JPH02256149A

JPH02256149A - 質量分析装置

Info

Publication number: JPH02256149A
Application number: JP1076954A
Authority: JP
Inventors: Akira Okada; 章岡田; Hideki Matsunaga; 秀樹松永; Yoshimi Hashimoto; 橋本　芳美
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1990-10-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、誘導結合プラズマにより分析目的元素をイオ
ン化するイオン発生部と分析部とを備えた質量分析装置
に関する。

（従来の技術）誘導結合プラズマをイオン化源とした質量分析装置（以
下ＩＣＰ−ＭＳと称する）は、誘導結合プラズマを用い
て試料中の分析目的元素を励起させ、生じたイオンをノ
ズルとスキマーとからなるインターフェースを介して四
重極質量分析計からなる分析部に導いて、イオン量を電
気的に検出して測定することにより、試料中の被測定元
素を分析する装置である。この様な従来のＩＣＰ’−Ｍ
Ｓ（２１）は、第２図にその概略な構成を示すように、
試料中の分析目的元素をプラズマによりイオン化するイ
オン発生部（２２）、試料中の分析目的元素を分析する
四重極質量分析計からなる分析部（２３）およびイオン
発生部（２２）で生じたイオンを分析部（２３）に導入
するインターフェース（２４）から構成される。

前記イオン発生部（２２）は、高周波電源（２５）、こ
の高周波電源（２５）に接続された誘導コイル（２６）
およびプラズマ（２７）を発生するためのアルゴン等の
プラズマガスを供給すると共に、発生したプラズマ（２
７）中に試料を供給するプラズマト−チ（２８）を備え
る。また、前記インターフェース（２４）は、プラズマ
（２７）により生じた分析目的元素のイオンを分析部（
２３）に導くためであって、純ニッケル等の金属からな
るノズル（２９）およびスキマー（３０）を備える。

この様な装置では、インターフェース（２４）のノズル
（２９）およびスキマー（３０）は放熱性等を考慮して
金属材料で構成され、しかも、アース電位とされている
。しかしながら、高周波が印加される誘導コイル（２６
）からの高周波電界がノズル（２９）で完全に遮断され
ずに、スキマー（３０）まで洩れてしまい、スキマー（
３０）が直流的にアース電位とならない。そのために、
スキマー（３０）の先端部とプラズマ（２７）との間で
放電が生じて、スキマー（２０）を構成する金属等の分
析目的元素のイオン以外の不所望なイオンが生じたり、
また、分析目的元素のイオンか直流的な電位を持つスキ
マー（３０）に吸収されたり、あるいは散乱されてしま
い、発生した分析目的元素のイオンが正しく分析部（２
３）に導かれない。その結果、分析誤差が生じる不都合
がある。

さらに、ノズル（２９）とスキマー（３０）との電位か
異なるために、この間に電流が流れる。その結果、ノズ
ル（２９）の先端開口部が特に腐蝕されてしまい、この
開口部の大きさが当初の基準値より変化して、大きくな
ったり閉塞してしまうために、イオンの導入効率が変化
して分析に誤差が生じやすい問題がある。

（発明が解決しようとする課題）上述した様に、従来の質量分析装置では、イオン発生部
と分析部との間に配置されたインターフェースの金属製
のノズルおよびスキマーが発生するプラズマに対して直
流的な電位を持つために、不所望な放電や不所望なイオ
ンの散乱、吸収が起こり、その結果、発生した分析目的
元素のイオンが正しく分析部分桁に導かれず、また、ノ
ズルの先端開口部の大きさが当初の基準値より変化して
イオンの導入効率が変化するために、分析に誤差が生じ
る問題がある。

本発明は、」二記従来の問題点を解決するためになされ
たもので、その目的は、プラズマにより発生した分析目
的元素のイオン状態を保持して分析部内に導いて、正確
な分析が行える質量分析装置）を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段および作用）本発明は、イ
オン発生部中で誘導結合プラズマにより励起された分析
目的元素をノズルおよびスキマーからなるインターフ呈
−スを介して分析部に導入して分析目的元素を計測する
質量分析装置において、前記プラズマと接触する前記イ
ンターフェースのノズルおよびノズルと分析部との間に
配置されたスキマーを絶縁物で構成すると共に、ノズル
とスキマーとの間に所定の電位が与えられるシールド体
を備えたことを特徴とする質量分析装置である。

本発明の質量分析装置において、ノズルならびにスキマ
ーは絶縁物で構成されているために、プラズマと直接接
触するノズルの局部的な腐蝕は起こらず、また、スキマ
ーとプラズマとの間で放電が起こらない。さらに、この
装置では、ノズルとスキマーとの間に、所定の電位が与
えられるシールド体を設けることにより、シールド体と
プラズマとの間で放電を生ずることなく、ノズルの先端
開口部から進入する高周波電界を効果的にシールドする
ことができる。

本発明の分析装置において、ノズル並びにスキマーを構
成する絶縁物としては、アルミナ磁器、窒化ケイ素、窒
化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素等のセラミッ
ク材料が好ましい。また、シールド体としては、金網や
先端開口部を中心として放射状に延存するスリットを設
ける等により渦電流の発生を防止できる構造を宵する金
属板で構成することができる。さらに、このシールド体
は適切な直流電源と接続されて、プラズマとの間で放電
が起こらない様に、その直流電位が設定される。この直
流電位はアース電位と異なる。

（実施例）以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。第１図は、実施例の質量分析装置を示す部分断面図
である。第１図に示す様に、この質量分析装置（１）は
、試料中の分析目的元素をプラズマによりイオン化する
イオン発生部（２）、試料中の分析目的元素を分析する
四重極質量分析計からなる分析部（３）およびイオン発
生部（２）で生じたイオンを分析部（３）に導入するイ
ンターフェース（４）から構成される。

前記イオン発生部（２）は、高周波電源（５）、この高
周波電源（５）に接続された誘導コイル（６）およびプ
ラズマ（７）を発生するためのアルゴンガス等のプラズ
マガスを供給すると共に、発生したプラズマ（７）中に
試料を供給するプラズマトーチ（８）を備える。このプ
ラズマトーチ（８）は水やアルコール等の適切な溶媒に
試料を溶解した試料溶液をアルゴンガス等のキャリヤガ
スと共に導く内管（８ａ）、この内管（８ａ）を包囲し
てアルゴンガス等のプラズマガスを導く外管（８ｂ）お
よびこの外管（８ｂ）を冷却するためのアルゴンガス等
の冷却ガスを導く最外管（８ｃ）からなる。これらの内
管（８ａ）、外管（８ｂ）および最外管（８Ｃ）は、例
えば、石英ガラスで構成される。また、外管（８ｂ）お
よび最外管（８ｃ）は、ガス供給源（図示せず）に接続
されて、夫々、約１ｊｌｌ／分および約１６Ω／分のア
ルゴンガスが供給される。

前記インターフェース（４）は、夫々、先端に約０．５
ｍｍφの開口部（９ａ）　（１０ａ）を有し、円錐状の
耐熱アルミナ磁器で構成されたノズル（９）およびスキ
マー（１０）並びに分析部（３）に飛来するフォトンを
除去するためのイオン光学系（１１）を有する。

また、ノズル（９）とスキマー（１０）との間にはステ
ンレス製の金網からなるシールド体（１２）が配置され
ている。このシールド体（１２）は、例えば、θ〜２５
０Ｖの任意の電位を与えることができる安定化電源（１
３）に接続されて、発生したプラズマ（７〉との間で放
電が生じない様な所定の電位に保たれる。

この様な分析装置（１）で分析目的元素の分析を行う場
合、高周波電源（５）から誘導コイル（６）に例えば、
２７ＭＨｚの高周波電流を供給すると共に、外管（８ｂ
）に所定の流量のアルゴンガスを供給して、プラブマ（
７）を発生させる。このプラズマ（７）に内管（８ａ）
から試料溶液を供給して、分析目的元素をイオン化する
。この分析目的元素のイオンはイオンビームとなり、ノ
ズル（９）、シールド体（１２）、およびスキマー（１
０）並びにイオン光学系（１１）を通過した後、分析部
（３）で測定される。この測定に先立ち、ノズル（９）
およびスキマー（１０）で区画された空間部分、イオン
光学系（１１）並びに分析部（３）は、夫々、排気管（
１４ａ）　、（１４ｂ）　、（１４ｃ）を介して排気装
置（図示せず）により、所定の圧力に調整される。

上記実施例において、プラズマガス、キャリヤーガス、
冷却ガスとして、アルゴンガスを用いた場合について説
明したが、ヘリウムガスを用いても良い。また、本発明
を逸脱しない範囲で、種々の変更は行える。

［発明の効果］以上の様に、本発明によれば、プラズマにより発生した
分析目的元素のイオン状態を保持して質量分析計内に導
いて、正確な分析が行える質量分析装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の質量分析装置を示す部分断面図、第２
図は従来の質量分析装置を示す部分断面図である。１・・・質量分析装置、２・・・イオン発生部、３・・・分析部、４・・・インターフェース、８・・・プラズマトーチ、９・・・ノズル、１０・・・スキマー１２・・・シールド体、１３・・・安定化電源。代理人　弁理士　大　胡　典　夫

Claims

【特許請求の範囲】

イオン発生部中で誘導結合プラズマにより励起された分
析目的元素をノズルおよびスキマーからなるインターフ
ェースを介して分析部に導入して分析目的元素を計測す
る質量分析装置において、前記プラズマと接触する前記
インターフェースのノズルおよびノズルと分析部との間
に配置されたスキマーを絶縁物で構成すると共に、ノズ
ルとスキマーとの間に所定の電位が与えられるシールド
体を備えたことを特徴とする質量分析装置。