JPS5815733B2 - シツリヨウブンセキソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は呼気ガス分析等に利用される質量分析装置に
関する。

質量分析装置は試料ガスをイオン源に導入してイオン化
し、イオン流を引出して磁場あるいは磁場と電場により
偏向して質量対電荷比（ｍ／ｅ）に応じて選別検出して
試料ガス中の組成分を分析するものである。

従来、この種の質量分析装置では、ガス導入系の排気特
性、特に粘性流特性の影響やガス導入過程における水蒸
気の発生、消滅等の影響で、試料ガスの全圧（各成分の
分圧の和）が変化し、検出されるイオンビーク分圧に非
直線性が現われる。

そのため、導入系の粘性を考慮した較正をしたり、３段
排気法により水蒸気分圧を一定に保つ等の手段がとられ
ているが、その対策が大損りな割には十分な測定精度が
得られないという欠点があった。

この発明は上記した点に鑑みてなされたもので、ガスの
粘性の影響等の補正要因に対して簡単かつ統一的な処理
を行うことにより、測定精度の向上を図った質量分析装
置を提供するものである。

この発明は次のような実験的事実、即ち（１）試料ガス
の粘性変化に伴なうイオン流の変動に対しては、ガス導
入前後の組成比が変化しない、（２）ガス導入系の排気
特性が変化してもガス組成比は殆んど変化しない、（３
）ガス導入過程において水蒸気等の不純物ガスの混入、
消滅があっても導入された試料ガスの成分比は変化しな
い、等の事実に基づいて導かれた。

即ち、この発明に係る質量分析装置は、試料ガスをイオ
ン源に導入してイオン化して引出し、そのイオン流から
質量対電荷比に応じてイオンビークを分離検出すると共
に、検出された全てのイオンピーク値の和をとりその和
で個々のイオンピーク値を除することにより、各成分ガ
スの分圧比を求めるようにしたことを特徴としている。

以下図面を参照してこの発明の詳細な説明する。

第１図は試料ガスをイオン化するイオン源およびイオン
源から引出されたイオン流を偏向して集束検出する部分
の構成を示し、第２図は検出されたイオン流信号の検出
処理系を示している。

即ち、１は例えば電子衝撃型イオン源であって、ここで
導入された試料ガスを電子電流制御回路２により制御さ
れる電子ビームでイオン化する。

イオン化されて引出されたイオン流３はイオン加速走査
回路４から加速走査電圧が印された加速スリット５を介
して偏向磁場６に入る。

この偏向磁場６ではイオン流６がそれを構成する成分の
ｍ／ｅに応じて偏向を受け、偏向されたイオン流のうち
所望のｍ／ｅに対応するイオン流がイオンコレクタＩに
より検出される。

イオンコレクタ７で検出されたイオン流信号はイオン縮
流増幅回路８を介して分離回路９に入れられる。

分離回路９にはイオン加速走査回路４から、同期信号が
送られている１即ち、イオン源１から引出されたイオン
流３の加速電圧を走査することにより、磁場６での偏向
の度合を順次変え、走査偏向させて得られるｍ／ｅの異
なるイオン流信号を次々に固定のイオンコレクタ７で検
出し、その検出されたイオン流信号をイオン加速走査に
同期した分離回路９によって、ｍ／ｅに対応して分離抽
出し、これを次の信号処理系に送るものである。

分離回路９によって分離された測定対象イオンの数ｎに
対応するイオン流信号ＰＨＧ１．ＰＨＧ２・・・・・・
Ｐ ＨＧ ｎは、第２図に示すように、順次、増幅回路
１０１．１０□・・・・・・１０ｎに入る。

増幅回路１０１．１０□・・・・・・１０ｎの出力はフ
ラグメント補正入力端１１１．、１１□・・・・・・１
１ｎを有する利得調整用増幅回路１２１，１２２・・・
・・・１２ｎに入る。

例えばＰＨ０１のフラグメントイオンがＰＨ０２と一致
する場合には、フラグメント補正入力端１１、にＰＨ０
２を入れるようにする。

即ち、具体例を挙げれば、ＣＯ□とＮ２を分析する場合
、ＣＯ２はｒｎ ／ ｅ −” ４４とｍ／ ｅ ＝
２８ ニ、またＮ２はｍ／ｅ＝２８とｍ／ ｅ ＝ １
４に比較的大きなイオンビークが現われる。

従って低分解能の装置ではＣＯ２から分離したＣＯとＮ
２のイオンビークが分離できずに重なってしまう。

そこで、正確なＮ２のｍ／ ｅ ＝ ２８のイ１丁ンビ
ーク値を求めるために、ＣＯ□から生ずるｍ／ｅ＝２８
のピーク値とｍ／’ｅ二４４のピーク値の比を予め求め
ておき、ｍ／ｅ二４４のビークイ直よりｍ／ｅ−２８の
ピーク値を求め、その値をＮ２のｍ／ｅ二２８のピーク
値から差し引く。

このようなフラグメント補正を利得調整用増幅回路１２
０．１２□・・・・・・１２ｎで行うことにより、各イ
オン流の正確なピーク値を求めるのである。

このようにして増幅回路１２．、１２□・・・・・・１
２ｎから得られた正確なイオンビーク値はそれぞれ割算
器１３□、１３２・・・・・・１３ｎの被除数人力Ｘと
され、一方、各イオンビーク値は加算器１４を介してそ
れらの和がとられ、これが各割算器１３、、１３２・・
・・・・１３ｎの除数人力Ｙとされる。

この結果、割算器１３０，１３２・・・・・・１３ｎの
出力には、試料ガス中のｎ種のイオンの全イオンに対す
る正確な分圧比Ｐ。

１ｊＰＱ２・・・・・・Ｐｏｎが得られることになる。

一方、イオン源１に分析すべき試料ガスと共に既知の圧
力の基準ガスを導入し、その基準ガスのイオン流信号Ｐ
Ｈｓを増幅回路１０ｓを通して、加算器１４の出力と切
換えて各割算器１３□。

１３□・・・・・・１３ｎの除数入力とすれば、各イオ
ンの基準ガス圧に対する比が求まるから、それらの比に
基準ガス圧を掛けることにより、試料ガス中の各イオン
の正確な分圧を求めることができる。

以上のような質量分析装置では、まず試料ガス導入系の
粘性流特性による非直線性の影響が除かれる。

例えば、ＣＯ２−０２系混合気体の分析において、粘性
を考慮しないで直線で較正した場合、実験に、よれば、
ＣＯ□が４４％と測定されたとすると、この時の真の値
は粘性を考慮すると５６％となる。

この場合の誤差は約２０％であるが、上記実施例によれ
ばその誤差は±１係程度となる。

他の混合気体の場合にも、この発明によれば原理上の誤
差は非常に小さく、例えばＣＯ□−〇□−Ｎ２系では±
１．５％、０□−Ｎ２−Ａ系では±１係程度である。

また、この発明によれば、水蒸気等測定対象外のガスの
導入過程での変動の影響が除去され、エミッション電流
、導入ガス量が変化しても割算器の精度の範囲内で補正
が可能であり、更に較正が簡単で電気回路の安定性が良
ければ基準ガスによる測定ごとの較正も必要としない等
、種々の効果が得られる。

なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、
種々変形して実施することができる。

例えば、実施例では測定対象イオンの数だけ割算器を設
けたが、１個の割算器でその入力を順次切換えるように
してもよい。

また、割算器１３１゜１３２・・・・・・１３ｎの代り
に加算器１４により制御される利得調整回路を用いても
よい。

即ち、各イオン流信号出力を加算器の出力に反比例する
ような利得調整回路を通すことによめ、実施例と同様に
各イオンの分圧比を求めることができる。

ただしこの場合には、試料ガスの組成が変化しても全圧
が変化しない場合に限られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る質量分析装置の一例におけるイ
オン源および引出されたイオン流を偏向して検出する部
分の構成を示す図、第２図は検出されたイオン流信号の
検出処理系を示す図である。 １・・・・・・電子衝撃型イオン源、２・・・・・・電
子電流制御回路、３・・・・・・イオン流、４・・・・
・・イオン加速走査回路、６・・・・・・磁場、７・・
・・・・イオンコレクタ、８・・・・・・イオン電流増
幅回路、９・・・・・・分離回路、１０１゜１０□・・
・・・・１０ｎ１１０ｓ・・・・・・増幅回路、１１１
゜１１□・・・・・・Ｉｌｎ・・・・・・フラグメント
補正入力端、１２０．１２２・・・・・・１２ｎ・・・
・・・増幅回路、１３□。 １３□・・・・・・１３ｎ・・・・・・割算器、１４・
・・・・・加算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 試料ガスをイオン化して引出すイオン源と、このイ
   オン源から引出されたイオン流から質量対電荷比に応じ
   てイオンビークを分離検出する手段と、この手段により
   検出された全てのイオンピーク値の和をとりその和で個
   々のイオンピーク値を除する手段とを備えたことを特徴
   とする質量分析装置。