(57)【要約】【課題】  プローブを取り外すことなく、プローブの振動部分の固有振動数を簡便に変更することができるイオン化装置を提供する。【解決手段】  イオン化装置１００は、プローブ１をイオン化装置１００に固定する固定部１６と、プローブ１の端部に液体を供給する液体供給手段９と、イオン引出電極１７と、プローブ１の端部の液体とイオン引出電極１７との間に電界を発生させる電界発生手段（１０、１４）と、プローブ１の端部の液体が試料１８に接触して液架橋４を形成する状態、および前記電界により液体がイオン引出電極１７に向かって飛翔する状態、を周期的に繰り返すようにプローブ１に振動を付与する振動手段２と、を有する。イオン化装置１００はさらに、振動手段２によって振動するプローブ１の振動部分の固有振動数を、プローブ１が固定部１６に固定された状態で変更する固有振動数変更手段２０を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料表面にプローブの端部を近接または接触させ、前記プローブが近接または接触した領域に含まれる前記試料をイオン化するイオン化装置であって、
前記プローブを前記イオン化装置に固定する固定部と、
前記プローブの前記端部に液体を供給する液体供給手段と、
イオン引出電極と、
前記プローブの前記端部に付着した前記液体と前記イオン引出電極との間に電界を発生させる電界発生手段と、
前記プローブの前記端部に付着した前記液体が前記試料に接触して液架橋を形成する状態、および、前記プローブの前記端部が前記イオン引出電極に接近し、前記電界により前記液体が前記イオン引出電極に向かって飛翔する状態、を周期的に繰り返すように、前記プローブに振動を付与する振動手段と、
前記振動手段によって振動する前記プローブの振動部分の固有振動数を、前記プローブが前記固定部に固定された状態で変更する固有振動数変更手段と、
を有することを特徴とするイオン化装置。
【請求項２】
前記振動手段が、前記固有振動数の振動を前記プローブに付与することを特徴とする請求項１に記載のイオン化装置。
【請求項３】
前記固有振動数変更手段が、前記プローブの前記端部に付着した前記液体が前記液架橋を形成する領域の前記試料の表面における位置を変えずに前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイオン化装置。
【請求項４】
前記変更手段は、前記プローブの前記振動部分の長さ、質量、断面二次モーメントまたはヤング率のいずれか１つを変更することで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のイオン化装置。
【請求項５】
前記プローブは、前記プローブの長手方向に移動可能なおもりをさらに有し、
前記固有振動数変更手段は、前記おもりを前記プローブの長手方向に移動させることで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のイオン化装置。
【請求項６】
前記振動手段は前記プローブに接することで前記プローブを振動させる手段であり、
前記固有振動数変更手段は、前記振動手段が前記プローブに接する位置を変えることで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のイオン化装置。
【請求項７】
前記プローブは、おもり装着部をさらに有し、
前記固有振動数変更手段は、前記おもり装着部におもりを着脱することで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のイオン化装置。
【請求項８】
前記プローブは、前記プローブの内部に空洞を有し、
前記固有振動数変更手段は、前記空洞に流体を注入することで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のイオン化装置。
【請求項９】
前記プローブは少なくとも２つの管が同心円状に重なった多重管であって、
前記固有振動数変更手段は、前記プローブを構成する管のうち、少なくとも１つの管を他の管に対して相対的に移動させることで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のイオン化装置。
【請求項１０】
前記プローブは、管の内側または外側にばねが配置された構造を有し、
前記固有振動数変更手段は、前記ばねの伸縮を行うことで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のイオン化装置。
【請求項１１】
前記プローブは前記プローブの少なくとも一部に熱軟化性材料または熱硬化性材料を含み、
前記固有振動数変更手段は、前記プローブの温度を変えることで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のイオン化装置。
【請求項１２】
前記プローブは振動方向によって前記固有振動数が異なるプローブであり、
前記固有振動数変更手段は、前記プローブを回転させて振動方向を変えることで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のイオン化装置。
【請求項１３】
前記試料のイオン化を、異なる前記固有振動数において少なくとも２回行うことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載のイオン化装置。
【請求項１４】
前記振動手段によって付与される方向以外への前記プローブの振動を抑制する振動抑制手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載のイオン化装置。
【請求項１５】
前記プローブの振幅を計測する振幅計測手段をさらに有し、
前記振幅計測手段によって前記固有振動数を変化させて前記プローブの振幅を計測し、
前記固有振動数変更手段は、前記振幅が最大となるように前記固有振動数を変更することを特徴とするイオン化装置。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載のイオン化装置と、
前記イオン化装置によって発生させた前記イオンの質量分析を行う質量分析手段と、を
有することを特徴とする質量分析装置。
【請求項１７】
前記質量分析手段が飛行時間型の質量分析手段であることを特徴とする請求項１６に記載の質量分析装置。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載の質量分析装置と、
前記質量分析装置によって取得した質量情報と前記試料表面における前記領域の位置情報とから前記試料に含まれる物質の成分の分布を表す画像データを作成する画像生成装置と、を有することを特徴とする画像生成システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の画像生成システムと、
前記画像データを画像として表示する表示装置と、を有することを特徴とする画像表示システム。
【請求項２０】
端部に液体を配置したプローブの前記端部を試料に近接または接触させ、前記試料との間に前記試料に含まれる物質を含む液架橋を形成する第１のステップと、
前記プローブを振動させることで前記液体が付着した前記プローブの前記端部をイオン引出電極に近づけ、前記イオン引出電極と前記プローブの端部との間に発生させた電界によって前記液体を前記イオン引出電極に向かって飛翔させる第２のステップと、を有するイオン化方法であって、
前記プローブの振動部分の固有振動数を前記プローブを取り外すことなく変更し、異なる固有振動数において前記第１のステップおよび前記第２のステップを行うことを特徴とするイオン化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質をイオン化するイオン化装置、およびこれを有する質量分析装置、画像生成システム、画像表示システム、イオン化方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、試料の表面に存在する物質や成分の分布を可視化するための分析技術として、質量分析技術を応用したイメージング質量分析が開発されている。
【０００３】
イメージング質量分析では、試料の表面上の任意の測定点（微小領域）において試料をイオン化する。続いて、発生したイオンを質量分析して質量スペクトルを取得する。これを複数の測定点で行い、得られた質量スペクトルと測定点の位置情報とを対応づけることにより、質量スペクトル画像を形成する。
【０００４】
この場合、質量スペクトル画像の空間分解能は試料をイオン化する際の測定点のサイズによって決まる。そのため、質量スペクトル画像の空間分解能を向上させるために、微小領域に存在する試料を選択的にイオン化する技術が求められている。
【０００５】
このような技術として、これまでに、試料表面に存在する物質を振動するプローブを用いて選択的にイオン化する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、プローブの一端をカンチレバーに固定し、カンチレバーを振動させることでプローブの先端が試料と質量分析装置のイオン取込部の前との間を往復するように運動させる。プローブの先端が試料に接触することで、試料表面の微小領域に存在していた物質がプローブに付着する。続いて該物質が付着したプローブの先端部分がイオン引出電極の前に移動し、プローブの先端部分に電圧やレーザー光を照射する。これにより、プローブの先端に付着した物質のみを選択的にイオン化することができる。
【０００７】
特許文献２に記載の技術では、振動するキャピラリ型のプローブを用いる。特許文献２では、キャピラリを通じて試料表面の一部領域に液体を供給することで、プローブの先端と試料表面との間に液架橋を形成する。この液架橋によって、試料表面に存在する物質のうち、液架橋が接触した部分に存在する物質のみが液体中に溶解される。その後、プローブが振動することで、液架橋を形成していた液体がプローブの先端に保持されたまま、プローブの先端がイオン引出電極に接近する。すると、プローブとイオン引出電極との間に印加される強電界によって液体のエレクトロスプレーが生じ、該液体中に溶解していた物質がイオン化される。特許文献２に記載の技術は特許文献１に記載の技術とは異なり、物質のイオン化の際に該物質に対してレーザーを照射する必要が無く、よりソフトなイオン化を行うことができる。
【０００８】
また非特許文献１には、特許文献１に記載の装置と同様の構成の装置を用い、先端に物質の付着したプローブをイオン取込部の付近で停止させてイオン化を続けることで、発生するイオン種が経時的に変化することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００７／１２６１４１号明細書
【特許文献２】特開２０１３−１８１８４０号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｍ．Ｋ．Ｍａｎｄａｌ．，ｅｔ．ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｓｏｃ．Ｍａｓｓ．Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．，２０１１，２２，１４９３−１５００．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
非特許文献１に記載されているように、エレクトロスプレーを発生させる時間を変化させることによって、発生するイオン種を変えることができる。特許文献１や特許文献２においてプローブの振動の振動数を変化させることで、プローブの先端がイオン引出電極に接近している時間を変化させることができる。これにより、発生するイオン種を変化させることができることが示唆される。
【００１２】
特許文献２に記載の技術では、プローブの振幅を大きくするためにプローブをプローブの固有振動数で振動させている。そのため、特許文献２においてプローブの振動の振動数を変更するためには、プローブの固有振動数を変更する必要がある。
【００１３】
しかし、特許文献２においてプローブの固有振動数を変更するには、プローブそのものを交換する必要があった。プローブを交換すると、プローブの先端が接触または接近する試料表面上の位置がプローブの交換前後で変化してしまう。そのため、プローブを交換すると、交換を行うこと自体の手間がかかる上に、プローブの交換後にプローブの先端の位置を手動で調節する手間がかかるという課題があった。
【００１４】
そこで本発明は、プローブを取り外すことなく、プローブの振動部分の固有振動数を簡便に変更することができるイオン化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一側面としてのイオン化装置は、試料表面にプローブの端部を近接または接触させ、前記プローブが近接または接触した領域に含まれる前記試料をイオン化するイオン化装置であって、前記プローブを前記イオン化装置に固定する固定部と、前記プローブの前記端部に液体を供給する液体供給手段と、イオン引出電極と、前記プローブの前記端部に付着した前記液体と前記イオン引出電極との間に電界を発生させる電界発生手段と、前記プローブの前記端部に付着した前記液体が前記試料に接触して液架橋を形成する状態、および、前記プローブの前記端部が前記イオン引出電極に接近し、前記電界により前記液体が前記イオン引出電極に向かって飛翔する状態、を周期的に繰り返すように、前記プローブに振動を付与する振動手段と、前記振動手段によって振動する前記プローブの振動部分の固有振動数を、前記プローブが前記固定部に固定された状態で変更する固有振動数変更手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、プローブを取り外すことなく、プローブの振動部分の固有振動数を簡便に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係るイオン化装置を含む質量画像表示システムの構成を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る固有振動数変更システムの構成を示すブロック図と、その動作を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態に係るイオン化方法を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【図５】第２の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【図６】第３の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【図７】第４の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【図８】第５の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【図９】第６の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【図１０】本実施形態に係る固有振動数のゆらぎを軽減する軽減システムの動作を示すフローチャートである。
【図１１】第８の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【図１２】第９の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、これらの実施形態は本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれらの実施形態にて説明する各種構成のみに限定されるものではない。
【００１９】
（イオン化装置１００の構成）
まず、本発明に係る各実施形態に共通するイオン化装置１００（以下、「装置１００」と称する）の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る装置１００を含む質量画像表示システムの構成を示す模式図である。
【００２０】
本実施形態に係る装置１００は、プローブ１と、振動手段２と、試料ステージ８と、液体供給装置９と、を有する。また、本実施形態に係る装置１００はさらに、導電性の流路１１と、イオン取込部７と、電界発生手段と、固有振動数変更手段２０（以下、「変更手段２０」と称する）と、を有する。また、電界発生手段は、電圧印加装置１０と、電圧印加装置１４と、を有する。
【００２１】
イオン取込部７は、電圧印加装置１４と接続したイオン引出電極１７を有する。また、イオン取込部７は質量分析部１５に接続され、イオン取込部７から取り込んだイオンを質量分析部１５へと移送可能に構成されている。
【００２２】
試料１８は、基板３に載置されて保持される。基板３は、試料ステージ制御手段１３に接続した試料ステージ８上に載置される。試料ステージ制御手段１３は試料ステージ８を駆動制御し、試料１８をプローブ１に対して相対的に移動させることができる。具体的には、試料ステージ制御手段１３は、試料ステージ８の上面に水平な方向（ＸＹ方向）および試料ステージ８の上面に垂直な方向（Ｚ方向）に、試料１８を移動させることができる。
【００２３】
プローブ１はその内部もしくは外部に流路（不図示）を有する。液体供給手段９から供給された液体はプローブ１の流路（不図示）を通り、基板３上に保持された試料１８の表面の一部の領域に配置される。試料１８の表面の一部の領域に配置された液体は、試料１８とプローブ１の端部との間で液架橋４を形成する。なお、本明細書において「液架橋」とは、プローブ１から供給された液体が、少なくとも、プローブ１および試料１８の両方に物理的に接触している状態の液体のことを指す。すなわち、液架橋はプローブ１の端部に付着した液体が、試料１８に物理的に接触することで形成される。なお、液架橋４は液体の表面張力等によって形成される。
【００２４】
液体供給手段９から供給する液体としては、試料１８に含まれる物質を溶解することのできる液体を用いることが好ましい。液架橋４を形成すると、液架橋４を形成する液体に試料１８の表面の物質が溶解する。なお、液架橋４は、プローブ１から供給される液量が不足している場合や、プローブ１の基板３から見て反対側に液体が付着している場合には形成されない。
【００２５】
また、液体供給手段９から供給する液体は導電性の流路１１を経由してプローブ１の内部の流路（不図示）へと導かれる。その際、電圧印加手段１０は導電性の流路１１を介して液体に電圧を印加する。液体に印加する電圧の種類は特に限定はされず、直流電圧、交流電圧、パルス電圧のいずれであっても良い。また、液体に電圧を印加しない、すなわち液体に印加する電圧はゼロボルトであっても良い。この場合は後述するイオン引出電極１７に、ゼロボルトではない電圧を印加する。
【００２６】
本実施形態では、後述するイオン引出電極１７に付与する電位とは異なる電位をプローブ１の流路を通る液体に付与する。すなわち、イオン引出電極１７とプローブ１の流路を通ってプローブの端部に付着する液体との間に電位差を与える。これにより、該液体が接するプローブ１とイオン引出電極１７との間に電界を形成する。なお、この電界を形成することができる限りにおいて、電圧印加手段１０が印加する電圧はゼロボルトであってもよい。
【００２７】
プローブ１、導電性の流路１１および液体供給手段９を接続する接続用配管としては、例えば、微小体積の液体を供給することのできる細管を利用することできる。この細管の材質としては絶縁体、導電体、半導体のいずれであってもよい。たとえばシリカキャピラリやメタルキャピラリ等を用いることができる。また、細管の材質は熱により硬さが変化する材質であってもよく、例えば熱軟化性材料や熱硬化性材料などを用いることができる。
【００２８】
導電性の流路１１は、液体供給手段９から供給された液体がプローブ１の内部または外部を通り、液体供給手段９とは反対側のプローブ１の端部まで導かれる流路の少なくとも一部分を構成する。そのため、導電性の流路１１を前記流路のいずれの位置に配置しても良い。例えば、プローブ１の内部の流路に、導電性の流路１１の全部または一部分を包摂しても良い。あるいは、ステンレス線、タングステン線、白金線などの導電性物体を、プローブ１の流路内に挿入することで、導電性の流路１１を形成しても良い。なお、プローブ１の流路をプローブ１の外側に配置する場合は、液体供給手段９から柔軟性を持つ細管をプローブ１の外側に這わせ、プローブ１の端部に前記細管の吐出口が来るように配置すれば良い。
【００２９】
振動手段２は、プローブ１に振動を付与する手段である。振動手段２によって振動を提供されたプローブ１は、プローブ１の少なくとも一端が振動する。この振動によって、プローブ１の端部と試料１８との間の距離は周期的に変化する。
【００３０】
振動手段２は、電圧印加装置１２から電圧が印加されたときに、再現性のある一定の振幅を有する振動を示すものであれば、特に限定はされない。例えば振動手段２として、圧電素子や振動モーターなどを用いることができる。圧電素子や振動モーターなどは、高振動数の振動の提供が可能であり、かつ耐久性が高いため、本実施形態に係る振動手段２として適している。
【００３１】
振動手段２を配置する位置は、プローブ１に振動を伝達できる位置である限り、特に限定はされない。なお、振動手段２はプローブ１が静止している状態で、必ずしもプローブ１に接触している必要はない。しかしその場合は、プローブ１の振動の１サイクルのうちのいずれかの時点で、振動伝達のためにプローブ１に接触する必要がある。なお、複数の振動手段２を対向させ、プローブ１を挟むように配置しても良い。これにより、プローブ１に安定して振動を与えることができる。
【００３２】
また、振動手段２は、プローブ１に装着する構成でも良い。振動手段２をプローブ１に装着する場合は、プローブ１の外部に設置しても良いし、プローブ１に振動手段２を内蔵しても良い。振動手段２をプローブの外部に設置すると、プローブ１を小型軽量に作成できる。振動手段２をプローブ１に装着する構成によれば、プローブ１に対する振動手段２による振動の伝達の効率を向上させることができるため、プローブ１の安定した振動が実現できる。なお、振動手段２は装置１００のプローブ１以外の部分に固定されていても良い。
【００３３】
なお、本実施形態では振動手段２がプローブ１に振動を付与する方法として、振動手段２そのものが振動し、その振動を伝達することによってプローブ１を振動させる形態とした。しかし、例えばプローブ１の材質を圧電素子等で構成し、振動手段２によってプローブ１に電圧を印加することによってプローブ１を振動させても良い。あるいは、プローブ１の少なくとも一部を磁性体で形成し、振動手段２によってプローブ１に磁場を印加することによってプローブ１を振動させる形態としても良い。
【００３４】
試料１８との間に液架橋４が形成されたプローブ１に振動手段２によって振動を伝達すると、液架橋４を形成していた液体がプローブ１の先端に付着したまま、プローブ１が振動する。すなわち、プローブ１が振動することにより、プローブ１と試料１８とが液体を介してつながった状態と、プローブ１と試料１８とが離れた状態と、を分離して発生させることができる。
【００３５】
振動によりプローブ１が試料１８から離れた状態では、液架橋４を形成していた液体は、イオン引出電極１７を有するイオン取込部７に接近する。このとき、イオン引出電極１７には、電圧印加装置１４によってプローブ１に印加されている電圧とは異なる電圧が印加されている。つまり、導電性の流路１１を通じて電圧が印加された、プローブ１の端部に付着した液体とイオン引出電極１７との間には電界が形成されている。すなわち、本実施形態に係る装置１００では、電圧印加装置１０と電圧印加装置１４とを有する電界発生手段によって、プローブ１の端部に付着した液体と、イオン引出電極１７と、の間に電界を発生させている。
【００３６】
この電界により、液体はプローブ１のイオン取込部７側の側面に移動し、テイラーコーン５を形成する。なお、図１ではプローブ１の長軸方向を形成する連続面上にテイラーコーン５が形成されている。しかし、この位置はイオン引出電極１７と液体の間の電界、およびプローブ１の液体との濡れ性等により影響を受けるため、これ以外の面を含む位置にテイラーコーン５が形成されても良い。
【００３７】
プローブ１の端部に付着した液体がイオン引出電極１７に十分に接近すると、テイラーコーン５の先端部分では電界が大きくなる。これにより液体からエレクトロスプレーが発生し、微小な帯電液滴６が発生する。帯電液滴６はイオン引出電極１７と液体との間に生じた電界により、イオン引出電極１７へ向かって飛翔する。電界の大きさを適当に設定することで、帯電液滴６がレイリー分裂を生じ、試料１８中の特定の物質のイオンを発生させることができる。帯電液滴６やイオンは気流の流れと電界に従ってイオン取込部７へと導かれる。このとき、テイラーコーン５を形成する液体の周囲の電界がプローブ１の振動に伴って変化するように、プローブ１の振動はイオン取込部７に接近する方向への運動を含むことが好ましい。
【００３８】
ここで、レイリー分裂とは、帯電液滴６がレイリー極限に達し、帯電液滴６中の過剰な電荷が、二次液滴として放出される現象のことをいう。液体がテイラーコーン５を形成し、テイラーコーン５の先端部分から帯電液滴６が含まれるエレクトロスプレーが発生し、レイリー分裂が生じている間に、帯電液滴６に含まれる物質が気相イオンとして発生することが知られている。また、エレクトロスプレーが発生するしきい値電圧ＶｃはＶｃ＝０．８６３（γｄ／ε０）０．５（ここで、γ：液体の表面張力、ｄ：液体とイオン引出電極間の距離、ε０：真空の誘電率）であることが知られている（Ｊ．ＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．，Ｖｏｌ．５８，１３９−１５４，２０１０）。
【００３９】
プローブ１は振動手段２によって振動を提供され、その結果、プローブ１のうち固定端から自由端までの部分が振動する。振動手段２が振動している間、振動手段２が常にプローブ１と接触している場合、振動手段２が接触している位置がプローブ１の固定端となる。一方、振動手段２が振動している間に振動手段２とプローブ１とが離れる場合、プローブ固定部１６が配置されている位置がプローブ１の固定端となる。なお、プローブ固定部１６は、プローブ１の少なくとも一部分をプローブ装置に固定する部分である。
【００４０】
本明細書においてプローブ振動部分１９（以下、「振動部分１９」と称する）とは、プローブ１のうち実質的に振動する部分を指す。すなわち、プローブ１全体のうち、プローブ１の固定端から自由端までの部分を指す。なお、振動手段２は振動部分１９には含まれない。振動手段２はプローブ１を図１における矢印方向に振動させる。プローブ１の振動は、振幅は例えば数十ｎｍから数百μｍ程度、振動数は例えば１０Ｈｚから１ＭＨｚ程度である。
【００４１】
なお、プローブ１の振幅の大きさは、液架橋４の形成とエレクトロスプレーの発生が交互に発生するように設定する。なお、プローブ１の種類や、振動部分１９の固有振動数、プローブ１とイオン引出電極１７との間に発生させる電界の強度を変更した場合には、プローブ１の振幅の大きさも適宜変更することが望ましい。
【００４２】
本実施形態に係る装置１００は、試料１８の表面上の微小領域に存在する物質のイオン化を高速に行なうことができることが特徴である。試料１８の表面上の物質を高速にイオン化するために、プローブ１は高速で振動させることが好ましい。
【００４３】
また、本実施形態に係る装置１００の他の特徴は、エレクトロスプレーの発生および停止のタイミングを制御することができることにある。そのため、プローブ１の端部と試料１８との間に液架橋４が形成されるタイミングと、エレクトロスプレーが発生するタイミングとが明確に分離されていることが好ましい。これにより、液架橋４が形成されている間はエレクトロスプレーが発生せず、この間は液架橋４を形成する液体に電荷が供給されるだけとなる。その後プローブ１の端部がイオン引出電極１７へと接近してエレクトロスプレーが発生する際には、液体に十分な電荷が蓄積されているために効率的にエレクトロスプレーを発生させることができる。そのためには、プローブ１の振幅を大きくすることが好ましい。
【００４４】
上述のように高速かつ大きな振幅でプローブ１を振動させるには、振動部分１９の固有振動数と振動手段２により提供する振動の振動数とを一致させると良い。すなわち、振動手段２によって振動部分１９の固有振動数の振動をプローブ１に付与し、振動部分１９を共振させると良い。
【００４５】
なお、本明細書では大気圧下におけるイオン化について記載するが、本実施形態に係るプローブ１の振動部分１９の固有振動数を変更する方法は、減圧下におけるイオン化にも応用することができる。また、本実施形態で使用する液体の種類は特に限定はされないが、流路を構成する部品に影響を与えない液体を使用することが好ましい。また、本実施形態に係る装置１００によるイオン化の対象となる物質も特に限定はされない。本実施形態に係る装置１００を用いることで微小領域を大気圧下でソフトにイオン化できることから、本実施形態に係る装置１００は、脂質、糖、蛋白質などの高分子を含む生体試料のイオン化に適している。
【００４６】
（振動部分１９の固有振動数）
次に、本実施形態に係るプローブ１の振動部分１９の固有振動数について説明する。
【００４７】
一般に、先端に質量ｍのおもりを付加した、長さＬのカンチレバー状のプローブの固有振動数は、プローブ自身の質量を無視すれば、以下の式（１）で近似できる。
【００４８】
【数１】
2016028228.tif 000003
【００４９】
ここで、Ｉはプローブの断面二次モーメント、Ｅはプローブのヤング率である。また、プローブの長さＬはプローブ全体の重心からプローブの固定端までの長さである。この場合長さＬは、質量ｍのおもりが付加した位置からプローブの固定端までの長さとなる。さらに、プローブが例えばパイプのような中空状の円柱形状を有する場合、断面二次モーメントＩは、以下の式（２）で表される。
【００５０】
【数２】
2016028228.tif 000004
【００５１】
ここで、Ｄはプローブの外径、ｄはプローブの内径である。従って、プローブの長さＬ、質量ｍ、プローブのヤング率Ｅ、断面二次モーメントＩの４つのパラメータの少なくとも１つを変更することにより、プローブの固有振動数を変更することができる。
【００５２】
本実施形態に係る装置１００が有する変更手段２０は、これらの４つのパラメータの少なくとも１つを変更することで、振動部分１９の固有振動数を変更することができる。
【００５３】
振動部分１９の固有振動数を変更する際には、その変更の前後で、液架橋４が形成される領域の試料１８の表面における位置が変化しないようにすることが好ましい。そのため変更手段２０は、装置１００が有する基準点からプローブ１の先端までの長さを変えることなく振動部分１９の固有振動数を変更することが好ましい。ここで基準点は、装置１００上の不動の点であれば特に限定はされない。例えば試料ステージ制御手段１３が試料ステージ８の移動あるいは走査を行う際の基準となる点を基準点としても良い。
【００５４】
なお、固有振動数を変更する際に基準点からプローブ１の先端までの長さが変化したとしても、その変化量に基づいて試料ステージ８を制御することで、液架橋４が形成される領域の試料１８における位置は変化しないようにすることができる。例えば、固有振動数の変更前後での液架橋４の位置の変化量を後述するコンピュータ２２によって求める。取得した液架橋４の位置の変化量の分だけ、該変化とは逆の方向に試料ステージ８を駆動することで、液架橋４が形成される領域の試料１８における位置を変化させずに、振動部分１９の固有振動数を変更することができる。あるいは、液架橋４の位置の座標を、取得した液架橋４の位置の変化量に基づいてコンピュータ２２によって補正しても良い。
【００５５】
プローブ１の長さは、基板３上の試料１８とプローブ１との間に液架橋４が安定的に形成され、かつ、イオン引出電極１７に接近したときにエレクトロスプレー６が発生する限りにおいて、特に限定はされない。ただし、プローブ１の長さが短すぎると、プローブ１の振動の振幅が小さくなるため液架橋４を安定的に発生させることが困難になる。また、プローブ１の長さが長すぎると、振動提供機構２によってプローブ１を振動させる方向以外の方向の、意図しない振動が発生しやすくなる。そのため、基板３上の試料１８上の一定位置を連続的に計測することが困難になる。以上のことから、プローブ１の長さは例えば数百μｍ〜数ｃｍ程度であることが好ましい。
【００５６】
なお、プローブ１の色や模様は特に限定はされない。プローブ１の長手方向に目盛を刻んでおいても良い。該目盛をプローブ１の自由端あるいはプローブ固定部１６からの長さと関連付けておくことにより、プローブ１におもり等を装着する際に、おもり等の装着位置を明確に把握することができる。なお、複数種類の目盛をプローブ１に刻む場合は、目盛の種類ごとに異なる色を割り当てると良い。
【００５７】
次に、本実施形態に係る振動部分１９の固有振動数の変更システムについて、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、本実施形態に係る振動部分１９の固有振動数の変更システムを示すブロック図である。
【００５８】
本実施形態に係る振動部分１９の固有振動数の変更システムは、図２（ａ）に示すように装置１００と、質量分析部１５と、振動検出器２４と、コンピュータ２２と、コンピュータ２２の入力手段２１と、を有する。
【００５９】
振動検出器２４は、プローブ１の振動を検出し、プローブ１の振動の振動数または振幅を計測する部分である。すなわち、振動検出器２４は振動数計測手段であり、振幅計測手段でもある。なお、振動手段２により提供される振動の振動数と、プローブ１の振動の振動数とが必ずしも一致しているとは限らない。振動検出器２４は、振動手段２の振動数を徐々に変化させたときのプローブ１の振動を検出し、プローブ１の振幅が最大となったときの振動数を、振動部分１９の固有振動数として取得する。
【００６０】
振動検出器２４としては、高速度カメラを用いても良い。その場合、プローブ１の振動の振動数および振幅は、振動するプローブ１を高速度カメラで撮影し、得られた画像を画像解析することにより取得することができる。あるいは、プローブ１の一部に光を反射可能な面を設け、該面にレーザー光を当て、振動検出器２４としての光てこ方式の検出器によりプローブ１の振動数または振幅を計測しても良い。あるいは、振動検出器２４としては、非接触式レーザー振動検出器を用いても良い。その場合は、プローブ１がレーザーを横切る時間を計測して解析することで、プローブ１の振動の振動数および振幅を求めることができる。
【００６１】
コンピュータ２２は、振動手段２への電圧印加手段１２、変更手段２０、振動検出器２４、入力手段２１、質量分析部１５とそれぞれ接続されている。コンピュータ２２は、質量分析部１５や振動検出器２４で得られたデータを元に計算やデータの解析を行うことができる。また、コンピュータ２２は、ユーザーが入力手段２１を介して入力したデータや振動検出器２４、質量分析部１５、電圧印加手段１２等から送られてくるデータに基づいて、イオン化装置１００や質量分析部１５を制御することができる。
【００６２】
入力手段２１は、ユーザーがコンピュータ２２に対してデータや指示を入力する手段である。入力手段２１としては、例えばキーボードやマウス、タッチパネルなどを用いることができる。
【００６３】
（振動部分１９の固有振動数を変更する動作）
次に、本実施形態に係る振動部分１９の固有振動数の変更システムの動作について、図２を用いて説明する。図２（ｂ）は、該変更システムの動作を示すフローチャートである。
【００６４】
まず、コンピュータ２２が振動数ｆ０を設定する（Ｓ２０１）。
【００６５】
次に、コンピュータ２２によって設定された振動数ｆ０の情報が、振動手段２への電圧印加手段１２へと送信される。これにより、電圧印加手段１２によって振動手段２に電圧が印加され、振動手段２はプローブ１に、設定された振動数ｆ０の振動を提供する（Ｓ２０２）。
【００６６】
続いて、振動検出器２４がプローブ１の振動を検出し、プローブ１の振動の振動数ｆを計測する（Ｓ２０３）。
【００６７】
次に、振動検出器２４は検出したプローブ１の振動の振動数ｆをコンピュータ２２へと送信する。コンピュータ２２は、振動検出器２４から受信したプローブ１の振動の振動数ｆと、Ｓ２０２でコンピュータ２２が設定した振動数ｆ０とを比較する（Ｓ２０４）。
【００６８】
プローブ１の振動の振動数ｆがＳ２０２でコンピュータ２２が設定した振動数ｆ０と一致しない場合、コンピュータ２２は変更手段２０を駆動させる（Ｓ２０５）。これにより、振動部分１９の固有振動数が変更される。このとき、プローブ１の振動の振動数ｆがＳ２０２でコンピュータ２２が設定した振動数ｆ０に近づくように、式（１）および式（２）に基づいて、コンピュータ２２が変更手段２０の駆動量を制御しても良い。
【００６９】
プローブ１の振動の振動数ｆが、Ｓ２０２でコンピュータ２２が設定した振動数ｆ０と一致すると、コンピュータ２２が変更手段２０の駆動を停止する（Ｓ２０６）。これにより、振動部分１９の固有振動数の変更が完了する（Ｓ２０７）。
【００７０】
なお、Ｓ２０１における振動数ｆ０の設定の際には、ユーザーが任意の振動数ｆ０を入力手段２１を用いて入力しても良い。あるいは、現在の振動部分１９の固有振動数を所定の量だけ増減させた振動数を振動数ｆ０として設定しても良い。
【００７１】
また、振動数ｆ０は、質量分析部１５で取得される特定のシグナルのシグナル強度に基づいてコンピュータ２２が決定しても良い。このとき、プローブ１の振動の振動数を変更させながら質量分析を行い、目的成分のシグナル強度が最大となったときのプローブ１の振動の振動数をｆ０として設定してもよい。
【００７２】
以上のように、本実施形態においては変更手段２０を駆動することにより、振動部分１９の固有振動数を変更する。
【００７３】
（振動部分１９の固有振動数のゆらぎを軽減する動作）
次に、プローブ１の固有振動数のゆらぎを軽減する軽減システムの動作について、図１０を用いて説明する。図１０は、該軽減システムの動作を示すフローチャートである。なおここで、プローブ１の振動部分１９の振幅は、振動部分１９の振動について数回〜数千回計測した振幅の平均値、もしくは、一定時間内に計測した振幅の平均値のことを指す。
【００７４】
本明細書において「固有振動数のゆらぎ」とは、振動部分１９の固有振動数がわずかに変動する現象を指す。プローブ１の振動部分１９の固有振動数を変更して一定のプローブ１に一定の振動数ｆで振動を付与しても、固有振動数がわずかに変動してしまい振動部分１９を共振させ続けることができないことがある。これは、振動手段２とプローブ１の接触状況などによって、意図しない方向にプローブ１が振動してしまうことが一因であると考えられる。振動部分１９の固有振動数にゆらぎが発生すると、振動部分１９を共振させ続けることができず、装置１００による試料１８のイオン化の条件が計測点ごとにばらつく可能性がある。その結果、本実施形態に係る質量画像表示システムによる計測の再現性が低下する可能性がある。そこで本実施形態では、下記の軽減システムによって振動部分１９の固有振動数のゆらぎを軽減する。
【００７５】
まず、振動手段２は、プローブ１の振動部分１９の固有振動数ｆ０でプローブ１に振動を付与する（Ｓ２０９）。次に、振動部分１９の固有振動数のゆらぎを軽減する場合（Ｓ２１０でｙｅｓ）、振動検出器２４によってプローブ１の振幅の計測を行い、振幅値をコンピュータ２２へと送信する（Ｓ２１１）。
【００７６】
次に、コンピュータ２２は変更手段２０を駆動させ、固有振動数をｆ０からｆ０＋Δｆへ変更し、プローブ１の振幅を計測する（Ｓ２１２）。続いて、コンピュータ２２は変更手段２０を駆動させ、固有振動数をｆ０＋Δｆからｆ０−Δｆへ変更し、プローブ１の振幅を計測する（Ｓ２１２）。ステップＳ２１１〜Ｓ２１３の一連の動作により、元の固有振動数ｆ０と、ｆ０からΔｆだけ振動数を増減させた振動数のときのプローブ１の振幅を取得することができる。
【００７７】
次に、コンピュータ２２はＳ２１１〜Ｓ２１３の各ステップにおいて計測した振幅を比較する（Ｓ２１５）。このとき、コンピュータ２２は振動数がｆ０−Δｆ、ｆ０、ｆ０＋Δｆのときの振幅のばらつきと有意差Ｅを算出する。それぞれの振幅に有意差がない場合（Ｓ２１５でｎｏ）、コンピュータ２２は変更手段２０を駆動させ、振動数をｆ０へ変更する（Ｓ２１７）。
【００７８】
それぞれの振幅に有意差があった場合（Ｓ２１５でｙｅｓ）、コンピュータ２２は変更手段２０を駆動させ、振幅が最大となったときの固有振動数を新たにｆ０として設定する（Ｓ２１６）。その後コンピュータ２２は変更手段２０を駆動させ、振動数をｆ０へ変更する（Ｓ２１７）。
【００７９】
単位時間ｔ秒ごとにＳ２０８〜Ｓ２１７を繰り返すことにより、プローブ１の振動部分１９の固有振動数のゆらぎを軽減することができる。なお、Δｆ、ｔ、Ｅのそれぞれの値は特に限定はされず、ユーザーが任意に設定することができる。なお、これらのパラメータは装置１００の構成やプローブ１の種類によって予め設定しておき、ユーザーにプローブ１の種類や装置１００の構成を選択させることで、上記パラメータが自動で入力されるようにすると、ユーザーの利便性が向上する。
【００８０】
なお、計測領域を移動させる場合などのように、試料ステージ８を大きく移動させる場合には、上記の動作を停止させ、試料ステージ８の移動が終了した段階で上記のＳ２０８〜Ｓ２１８の動作を再開させると良い。また、プローブ１の振動を開始してすぐに上記動作を開始しても良いし、プローブ１の振幅の変化を検知したら上記動作を開始しても良い。また、上記動作を行っている間、プローブ１の振幅が一定時間変化しない場合には上記動作を停止し、振幅の変化を再び検知したら再度上記動作を再開しても良い。あるいは、プローブ１の振幅が規定値以下になったら上記動作を開始させ、プローブ１の振幅が規定値を上回ったら上記動作を停止させても良い。
【００８１】
プローブ１の振動に変調をかける場合や試料ステージ８をＺ方向に振動させる場合は、プローブ１の振幅が周期的に変動する。プローブ１の振動に変調をかける場合は、ひとつの振動周期中の最大振幅を計測して、上記動作を適用すると良い。または、プローブ１の振幅の平均値をとる時間を、プローブ１の振動の変調周期や試料ステージ８のＺ方向への振動の周期よりも十分長く設定すれば良い。
【００８２】
なお、本実施形態では固有振動数をｆ０、ｆ０＋Δｆ、ｆ０−Δｆの順に変更したが、固有振動数を変更する順序は任意に変更しても良く、ｆ０、ｆ０−Δｆ、ｆ０＋Δｆの順に変更しても良い。また、固有振動数の変更は上記の３つに限定はされず、例えばｆ０、ｆ０＋Δｆ、ｆ０＋２Δｆ、ｆ０−Δｆ、ｆ０−２Δｆなどのように変更する固有振動数の種類を増やしても良い。これにより、プローブ１の振動部分１９の固有振動数のゆらぎをより正確に測定し、より効果的に軽減することができる。
【００８３】
以上のように、本実施形態によれば、プローブ１の振動部分１９の固有振動数のゆらぎを軽減できる。
【００８４】
（イオン化方法）
次に、本実施形態に係るイオン化方法について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係るイオン化方法を示すフローチャートである。
【００８５】
まず、ユーザーはイオン化を行う際の条件を装置１００に設定する（Ｓ３０１）。このとき条件として、イオン化を行う際のプローブ１の振動数や、振動数ごとのイオン化の回数、計測点の数や計測領域の位置情報等を設定する。なお、本実施形態においてはプローブ１の固有振動数として少なくとも２つの値を設定し、異なる２つの固有振動数において試料１８のイオン化を行うことが好ましい。
【００８６】
Ｓ３０１において条件の設定が完了したら、イオン化装置１００は振動手段２を振動させ、プローブ１を振動させる（Ｓ３０２）。
【００８７】
前述の通り、本実施形態では液体供給手段１０がプローブ１の端部に液体を配置し、イオン化装置１００は液体が配置されたプローブ１の端部を試料１８へと近接または接触させる。これにより試料１８の一部の領域とプローブ１の端部との間に液架橋４を形成する（Ｓ３０３）。このとき、液架橋４を形成する液体中に試料１８に含まれる物質が溶解する。
【００８８】
次に、プローブ１を振動させることによってプローブ１の端部をイオン引出電極１７へと近づける。このとき、液架橋４を形成していた液体がプローブ１の端部に付着したままの状態で、プローブ１は振動する。プローブ１の端部がイオン引出電極１７へと近づくと、電界発生手段によって発生されたイオン引出電極１７とプローブ１の端部の液体との間の電界によって該液体のエレクトロスプレーが生じる（Ｓ３０４）。
【００８９】
この第１のステップ（Ｓ３０３）と第２のステップ（Ｓ３０４）によって、プローブ１の端部の液体が接触して液架橋４を形成した一部の領域の試料１８のみをイオン化することができる。なお、プローブ１が振動していることにより、第１のステップ（Ｓ３０３）と第２のステップ（Ｓ３０４）は繰り返される。イオン化は、Ｓ３０１において設定した所定の回数行われるまで繰り返される（Ｓ３０５）。
【００９０】
なお、ここではイオン化の回数を規定することでＳ３０３とＳ３０４の繰り返し回数を規定したが、これに限定はされない。すなわち、Ｓ３０１で設定する条件としてイオン化を行う際の時間を設定しておき、所定の時間経過したらＳ３０３とＳ３０４の繰り返しを終了するようにしても良い。
【００９１】
次に、コンピュータ２２は、プローブ１の振動数を変更するか否かを判断する（Ｓ３０６）。振動数を変更しない場合、すなわち、Ｓ３０１において設定した条件の中に、次の振動数が設定されていない場合、プローブ１の振動を停止する（Ｓ３０８）。
【００９２】
プローブ１の振動数を変更する場合は、上述の固有振動数変更システムによって、振動部分１９の固有振動数を変更し、プローブ１の振動数を変更する（Ｓ３０５）。
【００９３】
本実施形態では、このようにしてプローブ１の振動部分１９の固有振動数を変更し、異なる固有振動数で第１のステップ（Ｓ３０３）および第２のステップ（Ｓ３０４）を少なくとも２回行うことが好ましい。なお、このとき異なる固有振動数において同一領域のイオン化を行うことが好ましいが、これに限定はされない。すなわち、試料１８をイオン化する際に、ある領域においては第１の振動数においてイオン化を行い、別の領域においては第２の振動数においてイオン化を行う方法も、本実施形態に係るイオン化方法に含む。
【００９４】
また、本実施形態に係るイオン化装置は、プローブ１の振動部分１９の固有振動数を変更し、異なる固有振動数において少なくとも２回イオン化を行うイオン化装置としても良い。
【００９５】
以下、本発明に適用可能な、振動部分１９の固有振動数を変更する変更手段２０の構成について説明する。
【００９６】
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図４を用いて説明する。図４は、第１の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【００９７】
本実施形態に係る変更手段２０は、振動部分１９の長さを変更することによって振動部分１９の固有振動数を変更する。すなわち、変更手段２０は式（１）におけるＬを変更することで固有振動数を変更する。
【００９８】
本実施形態に係る変更手段２０は、図４に示すように、固定部３１、ねじ山３２、ギア３３、回転機構３４、軸受３５を有している。
【００９９】
固定部３１はプローブ１を固定する部分である。すなわち、プローブ１に接触するように配置した振動手段２が、固定部３１が配置された位置よりも自由端側に配置されているときに振動手段２がプローブ１に振動を提供すると、固定部３１が固定端となってプローブ１は振動する。すなわち、プローブ１のうち、自由端から固定部３１までの間が、振動部分１９となる。
【０１００】
ただし、振動提供機構２が振動している間、振動手段２が常にプローブ１と接触している場合には、振動提供機構２が接触している位置がプローブ１の固定端となる。一方、振動提供機構２が振動している間に振動手段２とプローブ１とが離れる場合、固定部３１が配置されている位置がプローブ１の固定端となる。そのため、本実施形態では振動手段２を、振動手段２が振動している間、断続的にプローブ１と接触するように配置している。
【０１０１】
固定部３１にはねじ山３２と対応した形状のねじ山が刻まれており、固定部３１は固定部３１のねじ山がねじ山３２と噛み合うように配置されている。ねじ山３２はプローブ１に固定されているため、プローブ１または固定部３１を回転させることで、固定部３１の位置を移動させることができる。
【０１０２】
図４（ａ）は、プローブ１を回転させることによって固定部３１の位置を移動させる、本実施形態に係る変更手段２０を示している。図４（ａ）では、プローブ１にギア３３を設け、ギア３３を回転機構３４によって回転させることによって、プローブ１を回転させる。これにより、プローブ１に固定されたねじ山３２と噛み合うように配置されている固定部３１が移動する。固定部３１は振動部分１９の固定端であるので、振動部分１９の長さが変更される。
【０１０３】
図４（ｂ）は、固定部３１を回転させることによって固定部３１の位置を移動させる、本実施形態に係る変更手段２０を示している。図４（ｂ）では、固定部３１にギア３３を設け、ギア３３を回転機構３４によって回転させることによって、プローブ１を回転させる。これにより、プローブ１に固定されたねじ山３２と噛み合うように配置されている固定部３１が移動する。固定部３１は振動部分１９の固定端であるので、振動部分１９の長さが変更される。
【０１０４】
固定部３１は、プローブ１または固定部３１を手動で回転させることによっても移動させることができるが、電動の回転機構によって固定部３１を回転させる方が、高速かつ正確に一定量回転させることが可能なため好ましい。
【０１０５】
回転機構３４としては、例えばステッピングモーター等を用いることができる。この場合、式（１）のプローブ１の長さＬと固有振動数の関係に基づいてステッピングモーターの駆動パルス数をコンピュータ２２によって制御することによって、プローブ１の固有振動数を精密に変更することができる。
【０１０６】
なお、本実施形態においてねじ山３２は、プローブ１と一体成型により作成しても良いし、別途作成してプローブ１に装着しても良い。ねじ山３２の材質としては、例えば金属などのヤング率の高い材料を使用することもできる。ただし、ねじ山３２の材質として剛性の高すぎる材料を使用すると、プローブ１の固定端がプローブ１とねじ山３２の自由端側の接合点に固定されることがある。そのため、本実施形態においてねじ山３２の材質としては、剛性の比較的低い材料を使用することが好ましい。
【０１０７】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図５を用いて説明する。図５は、第２の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【０１０８】
本実施形態では、プローブ１はおもり４１を有している。おもり４１はプローブ１と一体に振動する。すなわち、本実施形態における振動部分１９は、おもり４１を含む。また、おもり４１はプローブ１の長手方向に移動可能なおもりである。本実施形態に係る変更手段２０は、おもり４１をプローブ１の長手方向に移動させることで、振動部分１９の固有振動数を変更する。図５（ａ）は、プローブ１に装着したおもり４１をプローブ１の長手方向に移動させることができる、本実施形態に係る変更手段２０を示している。
【０１０９】
本実施形態においてプローブ１の質量は、おもり４１の質量と比較して十分に軽い。そのため、おもり４１とプローブ１を合わせた質量に対するプローブ１の質量の割合は十分に小さく、無視することができる。そのため本実施形態におけるおもり４１の移動は、式（１）における長さＬの変更に相当する。
【０１１０】
つまり、プローブ１に装着された可動式のおもり４１を自由端側に移動させるとＬが大きくなり、プローブ１の固有振動数は減少する。このとき、プローブ１の長手方向に目盛をつけておき、各目盛の位置におもり４１が位置するときの振動部分１９の固有振動数を各目盛に対応付けておいても良い。これにより、プローブ１の振動を実際に測定しなくとも、振動部分１９の固有振動数を大まかに知ることができる。
【０１１１】
おもり４１の形状は特に限定はされない。例えば図５（ｂ）のようにプローブ１とおもり４１の双方に、対応したねじ山を刻んでおいても良い。これにより、おもり４１のプローブ１における位置を精密に制御することができる。この場合、プローブ１またはおもり４１の少なくとも一方を回転させることにより、おもり４１をプローブの長手方向に移動させることができる。
【０１１２】
このとき、おもり４１にねじ穴をあけておきその中にねじ山４６を刻んだプローブ１をねじ込む構成とすることが好ましい。また、プローブ１を回転させることによっておもり４１をプローブ１の長手方向に移動させる場合は、図５（ｂ）のように、おもり４１の回転を抑制するためにガイド棒４４を設けることが好ましい。硬さの異なる複数のガイド棒４４を用意しておき、プローブ１の固有振動数に応じてガイド棒４４を交換しても良い。
【０１１３】
ガイド棒４４はおもり４１の回転を抑制できるように配置される。ガイド棒４４はおもり４１に差し込むようにして配置しても良い。あるいは、おもり４１に押し付けるように配置しても良い。もしくは、おもり４１に溝を設けておきその溝にガイド棒４４をはめ込むようにして配置しても良い。なお、ガイド棒４４は常におもり４１と接触している必要はなく、プローブ１が振動している間はおもり４１から離しておく構成としても良い。
【０１１４】
また、図５（ｃ）のように、ガイド棒４４を回転させることによって、おもり４１をプローブ１の長手方向に移動させる構成でもよい。この場合、ガイド棒４４にねじ山４７を設けておき、おもり４１にもねじ山４７と対応したねじ山を設けておく。なお、プローブ１やガイド棒４４は、第１の実施形態と同様の機構で回転可能な構成としても良い。
【０１１５】
本実施形態において、おもり４１はプローブ１のプローブ固定部１６から自由端まで自由に移動させることができる。しかし、おもり４１をプローブ１の自由端に装着すると、プローブ１と基板３との間の液架橋４の生成や、エレクトロスプレーの発生を妨げる可能性がある。そのため、おもり４１の自由端側の可動範囲は、自由端から所定の距離離れた位置までとすると良い。また、可動式のおもり４１として質量が異なる２種類以上のおもり４１を用意しておき、目的とする固有振動数に応じて交換すると、式（１）におけるおもりの質量ｍも変更することができる。これにより、振動部分１９の固有振動数の可変範囲を広げることができる。
【０１１６】
おもり４１の材質は特に限定はされない。おもり４１の材質としては、金属類、ゴム類、木材等を使用することができるが、耐久性の観点から、金属製のおもり４１を使用することが好ましい。また、複数の材質を組み合わせたおもり４１を使用することもできる。例えば、おもり４１のプローブ１と接触する部分を、例えばゴムなどの摩擦係数の大きな材料を用いて構成しても良い。これにより、プローブ１が振動している間におもり４１が移動することを抑制することができる。
【０１１７】
［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図６を用いて説明する。図６は、第３の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【０１１８】
本実施形態に係る変更手段２０は、プローブ１に、着脱可能なおもり５１を装着することで、振動部分１９の固有振動数を変更する。なお、装着したおもり５１はプローブ１と一体に振動する。すなわち、本実施形態における振動部分１９は、おもり５１を含む。本実施形態では、このおもり５１を着脱したり、別の質量のおもりへと付け替えたりすることによって、振動部分１９の質量を変化させる。つまり、本実施形態では式（１）における質量ｍを変更することによって、振動部分１９の固有振動数を変更する。
【０１１９】
プローブ１に装着するおもり５１を重くすると、式（１）においてｍが大きくなるため、振動部分１９の固有振動数は減少する。一方、プローブ１に装着するおもり５１を軽くすると、式（１）においてｍが小さくなるため、振動部分１９の固有振動数は増加する。本実施形態では固定式のおもり５１として、質量の異なる複数種類のおもり５１を用意しておいても良い。そして、目的の固有振動数に合わせておもり５１を交換しても良い。
【０１２０】
本実施形態ではおもり５１を目的の固有振動数に合わせてその都度交換するため、プローブ１への着脱を簡便に行うことができる構成とすると良い。そのため本実施形態では、プローブ１におもり５１を装着するためのおもり装着部５２を設けている。
【０１２１】
おもり装着部５２は、プローブ１の少なくとも１箇所に設置されている。また、１つのおもり装着部５２に対して複数個のおもり５１を装着することもできる。おもり５１およびおもり装着部５２を装着する場所は、プローブ１のいずれの場所でも良い。しかし、自由端に装着すると第２の実施形態と同様に、プローブ１と基板３との間の液架橋４の形成やエレクトロスプレーの発生を妨げる可能性がある。そのためおもり５１やおもり装着部５２は、自由端における液架橋４の形成やエレクトロスプレーの発生を妨げないように、自由端の近傍以外の部分に装着することが好ましい。
【０１２２】
また、プローブ１の振動方向と垂直な方向におもり５１を装着すると、プローブ１が振動する際にプローブ１に振動方向以外の方向の力が加わり、プローブ１がねじれる可能性がある。プローブ１がねじれると、プローブ１と基板３との間に形成される液架橋４の位置を正確に制御することが困難になる。そのため、おもり５１やおもり装着部５２の重心はプローブ１が振動する際に通る平面上に存在するように、おもり５１やおもり装着部５２を装着すると良い。
【０１２３】
おもり装着部５２は、プローブ１が振動している間に、おもり装着部５２に装着したおもり５１がプローブ１上で移動しないようにおもり５１を固定することが好ましい。おもり装着部５２におもり５１を装着する方式としては、例えばねじ式、磁石式、粘着式などの方式を用いることができる。また、おもり装着部５２の材質としては、耐久性の観点から、金属を使用すると良い。
【０１２４】
おもり５１の形状や材質は特に限定はされない。おもり５１として、おもり５１の中を空洞にした、中空状のおもり５１を用いても良い。この場合、おもり５１の内部の空洞中に液体等の流体を出し入れすることで、おもり５１の質量を変化させることができる。なお、おもり５１として複数の空洞を有するおもりを使用し、任意の個数の空洞に液体等の流体を注入することで、おもりの質量を変化させても良い。このように内部に空洞を有するおもり５１を使用する場合は、おもり５１はプローブ１に固定しておいても良い。
【０１２５】
なお、注入する流体は特に限定はされないが、該流体として粘性の低い流体を使用すると、プローブ１が振動した際におもり５１の内部に注入された流体が空洞内で動くために、振動部分１９の固有振動数が一定にならない場合がある。そのため、注入する流体としては粘性の高い流体を使用することが好ましい。また、比重の異なる複数種類の流体を組み合わせて使用することで、おもり５１の質量の可変範囲を拡大することができる。その結果、振動部分１９の固有振動数の可変範囲を拡大することができる。
【０１２６】
あるいは、プローブ１に、液体供給手段９から供給される液体を流すための流路とは別に、空洞を設けておいても良い。この空洞に対して、前述のように流体を注入することでも、振動部分１９の固有振動数を変更することが可能である。
【０１２７】
［第４の実施形態］
第４の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図７を用いて説明する。図７は、第４の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【０１２８】
本実施形態では、プローブ１として少なくとも２つの管を同心円状に重ねた多重管を用いる。本実施形態に係る変更手段２０は、多重管を構成する管のうち、少なくとも１つの管を他の管に対して相対的に移動させることで、振動部分１９の固有振動数を変更する。
【０１２９】
図７は、プローブ１として２つの管を同心円状に重ねた二重管を用いた場合について、プローブ１の自由端側を拡大して示している。本実施形態では、プローブ１は液体供給手段９から供給される液体を基板３に供給する流路を、プローブ１の内部に有している。また、プローブ１は液体供給手段９から供給される液体を、プローブ１の先端から吐出する。そのため、プローブ１はプローブ１を構成する２つの管のうち、それぞれの管の自由端の位置がプローブ１の固定端から遠いほうの管の先端から液体を吐出する。本実施形態では、プローブ１を構成する２つの管のうち、それぞれの管の自由端の位置がプローブ１の固定端から遠いほうの管は移動させず、近いほうの管のみを移動させる。これにより、プローブ１から溶液が吐出される位置を変化させず、基板３上で液架橋４が形成される位置を保持したまま、振動部分１９の固有振動数を変更することができる。
【０１３０】
なお、プローブ１を構成する２つの管のうち、それぞれの管の自由端の位置がプローブ１の固定端から遠いほうの管を移動させても良い。この場合は前述の実施形態と同様に、コンピュータ２２を用いて液架橋４が形成される位置の変化量を取得し、その変化量に基づいて試料ステージ８を制御する。これにより、液架橋４が形成される領域の試料１８における位置を変化させずに、振動部分１９の固有振動数を変更することができる。あるいは、取得した変化量に基づいてデータの座標情報を補正しても良い。
【０１３１】
図７（ａ）は、プローブ１を構成する二重管のうち、内側の管６２をプローブ１の長手方向に移動させることによって、振動部分１９の固有振動数を変更する構成を示している。内径がｄ２の内側の管６２を、内径がｄ１の外側の管６１に挿入すると、挿入後の二重管全体の内径はｄ２となる。ｄ２はｄ１よりも小さいため、内側の管６２を外側の管６１へと挿入することによって、プローブ１の内径ｄを小さくすることができる。内径ｄが小さくなると、式（２）から断面二次モーメントＩが大きくなり、それに伴って式（１）から振動部分１９の固有振動数も大きくなる。
【０１３２】
一方、図７（ｂ）は、プローブ１を構成する二重管のうち、外側の管６１をプローブの長手方向に移動させることによって、振動部分１９の固有振動数を変更する構成を示している。外径がＤ１の外側の管６１を、外径がｄ２の外側の管６２に挿入すると、挿入後の二重管全体の外径はＤ１となる。Ｄ１はＤ２よりも大きいため、内側の管６２を覆うように外側の管６１を外側に挿入することによって、プローブ１の外径Ｄを大きくすることができる。外径Ｄが大きくなると、式（２）から断面二次モーメントＩが大きくなり、それに伴って式（１）から振動部分１９の固有振動数も大きくなる。
【０１３３】
このように、本実施形態ではプローブ１として少なくとも２つの管を同心円状に重ねた管を用い、プローブ１を構成する管の相対位置を変化させる。これにより、プローブ１の外径Ｄまたは内径ｄを変化させ、振動部分１９の固有振動数を変更することができる。
【０１３４】
なお、本実施形態において振動部分１９は、外側の管６１と内側の管６２とが重なった部分と、前記２つの管が重なっていない部分とを有しても良い。すなわち、振動部分１９が一重管の部分と、二重管の部分とを有しても良い。この場合振動部分１９全体の断面二次モーメントＩは、例えばそれぞれの部分の断面二次モーメントに、それぞれの部分の長さを重み付けした加重平均値として近似的に扱うことができる。すなわち、管の挿入の深さを調整することで振動部分１９の固有振動数を調整することができる。なお、プローブ１を構成する管のうち、移動させる管の壁面の厚みにテーパーを付けておいても良い。移動させる管にテーパーを有する管を用いた場合、管の挿入の深さの調整による振動部分１９の固有振動数の調整をより細かく行うことができる。また、プローブ１を構成する二重管の内側または外側にさらに管を挿入して三重管以上の管にすると、振動部分１９の固有振動数をさらに大きく変更することができる。
【０１３５】
なお、図７（ｃ）のように、プローブ１を構成する少なくとも２つの管に隣接する管同士に、ねじ山６５を刻んでおいても良い。これにより、少なくとも一方の管を回転させることで、管の挿入の深さを調整することができる。回転させる管は内側の管６２、外側の管６１のどちらでも良い。なお、管の回転は、第１の実施形態と同様の機構で行うことができる。また、回転させない方の管は装置全体のうち動かない部分に固定することで、回転させる管と共に回転しないようにすると良い。また、外側の管６１と内側の管６２との間にシール材を設けてもよい。これにより、プローブ１の内部を流れる液体がプローブ１の内部から漏れるのを防ぐことができる。
【０１３６】
外側の管６１や内側の管６２などの、本実施形態で用いる管の材質は特に限定されず、導電性材料であっても絶縁性材料であっても良い。また、挿入する管を交換式にし、硬さの異なる複数種類の管を挿入するようにすると、固有振動数を大きく変更することができる。また、プローブ１の内部または外部に液体の流路が確保されている限りにおいて、挿入する管として、内部に空洞を持たない棒や板等を用いても良く、必ずしもプローブ１と同軸でなくても良い。
【０１３７】
また、外側の管６１および内側の管６２はそれぞれ、複数の部材を組み合わせて接合した管であってもよい。複数の部材は接合することで、一体の管として扱うことができる。図７（ｄ）に、外側の管６１または内側の管６２を複数の部材を組み合わせて接合した管とした場合の長手方向の断面図を示す。例えば、外側の管６１の外側部材６６として耐久性が高く、高い工作精度で加工できる金属材料を用いることができる。また、外側の管６１の内側部材６７として摩擦係数が低く、撥水性や化学的安定性の高いテフロン（登録商標）などの材料を用いることができる。これにより、外側の管６１に対して内側の管６２をスムーズに挿入および脱離することと、プローブ１の固有振動数の制御の精度を高めることとを両立することができる。
【０１３８】
また、内側の管６２も外側の管６１と同様に、複数の部材を組み合わせて接合した管としてもよい。内側の管６２の場合は外側部材６６をテフロン（登録商標）などの材料とすると、内側の管６２の外側の管６１への挿入をスムーズに行うことができる。また、内側の管６２の内側部材６７は特に制約はないが、化学的安定性の高い樹脂材料やヤング率の高い金属材料などを用いることができる。
【０１３９】
［第５の実施形態］
第５の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図８を用いて説明する。図８は、第５の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【０１４０】
本実施形態では、図８（ａ）または図８（ｄ）のように、プローブ１の外側または内側にばね７１を配置した構造を有している。本実施形態に係る変更手段２０は、このばね７１をばね制御機構７３によって伸縮させることによって、振動部分１９の固有振動数を変更する。
【０１４１】
本実施形態に係る変更手段２０は、ばね７１と、ばね止め７２と、ばね制御機構７３と、を有する。なお、本実施形態ではばね７１は、ばね７１の少なくとも一部分がプローブ１と共に振動するように配置されている。すなわち、本実施形態における振動部分１９は、ばね７１の少なくとも一部分を含む。
【０１４２】
ばね制御機構７３は、図８（ａ）の自然状態のばね７１を、図７（ｂ）のように伸縮させる機能、または、図７（ｃ）のようにねじる機能を有する。
【０１４３】
図８（ｂ）に示したばね制御機構７３は、ばね７１を図７（ｂ）の矢印方向に伸縮させる。本実施形態に係る変更手段２０は、ばね７１をばね制御機構７３によって押し縮めることによって、ばね７１を硬くすることができる。ばね７１が硬くなると、振動部分１９のヤング率Ｅが大きくなる。一方、本実施形態に係る変更手段２０は、ばね７１をばね制御機構７３によって引き延ばすことによって、ばね７１を柔らかくすることができる。ばね７１が柔らかくなると、振動部分１９のヤング率Ｅが小さくなる。
【０１４４】
このように、本実施形態に係る変更手段２０は、ばね制御機構７３によってばね７１を伸縮させることによって振動部分１９のヤング率Ｅを変更することができる。これにより、式（１）から、振動部分１９の固有振動数を変更することができる。
【０１４５】
図８（ｃ）に示したばね制御機構７４は、ばね７１を図８（ｃ）の矢印方向にねじる。本実施形態に係る変更手段２０は、ばね７１をばね７１の巻き数が減少する方向にばね７１をねじることによって、ばね７１の外径を増加させることができる。一方、本実施形態に係る変更手段２０は、ばね７１をばね７１の巻き数が増加する方向にばね７１をねじることによって、ばね７１の外径を減少させることができる。
【０１４６】
すなわち、本実施形態にかかる変更手段２０はばね７１をねじることによってばね７１の外径を変化させることができる。これにより、ばね７１の断面二次モーメントを変更することができる。なお、ばね７１とプローブ１とを合わせた振動部分１９の全体の断面二次モーメントは、ばね７１の断面二次モーメントと、プローブ１の断面二次モーメントとを足し合わせた値となる。そのため、プローブ振動数１９の固有振動数を変更することができる。なお、本実施形態ではプローブ１にばね止め７２を設け、ばね止め７２によってばね７１の自由端側を固定する必要がある。図８（ｂ）のようにばね制御機構７３がばね７１を伸縮させる場合は、ばね７１が伸縮したときにばね７１がばね止め７２を乗り越えないようにばね止め７２で固定すれば良い。一方、図８（ｃ）のようにばね制御機構７３がばね７１をねじる場合はさらに、ばね７１の一端が回転しないように、自由端側をばね止め７２によってプローブ１に固定する必要がある。この場合はまた、ばね７１の固定端側についても、ねじった後のばね７１が回転しないように固定端（ばね制御機構７３）に固定する必要がある。
【０１４７】
なお、本実施形態ではばね７１をプローブ１の外側に装着した実施形態について説明したが、図８（ｄ）のように、プローブ１の内側にばね７１を装着しても良い。
【０１４８】
［第６の実施形態］
第６の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図９を用いて説明する。図９は、第６の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【０１４９】
本実施形態に係る変更手段２０は、振動手段２を移動させ、プローブ１に振動を提供する位置を変えることによって、振動部分１９の固有振動数を変更する。なお、本実施形態における振動手段２０は、振動手段２０が振動し、その振動をプローブ１に伝達することによってプローブ１を振動させる。本実施形態に係る変更手段２０は図９に示すように、スライド部８１と、支持部８２と、固定部８３と、スライド機構８４と、を有する。
【０１５０】
支持部８２は振動手段２を支持する部分である。振動手段２は支持部８２によって固定されている。また、支持部８２はスライド部８１に固定されている。スライド部８１は固定部８３に支持されている。
【０１５１】
スライド機構８４は、スライド部８１と支持部８２と振動手段２とを、図９中の矢印方向（プローブ１の長手方向）にスライドさせる部分である。
【０１５２】
本実施形態では、振動手段２はプローブ１を振動させている間、常にプローブ１に接触するように配置されている。そのため、本実施形態では振動手段２が接触する位置が、プローブ１の固定端となる。ゆえに、プローブ１のうち、振動手段２が接触する位置より自由端側の部分が、振動部分１９となる。本実施形態に係る変更手段２０は、スライド機構８４によって振動手段２の位置を変えることによって、振動部分１９の長さを変更する。このように、本実施形態に係る変更手段２０は、式（１）におけるＬを変更することで、プローブ１９の固有振動数を変更する。
【０１５３】
［第７の実施形態］
第７の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図１１を用いて説明する。図１１（ａ）は、第７の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【０１５４】
本実施形態に係る変更手段２０は、プローブ温度制御手段１０１を有する。また、本実施形態に係るプローブ１は、プローブ１を構成する材料の少なくとも一部に熱軟化性材料または熱硬化性材料を含む。なお、熱軟化性材料とは、加熱することによって軟化する材料、すなわちヤング率Ｅが低下する材料である。また、熱硬化性材料とは、加熱することによって硬化する材料、すなわちヤング率Ｅが上昇する材料である。熱軟化性材料または熱硬化性材料としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることができる。
【０１５５】
本実施形態に係る変更手段２０は、プローブ温度制御手段１０１によってプローブ１に熱を加えてプローブ１の温度を調節することで、プローブ１のヤング率Ｅを変化させる。これにより、式（１）から、振動部分１９の固有振動数を変更することができる。
【０１５６】
プローブ温度制御手段１０１としては、ヒーター等の加熱手段や、ペルチェ素子などの冷却手段を用いることができ、加熱手段と冷却手段とを組み合わせても良い。また、熱電対等の温度計をさらに備えた構成とすれば、プローブ１の温度を任意の温度に保つことができる。
【０１５７】
本実施形態で使用されるプローブ１は、熱伝導性と耐熱性の高い金属材料と熱軟化性材料とを組み合わせて作成したプローブであってもよい。これにより、加熱または冷却によってヤング率Ｅを変更しても、プローブ１の強度や機械的な精度を保つことができる。図１１（ｂ）および図１１（ｃ）は、本実施形態に係るプローブ１の長手方向の断面を模式的に示している。プローブ１は、図１１（ｂ）のように金属キャピラリ１０２の外側を熱軟化性材料１０３が覆う構造であっても良いし、図１０（ｃ）のように金属キャピラリ１０２の内側に熱軟化性材料１０３が配置された構造であっても良い。
【０１５８】
プローブ温度制御手段１０１はプローブ１の振動部分１９の全体に熱を伝達しても良いし、プローブ１の振動部分１９の一部に熱を伝達しても良い。プローブ温度制御手段１０１はプローブ１と接触していることが好ましいが、プローブ１と直接接触していなくても良い。例えば、図１１（ｄ）に示すように、プローブ温度制御手段１０１をプローブ１と液体供給手段９との間の導電性の流路１１や液体供給手段９に設置し、液体を介してプローブ１に熱を伝達する構成としても良い。なお、図１１（ｄ）では固定部１０４がプローブ１の振動部分１９の固定端となる。
【０１５９】
また、プローブ温度制御手段１１をプローブ１の近傍に配置しても良い。この場合はプローブ温度制御手段１１によってプローブ１の周囲の気体の温度が調節され、この気体によってプローブ１の温度を調節することができる。あるいは、プローブ温度制御手段１１として赤外線輻射によってプローブ１に熱を伝達する手段を用いても良い。もしくは、プローブ温度制御手段１１はプローブ１にレーザーを照射してプローブ１を加熱する手段であっても良いし、レーザーをプローブに装着した発熱体へ照射することによってプローブを加熱する構成としても良い。或いは、分析対象物を加熱し、分析対象物とプローブ１の間に発生する液架橋を介して、プローブ１に熱を伝達する構成としても良い。
【０１６０】
本実施形態では以上のように、プローブ温度制御手段１１によって、プローブ１の振動部分１９のヤング率Ｅを変更し、固有振動数を変更することができる。本実施形態ではさらに、以下のような効果が期待される。すなわち、プローブ１を加熱すると、プローブ１の先端に付着した液体も加熱され、テイラーコーン５や液架橋４も加熱される。テイラーコーン５を加熱すると、テイラーコーン５からのエレクトロスプレーの発生が促進されるという効果がある。また、液架橋４を加熱すると、試料１８中の物質の液架橋４への溶解が促進されるという効果がある。本実施形態によればこれらの効果のいずれかによって、プローブ１を加熱しない場合と比較して、イオン化の効率を向上させることができる。
【０１６１】
［第８の実施形態］
第８の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は、第８の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
【０１６２】
本実施形態に係る変更手段２０は、プローブ１を図１２（ａ）の矢示方向に回転させるプローブ回転手段１２１を有する。プローブ回転手段１２１は第１の実施形態におけるねじ山３２、ギア３３、回転機構３４、および軸受３５などによって実現することができる。プローブ回転手段１２１は、プローブ１を図１２（ａ）の矢示方向に任意の角度θだけ回転させることができる。
【０１６３】
本実施形態では、プローブ１として、振動方向によって固有振動数が異なるプローブを使用する。振動方向に対して固有振動数が異なるプローブとしては、振動方向に対してヤング率Ｅが異なるプローブを用いても良いし、振動方向に対して断面二次モーメントＩが異なるプローブを用いても良い。振動方向に対してヤング率Ｅが異なるプローブは、例えば、方向によって微細構造が異なる部材や、方向によって結晶構造が異なる異方性材料を用いて作成することができる。なお、プローブ１は単一の材質から構成されていても良いし、複数の部材を接着するなどの方法で接合して作成したものであっても良い。
【０１６４】
図１２（ｂ）に、本実施形態に適用可能なプローブ１の長手方向に直交する面でプローブ１を切断したときの断面図を示す。ここでは、プローブ１として振動方向に対して断面二次モーメントＩが異なるプローブを用いている。
【０１６５】
矢印１２４は、振動手段２がプローブ１に付与する振動の方向（以下、「ｙ方向」と称する）を示している。また、矢印１２５は、振動手段２によって振動が付与されることによって振動するプローブ１の振動方向を示している。回転角θは図１２（ｂ）に示すように、プローブ１の断面二次モーメントＩが大きくなる方向（図１２（ｂ）の点線方向）が、ｙ方向と直交する方向（以下、「ｘ方向」と称する）に対してどの程度傾いているかを表す。
【０１６６】
図１２（ｂ）の場合、プローブ１は、θが０°以上９０°以下の範囲内において、回転角θが増すに従いｙ方向の固有振動数が大きくなる。本実施形態では回転角θの制御により、ｙ方向へのプローブ１の断面二次モーメントＩを変更でき、ｙ方向へのプローブ１の固有振動数を制御できる。
【０１６７】
本実施形態に係る装置１００においては、液架橋４が形成する基板３上における位置を安定させるために、プローブ１のｘ方向への振動を抑制することが好ましい。本実施形態ではプローブ１を回転させて回転角θを変化させるのに伴い、振動手段２０とプローブ１とが接触する位置や角度、接触面積が変化する可能性がある。そのため、プローブ１のｘ方向への振動が発生しやすい。そのため、図１２（ｃ）に示すようにプローブ１のｘ方向への振動を抑制するための振動抑制手段としてガイド１２６を設置することで、プローブ１の振動を安定化させることができる。また、本実施形態の場合は回転角θを変化させる範囲を０°近傍または９０°近傍に制限することでも、プローブ１のｘ方向への振動を抑制することができる。また、回転角θを０°または９０°にすると、プローブ１のｘ方向への振動を抑制することができる。
【０１６８】
なお、ガイド１２６を用いる場合には図１２（ｄ）のように、ガイド１２６の間隔（矢印１２８）を任意の距離に調整できるようにすると、プローブ１の幅に関わらずガイド１２６を使用することができる。図１２（ｄ）では、ガイド１２６を支持するガイド支持部１２７とガイド支持棒１２９とにねじ山が切ってある。モーターなどを使用した回転機構によりガイド支持棒１２９を回転させることで、ガイド１２６の間隔を調節することができる。
【０１６９】
ガイド１２６はプローブ１の振動手段２０と接触する部分からプローブ１の先端（自由端）までの間のいずれかの位置に設置することが好ましいが、プローブ１の固定端からプローブ１の振動手段２０と接触する部分までの間に設置しても良い。プローブ１の長手方向におけるガイド１２６の幅を広くすると、プローブ１のｘ方向への振動を効率的に抑制できるため好ましい。
【０１７０】
［第９の実施形態］
第９の実施形態に係る質量画像表示システムについて、図１を用いて説明する。本実施形態に係る質量画像表示システムは、質量分析装置と、質量画像生成装置であるコンピュータ２２と、表示装置２３と、を有する。
【０１７１】
本実施形態に係る質量分析装置は、上述した第１の実施形態乃至第８の実施形態のいずれかの１つの実施形態に係る装置１００と、質量分析部１５と、を有する。
【０１７２】
装置１００は、液架橋４が形成されている領域中の試料１８に含まれる物質をイオン化する。発生したイオンはイオン取込部７に取り込まれ、気相の状態で飛行し、質量分析部１５に到達する。
【０１７３】
本実施形態では、質量分析部１５は飛行時間型の質量分析部である。すなわち、質量分析部１５は、真空の飛行管の内部をイオンが飛行する時間を計測することで、イオンの質量電荷比を計測し、イオン化した物質の質量分析を行う。なお、質量分析部１５は、飛行時間型の質量分析手段の他に、四重極型、磁場偏向型、イオントラップ型、イオンサイクロトロン型等の既知の質量分析部を用いることができる。
【０１７４】
コンピュータ２２は、液架橋４を形成する試料１８の表面上の領域の位置を試料ステージ制御手段１３に指示する。この指示に基づいて試料ステージ制御手段１３は、試料ステージ制御手段１３に接続した試料ステージ８の位置を制御する。
【０１７５】
コンピュータ２２は、液架橋４が形成されている領域の位置情報をステージ制御部１３から取得し、その位置における試料１８の質量情報（質量スペクトル）を質量分析部１５から取得する。本実施形態に係る質量画像表示システムは、試料ステージ８を移動させることで液架橋４を形成する領域の位置を変え、試料１８の表面上の複数個所で質量分析を行う。コンピュータ２２は得られた複数の質量スペクトルおよび位置情報を用いて、試料１８に含まれる物質の分布を表す画像データを形成する。
【０１７６】
なお、このとき前述のようにプローブ１の振動部分１９の固有振動数を変更し、異なる固有振動数において試料１８のイオン化を行い、２つ以上の画像データを形成しても良い。
【０１７７】
コンピュータ２２は形成した画像データを、コンピュータ２２に接続されたディスプレイなどの画像表示部２３に出力し、画像表示を行う。なお、画像データとしては二次元データであっても三次元データであっても良い。
【０１７８】
画像表示をする際には、それぞれの物質の位置情報だけでなく、その物質の量もあわせて表示しても良い。例えば物質の量は、それぞれの位置に相当する画素の色あるいは明るさを物質の量によって変えることで表示することができる。なお、試料１８中に分析対象となる物質が複数種類存在する場合には、それぞれの物質を異なる色で表示し、それぞれの物質の量については明るさを変えることで表示することができる。
【０１７９】
また、試料１８の光学顕微鏡画像を予め取得しておき、該光学顕微鏡画像と、本実施形態に係る質量分析装置によって取得した試料の質量顕微鏡画像と、をコンピュータ２２によって重ね合わせて表示しても良い。
【０１８０】
なお、本実施形態では表示装置２３を有する画像表示システムについて説明したが、表示装置２３を有していなくとも良い。すなわち、質量分析装置と画像生成装置とを有する画像生成システムも、本発明に含まれる。
【０１８１】
また、本発明を適用する複数の機器の組み合わせから構成されるシステムにおいては、それぞれの機器は部分的又は全体的に、インターネットを含むネットワークで接続されていても良い。例えば、質量分析装置によって取得したデータをネットワークに接続されたサーバに送信し、サーバ上で質量画像を形成し、得られた結果をサーバから受信して画像表示等を行う構成としても良い。
【０１８２】
［その他の実施形態］
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。また、上記の実施形態を互いに組み合わせて使用することもできる。
【０１８３】
［実施例］
以下、本発明の実施例について説明する。
【０１８４】
図１に示すような質量分析装置を用い、試料の質量分析を行った。質量分析を行う際には、液体として水：ＭｅＯＨ：ギ酸＝５０：５０：０．２の溶液を、１ｎＬ／ｍｉｎのスピードでプローブ１先端から吐出しながら試料のイオン化を行った。
【０１８５】
プローブ１としては図５（ａ）に示すような、プローブ１に可動式のおもり４１を装着したプローブ１を用いた。プローブ１には、ガラスキャピラリを用いた。また、可動式のおもり４１として穴のあいたゴム片（重さ０．０５ｇ）を用い、このゴム片の穴にプローブ１を通してプローブ１に装着した。なお、ゴム片（可動式のおもり４１）はプローブ１に密着しており、プローブ１が振動している間に移動することはなかった。
【０１８６】
プローブ１は振動手段２に押し付けるようにして配置した。振動手段２が振動している間、プローブ１と振動手段２は常に接触していた。そのため、本実施例において、プローブ１の振動部分１９は、固定端である振動手段２との接触部分と、自由端であるプローブ１の先端との間の部分である。固定端から自由端までの長さは、約２ｃｍであった。
【０１８７】
はじめに、可動式のおもり４１を自由端から５ｍｍの位置にセットした。プローブ１に対して振動手段２によって徐々に振動数を変えながら振動を与えたところ、約３００Ｈｚでプローブ１の振動部分１９が共振した。したがって、可動式のおもり４１を自由端から５ｍｍの位置にセットした場合のプローブ１の振動部分１９の固有振動数は、約３００Ｈｚであることがわかった。
【０１８８】
続いて、可動式のおもり４１を手動で移動させ、自由端から１５ｍｍの位置にセットした。上述と同様の手順で振動部分１９の固有振動数を調べたところ、可動式のおもり４１を自由端から１５ｍｍの位置にセットした場合のプローブ１の振動部分１９の固有振動数は、約５００Ｈｚであることがわかった。
【０１８９】
次に、プローブ１の振動部分１９の固有振動数を変えて質量分析を行った。
【０１９０】
試料１８としては、ウシインスリンとホスファチジルコリンの混合物を基板３であるスライドガラス上に塗布し、乾燥させたものを使用した。なお、試料１８として、２つの成分の混合比率を変えた５つのサンプルを使用した。それぞれのサンプルは、ホスファチジルコリンの量がウシインスリンに対して０等量（サンプル１）、０．０１等量（サンプル２）、０．１等量（サンプル３）、１等量（サンプル４）、１０等量（サンプル５）になるように調製した。
【０１９１】
プローブ１の振動部分１９の固有振動数を変え、３００Ｈｚでプローブ１を駆動した場合と、５００Ｈｚでプローブ１を駆動した場合の計測結果を表１に示す。なお、表１にはウシインスリンをイオン化した際に生じる５価のインスリンと６価のインスリンに対応する質量電荷比のイオンのカウント数をそれぞれ示している。
【０１９２】
【表１】
2016028228.tif 000005
【０１９３】
サンプル１のように、ホスファチジルコリンを全く含まないサンプルでは、インスリン５価、インスリン６価ともに、３００Ｈｚでプローブ１を駆動した場合（すなわち、振動部分１９の固有振動数が３００Ｈｚの場合）の方がシグナルの強度が強かった。
【０１９４】
しかし、プローブ１の駆動振動数が３００Ｈｚの場合、ホスファチジルコリンの混合量を増やしていくとインスリンのシグナルは急速に減少していくことがわかった（サンプル２およびサンプル３）。さらにホスファチジルコリンの混合量の多いサンプル４およびサンプル５については、プローブ１の駆動振動数が３００Ｈｚの場合にはインスリンのシグナルは検出できなかった。
【０１９５】
一方、５００Ｈｚでプローブ１を駆動した場合は、ホスファチジルコリンを全く含まないサンプル（サンプル１）では、プローブ１の駆動振動数が３００Ｈｚの場合よりもインスリンのシグナルの強度が弱かった。
【０１９６】
また、プローブ１の駆動振動数が３００Ｈｚの場合と同様、ホスファチジルコリンの混合量を増やしていくとインスリンのシグナルの強度は減少していくことがわかった。しかし、プローブ１の駆動振動数が３００Ｈｚの場合にはサンプル４およびサンプル５についてはインスリンのシグナルを検出できなかったが、５００Ｈｚの場合にはサンプル４およびサンプル５についてもインスリンのシグナルを検出することができた。このように、ホスファチジルコリンの混合量が多い場合には、３００Ｈｚ駆動よりも５００Ｈｚ駆動の方が、インスリンのシグナルを検出しやすいことがわかった。
【０１９７】
なお、ホスファチジルコリンに由来するイオンのシグナルについてはいずれのサンプルについても、５００Ｈｚでプローブ１を駆動させるよりも３００Ｈｚで駆動した方がシグナルの強度が強かった。
【０１９８】
そこで本実施例ではプローブ１の駆動振動数をそれぞれ、ホスファチジルコリンを全く含まないサンプルの場合は３００Ｈｚ、ホスファチジルコリンを含むサンプルの場合は５００Ｈｚで駆動し、ウシインスリンのイオン化を行った。また、ホスファチジルコリンのイオン化を行う際には、プローブを３００Ｈｚで駆動してイオン化を行った。このように、イオン化の対象とする成分やサンプルの状態に合わせてプローブ１の振動数を変更することで、目的とする成分のイオン化を効率的に行なうことができた。
【０１９９】
また、本実施例では可動式のおもり４１をプローブ１の長手方向に移動させることでプローブ１の振動部分１９の固有振動数を変更した。これにより、プローブ１を取り外すことなく、プローブ１の振動部分１９の固有振動数を変更することができた。
【０２００】
またこのとき、液架橋４が形成される基板３上における位置は、プローブ１の振動部分１９の固有振動数の変更前後で変わらなかった。すなわち、本実施例に係る質量分析装置を用いることで、プローブ１の振動部分１９の固有振動数を変えても、同一の計測ポイントを計測できた。したがって、本実施例によればプローブ１の振動部分１９の固有振動数を変更した後にプローブ１の先端の位置について改めて較正を行う必要がない。そのため、本実施例に係る質量分析装置を用いると、プローブ１の振動部分１９の固有振動数の変更と質量分析とを連続的に行うことができ、分析の効率を向上させることができた。
【符号の説明】
【０２０１】
１  プローブ
２  振動手段
４  液架橋
９  液体供給手段
１０、１４  電圧印加手段（電界発生手段）
１６  固定部
１７  イオン引出電極
１８  試料
２０  固有振動数変更手段
１００  イオン化装置
【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】
2016028228.tif 000010
【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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