JPH0421305B2 - - Google Patents
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- JPH0421305B2 JPH0421305B2 JP60283973A JP28397385A JPH0421305B2 JP H0421305 B2 JPH0421305 B2 JP H0421305B2 JP 60283973 A JP60283973 A JP 60283973A JP 28397385 A JP28397385 A JP 28397385A JP H0421305 B2 JPH0421305 B2 JP H0421305B2
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- ionization
- ions
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- ion
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 7
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 7
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 6
- 230000036278 prepulse Effects 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
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- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はイオン捕捉チヤンバとしてペニングト
ラツプ、イオンサイクロトン、オメガトロン又は
四重極トラツプなどを備えた装置、例えば、質量
分析装置、において、パルスイオン化によつて生
成されたイオンを一時的に捕捉し検出する方法に
関するものである。
ラツプ、イオンサイクロトン、オメガトロン又は
四重極トラツプなどを備えた装置、例えば、質量
分析装置、において、パルスイオン化によつて生
成されたイオンを一時的に捕捉し検出する方法に
関するものである。
（従来の技術）
パルスイオン化によつて生成されたイオンを一
時的に捕捉し検出する場合、捕捉し得るイオン量
はイオンどうしの衝突、イオンと中性分子の衝
突、さらに空間電荷による捕捉場の乱れなどによ
つて制限され、試料濃度が高い場合頭打ち現象が
起こる。この現象は、三次元四重極イオントラツ
プに関しては「Quadrupole Mass
Spectrometry and its applications」（Peter
Ｈ・Dawson編、Elsevier Scientific Publishing
Company，Amsterdam−Oxford−New York，
1976）の第204〜222頁に記載されている。
時的に捕捉し検出する場合、捕捉し得るイオン量
はイオンどうしの衝突、イオンと中性分子の衝
突、さらに空間電荷による捕捉場の乱れなどによ
つて制限され、試料濃度が高い場合頭打ち現象が
起こる。この現象は、三次元四重極イオントラツ
プに関しては「Quadrupole Mass
Spectrometry and its applications」（Peter
Ｈ・Dawson編、Elsevier Scientific Publishing
Company，Amsterdam−Oxford−New York，
1976）の第204〜222頁に記載されている。
（発明が解決しようとする問題点）
一定パルス幅のイオン化を行なつた場合、その
ダイナミツクレンジは検出部の感度と最大捕捉イ
オン量によつて制限され、検出部のみのダイナミ
ツクレンジに比べて低いものとなつていた。例え
ば三次元四重極質量分析計においてはダイナミツ
クレンジは一般に約104と言われ、四重極質量分
析計の約106よりもはるかに低い値となつている。
ダイナミツクレンジは検出部の感度と最大捕捉イ
オン量によつて制限され、検出部のみのダイナミ
ツクレンジに比べて低いものとなつていた。例え
ば三次元四重極質量分析計においてはダイナミツ
クレンジは一般に約104と言われ、四重極質量分
析計の約106よりもはるかに低い値となつている。
本発明はパルスイオン化によつて生成されたイ
オンを一時的に捕捉し検出する方法において、ダ
イナミツクレンジを拡大し感度を向上させること
を目的とするものである。
オンを一時的に捕捉し検出する方法において、ダ
イナミツクレンジを拡大し感度を向上させること
を目的とするものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明のパルスイオン化検出方法は、イオン量
又は試料濃度を検出して、しきい値と比較し、そ
の値が所定の範囲内にないときは捕捉イオン量が
適量になるようにパルスイオン化時間を変化さ
せ、かつ、パルスイオン化時間の変化に対応して
検出イオン信号の増幅度を変化させるようにした
方法である。
又は試料濃度を検出して、しきい値と比較し、そ
の値が所定の範囲内にないときは捕捉イオン量が
適量になるようにパルスイオン化時間を変化さ
せ、かつ、パルスイオン化時間の変化に対応して
検出イオン信号の増幅度を変化させるようにした
方法である。
（作用）
一定試験濃度において、イオン化時間と捕捉し
得るイオン量との関係は、一般に第３図に示され
るように、あるイオン化時間に対してイオン量は
一義的に決まる。
得るイオン量との関係は、一般に第３図に示され
るように、あるイオン化時間に対してイオン量は
一義的に決まる。
捕捉イオン量が一定の値（しきい値）i1より小
さい領域ではイオン化時間と捕捉イオン量の間に
直線関係が成立しているが、イオン量がしきい値
i1を越えると頭打ち状態になつてくる。
さい領域ではイオン化時間と捕捉イオン量の間に
直線関係が成立しているが、イオン量がしきい値
i1を越えると頭打ち状態になつてくる。
そこで、予定のイオン化時間（例えばt1）での
イオン化による捕捉イオン量がしきい値i1を越え
ない場合には測定のためのパルスイオン化を予定
のイオン化時間t1で行なう。もし、その予定のイ
オン化時間t1でのイオン化による捕捉イオン量が
しきい値i1を越える場合にはその予定のイオン化
時間t1より短かいイオン化時間t2で測定のための
パルスイオン化を行ない、イオン化時間をt1から
t2に減少させたために起こるイオン信号の減少量
を捕償するために信号増幅度を上げる。
イオン化による捕捉イオン量がしきい値i1を越え
ない場合には測定のためのパルスイオン化を予定
のイオン化時間t1で行なう。もし、その予定のイ
オン化時間t1でのイオン化による捕捉イオン量が
しきい値i1を越える場合にはその予定のイオン化
時間t1より短かいイオン化時間t2で測定のための
パルスイオン化を行ない、イオン化時間をt1から
t2に減少させたために起こるイオン信号の減少量
を捕償するために信号増幅度を上げる。
一方、もし予定のイオン化時間t1でのイオン化
による捕捉イオン量がしきい値i1′（第３図のi1よ
り小さい値）を下まわる場合には、その予定のイ
オン化時間t1より長いイオン化時間で測定のため
のパルスイオン化を行ない、イオン化時間を長く
したために起こるイオン信号の増加量を補償する
ために信号増幅度を下げる。
による捕捉イオン量がしきい値i1′（第３図のi1よ
り小さい値）を下まわる場合には、その予定のイ
オン化時間t1より長いイオン化時間で測定のため
のパルスイオン化を行ない、イオン化時間を長く
したために起こるイオン信号の増加量を補償する
ために信号増幅度を下げる。
実施例 １
第１図は第１の実施例を表わす。
１は第２図に示される四重極トラツプの如きイ
オン捕捉チヤンバであり、導入された試料ガスに
対し電子線照射を行なうための電子線導入口１ａ
や、捕捉されたイオンを取り出すためのイオン取
出し口１ｂなどが設けられている。２は電子線導
入口１ａからイオン捕捉チヤンバ１内へ電子線を
照射する熱電子放出フイラメント、３は熱電子放
出フイラメント２から電子線の放出時間を制御す
るパルスイオン化制御装置である。４はイオン取
出し口１ｂから引き出されたイオンを検出するイ
オン検出器、５は信号増幅度（ゲイン）の制御が
可能な増幅器である。６はイオン信号判定器であ
り、イオン検出器４の出力信号であるイオン量が
予め設定されたしきい値を越えるか否かを判定
し、その判定結果に従がつてパルスイオン化制御
装置３と増幅器５の信号増幅度を制御する。７は
イオン化時間制御信号、８はゲイン制御信号であ
る。
オン捕捉チヤンバであり、導入された試料ガスに
対し電子線照射を行なうための電子線導入口１ａ
や、捕捉されたイオンを取り出すためのイオン取
出し口１ｂなどが設けられている。２は電子線導
入口１ａからイオン捕捉チヤンバ１内へ電子線を
照射する熱電子放出フイラメント、３は熱電子放
出フイラメント２から電子線の放出時間を制御す
るパルスイオン化制御装置である。４はイオン取
出し口１ｂから引き出されたイオンを検出するイ
オン検出器、５は信号増幅度（ゲイン）の制御が
可能な増幅器である。６はイオン信号判定器であ
り、イオン検出器４の出力信号であるイオン量が
予め設定されたしきい値を越えるか否かを判定
し、その判定結果に従がつてパルスイオン化制御
装置３と増幅器５の信号増幅度を制御する。７は
イオン化時間制御信号、８はゲイン制御信号であ
る。
第２図にイオン捕捉チヤンバ１の具体例として
四重極トラツプ１′を示す。
四重極トラツプ１′を示す。
四重極トラツプ１′はリング電極１−１とエン
ドキヤツプ電極１−２，１−３とから構成されて
いる。エンドキヤツプ電極１−２には電子線導入
口１ａが設けられ、エンドキヤツプ電極１−３に
はイオン取り出し口１ｂが設けられている。９は
四重極トラツプ１′にイオン捕捉電場を発生させ
るための高周波電源であり、イオンの捕捉及び放
出を制御するものである。
ドキヤツプ電極１−２，１−３とから構成されて
いる。エンドキヤツプ電極１−２には電子線導入
口１ａが設けられ、エンドキヤツプ電極１−３に
はイオン取り出し口１ｂが設けられている。９は
四重極トラツプ１′にイオン捕捉電場を発生させ
るための高周波電源であり、イオンの捕捉及び放
出を制御するものである。
次に、本実施例の動作を第４図を参照して説明
する。
する。
いま、初期イオン化時間をt1と設定し（ステツ
プ１）、前置パルスイオン化（ステツプＳ２）を
行なつてチヤンバ１内に全イオンを捕捉する。そ
のイオンを検出器４に放出させ、その信号がしき
い値を越えるかどうかをイオン信号判定器６で判
定する（ステツプＳ３，Ｓ４）。そのしきい値は
捕捉イオン量が頭打ちになる直前の値i1に設定し
ておく。
プ１）、前置パルスイオン化（ステツプＳ２）を
行なつてチヤンバ１内に全イオンを捕捉する。そ
のイオンを検出器４に放出させ、その信号がしき
い値を越えるかどうかをイオン信号判定器６で判
定する（ステツプＳ３，Ｓ４）。そのしきい値は
捕捉イオン量が頭打ちになる直前の値i1に設定し
ておく。
イオン信号がしきい値を越えない場合、イオン
化時間t1で主たるパルスイオン化を行ない、イオ
ンを捕捉して検出を行なう（ステツプＳ５，Ｓ
６）。この場合、予め設定されたゲインで増幅を
行ない、出力する（ステツプＳ７，Ｓ８）。
化時間t1で主たるパルスイオン化を行ない、イオ
ンを捕捉して検出を行なう（ステツプＳ５，Ｓ
６）。この場合、予め設定されたゲインで増幅を
行ない、出力する（ステツプＳ７，Ｓ８）。
イオン信号がしきい値i1を越えた場合、イオン
化時間を短縮して再び前置イオン化とイオン検出
を行ない（ステツプＳ９→Ｓ２，Ｓ３）、イオン
信号がしきい値を越えなくなつたところ（イオン
化時間t2；t2＜t1）で、主たるイオン化を行ない、
イオン検出を行なう（ステツプＳ４，Ｓ５，Ｓ
６）。この場合、イオン化時間をt1からt2に減少
させたために起こるイオン信号の減少量に対応さ
せて増幅器５のゲインを増大させ（ステツプ１
０）、出力させる。
化時間を短縮して再び前置イオン化とイオン検出
を行ない（ステツプＳ９→Ｓ２，Ｓ３）、イオン
信号がしきい値を越えなくなつたところ（イオン
化時間t2；t2＜t1）で、主たるイオン化を行ない、
イオン検出を行なう（ステツプＳ４，Ｓ５，Ｓ
６）。この場合、イオン化時間をt1からt2に減少
させたために起こるイオン信号の減少量に対応さ
せて増幅器５のゲインを増大させ（ステツプ１
０）、出力させる。
以上のように前置パルスイオン化−検出を行な
うことにより、ダイナミツクレンジの拡大が可能
である。また前置パルスイオン化−検出のプロセ
スは数ミリ秒で終えることができるため、主たる
検出に遅れを生じさせることは殆どない。
うことにより、ダイナミツクレンジの拡大が可能
である。また前置パルスイオン化−検出のプロセ
スは数ミリ秒で終えることができるため、主たる
検出に遅れを生じさせることは殆どない。
第１図の実施例において、イオン検出器４と増
幅器５は、例えばエレクトロンマルチプライヤー
のように一体のものであつてもよい。
幅器５は、例えばエレクトロンマルチプライヤー
のように一体のものであつてもよい。
実施例 ２
上記実施例１において、前置パルスイオン化検
出後、その信号がしきい値範囲の上限を越えるか
しきい値範囲の下限を下まわる場合、すなわち、
その信号が所定のしきい値範囲内にない場合、イ
オン化時間と捕捉イオン量の関係を用いて、その
検出値から捕捉イオン量が所定のしきい値範囲内
に入るイオン化時間を求め、それで主たるイオン
化を行ない、イオン検出を行なう。そして、その
イオン化時間に対応させて増幅器のゲインを制御
し、出力させる。この場合、前置パルスイオン化
−検出のプロセスを１回行なうだけでよい。
出後、その信号がしきい値範囲の上限を越えるか
しきい値範囲の下限を下まわる場合、すなわち、
その信号が所定のしきい値範囲内にない場合、イ
オン化時間と捕捉イオン量の関係を用いて、その
検出値から捕捉イオン量が所定のしきい値範囲内
に入るイオン化時間を求め、それで主たるイオン
化を行ない、イオン検出を行なう。そして、その
イオン化時間に対応させて増幅器のゲインを制御
し、出力させる。この場合、前置パルスイオン化
−検出のプロセスを１回行なうだけでよい。
実施例１，２において、前置パルスイオン化−
検出のプロセスを適当に省略してもよい。
検出のプロセスを適当に省略してもよい。
実施例 ３
第５図は第３の実施例を表わす。第１図と同一
の部分には同一の記号を付して説明を省略する。
の部分には同一の記号を付して説明を省略する。
イオン化と同時にイオン捕捉チヤンバ内のイオ
ン量を連続的に測定し、それがしきい値に達した
時点でイオン化を停止する。そしてそのイオン化
時間に対応したゲインでイオンを検出する。以上
の方法でもダイナミツクレンジを拡大することが
できる。
ン量を連続的に測定し、それがしきい値に達した
時点でイオン化を停止する。そしてそのイオン化
時間に対応したゲインでイオンを検出する。以上
の方法でもダイナミツクレンジを拡大することが
できる。
第５図において、イオン捕捉チヤンバとしての
四重極トラツプ１内には対向した一対の電極１０
ａ，１０ｂが設けられ、両電極１０ａ，１０ｂは
トランス１２の一次側に接続されて検出用共振回
路１４を形成している。１６はキヤパシタＣとト
ランス１８からなる比較用共振回路、２０は両共
振回路１４，１６に電源を供給する交流電流であ
る。
四重極トラツプ１内には対向した一対の電極１０
ａ，１０ｂが設けられ、両電極１０ａ，１０ｂは
トランス１２の一次側に接続されて検出用共振回
路１４を形成している。１６はキヤパシタＣとト
ランス１８からなる比較用共振回路、２０は両共
振回路１４，１６に電源を供給する交流電流であ
る。
両共振回路１４，１６のトランス１２，１８の
二次側は増幅器２２に入力され、その増幅器２２
の出力は判定器２４において予め設定されたしき
い値と比較され、その増幅器２２の出力がしきい
値に達したところで判定器２４からイオン化制御
装置３へイオン化停止信号が送出される。
二次側は増幅器２２に入力され、その増幅器２２
の出力は判定器２４において予め設定されたしき
い値と比較され、その増幅器２２の出力がしきい
値に達したところで判定器２４からイオン化制御
装置３へイオン化停止信号が送出される。
２６はイオン化制御装置３からイオン化時間を
入力し、第３図に示されるような関係を利用して
増幅器５のゲインを決定するイオン化時間−ゲイ
ン変換器である。
入力し、第３図に示されるような関係を利用して
増幅器５のゲインを決定するイオン化時間−ゲイ
ン変換器である。
本実施例はイオン捕捉チヤンバ１内のイオンに
よる交流電力の吸収を利用して、比較用LC共振
回路１６との比較測定を行なつている。
よる交流電力の吸収を利用して、比較用LC共振
回路１６との比較測定を行なつている。
以上の実施例は、いずれもイオン量を監視して
いるが、真空計により試料濃度を監視するように
してもよい。
いるが、真空計により試料濃度を監視するように
してもよい。
またイオン化をイオン捕捉チヤンバ１外で行な
い、イオン捕捉チヤンバ１内に導入するイオン量
をゲート開閉時間により制御するようにしてもよ
い。
い、イオン捕捉チヤンバ１内に導入するイオン量
をゲート開閉時間により制御するようにしてもよ
い。
本発明は四重極トラツプ以外のイオン捕捉チヤ
ンバにも適用することができる。
ンバにも適用することができる。
（発明の効果）
本発明のパルスイオン化検出方法では、パルス
イオン化時間を制御して捕捉イオン量がしきい値
の上限を越えないようにするとともに、検出限界
を下げたので、イオン捕捉に特有の頭打ち現象を
避けることができ、ダイナミツクレンジを拡大
し、感度を向上させることができる。
イオン化時間を制御して捕捉イオン量がしきい値
の上限を越えないようにするとともに、検出限界
を下げたので、イオン捕捉に特有の頭打ち現象を
避けることができ、ダイナミツクレンジを拡大
し、感度を向上させることができる。
第１図は第１の実施例を示す概略図、第２図は
イオン捕捉チヤンバの一例としての四重極トラツ
プを示す概略断面図、第３図はイオン化時間と捕
捉イオン量の関係を示す図、第４図は第１図の実
施例の動作を説明するフローチヤト、第５図は第
３の実施例を示す概略図である。 １……イオン捕捉チヤンバ、３……パルスイオ
ン化制御装置、４……イオン検出器、５……増幅
器、６……イオン信号判定器、１０ａ，１０ｂ…
…電極、１４，１６……共振回路、２４……判定
器、２６……イオン化時間−ゲイン変換器。
イオン捕捉チヤンバの一例としての四重極トラツ
プを示す概略断面図、第３図はイオン化時間と捕
捉イオン量の関係を示す図、第４図は第１図の実
施例の動作を説明するフローチヤト、第５図は第
３の実施例を示す概略図である。 １……イオン捕捉チヤンバ、３……パルスイオ
ン化制御装置、４……イオン検出器、５……増幅
器、６……イオン信号判定器、１０ａ，１０ｂ…
…電極、１４，１６……共振回路、２４……判定
器、２６……イオン化時間−ゲイン変換器。
Claims (1)
- １ パルスイオン化によつて生成されたイオンを
一時的に捕捉し検出する方法において、イオン量
又は試料濃度を検出して、しきい値と比較し、そ
の検出値が所定の範囲内にないときは捕捉イオン
量が適量になるようにパルスイオン化時間を変化
させ、かつ、パルスイオン化時間の変化に対応し
て検出イオン信号の増幅度を変化させることを特
徴とするパルスイオン化検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60283973A JPS62168327A (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | パルスイオン化検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60283973A JPS62168327A (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | パルスイオン化検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62168327A JPS62168327A (ja) | 1987-07-24 |
| JPH0421305B2 true JPH0421305B2 (ja) | 1992-04-09 |
Family
ID=17672626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60283973A Granted JPS62168327A (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | パルスイオン化検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62168327A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5107109A (en) * | 1986-03-07 | 1992-04-21 | Finnigan Corporation | Method of increasing the dynamic range and sensitivity of a quadrupole ion trap mass spectrometer |
| JP4644506B2 (ja) * | 2005-03-28 | 2011-03-02 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 質量分析装置 |
-
1985
- 1985-12-17 JP JP60283973A patent/JPS62168327A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62168327A (ja) | 1987-07-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |