特表 2024-512894 遠隔チャンバ及びそれを用いたＤＡＲＴ－ＭＳシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-21

(54)【発明の名称】遠隔チャンバ及びそれを用いたＤＡＲＴ－ＭＳシステム

(51)【国際特許分類】

   H01J 49/04 20060101AFI20240313BHJP

   H01J 49/00 20060101ALI20240313BHJP

   H01J 49/14 20060101ALI20240313BHJP

   H01J 49/26 20060101ALI20240313BHJP

   G01N 27/62 20210101ALI20240313BHJP

【ＦＩ】

H01J49/04 680

H01J49/00 590

H01J49/04

H01J49/14

H01J49/26

G01N27/62 F

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023552568

(86)(22)【出願日】2022-09-22

(85)【翻訳文提出日】2023-08-30

(86)【国際出願番号】 KR2022014146

(87)【国際公開番号】W WO2023113163

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】10-2021-0178827

(32)【優先日】2021-12-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2022-0118993

(32)【優先日】2022-09-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100122161

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 崇

(72)【発明者】

【氏名】ヒョン・シク・ユ

(72)【発明者】

【氏名】ヨンジン・べ

(72)【発明者】

【氏名】ヨン・ヒ・イム

【テーマコード（参考）】

2G041

【Ｆターム（参考）】

2G041CA01

2G041GA14

2G041GA19

(57)【要約】

本発明は、遠隔チャンバ及びそれを用いたＤＡＲＴ－ＭＳシステムに関するものであって、ＤＡＲＴ機器とＭＳ機器との空間的な自由度を向上させ、試料に追加的な条件付与が可能な遠隔チャンバ及びそれを用いたＤＡＲＴ－ＭＳシステムを提供する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部にサンプルが収容される下部チャンバと、
前記下部チャンバの上端部に結合され、内部に前記サンプルから脱着された成分が流入されるガイド流路が形成される上部チャンバと、を含み、
前記上部チャンバの内部には、前記脱着された成分を前記下部チャンバから伝達される第１空間が形成され、
前記下部チャンバの内部には、前記サンプルが収容される空間である第２空間が形成され、
前記第１空間と前記第２空間は、連結されて互いに通気する、遠隔チャンバ。

【請求項2】

前記上部チャンバは、
上部及び下部が開放される側壁部と、
前記側壁部の上端部に結合される天井部と、
運搬ガスが注入されるために、前記側壁部の一側壁に形成される注入口と、
前記運搬ガス及び前記サンプルから脱着された成分が排出されるために、前記側壁部の他側壁に形成される排出口と、
前記第１空間に挿入され、内部に前記ガイド流路が形成されるガスガイド部と、を含む、請求項１に記載の遠隔チャンバ。

【請求項3】

前記ガスガイド部は、
前記注入口と対面する第１開口部と、
前記排出口と対面する第２開口部と、
前記サンプルと対面する第３開口部と、を含み、
前記ガイド流路の一端部に前記第１開口部が位置し、
前記ガイド流路の他端部に前記第２開口部が位置し、
前記第３開口部は、前記ガイド流路の中心から下側に位置する、請求項２に記載の遠隔チャンバ。

【請求項4】

上下方向に垂直な方向を第１方向とし、
上下方向及び前記第１方向に垂直な方向を第２方向とする時、
前記ガイド流路は、前記第１方向に延び、
前記第１方向上で前記第３開口部は、前記第１開口部と前記第２開口部との間に位置し、
前記ガイド流路の前記第２方向への長さは、前記第３開口部の中心から前記第１開口部に近くなるほど短くなり、
前記ガイド流路の前記第２方向への長さは、前記第３開口部の中心から前記第２開口部に近くなるほど短くなる、請求項３に記載の遠隔チャンバ。

【請求項5】

前記ガスガイド部の上下方向に垂直な断面上で前記ガイド流路は、前記第１方向を長軸とし、前記第２方向を短軸とする流線状に設けられる、請求項４に記載の遠隔チャンバ。

【請求項6】

前記天井部には、透光素材からなるウィンドウが形成され、
前記ガスガイド部は、前記ウィンドウと対面する位置に第４開口部をさらに含み、
外部から照射されるレーザは、前記ウィンドウ、前記第４開口部及び前記第３開口部を通過して、前記サンプルに照射される、請求項３に記載の遠隔チャンバ。

【請求項7】

前記第２空間には、前記サンプルを加熱するヒーティング部が設けられ、
前記ヒーティング部は、下端部が前記下部チャンバの底面に固定され、
前記ヒーティング部の側面は、前記下部チャンバの内側面と互いに離隔する、請求項１から６のいずれか一項に記載の遠隔チャンバ。

【請求項8】

前記ヒーティング部は、前記サンプルの温度を２０～１０００℃に加熱する、請求項７に記載の遠隔チャンバ。

【請求項9】

前記ヒーティング部は、
熱を生成する発熱部材と、
前記発熱部材の上端部に固定されるサンプル据え置きディスクと、を含む、請求項８に記載の遠隔チャンバ。

【請求項10】

前記ヒーティング部は、前記サンプル据え置きディスクの円周に結合されるリング状のガイドリングをさらに含み、
前記ガイドリングの上下方向への長さは、前記サンプル据え置きディスクの上下方向への長さよりもさらに長い、請求項９に記載の遠隔チャンバ。

【請求項11】

前記サンプル据え置きディスク及び前記ガイドリングは、金メッキ銅またはステンレス鋼からなる、請求項１０に記載の遠隔チャンバ。

【請求項12】

前記下部チャンバの底面には、前記第２空間を冷却する冷却流路が形成される、請求項７に記載の遠隔チャンバ。

【請求項13】

内部にサンプルを収容する遠隔チャンバと、
前記遠隔チャンバの上端部に形成されたウィンドウを通じて前記サンプルにレーザを照射する光源ユニットと、
前記遠隔チャンバに形成された注入口を通じて前記遠隔チャンバの内部空間に運搬ガスを供給する運搬ガス供給ユニットと、
一端部が前記遠隔チャンバに形成された排出口に連結され、前記サンプルから分離された分析対象物質を排出するガス移送チューブと、
前記ガス移送チューブの他端部に排出される前記分析対象物質にヘリウムビームを放出して、前記分析対象物質をイオン化させるイオン化ユニットと、
イオン化された前記分析対象物質を吸い込んで分析する質量分析ユニットと、を含み、
前記遠隔チャンバは、
前記ウィンドウ、前記注入口及び前記排出口が設けられ、内部に第１空間が形成される上部チャンバと、
前記上部チャンバの下端部に結合され、内部に前記サンプルが収容される第２空間が形成される下部チャンバと、を含む、ＤＡＲＴ－ＭＳシステム。

【請求項14】

前記上部チャンバの下端部と前記下部チャンバの上端部は、開放されて前記第１空間と前記第２空間は、連結され、
前記ウィンドウは、前記上部チャンバの上端部に形成され、
前記光源ユニットは、前記遠隔チャンバの上部から下方に前記レーザを照射し、
前記レーザは、前記ウィンドウを通過して、前記サンプルに到達する、請求項１３に記載のＤＡＲＴ－ＭＳシステム。

【請求項15】

前記遠隔チャンバの下端部には、前記遠隔チャンバの位置を調節する水平移動ステージが結合される、請求項１３又は１４に記載のＤＡＲＴ－ＭＳシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０２１年１２月１４日付の大韓民国特許出願１０－２０２１－０１７８８２７号及び２０２２年９月２１日付の大韓民国特許出願１０－２０２２－０１１８９９３号に基づいた優先権の利益を主張し、当該大韓民国特許出願の文献に開示されたあらゆる内容は、本明細書の一部として含まれる。

【0002】

本発明は、遠隔チャンバ及びそれを用いたＤＡＲＴ－ＭＳシステムに係り、ＤＡＲＴ（ｄｉｒｅｃｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ）機器とＭＳ（ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）機器との空間的な自由度を向上させ、試料に追加的な条件付与が可能な遠隔チャンバ及びそれを用いたＤＡＲＴ－ＭＳシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

大気圧イオン化質量分析法（ａｍｂｉｅｎｔ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）は、試料前処理過程が最小化され、大気中でのイオン化過程を通じて迅速に対象物質の分子量及び構造を分析することができる質量分析技法である。

【0004】

ＤＡＲＴ－ＭＳ（ｄｉｒｅｃｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ－ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）は、イオンソース（ｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ）から出る加熱された準安定状態のヘリウムガス（ｈｅａｔｅｄ ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ Ｈｅ ｇａｓ）とこれにより生成される反応性イオン（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎｓ）とを用いて対象物質を脱着及びイオン化させることにより、物質の分子量及び構造分析を行える装置である。大気圧下でイオンソースとＭＳとの間に試料を位置させることにより、簡単に分析を行えるという長所があるが、さらに広い範囲の試料に適用のためには、大気中で試料の濃度（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）の増大及びこれによるスペクトルの信号対ノイズ比（ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）の向上のための技術的開発が要求される。このような観点から試料の脱着効率（ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）、イオン化効率（ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）、生成されたイオンの効率的な収集（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）及び伝達（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）などが検出感度の向上のための重要な因子になりうる。

【0005】

さらに、ＤＡＲＴ－ＭＳ、ＤＥＳＩ－ＭＳ、ＬＡ－ＤＡＲＴ－ＭＳ、ＬＡＥＳＩ－ＭＳのような大気圧質量分析法（ａｍｂｉｅｎｔ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）でのサンプリングは、開放された空間でなされるために、一定レベル以上の検出感度の確保のためには、装置が密集されて配されなければならず、このような配置は、光学顕微鏡（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）のような追加的な分析機器及び試料に追加的な条件（光、熱、電気、真空など）付与のための装置の導入を妨害し、適用可能な試料のサイズを制限する。

【0006】

したがって、前記のような問題を解決して、試料が有する複雑性（ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ）を理解することができる分析装置が要求される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、遠隔チャンバ及びそれを用いたＤＡＲＴ－ＭＳシステムに関するものであって、ＤＡＲＴ機器とＭＳ機器との空間的な自由度を向上させ、試料に追加的な条件付与が可能な遠隔チャンバ及びそれを用いたＤＡＲＴ－ＭＳシステムを提供することである。

【0008】

本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した技術的課題に制限されず、言及されていないさらに他の技術的課題は、下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の遠隔チャンバは、内部にサンプルが収容される下部チャンバ、及び前記下部チャンバの上端部に結合され、内部に前記サンプルから脱着された成分が流入されるガイド流路が形成される上部チャンバ、を含み、前記上部チャンバの内部には、前記脱着された成分を下部チャンバから伝達される第１空間が形成され、前記下部チャンバの内部には、前記サンプルが収容される空間である第２空間が形成され、前記第１空間と前記第２空間は、連結されて互いに通気するものである。

【0010】

本発明の遠隔チャンバで、前記上部チャンバは、上部及び下部が開放される側壁部と、前記側壁部の上端部に結合される天井部と、運搬ガスが注入されるために、前記側壁部の一側壁に形成される注入口と、前記運搬ガス及び前記サンプルから脱着された成分が排出されるために、前記側壁部の他側壁に形成される排出口と、前記第１空間に挿入され、内部に前記ガイド流路が形成されるガスガイド部と、を含むものである。

【0011】

本発明のＤＡＲＴ－ＭＳシステムは、内部にサンプルを収容する遠隔チャンバ、前記遠隔チャンバの上端部に形成されたウィンドウを通じて前記サンプルにレーザを照射する光源ユニット、前記遠隔チャンバに形成された注入口を通じて前記遠隔チャンバの内部空間に運搬ガスを供給する運搬ガス供給ユニット、一端部が前記遠隔チャンバに形成された排出口に連結され、前記サンプルから分離された分析対象物質を排出するガス移送チューブ、前記ガス移送チューブの他端部に排出される前記分析対象物質にヘリウムビームを放出して、前記分析対象物質をイオン化させるイオン化ユニット、及びイオン化された前記分析対象物質を吸い込んで分析する質量分析ユニット、を含み、前記遠隔チャンバは、前記ウィンドウ、前記注入口及び前記排出口が設けられ、内部に第１空間が形成される上部チャンバと、前記上部チャンバの下端部に結合され、内部に前記サンプルが収容される第２空間が形成される下部チャンバと、を含むものである。

【発明の効果】

【0012】

本発明の遠隔チャンバ及びそれを用いたＤＡＲＴ－ＭＳシステムは、ＤＡＲＴ機器とＭＳ機器との空間的な自由度が向上し、試料に追加的な条件付与が可能なものである。

【0013】

本発明の遠隔チャンバ及びそれを用いたＤＡＲＴ－ＭＳシステムは、光照射、温度及び真空制御、電気供給、ガスフロー（ｇａｓ ｆｌｏｗ）が可能な遠隔チャンバを備えたものであって、これを通じてインサイチュ（ｉｎ－ｓｉｔｕ）質量分析が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明のＤＡＲＴ－ＭＳシステムを示す概念図である。

【図2】遠隔チャンバを示す斜視図である。

【図3】遠隔チャンバを示す分解斜視図である。

【図4】上部チャンバの側壁部を示す斜視図である。

【図5】上部チャンバの天井部を示す斜視図である。

【図6】ガスガイド部を示す斜視図である。

【図7】図６のＡ－Ａ断面図である。

【図8】図６のＢ－Ｂ断面図である。

【図9】ヒーティング部を示す分解斜視図である。

【図10】下部チャンバの底面が分離された状態を示す斜視図である。

【図11】下部チャンバの底面を示す平面図である。

【図12】水平移動ステージを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の遠隔チャンバは、内部にサンプルが収容される下部チャンバ、及び前記下部チャンバの上端部に結合され、内部に前記サンプルから脱着された成分が流入されるガイド流路が形成される上部チャンバ、を含み、前記上部チャンバの内部には、前記脱着された成分を下部チャンバから伝達される第１空間が形成され、前記下部チャンバの内部には、前記サンプルが収容される空間である第２空間が形成され、前記第１空間と前記第２空間は、連結されて互いに通気するものである。

【0016】

本発明の遠隔チャンバで、前記上部チャンバは、上部及び下部が開放される側壁部と、前記側壁部の上端部に結合される天井部と、運搬ガスが注入されるために、前記側壁部の一側壁に形成される注入口と、前記運搬ガス及び前記サンプルから脱着された成分が排出されるために、前記側壁部の他側壁に形成される排出口と、前記第１空間に挿入され、内部に前記ガイド流路が形成されるガスガイド部と、を含むものである。

【0017】

本発明の遠隔チャンバで、前記ガスガイド部は、前記注入口と対面する第１開口部と、前記排出口と対面する第２開口部と、前記サンプルと対面する第３開口部と、を含み、前記ガイド流路の一端部に前記第１開口部が位置し、前記ガイド流路の他端部に前記第２開口部が位置し、前記第３開口部は、ガイド流路の中心から下側に位置するものである。

【0018】

本発明の遠隔チャンバで、上下方向に垂直な方向を第１方向とし、上下方向及び前記第１方向に垂直な方向を第２方向とする時、前記ガイド流路は、前記第１方向に延び、前記第１方向上で前記第３開口部は、前記第１開口部と前記第２開口部との間に位置し、前記ガイド流路の前記第２方向への長さは、前記第３開口部の中心から前記第１開口部に近くなるほど短くなり、前記ガイド流路の前記第２方向への長さは、前記第３開口部の中心から前記第２開口部に近くなるほど短くなるものである。

【0019】

本発明の遠隔チャンバで、前記ガスガイド部の上下方向に垂直な断面上で前記ガイド流路は、前記第１方向を長軸とし、前記第２方向を短軸とする流線状に設けられるものである。

【0020】

本発明の遠隔チャンバで、前記天井部には、透光素材からなるウィンドウが形成され、前記ガスガイド部は、前記ウィンドウと対面する位置に第４開口部をさらに含み、外部から照射されるレーザは、前記ウィンドウ、前記第４開口部及び前記第３開口部を通過して、前記サンプルに照射されるものである。

【0021】

本発明の遠隔チャンバの前記第２空間には、前記サンプルを加熱するヒーティング部が設けられ、前記ヒーティング部は、下端部が前記下部チャンバの底面に固定され、前記ヒーティング部の側面は、前記下部チャンバの内側面と互いに離隔するものである。

【0022】

本発明の遠隔チャンバで、前記ヒーティング部は、前記サンプルの温度を２０～１０００℃に加熱するものである。

【0023】

本発明の遠隔チャンバで、前記ヒーティング部は、熱を生成する発熱部材と、前記発熱部材の上端部に固定されるサンプル据え置きディスクと、を含むものである。

【0024】

本発明の遠隔チャンバで、前記ヒーティング部は、前記サンプル据え置きディスクの円周に結合されるリング状のガイドリングをさらに含み、前記ガイドリングの上下方向への長さは、前記サンプル据え置きディスクの上下方向への長さよりもさらに長いものである。

【0025】

本発明の遠隔チャンバで、前記サンプル据え置きディスク及び前記ガイドリングは、金メッキ銅（ｇｏｌｄ ｃｏａｔｅｄ ｃｏｐｐｅｒ）またはステンレス鋼（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）からなるものである。

【0026】

本発明の遠隔チャンバで、前記下部チャンバの底面には、前記第２空間を冷却する冷却流路が形成されるものである。

【0027】

本発明のＤＡＲＴ－ＭＳシステムは、内部にサンプルを収容する遠隔チャンバ、前記遠隔チャンバの上端部に形成されたウィンドウを通じて前記サンプルにレーザを照射する光源ユニット、前記遠隔チャンバに形成された注入口を通じて前記遠隔チャンバの内部空間に運搬ガスを供給する運搬ガス供給ユニット、一端部が前記遠隔チャンバに形成された排出口に連結され、前記サンプルから分離された分析対象物質を排出するガス移送チューブ、前記ガス移送チューブの他端部に排出される前記分析対象物質にヘリウムビームを放出して、前記分析対象物質をイオン化させるイオン化ユニット、及びイオン化された前記分析対象物質を吸い込んで分析する質量分析ユニット、を含み、前記遠隔チャンバは、前記ウィンドウ、前記注入口及び前記排出口が設けられ、内部に第１空間が形成される上部チャンバと、前記上部チャンバの下端部に結合され、内部に前記サンプルが収容される第２空間が形成される下部チャンバと、を含むものである。

【0028】

本発明のＤＡＲＴ－ＭＳシステムで、前記上部チャンバの下端部と前記下部チャンバの上端部は、開放されて前記第１空間と前記第２空間は、連結され、前記ウィンドウは、前記上部チャンバの上端部に形成され、前記光源ユニットは、前記遠隔チャンバの上部から下方に前記レーザを照射し、前記レーザは、前記ウィンドウを通過して、前記サンプルに到達するものである。

【0029】

本発明のＤＡＲＴ－ＭＳシステムで、前記遠隔チャンバの下端部には、前記遠隔チャンバの位置を調節する水平移動ステージが結合されるものである。

【0030】

以下、添付図面を参照して、本発明による実施例を詳しく説明する。この過程で図面に示された構成要素の大きさや形状などは、説明の明瞭性と便宜上、誇張して示されうる。また、本発明の構成及び作用を考慮して特別に定義された用語は、ユーザ、運用者の意図または慣例によって変わりうる。このような用語に対する定義は、本明細書の全般に亘った内容に基づいて下されなければならない。

【0031】

本発明の説明において、留意しなければならない点は、用語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「内側」、「外側」、「一面」、「他面」などが指示した方位または位置関係は図面で示す方位または位置関係、または、通常、本発明の製品使用時に配置する方位または位置関係に基づいたものであり、単に本発明の説明と簡略な説明のためのものであり、表示された装置または素子が、必ずしも特定の方位を有し、特定の方位で構成されるか、操作されなければならないということを提示または暗示するものではないので、本発明を制限すると理解してはならない。

【0032】

図１は、本発明のＤＡＲＴ－ＭＳシステムを示す概念図である。図２は、遠隔チャンバ１００を示す斜視図である。図３は、遠隔チャンバ１００を示す分解斜視図である。図４は、上部チャンバ１１０の側壁部１１１を示す斜視図である。図５は、上部チャンバ１１０の天井部１１２を示す斜視図である。図６は、ガスガイド部１１３を示す斜視図である。図７は、図６のＡ－Ａ断面図である。図８は、図６のＢ－Ｂ断面図である。図９は、ヒーティング部１２１を示す分解斜視図である。図１０は、下部チャンバ１２０の底面が分離された状態を示す斜視図である。図１１は、下部チャンバ１２０の底面を示す平面図である。図１２は、水平移動ステージ１３０を示す斜視図である。

【0033】

以下、図１ないし図１２を参照して、本発明の遠隔チャンバ及びそれを用いたＤＡＲＴ－ＭＳシステムについて詳しく説明する。

【0034】

図１に示したように、本発明のＤＡＲＴ－ＭＳシステムは、内部にサンプルを収容する遠隔チャンバ１００、前記遠隔チャンバ１００の上端部に形成されたウィンドウ１１２ａを通じて前記サンプルにレーザを照射する光源ユニット２００、前記遠隔チャンバ１００に形成された注入口１１１ａを通じて前記遠隔チャンバ１００の内部空間に運搬ガスを供給する運搬ガス供給ユニット３００、一端部が前記遠隔チャンバ１００に形成された排出口１１１ｂに連結され、前記サンプルから分離された分析対象物質を排出するガス移送チューブ４００、前記ガス移送チューブ４００の他端部に排出される前記分析対象物質にヘリウムビームを放出して、前記分析対象物質をイオン化させるイオン化ユニット５００、及びイオン化された前記分析対象物質を吸い込んで分析する質量分析ユニット６００、を含むものである。

【0035】

光源ユニット２００は、レーザを出射するものであって、遠隔チャンバ１００の上部から下方にレーザを出射し、光源ユニット２００から出射されたレーザは、遠隔チャンバ１００の上端部に設けられるウィンドウ１１２ａを通過して遠隔チャンバ１００の内部に位置するサンプルに到達することができる。光源ユニット２００は、ＵＶからＩＲ領域までのレーザ光源のうちから選択されるものである。例えば、光源ユニット２００は、約４００ｎｍ帯の波長のレーザを出射する光源である。

【0036】

運搬ガス供給ユニット３００は、サンプルから脱着された成分を運ぶガスを遠隔チャンバ１００の内部に供給するものである。運搬ガス供給ユニット３００を通じて遠隔チャンバ１００の内部に注入された運搬ガスは、サンプルから脱着された成分をガス移送チューブ４００に押し出してガス移送チューブ４００の出口で加熱された準安定ヘリウムビーム（ｈｅａｔｅｄ ｍｅｔａ－ｓｔａｂｌｅ ｂｅａｍ）と合うようにする。運搬ガス供給ユニット３００が供給する運搬ガスは、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴンなどである。

【0037】

ガス移送チューブ４００は、遠隔チャンバ１００の内部で発生したエアロゾルがイオン化ユニット５００がヘリウムビームを放出する位置まで移動するための流路である。例えば、ガス移送チューブ４００は、テフロン（登録商標）チューブ、ウレタンチューブ、シリコンチューブなどである。ガス移送チューブ４００は、数ｃｍないし数十ｍ程度の長さに設けられ、装置間の配置関係の自由度のために、可撓性材質からなることが望ましい。例えば、ガス移送チューブ４００は、５０～１００ｃｍの長さに設けられうる。

【0038】

イオン化ユニット５００は、サンプルから脱着された成分に加熱された準安定ヘリウムビームを放出するものである。ヘリウムビームが放出されるイオン化ユニット５００の放出口が、質量分析ユニット６００の吸入口と対面するようにイオン化ユニット５００は配置される。

【0039】

質量分析ユニット６００は、質量分析器（ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）であって、質量対電荷の比（ｍ／ｚ）が異なるイオン化された分子を分離及び検出することができるものである。

【0040】

図２及び図３に示したように、前記遠隔チャンバ１００は、前記ウィンドウ１１２ａ、前記注入口１１１ａ及び前記排出口１１１ｂが設けられ、内部に第１空間１１０ａが形成される上部チャンバ１１０と、前記上部チャンバ１１０の下端部に結合され、内部に前記サンプルが収容される第２空間１２０ａが形成される下部チャンバ１２０と、を含むものである。

【0041】

前記上部チャンバ１１０の下端部と前記下部チャンバ１２０の上端部は、開放されて前記第１空間１１０ａと前記第２空間１２０ａは、連結され、前記ウィンドウ１１２ａは、前記上部チャンバ１１０の上端部に形成され、前記光源ユニット２００は、前記遠隔チャンバ１００の上部から下方に前記レーザを照射し、前記レーザは、前記ウィンドウ１１２ａを通過して、前記サンプルに到達するものである。

【0042】

すなわち、遠隔チャンバ１００で、下部チャンバ１２０は、内部にサンプルを収容し、サンプルに電圧または電流の印加、加熱、冷却などの条件付与になる空間であって、第２空間１２０ａが形成されるものであり、上部チャンバ１１０は、下部チャンバ１２０の第２空間１２０ａに位置するサンプルから脱着された成分を伝達されてガス排出チューブに排出する空間である第１空間１１０ａが形成されるものである。

【0043】

図４に示したように、上部チャンバ１１０の側壁部１１１は、上部及び下部が開放される四角形のフレームとして設けられうる。側壁部１１１には、注入口１１１ａと排出口１１１ｂとが設けられうる。さらに、具体的に、側壁部１１１の４個の側壁のうち、互いに対面する２個の側壁に注入口１１１ａと排出口１１１ｂとがそれぞれ形成され、注入口１１１ａと排出口１１１ｂは、それぞれの側壁で互いに対面するように位置しうる。したがって、注入口１１１ａに流入された運搬ガスは、直線に流れて、サンプルから脱着された成分と共に排出口１１１ｂに排出される。

【0044】

必要に応じて、遠隔チャンバ１００の内部に真空形成が要求される場合、注入口１１１ａまたは排出口１１１ｂに真空ポンプを連結して遠隔チャンバ１００の内部に真空を形成しうる。

【0045】

図５に示したように、側壁部１１１の上端部には、ウィンドウ１１２ａが形成された天井部が結合されうる。天井部１１２は、ホールが形成された上下方向に垂直なプレートで形成され、ホールは、光透過性素材で覆われてウィンドウ１１２ａで形成されうる。さらに具体的に、ウィンドウ１１２ａは、光源ユニット２００から生成されたレーザが透過可能な素材からなる。

【0046】

前記第１空間１１０ａには、ガスガイド部１１３が挿入される。ガスガイド部１１３は、サンプルから脱着された成分を伴った運搬ガスが上部チャンバ１１０内で内壁と衝突して渦流の形成を防止し、実際の流体が流れる空間を限定させて検出感度を向上させるものである。

【0047】

図６ないし図８に示したように、前記ガスガイド部１１３は、前記注入口１１１ａと対面する第１開口部１１３ａと、前記排出口１１１ｂと対面する第２開口部１１３ｂと、前記サンプルと対面する第３開口部１１３ｃと、前記ウィンドウ１１２ａと対面する第４開口部１１３ｄと、前記第１開口部１１３ａ、前記第２開口部１１３ｂ、前記第３開口部１１３ｃ及び前記第４開口部１１３ｄと連結され、前記分析対象物質の流れをガイドするガイド流路１１３ｅと、を含むものである。

【0048】

具体的に、前記注入口１１１ａ及び前記排出口１１１ｂは、互いに対向する前記上部チャンバ１１０の一対の側壁のそれぞれに互いに対面するように形成されるものに対応するように、第１開口部１１３ａ及び第２開口部１１３ｂは、側面に位置し、第３開口部１１３ｃは、底面に形成され、第４開口部１１３ｄは、天井面に形成されうる。すなわち、ガイド流路１１３ｅは、図６に示したように、ｘ軸方向に延びる流線状の流路からなり、この際、ガイド流路１１３ｅの一端部に第１開口部１１３ａが位置し、ガイド流路１１３ｅの他端部に第２開口部１１３ｂが位置し、第３開口部１１３ｃは、ガイド流路１１３ｅの中心から下側に位置し、第４開口部１１３ｄは、ガイド流路１１３ｅの中心から上側に位置しうる。

【0049】

すなわち、ｘ軸方向を第１方向とし、ｙ軸方向を第２方向とする時、前記ガイド流路１１３ｅは、前記第１方向に延びる形状からなる。前記第１方向上で前記第３開口部１１３ｃは、前記第１開口部１１３ａと前記第２開口部１１３ｂとの間に位置しうる。

【0050】

前記ガイド流路１１３ｅの前記第２方向への長さは、前記第３開口部１１３ｃの中心から前記第１開口部１１３ａに近くなるほど短くなり、前記ガイド流路１１３ｅの前記第２方向への長さは、前記第３開口部１１３ｃの中心から前記第２開口部１１３ｂに近くなるほど短くなるものである。すなわち、ガイド流路１１３ｅは、中心から注入口１１１ａまたは排出口１１１ｂに近くなるほどその幅が狭くなる形状からなる。第１開口部１１３ａと第２開口部１１３ｂとを連結する一対の側壁は、互いに面対称になる形状の曲面からなる。

【0051】

例えば、前記ガスガイド部１１３の上下方向に垂直な断面上で前記ガイド流路１１３ｅは、前記第１方向を長軸とし、前記第２方向を短軸とする流線状に設けられるものである。

【0052】

ガスガイド部１１３には、ガイド流路１１３ｅの両側に熱遮断中空１１３ｆが形成されうる。熱遮断中空１１３ｆは、ヒーティング部１２１から生成された熱がガスガイド部１１３を通じて周辺に伝達されることを最小化して、遠隔チャンバ１００自体または遠隔チャンバ１００に搭載または結合される器具の劣化を防止することができる。

【0053】

前記第２空間１２０ａには、前記サンプルを加熱するヒーティング部１２１が設けられ、前記ヒーティング部１２１は、下端部が前記下部チャンバ１２０の底面に固定され、前記ヒーティング部１２１の側面は、前記下部チャンバ１２０の内側面と互いに離隔するものである。前記ヒーティング部１２１は、前記サンプルの温度を２０～１０００℃に加熱するものである。さらに他の例として、前記ヒーティング部１２１は、前記サンプルの温度を２０～７５０℃に加熱するものである。

【0054】

図９に示したように、前記ヒーティング部１２１は、熱を生成する発熱部材１２１ａと、前記発熱部材１２１ａの上端部に固定されるサンプル据え置きディスク１２１ｂと、を含むものである。

【0055】

発熱部材１２１ａは、セラミックヒーター、ペルチェ（ｐｅｌｔｉｅｒ）ヒーターなどである。

【0056】

サンプル据え置きディスク１２１ｂは、上側面に溝が形成されて、パウダー状のサンプルを安定して据え置くことができる。

【0057】

前記ヒーティング部１２１は、前記サンプル据え置きディスク１２１ｂの円周に結合されるリング状のガイドリング１２１ｃをさらに含み、前記ガイドリング１２１ｃの上下方向への長さは、前記サンプル据え置きディスク１２１ｂの上下方向への長さよりもさらに長いものである。ガイドリング１２１ｃは、発熱部材１２１ａの上端部にサンプル据え置きディスク１２１ｂを安定して固定させうる。

【0058】

前記サンプル据え置きディスク１２１ｂ及び前記ガイドリング１２１ｃは、金メッキ銅またはステンレス鋼からなるものである。すなわち、サンプル据え置きディスク１２１ｂ及び前記ガイドリング１２１ｃは、熱伝導性に優れた材質からなる。

【0059】

前記下部チャンバ１２０の底面には、前記第２空間１２０ａを冷却する冷却流路１２２が形成されるものである。

【0060】

下部チャンバ１２０の側壁には、フィードスルー（ｆｅｅｄｔｈｒｏｕｇｈ）１２３が設けられて外部の充放電装置を通じてサンプルに電気を供給することができる。フィードスルー１２３は、一対、すなわち、２個設けられ、２個のフィードスルー１２３のそれぞれは、下部チャンバ１２０のそれぞれ他の側壁に位置しうる。

【0061】

下部チャンバ１２０のさらに他の側壁には、ヒーティング部１２１と遠隔チャンバ１００の外部に位置する温度コントローラを電気的に連結するためのヒーター端子１２４とが形成されうる。

【0062】

例えば、下部チャンバ１２０は、上側面に開放される直方体状からなる。この際、互いに対面する一対の側壁のそれぞれに２個のフィードスルー１２３がそれぞれ位置し、残りの側壁うち、１つにヒーター端子１２４が位置しうる。

【0063】

図１０及び図１１に示したように、下部チャンバ１２０の底面は、２層のプレートが重なった構造であり、下側プレートの上面にＵ字状カーブ流路１２２ａが溝で形成されうる。Ｕ字状カーブ流路１２２ａに冷却流体が流れて遠隔チャンバ１００を冷却させることができる。Ｕ字状カーブ流路１２２ａの両端部には、冷却流体が注入される注入流路１２２ｂと冷却流体が排出される排出流路１２２ｃとがそれぞれ形成されうる。下側プレートの上面には、Ｕ字状カーブの溝を取り囲むシーリング部材挿入溝１２２ｄが形成されうる。

【0064】

図１２に示したように、前記遠隔チャンバ１００の下端部には、前記遠隔チャンバ１００の位置を調節する水平移動ステージ１３０が結合されるものである。水平移動ステージ１３０は、上下方向に垂直な２つの直交軸上で遠隔チャンバ１００の位置を調節することができる。

【0065】

具体的に、水平移動ステージ１３０は、地面に固定される固定台１３４と、前記固定台１３４の上端部に結合されて、前記固定台１３４に対して水平方向に相対移動可能な移動プレート１３１と、前記移動プレート１３１の水平移動を調節する第１水平調節部材１３２及び第２水平調節部材１３３と、を含みうる。

【0066】

以上、本発明による実施例が説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これにより多様な変形及び均等な範囲の実施例が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、次の特許請求の範囲によって決定されねばならない。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明の遠隔チャンバ及びそれを用いたＤＡＲＴ－ＭＳシステムは、ＤＡＲＴ機器とＭＳ機器との空間的な自由度が向上し、試料に追加的な条件付与が可能なものである。

【0068】

本発明の遠隔チャンバ及びそれを用いたＤＡＲＴ－ＭＳシステムは、光照射、温度及び真空制御、電気供給、ガスフローが可能な遠隔チャンバを備えたものであって、これを通じてインサイチュ質量分析が可能なものである。

【符号の説明】

【0069】

１００：遠隔チャンバ
１１０：上部チャンバ
１１０ａ：第１空間
１１１：側壁部
１１１ａ：注入口
１１１ｂ：排出口
１１２：天井部
１１２ａ：ウィンドウ
１１３：ガスガイド部
１１３ａ：第１開口部
１１３ｂ：第２開口部
１１３ｃ：第３開口部
１１３ｄ：第４開口部
１１３ｅ：ガイド流路
１１３ｆ：熱遮断中空
１２０：下部チャンバ
１２０ａ：第２空間
１２１：ヒーティング部
１２１ａ：発熱部材
１２１ｂ：サンプル据え置きディスク
１２１ｃ：ガイドリング
１２２：冷却流路
１２２ａ：Ｕ字状カーブ流路
１２２ｂ：注入流路
１２２ｃ：排出流路
１２２ｄ：シーリング部材挿入溝
１２３：フィードスルー
１２４：ヒーター端子
１３０：水平移動ステージ
１３１：移動プレート
１３２：第１水平調節部材
１３３：第２水平調節部材
１３４：固定台
２００：光源ユニット
３００：運搬ガス供給ユニット
４００：ガス移送チューブ
５００：イオン化ユニット
６００：質量分析ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【国際調査報告】