JP3427987B2 - 四極子質量分析計 - Google Patents
四極子質量分析計Info
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Description
は気体状の試料片を適当な方法でイオン化し、その試料
成分を質量スペクトルとして測定する四極子質量分析計
に関し、特に、広範囲の質量電荷数比の質量スペクトル
の測定に関するものである。
けられる分析管と制御電源から構成される。図7にその
分析管の構成を示す。図7のイオン源部1では、そこへ
入ってきた試料片2が電子ビーム3でイオン化され、入
射イオン束4が生成される。四極子電極部5には、直流
+高周波電圧±(U+Vcosωt)のうちの+(U+
Vcosωt)が+端子6に、また−(U+Vcosω
t)が−端子6’に印加され、入射イオン束4のうち
の、特定のイオン(M/Z)8(ただし、M/Zは質量
電荷数比であり、そのMは原子質量単位を、Zは電荷数
をそれぞれ表す。)のみが通過でき、イオン検出部7へ
到達し、レコーダー10等に記録される。
(M/Z)に対する直流+高周波電圧±(U+Vcos
ωt)の値を、図1に示すマシュー線図の第1安定領域
をもとに決めていた。図1の縦軸aと横軸qはそれぞれ
の次式により表される。
g)(なお、Mは上記の原子質量単位)を、eはイオン
の電荷量(C)を、r0は図7において参照番号9で示
される四極子電極の内半径(m)を、ωは高周波電圧の
角周波数をそれぞれ表す。
域を拡大すると図2のようになる。図2におけるβ
xは、四極子電極内における電場に入ったイオンの運動
方程式をx方向のマシュー(Mathieu)方程式
(後述)で表したときに得られる方程式の解に含まれる
eμξ(なお、2ξ=ωt)のμがiβのときのβであ
り、また、βyは、同様のy方向のβであり、βxとβy
とは、安定なイオン軌道の周期を決める。そして、図2
の三角形状内の頂点T(q=0.706,a=0.23
7)付近を質量走査線λ=a/(2q)=U/Vが通る
ように、U/Vが一定でかつUとVが時間的に一定の割
合で増大するようにする。このようなUとVを実現する
ために図8のような制御回路が使われていた。
生され緩衝増幅器12を通った高周波電圧を基準鋸歯状
波23に比例した電圧で振幅変調器13において振幅変
調する。当該振幅変調された高周波電圧は、直線増幅器
14及び励振増幅器15を通って電力増幅器16で電力
増幅した後、高圧発生・重畳・検波回路17に含まれる
高圧発生部17aに加えられる。また、直流電圧発生部
22からの±Uが、高圧発生・重畳・検波回路17に含
まれる直流重畳部17bにおいて高周波電圧に加えら
れ、±(U+Vcosωt)が四極子質量分析計の本体
である分析管10の四極子電極に加えられる。さらに、
Vcosωtは高圧発生・重畳・検波回路17に含まれ
る検波・整流部17cにおいて検波出力として取り出さ
れ、制御部19の誤差増幅器20に加えられる。これに
より、20→13→17→20のループは負帰還増幅回
路を形成し、V電圧の安定性が高まる。検波出力は、制
御部19の直線増幅器21を経て同時に直流電圧発生部
22に送られ、V電圧に対して大きさがλ倍の±U電圧
を発生する。M/ΔM(ここで、Mは原子質量単位であ
り、ΔMは質量ピークの半値幅である。)により表され
る四極子質量分析計の分解能は、λ=U/Vを変えて設
定し、直流電圧発生部22の増幅度を抵抗27で変える
ことによってなされる。
制御部を、32はイオン検出部7(図7)で検出された
微小電流を増幅するためのDC増幅器を、33はモニタ
ーを、34はモニターされた質量スペクトルをそれぞれ
示す。また、18は、同調用可変キャパシタであって、
分析管10を含む負荷側のQが高く、分析管10の特性
のばらつき等により起因する同調のずれを高圧発生・重
畳・検波回路17により印加される高周波に同調させる
ためのものである。25及び26は任意マス設定用抵抗
で分析範囲全体のうちの所望の測定下限及び上限を設定
する。28は初期相殺電圧設定用抵抗である。
第1安定領域を使用した四極子質量分析計は、例えば、
試料片の質量電荷数比M/Zが1〜2000と広範囲に
わたる質量スペクトルを測定する必要がある場合に、試
料片に含まれる例えば水素に起因するM/Z=1や2の
質量ピークが出にくく、かつM/Z=1や2のピーク強
度の安定性がきわめて悪かった。この原因は、U/Vの
値の安定性を高めるために使われる上記の負帰還増幅回
路にある。負帰還増幅回路は、V電圧を検波・整流して
基準鋸歯状波と比較し、それをもとに安定なUおよびV
電圧を発生させる。この検波回路には2極真空管やダイ
オードが使われているが、V電圧が小さすぎると負帰還
増幅回路を形成するのに十分な検波出力が得られなく、
その値が不安定であるという欠点を有する。これを図9
の2極真空管やダイオードの電圧−電流特性を用いて説
明する。
良好なの部分を使う。しかしながら、V電圧とM/Z
とは比例関係にあり、通常の場合(例えばM/Zが約1
00程度まで)でもM/Z=1や2においては、V電圧
が小さく図9のの部分を使うことになるため、直線性
も悪く、外部ノイズ等の影響を受けて検波出力が変動し
やすい欠点があった。特に、分析範囲がM/Z=1〜2
000などの高質量まで分析するための四極子質量分析
計においては高質量側では一般に感度が低いため高質量
側で最も性能が良くなるように調整されることから、低
質量側のM/Z=2などの質量ピークを出すことは原理
的に困難だった。
おいてM/Z=2000および2のとき、q=0.70
6として(2)式から計算するとV電圧はそれぞれV=
2314(V)、2.3(V)となる。このとき、数V
から2300Vまでの高周波電圧を直線的に検波・整流
するには、どうしても数Vの範囲を犠牲にするため、M
/Z=2の質量ピークは分析不能として分析範囲を例え
ば10〜2000とすることになる。しかしながら、M
/Z=2000近辺の高分子は、ほとんど水素原子
(H)が組成として入っているため、その開裂パターン
の一部となるM/Z=1や2の質量ピーク強度を正確に
測定することがきわめて重要となっていたが、従来の四
極子質量分析計では測定できないという課題があった。
量側のM/Z=1や2の質量ピーク強度の大きさが小さ
いので、外乱の影響によりその質量ピーク強度の大きさ
そのものが変動し、つまり質量ピーク強度が不安定であ
り、条件によっては質量ピークの尖頭が外乱によるノイ
ズに埋没してしまい分析不能となってしまうという問題
があった。
範囲の質量電荷数比の質量スペクトルが測定できる四極
子質量分析計を提供することにある。
め、四極子電極部と、直流電圧と高周波電圧とが重畳さ
れた複合電圧を前記四極子電極部に印加する制御手段と
を有し、イオンの質量電荷数比の所定の範囲の質量スペ
クトルを測定する本発明の四極子質量分析計は、前記制
御手段が、直流電圧と高周波電圧とが重畳された電圧が
印加された四極子電極により生成された電場に入射され
たイオンが当該電場内で一定振幅を越えない安定な軌道
を走行する状態が得られる直流電圧及び高周波電圧の個
別の複数の安定領域のうちの少なくとも2つの安定領域
のそれぞれを質量電荷数比の前記所定の範囲を分割した
少なくとも2つの部分のそれぞれに対して対応させて用
いて前記少なくとも2つの安定領域内の直流電圧と高周
波電圧を前記四極子電極部に印加することを特徴とす
る。
質量電荷数比の所定の範囲を少なくとも2つの範囲に分
けて、その各々に少なくとも2つの安定領域の各々を割
当てて、イオンの質量電荷数比の一方の範囲では一方の
安定領域内の直流電圧と高周波電圧を前記四極子電極部
に印加し、またイオンの質量電荷数比の他方の範囲では
他方の安定領域内の直流電圧と高周波電圧を前記四極子
電極部に印加するように動作する。
に直流電圧と高周波電圧とが重畳された複合電圧を印加
したとき、印加された四極子電極により生成される電場
に入射されたイオンが当該電場内で一定振幅を越えない
安定な軌道を走行することが可能である。このイオンの
安定走行を満足させる直流電圧の大きさ及び高周波電圧
の振幅の大きさの双方は安定領域といわれる或る領域が
存在し、かつこの領域は、1つのみではなく離散して複
数個存在する。従来の四極子質量分析計は、この安定領
域のうちで直流電圧を直交座標の縦軸に高周波電圧をそ
の横軸に取ったときの原点から最も近い距離にある安定
領域の1つのみを用いていた。本発明は、これまで用い
られていなかった安定領域を含む複数個の安定領域に着
目し、これら複数個の安定領域を積極的に用いて広範囲
の質量電荷数比の質量スペクトルの測定手段の実現を可
能にしたものである。
照して複数個存在する安定領域について、不破 敬一
郎、藤井 敏博 編「四極子質量分析計−原理と応用」
(講談社サイエンティフィック,1977,4〜9頁)
を引用して説明する。
位を作ることができる。
n)の法則に従い、(4)式を満足する。
る。
を(6)式のように選ばれている。
なっている。
±(U+Vcosωt)を与えると四極子電極内の電位
は(8)で与えられる。
u)方程式で表せることを説明する。
は(9)式で表される。
表される。
(x軸方向、y軸方向の運動は独立に取り扱うことがで
きる。)、x軸方向、y軸方向に周期的な力を受けて振
動することがわかる。また、z軸方向には何らの力も受
けず、初速度と同じ速度で運動する。(10)式を、前
述した(1)式、(2)、及び次の(11)式を用いて
置換すると、マシュー方程式として知られている微分方
程式(12)となる。
によって与えられる。x方向のマシュー方程式の解は
(13)式で表される。なお、α′,α′′は初期条件
で決まり、C2Sはaとqのみの関数である。y方向につ
いても符号のみ異なり解の形は同じである。
安定な軌道をたどる安定解と、時間とともに振幅が無限
に増大する不安定解とに分けられる。安定解においては
ξ→∞(時間が無限大)に対してxは有限の値をとり、
不安定解においてはξ→∞に対してx→±∞となる。解
が安定解か不安定解かはaとqの関数であるμの値によ
って決められる。そして、μ=iβのとき、eiβξ=
sin(βξ)+cos(βξ)であることから(1
3)式は(14)式のようになる。
とき、安定解が得られることがわかる。
とqのみの関数であるμの値で決まるから、安定解を与
えるa,qの関数を(a,q)平面に図示することがで
きる。このようにして示されたものが図1のマシュー線
図である。図1において、斜線で示される範囲がx方向
安定領域を示し、その他の領域はx方向の不安定領域で
ある。y方向安定領域は、ラインs1とs2とで挟まれ
る範囲(全体図においてこれらのラインは近接している
ため1本のラインのように描かれているが、Cの拡大図
に示されるように極めて近接した二本のラインであ
る。)と、全体図において1本の線Lで示されている
が、Dの拡大図に示されるように実際には極めて近接し
た二本のラインs3及びs4に挟まれた範囲とである。
その他の領域は、y方向の不安定領域である。
めには、x,y両方向のイオンの運動は限定された振幅
でなければならないので、実際の安定領域はx方向の安
定領域とy方向の安定領域が重なり合った領域となり、
図1において黒く塗った部分となる。この安定領域は、
図1からわかるように、離散状態で複数個存在し得て、
ここでは、それぞれの安定領域を、図1に示されるよう
に第1安定領域、第1′安定領域、第2安定領域及び第
3安定領域と呼ぶ。
電荷数比に対して従来用いられていた第1安定領域と比
較して、第2安定領域、第3安定領域、あるいは第1′
安定領域を用いれば、高周波電圧のVがより大きな値と
なる。本発明はこの点に注目して、Vの大きさを正確に
制御することが困難なイオンの質量電荷数比が小さい範
囲について第2、第3あるいは第1′の安定領域を用い
て、Vを大きくしてVの精密な制御を可能にするもので
ある。例えば、低質量側のM/Z=1や2等の分析を図
1に示す第2安定領域で行い、それ以上のM/Zの分析
を従来から使われている第1安定領域で連続的に行うよ
うにする。
に第2安定領域を用いた場合について以下に説明する。
図3は、図1において符号Bで示される第2安定領域の
拡大図である。図3において、T1は下側頂点を、T2は
上側頂点を、T3は第2安定領域の中心の点をそれぞれ
示す。aやqの値から同じM/Zに対し、従来の図2に
示される第1安定領域のT付近よりも第2安定領域のT
3付近では、直流(U)電圧で約12倍(第1安定領域
のTのa=0.237と第2安定領域のT3のa=2.
834との比率より)、高周波(V)電圧で約4倍(第
1安定領域のTのq=0.706と第2安定領域のT3
のq=3.017との比率より)必要となるが、分解能
が約20以上得られ(第2安定領域の幅が極めて狭いた
め)、しかも、分解能を変えるためλを変えても第2安
定領域の幅が極めて狭くかつ殆ど一定のため(図3参
照)質量ピークの高さが変わらずに極めて安定している
ことが確認された。第2安定領域を使うことによってV
電圧が高くなり、M/Z=1の質量ピークでも負帰還増
幅回路が有効に働くようになる。
〜2000、周波数1MHz、r0=4mmで、M/Z=
1〜50を第2安定領域、M/Z=51〜2000を従
来の第1安定領域の条件で連続的に分析することのでき
る四極子質量分析計を詳細に説明する。図4に、本発明
の実施例によるタイムチャートを示す。同図の(A)に
示す基準鋸歯状波は、1周期2000秒で0から10V
を直線的に変化する。従って、50秒においては0.2
5Vとなる。なお、(A)の1〜2000秒が同図の
(E)に示すM/Zの1〜2000に対応する。
/Z=51〜2000に対する第1安定領域とM/Z=
1〜50に対する第2安定領域でそれぞれλ≒0.4
7、0.16となるようにする。なお、λ≒0.47
は、図3に示されるT3のq=3.017及びa=2.
834からλ=a/2qの式により求めたものであり、
λ≒0.16は、図2に示されるTのq=0.706及
びa=0.237から同様にして求めて分解能を考慮し
て定めたものである。
4(C)に示す。M/Z=1〜50に対して第2安定領
域のaを用いて前述した(1)式からU電圧を求める
と、0→50秒は0→116Vとなる。また、M/Z=
51〜2000に対して第1安定領域のaを用いて
(1)式から同様にU電圧を求めると、50→2000
秒は9.7→388Vになる。
変化を示しており、0→50秒は、U電圧をλ≒0.4
7で除算することにより得られ、0→247Vとなり、
50→2000秒ではU電圧をλ≒0.16で除算する
ことにより得られ、58→2314Vとなる。
ための本発明による一実施例である制御電源のブロック
回路を図5に示す。図5において、図8と同一の参照番
号のものは図8に示されるものと同一あるいは類似の構
成要素を示し、説明を繰り返さない。基準鋸歯状波発生
回路35は、デジタル値設定回路45から発生トリガー
信号を受けて0〜2000秒の間に1つの基準鋸歯状波
を発生する。発生された基準鋸歯状波は、緩衝増幅器3
6で増幅され、A/D変換器37に印加される。A/D
変換器37では10kHzあるいはそれ以上のクロック
周波数で基準鋸歯状波がデジタル値に変換され、当該変
換されたデジタル値はリード・オンリー・メモリー(R
OM)38のアドレスとして用いられる。ROM38と
リード・オンリー・メモリー(ROM)43には、あら
かじめ第2安定領域と第1安定領域の条件に応じ、個々
のM/Zに対して必要となる発生電圧の情報をデジタル
値で記憶させておく。即ち、V電圧については、ROM
38内に、分析範囲全域にわたって、即ち0〜2000
秒にわたって第2安定領域のV電圧が発生するように所
定のV電圧を所定の割合で縮小した値とそれに対応した
アドレスとを含む第1のテーブルと、分析範囲全域であ
る0〜2000秒にわたって第1安定領域のV電圧が発
生するように所定のV電圧を所定の割合で縮小した値と
それに対応したアドレスとを含む第2のテーブルとが予
め記憶されている。U電圧については後述する。
のうちで第2安定領域を用いる範囲と第1安定領域を用
いる範囲との境界を試料片2に応じて変えることが望ま
しいので当該境界を可変に設定できるダイヤル(図示せ
ず)を有する。例えば、全体の分析範囲M/Z=1〜2
000について、第2安定領域での分析範囲M/Z=1
〜50及び第1安定領域での分析範囲M/Z=51〜2
000にするため、図4に示されるタイムチャートを得
るときは当該ダイヤルを50に設定することになる。か
かる設定の場合には、デジタル値設定回路45は、発生
トリガー信号を発生してから50秒後に安定領域切換信
号を発生し、ROM38に印加する。ROM38は、当
該安定領域切換信号を受け取ると、それまで使用してい
た第2安定領域用の第1のテーブルから第1安定領域用
の第2のテーブルを使用するように切り替える機能を含
む。また、ダイヤルを60に設定した場合には、スター
ト後60秒で第2安定領域用の第1のテーブルから第1
安定領域用の第2のテーブルに切り替えられることにな
る。ROM38のデジタル出力はD/A変換器39によ
りアナログ信号に変換され誤差増幅器40に付与され
る。従って、デジタル値設定回路45のダイヤルを50
に設定したとき、D/A変換器39の出力には、0〜5
0秒の間は所望のV電圧0〜247(V)(第2安定領
域)、また50〜2000秒の間は所望のV電圧58〜
2314(V)(第1安定領域)(図4の(D)参照)
に対して一定の割合で縮小した電圧が発生する。D/A
変換器39からの出力電圧は、誤差増幅器40を介して
振幅変調器13に印加され、水晶発振器11により発生
された高周波電圧を振幅変調する。前述した従来例と同
様に、当該振幅変調された高周波電圧は直線増幅器14
及び励振増幅器15を通って電力増幅器16で電力増幅
した後、高圧発生・重畳・検波回路17に含まれる高圧
発生部17aに加えられる。また、直流電圧発生部22
からの±Uが、高圧発生・重畳・検波回路17に含まれ
る直流重畳部17bにおいて高周波電圧に加えられ、±
(U+Vcosωt)が分析管10の四極子電極に加え
られる。さらに、Vcosωtは高圧発生・重畳・検波
回路17に含まれる検波・整流部17cにおいて検波出
力として取り出される。
で直線増幅され、誤差増幅器40に印加される。直線増
幅器41の出力電圧波形101の極性はD/A変換器3
9の出力電圧波形100のものと反対である。なお、出
力波形100および101は理解を容易にするため摸式
的に表されている。D/A変換器39からの出力と直線
増幅器41からの出力は、誤差増幅器40の加算器40
aで加算され、高利得増幅器40bで増幅される。40
→13→17→41→40は負帰還増幅回路を形成し、
40bの増幅器が極めて高利得のため、高圧発生・重畳
・検波回路17の高圧発生部17aには所望の電圧、例
えばデジタル値設定回路45のダイヤルを50に設定し
たとき、図4の(D)に示される電圧波形が発生する。
M43には、ROM38と同様に、分析範囲全域にわた
って、即ち0〜2000秒にわたって第2安定領域のU
電圧が発生するように所定のU電圧を所定の割合で縮小
した値とそれに対応したアドレスとを含む第1のテーブ
ルと、分析範囲全域である0〜2000秒にわたって第
1安定領域のU電圧が発生するように所定のU電圧を所
定の割合で縮小した値とそれに対応したアドレスとを含
む第2のテーブルとが予め記憶されている。ROM43
は、デジタル値設定回路45からの安定領域切換信号を
受け取ると、それまで使用していた第2安定領域用の第
1のテーブルから第1安定領域用の第2のテーブルを使
用するように切り替える機能を含む。直線増幅器41か
らの直線増幅された検波出力はまた、A/D変換器42
に印加され、10kHzあるいはそれ以上のクロック周
波数でデジタル信号に変換され、ROM43のアドレス
データとしてROM43に付与される。ROM43は、
安定領域切換信号に従ってそのとき使用中のテーブルを
参照して、付与されたアドレスに対応したU電圧に関連
するデジタル信号をD/A変換器44に出力する。当該
デジタル信号は、D/A変換器44でアナログ信号に変
換され、直流電圧発生部22に印加される。参照番号2
7で示されるポテンショメータを測定前に所望のλに対
応する値に設定しておくことにより、直流電圧発生部2
2は、印加されたアナログ信号に基づいてV電圧に対し
て大きさがλ倍の±U電圧を発生する。従って、デジタ
ル値設定回路45のダイヤルを50に設定したとき、直
流電圧発生部22には、図4の(C)に示される電圧波
形が出力されることになる。
いては、ROM43を用いている構成のため、図9で示
した検波・整流部17cの非直線性をあらかじめ修正し
た値をROM43に予め記憶させることもできるため、
全測定範囲で分解能が一定の質量ピークが得られる。
計で、空気についてM/Z=1〜2000を分析したと
ころ、図6の(A)に示すようにM/Z=1〜50の範
囲で明瞭なスペクトルが得られた。なお、図6におい
て、110は電流の尺度を、111は時間の尺度をそれ
ぞれ表す。質量スペクトルの尖頭も外乱による影響を受
けず変動がほとんどなかった。なお、M/Z=2及び1
8における質量スペクトルの尖頭に記された二本線は飽
和していることを示す。これらの飽和していない絶対的
な値は感度を下げてこれらについて飽和させず、そのと
きの例えばM/Z=18との比率から知り得る。一方、
従来の四極子質量分析計で空気についてM/Z=1〜2
000の範囲で分析したところ、図6の(B)に示すよ
うにM/Z=1〜50の範囲でスペクトルは現れなかっ
た。このように、M/Z=1〜2000と広範囲におけ
る質量スペクトルの測定において,従来では測定できな
かったM/Z=1〜50の低い質量電荷数比の範囲につ
いて測定が可能となった。
一例に過ぎず、図1の第1安定領域と第1’安定領域、
第2安定領域と第3安定領域等、種々の組み合わせがあ
ることは言うまでもない。
いては、ROMを用いることにより所望のU及びV電圧
をデジタル的に発生しているが、アナログ的に発生する
ことは可能であり、本発明は当然に構成がかかることに
限定されるものではない。さらに、第1安定領域を用い
る状態においては、直線増幅器41の出力を直接に直流
電圧発生部22に入力してA/D変換器42、ROM4
3及びA/D変換器44をバイパスする構成を用いても
よい。
るので、本発明の制御手段は、イオンの質量電荷数比の
所定の範囲を少なくとも2つの範囲に分けて、その各々
に少なくとも2つの安定領域の各々を割当てて、イオン
の質量電荷数比の一方の範囲では一方の安定領域内の直
流電圧と高周波電圧を四極子電極部に印加し、かつイオ
ンの質量電荷数比の他方の範囲では他方の安定領域内の
直流電圧と高周波電圧を四極子電極部に印加するように
動作することにより、単一の安定領域を用いる場合より
広範囲の質量電荷数比の質量スペクトルがを測定でき、
また、単一の安定領域を用いた場合に印加される電圧が
過小のため測定できない範囲がノイズの影響なくかつ質
量スペクトルの高さの変動なく安定に測定できる。
流電圧及び高周波電圧の安定/不安定領域を判別するた
めのマシュー線図である。
ている第1安定領域の拡大図である。
拡大図である。
するためのタイムチャートである。
る制御回路のブロック図である。
のものによる空気の質量スペクトルの測定結果例を示す
グラフである。
る。
ロック図である。
例を示す図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 四極子電極部と、直流電圧と高周波電圧
とが重畳された複合電圧を前記四極子電極部に印加する
制御手段とを有し、イオンの質量電荷数比の所定の範囲
の質量スペクトルを測定する四極子質量分析計におい
て、 前記制御手段が、直流電圧と高周波電圧とが重畳された
電圧が印加された四極子電極により生成された電場に入
射されたイオンが当該電場内で一定振幅を越えない安定
な軌道を走行する状態が得られる直流電圧及び高周波電
圧の個別の複数の安定領域のうちの少なくとも2つの安
定領域のそれぞれを質量電荷数比の前記所定の範囲を分
割した少なくとも2つの部分のそれぞれに対して対応さ
せて用いて前記少なくとも2つの安定領域内の直流電圧
と高周波電圧を前記四極子電極部に印加し、 前記安定領域内のいずれの直流電圧と高周波電圧の値の
組が単一の質量電荷数比に対応することを特徴とする四
極子質量分析計。 - 【請求項2】 四極子電極部と、直流電圧と高周波電圧
とが重畳された複合電圧を前記四極子電極部に印加する
制御手段とを有し、イオンの質量電荷数比の所定の範囲
の質量スペクトルを測定する四極子質量分析計におい
て、 前記制御手段が、直流電圧と高周波電圧とが重畳された
電圧が印加された四極子電極により生成された電場に入
射されたイオンが当該電場内で一定振幅を越えない安定
な軌道を走行する状態が得られる直流電圧及び高周波電
圧の個別の2つの安定領域のそれぞれを質量電荷数比の
前記所定の範囲を分割した2つの部分のそれぞれに対し
て対応させて用いて前記2つの安定領域内の直流電圧と
高周波電圧を前記四極子電極部に印加し、 前記2つの安定領域の一方は、縦軸aと横軸qにより示
されるマシュー線図において座標T(q,a)=(0.
706,0.237)が含まれる第1の安定領域に対応
し、前記2つの安定領域の他方は、座標T3(3.01
7,2.834)が含まれる第2の安定領域に対応し、 a及びqは次式により表され、 【数21】 ここで、Uは直流電圧の大きさを、Vは高周波電圧の振
幅を、mはイオンの質量を、eはイオンの電荷量を、r
0は四極子電極の内半径を、ωは高周波電圧の角周波数
をそれぞれ表すことを特徴とする四極子質量分析計。 - 【請求項3】 前記制御手段は、質量電荷数比の前記所
定の範囲を分割することにより得られる前記2つの部分
のそれぞれの質量電荷数比の範囲を可変に設定するタイ
マを更に含むことを特徴とする請求項2記載の四極子質
量分析計。 - 【請求項4】 前記制御手段は、前記少なくとも2つの
安定領域内の直流電圧と高周波電圧との発生に関連する
情報が質量電荷数比と関連付けて予め電気的に格納され
ている記憶手段を更に含むことを特徴とする請求項2記
載の四極子質量分析計。 - 【請求項5】 質量電荷数比の前記所定の範囲を分割し
た前記少なくとも2つの部分のうちで質量電荷数比が重
なっている部分において前記少なくとも2つの安定領域
の一方から他方に切り換えることを希望する質量電荷数
比を設定する手段と、 前記少なくとも2つの安定領域のそれぞれの直流電圧を
発生する少なくとも2つの直流電圧発生手段と、を更に
備え、 前記制御手段は、前記少なくとも2つの直流電圧発生手
段のうちの一方の直流電圧発生手段に、測定すべき質量
電荷数比の範囲に対応する直流電圧を可変に発生させて
いる際に、前記の設定された希望の質量電荷数比に応答
して、前記一方の直流電圧発生手段から前記他方の直流
電圧発生手段に切り換えて、当該他方の直流電圧発生手
段に、測定すべき質量電荷数比の範囲に対応する直流電
圧を可変に発生させることを特徴とする請求項1又は2
記載の四極子質量分析計。 - 【請求項6】 四極子電極部と、 直流電圧と高周波電圧とが重畳された複合電圧を前記四
極子電極部に印加する制御手段であって、直流電圧と高
周波電圧とが重畳された電圧が印加された四極子電極に
より生成された電場に入射されたイオンが当該電場内で
一定振幅を越えない安定な軌道を走行する状態が得られ
る直流電圧及び高周波電圧の個別の複数の安定領域のう
ちの少なくとも2つの安定領域のそれぞれを質量電荷数
比の前記所定の範囲を分割した少なくとも2つの部分の
それぞれに対して対応させて用いて前記少なくとも2つ
の安定領域内の直流電圧と高周波電圧を前記四極子電極
部に印加する制御手段とを有し、イオンの質量電荷数比
の所定の範囲の質量スペクトルを測定する四極子質量分
析計において、 質量電荷数比の前記所定の範囲を分割した前記少なくと
も2つの部分のうちで質量電荷数比が重なっている部分
において前記少なくとも2つの安定領域の一方から他方
に切り換えることを希望する質量電荷数比を設定する手
段と、 前記少なくとも2つの安定領域のそれぞれの直流電圧を
発生する少なくとも2つの直流電圧発生手段と、を更に
備え、 前記制御手段は、前記少なくとも2つの直流電圧発生手
段のうちの一方の直流電圧発生手段に、測定すべき質量
電荷数比の範囲に対応する直流電圧を可変に発生させて
いる際に、前記の設定された希望の質量電荷数比に応答
して、前記一方の直流電圧発生手段から前記他方の直流
電圧発生手段に切り換えて、当該他方の直流電圧発生手
段に、測定すべき質量電荷数比の範囲に対応する直流電
圧を可変に発生させることを特徴とする四極子質量分析
計。 - 【請求項7】 前記制御手段は、質量電荷数比の前記所
定の範囲を分割することにより得られる前記少なくとも
2つの部分のそれぞれの質量電荷数比の範囲を可変に設
定するタイマを更に含むことを特徴とする請求項1又は
6記載の四極子質量分析計。 - 【請求項8】 前記制御手段は、前記少なくとも2つの
安定領域内の直流電圧と高周波電圧との発生に関連する
情報が質量電荷数比と関連付けて予め電気的に格納され
ている記憶手段を更に含むことを特徴とする請求項1又
は6記載の四極子質量分析計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20700694A JP3427987B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 四極子質量分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20700694A JP3427987B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 四極子質量分析計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0877963A JPH0877963A (ja) | 1996-03-22 |
JP3427987B2 true JP3427987B2 (ja) | 2003-07-22 |
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ID=16532642
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP20700694A Expired - Fee Related JP3427987B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 四極子質量分析計 |
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---|---|---|---|---|
JP2004200130A (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-15 | Ulvac Japan Ltd | 四重極質量分析計の電圧制御方法及び電圧制御回路装置 |
-
1994
- 1994-08-31 JP JP20700694A patent/JP3427987B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH0877963A (ja) | 1996-03-22 |
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