JPH0770301B2 - 質量分析計 - Google Patents
質量分析計Info
- Publication number
- JPH0770301B2 JPH0770301B2 JP60134170A JP13417085A JPH0770301B2 JP H0770301 B2 JPH0770301 B2 JP H0770301B2 JP 60134170 A JP60134170 A JP 60134170A JP 13417085 A JP13417085 A JP 13417085A JP H0770301 B2 JPH0770301 B2 JP H0770301B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ionization
- section
- pressure
- gas
- intermediate pressure
- 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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- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、質量分析計、特に高圧状態でイオン−分子反
応により生成したクラスターイオンを解裂させる機構を
有する質量分析計の改良に関するものである。
応により生成したクラスターイオンを解裂させる機構を
有する質量分析計の改良に関するものである。
ガス中の微量不純物の分析手段として、数Torrから１気
圧の圧力下で効率よく試料をイオン化し、試料をイオン
の形で細孔から質量分析計内に導入して分析する手段が
発展し実用化されている（参照アナリテイカル・ケミス
トリイ（Analytical Chemistry）,vol.45,No.6,May 197
3,p.936−943;アナリイテイカル・ケミストリイ（Analy
tical Chemistry）,vol.45,No.6,May 1974,p.706−711
（特開昭51−7991号公報）。この方法は１気圧下でのコ
ロナ放電またはNiβ線照射による一次イオン化とそれに
引き続いておこるイオン−分子反応による二次イオン化
の二段階でイオンを生成するために、従来の電子衝撃イ
オン化法に比べて３〜６桁の高感度性を有し、また、試
料分子の分解なども少く、単純で解釈しやすいスペクト
ルが得られる。
圧の圧力下で効率よく試料をイオン化し、試料をイオン
の形で細孔から質量分析計内に導入して分析する手段が
発展し実用化されている（参照アナリテイカル・ケミス
トリイ（Analytical Chemistry）,vol.45,No.6,May 197
3,p.936−943;アナリイテイカル・ケミストリイ（Analy
tical Chemistry）,vol.45,No.6,May 1974,p.706−711
（特開昭51−7991号公報）。この方法は１気圧下でのコ
ロナ放電またはNiβ線照射による一次イオン化とそれに
引き続いておこるイオン−分子反応による二次イオン化
の二段階でイオンを生成するために、従来の電子衝撃イ
オン化法に比べて３〜６桁の高感度性を有し、また、試
料分子の分解なども少く、単純で解釈しやすいスペクト
ルが得られる。
第１図は、イオン化手段としてコロナ放電針状電極を備
えた大気圧イオン化質量分析計でイオン化部１、中間圧
力部２、質量分析部３からなり夫夫再孔4,5で接続され
ている。
えた大気圧イオン化質量分析計でイオン化部１、中間圧
力部２、質量分析部３からなり夫夫再孔4,5で接続され
ている。
同図においてイオン化部１でコロナ放電用針状電極６に
より１次イオン化し、引き続きイオン−分子反応により
二次イオン化がなされ、生成した被測定分子のイオンは
細孔４を通して中間圧力部２の通過する。この中間圧力
部２は１次排気７によつて約1Torrに保たれている。
より１次イオン化し、引き続きイオン−分子反応により
二次イオン化がなされ、生成した被測定分子のイオンは
細孔４を通して中間圧力部２の通過する。この中間圧力
部２は１次排気７によつて約1Torrに保たれている。
次いで第２の細孔５を通つて二次排気８された質量分析
部３に入り質量分析計によつて質量が分析された後、検
出器９で検出された。なお、中間圧力部２には、イオン
を第２の細孔５上に集束させるように、求心状の電場を
与えるイオン収束用電極10が設けられている。また質量
分析部３の前段にはキヤリブレーシヨン用のイオン化手
段11で同図においては電子衝撃イオン源である。
部３に入り質量分析計によつて質量が分析された後、検
出器９で検出された。なお、中間圧力部２には、イオン
を第２の細孔５上に集束させるように、求心状の電場を
与えるイオン収束用電極10が設けられている。また質量
分析部３の前段にはキヤリブレーシヨン用のイオン化手
段11で同図においては電子衝撃イオン源である。
試料の導入は窒素，空気，酸素，アルゴン、あるいはヘ
リウムなど種々のガスを用いることができるが、窒素ガ
スが最も広く用いられている。そこで、窒素ガスをキヤ
リヤーとして用いた場合について、以下詳述する。
リウムなど種々のガスを用いることができるが、窒素ガ
スが最も広く用いられている。そこで、窒素ガスをキヤ
リヤーとして用いた場合について、以下詳述する。
試料は、大気圧のイオン化部１でコロナ放電用張状電極
６によつて一次イオンが生成される。一次イオンは大多
数の成分である窒素のイオン化により生じたN+あるいは
N2 +である。これらは直ちに窒素と反応してN4 +およびN3
+を与える。
６によつて一次イオンが生成される。一次イオンは大多
数の成分である窒素のイオン化により生じたN+あるいは
N2 +である。これらは直ちに窒素と反応してN4 +およびN3
+を与える。
これらの反応で示されるように窒素中の微量の不純物と
して存在する酸素や水などはN4 +から直接イオン化され
る。イオン化ポテンシヤルが低い分子やプロトンアフア
ニティの大きな分子（Ｍ）から水クラスターイオンH
+（H2O）n-1H+・Ｍが生成される。生成されたＭを含む
イオンやH+（H2O）ｎは安定で窒素と衝突しても変化し
ない。このようにしてMH+や（H2O）n-1H+・Ｍのような
イオンが衝突を重ねるごとに増幅し、試料分子の選択的
なイオン化が行なわれる多種類のクラスターイオンが生
成される。このように大気圧で生成したクラスターは第
１の細孔４を通して中間圧力部（約1Torr）２に導入さ
れる。中間圧力部２の両端の細孔4,5にかけられた電圧
（以後ドリフト電圧と呼ぶ）をかけると電場が生成さ
れ、クラスターは電界方向にドリフトを始める。この電
場によりイオンを効率よく１点に収束させることができ
イオンの電界濃縮が行なわれるが、同時にイオンの内部
エネルギーを励起させる。すなわち、クラスターはドリ
フト電場で加速され、運動エネルギーを持つてキヤリア
ガスである中性分子と衝突する。この時クラスターの運
動エネルギーの一部がクラスターの振動、回転などの内
部エネルギーに、また一部は中性分子に与えられる。こ
のような内部自由度の励起は衝突するごとに行なわれ
る。衝突回数が十分あるとやがてクラスターの結合の弱
いところから解離する。イオンの運動エネルギーはドリ
フト電圧を変化させることにより制御できるので、ドリ
フト電圧を増加させることにより順次弱いクラスター結
合から解離を始める。
して存在する酸素や水などはN4 +から直接イオン化され
る。イオン化ポテンシヤルが低い分子やプロトンアフア
ニティの大きな分子（Ｍ）から水クラスターイオンH
+（H2O）n-1H+・Ｍが生成される。生成されたＭを含む
イオンやH+（H2O）ｎは安定で窒素と衝突しても変化し
ない。このようにしてMH+や（H2O）n-1H+・Ｍのような
イオンが衝突を重ねるごとに増幅し、試料分子の選択的
なイオン化が行なわれる多種類のクラスターイオンが生
成される。このように大気圧で生成したクラスターは第
１の細孔４を通して中間圧力部（約1Torr）２に導入さ
れる。中間圧力部２の両端の細孔4,5にかけられた電圧
（以後ドリフト電圧と呼ぶ）をかけると電場が生成さ
れ、クラスターは電界方向にドリフトを始める。この電
場によりイオンを効率よく１点に収束させることができ
イオンの電界濃縮が行なわれるが、同時にイオンの内部
エネルギーを励起させる。すなわち、クラスターはドリ
フト電場で加速され、運動エネルギーを持つてキヤリア
ガスである中性分子と衝突する。この時クラスターの運
動エネルギーの一部がクラスターの振動、回転などの内
部エネルギーに、また一部は中性分子に与えられる。こ
のような内部自由度の励起は衝突するごとに行なわれ
る。衝突回数が十分あるとやがてクラスターの結合の弱
いところから解離する。イオンの運動エネルギーはドリ
フト電圧を変化させることにより制御できるので、ドリ
フト電圧を増加させることにより順次弱いクラスター結
合から解離を始める。
キヤリヤーガスが窒素、酸素、アルゴン等の場合、生成
されたクラスターイオンの多くはその解離するドリフト
電圧がキヤリヤーガスの種類には依存しない。また中間
圧力部２（衝突室）の圧力Ｐと電界強度Ｅの比（E/P）
でドリフト電圧を規格化すると、解離する電圧は衝突室
の長さにもあまり依存しない。このことはクラスターイ
オンの解離エネルギーＤの規格化された電界強度（E/
P）の間に強い相関があることを示している。
されたクラスターイオンの多くはその解離するドリフト
電圧がキヤリヤーガスの種類には依存しない。また中間
圧力部２（衝突室）の圧力Ｐと電界強度Ｅの比（E/P）
でドリフト電圧を規格化すると、解離する電圧は衝突室
の長さにもあまり依存しない。このことはクラスターイ
オンの解離エネルギーＤの規格化された電界強度（E/
P）の間に強い相関があることを示している。
以上説明したごとく、本従来例ではキヤリヤーガスＣと
微量の試料Ｘの供給量が変動するとイオン化部１での圧
力変動を起し一次イオン化および引き続きイオン−分子
反応による二次イオン化が一定とならずさらに中間圧力
部２の圧力変動を生じ中間圧力部２（衝突室）の圧力Ｐ
と電界強度Ｅの比（E/P）でドリフト電圧を規格化でき
なくなり、クラスターイオンの衝突解離が一定とならな
い。したがつて得られるスペクトル強度に変動を生じ、
安定した同じスペクトルを得ることができない欠点があ
った。
微量の試料Ｘの供給量が変動するとイオン化部１での圧
力変動を起し一次イオン化および引き続きイオン−分子
反応による二次イオン化が一定とならずさらに中間圧力
部２の圧力変動を生じ中間圧力部２（衝突室）の圧力Ｐ
と電界強度Ｅの比（E/P）でドリフト電圧を規格化でき
なくなり、クラスターイオンの衝突解離が一定とならな
い。したがつて得られるスペクトル強度に変動を生じ、
安定した同じスペクトルを得ることができない欠点があ
った。
したがつて、本発明の目的は上述したような従来の大気
圧質量分析計の難点を解消し、安定して同じスペクトル
やスペクトル強度が得られ、分析性能を向上した大気圧
質量分析計することにある。
圧質量分析計の難点を解消し、安定して同じスペクトル
やスペクトル強度が得られ、分析性能を向上した大気圧
質量分析計することにある。
上記目的を達成するために、本発明においては、キヤリ
ヤーガス中に含まれた試料をイオン化部に導入する管路
にガス流量制御装置を設け、イオン化部でのクラスター
イオンの生成と、中間圧力部でのクラスターイオンの衝
突解離が安定に行なわれるように中間圧力部に圧力検出
器を設け、中間圧力部のガス圧力を検出して、中間圧力
部の圧力が一定となるようにイオン化部への試料ガス供
給流量を制御するように構成したことを特徴としてい
る。
ヤーガス中に含まれた試料をイオン化部に導入する管路
にガス流量制御装置を設け、イオン化部でのクラスター
イオンの生成と、中間圧力部でのクラスターイオンの衝
突解離が安定に行なわれるように中間圧力部に圧力検出
器を設け、中間圧力部のガス圧力を検出して、中間圧力
部の圧力が一定となるようにイオン化部への試料ガス供
給流量を制御するように構成したことを特徴としてい
る。
以下、本発明を一実施例を用いて説明する。
第２図は本発明による試料ガス制御装置とガス圧力検出
装置とを備えた大気圧イオン化室量分析計である。以
下、第２図において第１次と同じ参照番号を有するもの
は同じものを表わしているためここではそれらの説明を
省略する。
装置とを備えた大気圧イオン化室量分析計である。以
下、第２図において第１次と同じ参照番号を有するもの
は同じものを表わしているためここではそれらの説明を
省略する。
第２図に示すように、キヤリヤーガスに含まれる試料12
をイオン化部に供給する導入管路13にガス流量制御装置
14を設け、イオン化部１と細孔４で接続された中間圧力
部２にガス圧力検出器15が設けられてる。中間圧力部２
は大気圧イオン化質量分析計ではクラスターイオンの衝
突励起解離を行う領域となつているため、中間圧力部２
の圧力が一定に保たれない場合はクラスターイオンの解
離の状態に変化が生じ、得られるスペクトルに変動を与
える。従つて、大気圧イオン化質量分析計では中間圧力
部２の圧力を一定に保つことが重要である。中間圧力部
２のの圧力変動を与える一つの要因として、イオン化部
の１の内圧変動がある。イオン化部の内圧力変動は、温
度一定の場合は試料ガス流量に依存する。従つて、この
試料ガス流量を制御し、中間圧力部２の圧力を一定にす
る必要がある。
をイオン化部に供給する導入管路13にガス流量制御装置
14を設け、イオン化部１と細孔４で接続された中間圧力
部２にガス圧力検出器15が設けられてる。中間圧力部２
は大気圧イオン化質量分析計ではクラスターイオンの衝
突励起解離を行う領域となつているため、中間圧力部２
の圧力が一定に保たれない場合はクラスターイオンの解
離の状態に変化が生じ、得られるスペクトルに変動を与
える。従つて、大気圧イオン化質量分析計では中間圧力
部２の圧力を一定に保つことが重要である。中間圧力部
２のの圧力変動を与える一つの要因として、イオン化部
の１の内圧変動がある。イオン化部の内圧力変動は、温
度一定の場合は試料ガス流量に依存する。従つて、この
試料ガス流量を制御し、中間圧力部２の圧力を一定にす
る必要がある。
本実施例では、中間圧力部２の圧力が一定となるよう
に、中間圧力部２の圧力を検出し、ガス圧力検出制御回
路16の出力電圧を比較制御回路18で比較し、その差が零
となるように制御弁19を制御し、試料ガス流量を制御す
ることができる。
に、中間圧力部２の圧力を検出し、ガス圧力検出制御回
路16の出力電圧を比較制御回路18で比較し、その差が零
となるように制御弁19を制御し、試料ガス流量を制御す
ることができる。
以上のように、本手法では中間圧力部２の圧力が一定に
保たれるので、本実施例では安定したスベクトルを得る
ことができ、測定精度向上を図ることができる。イオン
化部１に設けられたストツプ弁20は、特殊ガスや微量ガ
ス分析を行う場合に用いる弁である。
保たれるので、本実施例では安定したスベクトルを得る
ことができ、測定精度向上を図ることができる。イオン
化部１に設けられたストツプ弁20は、特殊ガスや微量ガ
ス分析を行う場合に用いる弁である。
このように、上記実施例によればイオン化部１でのイオ
ン化、イオン−分子反応と中間圧力部２でのクラスタ−
イオンの衝突解離が安定に行われる。従つて得られるス
ペクトル強度に変動がなく、再現性の良い安定したスペ
クトルを得ることができる。
ン化、イオン−分子反応と中間圧力部２でのクラスタ−
イオンの衝突解離が安定に行われる。従つて得られるス
ペクトル強度に変動がなく、再現性の良い安定したスペ
クトルを得ることができる。
以上説明したように、本発明によれば測定条件の設定が
簡便となり、試料ガス流量変動によるスペクトル強度の
変動がなくなり、さらに同一試料計測時再現性の良い安
定したスペクトルを得ることができる。このように質量
分析精度の向上が図れるばかりか、質量分析の簡易化が
図れる自動化への進展が可能となる。
簡便となり、試料ガス流量変動によるスペクトル強度の
変動がなくなり、さらに同一試料計測時再現性の良い安
定したスペクトルを得ることができる。このように質量
分析精度の向上が図れるばかりか、質量分析の簡易化が
図れる自動化への進展が可能となる。
第１図はイオン化手段としてコロナ放電針状電極を備え
た大気圧イオン化質量分析計を示す断面図、第２図は本
発明による試料ガス制御装置とガス圧力検出装置とを備
えた大気圧イオン化質量分析計を示す断面図である。 １……イオン化部、２……中間圧力部（衝突室）、３…
…質量分析部、4,5……細孔、６……コロナ放電用針状
電極、７……１次排気、８……２次排気、９……検出
器、10……イオン収束用電極、12……試料、13……ガス
導入管路、14……ガス流量制御装置、15……ガス圧力検
出器、16……ガス圧力検出器制御回路、17……ガス流量
検出器、18……比例制御回路、19……制御弁、20……ス
トップ弁。
た大気圧イオン化質量分析計を示す断面図、第２図は本
発明による試料ガス制御装置とガス圧力検出装置とを備
えた大気圧イオン化質量分析計を示す断面図である。 １……イオン化部、２……中間圧力部（衝突室）、３…
…質量分析部、4,5……細孔、６……コロナ放電用針状
電極、７……１次排気、８……２次排気、９……検出
器、10……イオン収束用電極、12……試料、13……ガス
導入管路、14……ガス流量制御装置、15……ガス圧力検
出器、16……ガス圧力検出器制御回路、17……ガス流量
検出器、18……比例制御回路、19……制御弁、20……ス
トップ弁。
フロントページの続き (72)発明者 近藤 弥太郎 東京都青梅市藤橋３丁目３番地の２ 日立 東京エレクトロニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−81289（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−5090（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−27693（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】試料が導入されるイオン化部と、クラスタ
ーイオンの衝突解離手段と、イオン収束手段と、差動排
気が行われる中間圧力部と、イオン分析を行う質量分析
部とを具備し、上記イオン化部と中間圧力部および中間
圧力部と質量分析部とを細孔付スリットで接続した大気
圧イオン化質量分析計において、上記イオン化部試料ガ
ス導入管路にガス流量制御装置を、中間圧力部にガス圧
力検出装置を設け、ガス圧力検出装置の出力に対応し
て、ガス流量制御装置によって試料ガス流量を制御し
て、ガス圧力をほぼ一定に維持することを特徴とする質
量分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60134170A JPH0770301B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 質量分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60134170A JPH0770301B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 質量分析計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61292846A JPS61292846A (ja) | 1986-12-23 |
| JPH0770301B2 true JPH0770301B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=15122083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60134170A Expired - Fee Related JPH0770301B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 質量分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770301B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0481444U (ja) * | 1990-11-28 | 1992-07-15 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5221907B2 (ja) * | 1972-04-26 | 1977-06-14 | ||
| JPS6040664B2 (ja) * | 1976-12-27 | 1985-09-12 | 株式会社日立製作所 | イオン分子反応質量分析計 |
-
1985
- 1985-06-21 JP JP60134170A patent/JPH0770301B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61292846A (ja) | 1986-12-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |