JPS5812983B2 - シツリヨウブンセキソウチ - Google Patents
シツリヨウブンセキソウチInfo
- Publication number
- JPS5812983B2 JPS5812983B2 JP49111428A JP11142874A JPS5812983B2 JP S5812983 B2 JPS5812983 B2 JP S5812983B2 JP 49111428 A JP49111428 A JP 49111428A JP 11142874 A JP11142874 A JP 11142874A JP S5812983 B2 JPS5812983 B2 JP S5812983B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- mass spectrometer
- section
- molecule reaction
- ions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は質量分析装置に関するものである。
大気圧中（数Ｔｏｒｒ〜数気圧の圧力でもよい）に含ま
れる極微量（ｐｐｍ−ｐｐｂのオーダー）の不純物を分
析する方法の１つとして大気圧中でコロナ放電あるいは
ラジオアイソトープなどを用いて気体をイオン化し、こ
の圧力下で効率よくイオン分子反応を行ないイオン化ポ
テンシャルの低い有機物等の分子を選択的にイオン化し
て質量分析装置で分析を行なう方法が用いられている。
れる極微量（ｐｐｍ−ｐｐｂのオーダー）の不純物を分
析する方法の１つとして大気圧中でコロナ放電あるいは
ラジオアイソトープなどを用いて気体をイオン化し、こ
の圧力下で効率よくイオン分子反応を行ないイオン化ポ
テンシャルの低い有機物等の分子を選択的にイオン化し
て質量分析装置で分析を行なう方法が用いられている。
以後説明の簡略化のために１気圧のチツソガス中に含ま
れる不純物の分析を例に説明を行なう。
れる不純物の分析を例に説明を行なう。
分析装置は第１図に示すごとくイオン化室２、イオン分
子反応部３および質量分析６，７からなる。
子反応部３および質量分析６，７からなる。
微量不純物を含むチツソガスは試料導入口１よりイオン
化室に入る。
化室に入る。
イオン化室２内で針電極５によるコロナ放電あるいはラ
ジオアイソトープによってイオン化されたチッソイオン
はチッソ中に数ｐｐｍ含まれる水とイオン分子反応をお
こしてＨ２０＋イオンを生成する。
ジオアイソトープによってイオン化されたチッソイオン
はチッソ中に数ｐｐｍ含まれる水とイオン分子反応をお
こしてＨ２０＋イオンを生成する。
このＨ２０＋はさらに微量に含まれるイオン化ポテンシ
ャルの低い有機物等にＨ＋を与えてイオン化する。
ャルの低い有機物等にＨ＋を与えてイオン化する。
このようにして生成したイオンはピンホール４から差動
排気によって質量分析部６，７内に導入されて分離分析
される。
排気によって質量分析部６，７内に導入されて分離分析
される。
この方法によればチツソガス中に含まれるＩ）Ｉ）ｂオ
ーダーの有機物でも容易に検出できる特徴を持っている
。
ーダーの有機物でも容易に検出できる特徴を持っている
。
従来の装置では１気圧中で十分イオン分子反応を行なっ
た後に１０μｍφていどのピンボールから直後に１ ０
−’Ｔｏｒｒの分析計内にイオンを引き込んだり、一度
１ ０−３〜１ ０−’ Ｔｏｒｒに減圧してから１０
−５〜１ ０−６Ｔｏｒｒイオン分析計内にイオンを引
き入れる方法を用いていた。
た後に１０μｍφていどのピンボールから直後に１ ０
−’Ｔｏｒｒの分析計内にイオンを引き込んだり、一度
１ ０−３〜１ ０−’ Ｔｏｒｒに減圧してから１０
−５〜１ ０−６Ｔｏｒｒイオン分析計内にイオンを引
き入れる方法を用いていた。
この方法ではイオン分子反応がおこる領域の圧力が高い
（１気圧）ためにイオン分子反応の最終生成物であるイ
オン化ポテンシャルの低い有機物に起因するイオンは安
定に生成するが、イオン化ポテンシャルの比較的高い有
機物に起因するイオンを検出しにくい難点があった。
（１気圧）ためにイオン分子反応の最終生成物であるイ
オン化ポテンシャルの低い有機物に起因するイオンは安
定に生成するが、イオン化ポテンシャルの比較的高い有
機物に起因するイオンを検出しにくい難点があった。
ここで得られる質量スペクトルは有機物の質量をＭとす
ると（Ｍ＋１）およびＭの質量をもったイオンとその物
質の分解生成物のイオンから成る。
ると（Ｍ＋１）およびＭの質量をもったイオンとその物
質の分解生成物のイオンから成る。
大気中とかチツソガス中に含まれる微量不純物が何であ
るか分析する時にそれが一種類であれば分析は容易であ
るが多種類の場合には得られたイオンが親イオンである
のか、分解生成物なのか区別がつけにくくスペクトルの
帰属の決定が難しいことが多かった。
るか分析する時にそれが一種類であれば分析は容易であ
るが多種類の場合には得られたイオンが親イオンである
のか、分解生成物なのか区別がつけにくくスペクトルの
帰属の決定が難しいことが多かった。
本発明の目的はこの難点を解消し、イオン化ポテンシャ
ルの高い物でも観測でき、スペクトルの帰属の決定がし
やすいようにイオン分子反応の反応時間を種々変化させ
たスペクトルが観測できる質量分析装置を提供するもの
である。
ルの高い物でも観測でき、スペクトルの帰属の決定がし
やすいようにイオン分子反応の反応時間を種々変化させ
たスペクトルが観測できる質量分析装置を提供するもの
である。
上記の目的を達成するために本発明では、イオン化室と
質量分析部との間に、その長さ、又はそこに加える電場
の強さを変化させることによりイオン分子反応率が十分
に変化できる圧力のイオン分子反応領域を設けている。
質量分析部との間に、その長さ、又はそこに加える電場
の強さを変化させることによりイオン分子反応率が十分
に変化できる圧力のイオン分子反応領域を設けている。
この領域を通過する時イオンはイオン分子反応をおこし
てイオン分子反応領域に入っていくが、この領域に印加
する電場を変化させるか、又はその長さを変化させるこ
とによりイオン分子反応の反応時間を制御できるように
なっている。
てイオン分子反応領域に入っていくが、この領域に印加
する電場を変化させるか、又はその長さを変化させるこ
とによりイオン分子反応の反応時間を制御できるように
なっている。
更に、電場の強さを変化させて反応時間を制御するとき
には、この領域にかける電圧を階段状に変化させ、それ
ぞれの反応時間に反応したイオンをサンプリングして多
ペンレコーダーで同時に記録することができるようにし
ている。
には、この領域にかける電圧を階段状に変化させ、それ
ぞれの反応時間に反応したイオンをサンプリングして多
ペンレコーダーで同時に記録することができるようにし
ている。
以下本発明を実施例により説明する。
簡単のために窒素中の不純物の分析を例に説明する。
第２図は本発明によるイオン化質量分析装置を示す。
図において、２は例えば大気圧下のイオン化部で主とし
てＮ２＋ イオンとＮ＋イオンが生成する。
てＮ２＋ イオンとＮ＋イオンが生成する。
ここでも若干のイオン分子反応がおこる。
細孔４を通過したイオンは例えば数Ｔｏｒｒの圧力のイ
オン分子反応領域に入る。
オン分子反応領域に入る。
イオン分子反応領域３の長さは、必要に応じ、例えば領
域可変用ベロー２１等を用いて変化できる。
域可変用ベロー２１等を用いて変化できる。
電極９と８の間には適当な電位勾配を与えて、イオンを
電極８の方向ヘドリフトさせる。
電極８の方向ヘドリフトさせる。
ドリフト時間はイオン分子反応領域の電場強度あるいは
領域の長さに応じて変化する。
領域の長さに応じて変化する。
イオン分子反応領域３の長さを変化させる場合は、領域
可変ベロー２１等によって、試料ガス導入口１、コロナ
放電用針電極５、細孔付電極９が一体となって移動する
。
可変ベロー２１等によって、試料ガス導入口１、コロナ
放電用針電極５、細孔付電極９が一体となって移動する
。
ドリフト時間が短いとＮ２＋４オンが観測されるが、ド
リフト時間を長くしてイオン分子反応をさせると、Ｎ２
ガスに含まれるイオン化ポテンシャルの低い不純物（０
、，ＣＯ２，ＮＯ、および有機物等）がイオン化されて
観測されてくる。
リフト時間を長くしてイオン分子反応をさせると、Ｎ２
ガスに含まれるイオン化ポテンシャルの低い不純物（０
、，ＣＯ２，ＮＯ、および有機物等）がイオン化されて
観測されてくる。
いくつかの不純物が共存している場合にはドリフト時間
により質量スペクトルが変化する。
により質量スペクトルが変化する。
ドリフト時間が短いときは、イオン化ポテンシャルの比
較的高い物質や分解生成物のイオンが観測される。
較的高い物質や分解生成物のイオンが観測される。
ドリフト時間を長くして、イオン分子反応を進ませると
、これらのイオンは減少してイオン化ポテンシャルの低
いイオンや、クラスクーイオンが主になってくる。
、これらのイオンは減少してイオン化ポテンシャルの低
いイオンや、クラスクーイオンが主になってくる。
このようにイオン分子反応のいろいろな段階を調べるこ
とによって、チツソガス中に含まれる不純物について多
くの情報を得ることができる。
とによって、チツソガス中に含まれる不純物について多
くの情報を得ることができる。
なお、イオン分子反応領域の圧力としては、特にｏ．ｉ
〜数＋Ｔｏｒｒが好適である。
〜数＋Ｔｏｒｒが好適である。
反応時間の異なるイオンスペクトルを測定するには、イ
オン分子反応領域の長さを変化させたり、印加する電位
勾配を変化させて測定する必要があるが、測定の対象と
なるガス中の不純物濃度が時間的に変化するような系で
は、反応時間の異なるイオンスペクトルを測定しても、
比較することがあまり意味を持たなくなってしまう。
オン分子反応領域の長さを変化させたり、印加する電位
勾配を変化させて測定する必要があるが、測定の対象と
なるガス中の不純物濃度が時間的に変化するような系で
は、反応時間の異なるイオンスペクトルを測定しても、
比較することがあまり意味を持たなくなってしまう。
このような場合にはイオン分子反応の種々な段階のスペ
クトルを同時に記録して比較することができれば非常に
都合が良い。
クトルを同時に記録して比較することができれば非常に
都合が良い。
この目的には電位勾配を変化させる方式が有効である。
第３図はこれらのことを可能にするためになされた実施
例である。
例である。
電極９に加える電圧を階段的に変化させて、いろいろな
イオン分子反応段階のイオンが順番に質量分析部内に入
るようにしている。
イオン分子反応段階のイオンが順番に質量分析部内に入
るようにしている。
検出部には複数個のサンプリングゲート１１を設けて、
各反応段階に応じてイオン信号を選別してサンプリング
して多ペンレコーダ１３を記録している。
各反応段階に応じてイオン信号を選別してサンプリング
して多ペンレコーダ１３を記録している。
サンプリングゲート１１には、基準くりかえしパルス発
生器１５の出力が入力され、サンプリングパルスを発生
するサンプリングパルス回路１４の出力が入力される。
生器１５の出力が入力され、サンプリングパルスを発生
するサンプリングパルス回路１４の出力が入力される。
又、細孔付電極９には、基準くりかえしパルス発生器１
５の出力が入力され、階段状パルスを発生する階段状パ
ルス発生器１６の出力が印加される。
５の出力が入力され、階段状パルスを発生する階段状パ
ルス発生器１６の出力が印加される。
第４図は細孔付電極９にかけるパルスとサンプリングゲ
ート１１にかけるパルスとを示したものである。
ート１１にかけるパルスとを示したものである。
サンプリングパルスのくりかえし周期（Ｔ）は２ （１
−１ ０ ０ｍｓｅｃである。
−１ ０ ０ｍｓｅｃである。
測定する反応段階を３つにするときにはサンプリングパ
ルス巾は（ Ｔ／ ３−１ ） ｍｓｅｃにした。
ルス巾は（ Ｔ／ ３−１ ） ｍｓｅｃにした。
電極９にかけるパルスｌｍｓｅｃ遅らせてサンプリング
パルスを発生させて増幅器の応答の遅れによるイオン信
号測定の誤差を小さくしている。
パルスを発生させて増幅器の応答の遅れによるイオン信
号測定の誤差を小さくしている。
（イオンの検出をパルス計測などにより行なう時は遅ら
せる必要はない。
せる必要はない。
）第５図（才イオン化ラジオアイントソープ２０を用い
た例である。
た例である。
本実施例は従来の化学イオン化にも応用でき、種々の反
応段階のイオンを測定できる。
応段階のイオンを測定できる。
以上説明したように本発明によれば、イオン分子反応の
いろいろな段階のスペクトルを測定できるのでこれまで
の装置に比べると情報量が非常に多くなった。
いろいろな段階のスペクトルを測定できるのでこれまで
の装置に比べると情報量が非常に多くなった。
この結果、ガス中の不純物の分析が非常に容易になった
。
。
第１図は従来のイオン化質量分析装置を示す図で、大気
圧から直接１ ０−５Ｔｏｒｒの圧力部へイオンを入れ
ている。 第２図は本発明による質量分析装置を示す図で、イオン
化部と質量分析部中間に０． Ｉ Ｔｏｒｒ〜数＋Ｔｏ
ｒｒの圧力を持ったイオン分子反応領域を持つ。 第３図は本発明のイオン分子反応部にかける電圧を変化
させて種々のイオン分子反応段階のイオンスペクトルを
測定するためのパルス回路と検出回路を示す図、第４図
は電極９にかけるパルスとサンプリングパルスの一例を
示す図である。 第５図はイオン化の方法としてＮ Ｉ６ ３のようなラ
ジオアイソトープを用いた実施例図である。 図において、１；試料ガス導入口、２；イオン化部、３
；イオン分子反応部、４；差動排気用細孔、５：コロナ
放電用針電極、６；四重極柱、７；二次電圧増倍管、８
；細孔付電極、９；細孔付電極、１０；バツファーアン
プ、１１；サンプルアンドホールド回路、１２；バツフ
ァーアンプ、１３；多ペンレコーダ、１４；サンプリン
グパルス回路、１５；基準くりかえしパルス発生器、１
６；階段状パルス発生器、１７：階段状パルス、１８；
サンプリングパルス、１９；サンプリング時間、２０；
ラジオアイソトープ、２１；反応領域変化用ベローズ。
圧から直接１ ０−５Ｔｏｒｒの圧力部へイオンを入れ
ている。 第２図は本発明による質量分析装置を示す図で、イオン
化部と質量分析部中間に０． Ｉ Ｔｏｒｒ〜数＋Ｔｏ
ｒｒの圧力を持ったイオン分子反応領域を持つ。 第３図は本発明のイオン分子反応部にかける電圧を変化
させて種々のイオン分子反応段階のイオンスペクトルを
測定するためのパルス回路と検出回路を示す図、第４図
は電極９にかけるパルスとサンプリングパルスの一例を
示す図である。 第５図はイオン化の方法としてＮ Ｉ６ ３のようなラ
ジオアイソトープを用いた実施例図である。 図において、１；試料ガス導入口、２；イオン化部、３
；イオン分子反応部、４；差動排気用細孔、５：コロナ
放電用針電極、６；四重極柱、７；二次電圧増倍管、８
；細孔付電極、９；細孔付電極、１０；バツファーアン
プ、１１；サンプルアンドホールド回路、１２；バツフ
ァーアンプ、１３；多ペンレコーダ、１４；サンプリン
グパルス回路、１５；基準くりかえしパルス発生器、１
６；階段状パルス発生器、１７：階段状パルス、１８；
サンプリングパルス、１９；サンプリング時間、２０；
ラジオアイソトープ、２１；反応領域変化用ベローズ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくともイオン化部と、質量分析部を有する質量
分析装置において、上記イオン化部と上記質量分析部と
の間にイオン分子反応領域を設け、かつ上記イオン分子
反応領域がイオンと分子の反応率を変化できる圧力を有
する質量分析装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の質量分析装置において
、上記イオン分子反応領域の境界が上記イオン化部と上
記質量分析部間に設置された２枚の細孔付電極で構成さ
れ、かつ上記二枚の電極間の電場の強さを変化する手段
を具備する質量分析装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の質量分析装置において
、上記イオン分子反応領域の境界が上記イオン化部と上
記質量分析部との間に設置された２枚の細孔付電極で構
成され、かつ上記二枚の電極間の間隔を変化する手段を
有する質量分析装置。 ４ 特許請求の範囲第２項記載の質量分析装置において
、上記電場の強さを階段状に変化させる手段と、上記質
量分析部の出力である個々の電場の強さに対応したスペ
クトルをサンプリングする手段と、上記サンプリングさ
れた出力を記録する手段とを具備する質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49111428A JPS5812983B2 (ja) | 1974-09-30 | 1974-09-30 | シツリヨウブンセキソウチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49111428A JPS5812983B2 (ja) | 1974-09-30 | 1974-09-30 | シツリヨウブンセキソウチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5139089A JPS5139089A (ja) | 1976-04-01 |
| JPS5812983B2 true JPS5812983B2 (ja) | 1983-03-11 |
Family
ID=14560924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP49111428A Expired JPS5812983B2 (ja) | 1974-09-30 | 1974-09-30 | シツリヨウブンセキソウチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5812983B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07118295B2 (ja) * | 1985-10-30 | 1995-12-18 | 株式会社日立製作所 | 質量分析計 |
-
1974
- 1974-09-30 JP JP49111428A patent/JPS5812983B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5139089A (ja) | 1976-04-01 |
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