有機化合物の構造解析、材料の表面・バルク分析、マイクロ粒子の分析
赤外吸収分光計(IR)はサンプルに赤外線を照射し、それによるサンプルの物質がどの周波数(通常は波数)の赤外線を吸収しているかを測定する装置です。分子や原子はそれぞれ固有の振動をしていますが、波長(スペクトル上では波数)を連続的に変化させながら赤外線(infrared : IR)を照射すれば、分子の固有振動と同じ周波数のIRが吸収され、分子の構造に応じたスペクトルが得られるはずです。これにより、サンプルが予測できるものであれば、既知のスペクトルと比較して、同定、確認ができますし、また、多重結合、官能基、シス-トランス異性、水素結合などの分子構造に関する知見を得ることもできます。
なお、実際の測定原理は干渉計を利用したフーリエ分光法を用いていて、より高い波数の再現性を持っています。現在はこれらのFT-IRが一般的になっています。検出器は、焦電型のDTGS検出器と、半導体型のMCT検出器を備え、高感度分析にも対応しています。
試料は、サンプルセルを換えることにより、固体、液体の状態で測定できます。通常、固体はサンプルをKBrに分散させるKBr法、液体は原液のまま測定する液膜法と溶媒に溶かす溶液法を用います。また、1回反射ATRユニットや高感度反射ユニットを用いることで固体、液体、フィルム状など、様々な状態の試料にも対応できます。その他、顕微IR用の顕微鏡アタッチメントを比較的簡単に据え付けることができ、微少領域の測定をすることが可能です。
有機化合物の定性・定量、混合物の成分分析
本装置は、液体クロマトグラフ質量分析計(LC/MS)であり、中極性~高極性の溶媒に溶けやすい試料について、HPLC(High Performance Liquid Chromatography)によって成分の分離を行い、同時にその成分の質量(≒分子量)を測定することができます。このような成分同定を目的とした定性分析の他に、適切な標準試料があれば定量分析も可能です。
本装置は、TOF(Time Of Fright)型質量分離部を備えるため、高分解能測定(分解能(FWHM)約15,000)による精密質量から、分子式の同定をすることができます。また、前段にLIT(Linear Ion Trap)を備えるタンデム型のため、MS/MS測定モードで測定することもできます。これにより、定性分析ではMS/MSによるフラグメントイオンの解析により構造情報が得られます。
イオン化法は、ESI(エレクトロスプレーイオン化)と、APCI(大気圧化学イオン化)があります。ESIは中~高極性、APCIは中極性の試料に用いられることが多いです。そのため、ヒドロキシ基、カルボキシ基などのプロトン性官能基を持つ化合物や、イオン性試料は測定しやすいです。極性の低い脂肪族化合物や芳香族化合物は、測定できないこともあります。
有機化合物の定性分析・簡易分析
本装置は、薄層クロマトグラフ質量分析計(TLC-MS)と呼ばれる装置です。あらかじめ薄層クロマトグラフィ(TLC)によって成分を分離したTLCプレートを用意し、それを装置のホルダに取り付けることで、直接に成分分析ができる質量分析計となっています。TLCプレート用のホルダが付いていますが、それ以外でもガラス棒などに直接塗布して測定することもできます。
質量分析のイオン化には、いわゆる「アンビエントイオン化」を使った装置であり、DRAT (Direct Analysis in Real Time) という名前のイオン源装置を備えています。DARTは、ヘリウムガスをプラズマ放電により励起し、試料に吹き付けることでイオン化させる手法です。大気圧中において、試料とガスの接触によりイオン化しますので、真空チャンバーに入れたり、前処理をしたりする必要がありません。そのため、リアルタイムにスペクトルが取れ、簡単に測定することができます。
また、本装置は質量分離装置が四重極質量分析計(Q-MS)となっており、比較的高感度に測定できます。ただし、Q-MSは、スペクトル分解能が低いため、小数点以下の精密質量測定はできません。
透過試料の蛍光観察
共焦点レーザー顕微鏡は、レーザースキャンによって試料の蛍光像を測定し、高倍率時に特に問題になる試料の厚さによる焦点のずれがない像が得られます。また、焦点を変化させて複数枚の像を測定し、PC上で再構成することで立体的な像を得ることもできます。本装置は正立型顕微鏡のため、主に蛍光染色されたスライドガラス上の試料等の測定に使用可能です。
透過試料の蛍光観察