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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- Japan
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- strength
- ion
- analytical
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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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