JPS6244947A - 質量分析装置 - Google Patents
質量分析装置Info
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- JPS6244947A JPS6244947A JP60184866A JP18486685A JPS6244947A JP S6244947 A JPS6244947 A JP S6244947A JP 60184866 A JP60184866 A JP 60184866A JP 18486685 A JP18486685 A JP 18486685A JP S6244947 A JPS6244947 A JP S6244947A
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- ions
- electrode
- ion
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は質量分析計におけるイオン源に関するものであ
る。
る。
（従来の技術）
質量分析計における従来の電子衝撃（ＥＩ）型イオン源
や化学イオン化（ＣＩ）型イオン源は。
や化学イオン化（ＣＩ）型イオン源は。
イオン源ボックス内で生成されたあらゆるｍ／ｚ（質量
数と電荷数の比）のイオンを分析部（磁場、電場又は四
重極）に射出している。
数と電荷数の比）のイオンを分析部（磁場、電場又は四
重極）に射出している。
また、電子衝撃型と化学イオン化型に切り換えることの
できるイオン源があるが、化学イオン化型イオン源は電
子衝撃型イオン源に比べてイオン源ボックスを密にする
必要があるため、イオン源の切換えはイオン源ボックス
を交換したり、イオン源ボックスの気密度を機械的に切
り換えることにより行なわれている。
できるイオン源があるが、化学イオン化型イオン源は電
子衝撃型イオン源に比べてイオン源ボックスを密にする
必要があるため、イオン源の切換えはイオン源ボックス
を交換したり、イオン源ボックスの気密度を機械的に切
り換えることにより行なわれている。
（発明が解決しようとする問題点）
従来のイオン源では、真空容器内の残留ガスやガスクロ
マトグラフと接続した場合の多量のキャリアガス（例え
ばＨｅ ）などのイオン、すなわち分析に全く興味のな
いイオンまでが多量に分析部に侵入することになる。そ
のため分析場での空間電荷や検出器での暗電流の増加を
きたし、感度や分解能を限界付ける原因の１つとなって
いた。
マトグラフと接続した場合の多量のキャリアガス（例え
ばＨｅ ）などのイオン、すなわち分析に全く興味のな
いイオンまでが多量に分析部に侵入することになる。そ
のため分析場での空間電荷や検出器での暗電流の増加を
きたし、感度や分解能を限界付ける原因の１つとなって
いた。
また、電子衝撃型と化学イオン化型の間の切換えは容易
ではなかった。
ではなかった。
本発明はイオン源自体にｍ／ｚ選択性を持たせ、分析に
興味のないイオンが分析部に侵入するのを防ぐことを目
的とするものである。
興味のないイオンが分析部に侵入するのを防ぐことを目
的とするものである。
また、本発明は電子衝撃型と化学イオン化型の間の切換
えを機械的な切換え操作を必要としないで行なうことの
できるイオン源を提供することを目的とするものである
。
えを機械的な切換え操作を必要としないで行なうことの
できるイオン源を提供することを目的とするものである
。
（問題点を解決するための手段）
実施例を示す第１図を参照して説明すると、本発明のイ
オン源ではイオン源ボックス（２）が、リング状電極（
４）とリンク状電極（４）の両開口部に設けられた一対
のエンドキャップ電極（６゜８）とからなる三次元四重
極で形成されているとともに、一方のエンドキャップ電
極（８）には分析部（２０）につながるイオン取出し用
の孔（１４）が開けられている。
オン源ではイオン源ボックス（２）が、リング状電極（
４）とリンク状電極（４）の両開口部に設けられた一対
のエンドキャップ電極（６゜８）とからなる三次元四重
極で形成されているとともに、一方のエンドキャップ電
極（８）には分析部（２０）につながるイオン取出し用
の孔（１４）が開けられている。
そして、リング状電極（４）とエン１（キャップ電極（
６，８）に一定の高周波電圧と直流電圧を印加すること
により、イオン取出し用孔（１４）から所定のｍ／ｚ以
上又は以下のイオンを取り出すようにする。
６，８）に一定の高周波電圧と直流電圧を印加すること
により、イオン取出し用孔（１４）から所定のｍ／ｚ以
上又は以下のイオンを取り出すようにする。
また、リング状電極（４）とエンドキャップ電極（６，
８）に一定の高周波電圧と直流電圧を印加することによ
り、イオン取出し用孔（１４）から所定のｍ／ｚ以」二
又は以下のイオンを取り出すとともに、所定範囲のｍ
／ ｙ、のイオンをイオン源ボックス内（２）に捕捉す
るようする。
８）に一定の高周波電圧と直流電圧を印加することによ
り、イオン取出し用孔（１４）から所定のｍ／ｚ以」二
又は以下のイオンを取り出すとともに、所定範囲のｍ
／ ｙ、のイオンをイオン源ボックス内（２）に捕捉す
るようする。
（実施例）
第１図は一実施例を表わす。
２はイオン源のイオン源ボックスであり、イオン源ボッ
クス２は回転双曲面をもつリング状電極４と、リング状
電極４の両開口部に設けられた双曲面をもつ一対のエン
ドキャップ電極６，８とからなる三次元四重極により構
成されている。エンドキャップ電極６と８は電気的に接
続されている。
クス２は回転双曲面をもつリング状電極４と、リング状
電極４の両開口部に設けられた双曲面をもつ一対のエン
ドキャップ電極６，８とからなる三次元四重極により構
成されている。エンドキャップ電極６と８は電気的に接
続されている。
リング状電極４とエンドキャップ電極６，８には所定の
高周波電圧と直流電圧が印加される。これらの高周波電
圧と直流電圧１よ重畳して印加してもよく、別個に印加
してもよい。
高周波電圧と直流電圧が印加される。これらの高周波電
圧と直流電圧１よ重畳して印加してもよく、別個に印加
してもよい。
リング状電極４の半径方向をＲ方向、Ｒ方向に直交する
方向、すなわちエンドキャップ電極６゜８の中心を結ぶ
方向を２軸方向とする。
方向、すなわちエンドキャップ電極６゜８の中心を結ぶ
方向を２軸方向とする。
リング状電極４にはフィラメント１０からの電子ビーム
をイオン源内に取り入れるための電子ビーム入射孔１２
があけられている。
をイオン源内に取り入れるための電子ビーム入射孔１２
があけられている。
一方のエンドキャップ電極８にはＺ軸方向のイオン取出
し孔１４があけられ、２軸延長上にはイオン引出し電極
１６、アパーチャ１８及び分析部２０が設けられている
。
し孔１４があけられ、２軸延長上にはイオン引出し電極
１６、アパーチャ１８及び分析部２０が設けられている
。
分析試料は図に示されるように、例えばリング状電極４
とエンドキャップ電極６の間隙からイオン源内に導入さ
れる。導入された試料はイオン源内で電子ビームと衝突
し、イオン化される。リング状電極４とエンドキャップ
電極６，８に印加される電圧により、２軸不安定となっ
たｍ／ｚのイオンがイオン取出し孔１４から射出し、イ
オン引出し電極１６により引き出され、アパーチャ１８
を経て分析部２０に導かれる。
とエンドキャップ電極６の間隙からイオン源内に導入さ
れる。導入された試料はイオン源内で電子ビームと衝突
し、イオン化される。リング状電極４とエンドキャップ
電極６，８に印加される電圧により、２軸不安定となっ
たｍ／ｚのイオンがイオン取出し孔１４から射出し、イ
オン引出し電極１６により引き出され、アパーチャ１８
を経て分析部２０に導かれる。
このイオン源を化学イオン化イオン源として使用する場
合は、分析試料の他に反応ガスもイオン源内に導入する
必要がある。反応ガスも、例えば図に示されるようにリ
ング状電極４とエン］くキャップ電極６の間隙からイオ
ン源内に導入される。
合は、分析試料の他に反応ガスもイオン源内に導入する
必要がある。反応ガスも、例えば図に示されるようにリ
ング状電極４とエン］くキャップ電極６の間隙からイオ
ン源内に導入される。
三次元四重極は従来の四重極と同様に高周波電圧と直流
電圧を印加することによって電極内の任意のｍ／ｚ範囲
のイオンを安定又は不安定にすることができる。
電圧を印加することによって電極内の任意のｍ／ｚ範囲
のイオンを安定又は不安定にすることができる。
第１図に示される回転双曲面をもつ三次元四重極の場合
、イオンの安定、不安定を示す安定線図は第２図のよう
に示される。第２図で、ａ ＝ −８ｅ ＴＪ／ ｍ
ｒｏ２ ω２ｑ ＝ −４ｅ Ｖ／ｍ ｒｏ２ω２ である。ここで、Ｕは直流電圧、■は高周波電圧の振幅
、ｅは電子の電荷、ｍは質量数、ｒｏはリング状電極４
の内半径、ω＝２πν（νは高周波電圧の振動数）であ
る。
、イオンの安定、不安定を示す安定線図は第２図のよう
に示される。第２図で、ａ ＝ −８ｅ ＴＪ／ ｍ
ｒｏ２ ω２ｑ ＝ −４ｅ Ｖ／ｍ ｒｏ２ω２ である。ここで、Ｕは直流電圧、■は高周波電圧の振幅
、ｅは電子の電荷、ｍは質量数、ｒｏはリング状電極４
の内半径、ω＝２πν（νは高周波電圧の振動数）であ
る。
このような三次元四重極内でのイオンの挙動には、例え
ばＰｅｔ、ｅｒ ｌ（・ｒ）ａｗｓｏｎ ｍＷのｒＱｕ
ａｄｒｕｐｏ］、ｅＭａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔ
ｒｙ ａｎｄ ｉｔ、ｓ ａｐｐｌｉｃａｔ、ｊ
ｏｎｓＪ（Ｐ］５ｅｖｊｅｒ ５ｃｊｅｒ＋ｔｊｆｊｃ
ＰｕｂｌｉｓＶｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ、ＮｅｗＶｏｒ
ｋ 、 １９７６年）の第４６−４９ページ、１章、Ｄ
、（１）にも説明されている。
ばＰｅｔ、ｅｒ ｌ（・ｒ）ａｗｓｏｎ ｍＷのｒＱｕ
ａｄｒｕｐｏ］、ｅＭａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔ
ｒｙ ａｎｄ ｉｔ、ｓ ａｐｐｌｉｃａｔ、ｊ
ｏｎｓＪ（Ｐ］５ｅｖｊｅｒ ５ｃｊｅｒ＋ｔｊｆｊｃ
ＰｕｂｌｉｓＶｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ、ＮｅｗＶｏｒ
ｋ 、 １９７６年）の第４６−４９ページ、１章、Ｄ
、（１）にも説明されている。
第２図において、曲線Ａ＋とＡ２で挟まれたＲ安定領域
は、その領域内のｍ ／ ｚのイオンの半径Ｒ方向の振
動が発散しないことを示しており、曲線Ｂ＋とＢ２で挟
まれた２安定領域は、その領域内のｍ／ｚのイオンの２
軸方向の振動が発散しないことを示してしている。した
がって、４本の曲線Ａ＋ 、Ａ２．Ｂｌ 、Ｂ？で囲ま
れたＲ−Ｚ安定領域では、その領域内のｍ／ｚのイオン
が電極４゜６．８で囲まれたイオン源ボックス内に捕捉
されることになる。
は、その領域内のｍ ／ ｚのイオンの半径Ｒ方向の振
動が発散しないことを示しており、曲線Ｂ＋とＢ２で挟
まれた２安定領域は、その領域内のｍ／ｚのイオンの２
軸方向の振動が発散しないことを示してしている。した
がって、４本の曲線Ａ＋ 、Ａ２．Ｂｌ 、Ｂ？で囲ま
れたＲ−Ｚ安定領域では、その領域内のｍ／ｚのイオン
が電極４゜６．８で囲まれたイオン源ボックス内に捕捉
されることになる。
いま、リング状電極４とエンドキャップ電極６゜８に適
当な高周波電圧と直流電圧を印加すると、イオンはｍ／
ｚによって、例えば直線２２」二に並ぶ。直線２２−に
ではｍ／ｚの大きいもの程、原点０に近く並ぶことにな
る。直線２２の傾きは印加電圧のＵ ／ Ｖにより定ま
る。
当な高周波電圧と直流電圧を印加すると、イオンはｍ／
ｚによって、例えば直線２２」二に並ぶ。直線２２−に
ではｍ／ｚの大きいもの程、原点０に近く並ぶことにな
る。直線２２の傾きは印加電圧のＵ ／ Ｖにより定ま
る。
直線２２のように、曲線Ｂ１と曲線Ａ２の交点Ｃを通る
ようにＵ ／ Ｖを設定した場合は、点Ｃに位置するｍ
／ｚを境にしてそれ未満のｍ／ｚのイオンはＺ軸方向は
安定で半径Ｒ方向に発散し、それを越えるｍ／ｚのイオ
ンは半径Ｒ方向は安定で２軸方向に発散することになる
。したがって、興味深いｍ／ｚ範囲の下限が点Ｃになる
ように電圧を印加し、Ｚ軸方向に発散したイオンをイオ
ン取出し孔１４から有効に分析部２０に導けば、分析の
妨げとなる不要な低ｍ／ｚのイオンが分析部２０に侵入
するのを防ぐことができる。このように直線２２が点Ｃ
を通るように印加電圧を設定したものは、電子衝撃型イ
オン源に特に有効である。
ようにＵ ／ Ｖを設定した場合は、点Ｃに位置するｍ
／ｚを境にしてそれ未満のｍ／ｚのイオンはＺ軸方向は
安定で半径Ｒ方向に発散し、それを越えるｍ／ｚのイオ
ンは半径Ｒ方向は安定で２軸方向に発散することになる
。したがって、興味深いｍ／ｚ範囲の下限が点Ｃになる
ように電圧を印加し、Ｚ軸方向に発散したイオンをイオ
ン取出し孔１４から有効に分析部２０に導けば、分析の
妨げとなる不要な低ｍ／ｚのイオンが分析部２０に侵入
するのを防ぐことができる。このように直線２２が点Ｃ
を通るように印加電圧を設定したものは、電子衝撃型イ
オン源に特に有効である。
また、第２図で、直線２６で示されるように、安定線図
の−に側領域を用いることもできる。その場合、点Ｃ′
に位置するイオンを境にしてそれより高ｍ／ｚのイオン
はＺ軸方向に安定で半径Ｒ方向に発散し、それより低ｍ
／ｚのイオンは半ｆｌＲ方向が安定で２軸方向に発散す
ることになる。その結果、所定の質量数以上のイオンの
侵入を防ぐことができるようになる。
の−に側領域を用いることもできる。その場合、点Ｃ′
に位置するイオンを境にしてそれより高ｍ／ｚのイオン
はＺ軸方向に安定で半径Ｒ方向に発散し、それより低ｍ
／ｚのイオンは半ｆｌＲ方向が安定で２軸方向に発散す
ることになる。その結果、所定の質量数以上のイオンの
侵入を防ぐことができるようになる。
また、イオンが直線２４−１−、に並ぶように、リング
状電極４とエンドキャップ電極６，８に高周波電圧と直
流電圧を印加すると、この直線２４がＲ−２安定領域を
横切る８部にあたるｍ／ｚ範囲のイオンはイオン源内に
捕捉され、それより低ｍ／ｚのイオンはＺ軸方向に安定
で半径Ｒ方向に発散し、それより高ｍ ／ ｚのイオン
は半径Ｒ方向が安定でＺ軸方向に発散することになる。
状電極４とエンドキャップ電極６，８に高周波電圧と直
流電圧を印加すると、この直線２４がＲ−２安定領域を
横切る８部にあたるｍ／ｚ範囲のイオンはイオン源内に
捕捉され、それより低ｍ／ｚのイオンはＺ軸方向に安定
で半径Ｒ方向に発散し、それより高ｍ ／ ｚのイオン
は半径Ｒ方向が安定でＺ軸方向に発散することになる。
したがって、８部に反応ガスイオンが位置するように電
圧を印加すれば、電極内に反応ガスイオンを有効に捕捉
して化学イオン化を行なうと同時に、分析に興味のない
低ｍ／ｚのイオンが分析部２０に侵入するのを防ぐこと
ができる。
圧を印加すれば、電極内に反応ガスイオンを有効に捕捉
して化学イオン化を行なうと同時に、分析に興味のない
低ｍ／ｚのイオンが分析部２０に侵入するのを防ぐこと
ができる。
このような印加電圧の設定は化学イオン化型イオン源と
して有効である。
して有効である。
化学イオン化型イオン源として利用する場合にも第２図
の安定線図の一ヒ側領域を利用することができる。その
場合、イオンが配列する直線がＲ−２安定領域を横切る
部分にあたるｍ／ｚ範囲のイオンはイオン源内に捕捉さ
れ、それより高ｍ／ｚのイオンはＺ軸方向に安定で半径
Ｒ方向に発散して分析部２０には侵入せず、それより低
ｍ ／ ７．のイオンは半径Ｒ方向が安定で２軸方向に
発散して分析部２０に取り出されることになる。
の安定線図の一ヒ側領域を利用することができる。その
場合、イオンが配列する直線がＲ−２安定領域を横切る
部分にあたるｍ／ｚ範囲のイオンはイオン源内に捕捉さ
れ、それより高ｍ／ｚのイオンはＺ軸方向に安定で半径
Ｒ方向に発散して分析部２０には侵入せず、それより低
ｍ ／ ７．のイオンは半径Ｒ方向が安定で２軸方向に
発散して分析部２０に取り出されることになる。
第１図の実施例では、イオン源ボックスに回転双曲面を
もつ三次元四重極を使用しているが、例えばリング状電
極を円筒状にしエンドキャップ電極を円板状とすること
もできる。円筒状電極と２枚の円板電極を用いた三次元
四重極でのイオンの挙動も第１図に示される回転双曲面
をもつ三次元四重極でのイオンの挙動と類似したもので
ある。
もつ三次元四重極を使用しているが、例えばリング状電
極を円筒状にしエンドキャップ電極を円板状とすること
もできる。円筒状電極と２枚の円板電極を用いた三次元
四重極でのイオンの挙動も第１図に示される回転双曲面
をもつ三次元四重極でのイオンの挙動と類似したもので
ある。
詳しくは、例えばｒＴｎｔｅｒｎａｔｊｎａｌ 、１ｏ
ｕｒｕａｌ ｏｆＭａｓｓ Ｓｐｅｃｊｅｏｍｅｔｒｙ
ａｎｄ Ｔｏｎ ＰｈｙｇｊｃｓＪ誌、第３３巻、第
２０１〜２３０ページ（１９８０年）に記載されている
。
ｕｒｕａｌ ｏｆＭａｓｓ Ｓｐｅｃｊｅｏｍｅｔｒｙ
ａｎｄ Ｔｏｎ ＰｈｙｇｊｃｓＪ誌、第３３巻、第
２０１〜２３０ページ（１９８０年）に記載されている
。
（発明の効果）
本発明によれば、次のような利点をもつイオン源を実現
することができる。
することができる。
（１）従来のイオン源と交換可能な形態である。
（２）興味深いｍ ／ ｚ範囲のイオンのみを分析部に
射出させ、反応ガスイオンなど、その他のイオンの侵入
による悪影響を避けることができる。
射出させ、反応ガスイオンなど、その他のイオンの侵入
による悪影響を避けることができる。
（３）機械的な切換えなしに電子衝撃型イオン源と化学
イオン化型イオン源を切り換えることができる。
イオン化型イオン源を切り換えることができる。
（４）反応イオンを任意に選定することができる。
第１図は一実施例を示す断面図、第２図は同実施例の動
作を示す安定線図である。 ２・・・・・・イオン源ボックス、 ４・・・・・・リング状電極、 ６．８・・・・・・エンドキャップ電極、１４・・・・
・・イオン取出し孔。
作を示す安定線図である。 ２・・・・・・イオン源ボックス、 ４・・・・・・リング状電極、 ６．８・・・・・・エンドキャップ電極、１４・・・・
・・イオン取出し孔。
Claims (2)
- （１）イオン源ボックスを、リング状電極とこのリング
状電極の両開口部に設けられた一対のエンドキャップ電
極とからなる三次元四重極で形成するとともに、 一方のエンドキャップ電極には分析部につながるイオン
取出し用の孔を開け、 前記リング状電極とエンドキャップ電極に一定の高周波
電圧と直流電圧を印加することにより、前記イオン取出
し用孔から所定のｍ／ｚ以上又は以下のイオンを取り出
すようにしたことを特徴とするイオン源。 - （２）イオン源ボックスを、リング状電極とこのリング
状電極の両開口部に設けられた一対のエンドキャップ電
極とからなる三次元四重極で形成するとともに、 一方のエンドキャップ電極には分析部につながるイオン
取出し用の孔を開け、 前記リング状電極とエンドキャップ電極に一定の高周波
電圧と直流電圧を印加することにより、前記イオン取出
し用孔から所定のｍ／ｚ以上又は以下のイオンを取り出
すとともに、所定範囲のｍ／ｚのイオンをイオン源ボッ
クス内に捕捉するようにしたことを特徴とするイオン源
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60184866A JP2679026B2 (ja) | 1985-08-21 | 1985-08-21 | 質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60184866A JP2679026B2 (ja) | 1985-08-21 | 1985-08-21 | 質量分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6244947A true JPS6244947A (ja) | 1987-02-26 |
| JP2679026B2 JP2679026B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=16160680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60184866A Expired - Lifetime JP2679026B2 (ja) | 1985-08-21 | 1985-08-21 | 質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2679026B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6559443B2 (en) | 2000-11-09 | 2003-05-06 | Anelva Corporation | Ionization apparatus and ionization method for mass spectrometry |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59134546A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-08-02 | フイニガン・コ−ポレ−シヨン | 四極イオントラツプの使用によるサンプルの質量分析方法 |
-
1985
- 1985-08-21 JP JP60184866A patent/JP2679026B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59134546A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-08-02 | フイニガン・コ−ポレ−シヨン | 四極イオントラツプの使用によるサンプルの質量分析方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6559443B2 (en) | 2000-11-09 | 2003-05-06 | Anelva Corporation | Ionization apparatus and ionization method for mass spectrometry |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2679026B2 (ja) | 1997-11-19 |
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