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JP2016028228A - Ionizer, mass spectroscope comprising same, image generation system, image display system, and ionization method - Google Patents

Ionizer, mass spectroscope comprising same, image generation system, image display system, and ionization method Download PDF

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JP2016028228A
JP2016028228A JP2015089579A JP2015089579A JP2016028228A JP 2016028228 A JP2016028228 A JP 2016028228A JP 2015089579 A JP2015089579 A JP 2015089579A JP 2015089579 A JP2015089579 A JP 2015089579A JP 2016028228 A JP2016028228 A JP 2016028228A
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natural frequency
vibration
liquid
sample
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JP2015089579A
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順平 内藤
Junpei Naito
順平 内藤
大塚 洋一
Yoichi Otsuka
洋一 大塚
正文 教學
Masabumi Kyogaku
正文 教學
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ionizer which facilitates change of the characteristic frequency of a vibration part of a probe without the necessity of detaching the probe.SOLUTION: An ionizer 100 comprises: a fixation part 16 for fixing a probe 1 to the ionizer 100; liquid supply means 9 for supplying a liquid to an end of the probe 1; an ion extraction electrode 17; electric field generation means (10 and 14) for generating an electric field between the liquid at the end of the probe 1 and the ion extraction electrode 17; and vibration means 2 for applying vibration to the probe 1 so that the states in which the liquid at the end of the probe 1 forms a liquid bridge 4 by contacting with a sample 18 and in which the liquid flies toward the ion extraction electrode 17 due to the electric field are periodically repeated. The ionizer 100 further comprises characteristic frequency change means 20 that changes the characteristic frequency of a vibration part of the probe 1 vibrated by the vibration means 2 in the state in which the probe 1 is fixed to the fixation part 16.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、物質をイオン化するイオン化装置、およびこれを有する質量分析装置、画像生成システム、画像表示システム、イオン化方法等に関する。   The present invention relates to an ionizer that ionizes a substance, a mass spectrometer having the ionizer, an image generation system, an image display system, an ionization method, and the like.

近年、試料の表面に存在する物質や成分の分布を可視化するための分析技術として、質量分析技術を応用したイメージング質量分析が開発されている。   In recent years, imaging mass spectrometry applying mass spectrometry has been developed as an analysis technique for visualizing the distribution of substances and components existing on the surface of a sample.

イメージング質量分析では、試料の表面上の任意の測定点(微小領域)において試料をイオン化する。続いて、発生したイオンを質量分析して質量スペクトルを取得する。これを複数の測定点で行い、得られた質量スペクトルと測定点の位置情報とを対応づけることにより、質量スペクトル画像を形成する。   In imaging mass spectrometry, a sample is ionized at an arbitrary measurement point (micro area) on the surface of the sample. Subsequently, mass analysis is performed on the generated ions to obtain a mass spectrum. This is performed at a plurality of measurement points, and a mass spectrum image is formed by associating the obtained mass spectrum with the position information of the measurement points.

この場合、質量スペクトル画像の空間分解能は試料をイオン化する際の測定点のサイズによって決まる。そのため、質量スペクトル画像の空間分解能を向上させるために、微小領域に存在する試料を選択的にイオン化する技術が求められている。   In this case, the spatial resolution of the mass spectrum image is determined by the size of the measurement point when ionizing the sample. Therefore, in order to improve the spatial resolution of the mass spectrum image, a technique for selectively ionizing a sample existing in a minute region is required.

このような技術として、これまでに、試料表面に存在する物質を振動するプローブを用いて選択的にイオン化する方法が提案されている(特許文献1、特許文献2)。   As such a technique, a method of selectively ionizing using a probe that vibrates a substance existing on a sample surface has been proposed (Patent Document 1 and Patent Document 2).

特許文献1に記載の技術では、プローブの一端をカンチレバーに固定し、カンチレバーを振動させることでプローブの先端が試料と質量分析装置のイオン取込部の前との間を往復するように運動させる。プローブの先端が試料に接触することで、試料表面の微小領域に存在していた物質がプローブに付着する。続いて該物質が付着したプローブの先端部分がイオン引出電極の前に移動し、プローブの先端部分に電圧やレーザー光を照射する。これにより、プローブの先端に付着した物質のみを選択的にイオン化することができる。   In the technique described in Patent Document 1, one end of a probe is fixed to a cantilever, and the cantilever is vibrated to move the tip of the probe so as to reciprocate between the sample and the front of the ion intake portion of the mass spectrometer. . When the tip of the probe comes into contact with the sample, the substance present in the micro area on the sample surface adheres to the probe. Subsequently, the tip portion of the probe to which the substance is attached moves in front of the ion extraction electrode, and the tip portion of the probe is irradiated with voltage or laser light. Thereby, only the substance adhering to the tip of the probe can be selectively ionized.

特許文献2に記載の技術では、振動するキャピラリ型のプローブを用いる。特許文献2では、キャピラリを通じて試料表面の一部領域に液体を供給することで、プローブの先端と試料表面との間に液架橋を形成する。この液架橋によって、試料表面に存在する物質のうち、液架橋が接触した部分に存在する物質のみが液体中に溶解される。その後、プローブが振動することで、液架橋を形成していた液体がプローブの先端に保持されたまま、プローブの先端がイオン引出電極に接近する。すると、プローブとイオン引出電極との間に印加される強電界によって液体のエレクトロスプレーが生じ、該液体中に溶解していた物質がイオン化される。特許文献2に記載の技術は特許文献1に記載の技術とは異なり、物質のイオン化の際に該物質に対してレーザーを照射する必要が無く、よりソフトなイオン化を行うことができる。   The technique described in Patent Document 2 uses a vibrating capillary probe. In Patent Document 2, a liquid bridge is formed between the tip of a probe and a sample surface by supplying a liquid to a partial region of the sample surface through a capillary. By this liquid cross-linking, only the substances existing in the portion in contact with the liquid cross-linking among the substances existing on the sample surface are dissolved in the liquid. Thereafter, the probe vibrates, and the tip of the probe approaches the ion extraction electrode while the liquid forming the liquid bridge is held at the tip of the probe. Then, an electrospray of a liquid is generated by a strong electric field applied between the probe and the ion extraction electrode, and a substance dissolved in the liquid is ionized. The technique described in Patent Document 2 is different from the technique described in Patent Document 1, and it is not necessary to irradiate the substance with laser when ionizing the substance, and softer ionization can be performed.

また非特許文献1には、特許文献1に記載の装置と同様の構成の装置を用い、先端に物質の付着したプローブをイオン取込部の付近で停止させてイオン化を続けることで、発生するイオン種が経時的に変化することが記載されている。   Non-patent document 1 is generated by using a device having the same configuration as the device described in patent document 1, and stopping the probe with a substance attached to the tip in the vicinity of the ion intake unit and continuing ionization. It is described that ionic species change over time.

国際公開第2007/126141号明細書International Publication No. 2007/126141 Specification 特開2013−181840号公報JP 2013-181840 A

M.K.Mandal.,et.al.,J.Am.Soc.Mass.Spectrom.,2011,22,1493−1500.M.M. K. Mandal. , Et. al. , J .; Am. Soc. Mass. Spectrom. , 2011, 22, 1493-1500.

非特許文献1に記載されているように、エレクトロスプレーを発生させる時間を変化させることによって、発生するイオン種を変えることができる。特許文献1や特許文献2においてプローブの振動の振動数を変化させることで、プローブの先端がイオン引出電極に接近している時間を変化させることができる。これにより、発生するイオン種を変化させることができることが示唆される。   As described in Non-Patent Document 1, the generated ion species can be changed by changing the time for generating the electrospray. By changing the vibration frequency of the probe in Patent Document 1 or Patent Document 2, the time during which the tip of the probe is approaching the ion extraction electrode can be changed. This suggests that the generated ion species can be changed.

特許文献2に記載の技術では、プローブの振幅を大きくするためにプローブをプローブの固有振動数で振動させている。そのため、特許文献2においてプローブの振動の振動数を変更するためには、プローブの固有振動数を変更する必要がある。   In the technique described in Patent Document 2, the probe is vibrated at the natural frequency of the probe in order to increase the amplitude of the probe. Therefore, in order to change the vibration frequency of the probe in Patent Document 2, it is necessary to change the natural frequency of the probe.

しかし、特許文献2においてプローブの固有振動数を変更するには、プローブそのものを交換する必要があった。プローブを交換すると、プローブの先端が接触または接近する試料表面上の位置がプローブの交換前後で変化してしまう。そのため、プローブを交換すると、交換を行うこと自体の手間がかかる上に、プローブの交換後にプローブの先端の位置を手動で調節する手間がかかるという課題があった。   However, in Patent Document 2, in order to change the natural frequency of the probe, it was necessary to replace the probe itself. When the probe is replaced, the position on the sample surface where the tip of the probe contacts or approaches changes before and after the probe replacement. Therefore, when the probe is replaced, there is a problem that it takes time and effort to manually change the position of the tip of the probe after replacing the probe.

そこで本発明は、プローブを取り外すことなく、プローブの振動部分の固有振動数を簡便に変更することができるイオン化装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an ionization apparatus that can easily change the natural frequency of the vibrating portion of the probe without removing the probe.

本発明の一側面としてのイオン化装置は、試料表面にプローブの端部を近接または接触させ、前記プローブが近接または接触した領域に含まれる前記試料をイオン化するイオン化装置であって、前記プローブを前記イオン化装置に固定する固定部と、前記プローブの前記端部に液体を供給する液体供給手段と、イオン引出電極と、前記プローブの前記端部に付着した前記液体と前記イオン引出電極との間に電界を発生させる電界発生手段と、前記プローブの前記端部に付着した前記液体が前記試料に接触して液架橋を形成する状態、および、前記プローブの前記端部が前記イオン引出電極に接近し、前記電界により前記液体が前記イオン引出電極に向かって飛翔する状態、を周期的に繰り返すように、前記プローブに振動を付与する振動手段と、前記振動手段によって振動する前記プローブの振動部分の固有振動数を、前記プローブが前記固定部に固定された状態で変更する固有振動数変更手段と、を有することを特徴とする。   An ionization apparatus according to one aspect of the present invention is an ionization apparatus that ionizes the sample included in a region where the probe is brought into proximity or contact with a sample surface and is in contact with or in contact with the probe. A fixing unit fixed to the ionization device, a liquid supply means for supplying a liquid to the end of the probe, an ion extraction electrode, and the liquid adhering to the end of the probe and the ion extraction electrode An electric field generating means for generating an electric field; a state in which the liquid adhering to the end of the probe comes into contact with the sample to form a liquid bridge; and the end of the probe approaches the ion extraction electrode. Vibration means for applying vibration to the probe so as to periodically repeat the state in which the liquid flies toward the ion extraction electrode by the electric field. , The natural frequency of the vibration part of the probe that vibrates by the vibrating means, said probe and having a a natural frequency changing means for changing a state of being fixed to the fixed part.

本発明によれば、プローブを取り外すことなく、プローブの振動部分の固有振動数を簡便に変更することができる。   According to the present invention, the natural frequency of the vibrating portion of the probe can be easily changed without removing the probe.

本実施形態に係るイオン化装置を含む質量画像表示システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the mass image display system containing the ionization apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る固有振動数変更システムの構成を示すブロック図と、その動作を示すフローチャートである。It is the block diagram which shows the structure of the natural frequency change system which concerns on this embodiment, and the flowchart which shows the operation | movement. 本実施形態に係るイオン化方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the ionization method which concerns on this embodiment. 第1の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the structure of the natural frequency change means which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the structure of the natural frequency change means which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the structure of the natural frequency change means which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the structure of the natural frequency change means which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the structure of the natural frequency change means which concerns on 5th Embodiment. 第6の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the structure of the natural frequency change means which concerns on 6th Embodiment. 本実施形態に係る固有振動数のゆらぎを軽減する軽減システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the mitigation system which reduces the fluctuation | variation of the natural frequency which concerns on this embodiment. 第8の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the structure of the natural frequency change means which concerns on 8th Embodiment. 第9の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the structure of the natural frequency change means which concerns on 9th Embodiment.

以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、これらの実施形態は本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれらの実施形態にて説明する各種構成のみに限定されるものではない。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In addition, although these embodiment is an example of the best embodiment in this invention, this invention is not limited only to the various structure demonstrated in these embodiment.

(イオン化装置100の構成)
まず、本発明に係る各実施形態に共通するイオン化装置100(以下、「装置100」と称する)の構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る装置100を含む質量画像表示システムの構成を示す模式図である。
(Configuration of ionization apparatus 100)
First, the configuration of an ionization apparatus 100 (hereinafter referred to as “apparatus 100”) common to the embodiments according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a mass image display system including an apparatus 100 according to the present embodiment.

本実施形態に係る装置100は、プローブ1と、振動手段2と、試料ステージ8と、液体供給装置9と、を有する。また、本実施形態に係る装置100はさらに、導電性の流路11と、イオン取込部7と、電界発生手段と、固有振動数変更手段20(以下、「変更手段20」と称する)と、を有する。また、電界発生手段は、電圧印加装置10と、電圧印加装置14と、を有する。   The apparatus 100 according to the present embodiment includes a probe 1, a vibrating means 2, a sample stage 8, and a liquid supply device 9. In addition, the apparatus 100 according to the present embodiment further includes a conductive flow path 11, an ion take-in unit 7, an electric field generating unit, and a natural frequency changing unit 20 (hereinafter referred to as “changing unit 20”). Have. The electric field generating means includes a voltage applying device 10 and a voltage applying device 14.

イオン取込部7は、電圧印加装置14と接続したイオン引出電極17を有する。また、イオン取込部7は質量分析部15に接続され、イオン取込部7から取り込んだイオンを質量分析部15へと移送可能に構成されている。   The ion take-in unit 7 includes an ion extraction electrode 17 connected to the voltage application device 14. The ion take-in unit 7 is connected to the mass analyzer 15 so that ions taken from the ion take-in unit 7 can be transferred to the mass analyzer 15.

試料18は、基板3に載置されて保持される。基板3は、試料ステージ制御手段13に接続した試料ステージ8上に載置される。試料ステージ制御手段13は試料ステージ8を駆動制御し、試料18をプローブ1に対して相対的に移動させることができる。具体的には、試料ステージ制御手段13は、試料ステージ8の上面に水平な方向(XY方向)および試料ステージ8の上面に垂直な方向(Z方向)に、試料18を移動させることができる。   The sample 18 is placed and held on the substrate 3. The substrate 3 is placed on the sample stage 8 connected to the sample stage control means 13. The sample stage control means 13 can drive and control the sample stage 8 to move the sample 18 relative to the probe 1. Specifically, the sample stage control means 13 can move the sample 18 in a direction horizontal to the upper surface of the sample stage 8 (XY direction) and a direction perpendicular to the upper surface of the sample stage 8 (Z direction).

プローブ1はその内部もしくは外部に流路(不図示)を有する。液体供給手段9から供給された液体はプローブ1の流路(不図示)を通り、基板3上に保持された試料18の表面の一部の領域に配置される。試料18の表面の一部の領域に配置された液体は、試料18とプローブ1の端部との間で液架橋4を形成する。なお、本明細書において「液架橋」とは、プローブ1から供給された液体が、少なくとも、プローブ1および試料18の両方に物理的に接触している状態の液体のことを指す。すなわち、液架橋はプローブ1の端部に付着した液体が、試料18に物理的に接触することで形成される。なお、液架橋4は液体の表面張力等によって形成される。   The probe 1 has a flow path (not shown) inside or outside thereof. The liquid supplied from the liquid supply means 9 passes through the flow path (not shown) of the probe 1 and is disposed in a partial region of the surface of the sample 18 held on the substrate 3. The liquid disposed in a partial region on the surface of the sample 18 forms a liquid bridge 4 between the sample 18 and the end of the probe 1. In this specification, “liquid crosslinking” refers to a liquid in a state where the liquid supplied from the probe 1 is in physical contact with at least both the probe 1 and the sample 18. That is, the liquid bridge is formed when the liquid attached to the end of the probe 1 physically contacts the sample 18. The liquid bridge 4 is formed by the surface tension of the liquid.

液体供給手段9から供給する液体としては、試料18に含まれる物質を溶解することのできる液体を用いることが好ましい。液架橋4を形成すると、液架橋4を形成する液体に試料18の表面の物質が溶解する。なお、液架橋4は、プローブ1から供給される液量が不足している場合や、プローブ1の基板3から見て反対側に液体が付着している場合には形成されない。   As the liquid supplied from the liquid supply means 9, it is preferable to use a liquid that can dissolve the substance contained in the sample 18. When the liquid bridge 4 is formed, the substance on the surface of the sample 18 is dissolved in the liquid forming the liquid bridge 4. The liquid bridge 4 is not formed when the amount of liquid supplied from the probe 1 is insufficient or when the liquid adheres to the opposite side when viewed from the substrate 3 of the probe 1.

また、液体供給手段9から供給する液体は導電性の流路11を経由してプローブ1の内部の流路(不図示)へと導かれる。その際、電圧印加手段10は導電性の流路11を介して液体に電圧を印加する。液体に印加する電圧の種類は特に限定はされず、直流電圧、交流電圧、パルス電圧のいずれであっても良い。また、液体に電圧を印加しない、すなわち液体に印加する電圧はゼロボルトであっても良い。この場合は後述するイオン引出電極17に、ゼロボルトではない電圧を印加する。   Further, the liquid supplied from the liquid supply means 9 is guided to a flow path (not shown) inside the probe 1 via the conductive flow path 11. At that time, the voltage applying means 10 applies a voltage to the liquid via the conductive channel 11. The type of voltage applied to the liquid is not particularly limited, and may be any of direct voltage, alternating voltage, and pulse voltage. Also, no voltage is applied to the liquid, that is, the voltage applied to the liquid may be zero volts. In this case, a voltage other than zero volts is applied to the ion extraction electrode 17 described later.

本実施形態では、後述するイオン引出電極17に付与する電位とは異なる電位をプローブ1の流路を通る液体に付与する。すなわち、イオン引出電極17とプローブ1の流路を通ってプローブの端部に付着する液体との間に電位差を与える。これにより、該液体が接するプローブ1とイオン引出電極17との間に電界を形成する。なお、この電界を形成することができる限りにおいて、電圧印加手段10が印加する電圧はゼロボルトであってもよい。   In the present embodiment, a potential different from the potential applied to the ion extraction electrode 17 described later is applied to the liquid passing through the flow path of the probe 1. That is, a potential difference is applied between the ion extraction electrode 17 and the liquid that passes through the flow path of the probe 1 and adheres to the end of the probe. As a result, an electric field is formed between the probe 1 in contact with the liquid and the ion extraction electrode 17. As long as this electric field can be formed, the voltage applied by the voltage applying means 10 may be zero volts.

プローブ1、導電性の流路11および液体供給手段9を接続する接続用配管としては、例えば、微小体積の液体を供給することのできる細管を利用することできる。この細管の材質としては絶縁体、導電体、半導体のいずれであってもよい。たとえばシリカキャピラリやメタルキャピラリ等を用いることができる。また、細管の材質は熱により硬さが変化する材質であってもよく、例えば熱軟化性材料や熱硬化性材料などを用いることができる。   As a connection pipe that connects the probe 1, the conductive channel 11, and the liquid supply means 9, for example, a narrow tube that can supply a minute volume of liquid can be used. The thin tube may be made of any of an insulator, a conductor, and a semiconductor. For example, a silica capillary or a metal capillary can be used. Further, the material of the thin tube may be a material whose hardness changes due to heat, and for example, a thermosoftening material, a thermosetting material, or the like can be used.

導電性の流路11は、液体供給手段9から供給された液体がプローブ1の内部または外部を通り、液体供給手段9とは反対側のプローブ1の端部まで導かれる流路の少なくとも一部分を構成する。そのため、導電性の流路11を前記流路のいずれの位置に配置しても良い。例えば、プローブ1の内部の流路に、導電性の流路11の全部または一部分を包摂しても良い。あるいは、ステンレス線、タングステン線、白金線などの導電性物体を、プローブ1の流路内に挿入することで、導電性の流路11を形成しても良い。なお、プローブ1の流路をプローブ1の外側に配置する場合は、液体供給手段9から柔軟性を持つ細管をプローブ1の外側に這わせ、プローブ1の端部に前記細管の吐出口が来るように配置すれば良い。   The conductive flow path 11 is at least part of the flow path through which the liquid supplied from the liquid supply means 9 is guided to the end of the probe 1 on the opposite side of the liquid supply means 9 through the inside or the outside of the probe 1. Configure. Therefore, you may arrange | position the electroconductive flow path 11 in any position of the said flow path. For example, all or part of the conductive channel 11 may be included in the channel inside the probe 1. Alternatively, the conductive channel 11 may be formed by inserting a conductive object such as a stainless steel wire, a tungsten wire, or a platinum wire into the channel of the probe 1. When the flow path of the probe 1 is arranged outside the probe 1, a flexible thin tube is passed from the liquid supply means 9 to the outside of the probe 1, and the discharge port of the thin tube comes to the end of the probe 1. Should be arranged as follows.

振動手段2は、プローブ1に振動を付与する手段である。振動手段2によって振動を提供されたプローブ1は、プローブ1の少なくとも一端が振動する。この振動によって、プローブ1の端部と試料18との間の距離は周期的に変化する。   The vibration unit 2 is a unit that applies vibration to the probe 1. In the probe 1 provided with vibration by the vibration means 2, at least one end of the probe 1 vibrates. Due to this vibration, the distance between the end of the probe 1 and the sample 18 changes periodically.

振動手段2は、電圧印加装置12から電圧が印加されたときに、再現性のある一定の振幅を有する振動を示すものであれば、特に限定はされない。例えば振動手段2として、圧電素子や振動モーターなどを用いることができる。圧電素子や振動モーターなどは、高振動数の振動の提供が可能であり、かつ耐久性が高いため、本実施形態に係る振動手段2として適している。   The vibration means 2 is not particularly limited as long as the vibration means 2 exhibits vibration having a reproducible constant amplitude when a voltage is applied from the voltage application device 12. For example, a piezoelectric element or a vibration motor can be used as the vibration means 2. Piezoelectric elements, vibration motors, and the like are suitable as the vibration means 2 according to the present embodiment because they can provide high-frequency vibrations and have high durability.

振動手段2を配置する位置は、プローブ1に振動を伝達できる位置である限り、特に限定はされない。なお、振動手段2はプローブ1が静止している状態で、必ずしもプローブ1に接触している必要はない。しかしその場合は、プローブ1の振動の1サイクルのうちのいずれかの時点で、振動伝達のためにプローブ1に接触する必要がある。なお、複数の振動手段2を対向させ、プローブ1を挟むように配置しても良い。これにより、プローブ1に安定して振動を与えることができる。   The position where the vibration means 2 is disposed is not particularly limited as long as it is a position where vibration can be transmitted to the probe 1. Note that the vibration means 2 is not necessarily in contact with the probe 1 while the probe 1 is stationary. However, in that case, it is necessary to contact the probe 1 for vibration transmission at any point in one cycle of vibration of the probe 1. A plurality of vibration means 2 may be opposed to each other so as to sandwich the probe 1 therebetween. Thereby, vibration can be stably given to the probe 1.

また、振動手段2は、プローブ1に装着する構成でも良い。振動手段2をプローブ1に装着する場合は、プローブ1の外部に設置しても良いし、プローブ1に振動手段2を内蔵しても良い。振動手段2をプローブの外部に設置すると、プローブ1を小型軽量に作成できる。振動手段2をプローブ1に装着する構成によれば、プローブ1に対する振動手段2による振動の伝達の効率を向上させることができるため、プローブ1の安定した振動が実現できる。なお、振動手段2は装置100のプローブ1以外の部分に固定されていても良い。   Further, the vibration means 2 may be configured to be attached to the probe 1. When attaching the vibration means 2 to the probe 1, the vibration means 2 may be installed outside the probe 1, or the vibration means 2 may be built in the probe 1. If the vibration means 2 is installed outside the probe, the probe 1 can be made small and light. According to the configuration in which the vibration means 2 is attached to the probe 1, the vibration transmission efficiency of the vibration means 2 with respect to the probe 1 can be improved, so that stable vibration of the probe 1 can be realized. Note that the vibration means 2 may be fixed to a part of the apparatus 100 other than the probe 1.

なお、本実施形態では振動手段2がプローブ1に振動を付与する方法として、振動手段2そのものが振動し、その振動を伝達することによってプローブ1を振動させる形態とした。しかし、例えばプローブ1の材質を圧電素子等で構成し、振動手段2によってプローブ1に電圧を印加することによってプローブ1を振動させても良い。あるいは、プローブ1の少なくとも一部を磁性体で形成し、振動手段2によってプローブ1に磁場を印加することによってプローブ1を振動させる形態としても良い。   In this embodiment, as a method for the vibration means 2 to apply vibration to the probe 1, the vibration means 2 itself vibrates and the probe 1 is vibrated by transmitting the vibration. However, for example, the probe 1 may be made of a piezoelectric element or the like, and the probe 1 may be vibrated by applying a voltage to the probe 1 by the vibration means 2. Alternatively, at least a part of the probe 1 may be formed of a magnetic material, and the probe 1 may be vibrated by applying a magnetic field to the probe 1 by the vibration unit 2.

試料18との間に液架橋4が形成されたプローブ1に振動手段2によって振動を伝達すると、液架橋4を形成していた液体がプローブ1の先端に付着したまま、プローブ1が振動する。すなわち、プローブ1が振動することにより、プローブ1と試料18とが液体を介してつながった状態と、プローブ1と試料18とが離れた状態と、を分離して発生させることができる。   When vibration is transmitted to the probe 1 in which the liquid bridge 4 is formed between the sample 18 and the sample 18 by the vibration means 2, the probe 1 vibrates while the liquid that has formed the liquid bridge 4 remains attached to the tip of the probe 1. That is, when the probe 1 vibrates, the state in which the probe 1 and the sample 18 are connected via the liquid and the state in which the probe 1 and the sample 18 are separated can be generated separately.

振動によりプローブ1が試料18から離れた状態では、液架橋4を形成していた液体は、イオン引出電極17を有するイオン取込部7に接近する。このとき、イオン引出電極17には、電圧印加装置14によってプローブ1に印加されている電圧とは異なる電圧が印加されている。つまり、導電性の流路11を通じて電圧が印加された、プローブ1の端部に付着した液体とイオン引出電極17との間には電界が形成されている。すなわち、本実施形態に係る装置100では、電圧印加装置10と電圧印加装置14とを有する電界発生手段によって、プローブ1の端部に付着した液体と、イオン引出電極17と、の間に電界を発生させている。   In a state where the probe 1 is separated from the sample 18 due to vibration, the liquid that has formed the liquid bridge 4 approaches the ion intake portion 7 having the ion extraction electrode 17. At this time, a voltage different from the voltage applied to the probe 1 by the voltage application device 14 is applied to the ion extraction electrode 17. That is, an electric field is formed between the liquid applied to the end of the probe 1 to which a voltage is applied through the conductive channel 11 and the ion extraction electrode 17. That is, in the apparatus 100 according to the present embodiment, an electric field is generated between the liquid adhering to the end of the probe 1 and the ion extraction electrode 17 by the electric field generating means having the voltage applying device 10 and the voltage applying device 14. Is generated.

この電界により、液体はプローブ1のイオン取込部7側の側面に移動し、テイラーコーン5を形成する。なお、図1ではプローブ1の長軸方向を形成する連続面上にテイラーコーン5が形成されている。しかし、この位置はイオン引出電極17と液体の間の電界、およびプローブ1の液体との濡れ性等により影響を受けるため、これ以外の面を含む位置にテイラーコーン5が形成されても良い。   By this electric field, the liquid moves to the side surface of the probe 1 on the side of the ion take-in part 7 to form a Taylor cone 5. In FIG. 1, a Taylor cone 5 is formed on a continuous surface that forms the major axis direction of the probe 1. However, since this position is affected by the electric field between the ion extraction electrode 17 and the liquid, the wettability of the probe 1 with the liquid, etc., the Taylor cone 5 may be formed at a position including other surfaces.

プローブ1の端部に付着した液体がイオン引出電極17に十分に接近すると、テイラーコーン5の先端部分では電界が大きくなる。これにより液体からエレクトロスプレーが発生し、微小な帯電液滴6が発生する。帯電液滴6はイオン引出電極17と液体との間に生じた電界により、イオン引出電極17へ向かって飛翔する。電界の大きさを適当に設定することで、帯電液滴6がレイリー分裂を生じ、試料18中の特定の物質のイオンを発生させることができる。帯電液滴6やイオンは気流の流れと電界に従ってイオン取込部7へと導かれる。このとき、テイラーコーン5を形成する液体の周囲の電界がプローブ1の振動に伴って変化するように、プローブ1の振動はイオン取込部7に接近する方向への運動を含むことが好ましい。   When the liquid adhering to the end of the probe 1 is sufficiently close to the ion extraction electrode 17, the electric field is increased at the tip of the Taylor cone 5. As a result, electrospray is generated from the liquid, and minute charged droplets 6 are generated. The charged droplet 6 flies toward the ion extraction electrode 17 by an electric field generated between the ion extraction electrode 17 and the liquid. By appropriately setting the magnitude of the electric field, the charged droplet 6 can undergo Rayleigh splitting, and ions of a specific substance in the sample 18 can be generated. The charged droplets 6 and ions are guided to the ion take-in unit 7 according to the flow of the air current and the electric field. At this time, it is preferable that the vibration of the probe 1 includes a movement in a direction approaching the ion capturing portion 7 so that the electric field around the liquid forming the Taylor cone 5 changes with the vibration of the probe 1.

ここで、レイリー分裂とは、帯電液滴6がレイリー極限に達し、帯電液滴6中の過剰な電荷が、二次液滴として放出される現象のことをいう。液体がテイラーコーン5を形成し、テイラーコーン5の先端部分から帯電液滴6が含まれるエレクトロスプレーが発生し、レイリー分裂が生じている間に、帯電液滴6に含まれる物質が気相イオンとして発生することが知られている。また、エレクトロスプレーが発生するしきい値電圧VcはVc=0.863(γd/ε0.5(ここで、γ:液体の表面張力、d:液体とイオン引出電極間の距離、ε:真空の誘電率)であることが知られている(J.MassSpectrom.Soc.Jpn.,Vol.58,139−154,2010)。 Here, Rayleigh splitting refers to a phenomenon in which the charged droplet 6 reaches the Rayleigh limit, and excessive charges in the charged droplet 6 are released as secondary droplets. While the liquid forms the Taylor cone 5, the electrospray including the charged droplet 6 is generated from the tip of the Taylor cone 5, and while the Rayleigh splitting occurs, the substance included in the charged droplet 6 is gas phase ions. It is known to occur as The threshold voltage Vc at which electrospray is generated is Vc = 0.863 (γd / ε 0 ) 0.5 (where γ: surface tension of the liquid, d: distance between the liquid and the ion extraction electrode, ε 0 : dielectric constant of vacuum) (J. Mass Spectrom. Soc. Jpn., Vol. 58, 139-154, 2010).

プローブ1は振動手段2によって振動を提供され、その結果、プローブ1のうち固定端から自由端までの部分が振動する。振動手段2が振動している間、振動手段2が常にプローブ1と接触している場合、振動手段2が接触している位置がプローブ1の固定端となる。一方、振動手段2が振動している間に振動手段2とプローブ1とが離れる場合、プローブ固定部16が配置されている位置がプローブ1の固定端となる。なお、プローブ固定部16は、プローブ1の少なくとも一部分をプローブ装置に固定する部分である。   The probe 1 is vibrated by the vibration means 2, and as a result, the portion from the fixed end to the free end of the probe 1 vibrates. When the vibration means 2 is always in contact with the probe 1 while the vibration means 2 is vibrating, the position where the vibration means 2 is in contact is the fixed end of the probe 1. On the other hand, when the vibration means 2 and the probe 1 are separated while the vibration means 2 vibrates, the position where the probe fixing portion 16 is disposed becomes the fixed end of the probe 1. The probe fixing part 16 is a part for fixing at least a part of the probe 1 to the probe device.

本明細書においてプローブ振動部分19(以下、「振動部分19」と称する)とは、プローブ1のうち実質的に振動する部分を指す。すなわち、プローブ1全体のうち、プローブ1の固定端から自由端までの部分を指す。なお、振動手段2は振動部分19には含まれない。振動手段2はプローブ1を図1における矢印方向に振動させる。プローブ1の振動は、振幅は例えば数十nmから数百μm程度、振動数は例えば10Hzから1MHz程度である。   In this specification, the probe vibrating portion 19 (hereinafter referred to as “vibrating portion 19”) refers to a portion of the probe 1 that vibrates substantially. That is, it refers to a portion from the fixed end to the free end of the probe 1 in the entire probe 1. The vibration means 2 is not included in the vibration part 19. The vibration means 2 vibrates the probe 1 in the direction of the arrow in FIG. The vibration of the probe 1 has an amplitude of, for example, about several tens of nm to several hundred μm, and a vibration frequency of, for example, about 10 Hz to 1 MHz.

なお、プローブ1の振幅の大きさは、液架橋4の形成とエレクトロスプレーの発生が交互に発生するように設定する。なお、プローブ1の種類や、振動部分19の固有振動数、プローブ1とイオン引出電極17との間に発生させる電界の強度を変更した場合には、プローブ1の振幅の大きさも適宜変更することが望ましい。   The amplitude of the probe 1 is set so that the formation of the liquid bridge 4 and the generation of electrospray occur alternately. When the type of the probe 1, the natural frequency of the vibrating portion 19, and the strength of the electric field generated between the probe 1 and the ion extraction electrode 17 are changed, the amplitude of the probe 1 should be changed as appropriate. Is desirable.

本実施形態に係る装置100は、試料18の表面上の微小領域に存在する物質のイオン化を高速に行なうことができることが特徴である。試料18の表面上の物質を高速にイオン化するために、プローブ1は高速で振動させることが好ましい。   The apparatus 100 according to the present embodiment is characterized in that ionization of a substance existing in a minute region on the surface of the sample 18 can be performed at high speed. In order to ionize the substance on the surface of the sample 18 at high speed, the probe 1 is preferably vibrated at high speed.

また、本実施形態に係る装置100の他の特徴は、エレクトロスプレーの発生および停止のタイミングを制御することができることにある。そのため、プローブ1の端部と試料18との間に液架橋4が形成されるタイミングと、エレクトロスプレーが発生するタイミングとが明確に分離されていることが好ましい。これにより、液架橋4が形成されている間はエレクトロスプレーが発生せず、この間は液架橋4を形成する液体に電荷が供給されるだけとなる。その後プローブ1の端部がイオン引出電極17へと接近してエレクトロスプレーが発生する際には、液体に十分な電荷が蓄積されているために効率的にエレクトロスプレーを発生させることができる。そのためには、プローブ1の振幅を大きくすることが好ましい。   Another feature of the apparatus 100 according to the present embodiment is that the timing of generation and stop of electrospray can be controlled. Therefore, it is preferable that the timing at which the liquid bridge 4 is formed between the end of the probe 1 and the sample 18 and the timing at which electrospray is generated are clearly separated. Thereby, electrospray is not generated while the liquid bridge 4 is formed, and only charges are supplied to the liquid forming the liquid bridge 4 during this period. Thereafter, when the end of the probe 1 approaches the ion extraction electrode 17 and electrospray is generated, sufficient charge is accumulated in the liquid, so that the electrospray can be generated efficiently. For this purpose, it is preferable to increase the amplitude of the probe 1.

上述のように高速かつ大きな振幅でプローブ1を振動させるには、振動部分19の固有振動数と振動手段2により提供する振動の振動数とを一致させると良い。すなわち、振動手段2によって振動部分19の固有振動数の振動をプローブ1に付与し、振動部分19を共振させると良い。   In order to vibrate the probe 1 at a high speed and with a large amplitude as described above, the natural frequency of the vibration part 19 and the vibration frequency provided by the vibration means 2 are preferably matched. That is, it is preferable that the vibration means 2 applies a vibration having the natural frequency of the vibration portion 19 to the probe 1 to resonate the vibration portion 19.

なお、本明細書では大気圧下におけるイオン化について記載するが、本実施形態に係るプローブ1の振動部分19の固有振動数を変更する方法は、減圧下におけるイオン化にも応用することができる。また、本実施形態で使用する液体の種類は特に限定はされないが、流路を構成する部品に影響を与えない液体を使用することが好ましい。また、本実施形態に係る装置100によるイオン化の対象となる物質も特に限定はされない。本実施形態に係る装置100を用いることで微小領域を大気圧下でソフトにイオン化できることから、本実施形態に係る装置100は、脂質、糖、蛋白質などの高分子を含む生体試料のイオン化に適している。   In addition, although ionization under atmospheric pressure is described in this specification, the method of changing the natural frequency of the vibration part 19 of the probe 1 according to the present embodiment can be applied to ionization under reduced pressure. Further, the type of liquid used in the present embodiment is not particularly limited, but it is preferable to use a liquid that does not affect the components constituting the flow path. In addition, a substance to be ionized by the apparatus 100 according to the present embodiment is not particularly limited. Since the microregion can be softly ionized at atmospheric pressure by using the apparatus 100 according to the present embodiment, the apparatus 100 according to the present embodiment is suitable for ionization of a biological sample containing macromolecules such as lipids, sugars, and proteins. ing.

(振動部分19の固有振動数)
次に、本実施形態に係るプローブ1の振動部分19の固有振動数について説明する。
(Natural frequency of vibration part 19)
Next, the natural frequency of the vibrating portion 19 of the probe 1 according to this embodiment will be described.

一般に、先端に質量mのおもりを付加した、長さLのカンチレバー状のプローブの固有振動数は、プローブ自身の質量を無視すれば、以下の式(1)で近似できる。   In general, the natural frequency of a cantilever-like probe having a length L with a weight m added to the tip can be approximated by the following equation (1) if the mass of the probe itself is ignored.

ここで、Iはプローブの断面二次モーメント、Eはプローブのヤング率である。また、プローブの長さLはプローブ全体の重心からプローブの固定端までの長さである。この場合長さLは、質量mのおもりが付加した位置からプローブの固定端までの長さとなる。さらに、プローブが例えばパイプのような中空状の円柱形状を有する場合、断面二次モーメントIは、以下の式(2)で表される。   Here, I is the cross-sectional second moment of the probe, and E is the Young's modulus of the probe. The probe length L is the length from the center of gravity of the entire probe to the fixed end of the probe. In this case, the length L is the length from the position where the weight of mass m is added to the fixed end of the probe. Furthermore, when the probe has a hollow cylindrical shape such as a pipe, the cross-sectional secondary moment I is expressed by the following formula (2).

ここで、Dはプローブの外径、dはプローブの内径である。従って、プローブの長さL、質量m、プローブのヤング率E、断面二次モーメントIの4つのパラメータの少なくとも1つを変更することにより、プローブの固有振動数を変更することができる。   Here, D is the outer diameter of the probe, and d is the inner diameter of the probe. Therefore, the natural frequency of the probe can be changed by changing at least one of the four parameters of the probe length L, mass m, probe Young's modulus E, and sectional moment of inertia I.

本実施形態に係る装置100が有する変更手段20は、これらの4つのパラメータの少なくとも1つを変更することで、振動部分19の固有振動数を変更することができる。   The changing means 20 included in the apparatus 100 according to the present embodiment can change the natural frequency of the vibrating portion 19 by changing at least one of these four parameters.

振動部分19の固有振動数を変更する際には、その変更の前後で、液架橋4が形成される領域の試料18の表面における位置が変化しないようにすることが好ましい。そのため変更手段20は、装置100が有する基準点からプローブ1の先端までの長さを変えることなく振動部分19の固有振動数を変更することが好ましい。ここで基準点は、装置100上の不動の点であれば特に限定はされない。例えば試料ステージ制御手段13が試料ステージ8の移動あるいは走査を行う際の基準となる点を基準点としても良い。   When changing the natural frequency of the vibrating portion 19, it is preferable that the position of the region where the liquid bridge 4 is formed on the surface of the sample 18 does not change before and after the change. Therefore, it is preferable that the changing unit 20 changes the natural frequency of the vibrating portion 19 without changing the length from the reference point of the apparatus 100 to the tip of the probe 1. Here, the reference point is not particularly limited as long as it is a fixed point on the apparatus 100. For example, a reference point when the sample stage control unit 13 moves or scans the sample stage 8 may be used as the reference point.

なお、固有振動数を変更する際に基準点からプローブ1の先端までの長さが変化したとしても、その変化量に基づいて試料ステージ8を制御することで、液架橋4が形成される領域の試料18における位置は変化しないようにすることができる。例えば、固有振動数の変更前後での液架橋4の位置の変化量を後述するコンピュータ22によって求める。取得した液架橋4の位置の変化量の分だけ、該変化とは逆の方向に試料ステージ8を駆動することで、液架橋4が形成される領域の試料18における位置を変化させずに、振動部分19の固有振動数を変更することができる。あるいは、液架橋4の位置の座標を、取得した液架橋4の位置の変化量に基づいてコンピュータ22によって補正しても良い。   Even when the length from the reference point to the tip of the probe 1 changes when changing the natural frequency, the region where the liquid bridge 4 is formed by controlling the sample stage 8 based on the change amount. The position in the sample 18 can be kept unchanged. For example, the change amount of the position of the liquid bridge 4 before and after the change of the natural frequency is obtained by the computer 22 described later. By driving the sample stage 8 in the opposite direction to the obtained change amount of the position of the liquid bridge 4, without changing the position in the sample 18 of the region where the liquid bridge 4 is formed, The natural frequency of the vibration part 19 can be changed. Alternatively, the coordinates of the position of the liquid bridge 4 may be corrected by the computer 22 based on the obtained change amount of the position of the liquid bridge 4.

プローブ1の長さは、基板3上の試料18とプローブ1との間に液架橋4が安定的に形成され、かつ、イオン引出電極17に接近したときにエレクトロスプレー6が発生する限りにおいて、特に限定はされない。ただし、プローブ1の長さが短すぎると、プローブ1の振動の振幅が小さくなるため液架橋4を安定的に発生させることが困難になる。また、プローブ1の長さが長すぎると、振動提供機構2によってプローブ1を振動させる方向以外の方向の、意図しない振動が発生しやすくなる。そのため、基板3上の試料18上の一定位置を連続的に計測することが困難になる。以上のことから、プローブ1の長さは例えば数百μm〜数cm程度であることが好ましい。   The length of the probe 1 is as long as the liquid bridge 4 is stably formed between the sample 18 on the substrate 3 and the probe 1 and the electrospray 6 is generated when approaching the ion extraction electrode 17. There is no particular limitation. However, if the length of the probe 1 is too short, the amplitude of vibration of the probe 1 becomes small, so that it is difficult to stably generate the liquid bridge 4. If the length of the probe 1 is too long, unintended vibrations in directions other than the direction in which the probe 1 is vibrated by the vibration providing mechanism 2 are likely to occur. Therefore, it is difficult to continuously measure a certain position on the sample 18 on the substrate 3. From the above, the length of the probe 1 is preferably about several hundred μm to several cm, for example.

なお、プローブ1の色や模様は特に限定はされない。プローブ1の長手方向に目盛を刻んでおいても良い。該目盛をプローブ1の自由端あるいはプローブ固定部16からの長さと関連付けておくことにより、プローブ1におもり等を装着する際に、おもり等の装着位置を明確に把握することができる。なお、複数種類の目盛をプローブ1に刻む場合は、目盛の種類ごとに異なる色を割り当てると良い。   The color and pattern of the probe 1 are not particularly limited. A scale may be engraved in the longitudinal direction of the probe 1. By associating the scale with the free end of the probe 1 or the length from the probe fixing portion 16, when the weight or the like is attached to the probe 1, the attachment position of the weight or the like can be clearly grasped. When a plurality of types of scales are engraved on the probe 1, different colors may be assigned to the types of scales.

次に、本実施形態に係る振動部分19の固有振動数の変更システムについて、図2を用いて説明する。図2(a)は、本実施形態に係る振動部分19の固有振動数の変更システムを示すブロック図である。   Next, a system for changing the natural frequency of the vibration portion 19 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a block diagram showing a natural frequency changing system for the vibration portion 19 according to this embodiment.

本実施形態に係る振動部分19の固有振動数の変更システムは、図2(a)に示すように装置100と、質量分析部15と、振動検出器24と、コンピュータ22と、コンピュータ22の入力手段21と、を有する。   As shown in FIG. 2A, the system for changing the natural frequency of the vibration part 19 according to the present embodiment includes an apparatus 100, a mass analyzer 15, a vibration detector 24, a computer 22, and an input of the computer 22. Means 21.

振動検出器24は、プローブ1の振動を検出し、プローブ1の振動の振動数または振幅を計測する部分である。すなわち、振動検出器24は振動数計測手段であり、振幅計測手段でもある。なお、振動手段2により提供される振動の振動数と、プローブ1の振動の振動数とが必ずしも一致しているとは限らない。振動検出器24は、振動手段2の振動数を徐々に変化させたときのプローブ1の振動を検出し、プローブ1の振幅が最大となったときの振動数を、振動部分19の固有振動数として取得する。   The vibration detector 24 is a part that detects the vibration of the probe 1 and measures the frequency or amplitude of the vibration of the probe 1. That is, the vibration detector 24 is a frequency measuring means and an amplitude measuring means. Note that the vibration frequency provided by the vibration means 2 and the vibration frequency of the probe 1 do not always coincide with each other. The vibration detector 24 detects the vibration of the probe 1 when the vibration frequency of the vibration means 2 is gradually changed, and the vibration frequency when the amplitude of the probe 1 is maximized is determined as the natural frequency of the vibration portion 19. Get as.

振動検出器24としては、高速度カメラを用いても良い。その場合、プローブ1の振動の振動数および振幅は、振動するプローブ1を高速度カメラで撮影し、得られた画像を画像解析することにより取得することができる。あるいは、プローブ1の一部に光を反射可能な面を設け、該面にレーザー光を当て、振動検出器24としての光てこ方式の検出器によりプローブ1の振動数または振幅を計測しても良い。あるいは、振動検出器24としては、非接触式レーザー振動検出器を用いても良い。その場合は、プローブ1がレーザーを横切る時間を計測して解析することで、プローブ1の振動の振動数および振幅を求めることができる。   A high speed camera may be used as the vibration detector 24. In that case, the vibration frequency and amplitude of the probe 1 can be obtained by photographing the vibrating probe 1 with a high-speed camera and analyzing the obtained image. Alternatively, a surface that can reflect light is provided on a part of the probe 1, a laser beam is applied to the surface, and the frequency or amplitude of the probe 1 is measured by an optical lever type detector as the vibration detector 24. good. Alternatively, as the vibration detector 24, a non-contact type laser vibration detector may be used. In that case, the frequency and amplitude of the vibration of the probe 1 can be obtained by measuring and analyzing the time that the probe 1 crosses the laser.

コンピュータ22は、振動手段2への電圧印加手段12、変更手段20、振動検出器24、入力手段21、質量分析部15とそれぞれ接続されている。コンピュータ22は、質量分析部15や振動検出器24で得られたデータを元に計算やデータの解析を行うことができる。また、コンピュータ22は、ユーザーが入力手段21を介して入力したデータや振動検出器24、質量分析部15、電圧印加手段12等から送られてくるデータに基づいて、イオン化装置100や質量分析部15を制御することができる。   The computer 22 is connected to the voltage applying means 12 to the vibration means 2, the changing means 20, the vibration detector 24, the input means 21, and the mass analyzer 15. The computer 22 can perform calculations and data analysis based on data obtained by the mass analyzer 15 and the vibration detector 24. In addition, the computer 22 uses the ionizer 100 and the mass analysis unit based on data input from the user via the input unit 21 and data sent from the vibration detector 24, the mass analysis unit 15, the voltage application unit 12, and the like. 15 can be controlled.

入力手段21は、ユーザーがコンピュータ22に対してデータや指示を入力する手段である。入力手段21としては、例えばキーボードやマウス、タッチパネルなどを用いることができる。   The input means 21 is means for a user to input data and instructions to the computer 22. As the input means 21, for example, a keyboard, a mouse, a touch panel, or the like can be used.

(振動部分19の固有振動数を変更する動作)
次に、本実施形態に係る振動部分19の固有振動数の変更システムの動作について、図2を用いて説明する。図2(b)は、該変更システムの動作を示すフローチャートである。
(Operation for changing the natural frequency of the vibration portion 19)
Next, the operation of the system for changing the natural frequency of the vibration portion 19 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2B is a flowchart showing the operation of the change system.

まず、コンピュータ22が振動数f0を設定する(S201)。   First, the computer 22 sets the frequency f0 (S201).

次に、コンピュータ22によって設定された振動数f0の情報が、振動手段2への電圧印加手段12へと送信される。これにより、電圧印加手段12によって振動手段2に電圧が印加され、振動手段2はプローブ1に、設定された振動数f0の振動を提供する(S202)。   Next, information on the frequency f 0 set by the computer 22 is transmitted to the voltage applying unit 12 to the vibrating unit 2. As a result, a voltage is applied to the vibrating means 2 by the voltage applying means 12, and the vibrating means 2 provides the probe 1 with a vibration having the set frequency f0 (S202).

続いて、振動検出器24がプローブ1の振動を検出し、プローブ1の振動の振動数fを計測する(S203)。   Subsequently, the vibration detector 24 detects the vibration of the probe 1 and measures the frequency f of the vibration of the probe 1 (S203).

次に、振動検出器24は検出したプローブ1の振動の振動数fをコンピュータ22へと送信する。コンピュータ22は、振動検出器24から受信したプローブ1の振動の振動数fと、S202でコンピュータ22が設定した振動数f0とを比較する(S204)。   Next, the vibration detector 24 transmits the detected vibration frequency f of the probe 1 to the computer 22. The computer 22 compares the vibration frequency f of the probe 1 received from the vibration detector 24 with the vibration frequency f0 set by the computer 22 in S202 (S204).

プローブ1の振動の振動数fがS202でコンピュータ22が設定した振動数f0と一致しない場合、コンピュータ22は変更手段20を駆動させる(S205)。これにより、振動部分19の固有振動数が変更される。このとき、プローブ1の振動の振動数fがS202でコンピュータ22が設定した振動数f0に近づくように、式(1)および式(2)に基づいて、コンピュータ22が変更手段20の駆動量を制御しても良い。   If the vibration frequency f of the probe 1 does not match the vibration frequency f0 set by the computer 22 in S202, the computer 22 drives the changing means 20 (S205). Thereby, the natural frequency of the vibration part 19 is changed. At this time, the computer 22 sets the drive amount of the changing means 20 based on the expressions (1) and (2) so that the vibration frequency f of the probe 1 approaches the vibration frequency f0 set by the computer 22 in S202. You may control.

プローブ1の振動の振動数fが、S202でコンピュータ22が設定した振動数f0と一致すると、コンピュータ22が変更手段20の駆動を停止する(S206)。これにより、振動部分19の固有振動数の変更が完了する(S207)。   When the vibration frequency f of the probe 1 coincides with the vibration frequency f0 set by the computer 22 in S202, the computer 22 stops driving the changing means 20 (S206). Thereby, the change of the natural frequency of the vibration part 19 is completed (S207).

なお、S201における振動数f0の設定の際には、ユーザーが任意の振動数f0を入力手段21を用いて入力しても良い。あるいは、現在の振動部分19の固有振動数を所定の量だけ増減させた振動数を振動数f0として設定しても良い。   When setting the frequency f0 in S201, the user may input an arbitrary frequency f0 using the input means 21. Alternatively, a frequency obtained by increasing or decreasing the natural frequency of the current vibration portion 19 by a predetermined amount may be set as the frequency f0.

また、振動数f0は、質量分析部15で取得される特定のシグナルのシグナル強度に基づいてコンピュータ22が決定しても良い。このとき、プローブ1の振動の振動数を変更させながら質量分析を行い、目的成分のシグナル強度が最大となったときのプローブ1の振動の振動数をf0として設定してもよい。   Further, the frequency f0 may be determined by the computer 22 based on the signal intensity of a specific signal acquired by the mass analyzer 15. At this time, mass spectrometry may be performed while changing the vibration frequency of the probe 1, and the vibration frequency of the probe 1 when the signal intensity of the target component becomes maximum may be set as f0.

以上のように、本実施形態においては変更手段20を駆動することにより、振動部分19の固有振動数を変更する。   As described above, in the present embodiment, the natural frequency of the vibrating portion 19 is changed by driving the changing unit 20.

(振動部分19の固有振動数のゆらぎを軽減する動作)
次に、プローブ1の固有振動数のゆらぎを軽減する軽減システムの動作について、図10を用いて説明する。図10は、該軽減システムの動作を示すフローチャートである。なおここで、プローブ1の振動部分19の振幅は、振動部分19の振動について数回〜数千回計測した振幅の平均値、もしくは、一定時間内に計測した振幅の平均値のことを指す。
(Operation to reduce fluctuation of natural frequency of vibration part 19)
Next, the operation of the mitigation system that reduces fluctuations in the natural frequency of the probe 1 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the mitigation system. Here, the amplitude of the vibrating portion 19 of the probe 1 refers to an average value of the amplitude measured several times to several thousand times with respect to the vibration of the vibrating portion 19 or an average value of the amplitude measured within a certain time.

本明細書において「固有振動数のゆらぎ」とは、振動部分19の固有振動数がわずかに変動する現象を指す。プローブ1の振動部分19の固有振動数を変更して一定のプローブ1に一定の振動数fで振動を付与しても、固有振動数がわずかに変動してしまい振動部分19を共振させ続けることができないことがある。これは、振動手段2とプローブ1の接触状況などによって、意図しない方向にプローブ1が振動してしまうことが一因であると考えられる。振動部分19の固有振動数にゆらぎが発生すると、振動部分19を共振させ続けることができず、装置100による試料18のイオン化の条件が計測点ごとにばらつく可能性がある。その結果、本実施形態に係る質量画像表示システムによる計測の再現性が低下する可能性がある。そこで本実施形態では、下記の軽減システムによって振動部分19の固有振動数のゆらぎを軽減する。   In this specification, “fluctuation of the natural frequency” refers to a phenomenon in which the natural frequency of the vibration portion 19 slightly varies. Even if the natural frequency of the vibration part 19 of the probe 1 is changed and vibration is applied to the constant probe 1 at a constant frequency f, the natural frequency slightly fluctuates and the vibration part 19 continues to resonate. May not be possible. This is considered to be due to the fact that the probe 1 vibrates in an unintended direction depending on the contact state between the vibration means 2 and the probe 1. When fluctuations occur in the natural frequency of the vibration part 19, the vibration part 19 cannot continue to resonate, and the ionization conditions of the sample 18 by the apparatus 100 may vary from measurement point to measurement point. As a result, the reproducibility of measurement by the mass image display system according to the present embodiment may be reduced. Therefore, in the present embodiment, fluctuations in the natural frequency of the vibration portion 19 are reduced by the following mitigation system.

まず、振動手段2は、プローブ1の振動部分19の固有振動数f0でプローブ1に振動を付与する(S209)。次に、振動部分19の固有振動数のゆらぎを軽減する場合(S210でyes)、振動検出器24によってプローブ1の振幅の計測を行い、振幅値をコンピュータ22へと送信する(S211)。   First, the vibration means 2 applies vibration to the probe 1 at the natural frequency f0 of the vibration portion 19 of the probe 1 (S209). Next, when the fluctuation of the natural frequency of the vibration part 19 is reduced (yes in S210), the amplitude of the probe 1 is measured by the vibration detector 24, and the amplitude value is transmitted to the computer 22 (S211).

次に、コンピュータ22は変更手段20を駆動させ、固有振動数をf0からf0+Δfへ変更し、プローブ1の振幅を計測する(S212)。続いて、コンピュータ22は変更手段20を駆動させ、固有振動数をf0+Δfからf0−Δfへ変更し、プローブ1の振幅を計測する(S212)。ステップS211〜S213の一連の動作により、元の固有振動数f0と、f0からΔfだけ振動数を増減させた振動数のときのプローブ1の振幅を取得することができる。   Next, the computer 22 drives the changing means 20, changes the natural frequency from f0 to f0 + Δf, and measures the amplitude of the probe 1 (S212). Subsequently, the computer 22 drives the changing means 20, changes the natural frequency from f0 + Δf to f0−Δf, and measures the amplitude of the probe 1 (S212). Through the series of operations in steps S211 to S213, the original natural frequency f0 and the amplitude of the probe 1 at the frequency obtained by increasing or decreasing the frequency by Δf from f0 can be acquired.

次に、コンピュータ22はS211〜S213の各ステップにおいて計測した振幅を比較する(S215)。このとき、コンピュータ22は振動数がf0−Δf、f0、f0+Δfのときの振幅のばらつきと有意差Eを算出する。それぞれの振幅に有意差がない場合(S215でno)、コンピュータ22は変更手段20を駆動させ、振動数をf0へ変更する(S217)。   Next, the computer 22 compares the amplitude measured in each step of S211 to S213 (S215). At this time, the computer 22 calculates a variation in amplitude and a significant difference E when the frequency is f0−Δf, f0, f0 + Δf. If there is no significant difference between the amplitudes (No in S215), the computer 22 drives the changing means 20 to change the frequency to f0 (S217).

それぞれの振幅に有意差があった場合(S215でyes)、コンピュータ22は変更手段20を駆動させ、振幅が最大となったときの固有振動数を新たにf0として設定する(S216)。その後コンピュータ22は変更手段20を駆動させ、振動数をf0へ変更する(S217)。   If there is a significant difference between the respective amplitudes (Yes in S215), the computer 22 drives the changing means 20, and newly sets the natural frequency when the amplitude is maximized as f0 (S216). Thereafter, the computer 22 drives the changing means 20 to change the frequency to f0 (S217).

単位時間t秒ごとにS208〜S217を繰り返すことにより、プローブ1の振動部分19の固有振動数のゆらぎを軽減することができる。なお、Δf、t、Eのそれぞれの値は特に限定はされず、ユーザーが任意に設定することができる。なお、これらのパラメータは装置100の構成やプローブ1の種類によって予め設定しておき、ユーザーにプローブ1の種類や装置100の構成を選択させることで、上記パラメータが自動で入力されるようにすると、ユーザーの利便性が向上する。   By repeating S208 to S217 every unit time t seconds, fluctuations in the natural frequency of the vibration portion 19 of the probe 1 can be reduced. In addition, each value of (DELTA) f, t, E is not specifically limited, A user can set arbitrarily. These parameters are set in advance according to the configuration of the apparatus 100 and the type of the probe 1, and the above parameters are automatically input by allowing the user to select the type of the probe 1 and the configuration of the apparatus 100. , Improve user convenience.

なお、計測領域を移動させる場合などのように、試料ステージ8を大きく移動させる場合には、上記の動作を停止させ、試料ステージ8の移動が終了した段階で上記のS208〜S218の動作を再開させると良い。また、プローブ1の振動を開始してすぐに上記動作を開始しても良いし、プローブ1の振幅の変化を検知したら上記動作を開始しても良い。また、上記動作を行っている間、プローブ1の振幅が一定時間変化しない場合には上記動作を停止し、振幅の変化を再び検知したら再度上記動作を再開しても良い。あるいは、プローブ1の振幅が規定値以下になったら上記動作を開始させ、プローブ1の振幅が規定値を上回ったら上記動作を停止させても良い。   When the sample stage 8 is moved largely, such as when moving the measurement region, the above operation is stopped, and the above operations of S208 to S218 are resumed when the movement of the sample stage 8 is completed. Good to do. Further, the above operation may be started immediately after the vibration of the probe 1 is started, or the above operation may be started when a change in the amplitude of the probe 1 is detected. Further, while the above operation is being performed, if the amplitude of the probe 1 does not change for a certain period of time, the above operation may be stopped, and if the change in amplitude is detected again, the above operation may be resumed. Alternatively, the above operation may be started when the amplitude of the probe 1 becomes equal to or less than a specified value, and the operation may be stopped when the amplitude of the probe 1 exceeds the specified value.

プローブ1の振動に変調をかける場合や試料ステージ8をZ方向に振動させる場合は、プローブ1の振幅が周期的に変動する。プローブ1の振動に変調をかける場合は、ひとつの振動周期中の最大振幅を計測して、上記動作を適用すると良い。または、プローブ1の振幅の平均値をとる時間を、プローブ1の振動の変調周期や試料ステージ8のZ方向への振動の周期よりも十分長く設定すれば良い。   When the vibration of the probe 1 is modulated or when the sample stage 8 is vibrated in the Z direction, the amplitude of the probe 1 periodically varies. When modulating the vibration of the probe 1, it is preferable to measure the maximum amplitude in one vibration period and apply the above operation. Alternatively, the time for taking the average value of the amplitude of the probe 1 may be set sufficiently longer than the modulation period of the vibration of the probe 1 and the period of vibration of the sample stage 8 in the Z direction.

なお、本実施形態では固有振動数をf0、f0+Δf、f0−Δfの順に変更したが、固有振動数を変更する順序は任意に変更しても良く、f0、f0−Δf、f0+Δfの順に変更しても良い。また、固有振動数の変更は上記の3つに限定はされず、例えばf0、f0+Δf、f0+2Δf、f0−Δf、f0−2Δfなどのように変更する固有振動数の種類を増やしても良い。これにより、プローブ1の振動部分19の固有振動数のゆらぎをより正確に測定し、より効果的に軽減することができる。   In this embodiment, the natural frequency is changed in the order of f0, f0 + Δf, and f0−Δf. However, the order of changing the natural frequency may be arbitrarily changed, and is changed in the order of f0, f0−Δf, and f0 + Δf. May be. Further, the change of the natural frequency is not limited to the above three, and the types of natural frequencies to be changed may be increased, for example, f0, f0 + Δf, f0 + 2Δf, f0-Δf, f0-2Δf, and the like. Thereby, the fluctuation of the natural frequency of the vibration part 19 of the probe 1 can be measured more accurately and reduced more effectively.

以上のように、本実施形態によれば、プローブ1の振動部分19の固有振動数のゆらぎを軽減できる。   As described above, according to the present embodiment, fluctuations in the natural frequency of the vibration portion 19 of the probe 1 can be reduced.

(イオン化方法)
次に、本実施形態に係るイオン化方法について、図3を用いて説明する。図3は、本実施形態に係るイオン化方法を示すフローチャートである。
(Ionization method)
Next, the ionization method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the ionization method according to this embodiment.

まず、ユーザーはイオン化を行う際の条件を装置100に設定する(S301)。このとき条件として、イオン化を行う際のプローブ1の振動数や、振動数ごとのイオン化の回数、計測点の数や計測領域の位置情報等を設定する。なお、本実施形態においてはプローブ1の固有振動数として少なくとも2つの値を設定し、異なる2つの固有振動数において試料18のイオン化を行うことが好ましい。   First, the user sets conditions for performing ionization in the apparatus 100 (S301). At this time, the frequency of the probe 1 at the time of ionization, the number of times of ionization for each frequency, the number of measurement points, the position information of the measurement region, and the like are set as conditions. In the present embodiment, it is preferable to set at least two values as the natural frequency of the probe 1 and ionize the sample 18 at two different natural frequencies.

S301において条件の設定が完了したら、イオン化装置100は振動手段2を振動させ、プローブ1を振動させる(S302)。   When the setting of the conditions is completed in S301, the ionization apparatus 100 vibrates the vibration unit 2 and vibrates the probe 1 (S302).

前述の通り、本実施形態では液体供給手段10がプローブ1の端部に液体を配置し、イオン化装置100は液体が配置されたプローブ1の端部を試料18へと近接または接触させる。これにより試料18の一部の領域とプローブ1の端部との間に液架橋4を形成する(S303)。このとき、液架橋4を形成する液体中に試料18に含まれる物質が溶解する。   As described above, in this embodiment, the liquid supply unit 10 arranges the liquid at the end of the probe 1, and the ionization apparatus 100 brings the end of the probe 1 on which the liquid is arranged close to or in contact with the sample 18. Thereby, the liquid bridge 4 is formed between a partial region of the sample 18 and the end of the probe 1 (S303). At this time, the substance contained in the sample 18 is dissolved in the liquid forming the liquid bridge 4.

次に、プローブ1を振動させることによってプローブ1の端部をイオン引出電極17へと近づける。このとき、液架橋4を形成していた液体がプローブ1の端部に付着したままの状態で、プローブ1は振動する。プローブ1の端部がイオン引出電極17へと近づくと、電界発生手段によって発生されたイオン引出電極17とプローブ1の端部の液体との間の電界によって該液体のエレクトロスプレーが生じる(S304)。   Next, the end of the probe 1 is brought close to the ion extraction electrode 17 by vibrating the probe 1. At this time, the probe 1 vibrates in a state where the liquid forming the liquid bridge 4 remains attached to the end of the probe 1. When the end of the probe 1 approaches the ion extraction electrode 17, an electrospray of the liquid is generated by the electric field between the ion extraction electrode 17 generated by the electric field generating means and the liquid at the end of the probe 1 (S304). .

この第1のステップ(S303)と第2のステップ(S304)によって、プローブ1の端部の液体が接触して液架橋4を形成した一部の領域の試料18のみをイオン化することができる。なお、プローブ1が振動していることにより、第1のステップ(S303)と第2のステップ(S304)は繰り返される。イオン化は、S301において設定した所定の回数行われるまで繰り返される(S305)。   By the first step (S303) and the second step (S304), it is possible to ionize only the sample 18 in a part of the region where the liquid at the end of the probe 1 is in contact and the liquid bridge 4 is formed. Note that the first step (S303) and the second step (S304) are repeated because the probe 1 vibrates. The ionization is repeated until the predetermined number of times set in S301 is performed (S305).

なお、ここではイオン化の回数を規定することでS303とS304の繰り返し回数を規定したが、これに限定はされない。すなわち、S301で設定する条件としてイオン化を行う際の時間を設定しておき、所定の時間経過したらS303とS304の繰り返しを終了するようにしても良い。   Although the number of repetitions of S303 and S304 is specified here by specifying the number of times of ionization, this is not limitative. In other words, the ionization time may be set as the condition set in S301, and the repetition of S303 and S304 may be terminated when a predetermined time has elapsed.

次に、コンピュータ22は、プローブ1の振動数を変更するか否かを判断する(S306)。振動数を変更しない場合、すなわち、S301において設定した条件の中に、次の振動数が設定されていない場合、プローブ1の振動を停止する(S308)。   Next, the computer 22 determines whether or not to change the frequency of the probe 1 (S306). When the frequency is not changed, that is, when the next frequency is not set in the conditions set in S301, the vibration of the probe 1 is stopped (S308).

プローブ1の振動数を変更する場合は、上述の固有振動数変更システムによって、振動部分19の固有振動数を変更し、プローブ1の振動数を変更する(S305)。   When changing the frequency of the probe 1, the natural frequency of the vibration part 19 is changed by the above-described natural frequency changing system, and the frequency of the probe 1 is changed (S305).

本実施形態では、このようにしてプローブ1の振動部分19の固有振動数を変更し、異なる固有振動数で第1のステップ(S303)および第2のステップ(S304)を少なくとも2回行うことが好ましい。なお、このとき異なる固有振動数において同一領域のイオン化を行うことが好ましいが、これに限定はされない。すなわち、試料18をイオン化する際に、ある領域においては第1の振動数においてイオン化を行い、別の領域においては第2の振動数においてイオン化を行う方法も、本実施形態に係るイオン化方法に含む。   In the present embodiment, the natural frequency of the vibration portion 19 of the probe 1 is changed in this way, and the first step (S303) and the second step (S304) are performed at least twice at different natural frequencies. preferable. At this time, it is preferable to ionize the same region at different natural frequencies, but the present invention is not limited to this. That is, when the sample 18 is ionized, a method of performing ionization at a first frequency in one region and performing ionization at a second frequency in another region is also included in the ionization method according to the present embodiment. .

また、本実施形態に係るイオン化装置は、プローブ1の振動部分19の固有振動数を変更し、異なる固有振動数において少なくとも2回イオン化を行うイオン化装置としても良い。   Further, the ionization apparatus according to the present embodiment may be an ionization apparatus that changes the natural frequency of the vibration part 19 of the probe 1 and performs ionization at least twice at different natural frequencies.

以下、本発明に適用可能な、振動部分19の固有振動数を変更する変更手段20の構成について説明する。   Hereinafter, the configuration of the changing unit 20 that changes the natural frequency of the vibrating portion 19 that can be applied to the present invention will be described.

[第1の実施形態]
第1の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図4を用いて説明する。図4は、第1の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
[First Embodiment]
The natural frequency changing means according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the natural frequency changing means according to the first embodiment.

本実施形態に係る変更手段20は、振動部分19の長さを変更することによって振動部分19の固有振動数を変更する。すなわち、変更手段20は式(1)におけるLを変更することで固有振動数を変更する。   The changing means 20 according to the present embodiment changes the natural frequency of the vibrating portion 19 by changing the length of the vibrating portion 19. That is, the changing means 20 changes the natural frequency by changing L in the equation (1).

本実施形態に係る変更手段20は、図4に示すように、固定部31、ねじ山32、ギア33、回転機構34、軸受35を有している。   As shown in FIG. 4, the changing unit 20 according to the present embodiment includes a fixing portion 31, a screw thread 32, a gear 33, a rotation mechanism 34, and a bearing 35.

固定部31はプローブ1を固定する部分である。すなわち、プローブ1に接触するように配置した振動手段2が、固定部31が配置された位置よりも自由端側に配置されているときに振動手段2がプローブ1に振動を提供すると、固定部31が固定端となってプローブ1は振動する。すなわち、プローブ1のうち、自由端から固定部31までの間が、振動部分19となる。   The fixing part 31 is a part for fixing the probe 1. That is, when the vibration means 2 arranged so as to come into contact with the probe 1 is arranged on the free end side with respect to the position where the fixing portion 31 is arranged, the vibration means 2 provides vibration to the probe 1. 31 becomes a fixed end and the probe 1 vibrates. That is, the portion of the probe 1 from the free end to the fixed portion 31 is the vibrating portion 19.

ただし、振動提供機構2が振動している間、振動手段2が常にプローブ1と接触している場合には、振動提供機構2が接触している位置がプローブ1の固定端となる。一方、振動提供機構2が振動している間に振動手段2とプローブ1とが離れる場合、固定部31が配置されている位置がプローブ1の固定端となる。そのため、本実施形態では振動手段2を、振動手段2が振動している間、断続的にプローブ1と接触するように配置している。   However, when the vibration providing mechanism 2 is always in contact with the probe 1 while the vibration providing mechanism 2 is vibrating, the position where the vibration providing mechanism 2 is in contact is the fixed end of the probe 1. On the other hand, when the vibration means 2 and the probe 1 are separated while the vibration providing mechanism 2 is oscillating, the position where the fixing portion 31 is disposed is the fixed end of the probe 1. Therefore, in this embodiment, the vibration means 2 is disposed so as to intermittently contact the probe 1 while the vibration means 2 is vibrating.

固定部31にはねじ山32と対応した形状のねじ山が刻まれており、固定部31は固定部31のねじ山がねじ山32と噛み合うように配置されている。ねじ山32はプローブ1に固定されているため、プローブ1または固定部31を回転させることで、固定部31の位置を移動させることができる。   A screw thread having a shape corresponding to the screw thread 32 is engraved on the fixing part 31, and the fixing part 31 is arranged so that the screw thread of the fixing part 31 meshes with the screw thread 32. Since the screw thread 32 is fixed to the probe 1, the position of the fixing portion 31 can be moved by rotating the probe 1 or the fixing portion 31.

図4(a)は、プローブ1を回転させることによって固定部31の位置を移動させる、本実施形態に係る変更手段20を示している。図4(a)では、プローブ1にギア33を設け、ギア33を回転機構34によって回転させることによって、プローブ1を回転させる。これにより、プローブ1に固定されたねじ山32と噛み合うように配置されている固定部31が移動する。固定部31は振動部分19の固定端であるので、振動部分19の長さが変更される。   FIG. 4A shows the changing means 20 according to the present embodiment that moves the position of the fixing portion 31 by rotating the probe 1. In FIG. 4A, the probe 1 is rotated by providing the probe 33 with the gear 33 and rotating the gear 33 by the rotation mechanism 34. Thereby, the fixing | fixed part 31 arrange | positioned so that it may mesh with the screw thread 32 fixed to the probe 1 moves. Since the fixed portion 31 is a fixed end of the vibration portion 19, the length of the vibration portion 19 is changed.

図4(b)は、固定部31を回転させることによって固定部31の位置を移動させる、本実施形態に係る変更手段20を示している。図4(b)では、固定部31にギア33を設け、ギア33を回転機構34によって回転させることによって、プローブ1を回転させる。これにより、プローブ1に固定されたねじ山32と噛み合うように配置されている固定部31が移動する。固定部31は振動部分19の固定端であるので、振動部分19の長さが変更される。   FIG. 4B shows the changing means 20 according to the present embodiment that moves the position of the fixing portion 31 by rotating the fixing portion 31. In FIG. 4B, the probe 1 is rotated by providing the fixed portion 31 with the gear 33 and rotating the gear 33 with the rotation mechanism 34. Thereby, the fixing | fixed part 31 arrange | positioned so that it may mesh with the screw thread 32 fixed to the probe 1 moves. Since the fixed portion 31 is a fixed end of the vibration portion 19, the length of the vibration portion 19 is changed.

固定部31は、プローブ1または固定部31を手動で回転させることによっても移動させることができるが、電動の回転機構によって固定部31を回転させる方が、高速かつ正確に一定量回転させることが可能なため好ましい。   The fixing unit 31 can be moved by manually rotating the probe 1 or the fixing unit 31, but rotating the fixing unit 31 by an electric rotating mechanism can rotate the fixed unit 31 at high speed and accurately. This is preferable because it is possible.

回転機構34としては、例えばステッピングモーター等を用いることができる。この場合、式(1)のプローブ1の長さLと固有振動数の関係に基づいてステッピングモーターの駆動パルス数をコンピュータ22によって制御することによって、プローブ1の固有振動数を精密に変更することができる。   As the rotating mechanism 34, for example, a stepping motor or the like can be used. In this case, the natural frequency of the probe 1 is precisely changed by controlling the drive pulse number of the stepping motor by the computer 22 based on the relationship between the length L of the probe 1 and the natural frequency in the equation (1). Can do.

なお、本実施形態においてねじ山32は、プローブ1と一体成型により作成しても良いし、別途作成してプローブ1に装着しても良い。ねじ山32の材質としては、例えば金属などのヤング率の高い材料を使用することもできる。ただし、ねじ山32の材質として剛性の高すぎる材料を使用すると、プローブ1の固定端がプローブ1とねじ山32の自由端側の接合点に固定されることがある。そのため、本実施形態においてねじ山32の材質としては、剛性の比較的低い材料を使用することが好ましい。   In the present embodiment, the thread 32 may be created by integral molding with the probe 1 or may be created separately and attached to the probe 1. As a material of the thread 32, for example, a material having a high Young's modulus such as a metal can be used. However, if a material having too high rigidity is used as the material of the thread 32, the fixed end of the probe 1 may be fixed to the joint point on the free end side of the probe 1 and the thread 32. Therefore, in the present embodiment, it is preferable to use a material having a relatively low rigidity as the material of the thread 32.

[第2の実施形態]
第2の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図5を用いて説明する。図5は、第2の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
[Second Embodiment]
The natural frequency changing means according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the natural frequency changing means according to the second embodiment.

本実施形態では、プローブ1はおもり41を有している。おもり41はプローブ1と一体に振動する。すなわち、本実施形態における振動部分19は、おもり41を含む。また、おもり41はプローブ1の長手方向に移動可能なおもりである。本実施形態に係る変更手段20は、おもり41をプローブ1の長手方向に移動させることで、振動部分19の固有振動数を変更する。図5(a)は、プローブ1に装着したおもり41をプローブ1の長手方向に移動させることができる、本実施形態に係る変更手段20を示している。   In the present embodiment, the probe 1 has a weight 41. The weight 41 vibrates integrally with the probe 1. That is, the vibration part 19 in this embodiment includes a weight 41. The weight 41 is a weight that can move in the longitudinal direction of the probe 1. The changing means 20 according to the present embodiment changes the natural frequency of the vibrating portion 19 by moving the weight 41 in the longitudinal direction of the probe 1. FIG. 5A shows the changing means 20 according to the present embodiment, which can move the weight 41 attached to the probe 1 in the longitudinal direction of the probe 1.

本実施形態においてプローブ1の質量は、おもり41の質量と比較して十分に軽い。そのため、おもり41とプローブ1を合わせた質量に対するプローブ1の質量の割合は十分に小さく、無視することができる。そのため本実施形態におけるおもり41の移動は、式(1)における長さLの変更に相当する。   In this embodiment, the mass of the probe 1 is sufficiently light compared to the mass of the weight 41. Therefore, the ratio of the mass of the probe 1 to the total mass of the weight 41 and the probe 1 is sufficiently small and can be ignored. Therefore, the movement of the weight 41 in the present embodiment corresponds to the change of the length L in Expression (1).

つまり、プローブ1に装着された可動式のおもり41を自由端側に移動させるとLが大きくなり、プローブ1の固有振動数は減少する。このとき、プローブ1の長手方向に目盛をつけておき、各目盛の位置におもり41が位置するときの振動部分19の固有振動数を各目盛に対応付けておいても良い。これにより、プローブ1の振動を実際に測定しなくとも、振動部分19の固有振動数を大まかに知ることができる。   That is, when the movable weight 41 attached to the probe 1 is moved to the free end side, L increases and the natural frequency of the probe 1 decreases. At this time, a scale may be provided in the longitudinal direction of the probe 1, and the natural frequency of the vibrating portion 19 when the weight 41 is located at the position of each scale may be associated with each scale. Thereby, the natural frequency of the vibration part 19 can be roughly known without actually measuring the vibration of the probe 1.

おもり41の形状は特に限定はされない。例えば図5(b)のようにプローブ1とおもり41の双方に、対応したねじ山を刻んでおいても良い。これにより、おもり41のプローブ1における位置を精密に制御することができる。この場合、プローブ1またはおもり41の少なくとも一方を回転させることにより、おもり41をプローブの長手方向に移動させることができる。   The shape of the weight 41 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 5B, both the probe 1 and the weight 41 may be provided with corresponding threads. Thereby, the position in the probe 1 of the weight 41 can be controlled precisely. In this case, the weight 41 can be moved in the longitudinal direction of the probe by rotating at least one of the probe 1 or the weight 41.

このとき、おもり41にねじ穴をあけておきその中にねじ山46を刻んだプローブ1をねじ込む構成とすることが好ましい。また、プローブ1を回転させることによっておもり41をプローブ1の長手方向に移動させる場合は、図5(b)のように、おもり41の回転を抑制するためにガイド棒44を設けることが好ましい。硬さの異なる複数のガイド棒44を用意しておき、プローブ1の固有振動数に応じてガイド棒44を交換しても良い。   At this time, it is preferable that a screw hole is formed in the weight 41 and the probe 1 having a thread 46 engraved therein is screwed. Further, when the weight 41 is moved in the longitudinal direction of the probe 1 by rotating the probe 1, it is preferable to provide a guide bar 44 to suppress the rotation of the weight 41 as shown in FIG. A plurality of guide rods 44 having different hardnesses may be prepared, and the guide rods 44 may be exchanged according to the natural frequency of the probe 1.

ガイド棒44はおもり41の回転を抑制できるように配置される。ガイド棒44はおもり41に差し込むようにして配置しても良い。あるいは、おもり41に押し付けるように配置しても良い。もしくは、おもり41に溝を設けておきその溝にガイド棒44をはめ込むようにして配置しても良い。なお、ガイド棒44は常におもり41と接触している必要はなく、プローブ1が振動している間はおもり41から離しておく構成としても良い。   The guide bar 44 is arranged so that the rotation of the weight 41 can be suppressed. The guide bar 44 may be disposed so as to be inserted into the weight 41. Or you may arrange | position so that it may press on the weight 41. FIG. Alternatively, the weight 41 may be provided with a groove, and the guide rod 44 may be fitted into the groove. The guide bar 44 does not always need to be in contact with the weight 41, and may be separated from the weight 41 while the probe 1 is vibrating.

また、図5(c)のように、ガイド棒44を回転させることによって、おもり41をプローブ1の長手方向に移動させる構成でもよい。この場合、ガイド棒44にねじ山47を設けておき、おもり41にもねじ山47と対応したねじ山を設けておく。なお、プローブ1やガイド棒44は、第1の実施形態と同様の機構で回転可能な構成としても良い。   Further, as shown in FIG. 5C, the weight 41 may be moved in the longitudinal direction of the probe 1 by rotating the guide rod 44. In this case, a thread 47 is provided on the guide rod 44, and a thread corresponding to the thread 47 is also provided on the weight 41. Note that the probe 1 and the guide rod 44 may be configured to be rotatable by the same mechanism as in the first embodiment.

本実施形態において、おもり41はプローブ1のプローブ固定部16から自由端まで自由に移動させることができる。しかし、おもり41をプローブ1の自由端に装着すると、プローブ1と基板3との間の液架橋4の生成や、エレクトロスプレーの発生を妨げる可能性がある。そのため、おもり41の自由端側の可動範囲は、自由端から所定の距離離れた位置までとすると良い。また、可動式のおもり41として質量が異なる2種類以上のおもり41を用意しておき、目的とする固有振動数に応じて交換すると、式(1)におけるおもりの質量mも変更することができる。これにより、振動部分19の固有振動数の可変範囲を広げることができる。   In the present embodiment, the weight 41 can be freely moved from the probe fixing portion 16 of the probe 1 to the free end. However, when the weight 41 is attached to the free end of the probe 1, there is a possibility that the generation of the liquid bridge 4 between the probe 1 and the substrate 3 and the generation of electrospray may be hindered. Therefore, the movable range on the free end side of the weight 41 is preferably set to a position away from the free end by a predetermined distance. If two or more types of weights 41 having different masses are prepared as the movable weights 41 and are exchanged according to the target natural frequency, the mass m of the weights in the equation (1) can also be changed. . Thereby, the variable range of the natural frequency of the vibration part 19 can be expanded.

おもり41の材質は特に限定はされない。おもり41の材質としては、金属類、ゴム類、木材等を使用することができるが、耐久性の観点から、金属製のおもり41を使用することが好ましい。また、複数の材質を組み合わせたおもり41を使用することもできる。例えば、おもり41のプローブ1と接触する部分を、例えばゴムなどの摩擦係数の大きな材料を用いて構成しても良い。これにより、プローブ1が振動している間におもり41が移動することを抑制することができる。   The material of the weight 41 is not particularly limited. As a material of the weight 41, metals, rubbers, wood and the like can be used, but it is preferable to use a metal weight 41 from the viewpoint of durability. Moreover, the weight 41 which combined the some material can also be used. For example, the portion of the weight 41 that contacts the probe 1 may be configured using a material having a large coefficient of friction such as rubber. Thereby, it can suppress that the weight 41 moves, while the probe 1 is vibrating.

[第3の実施形態]
第3の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図6を用いて説明する。図6は、第3の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
[Third Embodiment]
The natural frequency changing means according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the natural frequency changing means according to the third embodiment.

本実施形態に係る変更手段20は、プローブ1に、着脱可能なおもり51を装着することで、振動部分19の固有振動数を変更する。なお、装着したおもり51はプローブ1と一体に振動する。すなわち、本実施形態における振動部分19は、おもり51を含む。本実施形態では、このおもり51を着脱したり、別の質量のおもりへと付け替えたりすることによって、振動部分19の質量を変化させる。つまり、本実施形態では式(1)における質量mを変更することによって、振動部分19の固有振動数を変更する。   The changing means 20 according to the present embodiment changes the natural frequency of the vibrating portion 19 by attaching a detachable weight 51 to the probe 1. The attached weight 51 vibrates integrally with the probe 1. That is, the vibration part 19 in this embodiment includes a weight 51. In the present embodiment, the mass of the vibrating portion 19 is changed by attaching or detaching the weight 51 or replacing it with another mass. That is, in this embodiment, the natural frequency of the vibration part 19 is changed by changing the mass m in the equation (1).

プローブ1に装着するおもり51を重くすると、式(1)においてmが大きくなるため、振動部分19の固有振動数は減少する。一方、プローブ1に装着するおもり51を軽くすると、式(1)においてmが小さくなるため、振動部分19の固有振動数は増加する。本実施形態では固定式のおもり51として、質量の異なる複数種類のおもり51を用意しておいても良い。そして、目的の固有振動数に合わせておもり51を交換しても良い。   If the weight 51 attached to the probe 1 is made heavy, m in Formula (1) becomes large, so that the natural frequency of the vibration part 19 decreases. On the other hand, if the weight 51 attached to the probe 1 is lightened, m in Equation (1) becomes small, so that the natural frequency of the vibrating portion 19 increases. In the present embodiment, a plurality of types of weights 51 having different masses may be prepared as the fixed weights 51. Then, the weight 51 may be exchanged according to the target natural frequency.

本実施形態ではおもり51を目的の固有振動数に合わせてその都度交換するため、プローブ1への着脱を簡便に行うことができる構成とすると良い。そのため本実施形態では、プローブ1におもり51を装着するためのおもり装着部52を設けている。   In the present embodiment, since the weight 51 is exchanged each time according to the target natural frequency, it is preferable that the weight 51 be easily attached to and detached from the probe 1. Therefore, in the present embodiment, a weight mounting portion 52 for mounting the weight 51 on the probe 1 is provided.

おもり装着部52は、プローブ1の少なくとも1箇所に設置されている。また、1つのおもり装着部52に対して複数個のおもり51を装着することもできる。おもり51およびおもり装着部52を装着する場所は、プローブ1のいずれの場所でも良い。しかし、自由端に装着すると第2の実施形態と同様に、プローブ1と基板3との間の液架橋4の形成やエレクトロスプレーの発生を妨げる可能性がある。そのためおもり51やおもり装着部52は、自由端における液架橋4の形成やエレクトロスプレーの発生を妨げないように、自由端の近傍以外の部分に装着することが好ましい。   The weight mounting part 52 is installed in at least one place of the probe 1. In addition, a plurality of weights 51 can be attached to one weight attachment part 52. The place where the weight 51 and the weight attaching part 52 are attached may be any place of the probe 1. However, when mounted on the free end, the formation of the liquid bridge 4 between the probe 1 and the substrate 3 and the occurrence of electrospray may be hindered, as in the second embodiment. Therefore, it is preferable that the weight 51 and the weight mounting portion 52 are mounted on a portion other than the vicinity of the free end so as not to prevent formation of the liquid bridge 4 at the free end and generation of electrospray.

また、プローブ1の振動方向と垂直な方向におもり51を装着すると、プローブ1が振動する際にプローブ1に振動方向以外の方向の力が加わり、プローブ1がねじれる可能性がある。プローブ1がねじれると、プローブ1と基板3との間に形成される液架橋4の位置を正確に制御することが困難になる。そのため、おもり51やおもり装着部52の重心はプローブ1が振動する際に通る平面上に存在するように、おもり51やおもり装着部52を装着すると良い。   If the weight 51 is attached in a direction perpendicular to the vibration direction of the probe 1, when the probe 1 vibrates, a force in a direction other than the vibration direction is applied to the probe 1, and the probe 1 may be twisted. When the probe 1 is twisted, it becomes difficult to accurately control the position of the liquid bridge 4 formed between the probe 1 and the substrate 3. For this reason, the weight 51 and the weight mounting portion 52 are preferably mounted so that the center of gravity of the weight 51 and the weight mounting portion 52 exists on a plane through which the probe 1 vibrates.

おもり装着部52は、プローブ1が振動している間に、おもり装着部52に装着したおもり51がプローブ1上で移動しないようにおもり51を固定することが好ましい。おもり装着部52におもり51を装着する方式としては、例えばねじ式、磁石式、粘着式などの方式を用いることができる。また、おもり装着部52の材質としては、耐久性の観点から、金属を使用すると良い。   The weight mounting portion 52 preferably fixes the weight 51 so that the weight 51 mounted on the weight mounting portion 52 does not move on the probe 1 while the probe 1 is vibrating. As a method of attaching the weight 51 to the weight attaching portion 52, for example, a screw type, a magnet type, an adhesive type, or the like can be used. Moreover, as a material of the weight mounting part 52, it is good to use a metal from a viewpoint of durability.

おもり51の形状や材質は特に限定はされない。おもり51として、おもり51の中を空洞にした、中空状のおもり51を用いても良い。この場合、おもり51の内部の空洞中に液体等の流体を出し入れすることで、おもり51の質量を変化させることができる。なお、おもり51として複数の空洞を有するおもりを使用し、任意の個数の空洞に液体等の流体を注入することで、おもりの質量を変化させても良い。このように内部に空洞を有するおもり51を使用する場合は、おもり51はプローブ1に固定しておいても良い。   The shape and material of the weight 51 are not particularly limited. As the weight 51, a hollow weight 51 in which the inside of the weight 51 is hollow may be used. In this case, the mass of the weight 51 can be changed by taking a fluid such as a liquid into and out of the cavity inside the weight 51. Note that a weight having a plurality of cavities may be used as the weight 51, and the weight of the weight may be changed by injecting a fluid such as a liquid into an arbitrary number of cavities. Thus, when using the weight 51 which has a cavity inside, the weight 51 may be fixed to the probe 1.

なお、注入する流体は特に限定はされないが、該流体として粘性の低い流体を使用すると、プローブ1が振動した際におもり51の内部に注入された流体が空洞内で動くために、振動部分19の固有振動数が一定にならない場合がある。そのため、注入する流体としては粘性の高い流体を使用することが好ましい。また、比重の異なる複数種類の流体を組み合わせて使用することで、おもり51の質量の可変範囲を拡大することができる。その結果、振動部分19の固有振動数の可変範囲を拡大することができる。   The fluid to be injected is not particularly limited. However, when a fluid having a low viscosity is used as the fluid, the fluid injected into the weight 51 moves when the probe 1 vibrates. The natural frequency of may not be constant. Therefore, it is preferable to use a highly viscous fluid as the fluid to be injected. Moreover, the variable range of the mass of the weight 51 can be expanded by using a plurality of types of fluids having different specific gravities in combination. As a result, the variable range of the natural frequency of the vibration part 19 can be expanded.

あるいは、プローブ1に、液体供給手段9から供給される液体を流すための流路とは別に、空洞を設けておいても良い。この空洞に対して、前述のように流体を注入することでも、振動部分19の固有振動数を変更することが可能である。   Alternatively, a cavity may be provided in the probe 1 separately from the flow path for flowing the liquid supplied from the liquid supply means 9. It is also possible to change the natural frequency of the vibrating portion 19 by injecting fluid into the cavity as described above.

[第4の実施形態]
第4の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図7を用いて説明する。図7は、第4の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
[Fourth Embodiment]
The natural frequency changing means according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the natural frequency changing means according to the fourth embodiment.

本実施形態では、プローブ1として少なくとも2つの管を同心円状に重ねた多重管を用いる。本実施形態に係る変更手段20は、多重管を構成する管のうち、少なくとも1つの管を他の管に対して相対的に移動させることで、振動部分19の固有振動数を変更する。   In the present embodiment, a multiple tube in which at least two tubes are concentrically stacked is used as the probe 1. The changing means 20 according to the present embodiment changes the natural frequency of the vibrating portion 19 by moving at least one of the tubes constituting the multiple tube relative to the other tubes.

図7は、プローブ1として2つの管を同心円状に重ねた二重管を用いた場合について、プローブ1の自由端側を拡大して示している。本実施形態では、プローブ1は液体供給手段9から供給される液体を基板3に供給する流路を、プローブ1の内部に有している。また、プローブ1は液体供給手段9から供給される液体を、プローブ1の先端から吐出する。そのため、プローブ1はプローブ1を構成する2つの管のうち、それぞれの管の自由端の位置がプローブ1の固定端から遠いほうの管の先端から液体を吐出する。本実施形態では、プローブ1を構成する2つの管のうち、それぞれの管の自由端の位置がプローブ1の固定端から遠いほうの管は移動させず、近いほうの管のみを移動させる。これにより、プローブ1から溶液が吐出される位置を変化させず、基板3上で液架橋4が形成される位置を保持したまま、振動部分19の固有振動数を変更することができる。   FIG. 7 is an enlarged view of the free end side of the probe 1 when a double tube in which two tubes are concentrically stacked is used as the probe 1. In the present embodiment, the probe 1 has a flow path for supplying the liquid supplied from the liquid supply means 9 to the substrate 3 inside the probe 1. The probe 1 discharges the liquid supplied from the liquid supply means 9 from the tip of the probe 1. Therefore, the probe 1 discharges the liquid from the distal end of the tube that is far from the fixed end of the probe 1, of the two tubes constituting the probe 1. In the present embodiment, of the two tubes constituting the probe 1, the tube having the free end of each tube far from the fixed end of the probe 1 is not moved, and only the tube closer to the tube is moved. As a result, the natural frequency of the vibrating portion 19 can be changed while maintaining the position at which the liquid bridge 4 is formed on the substrate 3 without changing the position at which the solution is discharged from the probe 1.

なお、プローブ1を構成する2つの管のうち、それぞれの管の自由端の位置がプローブ1の固定端から遠いほうの管を移動させても良い。この場合は前述の実施形態と同様に、コンピュータ22を用いて液架橋4が形成される位置の変化量を取得し、その変化量に基づいて試料ステージ8を制御する。これにより、液架橋4が形成される領域の試料18における位置を変化させずに、振動部分19の固有振動数を変更することができる。あるいは、取得した変化量に基づいてデータの座標情報を補正しても良い。   Of the two tubes constituting the probe 1, the tube whose free end is far from the fixed end of the probe 1 may be moved. In this case, similarly to the above-described embodiment, the change amount of the position where the liquid bridge 4 is formed is acquired using the computer 22, and the sample stage 8 is controlled based on the change amount. Thereby, the natural frequency of the vibration part 19 can be changed without changing the position in the sample 18 of the region where the liquid bridge 4 is formed. Or you may correct | amend the coordinate information of data based on the acquired variation | change_quantity.

図7(a)は、プローブ1を構成する二重管のうち、内側の管62をプローブ1の長手方向に移動させることによって、振動部分19の固有振動数を変更する構成を示している。内径がdの内側の管62を、内径がdの外側の管61に挿入すると、挿入後の二重管全体の内径はdとなる。dはdよりも小さいため、内側の管62を外側の管61へと挿入することによって、プローブ1の内径dを小さくすることができる。内径dが小さくなると、式(2)から断面二次モーメントIが大きくなり、それに伴って式(1)から振動部分19の固有振動数も大きくなる。 FIG. 7A shows a configuration in which the natural frequency of the vibrating portion 19 is changed by moving the inner tube 62 in the longitudinal direction of the probe 1 out of the double tubes constituting the probe 1. When the inner tube 62 having an inner diameter d 2 is inserted into the outer tube 61 having an inner diameter d 1 , the inner diameter of the entire double tube after insertion is d 2 . Since d 2 is smaller than d 1 , the inner diameter d of the probe 1 can be reduced by inserting the inner tube 62 into the outer tube 61. When the inner diameter d is decreased, the sectional secondary moment I is increased from the equation (2), and accordingly, the natural frequency of the vibrating portion 19 is also increased from the equation (1).

一方、図7(b)は、プローブ1を構成する二重管のうち、外側の管61をプローブの長手方向に移動させることによって、振動部分19の固有振動数を変更する構成を示している。外径がDの外側の管61を、外径がdの外側の管62に挿入すると、挿入後の二重管全体の外径はDとなる。DはDよりも大きいため、内側の管62を覆うように外側の管61を外側に挿入することによって、プローブ1の外径Dを大きくすることができる。外径Dが大きくなると、式(2)から断面二次モーメントIが大きくなり、それに伴って式(1)から振動部分19の固有振動数も大きくなる。 On the other hand, FIG. 7B shows a configuration in which the natural frequency of the vibrating portion 19 is changed by moving the outer tube 61 in the longitudinal direction of the probe among the double tubes constituting the probe 1. . The outer tube 61 of the outer diameter D 1, the outer diameter is inserted into the outer tube 62 of d 2, the outer diameter of the entire double tube after insertion becomes D 1. Since D 1 is larger than D 2 , the outer diameter D of the probe 1 can be increased by inserting the outer tube 61 outside so as to cover the inner tube 62. When the outer diameter D increases, the sectional secondary moment I increases from the equation (2), and accordingly, the natural frequency of the vibrating portion 19 also increases from the equation (1).

このように、本実施形態ではプローブ1として少なくとも2つの管を同心円状に重ねた管を用い、プローブ1を構成する管の相対位置を変化させる。これにより、プローブ1の外径Dまたは内径dを変化させ、振動部分19の固有振動数を変更することができる。   Thus, in this embodiment, the probe 1 is a tube in which at least two tubes are concentrically stacked, and the relative position of the tubes constituting the probe 1 is changed. Thereby, the outer diameter D or inner diameter d of the probe 1 can be changed, and the natural frequency of the vibration part 19 can be changed.

なお、本実施形態において振動部分19は、外側の管61と内側の管62とが重なった部分と、前記2つの管が重なっていない部分とを有しても良い。すなわち、振動部分19が一重管の部分と、二重管の部分とを有しても良い。この場合振動部分19全体の断面二次モーメントIは、例えばそれぞれの部分の断面二次モーメントに、それぞれの部分の長さを重み付けした加重平均値として近似的に扱うことができる。すなわち、管の挿入の深さを調整することで振動部分19の固有振動数を調整することができる。なお、プローブ1を構成する管のうち、移動させる管の壁面の厚みにテーパーを付けておいても良い。移動させる管にテーパーを有する管を用いた場合、管の挿入の深さの調整による振動部分19の固有振動数の調整をより細かく行うことができる。また、プローブ1を構成する二重管の内側または外側にさらに管を挿入して三重管以上の管にすると、振動部分19の固有振動数をさらに大きく変更することができる。   In the present embodiment, the vibrating portion 19 may include a portion where the outer tube 61 and the inner tube 62 overlap and a portion where the two tubes do not overlap. That is, the vibration part 19 may have a single pipe part and a double pipe part. In this case, the cross-sectional secondary moment I of the entire vibration part 19 can be treated approximately as a weighted average value obtained by weighting the cross-sectional secondary moment of each part, for example, with the length of each part. That is, the natural frequency of the vibrating portion 19 can be adjusted by adjusting the depth of insertion of the tube. In addition, you may taper the thickness of the wall surface of the pipe | tube to move among the pipe | tubes which comprise the probe 1. FIG. When a pipe having a taper is used as the pipe to be moved, the natural frequency of the vibrating portion 19 can be adjusted more finely by adjusting the depth of insertion of the pipe. In addition, when a tube is further inserted inside or outside the double tube constituting the probe 1 to form a tube of a triple tube or more, the natural frequency of the vibration portion 19 can be further greatly changed.

なお、図7(c)のように、プローブ1を構成する少なくとも2つの管に隣接する管同士に、ねじ山65を刻んでおいても良い。これにより、少なくとも一方の管を回転させることで、管の挿入の深さを調整することができる。回転させる管は内側の管62、外側の管61のどちらでも良い。なお、管の回転は、第1の実施形態と同様の機構で行うことができる。また、回転させない方の管は装置全体のうち動かない部分に固定することで、回転させる管と共に回転しないようにすると良い。また、外側の管61と内側の管62との間にシール材を設けてもよい。これにより、プローブ1の内部を流れる液体がプローブ1の内部から漏れるのを防ぐことができる。   Note that, as shown in FIG. 7C, a thread 65 may be cut between the tubes adjacent to at least two tubes constituting the probe 1. Thereby, the insertion depth of a pipe | tube can be adjusted by rotating at least one pipe | tube. The tube to be rotated may be either the inner tube 62 or the outer tube 61. The tube can be rotated by the same mechanism as in the first embodiment. Further, it is preferable that the non-rotated tube is fixed to the non-moving portion of the entire apparatus so that it does not rotate together with the rotated tube. Further, a sealing material may be provided between the outer tube 61 and the inner tube 62. Thereby, the liquid flowing inside the probe 1 can be prevented from leaking from the inside of the probe 1.

外側の管61や内側の管62などの、本実施形態で用いる管の材質は特に限定されず、導電性材料であっても絶縁性材料であっても良い。また、挿入する管を交換式にし、硬さの異なる複数種類の管を挿入するようにすると、固有振動数を大きく変更することができる。また、プローブ1の内部または外部に液体の流路が確保されている限りにおいて、挿入する管として、内部に空洞を持たない棒や板等を用いても良く、必ずしもプローブ1と同軸でなくても良い。   The material of the tubes used in the present embodiment, such as the outer tube 61 and the inner tube 62, is not particularly limited, and may be a conductive material or an insulating material. In addition, if the tube to be inserted is exchangeable and a plurality of types of tubes having different hardnesses are inserted, the natural frequency can be greatly changed. Further, as long as a liquid flow path is secured inside or outside the probe 1, a rod or a plate that does not have a cavity inside may be used as the tube to be inserted, and it is not necessarily coaxial with the probe 1. Also good.

また、外側の管61および内側の管62はそれぞれ、複数の部材を組み合わせて接合した管であってもよい。複数の部材は接合することで、一体の管として扱うことができる。図7(d)に、外側の管61または内側の管62を複数の部材を組み合わせて接合した管とした場合の長手方向の断面図を示す。例えば、外側の管61の外側部材66として耐久性が高く、高い工作精度で加工できる金属材料を用いることができる。また、外側の管61の内側部材67として摩擦係数が低く、撥水性や化学的安定性の高いテフロン(登録商標)などの材料を用いることができる。これにより、外側の管61に対して内側の管62をスムーズに挿入および脱離することと、プローブ1の固有振動数の制御の精度を高めることとを両立することができる。   Further, the outer tube 61 and the inner tube 62 may each be a tube formed by combining a plurality of members. A plurality of members can be handled as an integral tube by joining. FIG. 7D shows a cross-sectional view in the longitudinal direction when the outer tube 61 or the inner tube 62 is a tube formed by combining a plurality of members. For example, as the outer member 66 of the outer tube 61, a metal material that has high durability and can be machined with high machining accuracy can be used. Further, as the inner member 67 of the outer tube 61, a material such as Teflon (registered trademark) having a low friction coefficient and high water repellency and chemical stability can be used. Thereby, it is possible to achieve both the smooth insertion and removal of the inner tube 62 with respect to the outer tube 61 and the improvement of the control of the natural frequency of the probe 1.

また、内側の管62も外側の管61と同様に、複数の部材を組み合わせて接合した管としてもよい。内側の管62の場合は外側部材66をテフロン(登録商標)などの材料とすると、内側の管62の外側の管61への挿入をスムーズに行うことができる。また、内側の管62の内側部材67は特に制約はないが、化学的安定性の高い樹脂材料やヤング率の高い金属材料などを用いることができる。   Similarly to the outer tube 61, the inner tube 62 may be a tube formed by combining a plurality of members. In the case of the inner tube 62, if the outer member 66 is made of a material such as Teflon (registered trademark), the inner tube 62 can be smoothly inserted into the outer tube 61. The inner member 67 of the inner tube 62 is not particularly limited, but a resin material having a high chemical stability, a metal material having a high Young's modulus, or the like can be used.

[第5の実施形態]
第5の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図8を用いて説明する。図8は、第5の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
[Fifth Embodiment]
The natural frequency changing means according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the natural frequency changing means according to the fifth embodiment.

本実施形態では、図8(a)または図8(d)のように、プローブ1の外側または内側にばね71を配置した構造を有している。本実施形態に係る変更手段20は、このばね71をばね制御機構73によって伸縮させることによって、振動部分19の固有振動数を変更する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 8A or FIG. 8D, the spring 71 is arranged outside or inside the probe 1. The changing means 20 according to the present embodiment changes the natural frequency of the vibrating portion 19 by expanding and contracting the spring 71 by the spring control mechanism 73.

本実施形態に係る変更手段20は、ばね71と、ばね止め72と、ばね制御機構73と、を有する。なお、本実施形態ではばね71は、ばね71の少なくとも一部分がプローブ1と共に振動するように配置されている。すなわち、本実施形態における振動部分19は、ばね71の少なくとも一部分を含む。   The changing unit 20 according to the present embodiment includes a spring 71, a spring stopper 72, and a spring control mechanism 73. In the present embodiment, the spring 71 is arranged so that at least a part of the spring 71 vibrates together with the probe 1. That is, the vibration part 19 in the present embodiment includes at least a part of the spring 71.

ばね制御機構73は、図8(a)の自然状態のばね71を、図7(b)のように伸縮させる機能、または、図7(c)のようにねじる機能を有する。   The spring control mechanism 73 has a function of expanding and contracting the natural state spring 71 of FIG. 8A as shown in FIG. 7B or a function of twisting as shown in FIG. 7C.

図8(b)に示したばね制御機構73は、ばね71を図7(b)の矢印方向に伸縮させる。本実施形態に係る変更手段20は、ばね71をばね制御機構73によって押し縮めることによって、ばね71を硬くすることができる。ばね71が硬くなると、振動部分19のヤング率Eが大きくなる。一方、本実施形態に係る変更手段20は、ばね71をばね制御機構73によって引き延ばすことによって、ばね71を柔らかくすることができる。ばね71が柔らかくなると、振動部分19のヤング率Eが小さくなる。   The spring control mechanism 73 shown in FIG. 8B expands and contracts the spring 71 in the direction of the arrow in FIG. The changing means 20 according to the present embodiment can harden the spring 71 by compressing the spring 71 with the spring control mechanism 73. When the spring 71 becomes hard, the Young's modulus E of the vibrating portion 19 increases. On the other hand, the changing means 20 according to the present embodiment can soften the spring 71 by extending the spring 71 with the spring control mechanism 73. When the spring 71 becomes soft, the Young's modulus E of the vibration part 19 becomes small.

このように、本実施形態に係る変更手段20は、ばね制御機構73によってばね71を伸縮させることによって振動部分19のヤング率Eを変更することができる。これにより、式(1)から、振動部分19の固有振動数を変更することができる。   As described above, the changing unit 20 according to the present embodiment can change the Young's modulus E of the vibrating portion 19 by expanding and contracting the spring 71 by the spring control mechanism 73. Thereby, the natural frequency of the vibration part 19 can be changed from Formula (1).

図8(c)に示したばね制御機構74は、ばね71を図8(c)の矢印方向にねじる。本実施形態に係る変更手段20は、ばね71をばね71の巻き数が減少する方向にばね71をねじることによって、ばね71の外径を増加させることができる。一方、本実施形態に係る変更手段20は、ばね71をばね71の巻き数が増加する方向にばね71をねじることによって、ばね71の外径を減少させることができる。   The spring control mechanism 74 shown in FIG. 8C twists the spring 71 in the direction of the arrow in FIG. The changing means 20 according to the present embodiment can increase the outer diameter of the spring 71 by twisting the spring 71 in the direction in which the number of turns of the spring 71 decreases. On the other hand, the changing means 20 according to the present embodiment can reduce the outer diameter of the spring 71 by twisting the spring 71 in the direction in which the number of turns of the spring 71 increases.

すなわち、本実施形態にかかる変更手段20はばね71をねじることによってばね71の外径を変化させることができる。これにより、ばね71の断面二次モーメントを変更することができる。なお、ばね71とプローブ1とを合わせた振動部分19の全体の断面二次モーメントは、ばね71の断面二次モーメントと、プローブ1の断面二次モーメントとを足し合わせた値となる。そのため、プローブ振動数19の固有振動数を変更することができる。なお、本実施形態ではプローブ1にばね止め72を設け、ばね止め72によってばね71の自由端側を固定する必要がある。図8(b)のようにばね制御機構73がばね71を伸縮させる場合は、ばね71が伸縮したときにばね71がばね止め72を乗り越えないようにばね止め72で固定すれば良い。一方、図8(c)のようにばね制御機構73がばね71をねじる場合はさらに、ばね71の一端が回転しないように、自由端側をばね止め72によってプローブ1に固定する必要がある。この場合はまた、ばね71の固定端側についても、ねじった後のばね71が回転しないように固定端(ばね制御機構73)に固定する必要がある。   That is, the changing means 20 according to the present embodiment can change the outer diameter of the spring 71 by twisting the spring 71. Thereby, the cross-sectional secondary moment of the spring 71 can be changed. Note that the overall cross-sectional secondary moment of the vibrating portion 19 including the spring 71 and the probe 1 is a value obtained by adding the cross-sectional secondary moment of the spring 71 and the cross-sectional secondary moment of the probe 1. Therefore, the natural frequency of the probe frequency 19 can be changed. In this embodiment, it is necessary to provide the probe 1 with the spring stopper 72 and fix the free end side of the spring 71 by the spring stopper 72. When the spring control mechanism 73 extends and contracts the spring 71 as shown in FIG. 8B, the spring 71 may be fixed by the spring stopper 72 so that the spring 71 does not get over the spring stopper 72 when the spring 71 expands and contracts. On the other hand, when the spring control mechanism 73 twists the spring 71 as shown in FIG. 8C, it is further necessary to fix the free end side to the probe 1 by the spring stopper 72 so that one end of the spring 71 does not rotate. In this case, the fixed end side of the spring 71 also needs to be fixed to the fixed end (spring control mechanism 73) so that the spring 71 after twisting does not rotate.

なお、本実施形態ではばね71をプローブ1の外側に装着した実施形態について説明したが、図8(d)のように、プローブ1の内側にばね71を装着しても良い。   In addition, although this embodiment demonstrated embodiment which attached the spring 71 to the outer side of the probe 1, you may attach the spring 71 to the inner side of the probe 1 like FIG.8 (d).

[第6の実施形態]
第6の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図9を用いて説明する。図9は、第6の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
[Sixth Embodiment]
The natural frequency changing means according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the natural frequency changing means according to the sixth embodiment.

本実施形態に係る変更手段20は、振動手段2を移動させ、プローブ1に振動を提供する位置を変えることによって、振動部分19の固有振動数を変更する。なお、本実施形態における振動手段20は、振動手段20が振動し、その振動をプローブ1に伝達することによってプローブ1を振動させる。本実施形態に係る変更手段20は図9に示すように、スライド部81と、支持部82と、固定部83と、スライド機構84と、を有する。   The changing means 20 according to the present embodiment changes the natural frequency of the vibrating portion 19 by moving the vibrating means 2 and changing the position at which the probe 1 is provided with vibration. The vibrating means 20 in this embodiment vibrates the probe 1 by vibrating the vibrating means 20 and transmitting the vibration to the probe 1. As shown in FIG. 9, the changing unit 20 according to the present embodiment includes a slide part 81, a support part 82, a fixing part 83, and a slide mechanism 84.

支持部82は振動手段2を支持する部分である。振動手段2は支持部82によって固定されている。また、支持部82はスライド部81に固定されている。スライド部81は固定部83に支持されている。   The support portion 82 is a portion that supports the vibration means 2. The vibration means 2 is fixed by a support portion 82. In addition, the support portion 82 is fixed to the slide portion 81. The slide part 81 is supported by the fixed part 83.

スライド機構84は、スライド部81と支持部82と振動手段2とを、図9中の矢印方向(プローブ1の長手方向)にスライドさせる部分である。   The slide mechanism 84 is a part that slides the slide part 81, the support part 82, and the vibration means 2 in the arrow direction (the longitudinal direction of the probe 1) in FIG. 9.

本実施形態では、振動手段2はプローブ1を振動させている間、常にプローブ1に接触するように配置されている。そのため、本実施形態では振動手段2が接触する位置が、プローブ1の固定端となる。ゆえに、プローブ1のうち、振動手段2が接触する位置より自由端側の部分が、振動部分19となる。本実施形態に係る変更手段20は、スライド機構84によって振動手段2の位置を変えることによって、振動部分19の長さを変更する。このように、本実施形態に係る変更手段20は、式(1)におけるLを変更することで、プローブ19の固有振動数を変更する。   In the present embodiment, the vibrating means 2 is arranged so as to always contact the probe 1 while vibrating the probe 1. Therefore, in this embodiment, the position where the vibration means 2 contacts is the fixed end of the probe 1. Therefore, the portion of the probe 1 on the free end side from the position where the vibrating means 2 contacts is the vibrating portion 19. The changing unit 20 according to the present embodiment changes the length of the vibrating portion 19 by changing the position of the vibrating unit 2 by the slide mechanism 84. As described above, the changing unit 20 according to the present embodiment changes the natural frequency of the probe 19 by changing L in Expression (1).

[第7の実施形態]
第7の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図11を用いて説明する。図11(a)は、第7の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
[Seventh Embodiment]
The natural frequency changing means according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11A is a schematic diagram schematically showing the configuration of the natural frequency changing means according to the seventh embodiment.

本実施形態に係る変更手段20は、プローブ温度制御手段101を有する。また、本実施形態に係るプローブ1は、プローブ1を構成する材料の少なくとも一部に熱軟化性材料または熱硬化性材料を含む。なお、熱軟化性材料とは、加熱することによって軟化する材料、すなわちヤング率Eが低下する材料である。また、熱硬化性材料とは、加熱することによって硬化する材料、すなわちヤング率Eが上昇する材料である。熱軟化性材料または熱硬化性材料としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることができる。   The changing unit 20 according to this embodiment includes a probe temperature control unit 101. Further, the probe 1 according to the present embodiment includes a thermosoftening material or a thermosetting material in at least a part of the material constituting the probe 1. Note that the thermosoftening material is a material that softens when heated, that is, a material with a reduced Young's modulus E. The thermosetting material is a material that is cured by heating, that is, a material that increases the Young's modulus E. As the thermosoftening material or the thermosetting material, a thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used.

本実施形態に係る変更手段20は、プローブ温度制御手段101によってプローブ1に熱を加えてプローブ1の温度を調節することで、プローブ1のヤング率Eを変化させる。これにより、式(1)から、振動部分19の固有振動数を変更することができる。   The changing means 20 according to this embodiment changes the Young's modulus E of the probe 1 by adjusting the temperature of the probe 1 by applying heat to the probe 1 by the probe temperature control means 101. Thereby, the natural frequency of the vibration part 19 can be changed from Formula (1).

プローブ温度制御手段101としては、ヒーター等の加熱手段や、ペルチェ素子などの冷却手段を用いることができ、加熱手段と冷却手段とを組み合わせても良い。また、熱電対等の温度計をさらに備えた構成とすれば、プローブ1の温度を任意の温度に保つことができる。   As the probe temperature control means 101, a heating means such as a heater or a cooling means such as a Peltier element can be used, and the heating means and the cooling means may be combined. If the thermometer such as a thermocouple is further provided, the temperature of the probe 1 can be maintained at an arbitrary temperature.

本実施形態で使用されるプローブ1は、熱伝導性と耐熱性の高い金属材料と熱軟化性材料とを組み合わせて作成したプローブであってもよい。これにより、加熱または冷却によってヤング率Eを変更しても、プローブ1の強度や機械的な精度を保つことができる。図11(b)および図11(c)は、本実施形態に係るプローブ1の長手方向の断面を模式的に示している。プローブ1は、図11(b)のように金属キャピラリ102の外側を熱軟化性材料103が覆う構造であっても良いし、図10(c)のように金属キャピラリ102の内側に熱軟化性材料103が配置された構造であっても良い。   The probe 1 used in this embodiment may be a probe made by combining a metal material having high heat conductivity and high heat resistance and a heat softening material. Thereby, even if the Young's modulus E is changed by heating or cooling, the strength and mechanical accuracy of the probe 1 can be maintained. FIG. 11B and FIG. 11C schematically show a cross section in the longitudinal direction of the probe 1 according to this embodiment. The probe 1 may have a structure in which the outer side of the metal capillary 102 is covered with a thermosoftening material 103 as shown in FIG. 11B, or the inner side of the metal capillary 102 as shown in FIG. 10C. A structure in which the material 103 is arranged may be used.

プローブ温度制御手段101はプローブ1の振動部分19の全体に熱を伝達しても良いし、プローブ1の振動部分19の一部に熱を伝達しても良い。プローブ温度制御手段101はプローブ1と接触していることが好ましいが、プローブ1と直接接触していなくても良い。例えば、図11(d)に示すように、プローブ温度制御手段101をプローブ1と液体供給手段9との間の導電性の流路11や液体供給手段9に設置し、液体を介してプローブ1に熱を伝達する構成としても良い。なお、図11(d)では固定部104がプローブ1の振動部分19の固定端となる。   The probe temperature control means 101 may transmit heat to the entire vibration part 19 of the probe 1 or may transmit heat to a part of the vibration part 19 of the probe 1. The probe temperature control means 101 is preferably in contact with the probe 1, but may not be in direct contact with the probe 1. For example, as shown in FIG. 11 (d), the probe temperature control means 101 is installed in the conductive flow path 11 or the liquid supply means 9 between the probe 1 and the liquid supply means 9, and the probe 1 is connected via the liquid. It is good also as a structure which transmits heat to. In FIG. 11 (d), the fixed portion 104 is a fixed end of the vibrating portion 19 of the probe 1.

また、プローブ温度制御手段11をプローブ1の近傍に配置しても良い。この場合はプローブ温度制御手段11によってプローブ1の周囲の気体の温度が調節され、この気体によってプローブ1の温度を調節することができる。あるいは、プローブ温度制御手段11として赤外線輻射によってプローブ1に熱を伝達する手段を用いても良い。もしくは、プローブ温度制御手段11はプローブ1にレーザーを照射してプローブ1を加熱する手段であっても良いし、レーザーをプローブに装着した発熱体へ照射することによってプローブを加熱する構成としても良い。或いは、分析対象物を加熱し、分析対象物とプローブ1の間に発生する液架橋を介して、プローブ1に熱を伝達する構成としても良い。   Further, the probe temperature control means 11 may be disposed in the vicinity of the probe 1. In this case, the temperature of the gas around the probe 1 is adjusted by the probe temperature control means 11, and the temperature of the probe 1 can be adjusted by this gas. Alternatively, means for transferring heat to the probe 1 by infrared radiation may be used as the probe temperature control means 11. Alternatively, the probe temperature control means 11 may be a means for irradiating the probe 1 with a laser to heat the probe 1 or may be configured to heat the probe by irradiating a heating element mounted on the probe with the laser. . Or it is good also as a structure which heats an analysis target object and transmits heat to the probe 1 through the liquid bridge | crosslinking which generate | occur | produces between an analysis target object and the probe 1. FIG.

本実施形態では以上のように、プローブ温度制御手段11によって、プローブ1の振動部分19のヤング率Eを変更し、固有振動数を変更することができる。本実施形態ではさらに、以下のような効果が期待される。すなわち、プローブ1を加熱すると、プローブ1の先端に付着した液体も加熱され、テイラーコーン5や液架橋4も加熱される。テイラーコーン5を加熱すると、テイラーコーン5からのエレクトロスプレーの発生が促進されるという効果がある。また、液架橋4を加熱すると、試料18中の物質の液架橋4への溶解が促進されるという効果がある。本実施形態によればこれらの効果のいずれかによって、プローブ1を加熱しない場合と比較して、イオン化の効率を向上させることができる。   In the present embodiment, as described above, the probe temperature control means 11 can change the Young's modulus E of the vibrating portion 19 of the probe 1 to change the natural frequency. In the present embodiment, the following effects are further expected. That is, when the probe 1 is heated, the liquid attached to the tip of the probe 1 is also heated, and the Taylor cone 5 and the liquid bridge 4 are also heated. Heating the Taylor cone 5 has the effect of promoting the generation of electrospray from the Taylor cone 5. Further, heating the liquid bridge 4 has an effect that the dissolution of the substance in the sample 18 into the liquid bridge 4 is promoted. According to the present embodiment, ionization efficiency can be improved by any of these effects as compared to the case where the probe 1 is not heated.

[第8の実施形態]
第8の実施形態に係る固有振動数変更手段について、図12を用いて説明する。図12(a)は、第8の実施形態に係る固有振動数変更手段の構成を模式的に示した模式図である。
[Eighth Embodiment]
The natural frequency changing means according to the eighth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12A is a schematic diagram schematically showing the configuration of the natural frequency changing means according to the eighth embodiment.

本実施形態に係る変更手段20は、プローブ1を図12(a)の矢示方向に回転させるプローブ回転手段121を有する。プローブ回転手段121は第1の実施形態におけるねじ山32、ギア33、回転機構34、および軸受35などによって実現することができる。プローブ回転手段121は、プローブ1を図12(a)の矢示方向に任意の角度θだけ回転させることができる。   The changing unit 20 according to the present embodiment includes a probe rotating unit 121 that rotates the probe 1 in the direction indicated by the arrow in FIG. The probe rotating means 121 can be realized by the thread 32, the gear 33, the rotating mechanism 34, the bearing 35, and the like in the first embodiment. The probe rotating means 121 can rotate the probe 1 by an arbitrary angle θ in the direction indicated by the arrow in FIG.

本実施形態では、プローブ1として、振動方向によって固有振動数が異なるプローブを使用する。振動方向に対して固有振動数が異なるプローブとしては、振動方向に対してヤング率Eが異なるプローブを用いても良いし、振動方向に対して断面二次モーメントIが異なるプローブを用いても良い。振動方向に対してヤング率Eが異なるプローブは、例えば、方向によって微細構造が異なる部材や、方向によって結晶構造が異なる異方性材料を用いて作成することができる。なお、プローブ1は単一の材質から構成されていても良いし、複数の部材を接着するなどの方法で接合して作成したものであっても良い。   In the present embodiment, a probe having a different natural frequency depending on the vibration direction is used as the probe 1. As a probe having a different natural frequency with respect to the vibration direction, a probe having a different Young's modulus E with respect to the vibration direction may be used, or a probe having a different cross-sectional second moment I with respect to the vibration direction may be used. . Probes having different Young's modulus E with respect to the vibration direction can be produced using, for example, members having different microstructures depending on directions or anisotropic materials having different crystal structures depending on directions. The probe 1 may be made of a single material, or may be created by bonding a plurality of members such as bonding them.

図12(b)に、本実施形態に適用可能なプローブ1の長手方向に直交する面でプローブ1を切断したときの断面図を示す。ここでは、プローブ1として振動方向に対して断面二次モーメントIが異なるプローブを用いている。   FIG. 12B shows a cross-sectional view when the probe 1 is cut along a plane orthogonal to the longitudinal direction of the probe 1 applicable to the present embodiment. Here, a probe having a different cross-sectional secondary moment I with respect to the vibration direction is used as the probe 1.

矢印124は、振動手段2がプローブ1に付与する振動の方向(以下、「y方向」と称する)を示している。また、矢印125は、振動手段2によって振動が付与されることによって振動するプローブ1の振動方向を示している。回転角θは図12(b)に示すように、プローブ1の断面二次モーメントIが大きくなる方向(図12(b)の点線方向)が、y方向と直交する方向(以下、「x方向」と称する)に対してどの程度傾いているかを表す。   An arrow 124 indicates the direction of vibration applied to the probe 1 by the vibration unit 2 (hereinafter referred to as “y direction”). An arrow 125 indicates the vibration direction of the probe 1 that vibrates when vibration is applied by the vibration means 2. As shown in FIG. 12B, the rotation angle θ is such that the direction in which the cross-sectional secondary moment I of the probe 1 increases (the dotted line direction in FIG. 12B) is orthogonal to the y direction (hereinafter referred to as “x direction”). It represents how much it is tilted with respect to ".

図12(b)の場合、プローブ1は、θが0°以上90°以下の範囲内において、回転角θが増すに従いy方向の固有振動数が大きくなる。本実施形態では回転角θの制御により、y方向へのプローブ1の断面二次モーメントIを変更でき、y方向へのプローブ1の固有振動数を制御できる。   In the case of FIG. 12B, the probe 1 has a higher natural frequency in the y direction as the rotation angle θ increases within a range of θ from 0 ° to 90 °. In the present embodiment, by controlling the rotation angle θ, the cross-sectional secondary moment I of the probe 1 in the y direction can be changed, and the natural frequency of the probe 1 in the y direction can be controlled.

本実施形態に係る装置100においては、液架橋4が形成する基板3上における位置を安定させるために、プローブ1のx方向への振動を抑制することが好ましい。本実施形態ではプローブ1を回転させて回転角θを変化させるのに伴い、振動手段20とプローブ1とが接触する位置や角度、接触面積が変化する可能性がある。そのため、プローブ1のx方向への振動が発生しやすい。そのため、図12(c)に示すようにプローブ1のx方向への振動を抑制するための振動抑制手段としてガイド126を設置することで、プローブ1の振動を安定化させることができる。また、本実施形態の場合は回転角θを変化させる範囲を0°近傍または90°近傍に制限することでも、プローブ1のx方向への振動を抑制することができる。また、回転角θを0°または90°にすると、プローブ1のx方向への振動を抑制することができる。   In the apparatus 100 according to the present embodiment, it is preferable to suppress the vibration of the probe 1 in the x direction in order to stabilize the position on the substrate 3 formed by the liquid bridge 4. In the present embodiment, as the probe 1 is rotated to change the rotation angle θ, the position, angle, and contact area where the vibration means 20 and the probe 1 are in contact may change. For this reason, the probe 1 is likely to vibrate in the x direction. Therefore, as shown in FIG. 12C, the vibration of the probe 1 can be stabilized by installing the guide 126 as a vibration suppressing means for suppressing the vibration of the probe 1 in the x direction. In the case of the present embodiment, the vibration in the x direction of the probe 1 can also be suppressed by limiting the range in which the rotation angle θ is changed to near 0 ° or 90 °. Further, when the rotation angle θ is set to 0 ° or 90 °, the vibration of the probe 1 in the x direction can be suppressed.

なお、ガイド126を用いる場合には図12(d)のように、ガイド126の間隔(矢印128)を任意の距離に調整できるようにすると、プローブ1の幅に関わらずガイド126を使用することができる。図12(d)では、ガイド126を支持するガイド支持部127とガイド支持棒129とにねじ山が切ってある。モーターなどを使用した回転機構によりガイド支持棒129を回転させることで、ガイド126の間隔を調節することができる。   When the guide 126 is used, as shown in FIG. 12D, the guide 126 can be used regardless of the width of the probe 1 if the distance between the guides 126 (arrow 128) can be adjusted to an arbitrary distance. Can do. In FIG. 12D, the guide support portion 127 that supports the guide 126 and the guide support rod 129 are threaded. The interval between the guides 126 can be adjusted by rotating the guide support rods 129 by a rotation mechanism using a motor or the like.

ガイド126はプローブ1の振動手段20と接触する部分からプローブ1の先端(自由端)までの間のいずれかの位置に設置することが好ましいが、プローブ1の固定端からプローブ1の振動手段20と接触する部分までの間に設置しても良い。プローブ1の長手方向におけるガイド126の幅を広くすると、プローブ1のx方向への振動を効率的に抑制できるため好ましい。   The guide 126 is preferably installed at any position between the portion in contact with the vibration means 20 of the probe 1 and the tip (free end) of the probe 1, but the vibration means 20 of the probe 1 from the fixed end of the probe 1. You may install between the part which contacts with. Increasing the width of the guide 126 in the longitudinal direction of the probe 1 is preferable because vibration in the x direction of the probe 1 can be efficiently suppressed.

[第9の実施形態]
第9の実施形態に係る質量画像表示システムについて、図1を用いて説明する。本実施形態に係る質量画像表示システムは、質量分析装置と、質量画像生成装置であるコンピュータ22と、表示装置23と、を有する。
[Ninth Embodiment]
A mass image display system according to a ninth embodiment will be described with reference to FIG. The mass image display system according to the present embodiment includes a mass spectrometer, a computer 22 that is a mass image generation device, and a display device 23.

本実施形態に係る質量分析装置は、上述した第1の実施形態乃至第8の実施形態のいずれかの1つの実施形態に係る装置100と、質量分析部15と、を有する。   The mass spectrometer according to the present embodiment includes the apparatus 100 according to any one of the first to eighth embodiments described above, and the mass spectrometer 15.

装置100は、液架橋4が形成されている領域中の試料18に含まれる物質をイオン化する。発生したイオンはイオン取込部7に取り込まれ、気相の状態で飛行し、質量分析部15に到達する。   The apparatus 100 ionizes the substance contained in the sample 18 in the region where the liquid bridge 4 is formed. The generated ions are taken into the ion take-in unit 7, fly in a gas phase, and reach the mass analysis unit 15.

本実施形態では、質量分析部15は飛行時間型の質量分析部である。すなわち、質量分析部15は、真空の飛行管の内部をイオンが飛行する時間を計測することで、イオンの質量電荷比を計測し、イオン化した物質の質量分析を行う。なお、質量分析部15は、飛行時間型の質量分析手段の他に、四重極型、磁場偏向型、イオントラップ型、イオンサイクロトロン型等の既知の質量分析部を用いることができる。   In the present embodiment, the mass analyzer 15 is a time-of-flight mass analyzer. That is, the mass spectrometer 15 measures the time during which ions fly inside the vacuum flight tube, thereby measuring the mass-to-charge ratio of ions and performing mass analysis of the ionized substance. The mass analyzer 15 may be a known mass analyzer such as a quadrupole type, a magnetic field deflection type, an ion trap type, or an ion cyclotron type in addition to the time-of-flight mass analysis means.

コンピュータ22は、液架橋4を形成する試料18の表面上の領域の位置を試料ステージ制御手段13に指示する。この指示に基づいて試料ステージ制御手段13は、試料ステージ制御手段13に接続した試料ステージ8の位置を制御する。   The computer 22 instructs the sample stage control means 13 of the position of the region on the surface of the sample 18 that forms the liquid bridge 4. Based on this instruction, the sample stage control means 13 controls the position of the sample stage 8 connected to the sample stage control means 13.

コンピュータ22は、液架橋4が形成されている領域の位置情報をステージ制御部13から取得し、その位置における試料18の質量情報(質量スペクトル)を質量分析部15から取得する。本実施形態に係る質量画像表示システムは、試料ステージ8を移動させることで液架橋4を形成する領域の位置を変え、試料18の表面上の複数個所で質量分析を行う。コンピュータ22は得られた複数の質量スペクトルおよび位置情報を用いて、試料18に含まれる物質の分布を表す画像データを形成する。   The computer 22 acquires position information of the region where the liquid bridge 4 is formed from the stage control unit 13, and acquires mass information (mass spectrum) of the sample 18 at the position from the mass analysis unit 15. In the mass image display system according to this embodiment, the position of the region where the liquid bridge 4 is formed is changed by moving the sample stage 8, and mass spectrometry is performed at a plurality of locations on the surface of the sample 18. The computer 22 forms image data representing the distribution of the substance contained in the sample 18 by using the obtained mass spectra and position information.

なお、このとき前述のようにプローブ1の振動部分19の固有振動数を変更し、異なる固有振動数において試料18のイオン化を行い、2つ以上の画像データを形成しても良い。   At this time, as described above, the natural frequency of the vibrating portion 19 of the probe 1 may be changed, and the sample 18 may be ionized at different natural frequencies to form two or more image data.

コンピュータ22は形成した画像データを、コンピュータ22に接続されたディスプレイなどの画像表示部23に出力し、画像表示を行う。なお、画像データとしては二次元データであっても三次元データであっても良い。   The computer 22 outputs the formed image data to an image display unit 23 such as a display connected to the computer 22 to display an image. The image data may be two-dimensional data or three-dimensional data.

画像表示をする際には、それぞれの物質の位置情報だけでなく、その物質の量もあわせて表示しても良い。例えば物質の量は、それぞれの位置に相当する画素の色あるいは明るさを物質の量によって変えることで表示することができる。なお、試料18中に分析対象となる物質が複数種類存在する場合には、それぞれの物質を異なる色で表示し、それぞれの物質の量については明るさを変えることで表示することができる。   When displaying an image, not only the position information of each substance but also the amount of the substance may be displayed together. For example, the amount of the substance can be displayed by changing the color or brightness of the pixel corresponding to each position depending on the amount of the substance. When there are a plurality of types of substances to be analyzed in the sample 18, each substance can be displayed in a different color, and the amount of each substance can be displayed by changing the brightness.

また、試料18の光学顕微鏡画像を予め取得しておき、該光学顕微鏡画像と、本実施形態に係る質量分析装置によって取得した試料の質量顕微鏡画像と、をコンピュータ22によって重ね合わせて表示しても良い。   Alternatively, an optical microscope image of the sample 18 may be acquired in advance, and the optical microscope image and the mass microscope image of the sample acquired by the mass spectrometer according to the present embodiment may be superimposed and displayed by the computer 22. good.

なお、本実施形態では表示装置23を有する画像表示システムについて説明したが、表示装置23を有していなくとも良い。すなわち、質量分析装置と画像生成装置とを有する画像生成システムも、本発明に含まれる。   In the present embodiment, the image display system having the display device 23 has been described, but the display device 23 may not be provided. That is, an image generation system having a mass spectrometer and an image generation device is also included in the present invention.

また、本発明を適用する複数の機器の組み合わせから構成されるシステムにおいては、それぞれの機器は部分的又は全体的に、インターネットを含むネットワークで接続されていても良い。例えば、質量分析装置によって取得したデータをネットワークに接続されたサーバに送信し、サーバ上で質量画像を形成し、得られた結果をサーバから受信して画像表示等を行う構成としても良い。   Moreover, in the system comprised from the combination of the some apparatus to which this invention is applied, each apparatus may be connected partially or entirely by the network containing the internet. For example, the data acquired by the mass spectrometer may be transmitted to a server connected to a network, a mass image may be formed on the server, and the obtained result may be received from the server to display an image.

[その他の実施形態]
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。また、上記の実施形態を互いに組み合わせて使用することもできる。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary. Further, the above embodiments can be used in combination with each other.

[実施例]
以下、本発明の実施例について説明する。
[Example]
Examples of the present invention will be described below.

図1に示すような質量分析装置を用い、試料の質量分析を行った。質量分析を行う際には、液体として水:MeOH:ギ酸=50:50:0.2の溶液を、1nL/minのスピードでプローブ1先端から吐出しながら試料のイオン化を行った。   Using a mass spectrometer as shown in FIG. 1, the sample was subjected to mass analysis. When performing mass spectrometry, the sample was ionized while discharging a solution of water: MeOH: formic acid = 50: 50: 0.2 from the tip of the probe 1 at a speed of 1 nL / min as a liquid.

プローブ1としては図5(a)に示すような、プローブ1に可動式のおもり41を装着したプローブ1を用いた。プローブ1には、ガラスキャピラリを用いた。また、可動式のおもり41として穴のあいたゴム片(重さ0.05g)を用い、このゴム片の穴にプローブ1を通してプローブ1に装着した。なお、ゴム片(可動式のおもり41)はプローブ1に密着しており、プローブ1が振動している間に移動することはなかった。   As the probe 1, a probe 1 having a movable weight 41 attached to the probe 1 as shown in FIG. As the probe 1, a glass capillary was used. Also, a rubber piece (having a weight of 0.05 g) with a hole was used as the movable weight 41, and the probe 1 was attached to the probe 1 through the hole of this rubber piece. The rubber piece (movable weight 41) was in close contact with the probe 1 and did not move while the probe 1 was vibrating.

プローブ1は振動手段2に押し付けるようにして配置した。振動手段2が振動している間、プローブ1と振動手段2は常に接触していた。そのため、本実施例において、プローブ1の振動部分19は、固定端である振動手段2との接触部分と、自由端であるプローブ1の先端との間の部分である。固定端から自由端までの長さは、約2cmであった。   The probe 1 was arranged so as to be pressed against the vibration means 2. While the vibrating means 2 was vibrating, the probe 1 and the vibrating means 2 were always in contact. Therefore, in this embodiment, the vibrating portion 19 of the probe 1 is a portion between the contact portion with the vibrating means 2 that is a fixed end and the tip of the probe 1 that is a free end. The length from the fixed end to the free end was about 2 cm.

はじめに、可動式のおもり41を自由端から5mmの位置にセットした。プローブ1に対して振動手段2によって徐々に振動数を変えながら振動を与えたところ、約300Hzでプローブ1の振動部分19が共振した。したがって、可動式のおもり41を自由端から5mmの位置にセットした場合のプローブ1の振動部分19の固有振動数は、約300Hzであることがわかった。   First, the movable weight 41 was set at a position 5 mm from the free end. When vibration was applied to the probe 1 while gradually changing the frequency by the vibration means 2, the vibration portion 19 of the probe 1 resonated at about 300 Hz. Therefore, it was found that the natural frequency of the vibrating portion 19 of the probe 1 when the movable weight 41 is set at a position 5 mm from the free end is about 300 Hz.

続いて、可動式のおもり41を手動で移動させ、自由端から15mmの位置にセットした。上述と同様の手順で振動部分19の固有振動数を調べたところ、可動式のおもり41を自由端から15mmの位置にセットした場合のプローブ1の振動部分19の固有振動数は、約500Hzであることがわかった。   Subsequently, the movable weight 41 was manually moved and set at a position 15 mm from the free end. When the natural frequency of the vibration part 19 was examined in the same procedure as described above, the natural frequency of the vibration part 19 of the probe 1 when the movable weight 41 was set at a position 15 mm from the free end was about 500 Hz. I found out.

次に、プローブ1の振動部分19の固有振動数を変えて質量分析を行った。   Next, mass spectrometry was performed by changing the natural frequency of the vibrating portion 19 of the probe 1.

試料18としては、ウシインスリンとホスファチジルコリンの混合物を基板3であるスライドガラス上に塗布し、乾燥させたものを使用した。なお、試料18として、2つの成分の混合比率を変えた5つのサンプルを使用した。それぞれのサンプルは、ホスファチジルコリンの量がウシインスリンに対して0等量(サンプル1)、0.01等量(サンプル2)、0.1等量(サンプル3)、1等量(サンプル4)、10等量(サンプル5)になるように調製した。   As sample 18, a mixture of bovine insulin and phosphatidylcholine coated on a glass slide as substrate 3 and dried was used. As the sample 18, five samples having different mixing ratios of the two components were used. In each sample, the amount of phosphatidylcholine is 0 equivalent (sample 1), 0.01 equivalent (sample 2), 0.1 equivalent (sample 3), 1 equivalent (sample 4) with respect to bovine insulin, Prepared to be 10 equivalents (sample 5).

プローブ1の振動部分19の固有振動数を変え、300Hzでプローブ1を駆動した場合と、500Hzでプローブ1を駆動した場合の計測結果を表1に示す。なお、表1にはウシインスリンをイオン化した際に生じる5価のインスリンと6価のインスリンに対応する質量電荷比のイオンのカウント数をそれぞれ示している。   Table 1 shows the measurement results when the probe 1 is driven at 300 Hz and the probe 1 is driven at 500 Hz by changing the natural frequency of the vibration portion 19 of the probe 1. Table 1 shows the counts of ions of mass-to-charge ratio corresponding to pentavalent insulin and hexavalent insulin generated when bovine insulin is ionized.

サンプル1のように、ホスファチジルコリンを全く含まないサンプルでは、インスリン5価、インスリン6価ともに、300Hzでプローブ1を駆動した場合(すなわち、振動部分19の固有振動数が300Hzの場合)の方がシグナルの強度が強かった。   In a sample that does not contain phosphatidylcholine as in sample 1, the signal is obtained when the probe 1 is driven at 300 Hz for both insulin pentavalent and hexavalent insulin (that is, when the natural frequency of the vibration part 19 is 300 Hz). The strength of was strong.

しかし、プローブ1の駆動振動数が300Hzの場合、ホスファチジルコリンの混合量を増やしていくとインスリンのシグナルは急速に減少していくことがわかった(サンプル2およびサンプル3)。さらにホスファチジルコリンの混合量の多いサンプル4およびサンプル5については、プローブ1の駆動振動数が300Hzの場合にはインスリンのシグナルは検出できなかった。   However, when the driving frequency of the probe 1 was 300 Hz, it was found that the insulin signal rapidly decreased as the amount of phosphatidylcholine mixed was increased (sample 2 and sample 3). Furthermore, for sample 4 and sample 5 in which the amount of phosphatidylcholine mixed was large, no insulin signal could be detected when the driving frequency of probe 1 was 300 Hz.

一方、500Hzでプローブ1を駆動した場合は、ホスファチジルコリンを全く含まないサンプル(サンプル1)では、プローブ1の駆動振動数が300Hzの場合よりもインスリンのシグナルの強度が弱かった。   On the other hand, when the probe 1 was driven at 500 Hz, the intensity of insulin signal was weaker in the sample (sample 1) containing no phosphatidylcholine than in the case where the driving frequency of the probe 1 was 300 Hz.

また、プローブ1の駆動振動数が300Hzの場合と同様、ホスファチジルコリンの混合量を増やしていくとインスリンのシグナルの強度は減少していくことがわかった。しかし、プローブ1の駆動振動数が300Hzの場合にはサンプル4およびサンプル5についてはインスリンのシグナルを検出できなかったが、500Hzの場合にはサンプル4およびサンプル5についてもインスリンのシグナルを検出することができた。このように、ホスファチジルコリンの混合量が多い場合には、300Hz駆動よりも500Hz駆動の方が、インスリンのシグナルを検出しやすいことがわかった。   It was also found that the intensity of the insulin signal decreased as the amount of phosphatidylcholine mixed was increased, as in the case where the drive frequency of the probe 1 was 300 Hz. However, when the driving frequency of the probe 1 is 300 Hz, the insulin signal cannot be detected for the samples 4 and 5, but when the driving frequency is 500 Hz, the insulin signal is also detected for the samples 4 and 5. I was able to. Thus, it was found that when the amount of phosphatidylcholine mixed is large, it is easier to detect the insulin signal in the 500 Hz drive than in the 300 Hz drive.

なお、ホスファチジルコリンに由来するイオンのシグナルについてはいずれのサンプルについても、500Hzでプローブ1を駆動させるよりも300Hzで駆動した方がシグナルの強度が強かった。   As for the signal of ions derived from phosphatidylcholine, the intensity of the signal was stronger when driving at 300 Hz than when driving the probe 1 at 500 Hz.

そこで本実施例ではプローブ1の駆動振動数をそれぞれ、ホスファチジルコリンを全く含まないサンプルの場合は300Hz、ホスファチジルコリンを含むサンプルの場合は500Hzで駆動し、ウシインスリンのイオン化を行った。また、ホスファチジルコリンのイオン化を行う際には、プローブを300Hzで駆動してイオン化を行った。このように、イオン化の対象とする成分やサンプルの状態に合わせてプローブ1の振動数を変更することで、目的とする成分のイオン化を効率的に行なうことができた。   Therefore, in this example, the driving frequency of the probe 1 was driven at 300 Hz in the case of a sample containing no phosphatidylcholine, and 500 Hz in the case of a sample containing phosphatidylcholine, so that bovine insulin was ionized. Further, when ionizing phosphatidylcholine, the probe was driven at 300 Hz for ionization. As described above, by changing the frequency of the probe 1 in accordance with the component to be ionized and the state of the sample, the target component can be efficiently ionized.

また、本実施例では可動式のおもり41をプローブ1の長手方向に移動させることでプローブ1の振動部分19の固有振動数を変更した。これにより、プローブ1を取り外すことなく、プローブ1の振動部分19の固有振動数を変更することができた。   In this embodiment, the natural frequency of the vibrating portion 19 of the probe 1 is changed by moving the movable weight 41 in the longitudinal direction of the probe 1. Thereby, the natural frequency of the vibration part 19 of the probe 1 could be changed without removing the probe 1.

またこのとき、液架橋4が形成される基板3上における位置は、プローブ1の振動部分19の固有振動数の変更前後で変わらなかった。すなわち、本実施例に係る質量分析装置を用いることで、プローブ1の振動部分19の固有振動数を変えても、同一の計測ポイントを計測できた。したがって、本実施例によればプローブ1の振動部分19の固有振動数を変更した後にプローブ1の先端の位置について改めて較正を行う必要がない。そのため、本実施例に係る質量分析装置を用いると、プローブ1の振動部分19の固有振動数の変更と質量分析とを連続的に行うことができ、分析の効率を向上させることができた。   At this time, the position on the substrate 3 where the liquid bridge 4 is formed did not change before and after the change of the natural frequency of the vibration portion 19 of the probe 1. That is, by using the mass spectrometer according to the present example, the same measurement point could be measured even when the natural frequency of the vibration part 19 of the probe 1 was changed. Therefore, according to this embodiment, it is not necessary to recalibrate the position of the tip of the probe 1 after changing the natural frequency of the vibrating portion 19 of the probe 1. For this reason, when the mass spectrometer according to the present embodiment is used, it is possible to continuously change the natural frequency of the vibrating portion 19 of the probe 1 and perform mass analysis, thereby improving the analysis efficiency.

1 プローブ
2 振動手段
4 液架橋
9 液体供給手段
10、14 電圧印加手段(電界発生手段)
16 固定部
17 イオン引出電極
18 試料
20 固有振動数変更手段
100 イオン化装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Probe 2 Vibration means 4 Liquid bridge | crosslinking 9 Liquid supply means 10, 14 Voltage application means (electric field generation means)
16 Fixing part 17 Ion extraction electrode 18 Sample 20 Natural frequency changing means 100 Ionizer

Claims (20)

試料表面にプローブの端部を近接または接触させ、前記プローブが近接または接触した領域に含まれる前記試料をイオン化するイオン化装置であって、
前記プローブを前記イオン化装置に固定する固定部と、
前記プローブの前記端部に液体を供給する液体供給手段と、
イオン引出電極と、
前記プローブの前記端部に付着した前記液体と前記イオン引出電極との間に電界を発生させる電界発生手段と、
前記プローブの前記端部に付着した前記液体が前記試料に接触して液架橋を形成する状態、および、前記プローブの前記端部が前記イオン引出電極に接近し、前記電界により前記液体が前記イオン引出電極に向かって飛翔する状態、を周期的に繰り返すように、前記プローブに振動を付与する振動手段と、
前記振動手段によって振動する前記プローブの振動部分の固有振動数を、前記プローブが前記固定部に固定された状態で変更する固有振動数変更手段と、
を有することを特徴とするイオン化装置。
An ionization apparatus for ionizing the sample contained in a region where the probe is brought into proximity or contact with a sample surface and the probe is in proximity or contact with the sample surface,
A fixing portion for fixing the probe to the ionization device;
Liquid supply means for supplying a liquid to the end of the probe;
An ion extraction electrode;
An electric field generating means for generating an electric field between the liquid adhering to the end of the probe and the ion extraction electrode;
The liquid adhering to the end of the probe contacts the sample to form a liquid bridge, and the end of the probe approaches the ion extraction electrode, and the liquid is Vibration means for applying vibration to the probe so as to periodically repeat the state of flying toward the extraction electrode;
A natural frequency changing means for changing a natural frequency of a vibrating part of the probe that vibrates by the vibrating means in a state where the probe is fixed to the fixing portion;
Ionizer characterized by having.
前記振動手段が、前記固有振動数の振動を前記プローブに付与することを特徴とする請求項1に記載のイオン化装置。   The ionization apparatus according to claim 1, wherein the vibration unit imparts vibration of the natural frequency to the probe. 前記固有振動数変更手段が、前記プローブの前記端部に付着した前記液体が前記液架橋を形成する領域の前記試料の表面における位置を変えずに前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のイオン化装置。   The natural frequency changing means changes the natural frequency without changing the position on the surface of the sample in the region where the liquid adhering to the end of the probe forms the liquid bridge. The ionization apparatus of Claim 1 or Claim 2. 前記変更手段は、前記プローブの前記振動部分の長さ、質量、断面二次モーメントまたはヤング率のいずれか1つを変更することで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のイオン化装置。   The said changing means changes the said natural frequency by changing any one of the length of the said vibration part of the said probe, mass, a cross-sectional secondary moment, or a Young's modulus. The ionization apparatus as described in any one of Claims 3. 前記プローブは、前記プローブの長手方向に移動可能なおもりをさらに有し、
前記固有振動数変更手段は、前記おもりを前記プローブの長手方向に移動させることで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のイオン化装置。
The probe further has a weight movable in the longitudinal direction of the probe,
5. The ionization apparatus according to claim 1, wherein the natural frequency changing unit changes the natural frequency by moving the weight in a longitudinal direction of the probe. 6. .
前記振動手段は前記プローブに接することで前記プローブを振動させる手段であり、
前記固有振動数変更手段は、前記振動手段が前記プローブに接する位置を変えることで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のイオン化装置。
The vibration means is means for vibrating the probe by contacting the probe,
5. The ionization apparatus according to claim 1, wherein the natural frequency changing unit changes the natural frequency by changing a position where the vibrating unit is in contact with the probe. 6. .
前記プローブは、おもり装着部をさらに有し、
前記固有振動数変更手段は、前記おもり装着部におもりを着脱することで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のイオン化装置。
The probe further includes a weight mounting portion,
5. The ionization apparatus according to claim 1, wherein the natural frequency changing unit changes the natural frequency by attaching and detaching a weight to and from the weight mounting portion.
前記プローブは、前記プローブの内部に空洞を有し、
前記固有振動数変更手段は、前記空洞に流体を注入することで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のイオン化装置。
The probe has a cavity inside the probe;
The ionization apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the natural frequency changing unit changes the natural frequency by injecting a fluid into the cavity.
前記プローブは少なくとも2つの管が同心円状に重なった多重管であって、
前記固有振動数変更手段は、前記プローブを構成する管のうち、少なくとも1つの管を他の管に対して相対的に移動させることで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のイオン化装置。
The probe is a multiple tube in which at least two tubes are concentrically overlapped,
The natural frequency changing means changes the natural frequency by moving at least one of the tubes constituting the probe relative to another tube. The ionization apparatus as described in any one of thru | or 4 thru | or 4.
前記プローブは、管の内側または外側にばねが配置された構造を有し、
前記固有振動数変更手段は、前記ばねの伸縮を行うことで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のイオン化装置。
The probe has a structure in which a spring is arranged inside or outside the tube,
5. The ionization apparatus according to claim 1, wherein the natural frequency changing unit changes the natural frequency by performing expansion and contraction of the spring.
前記プローブは前記プローブの少なくとも一部に熱軟化性材料または熱硬化性材料を含み、
前記固有振動数変更手段は、前記プローブの温度を変えることで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のイオン化装置。
The probe includes a thermosoftening material or a thermosetting material in at least a part of the probe;
The ionization apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the natural frequency changing unit changes the natural frequency by changing a temperature of the probe.
前記プローブは振動方向によって前記固有振動数が異なるプローブであり、
前記固有振動数変更手段は、前記プローブを回転させて振動方向を変えることで前記固有振動数を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のイオン化装置。
The probe is a probe having a different natural frequency depending on a vibration direction,
5. The ionization apparatus according to claim 1, wherein the natural frequency changing unit changes the natural frequency by rotating the probe to change a vibration direction. 6.
前記試料のイオン化を、異なる前記固有振動数において少なくとも2回行うことを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載のイオン化装置。   The ionization apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein ionization of the sample is performed at least twice at the different natural frequencies. 前記振動手段によって付与される方向以外への前記プローブの振動を抑制する振動抑制手段をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか一項に記載のイオン化装置。   The ionization apparatus according to claim 1, further comprising a vibration suppression unit that suppresses vibration of the probe in a direction other than the direction given by the vibration unit. 前記プローブの振幅を計測する振幅計測手段をさらに有し、
前記振幅計測手段によって前記固有振動数を変化させて前記プローブの振幅を計測し、
前記固有振動数変更手段は、前記振幅が最大となるように前記固有振動数を変更することを特徴とするイオン化装置。
It further has an amplitude measuring means for measuring the amplitude of the probe,
The amplitude of the probe is measured by changing the natural frequency by the amplitude measuring means,
The natural frequency changing means changes the natural frequency so that the amplitude is maximized.
請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載のイオン化装置と、
前記イオン化装置によって発生させた前記イオンの質量分析を行う質量分析手段と、を
有することを特徴とする質量分析装置。
An ionization apparatus according to any one of claims 1 to 15,
And a mass spectrometer that performs mass analysis of the ions generated by the ionizer.
前記質量分析手段が飛行時間型の質量分析手段であることを特徴とする請求項16に記載の質量分析装置。   The mass spectrometer according to claim 16, wherein the mass analyzer is a time-of-flight mass analyzer. 請求項16または請求項17に記載の質量分析装置と、
前記質量分析装置によって取得した質量情報と前記試料表面における前記領域の位置情報とから前記試料に含まれる物質の成分の分布を表す画像データを作成する画像生成装置と、を有することを特徴とする画像生成システム。
A mass spectrometer according to claim 16 or claim 17,
An image generation device for creating image data representing a distribution of a component of a substance contained in the sample from mass information acquired by the mass spectrometer and position information of the region on the sample surface. Image generation system.
請求項18に記載の画像生成システムと、
前記画像データを画像として表示する表示装置と、を有することを特徴とする画像表示システム。
An image generation system according to claim 18,
And a display device that displays the image data as an image.
端部に液体を配置したプローブの前記端部を試料に近接または接触させ、前記試料との間に前記試料に含まれる物質を含む液架橋を形成する第1のステップと、
前記プローブを振動させることで前記液体が付着した前記プローブの前記端部をイオン引出電極に近づけ、前記イオン引出電極と前記プローブの端部との間に発生させた電界によって前記液体を前記イオン引出電極に向かって飛翔させる第2のステップと、を有するイオン化方法であって、
前記プローブの振動部分の固有振動数を前記プローブを取り外すことなく変更し、異なる固有振動数において前記第1のステップおよび前記第2のステップを行うことを特徴とするイオン化方法。
A first step in which a liquid bridge containing a substance contained in the sample is formed between the end of the probe having a liquid disposed at the end thereof in proximity to or in contact with the sample, and the sample;
By vibrating the probe, the end of the probe to which the liquid is attached is brought close to the ion extraction electrode, and the liquid is extracted by an electric field generated between the ion extraction electrode and the end of the probe. A second step of flying toward the electrode, comprising:
An ionization method, wherein the natural frequency of a vibration part of the probe is changed without removing the probe, and the first step and the second step are performed at different natural frequencies.
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