JPWO2012132550A1 - 飛行時間型質量分析装置 - Google Patents
飛行時間型質量分析装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2012132550A1 JPWO2012132550A1 JP2013507229A JP2013507229A JPWO2012132550A1 JP WO2012132550 A1 JPWO2012132550 A1 JP WO2012132550A1 JP 2013507229 A JP2013507229 A JP 2013507229A JP 2013507229 A JP2013507229 A JP 2013507229A JP WO2012132550 A1 JPWO2012132550 A1 JP WO2012132550A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- time
- mass spectrometer
- flight mass
- electrostatic lens
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/06—Electron- or ion-optical arrangements
- H01J49/067—Ion lenses, apertures, skimmers
-
- 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
- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/40—Time-of-flight spectrometers
- H01J49/401—Time-of-flight spectrometers characterised by orthogonal acceleration, e.g. focusing or selecting the ions, pusher electrode
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Description
イオンがもつ飛行時間分析方向の初期エネルギEzは、Ez=Esin2αで与えられる。ここで、E及びαは直交加速領域に入射してくるイオンビームのエネルギ及びX軸となす角度である。初期エネルギEzが大きいほど、前述のターンアラウンドタイムによる飛行時間広がりは大きくなる。初期エネルギEzを小さくするためには、エネルギE及び角度αを小さくする必要がある。ビーム制限機構はこの角度αを小さく制限するためのものであり、図11の例の場合、2枚のスリット板301、302の間隙L及びスリット板302の開口幅hに対しビームの角度広がりαはtan-1(h/L)で与えられる。したがって、間隙L、開口幅hを適切に設定することでイオンビームの角度αを抑え、イオンがもつ初期エネルギのばらつきを許容範囲内に収めることができる。
上記ビーム制限機構では、イオンビーム束のかなりの部分がスリット板に当たって遮蔽される。そのため、実際に飛行時間分析に供されるイオンの量は元のイオン量からかなり減じてしまい、測定感度が下がることが避けられない。また、測定感度を上げるためにはスリットの開口幅hを広げる必要があるが、そうするとビームの角度αが大きくなって質量分解能が下がることになる。このように、質量分解能と測定感度とはトレードオフの関係にあり、高質量分解能を実現するためには測定感度を犠牲にせざるをえなかった。
また、本発明の別の目的は、分析目的等に応じて質量分解能を重視した測定と測定感度を重視した測定とを容易に切り替えることができる直交加速方式の飛行時間型質量分析装置を提供することにある。
前記イオン入射光学系は、
a)イオン光軸に沿って配置された5個以上の円筒状電極からなる静電レンズと、
b)前記静電レンズがアフォーカル系となるように前記円筒状電極にそれぞれ電圧を印加する電圧印加手段と、
c)前記静電レンズがアフォーカル系となるように前記電圧印加手段により電圧が印加されている状態の下で、前記5個以上の円筒状電極の一部の電極により形成される前段の仮想凸レンズと該5個以上の円筒状電極の一部の電極により形成される後段の仮想凸レンズとの共通の焦点面に配置された、イオン光軸上に所定サイズの開口を有する絞り手段と、
を備えることを特徴としている。
こうした対称配置である場合には、前段の仮想凸レンズを構成する円筒状電極と後段の仮想凸レンズを構成する円筒状電極とに同一電圧を印加すればよいので、電圧調整が容易である等の利点がある。
直交加速方式TOFMSでこうした静電レンズを用いる場合、直交加速部の中心付近に像点を位置させる必要があることから、後段の仮想凸レンズの中心から像点までの距離を充分に長く確保する必要がある。上述した対称配置では、後段の仮想凸レンズの中心から像点までの距離を長くすると物点から前段の仮想凸レンズの中心までの距離も等しく長くなるため、静電レンズの全長が長くなる。これに対し、非対称配置では、後段の仮想凸レンズの中心から像点までの距離を長くする一方、物点から前段の仮想凸レンズの中心までの距離を短くすることができるので、静電レンズの全長を抑えるのに有利である。
例えば、イオンを生成するイオン源から出射されたイオンが直接、静電レンズに導入される構成としてもよいし、イオン源と静電レンズとの間に別のイオンガイドを設ける構成としてもよい。また、静電レンズの前段にイオンの解離を促進するコリジョンセルが配置され、該コリジョンセルで生成されたフラグメントイオンが静電レンズに導入される構成としてもよい。さらには、静電レンズの前段にイオンを保持する機能を有するイオントラップが配置され、該イオントラップから出射されたイオンが静電レンズに導入される構成としてもよい。イオントラップはリニア型イオントラップ、三次元四重極型イオントラップのいずれでもよい。
(1)角度広がり制限:高質量分解能のためには、飛行時間分析方向(Z方向)のイオンの角度広がりをごく小さく制限する必要がある。一方、イオン入射方向であるX方向とZ方向とに直交するY方向へのイオンの角度広がりはZ方向ほど厳しく制限する必要はない。むしろ、検出器に到達するイオンの量を増やすことで信号強度を大きくするには、Y方向の角度制限は、検出器へ到着するイオンの広がりや質量分解能への影響が許される範囲内で緩い方が好ましい。こうしたことから、静電レンズではY方向とZ方向のイオンの角度広がりを独立に設定できることが望ましい。
(2)位置広がり制限:Z方向へのイオンの位置(空間)広がりは、質量分析の対象となるイオンパケットのエネルギ広がりを引き起こすので小さい方が望ましい。一方、Y方向へのイオンの空間広がりは、Z方向ほど厳しく制限する必要はない。むしろ、角度広がりと同様に、信号強度を大きくするためにはY方向へのイオンの空間広がりの制限も許容範囲内で緩い方が好ましい。したがって、静電レンズではY方向とZ方向のイオンの空間広がりも独立に設定できることが望ましい。
また、本発明に係るTOFMSはTOF分析器がリフレクトロン型に限らずリニア型等でも構わない。また、例えばESIイオン源等のイオン源1から発したイオンを直接的に静電レンズ3、3Bに導入する構成でもよいし、またイオン源1と静電レンズ3との間に、リニア型又は三次元四重極型のイオントラップを配置し、イオントラップで一旦イオンを保持したあとに該イオントラップから出射したイオンを静電レンズ3、3Bに導入する構成としてもよい。さらにまた、静電レンズの前段に三連四重極型質量分析装置のQ1及びQ2(コリジョンセル)を配置するQ−TOF型の装置構成であってもよい。即ち、静電レンズ3、3Bの前段に配置される構成要素は特に限定されない。
2…イオンガイド
3、3B…静電レンズ
31〜35…円筒状電極
36…イオン入射開口
37…イオン出射開口
38…アパーチャ板
39…絞り開口
L1、L2…仮想凸レンズ
4…直交加速部
41…平板電極
42…メッシュ状電極
43…ガードリング電極
5…TOF分析器
51…反射器
6…検出器
12…静電レンズ電源部
13…直交加速電源部
14…反射器電源部
15…制御部
16…データ処理部
17…入力部
C…イオン光軸
Claims (14)
- 入射してきたイオンをその入射軸と直交する方向に加速する直交加速部と、該直交加速部へイオンを送り込むイオン入射光学系と、を具備する直交加速方式の飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン入射光学系は、
a)イオン光軸に沿って配置された5個以上の円筒状電極からなる静電レンズと、
b)前記静電レンズがアフォーカル系となるように前記円筒状電極にそれぞれ電圧を印加する電圧印加手段と、
c)前記静電レンズがアフォーカル系となるように前記電圧印加手段により電圧が印加されている状態の下で、前記5個以上の円筒状電極の一部の電極により形成される前段の仮想凸レンズと該5個以上の円筒状電極の一部の電極により形成される後段の仮想凸レンズとの共通の焦点面に配置された、イオン光軸上に所定サイズの開口を有する絞り手段と、
を備えることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。 - 請求項1に記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記電圧印加手段は前記静電レンズがアフォーカル条件からずれた所定の非アフォーカル系となるように前記円筒状電極にそれぞれ電圧を印加可能であり、該電圧印加手段から前記円筒状電極に印加する電圧の設定を変更することにより、質量分解能を優先させる動作モードと感度を優先させる動作モードとを切り替え可能であることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。 - 請求項1又は2に記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記絞り手段の開口形状はイオン光軸を中心とする円形であることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。 - 請求項1又は2に記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記絞り手段の開口形状はイオン光軸を中心とする長方形状又は楕円形状であることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記静電レンズを構成する複数の円筒状電極の中で最も入口側に位置する初段の円筒状電極の前縁部の形状は、その頂部にイオン入射開口が形成されたスキマー形状であることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記静電レンズを構成する複数の円筒状電極の中で最も入口側に位置する初段の円筒状電極の前縁部に形成されたイオン入射開口の形状は円形であることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記静電レンズを構成する複数の円筒状電極の中で最も入口側に位置する初段の円筒状電極の前縁部に形成されたイオン入射開口の形状は長方形又は楕円形であることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記静電レンズは、該静電レンズがアフォーカル系となるように駆動されている状態で形成される前記前段の仮想凸レンズの中心と物点との間の距離と、同じ状態で形成される前記後段の仮想凸レンズの中心と像点との間の距離と、が等しい対称配置であることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記静電レンズは、該静電レンズがアフォーカル系となるように駆動されている状態で形成される前記前段の仮想凸レンズの中心と物点との間の距離と、同じ状態で形成される前記後段の仮想凸レンズの中心と像点との間の距離と、が異なる非対称配置であることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記電圧印加手段は、前記静電レンズをイオンが通過する前後で該イオンが加速又は減速されるように複数の前記円筒状電極にそれぞれ電圧を印加することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。 - 請求項1乃至10のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置であって、
イオンを生成するイオン源から出射されたイオンが直接、前記静電レンズに導入されることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。 - 請求項1乃至10のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置であって、
イオンを生成するイオン源と前記静電レンズとの間にイオンガイドを備えることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。 - 請求項1乃至10のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記静電レンズの前段にイオンの解離を促進するコリジョンセルが配置され、該コリジョンセルで生成されたフラグメントイオンが前記静電レンズに導入されることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。 - 請求項1乃至10のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置であって、
前記静電レンズの前段にイオンを保持する機能を有するイオントラップが配置され、該イオントラップから出射されたイオンが前記静電レンズに導入されることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013507229A JP5637299B2 (ja) | 2011-03-25 | 2012-02-06 | 飛行時間型質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011066999 | 2011-03-25 | ||
JP2011066999 | 2011-03-25 | ||
JP2013507229A JP5637299B2 (ja) | 2011-03-25 | 2012-02-06 | 飛行時間型質量分析装置 |
PCT/JP2012/052593 WO2012132550A1 (ja) | 2011-03-25 | 2012-02-06 | 飛行時間型質量分析装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2012132550A1 true JPWO2012132550A1 (ja) | 2014-07-24 |
JP5637299B2 JP5637299B2 (ja) | 2014-12-10 |
Family
ID=46930317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013507229A Active JP5637299B2 (ja) | 2011-03-25 | 2012-02-06 | 飛行時間型質量分析装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9275843B2 (ja) |
EP (1) | EP2690649B1 (ja) |
JP (1) | JP5637299B2 (ja) |
CN (1) | CN103460331B (ja) |
WO (1) | WO2012132550A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9870905B2 (en) * | 2013-05-16 | 2018-01-16 | Micromass Uk Limited | Method of generating electric field for manipulating charged particles |
CN105225918B (zh) * | 2014-06-13 | 2017-04-05 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 用于飞行时间质谱中离子束整形的静电透镜 |
CN105719941B (zh) * | 2014-12-05 | 2019-07-19 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种高动态测量范围的飞行时间质谱检测器 |
US10186413B2 (en) * | 2014-12-24 | 2019-01-22 | Shimadzu Corporation | Time-of-flight mass spectrometer |
WO2017068729A1 (ja) * | 2015-10-23 | 2017-04-27 | 株式会社島津製作所 | 飛行時間型質量分析装置 |
US10475635B2 (en) | 2016-03-18 | 2019-11-12 | Shimadzu Corporation | Voltage application method, voltage application device, and time-of-flight mass spectrometer |
US10451892B2 (en) * | 2017-09-20 | 2019-10-22 | Rosemount Aerospace Inc. | Active isolation for seeker optics |
US11031226B2 (en) * | 2017-10-25 | 2021-06-08 | Shimadzu Corporation | Mass spectrometer and mass spectrometry |
DE102018112538B3 (de) * | 2018-05-25 | 2019-11-07 | Bruker Daltonik Gmbh | Desorptionsstrahlsteuerung mit virtueller Achsennachführung in Flugzeitmassenspektrometern |
WO2019229864A1 (ja) | 2018-05-30 | 2019-12-05 | 株式会社島津製作所 | 直交加速飛行時間型質量分析装置及びその引き込み電極 |
GB2588462A (en) * | 2019-10-25 | 2021-04-28 | Spacetek Tech Ag | Compact time-of-flight mass analyzer |
CN110808205B (zh) * | 2019-11-13 | 2022-03-18 | 宁波谱秀医疗设备有限责任公司 | 一种离子源 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03503815A (ja) * | 1987-12-24 | 1991-08-22 | ユニサーチ リミテッド | 質量分析計 |
US7176455B1 (en) * | 1994-02-23 | 2007-02-13 | Analytica Of Branford, Inc. | Multipole ion guide for mass spectrometry |
JP3741567B2 (ja) * | 1999-05-26 | 2006-02-01 | 日本電子株式会社 | 垂直加速型飛行時間型質量分析装置 |
CN100382272C (zh) * | 1999-11-05 | 2008-04-16 | 拓普康株式会社 | 半导体器件检查装置 |
JP3749107B2 (ja) * | 1999-11-05 | 2006-02-22 | ファブソリューション株式会社 | 半導体デバイス検査装置 |
JP2001176444A (ja) * | 1999-12-15 | 2001-06-29 | Jeol Ltd | 垂直加速型飛行時間型質量分析装置 |
US7038197B2 (en) * | 2001-04-03 | 2006-05-02 | Micromass Limited | Mass spectrometer and method of mass spectrometry |
JP3990889B2 (ja) | 2001-10-10 | 2007-10-17 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 質量分析装置およびこれを用いる計測システム |
EP1365437B1 (en) * | 2002-05-17 | 2014-08-20 | Micromass UK Limited | Mass spectrometer and method of mass spectrometry |
EP1738396B1 (en) * | 2004-04-05 | 2018-10-31 | Micromass UK Limited | Mass spectrometer |
GB0426900D0 (en) * | 2004-12-08 | 2005-01-12 | Micromass Ltd | Mass spectrometer |
US7947951B2 (en) * | 2006-07-21 | 2011-05-24 | National University Of Singapore | Multi-beam ion/electron spectra-microscope |
CN101789355B (zh) * | 2010-03-18 | 2012-05-09 | 广州禾信分析仪器有限公司 | 一种宽动态范围的飞行时间质谱仪器及其实现方法与应用 |
CN103858201A (zh) * | 2011-03-04 | 2014-06-11 | 珀金埃尔默健康科学股份有限公司 | 静电透镜及包括该静电透镜的*** |
-
2012
- 2012-02-06 US US14/007,387 patent/US9275843B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-02-06 EP EP12765023.2A patent/EP2690649B1/en not_active Not-in-force
- 2012-02-06 JP JP2013507229A patent/JP5637299B2/ja active Active
- 2012-02-06 CN CN201280015004.6A patent/CN103460331B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-02-06 WO PCT/JP2012/052593 patent/WO2012132550A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5637299B2 (ja) | 2014-12-10 |
EP2690649B1 (en) | 2018-04-11 |
WO2012132550A1 (ja) | 2012-10-04 |
US20140008531A1 (en) | 2014-01-09 |
EP2690649A4 (en) | 2015-03-11 |
CN103460331A (zh) | 2013-12-18 |
CN103460331B (zh) | 2016-02-17 |
US9275843B2 (en) | 2016-03-01 |
EP2690649A1 (en) | 2014-01-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5637299B2 (ja) | 飛行時間型質量分析装置 | |
US8642951B2 (en) | Device, system, and method for reflecting ions | |
JP6287419B2 (ja) | 飛行時間型質量分析装置 | |
JP6527170B2 (ja) | 軸方向パルス変換器を備えた多重反射飛行時間質量分析計 | |
US9620350B2 (en) | Multireflection time-of-flight mass spectrometer | |
JP6256557B2 (ja) | 飛行時間型質量分析装置 | |
US7709789B2 (en) | TOF mass spectrometry with correction for trajectory error | |
JP4883177B2 (ja) | 質量分析装置 | |
JP5340735B2 (ja) | 直交加速を備えた多重反射型飛行時間質量分析計 | |
JP6203749B2 (ja) | 飛行時間におけるフィールドフリー領域を用いた一次および二次の集束 | |
JP5316419B2 (ja) | 同軸飛行時間型質量分析装置 | |
JP2006228435A (ja) | 飛行時間型質量分析装置 | |
JP5226292B2 (ja) | タンデム型飛行時間型質量分析法 | |
WO2013073373A1 (en) | Mass distribution spectrometry method and mass distribution spectrometer | |
WO2015019460A1 (ja) | 飛行時間型質量分析装置 | |
WO2021193574A1 (ja) | 飛行時間型質量分析装置 | |
JP2757460B2 (ja) | 飛行時間型質量分析装置 | |
JP2018010766A (ja) | 飛行時間型質量分析装置 | |
JP3581269B2 (ja) | 垂直加速型飛行時間型質量分析計 | |
JP2010170848A (ja) | 垂直加速型飛行時間型質量分析計 | |
JP6443262B2 (ja) | 飛行時間型質量分析装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140624 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140821 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140924 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141007 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5637299 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |