(57)【要約】【課題】ビームの中心部の過剰なパワー密度を低減することにより、サンプルプレートの過剰損耗を防止することができるレーザ脱離イオン化方法及びその装置。【解決手段】試料にレーザ光を照射することにより該試料に含まれる成分をイオン化するレーザ脱離イオン化方法であって、レーザ光の光軸上に配置された１個以上のアキシコンレンズ６ａ，６ｂを通過させたレーザを集光して試料に照射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料にレーザ光を照射することにより該試料に含まれる成分をイオン化するレーザ脱離イオン化装置であって、
レーザ光の光軸上に配置された１個以上のアキシコンレンズと、
前記１個以上のアキシコンレンズを通過させたレーザを集光して前記試料に照射する集光部と、
を備えることを特徴とするレーザ脱離イオン化装置。  
【請求項２】
前記アキシコンレンズと前記集光部との間で且つレーザ光の光軸上に配置された球面レンズを備えることを特徴とする請求項１記載のレーザ脱離イオン化装置。
【請求項３】
前記レーザ光を２分配する分配器と、
前記分配器で分配された一方のレーザ光を入射する第１ミラーと、
前記分配器で分配された他方のレーザ光を前記１個以上のアキシコンレンズに入射させる第２ミラーと、
前記１個以上のアキシコンレンズからのレーザ光と前記第１ミラーからのレーザ光とを合成する合成器と、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ脱離イオン化装置。
【請求項４】
試料にレーザ光を照射することにより該試料に含まれる成分をイオン化するレーザ脱離イオン化方法であって、
レーザ光の光軸上に配置された１個以上のアキシコンレンズを通過させたレーザを集光して前記試料に照射することを特徴とするレーザ脱離イオン化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ脱離イオン化方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ脱離イオン化方法は、試料にレーザ光を照射し、レーザ光を吸収した物質の内部で電荷の移動を促進させてイオン化を行うものである。  また、レーザ脱離イオン化方法を用いた質量分析装置では、照射レーザ光のスポット径を小さく絞り、その照射位置を試料上で二次元的に移動させながら各位置でそれぞれ質量分析して、試料上で或る質量を表す画像を得ることができる。
【０００３】
図７は、従来のレーザ脱離イオン化装置の一例を示す図である。図７において、レーザ１から出射されたレーザビームは、ビームエキスパンダ２により適当なビーム径に調整される。ビーム径が調整されたレーザビームは、レンズ３によりミラー４を介してサンプルプレート（サンプル）５に集光される。
【０００４】
レーザ１から出射されるビームは、一般的にガウシアンビームまたはそれに準じたものであるため、ビームをレンズ３で焦点を結ばせると、ビームスポットは中心部のパワー密度が最大となるシングルピークのプロファイル（ビームの強度分布）を形成する。
【０００５】
なお、この種の従来技術として、例えば、特許文献１、特許文献２に記載された技術が知られている。
【０００６】
特許文献１は、試料にレーザ光を照射することにより試料に含まれる成分をイオン化するレーザ脱離イオン化方法であり、光軸に垂直なビーム断面形状を円周状偏光子により円環状にしたレーザ光を集光して試料に照射するものである。
【０００７】
特許文献２は、光の照射により生体内の情報を検出する生体情報検出装置に関わり、アキシコンレンズを用いて光ビームのプロファイルを、中心部の強度が小さくすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１６４０３４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０７２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図７に示すレーザ脱離イオン化装置にあっては、ビームスポットの中心部と周辺部とのパワー密度の差が大きすぎるため、イオン化に最適なレーザパワーを得ることができなかった。また、ビームスポットの中心部のみパワー密度が大きすぎるため、サンプルプレート５の蒸発が激しく、サンプルプレート５が過剰損耗するという問題があった。
【００１０】
また、特許文献１では、レーザビームのプロファイルによりサンプルプレート５の蒸発が激しくなるという課題が示唆されておらず、円周状偏光子は高価であった。また、特許文献２に記載された技術分野は、レーザ脱離イオン化方法ではなく、本発明の技術分野とは技術分野が異なる。
【００１１】
本発明の課題は、ビームの中心部の過剰なパワー密度を低減することにより、サンプルプレートの過剰損耗を防止することができるレーザ脱離イオン化方法及びその装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るレーザ脱離イオン化方法は、上記課題を解決するために、試料にレーザ光を照射することにより該試料に含まれる成分をイオン化するレーザ脱離イオン化方法であって、レーザ光の光軸上に配置された１個以上のアキシコンレンズを通過させたレーザを集光して前記試料に照射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レーザ光が１個以上のアキシコンレンズを通過すると、ビームの中心部の過剰なパワー密度が低減されるので、サンプルの過剰損耗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１のレーザ脱離イオン化方法を実現するためのレーザ脱離イオン化装置の構成図である。
【図２】実施例１のレーザ脱離イオン化装置に設けられたアキシコンレンズによるビーム強度分布を示す図である。
【図３】従来の通常レンズによるビーム強度分布の実側値及び実施例１のアキシコンレンズによるビーム強度分布の実測値を示す図である。
【図４】実施例１のレーザ脱離イオン化装置の変形例の主要部の構成図である。
【図５】実施例２のレーザ脱離イオン化方法を実現するためのレーザ脱離イオン化装置の構成図である。
【図６】実施例２のレーザ脱離イオン化装置の各部におけるビーム強度分布を示す図である。
【図７】従来のレーザ脱離イオン化装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の脱離イオン化方法及びその装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、実施例１のレーザ脱離イオン化方法を実現するためのレーザ脱離イオン化装置の構成図である。図１に示す実施例１のレーザ脱離イオン化装置は、図７に示すレーザ脱離イオン化装置に、さらに、レーザ１からのレーザ光の光軸上で且つビームエキスパンダ２とレンズ３との間に、アキシコンレンズペア６を配置したことを特徴とする。なお、レンズ３は、本発明の集光部を構成する。
【００１７】
アキシコンレンズペア６は、２個のアキシコンレンズ６ａ，６ｂからなり、各々のアキシコンレンズ６ａ，６ｂは、円錐状のレンズからなる。アキシコンレンズ６ａとアキシコンレンズ６ｂとは、円錐状部分を対向させて配置され、中心部のビーム強度が大きいガウシアンビームを、周辺部のビーム強度が大きいリング状のビームに変換する。
【００１８】
図２は、実施例１のレーザ脱離イオン化装置に設けられたアキシコンレンズによるビーム強度分布を示す図である。アキシコンレンズ６ａ，６ｂの左側のビームＢｍがビームエキスパンダ２からのビームの強度分布を示す。このビームはガウシアン分布をなしている。アキシコンレンズ６ａ，６ｂの右側のビームＢｍ１，Ｂｍ２がアキシコンレンズ６ａ，６ｂを通過したビームの強度分布を示す。
【００１９】
周辺部のビームＢｍは、アキシコンレンズ６ａにより集光してアキシコンレンズ６ｂの中心を通って出力される。このため、アキシコンレンズ６ｂから出力されるビームの中心部ではビーム強度が小さくなる。
【００２０】
中心部のビームＢｍは、アキシコンレンズ６ａの中心を通り空気中で広がりアキシコンレンズ６ｂを通過する。このため、ビームＢｍは２つに分かれて、ビームＢｍ１とビームＢｍ２となるので、ビームＢｍ１とビームＢｍ２との各々はビームＢｍの約半分くらいの強度になる。  
即ち、レーザ光が２個のアキシコンレンズ６ａ，６ｂを通過すると、ビームの中心部の過剰なパワー密度が低減されるので、サンプルの過剰損耗を防止することができる。
【００２１】
図３（ａ）は、従来の通常レンズによるビーム強度分布の実側値を示し、図３（ｂ）は、実施例１のアキシコンレンズによるビーム強度分布の実測値を示す。図３（ａ）、図３（ｂ）において、横軸は光軸を横切る方向であるＸ方向の距離、縦軸はビーム強度を示す。
【００２２】
図３（ｂ）に示すように、中心部のビーム強度が小さく、周辺部には図３（ａ）のビーム強度よりも小さい２つのビームが現れていることがわかる。
【００２３】
また、アキシコンレンズ６ａとアキシコンレンズ６ｂとの距離Ｌを可変することにより、ビーム径を任意に変化させることができる。従って、距離Ｌを可変することにより、適切なビーム強度分布を得ることができる。
【００２４】
また、実施例１の変形例として、図４に示すように、１つのアキシコンレンズ６ａと球面レンズ７とをレーザ光の光軸上に配置しても良い。この場合にも、球面レンズ７の右側に示すようなビーム強度分布、即ち中心部が小さく、周辺部に２つのビームＢｍ３，Ｂｍ４を持つビーム強度分布となる。従って、ビームの中心部の過剰なパワー密度が低減されるので、サンプルの過剰損耗を防止できる。
【実施例２】
【００２５】
図５は、実施例２のレーザ脱離イオン化方法を実現するためのレーザ脱離イオン化装置の構成図である。図５に示す実施例２のレーザ脱離イオン化装置は、ビームエキスパンダ２とレンズ３との間に、ビームスプリッタ８、ミラー９，１０、アキシコンレンズ６ａ，６ｂ、及び合成器１１を設けたことを特徴とする。
【００２６】
ビームスプリッタ８（分配器）は、レーザ光の光軸上に配置され、ビームエキスパンダ２ｂからのレーザ光を２分配して出力する。ビームスプリッタ８の代わりに、ハーフミラーを用いても良い。
【００２７】
ミラー９（第１ミラー）は、レーザ光の光軸上に配置され、ビームスプリッタ８で分配された一方のレーザ光を反射させて合成器１１に出力する。ミラー１０（第２ミラー）は、ビームスプリッタ８で分配された他方のレーザ光を反射させてアキシコンレンズ６ａに出力する。合成器１１は、アキシコンレンズ６ｂからのレーザ光とミラー９からのレーザ光とを合成する。
【００２８】
次にこのように構成された実施例２のレーザ脱離イオン化装置の動作を図６を参照しながら説明する。図６は、実施例２のレーザ脱離イオン化装置の各部におけるビーム強度分布を示す図である。
【００２９】
まず、ビームスプリッタ８は、ビームエキスパンダ２ｂからのレーザ光を２分配する。ミラー９は、ビームスプリッタ８で分配された一方のレーザ光を反射させて合成器１１に出力する。一方のレーザ光を図６（ａ）に示す。この図６（ａ）に示すレーザ光は、エキスパンダ２ｂからのガウシアン分布のビーム強度の半分のビーム強度を持つ。
【００３０】
一方、ミラー１０は、ビームスプリッタ８で分配された他方のレーザ光を反射させ、反射された他方のレーザ光は、アキシコンレンズ６ａ，６ｂを通過する。アキシコンレンズ６ａ，６ｂを通過したビームの強度は、図６（ｂ）に示すようになる。
【００３１】
さらに、アキシコンレンズ６ａ，６ｂを通過したレーザ光とミラー９からのレーザ光とは、合成器１１により合成されるので、合成器１１から出力されるビームの強度は、図６（ｃ）に示すように、平坦なビーム特性となる。従って、ビームの中心部の過剰なパワー密度が低減されるので、サンプルの過剰損耗を防止できる。
【００３２】
なお、本発明は、実施例１及び実施例２の脱離イオン化方法及びその装置に限定されるものではない。
【００３３】
実施例１、実施例２の脱離イオン化装置では、アキシコンレンズを２個設けたが、例えば、３個以上設けるようにしても良い。また、例えば、実施例１の変形例の脱離イオン化装置と実施例２の脱離イオン化装置とを組み合わせても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、マトリクス支援レーザ脱離イオン化方法（ＭＡＬＤＩ）を用いた質量分析装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１‥レーザ、２‥ビームエキスパンダ、３‥レンズ、４‥ミラー、５‥サンプルプレート、６‥アキシコンレンズペア、６ａ，６ｂ‥アキシコンレンズ、７‥球面レンズ、８‥ビームスプリッタ、９，１０‥ミラー、１１‥合波器。  
【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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