JPS59108255A - 質量分析装置 - Google Patents
質量分析装置Info
- Publication number
- JPS59108255A JPS59108255A JP57218171A JP21817182A JPS59108255A JP S59108255 A JPS59108255 A JP S59108255A JP 57218171 A JP57218171 A JP 57218171A JP 21817182 A JP21817182 A JP 21817182A JP S59108255 A JPS59108255 A JP S59108255A
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- JP
- Japan
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- magnetic field
- strength
- ion
- analytical
- ion source
- 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.)
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/28—Static spectrometers
- H01J49/32—Static spectrometers using double focusing
- H01J49/326—Static spectrometers using double focusing with magnetic and electrostatic sectors of 90 degrees
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高磁場領域でも安定した高分解能マススペクト
ルが得られる質量分析装置に関する。
ルが得られる質量分析装置に関する。
質量分析装置は試料をイオン化して均一磁場からなる分
析場に導き、該分析場により前記試料イオンを質量対電
荷比に応じて空間的に分離し、その特定位置に到来する
イオンを検出器により電気信号として検出し、前記分析
場の強度を掃引することによりマススペクトルを得るも
のである。第１図は従来から使用されている二重収束質
量分析装置の光学図であり、１はイオン源、２はエネル
ギー分散用電場、３は質量分散用の分析磁場、４はイオ
ン検出器を示している。前記電場２の前にはαスリット
５、該電場の後にはβスリッ］−６が設置されており、
電場へのイオン流の開き角が制限され、且つ電場から分
析磁場３へ向かうイオン流のエネルギーの広がりが制限
される。該両スリットの幅を小さくすると分解能は高く
なるねりであるが、該スリット幅を小さくしすき゛ると
感度が低下するので、両方の兼ね合いからスリット幅は
決められる。前記イオン源からのイオンはスリット５を
通り電場２によりエネルギー（速度）に応じて分離され
、その内スリット６を通過したものが分析磁場３に入射
して質量対電荷の比に応じて分離され、その特定な軌道
をとるイオンのみが検出器４に検出される。そこで、分
析磁場３の強度を掃引すれば、空間的に分離されていた
イオンが次々に該検出器に入射するようになり、該検出
器の出力を表示、又は記録することによってマススペク
トルを１覆ることができるわ（プである。
析場に導き、該分析場により前記試料イオンを質量対電
荷比に応じて空間的に分離し、その特定位置に到来する
イオンを検出器により電気信号として検出し、前記分析
場の強度を掃引することによりマススペクトルを得るも
のである。第１図は従来から使用されている二重収束質
量分析装置の光学図であり、１はイオン源、２はエネル
ギー分散用電場、３は質量分散用の分析磁場、４はイオ
ン検出器を示している。前記電場２の前にはαスリット
５、該電場の後にはβスリッ］−６が設置されており、
電場へのイオン流の開き角が制限され、且つ電場から分
析磁場３へ向かうイオン流のエネルギーの広がりが制限
される。該両スリットの幅を小さくすると分解能は高く
なるねりであるが、該スリット幅を小さくしすき゛ると
感度が低下するので、両方の兼ね合いからスリット幅は
決められる。前記イオン源からのイオンはスリット５を
通り電場２によりエネルギー（速度）に応じて分離され
、その内スリット６を通過したものが分析磁場３に入射
して質量対電荷の比に応じて分離され、その特定な軌道
をとるイオンのみが検出器４に検出される。そこで、分
析磁場３の強度を掃引すれば、空間的に分離されていた
イオンが次々に該検出器に入射するようになり、該検出
器の出力を表示、又は記録することによってマススペク
トルを１覆ることができるわ（プである。
このような装置において、検出器４上のイオンビームの
収束′条イ′↑を決定するイオン光学上の最重要パラメ
ータは端縁場も含めた分析磁場３における光軸上の磁場
分布である。この分布を示す磁場分布関数は従来の装置
があまり高い磁場強度で１用されていないこともあって
、通常一定値どして扱われている。
収束′条イ′↑を決定するイオン光学上の最重要パラメ
ータは端縁場も含めた分析磁場３における光軸上の磁場
分布である。この分布を示す磁場分布関数は従来の装置
があまり高い磁場強度で１用されていないこともあって
、通常一定値どして扱われている。
しかし、近時高い質量数までの分析が要求されるように
なったため、分析磁場の強度は必然的に高くなり該分析
磁場を形成づる磁石のポールピース材料は準飽和領域、
又はそれより高い磁場強度の下で使用されるようになっ
た。この高磁場にＪ３りる磁場分布は低ｖＩｉ場領域よ
り必然的に恕化し、二重収束条件が満足されなくなり、
分解能と感度の低下を招来する。
なったため、分析磁場の強度は必然的に高くなり該分析
磁場を形成づる磁石のポールピース材料は準飽和領域、
又はそれより高い磁場強度の下で使用されるようになっ
た。この高磁場にＪ３りる磁場分布は低ｖＩｉ場領域よ
り必然的に恕化し、二重収束条件が満足されなくなり、
分解能と感度の低下を招来する。
このように、磁場強度が大きく変化した場合、第１図に
おいて−Ｘ、Ｙで示す平面内で分析Ｖ１１ｔ３３を機械
的に位＠調整し、イオンの収束条件をｉ＃ｉず方法が実
験室的に行なわれているが、操作性は甚だ悪く、且つ全
領域での質の良いマススペクトルを得ることは不可能で
あり、実用には供されない。
おいて−Ｘ、Ｙで示す平面内で分析Ｖ１１ｔ３３を機械
的に位＠調整し、イオンの収束条件をｉ＃ｉず方法が実
験室的に行なわれているが、操作性は甚だ悪く、且つ全
領域での質の良いマススペクトルを得ることは不可能で
あり、実用には供されない。
本発明は上記点に鑑み、分析磁場を低磁場領域から飽和
領域まで大きく変化させても常に高い分解能及び感度が
保証できる装置を提供することを目的と覆るもので′あ
る。
領域まで大きく変化させても常に高い分解能及び感度が
保証できる装置を提供することを目的と覆るもので′あ
る。
本発明の構成は試料をイオン化するイオン源と、該試料
イオンを質量対電荷比に応じて分離するための分析磁場
と、該分析されたイオンを電気信号として検出づるため
のイオン検出器とを喝えた装置において、前記イオン源
と分析磁場との間又は分析磁場とイオン検出器との間に
イオン流の方向収束を行なう四重極レンズを配置し、前
記分析磁場の磁場強度が所定値以上になったとき該磁場
強度に応じて前記四重極レンズの強度を予め定めた関数
に従って変化させるようになしたことを特徴とするもの
である。
イオンを質量対電荷比に応じて分離するための分析磁場
と、該分析されたイオンを電気信号として検出づるため
のイオン検出器とを喝えた装置において、前記イオン源
と分析磁場との間又は分析磁場とイオン検出器との間に
イオン流の方向収束を行なう四重極レンズを配置し、前
記分析磁場の磁場強度が所定値以上になったとき該磁場
強度に応じて前記四重極レンズの強度を予め定めた関数
に従って変化させるようになしたことを特徴とするもの
である。
以下本発明を図面に基づき詳細に説明する。
第２図は分析磁場３の磁場分布を示すもので、図中３ａ
、３ｂはポールピース、３ｃは実効端面を示している
。又、横軸はＸ軸を、縦軸は分析磁場中心部の磁場強度
Ｂｏに対する各部の磁場強度Ｂ×の比を示している。曲
線ａは低磁場の分布、１〕は純飽和領域の場合、Ｃは飽
和領域の場合の分布であり、低磁場では分布は変化しな
いが純飽和領域すになると急激に、且つ大きく変化する
ようになる。而して、この準飽和領域を検知し、この領
域以上の磁場強度になったとき何等かの手段でイオンビ
ームの収束条件を変えれば該高磁場領域でも充分に高い
分解能と感度が確保できるはずである。本発明は斯かる
点に肴目し、四単極レンズを用い、分析磁場の強度が一
定値以上になったとぎ該磁場強度に応じて前記四重極レ
ンズに補正用の電圧を与えるようになしたものである。
、３ｂはポールピース、３ｃは実効端面を示している
。又、横軸はＸ軸を、縦軸は分析磁場中心部の磁場強度
Ｂｏに対する各部の磁場強度Ｂ×の比を示している。曲
線ａは低磁場の分布、１〕は純飽和領域の場合、Ｃは飽
和領域の場合の分布であり、低磁場では分布は変化しな
いが純飽和領域すになると急激に、且つ大きく変化する
ようになる。而して、この準飽和領域を検知し、この領
域以上の磁場強度になったとき何等かの手段でイオンビ
ームの収束条件を変えれば該高磁場領域でも充分に高い
分解能と感度が確保できるはずである。本発明は斯かる
点に肴目し、四単極レンズを用い、分析磁場の強度が一
定値以上になったとぎ該磁場強度に応じて前記四重極レ
ンズに補正用の電圧を与えるようになしたものである。
第３図乃至第５図は本発明の一実施例を説明する図であ
り、第３図はイオン光学図、第４図は電気回路のブロッ
ク図、第５図は動作説明図である。
り、第３図はイオン光学図、第４図は電気回路のブロッ
ク図、第５図は動作説明図である。
第３図において、第１図と同一符号は同一の構成物を示
している。本実施例において２つの四重極レンズ７及び
８が使用されている。四ｆｆｌ ｔＩレンズ７は電場２
の前段、つまりイオン源１とαスリット５との間にあり
、方向収束作用のために使用される。又、四重極レンズ
８は電場２と分析磁場３との間に置かれ、エネルギー収
束作用のために使用される。該四重極レンズの内、エネ
ルギー収束用のレンズ８は必ずしも必要ではなく、極め
て高い分解能を要求されるとき使用すれば良い。該四重
極レンズ７．８には第４図に示す回路より補正信号が供
給される。第４図において、３ａ、３ｂは分析磁場を作
る磁石のポールピースであり、電磁コイル９ａ 、９ｂ
により励磁されている。１０はポールピース間に挿入さ
れたホール素子の如き磁場検出器で、その出力は増幅器
１１を介して比較器１２に尋人されている。該比較器に
は基準電源１３より基準電圧が供給されており、ホール
素子の出力が該基準信号以上になったとき一検出信号を
補正関数発生器１４ａ、１４ｂに送る。該関数発生器は
比較器からの信号を予め設定された関数に変換する。該
変換された信号は加算器１５ａ。
している。本実施例において２つの四重極レンズ７及び
８が使用されている。四ｆｆｌ ｔＩレンズ７は電場２
の前段、つまりイオン源１とαスリット５との間にあり
、方向収束作用のために使用される。又、四重極レンズ
８は電場２と分析磁場３との間に置かれ、エネルギー収
束作用のために使用される。該四重極レンズの内、エネ
ルギー収束用のレンズ８は必ずしも必要ではなく、極め
て高い分解能を要求されるとき使用すれば良い。該四重
極レンズ７．８には第４図に示す回路より補正信号が供
給される。第４図において、３ａ、３ｂは分析磁場を作
る磁石のポールピースであり、電磁コイル９ａ 、９ｂ
により励磁されている。１０はポールピース間に挿入さ
れたホール素子の如き磁場検出器で、その出力は増幅器
１１を介して比較器１２に尋人されている。該比較器に
は基準電源１３より基準電圧が供給されており、ホール
素子の出力が該基準信号以上になったとき一検出信号を
補正関数発生器１４ａ、１４ｂに送る。該関数発生器は
比較器からの信号を予め設定された関数に変換する。該
変換された信号は加算器１５ａ。
１５ｂに送られ、直流電源１６ａ、１６ｂからの電圧と
加算され、前記各四重極レンズ７及び８に印加される。
加算され、前記各四重極レンズ７及び８に印加される。
前記関数発生器１４ａ、１４ｂは夫々別の関数を発生す
るように設定してあり、レンズ７及び８による収束条件
の補正が適正になるようにしである。
るように設定してあり、レンズ７及び８による収束条件
の補正が適正になるようにしである。
第５図は第４図の動作を説明するだめの図であり、（ａ
）図はホール素子の出力電圧Ｖ（従って、磁場強度）
の変化を、（ｂ ）図は四重極レンズ７及び８に与える
電圧ＶＱを時間軸に関して示している。（ａ ）図にお
い°ＣＸＶ＋は基準電圧であり、準飽和領域に達すると
きの電圧である。而して、磁場を掃引していき、ホール
素子の出力が■１になったとぎ（時刻ｔ１）以後（斜線
を施した部分）比較器１２は該ホール素子からの出力信
号を関数発生器１４ａ、１４ｂに送り、（ｂ）図のＶＱ
ｔ及びＶ Ｑ ２のｔｌからｔ２までに示すように、ホ
ール素子の出力（従って分析磁場の強度）に応じて変化
づる電圧を発生ずる。該信号は加算器１５ａ、１５ｂに
送られ、電源１６ａ、１６ｂからの一定の電圧と加算さ
れる。それにより、四重極しノズ７及び８はそのレンズ
強度が補正され、第２図に示すようなポールピース端面
部における磁場分布の変化に拘わらず、イオンビームは
常に検出器４上に収束されるようになる。
）図はホール素子の出力電圧Ｖ（従って、磁場強度）
の変化を、（ｂ ）図は四重極レンズ７及び８に与える
電圧ＶＱを時間軸に関して示している。（ａ ）図にお
い°ＣＸＶ＋は基準電圧であり、準飽和領域に達すると
きの電圧である。而して、磁場を掃引していき、ホール
素子の出力が■１になったとぎ（時刻ｔ１）以後（斜線
を施した部分）比較器１２は該ホール素子からの出力信
号を関数発生器１４ａ、１４ｂに送り、（ｂ）図のＶＱ
ｔ及びＶ Ｑ ２のｔｌからｔ２までに示すように、ホ
ール素子の出力（従って分析磁場の強度）に応じて変化
づる電圧を発生ずる。該信号は加算器１５ａ、１５ｂに
送られ、電源１６ａ、１６ｂからの一定の電圧と加算さ
れる。それにより、四重極しノズ７及び８はそのレンズ
強度が補正され、第２図に示すようなポールピース端面
部における磁場分布の変化に拘わらず、イオンビームは
常に検出器４上に収束されるようになる。
上記関数発生器１４ａ、１４ｂを通した信号の曲線は装
置によって異なるが、概略自乗曲線又はそれに近似して
いる場合が多く、又補正は１０％程疫の誤差が許容でき
る。それ故、実際の装置に適用する場合には数乃至十点
程度の折れ線近似を行なう回路を使用１′ると構成は簡
単で経済的にも右利である。
置によって異なるが、概略自乗曲線又はそれに近似して
いる場合が多く、又補正は１０％程疫の誤差が許容でき
る。それ故、実際の装置に適用する場合には数乃至十点
程度の折れ線近似を行なう回路を使用１′ると構成は簡
単で経済的にも右利である。
以上詳説したような構成となづことにより、分析磁場を
ポールピースが準飽和、又は飽和する領域まで強励磁し
ても検出器上でのイオンビームの収束条件は殆んど変化
しなくなり、高分解能、高感度を保持したままハイマス
の試料分析が可能となる。
ポールピースが準飽和、又は飽和する領域まで強励磁し
ても検出器上でのイオンビームの収束条件は殆んど変化
しなくなり、高分解能、高感度を保持したままハイマス
の試料分析が可能となる。
尚、以上は本発明の一例であり、実施に際しては種々の
変更が可能である。例えば、四極レンズを分析磁場とイ
オン検出器との間に配置しても全く同様に補正できる。
変更が可能である。例えば、四極レンズを分析磁場とイ
オン検出器との間に配置しても全く同様に補正できる。
又、上記は二車収束質量分析装置を例に説明したが、電
場を持だな０単収肩！質量分析装置にも同様に適用でき
る。この場合、方向収束用の四重極レンズ７のみ使用す
れ（ま良００又、レンズ７による方向収束の補正に対し
、レンズ８によるエネルギー収束の補正の方が一桁、又
はそれ以−ト小さいので、装置の性能により二車収束質
量分析装置といえども前記エネルギー収暑之用の四車極
レンズは使用づる必要はない。更（こ、磁場強度の検出
器や関数発生器等は図示のものに限られづ゛、その目的
に）商うものであればどのようなものでも良い。
場を持だな０単収肩！質量分析装置にも同様に適用でき
る。この場合、方向収束用の四重極レンズ７のみ使用す
れ（ま良００又、レンズ７による方向収束の補正に対し
、レンズ８によるエネルギー収束の補正の方が一桁、又
はそれ以−ト小さいので、装置の性能により二車収束質
量分析装置といえども前記エネルギー収暑之用の四車極
レンズは使用づる必要はない。更（こ、磁場強度の検出
器や関数発生器等は図示のものに限られづ゛、その目的
に）商うものであればどのようなものでも良い。
第１・図は従来の二重収束質量分析装置のイオン光学図
、第２図は本発明の詳細な説明するための図、第３図は
本発明の一実施例のイオン光学図、第４図は本発明の一
実施例の主要部を示すブロック（＋’ｉ回路図、第５図
は第４図の動作説明図て゛ある。 １：イオン源 ２：エネルギー分散用電場 ３：分析磁場 ４：イオン検出器 ア二方向収束用四重極レンズ ８：エネルギー収束用四重極レンズ １０：磁場強度検出器 １２′：比較器 １３：基準電源 １４ａ、１４ｂ ：関数発生回路 １５ａ、１５ｂ：加算器 １６ａ、１６ｂ：直流電源 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 伊藤 −夫 第、′２は１
、第２図は本発明の詳細な説明するための図、第３図は
本発明の一実施例のイオン光学図、第４図は本発明の一
実施例の主要部を示すブロック（＋’ｉ回路図、第５図
は第４図の動作説明図て゛ある。 １：イオン源 ２：エネルギー分散用電場 ３：分析磁場 ４：イオン検出器 ア二方向収束用四重極レンズ ８：エネルギー収束用四重極レンズ １０：磁場強度検出器 １２′：比較器 １３：基準電源 １４ａ、１４ｂ ：関数発生回路 １５ａ、１５ｂ：加算器 １６ａ、１６ｂ：直流電源 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 伊藤 −夫 第、′２は１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、試料をイオン化するイオン源と、該試料イオンを質
量対電荷比に応じて分離するための分析磁場と、該分析
されたイオンを電気信号として検出するためのイＡン検
・吊器とを備えた装置において、前記イオン源と分析磁
場との間又は分析磁場とイオン検出器との間にイオン流
の方向収束を行なう四手極レンズを配置し、前記分析磁
場の磁場強度が所定値以上になったとき該磁場強度に応
じて前記四正極レンズの強度を予め定めた関数に従って
変化させることを特徴と（る質量分析装置。 ２、前記分析磁場の前段にイオンのエネルギー分散用の
電場がある場合には、前記四重極レンズは該電場とイオ
ン源との間に置かれる特許請求の範囲第１項記載の質量
分析装置。 ３、試料をイオン化するイオン源と、該試料イオンを質
量対電荷比に応じて分離するための分析磁場と、該分析
磁場とイオン源との間に置かれたエネルギー分散用の電
場と、前記分析磁ＪＭで分析されたイオンを電気信号と
して検出するためのイオン検出器とを備えた装置におい
て、前記イオン源と電場との間にイオン流の方向収束を
行なう四平極レンズを配置し、又前記電場と分析磁場と
の間にエネルギー収束用の四単極レンズを配置し、前記
分析磁場の磁場強度が所定値双子になったとき該磁場強
度に応じて前記両四重極レンズの強度を予め定めた関数
に従って夫々変化させることを特徴とする質量分析装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57218171A JPS59108255A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57218171A JPS59108255A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 質量分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59108255A true JPS59108255A (ja) | 1984-06-22 |
| JPH04338B2 JPH04338B2 (ja) | 1992-01-07 |
Family
ID=16715734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57218171A Granted JPS59108255A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59108255A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01304650A (ja) * | 1988-06-01 | 1989-12-08 | Hitachi Ltd | 質量分析計 |
| CN106404882A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-15 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5220089A (en) * | 1975-08-08 | 1977-02-15 | Hitachi Ltd | Ion detecting device for mass spectometers |
| JPS5494092A (en) * | 1978-01-06 | 1979-07-25 | Hitachi Ltd | Mass analyzer |
-
1982
- 1982-12-13 JP JP57218171A patent/JPS59108255A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5220089A (en) * | 1975-08-08 | 1977-02-15 | Hitachi Ltd | Ion detecting device for mass spectometers |
| JPS5494092A (en) * | 1978-01-06 | 1979-07-25 | Hitachi Ltd | Mass analyzer |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01304650A (ja) * | 1988-06-01 | 1989-12-08 | Hitachi Ltd | 質量分析計 |
| CN106404882A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-15 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04338B2 (ja) | 1992-01-07 |
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