(57)【要約】【課題】試料分子の同定をより一層適切に行うことが可能な試料分子同定方法を提供すること。【解決手段】イオン化室１にてイオン化された試料分子（以下、単にイオンと称する）を、ゲート電極３１にパルス状の電圧を印加して電位を変化させることで、ドリフト室２１内に導入する。ドリフト室２１に導入されたパルス状のイオン群は、ドリフトガス導入管４７より導入されたドリフトガスの分子の影響を受けることで時間的遅れを持って移動し、ドリフト室２１内に形成されたほぼ均一の電界に沿って集電極４５に到達する。集電極４５に到達したイオン群はパルス状の電気信号として出力され、当該電気信号に対応する応答波形が取得されることとなる。既知の試料分子について応答波形を取得し、当該応答波形の半値幅を予め求めておき、予め求めた半値幅と被同定対象の試料分子の応答波形における半値幅とを対比することにより、試料分子を同定する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被同定対象の試料分子を同定するための試料分子同定方法であって、
前記被同定対象の試料分子をイオン化室にてイオン化し、
前記イオン化した試料分子を、電界を形成したドリフト室内に導入し、形成した前記電界により前記ドリフト室内を移動させ、
前記ドリフト室内を移動する前記イオン化した試料分子を集電極にて集電し、前記集電極から出力された前記電気信号に対応する応答波形を取得し、
前記応答波形における幅に基づいて前記被同定対象の試料分子を同定することを特徴とする試料分子同定方法。
【請求項２】
既知の試料分子について前記応答波形を取得し、当該応答波形の幅を予め求めておき、
予め求めた前記幅と前記被同定対象の試料分子の前記応答波形における前記幅とを対比することにより、前記被同定対象の試料分子を同定することを特徴とする請求項１に記載の試料分子同定方法。
【請求項３】
前記応答波形における前記幅は、半値幅であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の試料分子同定方法。
【請求項４】
被同定対象の試料分子を同定するための試料分子同定方法であって、
前記被同定対象の試料分子をイオン化室にてイオン化し、
前記イオン化した試料分子を、第１の強度を有する電界を形成したドリフト室内に導入し、形成した前記電界により前記ドリフト室内を移動させ、
前記ドリフト室内を移動する前記イオン化した試料分子を集電極にて集電し、前記集電極から出力された前記電気信号に対応する第１の応答波形を取得し、
前記イオン化した試料分子を、前記第１の強度とは異なる第２の強度を有する電界を形成したドリフト室内に導入し、形成した前記電界により前記ドリフト室内を移動させ、
前記ドリフト室内を移動する前記イオン化した試料分子を集電極にて集電し、前記集電極から出力された前記電気信号に対応する第２の応答波形を取得し、
前記第１の応答波形におけるピーク値と前記第２の応答波形におけるピーク値との変化の度合いに基づいて前記被同定対象の試料分子を同定することを特徴とする試料分子同定方法。
【請求項５】
既知の試料分子について前記第１の応答波形及び前記第２の応答波形を取得し、当該第１の応答波形におけるピーク値と当該第２の応答波形におけるピーク値との変化の度合いを予め求めておき、
予め求めた前記変化の度合いと前記被同定対象の試料分子における前記変化の度合いとを対比することにより、前記被同定対象の試料分子を同定することを特徴とする請求項４に記載の試料分子同定方法。
【請求項６】
前記変化の度合いは、前記第１の応答波形におけるピーク値と前記第２の応答波形におけるピーク値との比であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の試料分子同定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料分子同定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、試料分子同定方法として、イオン移動度検出器を用いることがある。この場合、イオン移動度検出器にて検出されたイオン移動度に基づいて試料分子の同定が行われる。
【０００３】
このイオン移動度検出器は、試料分子をイオン化するイオン化室、イオン化室にてイオン化された試料分子が長手方向に移動するドリフト室、及び、イオン化された試料分子を収集するための集電極等を備え、イオン化された試料分子が集電極に到達する時間（飛行時間（ＴＯＦ））に基づいてイオン移動度を検出するものである。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５３３８９３１号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、イオン移動度に基づいて試料分子の同定を行う場合、近いイオン移動度を有する試料分子同士の分別が困難であり、試料分子の同定を適切に行えないという問題点を有することとなる。
【０００６】
本発明は、試料分子の同定をより一層適切に行うことが可能な試料分子同定方法を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、試料分子のより一層適切な同定を可能とする試料分子同定方法について鋭意研究を行った結果、以下のような事実を新たに見出した。
【０００８】
イオン移動度検出器においては、イオン化された試料分子がドリフト室内を長手方向に移動する。この際、イオン化された試料分子は、ドリフト室内に存在するガス分子と衝突し、このガス分子との衝突により拡散を起こすことが判明した。この拡散の度合いは、試料分子固有の値として拡散係数にて定義できる。そして、拡散の度合いが異なる場合、応答波形におけるピーク位置が同じ、即ちイオン移動度が同等であっても、集電極から出力される電気信号に対応する応答波形の形状（半値幅等）が異なってくるということも判明した。
【０００９】
かかる研究結果を踏まえ、本発明に係る試料分子同定方法は、被同定対象の試料分子を同定するための試料分子同定方法であって、被同定対象の試料分子をイオン化室にてイオン化し、イオン化した試料分子を、電界を形成したドリフト室内に導入し、形成した電界によりドリフト室内を移動させ、ドリフト室内を移動するイオン化した試料分子を集電極にて集電し、集電極から出力された電気信号に対応する応答波形を取得し、応答波形における幅に基づいて被同定対象の試料分子を同定することを特徴としている。
【００１０】
本発明に係る試料分子同定方法では、被同定対象の試料分子がイオン化室にてイオン化され、イオン化された試料分子が、電界が形成されたドリフト室内に導入され、形成された電界によりドリフト室内を移動し、ドリフト室内を移動するイオン化した試料分子が集電極にて集電され、集電極から出力された電気信号に対応する応答波形が取得され、当該応答波形における幅に基づいて被同定対象の試料分子が同定されることとなる。この結果、イオン化された試料分子がドリフト室の長手方向に移動する際に生じる拡散の度合いを加味し、試料分子の同定をより一層適切に行うことができる。
【００１１】
また、既知の試料分子について応答波形を取得し、当該応答波形の幅を予め求めておき、予め求めた幅と被同定対象の試料分子の応答波形における幅とを対比することにより、被同定対象の試料分子を同定することが好ましい。この場合、被同定対象の試料分子の同定を簡易且つ確実に行うことができる。
【００１２】
また、応答波形における幅は、半値幅であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る試料分子同定方法は、被同定対象の試料分子を同定するための試料分子同定方法であって、被同定対象の試料分子をイオン化室にてイオン化し、イオン化した試料分子を、第１の強度を有する電界を形成したドリフト室内に導入し、形成した電界によりドリフト室内を移動させ、ドリフト室内を移動するイオン化した試料分子を集電極にて集電し、集電極から出力された電気信号に対応する第１の応答波形を取得し、イオン化した試料分子を、第１の強度とは異なる第２の強度を有する電界を形成したドリフト室内に導入し、形成した電界によりドリフト室内を移動させ、ドリフト室内を移動するイオン化した試料分子を集電極にて集電し、集電極から出力された電気信号に対応する第２の応答波形を取得し、第１の応答波形におけるピーク値と第２の応答波形におけるピーク値との変化の度合いに基づいて被同定対象の試料分子を同定することを特徴としている。
【００１４】
本発明に係る試料分子同定方法では、被同定対象の試料分子がイオン化室にてイオン化され、イオン化された試料分子が、第１の強度を有する電界が形成されたドリフト室内に導入され、形成された電界によりドリフト室内を移動し、ドリフト室内を移動するイオン化された試料分子が集電極にて集電され、当該集電極から出力された電気信号に対応する第１の応答波形が取得される。また、イオン化された試料分子が、第１の強度とは異なる第２の強度を有する電界が形成されたドリフト室内に導入され、形成された電界によりドリフト室内を移動し、同じくイオン化された試料分子が集電極にて集電され、当該集電極から出力された電気信号に対応する第２の応答波形が取得される。そして、第１の応答波形におけるピーク値と第２の応答波形におけるピーク値との変化の度合いに基づいて被同定対象の試料分子が同定されることとなる。この結果、イオン化された試料分子がドリフト室の長手方向に移動する際に生じる拡散の度合いを加味し、試料分子の同定をより一層適切に行うことができる。
【００１５】
また、既知の試料分子について第１の応答波形及び第２の応答波形を取得し、当該第１の応答波形におけるピーク値と当該第２の応答波形におけるピーク値との変化の度合いを予め求めておき、予め求めた変化の度合いと被同定対象の試料分子における変化の度合いとを対比することにより、被同定対象の試料分子を同定することが好ましい。この場合、被同定対象の試料分子の同定を簡易且つ確実に行うことができる。
【００１６】
また、変化の度合いは、第１の応答波形におけるピーク値と第２の応答波形におけるピーク値との比であることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る試料分子同定方法について図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１８】
まず、図１は、本実施形態に係る試料分子同定方法にて用いる試料分子同定装置の構成を説明するための概略斜視図である。図２は、試料分子同定装置を示す縦断面図である。図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。試料分子同定装置Ｉは、図１に示されるように、イオン化室１と、ドリフト室２１とを有している。イオン化室１及びドリフト室２１内の圧力は、大気圧相当である。なお、本実施形態に係る試料分子同定装置Ｉは、試料分子を陽イオン化して、当該試料分子を同定するものである。
【００１９】
イオン化室１は、図２〜図４に示されるように、両端に開口３ａ，３ｂを有する筒状部材３内に形成されており、試料分子をイオン化する領域である。筒状部材３は、電気絶縁性材料からなる。イオン化室１（筒状部材３の内部空間）は、筒状部材３の一方の開口３ａを通してドリフト室２１に連通している。筒状部材３には、試料導入管５と、真空紫外ランプ７が設けられている。
【００２０】
試料導入管５は、キャリアガスを供給するキャリアガス供給源９及び試料分子を供給する試料分子供給源１１に接続されており、試料導入管５の一端に形成された導入口１３を通してイオン化室１に連通している。キャリアガス供給源９から供給されたキャリアガス及び試料分子供給源１１から供給された試料分子は、混合された状態で、試料導入管５を通ってイオン化室１内に導入される。ここで、試料導入管５は、試料分子をイオン化室１内に導入する試料分子導入手段として機能する。なお、本実施形態において、キャリアガス供給源９と試料分子供給源１１とは試料導入管５に対して直列に接続されているが、並列に接続されていてもよい。
【００２１】
真空紫外ランプ７は、試料導入管５を通してイオン化室１に導入された試料分子に真空紫外光を照射する。真空紫外光が照射された試料分子は、イオン化されることとなる。ここで、真空紫外ランプ７は、イオン化室１に導入された試料分子にエネルギー線を照射するエネルギー線照射手段として機能する。なお、真空紫外ランプ７としては、希ガス等を利用するエキシマランプやキャピラリ放電管、水素放電ランプを用いることができる。また、真空紫外ランプ７の代わりに、紫外線やＸ線を放出するＤ２ランプ、軟Ｘ線管や、多光子吸収によってイオン化させることができるＵＶレーザを用いることができる。
【００２２】
真空紫外ランプ７による真空紫外光の照射方向と試料導入管５を通した試料分子の導入方向とは、図１にも示されるように、互いに交差（本実施形態においては、直交）すると共に、ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌと交差（本実施形態においては、直交）する方向に設定されている。なお、本実施形態においては、真空紫外ランプ７による真空紫外光の照射方向、試料導入管５を通した試料分子の導入方向、及び、ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌは一点で交差している。
【００２３】
筒状部材３には、試料導入管５を通した試料分子の導入方向で見て導入口１３と対向する位置に、導入された試料分子を排出するための排出口１５が形成されている。イオン化室１は、排出口１５を通して外部空間に連通している。
【００２４】
筒状部材３の他方の開口３ｂは、電子捕集電極１７により塞がれている。この電子捕集電極１７は、試料分子がイオン化される際に発生する電子を捕集するためのものであり、所定の正の電位が印加されている。電子捕集電極１７には、筒状部材３の他方の開口３ｂに内挿される突出部１９が形成されている。
【００２５】
ドリフト室２１は、図２〜図４に示されるように、ドリフト管２３内に形成されており、一端側がイオン化室１に連通し、イオン化室１内でイオン化された試料分子がその長手方向に移動する領域である。ドリフト管２３は、複数のリング状の電極２５と、複数のリング状の電気絶縁体２７とを含んでおり、電極２５と電気絶縁体２７が交互に積層された構成となっている。即ち、電極２５と電極２５との間に電気絶縁体２７が配置され、電極２５と電極２５とは電気絶縁体２７により電気的に絶縁された状態にある。電極２５及び電気絶縁体２７は、ドリフト室２１内にイオン化された試料分子を移動させるための電界を形成する電界形成手段として機能する。なお、イオン化室１を形成する筒状部材３も、ドリフト室２１を形成するドリフト管２３と同様に、電極と電気絶縁体とを交互に積層した構成としてもよい。
【００２６】
ドリフト管２３の一端側には、ゲートシャッターとしてのゲート電極３１が設けられている。ゲート電極３１としては、ブラッドバリー−ニールセン・シャッター（Ｂｒａｄｂｕｒｙ−Ｎｉｅｌｓｅｎ  ｓｈｕｔｔｅｒ）を用いることができる。ゲート電極３１は、印加される電位が変化することによりイオン化された試料分子を通過させるものであり、一対の電極３１ａと電気絶縁性を有する枠部材３２とを含んでいる。各電極３１ａは、基幹部と当該基幹部から交差する方向に伸びる複数の分岐部とを有した櫛歯形状を呈しており、枠部材３２に互いに噛み合うように配置されている。上記一対の電極３１ａ間の電位差を０とすることにより、イオン化された試料分子の通過が許容され、当該電位差を０より大きい所定の値とすることにより、イオン化された試料分子の通過が禁止される。したがって、ゲート電極３１にパルス状の信号を供給し、所定の時間、一対の電極３１ａ間の電位差を０とすることにより、当該所定の時間だけイオン化された試料分子がゲート電極３１を通過することとなる。ゲート電極３１により、イオン化室１とドリフト室２１とが分離されることとなる。ゲート電極３１には、電位を印加するためのリード部３３がドリフト管２３の径方向に突出して設けられている。なお、ゲート電極３１として、ブラッドバリー−ニールセン・シャッターの代わりに、２枚のメッシュ電極を近接配置させてもよい。
【００２７】
ゲート電極３１と筒状部材３との間には、略円板状の電極３５が配置されている。電極３５は、ドリフト管２３を構成する電極２５と同様の形状を有する外周部３７と、当該外周部３７から内側方向に伸びる基部３９とを有している。基部３９には、筒状部材３の一方の開口３ａに連通する開口３９ａと、当該開口３９ａの外周寄りの位置に形成されたガス放出口３９ｂが形成されている。外周部３７にも、ガス放出口３７ａが形成されている。ドリフト室２１（ドリフト管２３の内部空間）は、電極３５の基部３９に形成された開口３９ａ及び筒状部材３の一方の開口３ａを通して、イオン化室１に連通している。また、ドリフト室２１（ドリフト管２３の内部空間）は、ガス放出口３７ａ，３９ｂを通して、外部空間に連通している。
【００２８】
ドリフト管２３の他端側には、図５にも示されるように、導電性の基板４３が設けられている。基板４３には、イオン化された試料分子を収集するための集電極４５（本実施形態においては、アノードとして機能する。）と、ドリフトガスをドリフト室２１内に導入するドリフトガス導入管４７が配置されている。図５は、試料分子同定装置に含まれる基板周辺を示す断面図である。
【００２９】
集電極４５は、円板状の部材であり、基板４３に電気絶縁性を有するリング状の部材４６を介して設けられた支持部材にネジ止めされることにより、基板４３に配置されている。リング状の部材４６以外に集電極４５を基板４３と電気的に絶縁する手段としては、集電極４５のリード部をガラス等の電気絶縁材料や絶縁性接着剤で封着したり、Ｏリング止めをしたりしてもよい。集電極４５としては、ファラデー・カップ等を用いることができる。集電極４５は、その中心軸がドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌと一致するように設けられている。集電極４５の電位は、基板４３と同じ電位に保たれている。
【００３０】
ドリフトガス導入管４７は、ドリフトガスを供給するドリフトガス供給源５１に接続されており、ドリフトガス導入管４７の一端に形成された導入口４９を通してドリフト室２１の他端側に連通している。ドリフトガス供給源５１から供給されたドリフトガスは、ドリフトガス導入管４７を通り、ドリフト室２１内におけるイオン化された試料分子の移動方向に見て集電極４５より前方からドリフト室２１内に導入される。即ち、集電極４５は、ドリフトガスの流れ方向で見て、ドリフトガス導入管４７の導入口４９よりも下流に位置している。ドリフト室２１内に導入されたドリフトガスは、ドリフト室２１内をイオン化室１方向に向かって流れ、ガス放出口３７ａ，３９ｂから外部に排出される。ドリフト室２１内におけるドリフトガスの流れ方向と、イオン化された試料分子の移動方向とは、反対方向となる。
【００３１】
ドリフト室２１の他端側には、グリッド電極５３が集電極４５に対向して設けられている。このグリッド電極５３は、図６に示されるように、集電極４５の中心軸近傍に位置するメッシュ部５５と、メッシュ部５５を囲み、当該メッシュ部５５におけるドリフトガスの透過率よりも低い透過率を有する外周部５７とを含んでいる。グリッド電極５３は、電極２５のうちの最も基板４３に近い電極に電気的に接続されており、当該電極と同じ電位とされている。グリッド電極５３の外周部５７は、板状部材からなる。
【００３２】
なお、外周部５７は、板状部材の他に、メッシュ部５５のメッシュ粗さよりも細かいメッシュとしてもよい。また、板状部材に複数の貫通孔を形成してもよい。また、外周部５７は、当該外周部５７の外縁側に位置し、メッシュ部５５におけるドリフトガスの透過率よりも低い透過率を有する第１の部分と、当該外周部５７の内縁側に位置し、第１の部分におけるドリフトガスの透過率よりも低い透過率を有する第２の部分とを含む構成としてもよい。この場合、第２の部分は、最内縁部にのみ貫通孔を有する板状部材からなり、集電極４５の外周縁の前方（ドリフト室２１内におけるイオン化された試料分子の移動方向に見て後方）に位置する。第１の部分は、全面に貫通孔が形成された板状部材からなり、ドリフト室２１の内壁近傍に位置する。
【００３３】
グリッド電極５３のメッシュ部５５は、円形状を呈しており、メッシュ部５５の直径（外周部５７の内側直径）は、集電極４５の直径よりも小さく設定されている。このように、メッシュ部５５の直径を集電極４５の直径よりも小さく設定することで、集電極４５に到達するイオン化された試料分子を制限することができる。すなわち、ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌ付近をドリフト室２１内に形成される電界に概ね垂直に移動するイオン化された試料分子が主として集電極４５に到達することとなる。なお、メッシュ部５５の直径（外周部５７の内側直径）は、集電極４５の直径と同等に設定してもよい。
【００３４】
電極２５，３５、電気絶縁体２７、ゲート電極３１、筒状部材３及び電子捕集電極１７は、基板４３と抑え板５９とで挟持されている。抑え板５９は、電極２５、電気絶縁体２７、ゲート電極３１、筒状部材３及び電子捕集電極１７を挟持した状態で、一端側が基板４３に固定された支柱６１の他端側に螺合するナット６３により基板４３に対して固定される。なお、電子捕集電極１７は、抑え板５９にネジ止めされている。
【００３５】
ところで、基板４３、電極２５，３５及び電子捕集電極１７は、隣り合うもの同士が分圧抵抗（図示せず）により電気的に接続されている。分圧抵抗は、ブリーダ回路基板６５上に形成された薄膜状の抵抗体であり、導電性を有するネジ６７を通して基板４３、電極２５，３５及び電子捕集電極１７に電気的に接続される。このネジ６７は、ブリーダ回路基板６５を固定する機能も有している。そして、上述したように、電子捕集電極１７に所定の正の電位を印加し、基板４３を接地すると、図７に示されるように、イオン化室１からドリフト室２１にわたって、電界が形成される。この電界により、イオン化された試料分子は、イオン化室１からドリフト室２１に移動し、ドリフト室２１内を集電極４５に向けて移動する。なお、図７は、イオン化室及びドリフト室における電界分布とイオン化された試料分子の移動軌跡を示す図である。図７中、実線はイオン化された試料分子の移動軌跡を示し、一点鎖線はイオン化室１及びドリフト室２１における電界電界の等電位面を示している。また、各電極２５等に設定されている電位（＋）はそれぞれ、
電子捕集電極１７                                      ：２．１ｋＶ
電極３５                                              ：１．６７ｋＶ
ゲート電極３１                                        ：１．５７ｋＶ
ゲート電極３１の隣の電極２５                          ：１．５１２ｋＶ
…
グリッド電極５３が電気的に接続された電極２５の隣の電極２５：２１５Ｖ
グリッド電極５３が電気的に接続された電極２５          ：５３Ｖ
基板４３                                              ：０Ｖ
である。
【００３６】
筒状部材３と電極３５との間には、メッシュ状電極６９が配置されている。メッシュ状電極６９は、筒状部材３と電極３５とで挟持されており、電極３５と同じ電位とされる。このメッシュ状電極６９は、筒状部材３の一方の開口３ａ近傍に位置することとなり、イオン化室１内に形成される電界がゲート電極３１における電位のパルス状の変化により変動するのを抑制する。また、グリッド電極５３のメッシュ部５５も、メッシュ状電極６９と同様に、ドリフト室２１内に形成される電界がゲート電極３１における電位のパルス状の変化により変動するのを抑制する。
【００３７】
続いて、上述した構成を有する試料分子同定装置Ｉを用いた試料分子同定方法を説明する。
【００３８】
まず、上述した構成を有する試料分子同定装置Ｉの測定原理を簡単に説明する。イオン化室１にてイオン化された試料分子（以下、単にイオンと称する）を、ゲート電極３１にパルス状の電圧を印加して電位を変化させることで、ドリフト室２１内に導入する。ドリフト室２１に導入されたパルス状のイオン群は、ドリフトガス導入管４７より導入されたドリフトガスの分子の影響を受けることで時間的遅れを持って移動し、ドリフト室２１内に形成されたほぼ均一の電界に沿って集電極４５に到達する。集電極４５に到達したイオン群はパルス状の電気信号として出力される。
【００３９】
図８及び図９は、集電極４５から出力された電気信号を応答波形としてグラフ化したものであり、横軸が到達時間（ゲート電極３１を通過してから集電極４５に到達する間での時間）を示し、縦軸がイオン電流を示している。図８は、試料分子ＳＭ１における、集電極４５から出力された電気信号に対応する応答波形を表し、図９は、試料分子ＳＭ２における、集電極４５から出力された電気信号に対応する応答波形を表すものである。なお、ドリフト室２１内に形成される電界の強度は、２７０Ｖ／ｃｍに設定されている。
【００４０】
図８及び図９から分かるように、試料分子ＳＭ１と試料分子ＳＭ２とでは、応答波形のピーク位置が同じであり、イオン移動度がほぼ同じ値を示すようになり、イオン移動度検出器を用いての試料分子の同定は困難である。一方、応答波形の半値幅に着目すると、試料分子ＳＭ１と試料分子ＳＭ２とでは大きく異なっている。試料分子ＳＭ１の応答波形の半値幅は０．３８４ｍｓであるのに対して、試料分子ＳＭ２の応答波形の半値幅は０．３７５ｍｓであり、試料分子ＳＭ１の方が試料分子ＳＭ２よりも半値幅が大きくなっている。このように、試料分子ＳＭ１の半値幅が試料分子ＳＭ２の半値幅よりも大きくなるということは、イオン化された試料分子ＳＭ１がドリフト室２１の長手方向に移動する際に、イオン化された試料分子ＳＭ２よりも、ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌの方向に大きく拡散しながら集電極４５に到達したということであり、試料分子ＳＭ１が試料分子ＳＭ２よりも拡散の度合い（拡散係数）が大きいことが識別できる。
【００４１】
このように、イオン移動度がほぼ同じ値を示す試料分子間においても、応答波形の半値幅に基づいて、拡散の度合いの違いを識別することができ、この拡散の度合いの違いから、試料分子を同定することができる。また、既知の試料分子について応答波形を取得し、当該応答波形の半値幅を予め求めておき、予め求めた半値幅と被同定対象の試料分子の応答波形における半値幅とを対比することにより、被同定対象の試料分子を同定するも可能である。
【００４２】
本実施形態においては、応答波形の半値幅を用いるようにしているが、これに限られることなく、応答波形における幅、即ちピーク値から所定の比率だけ下がったレベルにおける応答波形の幅であればよい。この比率は、例えば４０％や６０％など、適宜の値を採用し得る（比率として５０％を採用する場合には半値幅となる。）。
【００４３】
以上のように、本実施形態によれば、被同定対象の試料分子がイオン化室１にてイオン化され、イオン化された試料分子が、電界が形成されたドリフト室２１内に導入され、形成された電界によりドリフト室２１内を移動し、ドリフト室２１内を移動するイオン化した試料分子が集電極４５にて集電され、集電極４５から出力された電気信号に対応する応答波形が取得され、当該応答波形における半値幅に基づいて被同定対象の試料分子が同定されることとなる。この結果、イオン化された試料分子がドリフト室２１の長手方向に移動する際に生じる拡散の度合いを加味し、試料分子の同定をより一層適切に行うことができる。
【００４４】
また、被同定対象の試料分子を同定する際に、既知の試料分子について応答波形を取得し、当該応答波形の幅を予め求めておき、予め求めた幅と被同定対象の試料分子の応答波形における幅とを対比することにより、被同定対象の試料分子を同定することが好ましい。この場合、被同定対象の試料分子の同定を簡易且つ確実に行うことができる。
【００４５】
なお、応答波形の幅は、ドリフト室２１内に形成される電界の強度、ゲート電極３１におけるイオン化された試料分子の通過許容時間等によっても、変わってくるため、同一条件下で応答波形を取得する必要がある。また、ゲート電極３１におけるイオン化された試料分子の通過許容時間の影響を除くために、応答波形の幅からゲート電極３１におけるイオン化された試料分子の通過許容時間を除くといった補正を行った値に基づいて、試料分子を同定するようにしてもよい。
【００４６】
次に、上述した構成を有する試料分子同定装置Ｉを用いた試料分子同定方法の別例を説明する。
【００４７】
まず、イオン化室１にてイオン化した試料分子を、第１の強度を有する電界を形成したドリフト室２１内に導入し、形成した電界によりドリフト室２１内を移動させ、ドリフト室２１内を移動するイオン化した試料分子を集電極４５にて集電し、集電極４５から出力された電気信号に対応する第１の応答波形を取得する。続いて、イオン化室１にてイオン化した試料分子を、第２の強度（上記第１の強度とは異なる）を有する電界を形成したドリフト室２１内に導入し、形成した電界によりドリフト室２１内を移動させ、ドリフト室２１内を移動するイオン化した試料分子を集電極４５にて集電し、集電極４５から出力された電気信号に対応する第２の応答波形を取得する。
【００４８】
図１０及び図１１は、集電極４５から出力された電気信号を応答波形としてグラフ化したものであり、横軸が到達時間（ゲート電極３１を通過してから集電極４５に到達する間での時間）を示し、縦軸がイオン電流を示している。図１０は、試料分子ＳＭ１における、第１の応答波形Ａ及び第２の応答波形Ｂを表している。図１１は、試料分子ＳＭ２における、第１の応答波形Ａ及び第２の応答波形Ｂを表している。試料分子ＳＭ１の第１の応答波形Ａのピーク値は１であり、半値幅は０．３８４ｍｓである。試料分子ＳＭ１の第２の応答波形Ｂのピーク値は０．５６８であり、半値幅は０．６５６ｍｓである。試料分子ＳＭ２の第１の応答波形Ａのピーク値は１であり、半値幅は０．３７５ｍｓである。試料分子ＳＭ２の第２の応答波形Ｂのピーク値は０．６３０であり、半値幅は０．５６３ｍｓである。なお、ドリフト室２１内に形成される電界の強度については、第１の強度が２７０Ｖ／ｃｍに設定され、第２の強度が１３５Ｖ／ｃｍに設定されている。
【００４９】
図１０及び図１１から分かるように、試料分子ＳＭ１と試料分子ＳＭ２とでは、第１の応答波形Ａあるいは第２の応答波形Ｂのピーク位置が同じであり、イオン移動度がほぼ同じ値を示すようになり、イオン移動度検出器を用いての試料分子の同定は困難である。一方、第２の応答波形Ｂのピーク値に着目すると、試料分子ＳＭ１（０．５６８）と試料分子ＳＭ２（０．６３０）とでは大きく異なっている。このように、試料分子ＳＭ１の第２の応答波形Ｂのピーク値が試料分子ＳＭ２の第２の応答波形Ｂのピーク値よりも小さくなるということは、イオン化された試料分子ＳＭ１がドリフト室２１の長手方向に移動する際に、イオン化された試料分子ＳＭ２よりも、ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌの方向に大きく拡散しながら集電極４５に到達したということである。したがって、ドリフト室２１内の電界の強度を変えた各条件下で応答波形を取得し、応答波形におけるピーク値の変化の度合い（例えば、第１の応答波形Ａにおけるピーク値と第２の応答波形Ｂにおけるピーク値との比）に基づいて、被同定対象の試料分子を同定することができる。
【００５０】
また、既知の試料分子について第１の応答波形及び第２の応答波形を取得し、当該第１の応答波形におけるピーク値と当該第２の応答波形におけるピーク値との変化の度合いを予め求めておき、予め求めた変化の度合いと被同定対象の試料分子における変化の度合いとを対比することにより、被同定対象の試料分子を同定することも可能である。
【００５１】
以上のように、試料分子同定方法の別例によれば、被同定対象の試料分子がイオン化室１にてイオン化され、イオン化された試料分子が、第１の強度を有する電界が形成されたドリフト室２１内に導入され、形成された電界によりドリフト室２１内を移動し、ドリフト室２１内を移動するイオン化された試料分子が集電極４５にて集電され、当該集電極４５から出力された電気信号に対応する第１の応答波形が取得される。また、イオン化された試料分子が、第１の強度とは異なる第２の強度を有する電界が形成されたドリフト室２１内に導入され、形成された電界によりドリフト室２１内を移動し、同じくイオン化された試料分子が集電極４５にて集電され、当該集電極４５から出力された電気信号に対応する第２の応答波形が取得される。そして、第１の応答波形におけるピーク値と第２の応答波形におけるピーク値との変化の度合いに基づいて被同定対象の試料分子が同定されることとなる。この結果、イオン化された試料分子がドリフト室２１の長手方向に移動する際に生じる拡散の度合いを加味し、試料分子の同定をより一層適切に行うことができる。
【００５２】
また、被同定対象の試料分子を同定する際に、既知の試料分子について第１の応答波形及び第２の応答波形を取得し、当該第１の応答波形におけるピーク値と当該第２の応答波形におけるピーク値との変化の度合いを予め求めておき、予め求めた変化の度合いと被同定対象の試料分子における変化の度合いとを対比することにより、被同定対象の試料分子を同定することが好ましい。この場合、被同定対象の試料分子の同定を簡易且つ確実に行うことができる。
【００５３】
なお、応答波形のピーク値は、ドリフト室２１内に形成される電界の強度等によっても、変わってくるため、同一条件下で第１の応答波形及び第２の応答波形を取得する必要がある。
【００５４】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。本実施形態においては、試料分子を陽イオン化し、陽イオン化した試料分子をドリフト室２１内を移動させているが、これに限られることなく、試料分子を陰イオン化し、陰イオン化した試料分子をドリフト室２１内を移動させてもよい。この場合、電位配置は、上記試料分子同定装置Ｉの電位配置とは逆の関係になる。また、ＧＮＤ（接地）の位置は、任意に設定することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、試料分子の同定をより一層適切に行うことが可能な試料分子同定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る試料分子同定方法にて用いる試料分子同定装置の構成を説明するための概略斜視図である。
【図２】試料分子同定装置を示す縦断面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】試料分子同定装置に含まれる基板周辺を示す断面図である。
【図６】試料分子同定装置に含まれるグリッド電極を説明するための斜視図である。
【図７】イオン化室及びドリフト室における電界分布とイオン化された試料分子の移動軌跡を示す図である。
【図８】集電極から出力された電気信号に対応する応答波形を示す線図である。
【図９】集電極から出力された電気信号に対応する応答波形を示す線図である。
【図１０】集電極から出力された電気信号に対応する応答波形を示す線図である。
【図１１】集電極から出力された電気信号に対応する応答波形を示す線図である。
【符号の説明】
１…イオン化室、５…試料導入管、７…真空紫外ランプ、９…キャリアガス供給源、１１…試料分子供給源、２１…ドリフト室、２３…ドリフト管、２５…電極、２７…電気絶縁体、３１…ゲート電極、４５…集電極、４７…ドリフトガス導入管、５１…ドリフトガス供給源、６５…ブリーダ回路基板、Ａ…第１の応答波形、Ｂ…第２の応答波形、Ｉ…試料分子同定装置、Ｌ…ドリフト室の長手方向中心軸。
【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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【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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【図１１】
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