JPH1021870A

JPH1021870A - Ｉｃｐ質量分析装置

Info

Publication number: JPH1021870A
Application number: JP8176168A
Authority: JP
Inventors: Ayumi Yano; 歩矢野
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】確実に妨害分子イオンを除去して、高感度の
元素分析を行えるようにする。【解決手段】プラズマトーチ１で生成されるイオンを
インターフェイス部３を通じて導入する真空室４内で
は、イオン収束部５の後方に、イオントラップセル１５
を含むイオン検出部６が設けられている。イオントラッ
プセル１５には、その内部に所定の波長の光ビームＢを
照射する照射手段１７が付設され、この照射手段１７か
らイオントラップセル１５内のイオンに光ビームＢを照
射することで、元素検出の妨害因子となる分子イオン分
解、除去するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波誘導結合プ
ラズマ（ＩＣＰ）をイオン源とするＩＣＰ質量分析装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣＰ質量分析装置は、現在、高感度の
元素分析を行える装置として注目されている。その従来
の構造を図３に示す。

【０００３】従来のＩＣＰ質量分析装置では、まず、プ
ラズマトーチ２０の誘導コイル２１に高周波電流を流し
て試料をプラズマ化し、これにより生成されたイオンを
サンプリング用のインターフェイス部２２を通じて真空
室２３内に導入する。この真空室２３内にはイオン収束
部２４とイオン検出部２５とがある。イオン収束部２４
では、インターフェイス部２２からのイオンを収束レン
ズ２６等により後方のイオン検出部２５に向けて収束
し、イオン検出部２５では、四重極マスフィルタ２７の
ような質量分析計によりイオンの質量分離を行って、特
定のイオンをエレクトロマルチプライヤのようなイオン
検出器２８で検出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このＩＣＰ
質量分析装置で元素分析を行う場合、検出すべき元素に
よっては、導入イオン中に、該元素のイオンと質量の近
い分子イオンが混在することがある。その分子イオンと
しては、例えば、アルゴンプラズマを使用する場合に
は、検出すべき元素であるＫに対してＡｒＨ（原子量、
分子量≒３９）があり、Ｃａに対してはＣＯ₂（≒４
４）が、またＦｅに対してはＡｒＯ（≒５６）がある。

【０００５】このような分子イオンが混在していると、
該分子イオンにより特定の元素のイオンの検出が妨害さ
れることになり、元素の検出感度が低下する。そのた
め、元素分析に当たっては、検出すべき元素のイオンと
質量の近い分子イオンを確実に分離する必要がある。

【０００６】これに対しては、例えば、二重収束型の質
量分析計を備えて、より高分解能で質量分離を行う等、
種々の対策が考えられているが、本件出願人は、既に別
の出願（特願平７−１０５５１５号）において、妨害因
子となる分子イオンを積極的に除去すべく、以下のよう
な提案をしている。

【０００７】その提案とは、上記のようなイオン質量分
析装置において、イオン源からのイオンに含まれる可能
性のある分子イオンであって、検出すべき元素と質量的
に近似するものは、種々の条件から予め推測することが
でき、また、一般に分子イオンは、その分子イオンに応
じて決まる一定波長の光の照射により効率よく分解され
る、という知見に基づくものであって、図３にも付記し
たように、レーザ光源２９のような照射手段を設けて、
イオン源からのイオンに特定波長の光ビームＢを照射
し、妨害因子となる分子イオンを分解する、というもの
である。

【０００８】上記の提案によれば、元素検出の妨害因子
となる分子イオンを分解して除去することができるので
あるが、イオン通過路の一部に光ビームを照射するだけ
では、光ビームがイオンに作用する時間が短く、妨害因
子となる分子イオンをすべて確実に取り去ることは難し
い。

【０００９】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであって、光ビームが充分長い時間イオンに作用す
るようにして、妨害因子となる分子イオンの除去を確実
にし、元素の検出感度を一層高めること課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、プラズマトーチで生成されるイオンを
検出するイオン検出部を備えており、イオン検出部は、
前記プラズマトーチで生成されるイオンが送り込まれる
イオントラップセルと、イオントラップセルの内部に光
ビームを照射する照射手段とを有しており、かつ、照射
手段が照射する光ビームの波長は、検出すべき元素に対
応する特定の分子イオンを分解しうる波長に設定されて
いるものとした。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
の形態に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実
施の形態に係るＩＣＰ質量分析装置の概略構成図であ
る。

【００１２】同図において、符号１はイオン源としての
プラズマトーチ、２はその誘導コイルであり、３は、プ
ラズマトーチ１からのイオンをサンプリングして導入す
るインターフェイス部、４は、インターフェイス部３を
通じてイオンを取り込む真空室である。この真空室４内
には、イオン収束部５とイオン検出部６とがある。

【００１３】上記のインターフェイス部３は、イオン入
射軸Ｏの方向に沿って前後に配置されたサンプリングコ
ーン７とスキマコーン８とを備えたもので、両コーン
７，８の間には差動排気室９が形成されている。そし
て、サンプリングコーン７とスキマコーン８には、それ
ぞれ小孔がイオン入射軸Ｏと同軸に形成されている。

【００１４】イオン収束部５は、インターフェイス部３
を通過したイオンをイオン検出部６の所要部に向けて収
束するもので、引き出し電極１０や収束レンズ１１を備
えている。本実施の形態では、このイオン収束部５は、
イオン通過路を切り換える部分でもあり、前記の収束レ
ンズ１１の後方には偏向レンズ１２が設けられている。

【００１５】イオン検出部６は、イオン収束部５で収束
されたイオンを質量分離して検出するもので、本実施の
形態では、イオン収束部５でのイオン通過路の切り換え
に対応して、２つの検出部分からなる。

【００１６】２つの検出部分のうち、第１の検出部分
は、四重極マスフィルタ１３と、この四重極マスフィル
タ１３により質量分離された特定のイオンを検出するエ
レクトロマルチプライヤのようなイオン検出器１４とか
らなり、イオン入射軸Ｏに沿って前後に配置されてい
る。

【００１７】イオン検出部６の第２の検出部分は、イオ
ントラップセル１５と、その後段で特定のイオンを検出
するイオン検出器１６とからなる。イオントラップセル
とは、気相イオンを空間的、時間的に捕捉するもので、
従来より、イオンを蓄積した後、検出部にイオンを送
り、高いＳ／Ｎ比（信号／ノイズ比）で、イオンの検出
を行う用途や、トラップセル内部で、複雑な構造の分子
を解離させ、発生する解離イオンから分子構造を決定す
る用途等に用いられているが、本発明のイオントラップ
セル１５では、イオン入射軸Ｏから偏向されたイオンが
送り込まれるようになっており、この第２の検出部分に
は、さらに、イオントラップセル１５の内部に光ビーム
を照射する照射手段として、レーザ光源１７が付設され
ている。このレーザ光源１７は、イオン検出部６の内外
にかかわらずイオントラップセル１５と光学的に結合さ
れていればよく、そのレーザ光Ｂは、直接もしくは適当
な光学系を介してイオントラップセル１５側に導かれ
て、イオン入射方向と直交する方向から内部に入射する
ようになっている。

【００１８】そして、このレーザ光源１７のレーザ光Ｂ
は、特定の分子イオンを共鳴分解しうる波長に設定され
ている。ここで、特定の分子イオンとは、イオン源であ
るプラズマトーチ１からのイオン流に含まれる可能性の
ある分子イオンであって、検出すべき元素と質量の近い
ものをいい、高感度の元素分析の阻害因子となるもので
あって、検出すべき元素や、その他の分析条件から予め
推測しうるものである。また、特定の分子イオンを共鳴
分解しうる波長とは、その分子の分子構造から知られる
ものである。

【００１９】上記の構成において、プラズマトーチ１で
発生したイオンは、インターフェイス部３を通じて真空
室４内に導入される。イオン収束部５でイオン通過路の
切り換えがされていない場合、すなわち、図示しない操
作部を介して、通常の質量分析操作が選択されている場
合、導入されたイオンは、イオン入射軸Ｏに沿って収束
されて、イオン検出部６の第１の検出部分である四重極
マスフィルタ１３に入り、この四重極マスフィルタ１３
で質量分離されて、特定のイオンがイオン検出器１４で
検出される。

【００２０】前述のように、真空室４内に導入されたイ
オンには、検出すべき元素の原子イオンのほか、その原
子イオンと質量的に差がなく、該元素の高感度の検出を
阻害する分子イオンが含まれていることがある。

【００２１】したがって、プラズマ化したイオン中に阻
害分子イオンが含まれていることが予想される試料を、
高感度に分析する必要がある場合には、図示しない操作
部を介して、高感度分析操作を選択し、これによって、
イオン通過路を切り換えて、イオンをイオントラップセ
ル１５に送り込むようにすればよい。

【００２２】真空室４に導入されたイオンは、イオン収
束部５の後段で偏向レンズ１２により偏向されること
で、イオン入射軸Ｏから外れ、イオントラップセル１５
に入る。イオンは、このイオントラップセル１５で質量
分離され、質量分離された特定のイオンがその後段のイ
オン検出器１６で検出されるのであるが、イオントラッ
プセル１５では、特定種のイオンが一定時間、捕捉され
蓄積され、その間、継続してレーザ光Ｂの照射にさらさ
れる。そのため、捕捉イオンに含まれる特定の分子イオ
ンは、レーザ光Ｂのエネルギーを吸収して、原子イオン
もしくはより質量の少ない分子イオンに分解し、除去さ
れる。この場合、イオンがレーザ光Ｂの照射にさらされ
る時間が長いので、特定の分子イオンのほとんど全部が
分解、除去される。したがって、イオン検出器１６で
は、検出すべき元素の原子イオンのみが検出されること
になる。

【００２３】次に、図２により第２の実施の形態を説明
する。図２は、第２の実施の形態に係るＩＣＰ質量分析
装置の概略構成図である。

【００２４】この第２の実施の形態では、イオン検出部
６に、イオントラップセル１５とその後段のイオン検出
器１６とからなる単一の検出部分が設けられ、他の検出
部分は併設されていない。また、検出部分が単一である
ことに対応して、イオン収束部５には、イオン通過路を
切り換える部分がなく、プラズマトーチ１からのイオン
は、その入射軸Ｏに沿って収束レンズ１１により収束さ
れて、イオントラップセル１５に送り込まれる。

【００２５】なお、イオントラップセル１５には、その
内部への光ビーム照射手段としてレーザ光源１７が付設
され、そのレーザ光源１７のレーザ光Ｂが、特定の分子
イオンを共鳴分解しうる波長に設定される点は、第１の
実施の形態の装置と同じである。

【００２６】上記以外の構成は、第１の実施の形態と異
なるものではなく、第１の実施の形態と共通する部分に
は、図１と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【００２７】この第２の実施の形態の装置では、真空室
４に導入されたイオンは、イオン収束部５で収束され
て、イオントラップセル１５に入射し、イオントラップ
セル１５で質量分離され、質量分離された特定のイオン
がイオン検出器１６で検出されるのであるが、イオント
ラップセル１５では、イオンが一定時間捕捉され、その
間、継続してレーザ光Ｂの照射にさらされる。そのた
め、捕捉イオンに含まれる特定の分子イオンは、そのほ
とんど全部が分解、除去される。

【００２８】なお、上記の各実施の形態では、イオント
ラップセル１５の後段にイオン検出器１６を設けて、イ
オントラップセル１５から排出されたイオンを直接イオ
ン検出器１６で検出するようにしたが、質量分離の精度
を高めるために、イオントラップセル１５の後段に、例
えば四重極マスフィルタのような質量分析計とイオン検
出器とを配置して、イオントラップセル１５からの排出
イオンをさらに質量分離するようにしてもよい。

【００２９】いずれの実施の形態においても、レーザ光
源１７としては、固定波長のものでよいが、有機色素の
溶液をレーザ媒体とする色素レーザのように、波長可変
のものを用い、質量走査するように波長を変化させても
よい。また、照射手段としては、レーザ光源１７に限ら
ず、一定波長の光ビーム、もしくは一定波長成分を多く
含む光ビームを発生するものであれば、どのような光源
でもよい。

【００３０】このほか、検出すべき元素に対して妨害因
子となる分子が複数ある場合は、各妨害分子イオンに対
応する複数の波長を有する光ビームを照射するようにし
てもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、元素分析の場合、イオ
ンにレーザ光のような所定の波長の光を照射すること
で、元素検出の妨害因子となる分子イオンを分解して除
去することができ、Ｓ／Ｎ比が大きくなり、高感度の元
素分析が行える。

【００３２】しかも、イオンへの光ビームの照射は、イ
オントラップセルの内部で行われ、イオンはその捕捉時
間、継続して光ビームの照射にさらされるので、特定の
分子イオンはそのほとんど全部が分解されることにな
り、特定の分子イオンの除去が確実に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＩＣＰ質量分
析装置の概略構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係るＩＣＰ質量分
析装置の概略構成図である。

【図３】従来のＩＣＰ質量分析装置の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１プラズマトーチ、３インターフェイス部、
４真空室、５イオン収束部、６イオン
検出部、１５イオントラップセル、１６レーザ光源
（照射手段）、Ｂレーザ光（光ビーム）、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマトーチで生成されるイオンを検
出するイオン検出部を備えており、イオン検出部は、前
記プラズマトーチで生成されるイオンが送り込まれるイ
オントラップセルと、イオントラップセルの内部に光ビ
ームを照射する照射手段とを有しており、かつ、照射手
段が照射する光ビームの波長は、検出すべき元素に対応
する特定の分子イオンを分解しうる波長に設定されてい
ることを特徴とするＩＣＰ質量分析装置。