(57)【要約】      （修正有）【課題】分析感度の向上が図れる高周波誘導結合プラズマ質量分析装置を提供する。【解決手段】反応セルにおいて試料が入射される入射口の周囲に、反応ガスをイオン光軸と平行に、試料イオンの飛行方向に向けて噴射する噴射口を備える。試料の流れと同じ方向に噴射される反応ガスが試料の飛行方向のガイドとなってより多くの試料が後段に到達するため、分析感度が向上する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
試料イオンに含まれる妨害イオンを反応ガスとの反応によって除去するための反応セルを備えた高周波誘導結合プラズマ質量分析装置において、
該反応セルにおいて試料イオンが入射される入射口の周囲に、反応ガスをイオン光軸と平行に、試料イオンの飛行方向に向けて噴射する噴射口を備えたことを特徴とする高周波誘導結合プラズマ質量分析装置。
【請求項２】
更に、前記反応セル内における出射口の周囲に、前記反応ガスを該反応セルより排出するための排出口を備えたことを特徴とする請求項１に記載の高周波誘導結合プラズマ質量分析装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、高周波誘導結合プラズマ質量分析装置（Inductively Coupled Plasma−Mass Spectrometer：ＩＣＰ−ＭＳ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣＰ−ＭＳは多くの元素を同時に解析できるうえ、高感度分析が可能という特長を備えているため、幅広い分野において利用されている。しかし、知られているようにＩＣＰ−ＭＳには、プラズマ発生に使用するＡｒガス等に起因する分子イオン（妨害イオンと呼ばれる）が同一質量数を持つ元素のピークと重なってそれらのスペクトルを妨害してしまい、測定の対象となる元素の定量下限が高くなってしまうという問題があった。例えばＡｓの測定を行う場合、試料中に大量のＣｌが含まれていると、Ａｒガスに起因するＡｒイオンとＣｌが結合した分子イオンが生成されるが、この分子イオンがＡｓのイオンと同じ質量を有するためにＡｓの測定が困難となる。このような、ＩＣＰ−ＭＳで低濃度測定が困難な元素には、Ａｓをはじめとして、Ｆｅ、Ｃａ、Ｓｅなどがある。
【０００３】
これまで、妨害イオンに関する上記の問題を解決することを目的とした種々の装置や手法が開発されてきた。その一つには磁場分散型方式のＩＣＰ−ＭＳがあるが、これには装置が大型であり、高価であるという問題があった。また、コールドプラズマを用いるという手法もあるが、これには溶媒や酸等のマトリクスによって大きな干渉が生じてしまうという問題があった。
【０００４】
近年、ダイナミックリアクションセル（ＤＲＣ）と呼ばれる反応セルを利用する技術が開発され、実用に供されている（例えば、非特許文献１参照）。図５に、ダイナミックリアクションセルを備えたＩＣＰ−ＭＳの装置構成を示す。
ダイナミックリアクションセルを備えたＩＣＰ−ＭＳでは、ＩＣＰによってイオン化された試料は、まずインタフェース部を介して反応セルに導かれる。反応セルにはＡｒイオンと選択的に電荷移動反応を起こす反応ガス（水素など）が供給されており、これによりＡｒイオンが中性化され、試料イオンからＡｒイオンに起因する分子イオンが除去される。一方、試料イオンはイオンガイドによって反応セルの後方に輸送され、反応セルから排出される。反応セルから排出されたイオンのうち、測定対象となるイオンはＭＳフィルタによって抽出され、検出器によってそのイオンの量が測定される。
【０００５】
【非特許文献１】"誘導結合プラズマ質量分析装置 (ICP−MS)",[online],株式会社日東分析センター,[平成19年2月28日検索],インターネット<URL:http://www.natc.co.jp/service/list/icp_ms.html>
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、ダイナミックリアクションセルは比較的簡便な構成であってコストも低廉であるうえ、妨害イオンの除去を効果的に行うことができる。しかし、ダイナミックリアクションセル内に配置されるイオンガイドは、実際にはイオンを閉じこめる作用しか持たないため、試料イオンが反応ガスと衝突することによって軸方向の運動量を失うと、即ち試料イオンの飛行方向がイオン光軸から外れると、反応セルの排出口に到達することができなくなってしまう。このことにより、測定感度の低下が引き起こされていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述したような課題を解決するためになされた本考案に係る高周波誘導結合プラズマ質量分析装置は、
試料イオンに含まれる妨害イオンを反応ガスとの反応によって除去するための反応セルを備えた高周波誘導結合プラズマ質量分析装置において、
該反応セルにおいて試料イオンが入射される入射口の周囲に、反応ガスをイオン光軸と平行に、出射口に向けて噴射する噴射口を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本考案に係る高周波誘導結合プラズマ質量分析装置は、好適には、更に、前記反応セル内における出射口の周囲に、前記反応ガスを該反応セルより排出するための排出口を備えるのが良い。
【考案の効果】
【０００９】
本考案に係る高周波誘導結合プラズマ質量分析装置では、反応ガスが試料イオンと同じ方向に、且つ、試料イオンが理想的に飛行する軸（即ち、イオン光軸）の周囲を流れる。このように反応ガスの流れが形成されることにより、反応セル内で試料イオンが反応ガスと衝突すること等によってその飛行方向がイオン光軸から外れた場合でも、反応ガスがイオン光軸を形成する壁となって試料イオンの飛行方向が修正され、再びイオン光軸に沿って飛行するようになる。従って、従来より多くの試料イオンが反応セルの後段に送られるため、結果として測定感度が向上する。
【００１０】
また、反応セル内において反応セルの出射口の周囲に反応ガスを反応セルから排出するための排出口を設けることにより、反応セル内において反応ガスの流れが一層安定するため、更なる測定感度の向上が実現される。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本考案に係る高周波誘導結合プラズマ質量分析装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本考案の一実施形態に係る高周波誘導結合プラズマ質量分析装置に含まれる反応セルの構成図である。反応セル１は試料イオンが入射する入射口２（点線楕円で示す）、及び試料イオンが出射する出射口５（点線楕円で示す）を備えている。通常、反応セル１内には反応ガスが所定の圧力で満たされている。また、反応セル１の内部にはイオンガイド４も設けられている。
【００１２】
反応セル１の入射口２の周囲には噴射口３が設けられている。噴射口３には反応セル１の外部から反応ガス６が供給されており（図示せず）、反応ガス６は出射口５の方向に向けて、イオン光軸Ｃに平行に噴射される。噴射口３から噴射される反応ガス６の速度は超音速とするのが好適である。噴射口３の構造や形状は特に問わないが、噴射された反応ガス６の流れがイオン光軸Ｃの軸方向の周囲を囲むように噴射口３を構成するとよい。例えば、反応セル１の斜視図である図２に示すように、入射口２の全体を縁取るように噴射口３を形成するとよい。なお、図２では、噴射口３から噴射される反応ガス６を表す矢印を分けて描いているが、実際には噴射口３から噴射される反応ガス６はイオン光軸Ｃの周囲に一様な流れを形成する。出射口５付近まで飛行した反応ガス６は、出射口５の周囲に設けられた排出口７（図２では非図示）より反応セル１から排出される。
【００１３】
図３は、噴射口３の一例を示す拡大図である。図３に示すように、反応セル１の入射口２付近の壁を二重構造とし、隙間を形成する。反応セル１の内側に反応ガス６が所定の圧力で以て外部から供給されることにより、その隙間から反応ガス６が一定の速度で噴出される。これにより、噴射口３を簡便に形成することができる。
【００１４】
噴射口３から噴射される反応ガス６は、出射口５に到達するまでイオン光軸Ｃと全く平行に飛行することが望ましいが、反応ガス６が反応セル１内を飛行中に拡散し、試料イオンＳが飛行する経路（イオン光軸Ｃ）を妨害してしまうことがあり、望ましくない。この問題を回避するために、噴射口３から噴射される反応ガス６の噴出方向をイオン光軸Ｃよりも若干外側に向けても構わない。すなわち、本考案において「反応ガスをイオン光軸と平行に噴射する」とは、反応セル１内における反応ガス６の流れがイオン光軸と平行となるという意味であるものとする。
【００１５】
本考案に係る高周波誘導結合プラズマ質量分析装置の他の実施形態を図４に示す。本実施形態では、図４に示すように、高周波誘導結合プラズマ質量分析装置において反応セル１が途中で切断された形状となっており、反応セルの後段にはＱアレイ収束レンズ１０、ＭＳフィルタが設けられている。本実施形態では、噴射口３から噴射される反応ガス６の向きを適宜に調節することにより、反応ガス６がＱアレイ収束レンズ１０の外側に排出されるから、排出口を設ける必要がないというメリットがある。試料イオンはこのＱアレイ収束レンズによって捕集され、後段のＭＳフィルタに輸送される。なお、本実施形態では、Ｑアレイ収束レンズに替えて、イオンファンネルやＤＣレンズを用いることもできる。
【００１６】
以上、本考案に係る高周波誘導結合プラズマ質量分析装置に関して説明を行ったが、上記は例に過ぎないことは明らかであって、本考案の精神内で適宜に変更、改良を行っても構わないことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案の一実施形態に係る高周波誘導結合プラズマ質量分析装置に含まれる反応セルの構成図。
【図２】本考案の一実施形態に係る高周波誘導結合プラズマ質量分析装置に含まれる反応セルの斜視図。
【図３】反応セルに設けられる噴射口の一例。
【図４】本考案の他の実施形態に係る高周波誘導結合プラズマ質量分析装置に含まれる反応セルの構成図。
【図５】従来のダイナミックリアクションセルを備えたＩＣＰ−ＭＳの装置構成を示す図。
【符号の説明】
【００１８】
１…反応セル
２…入射口
３…噴射口
４…イオンガイド
５…出射口
６…反応ガス
７…排出口
１０…Ｑアレイ収束レンズ
Ｃ…イオン光軸
Ｓ…試料イオン
【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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