▶ ハミルトン・サンドストランド・コーポレイションの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-27
(45)【発行日】2023-07-05
(54)【発明の名称】イオン移動度分析装置および蒸気試料を分析する方法
(51)【国際特許分類】
G01N 27/622 20210101AFI20230628BHJP
【ＦＩ】
G01N27/622
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2019225473
(22)【出願日】2019-12-13
(65)【公開番号】P2020160045
(43)【公開日】2020-10-01
【審査請求日】2022-06-17
(31)【優先権主張番号】16/363,703
(32)【優先日】2019-03-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500107762
【氏名又は名称】ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＳＵＮＤＳＴＲＡＮＤ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100086232
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 博通
(74)【代理人】
【識別番号】100092613
【弁理士】
【氏名又は名称】富岡 潔
(72)【発明者】
【氏名】ベンジャミン ディー．ガードナー
(72)【発明者】
【氏名】ゲイリー エー．エイスマン
(72)【発明者】
【氏名】ハーマン ウォルニック
【審査官】伊藤 裕美
(56)【参考文献】
【文献】独国特許出願公開第１９８０７６９９（ＤＥ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１５１５４５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０２９４５９５１（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第０６９７８０３９（ＵＳ，Ｂ２）
【文献】米国特許出願公開第２００１／００３０２８５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０６１４４０２９（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００７／００２９４７４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００８／０１７９５１５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／００３６９７７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０４６４４１６７（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開２００５－１７４６１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００３／００３８２４５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１１－５０３８０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０７２９０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５２９５４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１３－５３１３４２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２７／６０－Ｇ０１Ｎ ２７／７０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
蒸気試料を受容するように構成されるマルチリングイオン源であって、前記マルチリングイオン源は一連のリングを含み、前記マルチリングイオン源の各リングはイオン化層をその内面上に含み、前記蒸気試料の少なくとも一部を帯電させ、イオン化蒸気試料を生成するように構成される、前記マルチリングイオン源、を備え、
さらに、前記マルチリングイオン源の下流に位置している逆電界イオン化ディスクを備える、前記蒸気試料を分析するためのイオン移動度分析装置。
【請求項2】
前記イオン化蒸気試料を前記イオン移動度分析装置の分析部に向けるように構成される前記マルチリングイオン源の下流に位置している電圧パルスを受信するための静電ゲート、をさらに備える、請求項１に記載の前記イオン移動度分析装置。
【請求項3】
前記一連のリングの前記リングは、互いから電気的に絶縁される、請求項１に記載の前記イオン移動度分析装置。
【請求項4】
前記一連のリングの各リングは、そこを通る通路アレイを含む、請求項１に記載の前記イオン移動度分析装置。
【請求項5】
前記通路アレイは、ハニカムパターンを有する、請求項４に記載の前記イオン移動度分析装置。
【請求項6】
前記一連のリングは、軸沿いに同軸で直列に配置される、請求項１に記載の前記イオン移動度分析装置。
【請求項7】
前記一連のリングの各リングは、隣接するリングに間隙を含むように配置される、請求項１に記載の前記イオン移動度分析装置。
【請求項8】
前記逆電界イオン化ディスクは、前記静電ゲートの上流に位置している、請求項２に記載の前記イオン移動度分析装置。
【請求項9】
前記逆電界イオン化ディスクは、イオン化コーティングを含む上流対向面を備える、請求項１に記載の前記イオン移動度分析装置。
【請求項10】
前記逆電界イオン化ディスクは、そこを介してエアバッファガスを通すように構成されるアパーチャアレイを含む、請求項１に記載の前記イオン移動度分析装置。
【請求項11】
前記逆電界イオン化ディスクは、前記一連のリングの直径に等しい直径を有する、請求項１に記載の前記イオン移動度分析装置。
【請求項12】
前記一連のリングの各リングは、約２ｍｍ厚である、請求項１に記載の前記イオン移動度分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、イオン移動度分析装置に関し、より具体的には特にイオン移動度分析装置のためのイオン源に関する。
【背景技術】
【0002】
さまざまな装置が、イオン移動度分析装置の分野において知られている。具体的に、装置及び方法は、気相分子をイオン化し、電界を通してそれらを検出器に駆動することが知られている。イオン化源と検出器との間の所定の空間を横断するのにイオンが必要する時間は、イオン構造の特性であり、元の分子の同定についての情報を提供する。
【0003】
従来の方法及びシステムは、一般に、それらの意図された目的には十分であるとみなされている。しかしながら、改善された信頼性及び再現性を有するイオン化部についての必要性が当該技術に依然としてある。また、経済的に実現可能である、これらのような改善及び構成要素についての必要性が当該技術に相変わらずある。本開示は、これらの残存する課題のうちの少なくとも１つに対する解決策を提供することができる。
【発明の概要】
【0004】
蒸気試料を分析するためのイオン移動度分析装置は、蒸気試料を受容するためのマルチリングイオン源を含み、その中でマルチリングイオン源は、一連のリングを含み、マルチリングイオン源の各リングは、その内面上にイオン化層を含み、このイオン化層は、蒸気試料の少なくとも一部を帯電させ、イオン化蒸気試料を生成する。
【0005】
イオン移動度分析装置は、イオン化蒸気試料をイオン移動度分析装置の分析部に向けるために、マルチリングイオン源の下流に位置している電圧パルスを受信する静電ゲートを含むことができる。一連のリングは、互いから電気的に絶縁され、約２ミリメートル厚であることができる。一連のリングは、同軸で直列に配置され、等しい直径を有することができる。一連のリングの各リングは、隣接するリング間に間隙を含むことができる。
【0006】
一連のリングの各リングは、そこを通る通路アレイを含むことができる。通路アレイの各通路は、イオン化層を含むことができる。イオン化層は、ニッケル６３、または同様のものを含むことができる。通路アレイは、ハニカムまたは碁盤格子または同様のパターンを有することができる。
【0007】
また、イオン移動度分析装置は、逆電界イオン化ディスクを含み、この逆電界イオン化ディスクは、一連のリングの直径に等しい、または類似した直径を有し、マルチリングイオン源の下流で静電ゲートの上流にあることができる。逆電界イオン化ディスクは、イオン化層を含む上流対向面を備えることができる。イオン化層は、ニッケルコーティングまたはニッケルホイルを備えることができる。逆電界イオン化ディスクは、そこを介してエアバッファガスを通すように構成されるアパーチャアレイを含むことができる。また、イオン移動度分析装置は、マルチリングイオン源なしで逆電界イオン化ディスクを使用することにより操作されることができる。
【0008】
イオン移動度分析装置を使用して蒸気を分析する方法は、蒸気試料を一連のイオン化リングに通し、一連のイオン化リングを使用して蒸気試料をイオン化し、イオン化蒸気を生成し、バッファガスを一連のイオン化リングの下流に位置しているイオン化ディスクに通してイオン化蒸気を緩衝し、下流のイオン移動度分析装置の分析部にイオン化蒸気の少なくとも一部を渡すことを備える。イオン化ディスクは、分析部からベータ粒子をそらすことができる。
【0009】
本開示のシステム及び方法のこれらの特徴、及び他の特徴は、図面と併せて好ましい実施形態の以下の詳細な説明から当業者により容易に明らかになるであろう。
【0010】
そのため、本発明に関連する当業者は、過度な実験なく本発明の装置及び方法を行い、用いる方法を容易に理解し、それらの好ましい実施形態は、ある特定の図面を参照して本明細書の下記に詳細に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】マルチリングイオン源を示すイオン移動度分析装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
ここで、同様の参照番号が本発明の同様の構造特徴または態様を特定する、図面に参照を行う。説明及び例示のために、限定ではないが、本発明に従うマルチリングイオン源を含むイオン移動度分析装置の例示的な実施形態の部分図を図１に示し、参照記号１００によって全体的に示す。本発明、またはその態様に従うマルチリングイオン源の他の実施形態を、記述される通りに図２～３に提供する。本発明のこれらの方法及びシステムを使用して、気体試料のイオン化を改善することができる。
【0013】
ここで、図１～３を参照して、蒸気試料１０２を分析するためのイオン移動度分析装置１００は、この蒸気試料１０２を受容するマルチリングイオン源１０４を含み、その中でマルチリングイオン源１０４は、一連のリング１０６を含む。マルチリングイオン源１０４の各リング１０６は、蒸気試料１０２の少なくとも一部を帯電させ、イオン化蒸気試料１１２を生成するために、イオン化層１０８をその内面１１０上に含む。
【0014】
イオン移動度分析装置１００は、マルチリングイオン源１０４の下流に位置している電圧パルスを受信し、イオン化蒸気試料１１２をイオン移動度分析装置１００の分析部１１６に向ける静電ゲート１１４を含む。分析部１１６内にあると、イオン化蒸気試料１１２のイオンは、それらの質量電荷比及び衝突断面に基づき電界中で分離する。イオンの到達時間を検出器で測定し、飛行時間を使用してイオン同一性を決定する。
【0015】
一連のリング１０６の各リングは、互いから電気的に絶縁され、約２ミリメートル厚である。一連のリング１０６は、同軸で直列に配置され、等しい直径を各有する。一連のリング１０６の各リングは、隣接するリング１０６との間に間隙１１８を含む。この配置は、イオン化領域を介して電界分布を改善するため、蒸気試料１０２中に形成されるイオンは、放射状に分散し、分析部１１６に到達する可能性がより高い。
【0016】
一連のリング１０６の各リングは、そこを通る通路アレイ１２０を含む。通路アレイ１２０の各通路１２２は、イオン化層１０８を含む。イオン化層１０８は、ニッケル６３コーティングまたはホイルを含むことができる。通路アレイ１２０は、ハニカムまたは碁盤格子または同様のパターンを有することができる。このパターンは、イオン化面を増大し、蒸気試料１０２の完全イオン化の確率を改善する。
【0017】
イオン移動度分析装置１００は、逆電界イオン化ディスク１２４を含み、この逆電界イオン化ディスクは、一連のリング１０６の直径に等しい、または類似した直径を有し、マルチリングイオン源１０４の下流で、静電ゲートの上流に位置している。逆電界イオン化ディスク１２４は、イオン化層１２７を含む上流対向面１２６を備える。イオン化層１２７は、ニッケルコーティングまたはホイルであることができる。また、逆電界イオン化ディスク１２４は、そこを介してエアバッファガス１３０を通すアパーチャアレイ１２８を含む。イオン化ディスク１２４及び一連のリング１０６は、既存の分光器中に組み込まれ、既存のイオン化部に取って代わることができる。また、イオン移動度分析装置１００は、マルチリングイオン源１０４なしで逆電界イオン化ディスク１２４を使用することによって操作されることができる。
【0018】
イオン移動度分析装置１００を使用して蒸気試料１０２を分析する方法は、蒸気試料１０２を一連のイオン化リング１０６に通し、一連のイオン化リング１０６を使用して蒸気試料１０６をイオン化し、イオン化蒸気１１２を生成し、バッファガス１３０を一連のイオン化リング１０６の下流に位置しているイオン化ディスク１２４に通し、イオン化蒸気１１２の少なくとも一部をイオン移動度分析装置の分析部１１６に渡すことを備える。イオン化ディスク１２４は、ベータ粒子を分析部１１６からそらす。イオン化ディスク１２４は、イオン化面を含む。この構成は、イオン化が静電ゲートを越えて生じていた先ほどの課題を解決するのに役立つ。イオン化面に上流方向を示すことにより、ベータ粒子を分析部１１６からそらす。
【0019】
本開示の方法及びシステムは、上述され、図面に示される通りに、向上した信頼性及び安定性を有する優れた特性を備える分析装置を提供する。本開示の装置及び方法が実施形態を参照して示され、記述されているが、当業者は、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、それらに変更及び／または修正を行うことができることを容易に理解するであろう。
【図1】
【図2】
【図3】