JPS6182652A - 飛行時間型衝突解離質量分析装置 - Google Patents

飛行時間型衝突解離質量分析装置

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JPS6182652A
JPS6182652A JP59204960A JP20496084A JPS6182652A JP S6182652 A JPS6182652 A JP S6182652A JP 59204960 A JP59204960 A JP 59204960A JP 20496084 A JP20496084 A JP 20496084A JP S6182652 A JPS6182652 A JP S6182652A
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Tamio Yoshida
吉田 多見男
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/004Combinations of spectrometers, tandem spectrometers, e.g. MS/MS, MSn
    • H01J49/0045Combinations of spectrometers, tandem spectrometers, e.g. MS/MS, MSn characterised by the fragmentation or other specific reaction
    • H01J49/005Combinations of spectrometers, tandem spectrometers, e.g. MS/MS, MSn characterised by the fragmentation or other specific reaction by collision with gas, e.g. by introducing gas or by accelerating ions with an electric field
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26Mass spectrometers or separator tubes
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は飛行時間型衝突解離質量分析装置に関し、と
くに飛行時間型質量分析装置と電場セクタとを用いて衝
突解離により質量分析をおこなう飛行時間型衝突解離質
量分析装置に関する。
(ロ)従来技術 質量分析において有機化合物の分子量や分子構造解析を
おこなう場合、質量スペクトルの中にその親イオンと娘
イオンとが現われて、重要な分子構造情報を与えるもの
である。しかしながら試料が混合物であったり不純物が
試料に含まれている場合には、混合物などのイオンもス
ペクトル中に現われ、信頼できる分子構造を得る事が困
難である。
そこでスペクトルに現われる特定のイオンを選び、その
イオンをヘリウムなどの希ガスと衝突解離させて得られ
るイオンから分子構造情報を得ようとする試みがなされ
ている。(これを衝突解離質量分析法という)実際には
第4図A、Bに示すような2台の質量分析装置を直結し
たものや、二重収束型の質量分析装置などにより質量分
析がおこなわれている。第4図A、Bにおいて(a)は
イオン化室、(b)は磁場セクタ、(C)は衝突室、(
d)は電場セクタ、(e)はイオン検出器である。
しかしながらこれらのlR量量分製装置おいては、磁場
セクタ(b)を用いているため通常高質量数のイオンに
対応するためには磁界を強くしたり、イオン加速電圧を
下げる必要があり、そのため磁場セクタ(b)が非常に
大型になったりイオン透過立が低下するといった不都合
があった。さらに磁場セクタ(b)でのイオンの選別は
、磁界強度を走査してなされるため、イオンの全量を測
定することができず、したがって試料の量がおおくなる
(順向にあった。
(ハ)目的 この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、分析質
量数域に制限がなく、高感度θり定が可能である飛行時
間型f+i突解離質量分析装置を提供しようとするもの
である。
(ニ)構成 そしてこの発明は、飛行時間型質量分析装置を用いて衝
突解離質量分析をおこなうよう構成され、そのさらに詳
しい構成は、試料をイオン化するイオン化室と、一方端
をそのイオン化室に相対させるとともに一部に電圧印可
時に内部を飛行するイオンをその運動量ぶルギーの差違
によって選択するエネルギー選択手段の組み込まれたイ
オンの第一飛行部と、第一飛行部のイオン化室例端部近
傍に設けられる第一引き出し電極とイオン化室とに電気
的に接続されるパルス電圧発生手段とで構成されるイオ
ンを等運動加速する第一イオン加速手段と、第一飛行部
その他方端に相対するように設けられ上記エネルギー選
択手段の非電圧印可時に飛行イオンの至る第一検出器と
、同じく第一飛行部の他方端に第一飛行部の軸方向にお
いて偏心する位置において相対するように設けられ内部
に希ガスが充填され上記エネルギー選択手段の電圧印可
時に飛行イオンの至る衝突室と、一方端でその衝突室に
相対するよう設けられるイオンの第二飛行部と、衝突室
と第二飛行部の衝突室側端部近傍に設けられる第二引き
出し電極と(衝突室と第二引き出し電極とに電気的に接
続される直流電源とで構成される第二イオン加速手段と
、第二飛行部の他方端に相対するように設けられ飛行イ
オンの至る第二イオン検出器とからなることを特徴とす
る飛行時間型衝突解離質量分析装置である。
(ホ)実施例 以下この発明の実施例を図面にて詳述するが、この発明
が以下の実施例に限定されるものではない。
第1図においてこの発明の2つの飛行時間型質量分析装
置を用いた実施例の構成について説明する。
(1)は飛行時間型質量分析装置で、イオン化室(2)
と、第一飛行部であるドリフト管(3)と、ドリフト管
(3)のイオン化室(2)側の端部近傍に設けられる第
一引き出し電極(4)と、イオン化室(2)と第一引き
出し電極(4)とに接続されるパルス電圧発生手段(5
)と、ドリフト管(3)の他方端に相対するように設け
られる第一イオン検出器(6)とで構成される。パルス
電圧発生手段(5)は、観測すべき最小質量数のイオン
がトリアド管(3)へ到達する時間より短かいパルス幅
のパルス電圧Voを発生させる。そしてパルス電圧Vo
によりイオン化室(2)にて発生したイオンは、等運動
量加速される。そして上記において第一引き出し電極(
4)とパルス電圧発生手段(5)とが第一イオン加速手
段(7)である。(8)はエネルギー選択手段である電
場セクタで、イオンの持つ運動エネルギの違いにより特
定のイオンを選別し、選別したイオンをヘリウムなどの
希ガスが充満された衝突室(9)へ放出する。QO)は
間隙で飛行時間型質量分析装置(1)の軸(z)と同軸
上に設けられ、特定のイオンを電場セクタ(8)を動作
させない時に通過させるために設けられるものである。
曲はもう一つの飛行時間型質量分析装置で、−万端がそ
の衝突室(8)に相対するように設けられるイオンの第
二飛行部であるドリフト管(12と、ドリフト管112
の衝突室(81側端部に設けられる第2引き出し電極(
13と衝突室(8)と第2引き出し電極(13間に直流
電圧を印可する直流電源圓とで構成される第二イオン加
速手段1161と、ドリフト管(12の他方端に相対し
て設けられる第二イオン検出器(151とで構成される
従来公知のものである。
次に第2図もまじえて動作について説明する。
まず最初に等運動量加速について説明する。
イオン化室(2)と第一引き出し電極4)との間に距離
をD、イオンの質量をm、イオンの飛行方向を2、イオ
ンの電荷量をe、パルス電圧発生装置手段(5)が出力
するパルス電圧■を(1)とすると、このイオンの運動
方程式は、 ただしE (t)はパルス電圧をV(t )によって発
生する電界である。
となる。そしてこのイオンの時刻tでの速度Vはとなる
。すなわちこのイオンが距離りを飛行する時間により短
い時間のパルス幅Δtをもつパルス電圧Voにて加速さ
れる出、速度■は V = −V oΔt・・・・・・(1−3)D となり、すべてのイオンにおいてイオンのもつ運動量が
等しく eVoΔL/Dになる事を示している。さらに
等運動加速されたイオンのもつ運動エネルギWは、 となる。これは加速されたイオンのもつ運動エネルギW
がイオンの質量によって異なることを示している。した
がってドリフト管(3)を出たイオンは、次式を満足す
る特定のイオンのみが電場セクタ(8)を通過する。
ただしReは電場セクタ(8)内のイオン軌跡の半径、
El  は電場セクタ(8)内の電界である。
電場セクタ(8)で選択されたイオンは、その後に配置
された衝突室19)にて希ガスと衝突して衝突解離され
る。衝突解離にて得られる娘イオンの質量をml 、そ
の親イオンの質量をmoとすると、衝突解離はmo  
−+ml  + (mo −ml )と表わせ、それぞ
れイオンの運動エネルギはそれぞれWo=−movo2
・・・・・・(1−6)W 1−ml  v o2− 
(1−7)ただしVoは最初に質量moのイオンが加速
された速度となる。つまり衝突解離されてもイオンの速
度は変化しないものである。したがって飛行時間型質量
分析装置用)においては、等工4ルギ加速をおこなう。
この時親イオンと娘イオンとは、それぞれ次式に示す速
度にてドリフト管(12内を飛行したのち、第二イオン
検出器(151に達するものである。
ただし■2は飛行時間型質量分析装置間の加速電圧 上式かられかるように、ドリフト管(I2内を飛行する
時間は、質量に依存するところとなり第二イオン検出器
(151に達する時間からそれぞれのMWの区別が可能
となる。
ここで親イオンの電場セクタt8)までの飛行時間TI
  と、電場セクタ18)内の飛行時間T2と、娘イオ
ンの飛行時間型質量分析装置曲内の飛行時間T3とを求
めると、 ただしLl は第一引き出し電極4)からの電場セクタ
(8)までの距離、L2は第二引き出し電極113から
第にイオン検出器面までの距離、αは電場セクタ(8)
の入口と出口とのなす角度である。
となる。
この飛行時間型衝突解離質量分析装置において2、  
は、まず電場セクタ(8)を作動させずに、飛行時間型
質量分析装置]1)にて飛行時間(T、+T2)を測定
し親イオンの質量を求める。このとき、親イオンは間隙
1101を通過し、電場セクタ(8)内のイオン飛行時
間距離と同−距離離れた位置に設けられる第一イオン検
出器(6)に達するものである。このとき観測されるス
ペクトルS、を第2図に示す。そして娘イオンの1は、
電場セクタ(8)に親イオンが通過するように電圧を印
加し、第二イオン検出器(151にて飛行時間T3を測
定して求める。この場合に親イオンが完全に解離しない
場合には、第二イオン検出器(15)にて観測される最
高質量イオンすなわちもっとも飛行時間の長いイオンが
親イオンであるので、上記の娘イオンだけを単独で測定
する操作は不必要となる。このときに観測されるスペク
トルS2を第2図に示す。
次にこの発明の他の実施例につい第3図に説明する。
この実施例では上記実施例のドリフト管(3)と電場セ
クタ(8)を用いずに、かわりに偏向板11E+l 1
151を用いたものである。すなわちイオン化室(2)
のイオンは、第一引き出し電極4)とパルス電圧発生手
段(5)とで構成される第一イオン加速手段(7)にて
等運動量加速されたのち、偏向板j+6! f151に
て形成される電界により特定のイオンが選択されて衝突
室(9)へ導かれるものである。ここで偏向板f161
 f161と、電界を形成するために偏向板061 [
151に接続される直流電源(図示しない)とがエネル
ギ選択手段を構成する。
そして衝突室(9)にて衝突解離したイオンは、飛行時
間型質量分析装置111)にて測定されるものである。
(ハ)効果 この発明によれば、飛行時間型質量分析装置と電場セク
タとを用いているため、磁場セクタによるものにある制
約がないので、分析質量数域に制限のない飛行時間型衝
突解離質量分析装置が得られる。またスリットなどをも
ちいる必要がないため、イオン光学系が開放的であり高
感度測定が可能である。さらに走査の必要がない全量測
定であるため、高速測定が可能で、しかも試料が微量で
よいものである。このことは高分子量有機化合物などに
おいて、試料が多量に得られない場合に特に有効である
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例構成略図、第2図は実施例に
よって観測されるスペクトル図、第3図は他実施例の構
成略図、第4図A、 Bは2つの質量分析装置を直結し
たものと、二重収束型質量分析装置による従来例構成略
図である。 12)・・・イオン化室、 (3)・・・ドリフト管(第一飛行部)、(6)・・・
第一イオン検出器、 (7)・・・第一イオン加速手段、 (8)・・・電場セクタ(エネルギ選択手段)、(9)
・・・衝突室、 11′2・・・ドリフト管(第二飛行部)、(15)・
・・第二イオン検出器、 1171・・・第二イオン加速手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、試料をイオン化するイオン化室と、一方端をそのイ
    オン化室に相対させるとともに一部に電圧印可時に内部
    を飛行するイオンをその運動エネルギーの差違によって
    選択するエネルギー選択手段の組み込まれたイオンの第
    一飛行部と、第一飛行部のイオン化室側端部近傍に設け
    られる第一引き出し電極とイオン化室とに電気的に接続
    されるパルス電圧発生手段とで構成されるイオンを等運
    動加速する第一イオン加速手段と、第一飛行部その他方
    端に相対するように設けられ上記エネルギー選択手段の
    非電圧印可時に飛行イオンの至る第一検出器と、同じく
    第一飛行部の他方端に第一飛行部の軸方向において偏心
    する位置において相対するように設けられ内部に希ガス
    が充填され上記エネルギー選択手段の電圧印可時に飛行
    イオンの至る衝突室と、一方端でその衝突室に相対する
    よう設けられるイオンの第二飛行部と、衝突室と第二飛
    行部の衝突室側端部近傍に設けられる第二引き出し電極
    と衝突室と第二引き出し電極とに電気的に接続される直
    流電源とで構成される第二イオン加速手段と、第二飛行
    部の他方端に相対するように設けられ飛行イオンの至る
    第二イオン検出器とからなることを特徴とする飛行時間
    型衝突解離質量分析装置。
JP59204960A 1984-09-29 1984-09-29 飛行時間型衝突解離質量分析装置 Granted JPS6182652A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989006044A1 (en) * 1987-12-24 1989-06-29 Unisearch Limited Mass spectrometer
EP0403965A2 (de) * 1989-06-23 1990-12-27 Bruker-Franzen Analytik GmbH MS-MS-Flugzeit-Massenspektrometer
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JP2006511912A (ja) * 2002-12-20 2006-04-06 パーセプティブ バイオシステムズ,インコーポレイテッド 複数の飛行経路を有する飛行時間型質量分析器

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