(57)【要約】  サンプリングオリフィス１２と大気圧オリフィス１３とを有する質量分析計のイオン引込口を開示する。１つ以上のガス排出口がハウジングに設けられる。ガスは、サンプリングオリフィス１２を通ってポンプ１４によって引かれて、ガスが１つ以上のガス排出口を通って出るようにする。【選択図】図２（ａ）
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量分析計の引込口であって、
（ｉ）サンプリングオリフィスと、（ｉｉ）大気圧オリフィスと、（ｉｉｉ）１つ以上のガス排出口とを備えるハウジングを備え、
作動中、ガスが、前記サンプリングオリフィスを通って前記ハウジング内に引き込まれ、前記ガスの少なくとも一部が、前記大気圧オリフィスを通過せずに、前記１つ以上のガス排出口を通って前記ハウジングを出る、質量分析計の引込口。
【請求項２】
前記サンプリングオリフィスが、非ガス制限型である、請求項１に記載の引込口。
【請求項３】
前記サンプリングオリフィスが、（ｉ）０．１〜１．０ｍｍ、（ｉｉ）１．０〜２．０ｍｍ、（ｉｉｉ）２．０〜３．０ｍｍ、（ｉｖ）３．０〜４．０ｍｍ、（ｖ）４．０〜５．０ｍｍ、（ｖｉ）５．０〜６．０ｍｍ、（ｖｉｉ）６．０〜７．０ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７．０〜８．０ｍｍ、（ｉｘ）８．０〜９．０、および（ｘ）９．０〜１０．０ｍｍからなる群から選択される直径または幅を有する、請求項１または２に記載の引込口。
【請求項４】
前記サンプリングオリフィスが、（ｉ）０．００７〜１ｍｍ２、（ｉｉ）１〜１０ｍｍ２、（ｉｉｉ）１０〜２０ｍｍ２、（ｉｖ）２０〜３０ｍｍ２、（ｖ）３０〜４０ｍｍ２、（ｖｉ）４０〜５０ｍｍ２、（ｖｉｉ）５０〜６０ｍｍ２、（ｖｉｉｉ）６０〜７０ｍｍ２、（ｉｘ）７０〜８０ｍｍ２、（ｘ）８０〜９０ｍｍ２、および（ｘｉ）９０〜１００ｍｍ２からなる群から選択される断面積を有する、請求項１、２または３のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項５】
前記大気圧オリフィスが、ガス制限型である、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項６】
前記大気圧オリフィスが、（ｉ）０．０５〜０．５ｍｍ、（ｉｉ）０．５〜１．０ｍｍ、（ｉｉｉ）１．０〜１．５ｍｍ、（ｉｖ）１．５〜２．０ｍｍ、（ｖ）２．０〜２．５ｍｍ、および（ｖｉ）２．５〜３．０ｍｍからなる群から選択される直径または幅を有する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項７】
前記大気圧オリフィスが、（ｉ）０．００１〜１ｍｍ２、（ｉｉ）１〜２ｍｍ２、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ２、（ｉｖ）３〜４ｍｍ２、（ｖ）４〜５ｍｍ２、（ｖｉ）５〜６ｍｍ２、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ２、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ２、（ｉｘ）８〜９ｍｍ２、および（ｘ）９〜１０ｍｍ２からなる群から選択される断面積を有する、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項８】
前記１つ以上のガス排出口が、前記大気圧オリフィスに隣接して１つ以上の穴を前記ハウジングに備える、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項９】
前記ハウジングが、第１のコーンすなわち内側部分を備える、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項１０】
前記サンプリングオリフィスが、前記第１のコーンすなわち内側部分に設けられる、請求項９に記載の引込口。
【請求項１１】
前記１つ以上のガス排出口が、前記第１のコーンすなわち内側部分に設けられる、請求項９または１０に記載の引込口。
【請求項１２】
前記ハウジングが、前記第１のコーンすなわち内側部分を取り囲む第２のコーンすなわち外側部分をさらに備え、環状容積が、前記第１のコーンすなわち内側部分と前記第２のコーンすなわち外側部分との間に形成される、請求項９、１０または１１のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項１３】
前記環状容積に配置されるＯリング、シールまたはガス流制限部をさらに備える、請求項１２に記載の引込口。
【請求項１４】
前記Ｏリング、シールまたはガス流制限部が、前記引込口内に引き込まれるガスが主として前記大気圧オリフィスに向かって引き込まれるように構成され、適合される、請求項１３に記載の引込口。
【請求項１５】
前記Ｏリング、シールまたはガス流制限部が、前記ハウジングを出るガスが主として、前記第２のコーンすなわち外側部分に設けられた１つ以上のガス排出口を通って出るように構成され、適合される、請求項１３または１４に記載の引込口。
【請求項１６】
前記Ｏリング、シールまたはガス流制限部が、前記環状容積の一部分と前記サンプリングオリフィスとの間でガス流量を妨げる、または制限するように構成され、適合される、請求項１３、１４または１５のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項１７】
前記サンプリングオリフィスが、前記第２のコーンすなわち外側部分に設けられる、請求項１２ないし１６のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項１８】
前記１つ以上のガス排出口が、前記第２のコーンすなわち外側部分に設けられる、請求項１２ないし１７のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項１９】
前記第１のコーンすなわち内側部分の１つ以上のガス排出口が、前記第２のコーンすなわち外側部分の１つ以上のガス排出口と気体連通している、請求項１２ないし１８のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項２０】
作動中、ガスが、（ｉ）前記第１のコーンすなわち内側部分内に、次いで（ｉｉ）前記第１のコーンすなわち内側部分に設けられた１つ以上のガス排出口を通って、前記第１のコーンすなわち内側部分外に、次いで（ｉｉｉ）前記第２のコーンすなわち外側部分に設けられた１つ以上のガス排出口を通って、前記第１のコーンすなわち内側部分と前記第２のコーンすなわち外側部分との間の環状容積外に引かれる、請求項１９に記載の引込口。
【請求項２１】
前記第１のコーンすなわち内側部分および前記第２のコーンすなわち外側部分の両方、またはいずれか一方が、１つ以上の円筒管すなわち延在部材をさらに備える、請求項９ないし２０のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項２２】
前記１つ以上の円筒管すなわち延在部材の断面積が、前記１つ以上の円筒管すなわち延在部材の長さに沿って変化する、請求項２１に記載の引込口。
【請求項２３】
前記１つ以上の円筒管すなわち延在部材の断面積が、前記１つ以上の円筒管すなわち延在部材の長さに沿って、前記サンプリングオリフィスから前記大気圧オリフィスに向かって増大する、請求項２２に記載の引込口。
【請求項２４】
前記１つ以上の円筒管すなわち延在部材内に格納されるイオン源をさらに備える、請求項２１、２２または２３に記載の引込口。
【請求項２５】
前記イオン源が、グロー放電イオン源またはコロナ放電用の電極針を備える、請求項２４に記載の引込口。
【請求項２６】
前記イオン源が、大気圧化学イオン化イオン源を備える、請求項２４または２５に記載の引込口。
【請求項２７】
作動中、ガスが、前記１つ以上の円筒管すなわち延在部材内と、前記第２のコーンすなわち外側部分に設けられた１つ以上のガス排出口を通って、前記第１のコーンすなわち内側部分と前記第２のコーンすなわち外側部分との間の環状容積外とに引かれる、請求項２１ないし２６のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項２８】
（ｉ）前記第１のコーンすなわち内側部分を加熱するか、または（ｉｉ）前記第２のコーンすなわち外側部分を加熱するか、または（ｉｉｉ）前記１つ以上の円筒管すなわち延在部材を加熱するか、またはこれらの任意の組み合わせのいずれか１つを行うように構成され、適合される加熱デバイスをさらに備える、請求項９ないし２７のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項２９】
（ｉ）イオン源により生成されたイオンが、前記サンプリングオリフィスを通って、前記ハウジングに入るように構成されるか、または（ｉｉ）イオン源により生成されたイオンが、前記大気圧オリフィスを通過しるように構成される、またはこれらの組み合わせのいずれか１つがなされる、請求項１ないし２８のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項３０】
前記サンプリングオリフィスを通る軸が、前記大気圧オリフィスを通る軸と実質的に同軸または平行である、請求項１ないし２９のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項３１】
前記サンプリングオリフィスが、前記大気圧オリフィスよりも大きい断面積を有する、請求項１ないし３０のいずれか一項に記載の引込口。
【請求項３２】
装置であって、
請求項１ないし３１のいずれか一項に記載の引込口と、
ガスを前記サンプリングオリフィスを通って前記ハウジング内に引き込み、前記ガスの少なくとも一部を、前記大気圧オリフィスを通過せずに、前記１つ以上のガス排出口を通って前記ハウジングを抜け出させるように構成され、適合される第１のデバイスとを備える装置。
【請求項３３】
前記第１のデバイスが、１つ以上のポンプを備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記第１のデバイスが、ベンチュリポンプまたはダイヤフラムポンプを備える、請求項３２または３３に記載の装置。
【請求項３５】
請求項１ないし３１のいずれか一項に記載の引込口を備える質量分析計。
【請求項３６】
請求項３２、３３または３４のいずれか一項に記載の装置を備える質量分析計。
【請求項３７】
真空チャンバーをさらに備え、作動中、イオンが前記大気圧オリフィスを通って前記真空チャンバー内に入る、請求項３５または３６に記載の質量分析計。
【請求項３８】
イオンを生成するためのイオン源をさらに備える、請求項３５、３６または３７のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項３９】
前記イオン源が、前記サンプリングオリフィスの上流に配置される、請求項３８に記載の質量分析計。
【請求項４０】
前記１つ以上のガス排出口を通って前記ハウジングを出たガス分子を、引き続いて前記ガス分子をイオン化するために、前記イオン源に向けて戻し再循環するための再循環デバイスをさらに備える、請求項３８または３９に記載の質量分析計。
【請求項４１】
前記大気圧オリフィスに向けてイオンが加速されるように、少なくとも前記ハウジングの第１の部分と、前記大気圧オリフィスに隣接するか、または、前記大気圧オリフィスを画定するか、またはこれらの組み合わせのいずれか１つである前記ハウジングの第２の別の部分との間の電位差を保つためのデバイスをさらに備える、請求項３５ないし４０のいずれかに記載の質量分析計。
【請求項４２】
質量分析方法であって、
サンプリングオリフィスを通ってハウジングを有する引込口内にガスを引き込んで、前記ガスの少なくとも一部が、大気圧オリフィスを通過せずに、１つ以上のガス排出口を通って前記ハウジングを出るようにする、ガスを引き込むステップを備える質量分析方法。
【請求項４３】
質量分析計の引込口であって、
（ｉ）非ガス制限型サンプリングオリフィスと、（ｉｉ）サブ大気圧オリフィスと、（ｉｉｉ）１つ以上のガス排出口とを備えるハウジングを備え、
作動中、ガスが、前記サンプリングオリフィスを通って前記ハウジング内に引き込まれ、前記ガスの少なくとも一部が、前記サブ大気圧オリフィスを通過せずに、前記１つ以上のガス排出口を通って前記ハウジングを出る、質量分析計の引込口。
【請求項４４】
質量分析方法であって、
非ガス制限型サンプリングオリフィスを通ってハウジングを有する引込口内にガスを引き込んで、前記ガスの少なくとも一部が、サブ大気圧オリフィスを通過せずに、前記１つ以上のガス排出口を通って前記ハウジングを出るようにする、ガスを引き込むステップを備える質量分析方法。
【請求項４５】
質量分析計であって、
オリフィスによって相互に接続される高圧領域および低圧領域と、
前記高圧領域内かつ前記オリフィスの周囲に配置される第１のハウジングであって、前記ハウジングが、分析すべき試料からの成分が前記高圧領域から前記ハウジングに入り、次いで前記オリフィスを通過して前記低圧領域に入ることが可能なように前記オリフィスと連通している引込口開口部を有し、また前記ハウジングが、前記オリフィスと連通している排出口開口部を有する、第１のハウジングと、
ガスを前記高圧領域から前記引込口開口部を通って前記オリフィスに向けて内側へ引くと共に、前記排出口開口部の外側へ引く手段とを備える質量分析計。
【請求項４６】
質量分析方法であって、
オリフィスによって相互に接続される高圧領域および低圧領域を提供するステップと、
前記高圧領域内かつ前記オリフィスの周囲に配置される第１のハウジングを提供するステップであって、前記ハウジングが、分析すべき試料からの成分が前記高圧領域から前記ハウジングに入り、次いで前記オリフィスを通過して前記低圧領域に入るように前記オリフィスと連通している引込口開口部を有し、また前記ハウジングが、前記オリフィスと連通している排出口開口部を有する、第１のハウジングを提供するステップと、
ガスを前記高圧領域から前記引込口開口部を通って前記オリフィスに向けて内側へ引くと共に、前記排出口開口部の外側へ引くステップとを備える質量分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析計のためのイオン引込口に関する。好適な実施形態は、質量分析計におけるイオンサンプリング効率を改善する装置および方法に関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１１年６月１５日に出願された米国仮特許出願第６１／４９７，３２５号および２０１１年６月３日に出願された英国特許出願第１１０９３８４．６号の優先権および利益を主張する。これら出願の全ての内容は、参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００３】
質量分析計は、真空のレベルの異なる様々な領域や室を含むことが多い。例えば、ある機器が有するある四重極マスフィルターは、約１×１０−５ｍｂａｒの圧力のチャンバー内に配置され、その後には約１×１０−３から１×１０−２ｍｂａｒの圧力の衝突セルが続くこともある。衝突セルには、今度は、その後に１×１０−６ｍｂａｒ未満の圧力で動作する飛行時間型質量分析器が続くこともある。これらの圧力を得るには、１つ以上の粗引きポンプおよび１つ以上のターボ分子ポンプを用いることが多い。一般に、粗引きポンプは、ターボ分子ポンプを補助するとともにイオン引込口のポンピングを行う。
【０００４】
質量分析計は、様々な異なるイオン引込口タイプと組み合わせて使用できる。イオンは、大気圧で形成され、イオン化の点の近くに配置されるサンプリングオリフィスを通って質量分析計へ導入されることが多い。
【０００５】
質量分析計における全ガス負荷は、大気圧オリフィスによって決まる。最大数のイオンを捕捉し、ひいては質量分析計の感度を最大化するために、大気圧オリフィスは、しばしば、イオン形成の点に可能な限り近づけて配置される。多くの場合、大気圧オリフィスとサンプリングオリフィスとは、同じ物品である。これらのオリフィスは、一般に可能な限り薄くなるように、通常０．１ｍｍから０．５ｍｍで製作されて（より薄いものもより厚いものも知られてはいるが）、イオンがオリフィスを通過しる際のイオン通過の損失を最小限とするようにする。オリフィスが厚くなればなるほど、一部のイオンは、通過しる際にオリフィスの壁にぶつかって失われやすくなる。
【０００６】
オリフィスの寸法を小さくする（すなわち、円形孔の直径を小さくする、または、管の長さを延ばす）と、それを通過するガス流量が減り、今度は、上述のような圧力を得るのに必要な真空ポンピングの量が減る。しかしながら、サンプリングオリフィスと大気圧オリフィスとが同じ物品である場合、オリフィスの寸法を小さくすると、オリフィスが効果的にサンプリングできる容積が減り、つまり、イオンは、オリフィスに、またオリフィスを通過して引き込まれるためには、サンプリングオリフィスの近くを通過しなければならない。したがって、オリフィスの寸法を小さくすると、サンプリングされるイオンの数の著しい減少につながる可能性があり、これは、質量分析計の感度を低減する。加えて、直径がより小さいオリフィスは、オリフィスの表面上に汚染物質が堆積するにつれて徐々に感度の低下を被る可能性が高い。
【０００７】
サンプリングオリフィスのロバスト性を高めるために、カーテンガスを使用できることが知られている。しかしながら、カーテンガスを使うと、サンプリングオリフィス前の容積におけるイオンの存在度を低下させ、ひいては感度を低下させることが多い。このことは、サンプリングオリフィスが小さくなると特に顕著になる。
【０００８】
質量分析計の長期的なロバスト性を高めるために、イオン流およびガス流から空間的に引き離した小型の大気圧オリフィスを設け、より大型のサンプリングオリフィスを設けることが知られている。しかしながら、イオンサンプリングオリフィス内への全ガス流量は、より小型の大気圧オリフィス内へのガス流量によって定まる。イオンサンプリングオリフィスの直径がより大きいために、イオンサンプリングオリフィス内へのガス流速は、大気圧オリフィスにおけるものよりもはるかに低い。したがって、高速ガス流からイオンを捕捉する大気圧オリフィスの能力は、低減される。
【０００９】
加えて、一部のケースでは、イオン形成の点は質量分析計の近くに配置できず、そのためイオン捕捉効率を最大化するためには、イオンは、質量分析計のサンプリング領域に移動されねばならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
改善された質量分析計および質量分析法を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、（ｉ）サンプリングオリフィスと、（ｉｉ）大気圧オリフィスと、（ｉｉｉ）１つ以上のガス排出口とを備えるハウジングを備える質量分析計の引込口が得られ、作動中、ガスが、サンプリングオリフィスを通ってハウジング内に引き込まれ、ガスの少なくとも一部が、大気圧オリフィスを通過せずに、１つ以上のガス排出口を通ってハウジングを出る。
【００１２】
サンプリングオリフィスは、好ましくは、非ガス制限型である。
【００１３】
一実施形態によれば、サンプリングオリフィスは、好ましくは、（ｉ）０．１〜１．０ｍｍ、（ｉｉ）１．０〜２．０ｍｍ、（ｉｉｉ）２．０〜３．０ｍｍ、（ｉｖ）３．０〜４．０ｍｍ、（ｖ）４．０〜５．０ｍｍ、（ｖｉ）５．０〜６．０ｍｍ、（ｖｉｉ）６．０〜７．０ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７．０〜８．０ｍｍ、（ｉｘ）８．０〜９．０、および（ｘ）９．０〜１０．０ｍｍからなる群から選択される直径または幅を有する。
【００１４】
サンプリングオリフィスは、好ましくは、（ｉ）０．００７〜１ｍｍ２、（ｉｉ）１〜１０ｍｍ２、（ｉｉｉ）１０〜２０ｍｍ２、（ｉｖ）２０〜３０ｍｍ２、（ｖ）３０〜４０ｍｍ２、（ｖｉ）４０〜５０ｍｍ２、（ｖｉｉ）５０〜６０ｍｍ２、（ｖｉｉｉ）６０〜７０ｍｍ２、（ｉｘ）７０〜８０ｍｍ２、（ｘ）８０〜９０ｍｍ２、および（ｘｉ）９０〜１００ｍｍ２からなる群から選択される断面積を有する。
【００１５】
大気圧オリフィスは、好ましくは、ガス制限型である。
【００１６】
大気圧オリフィスは、好ましくは、（ｉ）０．０５〜０．５ｍｍ、（ｉｉ）０．５〜１．０ｍｍ、（ｉｉｉ）１．０〜１．５ｍｍ、（ｉｖ）１．５〜２．０ｍｍ、（ｖ）２．０〜２．５ｍｍ、および（ｖｉ）２．５〜３．０ｍｍからなる群から選択される直径または幅を有する。
【００１７】
大気圧オリフィスは、好ましくは、（ｉ）０．００１〜１ｍｍ２、（ｉｉ）１〜２ｍｍ２、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ２、（ｉｖ）３〜４ｍｍ２、（ｖ）４〜５ｍｍ２、（ｖｉ）５〜６ｍｍ２、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ２、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ２、（ｉｘ）８〜９ｍｍ２、および（ｘ）９〜１０ｍｍ２からなる群から選択される断面積を有する。
【００１８】
１つ以上のガス排出口は、好ましくは、大気圧オリフィスに隣接して１つ以上の穴をハウジングに備える。
【００１９】
ハウジングは、好ましくは、第１のコーンすなわち内側部分を備える。一実施形態によれば、サンプリングオリフィスは、第１のコーンすなわち内側部分に設けられていてもよい。１つ以上のガス排出口は、好ましくは、第１のコーンすなわち内側部分に設けられる。
【００２０】
ハウジングは、好ましくは、第２のコーンすなわち外側部分をさらに備え、これは、好ましくは第１のコーンすなわち内側部分を取り囲み、環状容積が、第１のコーンすなわち内側部分と第２のコーンすなわち外側部分との間に形成される。
【００２１】
引込口は、環状容積に配置されるＯリング、シールまたはガス流制限部をさらに備える。
【００２２】
Ｏリング、シールまたはガス流制限部は、好ましくは、引込口内に引き込まれるガスが主として大気圧オリフィスに向かって引き込まれるように構成され、適合される。
【００２３】
Ｏリング、シールまたはガス流制限部は、好ましくは、ハウジングを出るガスが、主として、第２のコーンすなわち外側部分に設けられた１つ以上のガス排出口を通って出るように構成され、適合される。
【００２４】
Ｏリング、シールまたはガス流制限部は、好ましくは、環状容積の一部分とサンプリングオリフィスとの間でガス流量を妨げる、または制限するように構成され、適合される。
【００２５】
サンプリングオリフィスは、第２のコーンすなわち外側部分に設けられていてもよい。
【００２６】
１つ以上のガス排出口は、好ましくは、第２のコーンすなわち外側部分に設けられる。
【００２７】
第１のコーンすなわち内側部分の１つ以上のガス排出口は、好ましくは、第２のコーンすなわち外側部分の１つ以上のガス排出口と気体連通している。
【００２８】
一実施形態によれば、ガスは、（ｉ）第１のコーンすなわち内側部分内に、次いで（ｉｉ）第１のコーンすなわち内側部分に設けられた１つ以上のガス排出口を通って、第１のコーンすなわち内側部分外に、次いで（ｉｉｉ）第２のコーンすなわち外側部分に設けられた１つ以上のガス排出口を通って、第１のコーンすなわち内側部分と第２のコーンすなわち外側部分との間の環状容積外に引かれる。
【００２９】
一実施形態によれば、第１のコーンすなわち内側部分および第２のコーンすなわち外側部分の両方、またはいずれか一方は、１つ以上の円筒管すなわち延在部材をさらに備える。
【００３０】
一実施形態によれば、１つ以上の円筒管すなわち延在部材の断面積は、１つ以上の円筒管すなわち延在部材の長さに沿って変化する。
【００３１】
１つ以上の円筒管すなわち延在部材の断面積は、好ましくは、１つ以上の円筒管すなわち延在部材の長さに沿って、サンプリングオリフィスから大気圧オリフィスに向かって増大する。
【００３２】
一実施形態によれば、引込口は、１つ以上の円筒管すなわち延在部材内に収容されるイオン源をさらに備えていてもよい。
【００３３】
イオン源は、好ましくは、グロー放電イオン源またはコロナ放電用の電極針を備える。
【００３４】
一実施形態によれば、イオン源は、大気圧化学イオン化イオン源を備える。
【００３５】
ガスは、好ましくは、１つ以上の円筒管すなわち延在部材内に引き込まれ、第２のコーンすなわち外側部分に設けられた１つ以上のガス排出口を通って、第１のコーンすなわち内側部分と第２のコーンすなわち外側部分との間の環状容積外に引き出される。
【００３６】
一実施形態によれば、加熱デバイスは、好ましくは、（ｉ）第１のコーンすなわち内側部分を加熱するか、または、（ｉｉ）第２のコーンすなわち外側部分を加熱するか、または、（ｉｉｉ）１つ以上の円筒管すなわち延在部材を加熱するか、またはこれらの任意の組み合わせのいずれか１つを行うように構成され、適合される。
【００３７】
一実施形態によれば、（ｉ）イオン源により生成されたイオンは、サンプリングオリフィスを通って、ハウジングに入るように構成されるか、または、（ｉｉ）イオン源により生成されたイオンは、大気圧オリフィスを通過しるように構成される、または、これらの組み合わせのいずれか１つがなされる。引込口は、好ましくは、イオンを質量分析計内にサンプリングするためのイオン引込口を備える。
【００３８】
サンプリングオリフィスを通る軸は、好ましくは、大気圧オリフィスを通る軸と実質的に同軸または平行である。
【００３９】
サンプリングオリフィスは、好ましくは、大気圧オリフィスよりも大きい断面積を有する。
【００４０】
本発明の一態様によれば、上述のような引込口と、ガスをサンプリングオリフィスを通ってハウジング内に引き込み、ガスの少なくとも一部を、大気圧オリフィスを通過せずに、１つ以上のガス排出口を通ってハウジングを抜け出させるように構成され、適合される第１のデバイスとを備える装置が得られる。
【００４１】
第１のデバイスは、好ましくは、１つ以上のポンプを備える。
【００４２】
第１のデバイスは、好ましくは、ベンチュリポンプまたはダイヤフラムポンプを備える。
【００４３】
本発明の一態様によれば、上述のような引込口を備える質量分析計が得られる。
【００４４】
本発明の一態様によれば、上述のような装置を備える質量分析計が得られる。
【００４５】
質量分析計は、好ましくは、真空チャンバーをさらに備え、作動中、イオンが大気圧オリフィスを通って真空チャンバー内に入る。
【００４６】
質量分析計は、好ましくは、イオンを生成するためのイオン源をさらに備える。
【００４７】
イオン源は、好ましくは、サンプリングオリフィスの上流に配置される。
【００４８】
質量分析計は、好ましくは、１つ以上のガス排出口を通ってハウジングを出たガス分子を、引き続いてガス分子をイオン化するために、イオン源に向けて再循環するための再循環デバイスをさらに備える。
【００４９】
質量分析計は、好ましくは、少なくともハウジングの第１の部分と、大気圧オリフィスに隣接する、または、大気圧オリフィスを画定する、またはこれらの組み合わせのいずれか１つであるハウジングの第２の別の部分との間の電位差を保つためのデバイスをさらに備えて、大気圧オリフィスに向けてイオンが加速されるようにする。
【００５０】
本発明の一態様によれば、ガスの少なくとも一部が、大気圧オリフィスを通過せずに、１つ以上のガス排出口を通ってハウジングを出るように、サンプリングオリフィスを通ってハウジングを有する引込口内にガスを引き込むステップを備える質量分析方法が得られる。
【００５１】
本発明の一態様によれば、（ｉ）非ガス制限型サンプリングオリフィスと、（ｉｉ）サブ大気圧オリフィスと、（ｉｉｉ）１つ以上のガス排出口とを備えるハウジングを備える質量分析計の引込口が得られ、作動中、ガスが、サンプリングオリフィスを通ってハウジング内に引き込まれ、ガスの少なくとも一部が、サブ大気圧オリフィスを通過せずに、１つ以上のガス排出口を通ってハウジングを出る。
【００５２】
本発明の一態様によれば、ガスの少なくとも一部が、サブ大気圧オリフィスを通過せずに、１つ以上のガス排出口を通ってハウジングを出るように、非ガス制限型サンプリングオリフィスを通ってハウジングを有する引込口内にガスを引き込むステップを備える質量分析方法が得られる。
【００５３】
本発明の一態様によれば、オリフィスによって相互に接続される高圧領域および低圧領域と、高圧領域内かつオリフィスの周囲に配置される第１のハウジングであって、ハウジングが、分析すべき試料からの成分が高圧領域からハウジングに入り、次いでオリフィスを通過して低圧領域に入ることが可能なようにオリフィスと連通している引込口開口部を有し、またハウジングが、オリフィスと連通している排出口開口部を有する、第１のハウジングと、ガスを高圧領域から引込口開口部を通ってオリフィスに向けて内側へ引くと共に、排出口開口部の外側へ引く手段とを備える質量分析計が得られる。
【００５４】
本発明の一態様によれば、オリフィスによって相互に接続される高圧領域および低圧領域を提供するステップと、
高圧領域内かつオリフィスの周囲に配置される第１のハウジングを提供するステップであって、ハウジングが、分析すべき試料からの成分が高圧領域からハウジングに入り、次いでオリフィスを通過して低圧領域に入るようにオリフィスと連通している引込口開口部を有し、またハウジングが、オリフィスと連通している排出口開口部を有する、第１のハウジングを提供するステップと、ガスを高圧領域から引込口開口部を通ってオリフィスに向けて内側へ引くと共に、排出口開口部の外側へ引くステップとを備える質量分析方法が得られる。
【００５５】
成分は、好ましくは、ハウジングに入り、オリフィスを通過しる前にイオン化されるイオンまたは分子を含む。
【００５６】
質量分析計は、好ましくは、イオンまたは分子を高圧領域に提供する手段、または高圧領域でイオンを生成する手段をさらに備える。
【００５７】
一実施形態によれば、高圧領域は、イオン源の少なくとも一部を形成する。
【００５８】
一実施形態によれば、ガスを引く手段は、ガスをオリフィスの近くへ引くと共に、オリフィスを通過し、次いで排出口開口部の外へ引く。
【００５９】
ガスを引く手段は、好ましくは、高圧領域からの成分を含むガスを引く。
【００６０】
好適な実施形態によれば、引込口開口部を通る軸は、オリフィスを通る軸と実質的に同軸または平行である。
【００６１】
低圧領域は、好ましくは、質量分析計の真空チャンバーを備え、またハウジングは、好ましくは、真空チャンバーの外側に配置される。
【００６２】
引込口開口部は、好ましくは、オリフィスよりも大きい断面積を有する。
【００６３】
好適な実施形態によれば、オリフィスは、好ましくは、高圧領域と低圧領域との間のあらゆる開口部の中で最小であって、高圧領域と低圧領域との間のガス流速を定める開口部となるようにする。
【００６４】
高圧領域は、好ましくは、実質的に大気圧にある。
【００６５】
好適な実施形態によれば、オリフィスは、大気圧オリフィスを含む。
【００６６】
ハウジングは、好ましくは、引込口開口部からオリフィスに延びる第１のガス導管と、オリフィスから排出口開口部に延びる少なくとも１つの第２のガス導管とを備えて、ガスが引込口開口部内に、オリフィスを越えて、排出口開口部の外へ引かれ得るようにする。
【００６７】
少なくとも１つの第１のガス導管の軸は、好ましくは、第２の導管の軸に対して実質的に直交する。
【００６８】
オリフィスを通る軸は、好ましくは、排出開口部を通る軸に対して実質的に直交する。
【００６９】
引込口開口部は、好ましくは、所定の間隔を空けてオリフィスの上流に配置される。
【００７０】
引込口開口部は、好ましくは、サンプリングオリフィスを備える。
【００７１】
一実施形態によれば、引込口開口部は、実質的にオリフィスと同じ位置にあり、オリフィスを取り囲んでいる。
【００７２】
オリフィスは、好ましくは、サンプリングオリフィスを備える。
【００７３】
一実施形態によれば、オリフィスは、スキマーコーンに形成される。
【００７４】
一実施形態によれば、オリフィスは、真空チャンバーの壁部に形成される。
【００７５】
壁部は、好ましくは、厚みを薄くした部分を有し、オリフィスは、好ましくは、この部分に形成される。
【００７６】
好適な実施形態によれば、ハウジングは、コーンである、またはコーンを備える。
【００７７】
質量分析計は、好ましくは、第１のハウジングを取り囲み、ハウジング間にガス導管を提供する第２のハウジングをさらに備え、第２のハウジングが、２つのハウジング間にあるガス導管と連通している引込口開口部および排出口開口部を有し、第１および第２のハウジングの引込口開口部が連通し、また第１および第２のハウジングの排出口開口部が連通し、ハウジングおよびガスを引く手段が、ガスが高圧領域から第１のハウジングの引込口開口部内にオリフィスへ向けて、第１のハウジングの排出口開口部の外へ、次いで第２のハウジングの排出口開口部の外へ引かれるように構成され、またガスが、高圧領域から第２のハウジングの引込口開口部内に、ハウジング間の導管を通り、そして第２のハウジングの排出口開口部の外へ引かれる。
【００７８】
第１のハウジングにおける排出口開口部は、好ましくは、第２のハウジングにおける排出口開口部とは異なる断面積を有する。
【００７９】
第１のハウジングにおける排出口開口部は、好ましくは、第２のハウジングにおける排出口開口部よりも小さい断面積を有する。
【００８０】
第２の外側ハウジングは、好ましくは、コーンである、またはコーンを備える。
【００８１】
第２のハウジングは、好ましくは、ある距離だけ第１のハウジングの上流に延び、第２のハウジングにおける引込口開口部が所定の間隔を空けて第１のハウジングにおける引込口開口部の上流にあるように延びる。
【００８２】
第１のハウジングは、好ましくは、ある距離だけオリフィスの上流に延び、第１のハウジングにおける引込口開口部が所定の間隔を空けてオリフィスの上流にあるように延びる。
【００８３】
第１および第２のハウジングの両方、またはいずれか一方は、好ましくは、加熱されて、通過するガスを加熱する。
【００８４】
第１および第２のハウジングの両方、またはいずれか一方は、好ましくは、成分をイオン化するイオン化手段を含み、これは、それぞれの引込口開口部とオリフィスとの間に構成される。
【００８５】
第１および第２のハウジングの両方、またはいずれか一方を通る導管の断面積は、好ましくは、そのそれぞれの引込口開口部からオリフィスへの方向において増大する。
【００８６】
質量分析計は、好ましくは、第１および第２のハウジングの両方、またはいずれか一方における排出開口部を通って引かれたガスを第１および第２のハウジングの両方、またはいずれか一方における引込口開口部内に戻るように再循環する手段をさらに備える。
【００８７】
一実施形態によれば、オリフィスは電極に形成され得る、または第１および第２のハウジングの両方、もしくはいずれか一方の少なくとも一部は電極である、またはこれらの組み合わせである。
【００８８】
一実施形態によれば、電位差は、好ましくは、電極間に印加されて、イオンが第１および第２のハウジングの両方、またはいずれか一方からオリフィスを通って低圧領域内に通過するようにする。
【００８９】
本発明の好適な実施形態は、小型の大気圧オリフィスからのイオン捕捉効率を高める。サンプリング効率を保ちながらオリフィスを小型に製作できると、真空の必要性が減り、したがって小型で軽量なポータブルの質量分析計を使用できる。好適な実施形態のさらなる特徴は、オリフィスからある距離置いて形成されるイオンの捕捉およびサンプリングの効率を高めることである。
【００９０】
一実施形態によれば、質量分析計は、
（ａ）（ｉ）エレクトロスプレーイオン化（「ＥＳＩ」）イオン源、（ｉｉ）大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源、（ｉｉｉ）大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）イオン源、（ｉｖ）マトリックス支援レーザ脱離イオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源、（ｖ）レーザ脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源、（ｖｉ）大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源、（ｖｉｉ）シリコン上脱離イオン化（「ＤＩＯＳ」）イオン源、（ｖｉｉｉ）電子衝突（「ＥＩ」）イオン源、（ｉｘ）化学イオン化（「ＣＩ」）イオン源、（ｘ）電界イオン化（「ＦＩ」）イオン源、（ｘｉ）電界脱離（「ＦＤ」）イオン源、（ｘｉｉ）誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオン源、（ｘｉｉｉ）高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオン源、（ｘｉｖ）液体二次イオン質量分析（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源、（ｘｖ）脱離エレクトロスプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源、（ｘｖｉ）ニッケル〜６３放射性イオン源、（ｘｖｉｉ）大気圧マトリックス支援レーザ脱離イオン化イオン源、（ｘｖｉｉｉ）熱スプレーイオン源、（ｘｉｘ）大気圧サンプリンググロー放電イオン化（「ＡＳＧＤＩ」）イオン源、および（ｘｘ）グロー放電（「ＧＤ」）イオン源からなる群から選択されたイオン源、あるいは
（ｂ）１つもしくは２つ以上の連続的もしくはパルス状のイオン源、あるいは
（ｃ）１つもしくは２つ以上のイオンガイド、あるいは
（ｄ）１つもしくは２つ以上のイオン移動度分離デバイスおよび１つもしくは２つ以上のフィールド非対称イオン移動度分光計デバイスの両方、またはいずれか一方、あるいは
（ｅ）１つもしくは２つ以上のイオントラップまたは１つもしくは２つ以上のイオントラップ領域、あるいは
（ｆ）（ｉ）衝突誘起解離（「ＣＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｉ）表面誘起解離（「ＳＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｉｉ）電子移動解離（「ＥＴＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｖ）電子捕獲解離（「ＥＣＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｖ）電子衝突または衝撃解離フラグメンテーションデバイス、（ｖｉ）光誘起解離（「ＰＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｖｉｉ）レーザ誘起解離フラグメンテーションデバイス、（ｖｉｉｉ）赤外放射誘起解離デバイス、（ｉｘ）紫外放射誘起解離デバイス、（ｘ）ノズル〜スキマー間インターフェースフラグメンテーションデバイス、（ｘｉ）インソースフラグメンテーションデバイス、（ｘｉｉ）インソース衝突誘起解離フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｉｉ）熱または温度源フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｖ）電界誘起フラグメンテーションデバイス、（ｘｖ）磁場誘起フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉ）酵素消化または酵素分解フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉｉ）イオン−イオン反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉｉｉ）イオン−分子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｘ）イオン−原子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘ）イオン−準安定イオン反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉ）イオン−準安定分子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉｉ）イオン−準安定原子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉｉｉ）イオンを反応させて付加イオンまたはプロダクトイオンを形成するイオン−イオン反応デバイス、（ｘｘｉｖ）イオンを反応させて付加イオンまたはプロダクトイオンを形成するイオン−分子反応デバイス、（ｘｘｖ）イオンを反応させて付加イオンまたはプロダクトイオンを形成するイオン−原子反応デバイス、（ｘｘｖｉ）イオンを反応させて付加イオンまたはプロダクトイオンを形成するイオン−準安定イオン反応デバイス、（ｘｘｖｉｉ）イオンを反応させて付加イオンまたはプロダクトイオンを形成するイオン−準安定分子反応デバイス、（ｘｘｖｉｉｉ）イオンを反応させて付加イオンまたはプロダクトイオンを形成するイオン−準安定原子反応デバイス、および（ｘｘｉｘ）電子イオン化解離（「ＥＩＤ」）フラグメンテーションデバイスからなる群から選択される１つ以上の衝突、フラグメンテーションまたは反応セル、あるいは
（ｇ）（ｉ）四重極質量分析計、（ｉｉ）２Ｄまたはリニア四重極質量分析計、（ｉｉｉ）ポールまたは３Ｄ四重極質量分析計、（ｉｖ）ペニングトラップ質量分析計、（ｖ）イオントラップ質量分析計、（ｖｉ）磁気セクター質量分析計、（ｖｉｉ）イオンイオンサイクロトロン共鳴（「ＩＣＲ」）質量分析計、（ｖｉｉｉ）フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析計、（ｉｘ）静電またはオービトラップ質量分析計、（ｘ）フーリエ変換静電またはオービトラップ質量分析計、（ｘｉ）フーリエ変換質量分析計、（ｘｉｉ）飛行時間型質量分析計、（ｘｉｉｉ）直交加速型飛行時間型質量分析計、および（ｘｉｖ）線形加速型飛行時間型質量分析計からなる群から選択された質量分析計、あるいは
（ｈ）１つ以上のエネルギー分析器または静電エネルギー分析器、あるいは
（ｉ）１つ以上のイオン検出器、あるいは
（ｊ）（ｉ）四重極マスフィルター、（ｉｉ）２Ｄまたはリニア四重極イオントラップ、（ｉｉｉ）ポールまたは３Ｄ四重極イオントラップ、（ｉｖ）ペニングイオントラップ、（ｖ）イオントラップ、（ｖｉ）磁気セクターマスフィルター、（ｖｉｉ）飛行時間型マスフィルター、および（ｖｉｉｉ）ウィーンフィルタからなる群から選択された１つ以上のマスフィルター、あるいは
（ｋ）イオンをパルス化するためのデバイスまたはイオンゲート、あるいは
（ｌ）実質的に連続的なイオンビームをパルス化したイオンビームに変換するデバイス、あるいはこれらの組み合わせをさらに備えていてもよい。
【００９１】
質量分析計は、
（ｉ）外側の樽状電極および同軸の内側の紡錘状電極を備えるＣトラップおよびオービトラップ（ＲＴＭ）質量分析計であり、第１の動作モードでは、イオンがＣトラップに送られ、次いでオービトラップ（ＲＴＭ）質量分析計内に注入され、第２の動作モードでは、イオンがＣトラップに、次いで衝突セルまたは電子移動解離デバイスに送られ、少なくとも一部のイオンが、フラグメントイオンにフラグメント化され、フラグメントイオンが、次いでＣトラップ送られた後、オービトラップ（ＲＴＭ）質量分析計に送られるか、または
（ｉｉ）作動中にイオンが移送される穴をそれぞれ有する複数の電極を含む積層リングイオンガイドであり、電極の間隔が、イオン経路の長さに沿って増大し、イオンガイドの上流部分における電極の穴が、第１の直径を有し、イオンガイドの下流部分における電極の穴が、第１の直径よりも小さな第２の直径を有し、作動中に反対の位相のＡＣ電圧またはＲＦ電圧が、連続した電極に印加される、またはこれらの組み合わせのいずれか１つをさらに備えていてもよい。
【００９２】
ここで、例示のみを目的として、添付の図面を参照しながら本発明の様々な実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１（ａ）】従来型の大気圧およびサンプリングオリフィスを示す断面図である。
【図１（ｂ）】サンプリングオリフィスと別個の大気圧オリフィスとを備える既知の構成を示す図である。
【図１（ｃ）】大気圧およびサンプリングオリフィスを有するキャピラリーを備える既知の構成を示す図である。
【図１（ｄ）】カーテンガスがスキマーに供給される既知のスキマー構成を示す図である。
【図２（ａ）】本発明の実施形態を示す図である。サンプリングオリフィスと別個の大気圧オリフィスとを有するハウジングを備える引込口が提供され、ガス排出口がハウジングに大気圧オリフィスに隣接して設けられている。
【図２（ｂ）】本発明の実施形態を示す図である。外側ハウジングが内側ハウジングを取り囲み、ガス排出口が内側および外側ハウジングの両方に設けられる。
【図２（ｃ）】大気圧およびサンプリングオリフィスを有するスキマーコーンを備える本発明の実施形態を示す図である。ガス排出口がスキマーコーンに設けられる。
【図３（ａ）】本発明の実施形態を示す図である。外側ハウジングが円筒管をさらに備え、円筒管において、イオン源（図示せず）によって所定の間隔を空けて形成されたイオンが捕捉され得て、大気圧オリフィスのサンプリング区域に送られる。
【図３（ｂ）】図２（ｃ）に示したものと同様のスキマーコーンを備える本発明の実施形態を示す図である。外側ハウジングが円筒管をさらに備え、円筒管において、イオン源（図示せず）によって所定の間隔を空けて形成されたイオンが捕捉され得て、大気圧オリフィスのサンプリング区域に送られる。
【図４（ａ）】本発明の実施形態を示す図である。外側ハウジングがイオン化チャンバーをさらに備え、対象とする化合物をイオン化して、大気圧オリフィスに向けて送ることができる。
【図４（ｂ）】本発明の実施形態を示す図である。外側ハウジングがイオン化チャンバーを備え、対象とする化合物をイオン化して、大気圧オリフィスに向けて送ることができる。
【図５】抽出エレクトロスプレー（「ＥＥＳＩ」）イオン源において、どのようにしてベンチュリポンプを使用して、引き続いてイオン化するためにガスをイオン源に再循環するかを示す図である。
【図６】本発明のやや好ましくない実施形態を示す。比較的廉価で性能の低いポンプを使用して、質量分析計の主ポンプシステムのガス負荷を低減することもある。
【発明を実施するための形態】
【００９４】
まず、図１（ａ）〜図１（ｄ）を参照して、様々な既知のイオン引込口を説明する。
図１（ａ）は、質量分析計の真空ハウジング３に取り付けられたスキマー２に形成された従来の大気圧およびサンプリングオリフィス１の断面を示す。図１（ｂ）は、サンプリングオリフィス４と別個の下流の大気圧オリフィス５とを備える既知の引込口を示す。図１（ｃ）は、大気圧およびサンプリングオリフィス６を有するキャピラリー７を備える既知の引込口を示す。図１（ｄ）は、外側コーン９を有するスキマー８を備える別の既知の構成を示す。スキマー８および外側コーン９は、真空ハウジング１０に取り付けられている。カーテンガスは、外側コーン９とスキマー８との間の環状容積に供給される。
【００９５】
図１（ａ）〜図１（ｄ）に示されるような既知の穴のコンダクタンス、したがって穴がイオンおよびガスをサンプリングできる容積は、それらの深さ／厚さだけでなくそれらの半径／直径にも依存する。
【００９６】
ここで、本発明の好適な実施形態による様々な改善されたイオン引込口オリフィスを説明する。好適な実施形態によるサンプリングコーンの幾何形状は、真空システムのガス負荷を増大することなしに、それらのイオン捕捉効率を高めるように変更されている。
【００９７】
図２（ａ）は、本発明の好適な実施形態によるイオン引込口を示す。イオン引込口は、サンプリングオリフィス１２と別個の下流の大気圧オリフィス１３とを有するハウジングを備える。ハウジングは、大気圧オリフィス１３を取り囲み、１つ以上のガス排出口またはチャネルが、ハウジングに設けられている。追加的なポンピング１４がサンプリングオリフィス１２にガス排出口またはチャネルを通って提供される。その結果、ガスは、サンプリングオリフィス１２を通ってハウジング内に引き込まれ、次いでハウジングから大気圧オリフィス１３を通過せずに、ガス排出口またはチャネルを通って出る。追加的なポンピング１４は、サンプリングオリフィス１２におけるガスの速度を高め、したがって、大気圧オリフィス１３におけるイオンの存在度を高める。
【００９８】
図２（ｂ）は、図２（ａ）を参照して上で示し、説明した実施形態と同様の本発明の別の実施形態を示すが、これは、実質的に（第１の）ハウジングを囲う第２の（外側）ハウジングをさらに備える。組み合わせた第１（内側）および第２の外側ハウジングでは、ポンピング構成が変更される。
【００９９】
外側コーン１５（すなわち、第２のハウジング）と比較したサンプリングオリフィス１２（すなわち、第１すなわち内側ハウジングの引込口開口部）のポンピング量は、好ましくは、外側コーン１５とスキマーコーン（すなわち、第１すなわち内側ハウジング）との間の相対的な断面積、およびスキマーコーンのポンピング孔または穴の寸法によって定まる。これにより、より多くのポンプ量を使用できるようになり、したがってサンプリングオリフィス１２の捕捉容積が増える。
【０１００】
Ｏリング、シールまたはガス流制限装置は、好ましくは、第１すなわち内側ハウジング（すなわち、スキマーコーン）と外側コーン１５（すなわち、第２のハウジング）との間の環状容積に配置される。Ｏリング、シールまたはガス流制限装置は、好ましくは、内側コーンの外側の周囲を通るすべてのガスを妨げて、ガスが大気圧オリフィス１３へと向かわないようにする。
【０１０１】
図２（ｃ）は、別の実施形態を示し、大気圧およびサンプリングオリフィス１６がスキマーコーンに提供または形成される。スキマーコーンを取り囲む外側ハウジングが提供され、またポンプ１４が用いられて、スキマーコーン通過直後のガス流量を増やし、それにより、大気圧およびサンプリングオリフィス１６の捕捉効率を高める。
【０１０２】
図３（ａ）は、イオン源（図示せず）によって所定の間隔を空けて形成されたイオンのサンプリング効率を改善する別の実施形態を示す。この実施形態は、外側ハウジングが内側ハウジングの上流に延びて、サンプリングオリフィス１７を有する円筒管すなわち延在部材を形成することを除いて、図２（ｂ）に示したものと同様である。ポンピング１４は、サンプリングオリフィス１７においてより大きいレベルのガス流量を産み出して、イオンを捕捉し、それらを大気圧オリフィス１３に送る。外側コーン管（すなわち、第２のハウジング）の幾何形状は、好ましくは、用途に応じて最適化される。また、外側コーン管は加熱されて、外側コーン管を通過するサンプルガスの脱溶媒和をさらに補助してもよい。
【０１０３】
Ｏリング、シールまたはガス流制限装置は、好ましくは、第１すなわち内側ハウジングと外側コーン（すなわち、第２のハウジング）との間の環状容積に配置される。Ｏリング、シールまたはガス流制限装置は、好ましくは、内側コーンの外側の周囲を通るすべてのガスを妨げて、ガスが大気圧オリフィス１３へと向かわないようにする。
【０１０４】
また、図３（ｂ）は、所定の間隔を空けて形成されたイオンのサンプリング効率を改善する実施形態を示す。この実施形態は、外側ハウジングが大気圧オリフィス１６の上流に延びて、サンプリングオリフィス１７を有する円筒管すなわち延在部材を形成することを除いて、図２（ｃ）に示したものと同様である。
【０１０５】
図４（ａ）は、イオン化チャンバーへの化合物の移送を改善するための別の実施形態を示す。この実施形態は、第２の外側ハウジングが、コロナ放電用の電極針１９などのイオン化デバイスを備えるイオン化チャンバーを含むことを除いて、図３（ａ）に示したものと同様である。第２のハウジングを通る導管の断面積は、その引込口開口部から（すなわち、サンプリングオリフィス１７から）大気圧オリフィス１３への方向において増大する。図４（ａ）に示される実施形態は、特に、揮発性有機化合物（「ＶＯＣ」）の分析に適している。この実施形態によれば、化合物は、イオン化チャンバー内へポンピングされ、次いで第１の内側ハウジングの近くで、例えば、大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）によってイオン化される。代替的または追加的に、大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）、抽出エレクトロスプレーイオン化（「ＥＥＳＩ」）またはこれらの組み合わせなどのその他の形態のイオン化技術が用いられてもよい。イオン化チャンバーおよび外側コーン管は、脱溶媒和をさらに補助するために加熱されてもよい。
【０１０６】
Ｏリング、シールまたはガス流制限装置は、好ましくは、第１すなわち内側ハウジングと外側コーン（すなわち、第２のハウジング）との間の環状容積に配置される。Ｏリング、シールまたはガス流制限装置は、好ましくは、内側コーンの外側の周囲を通るすべてのガスを妨げて、ガスが大気圧オリフィス１３へと向かわないようにする。
【０１０７】
図４（ｂ）は、標準的なスキマーコーンが用いられることを除いて、図４（ａ）に示したものと同様の方法で使用される実施形態を示す。この実施形態は、第１のハウジングが、コロナ放電用の電極針１９などのイオン化手段を備えるイオン化チャンバーを含むことを除いて、図３（ｂ）に示したものと同様である。ハウジングを通る導管の断面積は、その引込口開口部（すなわち、サンプリングオリフィス１７）から大気圧オリフィス１８への方向において増大する。
【０１０８】
図５は、図２（ｃ）と同様の実施形態を示す。ベンチュリポンプ２１は、ガス２２を引込口のハウジングのガス排出開口部からポンピングして、ガスがベンチュリ排気管２３を通って、エレクトロスプレーイオン化源（「ＥＳＩ」）によって放出されたスプレー内に戻されて再循環されるようにするために用いられる。結果として、ガスは、好ましくは、抽出エレクトロスプレーイオン化（「ＥＥＳＩ」）によるスプレーによってイオン化される。次いで、このプロセスで作り出されたイオンは、好ましくは、引込口のハウジングに入り、大気圧およびサンプリングオリフィス１６を通って質量分析計内に送られる。
【０１０９】
放出またはベンチュリ排気管２３により再循環されたガスが、大気圧化学イオン化（［ＡＰＣＩ」）イオン源、大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源またはベンチュリ排気をイオン化するこれらの技術の任意の組み合わせを含むその他のタイプのイオン源によってイオン化されるその他の実施形態がまた意図される。
【０１１０】
図６は、本発明のやや好ましくない実施形態を示し、引込口のガス制限オリフィス２５における圧力が、サブ大気圧である。別個の上流のサンプリングオリフィス２４（これは、好ましくは非ガス制限型）のサンプリング効率は、好ましくは、高く保たれるが、ガス制限オリフィス２５における減少した圧力は、真空システムの全体のガス負荷を低減する。この領域で用いられるポンピング２６は、ターボポンプを補助する能力がある必要がなく、したがって、従来の質量分析計で通常使用されるものよりも小型かつ廉価とし得る。チャンバー２７の圧力は、好ましくは、１００ｍｂａｒから大気圧の範囲にある。
【０１１１】
様々なポンプシステムをこれまで説明してきたが、ポンプ機構として、ベンチュリポンプ、ダイヤフラムポンプまたはその他のタイプのポンプが提供され得ることが意図される。ポンピングとともに、ハウジング（例えば、外側コーン部分）と大気圧オリフィスとの間に電位差を印加して、大気圧オリフィスを通るイオンの移動を補助することもまた意図される。
【０１１２】
好適な実施形態を参照して本発明を説明してきたが、添付の特許請求の範囲において説明される本発明の範囲から逸脱することなしに、様々な形態および詳細の変更がなしうることが当業者には理解されよう。
【図１（ａ）】
2014517476.tif 000003
【図１（ｂ）】
2014517476.tif 000004
【図１（ｃ）】
2014517476.tif 000005
【図１（ｄ）】
2014517476.tif 000006
【図２（ａ）】
2014517476.tif 000007
【図２（ｂ）】
2014517476.tif 000008
【図２（ｃ）】
2014517476.tif 000009
【図３（ａ）】
2014517476.tif 000010
【図３（ｂ）】
2014517476.tif 000011
【図４（ａ）】
2014517476.tif 000012
【図４（ｂ）】
2014517476.tif 000013
【図５】
2014517476.tif 000014
【図６】
2014517476.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月4日(2014.2.4)
【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】
質量分析計であって、
オリフィスによって相互に接続される高圧領域および低圧領域であって、前記高圧領域が実質的に大気圧である、高圧領域および低圧領域と、
前記高圧領域内かつ前記オリフィスの周囲に配置されるハウジングであって、前記ハウジングが、分析すべき試料からの成分が前記高圧領域から前記ハウジングに入り、次いで前記オリフィスを通過して前記低圧領域に入ることが可能なように前記オリフィスと連通している引込口開口部を有し、前記ハウジングが、前記オリフィスと連通している排出口開口部を有する、ハウジングと、
ガスを前記高圧領域から前記引込口開口部を通って前記オリフィスに向けて内側へ引くと共に、前記排出口開口部の外側へ引く手段であって、前記ガスを引く手段が、前記ガスを前記オリフィスの近くへ引くと共に、前記オリフィスを通過し、次いで前記排出口開口部の外へ引き、前記高圧領域から引かれた前記ガスが前記成分を含む、ガスを引く手段とを備え、
前記引込口開口部が、前記オリフィスよりも大きい断面積を有し、所定の間隔を空けて前記オリフィスの上流に配置されている質量分析計。
【請求項２】
前記引込口開口部が、非ガス制限型である、請求項１に記載の質量分析計。
【請求項３】
前記引込口開口部が、（ｉ）０．１〜１．０ｍｍ、（ｉｉ）１．０〜２．０ｍｍ、（ｉｉｉ）２．０〜３．０ｍｍ、（ｉｖ）３．０〜４．０ｍｍ、（ｖ）４．０〜５．０ｍｍ、（ｖｉ）５．０〜６．０ｍｍ、（ｖｉｉ）６．０〜７．０ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７．０〜８．０ｍｍ、（ｉｘ）８．０〜９．０、および（ｘ）９．０〜１０．０ｍｍからなる群から選択される直径または幅を有する、請求項１または２に記載の質量分析計。
【請求項４】
前記引込口開口部が、（ｉ）０．００７〜１ｍｍ２、（ｉｉ）１〜１０ｍｍ２、（ｉｉｉ）１０〜２０ｍｍ２、（ｉｖ）２０〜３０ｍｍ２、（ｖ）３０〜４０ｍｍ２、（ｖｉ）４０〜５０ｍｍ２、（ｖｉｉ）５０〜６０ｍｍ２、（ｖｉｉｉ）６０〜７０ｍｍ２、（ｉｘ）７０〜８０ｍｍ２、（ｘ）８０〜９０ｍｍ２、および（ｘｉ）９０〜１００ｍｍ２からなる群から選択される断面積を有する、請求項１、２または３のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項５】
前記オリフィスが、ガス制限型である、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項６】
前記オリフィスが、（ｉ）０．０５〜０．５ｍｍ、（ｉｉ）０．５〜１．０ｍｍ、（ｉｉｉ）１．０〜１．５ｍｍ、（ｉｖ）１．５〜２．０ｍｍ、（ｖ）２．０〜２．５ｍｍ、および（ｖｉ）２．５〜３．０ｍｍからなる群から選択される直径または幅を有する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項７】
前記オリフィスが、（ｉ）０．００１〜１ｍｍ２、（ｉｉ）１〜２ｍｍ２、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ２、（ｉｖ）３〜４ｍｍ２、（ｖ）４〜５ｍｍ２、（ｖｉ）５〜６ｍｍ２、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ２、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ２、（ｉｘ）８〜９ｍｍ２、および（ｘ）９〜１０ｍｍ２からなる群から選択される断面積を有する、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項８】
前記１つ以上のガス排出口が、前記オリフィスに隣接して１つ以上の穴を前記ハウジングに備える、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項９】
前記ハウジングが、第１のコーンすなわち内側部分を備える、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項１０】
前記引込口開口部が、前記第１のコーンすなわち内側部分に設けられる、請求項９に記載の質量分析計。
【請求項１１】
前記１つ以上のガス排出口が、前記第１のコーンすなわち内側部分に設けられる、請求項９または１０に記載の質量分析計。
【請求項１２】
前記ハウジングが、前記第１のコーンすなわち内側部分を取り囲む第２のコーンすなわち外側部分をさらに備え、環状容積が、前記第１のコーンすなわち内側部分と前記第２のコーンすなわち外側部分との間に形成される、請求項９、１０または１１のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項１３】
前記環状容積に配置されるＯリング、シールまたはガス流制限部をさらに備える、請求項１２に記載の質量分析計。
【請求項１４】
前記Ｏリング、シールまたはガス流制限部が、前記引込口内に引き込まれるガスが主として前記オリフィスに向かって引き込まれるように構成され、適合される、請求項１３に記載の質量分析計。
【請求項１５】
前記Ｏリング、シールまたはガス流制限部が、前記ハウジング出るガスが主として、前記第２のコーンすなわち外側部分に設けられた１つ以上のガス排出口を通って出るように構成され、適合される、請求項１３または１４に記載の質量分析計。
【請求項１６】
前記Ｏリング、シールまたはガス流制限部が、前記環状容積の一部分と前記引込口開口部との間でガス流量を妨げる、または制限するように構成され、適合される、請求項１３、１４または１５のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項１７】
前記引込口開口部が、前記第２のコーンすなわち外側部分に設けられる、請求項１２ないし１６のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項１８】
前記１つ以上のガス排出口が、前記第２のコーンすなわち外側部分に設けられる、請求項１２ないし１７のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項１９】
前記第１のコーンすなわち内側部分の１つ以上のガス排出口が、前記第２のコーンすなわち外側部分の１つ以上のガス排出口と気体連通している、請求項１２ないし１８のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項２０】
作動中、ガスが、（ｉ）前記第１のコーンすなわち内側部分内に、次いで（ｉｉ）前記第１のコーンすなわち内側部分に設けられた１つ以上のガス排出口を通って、前記第１のコーンすなわち内側部分外に、次いで（ｉｉｉ）前記第２のコーンすなわち外側部分に設けられた１つ以上のガス排出口を通って、前記第１のコーンすなわち内側部分と前記第２のコーンすなわち外側部分との間の環状容積外に引かれる、請求項１９に記載の質量分析計。
【請求項２１】
前記第１のコーンすなわち内側部分および前記第２のコーンすなわち外側部分の両方、またはいずれか一方が、１つ以上の円筒管すなわち延在部材をさらに備える、請求項９ないし２０のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項２２】
前記１つ以上の円筒管すなわち延在部材の断面積が、前記１つ以上の円筒管すなわち延在部材の長さに沿って変化する、請求項２１に記載の質量分析計。
【請求項２３】
前記１つ以上の円筒管すなわち延在部材の断面積が、前記１つ以上の円筒管すなわち延在部材の長さに沿って、前記引込口開口部から前記オリフィスに向かって増大する、請求項２２に記載の質量分析計。
【請求項２４】
前記１つ以上の円筒管すなわち延在部材内に格納されるイオン源をさらに備える、請求項２１、２２または２３に記載の質量分析計。
【請求項２５】
前記イオン源が、グロー放電イオン源またはコロナ放電用の電極針を備える、請求項２４に記載の質量分析計。
【請求項２６】
前記イオン源が、大気圧化学イオン化イオン源を備える、請求項２４または２５に記載の質量分析計。
【請求項２７】
作動中、ガスが、前記１つ以上の円筒管すなわち延在部材内と、前記第２のコーンすなわち外側部分に設けられた１つ以上のガス排出口を通って、前記第１のコーンすなわち内側部分と前記第２のコーンすなわち外側部分との間の環状容積外とに引かれる、請求項２１ないし２６のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項２８】
（ｉ）前記第１のコーンすなわち内側部分を加熱するか、または（ｉｉ）前記第２のコーンすなわち外側部分を加熱するか、または（ｉｉｉ）前記１つ以上の円筒管すなわち延在部材を加熱するか、またはこれらの任意の組み合わせのいずれか１つを行うように構成され、適合される加熱デバイスをさらに備える、請求項９ないし２７のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項２９】
（ｉ）イオン源により生成されたイオンが、前記引込口開口部を通って、前記ハウジングに入るように構成されるか、または（ｉｉ）イオン源により生成されたイオンが、前記オリフィスを通過しるように構成される、またはこれらの組み合わせのいずれか１つがなされる、請求項１ないし２８のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項３０】
前記引込口開口部を通る軸が、前記オリフィスを通る軸と実質的に同軸または平行である、請求項１ないし２９のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項３１】
前記ガスを引く手段が、１つ以上のポンプを備える、請求項１ないし３０のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項３２】
前記ガスを引く手段が、ベンチュリポンプまたはダイヤフラムポンプを備える、請求項３１に記載の質量分析計。
【請求項３３】
前記低圧領域が、真空チャンバーである、請求項１ないし３２のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項３４】
イオンを生成するためのイオン源をさらに備える、請求項１ないし３３のいずれか一項に記載の質量分析計。
【請求項３５】
前記イオン源が、前記引込口開口部の上流に配置される、請求項３４に記載の質量分析計。
【請求項３６】
前記１つ以上のガス排出口を通って前記ハウジングを出たガス分子を、引き続いて前記ガス分子をイオン化するために、前記イオン源に向けて戻し再循環するための再循環デバイスをさらに備える、請求項３４または３５に記載の質量分析計。
【請求項３７】
前記オリフィスに向けてイオンが加速されるように、少なくとも前記ハウジングの第１の部分と、前記オリフィスに隣接するか、または、前記オリフィスを画定するか、またはこれらの組み合わせのいずれか１つである前記ハウジングの第２の別の部分との間の電位差を保つためのデバイスをさらに備える、請求項１ないし３６のいずれかに記載の質量分析計。
【請求項３８】
質量分析方法であって、
オリフィスによって相互に接続される高圧領域および低圧領域を提供するステップであって、前記高圧領域が実質的に大気圧である、高圧領域および低圧領域を提供するステップと、
前記高圧領域内かつ前記オリフィスの周囲に配置されるハウジングを提供するステップであって、前記ハウジングが、分析すべき試料からの成分が前記高圧領域から前記ハウジングに入り、次いで前記オリフィスを通過して前記低圧領域に入るように前記オリフィスと連通している引込口開口部を有し、また前記ハウジングが、前記オリフィスと連通している排出口開口部を有する、ハウジングと提供するステップと、
ガスを前記高圧領域から前記引込口開口部を通って前記オリフィスに向けて内側へ引くと共に、前記排出口開口部の外側へ引くステップであって、前記ガスが、前記ガスを前記オリフィスの近くへ引くと共に、前記オリフィスを通過し、次いで前記排出口開口部の外へ引かれ、また前記高圧領域から引かれた前記ガスが前記成分を含む、ガスを引くステップとを備え、
前記引込口開口部が、前記オリフィスよりも大きい断面積を有し、所定の間隔を空けて前記オリフィスの上流に配置される質量分析方法。
【請求項３９】
質量分析計であって、
オリフィスによって相互に接続される高圧領域および低圧領域と、
前記高圧領域内かつ前記オリフィスの周囲に配置されるハウジングであって、前記ハウジングが、分析すべき試料からの成分が前記高圧領域から前記ハウジングに入り、次いで前記オリフィスを通過して前記低圧領域に入ることが可能なように前記オリフィスと連通している引込口を有し、また前記ハウジングが、前記オリフィスと連通している排出口開口部を有する、ハウジングと、
ガスを前記高圧領域から前記引込口開口部を通って前記オリフィスに向けて内側へ引くと共に、前記排出口開口部の外側へ引く手段であって、前記ガスを引く手段が、前記ガスを前記オリフィスの近くへ引くと共に、前記オリフィスを通過し、次いで前記排出口開口部の外へ引き、また前記高圧領域から引かれた前記ガスが前記成分を含む、ガスを引く手段とを備え、
前記引込口開口部が、前記オリフィスよりも大きい断面積を有し、所定の間隔を空けて前記オリフィスの上流に配置され、
前記ハウジングが加熱される、質量分析計。
【請求項４０】
質量分析方法であって、
オリフィスによって相互に接続される高圧領域および低圧領域を提供するステップと、
前記高圧領域内かつ前記オリフィスの周囲に配置されるハウジングを提供するステップであって、
前記ハウジングが、分析すべき試料からの成分が前記高圧領域から前記ハウジングに入り、次いで前記オリフィスを通過して前記低圧領域に入るように前記オリフィスと連通している引込口開口部を有し、また前記ハウジングが、前記オリフィスと連通している排出口開口部を有する、ハウジングと提供するステップと、
ガスを前記高圧領域から前記引込口開口部を通って前記オリフィスに向けて内側へ引くと共に、前記排出口開口部の外側へ引くステップであって、前記ガスが、前記ガスを前記オリフィスの近くへ引くと共に、前記オリフィスを通過し、次いで前記排出口開口部の外へ引かれ、また前記高圧領域から引かれた前記ガスが前記成分を含む、ガスを引くステップとを備え、
前記引込口開口部が、前記オリフィスよりも大きい断面積を有し、所定の間隔を空けて前記オリフィスの上流に配置され、前記ハウジングが加熱される、質量分析方法。
【国際調査報告】
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