JPS62291853A - 飛行時間型質量分析計 - Google Patents
飛行時間型質量分析計Info
- Publication number
- JPS62291853A JPS62291853A JP61135495A JP13549586A JPS62291853A JP S62291853 A JPS62291853 A JP S62291853A JP 61135495 A JP61135495 A JP 61135495A JP 13549586 A JP13549586 A JP 13549586A JP S62291853 A JPS62291853 A JP S62291853A
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- Japan
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- ion
- ions
- focusing
- generation point
- reflector
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- 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】
３、発明の詳細な説明
〈産業上の利用分野〉
本発明は飛行時間型質量分析計に関する。
〈従来の技術〉
飛行時間型質量分析計の原理は、対象試料を一瞬にイオ
ン化し、発生したイオンを一定電圧■で加速し、無電界
の空間を飛行させてイオン検出器に突入させ、イオンが
このイオン検出器に到達するに要した時間ｔを計測する
ことで、イオンの質量Ｍを求めることである。すなわち
、イオンの電荷量をＺとすると、 の関係から、イオン質量Ｍを求める。
ン化し、発生したイオンを一定電圧■で加速し、無電界
の空間を飛行させてイオン検出器に突入させ、イオンが
このイオン検出器に到達するに要した時間ｔを計測する
ことで、イオンの質量Ｍを求めることである。すなわち
、イオンの電荷量をＺとすると、 の関係から、イオン質量Ｍを求める。
このような飛行時間型質量分析計は、二重収束型の質量
分析計と比較すると、極めてイオンの到達率が良いとい
う特長を持つものの、従来、その原理から明らかなよう
に、イオンに初期エネルギの幅があると分解能が低下す
るという欠点があった。
分析計と比較すると、極めてイオンの到達率が良いとい
う特長を持つものの、従来、その原理から明らかなよう
に、イオンに初期エネルギの幅があると分解能が低下す
るという欠点があった。
この欠点を解消したのが、米国特許３，７２７，０４７
号に示されているいわゆるリフレクトロン型や、あるい
は本発明者が特開昭６０−１１９０６７号で提案してい
る傾斜電界型の飛行時間型質量分析計である。
号に示されているいわゆるリフレクトロン型や、あるい
は本発明者が特開昭６０−１１９０６７号で提案してい
る傾斜電界型の飛行時間型質量分析計である。
これらによると、イオンの飛行行程に加速電界の向きと
逆向きで、かつ、飛行方向に二段階の均一電界、あるい
は飛行方向に漸増する強さを有してなる傾斜電界を形成
して、イオンを逆向きに押し戻して検出器に突入させて
エネルギ収束を行うことで、初期エネルギのばらつきが
測定値に影響を及ぼさないよう考慮されている。これら
により、飛行時間型質量分析計の分解能は格段に向上し
た。
逆向きで、かつ、飛行方向に二段階の均一電界、あるい
は飛行方向に漸増する強さを有してなる傾斜電界を形成
して、イオンを逆向きに押し戻して検出器に突入させて
エネルギ収束を行うことで、初期エネルギのばらつきが
測定値に影響を及ぼさないよう考慮されている。これら
により、飛行時間型質量分析計の分解能は格段に向上し
た。
〈発明が解決しようとする問題点〉
ところで、飛行時間型質量分析計は前述した通り他の分
析計に比べて極めてイオン到達率が良いものの、例えば
、近年注目されている生体関連高分子の質量分析を行う
には不充分である。なぜならば、これらの高分子になる
と、イオンの発生量が極微量となるからである。前述し
たリフレクトロンや傾斜電界型の採用は、この点に関し
ての改善を行うものではない。
析計に比べて極めてイオン到達率が良いものの、例えば
、近年注目されている生体関連高分子の質量分析を行う
には不充分である。なぜならば、これらの高分子になる
と、イオンの発生量が極微量となるからである。前述し
たリフレクトロンや傾斜電界型の採用は、この点に関し
ての改善を行うものではない。
本発明の目的は、飛行するイオンのエネルギ収束と同時
にイオン軌道の空間的収束を行うことで、高分解能で、
かつ、高イオン到達率を達成し得る飛行時間型質量分析
計を提供することにある。
にイオン軌道の空間的収束を行うことで、高分解能で、
かつ、高イオン到達率を達成し得る飛行時間型質量分析
計を提供することにある。
〈問題点を解決するための手段〉
本発明の特徴とするところは、イオン放出手段からのイ
オン飛行行程上に、飛来するイオンを押し戻す向きで、
かつ、イオン放出手段から離れるに従って減少する強さ
を有する傾斜電界（特に、特開昭６０−１１９０６７号
と区別するために逆傾斜電界と称する）を形成し得るイ
オンリフレクタを設け、そのイオンリフレクタによって
押し戻されたイオンをイオン検出器に突入させるよう構
成したことにある。
オン飛行行程上に、飛来するイオンを押し戻す向きで、
かつ、イオン放出手段から離れるに従って減少する強さ
を有する傾斜電界（特に、特開昭６０−１１９０６７号
と区別するために逆傾斜電界と称する）を形成し得るイ
オンリフレクタを設け、そのイオンリフレクタによって
押し戻されたイオンをイオン検出器に突入させるよう構
成したことにある。
〈発明の原理並びに作用〉
第１図に示すように、イオン発生点からイオンの飛行方
向（ｚ軸方向）にＬｌの距離の自由ドリフト部（無電界
空間）をあけてイオンリフレクタ部を設け、このイオン
リフレクタ部から押し戻されたイオンをＬ２だけ離れた
イオン収束点に収束させるモデルを考える。
向（ｚ軸方向）にＬｌの距離の自由ドリフト部（無電界
空間）をあけてイオンリフレクタ部を設け、このイオン
リフレクタ部から押し戻されたイオンをＬ２だけ離れた
イオン収束点に収束させるモデルを考える。
イオンリフレクタ部の電界の強さを、例えば第１図（ａ
ｌに示すように、イオン発生点から２方向に離れるに従
って単調減少するよう設定すれば、そのポテンシャル分
布φは同図中）に示すように２軸を含む任意平面（ｒ−
ｚ平面）で逆二乗型となる。
ｌに示すように、イオン発生点から２方向に離れるに従
って単調減少するよう設定すれば、そのポテンシャル分
布φは同図中）に示すように２軸を含む任意平面（ｒ−
ｚ平面）で逆二乗型となる。
このようなポテンシャル分布においては、等ポテンシャ
ル面は第２図に示すように、イオン発生点に向いてｚ軸
を中心とする凹形となる。これは、イオン発生点側から
入射するイオンを２軸に向って収束させつつ、反射させ
ることが可能となることを意味する。イオン発生点とイ
オン収束点とを適宜位置に配設することで、エネルギ収
束と方向収束とを同時に可能とする飛行時間型質量分析
計を得る。以下に、その配設位置の求め方について説明
する。
ル面は第２図に示すように、イオン発生点に向いてｚ軸
を中心とする凹形となる。これは、イオン発生点側から
入射するイオンを２軸に向って収束させつつ、反射させ
ることが可能となることを意味する。イオン発生点とイ
オン収束点とを適宜位置に配設することで、エネルギ収
束と方向収束とを同時に可能とする飛行時間型質量分析
計を得る。以下に、その配設位置の求め方について説明
する。
今、イオンリフレクタ部のポテンシャル分布φを、
−・＋１）
とすると、次の条件を満足することにより、一点から出
発したイオンはその初期エネルギ幅や発散方向にかかわ
らず、同一時間経過後に再び一点に収束させることが可
能である。
発したイオンはその初期エネルギ幅や発散方向にかかわ
らず、同一時間経過後に再び一点に収束させることが可
能である。
ここで、ｔは飛行時間、ｋは、ＶＯを加速電圧。
Δ■をイオンのエネルギ幅としたとき、であって、θｒ
はイオンの発散角、ｒ３はイオンの到達位置である。こ
れらを同時に満足させるべく、解析的にイオン軌道を求
め、ｔとｒ３を計算すると、（３１，＋４１は常に成立
し、残るのは（２）と（５）のみである。この解は、φ
を（１１式で与えた場合において、 αｔ ＝ （−） ＝ ｉ、５４６ −・（７）ｅ〜
−１ となる。ただし、 Ｌ＝Ｌｌ＋Ｌ２ −■ □＝β ・・−（■ ■０ である。従って、（８１，ｆ命より、 ａ−βＬ ＝ ０．２７３Ｌ −０４１また、リフ
レクタのピークポテンシャ１１番よ、（７）。
はイオンの発散角、ｒ３はイオンの到達位置である。こ
れらを同時に満足させるべく、解析的にイオン軌道を求
め、ｔとｒ３を計算すると、（３１，＋４１は常に成立
し、残るのは（２）と（５）のみである。この解は、φ
を（１１式で与えた場合において、 αｔ ＝ （−） ＝ ｉ、５４６ −・（７）ｅ〜
−１ となる。ただし、 Ｌ＝Ｌｌ＋Ｌ２ −■ □＝β ・・−（■ ■０ である。従って、（８１，ｆ命より、 ａ−βＬ ＝ ０．２７３Ｌ −０４１また、リフ
レクタのピークポテンシャ１１番よ、（７）。
ｆ＋３）より・
ａ２ φｇ ＝ １．５４６Ｖｏ −−−１１
５１を得る。
５１を得る。
なお、ここで、イオン軌道は可逆的であるから、イオン
発生点とイオン収束点を入れかえてもよい。
発生点とイオン収束点を入れかえてもよい。
すなわち、（１１式で示された逆二乗型のポテンシャル
分布φを形成する傾斜電界をイオンの飛行行程に設け、
上記を満足するＳＯもしくはＳ３から発生して加速され
たイオンは、Ｓ３もしくはＳＯに確実に収束することに
なり、エネルギ収束および空間収束の双方を達成するこ
とができる。
分布φを形成する傾斜電界をイオンの飛行行程に設け、
上記を満足するＳＯもしくはＳ３から発生して加速され
たイオンは、Ｓ３もしくはＳＯに確実に収束することに
なり、エネルギ収束および空間収束の双方を達成するこ
とができる。
〈実施例〉
本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。
第３図は本発明実施例の要部構成図である。
分析すべき試料Ｗは試料ホルダ等に支持されて加速用メ
ツシュ電極１ａ、ｌｂ間に配設される。
ツシュ電極１ａ、ｌｂ間に配設される。
この試料Ｗに例えばパルス状のレーザビームを照射する
等の公知の手法によって、試料分子が一瞬にイオン化さ
れる。加速用メツシュ電極１ａにはステップダウン加速
電極２が接続されており、発生したイオンに■０なる加
速電圧を作用させることができる。この加速電圧ＶＯは
、加速と同時にステップ的に零に落とされる。
等の公知の手法によって、試料分子が一瞬にイオン化さ
れる。加速用メツシュ電極１ａにはステップダウン加速
電極２が接続されており、発生したイオンに■０なる加
速電圧を作用させることができる。この加速電圧ＶＯは
、加速と同時にステップ的に零に落とされる。
加速されたイオンの飛行行程上には、イオンリフレクタ
３が配設されている。このイオンリフレクタ３は、イオ
ンの飛行方向に対向して最前列に配設されたメツシュ電
極３ａと、同じく最後列に配設されたコーン状電極３ｂ
と、これらの間に同軸上に配設された複数個のリング状
電極３ ｃ−３ｃ、およびこれらの電極にそれぞれ所定
の電圧を印加するためのりフレフタ用型源３ｄと抵抗Ｒ
１−ＲＮから成っている。
３が配設されている。このイオンリフレクタ３は、イオ
ンの飛行方向に対向して最前列に配設されたメツシュ電
極３ａと、同じく最後列に配設されたコーン状電極３ｂ
と、これらの間に同軸上に配設された複数個のリング状
電極３ ｃ−３ｃ、およびこれらの電極にそれぞれ所定
の電圧を印加するためのりフレフタ用型源３ｄと抵抗Ｒ
１−ＲＮから成っている。
これらの各電極には、リフレクタ用電源３ｄからの電圧
ＶＲを抵抗Ｒ１〜ＲＮによって適宜に分圧した電圧が印
加され、全体として第１図（ａ）にグラフで示すように
、イオン飛行方向２に比例して直線的に減少する強さを
有する電界、すなわち逆傾斜電界Ｅを形成する。なお、
この電界Ｅの極性は加速されたイオンを押し戻す向きで
ある。
ＶＲを抵抗Ｒ１〜ＲＮによって適宜に分圧した電圧が印
加され、全体として第１図（ａ）にグラフで示すように
、イオン飛行方向２に比例して直線的に減少する強さを
有する電界、すなわち逆傾斜電界Ｅを形成する。なお、
この電界Ｅの極性は加速されたイオンを押し戻す向きで
ある。
加速用メソシュ電極１ａ、ｌｂを挟んでイオンリフレク
タ３と反対側の２軸上には、イオン検出器４が配設され
ており、このイオン検出器４の出力から、例えば質量ス
ペクトル等を作成することができる。
タ３と反対側の２軸上には、イオン検出器４が配設され
ており、このイオン検出器４の出力から、例えば質量ス
ペクトル等を作成することができる。
さて、以上の構成において、試料Ｗのイオン発生点はイ
オンリフレクタ３の入口を原点Ｏとして、２軸上−Ｌ２
の位置に、また、イオン検出器４は同じく−Ｌ１の位置
に配設され、更に、イオンリフレクタ３の２軸上長さは
ａとされ、それぞれ前述した＋（１１，ｆｌｏｌ、 ｆ
１４１式を満足するような寸法が選択される。
オンリフレクタ３の入口を原点Ｏとして、２軸上−Ｌ２
の位置に、また、イオン検出器４は同じく−Ｌ１の位置
に配設され、更に、イオンリフレクタ３の２軸上長さは
ａとされ、それぞれ前述した＋（１１，ｆｌｏｌ、 ｆ
１４１式を満足するような寸法が選択される。
また、イオンリフレクタ３によるポテンシャル分布φは
（１）式に示す通りである。なお、このポテンシャル分
布φは電界Ｅで示すと、 Ｅ−−２φ□ ｚ＋２ａφｏ −１１６１であって
、ｆｌ１式右辺の正の項はラプラス方程式２φ＝Ｏ、−
１１７１ を満足する必要性から生じる。更に、ピークポテンシャ
ルは０５）式を満足するよう、リフレクタ用電源３ｄの
電圧Ｖ＝の加速電圧■０に対する比が設定される。
（１）式に示す通りである。なお、このポテンシャル分
布φは電界Ｅで示すと、 Ｅ−−２φ□ ｚ＋２ａφｏ −１１６１であって
、ｆｌ１式右辺の正の項はラプラス方程式２φ＝Ｏ、−
１１７１ を満足する必要性から生じる。更に、ピークポテンシャ
ルは０５）式を満足するよう、リフレクタ用電源３ｄの
電圧Ｖ＝の加速電圧■０に対する比が設定される。
以上の各部の設定により、＋２１． ＋３１． ＋４１
． ＋５）式を満足することになり、初期エネルギに幅
があったり、あるいは発散方向がずれても、加速用メツ
シュ電極１ａ、ｌｂで加速されて飛行するイオンはイオ
ンリフレクタ３で押し戻されて、エネルギ収束および空
間収束されてイオン検出器４に突入する。
． ＋５）式を満足することになり、初期エネルギに幅
があったり、あるいは発散方向がずれても、加速用メツ
シュ電極１ａ、ｌｂで加速されて飛行するイオンはイオ
ンリフレクタ３で押し戻されて、エネルギ収束および空
間収束されてイオン検出器４に突入する。
なお、以上の実施例においては、発生したイオンがイオ
ンリフレクタで押し戻されて再びイオン源を通過するた
め、ステップダウン加速電源を必要とし、あるいは若干
透過率が悪化することも予想される。これを避けるため
に、イオン発生点と収束点とを同軸上に配置せず、ずら
すことも可能である。ただし、この場合には、（２）、
（３）、 （４）、 （５）の収束条件の内あるもの
、例えば（５）を犠牲にする必要がある。しかし、イオ
ン検出器の面禎をある程度大きくすることによってその
影響を小さくすることができる。
ンリフレクタで押し戻されて再びイオン源を通過するた
め、ステップダウン加速電源を必要とし、あるいは若干
透過率が悪化することも予想される。これを避けるため
に、イオン発生点と収束点とを同軸上に配置せず、ずら
すことも可能である。ただし、この場合には、（２）、
（３）、 （４）、 （５）の収束条件の内あるもの
、例えば（５）を犠牲にする必要がある。しかし、イオ
ン検出器の面禎をある程度大きくすることによってその
影響を小さくすることができる。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、加速されたイオ
ンの飛行行程上に、その飛行の向きに漸減する強さを持
つ電界、すなわち逆傾斜電界を有してなるイオンリフレ
クタを設けることにより、イオンのエネルギ収束および
空間収束を達成し得るよう構成したので、高分解能でし
かも高到達率の飛行時間型質量分析計を得ることになり
、特に、イオン発生量が極微量である生体関連の高分子
の質量分析には非常に有用である。
ンの飛行行程上に、その飛行の向きに漸減する強さを持
つ電界、すなわち逆傾斜電界を有してなるイオンリフレ
クタを設けることにより、イオンのエネルギ収束および
空間収束を達成し得るよう構成したので、高分解能でし
かも高到達率の飛行時間型質量分析計を得ることになり
、特に、イオン発生量が極微量である生体関連の高分子
の質量分析には非常に有用である。
第１図は本発明の原理説明図で２軸方向の電界強さく８
）とポテンシャル分布（ｂ）を示すグラフ、第２図はそ
の等ポテンシャル面を示すグラフ、第３図は本発明実施
例の要部構成図である。 ｌａ、Ｉｂ・・・加速用メツシュ電極 ２・・・ステップダウン加速電源 ３・・・イオンリフレクタ ３ａ・・・メツシュ電極 ３ｂ・・・コーン状電極 ３ｃｍ・３ｃ・・・リング状電極 ３ｄ・・・リフレクタ用電源 ４・・・イオン検出器
）とポテンシャル分布（ｂ）を示すグラフ、第２図はそ
の等ポテンシャル面を示すグラフ、第３図は本発明実施
例の要部構成図である。 ｌａ、Ｉｂ・・・加速用メツシュ電極 ２・・・ステップダウン加速電源 ３・・・イオンリフレクタ ３ａ・・・メツシュ電極 ３ｂ・・・コーン状電極 ３ｃｍ・３ｃ・・・リング状電極 ３ｄ・・・リフレクタ用電源 ４・・・イオン検出器
Claims (1)
- イオン源からのイオンを所定の向きに加速して放出する
イオン放出手段と、そのイオン放出手段からのイオンの
飛行行程上に設けられ、飛来するイオンを押し戻す向き
で、かつ、上記イオン放出手段から離れるに従って減少
する強さを有する傾斜電界を形成し得るイオンリフレク
タと、そのイオンリフレクタによって押し戻されたイオ
ンを所定位置において検出するイオン検出器を備えた飛
行時間型質量分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61135495A JPH0665022B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 飛行時間型質量分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61135495A JPH0665022B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 飛行時間型質量分析計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62291853A true JPS62291853A (ja) | 1987-12-18 |
| JPH0665022B2 JPH0665022B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=15153073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61135495A Expired - Fee Related JPH0665022B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 飛行時間型質量分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0665022B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02165038A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-26 | Shimadzu Corp | 飛行時間型粒子分析装置 |
| EP0456516A3 (en) * | 1990-05-11 | 1992-03-18 | Kratos Analytical Limited | Ion buncher |
| JP2012518246A (ja) * | 2009-02-13 | 2012-08-09 | カメカ | リフレクトロンを含む広い角度受け入れを有する質量分析装置 |
-
1986
- 1986-06-11 JP JP61135495A patent/JPH0665022B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02165038A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-26 | Shimadzu Corp | 飛行時間型粒子分析装置 |
| EP0456516A3 (en) * | 1990-05-11 | 1992-03-18 | Kratos Analytical Limited | Ion buncher |
| JP2012518246A (ja) * | 2009-02-13 | 2012-08-09 | カメカ | リフレクトロンを含む広い角度受け入れを有する質量分析装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0665022B2 (ja) | 1994-08-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |