JPH05217548A - 四重極型質量分析計 - Google Patents
四重極型質量分析計Info
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- JPH05217548A JPH05217548A JP4046121A JP4612192A JPH05217548A JP H05217548 A JPH05217548 A JP H05217548A JP 4046121 A JP4046121 A JP 4046121A JP 4612192 A JP4612192 A JP 4612192A JP H05217548 A JPH05217548 A JP H05217548A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 四重極質量分析器で四重極電極棒と四重極保
持枠の熱膨張による質量の測定誤差を自動補正する。 【構成】 四重極に温度センサを設け、検出された温度
に基づいて四重極に印加する高周波の振幅値に補正値を
加えて四重極に印加する。
持枠の熱膨張による質量の測定誤差を自動補正する。 【構成】 四重極に温度センサを設け、検出された温度
に基づいて四重極に印加する高周波の振幅値に補正値を
加えて四重極に印加する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は四重極型質量分析計の温
度補正手段に関する。
度補正手段に関する。
【0002】
【従来の技術】四重極型質量分析計では四重極間を通過
中に発散したイオンが四重極に入射するので、四重極の
温度が上昇し、熱膨張によって四重極電極棒の直径が増
し、四重極の保持枠も熱伝導を受けて昇温する結果熱膨
張して四重極電極間距離も増加する。このような熱膨張
は四重極電極相互の幾何学的関係を変化させ、イオン質
量の測定値に誤差を与える。
中に発散したイオンが四重極に入射するので、四重極の
温度が上昇し、熱膨張によって四重極電極棒の直径が増
し、四重極の保持枠も熱伝導を受けて昇温する結果熱膨
張して四重極電極間距離も増加する。このような熱膨張
は四重極電極相互の幾何学的関係を変化させ、イオン質
量の測定値に誤差を与える。
【0003】上述したような熱膨張の影響を補正するた
め従来は四重極電極と保持枠の材料の組合せを適当に選
んで四重極電極棒と保持枠の熱膨張の影響が相互に打ち
消し合うようにしていた。しかしこのような方法では理
想的な材料の組合せは得難く、一応の満足が行くような
組合せでも、材料の選択が非常に制限されて加工性が悪
くなるとか材料費が高価になる等の問題があり、しかも
補正自体完全には行い難いものであった。
め従来は四重極電極と保持枠の材料の組合せを適当に選
んで四重極電極棒と保持枠の熱膨張の影響が相互に打ち
消し合うようにしていた。しかしこのような方法では理
想的な材料の組合せは得難く、一応の満足が行くような
組合せでも、材料の選択が非常に制限されて加工性が悪
くなるとか材料費が高価になる等の問題があり、しかも
補正自体完全には行い難いものであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は特別な材料の
組合せを選択すると云うようなことをしないで、電気的
な手段で任意に高精度で温度に対する補正がなされた四
重極型質量分析計を提供しようとするものである。
組合せを選択すると云うようなことをしないで、電気的
な手段で任意に高精度で温度に対する補正がなされた四
重極型質量分析計を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】四重極電極棒或は同電極
保持枠に温度センサを設け、検出された温度データに基
づいて四重極に印加する直流電圧及び高周波電圧に補正
値を加算して四重極に印加するようにした。
保持枠に温度センサを設け、検出された温度データに基
づいて四重極に印加する直流電圧及び高周波電圧に補正
値を加算して四重極に印加するようにした。
【0006】
【作用】四重極型質量分析器における温度上昇の影響は
四重極電極棒の直径が増すことによる対向電極間距離の
短縮と保持枠の膨張による四重極電極の中心間距離の増
加による対向電極間距離の増加の差として現れる対向電
極間距離の変化で、測定される質量に現れる質量誤差は
この距離変化の関数であり、距離変化は温度の関数であ
るから、質量誤差は温度の関数で、その形は四重極電極
構造の各寸法と材質によって決まる。従って任意質量M
を検出する場合の標準温度Toにおける正規の四重極印
加電圧をU,V(Uは直流電圧、Vは高周波電圧)とす
ると、温度TのときT−To=tとして検出される質量
はM+ΔMで ΔM=f(t) 上記誤差分だけ検出質量をずらせるため、U或はVに与
えるべき補正値ΔU或はΔVはまた温度差tの関数で例
えば ΔV=g(t) 従って温度差tが検出されたとき、四重極に印加する電
圧を高周波電圧において V+ΔV=V+g(t) g(t)は同じ設計の質量分析計では決まった形である
から、予め実測でg(t)の形を求め記憶しておくこと
で、四重極印加電圧に温度による補正値を付加すること
により、常に正しい質量を求めることが可能となる。
四重極電極棒の直径が増すことによる対向電極間距離の
短縮と保持枠の膨張による四重極電極の中心間距離の増
加による対向電極間距離の増加の差として現れる対向電
極間距離の変化で、測定される質量に現れる質量誤差は
この距離変化の関数であり、距離変化は温度の関数であ
るから、質量誤差は温度の関数で、その形は四重極電極
構造の各寸法と材質によって決まる。従って任意質量M
を検出する場合の標準温度Toにおける正規の四重極印
加電圧をU,V(Uは直流電圧、Vは高周波電圧)とす
ると、温度TのときT−To=tとして検出される質量
はM+ΔMで ΔM=f(t) 上記誤差分だけ検出質量をずらせるため、U或はVに与
えるべき補正値ΔU或はΔVはまた温度差tの関数で例
えば ΔV=g(t) 従って温度差tが検出されたとき、四重極に印加する電
圧を高周波電圧において V+ΔV=V+g(t) g(t)は同じ設計の質量分析計では決まった形である
から、予め実測でg(t)の形を求め記憶しておくこと
で、四重極印加電圧に温度による補正値を付加すること
により、常に正しい質量を求めることが可能となる。
【0007】
【実施例】図1に本発明の一実施例を示す。図で1は四
重極を構成する電極棒、2は四重極電極棒の保持枠で絶
縁材料で作られており、これらは図2に示すような関係
で結合されている。3は保持枠2に一つの電極棒1の近
くまで穿設した盲孔4に挿入されている温度センサであ
る。5はイオン源で図1で右方にイオンビームを発射
し、四重極に印加される直流電圧Uと高周波電圧Vとの
値によって決まる特定質量のイオンが四重極間を通過し
て図1の右方のイオン検出器6によって検出される。
重極を構成する電極棒、2は四重極電極棒の保持枠で絶
縁材料で作られており、これらは図2に示すような関係
で結合されている。3は保持枠2に一つの電極棒1の近
くまで穿設した盲孔4に挿入されている温度センサであ
る。5はイオン源で図1で右方にイオンビームを発射
し、四重極に印加される直流電圧Uと高周波電圧Vとの
値によって決まる特定質量のイオンが四重極間を通過し
て図1の右方のイオン検出器6によって検出される。
【0008】図2に上記実施例における四重極に電圧を
印加する回路を示す。図で7は制御回路で四重極に印加
する直流電圧Uと高周波電圧Vのディジタルデータを出
力する。高周波電圧及び直流電圧Vのディジタルデータ
はD/A変換器10で直流電圧に変換されアナログ加算
回路11に被加数信号として印加される。加算回路11
には温度センサ3の出力に応じた補正信号の電圧が加数
データとして印加され、両方の和の電圧が高周波電源1
2及び直流電圧電源9を制御して、高周波電源12から
V+ΔV(ΔVは温度に対する補正値)の振幅の高周波
電圧を発生及び直流電圧U+ΔU(ΔUは温度に対する
補正値)させ、この電圧が四重極に印加される。
印加する回路を示す。図で7は制御回路で四重極に印加
する直流電圧Uと高周波電圧Vのディジタルデータを出
力する。高周波電圧及び直流電圧Vのディジタルデータ
はD/A変換器10で直流電圧に変換されアナログ加算
回路11に被加数信号として印加される。加算回路11
には温度センサ3の出力に応じた補正信号の電圧が加数
データとして印加され、両方の和の電圧が高周波電源1
2及び直流電圧電源9を制御して、高周波電源12から
V+ΔV(ΔVは温度に対する補正値)の振幅の高周波
電圧を発生及び直流電圧U+ΔU(ΔUは温度に対する
補正値)させ、この電圧が四重極に印加される。
【0009】図2で鎖線ブロック13で示した回路は温
度センサ3の出力から加算回路11に印加する補正デー
タ信号を発生する回路である。温度センサ3の出力は差
動アンプ14で規準電圧との差の信号xに変換される。
これは作用の項で述べた温度差tに相当する信号であ
る。補正データEは E=kxu で与えられる。kは質量分析計によって決まる定数uは
D/A変換器10の出力で、検出しようとしているイオ
ン質量Mに対応している。このような信号Cを得るた
め、差動増幅器14の出力xとD/A変換器10の出力
uとが掛算回路15に入力され、その出力xuが加算回
路11でk倍される。これは加算回路で、被加数信号入
力抵抗Rと帰還抵抗Rとは等しいので、被加数信号は等
倍率で出力されるが、加算信号入力抵抗R’と帰還抵抗
Rとの比R/R’がkに設定してあるので加算回路の出
力は u+kxu となり、これが高周波電圧+Δ及び直流電圧+Δ’にな
って四重極電極に印加されることになる。
度センサ3の出力から加算回路11に印加する補正デー
タ信号を発生する回路である。温度センサ3の出力は差
動アンプ14で規準電圧との差の信号xに変換される。
これは作用の項で述べた温度差tに相当する信号であ
る。補正データEは E=kxu で与えられる。kは質量分析計によって決まる定数uは
D/A変換器10の出力で、検出しようとしているイオ
ン質量Mに対応している。このような信号Cを得るた
め、差動増幅器14の出力xとD/A変換器10の出力
uとが掛算回路15に入力され、その出力xuが加算回
路11でk倍される。これは加算回路で、被加数信号入
力抵抗Rと帰還抵抗Rとは等しいので、被加数信号は等
倍率で出力されるが、加算信号入力抵抗R’と帰還抵抗
Rとの比R/R’がkに設定してあるので加算回路の出
力は u+kxu となり、これが高周波電圧+Δ及び直流電圧+Δ’にな
って四重極電極に印加されることになる。
【0010】図2で規準温度における四重極の対向電極
棒の中心間距離を2R、電極棒の直径を2pとし、保持
枠の線膨張係数をα、電極棒の線膨張係数をβとし、規
準温度における対向電極間距離をroとすると、規準温
度からtだけ温度が上昇したときの対向電極間距離rは ro=R−p r=R(1+αt)−p(1+βt)=ro+(Rα−
pβ)t 他方四重極に印加する電圧U,Vを一定にしておくと検
出される質量Mはroに対して M=C’/ro2 の関係にあるのでroの温度による変化Δr=(Rα−
pβ)tに対するMの変化ΔMは ΔM=−C’・2Δr/ro=−2MΔr/ro 上式にΔr=(Rα−pβ)tを代入すると ΔM=−C’M(Rα−pβ)t…(1) 従来は上式右辺()内が0になるようにRα−pβを選
んでいたから、材質の選択が制限され設計の自由度がな
かった。本発明は規準温度で質量Mのイオンを検出する
場合の四重極印加電圧Uo,Voの両方に補正値を加え
て検出される質量をΔMだけシフトさせることで温度の
影響を補正するものである。上記(1) 式はΔM=−CM
tと書け、これに対する電圧補正量はKMtとなって、
Kは装置によって決まったものとなる。
棒の中心間距離を2R、電極棒の直径を2pとし、保持
枠の線膨張係数をα、電極棒の線膨張係数をβとし、規
準温度における対向電極間距離をroとすると、規準温
度からtだけ温度が上昇したときの対向電極間距離rは ro=R−p r=R(1+αt)−p(1+βt)=ro+(Rα−
pβ)t 他方四重極に印加する電圧U,Vを一定にしておくと検
出される質量Mはroに対して M=C’/ro2 の関係にあるのでroの温度による変化Δr=(Rα−
pβ)tに対するMの変化ΔMは ΔM=−C’・2Δr/ro=−2MΔr/ro 上式にΔr=(Rα−pβ)tを代入すると ΔM=−C’M(Rα−pβ)t…(1) 従来は上式右辺()内が0になるようにRα−pβを選
んでいたから、材質の選択が制限され設計の自由度がな
かった。本発明は規準温度で質量Mのイオンを検出する
場合の四重極印加電圧Uo,Voの両方に補正値を加え
て検出される質量をΔMだけシフトさせることで温度の
影響を補正するものである。上記(1) 式はΔM=−CM
tと書け、これに対する電圧補正量はKMtとなって、
Kは装置によって決まったものとなる。
【0011】四重極型質量分析計で質量走査を行う場合
直流電圧Uと高周波電圧Vは図3に示すような軌跡に沿
って変化させる。図2で制御回路7はこの軌跡に沿うよ
うUとVに対応するディジタルデータを出力している。
上述実施例では制御回路7は質量Mの検出に対して規準
温度に対応するU,Vのデータを出力し、アナログ加算
回路で補正量を加えているが、制御回路7が質量Mにお
ける検出された温度に対する補正質量ΔMを算出し、規
準温度でM−ΔMに対応するU,Vのデータを出力し、
それをそのまゝ四重極に印加する直流,高周波の電圧に
変換するようにしてもよい。
直流電圧Uと高周波電圧Vは図3に示すような軌跡に沿
って変化させる。図2で制御回路7はこの軌跡に沿うよ
うUとVに対応するディジタルデータを出力している。
上述実施例では制御回路7は質量Mの検出に対して規準
温度に対応するU,Vのデータを出力し、アナログ加算
回路で補正量を加えているが、制御回路7が質量Mにお
ける検出された温度に対する補正質量ΔMを算出し、規
準温度でM−ΔMに対応するU,Vのデータを出力し、
それをそのまゝ四重極に印加する直流,高周波の電圧に
変換するようにしてもよい。
【0012】実施例では補正量は温度上昇tに比例させ
ているが、厳密には電圧U或はVに対する補正量は、質
量Mの検出に当たって例えば高周波電圧の規準温度にお
ける値をVoとし、温度上昇tのときの値をVとする
と、Vはtの級数 V=Vo(1+at+bt2 +ct3 +……) の形で表されるもので、実施例は上式でtの1次の項ま
でとったものである。
ているが、厳密には電圧U或はVに対する補正量は、質
量Mの検出に当たって例えば高周波電圧の規準温度にお
ける値をVoとし、温度上昇tのときの値をVとする
と、Vはtの級数 V=Vo(1+at+bt2 +ct3 +……) の形で表されるもので、実施例は上式でtの1次の項ま
でとったものである。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば材質の組合せの制限がな
いから、材料選択の面でも加工性の面でも最も有利な選
択ができ、温度補正は電気的に行われるので、装置が構
造的に複雑になることもなく、安価に高精度の四重極型
質量分析計を提供することが可能となる。
いから、材料選択の面でも加工性の面でも最も有利な選
択ができ、温度補正は電気的に行われるので、装置が構
造的に複雑になることもなく、安価に高精度の四重極型
質量分析計を提供することが可能となる。
【図1】本発明の一実施例の要部側面図
【図2】上記実施例の要部横断面および回路構成図
【図3】四重極型質量分析計の印加電圧軌跡のグラフ
1 四重極電極棒 2 電極棒保持枠 3 温度センサ 7 制御回路 11 加算回路 13 補正データ信号を出力する回路
Claims (1)
- 四重極電極棒或はその保持枠に温度センサを取付け、同
センサにより得られた温度データに基づいて四重極電極
に印加する直流電圧或は高周波電圧に付加する温度補正
量を算出し、四重極印加電圧に加算して印加するように
したことを特徴とする四重極型質量分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4046121A JPH05217548A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 四重極型質量分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4046121A JPH05217548A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 四重極型質量分析計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05217548A true JPH05217548A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=12738163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4046121A Pending JPH05217548A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 四重極型質量分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05217548A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10106484A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-24 | Shimadzu Corp | 四重極質量分析装置 |
| WO2008146440A1 (ja) * | 2007-05-30 | 2008-12-04 | Shimadzu Corporation | 飛行時間型質量分析装置 |
| JP2009187850A (ja) * | 2008-02-08 | 2009-08-20 | Hitachi High-Technologies Corp | 質量分析装置 |
| JP2014022162A (ja) * | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Hitachi High-Technologies Corp | 質量分析装置 |
| WO2023013274A1 (ja) | 2021-08-06 | 2023-02-09 | 株式会社日立ハイテク | 質量分析装置 |
| JPWO2023053296A1 (ja) * | 2021-09-29 | 2023-04-06 | ||
| GB2641921A (en) * | 2024-06-18 | 2025-12-24 | Thermo Fisher Scient Bremen Gmbh | A Multipole Ion Guide and Methods of Controlling the Voltage Applied to a Multipole Ion Guide |
| GB2641922A (en) * | 2024-06-18 | 2025-12-24 | Thermo Fisher Scient Bremen Gmbh | A multipole ion guide and methods of controlling the voltage applied to a multipole ion guide |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPH03285246A (ja) * | 1990-03-30 | 1991-12-16 | Shimadzu Corp | 四重極質量分折装置 |
| JPH0455752A (ja) * | 1990-06-25 | 1992-02-24 | Yokogawa Electric Corp | 四重極マスフィルタ |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP4046121A patent/JPH05217548A/ja active Pending
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| WO2025261817A1 (en) | 2024-06-18 | 2025-12-26 | Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh | A multipole ion guide and methods of controlling the voltage applied to a multipole ion guide |
| WO2025261818A1 (en) | 2024-06-18 | 2025-12-26 | Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh | A multipole ion guide and methods of controlling the voltage applied to a multipole ion guide |
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