JPH0572058B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0572058B2 JPH0572058B2 JP59064797A JP6479784A JPH0572058B2 JP H0572058 B2 JPH0572058 B2 JP H0572058B2 JP 59064797 A JP59064797 A JP 59064797A JP 6479784 A JP6479784 A JP 6479784A JP H0572058 B2 JPH0572058 B2 JP H0572058B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- ion
- magnetic field
- daughter
- energy
- 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.)
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-
- 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
- H01J49/28—Static spectrometers
- H01J49/32—Static spectrometers using double focusing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
イ 産業上の利用分野
本発明は二重収束型質量分析計を利用したイオ
ン開裂反応の測定方法に関する。 ロ 従来技術 二重収束型質量分析計では通常、イオン化した
試料をエネルギー分析用電場でエネルギー選別し
た後磁場で質量分析を行う。所で試料をイオン化
した場合、生成されたイオンのうち準安定状態に
あるイオンは飛行中開裂してドーターイオン（娘
イオン）を生成する。上述した二重収束型質量分
析計の通常の用法は開裂しなかつたイオンを検出
しているのである。しかし試料をイオン化して生
じた準安定イオンが開裂してどのような娘イオン
が生ずるかと云うことも試料分析上多くの情報を
与える。そこでこのような娘イオンを検出する方
法が開発された。 今もとのイオン（親イオン）Io+が娘イオンI+
と中性分子ｎとに開裂したとする。 Io+→I+＋ｎ このとき開裂の前後で親イオンも娘イオンも中
性分子も同じ速度Ｖを保持しており、親イオンの
質量をMo、娘イオンの質量をＭとすると、親イ
オンの運動のエネルギーEo＝MoV2／２に対して
娘イオンの運動エネルギーＥ＝MV2／２で、Ｅ
＜Eoである。こゝでEoは親イオンの加速電圧で
決まり、質量に関係せず一定（親イオン生成時の
初速度のばらつきによるばらつきを含む）であ
り、通常の質量分析ではエネルギー分析用電場の
強さを丁度運動エネルギーEoの荷電粒子が通過
するように設定して磁場による質量走査を行つて
いる。これに対して、イオンの飛行方向を逆にし
て、先に磁場により、質量Moのイオンを選別
し、エネルギー分析電場の強さを変えてエネルギ
ー走査を行うと、磁場を出て電場に入射する間に
質量Moの親イオンが開裂して生じた娘イオンが
検出される。前述したように質量Ｍの娘イオンの
運動エネルギーＥはＥ＝MV2／２であるから、 Ｅ／Eo＝Ｍ／Mo ……(1) であり、Eoは最初のイオン加速電圧で決まつて
おり、Mo、Ｅも既知であるから、 Ｍ＝Ｅ／Eo×Mo で与えられる。このようにして親イオンが開裂し
てどのような娘イオンを生ずるかと云う開裂の質
量スペクトルが求められる。この方法は磁場と電
場との間を飛行中の親イオンが開裂して生じた娘
イオンを分析するもので、MIKES法と呼ばれ、
この方法を実施する装置は磁場が任意の質量に設
定でき、電場が連続走査できるようになつてい
る。MIKES法を発展させ、磁場も電場も走査し
てイオン源と次の場（磁場或は電場）との間で生
成した娘イオンを分析する方法（Linked Scan
法）がある。以上が従来の準安定イオンの開裂反
応分析法の概要である。 準安定イオンの開裂の仕方は一と通りでなく、
親イオンの保有していた内部エネルギーの大小に
よつて異る型の開裂をし、かつ夫々の開裂は異る
反応速度で開裂する。開裂に伴い親イオン中の内
部エネルギーの高いものが減つて行くので、一つ
の娘イオンに着目して、親イオンの生成時から、
娘イオン生成量の減少して行く速さを測定する
と、親イオンからその娘イオンが生ずる分解反応
の反応速度が求まり、これが分析上の一つの情報
となる。しかし従来のMIKES法或はLinked
Scan法単独では上述した測定はできず、両方の
方法を実行して始めて、イオン源とその次の電場
或は磁場との間及び、電場、磁場の間の、イオン
軌道上の相前後する二つの領域における娘イオン
生成の速さ（娘イオン検出強度）の比が求めら
れ、従つて夫々の方法を実行するため二種の装置
が必要であつた。 ハ 目的 本発明は一つの装置で娘イオン生成の時間的経
過を測定できることを目的とする。 ニ 構成 二重収束型質量分析計で、電場強度を一つの娘
イオンに合せておき、磁場の走査を行う。最初の
イオン加速電圧によつて親イオンに与えられる運
動エネルギー（以下単にエネルギーと記す）を
Eo、電場を通過する娘イオンのエネルギーをＥ
とすると、前記(1)式で Ｅ／Eo＝Ｍ／Mo 磁場を走査しているので、磁場が質量M2／Moに
相当したとき、一つのピークが検出され、次に磁
場が質量Moに相当したとき再びピークが検出さ
れる。先のピークは親イオンが磁場に入射する前
に開裂して生じた娘イオンの強度を示し、後のピ
ークは磁場と電場との間で生成された娘イオンの
強度を示す。 この方法は或る親イオンから生ずる娘イオンが
既知であるとき、イオン軌道上の相前後する二領
域で生成された娘イオンを一つの装置で磁場の一
走査の間に検出定量できるものである。 ホ 実施例 第１図は本発明方法を実行する装置の各部配置
を示す。１はイオン源、２は質量分析用磁場、３
はエネルギー分析用電場、４はイオン検出器で、
イオンはイオン軌道Ｉを矢印方向に飛行する。こ
の配置は逆配置形二重収束型質量分析計であり、
イオン源１とイオン検出器４の場所を入れ換えれ
ば通常の二重収束型質量分析計となる。何れにし
ても通常の二重収束型質量分析計の場合、電場走
査を行うMIKES法は実施できない。本発明では
逆配置形二重収束型質量分析計を用いるとある一
種類の、親イオンからの開裂に対して、MIKES
法とLINKED法が同時に行える特徴がある。 上記装置でイオン源１と磁場２との間における
イオン加速電圧をVoとすると、親イオンのエネ
ルギーEo＝eVoは親イオンの質量に関せず一定
である。こゝで或る試料において質量Moのイオ
ンが開裂して質量Ｍの娘イオンを生ずることが予
め判つているとし、この娘イオンを検出する。前
記(1)式によつてエネルギー分析用電場３はエネル
ギーＥ＝Eo（Ｍ／Mo）のイオンが通過するよう
に電圧を設定しておき、磁場２で質量走査を行つ
て検出器４の出力を質量を横軸にとつて記録する
と、第２図に示すような記録が得られる。 第２図に質量M2／Moの所に現れているピーク
Ｐ１は、イオン源１と磁場２との間で質量Moの
親イオンが開裂して生じた質量Ｍの娘イオンのピ
ークである。その理由は次の通りである。今磁場
２を通過するイオンの軌道半径をｒ、電荷をｅ、
速度をｖ、質量をｍ、そのときの磁場の強さをＢ
とすると、 Ｂ＝１／er・mv 速度ｖの代りにエネルギーExを用いると上式
は Ｂ＝√２／er√・ ……(2) となる。第２図の記録の横軸の質量は、磁場２の
強度ＢからイオンのエネルギーをEoとして(2)式
によつて求めた質量を示しており、これは通常の
質量分析時の質量と同じものである。こゝで磁場
２の強度Ｂが質量ｍ、エネルギーEoのイオンが
通過する値であるとき、その磁場を質量Ｍ、エネ
ルギーＥのイオンが通過するとするとｍとＭとの
関係は、前記(1)式から Ｅ＝Ｍ／MoEo であるから、(2)式を使つて
ン開裂反応の測定方法に関する。 ロ 従来技術 二重収束型質量分析計では通常、イオン化した
試料をエネルギー分析用電場でエネルギー選別し
た後磁場で質量分析を行う。所で試料をイオン化
した場合、生成されたイオンのうち準安定状態に
あるイオンは飛行中開裂してドーターイオン（娘
イオン）を生成する。上述した二重収束型質量分
析計の通常の用法は開裂しなかつたイオンを検出
しているのである。しかし試料をイオン化して生
じた準安定イオンが開裂してどのような娘イオン
が生ずるかと云うことも試料分析上多くの情報を
与える。そこでこのような娘イオンを検出する方
法が開発された。 今もとのイオン（親イオン）Io+が娘イオンI+
と中性分子ｎとに開裂したとする。 Io+→I+＋ｎ このとき開裂の前後で親イオンも娘イオンも中
性分子も同じ速度Ｖを保持しており、親イオンの
質量をMo、娘イオンの質量をＭとすると、親イ
オンの運動のエネルギーEo＝MoV2／２に対して
娘イオンの運動エネルギーＥ＝MV2／２で、Ｅ
＜Eoである。こゝでEoは親イオンの加速電圧で
決まり、質量に関係せず一定（親イオン生成時の
初速度のばらつきによるばらつきを含む）であ
り、通常の質量分析ではエネルギー分析用電場の
強さを丁度運動エネルギーEoの荷電粒子が通過
するように設定して磁場による質量走査を行つて
いる。これに対して、イオンの飛行方向を逆にし
て、先に磁場により、質量Moのイオンを選別
し、エネルギー分析電場の強さを変えてエネルギ
ー走査を行うと、磁場を出て電場に入射する間に
質量Moの親イオンが開裂して生じた娘イオンが
検出される。前述したように質量Ｍの娘イオンの
運動エネルギーＥはＥ＝MV2／２であるから、 Ｅ／Eo＝Ｍ／Mo ……(1) であり、Eoは最初のイオン加速電圧で決まつて
おり、Mo、Ｅも既知であるから、 Ｍ＝Ｅ／Eo×Mo で与えられる。このようにして親イオンが開裂し
てどのような娘イオンを生ずるかと云う開裂の質
量スペクトルが求められる。この方法は磁場と電
場との間を飛行中の親イオンが開裂して生じた娘
イオンを分析するもので、MIKES法と呼ばれ、
この方法を実施する装置は磁場が任意の質量に設
定でき、電場が連続走査できるようになつてい
る。MIKES法を発展させ、磁場も電場も走査し
てイオン源と次の場（磁場或は電場）との間で生
成した娘イオンを分析する方法（Linked Scan
法）がある。以上が従来の準安定イオンの開裂反
応分析法の概要である。 準安定イオンの開裂の仕方は一と通りでなく、
親イオンの保有していた内部エネルギーの大小に
よつて異る型の開裂をし、かつ夫々の開裂は異る
反応速度で開裂する。開裂に伴い親イオン中の内
部エネルギーの高いものが減つて行くので、一つ
の娘イオンに着目して、親イオンの生成時から、
娘イオン生成量の減少して行く速さを測定する
と、親イオンからその娘イオンが生ずる分解反応
の反応速度が求まり、これが分析上の一つの情報
となる。しかし従来のMIKES法或はLinked
Scan法単独では上述した測定はできず、両方の
方法を実行して始めて、イオン源とその次の電場
或は磁場との間及び、電場、磁場の間の、イオン
軌道上の相前後する二つの領域における娘イオン
生成の速さ（娘イオン検出強度）の比が求めら
れ、従つて夫々の方法を実行するため二種の装置
が必要であつた。 ハ 目的 本発明は一つの装置で娘イオン生成の時間的経
過を測定できることを目的とする。 ニ 構成 二重収束型質量分析計で、電場強度を一つの娘
イオンに合せておき、磁場の走査を行う。最初の
イオン加速電圧によつて親イオンに与えられる運
動エネルギー（以下単にエネルギーと記す）を
Eo、電場を通過する娘イオンのエネルギーをＥ
とすると、前記(1)式で Ｅ／Eo＝Ｍ／Mo 磁場を走査しているので、磁場が質量M2／Moに
相当したとき、一つのピークが検出され、次に磁
場が質量Moに相当したとき再びピークが検出さ
れる。先のピークは親イオンが磁場に入射する前
に開裂して生じた娘イオンの強度を示し、後のピ
ークは磁場と電場との間で生成された娘イオンの
強度を示す。 この方法は或る親イオンから生ずる娘イオンが
既知であるとき、イオン軌道上の相前後する二領
域で生成された娘イオンを一つの装置で磁場の一
走査の間に検出定量できるものである。 ホ 実施例 第１図は本発明方法を実行する装置の各部配置
を示す。１はイオン源、２は質量分析用磁場、３
はエネルギー分析用電場、４はイオン検出器で、
イオンはイオン軌道Ｉを矢印方向に飛行する。こ
の配置は逆配置形二重収束型質量分析計であり、
イオン源１とイオン検出器４の場所を入れ換えれ
ば通常の二重収束型質量分析計となる。何れにし
ても通常の二重収束型質量分析計の場合、電場走
査を行うMIKES法は実施できない。本発明では
逆配置形二重収束型質量分析計を用いるとある一
種類の、親イオンからの開裂に対して、MIKES
法とLINKED法が同時に行える特徴がある。 上記装置でイオン源１と磁場２との間における
イオン加速電圧をVoとすると、親イオンのエネ
ルギーEo＝eVoは親イオンの質量に関せず一定
である。こゝで或る試料において質量Moのイオ
ンが開裂して質量Ｍの娘イオンを生ずることが予
め判つているとし、この娘イオンを検出する。前
記(1)式によつてエネルギー分析用電場３はエネル
ギーＥ＝Eo（Ｍ／Mo）のイオンが通過するよう
に電圧を設定しておき、磁場２で質量走査を行つ
て検出器４の出力を質量を横軸にとつて記録する
と、第２図に示すような記録が得られる。 第２図に質量M2／Moの所に現れているピーク
Ｐ１は、イオン源１と磁場２との間で質量Moの
親イオンが開裂して生じた質量Ｍの娘イオンのピ
ークである。その理由は次の通りである。今磁場
２を通過するイオンの軌道半径をｒ、電荷をｅ、
速度をｖ、質量をｍ、そのときの磁場の強さをＢ
とすると、 Ｂ＝１／er・mv 速度ｖの代りにエネルギーExを用いると上式
は Ｂ＝√２／er√・ ……(2) となる。第２図の記録の横軸の質量は、磁場２の
強度ＢからイオンのエネルギーをEoとして(2)式
によつて求めた質量を示しており、これは通常の
質量分析時の質量と同じものである。こゝで磁場
２の強度Ｂが質量ｍ、エネルギーEoのイオンが
通過する値であるとき、その磁場を質量Ｍ、エネ
ルギーＥのイオンが通過するとするとｍとＭとの
関係は、前記(1)式から Ｅ＝Ｍ／MoEo であるから、(2)式を使つて
【化】
これから
ｍ＝M2／Mo
従つて磁場２の強度が質量表示でM2／Moであ
るとき、イオン検出器４で検出されたイオンはイ
オン源１と磁場２との間で開裂して生じた質量Ｍ
の娘イオンのピークである。このとき、質量ｍ＝
M2／MoでエネルギーがEoのイオンも磁場２を
通過できるが、このイオンはエネルギーＥのイオ
ンに合せてある電場３を通過できない。 次に第２図で質量Moの所に現れているピーク
Ｐ２は質量Moの親イオンが磁場２を通過し、電
場３に入射する迄の間に開裂して生じた質量Ｍの
娘イオンピークである。何故かと云うと、磁場強
度が質量Moに相当しているとき、検出器４で検
出されているイオンは質量Mo、エネルギEoの状
態で磁場２を通過したことは明かであり、そのよ
うなイオンのうちでエネルギーがＥ（電場３を通
過できるエネルギー）であるものは前記(1)式で質
量がＭ以外にはあり得ないからである。 上述した所によつて第２図における二つのピー
クＰ１，Ｐ２の意味が明かとなつた。Ｐ１はイオ
ン源１と磁場２との間で生じた娘イオン、即ち質
量Moの親イオン生成後初期の段階で生じたもの
であり、Ｐ２は磁場２と電場３との間で生じた娘
イオンのピークで、後期の親イオンから生じたも
ので、Ｐ１より強度が低下しており、この低下は
質量Moの親イオンの質量Ｍの娘イオンへの開裂
の反応速度の大小に関係していて親イオンの性質
に関する一つの情報を提供するものである。 第３図は実測例を示し、試料はＮ−ヘプタン、
親イオンの質量数はMo／Ｚ＝1000、娘イオンの
質量数はＭ／Ｚ＝70で、質量数（70）2／100＝49
の位置に第１のピークＰ１が現れており、質量数
100の所に第２のピークＰ２が現れている。 ヘ 効果 第１図に示した装置は普通の二重収束型質量分
析計である。この装置は磁場による質量走査は可
能であるが、電場３は任意の値に設定できるが連
続的なエネルギー走査ができない。本発明は上述
したように、通常の二重収束型質量分析計によつ
ても実施可能であり、しかもMIKES法を実施す
る装置ではできなかつた、イオン軌道上の異る領
域における親イオン開裂の状態を同時に測定比較
することが可能である。
るとき、イオン検出器４で検出されたイオンはイ
オン源１と磁場２との間で開裂して生じた質量Ｍ
の娘イオンのピークである。このとき、質量ｍ＝
M2／MoでエネルギーがEoのイオンも磁場２を
通過できるが、このイオンはエネルギーＥのイオ
ンに合せてある電場３を通過できない。 次に第２図で質量Moの所に現れているピーク
Ｐ２は質量Moの親イオンが磁場２を通過し、電
場３に入射する迄の間に開裂して生じた質量Ｍの
娘イオンピークである。何故かと云うと、磁場強
度が質量Moに相当しているとき、検出器４で検
出されているイオンは質量Mo、エネルギEoの状
態で磁場２を通過したことは明かであり、そのよ
うなイオンのうちでエネルギーがＥ（電場３を通
過できるエネルギー）であるものは前記(1)式で質
量がＭ以外にはあり得ないからである。 上述した所によつて第２図における二つのピー
クＰ１，Ｐ２の意味が明かとなつた。Ｐ１はイオ
ン源１と磁場２との間で生じた娘イオン、即ち質
量Moの親イオン生成後初期の段階で生じたもの
であり、Ｐ２は磁場２と電場３との間で生じた娘
イオンのピークで、後期の親イオンから生じたも
ので、Ｐ１より強度が低下しており、この低下は
質量Moの親イオンの質量Ｍの娘イオンへの開裂
の反応速度の大小に関係していて親イオンの性質
に関する一つの情報を提供するものである。 第３図は実測例を示し、試料はＮ−ヘプタン、
親イオンの質量数はMo／Ｚ＝1000、娘イオンの
質量数はＭ／Ｚ＝70で、質量数（70）2／100＝49
の位置に第１のピークＰ１が現れており、質量数
100の所に第２のピークＰ２が現れている。 ヘ 効果 第１図に示した装置は普通の二重収束型質量分
析計である。この装置は磁場による質量走査は可
能であるが、電場３は任意の値に設定できるが連
続的なエネルギー走査ができない。本発明は上述
したように、通常の二重収束型質量分析計によつ
ても実施可能であり、しかもMIKES法を実施す
る装置ではできなかつた、イオン軌道上の異る領
域における親イオン開裂の状態を同時に測定比較
することが可能である。
第１図は本発明を実行する装置の平面図、第２
図は本発明方法の機能を説明するグラフ、第３図
は本発明方法を実施した実測例のグラフである。 １……イオン源、２……質量分析用電場、３…
…エネルギー分析用電場、４……イオン検出器。
図は本発明方法の機能を説明するグラフ、第３図
は本発明方法を実施した実測例のグラフである。 １……イオン源、２……質量分析用電場、３…
…エネルギー分析用電場、４……イオン検出器。
Claims (1)
- １ 質量分析用磁場とエネルギー分析用電場を備
えた装置を用い、質量Moの親イオンが質量Ｍの
娘イオンと中性分子とに開裂する測定目的の開裂
反応に対して、エネルギー分析用電場に印加する
電圧を上記娘イオンの運動エネルギーに合せて設
定し、質量分析用磁場の磁場強度を帰引して、磁
場強度の質量表示において、質量M2／Moの位置
に現れるピークを検出することを特徴とするイオ
ン開裂反応測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59064797A JPS60207052A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | イオン開裂反応測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59064797A JPS60207052A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | イオン開裂反応測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60207052A JPS60207052A (ja) | 1985-10-18 |
| JPH0572058B2 true JPH0572058B2 (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=13268583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59064797A Granted JPS60207052A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | イオン開裂反応測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60207052A (ja) |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP59064797A patent/JPS60207052A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60207052A (ja) | 1985-10-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |