JP3055145B2 - 四重極質量分析装置 - Google Patents

四重極質量分析装置

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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は四重極質量分析装置に係り、詳しくは、その
四重極電極の端部に設けられた補助電極の構造に関す
る。
<従来の技術> 従来から、四重極質量分析装置は、真空容器内に配設
され、かつ、互いに平行支持された4本の電極棒からな
る四重極電極に直流電圧Uと高周波交流電圧Vcos ωt
とを重畳してなる電圧±(U+Vcos ωt)を印加する
ことによって四重極電極の内部に電界を形成し、かつ、
U/Vの比を一定に保ちながらVを変化させることによ
り、四重極電極の軸心方向に沿って電界内に導入したイ
オンの質量分離を行う構成となっている。そして、この
ような四重極電極の端電場、すなわち、その軸心方向に
沿う端部では、高質量域イオンの透過率低下や分解能低
下、スプリアスピークの発生などが生じやすい。
そこで、このような端電場の悪影響を防止するための
対策として、従来から、四重極電極の軸心方向に沿う端
部の外方位置に「Delayed D.C.Lamp」といわれる補助電
極を四重極電極とは別に設けておき、この補助電極に対
して高周波交流電圧±V′cos ωtのみを印加すること
が行われている。すなわち、この対策が施された四重極
質量分析装置は、第6図で示すように、四重極電極1及
びその少なくとも一方の端部の外方位置に配置された補
助電極2とを備えており、四重極電極1は4本の電極棒
1a及びこれらを平行に支持する絶縁体ホルダ1bからなる
一方、補助電極2はより短い4本の補助電極棒2a及びこ
れらを電極棒1と同様に平行支持する絶縁体ホルダ2bか
ら構成されている。そして、この補助電極2には、コン
デンサCを介して高周波交流電圧±V′cos ωtが印加
されている。
したがって、この四重極質量分析装置によれば、イオ
ン源3で生成されて補助電極2に導入されたイオンが大
まかに質量分離されたうえ、この補助電極2を通ったイ
オンが四重極電極1に導入されて質量分離されたのち、
必要なイオンのみがイオン検出器4で検出されることに
なる。なお、この図における符号5はイオンビームを収
束する複数枚の電極板からなるレンズ部であり、Rはグ
ランドレベルを決定するために設けられた抵抗である。
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、前記従来構成の四重極質量分析装置に
おいては、つぎのような不都合が生じていた。すなわ
ち、この四重極質量分析装置を構成する真空容器内の真
空度が低くて汚れている、あるいは、多量の分析試料や
高濃度試料もしくは高沸点物質を導入して分析するなど
の要因によって発散したイオンが、特に、補助電極2を
構成する補助電極棒2aそれぞれの互いに対向する面上に
付着して堆積する結果、チャージアップを招いてしま
う。そのため、これらの補助電極棒2aをわざわざ四重極
質量分析装置から取り外して洗浄したうえで再び位置精
度よく取り付けなければならないことが頻繁に起こり、
これらの作業に多大な手間を要することとなっていた。
本発明はかかる不都合に鑑みて創案されたものであっ
て、四重極電極の端電場による悪影響の排除が可能であ
るばかりか、補助電極棒に堆積した発散イオンの洗浄を
行うための取り外し、取り付け回数を軽減して作業に要
する手間の大幅な削減を図ることができる四重極質量分
析装置の提供を目的としている。
<課題を解決するための手段> 本発明に係る四重極質量分析装置は、このような目的
を達成するために、互いに平行支持されて四重極電極を
構成する電極棒それぞれの少なくとも一方の端部に、互
いに対向して補助電極を構成する補助電極棒を設け、か
つ、各補助電極棒をその軸心に沿って回動可能に支持す
る一方、各補助電極棒に給電する回動可能な給電機構を
設けたことを特徴とするものである。
<作用> 上記構成によれば、補助電極を構成する補助電極棒の
それぞれが四重極電極を構成する電極棒それぞれの少な
くとも一方の端部に回動可能に支持されているので、互
いに対向する面上に発散イオンが堆積した際には、補助
電極棒のそれぞれを回動操作することによって未だ発散
イオンの堆積していない新たな面同士を対向させること
が可能となる。
<実施例> 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第1図は本実施例にかかる四重極質量分析装置の全体
構成を示す概略構成図、第2図は補助電極の概略構成を
示す斜視図であり、第3図は第2図のIII−III線に沿う
側面図である。なお、これらの図において、第7図で示
した従来例と互いに同一もしくは相当する部品、部分に
ついては同一符号を付し、ここでの詳しい説明は省略す
る。
第1図で示すように、本実施例にかかる四重極質量分
析装置は、直流電圧Uと高周波交流電圧Vcos ωtとを
重畳した電圧±(U+Vcos ωt)が印加されることに
よってイオンの質量分離を行う四重極電極1と、その軸
心方向に沿う少なくとも一方(第1図では、左方のイオ
ン導入側)の端部に設けられた補助電極2と、イオンを
生成するイオン源3と、四重極電極1から出射されたイ
オンを検出するイオン検出器4と、補助電極2及びイオ
ン源3間に配設されてイオンビームを収束する複数枚の
電極板からなるレンズ部5とを備えており、これらの各
種機器は真空容器(図示していない)内に配設されてい
る。なお、補助電極2は四重極電極1の他方の端部に設
けられていても、また、その両側部に設けられていても
よいことはいうまでもない。
そして、この四重極電極1は、ステンレスまたはモリ
ブデンからなる4本の電極棒1aと、これらを平行に支持
する絶縁体ホルダ1bとによって構成される一方、補助電
極2は、第2図及び第3図で示すように、断面円形状に
形成されたステンレスまたはモリブデンからなる4本の
補助電極棒2aによって構成されている。なお、このと
き、補助電極棒2aそれぞれの断面形状は必ずしも円形に
限定されるものではなく、例えば、第4図の第1変形例
で示すように、その複数(図では、4つ)に分割された
外周ごとに形成された双曲線や円弧を連続させた形状で
あってもよい。
また、これらの補助電極2aは、それ自身の軸心を挿通
するセラミック製のスクリュー6によって同じくセラミ
ック製のスペーサ7を介して各電極棒1aの端面に取り付
けられており、回動可能に支持されている。そして、こ
のとき、補助電極棒2aそれぞれの軸心は、第3図で示す
ように、四重極電極1の軸心に対して電極棒1aの軸心と
略同一となる位置か、あるいは、少しだけ内側寄りとな
る位置に設定することが望ましい。これは、電極棒1aよ
りも補助電極棒2aの方に発散イオンをより多く堆積させ
るためである。さらに、これらの図における符号8はス
クリュー6によって補助電極棒2aの外側端部に取り付け
られたラグ板であり、各補助電極棒2aにはラグ板8を介
して高周波交流電圧±V′cos ωtのみが印加されてい
る。
このラグ板8は、補助電極棒2aに給電する給電機構を
構成し、補助電極棒2aと同様に回動可能に支持されてい
る。
なお、補助電極棒2aの取り付けに際しては、第5図の
第2変形例で示すように、レンズ部5を構成し、かつ、
その最も補助電極2側に位置するアパーチャ電極5aにセ
ラミックからなるスクリュー9及びスペーサ10を介して
補助電極2aを取り付けたうえ、各補助電極2aと四重極電
極棒1aとをセラミック製のスペーサ11によって連結して
もよい。そして、この第2変形例のような構成を採用し
た場合には、補助電極棒2aをレンズ部5とともに着脱す
ることができ、洗浄するための取り外し、取り付けが容
易となる利点がある。
そこで、本実施例にかかる四重極質量分析装置を構成
するイオン源3で生成されて補助電極2に導入されたイ
オンは、この補助電極2によって大まかに質量分離され
たのち、四重極電極1に導入されることになる。そし
て、このとき、前述した従来例と同様、発散したイオン
が、特に、補助電極2を構成する補助電極棒2aそれぞれ
の互いに対向する面上に付着して堆積することが起こ
る。ところが、本実施例における補助電極棒2aのそれぞ
れは、四重極電極1を構成する電極棒1aによって回動可
能に支持されているから、互いの対向する面上に発散イ
オンが堆積した時点で、例えば、その軸心に沿って90゜
というように回動操作することにより、未だ発散イオン
が堆積していない新たな面同士を互いに対向させること
が可能となる。そして、その全面にわたって発散イオン
が堆積した時点で、各補助電極棒2aは四重極質量分析装
置から取り外されて洗浄されることになる。
<発明の効果> 以上説明したように、本発明においては、互いに平行
支持されて四重極電極を構成する電極棒それぞれの少な
くとも一方の端部に、互いに対向して補助電極を構成す
る補助電極棒を設け、かつ、各補助電極棒をその軸心に
沿って回動可能に支持する一方、各補助電極棒に給電す
る回動可能な給電機構を設けたので、これらの補助電極
棒の互いに対向する面上に発散イオンが堆積した際に
は、補助電極棒のそれぞれを回動操作することによって
未だ発散イオンの堆積していない補助電極棒の新たな面
同士を対向させることが可能となる。したがって、補助
電極棒からなる補助電極によって四重極電極の端電場に
よる悪影響を排除するとともに、補助電極棒に堆積した
発散イオンを洗浄するための取り外し、取り付け回数を
軽減することができ、その作業に要する手間の大幅な削
減を図ることができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第6図は本発明の実施例にかかり、第1図
は本実施例にかかる四重極質量分析装置の全体構成を示
す概略構成図、第2図は補助電極の概略構成を示す斜視
図、第3図は第2図のIII−III線に沿う側面図であり、
第4図は補助電極棒の第1変形例を示す斜視図、第5図
は補助電極棒の第2変形例を示す側面図、第6図は従来
例にかかり、四重極質量分析装置の全体構成を示す概略
構成図である。 図における符号1は四重極電極、1aは電極棒、2は補助
電極、2a,12は補助電極棒、13は絶縁筒、14は導電層で
ある。 なお、図中の同一符号は、互いに同一もしくは相当する
部品、部分を示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 49/42 G01N 27/62

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに平行支持された電極棒(1a)からな
    る四重極電極(1)を備え、直流電圧と高周波交流電圧
    とが重畳して印加された四重極電極(1)の軸心方向に
    沿って導入したイオンの質量分析を行う四重極質量分析
    装置であって、 前記電極棒(1a)の少なくとも一方の端部に、互いに対
    向して補助電極(2)を構成する補助電極棒(2a)をそ
    れぞれ設け、かつ、各補助電極棒(2a)をその軸心に沿
    って回動可能に支持する一方、各補助電極棒(2a)に給
    電する回動可能な給電機構を設けたことを特徴とする四
    重極質量分析装置。
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