JPH0358140B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0358140B2 JPH0358140B2 JP59239317A JP23931784A JPH0358140B2 JP H0358140 B2 JPH0358140 B2 JP H0358140B2 JP 59239317 A JP59239317 A JP 59239317A JP 23931784 A JP23931784 A JP 23931784A JP H0358140 B2 JPH0358140 B2 JP H0358140B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ions
- compartment
- mass spectrometer
- compartments
- vacuum chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/36—Radio frequency spectrometers, e.g. Bennett-type spectrometers, Redhead-type spectrometers
- H01J49/38—Omegatrons ; using ion cyclotron resonance
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(1) 産業上の利用分野および従来の技術
本発明は質量分析計および質量分析計に関す
る。イオン・サイクトロン共鳴（ICR）は公知の
現象であり、質量分析法の分野において使用され
てきた。本質的に、この質量分析の手法はイオン
の形成、および励起のためのセル内のイオンの封
込めを伴うものであつた。イオンの励起は、スペ
クトルの評価のために検出することができる。
る。イオン・サイクトロン共鳴（ICR）は公知の
現象であり、質量分析法の分野において使用され
てきた。本質的に、この質量分析の手法はイオン
の形成、および励起のためのセル内のイオンの封
込めを伴うものであつた。イオンの励起は、スペ
クトルの評価のために検出することができる。
フーリエ変換による質量分析法の出現により、
迅速かつ正確な質量分析が可能となつた。この手
法は、1976年２月10日発行のComi sarowおよび
Marshallの米国特許第3937955号において開示さ
れている。この手法は以前のICR装置に勝る大き
な改善をもたらしたが、感度、解像力および測定
の正確さの点で問題が残されている。このような
問題を解決するこれまでの試みはイオン分析セル
の構造に集中していた。
迅速かつ正確な質量分析が可能となつた。この手
法は、1976年２月10日発行のComi sarowおよび
Marshallの米国特許第3937955号において開示さ
れている。この手法は以前のICR装置に勝る大き
な改善をもたらしたが、感度、解像力および測定
の正確さの点で問題が残されている。このような
問題を解決するこれまでの試みはイオン分析セル
の構造に集中していた。
イオン分析セルの開発は、米国特許第3390265
号に開示されたドリフト型セルおよび米国特許第
3742212号の捕獲されたイオン・セルまで遡るこ
とができる。後者においては、６つの中実の金属
極板が、２つの極板が質量分析計内部の磁界に対
して垂直でありかつ残りの４つの極板はこの磁界
に対して平行な電極として用いられている。この
磁界に対して垂直な極板はあるDC電位まで充電
されるが、残りの極板は垂直な極板に与えられる
電位と大きさが等しい反対の電位に充電されるも
のであつた。また、変形例においては、共に捕獲
極板と呼ばれる２つの垂直の極板はあるDC電位
に充電され、残りの極板は必ずしも反対の電荷で
はない更に小さな電位に充電されていた。
号に開示されたドリフト型セルおよび米国特許第
3742212号の捕獲されたイオン・セルまで遡るこ
とができる。後者においては、６つの中実の金属
極板が、２つの極板が質量分析計内部の磁界に対
して垂直でありかつ残りの４つの極板はこの磁界
に対して平行な電極として用いられている。この
磁界に対して垂直な極板はあるDC電位まで充電
されるが、残りの極板は垂直な極板に与えられる
電位と大きさが等しい反対の電位に充電されるも
のであつた。また、変形例においては、共に捕獲
極板と呼ばれる２つの垂直の極板はあるDC電位
に充電され、残りの極板は必ずしも反対の電荷で
はない更に小さな電位に充電されていた。
上記のセルに関する改善は、「International
Journal of Mass Spectrometry and Ion
Physics、37（1981）251〜257頁」において
Comisarowにより論述されている。この改善さ
れたComisarowのセルは、2.54cm立方の容積を
包囲する６つのステンレス鋼の極板からなる立体
構造である。捕獲極板（磁界に対して垂直なも
の）に対しDC電圧を加え、残りの４つの極板は
接地電位に維持される。前記の論文は、このセル
が因数４の比較的高い解像力を有し、さらに操作
が遥かに便利でありかつ信頼性が大きいと述べて
いる。
Journal of Mass Spectrometry and Ion
Physics、37（1981）251〜257頁」において
Comisarowにより論述されている。この改善さ
れたComisarowのセルは、2.54cm立方の容積を
包囲する６つのステンレス鋼の極板からなる立体
構造である。捕獲極板（磁界に対して垂直なも
の）に対しDC電圧を加え、残りの４つの極板は
接地電位に維持される。前記の論文は、このセル
が因数４の比較的高い解像力を有し、さらに操作
が遥かに便利でありかつ信頼性が大きいと述べて
いる。
立体セルの改良については、「International
Journal of Mass Spectrometry and Ion
Physics、50（1983）259〜74」においてHunter等
によつて記述されている。このセルは、捕獲極板
（磁界に対して垂直の極板）のみが充電され、残
りの極板は接地電位に維持される点で立体セルと
類似している。しかし、このセルは磁界に沿つた
方向に長い形状を呈する。
Journal of Mass Spectrometry and Ion
Physics、50（1983）259〜74」においてHunter等
によつて記述されている。このセルは、捕獲極板
（磁界に対して垂直の極板）のみが充電され、残
りの極板は接地電位に維持される点で立体セルと
類似している。しかし、このセルは磁界に沿つた
方向に長い形状を呈する。
(2) 発明の概容
本発明は、質量分析計の真空室、特にセル区間
に異なる圧力を維持することができるような室内
の多重区部を有するセルに直目したものである。
１つのコンダクタンスの限界域が分光計の真空室
をいくつかの区部に分割し、従つてセルの区部間
の境界を規定する。このコンダクタンスの限界域
は、磁束の中心線におけるコンダクタンスを制限
するオリフイスを有する電極を含んでいる。磁束
は、公知の方法によつて分析計内に確保すること
ができる。多数のポンプが各真空室区域において
分子の流れの条件の確保および維持を行なうが、
前記オリフイスはサンプルの装入から生じる結果
となる真空室区域間の圧力差を維持しながら区域
とセル区部間のイオン平衡状態を可能にする形態
となつている。このように、サンプルはこの区部
においてイオン化されるべき第１のセル区部内に
装入することができる。サンプルの装入の結果、
サンプルが装入されるセルの区部内の圧力の増加
をもたらすことになる。境界内では、比較的大き
なサンプルの装入によりイオンの形成を強化す
る。またこれは、比較的大きな圧力の増加を生じ
るものである。
に異なる圧力を維持することができるような室内
の多重区部を有するセルに直目したものである。
１つのコンダクタンスの限界域が分光計の真空室
をいくつかの区部に分割し、従つてセルの区部間
の境界を規定する。このコンダクタンスの限界域
は、磁束の中心線におけるコンダクタンスを制限
するオリフイスを有する電極を含んでいる。磁束
は、公知の方法によつて分析計内に確保すること
ができる。多数のポンプが各真空室区域において
分子の流れの条件の確保および維持を行なうが、
前記オリフイスはサンプルの装入から生じる結果
となる真空室区域間の圧力差を維持しながら区域
とセル区部間のイオン平衡状態を可能にする形態
となつている。このように、サンプルはこの区部
においてイオン化されるべき第１のセル区部内に
装入することができる。サンプルの装入の結果、
サンプルが装入されるセルの区部内の圧力の増加
をもたらすことになる。境界内では、比較的大き
なサンプルの装入によりイオンの形成を強化す
る。またこれは、比較的大きな圧力の増加を生じ
るものである。
イオンの形成後、中立の分子を励起させて検出
することができる中立分子の熱エネルギから結果
的に生じる速度のＢ軸成分の故に、イオンは第２
のセル区部に対するオリフイスを介し平衡状態と
なる。しかし、コンダクタンス限界域はセル区部
間に圧力差を維持することになり、このため中立
分子の１つの区部から他の区部に対する流れを著
しく阻止する。イオンの平衡は、その１つが各セ
ル区部の外側の境界を規定する従来周知の捕獲極
板によりＢ軸のイオン流を拘束することによつて
確保される。平衡の後、DC捕獲電位がコンダク
タンス限界電極に対して加えられる。このDC電
位は、捕獲極板に対して加えられるものと同じ大
きさおよび極性のものである。この捕獲手法によ
り、各々が平衡状態のイオン・ビームの等比例関
係を保有する２つの個々の分析セルが形成され
る。このため、平衡化および捕獲に続いて、第１
の高圧のセル区部における中立分子数よりも大幅
に少ない中立分子数となる第２の低圧のセル区部
内にイオンが保有される。当業者には明らかなよ
うに、高圧のセル区部におけるイオンの形成はイ
オン化状態を強化するが、これらのイオンを中立
のイオンが比較的少ない正常な低圧の区部内に保
持することで過渡的な減衰を延長し、従つてこの
ようなイオンの観察時間を延長する。従来技術の
単一区部のセルにおいては、イオンの形成および
検出が同じ区部内で生じ、その結果形成されたイ
オン数とその過渡的な減衰周期間の妥協が生じる
ことになる。
することができる中立分子の熱エネルギから結果
的に生じる速度のＢ軸成分の故に、イオンは第２
のセル区部に対するオリフイスを介し平衡状態と
なる。しかし、コンダクタンス限界域はセル区部
間に圧力差を維持することになり、このため中立
分子の１つの区部から他の区部に対する流れを著
しく阻止する。イオンの平衡は、その１つが各セ
ル区部の外側の境界を規定する従来周知の捕獲極
板によりＢ軸のイオン流を拘束することによつて
確保される。平衡の後、DC捕獲電位がコンダク
タンス限界電極に対して加えられる。このDC電
位は、捕獲極板に対して加えられるものと同じ大
きさおよび極性のものである。この捕獲手法によ
り、各々が平衡状態のイオン・ビームの等比例関
係を保有する２つの個々の分析セルが形成され
る。このため、平衡化および捕獲に続いて、第１
の高圧のセル区部における中立分子数よりも大幅
に少ない中立分子数となる第２の低圧のセル区部
内にイオンが保有される。当業者には明らかなよ
うに、高圧のセル区部におけるイオンの形成はイ
オン化状態を強化するが、これらのイオンを中立
のイオンが比較的少ない正常な低圧の区部内に保
持することで過渡的な減衰を延長し、従つてこの
ようなイオンの観察時間を延長する。従来技術の
単一区部のセルにおいては、イオンの形成および
検出が同じ区部内で生じ、その結果形成されたイ
オン数とその過渡的な減衰周期間の妥協が生じる
ことになる。
(3) 実施例
先ず第１図においては、本発明による多重区部
のサンプル・セルの望ましい実施態様が示されて
いる。このサンプル・セルは、その内部に磁界が
生成される形式の質量分析計において使用される
ことを意図するもので、磁束の方向は第１図の矢
印Ｂにより示される。磁界に対して直角をなして
いるのは、捕獲電位制御部１２に対して接続され
た捕獲極板１０，１１である。捕獲電位制御部１
２は、極板１０，１１および以下に更に詳細に述
べる電極１３に対して捕獲電位を選択的に加え
る。適当な極性および大きさの捕獲電位は、捕獲
電位制御部１２により与えることができる。
のサンプル・セルの望ましい実施態様が示されて
いる。このサンプル・セルは、その内部に磁界が
生成される形式の質量分析計において使用される
ことを意図するもので、磁束の方向は第１図の矢
印Ｂにより示される。磁界に対して直角をなして
いるのは、捕獲電位制御部１２に対して接続され
た捕獲極板１０，１１である。捕獲電位制御部１
２は、極板１０，１１および以下に更に詳細に述
べる電極１３に対して捕獲電位を選択的に加え
る。適当な極性および大きさの捕獲電位は、捕獲
電位制御部１２により与えることができる。
電極１３は、コンダクタンス限界オリフイス２
０を含み、本発明のセルを第１と第２の区部に分
割する電気的に絶縁されたコンダクタンス限界極
板１４によつて支持される。以下において更に詳
細に述べるように、コンダクタンス限界極板１４
はまた、分析計の真空室を第１と第２の区域に分
割して、各々における個々の圧力の維持を可能に
する。もしセルの各区域において検出を行なう場
合には、これ区部には励起用制御部１６と接続さ
れた１対の励起用極板１５が設けられる。同様
に、その内部で検出が行なわれるべき各セルの区
部は、検出用回路１８と接続された１対の検出用
極板１７が設けられる。捕獲極板１０および１１
内の開口１９は、公知の方法によるイオン化ビー
ムの通過を許容する。同様に、コンダクタンス限
界極板１４の電極１３におけるオリフイス２０は
イオン化ビームの通過を許容する。以下に更に詳
細に述べるように、オリフイス２０もまた両方の
セル区部間のセル区部の一方において形成される
イオンの平衡化を可能にする。色々な制御部およ
び検出器は、極板１０，１１，１５および１７と
共に、従来技術において公知の対応構造によるも
のでよい。
０を含み、本発明のセルを第１と第２の区部に分
割する電気的に絶縁されたコンダクタンス限界極
板１４によつて支持される。以下において更に詳
細に述べるように、コンダクタンス限界極板１４
はまた、分析計の真空室を第１と第２の区域に分
割して、各々における個々の圧力の維持を可能に
する。もしセルの各区域において検出を行なう場
合には、これ区部には励起用制御部１６と接続さ
れた１対の励起用極板１５が設けられる。同様
に、その内部で検出が行なわれるべき各セルの区
部は、検出用回路１８と接続された１対の検出用
極板１７が設けられる。捕獲極板１０および１１
内の開口１９は、公知の方法によるイオン化ビー
ムの通過を許容する。同様に、コンダクタンス限
界極板１４の電極１３におけるオリフイス２０は
イオン化ビームの通過を許容する。以下に更に詳
細に述べるように、オリフイス２０もまた両方の
セル区部間のセル区部の一方において形成される
イオンの平衡化を可能にする。色々な制御部およ
び検出器は、極板１０，１１，１５および１７と
共に、従来技術において公知の対応構造によるも
のでよい。
第２図は、本発明による質量分析計の一部の概
略図である。マグネツト２５は、第２図における
矢印Ｂにより示される方向に磁界を誘起するため
番号２６により全体的に示される分析計の真空室
を囲繞している。コンダクタンス限界極板１４
は、この真空室を第１と第２の区画３０，３１に
分割し、各区画は矢印２７，２８により全体的に
示される独立したポンプに対して接続されてい
る。このポンプは、当技術において公知の形式の
超高真空ポンプ装置であり、高性能の拡散ポン
プ、ターボ式低温分子イオン・ポンプ等でよい。
典型的には、真空室の各区画が抜気される圧力は
低圧の10-9mmHg（torr）程度である。本発明の範
囲においては、前記各ポンプが各真空室の区画３
０，３１内に分子の流動条件を確保してこれを維
持することが重要である。
略図である。マグネツト２５は、第２図における
矢印Ｂにより示される方向に磁界を誘起するため
番号２６により全体的に示される分析計の真空室
を囲繞している。コンダクタンス限界極板１４
は、この真空室を第１と第２の区画３０，３１に
分割し、各区画は矢印２７，２８により全体的に
示される独立したポンプに対して接続されてい
る。このポンプは、当技術において公知の形式の
超高真空ポンプ装置であり、高性能の拡散ポン
プ、ターボ式低温分子イオン・ポンプ等でよい。
典型的には、真空室の各区画が抜気される圧力は
低圧の10-9mmHg（torr）程度である。本発明の範
囲においては、前記各ポンプが各真空室の区画３
０，３１内に分子の流動条件を確保してこれを維
持することが重要である。
番号２８で示されるポンプにより抜気される真
空室３０は、捕獲極板１０，１１の開口１９およ
びコンダクタンス限界極板１４のオリフイス２０
を通るように電子ビームを発射してサンプル・セ
ルのいずれの区部においても保有されるサンプル
をイオン化する電子銃３２を包含している。電気
接続部３３は、一般に、単一の端部フランジ３４
を通つて両方の区画３０，３１における全ての電
気的構成要素に至る。同様に、サンプルおよび試
薬の如き物質を全体的に番号３６，３７で示され
る如き第２の端部フランジ３５を介して装入する
ことができ、イオン化域を適当な配管により支持
することができる。このイオン化域はまた、公知
の方法で電子収集装置３８をも保有することがで
きる。電気結線および物質装入装置は公知のもの
であり、質量分析計の範囲内での使用を越える本
発明の一部を構成するものではない。
空室３０は、捕獲極板１０，１１の開口１９およ
びコンダクタンス限界極板１４のオリフイス２０
を通るように電子ビームを発射してサンプル・セ
ルのいずれの区部においても保有されるサンプル
をイオン化する電子銃３２を包含している。電気
接続部３３は、一般に、単一の端部フランジ３４
を通つて両方の区画３０，３１における全ての電
気的構成要素に至る。同様に、サンプルおよび試
薬の如き物質を全体的に番号３６，３７で示され
る如き第２の端部フランジ３５を介して装入する
ことができ、イオン化域を適当な配管により支持
することができる。このイオン化域はまた、公知
の方法で電子収集装置３８をも保有することがで
きる。電気結線および物質装入装置は公知のもの
であり、質量分析計の範囲内での使用を越える本
発明の一部を構成するものではない。
作用においては、公知の方法による適正な圧力
および温度条件において、分析すべきサンプルは
第２図に示される如く室３１内に保有されるサン
プル・セルの最も左側の区部に対して装入され
る。図示された実施例においては、この時イオン
は例えばこれもまた公知の電子衝撃により前記サ
ンプル・セルの区部内に形成される。サンプルの
装入の結果、サンプルが装入されるこのサンプ
ル・セル区部内には比較的高い圧力が生じること
になることが判るであろう。しかし、コンダクタ
ンス限界極板１４のオリフイス２０は、両方の区
画内の圧力が分子流域に止まりかつポンプの抜気
速度が真空室のコンダクタンスよりも大きい限
り、２つの真空室の区画間の圧力差が維持される
ように充分に小さい。一般に、圧力は前記の10-9
mmHgから約10-8乃至10-4mmHgの低圧域からのサ
ンプルの装入の結果として上昇する。しかし、オ
リフイス２０の大きさの適正な選択により、真空
室の区画３０内の圧力は比較的影響を受けない状
態を維持する。多くの用途において、このオリフ
イスは約４mmの直径を有する断面形状が円形もの
でよい。比較の目的のため、電子ビーム径は１乃
至２mm程度が典型的である。
および温度条件において、分析すべきサンプルは
第２図に示される如く室３１内に保有されるサン
プル・セルの最も左側の区部に対して装入され
る。図示された実施例においては、この時イオン
は例えばこれもまた公知の電子衝撃により前記サ
ンプル・セルの区部内に形成される。サンプルの
装入の結果、サンプルが装入されるこのサンプ
ル・セル区部内には比較的高い圧力が生じること
になることが判るであろう。しかし、コンダクタ
ンス限界極板１４のオリフイス２０は、両方の区
画内の圧力が分子流域に止まりかつポンプの抜気
速度が真空室のコンダクタンスよりも大きい限
り、２つの真空室の区画間の圧力差が維持される
ように充分に小さい。一般に、圧力は前記の10-9
mmHgから約10-8乃至10-4mmHgの低圧域からのサ
ンプルの装入の結果として上昇する。しかし、オ
リフイス２０の大きさの適正な選択により、真空
室の区画３０内の圧力は比較的影響を受けない状
態を維持する。多くの用途において、このオリフ
イスは約４mmの直径を有する断面形状が円形もの
でよい。比較の目的のため、電子ビーム径は１乃
至２mm程度が典型的である。
イオンが真空室の区画３１内のサンプル・セル
区部内部に形成されて磁界がその存在下に置かれ
ると、イオン・サイクロトロン共鳴現象が周知の
状態で確立される。捕獲極板１０，１１に対して
DC電位を適正に付加することにより、これらの
極板は磁界に沿うその間の領域へのイオンの移動
を制限する。この時点においては、電極１３がイ
オンの移動を制限しないようにコンダクタンス限
界極板１４の電極１３（第１図参照）に対しては
一切の電位が与えらえない。第１図に関して論述
した他の電極は実質的に中立とするかもしくは僅
かに極性を持たせてもよい。捕獲極板１０，１１
に対して与えられる特定の極性は、公知の方法で
検査されつつあるイオンの極性を依存する。
区部内部に形成されて磁界がその存在下に置かれ
ると、イオン・サイクロトロン共鳴現象が周知の
状態で確立される。捕獲極板１０，１１に対して
DC電位を適正に付加することにより、これらの
極板は磁界に沿うその間の領域へのイオンの移動
を制限する。この時点においては、電極１３がイ
オンの移動を制限しないようにコンダクタンス限
界極板１４の電極１３（第１図参照）に対しては
一切の電位が与えらえない。第１図に関して論述
した他の電極は実質的に中立とするかもしくは僅
かに極性を持たせてもよい。捕獲極板１０，１１
に対して与えられる特定の極性は、公知の方法で
検査されつつあるイオンの極性を依存する。
イオン・サイクロトロンの共鳴状態が確立さ
れ、かつ磁界に操作うイオンの通過を許容しなが
ら圧力差を維持するようにオリフイス２０が適正
な位置および形状とされるならば、イオンはその
熱エネルギおよび加えられた捕獲電位の故に比較
的短い時間内に平衡化する。即ち、イオンは磁界
の磁束と平行な振動を生じ、この振動の周波数は
捕獲電圧および質量に依存する。このため、捕獲
極板１０，１１に対して加えられる捕獲電位は、
これらイオンを２つのセル区部間に平衡化させな
がらイオンの運動を捕獲極板間の位置に制限する
ため使用することができる。平衡化状態は、典型
的には非常に短い時間、即ち１ミリ秒以下で達成
される。しかし、イオンの平衡化が確保される
間、２つの真空室の区画間の圧力差が維持されこ
とにより、中立の分子数を対応的に増加させるこ
となく真空室の区画３０内に保持されたサンプ
ル・セル区部内におけるイオン濃度の増加をもた
らす結果となる。中立状態の分子の対応する増加
を伴わないこのイオンの濃縮は、イオンの過渡的
な減衰を著しく増大する。単一区部のセルの場合
は、良好な信号ノイズ比率を達成するイオン数に
おける増加は、解像力および感度、ならびにイオ
ンと中立の分子間の衝突の結果としての過渡的な
減衰の抑制の故の正確な質量の測定の限界を与え
る中立分子の圧力の増加を必要とする。
れ、かつ磁界に操作うイオンの通過を許容しなが
ら圧力差を維持するようにオリフイス２０が適正
な位置および形状とされるならば、イオンはその
熱エネルギおよび加えられた捕獲電位の故に比較
的短い時間内に平衡化する。即ち、イオンは磁界
の磁束と平行な振動を生じ、この振動の周波数は
捕獲電圧および質量に依存する。このため、捕獲
極板１０，１１に対して加えられる捕獲電位は、
これらイオンを２つのセル区部間に平衡化させな
がらイオンの運動を捕獲極板間の位置に制限する
ため使用することができる。平衡化状態は、典型
的には非常に短い時間、即ち１ミリ秒以下で達成
される。しかし、イオンの平衡化が確保される
間、２つの真空室の区画間の圧力差が維持されこ
とにより、中立の分子数を対応的に増加させるこ
となく真空室の区画３０内に保持されたサンプ
ル・セル区部内におけるイオン濃度の増加をもた
らす結果となる。中立状態の分子の対応する増加
を伴わないこのイオンの濃縮は、イオンの過渡的
な減衰を著しく増大する。単一区部のセルの場合
は、良好な信号ノイズ比率を達成するイオン数に
おける増加は、解像力および感度、ならびにイオ
ンと中立の分子間の衝突の結果としての過渡的な
減衰の抑制の故の正確な質量の測定の限界を与え
る中立分子の圧力の増加を必要とする。
以上の論議は、多重区部サンプル・セルの１つ
の区部におけるイオンの形成、および第２のセル
区部における中立の分子における対応する増加を
招くことなくこのサンプル・セルの他の区部にお
けるイオンの集中に絞られた。無論、質量分析計
内では、適正な磁気、温度および圧力条件の確立
を含む他の操作が必要となる。更に、イオンの励
起および検出が分析の完了のため必要となる。高
周波信号による等の励起および検出措置は、フー
リエ変換式またはICR型質量分析法において公知
の如きのものでよい。また、分析間の鎮静操作の
如き他の操作ステツプも本発明の範囲内で使用す
ることができる。イオン鎮静操作は、捕獲極板お
よびコンダクタンス限界の一部をなす電極１３
（第１図参照）に対し比較的高く反対の極性を与
えることにより達成可能である。この操作が、セ
ル組立体の両方の区部からイオンを除去しかつ新
たなイオン形成／検出のためのセル区部内の適正
な初期条件を確保するため充分なセル内の電位の
勾配を提供することが判つた。
の区部におけるイオンの形成、および第２のセル
区部における中立の分子における対応する増加を
招くことなくこのサンプル・セルの他の区部にお
けるイオンの集中に絞られた。無論、質量分析計
内では、適正な磁気、温度および圧力条件の確立
を含む他の操作が必要となる。更に、イオンの励
起および検出が分析の完了のため必要となる。高
周波信号による等の励起および検出措置は、フー
リエ変換式またはICR型質量分析法において公知
の如きのものでよい。また、分析間の鎮静操作の
如き他の操作ステツプも本発明の範囲内で使用す
ることができる。イオン鎮静操作は、捕獲極板お
よびコンダクタンス限界の一部をなす電極１３
（第１図参照）に対し比較的高く反対の極性を与
えることにより達成可能である。この操作が、セ
ル組立体の両方の区部からイオンを除去しかつ新
たなイオン形成／検出のためのセル区部内の適正
な初期条件を確保するため充分なセル内の電位の
勾配を提供することが判つた。
明らかなように、以上の教示内容に照して本発
明の多くの修正および変更が可能である。以上の
教示内容から、複数の分析器のセル区部を適当な
捕獲操作により磁束の中心に沿つて配置して、こ
れを通る共通のイオン・ビームを形態的に配分す
ることができ、同じイオン・ポピユレーシヨンの
各部についての独立的な実験分析を可能にするこ
とが明らかである。また、第３図は本発明による
代替的な多重区部のセルおよび付加的なセルを示
している。第３図においては、真空室３１内のセ
ルの区部は捕獲極板１０のみにより形成される。
もし区画３１内でイオンの検出が行なわれなけれ
ば、この区画内には一切の励起用または検出用の
極板が不要となる。集電電極３８が、電極の電子
銃３２により発射される電子を収集するため開口
１９の背後に示されている。真空室の区画３０内
のサンプル・セルの区部は区画３１からコンダク
タンス限界極板１４の丁度反対側にあり、第２図
に関して記述した如きのものでよい。あるいはま
た、当業者には明らかな理由のため、区画３０内
のサンプル・セル区部内への物質の装入のための
管路４０の如き装備を行なうこともできる。本発
明は、質量分析法／質量分析法兼質量分析計にお
ける化学的に誘起される分解実験、ならびにガス
クロマトグラフイ／質量分析法、および固体プロ
ーブにより装入されたサンプルの分析を提供しあ
るいはこれを改善するものであることが判るであ
ろう。比較的小さな質量の検出を可能にする磁界
の比較的低い磁界部分に配置される第３図の区画
３０において示されるように補助セルを使用する
こともできる。このセルは単一区部のセルとして
形成することもできる。また、本発明によればど
んな公知のイオン化手法も使用することができ
る。その低圧特性を維持する前記の真空室の区画
３０における電子銃の配置はこの装置の使用寿命
を強化する。また、立体状のセル区部を本発明の
範囲内で有効に使用することもできる。しかし、
他のセル区部の形態もまた使用可能である。最後
に、従来技術の単一区部の捕獲セルは、捕獲、励
起用および検出用の極板が相互に電気的に絶縁さ
れた密閉構造のものであつた。この構造は本発明
の範囲内において受入れることができる。しか
し、第４図は、各極板（コンダクタンスの限界以
外の）を高い透過度の多孔金属または金網から形
成することもでき、各セル区部に関して出入りす
る分子の伝達を容易にする代替的な極板構造を示
している。明らかなように、第１図の電極１３お
よびコンダクタンス限界極板１４は、２つの室の
区画３０，３１間の圧力差を維持するためのオリ
フイス２０を除いて中実のものでなければならな
い。コンダクタンス限界極板１４はまた、セラミ
ツク、ステンレス鋼または銅の如きどんな適当な
非磁性材料でもよい。従つて、頭書の特許請求の
範囲内において、本発明は本文に特定的に記述し
た以外の方法で実施することもできることを理解
すべきである。
明の多くの修正および変更が可能である。以上の
教示内容から、複数の分析器のセル区部を適当な
捕獲操作により磁束の中心に沿つて配置して、こ
れを通る共通のイオン・ビームを形態的に配分す
ることができ、同じイオン・ポピユレーシヨンの
各部についての独立的な実験分析を可能にするこ
とが明らかである。また、第３図は本発明による
代替的な多重区部のセルおよび付加的なセルを示
している。第３図においては、真空室３１内のセ
ルの区部は捕獲極板１０のみにより形成される。
もし区画３１内でイオンの検出が行なわれなけれ
ば、この区画内には一切の励起用または検出用の
極板が不要となる。集電電極３８が、電極の電子
銃３２により発射される電子を収集するため開口
１９の背後に示されている。真空室の区画３０内
のサンプル・セルの区部は区画３１からコンダク
タンス限界極板１４の丁度反対側にあり、第２図
に関して記述した如きのものでよい。あるいはま
た、当業者には明らかな理由のため、区画３０内
のサンプル・セル区部内への物質の装入のための
管路４０の如き装備を行なうこともできる。本発
明は、質量分析法／質量分析法兼質量分析計にお
ける化学的に誘起される分解実験、ならびにガス
クロマトグラフイ／質量分析法、および固体プロ
ーブにより装入されたサンプルの分析を提供しあ
るいはこれを改善するものであることが判るであ
ろう。比較的小さな質量の検出を可能にする磁界
の比較的低い磁界部分に配置される第３図の区画
３０において示されるように補助セルを使用する
こともできる。このセルは単一区部のセルとして
形成することもできる。また、本発明によればど
んな公知のイオン化手法も使用することができ
る。その低圧特性を維持する前記の真空室の区画
３０における電子銃の配置はこの装置の使用寿命
を強化する。また、立体状のセル区部を本発明の
範囲内で有効に使用することもできる。しかし、
他のセル区部の形態もまた使用可能である。最後
に、従来技術の単一区部の捕獲セルは、捕獲、励
起用および検出用の極板が相互に電気的に絶縁さ
れた密閉構造のものであつた。この構造は本発明
の範囲内において受入れることができる。しか
し、第４図は、各極板（コンダクタンスの限界以
外の）を高い透過度の多孔金属または金網から形
成することもでき、各セル区部に関して出入りす
る分子の伝達を容易にする代替的な極板構造を示
している。明らかなように、第１図の電極１３お
よびコンダクタンス限界極板１４は、２つの室の
区画３０，３１間の圧力差を維持するためのオリ
フイス２０を除いて中実のものでなければならな
い。コンダクタンス限界極板１４はまた、セラミ
ツク、ステンレス鋼または銅の如きどんな適当な
非磁性材料でもよい。従つて、頭書の特許請求の
範囲内において、本発明は本文に特定的に記述し
た以外の方法で実施することもできることを理解
すべきである。
第１図は本発明による導電極板により多くの区
部に分割されたサンプル・セルを示す部分破断分
解図、第２図は本発明による質量分析計の真空室
および磁石を示す概略図、第３図はこれも本発明
による第２図の真空室の変更形態を示す図、およ
び第４図は本発明による多重区部のサンプル・セ
ル内で使用することができるパーフオレーシヨン
を設けた極板を示す図である。 １０，１１……捕獲極板、１２……捕獲電位制
御部、１３……電極、１４……コンダクタンス限
界極板、１５……励起用極板、１６……励起制御
部、１７……検出用極板、１８……検出回路、１
９……開口、２０……コンダクタンス限界オリフ
イス、２５……マグネツト、２６……真空室、３
０，３１……区画、３２……電子銃、３３……電
気結線、３４，３５……端部フランジ、３８……
電子収集装置、４０……管路。
部に分割されたサンプル・セルを示す部分破断分
解図、第２図は本発明による質量分析計の真空室
および磁石を示す概略図、第３図はこれも本発明
による第２図の真空室の変更形態を示す図、およ
び第４図は本発明による多重区部のサンプル・セ
ル内で使用することができるパーフオレーシヨン
を設けた極板を示す図である。 １０，１１……捕獲極板、１２……捕獲電位制
御部、１３……電極、１４……コンダクタンス限
界極板、１５……励起用極板、１６……励起制御
部、１７……検出用極板、１８……検出回路、１
９……開口、２０……コンダクタンス限界オリフ
イス、２５……マグネツト、２６……真空室、３
０，３１……区画、３２……電子銃、３３……電
気結線、３４，３５……端部フランジ、３８……
電子収集装置、４０……管路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 真空室装置と、該真空室装置内に分子流を維
持する装置と、サンプルを前記真空室内に装入す
る装置と、前記真空室装置内のサンプルをイオン
化する装置と、イオン・サイクロトロン共鳴を誘
起するため前記真空室内に磁界を生成する装置
と、前記磁界に沿うイオンの移動を拘束する前記
真空室装置内の捕獲極板装置と、該捕獲極板装置
に対して捕獲電位を選択的に加える装置と、前記
捕獲極板装置により拘束されるイオンを励起する
装置と、イオンの励起状態を検出する装置とから
なる形式の質量分析計において、前記真空室装置
を第１と第２の区画に分離するコンダクタンス限
界極板装置を設け、前記の分子流を維持する装置
が前記各区画における分子流を個別に維持する装
置を含み、前記コンダクタンス限界極板装置は捕
獲電位を選択的に加える前記装置に対して接続さ
れた導電装置からなり、かつ前記区画間の圧力差
を維持しながら前記区画間のイオンの平衡化を許
容するよう配置され構成されたオリフイス装置を
有することを特徴とする質量分析計。 ２ 前記サンプル装入装置が前記第１の区画のみ
の内部で作動する装置からなることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の質量分析計。 ３ 前記励起装置と前記検出装置が前記第２の区
画のみの内部で作動する装置からなることを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の質量分析計。 ４ 前記励起装置と前記検出装置が多孔金属電極
装置からなることを特徴とする特許請求の範囲第
３項記載の質量分析計。 ５ 前記励起装置と前記検出装置が前記第１と第
２の両方の区画内で独立的に作動する装置からな
ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
質量分析計。 ６ 前記励起装置と前記検出装置が多孔金属電極
装置からなることを特徴とする特許請求の範囲第
５項記載の質量分析計。 ７ 前記イオン化装置が前記第１の区画のみの内
部において作動する装置からなることを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の質量分析計。 ８ 前記イオン化装置が前記第２の区画内にあつ
て前記第１の区画内で作動する装置からなること
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の質量分
析計。 ９ 前記励起装置と前記検出装置が多孔金属電極
装置からなることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の質量分析計。 １０ 前記捕獲極板装置と励起装置と検出装置と
コンダクタンス限界極板装置が前記第２の区画内
で少なくとも１つの立方体形状のセル区部を画成
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の質量分析計。 １１ 前記捕獲極板装置と励起装置と検出装置と
コンダクタンス限界極板装置が前記第１と第２の
各区画内で立方体形状のセル装置を画成すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の質量分
析計。 １２ 前記捕獲電位が正であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の質量分析計。 １３ 前記捕獲電位が負であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の質量分析計。 １４ 磁界を提供し、 分子流が維持され且つ前記磁界内にある第１の
高真空の区画に対してサンプルを装入し、 前記磁界内で前記サンプルのイオンを形成し、 その内部で分子流が維持される第２の高真空区
画により平衡化のためのオリフイスを介して前記
磁界に沿つた前記イオンの移動を許容しながら、
イオンを捕獲して前記磁界に沿うイオンの移動を
拘束し、なお前記オリフイスは、前記区画間の圧
力差を維持しながら前記区画間のイオンの通過を
許容するように配置されかつ構成されており、 前記イオンを捕獲して前記第２の区画からのイ
オンの移動を拘束し、 前記第２の区画内に捕獲されたイオンを励起
し、 サンプルの分析のためイオンの励起状態を検出
する工程からなることを特徴とする質量分析法。 １５ イオンの両方の区画を鎮静化し、 再び全工程を反復することを特徴とする特許請
求の範囲第１４項記載の質量分析法。 １６ 前記イオンを捕獲して前記第１の区画から
のイオンの移動を拘束することを特徴とする特許
請求の範囲第１４項記載の質量分析法。 １７ 前記第１の区画内で捕獲されたイオンを励
起し、 サンプルの分析のため前記第１の区画内のイオ
ンの励起状態を検出することを特徴とする特許請
求の範囲第１６項記載の質量分析法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/610,502 US4581533A (en) | 1984-05-15 | 1984-05-15 | Mass spectrometer and method |
| US610502 | 1984-05-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110844A JPS6110844A (ja) | 1986-01-18 |
| JPH0358140B2 true JPH0358140B2 (ja) | 1991-09-04 |
Family
ID=24445272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59239317A Granted JPS6110844A (ja) | 1984-05-15 | 1984-11-13 | 質量分析計および質量分析法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4581533A (ja) |
| EP (1) | EP0162649B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6110844A (ja) |
| CA (1) | CA1226077A (ja) |
| DE (1) | DE3583534D1 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4686365A (en) * | 1984-12-24 | 1987-08-11 | American Cyanamid Company | Fourier transform ion cyclothon resonance mass spectrometer with spatially separated sources and detector |
| DE3733853A1 (de) * | 1987-10-07 | 1989-04-27 | Spectrospin Ag | Verfahren zum einbringen von ionen in die ionenfalle eines ionen-zyklotron-resonanz-spektrometers und zur durchfuehrung des verfahrens ausgebildetes ionen-zyklotron-resonanz-spektrometers |
| US4990775A (en) * | 1988-06-06 | 1991-02-05 | University Of Delaware | Resolution improvement in an ion cyclotron resonance mass spectrometer |
| EP0419557A4 (en) * | 1988-06-06 | 1991-10-02 | University Of Delaware | Resolution improvement in an ion cyclotron resonance mass spectrometer |
| DE3821998A1 (de) * | 1988-06-30 | 1990-01-04 | Spectrospin Ag | Icr-ionenfalle |
| US4956788A (en) * | 1988-11-28 | 1990-09-11 | University Of The Pacific | PC-based FT/ICR system |
| US4933547A (en) * | 1989-04-21 | 1990-06-12 | Extrel Ftms, Inc. | Method for external calibration of ion cyclotron resonance mass spectrometers |
| DE3914838A1 (de) * | 1989-05-05 | 1990-11-08 | Spectrospin Ag | Ionen-zyklotron-resonanz-spektrometer |
| US4945234A (en) * | 1989-05-19 | 1990-07-31 | Extrel Ftms, Inc. | Method and apparatus for producing an arbitrary excitation spectrum for Fourier transform mass spectrometry |
| US4931640A (en) * | 1989-05-19 | 1990-06-05 | Marshall Alan G | Mass spectrometer with reduced static electric field |
| US5139731A (en) * | 1991-05-13 | 1992-08-18 | Cti, Incorporated | System and method for increasing the efficiency of a cyclotron |
| US5248883A (en) * | 1991-05-30 | 1993-09-28 | International Business Machines Corporation | Ion traps of mono- or multi-planar geometry and planar ion trap devices |
| US5389784A (en) * | 1993-05-24 | 1995-02-14 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Ion cyclotron resonance cell |
| US5451781A (en) * | 1994-10-28 | 1995-09-19 | Regents Of The University Of California | Mini ion trap mass spectrometer |
| US6342393B1 (en) * | 1999-01-22 | 2002-01-29 | Isis Pharmaceuticals, Inc. | Methods and apparatus for external accumulation and photodissociation of ions prior to mass spectrometric analysis |
| US6784421B2 (en) * | 2001-06-14 | 2004-08-31 | Bruker Daltonics, Inc. | Method and apparatus for fourier transform mass spectrometry (FTMS) in a linear multipole ion trap |
| US8242254B2 (en) | 2003-09-11 | 2012-08-14 | Ibis Biosciences, Inc. | Compositions for use in identification of bacteria |
| US8097416B2 (en) | 2003-09-11 | 2012-01-17 | Ibis Biosciences, Inc. | Methods for identification of sepsis-causing bacteria |
| US8546082B2 (en) * | 2003-09-11 | 2013-10-01 | Ibis Biosciences, Inc. | Methods for identification of sepsis-causing bacteria |
| US20080138808A1 (en) * | 2003-09-11 | 2008-06-12 | Hall Thomas A | Methods for identification of sepsis-causing bacteria |
| GB2406433C (en) * | 2003-09-25 | 2011-11-02 | Thermo Finnigan Llc | Measuring cell for ion cyclotron resonance spectrometer |
| US7220016B2 (en) * | 2003-12-09 | 2007-05-22 | Surefire, Llc | Flashlight with selectable output level switching |
| WO2007030948A1 (en) * | 2005-09-15 | 2007-03-22 | Phenomenome Discoveries Inc. | Method and apparatus for fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry |
| US8147222B2 (en) * | 2007-05-15 | 2012-04-03 | Agilent Technologies, Inc. | Vacuum divider for differential pumping of a vacuum system |
| US8304715B2 (en) * | 2010-04-07 | 2012-11-06 | Science & Engineering Services, Inc. | Ion cyclotron resonance mass spectrometer system and a method of operating the same |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2633539A (en) * | 1948-01-14 | 1953-03-31 | Altar William | Device for separating particles of different masses |
| NL240108A (ja) * | 1958-06-13 | |||
| US3390265A (en) * | 1965-05-17 | 1968-06-25 | Varian Associates | Ion cyclotron resonance mass spectrometer having means for detecting the energy absorbed by resonant ions |
| US3937955A (en) * | 1974-10-15 | 1976-02-10 | Nicolet Technology Corporation | Fourier transform ion cyclotron resonance spectroscopy method and apparatus |
| JPS53142292A (en) * | 1977-05-17 | 1978-12-11 | Gabaningu Council Za Univ Obu | Method and apparatus for transporting substance in vacuum room and gas |
-
1984
- 1984-05-15 US US06/610,502 patent/US4581533A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-11-07 CA CA000467255A patent/CA1226077A/en not_active Expired
- 1984-11-13 JP JP59239317A patent/JPS6110844A/ja active Granted
-
1985
- 1985-05-14 DE DE8585303377T patent/DE3583534D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-05-14 EP EP85303377A patent/EP0162649B1/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6110844A (ja) | 1986-01-18 |
| EP0162649A2 (en) | 1985-11-27 |
| CA1226077A (en) | 1987-08-25 |
| EP0162649A3 (en) | 1987-06-03 |
| US4581533A (en) | 1986-04-08 |
| EP0162649B1 (en) | 1991-07-24 |
| DE3583534D1 (de) | 1991-08-29 |
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