(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電場により加速されたイオンを自由飛行させ、検出器に到達するまでの飛行時間に応じて質量電荷比毎に分離して検出する質量分析装置の、イオンの飛行経路に沿って配置される部材であって、
前記飛行経路に沿う長さがＬ１の第１部分と、
前記飛行経路に沿って前記第１部分の隣に配置され、前記第１部分と異なる材料で形成された、前記飛行経路に沿う長さがＬ２の第２部分と
から成り、
前記長さＬ１および前記長さＬ２が、
前記第１部分の形成材料の前記飛行経路に沿う線膨張率をα１、前記第２部分の形成材料の前記飛行経路に沿う線膨張率をα２、としたとき、
Ｌ１×α１＋Ｌ２×α２＝０
となるように設定されており、
前記第１部分の熱容量と前記第２部分の熱容量とが等しいことを特徴とする質量分析装置用部材。
【請求項２】
請求項１に記載の質量分析装置用部材であって、
前記部材が、
内部にイオンの自由飛行空間を形成するフライトチューブであることを特徴とする質量分析装置用部材。
【請求項３】
請求項１に記載の質量分析装置用部材であって、
前記部材が、
前記飛行経路に沿って配列される複数の電極の間に配置される絶縁スペーサであることを特徴とする質量分析装置用部材。
【請求項４】
電場により加速されたイオンを自由飛行させ、検出器に到達するまでの飛行時間に応じて質量電荷比毎に分離して検出する質量分析装置において、イオンの飛行経路に沿って配列される複数の電極の間に配置される絶縁スペーサであって、
前記飛行経路に沿う長さがＬ１の第１部分と、
前記飛行経路に沿って前記第１部分の隣に配置され、前記第１部分と異なる材料で形成された、前記飛行経路に沿う長さがＬ２の第２部分と
から成り、
前記長さＬ１および前記長さＬ２が、
前記第１部分の形成材料の前記飛行経路に沿う線膨張率をα１、前記第２部分の形成材料の前記飛行経路に沿う線膨張率をα２、前記電極の前記飛行経路に沿う長さをＬ３、前記電極の前記飛行経路に沿う線膨張率をα３、としたとき、
Ｌ１×α１＋Ｌ２×α２＋Ｌ３×α３＝０
となるように設定されており、
前記第１部分の熱容量と前記第２部分の熱容量と前記電極の熱容量とが等しい
ことを特徴とする絶縁スペーサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析装置のイオン飛行空間を形成するために用いられる部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析装置の一種として、飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＳ：Time-of-Flight Mass Spectrometer）が知られている。飛行時間型質量分析装置では、電場により加速されたイオンをフライトチューブの一端から導入してフライトチューブ内を自由飛行させ、自由飛行の経路の終端に設けられた検出器に到達するまでの飛行時間に応じて、各種イオンを質量電荷比m/z毎に分離して検出する。
【０００３】
ところで、飛行時間に応じて各種イオンを質量電荷比m/z毎に分離できるという原理は、イオンの飛行距離が一定であるという前提の下で成り立っているところ、この飛行距離は、フライトチューブの長さにより規定される。したがって、フライトチューブの長さが例えば温度によって変化すると、飛行距離の一定性が担保されず、飛行時間に基づく質量電荷比m/zの特定精度が悪化する。
【０００４】
そこで、フライトチューブの長さが温度によって変化することを回避するための技術が、従来から各種提案されている。例えば、フライトチューブを、内部が一定の温度に保たれた恒温室の中に入れることが提案されている（例えば特許文献１参照）。また例えば、フライトチューブを熱膨張率の小さい材料（例えば、ＦｅとＮｉの合金であるインバー（invar））で形成することも試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５７６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、恒温室の中にフライトチューブを入れる方法では、恒温室とその内部を一定の温度に保つための設備（ヒータ、ファン、温度センサ、温調制御を行う制御部、等）が必要となり、質量分析装置の大型化や製造コスト上昇が避けられない。また、恒温室に配置される温度センサ自体も発熱して恒温室の温度に影響を与えてしまうところ、このような影響まで加味して恒温室を精密に一定温度に保ち続けるような高精度な温度制御を行うことは容易ではない。
【０００７】
一方、フライトチューブをインバーのような熱膨張率の小さい材料で形成すれば、フライトチューブの長さが温度によって変化しにくくはなる。しかしながら、たとえインバーであっても、その熱膨張率はまったくのゼロではない。したがって、インバーで形成したとしても、フライトチューブの長さは温度によって僅かに変化してしまう。
【０００８】
このように、フライトチューブの長さが温度によって変化することを十分に回避できる有効な技術は従来存在しなかった。
【０００９】
なお、質量分析装置には、長さが温度によって変化することで分析精度に悪影響を与える部材が、フライトチューブの他にも存在する。
例えば、質量分析装置には、イオンをフライトチューブまで輸送するためのイオン輸送光学系としてアインツェルレンズが配設される場合がある。アインツェルレンズを用いたイオン輸送光学系は、イオンの飛行経路に沿って配列された複数枚（一般的には３枚）の電極と、隣り合う電極間に配置される絶縁スペーサとを含んで構成されるところ、この絶縁スペーサの長さ（イオンの飛行経路に沿う長さ）が温度によって変化すると、電極の間隔の一定性が担保されない。電極の間隔が変化すると、定められたレンズ作用（具体的には例えば、定められた加速度）をイオンに与えることができず、分析精度に悪影響を及ぼす。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、質量分析装置において、イオンの飛行空間を形成するために用いられる部材の長さが温度によって変化することに起因して分析精度が悪化することを回避できる技術の提供である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明は、
電場により加速されたイオンを自由飛行させ、検出器に到達するまでの飛行時間に応じて質量電荷比毎に分離して検出する質量分析装置の、イオンの飛行経路に沿って配置される部材であって、
前記飛行経路に沿う長さがＬ１の第１部分と、
前記飛行経路に沿って前記第１部分の隣に配置され、前記第１部分と異なる材料で形成された、前記飛行経路に沿う長さがＬ２の第２部分と
から成り、
前記長さＬ１および前記長さＬ２が、
前記第１部分の形成材料の前記飛行経路に沿う線膨張率をα１、前記第２部分の形成材料の前記飛行経路に沿う線膨張率をα２、としたとき、
Ｌ１×α１＋Ｌ２×α２＝０
となるように設定されていることを特徴とする。
【００１２】
この態様によると、イオンの飛行経路に沿って配置される部材において、第１部分の長さ（イオンの飛行経路に沿う長さ）が、例えば熱膨張によりΔＬだけ長くなったとき、第２部分の長さ（イオンの飛行経路に沿う長さ）が、熱収縮により同じΔＬだけ短くなる（ΔＬ＝Ｌ１×α１×Δθ＝−Ｌ２×α２×Δθ、Δθは温度変化）。つまり、第１部分の熱膨張幅が、第２部分の熱収縮幅により相殺され、当該部材の全体の長さ（イオンの飛行経路に沿う長さ）は変化しない。したがって、イオンの飛行経路に沿って配置される部材の長さが温度によって変化することに起因して質量分析装置の分析精度が悪化することが回避される。
【００１３】
前記質量分析装置用の部材は、好ましくは、
前記第１部分の熱容量と、前記第２部分の熱容量とが、等しいことを特徴とする。
【００１４】
この態様によると、第１部分の熱容量と第２部分の熱容量とが等しいので、周囲の温度が例えばθ１からθ２に変化する場合に、第１部分の温度変化のスピードと、第２部分の温度変化のスピードとが一致する。つまり、各部分の温度が一定になっている時間帯（平衡状態の時間帯）だけでなく、各部分が温度変化している時間帯（非平衡状態の時間帯）でも、第１部分と第２部分との温度が常にほぼ等しくなっている。仮に、第１部分と第２部分との熱容量が大きく異なる場合、一方の温度が他方よりも速く昇温（あるいは、降温）するため、一方が他方よりも速く熱収縮（あるいは、熱膨張）してしまい、部材の全体の長さが変化するタイミングが現れる可能性があるが、第１部分と第２部分との熱容量が等しいと、そのようなタイミングが現れない。つまり、部材の全体の長さ（イオンの飛行経路に沿う長さ）が常に一定に保たれる。
【００１５】
前記質量分析装置用の部材は、好ましくは、
内部にイオンの自由飛行空間を形成するフライトチューブであることを特徴とする。
【００１６】
この態様によると、フライトチューブの長さ（イオンの飛行経路に沿う長さ）が温度によって変化しないので、イオンの飛行距離の一定性が担保される。したがって、飛行時間に応じて各種イオンを質量電荷比m/z毎に正確に分離できる。
【００１７】
前記質量分析装置用の部材は、好ましくは、
前記飛行経路に沿って配列される複数の電極の間に配置される絶縁スペーサであることを特徴とする。
【００１８】
この態様によると、絶縁スペーサの長さ（イオンの飛行経路に沿う長さ）が温度によって変化しないので、電極の間隔の一定性が担保される。したがって、飛行するイオンに対して、定められた作用を正確に与えることができる。
【００１９】
また、別の態様に係る本発明は、
電場により加速されたイオンを自由飛行させ、検出器に到達するまでの飛行時間に応じて質量電荷比毎に分離して検出する質量分析装置において、イオンの飛行経路に沿って配列される複数の電極の間に配置される絶縁スペーサであって、
前記飛行経路に沿う長さがＬ１の第１部分と、
前記飛行経路に沿って前記第１部分の隣に配置され、前記第１部分と異なる材料で形成された、前記飛行経路に沿う長さがＬ２の第２部分と
から成り、
前記長さＬ１および前記長さＬ２が、
前記第１部分の形成材料の前記飛行経路に沿う線膨張率をα１、前記第２部分の形成材料の前記飛行経路に沿う線膨張率をα２、前記電極の前記飛行経路に沿う長さをＬ３、前記電極の前記飛行経路に沿う線膨張率をα３、としたとき、
Ｌ１×α１＋Ｌ２×α２＋Ｌ３×α３＝０
となるように設定されていることを特徴とする。
【００２０】
この態様によると、絶縁スペーサの第１部分の長さ（イオンの飛行経路に沿う長さ）が、熱膨張により例えばΔＬ１だけ長くなり、電極の長さ（イオンの飛行経路に沿う長さ）が、熱膨張により例えばΔＬ３だけ長くなったとき、第２部分の長さが、熱収縮により短くなる幅ΔＬ２は、ΔＬ１＋ΔＬ３と一致する（−ΔＬ２＝−Ｌ２×α２×Δθ＝Ｌ１×α１×Δθ＋Ｌ３×α３×Δθ＝ΔＬ１＋ΔＬ３）。したがって、電極が温度変化によって膨張（あるいは、収縮）しても、電極の間隔の一定性が担保される。その結果、飛行するイオンに対して、定められた作用を正確に与えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
イオンの飛行経路に沿って配置されてイオンの飛行空間を形成するために用いられる部材において、第１部分の長さ（イオンの飛行経路に沿う長さ）が、熱膨張により例えばΔＬだけ長くなったとき、第２部分の長さ（イオンの飛行経路に沿う長さ）が、熱収縮によりΔＬだけ短くなるので、当該部材の全体の長さ（イオンの飛行経路に沿う長さ）は変化しない。したがって、当該部材の長さが温度によって変化することに起因して質量分析装置の分析精度が悪化することが、回避される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】質量分析装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】フライトチューブの側断面図である。
【図３】加速電極の部分側断面図である。
【図４】別の態様に係る加速電極の部分側断面図である。
【図５】別の態様に係る質量分析装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
＜１．質量分析装置１００＞
質量分析装置１００の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、質量分析装置１００の構成を模式的に示す図である。
【００２４】
質量分析装置１００は、電場により加速されたイオンを自由飛行させ、検出器に到達するまでの飛行時間に応じて質量電荷比毎に分離して検出する飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＳ）である。
【００２５】
質量分析装置１００は、イオンを生成するためのイオン源１０を備える。イオン源１０として、例えば、マトリクス支援レーザ脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ＝Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization）法によるイオン源を採用することができる。この場合、イオン源１０は、上面にサンプルプレート９が載置されるステージ１と、レーザ光を発するレーザ照射部２と、該レーザ光を反射しつつサンプルプレート９上に形成されたサンプル９０に集光する反射鏡３と、を含む。もっとも、イオン源１０は、ＭＡＬＤＩイオン源に限られるものではなく、例えば、レーザ脱離イオン源、脱離エレクトロスプレイイオン源、プラズマ脱離イオン源等であってもよい。
【００２６】
ステージ１の上方には、質量分析部２０が配設される。質量分析部２０は、内部にイオンの自由飛行空間Ｖを形成するフライトチューブ４と、イオン検出器５と、を含む。また、ステージ１と質量分析部２０との間には、レーザ光が照射されることでサンプル９０から発生したイオンをその発生位置の近傍から上方に引き出すための電場を形成する引き出し電極６と、引き出されたイオンに加速エネルギを付与するための加速電極７と、が配設されている。加速電極７は、具体的には例えば、イオンの飛行経路Ｆに沿って配列された複数（一般的には、３枚）の電極７１と、隣り合う電極７１の間に配置される絶縁スペーサ７２と、を含む（所謂、アインツェルレンズ）。図の例においては、隣り合う電極７１の間に、互いに直径が異なるリング状の絶縁スペーサ７２が２個ずつ設けられている。
【００２７】
質量分析装置１００の動作について説明する。サンプル９０は、レーザ光を吸収しやすくかつイオン化しやすい物質であるマトリクスと予め混合されて、サンプルプレート９に載せられている。サンプルプレート９に載置されたこのサンプル９０に、レーザ照射部２から発せられるレーザ光が照射されることによって、サンプル９０に含まれる化合物がイオン化される。
【００２８】
発生したイオンは、引き出し電極６が形成する電場によって上方に引き出され、加速電極７により加速エネルギを付与されて、フライトチューブ４に導入される。フライトチューブ４に導入されたイオンは、自由飛行空間Ｖを電場の影響を受けずに自由に飛行して、イオン検出器５に到達する。自由飛行空間Ｖでは質量電荷比が小さいイオンほど大きな飛行速度を有するため、ほぼ同時に飛行を開始した各種のイオンの中で、質量電荷比が小さなイオンから順に検出器５に到達して検出されることになる。
【００２９】
このように、質量分析部２０では、電場によりほぼ同時に加速した各種イオンをフライトチューブ４内に形成される自由飛行空間Ｖに導入し、自由飛行空間Ｖ中を飛行してイオン検出器５に到達するまでの時間（飛行時間）に応じて、各種イオンを、質量（厳密には質量電荷比m/z）毎に分離する。イオン検出器５では到達するイオンの量に応じた検出信号が連続的に得られるので、飛行時間を質量に換算した上で、横軸を質量軸、縦軸を信号強度軸とする質量スペクトルを作成することができる。
【００３０】
＜２．イオンの飛行経路Ｆに沿って配置される部材＞
上述したとおり、質量分析装置１００においては、イオンの飛行経路Ｆに沿って各種の部材が配置される。イオンの飛行経路Ｆに沿って配置される部材は、例えばイオンの飛行空間を形成するために用いられる部材であることも多く、当該部材の長さ（イオンの飛行経路Ｆに沿う長さ。以下の説明において「長さ」という場合、特に断りのない限り、「イオンの飛行経路Ｆに沿う長さ」を指す。）が温度によって変化することが問題になることが多い。例えば、フライトチューブ４や加速電極７の絶縁スペーサ７２がこのような部材に該当する。
【００３１】
例えば、飛行時間に基づく質量電荷比m/zの特定は、イオンが自由飛行する飛行距離が一定でなければ正確になされない。したがって、フライトチューブ４の長さが温度によって変化してしまうと、質量電荷比m/zを正確に特定できなくなってしまう。
【００３２】
また例えば、加速電極７において、イオンの飛行経路Ｆに沿って配置される複数（図示の例では３枚）の電極７１の間隔が一定でなければ、イオンに定められたレンズ作用（例えば加速度）を与えることができなくなってしまう。したがって、電極７１の間に配置される絶縁スペーサ７２の長さが温度によって変化してしまう場合にも、質量電荷比m/zを正確に特定できなくなってしまう。
【００３３】
質量分析装置１００においては、イオンの飛行経路Ｆに沿って配置され、その長さが温度によって変化することが問題になるような部材であるフライトチューブ４および絶縁スペーサ７２の各々を、第１部分と、イオンの飛行経路Ｆに沿って第１部分の隣に配置され、第１部分と異なる材料で形成された第２部分とから構成することによって、その長さが温度によって変化することを回避している。以下に、フライトチューブ４および絶縁スペーサ７２の具体的な構成について説明する。
【００３４】
＜２−１．フライトチューブ４＞
図２には、フライトチューブ４の側断面図が模式的に示されている。ここに示されるように、フライトチューブ４は、その延在方向に沿って（つまり、イオンの飛行経路Ｆに沿って）、第１部分４１と第２部分４２とが接がれることによって形成されている。すなわち、第１部分４１と第２部分４２とは、いずれも真っ直ぐな筒状であり、各々の中心軸が一致するように配置されて、第１部分４１の一端と第２部分４２の一端とが、例えば溶接によって接合されている。
【００３５】
第１部分４１を形成する材料（以下「第１材料」と呼ぶ）と第２部分４２を形成する材料（以下「第２材料」と呼ぶ）のうちの一方は線膨張率が正の材料であり、他方は線膨張率が負の材料である。負の線膨張率を有する材料として、具体的には、ビスマス・ランタノイド・ニッケル酸化物（Bi1-xLnxNiO3）、ビスマス・ニッケル・鉄酸化物（BiNi1-xFexO3）、シリコン酸化物、マンガン窒化物、ニッケル酸化物、タングステン酸ジルコニウム、タングステン酸化物、チタン酸アルミニウム、鉄酸化物、カーボン繊維、等が挙げられる。
【００３６】
イオンの飛行経路Ｆに沿う第１部分４１の長さ（「Ｌ１」と示す）、および、イオンの飛行経路Ｆに沿う第２部分４２の長さ（「Ｌ２」と示す）は、第１材料の線膨張率（飛行経路Ｆに沿う線膨張率）をα１、第２材料の線膨張率（飛行経路Ｆに沿う線膨張率）をα２、としたとき、
Ｌ１×α１＋Ｌ２×α２＝０      ・・・（式１）
となるように設定されている。なお、線膨張率が、「α＝（ｄＬ／ｄθ）／Ｌ０」で与えられる場合（ただし、θは温度、Ｌは長さ、Ｌ０は０℃における長さ）、（式１）におけるＬ１は、第１部分４１の０℃における長さであり、Ｌ２は第２部分４２の０℃における長さである。
【００３７】
したがって、図に示されるように、例えば温度変化Δθによって、第１部分４１の長さが、例えば熱膨張によりΔＬだけ長くなったとき、第２部分４２の長さが、熱収縮により同じΔＬだけ短くなる（ΔＬ＝Ｌ１×α１×Δθ＝−Ｌ２×α２×Δθ）。つまり、第１部分４１の熱膨張幅が、第２部分４２の熱収縮幅により相殺され、フライトチューブ４の全体の長さは変化しない。フライトチューブ４の長さが温度によって変化しないので、イオンの飛行距離の一定性が担保される。したがって、質量分析装置１００において、飛行時間に応じて各種イオンを質量電荷比m/z毎に正確に分離できる。
【００３８】
ここで、フライトチューブ４においては、例えば第１部分４１の厚み（長さ方向と直交する方向の厚み、以下においても同様）ｄ１と第２部分４２の厚みｄ２とが互いに調整されることによって、第１部分４１の熱容量と第２部分４２の熱容量とが等しくなっている。
【００３９】
したがって、周囲の温度が例えばθ１からθ２に変化する場合に、第１部分４１の温度変化のスピードと、第２部分４２の温度変化のスピードとが一致する。つまり、各部分４１，４２の温度が一定になっている時間帯（平衡状態の時間帯）だけでなく、各部分４１，４２の温度が変化している時間帯（非平衡状態の時間帯）でも、第１部分４１と第２部分４２との温度が常にほぼ等しくなっている。仮に、第１部分４１と第２部分４２との熱容量が大きく異なる場合、一方の温度が他方よりも速く昇温（あるいは、降温）するため、一方が他方よりも速く熱収縮（あるいは、熱膨張）してしまい、フライトチューブ全体の長さが変化するタイミングが現れる可能性があるが、ここでは、第１部分４１と第２部分４２との熱容量が等しいため、そのようなタイミングが現れない。つまり、フライトチューブ４の全体の長さが、常に一定に保たれる。
【００４０】
＜２−２．絶縁スペーサ７２＞
図３には、加速電極７の部分側断面図が模式的に示されている。上述した通り、加速電極７は、その延在方向に沿って（つまり、イオンの飛行経路Ｆに沿って）配列された３個の電極７１と、隣り合う電極７１の間に配置された絶縁スペーサ７２と、を備える。絶縁スペーサ７２は、各電極７１を絶縁しつつ位置決めするための部材である。
【００４１】
絶縁スペーサ７２は、その延在方向に沿って（つまり、イオンの飛行経路Ｆに沿って）、第１部分７２１と第２部分７２２とが接がれることによって形成されている。すなわち、第１部分７２１と第２部分７２２とは、いずれも、厚みが均一な例えば平面視リング状の部材であり、第１部分７２１の一方の主面と第２部分７２２の一方の主面とが、例えば溶接によって接合されている。
【００４２】
絶縁スペーサ７２においても、フライトチューブ４と同様、第１部分７２１を形成する材料（第１材料）と第２部分７２２を形成する材料（第２材料）のうちの一方は線膨張率が正の材料であり、他方は線膨張率が負の材料である。そして、イオンの飛行経路Ｆに沿う第１部分７２１の長さ（「Ｌ１」と示す）、および、イオンの飛行経路Ｆに沿う第２部分７２２の長さ（「Ｌ２」と示す）は、第１材料の線膨張率（飛行経路Ｆに沿う線膨張率）をα１、第２材料の線膨張率（飛行経路Ｆに沿う線膨張率）をα２、としたとき、上記の（式１）が成立するように設定されている。なお、ここでは、説明の便宜上、第１部分７２１の長さをＬ１で示しており、上記においてフライトチューブ４の第１部分４１の長さもＬ１で示しているが、絶縁スペーサ７２の第１部分７２１の長さとフライトチューブ４の第１部分４１の長さとは、互いに異なるものであってよいことはいうまでもない。Ｌ２についても同様である。また、以下の説明においても同様である。
【００４３】
したがって、図に示されるように、例えば温度変化Δθによって、第１部分７２１の長さが、例えば熱膨張によりΔＬだけ長くなったとき、第２部分７２２の長さが、熱収縮により同じΔＬだけ短くなる（ΔＬ＝Ｌ１×α１×Δθ＝−Ｌ２×α２×Δθ）。つまり、第１部分７２１の熱膨張幅が、第２部分７２２の熱収縮幅により相殺され、絶縁スペーサ７２の全体の長さは変化しない。絶縁スペーサ７２の長さが温度によって変化しないので、電極７１の間隔の一定性が担保される。したがって、飛行するイオンに対して、定められた作用を正確に与えることができる。
【００４４】
絶縁スペーサ７２においても、フライトチューブ４と同様、例えば第１部分７２１の断面積（長さ方向と直交する方向に切断した断面積、以下においても同様）と第２部分７２２の断面積とが互いに調整されることによって、第１部分７２１の熱容量と第２部分７２２の熱容量とが等しくなっていることが好ましい。この構成によると、上述したとおり、各部分７２１，７２２の温度が一定になっている時間帯だけでなく、各部分７２１，７２２の温度が変化している時間帯でも、第１部分７２１と第２部分７２２との温度が常にほぼ等しくなっており、絶縁スペーサ７２の全体の長さ（ひいては、電極７１の間隔）が、常に一定に保たれる。
【００４５】
＜２−３．絶縁スペーサ７２ａ＞
図４には、別の態様に係る絶縁スペーサ７２ａを備える加速電極７ａの部分側断面図が模式的に示されている。この絶縁スペーサ７２ａも、上述した絶縁スペーサ７２と同様、その延在方向に沿って（つまり、イオンの飛行経路Ｆに沿って）、第１部分７２１ａと第２部分７２２ａとが接がれることによって形成されている。
【００４６】
この絶縁スペーサ７２ａも、上述した絶縁スペーサ７２と同様、第１部分７２１ａを形成する材料（第１材料）と第２部分７２２ａを形成する材料（第２材料）のうちの一方は線膨張率が正の材料であり、他方は線膨張率が負の材料である。そして、イオンの飛行経路Ｆに沿う第１部分７２１ａの長さ（「Ｌ１」と示す）、および、イオンの飛行経路Ｆに沿う第２部分７２２ａの長さ（「Ｌ２」と示す）は、第１材料の線膨張率（飛行経路Ｆに沿う線膨張率）をα１、第２材料の線膨張率（飛行経路Ｆに沿う線膨張率）をα２、イオンの飛行経路Ｆに沿う各電極７１の長さをＬ３、電極７１の線膨張率（飛行経路Ｆに沿う線膨張率）をα３、としたとき、
Ｌ１×α１＋Ｌ２×α２＋Ｌ３×α３＝０      ・・・（式２）
となるように設定されている。
【００４７】
したがって、例えば温度変化Δθによって、第１部分７２１ａの長さが、例えば熱膨張によりΔＬ１だけ長くなり、電極７１の長さが、例えば熱膨張によりΔＬ３だけ長くなったとき、第２部分７２２ａの長さが、熱収縮により短くなる幅ΔＬ２は、ΔＬ１＋ΔＬ３と一致する（−ΔＬ２＝−Ｌ２×α２×Δθ＝Ｌ１×α１×Δθ＋Ｌ３×α３×Δθ＝ΔＬ１＋ΔＬ３）。つまり、電極７１が温度変化によって膨張（あるいは、収縮）しても、電極７１の間隔の一定性が担保される。したがって、飛行するイオンに対して、定められた作用を正確に与えることができる。
【００４８】
絶縁スペーサ７２ａにおいては、例えば第１部分７２１ａの断面積と第２部分７２２ａの断面積とがそれぞれ調整されることによって、第１部分７２１ａの熱容量と第２部分７２２ａの熱容量と各電極７１の熱容量とが、等しくなっていることが好ましい。この構成によると、各部分７２１ａ，７２２ａおよび各電極７１の温度が一定になっている時間帯だけでなく、各部分７２１ａ，７２２ａおよび各電極７１の温度が変化している時間帯でも、第１部分７２１ａ、第２部分７２２ａ、および、各電極７１の温度が常にほぼ等しくなっており、電極７１の間隔が、常に一定に保たれる。
【００４９】
＜３．他の実施形態＞
上記の実施形態に係る質量分析装置１００は、自由飛行空間Ｖにおいてイオンを直線的に飛行させる態様（所謂、リニアＴＯＦＭＳ）であるとしたが、本発明は、イオンの飛行軌道を反転させるタイプの質量分析装置（所謂、リフレクトロンＴＯＦＭＳ）、或いは、イオンを周回軌道に沿って繰り返し飛行させるタイプの質量分析装置（所謂、マルチターンＴＯＦＭＳ）などにも適用できる。
【００５０】
図５には、イオンの飛行軌道を反転させるタイプの質量分析装置１００ａの構成例が模式的に示されている。なお、図中、上記の実施形態に係る質量分析装置１００が備える要素と同じ要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５１】
質量分析装置１００ａは、直流電場の作用によってイオンを折返し飛行させるリフレクトロン（反射器）８を備える。リフレクトロン８は、具体的には例えば、中央に穴が形成された板状の電極８１を、絶縁スペーサ８２を介して一定の間隔で複数枚配置した構造を有している。そして、例えば電気抵抗による電位配分のもとに、各電極８１に対して、イオン源１０から遠ざかるほど電位が高くなるような電圧が印加される。これにより、リフレクトロン８の内部に傾斜電界が形成され、自由飛行空間Ｖを直線的に飛行してリフレクトロン８の内部に到達したイオンはこの傾斜電界によって反射される。
【００５２】
リフレクトロン８が備える絶縁スペーサ８２も、上述したフライトチューブ４や絶縁スペーサ７２と同様、イオンの飛行経路Ｆに沿って配置され、その長さが温度によって変化することが問題になるような部材である。そこで、この絶縁スペーサ８２を、第１部分と、イオンの飛行経路Ｆに沿って第１部分の隣に配置され、第１部分と異なる材料で形成された第２部分とから構成することによって、その長さが温度によって変化することが回避されている。
【００５３】
具体的には、絶縁スペーサ８２は、その延在方向に沿って（つまり、イオンの飛行経路Ｆに沿って）、第１部分８２１と第２部分８２２とが接がれることによって形成されている。すなわち、第１部分８２１と第２部分８２２とは、いずれも、厚みが均一な例えば平面視リング状の部材であり、第１部分８２１の一方の主面と第２部分８２２の一方の主面とが、例えば溶接によって接合されている。
【００５４】
絶縁スペーサ８２においても、フライトチューブ４等と同様、第１部分８２１を形成する材料（第１材料）と第２部分８２２を形成する材料（第２材料）のうちの一方は線膨張率が正の材料であり、他方は線膨張率が負の材料である。そして、イオンの飛行経路Ｆに沿う第１部分８２１の長さ（「Ｌ１」と示す）、および、イオンの飛行経路Ｆに沿う第２部分８２２の長さ（「Ｌ２」と示す）は、第１材料の線膨張率（飛行経路Ｆに沿う線膨張率）をα１、第２材料の線膨張率（飛行経路Ｆに沿う線膨張率）をα２、としたとき、上記の（式１）が成立するように設定されている。したがって、温度が変化しても、絶縁スペーサ８２の全体の長さは変化せず、電極８１の間隔の一定性が担保される。
【００５５】
なお、イオンの飛行経路Ｆに沿う第１部分８２１の長さＬ１、および、イオンの飛行経路Ｆに沿う第２部分８２２の長さＬ２は、第１材料の線膨張率（飛行経路Ｆに沿う線膨張率）をα１、第２材料の線膨張率（飛行経路Ｆに沿う線膨張率）をα２、イオンの飛行経路Ｆに沿う各電極８１の長さをＬ３、電極８１の線膨張率（飛行経路Ｆに沿う線膨張率）をα３、としたとき、上記の（式２）が成立するように設定されていてもよい。この場合、上述したとおり、電極８１が温度変化によって膨張（あるいは、収縮）しても、電極８１の間隔の一定性が担保される。
【００５６】
絶縁スペーサ８２においても、例えば第１部分８２１の断面積と第２部分８２２の断面積とが互いに調整されることによって、第１部分８２１の熱容量と第２部分８２２の熱容量とが等しくなっていることが好ましい。この構成によると、上述したとおり、第１部分８２１と第２部分８２２との温度が常にほぼ等しくなるように担保されるので、絶縁スペーサ８２の全体の長さが常に一定に保たれる。
【００５７】
また、第１部分８２１の断面積と第２部分８２２の断面積とがそれぞれ調整されることによって、第１部分８２１の熱容量と第２部分８２２の熱容量と各電極８１の熱容量とが、等しくなっていることも好ましい。この構成によると、上述したとおり、第１部分８２１、第２部分８２２、および、電極８１の温度が常にほぼ等しくなるように担保されるので、電極８１の間隔が常に一定に保たれる。
【符号の説明】
【００５８】
１  ステージ
２  レーザ照射部
３  反射鏡
４  フライトチューブ
４１  第１部分
４２  第２部分
５  イオン検出器
６  引き出し電極
７，７ａ  加速電極
７１  電極
７２，７２ａ  絶縁スペーサ
７２１，７２１ａ  第１部分
７２２，７２２ａ  第２部分
８  リフレクトロン
８１  電極
８２  絶縁スペーサ
８２１  第１部分
８２２  第２部分
１０  イオン源
２０  質量分析装部
１００，１００ａ  質量分析装置
Ｌ１  第１部分の、飛行経路に沿う長さ
Ｌ２  第２部分の、飛行経路に沿う長さ
Ｌ３  電極の、飛行経路に沿う長さ
α１  第１材料の、飛行経路に沿う線膨張率
α２  第２材料の、飛行経路に沿う線膨張率
α３  電極の、飛行経路に沿う線膨張率
Ｆ  飛行経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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