JPS6182651A - 飛行時間型質量分析装置 - Google Patents
飛行時間型質量分析装置Info
- Publication number
- JPS6182651A JPS6182651A JP59204958A JP20495884A JPS6182651A JP S6182651 A JPS6182651 A JP S6182651A JP 59204958 A JP59204958 A JP 59204958A JP 20495884 A JP20495884 A JP 20495884A JP S6182651 A JPS6182651 A JP S6182651A
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- JP
- Japan
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- time
- mass
- ions
- flight
- ionization chamber
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- 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
- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/40—Time-of-flight spectrometers
- H01J49/403—Time-of-flight spectrometers characterised by the acceleration optics and/or the extraction fields
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
この発明は飛行時間型質量分析装置に関し、とくにその
イオン加速方法に関する。
イオン加速方法に関する。
（ロ）従来技術
従来の飛行時間型質量分析装置では、イオン化室と引き
出し電極間に直流電圧を印加しておき、イオン化室での
イオン発生をパルス的におこなう方法や、イオン発生は
定常的におこないイオン化室からのイオンの引き出しを
パルス電圧でおこなう方法などがよく知られている。こ
れらの方法は、どちらもす末ての質量のイオンに等しい
エネルギを与えて加速（等エネルギ加速）するものであ
る。
出し電極間に直流電圧を印加しておき、イオン化室での
イオン発生をパルス的におこなう方法や、イオン発生は
定常的におこないイオン化室からのイオンの引き出しを
パルス電圧でおこなう方法などがよく知られている。こ
れらの方法は、どちらもす末ての質量のイオンに等しい
エネルギを与えて加速（等エネルギ加速）するものであ
る。
すなわち質量ｍのあるイオンを考えると、１／２ｍｖｏ
２＝ｅＶｏ＝一定−・・−（１−１’）なる関係がなり
たつ。ここでｖＯはイオンの得る速度、Ｖｏは引き出し
電圧、ｅは電荷量である。
２＝ｅＶｏ＝一定−・・−（１−１’）なる関係がなり
たつ。ここでｖＯはイオンの得る速度、Ｖｏは引き出し
電圧、ｅは電荷量である。
いまイオン検出器までの無電界空間の距離をＬとすると
、イオンの飛行時間Ｔは Ｔ ＝ Ｌ ／ ｖ ｏ ＝ Ｌ （ｉ／ ｒ璽］ゴー
（１−２）となり、飛行時間Ｔは質量の平方根ｉに比
例するもので、したがって飛行時間Ｔが異なることを利
用して質量ｍの区別をおこなうものである。
、イオンの飛行時間Ｔは Ｔ ＝ Ｌ ／ ｖ ｏ ＝ Ｌ （ｉ／ ｒ璽］ゴー
（１−２）となり、飛行時間Ｔは質量の平方根ｉに比
例するもので、したがって飛行時間Ｔが異なることを利
用して質量ｍの区別をおこなうものである。
しかしながら、等エネルギ加速では飛行時間Ｔが質量の
平方根ｆ訂に比例するために、質量ｍが大きくなるに従
っである質量数差Δｍに対する飛行時間Ｔの差ΔＴが小
さくなり、高質量域での質量数測定が困難なるものであ
る。
平方根ｆ訂に比例するために、質量ｍが大きくなるに従
っである質量数差Δｍに対する飛行時間Ｔの差ΔＴが小
さくなり、高質量域での質量数測定が困難なるものであ
る。
（ハ）目的
この発明は上記の事情に鑑みてなさたちので、高質量域
での質量数測定が容易でかつ分解能のよい飛行時間型質
量分析装置を提供しようとするものである。
での質量数測定が容易でかつ分解能のよい飛行時間型質
量分析装置を提供しようとするものである。
（ニ）構成
そしてこの発明は、パルス電圧発生手段によりイオン化
室と引き出し電極間にパルス電圧を印加する構成で、そ
のさらに詳しい構成は、試料をイオン化するイオン化室
と、イオン化室から引き出されたイオンが飛行する径路
であるドリフト管と、イオン検出器と、イオン化室とド
リフト管との間に位置する引き出し電極とを備える飛行
時間型質量分析装置において、イオン化室と引き出し電
極間に、すべてのイオンを等運動量加速させかつ観測す
べき最小質量数のイオンがドリフト管へ到達する時間よ
り短かいパルス幅のパルス電圧を発生させるパルス電圧
発生手段を電気的に接続して設けることを特徴とする飛
行時間型質量分析装置である。
室と引き出し電極間にパルス電圧を印加する構成で、そ
のさらに詳しい構成は、試料をイオン化するイオン化室
と、イオン化室から引き出されたイオンが飛行する径路
であるドリフト管と、イオン検出器と、イオン化室とド
リフト管との間に位置する引き出し電極とを備える飛行
時間型質量分析装置において、イオン化室と引き出し電
極間に、すべてのイオンを等運動量加速させかつ観測す
べき最小質量数のイオンがドリフト管へ到達する時間よ
り短かいパルス幅のパルス電圧を発生させるパルス電圧
発生手段を電気的に接続して設けることを特徴とする飛
行時間型質量分析装置である。
（ホ）実施例
以下この発明の実施例を図面にて詳述するが、この発明
が以下の実施例に限定されるものではない。
が以下の実施例に限定されるものではない。
第１図において、この発明の飛行時間型質量分析装置（
１）の構造について説明する。
１）の構造について説明する。
（２）はイオン化室で、レーザ光や電子線をターゲット
物質に照射してイオンを定常的に発生させるものである
。（３）は引き出し電極で、無電界空間を形成するドリ
フト管（４）のイオン化室側の端部近傍に位置する。ド
リフト管（４）のもう一方の端部近傍にイオン検出器（
５）が配設されている。（６）はパルス電圧発生手段で
、イオン化室（２）と引き出し電極（３）とに接続され
る。パルス電圧発生手段（６）は第２図に示すように、
観測すべき最小質量数のイオンが引き出し電極（３）へ
到達する時間より短かいパルス幅Δｔのパルス電圧■０
を発生させるものである。
物質に照射してイオンを定常的に発生させるものである
。（３）は引き出し電極で、無電界空間を形成するドリ
フト管（４）のイオン化室側の端部近傍に位置する。ド
リフト管（４）のもう一方の端部近傍にイオン検出器（
５）が配設されている。（６）はパルス電圧発生手段で
、イオン化室（２）と引き出し電極（３）とに接続され
る。パルス電圧発生手段（６）は第２図に示すように、
観測すべき最小質量数のイオンが引き出し電極（３）へ
到達する時間より短かいパルス幅Δｔのパルス電圧■０
を発生させるものである。
つぎに第３図もまじえてこの発明の飛行時間型質量分析
装置（１）の動作について説明する。
装置（１）の動作について説明する。
いま１価のイオンについて考えるものとする。
イオン化室（２）と引き出し電極（３）との間に距離を
Ｄ１イオンの質量をｍ、イオンの飛行方向を２．イオン
の電荷量をｅ、パルス電圧発生手段（６）が出力するパ
ルス電圧をＶ（ｔ）とすると、このイオンの運動方程式
は、 ただしＥ （ｔ）はパルス電圧Ｖ （ｔ）によって発生
する電界である。
Ｄ１イオンの質量をｍ、イオンの飛行方向を２．イオン
の電荷量をｅ、パルス電圧発生手段（６）が出力するパ
ルス電圧をＶ（ｔ）とすると、このイオンの運動方程式
は、 ただしＥ （ｔ）はパルス電圧Ｖ （ｔ）によって発生
する電界である。
となる。そしてこのイオンの時刻ｔでの速度Ｖはとなる
。すなわちこのイオンが距！ｉ！ＩｔＤを飛行する時間
より短い時間のパルス幅Δむをもつパルス電圧■ｏにて
加速されるとその速度Ｖは、■＝二■０Δｔ・・・・・
・（２−３）Ｄ となり、すべてのイオンにおいてイオンの持つ運動量が
等しく ｅＶｏΔｔ／Ｄになる事を示している。
。すなわちこのイオンが距！ｉ！ＩｔＤを飛行する時間
より短い時間のパルス幅Δむをもつパルス電圧■ｏにて
加速されるとその速度Ｖは、■＝二■０Δｔ・・・・・
・（２−３）Ｄ となり、すべてのイオンにおいてイオンの持つ運動量が
等しく ｅＶｏΔｔ／Ｄになる事を示している。
すなわちパルス幅Δｔのパルス電圧Ｖｏにてイオンを加
速すれば、イオンは等運動加速されるものである。した
がってこのイオンがイオン検出器（５）までの距離りを
飛行する時間Ｔはで与えられ、飛行時間Ｔがイオンの質
ｉｍに比例することがわかる。この事は第３図に示すよ
うに、飛行時間Ｔとイオンの質量ｍとは直線（Ａ）の関
係であり、飛行時間Ｔから質１ｍの換算を容易にするも
のである。
速すれば、イオンは等運動加速されるものである。した
がってこのイオンがイオン検出器（５）までの距離りを
飛行する時間Ｔはで与えられ、飛行時間Ｔがイオンの質
ｉｍに比例することがわかる。この事は第３図に示すよ
うに、飛行時間Ｔとイオンの質量ｍとは直線（Ａ）の関
係であり、飛行時間Ｔから質１ｍの換算を容易にするも
のである。
つぎに（２−４）式より質量分解能Ｒを求めると、
ＭＴ
ただしΔｍは質量ｍを中心とした質量数差となり、質量
分解能Ｒが質量数に比例して大きくなるものである。ま
た質量数差Δｍと飛行時間差Δとの比は、 となり、質量ｍに依存しない一定値となる。この事は第
３図からもわかるように、従来の等エネルギ加速による
質量と飛行時間との関係を示す曲線（Ｂ）において、高
質量になるほどΔＴ／Δｍが小さくなり質（Ｊｍの決定
が困難になるものであるが、この発明においては（２−
６）式で示されるものであるため、低質量域から高質量
域まで質量ｍの決定は容易である。
分解能Ｒが質量数に比例して大きくなるものである。ま
た質量数差Δｍと飛行時間差Δとの比は、 となり、質量ｍに依存しない一定値となる。この事は第
３図からもわかるように、従来の等エネルギ加速による
質量と飛行時間との関係を示す曲線（Ｂ）において、高
質量になるほどΔＴ／Δｍが小さくなり質（Ｊｍの決定
が困難になるものであるが、この発明においては（２−
６）式で示されるものであるため、低質量域から高質量
域まで質量ｍの決定は容易である。
なお上記実施例においては、パルス電圧波形として第２
図に示すような理想的な矩形波を用いたが、（２−２）
式からも明らかなようにパルス電圧Ｖ （ｔ）の時間積
分値が飛行時間Ｔに関係するため、かならずしもその波
形は矩形波形となる必要はない。
図に示すような理想的な矩形波を用いたが、（２−２）
式からも明らかなようにパルス電圧Ｖ （ｔ）の時間積
分値が飛行時間Ｔに関係するため、かならずしもその波
形は矩形波形となる必要はない。
さらにイオン化室におけるイオンの発生について、上記
実施例では定常的なものを説明したが、イオンの発生を
パルス的に行ない（たとえばパルスレーザ光やパルス１
次イオンやパルス中性粒子などによりおこない、）イオ
ン発生後実施例同様、等運動量加速をおこなえば同様の
効果が期待できるものである。
実施例では定常的なものを説明したが、イオンの発生を
パルス的に行ない（たとえばパルスレーザ光やパルス１
次イオンやパルス中性粒子などによりおこない、）イオ
ン発生後実施例同様、等運動量加速をおこなえば同様の
効果が期待できるものである。
（ハ）効果
この発明によれば、イオンを等運動量加速をおこなうた
め飛行時間が質量に比例するようになり、高質量域での
質量数測定が容易である飛行時間型質量分析装置が得ら
れる。また飛行時間がＷ量に比例しているため、飛行時
間からの質量の換算が容易となるとともに、質量分解能
も質量に比例するようになるため、高質量域での分解能
がよくなる。さらに質量数差に対する飛行時間差が質量
に依存せずに一定であるため、高質量域での質量数決定
が容易になるものである。
め飛行時間が質量に比例するようになり、高質量域での
質量数測定が容易である飛行時間型質量分析装置が得ら
れる。また飛行時間がＷ量に比例しているため、飛行時
間からの質量の換算が容易となるとともに、質量分解能
も質量に比例するようになるため、高質量域での分解能
がよくなる。さらに質量数差に対する飛行時間差が質量
に依存せずに一定であるため、高質量域での質量数決定
が容易になるものである。
第１図はこの発明の実施例構成略図、第２図はパルス電
圧の波形を示す説明図、第３図は飛行時間と質量との関
係を示すグラフである。 （２）・・・イオン化室、 （３）・・・引き出し電
極、（４）・・・ドリフト管、 （５）・・・イオン
検出器、（６）・・・パルス電圧発生手段。 代理人弁理士 野 河 信 太 蔀−ｒ７ ４
−
圧の波形を示す説明図、第３図は飛行時間と質量との関
係を示すグラフである。 （２）・・・イオン化室、 （３）・・・引き出し電
極、（４）・・・ドリフト管、 （５）・・・イオン
検出器、（６）・・・パルス電圧発生手段。 代理人弁理士 野 河 信 太 蔀−ｒ７ ４
−
Claims (1)
- １、試料をイオン化するイオン化室と、イオン化室から
引き出されたイオンが飛行する径路であるドリフト管と
、イオン検出器と、イオン化室とドリフト管との間に位
置する引き出し電極とを備える飛行時間型質量分析装置
において、イオン化室と引き出し電極間に、すべてのイ
オンを等運動量加速させかつ観測すべき最小質量数のイ
オンがドリフト管へ到達する時間より短かいパルス幅の
パルス電圧を発生させるパルス電圧発生手段を電気的に
接続して設けることを特徴とする飛行時間型質量分析装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59204958A JPS6182651A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 飛行時間型質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59204958A JPS6182651A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 飛行時間型質量分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6182651A true JPS6182651A (ja) | 1986-04-26 |
| JPH0548575B2 JPH0548575B2 (ja) | 1993-07-21 |
Family
ID=16499122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59204958A Granted JPS6182651A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 飛行時間型質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6182651A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998008244A3 (en) * | 1996-08-17 | 1998-04-09 | Millbrook Instr Limited | Charged particle velocity analyser |
-
1984
- 1984-09-29 JP JP59204958A patent/JPS6182651A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998008244A3 (en) * | 1996-08-17 | 1998-04-09 | Millbrook Instr Limited | Charged particle velocity analyser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0548575B2 (ja) | 1993-07-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |