(57)【要約】  【課題】    対向する２個のレンズ電極を電気的に接続するための２組の可撓性のリード線の接触事故を防止するとともに当該部分の組立方法を簡略化し、当該機器の製造工数を低減し信頼性、保守性を向上する。  【解決手段】  ４個で１組のレンズ電極４の規定位置に挿入され中間位置までナット２４が螺入された締結ネジ２３に、接続板２１Ａ、段差部２１Ｂおよび接触板２１Ｃで構成する接続ハーフリング２１を締結ネジ２３の横方向から挿入し、締結ネジ２３を本締めし、接続ハーフリング２１を対向する２個のレンズ電極４のそれぞれに固定する。同様に接続ハーフリング２１を裏返した構造の接続ハーフリング２２を紙面の裏面横方向から挿入し残りの２個のレンズ電極４に固定する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心に沿って試料の荷電粒子流を入射させる入射部と、入射部の後段における前記軸心を挟んで対向する少なくとも二対のレンズ電極を備え、このそれぞれのレンズ電極に輸送用電圧を印加し、軸心の周囲に発生する電界により試料荷電粒子を次段に輸送する荷電粒子輸送機構において、前記対向するそれぞれのレンズ電極と接触され電気的に接続されるそれぞれの接触板と、前記荷電粒子流の通過領域外に配設され前記それぞれの接触板を電気的に接続する接続板を設けたことを特徴とする荷電粒子輸送機構。
【請求項２】
接触板には、レンズ電極との接触を固定する締結部材が挿入できる凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子輸送機構。
【請求項３】
荷電粒子がイオンであることを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子輸送機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子の質量と電荷数によって運動性の異なる現象を利用して荷電粒子の選別を行い、被検物質の質量スペクトルを得る質量分析計（以下、ＭＳと記載する）、特に液体クロマトグラフ（以下、ＬＣと記載する）と組合せて質量分析を行う液体クロマトグラフ質量分析計（以下、ＬＣ／ＭＳと記載する）に関する。ＬＣ／ＭＳにおいては、前段のＬＣで試料の移動速度別の分離および分離物の定量分析が行われる。また後段のＭＳで分離物の電離（イオン化）、電離した荷電粒子の荷電粒子選別部への輸送、荷電粒子選別部における荷電粒子の質量と電荷数による選別が行われ、前記分離物の詳細な定性分析が行われる。少量の分離物で詳細な定性分析を行うためには、荷電粒子の損失の少ない輸送機構が重要である。
【背景技術】
【０００２】
以下、ＬＣ／ＭＳを例に挙げて説明する。ＬＣ／ＭＳにおいて、被検物質となる試料溶液はまず前段のＬＣで溶質ごとに分離された後、スプレーから大気中に噴霧される。スプレー先端には高電圧が印加されており、この高電圧で電離された霧状の荷電粒子（一般には陽イオン。以下、イオンと記載する）はＭＳの吸入口からＭＳの入射部に吸引され試料イオン流となる。試料イオン流は入射部の後段にあるＱアレー（Ｑ−ａｒｒａｙ）およびオクタポールで輸送される。Ｑアレーは一般に偶数個のレンズ電極を１組として構成する。たとえば特許文献１には前記偶数個のレンズ電極によるイオンの輸送が記載されている。
【０００３】
Ｑアレーおよびオクタポールを通過した試料イオン流はカドラポールマスフィルタ（以下、ＱＭＳ）でイオンの質量電荷比によって選別（フィルタリング）され、ＱＭＳ電極に印加した電圧（高周波と直流の重畳電圧）に依存した特定の質量電荷比のイオンのみが電流として取り出される。ＱＭＳ電極に印加した電圧を走査することにより質量スペクトルが得られる。
【０００４】
以下、図５によって従来のＭＳの基本的な構造を説明する。図５（Ａ）において、高電圧が印加されたスプレー１先端で電離され放射された噴霧試料イオン流（以下、試料イオン流と記載する）はカバー２、サンプリングコーン３からなる入射部に入射し、数組のレンズ電極４で構成されたＱアレー部を通過する。なおこの時、質量分析に必要のない溶媒の大部分は、吸入孔Ｓから導入されサンプリングコーン３とカバー２の間隙から外部に噴出する窒素ガス流によって除去される。
【０００５】
１組のレンズ電極４は図５（Ｂ）に示すように４個のレンズ電極４で構成されており、対向するレンズ電極４たとえば上下の２個のレンズ電極４には等しい輸送用電圧が印加される。一般に輸送用電圧は高周波電圧である。また左右の他の２個のレンズ電極４には前記高周波電圧と逆位相の高周波電圧が印加される。以下、両者を含め単にＲＦ電圧と記載する。試料イオン流はＲＦ電圧により発生するＲＦ電界によって集束力を受けつつ、スキマー５を通過し後段のオクタポール部、さらにＭＳフィルタ部に導かれる。Ｑアレー部においては、設計上の必要に応じて複数組のレンズ電極４が用いられる。レンズ電極４の形状は各段毎に異なるものが使用される場合もあるが、図５では３組の同一形状のレンズ電極４を例示した。
【０００６】
オクタポール部は８本のロッドからなるオクタポール６で構成され、試料イオン流はオクタポール６に印加された電圧によりさらに輸送されアパーチャ７を通過してＭＳフィルタ部に入射する。試料イオン流はその質量電荷比（Ｍ／ｅ）によって、４本のロッドまたはその断面が双曲線形状の４個の電極で構成されるカドラポール８に印加した分析電圧（高周波と直流の重畳電圧）によって質量選別を受け、特定の質量電荷比のイオンのみがコレクタ９から電流として取り出される。コレクタ９には２次電子倍増管が用いられることが多い。分析電圧を走査することによって試料イオン流の質量スペクトルを得ることができる。
【０００７】
試料イオン流とともに入射部に吸引された主に溶媒・キャリアガスなどからなる中性粒子および、ＭＳフィルタ部の通過の際に質量選別により発散軌道を蛇行運動した後各電極と衝突して中性化された粒子などは、各部に設けられた排気口Ａ、排気口Ｂおよび排気口Ｃから、各排気口に接続された真空ポンプ（図示せず）によって常時排気され除去される。
【０００８】
図６（Ａ）および（Ｂ）はレンズ電極４部分の組立例および対向するレンズ電極４の導電接続例を３組のレンズ電極４の場合に対して示している。４個１組のレンズ電極４は絶縁物の保持リング１０、絶縁物の絶縁スペーサ１３を介して相互に絶縁され、締結ネジ１２およびナット１４で締結されている。対向するレンズ電極４はリード線１１ａおよび１１ｂによりそれぞれ電気接続されている。なおリード線１１ａおよび１１ｂは相互に接触しないように配設されているので、図６（Ａ）ではリード線１１ａおよび１１ｂが重なる部分を記号的に示している。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１４９８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の質量分析計の構造は以上のとおりであるが、この構造ではＱアレー部内の、対向するレンズ電極４の電気接続のための構造に問題がある。すなわち、基本的に不定形である可撓性のリード線１１ａおよび１１ｂは、真空環境に置かれる関係で放出ガス量の大きな有機物絶縁チューブで覆うことには問題があり、またガラス被覆などを行うにしても曲げの制限や使用中の破損などの問題が生じるため、通常裸線で使用される。しかしこの方法は、裸線の材料硬度が大きいほど作業性が悪く、また硬度が小さいほど、限られた空間に近接して配設されている複数のリード線相互または導体の外囲器などと常に接触の危険性を有しており、当該機器の信頼性を阻害する。
【００１１】
また、レンズ電極４部分の組立時にリード線１１ａおよび１１ｂをレンズ電極４に確実に締結するためには、リード線１１ａおよび１１ｂの端部にラグ金具等の補助部品をロウ付けなどの方法であらかじめ固定しておくことが望まれるが、この方法は常温の使用時においても、また特に真空度を向上させるための焼きだし処理（ベークアウト）時においても放出ガス量を増加させ、また焼きだし温度も制限され、真空中で使用される当該機器の性能に問題を生じていた。
【００１２】
さらに従来の構造では不定形の可撓性部品の形状を適切に保って組立を行い、またリード線相互または質量分析計の外囲器などとの不測の接触が生じないように部品および当該機器を保管・輸送し、また管理する必要があるため、作業効率や信頼性、保守性に問題があった。本発明はこのような問題点を解決する手段を提供することを目的とするもので、当該機器の製造工数の低減、ならびに信頼性、保守性の向上を図るための発明である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を解決するために、荷電粒子輸送機構において、対向するそれぞれのレンズ電極と接触し電気接触されるそれぞれの接触板と、前記荷電粒子流の通過領域の外に配設され前記それぞれの接触板を電気的に接続する接続板を設ける。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、形状の定まった放出ガス量の少ない部品を使用して、対向するレンズ電極同士を簡単確実に電気的に接続でき、組立後の形状変化も生じないため、当該機器の組立が簡単になり、当該機器の製造工数の低減、ならびに信頼性、保守性の向上が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明が提供する質量分析計の特徴は、対向するレンズ電極面のそれぞれと接触する接触板と、接触板を接続板にて接続したことにある。
【００１６】
以下図示例にしたがって説明する。なお図１および図２において、図５および図６と同符号の部品の構造および動作は図５および図６と同一である。図１（Ａ）は本発明のレンズ電極４部分の構成を示す正面図、図１（Ｂ）は同部分の斜視図、図２はレンズ電極４と接触板２１Ｃが接する部分の詳細図である。本発明の接続手段として機能する接続ハーフリング２１は、接続板２１Ａ、段差部２１Ｂおよび接触板２１Ｃから構成され一体化されている。接続ハーフリング２１の材質としては銅板、アルミニウム板、ステンレス板など、導電性の良好な材料が挙げられる。接触板２１Ｃはその端部にＵ字形凹部Ｕを持ち、Ｕ字形凹部Ｕ、締結ネジ２３およびナット２４で接続ハーフリング２１がレンズ電極４に締結される。
【００１７】
この際、最初に締結ネジ２３をレンズ電極４の規定の孔に挿入し、ナット２４を中間位置まで螺入した後、Ｕ字形凹部Ｕを利用して接続ハーフリング２１を図２に示すように横方向から挿入し、本締めを行って締結を完了することができる。段差部２１Ｂは、接続板２１Ａと接触板２１Ｃを軸心方向にたとえば数ｍｍの段差を確保して一体化する。一体化の方法は単に一枚の平面板を切り抜き、接続板２１Ａ、段差部２１Ｂおよび接触板２１Ｃの各寸法に合致するように曲げ加工しても、溶接などの電導性のある方法で固着しても良い。
【００１８】
接続ハーフリング２１および接続ハーフリング２２は反対方向からレンズ電極４と接続される。なお接続ハーフリング２１とともに本発明の接続手段として機能する接続ハーフリング２２は、説明上接続ハーフリング２１と別符号を与えたが、両者は同構造の部品を表裏に配置したものであるので、接続ハーフリング２２の詳細な説明は省略する。前記のようにＵ字形凹部Ｕを設けた効果で、図２に示すごとくあらかじめ締結ネジ２３にナット２４を中間位置まで螺入した状態で接触板２１Ｃを横位置から挿入することができるので、組立が効率的になり、組立工程が迅速化される。また図１（Ａ）では接続ハーフリング２１と接続ハーフリング２２は約９０゜の範囲で重なっているが、段差部２１Ｂの効果で両者は軸心方向の前後に配置されるので、接触などの干渉は生じない。なお、図１では接続ハーフリング２１側では紙面表面側に締結ネジ２３が、また接続ハーフリング２２側では紙面表面側にナット２４が示されているが、紙面表面側に全部の締結ネジ２３、裏面側に全部のナット２４を配設しても特別な支障は生じない。
【００１９】
本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、さらに種々の変形実施例を挙げることができる。たとえば図１では１組のレンズ電極４は２対４枚であるが、２対以上あればよい。したがって接続板２１Ａは必ずしも軸心方向と直交している必要はない。また接続板２１Ａは半円形である必要はなく、楕円形や多角形の一部の形状あるいは直線部があっても良い。段差部２１Ｂの方向は必ずしも軸心に平行方向には限定されない。段差部２１Ｂを複数箇所設けることもできる。また段差部２１Ｂは接続板２１Ａ同士の接触を回避するための手段として有用であるが、段差部２１Ｂを使用せず、接続板２１Ａと接触板２１Ｃを直接接続し、接続板２１Ａ自身を軸心方向に３次元的に湾曲させ、接続板同士の接触を回避しても良い。さらにレンズ電極４と接触板２１Ｃの接触は面接触である必要はなく、たとえば接触板２１Ｃの一部に突起を作成し、点接触とすることも考えられる。
【００２０】
接続板２１Ａは図３の接続板２５Ａに示すように、図１（Ｂ）と異なる方向を厚み方向とし、そこに段差部２５Ｂおよび接触板２５Ｃを一体化してもよい。またＵ字形凹部Ｕの形状はＵ字形に限定されるものではなく、Ｕ字形の底部にたとえばフラスコの断面状のふくらみを設けて組立時の位置決めおよび抜け止め効果をさらに改善しても良い。凹部を引きかけ形状（鈎形など）とし、または凹部に替えて円孔などとしても本発明の効果は損なわれない。また図４の接触板２６Ｃに示すように、Ｕ字形凹部Ｕの端部を平面でなく、僅かに持ち上げた形状として組立時に接触板２６Ｃと図２の締結ネジ２３をさらに抜けにくくし作業性を改善することも考えられる。本発明はこれらをすべて包含する。また締結部材として締結ネジ２３を例にあげ説明したが、ネジを用いない締結部材も使用可能で締結ネジに限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、イオンの質量と電荷数によって運動性の異なる現象を利用してイオンの選別を行い、被検物質の質量スペクトルを得る質量分析計、特に液体クロマトグラフと組合せて質量分析を行う液体クロマトグラフ質量分析計
に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の構成を示す図で図（Ａ）は横断面を示し、図（Ｂ）はレンズ電極と接続板との関係を斜視的に示す図である。
【図２】本発明の接続ハーフリングとレンズ電極の固定方法を示す図である。
【図３】本発明の変形実施例を示す図である。
【図４】本発明の他の変形実施例を示す図である。
【図５】従来の質量分析計の構成例を示す図である。
【図６】従来の質量分析計のレンズ電極部の縦断面を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  スプレー
２  カバー
３  サンプリングコーン
４  レンズ電極
５  スキマー
６  オクタポール
７  アパーチャ
８  カドラポール
９  コレクタ
１０  保持リング
１１ａ  リード線
１１ｂ  リード線
１２  締結ネジ
１３  絶縁スペーサ
１４  ナット
２１  接続ハーフリング
２１Ａ  接続板
２１Ｂ  段差部
２１Ｃ  接触板
２２  接続ハーフリング
２３  締結ネジ
２４  ナット
２５Ａ  接続板
２５Ｂ  段差部
２５Ｃ  接触板
２６Ｃ  接触板
Ａ  排気口
Ｂ  排気口
Ｃ  排気口
Ｓ  吸入孔
Ｕ  Ｕ字形凹部
【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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