JPH0412448A - High-frequency induction-coupled plasma mass spectrometer - Google Patents

High-frequency induction-coupled plasma mass spectrometer

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JPH0412448A
JPH0412448A JP2112559A JP11255990A JPH0412448A JP H0412448 A JPH0412448 A JP H0412448A JP 2112559 A JP2112559 A JP 2112559A JP 11255990 A JP11255990 A JP 11255990A JP H0412448 A JPH0412448 A JP H0412448A
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ion
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lens
concave lenses
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Abstract

PURPOSE:To facilitate the tuning of an ion lens and increase the permeability of an ion beam by providing an ion optical system constituted of two sets of parallel concave lens systems having displaced optical axes and applied with the preset symmetrical voltage. CONSTITUTION:The first parallel concave lens is formed with parallel concave lenses 24a, 24b, and the second parallel concave lens is formed with parallel concave lenses 24c, 24d. The first and second parallel concave lenses are located between an inlet aperture plate 21 and an outlet aperture plate 22, and openings 21', 22' of both aperture plates 21, 22 are off-centered each other. Symmetrical voltage 25a-25d centering on the average potential are applied to two sets of parallel concave lenses. The diverging action of ions is eliminated, the ion convergence effect in an ion lens system is increased, and the detection sensitivity is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高周波誘導結合プラズマ質量分析計に関し、
更に詳しくは、イオンレンズ系に改良を施した高周波誘
導結合プラズマ質量分析計に関する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a high frequency inductively coupled plasma mass spectrometer,
More specifically, the present invention relates to a high frequency inductively coupled plasma mass spectrometer with an improved ion lens system.

〈従来の技術〉 高周波誘導結合プラズマ質量分析計は、高周波誘導結合
プラズマを用いて試t1を励起させ、生じたイオンをノ
ズルとスキマーからなるインターフェイスを介して質1
分析計に導いて電気的に検出し該イオン量を精密に1り
定することにより、試料中の被測定元素を高精度に分析
するように構成されている。第3図は、このような高周
波誘導結合プラズマ質量分析計の従来例構成説明図であ
る。
<Prior art> A high frequency inductively coupled plasma mass spectrometer uses high frequency inductively coupled plasma to excite sample t1, and the generated ions are passed through an interface consisting of a nozzle and a skimmer into sample t1.
It is configured to analyze the element to be measured in the sample with high precision by guiding it to an analyzer and electrically detecting it to precisely determine the amount of the ions. FIG. 3 is an explanatory diagram of the configuration of a conventional example of such a high frequency inductively coupled plasma mass spectrometer.

この図において、マツチングボックス1−内に設けられ
たプラズマトーチ1の外側管1bと最外側管1cにはガ
ス調節器2を介してアルゴンカス供給源3からアルゴン
ガスが供給され、内側管1aには試料槽4内の試料がネ
プライザ5で霧化されてのちアルゴンガスによって搬入
されるようになっている。また、プラズマトーチ1に巻
回された高周波誘導コイル6には高周波電源10によっ
て高周波電流が流され、該コイル6の周囲に高周波磁界
(図示せず)が形成されている。一方、ノズル8とスキ
マー9に挟まれたフォアチャンバー11内は、真空ポン
プ12によって例えばITorr、に減圧されている。
In this figure, argon gas is supplied from an argon gas supply source 3 via a gas regulator 2 to the outer tube 1b and the outermost tube 1c of the plasma torch 1 installed in the matching box 1-, and to the inner tube 1a. The sample in the sample tank 4 is atomized by a nebulizer 5 and then carried in using argon gas. Further, a high frequency current is passed through a high frequency induction coil 6 wound around the plasma torch 1 by a high frequency power source 10, and a high frequency magnetic field (not shown) is formed around the coil 6. On the other hand, the pressure inside the forechamber 11 sandwiched between the nozzle 8 and the skimmer 9 is reduced to, for example, ITorr by a vacuum pump 12.

また、センターチャンバ13内にはイオンレンズ系14
が設けられると共に、該センターチャンバー13の内部
は第1油拡散ポンプ15によって例えば10−’Tor
r。
In addition, an ion lens system 14 is provided in the center chamber 13.
is provided, and the interior of the center chamber 13 is heated to, for example, 10-'Tor by the first oil diffusion pump 15.
r.

に減圧され、マスフィルタ(例えば四重極マスフィルタ
)16を収容しているリアチャンバー17内は第2油拡
散ポンプ18によって例えば1〇−’Torr、に減圧
されている。この状態で上記高周波磁界の近傍でアルゴ
ンガス中に電子かイオンが植え付けられると、該高周波
磁界の作用によって瞬時に高周波誘導結合プラズマ7が
生ずる。
The pressure in the rear chamber 17 housing the mass filter (for example, quadrupole mass filter) 16 is reduced to, for example, 10-' Torr by the second oil diffusion pump 18. When electrons or ions are planted in the argon gas in the vicinity of the high frequency magnetic field in this state, high frequency inductively coupled plasma 7 is instantaneously generated by the action of the high frequency magnetic field.

該グラズマ7内のイオンは、ノズル8やスキマー9を紅
白してのちイオンレンズ系14を通って収束される。こ
こで、イオンレンズ系14は、高周波誘導結合プラズマ
からの光を遮断しイオンだけを通過させる例えはタプル
四極子レンズが用いられており、該イオンレンズ系を通
過したイオンは、マスフィルタ16を通り二次電子増倍
管19に導かれて検出され、該検出信号が信号処理部2
0に送出されて演算・処理されることによって前記試料
中の被測定元素分析値が求められるようになっている。
The ions in the glazma 7 red and white the nozzle 8 and the skimmer 9, and then pass through the ion lens system 14 and are focused. Here, the ion lens system 14 uses, for example, a tuple quadrupole lens that blocks light from the high-frequency inductively coupled plasma and passes only ions, and the ions that have passed through the ion lens system pass through the mass filter 16. The secondary electrons are guided to the secondary electron multiplier tube 19 and detected, and the detection signal is sent to the signal processing section 2.
The analyzed value of the element to be measured in the sample is obtained by sending the data to 0 and calculating and processing it.

また、第4図は従来の高周波誘導結合プラズマ質量分析
計の要部を示した従来例要部構成説明図であり、図中、
21は内径5mm程度の開口部21゛を有する入口側ア
パーチャープレート、22は内径5mm程度の開口部2
2−を有する出口側アパーチャープレート、23a〜2
3hは2段に設けられている4[7子レンズの電極(電
[23d。
Further, FIG. 4 is an explanatory diagram of the main part configuration of a conventional example showing the main parts of a conventional high frequency inductively coupled plasma mass spectrometer, and in the figure,
21 is an inlet side aperture plate having an opening 21' with an inner diameter of about 5 mm, and 22 is an opening 2 with an inner diameter of about 5 mm.
an outlet side aperture plate having 2-, 23a-2;
3h is the electrode (electrode [23d) of the 4[7-element lens] provided in two stages.

23hはそれぞれ電I#123b、23fと重なって見
えるため図示せず)である。このような要部構成からな
る従来の高周波誘導結合プラズマ質量分析計の要部にお
いて、高周波誘導プラズマ(即ち、第3図の高周波誘導
結合プラズマ8)からの光は第4図の破線矢印で示すよ
うに入口側アパーチャプレート21の開口部21−から
入射して出口側アパーチャープレート22の内壁面に当
るようになっている。また、第3図の高周波誘導結合プ
ラズマ7からノズル8やスキマー9などを介して導かれ
たイオンは、第4図の実線矢印で示すように入口側アパ
ーチャープレート21の開口部21から入射し4椿子レ
ンズ23a〜23hの電場によって曲げられ、イオンビ
ームの中心が高周波誘導結合プラズマからの中心軸(高
周波誘導結合プラズマの中心とも一致する)からずれる
ようになる、このため、高周波誘導結合プラズマからの
直進光は遮られ、高周波誘導プラズマからのイオンだけ
が、出口側アパーチャープレート22の開口部から出て
行き、第3図の二次電子増倍管19で検出されるように
なっている。
23h are not shown because they appear to overlap with electric terminals I#123b and 23f, respectively). In the main part of the conventional high-frequency inductively coupled plasma mass spectrometer having such a main part configuration, the light from the high-frequency induced plasma (i.e., the high-frequency inductively coupled plasma 8 in FIG. 3) is shown by the broken line arrow in FIG. 4. The light enters from the opening 21- of the inlet aperture plate 21 and hits the inner wall surface of the outlet aperture plate 22. Further, ions guided from the high-frequency inductively coupled plasma 7 in FIG. 3 through the nozzle 8, skimmer 9, etc. enter from the opening 21 of the inlet side aperture plate 21 as shown by the solid arrow in FIG. The ion beam is bent by the electric field of the camellia lenses 23a to 23h, and the center of the ion beam is shifted from the central axis from the high frequency inductively coupled plasma (which also coincides with the center of the high frequency inductively coupled plasma). The straight beam of light is blocked, and only ions from the high-frequency induced plasma exit through the opening of the exit-side aperture plate 22 and are detected by the secondary electron multiplier 19 shown in FIG.

〈発明が解決しようとする問題点〉 然しながら、上記従来例においては、41!子レンズ2
3a 〜23dと4極子レンズ23 e 〜23hは、
第4図の紙面において上下方向をX軸、垂直方向をy軸
、光軸方向を2軸とすると、Z軸を中心に90°回転さ
せられると共に2軸方向に2つ重ねられてダブレット四
重極レンズとして機能するようになっている。即ち、1
段目四重極レンズ23a〜23dのy−z面でイオンを
発散させ2段目四重極レンズ23e〜23hのy−z面
でイオンを収束させると共に、1段目四重極レンズ23
a〜23dのx−z面でイオンを収束させ2段目四重極
レンズ23e〜23hのx−z面でイオンを発散させる
ようになっている。このなめ、y−z面、x−z面共平
均的にイオンを収束させるようになっており、次のよう
な欠点があった。
<Problems to be solved by the invention> However, in the above conventional example, 41! Child lens 2
3a to 23d and quadrupole lenses 23e to 23h are
In the paper of Figure 4, if the vertical direction is the X axis, the vertical direction is the y axis, and the optical axis direction is the two axes, then the doublets are rotated 90 degrees around the Z axis, and two doublets are overlapped in the two axes. It is designed to function as a polar lens. That is, 1
The ions are diverged on the y-z plane of the second-stage quadrupole lenses 23a to 23d and converged on the y-z plane of the second-stage quadrupole lenses 23e to 23h, and the first-stage quadrupole lens 23
The ions are converged on the x-z plane of a to 23d and diverged on the x-z plane of the second-stage quadrupole lenses 23e to 23h. This slant allows ions to be focused on the average in both the yz plane and the xz plane, which has the following drawbacks.

■4椿子レンズ23a〜23hの素子数が8ケもあって
各電極電圧か相互に複雑な関係を有するため、計重[i
電圧の調整作業(チューニング)が困雑な作業となる。
■4 The number of elements in the 4-camellia lenses 23a to 23h is 8, and each electrode voltage has a complicated relationship with each other.
Voltage adjustment work (tuning) becomes a difficult work.

■イオンの収束が不完全でマスフィルターに達するイオ
ンビーム強度が低下しやすく究極的に感度低下をきたし
ている。
■Ion convergence is incomplete and the ion beam intensity reaching the mass filter tends to decrease, ultimately resulting in a decrease in sensitivity.

本発明は、かかる従来例の欠点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、イオンレンズのチュニングが容易な
うえイオンビームの透過率が大きいイオンレンズ系を備
えた高周波誘導結合ブラズマ質量分析計を提供すること
にある。
The present invention has been made in view of the drawbacks of the conventional examples, and its purpose is to provide a high-frequency inductively coupled plasma mass spectrometer equipped with an ion lens system that allows easy tuning of the ion lens and has high ion beam transmittance. Our goal is to provide the following.

く問題点を解決するための手段〉 上述のような問題点を解決する本発明の特徴は、高周波
誘導結合プラズマを用いて試料を励起させ生じたイオン
をノズルとスキマーからなるインタフェイスを介して質
1分析計検出器に導いて検出することにより前記試料中
の被測定元素を分析する分析計において、互いに中心が
すれた開口部を有する一対のアパーチャープレートで2
組の平行凹型レンズを挟み、1組目の平行凹型レンズ側
の光軸と2組目の平行凹型レンズ側の光軸をすらすと共
に、前記−絹目の平行凹型レンズと2組目の平行凹型レ
ンズに平均電位を中心にして対称的に電圧が印加される
ようにしたイオン光学系を設けたことにある。
Means for Solving the Problems> A feature of the present invention that solves the problems described above is that the ions generated by exciting a sample using high-frequency inductively coupled plasma are passed through an interface consisting of a nozzle and a skimmer. Quality 1 Analyzer In an analyzer that analyzes the element to be measured in the sample by guiding it to a detector, a pair of aperture plates having openings whose centers are mutually spaced are used to detect the element.
A set of parallel concave lenses is sandwiched between the two sets, and the optical axis of the first set of parallel concave lenses is aligned with the optical axis of the second set of parallel concave lenses. The reason is that an ion optical system is provided in which a voltage is applied to the concave lens symmetrically with respect to the average potential.

く作用〉 本発明は次のように作用する。即ち、 入口側アパーチャープレート、出口側アパーチャープレ
ート、及びダブル平行凹型レンズに対し、一定の電圧が
印加されると、入口側の一対の平行凹型レンズの作用で
水平イオンビームが下向きに曲げられた後、この下向き
のイオンビームか出[J側の一対の平行凹型レンズの作
用で水平に曲げられる。このため、高周波誘導結合プラ
ズマからノズルやスキマーなどを介し入口側アパーチャ
ープレートの開口部から導かれたイオンビームは述中で
高周波誘導結合プラズマの中心軸からずれるようになる
。これに対し、高周波誘導結合プラズマからの光は入口
側アパーチャープレー1〜の開口部から入射すると直進
して出口側アバーチャ−プレトの内壁面に当る。このた
め、高周波誘導結合プラズマから導入され入口側アパー
チャープレトの開口部から入射する光が遮断されイオン
ビムだけが出口側アパーチャープレートの開口部から出
て行くようになる。また、偏向レンズ系全体を負電位に
おくことでイオンビームによる発散ロスを小さくでき、
イオンの透過効率を上げることができ、その結果、質量
分析計の検出感度が向上する。
Function> The present invention functions as follows. That is, when a certain voltage is applied to the entrance aperture plate, the exit aperture plate, and the double parallel concave lens, the horizontal ion beam is bent downward by the action of the pair of parallel concave lenses on the entrance side. , this downward ion beam is bent horizontally by the action of a pair of parallel concave lenses on the J side. Therefore, the ion beam guided from the high frequency inductively coupled plasma through the opening of the entrance side aperture plate through a nozzle, skimmer, etc. becomes deviated from the central axis of the high frequency inductively coupled plasma. On the other hand, when the light from the high-frequency inductively coupled plasma enters through the openings of the entrance-side aperture plate 1, it travels straight and hits the inner wall surface of the exit-side aperture plate. Therefore, the light introduced from the high-frequency inductively coupled plasma and incident through the opening of the entrance aperture plate is blocked, and only the ion beam exits from the opening of the exit aperture plate. In addition, by placing the entire deflection lens system at a negative potential, divergence loss due to the ion beam can be reduced.
Ion transmission efficiency can be increased, resulting in improved detection sensitivity of the mass spectrometer.

〈実施例〉 以下、本発明について図を用いて詳細に説明する。第1
図は本発明実施例の要部を示す要部説明図であり、図中
、第4図と同一記号は同一意味をもたせて使用しここで
の重複説明は省略する。また、24a、24bは互いに
向かい合うように配置されて1組目の平行凹型レンズを
形成している第1及び第2の平行凹型レンズ、24c、
24dは互いに向かい合うように配置されて2組目の平
行凹型レンズを形成している第3及び第4の平行凹型レ
ンズ、25a〜25cは可変電圧電源である。また、第
2図はアパーチャープレート21゜22と平行凹型レン
ズ24a〜24dの位置関係を説明するための図であり
、図中、(イ)は出口アパーチャープレート22の縦断
面から第3図のマスフィルタ17方向を見た図、(ロ)
は第1平行凹型レンズ24a、24bの縦断面から出口
アパーチャープレート22方向を見た図、(ハ)は入口
アパーチャープレート21の1d断面から出口アパーチ
ャープレート22方向を見た図を示している。尚、第2
図において、26は第1平行凹型レンズ24a、24b
間に形成されている空間部である。また、第1図と同一
記号は同一意味を持たせて使用しここでの重複説明は省
略する。
<Example> Hereinafter, the present invention will be described in detail using the drawings. 1st
The figure is an explanatory view showing the main parts of the embodiment of the present invention. In the drawing, the same symbols as in FIG. 4 are used with the same meanings, and repeated explanation will be omitted here. Further, 24a and 24b are first and second parallel-concave lenses arranged to face each other to form a first set of parallel-concave lenses; 24c;
Reference numeral 24d indicates third and fourth parallel concave lenses that are arranged to face each other to form a second set of parallel concave lenses, and reference numerals 25a to 25c indicate variable voltage power supplies. Further, FIG. 2 is a diagram for explaining the positional relationship between the aperture plate 21° 22 and the parallel concave lenses 24a to 24d. Diagram looking in the direction of filter 17, (b)
(c) shows a view seen in the direction of the exit aperture plate 22 from a longitudinal cross section of the first parallel concave lenses 24a, 24b, and (c) shows a view seen in the direction of the exit aperture plate 22 from a cross section 1d of the entrance aperture plate 21. Furthermore, the second
In the figure, 26 is the first parallel concave lens 24a, 24b.
This is the space formed between them. Further, the same symbols as in FIG. 1 are used with the same meaning, and repeated explanations here will be omitted.

このような構成からなる本発明の実施例において、第1
図に示すようにアパーチャープレー1・21.22とダ
ブル平行凹型レンズ24a〜24dの電極に対し可変電
圧電源24a〜24dから下式■〜■か成立するような
電圧が印加される。
In the embodiment of the present invention having such a configuration, the first
As shown in the figure, voltages such that the following equations (1) to (3) are satisfied are applied from variable voltage power supplies 24a to 24d to the electrodes of the aperture plates 1 and 21.22 and the double parallel concave lenses 24a to 24d.

VaPI””VaP2・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・■vEI=vE
a・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・■VE2 ”VE 3
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・■vEI>VE2・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・■aV (VE + +VE 2 +VE 3 +VE a )
 /4−・・・・・(5)ここで、VaPIは入口側ア
パーチャープレト21に印加される例えば−40Vの負
電圧、Vap2は出口flF1アパーチャープレート2
2に印加される例えば−40Vの負電圧、VE+は凹型
レンズ24aの電極に印加される例えば−30Vの電圧
、VE2は凹型レンズ24bの電極に印加される例えば
−50Vの電圧、VE3は凹型レンズ24cのt%に印
加される例えば−50Vの電圧、VEaは凹型レンズ2
4dの@極に印加される例えば−30Vの電圧、VaV
はダブル平行凹型レンズ24a〜24dの平均電圧であ
る。但し、上記0式は入射するイオンのエネルギーによ
り多少この関係からずれることがある。
VaPI””VaP2・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・■vEI=vE
a・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・■VE2 ”VE3
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・■vEI>VE2...
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・■aV (VE + +VE 2 +VE 3 +VE a)
/4-...(5) Here, VaPI is a negative voltage of, for example, -40V applied to the inlet side aperture plate 21, and Vap2 is the negative voltage applied to the outlet flF1 aperture plate 2.
2, VE+ is a voltage of -30V, for example, applied to the electrode of the concave lens 24a, VE2 is a voltage of -50V, for example, applied to the electrode of the concave lens 24b, and VE3 is a voltage of -50V, for example, applied to the electrode of the concave lens 24b. For example, the voltage of -50V applied to t% of 24c, VEa is the concave lens 2
For example, the voltage of -30V applied to the @ pole of 4d, VaV
is the average voltage of the double parallel concave lenses 24a to 24d. However, the above equation 0 may deviate from this relationship to some extent depending on the energy of the incident ions.

このように入口側アパーチャープレート21゜出口側ア
パーチャーグレート22.及び平行凹型レンズ24a〜
24dに対し、上述のような電圧が印加されると、平行
凹型レンズ24a、24bの作用で水平イオンビームが
下向きに曲げられると共に、平行凹型レンズ24c、2
4dの作用で下向きのイオンビームが水平に曲げられる
。このため、第3図の高周波誘導結合プラズマ7からノ
ズル8やスキマー9などを介して導入されてのち入口側
アパーチャープレート21の開口部21から導かれたイ
オンビームは、第4図を用いて詳述した前記従来例の場
合と同様に、途中で高周波誘導結合プラズマ7の軸(以
下、「第1光軸」という)から偏向される。この偏向さ
れたイオンは平行凹凸レンズ24c、24dで再び偏向
され、第1光軸とは若干ずれた光軸上に象を結ぶ、この
象を結ぶ光軸を、マスフィルタ16の中心軸(以下、「
第2光軸」という)が一致するようにル平行凹型レンズ
24a〜24dを経由して第3図におけるマスフィルタ
16の中心軸上にイオンの象を結ぶようになる。
In this way, the inlet side aperture plate 21° and the outlet side aperture plate 22. and parallel concave lens 24a~
When the above voltage is applied to the parallel concave lenses 24d, the horizontal ion beam is bent downward by the action of the parallel concave lenses 24a and 24b, and the parallel concave lenses 24c and 2
The downward ion beam is bent horizontally by the action of 4d. Therefore, the ion beam introduced from the high-frequency inductively coupled plasma 7 in FIG. 3 through the nozzle 8, skimmer 9, etc. and then guided from the opening 21 of the entrance side aperture plate 21 is explained in detail using FIG. As in the case of the conventional example described above, the beam is deflected from the axis of the high-frequency inductively coupled plasma 7 (hereinafter referred to as "first optical axis") midway. These deflected ions are deflected again by the parallel concave-convex lenses 24c and 24d, and connect an optical axis on an optical axis that is slightly shifted from the first optical axis. , “
The ion image is connected to the central axis of the mass filter 16 in FIG. 3 via the parallel concave lenses 24a to 24d so that the second optical axis (referred to as "second optical axis") coincides with the second optical axis.

これに対し、第3図の高周波誘導結合プラズマ7からの
光は、第1図の入口側アパーチャープレート21の開口
部21−から入射、すると直進して出口側アパーチャー
プレート22の内壁面に当って光路が遮断されるように
なっている。従って、高周波誘導結合プラズマから導入
され入口側アパーチャープレート21の開口部21°か
ら入射する光が遮断されイオンビームだけが出口側アパ
チャープレート22の開口部22゛から出て行くように
なる。このため、光によるバックグランド信号が低下し
究極的に高周波誘導結合プラズマ質量分析計としての検
出限界が向上するようになる。
On the other hand, the light from the high-frequency inductively coupled plasma 7 shown in FIG. 3 enters from the opening 21- of the entrance side aperture plate 21 shown in FIG. The optical path is blocked. Therefore, the light introduced from the high-frequency inductively coupled plasma and incident through the opening 21° of the entrance aperture plate 21 is blocked, and only the ion beam exits through the opening 22° of the exit aperture plate 22. Therefore, the background signal due to light is reduced, and the detection limit as a high frequency inductively coupled plasma mass spectrometer is ultimately improved.

また、イオンレンズ系全体の平均電位VaV’を負電位
におくことでイオンビームによる発散ロスを小さくでき
、イオンの透過効率を上げることができ、その結果、質
量分析計の検出感度が上昇する。
Further, by setting the average potential VaV' of the entire ion lens system to a negative potential, divergence loss due to the ion beam can be reduced, ion transmission efficiency can be increased, and as a result, the detection sensitivity of the mass spectrometer is increased.

尚、上述の実施例は正電荷のイオンの測定の場合である
が、特別な測定法として、負イオンの測定を行う場合が
あり、このときレンズの構成は本実施例と同じとし引加
電圧の極性を負から正に入れ代えれば良い、この場合、
上記0式は次の■式のようになり、イオンレンズ系全体
の平均電位■avは正電位とする。
The above example is for the measurement of positively charged ions, but as a special measurement method, negative ions may be measured, and in this case, the lens configuration is the same as in this example, and the applied voltage is All you have to do is change the polarity from negative to positive, in this case,
The above equation 0 becomes the following equation (2), and the average potential (2)av of the entire ion lens system is assumed to be a positive potential.

VE H<VE 2・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・■また、本発明は上述の実施例
に限定されることなく種々の変形が可能であり、例えば
次の(イ)〜(ホ)のようにしても良いものとする。(
イ)ダブル平行凹型レンズ24a〜24dの前後やアパ
チャーレンズ21.22の前後に、イオンを収束させる
レンズを配置したり発散して入射する光の進入を阻止す
るスリットを配置する。(ロ)アパーチャーレンズ22
をマスフィルタの前に配置されるスリットと兼用する。
VE H<VE 2・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・■Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways. For example, the following (a) to (e) may be used. Make it good. (
b) Lenses for converging ions are arranged before and after the double parallel concave lenses 24a to 24d, and before and after the aperture lenses 21.22, and slits are arranged for blocking the entry of diverging and incident light. (b) Aperture lens 22
It also serves as a slit placed in front of the mass filter.

(ハ)前記0式を、Vav−(VE + 十VE 2 
+VE 3 +VE a +Vap、)15、若しくは
Va v = <VE I 十VE2 +VE 3 +
VE 4 +Va p 2 ) / 5として、ダブル
平行凹型レンズの前又は後のアパーチャーレンズを含め
た5個のレンズの平均電位とする。
(c) The above formula 0 is converted into Vav-(VE + 10VE 2
+VE 3 +VE a +Vap, )15, or Va v = <VE I +VE2 +VE 3 +
VE 4 +Vap 2 )/5 is the average potential of five lenses including the aperture lens before or after the double parallel concave lens.

(ニ)前記0式を、Va v = (VE I +VE
 2 +VE:I +VEa +Vap+ +Vap2
)/6として、ダブル平行凹型レンズ前後のアパーチャ
ーレンズを含めた6個のレンズの平均電位とする。
(d) Expression 0 above as Va v = (VE I +VE
2 +VE:I +VEa +Vap+ +Vap2
)/6 is the average potential of six lenses including the aperture lenses before and after the double parallel concave lens.

(ホ)前記0〜0式の関係を満たず各レンズの電圧値を
中心に各々を独立に若干プラスマイナスに調整する。
(e) The voltage value of each lens is independently adjusted slightly plus or minus without satisfying the relationship of the above formula 0 to 0.

〈発明の効果〉 以上詳しく説明したような本発明は、高周波誘導結合プ
ラズマを用いて試料を励起させ生じたイオンをノズルと
スキマーからなるインターフェイスを介して質量分析計
検出器に導いて検出することにより前記試料中の被測定
元素を分析する分析計において、互いに中心がずれた開
口部を有する一対のアパーチャープレートで2組の平行
凹型レンズを挟み、1絹目の平行凹型レンズ側の光軸と
2層目の平行凹型レンズ側の光軸をずらすと共に、前記
−絹目の平行凹型レンズと2層目の平行凹型レンズに平
均電位を中心にして対称的に電圧が印加されるイオン光
学系を設けるように構成した。
<Effects of the Invention> The present invention as described in detail above involves exciting a sample using high-frequency inductively coupled plasma, guiding the generated ions to a mass spectrometer detector through an interface consisting of a nozzle and a skimmer, and detecting them. In the analyzer that analyzes the element to be measured in the sample, two sets of parallel concave lenses are sandwiched between a pair of aperture plates having apertures whose centers are shifted from each other, and the optical axis on the side of the first parallel concave lens is An ion optical system is provided in which the optical axis of the parallel concave lens of the second layer is shifted, and a voltage is applied symmetrically to the grain parallel concave lens and the parallel concave lens of the second layer with respect to the average potential. It was configured to provide.

このため、前記従来例のダブレット四重極レンズの場合
のようなイオンの発散作用がなくイオンレンズ系におけ
るイオンの収束効果が強く、究極的に検出感度を向上で
きる利点がある。更に、イオンレンズ(ダブル平行凹型
レンズ)への電圧印加方法が単純になるため、イオンの
チューニングが容易となり操作性が向上する利点かある
Therefore, there is no ion divergence effect as in the conventional doublet quadrupole lens, and the ion lens system has a strong ion convergence effect, which has the advantage of ultimately improving detection sensitivity. Furthermore, since the method of applying voltage to the ion lens (double parallel concave lens) is simplified, ion tuning becomes easier and operability is improved.

従って、本発明によれは、イオンレンズのチュニングが
容易なうえイオンビームの透過率が大で検出感度の高い
高周波誘導結合プラズマ質量分析計が実現する。
Therefore, according to the present invention, a high-frequency inductively coupled plasma mass spectrometer is realized in which the ion lens is easy to tune, the ion beam transmittance is large, and the detection sensitivity is high.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明実施例の要部裁断構成斜視図、第2図は
アパーチャープレートと平行凹型レンズの位置関係を説
明するための図、第3図は高周波誘導結合プラズマ質量
分析計の全体的な構成説明図、第4図は従来例の要部構
成説明図である。 1・・・・・・プラズマトーチ、 3・・・・・・アルゴンガス供給源、 7・・・・・・高周波誘導結合プラズマ、8・・・・・
・ノズル、9・・・・・・スキマ16・・・・・・マス
フィルタ、1つ・・・・・・二次電子増倍管、20・・
・・・・信号処理部 21.22・・・・・・アパーチャープレート、23a
〜23h・・・・・・四極子レンズ電極24a〜24d
・・・・・・ダブル平行凹型レンズ、25a〜25c・
・・・・・可変電圧電源第1図 第3図 第2図 (イ) 1口) (ハ) 第4図
Fig. 1 is a perspective view of the main part of the embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram for explaining the positional relationship between the aperture plate and the parallel concave lens, and Fig. 3 is an overall view of the high frequency inductively coupled plasma mass spectrometer. FIG. 4 is an explanatory diagram of the main part of a conventional example. 1... Plasma torch, 3... Argon gas supply source, 7... High frequency inductively coupled plasma, 8...
・Nozzle, 9... Gap 16... Mass filter, 1... Secondary electron multiplier, 20...
...Signal processing unit 21.22...Aperture plate, 23a
~23h...Quadrupole lens electrodes 24a to 24d
・・・・・・Double parallel concave lens, 25a~25c・
...Variable voltage power supply Figure 1 Figure 3 Figure 2 (A) 1 port) (C) Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  高周波誘導結合プラズマを用いて試料を励起させ生じ
たイオンをノズルとスキマーからなるインターフェイス
を介して質量分析計検出器に導いて検出することにより
前記試料中の被測定元素を分析する分析計において、互
いに中心がずれた開口部を有する一対のアパーチャープ
レートで2組の平行凹型レンズを挟み、1組目の平行凹
型レンズ側の光軸と2組目の平行凹型レンズ側の光軸を
ずらすと共に、前記一組目の平行凹型レンズと2組目の
平行凹型レンズに平均電位を中心にして対称的に電圧が
印加されるようにしたイオン光学系を備えたことを特徴
とする高周波誘導結合プラズマ質量分析計。
In an analyzer that analyzes the element to be measured in the sample by exciting the sample using high-frequency inductively coupled plasma and guiding the generated ions to a mass spectrometer detector through an interface consisting of a nozzle and a skimmer for detection, Two sets of parallel concave lenses are sandwiched between a pair of aperture plates having apertures whose centers are shifted from each other, and the optical axis of the first set of parallel concave lenses is shifted from the optical axis of the second set of parallel concave lenses, and A high-frequency inductively coupled plasma mass comprising an ion optical system in which a voltage is applied symmetrically to the first set of parallel-concave lenses and the second set of parallel-concave lenses with respect to an average potential. Analyzer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01252772A (en) * 1988-03-31 1989-10-09 Ulvac Corp Ion implantation equipment

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