JP6167934B2 - 質量分析装置 - Google Patents
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Description
a)前記直流高電圧電源の出力端から前記負荷に至る線路を開閉する第1スイッチと、
b)前記第1スイッチの出力端と共通線路との間を開閉する第2スイッチと、
c)前記第1スイッチの入力端と前記共通線路との間に接続されたキャパシタと、
d)前記負荷に高電圧パルスを印加する際に、前記第1スイッチをオフからオンに切り替えるとともに前記第2スイッチをオンからオフに切り替え、前記負荷への高電圧パルスの印加を停止する際に、前記第1スイッチをオンからオフに切り替えるとともに前記第2スイッチをオフからオンに切り替える制御部と、
を備え、前記負荷に高電圧パルスを印加するべく前記第1及び第2スイッチを切り替えた直後に、その直前まで前記キャパシタに保持されていた電荷を、オンした前記第1スイッチを通して前記負荷の容量に供給して該容量を充電するようにしたことを特徴としている。
なお、直流高電圧電源による電圧の極性は正、負いずれでもよく、電圧の立ち上がりとは、電圧の絶対値が小さい状態から大きくなるときの変化のことをいう。
図1は本発明に係る高電圧電源装置を用いた質量分析装置の一実施例の概略構成図である。
以上のようにして、この質量分析装置では、試料9上のごく微小な特定部位のマススペクトルデータを得ることができる。同じ試料9に対し異なる部位のマススペクトルデータを得たい場合には、X-Y方向駆動部13により試料ステージ8を適宜移動させつつ、Z方向駆動部12により針電極10を降下させて試料9に接触させ、針電極10先端に試料9の一部を付着させて、上述したようなイオン化及び質量分析を行えばよい。
図2は高電圧発生部11の概略構成図である。
この高電圧発生部11は、最大数kV程度(極性は正、負切替可能)の直流高電圧を出力する直流高電圧電源110と、高電圧スイッチング回路112と、を含む。この直流高電圧電源110はPESIイオン化ユニットAの代わりに装着されるESIイオン化ユニット、やAPCIイオン化ユニットであるイオン化ユニットBへ直流高電圧を印加するのにも利用される。即ち、直流高電圧電源110は複数のイオン化ユニットに共用される。一方、高電圧スイッチング回路112はPESIイオン化ユニットAのみに使用される。
上述したような理由により、直流高電圧電源110の出力抵抗111の抵抗値R1は数MΩ以上である。
第1スイッチ115がオン状態、第2スイッチ116がオフ状態であるとき、高電圧発生部11から針電極10には高電圧が印加されている。出力電圧をターンオフする場合、制御部22からの指示により、第1スイッチ115はオン→オフ、第2スイッチ116はオフ→オンに切り替わる。すると、図3(a)に示すように、一端がGNDに接続されている負荷容量100の他端は第2スイッチ116を通してGNDに接続されるため、その直前まで負荷容量100に充電されていた電荷は第2スイッチ116を通して放電される。これにより、出力電圧は短時間で低下し、負荷、つまり針電極10の電位はGNDレベルとなる。即ち、高電圧パルスの立ち下がりは迅速である。
出力電圧ターンオン時の直前、つまり二つのスイッチ115、116が図3(a)に示す状態にあるとき、コンデンサ114の両端の電圧VAは次の(1)式で示される。
VA={R2/(R1+R2)}VE …(1)
ここで、VEは直流高電圧電源110の出力電圧である。上述したように、このとき負荷容量100の両端電圧は0Vである。この状態から出力電圧をターンオンすると、図3(b)に示すように、コンデンサ114に充電されている電荷が第1スイッチ115を通して短時間で負荷容量100に移動する。この移動後のコンデンサ114及び負荷容量100の両端の電圧VBは次の(2)式で示される。
VB={C1/(C1+C2)}VA …(2)
これが、出力電圧立ち上がり動作の第1段階である。
いま、第2段階の出力電圧Vo(t)、及び通過電流I1、I2を図3(d)のように定義すると、
VE=(I1+I2)R1+Vo(t) …(3)
ただし、I1=(C1+C2)(dVo(t)/dt)、I2=Vo(t)/R2
と表される。(3)式の微分方程式を初期条件Vo(t)=VB(ただしt=0のとき)で解くと(4)式となる。
Vo(t)=VA[1−(C2×P)exp{−Pt((1/R1)+(1/R2))}] …(4)
ただし、P=1/(C1+C2)
この実測波形から、本実施例の高電圧発生部11では、直流高電圧電源110の出力抵抗が大きく、負荷が容量性であっても、該負荷に印加する高電圧パルスの立ち上がりが高速化できていることが確認できる。
5…溶媒容器
6…送液ポンプ
7…ノズル
8…試料ステージ
9…試料
10…針電極
11…高電圧発生部
12…Z方向駆動部
13…X−Y方向駆動部
22…制御部
100…負荷容量
110…直流高電圧電源
111…出力抵抗
112…高電圧スイッチング回路
113…抵抗器
114…コンデンサ
115、116…スイッチ
117…入力端
118…出力端
Claims (1)
- 直流高電圧電源による電圧をスイッチングして高電圧パルスを生成し容量性である負荷に供給する高電圧電源装置であって、
a)前記直流高電圧電源の出力端から前記負荷に至る線路を開閉する第1スイッチと、
b)前記第1スイッチの出力端と共通線路との間を開閉する第2スイッチと、
c)前記第1スイッチの入力端と前記共通線路との間に接続されたキャパシタと、
d)前記負荷に高電圧パルスを印加する際に、前記第1スイッチをオフからオンに切り替えるとともに前記第2スイッチをオンからオフに切り替え、前記負荷への高電圧パルスの印加を停止する際に、前記第1スイッチをオンからオフに切り替えるとともに前記第2スイッチをオフからオンに切り替える制御部と、
を備え、前記負荷に高電圧パルスを印加するべく前記第1及び第2スイッチを切り替えた直後に、その直前まで前記キャパシタに保持されていた電荷を、オンした前記第1スイッチを通して前記負荷の容量に供給して該容量を充電するようにした高電圧電源装置を用いた質量分析装置において、
イオン源として、エレクトロスプレーイオン化法によるイオン源又は大気圧化学イオン化法によるイオン源の少なくともいずれか一方と、探針エレクトロスプレーイオン化法によるイオン源とを具備し、該探針エレクトロスプレーイオン化法によるイオン源の構成要素である針電極を前記負荷とするとともに、前記直流高電圧電源による電圧が前記エレクトロスプレーイオン化法によるイオン源の構成要素であるスプレーノズル又は前記大気圧化学イオン化法によるイオン源の構成要素であるコロナ放電用針電極に印加されることを特徴とする質量分析装置。
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JP2014033574A JP6167934B2 (ja) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | 質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014033574A JP6167934B2 (ja) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | 質量分析装置 |
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2014
- 2014-02-25 JP JP2014033574A patent/JP6167934B2/ja active Active
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