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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024094649
(43)【公開日】2024-07-10
(54)【発明の名称】検出器
(51)【国際特許分類】
G01N 27/624 20210101AFI20240703BHJP
H01J 49/06 20060101ALI20240703BHJP
H01J 49/16 20060101ALI20240703BHJP
【ＦＩ】
G01N27/624
H01J49/06 200
H01J49/06 800
H01J49/16 800
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022211324
(22)【出願日】2022-12-28
(71)【出願人】
【識別番号】520487808
【氏名又は名称】シャープディスプレイテクノロジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001036
【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大塚 友貴
(72)【発明者】
【氏名】小坂 知裕
(72)【発明者】
【氏名】寺西 知子
(72)【発明者】
【氏名】生田 慶
(72)【発明者】
【氏名】アベシンゲ レシヤン マドゥカ
(72)【発明者】
【氏名】松本 真己子
【テーマコード（参考）】
2G041
【Ｆターム（参考）】
2G041CA02
2G041DA10
2G041DA18
2G041EA05
2G041GA29
(57)【要約】
【課題】荷電粒子の発生量を十分に確保する。
【解決手段】検出器２０は、第１主面２３Ａを有する第１基板２３と、第２主面２４Ａを有する第２基板２４と、第１主面２３Ａに設けられる第１電極２１と、第２主面２４Ａに設けられて第１電極２１と間隔を空けて対向し、第１電極２１との間に荷電粒子の流路２５を形成する第２電極２２と、第１主面２３Ａまたは第２主面２４Ａに設けられて第１電極２１または第２電極２２に対して流路２５の下流側に配され、荷電粒子を捕集する第３電極２６と、第１主面２３Ａに設けられて第１電極２１に対して流路２５の上流側に配される第４電極１１と、第２主面２４Ａに設けられて第２電極２２に対して流路２５の上流側に配され、第４電極１１との間でコロナ放電を発生させる第５電極１２と、を備え、第４電極１１及び第５電極１２は、流路２５の上流側と下流側とに位置ずれして配される。
【選択図】図１
【解決手段】検出器２０は、第１主面２３Ａを有する第１基板２３と、第２主面２４Ａを有する第２基板２４と、第１主面２３Ａに設けられる第１電極２１と、第２主面２４Ａに設けられて第１電極２１と間隔を空けて対向し、第１電極２１との間に荷電粒子の流路２５を形成する第２電極２２と、第１主面２３Ａまたは第２主面２４Ａに設けられて第１電極２１または第２電極２２に対して流路２５の下流側に配され、荷電粒子を捕集する第３電極２６と、第１主面２３Ａに設けられて第１電極２１に対して流路２５の上流側に配される第４電極１１と、第２主面２４Ａに設けられて第２電極２２に対して流路２５の上流側に配され、第４電極１１との間でコロナ放電を発生させる第５電極１２と、を備え、第４電極１１及び第５電極１２は、流路２５の上流側と下流側とに位置ずれして配される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１主面を有する第１基板と、
前記第１基板の前記第１主面と間隔を空けて対向する第２主面を有する第２基板と、
前記第１基板の前記第１主面に設けられる第１電極と、
前記第２基板の前記第２主面に設けられて前記第１電極と間隔を空けて対向し、前記第１電極との間に検出対象物である荷電粒子の流路を形成する第２電極と、
前記第１基板の前記第１主面または前記第２基板の前記第２主面に設けられて前記第１電極または前記第２電極に対して前記流路の下流側に配され、前記荷電粒子を捕集する第３電極と、
前記第１基板の前記第１主面に設けられて前記第１電極に対して前記流路の上流側に配される第４電極と、
前記第２基板の前記第２主面に設けられて前記第２電極に対して前記流路の上流側に配され、前記第４電極との間でコロナ放電を発生させる第５電極と、を備え、
前記第４電極及び前記第５電極は、前記流路の上流側と下流側とに位置ずれして配される検出器。
前記第１基板の前記第１主面と間隔を空けて対向する第２主面を有する第２基板と、
前記第１基板の前記第１主面に設けられる第１電極と、
前記第２基板の前記第２主面に設けられて前記第１電極と間隔を空けて対向し、前記第１電極との間に検出対象物である荷電粒子の流路を形成する第２電極と、
前記第１基板の前記第１主面または前記第２基板の前記第２主面に設けられて前記第１電極または前記第２電極に対して前記流路の下流側に配され、前記荷電粒子を捕集する第３電極と、
前記第１基板の前記第１主面に設けられて前記第１電極に対して前記流路の上流側に配される第４電極と、
前記第２基板の前記第２主面に設けられて前記第２電極に対して前記流路の上流側に配され、前記第４電極との間でコロナ放電を発生させる第５電極と、を備え、
前記第４電極及び前記第５電極は、前記流路の上流側と下流側とに位置ずれして配される検出器。
【請求項2】
前記第４電極及び前記第５電極は、前記流路の上流側と下流側とに間隔を空けて配される請求項１記載の検出器。
【請求項3】
前記第４電極及び前記第５電極のうちの一方の電極は、前記流路に沿う第１方向について他方の電極に近づくほど幅が狭くなる針状部を有する請求項１または請求項２記載の検出器。
【請求項4】
前記針状部は、曲率半径が３０μｍ～２００μｍの範囲とされ、
前記一方の電極と前記他方の電極との間の距離が１．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲とされる請求項３記載の検出器。
前記一方の電極と前記他方の電極との間の距離が１．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲とされる請求項３記載の検出器。
【請求項5】
前記一方の電極は、複数の前記針状部を有しており、
複数の前記針状部は、前記第１主面または前記第２主面に沿い且つ前記第１方向と交差する第２方向について間隔を空けて並んで配される請求項３記載の検出器。
複数の前記針状部は、前記第１主面または前記第２主面に沿い且つ前記第１方向と交差する第２方向について間隔を空けて並んで配される請求項３記載の検出器。
【請求項6】
前記一方の電極は、前記第２方向に沿って延在していて複数の前記針状部が連なる幹部を有しており、
前記他方の電極は、前記第２方向に沿って直線状に延在する請求項５記載の検出器。
前記他方の電極は、前記第２方向に沿って直線状に延在する請求項５記載の検出器。
【請求項7】
前記他方の電極は、円弧状をなしていて曲率中心が前記第１方向について前記針状部側に位置する請求項３記載の検出器。
【請求項8】
前記第４電極及び前記第５電極のうち、前記流路の上流側に配される電極が陽極電極とされ、前記流路の下流側に配される電極が陰極電極とされる請求項１または請求項２記載の検出器。
【請求項9】
前記第４電極及び前記第５電極からなる電極組は、前記流路に沿う第１方向について間隔を空けた位置に複数配される請求項８記載の検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書が開示する技術は、検出器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、イオン移動度によりイオン（荷電粒子）を分離検出する検出器の一例として下記特許文献１から特許文献３に記載されたものが知られている。特許文献１には、検出器としてイオン化装置が記載されている。特許文献１に記載のイオン化装置は、本体部、軟Ｘ線管、及び電極を備える。本体部は、所定の軸方向に延びており試料分子をイオン化するイオン化室と、イオン化室に試料分子を導入する導入口と、試料分子イオンを排出する排出口とを有する。軟Ｘ線管は、電子源と、電子源からの電子を受けて軟Ｘ線を発生するターゲット部とを有する。電極はイオン化室の一端側、他端側にそれぞれ設けられている。軟Ｘ線管の軟Ｘ線出射軸方向は、上記所定の軸方向と交差している。ターゲット部に設けられた電極と電極とは、互いに短絡されている。導入口の中心軸方向は、軟Ｘ線出射軸方向と交差している。
【0003】
特許文献２には、検出器として化学センサ・システムが記載されている。特許文献２に記載の化学センサ・システムは、試料をイオン化する試料調製セクションと、試料調製セクションにより生成されたイオンを濾過するフィルタ・セクションと、フィルタ・セクションを通過したイオンを検出する出力セクションと、を備える。このうち、液体試料調製セクションに備わるエレクトロスプレー・ヘッドと吸引電極との間に電圧差が生じることで、試料がイオン化される。
【0004】
特許文献３には、検出器としてイオン移動度分光計が記載されている。特許文献３に記載のイオン移動度分光計は、ガスまたは蒸気のサンプルをイオン化するコロナ放電ニードルを有する。ゲートを開閉して、コロナ放電によって生じたイオンのドリフトチャンバへの導入を許可または阻止する。コロナ放電ニードルおよびゲートの作動を制御し、少なくとも２度のコロナ放電中ゲートを開いて、直近の放電によって生じた移動速度の速いイオンを、それより以前の放電によって生じた移動速度の遅いイオンとともに通過させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００８－７７９８１号公報
【0006】
【特許文献2】特表２００４－５２９４６７号公報
【0007】
【特許文献3】特表２００８－５２８９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記した特許文献１は、軟Ｘ線を用いて試料をイオン化する技術を開示する。上記した特許文献２は、エレクトロスプレー法によって試料をイオン化する技術を開示する。上記した特許文献３は、コロナ放電によって試料をイオン化する技術を開示する。このうち、特許文献３に記載のイオン移動度分光計では、金属製のコロナニードルを電気絶縁性のハウジングに沿って同軸状に突出させ、コロナニードルの鋭利な先端を真鍮製またはニッケル製のチューブ内に位置させている。そして、コロナニードルとチューブとの間に、コロナ放電を発生するのに十分である約５ｋＶの高電圧を加えるようにしている。
【0009】
ところで、電界非対称イオン移動度分析法システム（ＦＡＩＭＳ：field asymmetric ion mobility spectrometry）を用いた移動度分析装置においては、一対の平行平板型のフィルタ電極等を、互いに対向する一対の基板に設ける構成が採られる場合がある。コロナ放電によって試料をイオン化するイオン化源を移動度分析装置に内蔵させるには、コロナ放電を発生させるための電極を一対の基板に設ける場合がある。このような場合、一対の基板の間の間隔は大きくても数百μｍ程度と狭いため、コロナ放電を発生させるためのスペースを確保するのが難しいという事情がある。このため、イオンの発生量が十分に得られない、といった問題が生じるおそれがあった。
【0010】
本明細書に記載の技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、荷電粒子の発生量を十分に確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
（１）本明細書に記載の技術に関わる検出器は、第１主面を有する第１基板と、前記第１基板の前記第１主面と間隔を空けて対向する第２主面を有する第２基板と、前記第１基板の前記第１主面に設けられる第１電極と、前記第２基板の前記第２主面に設けられて前記第１電極と間隔を空けて対向し、前記第１電極との間に検出対象物である荷電粒子の流路を形成する第２電極と、前記第１基板の前記第１主面または前記第２基板の前記第２主面に設けられて前記第１電極または前記第２電極に対して前記流路の下流側に配され、前記荷電粒子を捕集する第３電極と、前記第１基板の前記第１主面に設けられて前記第１電極に対して前記流路の上流側に配される第４電極と、前記第２基板の前記第２主面に設けられて前記第２電極に対して前記流路の上流側に配され、前記第４電極との間でコロナ放電を発生させる第５電極と、を備え、前記第４電極及び前記第５電極は、前記流路の上流側と下流側とに位置ずれして配される。
【0012】
（２）また、上記検出器は、上記（１）に加え、前記第４電極及び前記第５電極は、前記流路の上流側と下流側とに間隔を空けて配されてもよい。
【0013】
（３）また、上記検出器は、上記（１）または上記（２）に加え、前記第４電極及び前記第５電極のうちの一方の電極は、前記流路に沿う第１方向について他方の電極に近づくほど幅が狭くなる針状部を有してもよい。
【0014】
（４）また、上記検出器は、上記（３）に加え、前記針状部は、曲率半径が３０μｍ～２００μｍの範囲とされ、前記一方の電極と前記他方の電極との間の距離が１．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲とされてもよい。
【0015】
（５）また、上記検出器は、上記（３）または上記（４）に加え、前記一方の電極は、複数の前記針状部を有しており、複数の前記針状部は、前記第１主面または前記第２主面に沿い且つ前記第１方向と交差する第２方向について間隔を空けて並んで配されてもよい。
【0016】
（６）また、上記検出器は、上記（５）に加え、前記一方の電極は、前記第２方向に沿って延在していて複数の前記針状部が連なる幹部を有しており、前記他方の電極は、前記第２方向に沿って直線状に延在してもよい。
【0017】
（７）また、上記検出器は、上記（３）から上記（６）のいずれかに加え、前記他方の電極は、円弧状をなしていて曲率中心が前記第１方向について前記針状部側に位置してもよい。
【0018】
（８）また、上記検出器は、上記（１）から上記（７）のいずれかに加え、前記第４電極及び前記第５電極のうち、前記流路の上流側に配される電極が陽極電極とされ、前記流路の下流側に配される電極が陰極電極とされてもよい。
【0019】
（９）また、上記検出器は、上記（８）に加え、前記第４電極及び前記第５電極からなる電極組は、前記流路に沿う第１方向について間隔を空けた位置に複数配されてもよい。
【発明の効果】
【0020】
本明細書に記載の技術によれば、荷電粒子の発生量を十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】実施形態１に係る検出セルを備える移動度分析装置の構成を示す概略図
【図2】実施形態１に係る移動度分析装置に備わる制御部のブロック図
【図3】実施形態１に係る移動度分析装置によって得られたＦＡＩＭＳスペクトルを表すマップグラフ
【図4】実施形態１に係る検出セルに備わる第１基板の平面図
【図5】実施形態１に係る検出セルに備わる第２基板の平面図
【図6】実施形態１に係る第１基板の平面構成に、第２基板の平面構成を重ねて示した平面図
【図7】実施形態２に係る第１基板の平面構成に、第２基板の平面構成を重ねて示した平面図
【図8】実施形態３に係る第１基板の平面構成に、第２基板の平面構成を重ねて示した平面図
【図9】実施形態４に係る検出セルを備える移動度分析装置の構成を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【0022】
＜実施形態１＞
実施形態１を図１から図６によって説明する。本実施形態では、電界非対称イオン移動度分析法システム（ＦＡＩＭＳ：field asymmetric ion mobility spectrometry）を用いた移動度分析装置１（以下、単に「分析装置」という。）を示す。なお、各図面の一部にはＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。
実施形態１を図１から図６によって説明する。本実施形態では、電界非対称イオン移動度分析法システム（ＦＡＩＭＳ：field asymmetric ion mobility spectrometry）を用いた移動度分析装置１（以下、単に「分析装置」という。）を示す。なお、各図面の一部にはＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。
【0023】
【0024】
検出セル２０は、荷電粒子（イオン）ＣＰを移動度の差に基づいて分離（フィルタリング）して所定の移動度の荷電粒子ＣＰごと検出する要素である。検出セル２０は、第１電極２１、第２電極２２、第１基板２３（支持体の一例）、第２基板２４（支持体の一例）、検出電極（第３電極）２６、及び偏向電極２７を含む。それに加え、本実施形態に係る検出セル２０は、分析対象の化合物（試料）の原子及び分子をイオン化して荷電粒子ＣＰを生成するためのイオン化源１０を内蔵している。検出セル２０のこれらの各要素は、チャンバ内に配置されていてもよい。なお、イオン化源１０に関しては後に詳しく説明する。
【0025】
第１電極２１及び第２電極２２は、互いに対向して配置されることで、平行平板型の一対のフィルタ電極を構成する。第１電極２１及び第２電極２２は、対向する主面同士が平行をなしている。第１電極２１と第２電極２２との間には、所定の間隔が空けられている。そして、第１電極２１と第２電極２２との間には、荷電粒子ＣＰの流路２５が形成されている。以下では、流路２５において荷電粒子ＣＰが流れる方向を「第１方向」とする。第１方向は、荷電粒子ＣＰの流れ方向であるとも言える。第１方向は、各図面のＸ軸方向と一致している。また、以下では、第１電極２１及び第２電極２２の主面に沿い、第１方向と直交（交差）する方向を「第２方向」とする。第２方向は、各図面のＹ軸方向と一致している。流路２５は、イオン分離空間（ドラフト空間）を含む。本例の第１電極２１及び第２電極２２はそれぞれ、後述する第１基板２３及び第２基板２４の対向面上に備えられている。また、以下では、第１電極２１から第２電極２２へ向かう方向を「第３方向」とする。第３方向は、第１電極２１及び第２電極２２における対向面（主面）の法線方向である。第３方向は、各図面のＺ軸方向と一致している。
【0026】
第１電極２１及び第２電極２２の形状や大きさ等は、特に制限されない。本例の第１電極２１及び第２電極２２はそれぞれ、Ｘ軸方向（第１方向）にやや長尺の矩形状をなしている。第１電極２１及び第２電極２２のＸ軸方向に沿う寸法は、これに限定されるものではないが、例えば、０．１ｃｍ以上（例えば、１ｃｍ以上）程度であり、５０ｃｍ以下（例えば、１０ｃｍ以下）程度とすることができる。第１電極２１及び第２電極２２の厚みは、特に制限されず、例えば、それぞれ独立して、５０ｎｍ以上１μｍ以下程度の範囲で適宜設定することができる。第１電極２１及び第２電極２２の厚みは、典型的には６００ｎｍ以下、例えば４００ｎｍ以下であり、また、典型的には１００ｎｍ以上、例えば２００ｎｍ以上とすることができる。
【0027】
第１電極２１と第２電極２２との間の間隔であるフィルタギャップＧは、厳密には制限されない。フィルタギャップＧは、狭くすることでイオン分離空間に形成する電界の強度（後述する分散電圧に相当）を効果的に高めることができるために好ましい。しかし、フィルタギャップＧは、狭すぎると第１電極２１と第２電極２２との間で放電やエアフローの乱流が生じやすくなるという背反がある。したがって、フィルタギャップＧは、例えば数十μｍ以上で、数百μｍ以下程度の範囲とされるのがよい。このようにすれば、検出セル２０の流路２５には、乱流が生じ難くなり、層流が生じ易くなる。
【0028】
第１電極２１及び第２電極２２を構成する材料は、特に制限されない。第１電極２１及び第２電極２２を構成する材料は、両電極２１，２２間に後述する電界を発生させることができる各種の導電性材料であればよく、金属材料、無機導電性材料、及び有機導電性材料のいずれであってもよい。検出対象である試料及びそのイオンが金属腐食性を示すことが考えられる場合は、第１電極２１及び第２電極２２の表面を構成する導電性材料として、無機導電性材料及び有機導電性材料のいずれかを採用するとよい。第１電極２１及び第２電極２２を構成する金属材料としては特に制限はなく、例えばＡｒＦエキシマレーザを用いたリソグラフィ技術によって第１電極２１及び第２電極２２を作製する場合、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｃｒ（クロム）、モリブデン（Ｍｏ）、Ｔａ（タンタル）、及びタングステン（Ｗ）等の高導電性金属の中から選択されるいずれか１種類の金属やその金属の合金、いずれか２種以上を含む合金等によって構成するとよい。これらの金属材料は、例えば上層側から順に、Ｗ／Ｔａ，Ｔｉ／Ａｌ，Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ，またはＣｕ／Ｔｉ等の積層構造として、下地（典型的には、第１基板２３や第２基板２４）に対する密着性等の物性を高めるようにしてもよい。無機導電性材料としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium-Zinc-Oxide）、ＩＧＺＯ（Indium-Gallium-Zinc-Oxide）、ＺｎＯ等が挙げられる。有機導電性材料としては、ポリアセチレン、ポリチオフェン類等が挙げられる。第１電極２１及び第２電極２２は、金属材料、無機導電性材料、及び有機導電性材料のいずれか２種以上を積層して構成してもよい。
【0029】
第１基板２３及び第２基板２４は、互いの主面が対向するよう配される。第１基板２３は、第１電極２１及び偏向電極２７を支持する要素である。第１基板２３の一対の主面のうち、第２基板２４と対向する主面が、第１主面２３Ａとされる。第１基板２３の第１主面２３Ａには、第１電極２１及び偏向電極２７が設けられる。第１基板２３は、第１電極２１と偏向電極２７とをＸ軸方向に離間した位置に備える。第２基板２４は、第２電極２２及び検出電極２６を支持する要素である。第２基板２４の一対の主面のうち、第１基板２３と対向する主面が、第２主面２４Ａとされる。第２基板２４の第２主面２４Ａには、第２電極２２及び検出電極２６が設けられる。第２基板２４は、第２電極２２と検出電極２６とをＸ軸方向に離間した位置に備える。第１基板２３及び第２基板２４は、互いに長尺の矩形をなす平板状である。流路２５におけるポンプ３０の送気方向（荷電粒子ＣＰの移動方向）は、第１基板２３及び第２基板２４の長手方向（Ｘ軸方向）と一致しており、その上流側（図１の左側）に第１電極２１及び第２電極２２が配され、下流側（図１の右側）に、検出電極２６及び偏向電極２７が配されている。
【0030】
本実施形態の第１基板２３及び第２基板２４は、電気絶縁性を有する各種の絶縁性材料によって構成することができる。絶縁性材料としては、室温（例えば２５℃）における体積抵抗率が１０７Ωｃｍ以上（例えば、１０10Ωｃｍ以上、１０12Ωｃｍ以上、さらには１０15Ωｃｍ以上）の材料が挙げられ、例えば、上記体積抵抗率を有する有機材料または無機材料等であってよい。これに限定されるものではないが、本実施形態においては、上記電極をリソグラフィ技術によって好適に形成できるとの観点から、第１基板２３及び第２基板２４として、平板状のガラス基板を用いている。第１基板２３及び第２基板２４の厚みに制限はないが、例えば、０．１ｍｍ～１ｍｍ程度（一例として、０．５ｍｍ、０．７ｍｍ等）とすることが例示される。
【0031】
検出電極２６は、検出セル２０に導入された荷電粒子ＣＰが接触することでその電荷を受け取る要素である。検出電極２６は、第１電極２１及び第２電極２２に対して流路２５の下流側に並んで配される第３電極である。検出電極２６は、荷電粒子ＣＰを受ける捕集面を有している。また、検出電極２６は、制御部４０と接続されている。このような構成によって、検出電極２６は、捕集面において受け取った荷電粒子ＣＰの量を制御部４０にて把握することができるようになっている。検出電極２６の詳しい構成については、後に改めて説明する。
【0032】
偏向電極２７は、検出セル２０に導入された荷電粒子ＣＰを検出電極２６に捕集させるように、荷電粒子ＣＰを検出電極２６に向けて偏向させるための要素である。偏向電極２７は、第１電極２１及び第２電極２２に対して流路２５の下流側に並んで配される電極である。偏向電極２７は、検出電極２６に対向するように配置される。偏向電極２７は、後述する第２電位調整部４２に接続されている。偏向電極２７は、第２電位調整部４２によって電圧が印加されることによって、検出電極２６と偏向電極２７との間に荷電粒子ＣＰを検出電極２６に偏向させる電界を形成することが可能とされる。検出電極２６と偏向電極２７との間は、イオン分離空間を通過した荷電粒子ＣＰを検出するための検出空間である。
【0033】
検出電極２６及び偏向電極２７の形状は、特に制限されない。検出電極２６及び偏向電極２７の厚みは、それぞれ、例えば１μｍ以下程度であってよく、典型的には６００ｎｍ以下、例えば５００ｎｍ以下、４００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下などであってよい。また、検出電極２６及び偏向電極２７の厚みは、それぞれ独立して、１０ｎｍ以上程度であってよく、典型的には５０ｎｍ以上、例えば１００ｎｍ以上であってよい。検出電極２６及び偏向電極２７を構成する材料及びその構造については、上記の第１電極２１及び第２電極２２と同様であってよい。
【0034】
ポンプ３０は、荷電粒子ＣＰを含む雰囲気ガスを、検出セル２０内を流れ方向に沿って移動させるための要素である。本実施形態のポンプ３０は、流れ方向について検出セル２０の下流側に設置されている。ポンプ３０としては、イオン化源１０によって生成された荷電粒子ＣＰを、後述する検出セル２０に所定の速度で送ることができる各種の送気装置を用いることができる。ポンプ３０の送気機構は特に制限されず、ダイアフラム式、回転翼式、ピストン式、ロータリーベーン式、その他の送気装置等であってよい。検出セル２０の大きさ等にもよるが、ポンプ３０として、一例では、最大吐出圧力が約０．０３ＭＰａ以下程度、送気量約１Ｌ／ｍｉｎ以下程度のマイクロブロアを用いることができる。例えば、圧電セラミックスによる高周波振動（例えば超音波振動）によってダイアフラムを変動させるようにしたマイクロブロアによると、脈動を抑制して送気できる点において、本実施形態で用いるポンプ３０として好ましい。
【0035】
制御部４０は、分析装置１の駆動を制御する要素である。本実施形態の制御部４０は、図２に示すように、検出セル２０と接続されている。より具体的には、制御部４０は、第１電極２１、第２電極２２、検出電極２６及び偏向電極２７と接続されており、これらの動作を制御することができるように構成されている。また、本実施形態の制御部４０は、イオン化源１０、ポンプ３０に接続されるとともに、分析装置１に電力を供給するための外部電源と接続できるようになっている。
【0036】
制御部４０は、各種情報等を送受信するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）と、制御プログラムの命令を実行する中央演算処理装置（central processing unit：ＣＰＵ）と、ＣＰＵが実行するプログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）と、プログラムを展開するワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ（random access memory）と、各種の情報を記憶する記憶部Ｍと、計時機能を有するタイマＴ等と、を有するマイクロコンピュータによって構成されている。これに限定されるものではないが、ＲＯＭには、例えば、後述する第１電位調整部４１及び第２電位調整部４２のそれぞれについて電圧を印加するために用いられるコンピュータプログラム、データベース、データテーブルや、検出された荷電粒子ＣＰの量に基づく各種解析処理を行うためのコンピュータプログラム、データベース、テーブル等が格納されていてもよい。また記憶部Ｍには、例えば、分析対象のＩＤ情報、検出された荷電粒子ＣＰの量に関する情報、各種解析処理に用いられる情報、解析結果等に関する情報等を格納することができる。
【0037】
制御部４０は、第１電位調整部４１と、第２電位調整部４２と、計測部４３と、イオン化源制御部４４と、流量調整部４５と、を備える。これらの各部は独立して、ハードウェアによって構成されていてもよいし、ＣＰＵがプログラムを実行することにより機能的に実現されていてもよい。
【0038】
第１電位調整部４１は、第１電極２１と第２電極２２との間に生じる電位差を調整する要素である。第１電位調整部４１が第１電極２１と第２電極２２との間に電位差（フィルタ電圧）を発生させることにより、第１電極２１と第２電極２２との間に電界が形成される。ここで、イオンの移動度は、低電界中では電界強度によらず一定であるが、高電界中では電界強度に依存してその値が変化する。そこで第１電位調整部４１は、典型的にはパルス電圧発生装置等の可変電圧発生器を備えており、例えば、矩形波状の分散電圧（Dispersion Voltage：ＤＶ）を印加できるようになっている。第１電極２１と第２電極２２との間に印加される分散電圧ＤＶは、正と負の両方の極性を示す双極性パルス電圧である。正と負の両方の極性における電位は、典型的には、非対称に切り替えられるようになっている。電圧波形は、高電界を形成する高電圧レベルＶＨである期間ＴＨと、低電界を形成する低電圧レベルＶＬである期間ＴＬと、を交互に含む非対称パルス波形となっている。この電圧波形において、電圧の時間平均はゼロとなるように設定されている。
【0039】
第１電極２１と第２電極２２との間のイオン分離空間には、後述する流量調整部４５によるポンプ３０の駆動によって、荷電粒子ＣＰを含むキャリアガス（典型的には中性）の流れが一定の流速で形成されている。ここで、第１電位調整部４１によって高電圧レベルＶＨの電圧が印加されることで、イオン分離空間に高電界が形成される。また、第１電位調整部４１によって低電圧レベルＶＬの電圧が印加されることで、イオン分離空間に低電界が形成される。高電界と低電界とでは、極性が異なっている。このような非対称な電界が交互に発生する環境に荷電粒子ＣＰが送られると、荷電粒子ＣＰは、第１電極２１及び第２電極２２に交互に引き寄せられながらジグザグに進行する。このとき、第１電極２１または第２電極２２に大きく偏向された荷電粒子ＣＰは、第１電極２１または第２電極２２に衝突し、流路２５を通過できない。第１電極２１と第２電極２２との間でバランスした荷電粒子ＣＰのみが、流路２５を通過して、下流側の検出電極２６に送られる。流路２５を通過するイオン種は、次のようにして変化させることができる。すなわち、第１電位調整部４１によって、第１電極２１と第２電極２２との間に、分散電圧ＤＶに重畳させて、例えば、補償電圧（Compensation Voltage：ＣＶ）を、大きさを変えながら印加すればよい。補償電圧ＣＶは、直流電圧であり、所定の分散電圧ＤＶごとに一定の変化率及び周期ＴＣＶで変化させることで、移動度の異なるイオン種を順に検出空間に送ることができる。
【0040】
第２電位調整部４２は、検出電極２６と偏向電極２７との間に所定の電位差を付与する要素である。本実施形態における第２電位調整部４２は、偏向電極２７に接続されており、偏向電極２７に対して電位を付与するようになっている。第２電位調整部４２は、検出セル２０に導入された荷電粒子ＣＰがプラスイオンであれば、検出電極２６に対して偏向電極２７が高電位となるように偏向電極２７の電位を調整する。第２電位調整部４２は、検出セル２０に導入された荷電粒子ＣＰがマイナスイオンであれば、検出電極２６に対して偏向電極２７が低電位となるように、偏向電極２７の電位を調整する。これにより、イオン分離空間を通過した荷電粒子ＣＰを検出電極２６に向けて偏向させることができる。
【0041】
計測部４３は、検出電極２６に到達した荷電粒子ＣＰの数を検出する要素である。計測部４３は、検出電極２６に接続されており、検出電極２６に到達した荷電粒子ＣＰの量に基づく電流値を、トランスインピーダンス回路により電圧値に変換してイオン量を取得する。計測部４３は、荷電粒子ＣＰの数量を計測するだけでなく、例えば第１電位調整部４１と協働して、荷電粒子ＣＰを定性及び定量することができるように構成されていてもよい。計測部４３によって計測された荷電粒子ＣＰの数量等に関する情報は、例えば、記憶部Ｍに記憶される。
【0042】
イオン化源制御部４４は、イオン化源１０に接続されており、イオン化源１０の動作を制御できるように構成されている。イオン化源制御部４４は、イオン化源１０の動作を制御することで、発生させる荷電粒子ＣＰの極性を、プラスイオンとマイナスイオンとに切り替えることができるようになっている。これに限定されるものではないが、イオン化源制御部４４が、マイナスの荷電粒子ＣＰを発生させたときは、第１電位調整部４１及び第２電位調整部４２は、マイナスの荷電粒子ＣＰが流路２５を通過できるように、第１電極２１及び偏向電極２７に印加する電圧をそれぞれ調整する。また、イオン化源制御部４４が、プラスの荷電粒子ＣＰを発生させたときは、第１電位調整部４１及び第２電位調整部４２は、プラスの荷電粒子ＣＰが流路２５を通過できるように、第１電極２１及び偏向電極２７に印加する電圧をそれぞれ調整する。
【0043】
流量調整部４５は、ポンプ３０に接続されており、ポンプ３０の動作を制御できるように構成されている。流量調整部４５は、例えば、ポンプ３０の駆動と停止のタイミングや、ポンプ３０に備えられたファンの回転速度を制御することで、検出セル２０内の気体の流速等を調整できるようになっている。
【0044】
第１電位調整部４１により第１電極２１と第２電極２２との間に印加される分散電圧ＤＶ及び補償電圧ＣＶと、検出電極２６からの電気信号と、の関係から、図３に示すようなＦＡＩＭＳスペクトルを得ることができる。図３は、分析条件（補償電圧ＤＶ及び分散電圧ＣＶ）と、その分析条件によって検出される試料イオン量（イオン電流）と、の関係を例示したマップグラフである。図３における縦軸が分散電圧ＤＶ（単位は「Ｖ」）であり、横軸が補償電圧ＣＶ（単位は「Ｖ」）である。図３のグラフにおいては、検出された試料イオンの量が多い分析条件ほど、当該分析条件が濃い色で示されるようになっている。図３に示すようなＦＡＩＭＳスペクトルを得るには、例えば分散電圧ＤＶを最小値に設定し、補償電圧ＣＶを下限電圧ＶCVLから上限電圧ＶCVHに至るまで変化させるスキャンを行う。それから分散電圧ＤＶを最小値よりも大きい値に変更し、再び補償電圧ＣＶのスキャンを行う。この補償電圧ＣＶのスキャンを、分散電圧ＤＶが最大値になるまで繰り返し行えばよい。
【0045】
次に、イオン化源１０について説明する。イオン化源１０は、分析対象の化合物（試料）の原子及び分子をイオン化し、荷電粒子ＣＰを生成する装置である。本実施形態では、イオン化源１０のイオン化手法として、化学イオン化法の一種である大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ：Atmospheric Pressure Chemical Ionization）法を採っている。具体的には、イオン化源１０は、大気圧環境化でコロナ放電を発生させることで、試料の原子及び分子をイオン化する。このイオン化源１０によって生成された荷電粒子ＣＰは、ポンプ３０によって送気されることで発生する気流に乗って、検出セル２０の流路２５を上流側から下流側へ向けて流動する。
【0046】
イオン化源１０の具体的な構成について説明する。イオン化源１０は、図１に示すように、第１基板２３に設けられる第４電極（他方の電極）１１と、第２基板２４に設けられる第５電極（一方の電極）１２と、を有する。第４電極１１は、第１基板２３の第１主面２３Ａに設けられている。第４電極１１は、第１電極２１に対して流路２５の上流側に間隔を空けた位置に配されている。つまり、第１基板２３の第１主面２３Ａには、流路２５の上流側から第４電極１１、第１電極２１、偏向電極２７の順でそれぞれ間隔を空けて並んで配されている。第５電極１２は、第２基板２４の第２主面２４Ａに設けられている。第５電極１２は、第２電極２２に対して流路２５の上流側に間隔を空けた位置に配されている。つまり、第２基板２４の第２主面２４Ａには、流路２５の上流側から第５電極１２、第２電極２２、検出電極２６の順でそれぞれ間隔を空けて並んで配されている。
【0047】
イオン化源１０を構成する第４電極１１及び第５電極１２は、図３に示すように、イオン化源制御部４４に接続されている。イオン化源制御部４４によって第４電極１１及び第５電極１２が通電されると、第４電極１１と第５電極１２との間にコロナ放電が発生する。このコロナ放電によって試料の原子及び分子がイオン化された荷電粒子ＣＰが生成される。生成された荷電粒子ＣＰは、図１に示すように、第４電極１１と第５電極１２との間にある流路２５に対してＺ軸方向について万遍なく供給され、第１主面２３Ａ付近や第２主面２４Ａ付近に偏在し難くなっている。本実施形態では、検出セル２０のフィルタギャップＧが、流路２５に層流が生じ易くなるよう調整されているので、上記のように流路２５においてＺ軸方向について万遍なく生成された荷電粒子ＣＰが、層流に乗って下流側へ向けて効率的に流動し易くなっており、第１主面２３Ａ付近や第２主面２４Ａ付近にて滞留し難くなっている。
【0048】
そして、本実施形態に係るイオン化源１０を構成する第４電極１１及び第５電極１２は、図１に示すように、流路２５の上流側と下流側とに位置ずれして配されている。ここで、一対の基板２３，２４の間の間隔であるフィルタギャップＧは、大きくて数百μｍ程度であり、第４電極１１と第５電極１２との間にコロナ放電を安定的に発生させるには十分な大きさではない。その点、上記したように第４電極１１及び第５電極１２が、流路２５の上流側と下流側とに位置ずれして配されることで、第４電極１１と第５電極１２との間の距離Ｄ１を、フィルタギャップＧよりも大きくすることができる。これにより、第４電極１１と第５電極１２との間でコロナ放電を安定的に発生させることができるので、荷電粒子ＣＰの発生量を十分に確保することができる。本実施形態では、第４電極１１と第５電極１２との間の距離Ｄ１は、例えば１．５ｍｍ以上で１０ｍｍ以下の範囲とされる。距離Ｄ１が１．５ｍｍ以上とされることで、コロナ放電を安定的に発生させることができる。距離Ｄ１が１０ｍｍ以下とされることで、コロナ放電を発生させるために第４電極１１及び第５電極１２に印加することが求められる電圧の値を低く抑えることができる。なお、上記した距離Ｄ１は、第４電極１１から第５電極１２までの直線距離である。
【0049】
第４電極１１及び第５電極１２は、流路２５の上流側と下流側とに間隔Ｄ２を空けて配されている。この間隔Ｄ２は、第４電極１１から第５電極１２までのＸ軸方向に沿う直線距離であり、上記した距離Ｄ１よりも短い。具体的には、第５電極１２は、第４電極１１に対して流路２５の上流側に間隔Ｄ２を空けた位置に配され、第４電極１１は、第５電極１２に対して流路２５の下流側に間隔Ｄ２を空けた位置に配されている。第４電極１１と第５電極１２との間の間隔Ｄ２は、第４電極１１と第５電極１２との間の距離Ｄ１が１．５ｍｍ以上で１０ｍｍ以下の範囲となるような数値範囲に設定されている。フィルタギャップＧは、既述した通り、数十μｍ以上で、数百μｍ以下程度の範囲とされているので、第４電極１１と第５電極１２との間の間隔Ｄ２は、例えば数百μｍ以上で、数ｍｍ以下の範囲とされる。以上のように、第４電極１１及び第５電極１２は、流路２５の上流側と下流側とに間隔Ｄ２を空けて配されているから、仮に第４電極及び第５電極の一部同士が重畳する位置関係とされる場合に比べると、第４電極１１と第５電極１２との間の距離Ｄ１を大きくすることができる。これにより、第４電極１１と第５電極１２との間でコロナ放電をより安定的に発生させることができ、荷電粒子ＣＰの発生量をより多く確保することができる。
【0050】
続いて、イオン化源１０を含めて検出セル２０の具体的な構成について図１，図４から図６を用いて説明する。なお、図４及び図５には、第１基板２３の第１主面２３Ａと第２基板２４の第２主面２４Ａとの間に介在して設けられる一対のスペーサ２８が二点鎖線によって図示されている。一対のスペーサ２８は、第１基板２３と第２基板２４との間の間隔、つまりフィルタギャップＧを所定の大きさに保持するためのものである。一対のスペーサ２８は、Ｙ軸方向について流路２５を挟んだ位置に配されていてＸ軸方向に沿って延在している。また、スペーサ２８は、光及び熱の少なくとも一方の付与により硬化する硬化材と、硬化材に分散配合されるスペーサ粒子と、を含む。スペーサ粒子は、硬化材への分散性を考慮して、例えば、ガラスファイバやシリコン系樹脂等からなる。スペーサ粒子の粒径は、フィルタギャップＧに係る目標値とほぼ等しく、例えば５０μｍ～３００μｍの範囲程度とされる。
【0051】
検出セル２０を構成する第１基板２３は、図４に示すように、平面に視て横長の方形状をなしている。第１電極２１は、平面に視て横長の方形状をなしており、第１基板２３の第１主面２３Ａにおいて偏向電極２７に対して上流側に間隔を空けて位置し、第４電極１１に対して下流側に間隔を空けて位置する。第１電極２１は、Ｙ軸方向についての両端部が一対のスペーサ２８と重畳している。従って、第１電極２１は、Ｙ軸方向について流路２５の全幅にわたって配されている。第１電極２１には、第１基板２３の第１主面２３Ａにおいてスペーサ２８の外側に配される第１引き出し配線Ｗ１が接続されている。第１引き出し配線Ｗ１は、第１電位調整部４１に接続されている（図３を参照）。偏向電極２７は、平面に視てやや縦長の方形状をなしており、第１基板２３の第１主面２３Ａにおいて第１電極２１に対して下流側に間隔を空けて位置する。偏向電極２７は、Ｙ軸方向についての両端部が一対のスペーサ２８と重畳している。従って、偏向電極２７は、Ｙ軸方向について流路２５の全幅にわたって配されている。偏向電極２７には、第１基板２３の第１主面２３Ａにおいてスペーサ２８の外側に配される第２引き出し配線Ｗ２が接続されている。第２引き出し配線Ｗ２は、第２電位調整部４２に接続されている（図３を参照）。第４電極１１は、平面に視てやや縦長の方形状をなしており、第１基板２３の第１主面２３Ａにおいて第１電極２１に対して上流側に間隔を空けて位置する。第４電極１１は、上流側の端部と下流側の端部とが、いずれもＹ軸方向に沿って直線状に延在している。第４電極１１は、Ｙ軸方向についての両端部が一対のスペーサ２８と重畳している。従って、第４電極１１は、Ｙ軸方向について流路２５の全幅にわたって配されている。第４電極１１には、第１基板２３の第１主面２３Ａにおいてスペーサ２８の外側に配される第３引き出し配線Ｗ３が接続されている。第３引き出し配線Ｗ３は、イオン化源制御部４４に接続されている。各引き出し配線Ｗ１～Ｗ３は、接続対象の各電極１１，２１，２７からＹ軸方向について同じ側（図４の上側）に向けて引き出されている。
【0052】
検出セル２０を構成する第２基板２４には、図５に示すように、平面に視て横長の方形状をなしている。第２電極２２は、平面に視て横長の方形状をなしており、第２基板２４の第２主面２４Ａにおいて検出電極２６に対して上流側に間隔を空けて位置し、第５電極１２に対して下流側に間隔を空けて位置する。第２電極２２は、Ｙ軸方向についての両端部が一対のスペーサ２８と重畳している。従って、第２電極２２は、Ｙ軸方向について流路２５の全幅にわたって配されている。第２電極２２には、第２基板２４の第２主面２４Ａにおいてスペーサ２８の外側に配される第４引き出し配線Ｗ４が接続されている。第４引き出し配線Ｗ４は、グランド接続されている。検出電極２６は、平面に視てやや縦長の方形状をなしており、第２基板２４の第２主面２４Ａにおいて第２電極２２に対して下流側に間隔を空けて位置する。検出電極２６は、Ｙ軸方向についての両端部が一対のスペーサ２８と重畳している。従って、検出電極２６は、Ｙ軸方向について流路２５の全幅にわたって配されている。検出電極２６には、第２基板２４の第２主面２４Ａにおいてスペーサ２８の外側に配される第５引き出し配線Ｗ５が接続されている。第５引き出し配線Ｗ５は、計測部４３に接続されている。第５電極１２は、第２基板２４の第２主面２４Ａにおいて第２電極２２に対して上流側に間隔を空けて位置する。第５電極１２には、第２基板２４の第２主面２４Ａにおいてスペーサ２８の外側に配される第６引き出し配線Ｗ６が接続されている。第６引き出し配線Ｗ６は、イオン化源制御部４４に接続されている。各引き出し配線Ｗ４～Ｗ６は、接続対象の各電極１２，２２，２６からＹ軸方向について同じ側（図５の上側）に向けて引き出されている。
【0053】
第５電極１２は、幹部１２Ａと、幹部１２Ａに連なる針状部１２Ｂと、を有する。幹部１２Ａは、Ｙ軸方向に沿って直線状に延在し、一方の端部が第６引き出し配線Ｗ６に接続されている。幹部１２Ａの他方の端部は、第２基板２４におけるＹ軸方向についての中央付近に位置している。針状部１２Ｂは、幹部１２Ａの他方の端部に連なっている。針状部１２Ｂは、幹部１２ＡからＸ軸方向に沿って第２電極２２側（流路２５の下流側、第４電極１１側）に向けて突出している。針状部１２Ｂは、先細り状とされており、Ｘ軸方向について第２電極２２に近づくほど幅が狭くなる。このような構成の第５電極１２を通電すると、電界が針状部１２Ｂ付近に集中して発生し、主に針状部１２Ｂの周囲にて電離が生じることで、荷電粒子ＣＰを効率的に発生させることができる。
【0054】
第５電極１２は、針状部１２Ｂの突出先端の先鋭度である曲率半径が３０μｍ～２００μｍの範囲とされる。それに加え、第５電極１２は、針状部１２Ｂと第４電極１１との間の距離Ｄ１が１．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲となる位置に配されている。仮に、針状部１２Ｂの曲率半径が３０μｍに満たない大きさであると、コロナ放電に起因して針状部１２Ｂに劣化が生じ易く、耐久性の面で問題が生じるおそれがある。その点、針状部１２Ｂの曲率半径が３０μｍ以上とされることで、コロナ放電に伴う針状部１２Ｂの劣化が抑制される。これにより、第５電極１２の耐久性が十分に確保される。ここで、仮に、針状部１２Ｂの突出先端の曲率半径に対する上記した距離Ｄ１の比率が５０に満たない場合には、コロナ放電が安定的に発生せず、荷電粒子ＣＰが十分に生成されなくなることが懸念される。その点、第５電極１２と第４電極１１との間の距離Ｄ１が１．５ｍｍ以上とされているので、針状部１２Ｂの曲率半径を下限値の３０μｍとした場合でも、曲率半径に対する上記した距離Ｄ１の比率を５０以上になる。これにより、コロナ放電を安定的に発生させることができる。また、仮に、第５電極１２と第４電極１１との間の距離Ｄ１が１０ｍｍを超えると、コロナ放電を発生させるために第４電極１１及び第５電極１２に印加する電圧の値が高くなり過ぎてしまい、対応が難しくなるおそれがある。その点、第５電極１２と第４電極１１との間の距離Ｄ１が１０ｍｍ以下とされることで、コロナ放電を発生させるために第４電極１１及び第５電極１２に印加する電圧の値を低く抑えることができる。また、針状部１２Ｂの曲率半径が２００μｍ以下とされているので、第５電極１２と第４電極１１との間の距離Ｄ１を上限値の１０ｍｍとした場合でも、曲率半径に対する上記した距離Ｄ１の比率を５０以上になる。これにより、コロナ放電を安定的に発生させることができる。
【0055】
本実施形態では、各基板２３，２４に各電極１１，１２，２１，２２，２６，２７を設ける際に、既知のフォトリソグラフィ法を用いている。例えば、第２基板２４に第５電極１２、第２電極２２及び検出電極２６等を設ける際には、第２基板２４の第２主面２４Ａ上に所定の導電材料からなる導電膜とフォトレジスト膜とを続けて成膜し、露光・現像したフォトレジスト膜をマスクとして用いて導電膜をエッチングすることで、導電膜のパターニングを行う。これにより、第２基板２４の第２主面２４Ａ上に第５電極１２、第２電極２２及び検出電極２６等を設けることができる。このように、第５電極１２は、フォトリソグラフィ法を用いて設けられるから、針状部１２Ｂの形状を微細に加工することが可能となっている。これにより、針状部１２Ｂの突出先端における曲率半径を容易に調整することができ、高い再現性でもって曲率半径を上記した数値範囲内とすることができる。第１基板２１に第４電極１１、第１電極２１及び偏向電極２７等を設ける際にも、上記した第２基板２２の場合と同様の手法（フォトリソグラフィ法）を用いればよい。なお、導電膜は、金属材料からなる金属膜であってもよく、その場合の金属材料としては、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）等を用いることができる。導電膜は、透明電極材料（酸化物導電材料）からなる透明電極膜であってもよく、その場合の透明電極材料としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（Indium Zinc Oxide：ＩＺＯ）等を用いることができる。
【0056】
本実施形態では、図１及び図６に示すように、第４電極１１及び第５電極１２のうち、流路２５の上流側に配される第５電極１２が陽極電極とされ、流路２５の下流側に配される第４電極１１が陰極電極とされる。なお、図６には、第１基板２３に備わる構成が二点鎖線にて図示されている。イオン化源制御部４４によって第５電極１２及び第４電極１１が通電されると、陽極電極である第５電極１２の針状部１２Ｂ付近に電界が集中して発生し、主に針状部１２Ｂの周囲にて電離が生じることで、荷電粒子ＣＰが効率的に生成される。このとき、陽極電極である第５電極１２から陰極電極である第４電極１１へ向かうイオン風が生じる。陽極電極である第５電極１２が流路２５の上流側に、陰極電極である第４電極１１が流路２５の下流側に、それぞれ配されているので、コロナ放電によって発生するイオン風は、流路２５の上流側から下流側へ向かって流れることになる。これにより、流路２５での荷電粒子ＣＰの流動性が良好になる。
【0057】
以上説明したように本実施形態の検出セル（検出器）２０は、第１主面２３Ａを有する第１基板２３と、第１基板２３の第１主面２３Ａと間隔を空けて対向する第２主面２４Ａを有する第２基板２４と、第１基板２３の第１主面２３Ａに設けられる第１電極２１と、第２基板２４の第２主面２４Ａに設けられて第１電極２１と間隔を空けて対向し、第１電極２１との間に検出対象物である荷電粒子（イオン）ＣＰの流路２５を形成する第２電極２２と、第１基板２３の第１主面２３Ａまたは第２基板２４の第２主面２４Ａに設けられて第１電極２１または第２電極２２に対して流路２５の下流側に配され、荷電粒子ＣＰを捕集する検出電極（第３電極）２６と、第１基板２３の第１主面２３Ａに設けられて第１電極２１に対して流路２５の上流側に配される第４電極１１と、第２基板２４の第２主面２４Ａに設けられて第２電極２２に対して流路２５の上流側に配され、第４電極１１との間でコロナ放電を発生させる第５電極１２と、を備え、第４電極１１及び第５電極１２は、流路２５の上流側と下流側とに位置ずれして配される。
【0058】
第４電極１１及び第５電極１２が通電されるのに伴って生じるコロナ放電によって流路２５に荷電粒子ＣＰが供給される。第４電極１１及び第５電極１２に対して流路２５の下流側に配される第１電極２１と第２電極２２との間に生じる電界によって流路２５における荷電粒子ＣＰの通過の可否が制御される。流路２５を通過した荷電粒子ＣＰは、第１電極２１または第２電極２２に対して流路２５の下流側に配される検出電極２６により捕集され、検出される。第４電極１１及び第５電極１２は、流路２５の上流側と下流側とに位置ずれして配されているから、第４電極１１と第５電極１２との間の距離Ｄ１を、一対の基板２３，２４の間の間隔よりも大きくすることができる。これにより、第４電極１１と第５電極１２との間でコロナ放電を安定的に発生させることができるので、荷電粒子ＣＰの発生量を十分に確保することができる。
【0059】
また、第４電極１１及び第５電極１２は、流路２５の上流側と下流側とに間隔Ｄ２を空けて配される。第４電極１１及び第５電極１２は、流路２５の上流側と下流側とに間隔Ｄ２を空けて配されているから、仮に第４電極及び第５電極の一部同士が重畳する位置関係とされる場合に比べると、第４電極１１と第５電極１２との間の距離Ｄ１を大きくすることができる。これにより、第４電極１１と第５電極１２との間でコロナ放電をより安定的に発生させることができ、荷電粒子ＣＰの発生量をより多く確保することができる。
【0060】
また、第４電極１１及び第５電極１２のうちの一方の電極である第５電極１２は、流路２５に沿う第１方向について他方の電極である第４電極１１に近づくほど幅が狭くなる針状部１２Ｂを有する。一方の電極である第５電極１２及び他方の電極である第４電極１１を通電すると、電界が針状部１２Ｂ付近に集中して発生し、針状部１２Ｂの周囲にて電離が生じることで、荷電粒子ＣＰを効率的に発生させることができる。
【0061】
また、針状部１２Ｂは、曲率半径が３０μｍ～２００μｍの範囲とされ、一方の電極である第５電極１２と他方の電極である第４電極１１との間の距離Ｄ１が１．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲とされる。針状部１２Ｂの曲率半径が３０μｍ以上とされているので、コロナ放電に伴う針状部１２Ｂの劣化が抑制される。これにより、一方の電極である第５電極１２の耐久性が十分に確保される。一方の電極である第５電極１２と他方の電極である第４電極１１との間の距離Ｄ１が１．５ｍｍ以上とされているので、針状部１２Ｂの曲率半径を下限値の３０μｍとした場合でも、曲率半径に対する上記した距離Ｄ１の比率を５０以上になる。これにより、コロナ放電を安定的に発生させることができる。一方の電極である第５電極１２と他方の電極である第４電極１１との間の距離Ｄ１が１０ｍｍ以下とされているので、コロナ放電を発生させるために一方の電極である第５電極１２及び他方の電極である第４電極１１に印加する電圧の値を低く抑えることができる。針状部１２Ｂの曲率半径が２００μｍ以下とされているので、一方の電極である第５電極１２と他方の電極である第４電極１１との間の距離Ｄ１を上限値の１０ｍｍとした場合でも、曲率半径に対する上記した距離Ｄ１の比率を５０以上になる。これにより、コロナ放電を安定的に発生させることができる。
【0062】
また、第４電極１１及び第５電極１２のうち、流路２５の上流側に配される電極が陽極電極とされ、流路２５の下流側に配される電極が陰極電極とされる。陽極電極である第５電極１２と陰極電極である第４電極１１とが通電されるのに伴ってコロナ放電が発生すると、陽極電極である第５電極１２から陰極電極である第４電極１１へ向かうイオン風が生じる。陽極電極である第５電極１２が流路２５の上流側に、陰極電極である第４電極１１が流路２５の下流側に、それぞれ配されているので、コロナ放電によって発生するイオン風は、流路２５の上流側から下流側へ向かって流れることになる。これにより、流路２５での荷電粒子ＣＰの流動性が良好になる。
【0063】
＜実施形態２＞
実施形態２を図７によって説明する。この実施形態２では、第５電極１１２の構成を変更した場合を示す。なお、上記した実施形態１と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
実施形態２を図７によって説明する。この実施形態２では、第５電極１１２の構成を変更した場合を示す。なお、上記した実施形態１と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
【0064】
本実施形態に係る第５電極１１２は、図７に示すように、複数の針状部１１２Ｂを有する。複数の針状部１１２Ｂは、Ｙ軸方向について間隔を空けて並んで配されており、全てが幹部１１２Ａに連ねられている。従って、イオン化源制御部４４に接続された幹部１１２Ａによって、複数の針状部１１２Ｂには、一括して電圧が印加されるようになっている。具体的には、針状部１１２Ｂの並び数は、例えば５とされる。針状部１１２Ｂには、図７の上から順に、第１針状部１１２Ｂ１、第２針状部１１２Ｂ２、第３針状部１１２Ｂ３、第４針状部１１２Ｂ４及び第５針状部１１２Ｂ５が含まれる。なお、複数の針状部１１２Ｂを区別する場合には、名称をそれぞれ「第１針状部～第５針状部」として符号に添え字１～５を付し、区別せずに総称する場合には、符号に添え字を付さないものとする。
【0065】
５つの針状部１１２Ｂは、第２基板１２４の第２主面１２４ＡにおいてＹ軸方向についてほぼ一定の配列間隔となるよう配されている。第３針状部１１２Ｂ３は、第２基板１２４の第２主面１２４Ａにおいて、Ｙ軸方向についての略中央位置に配される。第２針状部１１２Ｂ２及び第４針状部１１２Ｂ４は、第３針状部１１２Ｂ３をＹ軸方向について挟み込んでいて、第３針状部１１２Ｂ３に対してほぼ同じ間隔を空けた配置とされる。第１針状部１１２Ｂ１は、第２針状部１１２Ｂ２に対してＹ軸方向について第３針状部１１２Ｂ３とは反対側に間隔を空けた配置とされる。第５針状部１１２Ｂ５は、第４針状部１１２Ｂ４に対してＹ軸方向について第３針状部１１２Ｂ３とは反対側に間隔を空けた配置とされる。第１針状部１１２Ｂ１及び第５針状部１１２Ｂ５は、流路１２５のうちのＹ軸方向についての両端位置付近に配されている。以上の構成によれば、イオン化源制御部４４からの電圧が幹部１１２Ａを介して５つの針状部１１２Ｂに一括して印加されると、５つの針状部１１２Ｂ付近のそれぞれに電界が生じて荷電粒子ＣＰが生成される。流路１２５のうち、Ｙ軸方向に間隔を空けた５箇所のそれぞれにて荷電粒子ＣＰが生成されるので、荷電粒子ＣＰが流路１２５においてＹ軸方向について全体的に広がり易くなる。これにより、検出電極１２６により捕集され、検出される荷電粒子ＣＰの量が多くなるので、検出感度が良好になる。また、５つの針状部１１２Ｂのうちのいずれかが劣化した場合でも、残りの針状部１１２Ｂによってコロナ放電を維持することができる。
【0066】
これに対し、第４電極１１１は、Ｙ軸方向に沿って直線状に延在する縦長の方形状をなしている。第４電極１１１は、Ｙ軸方向について流路１２５の全幅にわたって配されており、全ての針状部１１２Ｂを横切っている。従って、第４電極１１１における下流側の端部と、Ｙ軸方向について間隔を空けて並ぶ５つの針状部１１２Ｂと、の間の間隔が一定になる。これにより、幹部１１２Ａによって互いに同電位とされる複数の針状部１１２Ｂのそれぞれにて発生する電界を同等にすることができるので、コロナ放電を安定的に発生させることができる。
【0067】
以上説明したように本実施形態によれば、一方の電極である第５電極１１２は、複数の針状部１１２Ｂを有しており、複数の針状部１１２Ｂは、第１主面２３Ａまたは第２主面１２４Ａに沿い且つ第１方向と交差する第２方向について間隔を空けて並んで配される。第２方向について間隔を空けて並ぶ複数の針状部１１２Ｂ付近のそれぞれに電界が生じて荷電粒子ＣＰが生成されるので、荷電粒子ＣＰが流路１２５において第２方向について全体的に広がり易くなる。これにより、検出電極１２６により捕集され、検出される荷電粒子ＣＰの量が多くなるので、検出感度が良好になる。また、複数の針状部１１２Ｂのうちのいずれかが劣化した場合でも、残りの針状部１１２Ｂによってコロナ放電を維持することができる。
【0068】
また、一方の電極である第５電極１１２は、第２方向に沿って延在していて複数の針状部１１２Ｂが連なる幹部１１２Ａを有しており、他方の電極である第４電極１１１は、第２方向に沿って直線状に延在する。幹部１１２Ａをイオン化源制御部（電源）４４に接続することで、複数の針状部１１２Ｂに一括して電圧を印加することができる。第２方向について間隔を空けて並ぶ複数の針状部１１２Ｂと、第２方向に沿って直線的に延在する他方の電極である第４電極１１１と、の間の間隔が一定になる。これにより、幹部１１２Ａによって互いに同電位とされる複数の針状部１１２Ｂのそれぞれにて発生する電界を同等にすることができるので、コロナ放電を安定的に発生させることができる。
【0069】
＜実施形態３＞
実施形態３を図８によって説明する。この実施形態３では、上記した実施形態１から第４電極２１１の構成を変更した場合を示す。なお、上記した実施形態１と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
実施形態３を図８によって説明する。この実施形態３では、上記した実施形態１から第４電極２１１の構成を変更した場合を示す。なお、上記した実施形態１と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
【0070】
本実施形態に係る第４電極２１１は、図８に示すように、平面に視て円弧状をなす。円弧状をなす第４電極２１１は、その曲率中心がＸ軸方向について流路２２５の下流側、つまり針状部２１２Ｂ側に位置する。第４電極２１１は、曲率中心が、針状部２１２Ｂの突出先端付近となるよう配されている。このような構成によれば、円弧状をなす第４電極２１１における下流側（針状部２１２Ｂ側）の端部と、針状部２１２Ｂと、の間の間隔が一定になる。これにより、第４電極２１１のうちの下流側の端部にて発生する電界を均一化することができるので、コロナ放電を安定的に発生させることができ、発生する荷電粒子ＣＰの量を十分に確保することができる。
【0071】
以上説明したように本実施形態によれば、他方の電極である第４電極２１１は、円弧状をなしていて曲率中心が第１方向について針状部２１２Ｂ側に位置する。このようにすれば、針状部２１２Ｂと、円弧状をなす他方の電極である第４電極２１１のうちの針状部２１２Ｂ側の端部と、の間の間隔が一定になる。これにより、他方の電極である第４電極２１１のうちの針状部２１２Ｂ側の端部にて発生する電界を均一化することができるので、コロナ放電を安定的に発生させることができる。
【0072】
＜実施形態４＞
実施形態４を図９によって説明する。この実施形態４では、上記した実施形態１から第４電極３１１及び第５電極３１２の設置数を変更した場合を示す。なお、上記した実施形態１と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
実施形態４を図９によって説明する。この実施形態４では、上記した実施形態１から第４電極３１１及び第５電極３１２の設置数を変更した場合を示す。なお、上記した実施形態１と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
【0073】
本実施形態に係る第４電極３１１及び第５電極３１２は、図９に示すように、複数ずつ設けられている。流路３２５の上流側と下流側とに位置ずれして配されていてコロナ放電を発生させる第４電極３１１及び第５電極３１２は、１つの電極組１３を構成する。本実施形態では、この電極組１３がＸ軸方向について間隔を空けた位置に複数配されている。具体的には、電極組１３の並び数は、例えば３とされる。電極組１３には、流路３２５の下流側から順に、第１電極組１３Ａ、第２電極組１３Ｂ及び第３電極組１３Ｃが含まれる。なお、複数の電極組１３を区別する場合には、名称をそれぞれ「第１電極組～第３電極組」として符号に添え字Ａ～Ｃを付し、区別せずに総称する場合には、符号に添え字を付さないものとする。
【0074】
Ｘ軸方向について隣り合う電極組１３の間には、異なる電極組１３を構成する電極３１１，３１２の間でコロナ放電が発生することがないよう、十分な間隔が空けられている。具体的には、第１電極組１３Ａを構成する第４電極３１１と、第２電極組１３Ｂを構成する第５電極３１２と、の間に空けられる間隔は、第１電極組１３Ａを構成する第４電極３１１と第５電極３１２との間の距離Ｄ１や第２電極組１３Ｂを構成する第４電極３１１と第５電極３１２との間の距離Ｄ１よりも大きい。第２電極組１３Ｂを構成する第４電極３１１と、第３電極組１３Ｃを構成する第５電極３１２と、の間に空けられる間隔は、第２電極組１３Ｂを構成する第４電極３１１と第５電極３１２との間の距離Ｄ１や第３電極組１３Ｃを構成する第４電極３１１と第５電極３１２との間の距離Ｄ１よりも大きい。このような構成によれば、流路３２５においてＸ軸方向について間隔を空けた複数の位置のそれぞれにおいてイオン風が発生することになる。これにより、流路３２５での荷電粒子ＣＰの流動性がより良好になるので、実施形態１に記載したポンプ３０（図１を参照）を省略することが可能となる。
【0075】
以上説明したように本実施形態によれば、第４電極３１１及び第５電極３１２からなる電極組１３は、流路３２５に沿う第１方向について間隔を空けた位置に複数配される。流路３２５において第１方向について間隔を空けた複数の位置のそれぞれにおいてイオン風が発生することになる。これにより、流路３２５での荷電粒子ＣＰの流動性がより良好になるので、流路３２５において荷電粒子ＣＰを強制的に流動させるためのポンプ３０等の機器を省略することが可能となる。
【0076】
＜他の実施形態＞
本明細書が開示する技術は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されず、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。
本明細書が開示する技術は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されず、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。
【0077】
（１）第４電極１１，１１１，２１１，３１１と第５電極１２，１１２，３１２との一部同士が重畳する配置であってもよい。
【0078】
（２）第４電極１１，１１１，２１１，３１１を陰極電極とし、第５電極１２，１１２，３１２を陽極電極としてもよい。
【0079】
（３）流路２５，１２５，２２５，３２５において第４電極１１，１１１，２１１，３１１よりも下流側に第５電極１２，１１２，３１２を配置し、第５電極１２，１１２，３１２よりも上流側に第４電極１１，１１１，２１１，３１１を配置してもよい。
【0080】
（４）第４電極１１，１１１，２１１，３１１に針状部１２Ｂ，１１２Ｂ，２１２Ｂを設けてもよい。この場合、第５電極１２，１１２，３１２は、実施形態１，２，４に示される第４電極１１，１１１，３１１のような帯状の電極でもよいし、実施形態３に示される第４電極２１１のような円弧状の電極でもよい。
【0081】
（５）第４電極１１，１１１，２１１，３１１が第２基板２４，１２４に設けられ、第５電極１２，１１２，３１２が第１基板２３に設けられてもよい。
【0082】
（６）第２電極２２及び偏向電極２７等が第１基板２３に設けられ、第１電極２１及び検出電極２６，１２６等が第２基板２４，１２４に設けられてもよい。この構成を上記した（５）に適用してもよい。
【0083】
（７）各電極１１，１１１，２１１，３１１，１２，１１２，３１２，２１，２２，２６，１２６，２７を導電性ペーストやメッキ等により構成してもよい。
【0084】
（８）スペーサ２８に代えて両面テープ等を用いることも可能である。
【0085】
（９）実施形態２において、針状部１１２Ｂの数は、５以外にも２，３，４または６以上であってもよい。
【0086】
（１０）実施形態２において、複数の第４電極１１１をＹ軸方向に間隔を空けて並べて設けることも可能である。その場合、第４電極１１１の数を針状部１１２Ｂの数と一致させ、針状部１１２Ｂと第４電極１１１とをＸ軸方向に沿う同一直線状に配置することが可能であるが、必ずしもその限りではない。
【0087】
（１１）実施形態２において、第５電極１１２が複数の幹部１１２Ａを有してもよい。幹部１１２Ａの数を針状部１１２Ｂの数と一致させ、各針状部１１２Ｂが各幹部１１２Ａに対して個別に連なる構成であってもよいが、必ずしもその限りではない。
【0088】
（１２）実施形態３において、針状部２１２Ｂと、第４電極２１１の下流側の端部と、の間の間隔は、一定でなくてもよい。その場合でも、実施形態１との比較において、針状部２１２Ｂと、第４電極２１１の下流側の端部と、の間の間隔が、第４電極２１１の下流側の端部に沿う方向についての位置に応じて変化する変化量が小さくなるので、コロナ放電を安定的に発生させることができる。
【0089】
（１３）実施形態４において、電極組１３の設置数は、２つでも４つ以上でもよい。
【0090】
（１４）検出電極２６，１２６及び偏向電極２７を複数ずつとし、それぞれＹ軸方向に間隔を空けて並べて設けることも可能である。
【0091】
（１５）第２電極２２に分散電圧ＤＶ及び補償電圧ＣＶを共に印加してもよい。その場合、第１電極２１は、接地等すればよい。
【0092】
（１６）第１電極２１に補償電圧ＣＶを印加し、第２電極２２に分散電圧ＤＶを印加することも可能である。
【0093】
（１７）ＦＡＩＭＳ以外の分析法システムを用いた分析装置であってもよい。
【符号の説明】
【0094】
１１，１１１，２１１，３１１…第４電極（他方の電極、陰極電極）、１２，１１２，３１２…第５電極（一方の電極、陽極電極）、１２Ａ，１１２Ａ…幹部、１２Ｂ，１１２Ｂ，２１２Ｂ…針状部、１３…電極組、２０…検出セル（検出器）、２１…第１電極、２２…第２電極、２３…第１基板、２３Ａ…第１主面、２４，１２４…第２基板、２４Ａ，１２４Ａ…第２主面、２５，１２５，２２５，３２５…流路、２６，１２６…検出電極（第３電極）、ＣＰ…荷電粒子、Ｄ１…距離、Ｄ２…間隔
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】