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イオン源げん

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質量しつりょう分析計ぶんせきけいEI/CIイオン源げん

イオン源げんは、原子げんしおよび分子ぶんしイオンを作成さくせいする装置そうちのことである[1]。質量しつりょう分析計ぶんせきけい、発光はっこう分光ぶんこう計けい、粒子りゅうし加速器かそくき、イオン注入ちゅうにゅう機き、イオンエンジンなどで、イオンを形成けいせいするために使用しようされる。

EI法ほう[編集へんしゅう]

電子でんしイオン化いおんか源げんの概略がいりゃく図ず

EI法ほうは、特とくに有機ゆうき分子ぶんしの質量しつりょう分析ぶんせきで広ひろく使用しようされている。

電子でんしは陰極いんきょくと陽極ようきょくの間あいだのアーク放電ほうでんによって作成さくせいされる。

原子げんし物理ぶつり学がくでは、電子でんしビームイオン源げん（EBIS）を使用しようして、強力きょうりょくな電子でんしビームで原子げんしに衝撃しょうげきを与あたえて高こう荷電かでんイオンを生成せいせいする[2][3]。詳くわしい動作どうさ原理げんりについては、電子でんしビームイオントラップ（英語えいご版ばん）を参考さんこうのこと。

電子でんし捕獲ほかくイオン化いおんか[編集へんしゅう]

電子でんし捕獲ほかくイオン化いおんか（ECI）は、電子でんしの結合けつごうによる気き相しょう原子げんしまたは分子ぶんしのイオン化いおんかで、A- ・　形かたちのイオンを生成せいせいする。

電子でんし捕獲ほかくは、化学かがくイオン化いおんかと組くみ合あわせて使用しよう可能かのうである[4]。

電子でんし捕獲ほかく検出けんしゅつ器きは、いくつかのガスクロマトグラフィーシステムで使用しようされている[5]。

化学かがくイオン化いおんか[編集へんしゅう]

化学かがくイオン化いおんか （CI）は、電子でんしの除去じょきょではなくイオン/分子ぶんし反応はんのうを伴ともなうため、電子でんしイオン化いおんかよりも低ひくいエネルギープロセスである[6]。エネルギーが低ひくいほど断片だんぺん化かが少すくなくなり、通常つうじょうはスペクトルがより単純たんじゅんになる。典型てんけい的てきなCIスペクトルには、簡単かんたんに識別しきべつできる分子ぶんしイオンがある[7]。

CIでは、イオン源げんの試薬しやくガスのイオンとの衝突しょうとつによりイオンが生成せいせいされる。一般いっぱん的てきな試薬しやくガスには、メタン、アンモニア、イソブタンなどがある。イオン源げんの内部ないぶでは、検体けんたいに比くらべて試薬しやくガスが大だい過剰かじょうに存在そんざいしている。イオン源げんに入はいる電子でんしは、試薬しやくガスを優先ゆうせん的てきにイオン化いおんかする。その結果けっか生しょうじる他ほかの試薬しやくガス分子ぶんしとの衝突しょうとつにより、イオン化いおんかプラズマが生成せいせいされる。このプラズマとの反応はんのうにより、検体けんたいの陽ひイオンと陰かげイオンが形成けいせいされる。

電荷でんか交換こうかんイオン化いおんか[編集へんしゅう]

電荷でんか交換こうかんイオン化いおんか（電荷でんか移動いどうイオン化いおんかとも呼よばれる）は、イオンと原子げんしまたは分子ぶんしとの間あいだの気き相反あいはん応おうであり、イオンの電荷でんかは中性ちゅうせい種しゅに移動いどうする[8]。

化学かがくイオン化いおんか[編集へんしゅう]

化学かがくイオン化いおんかは、気き相しょうの原子げんしまたは分子ぶんしと励起れいき状態じょうたいの原子げんしまたは分子ぶんしとの反応はんのうによって、イオンを形成けいせいする [9][10]

連想れんそうイオン化いおんか[編集へんしゅう]

連想れんそうイオン化いおんかは、2つの原子げんしまたは分子ぶんしが相互そうご作用さようして単一たんいつのプロダクトイオンを形成けいせいする気き相反あいはん応おうである[11][12][13]。 相互そうご作用さようする種たねの一方いっぽうまたは両方りょうほうが、過剰かじょうな内部ないぶエネルギーを持もっている。

ペニングイオン化か[編集へんしゅう]

ペニングイオン化かは、中性ちゅうせい原子げんしまたは分子ぶんし間あいだの反応はんのうを伴ともなう化学かがくイオン化いおんかの一種いっしゅである[14][15]。 このプロセスは、1927年ねんに最初さいしょに報告ほうこくされたオランダの物理ぶつり学者がくしゃであるフランスのミシェルペニングにちなんで命名めいめいされた[16] 。ペニングイオン化かには、気き相しょうの励起れいき状態じょうたいの原子げんしまたは分子ぶんしG *とターゲット分子ぶんしMとの反応はんのうが含ふくまれ、ラジカル分子ぶんしカチオンM + [17]を形成けいせいする。

ペニングイオン化かは、ターゲット分子ぶんしのイオン化いおんかポテンシャルが励起れいき状態じょうたいの原子げんしまたは分子ぶんしの内部ないぶエネルギーよりも低ひくい場合ばあいに発生はっせいする。

表面ひょうめんペニングイオン化か（オージェ脱だつ励起れいきとも）は、励起れいき状態じょうたいのガスとバルク表面ひょうめんSとの相互そうご作用さようを指さす。

イオン付着ふちゃく[編集へんしゅう]

イオン結合けつごうイオン化いおんかは、反応はんのう性せい衝突しょうとつで陽ひイオンが分析ぶんせき物ぶつ分子ぶんしに結合けつごうする化学かがくイオン化いおんかに似にている[18]。

放射ほうしゃ性せいイオン源げんでは、放射ほうしゃ性せい物質ぶっしつの小片しょうへん、たとえば63 Niや241 Amを使用しようしてガスをイオン化いおんかする[要よう出典しゅってん]。これは、イオン化いおんか煙けむり検出けんしゅつ器きおよびイオン移動いどう度ど分光ぶんこう計けいで使用しようされる。

ガス放電ほうでんイオン源げん[編集へんしゅう]

NASAのNEXT（イオンスラスタ）宇宙船うちゅうせん推進すいしんシステム

これらのイオン源げんは、プラズマ源みなもとまたは放電ほうでんを使用しようしてイオンを生成せいせいする。

誘導ゆうどう結合けつごうプラズマ[編集へんしゅう]

誘導ゆうどう結合けつごうプラズマは、電磁でんじ誘導ゆうどう、つまり時じ変へん磁場じばによって生成せいせいされる電流でんりゅうによってエネルギーが供給きょうきゅうされるプラズマ源げんである[19]。

マイクロ波は誘導ゆうどうプラズマ[編集へんしゅう]

マイクロ波は誘導ゆうどうプラズマイオン源げんは、無む電極でんきょくガス放電ほうでんを励起れいきして、微量びりょう元素げんそ質量しつりょう分析ぶんせき用ようのイオンを生成せいせいできる[20][21]。マイクロ波はプラズマは、GHz範囲はんいの高周波こうしゅうは電磁でんじ放射ほうしゃを有ゆうするプラズマの一種いっしゅであり、無む電極でんきょくガス放電ほうでんを励起れいきできる。表面ひょうめん波は持続じぞくモードで適用てきようされた場合ばあい、それらは高こうプラズマ密度みつどの大だい面積めんせきプラズマを生成せいせいするのに特とくに適てきしている。それらが表面ひょうめん波はと共振きょうしん器きモードの両方りょうほうにある場合ばあい、高度こうどの空間くうかん的てき局在きょくざい化かを示しめすことができる。これにより、プラズマ生成せいせいの場所ばしょを表面ひょうめん処理しょりの場所ばしょから空間くうかん的てきに分離ぶんりすることがでる。このような分離ぶんりは、（適切てきせつなガスフロースキームとともに）処理しょりされた基板きばんから放出ほうしゅつされた粒子りゅうしが気き相しょうのプラズマ化学かがくに及およぼす可能かのう性せいのある悪影響あくえいきょうを減へらすのに役立やくだつ。

ECRイオン源げん[編集へんしゅう]

ECRイオン源げんは、電子でんしサイクロトロン共鳴きょうめいを利用りようしてプラズマをイオン化いおんかする。マイクロ波はは、電子でんしサイクロトロン共鳴きょうめいに対応たいおうする周波数しゅうはすうでボリュームに注入ちゅうにゅうされる。これは、ボリューム内ないの領域りょういきに適用てきようされる磁場じばによって定義ていぎされる。ボリュームには、低圧ていあつガスが含ふくまれている。

グロー放電ほうでん[編集へんしゅう]

グロー放電ほうでんは、低圧ていあつガスに電流でんりゅうを流ながすことにより形成けいせいされるプラズマである。ガスを含ふくむ真空しんくうチャンバー内ないの2つの金属きんぞく電極でんきょく間あいだに電圧でんあつを印加いんかすることにより作成さくせいされる。電圧でんあつがストライキング電圧でんあつと呼よばれる特定とくていの値ねを超こえると、ガスはプラズマを形成けいせいする。

デュオプラズマトロンは、ガスをイオン化いおんかするために使用しようされるプラズマを生成せいせいするカソード （ 熱ねつ陰極いんきょくまたは冷ひや陰極いんきょく ）で構成こうせいされるグロー放電ほうでんイオン源げんの一種いっしゅである[1][22]。デュオプラズマトロンは、正ただしまたは負まけのイオンを生成せいせいできる[23]。デュオプラズマトロンは、二に次じイオン質量しつりょう分析ぶんせき [24][25]、イオンビームエッチング、および、高こうエネルギー物理ぶつり学がく [26]で使用しようされる。

フローイング・アフターグロー[編集へんしゅう]

フローイング・アフターグローでは、通常つうじょうヘリウムまたはアルゴンなどの不ふ活性かっせいガスの流ながれでイオンが形成けいせいされる[27][28][29]。試薬しやくを下流かりゅうに追加ついかして、イオン生成せいせい物ぶつを作成さくせいし、反応はんのう速度そくどを調しらべる。フローイング・アフターグロー質量しつりょう分析ぶんせきは、有機ゆうき化合かごう物ぶつの微量びりょうガス分析ぶんせき[30]で使用しようされる[31]。

スパークイオン化いおんか[編集へんしゅう]

スパークイオン化いおんかは、固体こたいサンプルから気き相しょうイオンを生成せいせいするために使用しようされる。スパークイオン化いおんかを用もちいる質量しつりょう分析計ぶんせきけいは、スパークイオン化いおんか質量しつりょう分析計ぶんせきけいまたはスパークソース質量しつりょう分析計ぶんせきけい（SSMS）と呼よばれる[32]。

クローズドドリフトイオン源げんは、ガスをイオン化いおんかするために電子でんしを閉とじ込こめるために、環状かんじょうキャビティ内ないの放射状ほうしゃじょう磁場じばを使用しようする。それらは、イオン注入ちゅうにゅうおよび宇宙うちゅう推進すいしん（ ホール効果こうかスラスタ ）に使用しようされる。

光ひかりイオン化いおんか[編集へんしゅう]

光ひかりイオン化いおんかは、光子こうしと原子げんしまたは分子ぶんしとの相互そうご作用さようからイオンが形成けいせいされるイオン化いおんかプロセスを指さす[33]。

多た光子こうしイオン化いおんか[編集へんしゅう]

多た光子こうしイオン化いおんか（MPI）では、イオン化いおんかしきい値ちを下回したまわるエネルギーの複数ふくすうの光子こうしが実際じっさいにエネルギーを結合けつごうして原子げんしをイオン化いおんかする。

共鳴きょうめい増強ぞうきょう多た光子こうしイオン化いおんか （REMPI）は、1つ以上いじょうの光子こうしが、イオン化いおんかされている原子げんしまたは分子ぶんしで共鳴きょうめいする束縛そくばく遷移せんいにアクセスするMPIの形式けいしきである。

大気たいき圧あつ光こうイオン化いおんか[編集へんしゅう]

大気たいき圧あつ光こうイオン化いおんかでは、光子こうし源げん、通常つうじょうは真空しんくうUV（VUV）ランプを使用しようして、単一たんいつ光子こうしイオン化いおんかプロセスで検体けんたいをイオン化いおんかする。他たの大気たいき圧あつイオン源げんと同様どうように、溶媒ようばいのスプレーは比較的ひかくてき高たかい温度おんど（摂氏せっし400度ど以上いじょう）に加熱かねつされ、脱だつ溶媒ようばいのために高こう流量りゅうりょうの窒素ちっそがスプレーされる。得えられたエアロゾルは、紫外線しがいせんを照射しょうしゃしてイオンを生成せいせいする。大気たいき圧あつレーザーイオン化いおんかでは、UVレーザー光源こうげんを使用しようしてMPIを介かいして検体けんたいをイオン化いおんかする。

脱着だっちゃくイオン化いおんか[編集へんしゅう]

フィールド脱着だっちゃく[編集へんしゅう]

フィールド脱着だっちゃく概略がいりゃく図ず

フィールド脱だつ離はなれとは、カミソリの刃はなどの鋭するどい表面ひょうめんを備そなえたエミッタ、または、より一般いっぱん的てきには小ちいさな「ウィスカ」が形成けいせいされたフィラメントに高こう電位でんい電界でんかいが印加いんかされるイオン源げんを指さす[34]。これにより、非常ひじょうに高たかい電場でんじょうが生しょうじ、分析ぶんせき物ぶつの気体きたい分子ぶんしのイオン化いおんかを引ひき起おこす。フィールド脱着だっちゃくによって生成せいせいされた質量しつりょうスペクトルには、断片だんぺん化かがほとんどまたはまったくない。分子ぶんしラジカルカチオンが多おおく生成せいせいされ、プロトン化か分子ぶんしは比較的ひかくてき少すくない。

粒子りゅうし衝撃しょうげき[編集へんしゅう]

高速こうそく原子げんし衝撃しょうげき[編集へんしゅう]

原子げんしによる粒子りゅうし衝撃しょうげきは高速こうそく原子げんし衝撃しょうげき （FAB）と呼よばれ、原子げんしまたは分子ぶんしイオンによる衝撃しょうげきは二に次じイオン質量しつりょう分析ぶんせき（SIMS）と呼よばれる[35]。核分裂かくぶんれつ片へんのイオン化いおんかは、適切てきせつな核種かくしゅ、例たとえばカリホルニウム同位どうい体たい252 Cfの核分裂かくぶんれつの結果けっかとして形成けいせいされるイオンまたは中性ちゅうせい原子げんしを使用しようする。

FABでは、分析ぶんせき物ぶつはマトリックスと呼よばれる不揮発ふきはつ性せいの化学かがく的てき保護ほご環境かんきょうと混合こんごうされ、真空しんくう下かで高こうエネルギー（4000〜10,000電子でんしボルト）の原子げんしビームで照射しょうしゃされる[36]。原子げんしは通常つうじょう、アルゴンやキセノンなどの不ふ活性かっせいガスに由来ゆらいする。一般いっぱん的てきなマトリックスには、グリセロール、チオグリセロール、3-ニトロベンジルアルコール（3-NBA）、18-クラウン-6エーテル、2-ニトロフェニル オクチル エーテル、スルホラン、ジエタノールアミン、およびトリエタノールアミンが含ふくまれる。この技術ぎじゅつは、二に次じイオン質量しつりょう分析ぶんせきおよびプラズマ脱だつ離はなれ質量しつりょう分析ぶんせきに似にている。

二に次じイオン化いおんか[編集へんしゅう]

二に次じイオン質量しつりょう分析ぶんせき法ほう（SIMS）を使用しようして、集束しゅうそく一いち次じイオンビームで試料しりょうの表面ひょうめんをスパッタリングし、放出ほうしゅつされた二に次じイオンを収集しゅうしゅうおよび分析ぶんせきすることにより、固体こたい表面ひょうめんおよび薄膜うすまくの組成そせいを分析ぶんせきできる。これらの二に次じイオンの質量しつりょう/電荷でんか比ひを質量しつりょう分析計ぶんせきけいで測定そくていして、表面ひょうめんの元素げんそ、同位どうい体たい、または分子ぶんし組成そせいを1〜2ナノメートルの深ふかさまで決定けっていできる。

液体えきたい金属きんぞくイオン源げん（LMIS）では、金属きんぞく（通常つうじょうガリウム）が液体えきたい状態じょうたいに加熱かねつされ、毛細管もうさいかんまたは針はりの端はしに提供ていきょうされる。次つぎに、強つよい電場でんじょうをかけるとテイラーコーンが形成けいせいされる。コーンの先端せんたんが鋭するどくなると、電界でんかい蒸発じょうはつによってイオンが生成せいせいされるまで、電界でんかいが強つよくなる。これらのイオン源げんは、特とくにイオン注入ちゅうにゅうまたは集束しゅうそくイオンビーム機器ききで使用しようされる。

プラズマ脱だつ離はなれイオン化いおんか[編集へんしゅう]

プラズマ脱着だっちゃく飛行ひこう時間じかん型がた質量しつりょう分析計ぶんせきけいの概略がいりゃく図ず

核分裂かくぶんれつフラグメントイオン化かとも呼よばれるプラズマ脱だつ離はなれイオン化いおんか質量しつりょう分析ぶんせき（PDMS）は、核分裂かくぶんれつの結果けっかとして形成けいせいされるイオンまたは中性ちゅうせい原子げんし（通常つうじょう、カリホルニウムの同位どうい体たい252Cf）を固体こたい試料しりょうに衝突しょうとつさせることにより、固体こたい試料しりょう中ちゅうの物質ぶっしつのイオン化いおんかを達成たっせいする質量しつりょう分析ぶんせき技術ぎじゅつである[37][38]。

レーザー脱だつ離はなれイオン化いおんか[編集へんしゅう]

MALDIイオン源げんの図ず

マトリックス支援しえんレーザー脱だつ離はなれ/イオン化いおんか （MALDI）は、ソフトイオン化いおんか技術ぎじゅつである。サンプルはマトリックス材料ざいりょうと混合こんごうされる。レーザーパルスを受信じゅしんすると、マトリックスはレーザーエネルギーを吸収きゅうしゅうし、このイベントによって主おもにマトリックスが脱だつ離はなれおよびイオン化いおんかされると考かんがえられる（プロトンの添加てんかにより）。検体けんたい分子ぶんしも脱着だっちゃくされる。マトリックスは、プロトンを検体けんたい分子ぶんし（タンパク質たんぱくしつタンパク質たんぱくしつなど）に移動いどうさせ、検体けんたいを帯電たいでんさせると考かんがえられる。

表面ひょうめん支援しえんレーザー脱だつ離はなれ/イオン化いおんか[編集へんしゅう]

表面ひょうめん支援しえんレーザー脱だつ離はなれ/イオン化いおんか（SALDI）は、質量しつりょう分析ぶんせきによる生体せいたい分子ぶんしの分析ぶんせきに使用しようされるソフトレーザー脱着だっちゃく技術ぎじゅつである[39][40]。初期しょきには、グラファイトマトリックスを使用しようした。現在げんざい、ナノ材料ざいりょうなどの他ほかの無機むきマトリックスを使用しようしたレーザー脱だつ離はなれ/イオン化いおんか法ほうは、SALDIの変形へんけいと見みなされることがよくある。従来じゅうらいのSALDIとDARTイオン源げんを組くみ込こんだ周囲しゅうい質量しつりょう分析ぶんせきの組くみ合あわせである「ambient SALDI」という方法ほうほうも実証じっしょうされている[41]。

表面ひょうめん増強ぞうきょうレーザー脱だつ離はなれ/イオン化いおんか[編集へんしゅう]

表面ひょうめん増強ぞうきょうレーザー脱だつ離はなれ/イオン化いおんか（SELDI）は、分析ぶんせき対象たいしょう化合かごう物ぶつとの生化学せいかがく的てき親和しんわ性せいを達成たっせいするために修飾しゅうしょくされたターゲットを使用しようするタンパク質たんぱくしつ混合こんごう物ぶつの分析ぶんせきに使用しようされるMALDIのバリアントである[42]。

シリコン上じょうの脱だつ離はなれイオン化いおんか[編集へんしゅう]

シリコン上じょうの脱だつ離はなれイオン化いおんか（DIOS）は、多孔たこう質しつシリコン表面ひょうめんに堆積たいせきしたサンプルのレーザー脱だつ離はなれ/イオン化いおんかを指さす[43]。

スモーリーソース[編集へんしゅう]

レーザー蒸発じょうはつクラスターソースは、レーザー脱だつ離はなれイオン化いおんかと超ちょう音速おんそく膨張ぼうちょうの組くみ合あわせを使用しようしてイオンを生成せいせいする[44]。スモーリーソース （またはスモーリークラスターソース ） [45]は、1980年代ねんだいにライス大学だいがくのリチャード・スモーリーによって開発かいはつされ、1985年ねんのフラーレンの発見はっけんの中心ちゅうしんだった[46][47]。

エアロゾルイオン化か[編集へんしゅう]

飛行ひこう時間じかん分析ぶんせきによるエアロゾル質量しつりょう分析ぶんせきでは、大気たいきから抽出ちゅうしゅつされたマイクロメートルサイズの固体こたいエアロゾル粒子りゅうしは、飛行ひこう時間じかんイオン抽出ちゅうしゅつ装置そうちの中心ちゅうしんを通過つうかする際さいに、正確せいかくなタイミングのレーザーパルスによって同時どうじに脱着だっちゃくおよびイオン化いおんかされる[48][49]。

スプレーイオン化いおんか[編集へんしゅう]

大気たいき圧あつ化学かがくイオン化いおんか源げん

スプレーイオン化いおんか法ほうには、液体えきたい溶液ようえきからのエアロゾル粒子りゅうしの形成けいせいと、溶媒ようばい蒸発じょうはつ後ごの裸はだかのイオンの形成けいせいが含ふくまれる[50]。

溶媒ようばい支援しえんイオン化いおんか（SAI）は、分析ぶんせき物ぶつを含ふくむ溶液ようえきを大気たいき圧あつイオン化いおんか質量しつりょう分析計ぶんせきけいの加熱かねつされた入口いりくちチューブに導入どうにゅうすることにより、荷電かでん液えき滴しずくを生成せいせいする方法ほうほうである。エレクトロスプレーイオン化か（ESI）の場合ばあいと同様どうように、荷電かでん液えき滴しずくの脱だつ溶媒ようばい和わにより、多重たじゅう荷電かでん検体けんたいイオンが生成せいせいされる。揮発きはつ性せいおよび不揮発ふきはつ性せい化合かごう物ぶつはSAIによって分析ぶんせきされ、ESIに匹敵ひってきする感度かんどを達成たっせいするために高こう電圧でんあつは必要ひつようない[51]。フューズドシリカチューブに接続せつぞくされたゼロデッドボリュームフィッティングを介かいしてホットインレットに入はいる溶液ようえきに電圧でんあつを印加いんかすると、ESIのような質量しつりょうスペクトルが生成せいせいされるが、感度かんどは高たかくなる[52]。質量しつりょう分析計ぶんせきけいへの入口いりくちチューブがイオン源げんになる。

マトリックス支援しえんイオン化いおんか[編集へんしゅう]

マトリックス支援しえんイオン化いおんか（MAI）は、サンプル調製ちょうせいにおけるMALDIに似にているが、マトリックス化合かごう物ぶつに含ふくまれる分析ぶんせき物ぶつ分子ぶんしを気き相しょうイオンに変換へんかんするためにレーザーは必要ひつようない。MAIでは、分析ぶんせき物ぶつイオンの電荷でんか状態じょうたいはエレクトロスプレーイオン化かに似にているが、溶媒ようばいではなく固体こたいマトリックスから取得しゅとくされる。電圧でんあつやレーザーは必要ひつようありませんが、レーザーを使用しようするとイメージングの空間くうかん分解能ぶんかいのうを取得しゅとくできる。マトリックス分析ぶんせき物ぶつのサンプルは、質量しつりょう分析計ぶんせきけいの真空しんくう中ちゅうでイオン化いおんかされ、大気たいき圧あつ注入ちゅうにゅう口こうから真空しんくうに挿入そうにゅうでる。2,5-ジヒドロキシ安息香あんそくこう酸さんなどの揮発きはつ性せいの低ひくいマトリックスでは、MAIで検体けんたいイオンを生成せいせいするためにホットインレットチューブが必要ひつようであるが、3-ニトロベンゾニトリルなどの揮発きはつ性せいの高たかいマトリックスでは、熱ねつ、電圧でんあつ、レーザーは不要ふようである。単純たんじゅんにmatrix：analyteサンプルを大気たいき圧あつイオン化いおんか質量しつりょう分析計ぶんせきけいの注入ちゅうにゅう口こうに導入どうにゅうすると、豊富ほうふなイオンが生成せいせいされる。少すくなくともウシ血清けっせいアルブミン[66 kDa]と同おなじ大おおきさの化合かごう物ぶつは、この方法ほうほうでイオン化いおんかできる[53]。このシンプルで低ていコストで使つかいやすいイオン化いおんか法ほうでは、質量しつりょう分析計ぶんせきけいへの注入ちゅうにゅう口こうをイオン源げんと見みなすことができる。

大気たいき圧あつ化学かがくイオン化いおんか[編集へんしゅう]

大気たいき圧あつ化学かがくイオン化いおんかは、大気たいき圧あつで溶媒ようばいスプレーを使用しようする化学かがくイオン化いおんかの一種いっしゅである[54]。溶剤ようざいのスプレーは比較的ひかくてき高たかい温度おんど（摂氏せっし400度ど以上いじょう）に加熱かねつされ、高こう流量りゅうりょうの窒素ちっそが吹ふき付つけられ、エアロゾル雲くも全体ぜんたいが化学かがくイオン化いおんか試薬しやくガスとして作用さようする蒸発じょうはつした溶剤ようざいでイオンを生成せいせいするコロナ放電ほうでんにさらされる。APCIは、ESIほど「ソフト」（低ていフラグメンテーション）のイオン化いおんか技術ぎじゅつではない[55]。大気たいき圧あつイオン化いおんか（API）は、APCIと同義どうぎではない[56]。

サーモスプレーイオン化いおんか[編集へんしゅう]

サーモスプレーイオン化かは、質量しつりょう分析ぶんせきにおける大気たいき圧あつイオン化いおんかの一種いっしゅである。イオンを液えき相しょうから気き相しょうに移動いどうして分析ぶんせきする。液体えきたいクロマトグラフィー質量しつりょう分析ぶんせきで特とくに有用ゆうようである[57]。

エレクトロスプレーイオン源げん

エレクトロスプレーイオン化か[編集へんしゅう]

エレクトロスプレーイオン化かでは、液体えきたいは非常ひじょうに小ちいさく、帯電たいでんした、通常つうじょうは金属きんぞくの毛細管もうさいかんを通過つうかする[58]。この液体えきたいには、分析ぶんせき対象たいしょう物質ぶっしつである分析ぶんせき対象たいしょう物質ぶっしつが大量たいりょうの溶媒ようばいに溶解ようかいしており、通常つうじょうは分析ぶんせき対象たいしょう物質ぶっしつよりもはるかに揮発きはつ性せいが高たかくなっている。揮発きはつ性せいの酸さん、塩基えんき、または緩衝かんしょう液えきもこの溶液ようえきにしばしば添加てんかされり。検体けんたいは、アニオンまたはカチオンの形かたちで溶液ようえき中ちゅうにイオンとして存在そんざいする。電荷でんかが反発はんぱつするので、液体えきたいは毛細管もうさいかんから押おし出だされ、エアロゾルを形成けいせいする。エアロゾルは、直径ちょっけい約やくμみゅー小ちいさな液えき滴しずくの霧きりです。エアロゾルは、テイラーコーンとこのコーンの先端せんたんからの噴流ふんりゅうの形成けいせいを含ふくむプロセスによって少すくなくとも部分ぶぶん的てきに生成せいせいされる。窒素ちっそなどの帯電たいでんしていないキャリアガスを使用しようして、液体えきたいを噴霧ふんむし、液えき滴しずく中ちゅうの中性ちゅうせい溶媒ようばいを蒸発じょうはつさせる。溶媒ようばいが蒸発じょうはつすると、分析ぶんせき物ぶつ分子ぶんしは互たがいに強制きょうせい的てきに接近せっきんし、互たがいに反発はんぱつし、液えき滴しずくを破壊はかいする。このプロセスは、荷電かでん分子ぶんし間あいだの反発はんぱつクーロン力りょくによって駆動くどうされるため、クーロン分裂ぶんれつと呼よばれる。分析ぶんせき物ぶつに溶媒ようばいがなくなり、裸はだかのイオンになるまで、このプロセスが繰くり返かえされる。観測かんそくされるイオンは、プロトン（水素すいそイオン）の追加ついかによって作成さくせいされ、 、またはナトリウムイオンなどの別べつのカチオンのもの、 またはプロトンの除去じょきょ などの多た価あたいイオン がよく観察かんさつされる。大おおきな高分子こうぶんしの場合ばあい、様々さまざまな頻度ひんどで多おおくの電荷でんか状態じょうたい（など）が観察かんさつされる。

プローブエレクトロスプレーイオン化か[編集へんしゅう]

プローブエレクトロスプレーイオン化か （PESI）は、エレクトロスプレーの修正しゅうせい版ばんであり、サンプル溶液ようえきの移動いどう用ようのキャピラリーが、定期ていき的てきに動作どうさする鋭するどい先端せんたんの固体こたい針はりに置おき換かえられる[59]。

非ひ接触せっしょく大気たいき圧あつイオン化いおんか[編集へんしゅう]

非ひ接触せっしょく大気たいき圧あつイオン化いおんかは、質量しつりょう分析ぶんせきによる液体えきたいおよび固体こたいサンプルの分析ぶんせきに使用しようされる技術ぎじゅつである[60]。非ひ接触せっしょくAPIは、追加ついかの電力でんりょく （ソースエミッタへの電圧でんあつ印加いんか）、ガス供給きょうきゅうや、シリンジポンプを必要ひつようとしない。従したがって、この方法ほうほうは、大気たいき圧あつでの質量しつりょう分析ぶんせきによって化合かごう物ぶつを分析ぶんせきするための簡単かんたんな手段しゅだんである。

ソニックスプレーイオン化いおんか[編集へんしゅう]

ソニックスプレーイオン化いおんかは、例たとえばメタノールと水みずの混合こんごう液えきなどの液体えきたい溶液ようえきからイオンを生成せいせいする方法ほうほうである[61]。空気くうき式しきネブライザーを使用しようして、溶液ようえきを小ちいさな液えき滴しずくの超ちょう音速おんそくスプレーに変かえる。溶媒ようばいが蒸発じょうはつすると、液えき滴しずく上じょうの統計とうけい的てきに不均衡ふきんこうな電荷でんか分布ぶんぷにより正味しょうみの電荷でんかが生しょうじ、完全かんぜんな脱だつ溶媒ようばい和わによりイオンが形成けいせいされる。ソニックスプレーイオン化かは、小ちいさな有機ゆうき分子ぶんしや薬物やくぶつの分析ぶんせきに使用しようされ、キャピラリーに電場でんじょうが印加いんかされると大おおきな分子ぶんしを分析ぶんせきして、電荷でんか密度みつどを高たかめ、タンパク質たんぱくしつの複数ふくすうの荷電かでんイオンを生成せいせいする[62]。

ソニックスプレーイオン化かは、薬物やくぶつ分析ぶんせきのための高速こうそく液体えきたいクロマトグラフィーと組くみ合あわせられる[63][64]。オリゴヌクレオチドはこの方法ほうほうで研究けんきゅうされている[65][66]。この方法ほうほうは、周囲しゅういイオン化いおんかのための脱着だっちゃくエレクトロスプレーイオン化か[67]と同様どうようの方法ほうほうで使用しようされており、同様どうように薄うす層そうクロマトグラフィーと併用へいようされる[68]。

超ちょう音波おんぱ支援しえんスプレーイオン化いおんか[編集へんしゅう]

超ちょう音波おんぱ支援しえんスプレーイオン化いおんか（UASI）は、超ちょう音波おんぱによってイオン化いおんかする[69][70]。

熱ねつイオン化いおんか[編集へんしゅう]

熱ねつイオン化いおんか （表面ひょうめんイオン化いおんかまたは接触せっしょくイオン化いおんかとも呼よばれる）には、蒸発じょうはつした中性ちゅうせい原子げんしを高温こうおんの表面ひょうめんに噴霧ふんむし、そこから原子げんしがイオンの形かたちで再さい蒸発じょうはつすることが含ふくまれる。正せいイオンを生成せいせいするには、原子げんし種しゅのイオン化いおんかエネルギーが低ひくく、表面ひょうめんの仕事しごと関数かんすうが高たかい必要ひつようがある。この手法しゅほうは、イオン化いおんかエネルギーが低ひくく、蒸発じょうはつしやすいアルカリ原子げんし（Li、Na、K、Rb、Cs）に最適さいてきである[71]。

マイナスイオンを生成せいせいするには、原子げんし種しゅの電子でんし親和力しんわりょくが高たかく、表面ひょうめんの仕事しごと関数かんすうが低ひくい必要ひつようがある。この2番目ばんめのアプローチは、ハロゲン原子げんしCl、Br、I、Atに最もっとも適てきしている[72]。

周囲しゅういイオン化いおんか[編集へんしゅう]

リアルタイムの周囲しゅういイオン化いおんかイオン源げんでの直接ちょくせつ分析ぶんせき

周囲しゅういイオン化いおんかでは、イオンは質量しつりょう分析計ぶんせきけいの外部がいぶで形成けいせいされ、サンプルの調製ちょうせいや分離ぶんりは行おこなわれない[73][74][75]。 イオンは、帯電たいでんしたエレクトロスプレー液えき滴しずくへの抽出ちゅうしゅつ、化学かがくイオン化いおんかによる熱ねつ脱着だっちゃくおよびイオン化か、または質量しつりょう分析計ぶんせきけいに入はいる前まえのレーザー脱着だっちゃくまたはアブレーションおよびポストイオン化いおんかによって形成けいせいできる。

固かた液えき抽出ちゅうしゅつベースの周囲しゅういイオン化いおんかは、帯電たいでんスプレーを使用しようしてサンプル表面ひょうめんに液えき膜まくを作成さくせいする[74][76]。表面ひょうめんの分子ぶんしは溶媒ようばいに抽出ちゅうしゅつされる。表面ひょうめんに衝突しょうとつする一いち次じ液えき滴しずくの作用さようにより、質量しつりょう分析計ぶんせきけいのイオン源げんである二に次じ液えき滴しずくが生成せいせいされる。脱着だっちゃくエレクトロスプレーイオン化か（DESI）は、エレクトロスプレーソースを使用しようして、数すうミリから数すうセンチ離はなれた固体こたいサンプルに向むけられる荷電かでん液えき滴しずくを作成さくせいする。帯電たいでんした液えき滴しずくは、表面ひょうめんとの相互そうご作用さようを介かいしてサンプルを拾ひろい上あげ、質量しつりょう分析計ぶんせきけいにサンプリングできる高こう帯電たいでんイオンを形成けいせいする[77]。

プラズマベースの周囲しゅういイオン化いおんかは、準じゅん安定あんてい原子げんしと分子ぶんしおよび反応はんのう性せいイオンを生成せいせいする流動りゅうどうガスの放電ほうでんに基もとづいている。サンプルからの揮発きはつ性せい種しゅの脱着だっちゃくを支援しえんするために、熱ねつがよく使用しようされる。イオンは、気き相しょうでの化学かがくイオン化いおんかによって形成けいせいされる。リアルタイムソースでの直接ちょくせつ分析ぶんせきは、長寿ちょうじゅ命いのちの電子でんし的てきまたは振動しんどう的てきに励起れいきされた中性ちゅうせい原子げんしまたは分子ぶんし（または「メタスタブル」）を含ふくむ乾燥かんそうガスストリーム（通常つうじょうはヘリウムまたは窒素ちっそ）にサンプルをさらすことで動作どうさする。励起れいき状態じょうたいは通常つうじょう、ガスが流ながれるチャンバー内ないでグロー放電ほうでんを作成さくせいすることにより、DARTソースで形成けいせいされる。大気たいき固体こたい分析ぶんせきプローブ[ASAP]と呼よばれる同様どうようの方法ほうほうでは、ESIまたはAPCIプローブからの加熱かねつガスを使用しようして、ESI / APCIソースに挿入そうにゅうされた融点ゆうてんチューブに置おかれたサンプルを蒸発じょうはつさせる[78]。イオン化いおんかはAPCIによるものである。

レーザーベースの周囲しゅういイオン化いおんかは、パルスレーザーを使用しようしてサンプルから材料ざいりょうを脱着だっちゃくまたはアブレーションし、材料ざいりょうのプルームがエレクトロスプレーまたはプラズマと相互そうご作用さようしてイオンを生成せいせいする2段階だんかいのプロセスである。エレクトロスプレー支援しえんレーザー脱だつ離はなれ/イオン化いおんか（ELDI）は337をナノメートル使用しようする。UVレーザー[79]または材料ざいりょうをエレクトロスプレーソースに脱着だっちゃくするための3マイクロメートル赤外線せきがいせんレーザー[80]を使用しようする。ママトリックス支援しえんレーザー脱だつ離はなれエレクトロスプレーイオン（MALDESI）[81]は、多た価あたいイオンを生成せいせいするための大気たいき圧あつイオン化いおんか源げんである。紫外線しがいせんまたは赤外線せきがいせんレーザーは、対象たいしょうの検体けんたいと、エレクトロスプレーされた溶媒ようばい液えき滴しずくとの相互そうご作用さようにより多た価あたいイオンを生成せいせいするイオン化いおんかされた中性ちゅうせい検体けんたい分子ぶんしを脱着だっちゃくするマトリックスを含ふくむ固体こたいまたは液体えきたいサンプルに向むけられる。レーザーアブレーションエレクトロスプレーイオン化か（LAESI）は、中ちゅう赤あか外がい（中間ちゅうかんIR）レーザーからのレーザーアブレーションと二に次じエレクトロスプレーイオン化か （ESI）プロセスを組くみ合あわせた質量しつりょう分析ぶんせき用ようの周囲しゅういイオン化いおんか法ほうである。

用途ようと[編集へんしゅう]

質量しつりょう分析ぶんせき[編集へんしゅう]

質量しつりょう分析計ぶんせきけいでは、サンプルがイオン源げんでイオン化いおんかされ、生成せいせいされたイオンは質量しつりょう電荷でんか比ひによって分離ぶんりされる。イオンが検出けんしゅつされ、質量しつりょう電荷でんか比ひの関数かんすうとして、検出けんしゅつされたイオンの相対そうたい存在そんざい量りょうのスペクトルとして結果けっかが表示ひょうじされる。サンプル内ないの原子げんしまたは分子ぶんしは、既知きちの質量しつりょうを識別しきべつされた質量しつりょうに相関そうかんさせることにより、または特徴とくちょう的てきなフラグメンテーションパターンにより識別しきべつできる。

粒子りゅうし加速器かそくき[編集へんしゅう]

Argonneタンデム線形せんけい加速器かそくきシステム （ATLAS）の表面ひょうめんイオン化いおんか源げん
FermilabのCockcroft-Walton前ぜん加速器かそくきで使用しようされるイオン源げん[82]

粒子りゅうし加速器かそくきでは、加速かそくの開始かいし時じに、イオン源げんが粒子りゅうし線せんを生成せいせいする。粒子りゅうし加速器かそくきのためのイオン源げんの種類しゅるいは、必要ひつような粒子りゅうしの種類しゅるい（電子でんし、陽子ようし、H -イオンや重じゅうイオンなど）によって使つかい分わける。電子でんしは電子でんし銃じゅうで生成せいせいされ、多おおくの種類しゅるいがある。

陽子ようしは、デュオプラズマトトロンやマグネトロンなどのプラズマベースのデバイスで生成せいせいされる。

H -イオンはマグネトロン又またはペニング源みなもとを用もちいて生成せいせいされる。マグネトロンは、アノードに囲かこまれた中央ちゅうおうの円筒えんとう状じょうカソードで構成こうせいされている。放電ほうでん電圧でんあつは通常つうじょう150ボルトを超こえ、電流でんりゅうドレインは約やく40アンペアです。約やく0.2テスラの磁場じばがカソード軸じくに平行へいこうとなる。水素すいそガスはパルスガスバルブによって導入どうにゅうされる。セシウムは、カソードの仕事しごと関数かんすうを低下ていかさせ、生成せいせいされるイオンの量りょうを高たかめるためによく使用しようされる。プラズマ加熱かねつ核かく融合ゆうごう装置そうちで H -ソースがためにも使用しようされている。

ペニング源げんの場合ばあい、シースの電界でんかいに平行へいこうな強つよい磁場じばが、カソードからカソードへのサイクロトロンスパイラル上じょうの電子でんしとイオンを導みちびく。マグネトロンのように、高速こうそくのHマイナスイオンがカソードで生成せいせいされる。それらは、プラズマ開口かいこう部ぶに移動いどうする際さいの電荷でんか交換こうかん反応はんのうにより減速げんそくする。これにより、マグネトロンから得えられるイオンよりも冷つめたいイオンビームが生成せいせいされる。

重じゅうイオンは、電子でんしサイクロトロン共鳴きょうめいイオン源げんで生成せいせいでる。高度こうどに荷電かでんしたイオンの強力きょうりょくなビームを生成せいせいするための電子でんしサイクロトロン共鳴きょうめい（ECR）イオン源げんの使用しようは、過去かこ10年間ねんかんで大おおきく増加ぞうかした。ECRイオン源げんは、核かくおよび素粒子そりゅうし物理ぶつり学がくの線形せんけい加速器かそくき、ヴァンドグラフジェネレータ、またはサイクロトロンへのインジェクタとして使用しようされる。原子げんし物理ぶつり学がくおよび表面ひょうめん物理ぶつり学がくでは、ECRイオン源げんは、衝突しょうとつ実験じっけんまたは表面ひょうめん調査ちょうさのために、高こう荷電かでんイオンの強力きょうりょくなビームを提供ていきょうする。ただし、最高さいこうの荷電かでん状態じょうたいには、電子でんしビームイオン源げん （EBIS）が必要ひつようである。中重なかしげ元素げんそのむき出だしのイオンでさえ生成せいせいできる。同おなじ原理げんりに基もとづく電子でんしビームイオントラップ （EBIT）は、むき出だしのウランイオンまで生成せいせいすることができ、イオン源げんとしても使用しようできる。

重じゅうイオンは、通常つうじょう、電子でんしの熱ねつ電子でんし放出ほうしゅつを使用しようして気体きたい状態じょうたいの物質ぶっしつをイオン化いおんかするイオン銃じゅうでも生成せいせいできる。このような機器ききは通常つうじょう、表面ひょうめん分析ぶんせきに使用しようされる。

質量しつりょう分離ぶんり器きを備そなえたイオンビーム蒸着じょうちゃくシステム

ガスは、アノードとカソードの間あいだのイオン源げんを流ながれる。正せいの電圧でんあつが陽極ようきょくに印加いんかされる。この電圧でんあつは、内部ないぶカソードと外部がいぶカソードの先端せんたん間あいだの高こう磁場じばと組くみ合あわされて、プラズマを生成せいせいする。プラズマからのイオンは陽極ようきょく電界でんかいによって弾ひかれる。これにより、イオンビームが作成さくせいされる[83]。

表面ひょうめん改あらため質しつ[編集へんしゅう]



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関連かんれん項目こうもく[編集へんしゅう]

Mass • m/z • マススペクトル • MS software • 略号りゃくごう
イオン源げん
質量しつりょう分析ぶんせき器き
検出けんしゅつ器き
組くみ合あわせ

MS/MS • QqQ • ハイブリッドMS • GC/MS • LC/MS • IMS/MS

崩壊ほうかい

CID • IRMPD • BIRD • ECD • ETD • EDD • NETD • SID • HCD

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