JP7127701B2 - 質量分析装置 - Google Patents
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Description
前記イオン輸送光学系は、
全体としてイオンの輸送方向に延伸するように配置された6以上の偶数であるN本のロッド電極と、
前記N本のロッド電極のそれぞれに所定の電圧を印加する電圧生成部と、
を含み、
前記N本のロッド電極が、イオンの入射側ではN重極の配置であり、イオンの出射側では該N本のロッド電極のうちの4本のロッド電極が四重極高周波電場を形成する四重極の配置となるように、該4本のロッド電極のうちの少なくとも2本のロッド電極は、イオンの輸送方向に進行するに従い、前記N重極の配置又は前記四重極の配置の中心軸に近づくように該中心軸に対し傾斜して配設され、
前記電圧生成部は、前記N本のロッド電極に対し、イオン光軸の周りに隣接するロッド電極同士に互いに位相が反転する高周波電圧を印加するとともに、イオンの出射側で四重極配置となる前記4本のロッド電極に第1の直流電圧を印加し、前記N本のロッド電極のうちの前記4本のロッド電極以外の(N-4)本のロッド電極には前記第1の直流電圧とは異なる第2の直流電圧を印加することができる構成である。
前記イオン輸送光学系は、
全体としてイオンの輸送方向に延伸するように配置された6以上の偶数であるN本のロッド電極と、
前記N本のロッド電極のそれぞれに所定の電圧を印加する電圧生成部と、
を含み、
前記N本のロッド電極が、イオンの入射側ではN重極の配置であり、イオンの出射側では該N本のロッド電極のうちの4本のロッド電極が四重極高周波電場を形成する四重極の配置となるように、該4本のロッド電極のうちの少なくとも2本のロッド電極が、イオンの輸送方向に延伸する途中の少なくとも一部で、前記N重極の配置又は前記四重極の配置の中心軸に近づくように屈曲した形状とされ、
前記電圧生成部は、前記N本のロッド電極に対し、イオン光軸の周りに隣接するロッド電極同士に互いに位相が反転する高周波電圧を印加するとともに、イオンの出射側で四重極配置となる前記4本のロッド電極に第1の直流電圧を印加し、前記N本のロッド電極のうちの該4本のロッド電極以外の(N-4)本のロッド電極には前記第1の直流電圧とは異なる第2の直流電圧を印加することができる構成である。
なお、以下の説明で用いる各図面は模式的なものであり、各構成部材の寸法の比等は実際の装置を反映したものではない。また、説明に不要な構成要素が適宜省略されたものであることも当然である。
図1は、本実施形態の質量分析装置の概略構成図である。本実施形態の質量分析装置はシングルタイプの四重極型質量分析装置であり、多段差動排気系の構成を有している。
本実施形態の質量分析装置における分析動作は、以下の通りである。
目的成分を含む試料液はESIスプレー6に供給される。試料液はESIスプレー6の先端で片寄った電荷を付与されつつ略大気雰囲気中に噴霧される。噴霧された試料液滴は大気と衝突して微細化され、液滴中の溶媒が蒸発する過程で、試料成分由来のイオンが生成される。生成された各種イオンは大気等と共に加熱キャピラリ7に吸い込まれ、第1中間真空室3へ送られる。第1中間真空室3へ入ったイオンは、第1イオンガイド電圧発生部13から第1イオンガイド20に印加される電圧により形成される電場によって、捕捉且つ収束される。そして、細径に収束されたイオンは、イオン通過孔9を通して第2中間真空室4へ送られる。
本実施形態の質量分析装置において、第1中間真空室3内に配設される第1イオンガイド20は、上述したように、加熱キャピラリ7を通して第1中間真空室3内に送られたイオンを、スキマー8のイオン通過孔9まで案内するものである。次に、第1イオンガイド20の構成と動作について詳細に説明する。
即ち、第1イオンガイド20における6本のロッド電極211~216は、イオンの入射側では六重極の配置であり、イオンの出射側では四重極の配置となっている。六重極の配置の中心である第1中心軸201と四重極の配置の中心である第2中心軸202とは、互いに平行であるものの一直線上には位置していない。
なお、一般的には、4本のロッド電極211、214、215、216に印加される直流電圧U1は同一であるが、必ずしも完全に同一である必要はない。直流電圧U2についても同様である。また、これは後述する変形例においても同様である。
図6は、第1の変形例であるイオンガイド30をイオン入射側から見た平面図である。また、図7は、このイオンガイド30の斜視図である。
このようにして、このイオンガイド30でも高いイオン輸送効率を達成することができる。
図8は、第2の変形例であるイオンガイド40をイオン入射側から見た平面図である。また、図9は、このイオンガイド40の斜視図である。さらに、図10は、イオンガイド40を通過するイオンの軌道をコンピュータシミュレーションした結果を示す図である。
上記実施形態及び各変形例では、第1イオンガイド20又はイオンガイド30、40に含まれる6、8又は12本のロッド電極の長さは略同一である。但し、イオン出射側端面で四重極配置となる4本のロッド電極を除く他のロッド電極、例えば図2~図4に示した第1イオンガイド20における2本のロッド電極212、213は、必ずしもイオン出射端面まで延在している必要はない。何故なら、このロッド電極212、213はイオンの出口付近における四重極高周波電場の形成に寄与しておらず、且つ、イオンの出口付近では直流電場によるイオン偏向の作用も不要だからである。そうした観点から、イオン出射側端面で四重極配置となる4本のロッド電極を除く他のロッド電極は、当初、比較的広い内部空間に拡がっていたイオンが四重極配置となる4本のロッド電極で囲まれる空間に確実に入るまでの間の領域に存在していればよい。
上記実施形態の質量分析装置では、第1イオンガイド20を第1中間真空室3内に配置していたが、第1中間真空室3に比べればガス圧が低いものの高真空室5に比べればガス圧が高い第2中間真空室4内に、第1イオンガイド20や上記各変形例のイオンガイドを配置する構成としてもよい。即ち、図1中の第2イオンガイド10として、第1イオンガイド20や上記各変形例のイオンガイドを利用してもよい。
前記イオン輸送光学系(20、13)は、
全体としてイオンの輸送方向に延伸するように配置された6以上の偶数であるN本のロッド電極(211~216)と、
前記N本のロッド電極(211~216)のそれぞれに所定の電圧を印加する電圧生成部(13)と、
を含み、
前記N本のロッド電極(211~216)が、イオンの入射側ではN重極の配置であり、イオンの出射側では該N本のロッド電極(211~216)のうちの4本のロッド電極(211、214、215、216)が四重極高周波電場を形成する四重極の配置となるように、該4本のロッド電極(211、214、215、216)のうちの少なくとも2本のロッド電極(211、214)は、イオンの輸送方向に進行するに従い、前記N重極の配置又は前記四重極の配置の中心軸(201、202)に近づくように該中心軸(201、202)に対し傾斜して配設され、
前記電圧生成部(13)は、前記N本のロッド電極(211~216)に対し、イオン光軸の周りに隣接するロッド電極同士に互いに位相が反転する高周波電圧を印加するとともに、イオンの出射側で四重極配置となる前記4本のロッド電極(211、214、215、216)に第1の直流電圧を印加し、前記N本のロッド電極(211~216)のうちの前記4本のロッド電極以外の(N-4)本のロッド電極(212、213)には前記第1の直流電圧とは異なる第2の直流電圧を印加することができるものである。
前記イオン輸送光学系(50、13)は、
全体としてイオンの輸送方向に延伸するように配置された6以上の偶数であるN本のロッド電極(511~516)と、
前記N本のロッド電極のそれぞれに所定の電圧を印加する電圧生成部(13)と、
を含み、
前記N本のロッド電極(511~516)が、イオンの入射側ではN重極の配置であり、イオンの出射側では該N本のロッド電極(511~516)のうちの4本のロッド電極(511、514、515、516)が四重極高周波電場を形成する四重極の配置となるように、該4本のロッド電極(511、514、515、516)のうちの少なくとも2本のロッド電極(511、514)が、イオンの輸送方向に延伸する途中の少なくとも一部で、前記N重極の配置又は前記四重極の配置の中心軸(501、502)に近づくように屈曲した形状とされ、
前記電圧生成部は、前記N本のロッド電極(511~516)に対し、イオン光軸の周りに隣接するロッド電極同士に互いに位相が反転する高周波電圧を印加するとともに、イオンの出射側で四重極配置となる前記4本のロッド電極(511、514、515、516)に第1の直流電圧を印加し、前記N本のロッド電極(511~516)のうちの該4本のロッド電極以外の(N-4)本のロッド電極(512、513)には前記第1の直流電圧とは異なる第2の直流電圧を印加することができるものである。
前記電圧生成部(13)は、前記第1の直流電圧よりも大きな電圧値である前記第2の直流電圧を前記(N-4)本のロッド電極に印加するものである。
前記N重極の配置の中心軸と前記四重極の配置の中心軸とが平行で且つ一直線上に位置しておらず、
前記イオン輸送光学系は、前記第1の直流電圧と前記第2の直流電圧との差によって、イオンをその途中で前記二つの中心軸に直交する方向に偏向させるものである。
大気圧雰囲気中で試料成分をイオン化するイオン化室(2)と、質量分離部(11)が配設され、高真空雰囲気に保たれる高真空室(5)と、の間に、1以上の中間真空室(3、4)を有し、前記イオン化室(2)の次段の中間真空室(3)内に前記N本のロッド電極(211~216)が配設されている。
大気圧雰囲気中で試料成分をイオン化するイオン化室(2)と、質量分離部(11)が配設され、高真空雰囲気に保たれる高真空室(5)と、の間に、2以上の中間真空室(3、4)を有し、前記イオン化室(2)の次々段の中間真空室内(4)に前記N本のロッド電極(211~216)が配設されている。
イオンを所定のガスと接触させて解離させるコリジョンセルを有し、前記コリジョンセル内に前記N本のロッド電極が配設されている。
イオンを所定のガスと反応させるリアクションセルを有し、前記リアクションセル内に前記N本のロッド電極が配設されている。
2…イオン化室
3…第1中間真空室
4…第2中間真空室
5…高真空室
6…ESIスプレー
7…加熱キャピラリ
8…スキマー
9…イオン通過孔
10…第2イオンガイド
11…四重極マスフィルタ
12…イオン検出器
13…第1イオンガイド電圧発生部
14…第2イオンガイド電圧発生部
15…マスフィルタ電圧発生部
16…制御部
20、30、40、50…第1イオンガイド(イオンガイド)
201、501…第1中心軸
202、502…第2中心軸
203…正六角形
204、304…矩形
211~216、311~318、411~422、511~516…ロッド電極
301、401…中心軸
303…正八角形
304…矩形
403…正十二角形
404…正方形
Claims (20)
- 分析対象であるイオンを輸送するイオン輸送光学系を有する質量分析装置であって、
前記イオン輸送光学系は、
全体としてイオンの輸送方向に延伸するように配置された6以上の偶数であるN本のロッド電極と、
前記N本のロッド電極のそれぞれに所定の電圧を印加する電圧生成部と、
を含み、
前記N本のロッド電極が、イオンの入射側ではN重極の配置であり、イオンの出射側では該N本のロッド電極のうちの4本のロッド電極が四重極高周波電場を形成する四重極の配置となるように、該4本のロッド電極のうちの少なくとも2本のロッド電極は、イオンの輸送方向に進行するに従い、前記N重極の配置又は前記四重極の配置の中心軸に近づくように該中心軸に対し傾斜して配設され、
前記電圧生成部は、前記N本のロッド電極に対し、イオン光軸の周りに隣接するロッド電極同士に互いに位相が反転する高周波電圧を印加するとともに、イオンの出射側で四重極配置となる前記4本のロッド電極に第1の直流電圧を印加し、前記N本のロッド電極のうちの前記4本のロッド電極以外の(N-4)本のロッド電極には前記第1の直流電圧とは異なる第2の直流電圧を印加することができる、質量分析装置。 - 分析対象であるイオンを輸送するイオン輸送光学系を有する質量分析装置であって、
前記イオン輸送光学系は、
全体としてイオンの輸送方向に延伸するように配置された6以上の偶数であるN本のロッド電極と、
前記N本のロッド電極のそれぞれに所定の電圧を印加する電圧生成部と、
を含み、
前記N本のロッド電極が、イオンの入射側ではN重極の配置であり、イオンの出射側では該N本のロッド電極のうちの4本のロッド電極が四重極高周波電場を形成する四重極の配置となるように、該4本のロッド電極のうちの少なくとも2本のロッド電極が、イオンの輸送方向に延伸する途中の少なくとも一部で、前記N重極の配置又は前記四重極の配置の中心軸に近づくように屈曲した形状とされ、
前記電圧生成部は、前記N本のロッド電極に対し、イオン光軸の周りに隣接するロッド電極同士に互いに位相が反転する高周波電圧を印加するとともに、イオンの出射側で四重極配置となる前記4本のロッド電極に第1の直流電圧を印加し、前記N本のロッド電極のうちの該4本のロッド電極以外の(N-4)本のロッド電極には前記第1の直流電圧とは異なる第2の直流電圧を印加することができる、質量分析装置。 - 前記電圧生成部は、前記第1の直流電圧よりも大きな電圧値である前記第2の直流電圧を前記(N-4)本のロッド電極に印加する、請求項1に記載の質量分析装置。
- 前記N重極の配置の中心軸と前記四重極の配置の中心軸とが平行で且つ一直線上に位置しておらず、
前記イオン輸送光学系は、前記第1の直流電圧と前記第2の直流電圧との差によって、イオンをその途中で前記二つの中心軸に直交する方向に偏向させるものである、請求項3に記載の質量分析装置。 - 前記N重極の配置の中心軸と前記四重極の配置の中心軸とが一直線上に位置する、請求項1に記載の質量分析装置。
- 前記Nは6~12の範囲の偶数である、請求項1に記載の質量分析装置。
- 大気圧雰囲気中で試料成分をイオン化するイオン化室と、質量分離部が配設され、高真空雰囲気に保たれる高真空室と、の間に、1以上の中間真空室を有し、
前記イオン化室の次段の中間真空室内に前記N本のロッド電極が配設されている、請求項6に記載の質量分析装置。 - 大気圧雰囲気中で試料成分をイオン化するイオン化室と、質量分離部が配設され、高真空雰囲気に保たれる高真空室と、の間に、2以上の中間真空室を有し、
前記イオン化室の次々段の中間真空室内に前記N本のロッド電極が配設されている、請求項6に記載の質量分析装置。 - イオンを所定のガスと接触させて解離させるコリジョンセルを有し、
前記コリジョンセル内に前記N本のロッド電極が配設されている、請求項6に記載の質量分析装置。 - イオンを所定のガスと反応させるリアクションセルを有し、
前記リアクションセル内に前記N本のロッド電極が配設されている、請求項6に記載の質量分析装置。 - 前記電圧生成部は、前記第1の直流電圧よりも大きな電圧値である前記第2の直流電圧を前記(N-4)本のロッド電極に印加する、請求項2に記載の質量分析装置。
- 前記N重極の配置の中心軸と前記四重極の配置の中心軸とが平行で且つ一直線上に位置しておらず、
前記イオン輸送光学系は、前記第1の直流電圧と前記第2の直流電圧との差によって、イオンをその途中で前記二つの中心軸に直交する方向に偏向させるものである、請求項11に記載の質量分析装置。 - 前記N重極の配置の中心軸と前記四重極の配置の中心軸とが一直線上に位置する、請求項2に記載の質量分析装置。
- 前記Nは6~12の範囲の偶数である、請求項2に記載の質量分析装置。
- 大気圧雰囲気中で試料成分をイオン化するイオン化室と、質量分離部が配設され、高真空雰囲気に保たれる高真空室と、の間に、1以上の中間真空室を有し、
前記イオン化室の次段の中間真空室内に前記N本のロッド電極が配設されている、請求項14に記載の質量分析装置。 - 大気圧雰囲気中で試料成分をイオン化するイオン化室と、質量分離部が配設され、高真空雰囲気に保たれる高真空室と、の間に、2以上の中間真空室を有し、
前記イオン化室の次々段の中間真空室内に前記N本のロッド電極が配設されている、請求項14に記載の質量分析装置。 - イオンを所定のガスと接触させて解離させるコリジョンセルを有し、
前記コリジョンセル内に前記N本のロッド電極が配設されている、請求項14に記載の質量分析装置。 - イオンを所定のガスと反応させるリアクションセルを有し、
前記リアクションセル内に前記N本のロッド電極が配設されている、請求項14に記載の質量分析装置。 - 分析対象であるイオンを輸送するイオン輸送光学系を有する質量分析装置であって、
前記イオン輸送光学系は、
全体としてイオンの輸送方向に延伸するように配置された6以上の偶数であるN本のロッド電極と、
前記N本のロッド電極のそれぞれに所定の電圧を印加する電圧生成部と、
を含み、
前記N本のロッド電極が、イオンの入射側ではN重極の配置であり、イオンの出射側では該N本のロッド電極のうちの4本のロッド電極が四重極高周波電場を形成する四重極の配置となるように、該4本のロッド電極のうちの少なくとも2本のロッド電極は、イオンの輸送方向に進行するに従い、前記N重極の配置又は前記四重極の配置の中心軸に近づくように該中心軸に対し傾斜して配設され、
前記電圧生成部は、前記N本のロッド電極に対し、イオン光軸の周りに隣接するロッド電極同士に互いに位相が反転する高周波電圧を印加する、質量分析装置。 - 分析対象であるイオンを輸送するイオン輸送光学系を有する質量分析装置であって、
前記イオン輸送光学系は、
全体としてイオンの輸送方向に延伸するように配置された6以上の偶数であるN本のロッド電極と、
前記N本のロッド電極のそれぞれに所定の電圧を印加する電圧生成部と、
を含み、
前記N本のロッド電極が、イオンの入射側ではN重極の配置であり、イオンの出射側では該N本のロッド電極のうちの4本のロッド電極が四重極高周波電場を形成する四重極の配置となるように、該4本のロッド電極のうちの少なくとも2本のロッド電極が、イオンの輸送方向に延伸する途中の少なくとも一部で、前記N重極の配置又は前記四重極の配置の中心軸に近づくように屈曲した形状とされ、
前記電圧生成部は、前記N本のロッド電極に対し、イオン光軸の周りに隣接するロッド電極同士に互いに位相が反転する高周波電圧を印加する、質量分析装置。
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