JPS62188152A - 質量分析装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、４極静電レンズを構成要素に含む質量分析装
■の改良に関Ｊ゛る。

［従来技術］ 第５図は特開昭５９−１６０９４９号に紹介されている
質量分析装置の概略を示す。この質量分析装置では、イ
オン源Ｓ、一様扇形磁場ＩＩ　、円筒電場Ｃ及びイオン
検出ｉ５Ｄがこの順に並べられ、イオン源Ｓと一様扇形
電場１」との間に、通過するイオンビームの軌道平面に
垂直な方向に集束性を与え、イオンビームの動径方向に
は発散性を与える２個の４極静電レンズＱ１　、Ｑ２を
配置し、史に一様扇形電場１ど円ｎ電３！ＡＣの間に通
過するイオンビームの軌道平面に垂直な方向に集束性を
与える第３の４極静電レンズＱ３を配置することを特徴
としている。

第６図はこの４極静電レンズの一例を示し、同一円周上
に９０°閤隔でイオンビームの進行方向（Ｚ方向）に平
行に配置される４本の円柱電極から構成され、イオンビ
ームの軌道平面に垂直な方向（ｙ方向）の対向Ｊる電極
には正の電位が印加され、イオンビームのＶ」径方向（
Ｘ方向）の対向する電極には負の電位が印加される。

このような提案装置では、４極静電レンズＱ１゜Ｑ２に
よりイオンビームの幅が広げられるため、質量分析系の
パラメータである像倍率を小さくすることができ、分解
能を向上さＶることができる。

又、第３の４極静電レンズＱ３によりイオンビームが軌
道平面に垂直な方向に集束されるため、質量分析系にお
けるイオンビームの通過効率が向上し、感度も向上させ
ることができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、本発明者の検討によれば、このような４権静
電レンズを使用したｖ１吊分析系では、極めて大ぎな５
次収差が発生し、この５次収差により、分解能及び感度
が所期の値に到達し１！７ない可能性がある。

本発明は、この点に鑑みてなされたしのであり、静電１
２極レンズをＷ迅分析系に扉開することにより、４極静
電レンズによって生じる５次収差を打消すことができる
質量分析装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ この目的を達成するため、本発明は、イオン源と、該イ
オン源で生成されたイオンが導入されるＴ１ｍ分析系と
、該質量分析系で選択されたイオンが入射するイオン検
出器とを備え、該質量分析系の構成要素として４極静電
レンズを備えた質ＢＩｉ分析装置において、前記質量分
析系内に１２極静゛市レンズを配置するようにしたこと
を特徴としている。

以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳説する。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す装置構成図であり、第
５図の提案装置との相違点は、４極静電レンズＱ２と一
様扇形磁場１」との間に１２極静電レンズＴが新たに挿
入配置されたことである。

第２図は、この１２極静電レンズ下の断面図を示し、Ｐ
１〜Ｐ１２の１２本の円柱電極を３０″間隔で同一円周
上に配置してあり、各電極には、交互に＋Ｖ及び−Ｖの
電位が印加される。

第３図はこの１２木の電極によって生成される１２重積
電場を示１′。

ところで、第６図に示すような構造を持つ４極静電レン
ズは、理想的には次式で示される電場を発生する。

Ｖ　（ｘ、ｙ、ｚ　）　＝ （Ｋ（ｚ　）／　２）　　（（ｘ２−　ｙ２）＋（Ｋ　
（Ｚ　）／２４）　　（（ｘ４−　　ｙ４　）　）・（
１）ここで、Ｋ　（Ｚ　）は四重掻揚の強さに関する係
数である。

（１）式の第１項は四重ｔ４ｉ場を承り関数で、レンズ
の内部で場が７方向に対して一様な場合はこの項だけに
なる。第２項は、レンズの出入口でポテンシャルが２方
向に一様でない場合に発生ずる項である。

／１８１静電レンズの出入口では、レンズを出た部分に
もボテフシ１フルが存在するが、このポテンシャルは、
対称性から、６次までの近似で次のように表わすことが
できる。

Ｖ　（ｘ、ｙ、ｚ　）　＝ （Ｋ　（ｚ　）／、２）　（（ｘ２−　ｙ２）　＋（Ｋ
（ｚ）／２４）　（（ｘ４−　ｙ’　））トａ　（ｘｇ
−１５ｘ４　　ｙ２＋１５ｘ２　　ｙ４−　ｙ’　）・
・・（２） ここで、ａは十二虫極場の強さに関する係数である。

（１）式と（２）式を比較すると、（２）式の第３項が
新たに発生したことが分る。この第３項は、４極静電レ
ンズの出入り口の境界条件が（１）式で与えられる条件
を満す場合には発生しない。

しかしながら、（１）式の条件を満すためには拘雑な電
極構造と電位配分を必要とし、現実には無理と言わざる
を冑ない。そのため、通Ｉ；シは、上記第３項が発生し
ている。ところが、この第３項は従来考慮されてＪ３ら
ず、実際のイオン光学系では、５次収差となって現われ
、その大きさは必ずしも明らかではないが、７Ｉ極静電
レンズを構成要素とするイオン光学系は、大ぎな５次収
差が発生Ｊ−る可能性を含んでいることが分る。

一方、第１図で示す１２極静電レンズは次式で表わされ
る十二用極電場φ（ｘ、ｙ　）を発生する。

φ（ｘ、ｙ　）　＝ Ｖｏ　　（ｘ６−１５ｘ４　　ｙ２　＋１５ｘ２　　ｙ
４−　ｙ５　）・・・（３） ＶＯは十三積電電場の強さに関する係数で、レンズ電極
に印加するポテンシャルによって決定される。

（３）式は（２）式第３項と同じ形をしており、５次収
差を発生ずる。従って、この１２極静電レンズを、４極
静電レンズを構成要素として持つ買足分析系（イオン光
学系内）に挿入し、その強度を適宜設定することにより
、４極静電レンズにより発生する５次収差の少なくとも
１つの項については打ち消すことが可能である。

又、１２極静電レンズを複数個配置すれば、５次収差の
更に多くの項を打ち消すことが可能である。

１２極静電レンズは、イオンビームの中心軌道から離れ
たところをイオンが通る場所、即ちイオンビームの幅が
広がっている場所に配置するに使用することが望ましい
。第１図の実施例では、４極静電レンズＱ１　、Ｑ２に
よってイオンビームの幅が最も広げられている４穫静電
レンズＱ２と一様扇形磁場Ｈとの間、それもｌａ場ヒト
１近い場所に配置されている。

この１２極静電レンズは、４次以下の収差については全
く影響を与えない。

尚、実際に用いる１２極静電レンズとしては、（３）式
で表わされる十二積電電揚を近似的に発生でさ゛るもの
であれば良い。最も簡単に実現できるのは、第１図のよ
うに円柱電極を用いたものであるが、例えば第４図に示
ずように円筒電極を用いるものでも良い。

［効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば、質囲分析系の構成
要素として４極静電レンズを備えた質量分析系内におい
て、前記質量分析系内に１２極静電レンズを配置するこ
とにより、４極静電レンズによって発生する５次収差を
除去することのできる質ω分析装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す装置構成図、第２図は
、第１図の実施例における１２極静電レンズの断面図、
第３図は１２＊静電レンズにおいて生成される１２重積
電場合示Ｊ−図、第４図は１２極静電レンズの他の例を
示す図、第５図は従来装置の構成を示ず図、第６図は４
極静電レンズの断面図である。 Ｓ：イオン源　　　ト１ニ一様扇形磁場Ｃ：円筒電Ｉ　
　　　Ｄ：イオン検出器０１〜Ｑ３：４極静電レンズ Ｔ：１２極静電レンズ Ｐ１〜Ｐ１２二円柱電極 才４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン源と、該イオン源で生成されたイオンが導
   入される質量分析系と、該質量分析系で選択されたイオ
   ンが入射するイオン検出器とを備え、該質量分析系の構
   成要素として４極静電レンズを備えた質量分析装置にお
   いて、前記質量分析系内に１２極静電レンズを配置する
   ようにしたことを特徴とする質量分析装置。
2. （２）前記質量分析系は、イオン源とイオン検出器との
   間に配置される一様磁場と、該磁場とイオン検出器との
   間に配置される電場と、イオンビームの軌道平面に垂直
   な方向に集束性を与えそのイオンビームの動径方向には
   発散性を与えるために前記イオン源と磁場との間に間隔
   をあけて配置される第１及び第２の４極静電レンズと、
   イオンビームの軌道平面に垂直な方向に集束性を与える
   ために前記磁場と電場との間に配置される第３の４極静
   電レンズとから構成され、前記１２極静電レンズが上記
   第２の４極静電レンズと一様磁場との間に配置される特
   許請求の範囲第１項記載の質量分析装置。