ＷＯ２００９／０２３３６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献４のイオン化した測定試料を質量分析部に間欠的に導入する方式によれば、導入によって低下した質量分析部の真空度を、導入を停止している間に回復させ、高真空下において質量分析を実施することができる。この方式では、小型の真空ポンプでも質量分析部を高真空にすることができるため、質量分析装置の小型軽量化に有利である。
【０００５】
しかしながら、特許文献４のイオン化した試料ガスを質量分析部に間欠的に導入する方式では、間欠導入する試料ガスのガス量を調整するためのステンレスキャピラリやピンチバルブで開閉されるシリコーンチューブに、前回測定した試料ガスが残留するキャリーオーバーの問題（汚染問題）が生じる可能性がある。この対策として、ステンレスキャピラリやシリコーンチューブを加熱し、汚染を防止する手段が考えられる。しかし、この手段は、加熱ヒータやその電源などの増設につながるため、質量分析装置の小型軽量化には適さない。また、一般的に、加熱により汚染を防ぐためには、配管等を２００℃度以上に加熱する必要があるところ、シリコーンチューブを２００℃度以上に加熱することは適当でないと考えられる。
【０００６】
そこで、ステンレスキャピラリやシリコーンチューブ等の汚染問題が生じる可能性がある箇所を、測定（測定試料の交換）毎に交換することが望ましい。しかし、新たにこの交換の作業が生じたことで、質量分析装置における質量分析の作業が煩雑になってはならない。すなわち、測定試料の交換と共に、汚染問題（キャリーオーバー）が生じる可能性がある箇所の交換もできれば、有用である。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、測定試料の交換が容易で、キャリーオーバーを抑制できる質量分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、
イオン化された試料ガスを分離する質量分析部と、
前記質量分析部からの差動排気によって内部が減圧され、前記試料ガスをイオン化するイオン源と、
測定試料が入れられ前記測定試料を気化して前記試料ガスを発生させる試料容器と、
前記試料容器で発生した前記試料ガスを、前記イオン源へ導入する細管と、
前記試料容器と前記細管を接続し、開閉自在の弾性チューブと、
前記弾性チューブを挟むように前記弾性チューブを閉じたり開いたりする堰と、
前記試料容器と前記細管と前記弾性チューブとを、一体化し、一括して本体から着脱可能なカートリッジとを有し、
前記一対の堰の内の一方は、
前記弾性チューブに近接するように前記カートリッジに固定され、前記カートリッジが脱離する際に、前記カートリッジと共に脱離する固定堰であり、
前記一対の堰の内の他方は、
前記カートリッジの装着状態のときに、前記固定堰に対して近づいたり遠のいたりする運動をし、前記カートリッジが脱離する際に、質量分析装置の前記本体側に残り、前記カートリッジから離れる移動堰であることを特徴としている。
本発明の課題を解決するための手段は、以下の発明を実施するための形態においても説明する。
【０００９】
また、本発明は、
イオン化された試料ガスを分離する質量分析部と、
前記質量分析部からの差動排気によって内部が減圧され、前記試料ガスをイオン化するイオン源と、
前記試料ガスを、前記イオン源へ導入する細管と、
前記イオン源に設けられ、前記細管を挿入させることで、前記細管との間をシールしながら前記細管と前記イオン源を接続し、前記細管を抜去させることで、前記細管と前記イオン源の接続を解除する挿入孔と、
前記挿入孔を開閉する開閉弁とを有し、
挿入させるための前記細管の前記挿入孔に向けての前進移動に伴って、前記細管と前記開閉弁とが近づき前記細管と前記開閉弁の距離が第１所定距離まで短くなったときに、前記開閉弁は、開弁を開始し、前記細管を通過させ、
前記細管の前記挿入孔から抜去させるための後退移動に伴って、前記細管が抜去されて前記挿入孔から遠のき前記細管と前記挿入孔の距離が第２所定距離まで長くなったときに、前記開閉弁は、閉弁を終了する質量分析装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、測定試料の交換が容易で、キャリーオーバーを抑制できる質量分析装置を提供できる。なお、前記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態に係る質量分析装置の構成図である。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る質量分析装置の質量分析部の構成図である。
【図２Ａ】質量分析装置の本体にカートリッジを装着する様子を示す図である。
【図２Ｂ】質量分析装置の本体にカートリッジ装着後の様子を示す図である。
【図２Ｃ】カートリッジから試料容器を取り外した様子を示す図である。
【図３Ａ】細管をイオン源に挿入する様子を示す図（その１）である。
【図３Ｂ】細管をイオン源に挿入する様子を示す図（その２）である。
【図３Ｃ】細管をイオン源に挿入する様子を示す図（その３）である。
【図３Ｄ】細管をイオン源に挿入する様子を示す図（その４）である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態に係る質量分析装置で実施される質量分析方法のフローチャート（その１）である。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る質量分析装置で実施される質量分析方法のフローチャート（その２）である。
【図５】ピンチバルブの開閉（ａ）に伴う、イオン源（誘電体容器）内の圧力（ｂ）の変動と、質量分析部（真空チャンバ）内の圧力（ｃ）の変動を示すグラフである。
【図６】質量分析部における質量分析方法（電圧スイープ方式）のシーケンス（イオン蓄積−排気待ち時間−イオン選択−イオン解離−質量スキャン(分離)）に対応させて、（ａ）ピンチバルブの開閉、（ｂ）バリア放電部の圧力、（ｃ）質量分析部の圧力、（ｄ）バリア放電電極交流電圧、（ｅ）オリフィスＤＣ電圧、（ｆ）インキャップ電極／エンドキャップ電極ＤＣ電圧、（ｇ）トラップバイアスＤＣ電圧、（ｈ）トラップＲＦ電圧、（ｉ）補助交流電圧、（ｊ）イオン検出器のオンオフを示すグラフである。
【図７】質量分析部における質量分析方法（周波数スイープ方式）のシーケンス（イオン蓄積−排気待ち時間−イオン選択−イオン解離−質量スキャン（分離））に対応させて、（ａ）ピンチバルブの開閉、（ｂ）バリア放電部の圧力、（ｃ）質量分析部の圧力、（ｄ）バリア放電電極交流電圧、（ｅ）オリフィスＤＣ電圧、（ｆ）インキャップ電極／エンドキャップ電極ＤＣ電圧、（ｇ）トラップバイアスＤＣ電圧、（ｈ）トラップＲＦ電圧、（ｉ）補助交流電圧、（ｊ）イオン検出器のオンオフを示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施形態の変形例に係る質量分析装置の要部の構成図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る質量分析装置の試料導入部の構成図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る質量分析装置の試料導入部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略している。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１Ａに、本発明の第１の実施形態に係る質量分析装置１００の構成図を示す。質量分析装置１００は、真空チャンバ３０を有している。真空チャンバ３０には、ターボ分子ポンプ３６と粗引きポンプ３７とが直列に接続されている。これにより、真空チャンバ３０内を、略０．１Ｐａ以下の高真空に減圧させることができる。真空チャンバ３０には、真空ゲージ３５が設けられ、真空チャンバ３０内の真空度（圧力）が計測できる。計測された真空度は、制御回路３８に送信される。制御回路３８では、受信した真空度に基づいて、ターボ分子ポンプ３６と粗引きポンプ３７の運転を制御している。真空チャンバ３０に中には、質量分析部１０２が収められている。詳細は後記するが、質量分析部１０２では、イオン蓄積、排気待ち、イオン選択、イオン解離、質量スキャン等を実施し、イオン化した測定試料１９から目的イオンを分離することができる。
【００１４】
真空チャンバ３０には、イオン化した測定試料１９を導入するための入口に、オリフィス３が設けられている。オリフィス３の孔径は、φ０．１ｍｍ〜φ１ｍｍ程度とすることができる。オリフィス３には、イオン源１０１が接続されている。イオン源１０１は、誘電体容器（誘電体隔壁）１と、バリア放電電極２を有している。誘電体容器１は、両端が開口しており、パイプ（管）状をしている。一端の開口は、オリフィス３を挟んで真空チャンバ３０に接続されている。他端の開口は、スライドバルブ１０３のスライドバルブ容器（弁容器）６に接続されている。誘電体容器１には、スライドバルブ容器６を貫通して、この他端の開口から、細管（キャピラリ）１１が挿入されている。細管１１は、測定試料１９等の誘電体容器１への流入を抑制するため、誘電体容器１内は、オリフィス３を介して差動排気され、減圧される。
【００１５】
バリア放電電極２とオリフィス３の間には、誘電体容器（誘電体隔壁）１を介して交流電圧とＤＣ電圧を印加可能なようになっている。バリア放電電極２とオリフィス３の間に生じる磁力線および電気力線は、誘電体容器１を貫通している。バリア放電電極２にはバリア放電用交流電源４によって交流電圧が印加され、オリフィス３にはＤＣ電圧が印加される。この交流電圧およびＤＣ電圧のオンオフ等の制御は、制御回路３８が行う。そして、交流電圧の印加によって誘電体容器１の内側にチャージした電荷がオリフィス３に放電する。この放電の際に発生したプラズマや熱電子が、誘電体容器１内を流通している測定試料１９が気化した試料ガス等をイオン化する。
【００１６】
スライドバルブ１０３は、スライドバルブ容器（弁容器）６と、スライドバルブ容器６の外側から内側へ貫通する３つの孔である外側挿入孔６ａと挿入孔６ｂと貫通孔６ｃとを有している。スライドバルブ容器６は、挿入孔６ｂを介してイオン源１０１に接続している。外側挿入孔６ａと挿入孔６ｂとは、孔径が略等しく、φ３ｍｍ程度であり、互いの中心軸が１本の直線上に一致するように配置されている。外側挿入孔６ａの中心軸が挿入孔６ｂの中心軸の延長線に一致する。これにより、細管１１は、外側挿入孔６ａと挿入孔６ｂを同時に貫通することができる。このため、外側挿入孔６ａは、細管１１を挿入孔６ｂの方向へ前進移動させるガイドとしても機能している。外側挿入孔６ａは、外気とスライドバルブ容器６内とを連通させ、挿入孔６ｂは、スライドバルブ容器６内と誘電体容器１内とを連通させる。このため、挿入孔６ｂは、イオン源１０１（誘電体容器１）に設けられているとも見なせる。挿入孔６ｂには、第２Ｏリング９ｂが設けられ、細管１１を挿入させることで、この細管１１との間をシールしながら、細管１１とイオン源１０１を気密に接続することができる。逆に、挿入孔６ｂ（イオン源１０１）から細管１１を抜去することで、細管１１とイオン源１０１の接続を解除することができる。同様に、外側挿入孔６ａは、スライドバルブ容器６に設けられ、外側挿入孔６ａには、第１Ｏリング９ａが設けられている。スライドバルブ容器６に外側挿入孔６ａから細管１１を挿入させることで、細管１１とこの外側挿入孔６ａの間をシールしながら、細管１１とスライドバルブ容器６を気密に接続することができる。逆に、外側挿入孔６ａ（スライドバルブ容器６）から細管１１を抜去することで、細管１１とスライドバルブ容器６の接続を解除して互いを分離し、細管１１を備えるカートリッジ８の、質量分析装置１００の本体からの脱着を可能にしている。貫通孔６ｃには、弁体シャフト４０が貫通している。
【００１７】
また、スライドバルブ１０３は、スライドバルブ容器６内に設けられるスライドバルブ弁体７と、スライドバルブ弁体７を支持する弁体シャフト４０とを有している。スライドバルブ弁体７は、スライドバルブ容器６の内側から、挿入孔６ｂの開口面Ｓを塞ぎ、スライドバルブ１０３を閉弁させることができる。スライドバルブ弁体７に対して、挿入孔６ｂの開口面Ｓの周囲を弁座と考えることができる。この弁体と弁座からなる弁をスライドバルブ（開閉弁）１０３と考えることもできる。この場合、スライドバルブ容器６は、スライドバルブ１０３を収納していると考えることができる。なお、スライドバルブ弁体７には挿入孔６ｂを塞いだ際の密閉度を上げるため、弁体Ｏリング９ｃが取り付けられている。挿入孔６ｂの開口面Ｓと対向する面に、弁体Ｏリング９ｃが設けられ、開口面Ｓをスライドバルブ弁体７と弁体Ｏリング９ｃで確実に塞ぐことができる。
【００１８】
また、スライドバルブ１０３は、外側挿入孔６ａをシールする第１Ｏリング９ａと、挿入孔６ｂをシールする第２Ｏリング９ｂと、貫通孔６ｃをシールし貫通孔６ｃを貫通する弁体シャフト４０の露出部を覆う真空ベローズ４１とを有している。スライドバルブ弁体７は、弁体シャフト４０の一端に接続されている。スライドバルブ弁体７は、スライドバルブ容器６の外側から、弁体シャフト４０を動かすことで、挿入孔６ｂを開閉し、スライドバルブ１０３を開閉することができる。弁体シャフト４０のスライドバルブ容器６の外側は、真空劣化させずに引き出したり押し込んだりの移動が可能なように真空ベローズ４１で覆われている。弁体シャフト４０の他端は溝カム（従スライダ、直動従節）４２に接続されている。溝カム（従スライダ、直動従節）４２は、紙面上で上下方向に移動可能になっている。溝カム（従スライダ、直動従節）４２は、弁体シャフト４０とスライドバルブ弁体７と一体となって移動する。
【００１９】
溝カム４２には、カム溝４２ａが形成されている。カム溝４２ａには、カム溝４２ａに沿って移動するようにカム溝４２ａ内に拘束されたガイドローラ（フォロア）４３が設けられている。ガイドローラ（フォロア）４３は、ガイドローラシャフト４４を介して、試料導入部ベース（原スライダ、直進原節）４５に取り付けられている。試料導入部ベース４５に、カートリッジ８を含めた試料導入部１０４が載って固定されている。試料導入部ベース４５は、細管１１に沿った方向（紙面上で左右方向）にスライド可能になっている。一方、溝カム４２は、弁体シャフト４０に沿った方向（紙面上で上下方向）にスライド可能になっている。すなわち、試料導入部ベース４５は、直進原節として紙面上で左右方向に移動する。溝カム４２は、その直進原節に対する直動従節として、その試料導入部ベース４５の移動に連動して、その移動方向の左右方向に対して垂直方向の紙面上で上下方向に移動（いわゆる直動）する。試料導入部ベース４５は、紙面上で左右方向に移動する原スライダとして機能し、溝カム４２は、原スライダの移動に連動して、その移動方向に対して直動する。
【００２０】
試料導入部ベース４５が、細管１１に沿った方向の前後方向にスライドすると、細管１１が、試料導入部ベース４５と一体となってスライドし、挿入孔６ｂから誘電体容器１に挿入・抜去することができる。また、試料導入部ベース４５が、このスライドをすると、カム溝４２ａとガイドローラ（フォロア）４３により、溝カム４２が、弁体シャフト４０に沿った方向にスライドし、スライドバルブ弁体７が誘電体容器１に通じる挿入孔６ｂを開閉する。詳細は後記するが、スライドバルブ弁体７は、試料導入部１０４から測定試料１９（試料ガス）をイオン源１０１に導入するための細管１１を、イオン源１０１（スライドバルブ容器６）に挿入する際に開となり、細管１１をイオン源１０１（スライドバルブ容器６）から抜き取る際に閉となる。この開閉動作によって、細管１１を、イオン源１０１を減圧にしたまま、イオン源１０１に挿入したり、抜き取ったりすることができる。
【００２１】
試料導入部１０４は、測定試料１９が入れられる試料容器１７と、減圧配管（減圧手段）１８と、加熱ヒータ（加熱手段）２０と、ピンチバルブ１０５と、細管１１とを有している。試料容器１７は、カートリッジ本体（試料容器キャップ）１６（フィルタ１０）で蓋をされる。フィルタ１０は、気体を通すが、液体は通さず、測定試料１９が液体の場合に、測定試料１９が細管１１や減圧配管１８に入るのを防止する。試料容器１７は、気室１６ｂと貫通孔１６ｃを介して、減圧配管（減圧手段）１８に接続している。気室１６ｂは、カートリッジ本体１６に設けられ、試料容器１７と弾性チューブ１２に接続している。貫通孔１６ｃは、カートリッジ本体１６に設けられ、カートリッジ本体１６の外側から気室１６ｂまで貫通している。減圧配管１８は、カートリッジ８が試料導入部１０４の本体に対して装着状態のときに、貫通孔１６ｃに接続し、貫通孔１６ｃと気室１６ｂとを経由して、試料容器１７内を減圧にする。すなわち、減圧配管１８は、試料容器１７内を減圧にする減圧手段として機能する。減圧配管１８は、粗引きポンプ３７に接続しており、試料容器１７内を減圧にすることができる。これにより、測定試料１９の気化を促進させることができる。なお、試料容器１７内の圧力は、減圧配管１８のコンダクタンスと粗引きポンプ３７の排気能力によって調整することができる。加熱ヒータ２０は、試料容器１７を加熱し、さらに、測定試料１９を加熱する。これにより、測定試料１９の気化を促進させることができる。減圧配管１８により試料容器１７内の圧力を下げ、加熱ヒータ２０により試料容器１７内の測定試料１９の温度を上げると、測定試料１９の気化をさらに促進させることができる。
【００２２】
また、試料導入部１０４は、カートリッジ８を有している。カートリッジ８は、試料容器１７と、細管１１と、弾性チューブ１２とを、カートリッジ本体１６によって一体化している。これらは、キャリーオーバーに関与する部材である。そして、この一体化により、カートリッジ８は、試料容器１７と、細管１１と、弾性チューブ１２とを、一括して、試料導入部１０４の本体から、着脱可能になっている。加熱ヒータ２０と減圧配管１８は、カートリッジ８が試料導入部１０４の本体から脱離する際に、試料導入部１０４の本体側に残り、カートリッジ８から離れる。気室１６ｂと貫通孔１６ｃは、カートリッジ本体１６に形成されているので、カートリッジ８が試料導入部１０４の本体から脱離する際に、カートリッジ８として一体的に脱離する。
【００２３】
ピンチバルブ１０５は、対をなす二つの堰１３ａ、１３ｂと、二つの堰１３ａ、１３ｂに挟まれた弾性チューブ１２とで構成される。弾性チューブ１２は、試料容器１７と細管１１の間に接続されている。弾性チューブ１２は、外力が作用すると弾性的に変形して潰れ閉じるが、その外力が作用しなくなると弾性的に元の形に復元され開き、開閉自在になっている。弾性チューブ１２としては、シリコーンチューブや、ゴムチューブ等を用いることができる。一対の堰１３ａ、１３ｂは、弾性チューブ１２を挟むように対向して設けられ、互いに近づいたり遠のいたりすることで、弾性チューブ１２を閉じたり開いたりする。一対の堰の内の一方の固定堰１３ａは、弾性チューブ１２に近接するようにカートリッジ８の本体１６に固定されている。固定堰１３ａは、カートリッジ本体１６に一体的に形成されている。このため、カートリッジ８が試料導入部１０４の本体から脱離する際には、固定堰１３ａは、カートリッジ本体１６と共に脱離する。一対の堰の内の他方の移動堰１３ｂは、制御回路３８で制御されたピンチバルブ駆動部１４によって駆動され、弾性チューブ１２を押しつぶすことで、バルブとしての閉弁状態を実現し、弾性チューブ１２を押しつぶすことをやめることで、バルブとしての開弁状態を実現する。移動堰１３ｂは、カートリッジ８が試料導入部１０４に装着状態のときに、固定堰１３ａに対して近づいたり遠のいたりする。移動堰１３ｂは、カートリッジ８が試料導入部１０４の本体から脱離する際に、試料導入部１０４の本体側に残り、カートリッジ８から離れる。ピンチバルブ１０５は、開弁時間を略２００ｍ秒間以下のような短時間で、開閉できる。すなわち、ピンチバルブ１０５は、閉弁状態から開弁状態を経て再び閉弁状態になるまでの動作を、略２００ｍ秒間以下の短時間で実施することができる。一対の堰１３ａ、１３ｂは、間欠的に互いに遠のく（近づく）ことで、弾性チューブ１２を間欠的に開く（閉じる）ことができる。
【００２４】
細管１１は、一端が弾性チューブ１２に接続され、他端がイオン源１０１の誘電体容器１内に挿入されて接続している。その誘電体容器１内がオリフィス３を介して差動排気されている状態で、ピンチバルブ１０５を開弁すると、試料容器１７内の測定試料１９の試料ガスが、試料ガス配管１５、弾性チューブ１２、細管１１を順に経由して、誘電体容器１へ流入し、試料ガスの流れ２３が生じる。なお、細管１１は、試料ガスの流れ２３に大きな抵抗を生じさせるので、試料容器１７内も細管１１によって差動排気されることになる。測定試料１９の試料ガスは、ピンチバルブ１０５が開弁する度に、試料容器１７から、誘電体容器１へ導入され、ピンチバルブ１０５の開閉を繰り返すことで、測定試料１９の試料ガスを、誘電体容器１へ間欠導入することができる。そして、誘電体容器１に導入される試料ガスの量と、その導入によって上昇する誘電体容器１内の到達圧力は、減圧された試料容器１７内の圧力と、ピンチバルブ１０５の開弁時間を、変化させることで調整することができる。例えば、試料容器１７内の圧力を下げたり、ピンチバルブ１０５の開弁時間を短くしたりすると、誘電体容器１に導入される試料ガスの量を減少でき、誘電体容器１内の到達圧力を低下できる。逆に、試料容器１７内の圧力を上げたり、ピンチバルブ１０５の開弁時間を長くしたりすると、誘電体容器１に導入される試料ガスの量を増加でき、誘電体容器１内の到達圧力を上昇できる。
【００２５】
誘電体容器１に導入された試料ガスは、バリア放電電極２に交流電圧を印加することで誘電体容器１内に発生するバリア放電部５によって一部がイオン化される。このイオン化の効率は、バリア放電部５にバリア放電によって生じるプラズマや熱電子の密度に依存する。また、試料ガスがバリア放電部５に導入される位置および流速によってもイオン化の効率を変えることができる。プラズマや熱電子の密度は、誘電体容器１内の前記到達圧力とバリア放電電極２に印加される交流電圧の強度、バリア放電を発生させるバリア放電電極２の形状とオリフィス３との距離、誘電体容器１の誘電率および形状によって決まる。試料容器１７内の圧力と、ピンチバルブ１０５の開弁時間を調整することで、誘電体容器１に導入される試料ガスの流量を再現性良く調整できるので、誘電体容器１内の前記到達圧力を再現性良く調整でき、最終的に、試料ガスのイオン化の効率を再現性良く調整できる。試料ガスがバリア放電部５に導入される位置は、誘電体容器１に対する細管１１の挿入量によって調整できる。細管１１の挿入量を多くすると、試料ガスがバリア放電部を通過する距離が短くなるため、イオン化の効率が下がる。逆に、挿入量を少なくすると試料ガスがバリア放電部を通過する距離が長くなるため、イオン化の効率が上がる。また、細管１１から導入される試料ガスの流速は、誘電体容器１の圧力と減圧配管１８によって減圧されたカートリッジ本体１６の気室１６ｂ内との圧力差と、試料ガス配管１５、弾性チューブ１２、細管１１のコンダクタンス（内径と長さ）によって調整できる。試料ガスの流速が早くなると、試料ガスがバリア放電部を通過する時間が短くなるため、イオン化の効率が下がる。逆に、試料ガスの流速が遅くなると、試料ガスがバリア放電部を通過する時間が長くなるため、イオン化の効率が上がる。
【００２６】
測定試料１９の試料ガスの誘電体容器１への間欠導入において、ピンチバルブ１０５の開閉が交互に繰り返される。ピンチバルブ１０５が１回開くことで上昇した誘電体容器１内の圧力は、ピンチバルブ１０５が１回閉じることで、その上昇前の圧力まで降下させることができる。誘電体容器１内の一旦上昇した圧力は、ピンチバルブ１０５の閉弁による試料ガス導入の停止と、オリフィス３を用いた差動排気とにより、前記到達圧力から再現性良くゆっくり降下させることができる。このため、この誘電体容器１内の圧力が、降下している最中に、１００Ｐａ〜１０，０００Ｐａの圧力帯に属している時間を再現性良く長時間確保することができる。この１００Ｐａ〜１０，０００Ｐａの圧力帯下では、大気（空気）を主たる放電ガスとして誘電体バリア放電を発生させることができる。ピンチバルブ１０５を間欠的に開閉すると、試料容器１７のヘッドスペース２１にある試料ガスが、弾性チューブ１２と細管１１を通って、イオン源１０１の誘電体容器１の内部に間欠導入される。試料ガスが間欠導入されるタイミングに合わせて、バリア放電電極２にバリア放電部の電圧を印加すると、バリア放電部５にバリア放電によるプラズマや熱電子が発生する。そして、バリア放電電極２に印加される交流電圧の強度や印加時間を調整することで、高性能な質量分析に必要な量の目的イオンを生成できるだけの試料分子イオンを生成することができる。
【００２７】
イオン化された試料ガス（試料分子イオン）とイオン化されなかった試料ガスは、いずれも試料分子イオンの流れ２４のように、オリフィス３の細孔を通って、イオン源１０１の誘電体容器１内から、真空チャンバ３０内に流入する。オリフィス３によれば、イオン源１０１から質量分析部１０２までの距離を最短化することができ、試料分子イオンの伝達ロスを最小限にすることができる。ここで、イオン源１０１から真空チャンバ３０に流入する試料ガスの単位時間当たりの流量は、イオン源１０１の前記到達圧力と、オリフィス３のコンダクタンス（細孔の大きさ）と、真空チャンバ３０の真空度（圧力）によって決まる。逆に、イオン源１０１から真空チャンバ３０に流入する試料ガスの単位時間当たりの流量は、真空チャンバ３０の真空度（圧力）変化に影響する。前記によれば、前記コンダクタンスを調整することにより、再現性のよい所望の前記到達圧力に対して、再現性のよいイオン源１０１から真空チャンバ３０に流入する試料ガスの単位時間当たりの流量と、再現性のよい真空チャンバ３０の真空度（圧力）を設定することができる。
【００２８】
イオン源１０１から真空チャンバ３０に流入する試料ガス等に含まれる試料分子イオンは、四重極を構成するリニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ（図１Ｂ参照）、３１ｄ（図１Ｂ参照）が発生するＲＦ電界およびＤＣ電界と、インキャップ電極３２、エンドキャップ電極３３によって形成されるＤＣ電界によって、リニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ内に捕捉（イオン蓄積）される。一方、イオン源１０１から真空チャンバ３０に流入する、イオン化されなかった空気や試料ガスは、リニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ内に補足されずに、排気されるガスの流れ２６のように、真空チャンバ３０から、ターボ分子ポンプ３６、粗引きポンプ３７を通って装置外に排気される。
【００２９】
真空チャンバ３０に流入した試料分子イオンを、リニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ内に効率よく伝送するために、オリフィス３とインキャップ電極３２との間と、インキャップ電極３２とリニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄとの間と、リニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄとエンドキャップ電極３３との間に、適当なバイアス電圧が印加して、試料分子イオンを、リニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに沿う方向に加速する。例えば、測定したい試料分子イオンが正イオンであった場合、オリフィス３に−５Ｖ程度、インキャップ電極３２とエンドキャップ電極に−１０Ｖ程度、リニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのトラップバイアスに−２０Ｖ程度を印加する。このようなバイアス電圧を印加することによって、測定する正イオンを、リニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ内に効率よく溜め込み蓄積することができ、測定しない負イオンを、リニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ内に入れないようにすることができる。
【００３０】
図１Ｂに、質量分析部１０２の構成図を示す。なお、図１Ｂでは、リニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを、試料分子イオン等が導入される方向に垂直な平面で切断した断面図を示している。質量分析部１０２は、円周上に等間隔に、互いに平行に配置された４本の棒状の電極（リニアイオントラップ電極）３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを有しており、前記円周の中心を挟んで向かい合った二対のリニアイオントラップ電極、３１ａと３１ｂの対と、３１ｃと３１ｄの対に、それぞれ異なるリニアトラップ電極用交流電圧（トラップＲＦ電圧）３９ａ、３９ｂが印加される。トラップＲＦ電圧は、電極サイズや測定質量範囲により最適値が異なることが知られており、典型的には、振幅５ｋＶ以下、周波数５００ｋＨｚ〜５ＭＨｚ程度のＲＦ電圧が適用される。このトラップＲＦ電圧を印加し、更に、インキャップ電極３２とエンドキャップ電極３３との間に数十ＶのＤＣ電位差を設けることで、４本のリニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄで囲まれた空間に試料分子イオン等のイオンを捕捉（イオン蓄積）することができる。
【００３１】
質量分析部１０２では、イオン捕捉（イオン蓄積）した試料分子イオン等に対して、異なる質量毎に試料分子イオン等を分離（質量分離）する。そして、この質量分離する前には、イオン源１０１から真空チャンバ３０に流入した、イオン化されなかった空気や試料ガスを十分排気して、質量分析部１０２の圧力を、イオンの質量分離が可能な０．１Ｐａ以下まで下げる必要がある（いわゆる、排気待ちが必要である）。質量分析部１０２に流入するトータルのガス量は、イオン源１０１に流入した試料ガス量と等価であり、この試料ガス量（分子の量）は、減圧された試料容器１７内のヘッドスペース２１のガスを、ピンチバルブ１０５を使って数十ｍｓから数百ｍｓ程度の短時間だけ導入しているため十分少ないので、ターボ分子ポンプ３６と粗引きポンプ３７の容量が小さくても、質量分析部１０２を質量分析可能な０．１Ｐａ以下の圧力まで短時間で下げることができる。そのため、ターボ分子ポンプ３６と粗引きポンプ３７の容量を小さくでき、質量分析装置１００を小型軽量化することができる。また、短時間で圧力が下げられるので、質量分析を繰り返し実施する際のスループットを上げることができる。なお、このスループットを上げるためには、測定試料１９の交換が煩雑でないことが重要である。この測定試料１９の交換については、カートリッジ８の着脱として、後記で詳細に記載する。
【００３２】
質量分析部１０２に捕捉したイオンを質量分離する時は、向かい合った一対のリニアイオントラップ電極３１ａと３１ｂの間に、リニアトラップ電極用交流電圧（補助交流電圧）３９ａを印加する。補助交流電圧３９ａとしては、典型的には振幅５０Ｖ以下、周波数５ｋＨｚ〜２ＭＨｚ程度の単一周波数で振幅を連続的に変化させた交流電圧（電圧スイープ方式）、または一定の振幅で連続的に周波数を変化させた交流電圧（周波数スイープ方式）が使用される。この補助交流電圧３９ａを印加することで、質量分析部１０２に捕捉されているイオンは、補助交流電圧３９ａの振幅の変化、または周波数の変化に応じて、特定の質量数を電荷量で割った値（質量数／電荷量、ｍ／ｚ値）のイオンが連続的に質量分離されて、質量分離された試料分子イオンの流れ２５の方向に排出され、電子増倍管、マルチチャネルプレート、もしくは、コンバージョンダイノードとシンチレータとフォトマルなどからなるイオン検出器３４により、電気的な信号に変換され、制御回路３８へ送られ蓄積（記憶）される。
【００３３】
図２Ａに、試料導入部１０４（質量分析装置１００）の本体に、カートリッジ８を装着する様子を示す。測定試料１９は、試料容器１７に入れられる。試料容器１７は、フック１６ｆでカートリッジ本体（試料容器キャップ）１６に固定され、カートリッジ本体（試料容器キャップ）１６によって蓋をされている。カートリッジ本体１６には、試料容器１７のヘッドスペース２１につながる空間である気室１６ｂが設けられている。その気室１６ｂには、減圧配管１８に接続する貫通孔１６ｃと、弾性チューブ１２に接続する試料ガス配管１５が接続されている。試料ガス配管１５と、弾性チューブ１２と、細管１１とは、この順番に直列に、かつ、一直線上に接続されている。細管１１と試料ガス配管１５は、カートリッジ本体１６に支持され固定されている。弾性チューブ１２は、両端に接続された細管１１と試料ガス配管１５によって支持されている。このため、弾性チューブ１２は、それらを支持するために弾性チューブ１２の両端側と側面側等に延在することによってカートリッジ本体１６に生じる窪み１６ｇの中に、収納されることになり、弾性チューブ１２を保護することができる。また、カートリッジ８には、カートリッジ本体（試料容器キャップ）１６の上にカートリッジ取っ手１６ａが設けられ、取扱いが容易になっている。
【００３４】
また、この気室１６ｂと試料容器１７の間にはフィルタ１０が設けられており、測定試料の液体や固体が、減圧配管１８や弾性チューブ１２に入り込まないようにしている。測定試料１９は、フィルタ１０と気室１６ｂと貫通孔１６ｃを介して外界と接し、また、フィルタ１０と気室１６ｂと試料ガス配管１５と弾性チューブ１２と細管１１を介して外界と接するので、測定試料１９が自然蒸発して試料容器１７から外界へ失われるのを防ぐことができる。これによれば、質量分析の測定に先立って、複数のカートリッジ８にそれぞれ異なる測定試料１９を装填して用意し保存しておくことができる。また、一度測定したカートリッジ８内の測定試料１９を、そのカートリッジ８に入れたまま保存することができるので、再度測定することができる。そして、このカートリッジ８は、小型であるので、保存にスペースを要さず、多くのカートリッジ８を保存することができる。測定試料１９毎にカートリッジ８が異なるので、カートリッジ８に新品を使うことで、キャリーオーバーを防ぐことができる。カートリッジ８、すなわち、カートリッジ本体（試料容器キャップ）１６と試料容器１７と弾性チューブ１２と細管１１には、測定後に洗浄しても測定試料１９やその試料ガスが残存し、後の測定でキャリーオーバーを起こす可能性がある場合には、カートリッジ８を使い捨てにすればよいのである。これらのことは、尿中の薬物検査等を公正・公明かつ迅速に実施するために有用であると考えられる。
【００３５】
図２Ｂに、試料導入部１０４（質量分析装置１００）の本体にカートリッジ８装着後の様子を示す。図２Ａと図２Ｂに示すように、フック４５ａで、カートリッジ８を、試料導入部１０４（質量分析装置１００）の本体に固定することができる。図２Ｂに示すように、カートリッジ８装着後には、弾性チューブ１２は、固定堰１３ａと移動堰１３ｂに挟まれて、閉弁状態になる。すなわち、ピンチバルブ１０５は、ノーマリクローズ型になっている。また、貫通孔１６ｃが減圧配管１８に接続され、試料容器１７内のヘッドスペース２１が減圧される。更に、試料容器１７が加熱ヒータ２０に接触して加熱される。これらによって、測定試料１９が気化し、発生した試料ガスは、排気される試料ガスの流れ２２のように、減圧配管１８側に排気される。
【００３６】
図２Ｃに、カートリッジ８から試料容器１７を取り外した様子を示す。カートリッジ８が、試料導入部１０４（質量分析装置１００）に装着されていないときには、オペレータは、フック１６ｆに容易にアプローチでき、試料容器１７からフック１６ｆを外すことで、カートリッジ８から試料容器１７を取り外すことができる。そして、試料容器１７に測定試料を入れることができる。試料容器１７は、フック１６ｆにより、カートリッジ本体（試料容器キャップ）１６に装着できる。試料容器１７は、カートリッジ８の脱離状態のときに、カートリッジ８に対して着脱可能になっている。
【００３７】
図３Ａに、カートリッジ８を試料導入部１０４（質量分析装置１００）の本体に装着したままの様子を示す。図３Ａに示すように、カートリッジ８を装着したままでは、細管１１は、イオン源１０１の誘電体容器１に挿入されていない。誘電体容器１に連通する挿入孔６ｂは、スライドバルブ弁体７で塞がれ、スライドバルブ１０３は閉弁している。これにより、誘電体容器１内は、減圧に保たれている。細管１１を誘電体容器１に挿入するために、試料導入部ベース（原スライダ、直進原節）４５をスライドさせ、細管１１を誘電体容器１（スライドバルブ容器６の外側挿入孔６ａ）に向けて移動（前進移動）させる。試料導入部ベース（原スライダ、直進原節）４５のスライドに伴い、ガイドローラ（フォロア）４３も移動するが、この移動は、カム溝４２ａ内において、溝カム（従スライダ（直動従節））を移動させない停留範囲での移動である。したがって、この停留範囲の移動で、スライドバルブ１０３が開弁することはなく、閉弁状態が維持される。この停留の状態は、細管１１とスライドバルブ弁体７（スライドバルブ１０３）の距離が短くなって距離Ｄ１（第１所定距離、図３Ｂ参照）に達するまで、あるいは、細管１１と挿入孔６ｂの距離が距離Ｄ２（第２所定距離、図３Ｂ参照）に達するまで、続く。
【００３８】
そして、試料導入部ベース４５をスライド（前進移動）させていくと、図３Ｂに示すような状態になる。細管１１の一端は、外側挿入孔６ａ内に挿入され、その中の第１Ｏリング９ａまで挿入する。細管１１と外側挿入孔６ａの間は、第１Ｏリング９ａによってシールされる。細管１１の他端は、弾性チューブ１２が閉じることで塞がれているので、細管１１とスライドバルブ容器との内部空間は、真空ベローズ４１の内部空間も含め、密閉された空間になる。また、スライドバルブ１０３は開弁することはなく、閉弁状態が維持されており、誘電体容器１内は、減圧に保たれている。ガイドローラ（フォロア）４３は、前記停留範囲の終端部を移動する。細管１１は、スライドバルブ弁体７（スライドバルブ１０３）に向かって進むので、衝突するかに見えるが、細管１１とスライドバルブ弁体７（スライドバルブ１０３）の距離が距離Ｄ１（第１所定距離）に狭まると、あるいは、細管１１と挿入孔６ｂの距離が距離Ｄ２（第２所定距離）に狭まると、スライドバルブ弁体７（スライドバルブ１０３）は、図３Ｃに示すように、開弁を開始し、挿入孔６ｂから離れるので、細管１１とスライドバルブ弁体７が衝突することはない。細管１１とスライドバルブ弁体７の距離が距離Ｄ１より狭まると、試料導入部ベース４５（ガイドローラ４３）の図面における右方向の移動により、ガイドローラ４３はカム溝４２ａ内を移動しようとするので、溝カム（従スライダ（直動従節））４２を押し下げる。それによって溝カム４２に取り付けられた弁体シャフト４０が下がり、弁体シャフト４０に取り付けられたスライドバルブ弁体７が下がる。細管１１とスライドバルブ弁体７が干渉することなく、スライドバルブ１０３を開弁させることができる。細管１１とスライドバルブ弁体７（スライドバルブ１０３）とが近づき細管１１とスライドバルブ弁体７の距離が距離Ｄ１まで短くなったときに、スライドバルブ弁体７は、開弁（降下）を開始する。細管１１は、スライドバルブ弁体７の横を通過して進行可能になる。
【００３９】
なお、スライドバルブ弁体７が下がると、スライドバルブ１０３は開弁状態となり、誘電体容器１内の減圧が維持できなくなると考えられる。しかし、細管１１とスライドバルブ弁体７（スライドバルブ１０３）の距離が前記距離Ｄ１まで短くなったとき、又は、細管１１と挿入孔６ｂの距離が前記距離Ｄ２まで短くなったときには、外側挿入孔６ａの第１Ｏリング９ａに細管１１が挿入され、外側挿入孔６ａと細管１１との間をシールしながら細管１１とスライドバルブ容器６は接続されている。そして、前記したように細管１１とスライドバルブ容器と真空ベローズ４１の内部空間は、外気の入らない密閉された空間であるので、限られた量の空気が、誘電体容器１内に流れ込むだけであり、誘電体容器１内の減圧を維持することができる。また、細管１１がスライドバルブ弁体７に近づいてからでないと、スライドバルブ弁体７は開かないので、スライドバルブ弁体７に近づいていた細管１１から、誘電体容器１（挿入孔６ｂ、第２Ｏリング９ｂ）までの距離はわずかである。このわずかな距離を細管１１に移動させるのに要する時間もわずかであるので、挿入孔６ｂがスライドバルブ弁体７又は細管１１で封じられていない時間もわずかであるので、誘電体容器１内の真空度の低下（圧力の上昇）はわずかである。このため、外側挿入孔６ａを省いた場合でも、誘電体容器１内の減圧を維持することができる。
【００４０】
そして、試料導入部ベース４５をスライド（前進移動）させていくと、図３Ｄに示すような状態になる。細管１１を誘電体容器１に挿入するために、試料導入部ベース（原スライダ、直進原節）４５をスライドさせ、細管１１を誘電体容器１（スライドバルブ容器６の挿入孔６ｂ）に向けて移動させると、図３Ｄに示すように、細管１１が、イオン源１０１の誘電体容器１内に挿入される。細管１１の一端は、挿入孔６ｂ内に挿入され、その中の第２Ｏリング９ｂまで挿入する。細管１１と挿入孔６ｂの間は、第２Ｏリング９ｂによってシールされる。細管１１の他端は、弾性チューブ１２が閉じることで塞がれているので、細管１１と誘電体容器１との内部空間は、外気の入らない密閉された空間になる。これにより、誘電体容器１内は、減圧に保たれる。また、誘電体容器１は、スライドバルブ容器６と真空ベローズ４１の内部空間との接続が切断される。試料導入部ベース（原スライダ、直進原節）４５のスライドに伴い、ガイドローラ（フォロア）４３も移動するが、この移動は、カム溝４２ａ内において、溝カム（従スライダ（直動従節））を移動させない停留範囲での移動である。この停留範囲では、スライドバルブ弁体７を開弁状態のまま、スライドバルブ弁体７の移動を停止することができる。これによれば、細管１１の挿入のための移動距離によらず、スライドバルブ弁体７の移動距離を小さくすることができるので、スライドバルブ弁体７と弁体シャフト４０を収納するスライドバルブ容器６と真空ベローズ４１の内部空間の体積を小さく設計することができる。そして、誘電体容器１内の真空度の低下（圧力の上昇）を一層抑制することができる。前記により、細管１１の誘電体容器１への挿入が完了する。
【００４１】
そして、図３Ａ〜図３Ｄを用いて前記した細管１１の誘電体容器１への挿入のための様々な動作は、可逆的であり、その挿入（前進移動）の際の逆の動作（後退移動）により、細管１１を誘電体容器１から抜去することができる。例えば、ガイドローラ（フォロア）４３は、カム溝４２ａ内を、抜去（後退移動）時には、挿入時に進行した往路を逆方向に戻ってくる（復路）。具体的には、図３Ｄから図３Ｃへの変化に示されるように、細管１１が、誘電体容器１から引き抜かれ、次に、挿入孔６ｂ、特に、第２Ｏリング９ｂから引き抜かれる。次に、図３Ｃから図３Ｂへの変化に示されるように、細管１１が、挿入孔６ｂから遠のく。スライドバルブ弁体７は、上昇して、閉弁を開始し、細管１１が挿入孔６ｂから抜け、それらの間の距離が前記距離Ｄ２に広がったときに、スライドバルブ弁体７（スライドバルブ１０３）は、図３Ｂに示すように、閉弁を終了する。このとき、細管１１とスライドバルブ弁体７（スライドバルブ１０３）とは、前記距離Ｄ１だけ離れており、細管１１とスライドバルブ弁体７（スライドバルブ１０３）が衝突することはない。また、細管１１と挿入孔６ｂの距離が前記距離Ｄ２まで長くなったときには、まだ、外側挿入孔６ａの第１Ｏリング９ａに細管１１が挿入され、外側挿入孔６ａと細管１１との間をシールしながら細管１１とスライドバルブ容器６は接続されている。このため、前記したように細管１１とスライドバルブ容器６と真空ベローズ４１の内部空間は、外気の入らない密閉された空間であるので、限られた量の空気が誘電体容器１内に流れ込むだけ、誘電体容器１内の減圧を維持できる。
【００４２】
なお、挿入孔６ｂの開口面Ｓの垂線は、挿入孔６ｂの中心軸に対して傾き、平行又は垂直の関係になっていない。スライドバルブ弁体７の開口面Ｓを塞ぐ面は、開弁状態のときも、閉弁状態のときも、開口面Ｓと平行に配置され、開閉時にもこの平行の関係を維持したまま移動する。スライドバルブ弁体７の開閉時の移動方向は、弁体シャフト４０の長さ方向であり、開口面Ｓと平行になっていない。このため、閉弁時に、スライドバルブ弁体７を上昇させ、開口面Ｓに近づけてゆくと、スライドバルブ弁体７の開口面Ｓを塞ぐ面は、開口面Ｓの周囲の壁面に当接する。挿入孔６ｂに連通するイオン源１０１は差動排気されているので、スライドバルブ弁体７が開口面Ｓの壁面に当接して開口面Ｓを塞いだ瞬間に、挿入孔６ｂ内は減圧になり、スライドバルブ弁体７は開口面Ｓの周囲の壁面に吸着する。これにより、スライドバルブ弁体７は、確実に閉弁することができる。
【００４３】
次に、図３Ｂから図３Ａへの変化に示されるように、細管１１が、外側挿入孔６ａ（第１Ｏリング９ａ）から引き抜かれる。最後に、図３Ａから図２Ａへの変化に示されるように、カートリッジ８が取り外される。このように、カートリッジ８の脱着が、誘電体容器１を減圧にしたまま行える。そして、カートリッジ８が取り外せるので、カートリッジ８を使い捨て部分にできる。これによれば、予め、複数のカートリッジ８を用意しておくことで、カートリッジ８を交換しながら測定することができ、測定のスループットを高めることができる。また、カートリッジ８を使い捨てにし交換しているので、キャリーオーバーを防止することができる。また、カートリッジ８の脱着における細管１１の挿入・抜去は、前記してきたように試料導入部ベース４５をスライドさせるだけで、容易に行うことができる。すなわち、スライドバルブ弁体７等の運動は、カム溝４２ａ等により、試料導入部ベース４５のスライド（運動）に連動しており、試料導入部ベース４５のスライド（運動）に対してタイミングのずれが生じることはなく、試料導入部ベース４５をスライドさせるという単純な運動だけで、挿入・抜去の一連の動作を確実に行うことができる。
【００４４】
図４Ａと図４Ｂに、本発明の第１の実施形態に係る質量分析装置１００で実施される質量分析方法のフローチャートを示す。まず、図４ＡのステップＳ１で、オペレータによって質量分析装置１００の電源が入れられると、質量分析装置１００（制御回路３８）が起動する。制御回路３８は、ターボ分子ポンプ３６や粗引きポンプ３７や真空ゲージ３５等を用いた制御により、自動的に真空チャンバ３０の排気を行う。制御回路３８は、真空ゲージ３５によって真空チャンバ３０内の真空度（変化）をモニタして、真空チャンバ３０内の真空度が規定の真空度に到達したか否かを判定する。規定の真空度に到達したと判定した後に、ステップ２に進む。
【００４５】
ステップＳ２で、オペレータは、図２Ｃに示すように、カートリッジ８から試料容器１７を外し、試料容器１７に測定試料１９を入れる。オペレータは、カートリッジ８に試料容器１７を取り付ける。オペレータは、図２Ａから図２Ｂへの変化に示すように、このカートリッジ８を、試料導入部１０４の本体に取り付ける。図２Ｂに示すように、ピンチバルブ１０５（固定堰１３ａと移動堰１３ｂ）によって、弾性チューブ１２は押しつぶされて閉じ、ピンチバルブ１０５は閉弁状態になる。このピンチバルブ１０５の閉弁状態は、ステップＳ７の終了まで、継続している。また、減圧配管（減圧手段）１８が、貫通孔１６ｃを介して、試料容器１７に接続する。
【００４６】
ステップＳ３で、減圧配管（減圧手段）１８は、試料容器１７内のヘッドスペース２１を減圧にする。
【００４７】
ステップＳ４で、オペレータは、図３Ａから図３Ｂへの変化に示すように、試料導入部１０４ごと試料導入部ベース（原スライダ、直進原節）４５を、スライドバルブ１０３の方向に移動させる。なお、このオペレータによる移動は、ステップＳ６の終了まで、継続している。そして、図３Ｂに示すように、細管１１を、外側挿入孔６ａ内の第１Ｏリング９ａまで挿入し貫通させる。この間、ピンチバルブ１０５とスライドバルブ１０３は、閉状態のままである。
【００４８】
ステップＳ５でも、オペレータは、図３Ｂから図３Ｃへの変化に示すように、試料導入部１０４ごと試料導入部ベース（原スライダ、直進原節）４５を、スライドバルブ１０３の方向に、さらに移動させる。スライドバルブ弁体７が下降して、スライドバルブ１０３が開弁状態になる。誘電体容器１内に連通する挿入孔６ｂが開口する。
【００４９】
ステップＳ６でも、オペレータは、図３Ｃから図３Ｄへの変化に示すように、試料導入部１０４ごと試料導入部ベース（原スライダ、直進原節）４５を、スライドバルブ１０３の方向に、さらに移動させる。図３Ｄに示すように、細管１１は、挿入孔６ｂ内の第２Ｏリング９ｂを貫通し、誘電体容器１内まで挿入する。制御回路３８は、試料導入部１０４が測定可能な規定の位置まで移動したか否かを判定する。制御回路３８は、規定の位置まで移動していないと判断した場合には、オペレータに試料導入部ベース４５のさらなる移動を促し、規定の位置まで移動していると判断した場合には、オペレータに移動の停止を促す。
【００５０】
ステップＳ７で、制御回路３８は、真空ゲージ３５によって真空チャンバ３０内の真空度（変化）をモニタして、ステップＳ５によって一旦低下した真空度が、回復して上昇し、規定値以上であるか否かを判定する。真空チャンバ３０内の真空度が規定値以上の場合は、ステップＳ８へ進む。規定値未満の場合は、エラーを発して、ステップＳ８に進まない。細管１１の挿入に不具合があると考えられるので、ステップＳ４まで戻ったり、ステップＳ２まで戻ったりして、再度、細管１１の挿入を行う。
【００５１】
図４ＢのステップＳ８で、制御回路３８は、測定を開始するために、ピンチバルブ１０５（弾性チューブ１２）を開け、試料ガスをイオン源１０１（誘電体容器１内）に導入する。図５に、ピンチバルブ１０５の開閉（ａ）に伴う、イオン源１０１（誘電体容器１内）の圧力（ｂ）の変動と、真空チャンバ３０内の（ｃ）の変動を示す。図５（ａ）と（ｂ）に示すように、ピンチバルブ１０５を開弁すると、誘電体容器１内の圧力は、上昇し、再現性良く数十ｍｓで、大気を放電ガスに使用した場合のバリア放電方式のイオン化に適した圧力（例えば、１００〜１０，０００Ｐａ、好ましくは、１０００〜２５００Ｐａ、図５（ｂ）の例では、１８００Ｐａ）に達する。図５（ｃ）に示すように、真空チャンバ３０内の圧力も、差動排気により、誘電体容器１内の圧力の上昇に連動して、３０〜１００Ｐａ程度まで徐々に上昇する。
ステップＳ９で、制御回路３８は、誘電体容器１において、バリア放電を発生させ、試料ガスのイオン化を開始する。バリア放電を誘電体容器１内の圧力の変動に同期させて開始終了することによって、最適なイオン化を実現する。図５（ａ）に示すように、ピンチバルブ１０５を、３０ｍｓ〜１００ｍｓの短時間だけ開弁すると、図５（ｂ）に示すように、誘電体容器１内の圧力は、バリア放電方式のイオン化に適した圧力帯１００〜１０，０００Ｐａ、好ましくは、１０００Ｐａ〜２５００ａの範囲に入ってくる。誘電体容器１内の圧力が、この圧力帯の中に入っている時間は、バリア放電方式のイオン化に適した時間帯（５０ｍｓ〜１ｓ）となり、この時間帯内であれば、容易にバリア放電を発生させることができる。なお、バリア放電方式のイオン化に適した時間帯は、質量分析で充分な試料分子イオンを確保するのに必要な反応イオンのイオン化に要する時間（イオン化実施時間）より長く。イオン化実施時間は、この時間帯の中であれば、任意に設定することができる。例えば、始期を一致させたり、ピンチバルブ１０５の閉弁時を跨いで設定したり、終期を一致させたりしてもよい。制御回路３８は、設定されたイオン化実施時間に、バリア放電を発生させることになる。バリア放電では、誘電体容器１の外側に配置された２つのバリア放電電極２に、バリア放電用交流電源４から数ｋＶ、数ＭＨｚの交流電圧を加えると、バリア放電部５にバリア放電が発生する。このバリア放電部５を通過する大気内の水分（Ｈ２Ｏ）や酸素分子（Ｏ２）は、バリア放電によってＨ３Ｏ＋やＯ２−などの反応イオンに変化し、質量分析部１０２へ移動する。
【００５２】
ステップＳ１０で、制御回路３８は、図５（ａ）に示すように、ステップＳ８でピンチバルブ１０５を開けてから所定時間（３０ｍｓ〜１００ｍｓ）経過した後に、ピンチバルブ１０５を閉める。
【００５３】
ステップＳ１１で、制御回路３８は、質量分析部１０２に、ステップＳ９でイオン化した試料ガス等のイオンをため込む。ステップＳ１１は、ステップＳ９のイオン化の開始に連動してスタートする。ステップＳ１１の終了とステップＳ９のイオン化の終了は、図５（ａ）と（ｂ）に示すように、ステップＳ１０のピンチバルブ１０５の閉弁の後になる。
【００５４】
ステップＳ１２で、制御回路３８は、ステップＳ１０の終了（ピンチバルブ１０５の閉弁）から、質量分析部１０２の収められた真空チャンバ３０内の圧力が十分に下がるまで、１〜２秒待つ。ステップＳ１０でピンチバルブ１０５が閉弁すると、誘電体容器１内の圧力（図５（ｂ））と真空チャンバ３０内の圧力（図５（ｃ））は徐々に低下する。そして、真空チャンバ３０内の圧力（図５（ｃ））は、ピンチバルブ１０５の閉弁から、１〜２秒後に、質量分析可能な圧力（０．１Ｐａ以下）に到達する。そこで、１〜２秒待つことで、質量分析部１０２は、質量分析可能な状態（圧力）になる。具体的には、制御回路３８は、真空ゲージ３５によって真空チャンバ３０内の真空度（圧力）をモニタして、真空チャンバ３０内の圧力が、所定の圧力（質量分析可能な０．１Ｐａ以下の圧力）以下に達したか否か判定する。そして、圧力が所定の圧力以下に達しないと判定した場合は、ステップＳ１３に進まず、繰り返しこの判定を実施する。そして、圧力が所定の圧力以下に達したと判定した場合は、ステップＳ１３に進む。
【００５５】
ステップＳ１３で、制御回路３８は、質量分析（質量スキャン）を実施する。イオン選択、イオン解離、質量分離を実施して、この測定結果を記憶する。
【００５６】
ステップＳ１４で、制御回路３８は、オペレータからの入力等に基づいて、同一の測定試料１９の測定を終了するか否か判定する。同一の測定試料１９の測定を終了せず、同一の測定試料１９で別の測定を継続する場合（ステップＳ１４、Ｎｏ）は、ステップＳ８に戻って、再度測定を実施する。これにより、測定試料１９を繰り返し質量分析することができる。また、同一の測定試料１９の測定を終了する場合（ステップＳ１４、Ｙｅｓ）は、ステップＳ１５へ進む。
【００５７】
ステップＳ１５で、オペレータは、図３Ｄから図３Ｃへ、さらに図３Ｂへの変化に示すように、試料導入部１０４ごと試料導入部ベース（原スライダ、直進原節）４５を、スライドバルブ１０３から離れる方向に移動させる。なお、このオペレータによる移動は、ステップＳ１７の終了まで、継続している。図３Ｃに示すように、細管１１は、抜き出され、誘電体容器１内から抜去され、さらに、挿入孔６ｂ内の第２Ｏリング９ｂからも抜去される。図３Ｃから図３Ｂへの変化に示すように、細管１１は、さらに抜き出され、その先端を外側挿入孔６ａ内の第１Ｏリング９ａまで後退させる。細管１１は、外側挿入孔６ａ内の第１Ｏリング９ａに挿入され貫通しており、外側挿入孔６ａは、細管１１と第１Ｏリング９ａでシールされたままである。
【００５８】
ステップＳ１６で、オペレータの図３Ｃから図３Ｂへの変化に示される試料導入部ベース４５の移動に連動して、スライドバルブ弁体７が上昇して、スライドバルブ１０３が閉弁状態になる。誘電体容器１内に連通する挿入孔６ｂがスライドバルブ１０３によって閉じられる。
【００５９】
ステップＳ１７で、オペレータは、図３Ｂから図３Ａへの変化に示すように、試料導入部１０４ごと試料導入部ベース（原スライダ、直進原節）４５を、スライドバルブ１０３から離れる方向に移動させる。細管１１は、外側挿入孔６ａ内の第１Ｏリング９ａから抜去される。細管１１は、スライドバルブ容器６から完全に抜き取られる。
【００６０】
ステップＳ１８で、オペレータは、図３Ａから図２Ａへの変化に示すように、カートリッジ８を、試料導入部１０４の本体から取り外す。
【００６１】
ステップＳ１９で、オペレータは、次に測定する測定試料１９があるか否か判断する。次の測定試料１９がある場合（ステップＳ１９、Ｙｅｓ）は、ステップＳ２へ戻り、ない場合（ステップＳ１９、Ｎｏ）は、質量分析方法のフローを終了する。
【００６２】
図６に、質量分析部１０２における質量分析方法（電圧スイープ方式）のシーケンス（イオン蓄積および排気待ち−イオン選択−イオン解離−質量スキャン(分離)）に対応させて、（ａ）ピンチバルブ１０５の開閉、（ｂ）バリア放電部５（誘電体容器１内）の圧力、（ｃ）質量分析部１０２（真空チャンバ３０内）の圧力、（ｄ）バリア放電電極（２）交流電圧、（ｅ）オリフィス（３）ＤＣ電圧、（ｆ）インキャップ電極（３２）／エンドキャップ電極（３３）ＤＣ電圧、（ｇ）トラップバイアスＤＣ電圧、（ｈ）トラップＲＦ電圧、（ｉ）補助交流電圧、（ｊ）イオン検出器３４のオンオフを示す。図６に示すように、質量分析方法（電圧スイープ方式）のシーケンスは、イオン蓄積および排気待ちステップ、イオン選択ステップ、イオン解離ステップ、質量分離ステップの４つのステップから構成されている。なお、イオン蓄積ステップと、排気待ちステップとは、同時進行して、時間的に重なっているとして、合わせて一つのステップとしたが、起きている事象は分離可能であり、逐次的に別の時間に実施してもよいので、後記では分けて説明している。
【００６３】
（イオン蓄積ステップ）
まず、図６（ａ）に示すように、ピンチバルブ１０５（図１Ａ参照）を開弁する。そうすると、図６（ｂ）と（ｃ）に示すように、バリア放電部５（誘電体容器１内）の圧力と質量分析部１０２の圧力が上昇する。図６（ｂ）と（ｄ）に示すように、バリア放電部５（誘電体容器１）の圧力が適当な値に上昇するタイミングに合わせて、バリア放電電極２にバリア放電用交流電源４から数ｋＶ、数ＭＨｚの交流電圧またはパルス電圧を印加して、バリア放電を発生させる。バリア放電部５で発生したイオンは、試料ガスの粘性流と、オリフィス３、インキャップ電極３２、リニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、エンドキャップ電極３３にそれぞれ適当なＤＣ電圧（例えば、測定する試料分子イオンが正イオンの場合、オリフィス（３）ＤＣ電圧として−５Ｖ、インキャップ電極（３２）／エンドキャップ電極（３３）ＤＣ電圧として−１０Ｖ、トラップバイアスＤＣ電圧として−２０Ｖ）を印加することよって、試料分子イオンの流れ２４の方向に運ばれる。バリア放電電極電圧（図６（ｄ））を加えてから適当な遅延時間の後に、トラップＲＦ電圧（図６（ｈ））を、リニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに印加すると、試料分子イオンが、リニアイオントラップ電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの中央部に直線的にトラップ（蓄積）される。
【００６４】
（排気待ちステップ）
排気待ちステップのスタートは、ピンチバルブ１０５の閉弁時としている。イオン蓄積ステップの期間は、バリア放電電極電圧（図６（ｄ））が印加されている期間であり、その期間は、ピンチバルブ１０５の閉弁時を跨いでいる。このため、排気待ちステップとイオン蓄積ステップとは重なっている。排気待ちステップの終期は、質量分析部１０２の圧力が質量分析可能な０．１Ｐａ以下の所定の圧力になるまでである。排気待ちステップの時間は１〜２秒程度である。
【００６５】
（イオン選択ステップ）
イオン選択ステップでは、トラップされたイオンのうち、特定の範囲のｍ／ｚ値の試料分子イオン（目的イオン）を選択するために、図６（ｉ）に示すようにリニアイオントラップ電極３１ａと３２ｂに補助交流電圧（３９ａ）を加え、図６（ｈ）に示すようにトラップＲＦ電圧（３９ｂ）も高くして、ＦＮＦ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｎｏｉｓｅ  Ｆｉｅｌｄ）処理をする。これにより、測定したい特定の範囲のｍ／ｚ値以外の試料分子イオンをトラップ領域から排出する。なお、トラップした試料分子イオン全てを質量分離する場合は、このＦＮＦ処理は省略される。
【００６６】
（イオン解離ステップ）
イオン解離ステップでは、試料分子イオンをＣＩＤ（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）処理してプロダクトイオンを発生させる。図６（ｉ）に示すように、ＣＩＤのターゲットとなるプリカーサイオン（目的イオン）のｍ／ｚ値に合った補助交流電圧（３９ａ）を、リニアイオントラップ電極３１ａと３１ｂに加え、プリカーサイオンを質量分析部１０２にある中性分子（Ｎ２やＯ２）と衝突させてフラグメント（解離）させる（プロダクトイオンの生成）。プリカーサイオンは、補助交流電圧３９ａに共鳴し、トラップ内で中性分子（バッファガス）と多重衝突して分解し、プロダクトイオンを生成する。バッファガスの圧力としては、０．０１〜１Ｐａ程度の圧力が好適である。なお、プロダクトイオンを質量分離する必要がない場合は、このＣＩＤ処理は省略される。
【００６７】
（質量分離ステップ）
最後に、図６（ｈ）と（ｉ）に示すように、トラップＲＦ電圧（３９ａ、３９ｂ）と補助交流電圧（３９ａ）の電圧値（波高値）をスイープして、ｍ／ｚ値が小さいイオンから順に、リニアイオントラップ電極３１ａのスリットからイオン検出器３４の方向に、質量分離された試料分子イオンの流れ２５として、排出する。ｍ／ｚ値の違いから生じるイオン検出器３４での検出タイミングの違いが、質量分析のＭＳスペクトルとなって記録される。すなわち、検出されたイオンの質量数とその信号量から質量分析スペクトルを取得することができる。質量スキャンステップでは、図６（ｊ）に示すようにイオン検出器３４の電圧をオンする必要がある。なお、イオン検出器３４の電圧には安定化に時間を要する高電圧が用いられているので、イオン選択ステップやイオン解離ステップの間にオンしておいてもよい。これは、イオン検出器３４として、電子増倍管などの圧力が高い領域では高電圧が印加できないものを想定していたためで、イオン検出器３４にフォトマルや半導体検出器などを用いる場合は、イオン検出器３４の電圧を装置稼働中常にオンにすることができ（常時オン）、オンオフのスイッチング動作を省くことができる。
【００６８】
以上のイオン蓄積ステップ、排気待ちステップ、イオン選択ステップ、イオン解離ステップ、質量分離ステップの５つのステップで、ＭＳ／ＭＳ測定は行われるが、通常のＭＳ測定であれば、イオン選択ステップとイオン解離ステップを省くことができる。また、複数回数ＭＳ／ＭＳ分析（ＭＳｎ）を行う場合には、イオン選択ステップとイオン解離ステップを複数回繰り返せばよい。
【００６９】
図７に、図６の電圧スイープ方式とは異なる周波数スイープ方式による質量分析方法のシーケンス（イオン蓄積および排気待ち−イオン選択−イオン解離−質量スキャン(分離)）に対応させて、（ａ）ピンチバルブ１０５の開閉、（ｂ）バリア放電部５（誘電体容器１内）の圧力、（ｃ）質量分析部１０２（真空チャンバ３０内）の圧力、（ｄ）バリア放電電極（２）交流電圧、（ｅ）オリフィス（３）ＤＣ電圧、（ｆ）インキャップ電極（３２）／エンドキャップ電極（３３）ＤＣ電圧、（ｇ）トラップバイアスＤＣ電圧、（ｈ）トラップＲＦ電圧、（ｉ）補助交流電圧、（ｊ）イオン検出器３４のオンオフを示す。図７の周波数スイープ方式が、図６の電圧スイープ方式と異なっているのは、質量分離ステップである。図６の電圧スイープ方式では、図６（ｈ）と（ｉ）に示すように、トラップＲＦ電圧（３９ａ、３９ｂ）と補助交流電圧（３９ａ）の電圧値（波高値）をスイープしていたが、図７の周波数スイープ方式では、図７（ｉ）に示すように、補助交流電圧（３９ａ）の周波数をスイープして、図７（ｈ）に示すように、トラップＲＦ電圧（３９ａ、３９ｂ）の電圧値と周波数を一定に保っている。図７の周波数スイープ方式でも、ｍ／ｚ値が小さいイオンから順に、リニアイオントラップ電極３１ａのスリットからイオン検出器３４の方向にイオンが排出される。
【００７０】
（第１の実施形態の変形例）
図８に、本発明の第１の実施形態の変形例に係る質量分析装置１００の要部の構成図を示す。第１の実施形態の変形例が、第１の実施形態と異なっている点は、溝カム４２が、試料導入部ベース４５に取り付けられている点である。溝カム４２と試料導入部ベース４５は、共に、原スライダ、直進原節となる。一方、ガイドローラ（フォロア）４３が、従スライダ（直動従節）４３ａに取り付けられている。従スライダ（直動従節）４３ａは、弁体シャフト４０やスライドバルブ弁体７と一体になって移動する。このような構成によっても、第１の実施形態と同様な作用・効果を得ることができる。
【００７１】
（第２の実施形態）
図９に、本発明の第２の実施形態に係る質量分析装置の試料導入部１０４の構成図を示す。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、カートリッジ８の装着状態のときに、気室１６ｂへ外気（大気、流体）を導入し試料ガスを希釈する希釈手段（希釈用配管４６と流量制御部４７）を有している点である。希釈用配管４６は、フック１６ｅによって、カートリッジ本体１６に着脱可能に固定されている。流量制御部４７は、試料導入部１０４の本体に支持している。希釈用配管４６は、カートリッジ本体１６に設けられた貫通孔１６ｄを介して、気室１６ｂに接続する。流量制御部４７によって調整された適切な量の外気（大気）を、外気の流れ４９のように、希釈用配管４６と貫通孔１６ｄを介して、気室１６ｂに取り入れることができる。これによって、試料ガスの濃度が高い場合など、試料ガスを希釈することができる。なお、流量制御部４７は制御回路３８（図１Ａ参照）に接続されており、測定開始測後に測定試料１９の濃度が高いと判定されると、自動的に流量制御部４７を調節して、希釈する外気の量を増すことができる。また、あらかじめ適当な量の外気で気室１６ｂが希釈されるようにしておき、測定開始後に測定試料１９の濃度が低いと判定されると、自動的に流量制御部４７を調節して、希釈する外気（大気）の量を減らして、測定感度を高めることもできる。また、本第２の実施形態のような試料ガスを希釈する手段がない場合は、測定開始後に測定試料１９の濃度が高いと判定された時点で試料導入を中断すれば、キャリーオーバーの発生を防ぐことができる。なお、カートリッジ８が試料導入部１０４の本体から脱離する際には、フック１６ｅが外され、希釈用配管４６と流量制御部４７は、試料導入部１０４の本体側に残り、カートリッジ８から分離することができる。希釈用配管４６と流量制御部４７は、繰り返し測定に使用することができる。なお、流量制御部４７に、成分の分かっているガス（流体）を充填したボンベ（容器）を接続してもよい。
【００７２】
（第３の実施形態）
図１０に、本発明の第３の実施形態に係る質量分析装置の試料導入部１０４の構成図を示す。第３の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、希釈用配管４６内の流体を加熱する配管加熱ヒータ（流体加熱手段）４８と、気室１６ｂ内の試料ガスを加熱する金属容器加熱ヒータ（ガス加熱手段）５２と、貫通孔１６ｃ内に設けられて貫通孔１６ｃ内の試料ガスを吸着するガスフィルタとを有している点である。また、第２の実施形態の気室１６ｂは、熱伝導性に高い金属性に変えられ、気室金属容器５１となっている。気室金属容器５１は、金属容器加熱ヒータ５２で加熱され、その内部の試料ガスが冷えて凝集することを防ぐことができる。また、希釈用配管４６も配管加熱ヒータ４８で加熱されており、外気（大気）が、希釈用配管４６を通る際に温められる。このため、気室金属容器５１に流入した外気が試料ガスを冷やすことを防ぐことができる。これらの構造により、一旦気化した試料ガスを凝集させることなく、保持することができる。なお、カートリッジ８が試料導入部１０４の本体から脱離する際には、配管加熱ヒータ４８は、試料導入部１０４の本体側に残り、カートリッジ８から分離することができる。配管加熱ヒータ４８は、繰り返し測定に使用することができる。
【００７３】
また、貫通孔１６ｃからは、減圧配管１８によって、試料ガスが排気されるので、貫通孔１６ｃにガスフィルタを設けることで、減圧配管１８に試料ガスが流入するのを抑制することができる。減圧配管１８内の試料ガスの残留を低減することができる。なお、カートリッジ８が試料導入部１０４の本体から脱離する際には、金属容器加熱ヒータ５２とガスフィルタは、カートリッジ８と一体的に扱うことができる。
【００７４】
なお、本発明は、前記した第１〜第３の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した第１〜第３の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１      誘電体容器（誘電体隔壁）
２      バリア放電電極
３      オリフィス
４      バリア放電用交流電源
５      バリア放電部
６      スライドバルブ容器（弁容器）
６ａ    外側挿入孔
６ｂ    挿入孔
６ｃ    貫通孔
７      スライドバルブ弁体（弁体）
８      カートリッジ
９ａ    第１Ｏリング
９ｂ    第２Ｏリング
９ｃ    弁体Ｏリング
１０    フィルタ
１１    細管（キャピラリ）
１２    弾性チューブ
１３ａ  固定堰（ピンチバルブの一対の堰）
１３ｂ  移動堰（ピンチバルブの一対の堰）
１４    ピンチバルブ駆動部
１５    試料ガス配管
１６    カートリッジ本体（試料容器キャップ）
１６ａ  カートリッジ取っ手
１６ｂ  気室
１６ｃ、１６ｄ  貫通孔
１６ｅ、１６ｆ  フック
１７    試料容器
１８    減圧配管（減圧手段）
１９    測定試料
２０    加熱ヒータ（加熱手段）
２１    ヘッドスペース
２２    排気される試料ガスの流れ
２３    測定される試料ガスの流れ
２４    試料分子イオンの流れ
２５    質量分離された試料分子イオンの流れ
２６    真空チャンバから排気されるガスの流れ
３０    真空チャンバ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ  リニアイオントラップ電極（上下、左右）
３２    インキャップ電極
３３    エンドキャップ電極
３４    イオン検出器
３５    真空ゲージ
３６    ターボ分子ポンプ
３７    粗引きポンプ
３８    制御回路
３９ａ  リニアイオントラップ電極用電源（トラップＲＦ電圧＋補助交流電圧）
３９ｂ  リニアイオントラップ電極用電源（トラップＲＦ電圧）
４０    弁体シャフト
４１    真空ベローズ
４２    溝カム（従スライダ（直動従節）、原スライダ（直進原節））
４２ａ  カム溝
４３    ガイドローラ（フォロア）
４３ａ  従スライダ（直動従節）
４４    ガイドローラシャフト
４５    試料導入部ベース（原スライダ、直進原節）
４５ａ  フック
４６    希釈用配管（希釈手段）
４７    流量制御部（希釈手段）
４８    配管加熱ヒータ（流体加熱手段）
４９    外気（大気）の流れ
５０    ガスフィルタ
５１    気室金属容器
５２    金属容器加熱ヒータ（ガス加熱手段）
１００  質量分析装置
１０１  イオン源
１０２  質量分析部
１０３  スライドバルブ（開閉弁）
１０４  試料導入部
１０５  ピンチバルブ
Ｓ      挿入孔６ｂの開口面
Ｄ１    第１所定距離
Ｄ２    第２所定距離
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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