(57)【要約】【課題】被測定ガスの濃度を正確に測定できる定量分析に適したイオン付着質量分析方法を提供する。【解決手段】このイオン付着質量分析方法は、金属イオン発生領域１で発生させた正電荷の金属イオンを付着領域２で被測定ガスの分子に付着させて付着イオンを生成し、その後、質量分析領域３で付着イオンの質量分析を行う方法である。さらに付着領域の圧力を付着領域での金属イオンと付着イオンの自由飛行を可能にする圧力範囲に含まれるように設定し、付着領域に金属イオンの移動を減速させる静電界を形成し、被測定ガスのみを付着領域に導入する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属イオン発生領域で発生させた正電荷の金属イオンを付着領域で被測定ガスの分子に付着させて付着イオンを生成し、その後、質量分析領域で前記付着イオンの質量分析を行う方法において、
前記付着領域の圧力を前記付着領域での前記金属イオンと前記付着イオンの自由飛行を可能にする圧力範囲に含まれるように設定し、前記付着領域に前記金属イオンの移動を減速させる静電界を形成し、前記被測定ガスのみを前記付着領域に導入するようにしたことを特徴とするイオン付着質量分析方法。
【請求項２】
前記付着領域の圧力に係る前記圧力範囲の上限値は１０Ｐａであることを特徴とする請求項１記載のイオン付着質量分析方法。
【請求項３】
前記付着領域で移動する前記金属イオンは１ｅＶを超えない並進エネルギを有することを特徴とする請求項１または２記載のイオン付着質量分析方法。
【請求項４】
前記金属イオン発生領域と前記付着領域の間に隔壁を設け、前記金属イオン発生領域の圧力を前記付着領域の圧力よりも低くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン付着質量分析方法。
【請求項５】
前記金属イオン付着領域と前記質量分析領域を真空環境として共通にすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のイオン付着質量分析方法。
【請求項６】
前記付着領域でのイオン移動路は曲線路として形成されることを特徴とする請求項５記載のイオン付着質量分析方法。
【請求項７】
前記の金属イオン発生領域、付着領域、質量分析領域のすべてを共通の１台の真空ポンプで排気することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のイオン付着質量分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン付着質量分析方法に関し、特に、被測定ガスの濃度を正確な測定できる定量分析用のイオン付着質量分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン付着質量分析方法（ＩＡＭＳ；Ｉｏｎ　Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ　）は、被測定ガスの分子を解離（フラグメント）させることなくイオン化し、当該分子イオンを質量分析領域に移動させてその質量分析を行う方法である。イオン付着質量分析方法を実施する装置については、従来、いくつかの特許文献１〜６あるいは非特許文献１〜５で提案されている。
【０００３】
図６を参照して従来のイオン付着質量分析方法を実施する装置の一般的な基本構成を説明する。図６で、１は金属イオン発生領域、２は付着領域、３は質量分析領域である。付着領域２と質量分析領域３の間に差動排気領域４が設けられる。金属イオン発生領域１にはエミッタ１１とリペラ１２が配置されている。さらに、２１は被測定ガスの導入機構、２２は調整ガスの導入機構である。被測定ガスと調整ガスは付着領域２に導入される。付着領域２と差動排気領域４の間と差動排気領域４と真空分析領域３の間には、それぞれ、中央に孔２３ａ，４１ａを有した隔壁２３，４１が設けられている。付着領域を形成する容器部分には真空ポンプ２４と圧力計２５が付設されている。質量分析領域を形成する容器部分には質量分析計３１と、真空ポンプ３２が設けられる。さらに差動排気領域４には専用の真空ポンプ４２が付設されている。
【０００４】
上記の従来のイオン付着質量分析装置において、金属イオン発生領域１、付着領域２、質量分析領域３、および差動排気領域４は、すべて大気圧以下の減圧雰囲気となっている。金属イオン発生領域１では、アルカリ金属の酸化物であるエミッタ１１が加熱され、Ｌｉ＋などの正電荷の金属イオンが発生している。金属イオンはリペラ１２の反発力などによって金属イオン発生領域１から付着領域２に輸送される。
【０００５】
付着領域２には被測定ガスが導入されている。この付着領域２において、被測定ガスの分子の電荷の片寄りのある場所に金属イオンが緩やかに付着する。金属イオンが付着した分子は全体として正電荷を持つイオンとなって、付着イオンが生成される。付着が行われた時に余分となるエネルギ、すなわち余剰エネルギは非常に小さいため、解離は発生しない。
【０００６】
しかし、分子から金属イオンを再び脱離しないように付着イオンを安定化させるために、雰囲気ガスとの衝突により余剰エネルギを取り除く必要がある。余剰エネルギを取り除く効率を最大とするために、従来の付着領域２の圧力は１００Ｐａ程度にしている。余剰エネルギを取り除くガスとしては被測定ガスそれ自体でも構わないが、通常は反応性の低いＮ２ガスなどが調整ガスとして別途に導入される。
【０００７】
調整ガスには他に金属イオンを減速させるという重要な役目がある。金属イオンを効率よくエミッタ１１から引き出して付着領域２へ輸送するためには、少なくとも１０ｅＶ以上の並進エネルギ（飛行速度）が金属イオンに必要となる。一方、正常に付着が行われるためには、金属イオンの並進エネルギは１ｅＶ以下でなければならない。並進エネルギが高いと、金属イオンが分子と接触しても、付着せずにそのまま反射し脱離してしまう。そこで、高い並進エネルギによって引出し輸送した金属イオンを付着領域２にて雰囲気ガスと多数回衝突させて減速させる。この減速を十分に行うために、付着領域２の圧力は１００Ｐａ程度が必要となる。
【０００８】
付着イオンは質量分析領域３に輸送され、Ｑポール型質量分析計などの電磁気力を利用した質量分析計３１によって質量ごとに分別されて、その強度が計測される。質量分析計３１は１０−３Ｐａ以下の圧力でしか動作できないので、付着領域２と質量分析領域３の間には圧力差を発生させる隔壁２３，４１が設けられている。
【０００９】
図６は一般的な従来例を示したが、差動排気領域や真空ポンプの有無などで実際の従来例では図６の従来例とは部分的に異なっている。その他、各従来例では次のようは特徴的な違いがある。非特許文献１では、付着イオンを高速で変化する電界で断続（パルス）化して、ロックインアンプで信号を検出している。また微量の被測定ガスを含んだ調整ガスを付着領域に導入しその圧力は６Ｐａ以下としている。この調整ガスには反応ガスを使用し一旦調整ガスと金属イオンを反応させ、この反応物から被測定ガスに金属イオンを転換させている。非特許文献２では、金属イオンとしてＫ＋を使用し、圧力は２．４Ｐａ以上としている。非特許文献５では、０．１Ｐａの調整ガス（Ｈｅガス）と５×１０−３Ｐａの被測定ガスが付着領域に導入している。ただし、内部イオン化方式によるイオントラップ型質量分析計が用いられているため付着領域と質量分析領域は同一であって、金属イオンは高周波電界で振動する過程で被測定ガスに付着し、付着イオンは振動不安定となって検出器へ放出される。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−１１４８５号公報
【特許文献２】
特開２００１−１７４４３７号公報
【特許文献３】
特開２００１−３５１５６７号公報
【特許文献４】
特開２００１−３５１５６８号公報
【特許文献５】
特開２００２−１２４２０８号公報
【特許文献６】
特開２００２−１７０５１８号公報
【非特許文献１】
ホッジ（Ｈｏｄｇｅ），「アナリティカル・ケミストリ（Ａｎａｌｙｔｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）」，（米国），１９７６，ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．６，Ｐ．８２５
【非特許文献２】
ボムビック（Ｂｏｍｂｉｃｋ），「アナリティカル・ケミストリ（Ａｎａｌｙｔｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）」，（米国），１９８４，ｖｏｌ．５６，Ｎｏ．３，Ｐ．３９６
【非特許文献３】
藤井，「アナリティカル・ケミストリ（Ａｎａｌｙｔｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）」，（米国），１９８６，ｖｏｌ．６１，Ｎｏ．９，Ｐ．１０２６
【非特許文献４】
藤井，「ケミカル・フィジクス・レターズ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）」，（米国），１９９２，ｖｏｌ．１９１，Ｎｏ．１．２，Ｐ．１６２
【非特許文献５】
藤井，「リャピド・コミュニケーション・イン・マス・スペクトロメトリ（Ｒａｐｉｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）」，（米国），２０００，ｖｏｌ．１４，Ｐ．１０６６
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来のイオン付着質量分析方法によれば、いずれも、被測定ガスの分子を解離させずにイオン化することができ、被測定ガスの成分同定（定性分析）に関しては高い精度で行うことができた。これは他のイオン化方式の分析方法を凌駕するものであって、科学技術や産業分野からイオン付着質量分析方法に大きな期待がかけられている。
【００１２】
しかしながら、イオン付着質量分析方法によれば、成分の濃度測定（定量分析）に直接的に関連するものとして次のような問題がある。
【００１３】
（１）信号の安定性および再現性が悪い。
（２）リニアリティー（線形性）が悪い。すなわち、被測定ガスの濃度と信号強度との間でが正しい比例関係が作られない。
（３）被測定ガスのみ、すなわち調整ガスを導入しない状態で被測定ガスの測定ができない。
【００１４】
さらにイオン付着質量分析方法によれば、成分の濃度測定（定量分析）に間接的に関連するものとして次のような問題がある。
【００１５】
（４）装置サイズが大きく、被測定ガスの装置内での変質が懸念される。
（５）複数の真空ポンプが必要で、被測定ガスの安定排気を確保しにくい。
（６）質量分析領域にエミッタからの光や蒸発物が侵入し、安定測定を阻害する。
【００１６】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、被測定ガスの濃度を正確に測定できる定量分析に適したイオン付着質量分析方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るイオン付着質量分析方法は、上記目的を達成するために、次の通り構成される。
【００１８】
第１のイオン付着質量分析方法（請求項１に対応）は、金属イオン発生領域で発生させた正電荷の金属イオンを付着領域で被測定ガスの分子に付着させて付着イオンを生成し、その後、質量分析領域で付着イオンの質量分析を行う方法である。特徴的な点は、付着領域の圧力を付着領域での金属イオンと付着イオンの自由飛行を可能にする圧力範囲に含まれるように設定し、付着領域に金属イオンの移動を減速させる静電界を形成し、被測定ガスのみを付着領域に導入するようにされることである。
【００１９】
第２のイオン付着質量分析方法（請求項２に対応）は、上記の方法において、好ましくは、付着領域の圧力に係る圧力範囲の上限値は１０Ｐａである。
【００２０】
第３のイオン付着質量分析方法（請求項３に対応）は、上記の方法において、好ましくは、付着領域で移動する金属イオンは１ｅＶを超えない並進エネルギを有する。
【００２１】
第４のイオン付着質量分析方法（請求項４に対応）は、上記の方法において、好ましくは、金属イオン発生領域と付着領域の間に隔壁を設け、金属イオン発生領域の圧力を付着領域の圧力よりも低くすることで特徴づけられる。
【００２２】
第５のイオン付着質量分析方法（請求項５に対応）は、上記の方法において、好ましくは、金属イオン付着領域と質量分析領域を真空環境として共通にすることで特徴づけられる。
【００２３】
第６のイオン付着質量分析方法（請求項６に対応）は、上記の方法において、好ましくは、着領域でのイオン移動路は曲線路として形成される。
【００２４】
第７のイオン付着質量分析方法（請求項７に対応）は、上記の方法において、好ましくは、金属イオン発生領域、付着領域、質量分析領域のすべてを共通の１台の真空ポンプで排気することで特徴づけられる。
【００２５】
【作用】
まず前述した問題点の理由を説明する。（１）安定性・再現性および（２）リニアリティーの問題点は、付着領域の圧力が従来方法では１００Ｐａであることがその原因となっている。１００Ｐａの圧力であれば、Ｌｉ＋が雰囲気ガス分子と衝突せずに自由に飛行できる平均距離（平均自由行程）はわずか０．１ｍｍ程度である。つまり、Ｌｉ＋が１０ｍｍ進む時、雰囲気ガスの分子とは１００回も衝突することになる。この多数回の衝突が余剰エネルギの除去と減速に役立っているのであるが、一方、これによって金属イオンのスムーズな進行が妨げている。すなわち、金属イオンは雰囲気ガス分子との衝突により減速され、ジクザクに進むことになる。このような状態では金属イオンは電界の電気力線の沿った動きしかできないので、静電レンズによる金属イオンの制御は難しくなる。さらに低速状態ではイオン同士が接近している時間が長くなるので、互いの電気斥力によって金属イオンの散乱（空間電荷効果）が発生する。これらの問題は付着イオンについても同様である。
【００２６】
上記のような状態では、信号強度は圧力・成分・ガスの流れなどにより大きく変動する。特に空間電荷は極めて不安定なもので、信号強度の安定性・再現性が大きく阻害される。またイオンの存在自体がこれらに影響することからリニアリティーが確保できなくなる。さらに、これらの影響は分子の質量にも依存するので、信号に不安定な質量依存性が乗ることになる。実際に、解離の問題はあるものの安定性・再現性やリニアリティーは優れている電子衝撃型イオン化法では、雰囲気圧力は１０−３Ｐａ以下となっている。
【００２７】
（３）調整ガス、（４）装置サイズ、（５）ポンプ数量の問題点もこの１００Ｐａから波及している。被測定ガスの圧力が１００Ｐａより低い場合、原理的に調整ガスなしに被測定ガスのみを直接導入することはできない。１００Ｐａの付着領域と１０−３Ｐａ以下の質量分析領域を接続し、しかも隔壁の孔として付着イオンの輸送を大きく阻害しない程度の口径を確保するためには、大きな真空ポンプを複数用意する必要がある。必然的に装置も大きくなる。
【００２８】
以上の理由を考慮し、本願発明では、イオン質量分析装置による定量分析に関係する諸問題を解決するため、付着領域の圧力を所定のレベルに低くする。すなわち、付着領域の圧力を金属イオン等の自由飛行を可能にする圧力範囲とし、例えば１０Ｐａ以下にする。付着領域の圧力を１０Ｐａ以下にすることにより、イオンは雰囲気ガスと衝突せずに進行し、空間電荷効果も発生しないので、自由飛行ができるようなる。静電レンズによる加速・減速・集束などの高精度な制御も可能となる。また圧力差が小さくなるので、真空ポンプの数も少なくできるようになる。被測定ガスの圧力が付着領域より高い限り、被測定ガスのみを測定できるようになる。
【００２９】
他方、付着領域の圧力が下がると、余剰エネルギの除去と金属イオンの減速の効果が弱くなる。低減の割合は余剰エネルギに関してはほぼ圧力に比例する程度であるが、減速に関しては圧力の指数関数に比例して激減するので致命的な問題となる。
【００３０】
そこで、付着領域に進行方向と逆向き力が発生するような静電界を形成して、金属イオンを電気力で減速させる。圧力が低くて金属イオンが自由飛行できる状態では、静電レンズによる制御が高精度に行えるので、必要な場所にて効率的に、しかも散乱を発生させずに金属イオン減速させて、その後加速・集束させる。イオンの移動について自由度が高められる。
【００３１】
なお、非特許文献１では既に付着領域の圧力を６Ｐａ以下とする内容が開示されているが、高速変化の電界を使った同期検波方式のため、質量依存性が影響した相対信号しか得られない。また反応性の調整ガスを使用しているため、被測定ガスによる反応・変質の可能性が高い。非特許文献２では２．４Ｐａのデータもあるが、金属イオンとして直径・質量が大きなＫ＋を使用しているので、十分な自由飛行はしていない。非特許文献５でも０．１Ｐａとしているが、イオントラップ型質量分析計のため、高周波電界により同じく質量依存性が影響した相対信号となっており、また正常動作のために調整ガス（Ｈｅガス）も必須となっている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３３】
実施形態で説明される構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値については例示にすぎない。従って本発明は、以下に説明される実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【００３４】
図１は本発明の第１実施形態に係るイオン付着質量分析方法が実施される装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。図１において、図６で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。
【００３５】
図１に示したイオン付着質量分析装置において、１は金属イオン発生領域、２は付着領域、３は質量分析領域である。金属イオン発生領域１にはエミッタ１１が配置され、エミッタ１１の後側にリペラ１２、エミッタ１１の前側に引出し電極１３が配置されている。金属イオン発生領域１と付着領域２は真空環境が共通の空間となるように形成されている。付着領域２において、筒形状の静電レンズ２６が配置されている。静電レンズ２６の内側空間にイオン移動路が形成される。付着領域２に対して被測定ガス（試料ガス）の導入機構２１が設けられる。導入機構２１によって被測定ガスは付着領域２内の静電レンズ２６の入口側の箇所に導入される。付着領域２には圧力計２５が付設され、内部圧力が測定される。付着領域２と質量分析領域３の間には、中央に孔２３ａが形成された隔壁２３が設けられる。質量分析領域３には質量分析計３１が配置される。上記のイオン付着質量分析装置では、付着領域２の容器部分と質量分析領域３の容器部分のそれぞれに真空ポンプ２４，３２が設けられている。
【００３６】
なお図１で、エミッタ１１、リペラ１２、引出し電極１３、静電レンズ２６のそれぞれに対して所要の電流あるいは電圧を与える電源系、あるいは制御系の図示は省略されている。
【００３７】
金属イオン発生領域１には引出し電極１３により、また付着領域２には静電レンズ２６により、それぞれ静電界が形成されている。金属イオン発生領域１と付着領域２は真空的に共通となっている。導入機構２１によって調整ガスを加えずに被測定ガスのみが付着領域２に導入され、そこでの圧力は１Ｐａ程度となっている。金属イオンとしては例えばＬｉ＋が使用されている。Ｌｉ＋の１Ｐａでの平均自由行程は１０ｍｍ程度であり、金属イオン発生領域１と付着領域２の代表的寸法は数十ｍｍ程度なので、Ｌｉ＋は平均で数回衝突するのみとなり、十分な自由飛行を行っていると言える。
【００３８】
上記のごとく金属イオン発生領域１と付着領域２ではイオンの移動に関して自由飛行が行われるので、金属イオンおよび付着イオンは静電界により確実に制御される。引出し電極１３によりエミッタ１１から効率良く引き出された金属イオンは、静電レンズ２６により軸上付近に集束されつつ１ｅＶ以下まで減速される。並進エネルギが低くなった金属イオンは被測定ガスの分子に効率良く付着し、付着イオンが形成される。
【００３９】
その後、付着イオンは再び加速・集束され、質量分析領域３に輸送される。質量分析領域３は１０−３Ｐａであるが、付着領域２の圧力が低いので、従来の作動排気領域はなく、付着イオンが通過する隔壁２３の孔の口径も大きめとなっている。これらにより、付着イオンは質量分析領域３へ効率良く輸送される。
【００４０】
上記の第１実施形態のイオン付着質量分析方法を従来例と比較すると、付着領域２の圧力が低いので、余剰エネルギの除去効率は低いが、イオンの集束・輸送効率などの点では勝っているので、感度の面では大差がない。加えて第１実施形態によるイオン付着質量分析方法では、自由飛行の寄与で信号の安定性・再現性、リニアリティーが大幅に改善される。また真空ポンプの数が減り、装置サイズが小さくなるので、被測定領域との距離を短くでき、あるいは直結とすることができ、サンプリングによる問題を低減できる。被測定ガスが１Ｐａ以上の圧力さえあれば、調整ガスなしに被測定ガスのみを測定することができる。
【００４１】
次に図２を参照して本発明の第２実施形態を説明する。図２は本発明の第２実施形態に係るイオン付着質量分析方法が実施される装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。図２において、図１で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下では第２実施形態の特徴的な構成が説明される。
【００４２】
第２実施形態では、金属イオン発生領域１と付着領域２との間の隔壁１４が設けられ、金属イオン発生領域１と付着領域２は異なる領域として形成され、隔壁１４の中央の孔１４ａを通してつながっている。真空ポンプ１５が金属イオン発生領域１の容器部分に付設される。その他の構成については、第１実施形態と同じである。
【００４３】
第２実施形態では、金属イオン発生領域１と付着領域２の間に隔壁１４が追加され、金属イオン発生領域１から真空排気を行う。エミッタ１１の表面は電源系からの通電作用によって高温となっているので、被測定ガスとの反応により発生する金属イオンの量が変動し、定量分析にとって不具合が生じるおそれがある。そこで本実施形態では、１Ｐａの圧力に設定される付着領域２に対して、金属イオン発生領域１の圧力を、隔壁１４と真空ポンプ１５の寄与によって１０−３Ｐａとする。これにより、反応性の高い被測定ガスであっても金属イオン量の変動を極めて少なくすることができる。
【００４４】
なお金属イオンは隔壁１４の孔１４ａを通過しなければならないが、引出し電極１３の引出し効果で大きな損失とはならない。付着領域２を直接排気する真空ポンプがなく、被測定ガスは２つの隔壁１４，２３の孔１４ａ，２３ａから排気されることになる。このことが測定目的から問題となる場合には、別の真空ポンプを付着領域２に設置することもできる。
【００４５】
次に図３を参照して本発明の第３実施形態を説明する。図３は本発明の第３実施形態に係るイオン付着質量分析方法が実施される装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。図３において、図１および図２で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下では第３実施形態の特徴的な構成が説明される。
【００４６】
第３実施形態では、２つの隔壁１４，２３を利用して付着領域２が孤立した室として形成され、かつ金属イオン発生領域１と質量分析領域３がつながり１つの共通の空間として形成される。金属イオン発生領域１と質量分析領域３の共通空間に対して上記真空ポンプ３２が設けられる。その他の構成は、第１および第２の実施形態と同じである。
【００４７】
上記のごとく、金属イオン発生領域１と質量分析領域３が真空的に共通となっており、真空ポンプ３２が１台のみ設けられる構成となっている。この実施形態によれば、１Ｐａの圧力の付着領域２に対して、金属イオン発生領域１と質量分析領域３の圧力が共に１０−３Ｐａになるように設定される。これにより金属イオン量の安定化と共に、ポンプの数量が減らすことができる。
【００４８】
次に図４を参照して本発明の第４実施形態を説明する。図４は本発明の第４実施形態に係るイオン付着質量分析方法が実施される装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。第４実施形態は第３実施形態の変形例である。図４において、上記各実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下では、第４実施形態の特徴的な構成が説明される。
【００４９】
第４実施形態の構成では、第３実施形態に比較して、金属イオン発生領域１と質量分析領域３が、付着領域２を形成する室部分を基準にして、直角方向の位置関係で配置され、付着領域２内に設けられる静電レンズ２６が、９０度曲がるように曲線的な形態で形成されている。静電レンズ２６内のイオン移動路は９０度曲がった曲線路として形成される。付着領域２の室を形成する隔壁１４，２３は直交する位置関係で配置されている。その他の構成については第３実施形態と同じである。
【００５０】
イオン付着質量分析装置において高精度の測定を行う場合には、エミッタ１１から放射される光や蒸発物が質量分析計３１に入り込んで問題となる場合がある。そこで本実施形態の構成によれば、付着領域２において、金属イオン・付着イオンは曲線的形態を有する静電レンズ２６の静電界によりカーブして正常な計測が行えるが、電荷のない光・蒸発物は直進するので、質量分析計に入り込むことを防止することが可能となる。なお自由飛行しているイオンは、適当な静電界によって容易にカーブさせることができる。
【００５１】
次に図５を参照して本発明の第５実施形態を説明する。図５は本発明の第５実施形態に係るイオン付着質量分析方法が実施される装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。第５実施形態は第３実施形態の更なる変形例である。図５において、上記各実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下では、第５実施形態の特徴的な構成が説明される。
【００５２】
第５実施形態の構成では、第３実施形態に比較して、金属イオン発生領域１と質量分析領域３が平行な位置関係にて配置され、その結果、隔壁１４，２３は共通の隔壁として形成され、付着領域２に配置される静電レンズ２６は孔１４ａから孔２３ａへ１８０度曲がるように曲線的形態を有するように構成されている。静電レンズ２６の内のイオン移動路は１８０度曲がった曲線路として形成される。その他の構成は、第３実施形態の構成と同じである。第５実施形態によれば、装置の小型化をより達成される。
【００５３】
上記の各実施形態の構成は以下のように変更することが可能である。
【００５４】
付着領域の圧力は平均自由行程が約１０ｍｍの１Ｐａとしたが、金属イオンおよび付着イオンが自由飛行する条件であれば良い。厳密には、雰囲気ガスの並進エネルギは０．０４ｅＶであって、減速した金属イオンと比べても大きな差があるので、１０回程度の衝突では実質的な自由飛行となる。また雰囲気ガスと衝突せずに飛行できる距離は分布を持っており、全数の１％は平均自由行程の約５倍となっている。そこで、付着領域の代表的寸法を５０ｍｍとやや大きめに見積もって、付着領域の圧力を平均自由行程が約１ｍｍの１０Ｐａとしても１％のイオンが自由飛行することになる。従って実用的観点から２桁以内の感度低下の範囲として、本発明が適用できる圧力は最大１０Ｐａとみなすことができる。ちなみに、従来の装置の構成では付着領域の圧力を通常の１００Ｐａから１０Ｐａに低下させると、信号強度は１／１００となることが知られている。
【００５５】
金属イオンとしてＬｉ＋を使用したが、これに限定されず、Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋、Ａｌ＋、Ｇａ＋、Ｉｎ＋などに適用できる。また質量分析計としてはＱポール型質量分析計を使用したが、これに限定されず外部イオン化方式によるイオントラップ型質量分析計、磁場セクター型質量分析計、ＴＯＦ（飛行時間）型質量分析計、ＩＣＲ（イオンサイクロトロンレゾナンス）型質量分析計も使用することができる。
【００５６】
被測定ガスとしては最初からガス状のもの以外に、本来は固体や液体であっても何らかの手段でガス状になっていれば良い。また本装置を他の成分分離装置、例えばガスクロマトグラフや液体クロマトグラフに接続して、ガスクロマトグラフ／質量分析装置（ＧＣ／ＭＳ）、液体クロマト／質量分析装置（ＬＣ／ＭＳ）とすることもできる。
【００５７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、イオン付着質量分析方法で、付着領域の圧力を付着領域での金属イオンと付着イオンの自由飛行を可能にする圧力範囲に含まれるように設定し、付着領域に金属イオンの移動を減速させる静電界を形成し、被測定ガスのみを付着領域に導入するようにしたため、被測定ガスの濃度を正確に測定でき、定量分析を最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るイオン付着質量分析方法が実施される装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るイオン付着質量分析方法が実施される装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るイオン付着質量分析方法が実施される装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るイオン付着質量分析方法が実施される装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係るイオン付着質量分析方法が実施される装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。
【図６】従来のイオン付着質量分析方法が実施される装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　金属イオン発生領域
２　　　　　　　付着領域
３　　　　　　　質量分析領域
４　　　　　　　差動排気領域
１１　　　　　　エミッタ
１２　　　　　　リペラ
１３　　　　　　引出し電極
２１　　　　　　被測定ガスの導入機構
２５　　　　　　圧力計
２６　　　　　　静電レンズ
３１　　　　　　質量分析計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004103428.tif 000006
【図５】
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【図６】
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