特許 7593505 質量分析装置

(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】2024-11-25

(45)【発行日】2024-12-03

(54)【発明の名称】質量分析装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 49/06 20060101AFI20241126BHJP

   H01J 49/10 20060101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

H01J49/06 700

H01J49/10 500

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023559435

(86)(22)【出願日】2022-08-26

(86)【国際出願番号】 JP2022032136

(87)【国際公開番号】W WO2023084868

(87)【国際公開日】2023-05-19

【審査請求日】2024-04-25

(31)【優先権主張番号】P 2021183038

(32)【優先日】2021-11-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松下 知義

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開平８－２３６０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－８５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２０２７１９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ４９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料をプラズマによりイオン化するプラズマイオン源と、
イオン化された試料を質量分析する質量分析部と、
前記プラズマイオン源と前記質量分析部との間に配置されたサンプリング部と、を備え、
前記サンプリング部は、
サンプリングコーンと、
前記サンプリングコーンよりも前記質量分析部側に配置されたスキマーコーンと、を含み、
前記スキマーコーンを冷却するためのベースと、
前記スキマーコーンの外縁の少なくとも一部を前記ベースに固定するための押さえ部材と、をさらに備え、
前記押さえ部材と前記スキマーコーンとは、互いに異なる熱伝導性を有する材料によって構成され、
前記押さえ部材は、前記スキマーコーンよりも熱伝導性が低い材料によって構成される、質量分析装置。

【請求項2】

前記スキマーコーンよりも前記質量分析部側に設置された引込電極をさらに備え、
前記引込電極は、イオン化された試料を通過させるための開口を有し、
前記スキマーコーンの外縁は、前記サンプリングコーン、前記スキマーコーン、および前記引込電極の軸方向と交わる面において、前記開口を覆う位置まで延伸している、請求項１に記載の質量分析装置。

【請求項3】

試料をプラズマによりイオン化するプラズマイオン源と、
イオン化された試料を質量分析する質量分析部と、
前記プラズマイオン源と前記質量分析部との間に配置されたサンプリング部と、を備え、
前記サンプリング部は、
サンプリングコーンと、
前記サンプリングコーンよりも前記質量分析部側に配置されたスキマーコーンと、を含み、
前記スキマーコーンを冷却するためのベースと、
前記スキマーコーンの外縁の少なくとも一部を前記ベースに固定するための押さえ部材と、をさらに備え、
前記押さえ部材は、前記スキマーコーンの外縁の複数の面と接することにより、前記スキマーコーンを前記ベースに固定する、質量分析装置。

【請求項4】

試料をプラズマによりイオン化するプラズマイオン源と、
イオン化された試料を質量分析する質量分析部と、
前記プラズマイオン源と前記質量分析部との間に配置されたサンプリング部と、を備え、
前記サンプリング部は、
サンプリングコーンと、
前記サンプリングコーンよりも前記質量分析部側に配置されたスキマーコーンと、を含み、
前記スキマーコーンを冷却するためのベースと、
前記スキマーコーンの外縁の少なくとも一部を前記ベースに固定するための押さえ部材と、をさらに備え、
前記スキマーコーンおよび前記押さえ部材の一方側に凹部が形成され、
前記スキマーコーンおよび前記押さえ部材の他方側に凸部が形成され、
前記押さえ部材は、前記凹部に前記凸部がはめ込まれた状態で前記ベースに固定されることにより、前記スキマーコーンを前記ベースに固定する、質量分析装置。

【請求項5】

前記押さえ部材は、前記スキマーコーンの外縁の全周を前記ベースに固定する、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の質量分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）質量分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

質量分析装置には、ＩＣＰ質量分析装置と呼ばれるものがある。ＩＣＰ質量分析装置は、プラズマによって溶液サンプル中に含まれる測定対象元素をイオン化させ、その結果生じたイオンをサンプリング部を介して真空中に引き込み、質量分析計によって測定を行う（たとえば、特許文献１を参照）。サンプリング部は、円錐形をした、サンプリングコーンおよびスキマーコーンを含む。サンプリングコーンおよびスキマーコーンは、７０００℃程度に達するプラズマを直接吹き付けられるため、高温に耐える材料で作成される必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－２４１６２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

スキマーコーンの材料として金属が採用される場合、スキマーコーンは、金属の塊から削り出される。このことから、スキマーコーンの製造のために加工費がかさみ、これにより、質量分析装置全体としての製造コストを押し上げる要因となっていた。

【0005】

本発明は、係る実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、質量分析装置の製造コストを低減するための技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のある局面に従う質量分析装置は、試料をプラズマによりイオン化するプラズマイオン源と、イオン化された試料を質量分析する質量分析部と、前記プラズマイオン源と前記質量分析部との間に配置されたサンプリング部と、を備え、前記サンプリング部は、サンプリングコーンと、前記サンプリングコーンよりも前記質量分析部側に配置されたスキマーコーンと、を含み、前記スキマーコーンを冷却するためのベースと、前記スキマーコーンの外縁の少なくとも一部を前記ベースに固定するための押さえ部材と、をさらに備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示のある局面に従うと、質量分析装置の製造コストが低減される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態の質量分析装置の構成を概略的に示す図である。

【図2】質量分析装置１００の一部を拡大して示す図である。

【図3】ユニット９の斜視図である。

【図4】ユニット９の縦断面図である。

【図5】ユニット９の分解斜視図である。

【図6】押さえ部材９１がスキマーコーン７を冷却ジャケットベース９２に固定している状態での、凸部７Ｘ近傍の断面を示す図である。

【図7】スキマーコーン７と引込電極８との間の位置関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0010】

［質量分析装置の構成］
図１は、本実施形態の質量分析装置の構成を概略的に示す図である。図１に示された質量分析装置１００は、ＩＣＰ質量分析装置である。

【0011】

質量分析装置１００は、イオン化室１、第１真空室２、第２真空室３、および第３真空室４を含む。イオン化室１は、略大気圧であり電気的に接地されている。第１真空室２は、イオン化室１側から順に真空度が高くなるように構成されている。第１真空室２内は、ロータリポンプにより真空排気される。第２真空室３および第３真空室４内は、ロータリポンプおよびターボ分子ポンプにより真空排気される。

【0012】

イオン化室１の内部には、ＩＣＰイオン源５が配設されている。なお、図１に示されたＩＣＰイオン源５の構成は単なる一例であり、様々な変形が可能である。

【0013】

ＩＣＰイオン源５は、プラズマトーチ５１を含む。プラズマトーチ５１は、ネブライズガスにより霧化した液体試料が流通する試料管、該試料管の外周に形成されたプラズマガス管、および当該プラズマガス管の外周に形成された冷却ガス管を含む。

【0014】

プラズマトーチ５１の試料管の入口端には、液体試料をプラズマトーチ５１に導入するオートサンプラ５２が設けられている。そのほかに、図示しないものの、試料管にはネブライズガスを供給するネブライズガス供給源が接続され、プラズマガス管にはプラズマガス（例えばＡｒガス）を供給するプラズマガス供給源が接続され、冷却ガス管には冷却ガスを供給する冷却ガス供給源が接続されている。

【0015】

第１真空室２は、略円錐形状であるサンプリングコーン６と、同じく略円錐形状であるスキマーコーン７との間に形成されている。サンプリングコーン６およびスキマーコーン７は、いずれもその頂部にイオン通過口を有する。スキマーコーン７は、たとえば、ＣｕまたはＮｉなどの金属によって構成される。第１真空室２は、ＩＣＰイオン源５から供給されるイオンを後段へと送るとともに溶媒ガス等を排出するためのインターフェイスとして機能する。

【0016】

図１に示される３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のうち、Ｘ軸は、イオンの進行方向を表す。
第２真空室３内には、スキマーコーン７側（イオンが入射する側）から順に、引込電極８、イオンを収束させるためのイオンレンズ１０、コリジョンセル１１、およびエネルギ障壁形成用電極１５が配置されている。引込電極８、イオンレンズ１０、および、エネルギ障壁形成用電極１５は、いずれも、イオンを通過させるための略円形状の開口が形成された円盤状の電極である。引込電極８の開口は、図２において、開口８１として示されている。

【0017】

コリジョンセル１１の入口側には、イオン通過開口１２１が形成された入口電極１２、コリジョンセル１１の出口側には同様にイオン通過開口１３１が形成された出口電極１３が配置されている。コリジョンセル１１の内部には、イオン光軸１８に平行に配置された複数本のロッド電極を含む、多重極（例えば八重極）型のイオンガイド１４が配設されている。

【0018】

第３真空室４内には、プリロッド電極とメインロッド電極とを含む四重極マスフィルタ１６と、イオン検出器１７と、が配置されている。

【0019】

ガス供給部１９は、ガス供給管を通してコリジョンセル１１の内部にコリジョンガス又はリアクションガスを供給する。コリジョンガスはＨｅ（または、別の不活性ガス）であり、リアクションガスは水素、アンモニア等の反応性ガスである。

【0020】

電圧発生部２０は、質量分析装置１００内の各部に印加する電圧を発生するものであるが、図１では、図面が煩雑になるのを避けるために、一部の電圧供給線のみが描かれている。なお、電圧発生部２０は、所定の電圧の直流電圧を発生する複数の直流電圧発生部と、所定振幅および所定周波数である高周波電圧を発生する複数の高周波電圧発生部と、を含む。

【0021】

電圧制御部２１は、制御部２２の制御の下で、電圧発生部２０から各部へ印加される電圧の大きさと、印加のタイミングとを制御する。

【0022】

制御部２２は、分析の実行のために、質量分析装置１００内の各部を統括的に制御する。制御部２２は、入力部２３や表示部２４などを介したユーザインターフェイスの機能も有する。データ処理部２５は、イオン検出器１７で得られた検出信号をデジタル化するアナログデジタル（ＡＤ）変換器を含み、収集されたデータを処理してマススペクトルを作成する等の処理を実行する。

【0023】

一実現例では、制御部２２、電圧制御部２１、および、データ処理部２５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および、外部記憶装置などを含むパーソナルコンピュータによって実現される。質量分析装置１００における制御は、予めインストールされた所定のプログラムをＣＰＵが実行することによって実現され得る。

【0024】

［質量分析装置の分析動作の一例］
図２は、質量分析装置１００の一部を拡大して示す図である。以下に、質量分析装置１００の分析動作の一例を説明する。以下の説明では、質量分析装置１００の分析対象のイオンは正イオンであるとする。なお、分析対象のイオンが負イオンであっても、各部へ印加する電圧の極性等を適宜変更することで、以下の説明における分析と同様の分析が可能であることは明らかである。

【0025】

分析開始前の待機状態では、第１真空室２、第２真空室３、および第３真空室４はそれぞれ真空排気された状態である。入力部２３を介してユーザから分析開始の指示がなされると、または、予め設定された自動分析プログラムに従って自動的に分析開始が指示されると、制御部２２は分析準備作業を開始する。

【0026】

分析準備作業では、制御部２２はガス供給部１９を動作させ、所定のガスをコリジョンセル１１内に連続的にまたは間欠的に供給し始める。供給されるガスの種類は分析モードにより異なり、コリジョンモードでは例えばＨｅガス、リアクションモードでは例えばＨ_２ガスである。

【0027】

コリジョンセル１１内にガスを供給し始めても、該ガスがコリジョンセル１１内に充満されて安定するまでにはある程度の時間を要し、それまで実質的な分析を行うことはできない。この期間が分析準備期間である。

【0028】

制御部２２からの指示を受けて、電圧制御部２１は、このとき、ＩＣＰイオン源５で生成される不所望のイオンが持つ初期エネルギよりも高い電位障壁がスキマーコーン７と引込電極８との間に形成されるべく、引込電極８に所定電圧値の正の直流電圧を印加するように電圧発生部２０を制御する。「不所望のイオン」とは、主として、ＩＣＰイオン源５で使用されるプラズマガス由来のイオンであり、プラズマガスがＡｒである場合、Ａｒ^＋、Ａｒ^２＋などである。この「不所望のイオン」が持つ初期エネルギはそのほど大きくないので、一般に、引込電極８に印加される電圧は＋数Ｖ程度である。

【0029】

電圧制御部２１は、また、制御部２２の指示の下で、コリジョンセル１１の入口電極１２に所定電圧値の正の直流電圧を印加するように電圧発生部２０を制御する。このときに入口電極１２に印加される電圧は、例えば＋数十Ｖ～二百Ｖ程度である。

【0030】

電圧制御部２１は、また、制御部２２の指示の下で、コリジョンセル１１内のイオンガイド１４に、通常の分析時に比べて大きな振幅値の高周波電圧を印加するように電圧発生部２０を制御する。

【0031】

電圧制御部２１は、さらに、コリジョンセル１１の出口電極１３に、通常の分析時に比べて大きな所定電圧値の負の直流電圧を連続的に又はパルス的に印加するように電圧発生部２０を制御する。このとき、イオンガイド１４に印加される高周波電圧の振幅値は例えば５０Ｖ以上、出口電極１３に印加される直流電圧は例えば－１００Ｖ程度（通常分析時には－１０～－十数Ｖ程度）である。

【0032】

上述したように引込電極８に印加される直流電圧により、引込電極８の近傍には、イオンと同極性の電場による電位障壁が形成される。ＩＣＰイオン源５で生成され、サンプリングコーン６のイオン通過口（開口６１）およびスキマーコーン７のイオン通過口（開口７１）を経て第２真空室３に入ったプラズマガス等に由来するイオンは、上記電位障壁で堰き止められる。そのため、スキマーコーン７と引込電極８との間の領域３１にはイオンが滞留し、イオンの密度が高くなる。

【0033】

ＩＣＰイオン源５からは、上記のようなイオンのみならず、プラズマガス由来の反応性中性粒子やブラズマガス分子も真空領域中に侵入しようとする。ところが、領域３１のイオン密度は高いため、スキマーコーン７の開口７１を通過した反応性中性粒子やガス分子はイオンに接触し易い。イオンに接触した反応性中性粒子やガス分子は軌道を変え、周囲の電極等に衝突して消滅したり或いは第２真空室３内から外部へ排出されたりする。そのため、反応性中性粒子やガス分子がコリジョンセル１１の入口にまで到達しにくくし、コリジョンセル１１の内部に入り込む反応性中性粒子やガス分子の量を減らすことができる。

【0034】

上述したようにコリジョンセル１１の入口電極１２に印加される電圧により、イオンレンズ１０と入口電極１２との間の領域３２にはプラズマガス等に由来するイオンと同極性の電場が形成される。そのため、ＩＣＰイオン源５から第１真空室２を経て第２真空室３へと導入され、領域３２を通過してしまったイオンは、入口電極１２の手前で押し戻される。これにより、プラズマガス等に由来する不所望のイオンのコリジョンセル１１内へ侵入を一層低減することができる。

【0035】

なお、反応性中性粒子や分子は、電荷を有さないので、領域３２に形成される電場の作用では除去されないが、上述したように、反応性中性粒子や分子は領域３１を通過しにくいので、コリジョンセル１１の内部に入り込む反応性中性粒子やガス分子の量は少なくて済む。

【0036】

プラズマガス等に由来するイオンの一部は、領域３１および領域３２のいずれをも通過してコリジョンセル１１内に入り込むことがある。また、プラズマガス等に由来する反応性中性粒子や分子の一部が上記２つの領域を通過してコリジョンセル１１内に入り、コリジョンセル１１内でガスと接触して不所望のイオンになることがある。外部から入り込んだイオンおよびコリジョンセル１１内で発生したイオンは、コリジョンセル１１内に存在するガスに接触してエネルギを減じ、イオンガイド１４により形成される高周波電場に捕捉される。このときの高周波電場は通常の分析時よりも強いため、イオンはイオン光軸１８近傍の比較的狭い領域３３に収束される。

【0037】

上述したようにコリジョンセル１１の出口電極１３には、捕捉されるイオンと逆極性の比較的高い電圧が印加されている。そのため、領域３３に滞留したイオンは、出口電極１３への印加電圧による強い電場によって誘引され、出口電極１３のイオン通過開口１３１を経てコリジョンセル１１から排出される。

【0038】

すなわち、分析実行前の分析準備期間中には、ＩＣＰイオン源５とコリジョンセル１１との間で、該コリジョンセル１１への不所望のイオンおよび不所望の反応性中性粒子の侵入が抑止される。一方、コリジョンセル１１に入ってしまった不所望のイオン、およびコリジョンセル１１内で生成された不所望のイオンは、コリジョンセル１１の外部へ迅速に排出される。このようにして、質量分析装置１００では、分析準備期間中に、コリジョンセル１１内にイオンが滞留しにくくなっている。

【0039】

制御部２２は、ガス供給部１９から供給されるガスがコリジョンセル１１内に十分に充満するように予め定められた所定の待ち時間が経過するまで待つ。コリジョンセル１１内に導入されたガスは、入口電極１２および出口電極１３のそれぞれの開口１２１，１３１から漏出する。このため、コリジョンセル１１内にできるだけ均一な密度でガス分子が充満する状態にするには待ち時間は長いほうがよい。一例としては、ガス導入開始からの待ち時間を４０秒以上とするとよい。

【0040】

所定の待ち時間が経過すると、電圧制御部２１は、イオンを引き込むような所定電圧値の負の直流電圧を引込電極８に印加するように、電圧発生部２０を制御する。また、電圧制御部２１は、コリジョンセル１１の入口電極１２にも所定の電圧値である負の直流電圧を印加するように、電圧発生部２０を制御する。また、電圧制御部２１は、コリジョンセル１１内のイオンガイド１４に、分析対象である成分（目的成分）に応じた所定の振幅値の高周波電圧を印加するように、電圧発生部２０を制御する。また、電圧制御部２１は、コリジョンセル１１の出口電極１３に電位障壁形成用の所定の電圧を印加するように、電圧発生部２０を制御する。

【0041】

その後、質量分析装置１００では分析が実施される。一実現例では、電圧制御部２１は、目的成分から由来するイオンが通過するように、四重極マスフィルタ１６への印加電圧を設定する。そして、質量分析装置１００では、各部へ印加された電圧が静定するのに必要な時間（例えば数msec程度）が経過したあと、目的とする試料成分のイオンの強度が検出される。

【0042】

例えばコリジョンモードでは、ＩＣＰイオン源５で生成された試料成分由来のイオンは、プラズマガス由来の不所望のイオンとともに、コリジョンガスが充満されているコリジョンセル１１内に導入される。導入されたイオンは、コリジョンガスと繰り返し衝突し、そのエネルギが減衰する。衝突断面積が大きなイオンほどコリジョンセルとの衝突の機会が多く、エネルギの減衰が大きい。通常、プラズマガス由来のイオンの衝突断面積は目的成分から由来するイオンの衝突断面積よりも大きいため、プラズマガス由来のイオンのほうが運動エネルギが小さくなる。そのため、プラズマガス由来のイオンはコリジョンセル１１の出口に形成されている電位障壁を乗り越えにくい。こうして運動エネルギ弁別法によりプラズマガス等に由来する不要なイオンを除去して、主として試料成分のイオンを四重極マスフィルタ１６に送り込んで分析することができる。

【0043】

上述したように、分析開始前である分析準備期間中に、コリジョンセル１１内には殆どイオンが存在しない状態となっているため、目的成分から由来するイオンに対する分析を開始する時点で、コリジョンセル１１の内部に滞留しているイオンの空間電荷効果は殆どない。そのため、分析の際に、目的成分から由来するイオン（コリジョンセル１１内に導入される）の軌道が、上記空間電荷効果の影響を受けることがない。これにより、当該イオンは、正常な軌道に従ってコリジョンセル１１を通過して四重極マスフィルタ１６に導入される。これにより、最終的にイオン検出器１７に到達する目的成分から由来するイオンの量が増加され、高い分析感度を実現することができる。また、試料成分由来のイオンの軌道が上記空間電荷効果の影響を受けないので、イオン強度のドリフトも軽減でき、さらには試料成分の種類によるドリフトのばらつきも軽減できる。

【0044】

なお、上記説明では、コリジョンセル１１内にガスの供給を開始してからガスがコリジョンセル１１内に十分に充満して分析を開始するまでの分析準備期間中の全期間に亘り、コリジョンセル１１内にイオンが滞留しないように各部への印加電圧を設定していた。しかしながら、必ずしも、分析準備期間中の全期間に亘り、そうした電圧設定を継続して行う必要はない。なお、コリジョンモードではなく、リアクションモードでも基本的な動作は上記と同様とされ得る。

【0045】

［スキマーコーンおよびその近傍の構造］
図３～図７を参照して、スキマーコーン７およびその近傍の要素の構造を説明する。図３～図７のそれぞれに示される３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、図１に示された３軸に対応する。

【0046】

図３は、ユニット９の斜視図である。ユニット９は、スキマーコーン７および引込電極８を含む。ユニット９は、さらに、板体９０および押さえ部材９１を含む。押さえ部材９１は、リング形状を有する。

【0047】

図４は、ユニット９の縦断面図である。図５は、ユニット９の分解斜視図である。図４に主に示されるように、板体９０と引込電極８との間には、冷却ジャケットベース９２が配置されている。

【0048】

スキマーコーン７は、その外縁部を押さえ部材９１によって冷却ジャケットベース９２に押さえられることにより、冷却ジャケットベース９２に固定されている。より具体的には、押さえ部材９１は、ネジ９１Ａ，９１Ｂによって冷却ジャケットベース９２に固定されることにより、スキマーコーン７を冷却ジャケットベース９２に固定させる。これにより、スキマーコーン７は、開口７１を介してイオンを通過させるという機能を維持しつつ、冷却ジャケットベース９２によって冷却され得る。

【0049】

スキマーコーン７の外縁が押さえ部材９１によって冷却ジャケットベース９２に固定されることにより、スキマーコーン７全体の外径が従来より小さくされ得る。これにより、スキマーコーン７を構成する材料を少なくすることができ、スキマーコーン７の製造コストが低減され得る。また、スキマーコーン７の外径が小さくなることにより、スキマーコーン７の切り出しのための加工費が抑えられ、これによっても、スキマーコーン７の製造コストが低減され得る。スキマーコーン７の製造コストの低減により、質量分析装置１００全体の製造コストも低減され得る。

【0050】

押さえ部材９１は、スキマーコーン７の外縁の少なくとも一部を冷却ジャケットベース９２に固定していればよい。なお、図５に主に示されるように、押さえ部材９１がスキマーコーン７の外縁の全周を冷却ジャケットベース９２に固定することにより、スキマーコーン７はより確実に冷却ジャケットベース９２に固定され得る。

【0051】

図５に主に示されるように、スキマーコーン７の表面には凸部７Ｘが形成されている。
図６は、押さえ部材９１がスキマーコーン７を冷却ジャケットベース９２に固定している状態での、凸部７Ｘ近傍の断面を示す図である。

【0052】

図６に示されるように、押さえ部材９１は、凸部７Ｘに対応する位置に、凹部９１Ｘを有する。押さえ部材９１は、凸部７Ｘが凹部９１Ｘにはめ込まれた状態で、スキマーコーン７を冷却ジャケットベース９２に固定する。

【0053】

これにより、スキマーコーン７の固定に、スキマーコーン７にネジ穴を形成する必要が無い。ネジ穴の形状は、洗浄が困難であり、また、洗浄時に利用される硝酸などの洗浄剤によって劣化し得る。ネジ穴が必要とされないことにより、スキマーコーン７の洗浄が容易になり、また、ネジ穴の劣化によるスキマーコーン７の固定の不安定化が回避され得る。なお、スキマーコーン７側に凹部が形成され、押さえ部材９１側に凸部が形成されてもよい。

【0054】

図５および図６（特に、枠Ｆ１１，Ｆ１２および枠Ｆ２１，Ｆ２２）に示されるように、押さえ部材９１は、スキマーコーン７の、Ｘ軸に沿う面およびＹ軸に沿う面と接している。すなわち、押さえ部材９１は、スキマーコーン７の複数の面と接している。

【0055】

これにより、押さえ部材９１は、スキマーコーン７の開口７１以外で、より多い面積で、スキマーコーン７と接することができる。したがって、スキマーコーン７から押さえ部材９１への熱伝導が促進される。

【0056】

さらに、図５および図６（特に、枠Ｆ２１，Ｆ２２）に示されるように、押さえ部材９１は、スキマーコーン７の外縁部においても、Ｘ軸に沿う面およびＹ軸に沿う面と接している。すなわち、スキマーコーン７の外縁部は段差を有し、押さえ部材９１の外縁部も、スキマーコーン７の段差に対応するように段差を有している。

【0057】

これにより、スキマーコーン７と押さえ部材９１とが当接する面積がより多くなり、スキマーコーン７から押さえ部材９１への熱伝導が促進される。

【0058】

質量分析装置１００では、押さえ部材９１とスキマーコーンとは、互いに異なる熱伝導性を有する材料によって構成され得る。これにより、スキマーコーン７から押さえ部材９１への熱の移動態様が、それぞれの材料の選択によって調整され得る。

【0059】

一実現例では、押さえ部材９１は、スキマーコーン７よりも熱伝導性が高い材料によって構成される。たとえば、押さえ部材９１は銅によって構成され、スキマーコーン７はニッケルによって構成される。これにより、スキマーコーン７から押さえ部材９１への熱の移動が促進され、スキマーコーン７の先端部（開口７１）の温度の低下が促進され得る。これにより、質量分析装置１００は、開口７１の温度が低くされることに適した試料を測定対象とし得る。

【0060】

一実現例では、押さえ部材９１は、スキマーコーン７よりも熱伝導性が低い材料によって構成される。たとえば、押さえ部材９１はＳＵＳまたは真鍮によって構成され、スキマーコーン７はニッケルによって構成される。これにより、スキマーコーン７から押さえ部材９１への熱の移動が抑制され、スキマーコーン７の開口７１が高温で維持され得る。これにより、質量分析装置１００は、開口７１の温度が高く維持されることに適した試料を測定対象とし得る。

【0061】

図７は、スキマーコーン７と引込電極８との間の位置関係を示す図である。図７には、ＹＺ平面でのスキマーコーン７と引込電極８との間の位置関係が示される。ＹＺ平面は、サンプリングコーン６、スキマーコーン７、および引込電極８の軸方向と交わる面の一例である。サンプリングコーン６、スキマーコーン７、および引込電極８の軸方向とは、イオンの主な進行方向を意味する。

【0062】

図７に示されるように、ＹＺ平面において、スキマーコーン７の外縁は、引込電極８の開口８１より外側に位置している。すなわち、スキマーコーン７の外縁は、引込電極８の開口８１を覆う位置まで延伸している。これにより、スキマーコーン７によって、引込電極８からの放電が抑えられ得る。

【0063】

［態様］
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0064】

（第１項） 一態様に係る質量分析装置は、試料をプラズマによりイオン化するプラズマイオン源と、イオン化された試料を質量分析する質量分析部と、前記プラズマイオン源と前記質量分析部との間に配置されたサンプリング部と、を備え、前記サンプリング部は、サンプリングコーンと、前記サンプリングコーンよりも前記質量分析部側に配置されたスキマーコーンと、を含み、前記スキマーコーンを冷却するためのベースと、前記スキマーコーンの外縁の少なくとも一部を前記ベースに固定するための押さえ部材と、をさらに備えていてもよい。

【0065】

第１項に記載の質量分析装置によれば、質量分析装置の製造コストが低減される。
（第２項） 第１項に記載の質量分析装置は、前記スキマーコーンよりも前記質量分析部側に設置された引込電極をさらに備え、前記引込電極は、イオン化された試料を通過させるための開口を有し、前記スキマーコーンの外縁は、前記サンプリングコーン、前記スキマーコーン、および前記引込電極の軸方向と交わる面において、前記開口を覆う位置まで延伸していてもよい。

【0066】

第２項に記載の質量分析装置によれば、スキマーコーンによって、引込電極からの放電が抑制され得る。

【0067】

（第３項） 第１項または第２項に記載の質量分析装置において、前記押さえ部材は、前記スキマーコーンの外縁の複数の面と接することにより、前記スキマーコーンを前記ベースに固定してもよい。

【0068】

第３項に記載の質量分析装置によれば、スキマーコーンからベースへの熱の移動が促進され得る。

【0069】

（第４項） 第１項～第３項のいずれか１項に記載の質量分析装置において、前記スキマーコーンおよび前記押さえ部材の一方側に凹部が形成され、前記スキマーコーンおよび前記押さえ部材の他方側に凸部が形成され、前記押さえ部材は、前記凹部に前記凸部がはめ込まれた状態で前記ベースに固定されることにより、前記スキマーコーンを前記ベースに固定してもよい。

【0070】

第４項に記載の質量分析装置によれば、スキマーコーンは、ネジ穴を形成されることなく、押さえ部材によって固定され得る。

【0071】

（第５項） 第１項～第４項のいずれか１項に記載の質量分析装置において、前記押さえ部材と前記スキマーコーンとは、互いに異なる熱伝導性を有する材料によって構成されてもよい。

【0072】

第５項に記載の質量分析装置によれば、スキマーコーンから押さえ部材への熱の移動態様が、それぞれの材料の選択によって調整され得る。

【0073】

（第６項） 第５項に記載の質量分析装置において、前記押さえ部材は、前記スキマーコーンよりも熱伝導性が高い材料によって構成されてもよい。

【0074】

第６項に記載の質量分析装置によれば、質量分析装置は、スキマーコーンの開口の温度が低くされることに適した試料を測定対象とし得る。

【0075】

（第７項） 第５項に記載の質量分析装置において、前記押さえ部材は、前記スキマーコーンよりも熱伝導性が低い材料によって構成されてもよい。

【0076】

第７項に記載の質量分析装置によれば、質量分析装置は、スキマーコーンの開口の温度が高く維持されることに適した試料を測定対象とし得る。

【0077】

（第８項） 第１項～第７項のいずれか１項に記載の質量分析装置において、前記押さえ部材は、前記スキマーコーンの外縁の全周を前記ベースに固定してもよい。

【0078】

第８項に記載の質量分析装置によれば、スキマーコーンは、より確実に、押さえ部材によって固定され得る。

【0079】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、実施の形態中の各技術は、単独でも、また、必要に応じて実施の形態中の他の技術と可能な限り組み合わされても、実施され得ることが意図される。

【符号の説明】

【0080】

１ イオン化室、２ 第１真空室、３ 第２真空室、４ 第３真空室、５ ＩＣＰイオン源、６ サンプリングコーン、７ スキマーコーン、７Ｘ 凸部、８ 引込電極、９ ユニット、１０ イオンレンズ、１１ コリジョンセル、１２ 入口電極、１３ 出口電極、１４ イオンガイド、１５ エネルギ障壁形成用電極、１６ マスフィルタ、１７ イオン検出器、１８ イオン光軸、１９ ガス供給部、２０ 電圧発生部、２１ 電圧制御部、３１，３２，３３ 領域、５１ プラズマトーチ、５２ オートサンプラ、６１，７１，８１ 開口、９０ 板体、９１ 押さえ部材、９１Ａ，９１Ｂ ネジ、９１Ｘ 凹部、９２ 冷却ジャケットベース、１００ 質量分析装置、１２１，１３１ イオン通過開口。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】