(57)【要約】      （修正有）【課題】ＬＡ−ＩＣＰ−ＭＳやＬＡ−ＩＣＰ−ＯＥＳを用いたサブミクロンサイズの粒子の高解像度イメージング又は分析に対して、高感度なレーザアブレーションシステムを提供する。【解決手段】内部空間１０６にターゲット１０４を収容するように構成された試料チャンバ１０２と、ターゲットの一部を除去するように構成された試料生成部１０８と、試料の組成を分析するように構成された分析システム１１０とを含む。ターゲットに近接したチャンバの試料捕捉セル１３８は、ターゲット材料を受け入れるように構成された捕捉キャビティと、捕捉セルの外側に隣接した位置からキャリアガスの流れを捕捉キャビティの一領域に送るように構成された流入口と、捕捉キャビティの他の領域からのキャリアガスを受け入れるように構成された流出口とを有する。試料チャンバは、キャリアガスを内部空間に導入するように構成された噴射ノズル１２０を含む。【選択図】図１
2019082483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットのレーザアブレーション位置から除去されたターゲット材料を処理する装置であって、
前記ターゲットに近接して配置されるように構成された試料捕捉セルを備え、
前記試料捕捉セルは、
前記捕捉セルの表面に形成された開口を有する捕捉キャビティであって、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接しているときに、前記レーザアブレーション位置から放出又は生成されたターゲット材料を前記開口を介して受け入れるように構成された捕捉キャビティと、
前記捕捉キャビティと流体連通する第１の流入口であって、前記捕捉セルの外部空間に隣接する第１の位置からキャリアガスの流れを前記捕捉キャビティの領域に送るように構成された第１の流入口と、
前記捕捉キャビティと流体連通する流出口であって、前記捕捉キャビティの他の領域からキャリアガスを受け入れるように構成された流出口と、
前記捕捉キャビティ内に露出するガイド壁であって、前記捕捉キャビティ内に受け入れられた前記ターゲット材料の少なくとも一部を試料として前記流出口に送れるように前記第１の流入口と前記流出口との間の前記捕捉キャビティ内で前記キャリアガスの流れを案内するように構成されたガイド壁と、
を含む、
装置。
【請求項２】
前記表面が１mm未満の離間距離だけ前記ターゲットから離間したときに、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接する、請求項１の装置。
【請求項３】
前記表面が0.5mm未満の離間距離だけ前記ターゲットから離間したときに、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接する、請求項１又は２の装置。
【請求項４】
前記表面が0.2mm未満の離間距離だけ前記ターゲットから離間したときに、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接する、請求項１から３のいずれかの装置。
【請求項５】
前記表面が0.1mm未満の離間距離だけ前記ターゲットから離間したときに、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接する、請求項１から４のいずれかの装置。
【請求項６】
前記表面が0.05mm未満の離間距離だけ前記ターゲットから離間したときに、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接する、請求項１から５のいずれかの装置。
【請求項７】
前記表面が0.01mmよりも長い離間距離だけ前記ターゲットから離間したときに、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接する、請求項１から６のいずれかの装置。
【請求項８】
前記捕捉キャビティの容積が１cm3より小さい、請求項１から７のいずれかの装置。
【請求項９】
前記捕捉キャビティの容積が0.5cm3より小さい、請求項１から８のいずれかの装置。
【請求項１０】
前記捕捉キャビティの容積が0.05cm3より小さい、請求項１から９のいずれかの装置。
【請求項１１】
前記捕捉キャビティの容積が0.005cm3より小さい、請求項１から10のいずれかの装置。
【請求項１２】
前記捕捉キャビティの容積が0.001cm3より大きい、請求項１から11のいずれかの装置。
【請求項１３】
前記第１の流入口は、前記キャリアガスの前記流れを第１の方向に沿って前記捕捉キャビティの前記第１の領域に送るように構成される、請求項１から12のいずれかの装置。
【請求項１４】
前記第１の方向は、前記ターゲットの前記表面に対して少なくとも実質的に平行である、請求項13の装置。
【請求項１５】
前記試料捕捉セルは、前記捕捉キャビティと流体連通する第２の流入口であって、前記捕捉セルの前記外部空間に隣接する第２の位置からキャリアガスの外部流れを前記捕捉キャビティの他の領域に送るように構成された第２の流入口をさらに含む、請求項１から14のいずれかの装置。
【請求項１６】
前記第２の流入口は、前記キャリアガスの流れを前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って前記捕捉キャビティに送るように構成される、請求項15の装置。
【請求項１７】
前記第２の方向は、前記第１の方向に対して少なくとも実質的に垂直である、請求項16の装置。
【請求項１８】
前記第２の方向は、前記第１の方向に対して斜めに傾いている、請求項16の装置。
【請求項１９】
前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接したときに、光が前記ターゲットの領域上に伝搬されるように前記第２の流入口及び前記捕捉キャビティが構成される、請求項15から18のいずれかの装置。
【請求項２０】
前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接したときに、レーザ光が前記ターゲットの領域上に伝搬されるように前記第２の流入口及び前記捕捉キャビティが構成される、請求項19の装置。
【請求項２１】
前記ターゲットの前記領域は前記レーザアブレーション位置に対応する、請求項21の装置。
【請求項２２】
前記ガイド壁は、前記キャリアガスの前記流れを前記第１の流入口から前記ターゲットの表面を横切って前記捕捉キャビティを通り前記流出口に案内するように構成される、請求項１から21のいずれかの装置。
【請求項２３】
前記ガイド壁は、案内される流れが層流となるように、前記キャリアガスの前記流れを前記ターゲットの前記表面にわたって案内するように構成される、請求項22の装置。
【請求項２４】
前記ガイド壁は、案内される流れが準層流となるように、前記キャリアガスの前記流れを前記ターゲットの前記表面にわたって案内するように構成される、請求項22から23のいずれかの装置。
【請求項２５】
前記ガイド壁は、案内される流れが乱流となるように、前記キャリアガスの前記流れを前記ターゲットの前記表面にわたって案内するように構成される、請求項22から24のいずれかの装置。
【請求項２６】
前記ガイド壁は、案内される流れが乱流となるように、前記キャリアガスの前記流れを前記ターゲットの前記表面にわたって案内するように構成される、請求項22から25のいずれかの装置。
【請求項２７】
前記ガイド壁は、前記捕捉キャビティ内の前記キャリアガスの流れが層流となるように、前記捕捉キャビティ内の前記キャリアガスの前記流れを案内するように構成される、請求項１から26のいずれかの装置。
【請求項２８】
前記ガイド壁は、前記捕捉キャビティ内の前記キャリアガスの流れが準層流となるように、前記捕捉キャビティ内の前記キャリアガスの前記流れを案内するように構成される、請求項１から27のいずれかの装置。
【請求項２９】
前記ガイド壁は、前記捕捉キャビティ内の前記キャリアガスの流れが乱流となるように、前記捕捉キャビティ内の前記キャリアガスの前記流れを案内するように構成される、請求項１から28のいずれかの装置。
【請求項３０】
前記試料捕捉セルは、前記試料収集器が前記ターゲットに近接したときに、前記捕捉キャビティの外側に位置する前記キャリアガスの流れを前記ターゲットの表面から離れるように案内するように構成される、請求項１から29のいずれかの装置。
【請求項３１】
前記第１の流入口、前記流出口、前記ガイド壁、及び前記第２のポートのうち少なくとも１つは、前記捕捉キャビティ内に受入可能な少なくとも実質的にすべてのターゲット材料を前記流出口に送ることができるように構成される、請求項１から30のいずれかの装置。
【請求項３２】
前記試料捕捉セルは本体を備え、前記捕捉キャビティ、前記第１の流入口、前記流出口、前記ガイド壁、及び前記ポートからなる群より選択される少なくとも２つは、前記第２の流入口であり、前記本体と一体的に形成される、請求項１から31のいずれかの装置。
【請求項３３】
前記ターゲットを収容するように構成された内部空間を含む試料チャンバをさらに備える、請求項１から32のいずれかの装置。
【請求項３４】
前記試料捕捉セルは、前記ターゲットに近接した位置で前記試料チャンバの前記内部空間に配置されるように構成される、請求項33の装置。
【請求項３５】
前記試料捕捉セルに連結され、前記試料チャンバの前記内部空間で前記試料捕捉セルを支持するように構成されたセル支持部をさらに備える、請求項33から34のいずれかの装置。
【請求項３６】
前記セル支持部は、前記試料チャンバの側壁に連結されるように構成される、請求項35の装置。
【請求項３７】
前記捕捉キャビティの外側の位置から前記キャリアガスの流れを生成するように構成された主噴射ノズルをさらに備える、請求項１から36のいずれかの装置。
【請求項３８】
前記主噴射ノズルは、前記試料チャンバの前記内部空間内の位置から前記キャリアガスの前記流れを生成するように構成される、請求項37の装置。
【請求項３９】
前記捕捉キャビティに直接補助流体を導入するように構成された１以上の補助流入口をさらに備える、請求項１から38のいずれかの装置。
【請求項４０】
補助流入口は、前記流出口よりも前記第１の流入口に近い位置で前記補助流体を前記捕捉キャビティに導入するように構成される、請求項39の装置。
【請求項４１】
補助流入口は、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接したときに、前記ターゲットの前記表面に対して少なくとも実質的に平行な方向に延びる前記補助流体の流れを生成するように構成される、請求項39の装置。
【請求項４２】
補助流入口は、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接したときに、前記ターゲットの前記表面に対して少なくとも実質的に垂直な方向に延びる前記補助流体の流れを生成するように構成される、請求項39の装置。
【請求項４３】
補助流入口は、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接したときに、前記ターゲットの前記表面に対して少なくとも実質的に斜めの方向に延びる前記補助流体の流れを生成するように構成される、請求項39の装置。
【請求項４４】
補助流入口は、前記流出口に向かって延びる前記補助流体の流れを生成するように構成される、請求項39の装置。
【請求項４５】
補助流入口は、前記第１の流入口に向かって延びる前記補助流体の流れを生成するように構成される、請求項39の装置。
【請求項４６】
補助流入口は、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接したときに、前記ターゲットに向かって延びる前記補助流体の流れを生成するように構成される、請求項39の装置。
【請求項４７】
補助流入口は、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接したときに、前記ターゲットから離れる方向に延びる前記補助流体の流れを生成するように構成される、請求項39の装置。
【請求項４８】
補助流入口の流出口はレーザアクセスポートと流体連通する、請求項39の装置。
【請求項４９】
補助流入口の少なくとも一部は、前記試料捕捉セルの少なくとも一部を貫通する、請求項39の装置。
【請求項５０】
前記流出口に連結される移送管であって、前記試料の少なくとも一部を前記レーザアブレーションチャンバの外側の位置に移送するように構成された移送管をさらに備える、請求項１から49のいずれかの装置。
【請求項５１】
前記移送管は、前記試料捕捉セルに連結される第１の端部と、前記第１の端部の反対側の第２の端部とを含む、請求項50の装置。
【請求項５２】
前記試料の少なくとも実質的にすべてが前記第１の端部から前記第２の端部に移送可能であるように前記移送管が構成される、請求項51の装置。
【請求項５３】
前記移送管の前記第１の端部から前記第２の端部までの長さが２ｍ未満である、請求項51から52のいずれかの装置。
【請求項５４】
前記移送管の前記試料受入端から前記試料噴射端までの長さが1.5ｍ未満である、請求項51から53のいずれかの装置。
【請求項５５】
前記移送管の前記第１の端部から前記第２の端部までの長さが１ｍ未満である、請求項51から54のいずれかの装置。
【請求項５６】
前記移送管の前記第１の端部から前記第２の端部までの長さが500mm未満である、請求項51から55のいずれかの装置。
【請求項５７】
前記移送管の前記第１の端部から前記第２の端部までの長さが450mm未満である、請求項51から56のいずれかの装置。
【請求項５８】
前記移送管の前記第１の端部から前記第２の端部までの長さが400mm未満である、請求項51から57のいずれかの装置。
【請求項５９】
前記移送管の前記第１の端部から前記第２の端部までの長さが100mm未満である、請求項51から58のいずれかの装置。
【請求項６０】
前記移送管の前記第１の端部から前記第２の端部までの長さが50mm未満である、請求項51から59のいずれかの装置。
【請求項６１】
前記移送管は、前記第１の端部から前記第２の端部まで少なくとも実質的に一直線である、請求項51から60のいずれかの装置。
【請求項６２】
前記第１の端部での前記移送管の内径は、前記第２の端部での前記移送管の内径と少なくとも実質的に等しい、請求項51から61のいずれかの装置。
【請求項６３】
前記移送管は単一のチューブである、請求項51から62のいずれかの装置。
【請求項６４】
前記移送管は、前記第１の端部と前記第２の端部との間にバルブを有していない、請求項51から63のいずれかの装置。
【請求項６４】
前記移送管は、前記第１の端部と前記第２の端部との間にバルブを有していない、請求項51から63のいずれかの装置。
【請求項６５】
前記移送管の内径が500μm未満である、請求項51から64のいずれかの装置。
【請求項６６】
前記移送管の内径が300μm未満である、請求項51から65のいずれかの装置。
【請求項６７】
前記移送管の内径が200μm未満である、請求項51から66のいずれかの装置。
【請求項６８】
前記移送管の内径が50μmよりも大きい、請求項51から67のいずれかの装置。
【請求項６９】
前記移送管の内径は、前記第１の端部から前記第２の端部まで実質的に一定である、請求項51から68のいずれかの装置。
【請求項７０】
前記移送管は少なくとも実質的に堅い、請求項50から69のいずれかの装置。
【請求項７１】
前記移送管は、ガラス、ポリマー、セラミック、及び金属からなる群より選択される少なくとも１つの材料から形成される、請求項50から70のいずれかの装置。
【請求項７２】
前記移送管は溶融ガラスから形成される、請求項50から71のいずれかの装置。
【請求項７３】
前記移送管は、ＰＦＡ、ＰＥＥＫ、及びＰＴＦＥからなる群より選択される高分子材料からなる、請求項50から72のいずれかの装置。
【請求項７４】
前記移送管は、導電性高分子材料からなる、請求項50から73のいずれかの装置。
【請求項７５】
前記移送管は、アルミナ及びサファイアからなる群より選択される少なくとも１つのセラミック材料からなる、請求項50から74のいずれかの装置。
【請求項７６】
前記移送管は、ステンレス鋼、プラチナ、及び銅からなる群より選択される少なくとも１つの金属材料からなる、請求項50から75のいずれかの装置。
【請求項７７】
前記移送管に連結された噴射器であって、前記移送管の前記第１の端部から前記第２の端部に移送可能な粒子の少なくとも一部をプラズマトーチにより生成可能なプラズマに噴射するように構成された噴射器をさらに備える、請求項１から76のいずれかの装置。
【請求項７８】
前記噴射器は、前記移送管の前記第１の端部から前記第２の端部に移送可能な前記試料の少なくとも実質的にすべてを前記プラズマに噴射するように構成される、請求項77の装置。
【請求項７９】
その閉じ込めチューブ内にプラズマを生成するように構成されたプラズマトーチに近接して配置されるように構成された噴射器を備え、
前記噴射器は、
流体噴射端を有する外側管であって、流体の外側噴射器流れを前記流体噴射端に移送して前記流体を前記流体噴射端から前記閉じ込めチューブに噴射できるように構成された外側管と、
前記流体噴射端で前記外側管の内部に配置され、試料噴射端を有する移送管であって、前記試料噴射端を介して材料を含むキャリア流れを噴射できるように構成された移送管と、
を含む、
装置。
【請求項８０】
その閉じ込めチューブ内にプラズマを生成するように構成されたプラズマトーチに近接して配置されるように構成された噴射器を備え、
前記噴射器は、
流体噴射端を有する外側管であって、前記閉じ込めチューブ内に、比較的激しい乱流の流体流れを含む第１のゾーンと、比較的弱い乱流の流体流れを含む第２のゾーンとを生成するように構成され、前記第１のゾーンは前記第２のゾーンよりも前記流体噴射端に近い外側管と、
前記第２のゾーン内に位置する試料噴射端を有する移送管であって、前記試料噴射端を介して材料を含むキャリア流れを前記第２のゾーンに噴射できるように構成された移送管と、
を含む、
装置。
【請求項８２】
前記試料噴射端は前記外側管内に位置する、請求項79の装置。
【請求項８１】
前記試料噴射端は前記外側管の外側に位置している、請求項79から80のいずれかの装置。
【請求項８２】
前記外側管は、前記流体噴射端から噴射軸に沿って延び、前記移送管は、前記試料噴射端から前記噴射軸に沿って延びる、請求項81の装置。
【請求項８３】
前記外側管及び前記移送管は同軸である、請求項81から82のいずれかの装置。
【請求項８４】
試料噴射端は、１mmよりも大きな範囲の距離だけ前記流体噴射端を超えて延びる、請求項81から83のいずれかの装置。
【請求項８５】
試料噴射端は、２mmよりも大きな範囲の距離だけ前記流体噴射端を超えて延びる、請求項81から84のいずれかの装置。
【請求項８６】
試料噴射端は、４mmよりも大きな範囲の距離だけ前記流体噴射端を超えて延びる、請求項81から85のいずれかの装置。
【請求項８７】
試料噴射端は、６mmよりも大きな範囲の距離だけ前記流体噴射端を超えて延びる、請求項81から86のいずれかの装置。
【請求項８８】
試料噴射端は、８mmよりも大きな範囲の距離だけ前記流体噴射端を超えて延びる、請求項81から87のいずれかの装置。
【請求項８９】
試料噴射端は、10mmよりも大きな範囲の距離だけ前記流体噴射端を超えて延びる、請求項81から88のいずれかの装置。
【請求項９０】
試料噴射端は、12mmよりも大きな範囲の距離だけ前記流体噴射端を超えて延びる、請求項81から89のいずれかの装置。
【請求項９１】
試料噴射端は、15mmよりも小さな範囲の距離だけ前記流体噴射端を超えて延びる、請求項81から90のいずれかの装置。
【請求項９２】
前記外側管に対する前記移送管の位置が固定されている、請求項79から91のいずれかの装置。
【請求項９３】
前記外側管に対する前記移送管の位置が調整可能である、請求項79から91のいずれかの装置。
【請求項９４】
前記移送管は、前記試料噴射端と反対側の試料受入端であって、前記ターゲット材料を受け入れるように構成された試料受入端をさらに含む、請求項79から93のいずれかの装置。
【請求項９５】
前記移送管は、前記試料受入端で受け入れた前記材料の少なくとも一部を前記試料噴射端に移送するように構成されている、請求項79から94のいずれかの装置。
【請求項９６】
前記移送管は、前記材料の少なくとも実質的にすべてを前記試料受入端から前記試料噴射端に移送できるように構成されている、請求項95の装置。
【請求項９７】
前記プラズマトーチをさらに含む、請求項79から96のいずれかの装置。
【請求項９８】
前記プラズマトーチは、前記閉じ込めチューブを有する誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）トーチである、請求項97の装置。
【請求項９９】
前記ＩＣＰトーチは、前記閉じ込めチューブの外側に配置され、前記流体及びエアロゾルをイオン化するように構成された誘導コイルを含む、請求項98の装置。
【請求項１００】
前記ＩＣＰトーチは、前記閉じ込めチューブの外側に配置され、前記流体及びエアロゾルをイオン化するように構成された１組の誘導平板を含む、請求項98の装置。
【請求項１０１】
前記材料が除去されるターゲットを収容するように構成された内部空間を有する試料チャンバをさらに備える、請求項79から100のいずれかの装置。
【請求項１０２】
前記移送管の前記試料受入端は前記試料チャンバ内に配置される、請求項101の装置。
【請求項１０３】
前記移送管の前記試料受入端に連結され、前記ターゲットに隣接して配置されるように構成される試料捕捉セルであって、前記材料を捕捉し、該捕捉した材料を前記移送管に送るように構成された試料捕捉セルをさらに備える、請求項79から102のいずれかの装置。
【請求項１０４】
前記試料捕捉セルは前記試料チャンバの前記内部空間内に配置される、請求項103の装置。
【請求項１０５】
前記移送管の内部空間と流体連通し、粒子を前記移送管の前記内部空間に移送するように構成された液滴生成器をさらに備える、請求項79から104のいずれかの装置。
【請求項１０６】
前記液滴生成器と前記移送管との間に連結される脱溶媒ユニットをさらに備える、請求項105の装置。
【請求項１０７】
ターゲットを処理する装置であって、
第１の側面と第２の側面とを有するベースと、
前記ターゲットを支持するように構成されたターゲットホルダと、
前記ベースの前記第１の側面に移動可能に配置され、ターゲットホルダを支持するように構成された移送台と、
前記ベースの前記第２の側面に移動可能に配置される位置決めステージと、
を備え、前記移送台と前記位置決めステージが前記ベースを介して互いに磁気的に連結されている、装置。
【請求項１０８】
前記位置決めステージは、前記ベースに対して直線的に移動可能である、請求項107の装置。
【請求項１０９】
前記位置決めステージは、前記ベースに対して少なくとも２つの方向に沿って直線的に移動可能である、請求項108の装置。
【請求項１１０】
前記位置決めステージは、前記ベースに対して回転可能である、請求項107から109のいずれかの装置。
【請求項１１１】
前記移送台は、少なくとも１つの磁石を含む、請求項107から110のいずれかの装置。
【請求項１１２】
前記移送台は、前記ベースの前記第１の側面に接触するように構成された少なくとも１つのベアリングを含む、請求項107から111のいずれかの装置。
【請求項１１３】
前記ターゲットホルダにより支持され得るターゲット上にレーザ光のビームを光路に沿って照射するように構成された試料生成部をさらに備え、前記レーザ光のビームは、レーザアブレーション位置で前記ターゲットの少なくとも一部をアブレートするように構成される、請求項107から111のいずれかの装置。
【請求項１１４】
前記移送台は、前記光路に対して移動可能である、請求項113の装置。
【請求項１１５】
前記ベースに連結され、前記ターゲットホルダを収容するように構成された空間を取り囲むフレームをさらに備え、前記フレーム及び前記ベースがチャンバを構成する、請求項107から114のいずれかの装置。
【請求項１１６】
前記フレームは、前記光路に位置合わせされた光ポートを含む、請求項115の装置。
【請求項１１７】
前記光ポートを横切って延び、レーザ源により照射されるレーザ光を透過するように構成された透過窓をさらに備える、請求項116の装置。
【請求項１１８】
前記試料チャンバの前記内部空間内の位置からキャリアガスの流れを生成するように構成された噴射ノズルをさらに備える、請求項107から117のいずれかの装置。
【請求項１１９】
前記噴射ノズルは、前記試料捕捉セルの外側の位置から前記キャリアガスの外部流れを生成するように構成される、請求項118の装置。
【請求項１２０】
レーザアブレーション位置で前記試料から放出された粒子を含むエアロゾルの少なくとも一部を捕捉するように構成された試料捕捉セルをさらに備える、請求項107から119のいずれかの装置。
【請求項１２１】
前記試料捕捉セルは前記光路と位置合わせされる、請求項120の装置。
【請求項１２２】
前記試料捕捉セルは前記フレームに連結される、請求項120から121のいずれかの装置。
【請求項１２３】
前記移送台は、前記試料捕捉セルに対して移動可能である、請求項120から122のいずれかの装置。
【請求項１２４】
前記試料捕捉セル及び前記フレームに連結され、前記エアロゾルの少なくとも一部を前記試料捕捉セルから前記チャンバの外側の位置に移送するように構成された移送管をさらに備える、請求項120から123のいずれかの装置。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
本明細書において例示的に述べられる本発明の実施形態は、概して、ターゲットのレーザアブレーション位置から放出又は生成されるターゲット材料（例えば、粒子及び／又は蒸気の形態）を処理するための装置及び方法に関するものである。より詳細には、本発明の実施形態は、ターゲット材料を効率的に捕捉し、そのターゲット材料を含む試料を効率的に移送し、ターゲット材料を含む試料を試料準備システムに効率的に噴射するための装置及び方法に関するものである。また、本明細書において例示的に述べられる本発明の実施形態は、概して、試料チャンバ内でターゲットを処理するための装置に関するものである。より詳細には、本発明の実施形態は、遅れと運動ヒステリシスとを低減しつつ、ターゲットホルダの位置を調整するための装置及び方法に関するものである。
【０００２】
ターゲット（例えば、固体又は液体のターゲット材料）の組成を分析するために、レーザアブレーション誘導結合プラズマ質量分光法（ＬＡ−ＩＣＰ−ＭＳ）又はレーザアブレーション誘導結合プラズマ発光分光法（ＬＡ−ＩＣＰ−ＯＥＳ）を用いることができる。ターゲットの試料はエアロゾル（すなわち、ヘリウムガスのようなキャリアガス中の固体粒子や場合によっては液体粒子及び／又は蒸気の懸濁）の形態で分析システムに供給されることが多い。典型的には、試料は、レーザアブレーションチャンバ内にターゲットを配置し、チャンバ内にキャリアガス流を導入し、１以上のレーザパルスでターゲットの一部をアブレートしてターゲット（以下、「ターゲット材料」という）から放出又は生成される粒子及び／又は蒸気を含むプルーム（plume）を生成してキャリアガス中に浮遊させることにより生成される。ターゲット材料は、流れるキャリアガスに乗り、移送管を介して分析システムに移送され、ＩＣＰトーチに至り、そこでイオン化される。そして、ＭＳシステム又はＯＥＳシステムのような分析システムにより、イオン化された粒子及び／又は蒸気を含むプラズマが分析される。
【０００３】
しかしながら、ＬＡ−ＩＣＰ−ＭＳやＬＡ−ＩＣＰ−ＯＥＳのような従来の手法は、合理的なタイムフレーム内でターゲットの高解像度組成分析（すなわち「イメージング」）を行うのが遅いため好ましくない。例えば、現在の手法では、10μmのピクセル解像度で100mm2の面積をイメージングするのに約278時間もかかるため好ましくない。加えて、ＬＡ−ＩＣＰ−ＭＳやＬＡ−ＩＣＰ−ＯＥＳのような現在の手法は、ミクロンサイズやサブミクロンサイズの粒子（例えばナノ粒子）の高解像度イメージング又は分析に対して十分に感度が良くない。本明細書に開示される実施形態の例は、これらの問題及び従来の組成分析技術に関連付けられた他の問題を解決するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】図１は、ターゲットを処理し、このターゲットから放出又は生成されるターゲット材料を処理するための装置の一実施形態を模式的に示すものであり、試料チャンバ、試料捕捉セル、及びターゲットホルダの断面図を含んでいる。
【図２】図２は、一実施形態における図１に示される試料捕捉セルを模式的に示す、図２Ａに示されるII-II線断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図２のIIA-IIA線に沿った方向に見たときの試料捕捉セルの第１の流入口、第２の流入口、捕捉キャビティ、及び流出口を模式的に示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２のIIB-IIB線に沿った方向に見たときの試料捕捉セルの第１の流入口、第２の流入口、捕捉キャビティ、及び流出口を示す平面図である。
【図３】図３は、試料セルの第２の流入口及び捕捉キャビティを通ってレーザアブレーション位置でターゲットに照射されるレーザ光と、レーザアブレーション位置から試料セルの捕捉キャビティに放出されるターゲット材料を含む結果物としてのプルームとを模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、図２に示される試料捕捉セルの捕捉キャビティに向かう試料チャンバの内部空間のキャリアガスの流れの特性を模式的に示す斜視断面図である。
【図５】図５は、図２に示される試料捕捉セルの捕捉キャビティに向かう、図４に示されるキャリアガスの流れの特性を模式的に示す拡大上面図である。
【図６】図６は、試料捕捉セルとターゲットとの間の領域から捕捉キャビティの開口を通って図２に示される試料捕捉セルの流出口に向かうキャリアガスの流れの特性を模式的に示す、図４に示される模式図の拡大透視断面図である。
【図７】図７は、第２の流入口を通って図２に示される試料捕捉セルの流出口に向かうキャリアガスの流れの特性を模式的に示す、図４に示される模式図の拡大側断面図である。
【図８】図８は、他の実施形態において補助流入口を組み込んだ図１に示される試料捕捉セルを模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、試料準備システムに連結された噴射器と分析システムの一部の一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図１０】図10は、液滴生成器と図９に示される噴射器のような噴射器との間に連結される脱溶媒ユニットの一実施形態を模式的に示す部分断面図である。
【図示された実施形態の詳細な説明】
【０００５】
以下、添付図面を参照しつつ実施形態の例を説明する。本開示の精神及び教示を逸脱することのない多くの異なる形態及び実施形態が考えられ、本開示を本明細書で述べた実施形態に限定して解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態の例は、本開示が完全かつすべてを含むものであって、本開示の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されるものである。図面においては、理解しやすいように、構成要素のサイズや相対的なサイズが誇張されている場合がある。本明細書において使用される用語は、特定の例示的な実施形態を説明するためだけのものであり、限定を意図しているものではない。「前」、「後」、「背面」、「左」、「右」、「上部」、「底部」、「上方」、及び「下方」などのような種々の方向を示す語は、本明細書においては便宜上使用されているだけであり、説明されている構造が使用され得る任意の環境に対して絶対的又は固定的な方向にその説明されているものを限定する意図を有するものではない。本明細書で使用される場合には、内容が明確にそうではないことを示している場合を除き、単数形は複数形を含むことを意図している。さらに、「備える」及び／又は「備えている」という用語は、本明細書で使用されている場合には、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するものであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそのグループの存在又は追加を排除するものではないことも理解されよう。特に示している場合を除き、値の範囲が記載されているときは、その範囲は、その範囲の上限と下限の間にあるサブレンジだけではなく、その上限及び下限を含むものである。
【０００６】
図１は、ターゲットを処理するための装置であって、このターゲットから放出又は生成されるターゲット材料を処理するための装置の一実施形態を模式的に示すものであり、試料チャンバ、試料捕捉セル、及びターゲットホルダの断面図を含んでいる。
【０００７】
図１を参照すると、ターゲットを処理し、このターゲットから放出又は生成されるターゲット材料を処理するための装置100のような装置は、その内部空間106にターゲット104を収容するように構成された試料チャンバ102と、ターゲット104の一部（これは後に試料として捕捉され得る）を除去するように構成された試料生成部108と、試料の組成を分析するように構成された分析システム110とを含み得る。ターゲット104として提供可能な材料の例としては、例えば、考古学的材料、生体検定基板、及び他の生体材料、セラミック、地質物質、医薬品（例えばピル）、金属、ポリマー、石油化学材料、液体、半導体などが挙げられる。装置100は、必要に応じて、試料が分析システム110により分析される前に、試料の１以上の組成を励起する（例えば、イオン化、原子化（atomize）、照射、加熱など、又はこれらの組み合わせ）ように構成された試料準備システム112を含んでいてもよい。詳細については後述するが、試料準備システム112は、プラズマトーチ（例えばＩＣＰトーチ）などを含み得る。さらに、分析システム110は、ＭＳシステムやＯＥＳシステムなどであってもよい。
【０００８】
試料チャンバ102は、試料生成部108と試料チャンバ102の内部空間106との間で光を伝送できるようにする光ポート116が貫通しているフレーム114を含んでいてもよい。必要に応じて、光ポート116の端から端までわたるように透過窓118をフレーム114に連結してもよい。透過窓118は、典型的に、試料生成部108によって生成されるレーザ光に対して少なくとも実質的に透明な材料（例えば石英）から形成される。また、塵、デブリ又は他の好ましくないガス、又は他の汚染源が光ポート116を通って内部空間106に入り込むことを防止するために、透過窓118がフレーム114に対して封止されていてもよい。また、一実施形態においては、ターゲット104から放出された粒子やターゲット104から生成された蒸気など（本明細書では、粒子や蒸気などをまとめて「ターゲット材料」といい、これはターゲット104から除去されるものである）、あるいは内部空間106に存在するキャリアガスや他の流体が光ポート116を通って試料チャンバ102から出ていくことを防止するために、透過窓118がフレーム114に対して封止される。フレームは、一体的に形成された単一の部材として図示されているが、当該技術分野において知られているように、複数の構成要素を互いに連結させてフレーム114を構成してもよいことは理解できよう。
【０００９】
試料チャンバ102は、キャリアガス（例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素など、又はこれらの組み合わせ）のような流体を20mL/分から1000mL/分（例えば、100mL/分から150mL/分の範囲、あるいは125mL/分又はそのあたり）の範囲の流量で内部空間106に導入するようにそれぞれ構成された１以上の噴射ノズル120をさらに含んでいてもよい。例えば、それぞれの噴射ノズル120をフレーム114内の流体ポートに挿入してもよく、それぞれの噴射ノズル120は、試料チャンバ102の外部の流体源（例えば加圧流体源）に流体的に連通するように構成された流入口と、試料チャンバ102の内部空間106に露出する流出口とを含んでいてもよい。試料チャンバ102の内部空間106を試料チャンバ102の外部の環境と流体的に隔離するために、フレームと噴射ノズル120との間にシール（図示せず）を設けてもよい。内部空間106にキャリアガスを導入すると、内部空間106にキャリアガスの流れ（本明細書においては「キャリアガス流」ともいう）が生成される。内部空間106の異なる位置でのキャリアガス流の速度及び方向は、試料チャンバ100の内部空間106の形状及びサイズ、１以上の噴射ノズル120の構成、特定の噴射ノズル120により内部空間106に導入されるキャリアガスの流量など、又はこれらの組み合わせに応じて変化し得ることは理解できよう。一実施形態においては、内部空間106に導入されるキャリアガスの流量を制御することによって内部空間106の圧力を（例えば、11psi以下の圧力に）維持することができる。
【００１０】
装置100は、光路122に対してターゲット104の位置を調整するように構成されたターゲット位置決めシステムをさらに含んでいてもよい。一実施形態において、この位置決めシステムは、ターゲット104を支持するように構成されたターゲットホルダ124と、ターゲットホルダ124を移動するように構成された移送台126と、内部空間106で移送台126を支持するように構成されたベース130と、移送台126を移動するように構成された位置決めステージ128とを含んでいる。ターゲットホルダ124及び移送台126は別個の分離可能な部材として示されているが、ターゲットホルダ124及び移送台126を一体的に形成してもよいことは理解できよう。必要に応じてマイクロメータのような高さ調整機構（図示せず）を設けて、ターゲット104が内部空間106で確実に好適な位置又は有利な位置に配置されるように、垂直方向に沿って（例えば光路122に沿って）ターゲットホルダ124の位置を調整することができる。
【００１１】
光路122に対して移送台126を少なくとも１つの方向（例えば、Ｘ方向、Ｘ方向に直交するＹ方向など、又はこれらの組み合わせ）に沿って直線的に移動させるように位置決めステージ128を構成してもよく、あるいは、光路122に対して移送台126を回転させるように位置決めステージ128を構成してもよく、あるいはこれと類似の手法で位置決めステージ128を構成してもよく、これらを組み合わせてもよい。一実施形態においては、位置決めステージ128とフレーム114の両方がテーブル（図示せず）のような共通の支持面上に載置されていてもよい。フレーム114の一部を支持面から離間させてその間にステージ収容空間を規定してもよく、位置決めステージ128をこのステージ収容空間に配置してもよい。
【００１２】
ベース130は、内部空間106に露出した第１の側面132と、第１の側面132と反対側の第２の側面134とを含み得る。試料チャンバ102の内部空間106を試料チャンバ102の外部の環境と流体的に隔離するようにベース130をフレーム114に連結してもよい。例示的に図示されているように、移送台126と位置決めステージ128とはベース130の両側に配置されている。内部空間106でのターゲット104の移動と有利な位置決めを容易にするために、移送台126は、ベース130を介して位置決めステージ128に対して磁気的に連結されている。例えば、移送台126は、内部に配置された１以上の磁石（図示せず）を含んでいてもよく、位置決めステージ128は、１以上の磁石が取り付けられたエンドエフェクタ136を含んでいてもよい。ベース130を介してエンドエフェクタ136と移送台126との間に吸引磁場を生成するように移送台126及びエンドエフェクタ136内の磁石の方向を選択してもよい。エンドエフェクタ136と移送台126との間に十分な力の磁場を伝達するように任意の好適な方法又は有利な方法によってベース130を構成することができることは理解できよう。例えば、ベース130は、金属、ガラス、セラミック、ガラスセラミックなどのような材料から形成されていてもよい。一実施形態では、ベース130は、ホウケイ酸ガラスの基材内にフッ素金雲母を有する材料を含んでいてもよい。
【００１３】
移送台126がベース130の第１の側面132を横断して移動することを容易にするために、第１の側面132は、（例えば、表面粗さＲａが約0.4μmから約0.8μmである）比較的平滑な面を有していてもよい。一実施形態において、位置決めシステムは、移送台126に連結され、ベース130の第１の側面132に接触するように構成された１以上のベアリングをさらに含んでいてもよい。装置100はターゲット位置決めシステムを含むものとして図示されているが、ターゲット位置決めシステムを省略したり、改良してもよく、あるいは光路122に対してターゲット104の位置を調整するための他の好適な機構又は有利な機構を代用したりしてもよいことは理解できよう。
【００１４】
ターゲット位置決めシステムは、上記で例示的に述べた様々な実施形態に従って構成されているので、移動遅れと運動ヒステリシスが小さい状態で内部空間106でのターゲット104の横方向及び角度方向の位置決めを繰り返し確実に行うことができる。
【００１５】
試料生成部108は、レーザ光を光路122に沿って光ポート116を通って試料チャンバ102の内部空間106に照射してターゲット104に当てるように構成されている。レーザ光は、１以上のレーザにより生成される１以上のレーザパルスとして光路122に沿って照射され得る。ターゲット104の一部をアブレートするためにターゲット104の一領域に当たるようにレーザパルスの１以上の特性を選択ないしは制御してもよい。選択ないしは制御され得る特性としては、例えば、波長（例えば、193nm、213nm、266nmなどのように約157nmから約11μmの範囲内）、パルス持続時間（例えば、約100フェムト秒から約25ナノ秒の範囲内）、スポットサイズ（例えば、約１μmから約９mmの範囲内など）、パルスエネルギー、平均パワー、ピークパワー、時間的プロファイルなどが挙げられる。また、試料生成部108は、レーザのうち１以上のレーザにより生成されるレーザ光を修正するように構成されたレーザ光学系（例えば、１以上のレンズ、ビームエキスパンダ、コリメータ、アパーチャ、ミラーなど）を含んでいてもよい。本明細書において用いられる場合には、レーザパルスが当たるターゲット104の領域を「レーザアブレーション位置」という。ターゲット材料がアブレートされると、レーザアブレーション位置内又はその近傍のターゲット104の領域からターゲット材料が除去され、ターゲット材料を含むプルームが形成される。
【００１６】
（例えば、分析システム110でターゲット材料の組成が解析できるように）ターゲット材料の処理を容易にするために、装置100は、ターゲット104に近接して配置された際にターゲット材料を捕捉するように構成された試料捕捉セル138を含んでいてもよい。本明細書では、試料捕捉セル138に捕捉されたターゲット材料を「試料」又は「ターゲット試料」ともいう。装置100は、試料を試料準備システム112に移送するように構成された移送管140をさらに含んでいてもよい。図示された実施形態では、装置は、内部空間106に試料捕捉セル138を固定するために（例えばフレーム114で）試料チャンバ102に連結されたセル支持部142を含んでいてもよい。
【００１７】
一実施形態では、上述した光学高さ調整機構を用いて試料捕捉セル138に対してターゲットホルダ124の高さ（ひいてはターゲット104の高さ）を調整して、試料捕捉セル138が確実にターゲット104に近接できるようにしてもよい。他の実施形態では、マイクロメータのような高さ調整機構を必要に応じて設けて、ターゲット104に対して（例えば、光路122に沿った）試料捕捉セル138の位置を調整して、試料捕捉セル138が内部空間106で確実に好適な位置又は有利な位置に配置されるようにしてもよい。このように、試料捕捉セル138に対してターゲット104の位置を調整することに加えて（あるいはこれに代えて）、ターゲット104に対する試料捕捉セル138の位置を調整して、試料捕捉セル138が確実にターゲット104に近接できるようにしてもよい。一実施形態では、0.01mmから１mmの範囲（例えば、0.05mmから0.2mmの範囲又は0.1mmから0.2mmの範囲）の離間距離ｄ（例えば図２参照）だけ試料捕捉セル138がターゲット104から離れているときに、試料捕捉セル138がターゲット104に近接しているとする。しかしながら、試料捕捉セル138とターゲット104との間にある内部空間106の領域内でのキャリアガス流の速度のようなファクターに応じて、離間距離は、0.01mmより小さくてもよく、あるいは１mmよりも大きくてもよく、ターゲット104に接触していてもよいことは理解できよう。
【００１８】
図２は、一実施形態における図１に示される試料捕捉セルを模式的に示す、図２Ａに示されるII-II線断面図である。図２Ａは、図２のIIA-IIA線に沿った方向に見たときの試料捕捉セルの第１の流入口、第２の流入口、捕捉キャビティ、及び流出口を模式的に示す平面図である。図２Ｂは、図２のIIB-IIB線に沿った方向に見たときの試料捕捉セルの第１の流入口、第２の流入口、捕捉キャビティ、及び流出口を示す平面図である。図３は、試料セルの第２の流入口及び捕捉キャビティを通ってレーザアブレーション位置でターゲットに照射されるレーザ光と、レーザアブレーション位置から試料セルの捕捉キャビティに放出されるターゲット材料を含む結果物としてのプルームとを模式的に示す断面図である。図４は、図２に示される試料捕捉セルの捕捉キャビティに向かう試料チャンバの内部空間のキャリアガスの流れの特性を模式的に示す斜視断面図である。図５は、図２に示される試料捕捉セルの捕捉キャビティに向かう、図４に示されるキャリアガスの流れの特性を模式的に示す拡大上面図である。図６は、試料捕捉セルとターゲットとの間の領域から捕捉キャビティの開口を通って図２に示される試料捕捉セルの流出口に向かうキャリアガスの流れの特性を模式的に示す、図４に示される模式図の拡大透視断面図である。図７は、第２の流入口を通って図２に示される試料捕捉セルの流出口に向かうキャリアガスの流れの特性を模式的に示す、図４に示される模式図の拡大側断面図である。
【００１９】
図２、図２Ａ、及び図２Ｂを参照すると、試料捕捉セル138は、概して、（例えば、概して試料生成部108に対向するように構成された）上面200と、（例えば、概してターゲット104に対向するように構成された）下面202と、前端領域と、前端領域と反対側の後端領域とを有するものとして特徴付けられてもよい。一般的に、試料捕捉セル138は、試料捕捉セル138が配置されている内部空間106の位置でのキャリアガス流の支配的な方向に対して前端領域が後端領域の上流側に配置されるように、内部空間106に配置される。一実施形態では、前端領域を規定する試料捕捉セル138の表面は凹状に湾曲するように構成されている。例えば、図２Ｂに最も良く示されるように、前端領域を規定する試料捕捉セル138の表面は、円形状に湾曲し、その中心が第２の流入口204（詳細については後述する）の軸上にあり、1.2mmから1.5mmの範囲又はそのあたりの半径を有している。しかしながら、試料捕捉セル138が配置される内部空間106の位置でのキャリアガス流の支配的な方向、試料捕捉セル138内の第２の流入口204の位置、及び試料捕捉セル138の他の寸法などのファクターに応じて、試料捕捉セル138の前端領域を規定する幾何的構成を好適な又は有利な方法で変えてもよい。さらに、内部空間106の幾何的構成や内部空間106でキャリアガス流を生成する噴射ノズル120の数及び位置などのファクターに基づいて、内部空間106での試料捕捉セル138の位置を選択できることは理解できよう。例えば、内部空間106が円筒形状の幾何的構成を有する場合であって、上述した流量で円筒内部空間106の径に沿ってキャリアガスを内部空間106に導入するために１つの噴射ノズル120だけが用いられる場合には、試料捕捉セル138が、内部空間106の中央又はその近傍に位置していてもよい。
【００２０】
一実施形態によれば、試料捕捉セル138は、捕捉キャビティ206と、捕捉キャビティ206と流体連通する第１の流入口208と、捕捉キャビティ206と流体連通する流出口210と、捕捉キャビティ206内に露出したガイド壁212とをさらに含んでいてもよい。さらなる実施形態では、試料捕捉セルが、捕捉キャビティ206と流体連通する上述した第２の流入口204をさらに含んでいてもよい。一実施形態では、試料捕捉セル138は、ガラスやセラミック、ポリマー、金属など又はこれらの組み合わせのような任意の好適な材料からなる一体構造体であってもよい。さらに、捕捉キャビティ206、第１の流入口208、第２の流入口204、流出口210、及びガイド壁212のうちの２つ以上又はすべてが従来技術（例えば、マシニング、研削、切断、穿孔、３Ｄ印刷など）を用いてその構造体の内部に一体的に形成されていてもよい。しかしながら、他の実施形態においては、捕捉キャビティ206、第１の流入口208、第２の流入口204、流出口210、及びガイド壁212のうちの２つ以上又はすべてが異なる要素から別々に形成され、これらがその後連結されたものであってもよい。
【００２１】
捕捉キャビティ206は、試料捕捉セル138の下面202に形成された開口214から延びており、試料捕捉セル138がターゲット104に近接して配置されたときにターゲット104上のレーザアブレーション位置から放出又は生成されたターゲット材料を含むプルームを開口214を介して受け入れるように構成されている。試料捕捉セル138がターゲット104から離間している実施形態では、ターゲット104に隣接するキャリアガスも開口214を通じて捕捉キャビティ206内に送られる。図示された実施形態においては、ガイド壁212が試料捕捉セル138内の捕捉キャビティ206の（例えば、横方向、垂直方向などの）範囲を規定している。一実施形態では、捕捉キャビティ206の容積は、0.001cm3から１cm3の範囲（例えば、0.005cm3又はそのあたり）であり得る。しかしながら、試料捕捉セル138が位置している内部空間106の領域内におけるキャリアガス流の速度、ターゲット材料のプルームのサイズなどのファクターによっては、捕捉キャビティ206の容積が0.001cm3よりも小さくてもよく、あるいは１cm3よりも大きくてもよいことは理解できよう。
【００２２】
図２及び図２Ａに最もよく示されているように、下面202から試料捕捉セル138の内部空間に延びているガイド壁212の遷移領域は、角が丸められているか、面取りされている。角が丸められたり、面取りされたりしている遷移領域を設けることによって、ターゲット104の表面近傍の領域から開口214を通って捕捉キャビティ206に入るキャリアガスの表面流れ216の乱流が好適に小さくなるようにあるいは有利に小さくなるように制御することができる。一実施形態において、遷移領域の丸み又は面取りの半径は、0.１mmかそのあたりであり得る。しかしながら、試料捕捉セル138とターゲット104との間の内部空間106の領域におけるキャリアガス流の速度や上述した離間距離のようなファクターによっては、遷移領域の半径が0.１mmよりも非常に大きくてもよく、あるいは非常に小さくてもよいことは理解できよう。開口214を介して捕捉キャビティ206に向かうキャリアガスの流れについてのより詳細なレンダリングが図４及び図６に例示的にかつ模式的に示されている。ある実施形態においては、試料捕捉セル138がターゲット104に近接したときに、ターゲット104の表面から開口214を通って捕捉キャビティ206にターゲット材料を持ち上げるのに十分な表面流れ216となるように（その後、表面流れ216は流出口210内に送られ得る）試料捕捉セル138が構成され得る。
【００２３】
第１の流入口208は、捕捉キャビティ206から前端領域を規定する試料捕捉セル138の表面まで延びている。したがって、第１の流入口208は、試料捕捉セル138の前端領域に隣接する第１の位置からキャリアガスの主流218を捕捉キャビティ206の第１の領域220に送るように構成されている。この第１の領域220は第１の流入口208に隣接している。第１の流入口208を通って捕捉キャビティ206の第１の領域220に向かうキャリアガスの流れについてのより詳細なレンダリングが図４及び図５に例示的にかつ模式的に示されている。図示された実施形態においては、第１の流入口208が、下面202から上面200に向かって垂直に１mm（又はそのあたり）の高さｈ１（例えば図２Ａ参照）まで延びており、下面202と上面200との間で2.2mm（又はそのあたり）の幅ｗ（例えば図２Ａ参照）にわたって水平に延びている。しかしながら、第１の位置での内部空間106の領域におけるキャリアガス流の速度などのファクターによっては、（例えば、捕捉キャビティ206の前端領域を規定する試料捕捉セル138の表面から）第１の流入口208の任意の部分のサイズ及び形状を任意の好適な方法又は有利な方法によって修正できることは理解できよう。上記で例示的に述べたように構成されているため、第１の流入口208は、ターゲット104の表面に対して概して（又は少なくとも実質的に）平行な第１の方向に沿って主流218を捕捉キャビティ206の第１の領域220に送るように構成されている。図示された実施形態においては、第１の流入口208が下面202から上面200に向かって延びているが、他の実施形態においては、第１の流入口208が下面202から離間していてもよいことは理解できよう。図示された実施形態においては、第１の流入口208の寸法（例えば、高さや幅の寸法）が第１の領域220の捕捉キャビティ206の寸法と同一であるように図示されているが、他の実施形態においては、第１の流入口208の寸法（例えば、高さや幅の寸法）は、第１の領域220の捕捉キャビティ206の寸法と異なっていてもよいことは理解できよう。
【００２４】
第２の流入口204は、捕捉キャビティ206から試料捕捉セル138の上面200まで延びている。したがって、第２の流入口204は、キャリアガスの２次流れ222を試料捕捉セル138の上面200に隣接した第２の位置から捕捉キャビティ206の第２の領域224に送るように構成されている。第２の流入口204を通って捕捉キャビティ206の第２の領域224に向かうキャリアガスの流れについてのより詳細なレンダリングが図７に例示的にかつ模式的に示されている。図示された実施形態においては、第２の流入口が、直径が0.5mmから0.85mmの範囲（又はそのあたり）の円形チューブとして構成されており、この円形チューブは、光路122に対して位置合わせがなされ、光路122に沿って捕捉キャビティ206から上面200まで２mm（又はそのあたり）の高さｈ２（例えば図２Ａ参照）だけ延びている。しかしながら、第２の位置での内部空間106におけるキャリアガス流の速度などのファクターによっては、（例えば、試料捕捉セルの上面200から捕捉キャビティ206まで）第２の流入口204の任意の部分のサイズ及び形状を任意の好適な方法又は有利な方法によって修正できることは理解できよう。
【００２５】
図２及び図２Ａに最もよく示されているように、上面200から第２の流入口204に延びている壁の遷移領域は、角が丸められているか、面取りされている。角が丸められたり、面取りされたりしている遷移領域を設けることによって、第２の流入口204に入るキャリアガスの流れの乱流が好適に小さくなるようにあるいは有利に小さくなるように制御することができる。一実施形態において、遷移領域の丸み又は面取りの半径は、0.25mmかそのあたりであり得る。このように、第２の流入口204は、上面200で相対的に大きな第１の直径を有し、遷移領域の下方の位置で相対的に小さな第２の直径（例えば、0.85mmかそのあたり）を有し得る。しかしながら、試料捕捉セル138の上面200の上方の内部空間106の領域におけるキャリアガス流の速度のようなファクターによっては、遷移領域の半径が0.25mmよりも非常に大きくてもよく、あるいは非常に小さくてもよいことは理解できよう。
【００２６】
上記で例示的に述べたように構成されているため、第２の流入口204は、ターゲット104の表面に対して概して（又は少なくとも実質的に）垂直な第２の方向に沿ってキャリアガスの流れを捕捉キャビティ206の第２の領域224に送るように構成されている。しかしながら、他の実施形態においては、ターゲット104の表面に対して実質的に斜めに傾いた第２の方向に沿ってキャリアガスの流れを捕捉キャビティ206の第２の領域224に送るように第２の流入口204が構成されていてもよい。さらに、図３に最もよく示されているように、試料生成部108がターゲット104の一領域に対して（例えば、光路122に沿って）第２の流入口204及び捕捉キャビティ206を介して光を伝送できるように第２の流入口204が構成されている。したがって、試料生成部108から光路122に沿って第２の流入口204及び捕捉キャビティ206を介してレーザ光300を照射して、レーザアブレーション位置でターゲット104に当ててもよい。照射されたレーザ光300がレーザアブレーション位置でターゲット104に当たるときに、ターゲット104から放出又は生成されたターゲット材料を含むプルーム302が生成される
【００２７】
ターゲット104の材料、照射されたレーザ光300の特性、キャリアガス流の速度などのファクターによっては、プルームの垂直方向の膨張が非常に急速に起こり得る。例えば、照射されたレーザ光300がレーザアブレーション位置でターゲット104に当たった後0.5ms未満（例えば約２ms）の間に、プルームがターゲット104の上方に約２mmの高さｈ３（例えば図３参照）まで延び得る。第２の方向に沿ってキャリアガスの流れを第２の流入口を介して第３の領域に送ることによって、プルームの垂直方向の膨張を防止できるか、最小限の範囲で再度流れに乗せることができ、これにより捕捉キャビティ206内でターゲット材料のプルームが占めるであろう容積を低減又は最小化することができる。詳細については後述するが、捕捉キャビティ206内でターゲット材料のプルームが占める容積を低減又は最小化することにより、ターゲット材料を効率的に捕捉して流出口210に送ることができる。
【００２８】
流出口210は、後端領域を規定する試料捕捉セル138の表面から捕捉キャビティ206内に露出するガイド壁212の領域まで延びている。したがって、流出口210は、捕捉キャビティ206の第３の領域226からキャリアガスを受け入れるように構成され、受け入れたキャリアガスを（例えば、移送管140を介して）試料捕捉セル138の外部の位置に送ることができる。図示された実施形態においては、流出口210は、捕捉キャビティ206の第３の領域226に配置された流入口を有する第１の孔228と、第１の孔228と軸心が合わされ第１の孔228から後端領域を規定する試料捕捉セル138の表面まで延びる第２の孔230とを含んでいる。第１の孔228及び第２の孔230は、概して、移送管140の一部を収容するように構成されている。図示された実施形態において、第１の孔228は、第１の直径を有する円形断面を有し、第２の孔230は、流出管シール232を付加的に収容するために第１の直径よりも大きな第２の直径を有する円形断面を有している。第１の直径は、移送管140の外径と同じか、（例えば、移送管140を第１の孔228に挿入できるように）わずかに大きくてもよく、あるいは、移送管140の内径より小さくてもよく、移送管140の内径と同じであってもよい。一実施形態においては、第１の孔228は、0.5mm（又はそのあたり）からの範囲の第１の直径を有し得る。
【００２９】
図２及び図２Ｂに最もよく示されているように、ガイド壁212から流出口210に延びる壁の遷移領域は、角が丸められているか、面取りされている。角が丸められたり、面取りされたりしている遷移領域を設けることによって、流出口210に入るキャリアガスの流れの乱流が好適に小さくなるようにあるいは有利に小さくなるように制御することができる。一実施形態において、遷移領域の丸み又は面取りの半径は、0.１mmかそのあたりであり得る。このように、流出口210は、第１の孔228の流入口で（すなわち、ガイド壁212で）相対的に大きな直径（例えば、0.82mmかそのあたり）を有し、第１の孔228の中間領域内の位置で相対的に小さな直径（例えば、上述した第１の孔228の第１の直径に対応する）を有し得る。しかしながら、捕捉キャビティ206の第３の領域226におけるキャリアガス流の速度のようなファクターによっては、遷移領域の半径が0.1mmよりも非常に大きくてもよく、あるいは非常に小さくてもよいことは理解できよう。
【００３０】
ガイド壁212は、（例えば、開口214、第１の流入口208、及び第２の流入口204のうち１つ以上を介して）捕捉キャビティ206内に導入されるキャリアガスの１以上の流れを偏向し、誘導し、あるいは方向付けて、開口214を介して捕捉キャビティ206内に受け入れられたターゲット材料のプルームの少なくとも一部を方向付けされたキャリアガスの流れに乗せ、これにより流出口210（例えば図５参照）に送ることができるように構成される。本明細書での説明においては、流出口210に送られたターゲット材料が試料捕捉セル138に「捕捉」されるので、このターゲット材料をターゲット104の「試料」又は「ターゲット試料」ということもできる。一実施形態では、ガイド壁212は、プルーム302に向かう又は流出口210に向かうキャリアガスの流れが層流又は準層流となるようにキャリアガスの１以上の流れを方向付けるように構成される。しかしながら、他の実施形態においては、ガイド壁212は、プルーム302に向かう又は流出口210に向かうキャリアガスの流れが乱流となるようにキャリアガスの１以上の流れを方向付けるように構成される。同様に、ターゲット104の表面上を流れて捕捉キャビティ206に外側に向かうキャリアガスの流れが層流、準層流、乱流、又はこれらの組み合わせとなるように試料捕捉セル138の上述した特徴（例えば、下面202、ガイド壁212、開口214、第１の流入口208、第２の流入口204など）のうち１つ以上の特徴を構成することができる。
【００３１】
図２に最もよく示されているように、試料捕捉セル138の前端領域を規定する表面に対して第１の孔228の流入口が2.5mm（又はそのあたり）の距離だけ凹むようにガイド壁212が構成されている。しかしながら、捕捉キャビティ206内のキャリアガス流の速度や試料捕捉セル138内の第２の流入口204の位置や向きなどのファクターによっては、試料捕捉セル138の前端領域を規定する表面に対して第１の孔228の流入口が凹む距離は、2.5mmよりも非常に大きくてもよく、あるいは非常に小さくてもよいことは理解できよう。図２Ｂに最もよく示されているように、ガイド壁212が第１の孔228の流入口に隣接した領域において湾曲するように（例えば、中心が第２の流入口204の軸上にあり0.9mmから1.1mmの範囲又はそのあたりの半径で円形に湾曲するように）構成されている。しかしながら、捕捉キャビティ206内のキャリアガス流の速度や方向、試料捕捉セル138内の第２の流入口204の位置や方向のようなファクターによっては、好適な方法又は有利な方法によって幾何的構成を変えてもよいことは理解できよう。
【００３２】
試料捕捉セル138を移送管に連結した場合、流出口210に送られた試料を（例えば、移送管140を介して）試料捕捉セル138の外部の位置に移送することができる。移送管140を試料捕捉セル138に連結するために、移送管140の端部（「第１の端部」又は「試料受入端」ともいう）が第２の孔230、そして流出管シール232に挿入される。必要に応じて、第１の孔228の直径に応じて、移送管140をさらに第１の孔228に挿入してもよい。一実施形態において、試料受入端が第１の孔228内で凹むように移送管140が第１の孔228に挿入される。例えば、１mmから３mmの範囲（又はそのあたり）の距離だけ第１の孔228の流入口から離間するように試料受入端が第１の孔228の内部に凹んでいてもよい。しかしながら、他の実施形態においては、試料受入端が第１の孔228の流入口と面一となるように凹んだり、あるいは第１の孔228の流入口を超えて延びたりするように移送管140が第１の孔228に挿入される。上述した方法で移送管140を試料捕捉セル138に連結すると、流出口で受け入れられたキャリアガスは、移送管140にも受け入れられて試料チャンバ102の外部の位置に（例えば、試料準備システム112に）移送される。
【００３３】
試料受入端に加えて、移送管140は、試料受入端とは反対側の第２の端部（本明細書においては試料噴射端ともいう）をさらに含んでいてもよい。一般的に、移送管140は、試料受入端から試料噴射端まで少なくとも実質的に一直線であり、（試料受入端から試料噴射端までで定義される）長さが20mmから２ｍの範囲（例えば、50mmから500mmの範囲、又は100mmから600mmの範囲、又は200mmから500mmの範囲、又は200mmから450mmの範囲、又はそのあたり）であり、内径が50μmから１mm（例えば、50μmから500μmの範囲、又は250μm、又はそのあたり）である。しかしながら、内部空間106の圧力、移送管140の内径、試料チャンバ102及び試料準備システム112の構成などのファクターによっては、移送管140の長さが20mmよりも短くてもよく、あるいは２ｍよりも長くてもよいことは理解できよう。同様に、内部空間106の圧力や移送管140の長さなどのファクターによっては、移送管140の内径は50μmよりも小さくてもよく、あるいは１mmよりも大きくてもよい。試料受入端での移送管140の内径は、試料噴射端での移送管140の内径と同じであってもよく、あるいは異なっていても（すなわち大きくても小さくても）よい。さらに、移送管140の内径は、その長さに沿って少なくとも実質的に一定であってもよく、変化していてもよい。一実施形態において、移送管140は、試料受入端と試料噴射端との間に弁がない単一の実質的に堅いチューブである。移送管140を形成し得る材料の例としては、ガラス、ポリマー、セラミック、及び金属からなる群から選択される１以上の材料が挙げられる。しかしながら、一実施形態では、移送管140は溶融ガラスから形成される。他の実施形態では、移送管140は、フッ素ポリマー（例えば、パーフルオロアルコキシ、ポリ四フッ化エチレンなど、又はこれらの組み合わせ）、ポリエチレンテレフタレートなど、又はこれらの組み合わせのようなポリマー材料から形成される。さらに他の実施形態では、移送管140は、アルミナ、サファイアなど、又はこれらの組み合わせのようなセラミック材料から形成される。さらに他の実施形態では、移送管140は、ステンレス鋼、銅、プラチナなど、又はこれらの組み合わせのような金属材料から構成される。
【００３４】
上記で例示的に述べたように構成されているので、移送管140は、試料を試料捕捉セル138から試料準備システム112に効率的に移送することができる。試料を試料捕捉セル138から試料準備システム112に効率的に移送するとともに、試料を効率的に捕捉し、レーザアブレーション位置から移送管140に効率的に移送することにより、分析システム110が、比較的短いピーク幅（例えば、約10msから約20ms（例えば、12ms又はそのあたり）の範囲。すべての信号の98％が10ms以内に観測されるベースラインに対して測定したもの）とこれに対応した速いウォッシュアウト時間を有する（例えば、ターゲット試料の組成に対応する）信号を生成できるようになる。そのような比較的短いピーク幅と速いウォッシュアウト時間を有する信号を生成することにより、ターゲット104の高速・高感度の組成分析が容易になる。同様に、内部空間106の圧力や移送管140の長さ、移送管140の内径のようなファクターによっては、ピーク幅を１ｓ又はそのあたりにまで有利となるように大きくしてもよい。
【００３５】
図８は、他の実施形態において補助流入口を組み込んだ図１に示される試料捕捉セルを模式的に示す断面図である。
【００３６】
図８を参照すると、上述した試料捕捉セルは、捕捉キャビティ206から試料捕捉セル138の上面200に延びる補助流入口800のような補助流入口をさらに含んでいてもよい。したがって、補助流入口800は、キャリアガスの補助流れ802を試料捕捉セル138の上面200に隣接した第３の位置から捕捉キャビティ206の第４の領域804に送るように構成されている。補助流れ802が第４の領域804に導入されると、補助流れ802は、捕捉キャビティ206内に存在する方向付けられたキャリアガスの流れに混ざり、その後、流出口210に送られる。図示された実施形態において、第４の領域804は、第３の領域226よりも第１の領域220に近い位置にある。しかしながら、他の実施形態においては、第４の領域804が、第１の領域220よりも第３の領域226に近い位置にあってもよく、第１の領域220と第３の領域226とから等距離の位置にあってもよい。
【００３７】
図示された実施形態においては、補助流入口は、第２の流入口の直径と等しい直径又はこれと異なる（例えば、第２の流入口の直径よりも大きい又は小さい）直径を有する円形チューブとして構成されている。しかしながら、第２の位置での内部空間106におけるキャリアガス流の速度のようなファクターによっては、補助流入口の任意の部分のサイズ及び形状800（例えば、試料捕捉セルの上面200から捕捉キャビティ206まで）を任意の好適な方法又は有利な方法によって修正できることは理解できよう。図示はされていないが、補助流入口は、上面200から補助流入口800に延びる遷移領域を有する壁であって、第２の流入口204に関して上記で述べた方法により構成される壁を含んでいてもよい。上記で例示的に述べたように構成されているため、補助流入口800は、例えば、上述した第１の方向や第２の方向とは異なる第３の方向に沿って補助流れ802を捕捉キャビティ206の第４の領域804に送るように構成されている。一実施形態において、この第３の方向は、試料捕捉セル138がターゲット104に近接した際に、ターゲット104の表面に対して実質的に斜めに傾いているか、少なくとも実質的に平行であるか、少なくとも実質的に垂直であり得る。
【００３８】
補助流入口800は、試料捕捉セル138の本体内に一体的に形成されているものとして図示されているが、補助流入口800が、異なる要素から別々に形成され、これらがその後試料捕捉セル138の本体に連結されたものであってもよいことは理解できよう。さらに、補助流入口800は、キャリアガスの補助流れ802を捕捉キャビティ206の第４の領域804に送るものとして図示されているが、補助流入口800は、キャリアガスの補助流れ802を第１の領域220、第３の領域226、又は第２の領域224に送るように位置決めされていてもよく、方向付けされていてもよく、あるいは構成されていてもよい（例えば、補助流入口800が第２の流入口204まで延びていてもよい）。図示された実施形態においては、補助流入口800は、キャリアガスの補助流れ802を流出口210及びターゲット104に向かって延びる第３の方向に沿って捕捉キャビティ206に送るように構成されている。しかしながら、他の実施形態においては、第３の方向は、ターゲット104から離れるように流出口210に向かって延びていてもよく、第１の流入口208及びターゲット104に向かって延びていてもよく、ターゲット104から離れるように第１の流入口208に向かって延びていてもよく、これと類似の方向に延びていてもよく、あるいはこれらを組み合わせたものであってもよい。
【００３９】
上記では、補助流入口800がキャリアガスの補助流れ802を試料捕捉セル138の上面200に隣接する第３の位置から捕捉キャビティ206に送るように構成されているものとして述べたが、補助流入口800は、試料捕捉セル138のいずれかの表面に隣接する任意の位置からキャリアガスを送るように構成されていてもよいことは理解できよう。さらに、上記では、補助流入口800がキャリアガスの流れを捕捉キャビティ206に送るように構成されているものとして述べたが、（例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス、水蒸気、噴霧流体又は霧化流体、噴霧溶媒又は霧化溶媒、マイクロ粒子やナノ粒子、細胞などの生物学的試料を含む分離液滴など、又はこれらの組み合わせなどの流体を含む）外部の補助流体源に補助流入口800を連結できるように試料捕捉セル138を構成してもよいことは理解できよう。そのような構成においては、補助流入口800は、キャリアガスと異なる流体を捕捉キャビティ206に移送するか、１以上の噴射ノズル120により生成されたキャリアガス流とは異なる特性（例えば、異なる温度、異なる流量など）を有するキャリアガスの補助流れを捕捉キャビティ206に移送し得る。補助流入口800により捕捉キャビティ206に導入された流体は、捕捉キャビティ206内に存在する方向付けられたキャリアガスの流れに混ざり、その後、流出口210に送られ得ることは理解できよう。一実施形態においては、試料の計数、レーザアブレーションの標準化、較正など、又はこれらの組み合わせを容易にするために、補助流入口800が補助流体源に連結された際に、補助流入口800が窒素ガスや水蒸気のような１以上の流体を送るようにしてもよい。
【００４０】
図９は、試料準備システムに連結された噴射器と分析システムの一部の一実施形態を模式的に示す断面図である。
【００４１】
図９に例示的に示されている実施形態においては、試料準備システム112は、プラズマを生成可能な空間904を取り囲む外側チューブ902（本明細書においては「閉じ込めチューブ902」ともいう）と、閉じ込めチューブ902内に閉じ込めチューブ902の噴射軸910と同軸に配置された内側チューブ906（本明細書においては「プラズマガスチューブ906」ともいう）と、ＲＦ源（図示せず）により駆動された際に空間904内のガスをイオン化してプラズマ912（例えば、空間904内の濃く塗られた領域を占めている）を生成するコイル908とを含むＩＣＰトーチ900であってもよい。試料準備システム112は、コイル908を含むものとして図示されているが、試料準備システム112が、これに代えて又はこれに加えて他の構成のイオン化機構を含んでいてもよいことは理解できよう。例えば、１組の（例えば１対の）平坦な板を閉じ込めチューブ902の外側に配置して空間904内のプラズマガスをイオン化してプラズマを生成してもよい。
【００４２】
図示された実施形態においては、閉じ込めチューブ902とプラズマガスチューブ906とが互いに離間されており、ガス（例えばアルゴンガス）のガス源（例えば、図示しない加圧ガスの貯留部）に連結されてガスの外側流れ916（「冷却流」ともいう）を受け入れてこの受け入れたガスの外側流れ916を（例えば、10L/分から15L/分の範囲又はそのあたりの流量で）空間904に送ることが可能な環状の外側ガス伝送管914（「冷却ガス伝送管」ともいう）を規定している。外側流れ916を介して空間904に導入されたガスはイオン化されて上述したプラズマ912を形成する。一般的に、生成されたプラズマ912は、約1.5kW以下のパワーを有している。しかしながら、一実施形態においては、生成されたプラズマ912は、（例えば、閉じ込めチューブ902を溶融するのに十分な）1.5kWを超えるパワーを有していてもよい。そのような実施形態においては、外側流れ916を介して空間904内に導入されたガスは、閉じ込めチューブ902を冷却するためにも用いることができ、閉じ込めチューブ902が溶融してしまうのを防止することができる。
【００４３】
必要に応じて、プラズマガスチューブ906を補助ガス源（例えば、図示しない加圧ガスの貯留部）に連結してガス（例えばアルゴンガス）の中間流れ918（「補助流れ」ともいう）を受け入れてこの受け入れたガスの中間流れ918を（例えば、１L/分から２L/分の範囲の流量で）空間904に送ってもよい。中間流れ918を介して空間904に導入されたガスは、閉じ込めチューブ902に対するプラズマ912の基部の位置を噴射軸910に沿って調整するためにも用いることができる。
【００４４】
その後、空間904内に生成されたプラズマ912の一部は、分析システム110のインタフェイス（例えば、サンプリング錐体920とスキマー錐体922とを含むインタフェイス）を連続的に通過することによって分析システム110（例えばＭＳシステム）に送られる。分析システム110は、サンプリング錐体920とスキマー錐体922とを含むインタフェイスを有するものとして図示されているが、このインタフェイスは、好適な態様又は有利な態様でこれとは異なるように構成されていてもよいことは理解できよう。試料チャンバ102内に生成された上述したターゲット材料は、空間904内に生成されたプラズマに導入され、その後、このターゲット材料を組成分析のために分析システム110に送ってもよい。
【００４５】
移送管140を介して試料を試料準備システム112のような試料準備システムに導入することを容易にするために、装置100は、噴射器924のような噴射器を含んでいてもよい。噴射器924は、任意の好適な機構又は有利な機構によって試料準備システム112に着脱自在に連結され、あるいはこれに近接して配置され得る。図示された実施形態においては、噴射器924は、流体噴射端928を有する外側管926と上述した移送管140とを含み得る。
【００４６】
一般的に、外側管926は、プラズマガスチューブ906内に噴射軸910と同軸上に配置され、流体源（例えば、図示しない加圧ガスの１以上の貯留部）に連結されて流体（例えばアルゴンガス）の外側噴射器流れ930を受け入れるように構成されている。外側噴射器流れ930内の流体は、外側管926の流体噴射端928を介して空間904内に噴射可能となっている。一般的に、流体噴射端928での外側管926の内径は、1.5mmから３mmの範囲（例えば、２mm又はそのあたり）である。流体噴射端928から空間904内に流体を噴射する際に、中央チャネル932（例えば、空間904内の薄く塗られた領域を占めている）をプラズマ912内に形成する又は「突き抜けさせる」ことができる。さらに、流体噴射端928を介して空間904内に噴射された流体は、比較的激しい乱流の流体（例えば、外側噴射器流れ930からの流体と中間流れ918からのおそらくはガスを含む）により特徴付けられる第１のゾーン934を流体噴射端928の比較的近くに生成する傾向がある。乱流は、流体噴射端928からプラズマ912内への噴射軸910に沿った距離が増えるにつれて急速に減っていく。したがって、噴射軸910に沿って流体噴射端928から比較的遠くで中央チャネル932内に位置する第２のゾーンを比較的弱い乱流の流体（例えば、外側噴射器流れ930からの流体と中間流れ918からのおそらくはガスを含む）によって特徴付けることができる。
【００４７】
一般的に、移送管140は、上述したターゲット試料を含むキャリア流れ936を、移送管140を通じて試料を移送するその他の流体（例えば、上述したキャリアガス、補助流入口800によって捕捉キャビティ206に導入される流体など、又はこれらの組み合わせ）とともに、（938で示される）上述した試料噴射端に案内する。移送管140を通じて案内され、試料噴射端938を通り過ぎると、キャリア流れ936（ひいてはこれに含まれる試料）が（例えば噴射軸910に沿って）空間904内に噴射可能となっており、そこでイオン化された後、分析システム110に送られる。
【００４８】
一実施形態においては、移送管140を外側管926内で噴射軸910と同軸に配置し、試料噴射端938が外側管926内に位置できるように、あるいは外側管926の外側に位置できるように、あるいはこれらが組み合わされるようにしてもよい。例えば、試料噴射端938が外側管926の内部に位置し、０mmから20mmの範囲の距離だけ流体噴射端928から離間するように、移送管140を外側管926の内部に配置してもよい。他の例では、試料噴射端938が外側管926の外側に位置し、０mmよりも大きな距離から15mmの範囲の距離だけ（例えば、６mmから12mmの範囲の距離だけ、又は８mmから12mmの範囲の距離だけ、又は10mmから12mmの範囲の距離だけ、又は12mmの距離だけ、又はそのあたりの距離だけ）流体噴射端928から離間するように、移送管140を外側管926の内部に配置してもよい。外側管926の構成、外側管926から出る外側噴射器流れ930の流量、試料準備システム112の構成などのファクターによっては、試料噴射端938が、外側管926の内部に配置され、20mmよりも長い距離だけ流体噴射端928から離間していてもよい（あるいは外側管926の外側に配置され、15mmよりも長い距離だけ流体噴射端928から離間していてもよい）ことは理解できよう。移送管140の位置は、外側管926に対して固定されていてもよいし、調整可能であってもよい。
【００４９】
一実施形態においては、試料噴射端938の相対位置が、上述した第１のゾーン934に関連付けられた流体乱流よりも弱い流体乱流によって特徴付けられる（例えば、空間904内の）位置に配置されるように選択又は調整され得る。例えば、試料噴射端938を上述した第２のゾーン内に位置するように配置してもよい。第２のゾーンに位置している場合、試料噴射端938からキャリア流れ936が噴射されると、（例えば、イオン化されたターゲット試料の比較的集束されたビーム940により示されているように）プラズマ912の中央チャネル932内におけるイオン化されたターゲット試料の側方拡散が中央チャネル932と比較して著しく低減される。その結果として、分析システム110のインタフェイスに対してビーム940を少なくとも実質的に軸上に維持することができ、分析システム110によって得られるサンプリング効率及び分析システム110の感度を高めることができる。
【００５０】
一実施形態において、噴射器924は、外側管926内で移送管140の径方向の位置を維持するように構成されたセンタリング部材942を含んでいてもよい。例示的に示されているように、センタリング部材942を外側管926の内部に配置してもよく、移送管140を挿通可能な中央孔944と、中央孔944を中心としてその周囲の径方向に配置された複数の周縁孔946であって、上述した流体源から流体噴射端928への外側噴射器流れ930の移送を可能にする複数の周縁孔946とを含んでいてもよい。一実施形態では、噴射器924は、噴射器924の外側の位置から移送管140をセンタリング部材942に挿入するガイドとなるように構成された管ガイド948をさらに含んでいてもよい。
【００５１】
上記で例示的に述べたように構成されているため、噴射器924の外側管926は、試料が導入されるプラズマ912の中央チャネルを確立する流体流れ（例えば、Ar又はそのヘリウムガス又は窒素ガスとの混合物）を供給するという点で、従来のＩＣＰトーチ噴射器と同じ主要な機能を有し得る。上述した噴射器924においては、上述したように移送管140を試料捕捉セル138に連結する必要はない。そのような他の実施形態においては、上記に代えて、あるいは上記に加えて、試料準備システム112のような試料準備システムなどを介して（例えば、機器パラメータの最適化を可能としたり、較正を可能としたりするための）基準を分析システム110に導入するために移送管140を用いてもよい。そのような基準は、エアロゾル又は乾燥エアロゾルとして（例えば、噴霧器から、あるいは液滴生成器からの分離液滴として、あるいは化学的又は熱的手段により生成されたガス又は蒸気としてなど）導入することができる。その基準は、試料チャンバ102以外の試料チャンバからのエアロゾルであってもよい。そのような他の実施形態では、上記に代えて、あるいは上記に加えて、付加的なガス（例えば、ヘリウムガス、窒素ガス、例えば、熱蒸発や噴霧器、液滴生成器などから得られる水蒸気など）を試料準備システム112に導入するために移送管140を用いてもよい。
【００５２】
一実施形態においては、試料チャンバ102を代用したり、（25μm又はそのあたりよりも小さな粒子を試料準備システム112に移送することが可能な分離液滴源であれば機能するが、例えば、圧電又はサーマルインクジェット技術に由来する）分離液滴生成器と連係して用いたりしてもよい。用途によっては、噴霧器からのような連続液滴源や連続蒸気流（例えば水蒸気）である。そのような実施形態においては、液滴生成器を脱溶媒ステージに連結して液滴の前蒸発（これは完全なものであってもよいし、部分的なものであってもよい）を行ってもよい。液滴／脱溶媒技術は周知であり広く刊行物が発行されている。
【００５３】
一実施形態において、液滴生成器及びこれに付随する脱溶媒ユニットは、２つの動作モードを含んでいてもよい。第１の動作モードでは、液滴生成器及びこれに付随する脱溶媒ユニットが、試料源として試料チャンバ102に取って代わってもよい。この場合には、（脱溶媒後に）試料を低い範囲又はサブミクロン範囲の直径を有する一連の分離液滴として噴射器924の移送管140に直接導入してもよい。これらの液滴は、様々なもの、例えば、液体試料、単一の細胞などの生物学的試料を含む液滴、あるいはマイクロ粒子やナノ粒子を含んでいてもよい。第２の動作モードでは、液滴生成器及びこれに付随する脱溶媒ユニットは、液滴がターゲット材料を含むエアロゾルと同時に移送管に導入されるように、あるいは、ターゲット材料を含むエアロゾルと交互に起きる単一又は複数の事象において連続的に移送管に導入されるように、試料生成部108及び試料チャンバ102と同時に同期して動作する。この第２の動作モードは、（例えば、液滴が基準を含んでいる場合における）較正のための機構、（例えば、液滴が溶媒を含んでいる場合における）プラズマ状態の制御のための機構、又は機器パラメータの最適化のために使用可能な準連続信号出力のための機構を提供する。
【００５４】
図10は、液滴生成器と図９に示される噴射器のような噴射器との間に連結される脱溶媒ユニットの一実施形態を模式的に示す部分断面図である。
【００５５】
図10を参照すると、脱溶媒ユニットは、（例えば１で示されるような）液滴及び／又は蒸気の流れと、（例えば２で示されるような）１以上の脱溶媒ガス流れとを受け入れるように構成されたアダプタ４を含み得る。アダプタ４では、受け入れられた液滴、蒸気、及び他のガス流れが混合された後、（例えば、重力及び／又は脱溶媒ガス流れの影響を受けて垂直方向下方に）チューブ５（例えばステンレス鋼チューブ）を介してアダプタカップリング６の第１の流入口に送られる。アダプタカップリング６は、（例えば３で示されるような）補充流体の流れを受け入れるように構成された第２の流入口をさらに含み得る。アダプタカップリング６の内部では、混合した液滴、蒸気、及び他のガス流れが補充流体の流れに乗って、テーパ型レジューサ７を介して移送管140に送られ、その後上述した噴射器924に送られる。望ましくない乱流の導入や粒子損失を避けることができるようにテーパ型レジューサ７によるテーパを十分になだらかにしてもよいことは理解できよう。
【００５６】
上述したように構成されているので、図示された液滴生成器及びこれに関連する脱溶媒ユニットは、上述した試料チャンバ102及び試料捕捉セル138に取って代わる。しかしながら、他の実施形態においては、図示された液滴生成器及びこれに関連する脱溶媒ユニットは、試料チャンバ102及び／又は試料捕捉セル138と直列で置き換えられ得る。そのような実施形態においては、（試料チャンバ102内に配置され、試料捕捉セル138に連結された）試料受入端と（噴射器924内に配置された）試料噴射端938との間の位置で移送管140に開口を形成してもよく、アダプタカップリング６を移送管140に連結してチューブ５を移送管140の内部空間に流体連通させてもよい。
【００５７】
上記は、本発明の例示的な実施形態を説明したものであって、これに限定するものとして解釈されるものではない。いくつかの実施例が述べられたが、当業者は、本発明の新規な教示や利点から実質的に逸脱することなく多くの改良が可能であることを容易に認識するであろう。したがって、そのような改良はすべて、以下の特許請求の範囲において規定される発明の範囲に含まれることになろう。
【図１】
2019082483.tif 000003
【図２】
2019082483.tif 000004
【図２Ａ】
2019082483.tif 000005
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成31年1月24日(2019.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットのレーザアブレーション位置から除去されたターゲット材料を処理する装置であって、
前記ターゲットに近接して配置されるように構成された試料捕捉セルを備え、
前記前記試料捕捉セルは、
前記試料捕捉セルの表面に形成された開口を有する捕捉キャビティであって、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接しているときに、前記レーザアブレーション位置から除去されたターゲット材料を前記開口を介して受け入れるように構成された捕捉キャビティと、
前記捕捉キャビティから前記試料捕捉セルの外部空間に延びる第１の流入口であって、前記試料捕捉セルの前記外部空間に隣接する第１の位置からキャリアガスの第１の流れを前記捕捉キャビティに送るように構成された第１の流入口と、
前記捕捉キャビティから前記試料捕捉セルの前記外部空間に延びる第２の流入口であって、前記試料捕捉セルの前記外部空間に隣接する第２の位置から前記キャリアガスの第２の流れを前記捕捉キャビティに送るように構成された第２の流入口と、
前記捕捉キャビティと流体連通する流出口であって、前記捕捉キャビティから前記キャリアガス及び前記除去されたターゲット材料の少なくとも一部を受け入れるように構成された流出口と
を備え、
前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接しているときに、前記第２の流入口及び前記捕捉キャビティを通して前記ターゲットの一領域上にレーザ光が伝搬できるように前記第２の流入口及び前記捕捉キャビティが構成される、
装置。
【請求項２】
前記試料捕捉セルは、前記捕捉キャビティ内に露出するガイド壁であって、前記捕捉キャビティ内に受け入れられた前記除去されたターゲット材料の少なくとも一部を試料として前記流出口に送れるように前記第１の流入口と前記流出口との間の前記捕捉キャビティ内で前記キャリアガスの流れを案内するように構成されたガイド壁をさらに含む、請求項１の装置。
【請求項３】
前記捕捉キャビティの容積が１cm3より小さい、請求項１から２のいずれかの装置。
【請求項４】
前記第１の流入口は、前記キャリアガスの前記流れを第１の方向に沿って前記捕捉キャビティに送るように構成され、
前記第２の流入口は、前記キャリアガスの前記流れを前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って前記捕捉キャビティに送るように構成される、
請求項１から３のいずれか一項の装置。
【請求項５】
前記第１の方向は、前記ターゲットの表面に対して少なくとも実質的に平行である、請求項４の装置。
【請求項６】
前記第２の方向は、前記第１の方向に対して少なくとも実質的に垂直である、請求項４又は５の装置。
【請求項７】
前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接したときに、レーザ光が前記第２の流入口及び前記捕捉キャビティを通って前記ターゲットの領域上に伝搬されるように前記第２の流入口及び前記捕捉キャビティが構成される、請求項１から６のいずれか一項の装置。
【請求項８】
前記ガイド壁は、前記キャリアガスの前記流れを前記第１の流入口から前記ターゲットの表面を横切って前記捕捉キャビティを通り前記流出口に案内するように構成される、請求項２のいずれか一項の装置。
【請求項９】
前記ターゲット及び前記試料捕捉セルを収容するように構成された内部空間を含む試料チャンバをさらに備える、請求項１から８のいずれか一項の装置。
【請求項１０】
前記捕捉キャビティの外側の位置から前記キャリアガスの流れを生成するように構成された主噴射ノズルをさらに備える、請求項１から９のいずれか一項の装置。
【請求項１１】
前記捕捉キャビティに直接補助流体を導入するように構成された１以上の補助流入口をさらに備える、請求項１から10のいずれか一項の装置。
【請求項１２】
前記補助流入口は、前記流出口よりも前記第１の流入口に近い位置で前記補助流体を前記捕捉キャビティに導入するように構成される、請求項11の装置。
【請求項１３】
前記補助流入口は、前記流出口に向かって延びる前記補助流体の流れを生成するように構成される、請求項11の装置。
【請求項１４】
前記補助流入口は、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接したときに、前記ターゲットに向かって延びる前記補助流体の流れを生成するように構成される、請求項11の装置。
【請求項１５】
前記補助流入口は、前記試料捕捉セルが前記ターゲットに近接したときに、前記ターゲットから離れる方向に延びる前記補助流体の流れを生成するように構成される、請求項11の装置。
【請求項１６】
前記補助流入口の流出口は前記第２の流入口と流体連通する、請求項11の装置。
【請求項１７】
前記補助流入口の少なくとも一部は、前記試料捕捉セルの少なくとも一部を貫通する、請求項11の装置。
【請求項１８】
ターゲットを処理する装置であって、
第１の側面と第２の側面とを有するベースと、
前記ターゲットを支持するように構成されたターゲットホルダと、
前記ベースの前記第１の側面に移動可能に配置され、前記ターゲットホルダを支持するように構成された移送台と、
前記ベースの前記第２の側面に移動可能に配置される位置決めステージと
を備え、
前記移送台と前記位置決めステージが前記ベースを介して互いに磁気的に連結されている、
装置。
【請求項１９】
前記位置決めステージは、前記ベースに対して直線的に移動可能である、請求項18の装置。
【請求項２０】
前記位置決めステージは、前記ベースに対して回転可能である、請求項18又は19の装置。
【請求項２１】
前記移送台は、少なくとも１つの磁石を含む、請求項18から20のいずれか一項の装置。
【請求項２２】
前記移送台は、前記ベースの前記第１の側面に接触するように構成された少なくとも１つのベアリングを含む、請求項18から21のいずれか一項の装置。
【請求項２３】
前記ターゲットホルダにより支持され得るターゲット上にレーザ光のビームを光路に沿って照射するように構成された試料生成部をさらに備え、
前記レーザ光のビームは、レーザアブレーション位置で前記ターゲットの少なくとも一部をアブレートするように構成される、
請求項18から22のいずれか一項の装置。
【請求項２４】
前記移送台は、前記光路に対して移動可能である、請求項23の装置。
【請求項２５】
レーザアブレーション位置で試料から放出された粒子を含むエアロゾルの少なくとも一部を捕捉するように構成された試料捕捉セルをさらに備える、請求項18から24のいずれか一項の装置。
【請求項２６】
前記移送台は、前記試料捕捉セルに対して移動可能である、請求項18から25のいずれかの装置。
【外国語明細書】
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2019082483.tif 000016
2019082483.tif 000017
2019082483.tif 000018
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