JPH067122B2 - 原子或は分子の径を知る方法 - Google Patents
原子或は分子の径を知る方法Info
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- JPH067122B2 JPH067122B2 JP58057328A JP5732883A JPH067122B2 JP H067122 B2 JPH067122 B2 JP H067122B2 JP 58057328 A JP58057328 A JP 58057328A JP 5732883 A JP5732883 A JP 5732883A JP H067122 B2 JPH067122 B2 JP H067122B2
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- Japan
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- gas
- collision chamber
- ions
- molecule
- atom
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- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 イ産業上の利用分野 本発明は磁場先行型二重収束質量分析法を応用した新規
な分析手法に関するものである。
な分析手法に関するものである。
ロ従来技術 機器分析の分野では現在多くの分析手法が既に実用され
ているが、機器分析の何れか一つの手法によって任意物
質の組成とか分子構造が解明できるものではなく、種々
な前提と色々な分析手法を組合せて初めて組成とか分子
構造が解明できる。日常的な分析業務では試料が特定物
質と同じものか否かと云う同定分析が多いが、この場合
でも単一の分析手法による結果が同一と云うだけでは一
般に二種の物質を同じ物質と判定することはできず、幾
つかの分析手法を組合せることが必要である。機器分析
の一つである質量分析法も同様で他の分析手法と組合せ
て始めてその威力が発揮される。
ているが、機器分析の何れか一つの手法によって任意物
質の組成とか分子構造が解明できるものではなく、種々
な前提と色々な分析手法を組合せて初めて組成とか分子
構造が解明できる。日常的な分析業務では試料が特定物
質と同じものか否かと云う同定分析が多いが、この場合
でも単一の分析手法による結果が同一と云うだけでは一
般に二種の物質を同じ物質と判定することはできず、幾
つかの分析手法を組合せることが必要である。機器分析
の一つである質量分析法も同様で他の分析手法と組合せ
て始めてその威力が発揮される。
ハ目的 本発明は磁場先行型二重収束質量分析計を応用して、従
来この型の装置によって得られていた試料に関する情報
とは全く異る試料情報を得ることを目的としている。
来この型の装置によって得られていた試料に関する情報
とは全く異る試料情報を得ることを目的としている。
ニ構成 磁場先行型二重収束質量分析計を用いた分析手法にＭａ
ｓｓ Ａｎａｌｙｓｅｄ Ｉｏｎ Ｋｉｎｅｔｉｃ Ｅ
ｎｅｒｇｙ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ （ＭＩＫＥＳ）と云う
方法がある。本発明はこの方法を変形して原子或は分子
の大きさの情報を得るものであるから、まずＭＩＫＥＳ
について略述する。図は磁場先行型二重収束質量分析計
を示す。Ｍは質量分析用磁場、Ｅはエネルギー分析用電
場で、Ｓはイオン源であり試料分子をイオン化する。Ｉ
ｓはイオン源スリットで、イオン化された試料分子は加
速されてイオン源スリットＩｓより磁場Ｍに入射せしめ
られ、磁場によって決まる特定質量のイオンが磁場Ｍと
電場Ｅの中間点Ｉに収束せしめられる。この収束点Ｉを
囲んで衝突質Ｃが配置されている。上述した特定質量の
イオンは衝突室Ｃを通り抜けられるよう同室には前後に
孔がある。この衝突室Ｃ内には適当なガス例えばＨｅと
かＡｒ等が供給されて0.001〜１Ｔｏｒｒ程度の圧力に
保持されている。Ｉ点に収束するイオンはこのガスの分
子と衝突し分裂する。この分裂の前後でイオンの速度は
変らない。即ちＩ点に収束するイオンをＡ＋とし、その
速度をν（図で右方に向うベクトルである）とし、分裂
の結果Ａ′＋なるイオンとＡ″なる分子とに分れるとす
る。即ち Ａ＋＝Ａ′＋＋Ａ″ このとき、Ａ′＋もＡ″も共にもとＡ＋が有していたの
と同じ速度νを持っている。このようにして生じた分裂
イオンＡ′＋がエネルギー分析用電場Ｅに入射してエネ
ルギー分析される。分裂は唯一種類だけ起るのでなく、
分裂した破片が更にガス分子と衝突して分裂すると云う
過程が何段が存在するので、色々な断片イオンが生成さ
れるが、これらは速度が同じで質量が異っているから運
動エネルギーが異っており、エネルギー分析によって一
つのスペクトルが得られる。このスペクトルはもとのイ
オンのガス分子との衝突による分裂の仕方に関係してお
り、試料分子に関する情報を提供する。これがＭＩＫＥ
Ｓの原理である。
ｓｓ Ａｎａｌｙｓｅｄ Ｉｏｎ Ｋｉｎｅｔｉｃ Ｅ
ｎｅｒｇｙ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ （ＭＩＫＥＳ）と云う
方法がある。本発明はこの方法を変形して原子或は分子
の大きさの情報を得るものであるから、まずＭＩＫＥＳ
について略述する。図は磁場先行型二重収束質量分析計
を示す。Ｍは質量分析用磁場、Ｅはエネルギー分析用電
場で、Ｓはイオン源であり試料分子をイオン化する。Ｉ
ｓはイオン源スリットで、イオン化された試料分子は加
速されてイオン源スリットＩｓより磁場Ｍに入射せしめ
られ、磁場によって決まる特定質量のイオンが磁場Ｍと
電場Ｅの中間点Ｉに収束せしめられる。この収束点Ｉを
囲んで衝突質Ｃが配置されている。上述した特定質量の
イオンは衝突室Ｃを通り抜けられるよう同室には前後に
孔がある。この衝突室Ｃ内には適当なガス例えばＨｅと
かＡｒ等が供給されて0.001〜１Ｔｏｒｒ程度の圧力に
保持されている。Ｉ点に収束するイオンはこのガスの分
子と衝突し分裂する。この分裂の前後でイオンの速度は
変らない。即ちＩ点に収束するイオンをＡ＋とし、その
速度をν（図で右方に向うベクトルである）とし、分裂
の結果Ａ′＋なるイオンとＡ″なる分子とに分れるとす
る。即ち Ａ＋＝Ａ′＋＋Ａ″ このとき、Ａ′＋もＡ″も共にもとＡ＋が有していたの
と同じ速度νを持っている。このようにして生じた分裂
イオンＡ′＋がエネルギー分析用電場Ｅに入射してエネ
ルギー分析される。分裂は唯一種類だけ起るのでなく、
分裂した破片が更にガス分子と衝突して分裂すると云う
過程が何段が存在するので、色々な断片イオンが生成さ
れるが、これらは速度が同じで質量が異っているから運
動エネルギーが異っており、エネルギー分析によって一
つのスペクトルが得られる。このスペクトルはもとのイ
オンのガス分子との衝突による分裂の仕方に関係してお
り、試料分子に関する情報を提供する。これがＭＩＫＥ
Ｓの原理である。
上述した方法において、衝突室Ｃに入射した試料分子の
イオンが衝突室内に供給されているガス分子と衝突する
確率はガス分子及びガス圧力、衝突室Ｃの寸法が決まっ
ていると入射イオンの大きさ及び形によって異る。もっ
とも原子とか分子の大きさとか形と云うのは一定の定義
があるわけではなく、測定方法が大きさとか形の定義で
あって、或る測定方法によって定義された大きさとか形
と云うことであり、上に云う大きさ形も、或る意味での
大きさ形と云うことである。何れにしても衝突の確率が
衝突室に入射したイオン或は同室に供給されたガス分子
の大きさ、形についての情報を提供するものであり、本
発明はこの確率を検出するものである。
イオンが衝突室内に供給されているガス分子と衝突する
確率はガス分子及びガス圧力、衝突室Ｃの寸法が決まっ
ていると入射イオンの大きさ及び形によって異る。もっ
とも原子とか分子の大きさとか形と云うのは一定の定義
があるわけではなく、測定方法が大きさとか形の定義で
あって、或る測定方法によって定義された大きさとか形
と云うことであり、上に云う大きさ形も、或る意味での
大きさ形と云うことである。何れにしても衝突の確率が
衝突室に入射したイオン或は同室に供給されたガス分子
の大きさ、形についての情報を提供するものであり、本
発明はこの確率を検出するものである。
ホ実施例 図面を利用して説明する。
実施例Ａ、衝突室Ｃに収束するイオンを既知なものと
し、これをＡ＋とする。衝突室Ｃに既知ガスＢを導入し
て一定圧力Ｐを保持する。Ａ＋は衝突によって分裂し、
Ａ＋→Ａ′＋＋Ａ″となり、Ａ′＋がイオン検出器Ｄに
入射する（イオンコレクタスリットＩｃに収束させる）
よう電場Ｅを設定しておく。Ａ′＋のＤによる検出出力
をＩｂとする。次に衝突室Ｃに導入するガスを未知ガス
Ｘに変え、同室内の圧力を前と同じＰに保って、Ａ′＋
イオンを検出し、そのときのイオン検出器Ｄの出力をＩ
ｘとする。
し、これをＡ＋とする。衝突室Ｃに既知ガスＢを導入し
て一定圧力Ｐを保持する。Ａ＋は衝突によって分裂し、
Ａ＋→Ａ′＋＋Ａ″となり、Ａ′＋がイオン検出器Ｄに
入射する（イオンコレクタスリットＩｃに収束させる）
よう電場Ｅを設定しておく。Ａ′＋のＤによる検出出力
をＩｂとする。次に衝突室Ｃに導入するガスを未知ガス
Ｘに変え、同室内の圧力を前と同じＰに保って、Ａ′＋
イオンを検出し、そのときのイオン検出器Ｄの出力をＩ
ｘとする。
衝突室Ｃ内におけるイオンＡ＋とガス分子Ｂ或はＸとの
衝突の頻度は同室内におけるイオンＡ＋の平均自由行程
に反比例する。衝突室Ｃ内にＢのガスを導入していると
きのＡ＋の平均自由行程をλｂ、ガスＸを導入している
ときのをλｘとし、イオンＡ＋，ガスＢ及びＸの原子或
は分子の半径をγａ，γｂ，γｘとすると、 こゝでＫの衝突室内のガス圧力Ｐによって定まる定数で
あり、今の場合Ｐは一定であるから、Ｋも一定してい
る。イオン検出器ＤはイオンＡ′＋を検出しており、こ
れはＡ＋がガス分子と衝突して生じたものであるから、
検出器Ｄの出力は上記平均自由行程と反比例の関係にあ
る。従って、 Ｉｂ＝αＫ（γａ＋γｂ）２，Ｉｘ＝αＫ（γａ＋γｘ）２ こゝでαＫは未知であるが、上記２式の比をとると (1)式でＩｂ，Ｉｘは実測値、γａ，γｂが既知である
からγｘが求められる。これによって未知ガスＸについ
て一つの情報が得られたことになる。
衝突の頻度は同室内におけるイオンＡ＋の平均自由行程
に反比例する。衝突室Ｃ内にＢのガスを導入していると
きのＡ＋の平均自由行程をλｂ、ガスＸを導入している
ときのをλｘとし、イオンＡ＋，ガスＢ及びＸの原子或
は分子の半径をγａ，γｂ，γｘとすると、 こゝでＫの衝突室内のガス圧力Ｐによって定まる定数で
あり、今の場合Ｐは一定であるから、Ｋも一定してい
る。イオン検出器ＤはイオンＡ′＋を検出しており、こ
れはＡ＋がガス分子と衝突して生じたものであるから、
検出器Ｄの出力は上記平均自由行程と反比例の関係にあ
る。従って、 Ｉｂ＝αＫ（γａ＋γｂ）２，Ｉｘ＝αＫ（γａ＋γｘ）２ こゝでαＫは未知であるが、上記２式の比をとると (1)式でＩｂ，Ｉｘは実測値、γａ，γｂが既知である
からγｘが求められる。これによって未知ガスＸについ
て一つの情報が得られたことになる。
実施例Ｂ、上例と同じ符号を使って述べる。この実施例
ではイオンＡ＋が未知であり、衝突室Ｃに導入している
ガスＢ，Ｘが既知とする。Ａ＋に関しては質量数は判っ
ている。(1)式からγａが求められる。質量数が同じで
も元素組成とか分子構造によってＡ＋の大きさ、形状は
異っており、大きさ形状が異ればγａが異った値にな
る。従って質量数或は分子量と云った情報だけでは識別
できない試料の差異がこの方法によって検出できる。
ではイオンＡ＋が未知であり、衝突室Ｃに導入している
ガスＢ，Ｘが既知とする。Ａ＋に関しては質量数は判っ
ている。(1)式からγａが求められる。質量数が同じで
も元素組成とか分子構造によってＡ＋の大きさ、形状は
異っており、大きさ形状が異ればγａが異った値にな
る。従って質量数或は分子量と云った情報だけでは識別
できない試料の差異がこの方法によって検出できる。
ヘ効果 本発明方法は上述したようなもので、従来の機器分析手
法では得られなかった新規な分析情報を提供するもので
あり、装置としては既設の磁場先行型二重収束質量分析
計を用いて実施できるので、この種の装置の機能を拡大
することにもなる。
法では得られなかった新規な分析情報を提供するもので
あり、装置としては既設の磁場先行型二重収束質量分析
計を用いて実施できるので、この種の装置の機能を拡大
することにもなる。
図面は磁場先行型二重収束質量分析計の平面図である。 Ｓ…イオン源、Ｍ…磁場、Ｃ…衝突室、Ｅ…電場、Ｄ…
イオン検出器。
イオン検出器。
Claims (1)
- 【請求項１】イオン源、質量分析部、衝突室、エネルギ
ー分析部、イオン検出器をこの順に配置した装置を用
い、上記衝突室に２種類のガスを別々に一定圧力で切換
え供給し、上記２種類のガスが夫々供給されているとき
の特定エネルギーのイオンの検出出力を求めることによ
って上記衝突室に収束しているイオン及び同衝突室に供
給されている２種のガスの三者のうちの何れか一つにつ
いて原子或は分子の径を知ることを特徴とする原子或は
分子の径を知る方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58057328A JPH067122B2 (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 原子或は分子の径を知る方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58057328A JPH067122B2 (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 原子或は分子の径を知る方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59182358A JPS59182358A (ja) | 1984-10-17 |
| JPH067122B2 true JPH067122B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=13052500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58057328A Expired - Lifetime JPH067122B2 (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 原子或は分子の径を知る方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067122B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2549547Y2 (ja) * | 1991-09-06 | 1997-09-30 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の吸気マニホールド |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP58057328A patent/JPH067122B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59182358A (ja) | 1984-10-17 |
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