JP3489539B2 - 質量分析装置 - Google Patents

質量分析装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、偶数本のロッド電
極から成るイオンレンズを有する質量分析装置に関す
る。 【0002】 【従来の技術】質量分析装置において、前段から飛来し
てくるイオンを収束し、場合によっては加速して後段の
質量分析器に送り込むイオンレンズという部品がある。
これについては従来より種々の形状のものが提案されて
いるが、最近では多重極ロッド型のイオンレンズが広く
用いられている。このイオンレンズは図6に示すように
(この例ではロッドの数は4本だが、6、8本など偶数
であればよい)、隣接する電極(例えば符号81と82
が付された電極)に、同一の直流電圧にそれぞれ位相が
反転した高周波電圧を重畳した電圧を印加する。長軸
(イオン光軸と呼ぶ)xの延伸方向に導入されたイオン
は、この高周波電場により所定の周期で振動しながら進
む。このため、イオンの収束効果が高く、より多くのイ
オンを後段へ送ることができる。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】多重極ロッドイオンレ
ンズの各ロッド電極には上記の通り高周波電圧と直流電
圧とを重畳した電圧(複合電圧)が印加される。この複
合電圧は外部に設けられた電圧印加ユニットで生成され
るが、生成する電圧を安定したものにするため、電圧印
加ユニットとイオンレンズとは共振回路を構成するよう
に調整される。 【0004】イオンレンズは使用につれ徐々に試料によ
り汚染されるため、適宜の間隔で取り外して清掃しなけ
ればならない。このため、従来はイオンレンズに固定さ
れたターミナルと、イオンレンズを収容する低圧室の壁
面に設けられたターミナルとの間は柔軟性のある導線で
接続され、イオンレンズの取り外し・取り付け等の動作
が容易に行えるようになっていた。 【0005】しかし、このように柔軟性のある導線を使
用すると、イオンレンズを取り外す前と、清掃して取り
付けた後で導線の位置が変化する。上記の通り、外部の
電圧印加ユニットとイオンレンズは共振回路を構成する
が、それらの間を接続する導線も当然この共振回路の一
部を構成するため、それらの位置が変化するとそれらに
よる浮遊容量が変化し、再度面倒な共振調整を行わなけ
ればならないという問題が生ずる。 【0006】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、清掃等
によるイオンレンズの取り外し・取り付けに際して、導
線の位置変化に起因する電圧再調整を不要とする質量分
析装置を提供することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明は、偶数本のロッド電極を平行にかつ
イオン光軸に関して軸対称に配置して成る多重極イオン
レンズを低圧室内に配置した質量分析装置において、 a)同一の電圧を印加すべきロッド電極を電気的に接続す
るとともにそれらの位置を固定する導電性ホルダと、 b)上記低圧室の壁面を気密に貫通するリード線に電気的
に接続され、該壁面に対して位置が固定された回転可能
導電連結具ペアの第1部材と、 c)該導電連結具ペアの第2部材と該ホルダに固定された
ターミナルとを電気的に接続する剛性導電部材と、を備
えることを特徴としている。 【0008】 【発明の実施の形態及び発明の効果】隣接するロッド電
極には位相の反転した高周波電圧が印加されるため、偶
数本のロッド電極は印加される電圧により2つのグルー
プに分かれ、各グループ内のロッド電極には同一の電圧
が印加される。上記導電性のホルダは、同一グループに
属する複数本のロッド電極を電気的に接続すると共に、
それらを固定する。従って、1つのイオンレンズには2
個の導電性ホルダが存在する。各導電性ホルダには、後
述の剛性導電部材を連結するためのターミナルが固定さ
れている。 【0009】一方、このイオンレンズのロッド電極、す
なわち導電性ホルダに印加すべき電圧を供給するため、
イオンレンズが収容されている低圧室の壁面にはそれを
気密に貫通するリード線が2本設けられている。また低
圧室内には、その壁面(すなわち、低圧室全体)に対し
て位置が固定された回転可能導電連結具ペアが2個設け
られている。各回転可能導電性連結具ペアは第1部材と
第2部材から成り、それらは互いに電気的に導通しつつ
回転可能となっている。この第1部材は低圧室の壁面を
貫通するリード線に接続され、第2部材は剛性導電部材
に接続されている。従って、各剛性導電部材は第1部材
に対して回転可能であり、上記2個の導電性ホルダのい
ずれか一方のターミナルに接続可能な位置と、それから
離れた位置との間で位置を変えることができる。 【0010】このように、本発明に係る質量分析装置で
はイオンレンズとそれを収容する低圧室の壁面との間は
剛性のある導電部材で接続されているため、メンテナン
ス等のためにイオンレンズを一旦取り外し、取り付けた
後も、導線は元と同じ位置に戻る。このため、導線によ
る浮遊容量が変化せず、高周波電源の面倒な共振調整が
不要となる。 【0011】 【実施例】本発明を実施した液体クロマトグラフ質量分
析装置を説明する。分析装置全体の構成は図1に示す通
りであり、この装置には、イオン化室11、質量分析検
出室14、及び、それらの間にそれぞれ隔壁で隔てられ
た第1中間室12及び第2中間室13が設けられてい
る。イオン化室11には、液体クロマトグラフ装置のカ
ラムの出口端に接続されたイオン化プローブ15が配設
される。質量分析検出室14には四重極フィルタ16及
びイオン検出器17が設けられ、それらの中間にある第
1及び第2中間室12,13にはそれぞれ第1イオンレ
ンズ18及び第2イオンレンズ19が設けられている。
イオン化室11と第1中間室12との間は細径の脱溶媒
パイプ20を介して、第1中間室12と第2中間室13
との間は極小径の通過孔(オリフィス)を有するスキマ
ー21を介してのみ連通している。 【0012】イオン化室11内はイオン化プローブ15
から連続的に供給される試料液の気化分子によりほぼ大
気圧になっている一方、質量分析検出室14内は質量分
析のためにターボ分子ポンプ(TMP)27により約1
−3〜10−4Paの高真空状態まで真空排気される。
このように真空度の差の大きいイオン化室11と質量分
析検出室14との間に、イオンを通すための穴を設けな
ければならないことから、両者11、14の間に第1及
び第2中間室12,13を設け、徐々に真空度を上げる
ようにしているのである。なお、第1中間室12内はロ
ータリポンプ(RP)25により約10Paまで、第2
中間室13内はターボ分子ポンプ(TMP)26により
約10−1〜10−2Paまで真空排気される。 【0013】試料液はイオン化プローブ15からイオン
化室11内に噴霧され、液滴中の溶媒が蒸発する過程で
試料分子はイオン化される。未だイオン化していない液
滴とイオンを含む霧はイオン化室11と第1中間室12
との圧力差により脱溶媒パイプ20中に引き込まれる。
第1中間室12内には第1イオンレンズ18が設けられ
ており、その電界により脱溶媒パイプ20を介してのイ
オンの引き込みを助けるとともに、イオンをスキマー2
1のオリフィス近傍に収束させる。 【0014】スキマー21のオリフィスを通って第2中
間室13に導入されたイオンは、第2イオンレンズ19
により収束及び加速された後、質量分析検出室14へと
送られる。この第2イオンレンズ19において多重極ロ
ッドイオンレンズが用いられている。 【0015】質量分析検出室14では、特定の質量数
(質量m/電荷z)を有するイオンのみが四重極フィル
タ16中央の長手方向の空間を通り抜け、イオン検出器
17に到達して検出される。 【0016】第2イオンレンズ19の詳細な構造を図2
及び図3に示す。本実施例の第2イオンレンズ19は、
イオン光軸xの周囲に平行に、かつ、軸対称に(すなわ
ち、45度間隔で)配置された8本のロッド31a〜3
1hから成る。これらは前記の通り同一の電圧が印加さ
れる1本置きのロッドから構成される2つのグループに
分かれている。円柱状の各ロッド31には溶接等により
ターミナル32が固定され、図2に示すように、ロッド
31の円弧部分がイオン光軸x側となりターミナル32
が外側となるように8本のロッド31a〜31hが光軸
xの回りに配置される。 【0017】1つのグループに属する4本のロッド31
は、図3に示すように1枚の皿状の金属製ディスク33
に接触されることにより、互いに電気的に導通される。
図3では、同一のグループに属するロッド31aとロッ
ド31e(及び図示せぬロッド31cと31g)が右側
のディスク33aを介して絶縁体ディスク34に固定さ
れ、他のグループに属するロッド(図示されていない
が、31b、31d、31f、31h)が左側の金属製
ディスク33bを介して絶縁体ディスク34に固定され
ている。従って、図2において、ハッチングを施したタ
ーミナル32a、32c、32e、32gは手前側に、
白抜きのターミナル32b、32d、32f、32hは
向こう側に存在する。もちろん、両金属製ディスク33
a、33b及びそれらに挟まれた絶縁体ディスク34の
中心には、ロッド31a〜31hを通すための穴が明け
られている。 【0018】各金属製ディスク33a、33bの周囲に
設けられたフランジ部には、ターミナル35a、35b
が設けられている。 【0019】図5(a)、(b)に示すように、第2中
間室13の側壁にはフィードスルー36が設けられ、外
部と内部とを電気的に接続するリード線37a、37b
がそこに気密に固定されている。リード線37a、37
bの先端には内部リード線38a、38bが接続され、
この内部リード線38a、38bの先端のフック39
a、39bが金属製ディスク33a、33bのターミナ
ル35a、35bに固定されることにより、外部の電圧
源からの電圧がイオンレンズ19の各電極ロッドに供給
される。 【0020】フィードスルー36のリード線37と内部
リード線38は共に剛性のある金属線から成り、両者は
図4に示すようなソケット40により接続される。ソケ
ット40は、リード線37に固定された第1部材41と
内部リード線38に固定された第2部材42から成り、
両者は電気的接触を保持しつつ回転可能となっている。
これにより、図5(b)に示すように、内部リード線3
8a、38bを回転させることが可能となり、メンテナ
ンス等のためにイオンレンズ19を取り外し・取り付け
る際のリード線の取り外し・取り付けが容易になる。ま
た、取り付けた後のリード線37a、37b、38a、
38bの位置が変化しないため、それによる浮遊容量が
変化せず、外部の電圧源(図示せず)とイオンレンズ1
9とにより構成される共振回路のメンテナンス毎の再調
整が不要となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の一実施例である液体クロマトグラフ
質量分析装置の概略構成図。 【図2】 実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置の
第2中間室で用いられる第2イオンレンズにおける電極
ロッドの配置を示す正面図。 【図3】 第2イオンレンズの構造を説明するための断
面図。 【図4】 リード線を接続するソケットの断面図。 【図5】 第2中間質の正面図(a)及び平面図
(b)。 【図6】 ロッド型多重極イオンレンズの概略構成図。 【符号の説明】 11…イオン化室 12…第1中間室 13…第2中間室 14…質量分析検出室 15…イオン化プローブ 16…四重極フィルタ 17…イオン検出器 18…第1イオンレンズ 19…第2イオンレンズ 31a〜31h…電極ロッド 32a〜32h…ロッドのターミナル 33、33b…金属製ディスク 34…絶縁体ディスク 35a、35b…金属製ディスクのターミナル 36…フィードスルー 37a、37b…リード線 38a、38b…内部リード線 39a、39b…フック 40…ソケット
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 49/00 - 49/42

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 偶数本のロッド電極を平行にかつイオン
    光軸に関して軸対称に配置して成る多重極イオンレンズ
    を低圧室内に配置した質量分析装置において、 a)同一の電圧を印加すべきロッド電極を電気的に接続す
    るとともにそれらの位置を固定する導電性ホルダと、 b)上記低圧室の壁面を気密に貫通するリード線に電気的
    に接続され、該壁面に対して位置が固定された回転可能
    導電連結具ペアの第1部材と、 c)該導電連結具ペアの第2部材と該ホルダに固定された
    ターミナルとを電気的に接続する剛性導電部材と、 を備えることを特徴とする質量分析装置。
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