JPH03250545A

JPH03250545A - 質量分析計

Info

Publication number: JPH03250545A
Application number: JP2030417A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kunihiro; 国広　文夫
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1991-11-08

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】［産業上の利用分野］本発明は、アレイ検出器を備えた質量分析計に関する。

［従来技術］磁場型質量分析計は、単一のイオン検出器を使用し磁場
掃引によって質量スペクトルを得る掃引型の質量分析計
と、空間分解能を有するアレイ検出器等を使用して、磁
場によって質量に応じて展開された被分析イオンを別個
に同時に検出する同時検出型の質量分析計とに大別され
る。

従来、掃引型質量分析計が開発の主流であったが、イオ
ン検出器へ到達しているイオン以外のイオンは捨てられ
る掃引型に比べ、被分析イオンを全て同時に検出する同
時検出型のほうが、原理的に感度の面で優れている。

ところで、第５図に示すように、イオン源、磁場、電場
、イオン検出器をこの順序で配置した所謂逆配置質量分
析計が近時使用されている。

図中、１はイオン源で、イオン源１でイオン化された質
量電荷比をもつイオンは、磁場２と電場３を通過して、
質量電荷比に応じてスリット上に展開される。そして、
磁場掃引することにより、イオン検出器４からマススペ
クトル信号を得ることができる。

［発明が解決しようとする問題点コこの様な逆配置質量分析計を用いて、同時検出を行うた
めイオン検出器をアレイ検出器に交換すると、感度は上
がるものの、イオンが電極と衝突するため狭い質量範囲
のイオンしか電場を通過できないので、広い質量範囲の
マススペクトルが得られない。そこで、質量範囲を広く
とるために電場のギャップを広げることが考えられるが
、ギャップを広げると、電場が大きくなり装置が大型化
してしまうし、また、電場の強度を維持するためにより
高い電圧を必要とするので、安定かつ高速応答性（イオ
ン加速電圧掃引によるスペクトル測定の際に要求される
）という質量分析計の電場電源に必要な性能を維持する
ことは困難であり、また電源も大型化する。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、装置が大
型化することなく、かつ、広い質量範囲のマススペクト
ルがアレイ検出器で検出できる逆配置質量分析計を提供
することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］前記目的を達成するため、本発明の第一の質量分析計は
、イオン源と、イオン源で生成されたイオンが入射する
磁場と、磁場から出射したイオンが入射する電場と、前
記電場から出射したイオンを検出するイオン検出器とか
ら構成される質量分析計において、磁場と電場の間のイ
オン通路上に実質的に挿脱可能に配置される同時検出型
の第２のイオン検出器と、イオン源と磁場との間のイオ
ン通路上に配置されるＱポールレンズと、同時検出型の
第２のイオン検出器がイオン通路上に挿入されたとき、
磁場と電場の間のイオン中間像収束面を移動させ同時検
出型の第２のイオン検出器表面に一致させるようにＱポ
ールレンズを付勢する電源を設けたことを特徴としてい
る。

本発明の第二の質量分析計は、イオン源と、イオン源で
生成されたイオンが入射する磁場と、磁場から出射した
イオンが入射する電場と、前記電場から出射したイオン
を検出するイオン検出器と、イオン源と磁場との間のイ
オン通路上に設けられた複数個のＱポールレンズとから
構成される質量分析計において、磁場と電場の間のイオ
ン通路上に実質的に挿脱可能に同時検出型の第２のイオ
ン検出器を設け、同時検出型の第２のイオン検出器がイ
オン通路上に挿入されたとき、磁場と電場の間のイオン
中間像収束面を移動させ同時検出型の第２のイオン検出
器表面に一致させるように、イオン源と磁場との間に設
けられたＱポールレンズの強度を変化させるように構成
したことを特徴としている。

［作用］本発明では、磁場と電場の間の中間像収束面にアレイ検
出器を挿脱可能に配置してスペクトルを検出できるよう
にしている。この位置にアレイ検出器を配置したときに
は、単収束のため多少分解能は劣化するものの、イオン
は電極による邪魔を受けることがないため、広い範囲の
質量スペクトルを高感度で得ることができるし、アレイ
検出器を除けば従来通り掃引による測定も行うことがで
きる。ところが、通常は中間像収束面と電場の間隔が狭
くアレイ検出器を配置しても、その表面に収束面が一致
しない。そこで、本発明では、イオン源と磁場との間の
イオン通路上にＱポールレンズを設け、アレイ検出器が
イオン通路上に挿入されたときにＱポールレンズを付勢
して中間像の収束面を磁場に近付け、アレイ検出器の表
面に中間像を形成させる。

［実施例］以下本発明の実施例を添附図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明の一実施例装置の要部を示す図であり、
第１図中で第５図で用いた数字と同じ数字の付されたも
のは同じ構成要素を示している。

第１図の装置において、第５図の従来例と異なるのは、
イオン源１と磁場２の間のイオン通路上にＱポールレン
ズ５を、そして、磁場２と電場３との間のイオン通路上
に挿脱可能にアレイ検出器６を設けたことである。なお
、Ｑポールレンズ５には、連動して作動するスイッチ８
ａ、８ｂを介して電源７ａ、７ｂから電圧が印加できる
ように構成されている。

Ｑポールレンズ５を構成している静電四極レンズは、第
２図に示すように、９０度間隔で配置される４本の電極
９〜１２から構成され、電源７ａ。

７ｂからスイッチ８ａ、８ｂを介して各電極９゜１０．
１１．１２に正負の電圧が印加される。これにより、イ
オン流（正イオンを想定）の動径方向（Ｘ方向）にはイ
オン流を収束させ、軌道平面に垂直な方向（Ｘ方向）に
は発散させる電位分布が得られる。

この様な構成において、イオン検出器４を用いた掃引に
よる測定（掃引モード）を行う場合、アレイ検出器６は
イオン通路から外される。また、スイッチ８ａ、８ｂは
接地側に倒されるため、Ｑポールレンズは、レンズとし
て機能しない。そして、イオン源１でイオン化された正
イオンは、従来例で述べたと同様に電場３の近傍に中間
像収束面を形成し、電場３を通過してイオン検出器４に
到達する。この状態で磁場掃引を行えば、イオン検出器
４からマススペクトル信号が得られる。

一方、同時検出測定を行う場合（同時検出モード）には
、アレイ検出器６を点線位置に挿入し、スイッチ８ａ、
８ｂを切り換えて（図中点線にて表示）電源７ｇ、７ｂ
からＱボールレンズに電圧を印加する。この様にすれば
、Ｑボールレンズは凸レンズとして機能し、電源７ａ、
７ｂ出力電圧−Ｖ、　＋Ｖを適宜調節して、レンズ強度
を適宜設定することにより、イオン源１からでた正イオ
ンを点線で示すようにアレイ検出器６０表面上に収束さ
せることができる。即ち、磁場によって質量電荷比に応
じて展開されたイオンがスペクトルとしてアレイ検出器
６上に入射し、同時検出される。

以上は、正イオンを分析対象とする場合について説明し
たが、負イオンの場合にも電源７ａ、７ｂの極性を逆に
することで同様な効果が得られる。

第３図は本発明の他の実施例装置の要部を示す図で、特
開昭５９−１６０９４９号公報に紹介されている質量分
析計に本発明を適用したものである。

この質量分析計では、イオン源１、磁場２、電場３、イ
オン検出器４がこの順番に配置され、イオン源１と磁場
２の間に、通過する正イオンの動径方向（Ｘ方向）には
イオン流を発散させ、軌道平面に垂直な方向（Ｘ方向）
には収束させる２個のＱボールレンズ１３．１４を配置
し、さらに、磁場２と電場３との間に、通過する正イオ
ンの軌道平面に垂直な方向（Ｘ方向）には収束させるＱ
ポールレンズ１５を配置している。

Ｑポールレンズ１３を構成している静電四極レンズは、
第４図に示すように、電源１６ａ、１６ｂまたは２２ａ
、２２ｂからスイッチ１７ａ、　　１７ｂを介して各電
極１８，１９，２０．２１に正負の電圧が印加されてい
る。そして、Ｑポールレンズ１４にもＱポールレンズ１
３の電源１６ａ。

１６ｂ、２２ａ、２２ｂ、１７ａ、１７ｂと同様の構成
をもつ電源２３から電圧が印加されている。

そして、磁場２と電場３との間のイオン通路上に挿脱可
能にアレイ検出器６が設けられている。

このような構成において、イオン検出器４を用いて磁場
掃引による測定を行う場合には、スイッチ１７ｇ、１７
ｂは、掃引測定用電源１６ａ、　　１６ｂ側に倒される
。

イオン源１でイオン化された正イオンは、Ｑボールレン
ズ１３．１４および磁場２を通過して、電場３の入口近
傍に中間像収束面を形成し、更に電場３を通過してイオ
ン検出器４に到達する。そして、磁場掃引を行うことに
よりイオン検出器４からマススペクトル信号が得られる
。

次に同時検出モードでは、アレイ検出器６が点線位置に
挿入され、スイッチ１７ａ、１７ｂは、同時検出用電源
２２ａ、２２ｂ側に倒される（図中点線にて表示）。同
時検出用電源２２ａ、２２ｂからＱボールレンズに印加
される電圧は、レンズ強度を弱めるべく、掃引測定用電
源１６ａ、１６ｂから印加される電圧に比べ、絶対値が
低く、あるいは逆極性の電圧に設定されている。Ｑポー
ルレンズ１３．１４は、イオンの中間像の形成に関して
は凹レンズとして作用しており、そのレンズ強度が弱め
られた結果、イオン源１からでた正イオンは点線で示す
ようにアレイ検出器６の表面上に中間像を形成し、同時
検出される。

上述した実施例装置においては、イオン通路上にアレイ
検出器を移動させるようにしたが、磁場と電場の間に偏
向場を設けてイオン流を曲げることにより、イオン通路
外に固定的に配置されたアレイ検出器の表面上に中間像
を形成させるようにしてもよく、要するにアレイ検出器
を実質的にイオン通路上に挿脱できるようにすれば良い
。

［効果］以上詳述したように本発明によれば、広い質量範囲のマ
ススペクトルを得るために電場のギャップを広げること
も、高い電圧も必要としないので、装置が大型化するこ
とがなくなり、広い質量範囲にて高感度で測定できる同
時検出モードと高分解能測定のできる掃引による測定モ
ードを簡単に切り換えて行うことができる逆配置質量分
析計が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の要部を示す図、第２図
は第１図の実施例に使用されているＱポールレンズの構
成図、第３図は本発明の他の実施例装置の要部を示す図
、第４図は第３図の実施例に使用されているＱボールレ
ンズの構成図、第５図は従来装置の要部を示す図である
。１：イオン源　　　　　２：磁場３：電場　　　　　　　４：イオン検出器５．１３．１
４，１５：Ｑポールレンズ６：アレイ検出器７ａ、７ｂ、２２ａ、２２ｂ：電源８ａ、８ｂ、１７ａ、１７ｂ：スイッチ９〜１２．１８
〜２１：電極

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イオン源と、イオン源で生成されたイオンが入射
する磁場と、磁場から出射したイオンが入射する電場と
、前記電場から出射したイオンを検出するイオン検出器
とから構成される質量分析計において、磁場と電場の間
のイオン通路上に実質的に挿脱可能に配置される同時検
出型の第２のイオン検出器と、イオン源と磁場との間の
イオン通路上に配置されるＱポールレンズと、同時検出
型の第２のイオン検出器がイオン通路上に挿入されたと
き、磁場と電場の間のイオン中間像収束面を移動させ同
時検出型の第２のイオン検出器表面に一致させるように
Ｑポールレンズを付勢する電源を設けたことを特徴とす
る質量分析計。
（２）イオン源と、イオン源で生成されたイオンが入射
する磁場と、磁場から出射したイオンが入射する電場と
、前記電場から出射したイオンを検出するイオン検出器
と、イオン源と磁場との間のイオン通路上に設けられた
複数個のＱポールレンズとから構成される質量分析計に
おいて、磁場と電場の間のイオン通路上に実質的に挿脱
可能に同時検出型の第２のイオン検出器を設け、同時検
出型の第２のイオン検出器がイオン通路上に挿入された
とき、磁場と電場の間のイオン中間像収束面を移動させ
同時検出型の第２のイオン検出器表面に一致させるよう
に、イオン源と磁場との間に設けられたＱポールレンズ
の強度を変化させるように構成したことを特徴とする質
量分析計。