[发明专利]质量分析装置

说明书

本发明提供一种可通过一次性测量执行质量分析与用于识别异构体的电子束衍射测量这两者的装置。此外，提供一种能够在这样的装置中比以往更高效地进行电子束衍射测量的技术。质量分析装置(1)具备：离子化部(201)，从试样生成离子；质量分离部(231、235)，对由离子化部生成的离子进行质量分离；离子检测器(237)，检测由质量分离部质量分离的离子；离子捕获部(31)，捕获由质量分离部质量分离的离子；电子束检测部(32)，检测由被离子捕获部捕获的离子衍射的电子束。

技术领域

本发明涉及质量分析装置。

背景技术

质量分析装置被广泛用于试样所含成分的鉴定、定量。在质量分析装置中，将从试样成分生成的离子质量分离，测量每个质荷比的离子强度。然后，生成以质荷比与离子的强度为两轴的质谱，基于与已知物质的质谱的一致度等来鉴定该成分。此外，基于质谱上的质谱峰的强度对该成分进行定量。

在试样成分为比较大的分子的情况下，难以根据从试样成分生成的离子本身鉴定该成分。于是进行MS/MS分析，所述MS/MS分析是从由试样成分生成的离子中选择具有特定的质荷比的离子作为前体离子，对使该前体离子裂解而生成的产物离子进行质量分离，测量每个质荷比的离子的强度。在MS/MS分析中，根据各种产物离子的质荷比推定试样成分的部分结构来鉴定试样成分。

由于质量分析根据质荷比分离离子，因此无法分离质荷比相同的离子。例如，丁烷与异丁烷是甲基的键合位置不同的结构异构体，但两者的质量相同，因此无法分离它们的离子。此外，在结构异构体的情况下，即使使前体离子裂解而生成产物离子，由于仅生成相同种类的产物离子的情况较多，从而难以识别两者。

于是，以往，为了得到无法通过质量分析得到的分子的几何学结构(原子间距离或键角)的信息而使用了其它的测量法。在这样的测量法中，例如有旋转光谱测量、电子束衍射测量以及X射线衍射测量。在旋转光谱测量中，将微波照射至试样气体来测量吸光度(吸光测量)，或者对来自试样气体的发光进行分光测量，但与电子束衍射测量或X射线衍射测量这样的衍射法相比灵敏度较差。此外，X射线衍射测量的弹性散射截面积较小，仅为电子束衍射的弹性散射截面积的10^-5～10^-4倍(例如非专利文献1)，在以试样气体为对象的测量中，与电子束衍射相比其灵敏度较差。从这些观点出发，以往提出有通过非专利文献2-5中记载的电子束衍射测量，得到分子的几何学结构的方案。

在非专利文献2以及3中记载有电子束衍射装置。在这些装置中，通过将中性气体分子导入至离子阱的内部并照射激光来进行离子化(光离子化)，将生成的多种离子捕获到离子阱后，在该离子阱中进行质量筛选，仅捕获解析对象的离子。然后，对捕获到离子阱内的离子照射电子束来获取电子束衍射像。通过解析该电子束衍射像，得到分子的几何学结构的信息。

在非专利文献4中记载有将用于执行电子束衍射测量的装置与质量分析装置组合而得的装置。该装置在离子化部下游具备使离子的飞行方向偏转的偏转部，通过该偏转部切换偏转方向，由此将由离子化部生成的离子导入离子阱或者飞行时间型质量分离部的任一个。在离子阱中，与非专利文献2以及3的装置同样地，通过电子束的照射获取衍射像，得到离子的分子结构的信息。另一方面，在飞行时间型质量分离部中通过得到质谱来监控离子源中的离子生成的状态。

现有技术文献

专利文献

非专利文献1：羽田真毅，《使用了台式飞秒电子束衍射法的超高速结构动力学的观测》，Journal of the Vacuum Society of Japan(日本真空学会杂志)，59卷(2016)，2号

非专利文献2：加藤景子，学位论文摘要《离子阱电子衍射装置的开发以及其在分子离子结构确定和反应跟踪中的应用》，2006年，东京大学大学院理科系研究科，[在线]，[2020年12月21日检索]，网址链接URL:http://gakui.dl.itc.u-tokyo.ac.jp/cgi-bin/gazo.cgi？no＝121041