JPH03261062A - プラズマ極微量元素質量分析装置 - Google Patents
プラズマ極微量元素質量分析装置Info
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- JPH03261062A JPH03261062A JP2056359A JP5635990A JPH03261062A JP H03261062 A JPH03261062 A JP H03261062A JP 2056359 A JP2056359 A JP 2056359A JP 5635990 A JP5635990 A JP 5635990A JP H03261062 A JPH03261062 A JP H03261062A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/10—Ion sources; Ion guns
- H01J49/105—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation, Inductively Coupled Plasma [ICP]
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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。
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、プラズマを用いた極微量元素質量分析装置に
係り、特に検出限界を低減するための第１差動領域の真
空度に関する。
係り、特に検出限界を低減するための第１差動領域の真
空度に関する。
（１）
〔従来の技術〕
従来の代表的なプラズマを用いた極微量元素質量分析装
置については、スペクトロケミ力 アクタ（Ｓｐｅｃｔ
ｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ） ４０ Ｂ （１９８
５年）第１５２５頁から第１５３７頁において論じられ
ている。
置については、スペクトロケミ力 アクタ（Ｓｐｅｃｔ
ｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ） ４０ Ｂ （１９８
５年）第１５２５頁から第１５３７頁において論じられ
ている。
第３図は上記従来装置の主要部の概略図を示す。
ここで、１０は大気圧プラズマ、１１はプラズマトーチ
、１２は高周波コイル、２０はプラズマサンプリングコ
ーン、２１はサンプリングオリフィス（１、５−上、
Ｏｍｍφ）、３０はスキーマ、３１はスキーマオリフィ
ス（１，５〜０．７ｍｍφ）、４０はイオン取り出し電
極を示す。
、１２は高周波コイル、２０はプラズマサンプリングコ
ーン、２１はサンプリングオリフィス（１、５−上、
Ｏｍｍφ）、３０はスキーマ、３１はスキーマオリフィ
ス（１，５〜０．７ｍｍφ）、４０はイオン取り出し電
極を示す。
この装置では、前記プラズマトーチ１１と前記プラズマ
サンプリングコーン２ｏの間の大気圧（７６０Ｔｏｒｒ
）の領域（１）に、先ず前記高周波コイル１２に供給し
た高周波電力によって前記大気圧プラズマ１０を生成す
る。次に、前記大気圧プラズマ１０を前言己サンプリン
グオリフィス２１より前記プラズマサンプリングコーン
２ｏと前記（２） スキーマ３０間の領域（］ＩＩの第１差動領域（１〜３
Ｔｏｒｒ）に膨張させる。さらに、前記スキーマオリフ
ィス３１を通して、領域（■）（〜１Ｏ−４Ｔｏｒｒ）
に前記膨張プラズマを拡散させるとともに前記スキーマ
３０と前記イオン取り出し電極４０との間に印加した電
圧で、前記プラズマからイオンを取り出す。そして、イ
オンレンズなどから成るイオン輸送系を経て、マスフィ
ルターなどの質量分析系に前記イオンを導き、質量を同
定するよう構成していた。
サンプリングコーン２ｏの間の大気圧（７６０Ｔｏｒｒ
）の領域（１）に、先ず前記高周波コイル１２に供給し
た高周波電力によって前記大気圧プラズマ１０を生成す
る。次に、前記大気圧プラズマ１０を前言己サンプリン
グオリフィス２１より前記プラズマサンプリングコーン
２ｏと前記（２） スキーマ３０間の領域（］ＩＩの第１差動領域（１〜３
Ｔｏｒｒ）に膨張させる。さらに、前記スキーマオリフ
ィス３１を通して、領域（■）（〜１Ｏ−４Ｔｏｒｒ）
に前記膨張プラズマを拡散させるとともに前記スキーマ
３０と前記イオン取り出し電極４０との間に印加した電
圧で、前記プラズマからイオンを取り出す。そして、イ
オンレンズなどから成るイオン輸送系を経て、マスフィ
ルターなどの質量分析系に前記イオンを導き、質量を同
定するよう構成していた。
上記従来技術は、前記領域（Ｉ［）の第１差動領域にお
ける分析すべき試料イオンの損失（減衰）については十
分配慮されておらず、検出限界や測定感度に大きな問題
があった。
ける分析すべき試料イオンの損失（減衰）については十
分配慮されておらず、検出限界や測定感度に大きな問題
があった。
本発明は、上記課題を解決することを目的とするととも
に、さらに装置の低電力化、小型化、さらに低価格化を
計ることを目的とする。
に、さらに装置の低電力化、小型化、さらに低価格化を
計ることを目的とする。
上記目的を遠戚するために、前記領域（ＩＩ）の（３）
第１差動領域の真空度を、第１図に示すように、従来技
術の３〜Ｉ ＴｏｒｒをＩ Ｔｏｒｒ未満、より好まし
くは０ 、８ Ｔｏｒｒ以下にしたものである。
術の３〜Ｉ ＴｏｒｒをＩ Ｔｏｒｒ未満、より好まし
くは０ 、８ Ｔｏｒｒ以下にしたものである。
前記第１差動領域の高真空化は、前記サンプリングコー
ンから膨張してくるプラズマ中の分析すべき試料イオン
の損失（減衰）を第１図に示すように、大幅に低減する
ように作用する。すなわち、試料イオンの初期の強度を
■。、前記第１差動領域の圧力をＰ、残留ガス分子など
との全衝突断面積をσ、相互作用の生ずる（反応）距離
をαとすると、反応後の前記試料イオンの強度■は、Ｉ
ｃｃ Ｉ。ｅｘｐ（−ａ Ｐ Ｑ）なる関係があり、
σ、Ｑ一定とすると、Ｐの減少により工は指数関数的に
増大する。また、第１図に示すように、バックグランド
ノイズＢＮも大幅に低減できる作用がある。かかる理由
から第１差動領域の圧力は、Ｉ Ｔｏｒｒ未満、とくに
０ 、８ Ｔｏｒｒ未満に保つのが好ましい。なお、衝
突が無視できる１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下になると、これら
の作用は小さ（４） よって、前記領域（ｍ）の排気装置の容量を小型化でき
るように作用する。
ンから膨張してくるプラズマ中の分析すべき試料イオン
の損失（減衰）を第１図に示すように、大幅に低減する
ように作用する。すなわち、試料イオンの初期の強度を
■。、前記第１差動領域の圧力をＰ、残留ガス分子など
との全衝突断面積をσ、相互作用の生ずる（反応）距離
をαとすると、反応後の前記試料イオンの強度■は、Ｉ
ｃｃ Ｉ。ｅｘｐ（−ａ Ｐ Ｑ）なる関係があり、
σ、Ｑ一定とすると、Ｐの減少により工は指数関数的に
増大する。また、第１図に示すように、バックグランド
ノイズＢＮも大幅に低減できる作用がある。かかる理由
から第１差動領域の圧力は、Ｉ Ｔｏｒｒ未満、とくに
０ 、８ Ｔｏｒｒ未満に保つのが好ましい。なお、衝
突が無視できる１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下になると、これら
の作用は小さ（４） よって、前記領域（ｍ）の排気装置の容量を小型化でき
るように作用する。
以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。第１図は本発明の効果を示す第１差動領域
の真空度Ｐに対するイオン強度■（分析すべき試料、例
えば、Ｍｇ”、Ｇｏ”Ｉｎ＋など）の変化を示す。第２
図は第１図のデータを求めた本発明の装置を示す。ここ
で、■０は大気圧プラズマ、５０はネプライザなどから
成る試料導入系、６０はマイクロ波キャビティやプラズ
マトーチなどから成るプラズマ生成系、７０はプラズマ
サンプラなどから戊るプラズマサンプリング系、８０は
イオン引出し電極、９０はイオどから成るイオン輸送系
、１１０はマスフィルタなどから成る質量分析系、１２
０は２次電子増倍（５） 管などから成るイオン検出系を示す。また、■１〜■８
は真空バルブ、ＲＰ、−ＲＰ３はロータリポンプやメ
カニカルブースタなどから成る荒引き排気系（到達真空
度−１０−３Ｔｏｒｒ） 、Ｄ ＰｌとＤＰ２は油拡散
ポンプやターボモレキュラポンプなどから成る高真空排
気系（到達真空度１０−６〜１Ｏ−ｌｌＴｏｒｒ）を示
す。
て説明する。第１図は本発明の効果を示す第１差動領域
の真空度Ｐに対するイオン強度■（分析すべき試料、例
えば、Ｍｇ”、Ｇｏ”Ｉｎ＋など）の変化を示す。第２
図は第１図のデータを求めた本発明の装置を示す。ここ
で、■０は大気圧プラズマ、５０はネプライザなどから
成る試料導入系、６０はマイクロ波キャビティやプラズ
マトーチなどから成るプラズマ生成系、７０はプラズマ
サンプラなどから戊るプラズマサンプリング系、８０は
イオン引出し電極、９０はイオどから成るイオン輸送系
、１１０はマスフィルタなどから成る質量分析系、１２
０は２次電子増倍（５） 管などから成るイオン検出系を示す。また、■１〜■８
は真空バルブ、ＲＰ、−ＲＰ３はロータリポンプやメ
カニカルブースタなどから成る荒引き排気系（到達真空
度−１０−３Ｔｏｒｒ） 、Ｄ ＰｌとＤＰ２は油拡散
ポンプやターボモレキュラポンプなどから成る高真空排
気系（到達真空度１０−６〜１Ｏ−ｌｌＴｏｒｒ）を示
す。
次に、本装置の動作について説明する。先ず前記プラズ
マ生成系（マイクロ波、高周波、直流電力などによる）
で大気圧の領域（１）に生成した大気圧プラズマ１０
（Ｈｅ、Ｎ２．Ａｒなどの）中に分析すべき試料（気体
、液体、固体など）を導入してイオン化（試料イオン）
する。次に、前記大気圧プラズマ１０とともに前記試料
イオンを前記プラズマサンプラから成るプラズマサンプ
リング系７０を介して１−１０−３Ｔｏｒｒ （Ｉ Ｔ
ｏｒｒ未満、１０ ””Ｔｏｒｒ以上）の領域（■）（
第１差動領域）に膨張拡散させ、１０−４〜１０−’Ｔ
ｏｒｒ領域（ＤＩ）（６） 料イオンなどから成るイオンビームを形成する。
マ生成系（マイクロ波、高周波、直流電力などによる）
で大気圧の領域（１）に生成した大気圧プラズマ１０
（Ｈｅ、Ｎ２．Ａｒなどの）中に分析すべき試料（気体
、液体、固体など）を導入してイオン化（試料イオン）
する。次に、前記大気圧プラズマ１０とともに前記試料
イオンを前記プラズマサンプラから成るプラズマサンプ
リング系７０を介して１−１０−３Ｔｏｒｒ （Ｉ Ｔ
ｏｒｒ未満、１０ ””Ｔｏｒｒ以上）の領域（■）（
第１差動領域）に膨張拡散させ、１０−４〜１０−’Ｔ
ｏｒｒ領域（ＤＩ）（６） 料イオンなどから成るイオンビームを形成する。
そして、前記イオンビームを前記イオン輸送系１００を
介して効率よ＜ １０−６〜１０−７Ｔｏｒｒ領域（Ｉ
Ｖ）に設けた前記質量分析系１１０に輸送するとともに
前記イオン検出系１２０を用いて分析すべき試料を同定
する。このとき、領域（ＴＩ）はＲＰ、 （排気速度
：〜１００ＯＱ／ｍｉｎ ）を、領域（１１）はＲＰ２
（排気速度： −３００Ｑ ７ｍ１ｎ）とＤＰ、（排
気速度ニー８００Ｑ／５ＣＩＣ）を、領域（ＴＶ）はＲ
Ｐ３ （−２００Ｑ／ｍ、ｉｎ）とＤＰ。
介して効率よ＜ １０−６〜１０−７Ｔｏｒｒ領域（Ｉ
Ｖ）に設けた前記質量分析系１１０に輸送するとともに
前記イオン検出系１２０を用いて分析すべき試料を同定
する。このとき、領域（ＴＩ）はＲＰ、 （排気速度
：〜１００ＯＱ／ｍｉｎ ）を、領域（１１）はＲＰ２
（排気速度： −３００Ｑ ７ｍ１ｎ）とＤＰ、（排
気速度ニー８００Ｑ／５ＣＩＣ）を、領域（ＴＶ）はＲ
Ｐ３ （−２００Ｑ／ｍ、ｉｎ）とＤＰ。
（排気速度：〜３００Ｑ／５ｅｅ）を用いて排気すると
、各々前記真空度が得られ、効率よく前記試料イオンを
検出することができる。さらに、バックグラウンドノイ
ズも減少するので信号対雑音比が大きくなり、検出限界
を低減することができる１゜なお、上記において、前記
真空度（Ｉ Ｔｏｒｒ未満〜１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以上）以
外は限定するものでなく、種々のプラズマ生成系や試料
導入系、さらにイオン取り出し系などを用いてもよい。
、各々前記真空度が得られ、効率よく前記試料イオンを
検出することができる。さらに、バックグラウンドノイ
ズも減少するので信号対雑音比が大きくなり、検出限界
を低減することができる１゜なお、上記において、前記
真空度（Ｉ Ｔｏｒｒ未満〜１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以上）以
外は限定するものでなく、種々のプラズマ生成系や試料
導入系、さらにイオン取り出し系などを用いてもよい。
本発明によれば、第１図に示したように、領域（７）
（［）即ち、第１差動領域の真空度を、従来の↓Ｔｏｒ
ｒ以上からＩ Ｔｏｒｒ未満−０、８Ｔｏｒｒ程度に高
めると、前記断熱膨張したプラズマが前記領域（ＩＩ）
の残留ガスとの相互作用によって減衰するのが大幅に低
減できるので、分析すべきイオンの電流■を１０倍以上
大きくすること（高感度化）ができる。さらに、バック
グラウンドノイズＢＮも２倍以上低減できるので、信号
対雑音比を２０倍以上向上、すなわち、分析の検出限界
を１／２０以下と大幅に低減することができる大きな効
果がある。
ｒ以上からＩ Ｔｏｒｒ未満−０、８Ｔｏｒｒ程度に高
めると、前記断熱膨張したプラズマが前記領域（ＩＩ）
の残留ガスとの相互作用によって減衰するのが大幅に低
減できるので、分析すべきイオンの電流■を１０倍以上
大きくすること（高感度化）ができる。さらに、バック
グラウンドノイズＢＮも２倍以上低減できるので、信号
対雑音比を２０倍以上向上、すなわち、分析の検出限界
を１／２０以下と大幅に低減することができる大きな効
果がある。
さらに、前記領域（Ｉ［）の真空度を０ 、８ Ｔｏｒ
ｒ以下とすることにより、ＤＰｌやＤＰ２の排気速度も
低減できる。特に、ＤＰ、の排気速度も従来の、例えば
２０００ Ｑ／ｓｅｃから６００−１０００ ｆｉ／ｓ
ｅｃに低減できる効果がある。このため、消費電力や発
熱の低減をはじめ装置の小型化や価格の低減などその効
果は大なるものがある。
ｒ以下とすることにより、ＤＰｌやＤＰ２の排気速度も
低減できる。特に、ＤＰ、の排気速度も従来の、例えば
２０００ Ｑ／ｓｅｃから６００−１０００ ｆｉ／ｓ
ｅｃに低減できる効果がある。このため、消費電力や発
熱の低減をはじめ装置の小型化や価格の低減などその効
果は大なるものがある。
本発明によれば、検出限界や測定感度を改善したプラズ
マ極微量元素質量分析装置が得られる。
マ極微量元素質量分析装置が得られる。
（８）
第１図は従来技術と本発明との効果の比較図。
第２図は本発明装置の一実施例の構成図、第３図は従来
技術の主要部の構成図である。 １０・・・大気圧プラズマ、２０・・・プラズマサンプ
リングコーン、３０・・・スキーマ、４０・・・イオン
取り出し電極、５０・・・試料導入系、６０・・・プラ
ズマ生成系、７０・・・プラズマイオンサンプリング系
、８０・・・イオン引出し電極、９０・・・イオン加速
電極、１００・・・イオン輸送系、１１０・・・質量分
析系。 （９）
技術の主要部の構成図である。 １０・・・大気圧プラズマ、２０・・・プラズマサンプ
リングコーン、３０・・・スキーマ、４０・・・イオン
取り出し電極、５０・・・試料導入系、６０・・・プラ
ズマ生成系、７０・・・プラズマイオンサンプリング系
、８０・・・イオン引出し電極、９０・・・イオン加速
電極、１００・・・イオン輸送系、１１０・・・質量分
析系。 （９）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、大気圧プラズマ生成系、試料導入系、プラズマサン
プリング系、イオン取り出し系、イオン輸送系、質量分
析系、イオン検出系、排気系から成るプラズマ極微量元
素質量分析装置において、前記プラズマサンプリング系
と前記イオン取り出し系の間の第１差動領域の真空度を
前記排気系を用いて１Ｔｏｒｒ未満に保つたことを特徴
とするプラズマ極微量元素質量分析装置。 ２、上記第１差動領域の真空度を０．８Ｔｏｒｒ以下と
したことを特徴とする第１項記載のプラズマ極微量元素
質量分析装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2056359A JPH03261062A (ja) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | プラズマ極微量元素質量分析装置 |
| DE19914107794 DE4107794A1 (de) | 1990-03-09 | 1991-03-11 | Plasmamassenspektrometer zur analyse von spurenelementen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2056359A JPH03261062A (ja) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | プラズマ極微量元素質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03261062A true JPH03261062A (ja) | 1991-11-20 |
Family
ID=13025051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2056359A Pending JPH03261062A (ja) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | プラズマ極微量元素質量分析装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03261062A (ja) |
| DE (1) | DE4107794A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE45386E1 (en) | 1998-09-16 | 2015-02-24 | Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh | Means for removing unwanted ions from an ion transport system and mass spectrometer |
| USRE45553E1 (en) | 2002-05-13 | 2015-06-09 | Thermo Fisher Scientific Inc. | Mass spectrometer and mass filters therefor |
| JP2016530680A (ja) * | 2013-07-19 | 2016-09-29 | スミスズ ディテクション インコーポレイティド | 平均流量の減少を可能にする質量分析計の入口 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5565679A (en) * | 1993-05-11 | 1996-10-15 | Mds Health Group Limited | Method and apparatus for plasma mass analysis with reduced space charge effects |
| US5381008A (en) * | 1993-05-11 | 1995-01-10 | Mds Health Group Ltd. | Method of plasma mass analysis with reduced space charge effects |
| GB9417700D0 (en) * | 1994-09-02 | 1994-10-19 | Fisons Plc | Apparatus and method for isotopic ratio plasma mass spectrometry |
| KR100257903B1 (ko) * | 1997-12-30 | 2000-08-01 | 윤종용 | 인시튜 모니터링가능한 플라즈마 식각장치, 그 인시튜 모니터링방법, 플라즈마 식각챔버내의 잔류물 제거를 위한 인시튜 세정방법 |
| GB2483314B (en) * | 2010-12-07 | 2013-03-06 | Microsaic Systems Plc | Miniature mass spectrometer system |
-
1990
- 1990-03-09 JP JP2056359A patent/JPH03261062A/ja active Pending
-
1991
- 1991-03-11 DE DE19914107794 patent/DE4107794A1/de not_active Ceased
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE45386E1 (en) | 1998-09-16 | 2015-02-24 | Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh | Means for removing unwanted ions from an ion transport system and mass spectrometer |
| USRE45553E1 (en) | 2002-05-13 | 2015-06-09 | Thermo Fisher Scientific Inc. | Mass spectrometer and mass filters therefor |
| JP2016530680A (ja) * | 2013-07-19 | 2016-09-29 | スミスズ ディテクション インコーポレイティド | 平均流量の減少を可能にする質量分析計の入口 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4107794A1 (de) | 1991-09-19 |
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|---|---|---|
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