(57)【要約】【課題】時間分解能及び検出効率の劣化を抑制することが可能なイオン移動度検出器を提供すること【解決手段】筒状部材３の一方の開口３ａ側には、プレート４１が配置されている。プレート４１は、ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌで見て、ゲート電極３１と試料導入管５の一端に形成された導入口１３との間に設けられると共に、ゲート電極３１と真空紫外ランプ７との間に設けられている。プレート４１は、筒状部材３の一方の開口３ａをドリフト室２１側から塞ぐように、設けられている。プレート４１には、複数の微細な貫通孔４１ａが形成されている。貫通孔４１ａの中心軸は、プレート４１が筒状部材３に配置された状態において、ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌと平行となる。プレート４１の近傍には、ドリフトガスを排出するためのガス放出口３７ａ，３９ｂが位置している。【選択図】  図２
2005004989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料分子をイオン化するイオン化室と、
一端側が前記イオン化室に連通し、前記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と、
前記ドリフト室の他端側に連通し、前記ドリフト室内にドリフトガスを導入するドリフトガス導入手段と、を備えたイオン移動度検出器であって、
複数の微細な貫通孔が形成されており、前記イオン化室から前記ドリフト室への前記イオン化された試料分子の移動を許容し、前記ドリフト室から前記イオン化室への前記ドリフトガスの流入を抑制するプレートを有することを特徴とするイオン移動度検出器。
【請求項２】
前記イオン化室と前記ドリフト室との間に設けられ、印加される電位が変化することにより前記イオン化された試料分子を通過させるゲート電極と、
前記イオン化室に導入口を通して連通し、前記試料分子を前記イオン化室内に導入する試料分子導入手段と、
エネルギー線を前記イオン化室に導入された前記試料分子に照射するエネルギー線照射手段と、を更に有しており、
前記プレートは、前記ゲート電極と前記導入口との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のイオン移動度検出器。
【請求項３】
前記イオン化室と前記ドリフト室との間に設けられ、印加される電位が変化することにより前記イオン化された試料分子を通過させるゲート電極と、
前記イオン化室に導入口を通して連通し、前記試料分子を前記イオン化室内に導入する試料分子導入手段と、
エネルギー線を前記イオン化室に導入された前記試料分子に照射するエネルギー線照射手段と、を更に有しており、
前記プレートは、前記ゲート電極と前記エネルギー線照射手段との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のイオン移動度検出器。
【請求項４】
前記プレートは、前記エネルギー線照射手段から照射されるエネルギー線を吸収する材料を含んでいることを特徴とする請求項３に記載のイオン移動度検出器。
【請求項５】
前記貫通孔は、その中心軸が前記エネルギー線照射手段による前記エネルギー線の照射方向に対して交差するように形成されていることを特徴とする請求項３に記載のイオン移動度検出器。
【請求項６】
前記プレートは、前記イオン化室から前記ドリフト室側に前記イオン化された試料分子を導入するための開口を前記ドリフト室側から覆うように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のイオン移動度検出器。
【請求項７】
前記プレートの近傍に、前記ドリフトガスを排出するための排出口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のイオン移動度検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン移動度検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のイオン移動度検出器として、試料分子をイオン化するイオン化室と、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と、ドリフト室内にドリフトガスを導入するドリフトガス導入手段と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。ドリフト室内におけるドリフトガスの流れ方向は、イオン化された試料分子の移動方向と反対の方向となる。
【０００３】
特許文献１に記載されたイオン移動度検出器では、ドリフト室内に導入されたドリフトガスは、イオン化室内を通って、イオン化室に設けられた排出口から排出される。
【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、ドリフトガスをイオン化室に設けられた排出口から排出するように構成していたのでは、イオン化室内にてイオン化された試料分子がドリフトガス流の影響を受けてドリフト室に向けて移動し難くなってしまい、時間分解能及び検出効率が劣化するという問題点を有することとなる。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、時間分解能及び検出効率の劣化を抑制することが可能なイオン移動度検出器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】
本発明に係る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と、一端側がイオン化室に連通し、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と、ドリフト室の他端側に連通し、ドリフト室内にドリフトガスを導入するドリフトガス導入手段と、を備えたイオン移動度検出器であって、複数の微細な貫通孔が形成されており、イオン化室からドリフト室へのイオン化された試料分子の移動を許容し、ドリフト室からイオン化室へのドリフトガスの流入を抑制するプレートを有することを特徴としている。
【０００８】
本発明に係るイオン移動度検出器では、上記プレートを有しているので、当該プレートにより、ドリフト室からイオン化室へのドリフトガスの流入が抑制されることとなる。これにより、イオン化室内にてイオン化された試料分子へのドリフトガス流の影響が低減されるので、イオン化された試料分子の挙動が複雑とはならず、イオン化された試料分子をスムーズにドリフト室に導入することができる。この結果、時間分解能及び検出効率の劣化を抑制することができる。
【０００９】
また、イオン化室とドリフト室との間に設けられ、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ゲート電極と、イオン化室に導入口を通して連通し、試料分子をイオン化室内に導入する試料分子導入手段と、エネルギー線をイオン化室に導入された試料分子に照射するエネルギー線照射手段と、を更に有しており、プレートは、ゲート電極と導入口との間に設けられていることが好ましい。このように構成した場合、イオン化室内に導入された試料分子自体に及ぼすドリフトガス流の影響を確実に低減することができ、イオン化された試料分子をより一層スムーズにドリフト室に導入することができる。この結果、時間分解能及び検出効率の劣化をより一層抑制することができる。
【００１０】
また、イオン化室とドリフト室との間に設けられ、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ゲート電極と、イオン化室に導入口を通して連通し、試料分子をイオン化室内に導入する試料分子導入手段と、エネルギー線をイオン化室に導入された試料分子に照射するエネルギー線照射手段と、を更に有しており、プレートは、ゲート電極とエネルギー線照射手段との間に設けられていることが好ましい。
【００１１】
ところで、試料分子にエネルギー線を照射してイオン化する場合、照射されたエネルギー線がドリフト室内にまで到達すると、ドリフト室内で中性化した試料分子がエネルギー線により再イオン化する惧れがある。エネルギー線がドリフト室内にまで到達すると、ドリフト室内で再イオン化した試料分子は、イオン化室内にてイオン化された試料分子とは異なる態様（飛行時間（ＴＯＦ）、移動軌跡等）でドリフト室内を移動することになり、時間分解能の劣化を招いてしまう。
【００１２】
また、ドリフト室の他端側には、通常、イオン化された試料分子を収集するための集電極が設けられるが、この集電極にエネルギー線が到達すると、集電極からの出力にノイズが発生する惧れがある。また、エネルギー線がドリフト室を構成する物質に到達し、当該物質からの二次電子放出が発生しやすくなり、放出された二次電子がイオン化された試料分子と反応し、中性化する惧れがある。これらの要因は、信号強度やＳ／Ｎの劣化を招いてしまう。
【００１３】
しかしながら、上記プレートをゲート電極とエネルギー線照射手段との間に設けると、プレートに形成されている貫通孔が微細であり、かつアスペクト比が大きいために、エネルギー線は透過し難い。したがって、プレートにより、エネルギー線照射手段から照射されたエネルギー線がドリフト室内にまで到達するのが抑制されることとなり、ドリフト室内で中性化した試料分子が再イオン化するのを防ぐことができる。また、ドリフト室を構成する物質からの二次電子放出が発生し難くなり、イオン化された試料分子の中性化を防ぐことができる。これらの結果、時間分解能及び検出効率の劣化をより一層抑制することができると共に、信号強度やＳ／Ｎの劣化を抑制することができる。
【００１４】
また、プレートは、エネルギー線照射手段から照射されるエネルギー線を吸収する材料を含んでいることが好ましい。このように構成した場合、エネルギー線がプレートを透過するのをより一層抑制できる。
【００１５】
また、貫通孔は、その中心軸がエネルギー線照射手段によるエネルギー線の照射方向に対して交差するように形成されていることが好ましい。このように構成した場合、エネルギー線がプレートを透過するのをより一層抑制できる。
【００１６】
また、プレートは、イオン化室からドリフト室側にイオン化された試料分子を導入するための開口をドリフト室側から覆うように設けられていることが好ましい。このように構成した場合、イオン化室からドリフト室へのイオン化された試料分子の移動を許容し、ドリフト室からイオン化室へのドリフトガスの流入を抑制し得るように、プレートを確実且つ容易に配置することができる。
【００１７】
また、プレートの近傍に、ドリフトガスを排出するための排出口が設けられていることが好ましい。このように構成した場合、プレートによりイオン化室への流入が抑制されるドリフトガスが排出口からスムーズに排出されることとなり、ドリフト室内のドリフトガスの流れが乱れるのを抑制することができる。
【００１８】
なお、本明細書で用いる「微細な」なる用語は、１μｍ〜数百μｍの内径を有する旨を意味する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係るイオン移動度検出器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。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るイオン移動度検出器の構成を説明するための概略斜視図である。図２は、第１実施形態に係るイオン移動度検出器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。イオン移動度検出器ＩＭＳ１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、本第１実施形態に係るイオン移動度検出器ＩＭＳ１は、試料分子を陽イオン化し、陽イオン化した試料分子のイオン移動度を検出するものである。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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（本第１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（本第１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、本第１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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
ドリフト管２３の他端側には、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
ドリフト室２１の他端側には、メッシュ形状を呈したグリッド電極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、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は、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。
【００３４】
集電極４５の外周側には、補助電極５５が配置されている。補助電極５５は、板状部材からなり、その中央部に集電極４５の直径よりも若干大きい内径を有する開口５７が形成されている。補助電極５５は、開口５７内に集電極４５が位置するように、集電極４５と同一平面内に設けられている。補助電極５５の外周部分は、基板４３と接しており、当該基板４３と電気的に接続されている。これにより、補助電極５５の電位は、基板４３と同じ電位に保たれる。また、補助電極５５の電位は、集電極４５の電位と同じである。
【００３５】
補助電極５５には、複数の貫通孔５５ａが形成されている。ドリフトガス導入管４７の導入口１３から導入されるドリフトガスは、まず、基板４３と補助電極５５及び集電極４５とで画成される空間内に流入する。その後、ドリフトガスは、補助電極５５に形成された貫通孔５５ａ、及び、補助電極５５の内周と集電極４５の外周との間隙を通って、ドリフト室２１内を流れていく。基板４３と補助電極５５及び集電極４５とで画成される空間は、ドリフトガスのバッファ領域として機能する。なお、補助電極５５は、貫通孔５５ａを有する板状部材の他に、メッシュ状の部材としてもよい。
【００３６】
筒状部材３の一方の開口３ａ側には、図５にも示されるように、プレート４１が配置されている。これにより、プレート４１は、ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌで見て、ゲート電極３１と試料導入管５の一端に形成された導入口１３との間に設けられることとなる。また、プレート４１は、同じくドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌで見て、ゲート電極３１と真空紫外ランプ７との間に設けられていることにもなる。図５は、第１実施形態に係るイオン移動度検出器に含まれるイオン化室周辺を示す断面図である。
【００３７】
プレート４１は、筒状部材３の一方の開口３ａをドリフト室２１側から塞ぐように、設けられている。プレート４１には、図６にも示されるように、複数の微細な貫通孔４１ａが形成されている。プレート４１の材料としては、試料分子をイオン化するために照射される真空紫外光を吸収する材料が好ましく、例えば鉛ガラス等を用いることができる。貫通孔４１ａの中心軸は、プレート４１が筒状部材３に配置された状態において、ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌと平行となる。本実施形態においては、貫通孔４１ａの内径は１２μｍに設定され、プレート４１の厚みは４８０μｍに設定されている。このプレート４１には、キャピラリプレートや、マイクロチャネルプレート（Ｍｉｃｒｏ−Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｐｌａｔｅ）等を用いることができる。
【００３８】
プレート４１は、図７に示されるように、電極３５の基部３９に形成された開口３９ａをドリフト室２１側から塞ぐように、電極３５の基部３９に設けてもよい。
【００３９】
筒状部材３の一方の開口３ａ側に設けた場合も、電極３５の基部３９に設けた場合も、ガス放出口３７ａ，３９ｂは、プレート４１の近傍に位置することとなる。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、ゲート電極３１を通った後、電極３５の基部３９及びプレート４１に衝突する。電極３５の基部３９及びプレート４１に衝突したドリフトガスは、殆どがプレート４１を透過することなくガス放出口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。
【００４０】
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。
【００４１】
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８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。このとき、イオン化室１にてイオン化された試料分子は、プレート４１に形成された貫通孔４１ａを通って、ゲート電極３１と電極３５（基部３９）とで画成される空間に移動する。なお、図８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８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。図８においては、また、各電極２５等に設定されている電位（＋）はそれぞれ、
2005004989.tif 000003
である。
【００４２】
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。
【００４３】
メッシュ状電極６９を設ける代わりに、プレート４１の少なくとも一方の主面に導電性材料からなる電極膜を形成し、当該電極膜を電極３５と電気的に接続することによっても、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ことができる。
【００４４】
また、プレート４１の両主面に導電性材料からなる電極膜を形成し、両電極膜に電位を印加してもよい。この場合、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ことができると共に、プレート４１内部に均一な加速電界を形成し、イオン化された試料分子の透過効率を高めることができる。
【００４５】
続いて、上述した構成を有するイオン移動度検出器ＩＭＳ１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、当該電気信号に基づいて、ゲート電極３１から集電極４５までの到達時間（飛行時間（ＴＯＦ）、集電極４５に到達したイオン群の量等が検出される。上記到達時間からイオン移動度を求めることができ、試料分子の同定が可能となる。また、電気信号の応答波形の積分値もしくはピーク値から、試料分子の定量が可能となる。
【００４６】
以上のように、本第１実施形態によれば、複数の微細な貫通孔４１ａが形成されており、イオン化室１からドリフト室２１へのイオン化された試料分子の移動を許容し、ドリフト室２１からイオン化室１へのドリフトガスの流入を抑制するプレート４１が設けられているので、当該プレート４１により、ドリフト室２１からイオン化室１へのドリフトガスの流入が抑制されることとなる。これにより、イオン化室１内にてイオン化された試料分子へのドリフトガス流の影響が低減されるので、イオン化された試料分子の挙動が複雑とはならず、イオン化された試料分子をスムーズにドリフト室２１に導入することができる。この結果、イオン移動度検出器ＩＭＳ１における時間分解能及び検出効率の劣化を抑制することができる。
【００４７】
また、本第１実施形態においては、イオン化室１とドリフト室２１との間に設けられ、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ゲート電極３１と、イオン化室１に導入口１３を通して連通し、試料分子をイオン化室１内に導入する試料導入管５と、真空紫外光をイオン化室１に導入された試料分子に照射する真空紫外ランプ７とを有しており、プレート４１は、ゲート電極３１と導入口１３との間に設けられている。これにより、イオン化室１内に導入された試料分子自体に及ぼすドリフトガス流の影響を確実に低減することができ、イオン化された試料分子をより一層スムーズにドリフト室２１に導入することができる。この結果、イオン移動度検出器ＩＭＳ１における時間分解能及び検出効率の劣化をより一層抑制することができる。
【００４８】
また、本第１実施形態においては、プレート４１は、ゲート電極３１と真空紫外ランプ７との間に設けられている。
【００４９】
ところで、試料分子に真空紫外光等のエネルギー線を照射してイオン化する場合、照射されたエネルギー線がドリフト室２１内にまで到達すると、ドリフト室２１内で中性化した試料分子がエネルギー線により再イオン化する惧れがある。エネルギー線がドリフト室２１内にまで到達すると、ドリフト室２１内でもイオン化が生じ、ドリフト室２１内で再イオン化した試料分子は、イオン化室１内にてイオン化された試料分子とは異なる態様（飛行時間（ＴＯＦ）、移動軌跡等）でドリフト室２１内を移動することになり、時間分解能の劣化を招いてしまう。
【００５０】
また、ドリフト室２１の他端側には集電極４５が設けられるが、この集電極４５にエネルギー線が到達すると、集電極４５からの出力にノイズが発生する惧れがある。また、エネルギー線がドリフト室２１を構成する物質（電極２５や集電極４５等）に到達し、当該物質からの二次電子放出が発生しやすくなり、放出された二次電子がイオン化された試料分子と反応し、中性化する惧れがある。これらの要因は、信号強度やＳ／Ｎの劣化を招いてしまう。
【００５１】
しかしながら、プレート４１をゲート電極３１と真空紫外ランプ７との間に設けると、プレート４１に形成されている貫通孔４１ａが微細であり、かつアスペクト比が大きいために、真空紫外光は透過し難い。したがって、プレート４１により、真空紫外ランプ７から照射された真空紫外光がドリフト室２１内にまで到達するのが抑制されることとなり、ドリフト室２１内で中性化した試料分子が再イオン化するのを防ぐことができる。また、ドリフト室２１を構成する物質からの二次電子放出が発生し難くなり、イオン化された試料分子の中性化を防ぐことができる。これらの結果、イオン移動度検出器ＩＭＳ１における時間分解能及び検出効率の劣化をより一層抑制することができると共に、信号強度やＳ／Ｎの劣化を抑制することができる。
【００５２】
また、プレート４１は、真空紫外ランプ７から照射される真空紫外光を吸収する材料を含んでいることが好ましい。この場合、真空紫外光がプレート４１を透過するのをより一層抑制できる。
【００５３】
また、本第１実施形態においては、プレート４１は、イオン化室１からドリフト室２１側にイオン化された試料分子を導入するための開口３ａ，３９ａをドリフト室２１側から覆うように設けられている。これにより、イオン化室１からドリフト室２１へのイオン化された試料分子の移動を許容し、ドリフト室２１からイオン化室１へのドリフトガスの流入を抑制し得るように、プレート４１を確実且つ容易に配置することができる。
【００５４】
また、本第１実施形態においては、プレート４１の近傍に、ドリフトガスを排出するためのガス放出口３７ａ，３９ｂが設けられている。これにより、プレート４１によりイオン化室１への流入が抑制されるドリフトガスがガス放出口３７ａ，３９ｂからスムーズに排出されることとなり、ドリフト室２１内のドリフトガスの流れが乱れるのを抑制することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
図９は、第２実施形態に係るイオン移動度検出器を示す縦断面図である。図１０は、図９におけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１１は、第２実施形態に係るイオン移動度検出器に含まれるイオン化室周辺を示す断面図である。第２実施形態のイオン移動度検出器ＩＭＳ２は、真空紫外ランプ７による真空紫外光の照射方向の点で第１実施形態のイオン移動度検出器ＩＭＳ１と相違する。なお、本第２実施形態に係るイオン移動度検出器ＩＭＳ２も、試料分子を陽イオン化し、陽イオン化した試料分子のイオン移動度を検出するものである。
【００５６】
イオン移動度検出器ＩＭＳ２は、図９〜図１１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。
【００５７】
真空紫外ランプ７は、筒状部材３の他方の開口３ｂを塞ぐように、当該開口３ｂ内に挿入されて設けられている。真空紫外ランプ７及び抑え板５９には、真空紫外ランプ７を内挿する貫通孔が形成されている。真空紫外ランプ７による真空紫外光の照射方向は、試料導入管５を通した試料分子の導入方向と交差（本第２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と一致する方向に設定されている。
【００５８】
真空紫外ランプ７の前方には、イオン化室１に臨んで、電子捕集電極１７に電気的に接続されたメッシュ状の電極７１が設けられている。この電極７１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、電子捕集電極１７を通して所定の正の電位が印加されている。
【００５９】
筒状部材３の一方の開口３ａ側には、第１実施形態と同じく、プレート４１が配置されている。プレート４１の貫通孔４１ａは、その中心軸が、プレート４１が筒状部材３に配置された状態において、真空紫外ランプ７による真空紫外光の照射方向（ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌ）に対して交差するように形成されている。
【００６０】
プレート４１は、図１２に示されるように、電極３５の基部３９に形成された開口３９ａをドリフト室２１側から塞ぐように、電極３５の基部３９に設けてもよい。
【００６１】
以上のように、本第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同じく、イオン移動度検出器ＩＭＳ２における時間分解能及び検出効率の劣化を抑制することができる。
【００６２】
また、本第２実施形態においては、貫通孔４１ａは、その中心軸が真空紫外ランプ７による真空紫外光の照射方向（ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌ）に対して交差するように形成されている。これにより、真空紫外光がプレート４１を透過するのをより一層抑制できる。
【００６３】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、第１実施形態においても、プレート４１の貫通孔４１ａの中心軸が、プレート４１が筒状部材３に配置された状態において、真空紫外ランプ７による真空紫外光の照射方向（ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌ）に対して交差していてもよい。また、プレート４１の材料は、絶縁体の他に、半導体又は導体等でもよく、イオン化された試料分子が貫通孔４１ａを通って透過できる材料であればよい。
【００６４】
また、本第１及び第２実施形態においては、本発明を、試料分子を陽イオン化し、陽イオン化した試料分子のイオン移動度を検出するイオン移動度検出器ＩＭＳ１，ＩＭＳ２に適用しているが、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のイオン移動度を検出するイオン移動度検出器にも本発明を適用することができる。陰イオン化した試料分子のイオン移動度を検出するイオン移動度検出器の場合、電位配置は、上記イオン移動度検出器ＩＭＳ１，ＩＭＳ２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。
【００６５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、時間分解能及び検出効率の劣化を抑制することが可能なイオン移動度検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るイオン移動度検出器の構成を説明するための概略斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るイオン移動度検出器を示す縦断面図である。
【図３】図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】第１実施形態に係るイオン移動度検出器に含まれるイオン化室周辺を示す断面図である。
【図６】第１実施形態に係るイオン移動度検出器に含まれるプレートを示す斜視図である。
【図７】第１実施形態に係るイオン移動度検出器に含まれるイオン化室周辺を示す断面図である。
【図８】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９】第２実施形態に係るイオン移動度検出器を示す縦断面図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図１１】第２実施形態に係るイオン移動度検出器に含まれるイオン化室周辺を示す断面図である。
【図１２】第２実施形態に係るイオン移動度検出器に含まれるイオン化室周辺を示す断面図である。
【符号の説明】
１…イオン化室、３…筒状部材、５…試料導入管、７…真空紫外ランプ、１３…導入口、１７…電子捕集電極、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、３５…電極、３７…外周部、３７ａ…ガス放出口、３９…基部、３９ｂ…ガス放出口、４１…プレート、４１ａ…貫通孔、４３…基板、４５…集電極、４７…ドリフトガス導入管、６５…ブリーダ回路基板、ＩＭＳ１，ＩＭＳ２…イオン移動度検出器、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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【図１２】
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